WO2017014416A1 - 공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법 - Google Patents

공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법 Download PDF

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WO2017014416A1
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chamber
substrate
liquid
treatment
cleaning
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조윤선
김한옥
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주식회사 제우스
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Definitions

  • the present invention relates to a substrate processing apparatus and processing method, such as a semiconductor wafer, and more particularly to a process separation type substrate processing apparatus and processing method that can be performed in another chamber by separating the liquid processing process and the cleaning process, such as the etching process. It is about.
  • a semiconductor device is formed through various processes such as a photo process, an etching process, an ion implantation process, and a deposition process for a substrate such as a silicon wafer. .
  • a cleaning process is performed to remove various contaminants attached to the substrate in each process.
  • the cleaning process is a chemical treatment process that removes contaminants on the substrate with a chemical, a wet cleaning process that removes the chemical remaining on the substrate with pure water, and a substrate by supplying a dry fluid. And a drying process to remove the pure water remaining on the surface.
  • an etching process is performed by forming a resist film on a substrate to be formed on a substrate in a predetermined pattern so that etching, ion implantation, or the like is performed on the substrate to be processed using the resist film as a mask.
  • the resist film thus formed is removed from the substrate.
  • Substrate processing method for the process can be largely divided into dry (Wry) processing method and wet (Wet) processing method, among which the wet processing method is a method using a variety of chemical liquid, a batch for processing a plurality of substrates at the same time It is divided into a batch type device and a single wafer type device that processes substrates in sheet units.
  • the batch processing apparatus removes contaminants by immersing a plurality of substrates at once in a cleaning tank containing a cleaning liquid.
  • the conventional batch processing apparatus has a disadvantage in that it is not easy to cope with the trend of increasing the size of the substrate, and the use of the cleaning solution is large.
  • the batch type wafer cleaning method cleans a plurality of wafers at one time, so the cleaning time is short and the throughput is high, and thus the production efficiency is high, but the cleaning efficiency decreases due to cross contamination between the wafers. After treatment, there is a problem that the process result is not uniform and a large amount of the cleaning liquid is used, causing cost and environmental pollution.
  • the single wafer cleaning method is a method for cleaning a single wafer using a small amount of cleaning liquid, and the cleaning efficiency is low. Since the process is uniform and the cleaning proceeds in a high clean atmosphere, the cleaning efficiency is high.
  • the single wafer processing apparatus is a method of processing by a single substrate unit, by spraying the processing liquid and the cleaning liquid or dry gas on the surface of the substrate rotated at high speed, by using the centrifugal force by the rotation of the substrate and the pressure according to the injection of the cleaning liquid Etching and cleaning are performed by a spinning method that removes the.
  • the sheet processing apparatus includes a spin chuck rotating in a state in which a substrate is accommodated and a substrate in which a cleaning process is performed, and a nozzle assembly for supplying a cleaning liquid including chemical liquid, rinse liquid and dry gas to the substrate.
  • SPM treatment is well used as a method of removing a resist film, and SPM treatment is performed by supplying a high temperature SPM (Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture) obtained by mixing sulfuric acid and hydrogen peroxide solution to a resist film.
  • SPM sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture
  • the SPM process is characterized by drying after the SPM treatment after the SC1 (NH 4 OH / H 2 O 2 / H 2 O) treatment process
  • SPM is an acid and SC1 uses an alkaline chemical liquid, so one chamber The decision occurs when the process is performed at.
  • Processes in which such crystals can be produced may affect other subsequent liquid treatment processes or cleaning and drying processes, and various solutions by crystals may occur in sheetfed equipment as described above. have.
  • the present invention has been made in view of the foregoing, and in the conventional sheet-fed substrate processing apparatus, in order to overcome the problems caused by crystal formation in the processing liquid process, it is possible to separate and process the process so as to suppress crystal formation. It is an object of the present invention to provide a process separation type substrate processing apparatus and processing method.
  • Process separation type substrate processing apparatus for achieving the above technical problem is a first chamber to perform a liquid treatment process for supplying the first processing liquid to the substrate, the liquid treatment for supplying the second processing liquid to the substrate A second chamber to perform the process and a transfer unit to transfer the substrate between the first and second chambers, wherein the process performed in the first chamber and the second chamber is separated to inhibit crystal formation in the chamber. It is characterized by that.
  • the first treatment liquid may be a chemical liquid in which crystals may be generated during the liquid treatment process, or the first treatment liquid and the second treatment liquid may be chemical liquids in which crystals may be generated by reacting with each other.
  • the first treatment liquid may be an etching solution or a PR strip treatment solution capable of performing an etching process
  • the second treatment liquid may be an SC1 solution.
  • the first treatment liquid is a chemical liquid containing any one of HF, LAL, SPM, and H 3 PO 4
  • the second treatment liquid is a chemical liquid containing an SC1 solution.
  • the first chamber may further include heating means for heating the substrate.
  • the second chamber may further perform a drying process after the cleaning process.
  • the process performed in the first chamber may further include a cleaning and drying process, and the substrate processed in the first chamber may be transferred to the second chamber in a state before complete drying.
  • the first chamber and the second chamber may be disposed up and down, or the first chamber and the second chamber may be disposed parallel to each other, and the transfer unit may transfer the substrate between the first and second chambers.
