KR102275076B1 - 기판 처리 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하는 방법으로는, 처리액으로부터 분해된 양전하 이온수 및 음전하 이온수 각각을 처리액 노즐로 공급하고, 상기 처리액 노즐이 상기 박막에 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수를 공급한다. 양전하 이온수 및 음전하 이온수은 기판으로 공급되는 중에 서로 혼합된다. 이에 따라 처리액의 발열로 인해 고온의 상태를 유지할 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 방법{Apparatus and method for treating substrate}
본 발명은 기판을 액 처리하는 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 공정으로는 크게 케미칼 처리 단계, 린스 처리 단계, 그리고 건조 처리 단계가 순차적으로 수행된다. 케미칼 처리 단계에는 기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하기 위한 케미칼을 기판으로 공급하고, 린스 처리 단계에는 기판 상에 순수와 같은 린스액이 공급된다.
특히 케미칼 처리 단계에는 100℃ 이상의 케미칼을 기판 상에 공급한다. 이는 케미칼의 온도에 따라 그 식각률이 상이해지며, 일반적인 식각 공정에는 케미칼의 온도가 높을수록 그 식각률이 높아진다. 이에 따라 케미칼의 온도 보정은 식각률을 향상시킬 수 있는 방법 중 하나이다. 따라서 케미칼은 고온으로 가열 처리되고, 노즐로 공급되는 중에 순수와 혼합시켜 고온으로 유지한다.
그러나 노즐로부터 케미칼이 토출되는 시점부터 케미칼의 온도는 낮아지며. 그 기판 상에 박막에 대한 식각률이 현저하게 떨어진다. 따라서 케미칼이 대기 상태에 노출된 시점에도 그 온도를 계속적으로 유지할 수 있는 장치 및 방법들이 요구된다.
본 발명은 기판 상에 형성된 박막에 대한 식각률을 향상시킬 수 있는 장치 및 방법을 제공하고자 한다.
또한 본 발명은 케미칼이 대기 상태에 노출된 시점에서 그 온도를 유지할 수 있는 장치 및 방법을 제고하고자 한다.
본 발명의 실시예는 기판을 액 처리하는 방법을 제공한다. 기판의 액 처리 장치는 기판을 지지하는 기판 지지 유닛, 상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 처리액 노즐, 그리고 상기 처리액 노즐에 전해 이온수를 공급하는 액 공급 부재를 포함하되, 상기 액 공급 부재는 처리액 공급원, 상기 처리액 공급원으로부터 제공된 처리액을 양전하 이온수 및 음전하 이온수 각각으로 분해하는 이온수 생성 부재, 그리고 상기 처리액 노즐과 상기 이온수 생성 부재를 연결하는 처리액 공급 라인을 포함한다.
상기 이온수 생성 부재는 상기 중간실에 제공된 처리액으로부터 양전하 이온수가 생성되는 양전하 이온수 생성실 및 상기 중간실에 제공된 처리액으로부터 음전하 이온수가 생성되는 음전하 이온수 생성실을 더 포함하고, 상기 처리액 공급 라인은 상기 양전하 이온수 생성실과 상기 음전하 이온수 생성실 중 어느 하나를 상기 처리액 노즐을 연결하는 제1공급 라인 및 상기 양전하 이온수 생성실과 상기 음전하 이온수 생성실 중 다른 하나를 상기 제1공급 라인에 연결하는 제2공급 라인을 포함하되, 양전하 이온수 및 음전하 이온수는 상기 제1공급 라인에서 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 서로 혼합될 수 있다. 상기 액 공급 부재는 순수 공급원 및 상기 순수 공급원 및 상기 제1공급 라인을 연결하는 제3공급 라인을 더 포함할 수 있다. 상기 이온수 생성 부재는 상기 양전하 이온수 생성실 및 상기 음전하 이온수 생성실 사이에 위치되며, 처리액이 공급되는 중간실, 상기 양전하 이온수 생성실에 위치되는 제1전극, 그리고 상기 음전하 이온수 생성실에 위치되며, 상기 제1전극과 상이한 극성을 가지는 제2전극을 더 포함할 수 있다.
