KR102323579B1 - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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박진우
조형신
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피에스케이 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은, 챔버가 가지는 처리 공간으로 기판을 반입하는 기판 반입 단계; 상기 기판 상에 제공되는 막을 제거하는 막 제거 단계; 상기 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하는 보호 막 형성 단계; 및 상기 처리 공간으로부터 상기 기판을 반출하는 기판 반출 단계를 포함할 수 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말하며, 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 기판 상의 막을 제거하는 애싱 또는 식각 공정을 포함한다. 애싱 또는 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 막과 충돌 또는 반응함으로써 수행된다.
플라즈마를 이용하여 기판을 처리하는 장치는 기판 상의 막(예컨대, 기판 상에 형성된 하드 마스크, 또는 기판 상에 형성된 포토레지스트 막)을 제거하는데 이용될 수 있다. 플라즈마를 이용하여 기판 상의 막을 제거한 이후, 기판은 기판 상에 잔류하는 공정 부산물을 제거하기 위해 액 처리 챔버로 반송된다. 액 처리 챔버에서는 기판으로 약액을 공급하여 기판 상에 잔류하는 공정 부산물을 제거한다.
최근 반도체 소자 제조 공정이 복잡해지고, 기판에 대한 정밀한 처리가 요구되고 있다. 상술한 바와 같이 기판 상의 막을 제거한 이후, 기판으로 약액을 공급하여 공정 부산물을 제거시, 상기 약액에 의해 기판 상에 형성된 패턴이 오버 에치(Over-Etch)되는 경우가 있다. 이와 같은 오버 에치 현상은 기판에 대한 정밀한 처리를 어렵게 하고, 효율적인 반도체 소자 Dimension 형성을 어렵게 한다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상의 막을 제거한 이후, 기판으로 약액을 공급하여 기판 상에 잔류하는 불순물을 제거시, 기판이 오버 에치되는 문제를 최소화 할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제가 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 과제들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명의 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판을 처리하는 방법은, 챔버가 가지는 처리 공간으로 기판을 반입하는 기판 반입 단계; 상기 기판 상에 제공되는 막을 제거하는 막 제거 단계; 상기 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하는 보호 막 형성 단계; 및 상기 처리 공간으로부터 상기 기판을 반출하는 기판 반출 단계를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 보호 막 형성 단계는, 상기 막 제거 단계 이후 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 보호 막 형성 단계는, 상기 막 제거 단계 이전에 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 방법은, 상기 기판 반출 단계 이후 상기 기판으로 약액을 공급하여 상기 기판 상에 잔류하는 불순물 또는 상기 보호막을 제거하는 액 처리 단계를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 막 제거 단계는, 상기 막으로 플라즈마를 전달하여 수행될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 막 제거 단계에는, 상기 기판을 지지하는 척과 상기 기판의 상부에 배치되는 배플 사이의 간격이 제1간격이고, 상기 처리 공간의 압력은 제1압력으로 유지되고, 상기 보호막 형성 단계에는, 상기 척과 상기 배플 사이의 간격이 상기 제1간격보다 큰 제2간격이고, 상기 처리 공간의 압력은 상기 제1압력보다 작은 제2압력으로 유지되고, 상기 척, 그리고 상기 배플 중 어느 하나는 상기 처리 공간에 전계를 발생시키는 전원 유닛과 연결되고, 상기 척, 그리고 상기 배플 중 다른 하나는 접지될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 막 제거 단계에는, 상기 처리 공간으로 물, 수소, 그리고 비활성 가스가 공급되고, 상기 보호막 형성 단계에는, 상기 처리 공간으로 물, 그리고 비활성 가스가 공급될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 공간을 가지는 챔버; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하고, 상기 기판을 상하 방향으로 이동시키는 척; 상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛; 상기 처리 공간으로 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛; 상기 척에 지지되는 기판의 상부에 배치되며, 상기 공정 가스 및/또는 상기 처리 유체가 흐르는 분사 홀이 형성되는 배플; 상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛; 상기 처리 공간에 전계를 발생시키는 전원 유닛; 및 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 상기 척에 지지된 기판 상에 제공되는 막을 제거하고, 상기 척에 지지된 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 막을 제거한 이후, 상기 보호막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 막을 제거한 이전에, 상기 보호막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제어기는, 상기 막을 제거하는 동안에는 상기 척과 상기 배플 사이의 간격을 제1간격으로 유지하고, 상기 처리 공간의 압력을 상기 제1압력으로 유지하도록 상기 척, 상기 배기 유닛, 상기 가스 공급 유닛, 그리고 상기 유체 공급 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하고, 상기 보호 막을 형성하는 동안에는 상기 척과 상기 배플 사이의 간격을 상기 제1간격보다 큰 제2간격으로 유지하고, 상기 처리 공간의 압력을 상기 제1압력보다 작은 제2압력으로 유지하도록 상기 척, 상기 배기 유닛, 상기 가스 공급 유닛, 그리고 상기 유체 공급 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상의 막을 제거한 이후, 기판으로 약액을 공급하여 기판 상에 잔류하는 불순물을 제거시, 기판이 오버 에치되는 문제를 최소화 할 수 있다.
