KR102046871B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치는 기판을 지지하며 회전 가능하게 제공되는 지지 부재; 상기 기판으로 케미칼을 공급하는 처리액 공급 유닛; 상기 케미칼이 공급된 상기 기판의 상면으로, 기판의 외측 영역과 기판의 중심 영역 사이를 이동하면서, 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛; 및 제어기를 포함한다.
Description
본 발명은 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 소자 또는 액정 디스플레이를 제조하기 위해서, 기판에 포토리소그라피, 식각, 애싱, 이온주입, 박막 증착, 그리고 세정 등의 다양한 공정들이 수행된다. 이 중 식각 공정은 기판 상에 형성된 박막 중 불필요한 영역을 제거하는 공정으로, 박막에 대한 높은 선택비 및 고 식각률이 요구된다.
일반적으로 기판의 식각 공정 또는 세정 공정은 크게 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계가 순차적으로 수행된다. 케미칼 처리 단계에는 기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하거나 기판 상의 이물을 제거 하기 위한 케미칼을 기판으로 공급하고, 린스 처리 단계에는 기판 상에 순수와 같은 린스액이 공급된다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판을 효과적으로 식각 처리 할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 기판을 지지하며 회전 가능하게 제공되는 지지 부재; 상기 기판으로 케미칼을 공급하는 처리액 공급 유닛; 상기 케미칼이 공급된 상기 기판의 상면으로, 기판의 외측 영역과 기판의 중심 영역 사이를 이동하면서, 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛; 및 제어기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 레이저가 상기 기판의 중심 영역에 조사될 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 조사될 때, 상기 레이저의 출력이 크도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 레이저가 조사되는 위치가 상기 기판의 중심에 가까워 질수록 상기 레이저의 출력이 로그 형태로 감소하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 레이저가 조사되는 위치가 상기 기판의 중심에 가까워 질수록 상기 레이저의 출력이 선형 형태로 감소하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 레이저가 조사되는 위치가 상기 기판의 중심에 가까워 질수록 상기 레이저의 출력이 역 로그 형태로 감소하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는, 상기 레이저 조사 유닛이 상기 기판의 중심 영역에 상기 레이저를 조사 할 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 상기 레이저를 조사할 때 상기 기판의 회전 속력이 느리도록 상기 지지 부재를 제어할 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 기판의 에지 영역에서 상기 레이저 조사를 개시되도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어할 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사 유닛이 조사하는 상기 레이저는 플랫 탑 형태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 레이저 조사 유닛이 조사하는 상기 레이저는 라인 빔으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판에 조사된 상기 레이저의 길이 방향은 상기 기판의 반경 방향으로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판에 케미칼을 공급하여 기판 상의 막질을 제거하되, 상기 기판에 상기 케미칼이 공급되는 도중에 상기 기판의 중심 영역과 상기 기판의 외측 영역 사이를 이동하며 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 레이저의 출력은 상기 기판의 중심 영역에 조사될 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 조사될 때 크게 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판은 상기 레이저가 상기 기판의 중심 영역에 조사될 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 조사될 때 느린 속도로 회전 될 수 있다.
또한, 상기 레이저는 상기 기판의 에지에서 조사가 개시될 수 있다.
또한, 상기 레이저는 라인 빔으로 제공될 수 있다.
또한, 상기 레이저의 길이 방향은 상기 기판의 반경 방향으로 제공될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효과적으로 식각 처리 할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 2는 공정 챔버의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 레이저가 조사되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 케미칼의 레이저 흡수도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 레이저의 기판 표면에서의 반사도를 나타내는 도면이다.
도 6은 레이저 조사부의 위치에 따른 레이저의 출력을 나타내는 도면이다.
도 7은 제어기의 제어관계 일부를 나타내는 이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 레이저의 출력을 나타내는 도면이다.
도 9는 조사된 영역에 따른 레이저의 강도를 나타내는 도면이다.
도 10은 기판에 조사된 레이저의 형상을 나타내는 도면이다.
도 11은 지지부의 단부를 나타내는 도면이다.
도 2는 공정 챔버의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 3은 레이저가 조사되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 4는 케미칼의 레이저 흡수도를 나타내는 그래프이다.
도 5는 레이저의 기판 표면에서의 반사도를 나타내는 도면이다.
