KR100625318B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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KR100625318B1
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Abstract

본 발명은 반도체 기판을 식각하는 장치에 관한 것으로, 장치는 웨이퍼가 놓여지는 기판 지지부와 플라즈마를 이용하여 상압에서 일정 공정을 수행하는 건식 처리부 및 세정액을 이용하여 일정 공정을 수행하는 습식 처리부를 가진다. 기판 지지부는 내부에 공간이 형성된 보울 내에서 상하로 이동되며, 보울에는 세정액을 회수하는 적어도 하나의 챔버가 제공된다.
식각, 건식 처리부, 습식 처리부, 웨이퍼, 보울, 플라즈마, 상압

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING SUBSTRATE}
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 2는 다른 실시예에 따른 보울을 가지는 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 3a와 도 3b는 각각 웨이퍼의 평면도와 상부전극의 저면도의 일 예를 보여주는 도면;
도 4a와 도 4b는 각각 웨이퍼의 평면도와 상부전극의 저면도의 다른 예를 보여주는 도면;
도 5는 다른 실시예에 따른 건식 처리부를 가지는 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면;
도 6과 도 7은 각각 도 1의 장치에서 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 상태와 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 상태를 보여주는 도면들; 그리고
도 8과 도 9는 각각 도 2의 장치에서 제 1약액에 의해 공정이 수행되는 상태와 제 2약액에 의해 공정이 수행되는 상태를 보여주는 도면들이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
100 : 기판 지지부 120 : 지지판
140 : 하부전극 200 : 보울
220 : 챔버 300 : 건식 처리부
320 : 상부전극 340 : 절연부재
400 : 습식 처리부 420 : 노즐
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 식각 또는 세정과 같이 웨이퍼와 같은 기판으로부터 소정의 물질을 제거하는 공정을 수행하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
반도체 소자를 제조하기 위해 웨이퍼에서 소정의 물질을 제거하는 식각, 애싱, 그리고 세정과 같은 공정이 요구된다. 식각이나 애싱 공정은 주로 습식 식각 방법과 플라즈마를 이용한 건식 식각 방법이 주로 사용된다. 습식 식각은 식각 속도가 우수하나 다층 박막에서 선택적 식각이 어렵고, 고가의 약액 사용으로 비용이 많이 소요된다. 건식 식각은 선택적 식각이 우수하나 일반적으로 진공에서 공정이 수행되므로 진공유지를 위해 비용이 많이 소요되고 공정 수행에 많은 시간이 소요된다. 또한, 건식 식각은 공정 수행 후 웨이퍼를 세정하는 공정이 필요하며, 이를 위해 웨이퍼가 세정을 위한 장치로 이송되어야 하므로 공정에 많은 시간이 소요된다.
또한, 웨이퍼의 가장자리만을 식각할 때, 습식식각 방법은 패턴이 형성된 웨이퍼의 상부면중 식각하고자 하는 웨이퍼 가장자리를 제외한 부분을 보호용 액 또는 마스크로 보호한 후 웨이퍼 전체에 식각액을 분사하거나, 웨이퍼를 식각액이 채워진 배쓰에 담가 공정을 수행한다. 그러나 이러한 방법은 보호용 액 또는 마스크로 패턴부가 형성된 부분을 보호하는 과정과 식각 후에 이들을 다시 제거하는 과정을 가지므로 작업시간이 오래 걸리고, 식각액이 다량 소모되는 문제가 있다. 플라즈마 식각방법은 진공상태에서 반응가스를 플라즈마 상태로 변환함으로써 공정을 수행한다. 그러나 식각을 요하는 웨이퍼의 가장자리 형상에 관계없이 바닥면이 환형의 링 형상을 가지는 전극을 사용하므로, 플랫존을 가지는 웨이퍼의 경우 영역에 따라 식각균일도가 상이하다.
본 발명은 상술한 문제점들을 해결하고 효과적으로 웨이퍼 상의 소정물질을 제거하는 식각, 애싱 또는 세정 등과 같은 공정을 수행할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 기판 지지부, 공정 진행시 상기 기판 지지부의 상부에 배치되며 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 상부면으로 약액을 공급하는 습식 처리부, 그리고 공정 진행시 상기 기판 지지부의 상부에 배치되며, 상기 기판의 상부면으로 반응가스를 공급하는 건식 처리부를 가진다. 상기 기판 지지부 또는 상기 건식 처리부를 상하로 이 동시키는 수직 구동기가 제공되어, 상기 기판 지지부와 상기 건식 처리부 간의 상대적 거리가 조절된다. 또한, 상기 기판 지지부를 감싸도록 배치되는 보울이 제공되며, 상기 보울에는 상기 습식 처리부에 의해 공정 수행시 약액을 회수하는 챔버가 제공된다.
