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KR102330278B1 - 기판 처리 방법 및 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 장치 Download PDF

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KR102330278B1
KR102330278B1 KR1020150069005A KR20150069005A KR102330278B1 KR 102330278 B1 KR102330278 B1 KR 102330278B1 KR 1020150069005 A KR1020150069005 A KR 1020150069005A KR 20150069005 A KR20150069005 A KR 20150069005A KR 102330278 B1 KR102330278 B1 KR 102330278B1
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chamber
buffer
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이정현
박창욱
안은샘
조수현
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 상에 액을 공급하는 방법 및 장치를 제공한다. 기판 처리 방법은 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하여 상기 기판의 표면을 소수성으로 변화시키는 전처리 단계 및 상기 전처리 단계 이후에 상기 기판 상에 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 액막 형성 단계를 포함하되, 상기 전처리 단계는 상기 전처리액을 공급하는 제1전처리 단계, 상기 제1전처리 단계 이후에 상기 전처리액을 건조하는 제1건조 단계, 그리고 상기 제1건조 단계 이후에 상기 전처리액을 공급하는 제2전처리 단계를 포함한다. 전처리 단계는 서로 상이한 회전 속도로 기판을 회전하면서 복수 회 진행된다. 이로 인해 기판의 표면 전체 영역을 전처리액을 공급할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 장치{Method and Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판에 액을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판 상에 액을 공급하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 세정, 증착, 사진, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 이러한 공정들 중 사진 공정은 도포, 노광, 그리고 현상 단계를 순차적으로 수행한다. 도포 공정은 기판의 표면에 레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정이다. 노광 공정은 감광막이 형성된 기판 상에 회로 패턴을 노광하는 공정이다. 현상 공정에는 기판의 노광 처리된 영역을 선택적으로 현상하는 공정이다.
일반적으로 도포 공정은 전처리 단계 및 액막 형성 단계를 포함한다. 전처리 단계에는 기판 상에 전처리액을 공급하여 기판의 표면을 젖음 상태로 유지시킨다. 이후 액막 형성 단계에는 기판 상에 감광액을 공급하여 감광막을 형성한다.
그러나 기판의 가장자리 영역 중 일부는 전처리액이 불충분하게 공급된다. 이로 인해 액막 형성 단계에서는 기판의 가장자리 영역이 중앙 영역에 비해 얇은 두께를 가지는 감광막이 형성된다. 또한 가장자리 영역들 간에 상이한 두께를 가지는 감광막이 형성될 수 있다.
또한 전처리 단계에서 주변 환경에 의해 파티클이 발생되는 경우에는 그 파티클이 기판의 표면에 잔류하게 된다. 이로 인해 액막 형성 단계에서는 불량을 야기할 수 있다.
본 발명은 기판 상에 형성되는 감광막이 영역 별 균일한 두께를 가질 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 기판의 가장 자리 영역까지 전처리액이 충분이 공급될 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판 상에 액을 공급하는 방법 및 장치를 제공한다. 기판 처리 방법은 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하여 상기 기판의 표면을 소수성으로 변화시키는 전처리 단계 및 상기 전처리 단계 이후에 상기 기판 상에 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 액막 형성 단계를 포함하되, 상기 전처리 단계는 상기 전처리액을 공급하는 제1전처리 단계, 상기 제1전처리 단계 이후에 상기 전처리액을 건조하는 제1건조 단계, 그리고 상기 제1건조 단계 이후에 상기 전처리액을 공급하는 제2전처리 단계를 포함한다.
상기 제1전처리 단계에는 상기 기판을 제1전처리 속도로 회전시키고, 상기 제2전처리 단계에는 상기 기판을 제2전처리 속도로 회전시키되, 제2전처리 속도는 상기 제1전처리 속도보다 낮을 수 있다. 상기 제1건조 단계에는 상기 기판을 제1건조 속도로 회전시키되, 상기 제1건조 속도는 상기 제1전처리 속도보다 높을 수 있다.
또한 상기 제1전처리 단계에는 상기 기판을 제1속도로 등속 운동시키고, 상기 제1건조 단계에는 상기 기판을 상기 제1속도에서 상기 제1속도보다 높은 제2속도로 가속시킨 후 등속 운동시키고, 상기 제2전처리 단계에는 상기 기판을 상기 제2속도에서 상기 제3속도로 감속시킨 후 등속 운동시킬 수 있다. 상기 제1속도는 1000 알피엠(RPM) 내지 3000 알피엠(RPM)으로 제공되며, 상기 제3속도는 0 알피엠(RPM) 내지 1000 알피엠(RPM)으로 제공될 수 있다. 상기 전처리 단계는 상기 제2전처리 단계 이후에 상기 기판을 제2건조 속도로 회전시키는 제2건조 단계를 더 포함하되, 상기 제2건조 속도는 가속 운동으로 제공될 수 있다. 상기 제2전처리 단계에서 상기 제2속도에서 상기 제3속도로 감속되는 감속의 크기는 상기 제2건조 속도의 가속의 크기보다 크게 제공될 수 있다.
상기 전처리액은 신나이고, 상기 처리액은 감광액으로 제공될 수 있다.
기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 부재, 상기 기판 지지 부재를 회전시키는 회전 구동 부재, 상기 기판 지지 부재에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 회전 구동 부재 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 기판의 표면을 소수성으로 변화시키는 전처리 공정 및 기판 상에 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 액막 형성 공정을 순차적으로 진행하되, 상기 제어기는 상기 전처리 공정에서 제1전처리 속도로 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하는 제1전처리 공정, 기판을 건조 속도로 회전시키는 건조 공정, 그리고 제2전처리 속도로 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하는 제2전처리 공정이 순차적으로 진행되도록 상기 회전 구동 부재 및 상기 액 공급 유닛을 제어한다.
상기 제2전처리 속도는 상기 제1전처리 속도보다 낮을 수 있다. 상기 제1건조 속도는 상기 제1전처리 속도보다 높을 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 전처리 단계는 서로 상이한 회전 속도로 기판을 회전하면서 복수 회 진행된다. 이로 인해 기판의 표면 전체 영역을 전처리액을 공급할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 제1전처리 단계에는 기판을 제1전처리 속도로 회전하고, 제2전처리 단계에는 제1전처리 속도보다 느린 제2전처리 속도로 회전한다. 이로 인해 제2전처리 단계에는 기판의 표면 전체를 소수성으로 변화시킬 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 제1전처리 단계에는 기판을 제1전처리 속도로 회전하여 잔류되는 파티클을 전처리액으로 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비의 평면도이다.
도 2는 도 1의 설비를 A-A 방향에서 바라본 단면도이다.
도 3은 도 1의 설비를 B-B 방향에서 바라본 단면도이다.
도 4는 도 1의 설비를 C-C 방향에서 바라본 단면도이다.
도 5는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 6은 도 5의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 7 내지 도 11는 기판에 전처리액 및 처리액을 공급하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 12은 도 7 내지 도 10에서 전처리액을 공급하는 과정에 따라 가변되는 기판의 회전 속도를 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면을 참조하여 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
본 실시예의 설비는 반도체 웨이퍼 또는 평판 표시 패널과 같은 기판에 대해 포토리소그래피 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 특히 본 실시예의 설비는 노광장치에 연결되어 기판에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행하는 데 사용될 수 있다. 아래에서는 기판으로 웨이퍼가 사용된 경우를 예로 들어 설명한다.
이하 도 1 내지 도 12를 통해 본 발명의 기판 처리 설비를 설명한다.
도 1은 기판 처리 설비를 상부에서 바라본 도면이고, 도 2는 도 1의 설비를 A-A 방향에서 바라본 도면이고, 도 3은 도 1의 설비를 B-B 방향에서 바라본 도면이고, 도 4는 도 1의 설비를 C-C 방향에서 바라본 도면이다.
