KR20220053146A - 기판 처리 장치 - Google Patents

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KR20220053146A
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세메스 주식회사
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Abstract

세정 공정시 기판(W) 표면에 파티클의 흡착을 억제하는 기판 처리 장치가 제공된다. 상기 기판 처리 장치는 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛; 상기 기판의 제1 영역에 제1 린스액을 토출하는 제1 노즐; 및 상기 기판의 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 노즐을 포함하고, 제1 기간동안, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 제1 영역에 토출하여 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역이 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되되, 상기 기판의 일부 영역은 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않고, 상기 제1 기간에 바로 연결된 제2 기간에는, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 상기 제1 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 상기 제2 영역에 토출하여, 상기 기판의 상면 전체가 상기 제1 린스액 및 상기 제2 린스액에 의해 웨팅되는 것을 포함한다.

Description

기판 처리 장치{Apparatus for processing substrate}
본 발명은 기판 처리 장치에 관한 것이다.
반도체 장치 또는 디스플레이 장치를 제조할 때에는, 사진, 식각, 애싱, 이온주입, 박막증착 등 다양한 공정이 실시된다. 각각의 공정에는 다양한 처리액들이 사용되며, 공정 진행 중에는 오염물 및 파티클이 생성될 수 있다. 이를 해결하기 위해 각각의 공정 전후에는 오염물 및 파티클을 세정 처리하기 위한 세정 공정이 수행된다.
세정 공정시, 기판을 회전시키면서 기판 상에 린스액을 토출한다. 기판의 중심과 거리가 먼 영역(예를 들어, 에지 영역)에서는 회전력이 강해, 린스액 두께가 얇아질 수 있다. 린스액 두께가 얇아진 영역의 표면에서는, 오염물 및 파티클이 흡착되기 쉽다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는, 세정 공정시 기판 표면에 파티클의 흡착을 억제하는 기판 처리 장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 과제들은 이상에서 언급한 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 일 면(aspect)은, 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛; 상기 기판의 제1 영역에 제1 린스액을 토출하는 제1 노즐; 및 상기 기판의 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 노즐을 포함하고, 제1 기간동안, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 제1 영역에 토출하여 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역이 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되되, 상기 기판의 일부 영역은 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않고, 상기 제1 기간에 바로 연결된 제2 기간에는, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 상기 제1 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 상기 제2 영역에 토출하여, 상기 기판의 상면 전체가 상기 제1 린스액 및 상기 제2 린스액에 의해 웨팅되는 것을 포함한다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 상기 기판의 에지 영역에 가깝게 위치할 수 있다.
상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않는 상기 기판의 일부 영역은, 상기 기판의 에지 영역을 포함할 수 있다.
상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 지지 유닛의 중심 영역과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 고정 설치될 수 있다.
상기 제1 기간은 상기 기판의 회전속도가 증가하는 구간을 포함할 수 있다.
상기 제2 기간은 상기 기판의 회전속도가 정속도인 구간을 포함할 수 있다.
상기 제2 기간 동안, 상기 제1 노즐의 분사량은 상기 제2 노즐의 분사량보다 클 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 다른 면은, 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛; 상기 기판의 중심 영역에 제1 린스액을 토출하는 제1 노즐; 및 상기 기판의 미들 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 노즐을 포함하고, 상기 지지 유닛 상에 상기 기판을 위치시킨 후 상기 기판을 목표속도까지 회전시키는 가속 구간에서, 상기 제1 노즐이 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하여 상기 기판의 중심 영역 및 미들 영역이 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되고, 상기 기판의 에지 영역은 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않고, 상기 가속 구간에 바로 연결된 정속 구간에서, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 기판의 미들 영역에 토출한다.
상기 가속 구간의 전(前)구간에서, 상기 제1 노즐이 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하고, 상기 제2 노즐은 제2 린스액을 토출하지 않고, 상기 가속 구간의 후(後)구간에서, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 기판의 미들 영역에 토출한다.
상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 지지 유닛의 중심 영역과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 고정 설치된다.
상기 정속 구간 동안, 상기 제1 노즐의 분사량은 상기 제2 노즐의 분사량보다 클 수 있다.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 기판 처리 장치의 또 다른 면은, 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛; 제1 대기위치에서 대기하고, 제1 공급위치로 이동하여 상기 기판에 제1 약액을 토출하는 제1 이동노즐; 제2 대기위치에서 대기하고, 제2 공급위치로 이동하여 상기 기판에 제2 약액을 토출하는 제2 이동노즐; 상기 기판의 제1 영역에 린스액을 토출하는 제1 고정노즐; 상기 기판의 상기 제1 영역과 다른 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 고정노즐을 포함하고, 상기 제1 이동노즐이 상기 제1 공급위치에서 제1 약액을 토출한 후 상기 제1 대기위치로 복귀하는 동안에, 상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은 상기 기판에 린스액을 토출하되, 상기 제1 고정노즐이 린스액을 먼저 토출하기 시작하고 상기 제2 고정노즐이 시간차를 두고 린스액을 토출하기 시작한다.
