KR20170110199A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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김대민
박소영
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 제1액을 공급하는 제1노즐 및 제2액을 공급하는 제2노즐을 포함하되, 제2액이 기판 상에 공급되는 제2영역은 제1액이 기판 상에 공급되는 제1영역 내에 포함되도록 제공된다. 소수성 막질로 공급되는 제1액 및 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출된다. 이로 인해 각각의 토출 방식에 따라 다양한 크기의 파티클들을 제거할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and Method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 애싱, 식각, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 세정 공정은 기판 상에 잔류된 파티클을 제거하는 공정으로, 각각의 공정 전후 단계에서 진행된다.
이러한 세정 공정은 기판의 표면 성질에 따라 상이하게 적용된다. 특히 기판의 표면이 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN)와 같은 소수성 성질을 가지는 경우에는, 기판을 액 처리하는 습식 세정이 어렵다. 이로 인해 특허 문헌 1에 개시된 건식 세정 장치와 같이 가스 클러스터를 형성하고, 이를 이용하여 기판의 표면에 부착된 파티클을 제거하는 공정이 수행되었다.
그러나 분석 기기의 발달로 인해 기판 표면에는 90 nm 이상의 파티클들과 이들이 쪼개어져 더 작아진 파티클이 기판의 표면에 재부착되는 것이 발견되었으며,소수성 성질의 기판 표면을 건식 세정하는 것에 대해 높은 효율을 기대하는 것이 어렵다.
특허 문헌 1: 한국 특허 공개 번호: 2015-0013036
본 발명은 소수성 성질을 가지는 기판 표면에 대해 세정 효율을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 소수성 성질의 기판 표면을 습식 세정 처리할 수 있는 장치 및 방법 을 제공하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 장치 및 방법을 제공한다. 기판 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 액을 공급하는 액 공급 유닛, 그리고 상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되, 상기 액 공급 유닛은 제1액을 공급하는 제1노즐 및 제2액을 공급하는 제2노즐을 포함하되, 제2액이 기판 상에 공급되는 제2영역은 제1액이 기판 상에 공급되는 제1영역 내에 포함되도록 제공된다.
제1액 및 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출되되, 상기 제1영역은 액막으로 제공되고, 제2액은 미스트 방식으로 토출될 수 있다. 상기 제어기는 제1액 및 제2액이 동시에 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다. 상기 제어기는 제1액이 공급된 후에, 제2액이 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어할 수 있다. 제1액 및 제2액 각각은 기판 상에 형성된 소수성 막질로부터 발생된 파티클을 제거하는 액으로 제공되며, 제1액 및 제2액 각각은 유기 용제를 포함하는 액으로 제공될 수 있다. 상기 액 공급 유닛은 상기 제1노즐 및 상기 제2노즐을 이동시키는 노즐 이동 부재를 더 포함하되, 상기 제어기는 상기 제1영역과 상기 제2영역이 기판의 중심과 끝단 간에 이동 가능하도록 상기 노즐 이동 부재를 제어할 수 있다.
기판 상에 형성된 소수성 막질을 액 처리하는 방법에 있어서, 상기 기판 상에 제1액 및 제2액을 공급하여 상기 기판을 액 처리 하되, 제2액이 상기 기판 상에 공급되는 제2영역은 제1액이 상기 기판 상에 공급되는 제1영역 내에 포함되도록 제공된다.
상기 제1액 및 상기 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출되되, 상기 기판 상에는 상기 제1액에 의해 액막이 형성되고, 상기 제2액은 미스트 방식으로 토출될 수 있다. 상기 제2액은 상기 액막 상에 토출될 수 있다. 제1액과 제2액 각각은 유기용제를 포함하는 액으로 제공될 수 있다. 상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고, 상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 소수성 막질의 세정 처리에 사용되는 액은 유기 용제가 포함된다. 유기 용제는 소수성 막질에 대해 계면 활성제로 제공되어 소수성 막질을 습식 세정 처리할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 소수성 막질로 공급되는 제1액 및 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출된다. 이로 인해 각각의 토출 방식에 따라 다양한 크기의 파티클들을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 액 공급 유닛을 보여주는 도면이다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 액 공급 유닛을 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 단면도들이다.
