KR20110131707A - 기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법 - Google Patents

기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20110131707A
KR20110131707A KR1020100051283A KR20100051283A KR20110131707A KR 20110131707 A KR20110131707 A KR 20110131707A KR 1020100051283 A KR1020100051283 A KR 1020100051283A KR 20100051283 A KR20100051283 A KR 20100051283A KR 20110131707 A KR20110131707 A KR 20110131707A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
substrate
drying
fluid
ipa
cleaning
Prior art date
Application number
KR1020100051283A
Other languages
English (en)
Inventor
이복규
최종수
Original Assignee
세메스 주식회사
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 세메스 주식회사 filed Critical 세메스 주식회사
Priority to KR1020100051283A priority Critical patent/KR20110131707A/ko
Publication of KR20110131707A publication Critical patent/KR20110131707A/ko

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67028—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like
    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Cleaning Or Drying Semiconductors (AREA)

Abstract

본 발명은 기판을 세정하는 방법에 관한 것으로, 매엽식 기판 세정 방법은 (a) 세정액으로 기판을 세정하는 단계; (b) 린스액으로 기판을 린스하는 단계; (c) 제1건조 유체로 기판을 1차 건조하는 단계; (d) 상기 제1건조 유체보다 표면장력이 낮고 밀도가 큰 제2건조 유체로 기판을 2차 건조하는 단계; 및 (e) 질소 가스로 기판을 최종 건조하는 단계를 포함하되; 상기 제1건조 유체에는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)이 사용되고, 상기 제2건조 유체에는 히드로플루오로에테르(hydrofluoroethers;HFE) 또는 상기 히드로플루오로에테르(HFE)와 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)의 혼합 건조 유체가 사용된다.