  • the liquid treatment process of the first chamber may be a liquid treatment process of the lower surface of the substrate, and the transfer unit may be an inversion transfer unit for inverting and transferring the substrate between the first and second chambers.
  • the first treatment liquid used is SPM or H3PO4, and the second treatment liquid is SC1.
  • the apparatus may further include a third chamber configured to perform a process of cleaning and drying the substrate, wherein the transfer unit may be configured as a transfer unit transferring the substrate between the first, second, and third chambers.
  • Process separation type substrate processing apparatus and substrate processing method according to the present invention made as described above is conventional because the liquid treatment process of the substrate, such as the etching process and the substrate treatment process, such as PR strip or cleaning and drying process is performed in a separate chamber Compared to processing all processes in the sheet type substrate processing apparatus, there is an advantage that the substrate contamination due to the generation of crystals in the chamber can be prevented at the source.
  • the upper surface of the substrate is treated as compared to the liquid treatment.
  • the atmosphere inside the chamber can be kept more clean, thereby increasing the cleanliness of substrate processing.
  • the transfer unit for transferring the substrate from the first chamber to the second chamber is configured as an inverted transfer unit capable of inverting the substrate
  • the second chamber efficiently cleans and dries in accordance with the conventional method with the processing surface of the substrate as the upper side.
  • the yield of the substrate can be increased.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a structure of a process separation type substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view showing an example in which the first and second chambers are configured up and down and the SPM process and the cleaning process are separated in the process separation type substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG 3 is a view showing an example in which the first and second chambers are configured up and down in a process separation type substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention, and an ammonium chloride-containing treatment liquid (LAL) process is separated from another process.
  • LAL ammonium chloride-containing treatment liquid
  • FIG 4 is a view illustrating an example in which the first and second chambers are configured horizontally in the process separation type substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram illustrating an example in which each process is separated and configured including first, second, and third chambers in a process separation type substrate processing apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a view for explaining a substrate processing process to be processed in a process separation substrate processing method according to an embodiment of the present invention.
  • the transfer unit 300 transfers the substrate between the first and second chambers 100 and 200.
  • the first chamber 100 and the second chamber 200 are elements having an internal space for supplying first and second processing liquids to a substrate to perform a liquid treatment process, and are provided in a conventional sheet type substrate processing apparatus. It may be provided in the form.
  • first chamber 100 and the second chamber 200 may each include a processing liquid supply device to perform a liquid treatment process of the substrate, and the first chamber 100 and the second chamber 200 may be used.
  • the process carried out in is characterized in that it is separated to inhibit crystal formation in the chamber.
  • the first treatment liquid may be a chemical liquid in which crystals may be generated in the liquid treatment process, or the first treatment liquid and the second treatment liquid may be chemical liquids in which crystals may be formed by reacting with each other.
  • the first treatment liquid supplied to the substrate in the first chamber 100 may be an etching solution for performing an etching process or a treatment solution capable of PR strip treatment
  • the second treatment liquid may be an SC1 solution. It can be characterized by.
  • the SPM treatment liquid is acidic and the SC1 treatment liquid is alkaline, a process using the same is performed in the first chamber 100 and the second chamber 200, respectively, so that crystal formation can be fundamentally suppressed. .
  • crystallization when using a chemical solution containing ammonium fluoride, such as low ammonium fluoride low surface tension buffered oxide etchant (LAL BOE) including H4F and HF, crystallization may be performed on its own, and thus the first chemical may be used. It is divided into the treatment liquid and performed in a separate first chamber 100, and the other process proceeds in the second chamber 200, so that it is possible to block the effects of crystal formation on other processes.
  • LAL BOE low ammonium fluoride low surface tension buffered oxide etchant
  • the first chamber 100 may further include a heating means 400 for heating the substrate.
  • a heating means 400 for heating the substrate.
  • the first processing liquid performed in the first chamber 100 is an SPM processing liquid
  • it is supplied to the substrate. Since the SPM treatment liquid may be heated, the high temperature SPM etching process may be performed in the first chamber 100.
  • the heating means 400 increases the temperature to increase the etching efficiency of the substrate and the supplied SPM treatment liquid, and may be provided as a heater having various shapes or similar means.
  • the process performed in the first chamber 100 may further include a cleaning and drying process, and the substrate processed in the first chamber may be transferred to the second chamber in a state prior to complete drying. Can be.
  • the first chamber 100 processes a wet etching process
  • the wet etching process generally includes a cleaning and drying process for primarily removing organic or metal by-products from the etching process before the final cleaning and drying step.
  • the cleaning and drying are not all residues removed and the remaining residues are removed in the final cleaning and drying process.
  • the substrate is preferably transferred to the second chamber in a wet state, not in a completely dry state, and proceeds to a final cleaning step and a drying step, and has an advantage of increasing the cleaning effect in the second chamber.
  • the first chamber 100 and the second chamber 200 are disposed up and down, and the transfer unit 300 crosses the substrate up and down between the first and second chambers. It may be provided in a structure to convey.
  • the first chamber 100 and the second chamber 200 are arranged parallel to each other, and the transfer unit 300 transfers the substrate in parallel between the first and second chambers. It may be provided as.
  • the arrangement of the first chamber 100 and the second chamber 200 is preferably arranged vertically or in parallel to form a uniform height of the entire system. Do.