도 8은 도 3의 액 공급 유닛의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 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 실시예에는 기판 상에 형성된 소수성 막질을 세정 처리하는 공정을 일 예로 설명한다. 이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판처리설비(1)는 인덱스모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(18)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(18)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(18)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버들(260)이 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 공정 챔버들(260)이 이송 챔버(240)를 기준으로 서로 대칭되도게 위치된다. 공정 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버들(260)이 A X B의 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. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다.
선택적으로, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(18)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암들(144c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암들(144c) 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(18)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(18)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(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.
공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)들은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
기판 처리 장치(300)는 기판 상에 형성된 소수성 막을 액 처리하는 공정을 수행한다. 도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 액 공급 유닛(380), 그리고 제어기(500)를 포함한다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부 회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)은 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a,326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액들은 회수라인(322b,326b)을 통해 외부의 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛(340)으로 제공된다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 구동부(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛은 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다. 도 3은 도 2의 액 공급 유닛을 보여주는 단면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 액 공급 유닛(380)은 전처리 부재(380), 세정 처리 부재(400), 그리고 건조 처리 부재(460)를 포함한다.
전처리 부재(380)는 기판(W) 상에 프리 웨트 액을 공급한다. 전처리 부재(380)는 노즐 이동 부재(381) 및 전처리 노즐(390)을 포함한다. 노즐 이동 부재(381)는 전처리 노즐(390)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 전처리 노즐(390)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 전처리 노즐(390)이 공정 위치를 벗어난 위치이다. 노즐 이동 부재(381)는 지지축(386), 지지 아암(382), 그리고 구동 부재(388)를 포함한다. 지지축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동 부재(388)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지 아암(382)은 지지축(386)의 상단에 결합된다. 지지 아암(382)은 지지축(386)으로부터 수직하게 연장된다. 지지 아암(382)의 끝단에는 전처리 노즐(390)이 고정 결합된다. 지지축(386)이 회전됨에 따라 전처리 노즐(390)은 지지 아암(382)과 함께 스윙 이동 가능하다. 전처리 노즐(390)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 전처리 노즐(390)은 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치되도록 위치될 수 있다. 예컨대, 프리 웨트 액은 유기 용제 또는 계면활성제일 수 있다. 유기 용제는 이소 프로필 알코올(IPA)일 수 있다. 프리 웨트 액은 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질을 젖음 상태로 변환시킬 수 있다.
선택적으로, 지지축(386)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 또한 지지 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다.
세정 처리 부재(400)는 기판(W) 상에 제1액 및 제2액을 공급한다. 세정 처리 부재(400)는 노즐 이동 부재(410), 제1노즐(420), 그리고 제2노즐(430)을 포함한다.
노즐 이동 부재(410)는 제1노즐(420) 및 제2노즐(430)을 동시에 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 노즐 이동 부재(410)는 노즐 이동 부재(381)와 동일한 형상을 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 다만 제1노즐(420) 및 제2노즐(430) 각각은 노즐 이동 부재(410)의 지지 아암에 고정 설치된다. 이에 따라 제1노즐(420) 및 제2노즐(430) 간에 상대 위치는 서로 고정되게 위치된다. 노즐 이동 부재(410)는 제1액이 공급되는 제1영역과 제2액이 공급되는 제2영역이 기판(W)의 중심과 이의 끝단 간에 이동 가능하도록 제1노즐(420) 및 제2노즐(430)을 이동시킬 수 있다.
제1노즐(420)은 제1액을 공급하고, 제2노즐(430)은 제2액을 공급한다. 제1액 및 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출된다. 제1액은 적하 방식으로 토출되고, 제2액은 미스트 방식으로 토출될 수 있다. 또한 제2액이 기판 상에 공급되는 제2영역은 제1액이 기판(W) 상에 공급되는 제1영역 내에 포함될 수 있다. 즉 제2액은 제1액에 의해 형성된 액막 상에 미스트 방식으로 토출될 수 있다. 제2액의 토출 영역은 제1액에 의해 형성된 액막과 동일하거나 이보다 작게 제공될 수 있다. 제1액 및 제2액 각각은 유기 용제를 포함하는 액으로 제공된다. 예컨대, 제1액은 유기 용제 및 케미칼이 혼합된 혼합액으로 제공되고, 제2액은 유기 용제로 제공될 수 있다. 유기 용제는 이소프로필알코올(IPA)을 포함하고, 케미칼은 알칼리 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 과산화수소(H2O2), 암모니아(NH3), 그리고 순수(H2O)가 혼합된 혼합액일 수 있다. 제1액에는 유기 용제가 전체의 50%를 넘는 비율로 제공될 수 있다.
