KR102099433B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 오존 가스가 포함된 오존 처리유체를 생성하는 혼합 단계; 및 상기 오존 처리 유체를 이용하여 기판 표면을 처리하는 단계를 포함하되; 상기 제거 단계는 램프를 이용하여 기판을 조사할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{APPARATUS AND METHOD OF PROCESSING STRIPPING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로 보다 상세하게는 기판에서 불필요한 포토레지스트(photoresist;PR)를 제거하는 기판 스트립 방법 및 장치에 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), 애싱 공정(ashing process) 등 다양한 공정이 수행된다.
특히, 반도체 사진공정에서 기판은 스핀코팅(Spin Coating), 소프트 베이크(Soft Bake), 정렬과 노출, 현상, 세척 및 건조, 하드 베이크(Hard Bake), 식각 그리고 포토레지스트 제거와 같은 공정을 순차적으로 거치게 된다. 결국 사진공정은 포토레지스트를 마스킹 막질로 이용하여 노광, 현상 및 식각을 수행하고, 기판 상의 포토레지스트는 마스킹 막질로써의 용도가 완료된 후에는 불필요하기 때문에 제거된다 포토레지스트의 제거는 보통 스트립 공정을 통하여 이루어진다.
최근 스트립 공정에서는 황산이나 인산과 같은 고온에서 사용되는 케미칼 수용액인 SPM 용액(H2SO4 + H2O2) 또는 DSP(H2SO4 + HF + H2O2)을 이용하여 포토레지스트를 제거하고 있다.
그러나, 기존의 스트립 공정은 다음과 같은 문제점들을 갖고 있다.
SPM 용액을 일 예로 들면, 황산과 과산화수소가 반응하여 생성되는 중간생성물(H2SO5)은 반응성이 크고 물을 생성하기 때문에 용액의 농도를 희석시켜 수명을 단축시키는 단점이 있다. 그리고, SPM 용액내의 과산화수소는 매우 불안정하여 계속 공급해주어야 하는 단점이 있다. 결과적으로 SPM 용액의 사용량이 증가함에 따라 폐수량이 증가하고 그에 따른 폐수 처리 비용 증가로 환경적인 문제점을 야기시키고 있다.
또한, 기존의 스트립 공정은 황산과 과산화수소를 혼합하는 혼합 탱크와, 혼합된 스트립 용액을 고온(90-150℃)으로 유지시켜야 하는 가열 장치 등이 필수적으로 요구된다 그렇기 때문에, 기존의 스트립 용액을 사용하는 스트립 장치는 반도체 청정실 내부에 큰 점유율(footprint)을 차지하고 있으며, 공정 간 클러스터링(clustering)의 요구를 만족시키기 어렵다는 단점을 갖고 있다.
본 발명은 폐수 처리 비용이 발생되지 않는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 OH 라티칼의 반응성을 향상시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명은 감광막 및 유기 잔여물 제거 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
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, 오존 가스가 포함된 오존 처리유체를 생성하는 혼합 단계; 및 상기 오존 처리 유체를 이용하여 기판 표면을 처리하는 단계를 포함하되; 상기 제거 단계는 램프를 이용하여 기판을 조사하는 기판 처리 방법을 제공할 수 있다.
또한, 상기 오존 처리 유체는 오존 가스가 탈이온수에 용존된 오존수일 수 있다.
또한, 상기 혼합 단계는 상기 오존수에 질소가스와 이산화탄소 중 적어도 하나를 혼합할 수 있다.
또한, 상기 제거 단계는 기판으로 자외선을 조사할 수 있다.
또한, 상기 제거 단계는 기판으로 적외선을 조사할 수 있다.
또한, 상기 제거 단계는 기판으로 자외선과 적외선을 동시에 조사할 수 있다.
또한, 상기 제거 단계는 기판 저면에 열원을 제공하거나 또는 기판 저면으로 고온의 탈이온수를 공급할 수 있다.
또한, 상기 제거 단계는 회전되는 기판 상으로 노즐이 스윙 이동하면서 상기 오존 처리 유체를 분사할 수 있다.
또한, 상기 제거 단계는 기판 상에서 상기 오존 처리 유체가 분사된 영역에 상기 램프의 광을 조사할 수 있다.
또한, 상기 혼합 단계에서 상기 오존 처리 유체는 상기 노즐 내에서 혼합된 후 기판으로 분사될 수 있다.