  • a chamber that processes an SPM process requires more internal space than a chamber that processes other cleaning and drying processes, and a chamber that processes the SPM process up and down and separates a chamber that processes the cleaning and drying processes.
  • the height of the left and right chambers are different, so that the height of the overall chamber system can be uniform by arranging the first chamber for treating the SPM process and the second chamber for treating the cleaning and drying processes up and down.
  • the liquid treatment process of the first chamber 100 is a liquid treatment process of the lower surface of the substrate
  • the transfer unit 300 is inverted transfer unit 310 for inverting and transporting the substrate between the first and second chambers It can be characterized by.
  • the first chamber 100 is mainly subjected to a wet etching process, and the etching process removes a certain component on the surface of the substrate with a treatment liquid, so that a considerable amount of fume is generated. Cause contamination.
  • the substrate processing surface is faced downward, the rise of the fume can be suppressed, and when the fume is exhausted to the lower part of the chamber, the inside of the chamber can be maintained more cleanly than the conventional method of using the substrate processing surface as the upper surface. Can be.
  • the second chamber 200 mainly performs the cleaning process, and the cleaning process is effective to clean the substrate by using the processing surface of the substrate as an upper surface, the substrate processed in the first chamber 100 is inverted to process the processing surface. It is necessary to insert the upper surface into the second chamber 200.
  • the transfer unit 300 is provided to the inversion transfer unit 310 which inverts and transfers the substrate, thereby performing the etching and cleaning drying process of the substrate through the first chamber 100 and the second chamber 200. It consists of.
  • one of the normal transfer method for transferring the substrate in a parallel state and the reverse transfer method for inverting and transferring the substrate can be selected according to the chemical liquid characteristics such as the amount of fume generated by the first treatment liquid.
  • the following is a table exemplifying the classification of the substrate transfer method according to the type of treatment liquid.
  • the method may further include a third chamber 500 that performs a process of cleaning and drying the substrate, wherein the second chamber 200 applies a second treatment liquid to the substrate.
  • the liquid treatment process to supply is performed.
  • the first chamber 100 performs an etching process which is a liquid processing process for supplying a first processing liquid such as SPM
  • the second chamber 200 supplies a liquid processing process for supplying a second processing liquid such as SC1.
  • the final cleaning and drying process is separated from the third chamber 500 to perform a substrate treatment process.
  • This configuration subdivides a separate chamber for each process, thereby suppressing the formation of crystals between the substrate processing processes, increasing the cleanliness of the substrate, and maintaining the substrate processing apparatus.
  • a process separation type substrate processing method using a process separation type substrate processing apparatus may include a first liquid treatment step of supplying a first processing liquid to a substrate performed in a first chamber, and a second liquid treatment step. And a second liquid treatment step of supplying a second treatment liquid to the substrate to be performed in the chamber, wherein the processes performed in the first liquid treatment step and the second liquid treatment step are separated to suppress crystal formation in the chamber. It is characterized by.
  • the method may further include a washing and drying step performed in the second chamber to mainly process an etching process or a PR strip process in the first chamber, and process the remaining liquid treatment process and a cleaning process in the second chamber.
  • the entire substrate processing process may be performed through a substrate transfer step of transferring the substrate from the first chamber to the second chamber.
  • the etching chamber or the PR strip process is mainly performed in the first chamber, the remaining liquid treatment process is performed in the second chamber, and the final cleaning process is performed in the third chamber. Can be processed.
  • the substrate transfer step may be configured to transfer the substrate to the first chamber, the second chamber and the third chamber.
  • an etching process 10 step may be processed, and in the second chamber, a liquid treatment step such as PR removal 20 or PR strip 30 may be processed or a final cleaning ( Treatment is possible up to and including step 40), and the final cleaning step may be configured to be processed in a separate third chamber.
  • a liquid treatment step such as PR removal 20 or PR strip 30 may be processed or a final cleaning ( Treatment is possible up to and including step 40), and the final cleaning step may be configured to be processed in a separate third chamber.
  • the substrate transfer step comprises a substrate inversion transfer step for inverting the substrate to perform the above etching and cleaning process Can be done.
  • the second liquid treatment step performed in the second chamber is to include an SC1 treatment process Can be provided.
  • the first liquid treatment step performed in the first chamber is a high temperature SPM etching process, it may be characterized in that for heating the substrate and the SPM by a separate heating device in the first chamber.
  • the method may further include a step of cleaning and drying the substrate in the first chamber, and the substrate may be transferred to a state prior to complete drying of the substrate to be cleaned and dried in the first chamber.
  • the substrate is transferred to the next process 20, 30, 40 while maintaining the state that is not completely dried in etching, cleaning and drying.
  • the present invention provides a process separation type substrate processing apparatus and processing method which can separate a liquid treatment process such as an etching process and a cleaning process and can be performed in another chamber.

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Abstract

본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식각 공정과 같은 액처리 공정과 세정 공정을 분리하여 다른 챔버에서 수행할 수 있는 공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다. 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정 분리형 기판 처리장치는 기판에 제1 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제1 챔버, 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제2 챔버 및 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 이송 유닛을 포함하고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.