선택적으로 케미칼은 산 성질을 가지는 액일 수 있다. 그러나 기판(W) 상에 잔류된 미소 크기 이하의 파티클을 세정하기 위해 제1액은 산 성질의 액보다 알칼리 성질의 액을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 알칼리 액의 제타 전위를 이용하여 미소 크기 이하의 파티클을 산 성질의 액보다 용이하게 제거할 수 있다. 예컨대, 상기 미소 크기는 90 nm 일 수 있다.
또한 제1액 및 제2액 각각은 유기 용제 및 케미칼이 혼합된 혼합액으로 제공될 수 있다.
미스트 방식으로 토출된 제2액은 물리적 힘에 의해 소수성 막질에 잔류 및 발생된 파티클을 제거할 수 있다. 미스트 방식은 이류체 방식, 미세 토출공 방식, 그리고 압전소자 방식 중 하나가 사용될 수 있다. 여기서 이류체 방식은 제2액을 가압 가스와 혼합하는 방식이고, 미세 토출공 방식은 복수의 미세 직경을 가지는 토출공으로부터 제2액을 토출하는 방식이며, 압전소자 방식은 진동을 인가하여 제2액을 토출하는 방식일 수 있다. 본 실시예에는 제2액을 이류체 방식으로 토출하는 것으로 일 예로 설명한다. 제2액은 제1액에 비해 큰 토출압으로 토출된다. 제2노즐(430)로부터 제2액을 토출하는 미스트 방식은 미소 크기 이상의 파티클을 제거하는 데에 제1액을 토출하는 적하 방식에 비해 용이하다. 예컨대, 상기 미소 크기는 90 nm 일 수 있다.
액 공급 부재는 제1노즐(420)에 제1액을 공급하고, 제2노즐(430)에 제2액을 공급한다. 액 공급 부재는 유기 용제 저장부, 케미칼 저장부, 가스 저장부, 제1액 공급 라인(442), 제2액 공급 라인(444), 가스 공급 라인(446)을 포함한다. 제1액 공급 라인은 유기 용제 저장부 및 케미칼 저장부를 제1노즐(420)에 연결한다. 제1액 공급 라인 상에는 제1혼합 부재가 설치된다. 제1혼합 부재는 유기 용제 및 케미칼을 서로 혼합시킨다. 선택적으로 유기 용제 및 케미칼은 제1액 공급 라인을 통해 공급되는 과정에서 인라인 믹싱될 수 있다. 제2액 공급 라인(444)은 유기 용제 저장부를 제2노즐(430)에 연결한다. 제가스 공급 라인(446)은 가스 저장부를 제2노즐(430)에 연결한다. 가스 저장부에 저장된 가스는 가스 공급 라인(446)을 통해 제2노즐(430)로 공급된다. 가스는 제2노즐(430)에 제공된 제2액을 가압시킨다. 가압된 제2액은 미스트 방식으로 토출될 수 있다. 예컨대, 가스는 비활성 가스일 수 있다. 비활성 가스는 질소 가스(N2)일 수 있다.
건조 처리 부재(460)는 기판(W)의 처리면에 건조 유체를 공급한다. 일 예에 의하면, 기판(W)의 처리면은 기판(W)의 상면일 수 있다. 건조 처리 부재(460)는 노즐 이동 부재(470), 건조 노즐(480), 히팅 노즐(492), 히팅 공급 라인(494), 그리고 히터(496)를 포함한다. 노즐 이동 부재(470)는 건조 노즐(480)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 노즐 이동 부재(470)는 노즐 이동 부재(381)와 동일한 형상을 가지므로, 이에 대한 자세한 설명은 생략한다. 예컨대, 건조 유체는 유기용제일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필 알코올(IPA) 일 수 있다.
