KR20170118996A - 세정 장치 및 그를 포함하는 기판 처리 시스템 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 세정 장치 및 그를 포함하는 기판 처리 시스템을 개시한다. 그의 장치는 기판을 수납하는 척과, 상기 기판 상에 제 1 세정 수 또는 제 1 유기 용매를 제 1 압력으로 제공하는 제 1 노즐과, 상기 제 1 노즐에 인접하여 배치되고, 제 2 세정 수와 제 2 유기 용매의 세정 용액을 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력으로 제공하는 제 2 노즐을 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 상세하게는 기판 상의 파티클들을 제거하는 세정 장치 및 그를 포함하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
반도체 소자는 다수의 단위 공정들을 통해 제조될 수 있다. 단위 공정들은 박막 증착 공정, 화학적 기계적 연마 공정, 포토리소그래피 공정, 식각 공정, 이온주입 공정, 및 세정 공정을 포함할 수 있다. 그 중의 세정 공정은 기판 상의 파티클들을 주로 제거하는 단위 공정이다. 파티클들은 주로 수계 세정 용액(water based cleaning solution)에 의해 제거될 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 세정 효율을 향상시킬 수 있는 세정 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명이 이루고자 하는 다른 과제는 물 반점 오염들의 발생을 방지할 수 있는 세정 장치 및 그를 포함하는 기판 처리 시스템을 제공한다.
본 발명은 세정 장치를 개시한다. 그의 장치는, 기판을 수납하는 척; 상기 기판 상에 제 1 세정 수 또는 제 1 유기 용매를 제 1 압력으로 제공하는 제 1 노즐; 및 상기 제 1 노즐과 인접하여 배치되고, 제 2 세정 수와 제 2 유기 용매의 세정 용액을 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력으로 제공하는 제 2 노즐을 포함한다.
본 발명의 일 예에 따른 기판 처리 장치는, 기판 상에 박막을 증착하는 증착 장치; 및 상기 박막 상의 파티클들을 제거하는 세정 장치를 포함한다. 여기서, 상기 세정 장치는: 상기 기판을 수납하는 척; 상기 박막 상에 제 1 세정 수 또는 제 1 유기 용매를 제 1 압력으로 제공하는 제 1 노즐; 및 상기 제 1 노즐과 인접하여 배치되고, 제 2 세정 수와 제 2 유기 용매의 세정 용액을 상기 박막 상에 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력으로 제공하는 제 2 노즐을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 세정 장치는, 기판을 수납하는 척; 상기 척 상에 배치되는 암; 상기 암에 고정되는 노즐; 상기 노즐에 세정 수 및 유기 용매를 포함하는 세정 용액을 제공하는 세정 유체 공급 부; 상기 노즐을 통해 상기 기판 상에 제공되는 상기 세정 용액을 검출하는 검출 부; 및 상기 검출된 상기 세정 용액의 접촉 각을 판별하고, 상기 접촉 각에 따라 상기 세정 용액 내의 상기 유기 용매와 상기 세정 수의 혼합비를 조절하는 제어 부를 포함할 수 있다. 여기서, 상기 접촉 각이 30° 내지 0°일 때, 상기 유기 용매와 상기 세정 수의 상기 혼합비는 2:1 내지 40:1일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 세정 장치는 하나의 암에 고정된 제 1 및 제 2 노즐들을 포함할 수 있다. 제 1 노즐은 세정 유체를 제 2 노즐의 압력보다 높은 압력으로 기판 상에 제공할 수 있다. 제 1 노즐의 세정 유체는 파티클들을 압력과 충격력으로 기판으로부터 분리시키고, 제 2 노즐의 세정 용액은 식각 또는 전기적 반발력으로 분리된 파티클들을 부유시킬 수 있다. 부유된 파티클들은 부착력이 작아져 기판의 회전에 의해 제거되거나 제 1 노즐의 압력이 낮아도 쉽게 제거될 수 있다. 이에 따라, 세정 효율은 향상될 수 있다. 세정 용액은 유기 용매와 세정 수를 포함할 수 있다. 세정 수는 파티클들을 부유시킬 수 있다. 유기 용매는 기판에 대한 세정 용액의 젖음성을 증가시키도록 세정 수와 혼합될 수 있다. 혼합된 유기 용매는 세정 수의 물 반점 오염들의 발생을 방지시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 세정 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 제 1 및 제 2 노즐들을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 제 1 노즐의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 3의 파티클들의 크기에 따른 제 1 내지 제 3 제거율들을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 3의 박막 상의 물 반점 오염들을 보여주는 이미지이다.
