KR20030020059A - 세정건조방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

기판을 완전건조하기 위한 제1, 제2건조공정을 포함하는 세정건조방법과 이를 수행하기 위한 세정건조장치가 개시되고 있다. 챔버 내에 구비되는 스핀척에 파지되어 회전하는 기판 상에 희석된 불산용액을 공급하여 기판의 자연산화막을 제거한다. 이어서, 탈이온수를 공급하여 린싱공정을 수행한 후, 탈이온수 및 제1건조가스를 공급하는 각각의 노즐들을 기판의 중심 부위로부터 주연 부위를 향하여 순차적으로 이동시키면서 상기 탈이온수 및 제1건조가스를 공급하여 기판을 건조하는 제1건조공정을 수행한다. 이어서, 제2건조가스를 공급하는 노즐을 기판의 중심 부위로부터 주연 부위를 향하여 이동시키면서 상기 제2건조가스를 공급하여 기판을 건조하는 제2건조공정을 수행한다. 그러므로, 기판의 미건조 현상을 방지하고, 이에 따라 워터 마크 발생을 방지할 수 있다.

Description

세정건조방법 및 장치{Cleaning and drying method and apparatus}
본 발명은 세정건조방법 및 장치에 관한 것이다. 보다 상세하게는 기판의 표면에 세정액과 건조가스를 공급하고, 회전력에 의해 세정건조하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
근래에 정보 통신 분야의 급속한 발달과 컴퓨터와 같은 정보 매체가 널리 보급에 따라 반도체 장치도 비약적으로 발전하고 있다. 상기 반도체 장치는 고속의 처리 속도와 대용량의 저장 능력을 가질 것이 요구된다. 이에 따라, 상기 반도체 장치의 제조 기술은 집적도, 신뢰도 및 응답 속도 등을 향상시키는 방향으로 발전되고 있다.
일반적으로 반도체 장치는 반도체 장치로 제조하기 위한 반도체 기판에 대하여 증착, 사진, 식각, 이온 주입, 연마, 세정건조 등의 단위 공정들을 반복적으로 수행함으로서 제조된다. 상기 단위 공정들 중에서 상기 세정건조공정은 각각의 단위 공정들을 수행한 후 기판 상에 잔류하는 잔류물을 제거하는 공정으로 미세한 패턴을 요구하는 최근의 디자인 룰(design rule)에서는 더욱 중요한 공정으로 부각되고 있다.
상기 세정건조공정을 수행하는 장치는 다수매의 기판을 한번에 처리하는 배치식(batch) 장치와 낱장 단위로 기판을 처리하는 매엽식 장치가 있다. 상기 배치식 세정건조장치는 기판의 대형화에 따른 대응이 용이하지 않고, 세정액 사용이 많다는 단점이 있다. 또한, 기판이 파손될 경우 전체 기판들에 영향을 미칠 수 있는 위험요소가 있다. 상기와 같은 이유로 최근의 세정건조장치는 매엽식 장치가 선호되고 있다.
상기 매엽식 세정건조장치의 일 예는 대한민국 공개특허 제1998-087401호와 일본 특허공개 평8-061846호에 개시되어 있다. 상기 대한민국 공개특허에 의하면, 기판을 회전시키고, 상기 회전하는 기판에 화학세정액과 린스액을 순차적으로 공급하여 세정(cleaning) 및 린싱(rinsing)하고, 제1, 제2건조가스를 공급하여 기판을 건조한다. 이때 상기 세정건조공정을 수행하는 세정건조장치는 세정액, 린스액, 제1건조가스 및 제2 건조가스를 공급하는 노즐을 일체화시킨 노즐 어셈블리를 구비한다.
그리고, 기판의 스핀세정방법에 대한 일 예가 대한민국 등록특허 제220,028호에 개시되어 있다. 상기 등록특허에 따르면, 반도체 웨이퍼가 스핀척에 의해 지지되며, 또한 회전되는 동시에 약액노즐로부터 불산용액이 웨이퍼 표면에 공급되어 자연산화막이 제거된다. 이어서, 탈이온수가 공급되어 웨이퍼가 린싱되고, 상기 탈이온수의 공급이 중단되기 전에 이소프로필알콜이 공급되어 마란고니 효과 및 원심력으로 탈이온수를 치환하며, 다음으로 웨이퍼가 300rpm에서 1초간, 3000rpm에서 4초간, 5000rpm에서 5초간 회전되어 이소프로필알콜이 원심력으로 제거된다.