도 6은 레이저 조사부의 위치에 따른 레이저의 출력을 나타내는 도면이다.
도 7은 제어기의 제어관계 일부를 나타내는 이다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 레이저의 출력을 나타내는 도면이다.
도 9는 조사된 영역에 따른 레이저의 강도를 나타내는 도면이다.
도 10은 기판에 조사된 레이저의 형상을 나타내는 도면이다.
도 11은 지지부의 단부를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 더욱 상세하게 설명한다. 본 발명의 실시 예는 여러 가지 형태로 변형할 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시 예들로 한정되는 것으로 해석되어서는 안 된다. 본 실시 예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위해 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해 과장되었다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 인덱스모듈(10)과 공정처리모듈(20)을 가진다. 인덱스모듈(10)은 로드포트(120) 및 이송프레임(140)을 가진다. 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드포트(120), 이송프레임(140), 그리고 공정처리모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 위쪽에서 바라볼 때, 제1방향(12)과 수직한 방향을 제2방향(14)이라 하며, 제1방향(12)과 제2방향(14)을 포함한 평면에 수직인 방향을 제3방향(16)이라 칭한다.
로드포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 위치된다. 로드포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 변경될 수 있다. 캐리어(130)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면개방일체형포드(Front Opening Unifed Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정처리모듈(20)은 버퍼유닛(220), 이송챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버(260)들이 배치된다. 이송챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버(260)들은 이송챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 챔버(260)들이 제공된다. 공정 챔버(260)들 중 일부는 이송챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송챔버(240)의 일측에는 공정 챔버(260)들이 A X B의 배열로 배치될 수 있다. 여기서 A는 제1방향(12)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이고, B는 제3방향(16)을 따라 일렬로 제공된 공정 챔버(260)의 수이다. 이송챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버(260)들은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 변경될 수 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 이송챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송챔버(240)와 이송프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼유닛(220)은 이송프레임(140)과 마주보는 면 및 이송챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송프레임(140)은 로드포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송프레임(140)에는 인덱스레일(142)과 인덱스로봇(144)이 제공된다. 인덱스레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스로봇(144)은 인덱스레일(142) 상에 설치되며, 인덱스레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스레일(142)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(144b)는 베이스(144a)에 결합된다. 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(144b)는 베이스(144a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 몸체(144b)에 결합되고, 몸체(144b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 인덱스암(144c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정처리모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정처리모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스로봇(144)이 기판(W)을 반입 및 반출하는 과정에서 공정 처리 전의 기판(W)으로부터 발생된 파티클이 공정 처리 후의 기판(W)에 부착되는 것을 방지할 수 있다.
이송챔버(240)는 버퍼유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송챔버(240)에는 가이드레일(242)과 메인로봇(244)이 제공된다. 가이드레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인로봇(244)은 가이드레일(242) 상에 설치되고, 가이드레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드레일(242)을 따라 이동 가능하도록 설치된다. 몸체(244b)는 베이스(244a)에 결합된다. 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 제3방향(16)을 따라 이동 가능하도록 제공된다. 또한, 몸체(244b)는 베이스(244a) 상에서 회전 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 몸체(244b)에 결합되고, 이는 몸체(244b)에 대해 전진 및 후진 이동 가능하도록 제공된다. 메인암(244c)은 복수 개 제공되어 각각 개별 구동되도록 제공된다. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행한다. 공정 챔버(260)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260)는 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2는 공정 챔버의 일 예를 나타내는 도면이다.
도 2를 참조하면, 공정 챔버(260)는 컵(320), 지지 부재(340), 승강유닛(360), 처리액 공급 유닛(380), 레이저 조사 유닛(390) 및 제어기(도 7의 400)를 포함한다.