Description

기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법{APPARATUS FOR CLEANING SUBSTRATE AND METHOD FOR CLEANING SUBSTRATES IN THE APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판을 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 반도체 제조 공정 중 웨이퍼 가공 공정에는 감광액 도포 공정(Photoresist Coating), 현상 공정(Develop & Bake), 식각 공정(Etching), 화학기상증착 공정 (Chemical Vapor Deposition), 애싱 공정(Ashing) 등이 있으며, 각각의 여러 단계의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위한 공정으로 약액(Chemical) 또는 순수(DI water, Deionized Water)를 이용한 세정 공정(Wet Cleaning Process)이 있다.
또한, 세정 공정을 진행하고 난 후, 반도체 기판 표면에 잔류하는 약액 또는 순수를 건조시키기 위한 건조(Drying) 공정이 있다. 건조 공정을 수행하기 위하여 사용되는 기판 건조 장치는 기계 역학적인 회전력을 이용하여 반도체 기판을 건조시키는 스핀 건조 장치(Spin dry)와 IPA(이소프로필 알코올, isopropyl alcohol)의 화학적 반응을 이용하여 반도체 기판을 건조시키는 IPA 건조 장치가 사용된다.
일반적인 스핀 건조 장치는 기판을 지지하는 스핀 헤드의 회전 작용에 의하여 기판을 건조하는데, 건조 처리 후 반도체 기판 상에 물반점(water mark)을 발생시키는 등, 반도체 소자의 고집적화 및 기판의 대구경화에 따른 불순물 입자의 측면을 고려할 때 많은 문제점을 안고 있다.
따라서, IPA 건조 장치가 널리 사용되는 데, IPA 건조 장치는 IPA의 화학적 반응에 의하여 반도체 기판을 건조시키는 장치이다. 즉, IPA를 증발시켜 기판 상의 순수와 IPA의 치환에 의해 건조 공정을 수행한다. 그러나, 종래의 기판 건조 장치는 IPA으로 인한 인력작용으로 패턴들의 리닝(leaning) 현상이 발생하고 나아가 패턴들이 만나 브릿지를 형성하는 등의 문제점이 발생될 수 있다. 이러한 문제는 패턴들의 종횡비 증가에 따라 더욱 빈번하게 발생될 수 있다.
본 발명의 목적은 건조 과정에서 발생할 수 있는 패턴 리닝 형상을 방지할 수 있는 기판을 세정하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 탈이온수 및 IPA를 완전히 제거하여 물반점을 억제할 수 있는 기판을 세정하는 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 매엽식 기판 세정 장치는 피처리면이 위를 향하도록 기판을 지지하며, 기판을 회전시키는 지지부재; 상기 지지부재에 놓여진 기판으로 제1건조 유체를 공급하는 제1분사부; 상기 제1건조 유체에 의해 처리된 기판으로 상기 제1건조 유체보다 표면장력이 낮고 밀도가 큰 제2건조 유체를 공급하는 제2분사부; 및 상기 제2건조 유체에 의해 처리된 기판으로 질소 가스를 공급하는 제3분사부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1건조 유체는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)이고, 상기 제2건조 유체는 히드로플루오로에테르 또는 상기 히드로플루오로에테르(hydrofluoroethers;HFE)와 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)의 혼합액이다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 매엽식 기판 세정 방법은 (a) 세정액으로 기판을 세정하는 단계; (b) 린스액으로 기판을 린스하는 단계; (c) 제1건조 유체로 기판을 1차 건조하는 단계; (d) 상기 제1건조 유체보다 표면장력이 낮고 밀도가 큰 제2건조 유체로 기판을 2차 건조하는 단계; 및 (e) 질소 가스로 기판을 최종 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제1건조 유체에는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)이 사용되고, 상기 제2건조 유체에는 히드로플루오로에테르(hydrofluoroethers;HFE) 또는 상기 히드로플루오로에테르(HFE)와 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)의 혼합 건조 유체가 사용될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2건조 유체는 히드로플루오로에테르(HFE)에 이소프로필알코올(IPA)이 1~10% 혼합된 건조유체가 사용된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c), (d) 단계는 반복적으로 실시할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계는 건조 효과를 높이기 위해 기판의 저면으로 가열된 초순수가 분사된다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제2건조 유체는 스트림(stream) 또는 이류체 스프레이 방식으로 기판에 분사된다.
