KR20210084729A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 제공하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 제공되고, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판에 유체를 공급하는 노즐 부재를 포함하는 유체 공급 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 대하여 일부 또는 전부가 플라즈마에 노출되도록 플라즈마를 공급하거나 발생시키는 플라즈마 유닛을 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
기판을 1장씩 처리하는 매엽식 기판 처리 장치에 의한 기판 처리에서는, 예를 들어, 스핀 척에 의해 거의 수평으로 유지된 기판에 대해 약액이 공급된다. 그 후, 도 1에 도시되는 바와 같이, 린스액이 기판에 공급되고, 그에 따라, 기판 상의 약액이 린스액(예컨대, DIW)으로 치환된다. 이후, 린스액은 저표면장력을 갖는 약액(예컨대, IPA)으로 치환되는데, 도 2에서 도시되는 바와 같이 린스액을 약액으로 치환하는 도중에 저표면장력의 약액이 증발과, 린스액 및 약액 간의 표면장력 차이 등으로 인한 기판 상 액막 파괴 현상이 발생한다. 이러한 액막 파괴 현상에 의해 기판의 표면이 약액으로 치환되지 않고 린스액이 잔존하는 상태로 건조되어 패턴 도괴 현상이 발생할 수 있다. 또한 액막 파괴 영역에 오염입자가 집중적으로 부착되기 때문에 수율 저하 가능성이 높다.
종래에는 이러한 액막 파괴 개선을 위한 방법으로 약액 유량을 상향시키거나 각속도를 증가시키는 방안이 제안되었으나 약액 사용량 증가 및 비산 증가 문제 발생하여 한계가 존재한다.
뵨 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일목적으로 한다.
본 발명은 린스액을 처리액으로 효과적으로 치환하여 패턴 도괴 현상을 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 친수성 처리액을 기판의 전면에 걸쳐 균일하게 도포할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명은 수율을 높일 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
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 실시 예에 있어서, 기판 처리 장치는, 처리 공간을 제공하는 챔버와; 상기 챔버 내부에 제공되고, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판에 유체를 공급하는 노즐 부재를 포함하는 유체 공급 유닛과; 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 대하여 일부 또는 전부가 플라즈마에 노출되도록 플라즈마를 공급하거나 발생시키는 플라즈마 유닛을 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 유닛은, 대기압에서 플라즈마를 공급하거나 발생시킬 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛 및 상기 플라즈마 유닛 중 어느 하나 이상은, 승하강 이동이 가능하게 제공되어 상기 기판 지지 유닛과 상기 플라즈마 유닛 간의 거리가 조절 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 유닛에 의해 공급되거나 발생된 플라즈마는 기판의 표면을 친수화할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 표면의 플라즈마에 대한 노출 시간은 3초 이상 30초 이하일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 유체 공급 유닛에 의해 공급되는 상기 유체는 친수성일 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 유체 공급 유닛에 의해 공급되는 유체는 상기 기판 상에서 액막을 형성할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판은 접지되도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 기판의 접지는 상기 기판 지지 유닛의 접지에 의해 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 유닛은, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 인접한 위치로서 상기 기판과 상기 플라즈마 유닛 사이에서 플라즈마 생성 공간을 형성하는 제1 위치와, 상기 제1 위치와 상이한 위치로서, 상기 플라즈마 유닛이 대기하는 제2 위치를 이동 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 유체 공급 유닛의 상기 노즐 부재는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 상면에 위치되는 공정 위치 및 상기 공정 위치를 벗어난 위치인 대기 위치를 이동가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 유닛은, 상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되는 전극 부재와; 기판 상에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 공정 가스는, 질소(N2), 공기, 아르곤(Ar), 수증기(H2O) 및 산소(O2)중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어질 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극 부재는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 대하여 일부 또는 전체에 