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KR102360937B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR102360937B1
KR102360937B1 KR1020190113536A KR20190113536A KR102360937B1 KR 102360937 B1 KR102360937 B1 KR 102360937B1 KR 1020190113536 A KR1020190113536 A KR 1020190113536A KR 20190113536 A KR20190113536 A KR 20190113536A KR 102360937 B1 KR102360937 B1 KR 102360937B1
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support unit
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unit
supercritical fluid
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최기훈
강기문
김도헌
이재성
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 내부에 처리공간을 가지는 공정챔버와; 처리공간 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛과; 지지유닛을 회전시키는 회전유닛을 포함하되, 회전유닛은, 지지유닛에 결합되는 회전 아암과; 회전 아암을 회전시키고 지지유닛의 상부에 지지유닛의 중앙 영역과 대향되도록 제공된 회전축을 가지는 구동기를 구비할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초임계 유체를 이용하여 기판을 건조 시 기판의 건조 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는 웨이퍼와 같은 기판으로부터 제조한다. 구체적으로, 반도체 소자는 증착 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정 등을 수행하여 기판의 상부면에 미세한 회로 패턴을 형성하여 제조된다.
상기의 공정들을 수행하면서 상기 회로 패턴이 형성된 기판의 상부면에 각종 이물질이 부착되므로, 상기 공정들 사이에 기판 상의 이물질을 제거하는 세정 공정이 수행된다.
일반적으로 세정 공정은 케미칼을 기판에 공급하여 기판 상의 이물질을 제거하는 케미칼 처리, 순수를 기판에 공급하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 처리, 그리고 기판 상에 잔류하는 순수를 제거하는 건조 처리를 포함한다.
기판의 건조 처리를 위해 초임계 유체가 사용된다. 일 예에 의하면, 기판 상의 순수를 유기용제로 치환한 다음, 고압 챔버 내에서 초임계 유체를 기판의 상부면에 공급하여 기판 상에 남아있는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 기판으로부터 제거한다. 유기용제로 이소프로필알코올(isopropyl alcohol; 이하, IPA)이 사용되는 경우, 초임계 유체로는 임계 온도 및 임계 압력이 상대적으로 낮고, IPA가 잘 용해되는 이산화탄소(CO2)가 사용된다.
종래의 초임계를 이용한 기판의 건조 공정에서는, 기판을 초임계 공정이 수행되는 챔버 내부에 반송한 후 기판을 지지유닛에 안착시키고 챔버 내부로 이산화탄소를 공급하여 건조 공정을 진행한다. 이 과정에서, 지지유닛은 고정되어 있다. 따라서, IPA의 이산화탄소에 대한 용해도를 증가시킬 필요성이 대두된다.
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 기판을 처리 시 기판의 처리 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 초임계 유체를 이용하여 기판을 건조 시 기판을 회전시키는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 내부에 처리공간을 가지는 공정챔버와; 처리공간 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛과; 지지유닛을 회전시키는 회전유닛을 포함하되, 회전유닛은, 지지유닛에 결합되는 회전 아암과; 회전 아암을 회전시키고 지지유닛의 상부에 지지유닛의 중앙 영역과 대향되도록 제공된 회전축을 가지는 구동기를 구비할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지유닛은 처리공간 내에서 회전 아암에 의해 지지되도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 회전 아암은 기계적 클램프 방식에 의해 지지유닛을 지지하도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 회전 아암은 진공에 의해 지지유닛을 지지하도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 회전 아암은 회전축과 결합되는 상체와; 상체로부터 연장되며, 지지유닛에 연결되는 결합체를 구비하고, 결합체는 회전축에 수직하게 제공되는 제1바디와, 제1바디로부터 아래 방향으로 연장되며, 지지유닛과 연결되는 제2바디를 구비하되, 제2바디는 상부에서 바라볼 때 지지유닛에 놓인 기판과 중첩되지 않도록 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 결합체는 'ㄱ'자 형상으로 제공될 수 있따.