도 8은 도 3의 제 2 세정 용액의 물방울의 접촉 각을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 3의 제 2 유기 용매와 제 2 세정 수의 혼합비에 따른 물방울의 접촉 각의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 3의 세정 장치의 세정 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11은 본 발명의 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 연마 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 증착 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 3은 도 1의 세정 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 제 1 및 제 2 노즐들을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 제 1 노즐의 일 예를 보여주는 단면도이다.
도 6은 도 3의 파티클들의 크기에 따른 제 1 내지 제 3 제거율들을 보여주는 그래프이다.
도 7은 도 3의 박막 상의 물 반점 오염들을 보여주는 이미지이다.
도 8은 도 3의 제 2 세정 용액의 물방울의 접촉 각을 보여주는 도면이다.
도 9는 도 3의 제 2 유기 용매와 제 2 세정 수의 혼합비에 따른 물방울의 접촉 각의 변화를 보여주는 그래프이다.
도 10은 도 3의 세정 장치의 세정 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11은 본 발명의 기판 처리 시스템의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 12는 도 11의 연마 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면들과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당 업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 포함한다(comprises) 및/또는 포함하는(comprising)은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다. 또한, 명세서에서 기판, 습식 세정, 건조는 일반적인 반도체 제조 기술 용어들로 이해될 수 있을 것이다. 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
도 1은 본 발명의 기판 처리 시스템(10)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 시스템(10)은 증착 장치(20), 세정 장치(30), 포토리소그래피 장치(40), 및 식각 장치(50)를 포함할 수 있다. 증착 장치(20)는 기판 상에 박막을 증착할 수 있다. 세정 장치(30)는 기판 상의 박막을 세정할 수 있다. 포토리소그래피 장치(40)는 박막 상에 포토 마스크 층(미도시)을 형성할 수 있다. 식각 장치(50)는 포토 마스크 층을 따라 박막을 식각하여 박막 패턴을 형성할 수 있다. 이후, 포토 마스크 층은 제거될 수 있다. 증착 장치(20)으로부터 식각 장치(50)까지의 제조 공정(fabrication process)은 기판에 대해 반복적으로 수행될 수 있다.
도 2는 도 1의 증착 장치(20)의 일 예를 보여준다.
도 2를 참조하면, 증착 장치(20)는 예를 들어, 화학기상증착장치(chemical vapor deposition apparatus)를 포함할 수 있다. 예를 들어, 증착 장치(20)는 유기금속화학기상증착(MOCVD) 장치를 포함할 수 있다. 이와 달리, 증착 장치(20)는 플라즈마강화화학기상증착(PECVD)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 증착 장치(20)는 제 1 챔버(22), 서셉터(24), 샤워 헤드(25), 그리고 제 1 및 제 2 반응 가스 공급 부들(26, 28)을 포함할 수 있다.
제 1 챔버(22)는 기판(W)에 대해 외부로부터 독립된 공간을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 1 챔버(22)는 약 10- 3Torr 내지 약 10- 2Torr의 진공 압력을 가질 수 있다.
서셉터(24)는 제 1 챔버(22) 내의 하부에 배치될 수 있다. 서셉터(24)는 기판(W)을 수납할 수 있다. 기판(W)은 고온으로 가열될 수 있다. 예를 들어, 기판(W)은 약 200℃이상으로 가열될 수 있다.
샤워 헤드(25)는 제 1 챔버(22) 내의 상부에 배치될 수 있다. 샤워 헤드(25)는 제 1 및 제 2 반응 가스들(27, 29)를 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 플라즈마 전극(23)은 샤워 헤드(25) 내에 배치될 수 있다. 플라즈마 전극(23)은 고주파 파워로 플라즈마(21)를 유도시킬 수 있다. 플라즈마(21)는 서셉터(24)와 샤워 헤드(25) 사이의 제 1 및 제 2 반응 가스들(27, 29)을 활성화할 수 있다.
