KR20170046490A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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이재명
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명에 의한 기판 처리 방법은, 세정 챔버에서 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리하는 케미칼 처리 단계; 상기 세정 챔버에서 상기 처리액으로 처리된 기판을 린스액으로 린스하는 린스 단계; 상기 린스된 상기 기판을 건조 챔버로 이송하는 이송 단계; 및 상기 건조 챔버에서 상기 기판에 유기 용제를 공급하여 상기 린스액을 상기 유기 용제로 치환하는 용제 치환 단계; 를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for treating Substrate}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
기판 표면에 잔류하는 파티클(Particle), 유기 오염물, 그리고 금속 오염물 등의 오염 물질은 반도체 소자의 특성과 생산 수율에 많은 영향을 미친다. 이 때문에 기판 표면에 부착된 각종 오염 물질을 제거하는 세정 공정이 반도체 제조 공정에서 매우 중요하며, 반도체를 제조하는 각 단위 공정의 전후 단계에서 기판을 세정 처리하는 공정이 실시되고 있다. 일반적으로 기판의 세정은 케미칼을 이용하여 기판 상에 잔류하는 금속 이물질, 유기 물질, 또는 파티클 등을 제거하는 케미컬 처리 공정, 순수를 이용하여 기판 상에 잔류하는 케미칼을 제거하는 린스 공정, 그리고 건조 가스 등을 이용하여 기판을 건조하는 건조 공정을 포함한다.
최근에는 처리액으로 기판을 처리한 후 린스 및 건조 공정을 진행할 때, 건조 효율을 높이기 위해 이소프로필 알코올(isopropyl alchohol, IPA)을 사용한다. 그러나 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리한 경우에는, 황산과 이소프로필 알코올 간의 화학반응에 의한 안전문제로 인하여 이소프로필 알코올을 사용하지 않고 질소 가스 등을 사용하여 건조 공정을 진행하였다. 따라서, 건조 불량이 발생하는 문제가 있었다.
본 발명은 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리한 후에, 이소프로필 알코올을 사용한 건조 공정을 수행하여 기판의 건조 효율을 향상시킬 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명은 황산을 포함하는 처리액을 기판을 처리한 후에, 이소프로필 알코올을 사용하여 건조 공정을 수행하는 경우에도, 화학 반응으로 인한 위험을 미연에 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 세정 챔버에서 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리하는 케미칼 처리 단계; 상기 세정 챔버에서 상기 처리액으로 처리된 기판을 린스액으로 린스하는 린스 단계; 상기 린스된 상기 기판을 건조 챔버로 이송하는 이송 단계; 및 상기 건조 챔버에서 상기 기판에 유기 용제를 공급하여 상기 린스액을 상기 유기 용제로 치환하는 용제 치환 단계; 를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 건조 챔버에서 불활성 가스를 공급하여 상기 기판상의 상기 유기 용제를 제거하는 건조 단계를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 린스 단계와 상기 이송 단계 사이에, 상기 세정 챔버에서 상기 기판의 패턴면을 웨팅하는 웨팅 단계를 더 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 웨팅 단계에서는 상기 린스 단계보다 기판을 느리게 회전시킨다.
일 실시예에 따르면, 상기 린스 단계는, 상기 기판을 제1 회전속도로 회전시키면서 린스액을 공급하는 제1 린스 단계; 상기 기판을 제2 회전속도로 회전시키면서 린스액을 공급하는 제2 린스 단계; 를 포함하고, 상기 제2 회전속도는 상기 제1 회전속도보다 빠르다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 회전 속도는 상기 기판상에 상기 린스액이 고이게 하는 속도이고, 상기 제2 회전 속도는 상기 기판상에 고인 상기 린스액이 비산되게 하는 속도이다.
일 실시예에 따르면, 상기 웨팅 단계에서 기판을 회전시키는 제3 회전속도는 상기 제2 회전속도보다 느리다.
일 실시예에 따르면, 상기 용제 치환 단계 이전에, 상기 건조 챔버로 이송된 상기 기판을 웨팅하는 프리 웨팅 단계를 더 포함하고, 상기 프리 웨팅 단계에서 상기 기판의 회전속도는 상기 용제 치환 단계에서의 상기 기판의 회전속도보다 느리다.