컵(320)은 내부에 기판(W)이 처리되는 처리공간을 제공한다. 컵(320)은 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 컵(320)은 내부회수통(322), 중간회수통, 그리고 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,324,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부회수통(322)은 지지 부재(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 중간회수통(324)은 내부회수통(322)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 외부회수통(326)은 중간회수통(324)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부회수통(322)의 내측공간(322a), 내부회수통(322)과 중간회수통(324)의 사이공간(326a), 그리고 중간회수통(324)과 외부회수통(326)의 사이공간(326a)은 각각 내부회수통(322), 중간회수통(324), 그리고 외부회수통(326)으로 처리액이 유입되는 유입구로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,324,326)의 저면 아래에는 회수라인(322b,324b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,324,326)에 유입된 처리액들은 회수라인(322b,324b,326b)을 통해 외부의 처리액재생시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
지지 부재(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 지지 부재(340)는 스핀척(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 스핀척(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 스핀척(342)의 외측면은 단차지도록 제공된다. 스핀척(342)는 그 저면이 상부면에 비해 작은 직경을 가지도록 제공된다. 스핀척(342)의 외측면은 제1경사면(341), 수평면(343), 그리고 제2경사면(345)을 가진다. 제1경사면(341)은 스핀척(342)의 상부면으로부터 아래로 연장된다. 수평면(343)은 제1경사면(341)의 하단으로부터 내측방향으로 연장된다. 제2경사면(345)은 수평면(343)의 내측단으로부터 아래로 연장된다. 제1경사면(341) 및 제2경사면(345) 각각은 몸체의 중심축과 가까워질수록 하향경사진 방향을 향하도록 제공된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 스핀척(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 스핀척(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 스핀척(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 스핀척(342)의 중심축에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 스핀척(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 지지 부재(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 스핀척(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 스핀척(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지 부재(340)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 대기위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 지지위치에 위치된다. 지지위치에서 척핀(346)은 기판(W)의 측부와 접촉된다.
지지축(348)은 스핀척(342)을 회전 가능하게 지지한다. 지지축(348)은 스핀척(342)의 아래에 위치된다. 지지축(348)은 회전축(347) 및 고정축(349)을 포함한다. 회전축(347)은 내축으로 제공되고, 고정축(349)은 외축으로 제공된다. 회전축(347)은 그 길이방향이 제3방향을 향하도록 제공된다. 회전축(347)은 스핀척(342)의 저면에 고정 결합된다. 회전축(347)은 구동부재(350)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 스핀척(342)는 회전축(347)과 함께 회전되도록 제공된다. 고정축(349)은 회전축(347)을 감싸는 중공의 원통 형상을 가진다. 고정축(349)은 회전축(347)에 비해 큰 직경을 가지도록 제공된다. 고정축(349)의 내측면은 회전축(347)과 이격되게 위치된다. 고정축(349)은 회전축이 회전되는 중에 고정된 상태를 유지한다.
승강유닛(360)은 컵(320)을 상하 방향으로 이동시킨다. 컵(320)이 상하로 이동됨에 따라 지지 부재(340)에 대한 컵(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 컵(320)의 외벽에 설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 지지 부재(340)로부터 들어올려 질 때 지지 부재(340)가 컵(320)의 상부로 돌출되도록 컵(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기 설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 컵(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 지지 부재(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
처리액 공급 유닛(380)은 기판(W) 상으로 처리액을 분사한다. 처리액 공급 유닛(380)은 기판(W) 처리 효율을 증가시키기 위해 설정 온도로 가열된 처리액을 기판(W)에 분사할 수 있다. 처리액 공급 유닛(380)는 복수 개로 제공될 수 있다. 각각의 처리액 공급 유닛은 서로 상이한 종류의 액을 공급할 수 있다. 처리액 공급 유닛은 지지축(386), 아암(382), 그리고 처리액 노즐(381)을 포함한다. 지지축(386)은 컵(320)의 일측에 배치된다. 지지축(386)은 그 길이방향이 상하방향으로 제공되는 로드 형상을 가진다. 지지축(386)은 구동부재(394)에 의해 회전 및 승강운동이 가능하다. 이와 달리 지지축(386)은 구동부재(394)에 의해 수평방향으로 직선이동 및 승강 운동할 수 있다. 아암(382)은 처리액 노즐(381)을 지지한다. 아암(382)은 지지축(386)에 결합되고, 끝단 저면에는 처리액 노즐(381)이 고정 결합된다. 처리액 노즐(381)은 지지축(386)의 회전에 의해 스윙 이동될 수 있다. 처리액 노즐(381)은 지지축(386)의 회전에 의해 공정위치와 대기위치로 이동 가능하다. 여기서 공정위치는 처리액 노즐(381)이 지지 부재(340)와 대향되는 위치이고, 대기위치는 처리액 노즐(381)이 공정위치를 벗어난 위치이다. 일 예에 의하면, 처리액은 케미칼, 린스액, 그리고 유기용제일 수 있다. 케미칼은 인산(H3PO4)일 수 있다. 린스액은 순수일 수 있다. 유기용제는 이소프로필알코올(IPA)액일 수 있다.
