KR101100277B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은 기판에 세정액을 공급하여 패턴면을 세정하고, 세정이 완료된 기판으로 상온보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급하여 기판을 가열한다. 그리고, 기판의 온도가 설정온도 이상으로 유지되면 유기용제를 패턴면으로 공급하여 기판을 건조한다. 건조공정이 진행되는 동안 기판의 온도는 설정온도 이상으로 유지되므로 기판이 효율적으로 건조된다.
기판, 세정, 건조, 가열, IPA, 질소가스

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 웨이퍼 또는 평판 표시 소자 제조에 사용되는 유리 기판 등과 같은 기판에 대해 세정 또는 건조 등과 같은 공정을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 평판 표시 소자 제조나 반도체 제조 공정에서 유리 기판이나 웨이퍼를 처리하는 공정에는 감광액 도포 공정(photoresist coating process), 현상 공정(developing process), 식각 공정(etching process), 화학기상증착 공정 (chemical vapor deposition process), 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정이 수행된다.
또한, 각각의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해, 약액(chemical) 또는 순수(deionized water)를 이용한 세정 공정(wet cleaning process)과 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(drying process) 공정이 수행된다.
일반적으로 건조 공정은 원심력만으로 기판을 건조하는 장치와 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)가 같은 유기용제를 이용하여 기판을 건조시키는 장치가 사용되고 있다.
유기용제를 이용하여 기판을 건조하는 경우, 유기용제의 증발로 인한 응축 냉각으로 기판 표면 온도가 급격히 저하된다. 이로 인하여, 기판의 건조가 효율적으로 이루어지지 못하는 문제가 발생한다.
본 발명은 유기 용제를 이용하여 기판을 건조시 건조 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적들은 이상에서 언급한 목적들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 본 발명의 기판 처리 방법은 패턴면이 상부를 향하도록 기판을 로딩시키는 로딩단계; 상기 기판에 세정액을 공급하여 상기 패턴면을 세정하는 세정단계; 세정이 완료된 상기 기판에 상온보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급하여 기판을 가열하는 가열단계; 유기용제를 상기 패턴면에 공급하여 상기 기판을 건조하는 건조단계를 포함한다.
일 실시예에 의하면, 상기 제1유체는 상기 기판의 비패턴면 또는 상기 패턴면으로 공급한다.
다른 실시예에 의하면, 상기 제1유체는 상기 기판의 비패턴면과 상기 패턴면으로 동시에 공급한다.
상기 제1유체로는 물이 제공된다. 가열된 상기 제1유체의 온도는 55℃이상 80℃이하이다.
일 실시예에 의하면, 상기 건조단계는 상기 유기용제를 패턴면으로 공급하는 동안, 기판의 비패턴면으로 상온보다 높은 온도로 가열된 상기 제1유체를 공급한다. 상기 유기용제는 상온과 동일한 온도를 갖는다.
다른 실시예에 의하면, 상기 유기용제는 상온보다 높은 온도로 가열된다.
상기 건조단계는 상기 유기용제를 공급한 후, 상기 패턴면으로 가열된 제2유체를 공급하는 단계를 더 포함하되, 상기 제2유체는 상기 제1유체보다 표면장력이 낮다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 방법은 패턴면이 상부를 향하도록 놓인 기판으로 세정액을 공급하여 상기 패턴면을 세정하고, 상기 패턴면으로 상온 보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급하여 상기 기판의 온도를 상승시키되, 상기 기판의 온도가 설정온도 이상으로 상승하면, 유기용제를 공급하여 상기 기판을 건조시킨다. 상기 유기용제는 상온보다 높은 온도로 가열된다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 본 발명의 기판 처리 장치는 패턴면이 상부를 향하도록 기판을 지지하는 스핀 헤드; 상기 기판으로 세정액으로 공급하는 세정액 공급부재; 상기 패턴면으로 건조유체를 공급하는 건조유체 공급부재; 상기 기판으로 제1유체를 공급하는 제1유체 공급부재를 포함하되, 상기 제1유 체 공급부재는 상기 제1유체를 상온보다 높은 온도로 가열하는 가열기; 상기 패턴면으로 가열된 상기 제1유체를 공급하는 상부 노즐을 포함한다.