Description

공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법
본 발명은 반도체 웨이퍼와 같은 기판 처리장치 및 처리방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 식각 공정과 같은 액처리 공정과 세정 공정을 분리하여 다른 챔버에서 수행할 수 있는 공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자는, 실리콘 웨이퍼와 같은 기판에 대해 사진 공정(photo process), 식각 공정(etching process), 이온 주입 공정(ion implantation process) 그리고 증착 공정(Deposition process) 등과 같은 다양한 공정을 통해 형성된다.
그리고, 각각의 공정을 수행하는 과정에서 기판에 부착된 각종 오염물을 제거하기 위해 세정 공정이 수행된다. 세정 공정은 약액(chemical)으로 기판상에 오염물질을 제거하는 약액 처리 공정, 순수(pure water)로 기판 상에 잔류하는 약액을 제거하는 세척 공정(wet cleaning process), 그리고 건조 유체를 공급하여 기판 표면에 잔류하는 순수를 제거하는 건조 공정(drying process)을 포함한다.
좀 더 자세히 살펴보면, 반도체 소자의 제조 공정에서 식각 공정은 기판에 형성된 처리 대상막 위에 소정의 패턴으로 레지스트막이 형성되어 이 레지스트막을 마스크로서 에칭, 이온 주입 등의 처리가 상기 처리 대상막에 수행되고 불필요해진 레지스트막을 기판 위로부터 제거하게 된다.
상기 공정을 위한 기판 처리 방식은 크게 건식(Dry) 처리 방식 및 습식(Wet) 처리 방식으로 구분될 수 있으며, 이 중에서 습식 처리 방식은 여러 가지 약액을 이용한 방식으로서, 복수의 기판을 동시에 처리하는 배치식(batch type) 장치와 낱장 단위로 기판을 처리하는 매엽식(single wafer type) 장치로 구분된다.
배치식 처리장치는 세정액이 수용된 세정조에 복수의 기판을 한꺼번에 침지시켜서 오염원을 제거한다. 그러나, 기존의 배치식 처리장치는 기판의 대형화 추세에 대한 대응이 용이하지 않고, 세정액의 사용이 많다는 단점이 있다.
또한, 배치식 처리장치에서 공정 중에 기판이 파손되는 경우에는 세정조 내에 있는 기판 전체에 영향을 미치게 되므로 다량의 기판 불량이 발생할 수 있는 위험이 있었다.
배치식 웨이퍼 세정 방법은 한번에 여러 장의 웨이퍼를 세정하기 때문에 세정시간이 짧고 높은 처리율을 갖고 있어 생산 효율이 높으나, 웨이퍼 간의 크로스(cross) 오염으로 인해 세정 효율이 떨어지며 웨이퍼를 여러장 넣어 한번에 처리함으로서 웨이퍼 처리 후 공정결과가 균일 하지 않고 다량의 세정액을 사용함으로써 비용이 많이 들고 환경 오염을 유발한다는 문제점이 있다.
이에 반해, 매엽식 웨이퍼 세정 방법은 단일 웨이퍼에 대해 소량의 세정액을 사용하여 세정하는 방법으로써 세정 효율이 낮은 대신, 웨이퍼 간의 크로스 오염이 없고 웨이퍼를 한장씩 넣어 같은 조건으로 처리하므로 공정 후 웨이퍼간 처리 후 공정결과가 균일하며 고 청정도 분위기에서 세정이 진행되므로 세정 효율이 높다는 장점을 갖는다.
특히, 웨이퍼의 대구경화로 인해 배치식 세정 방법에는 한계가 있고, 고집적화되어 가는 반도체 소자에 있어서는 세정 효율이 더욱 중요하므로 매엽식 세정 방법의 이용이 점차 증가하고 있으며 최근에는 매엽식 처리장치가 선호되고 있다.
매엽식 처리장치는 낱장의 기판 단위로 처리하는 방식으로서, 고속으로 회전시킨 기판 표면에 처리액 및 세정액 또는 건조가스를 분사함으로써, 기판의 회전에 의한 원심력과 세정액의 분사에 따른 압력을 이용하여 오염원을 제거하는 스핀 방식(spinning method)으로 식각 및 세정이 진행된다.
통상적으로 매엽식 처리장치는 기판이 수용되어 세정 공정이 수행되는 챔버와 기판을 고정시킨 상태로 회전하는 스핀척 및 기판에 약액과 린스액 및 건조가스 등을 포함하는 세정액을 공급하기 위한 노즐 어셈블리를 포함한다.
즉, 종래의 일반적인 매엽식 장비의 경우 기판을 챔버에 삽입 후 식각, 세정 및 공정 등 위에 기술한 일련의 공정을 하나의 챔버에서 모두 수행하는 것을 특징으로 한다.
최근에는 레지스트막의 제거 방법으로서 SPM 처리가 잘 이용되고 있으며, SPM 처리는 황산과 과산화수소수를 혼합해 얻은 고온의 SPM(Sulfuric Acid Hydrogen Peroxide Mixture)를 레지스트막에 공급함으로써 행해진다.
일반적으로 SPM 공정의 경우 SPM 처리 후 SC1(NH4OH/H2O2/H2O) 처리 공정을 진행한 후 건조하는 것을 특징으로 하는데 SPM은 산이며 SC1은 알칼리성 약액을 사용하므로 하나의 챔버에서 공정을 수행할 경우 결정이 발생한다.
