KR102041338B1 - 기판 처리방법 및 처리장치 - Google Patents

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KR102041338B1
KR102041338B1 KR1020180057711A KR20180057711A KR102041338B1 KR 102041338 B1 KR102041338 B1 KR 102041338B1 KR 1020180057711 A KR1020180057711 A KR 1020180057711A KR 20180057711 A KR20180057711 A KR 20180057711A KR 102041338 B1 KR102041338 B1 KR 102041338B1
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process chamber
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KR1020180057711A
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조미영
김다정
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명의 일 실시예는, 기판을 투입하는 단계; 광투과 기재의 일면에 광촉매층을 형성하고, 상기 광촉매층이 기판에 대면하도록 광투과 기재를 배치하는 단계; 상기 광투과 기재의 타면으로 자외선을 조사하고, 자외선이 광투과 기재를 투과하여 광촉매층에 조사되도록 하는 단계;를 포함하며, 상기 자외선이 조사된 광촉매층은 전자 및 정공을 생성하고, 전자 및 정공은 기판에 부착된 파티클을 분해하는 기판 처리방법을 제공한다.

Description

기판 처리방법 및 처리장치{METHOD AND APPARATUS FOR SUBSTRATE PROCESSING}
본 발명은 기판 처리방법 및 세정장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 광촉매를 이용하여 기판에 부착된 파티클을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
일반적으로 반도체, 디스플레이 등의 전자 소자는 박막 형성, 포토레지스트 패턴 형성, 식각 및 세정 등의 단위 공정을 수행하여 제조된다. 반도체 소자를 제조하기 위한 단위 공정들을 진행할 경우, 웨이퍼 등의 기판 표면이나 패턴에는 유기 오염물 등의 파티클이 흡착될 수 있다.
이에 따라 기판에 부착된 파티클을 제거하기 위한 다양한 세정방법이 제안되어 있다.
예를 들면, 세정조 내에서 약액을 웨이퍼에 공급함으로써 웨이퍼를 세정하는 장치가 있다. 이 타입의 세정장치는, 파티클을 에칭하여 제거할 수 있는 약액을 웨이퍼 표면에 공급함으로써 웨이퍼에 부착된 이물을 제거하는 것이다.
한편 이처럼 약액을 사용하는 세정 방법은 통상 에칭 작용을 높이기 위해 80℃ 전후의 고온에서 진행되어야 하고, 파티클 제거 특성이 온도에 크게 의존하므로 정밀한 온도 제어가 필요하다. 또한, 사용된 약액을 폐기하는데 많은 비용이 소모되는 문제가 있다.
최근에는 광촉매를 이용하여 기판의 파티클을 제거하는 기술이 제공되고 있다.
예를 들어, 미국등록특허 US 7029374에서는 광촉매가 포함된 세정액을 기판 표면에 직접 제공한 후 기판에 광을 조사함으로써 기판 표면의 파티클을 제거하는 기술이 개시되어 있다.
그러나 이러한 기술은 세정액 내에 광촉매를 포함시킨 후, 세정액을 기판에 분사한 후 세정공정을 진행하게 됨으로써, 역시 비용이 증가하는 문제가 있다.
미국등록특허 US 7029374
본 발명은 기판에 대한 세정 공정을 단순화할 수 있는 기판 처리방법 및 처리장치를 제공한다.