본 발명의 효과가 상술한 효과들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 아니한 효과들은 본 명세서 및 첨부된 도면으로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확히 이해될 수 있을 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 처리하는 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 2, 도 3, 그리고 도 4는 도 1의 처리 공간에 반입될 수 있는 기판의 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
도 6은 도 5의 막 제거 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 7은 도 5의 막 제거 단계가 수행된 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 도 5의 보호막 형성 단계를 수행하는 기판 처리 장치를 보여주는 도면이다.
도 9는 도 5의 보호막 형성 단계가 수행된 기판의 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시 예에 한정되지 않는다. 또한, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 부호를 사용한다.
어떤 구성요소를 '포함'한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다. 구체적으로, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한 도면에서 요소들의 형상 및 크기 등은 보다 명확한 설명을 위해 과장될 수 있다.
제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성 요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성 요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소로부터 구별하는 목적으로 사용될 수 있다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위로부터 이탈되지 않은 채 제1 구성 요소는 제2 구성 요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성 요소도 제1 구성 요소로 명명될 수 있다.
어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성 요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성 요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성 요소가 다른 구성 요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성 요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 구성 요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미이다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미인 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하에서는 도 1 내지 도 9를 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치가 처리하는 기판의 모습을 보여주는 도면이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치(10)는 챔버(100), 척(200), 배플(300), 유체 공급 유닛(400), 가스 공급 유닛(500), 배기 유닛(600), 전원 유닛(700), 그리고 제어기(800)를 포함할 수 있다.
챔버(100)는 처리 공간(102)을 가질 수 있다. 챔버(100)는 접지될 수 있다. 챔버(100)가 가지는 처리 공간(102)은 기판(W) 상에 형성된 하드 마스크를 제거하는 박막 제거 공정이 수행되는 공간일 수 있다. 챔버(100)의 일 측에는 기판(W)이 처리 공간(102)으로 반입 또는 기판(W)이 처리 공간(102)으로부터 반출되는 반입구(미도시)가 형성될 수 있다. 반입구는 도어(미도시)에 의해 선택적으로 개폐될 수 있다. 또한, 챔버(100)의 바닥면에는 후술하는 배기 유닛(600)과 연결되는 배기 홀(104)이 형성될 수 있다.
또한, 챔버(100)에는 냉각 부재(110)가 제공될 수 있다. 냉각 부재(110)는 챔버(100)의 온도를 조절할 수 있다. 냉각 부재(110)는 처리 공간(102)의 온도를 조절할 수 있다. 냉각 부재(110)는 냉각 유체를 공급하는 냉각 유체 공급원과 연결된 유로일 수 있다. 냉각 부재(110)에 공급되는 냉각 유체는, 냉각 수이거나 냉각 가스일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 냉각 부재(110)는 챔버(100)에 냉열을 전달할 수 있는 공지된 기재로 다양하게 변형될 수 있다.