기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하는 방법으로는, 처리액으로부터 분해된 양전하 이온수 및 음전하 이온수 각각을 처리액 노즐로 공급하고, 상기 처리액 노즐이 상기 박막에 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수를 공급한다.
상기 처리액은 이온수 생성 부재에서 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수로 분해되고, 상기 이온수 생성 부재에서 생성된 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수는 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 서로 혼합될 수 있다. 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수는 상기 이온수 생성 부재에서 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 순수와 함께 혼합될 수 있다. 상기 박막은 질화 실리콘을 포함하고, 상기 처리액은 인산(H3PO4)를 포함할 수 있다. 상기 양전하 이온수는 수소 이온(H+)을 포함하고, 상기 음전하 이온수는 인산 이온(H2PO4 -)를 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 처리액은 양전하 이온수 및 음전하 이온수 각각으로 분해되고, 기판으로 공급되는 중에 혼합된다. 이에 따라 처리액의 발열로 인해 고온의 상태를 유지할 수 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 양전하 이온수 및 음전하 이온수는 순수와 함께 혼합된다. 이에 따라 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 순수가 혼합되는 중에 발생되는 발열로 인해 고온의 상태를 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다.
도 4는 도 2의 액 공급 부재를 보여주는 단면도이다.
도 5 및 도 6은 도 4의 액 공급 부재를 이용하여 처리액 및 린스액을 공급하는 과정을 보여주는 도면들이다.
도 7은 기판의 박막이 처리액에 의해 식각 처리되는 화학 반응식이다.
도 8은 도 4의 처리액 노즐의 다른 실시예를 보여주는 단면도이다.
본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 서술하는 실시예로 인해 한정되어지는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되는 것이다. 따라서 도면에서의 구성 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장된 것이다.
본 실시예에는 기판 상에 형성된 박막을 케미칼 처리 및 린스 처리하는 식각 공정을 일 예로 설명한다. 그러나 본 실시예는 식각 공정에 한정되지 않고, 세정 공정, 애싱 공정, 현상 공정 등과 같이, 처리액을 이용한 기판 처리 공정에서 다양하게 적용 가능하다. 또한 본 실시예에는 기판 상에 형성된 질화 실리콘(Si3N4)를 식각 처리하는 공정을 일 예로 설명하나, 박막의 종류는 이에 한정되지 않는다.
이하, 도 1 내지 도 8을 참조하여 본 발명의 일 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 기판처리설비를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(1)는 인덱스 모듈(10)과 공정 처리 모듈(20)을 가진다. 인덱스 모듈(10)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(20)이 배열된 방향을 제1방향(12)이라 하고, 상부에서 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.
로드 포트(140)에는 기판(W)이 수납된 캐리어(130)가 안착된다. 로드 포트(120)는 복수 개가 제공되며 이들은 제2방향(14)을 따라 일렬로 배치된다. 로드 포트(120)의 개수는 공정처리모듈(20)의 공정 효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 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.
공정 처리 모듈(20)은 버퍼 유닛(220), 이송 챔버(240), 그리고 공정 챔버(260)를 가진다. 이송 챔버(240)는 그 길이 방향이 제 1 방향(12)과 평행하게 배치된다. 이송 챔버(240)의 양측에는 각각 공정 챔버들(260)이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버들(260)은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정 챔버들(260)이 제공된다. 공정 챔버들(260) 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버들(260) 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(240)의 일측에는 공정 챔버들(260)이 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. 이송 챔버(240)의 일측에 공정 챔버(260)가 4개 또는 6개 제공되는 경우, 공정 챔버들(260)은 2 X 2 또는 3 X 2의 배열로 배치될 수 있다. 공정 챔버(260)의 개수는 증가하거나 감소할 수도 있다. 상술한 바와 달리, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측에만 제공될 수 있다. 또한, 공정 챔버(260)는 이송 챔버(240)의 일측 및 양측에 단층으로 제공될 수 있다.
