KR20220021963A

KR20220021963A - 기판 처리 장치 및 방법

Info

Publication number: KR20220021963A
Application number: KR1020200101985A
Authority: KR
Inventors: 안영서; 이정현; 이정열; 심찬선
Original assignee: 세메스 주식회사
Priority date: 2020-08-13
Filing date: 2020-08-13
Publication date: 2022-02-23
Anticipated expiration: 2040-08-13
Also published as: KR102765220B1

Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 소수화 유체를 공급하는 제1 공급 유닛; 상기 처리 공간으로 소수화 유체 공급 전에 증기를 공급하는 제2공급 유닛을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 구체적으로 기판에 유체를 공급하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.

반도체 제조 공정 중 사진 공정(photo-lithography process)은 웨이퍼 상에 원하는 패턴을 형성시키는 공정이다. 사진 공정은 보통 노광 설비가 연결되어 도포공정, 노광 공정, 그리고 현상 공정을 연속적으로 처리하는 스피너(spinner local) 설비에서 진행된다. 이러한 스피너 설비는 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyl disilazane, 이하, HMDS라 한다) 처리 공정, 도포공정, 베이크 공정, 그리고 현상 공정을 순차적으로 수행한다. 여기서, HMDS 처리 공정은 감광액(PR:Photo-resist)의 밀착 효율을 상승시키기 위해 감광액 도포 전에 웨이퍼 상에 HMDS를 공급하여 기판 표면에 대해 소수화 처리를 하는 공정이다.

도 1은 HMDS 처리 공정을 수행하는 일반적인 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.

기판 처리 장치는 복수의 공정 처리부(2, 3, 4), 탱크(6), 질소 가스 공급 라인(7), 그리고 HMDS 가스 공급 라인(8)을 가진다. 공정 처리부(2, 4, 5)들은 기판을 처리한다. 탱크(6)에는 액상의 헥사메틸다이사이레인(HMDS)이 수용되어 있고, 질소 가스 공급 라인(7)은 탱크(6) 내로 질소를 공급하여 액상의 헥사메틸다이사이레인(HMDS)을 버블링한다. 이에 탱크(6) 내의 액상의 헥사메틸다이사이레인(HMDS)은 증기화 된다. 증기화 된 헥사메틸다이사이레인(HMDS) 가스는 공정 처리부(2, 3, 4) 각각에 연결된 HMDS 가스 공급 라인(8)을 통해 기판으로 공급된다.

종래 HMDS 처리 공정은 기판 표면의 소수성 향상을 위해서 기판으로 공급되는 헥사메틸다이사이레인(HMDS)의 공급 시간을 길게 해야 했다. 그러나, 처리의 처리량 향상의 관점으로부터는, 처리 시간을 길게 하는 것은 득책이 아니고, 처리 시간을 길게 하지 않고, 소수성을 향상시키는 것이 바람직하다.

본 발명은 기판 표면의 소수화 처리 정도를 용이하게 조절할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 헥사메틸다이사이레인(HMDS) 공정 시간을 단축시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

또한, 본 발명은 안정적이고 높은 소수성을 확보할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버; 상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 상기 처리 공간으로 소수화 유체를 공급하는 제1 공급 유닛; 상기 처리 공간으로 소수화 유체 공급 전에 증기를 공급하는 제2공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.

또한, 상기 처리 공간으로 공급되는 증기 공급량을 조절하기 위한 제어기를 더 포함할 수 있다.

또한, 상기 제1공급 유닛은 소수화 유체가 채워지는 내부공간이 다수의 수직 격벽에 의해 구획되도록 제공되는 제1탱크; 상기 수직 격벽에 의해 구획된 공간들 각각에 설치되고, 캐리어 가스가 버블 형태로 토출하는 토출구들이 갖는 캐리어 가스 토출부; 및 상기 수직 격벽에 의해 구획된 공간들 각각에 설치되고, 상기 캐리어 가스에 의해 기화된 증기가 배기되는 배기포트를 포함할 수 있다.

또한, 상기 수직 격벽은 상기 제1탱크 바닥으로부터 이격되도록 제공될 수 있다.

또한, 상기 수직 격벽은 상기 제1탱크 상부 공간의 압력이 균일하도록 기체가 통과하는 개구를 포함할 수 있다.

또한, 상기 개구는 상기 탱크의 수소화 유체의 수위보다 높게 위치될 수 있다.

또한, 상기 제1탱크는 중앙에 원통 형태의 중앙 격벽을 더 포함하고, 상기 중앙 격벽에는 소수와 유체를 공급하는 공급부가 제공될 수 있다.

또한, 상기 제2공급 유닛은 순수가 채워지는 내부공간을 갖는 제2탱크; 상기 제2탱크의 바닥에서 캐리어 가스를 버블 형태로 토출하는 토출구들이 갖는 캐리어 가스 공급부; 상기 캐리어 가스 공급부 상부에 수평 방향으로 설치되고, 상기 버블을 미세버블로 분쇄하기 위한 다수의 미세홀들을 갖는 타공 플레이트; 및 상기 캐리어 가스에 의해 기화된 증기가 배기되는 배기포트를 포함할 수 있다.

