KR20210044600A - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는 기판 처리 장치는 처리공간을 제공하는 하우징과; 처리공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 그리고 처리액이 공급된 기판의 처리면을 세정하는 세정 유닛을 포함하되, 세정 유닛은, 기판이 세정되는 동안 처리면에 공급된 처리액과 접촉 가능하게 제공되는 바디; 바디에 제공되어 기판 상의 처리액에 진동을 인가하는 진동 발생기; 그리고 바디 내부에 제공되어 기판의 처리면으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 노즐을 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE AND AN APPARATUS FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것으로 더욱 상세하게는 기판을 세정하는 기판 처리 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 웨이퍼나 평판 디스플레이 등의 기판은 일련의 제조 과정 동안 다양한 종류의 오염물질에 노출된다. 즉, 기판의 제조 과정 중에 존재하는 임의의 재료가 오염물질의 잠재적인 소스가 된다. 오염물질은 파티클(Particle) 형태로 기판의 표면 상에 퇴적될 수 있고, 파티클이 제거되지 않는다면 공정 불량을 초래할 수 있다.
따라서, 기판 상에 형성된 나노 구조물을 손상시키지 않고 기판 표면으로부터 파티클을 세정할 필요가 있다. 파티클의 크기는 대체로 기판 상에 제조된 나노 구조물의 임계 치수 크기 정도이다. 그러나 기존의 세정기술로는 기판 상의 나노 구조물에 악영향을 미치지 않고 이러한 작은 파티클을 제거하는 것은 쉽지 않다.
예컨대, 파티클 세정을 위한 기술로서, 기존에는 브러쉬 세정, 초음파 세정 등의 방법이 주로 사용되어 왔다.
브러쉬 세정은 마찰력을 이용하는 접촉식 세정 방법으로, 비교적 큰 입자의 파티클 제거에 효율적이다.
그러나 이러한 방법은 구조물의 크기가 계속해서 축소됨에 따라, 기판 표면에 대한 물리적 힘의 인가로 인한 구조물 손상의 확률이 증대될 수 있다. 예컨대, 높은 애스펙트비(Aspect Ratio)를 갖는 구조물은 물리적 힘에 의해 쉽게 파손될 수 있는 문제가 있다.
초음파 세정은 초음파에 의해 발생하는 공동(Cavitation) 현상을 이용하여 세정하는 방법으로, 공동(Cavitation) 현상이 지속되면서 기포의 성장, 파괴가 반복되면서 그 에너지로 세정을 하는 기술이다.
구체적으로, 초음파 발진 수단에서 발진된 초음파에 의해 세정유체의 내부에 공동(Cavitation)이 발생하면, 일부 기포는 팽창 수축을 반복하면서 구형 균일핵으로서 성장하고, 다른 일부 기포는 비대칭의 형태가 되어 성장하지 않고 압괴한다. 이러한 기포의 압괴가 일어나면 기포의 소멸 시에 압력파가 발생하고, 이 압력파에 의해 기판 표면의 부착물이 제거된다.
이와 같은 기술은 고주파의 진동을 직접 유체에 가하여, 기포를 생성 및 소멸시키는 형태로 에너지와 유동을 전달한다. 이러한 형태의 에너지 전달 방식은 필요 이상의 에너지를 소모하게 되고, 기판에 전달되는 에너지의 양도 상당히 크다. 또한, 도 1에 도시된 바와 같이 나노 구조물(10) 사이에 존재하는 파티클(20)을 제거하기 위해 나노 구조물(10)에 전단 응력을 가하는 경우 나노 구조물(10)의 손상을 초래할 수 있기 때문에 나노 구조물(10)이 형성된 기판에는 사용이 적합하지 않은 문제가 있다.