레이저 조사 유닛(390)은 지지 부재(340)에 위치된 기판(W)으로 레이저(도 10의 L)를 조사한다. 조사되는 레이저(L)는 기판(W)에 조사된 케미칼을 투과한 후, 기판(W)의 상면에 효율적으로 흡수되어 기판(W)을 가열할 수 있는 파장을 갖는다.
레이저 조사 유닛(390)은 지지부(392, 393), 레이저 조사부(391)를 포함한다.
지지부(392)는 레이저 조사부(391)를 지지한다. 지지부(392, 393)는 하부 지지부(393) 및 상부 지지부(392)를 포함한다. 하부 지지부(393)는 컵(320)의 일측에 배치된다. 하부 지지부(393)는 그 길이방향이 상하방향으로 제공되고 로드 형상을 가질 수 있다. 하부 지지부(393)는 구동부재(394)에 의해 회전될 수 있다. 또한, 하부 지지부(393)는 구동부재(394)에 의해 승강될 수 도 있다. 이와 달리 하부 지지부(393)는 구동부재(394)에 의해 수평방향으로 직선이동 및 승강 운동할 수 도 있다.
상부 지지부(392)는 레이저 조사부(391)를 지지한다. 상부 지지부(392)는 하부 지지부(393)에 결합되고, 일측 단부의 저면에는 레이저 조사부(391)가 고정 결합된다. 상부 지지부(392)는 하부 지지부(393)의 회전에 의해 스윙 이동될 수 있다.
레이저 조사부(391)는 하부 지지부(393)의 회전에 의해 공정위치와 대기위치로 이동 가능하다. 여기서 공정위치는 레이저 조사부(391)가 지지 부재(340)와 대향되는 위치이고, 대기위치는 레이저 조사부(391)가 공정위치를 벗어난 위치이다.
도 3은 레이저가 조사되는 상태를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 공정 처리의 진행 중, 레이저 조사 유닛(390)은 기판(W)의 상면으로 레이저(L)를 조사한다.
제어기(400)는 케미칼이 도포된 기판(W)의 상면으로 레이저(L)가 조사되도록 레이저 조사 유닛(390)을 제어한다. 일 예로, 케미칼의 도포는 레이저 조사 유닛(390)이 레이저(L)를 조사하기에 앞서 개시될 수 있다. 또한, 케미칼은 레이저(L)가 조사되기에 앞서 도포가 개시되고, 레이저 조사 유닛(390)이 레이저(L)를 조사하는 동안 함께 도포될 수 있다. 또한, 케미칼의 도포와 레이저(L)의 조사는 함께 개시될 수 도 있다. 또한, 케미칼이 설정시간 공급 된 후, 레이저(L)의 조사가 개시될 수 도 있다. 또한, 레이저(L)는 조사가 개시된 후 케미칼의 공급이 개시되고, 이 후 설정시간 동안 레이저(L)의 조사와 케미칼의 공급이 함께 이루어 질 수 도 있다.
레이저 조사부(391)는 기판(W)의 위쪽을 이동 하면서 레이저(L)를 조사하도록 제어된다. 일 예로, 레이저 조사부(391)는 기판(W)의 회전 중심 위쪽과 외측 사이를 1회 이상 왕복 하면서 레이저(L)를 조사하도록 제어될 수 있다. 기판(W)이 회전됨에 따라, 레이저(L)는 기판(W)의 상면 전반에 걸쳐 조사될 수 있다.
