KR20240080763A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR20240080763A
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김태근
최준희
이경민
김용준
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은, 약액이 기판의 패턴에 깊게 침투할 수 있도록 하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로써, 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징; 상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Apparatus for processing substrate and method for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로써, 보다 상세하게는 웨이퍼에 구비된 패턴 내에 약액이 깊게 침투할 수 있도록 하는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체는 확산 공정, 포토 공정, 식각 공정, 증착 공정 등 여러 단계의 공정을 거쳐 제작된다. 이때, 확산 공정, 식각 공정, 연마 공정 등 각 공정과 공정 사이에 세정 공정을 거치게 된다.
세정 공정은, 기판의 패턴이 미세화되는 등 기술이 고도화 되어가고 있는 최근, 반도체의 수율을 높이기 위한 중요한 공정으로, 화학물질처리, 가스, 물리적 방법을 통하여 기판 표면에 있는 불순물을 제거할 수 있다.
이러한 세정 공정을 위하여 다양한 종류의 약액들이 사용될 수 있으며, 약액 공급 장치에서 약액의 농도 및 온도를 조절한 후 기판으로 분사될 수 있다. 약액은 중앙에서 단순 분사되어 회전하는 기판의 원심력에 의하여 외곽으로 이동하고, 기판의 패턴 사이로 침투하게 된다.
그러나, 이러한 방식은 약액이 기판의 패턴 사이를 이동할 때, 패턴의 벽면으로 갈수록 약액에 가해지는 저항력이 커지게 되고, 약액의 침투 깊이에 한계가 생기게 된다. 따라서, 패턴 바닥 부근에 있는 불순물 제거가 어려우며, 기판의 패턴 간격이 좁거나 홀 패턴으로 형성될 경우에 더욱 심해진다는 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 포함하여 여러 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 물리적인 방식이나 화학적인 방식에 의한 기판의 손상을 방지하고, 세정 공정 중 약액이 기판의 패턴 사이로 깊게 침투할 수 있도록 하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 그러나 이러한 과제는 예시적인 것으로, 이에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는, 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징; 상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 1 회전속도를 제어하고, 상기 기판 지지부의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 2 회전속도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 일정한 시간마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이는 500 rpm 내지 750rpm를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 회전속도는 1500 rpm 내지 2000 rpm을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 2 회전속도는 750 rpm 내지 1500 rpm을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제어부는, 상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 방법은, 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징; 상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 상기 하우징 내의 상기 처리 공간에서 상기 기판이 상기 기판 지지부에 지지되도록 로딩되는 기판 로딩 단계; 및 상기 기판의 상면을 향하여 상기 약액을 분사하고, 서로 다른 회전속도로 변화시키면서 상기 기판을 회전함으로써 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계;를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 1 회전속도를 제어하고, 상기 기판 지지부의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 2 회전속도를 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 소정의 시간 간격마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이가 500 rpm 내지 750rpm으로 유지되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 1 회전속도가 1500 rpm 내지 2000 rpm으로 유지되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 2 회전속도가 750 rpm 내지 1500 rpm으로 유지되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계 이후에, 상기 기판의 어느 일부에 물리적으로 부착된 파티클을 제거하기 위해서, 상기 기판 상에 코팅된 상기 약액을 박리하는 단계; 상기 약액이 박리된 상기 기판의 세정하는 단계; 및 세정된 상기 기판을 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판 처리 방법이 제공된다. 상기 기판 처리 방법은, 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징; 상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서, 상기 하우징 내의 상기 처리 공간에서 상기 기판이 상기 기판 지지부에 지지되도록 로딩되는 기판 로딩 단계; 및 상기 기판의 상면을 향하여 상기 약액을 분사하고, 서로 다른 회전속도로 변화시키면서 상기 기판을 회전함으로써 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계;를 포함하고, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서, 상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 1 회전속도를 제어하고, 상기 기판 지지부의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 2 회전속도를 제어하며, 상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 소정의 시간 간격마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어하고, 상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이가 500 rpm 내지 750rpm으로 유지되도록 제어하며, 상기 제 1 회전속도가 1500 rpm 내지 2000 rpm으로 유지되도록 제어하고, 상기 제 2 회전속도가 750 rpm 내지 1500 rpm으로 유지되도록 제어하며, 상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함하며, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함하며, 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계 이후에, 상기 기판의 어느 일부에 물리적으로 부착된 파티클을 제거하기 위해서, 상기 기판 상에 코팅된 상기 약액을 박리하는 단계; 상기 약액이 박리된 상기 기판의 세정하는 단계; 및 세정된 상기 기판을 건조하는 단계;를 더 포함할 수 있다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명의 일 실시예에 따르면, 기판의 상면에 코팅되는 약액 유막의 관성 거동을 이용함으로써, 기판에 구비된 패턴의 손상없이 패턴 사이로 약액이 깊게 침투할 수 있다. 이에 따라, 패턴의 바닥 부근에 있는 불순물을 효율적으로 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 구현할 수 있다.
이외에도, 기판의 세정 공정을 효율적으로 진행하여 기판의 처리 효율 및 품질을 증가시킬 수 있다. 이로 인하여, 기판의 패턴 불량 등으로 발생하였던 비용 및 시간을 감소시킬 수 있는 효과가 있다. 물론 이러한 효과에 의해 본 발명의 범위가 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 개략적인 단면도이다.