상기 매엽식 장치를 사용하여 기판을 세정건조하는 공정을 전체적으로 간략하게 살펴보면 다음과 같다.
상기 세정건조장치는 상기 세정건조공정이 수행되는 챔버를 구비한다. 그리고, 상기 챔버 내부에는 기판을 진공에 의해 파지하고, 회전시키는 스핀척이 구비된다. 또한, 상기 기판 상에 세정건조공정에 필요한 세정액과 린스액 및 건조가스를 공급하는 노즐들이 구비된다.
먼저, 상기 스핀척은 상기 기판을 파지하고, 저속으로 상기 기판을 회전시킨다. 그리고, 회전하는 상기 기판의 피처리면에 암모니아 용액과 과산화수용액의 혼합용액을 공급하여 상기 기판상의 이물질 등을 제거한다. 이때, 초음파를 이용한 물리적인 세정이 병용될 수 있다.
상기와 같이 1차 세정된 기판의 피처리면에 탈이온수를 공급하여 제1린싱공정을 수행한다. 이어서, 상기 회전하는 반도체 기판의 피처리면에 희석된 불산용액을 공급한다. 상기 불산용액은 상기 기판의 피처리면에 생성된 자연산화막을 제거한다. 그리고, 상기 기판의 피처리면에 탈이온수를 공급하여 제2린싱공정을 수행한다.
그리고, 상온의 질소가스와 이소프로필알콜(isopropyl alcohol; IPA) 증기를 공급하여 상기 기판을 건조시킨다. 상기 이소프로필알콜 증기를 공급하는 것은 상기 기판의 건조효율을 향상시키기 위한 것으로서 마란고니 효과(Marangoni effect)를 이용하는 것이다. 상기 마란고니 효과를 이용한 건조방법은 하나의 액체 영역에 2개의 다른 표면장력 영역이 존재할 경우, 표면장력이 작은 영역으로부터 표면장력이 큰 영역으로 액체가 흐르는 원리를 이용하여 기판을 건조시키는 방법이다. 즉, 상기 탈이온수보다 상대적으로 표면장력이 작은 이소프로필알콜 증기를 기판의 피처리면에 공급하여 상기 기판의 피처리면으로부터 상기 탈이온수를 제거하는 방법이다.
그런데 여기서, 상기와 같은 세정건조공정의 경우 기판이 대형화되고, 기판 상에 형성된 패턴이 미세화되면, 기판의 대형화에 따라 기판의 주연 부위까지 완전히 건조하기 위해서는 기판의 회전속도를 보다 빠르게 해야 하는데, 이런 경우 기판의 회전력에 의해 상기 미세 패턴이 손상될 우려가 있고, 대형화된 기판의 피처리면 전체에 균일하게 이소프로필알콜 증기를 공급하기가 용이하지 않다는 문제점이 발생한다.
상기와 같이 기판의 처리면에 이소프로필알콜 증기가 균일하게 공급되지 않을 경우 상기 미세 패턴들에 의해 형성된 기판 표면의 요철에 의해 린싱공정에 사용된 탈이온수가 완전히 제거되지 않고, 기판의 대형화에 따라 기판의 주연 부위부위가 미건조 되는 현상이 발생된다. 상기와 같이 상기 기판의 피처리면에 잔류하는 탈이온수는 기판의 피처리면에 워터 마크(water mark)를 발생시킨다.
상기 워터 마크는 공기 중의 산소와 기판의 실리콘과 반응하여 기판 상에 파티클 형태로 석출된 것으로 상기 파티클은 후속 공정에서 치명적인 공정 불량을 발생시킨다.
상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 기판이 미건조되는 현상을 방지하고, 이에 따라 기판 상의 워터 마크 발생을 방지하는 기판 세정건조방법 및 장치를 제공하는데 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정건조장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시한 세정건조장치를 사용하여 기판을 세정건조하는 공정의 흐름도이다.