대응되게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극 부재는, 절연성 소재로 제공되는 베이스층과; 상기 베이스층 상에 제공되며 메쉬 구조로 제공되어 플라즈마를 발생시키는 전극층을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 전극층은 상기 베이스층에 프린팅되어 제공될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 상기 플라즈마 유닛을 제어하여 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 표면을 친수화하고, 상기 유체 공급 유닛을 제어하여, 상기 친수화된 기판 표면에 대하여 액막을 형성할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 방법은, 기판을 상기 기판 지지 유닛에 지지시키는 단계와; 상기 플라즈마 유닛을 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 인접한 위치로서 상기 기판과 상기 플라즈마 유닛 사이에서 플라즈마 생성 공간을 형성하는 제1 위치로 이동 시키는 단계와; 상기 플라즈마 유닛을 통해 상기 기판을 플라즈마에 노출시켜 상기 기판의 표면을 친수화하는 단계와; 상기 플라즈마 유닛을 상기 제1 위치와 상이한 위치로서 상기 플라즈마 유닛이 대기하는 제2 위치로 이동시키는 단계와 상기 노즐 부재를 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 상면으로 이동시키고 기판에 유체를 공급하여 상기 기판 상에 액막을 형성하는 단계를 포함한다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 일 실시 예에 있어서, 기판 처리 방법은, 대기압 플라즈마를 이용하여 기판의 표면을 친수화하는 단계와; 상기 친수화된 표면에 대하여 친수성 유체를 공급하여 액막을 형성하는 단계와; 상기 액막이 형성된 기판에 대하여 초임계 유체로 처리하여 세정 또는 건조하는 단계를 포함한다.
일 실시 예에 있어서, 상기 대기압 플라즈마를 이용하여 기판의 표면을 친수화하는 단계는 3초 이상 30초 이하로 진행될 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 액막을 형성하는 단계는, 표면이 친수화된 기판에 대하여 제1 유체를 공급하여 제1 액막을 형성하는 단계와; 상기 제1 액막이 형성된 기판에 대하여 제2 유체를 공급하여 상기 제1 액막을 상기 제2 액막으로 치환하는 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 있어서, 상기 제1 유체는 물이고, 상기 제2 유체는 IPA일 수 있다.
뵨 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
뵨 발명의 일 실시 예에 의하면, 린스액을 처리액으로 효과적으로 치환하여 패턴 도괴 현상을 방지할 수 있다.
뵨 발명의 일 실시 예에 의하면, 친수성 처리액을 기판의 전면에 걸쳐 균일하게 도포할 수 있다.
뵨 발명의 일 실시 예에 의하면, 수율을 높일 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 종래 기술에 따라 기판에 린스액을 도포하는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 종래 기술에 따라 기판에 처리액을 도포하여 린스액을 치환하는 모습을 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액 처리 챔버(400)를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 부재의 적층 구조를 도시하는 도면이다.
도 6은 처리될 기판(W)이 기판 지지 유닛(440)에 지지되어 있으면서, 플라즈마 유닛(480)이 대기 위치에 위치된 상태를 도시한 도면이다.
도 9는 제1 실시 예에 따른 기판 처리 공정을 시간을 x축으로 하여 도시한 도면이다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 기판 처리 공정을 시간을 x축으로 하여 도시한 도면이다.
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 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 평면도이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(10), 처리 모듈(20), 그리고 제어기(30)를 포함한다. 일 실시 예에 의하면, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)은 일 방향을 따라 배치된다. 이하, 인덱스 모듈(10)과 처리 모듈(20)이 배치된 방향을 제1 방향(92)이라 하고, 상부에서 바라볼 때 제1 방향(92)과 수직한 방향을 제2 방향(94)이라 하고, 제1방향(92) 및 제2 방향(94)에 모두 수직한 방향을 제3 방향(96)이라 한다.
인덱스 모듈(10)은 기판(W)이 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 제2 방향(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 제2 방향(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, 제3 방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(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), 그리고 고압 챔버(500)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. 고압 챔버(500)는 기판(W) 상에 잔류하는 액을 제거하는 건조 공정을 수행한다.
버퍼 유닛(200)은 인덱스 모듈(10)과 반송 챔버(300) 사이에 배치될 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.