상기 제1유체 공급부재는 상기 기판의 비패턴면으로 가열된 상기 제1유체를 공급하는 하부 노즐를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 건조공정이 진행되는 동안 기판의 온도는 설정온도 이상으로 유지되므로 기판의 건조 효율이 향상된다.
본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 5b를 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 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
기판 처리 장치(10)는 지지부재(100), 기판 세정 부재(미도시), 제1유체 공급부재(200), 그리고 건조유체 공급부재(300)를 포함한다. 지지부재(100)는 기판(W)의 패턴면이 상부를 향하도록 기판(W)을 지지하며, 기판 세정 부재는 기판(W)에 세정액을 공급하여 패턴면을 세정한다. 제1유체 공급부재(200)는 기판(W)으로 가열된 제1유체를 공급하여 기판(W)의 온도를 설정온도 이상으로 상승시키고, 건조유체 공급부재(300)는 유기용제를 기판(W)의 패턴면에 공급하여 기판(W)을 건조시킨다. 이하, 각각의 구성요소에 대해 상세히 설명한다.
지지부재(100)는 공정 처리시 기판(W)을 지지한다. 지지부재(100)는 스핀 헤드(110), 스핀들(120) 그리고 구동부(130)를 가진다.
스핀 헤드(110)는 기판(W)이 로딩되는 상부면을 가진다. 스핀 헤드(110)의 상부면은 대체로 원형으로 제공되며, 기판(W)보다 큰 직경을 가진다. 또한, 스핀헤드(110)는 지지핀(112)들 및 척킹 핀(113)들을 가진다.
지지 핀(112)들은 기판(W)이 스핀 헤드(110)의 상부면으로부터 이격되도록 기판(W)의 비패턴면을 지지한다. 지지 핀(112)들은 스핀 헤드(110)의 상부면으로부터 상부로 돌출되도록 상부면에 설치된다.
척킹 핀(113)들은 공정 진행시 기판(W)의 측면을 지지한다. 척킹 핀(113)들은 스핀 헤드(110)가 회전될 때 원심력에 의해 기판(W)이 스핀 헤드(110)로부터 측방향으로 이탈되는 것을 방지한다. 척킹 핀(113)들은 스핀 헤드(110) 상면 가장자리 영역에 위치한다. 척킹 핀(113)들은 3개 이상 제공되며, 링 형상으로 배치된다. 척킹 핀(113)들은 스핀 헤드(110)의 상부면에서 그 반경 방향을 따라 직선 이동되 도록 제공될 수 있다. 척킹 핀(113)들은 기판(W)의 로딩 또는 언로딩시 기판(W)의 측면과 이격되도록 반경방향을 따라 직선이동한다.
스핀들(120)은 스핀 헤드(110)의 하부에 위치하며, 중공 축(hollow ahsft) 형상으로 제공된다. 스핀들(120)은 스핀 헤드(110)와 동일한 회전축을 갖도록 스핀 헤드(110)에 고정설치되며, 구동부(130)에서 발생한 회전력에 의해 스핀 헤드(110)와 함께 회전한다. 상세하게 도시하지는 않았지만, 구동부(330)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동기와, 구동기에서 발생된 회전력을 스핀들로 전달하는 벨트, 체인과 같은 동력 전달부 등을 가지는 메카니즘으로 제공될 수 있다.
도시하지 않았지만, 스핀 헤드(110)에 인접한 주변에는 용기가 제공될 수 있다. 용기는 상부가 개방된 원통형상으로 제공되며, 스핀 헤드(110) 주변을 감싸도록 배치된다. 용기는 기판 처리에 제공된 유체를 회수하여 외부로 배출한다. 용기는 유체의 종류에 따라 이들을 분리하여 회수할 수 있도록 복수의 회수통들로 제공될 수 있다.
