KR101094679B1 - 기판 프로세싱 장치 및 방법 - Google Patents

Abstract

대략 원형의 평면 기판 프로세싱 표면을 구비하는 기판상에서 박리, 세정 및 가공 프로세스 중 임의의 하나를 포함하는 프로세싱을 수행하기 위한 기판 프로세싱 장치가 제공된다. 기판 프로세싱 장치는 기판 프로세싱 표면의 중앙과 외측의 주변에지 사이를 이동하며 기판 프로세싱 표면상에서 스팀의 흐름을 분사하는 노즐부를 포함한다. 그 위에 탑재된 기판을 구비하고 회전축으로서 프로세싱 기판 표면의 중앙 주위를 기판과 함께 일체적으로 회전하는 스테이지부, 노즐부의 이동속도 및 이동궤적을 제어하는 하나 이상의 노즐-동작 제어 수단 및 스테이지의 회전속도를 제어하는 스테이지 -동작 제어 수단이 제공된다.

기판 프로세싱 장치, 노즐, 스테이지, 분사

Description

기판 프로세싱 장치 및 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND METHOD}

발명의 배경

1. 발명분야

본 발명은 일반적으로 반도체 웨이퍼와 같은 기판의 세정 또는 박리 (peel-off) 와 같은 프로세싱을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이며, 특히 여기에서 대상 또는 소재로 불리는 기판을 효과적으로 프로세싱하기 위한 박리 또는 세정의 제어에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 본 발명은 반도체 웨이퍼, 하드 디스크, 액정 디스플레이 (LCD), 또는 평면 디스플레이 패널 (FDP) 과 같은 기판의 표면으로부터 리소그래피 프로세싱 중에 레지스트막 또는 에칭 프로세싱 중에 중합체 잔류물과 같은 원하지 않는 물질을 제거하기 위한 장치 및 방법에 관한 것이다.

2. 관련 기술의 설명

반도체 장치, LCD, 자기 디스크, 또는 프린트 보드를 제조하는 프로세스에서, 레지스트가 이러한 기판들 각각의 표면상에 제공되고, 패턴 형성과 같은 마이크로-리소그래피 프로세싱이 리소그래피 및 에칭을 이용하여 이런 표면상에서 수행된다. 그 후, 이런 기판의 표면상에 부착된 레지스트막 또는 중합체 잔류물과 같은 원하지 않는 물질을 제거하기 위한 프로세싱이 수행된다.

레지스트막과 같이 원하지 않는 물질을 제거하기 위한 종래의 이용가능한 기술은 산소 플라즈마를 이용하여 레지스트막을 애싱 (ashing) 및 제거하는 플라즈마 애싱 방법, 유기 용매 (페놀계 또는 할로겐계 용매) 를 이용하여 막체를 가열, 용해 및 제거하는 방법, 또는 농축된 황산 또는 과산화수소를 이용한 가열 및 용해방법을 포함한다.

그러나, 이러한 방법 모두는 레지스트막 등을 분해하고 제거하는데 상당한 시간과 에너지 및 다소의 화학물질을 필요로 하여, 레지스트막 등을 분해하고 제거하는 공정에 있어서 막대한 부담이 초래된다. 이는 부가적인 부대설비 및 필요한 제어설비를 의미하며, 관련 장치의 사이즈 및 비용의 증가문제로 귀결된다. 또 다른 문제점으로서, 용액과 물 등을 배수하기 위해 상당한 양의, 고온의 화학용액을 제어하기 위해 많은 부대설비 및 환경적 대안이 요구된다. 이러한 문제점들은 기판 프로세싱 장치를 위한 시설투자를 단념시키게 할 뿐만 아니라 향후 연구 및 개발의 논의를 필연적으로 단념시킨다.

따라서, 레지스트막 등과 같은 원하지 않는 물질을 제거하는 기술을 포함하는 미세 표면 프로세싱의 기술분야에서, 소정의 기술이 상당한 주목을 끌고 있으며, 지구 및 환경에 친화적인 기술로서 개발 및 이용되는 것이 기대된다. 이 기술은 화학물질 및 화학적 프로세싱을 이용하는 종래의 기술과는 반대로, 자연에서 풍부하게 발생하는 물 및 수증기를 이용한다.

전술한 관점에서, 전술한 다양한 문제점들을 해결하기 위해, 풍부하고 환경친화적인 화합물 또는 물질로 박리 및 세정하는 것과 같은 기판 프로세싱을 수행하는, 효과적이고 제어가능한 방법 및 장치가 요구된다.

