KR20220038223A - 기판 세정 방법 및 그를 포함하는 기판 제조 방법 - Google Patents

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KR20220038223A
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Abstract

본 발명은 기판 세정 방법 및 그를 포함하는 기판 제조 방법을 개시한다. 그의 제조 방법은, 기판을 준비하는 단계와, 상기 기판을 연마하는 단계와, 상기 기판 상에 탈이온수를 함유하는 스프레이와, 상기 탈이온수에 희석되는 약액을 제공하는 이중 노즐을 이용하여 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 상기 약액과 상기 스프레이는 7cm 내지 12cm의 거리 내에 제공될 수 있다.

Description

기판 세정 방법 및 그를 포함하는 기판 제조 방법{method for cleaning substrate and substrate fabrication method}
본 발명은 기판 제조 방법에 관한 것으로, 상세하게는 화학적 기계적 연마 공정 후에 기판 상의 파티클들을 제거하는 기판 세정 방법 및 그를 포함하는 기판 제조 방법에 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 기판 세정 공정을 포함할 수 있다. 기판 세정 공정은 기판 상의 파티클들을 제거하는 단위 공정이다. 화학적 기계적 연마 공정은 기판 상에 파티클들을 유발시킬 수 있다. 때문에, 기판 세정 공정은 화학적 기계적 연마 공정의 이후에 필수적으로 수행되어야 할 수 있다.
본 발명이 이루고자 하는 과제는 파티클 제거 효율을 향상시킬 수 있는 기판 세정 방법 및 그를 포함하는 기판 제조 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명은 기판 제조 방법을 개시한다. 그의 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판을 연마하는 단계; 및 상기 기판 상에 탈이온수를 함유하는 스프레이와, 상기 탈이온수에 희석되는 약액을 제공하는 이중 노즐을 이용하여 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 약액과 상기 스프레이는 7cm 내지 12cm의 거리 내에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 기판 세정 방법은, 기판의 중심 영역 상에 탈이온수를 포함하는 스프레이와 상기 탈이온수에 희석되는 약액을 제공하는 이중 노즐을 제 1 속도로 이동시키는 단계; 및 상기 기판의 가장자리 영역 상에 상기 이중 노즐을 상기 제 1 속도보다 작은 제 2 속도로 이동시키는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 약액과 상기 스프레이는 7cm 내지 12cm의 거리 내에 제공될 수 있다.
본 발명의 일 예에 따른 기판 세정 방법은, 기판을 준비하는 단계; 상기 기판을 연마하는 단계; 상기 기판을 세정하는 단계를 포함한다. 여기서, 상기 기판을 세정하는 단계는: 상기 기판 상에 탈이온수를 함유하는 제 1 스프레이와 상기 탈이온수에 희석되는 제 1 약액을 제공하는 제 1 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계; 상기 기판 상에 브러시와 상기 제 1 약액과 다른 제 2 약액을 제공하여 상기 기판을 브러싱하는 단계; 및 상기 제 1 스프레이와 동일한 제 2 스프레이와 상기 제 1 약액과 동일한 제 3 약액을 제공하는 제 2 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 재 세정하는 단계를 포함할 수 있다. 상기 제 1 약액과 상기 제 1 스프레이 사이의 거리 및 상기 제 2 스프레이와 상기 제 3 약액 사이의 거리는 7cm 내지 12cm일 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 기판 세정 방법은 갖는 약액과 스프레이를 약 7cm 내지 약 12cm의 거리 내에 제공하여 파티클 제거 효율을 증가시킬 수 있다.
도 1은 본 발명의 반도체 소자의 제조 장치의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 2는 도 1의 세정 장치의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 3은 도 2의 제 1 세정 부의 일 예를 보여주는 도면이다.
도 4는 도 3의 제 1 고압 노즐과 제 1 저압 노즐의 이동 방향을 보여주는 사시도이다.
도 5는 도 3의 제 1 고압 노즐과 제 1 저압 노즐의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 6은 도 3의 제 1 고압 노즐과 제 1 저압 노즐의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 7은 도 3의 제 1 고압 노즐과 제 1 저압 노즐의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 8은 도 2의 제 2 세정 부의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 9는 도 2의 제 3 세정 부의 일 예를 보여주는 사시도이다.
도 10은 본 발명의 기판 제조 장치를 이용한 기판 제조 방법을 보여주는 플로우 챠트이다.
도 11은 도 3의 제 1 스프레이와 제 1 약액 사이의 제 1 거리에 따른 파티클 제거 효율을 보여주는 그래프이다.
도 12는 도 3의 제 1 스프레이와 제 1 약액 사이의 제 1 거리에 따른 세정액의 두께를 보여주는 그래프이다.
도 13은 도 3의 제 1 스프레이와 제 1 약액을 기판 상에 제공하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 14는 도 3의 기판의 중심 영역과 가장자리 영역에서의 제 1 속도과 제 2 속도를 보여주는 평면도이다.
도 15는 도 14의 제 1 속도 및 제 2 속도를 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 16은 일반적인 등속 세정 방법의 등속 세정 효율을 보여주는 그래프이다.
