KR102152907B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
기판을 처리하는 방법으로는 챔버 내에 형성된 처리 공간에 위치된 상기 기판으로 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 처리 단계, 상기 처리 공간에 위치된 상기 기판으로 유기 용제를 공급하여 상기 기판 상의 잔류액을 치환하는 린스 단계, 그리고 상기 기판 상의 유기 용제를 제거하는 건조 단계를 포함하되, 상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 단계에서 상기 처리 공간의 압력보다 높다. 이로 인해 제2용제에 의해 잔류 액이 제거되는 과정에서 패턴의 리닝 발생의 빈도를 줄일 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체소자를 제조하기 위해서, 기판에 사진, 식각, 애싱, 이온 주입, 그리고 박막 증착 등의 다양한 공정들을 통해 원하는 패턴을 기판에 형성된다. 각각의 공정은 시간이 지남에 따라 다양해지고 복잡해져 오염물 및 파티클이 생성된다. 이 때문에 각각의 공정들은 진행 전후단계에서 기판을 세정하는 세정 공정이 실시된다.
일반적으로 식각 공정이나 세정 공정은 케미칼을 공급하고, 이를 린스한 후에 건조한다. 린스에 사용되는 액은 순수 및 유기 용제를 포함하며, 표면장력이 낮은 순서대로 공급된다. 그러나 기술의 발전으로 인해 패턴들 간의 간격이 미세화됨에 따라 린스액이 건조되는 과정에서 패턴의 리닝(Leaning) 현상이 발생된다.
이러한 리닝 현상은 패턴 붕괴 등 다양한 공정 불량이 일으키며, 이를 방지하기 위해 초임계 공정을 추가적으로 실시하는 등, 그 공정이 복잡화되어 가고 있다.
현재에는 기판을 액 처리하고, 그 잔류 액을 제거하는데에 다양한 공정과 많은 시간이 소요되며, 이를 감축시킬 수 있는 대안을 필요로 한다.
한국 공개 특허 번호 2011-0116467
본 발명은 기판 상에 잔류 액을 제거하는 과정에서 발생되는 리닝 현상을 방지할 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기판 상에 잔류 액을 제거하는 과정에서 수행되는 공정을 감축시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한 본 발명은 기판 상에 잔류 액을 제거하는 과정에 소요되는 시간을 단축시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다.
기판을 처리하는 방법으로는 챔버 내에 형성된 처리 공간에 위치된 상기 기판으로 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 처리 단계, 상기 처리 공간에 위치된 상기 기판으로 유기 용제를 공급하여 상기 기판 상의 잔류액을 치환하는 린스 단계, 그리고 상기 기판 상의 유기 용제를 제거하는 건조 단계를 포함하되, 상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 단계에서 상기 처리 공간의 압력보다 높다.
상기 처리 단계와 상기 린스 단계 사이에는, 상기 기판 상에 유기 용제를 공급하여 상기 처리액을 치환하는 치환 단계를 더 포함하되, 상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 치환 단계에서 상기 처리 공간의 압력보다 높을 수 있다.
상기 치환 단계에서 사용되는 유기 용제와 상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 동일한 용제일 수 있다.
상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 가열된 상태로 상기 기판 상에 공급될 수 있다. 상기 처리 단계와 상기 린스 단계 사이에는, 상기 기판 상에 유기 용제를 공급하여 상기 처리액을 치환하는 치환 단계를 더 포함하되, 상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 상기 치환 단계에서 사용되는 유기 용제보다 높은 온도로 제공될 수 있다. 상기 치환 단계에서 사용되는 유기 용제와 상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 동일한 용제일 수 있다.
