KR20220095350A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220095350A
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최준혁
한완희
강한선
윤정민
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버에 형성된 반입구를 선택적으로 개폐하는 도어 유닛을 포함하고, 상기 도어 유닛은, 상기 내부 공간에 배치되는 도어; 및 상기 공정 챔버의 외부에 배치되며, 상기 도어를 이동시키는 구동기를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 초임계공정을 수행하는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체소자는 포토리소그래피공정(photolithography)을 비롯한 다양한 공정을 통해 기판 상에 회로패턴을 형성하여 제조된다. 이러한 제조과정 중에는 파티클(particle), 유기오염물, 금속불순물 등이 발생하며, 이러한 이물질은 기판에 결함을 유발하여 반도체소자의 수율에 직접적인 영향을 미치는 요인으로 작용한다. 따라서, 반도체제조공정에는 기판으로부터 이물질을 제거하기 위한 세정공정이 필수적으로 수반된다.
일반적으로 세정공정은 세정제로 기판 상의 이물질을 제거하고, 순수(DI-water: deionized water)로 기판을 세척한 후, 표면장력이 작은 이소프로필알코올(IPA: isopropyl alcohol)과 같은 유기용제로 순수를 치환한 뒤 이를 증발시켜 기판을 건조시키는 순서로 진행된다. 그러나, 이와 같은 기존의 건조방식은 회로패턴이 미세한 반도체소자의 경우에 그 건조효율이 낮을 뿐 아니라 건조과정 중에 비교적 약한 유기용매의 표면장력에 의해서도 회로패턴을 손상되는 도괴현상(pattern collapse)이 빈번하게 발생한다.
이에 따라 선폭 30nm 이하의 반도체소자에 대해서는 초임계유체를 이용하여 기판을 건조시키는 초임계건조공정(supercritical drying process)이 점차 기존의 건조공정을 대체해 나가고 있다.
초임계유체란 임계온도와 임계압력 이상에서 기체와 액체의 성질을 동시에 가지는 유체로서, 확산력과 침투력이 뛰어나고, 용해력이 높으며, 표면장력이 거의 없어 기판의 건조에 매우 유용하게 사용될 수 있다. 다만, 이러한 초임계공정을 위해서는 고온고압의 초임계상태의 환경이 요구되므로, 최근에는 이러한 환경을 제공할 수 있는 챔버의 구조에 관한 연구가 활발히 이루어지고 있다.
본 발명은 고압환경을 견딜 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 챔버의 내부 공간이 고압인 경우 도어와 챔버가 더욱 기밀하게 밀착되는 기판처리장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버; 및 상기 공정 챔버에 형성된 반입구를 선택적으로 개폐하는 도어 유닛을 포함하고, 상기 도어 유닛은, 상기 내부 공간에 배치되는 도어; 및 상기 공정 챔버의 외부에 배치되며, 상기 도어를 이동시키는 구동기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 도어는, 상기 반입구보다 큰 사이즈를 가질 수있다.
또한, 상기 구동기는, 상기 도어를 측 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성될 수 있다.
또한, 상기 장치는, 상기 도어 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 반입구를 개방시 상기 도어를 측 방향으로 이동시킨 후, 상기 도어를 아래 방향으로 이동시켜 상기 반입구를 개방하고, 상기 반입구를 폐쇄시 상기 도어를 위 방향으로 이동시킨 후, 상기 도어를 측 방향으로 이동시켜 상기 반입구를 폐쇄하도록 상기 도어 유닛을 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 일면에 기판이 출입하는 개구가 형성되고, 고압공정이 수행되는 내부 공간을 제공하는 하우징; 상기 하우징 내에 설치되고, 상기 기판을 지지하는 지지부재; 및 상기 개구를 개폐하는 도어를 포함하되; 상기 도어는 상기 고압 공정 시 상기 하우징 내부 압력에 의해 가압되어 상기 개구가 형성된 일면에 기밀하게 밀착되는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 도어를 상하 방향으로 이동시키는 구동기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 도어는 상기 내부 공간에 배치되고, 상기 구동기는 상기 공정 챔버의 외부에 배치될 수 있다.
또한, 상기 하우징은 상기 고압공정이 진행되는 제1공간 및 상기 도어가 위치되는 제2공간을 포함하고, 상기 제1공간과 상기 제2공간은 기판이 이동 가능한 통로를 갖는 격벽에 의해 구획되고, 상기 제2공간은 상기 일면과 상기 격벽 사이에 위치될 수 있다.
또한, 상기 도어는 상기 일면의 내측면을 향하는 전면에 실링부재가 제공될 수 있다.
또한, 상기 하우징 내부를 가열하는 가열부재; 상기 하우징으로 초임계유체를 공급하는 공급포트; 및 상기 하우징으로부터 상기 초임계유체를 배기하는 배기포트;를 더 포함하여 초임계공정을 수행할 수 있다.