반송 챔버(300)는 버퍼 유닛(200), 액 처리 챔버(400), 그리고 고압 챔버(500) 간에 기판(W)을 반송한다. 반송 챔버(300)는 그 길이 방향이 제1 방향(92)으로 제공될 수 있다. 반송 챔버(300)의 측부에는 액 처리 챔버(400)와 고압 챔버(500)가 배치될 수 있다. 액 처리 챔버(400)와 반송 챔버(300)는 제2 방향(94)을 따라 배치될 수 있다. 고압 챔버(500)와 반송 챔버(300)는 제2 방향(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, 고압 챔버(500)들은 반송 챔버(300)의 양측에 배치되며, 액 처리 챔버(400)들은 고압 챔버(500)들보다 버퍼 유닛(200)에 더 가까운 위치에 배치될 수 있다. 반송 챔버(300)의 일측에서 액 처리 챔버(400)들은 제1 방향(92) 및 제3 방향(96)을 따라 각각 A X B(A, B는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수) 배열로 제공될 수 있다. 또한, 반송 챔버(300)의 일측에서 고압 챔버(500)들은 제1 방향(92) 및 제3 방향(96)을 따라 각각 C X D(C, D는 각각 1 또는 1보다 큰 자연수)개가 제공될 수 있다. 상술한 바와 달리, 반송 챔버(300)의 일측에는 액 처리 챔버(400)들만 제공되고, 그 타측에는 고압 챔버(500)들만 제공될 수 있다.
반송 챔버(300)는 반송 로봇(320)을 가진다. 반송 챔버(300) 내에는 길이 방향이 제1 방향(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, 제3 방향(96)을 축으로 한 회전, 그리고 제3 방향(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.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 액 처리 챔버(400)를 개략적으로 도시한 측면도이다. 도 4를 참조하면, 기판 처리 장치(400)는 기판의 표면에 유체를 공급하여 세정 또는 린스 처리하는 공정을 수행한다. 도 4는 도 3의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(400)은 처리 용기(420), 스핀 헤드(440), 승강 유닛(460), 유체 공급 유닛(470), 플라즈마 유닛(480) 그리고 제어기(700)을 포함한다.
처리 용기(420)는 내부에 기판의 처리가 진행되는 처리 공간을 형성된다. 처리 용기(420)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(420)는 내부 회수통(422), 중간 회수통(424) 및 외부 회수통(426)을 가진다. 내부 회수통(422), 중간 회수통(424) 및 외부 회수통(426) 각각은 공정에 사용된 처리 유체들 중 서로 상이한 유체를 회수한다. 내부 회수통(422)는 스핀 헤드(440)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 중간 회수통(422)는 내부 회수통(422)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(426)은 중간 회수통(424)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다.
내부 회수통(422)의 내측공간(422a) 및 내부 회수통(422)은 내부 회수통(422)로 유체가 유입되는 제1 유입구(422a)로서 기능한다. 내부 회수통(422)과 중간 회수통(424)의 사이 공간은 중간 회수통(424)으로 유체가 유입되는 제2 유입구(424a)로서 기능한다. 중간 회수통(424)와 외부 회수통(426)의 사이 공간은 외부 회수통(426)로 유체가 유입되는 제3 유입구(426a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 제1 유입구(422a)와 제2 유입구(424a)와 제3 유입구(426a)는 각각 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다.
내부 회수통(422), 중간 회수통(424) 및 외부 회수통(426) 각각의 저면 아래에는 회수라인(422b, 424b, 426b)이 연결된다. 내부 회수통(422), 중간 회수통(424) 및 외부 회수통(426) 각각에 유입된 유체들은 회수라인(422b, 424b, 426b)을 통해 외부의 유체 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(440)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시키는 기판 지지 유닛으로 제공된다. 스핀 헤드(440)는 액 처리 챔버(400)의 하우징(미도시)에 의해 형성된 처리 공간 내부에 제공된다. 스핀 헤드(440)는 몸체(442), 척핀(446), 그리고 지지축(448)을 가진다. 몸체(442)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(442)의 저면에는 구동부(449)에 의해 회전 가능한 지지축(448)이 고정 결합된다.