상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 공간에 공급되는 가열된 가스에 의해 조절될 수 있다. 상기 린스 단계에서 유기 용제의 공급은 상기 가열된 가스에 의해 상기 처리 공간이 가압된 후에 이루어질 수 있다. 상기 린스 단계에서 상기 처리 공간에 상기 가열된 가스가 공급될 때에는, 상기 린스 단계에서 사용될 유기 용제가 수용된 수용 공간이 상기 린스 단계의 처리 공간의 압력으로 가압되고 상기 린스 단계의 처리 공간의 온도로 가열될 수 있다. 상기 린스 단계에서 상기 처리 공간은 상기 가열된 가스의 공급에 의해 압력이 10 바(bar) 이상이고, 온도가 150 도(℃) 이상으로 제공될 수 있다.
또한 기판을 처리하는 방법으로는 챔버 내에 형성된 처리 공간에 위치된 상기 기판으로 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 처리 단계, 상기 기판으로 제1용제를 공급하여 상기 기판 상의 처리액을 치환하는 제1용제 공급 단계, 상기 기판으로 제2용제를 공급하여 상기 기판 상의 제1용제를 치환하는 제2용제 공급 단계, 그리고 상기 기판 상의 제2용제를 제거하는 건조 단계를 포함하되, 상기 제2용제 공급 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 단계 및 상기 제1용제 공급 단계 각각의 상기 처리 공간의 압력보다 높다.
상기 제2용제 공급 단계에서 상기 처리 공간의 온도는 상기 처리 단계 및 상기 제1용제 공급 단계 각각에서 상기 처리 공간의 온도보다 높을 수 있다.
상기 제1용제와 상기 제2용제는 동일한 용제이며, 상기 용제는 이소프로필알코올(IPA)를 포함할 수 있다.
상기 제1용제 공급 단계와 상기 제2용제 공급 단계의 사이에는, 상기 처리 공간을 가압하는 가압 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 가압 단계에는 상기 처리 공간에 가열된 가스를 공급할 수 있다.
또한 처리 공간에 위치된 기판을 처리하는 방법은 상기 처리 공간에 위치된 상기 기판 상에 처리액을 공급하고, 상기 기판 상의 잔류액을 치환액으로 치환하고, 상기 기판으로부터 상기 치환액을 제거하되, 상기 치환액을 공급할 때에는 상기 처리액을 공급할 때보다 상기 처리 공간의 압력을 더 높게 가압하여 상기 치환액의 표면 장력을 낮춘다.
상기 치환액은 유기 용제를 포함할 수 있다. 상기 치환액을 공급할 때에는 상기 처리 공간의 압력이 10 바(bar) 이상이고, 온도가 150 도(℃) 이상으로 제공될 수 있다. 상기 치환액은 이소프로필알코올(IPA)일 수 있다.
또한 기판을 처리하는 장치는 내부에 처리 공간이 형성되는 챔버, 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛, 상기 처리 공간을 가압하는 가압 유닛, 그리고 상기 액 공급 유닛 및 상기 가압 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 기판 지지 유닛은, 기판이 놓여지는 지지 플레이트 및 상기 지지 플레이트를 회전시키는 회전 구동 부재를 포함하고, 상기 액 공급 유닛은 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 처리액을 공급하는 처리 노즐 및 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 유기 용제를 공급하는 린스 노즐을 포함하되, 상기 제어기는 처리액이 공급될 때보다 유기 용제가 공급될 때에 상기 처리 공간의 압력이 높도록 상기 액 공급 유닛 및 상기 가압 유닛을 제어한다.
상기 액 공급 유닛은 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 치환액을 공급하는 치환 노즐을 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 처리액, 치환액, 그리고 유기 용제가 순차적으로 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하고, 상기 제어기는 치환액이 공급될 때보다 유기 용제가 공급될 때에 상기 처리 공간의 압력이 높도록 상기 액 공급 유닛 및 상기 가압 유닛을 제어할 수 있다.
상기 가압 유닛은 상기 챔버에 연결되어 상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 유기 용제가 공급될 때의 상기 처리 공간의 압력은 상기 가스 공급 라인으로부터 공급된 가스에 의해 가압될 수 있다.