본 발명은 기판 표면 상의 미세 패턴 혹은 구조의 손상 없이 파티클 등의 오염물질을 효율적으로 제거할 수 있는 기판 세정 장치 및 기판 세정 방법을 제공한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 장치는 처리공간을 제공하는 하우징과; 처리공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 그리고 처리액이 공급된 기판의 처리면을 세정하는 세정 유닛을 포함하되, 세정 유닛은, 기판이 세정되는 동안 처리면에 공급된 처리액과 접촉 가능하게 제공되는 바디; 바디에 제공되어 기판 상의 처리액에 진동을 인가하는 진동 발생기; 그리고 바디 내부에 제공되어 기판의 처리면으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 노즐을 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 진동 발생기는 바디의 저면에 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 바디는, 진동 발생기와 세정액 공급 노즐 사이에 배치되고 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제1블록을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제1블록은 다공질로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 바디는, 진동 발생기와 제1블록 사이에 배치되고 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제2블록이 형성될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 바디의 끝단에 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제3블록이 형성되고, 제3블록, 진동 발생기 및 세정액 공급 노즐이 순서대로 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 제3블록은 내측면이 진동 발생기와 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 세정 유닛은, 바디가 설치되는 지지 아암과; 지지 아암을 이동시키는 이동 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 지지 유닛은, 기판을 진공 흡착하는 진공 라인과; 진공 라인에 진공압을 제공하는 감압 부재를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 처리액과 세정액은 동일한 종류의 액으로 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시예에 의하면, 기판 처리 방법은, 처리공간을 제공하는 하우징과; 처리공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 그리고 처리액이 공급된 기판의 처리면을 세정하는 세정 유닛을 포함하되, 세정 유닛은, 기판이 세정되는 동안 처리면에 공급된 처리액과 접촉 가능하게 제공되는 바디; 바디에 제공되어 기판 상의 처리액에 진동을 인가하는 진동 발생기; 그리고 바디 내부에 제공되어 기판의 처리면으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 노즐을 포함하는 기판 처리 장치를 이용하여, 회전하는 기판의 처리면으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 단계와; 처리액이 공급된 기판의 처리면을 세정하는 세정 단계를 포함하되, 세정 단계에서, 바디를 기판 상에 공급된 처리액에 접촉시키고 진동 발생기가 회전하는 기판 상의 처리액이 가지는 기포를 진동시켜 처리액을 유동시키고, 세정액 공급 노즐이 기판 상으로 세정액을 공급할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 세정 단계에서, 기판은 처리액 공급 단계에서 기판이 회전되는 속도보다 느리게 회전되도록 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 세정 단계에서, 진동 발생기는 기판의 중앙영역과 기판의 가장자리 영역을 직선 이동하도록 제공될 수 있다.
일 실시예에 의하면, 바디는, 진동 발생기와 세정액 공급 노즐 사이에 배치되고 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출되며 다공질로 제공되는 제1블록을 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 의하면, 바디의 끝단에 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제3블록이 형성되고, 제3블록, 진동 발생기 및 세정액 공급 노즐이 순서대로 제공될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 음파에 의해 진동하는 기포는 세정유체에 미세 유동장을 발생시키고, 미세 유동장은 나노 구조물이 형성된 기판 표면에 존재하는 파티클을 나노 구조물의 손상 없이 제거할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 일반적인 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 액 처리 챔버의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법의 순서도를 보여주는 도면이다.
도 6 내지 도 11은 각각 본 발명의 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 12 내지 도 13은 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 유닛을 보여주는 단면도이다.
도 14는 본 발명의 다른 실시예에 따른 액 처리 챔버를 개략적으로 보여주는 단면도이다.
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 당 업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장된 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)을 포함한다. 일 실시예에 의하면, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1방향(92)과 수직한 방향을 제2방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 수납된 용기(80)로부터 기판(W)을 처리 모듈(20)로 반송하고, 처리 모듈(20)에서 처리가 완료된 기판(W)을 용기(80)로 수납한다. 인덱스 모듈(10)의 길이 방향은 제2방향(94)으로 제공된다. 인덱스 모듈(10)은 로드포트(12, loadport)와 인덱스 프레임(14)을 가진다. 인덱스 프레임(14)을 기준으로 로드포트(12)는 처리 모듈(20)의 반대 측에 위치된다. 기판(W)들이 수납된 용기(80)는 로드포트(12)에 놓인다. 로드포트(12)는 복수 개가 제공될 수 있으며, 복수의 로드포트(12)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다.
용기(80)로는 전면 개방 일체 식 포드(Front Open Unified Pod:FOUP)와 같은 밀폐용 용기가 사용될 수 있다. 용기(80)는 오버헤드 트랜스퍼(Overhead Transfer), 오버헤드 컨베이어(Overhead Conveyor), 또는 자동 안내 차량(Automatic Guided Vehicle)과 같은 이송 수단(도시되지 않음)이나 작업자에 의해 로드포트(12)에 놓일 수 있다.