발명의 개요

대체로, 본 발명의 목적은 기판의 효과적이고 실용적인 프로세싱을 가능하게 하는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 또한, 본 발명의 또 다른 목적은 증가하는 설비비용 없이 무엇보다도 높은 프로세싱 효과 또는 수율을 가지고, 박리, 중합체 제거 및 세정과 같은 반도체 관련 프로세싱 및 제조 프로세스에의 투자를 제공하는 효율적인 프로세싱을 수행할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다. 본 발명은 프로세스, 장치, 시스템, 장비 또는 방법을 포함하는 다양한 방식으로 구현될 수 있다. 본 발명의 몇몇 실시형태들이 이하 기술된다.

일 실시형태에서, 기판표면상에 스팀 (steam) 을 인가하는 방법이 제공된다. 이 방법은 기판의 중앙지점 주위로 기판을 회전시키는 것을 포함한다. 이 기판도 소정의 주변에지를 가진다. 이 방법은 기판상에 스팀의 흐름을 인가하는 것을 더 포함한다. 스팀의 흐름은 인가되어 기판의 중앙지점 중 하나와 주변에지 사이에서 개시한다. 그 후, 이 방법은 중앙지점 중 하나와 주위 에지 사이에서 스팀의 흐름을 받고 있는 기판면적에 관련된 속도로 스팀의 흐름을 이동시키는 것을 포함한다.

또 다른 실시형태에서, 기판표면상에 스팀을 인가하는 방법이 제공된다. 이 방법은 기판의 중앙지점 주위로 기판을 회전시키는 것을 포함한다. 이 기판도 소정의 주변에지를 가진다. 이 방법은 기판상에 스팀의 흐름을 인가하는 것을 포함한다. 인가되는 스팀의 흐름은 기판의 중앙지점 중 하나와 주변에지 사이에서 개시한다. 그 후, 이 방법은 기판의 반경을 따라 소정의, 다수의 구역을 통해 중앙지점 중 하나와 주변에지 사이에서 스팀의 흐름을 이동시키는 것을 포 함한다.

또 다른 실시형태에서, 박리, 세정 및 가공 프로세스를 포함하는 기판을 프로세싱하기 위한 기판 프로세싱 장치가 제공된다. 이 기판은 필수적으로 원형의 평면 기판 프로세싱 표면을 가진다. 기판 프로세싱 장치는 기판 프로세싱 표면의 중앙영역과 외측의 주변에지 사이에서 이동하면서 기판 프로세싱 표면에 분사하는 노즐부를 포함한다. 노즐부는 노즐부의 이동속도 및 이동궤적을 제어하는 노즐-동작 제어를 가진다. 기판 프로세싱 장치는 기판을 탑재한 스테이지부도 포함한다. 스테이지부는 회전축으로서 기판 프로세싱 표면의 중앙영역 주위로 기판과 함께 일체적으로 회전한다. 스테이지부는 스테이지의 회전속도를 제어하는 스테이지-동작 제어를 가진다.

또 다른 실시형태에서, 기판 프로세싱 방법은 박리와 세정 중 하나를 포함하고, 기판상의 가공 프로세스가 제공된다. 기판은 필수적으로 원형의 평면 기판 프로세싱 표면을 가지고, 기판을 프로세싱하는 방법은 프로세싱 기판 표면을 향하는 방식으로 기판 프로세싱 표면의 중앙과 외측의 주변에지 사이에서 이동하며 노즐부로 기판의 기판 프로세싱 표면에 분사하는 것을 포함한다. 기판 프로세싱 방법은 그 위에 탑재된 기판을 가지는 스테이지부를 회전축으로서 기판 프로세싱 표면의 중앙의 둘레로 기판과 함께 일체적으로 회전시키는 것을 더 제공한다. 또한, 이 방법은 노즐부의 이동속도 및 이동궤적을 제어하는 것을 제공한다.

또 다른 실시형태에서, 박리 및 세정 중의 하나를 포함하는 기판 프로세싱 방법과 원형 평면 기판 프로세싱 표면을 필수적으로 가지는 기판상에서의 가공 프로세스가 제공된다. 기판 프로세싱 방법은 프로세싱 기판 표면을 향하는 방식으로 기판 프로세싱 표면의 중앙과 외측의 주변에지 사이에서 이동하며, 노즐부로 기판의 기판 프로세싱 표면에 분사하는 것을 포함한다. 또한, 기판 프로세싱 방법은 기판을 탑재한 스테이지부를, 회전축으로서 기판 프로세싱 표면의 중앙 주위로 기판과 함께 일체적으로 회전시키는 것을 포함한다. 최종적으로, 이 방법은 스테이지부의 회전속도를 제어하는 것을 포함한다.