본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판 표면에 증기를 공급하여 기판 표면을 제1막으로 코팅하는 단계; 및 상기 기판 표면에 소수화 유체를 공급하여 기판 표면을 소수화하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.

또한, 상기 증기는 수증기를 포함하고,상기 소수화 유체는 헥사메틸다이사이레인(HMDS)을 포함하며, 상기 증기의 공급량 조절을 통해 상기 기판 표면의 소수와 정도를 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 표면의 소수화 처리 정도를 용이하게 조절할 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 헥사메틸다이사이레인(HMDS) 공정 시간을 단축시킬 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 안정적이고 높은 소수성을 확보할 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 HMDS 공정을 수행하는 일반적인 장치를 보여주는 도면이다
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이다.
도 3는 도 2의 도포 블럭 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 5은 도 4의 반송 로봇의 핸드의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 4의 열처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평단면도이다.
도 7은 도 6의 열처리 챔버의 정단면도이다.
도 8은 도 7의 가열 유닛에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 9는 도 8에 도시된 제2공급 유닛을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 8에 도시된 제1공급 유닛의 사시도이다.
도 11은 도 8에 도시된 제1공급 유닛의 평단면도이다.
도 12는 제1공급 유닛의 측단면도이다.

아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.

어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.

도 2은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 사시도이고, 도 3는 도 2의 도포 블럭 또는 현상 블럭을 보여주는 기판 처리 장치의 단면도이며, 도 4는 도 2의 기판 처리 장치의 평면도이다.

도 2 내지 도 4을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스 모듈(20,index module), 처리 모듈(30, treating module), 그리고 인터페이스 모듈(40, interface module)을 포함한다. 일 실시예에 의하며, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)은 순차적으로 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(20), 처리 모듈(30), 그리고 인터페이스 모듈(40)이 배열된 방향을 X축 방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 X축 방향(12)과 수직한 방향을 Y축 방향(14)이라 하고, X축 방향(12) 및 Y축 방향(14)에 모두 수직한 방향을 Z축 방향(16)이라 한다.

인덱스 모듈(20)은 기판(W)이 수납된 용기(10)로부터 기판(W)을 처리 모듈(30)로 반송하고, 처리가 완료된 기판(W)을 용기(10)로 수납한다. 인덱스 모듈(20)의 길이 방향은 Y축 방향(14)으로 제공된다. 인덱스 모듈(20)은 로드포트(22)와 인덱스 프레임(24)을 가진다. 인덱스 프레임(24)을 기준으로 로드포트(22)는 처리 모듈(30)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(10)는 로드포트(22)에 놓인다. 로드포트(22)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(22)는 Y축 방향(14)을 따라 배치될 수 있다.

용기(10)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기(10)가 사용될 수 있다. 용기(10)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic GuidedVehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(22)에 놓일 수 있다.

인덱스 프레임(24)의 내부에는 인덱스 로봇(2200)이 제공된다. 인덱스 프레임(24) 내에는 길이 방향이 Y축 방향(14)으로 제공된 가이드 레일(2300)이 제공되고, 인덱스 로봇(2200)은 가이드 레일(2300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(2200)은 기판(W)이 놓이는 핸드(2220)를 포함하며, 핸드(2220)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.

처리 모듈(30)은 기판(W)에 대해 도포 공정 및 현상 공정을 수행한다. 처리 모듈(30)은 도포 블럭(30a) 및 현상 블럭(30b)을 가진다. 도포 블럭(30a)은 기판(W)에 대해 도포 공정을 수행하고, 현상 블럭(30b)은 기판(W)에 대해 현상 공정을 수행한다. 도포 블럭(30a)은 복수 개가 제공되며, 이들은 서로 적층되게 제공된다. 현상 블럭(30b)은 복수 개가 제공되며, 현상 블럭들(30b)은 서로 적층되게 제공된다. 도 3의 실시예에 의하면, 도포 블럭(30a)은 2개가 제공되고, 현상 블럭(30b)은 2개가 제공된다. 도포 블럭들(30a)은 현상 블럭들(30b)의 아래에 배치될 수 있다. 일 예에 의하면, 2개의 도포 블럭들(30a)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다. 또한, 2개의 현상 블럭들(30b)은 서로 동일한 공정을 수행하며, 서로 동일한 구조로 제공될 수 있다.

도 4을 참조하면, 도포 블럭(30a)은 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 액 처리 챔버(3600), 그리고 버퍼 챔버(3800)를 가진다. 열처리 챔버(3200)는 기판(W)에 대해 열처리 공정을 수행한다. 열처리 공정은 냉각 공정 및 가열 공정을 포함할 수 있다. 액처리 챔버(3600)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 액막을 형성한다. 액막은 포토레지스트막 또는 반사방지막일 수 있다. 반송 챔버(3400)는 도포 블럭(30a) 내에서 열처리 챔버(3200)와 액처리 챔버(3600) 간에 기판(W)을 반송한다.