또한, 상기 공급포트는, 상기 하우징의 상면에 형성되는 상부공급포트 및 상기 하우징의 하면에 형성되는 하부공급포트를 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면 기판을 처리하는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버; 상기 공정 챔버의 내부 공간을 가열하는 가열부재; 상기 공정 챔버의 내부 공간으로 초임계유체를 공급하는 공급포트; 상기 공정 챔버로부터 상기 초임계유체를 배기하는 배기포트; 및 상기 공정 챔버의 일측면에 형성된 반입구를 선택적으로 개폐하는 도어 유닛을 포함하고, 상기 도어 유닛은, 상기 공정 챔버의 내부에 상기 일측면과 대향되게 배치되는 도어; 및 상기 공정 챔버의 외부에 상기 일측면과 대향되게 배치되어 상기 도어를 측 방향 및 상하 방향으로 이동시키는 구동기를 포함하며; 상기 내부 공간은 상기 고압공정이 진행되는 제1공간 및 상기 도어가 위치되는 제2공간을 포함하고, 상기 제1공간과 상기 제2공간은 기판이 이동 가능한 통로를 갖는 격벽에 의해 구획되고, 상기 제2공간은 상기 일측면과 상기 격벽 사이에 위치되며, 상기 도어는 상기 고압 공정 시 상기 내부 공간의 내부 압력에 의해 가압되어 상기 개구가 형성된 상기 일측면에 기밀하게 밀착될 수 있다.
또한, 상기 도어는 상기 일면의 내측면을 향하는 전면에 실링부재가 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 고압 공정 시 챔버 내부 압력이 상승할수록 챔버와 챔버 도어가 기밀하게 밀착할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 이산화탄소의 상변화에 관한 그래프이다.
도 2는 기판처리장치의 일 실시예의 평면도이다.
도 3은 기판처리장치의 일 실시예의 단면도이다.
도 4는 도 2의 제1공정챔버의 단면도이다.
도 5는 도 2의 제2공정챔버의 일 실시예의 사시도이다.
도 6a 및 도 6b는 제2공정챔버의 출입구가 개방된 상태를 보여주는 도면들이다.
도 7a 및 도 7b는 제2공정챔버의 출입구가 닫혀진 상태를 보여주는 도면들이다.
도 8은 제2공정챔버에서 공정 진행시 도어 밀폐 상태를 보여주는 도면이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
기판처리장치(100)는 초임계유체를 공정유체로 이용하여 기판(S)을 처리하는 초임계공정을 수행할 수 있다.
여기서, 기판(S)은 반도체소자나 평판디스플레이(FPD: flat panel display) 및 그 밖에 박막에 회로패턴이 형성된 물건의 제조에 이용되는 기판을 모두 포함하는 포괄적인 개념이다. 이러한 기판(S)의 예로는, 실리콘웨이퍼를 비롯한 다양한 웨이퍼, 유리기판, 유기기판 등이 있다.
초임계유체란 임계온도와 임계압력을 초과한 초임계상태에 도달하면 형성되는 기체와 액체의 성질을 동시에 가지는 상(phase)를 의미한다. 초임계유체는 분자밀도는 액체에 가깝고, 점성도는 기체에 가까운 성질을 가지며, 이에 따라 확산력, 침투력, 용해력이 매우 뛰어나 화학반응에 유리하고, 표면장력이 거의 없어 미세구조에 계면장력을 가하지 아니하는 특성을 가진다.
초임계공정은 이러한 초임계유체의 특성을 이용하여 수행되는데, 그 대표적인 예로는, 초임계건조공정과 초임계식각공정이 있다. 이하에서는 초임계공정에 관하여 초임계건조공정을 기준으로 설명하기로 한다. 다만, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 기판처리장치(100)는 초임계건조공정 이외의 다른 초임계공정을 수행할 수 있다.
초임계건조공정은 초임계유체로 기판(S)의 회로패턴에 잔류하는 유기용제를 용해하여 기판(S)을 건조시키는 방식으로 수행될 수 있으며, 건조효율이 우수할 뿐 아니라 도괴현상을 방지할 수 있는 장점이 있다. 초임계건조공정에 이용되는 초임계유체로는 유기용제와 혼화성(混和性)이 있는 물질을 사용할 수 있다. 예를 들어, 초임계이산화탄소(scCO2: supercritical carbon dioxide)가 초임계유체로 사용될 수 있다.
도 1은 이산화탄소의 상변화에 관한 그래프이다.
이산화탄소는 임계온도가 31.1℃이고, 임계압력이 7.38Mpa로 비교적 낮아 초임계상태로 만들기 쉽고, 온도와 압력을 조절하여 상변화를 제어하기 용이하며 가격이 저렴한 장점이 있다. 또한, 이산화탄소는 독성이 없어 인체에 무해하고, 불연성, 비활성의 특성을 지니며, 초임계이산화탄소는 물이나 기타 유기용제와 비교하여 10~100배 가량 확산계수(diffusion coefficient)가 높아 침투가 빨라 유기용제의 치환이 빠르고, 표면장력이 거의 없어 미세한 회로패턴을 가지는 기판(S)의 건조에 이용하기 유리한 물성을 가진다. 뿐만 아니라, 이산화탄소는 다양한 화학반응의 부산물로 생성되는 것을 재활용할 수 있는 동시에 초임계건조공정에 사용한 후 이를 기체로 전환시켜 유기용제를 분리하여 재사용하는 것이 가능해 환경오염의 측면에서도 부담이 적다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(100)의 일 실시예에 관하여 설명한다. 본 발명의 일 실시예에 따른 기판처리장치(100)는 초임계건조공정을 포함하여 세정공정을 수행할 수 있다.
