KR102548768B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은, 폴리머 및 솔벤트를 포함하는 처리액을 미스트화하여 기판에 토출하는 처리액 토출 단계와; 처리액에서 솔벤트를 휘발시켜 기판 상에 고화된 액막을 형성하는 액막 형성 단계와; 회전하는 기판 상으로 박리액을 공급하여 기판 상에서 고화된 액막을 기판 상의 파티클과 함께 박리시키는 액막 박리 단계와; 회전하는 기판으로 제거액을 공급하여 기판 상에서 액막을 제거하는 액막 제거 단계를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{Method for treating a substrate and an apparatus for treating a substrate}
본 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기판으로 액을 공급하여 기판을 액 처리하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해서는 사진, 증착, 애싱, 식각, 그리고 이온주입 등과 같은 다양한 공정이 수행된다. 또한 이러한 공정들이 수행되기 전후에는 기판 상에 잔류된 파티클을 세정 처리하는 세정 공정이 수행된다.
세정 공정은, 스핀 헤드에 지지되어 회전하는 기판으로 케미칼을 공급하는 공정, 기판으로 탈이온수(Deionized Water; DIW) 등과 같은 세정액을 공급하여 기판 상에서 케미칼을 제거하는 공정, 이후에 세정액 보다 표면장력이 낮은 이소프로필알코올(IPA)액과 같은 유기용제를 기판에 공급하여 기판 상의 세정액을 유기용제로 치환하는 공정, 그리고 치환된 유기용제를 기판 상에서 제거하는 공정을 포함한다.
상술한 세정 공정을 진행시, 기판 상에 잔류하는 일정한 크기의 파티클은 용이하게 제거되나, 미세 크기의 파티클은 그 제거효율이 낮다.
본 발명은 기판 상의 미세 파티클을 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상으로 처리액이 공급되는 도중에 처리액에 함유된 솔벤트의 일부를 휘발시키는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 솔벤트를 휘발시키는 과정에서 솔벤트의 휘발량을 조절할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은, 폴리머 및 솔벤트를 포함하는 처리액을 미스트화하여 기판에 토출하는 처리액 토출 단계와; 처리액에서 솔벤트를 휘발시켜 기판 상에 고화된 액막을 형성하는 액막 형성 단계와; 회전하는 기판 상으로 박리액을 공급하여 기판 상에서 고화된 액막을 기판 상의 파티클과 함께 박리시키는 액막 박리 단계와; 회전하는 기판으로 제거액을 공급하여 기판 상에서 액막을 제거하는 액막 제거 단계를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액은 처리액을 토출하는 노즐 내부에서 미스트화될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액에 가스를 분사하여 처리액을 미스트화시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 가스는 가열된 상태로 분사될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 가스의 온도는 섭씨 50도에서 섭씨 150도일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액의 공급 시기와 박리액의 공급 시기는 일부 중첩될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 토출 단계에서, 처리액이 토출되는 동안 기판은 회전되는 상태로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 토출 단계에서, 기판은 회전되고, 처리액이 기판에 토출되는 동안에 기판에 처리액의 탄착 지점은 기판의 중앙영역에서 기판의 가장자리 영역 간에 변경될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 토출 단계에서 처리액이 토출되는 동안 기판은 정지된 상태로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 액막 형성 단계는, 기판의 회전에 의해 기판 상의 처리액에서 솔벤트를 휘발시킬 수 있다.
일 실시예에 의하면, 액막 형성 단계는, 솔벤트의 휘발을 촉진시키도록 기판을 가열할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액과 가스는 이류체 노즐에 의해 분사될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 가스는 질소일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제거액은 유기용제를 포함하고, 박리액은 탈이온수를 포함하고, 폴리머는 수지를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 미스트는 수 나노 내지 수십 마이크로 크기일 수 있다.
