KR20080009838A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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KR20080009838A
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 공정 챔버와 공정시 상기 공정 챔버에 수용된 기판으로 세정유체를 공급하는 제 1 공급부와 공정시 상기 공정 챔버에 수용된 기판의 가장자리를 식각하는 식각유체를 공급하는 제 2 공급부, 그리고 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부 각각이 교대로 세정유체 및 식각유체를 공급하도록 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다. 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 가장자리 식각공정과 기판의 세정 및 린스, 그리고 건조 공정을 하나의 챔버에서 연속적으로 수행한다. 따라서, 종래의 기판의 가장자리를 식각하는 챔버 및 기판의 세정 및 린스, 그리고 건조 공정을 수행하는 챔버를 별도로 구비하는 방식에 비해, 챔버들 상호간에 기판을 이송하는 시간, 각각의 챔버에 기판을 로딩 및 언로딩하는 시간 등을 줄일 수 있어 장치의 공정 수율이 향상된다. 또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 장치의 풋프린트를 줄이고 제작 비용을 절감한다.
반도체, 웨이퍼, 식각, 에칭, 세정, 린스, 베벨, 가장자리, 회수

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 사시도이다.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
도 5a 내지 도 5g는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
*도면의 주요 부분에 대한 부호 설며*
10 : 기판 처리 장치 300 : 제 2 공급부
100 : 공정 챔버 310 : 노즐부
110 : 하우징 320 : 노즐부 구동기
120 : 지지부재 330 : 세정유체 공급부
130 : 구동부 400 : 제어부
200 : 제 1 공급부
210 : 공급 커버
220 : 커버 구동기
230 : 식각유체 공급부
본 발명은 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 매엽식으로 반도체 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정은 일련의 단위 공정들을 연속적 및 반복적으로 수행함으로써 반도체 집적회로 칩을 생산하는 공정이다. 이러한 단위 공정들 중 식각 공정 및 세정 공정은 웨이퍼 상에 잔류하는 이물질을 제거하는 공정이다.
일반적으로 식각 공정 및 세정 공정을 수행하는 장치는 건식 장치와 습식 장치로 나뉜다. 이 중 습식 식각/세정 장치는 복수의 처리액들, 예컨대, 식각액, 세정액, 그리고 린스액들을 사용하여 기판을 처리하는 장치이다. 이러한 기판 처리 장치는 기판에 형성된 박막 중 불필요한 부분을 식각하는 공정, 그리고 기판의 처리면에 잔류하는 이물질을 세정하는 공정을 포함한다.
보통 반도체 제조 공정 중 기판에 감광액(photoresist)막을 형성한 후에는 기판의 베벨(bevel)(이하, '가장자리'라 함) 영역에 불필요한 감광액막을 제거하는 공정이 수행된다. 이러한 기판의 가장자리 식각공정은 불산(HF) 용액과 같은 처리액을 기판의 가장자리에 분사하여 기판 가장자리의 불필요한 감광액막을 제거한다. 그리고, 이러한 기판의 가장자리 식각공정을 수행한 후에는 기판의 처리면에 잔류하는 이물질, 예컨대, 식각액, 파티클(particle), 그리고 기타 오염물질들을 제거 하는 세정 및 린스 공정이 수행된다.
그러나, 상술한 기판의 가장자리 식각공정 및 기판의 세정 및 린스 공정은 서로 다른 공정 챔버에서 독립적으로 수행되었다. 즉, 일반적인 기판 처리 장치는 기판의 가장자리 식각공정과 기판의 세정 및 린스 공정을 별도의 챔버에서 독립적으로 수행되었다. 따라서, 상술한 공정을 수행할 때, 챔버와 챔버 상호간에 기판이 이동되는 시간 및 각각의 챔버에서 기판의 로딩(loading) 및 언로딩(loading)하는 시간 등이 부가되므로, 공정 처리 시간이 증가하여 장치의 공정 수율이 낮았다.
또한, 상술한 기판 처리 장치는 기판의 가장자리 식각공정과 기판의 세정 및 린스 공정이 불연속적으로 수행되므로, 공정 처리 속도가 증가하고, 챔버와 챔버 상호간에 기판 이동시에 기판이 외부 환경에 노출되므로 외부 오염물질에 의해 기판이 오염될 가능성이 크다.
또한, 상술한 기판 처리 장치는 복수의 챔버들을 구비하여야 하므로, 설비의 풋프린트가 증가하고, 장치의 제작 비용이 증가한다.
또한, 상술한 기판 처리 장치는 기판의 가장자리 식각공정에 사용되는 식각액, 그리고 기판의 세정시 사용되는 세정액들을 독립적인 챔버 각각에서 별도로 회수하였다. 따라서, 공정시 사용되는 처리액들의 재사용을 위한 효과적인 분리회수가 어려웠다.