척핀(446)은 복수 개 제공된다. 척핀(446)은 몸체(442)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(446)은 스핀 헤드(440)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(446)은 몸체(442)의 반경 방향을 따라 대기 위치와 지지 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기 위치는 지지 위치에 비해 몸체(442)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(440)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(446)은 대기 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(446)은 지지 위치에 위치된다. 지지 위치에서 척핀(446)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
승강 유닛(460)은 처리 용기(420)을 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(420)이 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(440)에 대한 처리 용기(420)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(460)은 브라켓(462), 이동축(464), 그리고 구동기(466)을 가진다. 브라켓(462)은 처리 용기(420)의 외벽에 고정 설치되고, 브라켓(462)에는 구동기(466)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(464)이 고정 결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(440)에 놓이거나, 스핀 헤드(440)로부터 들어 올려 질 때 스핀 헤드(440)가 처리 용기(420)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(420)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 유체의 종류에 따라 유체가 기 설정된 회수통(460)로 유입될 수 있도록 처리 용기(420)와 회수통(460)의 상대적 높이가 조절한다. 도시되지 않은 실시 예로서, 처리 용기(420)와 회수통(460)의 상대적 높이를 조절하기 위한 방법으로서, 처리 용기(420)가 고정되고, 스핀 헤드(440)가 상하 방향으로 이동될 수 있다.
유체 공급 유닛(470)은 기판(W) 상으로 유체를 공급한다. 유체 공급 유닛(470)은 노즐 부재(474)를 포함한다. 노즐 부재(474)는 기판(W) 상에 유체를 공급한다. 일 실시 예에 있어서, 노즐 부재(474)는 DIW를 공급하는 제1 유체 공급원(492)과 연결될 수 있다(도 8 참조). 일 실시 예에 있어서, 노즐 부재(474)는 DHF를 공급하는 제2 유체 공급원(492)과 연결될 수 있다(도 8 참조). 일 실시 예에 있어서, 노즐 부재(474)는 IPA를 공급하는 제3 유체 공급원(496)과 연결될 수 있다(도 8 참조). 일 실시 예에 있어서, 노즐 부재(474)는 기체상의 N2를 공급하는 제4 유체 공급원(498)과 연결될 수 있다(도 8 참조). 노즐 부재(474)는 지지 아암(472)에 의해 지지된다. 노즐 부재(474)는 지지 아암(472)의 단부에 고정 결합된다. 지지 아암(472)은 지지축(476)의 상단에 결합된다. 지지 아암(472)은 지지축(476)으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 지지축(476)이 회전됨에 따라 노즐 부재(474)는 지지 아암(472)과 함께 스윙 이동 가능하다. 노즐 부재(474)는 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐 부재(474)는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치되도록 위치될 수 있다.
노즐 부재(474)는 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 여기서 공정 위치는 노즐 부재(474)가 스핀 헤드(440)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 노즐 부재(474)가 공정 위치를 벗어난 위치이다.
한편 도시하지 않았으나, 선택적으로, 지지축(476)은 승강 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 또한 지지 아암(472)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다.
후술하겠으나, 노즐 부재(474)는 린스유체(예컨대, DIW), 유기 용제(예컨대, IPA), 약유체(예컨대, DHF), 불활성 기체(예컨대, 질소)중 어느 하나 이상을 공급할 수 있다.
일 실시 예로 하나의 유체 공급 유닛(470)을 도시하였으나, 유체 공급 유닛(470)은 복수개가 제공될 수 있다. 또한, 하나의 유체 공급 유닛(470)에 복수개의 노즐 부재가 제공되거나, 복수개의 유체 공급 유닛에 복수개의 노즐 부재가 제공될 수도 있으며, 이는 필요에 따라 선택될 수 있다.
플라즈마 유닛(480)은 스핀 헤드(440)에 지지된 기판(W)의 처리면에 대하여 일부 또는 전부가 플라즈마에 노출되도록 플라즈마를 공급하거나 발생시킨다. 플라즈마 유닛(480)은 대기압에서 플라즈마를 공급하거나 발생시킨다. 도시된 실시 예의 플라즈마 유닛(480)은 대기압에서 플라즈마를 발생시킨다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고, 플라즈마 유닛은 리모트 플라즈마를 공급하는 샤워헤드와 같은 구성으로 제공되어 기판에 플라즈마를 공급하는 구성일 수 있다.