반송 챔버(3400)는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공된다. 반송 챔버(3400)에는 반송 유닛(3420)이 제공된다. 반송 유닛(3420)은 열처리 챔버(3200), 액처리 챔버(3600), 그리고 버퍼 챔버(3800) 간에 기판을 반송한다. 일 예에 의하면, 반송 유닛(3420)은 기판(W)이 놓이는 핸드(A)를 가지며, 핸드(A)는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)을 축으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 챔버(3400) 내에는 그 길이 방향이 X축 방향(12)과 평행하게 제공되는 가이드 레일(3300)이 제공되고, 반송 유닛(3420)은 가이드 레일(3300) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다.

도 5는 도 4의 반송 로봇의 핸드의 일 예를 보여주는 도면이다. 도 6을 참조하면, 핸드(A)는 베이스(3428) 및 지지 돌기(3429)를 가진다. 베이스(3428)는 원주의 일부가 절곡된 환형의 링 형상을 가질 수 있다. 베이스(3428)는 기판(W)의 직경보다 큰 내경을 가진다. 지지 돌기(3429)는 베이스(3428)로부터 그 내측으로 연장된다. 지지 돌기(3429)는 복수 개가 제공되며, 기판(W)의 가장자리 영역을 지지한다. 일 예에 의하며, 지지 돌기(3429)는 등 간격으로 4개가 제공될 수 있다.

다시 도 3와 도 4를 참조하면, 열처리 챔버(3200)는 복수 개로 제공된다. 열처리 챔버들(3200)은 제1방향(12)을 따라 나열되게 배치된다. 열처리 챔버들(3200)은 반송 챔버(3400)의 일측에 위치된다.

도 6은 도 4의 열처리 챔버의 일 예를 개략적으로 보여주는 평단면도이고, 도 7은 도 6의 열처리 챔버의 정단면도이다. 열처리 챔버(3200)는 하우징(3210), 냉각 유닛(3220), 가열 유닛(5000), 그리고 반송 플레이트(3240)를 가진다.

하우징(3210)은 대체로 직육면체의 형상으로 제공된다. 하우징(3210)의 측벽에는 기판(W)이 출입되는 반입구(도시되지 않음)가 형성된다. 반입구는 개방된 상태로 유지될 수 있다. 선택적으로 반입구를 개폐하도록 도어(도시되지 않음)가 제공될 수 있다. 냉각 유닛(3220), 가열 유닛(5000), 그리고 반송 플레이트(3240)는 하우징(3210) 내에 제공된다. 냉각 유닛(3220) 및 가열 유닛(5000)은 Y축 방향(14)을 따라 나란히 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각 유닛(3220)은 가열 유닛(5000)에 비해 반송 챔버(3400)에 더 가깝게 위치될 수 있다.

냉각 유닛(3220)은 냉각판(3222)을 가진다. 냉각판(3222)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원형의 형상을 가질 수 있다. 냉각판(3222)에는 냉각부재(3224)가 제공된다. 일 예에 의하면, 냉각부재(3224)는 냉각판(3222)의 내부에 형성되며, 냉각 유체가 흐르는 유로로 제공될 수 있다.

반송 플레이트(3240)는 대체로 원판 형상을 제공되고, 기판(W)과 대응되는 직경을 가진다. 반송 플레이트(3240)의 가장자리에는 노치(3244)가 형성된다. 노치(3244)는 상술한 반송 로봇(3420)의 핸드(A)에 형성된 돌기(3429)와 대응되는 형상을 가질 수 있다. 또한, 노치(3244)는 핸드(A)에 형성된 돌기(3429)와 대응되는 수로 제공되고, 돌기(3429)와 대응되는 위치에 형성된다. 핸드(A)와 반송 플레이트(3240)가 상하 방향으로 정렬된 위치에서 핸드(A)와 반송 플레이트(3240)의 상하 위치가 변경하면 핸드(A)와 반송 플레이트(3240) 간에 기판(W)의 전달이 이루어진다. 반송 플레이트(3240)는 가이드 레일(3249) 상에 장착되고, 구동기(3246)에 의해 가이드 레일(3249)을 따라 이동된다. 반송 플레이트(3240)에는 슬릿 형상의 가이드 홈(3242)이 복수 개 제공된다. 가이드 홈(3242)은 반송 플레이트(3240)의 끝단에서 반송 플레이트(3240)의 내부까지 연장된다. 가이드 홈(3242)은 그 길이 방향이 Y축 방향(14)을 따라 제공되고, 가이드 홈(3242)들은 X축 방향(12)을 따라 서로 이격되게 위치된다. 가이드 홈(3242)은 반송 플레이트(3240)와 가열 유닛(5000) 간에 기판(W)의 인수인계가 이루어질 때 반송 플레이트(3240)와 리프트 핀이 서로 간섭되는 것을 방지한다.

열처리 챔버들(3200) 중 일부의 열처리 챔버(3200)에 제공된 가열 유닛(5000)은 기판(W) 가열 중에 가스를 공급하여 감광액(PR:Photo-resist)의 기판(W) 부착력을 향상시킬 수 있다. 일 예에 의하면, 가스는 헥사메틸다이사이레인(hexamethyldisilane, 이하 HMDS) 가스일 수 있다. 이하에서는, 열처리 챔버(3200)에 제공된 가열 유닛(5000) 중 기판에 감광액의 부착력을 향상시키는 가스를 공급하는 장치를 예를 들어 설명한다.

