KR20120041014A - 기판처리방법 - Google Patents

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KR20120041014A
KR20120041014A KR1020100102568A KR20100102568A KR20120041014A KR 20120041014 A KR20120041014 A KR 20120041014A KR 1020100102568 A KR1020100102568 A KR 1020100102568A KR 20100102568 A KR20100102568 A KR 20100102568A KR 20120041014 A KR20120041014 A KR 20120041014A
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KR1020100102568A
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박정선
김태호
배정용
김우영
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세메스 주식회사
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    • H01L21/67034—Apparatus for fluid treatment for cleaning followed by drying, rinsing, stripping, blasting or the like for drying

Abstract

본 발명은 초임계유체를 이용하여 기판을 건조하는 기판처리방법이다. 본 발명에 의하면 기판이 처리되는 하우징의 내부를 초임계유체의 분위기로 형성한 후, 유체를 공급한다.

Description

기판처리방법{METHOD TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판처리장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 기판의 약액 처리 및 린스, 그리고 초임계 유체를 이용한 기판의 건조를 진행하는 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자의 디자인 룰이 감소함에 따라, 종횡비가 큰 깊고 좁은 콘택 형성 공정 및 이에 수반되는 식각 또는 세정 공정이 요구되고 있다. 이와 같이 큰 종횡비를 가지는 구조물이 형성된 웨이퍼에 대하여, 소정의 처리 공정, 예를 들면 식각, 세정, 건조 등의 처리 공정을 진행하는 데 있어서, 통상의 습식 공정을 이용하는 경우에는 웨이퍼 표면의 다른 막질의 손상 및 물반점 등에 의한 불량이 빈번하게 발생된다. 또한, 비교적 큰 두께를 가지는 막, 예를 들면 커패시터의 스토리지 노드 형성시 희생용 막으로 사용되는 몰드 산화막을 제거하기 위한 식각 공정에서, 습식 식각 공정을 이용하는 경우에는 순수의 높은 표면 장력으로 인해 몰드 산화막이 제거된 후 스토리지 노드가 쓰러지는 현상이 발생되기도 한다. 이러한 문제점을 해결하기 위한 노력의 일환으로서, 초임계 상태의 이산화탄소를 용매로 이용하여 웨이퍼상의 소정막을 식각, 세정 또는 건조시키는 방법들이 제안되었다.
본 발명은 큰 종횡비를 가지는 미세 패턴의 액상의 처리액에 의한 넘어짐 현상을 방지할 수 있는 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판처리장치를 제공한다. 본 발명에 있어서, 기판처리방법은 약액을 이용하여 기판을 습식 처리하는 단계; 습식 처리된 상기 기판에 탈이온수를 공급하여 상기 기판상의 약액을 제거하는 단계; 기판을 이산화탄소 가스로 치환하는 단계; 및 초임계 상태의 유체를 이용하여 상기 기판을 건조하는 단계를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 습식처리 단계와 상기 약액을 제거하는 단계는 세정공정을 수행하는 기판처리장치에서 수행되고, 상기 이산화탄소 가스로 치환하는 단계 및 상기 기판 건조 단계는 건조공정을 수행하는 기판처리장치에서 수행되되; 기판이 세정공정을 수행하는 기판처리장치에서 건조공정을 수행하는 기판처리장치로 옮겨지기 전에 기판 상으로 유기용제를 공급하여 기판표면을 유기용제로 적시는 단계를 더 포함한다.
본 발명에 의하면, 큰 종횡비를 가지는 미세 패턴의 액상의 처리액에 의한 넘어짐 현상을 방지할 수 있다.
도 1은 기판처리시스템을 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 세정공정을 수행하는 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 1의 초임계 건조공정을 수행하는 기판처리장치를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 기판처리장치에 있어서 순수한 유체의 압력-온도(PT)선도를 도시한 그래프이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판건조과정을 보여주는 순서도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어 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 5를 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 장치를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판처리시스템(1000)은 인덱스부(10)와 공정처리부(20)를 포함할 수 있다. 인덱스부(10)와 공정처리부(20)는 일렬로 배치된다. 이하, 인덱스부(10)와 공정처리부(20)가 배열된 방향을 제1방향(1)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(1)의 수직인 방향을 제2방향(2)이라 하며, 제1방향(1)과 제2방향(2)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(3)이라 정의한다.