도 17은 도 15의 제 1 속도와 제 2 속도의 비 등속 세정 효율을 보여주는 그래프이다.
도 18은 도 3의 제 1 스프레이와 제 1 약액을 기판 상에 제공하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 19는 제 1 약액의 제 1 유량, 가변 유량, 등 유량. 및 제 2 유량의 일 예를 보여주는 그래프이다.
도 20은 도 19의 제 1 유량, 가변 유량 및 비 차등 유량에 따른 파티클 제거 효율을 보여주는 그래프들이다.
도 21은 도 3의 제 1 스프레이와 제 1 약액을 기판 상에 제공하는 단계의 일 예를 보여주는 플로우 챠트이다.
도 22는 도 14의 기판의 중심 영역 상의 제 1 이중 노즐을 보여주는 평면도이다.
도 23은 도 14의 기판의 가장자리 영역 상의 제 1 이중 노즐의 일 예를 보여주는 평면도이다.
도 1은 본 발명의 개념에 따른 기판 제조 장치(100)의 일 예를 보여준다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 제조 장치(100)는 반도체 소자의 제조 장치일 수 있다. 예를 들어, 기판 제조 장치(100)는 화학적 기계적 연마 시스템을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판 제조 장치(100)는 습식 세정 시스템을 포함할 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 일 예로, 기판 제조 장치(100)는 캐리어 로딩 장치(10), 기판 반송 장치(20), 연마 장치(30), 세정 장치(40), 및 건조 장치(50)를 포함할 수 있다. 캐리어 로딩 장치(10)는 캐리어(12)를 수납할 수 있다. 기판 반송 장치(20)는 캐리어(12) 내의 기판(W)을 연마 장치(30), 세정 장치(40), 및 건조 장치(50)로 반송할 수 있다. 기판 반송 장치(20)는 가이드 레일(22)을 따라 이동하는 로봇 암을 포함할 수 있다. 가이드 레일(22)은 연마 장치(30)와 세정 장치(40) 사이에 배치될 수 있다. 연마 장치(30)는 복수개의 연마 패드(32)를 포함할 수 있다. 연마 패드들(32)의 각각은 기판(W)을 연마할 수 있다. 세정 장치(40)는 연마된 기판(W)을 세정할 수 있다. 건조 장치(50)는 세정된 기판(W)을 건조할 수 있다. 건조된 기판(W)은 기판 반송 장치(20)에 의해 캐리어(12) 내에 다시 탑재(unloaded)될 수 있다.
도 2는 도 1의 세정 장치(40)의 일 예를 보여준다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 세정 장치(40)는 탈이온수계 세정 장치(deionized-water-based cleaning apparatus)일 수 있다. 일 예로, 세정 장치(40)는 제 1 세정 부(60), 제 2 세정 부(70), 및 제 3 세정 부(80)를 포함할 수 있다. 제 1 세정 부(60), 제 2 세정 부(70), 및 제 3 세정 부(80)는 기판(W) 상의 파티클(도 5의 11)을 순차적으로 제거할 수 있다.
도 3은 도 2의 제 1 세정 부(60)의 일 예를 보여준다.
도 3을 참조하면, 제 1 세정 부(60)는 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)를 사용하여 기판(W)을 세정할 수 있다. 일 예로, 제 1 세정 부(60)는 제 1 척(62), 제 1 샤프트(63), 제 1 암(64), 및 제 1 이중 노즐(66)을 포함할 수 있다.
제 1 척(62)은 기판(W)을 클램핑(clamping)할 수 있다. 제 1 척(62)은 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제 1 척(62)은 기판(W)을 약 60rpm 내지 약 1000rpm으로 회전시킬 수 있다.
제 1 샤프트(63)는 제 1 척(62)에 인접하여 배치될 수 있다. 제 1 샤프트(63)는 제 1 암(64)에 연결될 수 있다. 제 1 샤프트(63)는 제 1 암(64)을 회전시켜 제 1 이중 노즐(66)을 기판(W)의 중심에서 가장자리까지 이동시킬 수 있다.
제 1 암(64)은 제 1 이중 노즐(66)을 제 1 샤프트(63)에 연결할 수 있다. 제 1 암(64)은 제 1 샤프트(63)의 회전에 의해 제 1 이중 노즐(66)을 기판(W) 상으로 이동시킬 수 있다.
제 1 이중 노즐(66)은 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)를 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 일 예로, 제 1 이중 노즐(66)은 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)을 포함할 수 있다.