일 실시예에 따르면, 상기 용제 치환 단계에서의 상기 기판의 회전속도는 상기 건조 단계에서의 상기 기판의 회전속도보다 느리다.
일 실시예에 따르면, 상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)이다.
일 실시예에 따르면, 상기 처리액은 상기 황산에 과산화수소수가 혼합된 처리액이다.
본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판을 세정하는 세정 공간을 제공하는 세정 챔버와;
상기 기판을 건조하는 건조 공간을 제공하는 건조 챔버와; 상기 기판을 상기 세정 챔버로부터 상기 건조 챔버로 반송하는 반송 유닛을 포함하되, 상기 세정 챔버는, 상기 세정 공간 내에 제공되고, 상기 기판을 지지하는 제1 스핀 헤드 및 상기 제1 스핀 헤드를 회전시키는 제1 구동기를 포함하는 제1 지지 유닛; 상기 제1 지지 유닛에 놓인 상기 기판의 상면에 황산을 포함하는 처리액 및 린스액을 분사하는 제1 분사 유닛; 그리고 상기 제1 구동기를 제어하는 제1 제어기를 포함하고, 상기 건조 챔버는, 기판을 건조하는 공간을 제공하는 건조 챔버; 상기 건조 챔버 내에 제공되고, 상기 기판을 지지하는 제2 스핀 헤드 및 상기 제2 스핀 헤드를 회전시키는 제2 구동기를 포함하는 제2 지지 유닛; 상기 제2 지지 유닛에 놓은 상기 기판에 유기 용제를 공급하는 제2 분사 유닛; 그리고 상기 제2 구동기를 제어하는 제2 제어기를 포함한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제1 제어기는, 웨팅 단계의 상기 제1 스핀 헤드의 회전속도가 상기 웨팅 단계 이전의 린스 단계의 회전속도보다 느리도록 상기 제1 구동기를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 제어기는, 상기 기판을 웨팅하는 프리 웨팅 단계보다 상기 기판상에 유기 용제를 공급하는 용제 치환 단계에서의 상기 제2 스핀 헤드의 회전속도가 빠르도록 제2 구동기를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 제2 제어기는, 상기 기판에 유기 용제를 공급하는 용제 치환 단계보다 상기 기판상의 유기 용제를 제거하는 건조 단계에서의 상기 제2 스핀 헤드의 회전속도가 빠르도록 제2 구동기를 제어한다.
일 실시예에 따르면, 상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)이다,
일 실시예에 따르면, 상기 처리액은 상기 황산에 과산화수소수가 혼합된다.
본 발명의 일 실시예에 의하면, 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리한 후에, 이소프로필 알코올을 사용하는 건조 공정을 수행하여 기판의 건조 효율을 향상시킬 수 있다.
도 1은 기판 처리 설비를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치의 세정 챔버와 건조 챔버 그리고 반송 유닛을 도시한 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 세정 챔버를 도시한 도면이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치의 건조 챔버를 도시한 도면이다.
도 5는 본 발명에 의한 기판 처리 방법의 순서를 보여주는 플로우 차트이다.
도 6은 세정 챔버에서의 공정 단계에 따른 기판의 회전 속도를 보여주는 그래프이다.
도 7은 건조 챔버에서의 공정 단계에 따른 기판의 회전 속도를 보여주는 그래프이다.
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 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
이하, 도 1 내지 도 7을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 기판 처리 설비(1)를 개략적으로 나타낸 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(100)과 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 포함한다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 한다. 그리고 상부에서 바라볼 때 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하고, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 한다.