종래 기술에 대한 본 발명의 이점은 매우 많다. 본 발명의 한가지 현저한 장점 및 이점은 종래의 프로세싱 장치에 의한 프로세싱 시간에 비해 1/10 내지 1/5 만큼 프로세싱 시간이 감소된다는 것이다. 부가적으로, 박리/세정과 같은 프로세싱 능력이 아주 개선된다. 또한, 기판의 프로세싱에 있어서 재현성 및 반복성이 개선된다. 프로세싱 장치의 파라미터가 보다 용이하게 설정될 수 있으며, 따라서 제어성을 향상시키고, 프로세싱되는 기판의 온도가 안정화되고, 따라서 온도의 면 내 분포가 개선된다. 그리고, 어떠한 복잡한 동작 또는 메커니즘이 요구되지 않으며, 따라서 간이한 메커니즘 설계를 가능하게 한다.

본 발명의 다른 이점은 본 발명의 원리를 예시하는 방식으로 설명하는, 첨부된 도면과 함께 결부하여 서술된 다음의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.

도면의 간단한 설명

본 명세서의 부분을 구성하고 통합되는 첨부된 도면은 본 발명의 예시적인 실시형태를 설명하고 그 기술 (description) 과 함께 본 발명의 원리를 설명하는 역할을 한다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 프로세싱 장치를 나타내는 개략도.

도 2 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 "노즐 동작 제어" 를 나타내는 도면.

도 3 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 "노즐 동작 제어" 를 나타내는 또 다른 도면.

도 4 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 "노즐 동작 제어" 를 나타내는 또 다른 도면.

도 5a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 "스테이지 동작 제어" 를 나타내는 도면.

도 5b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 동일한 시간 내에 노즐이 이동하는 거리를 나타내는 도면.

도 5c 는 본 발명에 따른 중앙으로부터의 거리 대 천이속도를 나타내는 그래프.

도 6a 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 "스테이지 동작 제어" 를 나타내는 또 다른 도면.

도 6b 는 본 발명의 일 실시형태에 따른 중앙으로부터의 거리 대 회전수를 나타내는 또 다른 그래프.

바람직한 실시형태의 상세한 설명

기판을 프로세싱하는 장치 및 방법에 대한 발명이 기술된다. 바람직한 실시형태에서, 방법 및 장치는 이하 상세히 기술할 바와 같이, 노즐부, 스테이지 부, 하나 이상의 노즐-동작 제어 수단 및 스테이지-동작 제어 수단을 구비하는 기판 프로세싱 장치를 포함한다.

다음의 설명 및 첨부한 도 1 내지 도 6 에 있어서, 본 발명의 완전한 이해를 제공하기 위해 다양한 명세서의 상세한 설명이 전개된다. 그러나, 당업자에게 있어서, 본 명세서의 상세한 설명 중의 전부 또는 일부가 없어도 본 발명이 실시될 수도 있다. 또 다른 예로써, 본 발명을 불필요하게 모호하게 하지 않도록 하기 위해 공지의 프로세스 동작은 상세히 기술하지 않았다.

도 1 은 본 발명에 관한 기판 프로세싱 장치의 구성의 일 예를 나타내는 개략도이다. 도 2 내지 도 4 는 기판 프로세싱 표면의 예시를 포함하는, 본 발명에 관한 "노즐 동작 제어" 를 나타내는 도면이다. 도 5a 내지 도 6b 는 기판의 프로세싱 표면의 예시를 포함하는 본 발명에 관련된 "스테이지 동작 제어" 를 나타내는 도면 및 그래프이다.

도 1 은 본 발명의 일 실시형태에 따른 기판 프로세싱 장치 및 본 발명의 방법을 수행하는 장치의 구성의 일 예를 나타내는 개략도이다. 프로세싱 챔버 (10) 내에서, 중앙 (23) 을 가지고 회전축 (24) 에 의해 회전하는 배열 스테이지 (회전 테이블) (22) 상에, 반도체 웨이퍼와 같은 평평한 (flat) 또는 평판 형상 (plate-shaped) 의, 일반적으로 원형 기판 (20) 이 배열된다 (탑재된다). 대략 원형의 평면 기판 프로세싱 표면 (20') 을 가지지만, 기판 (20) 그 자체는 반드시 그럴 필요는 없으나 대략 원형의 평판 형상일 수도 있다. 도 1 의 기판 (20) 은 기판 프로세싱 표면 (20') 으로서 전체 표면을 가져, 기판 (20) 또한 원형의 평 판 형상이다.