본 발명에 의하면, 기판 건조 과정에서 발생되는 패턴 리닝 형상을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 건조 과정에서 사용되는 건조 유체(탈이온수, IPA, HFE)를 기판 표면으로부터 완전히 제거하여 물반점을 억제할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 건조 장치의 개략적인 구성도이다.
도 2는 순수와 제1처리유체 그리고 제2처리유체의 표면장력, 밀도, 절대점도 그리고 증기압을 각각 보여주는 표이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세정 및 건조 방법을 보여주는 플로우챠트이다.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 세정 장치 및 방법을 상세히 설명하기로 한다. 우선 각 도면의 구성 요소들에 참조 부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
( 실시 예 )
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 기판 세정 장치의 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 세정 장치(10)는 용기(100), 승강부재(200), 지지부재(300), 상부 노즐부(400) 그리고 하부 노즐부(500)를 포함한다.
(용기)
도 1에 도시한 바와 같이, 용기(100)는 상부가 개방된 그리고 스핀헤드(310) 주변을 감싸도록 형상 지어지며, 회전되는 기판상에서 비산되는 처리유체를 모아서 배출한다. 도면 편의상 용기(100)에 고정 설치되어 기판으로 순수를 분사하는 린스용 고정노즐 등은 생략하였다. 용기(100)의 형상은 다양하게 변형될 수 있으며, 1단 구조의 용기가 사용될 수도 있다.
용기(100)는 기판상에서 비산되는 처리유체를 유입 및 흡입하는 환형의 덕트가 다단으로 배치된다. 좀 더 구체적으로 설명하면, 용기(100)는 내부에 상부가 개방되고 기판(W)이 처리되는 공간(a)을 가지고, 공간(A)에는 스핀 헤드(310)가 배치된다. 스핀 헤드(310)의 하면에는 스핀 헤드(310)를 지지하고 회전시키는 스핀들(320)이 고정 결합된다. 스핀들(320)은 용기(100)의 바닥면에 형성된 개구를 통해 용기(100) 외부로 돌출된다. 스핀들(320)에는 이에 회전력을 제공하는 모터와 같은 회전부재(330)가 결합된다. 용기(100)는 공정에 사용된 약액들을 분리하여 회수할 수 있는 구조를 가진다. 이는 약액들의 재사용이 가능하게 한다. 용기(100)는 복수의 회수통들(110a, 110b, 110c)을 가진다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 종류의 처리액을 회수한다. 본 실시 예에서 용기(100)는 3개의 회수통들을 가진다. 각각의 회수통들을 내부 회수통(110a), 중간 회수통(110b), 그리고 외부 회수통(110c)이라 칭한다.
내부 회수통(110a)은 스핀 헤드(310)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(110b)은 내부 회수통(110a)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부 회수통(110c)은 중간 회수통(110b)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 각각의 회수통(110a, 110b, 110c)은 용기(110) 내에서 용기 내 공간(a)과 통하는 유입구(111a, 111b, 111c)를 가진다. 각각의 유입구(111a, 111b, 111c)는 스핀 헤드(310)의 둘레에 링 형상으로 제공된다. 기판(W)으로 분사되어 공정에 사용된 약액들은 기판(W)의 회전으로 인한 원심력에 의해 유입구(111a, 111b, 111c)를 통해 회수통(110a, 110b, 110c)으로 유입된다. 이렇게 유입된 약액들은 각각의 배출라인(115a,115b,115c)을 통해 외부로 배출된다.
(승강유닛)