도 3은 도 1에 도시한 제2, 제3, 제4구동부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
도 4는 도 1에 도시한 제1공정유체 공급부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
도 5는 도 1에 도시한 제2공정유체 공급부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 102 : 챔버
104 : 스핀척 106 : 회전축
108 : 제1구동부 110 : 제어부
112 : 커버 114 : 배출구
116 : 구동축 118 : 제2구동부
120 : 제1공정유체 공급부 122 : 제2공정유체 공급부
124 : 제1노즐 126 : 제2노즐
128 : 제3노즐 130 : 불산용액 공급부
132 : 탈이온수 공급부 134a, 134b, 134c, 134d, 134e : 밸브
136 : 제1혼합부 140 : 이소프로필알콜 공급부
142 : 질소가스 공급부 144 : 제2혼합부
146 : 제1히터 148 : 제2히터
150 : 필터 152 : 제1회전로드
154 : 제2회전로드 156 : 제3구동부
158 : 제4구동부
상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일측면에 따른 세정건조방법은 기판의 피처리면이 위를 향하도록 상기 기판 이면을 파지하여 회전시키고, 상기 기판의 피처리면에 탈이온수(DI-water)에 의해 희석된 불산(HF)용액을 공급하여 상기 기판을 세정하는 단계, 상기 회전하는 기판의 피처리면에 탈이온수를 공급하여 상기 기판을 린싱(Rinsing)하는 단계, 제1노즐을 통하여 상기 탈이온수를 공급함과 동시에 상기 기판의 피처리면의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동시키고, 제2노즐을 통하여 제1건조 가스를 공급함과 동시에 상기 제1노즐을 뒤를 따라 상기 제2노즐을 이동시키는 단계 및 제3노즐을 통하여 상기 회전하는 기판의 피처리면에 제2건조 가스를 공급함과 동시에 상기 기판의 피처리면의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동시키는 단계를 포함한다.
하나의 예로서, 상기 제1건조가스로는 이소프로필알콜(IPA) 증기와 질소(N2) 가스가 혼합된 가스를 사용하고, 상기 제2건조가스로는 이소프로필알콜의 비점보다 높은 온도를 갖는 질소가스를 사용한다.
본 발명의 다른 측면에 따른 세정건조장치는 기판의 피처리면이 위를 향하도록 기판의 이면을 파지하고, 상기 기판을 회전시키는 스핀척 및 상기 스핀척에 파지된 기판의 상부에 구비되는 제1, 제2공정유체 공급부를 포함한다.
여기서, 상기 제1공정유체 공급부는 상기 기판의 피처리면을 세정하기 위한 탈이온수에 의해 희석된 불산용액 및 상기 기판의 피처리면을 린싱하기 위한 탈이온수를 상기 기판의 피처리면에 공급하는 제1노즐 및 상기 기판의 피처리면에 제1건조가스를 공급하는 제2노즐을 구비하고, 상기 기판에 탈이온수 및 제1건조가스를 공급하는 제1건조 공정이 진행되는 동안, 상기 제1노즐은 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하고, 상기 제2노즐은 상기 이동하는 제1노즐의 뒤를 따라 이동하는 배치를 갖는다.
상기 제2공정유체 공급부는 상기 스핀척에 파지된 기판의 상부에 구비되고, 상기 기판의 피처리면에 제2건조가스를 공급하는 제3노즐을 구비하고, 상기 기판의 피처리면에 상기 제2건조가스를 공급한다.
하나의 예로서, 상기 제2노즐에 연결되어 상기 제1건조가스를 공급하는 제1건조가스 공급라인에는 제1히터가 설치되고, 상기 제1건조가스는 액체 상태로 상기 제1히터로 공급되고, 상기 제1히터로부터 제공되는 열에 의해 증기로 형성된다.
상기 제3노즐에 연결되어 상기 제2건조가스를 공급하는 제2건조가스 공급라인에는 상기 제2건조가스를 가열하기 위한 제2히터와 상기 제2건조가스를 여과하기 위한 필터가 설치된다.
상기 제2공정유체 공급부는 상기 제1공정유체 공급부로부터 상기 린스액 및 상기 제1건조가스 공급이 종료된 후에 상기 기판의 중심 부위로부터 상기 기판의 주연 부위로 이동하면서 상기 기판의 피처리면에 상기 제2건조가스를 공급한다.