이러한 챔버 내에 산-알칼리 결정이 발생한 경우 결정으로 인한 배기부 또는 배액부에 막힘 현상이 일어날 수 있으며, 챔버 내부 결정이 기판에 재부착으로 인한 오염이 매우 심각한 문제가 될 수 있다.
이는 기판 처리장치 전체의 수명 또는 유지보수에 매우 부정적인 요인이 될 수 있으며, 특히 기판의 결정 재부착은 전체적인 기판 생산 수율을 떨어뜨리는 치명적인 요인이 된다.
나아가, NH4F 및 HF를 포함하는 LAL BOE(Low ammonium fluoride low surface tension Buffered oxide etchant)와 같은 불화 암모늄이 포함된 약액을 사용하는 경우 해당 약액 만을 사용하는 공정 중에도 결정의 석출이 발생할 수 있다.
이러한 결정이 생성될 수 있는 공정의 경우 후속 다른 액처리 공정 또는 세정 및 건조 공정에 영향을 끼칠 수 있으며, 전술한 바와 같은 매엽식 장비에서 결정에 의한 다양한 문제가 발생할 수 있으므로 이에 대한 해결이 요구되고 있다.
본 발명은 전술한 바와 같은 점을 감안하여 안출된 것으로서, 종래의 매엽식 기판 처리장치에 있어서 처리액 공정 시 결정 생성에 따른 문제점을 극복하기 위하여 결정 생성을 억제할 수 있도록 공정을 분리하여 처리할 수 있는 공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법을 제공하는 데 목적이 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정 분리형 기판 처리장치는 기판에 제1 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제1 챔버, 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제2 챔버 및 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 이송 유닛을 포함하고, 상기 제1 챔버와 제2 챔버에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1 처리액은 액처리 공정 시 결정이 생성될 수 있는 약액이거나, 상기 제1 처리액과 제2 처리액은 상호 반응하여 결정이 생성될 수 있는 약액인 것을 특징으로 할 수 있다.
따라서, 상기 제1 처리액은 식각 공정을 수행하는 식각 용액 또는 PR 스트립 처리가 가능한 처리액이며, 상기 제2 처리액은 SC1 용액인 것을 특징으로 할 수 있다. 구체적으로 상기 제1 처리액은 HF, LAL, SPM, H3PO4 중 어느 하나를 포함하는 약액이며, 상기 제2 처리액은 SC1 용액을 포함하는 약액이다.
그리고, 상기 제1 챔버는 기판을 가열하는 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 제2 챔버는 세정 공정 수행 후 건조 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또는 상기 제1 챔버에서 수행되는 공정은 세정 및 건조 공정을 더 포함하고, 상기 제1 챔버에서 처리되는 기판은 완전 건조 이전 상태로 상기 제2 챔버로 이송되는 것을 특징으로 할 수 있다.
그리고, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버는 상하로 배치되거나, 상기 제1 챔버 및 제2 챔버는 좌우 평행하게 배치되고, 상기 이송 유닛은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 제1 챔버의 액처리 공정은 기판 하면의 액처리 공정이며, 상기 이송 유닛은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 반전하여 이송하는 반전 이송 유닛인 것을 특징으로 할 수 있다. 이때, 사용되는 상기 제1 처리액은 SPM 또는 H3PO4이고, 상기 제2 처리액은 SC1이다.
또한, 상기 기판을 세정 및 건조하는 공정을 수행하는 제3 챔버를 더 포함하며, 상기 이송 유닛은 제1, 제2 및 제3 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 이송 유닛으로 구성될 수 있다.
더불어, 상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 공정 분리형 기판 처리방법은 제1 챔버에서 수행되는 기판에 제1 처리액을 공급하는 제1 액처리 단계; 상기 기판을 상기 제1 챔버에서 제2 챔버로 이송하는 기판 이송단계 및 상기 제2 챔버에서 수행되는 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 제2 액처리 단계를 포함하며, 상기 제1 액처리 단계와 제2 액처리 단계에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이 이루어진 본 발명에 따른 공정 분리형 기판 처리장치 및 기판 처리방법은 식각 공정과 같은 기판의 액처리 공정과 PR 스트립과 같은 기판 처리공정 또는 세정 및 건조 공정이 별도의 챔버에서 수행되므로 종래의 매엽식 기판 처리장치에서 모든 공정을 처리하는 것에 비하여 챔버 내 결정 생성에 따른 기판 오염을 원천적으로 방지할 수 있는 장점이 있다.
또한, 불화 암모늄이 포함된 처리액을 사용하는 공정도 다른 공정과 분리하여 각각의 챔버에서 수행되므로 결정이 생성될 수 있는 공정과 기타 공정이 분리되어 결정에 의한 기판 오염을 방지할 수 있다.
그리고, 제1 챔버에서 기판의 하면을 처리하고 액처리 공정시 발생하는 흄(fume)이 챔버 내부 상부로 발산하는 것이 억제되고 이러한 흄을 챔버 하부로 빼내면 종래 기판의 상면을 액처리 하는 것에 비하여 챔버 내부 분위기를 좀 더 청결하게 유지할 수 있으므로 기판 처리의 청정도를 높일 수 있다.