상기 제2 이동노즐이 상기 제2 대기위치에서 상기 제2 공급위치로 이동하는 동안에, 상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은 상기 기판에 린스액을 토출하되, 상기 제1 고정노즐이 린스액을 먼저 토출하기 시작하고 상기 제2 고정노즐이 시간차를 두고 린스액을 토출하기 시작한다.
상기 제1 이동노즐이 상기 제1 대기위치로 복귀하는 것과, 상기 제2 이동노즐이 제2 공급위치로 이동하는 것은 동시에 이루어진다.
상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 상기 기판의 에지 영역에 가깝게 위치한다.
상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은, 상기 지지 유닛의 중심 영역과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 고정 설치된다.
상기 지지 유닛 상에 상기 기판을 위치시킨 후, 상기 기판을 목표속도까지 회전시키는 가속 구간에서, 상기 제1 고정노즐은 상기 기판에 린스액을 토출하고, 상기 제2 고정노즐은 린스액을 토출하지 않는다.
상기 가속 구간에 바로 연결된 정속 구간에서, 상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은 린스액을 토출한다.
상기 정속 구간 동안, 상기 제1 고정노즐의 분사량은 상기 제2 고정노즐의 분사량보다 클 수 있다.
기타 실시예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 2는 도 1의 공정 챔버의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 4 내지 도 7은 도 3의 기판 처리 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 10은 도 1의 공정 챔버의 다른 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다.
도 12 내지 도 14는 도 11의 기판 처리 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시 예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 게시되는 실시 예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시 예들은 본 발명의 게시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전체에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
소자(elements) 또는 층이 다른 소자 또는 층의 "위(on)" 또는 "상(on)"으로 지칭되는 것은 다른 소자 또는 층의 바로 위뿐만 아니라 중간에 다른 층 또는 다른 소자를 개재한 경우를 모두 포함한다. 반면, 소자가 "직접 위(directly on)" 또는 "바로 위"로 지칭되는 것은 중간에 다른 소자 또는 층을 개재하지 않은 것을 나타낸다.
공간적으로 상대적인 용어인 "아래(below)", "아래(beneath)", "하부(lower)", "위(above)", "상부(upper)" 등은 도면에 도시되어 있는 바와 같이 하나의 소자 또는 구성 요소들과 다른 소자 또는 구성 요소들과의 상관관계를 용이하게 기술하기 위해 사용될 수 있다. 공간적으로 상대적인 용어는 도면에 도시되어 있는 방향에 더하여 사용시 또는 동작시 소자의 서로 다른 방향을 포함하는 용어로 이해되어야 한다. 예를 들면, 도면에 도시되어 있는 소자를 뒤집을 경우, 다른 소자의 "아래(below)" 또는 "아래(beneath)"로 기술된 소자는 다른 소자의 "위(above)"에 놓여질 수 있다. 따라서, 예시적인 용어인 "아래"는 아래와 위의 방향을 모두 포함할 수 있다. 소자는 다른 방향으로도 배향될 수 있고, 이에 따라 공간적으로 상대적인 용어들은 배향에 따라 해석될 수 있다.
비록 제1, 제2 등이 다양한 소자, 구성요소 및/또는 섹션들을 서술하기 위해서 사용되나, 이들 소자, 구성요소 및/또는 섹션들은 이들 용어에 의해 제한되지 않음은 물론이다. 이들 용어들은 단지 하나의 소자, 구성요소 또는 섹션들을 다른 소자, 구성요소 또는 섹션들과 구별하기 위하여 사용하는 것이다. 따라서, 이하에서 언급되는 제1 소자, 제1 구성요소 또는 제1 섹션은 본 발명의 기술적 사상 내에서 제2 소자, 제2 구성요소 또는 제2 섹션일 수도 있음은 물론이다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다. 또 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 명백하게 특별히 정의되어 있지 않는 한 이상적으로 또는 과도하게 해석되지 않는다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어 도면 부호에 상관없이 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 참조번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치를 설명하기 위한 평면도이다.
도 1을 참고하면, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000)을 포함한다.
인덱스 모듈(1000)은 외부로부터 기판(W)을 제공받아, 공정 모듈(2000)로 기판(W)을 전달한다. 인덱스 모듈(1000)은 설비 전방 단부 모듈(EFEM: equipment front end module)일 수 있고, 로드포트(load port)(1100)와 이송 프레임(1200)을 포함한다.