또한, 상기 세정건조장치는 상기 제1노즐과 연결되는 탈이온수 공급라인, 상기 제2노즐과 연결되는 제1건조가스 공급라인 및 상기 제3노즐과 연결되는 제2건조가스 공급라인에 각각 설치되어 각각의 압력 및 유량을 조절하는 밸브들에 연결되고, 상기 밸브들의 개폐 정도를 제어하는 제어부를 포함한다.
따라서, 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위를 향하여 상기 제1노즐을 이동시킴과 동시에 상기 탈이온수를 공급하고, 상기 이동하는 제1노즐의 뒤를 따라 상기 제2노즐을 이동시킴과 동시에 상기 제1건조가스를 공급하여 상기 기판을 건조시키고, 상기 히터에 의해 가열된 제2건조가스를 사용하여 최종 건조하는 단계를 진행함에 따라 기판의 주연 부위 부위에서 나타날 수 있는 미건조 현상을 방지할 수 있다. 이에 따라, 기판의 오염물질로 작용하는 워터 마크의 발생을 방지할 수 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세하게 설명하면 다음과 같다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 세정건조장치를 설명하기 위한 개략적인 구성도이다.
도 1을 참조하면, 기판(100)의 세정건조공정을 수행하는 챔버(102)가 도시되어 있다. 챔버(102)의 내부에는 기판(100)을 파지하기 위한 스핀척(104)이 구비되고, 스핀척(104)의 상부면에는 기판(100)을 파지하기 위한 진공이 제공되는 홀이 형성된다. 스핀척(104)의 하부에는 스핀척(104)을 지지하고, 회전력을 전달하는 회전축(106)이 연결된다. 회전축(106)의 하부에는 기판(100)을 회전시키기 위한 회전력을 제공하는 제1구동부(108)가 연결된다. 제1구동부(108)는 제어부(110)와 연결되어 있고, 제어부(110)의 제어신호에 따라 동작한다.
스핀척(104)의 주위에는 상기 세정건조공정이 수행되는 동안 기판(100)으로 공급되는 세정액 및 린스액 등이 비산되는 것을 방지하고, 컵 형상을 갖는 커버(112)가 구비된다. 커버(112)의 하부에는 상기 세정액 및 린스액을 배출하는 배출구(114)가 연결되고, 또한 커버(112)를 상하 구동시키기 위한 구동축(116)이 연결된다. 구동축(116)의 하부는 커버(112)를 상하 구동시키기 위한 구동력을 제공하는 제2구동부(118)가 연결된다. 제2구동부(118)는 제어부(110)와 연결되어 있고, 제어부(110)의 제어신호에 따라 동작한다.
스핀척(104)의 상부에는 기판(100)의 피처리면에 형성된 자연산화막을 제거하기 위한 세정액과 린스액 및 건조가스를 기판(100)으로 공급하기 위한 제1공정유체 공급부(120)와 제2공정유체 공급부(122)가 구비된다. 제1공정유체 공급부(120)에는 상기 세정액과 린스액을 각각 공급하는 제1노즐(124)과 제1건조가스를 공급하는 제2노즐(126)이 기판(100)의 피처리면을 향하도록 구비된다. 그리고, 제2공정유체 공급부(122)에는 제2건조가스를 공급하는 제3노즐(128)이 구비된다.
여기서, 상기 세정액은 탈이온수에 의해 희석된 불산용액이고, 린스액은 탈이온수이다. 그리고, 제1건조가스는 이소프로필알콜 증기와 질소가스가 혼합된 가스이고, 제2건조가스는 질소 가스이다.
불산용액 공급부(130)와 탈이온수 공급부(132)는 각각 밸브(134a, 134b)를 통해 제1혼합부(136)와 연결되고, 제1혼합부(136)는 제1노즐(124)에 연결된다. 제어부(110)의 제어 신호에 의해 동작하는 밸브(134a, 134b)를 통해 제1혼합부(136)로 공급되는 불산용액과 탈이온수는 적정한 비율로 혼합되어 희석된 불산용액을 형성하고, 제1노즐(124)을 통해 기판(100)의 피처리면으로 공급된다. 여기서 상기 제1노즐(124)과 연결되는 공급라인(138)은 불소계통의 테프론계의 수지가 사용된다.