로드포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 놓인다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 도 1에서는 네 개의 로드포트(120)가 제공된 것으로 도시하였다. 그러나 로드포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정효율 및 풋 프린트 등의 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)의 가장자리를 지지하도록 제공된 슬롯(도시되지 않음)이 형성된다. 슬롯은 제3방향(16)으로 복수 개가 제공된다. 기판(W)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 캐리어(130)내에 위치된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 포함한다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제1방향(12)과 평행하게 배치된다. 제2방향(14)를 따라 이송챔버(240)의 일측 및 타측에는 각각 공정 챔버들(260)이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측에 위치한 공정 챔버들(260)과 이송챔버(240)의 타측에 위치한 공정 챔버들(260)은 이송챔버(240)를 기준으로 서로 대칭이 되도록 제공된다. 공정 챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)들이 A X B(A와 B는 각각 1이상의 자연수)의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 상술한 바와 달리, 공정 챔버(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)은 그 내부에 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공되며, 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개 제공된다. 버퍼유닛(220)에서 이송프레임(140)과 마주보는 면과 이송챔버(240)와 마주보는 면 각각이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)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), 바디(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 바디(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 바디(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 바디(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 바디(144b)에 결합되고, 바디(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 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200)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 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 반송 유닛(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 반송 유닛(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 반송 유닛(244)은 베이스(244a), 바디(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 바디(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 바디(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 바디(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 바디(244b)에 결합되고, 이는 바디(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. 버퍼유닛(220)에서 공정 챔버(260)로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)과 공정 챔버(260)에서 버퍼유닛(220)으로 기판(W)을 반송할 때 사용되는 메인암(244c)은 서로 상이할 수 있다.
공정 챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분될 수 있다. 공정 챔버(260)가 2개의 그룹으로 나누어지는 경우, 이송챔버(240)의 일측에는 제1그룹의 공정 챔버들(260)이 제공되고, 이송챔버(240)의 타측에는 제2그룹의 공정 챔버들(260)이 제공될 수 있다. 제1그룹의 공정 챔버(260)는 세정 챔버(270)로 제공되고, 제2 그룹의 공정 챔버(260)는 건조 챔버(280)로 제공될 수 있다.
아래에서는 기판(W)을 처리하는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 설명한다. 도 2는 기판 처리 장치(300)의 일 예를 보여주는 도면이다.
기판 처리 장치는 세정 챔버(270), 건조 챔버(280), 그리고 반송 유닛(244)을 포함한다. 반송 유닛(244)은 세정 챔버(270)로부터 건조 챔버(280)로 기판을 반송한다. 세정 챔버(270) 및 건조 챔버(280)에 각각 제공되는 구성들은 동일하거나 유사하도록 제공된다. 아래에서는, 세정 챔버(270)의 구성을 먼저 설명한다. 그리고, 건조 챔버(280)의 구성에 대해서는 세정 챔버(270)의 구성과의 차이점을 중심으로 설명한다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치의 세정 챔버를 도시한 도면이다. 도 3을 참조하면, 세정 챔버(270)는 하우징(310), 컵(320), 제1 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 그리고 제1 분사 유닛(380)을 가진다. 컵(320)은 기판처리공정이 수행되는 공간을 제공하며, 그 상부는 개방된다. 컵(320)은 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리유체 중 서로 상이한 처리유체를 회수한다. 내부회수통(322)은 제1 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간회수통(324)은 내부회수통(322)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a) 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리유체가 유입되는 유입구로서 기능한다. 각각의 회수통(322,324,326)에는 그 저면 아래 방향으로 수직하게 연장되는 회수라인(322b,324b,326b)이 연결된다. 각각의 회수라인(322b,324b,326b)은 각각의 회수통(322,324,326)을 통해 유입된 처리유체를 배출한다. 배출된 처리유체는 외부의 처리유체 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
제1 지지 유닛(340)은 컵(320)의 처리 공간 내에 배치된다. 제1 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판을 지지하고 기판을 회전시킨다. 제1 지지 유닛(340)은 제1 스핀 헤드(342), 지지핀(344), 척핀(346), 구동축(348), 제1 구동기(349), 그리고 제1 제어기(390)를 가진다. 제1 스핀 헤드(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 제1 스핀 헤드(342)의 저면에는 제1 구동기(349)에 의해 회전가능한 구동축(348)이 고정결합된다. 구동축(348)이 회전하면 제1 스핀 헤드(342)가 회전된다.