또한, 본 발명은 비용 절감에 기여할 수 있는 기판 처리방법 및 처리장치를 제공한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 의한 기판 처리방법은, 기판을 투입하는 단계; 광투과 기재의 일면에 광촉매층을 형성하고, 상기 광촉매층이 기판에 대면하도록 광투과 기재를 배치하는 단계; 상기 광투과 기재의 타면으로 자외선을 조사하고, 자외선이 광투과 기재를 투과하여 광촉매층에 조사되도록 하는 단계;를 포함하며, 상기 자외선이 조사된 광촉매층은 전자 및 정공을 생성하고, 전자 및 정공은 기판에 부착된 파티클을 분해할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광촉매층은 TiO2, ZnO, SrTiO3, CdSe, CdS, WO3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광투과 기재를 배치하는 단계에서, 상기 광촉매층과 기판은 상호 접촉되거나 또는 1㎝ 이하의 이격 거리를 가질 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기판을 투입하는 단계 이후, 기판에 용액을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 용액은 DIW 또는 유기용매를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광투과 기재를 배치하는 단계는, 상기 광촉매층이 상기 기판에 공급된 용액과 접촉하도록 배치하는 것일 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 자외선을 조사하는 단계 이후, 린스액을 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 린스액 공급 단계 이후, 기판을 건조하는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 의한 기판 처리장치는, 기판의 상측에 배치되는 광투과 기재; 상기 광투과 기재의 일측 면에 형성되며, 상기 기판과 대면하는 방향에 배치되는 광촉매층; 상기 광투과 기재의 타측에 설치되는 자외선 조사유닛;을 포함하며, 상기 자외선 조사유닛에서 조사된 자외선이 상기 광투과 기재를 투과하여 광촉매층에 조사되도록 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기판을 지지하는 지지대를 더 포함하고, 상기 지지대는 회전 가능하게 구성될 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광촉매층은 TiO2, ZnO, SrTiO3, CdSe, CdS, WO3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 기판에 용액을 공급하는 용액 공급유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 지지대의 외측에 설치되는 배수통; 상기 배수통에 연결되며, 세정 후 배출되는 용액을 공정챔버 외부로 배출하는 배출라인;을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에서, 상기 광투과 기재를 상승 또는 하강 구동하는 승강 유닛을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 따르면, 광투과 기재의 하면에 코팅된 광촉매층이 기판 표면과 접촉하여 광 조사 시 생성된 활성산소에 의해 기판에 부착된 파티클이 CO2나 H2O 형태로 분해되어 용이하게 제거될 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예에 따르면, 건식 세정공정 및 습식 세정공정 모두에 적용 가능하며, 건식 세정공정에 적용 시 DIW 또는 유기용매를 사용하지 않으므로 패턴의 손상을 방지할 수 있고, 습식 세정공정에 적용 시 파티클을 분해한 후 발생하는 부산물이 H2O이기 때문에 폐기 비용을 절감할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 의한 기판 처리장치를 도시한 개략도이다.
도 2는 본 발명의 제1실시예에 의한 기판 처리장치를 이용한 세정공정을 도시한 개략도이다.
도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 기판 처리방법을 도시한 흐름도이다.
도 4는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판 처리장치를 이용한 세정공정을 도시한 개략도이다.
도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판 처리방법을 도시한 흐름도이다.
이하, 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시예에 대하여 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.
또한, 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다.
또한, 본 명세서에서 사용되는 전문 용어는 단지 특정 실시 예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하도록 의도되지 않으며, 본 명세서에서 다르게 정의되지 않는 한 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 이해되는 개념으로 해석될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리장치를 개략적으로 도시한 것이다.
도 1을 참고하면, 기판 처리장치는 광투과 기재(10), 광촉매층(20), 광 조사유닛(30)을 포함한다.
광투과 기재(10)는 평판 형태로 형성된다. 따라서, 광투과 기재(10)는 상면 및 이에 대향하는 하면을 갖는다.
광투과 기재(10)는 광이 투과할 수 있는 투광성 재질로 형성된다. 광투과 기재(10)는 탄소 주체의 유기 화합물을 원료로 한 유기재료 또는 그 외의 무기재료로 형성될 수 있다.
광촉매층(20)은 광투과 기재(10)의 하면에 코팅된다. 광촉매층(20)은 빛을 받아들여 화학반응을 촉진시키는 물질로서, TiO2, ZnO, SrTiO3, CdSe, CdS, WO3 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 물론, 일 실시예에 의한 기판 처리공정에 적용할 수 있다면 상술한 물질 이외의 광촉매층도 사용할 수 있다.