일 실시 예에 있어서, 회전 아암은 외팔보 방식으로 지지유닛을 지지하도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지유닛에서 회전 아암이 결합되는 영역의 반대측 영역에는 지지유닛의 회전 시 지지유닛의 수평을 유지하는 평형추가 결합될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 공정챔버는, 회전축이 결합되는 상부 하우징과; 상부 하우징과 처리공간을 형성하며 실린더를 통해 승하강되어 공정챔버를 밀폐하거나 개방하는 하부 하우징을 포함하고, 구동기는 상부 하우징에 결합될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 회전축과 상부 하우징 사이를 실링하는 실링부재가 제공되되, 실링부재는 래버린스 시일을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지유닛과 회전축 사이에 지지유닛과 대향되도록 제공되는 덮개판을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상부에서 바라볼 때 덮개판은 지지유닛에 놓인 기판을 완전히 덮는 형상으로 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 지지유닛과 회전축 사이에 지지유닛과 대향되도록 제공되는 덮개판을 포함하고, 덮개판은 제1바디보다 아래에 배치되고, 제2바디는 지지유닛에 놓인 기판을 기준으로 덮개판의 외측에 배치될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판의 처리는 기판 상에 잔류하는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 기판으로부터 제거하는 공정일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다.
또한 본 발명은, 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 본 발명의 기판을 처리하는 장치를 이용하여 지지유닛에 놓인 기판을 회전시키면서 처리공간으로 공급된 초임계 유체로 기판을 처리할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판의 처리는 기판 상에 잔류하는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 기판으로부터 제거하는 공정일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판을 초임계 유체로 처리하는 동안에 기판의 회전방향은 변경될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 기판을 처리공간 내에 반입하거나 반출시에 제2바디를 반송중인 기판을 간섭하지 않도록 위치시킬 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초임계 유체를 이용하여 기판을 건조 시 기판의 건조 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 초임계 유체를 이용하여 기판을 건조 시 기판을 회전시킴에 따라 기판에 잔류하는 IPA를 최소화할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 액 처리 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 4는 각각 도 1의 초임계 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 회전 아암이 지지유닛을 지지하는 모습을 보여주는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 시스템를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 시스템은 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(30)를 포함한다. 일 실시예에 의하며, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(92)과 수직한 방향을 제2방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 장치(300), 액 처리 장치(400), 그리고 초임계 장치(500)를 포함한다. 버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 액 처리 장치(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 액 처리 공정을 수행한다. 초임계 장치(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다. 반송 장치(300)는 버퍼 유닛(200), 액 처리 장치(400), 그리고 초임계 장치(500) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 장치(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 장치(300) 사이에 배치될 수 있다. 액 처리 장치(400)와 초임계 장치(500)는 반송 장치(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액 처리 장치(400)와 반송 장치(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 초임계 장치(500)와 반송 장치(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 장치(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액 처리 장치(400)들은 반송 장치(300)의 양측에 배치되고, 초임계 장치(500)들은 반송 장치(300)의 양측에 배치되며, 액 처리 장치(400)들은 초임계 장치(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 장치(300)의 일측에서 액 처리 장치(400)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 장치(300)의 일측에서 초임계 장치(500)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 C X D(C, D는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수)개가 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 반송 장치(300)의 일측에는 액 처리 장치(400)들만 제공되고, 그 타측에는 초임계 장치(500)들만 제공될 수 있다.
반송 장치(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 장치(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 장치(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 2는 도 1의 액 처리 장치(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 액 처리 장치(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 액 공급 유닛(460), 그리고 승강 유닛(480)을 가진다. 하우징(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 유닛(440), 그리고 액 공급 유닛(460)은 하우징(410) 내에 배치된다.