레이저 조사부(391)의 이동 속도는 위치 별로 상이하도록 제어될 수 있다. 일 예로, 레이저 조사부(391)의 이동 속도는 기판(W)의 회전 중심 위쪽에 인접해 있을 때 보다, 기판(W)의 외측 영역 위쪽에 인접해 있을 때 느릴 수 있다. 일 예로, 레이저 조사부(391)의 이동 속도는 아래쪽에 위치된 영역의 회전 중심에서의 이격 거리가 증가함에 따라 감소할 수 있다. 또한, 레이저 조사부(391)의 이동 속도는 아래쪽에 위치된 영역을 포함한 원주의 길이가 증가함에 따라 감소할 수 도 있다. 따라서, 기판(W)의 회전에 따른 가열 영역의 둘레가 변화 되면, 해당 영역에 레이저 조사부(391)가 머무는 시간이 함께 변화되어, 기판(W)이 균일하게 가열될 수 있다. 또한, 조사되는 영역에 따른 에너지 분포 및 가열 정도가 균일하게 되도록, 레이저(L)는 플랫 탑(flat top)형태로 조사될 수 있다.
도 4는 케미칼의 레이저 흡수도를 나타내는 그래프이다.
케미칼은 인산인 경우가 도시되었다. 인산은 기판(W)의 상면에서 실리콘 질화막을 제거 하는데 사용될 수 있다. 인산과 실리콘 질화막의 반응성을 높이기 위해, 인산은 설정 온도로 가열된 상태로 기판(W)에 도포된다. 레이저(L)는 케미칼이 도포된 기판(W)에 조사됨에 따라, 레이저(L)는 케미칼을 지나게 된다. 케미칼이 레이저(L)를 흡수하면, 케미칼의 온도가 상승될 수 있다. 레이저(L)가 600nm 내지 700nm 의 파장보다 낮은 파장을 가질 때, 인산의 레이저(L) 흡수도는 급격히 증가된다. 인산은 공정 효율을 위해 설정 온도로 가열된 상태로 기판(W)에 공급됨에 따라, 인산이 레이저(L)를 추가를 흡수하면 인산의 온도가 끓는 점에 인접하게 상승된다. 이에 따라 인산에 기포가 발생되면, 공동 현상(cavitation)이 발생되어 기포가 기판(W)의 표면에 힘을 가하게 된다. 이 같은 공동 현상은 기판(W)의 손상을 야기한다. 따라서, 레이저 조사 유닛(390)은 파장이 600nm 내지 700nm 보다 큰 레이저(L)를 조사하여, 레이저(L)가 인산에 흡수되는 정도를 줄인 상태로 기판(W)에 도달 되도록 한다.
도 5는 레이저의 기판 표면에서의 반사도를 나타내는 도면이다.
도면에는 기판(W) 표면이 실리콘 질화막인 상태를 도시하였다.
도 5를 참조하면, 레이저(L)가 400nm 이상의 파장을 갖는 경우, 기판(W)의 레이저(L) 반사도는 상하로 설정 범위의 영역에서, 파장의 증가에 따라 증가, 감소를 반복한다. 따라서, 600nm 내지 700nm 이상의 파장을 갖는 레이저(L)를 조사하면, 레이저(L)가 인산에서 흡수되는 것이 방지되면서 기판(W)을 가열할 수 있다.
또한, 600nm 내지 700nm 이상의 파장 영역에서, 레이저(L)가 808 nm의 파장을 갖는 경우, 기판(W)에서의 레이저(L) 반사도가 최소가 되고, 808 nm의 파장 양측에서는 반사도가 증가된다. 따라서, 레이저(L)는 600nm 내지 700nm 이상의 파장을 가지고, 1070 nm 이하의 파장을 갖는 것이 기판(W)에 조사되면, 기판(W)의 가열 효율이 향상될 수 있다. 또한, 레이저(L)는 1071nm 이상 10.9㎛ 이하의(1080nm, 1940nm, 10.5㎛, 10.9㎛) 파장을 갖는 것이 기판(W)에 조사될 수 있다.
또한, 케미칼을 투과하고 기판(W)의 상면에서 흡수될 수 있도록 조사된 레이저(L)는 기판(W)과 케미칼 사이에 화학 작용이 이루어 지는 계면 영역에서 흡수 되어, 기판(W)과 케미칼의 반응성을 향상시킨다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 케미칼이 설정 온도로 가열된 상태로 공급됨과 함께 기판(W)이 가열되어, 케미칼을 통한 기판(W) 처리 공정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 레이저(L)는 공정이 이루어 지는 기판(W)의 상면을 직접 가열하여, 공정 시간이 단축될 수 있다.