광 조사유닛(30)은 광투과 기재(10)로 광을 조사한다. 일 실시예에서 광으로는 자외선이 적용될 수 있다.
광 조사유닛(30)은 광투과 기재(10)의 상측에 위치될 수 있다. 즉, 광 조사유닛(30)은 광촉매층(20)이 형성되지 않은 광투과 기재(10)의 상면과 소정 거리 이격된 높이에 설치될 수 있다.
광 조사유닛(30)으로부터 자외선이 광촉매층(20)에 조사되면, 전자와 정공이 생성되고, 전자와 정공은 공기나 수중의 O2, H2O와 반응하여 활성산소를 생성하게 된다. 따라서, 기판에 부착된 파티클은 활성산소에 의해 분해된 후, H2O, CO2로 배출된다.
도 2 및 도 3은 본 발명의 제1실시예에 의한 기판 처리과정을 도시한 것이다.
도 2 및 도 3을 참고하면, 제1실시예에 의한 기판 처리방법은 건식 처리과정에 적용되는 것으로, 기판 반입 단계(S110), 광투과 기재 배치 단계(S120), 광 조사 단계(S130), 기판 반출 단계(S150)를 포함한다.
기판 반입 단계(S110)에서는, 기판(S)을 공정챔버 내로 반송한다. 예컨대, 기판(S)은 기판 반송장치(도시 생략)에 의해 이송되어 세정공정이 진행되는 공정챔버로 이송될 수 있다.
공정챔버 내에는 기판(S)을 지지하는 지지대(도시 생략)가 구비될 수 있다. 기판(S)은 패턴이 형성된 면이 상측 방향을 향하도록 지지대에 안착될 수 있다.
지지대는 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가진다. 지지대의 상면에는 지지핀과 척핀이 구비될 수 있다. 지지핀은 기판(S)의 저면을 지지하고, 척핀은 기판(S)이 정위치를 이탈하는 것을 방지하도록 기판의 측면을 지지할 수 있다.
광투과 기재 배치 단계(S120)에서는, 광촉매층(20)이 형성된 광투과 기재(10)를 기판의 상측에 위치시킨다.
광투과 기재(10)는 도시하지 않은 승강유닛에 의해 상승 또는 하강 가능하게 구성될 수 있다. 따라서, 기판(S)이 공정챔버 내로 반입되어 지지대 상에 안착되면, 광투과 기재(10)는 승강유닛에 의해 하강하여 광투과 기재(10)의 광촉매층(20)은 기판의 상면과 접촉하거나 최대한 근접하게 배치될 수 있다.
이때, 광촉매층(20)에서 생성된 전자와 정공이 파티클의 용이한 분해를 위해 광촉매층(20)과 기판 간의 이격 거리는 1㎝ 이하인 것이 바람직하다.
광 조사 단계(S130)에서는, 광 조사유닛(30)으로부터 광투과 기재(10)로 광을 조사한다. 조사된 광은 광투과 기재(10)를 투과하여 광촉매층(20)에 도달하게 되며, 광촉매층(20)에 광이 조사되면 전자와 정공이 생성된다.
광촉매층(20)으로부터 생성된 전자와 정공은 공기나 수중의 O2, H2O와 반응하여 활성산소를 생성하게 된다. 따라서, 활성산소는 기판에 부착된 유기 오염물 등의 파티클을 분해하게 되고, 분해된 물질은 H2O, CO2로 배출된다.
이후, 광투과 기재(10)는 승강유닛에 의해 다시 상승하게 되고(S140), 기판은 공정챔버 외부로 반출된다(S150).
이와 같이 본 발명의 제1실시예는 건식 처리과정에 광촉매를 이용함으로써, 파티클의 효과적인 제거를 도모할 뿐만 아니라 DIW 또는 유기용매를 사용하지 않으므로 상술한 용매에 의한 패턴의 손상을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명의 제2실시예에 의한 기판 처리방법을 도시한 것이다.