컵(420)은 상부가 개방된 처리 공간을 가지고, 기판(W)은 처리 공간 내에서 액 처리된다. 지지 유닛(440)은 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 액 공급 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 액을 공급한다. 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(480)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 전 처리액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다. 일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 지지판(442)과 구동축(444)을 가진다. 지지판(442)의 상면은 대체로 원형으로 제공되고 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지판(442)의 중앙부에는 기판(W)의 후면을 지지하는 지지핀(442a)이 제공되고, 지지핀(442a)은 기판(W)이 지지판(442)으로부터 일정 거리 이격되도록 그 상단이 지지판(442)으로부터 돌출되게 제공된다. 지지판(442)의 가장자리부에는 척핀(442b)이 제공된다. 척핀(442b)은 지지판(442)으로부터 상부로 돌출되게 제공되며, 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 지지 유닛(440)으로부터 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 구동축(444)은 구동기(446)에 의해 구동되며, 기판(W)의 저면 중앙과 연결되며, 지지판(442)을 그 중심축을 기준으로 회전시킨다.
일 예에 의하면, 액 공급 유닛(460)은 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)을 가진다. 제1노즐(462)은 제1액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제1액은 기판(W) 상에 잔존하는 막이나 이물을 제거하는 액일 수 있다. 제2노즐(464)은 제2액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제2액은 제3액에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제2액은 제1액에 비해 제3액에 더 잘 용해되는 액일 수 있다. 제2액은 기판(W) 상에 공급된 제1액을 중화시키는 액일 수 있다. 또한, 제2액은 제1액을 중화시키고 동시에 제1액에 비해 제3액에 잘 용해되는 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 제2액은 물일 수 있다. 제3노즐(466)은 제3액을 기판(W) 상으로 공급한다. 제3액은 초임계 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 예컨대, 제3액은 제2액에 비해 초임계 장치(500)에서 사용되는 초임계 유체에 잘 용해되는 액일 수 있다. 일 예에 의하면, 제3액은 유기용제일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다. 일 예에 의하면, 초임계 유체는 이산화탄소일 수 있다. 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)은 서로 상이한 아암(461)에 지지되고, 이들 아암(461)들은 독립적으로 이동될 수 있다. 선택적으로 제1노즐(462), 제2노즐(464), 그리고 제3노즐(466)은 동일한 아암에 장착되어 동시에 이동될 수 있다.
승강 유닛(480)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 전 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
도 3은 도 1의 초임계 장치(500)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 일 실시예에 의하면, 초임계 장치(500)는 초임계 유체를 이용하여 기판(W) 상의 액을 제거한다. 일 실시예에 따르면, 기판(W) 상의 액은 IPA이고, 초임계 유체는 이산화탄소이다. 초임계 장치(500)에 이산화탄소가 공급되어 기판(W) 상의 IPA를 용해시켜 기판(W)으로부터 증발시킴에 따라 기판(W)을 건조시킬 수 있다.
초임계 장치(500)는 공정챔버(520), 유체 공급 유닛(560), 지지유닛(504) 그리고 회전유닛(550)을 포함한다.
공정챔버(520)는 세정 공정이 수행되는 처리 공간(502)을 제공한다. 공정챔버(520)는 상부 하우징(522)과 하부 하우징(524)을 가지며, 상부 하우징(522)과 하부 하우징(524)는 서로 조합되어 상술한 처리 공간(502)을 제공한다. 상부 하우징(522)은 하부 하우징(524)의 상부에 제공된다.
상부 하우징(522)은 그 위치가 고정되고, 하부 하우징(524)은 실린더와 같은 구동부재(590)에 의해 승하강될 수 있다. 하부 하우징(524)이 상부 하우징(522)으로부터 이격되면 처리 공간(502)이 개방되고, 이 때 기판(W)이 반입 또는 반출된다.
공정 진행시에는 하부 하우징(524)이 상부 하우징(522)에 밀착되어 처리 공간(502)이 외부로부터 밀폐된다. 초임계 장치(500)는 히터(570)를 가진다. 일 예에 의하면, 히터(570)는 공정챔버(520)의 벽 내부에 위치된다. 히터(570)는 공정챔버(520)의 내부공간 내로 공급된 유체가 초임계 상태를 유지하도록 공정챔버(520)의 처리 공간(502)을 가열한다. 처리 공간(502)의 내부는 초임계 유체에 의한 분위기가 형성된다.
지지유닛(504)은 공정챔버(520)의 처리 공간(502) 내에서 기판(W)을 지지한다. 공정챔버(520)의 처리 공간(502)으로 반입된 기판(W)은 지지유닛(504)에 놓이고, 일 예에 있어서 기판(W)은 패턴면이 상부를 향하도록 지지된다.