히팅 노즐(492)은 기판(W)의 비처리면에 히팅액을 공급한다. 기판(W)의 비처리면은 기판(W)의 저면일 수 있다. 히팅 노즐(492)은 스핀 헤드(340)의 상면 중심에 설치된다. 히팅 노즐(492)은 그 토출구가 위를 향하도록 제공된다. 히팅 노즐(492)에는 히팅 공급 라인(494)이 연결된다. 히팅 공급 라인(494)은 히팅 노즐(492)에 히팅액을 공급한다. 히팅 공급 라인(494)에는 히터(496)가 설치된다. 히터(496)는 히팅액을 가열 처리한다. 예컨대, 히팅액은 순수일 수 있다. 히터(496)는 히팅액을 상온보다 높은 온도로 가열 처리하여 기판(W)의 온도를 높힐 수 있다.
제어기(500)는 액 공급 유닛을 제어한다. 제어기(500)는 프리 웨팅 단계, 세정 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계가 순차적으로 진행시킨다. 제어기(500)는 프리 웨팅 단계에서 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질에 프리 웨트 액을 공급하도록 전처리 부재를 제어한다. 제어기(500)는 세정 처리 단계에서 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질에 제1액 및 제2액을 공급하도록 세정 처리 부재를 제어한다. 제어기(500)는 건조 처리 단계에서 기판(W)의 처리면 건조 유체를 공급하고, 비처리면에 히팅액이 공급되도록 건조 처리 부재를 제어한다. 일 예에 의하면, 세정 처리 단계에는 제1액에 의해 기판 상에 액막을 형성하고, 제2액이 액막 상에 토출될 수 있다. 제2액이 공급되는 중에 제1액은 계속적으로 공급될 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판(W)을 세정 처리하는 과정을 설명한다. 본 실시예에는 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질을 세정 처리하는 방법을 설명한다. 본 실시예에서 소수성 막질은 백엔드오브라인(BEOL) 공정으로 증착 가능한 로우케이 유전체(Low-K Dielectic) 및 울트라 로우 케이 유전체(Ultra Low-K Dielectic) 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 막일 수 있다.
도 4 내지 도 7은 도 2의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 과정을 보여주는 단면도들이다. 도 4 내지 도 7을 참조하면, 프리 웨팅 단계가 진행되면, 기판(W)은 기판 지지 유닛(340)에 의해 회전되고, 전처리 노즐(390)은 대기 위치에서 공정 위치로 이동된다. 전처리 노즐(390)은 기판(W)의 중심에 프리 웨트 액을 공급한다. 프리 웨트 액은 기판(W)의 중심으로부터 전체 영역으로 확산된다. 기판(W) 상에 형성된 소수성 막질은 그 표면이 젖음 상태로 변화된다. 프리 웨팅 단계가 완료되면, 세정 처리 단계가 진행된다.
세정 처리 단계에는 제1액이 공급된 후에, 제2액이 공급된다. 제2액이 공급되는 중에 제1액은 계속적으로 공급된다. 제1액에 의해 기판 상에는 액막이 형성ㄷ되며, 제2액은 액막 상에 토출된다. 제2액이 공급되는 제2영역인 토출 영역은 제1액에 의해 형성되는 액막 내에 포함된다.
세정 처리 단계가 진행되면, 전처리 노즐(390)은 대기 위치로 이동되고, 제1노즐(420)은 기판(W)의 중심과 대향되도록 이동된다. 이에 따라 상부에서 바라볼 때 제2노즐(430)은 기판(W)의 중심을 조금 벗어난 위치에 대향되게 위치된다. 제1노즐(420)은 제1액을 적하 방식으로 토출하면서, 노즐 이동 부재(410)에 의해 스윙 이동된다. 이로 인해 기판 상에는 제1액에 의한 액막이 형성되고, 액막은 기판(W)의 중심에서 이로부터 멀어지는 반경 방향으로 이동된다. 예컨대, 제1처리액에 의해 기판(W) 상에 잔류된 90 nm 이하의 파티클은 제거될 수 있다. 제2노즐(430)은 제1노즐(420)이 이동되는 경로를 따라 이동된다. 상부에서 바라볼 때 제2노즐(430)은 제1노즐(420)의 이동 방향에 대해 후단에 위치된다. 따라서 제2액이 토출되는 토출 영역은 제1액에 의한 액막과 중복된다. 제2액이 미스트 방식으로 토출되면서기판(W) 상에 잔류된 90 nm 이상의 파티클은 제거될 수 있다. 제1액 및 제2액이 토출되는 과정에서, 제1영역 및 제2영역은 기판의 중심으로부터 이의 끝단까지 1 회 이동될 수 있으며, 왕복 이동될 수 있다. 세정 처리 단계가 완료되면, 건조 처리 단계가 진행된다.