제 1 고압 노즐(65)은 제 1 암(64)에 연결될 수 있다. 제 1 고압 노즐(65)은 제트 스프레이노즐(jet spray nozzle) 또는 이류체 노즐(two-fluid nozzle) 일 수 있다. 제 1 고압 노즐(65)은 제 1 스프레이(68)를 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 제 1 스프레이(68)는 제 1 용액(68a)과 제 1 수송 가스(68b)를 포함할 수 있다. 제 1 용액(68a)은 탈이온수(De-Ionized: DI water), 탄산수(carbonated water), 또는 이소프로필렌알콜(IPA)을 포함할 수 있다. 제 1 용액(68a)은 약 200lpm 내지 약 250lpm(liter per minute)의 유량으로 제공될 수 있다. 제 1 수송 가스(68b)는 제 1 용액(68a)을 제 1 스프레이(68)로 형성시킬 수 있다. 제 1 수송 가스(68b)는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 제 1 수송 가스(68b)는 약 100lpm 내지 약 140lpm(liter per minute)의 유량으로 제공될 수 있다. 제 1 스프레이(68)는 약 2기압 내지 약 10기압으로 기판(W) 상에 제공될 수 있다.
제 1 저압 노즐(67)은 제 1 고압 노즐(65)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)은 약 3cm 내지 약 12cm의 제 1 거리(D1) 내에 배치될 수 있다. 일 예로, 제 1 저압 노즐(67)은 드랍렛 노즐일 수 있다. 제 1 저압 노즐(67)은 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 제 1 약액(61)의 압력은 제 1 스프레이(68)의 압력보다 낮을 수 있다. 제 1 약액(61)은 50cpm 내지 800cpm(cubic centimeter per minute)의 유량과 1기압 또는 상압의 압력을 가질 수 있다. 제 1 약액(61)은 산성 용액을 포함할 수 있다. 제 1 약액(61)은 불산(HF)을 포함할 수 있다. 불산은 0.1wt% 내지 2wt%의 중량 퍼센트를 가질 수 있다. 제 1 약액(61)은 제 1 용액(68a)에 용해될 수 있다.
도 4는 도 3의 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)의 이동 방향을 보여준다.
도 4를 참조하면, 제 1 저압 노즐(67)은 제 1 고압 노즐(65)로부터 제 1 방향(69a)으로 연결될 수 있다. 제 1 저압 노즐(67)과 제 1 고압 노즐(65)은 제 1 암(64)에 의해 제 2 방향(69b)으로 이동될 수 있다. 제 1 방향(69a)은 제 2 방향(69b)과 반대일 수 있다.
제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)는 기판(W)의 중심에서 가장자리까지, 제 2 방향(69b)으로 제공될 수 있다. 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)는 제 2 방향(69b)을 따라 점진적으로 뿌려질(scattered) 수 있다. 즉, 제 2 방향(69b)은 제 1 스프레이(68)가 제 1 약액(61)보다 선행하여(ahead) 진행(proceed)하는 방향으로 정의될 수 있다. 제 2 방향(69b)으로 진행하는 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)는 제 1 방향(69a)의 그것들 보다 높은 파티클 제거 효율을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 방향(69b)의 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)는 약 92%의 파티클 제거 효율을 가질 수 있고, 제 1 방향(69a)의 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)는 약 85%의 파티클 제거 효율을 가질 수 있다.
도 5는 도 3의 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)의 일 예를 보여준다.
도 5를 참조하면, 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)은 기판(W)으로부터 제 1 높이(h1)에 배치될 수 있다. 예를 들어, 제 1 높이(h1)은 약 5cm일 수 있다.
제 1 스프레이(68)는 고압으로 파티클(11)을 기판(W)으로부터 분리시킬 수 있다. 이와 달리, 제 1 스프레이(68)는 기판(W)의 상부 면의 일부를 습윤(being wet)시킬 수도 있다. 제 1 스프레이(68)는 제 1 약액(61) 내에 용해될 수 있다.
제 1 약액(61)은 기판(W) 상에 도포(drop)될 수 있다. 제 1 약액(61)은 파티클(11)을 기판(W)의 상부 면으로부터 분리(lift)시킬 수 있다. 기판(W)의 상부 면은 실리콘 산화막으로 이루어질 수 있다. 파티클(11)은 연마제 파티클, 실리콘 산화막 파티클, 또는 금속 파티클을 포함할 수 있다. 분리된 파티클(11)과 제 1 약액(61)은 제 1 척(62)의 회전에 의해 상기 기판(W)으로부터 제거될 수 있다. 이와 달리, 제 1 스프레이(68)의 타력(hitting force)에 의해 제거될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
도 6은 도 3의 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)의 일 예를 보여준다.
도 6을 참조하면, 제 1 이중 노즐(66)의 제 1 저압 노즐(67)은 제 1 고압 노즐(65)을 중심으로 회전될 수 있다. 제 1 저압 노즐(67)은 제 1 고압 노즐(65)을 중심으로 약 360˚로 회전될 수 있다. 척(62), 샤프트(63), 및 제 1 암(64)은 도 3과 동일하게 구성될 수 있다.
도 7은 도 3의 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)의 일 예를 보여준다.
도 7을 참조하면, 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67) 사이의 제 1 거리(D1)는 가변(changed)될 수 있다. 예를 들어, 제 1 거리(D1)는 약 3cm 내지 제 12cm까지 가변(variable)될 수 있다.
도 8은 도 2의 제 2 세정 부(70)의 일 예를 보여준다.