도 1 내지 도 4를 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)을 포함한다. 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)은 순차적으로 일 방향으로 일렬로 배치된다.
이하, 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)이 배치된 방향을 제 1 방향(12)이라 칭하고, 상부에서 바라볼 때 제 1 방향(12)과 수직한 방향을 제 2 방향(14)이라 칭하고, 제 1 방향(12) 및 제 2 방향(14)과 각각 수직한 방향을 제 3 방향(16)이라 칭한다.
기판(W)은 카세트(20) 내에 수납된 상태로 이동된다. 이때 카세트(20)는 외부로부터 밀폐될 수 있는 구조를 가진다. 예컨대, 카세트(20)로는 전방에 도어를 가지는 전면 개방 일체식 포드(Front Open Unified Pod; FOUP)가 사용될 수 있다.
이하에서는 로드 포트(100), 인덱스 모듈(200), 제 1 버퍼 모듈(300), 도포 및 현상 모듈(400), 제 2 버퍼 모듈(500), 노광 전후 처리 모듈(600), 그리고 인터페이스 모듈(700)에 대해 상세히 설명한다.
로드 포트(100)는 기판들(W)이 수납된 카세트(20)가 놓여지는 재치대(120)를 가진다. 재치대(120)는 복수개가 제공되며, 재치대들(200)은 제 2 방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 2에서는 4개의 재치대(120)가 제공되었다.
인덱스 모듈(200)은 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인 카세트(20)와 제 1 버퍼 모듈(300) 간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스 모듈(200)은 프레임(210), 인덱스 로봇(220), 그리고 가이드 레일(230)을 가진다. 프레임(210)은 대체로 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 로드 포트(100)와 제 1 버퍼 모듈(300) 사이에 배치된다. 인덱스 모듈(200)의 프레임(210)은 후술하는 제 1 버퍼 모듈(300)의 프레임(310)보다 낮은 높이로 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(220)과 가이드 레일(230)은 프레임(210) 내에 배치된다. 인덱스 로봇(220)은 기판(W)을 직접 핸들링하는 핸드(221)가 제 1 방향(12), 제 2 방향(14), 제 3 방향(16)으로 이동 가능하고 회전될 수 있도록 4축 구동이 가능한 구조를 가진다. 인덱스 로봇(220)은 핸드(221), 아암(222), 지지대(223), 그리고 받침대(224)를 가진다. 핸드(221)는 아암(222)에 고정 설치된다. 아암(222)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 지지대(223)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 아암(222)은 지지대(223)를 따라 이동 가능하도록 지지대(223)에 결합된다. 지지대(223)는 받침대(224)에 고정결합된다. 가이드 레일(230)은 그 길이 방향이 제 2 방향(14)을 따라 배치되도록 제공된다. 받침대(224)는 가이드 레일(230)을 따라 직선 이동 가능하도록 가이드 레일(230)에 결합된다. 또한, 도시되지는 않았지만, 프레임(210)에는 카세트(20)의 도어를 개폐하는 도어 오프너가 더 제공된다.
제 1 버퍼 모듈(300)은 프레임(310), 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)을 가진다. 프레임(310)은 내부가 빈 직육면체의 형상으로 제공되며, 인덱스 모듈(200)과 도포 및 현상 모듈(400) 사이에 배치된다. 제 1 버퍼(320), 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼 로봇(360)은 프레임(310) 내에 위치된다. 냉각 챔버(350), 제 2 버퍼(330), 그리고 제 1 버퍼(320)는 순차적으로 아래에서부터 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 제 1 버퍼(320)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 도포 모듈(401)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350)는 후술하는 도포 및 현상 모듈(400)의 현상 모듈(402)과 대응되는 높이에 위치된다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 제 2 버퍼(330), 냉각 챔버(350), 그리고 제 1 버퍼(320)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 위치된다.
제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330)는 각각 복수의 기판들(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 버퍼(330)는 하우징(331)과 복수의 지지대들(332)을 가진다. 지지대들(332)은 하우징(331) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(332)에는 하나의 기판(W)이 놓인다. 하우징(331)은 인덱스 로봇(220), 제 1 버퍼 로봇(360), 그리고 후술하는 현상 모듈(402)의 현상부 로봇(482)이 하우징(331) 내 지지대(332)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향, 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향, 그리고 현상부 로봇(482)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 1 버퍼(320)는 제 2 버퍼(330)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 1 버퍼(320)의 하우징(321)에는 제 1 버퍼 로봇(360)이 제공된 방향 및 후술하는 도포 모듈(401)에 위치된 도포부 로봇(432)이 제공된 방향에 개구를 가진다. 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수와 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 동일하거나 상이할 수 있다. 일 예에 의하면, 제 2 버퍼(330)에 제공된 지지대(332)의 수는 제 1 버퍼(320)에 제공된 지지대(322)의 수보다 많을 수 있다.
제 1 버퍼 로봇(360)은 제 1 버퍼(320)와 제 2 버퍼(330) 간에 기판(W)을 이송시킨다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 핸드(361), 아암(362), 그리고 지지대(363)를 가진다. 핸드(361)는 아암(362)에 고정 설치된다. 아암(362)은 신축 가능한 구조로 제공되어, 핸드(361)가 제 2 방향(14)을 따라 이동 가능하도록 한다. 아암(362)은 지지대(363)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(363)에 결합된다. 지지대(363)는 제 2 버퍼(330)에 대응되는 위치부터 제 1 버퍼(320)에 대응되는 위치까지 연장된 길이를 가진다. 지지대(363)는 이보다 위 또는 아래 방향으로 더 길게 제공될 수 있다. 제 1 버퍼 로봇(360)은 단순히 핸드(361)가 제 2 방향(14) 및 제 3 방향(16)을 따른 2축 구동만 되도록 제공될 수 있다.
냉각 챔버(350)는 각각 기판(W)을 냉각한다. 냉각 챔버(350)는 하우징(351)과 냉각 플레이트(352)를 가진다. 냉각 플레이트(352)는 기판(W)이 놓이는 상면 및 기판(W)을 냉각하는 냉각 수단(353)을 가진다. 냉각 수단(353)으로는 냉각수에 의한 냉각이나 열전 소자를 이용한 냉각 등 다양한 방식이 사용될 수 있다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 기판(W)을 냉각 플레이트(352) 상에 위치시키는 리프트 핀 어셈블리(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 하우징(351)은 인덱스 로봇(220) 및 후술하는 현상 모듈(402)에 제공된 현상부 로봇(482)이 냉각 플레이트(352)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인덱스 로봇(220)이 제공된 방향 및 현상부 로봇(482)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 또한, 냉각 챔버(350)에는 상술한 개구를 개폐하는 도어들(도시되지 않음)이 제공될 수 있다.
도포 및 현상 모듈(400)은 노광 공정 전에 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하는 공정 및 노광 공정 후에 기판(W)을 현상하는 공정을 수행한다. 도포 및 현상 모듈(400)은 대체로 직육면체의 형상을 가진다. 도포 및 현상 모듈(400)은 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)을 가진다. 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 도포 모듈(401)은 현상 모듈(402)의 상부에 위치된다.
도포 모듈(401)은 기판(W)에 대해 포토레지스트와 같은 감광액을 도포하는 공정 및 레지스트 도포 공정 전후에 기판(W)에 대해 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 도포 모듈(401)은 레지스트 도포 챔버(410), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)를 가진다. 레지스트 도포 챔버(410), 베이크 챔버(420), 그리고 반송 챔버(430)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 레지스트 도포 챔버(410)와 베이크 챔버(420)는 반송 챔버(430)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 레지스트 도포 챔버(410)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 레지스트 도포 챔버(410)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 챔버(420)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 챔버(420)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 챔버(420)는 더 많은 수로 제공될 수 있다.