제 1 및 제 2 반응 가스 공급 부들(26, 28)은 제 1 및 제 2 반응 가스들(27, 29)을 제 1 챔버(22) 내에 공급할 수 있다. 예를 들어, 제 1 반응 가스(27)은 실란(SiH4) 가스를 포함할 수 있다. 제 2 반응 가스(29)는 메탄(CH4) 가스를 포함할 수 있다. 제 1 반응 가스(27)과 제 2 반응 가스(29)는 제 1 챔버(22) 내의 기판(W) 상에 박막(12)을 형성시킬 수 있다. 일 예에 따르면, 박막(12)은 실리콘 산화막(SiO2)의 유전 상수보다 낮은 유전 상수의 저 유전상수(low-k) 박막일 수 있다. 예를 들어, 박막(12)은 실리콘카바이드(SiC), 실리콘옥시카바이드(SiOC), 또는 실리콘옥시카본나이트라이드(SiOCN)를 포함할 수 있다. 박막(12)은 주로 전기적 배선들 사이의 커플링 커패시턴스(coupling capacitance)를 감소시킬 수 있다. 박막(12)은 소수 성(hydrophobic property)을 가질 수 있다. 박막(12)의 형성 후, 제 1 반응 가스(27)와 제 2 반응 가스(29)는 반응 후 가스를 생성할 수 있다. 예를 들어, 반응 후 가스는 수소 가스를 포함할 수 있다. 반응 후 가스는 진공 펌프에 의해 챔버(22) 외부로 배기될 수 있다.
도 3은 도 1의 세정 장치(30)의 일 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 세정 장치(30)는 탈이온 수계 세정 장치(deionized-water-based cleaning apparatus)일 수 있다. 일 예에 따르면, 세정 장치(30)는 제 2 챔버(100), 척(110), 암(120), 제 1 및 제 2 노즐들 (130, 140), 제 1 및 제 2 세정 유체 공급 부들(150, 160), 세정 용액 검출 부(170), 및 제어 부(180)를 포함할 수 있다. 척(110), 암(120), 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140), 세정 용액 검출 부(170)는 제 2 챔버(100) 내에 배치될 수 있다. 척(110)은 기판(W)을 수납할 수 있다. 암(120)은 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)을 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)은 기판(W)의 박막(12) 상에 제 1 및 제 2 세정 유체들(159, 165)을 각각 제공할 수 있다. 제 1 및 제 2 세정 유체 공급 부들(150, 160)은 제 1 세정 유체(159)와 제 2 세정 용액(165)을 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)에 각각 공급할 수 있다. 제 2 세정 용액(165)는 제 2 세정 유체일 수 있다. 세정 용액 검출 부(170)는 제 2 세정 용액(165)의 이미지를 검출할 수 있다. 제어 부(180)는 검출된 이미지로부터 제 2 세정 용액(165)의 접촉 각을 판별하여 박막(12)에 대한 제 2 세정 용액(165)의 젖음성(wettability)을 조절할 수 있다.
제 2 챔버(100)는 척(110)을 둘러싸는 하우징일 수 있다. 제 2 챔버(100)는 제 1 세정 유체(159)와 제 2 세정 용액(165)의 외부 배출(external emission)을 방지할 수 있다. 기판(W) 상의 제 1 세정 유체(159)와 제 2 세정 용액(165)은 제 2 챔버(100) 아래의 스크러버(미도시)로 수집될 수 있다.
척(110)은 기판(W)을 클램핑(clamping)할 수 있다. 또한, 척(110)은 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 척(110)은 기판(W)을 약 60rpm 내지 약 1000rpm으로 회전시킬 수 있다.