로드포트(1100)에는 기판(W)이 수용되는 용기(C)가 놓인다. 용기(C)로는 전면 개방 일체형 포드(FOUP: front opening unified pod)가 사용될 수 있다. 용기(C)는 오버헤드 트랜스퍼(OHT: overhead transfer)에 의해 외부로부터 로드포트(1100)로 반입되거나 로드포트(1100)로부터 외부로 반출될 수 있다.
이송 프레임(1200)은 로드포트(1100)에 놓인 용기(C)와 공정 모듈(2000) 사이에 기판(W)을 전달한다. 이송 프레임(1200)은 인덱스 레일 상에서 이동하는 인덱스 로봇을 포함할 수 있다.
공정 모듈(2000)은 버퍼 챔버(2100), 이송 챔버(2200), 다수의 공정 챔버(2300)를 포함한다.
버퍼 챔버(2100)는 인덱스 모듈(1000)과 공정 모듈(2000) 사이에 반송되는 기판(W)이 임시로 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 챔버(2100)에는 다수의 버퍼 슬롯이 위치할 수 있다. 예를 들어, 이송 프레임(1200)의 인덱스 로봇은 기판(W)을 용기(C)로부터 인출하여 버퍼 슬롯에 놓을 수 있다.
이송 챔버(2200)의 이송 로봇은 버퍼 슬롯에 놓인 기판(W)을 인출하여 이를 다수의 공정 챔버(2300) 중 기설정된 공정 챔버(예를 들어, PC1)로 이송할 수 있다. 또한, 이송 챔버(2200)의 이송 로봇은 다수의 공정 챔버(2300) 중 어느 하나의 공정 챔버(예를 들어, PC1)에서 다른 공정 챔버(예를 들어, PC2)로 반송할 수 있다.
다수의 공정 챔버(2300)는 일렬로 배치되거나, 상하로 적층되어 배치되거나, 이들의 조합 형태로 배치될 수 있다. 도시된 것과 같이, 일부 공정 챔버(PC1, PC2)와 다른 일부 공정 챔버(PC3, PC4)는 이송 챔버(2200)의 양 측에 배치될 수 있다. 다수의 공정 챔버(2300)의 배치는 전술한 예로 한정되지 않고, 기판 처리 장치의 풋프린트나 공정효율을 고려하여 변경될 수 있다.
도 2는 도 1의 공정 챔버의 일 예를 설명하기 위한 개념도이다.
도 2를 참고하면, 공정 챔버(예를 들어, PC1) 내에는 기판(W)을 지지하는 지지 유닛(110)이 배치된다. 지지 유닛(110)은 기설정된 속도(즉, 기설정된 회전수)로 기판(W)을 회전시킬 수 있다. 지지 유닛(110)에는 상부면으로부터 돌출되어 기판(W)을 지지하기 위한 지지핀(112) 등이 설치된다. 또한 척핀(114)은 지지 유닛(110)의 상부면 가장자리에 설치된다. 척핀(114)은 지지 유닛(110)이 회전할 때 기판(W)이 측방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 에지를 지지한다.
지지 유닛(110)의 주변에는, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(130)을 포함한다.
제1 노즐(120)은 기판(W)의 제1 영역(P1)에 제1 린스액을 토출한다. 제2 노즐(130)은 기판(W)의 제1 영역(P1)과 다른 제2 영역(P2)에, 제2 린스액을 토출한다. 도시된 것과 같이, 제1 영역(P1)은 기판(W)의 중심을 포함할 수 있다. 또는, 제1 영역(P1)은 제2 영역(P2)보다 기판(W)의 중심에 가깝게 위치할 수 있다. 즉, 제2 영역(P2)은 상기 제1 영역(P1)보다 상기 기판(W)의 에지 영역에 가깝게 위치할 수 있다.
제1 린스액과 제2 린스액은 순수(DIW)일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 노즐(120)은 제1 저장부(122)와 유체적으로 연결된다. 제1 밸브(124)는 제1 노즐(120)과 제1 저장부(122) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다. 제2 노즐(130)은 제2 저장부(132)와 유체적으로 연결된다. 제2 밸브(134)는 제2 노즐(130)과 제2 저장부(132) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다.
제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 고정 설치될 수 있다.
특히, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 지지 유닛(110)의 중심 영역에서 측 방향으로 치우쳐져서 배치될 수 있다. 다르게 설명하면, 지지 유닛(110)에 안착된 기판(W)의 중심 영역(예를 들어, P1 참고)과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 설치된다.
또는, 설계에 따라서, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 고정 설치되지 않고, 기판(W)의 상측에서 이동가능할 수 있다. 예를 들어, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 대기위치에서 대기하고, 공급위치에서 린스액을 토출할 수도 있다.