또한 본 발명의 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은, 폴리머 및 솔벤트를 포함하는 처리액을 기판 상에 공급하여 액막을 형성하고, 처리액에서 솔벤트를 휘발시킨 후 액막을 기판 상에서 고화시키고, 박리액을 기판 상에 공급하여 파티클과 함께 고화된 액막을 제거하되, 처리액은 미스트 상태로 기판으로 토출될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액은 처리액을 토출하는 노즐 내부에서 미스트화될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액에 가스를 분사하고, 가스에 의해 처리액은 미스트화될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 가스는 가열된 상태로 분사될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액의 공급 시기와 박리액의 공급 시기는 일부 중첩될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 가지는 챔버와; 처리 공간에서 기판을 지지하고 회전시키는 지지 유닛과; 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 처리액을 공급하는 액 공급 유닛과; 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 액 공급 유닛은, 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 폴리머와 솔벤트를 가지는 처리액을 공급하는 처리액 공급 노즐과; 지지 유닛에 지지된 기판으로 박리액을 공급하는 박리액 공급 노즐과; 지지 유닛에 지지된 기판으로 제거액을 공급하는 제거액 공급 노즐을 포함하되, 처리액 공급 노즐은 처리액을 미스트 상태로 토출 가능하도록 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 공급 노즐은 처리액에 가스를 토출하여 가스에 의해 처리액을 미스트화하도록 구성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 공급 노즐은, 내부 공간을 가지는 바디와; 내부 공간으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 포트와; 내부 공간으로 가스를 공급하는 가스 공급 포트를 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 공급 노즐은, 처리액 공급 포트로 공급되는 처리액을 가열하는 가열 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어기는, 미스트화된 처리액이 처리액 공급 노즐로부터 토출 후 기판에 도달하기 전에 처리액에서 솔벤트의 휘발량이 기설정된 량이 되도록 가열 부재를 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제어기는 박리액이 처리액의 토출이 끝나기 전에 기판 상으로 공급되도록 박리액 공급 노즐을 제어할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액 공급 노즐은, 기판의 중심과 대향되되, 처리액 공급 노즐에서 토출되는 미스트 상태의 처리액이 기판의 가장자리 영역까지 도달하도록 위치될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 가스는 질소일 수 있다.
일 실시예에 의하면, 박리액은 탈이온수를 포함하고, 제거액은 유기용제를 포함하고, 폴리머는 수지를 포함할 수 있다.
본 발명에 의하면, 기판 상의 미세 파티클을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판 상으로 처리액이 공급되는 도중에 처리액에 함유된 솔벤트의 일부를 휘발시키므로 기판 상에 공급된 처리액에서 솔벤트의 휘발에 소요되는 시간을 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 기판 상에 공급되기 전에 처리액에 함유된 솔벤트의 휘발량을 조절할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리액 공급 노즐의 모습을 나타낸다.
도 4는 본 발명의 기판 처리 방법의 순서도를 나타낸다.
도 5 내지 도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 상의 파티클을 제거하는 과정을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시예에 따른 처리액 공급 노즐의 모습을 나타낸다.
도 11은 본 발명의 다른 실시예에 따라 처리액 공급 노즐이 기판에 처리액을 공급하는 모습을 나타낸다.
도 12는 본 발명의 다른 실시예에 따라 처리액과 박리액이 중첩되어 기판에 공급되는 모습을 나타낸다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 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 과장된 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(92)과 수직한 방향을 제2방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 챔버(300), 액 처리 챔버(400)를 포함한다. 버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 액 처리 챔버(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 액 처리 공정을 수행한다. 반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200), 액 처리 챔버(400) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)는 반송 챔버(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 챔버(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액 처리 챔버(400)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되고, 반송 챔버(300)의 일측에서 액 처리 챔버(400)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 챔버(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 2는 도 1의 액 처리 챔버(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 2를 참조하면, 액 처리 챔버(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 액 공급 유닛(460), 그리고 승강 유닛(480)을 가진다.
하우징(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 유닛(440), 그리고 액 공급 유닛(460)은 하우징(410) 내에 배치된다.