유체 공급 유닛(560)은 공정챔버(520)의 처리 공간(502)으로 세정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 세정 유체는 초임계 상태로 처리 공간(502)으로 공급될 수 있다. 이와 달리 세정 유체는 가스 상태로 처리 공간(502)으로 공급되고, 처리 공간(502) 내에서 초임계 상태로 상변화될 수 있다.
일 예에 의하면, 유체 공급 유닛(560)은 메인 공급 라인(562), 상부 공급 라인(564), 그리고 하부 공급 라인(566)을 가진다. 상부 공급 라인(564)과 하부 공급 라인(566)은 메인 공급 라인(562)으로부터 분기된다. 상부 공급 라인(564)은 상부 하우징(522)에 결합되어 지지체(540)에 놓인 기판(W)의 상부에서 세정 유체를 공급한다.
일 예에 의하면, 상부 공급 라인(564)은 상부 하우징(522)의 중앙에 결합된다. 하부 공급 라인(566)은 하부 하우징(524)에 결합되어 지지체(540)에 놓인 기판(W)의 하부에서 세정 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 하부 공급 라인(566)은 하부 하우징(524)의 중앙에 결합될 수 있다. 하부 하우징(524)에는 배기 유닛(510) 이 결합된다. 하부 공급 라인(566)이 하부 하우징(524)의 중앙에 결합되는 경우, 배기 유닛(510)의 배기 포트(미도시)는 하부 하우징(524)의 중앙으로부터 편향되게 위치될 수 있다.
공정챔버(520)의 처리 공간(502) 내의 초임계 유체는 배기 유닛(510)을 통해서 공정챔버(520)의 외부로 배기된다.
도 3 내지 도 4는 각각 도 1의 초임계 장치의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3 내지 도 4를 참조하면, 회전유닛(550)은, 회전 아암(554)과 구동기(580)를 포함한다. 회전 아암(554)은 지지유닛(504)에 결합된다. 지지유닛(504)은 처리공간(502) 내에서 회전 아암(554)에 의해 지지된다. 구동기(580)는 상부 하우징(522)에 결합될 수 있다. 구동기(580)는 구동기(580)에 연결된 회전축(552)에 동력을 제공한다. 일 예에서 구동기(580)는 모터이다. 회전축(552)은 회전 아암(554)을 회전시킴에 따라 지지유닛(504)에 놓인 기판(W)을 회전시킨다. 회전축(552)은 지지유닛(504)의 상부에 지지유닛(504)의 중앙 영역과 대향되도록 제공될 수 있다.
초임계 공정 동안 기판(W)이 회전됨에 따라 초임계 유체는 처리공간(502) 내에서 와류를 형성한다. 구동기(580)는 회전축(552)을 시계 또는 반시계 방향으로 회전시킬 수 있다. 일 예에서 회전축(552)은 기판(W)을 초임계 유체로 처리하는 동안에 기판(W)의 회전방향은 변경될 수 있다. 기판(W)의 회전방향을 변경함에 따라, 초임계 유체의 와류 형성이 활발해진다. 일 예에서 구동기(580)는 회전축(552)을 2000rpm 이하로 회전시킬 수 있다.
회전 아암(554)은 외팔보 방식으로 지지유닛(504)을 지지하도록 제공될 수 있다. 회전 아암(554)이 상부 하우징(522)에 연결되며 하부 하우징(524) 하방으로 움직여 개방되고, 회전 아암(554)이 외팔보로 제공됨에 따라 기판(W)을 처리공간(502) 내에 반입하거나 반출할 경우 기판(W)과 회전 아암(554)의 간섭을 방지할 수 있다.
도 4를 참조하면, 회전 아암(554)은 상체(542)와 결합체(545)를 구비한다. 상체(542)는 회전축(552)과 결합된다. 결합체(545)는 상체(542)로부터 연장되며, 지지유닛(504)에 연결된다. 결합체(545)는 'ㄱ'자 형상으로 제공되어 일측이 상체(542)와 연결되고 타측이 지지유닛(504)과 연결될 수 있다. 결합체(545)는, 제1바디(544)와 제2바디(546)를 가진다.