노즐부 (16) 는 기판 (20) 의 기판 프로세싱 표면 (20') 에 대향하여 배열되고 노즐 (16) 의 노즐 말단에서 공급 개구부 (16') 로부터 소정의 유극 (clearance) (공간) 만큼 분리되어, 분사 기판 물질 (18) 이 공급 개구부 (16') 로부터 분출되어 기판 (20) 을 프로세싱한다. 이용된 분사 기판 물질 (18) 은 선택된, 다양한 액체 또는 가스 중 임의의 것일 수 있다. 본 발명의 임의의, 몇몇 실시형태에 따라, 분사 기판 물질 (18) 은 증기단 (vapor body) 일 수도 있는데, 즉 1) 스팀 (수증기), 2) 건조 스팀 (건조 수증기), 3) 미스트 (mist), 또는 스팀 또는 건조 스팀 중 임의의 것의 혼합물일 수 있다. 액상의 물 미립자를 포함하는 물 미스트체 (water mist body)(포그 물 (fog water)) 과 수증기체 (water vapor body) (공기 물 (air water)) 을 혼합하는 것과 결과적인 혼합물을 기판으로 공급하는 것을 포함하는 분사 기판 물질의 프로세싱 장치에서의 부가적인 정보, 구성 및 구현은 2001년 8월 31일자로 출원된 일본 특허출원 제 2001-264627 호의 "물을 공급하는 방법 및 장치", 2002년 2월 18일자로 출원된 일본 특허출원 제 2002-40739 호의 "물을 공급하는 방법 및 장치" 및 2002년 5월 10일자로 출원된 일본 특허출원 제 2002-136159 호의 "물을 공급하는 방법 및 장치" 에서 발견할 수 있다. 이 출원들은 본 발명과 관련되고 모든 목적을 위해 그 전체로서 여기에 참조로 통합된다.

도 1 에 도시된 레지스트와 같은 원하지 않는 물질을 제거하는 것으로 이루어지는 프로세싱 장치 구성에서, 기판 (20) 은 소정의 속도로 회전축 (24) (기판 (20) 의 중앙 (23)) 주위로 회전하고 (회전을 나타내는 화살표 (21) 참조), 더 나아가 기판 (20) 의 반경 방향으로 노즐부 (16) 를 이동 또는 스캐닝 (이동을 나타내는 화살표 (17) 참조) 하는 상태에 놓이게 되며, 분사 기판 물질 (18) 이 노즐부 (16) 의 말단에서 공급 개구부 (16') 로부터 분출되어, 기판 (20) 의 기판 프로세싱 표면 (20') 에 분사 기판 물질로서 분사되어 이 표면상의 세정 또는 레지스트 박리/제거를 수행한다. 이 챔버 (10) 내에서 발생하는 오물 및 원하지 않는 물질은 배출 포트 (26) (화살표 (25) 참조) 를 통해 보내어진다.

동작 제어

박리 또는 세정과 같은 프로세싱을 거치는 기판 (M) 은 원형의, 얇은, 평판 형상이고, 프로세싱을 거치는 전체 표면, 중앙 위치 (중앙지점 (c)) 및 반경 (r) 을 가진다. 도 2 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 일 실시형태에서 기판 (M) 의 반경 (r) 은 중앙지점 (c) 로부터 시작하여 동일한 길이로 분할되고, 이에 따라 전체 표면을 중심원 존 (zone) (중심원 부분) S₁, 및 복수의 둥근 링형상의 존 (도우넛 형상 부분) (S₂-S_n) 에 대응하게끔 전체 표면을 균등하게 분할한다. 일 예로서 예시된 실시형태에서, 반경 (r) 은 10 개의 동일한 길이로 분할되고, 이에 따라 전체 표면을 하나의 중심원 존 (S₁) 및 9 개의 둥근 링형상의 존 (S₂-S₁₀) 으로 대응하게끔 분할한다.

본 발명의 하나의 실시형태에서, S₁-S₁₀ 면적은 그들 사이의 면적비의 관계를 다음과 같이 정의한다:

S₁:S₂:S₃:S₄:S₅:S₆:S₇:S₈:S₉:S₁₀

= 1:3:5:7:9:11:13:15:17:19

이러한 비율 중에서, 중심원 존의 면적 (S₁) 과 곧 이어지는 둥근 링형상의 외측 존 (S₂) 의 면적 (S₂) 사이의 관계는 S₁:S₂ = 1:3 과 같이 나타내어진다.

기판 (M) 의 전체 면적 (S) 이 S₁-S₁₀ 의 총 합이므로, 전체 면적 S = S₁+S₂+, ...,+S₁₀ 인 반면, 면적비 (1:3:5:7:9:11:13:15:17:19) 의 수치의 합은 100 (10² 즉, 10×10)이므로, 본 발명의 일 실시형태에서 S₁-S₁₀ 면적은 각각 S₁ = (1/100)×S, S₂ = (3/100)×S, S₃ = (5/100)×S,..., 및 S₁₀ = (19/100)×S 로 표현된다.

이런 방식으로, 원형 프로세싱 표면을 가지는 기판 (M) 에서, 반경 (r) 을 따라 균등하게 나눔으로써 획득되는 면적의 임의의 존, x 의 면적 S_x 은 S_x = ((2x-1)/100)×S 와 같이 표현된다. 따라서, 각각의 존 (x) 에 대한 프로세싱 시간 (t) (예컨대, t_x) 이 이 면적 (S_x) 에 비례하여 이루어질 수 있도록 존 (x) 의 면적 (S_x) 이 획득된다.