또한, 상기 오존 처리 유체는 상기 기판 표면의 감광막 또는 유기 잔여물을 제거할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 챔버; 기판이 안착되는 기판 지지 유닛; 오존 가스를 공급하기 위한 오존 가스 공급부; 상기 오존 가스 공급부로부터 공급받은 오존가스가 포함된 오존 처리 유체를 기판 상으로 토출하는 분사 노즐; 및 상기 기판상으로 빛을 조사하는 램프 유닛을 포함하는 기판 처리 장치를 제공할 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐로 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐은 상기 탈이온수 공급부로부터 공급받은 탈이온수와 상기 오존가스 공급부로부터 공급받은 오존가스가 혼합되는 혼합 공간; 및 상기 혼합 공간에서 혼합된 오존 처리 유체가 토출되는 토출구를 포함할 수 있따.
또한, 상기 램프 유닛은 기판 상에서 상기 오존 처리 유체가 분사된 영역으로 빛을 조사할 수 있다.
또한, 상기 램프 유닛은 적외선을 조사하는 IR램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 램프 유닛은 자외선을 조사하는 UV 램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 램프 유닛은 자외선을 조사하는 UV 램프와, 자외선을 조사하는 IR 램프를 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 유닛은 기판을 가열하기 위한 가열 유닛을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 유닛은 기판 저면으로 고온의 유체를 분사하는 백 노즐을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐이 기판의 중심에서 가장자리로 이동하면서 오존 처리 유체를 분사하도록 상기 분사 노즐을 스윙 이동시키는 노즐 구동기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐 및 상기 램프 유닛이 설치되는 아암을 더 포함하고, 상기 아암은 상기 노즐 구동기에 의해 구동될 수 있다.
또한, 상기 기판 지지 유닛과 상기 분사 노즐 및 상기 램프 유닛의 상대 위치가 변경되도록 상기 분사 노즐 및 상기 램프 유닛을 이동시키는 이동 유닛; 및 상기 기판에서 상기 오존 처리 유체 및 상기 빛이 제공되는 영역이 변경되도록 상기 이동 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐과 상기 램프 유닛은 별도의 구동기에 의해 개별적으로 구동될 수 있다.
또한, 상기 분사 노즐로 촉매 가스를 공급하기 위한 촉매 가스 공급부를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 촉매 가스 공급부는 촉매가스를 상기 혼합 공간으로 제공할 수 있다.
또한, 상기 촉매 가스는 질소 가스와 이산화탄소 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 황산을 사용하지 않고 오존 가스를 활용함으로써 폐수 처리 비용이 절감되며 환경오염을 유발하지 않는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판으로 토출된 오존수에 적외선 또는 자외선을 조사함으로써 기판 스트립, 유기 잔여물(organic residue) 제거 효율을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 고농도의 오존 스팀(또는 오존수)에 질소와 이산화탄소를 촉매가스로 추가함으로써 산소(O2)를 산소원자(O)로 분해하는 촉매제 및 오존(O3)이 산소(O2)로 분해되려는 것을 억제시킴으로써 기판 표면에 도달할때까지 오존의 고농도 유지가 가능한 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 분사 노즐에서 오존 스팀을 만들어 기판으로 토출함으로써 오존이 분해되기 전에 기판에서 반응할 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 제한되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치가 제공된 기판 처리 설비의 일 예를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 4는 유체 공급부를 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 노즐을 보여주는 단면도이다.