도 2는 기판처리장치(100)의 일 실시예의 평면도이고, 도 3은 기판처리장치(100)의 일 실시예의 단면도이다.
도 2 및 도 3을 참조하면, 기판처리장치(100)는 인덱스모듈(1000) 및 공정모듈(2000)을 포함한다.
인덱스모듈(1000)은 외부로부터 기판(S)을 반송받아 공정모듈(2000)로 기판(S)을 반송하고, 공정모듈(2000)은 초임계건조공정을 수행할 수 있다.
인덱스모듈(1000)은 설비전방단부모듈(EFEM: equipment front end module)로서, 로드포트(1100) 및 이송프레임(1200)을 포함한다.
로드포트(1100)에는 기판(S)이 수용되는 용기(C)가 놓인다. 용기(C)로는 전면개방일체형포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다. 용기(C)는 오버헤드트랜스퍼(OHT: overhead transfer)에 의해 외부로부터 로드포트(1100)로 반입되거나 로드포트(1100)로부터 외부로 반출될 수 있다.
이송프레임(1200)은 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)와 공정모듈(2000) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송프레임(1200)은 인덱스로봇(1210) 및 인덱스레일(1220)을 포함한다. 인덱스로봇(1210)은 인덱스레일(1220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.
공정모듈(2000)은 실제로 공정을 수행하는 모듈로서, 버퍼챔버(2100), 이송챔버(2200), 제1공정챔버(3000) 및 제2공정챔버(4000)를 포함한다.
버퍼챔버(2100)는 인덱스모듈(1000)과 공정모듈(2000) 간에 반송되는 기판(S)이 임시로 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼챔버(2100)에는 기판(S)이 놓이는 버퍼슬롯이 제공될 수 있다. 예를 들어, 인덱스로봇(1210)은 기판(S)을 용기(C)로부터 인출하여 버퍼슬롯에 놓을 수 있고, 이송챔버(2200)의 이송로봇(2210)은 버퍼슬롯에 놓인 기판(S)을 인출하여 이를 제1공정챔버(3000)나 제2공정챔버(4000)로 반송할 수 있다. 버퍼챔버(2100)에는 복수의 버퍼슬롯이 제공되어 복수의 기판(S)이 놓일 수 있다.
이송챔버(2200)는 그 둘레에 배치된 버퍼챔버(2100), 제1공정챔버(3000) 및 제2공정챔버(4000) 간에 기판(S)을 반송한다. 이송챔버(2200)는 이송로봇(2210) 및 이송레일(2220)을 포함할 수 있다. 이송로봇(2210)은 이송레일(2220) 상에서 이동하며 기판(S)을 반송할 수 있다.
제1공정챔버(3000)와 제2공정챔버(4000)는 세정공정을 수행할 수 있다. 이때, 세정공정은 제1공정챔버(3000)와 제2공정챔버(4000)에서 순차적으로 수행될 수 있다. 예를 들어, 제1공정챔버(3000)에서는 세정공정 중 케미컬공정, 린스공정 및 유기용제공정이 수행되고, 뒤이어 제2공정챔버(4000)에서는 초임계건조공정이 수행될 수 있다.
이러한 제1공정챔버(3000)와 제2공정챔버(4000)는 이송챔버(2200)의 측면에 배치된다. 예를 들어, 제1공정챔버(3000)와 제2공정챔버(4000)는 이송챔버(2200)의 다른 측면에 서로 마주보도록 배치될 수 있다.
또한, 공정모듈(2000)에는 제1공정챔버(3000)와 제2공정챔버(4000)가 복수로 제공될 수 있다. 복수의 공정챔버들(3000, 4000)은 이송챔버(2200)의 측면에 일렬로 배치되거나 또는 연직방향으로 적층되어 배치되거나 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다.
물론, 제1공정챔버(3000)와 제2공정챔버(4000)의 배치는 상술한 예로 한정되지 않고, 기판처리장치(100)의 풋프린트나 공정효율 등과 같은 다양한 요소를 고려하여 적절히 변경될 수 있다.
이하에서는 제1공정챔버(3000)에 관하여 설명한다.
도 4는 도 2의 제1공정챔버(3000)의 단면도이다.
제1공정챔버(3000)는 케미컬공정, 린스공정 및 유기용제공정을 수행할 수 있다. 물론, 제1공정챔버(3000)는 이들 공정 중 일부의 공정만을 선택적으로 수행할 수도 있다. 여기서, 케미컬공정은 기판(S)에 세정제를 제공하여 기판(S) 상의 이물질을 제거하는 공정이고, 린스공정은 가판에 린스제를 제공하여 기판(S) 상에 잔류하는 세정제를 세척하는 공정이며, 유기용제공정은 기판(S)에 유기용제를 제공하여 기판(S)의 회로패턴 사이에 잔류하는 린스제를 표면장력이 낮은 유기용제로 치환하는 공정이다.