승강 유닛(200)은 용기(100)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 용기(100)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(310)에 대한 용기(100)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(200)은 브라켓(210), 이동 축(220), 그리고 구동기(230)를 가진다. 브라켓(210)은 용기(100)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(210)에는 구동기(230)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동 축(220)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(310)에 놓이거나, 스핀 헤드(310)로부터 들어올릴 때 스핀 헤드(310)가 용기(110)의 상부로 돌출되도록 스핀 헤드(310)는 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(110a,110b,110c)으로 유입될 수 있도록 용기(100)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(200)은 스핀 헤드(310)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
(지지부재)
지지부재(300)는 처리 공정시 기판(w)을 지지한다. 기판 지지부재(300)는 스핀헤드(310), 스핀들(spindle)(320) 그리고 회전 부재(330)를 갖는다.
스핀헤드(310)는 용기(100)의 안쪽 공간에 배치된다. 스핀헤드(310)는 상부에 기판(W)이 로딩(loading)되는 상부면(312a)과, 상부면(312a)으로부터 이격된 상태로 기판(W)을 지지하는 지지핀(314)들 그리고 기판(w)을 고정하는 척킹핀(316)들을 갖는다. 지지핀(314)들은 기판을 스핀헤드(310)의 상부면(312a)으로부터 이격된 상태로 지지하며, 척킹핀(316)들은 공정 진행시 기판의 가장자리 일부를 척킹한다.
스핀들(320)은 스핀헤드(310)의 중앙 하부와 결합된다. 스핀들(310)은 그 내부가 비어 있는 중공축(hollow shaft) 형태로써, 회전 부재(330)의 회전력을 스핀헤드(310)에 전달한다. 상세하게 도시하지는 않았지만, 회전 부재(330)는 회전력을 발생하는 모터와 같은 구동부와, 구동부로부터 발생된 회전력을 스핀들로 전달하는 벨트, 체인과 같은 동력 전달부 등의 통상적인 구성으로 이루어질 수 있다.
(하부 노즐부)
하부 노즐부(500)는 기판(w)의 저면으로 가열된 유체를 분사하기 위한 것으로, 바람직하게는 가열된 순수를 기판의 저면으로 분사하기 위한 것이다. 물론, 하부 노즐부(500)는 가열된 순수 대신 가열된 질소가스 등을 분사할 수 있다.
하부 노즐부(500)는 스핀 헤드(310)의 상면 중앙에 설치된 하부노즐(510)을 포함한다. 하부노즐(510)은 순수 공급라인과 연결되어 스핀헤드(310)의 중앙부에 위치된다. 하부 노즐(510)은 가열된 순수를 기판의 저면으로 분사하기 위한 가열용 분사구(512)를 갖는다. 기판은 가열용 분사구(512)를 통해 분사되는 가열된 순수에 의해 가열된다. 하부노즐(510)을 통해 기판의 저면 중앙부로 분사되는 가열된 순수는 기판의 회전에 의해 기판의 가장자리로 쉽게 분산되면서 기판 온도를 전체적으로 균일하게 높여준다.
제1유체 공급부(520)는 순수 공급원(522), 순수 공급원(522)에 저장되어 있는 순수를 60-80℃로 가열시키는 가열부(524), 일단은 순수 공급원(522)에 연결되고 타단은 하부노즐(510)에 연결되며 스핀들(320)의 중공 부분(hollow section)을 지나는 가열된 순수의 이동경로인 순수 공급라인(526)을 포함한다.
순수 공급라인(526)은 소정의 배관으로 구성되는 것이 바람직하며, 스핀들(320)에서는 스핀들(320) 내부의 관 형태로 비어있는 공간으로도 정의될 수 있다.
가열된 순수는 기판(W)을 건조시키는 공정을 진행함에 있어서, IPA, HFE의 증발에 따른 응축 냉각에 의한 기판(W) 표면의 급격한 온도 저하를 방지하는 역할을 하게 된다. 즉, 기판(W)의 표면으로 IPA, HFE, N2 가스를 분사하여 기판(W)을 건조시키는 동안, 가열된 순수를 기판(W)의 하부면으로 분사하여 기판(W) 전체의 온도를 60-80℃ 범위내에서 일정하게 유지시키게 된다. 가열된 순수의 온도는 60-80℃인 것이 바람직하며, 이 온도는 건조 공정의 진행 상태에 따라 변할 수 있다.
건조 공정 동안 가열된 순수에 의해 기판(W)의 온도가 일정하게 유지됨으로써, 물반점 및 건조 불량에 따른 파티클의 발생을 방지할 수 있다. 또한, 기판(W) 전체가 급격한 온도 저하 없이 일정 온도가 유지되어 건조 시간이 줄어들게 되어 IPA 및 HFE의 소모량을 감소시키는 효과가 있다.
도시하지 않았지만, 하부 노즐(510)은 기판의 린스 공정에서 린스액(예를 들어 DI water)를 분사하기 위한 린스용 분사구, 기판의 건조 공정에서 이소프로필 알코올 증기나 질소 가스와 같은 건조 가스 분사하기 위한 건조용 분사구를 더 포함할 수도 있다.
(상부 노즐부)
상부 노즐부(400)는 스핀헤드(310)에 놓여진 기판을 처리하기 위한 복수의 분사부들을 포함한다. 상부 노즐부(400)는 스핀헤드(310)에 놓여진 기판의 상면(피처리면)으로 IPA, HFE 그리고 건조(질소)가스 등을 분사한다. 참고로, HFE는 상온보다 높은 온도로 가열된 상태로 분사될 수 있다.