플라즈마 유닛(480)은 가스 공급부(4820), 가스 배기부(4830), 전극 부재, 가스 가이드 부재(4870) 및 승강부재(4890)를 포함한다.
가스 공급부(4820)는 공정 가스를 공급한다. 공정 가스는 질소(N2), 공기, 아르곤(Ar), 수증기(H2O)및 산소(O2) 중 어느 하나의 단일 가스 또는 이들의 조합으로 이루어지는 혼합 가스를 포함할 수 있다. 예컨대, 공정 가스는 전체　부피의 1% 이내의 산소(O2)와 99% 이상의 질소 또는 아르곤을 포함하는 것일 수 있다. 가스 공급부(4820)는 가스 가이드 부재(4870)에 형성되는 가스 유입 공간(참조번호 미표기)을 통해 처리 공간으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급부(4820)은 공정 가스가 이동하는 통로인 가스 공급 라인(4822)과 가스 공급 라인(4822)의 개폐를 제어하는 가스 공급 밸브(4821)를 포함한다.
가스 배기부(4830)는 공급된 공정 가스를 배기한다. 가스 배기부(4830)는 가스 가이드 부재(4870)에 형성되는 가스 배출 공간(참조번호 미표기)를 통해 처리 공간의 공정 가스를 배기시킬 수 있다. 가스 배기부(4830)은 공정 가스가 배기되는 가스 배기 라인(4832)과, 가스 배기 라인(4832)의 개폐를 제어하는 가스 배기 밸브(4831)를 포함한다.
가스 가이드 부재(4870)는 공급되는 공정 가스의 경로를 설정한다. 일예로 가스 가이드 부재(4870)는 공정 가스가 측방향으로 공급되도록 설정된다.
제어기(700)는 가스 공급 밸브(4821)를 개방하여 공정 가스가 처리 공간으로 공급되도록 하며, 이에 따라 기판의 주변으로 가스 분위기를 형성할 수 있다. 이 경우, 제어기(700)는 가스 배기 밸브(4831)를 닫은 상태로 유지시킬 수 있다. 또는 제어기(700)는 가스 배기 밸브(2831)를 개방하여 공정 가스가 처리 공간으로 공급되면서 동시에 처리 공간의 공정 가스가 배기되도록 할 수 있다.
전극 부재는 스핀 헤드(440)에 지지된 기판(W)의 상부에 위치될 수 있다. 도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 전극 부재의 적층 구조를 도시하는 도면이다. 도 5를 더 참조하여 전극 부재를 설명한다. 전극 부재는 베이스층(4840), 전극층(4850) 및 유전층(4860)을 포함할 수 있다.
베이스층(4840)은 유리로 제공될 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니며, 다른 소재의 유전체 또는 절연체로 제공될 수 있다. 베이스층(4840) 상에는 전극층(4850) 및 유전층(4860)이 제공될 수 있다. 일예로 베이스층(4840) 상에 전극층(4850)은 프린팅되어 제공될 수 있다. 일예로 유전층(4860)은 전극층(4850)이 형성된 베이스층(4840) 상에 도포되어 형성될 수 있다.
전극층(4850)은 베이스층(4840) 상에 형성된다. 일예로, 전극층(4850)은 베이스층(4840)에 프린팅되어 제공될 수 있다. 일예로 전극층(4850)은 메쉬 구조로 제공될 수 있다. 그러나 도시된 사각형의 메쉬 구조에 한정되는 것은 아니며, 육각형 벌집 형상의 반복적인 메쉬 형태 등 다각형이 반복되는 형태로 제공될 수 있다. 전극층(4850)은 상부에서 바라볼 때 스핀 헤드(440)에 지지된 기판(W)에 대응하는 크기(또는 면적)으로 제공될 수 있다. 전극층(4850)에는 전극층(4850)에 전력을 인가하는 전원(4810)이 연결된다. 전극층(4850)에 인가되는 전력에 의해 베이스층(4840)의 아래의 처리 공간에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 전원(4810)은 저주파 전원일 수 있다. 일 예로, 전원(4810)은 4kW, 30kHz의 저주파 전원으로 제공될 수 있다. 다만, 이에 한정되는 것은 아니며, 전원(4810)은 고주파 전원으로 제공되거나 다양한 주파수의 전원으로 제공될 수도 있다.