반송 챔버(430)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(430) 내에는 도포부 로봇(432)과 가이드 레일(433)이 위치된다. 반송 챔버(430)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 도포부 로봇(432)은 베이크 챔버들(420), 레지스트 도포 챔버들(400), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 1 버퍼(320), 그리고 후술하는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(520) 간에 기판(W)을 이송한다. 가이드 레일(433)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(433)은 도포부 로봇(432)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 도포부 로봇(432)은 핸드(434), 아암(435), 지지대(436), 그리고 받침대(437)를 가진다. 핸드(434)는 아암(435)에 고정 설치된다. 아암(435)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(434)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(436)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(435)은 지지대(436)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(436)에 결합된다. 지지대(436)는 받침대(437)에 고정 결합되고, 받침대(437)는 가이드 레일(433)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(433)에 결합된다.
레지스트 도포 챔버들(410)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 레지스트 도포 챔버(410)에서 사용되는 포토 레지스트의 종류는 서로 상이할 수 있다. 일 예로서 포토 레지스트로는 화학 증폭형 레지스트(chemical amplification resist)가 사용될 수 있다. 레지스트 도포 챔버(410)는 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포하는 기판 처리 장치로 제공된다. 기판 처리 장치(800)는 액 도포 공정이 수행된다. 도 5는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이고, 도 6은 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 5 및 도 6을 참조하면, 기판 처리 장치(800)는 하우징(810), 기류 제공 유닛(820), 기판 지지 유닛(830), 처리 용기(850), 승강 유닛(890), 액 공급 유닛(840), 그리고 제어기(880)를 포함한다.
하우징(810)은 내부에 공간(812)을 가지는 직사각의 통 형상으로 제공된다. 하우징(810)의 일측에는 개구(미도시)가 형성된다. 개구는 기판(W)이 반출입되는 입구로 기능한다. 개구에는 도어가 설치되며, 도어는 개구를 개폐한다. 도어는 기판 처리 공정이 진행되면, 개구를 차단하여 하우징(810)의 내부 공간(812)을 밀폐한다. 하우징(810)의 하부면에는 내측 배기구(814) 및 외측 배기구(816)가 형성된다. 하우징(810) 내에 형성된 기류는 내측 배기구(814) 및 외측 배기구(816)를 통해 외부로 배기된다. 일 예에 의하면, 처리 용기(850) 내에 제공된 기류는 내측 배기구(814)를 통해 배기되고, 처리 용기(850)의 외측에 제공된 기류는 외측 배기구(816)를 통해 배기될 수 있다.
기류 제공 유닛(820)은 하우징(810)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 제공 유닛(820)은 기류 공급 라인(822), 팬(824), 그리고 필터(826)를 포함한다. 기류 공급 라인(822)은 하우징(810)에 연결된다. 기류 공급 라인(822)은 외부의 에어를 하우징(810)에 공급한다. 필터(826)는 기류 공급 라인(822)으로부터 제공되는 에어를 필터(826)링 한다. 필터(826)는 에어에 포함된 불순물을 제거한다. 팬(824)은 하우징(810)의 상부면에 설치된다. 팬(824)은 하우징(810)의 상부면에서 중앙 영역에 위치된다. 팬(824)은 하우징(810)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급 라인(822)으로부터 팬(824)에 에어가 공급되면, 팬(824)은 아래 방향으로 에어를 공급한다.
기판 지지 유닛(830)은 하우징(810)의 내부 공간에서 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(830)은 기판(W)을 회전시킨다. 기판 지지 유닛(830)은 스핀척(832) 및 회전 구동 부재(834,836)을 포함한다. 스핀척(832)은 기판을 지지하는 기판 지지 부재(832)로 제공된다. 스핀척(832)은 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 스핀척(832)의 상면에는 기판(W)이 접촉한다. 스핀척(832)은 기판(W)보다 작은 직경을 가지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 스핀척(832)은 기판(W)을 진공 흡입하여 기판(W)을 척킹할 수 있다. 선택적으로, 스핀척(832)은 정전기를 이용하여 기판(W)을 척킹하는 정전척으로 제공될 수 있다. 또한 스핀척(832)은 기판(W)을 물리적 힘으로 척킹할 수 있다.
회전 구동 부재(834,836)는 스핀척(832)을 회전시킨다. 회전 구동 부재(834,836)은 회전축(834) 및 구동기(836)를 포함한다. 회전축(834)은 스핀척(832)의 아래에서 스핀척(832)을 지지한다. 회전축(834)은 그 길이방향이 상하방향을 향하도록 제공된다. 회전축(834)은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공된다. 구동기(836)는 회전축(834)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 예컨대, 구동기(836)는 회전축의 회전 속도를 가변 가능한 모터일 수 있다.
처리 용기(850)는 하우징(810)의 내부 공간(812)에 위치된다. 처리 용기(850)는 내부에 처리 공간을 제공한다. 처리 용기(850)는 상부가 개방된 컵 형상을 가지도록 제공된다. 처리 용기(850)는 내측 컵(852) 및 외측 컵(862)을 포함한다.
내측 컵(852)은 회전축(834)을 감싸는 원형의 판 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 내측 컵(852)은 내측 배기구(814)와 중첩되도록 위치된다. 상부에서 바라볼 때 내측 컵(852)의 상면은 그 외측 영역과 내측 영역 각각이 서로 상이한 각도로 경사지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 내측 컵(852)의 외측 영역은 기판 지지 유닛(830)으로부터 멀어질수록 하향 경사진 방향을 향하며, 내측 영역은 기판 지지 유닛(830)으로부터 멀어질수록 상향 경사진 방향을 향하도록 제공된다. 내측 컵(852)의 외측 영역과 내측 영역이 서로 만나는 지점은 기판(W)의 측단부와 상하 방향으로 대응되게 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 라운드지도록 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 아래로 오목하게 제공된다. 내측 컵(852)의 상면 외측 영역은 처리액이 흐르는 영역으로 제공될 수 있다.
외측 컵(862)은 기판 지지 유닛(830) 및 내측 컵(852)을 감싸는 컵 형상을 가지도록 제공된다. 외측 컵(862)은 바닥벽(864), 측벽(866), 상벽(870), 그리고 경사벽(870)을 가진다. 바닥벽(864)은 중공을 가지는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 바닥벽(864)에는 회수 라인(865)이 형성된다. 회수 라인(865)은 기판(W) 상에 공급된 처리액을 회수한다. 회수 라인(865)에 의해 회수된 처리액은 외부의 액 재생 시스템에 의해 재사용될 수 있다. 측벽(866)은 기판 지지 유닛(830)을 감싸는 원형의 통 형상을 가지도록 제공된다. 측벽(866)은 바닥벽(864)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 측벽(866)은 바닥벽(864)으로부터 위로 연장된다.
경사벽(870)은 측벽(866)의 상단으로부터 외측 컵(862)의 내측 방향으로 연장된다. 경사벽(870)은 위로 갈수록 기판 지지 유닛(830)에 가까워지도록 제공된다. 경사벽(870)은 링 형상을 가지도록 제공된다. 경사벽(870)의 상단은 기판 지지 유닛(830)에 지지된 기판(W)보다 높게 위치된다.
승강 유닛(890)은 내측 컵(852) 및 외측 컵(862)을 각각 승강 이동시킨다. 승강 유닛(890)은 내측 이동 부재(892) 및 외측 이동 부재(894)를 포함한다. 내측 이동 부재(892)는 내측 컵(852)을 승강 이동 시키고, 외측 이동 부재(894)는 외측 컵(862)을 승강 이동시킨다.