도 6,7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 스트립 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 8은 유체 공급부의 다른 예를 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는 바, 특정 실시 예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에서 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "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.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 처리 모듈(2000)을 포함한다. 인덱스 모듈(1000)은 로드포트(1200) 및 이송프레임(1400)을 포함한다. 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(1200), 이송프레임(1400), 그리고 공정 처리 모듈(2000)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(1200)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(1300)가 안착된다. 로드포트(1200)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(1200)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(1200)의 개수는 공정 처리 모듈(2000)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(1300)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(1300)내에 위치된다. 캐리어(1300)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(2000)은 버퍼 유닛(2200), 이송챔버(2400), 그리고 공정챔버(2600)를 포함한다. 이송챔버(2400)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(2400)의 일측 및 타측에는 각각 공정챔버들(2600)이 배치된다. 이송챔버(2400)의 일측에 위치한 공정챔버들(2600)과 이송챔버(2400)의 타측에 위치한 공정챔버들(2600)은 이송챔버(2400)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정챔버(2600)들 중 일부는 이송챔버(2400)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버(2600)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(2400)의 일측에는 공정챔버(2600)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(2600)의 수이다. 이송챔버(2400)의 일측에 공정 챔버(2600)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(2600)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(2600)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정챔버(2600)는 이송챔버(2400)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(2200)은 이송프레임(1400)과 이송챔버(2400) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(2200)은 이송챔버(2400)와 이송프레임(1400) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(2200)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼 유닛(2200)에서 이송프레임(1400)과 마주보는 면과 이송챔버(2400)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(1400)은 로드포트(1200)에 안착된 캐리어(1300)와 버퍼 유닛(2200) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(1400)에는 인덱스 레일(1420)과 인덱스 로봇(1440)이 제공된다. 인덱스 레일(1420)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(1440)은 인덱스 레일(1420) 상에 설치되며, 인덱스 레일(1420)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(1440)은 베이스(1441), 몸체(1442), 그리고 인덱스암(1443)을 가진다. 베이스(1441)는 인덱스 레일(1420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(1442)는 베이스(1441)에 결합된다. 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(1442)는 베이스(1441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 몸체(1442)에 결합되고, 몸체(1442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(1443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(1443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(1443)들 중 일부는 공정 처리 모듈(2000)에서 캐리어(1300)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(1300)에서 공정 처리 모듈(2000)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(1440)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(2400)는 버퍼 유닛(2200)과 공정챔버(2600) 간에, 그리고 공정챔버(2600)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(2400)에는 가이드 레일(2420)과 메인로봇(2440)이 제공된다. 가이드 레일(2420)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(2440)은 가이드 레일(2420) 상에 설치되고, 가이드 레일(2420) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(2440)은 베이스(2441), 몸체(2442), 그리고 메인암(2443)을 가진다. 베이스(2441)는 가이드 레일(2420)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(2442)는 베이스(2441)에 결합된다. 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(2442)는 베이스(2441) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 몸체(2442)에 결합되고, 이는 몸체(2442)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(2443)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(2443)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 버퍼 유닛(2200)에서 공정챔버(2600)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)과 공정챔버(2600)에서 버퍼 유닛(2200)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(2443)은 서로 상이할 수 있다.
공정챔버(2600) 내에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(10)가 제공된다. 각각의 공정챔버(2600) 내에 제공된 기판 처리 장치(10)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 각각의 공정챔버(2600) 내의 기판 처리 장치(10)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버(2600)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 동일한 구조를 가지고, 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(2600)에 제공된 기판 처리 장치(10)들은 서로 상이한 구조를 가질 수 있다. 예컨대, 공정챔버(2600)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(2400)의 일측에는 제1그룹의 공정챔버들(2600)이 제공되고, 이송챔버(2400)의 타측에는 제2그룹의 공정챔버들(2600)이 제공될 수 있다. 선택적으로 이송챔버(2400)의 일측 및 타측 각각에서 하층에는 제1그룹의 공정챔버(2600)들이 제공되고, 상층에는 제2그룹의 공정챔버(2600)들이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정챔버(2600)와 제2그룹의 공정챔버(2600)는 각각 사용되는 케미컬의 종류나, 세정 방식의 종류에 따라 구분될 수 있다.
아래의 실시예에서는 오존이 포함된 오존 처리 유체, 린스액, 그리고 건조가스와 같은 처리 유체들과 자외선(적외선) 램프를 사용하여 기판(W) 스트립, 유기 잔여물(organic residue)을 제거하는 장치를 예를 들어 설명한다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 평면도이고, 도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 단면도이다.
도 2와 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(10)는 챔버(800), 처리 용기(100), 기판 지지 유닛(200), 가열 유닛(280) 처리 유체 공급 유닛(300), 공정 배기부(500), 승강 유닛(600), 램프 유닛(900)을 포함한다.
챔버(800)는 밀폐된 내부 공간을 제공한다. 상부에는 기류 공급 유닛(810)이 설치된다. 기류 공급 유닛(810)은 챔버(800) 내부에 하강 기류를 형성한다.
기류 공급 유닛(810)은 고습도 외기를 필터링하여 챔버 내부로 공급한다. 고습도 외기는 기류 공급 유닛(810)을 통과하여 챔버 내부로 공급되며 하강 기류를 형성한다. 하강 기류는 기판(W)의 상부에 균일한 기류를 제공하며, 처리 유체에 의해 기판(W) 표면이 처리되는 과정에서 발생되는 오염물질들을 공기와 함께 처리 용기(100)의 회수통들(110,120,130)을 통해 공정 배기부(500)로 배출시킨다.