도 3 및 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다.
도 4는 도 3에 도시된 약액 코팅 단계(S200)를 상세하게 설명하기 위한 순서도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도이다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법으로 기판에 부착된 파티클을 제거한 결과를 도시한 사진이다.
도 9 내지 도 11은 본 발명의 비교예에 따른 기판 처리 방법으로 기판에 부착된 파티클을 제거한 결과를 도시한 사진이다.
도 12는 종래의 기판 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 여러 실시예들을 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 하기 실시예는 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다. 오히려 이들 실시예들은 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하고, 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다. 또한, 도면에서 각 층의 두께나 크기는 설명의 편의 및 명확성을 위하여 과장된 것이다.
이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 이상적인 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명 사상의 실시예는 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.
도 12는 종래의 기판 세정 방법을 설명하기 위한 도면이다.
먼저, 도 12를 참조하면, 종래의 기판 세정 장치에서는, 물리력을 이용한 파티클 제거 또는 약액의 화학적 작용을 이용한 파티클 제거를 행하고 있었다. 그러나 이들 방법에서는 기판(W)의 표면에 형성된 패턴(T)이 물리력에 의해 손상되거나, 에칭 작용 등에 의해 기판(W)의 하지막이 침식될 우려가 있었다.
구체적으로, 척 상에 기판(W)이 배치되고, 어느 일부에 파티클(P)이 부착된 기판(W; Particles on wafer)을 회전시키면서 약액(C)을 토출한다. 약액(C)은 휘발성분을 포함하고 있으며, 기판(W) 상에 톱 크트막을 형성하기 위한 성막용 처리액을 이용할 수 있으며, 상기 처리액은 레지스트막에의 액침액의 침투를 방지하기 위하여 레지스트막의 상면에 도포되는 보호막이다. 액침액은, 예를 들면 리소그래피 공정에서의 액침 노광에 이용되는 액체이다. 그러나, 상기 실시예에 의해 약액(C)의 종류가 한정되지는 않는다.
약액(C)은 기판(W)의 중앙에서 단순하게 토출되며, 기판(W)이 회전함에 따라 원심력에 의해 약액(C)이 외곽으로 이동하면서 기판(W)에 구비된 패턴(T) 내부를 충전(Coat; film coating)하게 된다. 이때, 기판(W)의 회전속도가 동일할 경우 기판(W)의 외곽부분으로 갈수록 원심력이 증가하기 때문에 약액(C)이 외곽쪽으로 몰리는 현상이 발생하게 된다. 또, 강해진 원심력으로 인해 약액(C)이 상기 패턴(T)을 충분히 채우지 못하고 밖으로 빠져나가려는 물리적 현상이 발생한다.
특히, 기판(W)이 회전할 때, 상기 회전속도는 일정한 속도(정속 회전)로 회전시키기 때문에 기판(W)에 구비된 패턴(T) 내에 약액(C)이 깊이 침투하지 못하는 현상이 발생하게 된다. 이렇게 패턴(T)의 하면과 약액(C) 사이의 갭(GAP)이 발생한 상태에서 약액(C)에 함유된 휘발성분이 휘발되어 제거되면서 고체화가 수행된다.
이후에 약액(C)이 코팅된 기판(W)의 중앙에서 식각액(E)을 토출하여 파티클(P)과 화학적 반응에 의해 고착화된 약액을 기판(W)으로부터 제거(Remove; Removing with film)한다. 이후에 기판(W)의 중앙에서 린스액(R)을 토출하여 기판(W)을 세정(Rinse)하고, 건조(Dry) 과정을 통해 파티클(P)이 제거된 기판(W)을 후속 공정으로 이송시킨다. 상기 세정 공정시 기판(W)은 계속 회전될 수 있다.
한편, 세정 효율은 상기 패턴(T) 사이에 약액 충전률에 크게 의존하게 된다. 즉, 약액 충전률이 높을수록 세정 효율이 높아지게 된다. 그러나 종래 기술의 경우, 상술한 물리적 현상에 의해 기판(W)의 외곽으로 갈수록 충전률이 낮아질 수밖에 없다. 이 현상으로 인해 기판(W)의 불균일한 세정을 초래하고, 이는 반도체 수율에 큰 문제를 야기할 수 있다.
또한, 상기 약액 충전률은 기판(W)의 회전속도에 영향을 받으며, 상기 회전속도가 일정속도보다 느리게 제어될 경우 약액(C)이 수축됨에 따라 패턴(T)의 하부 영역을 채우지 못한다. 반면, 상기 기판(W)의 회전속도가 일정속도보다 빠르게 제어될 경우 수축방향은 약액(C)이 비스듬하게 몰리는 형상으로 패턴(T)의 하부 영역까지 채워질 수 있다. 이때, 약 60% 정도의 침입률을 보여주지만 형성된 약액에 의한 막은 수축 방향이 일측으로 치우치게 되어 빈 공간의 파티클(P)을 제거하기 어렵다.