제1 제어기(390)는 제1 구동기(349)를 제어한다. 제1 제어기(390)는 제1 구동기(349)가 제1 스핀 헤드(342)를 회전시키는 회전 속도를 제어한다.
제1 스핀 헤드(342)는 기판을 지지할 수 있도록, 지지핀(344)과 척핀(346)을 포함한다. 지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 제1 스핀 헤드(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 제1 스핀 헤드(342)에서 상부로 돌출된다. 지지핀들(344)은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 제1 스핀 헤드(342)의 상부면으로부터 기판이 일정거리 이격되도록 기판의 저면 가장자리를 지지한다. 척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 제1 스핀 헤드(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 제1 스핀 헤드(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 제1 지지 유닛(340)이 회전될 때 기판이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판의 측면을 지지한다. 척핀(346)은 제1 스핀 헤드(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 제1 스핀 헤드(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판이 제1 지지 유닛(340)에 로딩 또는 언 로딩시에는 척핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판에 대해 공정 수행시에는 척핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(346)은 기판의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 컵(320)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 승강 유닛(360)은 컵(320)의 복수의 회수통(322, 324, 326)을 이동시킬 수 있다. 또는 도시하지는 않았으나, 각각의 회수통을 개별적으로 이동시킬 수 있다. 컵(320)이 상하로 이동됨에 따라 제1 지지 유닛(340)에 대한 컵(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 컵(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 제1 지지 유닛(340)에 놓이거나, 제1 지지 유닛(340)으로부터 들어올려 질 때 제1 지지 유닛(340)이 컵(320)의 상부로 돌출되도록 컵(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리유체의 종류에 따라 처리유체가 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 컵(320)의 높이가 조절한다. 예컨대, 제1처리유체로 기판을 처리하고 있는 동안에 기판은 내부회수통(322)의 내측공간(322a)과 대응되는 높이에 위치된다. 또한, 제2처리유체, 그리고 제3처리유체로 기판을 처리하는 동안에 각각 기판은 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이 공간(324a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이 공간(326a)에 대응되는 높이에 위치될 수 있다. 상술한 바와 달리 승강 유닛(360)은 컵(320) 대신 제1 지지 유닛(340)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
제1 분사 유닛(380)은 기판(W)에 처리 유체를 공급한다. 처리 유체는 케미칼등의 처리액일 수 있다. 처리액은 황산을 포함하는 케미칼일 수 있다. 케미칼은 황산에 과산화수소수가 혼합된 케미칼일 수 있다. 처리 유체는 린스액일 수 있다. 린스액은 초순수일 수 있다. 제1 분사 유닛(380)은 회동이 가능할 수 있다. 제1 분사 유닛(380)은 하나 또는 복수 개가 제공될 수 있다. 제1 분사 유닛(380)은 노즐 지지대(382), 지지대(386), 구동부(388), 그리고 노즐(400)을 가진다. 지지대(386)는 그 길이 방향이 제3방향(16)을 따라 제공되고, 지지대(386)의 하단에는 구동부(388)가 결합된다. 구동부(388)는 지지대(386)를 회전 및 승강 운동한다. 노즐지지대(382)는 구동부(388)와 결합된 지지대(386)의 끝단 반대편과 수직하게 결합된다. 노즐(400)은 노즐지지대(382)의 끝단 저면에 설치된다. 노즐(400)은 구동부(388)에 의해 공정 위치와 대기 위치로 이동된다. 공정 위치는 노즐(400)이 컵(320)의 수직 상부에 배치된 위치이고, 대기 위치는 노즐(400)이 컵(320)의 수직 상부로부터 벗어난 위치이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치의 건조 챔버를 도시한 도면이다. 건조 챔버(280)의 구성은 세정 챔버(270)의 구성과 동일하거나 유사하게 제공된다. 세정 챔버(270)에서의 제1 스핀 헤드(342), 제1 구동기(349), 제1 지지 유닛(340), 제1 분사 유닛(380), 제1 제어기(390)는, 각각 건조 챔버(280)에서의 제2 스핀 헤드(1342), 제2 구동기(1349), 제2 지지 유닛(1340), 제2 분사 유닛(1380), 그리고 제2 제어기(1390)에 순차적으로 대응된다. 각 대응되는 구성들은 동일하거나 유사한 기능을 한다. 다만, 제2 분사 유닛(1380)에서는 황산을 포함하는 처리액을 분사하는 것이 아니라, 린스액과 유기 용제를 분사한다. 린스액은 순수일 수 잇다. 유기 용제는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)일 수 있다.