인덱스 프레임(14)에는 인덱스 로봇(120)이 제공된다. 인덱스 프레임(14) 내에는 길이 방향이 제2방향(94)으로 제공된 가이드 레일(140)이 제공되고, 인덱스 로봇(120)은 가이드 레일(140) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 인덱스 로봇(120)은 기판(W)이 놓이는 핸드(122)를 포함하며, 핸드(122)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(122)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(122)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(200), 반송 챔버(300), 액 처리 챔버(400)를 포함한다. 버퍼 유닛(200)은 처리 모듈(20)로 반입되는 기판(W)과 처리 모듈(20)로부터 반출되는 기판(W)이 일시적으로 머무르는 공간을 제공한다. 액 처리 챔버(400)는 기판(W) 상에 액을 공급하여 기판(W)을 액 처리하는 액 처리 공정을 수행한다. 반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200), 액 처리 챔버(400) 간에 기판(W)을 반송한다.
반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)는 반송 챔버(300)의 측부에 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 반송 챔버(300)의 일단에 위치될 수 있다.
일 예에 의하면, 액 처리 챔버(400)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되고, 반송 챔버(300)의 일측에서 액 처리 챔버(400)들은 제1방향(92) 및 제3방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1방향(92)으로 제공된 가이드 레일(340)이 제공되고, 반송 로봇(320)은 가이드 레일(340) 상에서 이동 가능하게 제공될 수 있다. 반송 로봇(320)은 기판(W)이 놓이는 핸드(322)를 포함하며, 핸드(322)는 전진 및 후진 이동, 제3방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3방향(96)을 따라 이동 가능하게 제공될 수 있다. 핸드(322)는 복수 개가 상하 방향으로 이격되게 제공되고, 핸드(322)들은 서로 독립적으로 전진 및 후진 이동할 수 있다.
버퍼 유닛(200)은 기판(W)이 놓이는 버퍼(220)를 복수 개 구비한다. 버퍼(220)들은 제3방향(96)을 따라 서로 간에 이격되도록 배치될 수 있다. 버퍼 유닛(200)은 전면(front face)과 후면(rear face)이 개방된다. 전면은 인덱스 모듈(10)과 마주보는 면이고, 후면은 반송 챔버(300)와 마주보는 면이다. 인덱스 로봇(120)은 전면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근하고, 반송 로봇(320)은 후면을 통해 버퍼 유닛(200)에 접근할 수 있다.
도 3은 도 2의 액 처리 챔버(400)의 일 실시예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 3을 참조하면, 액 처리 챔버(400)는 하우징(410), 컵(420), 지지 유닛(440), 처리액 공급 유닛(460), 그리고 승강 유닛(450)을 가진다.
하우징(410)은 대체로 직육면체 형상으로 제공된다. 컵(420), 지지 유닛(440), 그리고 처리액 공급 유닛(460)은 하우징(410) 내에 배치된다.
컵(420)은 상부가 개방된 처리 공간을 가지고, 기판(W)은 처리 공간 내에서 액 처리된다. 지지 유닛(440)은 처리 공간 내에서 기판(W)을 지지한다. 처리액 공급 유닛(460)은 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W) 상으로 액을 공급한다. 액은 복수 종류로 제공되고, 기판(W) 상으로 순차적으로 공급될 수 있다. 승강 유닛(450)은 컵(420)과 지지 유닛(440) 간의 상대 높이를 조절한다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 복수의 회수통(422, 424, 426)을 가진다. 회수통들(422, 424, 426)은 각각 기판 처리에 사용된 액을 회수하는 회수 공간을 가진다. 각각의 회수통들(422, 424, 426)은 지지 유닛(440)을 감싸는 링 형상으로 제공된다. 액 처리 공정이 진행시 기판(W)의 회전에 의해 비산되는 처리액은 각 회수통(422, 424, 426)의 유입구(422a, 424a, 426a)를 통해 회수 공간으로 유입된다.
