KR102380461B1 - 기판 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 액 처리하는 방법 및 장치을 제공한다. 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 방법으로는, 상기 기판 상에 프리 웨트 액를 공급하여 상기 소수성 막질의 표면을 친수성으로 변화시키는 프리 웨팅 단계 및 상기 프리 웨팅 단계 이후에, 상기 기판 상에 케미칼을 공급하는 세정 처리 단계를 포함하되, 상기 프리 웨트 액은 유기용제 또는 계면활성제를 포함한다. 유기용제 또는 계면활성제를 소수성 막질에 공급하여 소수성 막질의 성질을 친수성으로 변화시킨다. 이에 따라 소수성 막질을 습식 세정 처리할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 장치{Method and Apparatus for treating substrate}
본 발명은 기판을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하기는 기판을 액 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 애싱, 식각, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 세정 공정은 기판 상에 잔류된 파티클을 제거하는 공정으로, 각각의 공정 전후 단계에서 진행된다.
이러한 세정 공정은 기판의 표면 성질에 따라 상이하게 적용된다. 특히 기판의 표면이 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN)와 같은 소수성 성질을 가지는 경우에는, 기판을 액 처리하는 습식 세정이 어렵다. 이로 인해 특허 문헌 1에 개시된 장치와 같이 가스 클러스터를 형성하고, 이를 이용하여 기판의 표면에 부착된 파티클을 제거한다.
그러나 분석 기기이 발달로 인해 기판 표면에 부착된 미세 파티클을 측정하였을 경우, 90 nm 이상의 파티클을 쪼개어 더 작게 만들고, 더 작아진 파티클이 기판의 표면에 재부착된다. 이에 따라 소수성 성질의 기판 표면에 대한 세정 수율이 낮아진다.
특허 문헌 1: 한국 특허 공개 번호: 2015-0013036
본 발명은 소수성 성질의 기판 표면에 대해 세정 효율을 향상시킬 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 소수성 성질의 기판 표면을 습식 세정 처리할 수 있는 방법 및 장치를 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 방법 및 장치을 제공한다. 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 방법으로는, 상기 기판 상에 프리 웨트 액를 공급하여 상기 소수성 막질의 표면을 친수성으로 변화시키는 프리 웨팅 단계 및 상기 프리 웨팅 단계 이후에, 상기 기판 상에 케미칼을 공급하는 세정 처리 단계를 포함하되, 상기 프리 웨트 액은 유기용제 또는 계면활성제를 포함한다.
상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고, 상기 유기용제는 이소프로필알코올일 수 있다. 상기 세정 처리 단계는 상기 기판 상에 상기 케미칼 및 상기 유기 용제의 혼합액을 공급하는 케미칼 세정 단계 및 상기 기판 상에 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 스프레이 방식으로 토출하는 스프레이 세정 단계를 포함하되, 상기 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액일 수 있다. 상기 케미칼 세정 단계와 상기 스프레이 세정 단계는 동시에 진행될 수 있다. 상기 스프레이 세정 단계는 상기 케미칼 세정 단계 이후에 진행될 수 있다.
또한 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 방법으로는, 상기 기판 상에 케미칼 및 유기 용제의 혼합액을 공급하는 케미칼 세정 단계 및 상기 기판 상에 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 스프레이 방식으로 토출하는 스프레이 세정 단계를 포함하되, 상기 케미칼 세정 단계와 상기 스프레이 세정 단계는 동시에 수행된다.
상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고, 상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이며, 상기 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액일 수 있다. 상기 케미칼 세정 단계에는 상기 제1처리 노즐이 상기 혼합액을 상기 기판의 중심에서 가장자리 영역으로 공급하고, 상기 스프레이 세정 단계에는 상기 제2처리 노즐이 상기 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 상기 기판의 중심에서 상기 가장자리 영역으로 공급하되, 상기 기판의 중심에서 상기 가장자리 영역을 향하는 방향에 대해 상기 제1처리 노즐은 전단에 위치하고, 상기 제2처리 노즐은 후단에 위치할 수 있다. 상기 케미칼 세정 단계 및 상기 스프레이 세정 단계 이전에는, 상기 기판 상에 프리 웨트 액를 공급하여 상기 소수성 막질의 표면을 친수성으로 변화시키는 프리 웨팅 단계를 더 포함하되, 상기 프리 웨트 액은 상기 유기용제 또는 계면활성제를 포함할 수 있다.
기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 장치는, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 프리 웨트 액 및 세정액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 제어기는 상기 세정액이 공급되기 전에, 상기 프리 웨트 액이 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하고, 상기 프리 웨트 액은 유기용제 또는 계면활성제를 포함한다.