도 2, 도 5, 및 도 8을 참조하면, 제 2 세정 부(70)는 기판(W)을 브러싱하여 파티클(11)을 세정할 수 있다.
일 예로, 제 2 세정 부(70)는 복수개의 롤러들(72), 복수개의 브러시들(74), 및 단일 노즐(76)을 포함할 수 있다.
복수개의 롤러들(72)은 기판(W)의 가장자리에 배치될 수 있다. 예를 들어, 4개의 롤러들(72)은 기판(W)의 가장자리에 일정 간격으로 배치될 수 있다. 롤러들(72)은 기판(W)을 회전시킬 수 있다.
복수개의 브러시들(74)은 기판(W)으로부터 파티클 (11)을 분리시킬 수 있다. 예를 들어, 브러시들(74)은 하부 브러시(73)와 상부 브러시(75)를 포함할 수 있다. 기판(W)은 하부 브러시(73)와 상부 브러시(75) 사이에 배치될 수 있다. 하부 브러시(73)는 기판(W) 아래에 배치될 수 있다. 상부 브러시(75)는 기판(W) 상에 배치될 수 있다. 하부 브러시(73)와 상부 브러시(75)는 서로 반대되는 방향으로 회전될 수 있다. 상부 브러시(75)는 기판(W) 상의 파티클(11)을 제거할 수 있다. 예를 들어, 상부 브러시(75)는 연마제 파티클과 같은 파티클을 주로 제거할 수 있다.
단일 노즐(76)은 기판(W) 상에 제 2 약액(71)을 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 2 약액(71)은 암모니아수의 알카리성 용액을 포함할 수 있다. 암모니아수는 0.1wt% 내지 4wt%의 중량 퍼센트를 가질 수 있다. 제 2 약액(71)은 기판(W)과 파티클(11)의 흡착을 방지할 수 있다.
도 9는 도 2의 제 3 세정 부(80)의 일 예를 보여준다.
도 9를 참조하면, 제 3 세정 부(80)는 도 3의 제 1 세정 부(60)와 유사할 수 있다. 제 3 세정 부(80)는 제 3 약액(81)과 제 2 스프레이(88)를 사용하여 기판(W)을 세정할 수 있다. 일 예로, 제 3 세정 부(80)는 제 2 척(82), 제 2 샤프트(83), 제 2 암(84), 및 제 2 이중 노즐(86)을 포함할 수 있다.
제 2 척(82)은 기판(W)을 클램핑할 수 있다. 제 2 척(82)은 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 예를 들어, 제 2 척(82)은 기판(W)을 약 60rpm 내지 약 1000rpm으로 회전시킬 수 있다.
제 2 샤프트(83)는 제 2 척(82)에 인접하여 배치될 수 있다. 제 2 샤프트(83)는 제 2 암(84)에 연결될 수 있다. 제 2 샤프트(83)는 제 2 암(84)을 회전시켜 제 2 이중 노즐(86)을 기판(W)의 중심에서 가장자리까지 이동시킬 수 있다.
제 2 암(84)은 제 2 이중 노즐(86)을 제 2 샤프트(83)로 연결할 수 있다. 즉, 제 2 암(84)의 일측은 제 2 샤프트(83)에 연결되고, 제 2 암(84)의 타측은 제 2 이중 노즐(86)에 연결될 수 있다. 제 2 암(84)은 제 2 샤프트(83)의 회전에 의해 제 2 이중 노즐(86)을 기판(W) 상으로 이동시킬 수 있다.
제 2 이중 노즐(86)은 기판(W) 상에 제 3 약액(81)과 제 2 스프레이(88)를 제공할 수 있다. 예를 들어, 제 2 이중 노즐(86)은 제 3 약액(81)과 제 2 스프레이(88)를 기판(W)으로부터 약 5cm 정도의 높이에서 제공할 수 있다. 일 예로, 제 2 이중 노즐(86)은 제 2 고압 노즐(85)과 제 2 저압 노즐(87)을 포함할 수 있다.
제 2 고압 노즐(85)은 제 2 암(84)에 연결될 수 있다. 제 2 고압 노즐(85)은 제트 스프레이 노즐 또는 이류체 노즐일 수 있다. 제 2 고압 노즐(85)은 제 2 스프레이(88)를 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 제 2 스프레이(88)는 제 1 스프레이(68)와 동일한 압력을 가질 수 있다. 예를 들어, 제 2 스프레이(88)는 약 2기압 내지 약 10기압의 압력을 가질 수 있다. 제 2 스프레이(88)는 제 2 용액(88a)과 제 2 수송 가스(88b)를 포함할 수 있다. 제 2 용액(88a)은 제 1 용액(68a)과 동일할 수 있다. 제 2 용액(88a)은 탈이온수, 탄산수, 또는 이소프로필렌알콜을 포함할 수 있다. 제 2 용액(88a)은 약 200lpm 내지 약 250lpm(liter per minute)의 유량으로 제공될 수 있다. 제 2 수송 가스(88b)는 제 1 수송 가스(68b)와 동일할 수 있다. 제 2 용액(88a)은 제 2 수송 가스(88b)는 질소(N2) 가스를 포함할 수 있다. 제 2 수송 가스(88b)는 약 100lpm 내지 약 140lpm의 유량으로 제공될 수 있다. 제 2 스프레이(88)는 약 2 기압 내지 약 10 기압으로 기판(W) 상에 제공될 수 있다.