척(200)은 처리 공간(102)에서 기판(W)을 지지할 수 있다. 척(200)은 지지 판(210), 지지 축(220), 승강 부재(240), 그리고 가열 부재(230)를 포함할 수 있다. 지지 판(210)은 기판(W)이 안착되는 안착 면을 가질 수 있다. 지지 판(210)은 상부에서 바라볼 때 대체로 원판 형상을 가질 수 있다. 또한, 지지 판(210) 내에는 전극이 제공될 수 있다. 지지 판(210) 내에 제공되는 전극은 접지될 수 있다. 또한, 지지 판(210)은 지지 축(220)에 의해 지지될 수 있다.
승강 부재(240)는 지지 축(220)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다. 승강 부재(240)는 지지 축(220)을 상하 방향으로 이동시켜, 처리 공간(102)에서 지지되는 기판(W)의 높이를 변경할 수 있다.
또한, 지지 판(210) 내에는 가열 부재(230)가 제공될 수 있다. 가열 부재(230)는 히터 일 수 있다. 가열 부재(230)는 가열 전원(미도시)으로부터 전력을 전달받아 가열되는 히터일 수 있다. 가열 부재(230)는 가열 전원으로부터 전력을 전달받아 지지 판(210)에 지지되는 기판(W)의 온도를 조절할 수 있다.
배플(300)은 척(200)의 상부에 배치될 수 있다. 배플(300)은 척(200)에 지지된 기판(W)의 상부에 배치될 수 있다. 배플(300)은 처리 공간(102)으로 공정 가스 및/또는 처리 유체를 공급할 수 있다. 배플(300)은 내부 공간(302)을 가지는 통 형상으로 제공될 수 있다. 또한, 배플(300)의 하면에는 공정 가스 및/또는 처리 유체가 흐르는 분사 홀(304)이 형성될 수 있다. 배플(300)의 상부에는 후술하는 유체 공급 라인(440), 그리고 가스 공급 라인(530)이 연결되는 주입 포트가 형성될 수 있다. 유체 공급 라인(440)이 공급하는 처리 유체, 그리고 가스 공급 라인(530)이 공급하는 공정 가스는 주입 포트를 통해 내부 공간(302)으로 유입될 수 있다. 내부 공간(302)으로 유입된 공정 가스 및/또는 처리 유체는 분사 홀(304)을 통해 처리 공간(102)으로 유입될 수 있다. 또한, 배플(300)의 하면은 가장자리 영역의 하면이 중앙 영역의 하면보다 낮은 단차진 형상을 가질 수 있다. 이에, 배플(300)은 챔버(100)의 상부에 형성된 개구에 삽입되어 설치될 수 있다. 또한, 배플(300)은 접지될 수 있다.
유체 공급 유닛(400)은 처리 공간(102)으로 처리 유체를 공급할 수 있다. 유체 공급 유닛(400)이 공급하는 처리 유체는 물(H20) 또는 알코올 등을 포함할 수 있다. 알코올은 메탄올(MeOH), 또는 에탄올(EtOH)일 수 있다. 또한, 유체 공급 유닛(400)은 처리 유체 공급원(410), 기화기(420, Vaporizer), 유량 조절 부재(430), 그리고 유체 공급 라인(440)을 포함할 수 있다.
처리 유체 공급원(410)은 기화기(420)로 물(H2O)을 포함하는 처리 유체를 기화기(420)로 전달할 수 있다. 또한, 처리 유체 공급원(410)은 알코올을 포함하는 처리 유체를 기화기(420)로 전달할 수 있다. 알코올은 메탄올(MeOH) 또는 에탄올(EtOH)일 수 있다.