그리고, 이소프로필알콜 공급부(140)와 질소가스 공급부(142)는 각각 밸브(134c, 134d)를 통해 제2혼합부(144)와 연결된다. 제어부(110)의 제어 신호에 의해 동작하는 밸브(134c, 134d)를 통해 제2혼합부(144)로 공급되는 액체 상태의 이소프로필알콜과 질소가스는 제2혼합부(144)에서 질소가스의 압력에 의해 상기 이소프로필알콜 용액이 미세한 물방울 형태로 형성되고, 상기 이소프로필알콜과 질소가스가 혼합되어 제1히터(146)와 제2노즐(126)을 통해 기판(100)의 피처리면으로 공급된다. 이때, 상기 미세한 물방울 상태의 이소프로필알콜은 제1히터(146)로부터 공급되는 열에 의해 증기 상태로 형성되어 기판(100)의 피처리면으로 공급된다.
제3노즐(128)을 통해 기판(100)의 피처리면으로 공급되는 질소가스는 질소가스 공급부(142)로부터 제어부(110)의 제어 신호에 의해 동작하는 밸브(134e)를 통해 제2히터(148)로 공급되고, 제2히터(148)에서 이소프로필알콜의 비점보다 놓은 온도로 가열되고, 필터(150)를 통해 여과되어 최종적으로 기판(100)의 피처리면에 공급된다.
한편, 제1공정유체 공급부(120)와 제2공정유체 공급부(122)는 기판(100)의 중심 부위에서 기판(100)의 피처리면으로 또는 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하면서 기판(100)의 피처리면으로 세정액과 린스액 및 제1, 제2건조가스를 기판(100)의 피처리면으로 공급한다. 상기 이동을 위해 제1공정유체 공급부(120)와 제2공정유체 공급부(122)는 각각 제1회전로드(152)와 제2회전로드(154)에 연결된다. 그리고, 제1회전로드(152) 및 제2회전로드(154)는 각각 제3구동부(156)와 제4구동부(158)에 연결된다. 즉, 기판(100)이 파지되는 스핀척(104)의 일측에 제3구동부(156)가 구비되고, 타측에 제4구동부(158)가 구비된다. 제3구동부(156) 및 제4구동부(158)는 세정건조공정의 진행을 제어하는 제어부(110)의 제어신호에 따라 각각 동작한다. 이때, 제1공정유체 공급부(120)에 구비되는 제1노즐(124) 및 제2노즐(126)은 기판(100)의 중심 부위로부터 주연 부위로 향하는 이동 방향을 따라 순차적으로 배치된다. 즉, 탈이온수를 사용하여 기판(100)의 피처리면을 린싱한 후, 제1노즐(124)을 기판(100)의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동시킴과 동시에 상기 탈이온수를 기판(100)의 피처리면에 공급하고, 상기 이동하는 제1노즐(124)의 뒤를 따라 제2노즐(126)을 이동시킴과 동시에 제1건조가스를 기판(100)의 피처리면에 공급한다. 이에 따라, 기판(100)의 제1건조를 수행할 때, 제1건조가스에 의해건조되기 전에 미리 자연건조되어 워터 마크를 발생시키는 것을 방지할 수 있다.
상기 이소프로필알콜 증기 및 질소가스를 공급하는 라인(160)은 고온 및 고순도를 유지하기 위해 SUS316 이상의 고순도 알루미늄 재질로 구성된다.
상기 세정건조장치에 사용되는 밸브(134a, 134b, 134c, 134d, 134e)들은 각각 제어부(110)의 제어 신호에 따라 동작되고, 각각의 밸브들을 통과하는 유체의 통과 유량 및 압력을 제어한다.
상기 세정건조장치는 기판(100)의 피처리면에 형성되는 자연산화막을 제거하고, 기판(100)을 건조시키기 위한 제1공정유체 공급부(120) 및 제2공정유체 공급부(122) 이외에 상기 자연산화막을 제거하는 공정 이전에 수행되는 기판(100)의 피처리면에 잔류하는 이물질을 제거하기 위해 화학물질을 공급하는 화학물질 공급부(도시되지 않음)를 더 구비한다. 상기 화학물질 공급부는 제1공정유체 공급부(120) 및 제2공정유체 공급부(122)의 구성과 유사한 구성을 갖고, 회전하는 기판(100)의 피처리면에 암모니아 용액과 과산화수용액이 혼합된 화학세정액을 공급한다.
상기와 같은 세정건조장치를 사용하여 기판을 세정건조하는 공정을 살펴보면 다음과 같다.