상기 액 공급 유닛은, 내부에 수용 공간이 형성되며, 상기 린스 노즐과 연결되는 수용 탱크를 더 포함하고, 상기 가압 유닛은 상기 가스 공급 라인으로부터 분기되어 상기 수용 공간에 가스를 공급하는 분기 라인을 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 처리 공간 및 상기 수용 공간이 함께 가압되도록 상가 가압 유닛을 제어할 수 있다.
상기 액 공급 유닛은 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 제1온도의 치환액을 공급하는 치환 노즐과 상기 린스 노즐에 공급되는 유기 용제를 제2온도로 가열하는 가열 부재를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 처리액, 치환액, 그리고 유기 용제가 순차적으로 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하고, 상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높을 수 있다.
상기 장치는, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 공급된 액을 배출하는 배출관과 상기 처리 공간을 배기하는 배기관을 더 포함하되, 상기 제어기는 치환액을 공급한 이후, 그리고 유기 용제를 공급하기 전에 상기 배출관 및 상기 배기관을 닫을 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 제2용제의 표면 장력은 낮춘다. 이로 인해 제2용제에 의해 잔류 액이 제거되는 과정에서 패턴의 리닝 발생의 빈도를 줄일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 제2용제는 제1용제가 공급된 때보다 높은 압력 분위기에서 공급된다. 이로 인해 제2용제의 표면 장력을 제1용제보다 낮출 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 제2용제는 제1용제가 공급된 때보다 높은 온도 분위기에서 공급된다. 이로 인해 제2용제의 표면 장력을 제1용제보다 낮출 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 액 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 용제의 온도, 압력, 그리고 표면 장력 간의 관계를 보여주는 그래프들이다.
도 5는 도 2의 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이다.
도 6 내지 도 11은 도 2의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 12는 도 4의 플로우 차트의 다른 실시예이다.
도 13은 도 4의 플로우 차트의 또 다른 실시예이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 발명은 도 1 내지 도 13을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가지고, 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드 포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)을 복수 개가 제공되고, 기판은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어 내에 위치된다. 캐리어(18)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260)이 배치된다. 공정 챔버들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공될 수 있다. 공정 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260)이 A X B(A와 B는 각각 1 이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송 챔버(240)의 양측 각각에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.
상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에 단층으로 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 상술한 바와 달리 다양한 배치로 제공될 수 있다. 또한 공정 챔버들(260) 중 이송 챔버(240)의 일측에는 기판을 액 처리 공정을 수행하고, 타측에는 액 처리 공정이 수행된 기판을 건조 처리하는 공정을 수행할 수 있다. 건조 처리 공정은 초임계 처리 공정일 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)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(220)에서 이송 프레임(140)과 마주보는 면과 이송 챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)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.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220) 및 공정 챔버들(260) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다.
아래에서는 공정 챔버(260)에 제공된 기판 처리 장치(300)에 대해 설명한다. 본 실시예에는 기판 처리 장치(300)이 기판에 대해 액 처리 공정을 수행하는 것을 일 예로 설명한다. 액 처리 공정은 기판을 세정 처리하는 공정을 포함한다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 챔버(310), 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 액 공급 유닛(400), 가압 유닛(500), 그리고 제어기(600)를 포함한다. 챔버(310)는 내부에 기판(W)을 처리하는 공정이 수행되는 처리 공간(312)을 제공한다. 챔버(310)의 바닥면에는 배기관(314)이 설치된다. 배기관(314)은 처리 공간(312)을 배기하는 관으로 제공된다. 배기관(314)에는 감압 부재(미도시)가 설치될 수 있다.
처리 용기(320)는 처리 공간(312)에 위치되며, 상부가 개방된 컵 형상으로 제공된다. 상부에서 바라볼 때 처리 용기(320) 배기관과 중첩되도록 위치된다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 외부 회수통(326)과 내부 회수통(322)의 사이 공간(326a)은 각각 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,326b)은 각각의 회수통(322,326)을 통해 유입된 처리액을 배출하는 배출관으로 기능한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(340)는 처리 용기(320)의 내에 배치된다. 스핀 헤드(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 모터(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(334)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)와 스핀 헤드(340) 간에 상대 높이를 조절한다. 승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다.
