KR102030681B1 - 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법 - Google Patents

기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 반도체용 기판을 식각 및 세정하는 기판 액처리 장치에 관한 것이다. 기판 액처리 장치는, 테이블 상부에 기판을 이격하여 지지하는 기판 지지부; 상기 테이블을 회전시키는 회전축을 구동하는 회전 구동부; 상기 기판의 처리면을 처리하는 처리액을 공급하는 처리액 공급부; 상기 기판 또는 상기 처리액 중 적어도 어느 하나를 가열하는 가열부; 상기 테이블 둘레에 설치되어 기판으로부터 배출되는 처리액을 회수하는 처리액 회수부; 및 상기 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급하는 수분 공급부; 를 포함한다. 이에 의해 수분의 증발을 억제하여 기판을 액처리 하는 선택비를 높일 수 있다.

Description

기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법{SUBSTRATE LIQUID PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE LIQUID PROCESSING METHOD}
본 발명은 반도체용 기판을 식각 및 세정하는 기판 액처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 제조를 위해서는 기판 상에 다층의 박막을 형성하는데 있어 식각 및 세정 공정은 필수적이다.
일반적으로 습식 식각 및 세정 장치는 기판을 지지하는 척이 설치된 테이블을 회전시키면서, 처리액을 기판에 공급하여 식각, 세정 및 건조 공정을 수행하고, 테이블 둘레에 컵 구조를 갖는 처리액 회수부를 이용하여 처리액을 회수한다.
한편, 기판에 증착된 질화막, 산화막, 금속막 등의 박막이나 포토레지스트 등을 기판으로부터 빠르게 제거하기 위해서는 공정을 고온 상태에서 진행할 필요가 있었다.
이와 같이 고온에서 처리액을 공급하는 경우 처리액에 포함된 수분이 급속히 증발하여 처리액과 농도가 높아지고, 이에 따라 장치 내 파티클이 다량 발생하고, 처리액의 농도 변화로 인해 처리 효율이 낮아지는 문제점이 있었다..
상술한 배경기술의 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 고온에서의 기판 액처리 공정 시 처리액 내의 수분 증발을 억제하는 기판 액처리 장치를 제공함에 그 목적이 있다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 액처리 장치는, 테이블 상부에 기판을 이격하여 지지하는 기판 지지부; 상기 테이블을 회전시키는 회전축을 구동하는 회전 구동부; 상기 기판의 처리면을 처리하는 처리액을 공급하는 처리액 공급부; 상기 기판 또는 상기 처리액 중 적어도 어느 하나를 가열하는 가열부; 상기 테이블 둘레에 설치되어 기판으로부터 배출되는 처리액을 회수하는 처리액 회수부; 및 상기 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급하는 수분 공급부; 를 포함한다.
바람직하게, 상기 수분 공급부는, 수분을 미스트 또는 증기 상태로 분사한다.
바람직하게, 상기 수분 공급부의 수분을 분사하는 분사구는 1 이상의 홀 또는 슬릿 형태로 형성된다.
바람직하게, 상기 기판은, 처리면이 상부를 향해 지지되고, 상기 처리액과 상기 수분은, 상기 기판의 상부 공간으로 공급된다.
바람직하게, 상기 기판의 상부에서 상기 처리액 공급부를 왕복 구동시키는 구동수단; 을 더 포함하고, 상기 수분 공급부는, 상기 기판의 상부 공간에 설치된다.
바람직하게, 상기 기판의 상부에서 상기 처리액 공급부를 왕복 구동시키는 구동수단; 을 더 포함하고, 상기 수분 공급부는, 상기 구동수단에 의해 상기 처리액 공급부와 함께 왕복 구동된다.
바람직하게, 상기 기판의 상부에서 상기 처리액 공급부를 왕복 구동시키는 구동수단; 을 더 포함하고, 상기 처리액 회수부는, 내측이 돌출된 1 이상의 컵을 구비하고, 상기 수분 공급부는, 상기 컵에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진다.
바람직하게, 상기 기판은, 처리면이 하부를 향해 지지되고, 상기 처리액과 상기 수분은, 상기 기판과 테이블 사이의 공간으로 공급된다.
바람직하게, 상기 처리액 공급부와 상기 수분 공급부는, 각각 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진다.
바람직하게, 상기 처리액 공급부는, 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어지고, 상기 처리액 회수부는, 내측이 돌출된 1 이상의 컵을 구비하고, 상기 수분 공급부는, 상기 컵에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진다.
바람직하게, 상기 수분 공급부의 노즐은, 상기 기판의 수평면에 대하여 0°~ 20°기울어져 수분을 분사한다.