나아가, 제1 챔버에서 제2 챔버로 기판을 이송하는 이송유닛을 기판을 반전할 수 있는 반전 이송유닛으로 구성하면 제2 챔버에서는 기판의 처리면을 상부로 하여 종래 방식에 따라 효율적으로 세정 및 건조하여 기판의 수율을 높일 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리장치의 구조를 개략적으로 나타낸 도면.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리장치에서 제1 및 제2 챔버를 상하로 구성하고 SPM 공정과 세정 공정을 분리한 예를 나타낸 도면.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리장치에서 제1 및 제2 챔버를 상하로 구성하고 염화 암모늄 포함 처리액(LAL) 공정과 다른 공정을 분리한 예를 나타낸 도면.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리장치에서 제1 및 제2 챔버를 수평으로 구성한 예를 나타낸 도면.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리장치에서 제1, 제2 및 제3 챔버를 포함하여 각각의 공정을 분리하여 구성한 예를 나타낸 도면.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리방법에서 처리되는 기판 처리 공정을 설명하기 위한 도면.
<도면의 주요부분에 대한 설명>
100; 제1 챔버 200; 제2 챔버
300; 이송 유닛 310; 반전 이송 유닛
400; 가열 수단 500; 제3 챔버
에 제1 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제1 챔버(100), 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제2 챔버(200) 및 상기 제1 및 제2 챔버(100)(200) 간에 상기 기판을 이송하는 이송 유닛(300)을 포함한다.
상기 제1 챔버(100)와 제2 챔버(200)는 기판에 제1, 제2 처리액을 공급하여 액처리 공정을 수행하는 내부 공간을 가지는 요소로서 종래의 매엽식 기판 처리장치에서 제공되는 챔버 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(200)는 각각 처리액 공급 장치를 포함하여 기판의 액처리 공정을 수행할 수 있으며, 상기 제1 챔버(100)와 제2 챔버(200)에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
따라서, 상기 제1 처리액은 액처리 공정 시 결정이 생성될 수 있는 약액이거나, 상기 제1 처리액과 제2 처리액은 상호 반응하여 결정이 생성될 수 있는 약액인 것을 구성될 수 있다.
도 2를 참조하면, 상기 제1 챔버(100) 내에서 기판에 공급되는 제1 처리액은 식각 공정을 수행하는 식각 용액 또는 PR 스트립 처리가 가능한 처리액일 수 있으며, 상기 제2 처리액은 SC1 용액인 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이, SPM 처리액은 산성이고 SC1 처리액은 알칼리성이므로 이를 이용한 공정을 상기 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(200)에서 각각 수행하게 되므로 결정 생성을 원천적으로 억제할 수 있는 것이다.
도 3을 참조하면, H4F 및 HF를 포함하는 LAL BOE(Low ammonium fluoride low surface tension Buffered oxide etchant)와 같은 불화 암모늄이 포함된 약액을 사용하는 경우 그 자체에서 결정 석출이 가능하므로 이러한 약액을 제1 처리액으로 구분하고 별도의 제1 챔버(100)에서 수행하고 다른 공정은 제2 챔버(200)에서 진행하므로 다른 공정에 결정 생성으로 인한 영향을 차단할 수 있는 것이다.
또한, 상기 제1 챔버(100)는 기판을 가열하는 가열 수단(400)을 더 포함할 수 있으며, 이때 상기 제1 챔버(100)에서 수행되는 제 1 처리액이 SPM 처리액인 경우 기판에 공급되는 SPM 처리액을 가열할 수 있으므로 상기 제1 챔버(100)에서 고온 SPM 식각 공정을 수행할 수 있다.
상기 가열 수단(400)은 기판 및 공급되는 SPM 처리액을 식각 효율을 높일 수 있도록 온도를 상승하는 역할을 하며 다양한 형상의 히터 또는 이와 유사한 수단으로 제공될 수 있다.
나아가, 상기 제1 챔버(100)에서 수행되는 공정은 세정 및 건조 공정을 더 포함할 수 있으며, 상기 제1 챔버에서 처리되는 기판은 완전 건조 이전 상태로 상기 제2 챔버로 이송되는 것을 특징으로 할 수 있다.
상기 제1 챔버(100)는 습식 식각 공정을 처리하며 습식 식각 공정은 최종 세정 및 건조 단계 이전에 식각 공정에서 나오는 유기물 또는 금속 부산물을 1차적으로 제거하는 세정 및 건조 공정이 포함되는 것이 일반적이다. 이러한 습식 식각 공정에서의 세정 및 건조는 모든 잔유물이 제거된 상태가 아니며 최종 세정 및 건조 공정에서 나머지 잔유물을 제거하게 된다.
본 발명에 따른 공정 분리형 기판 처리장치는 습식 식각 공정과 최종 세정 및 건조가 각각 다른 챔버에서 수행되므로 습식 식각 공정에서 1차적으로 세정 및 건조 시 기판을 완전 건조하게 되면 기판에 잔유물이 고착되는 문제가 발생할 수 있다.
따라서, 제1 챔버에서 기판은 완전 건조 상태가 아닌 젖은 상태로 제2 챔버로 이송되어 최종 세정 단계와 건조 단계로 진행하는 것이 바람직하며 제2 챔버에서 세정 효과를 높일 수 있는 장점이 있다.