제1바디(544)는 회전축(552)에 수직하게 제공된다. 제2바디(546)는 제1바디(544)로부터 아래 방향으로 연장되며, 지지유닛(504)과 연결되어 지지유닛(504)을 지지한다. 제2바디(546)는 상부에서 바라볼 때 지지유닛(504)에 놓인 기판(W)과 중첩되지 않도록 배치된다. 제2바디(546)는 기판(W)을 처리공간(502) 내에 반입하거나 반출시에 제2바디(546)를 반송중인 기판(W)을 간섭하지 않도록 위치된다.
회전 아암(554)의 회전이 반복해서 진행될 경우 회전 모멘텀에 의해, 지지유닛(504)에서 회전 아암(554)이 결합되는 영역의 반대측 영역이 상방으로 올라가는 현상이 발생할 수 있다. 이에 따라 지지유닛(504)에서 회전 아암(554)이 결합되는 영역의 반대측 영역에는 지지유닛(504)의 회전 시 지지유닛(504)의 수평을 유지하는 평형추(558)가 결합되어 지지유닛(504)이 평평하게 유지되도록 한다.
회전축(552)과 상부 하우징(522) 사이에 실링부재가 제공될 수 있다. 실링부재는 처리공간(502) 내의 초임계 유체가 상부 하우징(522)과 회전축(552) 사이 틈으로 유출되는 것을 방지한다. 실링부재는 래버린스 시일(536)을 포함할 수 있다. 상부 하우징(522)에 돌기(534)가 형성되고, 상체(542)에 돌기(534)를 감싸는 케이스(532)가 형성되어 초임계 유체가 처리공간(502)에서 역류하는 것을 방지한다.
지지유닛(504)과 회전축(552) 사이에 지지유닛(504)과 대향되도록 덮개판(559)이 제공될 수 있다. 덮개판(559)은 회전 아암(554)이 회전하는 과정에서 기판(W)으로 오염 물질이 낙하하는 것을 방지한다. 상부에서 바라볼 때 덮개판(559)은 지지유닛(504)에 놓인 기판(W)을 완전히 덮는 형상으로 제공될 수 있다. 덮개판(559)은 제1바디(544)보다 아래에 배치되고, 제2바디(546)는 지지유닛(504)에 놓인 기판(W)을 기준으로 덮개판(559)의 외측에 배치될 수 있다.
도 5는 본 발명의 회전 아암(554)이 지지유닛(504)을 지지하는 모습을 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 회전 아암(554)은 지지유닛(504)을 클램프를 이용하여 지지할 수 있다. 일 예에서 회전 아암(554)은 기계적 클램프 방식에 의해 지지유닛(504)을 지지할 수 있다. 다른 예에서, 회전 아암(554)은 진공 방식의 클램프 방식에 의해 지지유닛(504)을 지지할 수 있다.
일반적으로, 초임계 공정은 초임계 유체로 기판(W)을 처리하는 과정에서, 기판(W) 상의 액이 초임계 유체를 통해 잘 용해되도록 초임계 유체의 압력을 변화하여 공급하는 펄스단계를 포함한다. 본 발명은, 회전 아암(554)을 통해 기판(W)을 회전시킴에 따라 처리공간(502) 내부의 초임계 유체의 와류를 형성하여 펄스단계를 생략할 수 있는 이점이 있다. 또한, 처리공간(502)으로 공급하는 초임계 유체의 공급량을 감소시킬 수 있는 이점이 있다.