유사하게, 원형 프로세싱 표면을 가지는 기판 (M) 이 그 반경 (r) 을 따라 균등하게 분할함으로써 획득되는 기판의 임의의 존 (x) 으로 제공되고, 기판 (M) 을 프로세싱하는데 필요한 전체 프로세싱 시간이 t [초] 라고 가정한다면, 각각의 존 (t_x) 는 다음과 같이 표현된다.

t_x=((2x-1)/100)×t

또한, 노즐 (16) (도 1 참조) 이 원형 프로세싱 표면을 가지는 기판 (M) 의 중앙으로부터 반경 (r) 방향으로 직선 또는 선형으로 이동하도록 설정된다면, 노즐 (16) 의 이동속도 (Vn) 는 (이동 거리/프로세싱 시간) 에 의해 획득되며, 여기에서 이동거리는 반경 (r) 과 동일하고 프로세싱 시간은 전체 프로세싱 시간 (t) 과 동일하다.

예시된 실시형태로서, 기판 (M) 이 반경 (r) 을 따라 10 개의 동일한 길이로 균등하게 분할된다면, 일 예로서 각각의 존에 대한 이동 거리는 r/10 으로 표현되고, 각각의 존에 대한 노즐의 이동속도 (Vn_x) 는 다음 식에 의해 표현된다.

Vn_x = ((1/10)r)/(((2x-1)/100)t) = (10r)/((2x-1)t)

[단위: mm/초]

노즐의 개수 및 동작의 설정에 있어서 다양한 경우들이 가정될 수 있다. 예컨대, 하나부터 N 개의 노즐이 설계상 서로 동기화됨으로써 이용될 수 있도록 노즐 개수가 2 이상이 되도록 설정될 수도 있다. 박리 또는 세정 프로세싱이 프로세싱될 하나의 존의 어딘가로부터 시작하거나 또는 바깥쪽의 주위 에지로부터 중심방향으로 이동할 수도 있는 방식으로 노즐을 이동시키는 것도 역시 가능하다. 본 발명의 실시형태에서, 이런 경우에서도 노즐의 이동속도는 유사한 계산방법에 의해 결정될 수도 있다.

노즐 동작제어의 동작에 의해, 분할에 의해 획득되는 존이 동일한 면적을 가지고, 따라서 그 면적상에 같은 시간의 프로세싱이 수행되도록 하는 방식으로 노즐의 속도를 제어하기 위해 노즐 이동에 따라 반경축을 분할하는 것도 가능하며, 이하 상세히 설명한다.

노즐이 원형의 기판 프로세싱 표면의 반경축 (r) 상에서 중앙지점 (c) 과 외측의 주변에지 사이를 직선으로 이동한다고 가정하는 경우에 노즐 이동의 궤적 및 방향이 설계하기에 가장 용이하고 바람직하지만, 노즐이동의 궤적 및 방향은 반경축 (r) 상에서 중앙지점 (c) 과 외측의 주변에지 사이에서 직선이동하도록 한정되지 않는다. 예컨대, 중앙 (c) 을 가지는 반경축 외의 직선을 따라 노즐이 이동할 수도 있으며, 또는 둥근 아크 (arc), 또는 중앙지점과 외측의 주변에지가 교차하는 포물선 형상으로 이동할 수도 있다.

도 2 에서, 기판의 반경이 10 개의 동일한 길이로 분할되는 경우에 있어서 예시된 실시형태가 기술되었지만, 다른 실시형태에서는 반경이 분할되는 동일한 길이의 개수는 임의로 설정될 수 있고 적당히 증가 또는 감소되도록 변경 또는 수정될 수 있으며, 적은 수로부터 무한대 (∞) 값까지 임의의 값을 이용할 수 있다.

예컨대, 프로세싱되는 기판 (M) 의 반경의 크기에 대응하여 반경 (r) 이 분할되는 동일한 길이의 개수가 증가 또는 감소하고, 그 개수가 y 라면, 결과적인 존 각각에 있어서 노즐 이동속도 (Vn_x) 는 다음과 같이 표현된다.

Vn_x = ((1/y)r)/(((2x-1)/y²)t) = (yr)/((2x-1)t)

[단위: mm/초]

본 발명의 하나의 실시형태에서, 결과적인 존이 모두 동일한 면적을 가지고, 따라서 동일한 프로세싱 속도를 가지는 방식으로 반경을 분할하는 방법이 제공된다. 이 방법은 소정의 데이터와 도 3 및 도 4 로써 설명된다.