도 4를 참조하면, 제1공정챔버(3000)는 지지부재(3100), 노즐부재(3200) 및 회수부재(3300)를 포함한다.
지지부재(3100)는 기판(S)을 지지하고, 지지된 기판(S)을 회전시킬 수 있다. 지지부재(3100)는 지지플레이트(3110), 지지핀(3111), 처킹핀(3112), 회전축(3120) 및 회전구동기(3130)를 포함할 수 있다.
지지플레이트(3110)는 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가지며, 지지플레이트(3110)의 상면에는 지지핀(3111)과 처킹핀(3112)이 형성된다. 지지핀(3111)은 기판(S)을 지지하고, 처킹핀(3112)은 지지된 기판(S)을 고정할 수 있다.
지지플레이트(3110)의 하부에는 회전축(3120)이 연결된다. 회전축(3120)은 회전구동기(3130)로부터 회전력을 전달받아 지지플레이트(3110)를 회전시킨다. 이에 따라 지지플레이트(3110)에 안착된 기판(S)이 회전할 수 있다. 이때, 처킹핀(3112)은 기판(S)이 정위치를 이탈하는 것을 방지할 수 있다.
노즐부재(3200)는 기판(S)에 약제를 분사한다. 노즐부재(3200)는 노즐(3210), 노즐바(3220), 노즐축(3230) 및 노즐축구동기(3240)를 포함한다.
노즐(3210)은 지지플레이트(3110)에 안착된 기판(S)에 약제를 분사한다. 약제는 세정제, 린스제 또는 유기용제일 수 있다. 여기서, 세정제로는 과산화수소(H2O2)용액이나 과산화수소용액에 암모니아(NH4OH), 염산(HCl) 또는 황산(H2SO4)를 혼합한 용액 또는 불산(HF)용액 등이 사용될 수 있다. 또, 린스제로는 순수가 사용될 수 있다. 또, 유기용제로는 이소프로필알코올을 비롯하여 에틸글리콜(ethyl glycol), 1-프로파놀(propanol), 테트라하이드로프랑(tetra hydraulic franc), 4-하이드록시(hydroxyl), 4-메틸(methyl), 2-펜타논(pentanone), 1-부타놀(butanol), 2-부타놀, 메탄올(methanol), 에탄올(ethanol), n-프로필알코올(n-propyl alcohol), 디메틸에틸(dimethylether)의 용액이나 가스가 사용될 수 있다.
이러한 노즐(3210)은 노즐바(3220)의 일단 저면에 형성된다. 노즐바(3220)는 노즐축(3230)에 결합되며, 노즐축(3230)은 승강 또는 회전할 수 있도록 제공된다. 노즐축구동기(3240)는 노즐축(3230)을 승강 또는 회전시켜 노즐(3210)의 위치를 조절할 수 있다.
회수부재(3300)는 기판(S)에 공급된 약제를 회수한다. 노즐부재(3200)에 의해 기판(S)에 약제가 공급되면, 지지부재(3100)는 기판(S)을 회전시켜 기판(S)의 전 영역에 약제가 균일하게 공급되도록 할 수 있다. 기판(S)이 회전하면 기판(S)으로부터 약제가 비산하는데, 비산하는 약제는 회수부재(3300)에 의해 회수될 수 있다.
회수부재(3300)는 회수통(3310), 회수라인(3320), 승강바(3330) 및 승강구동기(3340)를 포함할 수 있다.
회수통(3310)은 지지플레이트(3110)를 감싸는 환형 링 형상으로 제공된다. 회수통(3310)은 복수일 수 있는데, 복수의 회수통(3310)은 상부에서 볼 때 차례로 지지플레이트(3110)로부터 멀어지는 링 형상으로 제공되며, 지지플레이트(3110)로부터 먼 거리에 있는 회수통(3310)일수록 그 높이가 높도록 제공된다. 이에 따라 회수통(3310) 사이의 공간에 기판(S)으로부터 비산되는 약제가 유입되는 회수구(3311)가 형성된다.
회수통(3310)의 하면에는 회수라인(3320)이 형성된다. 회수라인(3320)은 회수통(3310)으로 회수된 약제를 재생하는 약제재생시스템(미도시)로 공급한다.
승강바(3330)는 회수통(3310)에 연결되어 승강구동기(3340)로부터 동력을 전달받아 회수통(3310)을 상하로 이동시킨다. 승강바(3330)는 회수통(3310)이 복수인 경우 최외곽에 배치된 회수통(3310)에 연결될 수 있다. 승강구동기(3340)는 승강바(3330)를 통해 회수통(3310)을 승강시켜 복수의 회수구(3311) 중 비산하는 약제가 유입되는 회수구(3311)를 조절할 수 있다.
이하에서는 제2공정챔버(4000)에 관하여 설명한다.
제2공정챔버(4000)는 초임계유체를 이용하여 초임계건조공정을 수행할 수 있다. 물론, 상술한 바와 같이, 제2공정챔버(4000)에서 수행되는 공정은 초임계건조공정 이외에 다른 초임계공정일 수도 있으며, 나아가, 제2공정챔버(4000)는 초임계유체 대신 다른 공정유체를 이용하여 공정을 수행할 수도 있을 것이다.