또한, 조사되는 레이저(L)는 기판(W)과 케미칼의 계면에서 화학 작용이 일어나는 영역에 흡수되어 화학 작용을 활성화 시켜 공정시간이 단축 될 수 있다.
또한, 레이저(L)는 기판(W)의 상면을 가열하면서, 케미칼의 온도 변화는 최소화 시켜, 기판(W)에 손상이 발생되는 것이 방지될 수 있다.
도 6은 레이저 조사부의 위치에 따른 레이저의 출력을 나타내는 도면이고, 도 7은 제어기의 제어관계 일부를 나타내는 이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 제어기(400)는 기판 처리 장치(1)의 구성 요소를 제어한다. 제어기(400)는 레이저 조사부(391)에서 조사되는 레이저(L)에 에너지를 공급하는 전원부(395)를 제어한다. 제어기(400)는 레이저 조사부(391)의 위치에 따라 전원부(395)에서 공급되는 전력을 조절하여, 레이저 조사부(391)에서 조사되는 레이저(L)의 출력을 제어할 수 있다.
레이저 조사부(391)에서 기판(W)에 레이저(L)가 조사된 상태에서 기판(W)이 회전되면, 레이저(L)는 원주 모양의 영역에 조사된다. 따라서, 제어기(400)는 레이저 조사부(391)의 위치가 기판(W)의 외측 영역에 레이저(L)를 조사할 때보다 기판(W)의 내측 영역에 레이저(L)를 조사할 때, 레이저(L)의 출력이 작도록 전원부(395)를 제어한다.
레이저(L)가 조사되는 위치가 기판(W)의 회전 중심에서 반경 방향으로 설정 거리만큼 이동되면, 레이저(L)가 조사되는 원주 모양의 영역은 대략 설정 거리의 6.28배만큼 증가된다. 이와 같은 상황을 고려하여, 레이저(L)의 출력이 레이저(L)가 조사되는 위치와 기판(W)의 회전 중심과 의 거리에 따라 로그(logarithmic) 형태가 되도록, 제어기(400)는 전원부(395)를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(400)는 레이저(L)가 조사되는 위치에 따라 기판(W)의 회전 속도가 변경되도록 지지 부재(340)를 제어할 수 있다. 제어기(400)는 레이저 조사부(391)가 기판(W)의 외측 영역에 레이저(L)를 조사할 때보다 기판(W)의 내측 영역에 레이저(L)를 조사할 때, 기판(W)의 회전 속도가 느려 지도록 지지 부재(340)를 제어한다. 제어기(400)는 레이저(L)가 조사되는 위치와 기판(W)의 회전 중심과 의 거리에 따라 로그(logarithmic) 형태가 되도록 기판(W)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 기판(W)의 회전 속도가 조절될 때, 레이저(L)의 출력은 일정하게 유지되거나, 기판(W)의 회전 중심과의 거리에 따라 조절될 수 있다.
기판(W)이 설정 각 속도로 회전 되면, 기판(W)의 외측 영역이 기판(W)의 내측 영역에 비해 빠른 속도로 회전 된다. 또한, 반경 방향으로의 단위 길이당 면적은 기판(W)의 외측 영역이 내측 영역에 비해 넓게 제공된다. 이에 따라, 제어기(400)는 기판(W)의 에지 영역에 레이저(L)의 조사가 개시된 후, 레이저(L)가 기판(W)의 회전 중심을 향해 이동되도록 레이저 조사 유닛을 제어할 수 있다.
도 8은 다른 실시 예에 따른 레이저의 출력을 나타내는 도면이다.
도 8을 참조하면, 제어기(400)는 레이저(L)의 출력을 다른 방식으로 제어할 수 있다. 일 예로, 제어기(400)는, 레이저(L)의 출력이, 레이저(L)가 조사되는 위치와 기판(W)의 회전 중심과 의 거리에 따라 선형 형태가 되도록 전원부(395)를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(400)는, 레이저(L)의 출력이, 레이저(L)가 조사되는 위치와 기판(W)의 회전 중심과 의 거리에 따라 역 로그 (reverse logarithmic)형태가 되도록 전원부(395)를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(400)는, 레이저(L)가 조사되는 위치가 기판(W)의 에지와 기판(W)의 중심 사이를 1회 이상 왕복할 때, 레이저(L)의 출력이 로그(logarithmic) 형태, 선형 형태, 역 로그 (reverse logarithmic)형태 중 2개 이상이 조합된 상태가 되도록 전원부(395)를 제어할 수 있다.