인덱스부(10)는 기판 처리 시스템(1000)의 제1방향(1)의 전방에 배치된다. 인덱스부(10)는 로드포트(12) 및 이송프레임(14)을 포함한다.
로드포트(12)는 제1방향(1)으로 인덱스부(10)의 전방에 배치된다. 로드포트(10a, 10b, 10c, 10d)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(2)을 따라 배치된다. 로드포트(10a, 10b, 10c, 10d)의 개수는 기판처리시스템(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 로드포트(12)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(12a, 12b, 12c, 12d)가 안착된다. 캐리어(12a, 12b, 12c, 12d)로는 풉(FOUP)이 사용될 수 있다. 캐리어(12a, 12b, 12c, 12d)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.
이송프레임(14)은 로드포트(12)와 이웃하여 제1방향(1)으로 배치된다. 이송프레임(14)은 로드포트(12)와 공정처리부(20)의 버퍼부(30) 사이에 배치된다. 이송프레임(14)은 인덱스레일(18)과 인덱스로봇(16)을 포함한다. 인덱스레일(18)은 인덱스로봇(16)이 안착되며, 인덱스로봇(16)을 제2방향(2)에 따라 이송된다.
인덱스로봇(16)은 버퍼부(30)와 캐리어(12a, 12b, 12c, 12d)간에 기판(W)을 이송한다. 인덱스로봇(16)이 동시에 이송할 수 있는 기판(W)의 개수는 인덱스로봇(16)이 구비하는 인덱스암의 개수에 따라 증가할 수 있다.
공정처리부(20)는 인덱스부(10)에 이웃하여 제1방향(1)을 따라 기판처리시스템(1000)의 후방에 배치된다. 공정처리부(20)은 버퍼부(30), 이동통로(40), 메인이송로봇(50) 그리고 공정챔버(600)를 포함한다. 공정챔버(600)는 복수 개 제공되며, 제2방향을 따라 이동통로(40)을 중심으로 양측에 배치된다.
버퍼부(30)는 제1방향(1)을 따라 공정처리부(20)의 전방에 배치된다. 버퍼부(30)는 인덱스로봇(16)에 의해 이송되기 전에 공정에 제공될 기판(W) 또는 메인이송로봇(50)에 의해 이송되기 전에 공정처리가 완료된 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소이다.
이동통로(40)는 버퍼부(30)와 대응되게 배치된다. 이동통로(40)는 그 길이방향이 제1방향(1)에 따라 나란하게 배치된다. 이동통로(40)은 메인이송로봇(50)이 이동하는 통로를 제공한다. 이동통로(40)의 양측에는 공정챔버(600)들이 서로 마주보며 제1방향(1)을 따라 배치된다. 이동통로(40)에는 메인이송로봇(50)이 제1방향(1)을 따라 이동하며, 공정챔버(600)의 상하층, 그리고 버퍼부(30)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동레일이 설치된다.
메인이송로봇(50)은 이동통로(40)에 설치되며, 공정챔버(600) 및 버퍼부(30) 간에 또는 각 공정챔버(600) 간에 기판(W)을 이송한다.
공정챔버(600)는 메인이송로봇(50)이 설치되는 이동통로(40)를 중심으로 양측에 배치된다. 기판처리시스템(1000)은 상하층으로 된 다수 개의 공정챔버(600)를 구비한다. 예컨대, 상하층의 공정챔버(600)가 3×2, 2×2로 제공될 수 있다. 공정챔버(600)의 개수는 기판처리시스템(1000)의 공정효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 각각의 공정챔버(600)는 독립적인 하우징으로 구성되며, 이에 각각의 공정챔버(600) 내에서는 독립적인 형태로 기판(W)을 처리하는 공정이 이루어질 수 있다.
일 예에 의하면, 공정챔버(600)는 밀폐된 공간을 제공하며, 공정챔버(600)는 세정공정을 수행하는 기판처리장치(700)가 제공된 공정챔버(600a)와 초임계유체에 의한 건조공정을 수행하는 기판처리장치(800)가 제공된 공정챔버(600b)를 포함한다. 메인이송로봇(50)이 설치된 이동통로(40)를 중심으로 일측에는 공정챔버(600a)가 배치되고, 이의 타측에는 공정챔버(600b)가 배치된다. 그러나 공정챔버(600)는 이동통로(40)를 중심으로 양측 모두 세정공정을 수행하는 기판처리장치(700)가 제공된 공정챔버(600a)일 수 있다.