하나의 실시형태에서, 도 3 에 도시된 바와 같이 전체 원형 기판 프로세싱 표면이 동일한 면적을 가지는 4 개의 존으로 분할되는 방식으로 반경 (r) 이 분할된다. 하나의 실시형태에서, 면적 (S) 은 동일한 면적, 4 개의 존에 대해 각각 반경 r₁, r₂, r₃ 및 r₄, 및 중심원 존의 면적 (S₁) 과 순차적인 외측의 원형 링 (S₂, S₃ 및 S₄) 을 가지는 4 개의 존으로 분할되는 방식으로 기판 (M) (기판 프로세싱 표면) 의 반경 (r) 이 분할된다.

중심원 존의 면적 (S₁) 은 다음의 식에 의해 표현된다: S₁ = πr₁ ². 바로 다음의 외측의 둥근 링형상의 면적 (S₂): S₂ = π(r₂ ² - r₁ ²). 이 경우에, S₂ = S₁ 이므로, 다음의 식이 획득된다: r₁ ² = r₂ ² - r₁ ². 결과적으로, 다음의 식이 유도된다: r₂ =

r₁. 유사하게, 면적 (S₃ 및 S₄) 은 다음의 식을 가진다: r₃ =

r_{1 ,} 및 r₄ =

r₁. 이 경우에 있어서, 도 3 에 도시된 바와 같이 r₄=r 이다. 따라서, 반경은 다음과 같이 표현될 수 있다: r₁ = (

)r, r₂ = (

)r, r₃ = (

)r, 및 r₄ = (

)r. 또한 전체 표면이 동일한 면적을 가지는 4 개의 존으로 분할되어, 다음의 식이 주어진다: S₁ = S₂ = S₃ = S₄ = (1/4)S = πr²/4. 결과적으로, 각각의 존의 노즐 이동거리는 아래와 같다.

총 또는 전체 프로세싱 시간 (t) 을 가정하면, 전술한 거리 각각은 (1/4)t 내에 프로세싱되어야 할 필요가 있으므로, 존 각각의 노즐이동 속도 (v_n) 은 다음과 같이 표현될 수 있다.

본 발명의 일 실시형태에서, 전체 기판 프로세싱 표면이 동일한 면적을 가지는 존의 개수 (y) (임의의 수) 로 분할될 수 있는 방식으로 기판의 반경 (r) 이 분할된다. 도 4 는 이러한 실시형태를 예시한다.

중앙 존으로부터의 계속되는 n 번째 존의 반경 (r_n) 은 다음과 같이 표현된다.

따라서, 존의 노즐 이동속도 (v_n) 는 다음과 같이 표현된다.

스테이지-동작 제어

도 1 을 참조하여 전술한 바와 같이, 기판 (20) 이 프로세싱될 때 프로세싱 장치의 하나의 실시형태는 원형의, 평판 형상의 기판 프로세싱 표면 (20') 을 가지는 기판 (20) 이 기판 프로세싱 표면 (20') 및 스테이지 (22) 가 하나의 유닛으로서 함께 이동하고 회전하는 방식으로 스테이지 (22) 상에 탑재되거나 위치할 수 있도록 구성된다. 도 5a 에 도시한 바와 같이, 본 발명의 또 다른 실시형태에서 프로세싱되는 기판 (M') 은 스테이지 (미도시) 상에서 고정된 회전수 R [rpm] 에서 회전하고, 기판 (M') 상의 임의의 지점 (x) 은 중앙 (c') 으로부터 거리 (x) 만큼 떨어진 지점에 위치한다. 이런 임의의 지점 (x) 의 원주 속도 (V_x) 는 다음과 같다: V_x = ((2πx)R)/60. 따라서, 다음과 같은 관계가 성립되고, 도 5b 에서 도시된다.

V_x ∝ x

도 5b 에서 도시한 바와 같이, 임의의 지점이 더 외측에 위치할수록, 그 천이속도는 커진다. 따라서, 도 5c 에 도시한 바와 같이, 일정한 회전속도에서 천이 속도 [mm/초] 는 중앙으로부터의 거리에 비례한다는 데이터가 획득된다. 도 5c 의 그래프는 회전수가 1 [rpm] 으로 고정된 경우의 실시형태를 도시하는데, 중앙으로부터 0 에서 200 [mm] 까지의 거리에 비례하여 천이속도가 0 에서 21 (20.943...) [mm/초] 까지 선형적으로 변화함을 나타낸다.