바람직하게, 상기 처리액은, SPM(황산과 과산화수소수의 혼합물)이다.
바람직하게, 상기 수분은, DIW(탈이온수)이다. 이때, 상기 수분은, 상온보다 높고, 끓는점보다 낮은 온도로 공급된다.
상술한 과제를 해결하기 위한 본 발명의 기판 액처리 방법은, 상기 기판 또는 상기 기판에 제공되는 처리액 중 적어도 어느 하나를 가열하면서, 상기 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급한다.
바람직하게, 상기 처리액은 상기 처리면의 식각 공정 또는 PR스트립 공정에 사용되는 약액이다.
바람직하게, 상기 수분은 상기 처리액과 동시에 분사된다.
바람직하게, 상기 처리액을 공급하는 시간과 상기 수분을 공급하는 시간이 적어도 일부 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
본 발명의 기판 액처리 장치에 의하면, 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급함으로써 수분의 증발을 억제하여 기판을 액처리 하는 선택비를 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 의한 구성도.
도 2는 본 발명의 제2 실시예에 의한 구성도.
도 3은 본 발명의 제3 실시예에 의한 구성도.
도 4는 본 발명의 제4 실시예에 의한 구성도.
도 5는 본 발명의 제5 실시예에 의한 구성도.
이하에서는 본 발명의 실시예를 도면을 참고하여 구체적으로 설명한다. 본 발명의 기판 액처리 장치는 제1 내지 제5 실시예로 구분할 수 있으며, 각 실시예의 구성요소는 기본적으로 동일하나, 일부 구성에 있어서 차이가 있다. 또한 발명의 여러 실시예 중 동일한 기능과 작용을 하는 구성요소에 대해서는 도면상의 도면부호를 동일하게 사용하기로 한다.
본 발명의 제1 실시예에 의한 기판 액처리 장치는 도 1에 도시한 바와 같이 크게 기판 지지부(10), 회전 구동부(20), 처리액 공급부(30), 가열부(40), 처리액 회수부(50) 및 수분 공급부(60)로 이루어진다.
기판 지지부(10)는 테이블(11) 상부에 기판(W)을 이격하여 지지한다. 테이블(11) 상부의 외곽에는 복수개의 척핀(12)이 설치되어 기판(W)을 내측으로 지지하며, 기판(W)의 처리면은 상부를 향하여 지지된다. 이때, 액처리하기 위한 기판 뿐 아니라 더미 기판을 사용할 수도 있다.
회전 구동부(20)는 테이블(11) 하부의 회전축을 구동시켜 테이블(11)을 회전시킨다.
처리액 공급부(30)는 기판(W)의 상부면을 식각, 세정 또는 건조하기 위한 처리액을 공급하는 1 이상의 처리액공급 노즐(31)을 구비한다. 처리액공급 노즐(31)은 기판(W)의 상부 공간에 설치되고, 구동 수단에 의해 왕복 구동될 수 있다. 이때, 처리액은 SPM(황산과 과산화수소수의 혼합물)을 사용할 수 있다.
가열부(40)는 기판(W)의 액처리 효율을 향상시키기 위하여 기판(W)의 상부에 히터를 설치할 수 있다. 히터는 구동수단에 의해 스윙 형태로 이동하여 회전하는 기판(W)을 균일하게 가열시킬 수 있다. 도면에 도시하지는 않았지만 기판에 처리액을 공급하기 전 처리액의 혼합에 의한 발열반응을 이용하거나 처리액을 직접 가열함으로써 고온의 처리액을 기판에 직접 공급하는 처리액 방식을 사용할 수 있다.
이러한 처리액 가열 방식과 상술한 히터 가열 방식은 단독 또는 복합적으로 사용할 수 있다.
처리액 회수부(50)는 테이블(11) 둘레에 설치되어 기판(W)으로부터 배출되는 처리액을 회수할 수 있도록 상부가 내측으로 돌출된 1 이상의 컵(51, 52)을 구비한다. 도면에 도시하지는 않았지만 기판의 적재나, 처리액의 분리 회수를 위하여 회전축 또는 컵은 상대적으로 승강되도록 설치될 수 있다.
수분 공급부(60)는 기판(W)의 상부 공간에 처리액 공급부(30)와 별개로 설치된 수분공급 노즐(61)을 구비하고, 수분공급 노즐(61)은 구동 수단에 의해 스윙 형태로 왕복 구동될 수 있다.