상기 액 공급 유닛은 상기 프리 웨트 액을 공급하는 전처리 노즐, 상기 유기 용제 및 케미칼의 혼합액을 공급하는 제1처리 노즐, 그리고 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 스프레이 방식으로 공급하는 제2처리 노즐을 포함하되, 상기 제어기는 상기 혼합액, 그리고 상기 린스액 및 유기 용제 중 적어도 하나가 함께 공급되도록 상기 제1처리 노즐 및 상기 제2처리 노즐을 제어할 수 있다. 상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고, 상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이며, 상기 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액일 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 유기용제 또는 계면활성제를 소수성 막질에 공급하여 소수성 막질의 성질을 친수성으로 변화시킨다. 이에 따라 소수성 막질을 습식 세정 처리할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 기판 상에 케미칼을 공급하여 미소 크기 이하의 파티클을 제거하고, 린스액 또는 유기용제를 스프레이 방식으로 공급하여 미소 크기 이상의 파티클을 제거할 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 단면도이다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 8은 도 3의 액 공급 유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
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 실시예에는 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정 처리하는 공정을 일 예로 설명한다. 이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(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. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(18)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 양측에는 각각 공정챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 기판처리부(260)들이 제공된다. 공정챔버들(260) 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정챔버들(260)이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(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 공정처리모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정처리모듈(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.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정챔버(260) 간에, 그리고 공정챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정챔버(260)에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판처리장치(300)가 제공된다. 기판처리장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정챔버(260) 내의 기판처리장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정챔버(260) 내에 기판처리장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
기판처리장치(300)는 도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판처리장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강유닛(360), 액 공급 유닛(380), 그리고 제어기(500)를 포함한다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)는 내부회수통(322) 및 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 내부회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부회수통(326)의 사이공간(326a)은 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a,326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액들은 회수라인(322b,326b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 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 구동부(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. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 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 이동이 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(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. 선택적으로, 승강유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛은 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다. 액 공급 유닛(380)은 복수 개로 제공되며, 각각은 서로 상이한 종류의 처리액들을 공급한다. 도 3은 도 2의 액 공급 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 액 공급 유닛(380)은 전처리 부재(380), 세정 처리 부재(400), 그리고 건조 처리 부재(460)를 포함한다.
전처리 부재(380)는 기판(W) 상에 프리 웨트 액을 공급한다. 전처리 부재(380)는 노즐 이동 부재(381) 및 전처리 노즐(390)을 포함한다. 노즐 이동 부재(381)는 전처리 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 전처리 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 전처리 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치이다. 노즐 이동 부재(381)는 지지축(386), 아암(382), 그리고 구동기(388)를 포함한다. 지지축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(386)으로부터 수직하게 연장된다. 아암(382)의 끝단에는 전처리 노즐(390)이 고정 결합된다. 지지축(386)이 회전됨에 따라 전처리 노즐(390)은 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 전처리 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 전처리 노즐(390)은 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치되도록 위치될 수 있다. 예컨대, 프리 웨트액은 유기 용제 또는 계면활성제일 수 있다. 유기 용제는 이소 프로필 알코올(IPA)일 수 있다. 선택적으로, 지지축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 또한 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다.
세정 처리 부재(400)는 기판(W) 상에 제1처리액 및 제2처리액을 공급한다. 세정 처리 부재(400)는 노즐 이동 부재(410), 제1처리 노즐(420), 그리고 제2처리 노즐(430)을 포함한다. 노즐 이동 부재(410)는 제1처리 노즐(420) 및 제2처리 노즐(430)을 동시에 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 노즐 이동 부재(410)는 노즐 이동 부재(381)와 동일한 형상을 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 제1처리 노즐(420) 및 제2처리 노즐(430)은 노즐 이동 부재(410)의 아암의 끝단 저면에 고정 설치된다.
제1처리 노즐(420)은 제1처리액을 토출하고, 제2처리 노즐(430)은 제2처리액을 토출한다. 예컨대, 제1처리액은 케미칼 및 유기 용제를 혼합한 혼합액일 수 있다. 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 수산화 암모늄(NH4OH) 또는 암모니아(NH3)를 포함한 액일 수 있다. 유기 용제는 이소 프로필 알코올(IPA)일 수 있다. 선택적으로 케미칼은 산 성질을 가지는 액일 수 있다. 그러나 기판(W) 상에 잔류된 미소 크기 이하의 파티클을 세정하기 위해 제1처리액은 산 성질의 액보다 알칼리 성질의 액을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 알칼리 액의 제타 전위를 이용하여 미소 크기 이하의 파티클을 산 성질의 액보다 용이하게 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 미소 크기는 90 nm 일 수 있다.