다시 도 5b 로 돌아와서, 기판 (M') 이 고정된 회전속도 (R) 에서 회전하고 있는, 전술한 실시형태에서, 노즐이 스테이지의 중앙으로부터 외측의 주변으로 고정된 속도로 이동하여 기판을 프로세싱한다면 중앙영역과 외측의 주변영역 사이의 노즐의 천이 속도 (V_x) 에 큰 차이가 발생한다. 도 5b 에 도시한 바와 같이, 동일한 경과시간내에 노즐이 이동하는, (X_a0-X_a1) 의 중앙영역 거리와 (X_b0-X_b1) 의 외측의 주변영역 거리사이의 차이가 발생한다. 따라서, 이러한 차이는 기판의 프로세싱되는 표면의 상태에 반영된다.

바람직하지 않은 결과를 회피하기 위해 본 발명의 일 실시형태는 천이속도 (V_x) 가 중앙영역 및 외측의 영역에서 동일하게 유지되도록 기판의 회전속도를 제어할 수 있다.

본 발명의 일 실시형태는 회전속도 제어를 제공하고 도 6a 를 참조하여 예시된다. 도 6a 에서, 노즐은 프로세싱되는 기판 (M") 위에서, 중앙지점 (c") 으로부터 그 외측의 주변영역으로 반경 (r) 상에서 이동하는 것으로 간주된다. 본 발명에서의 소위 회전 스테이지의 속도제어는 기판 (M") 의 반경 (r) 상의 임의의 지점 (x") 에서 언제나 고정된 천이속도 (V₀) 로 유지되도록 회전속도를 제어하는 것을 말한다.

본 발명의 일 실시형태에서, 프로세싱되는 기판 (M") 의 임의의 지점 (x") 에서의 원주의 천이속도 (V_x) 는 고정된 천이속도 (V_o) (상수) 라고 가정한다. 즉, V_x = V_o (상수) 가 전술한 식 V_x= ((2πx)R)/60 에서 표현된다면, 다음의 관계가 획득된다: R=(60V_o)/(2πx). 따라서,

R ∝ 1/x

따라서, 본 발명의 실시형태에서 천이속도 제어를 실시함으로써, 천이속도 (V_x) 가 외측의 주변영역 뿐만 아니라 중앙영역에서 동일하게 유지되어 기판의 전체 프로세싱 표면을 통해 균일하고 동일한 효과를 획득하도록 박리 및 세정과 같은 프로세싱을 거치는 기판의 회전수를 제어하는 것이 가능하다.

도 6b 에 도시된 그래프는 본 발명의 일 실시형태에 따라 천이속도가 일정하게 유지되는 상태에서 회전수 [rpm] 와 중앙으로부터의 거리 [mm] 사이의 관계에 대해 획득된 데이터의 일예를 나타낸다. 예시된 예에서, 그 관계의 데이터가 10, 40, 42 및 50 [mm/초] 의 4 개의 천이속도 각각에 대해 획득된다. 그래프에서 볼 수 있는 바와 같이, 고정된 천이속도는 중앙으로부터의 거리 [mm] 에 따라 회전수 [rpm] 를 제어함으로써 획득될 수 있다. 따라서, 노즐이 이동하는 반경축을 균등하게 분할하여 프로세싱 표면을 복수의 존으로 분할함으로써, 또는 일정한 간격으로 프로세싱 표면의 중앙에 대해 반경축을 따라 이동하는 노즐의 위치를 샘플링하여 회전수를 계산함으로써, 일정한 천이속도가 획득되어 기판의 프로세싱의 균일성 및 안정성에 크게 기여할 수 있도록 각각의 존에 대한 또는 노즐 각각의 위치에 대한 회전수 또는 회전속도를 제어하는 것이 가능하다.

본 발명의 실시형태에서 노즐-동작 제어 수단 및 스테이지-동작 제어 수단이 독립적으로 프로세싱을 제어하지만, 2 개의 방법은 다양한 조건에 대응하는 수단들을 설정함으로써 결합되어 이런 경우에 보다 한층 효과적이고 적응가능성이 높은, 가능한 기판의 프로세싱을 제공할 수 있다.

노즐-동작 제어 및 스테이지-동작 제어가 구현될 때, 산업적 및 실제적인 관점에서, 이동속도 또는 회전속도가 각각의 존에 대해 제어될 수 있도록 하는 방식으로 노즐이 이동하여 그에 따라 프로세싱 표면을 복수의 존으로 분할하는 반경축을 분할하는 것이 바람직하다. 설계의 관점에서는 프로세싱 표면을 균등하게 존들로 분할하는 것이 유리하지만, (예컨대, 모든 존들이 동일한 면적 및 동일한 프로세싱 속도를 가지도록 하는 방식으로 반경을 분할하는 것과 같이) 프로세싱 표면을 불균등하게 분할하는 것도 가능하다. 분할에 의해 획득되는 존 개수는 적은 수로부터 무한대 (∞) 중에서 적절하게 선택될 수 있다. 무한대 (∞) 의 경우에 있어서, 분할에 의해 어떤 존도 획득되지 않는다. 그 밖에, 일정한 간격으로 중앙에 대하여 반경축을 따라 노즐 이동의 위치를 샘플링하고 이로써 회전수를 계산함으로써 회전수에 대한 제어방법이 가능하다.