상기 습식 처리부는 상기 챔버의 측벽을 통해 이동가능하게 설치되는 노즐 지지대와 상기 노즐 지지대에 결합되며 약액을 공급하는 노즐을 가진다. 상기 보울에는 서로 적층되도록 배치되는 복수개의 상기 챔버들이 제공되고, 각각의 상기 챔버에는 상기 습식 처리부가 제공될 수 있다.
상기 기판 지지부는 기판이 놓여지는 지지판과 상기 건식 처리부에 의해 공정 진행시 상기 지지판에 놓여진 기판의 하부면과 접촉되는 하부전극을 포함하고, 상기 건식 처리부는 공정 진행시 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 가장자리부와 대향되어 배치되며, 상기 기판의 가장자리부 상으로 유입된 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 에너지가 인가되는 상부전극을 포함하며, 공정진행시 상기 기판 지지부에 놓여진 기판과 상기 상부전극은 인접하게 배치되도록 상기 이동부재에 의해 이동되어 상압에서 반응가스가 플라즈마 상태로 변환될 수 있다. 상기 건식 처리부에 의해 공정 수행시 상기 상부전극과 상기 기판의 간격은 2mm 이하로 유지된다. 상기 상부전극은 상기 기판의 가장자리부와 대향되도록 배치되고, 상기 상부전극 사이에는 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 중심부와 대향되도록 절연부재가 배치되며, 공정 진행시 상기 기판의 중심부가 플라즈마에 의해 영향을 받는 것을 방지한다.
또한, 상기 기판은 플랫존을 가지고, 상기 상부전극에서 상기 기판과 대향되는 면은 상기 기판에서 상기 플라즈마에 의해 공정이 수행되는 가장자리부와 상응되는 형상을 가진다. 상기 지지판은 내부에 상기 하부 전극이 삽입되는 통공이 형성되고, 상기 기판 지지부는 상기 하부 전극을 상하로 이동시키는 전극 구동기를 더 포함하며, 상기 전극 구동기는 상기 습식 처리부에 의해 공정 진행시 상기 하부 전극이 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 하부면으로부터 이격되도록 상기 하부 전극을 이동시킨다.
또한, 본 발명의 기판 처리 방법은 기판 지지부에 기판이 놓여지는 단계, 건식 처리부 또는 습식 처리부 중 어느 하나에 의해 공정이 수행되는 단계, 상기 건식 처리부 또는 상기 습식 처리부 중 다른 하나에 의해 공정이 수행되는 단계를 포함한다. 상기 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는 상기 기판 상에 상기 건식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 건식 처리부가 이동되는 단계와 상기 건식 처리부로부터 상기 기판의 상부면으로 반응가스가 공급되는 단계를 포함하고, 상기 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는 상기 기판 상에 상기 습식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 습식 처리부가 이동되는 단계와 상기 노즐로부터 상기 기판의 상부면으로 약액이 공급되는 단계를 포함한다.
상기 기판 상에 상기 건식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 건식 처리부가 이동되는 단계는 상기 건식 처리부가 고정되고 상기 기판 지지부가 상부로 수직이동되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 기판 상에 상기 습식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 습식 처리부가 이동되는 단계는 상기 기판 지지부가 하부로 수직이동되는 단계와 상기 습식 처리부의 노즐이 상기 기판의 상부에 위치되도록 이동되는 단계를 포함할 수 있다.
상기 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는 제 1약액에 의해 공정이 수행되는 단계와 제 2약액에 의해 공정이 수행되는 단계를 포함한다. 상기 제 1약액에 의해 공정이 수행되는 단계는 상하로 적층되고 링형상으로 형성된 복수의 챔버들 중 어느 하나의 챔버 내에 상기 기판이 위치되도록 상기 기판 지지부가 상하로 수직이동되는 단계와 제 1노즐에 의해 상기 기판으로 제 1약액을 공급하는 단계를 포함하고, 상기 제 2약액에 의해 공정이 수행되는 단계는 상기 챔버들 중 다른 하나의 챔버 내에 상기 기판이 위치되도록 상기 기판 지지부가 상하로 수직이동되는 단계와 제 2노즐에 의해 상기 기판으로 제 2약액을 공급하는 단계를 포함한다.