유전층(4860)은 메쉬 구조의 전극층(4850) 위에 형성된다. 유전층(4860)은 원 형상으로 제공될 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
다시 도 4를 참조하면, 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 유닛(480)은 방열판(4880)을 포함할 수 있다. 방열판(4880)은 전극 부재의 상부에 제공될 수 있으며, 전극 부재와 방열판(4880) 사이에는 절연판(4810)이 제공되어 전극 부재에 의해 방열판(4880) 위에 발생될 수 있는 아킹(Arcing) 현상을 방지할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 플라즈마 유닛(480)에 있어서, 전극 부재, 절연판(4810) 및 방열판(4880)은 순차로 결합되며, 이들은 승강부재(4890)에 의해 상하 방향으로 구동될 수 있다. 구체적으로, 도 7과 같이, 승강 부재(4890)에 의해 플라즈마 유닛(480)은 스핀 헤드(440)에 지지된 기판(W)에 인접하도록 위치되고, 기판 주변으로 처리 공간이 형성되도록 할 수 있다. 일 실시 예에 있어서, 플라즈마 유닛(480)이 승하강하도록 제공되는 것을 도시하였으나, 스핀 헤드(440)의 몸체(442)가 승하강하도록 구성하여 플라즈마 유닛(480)과 기판(W)이 인접하게 위치될 수 있도록 구성할 수도 있다.
이하 도 6 내지 도 8을 참조하여, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(400)를 이용하여 기판을 처리하는 방법을 설명한다.
도 6은 처리될 기판(W)이 기판 지지 유닛(440)에 지지되어 있으면서, 플라즈마 유닛(480)이 대기 위치에 위치된 상태를 도시한 도면이다. 도 6을 참조하면, 기판(W)은 반송 로봇(320)에 의해 이송되어 기판 지지 유닛(440)에 의해 지지되어 있다. 기판 지지 유닛(440)에 지지된 기판(W)은 접지된다. 일예로, 기판(W)은 척핀(446)을 통해 접지될 수 있다. 플라즈마 유닛(480)의 대기 위치는 기판 지지 유닛(440)의 상면과 플라즈마 유닛(480)이 다소 이격되어 있는 상태에 해당하는데, 이격된 상태란 유체 공급 유닛(470)의 노즐 부재(474 )와 지지 아암(472)이 플라즈마 유닛(480)과 기판(W)의 사이에 접근할 수 있을 정도로 충분한 공간을 형성하는 위치이다.
도 7은 플라즈마 유닛(480)이 공정 위치에 위치되며 기판에 대한 처리 공정이 진행되는 상태를 도시한 도면이다. 도 7을 참조하면, 플라즈마 유닛(480)은 공정 위치로 이동된다. 플라즈마 유닛(480)의 공정 위치에서는 기판 지지 유닛(440)의 몸체(442)와 플라즈마 유닛(480)의 저면에 해당하는 가스 가이드 부재(4870)가 접촉하여 내부에 처리 공간을 형성한다. 도시된 실시 예에서 플라즈마 유닛(480)과 기판 지지 유닛(440)가 서로 맞닿아 처리 공간을 형성하는 것으로 설명하였으나, 처리 공간이란 물리적으로 닫힌 공간에 한정되는 것이 아니라, 플라즈마가 형성되기에 충분한 공간, 즉, 기판(W)과 전극 부재가 적정한 거리를 유지하여 기판(W)과 전극 부재의 사이에서 플라즈마가 형성될 수 있도록 기판(W)과 전극 부재가 인접하게 위치된 기판(W)과 전극 부재가 소정 간격 이격되어 공간을 형성하는 것을 포함한다. 즉, 처리 공간은 개방되어 있는 공간을 포함하는 개념이다.
플라즈마 유닛(480)이 공정 위치에 위치되면, 제어기(700)는 형성된 처리 공간에 공정 가스를 공급하고, 전원(600)을 온(on) 상태로 하여 전극층(4850)에 전력을 인가한다. 이로서 처리 공간에는 플라즈마가 생성(발생)된다. 기판(W)은 생성된 플라즈마에 노출되고, 기판의 표면은 친수화된다. 플라즈마 처리 공정에서 기판(W)은 접지되어 제공된다.