수분공급 노즐(61)은 처리액이 공급되는 기판(W)의 상부 공간에 수분을 분사시켜 처리액 공급 시 수분의 증발을 억제하여 기판(W)의 처리 효율을 향상시킬 수 있다. 한편, 수분공급 노즐(61)은 1 이상의 홀 또는 슬릿 형태로 형성되고, 수분을 미스트 또는 증기 상태로 분사하여 수분의 분사 효율을 높일 수 있다. 공급되는 수분은 DIW(탈이온수)를 사용할 수 있고, 85℃ ~ 95℃의 수분을 공급하는 것이 바람직하나, 상온보다 높고 끓는점보다 낮은 온도라면 가능하다.
위와 같이 처리액 공급부(30)와 수분 공급부(60)의 분사 위치가 다르더라도 기판이 회전함에 따라 처리액과 수분은 충분히 혼합될 수 있다.
본 발명의 제2 실시예는 도 2에 도시한 바와 같이 기판 지지부(10), 회전 구동부(20), 처리액 공급부(30) 및 처리액 회수부(50)의 구조는 제1 실시예와 동일하며, 가열부(40) 및 수분 공급부(60)의 구조에 있어 차이가 있다.
가열부(40)는 기판(W)의 상부에 설치된 히터를 구비한다. 히터는 기판(W)의 영역과 동일하거나 기판(W)의 영역보다 더 크게 형성되어 기판(W)의 전체 영역을 균일하게 가열시킬 수 있다.
수분 공급부(60)는 기판(W)의 상부 공간에 수분공급 노즐(62)을 구비하고, 수분공급 노즐(62)은 구동 수단에 의해 처리액공급 노즐(32)과 함께 왕복 구동된다. 즉, 제1 실시예에 의한 처리액공급 노즐(31)과 수분공급 노즐(61)은 각각 왕복 운동을 하나, 제2 실시예에 의한 처리액공급 노즐(32)과 수분공급 노즐(62)은 하나의 구동 수단에 의해 왕복 운동을 한다는 차이가 있다. 이때 처리액공급 노즐(32)과 수분공급 노즐(62)의 분사구가 서로 번갈아 형성되어 처리액과 수분의 혼합을 용이하게 할 수도 있다.
본 발명의 제3 실시예는 도 3에 도시한 바와 같이 기판 지지부(10), 회전 구동부(20), 처리액 공급부(30), 가열부(40) 및 처리액 회수부(50)의 구조는 제1 실시예와 동일하며, 수분 공급부의 구조에 있어 차이가 있다.
수분 공급부는 처리액공급 노즐(33)에 의해 처리액이 공급되는 기판(W)의 상부 공간에 수분을 공급하도록 1 이상의 수분공급 노즐(63)을 구비하고, 수분공급 노즐(63)은 처리액 회수부(50)를 구성하는 컵(52)에 설치된다.
본 발명의 제4 실시예는 도 4에 도시한 바와 같이 기판 지지부(10), 가열부(40) 및 처리액 회수부(50)의 구조는 제2 실시예와 동일하며, 회전 구동부(20), 처리액 공급부, 수분 공급부의 구조와 기판(W)의 지지방향에 있어 차이가 있다.
기판(W)은 처리면이 하부를 향하여 기판지지부(10)에 지지된다.
회전 구동부(20)는 회전축 내부에 기판(W)을 액처리 하기 위한 처리액이나 냉각유체, 불활성 가스 등을 공급하기 위한 중공이 형성되어 있다.
처리액 공급부는 기판(W)의 하부면을 식각, 세정 또는 건조하기 위한 처리액을 공급하는 1 이상의 처리액공급 노즐(34)을 구비한다. 처리액공급 노즐(34)은 테이블(11)의 상부 중앙 부분에 설치되어 기판(W)과 테이블(11) 사이의 공간으로 처리액을 공급할 수 있다. 처리액은 회전 구동부(20)의 중공을 통해 공급될 수 있다.
수분 공급부는 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급하는 1 이상의 수분공급 노즐(64)을 구비한다. 수분공급 노즐(64)은 테이블(11)의 상부 중앙 부분에 설치되어 기판(W)과 테이블(11) 사이의 공간으로 처리액을 공급할 수 있다. 수분은 회전 구동부(20)의 중공을 통해 공급될 수 있다.
본 발명의 제5 실시예는 도 5에 도시한 바와 같이 기판 지지부(10), 회전 구동부(20), 처리액 공급부, 가열부(40) 및 처리액 회수부(50)의 구조는 제4 실시예와 동일하며, 수분 공급부의 구조에 있어 차이가 있다.