챔버(800)는 수평 격벽(814)에 의해 공정 영역(816)과 유지보수 영역(818)으로 나뉜다. 공정 영역(816)에는 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200)이 위치한다. 유지보수 영역(818)에는 처리 용기(100)와 연결되는 배출라인(141,143,145), 배기라인(510) 이외에도 승강 유닛(600)의 구동부과, 처리액 공급 유닛(300)과 연결되는 구동부, 공급라인 등이 위치한다. 유지보수 영역(818)은 공정 영역(816)으로부터 격리된다.
처리 용기(100)는 상부가 개방된 원통 형상을 갖고, 기판(W)을 처리하기 위한 공정 공간을 제공한다. 처리 용기(100)의 개방된 상면은 기판(W)의 반출 및 반입 통로로 제공된다. 공정 공간에는 기판 지지 유닛(200)이 위치된다. 기판 지지 유닛(200)은 공정 진행시 기판(W)을 지지한 상태에서 기판(W)을 회전시킨다.
처리 용기(100)는 강제 배기가 이루어지도록 하단부에 배기덕트(190)가 연결된 하부공간을 제공한다. 처리 용기(100)에는 회전되는 기판(W)상에서 비산되는 처리액과 기체를 유입 및 흡입하는 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)이 다단으로 배치된다.
환형의 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 하나의 공통된 환형공간과 통하는 배기구(H)들을 갖는다.
구체적으로, 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 각각 환형의 링 형상을 갖는 바닥면 및 바닥면으로부터 연장되어 원통 형상을 갖는 측벽을 포함한다. 제2 회수통(120)은 제1회수통(110)를 둘러싸고, 제1회수통(110)로부터 이격되어 위치한다. 제3회수통(130)은 제2회수통(120)을 둘러싸고, 제2회수통(120)로부터 이격되어 위치한다.
제1 내지 제3 회수통 (110, 120, 130)은 기판(W)으로부터 비산된 처리액 및 흄이 포함된 기류가 유입되는 제1 내지 제3 회수공간(RS1, RS2, RS3)을 제공한다. 제1 회수공간(RS1)은 제1회수통(110)에 의해 정의되고, 제2 회수공간(RS2)은 제1 회수통(110)과 제2회수통(120) 간의 이격 공간에 의해 정의되며, 제3 회수공간(RS3)은 제2회수통(120)과 제3회수통(130) 간의 이격 공간에 의해 정의된다.
제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 각 상면은 중앙부가 개방된다. 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)은 연결된 측벽으로부터 개방부로 갈수록 대응하는 바닥면과의 거리가 점차 증가하는 경사면으로 이루어진다. 기판(W)으로부터 비산된 처리액은 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)의 상면들을 따라 회수 공간들(RS1, RS2, RS3) 안으로 흘러간다.
제1 회수공간(RS1)에 유입된 제1 처리액은 제1 회수라인(141)을 통해 외부로 배출된다. 제2 회수공간(RS2)에 유입된 제2 처리액은 제2 회수라인(143)을 통해 외부로 배출된다. 제3 회수공간(RS3)에 유입된 제3 처리액은 제3 회수라인(145)을 통해 외부로 배출된다.
공정 배기부(500)는 처리 용기(100) 내부의 배기를 담당한다. 일 예로, 공정 배기부(500)는 공정시 제1 내지 제3 회수통(110, 120, 130)중 처리액을 회수하는 회수통에 배기압력(흡입압력)을 제공하기 위한 것이다. 공정 배기부(500)는 배기덕트(190)와 연결되는 배기라인(510), 댐퍼(520)를 포함한다. 배기라인(510)은 배기펌프(미도시됨)로부터 배기압을 제공받으며 반도체 생산라인의 바닥 공간에 매설된 메인 배기라인과 연결된다.
한편, 처리 용기(100)는 처리 용기(100)의 수직 위치를 변경시키는 승강 유닛(600)과 결합된다. 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 기판 지지 유닛(200)에 대한 처리 용기(100)의 상대 높이가 변경된다.