이를 해결하기 위해서, 본 발명에서는 물리적 또는 화학적 기판 처리 방법으로 인한 패턴 손상을 최소화할 수 있으며, 기판의 중앙부분과 외곽부분의 충전률 구배를 줄일 수 있도록, 약액 코팅 과정에서 기판(W)의 회전속도를 고속과 저속으로 가변함으로써 패턴 내부에 깊숙하게 위치한 파티클도 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 설비를 나타내는 개략적인 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스 모듈(100), 공정 처리 모듈(200)을 포함한다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(120), 이송 프레임(140)을 포함한다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 및 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 배열될 수 있다. 본 명세서에서, 로드 포트(120), 이송 프레임(140) 및 공정 처리 모듈(200)이 배열된 방향을 제1 방향(12)(또는, x축 방향), 상부에서 볼 때 제1 방향(12)과 수직한 방향을 제2 방향(14)(또는, y축 방향), 제1, 2 방향(12, 14)을 포함한 평면(xy 평면)과 수직한 방향을 제3 방향(16)(또는, z축 방향)이라 지칭한다.
로드 포트(120)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 복수의 로드 포트(120)는 제2 방향(14)을 따라 배치될 수 있다. 로드 포트(120)의 개수는 공정 처리 모듈(200)의 공정 효율, 생산 효율 등에 따라 증감할 수 있다. 캐리어(130)는 FOUP(Front Opening Unified Pod)이 사용될 수 있고, 캐리어(130) 내부에는 복수의 기판(W)들을 수평하게 수납하기 위한 슬롯이 형성될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)은 버퍼 유닛(220), 이송 하우징(240), 공정 하우징(260)를 포함한다. 이송 하우징(240)는 제1 방향(12)에 평행하게 연장 형성되고, 길이 방향의 양측에 공정 하우징(260)들이 배치될 수 있다. 또한, 공정 하우징(260)들 중 일부는 적층되게 배치될 수 있다. 한편, 공정 하우징(260)들은 이송 하우징(240)의 일측에만 배치될 수도 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 하우징(240) 사이에 배치되고, 이송 프레임(140)과 이송 하우징(240) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220) 내부에는 기판(W)이 배치되는 슬롯이 형성된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140) 및 이송 하우징(240)와 개방되거나, 개폐가 가능하도록 형성될 수 있다.
이송 프레임(140)은 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송할 수 있다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142) 및 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 제2 방향(14)에 평행하게 연장 형성되고, 인덱스 로봇이(144)이 설치되어 제2 방향(14)을 따라 이동될 수 있다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 인덱스암(144c)을 포함한다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합되고, 베이스(144a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동가능하고 회전가능하게 설치된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수가 제공되어 각각 개별 구동될 수 있다. 각각의 인덱스암(144c)은 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200), 또는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송시 사용될 수 있다.
이송 하우징(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 하우징(260) 간에, 또는 공정 하우징(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 하우징(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 제1 방향(12)에 평행하게 연장 형성되고, 메인 로봇(244)이 설치되어 제1 방향(12)을 따라 이동될 수 있다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 메인암(244c)을 포함한다. 베이스(244a)는 가이드 레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합되고, 베이스(244a) 상에서 제3 방향(16)을 따라 이동가능하고 회전가능하게 설치된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수가 제공되어 각각 개별 구동될 수 있다.
공정 하우징(260)에는 기판(W)에 대해 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)[도 2 참조]가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 공정에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 한편, 각각의 공정 하우징(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있고, 동일한 그룹에 속하는 공정 하우징(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수도 있다.
기판 처리 장치(300)[도 2 참조]는 기판(W)을 가열 처리하는 가열 공정 및 냉각 처리하는 냉각 공정을 수행할 수 있다. 또, 기판 처리 장치(300)[도 2 참조]는 기판(W)을 액 처리하는 세정 공정을 수행할 수 있다. 또한, 본 명세서에서는 기판 처리 장치(300)를 코팅 장치 혹은 세정 장치로 예시하여 설명하지만, 이에 한정되지 않으며, 기판 처리 장치는 가열 장치, 식각 장치, 포토리소그래피 장치 등도 적용 가능함을 밝혀 둔다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(300)를 보여주는 개략적인 단면도이고, 도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분사부를 개략적으로 확대하여 나타낸 단면도이다.
기판 처리 장치(300)는 기판(W) 상에 감광액(Photoresist)을 도포하는 코팅 장치로 사용되거나, 혹은 기판(W)의 세정 장치로 사용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(310), 처리 용기부(320), 승강부(330), 기판 지지부(340), 지지 구동부(350), 베이스부(360), 액 토출부(370), 기류 공급부(380)를 포함한다.
하우징(310)은 내부 공간을 제공한다. 하우징(310)의 일측은 개구(미도시)가 형성되어 기판(W)이 반출입되는 통로로 사용될 수 있다. 개구에는 도어(미도시)가 설치되어 개구를 개폐할 수 있다. 기판 처리 공정시에 개구가 차단되어 하우징(310) 내부 공간이 밀폐된다. 하우징(310)의 일측에는 배기구(315, 316)가 형성되어, 하우징(310) 내에 형성된 기류가 외부로 배기될 수 있다.