또한, 세정 공정시, 기판(W)을 회전시키면서 기판(W) 상에 린스액을 토출하면, 기판(W)의 중심과 거리가 먼 영역에서는 회전력이 강해 린스액 두께가 얇아질 수 있다. 따라서 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 장치에서는, 제1 노즐(120)이 기판(W)의 제1 영역(P1)(즉, 중심 영역)에 제1 린스액을 토출하고 제2 노즐(130)이 기판(W)의 제2 영역(P2)(즉, 미들 영역)에 제2 린스액을 토출함으로써, 기판(W)의 중심과 거리가 먼 영역에서 린스액 두께가 얇아지는 것을 방지할 수 있다. 구체적인 제1 린스액 및 제2 린스액의 토출방법은, 도 3 내지 도 9를 이용하여 후술한다.
지지 유닛(110)에는 백 노즐(140)이 설치되어, 기판(W)의 후면에 순수 및/또는 질소 가스 등의 유체를 분사한다. 백 노즐(140)은 지지 유닛(110)의 중심 영역(예를 들어, P1 영역에 대응되는 위치)에 배치될 수 있다. 백 노즐(140)은 예를 들어, 순수를 저장하는 제3 저장부(142)와 유체적으로 연결된다. 제3 밸브(144)는 제3 노즐(140)과 제3 저장부(142) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다.
이하에서 도 3 내지 도 7을 참고하여, 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명한다. 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 4 내지 도 7은 도 3의 기판 처리 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
도 3 및 도 4를 참고하면, 기판(W)을 회전시키면서, 제1 기간동안 제1 린스액을 토출한다(S10).
구체적으로, 제1 노즐(120)은 제1 린스액을 기판(W)의 제1 영역(P1)에 토출한다. 제1 영역(P1)은 기판(W)의 중심 영역을 포함하거나, 후술할 제2 영역(P2)에 비해서 기판(W)의 중심 영역에 가까울 수 있다. 기판(W)이 회전하고 있기 때문에, 제1 영역(P1)에 토출된 제1 린스액은 기판(W)의 에지 방향으로 점점 퍼지게 된다. 제1 린스액은 기판(W)의 중심 영역 뿐만 아니라, 미들(middle) 영역까지 퍼진다. 특히, 제1 기간동안에는, 기판(W)의 일부 영역(예를 들어, 기판(W)의 에지 영역)까지 퍼지지 않는다.
제1 기간동안, 제2 노즐(130)은 제2 린스액을 기판(W)에 토출하지 않는다.
제1 기간동안 제1 노즐(120)의 분사량은, 예를 들어, 1.2 l/min일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
이어서, 도 3, 도 5 및 도 6을 참고하면, 기판(W)을 회전시키면서, 제2 기간동안 제1 노즐(120)은 제1 린스액을 제1 영역(P1)에 토출하며, 제2 노즐(130)이 제2 린스액을 제2 영역(P2)에 토출한다.
구체적으로, 제1 노즐(120)은 제1 기간 및 제2 기간동안 연속적으로 제1 린스액을 토출한다. 반면 제2 노즐(130)은 시간차를 두고(즉, 제1 기간에서는 제2 린스액을 토출하지 않고), 제2 린스액을 토출하기 시작하여, 제2 기간동안 제2 린스액을 토출한다.
도 5는 제2 기간의 시작점(즉, 제2 노즐(130)이 제2 린스액을 토출하기 시작하는 시점)에서의 상태를 도시하고, 도 6은 제2 기간의 종료점에서의 상태를 도시한 것이다.
특히, 도 5에서 도시된 것과 같이, 제2 노즐(130)이 제2 린스액을 토출하기 시작하는 시점(즉, 제2 기간의 시작점)은, 제2 린스액이 토출되는 위치(즉, P2)까지 제1 린스액이 퍼져 있고, 제1 린스액이 기판(W) 전체에 퍼져 있지 않을 때이다. 즉, 제1 린스액에 의한 액막이 기판(W) 전체에 형성되기 전에 형성되기 전이다. 또는, 제1 린스액에 의한 액막이 기판(W)의 중심 영역 및 미들 영역까지는 형성되고, 에지 영역에는 형성되지 않을 때이다.
본 발명의 몇몇 실시예와는 달리 제1 린스액에 의한 액막이 형성되지 않은 상태에서, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(130)이 동시에 제1 린스액과 제2 린스액을 토출하면, 제1 린스액과 제2 린스액이 서로 섞이는 영역에서 이상 플로우(flow)가 발생할 수 있고, 이에 따라 특이맵이 발생한다.