버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 이송 챔버(240) 사이에 배치된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 챔버(240)와 이송 프레임(140) 간에 기판(W)이 반송되기 전에 기판(W)이 머무르는 공간을 제공한다. 버퍼 유닛(220)의 내부에는 기판(W)이 놓이는 슬롯(미도시)이 제공된다. 슬롯(미도시)들은 서로 간에 제3방향(16)을 따라 이격되도록 복수 개가 제공된다. 버퍼 유닛(220)은 이송 프레임(140)과 마주보는 면 및 이송 챔버(240)와 마주보는 면이 개방된다.
이송 프레임(140)은 로드 포트(120)에 안착된 캐리어(130)와 버퍼 유닛(220) 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 프레임(140)에는 인덱스 레일(142)과 인덱스 로봇(144)이 제공된다. 인덱스 레일(142)은 그 길이 방향이 제2방향(14)과 나란하게 제공된다. 인덱스 로봇(144)은 인덱스 레일(142) 상에 설치되며, 인덱스 레일(142)을 따라 제2방향(14)으로 직선 이동된다. 인덱스 로봇(144)은 베이스(144a), 몸체(144b), 그리고 인덱스암(144c)을 가진다. 베이스(144a)는 인덱스 레일(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. 인덱스암들(144c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암들(144c) 중 일부는 공정 처리 모듈(20)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(20)로 기판(W)을 반송할 때 사용될 수 있다. 이는 인덱스 로봇(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.
이송 챔버(240)는 버퍼 유닛(220)과 공정 챔버(260) 간에, 그리고 공정 챔버(260)들 간에 기판(W)을 반송한다. 이송 챔버(240)에는 가이드 레일(242)과 메인 로봇(244)이 제공된다. 가이드 레일(242)은 그 길이 방향이 제1방향(12)과 나란하도록 배치된다. 메인 로봇(244)은 가이드 레일(242) 상에 설치되고, 가이드 레일(242) 상에서 제1방향(12)을 따라 직선 이동된다. 메인 로봇(244)은 베이스(244a), 몸체(244b), 그리고 메인암(244c)을 가진다. 베이스(244a)는 가이드 레일(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. 메인암들(244c)은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)는 기판(W)에 대해 세정 공정을 수행하는 기판 처리 장치(300)가 제공된다. 기판 처리 장치(300)는 수행하는 세정 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치(300)는 동일한 구조를 가질 수 있다. 선택적으로 공정 챔버들(260)은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 동일한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치들(300)은 서로 동일하고, 서로 상이한 그룹에 속하는 공정 챔버(260) 내에 기판 처리 장치(300)의 구조는 서로 상이하게 제공될 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이고, 도 3은 도 2의 기판 처리 장치를 보여주는 평면도이다. 도 2 및 도 3을 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 처리 용기(320), 스핀 헤드(340), 승강 유닛(360), 그리고 액 공급 유닛(380)을 포함한다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)은 내부회수통(322) 및 외부회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 스핀 헤드(340)를 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측 공간(322a) 및 내부 회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이 공간(326a)은 외부 회수통(326)으로 처리액이 유입되는 제2유입구(326a)로서 기능한다. 일 예에 의하면, 각각의 유입구(322a,326a)는 서로 상이한 높이에 위치될 수 있다. 각각의 회수통(322,326)의 저면 아래에는 회수 라인(322b,326b)이 연결된다. 각각의 회수통(322,326)에 유입된 처리액들은 회수 라인(322b,326b)을 통해 외부의 처리액재생시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