상술한 문제점을 해결하기 위해 본 발명은 기판의 가장자리 식각공정 및 기판의 세정 및 린스 공정을 효과적으로 수행하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하 는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 식각공정 및 기판의 세정 및 린스공정을 단일 챔버에서 연속적으로 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 식각공정 및 기판의 세정 및 린스공정을 수행하는 장치의 풋프린트를 감소하고, 제작 비용을 절감하는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 식각공정 및 기판의 세정 및 린스공정에 사용되는 식각액, 세정액 등의 처리액들을 효과적으로 분리회수할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 장치는 내부에 기판 처리 공정을 수행하는 공간을 제공하며, 상부가 개방된 하우징 및 공정시 상기 하우징 내부에서 기판을 지지하는 지지부재를 가지는 공정 챔버, 공정시 상기 공정 챔버에 수용된 기판으로 세정유체를 공급하는 제 1 공급부, 공정시 상기 공정 챔버에 수용된 기판의 가장자리를 식각하는 식각유체를 공급하는 제 2 공급부, 그리고 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부 각각이 교대로 세정유체 및 식각유체를 공급하도록 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부를 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정 챔버는 상기 스핀척의 외부를 따라 환형으로 구비되며, 입구가 서로 적층되도록 제공되는 회수통들 및 상기 회수통들 각각에 연결되는 회수라인들을 가지는 회수부재를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제 1 공급부는 공정시 상기 지지부재에 안착된 기판의 처리면과 대향되는 하부면을 가지는, 그리고 일측에 기판의 가장자리로 식각액을 분사하는 분사부재를 가지는 공급 커버, 상기 공급 커버로 식각유체를 공급하는 식각유체 공급부재, 그리고 상기 공급 커버를 구동시키는 커버 구동기를 포함하고, 상기 제 2 공급부는 공정시 상기 지지부재에 안착된 기판으로 세정유체를 분사하는 노즐부, 상기 노즐부로 세정유체를 공급하는 세정유체 공급부재, 그리고 상기 노즐부를 구동시키는 노즐부 구동기를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각유체 공급부재는 상기 지지부재에 제공되며, 공정시 상기 지지부재에 안착된 기판의 피처리면으로 식각유체를 분사하는 식각유체 공급기를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 노즐부가 기판의 처리면으로 분사하는 세정유체들을 분사할 때, 상기 세정유체 중 세정액 및 린스액이 회수하고자 하는 상기 회수통들로 각각 회수되도록 상기 지지부재를 상하로 구동시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 제어부는 상기 분사부재가 기판의 가장자리로 식각유체를 분사할 때, 상기 식각유체 공급기가 상기 기판의 피처리면으로 식각유체를 선택적으로 분사하도록 상기 식각유체 공급기를 제어한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판의 가장자리로 공급되는 식각유체와 상기 피처리면으로 공급되는 식각유체는 동일한 종류의 약액일 수 있다. 이때, 상 기 기판의 가장자리로 공급되는 식각유체와 상기 피처리면으로 공급되는 식각유체의 농도는 서로 상이할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 (a)지지부재에 기판을 공정 챔버에 로딩하는 단계, (b)상기 지지부재에 안착되어 회전되는 기판의 가장자리 영역에 식각유체를 분사하여 기판의 가장자리를 식각하는 단계, (c)상기 지지부재에 안착되어 회전되는 기판의 처리면으로 복수의 세정액들을 분사하여 기판을 세정하는 단계, 그리고 (d)상기 지지부재로부터 기판을 상기 공정 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기(b)단계는 상기 기판의 피처리면으로 식각유체를 분사하여 상기 기판의 피처리면을 식각하는 단계를 더 포함하고, 상기(c)단계는 상기 지지부재에 외부에서 상기 지지부재를 감싸도록 제공되는, 그리고 상기 지지부재의 외부에서 상하로 적층되는 회수통들 각각에 상기 세정액들을 분리회수하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기(b)단계는 상기 기판의 가장자리 영역으로 공급되는 식각유체는 지속적으로 공급되고, 상기 기판의 피처리면으로 공급되는 식각유체는 일정량이 주기적으로 공급된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기(b)단계는 상기 기판의 가장자리 영역으로 공급되는 식각유체는 지속적으로 공급되고, 상기 기판의 피처리면으로 공급되는 식각유체는 일정량이 일시적으로만 공급된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 기판처리공 정을 수행하는 공간을 제공하는 하우징 내부에서 지지부재에 안착되어 회전되는 기판의 가장자리 영역으로 식각유체를 공급하여 기판의 가장자리 영역을 식각한 후, 기판의 처리면으로 복수의 세정액들을 순차적으로 분사하여 기판을 세정하되, 상기 세정액들은 상기 지지부재의 주변을 감싸도록 상하로 적층되는 회수통들에 각각 분리 회수된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판의 가장자리 영역 식각시, 상기 기판의 피처리면의 식각이 이루어지되, 상기 기판의 피처리면 식각은 상기 기판의 피처리면에 선택적으로 식각유체를 분사하여 이루어진다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
또한, 본 실시예에서는 반도체 기판을 매엽식으로 식각 및 세정, 그리고 린스 공정을 수행하는 장치를 예로 들어 설명하였으나, 본 발명은 소정의 처리액으로 기판을 식각 및 세정, 그리고 린스 공정을 수행하는 모든 반도체 제조 장치에 적용될 수 있다.