또는, 제1 린스액에 의한 액막이 형성되지 않은 상태에서 제1 노즐(120)과 제2 노즐(130)이 동시에 제1 린스액과 제2 린스액을 토출하면, 제2 린스액이 닿는 영역 및 그 주변에서 불량(defect)이 발생될 수 있다. 왜냐하면, 제1 린스액은 기판(W)의 중심 영역에 토출되지만, 제2 린스액은 기판(W)의 미들 영역에 토출된다. 기판(W)의 중심에서 이격된 영역(즉, 미들 영역)에서는 회전력이 강하기 때문에, 제2 린스액이 닿는 영역 및 그 주변에서 파티클이 생성될 수 있기 때문이다.
따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따르면, 도 5에 도시된 것과 같이, 제2 노즐(130)이 제2 린스액을 토출하기 시작할 때 제2 린스액이 닿는 영역(즉, P2 참조)에, 제1 린스액에 의한 액막이 형성되어 있다. 제1 린스액에 의한 액막이 형성되어 있으면, 제2 린스액이 제2 영역(P2)에 토출되더라도 전술한 것과 같은 문제를 방지할 수 있다.
한편, 제1 린스액에 의한 액막이 기판(W) 전체에 형성되기 전에 제2 린스액을 토출함으로써, 세정 공정 시간을 단축할 수 있다. 또한, 제1 린스액에 의한 액막이 기판(W) 전체에 형성된 후에 제2 린스액을 토출하면, 제2 린스액에 의한 워터밤(water bomb)이 발생될 수 있다.
따라서, 본 발명의 몇몇 실시예에 따른 기판 처리 방법에 따르면, 제2 노즐(130)이 제2 린스액을 토출하기 시작하는 시점(즉, 제2 기간의 시작점)은, 제2 린스액이 토출되는 위치(즉, P2)까지 제1 린스액이 퍼져 있고, 제1 린스액이 기판(W) 전체에 퍼져 있지 않을 때이다.
한편, 제2 기간동안 제1 노즐(120)의 분사량은, 제2 노즐(130)의 분사량보다 클 수 있다. 예를 들어, 제1 노즐(120)의 분사량은 1.2 l/min이고, 제2 노즐(130)의 분사량은 1 l/min일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
도 3 및 도 7을 참고하면, 제1 린스액 및 제2 린스액의 토출을 중지하고, 기판의 회전속도를 높여서 건조 동작을 수행한다(즉, 고속 스핀 건조)(S30).
정리하면, 기판의 중심 영역(P1)에 제1 린스액을 토출하는 제1 노즐(120)과, 기판의 미들 영역(P2)에 제2 린스액을 토출하는 제2 노즐(130)을 사용함으로써, 기판(W) 전체적으로 린스액의 액막 두께가 일정하게 할 수 있다. 또한, 제1 린스액과 제2 린스액을 시간차를 가지고 토출함으로써, 기판의 중심에서 떨어져 있는 영역(즉, P2 참고)에 제2 린스액을 토출함으로써 발생할 수 있는 문제점들을 해결할 수 있다. 또한, 제1 린스액에 의한 액막이 기판(W) 전체에 형성되기 전에 제2 린스액을 토출함으로써, 세정 공정 시간을 줄일 수 있다.
도 8은 본 발명의 제2 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다.
도 8을 참고하면, 우선 지지 유닛(도 2의 110 참조) 상에 기판(W)을 위치시킨다.
기간(0~t1)은, 지지 유닛(110)을 회전시키기 시작하여 목표 속도(RPM1)까지 회전시키는 가속 구간이다. 목표 속도(RPM1)는 예를 들어, 약 500rpm 일 수 있다.
가속 구간에서 제1 노즐(도 2의 120 참조)은 제1 영역(즉, 중심 영역)에 제1 린스액(DIW1)을 토출하여, 제1 린스액(DIW1)에 의한 액막을 형성하기 시작한다. 가속 구간에서 액막은 기판(W)의 일부 영역(즉, 에지 영역)까지 형성되지는 않는다.
한편, 가속 구간에서의 회전 속도는, 목표 속도(RPM1)보다 낮은 속도이다. 제1 린스액(DIW1)이 상대적으로 낮은 회전 속도로 회전하는 기판(W) 상에 토출되기 때문에, 제1 린스액(DIW1)을 토출하면서 발생될 수 있는 문제점(예를 들어, 파티클 형성 등)을 최소화할 수 있다.
기간(t1~t2)은, 지지 유닛(110)을 정속도로 회전시키 정속 구간이다.
정속 구간에서, 제1 노즐(120)은 제1 린스액(DIW1)을 토출하고, 제2 노즐(도 2의 130 참조)은 제2 린스액(DIW2)을 토출한다. 제1 노즐(120)은 제1 영역(즉, 중심 영역)에 제1 린스액(DIW1)을 토출하고, 제2 노즐(130)은 제2 영역(즉, 미들 영역)에 제2 린스액(DIW2)을 토출한다. 전술한 것과 같이, 제2 노즐(130)이 제2 린스액(DIW2)을 토출하는 시점에서, 기판(W)의 에지 영역에는 제1 린스액(DIW1)에 의한 액막은 형성되지 않는다.