또한, 처리 유체 공급원(410)은 액상의 처리 유체를 기화기(420)로 전달할 수 있다. 기화기(420)에서는 전달 받은 처리 유체를 고온으로 가열하는 등의 방식으로 처리 유체를 기화된 상태로 변화시킬 수 있다. 기화기(420)에서 기화된 상태로 변화된 고온의 처리 유체는 배플(300)과 연결되는 유체 공급 라인(440)을 통해 배플(300)로 전달될 수 있다. 또한, 배플(300)로 전달된 처리 유체는 분사 홀(304)을 통해 처리 공간(102)으로 주입될 수 있다. 또한, 유량 조절 부재(430)는 배플(300)로 전달되는 처리 유체의 단위 시간당 공급 유량을 변경할 수 있다. 유량 조절 부재(430)는 레귤레이터(Regulator)이거나, 유량 조절 밸브 일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 유량 조절 부재(430)는 처리 유체의 단위 시간당 공급 유량을 변경할 수 있는 공지된 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
가스 공급 유닛(500)은 처리 공간(102)으로 공정 가스를 공급할 수 있다. 가스 공급 유닛(500)이 처리 공간(102)으로 공급하는 공정 가스는, N2, Ar, H2, O2, O* 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
가스 공급 유닛(500)은 가스 공급원(510), 유량 제어 부재(520), 그리고 가스 공급 라인(530)을 포함할 수 있다.
가스 공급원(510)은 가스 공급 라인(530)을 통해 배플(300)로 공정 가스를 공급할 수 있다. 배플(300)로 공급된 공정 가스는 분사 홀(304)을 통해 처리 공간(102)으로 공급될 수 있다. 가스 공급원(510)은 제1가스 공급원(511), 제2가스 공급원(512), 그리고 제3가스 공급원(513)을 포함할 수 있다. 제1가스 공급원(511)은 질소(N2) 가스를 공급할 수 있다. 제2가스 공급원(512)은 아르곤(Ar) 가스를 공급할 수 있다. 제3가스 공급원(513)은 수소(H2) 가스를 공급할 수 있다. 또한, 가스 공급원(510)이 공급하는 공정 가스의 단위 시간당 공급 유량은 유량 제어 부재(520)에 의해 조절될 수 있다. 예컨대, 유량 제어 부재(520)는 제1유량 제어 부재(521), 제2유량 제어 부재(522), 그리고 제3유량 제어 부재(523)를 포함할 수 있다. 또한, 제1가스 공급원(511)이 공급하는 공정 가스의 단위 시간당 공급 유량은 가스 공급 라인(530)에 설치되는 제1유량 제어 부재(521)에 의해 조절될 수 있다. 또한, 제2가스 공급원(512)이 공급하는 공정 가스의 단위 시간당 공급 유량은 가스 공급 라인(530)에 설치되는 제2유량 제어 부재(522)에 의해 조절될 수 있다. 또한, 제3가스 공급원(513)이 공급하는 공정 가스의 단위 시간당 공급 유량은 가스 공급 라인(530)에 설치되는 제3유량 제어 부재(523)에 의해 조절될 수 있다. 유량 제어 부재(520)는 레귤레이터이거나, 유량 조절 밸브일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 유량 제어 부재(520)는 공정 가스의 단위 시간당 공급 유량을 조절하는 공지된 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
배기 유닛(600)은 처리 공간(102)을 배기할 수 있다. 배기 유닛(600)은 기판(W)이 처리되기 전, 기판(W)이 처리되고 난 후, 기판(W)이 처리되는 동안 중 적어도 하나 이상의 시기에 처리 공간(102)을 배기할 수 있다. 배기 유닛(600)은 처리 공간(102)을 배기하여, 처리 공간(102)으로 공급된 공정 가스, 처리 유체, 기판(W)을 처리하는 과정에서 발생될 수 있는 부산물(또는 불순물)을 처리 공간(102)의 외부로 배출할 수 있다. 배기 유닛(600)은 배기 홀(104)과 연결되는 배기 라인(602), 그리고 배기 라인(602)에 감압을 제공하는 배기 부재(604)를 포함할 수 있다. 배기 부재(604)는 펌프일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 배기 부재(604)는 처리 공간(102)에 감압을 제공하여 처리 공간(102)을 배기하는 공지된 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
전원 유닛(700)은 처리 공간(102)에 전계를 발생시킬 수 있다. 전원 유닛(700)은 처리 공간(102)에 전계를 발생시켜, 처리 공간(102)으로 공급되는 공정 가스 또는 처리 유체로부터 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 전원 유닛(700)은 고주파 전원(702), 그리고 정합기(704)를 포함할 수 있다. 고주파 전원(702)은 RF 전원일 수 있다. 정합기(704)는 고주파 전원(702)에 대한 정합을 수행할 수 있다.