컵(420)은 상부가 개방된 처리 공간을 가지고, 기판(W)은 처리 공간 내에서 액 처리된다. 지지 유닛(440)은 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 액 공급 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 액을 공급한다. 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(480)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 처리액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 지지판(442)과 구동축(444)을 가진다. 지지판(442)의 상면은 대체로 원형으로 제공되고 기판(W)보다 큰 직경을 가질 수 있다. 지지판(442)의 중앙부에는 기판(W)의 후면을 지지하는 지지핀(442a)이 제공되고, 지지핀(442a)은 기판(W)이 지지판(442)으로부터 일정 거리 이격되도록 그 상단이 지지판(442)으로부터 돌출되게 제공된다.
지지판(442)의 가장자리부에는 척핀(442b)이 제공된다. 척핀(442b)은 지지판(442)으로부터 상부로 돌출되게 제공되며, 기판(W)이 회전될 때 기판(W)이 지지 유닛(440)으로부터 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 구동축(444)은 구동기(446)에 의해 구동되며, 기판(W)의 저면 중앙과 연결되며, 지지판(442)을 그 중심축을 기준으로 회전시킨다.
승강 유닛(480)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리 회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(480)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
일 예에 의하면, 액 공급 유닛(460)은, 처리액 공급 노즐(463), 박리액 공급 노즐(462) 그리고 제거액 공급 노즐(464)을 포함한다. 액 공급 유닛(460)은 제어기(40)에 의해 제어된다. 처리액 공급 노즐(463), 박리액 공급 노즐(462) 그리고 제거액 공급 노즐(464)은 각각 상이한 아암(461)에 의해 지지되고, 각각의 아암(461)은 서로 독립적으로 제어될 수 있다. 선택적으로, 처리액 공급 노즐(463), 박리액 공급 노즐(462) 그리고 제거액 공급 노즐(464)은 동일한 아암(461)에 의해 지지될 수 있다.
처리액 공급 노즐(463)은 지지 유닛에 지지된 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다. 처리액 공급 노즐(463)은 기판(W) 상으로 처리액을 미스트 상태로 토출할 수 있다. 선택적으로 처리액 공급 노즐(463)은 그 토출구들이 복수의 미공으로 제공되고, 고압으로 처리액을 유동시켜 처리액을 미스트 상태로 토출할 수 있다.
처리액은, 폴리머와 솔벤트를 포함한다. 일 예에 의하면, 폴리머는 수지를 포함한다. 수지는 아크릴 수지 또는 페놀 수지이거나, 이와는 다른 종류의 수지일 수 있다. 솔벤트는 폴리머를 용해시키며 휘발 성분을 가지는 용액이다. 기판(W) 상에 공급된 처리액에서 솔벤트가 휘발되면, 처리액은 기판(W) 상에서 고화(solidification)된다. 처리액 공급 노즐(463)은, 기판(W) 상으로 처리액을 미스트 상태로 토출 가능하도록 제공된다. 처리액 공급 노즐(463)은 기판(W)의 중심과 대향되게 배치될 수 있다. 처리액 공급 노즐(463)은, 이로부터 토출되는 미스트 상태의 처리액이 기판(W)의 전체 영역에서 동시에 토출되도록 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 처리액 공급 노즐(463)은 이류체 노즐로 제공된다. 처리액 공급 노즐(463)은 처리액에 가스를 토출하여 가스에 의해 처리액을 미스트화시키도록 구성된다. 일 예에 의하면, 처리액은 처리액을 토출하는 노즐 내부에서 미스트화된다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 처리액 공급 노즐(463)을 개략적으로 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 처리액 공급 노즐(463)은 바디(4636), 처리액 공급 포트(4632) 그리고 가스 공급 포트(4634)를 가질 수 있다.
바디(4636)는, 내부 공간(4639)을 가진다. 처리액 공급 포트(4632)에는 처리액 공급 라인(4631)이 연결된다. 처리액은 처리액 공급 라인(4631)을 통해 내부 공간(4639)으로 공급된다. 처리액 공급 라인(4631)에는 처리액 조절 밸브(4633)이 설치되어 처리액의 공급을 조절한다. 가스 공급 포트(4634)에는 가스 공급 라인(4635)이 연결된다. 가스는 가스 공급 라인(4635)을 통해 내부 공간(4639)으로 공급된다. 가스 공급 라인(4635)에는 가스 조절 밸브(4637)이 설치되어 처리액의 공급을 조절한다.