이러한 제2공정챔버(4000)는 상술한 바와 같이, 이송챔버(2200)의 일측면에 배치될 수 있다. 제2공정챔버(4000)가 복수인 경우에는 이송챔버(2200)의 일측면에 일렬로 배치되거나 상하로 적층되어 배치되거나 또는 이들의 조합에 의해 배치될 수 있다. 기판처리장치(100)에서는 로드포트(1100), 이송프레임(1200), 버퍼챔버(2100), 이송모듈(2200)이 순차적으로 배치될 수 있는데, 제2공정챔버(4000)는 이와 동일한 방향으로 이송챔버(2200)의 일측면에 일렬로 배치될 수 있다.
이하에서는 제2공정챔버(4000)의 일 실시예에 관하여 설명한다.
도 5는 도 2의 제2공정챔버(4000)의 일 실시예의 사시도이고, 도 6a 및 도 6b는 제2공정챔버의 출입구가 개방된 상태를 보여주는 도면들이며, 도 7a 및 도 7b는 제2공정챔버의 출입구가 닫혀진 상태를 보여주는 도면들이며, 도 8은 제2공정챔버에서 공정 진행시 도어 밀폐 상태를 보여주는 도면이다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 제2공정챔버(4000)는 하우징(4100), 도어 유닛, 지지부재(4300), 가열부재(4400), 공급포트(4500) 및 배기포트(4600)를 포함할 수 있다. 도어 유닛은 도어(4150) 및 도어 구동기(4700)를 포함한다. ,
하우징(4100)은 초임계건조공정이 수행되는 공간을 제공한다. 하우징(4100)은 초임계건조공정이 수행되는 공간을 제공한다. 하우징(4100)은 임계압력 이상의 고압을 견딜 수 있는 재질로 제공된다.
하우징(4100)의 일면(4120)에는 개구(4110)가 형성된다. 기판(S)은 개구(4110)를 통해 하우징(4100)으로 반입되거나 하우징(4100)으로부터 반출될 수 있다. 여기서, 기판(S)은 제1공정챔버(3000)에서 유기용제공정을 거쳐 유기용제가 잔류하는 상태로 기판(S)에 반입될 수 있다.
개구(4110)가 형성되는 하우징(4100)의 일면(4120)은 이송챔버(2000)의 제2공정챔버(4000)가 배치되는 일측면과 서로 마주보는 면일 수 있다. 이에 따라 이송챔버(2200)의 이송로봇(2210)이 개구(4110)를 통하여 하우징(4100)의 내부로 이동하여 기판(S)을 반입시킬 수 있다.
하우징(4100)은 격벽(4130)에 의해 제1공간(A1)과 제2공간(A2)으로 구획될 수 있다. 제1공간(A1)은 초임계 건조 공정이 수행되는 공간일 수 있다. 격벽(4130)은 개구(4110)가 형성된 하우징의 일면(4120)과 나란하게 배치될 수 있다. 격벽(4130)에는 기판이 제1공간으로 출입할 수 있도록 기판 통로(4132)가 제공된다.
제2공간(A2)에는 도어(4150)가 위치된다. 제2공간(A2)은 도어(4150)가 상하 방향 및 수평방향(기판 출입 방향)으로 이동 가능한 공간을 제공한다. 도어(4150)는 개구(4110)를 개폐할 수 있다. 도어(4150)는 하강하여 개구(4110)를 개방하거나 상승하여 개구(4110)를 폐쇄할 수 있다. 물론, 이와 반대로 하강하여 개구(4110)를 폐쇄하거나 상승하여 개구(4110)를 개방할 수도 있을 것이다. 이처럼, 도어(4150)는 하우징(4100)의 개구(4110)가 형성된 일면(4120)에 대하여 상대적으로 이동하여 개구(4110)가 형성된 면에서 이격되어 하우징(4100)을 개방하거나 밀착하여 하우징(4100)을 밀폐할 수 있다.
도어구동기(4700)은 도어(4150)를 이동시킨다. 이러한 도어구동기(4700)는 도어(4150)를 지지하는 지지부(4710)를 포함한다. 도어구동기(470))는 하우징(4100) 외부에 배치된다. 지지부(4710)는 개구(4110)를 통해 제2공간(A2)에 위치하는 도어(4150)와 결합된다. 도어(4150)는 도어구동기(4700)에 의해 측 방향 및 상하 방향으로 이동될 수 있다. 도어 유닛은 제어기(4800)에 의해 제어될 수 있다. 제어기(4800)는 개구(4110) 개방시 도어(4150)를 측 방향으로 이동시킨 후, 도어(4150)를 아래 방향으로 이동시켜 개구(4110)를 개방하도록 제어 유닛을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(480))는 개구(4110) 폐쇄시 도어(4150)를 위 방향으로 이동시킨 후, 도어(4150)를 측 방향으로 이동시켜 개구(4110)를 폐쇄하도록 도어 유닛을 제어할 수 있다.