스핀 헤드(340)는 공정 진행 중 기판(W)을 지지하고 기판(W)을 회전시킨다. 스핀 헤드(340)는 몸체(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 지지축(348)을 가진다. 몸체(342)는 상부에서 바라볼 때 대체로 원형으로 제공되는 상부면을 가진다. 몸체(342)의 저면에는 구동부(349)에 의해 회전가능한 지지축(348)이 고정결합된다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 몸체(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 몸체(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 몸체(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 몸체(342)에서 상부로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 스핀 헤드(340)가 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 몸체(342)의 반경 방향을 따라 대기위치와 지지위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 대기위치는 지지위치에 비해 몸체(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 스핀 헤드(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.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 스핀 헤드(340)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 하우징(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 기판(W)이 스핀 헤드(340)에 놓이거나, 스핀 헤드(340)로부터 들어올려 질 때 스핀 헤드(340)가 하우징(320)의 상부로 돌출되도록 하우징(320)은 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(360)으로 유입될 수 있도록 하우징(320)의 높이가 조절한다. 선택적으로, 승강유닛(360)은 스핀 헤드(340)를 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛은 기판(W) 상으로 다양한 종류의 액들을 공급한다. 액 공급 유닛은 액 토출 부재(380, 390) 및 액 공급 부재(400)를 포함한다. 액 토출 부재는 처리액 토출 부재(380) 및 린스액 토출 부재(390)를 포함한다. 처리액 토출 부재(380)는 기판 상에 처리액을 공급한다. 처리액 토출 부재(380)는 노즐 이동 부재(381) 및 처리액 노즐(389)을 포함한다. 노즐 이동 부재(381)는 처리액 노즐(389)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 여기서 공정 위치는 처리액 노즐(389)이 기판 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이고, 대기 위치는 처리액 노즐(389)이 공정 위치를 벗어난 위치이다. 노즐 이동 부재(381)는 회전축(386), 구동기(388), 그리고 지지 아암(382)을 포함한다. 회전축(386)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 회전축(386)은 그 길이방향이 제3방향(16)을 향하는 로드 형상을 가진다. 회전축(386)은 구동기(388)에 의해 회전 가능하다. 회전축(386)은 구동기(388)로부터 제공되는 구동력에 의해 그 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 지지 아암(382)은 처리액 노즐(389)과 회전축(386)을 연결한다. 회전축(386)이 회전됨에 따라 지지 아암(382) 및 처리액 노즐(389)은 회전축(386)의 중심축을 중심으로 회전된다.
지지 아암(382)은 그 길이방향이 제3방향(16)과 수직한 수평 방향을 향하는 로드 형상으로 제공된다. 지지 아암(382)의 일단은 회전축(386)의 상단에 고정 결합된다. 지지 아암(382)은 타단이 회전축(386)과 결합된 일단을 중심으로 회전 가능하다. 일 예에 의하면, 상부에서 바라볼 때 지지 아암(382)의 타단이 이동되는 경로는 기판(W)의 중앙 영역을 지나도록 제공될 수 있다. 지지 아암(382)의 타단에는 처리액 노즐(389)이 결합된다. 따라서 처리액 노즐(389)은 회전축(386) 및 지지 아암(382)이 회전됨에 따라 공정 위치와 대기 위치로 이동 가능하다.
린스액 토출 부재(390)는 기판(W) 상에 린스액을 공급한다. 린스액 토출 부재(390)는 처리 용기를 사이에 두고 처리액 토출 부재(380)와 대향되게 위치될 수 있다. 린스액 토출 부재(390)는 처리액 토출 부재(380)와 동일한 형상을 가지도록 제공된다. 따라서 린스액 토출 부재(390)에 대한 자세한 설명은 생략한다. 선택적으로 린스액 토출 부재(390)의 린스액 노즐(399)은 처리 용기(320)의 상단에 고정 결합되어 그 위치가 고정될 수 있다. 예컨대, 처리액은 케미칼일 수 있다.