승강 유닛(미도시)은 스핀 헤드(110)에 대한 상대 높이가 조절되도록 용기를 상하방향으로 이동시킨다. 승강 유닛은 기판(W)이 스핀 헤드(110)에 로딩되거나, 스핀 헤드(110)로부터 언로딩될 때 스핀 헤드(110)가 용기의 상부로 돌출되도록 용기를 하강시킨다. 그리고, 기판(W)에 제공되는 유체의 종류에 따라 기설정된 회수통으로 유체가 회수될 수 있도록 용기의 높이를 조절한다.
기판 세정 부재(미도시)는 기판(W)에 세정 유체를 공급하여 기판(W)을 세정한다. 기판 세정 부재는 세정액 공급부재(210)와 린스액 공급부재를 포함한다.
세정액 공급부재는 기판(W)으로 세정액을 공급하여 기판(W) 패턴면을 세정한다. 세정액 공급부재는 세정액 분사노즐, 세정액 공급라인 그리고 세정액 저장부를 포함한다.
세정액 분사노즐은 기판(W)의 패턴면으로 세정액을 분사한다. 세정액 분사노즐의 저면에는 세정액을 분사하는 분사구가 형성된다. 세정액 공급라인은 세정액 분사노즐과 세정액 저장부를 연결하며, 세정액 저장부에 저장된 세정액을 세정액 분사노즐로 공급한다. 세정액 공급라인에는 공급되는 세정액의 유량을 조절할 수 있는 밸브가 설치된다. 세정액은 기판(W) 표면에 잔류하는 유기 오염물질 및 자연 산화막을 제거한다. 세정액은 오존(O3) 및 희석된 불산(Dilute Hydrofluori Acid, 이하 DHF라고 함)을 포함한다. 일반적으로, DHF는 불산(HF)과 초순수가 혼합된 용액으로서, 세정 공정 중 발생되는 화학적 산화막(chemical oxide) 및 자연 산화막(native oxide)을 효과적으로 제거한다. 그리고 산화막 내에 포함되어 있는 금속 오염물질을 효과적으로 제거한다.
린스액 공급부재는 세정처리된 기판(W)으로 린스액을 분사하여, 기판(W) 표면에 잔류하는 세정액과 파티클을 제거한다. 린스액 공급부재는 린스액 분사노즐, 린스액 공급라인 그리고 린스액 저장부를 포함한다. 린스액 분사노즐은 기판(W) 패턴면으로 린스액을 분사한다. 린스액 분사노즐의 저면에는 린스액을 분사하는 분사구가 형성된다. 린스액 공급라인은 린스액 분사노즐과 린스액 저장부를 연결하며, 린스액 저장부에 저장된 린스액을 린스액 분사노즐로 공급한다. 린스액 공급라인에 는 공급된는 린스액의 유량을 조절할 수 있는 밸브가 설치된다. 린스액으로는 초순수(DI-Water) 또는 수소수가 사용될 수 있다.
제1유체 공급부재(200)는 세정이 완료된 기판(W)으로 상온보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급한다. 제1유체 공급부재(200)는 기판(W)의 패턴면 또는 비패턴면으로 제1유체를 공급할 수 있다. 또는, 제1유체 공급부재(200)는 기판(W)의 패턴면과 비패턴면으로 동시에 제1유체를 공급할 수 있다. 제1유체 공급부재(200)는 상부 노즐(210), 하부 노즐(220), 제1유체 저장부(230), 제1유체 공급라인(241 내지 243), 그리고 가열기(245)를 포함한다.
상부 노즐(210)은 기판(W)의 패턴면으로 가열된 제1유체를 공급한다. 상부 노즐(210)은 기판(W)의 상부에서 패턴면으로 가열된 제1유체를 공급하며, 저면에 제1유체를 분사하는 분사구가 형성된다. 제1유체가 기판(W)의 패턴면으로 공급되는 동안, 기판(W)은 회전한다. 기판(W)의 회전에 의해 제1유체는 기판(W)의 패턴면 중앙부에서 가장자리로 분산된다. 상부 노즐(210)은 제1유체를 분사하는 동안 기판(W)의 중앙부에서 가장자리부로 스캔 이동할 수 있다.