액 공급 유닛(840)은 기판(W) 상에 처리액 및 전처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(840)은 가이드 부재(846), 아암(848), 전처리 노즐(842) 및 처리 노즐(844)을 포함한다. 가이드 부재(846)는 아암(848)을 수평 방향으로 이동시키는 가이드 레일(846)을 포함한다. 가이드 레일(846)은 처리 용기의 일측에 위치된다. 가이드 레일(846)은 그 길이 방향이 수평 방향을 향하도록 제공된다. 일 예에 의하면, 가이드 레일(846)의 길이 방향을 제1방향과 평행한 방향을 향하도록 제공될 수 있다. 가이드 레일(846)에는 아암(848)이 설치된다. 아암(848)은 가이드 레일(846)의 내부에 제공된 리니어 모터에 의해 이동될 수 있다. 아암(848)은 상부에서 바라볼 때 가이드 레일(846)과 수직한 길이 방향을 향하도록 제공된다. 아암(848)의 일단은 가이드 레일(846)에 장착된다. 아암(848)의 타단 저면에는 전처리 노즐(842) 및 처리 노즐(844)이 각각 설치된다. 상부에서 바라볼 때 전처리 노즐(842) 및 처리 노즐(844)은 가이드 레일(846)의 길이 방향과 평행한 방향으로 배열된다. 전처리 노즐(842) 및 처리 노즐(844)은 아암(848)과 함께 공정 위치 및 대기 위치로 이동 가능하다. 여기서 공정 위치는 각 노즐(842,844)이 기판(W)에 대향되는 위치이고, 대기 위치는 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 각 노즐(842,844)이 기판(W)의 중앙 영역으로 액을 공급할 수 있는 위치일 수 있다.
전처리 노즐(842)은 기판(W) 상에 전처리액을 공급하고, 처리 노즐(844)은 기판(W) 상에 처리액을 공급한다. 예컨대, 전처리액은 기판(W)의 표면을 소수성으로 변화시키는 액일 수 있다. 전처리액은 신나(Thinner)이고, 처리액은 포토 레지스트와 같은 감광액일 수 있다. 전처리 노즐(842) 및 처리 노즐(844) 각각은 그 토출구가 수직한 아래방향을 향하도록 제공된다. 전처리 노즐(842)은 전처리액 공급 라인으로부터 전처리액을 공급받는다. 전처리액 공급 라인에는 제1밸브가 설치되며, 제1밸브는 전처리액 공급 라인을 개폐한다. 처리 노즐(844)은 처리액 공급 라인으로부터 처리액을 공급받는다. 처리액 공급 라인에는 제2밸브가 설치되며, 제2밸브는 처리액 공급 라인을 개폐한다.
제어기(880)는 회전 구동 부재(834,836) 및 액 공급 유닛을 각각 제어한다. 제어기(880)는 전처리 공정 및 액막 형성 공정이 순차적으로 진행되도록 회전 구동 부재(834,836) 및 액 공급 유닛(840)을 제어한다. 일 예에 의하면, 전처리 공정은 제1전처리 공정, 제1건조 공정 제2전처리 공정, 그리고 제2건조 공정을 포함할 수 있다. 제어기(880)는 각 공정에 따라 기판(W)의 회전 속도가 가변되도록 회전 구동 부재(834,836)를 제어한다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)에 액을 공급하는 방법을 설명한다. 도 7 내지 도 11는 기판에 전처리액 및 처리액을 공급하는 과정을 보여주는 단면도들이고, 도 12는 도 7 내지 도 10에서 전처리액을 공급하는 과정에 따라 가변되는 기판의 회전 속도를 보여주는 도면이다. 도 7 내지 도 12를 참조하면, 기판(W)의 액 도포 방법은 크게 전처리 단계 및 액막 형성 단계를 포함한다. 전처리 단계 및 액막 형성 단계는 순차적으로 수행된다. 전처리 단계는 제1전처리 단계(T0-T1), 제1건조 단계(T1-T2), 제2전처리 단계(T2-T3), 그리고 제2건조 단계(T3-T4)가 순차적으로 수행된다.
전처리 단계에는 기판(W) 상에 전처리액을 공급한다. 제1전처리 단계(T0-T1)가 진행되면, 전처리 노즐(842)은 공정 위치로 이동되고, 기판(W)은 제1전처리 속도로 회전된다. 전처리 노즐(842)은 기판(W)의 중앙 영역으로 전처리액이 공급한다. 토출된 전처리액은 기판(W)의 중앙영역으로부터 가장자리 영역으로 고속 확산되며, 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 기판(W)의 외측으로 배출시킨다. 일 예에 의하면, 제1전처리 속도는 등속 운동으로 제공되는 제1속도(V1)를 포함할 수 있다. 제1속도(V1)는 1000 알피엠(RPM) 내지 3000 알피엠(RPM)으로 제공될 수 있다.
제1전처리 단계(T0-T1)가 완료되면, 제1건조 단계(T1-T2)가 진행된다. 제1건조 단계(T1-T2)에는 전처리액의 공급을 중단하고, 기판(W)을 제1건조 속도로 회전시킨다. 일 예에 의하면, 제1건조 속도는 제1건조 속도는 제1전처리 속도에 비해 높게 제공될 수 있다. 제1건조 단계에는 기판(W)을 제1속도(V1)에서 제2속도(V2)로 가속시킨 뒤, 제2속도(V2)로 등속 운동시킬 수 있다.
제1건조 단계(T1-T2)가 완료되면, 제2전처리 단계(T2-T3)가 진행된다. 제2전처리 단계(T2-T3)에는 기판(W)이 제2전처리 속도로 회전된다. 전처리 노즐(842)은 기판(W)의 중앙 영역으로 전처리액을 공급한다. 일 예에 의하면, 제2전처리 속도는 등속 운동으로 제공되는 제3속도(V3)를 포함할 수 있다. 제3속도(V3)는 제1속도(V1)에 비해 낮게 제공될 수 있다. 제2전처리 단계(T2-T3)에는 기판(W)을 제2속도(V2)에서 제3속도(V3)로 감속시킨 뒤, 제3속도(V3)로 등속 운동시킬 수 있다. 제3속도(V3)는 0 알피엠(RPM) 내지 1000 알피엠(RPM)으로 제공될 수 있다. 제3속도(V3)는 0 알피엠(RPM) 또는 30 알피엠(RPM)일 수 있다. 이에 따라 기판(W)은 회전이 정지되거나, 0 알피엠(RPM)에 근접한 저속으로 회전될 수 있다. 따라서 제2전처리 단계(T2-T3)에는 제1전처리 단계(T0-T1)에서 보다 전처리액이 기판(W)의 표면에 오래동안 머무른다. 이로 인해 기판(W)의 표면은 젖음 상태로 전환되고, 친수성에서 소수성으로 전환된다.
제2전처리 단계(T2-T3)가 완료되면, 제2건조 단계(T3-T4)가 진행된다. 제2건조 단계(T3-T4)에는 전처리액의 공급을 중단하고, 기판(W)을 제2건조 속도로 회전시킨다. 일 예에 의하면, 제2건조 속도는 가속 운동으로 제공되는 제4속도(V4)를 포함할 수 있다. 제2건조 단계(T3-T4)에는 기판(W)의 회전 속도가 제1속도(V1)보다 높은 속도까지 가속될 수 있다. 제2건조 단계(T3-T4)의 가속의 크기는 제2전처리 단계(T2-T3)의 감속의 크기보다 낮게 제공될 수 있다.