도 8은 도 7의 가열 유닛에 제공되는 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.

가열 유닛(5000)에 제공되는 기판 처리 장치는 기판을 처리할 수 있다. 구체적으로, 가열 유닛(5000)에 제공되는 기판 처리 장치는 기판에 감광액(PR:Photo-resist)을 도포하기 전에 수증기와 헥사메틸다이사이레인(HMDS)으로 기판을 소수화하는 처리를 수행할 수 있다.

이하, 도 8을 참조하면, 가열 유닛(5000)에 제공되는 기판 처리 장치는, 공정 챔버(5010), 실링부재(5020), 지지 유닛(5030), 제1 공급 유닛(5100), 제2공급유닛(5200), 유량 조절 유닛(6000), 배기 유닛(5070), 그리고 제어기(5090)를 포함할 수 있다.

공정 챔버(5010)는 내부에 처리 공간(5001)을 제공한다. 공정 챔버(5010)는 원통 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 직육면체 형상으로 제공될 수 있다. 공정 챔버(5010)는 상부 챔버(5011)와 하부 챔버(5013)를 포함할 수 있다. 상부 챔버(5010)와 하부 챔버(5013)는 서로 조합되어 내부에 처리 공간(5001)을 가질 수 있다.

상부 챔버(5011)는 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 하부 챔버(5013)는 상부 챔버(5011)의 하부에 위치할 수 있다. 하부 챔버(5013)는 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공될 수 있다.

구동기(5015)는 상부 챔버(5011)와 결합할 수 있다. 구동기(5015)는 상부 챔버(5011)를 상하로 승하강시킬 수 있다. 구동기(5015)는 공정 챔버(5010) 내부로 기판(W)을 반입시 상부 챔버(5011)를 상부로 이동시켜 공정 챔버(5010)의 내부를 개방할 수 있다. 구동기(5015)는 기판(W)을 처리하는 공정 시 상부(5011)를 하부 챔버(5013)와 접촉시켜 공정 챔버(5010) 내부를 밀폐시킬 수 있다. 본 실시예에서는 구동기(5015)가 상부챔버(5011)와 연결되어 제공되는 것을 예로 들었으나, 이와 달리 구동기(5015)는 하부 챔버(5013)와 연결되어 하부챔버(5013)를 승하강 시킬 수 있다.

실링 부재(5020)는 처리 공간(5001)의 외부로부터 밀폐시킨다. 실링 부재(5020)는 상부 챔버(5011)와 하부 챔버(5013)의 접촉면에 설치된다. 일 예로 실링 부재(5020)는 하부 챔버(5013)의 접촉면에서 설치될 수 있다.

지지 유닛(5030)은 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(5030)은 처리 공간(5001) 내에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 지지 유닛(5030)은 상부에서 바라 볼 때, 원형의 형상으로 제공될 수 있다. 지지 유닛(5030)의 상면은 기판(W)보다 큰 단면적을 가질 수 있다. 지지 유닛(5030)은 열 전도성이 좋은 재질로 제공될 수 있다. 지지 유닛(5030)은 내열성이 우수한 재질로 제공될 수 있다.

지지 유닛(5030)은 기판(W)을 승하강 시키는 리프트 핀 모듈(5032)을 포함할 수 있다. 리프트 핀 모듈(5032)은 공정 챔버(5010) 외부의 반송 수단으로부터 기판(W)을 인수받아 지지 유닛(5030) 상에 내려 놓거나, 기판(W)을 들어올려 공정 챔버(5010)의 외부의 반송 수단으로 인계할 수 있다. 일 예에 의하면, 리프트 핀 모듈(5032)의 리프트 핀은 3개가 제공될 수 있다.

또한, 지지 유닛(5030)은 지지 유닛(5030)에 놓인 기판(W)을 가열하는 가열 부재(5040)를 포함할 수 있다. 예컨대, 가열 부재(5040)는 지지 유닛(5030)의 내부에 위치할 수 있다. 일 예로, 가열 부재(5040)는 히터로 제공될 수 있다. 히터는 지지 유닛(5030)의 내부에 복수개로 제공될 수 있다.

배기 유닛(5070)은 처리 공간(5001)을 배기한다. 배기 유닛(5070)은 상부 배기라인(5071), 하부 배기라인(5073), 통합 배기라인(5075), 그리고 감압 부재(5077)를 포함할 수 있다.

상부 배기라인(5071)은 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 공정 챔버(5010)의 측벽에 제공될 수 있다. 이에 상부 배기라인(5071)은 처리 공간(5001)의 내부를 측방향으로 배기할 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 하부 배기라인(5073) 보다 상부의 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 지지 유닛(5030)의 상면의 주변 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 예컨대, 상부 배기라인(5071)은 지지 유닛(5030)의 상면과 같거나 높은 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 상부 배기 라인(5071)은 상부 배기홀(5072)과 연결될 수 있다. 상부 배기홀(5072)은 하부 챔버(5013)에 형성될 수 있다. 예컨대, 상부 배기홀(5072)은 상부 챔버(5011)와 하부 챔버(5013)가 접촉되는 영역에 제공될 수 있다. 또한, 상부 배기홀(5072)은 지지 유닛(5030)을 기준으로 실링 부재(5020)보다 내측에 형성될 수 있다. 상부 배기홀(5072)은 상부 챔버(5011)에 링 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리 상부 배기홀(5072)은 복수개의 홀로 제공될 수 있다. 상부 배기라인(5071)은 상부 배기홀(5072)과 연결되어 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 상부 배기 라인(5071)은 상부 배기홀(5072)과 대응되는 개수로 제공될 수 있다.