처리 용기부(320)는 기판 처리 공정이 수행되는 공간을 제공한다. 처리 용기부(320)는 상부가 개방된다. 처리 용기부(320)는 복수의 회수통(322, 324, 326)을 포함한다. 본 발명의 일 실시예에서는 3개의 제1, 2, 3 회수통(322, 324, 326)을 가지는 것을 상정하여 설명하지만, 회수통의 개수는 증감 가능하다. 회수통(322, 324, 326)은 상하 방향[또는, 제3 방향(16)]을 따라 이격 배치되게 제공된다. 또한, 회수통(322, 324, 326)은 상하로 적층될 수 있게 제공된다. 각각의 제1 회수통(322), 제2 회수통(324), 제3 회수통(326)은 공정에 사용된 처리 액 중 서로 상이한 처리 액을 회수할 수 있다. 처리 용기부(320)에는 상하 방향[또는, 제3 방향(16)]으로 형성되어 기판 처리를 마친 처리 액이 유입될 수 있는 적어도 하나의 유입 공간(R1, R2, R3)이 제공된다.
제1 회수통(322)은 기판 지지부(340)를 둘러싸고, 제2 회수통(324)은 제1 회수통(322)을 둘러싸며, 제3 회수통(326)은 제2 회수통(324)을 둘러싸도록 배치될 수 있다. 회수통(322, 324, 326)은 환형의 링 형상으로 제공된다. 제1 회수통(322)의 내측 공간(R1), 제1 회수통(322)과 제2 회수통(324)의 사이 공간(R2), 제2 회수통(324)과 제3 회수통(326)의 사이 공간(R3)은 처리 액이 유입되는 유입 공간(R1, R2, R3)으로 기능한다. 각각의 회수통(322, 324, 326)은 저면부 아래로 각각의 회수관이 연장되어, 유입 공간(R1, R2, R3)에 유입된 처리 액이 배출될 수 있다. 배출된 처리 액은 외부의 처리 액 재생 시스템(미도시)을 통해 재사용될 수 있다.
승강부(330)는 회수통(322, 324, 326)에 결합되어 회수통(322, 324, 326)을 승강시킨다. 제1 승강부(332)는 제1 회수통(322), 제2 승강부(334)는 제2 회수통(324), 제3 승강부(336)는 제3 회수통(326)에 각각 연결된다. 각각의 승강부(332, 334, 336)는 각각의 구동 유닛(333, 335, 337)에 연결되어 상하 이동에 대한 구동력을 전달받을 수 있다. 승강부(330)는 각각의 회수통(322, 324, 326)의 높이를 제어하여 유입 공간(R1, R2, R3)의 크기, 높이, 위치 등을 조절할 수 있다.
기판 지지부(340)는 하우징(310)의 내부 공간(312)에서 기판(W)을 지지하고 회전시킨다. 상기 내부 공간(312)은 기판(W)을 처리하는 처리 공간으로 이해될 수 있다. 기판 지지부(340)는 회전 지지판(341), 고정 지지판(342)을 포함한다.
회전 지지판(341)은 상부에서 바라볼 때 대략 원형의 상부 테두리를 가진다. 회전 지지판(341)은 고정 지지판(342)의 외측 영역에 위치된다. 회전 지지판(341)은 지지 구동부(350)에 의해 회전된다. 회전 지지판(341) 상에는 지지핀(346), 척핀(347)이 제공된다. 고정 지지판(342)은 상부에서 바라볼 때 대략 원형의 상부 테두리를 가진다. 고정 지지판(342)은 기판 지지부(340)의 중앙 영역에 위치된다.
지지 구동부(350)는 기판 지지부(340)를 회전시키거나 승강시킬 수 있다. 지지 구동부(350)는 기판 지지부(340) 회전 지지판(341)에 연결된다. 지지 구동부(350)는 구동축부(352) 및 구동기(354)를 포함한다. 구동축부(352)는 구동기(354)에 의해 회전되어 회전 지지판(341)이 회전되게 한다. 또한, 구동기(354)에 의해 구동축부(352)가 상하 방향으로 이동되거나 신축되어 기판 지지부(340)의 높이가 조절될 수 있다.
베이스부(360)는 처리 용기부(320)를 감싸며 상부가 개방된 원통 형상으로 제공된다. 베이스부(360)는 바닥부(361)와 벽부(363)를 포함한다. 베이스부(360)는 컵 형상으로 제공된다. 바닥부(361)는 원판 형상으로 제공되고 배기관(365)이 연결될 수 있다. 벽부(363)는 바닥부(361)의 측단으로부터 수직한 방향으로 연장된다. 베이스부(360)는 내산성이 높은 수지 소재로 제공될 수 있다. 베이스부(360)는 실질적으로 처리 용기부(320)의 전체의 외벽으로 기능한다.
액 토출부(370)[또는, 전면 액 토출부(370)]는 기판 처리 공정시 기판(W)으로 처리 액을 공급한다. 액 토출부(370)는 기판(W)의 전면으로 처리 액을 공급한다. 액 토출부(370)는 처리 액을 공급할 수 있는 노즐(372) 및 배관(374)으로 구성되며, 액 토출부(370)의 일단은 약액 공급 장치(미도시)에 연결된다. 배관(374)의 어느 일부에는 처리 액 내에 잔존하는 버블(bubble)을 제거할 수 있도록 버블 제거 배관(376)이 연결된다.
일 예로서, 감광액과 같은 처리 액이 액 토출부(370)에 구비된 노즐(372)에서 토출되어 기판(W) 전면 상에 코팅될 수 있다. 다른 예로서, 약액, IPA와 같은 유기 용제가 액 토출부(370)에 구비된 노즐(372)에서 토출되어 기판(W) 전면을 세정하거나, 건조시킬 수 있다.