(실시예)
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 평면도이다. 그리고, 도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 제 1 공급부(200), 제 2 공급부(300), 그리고 제어부(도 3의(400))를 포함한다. 공정 챔버(100)는 내부에 기판처리공정을 수행하는 공간을 제공한다. 여기서, 상기 기판처리공정은 기판의 가장자리를 식각하는 공정, 기판을 세정 및 린스, 그리고 건조하는 공정을 포함한다. 제 1 공급부(200)는 공정시 공정 챔버(100) 내부에 수용된 기판 처리면의 가장자리로 식각유체를 분사하고, 제 2 공급부(300)는 공정시 공정 챔버(100) 내부에 수용된 기판의 처리면으로 세정유체를 분사한다. 그리고, 제어부(400)는 공정 챔버(100), 제 1 공급부(200), 그리고 제 2 공급부(300)를 제어한다.
도 2를 참조하면, 제어부(400)는 공정 위치(a) 및 대기 위치(b) 상호간에 제 1 공급부(200)를 이동시키고, 공정 위치(a') 및 대기 위치(b') 상호간에 제 2 공급부(300)를 이동시킨다. 공정 위치(a)는 공정시 제 1 공급부(200)가 공정 챔버(100)에 내부에 로딩(loading)된 기판의 가장자리 영역으로 식각유체를 분사하기 위한 위치이고, 대기 위치(b)는 공정 위치(a)로 이동되기 전 제 1 공급부(200)가 공정 챔버(100) 외측에서 대기하는 위치이다. 또한, 공정 위치(a')는 공정시 제 2 공급부(300)가 공정 챔버(100) 내부에 로딩(loading)된 기판의 처리면으로 세정유체를 분사하기 위한 위치이고, 대기 위치(b')는 공정 위치(a')로 이동되기 전 제 2 공급 부(300)가 공정 챔버(100) 외측에서 대기하는 위치이다. 따라서, 제어부(400)는 공정시 제 1 공급부(200) 및 제 2 공급부(300) 각각이 교대로 공정 챔버(100)에 로딩된 기판으로 식각유체 및 세정유체를 공급하도록 제 1 공급부(200) 및 제 2 공급부(300)를 제어한다.
도 3을 참조하면, 공정 챔버(110)는 하우징(110), 지지부재(120), 구동부(130), 그리고 회수 부재(140)를 포함한다. 하우징(110)은 내부에 상기 기판처리공정을 수행하는 공간을 제공한다. 하우징(110)은 상부가 개방되는 원통형상을 가진다. 하우징(110)의 개방된 상부는 공정시 기판(W)의 출입이 이루어지는 기판 출입구로 사용된다.
지지부재(120)는 공정시 기판(W)을 지지한다. 지지부재(120)는 하우징(110) 내부에서 상하 및 회전 운동한다. 지지부재(120)의 상부에는 척킹핀들(122)이 제공된다. 척킹핀들(122) 각각은 공정시 기판(W)의 가장자리 일부를 척킹(chucking)하여 기판(W)이 지지부재(120)로부터 이탈되는 것을 방지한다.
구동부(130)는 지지부재(120)를 구동한다. 구동부(130)는 지지부재(120)를 회전시키고, 상하로 구동시킨다. 특히, 구동부(130)는 공정시 지지부재(120)에 분사되는 세정액들이 회수 부재(140)로 회수되도록 지지부재(120)를 구동한다.
회수부재(140)는 공정시 사용되는 세정액들을 회수한다. 회수부재(140)는 제 1 내지 제 3 회수통(142, 144, 146)을 포함한다. 제 1 내지 제 3 회수통(142, 144, 146)은 지지부재(120)의 측부에서 상하로 적층된다. 제 1 회수통(142)의 내부에는 공정시 사용된 제 1 세정액이 수용되는 공간(S1)이 제공된다. 제 2 회수통(144)의 내부에는 공정시 사용된 제 2 세정액이 수용되는 공간(S2)이 제공된다. 그리고, 제 3 회수통(146)의 내부에는 공정시 사용된 린스액이 수용되는 공간(S3)이 제공된다.
제 1 회수통(142) 내 공간(S1)으로 수용된 제 1 세정액은 제 1 회수라인(142a)을 통해 처리액 재생부(미도시됨)으로 회수된다. 같은 방식으로, 제 2 회수통(144) 내 공간(S2)으로 수용된 제 2 세정액은 제 2 회수라인(144a)을 통해 처리액 재생부로 회수되고, 제 3 회수통(146) 내 공간(S3)으로 수용된 린스액은 제 3 회수라인(146a)을 통해 처리액 재생부로 회수된다. 여기서, 처리액 재생부는 기판처리공정시 사용된 처리액들의 재사용을 위해, 각각의 처리액들의 온도 및 농도 조절, 그리고 오염물질의 제거 등을 수행하는 설비이다.