승강 유닛(600)은 브라켓(612), 이동 축(614), 그리고 구동기(616)를 포함한다. 브라켓(612)은 처리 용기(100)의 외벽에 고정설치된다. 브라켓(612)에는 구동기(616)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(614)이 고정결합된다. 기판(W)이 척 스테이지(210)에 로딩 또는 척 스테이지(210)로부터 언로딩될 때 척 스테이지(210)가 처리 용기(100)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(100)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통들(110, 120, 130)로 유입될 수 있도록 처리 용기(100)의 높이가 조절된다. 처리 용기(100)와 기판(W) 간의 상대적인 수직 위치가 변경된다. 처리 용기(100)는 상기 각 회수공간(RS1, RS2, RS3) 별로 회수되는 처리액과 오염 가스의 종류를 다르게 할 수 있다. 일 실시예에 의하면, 승강 유닛(600)은 처리 용기(100)를 수직 이동시켜 처리 용기(100)와 기판 지지 유닛(200) 간의 상대적인 수직 위치를 변경시킨다.
기판 지지 유닛(200)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하며, 공정이 진행되는 동안 구동부(240)에 의해 회전될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 척 스테이지(210), 석영 윈도우(220), 회전부(230), 백노즐부(240), 가열 유닛(250)를 포함한다.
척 스테이지(210)는 원형의 상부면을 가진다. 척 스테이지(210)는 회전부(230)에 결합되어 회전된다.
회전부(230)는 중공형의 형상을 갖고, 척 스테이지(210)와 결합하여 척 스테이지(210)를 회전시킨다.
석영 윈도우(220)는 기판(W)과 척 스테이지(210) 상부에 위치한다. 석영 윈도우(220)는 가열 부재(250)를 보호하기 위해 제공된다. 석영 윈도우(220)는 투명하게 제공될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 척 스테이지(210)와 함께 회전될 수 있다. 석영 윈도우(220)는 지지 핀(224)들을 포함한다. 지지 핀(224)들은 석영 윈도우(220)의 상부 면 가장자리부에 소정 간격 이격되어 배치된다. 지지 핀(224)은 석영 윈도우(220)로부터 상측으로 돌출되도록 제공된다. 지지 핀(224)들은 기판(W)의 하면을 지지하여 기판(W)이 석영 윈도우(220)로부터 상측 방향으로 이격된 상태에서 지지되도록 한다.
석영 윈도우(220)에는 척킹 핀(212)들이 위치된다. 척킹 핀(212)들은 다수의 지지 핀(224)들에 의해 지지된 기판(W)이 정 위치에 놓이도록 기판(W)을 정렬한다. 공정 진행시 척킹 핀(212)들은 기판(W)의 측부와 접촉되어 기판(W)이 정 위치로부터 이탈되는 것을 방지한다.
백노즐부(240)는 기판(W)의 배면으로 고온의 탈이온수를 분사하기 위해 제공된다.
가열 유닛(250)은 기판 지지 유닛(200)의 내측에 설치된다. 가열 유닛(250)은 스트립 공정 진행 중 기판(W)을 가열한다. 가열 부재(250)는 척 스테이지(210)의 상부에 설치된다. 가열 부재(250)는 서로 상이한 직경으로 제공된다. 가열 부재(250)는 복수개가 제공될 수 있다. 가열 부재(250)는 링 형상으로 제공될 수 있다. 일 예로 가열 부재(250)는 링 형상으로 제공되는 복수의 램프(252)들로 제공될 수 있다. 각 램프(252)에는 온도 제어부(미도시됨)가 구성되어 있어 각각 제어가 가능할 수 있다. 가열 부재(250)는 동심의 다수의 구역들로 세분될 수 있다. 각각의 구역에는 각각의 구역을 개별적으로 가열시킬 수 있는 램프(252)들이 제공된다. 램프(252)들은 척 스테이지(210)의 중심에 대해 상이한 반경 거리에서 동심적으로 배열되는 링 형상으로 제공될 수 있다.
램프 유닛(900)은 기판 표면 처리 과정에서 기판 표면(감광막)을 승온시키고, 오존 처리 유체와의 반응성 및 OH 라디칼 활성화를 위해 기판으로 광을 조사한다. 램프 유닛(900)은 램프(910)와 램프(910)를 기판 상에서 이동시키기 위한 램프 구동부(920)를 포함할 수 있다. 램프(910)는 자외선을 조사하는 램프일 수 있다. 그러나, 램프는 이에 한정되는 것은 아니며, 적외선을 조사하는 램프를 포함하거나 또는 자외선과 적외선을 각각 조사하는 2개의 램프를 포함할 수 있다.
처리유체 공급 유닛(300)은 기판(W) 표면의 불필요한 포토레지스트 및 유기 잔여물(organic residue)을 제거하기 위한 오존 처리 유체를 기판 상으로 제공한다. 일 예로, 오존 처리 유체는 오존과 탈이온수(DIW)를 포함하는 혼합 유체일 수 있다. 오존은 탈이온수에 혼합(용해)된 상태로 사용될 수 있으며, 필요에 따라 질소 가스와 이산화탄소가 촉매 가스로 추가될 수 있다.