제2전처리 단계(T2-T3)가 완료되면, 액막 형성 단계가 진행된다. 액막 형성 단계에는 전처리액의 공급은 중지되고, 처리 노즐(844)이 기판(W)의 중앙 영역에 대향되도록 이동된다. 기판(W)은 도포 속도로 회전된다. 예컨대, 도포 속도는 제1전처리 속도에 비해 낮게 제공될 수 있다.
본 실시예에는 전처리액을 기판(W)의 표면에 2회에 거쳐 공급하며, 각 단계에는 서로 상이한 속도로 기판(W)을 회전시킨다. 제1전처리 단계(T0-T1)에는 전처리액이 기판(W)의 중앙 영역에서 가장자리 영역까지 확산된다. 또한 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 그 외측으로 배출시킨다. 제2전처리 단계(T2-T3)에는 제1전처리 단계(T0-T1)에 비해 전처리액이 기판(W) 상에 오래 잔류된다. 이로 인해 기판(W)의 표면은 전처리액에 의해 친수성에서 소수성으로 변화되어, 소수성 성질을 가지는 처리액이 균일하게 도포될 수 있다.
또한 본 실시예에는 전처리 단계(T0-T1 , T2-T3)가 2차 진행되는 것으로 설명하였다. 그러나 이에 한정되지 않으며, 전처리 단계는 3차 이상으로 진행될 수 있다. 이 경우 각 단계가 진행될수록 기판(W)의 회전속도는 낮아지게 제공될 수 있다.
다시 도 1 내지 도 4를 참조하면, 베이크 챔버(420)는 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(420)은 포토 레지스트를 도포하기 전에 기판(W)을 소정의 온도로 가열하여 기판(W) 표면의 유기물이나 수분을 제거하는 프리 베이크(prebake) 공정이나 포토레지스트를 기판(W) 상에 도포한 후에 행하는 소프트 베이크(soft bake) 공정 등을 수행하고, 각각의 가열 공정 이후에 기판(W)을 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(420)는 냉각 플레이트(421) 또는 가열 플레이트(422)를 가진다. 냉각 플레이트(421)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(423)이 제공된다. 또한 가열 플레이트(422)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(424)이 제공된다. 냉각 플레이트(421)와 가열 플레이트(422)는 하나의 베이크 챔버(420) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버(420)들 중 일부는 냉각 플레이트(421)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(422)만을 구비할 수 있다.
현상 모듈(402)은 기판(W) 상에 패턴을 얻기 위해 현상액을 공급하여 포토 레지스트의 일부를 제거하는 현상 공정, 및 현상 공정 전후에 기판(W)에 대해 수행되는 가열 및 냉각과 같은 열처리 공정을 포함한다. 현상모듈(402)은 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)를 가진다. 현상 챔버(460), 베이크 챔버(470), 그리고 반송 챔버(480)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 현상 챔버(460)와 베이크 챔버(470)는 반송 챔버(480)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 현상 챔버(460)는 복수 개가 제공되며, 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 현상 챔버(460)가 제공된 예가 도시되었다. 베이크 챔버(470)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공된다. 도면에서는 6개의 베이크 챔버(470)가 제공된 예가 도시되었다. 그러나 이와 달리 베이크 챔버(470)는 더 많은 수로 제공될 수 있다.
반송 챔버(480)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(480) 내에는 현상부 로봇(482)과 가이드 레일(483)이 위치된다. 반송 챔버(480)는 대체로 직사각의 형상을 가진다. 현상부 로봇(482)은 베이크 챔버들(470), 현상 챔버들(460), 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)와 냉각 챔버(350), 그리고 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540) 간에 기판(W)을 이송한다. 가이드 레일(483)은 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 나란하도록 배치된다. 가이드 레일(483)은 현상부 로봇(482)이 제 1 방향(12)으로 직선 이동되도록 안내한다. 현상부 로봇(482)은 핸드(484), 아암(485), 지지대(486), 그리고 받침대(487)를 가진다. 핸드(484)는 아암(485)에 고정 설치된다. 아암(485)은 신축 가능한 구조로 제공되어 핸드(484)가 수평 방향으로 이동 가능하도록 한다. 지지대(486)는 그 길이 방향이 제 3 방향(16)을 따라 배치되도록 제공된다. 아암(485)은 지지대(486)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(486)에 결합된다. 지지대(486)는 받침대(487)에 고정 결합된다. 받침대(487)는 가이드 레일(483)을 따라 이동 가능하도록 가이드 레일(483)에 결합된다.
현상 챔버들(460)은 모두 동일한 구조를 가진다. 다만, 각각의 현상 챔버(460)에서 사용되는 현상액의 종류는 서로 상이할 수 있다. 현상 챔버(460)는 기판(W) 상의 포토 레지스트 중 광이 조사된 영역을 제거한다. 이때, 보호막 중 광이 조사된 영역도 같이 제거된다. 선택적으로 사용되는 포토 레지스트의 종류에 따라 포토 레지스트 및 보호막의 영역들 중 광이 조사되지 않은 영역만이 제거될 수 있다.
현상 챔버(460)는 용기(461), 지지 플레이트(462), 그리고 노즐(463)을 가진다. 용기(461)는 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(462)는 용기(461) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(462)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(463)은 지지 플레이트(462)에 놓인 기판(W) 상으로 현상액을 공급한다. 노즐(463)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 현상액 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(463)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(463)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 또한, 현상 챔버(460)에는 추가적으로 현상액이 공급된 기판(W) 표면을 세정하기 위해 탈이온수와 같은 세정액을 공급하는 노즐(464)이 더 제공될 수 있다.
베이크 챔버(470)는 기판(W)을 열처리한다. 예컨대, 베이크 챔버들(470)은 현상 공정이 수행되기 전에 기판(W)을 가열하는 포스트 베이크 공정 및 현상 공정이 수행된 후에 기판(W)을 가열하는 하드 베이크 공정 및 각각의 베이크 공정 이후에 가열된 웨이퍼를 냉각하는 냉각 공정 등을 수행한다. 베이크 챔버(470)는 냉각 플레이트(471) 또는 가열 플레이트(472)를 가진다. 냉각 플레이트(471)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(473)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(472)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(474)이 제공된다. 냉각 플레이트(471)와 가열 플레이트(472)는 하나의 베이크 챔버(470) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버(470)들 중 일부는 냉각 플레이트(471)만을 구비하고, 다른 일부는 가열 플레이트(472)만을 구비할 수 있다.
상술한 바와 같이 도포 및 현상 모듈(400)에서 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 서로 간에 분리되도록 제공된다. 또한, 상부에서 바라볼 때 도포 모듈(401)과 현상 모듈(402)은 동일한 챔버 배치를 가질 수 있다.
제 2 버퍼 모듈(500)은 도포 및 현상 모듈(400)과 노광 전후 처리 모듈(600) 사이에 기판(W)이 운반되는 통로로서 제공된다. 또한, 제 2 버퍼 모듈(500)은 기판(W)에 대해 냉각 공정이나 에지 노광 공정 등과 같은 소정의 공정을 수행한다. 제 2 버퍼 모듈(500)은 프레임(510), 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 제 2 냉각 챔버(540), 에지 노광 챔버(550), 그리고 제 2 버퍼 로봇(560)을 가진다. 프레임(510)은 직육면체의 형상을 가진다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 제 2 냉각 챔버(540), 에지 노광 챔버(550), 그리고 제 2 버퍼 로봇(560)은 프레임(510) 내에 위치된다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 에지 노광 챔버(550)는 도포 모듈(401)에 대응하는 높이에 배치된다. 제 2 냉각 챔버(540)는 현상 모듈(402)에 대응하는 높이에 배치된다. 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 제 2 냉각 챔버(540)는 순차적으로 제 3 방향(16)을 따라 일렬로 배치된다. 상부에서 바라볼 때 버퍼(520)은 도포 모듈(401)의 반송 챔버(430)와 제 1 방향(12)을 따라 배치된다. 에지 노광 챔버(550)는 버퍼(520) 또는 제 1 냉각 챔버(530)와 제 2 방향(14)으로 일정 거리 이격되게 배치된다.