건조 처리 단계가 진행되면, 제1노즐(420) 및 제2노즐(430)은 대기 위치로 이동되고, 건조 노즐(480)은 공정 위치로 이동된다. 히팅 노즐(492)은 건조 유체를 토출하기 전에, 기판(W)의 저면으로 히팅액을 공급한다. 이에 따라 기판(W)의 온도는 상온에 비해 높은 온도로 열 처리된다. 일정 시간이 지난 후에 건조 노즐(480)은 기판(W)의 상면으로 건조 유체를 공급한다. 건조 유체는 기판(W)의 온도에 의해 그 온도가 상승한다. 이로 인해 건조 유체의 표면 장력은 낮아지고, 그 증발 속도는 증가될 수 있다.
상술한 실시예에는 제1노즐(420) 및 제2노즐(430)이 단일의 지지 아암(410)에 고정 설치되어 서로 간에 상대 위치가 고정되는 것으로 설명하였다. 그러나 도 8과 같이, 제1노즐(420) 및 제2노즐(430)은 서로 상이한 지지 아암(410a,410b)에 각각 결합되어 서로 독립 구동될 수 있다.
320: 처리 용기 340: 스핀 헤드
360: 승강 유닛 380: 액 공급 유닛
420: 제1노즐 430: 제2노즐
500: 제어기

Claims (11)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판으로 액을 공급하는 액 공급 유닛과;
    상기 액 공급 유닛을 제어하는 제어기를 포함하되,
    상기 액 공급 유닛은,
    제1액을 공급하는 제1노즐과;
    제2액을 공급하는 제2노즐을 포함하되,
    제2액이 기판 상에 공급되는 제2영역은 제1액이 기판 상에 공급되는 제1영역 내에 포함되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    제1액 및 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출되되,
    상기 제1영역은 액막으로 제공되고,
    제2액은 미스트 방식으로 토출되는 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 제어기는 제1액 및 제2액이 동시에 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제어기는 제1액이 공급된 후에, 제2액이 공급되도록 상기 액 공급 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1액 및 제2액 각각은 기판 상에 형성된 소수성 막질로부터 발생된 파티클을 제거하는 액으로 제공되며,
    제1액 및 제2액 각각은 유기 용제를 포함하는 액으로 제공되는 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 제1노즐 및 상기 제2노즐을 이동시키는 노즐 이동 부재를 더 포함하되,
    상기 제어기는 상기 제1영역과 상기 제2영역이 기판의 중심과 끝단 간에 이동 가능하도록 상기 노즐 이동 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 기판 상에 형성된 소수성 막질을 액 처리하는 방법에 있어서,
    상기 기판 상에 제1액 및 제2액을 공급하여 상기 기판을 액 처리 하되,
    제2액이 상기 기판 상에 공급되는 제2영역은 제1액이 상기 기판 상에 공급되는 제1영역 내에 포함되도록 제공되는 기판 처리 방법.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 제1액 및 상기 제2액은 서로 상이한 방식으로 토출되되,
    상기 기판 상에는 상기 제1액에 의해 액막이 형성되고,
    상기 제2액은 미스트 방식으로 토출되는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제2액은 상기 액막 상에 토출되는 기판 처리 방법.
  10. 제7항 내지 제9항 중 어느 한 항에 있어서,
    제1액과 제2액 각각은 유기용제를 포함하는 액으로 제공되는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 소수성 막질은 로우 케이(LK:Low-K), 울트라 로우 케이(ULK:Ultra Low-K), 그리고 질화 탄소 규소(SiCN) 중 하나를 포함하고,
    상기 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)를 포함하는 기판 처리 방법.

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