일 예로, 아래 설명에서는 증기에 오존가스가 포함된 오존 스팀을 이용한 처리유체 공급 유닛을 설명한다.
도 4는 유체 공급부를 설명하기 위한 도면이고, 도 5는 노즐을 보여주는 단면도이다.
도 3 내지 도 5를 참조하면, 처리액 공급 유닛(300)은 노즐 부재(310)와 유체 공급부(330)를 포함할 수 있다.
노즐 부재(310)는 노즐(320), 노즐 암(313), 지지 로드(315), 노즐 구동기(317)를 포함한다. 노즐(320)은 유체 공급부(330)를 통해 유체를 공급받는다.
유체 공급부(330)는 기판상의 포토레지스트막을 제거하기 위해 사용되는 오존 가스를 공급하기 위한 오존가스 공급부(332)와 기판 상의 포토레지스트막을 제거하기 위해 사용되는 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급부(334)를 포함할 수 있다.
노즐(320)은 오존 처리 유체를 기판(W) 표면으로 토출한다. 노즐 암(313)은 일 방향으로 길이가 길게 제공되는 암으로, 선단에 노즐(320)이 장착된다. 노즐 암(313)은 노즐(320)을 지지한다. 노즐 암(313)의 후단에는 지지 로드(315)가 장착된다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)의 하부에 위치한다. 지지 로드(315)는 노즐 암(313)에 수직하게 배치된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 하단에 제공된다. 노즐 구동기(317)는 지지 로드(315)의 길이 방향 축을 중심으로 지지 로드(315)를 회전시킨다. 지지 로드(315)의 회전으로 노즐 암(313)과 노즐(320)이 지지 로드(315)를 축으로 스윙 이동한다. 스트립 공정이 진행되는 동안 노즐(320)은 처리 용기(100)의 외측과 내측 사이를 스윙 이동할 수 있다. 그리고, 노즐(320)은 기판(W)의 중심과 가장 자리영역 사이 구간을 스윙 이동하며 오존 처리 유체를 토출할 수 있다.
노즐(320)은 혼합 공간(325) 그리고 토출구(329)를 포함할 수 있다. 탈이온수는 혼합 공간(325)으로 제공된다. 혼합공간(325)에는 오존 유입 통로(326)를 통해 오존가스 공급부(322)로부터 공급받은 오존가스가 유입되며, 오존가스는 혼합공간(325)에서 탈이온수와 접촉하게 된다. 이처럼, 오존가스는 탈이온수에 용해된다. 이렇게 혼합 공간(325)에서 생성된 고농도의 오존수(오존 처리 유체)는 토출구(329)를 통해 기판 표면으로 토출된다.
이와 같이, 노즐에서 오존 처리 유체를 만들어 기판으로 토출함으로써 오존이 분해되기 전에 기판에서 반응할 수 있다.
도 6 및 도 7은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치에서의 스트립 공정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 기판 스트립 공정은 기판 로딩 단계(S100), 프리 웨이팅 단계(S200), 스트립 단계(S300), 린스/건조 단계(S400) 그리고 기판 언로딩 단계(S500)를 포함할 수 있다.
기판 로딩 단계(S100) 기판은 기판 지지 유닛(200)에 로딩된다. 프리 웨이팅 단계(S200) 회전되는 기판 상으로 탈이온수를 공급하여 기판 표면을 웨이팅한다. 스트립 단계(S300) 회전되는 기판 표면으로 오존 스팀을 공급한다. 이때, 노즐(320)은 기판 중심에서 가장자리 또는 기판 가장자리에서 기판 중심으로 스윙 이동하면서 기판 표면을 스트립하게 된다. 스트립 단계(S300)에서 기판 표면으로 오존 처리 유체가 공급되는 동안 오존 처리 유체의 OH 라디칼 활성화를 높이기 위해 UV(자외선)을 조사할 수 있다.
린스/건조 단계(S400) 린스액을 이용하여 기판 표면을 린스 처리한 후 건조 유체를 이용하여 기판 건조를 실시하게 된다.
한편, 스트립 공정에서 OH 라디칼의 활성화를 유도하기 위해 기판을 가열할 수 있다. 기판 가열은 히터를 이용하거나 또는 백노즐에서 기판 저면으로 고온의 탈이온수를 공급하는 방식이 사용될 수 있다.