도 2는 도 1에 도시한 세정건조장치를 사용하여 기판을 세정건조하는 공정의 흐름도이다. 도 3은 도 1에 도시한 제2, 제3, 제4구동부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 정면도이다.
먼저, 챔버(102) 내부로 기판(100)이 이송되어 스핀척(104)의 상부면에 놓여진다. 이어서, 스핀척(104)에 형성된 진공홀로부터 제공되는 진공에 의해 기판(100)이 스핀척(104)에 고정된다. 이때, 도 3에 도시한 바와 같이, 커버(112)는 제2구동부(118)의 동작에 의해 하방향으로 이동하고, 제1공정유체 공급부(120) 및 제2공정유체 공급부(122)는 상방향으로 이동한다. 도시된 화살표들은 각각 제1공정유체 공급부(120)와 제2공정유체 공급부(122) 및 커버(112)의 이동 방향을 나타낸다.(S100)
이어서, 상기 커버(112)가 원래의 위치로 이동하고, 제1구동부(108)의 동작에 의해 스핀척(104)이 회전한다. 이때, 기판(100)을 파지한 스핀척(104)은 10 내지 50rpm으로 회전한다. 회전하는 기판(100)의 피처리면으로 암모니아 용액과 과산화수용액이 혼합된 화학세정액을 공급하여 제1세정공정을 수행한다. 상기 화학세정액의 공급과 스핀척(104)의 회전에 의해 기판(100)의 피처리면에 잔류하는 이물질 등이 제거된다.(S200)
상기 화학세정액의 공급이 중단되고, 제3구동부(156)의 동작에 의해 제1공정유체 공급부(120)에 구비되는 제1노즐(124)이 기판(100)의 중심 부위에 위치된다. 이어서, 스핀척(104)의 회전 속도를 100 내지 300rpm 가속하고, 제1노즐(104)을 통해 탈이온수를 기판(100)의 피처리면으로 공급하여 제1린싱공정을 수행한다. 상기 탈이온수의 공급과 기판(100)의 회전에 의해 기판(100)의 피처리면에 잔류하는 이물질 등이 완전히 제거된다.(S300)
이어서, 기판(100)의 피처리면에 형성된 자연산화막을 제거하기 위해 불산용액을 제1혼합부(136)로 공급하고, 제1혼합부(136)에서 탈이온수와 혼합하여 희석된불산용액을 기판(100)의 피처리면으로 공급하여 제2세정공정을 수행한다. 이때, 스핀척(104)은 기판의 피처리면에 형성되어 있는 자연산화막을 완전히 제거할 수 있도록 10 내지 50rpm의 저속으로 회전시키고, 상기 희석된 불산용액의 탈이온수와 불산용액은 100 내지 500 : 1 의 비율로 혼합된다.(S400)
상기 자연산화막이 기판(100)의 피처리면으로부터 완전히 제거되면, 불산용액의 공급이 중단되고, 탈이온수만을 기판(100)의 피처리면으로 공급하여 제2린싱공정을 수행한다. 이때, 상기 자연산화막이 제거되면서 생성된 이물질을 상기 기판(100)의 피처리면으로부터 완전히 제거하기 위해 스핀척(104)을 100 내지 300rpm의 회전 속도로 가속한다.(S500)
상기 제2린싱공정이 종료되면, 이소프로필알콜 증기와 질소가스가 혼합된 제1건조가스를 기판(100)의 피처리면에 공급하여 제1건조공정을 수행한다. 이때, 탈이온수는 계속적으로 공급되고, 탈이온수를 공급하는 제1노즐(124) 및 상기 제1건조가스를 공급하는 제2노즐(126)을 구비하는 제1공정유체 공급부(120)는 기판(100)의 중심 부위로부터 주연 부위를 향하여 이동한다. 즉, 상기 제1노즐(124)이 이동한 뒤를 따라 제2노즐(126)이 이동한다. 이때, 기판(100)의 피처리면에 탈이온수를 공급한 뒤를 따라 이소프로필알콜 증기를 공급함으로서 기판(100)에 공급된 탈이온수에 이소프로필알콜이 용해된다. 이소프로필알콜은 탈이온수보다 표면장력이 작기 때문에 탈이온수와 완전히 치환되고, 치환된 이소프로필알콜은 스핀척(104)의 회전에 따른 원심력에 의해 기판(100)으로부터 제거된다. 이때, 스핀척(104)의 회전 속도는 세정공정 및 린싱공정보다 빠른 속도록 설정되고, 바람직하게는 200 내지 500rpm 정도의 회전 속도로 설정된다. 도 4는 도 1에 도시한 제1공정유체 공급부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 4를 참조하면, 제어부(110)의 제어 신호에 따라 제3구동부(156)가 동작하고, 제3구동부(156)의 동작에 따라 제1공정유체 공급부(120)는 기판(100)의 중심 부위에서 주연 부위를 향해 이동한다. 