기류 공급부(380)는 하우징(310)의 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급부(380)는 팬(382), 기류 공급 라인(384), 필터(386)을 포함한다. 팬(382)은 하우징(310) 상부에 설치되어 하우징(310) 내부 공간에 하강 기류를 형성한다. 기류 공급 라인(384)은 외부의 에어를 하우징(310)에 공급한다. 필터(386)는 에어에 포함된 불순물을 필터링한다.
배기구(315, 316)는 가스 배기 장치(미도시)와 연결된다. 각각의 배기구(315, 316)는 가스 배기 장치(미도시)의 메인 배기 라인(미도시)에 각각 연결된다. 또한, 복수의 기판처리 장치(300)들의 배기구(315, 316)가 가스 배기 장치(미도시)의 메인 배기 라인(미도시)에 각각 연결될 수 있다. 도 3에서는 두개의 배기구(315, 316)를 예시하지만, 약액 종류, 공정 부산물의 종류 등에 따라 배기구의 개수는 증감 가능하며 각각의 배기구가 가스 배기 장치(미도시)의 메인 배기 라인(미도시)으로 연결될 수 있다.
기판 처리 장치(300)는, 제어부(미도시)를 더 포함할 수 있으며, 제어부(미도시)는 기판 처리 장치(300)에서 공정순서에 맞게 기판(W)을 처리할 수 있도록 제어하는 기능을 수행한다.
제어부(미도시)는, 기판(W) 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 기판 지지부(340)의 회전속도 변화로 기판(W) 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 기판 지지부(340)에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가할 수 있다. 제어부(미도시)는, 상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 기판 지지부(340)의 제 1 회전속도를 제어하고, 기판 지지부(340)의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 기판 지지부(340)의 제 2 회전속도를 제어할 수 있다.
또한, 제어부(미도시)는, 상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 일정한 시간마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이는 500 rpm 내지 750rpm를 포함할 수 있다. 상기 제 1 회전속도는 1500 rpm 내지 2000 rpm을 포함하고, 상기 제 2 회전속도는 750 rpm 내지 1500 rpm을 포함할 수 있다.
또한, 제어부(미도시)는, 상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가할 수 있다. 예를 들어, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함할 수 있으며, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함할 수 있다.
이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 상술한 기판 처리 장치(300)를 이용하는 기판 처리 방법에 대해 구체적으로 상술하도록 한다.
도 3 및 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이고, 도 4는 도 3에 도시된 약액 코팅 단계(S200)를 상세하게 설명하기 위한 순서도이며, 도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위해 개략적으로 도시한 단면도이다.
먼저, 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 기판 처리 방법은 기판 로딩 단계(S100) 및 약액 코팅 단계(S200)를 포함한다. 상기 기판 처리 방법은 상술한 기판 처리 장치(300)를 이용할 수 있으며, 하우징(310) 내의 처리 공간(312)에서 기판(W)이 기판 지지대(340)에 지지되도록 로딩되는 기판 로딩 단계를 포함할 수 있다.
기판 로딩 단계(S100)는, 이동 유닛을 통하여 기판(W)이 하우징(310) 내로 수용되도록 기판(W)을 이동하는 기판 이동 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 이동 유닛은 상하방향 또는 좌우방향 또는 모든 방향으로 움직일 수 있도록 형성될 수 있다.
일반적으로, 폴리머 용액을 기반으로 한 약액(C)을 이용하여 기판(W) 세정 시, 기판(W)에 구비된 미세 패턴(T) 내부로 약액(C)의 침투가 충분히 이루어지지 않을 가능성이 있다.
이를 위해서 본 발명에서는 도 4에 도시된 바와 같이, 기판(W)이 하우징(310) 내로 로딩된 이후에 기판(W)의 어느 일면 상에 약액(C)을 분사한 이후에 서로 다른 회전속도로 변화시키면서 기판(W)을 회전(S220)함으로써 기판(W) 상에 약액을 코팅하는 단계(S200)를 수행할 수 있다.
먼저, 하우징(310) 내로 기판(W)이 로딩된 이후에 기판(W) 상에 약액(C)을 공급하는 단계(S210)를 수행할 수 있다. 약액(C)의 공급은 액 토출부(370)에 구비된 노즐(372)을 통해서 이루어지며, 기판(W) 상에 일정량의 약액(C)을 분사할 수 있다. 상기 약액(C)의 양은 기판(W)의 크기 및 약액(C)의 종류 등에 따라 상이하게 제어될 수 있다.
약액 공급 단계(S210)는, 약액 공급원(320)으로부터 펌프를 통하여 약액(C)이 공급되는 약액 공급 단계 및 공급된 약액 (C)이 약액 공급라인을 통하여 분사구(310)까지 이동되는 약액 이동 단계를 포함할 수 있다. 예컨대, 약액 공급 단계는, 약액 공급원(320)으로부터 약액(C)이 공급되기 전 약액(C)의 양을 조절하는 약액 조절 단계를 포함할 수 있다. 이렇게 열 전달매체(M) 보다 상대적으로 낮은 온도의 약액(C)을 기판(W) 상에 도포하여 열 전달매체(M)의 체적 감소를 유도할 수 있다.