또한, 상기 기판 처리 방법은 상기 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계 이후에 상기 기판으로 린스액을 공급하여 린스 공정을 수행하는 단계와 상기 기판의 회전되어 상기 기판이 건조되는 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는 상기 기판 지지부 내의 하부전극이 승강되어 상기 기판과 접촉되고, 상기 건식 처리부 내의 상부전극에 에너지가 인가되어 상기 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 단계를 포함할 수 있다. 또한, 상기 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는 상기 기판과 상부전극 사이의 거리는 2mm 이내로 유지되어 상기 건식 처리부에 의한 공정은 상압에서 수행되는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 9를 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 실시예에서 사용되는 용어 중 웨이퍼(10)의 중심부는 식각을 요하는 웨이퍼(10) 가장자리 부분을 제외한 부분으로 반응가스로부터 보호되는 부분이다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 장치(1)는 기판 지지부(100), 보울(bo10l)(200), 건식 처리부(300), 그리고 습식 처리부(400)를 가진다. 웨이퍼(10)는 기판 지지부(100)에 놓여지며, 건식 처리부(300)는 반응가스를 사용하여 애싱 공정이나 식각 공정 등을 수행하고, 습식 처리부(400)는 약액 처리 공정 또는 세척 공정을 수행한다. 보울(200)은 건식 처리부(300)에 의해 공정 수행시 발생되는 반응부산물들을 배기하고, 습식 처리부(400)에 의해 공정 수행시 사용되는 약액을 회수한다. 이하 상술한 구성요소들에 대해 상세히 설명한다.
기판 지지부(100)는 원통형의 지지판(120)을 가진다. 지지판(120)의 상부면에는 웨이퍼(10)와 접촉되어 웨이퍼(10)를 지지하는 지지핀들(164)이 설치된다. 지지판(120)의 상부면 가장자리에는 웨이퍼(10)가 기판 지지부(100) 상의 정위치에 놓여지도록 웨이퍼(10)를 정렬하는 정렬핀들(162)이 설치된다. 정렬핀들(162)은 대략 3 내지 6개가 일정간격으로 자신의 중심축을 기준으로 회전가능하게 배치된다. 공정진행시 정렬핀들(162)은 웨이퍼(10)의 측부와 접촉되어 웨이퍼(10)가 정위치로부터 이탈되는 것을 방지한다. 지지판(120)의 저면에는 지지축(122)이 결합되며, 지지축(122)은 수직구동기(124)에 의해 상하로 이동된다. 또한, 공정진행 중 지지축(122)은 모터(125)에 의해 회전될 수 있다. 지지축(122)을 회전 또는 승하강시키는 구조는 당업계에 널리 알려져 있으므로 상세한 설명은 생략한다. 지지판(120)의 중앙에는 하부전극(140)이 삽입된다. 하부전극(140)은 전극 구동기(142)에 의해 상하로 수직이동된다. 건식 처리부(300)에 의해 공정진행시 하부전극(140)은 웨이퍼(10)의 하부면과 접촉되고, 습식 처리부(400)에 의해 공정 진행시 또는 건조공정 수행시 하부전극(140)은 웨이퍼(10)의 하부면으로부터 이격된다. 하부전극(140)은 접지되거나 선택적으로 RF전력과 같은 에너지가 인가될 수 있다.
보울(200)은 내부 중앙에 지지판(120)이 삽입되는 공간을 제공하는 환형의 통 형상을 가진다. 보울(200)의 바닥면(204) 중앙에는 지지축(122)을 삽입하고 지지축(122)의 상하 이동을 안내하는 안내홀(208)이 형성된다. 지지축(122)의 상하 이동에 의해 지지판(120)은 보울(200) 내 공간을 따라 상하로 수직이동된다. 또한, 보울(200)의 바닥면(204)에는 펌프(도시되지 않음)가 설치된 배기관(226)이 연결되어 건식 처리부(300)에 의해 공정 수행시 발생되는 반응 부산물을 외부로 배기한다.