제어기(800)는 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 제어기(800)는 기판 처리 장치(10)가 기판(W) 상의 막을 제거하는 막 제거 공정, 그리고 기판(W) 상에 보호 막을 형성하는 보호 막 형성 공정을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(800)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록, 기판 처리 장치(10)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(800)는 냉각 부재(110), 승강 부재(240), 가열 부재(230), 가열 부재(230)에 전력을 전달하는 가열 전원, 유체 공급 유닛(400), 가스 공급 유닛(500), 배기 유닛(600), 그리고 전원 유닛(700) 중 적어도 하나 이상을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(800)는 기판 처리 장치(10)의 제어를 실행하는 마이크로프로세서(컴퓨터)로 이루어지는 프로세스 컨트롤러와, 오퍼레이터가 기판 처리 장치(10)를 관리하기 위해서 커맨드 입력 조작 등을 행하는 키보드나, 기판 처리 장치(10)의 가동 상황을 가시화해서 표시하는 디스플레이 등으로 이루어지는 유저 인터페이스와, 기판 처리 장치(10)에서 실행되는 처리를 프로세스 컨트롤러의 제어로 실행하기 위한 제어 프로그램이나, 각종 데이터 및 처리 조건에 따라 각 구성부에 처리를 실행시키기 위한 프로그램, 즉 처리 레시피가 저장된 기억부를 구비할 수 있다. 또한, 유저 인터페이스 및 기억부는 프로세스 컨트롤러에 접속되어 있을 수 있다. 처리 레시피는 기억 부 중 기억 매체에 기억되어 있을 수 있고, 기억 매체는, 하드 디스크이어도 되고, CD-ROM, DVD 등의 가반성 디스크나, 플래시 메모리 등의 반도체 메모리 일 수도 있다.
도 2, 도 3, 그리고 도 4는 도 1의 처리 공간에 반입될 수 있는 기판의 모습을 개략적으로 보여주는 도면이다. 처리 공간(102)에 반입될 수 있는 기판(W) 상에는 막이 형성되어 있을 수 있다. 예컨대, 도 2에 도시된 바와 같이 기판(W) 상에는 에칭 타깃 레이어(L1, Etching target layer), 그리고 마스크 레이어(L2, Mask Layer)가 형성되어 있을 수 있다. 도 2에 도시된 기판(W)은 처리 공간(102)으로 반입되고, 기판 처리 장치(10)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있다. 또한, 도 3에 도시된 바와 같이 기판(W) 상에는 에칭 타깃 레이어(L1), 그리고 마스크 레이어(L2)의 일 부분이 제거되어 패턴을 형성하는 하드 마스크(ML)가 형성되어 있을 수 있다. 도 3에 도시된 기판(W)은 처리 공간(102)으로 반입되고, 기판 처리 장치(10)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있다. 또한, 도 4에 도시된 바와 같이 기판(W) 상에는 에칭 타깃 레이어(L1)의 일 부분이 제거되어 하드 마스크(ML)와 동일한 패턴을 형성하는 에치드 레이어(EL, Etched Layer), 그리고 하드 마스크(ML)가 형성되어 있을 수 있다. 도 4에 도시된 기판(W)은 처리 공간(102)으로 반입되고, 기판 처리 장치(10)는 이하에서 설명하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있다. 이하에서는, 도 4에 도시된 기판(W)이 처리 공간(102)으로 반입되어 기판 처리 장치(10)에 의해 처리되는 것을 예로 들어 설명한다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 플로우 차트이다. 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 기판 반입 단계(S11), 막 제거 단계(S12), 보호막 형성 단계(S13), 그리고 기판 반출 단계(S14)를 포함할 수 있다. 기판 반입 단계(S11), 막 제거 단계(S12), 보호막 형성 단계(S13), 그리고 기판 반출 단계(S14)는 순차적으로 수행될 수 있다.