액 공급 부재(400)는 처리액 노즐(389) 및 린스액 노즐(399) 각각에 액을 공급한다. 액 공급 부재(400)는 처리액 노즐(389)에 처리액 및 양전하 이온수를 공급하고, 린스액 노즐(399)에 린스액 및 음전하 이온수를 공급한다. 도 4는 도 2의 액 공급 부재를 보여주는 단면도이다. 도 4를 참조하면, 액 공급 부재(400)는 케미칼 공급원(410), 이온수 생성 부재(430), 처리액 공급 라인(450), 린스액 공급원(460), 그리고 린스액 공급 라인(470)을 포함한다.
케미칼 공급원(410)은 처리액 노즐(389)에 케미칼을 공급한다. 케미칼 공급원(410)과 처리액 노즐(389)은 처리액 공급 라인(450)에 의해 서로 연결된다.
이온수 생성 부재(430)는 케미칼 공급원(410)으로부터 제공된 케미칼을 전기 분해한다. 이온수 생성 부재(430)는 케미칼로부터 전해 이온수를 생성한다. 이온수 생성 부재(430)는 케미칼로부터 양전하 이온수 및 음전하 이온수를 생성한다. 이온수 생성 부재(430)는 하우징(440), 판 플레이트(436), 제1전극(434), 그리고 제2전극(432)을 포함한다. 하우징(440)은 내부에 용액이 전기 분해되는 공간을 제공한다. 하우징(440)은 통 형상을 가지도록 제공된다. 하우징(440)의 내부에는 양전하 이온수 및 음전하 이온수가 각각 생성되는 복수 개의 공간들이 형성된다. 하우징(440)의 내부 공간은 판 플레이트(436)에 의해 복수의 공간들로 구획된다. 판 플레이트(436)는 하우징(440)의 길이방향과 수직한 방향을 따라 배열된다. 일 예에 의하면, 판 플레이트(436)는 2 개로 제공되며, 하우징(440)의 내부 공간은 3 개의 구획 공간을 가질 수 있다. 3 개의 구획 공간은 중간실(442) 및 2 개의 이온수 생성실(444,446)로 제공될 수 있다. 여기서 이온수 생성실(444,446)은 중간실(442)의 양측에 각각 위치될 수 있다. 중간실(442)의 일측은 음전하 이온수 생성실(446)로 제공되고, 타측은 양전하 이온수 생성실(444)로 제공될 수 있다. 판 플레이트(436)는 복수의 홀들이 형성된 판 형상으로 제공된다. 따라서 각 구획 공간은 홀들을 통해 서로 통하도록 제공된다.
제1전극(434)은 음전하 이온수 생성실(446)에 위치되고, 제2전극(432)은 양전하 이온수 생성실(444)에 위치된다. 제1전극(434)은 플러스 전압이 인가된 전극으로 제공되며, 제2전극(432)은 마이너스 전압이 인가된 전극으로 제공된다. 제1전극(434)은 음전하 이온수 생성실(446)에서 그 위치가 고정되고, 제2전극(432)은 음전하 이온수 생성실(444)에서 그 위치가 고정된다.