상부 노즐부(400)는 기판의 중심으로부터 가장자리, 가장자리로부터 중심으로 이동하거나 또는 기판의 중심에서 기판의 상면으로 유기용제와 건조가스를 분사하게 된다. 상부 노즐부(400)는 이동을 위해 후술하는 이동부(420)에 연결된다.
상부 노즐부(400)는 노즐로 이루어지는 제1,2,3분사부(412,414,416)들과, 제1,2,3분사부들이 설치되는 분사헤드(410)를 포함한다. 분사헤드(410)는 후술하는 이동부(420)의 아암(422)에 연결된다. 바람직하게, 상부 노즐부(400)는 IPA을 분사하는 제1분사부(412), HFE를 분사하는 제2분사부(414) 및 N2 가스를 분사하는 제3분사부(416)을 포함하며, 제1,2,3분사부(412,414,416)는 스트림(stream) 또는 이류체 스프레이 방식으로 건조공정에 사용되는 건조 유체를 기판에 분사하게 된다.
제1건조유체는 휘발성을 이용하여 기판(W)을 건조시킬 때에 사용하는 IPA(이소프로필 알코올, isopropyl alcohol)이다. IPA이 기판(W)의 표면을 통과함에 따라 세정 공정 후에 기판(W) 표면에 잔류하는 순수의 수소와 치환반응을 일으켜 수분을 제거하게 된다.
제2처리유체는 제1건조 유체보다 표면장력이 낮고 밀도가 큰 히드로플루오로에테르(hydrofluoroethers;HFE) 또는 히드로플루오로에테르(HFE)와 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)의 혼합액일 수 있다. 좀 더 구체적으로, 제2처리유체는 3엠사(3M Company)의 HFE-7100, HFE-7300, HFE-7600 그리고 HFE-7100에 이소프로필 알코올(IPA)가 1-10% 혼합된 HFE-IPA 혼합물 중에서 선택될 수 있다.
도 2는 순수와 제1처리유체 그리고 제2처리유체의 표면장력, 밀도, 절대점도 그리고 증기압을 각각 보여주는 표이다.
도 2에서 보여주는 바와 같이, 제2건조유체의 하나인 HFE-7100은 각각 1.52 gm/㎤과 13.6 mN/m의 밀도와 표면 장력을 갖는다. 이와는 대조적으로, 이소프로필 알콜(IPA)과 초순수(DIW)은 각각 약 21.2 mN/m와 72 mN/m의 표면장력을 갖으며, 0.79 gm/㎤와 1 gm/㎤의 밀도를 갖는다. 특히, 제2건조유체 중에 HFE-IPA(IPA가 5% 혼합된 것임)는 HFE-7100에 일정비율(1~10%)로 IPA가 혼합된 혼합물로써, HFE-IPA는 HFE-7100과 비슷한 표면장력과 밀도를 유지하면서도 이소프로필 알콜(IPA) 및 HFE-7100보다 상대적으로 낮은 절대점도를 갖는다는데 그 특성이 있다. 점도가 낮을수록 밀도가 높은 패턴사이로 확산능력이 강화되어 치환성능이 향상되는 효과를 갖는다. 따라서, 제2건조유체는 기판 표면상에 남아 있는 대부분의 기타 액체 물질들(세정액, 초순수, IPA)을 제거할 수 있으며, 특히 IPA 건조에서 발생할 수 있던 패턴 리닝 현상을 방지할 수 있다. 다시 말해, 제2건조유체는 제1건조유체인 이소프로필 알콜(IPA)보다 더 높은 밀도 및 더 낮은 표면 장력과 점도로 기판 표면으로부터 임의의 작은 물방울을 쉽게 제거할 수 있게 된다. 그리고, 제2건조유체는 이소프로필 알콜(IPA) 보다 높은 증기압을 갖으며, 이는 높은 증발성을 갖는 것을 의미하는 것으로 제2건조유체는 이소프로필 알콜(IPA)과는 달리 기판에 질소가스(건조가스)가 공급되는 최종 건조 과정에서 쉽게 제거될 수 있다.
기판 건조 과정에서 최종적으로 기판에 공급되는 건조가스인 N2 가스는 IPA 특히 HFE의 증발(기화력)을 활성화시키는 역할을 한다. 즉, HFE의 증발 온도를 높여 기판(W)의 건조 효과를 향상시킨다. 또한, 상온의 N2 가스에 의한 HFE의 온도 저하를 방지할 수 있다.
도시하지 않았지만, 상부 노즐부(400)는 기판표면에 존재하는 유기 오염물질, 자연 산화막, 그리고 금속 오염물질 등을 세정하기 위한 세정액 노즐과, 린스를 위해 순수(DI water)를 분사하는 노즐을 더 포함할 수 있다. 다른 실시예에 의하면, 세정액을 분사하기 위한 노즐 또는 린스용 순수를 분사하기 위한 노즐을 가지는 또 다른 상부 노즐부를 구비할 수도 있다. 이처럼, 본 실시예에서는 기판의 처리 공정에 요구되는 유체의 종류에 따라서 세 개 이상의 노즐을 구비할 수 있다.
제2유체 공급부(430)는 건조공정에 필요한 여러가지 유체를 분사부들에 공급한다. 제2유체 공급부(430)는 IPA 공급원(432), HFE 공급원(434), 질소가스 공급원(436), 그리고 각각의 공급원들과 분사부들을 연결하는 공급라인들(438)을 포함한다.
예컨대, 상부 노즐부(400)는 회전하는 기판(W)의 표면에 세정 및 건조를 위한 유체들을 순차적으로 분사시켜, 기판(W) 표면에 산화막 제거, 불순물 제거, 세정, 린스 및 건조를 순차적으로 실행할 수 있도록 구성될 수 있다. 따라서, 상부 노즐부(400)는 필요에 따라 복수의 노즐들을 포함할 수 있다.