기판 반입 단계(S11)에는 챔버(100)의 반입구를 통해 기판(W)이 반입될 수 있다. 기판(W)의 반입은 반송 로봇이 가지는 핸드에 의해 이루어질 수 있다. 이때, 척(200)에 제공되는 리프트 핀(미도시)이 상승하여 상기 핸드에 안착된 기판(W)을 지지하고, 핸드가 후퇴하고, 리프트 핀이 하강하여 척(200)에 기판(W)을 안착시킬 수 있다.
막 제거 단계(S12)는 기판(W) 상에 제공되는 막을 제거할 수 있다. 막의 제거는 공정 가스 또는 처리 유체로부터 발생되는 플라즈마(P)가 기판(W) 상의 막으로 전달되어 수행될 수 있다. 예컨대, 막 제거 단계(S12)에는 기판(W) 상에 제공되는 하드 마스크(ML)를 제거할 수 있다. 막 제거 단계(S12)에는 가스 공급 유닛(500)이 처리 공간(102)으로 수소, 그리고 비활성 가스(예컨대, 아르곤)를 공급할 수 있다. 또한, 막 제거 단계(S12)에는 유체 공급 유닛(400)이 처리 공간(102)으로 물을 공급할 수 있다. 또한, 막 제거 단계(S12)에는 도 6에 도시된 바와 같이 척(200)과 배플(300) 사이의 간격(G)을 제1간격으로 유지하고, 처리 공간(102)의 압력을 제1압력으로 유지할 수 있다. 제1간격은 상대적으로 작은 간격이고, 제1압력은 상대적으로 높은 압력일 수 있다. 막 제거 단계(S12)의 수행이 완료되면, 도 7에 도시된 바와 같이 기판(W) 상에 제공된 막, 예컨대 하드 마스크(ML)가 제거될 수 있다.
보호막 형성 단계(S13)는 기판(W) 상에 보호 막을 형성할 수 있다. 기판(W) 상에 형성되는 보호 막(PL)은 산소를 포함하는 보호 막일 수 있다. 예컨대, 보호 막(PL)은 Passivation Oxide일 수 있다. 보호 막(PL)은 절연체 역할을 수행할 수 있다. 보호 막(PL)은 이후에서 수행될 수 있는 액 처리 단계에서, 기판(W) 또는 에치드 레이어(EL)가 오버 에치 되는 것을 방지할 수 있다. 보호막 형성 단계(S13)에는 가스 공급 유닛(500)이 처리 공간(102)으로 비활성 가스(예컨대, 아르곤)를 공급할 수 있다. 또한, 보호 막 형성 단계(S13)에는 유체 공급 유닛(400)이 처리 공간으로 물을 공급할 수 있다. 또한, 보호 막 형성 단계(S13)에는 도 8에 도시된 바와 같이 척(200)과 배플(300) 사이의 간격(G)을 제1간격보다 큰 제2간격으로 유지하고, 처리 공간(102)의 압력을 제1압력보다 작은 제2압력으로 유지할 수 있다. 제2간격은 상대적으로 큰 간격이고, 제2압력은 상대적으로 낮은 압력일 수 있다. 보호막 형성 단계(S13)의 수행이 완료되면, 도 9에 도시된 바와 같이 기판(W) 상에는 보호 막(PL)이 형성될 수 있다.