보울(200)에는 약액 회수부가 제공된다. 약액 회수부는 보울(200) 내 공간 둘레에 형성되며, 공간을 향하는 방향이 개방된 챔버(220)를 가진다. 챔버(220)는 보울(200)의 내측벽으로부터 통공을 향하는 방향으로 돌출된 환형의 바닥판(222)과 이로부터 일정거리 이격된 상부판(224)을 가진다. 바닥판(222)은 내측벽(202)으로부터 안쪽으로 갈수록 상향 경사지도록 배치된다. 습식 처리부(400)에 의해 공정 수행시 웨이퍼(10)는 바닥판(222)과 상부판(224) 사이에 해당되는 높이에 위치된다. 챔버(220)의 측벽 하단에는 배출관(206)이 연결된다. 습식 처리부(400)에 의해 공정 수행시 사용된 약액은 바닥판(222)을 따라 흐르며 배출관(226)을 통해 외부로 배출된다. 배출관(226)은 약액 회수 장치(도시되지 않음)와 연결되어, 외부로 배출된 약액은 재사용될 수 있다. 약액 회수부는 도 2에 도시된 바와 같이 제 1챔버(220a)와 제 2챔버(220b)를 가질 수 있다. 제 1챔버(220a)와 제 2챔버(220b)는 서로 적층되도록 배치되고, 각각의 챔버(220a, 220b)에는 배출관(226)이 연결된다. 도 2와 달리 챔버들의 수는 3개 이상일 수 있다.
건식 처리부(300)는 보울(200)의 상부에 배치된다. 여기에서는 건식 처리부(300)는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼(10)의 가장자리를 식각하는 공정을 수행하는 경우를 예로 들어 설명한다. 건식 처리부(300)는 상부전극(320)과 절연부재(340)를 가진다. 상부전극(320)은 기판 지지부(100)에 놓여진 웨이퍼(10)의 가장자리부(도 3a의 12)와 대향되도록 배치되고, 절연부재(340)는 기판 지지부(100)에 놓여진 웨이퍼의 중심부(도 3a의 14)와 대향되도록 배치된다. 일 예에 의하면, 상부전극(320)은 하부가 개방된 삽입홈을 가지는 통형상으로 형상되고, 절연부재(340)는 상부전극(320)의 삽입홈 내에 장착될 수 있다. 삽입홈을 제공하는 상부전극(320)의 측벽(324)은 대체로 웨이퍼의 가장자리부(12)와 대응되는 링 형상을 가진다. 상부전극(320)에는 전력 공급부(326)에 의해 전력이 인가된다. 전력 공급부(326)는 상부전극(320)에 RF 전력을 인가할 수 있으며 전력 공급부(326)와 상부전극(320) 사이에는 정합기(328)가 배치될 수 있다. 예컨대, 전력 공급부(326)는 13.56MHz, 5010 이상의 고주파 전력을 상부전극(320)에 공급할 수 있다.
절연부재(340)와 상부전극(320) 사이에 반응가스 유입라인(342)이 형성되도록 절연부재(340)는 상부전극(320)의 삽입홈보다 작은 외경을 가지고, 상부전극(320)의 상부벽((322)에는 외부의 반응가스 공급관(384)으로부터 반응가스를 유입하는 유입홀들(222a)이 형성된다. 반응가스 유입라인(342)으로 유입된 반응가스는 아래로 흘러 웨이퍼의 가장자리부(12)와 상부전극(320) 사이로 제공된다. 상술한 반응가스의 이동경로는 일 예에 불과하며, 웨이퍼(10)와 상부전극(320) 사이로 반응가스가 분사하는 별도의 노즐이 제공될 수도 있다. 반응가스로는 불화탄소(CF4)나 산소(O2)등의 가스가 사용될 수 있다. 또한, 상부전극(320)의 둘레에는 냉각수가 공급되어 상부전극(320)을 냉각하는 냉각부재(360)가 제공될 수 있다.
본 발명에 의하면, 건식 처리부(300)에 의해 공정 진행시 웨이퍼의 가장자리부(12) 및 이와 대향되는 상부전극(320)의 바닥면은 서로 인접하게 배치된다. 웨이퍼와 상부전극(320) 사이의 좁은 간격은 반응가스가 상압(atmosphere pressure)에서 플라즈마 상태로 변화되도록 한다. 웨이퍼(10)와 상부전극(320) 사이의 간격은 2mm이하로 유지된다. 웨이퍼(10)와 상부전극(320) 사이의 간격이 2mm를 초과하면, 플라즈마의 생성률이 낮아 식각률이 낮아진다. 바람직하게는 공정에 적합한 플라즈마의 밀도를 고려할 때 웨이퍼(10)와 상부전극(320) 사이의 간격은 1mm 이하인 것이 바람직하다.