약액(C)을 도포할 경우, 기판 지지부(340)에 의해 기판(W)은 회전될 수 있다. 이때, 기판(W)의 회전은 약액(C)의 도포와 동시에 수행될 수 있다. 이는 기판(W)의 온도가 상승된 상태에서 약액(C)이 도포되기 이전에 기판(W)이 회전하게 되면 기판(W)의 회전력에 의해 온도가 낮아질 수 있기 때문이다. 본 발명에서는 기판(W) 상에 약액(C)이 분사된 이후에 서로 다른 회전속도로 기판(W)을 회전시키는 단계(S220)를 수행할 수 있다.
예컨대, 제어부(미도시)에서, 상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 기판 지지부(340)의 제 1 회전속도를 제어하고, 기판 지지부(340)의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 기판 지지부(340)의 제 2 회전속도를 제어할 수 있다.
상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 소정의 시간 간격마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어할 수 있다. 여기서, 상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이가 500 rpm 내지 750rpm으로 유지되도록 제어할 수 있다. 바람직하게는, 상기 제 1 회전속도와 제 2 회전속도 사이의 갭은 550rpm 내지 650rpm으로 유지될 수 있다.
만약, 상기 제 1 회전속도와 제 2 회전속도 사이의 갭이 500rpm 미만일 경우, 본 발명에서 요구하는 약액 침투 효과는 현저히 감소될 수 있다. 반면, 상기 갭이 750rpm 초과일 경우, 회전속도의 차가 커짐에 따라 약액이 코팅 과정에서 건조에 의한 고체화가 빠르게 진행될 수 있기 때문에 기판(W) 상에 약액(C)의 코팅이 적절하게 이루어지지 못할 수 있다.
또한, 상기 제 1 회전속도가 1500 rpm 내지 2000 rpm으로 유지되도록 제어할 수 있으며, 상기 제 2 회전속도가 750 rpm 내지 1500 rpm으로 유지되도록 제어할 수 있다. 상기 회전속도는 2000rpm을 초과하여 기판(W)이 회전될 경우 고체화가 빠르게 진행되어 패턴 내에 약액이 침투할 시간이 부족해지게 되고, 반면, 750rpm 미만으로 기판(W)이 회전될 경우 원심력에 의한 약액이 이동되기 어려워져 기판(W)의 외곽부분에는 약액(C)의 코팅이 원활하게 진행되지 못하게 된다.
따라서, 제 1 회전속도 및 제 2 회전속도는 모두 750rpm 내지 2000rpm 범위내에서 조절되되, 약액(C)의 유체가 관성 거동을 하기 위해서는 일정 수준만큼 속도차이에 의한 갭(gap)이 필요하기 때문에 상기 범위로 제어되어야 한다. 바람직하게는, 상기 제 1 회전속도 및 제 2 회전속도는 800rpm 내지 1800rpm 범위내에서 제어될 수 있다.
또한, 제어부(미도시)에서, 상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가할 수 있으며, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함할 수 있다.
구체적으로, 약액 코팅 과정 중 기판(W)의 회전속도를 고속에서 저속 혹은 저속에서 고속으로 변환시키면서 기판(W)에 구비된 패턴(T)으로 약액(C)을 침입시켜 상기 패턴(T) 내에 존재하는 갭(gap)을 약액(C)으로 채울 수 있다.
일 예로서, 도 5의 왼쪽 도면을 참조하면, 기판(W) 상에 약액(C)이 분사됨과 동시에 제 1 회전속도로 기판 지지부(340)를 제어하여 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 이때, 회전 가속을 통해 약액(C) 유체가 기판(W)에 구비된 패턴(T)의 벽면에 밀착될 수 있다.
이후에 기판(W)의 회전을 정지시키지 않은 상태에서 상기 제 1 회전속도보다 상대적으로 느린 제 2 회전속도로 기판 지지부(340)를 제어하여 기판(W)의 회전속도를 감속할 수 있다. 도 5의 가운데 도면을 참조하면, 기판(W)의 회전속도가 감속됨에 따라 기판(W) 상에 도포된 약액(C) 유체에 관성 거동이 발생되면서 패턴(T) 내에 존재하던 기체(V)를 외부로 배출하게 된다. 이때, 배출된 기체(V)의 양만큼 패턴(T)의 하부 영역으로 약액(C)이 채워지게 된다.
여기서, 상기 관성 거동은 외부에서 힘이 가해지지 않는 한 물체가 보유한 자기의 운동 상태를 그대로 유지하려는 것으로서, 기판(W)의 회전방향을 따라 빠르게 이동되던 약액(C) 유체가 기판(W)의 회전속도가 감속됨에 따라 상대적으로 기판(W)의 회전방향과 반대방향으로 약액(C) 유체가 힘을 받는 것을 의미한다.
도 5의 오른쪽 도면을 참조하면, 제 2 회전속도만큼 감속된 기판(W)을 다시 상기 제 1 회전속도로 빠르게 제어하면, 기판(W)의 회전가속을 통해 약액(C) 유체가 패턴(T)의 벽면에 밀착되면서 처음 약액(C)이 패턴(T)을 채울때보다 상대적으로 더 깊이 채워지게 된다.
기판(W)을 제 1 회전속도로 소정의 시간만큼 가속시킨 후 제 2 회전속도로 소정의 시간만큼 감속시키는 과정을 하나의 단위 사이클로 가정하면, 상기 단위 사이클을 적어도 2회 이상 반복하여 패턴(T) 내 약액 침투율을 70% 이상으로 높일 수 있다.