암(120)은 샤프트(122)와 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140) 사이에 배치될 수 있다. 암(120)의 일측은 샤프트(122)에 연결되고, 암(120)의 타측은 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)에 연결될 수 있다. 샤프트(122)는 척(110) 및 기판(W)의 외곽에 고정될 수 있다. 샤프트(122)는 암(120)과 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)을 회전시킬 수 있다. 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)은 기판(W)의 반지름 방향으로 이동될 수 있다. 제 1 세정 유체(159)와 제 2 세정 용액(165)은 샤프트(122) 및 척(110)의 회전에 의해 박막(12)의 상부 면 전체에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)은 암(120) 및 샤프트(122)에 의해 약 5mm/sec 내지 약 50mm/sec의 속도로 제 1 세정 유체(159)와 제 2 세정 용액(165)을 스캐닝할 수 있다.
도 4는 도 3의 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)을 보여준다.
도 4를 참조하면, 제 1 및 제 2 노즐들(130, 140)은 제 1 세정 유체(159)및 제 2 세정 용액(165)을 박막(12) 상에 동시에 제공할 수 있다. 제 1 세정 유체(159)의 압력은 제 2 세정 용액(165)의 압력보다 클 수 있다.
제 1 노즐(130)은 스프레이 노즐일 수 있다. 제 1 세정 유체(159)는 파티클들(16)을 박막(12)으로부터 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 파티클들(16)은 박막(12) 내의 탄소, 또는 폴리머를 포함할 수 있다. 제 1 세정 유체(159)는 제 1 세정 용액(155)과 수송 가스(157)를 포함할 수 있다. 제 1 세정 용액(155)은 파티클들(16)을 녹일(dissolve) 수 있다. 이와 달리, 제 1 세정 용액(155)은 파티클들(16)에 고압으로 충돌될 수 있다. 파티클들(16)은 제 1 세정 유체(159)의 압력 및 충격력에 의해 박막(12)로부터 분리될 수 있다. 수송 가스(157)는 제 1 세정 용액(155)을 가속시킬 수 있다. 수송 가스(157)는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 제 1 세정 용액(155)은 제 1 세정 수(151)와 제 1 유기 용매(153)를 포함할 수 있다. 제 1 세정 수(151)는 초순수, 암모니아수, 계면 활성제, 과산화수소, 또는 SC1 (NH4OH:H2O2:H2O)을 포함할 수 있다. 제 1 유기 용매(153)는 박막(12) 상의 탄소 성분의 유기 물질(미도시)을 녹일 수 있다. 예를 들어, 제 1 유기 용매(153)는 이소프로필렌 알코올을 포함할 수 있다. 제 1 세정 수(151) 및 제 1 유기 용매(153)는 수송 가스(157)에 의해 증발될 수 있다. 이와 달리, 제 1 세정 수(151) 및 제 1 유기 용매(153)는 박막(12) 상에 잔존할 수 있다.
도 5는 도 4의 제 1 노즐(130)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 제 1 노즐(130)은 내부 홀(132)과 외부 홀(134)을 가질 수 있다. 제 1 세정 용액(155)은 내부 홀(132) 내에 제공될 수 있다. 제 1 세정 용액(155)은 약 3bar 정도의 압력을 가질 수 있다. 제 1 세정 용액(155)은 약 5 내지 100cc/min 정도의 유량으로 제공될 수 있다. 수송 가스(157)는 외부 홀(134) 내에 제공될 수 있다. 수송 가스(157)는 약 2bar 내지 약 10bar 정도의 압력을 가질 수 있다. 수송 가스(157)는 약 5000cc 내지 약 500,000cc/min의 유량으로 제공될 수 있다. 수송 가스(157)는 제 1 세정 용액(155)를 분무(atomize)시킬 수 있다. 제 1 세정 유체(159)는 약 7bar 내지 10bar의 압력으로 박막(12)에 제공될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 제 2 노즐(140)은 제 1 노즐(130)과 인접하여 배치될 수 있다. 제 1 노즐(130)은 암(120)과 제 2 노즐(140) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 노즐(140)은 제 1 노즐(130)로부터 약 5cm 내지 약 10cm 정도의 거리(d)에 고정될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 노즐(140)은 제 2 세정 용액(165)을 박막(12) 상에 적하(drop)할 수 있다. 제 2 노즐(140)은 제 2 세정 용액(165)을 상압으로 적하할 수 있다. 제 2 세정 용액(165)은 약 10 내지 800cc/min 유량으로 적하될 수 있다. 적하된 제 2 세정 용액(165)은 파티클들(16)을 부유시킬 수 있다. 이와 달리, 적하된 제 2 세정 용액(165)은 제 1 세정 유체(159)의 제 1 세정 용액(155)과 혼합되어 혼합 세정 용액(미도시)으로 생성될 수 있다. 혼합된 제 1 및 제 2 세정 용액들(155, 165)은 파티클들(16)을 박막(12)으로부터 부유시킬 수 있다. 부유된 파티클들(16)과 제 2 세정 용액들(155, 165)은 기판(W)의 회전에 의해 제거될 수 있다. 세정 효율은 극대화될 수 있다.