도시된 화살표는 각각 기판(100)과 제1공정유체 공급부(120)의 회전과 이동 방향을 나타낸다. 그리고, 이동하는 방향에 따라 제1노즐(124) 및 제2노즐(126)이 순차적으로 배치된다. 따라서, 탈이온수의 공급에 이어 제1건조가스가 기판(100)의 피처리면에 공급된다. 여기서, 상기 이소프로필알콜은 액체 상태로 제2혼합부(144)로 공급되고, 제2혼합부(144)로 공급되는 질소가스의 압력에 의해 미세한 물방울의 형태로 형성된다. 상기와 같이 미세한 물방울 상태의 이소프로필알콜과 질소가스는 제1히터(146)로 공급되어 가열된다. 상기 제1히터(146)로부터 공급되는 열에 의해 이소프로필알콜은 증기 상태로 변환되어 제2노즐(126)을 통해 기판(100)에 공급된다.(S600)
상기 제1건조공정이 수행되는 도중에 제2공정유체 공급부(122)에 구비되는 제3노즐(128)이 기판(100)의 중심 부위에 위치된다. 즉, 제1공정유체 공급부(120)가 기판(100)의 중심 부위에서 출발하여 주연 부위로 이동되는 동안 제4구동부(158)의 동작에 의해 제3노즐(128)이 기판(100)의 중심 부위에 위치된다. 그리고, 제1건조공정이 종료되면, 제3노즐(128)을 통해 기판(100)의 피처리면으로 제2건조가스가 공급되어 제2건조공정이 진행된다. 상기 제2건조가스는 고온의 질소가스이고, 기판(100)의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하면서 공급된다. 즉,제3노즐(128)이 기판(100)의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동한다. 여기서, 질소가스는 질소가스 공급부(142)로부터 밸브(134e)를 통해 제2히터(148)로 공급되고, 제2히터(148)에서 이소프로필알콜의 비점(82.4℃)보다 높은 온도로 가열된다. 상기 고온의 질소가스는 최종적으로 기판(100)을 건조시키는 것이므로 고순도를 유지하기 위해 필터(150)를 통해 여과된 후 제3노즐(128)을 통해 기판(100)의 피처리면으로 공급된다. 이때, 스핀척(104)의 회전 속도는 제1건조공정과 동일한 200 내지 500rpm이다. 따라서, 이소프로필알콜의 비점보다 높은 온도를 갖는 질소가스는 기판(100)에 잔류하는 이소프로필알콜을 완전히 제거함으로서 기판(100)의 미건조 현상을 방지하고, 이에 따라 워터 마크의 발생을 방지한다. 도 5는 도 1에 도시한 제2공정유체 공급부의 동작을 설명하기 위한 개략적인 평면도이다. 도 5에 도시된 바와 같이 제1건조공정이 종료된 후 제4구동부(158)의 동작에 의해 기판(100)의 중심 부위로부터 주연 부위를 향해 제2공정유체 공급부(122)가 이동하면서, 제3노즐(128)을 통해 고온의 질소가스가 공급된다. 도시된 화살표는 각각 기판(100)과 제2공정유체 공급부(122)의 회전과 이동 방향을 나타낸다.(S700)
상기와 같이 세정공정과 린싱공정 및 건조공정이 모두 종료되면, 커버(112)는 하방향으로 이동하고, 제1공정유체 공급부(120) 및 제2공정유체 공급부(122)가 상방향으로 이동한 후 기판(100)이 스핀척(104)으로부터 언로딩되어 챔버(102) 외부로 이동된다.(S800)
상기와 같은 본 발명에 따르면, 기판의 피처리면에 잔류하는 이물질 등과 기판의 피처리면에 형성된 자연산화막을 제거하는 세정공정이 종료된 후, 탈이온수를 공급하는 제1노즐과 이소프로필알콜 증기와 질소가스가 혼합된 가스를 기판의 피처리면에 공급하는 제2노즐을 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 순차적으로 이동시킴과 동시에 상기 탈이온수 및 상기 혼합된 가스를 공급하여 제1건조공정을 수행하고, 가열된 질소가스를 공급하는 제3노즐을 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동시킴과 동시에 상기 질소가스를 공급하여 제2건조공정을 수행함으로서 기판의 주연 부위에 발생할 수 있는 기판의 미건조 현상을 방지하고, 이에 따라 워터 마크의 발생을 방지할 수 있다.