다른 예로서, 기판(W) 상에서 약액(C) 유체의 관성 거동을 보다 향상시키기 위해서, 기판(W)을 제 1 회전속도로 회전시킨 후 제 2 회전속도로 가변한 뒤 다시 제 1 회전속도로 가변하는 것이 아니라, 상기 제 1 회전속도보다 더 빠른 제 3 회전속도로 가변할 수 있다. 이후에 기판(W)의 회전속도를 감속할 경우, 상기 제 2 회전속도보다 더 느린 제 4 회전속도로 가변할 수 있다. 이때, 상기 제 3 회전속도와 제 4 회전속도 사이의 갭 차이는 500rpm 내지 750rpm 에 포함되도록 제어되어야 한다.
또 다른 예로서, 기판(W)의 회전속도를 제 1 회전속도에서 상기 제 1 회전속도보다 느린 제 2 회전속도로 제어하고, 상기 제 2 회전속도에서 상기 제 1 회전속도보다 빠른 상기 제 3 회전속도로 제어한 뒤, 상기 제 3 회전속도에서 상기 제 2 회전속도로 제어하는 구성도 가능하다.
즉, 상기 제 1 회전속도와 제 3 회전속도, 상기 제 2 회전속도와 제 4 회전속도는 서로 상이하게 제어될 수도 있으며, 또는 서로 동일한 속도로 각각 제어될 수 있다. 상기 회전속도들의 범위는 기판 처리 장치(300) 내에 구비된 기판 지지부(340)의 회전 구동부의 제어에 따라 적절하게 조절될 수 있다.
다시 도 4를 참조하면, 상기 기판의 어느 일부에 물리적으로 부착된 파티클을 제거하기 위해서, 기판(W)의 고속회전 및 저속회전을 반복하여 수행함으로써 기판(W) 상에 약액(C)을 코팅하는 단계(S220) 이후에 기판(W) 상에 코팅된 약액(C)을 박리하는 단계(S230)를 수행할 수 있다. 기판(W)의 중앙에 식각액(E)을 분사하면서 약액(C)을 박리할 수 있다.
이후에 기판(W)의 중앙에 린스액을 분사하면서 기판(W)을 세정하는 단계(S240)를 수행하고, 연속해서 세정된 기판(W)을 건조하는 단계(S250)를 수행할 수 있다. 이때, 박리 공정(S230), 세정 공정(S240) 및 건조 공정(S250)가 수행되는 동안 기판(W)은 정지하지 않은 상태로 계속 회전시키면서 공정이 수행될 수 있다.
이하에서는, 본 발명의 이해를 돕기 위한 실시예들을 설명한다. 다만, 하기의 실험예들은 본 발명의 이해를 돕기 위한 것일 뿐, 본 발명이 아래의 실시예들만으로 한정되는 것은 아니다.
본 발명의 실시예로서, 기판(W) 상에 약액을 분사한 후 기판(W)을 1800rpm으로 5초동안 회전시키다가 1100rpm으로 5초동안 회전시켰으며, 이 과정을 3회 반복하여 기판(W) 상에 약액(C)을 코팅하였다. 이후에 패턴(T) 내 약액침투율과 기판(W)에 부착된 파티클(P) 제거율을 테스트하였다. 반면, 이와 비교하기 위한 본 발명의 비교예로서, 기판(W) 상에 상기 약액을 동일하게 분사한 후 기판(W)을 1500rpm으로 30초동안 회전시켜 기판(W) 상에 약액(C)을 코팅하였다. 이후에 동일한 방식으로 패턴(T) 내 약액침투율과 기판(W)에 부착된 파티클(P) 제거율을 테스트하였다.
도 6 내지 도 8은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법으로 기판에 부착된 파티클을 제거한 결과를 도시한 사진이고, 도 9 내지 도 11은 본 발명의 비교예에 따른 기판 처리 방법으로 기판에 부착된 파티클을 제거한 결과를 도시한 사진이다.
먼저, 도 6 내지 도 8을 참조하면, 본 발명의 실시예 샘플에서, 패턴(T) 내 약액 침투율은 70% ~ 80% 수준을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 또, 이에 따른 파티클(P) 제거율도 99%로 높은 것을 확인할 수 있었다. 특히, 45nm 이하 파티클(P)의 제거율이 높아짐에 따라 기판(W)의 회전속도 가변 효과가 있음을 확인할 수 있었다.
반면, 도 9 내지 도 11을 참조하면, 본 발명의 비교예 샘플에서, 패턴(T) 내 약액 침투율은 50% ~ 60% 수준을 만족하는 것을 확인할 수 있었다. 또, 이에 따른 파티클(P) 제거율도 94%로 본 발명의 실시예 샘플 대비 낮은 것을 확인할 수 있었다. 45nm를 초과하는 크기를 갖는 파티클(P)은 대부분 제거되었으나, 45nm 이하 파티클(P), 공정 중 패턴에 재흡착된 파티클, 또, 박리 효과 부족에 따른 폴리머 잔여물(residue)들이 기판(W) 상에 잔류하는 것으로 확인되었다.