제 2 세정 용액(165)은 제 2 세정 수(161)와 제 2 유기 용매(163)를 포함할 수 있다. 제 2 세정 수(161)는 제 1 세정 수(151)과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 2 세정 수(161)는 초순수, 암모니아수, 계면 활성제, 과산화수소, 는 SC1 (NH4OH:H2O2:H2O)을 포함할 수 있다. 제 2 유기 용매(163)는 제 1 유기 용매(153)와 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 2 유기 용매(163)는 이소프로필렌 알코올을 포함할 수 있다.
도 6은 도 3의 파티클들(16)의 크기에 따른 제 1 내지 제 3 제거율들(17-19)을 보여준다.
도 6을 참조하면, 제 2 세정 수(161)의 제 1 제거율(17)은 제 2 유기 용매(163)의 제 3 제거율(19)보다 높을 수 있다. 제 2 세정 수들(161)은 파티클들(16)을 제 2 유기 용매들(163)보다 우수하게 부유시키기 때문일 수 있다. 제 2 세정 용액(165)의 제 2 제거율(18)은 제 1 및 제 2 제거율들(17, 18) 사이일 수 있다. 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)가 혼합된 제 2 세정 용액(165)은 파티클들(16)을 제 2 유기 용매(163)보다 우수하게 제거시킬 수 있다. 반면, 제 2 세정 수(161)는 파티클들(16)을 혼합된 제 2 세정 용액(165)보다 우수하게 제거시킬 수 있다. 따라서, 제 2 세정 용액(165) 내의 제 2 세정 수(161)에 대한 제 2 유기 용매(163)의 혼합비가 증가하면, 파티클들(16)의 제거율은 줄어들 수 있다.
도 7은 도 3의 박막(12) 상의 물 반점 오염들(15)을 보여준다. 도 8은 도 3의 제 2 세정 용액(165)의 물방울(14)의 접촉 각(θ)을 보여준다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 제 2 세정 용액(165) 내의 제 2 세정 수(161)에 대한 제 2 유기 용매(163)의 혼합비가 감소하면, 제 2 세정 용액(165)은 건조 불량을 발생시킬 수 있다. 예를 들어, 제 2 세정 수(161)는 건조 시에 박막(12) 상의 물 반점 오염들(water mark stains, 15)을 발생시킬 수 있다. 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)의 혼합비가 1:1이하 일 때, 물 반점 오염들(15)은 발생될 수 있다. 물 반점 오염들(15)은 나선 모양을 가질 수 있다. 제 2 세정 수(161)는 척(110)의 회전 방향의 나선 모양으로 흩어질(scattered) 수 있다. 제 2 세정 수(161)는 박막(12) 상에 물방울(14)로 부착될 수 있다. 부착된 물방울(14)은 건조 중에 물 반점 오염들(15)을 생성시킬 수 있다.
제 2 세정 수(161)에 대한 제 2 유기 용매(163)의 혼합비가 증가하면, 물방울(14)은 물 반점 오염들(15)없이 박막(12) 상에서 제거될 수 있다. 제 2 유기 용매(163)는 박막(12)에 대한 제 2 세정 용액(165)의 젖음성 을 증가시킬 수 있다. 젖음성이 증가되면, 제 2 세정 용액(165)은 물방울(14)의 고립 부착 없이 박막(12)으로부터 슬라이딩되기 때문이다. 따라서, 제 2 세정 용액(165)의 젖음성이 증가되면, 물 반점 오염들(15)은 감소될 수 있다.