기판 반출 단계(S14)에는 챔버(100)의 반입구를 통해 기판(W)이 반출될 수 있다. 기판(W)의 반출은 반송 로봇이 가지는 핸드에 의해 이루어질 수 있다. 이때, 척(200)에 제공되는 리프트 핀(미도시)이 상승하고, 핸드가 처리 공간(102)에 진입하고, 기판(W)이 핸드에 로딩되고, 리프트 핀이 하강하고, 핸드가 처리 공간(102)으로부터 기판(W)을 반출할 수 있다.
처리 공간(102)으로부터 반출된 기판(W)은 액 처리 챔버(미도시)로 반송될 수 있다. 액 처리 챔버에 반송된 기판(W)은 기판(W)을 지지하고, 회전시킬 수 있는 서셉터에 놓일 수 있다. 서셉터는 기판(W)을 회전시키고, 액 처리 챔버에 제공되는 노즐은 회전하는 기판(W)으로 약액을 공급할 수 있다. 상술한 바와 같이 기판 상에는 보호 막(PL)이 형성된 상태에서 약액에 의해 처리되기 때문에, 약액에 의한 오버 에치 등의 문제를 최소화 할 수 있다. 즉, 보호 막(PL)은 절연 체의 역할을 함과 동시에, 다음 에칭 공정으로부터 소자를 보호하고, 효율적인 소자 Dimension 형성에 기여할 수 있다. 또한, 상술한 기판 처리 장치(10)에서는 기판(W) 상의 막을 제거하고, 기판(W) 상에 보호 막을 형성하는 공정을 모두 수행할 수 있어, 보호 막(PL)을 형성하기 위해 별도의 장치로 기판(W) 반송이 요구되지 않으며, 이에 따라 단위 시간당 처리할 수 있는 기판(W)의 수를 증가시킬 수 있고, 기판 처리 장치(10)를 포함하는 기판 처리 설비가 차지는 공간 또한 효과적으로 줄일 수 있다.
상술한 예에서는 보호막 형성 단계(S13)가 막 제거 단계(S12) 이후에 수행되는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 도 10에 도시된 바와 같이, 기판 반입 단계(S21), 보호막 형성 단계(S22), 막 제거 단계(S23), 그리고 기판 반출 단계(S24)는 순차적으로 수행될 수 있다. 즉, 막 제거 단계(S23)는 보호막 형성 단계(S22) 이후에 수행될 수도 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. 전술한 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.
기판 : W
기판 처리 장치 : 10
챔버 : 100
처리 공간 : 102
배기 홀 : 104
냉각 부재 : 106
척 : 200
지지 판 : 210
승강 부재 : 220
가열 부재 : 230
배플 : 300
내부 공간 : 302
분사 홀 : 304
유체 공급 유닛 : 400
처리 유체 공급원 : 410
기화기 : 420
유량 조절 부재 : 430
유체 공급 라인 : 440
가스 공급 유닛 : 500
가스 공급원 : 510
제1가스 공급원 : 511
제2가스 공급원 : 512
제3가스 공급원 : 513
유량 제어 부재 : 520
제1유량 제어 부재 : 521
제2유량 제어 부재 : 522
제3유량 제어 부재 : 523
가스 공급 라인 : 530
배기 유닛 : 600
배기 라인 : 602
배기 부재 : 604
전원 유닛 : 700
고주파 전원 : 702
정합기 : 704
제어기 : 800
기판 반입 단계 : S11
막 제거 단계 : S12
보호막 형성 단계 : S13
기판 반출 단계 : S14

Claims (11)

  1. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    챔버가 가지는 처리 공간으로 기판을 반입하는 기판 반입 단계;
    상기 기판 상에 제공되는 막을 제거하는 막 제거 단계;
    상기 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하는 보호 막 형성 단계; 및
    상기 처리 공간으로부터 상기 기판을 반출하는 기판 반출 단계를 포함하되,
    상기 막 제거 단계는 상기 막으로 플라즈마를 전달하여 수행되고,
    상기 막 제거 단계에는,
    상기 기판을 지지하는 척과 상기 기판의 상부에 배치되는 배플 사이의 간격이 제1간격이고, 상기 처리 공간의 압력은 제1압력으로 유지되고,
    상기 보호막 형성 단계에는,
    상기 척과 상기 배플 사이의 간격이 상기 제1간격보다 큰 제2간격이고, 상기 처리 공간의 압력은 상기 제1압력보다 작은 제2압력으로 유지되고,
    상기 척, 그리고 상기 배플 중 어느 하나는 상기 처리 공간에 전계를 발생시키는 전원 유닛과 연결되고,
    상기 척, 그리고 상기 배플 중 다른 하나는 접지되는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 보호 막 형성 단계는,
    상기 막 제거 단계 이후 수행되는 기판 처리 방법.