전술한 발명이 이해의 명확화에 대한 목적으로 다소 상세하게 기술되었지만, 첨부된 청구범위의 범위 내에서 소정의 변화 및 수정이 실시될 수도 있다는 것이 명백할 것이다. 따라서 본 실시형태는 예시적이며 제한적이지 않은 것으로 고려되고, 여기에서 주어진 상세한 설명에 제한되지 않으며 첨부한 청구범위의 범위 및 등가물 내에서 수정될 수도 있다.

Claims (31)

1. 기판 표면상에 스팀을 인가하는 방법으로서,

   (a) 주변에지를 가지는 상기 기판의 중앙지점 주위로 상기 기판을 회전시키는 단계;

   (b) 상기 기판상에 스팀의 흐름을 인가하고, 상기 인가되는 스팀의 흐름은 상기 기판의 중앙지점 중 하나와 주변에지 사이에서 개시하는 단계; 및

   (c) 상기 스팀의 흐름을 받고 있는 상기 기판의 면적에 상관된 속도로 상기 중앙지점 중 하나와 상기 주변에지 사이에서 상기 스팀의 흐름을 이동시키는 단계를 포함하는, 스팀 인가방법.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 기판상에 면적을 각각 가지는 복수의 존을 정의하는 단계;

   상기 중앙지점 중 하나와 상기 주변에지 사이에서 상기 기판상에 정의된 복수의 존 각각을 통하여 상기 스팀의 흐름을 이동시키는 단계를 더 포함하며,

   상기 기판상의 상기 복수의 존 각각을 통하여 상기 스팀의 흐름을 이동시키는 속도는 상기 존 각각의 면적과 상관되는, 스팀 인가방법.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 중앙지점 주위로 상기 기판을 회전시키는 것을 제어하는 단계를 더 포함하며,

   상기 제어하는 단계는 상기 기판의 반경을 따른 거리에 따라서 회전속도를 변화시키는 단계를 포함하는, 스팀 인가방법.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 기판의 회전을 제어하는 단계는 상기 기판상에 복수의 존을 정의하는 단계를 포함하며,

   상기 복수의 존은 상기 기판의 반경을 따른 거리에 따라 하나의 원형상 중앙 존 및 하나 이상의 둥근 링형상의 외측 존을 포함하여 상기 스팀의 흐름의 이동속도와 상기 회전속도 중 하나는 상기 복수의 존 각각에 대응하여 제어되는, 스팀 인가방법.
5. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수의 존 각각은 동일한 면적을 가지는, 스팀 인가방법.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 스팀의 흐름은 수증기인 스팀의 흐름, 건조 수증기인 건조 스팀의 흐름 및 스팀과 건조 스팀의 혼합물인 안개 (mist) 의 흐름 중 하나를 포함하는, 스팀 인가방법.
7. 기판 표면상에 스팀을 인가하는 방법으로서,

   (a) 주변에지를 가지는 상기 기판의 중앙지점 주위로 상기 기판을 회전시키는 단계;

   (b) 상기 기판상에 스팀의 흐름을 인가하고, 상기 인가되는 스팀의 흐름은 상기 기판의 중앙지점 중 하나와 주변에지 사이에서 개시하는 단계; 및

   (c) 상기 기판의 반경을 따라 정의된 복수의 존을 통하여 상기 중앙지점 중 하나와 상기 주변에지 사이에서 상기 스팀의 흐름을 이동시키는 단계를 포함하는, 스팀 인가방법.
8. 제 7 항에 있어서,

   상기 스팀의 흐름의 이동은 상기 복수의 존 각각의 면적과 상관되는, 스팀 인가방법.
9. 제 7 항에 있어서,

   상기 기판의 회전속도는 상기 기판의 반경을 따르는 상기 중앙지점으로부터의 거리와 상관되는, 스팀 인가방법.
10. 제 7 항에 있어서,

    상기 복수의 존은 상기 기판의 반경을 따르는 상기 중앙지점으로부터의 거리에 따라 하나의 원형상 중앙 존 및 하나 이상의 둥근 링형상의 외측 존에 의해 정의되는, 스팀 인가방법.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 하나의 원형상의 중앙 존 및 상기 하나 이상의 둥근 링형상의 외측 존은 동일한 면적을 가지는, 스팀 인가방법.
12. 제 7 항에 있어서,

    상기 스팀의 흐름은 수증기인 스팀의 흐름, 건조 수증기인 건조 스팀의 흐름 및 스팀과 건조 스팀의 혼합물인 안개 (mist) 의 흐름 중 하나를 포함하는, 스팀 인가방법.
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