상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 처리 용기(320) 대신 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(400)은 기판(W) 상에 다양한 종류의 액들을 공급한다. 도 3은 도 2의 액 공급 유닛을 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 액 공급 유닛(400)은 케미칼 노즐(410), 처리액 노즐(420), 제1용제 노즐(430), 그리고 제2용제 노즐(440)을 포함한다. 케미칼 노즐(410), 처리액 노즐(420), 제1용제 노즐(430), 그리고 제2용제 노즐(440) 각각(이하, 노즐들)은 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 여기서 공정 위치는 노즐들((410 내지 440)이 처리 용기(320) 내에 위치된 기판(W) 상에 액을 토출 가능한 위치이고, 대기 위치는 노즐들(410 내지 440)이 공정 위치를 벗어나 대기되는 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 노즐들(410 내지 440)이 기판(W)의 중심으로 액을 공급할 수 있는 위치일 수 있다. 예컨대, 상부에서 바라볼 때 노즐들(410 내지 440)은 직선 이동 또는 축 이동되어 공정 위치와 대기 위치 간에 이동될 수 있다.
케미칼 노즐(410), 처리액 노즐(420), 제1용제 노즐(430), 그리고 제2용제 노즐(440)은 서로 다른 종류의 액을 토출한다. 케미칼 노즐(410)은 케미칼을 토출한다. 케미칼은 기판(W) 상의 형성된 막을 식각 처리하거나, 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 제거할 수 있는 액으로 제공된다. 예컨대, 케미칼은 강산 또는 강염기의 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산, 불산, 또는 암모니아를 포함할 수 있다.
처리액 노즐(420)은 처리액을 토출한다. 처리액은 기판(W) 상에 잔류된 케미칼을 제거할 수 있는 액일 수 있다. 예컨대, 처리액은 순수일 수 있다.
제1용제 노즐(430)는 제1용제를 토출하고, 제2용제 노즐(440)은 제2용제를 토출한다. 선택적으로, 제1용제 및 제2용제는 하나의 노즐로부터 토출될 수 있다. 제1용제는 기판(W) 상에 잔류된 액을 치환할 수 있는 치환액으로 제공되고, 제2용제는 기판(W) 상에 잔류된 액을 린스 처리하는 린스액으로 제공될 수 있다.된다. 일 예에 의하면, 제1용제와 제2용제는 각각 유기 용제일 수 있다. 제1용제 및 제2용제 각각은 동일한 종류의 액일 수 있다. 도 4는 도 3의 용제의 온도, 압력, 그리고 표면 장력 간의 관계를 보여주는 그래프들이다. 도 4를 참조하면, 제1용제와 제2용제는 서로 다른 상태로 제공될 수 있다. 제2용제는 제1용제에 비해 표면 장력이 낮은 상태로 제공된다. 제2용제는 온도가 높아질수록 표면 장력이 낮아진다. 따라서 제2용제는 제1용제에 비해 높은 온도로 제공될 수 있다. 제2용제는 제1용제보다 압력이 높은 상태에서 공급될 수 있다. 압력이 높아질수록 제2용제의 끓는점은 함께 높아지며, 제2용제는 액상 상태에서 제1용제보다 높은 온도로 공급될 수 있다.
제1용제 노즐(430)에는 제1용제 공급 라인(432)이 연결된다. 제1용제 공급 라인(432)은 제1탱크(438)에 수용된 제1용제를 제1용제 노즐(430)에 공급한다. 제2용제 노즐(440)에는 제2용제 공급 라인(442)이 연결된다. 제2용제 공급 라인(442)은 제2탱크(450)에 수용된 제2용제를 제2용제 노즐(440)에 공급한다. 제2탱크(450)에는 히터(454)가 설치된다. 히터(454)는 제2탱크(450) 내에 수용된 제2용제의 표면 장력이 낮아지도록 제2탱크(450)를 가열한다.