제2처리 노즐(430)은 제2처리액을 스프레이 방식으로 토출한다. 예컨대, 스프레이 방식으로 토출된 제2처리액은 물리적 힘에 의해 기판(W) 상에 잔류된 파티클을 제거할 수 있다. 스프레이 방식은 이류체 방식, 미세 토출공 방식, 그리고 압전소자 방식 중 하나가 사용될 수 있다. 여기서 이류체 방식은 제2처리액을 가압 가스와 혼합하는 방식이고, 미세 토출공 방식은 복수의 미세 직경을 가지는 토출공으로부터 제2처리액을 토출하는 방식이며, 압전소자 방식은 진동을 인가하여 제2처리액을 토출하는 방식이다. 본 실시예에는 제2처리액을 이류체 방식으로 토출하는 것으로 일 예로 설명한다. 제2처리액은 린스액 및 유기 용제 중 적어도 하나를 비활성 가스와 혼합한 액일 수 있다. 예컨대, 린스액은 순수, 탄산수, 유기 용제 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 탄산수는 기판(W)을 액 처리하는 과정에서 발생되는 정전기를 제거할 수 있다. 제2처리액은 제1처리액에 비해 큰 토출압으로 토출된다. 제2처리 노즐(430)로부터 제2처리액을 토출하는 방식은 90 nm 이상의 파티클을 제거하는 데에 제1처리 노즐(420)의 토출 방식에 비해 용이하다.
건조 처리 부재(460)는 기판(W)의 처리면에 건조 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 기판(W)의 처리면은 기판(W)의 상면일 수 있다. 건조 처리 부재(460)는 노즐 이동 부재(470), 건조 노즐(480), 히팅 노즐(492), 히팅 공급 라인(494), 그리고 히터(496)를 포함한다. 노즐 이동 부재(470)는 건조 노즐(480)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 노즐 이동 부재(470)는 노즐 이동 부재(381)와 동일한 형상을 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 예컨대, 건조 유체는 유기용제일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA) 일 수 있다.
히팅 노즐(492)은 기판(W)의 비처리면에 히팅액을 공급한다. 기판(W)의 비처리면은 기판(W)의 저면일 수 있다. 히팅 노즐(492)은 스핀 헤드(340)의 상면 중심에 설치된다. 히팅 노즐(492)은 그 토출구가 위를 향하도록 제공된다. 히팅 노즐(492)에는 히팅 공급 라인(494)이 연결된다. 히팅 공급 라인(494)은 히팅 노즐(492)에 히팅액을 공급한다. 히팅 공급 라인(494)에는 히터(496)가 설치된다. 히터(496)는 히팅액을 가열 처리한다. 예컨대, 히팅액은 순수일 수 있다. 히터(496)는 히팅액을 상온보다 높은 온도로 가열 처리하여 기판(W)의 온도를 높힐 수 있다.
제어기(500)는 액 공급 유닛을 제어한다. 제어기(500)는 프리 웨팅 단계, 세정 처리 단계, 그리고 건조 단계가 순차적으로 진행시킨다. 제어기(500)는 프리 웨팅 단계에서 기판(W) 상에 프리 웨트 액을 공급하도록 전처리 부재를 제어한다. 제어기는 세정 처리 단계에서 기판(W) 상에 케미칼 및 유기 용제의 혼합액을 공급하고, 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 공급하도록 세정 처리 부재를 제어한다. 제어기(500)는 건조 처리 단계에서 기판(W)의 처리면에 건조 유체를 공급하고, 비처리면에 히팅액이 공급되도록 건조 처리 부재를 제어한다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 세정 처리하는 과정을 설명한다. 본 실시예에는 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질을 세정 처리하는 방법을 설명한다. 본 실시예에서 소수성 막질은 백엔드오브라인(BEOL) 공정으로 증착 가능한 로우케이 유전체(Low-K Dielectic) 및 울트라 로우 케이 유전체(Ultra Low-K Dielectic) 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 막일 수 있다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 단면도들이다.도 4 내지 도 7을 참조하면, 프리 웨팅 단계가 진행되면, 기판(W)은 기판 지지 유닛(340)에 의해 회전되고, 전처리 노즐(390)은 대기 위치에서 공정 위치로 이동된다. 전처리 노즐(390)은 프리 웨트 액을 기판(W)의 중심에 공급한다. 프리 웨트 액은 기판(W)의 중심으로부터 전체 영역으로 확산된다. 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질은 그 표면 성질이 프리 웨트 액에 의해 친수성으로 변화된다. 프리 웨팅 단계가 완료되면, 세정 처리 단계가 진행된다.