절연부재(340)는 세라믹을 재질로 한다. 예컨대, 절연부재(340)는 석영(quartz)이나 알루미나(alumina)를 재질로 할 수 있다. 절연부재(340)는 대체로 웨이퍼(10)의 비식각부와 동일한 크기의 하부면을 가진다. 공정 진행 중 절연부재(340)는 기판 지지부(100)에 놓여진 웨이퍼(10)와 인접하도록 위치된다. 절연부재(340)와 웨이퍼(10) 간의 좁은 간격은 절연부재(340)의 외측에서 발생된 플라즈마가 웨이퍼의 중심부 상으로 유입되는 것을 최소화하고, 공간으로 유입된 반응가스가 공간 내에서 플라즈마로 변환되는 것을 방지한다. 공정위치에서의 웨이퍼(10)와 절연부재(340) 사이의 거리는 5mm이하인 것이 바람직하다. 거리가 5mm를 초과하면 웨이퍼(10)와 절연부재(340) 사이에서 플라즈마가 발생될 수 있다. 또한, 절연부재(340)의 중심에는 질소가스 또는 비활성 가스가 공급되는 가스 분사라인(380)이 형성된다. 가스 분사라인(380)은 외부의 가스 공급관(384)과 연결되며, 가스 분사라인(380)의 끝단에는 중심으로부터 멀어지는 방향으로 경사지도록 분기되는 분기라인(382)이 형성된다. 질소가스 또는 비활성 가스는 절연부재(340)와 웨이퍼의 중심부(14) 사이의 공간으로 분사된 후, 공간의 외측방향으로 흐른다. 이는 반응부산물 또는 플라즈마 등이 절연부재(340)와 웨이퍼의 중심부(14) 사이의 공간으로 유입되어 웨이퍼의 중심부(14)에 패턴을 손상시키는 것을 방지하고, 중심부(14)와 가장자리부(12) 경계면에서 막질이 경사지도록 식각되는 것을 방지한다.
또한, 본 실시예에서 상부전극(320)의 하부면은 식각이 이루어지는 웨이퍼의 가장자리부(12)에 대응되는 형상을 가진다. 이는 영역에 따라 식각균일도가 상이해지는 것을 방지한다. 예컨대, 도 3a는 노치를 가지는 웨이퍼(10)의 평면도이고, 도 3b는 도 3a의 웨이퍼(10) 가장자리 식각시 사용되는 상부전극(320)의 저면도이다. 300mm 웨이퍼(10)는 대체로 원형의 형상을 가지며, 식각을 요하는 가장자리부(12)는 환형의 링 형상의 빗금친 부분에 해당된다. 상부전극(320)의 바닥면은 웨이퍼의 가장자리부(12)와 동일한 환형의 링 형상을 가진다. 도 4a는 플랫존을 가지는 웨이퍼(10′)의 평면도이고, 도 4b는 도 4a의 웨이퍼 가장자리(12′) 식각시 사용되는 상부전극(320)의 저면도다. 200mm 웨이퍼(10′)는 플랫존을 가지며, 식각을 요하는 가장자리부(12′)는 일부분이 평평한 링 형상의 빗금친 부분에 해당된다. 상부전극(320′)의 측벽(324′)은 그 바닥면이 웨이퍼의 가장자리부(12′)와 동일하게 형상지어지도록 일부분이 평평한 링 형상을 가진다. 또한, 절연부재(340′)는 웨이퍼 중심부(14) 영역과 대응되는 형상을 가진다.
본 실시예에서 상부전극(320)이 내부에 삽입홈을 가지는 통형의 형상을 가지는 것으로 설명하였다. 그러나 이는 일 예에 불과하며, 상부전극(320)은 중앙에 통공이 형성되고, 통공에는 절연부재(340)가 삽입될 수 있다. 또한, 본 실시예에서는 기판 지지부(100)가 상하로 이동하는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 기판 지지부(100)은 고정되고 건식 처리부(300)가 상하로 이동될 수 있다.
도 5는 건식 처리부(300′)의 다른 예를 보여준다. 도 5의 건식 처리부(300′)는 웨이퍼의 상부면 전체를 식각 또는 애싱한다. 본 예에서는 도 1의 건식 처리 부(300)과 비교시 상이한 부분에 대해서만 설명한다. 건식 처리부(300′)는 통형상의 상부전극(320′)을 가지며, 절연부재(340)는 제공되지 않는다. 상부전극(320′)의 하부면은 웨이퍼(10)의 상부면과 대응되는 형상을 가진다. 상부전극(320)은 기판지지부(100)에 놓여진 웨이퍼(10)와 인접하게 배치되어 상압에서 공정이 수행된다. 상부전극(320)과 기판지지부(100)는 약 2mm 이하의 간격을 가지도록 배치되며, 바람직하게는 약 1mm이하의 간격을 가지도록 배치된다. 상부전극(320′)의 중앙에는 반응가스 유입라인(342′)이 형성될 수 있다. 외부의 공급관으로부터 반응가스는 반응가스 유입라인(342′)을 통해 상부전극(320)과 웨이퍼(10) 사이로 공급된다.