도 3, 도 7 및 도 8을 참조하면, 세정 용액 검출 부(170)는 광원(172)과 센서(174)를 포함할 수 있다. 일 예에 따르면, 제 2 노즐(140)은 광원(172)과 센서(174) 사이에 제 2 세정 용액(165)의 물방울(14)을 적하할 수 있다. 광원(172)은 광(171)을 물방울(14)로 제공할 수 있다. 예를 들어, 광(171)은 가시 광 또는 적외선 광일 수 있다. 광(171)은 물방울(14)을 센서(174)로 투영시킬 수 있다. 센서(174)는 투영된 물방울(14)의 이미지를 검출할 수 있다. 예를 들어, 센서(174)는 물방울(14)의 그림자 이미지를 검출할 수 있다.
제어 부(180)는 검출된 이미지로부터 물방울(14)의 접촉 각(θ)을 판별할 수 있다. 접촉 각(θ)은 박막(12)의 상부 면으로부터 상기 물방울(14)의 가장자리의 연장 선(13)까지의 경사각으로 정의될 수 있다. 접촉 각(θ)과 젖음성은 서로 반비례할 수 있다. 예를 들어, 접촉 각(θ)이 감소하면, 기판(W)에 대한 제 2 세정 용액(165)의 젖음성은 증가할 수 있다. 접촉 각(θ)이 증가하면, 젖음성은 감소할 수 있다. 접촉 각(θ)과 물 반점 오염들(15)의 발생은 서로 비례할 수 있다. 접촉 각(θ)이 감소하면, 물 반점 오염들(15)의 발생은 감소될 수 있다. 예를 들어, 접촉 각(θ)이 30° 내지 0° 이면, 물 반점 오염들(15)의 발생은 방지될 수 있다.
도 9는 도 3의 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)의 혼합비에 따른 물방울(14)의 접촉 각(θ)의 변화를 보여준다.
도 9를 참조하면, 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)의 혼합비가 증가하면, 접촉 각(θ)은 감소할 수 있다. 예를 들어, 혼합비가 1:1일 경우, 접촉 각(θ)은 약 33°일 수 있다. 물 반점 오염들(15)은 발생될 수 있다. 혼합비가 2:1일 경우, 접촉 각(θ)은 약 28°일 수 있다. 혼합비가 40:1일 경우, 접촉 각(θ)은 거의 0°일 수 있다. 제 2 세정 수(161)에 대한 제 2 유기 용매(163)의 혼합비가 2:1로부터 40:1로 증가될 때, 제 2 세정 용액(165)의 물방울(14)의 접촉 각(θ)은 점진적으로 감소할 수 있다. 물 반점 오염들(15)은 거의 발생되지 않을 수 있다.
다시 도 3을 참조하면, 제어 부(180)는 제 1 및 제 2 세정 유체 공급 부들(150, 160)을 제어할 수 있다.
제 1 세정 유체 공급 부(150)는 제 1 노즐(130)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 제 1 세정 유체 공급 부(150)는 제 1 세정수 탱크(152), 제 1 유기 용매 탱크(154), 수송 가스 탱크(156), 제 1 혼합기(mixer, 158), 그리고, 제 1 내지 제 3 밸브들(181-183)를 포함할 수 있다. 제 1 세정수 탱크(152)는 제 1 세정 수(151)를 저장할 수 있다. 제 1 밸브(181)는 제 1 세정수 탱크(152)와 제 1 노즐(130) 사이에 연결될 수 있다. 제 1 밸브(181)는 제 1 세정 수(151)의 공급 유량을 조절할 수 있다. 제 1 유기 용매 탱크(154는 제 1 유기 용매(153)를 저장할 수 있다. 제 2 밸브(182)는 제 1 유기 용매 탱크(154)와 제 1 노즐(130) 사이에 연결될 수 있다. 제 2 밸브(182)는 제 1 유기 용매(153)의 공급 유량을 조절할 수 있다. 제 1 혼합기(158)는 제 1 및 제 2 밸브들(181, 182)과 제 1 노즐(130) 사이에 배치될 수 있다. 제 1 혼합기(158)는 제 1 세정 수(151) 및 제 1 유기 용매(153)를 혼합하여 제 1 세정 용액(155)을 제 1 노즐(130)에 제공할 수 있다. 수송 가스 탱크(156)는 수송 가스(157)를 저장할 수 있다. 제 3 밸브(183)는 수송 가스 탱크(156)와 제 1 노즐(130) 사이에 연결될 수 있다. 제 3 밸브(183)은 수송 가스(157)의 공급 유량을 조절할 수 있다. 제어 부(180)는 제 1 내지 제 3 밸브들(181-183)에 연결될 수 있다. 제어 부(180는 제 1 세정 유체(159)의 유량과 압력을 제어할 수 있다. 제어 부(180)는 제 1 유기 용매(153)와 제 1 세정 수(151)의 혼합비를 조절할 수 있다.