하부 노즐(220)은 기판(W)의 비패턴면으로 가열된 제1유체를 공급한다. 실시예에 의하면, 하부 노즐(220)은 스핀 헤드(110)의 상면 중앙부에 설치된다. 하부노즐(220)의 상면에는 가열된 제1유체를 분사하기 위한 분사구가 형성된다. 하부 노즐(220)에서 분사된 제1유체는 기판(W)의 회전에 의해 기판(W)의 비패턴면 중앙부에서 가장자리로 분산된다.
제1유체 공급라인(241 내지 243)은 제1저장부(230)에 저장된 제1유체를 상부 노즐(210) 또는 하부노즐(220)에 공급하거나, 상부노즐(210) 및 하부노즐(220)에 동시에 공급할 수 있다. 제1유체 공급라인(241 내지 243)은 제1저장부(230)와 연결되는 메인라인(241), 상기 메인라인(241)의 타단과 상부 노즐(210)을 연결하는 제1보조라인(242), 그리고 상기 메인라인(241)에서 분기되고 하부 노즐(220)과 연결되는 제2보조라인(243)을 포함한다.
메인 라인(241)에는 밸브(244)와 가열기(245)가 설치된다. 밸브(244)는 메인라인(241)을 통해 공급되는 제1유체의 유량을 조절한다. 가열기(254)는 제2보조라인(243)이 분기되는 지점과 밸브(244) 사이에 제공되며, 메인 라인(241)을 통해 공급되는 제1유체의 온도를 설정온도 이상으로 가열한다. 실시예에 의하면, 기판(W)에 공급되는 제1유체의 설정온도는 55℃ 이상 80℃이다. 따라서, 가열기(245)는 제1유체가 제1보조라인(242) 또는 제2보조라인(243)으로 공급되는 과정에서 주변과 열교환되어 온도가 하강하는 것을 고려하여 상기 설정온도보다 높은 온도로 제1유체를 가열한다.
제1보조라인(242)은 메인 라인(241)을 통해 공급되는 가열된 제1유체를 상부노즐(210)에 공급한다. 제1보조라인(242)에는 제1밸브(246)가 설치되며, 제1밸브(246)는 제1보조라인(242)을 개폐하여 제1유체의 유량을 조절한다.
제2보조라인(243)은 메인 라인(241)을 통해 공급되는 가열된 제1유체를 하부노즐(220)에 공급한다. 제2보조라인(243)에는 제2밸브(247)가 설치되며, 제2밸브(247)는 제2보조라인(243)을 개폐하여 제1유체의 유량을 조절한다.
상기 제1밸브(246)와 제2밸브(247)를 제어하여 가열된 제1유체를 상부노 즐(210) 또는 하부노즐(220)로 공급하거나, 상부노즐(210) 및 하부노즐(220)에 동시에 공급할 수 있다. 실시예에 의하면, 제1유체로는 물이 제공될 수 있다.
상기와 같은 구성에 의해, 세정이 완료된 기판(W)으로 상기 설정온도 이상의 제1유체가 공급되고, 이에 의하여 기판(W)의 온도가 55℃이상으로 유지된다. 기판(W)이 설정온도 이상을 유지할 경우, 이후 건조 효율이 향상된다. 구체적으로, 건조공정에서 제공되는 유기용제, 예컨데, 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol 이하, IPA라고 함)의 증발에 따른 응축 냉각에 의하여 기판(W) 표면 온도가 급격히 저하된다. 그러나, 본 발명에서는 IPA 용액이 제공되기 이전에 기판(W)의 온도가 설정 온도 이상으로 유지되므로, IPA 용액의 증발에 따른 기판(W) 표면 온도의 급격한 저하를 방지할 수 있다.
건조유체 공급부재(300)는 건조유체를 기판(W)의 패턴면으로 공급하여 기판(W)을 건조한다. 건조유체 공급부재(300)는 질소가스(N2) 공급하는 질소가스 공급부(320)와 IPA 용액을 공급하는 IPA 공급부(330)를 포함한다.