이동부(420)는 상부 노즐부(400)로부터 분사되는 유체가 기판(W)의 중심부로부터 가장자리 부분까지 고루 분사할 수 있도록 상부 노즐부(400)를 이동시킨다. 이동부(420)는 아암(422)과 지지축(424) 그리고 구동모터(426)를 포함한다. 아암(422)의 일단에는 분사헤드(410)가 연결되어 분사헤드(410)를 지지한다. 아암(422)의 타단은 지지축(424)에 연결된다. 지지축(424)은 구동모터(426)로부터 회전력을 전달받으며, 회전력을 이용하여 아암(422)에 연결된 분사헤드(410)를 이동시킨다. 구동모터는 제어부(미도시됨)에 연결된다.
이동부(420)에 의해 상부 노즐부(400)를 이동시키는 방법은 직선 운동 방식과 회전 운동 방식이 있으며, 두 가지 방식을 각각 사용하거나, 혼용하여 사용할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 세정 및 건조 방법을 보여주는 플로우챠트이다.
도 1 및 도 3을 참조하면서 상기와 같이 구성되는 기판 세정 장치에서 기판을 세정 및 건조하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
기판표면에 존재하는 유기 오염물질, 자연 산화막, 그리고 금속 오염물질 등을 세정하기 위한 기판이 이송되어 스핀 헤드(310) 상에 놓여지면 기판(W)은 기판 지지핀(314)에 의해 고정되고, 회전부재(330)는 스핀 헤드(310)를 회전시킨다.
기판(W)이 회전하게 되면 세정액에 의한 세정 공정이 진행된다(S100). 일반적으로, 기판(W) 상의 실리콘막을 식각하기 위한 세정액으로는 희석된 불산(Dilute Hydrofluori Acid;DHF)이 사용될 수 있다. 세정액을 분사하기 위한 분사구는 상부 노즐부(400)에 구비되거나, 상부 노즐(400)과는 별도의 노즐에 구비될 수 있다.
세정 공정이 끝난 후, 기판(W) 표면의 잔류물을 제거하기 위한 린스(rinse)공정으로(S110), 기판(W)을 계속 회전시키면서 세정용 순수(DI water)를 분사시킨다. 세정용 순수를 분사하기 위한 분사구는 상부 노즐부(400)에 구비되거나, 상부 노즐부(400)와는 별도의 노즐에 구비될 수 있다.
린스 공정이 끝난 후, 기판(W) 표면을 건조시키는 건조 공정이 진행되는데, 건조 공정은 크게 1차 건조(S120), 2차 건조(S130) 그리고 최종 건조(S130)로 구분할 수 있다.
1차 건조(S120)는 상부 노즐부(400)에서 IPA을 분사함과 동시에 하부 노즐부(500)에서 가열된 순수를 분사한다. 상부 노즐부(400)는 회전하는 기판 상면의 중심으로부터 가장자리로 왕복 스캔하면서 IPA을 분사하게 된다. IPA는 용액이 증발할 때의 휘발성을 이용하여 기판(W)을 건조시키는 데, IPA이 기판(W)의 표면을 통과함에 따라 세정 공정 후에 기판(W) 표면에 잔류하는 순수의 수소와 치환반응을 일으켜 수분을 제거하게 된다.
2차 건조(S130)는 상부 노즐부(400)에서 HFE를 분사함과 동시에 하부 노즐부(500)에서 가열된 순수를 분사한다. 상부 노즐부(400)는 회전하는 기판 상면의 중심으로부터 가장자리로 왕복 스캔하면서 HFE를 분사하게 된다. HFE는 IPA 보다 더 높은 밀도 및 더 낮은 표면 장력과 점도로 기판 표면으로부터 임의의 작은 물방울(세정액, 초순수, IPA)을 쉽게 제거할 수 있게 된다. 특히, 점도가 낮을수록 밀도가 높은 패턴사이로 확산 능력이 강화되어 치환성능을 향상시킴으로써 초순수, IPA가 패턴내에 잔존하는 것을 방지할 수 있다. 한편, 1차 건조와 2차 건조는 필요에 따라 여러번 반복 진행될 수 있다.
위와 같이 1차 건조 및 2차 건조가 이루어지는 동안, 하부 노즐부(500)는 기판(W) 저면으로 가열된 순수를 분사한다. 바람직하게는, 순수의 온도는 60-80℃이다. 가열된 순수의 공급으로 인해, 건조 공정 동안 기판(W) 전체의 온도 분포를 균일하게 할 수 있어, 물반점이나 건조 불량에 따른 파티클이 발생하는 문제를 해결할 수 있다. 또한, 기판(W) 전체의 온도를 상승시킴으로써, IPA 및 HFE에 의한 신속한 건조(기화력 향상)가 일어나게 되어 건조 시간을 단축시킬 수 있다. 즉, 건조 유체의 소모량을 감소시킬 수 있다.
최종 건조(S140)는 기판의 상면으로 N2 가스를 분사하여 기판 상면을 건조시킨다. 최종 단계는, 기판(W) 저면에 남아 있을 수 있는 HFE, IPA, 순수등을 제거하기 위한 것이다. 건조 공정을 마친 후, 회전부재(330)는 동작을 중지하여 스핀 헤드(310)의 회전을 멈추고, 기판(W)은 이송되거나, 다른 공정이 진행된다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시 예들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시 예에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100 : 용기
200 : 승강부재
300 : 지지부재
400 : 상부 노즐부
500 : 하부 노즐부