하부 배기 라인(5073)은 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 하부 배기라인(5073)은 공정 챔버(5010)의 하벽에 제공될 수 있다. 이에 하부 배기라인(5073)은 처리 공간(5001)의 내부를 아래 방향으로 배기할 수 있다. 하부 배기라인(5073)은 상부 배기라인(5071)보다 아래의 위치에서 처리 공간(5001)의 내부를 배기할 수 있다. 예컨대, 하부 배기라인(5073)은 지지 유닛(5030)에 지지된 기판(W)보다 아래의 위치에서 처리 공간(5001)을 배기할 수 있다. 하부 배기라인(5073)은 하부 배기홀(5074)과 연결될 수 있다. 하부 배기홀(5074)은 하부 챔버(5013)에 형성될 수 있다. 하부 배기홀(5074)은 처리 공간(5001)에 위치할 수 있다. 하부 배기홀(5074)은 지지 유닛(5030)의 외측에 위치할 수 있다. 하부 배기홀(5074)은 복수개로 제공될 수 있다. 하부 배기라인(5073)은 하부 배기홀(5074)과 대응되는 개수로 제공될 수 있다.

통합 라인(5075)은 하부 배기라인(5073) 및 상부 배기라인(5071)에 각각 연결된다. 통합 라인(5075)은 하부 배기라인(5073)과 상부 배기라인(5071)에 배기물이 외부로 배출되도록 제공된다.

감압부재(5077)는 처리 공간(5001)의 배기 시 감압을 제공한다. 감압부재(5077)는 통합 라인(5075)에 설치되어 제공될 수 있다. 이와는 달리 감압부재(5077)는 복수개로 제공되어 하부 배기라인(5073)과 상부 배기라인(5071)에 각각 설치될 수 있다. 일 예로 감압부재(5077)는 펌프로 제공될 수 있다. 이와는 달리 감압을 제공하는 공지된 다른 종류의 장치로 제공될 수 있다.

제1공급 유닛(5100)은 처리 공간(5001) 내에 위치한 기판(W)으로 가스를 공급할 수 있다. 상기 가스는 처리 가스 그리고 캐리어 가스를 포함할 수 있다.

처리 가스는 밀착용 가스를 포함할 수 있다. 일 예로 처리 가스는 헥사메틸다이사이레인(HMDS)을 포함할 수 있다. 처리 가스는 기판(W)의 성질을 친수성에서 소수성으로 변화시킬 수 있다. 즉, 기판으로 공급되는 처리 가스는 기판에 감광액(PR:Photo-resist)을 도포하기 전에 기판(W)을 소수화 할 수 있다. 캐리어 가스는 처리 가스를 운반할 수 있다. 캐리어 가스는 불활성가스로 제공될 수 있다. 일 예로 불활성 가스는 질소 가스일 수 있다.

한편, 제2공급 유닛(5200)은 처리 공간(5001) 내에 위치한 기판(W)으로 증기를 공급할 수 있다. 증기는 수증기(H₂O Vapor)와 캐리어 가스를 포함할 수 있다.

본 실시예에서는 수증기를 기판 상으로 공급하는 제2공급유닛(5200)을 추가하여, 수증기로 기판 표면을 코팅후 헥사메틸다이사이레인(HMDS)을 기판 표면에 공급한다. 즉, HMDS가 H₂O 와 반응하면 TMS((CH₃)₃SiOH)로 분해된다.

- ((CH₃)₃Si)₂NH + 2H₂O → 2(CH₃)₃SiOH + NH₃

상기 TMS는 HMDS보다 분자가 작아 표면에 더 많은 본드(Bond)를 형성하여 동일 시간동안 공정 시 접촉각(Contact Angle) 값을 증가 시킬 수 있다. 이러한 원리를 이용하여 HMDS 공정 전 기판 표면의 수증기 코팅(H2O Coating)을 통해 기판 표면에 -H2O 기를 조절하여 빠른 시간에 표면 소수화가 가능해진다.

유량 조절 유닛(6000)은 공정 챔버(5010)의 처리 공간으로 공급되는 처리 유체의 단위 시간당 공급 유량을 조절할 수 있다. 유량 조절 유닛(6000)은 유량 조절밸브일 수 있다. 유량 조절 유닛(6000)은 제1공급 유닛(5100)과 제2공급유닛(5200) 각각의 공급라인 상에 설치될 수 있다.

제어기(5090)는 유량 조절 유닛(6000)을 제어할 수 있다. 제어기(5090)는 기판(W)에 공급되는 수증기 및 HMDS 가스의 단위 시간당 공급 유량을 조절하도록 유량 조절 유닛(6000)을 제어할 수 있다. 예컨대, HMDS 가스가 공급되지 전에 기판에 제공되는 수증기의 공급량이 늘어나면 빠른 시간에 기판 표면의 소수화를 구현할 수 있다.