제 2 세정 유체 공급 부(160)는 제 2 노즐(140)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 세정 유체 공급 부(160)는 제 2 세정 수 탱크(162), 제 2 유기 용매 탱크(164), 제 2 혼합기(166), 그리고, 제 4 및 제 5 밸브들(184, 185)을 포함할 수 있다. 제 2 세정수 탱크(162)는 제 2 세정 수(161)를 저장할 수 있다. 제 4 밸브(184)는 제 2 세정 수 탱크(162)와 제 2 노즐(140) 사이에 연결될 수 있다. 제 4 밸브(184)은 제 2 세정 수(161)의 공급 유량을 조절할 수 있다. 제 2 유기 용매 탱크(164)는 제 2 유기 용매(163)를 저장할 수 있다. 제 5 밸브(185)는 제 2 유기 용매 탱크(164)와 제 2 노즐(140) 사이에 연결될 수 있다. 제 5 밸브(185)는 제 2 유기 용매(163)의 유량을 조절할 수 있다. 제 2 혼합기(186)는 제 4 및 제 5 밸브들(184, 185)과 제 2 노즐(140) 사이에 배치될 수 있다. 제 2 혼합기(149)는 제 2 세정 수(161) 및 제 2 유기 용매(163)를 혼합시켜 제 2 세정 용액(165)을 제 2 노즐(140)에 제공할 수 있다. 제 4 및 제 5 밸브들(184, 185)은 제어 부(180)에 연결될 수 있다. 일 예에 따르면, 제어 부((180)는 제 2 세정 용액(165)의 물방울(14)의 접촉 각(θ)에 따른 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)의 혼합비를 조절시킬 수 있다. 예를 들어, 제어 부(180)는 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)의 혼합비를 2:1 내지 40:1로 조절하여 물 반점 오염들(15)의 발생을 방지할 수 있다. 이와 달리, 제어 부(180)는 제 1 및 제 2 유기 용매들(153,163)과 제 1 및 제 2 세정 수들(151, 161)의 혼합비를 2:1 내지 40:1로 조절하여 물 반점 오염들(15)의 발생을 방지할 수 있다. 이하, 제어 부(180)가 기판(W)을 세정하는 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 10은 도 3의 세정 장치(30)의 세정 방법을 보여준다.
도 10을 참조하면, 세정 방법은 박막(12)을 갖는 기판(W)을 제공하는 단계(S10), 상기 박막(12) 상에 제 2 세정 용액(165)의 물방울(14)을 적하 하는 단계(S20), 물방울(14)의 접촉 각(θ)을 판별하는 단계(S30), 상기 접촉 각(θ)에 따른 제 2 세정 용액(165)의 제 2 유기 용매(163)와 제 2 세정 수(161)의 혼합비 결정하는 단계(S40), 결정된 혼합비의 제 2 세정 용액(165)와 제 1 세정 유체(159)로 기판(W)과 박막(12)을 세정하는 단계(S50), 그리고 기판(W)을 건조하는 단계(S60)를 포함할 수 있다.
도 11은 본 발명의 기판 처리 시스템(10a)의 일 예를 보여준다.
도 11을 참조하면, 기판 처리 시스템(10a)은 증착 장치(20)와 세정 장치(30) 사이의 연마 장치(60)를 포함할 수 있다. 연마 장치(60)는 기판(W) 상의 박막(12)을 연마할 수 있다. 증착 장치(20), 세정 장치(30), 포토리소그래피 장치(40), 식각 장치(50)의 구성은 도 1과 동일할 수 있다.