제 2 저압 노즐(87)은 제 2 고압 노즐(85)에 연결될 수 있다. 예를 들어, 제 2 고압 노즐(85)과 제 2 저압 노즐(87)은 약 3cm 내지 약 12cm의 거리 내에 배치될 수 있다. 제 2 저압 노즐(87)은 제 3 약액(81)을 기판(W) 상에 제공할 수 있다. 제 3 약액(81)의 압력은 제 2 스프레이(88)의 압력보다 낮을 수 있다. 제 3 약액(81)은 제 2 약액(71)과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 3 약액(81) 약액(81)은 알카리성 용액을 포함할 수 있다. 제 3 약액(81)은 암모니아수를 포함할 수 있다. 제 3 약액(81)의 유량 및 압력은 제 1 약액(61)과 동일한 압력 및 유량과 동일할 수 있다. 예를 들어, 제 3 약액(81)은 50cpm 내지 약 800cpm의 유량과, 상압의 압력을 가질 수 있다. 제 3 약액(81)은 제 2 용액(88a)에 용해될 수 있다.
이와 같이 구성된 본 발명의 기판 제조 장치(100)를 이용한 기판 제조 방법을 설명하면 다음과 같다.
도 10은 본 발명의 기판 제조 장치(100)를 이용한 기판 제조 방법을 보여준다.
도 10을 참조하면, 반도체 소자의 제조 장치는 복수개의 단위 공정들을 이용하여 기판(W)을 준비한다(S10). 기판(W)은 반도체 소자를 갖도록 준비될 수 있다. 예를 들어, 반도체 소자는 메모리 소자, 솔리드 스테이트 드라이버(SSD), 및 어플리케이션 프로세서(AP)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 반도체 소자는 트랜지스터 및 다이오드의 능동 소자(active element) 또는 커패시터 및 저항의 수동 소자(passive element)를 포함할 수 있다. 기판(W)은 캐리어(12), 캐리어 로딩 장치(10) 및 기판 반송 장치(20)를 통해 연마 장치(30)에 제공될 수 잇다.
도 1 및 도 10을 참조하면, 기판 제조 장치(100)의 연마 장치(30)는 기판(W)을 화학적 기계적 연마 방법으로 연마한다(S20). 기판(W)은 평탄하게 연마될 수 있다. 도시되지는 않았지만, 기판(W)의 연마 대상막은 주로 실리콘 산화막의 층간 절연막을 포함할 수 있다. 이와 달리, 기판(W)의 연마 대상막은 구리와 같은 금속 층을 포함할 수 있다. 기판 반송 장치(20)는 기판(W)을 세정 장치(40)에 반송할 수 있다.
도 2 내지 도 10을 참조하면, 세정 장치(40)는 기판(W)을 세정한다(S30). 기판(W)은 습식으로 세정될 수 있다. 일 예로, 기판(W)을 세정하는 단계(S30)는, 기판(W) 상에 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 제공하는 단계(S32), 제 2 약액(71)과 브러시들(74)을 제공하는 단계(S34), 및 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)을 제공하는 단계(S36)를 포함할 수 있다.
도 3 내지 도 7 및 도 10을 참조하여 기판(W)이 제 1 척(62) 상에 제공되면, 제 1 이중 노즐(66)은 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공한다(S32). 제 1 척(62)은 기판(W)을 약 100rpm 내지 1000rpm의 속도로 회전시킬 수 있다. 기판(W)은 시계 방향으로 회전될 수 있다. 이와 달리, 기판(W)은 반 시계 방향으로 회전될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 제 1 약액(61)은 제 1 스프레이(68)보다 낮은 압력으로 제공될 수 있다. 제 1 스프레이(68)는 약 2 기압 내지 10기압으로 제공될 수 있다. 제 1 약액(61)은 1기압으로 제공될 수 있다. 제 1 스프레이(68)는 제 2 방향(69b)으로 제 1 약액(61)보다 선행하여 기판(W)의 중심에서 가장자리까지 제공될 수 있다. 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)은 파티클(11)을 기판(W)으로부터 분리시킬 수 있다. 분리된 파티클(11)은 기판(W)의 회전에 의해 제거될 수 있다.
도 11은 도 3의 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61) 사이의 제 1 거리(D1)에 따른 파티클 제거 효율을 보여준다.
도 11을 참조하면, 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61) 사이의 제 1 거리(D1)가 약 7.5cm일 경우, 파티클 제거 효율은 최대로 높을 수 있었다. 파티클 제거 효율은 약 100%일 수 있었다. 제 1 거리(D1)가 약 5cm 내지 약 12cm일 경우, 파티클 제거 효율은 약 80% 이상일 수 있었다. 제 1 거리(D1)가 약 4cm 또는 14cm일 경우, 파티클 제거 효율은 약 60% 이하일 수 있었다.