도 9는 도 8에 도시된 제2공급 유닛을 설명하기 위한 도면이다.

도 9를 참조하면, 제2공급 유닛(5200)은 제2탱크(5210), 캐리어 가스 공급부(5230), 타공 플레이트(5250) 그리고 배기 포트(5270)를 포함할 수 있다.

제2탱크(5210)는 내부공간에 순수가 채워진다. 제2탱크(5210)는 원통형의 형상을 가진다. 캐리어 가스 공급부(5230)는 제2탱크(5210)에 캐리어 가스를 공급한다. 캐리어 가스 공급부(5230)는 연결관(5232)과 토출 라인(5234)을 포함한다. 토출 라인(5234)은 그 길이 방향이 타공 플레이트(5250)와 평행하게 제공된다. 토출 라인(5234)에는 캐리어 가스를 토출하는 토출구(5235)가 형성된다. 토출구(5235)는 토출 라인(5234)의 길이방향으로 복수개가 제공될 수 있다. 예컨대, 토출구(5235)는 토출 라인(5234)의 상부 및 하부를 향하는 방향으로 형성될 수 있다.

타공 플레이트(5250)는 제2탱크(5210) 내부에 위치한다. 타공 플레이트(5250)는 제2탱크(5210)내 공간을 상부와 하부로 구획한다. 타공 플레이트(5250)는 상하 방향으로 미공(5252)이 형성된다. 일 예로, 미공(5252)의 크기는 토출구(5235)의 크기와 동일하거나 더 작게 제공될 수 있다. 미공(5252)은 복수개가 형성된다. 미공(5252)은 타공 플레이트(5250)의 전체영역에 고르게 제공될 수 있다. 미공(5252)은 캐리어 가스 공급부(5230)에서 공급된 캐리어 가스를 순수와 접촉하게 하여 순수의 기화를 효과적으로 할 수 있게 한다. 연결관(5232)은 외부로부터 캐리어 가스를 공급한다. 연결관(5232)은 수직으로 제공된다. 연결관(5232)은 토출 라인(5234)로부터 연장되어 제2탱크의 커버 부재(5212)에 고정결합된다. 일 예로 공급되는 캐리어 가스는 비활성 가스일 수 있다. 캐리어 가스는 질소 가스일 수 있다.

배기 포트(5270) 기화된 순수가 기판의 상면에 공급되는 공급라인과 연결된다. 배기 포트(5270)에는 캐리어 가스 및 기화된 순수가 혼합된 혼합 유체가 흐른다. 배기 포트(5270) 아래에는 액 튐 방지 가림막(5260)이 설치된다. 따라서, 배기 포트(5270)를 통해 순수가 유입되는 것을 차단할 수 있다.

순수 공급관(5290)은 제2탱크(5210)의 내부로 순수를 공급한다.

한편, 제2탱크(5210)의 일측에는 제2탱크(5210)의 내부공간과 연결된 수위 감지부(5280)가 제공될 수 있다.

도 10은 도 8에 도시된 제1공급 유닛의 사시도이고, 도 11은 도 8에 도시된 제1공급 유닛의 평단면도이며, 도 12는 제1공급 유닛의 측단면도이다.

도 10 내지 도 12를 참조하면, 제1공급 유닛(5100)은 제1탱크(5110), 캐리어 가스 토출부(5130), 배기 포트(5150)를 포함할 수 있다.

제1탱크(5110)는 기판에 공급되는 처리액(소수화 유체)을 보관한다. 제1탱크(5110)는 원통형의 형상을 가진다. 일 예로 처리액은 헥사메틸다이사이레인(Hexamethyldisilazane, HMDS)일 수 있다.

제1탱크(5110)는 중앙 부분에 원통 형상의 공급 구역(A2)을 포함할 수 있다. 공급 구역은 원통 형태의 중앙 격벽(5112)에 의해 제공될 수 있다. 제1탱크(5110)는 다수의 수직 격벽(5114)에 의해 구획될 수 있다. 본 실시예에서, 제1탱크(5110)의 내부 공간은 6개의 수직 격벽(5114)들에 의해 6개의 버블 구역(A1)으로 구분될 수 있다. 수직 격벽(5114)들의 배치는 제1탱크(5110)의 중심을 기준으로 방사상으로 그리고 일정한 등간격으로 배치될 수 있다. 수직 격벽(5114)은 제1탱크(5110) 바닥으로부터 이격되도록 제공되다. 버블 구역(A1)은 처리액이 채워진 하부 공간과 HMDS 기화 가스가 채워지는 상부공간으로 이루어지며, 하부 공간은 인접한 버블 구역(A1)과 연결되고, 상부 공간은 인접한 버블 구역(A1)과 격리된다. 다만, 상부 공간에 위치하는 수직 격벽에는 제1탱크 상부 공간의 압력이 균일하도록 기체가 통과하는 개구(5116)를 갖는다. 개구(5116)는 제1탱크(5110)의 수소화 유체의 수위보다 높게 위치되는 것이 바람직하다.