가압 유닛(500)은 제2용제의 끓는점이 높아지도록 제2용제를 가압한다. 가압 유닛(500)은 처리 공간(312) 및 제2탱크(450)의 수용 공간(452)을 가압한다. 가압 유닛(500)은 가스 공급 라인(510), 가열 부재(530), 그리고 분기 라인(520)을 포함한다. 가스 공급 라인(510)은 챔버(310)에 연결되어 처리 공간(312)에 가스를 공급한다. 가스 공급 라인(510) 상에는 가열 부재(530)가 설치되며, 가열 부재(530)는 가스 공급 라인(510)에 흐르는 가스를 가열한다. 이에 따라 공정 챔버(310) 내에는 가열된 가스가 공급되며, 공정 챔버(310)의 내부 공간의 온도 및 압력은 높아질 수 있다. 분기 라인(520)은 가스 공급 라인(510)으로부터 분기되어 제2탱크(450)에 연결된다. 분기 라인(520)은 제2탱크(450)의 내부에 가스를 공급한다. 이에 따라 제2탱크(450) 내에 공급된 가스는 제2탱크(450)의 수용 공간(452)은 가압될 수 있다. 예컨대, 가스 공급 라인(510)에 흐르는 가스는 비활성 가스일 수 있다. 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다.
제어기(600)는 액 공급 유닛(400) 및 가압 유닛(500)을 제어한다. 제어기(600)는 케미칼, 처리액, 제1용제, 그리고 제2용제가 순차적으로 공급되도록 액 공급 유닛(400)을 제어할 수 있다. 또한 제어기(600)는 제2탱크(450)의 수용 공간(452) 및 처리 공간(312)을 가압하여 제2용제의 끓는점이 높아지도록 가압 유닛(500)을 제어할 수 있다. 또한 제어기(600)는 처리 공간(312)을 가압할 때 또는 가압하기 직전에 처리 공간(312)의 가압 효율을 높이고자, 배출관(322b,326b) 및 배기관(314)을 닫는다. 이는 처리 공간(312)에 공급된 가스가 배출관(322b,326b) 또는 배기관(314)을 통해 유실되는 것을 방지하기 위함이다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 처리하는 과정을 설명한다. 도 5는 도 2의 기판을 처리하는 과정을 보여주는 플로우 차트이고, 도 6 내지 도 11은 도 2의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 도면들이다. 도 5 내지 도 11을 참조하면, 기판(W)을 처리하는 방법으로는, 케미칼 공급 단계(S100), 처리액 공급 단계(S200), 제1용제 공급 단계(S300), 가압 단계(S400), 제2용제 공급 단계(S500), 그리고 건조 단계(S600)를 포함한다. 케미칼 공급 단계(S100), 처리액 공급 단계(S200), 제1용제 공급 단계(S300), 가압 단계(S400), 제2용제 공급 단계(S500), 그리고 건조 단계(S600)는 순차적으로 진행된다. 각 단계가 진행되는 중에 기판(W)은 회전된다. 케미칼 공급 단계(S100)에는 기판(W) 상에 케미칼을 공급한다. 케미칼은 기판(W) 상에 형성된 막 또는 잔류 파티클을 제거한다. 막 또는 파티클이 제거되면, 처리액 공급 단계(S200)를 진행하여 기판(W) 상에 잔류된 케미칼을 제거한다. 처리액 공급 단계(S200)에는 처리액을 공급하여 기판(W) 상에 케미칼을 제거한다. 처리액에 의해 잔류 케미칼이 제거되면, 제1용제 공급 단계(S300)를 수행한다. 제1용제 공급 단계(S300)에는 기판(W) 상에 제1온도(T1)의 제1용제를 공급하여 기판(W) 상에 잔류된 처리액을 치환한다. 여기서 제1온도(T1)는 상온을 포함할 수 있다. 기판(W) 상의 잔류 처리액은 제1용제로 치환된다. 제1용제의 치환이 완료되면, 가압 단계(S400)를 수행한다.