따라서, 본 발명에 따른 실시예에 의하면, 경화성 고분자 약액의 코팅 공정을 이용한 세정과정에서 기판(W)의 회전속도를 고속과 저속으로 반복해서 전환함으로써, 약액의 유막에 관성 거동을 발생시켜 패턴의 빈공간에 존재하는 기체를 제거하여 약액 침입률을 향상시켜 효과적으로 기판을 세정할 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
10: 기판 처리 설비
100: 인덱스 모듈
200: 공정 처리 모듈
300: 기판 처리 장치
370: 액 토출부
372: 노즐
374: 배관
376: 버블 제거 배관
379: 버블 배기구
379B: 약액 배출 방지부
380: 기류 공급부

Claims (20)

  1. 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징;
    상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부;
    상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 1 회전속도를 제어하고, 상기 기판 지지부의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 2 회전속도를 제어하는,
    기판 처리 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 일정한 시간마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어하는,
    기판 처리 장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이는 500 rpm 내지 750rpm를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  5. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 회전속도는 1500 rpm 내지 2000 rpm을 포함하는,
    기판 처리 장치.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 2 회전속도는 750 rpm 내지 1500 rpm을 포함하는,
    기판 처리 장치.
  7. 제 1 항에 있어서,
    상기 제어부는,
    상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가하는,
    기판 처리 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함하는,
    기판 처리 장치.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함하는,
    기판 처리 장치.
  10. 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징; 상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 하우징 내의 상기 처리 공간에서 상기 기판이 상기 기판 지지부에 지지되도록 로딩되는 기판 로딩 단계; 및
    상기 기판의 상면을 향하여 상기 약액을 분사하고, 서로 다른 회전속도로 변화시키면서 상기 기판을 회전함으로써 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계;를 포함하는,
    기판 처리 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 1 회전속도를 제어하고, 상기 기판 지지부의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 2 회전속도를 제어하는,
    기판 처리 방법.
  12. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 소정의 시간 간격마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어하는,
    기판 처리 방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이가 500 rpm 내지 750rpm으로 유지되도록 제어하는,
    기판 처리 방법.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 1 회전속도가 1500 rpm 내지 2000 rpm으로 유지되도록 제어하는,
    기판 처리 방법.
  15. 제 12 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 2 회전속도가 750 rpm 내지 1500 rpm으로 유지되도록 제어하는,
    기판 처리 방법.
  16. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가하는,
    기판 처리 방법.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함하는,
    기판 처리 방법.
  18. 제 10 항에 있어서,
    상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함하는,
    기판 처리 방법.
  19. 제 10 항에 있어서,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계 이후에,
    상기 기판의 어느 일부에 물리적으로 부착된 파티클을 제거하기 위해서, 상기 기판 상에 코팅된 상기 약액을 박리하는 단계;
    상기 약액이 박리된 상기 기판의 세정하는 단계; 및
    세정된 상기 기판을 건조하는 단계;를 더 포함하는,
    기판 처리 방법.
  20. 기판을 처리할 수 있는 처리 공간을 형성하는 하우징; 상기 처리 공간에서 회전축을 기준으로 회전 가능하게 설치되고, 상기 기판이 지지되도록 형성되는 기판 지지부; 상기 기판 지지부의 상측에 형성되고, 상기 척에 지지되는 상기 기판의 상면을 향하여 약액을 분사하는 약액 공급부; 및 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 공정에서, 상기 기판 지지부의 회전속도 변화로 상기 기판 상에 코팅되는 약액에 관성 거동을 발생시킬 수 있도록, 상기 기판 지지부에 서로 다른 회전속도를 가지는 제 1 회전 제어 신호 및 제 2 회전 제어 신호를 반복적으로 인가하는 제어부;를 포함하는 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 하우징 내의 상기 처리 공간에서 상기 기판이 상기 기판 지지부에 지지되도록 로딩되는 기판 로딩 단계; 및 상기 기판의 상면을 향하여 상기 약액을 분사하고, 서로 다른 회전속도로 변화시키면서 상기 기판을 회전함으로써 상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계;를 포함하고,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계에서,
    상기 제 1 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 1 회전속도를 제어하고, 상기 기판 지지부의 회전 동작을 정지하지 않은 상태에서 상기 제 2 회전 제어 신호를 인가하여 상기 기판 지지부의 제 2 회전속도를 제어하며,
    상기 제 1 회전 제어 신호 및 상기 제 2 회전 제어 신호를 소정의 시간 간격마다 주기적으로 반복하여 인가하도록 제어하고,
    상기 제 1 회전속도 및 상기 제 2 회전속도에 대한 차이가 500 rpm 내지 750rpm으로 유지되도록 제어하며, 상기 제 1 회전속도가 1500 rpm 내지 2000 rpm으로 유지되도록 제어하고, 상기 제 2 회전속도가 750 rpm 내지 1500 rpm으로 유지되도록 제어하며,
    상기 제 1 회전 제어 신호를 제 1 시간 동안 인가한 후, 상기 제 2 회전 제어 신호를 제 2 시간 동안 인가하고, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 동일한 시간을 포함하며, 상기 제 1 시간 및 상기 제 2 시간은 1초 내지 5초를 포함하며,
    상기 기판 상에 약액을 코팅하는 단계 이후에, 상기 기판의 어느 일부에 물리적으로 부착된 파티클을 제거하기 위해서, 상기 기판 상에 코팅된 상기 약액을 박리하는 단계; 상기 약액이 박리된 상기 기판의 세정하는 단계; 및 세정된 상기 기판을 건조하는 단계;를 더 포함하는,
    기판 처리 방법.
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