도 8에서와 같이, 유체 공급부(330a)는 오존가스 공급부(332)와 탈이온수 공급부(334) 외에 질소 공급부(335)와 이산화탄소 공급부(336)를 더 포함할 수 있다. 질소와 이산화탄소는 도 5에 도시된 오존 유입 통로(326)를 통해 노즐(320)로 공급될 수 있다. 질소와 이산화탄소는 오존 처리 유체의 오존 농도를 고농도로 유지시키기 위한 촉매 가스이다. 질소는 O2 →O로 분해하는 촉매제 역할을 하며 이산화탄소는 O3 →O2로 분해되는 것을 억제하는 역할을 하게 된다.
도 9는 본 발명의 변형예를 보여주는 도면이다.
도 9에서와 같이, 기판 처리 장치(10)는 자외선을 조사하는 제1램프(910-1)를 갖는 제1램프 유닛(900a)과, 적외선을 조사하는 제2램프(910-2)를 갖는 제2램프 유닛(900b)을 포함할 수 있으며, 제1램프(910-1)와 제2램프(910-2)는 스트립 공정에서 기판상으로 자외선과 적외선을 개별적으로 조사할 수 있다. 제1램프(910-1)와 제2램프(910-2)는 서로 독립된 램프 구동부(미도시됨)에 의해 개별적으로 이동될 수 있다.
일 예로, 불화크립톤(KrF) 포토레지스트(PR, 감광막)는 PAG+Resin+Inhibitor+Solvent를 포함하는데, 이중에 PAG(photo acid generator; 광산 생성제)는 자외선(UV)에 의해 H+로 분해 방출하게 된다. 그리고, 적외선에 의해 기판(감광막)이 120~130℃로 가열되면 H+가 확산되어 resin이 수용성으로 변화면서 스트립 효율을 향상시킬 수 있게 된다.
따라서, 스트립 공정에서 오존 처리 유체를 기판에 공급하면서 자외선과 적외선을 기판으로 조사하면, 적외선은 기판 가열 및 오존수의 반응성을 향상시키고, 자외선은 감광막을 수용성화하여 OH 라디칼의 활성화를 높여주게 된다.
도 10은 본 발명의 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 10에서와 같이, 램프 유닛(900b)의 램프(910-3)는 램프 지지대(930) 상에서 회동 가능하게 장착될 수 있다. 따라서, 램프(910-3)의 조사방향을 분사 노즐(320)이 오존 처리 유체를 토출하는 지점을 향하도록 조절할 수 있다.
도 11은 본 발명의 또 다른 변형예를 보여주는 도면이다.
도 11에서와 같이, 램프(910-9)는 노즐 부재(310)의 노즐 암(313)에 설치될 수 있다. 즉, 램프(910-9)는 노즐(320)에 인접하게 배치되어 노즐(320)의 이동 방향과 동일한 방향으로 함께 이동하면서 기판 상으로 광(적외선 또는 자외선)을 조사할 수 있다. 도시하지 않았지만, 노즐 암(313)에는 복수개의 램프가 장착될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명은 황산을 사용하지 않고 오존수를 이용하여 포토레지스트 스트립, 유기 잔여물을 제거한다. 오존수는 약액 사용 후 오존 가스와 물로 분해되므로 폐수처리 비용이 절감되며 환경오염을 유발하지 않는다. 한편, Implantation or PLAD Strip시 오존수의 PR Strip 성능이 황산에 비해 낮으므로 OH radical의 활성화가 필요하다. 따라서, 본 발명에서는 자외선 및 적외선을 기판으로 조사하여 OH radical의 활성화에 기여할 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.
10 : 기판 처리 장치
100 : 처리 용기
200 : 기판 지지 유닛
280 : 가열 유닛
300 : 처리 유체 공급 유닛
500 : 공정 배기부
900 : 램프 유닛

Claims (27)

  1. 기판 처리 방법에 있어서:
    오존 가스가 포함된 오존 처리유체를 생성하는 혼합 단계; 및
    상기 오존 처리 유체를 이용하여 기판 표면을 처리하는 제거 단계를 포함하되;
    상기 제거 단계는
    램프를 이용하여 기판을 조사하고,
    상기 혼합 단계는
    상기 오존 처리유체에 이산화탄소를 혼합하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 오존 처리 유체는
    오존 가스가 탈이온수에 용존된 오존수인 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 혼합 단계는
    상기 오존수에 질소가스를 혼합하는 기판 처리 방법.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 제거 단계는
    기판으로 자외선을 조사하는 기판 처리 방법.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제거 단계는
    기판으로 적외선을 조사하는 기판 처리 방법.