도 6a 및 도 8에 도시된 바와 같이, 도어(4150)는 하우징(4100)의 일면(4120)의 내측면(4122)과 마주하는 면에 실링 부재(4152)가 제공될 수 있다. 도어(4150)는 고압 공정 시 하우징(4100) 내부 압력에 의해 가압되어 개구(4110)가 형성된 일면(4120)의 내측면(4122)에 기밀하게 밀착될수 있다. 도어(4150)는 하우징(4100)의 내측에서 외측으로 향하는 밀폐 방향으로 이동될 수 있고, 도어(4150)의 밀폐 방향으로의 이동은 하우징(4100) 내부의 압력에 의해 제공될 수 있다. 즉, 하우징(4100)의 내부 압력은 하우징(4100) 일면과 접하는 면의 반대면(즉, 개구를 개폐하는 면의 반대면)으로 압력을 가하게 된다. 초임계 건조 공정시 도어(4150)에 개구(4110)를 향하는 방향으로 힘을 가하여 개구(4110)를 밀폐할 수 있다. 초임계 건조 공정은 초임계상태의 고압에서 진행되므로, 공정이 진행되며 하우징(4100) 내부 압력에 의해 도어(4150)를 개구(4110)를 향햐는 방향으로 힘이 작용하게 되고, 공정 중에 개구가 개방되지 않도록 밀폐할 수 있다.
이처럼, 본 발명의 도어는 공정 진행시 하우징 내부 압력이 높아질수록 압력누출 방지에 효과적인 구조를 갖는다.
도 5 내지 도 8을 참조하면, 지지부재(4300)는 기판(S)을 지지한다. 지지부재(4300)는 기판(S)의 가장자리 영역을 지지할 수 있다. 예를 들어, 지지부재(4300)에는 그 내부에 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상으로 기판(S)의 면적보다 작은 홀(4310)이 형성된 플레이트의 형상으로 제공될 수 있다. 또는 지지부재(4300)는 기판(S)의 가장자리 영역만을 지지하는 슬롯타입으로 제공될 수 있다. 이러한 형태의 지지부재(4300)에 안착된 기판(S)은 그 상면 및 하면의 대부분의 영역이 노출된다. 따라서, 제2공정챔버(4000)에서 초임계건조공정 진행되는 동안 기판(S)은 그 전 영역이 초임계유체에 노출되어 건조될 수 있다.
이러한 지지부재(4300)는 하우징(4100)의 내부에 설치될 수 있다. 지지부재(4300)는 하우징(4100)의 하부벽으로부터 연직상방으로 연장되어 그 상단에서 수평방향으로 절곡되는 형태로 제공될 수 있다. 또는 지지부재(4300)는 하우징(4100)의 양측 측벽에서 돌출되는 슬롯형태로 제공될 수 있다.
가열부재(4400)는 하우징(4100)의 내부를 가열한다. 가열부재(4400)는 제2공정챔버(4000) 내부에 공급된 초임계유체를 임계온도 이상으로 가열하여 초임계유체 상으로 유지하거나 또는 액화된 경우에 다시 초임계유체가 되도록 할 수 있다. 가열부재(4400)는 하우징(4100)의 벽 내에 매설되어 설치될 수 있다. 이러한 가열부재(4400)는 예를 들어, 외부로부터 전원을 받아 열을 발생시키는 히터로 제공될 수 있다.
공급포트(4500)는 제2공정챔버(4000)로 초임계유체를 공급한다. 공급포트(4500)는 초임계유체를 공급하는 공급라인(4550)에 연결될 수 있다. 이때, 공급포트(4500)에는 공급라인(4550)으로부터 공급되는 초임계유체의 유량을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다.
공급포트(4500)는 상부공급포트(4510) 및 하부공급포트(4520)를 포함할 수 있다. 상부공급포트(4510)는 하우징(4100)의 상부벽에 형성되어 지지부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 상면으로 초임계유체를 공급한다. 하부공급포트(4520)는 하우징(4100)의 하부벽에 형성되어 지지부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 하면으로 초임계유체를 공급한다. 여기서, 기판(S)은 그 상면이 패턴면이고, 하면이 비패턴면이 되도록 지지부재(4300)에 안착될 수 있다.
공급포트들(4500)은 기판(S)의 중앙영역으로 초임계유체를 분사할 수 있다. 예를 들어, 상부공급포트(4510)는 지지부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 중앙으로부터 연직상방에 위치할 수 있다. 또, 하부공급포트(4520)는 지지부재(4300)에 의해 지지되는 기판(S)의 중앙으로부터 연직하방에 위치할 수 있다. 이에 따라 공급포트(4500)로 분사되는 초임계유체가 기판(S)의 중앙영역으로 도달하여 가장자리 영역으로 퍼지면서 기판(S)의 전 영역에 균일하게 제공될 수 있다.