일 예에 의하면, 컵(420)은 제1회수통(422), 제2회수통(424), 그리고 제3회수통(426)을 가진다. 제1회수통(422)은 지지 유닛(440)을 감싸도록 배치되고, 제2회수통(424)은 제1회수통(422)을 감싸도록 배치되고, 제3회수통(426)은 제2회수통(424)을 감싸도록 배치된다. 제2회수통(424)으로 액을 유입하는 제2유입구(424a)는 제1회수통(422)으로 액을 유입하는 제1유입구(422a)보다 상부에 위치되고, 제3회수통(426)으로 액을 유입하는 제3유입구(426a)는 제2유입구(424a)보다 상부에 위치될 수 있다.
지지 유닛(440)은 기판(W)을 지지하고 회전시킨다. 지지 유닛(440)은 지지 플레이트(442), 회전축(444), 그리고 구동기(446)를 포함한다. 지지 플레이트(442)는 원형의 판 형상을 가지도록 제공된다. 지지 플레이트(442)의 상면에는 기판(W)이 접촉한다. 지지 플레이트(442)는 기판(W)보다 작은 직경을 가지도록 제공된다. 일 예에 의하면, 지지 플레이트(442)의 내부에는 기판(W)을 진공 흡착하도록 진공 라인(447)이 제공될 수 있다. 진공 라인(447)에 진공압을 제공하는 감압 부재(448)가 설치될 수 있다. 이에 지지 플레이트(442)는 기판(W)을 진공 흡입하여 기판(W)을 흡착할 수 있다. 다른 예에서, 지지 플레이트(442)는 기판(W)을 물리적 힘으로 척킹할 수 있다.
상부에서 바라볼 때 기판(W)은 그 중심축이 지지 플레이트(442)의 중심축과 일치되도록 위치될 수 있다. 회전축(444)은 지지 플레이트(442)의 아래에서 지지 플레이트(442)를 지지할 수 있다. 회전축(444)은 그 길이 방향이 상하방향을 향하도록 제공될 수 있다. 회전축(444)은 그 중심축을 중심으로 회전 가능하도록 제공될 수 있다. 구동기(446)는 회전축(444)이 회전되도록 구동력을 제공할 수 있다. 예컨대, 구동기(446)는 모터일 수 있다.
승강 유닛(450)은 컵(420)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(420)의 상하 이동에 의해 컵(420)과 기판(W) 간의 상대 높이가 변경된다. 이에 의해 기판(W)에 공급되는 액의 종류에 따라 처리액을 회수하는 회수통(422, 424, 426)이 변경되므로, 액들을 분리 회수할 수 있다. 상술한 바와 달리, 컵(420)은 고정 설치되고, 승강 유닛(450)은 지지 유닛(440)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
일 예에 의하면, 처리액 공급 유닛(460)은 기판(W)상에 각종 처리액을 공급한다. 처리액은 산 또는 염기 성질을 가지는 액이거나 세정액일 수 있다. 예컨대, 처리액은 희석된 황산(H2SO4, Diluted Sulfuric acid Peroxide), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 세정액은, 기판(W) 상에 잔존하는 막이나 이물을 제거하는 액일 수 있다. 예컨대, 세정액은 DIW(Deionized water) 이거나 유기용제 일 수 있다. 유기용제는, 이소프로필 알코올(IPA; isopropyl alcohol)일 수 있다.
처리액 공급 유닛(460)은 처리액 공급 노즐(462), 아암(461)을 포함한다. 처리액 공급 노즐(462)로부터 처리액이 기판(W) 상에 공급된다. 처리액 공급 노즐(462)은 아암(461)에 지지되고, 아암(461)에 의해 이동될 수 있다.
세정 유닛(470)은 처리액이 공급된 기판(W)을 세정한다. 세정 유닛(470)은, 바디(472), 연결부재(471) 및 지지 아암(473)을 포함한다. 바디(472) 연결부재(471)에 의해 지지 아암(473)과 연결되고, 지지 아암(473)은 이동부재(미도시)에 의해 이동될 수 있다.
제어기(40)는 처리액 공급 유닛(460), 세정 유닛(470) 그리고 지지 유닛(440)을 제어한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 세정 유닛(470)을 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 세정 유닛(470)은 바디(472), 진동 발생기(490) 그리고 세정액 공급 노즐(482)을 포함한다.
바디(472)는 기판이 세정되는 동안 처리면에 공급된 처리액과 접촉 가능하게 제공된다. 일 예에서, 바디(472)는 직육면체 형상으로 제공된다.