따라서, 기판을 완전히 건조시킴으로서 후속 공정의 불량 요인을 완벽하게 제거할 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허 청구의 범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음을 이해할 수 있을 것이다.

Claims (8)

  1. 기판의 피처리면이 위를 향하도록 상기 기판 이면을 파지하여 회전시키고, 상기 기판의 피처리면에 탈이온수(DI-water)에 의해 희석된 불산(HF)용액을 공급하여 상기 기판을 세정하는 단계;
    상기 회전하는 기판의 피처리면에 탈이온수를 공급하여 상기 기판을 린싱(Rinsing)하는 단계;
    제1노즐을 통하여 상기 탈이온수를 공급함과 동시에 상기 기판의 피처리면의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동시키고, 제2노즐을 통하여 제1건조 가스를 공급함과 동시에 상기 제1노즐을 뒤를 따라 상기 제2노즐을 이동시키는 단계; 및
    제3노즐을 통하여 상기 회전하는 기판의 피처리면에 제2건조 가스를 공급함과 동시에 상기 기판의 피처리면의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정건조방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 제1건조가스는 이소프로필알콜, 질소 또는 이들이 혼합 가스인 것을 특징으로 하는 세정건조방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 제2건조가스는 이소프로필알콜의 비점보다 높은 온도를 갖는 질소가스인 것을 특징으로 하는 세정건조방법.
  4. 기판의 피처리면이 위를 향하도록 기판의 이면을 파지하고, 상기 기판을 회전시키는 스핀척;
    상기 스핀척에 파지된 기판의 상부에 구비되고, 상기 기판의 피처리면을 세정하기 위한 탈이온수에 의해 희석된 불산용액 및 상기 기판의 피처리면을 린싱하기 위한 탈이온수를 상기 기판의 피처리면에 공급하는 제1노즐 및 상기 기판의 피처리면에 제1건조가스를 공급하는 제2노즐을 구비하고, 상기 기판에 탈이온수 및 제1건조가스를 공급하는 제1건조 공정이 진행되는 동안, 상기 제1노즐은 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하고, 상기 제2노즐은 상기 이동하는 제1노즐의 뒤를 따라 이동하는 배치를 갖는 제1공정유체 공급부; 및
    상기 스핀척에 파지된 기판의 상부에 구비되고, 상기 기판의 피처리면에 제2건조가스를 공급하는 제3노즐을 구비하고, 상기 기판의 피처리면에 상기 제2건조가스를 공급하는 제2공정유체 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 제2노즐에 연결되고, 상기 제1건조가스를 공급하는 제1건조가스 공급라인에 설치되는 제1히터를 더 포함하고, 상기 제1건조가스는 액체 상태로 상기 제1히터로 공급되고, 상기 제1히터로부터 제공되는 열에 의해 증기로 형성되는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 제3노즐에 연결되어 상기 제2 건조가스를 공급하는 제2건조가스 공급라인에 설치되고, 상기 제2건조가스를 가열하기 위한 제2히터를더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  7. 제4항에 있어서, 상기 제3노즐에 연결되어 상기 제2건조가스를 공급하는 제2건조가스 공급라인에 설치되고, 상기 제2건조가스를 여과하기 위한 필터를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
  8. 제4항에 있어서, 상기 제2공정유체 공급부는 상기 제1공정유체 공급부로부터 상기 탈이온수 및 상기 제1건조가스 공급이 종료된 후에 상기 기판의 중심 부위로부터 주연 부위로 이동하면서 상기 기판의 피처리면에 상기 제2건조가스를 공급하는 것을 특징으로 하는 세정건조장치.
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