Claims (8)

  1. 매엽식 기판 세정 장치에 있어서:
    피처리면이 위를 향하도록 기판을 지지하며, 기판을 회전시키는 지지부재;
    상기 지지부재에 놓여진 기판으로 제1건조 유체를 공급하는 제1분사부;
    상기 제1건조 유체에 의해 처리된 기판으로 상기 제1건조 유체보다 표면장력이 낮고 밀도가 큰 제2건조 유체를 공급하는 제2분사부; 및
    상기 제2건조 유체에 의해 처리된 기판으로 질소 가스를 공급하는 제3분사부를 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제1건조 유체는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)이고,
    상기 제2건조 유체는 히드로플루오로에테르 또는 상기 히드로플루오로에테르(hydrofluoroethers;HFE)와 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)의 혼합액인 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 장치.
  3. 매엽식 기판 세정 방법에 있어서:
    (a) 세정액으로 기판을 세정하는 단계;
    (b) 린스액으로 기판을 린스하는 단계;
    (c) 제1건조 유체로 기판을 1차 건조하는 단계;
    (d) 상기 제1건조 유체보다 표면장력이 낮고 밀도가 큰 제2건조 유체로 기판을 2차 건조하는 단계; 및
    (e) 질소 가스로 기판을 최종 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1건조 유체에는 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)이 사용되고,
    상기 제2건조 유체에는 히드로플루오로에테르(hydrofluoroethers;HFE) 또는 상기 히드로플루오로에테르(HFE)와 이소프로필알코올(isopropyl alcohol:IPA)의 혼합 건조 유체가 사용되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 제2건조 유체는 히드로플루오로에테르(HFE)에 이소프로필알코올(IPA)이 1~10% 혼합된 건조유체가 사용되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 방법.
  6. 제3항에 있어서,
    상기 (c), (d) 단계는 반복적으로 실시하는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 방법.
  7. 제3항에 있어서,
    상기 (c) 단계와 상기 (d) 단계는
    건조 효과를 높이기 위해 기판의 저면으로 가열된 초순수가 분사되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 제2건조 유체는 스트림(stream) 또는 이류체 스프레이 방식으로 기판에 분사되는 것을 특징으로 하는 매엽식 기판 세정 방법.
KR1020100051283A 2010-05-31 2010-05-31 기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법 KR20110131707A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100051283A KR20110131707A (ko) 2010-05-31 2010-05-31 기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020100051283A KR20110131707A (ko) 2010-05-31 2010-05-31 기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20110131707A true KR20110131707A (ko) 2011-12-07