내부 공간(4639)으로 공급된 처리액은 가스에 의해 미스트화되고, 미스트 상태의 처리액은 가스와 함께 토출구(465)를 통해 처리액 공급 노즐(463)로부터 토출된다.
일 예에 의하면, 가스 공급 라인(4635)에는 가열 부재(466)가 설치되고, 가스는 가열된 상태로 내부 공간(4639)으로 공급될 수 있다. 일 예에 의하면, 가스의 온도는 섭씨 50도에서 섭씨 150도이다.
가열된 가스는 미스트화된 처리액이 기판 상으로 공급되는 도중에 처리액에서 솔벤트의 휘발을 촉진한다. 제어기(40)는 처리액 공급 노즐(463)에 공급되는 가스의 공급 온도를 조절하기 위해 가열 부재(466)를 제어할 수 있다. 가스의 공급 온도를 제어함으로써 처리액이 처리액 공급 노즐(463)로부터 토출된 후 기판(W)에 도달하기 전에 처리액에서 휘발되는 솔벤트의 양을 제어할 수 있다. 예컨대, 처리액이 기판(W)에 도달하기 전에 솔벤트의 휘발량을 증가시키기 위해 가스의 가열 온도를 높일 수 있다. 선택적으로 처리액이 기판(W)에 도달하기 전에 솔벤트의 휘발량을 감소시키기 위해 가스의 가열 온도를 낮출 수 있다. 일 예에 의하면 가스는 불활성 가스일 수 있다. 예컨대, 가스는 질소이다.
박리액 공급 노즐(462)은 기판(W)상으로 박리액을 공급한다. 박리액은 기판 (W)상에서 응고된 처리액을 기판(W)으로부터 박리시킨다. 일 예에 의하면, 박리액은 탈이온수를 포함한다.
제거액 공급 노즐(464)은 기판(W) 상으로 제거액을 토출한다. 제거액은 기판(W) 상에서 박리된 처리액을 기판(W)으로부터 제거한다. 일 예에 의하면, 제거액은 유기용제를 포함한다. 유기용제로는 이소프로필 알코올이 사용될 수 있다.
도 4는 도 2의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법의 일 예를 보여주는 순서도이고, 도 5 내지 도 9는 처리액 공급 노즐(463), 박리액 공급 노즐(462), 그리고 제거액 공급 노즐(464)을 이용하여 기판을 처리하는 과정과, 기판의 상태를 보여주는 도면들이다.
도 4 내지 도 9를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 방법은 처리액 토출 단계(S100), 액막 형성 단계(S200), 액막 박리 단계(S300) 그리고 액막 제거 단계(S400)를 포함한다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 처리액 공급 노즐(463)에서 기판(W) 상으로 처리액이 공급되는 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 5를 참조하면, 처리액 토출 단계(S100)는, 처리액 공급 노즐(463)은 처리액을 미스트 상태로 기판(W)에 토출한다. 처리액 공급 노즐(463)은 기판(W)의 중심과 대향되되, 처리액 공급 노즐(463)에서 토출되는 미스트 상태의 처리액이 기판(W)의 전체 영역으로 직접 공급되도록 하는 높이에 배치된다.
처리액 토출 단계(S100)에서, 처리액을 미스트화하기 위해 제공되는 가스는 가열되어 처리액 공급 노즐(463)로 유입될 수 있다. 제어기(40)는 미스트화된 처리액이 처리액 공급 노즐(463)로부터 토출 후 기판(W)에 도달하기 전에 처리액에서 솔벤트의 휘발량이 기설정된 량이 되도록 가열 부재를 제어할 수 있다. 일 실시예에서, 솔벤트의 휘발량은 전체 솔벤트 중 70% 내지 80%로 설정할 수 있다.
도 6을 참조하면, 처리액 토출 단계(S100)에서 패턴이 형성된 기판(W)에 처리액(F)이 도포된다. 기판(W)으로 처리액(F)이 공급됨에 따라 기판(W) 상에서 처리액(F)은 패턴들 사이 및 패턴의 상면에 위치된 파티클(P)을 덮는다.