기간(t2~t3)은, 고속 스핀 건조하는 구간이다. 고속 스핀 건조에 진입하기 전에, 제1 린스액 및 제2 린스액의 토출은 중지한다. 지지 유닛(110)의 회전 속도를 높여, 지지 유닛(110)을 건조 속도(RPM2)까지 회전시킨다. 건조 속도(RPM2)은 예를 들어, 약 1500rpm 일 수 있다.
기간(t2~t3) 이후에, 세정 동작이 종료된다.
한편, 별도로 도시하지 않았으나, 기간(0~t1)에서 가속이 빠르게 이루어지는 경우에는, 제1 린스액(DIW1)이 기판(W)의 에지 방향으로 빠르게 퍼질 수 있다. 이러한 경우에는, 시간 t1 이전에 제2 린스액(DIW2)이 토출되기 시작할 수 있다.
즉, 가속 구간(0~t1)은 전(前)구간과 후(後)구간을 포함한다. 가속 구간(0~t1)의 전(前)구간에서, 제1 노즐(120)이 제1 린스액을 기판(W)의 중심 영역에 토출하고 제2 노즐(130)은 제2 린스액을 토출하지 않는다. 가속 구간(0~t1)의 후(後)구간에서, 제1 노즐(120)이 제1 린스액을 기판(W)의 중심 영역에 토출하며 제2 노즐(130)이 제2 린스액을 기판(W)의 미들 영역에 토출할 수 있다.
도 9는 본 발명의 제3 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 도면이다. 설명의 편의상, 도 8을 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 9를 참고하면, 우선 지지 유닛(110) 상에 기판(W)을 위치시킨다.
기간(0~t11) 동안 지지 유닛(110)의 회전속도를 높여 목표 속도(RPM1)까지 회전시킨다. 기간(0~t11)에는 제1 린스액(DIW1)이 기판(W) 상에 토출된다.
기간(t11~t2) 동안 지지 유닛(110)을 목표 속도(RPM1)로 회전시킨다.
여기서, 기간(0~t11)에서의 가속이 천천히 이루어지는 경우에는 지지 유닛(110)의 회전속도가 목표 속도(RPM1)에 도달하더라도, 제1 린스액(DIW1)에 의한 액막이 제2 영역(즉, 미들 영역)까지 형성되지 않을 수 있다.
이러한 경우, 제1 린스액(DIW1)에 의한 액막이 제2 영역(즉, 미들 영역)까지 형성될 때까지 기다린 후에, 제2 린스액(DIW2)을 토출하기 시작한다. 도 9에 도시된 것과 같이, 시간 t11에서 제2 린스액(DIW2)이 토출되기 시작하지 않고, 더 늦은 타이밍에 제2 린스액(DIW2)이 토출되기 시작할 수 있다.
기간(t2~t3) 동안 지지 유닛(110)을 건조 속도(RPM1)로 회전시켜, 기판(W)을 건조시킨다.
도 10은 도 1 공정 챔버의 다른 예를 설명하기 위한 개념도이다. 설명의 편의상, 도 2를 이용하여 설명한 것과 다른 점을 위주로 설명한다.
도 10을 참고하면, 공정 챔버(예를 들어, PC1) 내에는 기판(W)을 지지하는 지지 유닛(110)이 배치된다. 지지 유닛(110)은 기설정된 속도(즉, 기설정된 회전수)로 기판(W)을 회전시킬 수 있다.
지지 유닛(110)의 주변에는, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(130)을 포함한다. 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 고정 설치될 수 있다. 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 지지 유닛(110)의 중심 영역(P1 참고)에서 측 방향으로 치우쳐져서 배치될 수 있다. 다르게 설명하면, 지지 유닛(110)에 안착된 기판(W)의 중심 영역(P1)과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 설치된다.
또한, 지지 유닛(110)의 상측에는, 제1 이동노즐(150)과 제2 이동노즐(160)이 위치할 수 있다.
제1 이동노즐(150)은 제1 대기위치에서 대기하고, 제1 공급위치로 이동하여 기판(W)의 상면에 제1 약액을 토출한다. 제1 이동노즐(150)은 제1 약액(예를 들어, HF)를 저장하는 저장부(152)와 유체적으로 연결된다. 밸브(154)는 제1 이동노즐(150)과 저장부(152) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다.