제 1 공급부(200)는 공정시 기판(W)상에 식각유체를 공급한다. 제 1 공급부(200)는 공급 커버(210), 커버 구동기(220), 그리고 식각유체 공급부재(230)를 포함한다. 공급 커버(210)는 공정시 지지부재(120)에 안착된 기판(W)의 처리면으로 식각유체를 공급한다. 공급 커버(210)는 몸통(212) 및 노즐(214)을 포함한다. 몸통(212)은 대체로 원통형상을 가진다. 몸통(212)의 내부에는 노즐(214)을 구동시키는 노즐 구동장치(미도시됨)를 가진다. 노즐 구동장치는 공정시 노즐(214)이 기설정된 기판(W)의 가장자리 영역에 식각유체를 분사하도록 노즐(214)의 위치를 조절한다. 몸통(212)에는 공정시 기판(W)의 처리면과 일정 간격이 이격되어 서로 마주보도록 위치되는 하부면(212a)이 제공된다. 하부면(212a)은 기판(W)으로 분사되는 식각유체가 회수부재(140)를 향해 이동되도록 식각유체를 안내한다. 또한, 하부면(212a)에는 공정시 기판(W)의 중앙 영역으로 불활성 가스를 분사하는 적어도 하 나의 분사홀(미도시됨)이 제공된다. 불활성 가스는 공정시 기판(W) 가장자리의 식각 영역으로 공급되는 식각유체가 기판(W)의 비식각 영역으로 유입되는 것을 방지한다.
노즐(214)은 기판(W)의 가장자리 영역으로 식각액을 공급한다. 노즐(214)은 몸통(212)의 일측에 적어도 하나가 구비된다. 여기서. 식각액으로는 불산(HF)이 사용될 수 있다. 또는, 선택적으로 노즐(214)은 기판(W)의 가장자리를 식각하기 위한 식각가스를 분사할 수 있다.
커버 구동기(220)는 공급 커버(210)를 구동한다. 커버 구동기(220)는 제 1 아암(222), 제 2 아암(224), 그리고 제 1 구동장치(226)를 포함한다. 제 1 아암(222)은 공정 챔버(110)의 상부에서 수평으로 설치된다. 제 1 아암(222)의 일단은 공급 커버(210)와 결합되고, 타단은 제 2 아암(224)의 일단과 결합된다. 제 2 아암(224)은 공정 챔버(110)의 측부에서 수직하게 설치된다. 제 2 아암(224)의 일단은 제 1 아암(224)의 타단과 결합되고, 타단은 제 1 구동장치(226)와 결합된다. 제 1 구동장치(226)는 제 2 아암(224)을 회전 및 상하 운동시켜 공급 커버(210)를 공정 위치(a) 및 대기 위치(b) 상호간에 이동시킨다.
식각유체 공급부재(230)는 공급 커버(210)로 식각유체를 공급한다. 식각유체 공급부재(230)는 제 1 식각액 공급기(232) 및 제 2 식각액 공급기(234), 그리고 불활성가스 공급기(236)를 포함한다. 제 1 식각액 공급기(232)는 제 1 공급원(232a) 및 제 1 공급라인(232b)을 가진다. 제 1 공급원(232a)은 식각액을 수용하고, 제 1 공급라인(232b)은 제 1 공급원(232a)으로부터 공급 커버(210)로 식각액을 공급한 다. 제 2 식각액 공급기(234)는 제 2 공급원(234a), 제 2 공급라인(234b), 그리고 분사부재(234c)를 가진다. 제 2 공급원(234a)은 식각액을 수용하고, 제 2 공급라인(234b)은 제 2 공급원(234a)으로부터 분사부재(234c)로 식각액을 분사한다. 분사부재(234c)는 지지부재(120)에 설치되며, 제 2 공급라인(234b)으로부터 식각액을 공급받아 지지부재(120)에 안착된 기판(W)의 피처리면으로 식각액을 분사한다. 분사부재(234c)로는 적어도 하나의 노즐(nozzle)이 사용될 수 있다. 불활성가스 공급기(236)는 공급커버(210)로 불활성 가스를 공급한다. 공급커버(210)로 공급되는 불활성 가스는 하부면(212a)의 분사홀(미도시됨)을 통해 기판(W)의 처리면 중앙영역에 분사된다. 여기서, 불활성 가스로는 질소 가스(N₂gas)가 사용될 수 있다.
제 2 공급부(300)는 공정시 기판(W)상에 세정유체를 공급한다. 제 2 공급부(300)는 노즐부(310), 노즐부 구동기(320), 그리고 세정유체 공급부재(330)를 포함한다. 노즐부(310)는 공정시 지지부재(120)에 안착된 기판(W)의 처리면으로 세정유체를 공급한다. 노즐부(310)에는 세 개의 노즐(nozzle)(미도시됨)이 설치된다. 각각의 노즐은 각각 세정액, 린스액, 그리고 건조가스를 분사한다.