제 2 버퍼 로봇(560)은 버퍼(520), 제 1 냉각 챔버(530), 그리고 에지 노광 챔버(550) 간에 기판(W)을 운반한다. 제 2 버퍼 로봇(560)은 에지 노광 챔버(550)와 버퍼(520) 사이에 위치된다. 제 2 버퍼 로봇(560)은 제 1 버퍼 로봇(360)과 유사한 구조로 제공될 수 있다. 제 1 냉각 챔버(530)와 에지 노광 챔버(550)는 도포 모듈(401)에서 공정이 수행된 웨이퍼들(W)에 대해 후속 공정을 수행한다. 제 1 냉각 챔버(530)는 도포 모듈(401)에서 공정이 수행된 기판(W)을 냉각한다. 제 1 냉각 챔버(530)는 제 1 버퍼 모듈(300)의 냉각 챔버(350)과 유사한 구조를 가진다. 에지 노광 챔버(550)는 제 1 냉각 챔버(530)에서 냉각 공정이 수행된 웨이퍼들(W)에 대해 그 가장자리를 노광한다. 버퍼(520)는 에지 노광 챔버(550)에서 공정이 수행된 기판들(W)이 후술하는 전처리 모듈(601)로 운반되기 전에 기판(W)을 일시적으로 보관한다. 제 2 냉각 챔버(540)는 후술하는 후처리 모듈(602)에서 공정이 수행된 웨이퍼들(W)이 현상 모듈(402)로 운반되기 전에 웨이퍼들(W)을 냉각한다. 제 2 버퍼 모듈(500)은 현상 모듈(402)와 대응되는 높이에 추가된 버퍼를 더 가질 수 있다. 이 경우, 후처리 모듈(602)에서 공정이 수행된 웨이퍼들(W)은 추가된 버퍼에 일시적으로 보관된 후 현상 모듈(402)로 운반될 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은, 노광 장치(900)가 액침 노광 공정을 수행하는 경우, 액침 노광시에 기판(W)에 도포된 포토레지스트 막을 보호하는 보호막을 도포하는 공정을 처리할 수 있다. 또한, 노광 전후 처리 모듈(600)은 노광 이후에 기판(W)을 세정하는 공정을 수행할 수 있다. 또한, 화학증폭형 레지스트를 사용하여 도포 공정이 수행된 경우, 노광 전후 처리 모듈(600)은 노광 후 베이크 공정을 처리할 수 있다.
노광 전후 처리 모듈(600)은 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)을 가진다. 전처리 모듈(601)은 노광 공정 수행 전에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행하고, 후처리 모듈(602)은 노광 공정 이후에 기판(W)을 처리하는 공정을 수행한다. 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)은 서로 간에 층으로 구획되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 전처리 모듈(601)은 후처리 모듈(602)의 상부에 위치된다. 전처리 모듈(601)은 도포 모듈(401)과 동일한 높이로 제공된다. 후처리 모듈(602)은 현상 모듈(402)과 동일한 높이로 제공된다. 전처리 모듈(601)은 보호막 도포 챔버(610), 베이크 챔버(620), 그리고 반송 챔버(630)를 가진다. 보호막 도포 챔버(610), 반송 챔버(630), 그리고 베이크 챔버(620)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 보호막 도포 챔버(610)와 베이크 챔버(620)는 반송 챔버(630)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 보호막 도포 챔버(610)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 선택적으로 보호막 도포 챔버(610)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다. 베이크 챔버(620)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치된다. 선택적으로 베이크 챔버(620)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다.
반송 챔버(630)는 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(530)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(630) 내에는 전처리 로봇(632)이 위치된다. 반송 챔버(630)는 대체로 정사각 또는 직사각의 형상을 가진다. 전처리 로봇(632)은 보호막 도포 챔버들(610), 베이크 챔버들(620), 제 2 버퍼 모듈(500)의 버퍼(520), 그리고 후술하는 인터페이스 모듈(700)의 제 1 버퍼(720) 간에 기판(W)을 이송한다. 전처리 로봇(632)은 핸드(633), 아암(634), 그리고 지지대(635)를 가진다. 핸드(633)는 아암(634)에 고정 설치된다. 아암(634)은 신축 가능한 구조 및 회전 가능한 구조로 제공된다. 아암(634)은 지지대(635)를 따라 제 3 방향(16)으로 직선 이동 가능하도록 지지대(635)에 결합된다.
보호막 도포 챔버(610)는 액침 노광 시에 레지스트 막을 보호하는 보호막을 기판(W) 상에 도포한다. 보호막 도포 챔버(610)는 하우징(611), 지지 플레이트(612), 그리고 노즐(613)을 가진다. 하우징(611)은 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(612)는 하우징(611) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(612)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(613)은 지지 플레이트(612)에 놓인 기판(W) 상으로 보호막 형성을 위한 보호액을 공급한다. 노즐(613)은 원형의 관 형상을 가지고, 기판(W)의 중심으로 보호액을 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(613)은 기판(W)의 직경에 상응하는 길이를 가지고, 노즐(613)의 토출구는 슬릿으로 제공될 수 있다. 이 경우, 지지 플레이트(612)는 고정된 상태로 제공될 수 있다. 보호액은 발포성 재료를 포함한다. 보호액은 포토 레지스터 및 물과의 친화력이 낮은 재료가 사용될 수 있다. 예컨대, 보호액은 불소계의 용제를 포함할 수 있다. 보호막 도포 챔버(610)는 지지 플레이트(612)에 놓인 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 중심 영역으로 보호액을 공급한다.
베이크 챔버(620)는 보호막이 도포된 기판(W)을 열처리한다. 베이크 챔버(620)는 냉각 플레이트(621) 또는 가열 플레이트(622)를 가진다. 냉각 플레이트(621)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(623)이 제공된다. 또는 가열 플레이트(622)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(624)이 제공된다. 가열 플레이트(622)와 냉각 플레이트(621)는 하나의 베이크 챔버(620) 내에 각각 제공될 수 있다. 선택적으로 베이크 챔버들(620) 중 일부는 가열 플레이트(622) 만을 구비하고, 다른 일부는 냉각 플레이트(621) 만을 구비할 수 있다.
후처리 모듈(602)은 세정 챔버(660), 노광 후 베이크 챔버(670), 그리고 반송 챔버(680)를 가진다. 세정 챔버(660), 반송 챔버(680), 그리고 노광 후 베이크 챔버(670)는 제 2 방향(14)을 따라 순차적으로 배치된다. 따라서 세정 챔버(660)와 노광 후 베이크 챔버(670)는 반송 챔버(680)를 사이에 두고 제 2 방향(14)으로 서로 이격되게 위치된다. 세정 챔버(660)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치될 수 있다. 선택적으로 세정 챔버(660)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 복수 개가 제공되며, 서로 층을 이루도록 제 3 방향(16)을 따라 배치될 수 있다. 선택적으로 노광 후 베이크 챔버(670)는 제 1 방향(12) 및 제 3 방향(16)으로 각각 복수 개씩 제공될 수 있다.
반송 챔버(680)는 상부에서 바라볼 때 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540)와 제 1 방향(12)으로 나란하게 위치된다. 반송 챔버(680)는 대체로 정사각 또는 직사각의 형상을 가진다. 반송 챔버(680) 내에는 후처리 로봇(682)이 위치된다. 후처리 로봇(682)은 세정 챔버들(660), 노광 후 베이크 챔버들(670), 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540), 그리고 후술하는 인터페이스 모듈(700)의 제 2 버퍼(730) 간에 기판(W)을 운반한다. 후처리 모듈(602)에 제공된 후처리 로봇(682)은 전처리 모듈(601)에 제공된 전처리 로봇(632)과 동일한 구조로 제공될 수 있다.