진동 발생기(490)는 바디(472)에 제공되어 기판 상의 처리액에 진동을 인가한다. 일 예에서, 진동 발생기(490)는 바디(472)의 저면에 제공된다. 일 예에서, 진동 발생기(490)의 길이는 바디(472)의 길이와 같게 제공된다. 진동 발생기(490)는, 미소 기포의 진동을 이용하여 기판 상의 파티클을 제거한다.
세정액 공급 노즐(482)은 바디(472) 내부에 제공되어 기판 상으로 세정액을 공급한다. 세정액 공급 라인(484)은 세정액 공급원(미도시)으로부터 세정액 공급 노즐(482)로 세정액을 공급한다. 세정액 공급 조절 밸브는 세정액 공급원(미도시)으로부터 세정액 공급 노즐(482)로 공급되는 세정액의 양을 조절한다.
바디(472)에는 제1블록(610)과 제3블록(630)이 제공된다.
제1블록(610)은 진동 발생기(490)와 세정액 공급 노즐(482) 사이에 배치되고 진동 발생기(490)보다 아래쪽으로 돌출된다. 제1블록(610)은 진동 발생기(490) 방향으로 흐르는 유체의 유속을 감소시킨다. 일 예에서, 제1블록(610)은 다공질로 제공된다.
제3블록(630)은 바디(472)의 끝단에 형성된다. 제3블록(630)은 제1블록(610)과 진동 발생기(490)를 기준으로 반대 방향에서 진동 발생기(490) 저면의 유속을 감소시킨다. 일 예에서, 제3블록(630), 진동 발생기(490) 및 세정액 공급 노즐(482)이 순서대로 제공된다. 진동 발생기(490) 양측에 진동 발생기(490) 보다 아래쪽으로 형성된 제1블록(610)과 제3블록(630)이 형성되어 진동 발생기(490) 저면에 위치한 유체의 유속을 감소시킨다.
이하, 도 5 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 기판 처리 방법을 설명한다. 도 5는 본 발명의 기판 처리 방법의 순서도를 나타내고, 도 6 내지 도 11은 각각 본 발명의 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 도면들이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 기판 처리 방법은 처리액 공급 단계(S10)와 세정 단계(S20)를 포함한다. 일 예에서, 처리액과 세정액은 동일한 종류의 액으로 제공된다. 이하, 처리액과 세정액은 동일한 종류의 액으로 제공되는 것으로 설명한다. 일 예에서, 세정액은 DIW(Deionized water) 또는 이소프로필알코올(iso propyl alcohol)이다.
처리액 공급 단계(S10)에서, 도 5에 도시된 바와 같이 회전하는 기판(W)의 처리면으로 처리액을 공급한다. 이때, 지지 플레이트에 놓인 기판(W)은 V1의 속도로 회전된다. 일 예에서, 처리액 공급 노즐(462)이 기판(W)이 중앙에 대향되는 영역에서 기판(W) 상으로 처리액을 공급한다.
기판(W)이 회전함에 따라 원심력에 의해 도 6에 도시된 바와 같이 처리액이 기판(W)의 가장자리 영역까지 퍼진다. 처리액 공급이 완료되면, 지지 플레이트에 놓인 기판(W)을 V2의 속도로 회전시키며 기판(W) 상에 처리액막을 형성한다. 일 예에서, V2는 V1 보다 낮은 속도로 제공된다.
세정 단계(S20)가 진행되는 동안 기판(W)을 회전시켜 기판(W) 상에 파티클이 가라 앉는 것을 방지한다. 그러나, 세정 단계(S20)가 진행되는 동안 기판(W)을 고속으로 회전시키는 경우, 진동 발생기(490)에 의해 기판(W) 상의 유체에 미소 유동이 발생되지 않게 되며, 진동 발생기(490)에서 발생된 진동에 의해 기판(W) 상의 패턴이 파괴될 수 있다. 따라서, 기판(W) 상의 패턴의 파괴를 방지하기 위해 V2는 저속으로 제공한다.