노즐부 구동기(320)는 노즐부(310)를 구동한다. 노즐부 구동기(320)는 제 1 아암(322), 제 2 아암(324), 그리고 제 2 구동장치(326)를 포함한다. 제 1 아암(322)은 공정 챔버(100)의 상부에서 수평으로 설치된다. 제 1 아암(322)의 일단은 노즐부(310)와 결합하고, 타단은 제 2 아암(324)의 일단과 결합된다. 제 2 아암(324)은 공정 챔버(100)의 측부에서 수직하게 설치된다. 제 2 아암(324)의 일단은 제 1 아암(322)의 타단과 결합되고, 타단은 제 2 구동장치(326)와 결합된다. 제 2 구동장치(326)는 제 2 아암(324)을 회전 및 상하 운동시켜 노즐부(310)를 공정 위치(a') 및 대기 위치(b') 상호간에 노즐부(310)를 이동시킨다.
세정유체 공급부재(330)는 노즐부(310)로 세정유체를 공급한다. 세정유체 공급부재(330)는 제 1 세정액 공급기(332), 제 2 세정액 공급기(334), 린스액 공급기(336), 그리고 건조가스 공급기(338)를 포함한다. 제 1 세정액 공급기(332)는 제1세정액 공급원(332a) 및 제1세정액 공급라인(332b)을 가진다. 제1세정액 공급원(332a)은 제 1 세정액을 수용하고, 제1세정액 공급라인(332b)은 제1세정액 공급원(332a)으로부터 노즐부(310)로 제 1 세정액을 공급한다. 제 2 세정액 공급기(334)는 제2세정액 공급원(334a) 및 제2세정액 공급라인(334b)을 가진다. 제2세정액 공급원(334a)은 제 2 세정액을 수용하고, 제2세정액 공급라인(334b)은 제2세정액 공급원(334a)으로부터 노즐부(310)로 제 2 세정액을 공급한다. 린스액 공급기(336)는 린스액 공급원(336a) 및 린스액 공급라인(336b)을 가진다. 린스액 공급원(336a)은 린스액을 수용하고, 린스액 공급라인(336b)은 린스액 공급원(336a)으로부터 노즐부(310)로 린스액을 공급한다. 그리고, 건조가스 공급기(338)는 건조가스 공급원(338a) 및 건조가스 공급라인(338b)을 가진다. 건조가스 공급원(338a)은 건조가스를 수용하고, 건조가스 공급라인(338b)은 건조가스 공급원(338a)으로부터 노즐부(310)로 건조가스를 공급한다. 여기서, 제 1 세정액으로는 불산(HF) 용액이 사용되고, 제 2 세정액으로는 SC-1(Standard Clean-1) 용액이 사용될 수 있다. 그리고, 린스액으로는 초순수(DIW:Deionized Water)가 사용되고, 건조가스로는 이소프로필 알코올(IPA:Isopropyl Alcohol) 가스가 사용될 수 있다. 그러나, 상술한 제 1 세정액, 제 2 세정액, 린스액, 그리고 건조가스는 공정 조건에 따라 다양한 처리 유체들이 선택적으로 사용될 수 있다.
제어부(400)는 상술한 기판 처리 장치(10)를 제어한다. 즉, 제어부(400)는 구동부(130)를 제어하여 공정시 지지부재(120)의 높이 및 회전 속도를 제어한다. 그리고, 제어부(400)는 제 1 구동장치(226)를 제어하여 공급 커버(210)를 동작시키고, 제 2 구동장치(326)을 제어하여 노즐부(310)를 동작시킨다. 또한, 제어부(400)는 식각유체 공급부재(230) 및 세정유체 공급부재(330)를 제어하여 공정시 식각유체 및 세정유체의 공급을 제어한다.
이하, 상술한 기판 처리 장치(10)의 공정 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성들과 동일한 구성들의 참조번호는 동일하게 병기하고, 그 구성들에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 4는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다. 그리고, 도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 공정 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(10)의 공정이 개시되면, 공정 챔버(110)에 기판(W)이 로딩된다(S110). 즉, 도 5a를 참조하면, 제어부(400)는 구동부(130)를 제어하여 지지부재(120)를 로딩/언로딩 위치(L1)로 이동시킨다. 로딩/언로딩 위치(L1)는 공정시 기판(W)이 지지부재(120)에 로딩(loading)되거나 언로딩(unloading)되기 위한 위치이다. 지지부재(120)가 로딩/언로딩 위치(L1)에 위치되면, 기판(W)은 지지부재(120)에 안착된 후 척킹핀들(122)에 의해 고정된다. 척킹핀들(122)에 의해 기판(W)이 고정되면, 기판(W)의 가장자리 영역을 식각하는 공정이 수행된다(S120). 기판(W)의 가장자리 식각공정은 다음과 같다.
도 5b를 참조하면, 제어부(400)는 구동부(130)를 제어하여, 지지부재(120)를 로딩/언로딩 위치(L1)로부터 제1공정위치(L2)로 이동시킨 후 지지부재(120)를 공정 속도로 회전시킨다. 제1공정위치(L2)는 기판(W)의 가장자리 영역을 식각하기 위한 지지부재(120)의 위치이다. 또한, 제1공정위치(L2)는 기판(W)의 제 1 세정 공정을 수행하기 위한 지지부재(120)의 위치이다. 그리고, 제어부(400)는 제 1 구동장치(226)를 제어하여, 공급 커버(210)를 대기 위치(b)로부터 공정 위치(a)로 이동시킨다.