IPA공급부(330)는 IPA 분사노즐(331), IPA 저장부(332), IPA 공급라인(333)을 포함한다. IPA 분사노즐(331)은 기판(W)의 패턴면으로 IPA 용액을 분사한다. IPA 분사노즐(331)의 저면에는 IPA 용액을 분사하는 분사구가 형성된다. IPA 공급라인(333)은 IPA 분사노즐(331)과 IPA 저장부(332)를 연결하며, IPA 저장부(332)에 저장된 IPA 용액을 IPA 분사노즐(331)로 공급한다. IPA 공급라인(333)에는 공급되는 IPA 용액의 유량을 조절할 수 있는 밸브가 설치된다.
선택적으로, IPA 공급부(332)는 가열기(335)를 더 포함할 수 있다. 가열기(335)는 IPA 공급라인(333)에 설치되며, IPA 공급라인(333)을 통해 공급되는 IPA 용액을 설정온도 이상으로 가열한다. 실시예에 의하면, IPA 용액은 55℃이상으로 가열된다. IPA가 설정온도 이상으로 가열되어 제공되므로 기판(W)의 건조 효과가 향상된다.
질소가스 공급부(320)는 IPA 용액의 공급이 완료된 기판(W)으로 질소가스를 공급한다. 질소가스 공급부(320)는 질소가스 분사노즐(321), 질소가스 저장부(322), 질소가스 공급라인(323)을 포함한다. 질소가스 분사노즐(321)은 기판(W)의 패턴면으로 질소가스를 분사한다. 질소가스 분사노즐(321)의 저면에는 질소가스를 분사하는 분사구가 형성된다. 질소가스 공급라인(323)은 질소가스 분사노즐(321)과 질소가스 저장부(322)를 연결하며, 질소가스 저장부(322)에 저장된 질소가스를 질소가스 분사노즐(321)로 공급한다. 질소가스 공급라인(323)에는 공급되는 질소가스의 유량을 조절할 수 있는 밸브(324)가 설치된다.
도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2를 참조하면, 상기 실시예와 달리 기판 처리 장치(10)는 제2유체 공급부재(400)를 더 포함한다. 제2유체 공급부재(400)는 IPA가 공급된 기판(W)의 패턴면으로 상온보다 높은 온도를 유지하는 제2유체를 공급한다.
제2유체 공급부재(400)는 제2유체 분사노즐(411), 제2유체 저장부(412), 제2 유체 공급라인(413), 그리고 가열기(415)를 포함한다. 제2유체 분사노즐(411)은 IPA가 공급된 기판(W)의 패턴면으로 가열된 제2유체를 분사한다. 제2유체 분사노즐(411)의 저면에는 제2유체를 분사하는 분사구가 형성된다. 제2유체 공급라인(413)은 제2유체 분사노즐(411)과 제2유체 저장부(412)를 연결하며, 제2유체 저장부(412)에 저장된 제2유체를 제2유체 분사노즐(411)로 공급한다. 제2유체 공급라인(413)에는 공급되는 제2유체의 유량을 조절할 수 있는 밸브(414)가 설치된다.
가열기(415)는 밸브(414)와 제2유체 분사노즐(411) 사이의 구간에서 제2유체 공급라인(413)에 설치된다. 가열기(415)는 제2유체 분사노즐(411)을 통해 공급되는 제2유체를 상온보다 높은 설정온도 이상으로 가열한다. 실시예에 의하면, 제2유체는 55℃이상으로 가열된다.
제2유체는 제1유체보다 표면장력이 낮은 유체가 사용된다. 기판(W)의 세정공정 및 가열공정에서 기판(W)의 패턴면으로 분사된 DHF, 초순수 그리고 물 중 일부는 IPA 용액 공급 이후에도 패턴과 패턴 사이에 잔류할 수 있다. 더욱이, 패턴이 미세화되고 패턴의 종횡비가 커짐에 따라 패턴과 패턴 사이에 잔류하는 유체의 양은 증가한다. 본 발명은 IPA 공정 이후, 제2유체를 패턴면으로 제공하여 패턴과 패턴 사이에 잔류하는 유체를 DHF, 초순수 그리고 물에서 제2유체로 치환한다. 제2유체는 DHF, 초순수 그리고 물보다 표면장력이 낮으므로, 이후 질소가스를 이용한 기판 건조 단계에서 용이하게 제거된다. 또한, 제2유체는 설정온도 이상으로 가열되어 제공되므로, 이후 건조 단계에서 용이하게 건조된다.