기판(W)에 대한 친수화가 완료되면, 제어기(700)는 플라즈마 생성을 중단시키고, 플라즈마 유닛(480)을 다시 대기 위치로 되돌려 이동시킨다.
도 8은 친수화 처리가 완료된 기판에 대하여, 공정 유체를 도포하는 모습을 도시한 측면도이다. 도 8을 참조하면, 노즐 부재(474)는 대기 위치에서 공정 위치로 이동되어 제공된다. 그리고 친수화 처리가 완료된 기판에 대하여 공정 유체를 도포한다. 공정 유체는 액상의 DIW, 액상의 DHF, 액상의 IPA, 기체상의 N2가 될 수 있다. 이들은 설정된 순서로 공급될 수 있다.
도 9는 제1 실시 예에 따른 기판 처리 공정을 시간을 x축으로 하여 도시한 도면이다. 도 9를 참조하면, 기판에 대하여 상술한 플라즈마 처리 공정이 t0-t1의 시간동안 진행될 수 있다. t0-t1의 시간은 3초 이상 30초 이하일 수 있다. 플라즈마 처리에 따라 표면이 친수화된 기판에 대하여 물(예컨대, DIW)을 t1-t2의 시간동안 공급할 수 있다. 표면에 물로서 액막이 형성된 기판에 대하여 약액을 t2-t3동안 공급할 수 있다. 약액은 DHF일 수 있다. 약액 처리 이후 t3-t4의 시간동안 물을 공급한다. 물의 공급에 따라 기판은 물로서 액막이 형성될 수 있다. 액막이 형성된 기판에 대하여 t4-t5의 시간동안 IPA를 공급하여 물로 형성된 액막을 IPA 액막으로 치환한다. 그리고 IPA 액막이 형성된 기판에 대하여 기체상의 N2를 공급할 수 있다.
도 10은 제2 실시 예에 따른 기판 처리 공정을 시간을 x축으로 하여 도시한 도면이다(시간축에 사용된 t1 내지 t5의 시간은 도 9에 도시된 시간과 상이한 것이다). 도 10을 참조하면, 기판에 대하여 물을 도포하는 공정이 t0-t1의 시간동안 진행될 수 있다. 표면에 물로서 액막이 형성된 기판에 대하여 약액을 t1-t2동안 공급할 수 있다. 약액은 DHF일 수 있다. 약액 처리 이후 t2-t3의 시간동안 물을 공급한다. 물의 공급에 따라 기판은 물로서 액막이 형성될 수 있다. 이후, 기판에 대하여 t3-t4의 시간동안 플라즈마 처리를 행한다. t3-t4의 시간은 3초 이상 30초 이하일 수 있다. 그리고 플라즈마 처리에 따라 표면이 친수화된 기판에 대하여 다시 물을 t4-t5의 시간동안 공급한다. 그리고 물로 액막이 형성된 기판에 대하여 t5-t6의 시간동안 IPA를 공급하여 물로 형성된 액막을 IPA 액막으로 치환한다. 그리고 IPA 액막이 형성된 기판에 대하여 기체상의 N2를 공급할 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 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시 예는 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.

Claims (22)

  1. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 제공하는 챔버와;
    상기 챔버 내부에 제공되고, 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판에 유체를 공급하는 노즐 부재를 포함하는 유체 공급 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 대하여 일부 또는 전부가 플라즈마에 노출되도록 플라즈마를 공급하거나 발생시키는 플라즈마 유닛을 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 유닛은,
    대기압에서 플라즈마를 공급하거나 발생시키는 기판 처리 장치.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛 및 상기 플라즈마 유닛 중 어느 하나 이상은, 승하강 이동이 가능하게 제공되어 상기 기판 지지 유닛과 상기 플라즈마 유닛 간의 거리가 조절 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 유닛에 의해 공급되거나 발생된 플라즈마는 기판의 표면을 친수화하는 기판 처리 장치.