세정 처리 단계는 케미칼 세정 단계 및 스프레이 세정 단계를 포함한다. 케미칼 세정 단계는 기판(W) 상에 제1처리액을 적하 방식으로 공급하는 단계이고, 스프레이 세정 단계는 기판(W) 상에 제2처리액을 스프레이 방식으로 공급하는 단계이다. 세정 처리 단계에는 케미칼 세정 단계 및 스프레이 세정 단계가 동시에 진행될 수 있다.
세정 처리 단계가 진행되면, 전처리 노즐(390)은 대기 위치로 이동되고, 제1처리 노즐(420)은 기판(W)의 중심과 대향되도록 이동된다. 제1처리 노즐(420)은 제1처리액을 공급하면서, 노즐 이동 부재(410)에 의해 스윙 이동된다. 이로 인해 제1처리액의 제1공급 영역은 기판(W)의 중심에서 가장자리를 향하는 제1공급 방향으로 이동된다. 예컨대, 제1처리액에 의해 기판(W) 상에 잔류된 90 nm 이하의 파티클은 제거될 수 있다. 제2처리 노즐(430)은 제1공급 방향에 대해 제1처리 노즐(420)의 후단에 위치된다. 따라서 제2처리액이 공급되는 제2공급 영역은 제1공급 영역과 중복된다. 제2처리 노즐(430)은 제1처리액이 공급된 제1공급 영역에 제2처리액을 공급한다. 예컨대, 제2처리액에 의해 기판(W) 상에 잔류된 90 nm 이상의 파티클은 제거될 수 있다. 제1처리 노즐(420) 및 제2처리 노즐(430)은 제1처리액 및 제2처리액을 1 회 이동하면서 공급할 수 있고, 복수 회 왕복 이동하며 공급할 수 있다. 세정 처리 단계가 완료되면, 건조 처리 단계가 진행된다.
건조 처리 단계가 진행되면, 제1처리 노즐(420) 및 제2처리 노즐(430)은 대기 위치로 이동되고, 건조 노즐(480)은 공정 위치로 이동된다. 히팅 노즐(492)은 건조 유체를 토출하기 전에, 기판(W)의 저면으로 히팅액을 공급한다. 이에 따라 기판(W)의 온도는 상온에 비해 높은 온도로 열처리된다. 일정 시간이 지난 후에 건조 노즐(480)은 기판(W)의 상면으로 건조 유체를 공급한다. 건조 유체는 기판(W)의 온도에 의해 그 온도가 상승한다. 이로 인해 건조 유체의 표면 장력은 낮아지고, 그 증발 속도는 증가될 수 있다.
상술한 실시예에는 케미칼 세정 단계 및 스프레이 세정 단계가 동시에 진행되는 것으로 설명하였다. 그러나 케미칼 세정 단계 및 스프레이 세정 단계는 시계열적으로 상이하게 진행될 수 있다. 케미칼 세정 단계 및 스프레이 세정 단계는 순차적으로 진행될 수 있다. 프리 웨팅 단계가 완료되면, 케미칼 세정 단계가 진행될 수 있다. 케미칼 세정 단계가 진행되면 제1처리 노즐(420)은 기판(W) 상에 제1처리액을 공급하고, 제2처리액의 공급이 중지될 수 있다. 케미칼 세정 단계가 완료되면, 스프레이 세정 단계가 진행되어 제2처리 노즐(430)이 제2처리액을 공급하고, 제1처리액의 공급이 중지될 수 있다.
또한 제1처리 노즐(420) 및 제2처리 노즐(430) 각각은 노즐 이동 부재(410,470)에 의해 지지되는 것으로 설명하였다. 그러나 도 8과 같이 노즐 이동 부재는 복수 개로 제공되며, 제1처리 노즐(420) 및 제2처리 노즐(430)은 서로 상이한 노즐 이동 부재에 의해 지지될 수 있다.
상술한 실시예와 달리, 건조 처리 부재(460)는 히팅 노즐(492), 히팅액 공급 라인, 그리고 히터(496)를 대신하여 열 처리 부재를 포함할 수 있다. 열 처리 부재는 기판(W)과 스핀 헤드(492) 사이에서 기판(W)을 가열 처리할 수 있다. 열 처리 부재는 적외선을 이용한 발열 장치일 수 있다.