습식 처리부(400)는 노즐(420) 및 노즐 이동부(440)를 가진다. 노즐 이동부(440)는 보울(200)의 측벽에 형성된 홀을 통해 삽입되는 노즐 지지대(442)와 노즐 지지대(442)를 직선이동시키는 구동기(444)를 가진다. 노즐(420)은 노즐 이동부(442)의 끝단에 아래를 향하도록 장착된다. 노즐(420)은 건식 처리부(300)에 의해 공정 수행시 지지판(120)이 이동되는 경로로부터 벗어나도록 위치되고, 습식 처리부(400)에 의해 공정 수행시 지지판(120)의 중심 상부에 위치되도록 이동된다. 노즐(420)은 공정에 따라 불산 등과 같은 약액 또는 탈이온수와 같은 세척액을 공급할 수 있다. 선택적으로 약액을 공급하는 노즐과 세척액을 공급하는 노즐이 각각 제공될 수 있다. 2종류 이상의 약액이 순차적으로 사용되는 경우, 도 2에 도시된 바와 같이 복수의 챔버들(220a, 220b))이 제공된 보울(200′)이 사용되는 것이 바람직하다. 각각의 챔버(220a, 220b)에는 습식 처리부(400a, 400b)가 각각 제공된 다. 습식 처리부(400)에 의해 웨이퍼의 가장자리 부분만이 약액 처리되는 경우, 노즐(420)은 웨이퍼의 가장자리 상부에 배치될 수 있다.
다음에는 도 1의 장치를 사용하여 웨이퍼에 대해 공정을 수행하는 방법을 설명한다. 먼저 건식 처리부(300)에 의해 공정이 수행된다. 도 6을 참조하면, 웨이퍼(10)가 기판 지지부(100)에 놓여지고, 하부전극(140)이 승강되어 웨이퍼(10)의 후면과 접촉된다. 건식 처리부(300)가 보울(200)의 상부에 위치되고, 기판 지지부가 건식 공정을 수행하기 위해 웨이퍼(10)와 상부전극(320) 사이의 거리가 2mm 이내가 되도록 기설정된 위치로 이동된다. 건식 처리부(300)로부터 반응가스가 공급되고, 상부전극(320)에 에너지가 인가되어 반응가스가 플라즈마 상태로 변환되어, 플라즈마에 의해 식각 또는 애싱 등과 같은 공정이 수행된다. 공정 수행 중 발생되는 반응 부산물은 배기관(206)을 통해 아래로 배기된다.
다음에 습식 처리부(400)에 의해 공정이 수행된다. 습식 처리부(400)는 약액 처리 공정, 세척 공정, 그리고 건조 공정을 순차적으로 수행한다. 도 7을 참조하면, 웨이퍼(10)가 챔버(220) 중앙에 배치되도록 기판 지지부(100)가 하강되고, 하부전극(140)이 웨이퍼(10)로부터 이격되도록 아래로 하강된다. 노즐(420)이 웨이퍼(10)의 중심 상부에 위치되도록 직선 이동된다. 노즐(420)로부터 웨이퍼(10)의 중심으로 약액이 공급되고 웨이퍼(10)가 회전된다. 공정에 사용되는 약액은 바닥판(222)을 따라 흐르며 배출관(226)을 통해 약액 회수 장치로 배출된다. 약액 처리 공정이 완료되면 노즐(420)로부터 웨이퍼(10)의 중심으로 탈이온수가 공급된다. 이후에 웨이퍼(10)가 고속으로 회전되면서 웨이퍼(10)가 건조된다.