세정 챔버(660)는 노광 공정 이후에 기판(W)을 세정한다. 세정 챔버(660)는 하우징(661), 지지 플레이트(662), 그리고 노즐(663)을 가진다. 하우징(661)는 상부가 개방된 컵 형상을 가진다. 지지 플레이트(662)는 하우징(661) 내에 위치되며, 기판(W)을 지지한다. 지지 플레이트(662)는 회전 가능하게 제공된다. 노즐(663)은 지지 플레이트(662)에 놓인 기판(W) 상으로 세정액을 공급한다. 세정액으로는 탈이온수와 같은 물이 사용될 수 있다. 세정 챔버(660)는 지지 플레이트(662)에 놓인 기판(W)을 회전시키면서 기판(W)의 중심 영역으로 세정액을 공급한다. 선택적으로 기판(W)이 회전되는 동안 노즐(663)은 기판(W)의 중심 영역에서 가장자리 영역까지 직선 이동 또는 회전 이동할 수 있다.
노광 후 베이크 챔버(670)는 원자외선을 이용하여 노광 공정이 수행된 기판(W)을 가열한다. 노광 후 베이크 공정은 기판(W)을 가열하여 노광에 의해 포토 레지스트에 생성된 산(acid)을 증폭시켜 포토 레지스트의 성질 변화를 완성시킨다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 가열 플레이트(672)를 가진다. 가열 플레이트(672)에는 열선 또는 열전 소자와 같은 가열 수단(674)이 제공된다. 노광 후 베이크 챔버(670)는 그 내부에 냉각 플레이트(671)를 더 구비할 수 있다. 냉각 플레이트(671)에는 냉각수 또는 열전 소자와 같은 냉각 수단(673)이 제공된다. 또한, 선택적으로 냉각 플레이트(671)만을 가진 베이크 챔버가 더 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이 노광 전후 처리 모듈(600)에서 전처리 모듈(601)과 후처리 모듈(602)은 서로 간에 완전히 분리되도록 제공된다. 또한, 전처리 모듈(601)의 반송 챔버(630)와 후처리 모듈(602)의 반송 챔버(680)는 동일한 크기로 제공되어, 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 보호막 도포 챔버(610)와 세정 챔버(660)는 서로 동일한 크기로 제공되어 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다. 또한, 베이크 챔버(620)와 노광 후 베이크 챔버(670)는 동일한 크기로 제공되어, 상부에서 바라볼 때 서로 간에 완전히 중첩되도록 제공될 수 있다.
인터페이스 모듈(700)은 노광 전후 처리 모듈(600), 및 노광 장치(900) 간에 기판(W)을 이송한다. 인터페이스 모듈(700)은 프레임(710), 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)를 가진다. 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 인터페이스 로봇(740)은 프레임(710) 내에 위치된다. 제 1 버퍼(720)와 제 2 버퍼(730)는 서로 간에 일정거리 이격되며, 서로 적층되도록 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 제 2 버퍼(730)보다 높게 배치된다. 제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)과 대응되는 높이에 위치되고, 제 2 버퍼(730)는 후처리 모듈(602)에 대응되는 높이에 배치된다. 상부에서 바라볼 때 제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)의 반송 챔버(630)와 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 배치되고, 제 2 버퍼(730)는 후처리 모듈(602)의 반송 챔버(630)와 제 1 방향(12)을 따라 일렬로 배치되게 위치된다.
인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720) 및 제 2 버퍼(730)와 제 2 방향(14)으로 이격되게 위치된다. 인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720), 제 2 버퍼(730), 그리고 노광 장치(900) 간에 기판(W)을 운반한다. 인터페이스 로봇(740)은 제 2 버퍼 로봇(560)과 대체로 유사한 구조를 가진다.
제 1 버퍼(720)는 전처리 모듈(601)에서 공정이 수행된 기판들(W)이 노광 장치(900)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 그리고 제 2 버퍼(730)는 노광 장치(900)에서 공정이 완료된 기판들(W)이 후처리 모듈(602)로 이동되기 전에 이들을 일시적으로 보관한다. 제 1 버퍼(720)는 하우징(721)과 복수의 지지대들(722)을 가진다. 지지대들(722)은 하우징(721) 내에 배치되며, 서로 간에 제 3 방향(16)을 따라 이격되게 제공된다. 각각의 지지대(722)에는 하나의 기판(W)이 놓인다. 하우징(721)은 인터페이스 로봇(740) 및 전처리 로봇(632)이 하우징(721) 내로 지지대(722)에 기판(W)을 반입 또는 반출할 수 있도록 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 전처리 로봇(632)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 제 2 버퍼(730)는 제 1 버퍼(720)와 대체로 유사한 구조를 가진다. 다만, 제 2 버퍼(730)의 하우징(4531)에는 인터페이스 로봇(740)이 제공된 방향 및 후처리 로봇(682)이 제공된 방향에 개구(도시되지 않음)를 가진다. 인터페이스 모듈에는 웨이퍼에 대해 소정의 공정을 수행하는 챔버의 제공 없이 상술한 바와 같이 버퍼들 및 로봇만 제공될 수 있다.
다음에는 상술한 기판 처리 설비(1)를 이용하여 공정을 수행하는 일 예를 설명한다.
웨이퍼들(W)이 수납된 카세트(20)는 로드 포트(100)의 재치대(120)에 놓인다. 도어 오프너에 의해 카세트(20)의 도어가 개방된다. 인덱스 로봇(220)은 카세트(20)로부터 기판(W)을 꺼내어 제 2 버퍼(330)로 운반한다.
제 1 버퍼 로봇(360)은 제 2 버퍼(330)에 보관된 기판(W)을 제 1 버퍼(320)로 운반한다. 도포부 로봇(432)은 제 1 버퍼(320)로부터 기판(W)을 꺼내어 도포 모듈(401)의 베이크 챔버(420)로 운반한다. 베이크 챔버(420)는 프리 베이크 및 냉각 공정을 순차적으로 수행한다. 도포부 로봇(432)은 베이크 챔버(420)로부터 기판(W)을 꺼내어 레지스트 도포 챔버(410)로 운반한다. 레지스트 도포 챔버(410)는 기판(W) 상에 포토 레지스트를 도포한다. 이후 기판(W) 상에 포토 레지스트가 도포되면, 도포부 로봇(432)은 기판(W)을 레지스트 도포 챔버(410)로부터 베이크 챔버(420)로 운반한다. 베이크 챔버(420)는 기판(W)에 대해 소프트 베이크 공정을 수행한다.
도포부 로봇(432)은 베이크 챔버(420)에서 기판(W)을 꺼내어 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 1 냉각 챔버(530)로 운반한다. 제 1 냉각 챔버(530)에서 기판(W)에 대해 냉각 공정이 수행된다. 제 1 냉각 챔버(530)에서 공정이 수행된 기판(W)은 제 2 버퍼 로봇(560)에 의해 에지 노광 챔버(550)로 운반된다. 에지 노광 챔버(550)는 기판(W)의 가장자리 영역을 노광하는 공정을 수행한다. 에지 노광 챔버(550)에서 공정이 완료된 기판(W)은 제 2 버퍼 로봇(560)에 의해 버퍼(520)로 운반된다.