도 4 및 도 5를 참고하면, 제2실시예에 의한 기판 처리방법은 습식 처리과정에 적용되는 것으로, 기판 반입 단계(S210), 용액 공급 단계(S220), 광투과 기재 배치 단계(S230), 광 조사 단계(S240), 린스 단계(S260), 건조 단계(S270), 기판 반출 단계(S280)를 포함한다.
기판 반입 단계(S210)에서는, 기판(S)을 공정챔버 내로 반송한다. 예컨대, 기판(S)은 기판 반송장치에 의해 이송되어 세정공정이 진행되는 공정챔버로 이송될 수 있다.
공정챔버 내에는 기판(S)을 지지하는 지지대가 구비될 수 있다. 기판(S)은 패턴이 형성된 면이 상측 방향을 향하도록 지지대에 안착될 수 있다.
지지대는 기판(S)과 동일 또는 유사한 형상의 상면을 가진다. 지지대의 상면에는 지지핀과 척핀이 구비될 수 있다. 지지핀은 기판(S)의 저면을 지지하고, 척핀은 기판(S)이 정위치를 이탈하는 것을 방지하도록 기판의 측면을 지지할 수 있다.
용액 공급 단계(S220)에서는, 공정챔버로 이송된 기판에 용액을 공급한다. 용액은 공정챔버의 상부에 배치된 용액 공급유닛으로부터 기판의 상면에 공급될 수 있다.
이때, 용액이 기판 표면에 고르게 도포될 수 있도록 기판은 소정의 속도로 회전 가능하게 구성될 수 있다. 예컨대, 기판을 지지하는 지지대는 구동부에 의해 회전 가능하게 구성되고, 기판에 공급된 용액은 기판의 회전에 수반되는 원심력에 의해 기판의 상면에 확산됨으로써 기판의 패턴들 간의 간극에도 고르게 도포될 수 있다.
한편, 용액의 공급 및 기판의 회전 시 용액이 비산될 수 있으므로 지지대의 외측에는 배수통이 구비될 수 있으며, 배수통의 하부에는 배수라인이 연결되어 습식 처리공정을 위해 사용된 처리액을 외부로 배출할 수 있다.
광투과 기재 배치 단계(S230)에서는, 광촉매층(20)이 형성된 광투과 기재(10)를 기판의 상측에 위치시킨다.
광투과 기재(10)는 도시하지 않은 승강유닛에 의해 상승 또는 하강 가능하게 구성될 수 있다. 따라서, 기판 상면에 용액이 도포되면, 광투과 기재(10)는 승강유닛에 의해 하강하여 광투과 기재(10)의 광촉매층(20)은 기판의 상면에 도포된 용액과 접촉하거나 최대한 근접하게 배치될 수 있다.
이때, 광촉매층(20)에서 생성된 전자와 정공이 파티클의 용이한 분해를 위해 광촉매층(20)과 기판 간의 이격 거리는 1㎝ 이하인 것이 바람직하다.
광 조사 단계(S240)에서는, 광 조사유닛(30)으로부터 광투과 기재(10)로 광을 조사한다. 조사된 광은 광투과 기재(10)를 투과하여 광촉매층(20)에 도달하게 되며, 광촉매층(20)에 광이 조사되면 전자와 정공이 생성된다.
광촉매층(20)으로부터 생성된 전자와 정공은 공기나 수중의 O2, H2O와 반응하여 활성산소를 생성하게 된다. 따라서, 활성산소는 기판에 부착된 파티클을 분해하게 되고, 분해된 물질은 H2O, CO2로 배출된다.
이후, 광투과 기재(10)는 승강유닛에 의해 다시 상승하게 되고(S250), 기판은 린스 단계(S260)를 진행하게 된다.
린스 단계(S260)에서는, 용액 공급유닛으로부터 기판에 린스액을 공급함으로써 용액 및 광촉매층(20)에 의해 분해된 파티클을 기판 표면에서 제거한다. 린스 단계(S260)에서 사용된 처리액은 배수라인을 통해 공정챔버 외부로 배출된다.