또한 전처리 부재(380) 및 건조 처리 부재(460) 각각이 서로 동일한 유기 용제를 공급하는 경우, 전처리 부재(380) 및 건조 처리 부재(460) 중 하나를 이용하여 프리 웨팅 단계 및 건조 처리 단계를 수행할 수 있다.
390: 전처리 노즐 420: 제1처리 노즐
430: 제2처리 노즐 500: 제어기

Claims (12)

  1. 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 프리 웨트 액를 공급하여 상기 소수성 막질의 표면을 친수성으로 변화시키는 프리 웨팅 단계와;
    상기 프리 웨팅 단계 이후에, 상기 기판 상에 케미칼을 공급하는 세정 처리 단계를 포함하되,
    상기 프리 웨트 액은 유기용제 또는 계면활성제를 포함하고,
    상기 세정 처리 단계는,
    제1처리 노즐을 통해 상기 기판 상에 상기 케미칼 및 상기 유기 용제의 혼합액을 공급하는 케미칼 세정 단계와; 제2처리 노즐을 통해 상기 기판 상에 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 스프레이 방식으로 토출하는 스프레이 세정 단계를 진행하며,
    상기 케미칼 세정 단계는 상기 제1처리 노즐이 제1공급방향으로 이동하면서 상기 케미칼 및 상기 유기 용제의 혼합액을 기판 상에 공급하고,
    상기 스프레이 세정 단계는 상기 제2처리 노즐이 상기 제1공급 방향에 대해 상기 제1처리 노즐의 후단에 위치되어 상기 케미칼 및 상기 유기 용제의 혼합액이 공급된 제1공급 영역으로 상기 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 공급하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올인 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 제1공급 방향은 기판의 중심에서 가장자리를 향하는 방향이고,
    상기 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액인 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 케미칼 세정 단계와 상기 스프레이 세정 단계는 동시 또는 시계열적으로 상이하게 진행되는 기판 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 케미칼 및 유기 용제의 혼합액을 공급하는 케미칼 세정 단계와;
    상기 기판 상에 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 스프레이 방식으로 토출하는 스프레이 세정 단계를 포함하되,
    상기 케미칼 세정 단계에는 제1처리 노즐이 제1공급방향으로 이동하면서 상기 혼합액을 상기 기판으로 공급하고,
    상기 스프레이 세정 단계에는 제2처리 노즐이 상기 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 상기 기판의 중심에서 가장자리 영역으로 공급하되
    상기 제1공급 방향에 대해 상기 제1처리 노즐은 전단에 위치하고, 상기 제2처리 노즐은 후단에 위치하는 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이며,
    상기 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액인 기판 처리 방법.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 제1공급 방향은 기판의 중심으로부터 가장자리를 향하는 방향이고,
    상기 케미칼 세정 단계와 상기 스프레이 세정 단계는 동시 또는 시계열적으로 상이하게 수행되는 기판 처리 방법.
  9. 제6항 또는 제7항에 있어서,
    상기 케미칼 세정 단계 및 상기 스프레이 세정 단계 이전에는,
    상기 기판 상에 프리 웨트 액를 공급하여 상기 소수성 막질의 표면을 친수성으로 변화시키는 프리 웨팅 단계를 더 포함하되,
    상기 프리 웨트 액은 상기 유기용제 또는 계면활성제를 포함하는 기판 처리 방법.
  10. 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 프리 웨트 액 및 세정액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 세정액이 공급되기 전에, 상기 프리 웨트 액이 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하고,
    상기 프리 웨트 액은 유기용제 또는 계면활성제를 포함하며,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 프리 웨트 액을 공급하는 전처리 노즐과;
    상기 유기 용제 및 케미칼의 혼합액을 공급하는 제1처리 노즐과;
    린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 스프레이 방식으로 공급하는 제2처리 노즐을 포함하되,
    상기 제어기는
    상기 제1처리 노즐이 제1공급방향으로 이동하면서 상기 케미칼 및 상기 유기 용제의 혼합액을 기판 상에 공급하도록 그리고, 상기 제2처리 노즐이 상기 제1공급 방향에 대해 상기 제1처리 노즐의 후단에 위치되어 상기 케미칼 및 상기 유기 용제의 혼합액이 공급된 제1공급 영역으로 상기 린스액 및 상기 유기 용제 중 적어도 하나를 공급하도록 상기 제1처리 노즐과 상기 제2처리 노즐을 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 삭제
  12. 제10항에 있어서,
    상기 제1공급 방향은 기판의 중심으로부터 가장자리를 향하는 방향이고,
    상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)이며,
    상기 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액인 기판 처리 장치.

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