가압 단계(S400)에는 처리 공간(312) 및 수용 공간(452) 각각을 가압 및 가열한다. 처리 공간(312) 및 수용 공간(452) 각각은 가압되어 제2용제의 끓는점이 높아진다. 예컨대, 처리 공간(312) 및 수용 공간(452) 각각의 압력은 10 바(bar) 일 수 있다. 이와 동시에 처리 공간(312) 및 수용 공간(452) 각각이 가열되어 제2용제가 제2온도(T2)로 가열된다. 제2온도는 상압에서 제1용제의 끓는점보다 높은 온도일 수 있다. 제2온도(T2)는 150도(℃)를 포함할 수 있다. 처리 공간(312) 및 수용 공간(452) 각각이 제2용제를 제2온도(T2)에 도달 및 유지할 수 있는 조건이 완성되면, 제2용제 공급 단계(S500)가 진행된다.
제2용제 공급 단계(S500)에는 기판(W) 상에 제2용제를 공급하여 기판(W) 상에 잔류된 제1용제를 치환한다. 제2용제 공급 단계(S500)에는 제2용제가 제2온도(T2)를 가지며, 처리 공간(312)은 처리액 공급 단계(S200) 및 제1용제 공급 단계(S300)에 비해 높은 압력으로 제공된다. 제2용제 공급 단계(S500)가 완료되면, 기판(W)의 액 공급을 중지하고, 건조 단계(S600)를 수행한다. 건조 단계(S600)에는 기판(W) 상의 제2용제가 충분히 건조되도록 기판(W)을 케미칼 공급 단계(S100), 처리액 공급 단계(S200), 제1용제 공급 단계(S300), 가압 단계(S400), 그리고 제2용제 공급 단계(S500)에서 보다 높은 속도로 회전시킨다. 제2용제는 제1용제보다 낮은 표면 장력을 가지며, 건조되는 과정에서 패턴의 리닝(Leaning)을 최소화한다. 이러한 제2용제를 건조시키는 과정에서 발생되는 리닝의 빈도는 제1용제를 건조시킬 때보다 줄어들 수 있으며, 리닝에 의한 공정 불량을 최소화할 수 있다.
따라서 제1용제를 건조하기 위해 기판(W)을 처리 공간(312)의 외부로 반송하여 추가 실시하여야 하는 건조 공정을 생략할 수 있다. 예컨대, 추가 실시되는 건조 공정은초임계 공정일 수 있다.
또한 본 발명의 실시예는 기판(W)의 액 공급 공정에서 액 건조 공정까지의 과정을 동일 공간에서 수행되므로, 기판(W)의 반송에 대한 소요 시간이 단축시킬 수 있으며, 기판(W)을 반송하는 과정에서 발생되는 기판(W) 손상 등의 문제를 방지할 수 있다.
또한 상술한 실시예에는 케미칼 공급 단계(S100), 처리액 공급 단계(S200), 제1용제 공급 단계(S300), 가압 단계(S400), 제2용제 공급 단계(S500), 그리고 건조 단계(S600)가 순차적으로 진행되는 것으로 설명하였다. 그러나 도 12와 같이, 제1용제 공급 단계(S300)는 생략되고, 기판(W) 상에 잔류된 처리액을 제2온도(T2)의 제2용제로 치환할 수 있다.
또한 제1용제 공급 단계(S300)와 제2용제 공급 단계(S500)는 생략되고, 가압 단계(S400b)는 케미칼 공급 단계(S100b)와 처리액 공급 단계(S200b) 사이에 수행될 수 있다. 즉, 케미칼 공급 단계(S100b), 가압 단계(S400b), 처리액 공급 단계(S200b), 그리고 건조 단계(S600b)가 순차적으로 진행될 수 있다. 가압 단계(S400)는 처리액을 제2온도(T2)로 조절하여 처리액의 표면 장력을 낮출 수 있다.