2종류의 약액이 순차적으로 사용되는 경우, 도 2에 도시된 장치가 사용되는 것이 바람직하다. 건식 처리부(300)에 의한 공정 방법은 상술한 예와 동일하므로 습식 처리부(400)에 대해 설명한다. 도 8에 도시된 바와 같이, 기판 지지부(100)는 웨이퍼(10)가 제 1챔버(220a) 내에 위치되도록 이동되고, 제 1노즐(420a)이 웨이퍼(10)의 중심 상부에 위치되도록 직선 이동된다. 제 1노즐(420a)로부터 제 1약액이 웨이퍼(10)의 중심으로 공급되고, 웨이퍼(10)가 회전되면서 약액 처리 공정이 수행된다. 이후에 도 9에 도시된 바와 같이 기판 지지부(100)는 웨이퍼(10)가 제 2챔버(220b) 내에 위치되도록 이동되고, 제 2노즐(420b)이 웨이퍼(10)의 중심 상부에 위치되도록 직선 이동된다. 제 2노즐(420b)로부터 제 2약액이 웨이퍼(10)의 중심으로 공급되고, 웨이퍼(10)가 회전되면서 약액 처리 공정이 수행된다. 제 1약액과 제 2약액은 각각 제 1챔버(220a)와 제 2챔버(220b)를 통해 각각 약액 회수 장치로 회수된다. 약액 처리 공정이 완료되면 세척 및 린스 공정이 수행된다. 세척 및 린스 공정은 웨이퍼(10)가 제 1챔버(220a) 또는 제 2챔버(220b) 내로 이동된 상태에서 공정이 수행된다. 제 1노즐(420a) 또는 제 2노즐(420b)은 탈이온수를 웨이퍼로 공급하여 세척 공정을 수행한다. 선택적으로, 제 1챔버(220a) 및 제 2챔버(220b)와 적층되도록 제 3챔버(도시되지 않음)가 제공되고, 세척 및 린스 공정은 제 3챔버 내에서 수행될 수 있다.
상술한 예에서는 건식 처리부(300)에 의해 공정이 수행되고, 이후에 습식 처리부(400)에 의해 공정이 수행되는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 습식 처리부(400)에 의해 공정이 먼저 수행되고, 이후에 건식 처리부(300)에 의해 공정이 수행될 수 있다. 또한, 본 발명의 장치는 건식 처리부(300) 또는 습식 처리부(400) 중 어느 하나에 대해서만 공정이 수행될 수 있다. 또한, 건식 처리부(300)에 의해 공정이 수행된 이후에 약액 처리 공정 없이 세척 공정 및 건조 공정이 수행될 수 있다.
본 발명에 의하면, 하나의 장치에서 웨이퍼에 대해 건식 처리 및 습식 처리를 모두 수행할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면 복수의 약액을 사용하여 공정 수행시 각각의 약액을 회수하여 재사용할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 상압에서 플라즈마를 발생하여 건식 처리 공정을 수행하므로 진공에서 건식 처리 공정을 수행할 때에 비해 비용이 적게 소요된다.

Claims (19)

  1. 기판 처리 장치에 있어서,
    기판이 놓여지는 기판 지지부와;
    공정 진행시 상기 기판 지지부의 상부에 배치되며 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 상부면으로 약액을 공급하는 습식 처리부와; 그리고
    공정 진행시 상기 기판 지지부의 상부에 배치되며, 상기 기판의 상부면으로 반응가스를 공급하는 건식 처리부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 기판 지지부와 상기 건식 처리부 간의 상대적 거리를 조절하기 위해 상기 기판 지지부 또는 상기 건식 처리부를 상하로 이동시키는 수직 구동기를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 장치는 상기 기판 지지부를 감싸도록 배치되는 보울을 가지며,
    상기 보울에는 상기 습식 처리부에 의해 공정 수행시 약액을 회수하는 챔버가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 습식 처리부는,
    상기 챔버의 측벽을 통해 이동가능하게 설치되는 노즐 지지대와;
    상기 노즐 지지대에 결합되며 약액을 공급하는 노즐을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보울에는 서로 적층되도록 배치되는 복수개의 상기 챔버들이 제공되고,
    각각의 상기 챔버에는 상기 습식 처리부가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 2항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판 지지부는,
    기판이 놓여지는 지지판과;
    상기 건식 처리부에 의해 공정 진행시 상기 지지판에 놓여진 기판의 하부면과 접촉되는 하부전극을 포함하고,
    상기 건식 처리부는 공정 진행시 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 가장자리부와 대향되어 배치되며, 상기 기판의 가장자리부 상으로 유입된 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 에너지가 인가되는 상부전극을 포함하며,
    공정진행시 상기 기판 지지부에 놓여진 기판과 상기 상부전극은 인접하게 배 치되도록 상기 이동부재에 의해 이동되어 상압에서 반응가스가 플라즈마 상태로 변환되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 건식 처리부에 의해 공정 수행시 상기 상부전극과 상기 기판의 간격은 2mm 이하인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 6항에 있어서,
    상기 상부전극은 상기 기판의 가장자리부와 대향되도록 배치되고,
    상기 건식 처리부는 상기 상부전극 사이에 배치되며, 공정 진행시 상기 기판의 중심부가 플라즈마에 의해 영향을 받는 것을 방지하기 위해 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 중심부와 대향되어 배치되는 절연부재를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 7항에 있어서,