도 2는 공정챔버(600a)와 그 내부의 기판처리장치(700)를 나타낸 단면도이다.
도 2를 참조하면, 기판처리장치(700)은 하우징(710), 스핀 헤드(720), 승강 유닛(730) 그리고 분사 부재(740)를 포함한다.
하우징(710)은 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 가지며, 하우징(710)의 상부는 개방된다. 하우징(710)은 내부 회수통(711), 중간 회수통(712) 그리고 외부 회수통(713)을 포함한다.
각각의 회수통(711, 712, 713)은 공정에 사용된 처리액 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(711)은 스핀헤드(720)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(712)은 내부회수통(711)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되며, 외부회수통(713)은 중간회수통(712)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다.
내부회수통(711)의 내측공간(732), 내부회수통(711)과 중간회수통(712) 사이공간(734), 그리고 중간회수통(712)과 외부회수통(713) 사이공간(736)은 각각 내부회수통(711), 중간회수통(712) 그리고 외부회수통(713)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다.
각각의 회수통(711, 712, 713)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(711a, 712a, 713a)이 연결된다. 각각의 회수라인(711a, 712a, 713a)은 회수통을 통해 유입된 처리액을 배출한다. 배출된 처리액은 외부의 처리액 재생 시스템을 통해 재사용된다.
스핀헤드(720)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀헤드(720)는 몸체(721), 지지핀(722), 척핀(723) 그리고 지지축(724)을 포함한다.
몸체(721)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 지지핀(722)은 복수 개 제공된다. 지지핀(722)은 몸체(721)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(722)에서 제3방향(3)으로 돌출된다. 지지핀(722)은 몸체(721)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다. 척핀(723)은 복수 개로 제공되며, 지지핀(722)의 외측에 배치되며, 몸체(721)에서 제3방향(3)으로 돌출되도록 구비된다. 척핀(723)은 스핀헤드(720)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 지지축(724)은 몸체(721)의 저면을 지지하며, 구동장치에 의해 회전함에 따라 몸체(721)와 기판(W)을 회전시킨다.
승강유닛(730)은 하우징(710)을 상하방향으로 직선 이동시킨다. 하우징(710)이 상하로 이동됨에 따라 스핀헤드(720)에 대한 하우징(710)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(730)은 브라켓(731), 이동축(732), 그리고 구동기(733)를 포함한다. 브라켓(731)은 하우징(710)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(731)에는 구동기(733)에 의해 상하방향으로 이동되는 이동축(732)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀헤드(720)에 놓이거나, 스핀헤드(720)로부터 들어올려 짐으로써 스핀헤드(720)가 하우징(710)의 상부로 돌출되도록 하우징(710)은 하강한다. 또한, 공정이 진행시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(730)으로 유입될 수 있도록 하우징(710)의 높이가 조절한다. 상술한 바와 반대로, 승강 유닛(750)은 스핀 헤드(720)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
분사부재(740)는 기판처리공정 시 처리액공급장치(미도시)으로부터 처리액을 공급받아 기판(W)의 처리면으로 처리액을 분사한다. 분사부재(740)는 지지축(741), 구동기(742), 노즐 지지대(743) 그리고 노즐(744)을 포함한다.
지지축(741)은 그 길이방향이 제3방향(3)으로 제공되며, 지지축(741)의 하단은 구동기(742)와 결합된다. 구동기(742)는 지지축(741)을 회전 및 승강 운동한다. 노즐 지지대(743)는 구동기(742)와 결합된 지지축(741)의 끝단의 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(744)은 노즐 지지대(743)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(744)은 구동기(742)에 의해 공정위치(a)와 대기위치(b)로 이동된다. 공정위치(a)는 노즐(744)이 하우징(710)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기위치(b)는 노즐(744)이 하우징(710)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다.