Family

ID=45500038

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020100051283A KR20110131707A (ko) 2010-05-31 2010-05-31 기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20110131707A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150005490A (ko) * 2012-11-08 2015-01-14 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR20160008719A (ko) * 2014-07-14 2016-01-25 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
KR20180050884A (ko) * 2016-11-07 2018-05-16 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20180084692A (ko) 2018-06-04 2018-07-25 주식회사 유닉 피세정물의 세정 및 건조 방법

Cited By (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20150005490A (ko) * 2012-11-08 2015-01-14 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
KR101507244B1 (ko) * 2012-11-08 2015-03-30 가부시키가이샤 스크린 홀딩스 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치
US9768011B2 (en) 2012-11-08 2017-09-19 SCREEN Holdings Co., Ltd. Substrate treatment method and substrate treatment apparatus
US11289324B2 (en) 2012-11-08 2022-03-29 SCREEN Holdings Co., Ltd. Substrate treatment method and substrate treatment apparatus
US12046465B2 (en) 2012-11-08 2024-07-23 SCREEN Holdings Co., Ltd. Substrate treatment method and substrate treatment apparatus
KR20160008719A (ko) * 2014-07-14 2016-01-25 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 방법
KR20180050884A (ko) * 2016-11-07 2018-05-16 세메스 주식회사 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20180084692A (ko) 2018-06-04 2018-07-25 주식회사 유닉 피세정물의 세정 및 건조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101049441B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
JP4870837B2 (ja) 基板乾燥装置及びその方法
US20080014358A1 (en) Apparatus and method for treating substrate
JP2006295194A (ja) 半導体基板を洗浄する装置及び半導体基板の洗浄方法
KR20120028672A (ko) 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법
KR20110131707A (ko) 기판 세정 장치 및 그 장치에서의 기판 세정 방법
KR101373748B1 (ko) 기판 세정 방법
KR20140029095A (ko) 기판 처리 방법
KR101005889B1 (ko) 구리 패턴이 노출된 기판을 건조하는 방법 및 이를 이용하는 금속 배선 형성 방법
US11004675B2 (en) Substrate cleaning composition, substrate treating method, and substrate treating apparatus
KR20100007831A (ko) 기판 건조 장치 및 방법
KR20090010809A (ko) 기판 처리 방법
KR101021544B1 (ko) 기판 처리 장치 및 그의 기판 처리 방법
JP7182880B2 (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR102380461B1 (ko) 기판 처리 방법 및 장치
KR100968258B1 (ko) 기판 건조 방법
KR102279716B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 건조 방법
KR20110091626A (ko) 기판 건조 장치 및 방법
US20140373881A1 (en) Substrate treating apparatus
JP2016143873A (ja) 基板処理方法および基板処理装置
KR101100277B1 (ko) 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법
KR20120134348A (ko) 기판 세정 방법
KR102615758B1 (ko) 기판 처리 장치 및 방법
JP2013239493A (ja) 基板処理装置、基板処理方法および記憶媒体
KR20120078573A (ko) 기판 처리 장치 및 방법

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E601 Decision to refuse application
J201 Request for trial against refusal decision
J301 Trial decision

Free format text: TRIAL DECISION FOR APPEAL AGAINST DECISION TO DECLINE REFUSAL REQUESTED 20120611

Effective date: 20131031