아래에서는, 기판 처리 장치(300)의 기판을 처리하는 과정을 설명한다. 기판 처리 장치는 세정 챔버(270)에서 기판을 황산을 포함하는 처리액 및 린스액으로 기판을 세정하고, 반송 유닛(244)을 통해 기판을 건조 챔버(280)로 이송한다. 건조 챔버(280)에서는 이소프로필 알코올과 같은 유기 용제를 이용하여 기판 상의 린스액을 치환한 후, 불활성 가스를 공급하여 유기 용제를 제거하는 과정을 거쳐 건조한다.
도 5는 본 발명에 의한 기판 처리 방법의 순서를 보여주는 플로우 차트이고, 도 6은 세정 챔버에서의 공정 단계에 따른 기판의 회전 속도를 보여주는 그래프이고, 도 7은 건조 챔버에서의 공정 단계에 따른 기판의 회전 속도를 보여주는 그래프이다.
세정 챔버(270)에서 제1 스핀 헤드(342)에 기판에 놓인 상태에서 준비 단계(S100)가 수행된다. 준비 단계(S100)에서는 처리액으로 기판을 처리하기 전에, 우선 기판에 순수를 공급하여 기판을 웨팅(wetting)한다. 일 예로 제1 스핀 헤드(342)는 100rpm으로 회전시키면서 순수를 공급할 수 있다.
케미칼 처리 단계(S110)에서는 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리한다. 처리액은 과산화수소수를 더 포함하는 케미칼일 수 있다. 일예로, 300rpm으로 제1 스핀 헤드(342)를 회전시키면서 케미칼을 공급할 수 있다.
제1 린스 단계(S120)에서는 기판에 린스액을 공급한다. 린스액은 순수일 수 있다. 제1 린스 단계(S120)에서는 제1 스핀 헤드(342)를 제1 회전 속도로 회전시킨다. 제1 회전 속도는 기판상에 린스액이 고이게 하는 속도이다. 제1 회전 속도로 회전시키면서 린스액이 기판상에 골고루 퍼지게 한다. 제2 린스 단계(S130)에서는 제1 스핀 헤드(342)를 제2 회전 속도로 회전시킨다. 제2 회전 속도는 기판상에 고인 린스액이 비산될 수 있는 속도이다. 따라서, 제2 회전 속도는 제1 회전 속도보다 빠르다. 일 예로 제1 회전 속도는 100 rpm이고, 제2 회전속도는 1000rpm 일 수 있다. 기판을 세정한 오염된 린스액이 비산된다.
웨팅 단계(S140)에서는 기판을 웨팅한다. 웨팅 단계(S140)는 추후 이송 단계(S150)에서 건조 챔버(280)로 기판을 이송할 때, 기판이 건조되는 것을 방지하기 위한 것이다. 건조 챔버(280)로 기판을 이송시, 기판이 일부라도 건조가 되는 경우 기판의 건조 불량이 발생할 수 있다. 따라서, 이를 방지하기 위해, 세정 챔버(270)에서 기판을 충분히 웨팅할 필요가 있다. 웨팅 단계(S140)에서는 기판 상에 순수가 고이도록 한다. 따라서, 웨팅 단계(S140)에서의 제1 스핀 헤드(342)의 회전속도는 린스 단계에서의 회전속도보다 느리다. 일 예로, 제2 린스 단계(S130)에서의 회전속도보다 느릴 수 있다. 웨팅 단계(S140)에서의 제1 스핀 헤드(342)의 회전속도는 200rpm일 수 있다. 웨팅 단계(S140)에서 제1 스핀 헤드(342)의 회전속도를 단계적으로 변경할 수 있다. 제2 린스 단계(S130)에서부터 회전속도를 단계적으로 서서히 감속시킬 수 있다. 일 예로, 500rpm으로 회전시키다가 200rpm으로 감속시킬 수 있다. 제1 제어기(390)는 제1 구동기(349)를 제어하여 제1 스핀 헤드(342)의 회전 속도를 상술한 바와 같이 조절한다.