미도시된 처리액공급장치로부터 공급되는 약액은 다양한 종류의 약액이 사용될 수 있다. 예를 들면, 약액으로는 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)의 혼합물인 에스.피.엠(SPM, Sulphuric Peroxide Mixture), 또는 기판상의 산화막을 에칭하기 위한 불화수소(HF) 등이 사용될 수 있다. 또한, 분사부재(740)는 기판처리공정 시 액상의 탈이온수(DIW) 공급원(224)으로부터 탈이온수를 공급받아 기판(W)으로 분사하고, 액상의 이소프로필알코올(IPA) 공급원으로부터 액상의 이소프로필알코올(IPA)을 공급받아 기판으로 분사한다.
도 3은 초임계 건조공정을 수행하는 기판처리장치(800)를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 3을 참조하면, 기판처리장치(800)는 공정챔버(600b), 처리 유체 공급부(200), 그리고 배출부(300)를 포함한다. 공정챔버(600b)는 초임계 건조 처리 공정이 진행되는 공간을 제공한다. 처리 유체 공급부(200)는 기판이 로딩된 공정챔버(600b) 내로 처리 유체를 공급하고, 배출부(300)는 공정챔버(600b)에서 기판 처리에 사용된 처리 유체를 배출한다.
공정챔버(600b)는 하우징(110), 기판 지지 부재(120), 그리고 히터들(130a, 130b)을 포함한다. 하우징(110)은 후술할 처리 유체 공급부(200)로부터 공급되는 처리 유체가 하우징(110) 내에 가득 채워진 상태로 충전되기 용이하도록 박형으로 제공될 수 있다. 하우징(110)은 상부 하우징(112)과 하부 하우징(114)을 가진다. 상부 하우징(112)은 하부가 개방된 통 형상을 가지고, 하부 하우징(114)은 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 상부 하우징(112)과 하부 하우징(114)은 개방부가 서로 마주보도록 위치하고, 기판 처리 공정이 진행되는 밀폐된 공간이 형성되도록 서로 결합된다. 기판 지지 부재(120)는 하부 하우징(114)의 내측 바닥벽에 제공될 수 있으며, 기판의 하면을 지지하는 복수 개의 지지 핀 형태로 제공될 수 있다. 히터들(130a, 130b)은 하우징(110) 내부를 기설정된 공정 온도로 가열하기 위한 것으로, 히터들(130a, 130b) 중 하나의 히터(130a)는 상부 하우징(112)의 내측 상부 벽에 설치될 수 있고, 다른 하나의 히터(130b)는 하부 하우징(114)의 내측 하부 벽에 설치될 수 있다.
하부 하우징(114)의 일 측벽에는 처리 유체 공급부(200)가 공급하는 처리 유체의 유입구(115)가 형성되고, 하부 하우징(114)의 다른 측벽에는 공정챔버(600b)에서 기판 처리에 사용된 처리 유체의 유출구(117)가 형성된다.
처리 유체 공급부(200)는 제 1 공급 라인(210)을 통해 공정챔버(600b)로 가스상태의 이산화탄소(CO2)를 공급하고, 제 2 공급 라인(240)을 통해 공정챔버(600b)로 초임계 상태의 건조 유체를 공급한다.
제 1 공급 라인(210)의 일단은 공정챔버(600b)의 하부 하우징(114)에 형성된 유입구(115)에 연결된다. 제 1 공급 라인(210)에는 이산화탄소 공급원(228)이 연결되고, 제 1 공급 라인(210)에는 이산화탄소의 흐름을 개폐하는 밸브(219)가 설치된다. 제 1 공급 라인(210)상에는 히터(232)와 펌프(234)가 설치될 수 있다.
제 2 공급 라인(240)의 일단은 공정챔버(600b)의 하부 하우징(114)에 형성된 유입구(115)에 연결되고, 제 2 공급 라인(240)의 타단은 혼합기(250)에 연결된다. 혼합기(250)는 이산화탄소, 계면활성제, 그리고 공용매를 공급받고, 이들을 소정의 공정 온도/압력하에서 혼합하여 초임계 상태의 이산화탄소(scCO2)를 생성한다. 혼합기(250)에서 생성된 초임계 이산화탄소는 제 2 공급 라인(240)을 통해 공정챔버(600b)로 공급된다. 제 2 공급 라인(240)상에는 히터(242), 펌프(244) 그리고 밸브(246)가 설치될 수 있다.