제2 이동노즐(160)은 제2 대기위치에서 대기하고, 제2 공급위치로 이동하여 기판(W)의 상면에 제1 약액과 다른 제2 약액을 토출한다. 제2 이동노즐(160)은 제2 약액(예를 들어, SC1)를 저장하는 저장부(162)와 유체적으로 연결된다. 밸브(164)는 제2 이동노즐(160)과 저장부(162) 사이에 배치되고, 제어부(미도시)에 의해서 온/오프 제어될 수 있다.
제1 린스액 및 제2 린스액은, 제1 약액 및 제2 약액이 기판(W)에 토출되기 전에, 기판(W) 상에 토출될 수 있다(즉, 프리웨팅(pre-wetting)). 또한, 제1 린스액 및 제2 린스액은, 제1 약액이 토출된 후 제2 약액이 토출되기 전에, 기판(W) 상에 토출될 수 있다. 구체적인 세정방법은, 도 11 내지 도 14를 이용하여 후술한다.
도 11은 본 발명의 제4 실시예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 순서도이다. 도 12 내지 도 14는 도 11의 기판 처리 방법을 설명하기 위한 중간 단계 도면이다.
우선 도 11을 참고하면, 린스액이 토출된다(프리웨팅)(S40). 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)이 제1 린스액 및 제2 린스액을 시간차를 두고 토출한다.
이어서, 도 11 및 도 12를 참고하면, 제1 이동노즐(150)은 제1 약액(예를 들어, HF)을 기판(W) 상에 토출한다(S50). 제1 이동노즐(150)은 제1 공급위치(예를 들어, 기판(W)의 중심 영역의 상측)에서 제1 약액을 토출한다.
이어서, 도 11 및 도 13을 참고하면, 린스액이 토출된다(S60).
구체적으로, 제1 이동노즐(150)이 제1 공급위치에서 제1 대기위치로 이동한다(도면부호 V1 참고). 동시에, 제2 이동노즐(160)이 제2 대기위치에서 제2 공급위치로 이동한다(도면부호 V2 참고). 제1 공급위치와 제2 공급위치는 실질적으로 동일한 위치일 수 있으나, 이에 한정되지 않는다.
제1 이동노즐(150) 및 제2 이동노즐(160)의 이동시간동안, 기판이 마를 수 있다. 기판이 마르면 파티클 등에 의해 결함(defect)이 쉽게 발생할 수 있다. 따라서, 제1 이동노즐(150) 및 제2 이동노즐(160)의 이동시간동안, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)이 제1 린스액 및 제2 린스액을 시간차를 두고 토출하여, 제1 린스액(DIW1) 및 제2 린스액(DIW2)으로 기판(W)을 웨트(wet)한 상태로 유지한다.
전술한 것과 같이, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 지지 유닛(110)의 중심 영역에서 측 방향으로 치우쳐져 고정 설치된다. 제1 이동노즐(150) 및/또는 제2 이동노즐(160)이 이동하는 동안, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)이 제1 린스액(DIW1) 및 제2 린스액(DIW2)을 토출해야 하기 때문에, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 제1 이동노즐(150) 및 제2 이동노즐(160)의 이동 경로를 방해하지 않는 곳에 위치하기 때문이다.
이어서, 도 11 및 도 14를 참고하면, 제2 이동노즐(160)은 제2 약액(예를 들어, SC1)을 기판(W) 상에 토출한다(S70). 제2 이동노즐(160)은 제2 공급위치(예를 들어, 기판(W)의 중심 영역의 상측)에서 제2 약액을 토출한다.
이어서, 도 11을 참고하면, 린스액이 토출된다(S80). 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)이 제1 린스액(DIW1) 및 제2 린스액(DIW2)이 시간차를 두고 토출한다.
이어서, 도 12를 참고하면, 제1 린스액(DIW1) 및 제2 린스액(DIW2)의 토출을 중지하고, 기판의 회전속도를 높여서 건조 동작을 수행한다(즉, 고속 스핀 건조)(S90).
이상과 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 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 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.
110: 지지 유닛
120: 제1 노즐(제1 고정노즐)
130: 제2 노즐(제1 고정노즐)
150: 제1 이동노즐
160: 제2 이동노즐

Claims (19)

  1. 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛;
    상기 기판의 제1 영역에 제1 린스액을 토출하는 제1 노즐; 및
    상기 기판의 상기 제1 영역과 다른 제2 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 노즐을 포함하고,
    제1 기간동안, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 제1 영역에 토출하여 상기 기판의 제1 영역 및 제2 영역이 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되되, 상기 기판의 일부 영역은 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않고,
    상기 제1 기간에 바로 연결된 제2 기간에는, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 상기 제1 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 상기 제2 영역에 토출하여, 상기 기판의 상면 전체가 상기 제1 린스액 및 상기 제2 린스액에 의해 웨팅되는 것을 포함하는, 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 상기 기판의 에지 영역에 가깝게 위치하는, 기판 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않는 상기 기판의 일부 영역은, 상기 기판의 에지 영역을 포함하는, 기판 처리 장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 지지 유닛의 중심 영역과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 고정 설치되는, 기판 처리 장치.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 제1 기간은 상기 기판의 회전속도가 증가하는 구간을 포함하는, 기판 처리 장치
  6. 제 1항 또는 제 5항에 있어서,
    상기 제2 기간은 상기 기판의 회전속도가 정속도인 구간을 포함하는, 기판 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 제2 기간 동안, 상기 제1 노즐의 분사량은 상기 제2 노즐의 분사량보다 큰, 기판 처리 장치.