도 12는 도 11의 연마 장치(60)의 일 예를 보여준다.
도 12를 참조하면, 연마 장치(60)는 화학적 기계적 연마 장치일 수 있다. 예를 들어, 연마 장치(60)는 척 테이블((62)과 연마 패드(64)를 포함할 수 있다. 기판(W)은 척 테이블(62)과 연마 패드(64) 사이에 제공될 수 있다. 척 테이블(62)는 기판(W)을 고정할 수 있다. 연마 패드(64)는 회전할 수 있다. 연마 패드(64)는 기판(W) 상의 박막(12)을 연마할 수 있다. 박막(12)은 평탄화될(flattened) 수 있다.
다시 도 3 및 도 8을 참조하면, 평탄화된 박막(12)은 제 2 세정 용액(165)의 물방울(14)의 접촉 각(θ) 측정의 신뢰성을 높일 수 있다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들 및 응용 예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
Claims (10)
- 기판을 수납하는 척;
상기 기판 상에 제 1 세정 수 또는 제 1 유기 용매를 제 1 압력으로 제공하는 제 1 노즐; 및
상기 제 1 노즐과 인접하여 배치되고, 제 2 세정 수와 제 2 유기 용매의 세정 용액을 상기 제 1 압력보다 낮은 제 2 압력으로 제공하는 제 2 노즐을 포함하는 세정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 척에 인접하여 배치되고, 상기 기판 상의 상기 세정 용액의 이미지를 검출하는 검출 부; 및
상기 검출된 이미지로부터 상기 기판에 대한 상기 세정 용액의 접촉 각을 판별하고, 상기 접촉 각에 따라 상기 세정 용액 내의 상기 제 2 유기 용매와 상기 제 2 세정 수의 혼합비를 조절하는 제어 부를 더 포함하는 세정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제어 부는 상기 제 2 세정 수에 대한 상기 제 2 유기 용매의 상기 혼합비를 상기 접촉 각과 반비례하도록 조절하는 세정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 접촉 각이 30도 내지 0도일 때, 상기 제 2 유기 용매와 상기 제 2 세정 수의 상기 혼합비는 2:1 내지 40:1인 세정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 세정 용액에 입사 광을 제공하는 광원을 더 포함하되,
상기 제 2 노즐은 상기 세정 용액을 상기 기판 상의 상기 광원과 상기 센서 사이에 제공하는 세정 장치. - 제 2 항에 있어서,
상기 제 1 세정 수 또는 상기 제 1 유기 용매를 상기 제 1 노즐로 공급하고, 상기 제 1 세정 수 또는 상기 제 1 유기 용매와 혼합되는 수송 가스를 상기 제 1 노즐로 제공하는 제 1 세정 유체 공급 부; 및
상기 제 2 세정 수와 상기 제 2 유기 용매를 상기 제 2 노즐에 공급하는 제 2 세정 유체 공급 부를 더 포함하는 세정 장치. - 제 6 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 세정 유체 공급 부들은:
상기 제 1 및 제 2 세정 수들과 제 1 및 제 2 유기 용매들을 저장하는 복수개의 탱크들; 및
상기 복수개의 탱크들과 상기 제 1 및 제 2 노즐들 사이의 복수개의 밸브들을 포함하되,
상기 제어 부는 상기 복수개의 밸브들을 제어하는 세정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 2 유기 용매와 상기 제 2 세정 수의 혼합비는 상기 기판 상의 상기 세정 용액의 물방울의 접촉 각에 따라 조절되는 세정 장치. - 제 8 항에 있어서,
상기 접촉 각은 30도 이하이되,
상기 제 2 유기 용매와 상기 제 2 세정 수의 상기 혼합비는 2:1 내지 40:1인 세정 장치. - 제 1 항에 있어서,
상기 제 1 및 제 2 세정 수들의 각각은 초순수, 암모니아수, 계면 활성제, 과산화수소, 또는 SC1을 포함하되,
상기 제 1 및 제 2 유기 용매들의 각각은 이소프로필렌 알코올을 포함하는 세정 장치.
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