처리액 공급 라인(450)은 메인 공급 라인(452), 제1공급 라인(454), 그리고 제2공급 라인(456)을 포함한다. 메인 공급 라인(452)은 케미칼 공급원(410)과 하우징(440)을 연결한다. 케미칼 공급원(410)에 제공된 케미칼은 메인 공급 라인(452)을 통해 하우징(440)의 중간실(442)로 공급된다. 제1공급 라인(454) 및 제2공급 라인(456) 각각은 하우징(440) 내에 제공된 전해 이온수를 처리액 노즐(389)로 공급한다. 제1공급 라인(454)은 하우징(440) 내에 제공된 음전하 이온수를 처리액 노즐(389)로 공급하는 음이온 공급 라인(454)으로 제공된다. 제2공급 라인(456)은 하우징(440) 내에 제공된 양전하 이온수를 처리액 노즐(389)로 공급하는 양이온 공급 라인(456)으로 제공된다. 제1공급 라인(454)은 하우징(440)의 음전하 이온수 생성실(446)과 처리액 노즐(389)을 연결한다. 제2공급 라인(456)은 하우징(440)의 양전하 이온수 생성실(444)과 제1공급 라인(454)을 연결한다. 따라서 양전하 이온수는 제1공급 라인(454)에서 처리액 노즐(389)로 공급되는 중에 음전하 이온수와 인라인 믹싱(Inline mixing)될 수 있다. 일 예에 의하면, 케미칼은 인산(H3PO4)을 포함하는 강산의 식각액일 수 있다. 음전하 이온수는 인산 이온(H2PO4 -)를 포함하고, 양전하 이온수는 수소 이온(H+)를 포함할 수 있다. 이와 달리, 케미칼은 황산(H2SO4) 또는 불산(HF)을 포함하는 식각액일 수 있다.
선택적으로, 제2공급 라인(456)은 양전하 이온수 생성실(444)과 처리액 노즐(389)을 연결하고, 제1공급 라인(454)은 음전하 이온수 생성실(446)과 제2공급 라인(456)을 연결할 수 있다.
린스액 공급원(460)은 린스액 노즐(399) 및 처리액 노즐(389) 각각에 린스액을 공급한다. 린스액 공급원(460)은 린스액 공급 라인(470)에 의해 처리액 노즐(389) 및 린스액 노즐(399) 각각에 연결된다. 린스액 공급 라인(470)은 순수 공급 라인(472) 및 제3공급 라인(474)을 포함한다. 순수 공급 라인(472)은 린스액 공급원(460)과 린스액 노즐(399)을 직접 연결한다. 제3공급 라인(474)은 순수 공급 라인(472)으로부터 분기되는 분기 라인으로 제공된다. 제3공급 라인(474)은 순수 공급 라인(472)과 제1공급 라인(454)을 연결한다. 따라서 린스액은 제3공급 라인(474)을 통해 제1공급 라인(454)으로 공급되고, 제1공급 라인(454)에는 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액이 서로 인라인 믹싱(Inline mixing)될 수 있다. 예컨대, 제3공급 라인(474)이 제1공급 라인(454)에 연결되는 연결 지점은 제2공급 라인(456)이 제1공급 라인(454)에 연결되는 지점보다 하류일 수 있다. 일 예에 의하면, 린스액은 순수일 수 있다.
다음은 상술한 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 식각 처리하는 과정을 설명한다. 도 5 및 도 6은 도 4의 액 공급 부재를 이용하여 처리액 및 린스액을 공급하는 과정을 보여주는 도면들이고, 도 7은 기판의 박막이 처리액에 의해 식각 처리되는 화학 반응식이다. 도 5 내지 도 7을 참조하면, 식각 처리 공정은 크게 처리액 공급 단계 및 린스액 공급 단계를 포함한다. 처리액 공급 단계에는 처리액 노즐(389)이 공정 위치로 이동된다. 처리액 노즐(389)에는 제1공급 라인(454), 제2공급 라인(456), 그리고 제3공급 라인(474)을 통해 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액이 함께 공급된다. 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액은 제1공급 라인(454)에서 인라인 믹싱(Inline mixing)되어 기판 상에 공급된다.
처리액 공급 단계가 완료되면, 린스액 공급 단계가 수행된다. 린스액 공급 단계는 순수 공급 라인(472)을 통해 린스액 노즐(399)로 린스액이 공급된다. 린스액 노즐(399)은 린스액을 공급하여 기판을 린스 처리한다.