이송 단계(S150)에서는 웨팅된 기판이 반송 유닛(244)을 통해 건조 챔버(280)로 이송된다. 이송 과정 중에 기판이 웨팅 상태를 유지하도록 한다.
프리 웨팅 단계(S160)에서는 건조 챔버(280)에서는 이송된 기판을 다시 웨팅한다. 프리 웨팅 단계(S160)에서는 제2 스핀 헤드(1342)를 회전시키면서 제2 분사 유닛(1380)으로부터 순수를 공급한다. 프리 웨팅 단계(S160)에서는 기판 상에 순수가 고이게 한 후, 비산시킬 수 있다. 따라서, 처음에는 상대적으로 저속으로 제2 스핀 헤드(1342)를 회전시키고, 이후에 고속으로 회전시킬 수 있다. 일 예로, 제2 스핀 헤드(1342)를 10rpm로 회전시킨 후, 500rpm으로 상승시킬 수 있다. 또는 회전 속도를 변화시키지 않고 10rpm 또는 500rpm을 유지할 수 있다.
용제 치환 단계(S170)에서는 유기 용제를 기판에 공급한다. 유기 용제는 이소프로필 알코올일 수 있다. 유기 용제는 기판 상에 잔류하는 순수를 유기 용제로 치환한다. 일 예로, 용제 치환 단계(S170)에서는 제2 스핀 헤드(1342)를 500rpm으로 회전시킬 수 있다.
건조 단계(S180)에서는 질소(N2) 가스와 같은 불활성 가스를 공급한다. 건조 단계(S180)에서는 기판상에 존재하는 유기 용제를 제거한다. 건조 효과를 높이기 위해 제2 스핀 헤드(1342)를 고속으로 회전시킬 수 있다. 일 예로, 제2 스핀 헤드(1342)를 1500rpm으로 회전시킬 수 있다. 제2 제어기(1390)는 제2 구동기(1349)를 제어하여 제2 스핀 헤드(1342)의 회전 속도를 상술한 바와 같이 조절한다.
상술한 예에서는 세정 챔버에서 준비 단계(S100)가 수행되고, 건조 챔버(280)에서 프리 웨팅 단계(S160)가 수행되는 것으로 설명하였으나, 준비 단계(S100)와 프리 웨팅 단계(S160) 중 적어도 어느 하나는 생략될 수 있다.
상술한 예에서는 린스 단계가 제1 린스 단계(S120)와 제2 린스 단계(S130)를 포함하는 것으로 설명하였으나, 어느 하나는 생략될 수 있다.
상술한 예에서는 웨팅 단계(S140)와 프리 웨팅 단계(S160)에서 기판의 회전속도가 변화하는 것으로 설명하였으나, 각 단계에서 기판의 회전속도는 일정하게 유지될 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 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. 전술한 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.