312: 처리 공간 400: 액 공급 유닛
410: 케미칼 노즐 420: 처리액 노즐
430: 제1용제 노즐 440: 제2용제 노즐
500: 가압 유닛 600: 제어기

Claims (25)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    챔버 내에 형성된 처리 공간에서 상기 기판을 처리하되,
    상기 처리 공간에 위치된 상기 기판을 회전시키고, 회전되는 상기 기판으로 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 처리 단계와;
    상기 처리 공간에서 회전되는 상기 기판으로 유기 용제를 공급하여 상기 기판 상의 잔류액을 치환하는 린스 단계와;
    상기 기판 상의 유기 용제를 제거하는 건조 단계를 포함하되,
    상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 단계에서 상기 처리 공간의 압력보다 높고,
    상기 처리 단계와 상기 린스 단계 사이에는, 상기 기판 상에 유기 용제를 공급하여 상기 처리액을 치환하는 치환 단계를 더 포함하고,
    상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 치환 단계에서 상기 처리 공간의 압력보다 높고,
    상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 상기 치환 단계에서 사용되는 유기 용제보다 높은 온도로 제공되고,
    상기 치환 단계에서 사용되는 유기 용제와 상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 동일한 용제인 기판 처리 방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 가열된 상태로 상기 기판 상에 공급되는 기판 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 제1항에 있어서,
    상기 치환 단계에서 사용되는 유기 용제와 상기 린스 단계에서 사용되는 유기 용제는 동일한 용제인 기판 처리 방법.
  7. 제1항, 제4항 및 제6항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 린스 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 공간에 공급되는 가열된 가스에 의해 조절되는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 린스 단계에서 유기 용제의 공급은 상기 가열된 가스에 의해 상기 처리 공간이 가압된 후에 이루어지는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 린스 단계에서 상기 처리 공간에 상기 가열된 가스가 공급될 때에는,
    상기 린스 단계에서 사용될 유기 용제가 수용된 수용 공간이 상기 린스 단계의 처리 공간의 압력으로 가압되고 상기 린스 단계의 처리 공간의 온도로 가열되는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 린스 단계에서 상기 처리 공간은 상기 가열된 가스의 공급에 의해 압력이 10 바(bar) 이상이고, 온도가 150 도(℃) 이상으로 제공되는 기판 처리 방법.
  11. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    챔버 내에 형성된 처리 공간에서 상기 기판을 처리하되,
    상기 처리 공간에 위치된 상기 기판을 회전시키고, 회전되는 상기 기판으로 처리액을 공급하여 상기 기판을 처리하는 처리 단계와;
    상기 처리 공간에서 회전되는 상기 기판으로 제1용제를 공급하여 상기 기판 상의 처리액을 치환하는 제1용제 공급 단계와;
    상기 처리 공간에서 회전되는 상기 기판으로 제2용제를 공급하여 상기 기판 상의 제1용제를 치환하는 제2용제 공급 단계와;
    상기 기판 상의 제2용제를 제거하는 건조 단계를 포함하되,
    상기 제2용제 공급 단계에서 상기 처리 공간의 압력은 상기 처리 단계 및 상기 제1용제 공급 단계 각각의 상기 처리 공간의 압력보다 높고,
    상기 제2용제 공급 단계에서 상기 처리 공간의 온도는 상기 처리 단계 및 상기 제1용제 공급 단계 각각에서 상기 처리 공간의 온도보다 높고,
    상기 제1용제와 상기 제2용제는 동일한 용제인 기판 처리 방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서,
    상기 제1용제와 상기 제2용제는 이소프로필알코올(IPA)를 포함하는 기판 처리 방법.
  14. 제11항 또는 제13항에 있어서,
    상기 제1용제 공급 단계와 상기 제2용제 공급 단계의 사이에는,
    상기 처리 공간을 가압하는 가압 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 가압 단계에는 상기 처리 공간에 가열된 가스를 공급하는 기판 처리 방법.