  5. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 표면의 플라즈마에 대한 노출 시간은 3초 이상 30초 이하인 기판 처리 장치.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 공급 유닛에 의해 공급되는 상기 유체는 친수성인 기판 처리 장치.
  7. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 공급 유닛에 의해 공급되는 유체는 상기 기판 상에서 액막을 형성하는 기판 처리 장치.
  8. 제1 항에 있어서,
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판은 접지되도록 제공되는 기판 처리 장치.
  9. 제8 항에 있어서,
    상기 기판의 접지는 상기 기판 지지 유닛의 접지에 의해 이루어지는 기판 처리 장치.
  10. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 유닛은,
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 인접한 위치로서 상기 기판과 상기 플라즈마 유닛 사이에서 플라즈마 생성 공간을 형성하는 제1 위치와, 상기 제1 위치와 상이한 위치로서, 상기 플라즈마 유닛이 대기하는 제2 위치를 이동 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  11. 제1 항에 있어서,
    상기 유체 공급 유닛의 상기 노즐 부재는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 상면에 위치되는 공정 위치 및 상기 공정 위치를 벗어난 위치인 대기 위치를 이동 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  12. 제1 항에 있어서,
    상기 플라즈마 유닛은,
    상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되는 전극 부재와;
    기판 상에 공정 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 기판 처리 장치.
  13. 제12 항에 있어서,
    상기 공정 가스는, 질소(N2), 공기, 아르곤(Ar), 수증기(H2O) 및 산소(O2) 중 어느 하나 또는 이들의 조합으로 이루어지는 기판 처리 장치.
  14. 제12 항에 있어서,
    상기 전극 부재는 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 처리면에 대하여 일부 또는 전체에 대응되게 제공되는 기판 처리 장치.
  15. 제12 항에 있어서,
    상기 전극 부재는,
    절연성 소재로 제공되는 베이스층과;
    상기 베이스층 상에 제공되며 메쉬 구조로 제공되어 플라즈마를 발생시키는 전극층을 포함하는 기판 처리 장치.
  16. 제15 항에 있어서,
    상기 전극층은 상기 베이스층에 프린팅되어 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 제1 항에 있어서,
    제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 플라즈마 유닛을 제어하여 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 표면을 친수화하고,
    상기 유체 공급 유닛을 제어하여, 상기 친수화된 기판 표면에 대하여 액막을 형성하는 기판 처리 장치.
  18. 제1 항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    기판을 상기 기판 지지 유닛에 지지시키는 단계와;
    상기 플라즈마 유닛을 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판과 인접한 위치로서 상기 기판과 상기 플라즈마 유닛 사이에서 플라즈마 생성 공간을 형성하는 제1 위치로 이동 시키는 단계와;
    상기 플라즈마 유닛을 통해 상기 기판을 플라즈마에 노출시켜 상기 기판의 표면을 친수화하는 단계와;
    상기 플라즈마 유닛을 상기 제1 위치와 상이한 위치로서 상기 플라즈마 유닛이 대기하는 제2 위치로 이동시키는 단계와;
    상기 노즐 부재를 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판의 상면으로 이동시키고 기판에 유체를 공급하여 상기 기판 상에 액막을 형성하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  19. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    대기압 플라즈마를 이용하여 기판의 표면을 친수화하는 단계와;
    상기 친수화된 표면에 대하여 친수성 유체를 공급하여 액막을 형성하는 단계와;
    상기 액막이 형성된 기판에 대하여 초임계 유체로 처리하여 세정 또는 건조하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  20. 제19 항에 있어서,
    상기 대기압 플라즈마를 이용하여 기판의 표면을 친수화하는 단계는 3초 이상 30초 이하로 진행되는 기판 처리 방법.
  21. 제19 항에 있어서,
    상기 액막을 형성하는 단계는,
    표면이 친수화된 기판에 대하여 제1 유체를 공급하여 제1 액막을 형성하는 단계와;
    상기 제1 액막이 형성된 기판에 대하여 제2 유체를 공급하여 상기 제1 액막을 상기 제2 액막으로 치환하는 단계를 포함하는 기판 처리 방법.
  22. 제21 항에 있어서,
    상기 제1 유체는 물이고, 상기 제2 유체는 IPA인 기판 처리 방법.
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