제어부(400)는 밸브(232b', 234b', 236b')를 오픈한다. 그리고, 식각유체 공급부(230)는 기판(W)의 가장자리 영역 및 기판(W)의 피처리면으로 식각액을 공급시키고, 기판(W) 처리면 중앙영역으로 불활성가스를 분사시킨다. 노즐부(214)을 통해 분사되는 식각액은 기판(W)의 가장자리 영역의 불필요한 박막을 제거하고, 분사부재(236c)를 통해 분사되는 식각액은 기판(W)의 피처리면에 잔류하는 이물질들을 제거한다. 그리고, 분사홀(미도시됨)을 통해 분사되는 불활성 가스는 하부면(212a)과 기판(W)의 처리면 사이에서 기판(W)의 중앙영역으로부터 가장자리 영역으로 이동되면서 기판(W)의 가장자리 영역에 분사되는 식각액을 기판(W)으로부터 비산시킨다. 따라서, 불활성 가스는 식각액이 기판(W)의 가장자리 영역을 제외한 처리면을 식각하는 것을 방지한다. 그리고, 기판(W)으로 분사되는 식각액은 기판(W)의 제 1 회수통(122) 내 공간(S1)으로 회수된다. 공간(S1)으로 회수된 식각액은 제 1 회수라 인(122a)을 통해 처리액 재생부(미도시됨)으로 회수된다.
기판(W)의 가장자리 식각 공정이 완료되면, 기판(W)의 세정 공정이 수행된다(S130). 기판(W)의 세정 공정은 제 1 세정공정 및 제 2 세정공정을 포함한다. 제 1 세정공정은 기판(W)을 제 1 세정액으로 세정하는 공정이고, 제 2 세정공정은 기판(W)을 제 2 세정액으로 세정하는 공정이다.
제 1 세정공정은 다음과 같다. 도 5c를 참조하면, 제어부(400)는 제 1 구동장치(226)를 제어하여, 공급 커버(210)를 공정 위치(a)로부터 대기 위치(b)로 이동시킨 후, 제 2 구동장치(326)를 제어하여, 노즐부(310)를 대기 위치(b')로부터 공정 위치(a')로 이동시킨다.
노즐부(310)가 공정 위치(a')에 위치되면, 제어부(400)는 밸브(332b')를 오픈시키고, 제1세정액 공급부재(332)는 노즐부(310)로 제 1 세정액을 공급한다. 노즐부(310)는 공급받은 제 1 세정액을 기판(W)의 처리면으로 분사한다. 분사된 제 1 세정액은 기판(W)의 처리면을 세정하면서 기판(W)의 중앙영역으로부터 가장자리 영역으로 이동한 후 제 1 회수통(122) 내 공간(S1)으로 회수된다. 공간(S1)으로 회수된 제 1 세정액은 제 1 회수라인(122a)을 통해 처리액 재생부(미도시됨)으로 회수된다. 여기서, 제 1 세정액은 상술한 기판(W)의 가장자리 영역으로 분사되는 식각액과 상이한 농도를 가지는 불산 용액일 수 있다. 그러나, 선택적으로 제 1 세정액은 상기 식각액과 동일한 농도를 가지는 불산 용액일 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 제 1 세정액과 식각액이 동일한 종류의 약액을 사용하고, 사용된 약액은 동일한 회수통(122)으로 회수되는 방식을 예로 들어 설명하였지만, 제 1 세정액과 식각 액은 서로 다른 종류의 약액이고, 사용된 약액은 각각 다른 회수통으로 회수될 수 있다.
기판(W)의 제 1 세정공정이 완료되면, 기판(W)의 제 2 세정공정이 수행된다. 도 5d를 참조하면, 제어부(400)는 밸브(332b')를 클로우즈하고, 구동부(130)를 제어하여 지지부재(120)를 제1공정위치(L2)로부터 제2공정위치(L3)로 이동시킨다. 제2공정위치(L3)는 기판(W)의 처리면을 제 2 세정액으로 세정하기 위한 지지부재(120)의 위치이다. 지지부재(120)가 제2공정위치(L3)에 위치되면, 제어부(400)는 지지부재(120)를 공정 속도로 회전시키고, 밸브(334b')를 오픈시킨다. 그리고, 제2세정액 공급기(134)는 노즐부(310)로 제 2 세정액을 공급한다. 노즐부(310)는 공급받은 제 2 세정액을 기판(W)의 처리면으로 분사한다. 분사된 제 2 세정액은 회전되는 기판(W)의 원심력에 의해 기판(W)의 중심 영역으로부터 가장자리 영역으로 이동되면서 기판(W)의 처리면을 이차적으로 세정한다. 그리고, 사용된 제 2 세정액은 제 2 회수통(124) 내 공간(S2)으로 회수된다. 공간(S2)으로 회수된 제 2 세정액은 제 2 회수라인(124a)을 통해 처리액 재생부(미도시됨)으로 회수된다.