상기와 같이 구성되는 본 발명에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 1 및 3을 참조하면, 기판 처리 방법은 패턴면이 상부를 향하도록 기판(W)을 스핀헤드(110)상에 로딩시키는 로딩 단계(S10), 기판(W)에 세정 유체를 공급하여 기판(W)을 세정하는 세정 단계(S20), 세정이 완료된 기판(W)에 상온보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급하여 기판(W)을 가열하는 가열 단계(S30), 건조 유체를 기판(W)에 공급하여 기판(W)을 건조하는 건조 단계(S40), 그리고 건조가 완료된 기판(W)을 스핀 헤드(110)로부터 언로딩시키는 언로딩 단계(S50)를 포함한다. 이하, 각 단계에 대해 상세하게 설명한다.
로딩 단계(S10)는 기판(W)의 패턴면이 상부를 향하도록 기판(W)을 스핀 헤드(110) 상에 로딩한다. 기판(W)이 로딩되면, 구동부(130)가 스핀 헤드(110)와 함께 기판(W)을 회전시킨다.
기판(W)이 회전되면, 세정 단계(S20)가 진행된다. 세정단계(S20)는 세정공정(S21)과 린스공정(S22)을 포함한다.
세정공정(S21)은 세정액 분사노즐이 기판(W)의 패턴면으로 세정액을 분사한다. 분사된 세정액에 의하여 기판(W) 표면에 잔류하는 유기 오염물질, 자연 산화막 그리고 산화막 내에 포함되어 있는 금속 오염물질이 제거된다.
기판(W)의 세정이 완료된면, 린스액 분사노즐이 린스액을 분사한다. 린스액 으로는 초순수가 사용될 수 있다. 초순수는 기판(W) 표면에 잔류하는 세정액과 파티클을 제거한다.
기판(W)의 세정이 완료되면, 기판(W)의 온도를 설정온도 이상으로 가열하는 가열단계(S30)가 진행된다. 가열단계(S30)는 상온보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 기판(W)으로 제공된다. 제1유체는 기판(W)의 패턴면 또는 비패턴면으로 제공되거나, 기판(W)의 패턴면과 비패턴면으로 동시에 제공될 수 있다.
제1저장부(230)에 저장된 제1유체는 메인 라인(241)을 통해 공급되는 동안, 메인 라인(241)에 설치된 가열기(245)에 의하여 가열되어 제1보조라인(242) 및 제2보조라인(243)으로 제공된다. 제1유체는 기판(W)에 공급되는 온도가 55℃ 이상 80℃이하의 온도를 유지할 수 있도록 이보다 높은 온도로 제1유체를 가열한다. 제1밸브(246)와 제2밸브(247)와 조절에 의하여 상부노즐(210) 또는 하부노즐(220)을 통하여 제1유체가 분사된다. 실시예에 의하면, 제1밸브(246)와 제2밸브(247)가 동시에 개방되어 상부노즐(210) 및 하부노즐(220)을 통하여 제1유체가 분사된다. 제1유체가 기판(W)의 패턴면 및 비패턴면으로 동시에 분사되므로 기판(W)의 온도는 빠른 속도로 설정온도 이상으로 도달할 수 있다.
기판(W)의 온도가 설정온도 이상으로 유지되면, 건조단계(S40)가 진행된다. 건조단계(S40)는 먼저 기판(W)의 패턴면으로 IPA 용액을 공급한다(S41). IPA 분사노즐(331)에서 분사된 IPA 용액은 기판(W)에 대한 수분의 부착력을 약화시키고, 기판(W)에 부착된 수분과 치환되어 기판(W)에 잔류한다.
실시예에 의하면, IPA 분사노즐(331)에서 분사되는 IPA 용액은 상온과 동일 한 온도로 제공된다. IPA 용액이 패턴면으로 공급되는 동안, 하부 노즐(220)에서 상온보다 놓은 온도로 가열된 제1유체가 기판(W)의 비패턴면으로 공급된다. 제1유체는 상기 가열단계(S30)에서 제공되는 온도와 동일한 온도로 비패턴면으로 제공된다. 제1유체의 공급으로 IPA 용액의 증발에 따른 응축 냉각에 의해 기판(W) 표면의 온도가 저하되는 것이 방지된다. 이에 의하여, IPA에 의한 건조효율이 향상된다.