전처리 로봇(632)은 버퍼(520)로부터 기판(W)을 꺼내어 전처리 모듈(601)의 보호막 도포 챔버(610)로 운반한다. 보호막 도포 챔버(610)는 기판(W) 상에 보호막을 도포한다. 이후 전처리 로봇(632)은 기판(W)을 보호막 도포 챔버(610)로부터 베이크 챔버(620)로 운반한다. 베이크 챔버(620)는 기판(W)에 대해 가열 및 냉각 등과 같은 열처리를 수행한다.
전처리 로봇(632)은 베이크 챔버(620)에서 기판(W)을 꺼내어 인터페이스 모듈(700)의 제 1 버퍼(720)로 운반한다. 인터페이스 로봇(740)은 제 1 버퍼(720)로부터 처리 모듈(800)의 반전 유닛(840)으로 웨이퍼를 운반한다. 반전 유닛(840)은 웨이퍼의 제 1 면(패턴 면)이 아래 방향을 향하도록 웨이퍼를 반전시킨다. 반전된 웨이퍼는 스핀 척(810) 상에 로딩되고, 로딩된 웨이퍼는 핀 부재들(811a, 811b)에 의해 척킹된다.
스핀 척(810)의 지지판(812) 형성된 분사 홀들(852)을 통해 웨이퍼의 제 1 면으로 질소 가스와 같은 불활성 가스가 분사되고, 이후 분사 홀들(852)을 통해 웨이퍼의 제 1 면으로 탈이온수와 같은 린스액이 분사된다. 린스액은 가스와 함께 분사 홀들(852)을 통해 웨이퍼의 제 1 면에 분사될 수도 있다. 웨이퍼의 제 1 면으로의 가스 및/또는 린스액의 분사시, 스핀 척(810)은 회전될 수 있으며, 이와 달리 회전되지 않을 수도 있다. 그리고, 린스액 분사 유닛(860)은 웨이퍼의 제 2 면에 린스액을 분사한다.
이후 웨이퍼는 인터페이스 로봇(740)에 의해 처리 모듈(800)로부터 제 1 버퍼(720)로 운반된 후, 제 1 버퍼(720)로부터 노광 장치(900)로 운반된다. 노광 장치(900)는 웨이퍼의 제 1 면에 대해 노광 공정, 예를 들어 액침 노광 공정을 수행한다. 노광 장치(900)에서 기판(W)에 대해 노광 공정이 완료되면, 인터페이스 로봇(740)은 노광 장치(900)에서 기판(W)을 제 2 버퍼(730)로 운반한다.
후처리 로봇(682)은 제 2 버퍼(730)로부터 기판(W)을 꺼내어 후처리 모듈(602)의 세정 챔버(660)로 운반한다. 세정 챔버(660)는 기판(W)의 표면에 세정액을 공급하여 세정 공정을 수행한다. 세정액을 이용한 기판(W)의 세정이 완료되면 후처리 로봇(682)은 곧바로 세정 챔버(660)로부터 기판(W)을 꺼내어 노광 후 베이크 챔버(670)로 기판(W)을 운반한다. 노광 후 베이크 챔버(670)의 가열 플레이트(672)에서 기판(W)의 가열에 의해 기판(W) 상에 부착된 세정액이 제거되고, 이와 동시에 포토 레지스트에 생성된 산(acid)을 증폭시켜 포토 레지스트의 성질 변화가 완성된다. 후처리 로봇(682)은 노광 후 베이크 챔버(670)로부터 기판(W)을 제 2 버퍼 모듈(500)의 제 2 냉각 챔버(540)로 운반한다. 제 2 냉각 챔버(540)에서 기판(W)의 냉각이 수행된다.
현상부 로봇(482)은 제 2 냉각 챔버(540)로부터 기판(W)을 꺼내어 현상 모듈(402)의 베이크 챔버(470)로 운반한다. 베이크 챔버(470)는 포스트 베이크 및 냉각 공정을 순차적으로 수행한다. 현상부 로봇(482)은 베이크 챔버(470)로부터 기판(W)을 꺼내어 현상 챔버(460)로 운반한다. 현상 챔버(460)는 기판(W) 상에 현상액을 공급하여 현상 공정을 수행한다. 이후 현상부 로봇(482)은 기판(W)을 현상 챔버(460)로부터 베이크 챔버(470)로 운반한다. 베이크 챔버(470)는 기판(W)에 대해 하드 베이크 공정을 수행한다.
현상부 로봇(482)은 베이크 챔버(470)에서 기판(W)을 꺼내어 제 1 버퍼 모듈(300)의 냉각 챔버(350)로 운반한다. 냉각 챔버(350)는 기판(W)을 냉각하는 공정을 수행한다. 인덱스 로봇(360)은 냉각 챔버(350)부터 기판(W)을 카세트(20)로 운반한다. 이와 달리, 현상부 로봇(482)는 베이크 챔버(470)에서 기판(W)을 꺼내 제 1 버퍼 모듈(300)의 제 2 버퍼(330)으로 운반하고, 이후 인덱스 로봇(360)에 의해 카세트(20)로 운반될 수 있다.
836: 구동기 842: 전처리 노즐
844: 처리 노즐 880: 제어기

Claims (11)

  1. 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하여 상기 기판의 표면을 소수성으로 변화시키는 전처리 단계와;
    상기 전처리 단계 이후에 상기 기판 상에 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 액막 형성 단계를 포함하되,
    상기 전처리 단계는,
    상기 전처리액을 공급하는 제1전처리 단계와;
    상기 제1전처리 단계 이후에 상기 전처리액을 건조하는 제1건조 단계와;
    상기 제1건조 단계 이후에 상기 전처리액을 공급하는 제2전처리 단계를 포함하되,
    상기 제1전처리 단계에는 상기 기판을 제1속도로 등속 운동시키고,
    상기 제1건조 단계에는 상기 기판을 상기 제1속도에서 상기 제1속도보다 높은 제2속도로 가속시킨 후 등속 운동시키고,
    상기 제2전처리 단계에는 상기 기판을 상기 제2속도에서 제3속도로 감속시킨 후 등속 운동시키는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제3속도는 상기 제1속도보다 낮은 기판 처리 방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1속도는 1000 알피엠(RPM) 내지 3000 알피엠(RPM)으로 제공되며,
    상기 제3속도는 0 알피엠(RPM) 내지 1000 알피엠(RPM)으로 제공되는 기판 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 전처리 단계는,
    상기 제2전처리 단계 이후에 상기 기판을 제2건조 속도로 회전시키는 제2건조 단계를 더 포함하되,
    상기 제2건조 속도는 가속 운동으로 제공되는 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제2전처리 단계에서 상기 제2속도에서 상기 제3속도로 감속되는 감속의 크기는 상기 제2건조 속도의 가속의 크기보다 크게 제공되는 기판 처리 방법.
  8. 제1항에 있어서,
    상기 전처리액은 신나이고,
    상기 처리액은 감광액으로 제공되는 기판 처리 방법.
  9. 기판을 지지하는 기판 지지 부재와;
    상기 기판 지지 부재를 회전시키는 회전 구동 부재와;
    상기 기판 지지 부재에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 회전 구동 부재 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 기판의 표면을 소수성으로 변화시키는 전처리 공정 및 기판 상에 처리액을 공급하여 액막을 형성하는 액막 형성 공정을 순차적으로 진행하되,
    상기 제어기는 상기 전처리 공정에서 제1속도로 등속 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하는 제1전처리 공정, 기판을 상기 제1속도에서 상기 제1속도보다 높은 제2속도로 가속시키고 등속 회전시키는 건조 공정, 그리고 상기 제2속도에서 제3속도로 감속되고 등속 회전되는 기판 상에 전처리액을 공급하는 제2전처리 공정이 순차적으로 진행되도록 상기 회전 구동 부재 및 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제3속도는 상기 제1속도보다 낮은 기판 처리 장치.



  11. 삭제
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