도 2 내지 도 3을 참조하면, 상기 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(200)는 상하로 배치되고, 상기 이송 유닛(300)은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 상하로 상호 이송하는 구조로 제공될 수 있다.
도 4를 참조하면, 상기 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(200)는 좌우 평행하게 배치되고, 상기 이송 유닛(300)은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 평행하게 이송하는 구조로 제공될 수도 있다.
이러한 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(200)의 배치는 각각의 챔버가 수행하는 공정에 따라 챔버의 높이가 달라지므로 전체 시스템의 높이를 균일하게 구성하기 위해서 상하 또는 평행하게 배치하는 것이 바람직하다.
예를 들면, SPM 공정을 처리하는 챔버는 기타 세정 및 건조 공정을 처리하는 챔버에 비하여 내부 공간을 더 필요로 하며 SPM 공정을 처리하는 챔버를 상하로 구성하고 세정 및 건조 공정을 처리하는 챔버를 별도로 상하로 구성하면 좌우 챔버의 높이가 달라지므로 SPM 공정을 처리하는 제1 챔버와 세정 및 건조 공정을 처리하는 제2 챔버를 상하로 배치하여 전체적인 챔버 시스템의 높이를 균일하게 할 수 있는 것이다.
나아가, 상기 제1 챔버(100)의 액처리 공정은 기판 하면의 액처리 공정이며, 상기 이송 유닛(300)은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 반전하여 이송하는 반전 이송 유닛(310)인 것을 특징으로 할 수 있다.
전술한 바와 같이, 상기 제1 챔버(100)는 주로 습식 식각 공정이 수행되며 식각 공정은 그 특성상 기판 표면의 특정 성분을 처리액으로 제거하게 되므로 상당한 흄이 발생하게 되며 흄이 상승하면서 챔버 내부를 오염시키는 원인이 된다.
따라서, 이러한 기판 처리 면을 아래로 향하게 하여 처리하게 되면 흄의 상승을 억제할 수 있으며, 챔버 하부로 흄을 배기하게 되면 기판 처리면을 상면으로 하는 종래 방식에 비하여 챔버 내부를 청결하게 유지 관리할 수 있다.
반면에, 상기 제2 챔버(200)는 주로 세정 공정을 수행하며 세정 공정은 기판의 처리면을 상면으로 하여 세정 처리하는 것이 효율적이므로, 제1 챔버(100)에서 처리된 기판을 반전하여 처리면을 상면으로 하여 제2 챔버(200)에 삽입하는 것이 필요하다.
따라서, 상기 이송 유닛(300)을 기판을 반전하여 이송하는 반전 이송 유닛(310)으로 제공하여, 제1 챔버(100) 및 제2 챔버(200)를 통해 기판의 식각 및 세정 건조 공정을 수행하는 것으로 구성한다.
본 발명은 제1 처리액에 의한 흄 발생량과 같은 약액 특성에 따라 기판을 평행한 상태로 이송하는 정상 이송 방법과, 기판을 반전시켜 이송하는 반전 이송 방법 중 어느 하나의 방법을 선택할 수 있다. 아래는 처리액의 종류에 따른 기판 이송 방법을 분류하여 예시한 표이다.
처리액의 종류에 따른 기판 이송 방법
기판 이송 방법 제1 처리액 제2 처리액
정상 이송 HF SC1
LAL SC1
반전 이송 SPM SC1
H3PO4 SC1
나아가 도 5를 참조하면, 상기 기판을 세정 및 건조하는 공정을 수행하는 제3 챔버(500)를 더 포함하여 구성될 수 있으며, 이때 상기 제2 챔버(200)는 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 액처리 공정을 수행하게 된다.
즉, 제1 챔버(100)에서는 SPM과 같은 제1 처리액을 공급하는 액처리 공정인 식각 공정을 수행하고, 상기 제2 챔버(200)는 SC1과 같은 제2 처리액을 공급하는 액처리 공정을 수행하며, 별도로 상기 제3 챔버(500)에서 최종 세정 및 건조 공정을 분리하여 기판 처리 공정을 수행하게 되는 것이다.
이러한 구성에 의해 각 공정별로 별도의 챔버를 세분하여 담당하므로 기판 처리 공정간 결정 생성을 억제하고 기판의 청정도를 높일 수 있으며 기판 처리 장치의 유지 보수가 용이한 장점이 있다.
이하 본 발명의 일 실시예에 따른 공정 분리형 기판 처리장치를 활용한 공정분리형 기판 처리방법에 대해 설명하면, 제1 챔버에서 수행되는 기판에 제1 처리액을 공급하는 제1 액처리 단계, 제2 챔버에서 수행되는 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 제2 액처리 단계를 포함하며, 상기 제1 액처리 단계와 제2 액처리 단계에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제2 챔버에서 수행되는 세정 및 건조 단계를 더 포함하여 제1 챔버에서는 식각 공정 또는 PR 스트립 공정을 주로 처리하고, 제2 챔버에서는 나머지 액처리 공정 및 세정 공정을 처리할 수 있으며, 상기 기판을 상기 제1 챔버에서 제2 챔버로 이송하는 기판 이송단계를 통해 전체적인 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
나아가, 별도의 제3 챔버에서 수행되는 세정 단계를 포함하여, 제1 챔버에서는 식각 공정 또는 PR 스트립 공정을 주로 처리하고, 제2 챔버에서는 나머지 액처리 공정을 수행하며 제3 챔버에서 최종 세정 공정을 처리할 수 있다.