1 : 기판 처리 설비 260 : 공정 챔버
270 : 세정 챔버 280 : 건조 챔버
340 : 제1 지지 유닛 380 : 제1 분사 유닛
390 : 제1 제어기 1340 : 제2 지지 유닛
1380 : 제2 분사 유닛 1390 : 제2 제어기

Claims (17)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    세정 챔버에서 황산을 포함하는 처리액으로 기판을 처리하는 케미칼 처리 단계;
    상기 세정 챔버에서 상기 처리액으로 처리된 기판을 린스액으로 린스하는 린스 단계;
    상기 린스된 상기 기판을 건조 챔버로 이송하는 이송 단계; 및
    상기 건조 챔버에서 상기 기판에 유기 용제를 공급하여 상기 린스액을 상기 유기 용제로 치환하는 용제 치환 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 건조 챔버에서 불활성 가스를 공급하여 상기 기판상의 상기 유기 용제를 제거하는 건조 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 린스 단계와 상기 이송 단계 사이에, 상기 세정 챔버에서 상기 기판의 패턴면을 웨팅하는 웨팅 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 웨팅 단계에서는 상기 린스 단계보다 기판을 느리게 회전시키는 기판 처리 방법.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 린스 단계는,
    상기 기판을 제1 회전속도로 회전시키면서 린스액을 공급하는 제1 린스 단계;
    상기 기판을 제2 회전속도로 회전시키면서 린스액을 공급하는 제2 린스 단계; 를 포함하고,
    상기 제2 회전속도는 상기 제1 회전속도보다 빠른 기판 처리 방법.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 제1 회전 속도는 상기 기판상에 상기 린스액이 고이게 하는 속도이고, 상기 제2 회전 속도는 상기 기판상에 고인 상기 린스액이 비산되게 하는 속도인 기판 처리 방법.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 웨팅 단계에서 기판을 회전시키는 제3 회전속도는 상기 제2 회전속도보다 느린 기판 처리 방법.
  8. 제3항에 있어서,
    상기 용제 치환 단계 이전에, 상기 건조 챔버로 이송된 상기 기판을 웨팅하는 프리 웨팅 단계를 더 포함하고,
    상기 프리 웨팅 단계에서 상기 기판의 회전속도는 상기 용제 치환 단계에서의 상기 기판의 회전속도보다 느린 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 용제 치환 단계에서의 상기 기판의 회전속도는 상기 건조 단계에서의 상기 기판의 회전속도보다 느린 기판 처리 방법.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)인 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 처리액은 상기 황산에 과산화수소수가 혼합된 처리액인 기판 처리 방법.
  12. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 세정하는 세정 공간을 제공하는 세정 챔버와;
    상기 기판을 건조하는 건조 공간을 제공하는 건조 챔버와;
    상기 기판을 상기 세정 챔버로부터 상기 건조 챔버로 반송하는 반송 유닛을 포함하되,
    상기 세정 챔버는,
    상기 세정 공간 내에 제공되고, 상기 기판을 지지하는 제1 스핀 헤드 및 상기 제1 스핀 헤드를 회전시키는 제1 구동기를 포함하는 제1 지지 유닛;
    상기 제1 지지 유닛에 놓인 상기 기판의 상면에 황산을 포함하는 처리액 및 린스액을 분사하는 제1 분사 유닛; 그리고
    상기 제1 구동기를 제어하는 제1 제어기를 포함하고,
    상기 건조 챔버는,
    상기 건조 챔버 내에 제공되고, 상기 기판을 지지하는 제2 스핀 헤드 및 상기 제2 스핀 헤드를 회전시키는 제2 구동기를 포함하는 제2 지지 유닛;
    상기 제2 지지 유닛에 놓은 상기 기판에 유기 용제를 공급하는 제2 분사 유닛; 그리고
    상기 제2 구동기를 제어하는 제2 제어기를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제12항에 있어서,
    상기 제1 제어기는,
    웨팅 단계의 상기 제1 스핀 헤드의 회전속도가 상기 웨팅 단계 이전의 린스 단계의 회전속도보다 느리도록 상기 제1 구동기를 제어하는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    상기 기판을 웨팅하는 프리 웨팅 단계보다 상기 기판상에 유기 용제를 공급하는 용제 치환 단계에서의 상기 제2 스핀 헤드의 회전속도가 빠르도록 제2 구동기를 제어하는 기판 처리 장치.
  15. 제14항에 있어서,
    상기 제2 제어기는,
    상기 기판에 유기 용제를 공급하는 용제 치환 단계보다 상기 기판상의 유기 용제를 제거하는 건조 단계에서의 상기 제2 스핀 헤드의 회전속도가 빠르도록 제2 구동기를 제어하는 기판 처리 장치.
  16. 제12항 내지 제15항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 유기 용제는 이소프로필 알코올(isopropyl alcohol)인 기판 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 처리액은 상기 황산에 과산화수소수가 혼합된 기판 처리 장치.



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