도 7을 참조하면, 액막 형성 단계(S200)는 기판(W) 상에 도포된 처리액(F)에서 솔벤트를 휘발시켜 기판(W) 상에 고화된 처리액의 액막(S)을 형성한다. 처리액에서 솔벤트가 휘발함에 따라 체적 수축을 일으키며, 처리액은 고화(solidification)된다. 처리액이 체적 수축함에 따라 패턴 내의 파티클 및 패턴 상면의 파티클은 처리액의 액막 내에 포획된다.
액막 형성 단계(S200)에서 솔벤트의 휘발은 기판(W)이 정지된 상태에서 설정시간 경과됨에 따라 이루어질 수 있다. 선택적으로 솔벤트의 휘발을 촉진시키기 위해 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 선택적으로 솔벤트의 휘발을 촉진시키기 위해 기판(W)을 가열할 수 있다. 기판(W)의 가열은 가열된 액체, 가열된 기체, 램프와 같은 광원이나, 열선과 같은 히터를 이용해서 이루어질 수 있다.
상술한 바와 같이 처리액 토출 단계(S100)에서 처리액이 미스트화된 상태로 기판(W)으로 공급되면, 기판(W)으로 공급되는 도중에 처리액이 공기 중에 노출되는 면적이 커지고, 따라서 처리액이 물줄기 형태로 기판(W)으로 공급되는 경우에 비해 처리액이 기판(W)에 도달하기 전에 처리액 내의 솔벤트가 더 많이 휘발된다. 이로 인해 액막 형성 단계(S200)에서 소요되는 시간을 줄일 수 있다. 또한, 대기 중에서 솔벤트의 휘발이 일어남에 따라 기판(W) 상에서 솔벤트의 휘발에 의한 처리액의 체적 변화는 감소된다. 이로 인해, 처리액의 고화시 처리액의 체적 감소로 인한 패턴의 손상을 방지할 수 있다.
또한, 처리액 토출 단계(S100)에서 가열된 가스를 이용하여 처리액을 미스트화하는 경우, 처리액이 기판(W)에 도달하기 전에 휘발되는 솔벤트의 량을 제어할 수 있다. 예컨대, 처리액이 기판(W)에 도달하기 전에 많은 량의 솔벤트가 휘발되는 경우, 처리액이 기판(W)에 공급됨과 동시에 또는 처리액이 기판(W)에 공급된 직후에 액막 형성 단계(S200)가 완료될 수 있다.
액막 형성 단계(S200)이 완료되면, 도 8과 같이 액막 박리 단계(S300)가 수행된다. 도 8을 참조하면, 액막 박리 단계(S300)는, 회전하는 기판(W) 상으로 박리액을 공급하여 기판(W) 상에서 고화된 액막(S)을 기판(W) 상의 파티클(P)과 함께 박리시킨다. 일 예에 의하면, 박리액은 고화된 처리액의 액막에 침투하여 처리액의 액막과 기판(W) 사이의 경계면에 들어감으로써 처리액의 액막을 기판(W) 상에서 박리시킬 수 있다. 이 때 처리액의 액막에 포획된 파티클도 처리액의 액막과 함께 박리된다.
액막 박리 단계(S300)가 완료되면, 도 9와 같이 액막 제거 단계(S400)가 수행된다. 도 9를 참조하면, 액막 제거 단계(S400)에서, 제거액 공급 노즐(464)이 회전하는 기판(W)으로 제거액을 공급한다. 제거액은 기판(W) 상에서 박리된 처리액의 액막의 잔여물을 기판(W)으로부터 제거한다.
상술한 예에서는, 처리액 토출 단계(S100)에서, 처리액이 토출되는 동안 기판은 회전되는 상태로 제공되는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 처리액이 토출되는 동안 기판은 정지된 상태로 제공될 수 있다.