또한, 제어기(400)는 레이저(L)가 조사되는 위치와 기판(W)의 회전 중심과 의 거리에 따라 선형 형태, 역 로그(reverse logarithmic) 형태가 되도록 기판(W)의 회전 속도를 제어할 수 있다. 또한, 제어기(400)는, 레이저(L)가 조사되는 위치가 기판(W)의 에지와 기판(W)의 중심 사이를 1회 이상 왕복할 때, 기판(W)의 회전 속도가 로그(logarithmic) 형태, 선형 형태, 역 로그 (reverse logarithmic)형태 중 2개 이상이 조합된 상태가 되도록 지지 부재(340)를 제어할 수 있다. 기판(W)의 회전 속도가 조절될 때, 레이저(L)의 출력은 일정하게 유지되거나, 기판(W)의 회전 중심과의 거리에 따라 조절될 수 있다.
도 9는 조사된 영역에 따른 레이저의 강도를 나타내는 도면이다.
도 9를 참조하면, 조사된 레이저(L)는 위치에 따라 강도(에너지)가 일정 또는 일정 범위로 유지되는, 플랫 탑(flat top)형태로 조사된다. 따라서, 조사되는 영역에 따른 기판(W)의 가열 정도가 균일하게 되어, 기판(W)의 처리가 균일하게 수행될 수 있다.
도 10은 기판에 조사된 레이저의 형상을 나타내는 도면이고, 도 11은 지지부의 단부를 나타내는 도면이다.
도 10 및 도 11을 참조하면, 기판(W)에 조사되는 레이저(L)는 일 방향의 길이가 이에 수직인 폭에 비해 긴, 라인 빔일 수 있다. 레이저(L)의 길이 방향은 기판(W)의 반경 방향과 이루는 각도가 가급적 작게 형성되도록 조사될 수 있다. 일 예로, 레이저(L)의 길이 방향은 기판(W)의 반경 방향으로 제공되어, 레이저(L)의 길이 방향과 레이저(L)가 조사되는 위치의 원주의 접선 방향은 수직이 될 수 있다. 레이저(L)가 조사되는 부분은 아크 형상으로 이동된다. 이에 따라, 레이저 조사부(391)는 상부 지지부(392)에 대해 회전 가능하게 제공되어, 기판(W)에 조사된 레이저(L)의 길이 방향이 기판(W)의 반경 방향을 유지하도록 할 수 있다.
또한, 기판(W)에 조사되는 레이저(L)는 원형 빔, 사각 빔, 라인 빔 등의 형태로 제공될 수 도 있다.
상술한 예에 서는 레이저 조사 유닛(390)은 하나가 제공되는 경우를 예로 들었으나, 레이저 조사 유닛(390)은 복수로 제공될 수 도 있다. 이 때, 각각의 레이저 조사 유닛(390)은 상술한 예 가운데 하나의 방식으로 동작할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내어 설명하는 것이며, 본 발명은 다양한 다른 조합, 변경 및 환경에서 사용할 수 있다. 즉 본 명세서에 개시된 발명의 개념의 범위, 저술한 개시 내용과 균등한 범위 및/또는 당업계의 기술 또는 지식의 범위내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 저술한 실시예는 본 발명의 기술적 사상을 구현하기 위한 최선의 상태를 설명하는 것이며, 본 발명의 구체적인 적용 분야 및 용도에서 요구되는 다양한 변경도 가능하다. 따라서 이상의 발명의 상세한 설명은 개시된 실시 상태로 본 발명을 제한하려는 의도가 아니다. 또한 첨부된 청구범위는 다른 실시 상태도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
10: 인덱스모듈 20: 공정처리모듈
120: 로드포트 140: 이송프레임
220: 버퍼유닛 240: 이송챔버
260: 공정챔버 320: 컵
340: 지지부재 342: 스핀척
348: 지지축 380: 처리액공급유닛
390: 레이저 조사 유닛
120: 로드포트 140: 이송프레임
220: 버퍼유닛 240: 이송챔버
260: 공정챔버 320: 컵
340: 지지부재 342: 스핀척
348: 지지축 380: 처리액공급유닛
390: 레이저 조사 유닛
Claims (18)
- 기판을 지지하며 회전 가능하게 제공되는 지지 부재;
상기 기판으로 케미칼을 공급하는 처리액 공급 유닛;
상기 케미칼이 공급된 상기 기판의 상면으로, 기판의 외측 영역과 기판의 중심 영역 사이를 이동하면서, 레이저를 조사하는 레이저 조사 유닛; 및
제어기를 포함하되,
상기 레이저 조사 유닛은,
구동 부재에 의해 회전 또는 승강 가능하게 제공되는 지지부와;
상기 지지부에 회전 가능하게 결합되고, 일 방향의 길이가 이에 수직인 폭에 비해 긴 라인 빔 형태의 레이저를 조사하는 레이저 조사부를 포함하고,