처리액 공급이 완료되면, 도 7 내지 도 9에 도시된 바와 같이 세정 단계(S20)가 진행된다. 세정 단계(S20)에서 기판(W)의 처리면이 세정된다.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 세정 단계(S20)가 시작되면 바디(472)는 기판(W) 상의 처리액막에 가까이 이동된다. 바디(472)는 처리액막에 완전히 접촉되거나, 미세하게 처리액막 보다 높은 위치로 정렬된다. 바디(472)가 처리액막에 완전히 접촉되지 않더라도 처리액막의 표면장력에 의해 바디(472)와 처리액막이 접촉하게 된다.
바디(472)는, 세정 단계(S20)가 시작될 때 기판(W)의 중앙 영역에 위치하고, 세정 단계(S20)가 완료될 때 기판(W)의 가장자리 영역까지 직선 이동된다. 세정 단계(S20) 동안 기판(W)이 회전되는 바 바디(472)는 처리액이 도포된 기판(W)의 전면을 세정한다. 바디(472)는 그 이동속도가 V2에 비하여 충분히 저속으로 제공되어 진동 발생기(490)에 의해 기판(W) 상의 유체에 미소 유동이 발생될 수 있도록 한다.
도 9를 참조하면, 바디(472)를 기판(W) 상에 공급된 처리액에 접촉시킨 후에 진동 발생기(490)에서 진동을 발생시킨다. 진동 발생기(490)는, 음파의 자극으로 진동하는 기포가 유발하는 미세 유동장을 이용한다. 이때, 기포는 기판(W)에 처리액 또는 세정액을 공급하는 과정에서 발생하는 기포이다. 진동 발생기(490)에 의해 발생되는 음파의 주파수가 기포의 공진 주파수와 일치하면 기포의 진동이 최대화된다.
이때 발생하는 미세 유동장(Micro streaming)은 기포 주변의 처리액 또는 세정액과 같은 유체들을 밀어내고, 유체의 분사유동에 의해 파티클을 기판(W)으로부터 제거한다.
기포는 진동 발생기(490)에서 발생된 음파에 노출되었을 때, 그 압축성으로 인해 주기적으로 수축 및 팽창을 반복하며 진동한다. 이는 음파의 진폭에 비례하고 음파의 주파수가 기포의 공진 주파수와 일치할 때 최대화된다.
기포가 음파에 의해 수축 팽창을 반복하며 진동할 때, 기포와 세정유체는 그 계면을 이루는 두 물질의 물성 차이로 인해, 주변에 미세 유동장이 발생하게 된다. 음파와 기포에 의한 미세 유동장은 기판(W) 상의 유체의 분사유동을 유발하고, 이는 도 10에 도시된 바와 같이 기판(W) 상의 파티클에 수직응력을 가한다. 이에 따라 본 발명의 실시예에 의한 기판(W) 세정 장치는 파티클을 기판(W)으로부터 제거하는 세정 기능을 구현한다. 진동 발생기(490)에서 발생되는 진동은 미소 유동으로 기판(W) 상의 패턴을 파괴하지 않고 파티클을 기판(W)으로부터 제거한다.
세정 단계(S20)에서, 바디(472) 내부에 제공된 세정액 공급 노즐(482)이 기판(W) 상에 세정액을 공급한다. 이에 따라, 기판(W) 상의 처리액의 액막의 수위가 낮아지는 것을 방지한다. 또한, 진동 발생기(490)에 의해 기판(W)으로부터 떨어져 나온 파티클이 기판(W)에 재부착되지 않고 기판(W)의 외부로 이동되도록 한다.
유속이 너무 빠를 경우, 진동 발생기(490)에 의해 미소 유동이 발생되지 않고 기판(W)의 패턴이 파괴되는 형상이 발생한다. 이를 방지하기 위해, 세정액 공급 노즐(482)에서 토출되는 세정액은 다공질인 제1블록(610)으로 유도되어, 진동 발생기(490) 방향으로 흐르는 유속을 감소시킨다. 또한, 제3블록(630)이 진동 발생기(490) 저면의 유체의 흐름을 정체시켜, 진동 발생기(490) 저면에 위치한 유체의 유속을 감소시키고, 진동 발생기(490) 저면에서 파티클이 효과적으로 제거되도록 한다.
도 11 및 도 12는 각각 본 발명의 다른 실시예에 따른 세정 유닛(470)을 보여주는 단면도이다. 도 11을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따르면 도 9의 세정 유닛(470)은 제2블록(620)을 더 포함할 수 있다. 제2블록(620)은 제1블록(610)과 제3블록(630) 사이에 설치된다. 일 예에서, 제2블록(620)은 진동 발생기(490)와 제1블록(610) 사이에 설치된다. 제2블록(620)은 제1블록(610)에 의해 유속이 1차적으로 낮아진 유체의 유속을 다시 한번 낮춰주는 기능을 한다.