다른 실시예에 의하면, IPA 용액은 상온보다 높은 온도로 가열된 상태로 제공된다. IPA 저장부(332)에 저장된 IPA 용액은 IPA 공급라인(333)을 통하여 공급되는 동안, 가열기(335)에 의하여 가열된다. 가열기(335)는 기판(W)으로 제공되는 IPA의 온도가 55℃이상을 유지할 수 있도록 이보다 높은 온도로 IPA 용액을 가열한다. IPA 용액은 기판(W)의 온도범위 내에서 온도가 유지되므로, IPA 용액의 증발로 응축 냉각되더라도 기판(W)은 설정온도를 유지한다. 가열된 IPA의 제공으로 건조효율이 향상된다.
IPA 용액의 공급이 완료되면, 질소가스 공급노즐(321)에 의해 질소가스가 공급된다(S42). 질소가스는 기판(W) 사이에 잔류하는 IPA 용액을 휘발시켜 기판(W)으로부터 IPA 용액을 제거한다.
건조단계(S40)가 완료되면, 기판(W)을 스핀 헤드(110)로부터 언로딩되어(S50) 후공정에 제공된다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2 및 4를 참조하면, 기판 처리 방법의 건조단계(S40)는 IPA 용액의 공 급(S41)이 완료된 후, 기판(W)의 패턴면으로 가열된 제2유체를 공급하는 단계(S42)를 더 포함한다.
제2저장부(412)에 저장된 제2유체는 제2유체 공급라인(413)을 통하는 동안 가열기(415)에 의해 가열된다. 가열기(415)는 기판(W)으로 제공되는 제2유체의 온도가 55℃이상 80℃이하의 온도범위를 유지할 수 있도록 이보다 높은 온도로 제2유체를 가열한다. 제2유체의 공급으로 IPA 공정 이후 패턴과 패턴 사이에 잔류하는 DHF 또는 물은 제2유체로 치환된다. 제2유체는 DHF 및 물보다 표면장력이 낮으므로, 이후 제공된 질소가스에 의하여 용이하게 제거될 수 있다. 또한, 제2유체는 가열되어 제공되므로, 이후 공급된 질소가스에 의해 용이하게 제거될 수 있다.
도 5a는 종래의 기판 처리 방법에 따른 기판의 온도변화를 나타내는 그래프이고, 도 5b는 본 발명의 기판 처리 방법에 따른 기판의 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 5a를 참조하면, 종래의 기판 처리 방법은 세정액(DHF)에 의한 세정공정 및 린스액(초순수)에 의한 린스 공정이 완료된 후, 상온의 IPA 용액을 기판(W)의 패턴면으로 공급하고, 동시에 기판(W)의 비패턴면으로 가열된 제1유체를 공급한다. 가열된 제1유체의 공급으로 기판(W)의 온도가 상승한다. 그러나, 제1유체가 공급되는 동안 IPA 용액의 증발에 따른 응축 냉각으로 인하여 기판(W)은 설정온도(55℃ 이상)에 이르지 못한다. 기판(W)의 온도가 설정온도를 유지하지 못한 상태에서 건조공정이 진행되므로, 건조효율이 떨어진다.
도 5b를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 방법은 세정액(DHF)에 의한 세정공 정 및 린스액(초순수)에 의한 린스 공정이 완료된 후, 설정온도 이상으로 가열된 제1유체가 기판(W)으로 제공된다. 이로 인하여, 기판(W)의 온도는 IPA가 공급되기 전에 설정 온도(55℃) 이상으로 유지된다. 그리고, 상온의 IPA 용액이 기판(W)의 패턴면으로 공급되는 동안, 설정온도 이상으로 가열된 제1유체가 기판(W)의 비패턴면으로 제공된다. IPA 용액의 증발에 따른 응축 냉각으로 기판(W) 온도가 감소될 수 있으나, 가열된 제1유체의 공급으로 기판(W)의 온도는 설정 온도 이상을 유지한다. 이와 같이 본 발명의 기판 처리 방법은 건조단계에서 기판(W)의 온도가 설정온도 이상으로 유지되므로, 기판(W)의 건조효율이 향상된다.