상술한 회전축(552)은 기판(W)을 초임계 유체로 처리하는 동안에 기판(W)의 회전방향은 변경되는 것으로 설명하였으나, 다른 실시예에서 회전축(552)은 기판(W)을 초임계 유체로 처리하는 동안에 일 방향으로만 회전될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
504: 지지유닛
520: 공정챔버
522: 상부 하우징
524: 하부 하우징
542: 상체
544: 제1바디
545: 결합체
546: 제2바디
550: 회전유닛
552: 회전축
554: 회전 아암
559: 덮개판
580: 구동기

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리공간을 가지는 공정챔버와;
    상기 처리공간 내에 배치되며 기판을 지지하는 지지유닛과;
    상기 지지유닛을 회전시키는 회전유닛을 포함하되,
    상기 회전유닛은,
    상기 지지유닛에 결합되는 회전 아암과;
    상기 회전 아암을 회전시키고 상기 지지유닛의 상부에 상기 지지유닛의 중앙 영역과 대향되도록 제공된 회전축을 가지는 구동기를 구비하며,
    상기 기판의 처리는 상기 기판 상에 잔류하는 유기용제를 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 제거하는 공정이고,
    상기 지지유닛은 상기 처리공간 내에서 상기 회전 아암에 의해 지지되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 회전 아암은 기계적 클램프 방식에 의해 상기 지지유닛을 지지하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 회전 아암은
    상기 회전축과 결합되는 상체와;
    상기 상체로부터 연장되며, 상기 지지유닛에 연결되는 결합체를 구비하고,
    상기 결합체는
    상기 회전축에 수직하게 제공되는 제1바디와,
    상기 제1바디로부터 아래 방향으로 연장되며, 상기 지지유닛과 연결되는 제2바디를 구비하되,
    상기 제2바디는 상부에서 바라볼 때 상기 지지유닛에 놓인 기판과 중첩되지 않도록 배치되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 결합체는 'ㄱ'자 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 회전 아암은 외팔보 방식으로 상기 지지유닛을 지지하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 지지유닛에서 상기 회전 아암이 결합되는 영역의 반대측 영역에는 상기 지지유닛의 회전 시 상기 지지유닛의 수평을 유지하는 평형추가 결합되는 기판 처리 장치.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 공정챔버는,
    상기 회전축이 결합되는 상부 하우징과;
    상부 하우징과 상기 처리공간을 형성하며 실린더를 통해 승하강되어 상기 공정챔버를 밀폐하거나 개방하는 하부 하우징을 포함하고,
    상기 구동기는 상기 상부 하우징에 결합되는 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 회전축과 상기 상부 하우징 사이를 실링하는 실링부재가 제공되되,
    상기 실링부재는 래버린스 시일을 포함하는 기판 처리 장치.
  11. 제1항, 제3항 및 제5항 내지 제10항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지유닛과 상기 회전축 사이에 상기 지지유닛과 대향되도록 제공되는 덮개판을 포함하는 기판 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서,
    상부에서 바라볼 때 상기 덮개판은 상기 지지유닛에 놓인 기판을 완전히 덮는 형상으로 제공되는 기판 처리 장치.
  13. 제5항에 있어서,
    상기 지지유닛과 상기 회전축 사이에 상기 지지유닛과 대향되도록 제공되는 덮개판을 포함하고,
    상기 덮개판은 상기 제1바디보다 아래에 배치되고, 상기 제2바디는 상기 지지유닛에 놓인 기판을 기준으로 상기 덮개판의 외측에 배치되는 기판 처리 장치.
  14. 삭제
  15. 제1항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소인 기판 처리 장치.
  16. 제1항, 제3항, 제5항 내지 제10항 및 제13항 중 어느 하나의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 지지유닛에 놓인 기판을 회전시키면서 상기 처리공간으로 공급된 초임계 유체로 기판을 처리하는 기판 처리 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 기판의 처리는 상기 기판 상에 잔류하는 유기용제를 상기 초임계 유체에 용해시켜 상기 기판으로부터 제거하는 공정인 기판 처리 방법.
  18. 제16항에 있어서,
    상기 초임계 유체는 이산화탄소인 기판 처리 방법.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 기판을 초임계 유체로 처리하는 동안에 상기 기판의 회전방향은 변경되는 기판 처리 방법.
  20. 제5항 내지 제8항 및 제13항 중 어느 하나의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서, 상기 기판을 상기 처리공간 내에 반입하거나 반출시에 상기 제2바디를 반송중인 상기 기판을 간섭하지 않도록 위치시키는 기판 처리 방법.
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