기판(W)의 세정 공정이 완료되면, 기판(W)의 린스 공정(rinse process)이 수행된다. 린스 공정은 린스액으로 기판(W)에 잔류하는 제 1 세정액 및 제 2 세정액을 제거하는 공정이다(S140). 기판(W)의 린스 공정은 다음과 같다.
도 5e를 참조하면, 제어부(400)는 지지부재(120)를 제2공정위치(L2)으로부터 제3공정위치(L3)로 이동시킨다. 제3공정위치(L3)는 기판(W)의 처리면을 린스액으로 린스(rinse)하기 위한 지지부재(120)의 위치이다. 지지부재(120)가 제3공정위 치(L3)에 위치되면, 제어부(400)는 지지부재(120)를 공정 속도로 회전시키고, 밸브(336b')를 오픈시킨다. 그리고, 린스액 공급부재(336)는 노즐부(310)로 린스액을 공급한다. 노즐부(310)는 공급받은 린스액을 기판(W)의 처리면으로 분사한다. 분사된 린스액은 회전되는 기판(W)의 원심력에 의해 기판(W)의 중앙영역으로부터 가장자리 영역으로 이동되면서 기판(W)의 처리면에 잔류하는 제 1 세정액 및 제 2 세정액을 제거한다. 그리고, 사용된 린스액은 제 3 회수통(124) 내 공간(S3)으로 회수된다. 공간(S3)으로 회수된 린스액은 제 3 회수라인(126a)을 통해 처리액 재생부(미도시됨)으로 회수된다.
기판(W)의 린스 공정이 완료되면, 기판(W)의 건조 공정이 수행된다(S150). 건조 공정은 기판(W)에 잔류하는 처리액들을 건조시키는 공정이다. 건조 공정은 다음과 같다. 도 5f를 참조하면, 제어부(400)는 밸브(336b')를 오픈하고, 건조가스 공급부재(138)는 노즐부(310)로 건조가스를 공급한다. 노즐부(310)는 공급받은 건조가스를 기판(W)의 처리면으로 분사한다. 분사된 건조가스는 기판(W) 표면에 잔류하는 처리액들, 즉, 제 1 및 제 2 세정액, 그리고 린스액을 제거한다. 이때, 건조가스는 이소프로필 알코올(IPA:Isopropyl Alcohol) 유체의 특성을 이용하여 기판(W)을 건조하는 마랑고니(marangoni)건조 현상을 이용하여 기판(W)을 건조한다.
기판(W)의 건조 공정이 완료되면, 공정 챔버(100)로부터 기판(W)을 언로딩(unloading)한다(S160). 도 5g를 참조하면, 제어부(400)는 제 2 구동장치(326)을 제어하여 노즐부(310)를 공정 위치(a')로부터 대기 위치(b')로 이동시킨다. 그리고, 제어부(400)는 구동부(130)를 제어하여 지지부재(120)의 회전을 중지한 후 제3 공정위치(L3)로부터 로딩/언로딩위치(L1)로 이동시킨다. 지지부재(120)가 로딩/언로딩위치(L1)에 위치되면, 척킹핀들(122a)은 기판(W)을 언척킹(unchucking)하고, 기판(W)은 지지부재(120)로부터 언로딩(unloading)된다.
상술한 기판 처리 장치(10) 및 기판 처리 방법은 기판(W)의 가장자리 식각 공정과 기판(W)의 세정 및 린스, 그리고 건조 공정을 하나의 공정 챔버(110)에서 연속적으로 수행한다. 따라서, 종래의 기판(W)의 가장자리를 식각하는 장치 및 기판(W)의 세정 및 린스, 그리고 건조 공정을 수행하는 장치를 별도로 구비하는 방식에 비해, 챔버들 상호간에 기판을 이송하는 시간, 각각의 챔버에 기판을 로딩 및 언로딩하는 시간 등을 줄일 수 있어 장치의 공정 수율이 향상된다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10) 및 기판 처리 방법은 기판(W)의 가장자리 식각공정과 기판(W)의 세정 및 린스 공정을 단일 챔버에서 연속적으로 수행하므로,종래의 별도의 챔버에서 기판의 가장자리 식각공정과 기판의 세정 및 린스 공정을 수행하는 방식에 비해 챔버 상호간의 기판을 이동시키는 과정이 없으므로, 기판이 외부 환경에 노출되어 오염되는 것을 방지한다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10) 및 기판 처리 방법은 기판(W)의 가장자리 식각 공정과 기판(W)의 세정 및 린스, 그리고 건조 공정이 하나의 공정 챔버(100)에서 이루어지므로 장치의 풋 프린트(foot-print)를 줄일 수 있고, 장치의 제작 비용을 절감한다.