상기 제어기는,
상기 레이저가 상기 케미칼을 투과한 후 상기 기판의 상면에 흡수되는 파장을 가지도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하고,
상기 케미칼이 상기 기판에 공급되는 도중에 상기 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하도록 상기 레이저 조사 유닛과 상기 처리액 공급 유닛을 제어하고,
상기 라인 빔 형태의 레이저의 길이 방향이 상기 레이저가 조사되는 기판의 반경 방향과 일치하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 레이저가 상기 기판의 중심 영역에 조사될 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 조사될 때, 상기 레이저의 출력이 크도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어기는 상기 레이저가 조사되는 위치가 상기 기판의 중심에 가까워 질수록 상기 레이저의 출력이 로그 형태로 감소하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어기는 상기 레이저가 조사되는 위치가 상기 기판의 중심에 가까워 질수록 상기 레이저의 출력이 선형 형태로 감소하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제2항에 있어서,
상기 제어기는 상기 레이저가 조사되는 위치가 상기 기판의 중심에 가까워 질수록 상기 레이저의 출력이 역 로그 형태로 감소하도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는, 상기 레이저 조사 유닛이 상기 기판의 중심 영역에 상기 레이저를 조사 할 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 상기 레이저를 조사할 때 상기 기판의 회전 속력이 느리도록 상기 지지 부재를 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 제어기는 상기 기판의 에지 영역에서 상기 레이저 조사를 개시되도록 상기 레이저 조사 유닛을 제어하는 기판 처리 장치. - 제1항에 있어서,
상기 레이저 조사 유닛이 조사하는 상기 레이저는 플랫 탑 형태로 제공되는 기판 처리 장치. - 삭제
- 삭제
- 제1항에 있어서,
상기 케미칼은 인산이고,
상기 레이저는 600nm 내지 700nm 이상 1070 nm 이하 또는 1071nm 이상 10.9㎛ 이하의 파장을 갖는 기판 처리 장치. - 제1항의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리하는 방법에 있어서,
상기 기판에 상기 케미칼을 공급하여 상기 기판 상의 막질을 제거하되, 상기 기판에 상기 케미칼이 공급되는 도중에 상기 기판의 중심 영역과 상기 기판의 외측 영역 사이를 이동하며 상기 케미칼이 공급된 상기 기판의 상면으로 레이저를 조사하여 상기 기판을 가열하되,
상기 레이저는 상기 케미칼을 투과한 후 상기 기판의 상면에 흡수되는 파장을 갖는 기판 처리 방법. - 제12항에 있어서,
상기 레이저의 출력은 상기 기판의 중심 영역에 조사될 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 조사될 때 크게 제공되는 기판 처리 방법. - 제12항에 있어서,
상기 기판은 상기 레이저가 상기 기판의 중심 영역에 조사될 때에 비해 상기 기판의 외측 영역에 조사될 때 느린 속도로 회전 되는 기판 처리 방법. - 제12항에 있어서,
상기 레이저는 상기 기판의 에지에서 조사가 개시되는 기판 처리 방법. - 삭제
- 삭제
- 제12항에 있어서,
상기 케미칼은 인산이고,
상기 레이저는 600nm 내지 700nm 이상 1070 nm 이하 또는 1071nm 이상 10.9㎛ 이하의 파장을 갖는 기판 처리 방법.
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| KR1020170107654A KR102046871B1 (ko) | 2017-08-25 | 2017-08-25 | 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 |
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