  16. 처리 공간에 위치된 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    상기 처리 공간에서 회전되는 상기 기판 상에 처리액을 공급하고,
    회전되는 상기 기판 상의 잔류액을 치환액으로 치환하고,
    상기 기판으로부터 상기 치환액을 제거하되,
    상기 치환액을 공급할 때에는 상기 처리액을 공급할 때보다 상기 처리 공간의 압력을 더 높게 가압하여 상기 치환액의 표면 장력을 낮추고,
    상기 치환액은 유기 용제를 포함하고,
    상기 유기 용제는 제1유기 용제와 제2유기 용제를 포함하고,
    상기 제2유기 용제가 상기 처리 공간에 공급될 때의 압력은 상기 제1유기 용제가 상기 처리 공간에 공급될 때의 압력보다 높고,
    상기 제2유기 용제가 공급될 때의 상기 처리 공간의 온도는 상기 제1유기 용제가 공급될 때의 상기 처리 공간의 온도보다 높고,
    상기 제1유기 용제와 상기 제2유기 용제는 동일한 기판 처리 방법.
  17. 삭제
  18. 제16항에 있어서,
    상기 치환액을 공급할 때에는 상기 처리 공간의 압력이 10 바(bar) 이상이고, 온도가 150 도(℃) 이상으로 제공되는 기판 처리 방법.
  19. 제16항 또는 제18항에 있어서,
    상기 치환액은 이소프로필알코올(IPA)인 기판 처리 방법.
  20. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    내부에 처리 공간이 형성되는 챔버와;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 처리 공간을 가압하는 가압 유닛과;
    상기 액 공급 유닛 및 상기 가압 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 기판 지지 유닛은,
    기판이 놓여지는 지지 플레이트와;
    상기 지지 플레이트를 회전시키는 회전 구동 부재를 포함하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 처리액을 공급하는 처리 노즐과;
    상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 유기 용제를 공급하는 린스 노즐을 포함하되,
    상기 제어기는 처리액이 공급될 때보다 유기 용제가 공급될 때에 상기 처리 공간의 압력이 높도록 상기 액 공급 유닛 및 상기 가압 유닛을 제어하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 치환액을 공급하는 치환 노즐을 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 처리액, 치환액, 그리고 유기 용제가 순차적으로 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하고,
    상기 제어기는 치환액이 공급될 때보다 유기 용제가 공급될 때에 상기 처리 공간의 압력이 높도록 상기 액 공급 유닛 및 상기 가압 유닛을 제어하고,
    상기 린스 노즐로 공급되는 상기 유기 용제는 상기 치환액으로 사용되는 유기 용제와 동일한 용제인 기판 처리 장치.
  21. 삭제
  22. 제20항에 있어서,
    상기 가압 유닛은,
    상기 챔버에 연결되어 상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 라인을 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 유기 용제가 공급될 때의 상기 처리 공간의 압력은 상기 가스 공급 라인으로부터 공급된 가스에 의해 가압되는 기판 처리 장치.
  23. 제22항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    내부에 수용 공간이 형성되며, 상기 린스 노즐과 연결되는 수용 탱크를 더 포함하고,
    상기 가압 유닛은,
    상기 가스 공급 라인으로부터 분기되어 상기 수용 공간에 가스를 공급하는 분기 라인을 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 처리 공간 및 상기 수용 공간이 함께 가압되도록 상기 가압 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  24. 제20항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 제1온도의 치환액을 공급하는 치환 노즐과;
    상기 린스 노즐에 공급되는 유기 용제를 제2온도로 가열하는 가열 부재를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 지지 플레이트에 놓인 기판 상에 처리액, 치환액, 그리고 유기 용제가 순차적으로 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하고,
    상기 제2온도는 상기 제1온도보다 높은 기판 처리 장치.
  25. 제22항 내지 제24항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 공급된 액을 배출하는 배출관과;
    상기 처리 공간을 배기하는 배기관을 더 포함하되,
    상기 제어기는 치환액을 공급한 이후, 그리고 유기 용제를 공급하기 전에 상기 배출관 및 상기 배기관을 닫는 기판 처리 장치.
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