이때, 상기 기판 이송단계는 상기 기판을 상기 제1 챔버, 제2 챔버 및 제3 챔버로 이송하는 것으로 구성될 수 있다.
도 6을 참조하여 예를 들면, 제1 챔버에서는 식각 공정(10) 단계를 처리하게 되며, 제2 챔버에서는 PR 제거(20) 또는 PR 스트립(30)과 같은 액처리 단계를 처리하거나 최종 세정(40) 단계까지 포함하여 처리가 가능하며, 최종 세정단계는 별도의 제3 챔버에서 처리하는 것으로 구성할 수 있다.
또한, 상기 제1 챔버에서 제1 처리액을 공급하는 제1 액처리 단계는 기판의 하면을 처리하며, 상기 기판 이송단계는 기판을 반전하는 기판 반전 이송단계로 구성하여 전술한 식각 및 세정 공정을 수행할 수 있다.
이러한 공정 분리형 기판 처리 방법에 있어서, 상기 제1 챔버에서 수행되는 제1 액처리 단계는 또는 PR 스트립 공정을 포함하며, 상기 제2 챔버에서 수행되는 제2 액처리 단계는 SC1 처리 공정을 포함하는 것으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 제1 챔버에서 수행되는 제1 액처리 단계는 고온 SPM 식각 공정이며, 상기 제1 챔버에서 별도의 가열장치에 의해 기판 및 SPM을 가열하는 것을 특징으로 할 수 있다.
나아가, 상기 제1 챔버에서의 기판의 세정 및 건조 단계를 더 포함하고, 상기 제1 챔버에서 세정 및 건조 처리되는 기판은 완전 건조 이전 상태로 기판 이송단계가 수행될 수 있다.
전술한 바와 같이, 식각 공정은 식각 중 발생하는 이물질을 1차적으로 제거하는 세정 및 건조가 필수적이며, 이때 기판이 완전 건조되면 이물질이 고착화 되어 최종 세정이 어려운 문제가 있다.
따라서, 식각 공정(10)에서 식각, 세정 및 건조에 있어서 완전 건조가 되지 않은 상태를 유지하여 다음 공정(20,30,40)으로 기판이 이송되는 것이 바람직하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로, 이상에서 기술한 실시예는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해되어야 하고, 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명은 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
본 발명은 식각 공정과 같은 액처리 공정과 세정 공정을 분리하여 다른 챔버에서 수행할 수 있는 공정 분리형 기판 처리장치 및 처리방법을 제공한다.

Claims (13)

  1. 기판에 제1 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제1 챔버;
    상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 액처리 공정을 포함하여 수행하는 제2 챔버 및
    상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 이송 유닛;
    을 포함하고,
    상기 제1 챔버와 제2 챔버에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 처리액은 액처리 공정 시 결정이 생성될 수 있는 약액이거나,
    상기 제1 처리액과 제2 처리액은 상호 반응하여 결정이 생성될 수 있는 약액인 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 처리액은 식각 공정을 수행하는 식각 용액 또는 PR 스트립 처리가 가능한 처리액이며,
    상기 제2 처리액은 SC1 용액인 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 처리액은 HF, LAL, SPM, H3PO4 중 어느 하나를 포함하는 약액이며,
    상기 제2 처리액은 SC1 용액을 포함하는 약액인 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 제1 챔버는 기판을 가열하는 가열 수단을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제2 챔버는 세정 공정 수행 후 건조 공정을 더 수행하는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  7. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제1 챔버에서 수행되는 공정은 세정 및 건조 공정을 더 포함하고,
    상기 제1 챔버에서 처리되는 기판은 완전 건조 이전 상태로 상기 제2 챔버로 이송되는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 및 제2 챔버는 상하로 배치되고,
    상기 이송 유닛은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  9. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 챔버 및 제2 챔버는 좌우 평행하게 배치되고,
    상기 이송 유닛은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  10. 제 8항 또는 제 9항에 있어서,
    상기 제1 챔버의 액처리 공정은 기판 하면의 액처리 공정이며,
    상기 이송 유닛은 상기 제1 및 제2 챔버 간에 상기 기판을 반전하여 이송하는 반전 이송 유닛인 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 제1 처리액은 SPM 또는 H3PO4이고,
    상기 제2 처리액은 SC1인 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  12. 제 1항 또는 제 2항에 있어서,
    상기 기판을 세정 및 건조하는 공정을 수행하는 제3 챔버를 더 포함하며,
    상기 이송 유닛은 제1, 제2 및 제3 챔버 간에 상기 기판을 이송하는 이송 유닛인 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리장치.
  13. 제1 챔버에서 수행되는 기판에 제1 처리액을 공급하는 제1 액처리 단계;
    상기 기판을 상기 제1 챔버에서 제2 챔버로 이송하는 기판 이송단계 및
    상기 제2 챔버에서 수행되는 상기 기판에 제2 처리액을 공급하는 제2 액처리 단계를 포함하며,
    상기 제1 액처리 단계와 제2 액처리 단계에서 수행되는 공정은 챔버 내 결정 생성을 억제하도록 분리되어 있는 것을 특징으로 하는 공정 분리형 기판 처리 방법.
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