린스 단계(S260) 이후에는 기판의 건조 단계(S270)를 진행하여 기판을 건조시킨 후 공정챔버 외부로 반출할 수 있다(S280). 기판의 건조 단계(S270)에서는 기판의 회전 속도를 증가시켜 기판에 잔존하는 린스액을 건조할 수 있다.
이와 같이 본 발명의 실시예는 습식 처리과정에 광촉매를 이용함으로써, 파티클의 효과적인 제거를 도모할 뿐만 아니라 파티클이 분해된 부산물이 H2O이기 때문에 별도의 후처리 공정이 필요치 않은 이점이 있다.
본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있으므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10; 광투과 기재
20; 광촉매층
30; 광 조사유닛
S; 기판
P; 파티클

Claims (14)

  1. 기판 반송장치에 의해 기판을 공정챔버 내로 투입하여 지지대에 안착시키는 단계;
    공정챔버의 상부에 배치된 용액 공급유닛으로부터 상기 지지대에 안착된 기판의 상면에 용액을 공급하는 단계;
    일면에 광촉매층이 형성된 광투과 기재를 상기 광촉매층이 기판에 대면하도록 기판의 상측에 배치하는 단계;
    광투과 기재를 승강유닛에 의해 하강시켜 광촉매층과 기판의 상면에 도포된 용액이 상호 접촉되거나 또는 1㎝ 이하의 이격 거리를 갖도록 근접 배치하는 단계;
    상기 광투과 기재의 타면으로 자외선을 조사하고, 자외선이 광투과 기재를 투과하여 광촉매층에 조사되도록 함으로써 기판에 부착된 파티클을 분해하는 단계;
    광투과 기재를 승강유닛에 의해 다시 상승시키는 단계;
    용액 공급유닛으로부터 기판에 린스액을 공급함으로써 용액 및 광촉매층에 의해 분해된 파티클을 기판 표면에서 제거하는 단계;
    기판에 잔존하는 린스액을 건조하는 단계; 및
    기판 반송장치에 의해 기판을 공정챔버 외부로 반출하는 단계;
    를 포함하는 기판 처리방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 광촉매층은 TiO2, ZnO, SrTiO3, CdSe, CdS, WO3 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리방법.
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 용액은 DIW 또는 유기용매를 포함하는 기판 처리방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 공정챔버;
    상기 공정챔버 내로 기판을 반입 또는 반출하기 위한 기판 반송장치;
    상기 공정챔버 내로 반입된 기판을 안착시켜 지지하는 지지대;
    상기 공정챔버의 상부에 배치되어, 상기 지지대에 안착된 기판의 상면에 용액을 공급하도록 구성된 용액 공급유닛;
    기판의 상측에 기판과 대면하도록 배치되고, 기판과 대면하는 일면에 광촉매층이 형성되는 광투과 기재;
    상기 광촉매층과 기판의 상면에 도포된 용액을 상호 접촉 또는 1㎝ 이하의 이격 거리까지 근접 배치하거나 다시 이격되도록 광투과 기재를 상승 또는 하강 구동하는 승강유닛;
    상기 광투과 기재의 타측에 설치되어 광투과 기재의 타면으로 자외선을 조사하는 자외선 조사유닛;
    상기 지지대의 외측에 설치되는 배수통;
    상기 배수통에 연결되며, 세정 후 배출되는 용액을 공정챔버 외부로 배출하는 배출라인;
    을 포함하며,
    상기 자외선 조사유닛에서 조사된 자외선이 상기 광투과 기재를 투과하여 광촉매층에 조사되어 기판에 부착된 파티클을 분해하도록 구성된 기판 처리장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 지지대는 회전 가능하게 구성되는 기판 처리장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 광촉매층은 TiO2, ZnO, SrTiO3, CdSe, CdS, WO3 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리장치.
  12. 삭제
  13. 삭제
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