수분 공급부는 처리액공급 노즐(35)에 의해 처리액이 공급되는 기판(W)과 테이블(11) 사이의 공간에 수분을 공급하도록 1 이상의 수분공급 노즐(65)을 구비하고, 수분공급 노즐(65)은 처리액 회수부(50)를 구성하는 컵(51)에 설치된다. 수분공급 노즐(65)은 기판(W)의 수평면에 대하여 0°~ 20°기울어져 수분을 분사할 수 있으며, 20°를 초과하면 처리액이 공급되는 공간 내부로 수분이 충분히 공급되지 않아 수분 증발 억제의 효과를 기대하기 어려운 문제가 있을 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 해당하는 기판 액처리 방법은, 기판(W)을 회전시키면서 기판(W) 또는 기판(W)에 제공되는 처리액 중 적어도 어느 하나를 가열하여, 기판(W)의 처리면에 처리액을 공급하고, 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급하여 기판(W)의 처리면을 액처리 한다.
이때, 처리액은 처리면의 식각 공정 또는 PR스트립 공정에 사용되는 약액으로, 예컨대 SPM(황산과 과산화수소수의 혼합물)을 사용할 수 있다. 이때, 기판(W)의 처리면에 처리액과 수분을 동시에 공급할 수 있다.
또한, 처리액을 공급하는 시간과 수분을 공급하는 시간이 적어도 일부 중첩되게 할 수도 있으며, 수분을 단속적(intermittent)으로 공급할 수도 있다. 즉, 처리액을 공급하는 시간 동안 수분을 공급하는 시간을 일치시키지 않고, 처리액이 공급되는 시간 중 일부 동안만 수분을 공급할 수도 있다.
이상에서는 본 발명의 구체적인 실시예를 도면을 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 특허 청구 범위에 기재된 기술적 사상을 중심으로 그 변형물 또는 균등물에까지 미침은 자명하다 할 것이다.
10 : 기판 지지부
20 : 회전 구동부
30 : 처리액 공급부
40 : 가열부
50 : 처리액 회수부
51, 52 : 컵
60 : 수분 공급부

Claims (18)

  1. 테이블 상부에 기판을 이격하여 지지하는 기판 지지부;
    상기 테이블을 회전시키는 회전축을 구동하는 회전 구동부;
    상기 기판의 처리면을 처리하는 처리액을 공급하는 처리액 공급부;
    상기 기판의 상부에서 상기 기판을 가열하는 가열부;
    상기 테이블 둘레에 설치되어 기판으로부터 배출되는 처리액을 회수하는 처리액 회수부; 및
    상기 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급하는 수분 공급부; 를 포함하고,
    상기 기판은, 처리면이 하부를 향해 지지되고,
    상기 처리액 공급부와 상기 수분 공급부는, 각각 상기 테이블의 상부에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어져, 상기 처리액과 상기 수분이 상기 기판과 상기 테이블 사이의 공간으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분 공급부는, 수분을 미스트 또는 증기 상태로 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분 공급부의 수분을 분사하는 분사구는 1 이상의 홀 또는 슬릿 형태로 형성된 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리액 공급부와 상기 수분 공급부는, 각각 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리액 공급부는, 상기 테이블의 상부 중앙 부분에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어지고,
    상기 처리액 회수부는, 내측이 돌출된 1 이상의 컵을 구비하고,
    상기 수분 공급부는, 상기 컵에 설치되는 1 이상의 노즐로 이루어진 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 컵에 설치된 노즐은, 상기 기판의 수평면에 대하여 0°~ 20°기울어져 수분을 분사하는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  12. 청구항 1에 있어서,
    상기 처리액은, SPM(황산과 과산화수소수의 혼합물)인 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 수분은, DIW(탈이온수)인 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 수분은, 상온보다 높고, 끓는점보다 낮은 온도로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 장치.
  15. 기판을 회전시키면서 처리면을 액처리하는 기판 액처리 방법에 있어서,
    상기 기판의 상부에서 상기 기판을 가열하면서, 상기 처리액이 공급되는 공간으로 수분을 공급하고,
    상기 기판은, 처리면이 하부를 향해 지지되고,
    상기 처리액과 상기 수분은, 각각 상기 기판을 지지하는 테이블의 상부에 설치되는 1 이상의 노즐로부터 공급되어, 상기 처리액과 상기 수분이 상기 기판과 상기 테이블 사이의 공간으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 처리액은 상기 처리면의 식각 공정 또는 PR스트립 공정에 사용되는 약액인 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  17. 청구항 15에 있어서,
    상기 수분은 상기 처리액과 동시에 분사되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
  18. 청구항 17에 있어서,
    상기 처리액을 공급하는 시간과 상기 수분을 공급하는 시간이 적어도 일부 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판 액처리 방법.
KR1020140116374A 2014-09-02 2014-09-02 기판 액처리 장치 및 기판 액처리 방법 KR102030681B1 (ko)

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