6개의 버블 구역(A1)들은 동일한 체적을 갖는다. 제1공급 유닛(5100)은 6개의 버블 구역(A1)들에서 독립적으로 HMDS 기화 가스가 생성되며, 이렇게 생성된 HMDS 기화 가스는 6개의 공정 챔버로 균일하게 공급될 수 있다.

중앙 격벽(5112)에 의해 생성된 공급 구역(A2)에는 제1탱크(5110) 내부로 처리액을 공급하는 처리액 공급부(5170)가 제공될 수 있다.

캐리어 가스 토출부(5130)는 버블 구역(A1) 각각에 설치될 수 있다. 캐리어 가스 토출부(5130)는 수직으로 제공되는 연결관(5132)과. 연결관(5132) 끝단에 제공되는 버블 플레이트(5134)를 포함할 수 있다. 버블 플레이트(5134)는 캐리어 가스가 버블 형태로 토출되는 토출구(5136)들이 제공된다. 캐리어 가스는 버블 구역(A1)dp 수용된 처리액을 버블링 할 수 있다. 버블링된 처리액은 기화 또는 증기화 되어 처리 가스가 될 수 있다. 처리 가스는 캐리어 가스에 의해 배기 포트(5150)를 통해 공급라인으로 운반될 수 있다.

배기 포트(5150) HMDS 기화 가스가 기판의 상면에 공급되는 공급라인과 연결된다. 배기 포트는 버블 구역(A1) 각각에 설치될 수 있다. 버블 구역(A1) 각각에는 캐리어 가스 토출부와 배기 포트가 각각 제공된다.

다시 도 4 및 도 5를 참조하면, 버퍼 챔버(3800)는 복수 개로 제공된다. 버퍼 챔버들(3800) 중 일부는 인덱스 모듈(20)과 반송 챔버(3400) 사이에 배치된다. 이하, 이들 버퍼 챔버를 전단 버퍼(3802)(front buffer)라 칭한다. 전단 버퍼들(3802)은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다. 버퍼 챔버들(3802, 3804) 중 다른 일부는 반송 챔버(3400)와 인터페이스 모듈(40) 사이에 배치된다 이하. 이들 버퍼 챔버를 후단 버퍼(3804)(rear buffer)라 칭한다. 후단 버퍼들(3804)은 복수 개로 제공되며, 상하 방향을 따라 서로 적층되게 위치된다. 전단 버퍼들(3802) 및 후단 버퍼들(3804) 각각은 복수의 기판들(W)을 일시적으로 보관한다. 전단 버퍼(3802)에 보관된 기판(W)은 인덱스 로봇(2200) 및 반송 로봇(3420)에 의해 반입 또는 반출된다. 후단 버퍼(3804)에 보관된 기판(W)은 반송 로봇(3420) 및 제1로봇(4602)에 의해 반입 또는 반출된다.

현상 블럭(30b)은 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 그리고 액처리 챔버(3600)를 가진다. 현상 블럭(30b)의 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 그리고 액처리 챔버(3600)는 도포 블럭(30a)의 열처리 챔버(3200), 반송 챔버(3400), 그리고 액처리 챔버(3600)와 대체로 유사한 구조 및 배치로 제공되므로, 이에 대한 설명은 생략한다. 다만, 현상 블록(30b)에서 액처리 챔버들(3600)은 모두 동일하게 현상액을 공급하여 기판을 현상 처리하는 현상 챔버(3600)로 제공된다.

인터페이스 모듈(40)은 처리 모듈(30)을 외부의 노광 장치(50)와 연결한다. 인터페이스 모듈(40)은 인터페이스 프레임(4100), 부가 공정 챔버(4200), 인터페이스 버퍼(4400), 그리고 반송 부재(4600)를 가진다.

인터페이스 프레임(4100)의 상단에는 내부에 하강기류를 형성하는 팬필터유닛이 제공될 수 있다. 부가 공정 챔버(4200), 인터페이스 버퍼(4400), 그리고 반송 부재(4600)는 인터페이스 프레임(4100)의 내부에 배치된다. 부가 공정 챔버(4200)는 도포 블럭(30a)에서 공정이 완료된 기판(W)이 노광 장치(50)로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 선택적으로 부가 공정 챔버(4200)는 노광 장치(50)에서 공정이 완료된 기판(W)이 현상 블럭(30b)으로 반입되기 전에 소정의 부가 공정을 수행할 수 있다. 일 예에 의하면, 부가 공정은 기판(W)의 에지 영역을 노광하는 에지 노광 공정, 또는 기판(W)의 상면을 세정하는 상면 세정 공정, 또는 기판(W)의 하면을 세정하는 하면 세정공정일 수 있다. 부가 공정 챔버(4200)는 복수 개가 제공되고, 이들은 서로 적층되도록 제공될 수 있다. 부가 공정 챔버(4200)는 모두 동일한 공정을 수행하도록 제공될 수 있다. 선택적으로 부가 공정 챔버(4200)들 중 일부는 서로 다른 공정을 수행하도록 제공될 수 있다.

인터페이스 버퍼(4400)는 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 노광 장치(50), 그리고 현상 블럭(30b) 간에 반송되는 기판(W)이 반송도중에 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 인터페이스 버퍼(4400)는 복수 개가 제공되고, 복수의 인터페이스 버퍼들(4400)은 서로 적층되게 제공될 수 있다.