또한, 상부공급포트(4510)와 하부공급포트(4520)에서는 먼저 하부공급포트(4520)가 초임계유체를 공급하고, 나중에 상부공급포트(4510)가 초임계유체를 공급할 수 있다. 초임계건조공정은 초기에 제2공정챔버(4000)의 내부가 임계압력에 미달한 상태에서 진행될 수 있기 때문에 제2공정챔버(4000)의 내부로 공급되는 초임계유체는 액화될 수 있다. 따라서, 초임계건조공정의 초기에 상부공급포트(4510)로 초임계유체가 공급되는 경우에는 초임계유체가 액화되어 중력에 의해 기판(S)으로 낙하하여 기판(S)을 손상시킬 수 있다. 상부공급포트(4510)는 하부공급포트(4520)를 통해 제2공정챔버(4000)로 초임계유체가 공급되어 제2공정챔버(4000)의 내부압력이 임계압력에 도달하면 초임계유체의 공급을 시작하여, 공급되는 초임계유체가 액화되어 기판(S)으로 낙하하는 것을 방지할 수 있다.
배기포트(4600)는 제2공정챔버(4000)로부터 초임계유체를 배기한다. 배기포트(4600)는 초임계유체를 배기하는 배기라인(4650)에 연결될 수 있다. 이때, 배기포트(4600)에는 배기라인(4650)으로 배기하는 초임계유체의 유량을 조절하는 밸브가 설치될 수 있다. 배기라인(4650)을 통해 배기되는 초임계유체는 대기 중으로 방출되거나 또는 초임계유체를 재생하는 초임계유체재생시스템(미도시)로 공급될 수 있다.
배기포트(4600)는 하우징(4100)의 하부벽에 형성될 수 있다. 초임계건조공정의 후기에는 제2공정챔버(4000)로부터 초임계유체가 배기되어 그 내부압력이 임계압력 이하로 강압되어 초임계유체가 액화될 수 있다. 액화된 초임계유체는 중력에 의해 하우징(4100)의 하부벽에 형성된 배기포트(4600)를 통해 배출될 수 있다.
이상에서는 본 발명에 따른 기판처리장치(100)가 기판(S)에 초임계유체를 공급하여 기판을 처리하는 것으로 설명하였으나, 본 발명에 따른 기판처리장치(100)가 반드시 이러한 초임계공정을 수행하는 것으로 한정되는 것은 아니다. 따라서, 기판처리장치(100)의 제2공정챔버(4000)는 공급포트(4500)로 초임계유체를 대신 다른 공정유체를 공급하여 기판(S)을 처리할 수도 있을 것이다. 이러한 경우에는, 공정유체로 초임계유체 대신 유기용제나 그 밖의 다양한 성분의 가스, 플라즈마가스, 불활성가스 등이 사용될 수 있을 것이다.
또한, 기판처리장치(100)는 그 구성요소를 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다. 예를 들어, 제어기는 가열부재(4400)를 제어하여 하우징(4100)의 내부온도를 조절할 수 있다. 다른 예를 들어, 제어기는 노즐부재(2320), 공급라인(4550)이나 배기라인(4650)에 설치된 밸브를 제어하여 약제나 초임계유체의 유량을 조절할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어기는 도어구동기(4700)이나 가압부재(4200)를 제어하여 하우징(4100)을 개방하거나 밀폐할 수 있다. 또 다른 예를 들어, 제어기는 상부공급포트(4110)과 하부공급포트(4120) 중 어느 하나가 먼저 초임계유체를 공급하기 시작한 뒤 제2공정챔버(4000)의 내부압력이 미리 설정된 압력에 도달하면, 다른 하나가 초임계유체를 공급하기 시작하도록 제어할 수도 있다.
이러한 제어기는 하드웨어, 소프트웨어 또는 이들의 조합을 이용하여 컴퓨터 또는 이와 유사한 장치로 구현될 수 있다.
하드웨어적으로 제어기는 ASICs(application specific integrated circuits), DSPs(digital signal processors), DSPDs(digital signal processing devices), PLDs(programmable logic devices), FPGAs(field programmable gate arrays), 프로세서(processors), 마이크로콘트롤러(micro-controllers), 마이크로프로세서(microprocessors)나 이들과 유사한 제어기능을 수행하는 전기적인 장치로 구현될 수 있다.
또 소프트웨어적으로 제어기는 하나 이상의 프로그램 언어로 쓰여진 소프트웨어코드 또는 소프트웨어어플리케이션에 의해 구현될 수 있다. 소프트웨어는 하드웨어적으로 구현된 제어부에 의해 실행될 있다. 또 소프트웨어는 서버 등의 외부기기로부터 상술한 하드웨어적인 구성으로 송신됨으로써 설치될 수 있다.