이상, 처리액 공급 노즐(463)은 바디(4636)의 내부 공간(4639)에서 처리액이 가스에 의해 미스트화된 후 기판 상으로 공급되는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리 도 10에 도시된 바와 같이, 처리액 공급 노즐(463a)은 처리액을 공급하는 처리액 공급 포트(4632a)와 가스를 공급하는 가스 공급 포트(4634a)를 각각 구비하고, 처리액 공급 노즐(463a)의 끝단 근처에서 가스를 처리액으로 분사하여 처리액을 미스트화 할 수 있다.
또한, 상술한 예에서는, 처리액 토출 단계(S100)에서, 처리액이 토출되는 동안 기판은 회전되고, 처리액 공급 노즐(463)은 기판의 중앙 영역에 대향되는 지점에서 기판의 전 영역으로 처리액을 공급하는 것으로 설명하였다. 그러나, 이와 달리, 도 11에 도시된 바와 같이, 처리액 공급 노즐(463)은 회전되는 기판(W) 상의 일정 영역에 미스트 상태의 처리액을 공급하도록 제공될 수 있다, 이 경우, 처리액 공급 노즐(463)은 기판(W)의 반경 방향을 따라 직선 또는 스윙 이동되어, 기판(W)의 중앙 영역과 기판(W)의 가장자리 영역 간에 처리액의 탄착 지점이 변경시킬 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 기판 상에 처리액 토출이 완료된 후에 박리액이 공급되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 도 12와 같이 처리액 토출과 박리액의 공급은 일부 중첩될 수 있다. 예컨대, 도 11의 실시예에서 처리액이 미스트 상태로 기판(W) 상으로 먼저 공급되고, 처리액의 공급이 완료되기 전에 박리액의 공급을 시작할 수 있다. 예컨대, 처리액과 박리액의 공급이 중첩되는 시간은 약 1초이거나 1초 이하일 수 있다.
또한, 상술한 예에서는 액막 제거 단계(S400)는 액막 박리 단계(S300)가 완료된 이후에 수행되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리, 액막 제거 단계(S400)는 액막 박리 단계(S300)와 일정 기간 중첩될 수 있다.
본 발명에 따르면, 처리액 공급 노즐(463) 내부에서 미스트화된 처리액은, 처리액 공급 노즐(463)로부터 분사되는 동시에 대기중에서 솔벤트의 휘발이 일어난다. 일 예에 의하면, 미스트는 수 나노 내지 수십 마이크로 크기이다.
또한, 본 발명에 따르면, 박리액을 처리액과 중첩하여 공급함에 따라, 박리액이 공급되기 전 기판의 회전에 의한 처리액의 휘발을 방지할 수 있는 이점이 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 상술한 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.
440: 지지 유닛
460: 액 공급 유닛
462: 박리액 공급 노줄
463: 처리액 공급 노즐
464: 제거액 공급 노즐

Claims (20)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    폴리머 및 솔벤트를 포함하는 처리액을 미스트화하여 기판에 토출하는 처리액 토출 단계;
    상기 기판 상에 상기 처리액이 토출된 후 상기 기판에 도달하기 전에 상기 폴리머와 상기 솔벤트 중 상기 솔벤트가 대기중에 휘발되어 상기 기판 상에 고화된 액막을 형성하는 액막 형성 단계; 및
    회전하는 상기 기판 상으로 박리액을 공급하여 상기 기판 상에서 고화된 상기 액막을 상기 기판 상의 파티클과 함께 박리시키는 액막 박리 단계를 포함하고,
    상기 처리액의 공급 시기와 상기 박리액의 공급 시기는 일부 중첩되는, 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    회전하는 상기 기판으로 제거액을 공급하여 상기 기판 상에서 액막을 제거하는 액막 제거 단계를 더 포함하는, 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리액은 상기 처리액을 토출하는 노즐 내부에서 미스트화되는, 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 처리액을 공급하는 액 공급 포트; 및
    상기 액 공급 포트로부터 토출된 상기 처리액으로 가스를 공급하는 가스 공급 포트를 포함하는, 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가스 공급 포트는,
    상기 노즐의 단면에서 바라볼 때 상기 액 공급 포트의 외측에 배치되고,
    상기 액 공급 포트에서 상기 처리액이 흐르는 방향과 나란한 제1부분; 및
    상기 제1부분으로부터 연장되며, 상기 가스가 상기 액 공급 포트에서 상기 처리액이 토출되는 영역을 향하는 방향으로 공급될 수 있도록 하향 경사진 제2부분을 포함하는, 기판 처리 방법.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 가스는,
    가열된 상태로 분사되는, 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 가스의 온도는,
    섭씨 50도에서 섭씨 150도 사이의 온도로 가열되어 분사되는, 기판 처리 방법.