  6. 기판 처리 방법에 있어서:
    오존 가스가 포함된 오존 처리 유체를 생성하는 혼합 단계; 및
    상기 오존 처리 유체를 이용하여 기판 표면을 처리하는 제거 단계를 포함하되;
    상기 제거 단계는
    램프들을 이용하여 기판으로 자외선과 적외선을 동시에 조사하는 기판 처리 방법.
  7. 제1항 내지 제6항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제거 단계는
    기판 저면에 열원을 제공하거나 또는 기판 저면으로 고온의 탈이온수를 공급하는 기판 처리 방법.
  8. 제1항 내지 제6항 중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 제거 단계는
    회전되는 기판 상으로 노즐이 스윙 이동하면서 상기 오존 처리 유체를 분사하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제거 단계는
    기판 상에서 상기 오존 처리 유체가 분사된 영역에 상기 램프의 광을 조사하는 기판 처리 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 혼합 단계에서
    상기 오존 처리 유체는 상기 노즐 내에서 혼합된 후 기판으로 분사되는 기판 처리 방법.
  11. 제1항 내지 제6항중 어느 하나의 항에 있어서,
    상기 오존 처리 유체는 상기 기판 표면의 감광막 또는 유기 잔여물을 제거하는 기판 처리 방법.
  12. 챔버;
    기판이 안착되는 기판 지지 유닛;
    오존 가스를 공급하기 위한 오존 가스 공급부;
    상기 오존 가스 공급부로부터 공급받은 오존가스가 포함된 오존 처리 유체를 기판 상으로 토출하는 분사 노즐;
    상기 분사 노즐로 탈이온수를 공급하기 위한 탈이온수 공급부;
    상기 분사 노즐로 촉매 가스를 공급하기 위한 촉매 가스 공급부; 및
    상기 기판상으로 빛을 조사하는 램프 유닛을 포함하되;
    상기 분사 노즐은
    상기 탈이온수 공급부로부터 공급받은 탈이온수와 상기 오존가스 공급부로부터 공급받은 오존가스가 혼합되는 혼합 공간; 및
    상기 혼합 공간에서 혼합된 오존 처리 유체가 토출되는 토출구를 포함하고,
    상기 촉매 가스 공급부는 촉매가스를 상기 혼합 공간으로 제공하고,
    상기 촉매 가스는 이산화탄소를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 삭제
  14. 삭제
  15. 챔버;
    기판이 안착되는 기판 지지 유닛;
    오존 가스를 공급하기 위한 오존 가스 공급부;
    상기 오존 가스 공급부로부터 공급받은 오존가스가 포함된 오존 처리 유체를 기판 상으로 토출하는 분사 노즐; 및
    상기 기판상에서 상기 오존 처리 유체가 분사된 영역으로 빛을 조사하는 램프 유닛을 포함하되;
    상기 램프 유닛은
    자외선을 조사하는 UV 램프와 적외선을 조사하는 IR램프를 포함하고, 상기 UV램프와 상기 IR램프는 동시에 기판 상에서 조사하는 기판 처리 장치.
  16. 삭제
  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은 기판을 가열하기 위한 가열 유닛을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  20. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛은 기판 저면으로 고온의 유체를 분사하는 백 노즐을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  21. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 분사 노즐이 기판의 중심에서 가장자리로 이동하면서 오존 처리 유체를 분사하도록 상기 분사 노즐을 스윙 이동시키는 노즐 구동기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  22. 제21항에 있어서,
    상기 분사 노즐 및 상기 램프 유닛이 설치되는 아암을 더 포함하고,
    상기 아암은 상기 노즐 구동기에 의해 구동되는 기판 처리 장치.
  23. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛과 상기 분사 노즐 및 상기 램프 유닛의 상대 위치가 변경되도록 상기 분사 노즐 및 상기 램프 유닛을 이동시키는 이동 유닛; 및
    상기 기판에서 상기 오존 처리 유체 및 상기 빛이 제공되는 영역이 변경되도록 상기 이동 유닛을 제어하는 제어기를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  24. 제12항 또는 제15항에 있어서,
    상기 분사 노즐과 상기 램프 유닛은 별도의 구동기에 의해 개별적으로 구동되는 기판 처리 장치.
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 제12항에 있어서,
    상기 촉매 가스는
    질소 가스를 더 포함하는 기판 처리 장치.
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