상술한 실시예에는 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액이 제1공급 라인(454)에서 인라인 믹싱되고, 인라인 믹싱되는 과정에서 고온의 상태를 유지할 수 있다. 그러나 도 8과 같이, 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액은 처리액 노즐(389)의 내부에서 혼합될 수 있다. 처리액 노즐(389)은 내부에 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액이 제공되는 버퍼 공간을 가질 수 있다. 제1공급 라인(454), 제2공급 라인(456), 그리고 제3공급 라인(474) 각각은 처리액 노즐(389)에 연결될 수 있다. 처리액 노즐(389)의 버퍼 공간(389a)에서 양전하 이온수, 음전하 이온수, 그리고 린스액은 혼합 및 발열되어 고온의 상태를 유지할 수 있다.
389: 처리액 노즐 430: 이온수 생성 부재
442: 중간실 444: 양전하 이온수 생성실
446: 음전하 이온수 생성실 450: 처리액 공급 라인
454: 제1공급 라인 456: 제2공급 라인
460: 케미칼 공급원

Claims (9)

  1. 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛에 지지된 기판 상에 처리액을 공급하는 처리액 노즐과;
    상기 처리액 노즐에 전해 이온수를 공급하는 액 공급 부재를 포함하되,
    상기 액 공급 부재는,
    처리액 공급원과;
    순수 공급원과;
    상기 처리액 공급원으로부터 제공된 처리액을 양전하 이온수 및 음전하 이온수 각각으로 분해하는 이온수 생성 부재와;
    상기 처리액 노즐과 상기 이온수 생성 부재를 연결하는 처리액 공급 라인을 포함하되,
    상기 이온수 생성 부재는,
    상기 처리액 공급원에서 제공된 처리액으로부터 양전하 이온수가 생성되는 양전하 이온수 생성실과;
    상기 처리액 공급원에서 제공된 처리액으로부터 음전하 이온수가 생성되는 음전하 이온수 생성실을 더 포함하고,
    상기 처리액 공급 라인은,
    상기 양전하 이온수 생성실과 상기 음전하 이온수 생성실 중 어느 하나를 상기 처리액 노즐에 연결하는 제1공급 라인과;
    상기 양전하 이온수 생성실과 상기 음전하 이온수 생성실 중 다른 하나를 상기 제1공급 라인에 연결하는 제2공급 라인을 포함하되,
    양전하 이온수 및 음전하 이온수는 상기 제1공급 라인에서 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 서로 혼합되고,
    상기 순수 공급원 및 상기 제1공급 라인을 연결하는 제3공급 라인에 의해 공급되는 순수는 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수와 서로 혼합되는 기판 처리 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 이온수 생성 부재는,
    상기 양전하 이온수 생성실 및 상기 음전하 이온수 생성실 사이에 위치되며, 처리액이 공급되는 중간실과;
    상기 양전하 이온수 생성실에 위치되는 제1전극과;
    상기 음전하 이온수 생성실에 위치되며, 상기 제1전극과 상이한 극성을 가지는 제2전극을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 기판 상에 형성된 박막을 식각 처리하는 방법에 있어서,
    처리액은 이온수 생성 부재에서 양전하 이온수 및 음전하 이온수로 분해되고, 상기 처리액으로부터 분해된 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수 각각을 처리액 노즐로 공급하고, 상기 처리액 노즐이 상기 박막에 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수를 공급하되, 상기 이온수 생성 부재에서 생성된 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수는 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 서로 혼합되고, 상기 양전하 이온수 및 상기 음전하 이온수는 상기 이온수 생성 부재에서 상기 처리액 노즐로 공급되는 중에 순수와 함께 혼합되는 기판 처리 방법.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 제5항에 있어서,
    상기 박막은 질화 실리콘을 포함하고,
    상기 처리액은 인산(H3PO4)를 포함하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 양전하 이온수는 수소 이온(H+)을 포함하고,
    상기 음전하 이온수는 인산 이온(H2PO4 -)를 포함하는 기판 처리 방법.

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