  8. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리액 토출 단계에서,
    상기 처리액이 토출되는 동안 상기 기판은 회전되는 상태로 제공되는, 기판 처리 방법.
  9. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리액 토출 단계에서,
    상기 기판은 회전되고, 상기 처리액이 상기 기판에 토출되는 동안에 상기 기판에 상기 처리액의 탄착 지점은 상기 기판의 중앙영역에서 상기 기판의 가장자리 영역 간에 변경되는, 기판 처리 방법.
  10. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 처리액 토출 단계에서,
    상기 처리액이 토출되는 동안 상기 기판은 정지된 상태로 제공되는, 기판 처리 방법.
  11. 제2항에 있어서,
    상기 제거액은 유기 용제를 포함하고,
    상기 박리액은 탈이온수를 포함하고,
    상기 폴리머는 수지를 포함하는, 기판 처리 방법.
  12. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 액막 형성 단계에는,
    상기 솔벤트의 휘발을 촉진시킬 수 있도록 상기 기판을 가열하는, 기판 처리 방법.
  13. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지 및 회전시키는 지지 유닛;
    상기 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 액을 공급하는 액 공급 유닛;
    상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 지지 유닛에 지지된 기판 상으로 폴리머와 솔벤트를 포함하는 처리액을 미스트 상태로 토출하여, 상기 처리액이 토출된 후 상기 기판에 도달하기 전에 상기 폴리머와 상기 솔벤트 중 상기 솔벤트가 대기 중에서 휘발되도록 하는 처리액 공급 노즐; 및
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 박리액을 공급하는 박리액 공급 노즐을 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 박리액이 상기 처리액의 토출이 끝나기 전에 상기 기판 상으로 공급되도록 상기 박리액 공급 노즐을 제어하는, 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 제거액을 공급하는 제거액 공급 노즐을 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 처리액 공급 노즐은,
    상기 처리액을 공급하는 액 공급 포트; 및
    상기 액 공급 포트로부터 토출된 상기 처리액으로 가스를 공급하는 가스 공급 포트를 포함하는, 기판 처리 장치.
  16. 제15항에 있어서,
    상기 가스 공급 포트는,
    상기 노즐의 단면에서 바라볼 때 상기 액 공급 포트의 외측에 배치되고,
    상기 액 공급 포트에서 상기 처리액이 흐르는 방향과 나란한 제1부분; 및
    상기 제1부분으로부터 연장되며, 상기 가스가 상기 액 공급 포트에서 상기 처리액이 토출되는 영역을 향하는 방향으로 공급될 수 있도록 하향 경사진 제2부분을 포함하는, 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 처리액 공급 노즐은,
    상기 액 공급 포트로 공급되는 상기 처리액을 가열하는 가열 부재를 더 포함하는, 기판 처리 장치.
  18. 제17항에 있어서,
    상기 제어기는,
    미스트화된 상기 처리액이 상기 처리액 공급 노즐로부터 토출 후 상기 기판에 도달하기 전에 상기 처리액에서 상기 솔벤트의 휘발량이 기설정된 량이 되도록 상기 가열 부재를 제어하는, 기판 처리 장치.
  19. 제16항에 있어서,
    상기 가스 공급 포트가 공급하는 가스는,
    질소인, 기판 처리 장치.
  20. 제14항에 있어서,
    상기 박리액은 탈이온수를 포함하고,
    상기 제거액은 유기용제를 포함하고,
    상기 폴리머는 수지를 포함하는, 기판 처리 장치.
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