상기 실시예에서는 발명의 이해를 돕기 위해 설정온도를 55℃ 이상으로 구체화하였으나, 설정온도는 이에 한정되지 아니하며 상온보다 높은 온도로 이해될 수 있다.
또한, 상기 실시예에서 하부 노즐을 제외한 복수개의 노즐들은 고정된 위치에서 회전되는 기판(W)의 중심영역으로 유체를 공급할 수 있다. 공급된 유체는 기판(W)의 원심력에 의하여 기판(W)의 중심영역에서 가장자리영역으로 제공된다. 이와 달리, 노즐들은 기판(W)의 중심영역에서 가장자리영역으로 스캔이동하며 유체를 분사할 수 있다.
상기 기판(W)은 반도체 칩 제조에 사용되는 웨이퍼(wafer)에 한정되지 않고, 평판표시(Flat panel display) 패널에 사용되는 유리 기판과 같이 다른 종류의 기판일 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한, 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나태 내고 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 당 업계의 기술 또는 지식의 범위 내에서 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.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 2은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 5a는 종래의 기판 처리 방법에 따른 기판의 온도변화를 나타내는 그래프이다.
도 5b는 본 발명의 기판 처리 방법에 따른 기판의 온도변화를 나타내는 그래프이다.

Claims (14)

  1. 패턴면이 상부를 향하도록 기판을 로딩시키는 로딩단계;
    상기 기판에 세정액을 공급하여 상기 패턴면을 세정하는 세정단계;
    세정이 완료된 상기 기판에 상온보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급하여 기판을 가열하는 가열단계;
    상기 가열단계 이후에 유기용제를 상기 패턴면에 공급하여 상기 기판을 건조하는 건조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유체는
    상기 기판의 비패턴면 또는 상기 패턴면으로 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유체는
    상기 기판의 비패턴면과 상기 패턴면으로 동시에 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 제1유체는 물인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 제 1 항 내지 제 4 항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    가열된 상기 제1유체의 온도는 55℃이상 80℃이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 건조단계는
    상기 유기용제를 패턴면으로 공급하는 동안, 기판의 비패턴면으로 상온보다 높은 온도로 가열된 상기 제1유체를 공급하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 유기용제는 상온과 동일한 온도를 갖는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 5 항에 있어서,
    상기 유기용제는 상온보다 높은 온도로 가열된 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제 5 항에 있어서,
    상기 건조단계는
    상기 유기용제를 공급한 후, 상기 패턴면으로 가열된 제2유체를 공급하는 단계를 더 포함하되,
    상기 제2유체는 상기 제1유체보다 표면장력이 낮은 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  10. 패턴면이 상부를 향하도록 놓인 기판으로 세정액을 공급하여 상기 패턴면을 세정하고, 상기 패턴면으로 상온 보다 높은 온도로 가열된 제1유체를 공급하여 상기 기판의 온도를 상승시키되,
    상기 기판의 온도가 설정온도 이상으로 상승하면, 유기용제를 공급하여 상기 기판을 건조시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 유기용제는 상온보다 높은 온도로 가열된 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 패턴면이 상부를 향하도록 기판을 지지하는 스핀 헤드;
    상기 기판으로 세정액으로 공급하는 세정액 공급부재;
    상기 패턴면으로 건조유체를 공급하는 건조유체 공급부재;
    상기 기판으로 제1유체를 공급하는 제1유체 공급부재를 포함하되,
    상기 제1유체 공급부재는
    상기 제1유체를 상온보다 높은 온도로 가열하는 가열기;
    상기 패턴면으로 가열된 상기 제1유체를 공급하는 상부 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 제1유체 공급부재는
    상기 기판의 비패턴면으로 가열된 상기 제1유체를 공급하는 하부 노즐를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  14. 제 12 항 또는 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 유체는 물인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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