이산화탄소는 제 1 공급 라인(210)으로부터 분기된 이산화탄소 공급 라인(218a)을 통해 혼합기(250)로 공급되고, 계면활성제는 계면활성제 공급 라인(261-1)을 통해 계면활성제 공급원(262)으로부터 공급되며, 공용매는 공용매 공급 라인(263-1)을 통해 공용매 공급원(264)으로부터 공급된다. 액상 이산화탄소 공급 라인(218a)에는 밸브(218a-2)가 설치되고, 계면활성제 공급 라인(261-1)에는 밸브(261-2)가 설치되며, 그리고 공용매 공급 라인(263-1)에는 밸브(263-2)가 설치될 수 있다.
배출부(300)는 제 1 배출 라인(310)을 통해 공정챔버(600b) 내에서 사용된 처리 유체를 배출하고, 제 2 배출 라인(320)을 공정챔버(600b) 내에서 사용된 초임계 상태의 건조 유체를 배출한다. 제 1 배출 라인(310)상에는 밸브(312)와 펌프(314)가 설치되고, 제 2 배출 라인(320)상에는 밸브(322)와 펌프(324)가 설치될 수 있다. 펌프(314)와 펌프(324)는 공정챔버(600b)에 음압을 작용시켜, 공정챔버(600b) 내의 처리 유체를 강제로 배출시킬 수 있다. 그리고 1 배출 라인(310)상에는 농도계(330)가 설치될 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 예에 따른 기판처리장치(800)에 있어서 순수한 유체의 압력-온도(PT)선도를 도시한 그래프이다.
도 4를 참조하면, 순수한 유체는 삼중점(2)까지 온도를 올리면서 고체의 증기압을 측정한다. 삼중점(2) 이상에서 순수 액체의 증기압을 측정하면 승화곡선(1-2선) 및 기화곡선(2-C선)과 같은 압력-온도(PT)곡선을 그릴 수 있다. 여기서, 용융곡선(2-3선)은 고체-액체의 평형관계를 나타낸다. 초임계 유체는 임계온도(Tc) 및 임계압력(Pc) 이상의 영역에 있는 유체다. 이는 기체와 액체의 구별이 모호해져 임계압력과 임계온도 이상으로 압력과 온도를 가하여도 상 변화가 일어나지 않는 비응측성 특성을 가진다. 즉, 초임계유체의 물성은 액체적인 성질과 기체적인 성질을 모두 가지고 있어서, 기체와 같은 확산도와 점성, 액체와 같은 용해능력을 가지고 있다. 본 발명의 일 예에서는 초임계 이산화탄소(Super critical CO2)를 건조용 유체로 채택한다. 참고적으로 초임계 이산화탄소가 될 수 있는 조건은 임계온도 31.13℃와 임계압력 73.75bar 이상이다. 또한, 초임계 이산화탄소는 점성 0.03cp, 표면장력 0dynes/cm, 그리고 밀도 300kg/㎥의 물성을 가진다.
이하에서는, 상기와 같은 구성을 가지는 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 공정에 대해 설명한다. 기판 처리 공정은, 예를 들면, 에스.피.엠(SPM)을 이용하여 이온 주입 공정 후의 감광액 표면의 경화층을 제거하는 공정, 또는 불화수소(HF)를 이용하여 기판상의 산화막을 에칭하는 공정 등일 수 있다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 공정 흐름도이다.
도 2와, 도 3 및 도 5를 참조하면, 먼저 기판은 세정공정을 수행하는 기판처리장치(700)에서 기판 약액 처리와 린스 처리 그리고 IPA 치환 과정을 수행한 후에 건조공정을 수행하는 기판처리장치(800)로 옮겨져서 이산화탄소 가스 치환 및 초임계 이산화탄소 치환으로 이루어지는 건조 과정을 수행하게 된다.