또한, 상술한 기판 처리 장치(10) 및 기판 처리 방법은 기판(W)의 가장자리 식각에 사용되는 식각액, 기판(W)의 세정에 사용되는 세정액들을 분리회수하여 재 사용한다. 따라서, 공정시 사용되는 처리액의 사용량을 감소시킬 수 있어 공정 처리 비용을 절감한다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 가장자리 식각 공정 및 기판의 세정, 린스, 그리고 건조 공정 효율을 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 가장자리 식각 공정, 기판의 세정, 린스, 그리고 건조 공정을 연속적으로 수행할 수 있어 기판의 공정 수율을 향상시킨다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 가장자리 식각공정 및 기판의 세정 및 린스 공정을 단일 챔버에서 연속적으로 수행하므로, 상술한 공정들을 수행시 기판이 외부 환경에 노출되어 오염되는 것을 방지한다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 가장자리 식각 공정, 기판의 세정, 린스, 그리고 건조 공정을 하나의 공정 챔버에서 수행할 수 있어 설비의 풋프린트를 감소시키고, 장치의 제작 비용을 절감한다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 방법은 기판의 가장자리 식각 공정시 사용되는 식각액, 기판의 세정 공정시 사용되는 세정액들을 재사용이 가능하도록 분리회수하여, 공정시 사용되는 처리액들의 사용량을 줄일 수 있어 공정 처리 비용을 절감한다.

Claims (9)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    내부에 기판 처리 공정을 수행하는 공간을 제공하며, 상부가 개방된 하우징 및 공정시 상기 하우징 내부에서 기판을 지지하는 지지부재를 가지는 공정 챔버와,
    공정시 상기 공정 챔버에 수용된 기판으로 세정유체를 공급하는 제 1 공급부와,
    공정시 상기 공정 챔버에 수용된 기판의 가장자리를 식각하는 식각유체를 공급하는 제 2 공급부, 그리고
    상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부 각각이 교대로 세정유체 및 식각유체를 공급하도록 상기 제 1 공급부 및 상기 제 2 공급부를 제어하는 제어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 공정 챔버는,
    상기 스핀척의 외부를 따라 환형으로 구비되며, 입구가 서로 적층되도록 제공되는 회수통들 및 상기 회수통들 각각에 연결되는 회수라인들을 가지는 회수부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 공급부는,
    공정시 상기 지지부재에 안착된 기판의 처리면과 대향되는 하부면을 가지는, 그리고 일측에 기판의 가장자리로 식각액을 분사하는 분사부재를 가지는 공급 커버와,
    상기 공급 커버로 식각유체를 공급하는 식각유체 공급부재와,
    상기 공급 커버를 구동시키는 커버 구동기를 포함하고,
    상기 제 2 공급부는,
    공정시 상기 지지부재에 안착된 기판으로 세정유체를 분사하는 노즐부와,
    상기 노즐부로 세정유체를 공급하는 세정유체 공급부재와,
    상기 노즐부를 구동시키는 노즐부 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 식각유체 공급부재는,
    상기 지지부재에 제공되며, 공정시 상기 지지부재에 안착된 기판의 피처리면으로 식각유체를 분사하는 식각유체 공급기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 노즐부가 기판의 처리면으로 분사하는 세정유체들을 분사할 때, 상기 세정유체 중 세정액 및 린스액이 회수하고자 하는 상기 회수통들로 각각 회수되도록 상기 지지부재를 상하로 구동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 반도체 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    (a)지지부재에 기판을 공정 챔버에 로딩하는 단계와,
    (b)상기 지지부재에 안착되어 회전되는 기판의 가장자리 영역에 식각유체를 분사하여 기판의 가장자리를 식각하는 단계와,
    (c)상기 지지부재에 안착되어 회전되는 기판의 처리면으로 복수의 세정액들을 분사하여 기판을 세정하는 단계, 그리고
    (d)상기 지지부재로부터 기판을 상기 공정 챔버로부터 언로딩하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기(b)단계는,
    상기 기판의 피처리면으로 식각유체를 분사하여 상기 기판의 피처리면을 식각하는 단계를 더 포함하고,
    상기(c)단계는,
    상기 지지부재에 외부에서 상기 지지부재를 감싸도록 제공되는, 그리고 상기 지지부재의 외부에서 상하로 적층되는 회수통들 각각에 상기 세정액들을 분리회수 하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  8. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기(b)단계는,
    상기 기판의 가장자리 영역으로 공급되는 식각유체는 지속적으로 공급되고,
    상기 기판의 피처리면으로 공급되는 식각유체는 일정량이 주기적으로 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  9. 제 6 항 또는 제 7 항에 있어서,
    상기(b)단계는,
    상기 기판의 가장자리 영역으로 공급되는 식각유체는 지속적으로 공급되고,
    상기 기판의 피처리면으로 공급되는 식각유체는 일정량이 일시적으로만 공급되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101225098B1 (ko) * 2009-10-27 2013-01-24 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 그 방법
KR101336719B1 (ko) * 2012-06-07 2013-12-04 주식회사 케이씨텍 기판세정장치
KR20160060475A (ko) * 2014-11-20 2016-05-30 주식회사 제우스 기판 액처리 장치 및 방법
KR20180059250A (ko) * 2016-11-25 2018-06-04 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법

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