  3. 기판을 처리하는 방법에 있어서,
    챔버가 가지는 처리 공간으로 기판을 반입하는 기판 반입 단계;
    상기 기판 상에 제공되는 막을 제거하는 막 제거 단계;
    상기 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하는 보호 막 형성 단계; 및
    상기 처리 공간으로부터 상기 기판을 반출하는 기판 반출 단계를 포함하되,
    상기 보호 막 형성 단계는,
    상기 막 제거 단계 이전에 수행되는 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 기판 반출 단계 이후 상기 기판으로 약액을 공급하여 상기 기판 상에 잔류하는 불순물 또는 상기 보호막을 제거하는 액 처리 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 제1항에 있어서,
    상기 막 제거 단계에는,
    상기 처리 공간으로 물, 수소, 그리고 비활성 가스가 공급되고,
    상기 보호막 형성 단계에는,
    상기 처리 공간으로 물, 그리고 비활성 가스가 공급되는 기판 처리 방법.
  8. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하고, 상기 기판을 상하 방향으로 이동시키는 척;
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 처리 공간으로 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛;
    상기 척에 지지되는 기판의 상부에 배치되며, 상기 공정 가스 및/또는 상기 처리 유체가 흐르는 분사 홀이 형성되는 배플;
    상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛;
    상기 처리 공간에 전계를 발생시키는 전원 유닛; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 척에 지지된 기판 상에 제공되는 막을 제거하고, 상기 척에 지지된 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하되,
    상기 제어기는,
    상기 막을 제거하는 동안에는 상기 척과 상기 배플 사이의 간격을 제1간격으로 유지하고, 상기 처리 공간의 압력을 제1압력으로 유지하도록 상기 척, 상기 배기 유닛, 상기 가스 공급 유닛, 그리고 상기 유체 공급 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하고,
    상기 보호 막을 형성하는 동안에는 상기 척과 상기 배플 사이의 간격을 상기 제1간격보다 큰 제2간격으로 유지하고, 상기 처리 공간의 압력을 상기 제1압력보다 작은 제2압력으로 유지하도록 상기 척, 상기 배기 유닛, 상기 가스 공급 유닛, 그리고 상기 유체 공급 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는,
    상기 막을 제거한 이후, 상기 보호막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 챔버;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하고, 상기 기판을 상하 방향으로 이동시키는 척;
    상기 처리 공간으로 공정 가스를 공급하는 가스 공급 유닛;
    상기 처리 공간으로 처리 유체를 공급하는 유체 공급 유닛;
    상기 척에 지지되는 기판의 상부에 배치되며, 상기 공정 가스 및/또는 상기 처리 유체가 흐르는 분사 홀이 형성되는 배플;
    상기 처리 공간을 배기하는 배기 유닛;
    상기 처리 공간에 전계를 발생시키는 전원 유닛; 및
    제어기를 포함하고,
    상기 제어기는,
    상기 척에 지지된 기판 상에 제공되는 막을 제거하고, 상기 척에 지지된 기판 상에 산소를 포함하는 보호 막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하되,
    상기 제어기는,
    상기 막을 제거한 이전에, 상기 보호막을 형성하도록, 상기 가스 공급 유닛, 상기 배기 유닛, 상기 유체 공급 유닛, 상기 척, 상기 전원 유닛 중 적어도 하나 이상을 제어하는 기판 처리 장치.
  11. 삭제
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