기판은 세정공정을 수행하는 기판처리장치(700)에서 황산(H2SO4)과 과산화수소(H2O2)의 혼합물인 에스.피.엠(SPM, Sulphuric Peroxide Mixture), 또는 기판상의 산화막을 에칭하기 위한 불화수소(HF) 등의 약액을 사용하여 기판 표면을 처리한다(S20). 기판의 약액 처리가 완료되면, 기판 표면의 약액은 탈이온수로 치환(린스)된다. 탈이온수는 탈이온수 공급원으로부터 분사부재(740)를 통해 기판 표면으로 공급되며, 약액으로부터 탈이온수로의 치환 초기에는 소정 시간(Δt) 동안 약액과 탈이온수가 함께 공급될 수 있다(S30). 이는 기판이 대기중에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위함이다. 탈이온수는 기판 표면이 완전하게 탈이온수로 치환(린스)될 수 있을 정도로 충분한 시간(t2) 동안 지속적으로 공급된다. 탈이온수에 의한 린스처리가 완료되면, 기판 표면으로 이소프로필알코올(IPA)이 공급된다(S40). 이소프로필알코올은 이소프로필알코올 공급원으로부터 분사부재(740)을 통해 기판 표면으로 공급되며, 탈이온수로부터 이소프로필알코올로의 치환 초기에는 소정 시간(Δt) 동안 탈이온수와 이소프로필알코올이 함께 기판으로 공급될 수 있다. 이는 기판이 대기중에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위함이다.
이소프로필알코올에 의한 탈이온수의 치환이 완료되면, 기판은 건조공정을 수행하는 기판처리장치(800)의 공정챔버(600b)로 옮겨진다. 이때, 기판의 상면은 이소프로필알코올로 젖은 상태(기판의 패턴들 사이의 공간이 이소프로필알코올로 채워진 상태)로 옮겨지는 것이 바람직하다. 기판이 공정챔버(600b)내에 로딩되면, 공정챔버(600b) 내부는 이산화탄소로 채워진다. 이산화탄소는 이산화탄소 공급원(228)으로부터 공정챔버(600b)로 공급되며, 이산화탄소는 소정의 공정 시간(t4) 동안 지속적으로 공급되고, 유출구(117)를 통해 배출된다.
이와 같이, 초임계 유체 상태의 이산화탄소를 이용한 건조 공정의 이전에 이산화탄소를 공급하는 이유는, 이소프로필알코올이 초임계 이산화탄소에 의해 용해될 수 있으나 반응 속도가 느리기 때문이다.(S50)
이산화탄소에 의한 이소프로필알코올의 치환이 완료되면, 공정챔버(600b) 내의 이산화탄소는 초임계 상태의 이산화탄소로 치환된다. 초임계 이산화탄소는 혼합기(250)로부터 공정챔버(600b)로 공급되며, 이산화탄소로부터 초임계 이산화탄소로의 치환 초기에는 소정 시간(Δt) 동안 이산화탄소와 초임계 이산화탄소가 함께 공정챔버(600b)로 공급될 수 있다. 이는 공정챔버(600b) 내의 기판이 대기중에 노출되어 산화되는 것을 방지하기 위함이다. 초임계 이산화탄소는 소정의 공정 시간 동안 지속적으로 공급되고, 유출구(117)를 통해 배출된다.(S60)
상술한 바와 같은 과정들(S20 ~ S60)을 통해 기판을 약액 처리하고, 약액 처리된 기판을 린스하고, 린스된 기판을 건조할 수 있다. 특히, 약액으로 불화수소(HF)와 같은 소수성 약액이 사용될 경우, 약액의 표면 장력에 의해 종횡비가 큰 패턴이 넘어지는 현상이 발생할 수 있으나, 상기와 같은 약액의 치환 과정과 초임계 유체를 이용한 건조 과정을 통해 이를 방지할 수 있다.
10 : 인덱스부
20 : 공정처리부
600a, 600b : 공정챔버
200 : 처리 유체 공급부
300 : 배출부
800 : 기판처리장치

Claims (2)

  1. 약액을 이용하여 기판을 습식 처리하는 단계;
    습식 처리된 상기 기판에 탈이온수를 공급하여 상기 기판상의 약액을 제거하는 단계;
    기판을 이산화탄소 가스로 치환하는 단계; 및
    초임계 상태의 유체를 이용하여 상기 기판을 건조하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 습식처리 단계와 상기 약액을 제거하는 단계는 세정공정을 수행하는 기판처리장치에서 수행되고,
    상기 이산화탄소 가스로 치환하는 단계 및 상기 기판 건조 단계는 건조공정을 수행하는 기판처리장치에서 수행되되;
    기판이 세정공정을 수행하는 기판처리장치에서 건조공정을 수행하는 기판처리장치로 옮겨지기 전에 기판 상으로 유기용제를 공급하여 기판표면을 유기용제로 적시는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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