  8. 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛;
    상기 기판의 중심 영역에 제1 린스액을 토출하는 제1 노즐; 및
    상기 기판의 미들 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 노즐을 포함하고,
    상기 지지 유닛 상에 상기 기판을 위치시킨 후 상기 기판을 목표속도까지 회전시키는 가속 구간에서, 상기 제1 노즐이 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하여 상기 기판의 중심 영역 및 미들 영역이 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되고, 상기 기판의 에지 영역은 상기 제1 린스액에 의해 웨팅되지 않고,
    상기 가속 구간에 바로 연결된 정속 구간에서, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 기판의 미들 영역에 토출하는, 기판 처리 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 가속 구간의 전(前)구간에서, 상기 제1 노즐이 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하고, 상기 제2 노즐은 제2 린스액을 토출하지 않고,
    상기 가속 구간의 후(後)구간에서, 상기 제1 노즐이 상기 제1 린스액을 기판의 중심 영역에 토출하며, 상기 제2 노즐이 상기 제2 린스액을 기판의 미들 영역에 토출하는, 기판 처리 장치.
  10. 제 8항에 있어서,
    상기 제1 노즐 및 상기 제2 노즐은, 상기 지지 유닛의 중심 영역과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 고정 설치되는, 기판 처리 장치.
  11. 제 8항에 있어서,
    상기 정속 구간 동안, 상기 제1 노즐의 분사량은 상기 제2 노즐의 분사량보다 큰, 기판 처리 장치.
  12. 기판을 지지하고 회전가능한 지지 유닛;
    제1 대기위치에서 대기하고, 제1 공급위치로 이동하여 상기 기판에 제1 약액을 토출하는 제1 이동노즐;
    제2 대기위치에서 대기하고, 제2 공급위치로 이동하여 상기 기판에 제2 약액을 토출하는 제2 이동노즐;
    상기 기판의 제1 영역에 린스액을 토출하는 제1 고정노즐;
    상기 기판의 상기 제1 영역과 다른 영역에, 제2 린스액을 토출하는 제2 고정노즐을 포함하고,
    상기 제1 이동노즐이 상기 제1 공급위치에서 제1 약액을 토출한 후 상기 제1 대기위치로 복귀하는 동안에, 상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은 상기 기판에 린스액을 토출하되, 상기 제1 고정노즐이 린스액을 먼저 토출하기 시작하고 상기 제2 고정노즐이 시간차를 두고 린스액을 토출하기 시작하는, 기판 처리 장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 제2 이동노즐이 상기 제2 대기위치에서 상기 제2 공급위치로 이동하는 동안에, 상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은 상기 기판에 린스액을 토출하되, 상기 제1 고정노즐이 린스액을 먼저 토출하기 시작하고 상기 제2 고정노즐이 시간차를 두고 린스액을 토출하기 시작하는, 기판 처리 장치.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 제1 이동노즐이 상기 제1 대기위치로 복귀하는 것과, 상기 제2 이동노즐이 제2 공급위치로 이동하는 것은 동시에 이루어지는, 기판 처리 장치.
  15. 제 12항에 있어서,
    상기 제2 영역은 상기 제1 영역보다 상기 기판의 에지 영역에 가깝게 위치하는, 기판 처리 장치.
  16. 제 12항에 있어서,
    상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은, 상기 지지 유닛의 중심 영역과 수평 방향 및 수직 방향으로 겹치지 않도록 고정 설치되는, 기판 처리 장치.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 지지 유닛 상에 상기 기판을 위치시킨 후, 상기 기판을 목표속도까지 회전시키는 가속 구간에서, 상기 제1 고정노즐은 상기 기판에 린스액을 토출하고, 상기 제2 고정노즐은 린스액을 토출하지 않는, 기판 처리 장치.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 가속 구간에 바로 연결된 정속 구간에서, 상기 제1 고정노즐 및 상기 제2 고정노즐은 린스액을 토출하는, 기판 처리 장치.
  19. 제 18항에 있어서,
    상기 정속 구간 동안, 상기 제1 고정노즐의 분사량은 상기 제2 고정노즐의 분사량보다 큰, 기판 처리 장치.
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