일 예에 의하면, 반송 챔버(3400)의 길이 방향의 연장선을 기준으로 일 측면에는 부가 공정 챔버(4200)가 배치되고, 다른 측면에는 인터페이스 버퍼(4400)가 배치될 수 있다.

반송 부재(4600)는 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 노광 장치(50), 그리고 현상 블럭(30b) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 부재(4600)는 1개 또는 복수 개의 로봇으로 제공될 수 있다. 일 예에 의하면, 반송 부재(4600)는 제1로봇(4602) 및 제2로봇(4606)을 가진다. 제1로봇(4602)은 도포 블럭(30a), 부가 공정챔버(4200), 그리고 인터페이스 버퍼(4400) 간에 기판(W)을 반송하고, 인터페이스 로봇(4606)은 인터페이스 버퍼(4400)와 노광 장치(50) 간에 기판(W)을 반송하고, 제2로봇(4604)은 인터페이스 버퍼(4400)와 현상 블럭(30b) 간에 기판(W)을 반송하도록 제공될 수 있다.

제1로봇(4602) 및 제2로봇(4606)은 각각 기판(W)이 놓이는 핸드를 포함하며, 핸드는 전진 및 후진 이동, Z축 방향(16)에 평행한 축을 기준으로 한 회전, 그리고 Z축 방향(16)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다.

상술한 예에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 바탕으로 상세히 설명하였다. 그러나 본 발명은 상술한 예에 한정되지 않으며, 기판을 처리하는 모든 장치에 적용 가능하다.

상술한 예에서는 증기는 수증기이고, 처리 가스는 HMDS 가스이며, 기판 처리는 포토레지스트 도포 공정 전에 기판을 소수화시키는 공정인 것으로 설명하였다.

상술한 예에서는, 제1탱크와 제2탱크가 하나의 공정 챔버에 처리 유체를 공급하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 각각의 탱크는 복수의 공정 챔버와 연결되어, 각각의 공정 챔버가 가지는 처리 공간에 가스를 공급할 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.

공정 챔버: 5010
실링부재 : 5020
지지 유닛 : 5030
제1공급유닛 : 5100
제2공급유닛 : 5200
유량 조절 유닛 : 6000
배기 유닛 : 5070
제어기 : 5090

Claims

기판을 처리하는 장치에 있어서,
내부에 처리 공간을 가지는 공정 챔버;
상기 처리 공간 내에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
상기 처리 공간으로 소수화 유체를 공급하는 제1 공급 유닛;
상기 처리 공간으로 소수화 유체 공급 전에 증기를 공급하는 제2공급 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 처리 공간으로 공급되는 증기 공급량을 조절하기 위한 제어기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제1공급 유닛은
소수화 유체가 채워지는 내부공간이 다수의 수직 격벽에 의해 구획되도록 제공되는 제1탱크;
상기 수직 격벽에 의해 구획된 공간들 각각에 설치되고, 캐리어 가스가 버블 형태로 토출하는 토출구들이 갖는 캐리어 가스 토출부; 및
상기 수직 격벽에 의해 구획된 공간들 각각에 설치되고, 상기 캐리어 가스에 의해 기화된 증기가 배기되는 배기포트를 포함하는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 수직 격벽은
상기 제1탱크 바닥으로부터 이격되도록 제공되는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 수직 격벽은
상기 제1탱크 상부 공간의 압력이 균일하도록 기체가 통과하는 개구를 포함하는 기판 처리 장치.
제5항에 있어서,
상기 개구는
상기 탱크의 수소화 유체의 수위보다 높게 위치되는 기판 처리 장치.
제3항에 있어서,
상기 제1탱크는
중앙에 원통 형태의 중앙 격벽을 더 포함하고,
상기 중앙 격벽에는 소수와 유체를 공급하는 공급부가 제공되는 기판 처리 장치.
제1항에 있어서,
상기 제2공급 유닛은
순수가 채워지는 내부공간을 갖는 제2탱크;
상기 제2탱크의 바닥에서 캐리어 가스를 버블 형태로 토출하는 토출구들이 갖는 캐리어 가스 공급부;
상기 캐리어 가스 공급부 상부에 수평 방향으로 설치되고, 상기 버블을 미세버블로 분쇄하기 위한 다수의 미세홀들을 갖는 타공 플레이트; 및
상기 캐리어 가스에 의해 기화된 증기가 배기되는 배기포트를 포함하는 기판 처리 장치.
청구항 1 내지 8에 기재된 기판 처리 장치를 이용한 기판 표면 처리 방법에 있어서,
상기 기판 표면에 증기를 공급하여 기판 표면을 제1막으로 코팅하는 단계; 및
상기 기판 표면에 소수화 유체를 공급하여 기판 표면을 소수화하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
제9항에 있어서,
상기 증기는 수증기를 포함하고,
상기 소수화 유체는 헥사메틸다이사이레인(HMDS)을 포함하며,
상기 증기의 공급량 조절을 통해 상기 기판 표면의 소수와 정도를 조절하는 기판 표면 처리 방법.