도 12는 도 3의 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61) 사이의 제 1 거리(D1)에 따른 세정액의 두께를 보여준다.
도 12를 참조하면, 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61) 사이의 제 1 거리(D1)가 7.5cm일 경우(102), 제 1 약액(61)은 기판(W)의 중심 부근(ex, 0 내지 50mm)에서 두께 차이 없이 일정한 두께를 가질 수 있었다. 두께 차이 없이 제 1 약액(61)의 두께가 일정하면, 파티클 제거 효율의 균일성은 증가할 수 있었다.
제 1 거리(D1)가 6.0cm일 경우(104), 제 1 약액(61)은 기판(W)의 중심 부근에서 약 0.05mm의 두께 차이를 가질 수 있었다. 제 1 거리(D1)가 약 4.5cm일 경우(106), 제 1 약액(61)은 기판(W)의 중심 부근에서 약 0.1mm의 두께 차이를 가질 수 있었다. 제 1 약액(61)의 두께 차이가 0.05mm 이상 생성되면, 기판(W)의 중심 영역(도 14의 C)과 에지 영역(도 14의 E)에서의 파티클 세정 효율은 불균일하게 나타날 수 있었다. 제 1 거리(D1)가 6cm일 경우(104), 또는 4.5cm일 경우(106), 파티클 세정 효율의 균일성은 감소할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 기판 세정 방법은 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 약 7cm 내지 약 12cm의 제 1 거리(D1) 내에 제공하여 파티클 세정 효율을 증가시킬 수 있었다.
도 13은 도 3의 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)의 일 예를 보여준다. 도 14는 도 3의 기판(W)의 중심 영역(C)과 가장자리 영역(E)에서의 제 1 속도(V1)와 제 2 속도(V2)를 보여준다. 도 15는 도 14의 제 1 속도(V1) 및 제 2 속도(V2)를 일 예를 보여준다.
도 13을 참조하면, 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)는 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)의 비 등속 세정 방법을 포함할 수 있다.
도 3, 도 13 및 도 14를 참조하면, 제 1 이중 노즐(66)은 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W)의 중심 영역(C) 내에서 제 1 속도(V1)로 이동시킨다(S322). 기판(W)은 약 150cm의 반경(R)을 가질 수 있다. 기판(W)의 중심 영역(C)은 그의 중심에서 약 7.5cm까지의 영역일 수 있다. 가장자리 영역(E)은 중심 영역(C)의 외곽 영역일 있다. 가장자리 영역(E)은 중심 영역(C)의 가장자리(ex, 7.5cm)에서부터 기판(W)의 가장자리까지의 영역일 수 있다.
도 15를 참조하면, 제 1 속도(V1)는 제 2 속도(V2)보다 빠를 수 있다. 실질적으로, 제 1 속도(V1)는 중심 영역(C) 내에서 제 1 이중 노즐(66)의 평균이동속도일 수 있다. 예를 들어, 제 1 속도(V1)는 약 2.5cm/sec일 수 있다. 이와 달리, 제 1 속도(V1)는 기판(W)의 중심에서 중심 영역(C)의 가장자리까지 점진적으로 감소할 수 있다. 제 1 속도(V1)는 기판(W)의 중심에서 약 5.0cm/sec이고, 중심 영역(C)의 가장자리에서 약 1.2cm/sec일 수 있다.
다음, 제 1 이중 노즐(66)은 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W)의 가장자리 영역(E)에서 제 2 속도(V2)로 이동시킨다(S324). 제 2 속도(V2)는 제 1 속도(V1)보다 작을 수 있다. 제 2 속도(V2)는 실질적으로 가장자리 영역(E) 내에서 제 1 이중 노즐(66)의 평균이동속도일 수 있다. 제 2 속도(V2)는 약 1.1cm/sec일 수 있다. 이와 달리, 제 2 속도(V2)는 기판(W)의 중심 영역(C)의 가장자리에서 가장자리 영역(E)의 외곽(outer edge)까지 점진적으로 감소할 수 있다. 제 2 속도(V2)는 기판(W)의 중심 영역(C)의 가장자리에서 약 1.2cm/sec이고, 가장자리 영역(E)의 외곽에서 약 1.0cm/sec 일 수 있다.
도 16은 일반적인 등속 세정 방법의 등속 세정 효율(112)을 보여준다. 도 17은 도 15의 제 1 속도(V1)와 제 2 속도(V2)의 비 등속 세정 효율(114)을 보여준다.
도 16 및 도 17을 참조하면, 본 발명의 비 등속 세정 효율(114)은 기판(W)의 중심 영역(C)에서 일반적인 등속 세정 방법의 등속 세정 효율(112)보다 높을 수 있었다. 비 등속 세정 효율(114)은 기판(W)의 중심 영역(C)과 가장자리 영역(E)에서 유사할 수 있었다. 등속 세정 효율(112)은 기판(W)의 중심 영역(C)에서 가장자리 영역(E) 보다 과도하게 감소할 수 있었다.