이하에서는 본 발명에 따른 기판처리방법에 관하여 상술한 기판처리장치(100)를 이용하여 설명한다. 다만, 이는 설명의 용이를 위한 것에 불과하므로, 기판처리방법은 상술한 기판처리장치(100) 이외에도 이와 동일 또는 유사한 다른 장치를 이용하여 수행될 수 있다. 또한, 본 발명에 따른 기판처리방법은 이를 수행하는 코드 또는 프로그램의 형태로 컴퓨터 판독 가능 기록매체에 저장될 수 있다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100: 기판처리장치
1000: 인덱스모듈 1100: 로드포트 1200: 이송프레임
1210: 인덱스로봇 1220: 인덱스레일
2000: 공정모듈 2100: 버퍼챔버 2200: 이송챔버
2210: 이송로봇 2220: 이송레일
3000: 제1공정챔버 3100: 지지부재 3110: 지지플레이트
3111: 지지핀 3112: 처킹핀 3120: 회전축
3130: 회전구동기 3200: 노즐부재 3210: 노즐
3220: 노즐바 3230: 노즐축 3240: 노즐축구동기
3300: 회수부재 3310: 회수통 3311: 회수구
3320: 회수라인 3330: 승강바 3340: 승강구동기
4000: 제2공정챔버 4100: 하우징 4110: 개구
4150: 도어 4151: 홈 4200: 가압부재
4210: 가압실린더 4220: 가압로드 4230: 가압판
4300: 지지부재 4400: 가열부재 4500: 공급포트
4550: 공급라인 4510: 상부공급포트 4520: 하부공급포트
4600: 배기포트 4650: 배기라인 4700: 도어구동기

Claims (13)

  1. 기판 처리 장치에 있어서:
    초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버에 형성된 반입구를 선택적으로 개폐하는 도어 유닛을 포함하고,
    상기 도어 유닛은,
    상기 내부 공간에 배치되는 도어; 및
    상기 공정 챔버의 외부에 배치되며, 상기 도어를 이동시키는 구동기를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 도어는,
    상기 반입구보다 큰 사이즈를 가지는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동기는,
    상기 도어를 측 방향 및 상하 방향으로 이동 가능하게 구성되는 기판 처리 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 도어 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 반입구를 개방시 상기 도어를 측 방향으로 이동시킨 후, 상기 도어를 아래 방향으로 이동시켜 상기 반입구를 개방하고,
    상기 반입구를 폐쇄시 상기 도어를 위 방향으로 이동시킨 후, 상기 도어를 측 방향으로 이동시켜 상기 반입구를 폐쇄하도록 상기 도어 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 일면에 기판이 출입하는 개구가 형성되고, 고압공정이 수행되는 내부 공간을 제공하는 하우징;
    상기 하우징 내에 설치되고, 상기 기판을 지지하는 지지부재; 및
    상기 개구를 개폐하는 도어를 포함하되;
    상기 도어는
    상기 고압 공정 시 상기 하우징 내부 압력에 의해 가압되어 상기 개구가 형성된 일면에 기밀하게 밀착되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 도어를 상하 방향으로 이동시키는 구동기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 도어는
    상기 내부 공간에 배치되고,
    상기 구동기는 상기 공정 챔버의 외부에 배치되는 기판 처리 장치.
  8. 제6항에 있어서,
    상기 하우징은
    상기 고압공정이 진행되는 제1공간 및 상기 도어가 위치되는 제2공간을 포함하고, 상기 제1공간과 상기 제2공간은 기판이 이동 가능한 통로를 갖는 격벽에 의해 구획되고,
    상기 제2공간은 상기 일면과 상기 격벽 사이에 위치되는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 도어는
    상기 일면의 내측면을 향하는 전면에 실링부재가 제공되는 기판 처리 장치.
  10. 제5항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 하우징 내부를 가열하는 가열부재;
    상기 하우징으로 초임계유체를 공급하는 공급포트; 및
    상기 하우징으로부터 상기 초임계유체를 배기하는 배기포트;를 더 포함하여
    초임계공정을 수행하는 기판처리장치.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 공급포트는, 상기 하우징의 상면에 형성되는 상부공급포트 및 상기 하우징의 하면에 형성되는 하부공급포트를 포함하는 기판처리장치.
  12. 기판 처리 장치에 있어서:
    기판을 처리하는 내부 공간을 제공하는 공정 챔버;
    상기 공정 챔버의 내부 공간을 가열하는 가열부재;
    상기 공정 챔버의 내부 공간으로 초임계유체를 공급하는 공급포트;
    상기 공정 챔버로부터 상기 초임계유체를 배기하는 배기포트; 및
    상기 공정 챔버의 일측면에 형성된 반입구를 선택적으로 개폐하는 도어 유닛을 포함하고,
    상기 도어 유닛은,
    상기 공정 챔버의 내부에 상기 일측면과 대향되게 배치되는 도어; 및
    상기 공정 챔버의 외부에 상기 일측면과 대향되게 배치되어 상기 도어를 측 방향 및 상하 방향으로 이동시키는 구동기를 포함하며;
    상기 내부 공간은
    상기 고압공정이 진행되는 제1공간 및 상기 도어가 위치되는 제2공간을 포함하고, 상기 제1공간과 상기 제2공간은 기판이 이동 가능한 통로를 갖는 격벽에 의해 구획되고, 상기 제2공간은 상기 일측면과 상기 격벽 사이에 위치되며,
    상기 도어는
    상기 고압 공정 시 상기 내부 공간의 내부 압력에 의해 가압되어 상기 개구가 형성된 상기 일측면에 기밀하게 밀착되는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 도어는
    상기 일면의 내측면을 향하는 전면에 실링부재가 제공되는 기판 처리 장치.

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