    상기 기판은 플랫존을 가지고,
    상기 상부전극에서 상기 기판과 대향되는 면은 상기 기판에서 상기 플라즈마에 의해 공정이 수행되는 가장자리부와 상응되는 형상을 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 6항에 있어서,
    상기 지지판은 내부에 상기 하부 전극이 삽입되는 통공이 형성되고,
    상기 기판 지지부는 상기 하부 전극을 상하로 이동시키는 전극 구동기를 더 포함하되,
    상기 전극 구동기는 상기 습식 처리부에 의해 공정 진행시 상기 하부 전극이 상기 기판 지지부에 놓여진 기판의 하부면으로부터 이격되도록 상기 하부 전극을 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 기판이 놓여지는, 그리고 수직 이동기에 의해 상하로 이동가능한 기판 지지부와;
    상기 기판 지지부를 감싸도록 배치되며, 내측벽에 약액을 회수하는 챔버가 제공되는 보울과;
    상기 보울의 상부에 배치되며, 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 상부전극을 가지는 건식 처리부와;
    상기 챔버의 측벽으로부터 상기 보울의 내측을 향하는 방향으로 이동가능하며 약액을 공급하는 노즐을 가지는 습식 처리부를 포함하는 것을 특징으로 하는 습식 처리부를 가지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  12. 기판 지지부에 기판이 놓여지는 단계와;
    건식 처리부 또는 습식 처리부 중 어느 하나에 의해 공정이 수행되는 단계 와;
    상기 건식 처리부 또는 상기 습식 처리부 중 다른 하나에 의해 공정이 수행되는 단계를 포함하되,
    상기 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 건식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 건식 처리부가 이동되는 단계와;
    상기 건식 처리부로부터 상기 기판의 상부면으로 반응가스가 공급되는 단계를 포함하고,
    상기 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는,
    상기 기판 상에 상기 습식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 습식 처리부가 이동되는 단계와;
    상기 노즐로부터 상기 기판의 상부면으로 약액이 공급되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 건식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 건식 처리부가 이동되는 단계는,
    상기 건식 처리부가 고정되고, 상기 기판 지지부가 상부로 수직이동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 기판 상에 상기 습식 처리부가 위치되도록 상기 기판 지지부 또는 상기 습식 처리부가 이동되는 단계는,
    상기 기판 지지부가 하부로 수직이동되는 단계와;
    상기 습식 처리부의 노즐이 상기 기판의 상부에 위치되도록 이동되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는,
    제 1약액에 의해 공정이 수행되는 단계와;
    제 2약액에 의해 공정이 수행되는 단계를 포함하되,
    상기 제 1약액에 의해 공정이 수행되는 단계는,
    상하로 적층되고 링형상으로 형성된 복수의 챔버들 중 어느 하나의 챔버 내에 상기 기판이 위치되도록 상기 기판 지지부가 상하로 수직이동되는 단계와;
    제 1노즐에 의해 상기 기판으로 제 1약액을 공급하는 단계를 포함하고,
    상기 제 2약액에 의해 공정이 수행되는 단계는,
    상기 챔버들 중 다른 하나의 챔버 내에 상기 기판이 위치되도록 상기 기판 지지부가 상하로 수직이동되는 단계와;
    제 2노즐에 의해 상기 기판으로 제 2약액을 공급하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 기판 처리 방법은,
    상기 습식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계 이후에,
    상기 기판으로 린스액을 공급하여 린스 공정을 수행하는 단계와;
    상기 기판의 회전되어 상기 기판이 건조되는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 제 12항에 있어서,
    상기 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는,
    상기 기판 지지부 내의 하부전극이 승강되어 상기 기판과 접촉되고, 상기 건식 처리부 내의 상부전극에 에너지가 인가되어 상기 반응가스를 플라즈마 상태로 변환하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  18. 제 17항에 있어서,
    상기 건식 처리부에 의해 공정이 수행되는 단계는 상기 기판과 상부전극 사이의 거리는 2mm 이내로 유지되어 상기 건식 처리부에 의한 공정은 상압에서 수행되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  19. 제 17항에 있어서,
    상기 상부전극은 상기 기판의 가장자리와 대응되도록 링 형상으로 형상지어지고, 상기 상부전극의 중앙에는 플라즈마가 상기 기판의 중심부로 유입되지 않도록 절연부재가 배치되어, 상기 건식 처리부는 상기 기판의 상부면 가장자리에 공정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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