따라서, 본 발명의 기판 세정 방법은 제 1 속도(V1) 및 제 2 속도(V2)의 비등속 세정 방법을 이용하여 파티클 제거 효율을 증가시킬 수 있었다.
도 18은 도 3의 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)의 일 예를 보여준다. 도 19는 제 1 약액(61)의 제 1 유량(122), 가변 유량(124), 균등 유량(126). 및 제 2 유량(128)의 일 예를 보여준다.
도 18을 참조하면, 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)는 제 1 약액(61)의 비등유량 세정 방법(non-equivalent flow cleaning method), 또는 차등 유량 세정방법(different flow cleaning method)을 포함할 수 있다.
도 18 및 도 19를 참조하면, 제 1 이중 노즐(66)의 제 1 저압 노즐(67)은 제 1 약액(61)을 중심 영역(C) 내에서 제 1 유량(122) 또는 가변 유량(124)으로 제공한다(S326). 제 1 유량(122)은 약 1000ml/min의 고 유량일 수 있다. 일반적인 균등 유량(equivalent flow rate, 126) 및/또는 비 차등 유량(non-difference flow rate)은 제 1 유량(122)보다 낮을 수 있다. 균등 유량(126)은 약 500ml/min일 수 있다. 가변 유량(124)은 기판(W)의 중심 영역에서 상기 중심 영역(C)의 가장자리 방향으로 제 1 유량(122)으로부터 균등 유량(126)까지 감소하는 유량일 수 있다.
다음, 제 1 약액(61)을 가장자리 영역(E) 내에서 제 2 유량(128)으로 제공한다(S328). 제 2 유량(128)은 제 1 유량(122)보다 작을 수 있다. 또한, 제 2 유량(128)은 가변 유량(124)이하일 수 있다. 즉, 가변 유량(124)은 제 1 유량(122)으로부터 상기 제 2 유량(128)까지 변화되는 유량일 수 있다. 제 2 유량(128)은 균등 유량(126)과 동일할 수 있다. 제 2 유량(128)은 약 500ml/min일 수 있다.
도 20은 도 19의 제 1 유량(122), 가변 유량(124) 및 균등 유량(126)에 따른 파티클 제거 효율을 보여준다.
도 20을 참조하면, 제 1 유량(122) 및 가변 유량(124)의 파티클 제거 효율들은 균등 유량(126)의 파티클 제거 효율보다 높을 수 있었다. 제 1 유량(122) 및 가변 유량(124)의 파티클 제거 효율들의 각각은 약 97.5%이었고, 균등 유량(126)의 파티클 제거 효율은 약 95.4%이었다.
따라서, 본 발명의 기판 세정 방법은 제 1 유량(122) 및 가변 유량(124)의 비등유량 세정 방법 또는 차등유량 세정 방법을 이용하여 파티클 제거 효율을 증가시킬 수 있었다.
도 21은 도 3의 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)의 일 예를 보여준다. 도 22는 도 14의 기판(W)의 중심 영역(C) 상의 제 1 이중 노즐(66)의 일 예를 보여준다. 도 23은 도 14의 기판(W)의 가장자리 영역(E) 상의 제 1 이중 노즐(66)의 일 예를 보여준다.
도 21을 참조하면, 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)는 제 1 스프레이(68)에 대한 제 1 약액(61)의 회전 세정 방법을 포함할 수 있다.
도 21 및 도 22를 참조하면, 제 1 이중 노즐(66)의 제 1 고압 노즐(65)과 제 1 저압 노즐(67)은 기판(W)의 중심 영역(C) 내에서 제 2 방향(69b)의 방향으로 제 1 스프레이(68)를 제 1 약액(61)에 선행하여 이동시킨다(S332). 제 1 약액(61)은 제 1 스프레이(68)으로부터 제 1 방향(69a) 방향으로 배열되고, 상기 제 1 약액(61)과 제 1 스프레이(68)는 상기 제 1 방향(69a)과 반대의 제 2 방향(69b)으로 이동될 수 있다. 기판(W)은 시계 방향으로 회전될 수 있다.
도 21 및 도 23을 참조하면, 제 1 저압 노즐(67)은 가장자리 영역(E) 내에서 제 1 고압 노즐(65)을 중심으로 회전되어 제 1 약액(61)을 제 1 스프레이(68)에 대하여 회전시킨다(S334). 제 1 약액(61)은 기판(W)의 회전 방향과 동일한 방향으로 회진될 수 있다. 기판(W)이 시계 방향으로 회전되면, 제 1 약액(61)은 시계 방향으로 회전될 수 있다. 회전된 제 1 약액(61)은 기판(W)의 가장자리 영역(E) 내에서 제 1 스프레이(68)에 선행하여 시계 방향으로 회전되는 기판(W) 상에 제공될 수 있다. 제 1 약액(61)은 기판(W)의 가장자리 영역(E) 내에서 제 1 스프레이(68)에 선행하여 제공되어 상기 가장자리 영역(E) 내에서 상기 제 1 약액(61)의 두께 차이를 제거시킬 수 있다. 제 1 스프레이(68)는 제 1 약액(61)의 낙하지점의 파티클(11)을 제거하여 세정 작용을 증가시키고, 제 1 약액(61)의 소모 낭비를 감소시킬 수 있다.