도 12를 참조하면, 제3블록(630)은 내측면이 진동 발생기(490)와 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 제공되어 제3블록(630)의 내측면에 발생할 수 있는 와류를 방지할 수 있다.
상술한 예에서는, 기판(W)의 일면이 세정되는 것으로 설명하였다. 그러나 다른 예에서, 도 13에 도시된 바와 같이 기판(W)은 반전 유닛(1300)에 의해 일면이 세정된 후 반전되어, 본 발명의 세정 유닛(470)에 의해 세정되지 않은 타면이 세정될 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. 저술한 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.
470: 세정 유닛
471: 연결 부재
472: 바디
482: 세정액 공급 노즐
490: 진동 발생기
610: 제1블록
620: 제2블록
630: 제3블록

Claims (15)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리공간을 제공하는 하우징과;
    상기 처리공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛;
    상기 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 처리액을 공급하는 처리액 공급 유닛; 그리고
    상기 처리액이 공급된 상기 기판의 처리면을 세정하는 세정 유닛을 포함하되,
    상기 세정 유닛은,
    상기 기판이 세정되는 동안 상기 처리면에 공급된 상기 처리액과 접촉 가능하게 제공되는 바디;
    상기 바디에 제공되어 상기 기판 상의 처리액에 진동을 인가하는 진동 발생기; 그리고
    상기 바디 내부에 제공되어 상기 기판의 처리면으로 세정액을 공급하는 세정액 공급 노즐을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 진동 발생기는 상기 바디의 저면에 제공되는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 진동 발생기와 상기 세정액 공급 노즐 사이에 배치되고 상기 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제1블록을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 제1블록은 다공질로 제공되는 기판 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 진동 발생기와 상기 제1블록 사이에 배치되고 상기 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제2블록이 형성되는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 바디의 끝단에 상기 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제3블록이 형성되고,
    상기 제3블록, 상기 진동 발생기 및 상기 세정액 공급 노즐이 순서대로 제공되는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 제3블록은 내측면이 상기 진동 발생기와 멀어지는 방향으로 하향 경사지게 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 세정 유닛은,
    상기 바디가 설치되는 지지 아암과;
    상기 지지 아암을 이동시키는 이동 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 지지 유닛은,
    상기 기판을 진공 흡착하는 진공 라인과;
    상기 진공 라인에 진공압을 제공하는 감압 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  10. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리액과 상기 세정액은 동일한 종류의 액으로 제공되는 기판 처리 장치.
  11. 제1항의 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    회전하는 상기 기판의 처리면으로 처리액을 공급하는 처리액 공급 단계와;
    상기 처리액이 공급된 상기 기판의 처리면을 세정하는 세정 단계를 포함하되,
    상기 세정 단계에서,
    상기 바디를 상기 기판 상에 공급된 처리액에 접촉시키고 상기 진동 발생기가 회전하는 상기 기판 상의 처리액이 가지는 기포를 진동시켜 상기 처리액을 유동시키고,
    상기 세정액 공급 노즐이 상기 기판 상으로 세정액을 공급하는 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서,
    상기 세정 단계에서,
    상기 기판은 상기 처리액 공급 단계에서 기판이 회전되는 속도보다 느리게 회전되도록 제공되는 기판 처리 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    상기 세정 단계에서,
    상기 진동 발생기는 상기 기판의 중앙영역과 상기 기판의 가장자리 영역을 직선 이동하도록 제공되는 기판 처리 방법.
  14. 제11항에 있어서,
    상기 바디는,
    상기 진동 발생기와 상기 세정액 공급 노즐 사이에 배치되고 상기 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출되며 다공질로 제공되는 제1블록을 더 포함하는 기판 처리 방법.
  15. 제11항에 있어서,
    상기 바디의 끝단에 상기 진동 발생기보다 아래쪽으로 돌출된 제3블록이 형성되고,
    상기 제3블록, 상기 진동 발생기 및 상기 세정액 공급 노즐이 순서대로 제공되는 기판 처리 방법.

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