다시 도 8 및 도 10을 참조하면, 기판(W)은 브러시들(74) 사이에 제공되고, 단일 노즐(76)은 제 3 약액(81)을 기판(W) 상에 제공한다(S34). 브러시들(74)은 기판(W) 상의 파티클들(11)의 일부를 분리하고, 제 2 약액(71)은 분리된 파티클(11)을 제거하여 상기 파티클(11)과 기판(W)의 흡착(absorption)을 방지할 수 있다.
도 9 및 도 10을 참조하면, 제 3 세정 부(80)의 제 2 이중 노즐(86)은 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)을 기판(W) 상에 제공한다(S36). 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)은 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)과 동일하게 제공될 수 있다. 제 2 스프레이(88)는 제 3 약액(81)보다 선행하여 기판(W)의 중심에서 가장자리까지 제공될 수 있다. 제 3 약액(81)은 파티클(11)을 기판(W)으로부터 분리시키고, 제 2 스프레이(88)는 파티클(11)에 타력을 제공하여 상기 파티클(11)을 기판으로부터 제거할 수 있다. 또한, 제 3 약액(81)과 파티클(11)은 기판(W)의 회전에 의해 제거될 수 있다. 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)은 제 1 거리(D1) 내에 제공될 수 있다. 예를 들어, 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)은 약 7cm 내지 약 12cm의 거리 내에 제공될 수 있다. 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)이 약 7.5cm의 거리 내에 제공될 경우, 파티클 제거 효율은 최대로 증가할 수 있다.
일 예로, 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S36)는 제 1 스프레이(68)와 제 1 약액(61)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S32)와 동일할 수 있다. 일 예로, 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)을 기판(W) 상에 제공하는 단계(S36)는 제 2 스프레이(88)와 제 3 약액(81)의 비 등속 세정 방법, 비등유량 세정 방법, 차등 유량 세정 방법, 또는 제 2 스프레이(88)에 대한 제 3 약액(81)의 회전 세정 방법을 포함할 수 있다.
다시 도 1 및 도 10을 참조하면, 건조 장치(50)는 기판(W) 상의 수분을 제거하여 상기 기판(W)을 건조할 수 있다(S40). 기판(W)은 초임계 유체에 의해 건조될 수 있다. 이와 달리, 기판(W)은 고온의 공기에 의해 건조될 수 있으며, 본 발명은 이에 한정되지 않는다.
이상, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 예를 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)

  1. 기판을 준비하는 단계;
    상기 기판을 연마하는 단계; 및
    상기 기판 상에 탈이온수를 함유하는 스프레이와, 상기 탈이온수에 희석되는 약액을 제공하는 이중 노즐을 이용하여 기판을 세정하는 단계를 포함하되,
    상기 약액과 상기 스프레이는 7cm 내지 12cm의 거리 내에 제공되는 기판 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 스프레이는 상기 약액에 선행하여 제공되는 기판 제조 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계는 상기 약액과 상기 스프레이의 비 등속 세정 방법을 포함하는 기판 제조 방법.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계는:
    상기 기판의 중심 영역 내에서 제 1 속도로 상기 이중 노즐을 이동하는 단계; 및
    상기 중심 영역 외곽의 가장자리 영역 내에서 상기 제 1 속도보다 느린 제 2 속도로 상기 이중 노즐을 이동하는 단계를 포함하는 기판 제조 방법.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계는 상기 약액의 비등유량 세정 방법 또는 차등 유량 세정 방법을 포함하는 기판 제조 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계는:
    상기 기판의 중심 영역 내에서 상기 제 1 약액을 제 1 유량으로 제공하는 단계; 및
    상기 중심 영역 외곽의 가장자리 영역 내에서 상기 제 1 약액을 상기 제 1 유량보다 작은 제 2 유량으로 제공하는 단계를 포함하는 기판 제조 방법.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계는 상기 스프레이에 대한 상기 약액의 회전 세정 방법을 포함하는 기판 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이중 노즐을 이용하여 상기 기판을 세정하는 단계는:
    상기 기판의 중심 영역 내에서 제 1 스프레이를 상기 제 1 약액에 선행하여 이동하는 단계; 및
    상기 중심 영역 외곽의 가장자리 영역 내에서 상기 제 1 스프레이에 대하여 상기 제 1 약액을 회전시키는 단계를 더 포함하는 기판 제조 방법.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 기판이 회전되면, 상기 제 1 약액은 상기 기판의 회전 방향과 동일한 방향으로 회전되는 기판 제조 방법.
  10. 제 1 항에 있어서,
    복수개의 브러시들을 이용하여 상기 기판을 브러싱하는 단계를 더 포함하는 기판 제조 방법.

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