KR102441007B1 - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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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 기판이 처리되는 과정에서 기판으로 처리액 만을 공급하거나, 상기 처리액이 실리콘과 혼합된 혼합 처리액을 공급 가능하게 제공되는 처리액 노즐; 및 상기 처리액 노즐이 상기 혼합 처리액을 상기 기판으로 먼저 공급한 후 상기 처리액을 상기 기판으로 공급하도록 상기 처리액 노즐을 제어하는 제어기를 포함한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{Substrate treating apparatus and substrate treating method}
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 선택비 높게 기판을 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 기판이 처리되는 과정에서 기판으로 처리액 만을 공급하거나, 상기 처리액이 실리콘과 혼합된 혼합 처리액을 공급 가능하게 제공되는 처리액 노즐; 및 상기 처리액 노즐이 상기 혼합 처리액을 상기 기판으로 먼저 공급한 후 상기 처리액을 상기 기판으로 공급하도록 상기 처리액 노즐을 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 혼합 처리액이 공급될 때 보다 상기 처리액이 공급될 때, 회전 속력이 빠르게 되도록 상기 지지 부재를 제어할 수 있다.
또한, 상기 기판은 질화 실리콘층 및 산화 실리콘층이 형성된 상태로 제공될 수 있다.
또한, 상기 처리액은 인산을 포함할 수 있다.
또한, 상기 처리액을 저장하는 처리액 탱크; 상기 실리콘을 제공하는 보조 처리액을 저장하는 보조 처리액 탱크; 일단이 상기 처리액 노즐에 연결되고, 상기 처리액 탱크에서 공급된 상기 처리액과 상기 보조 처리액 탱크에서 공급된 상기 보조 처리액이 혼합되도록 하는 메인 배관을 더 포함할 수 있다.
또한, 실리콘을 포함하는 보조 처리액을 상기 기판으로 공급하는 보조 처리액 노즐을 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 처리액을 저장하고, 상기 처리액 노즐에 연결되는 처리액 탱크;
실리콘을 포함하는 제1 보조 처리액을 저장하고, 상기 처리액 노즐에 연결되는 제1 보조 처리액 탱크; 상기 보조 처리액 노즐에 연결되는 제2 보조 처리액 탱크를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 기판을 지지하며 회전 가능하게 제공되는 지지 부재; 상기 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 노즐; 상기 기판으로 실리콘을 포함하는 보조 처리액을 공급하는 보조 처리액 노즐; 및 상기 기판으로 상기 보조 처리액이 공급된 후, 상기 기판으로 상기 처리액이 공급되도록 상기 처리액 노즐 및 상기 보조 처리액 노즐을 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제어기는 상기 처리액 노즐에 의해 상기 처리액이 공급되고 설정 시간이 경과된 후 상기 보조 처리액이 공급되도록 상기 보조 처리액 노즐을 제어할 수 있다.
본 발명의 또 다른 측면에 따르면, 질화 실리콘층을 갖는 기판을 식각하는 방법에 있어서, 상기 기판에 인산을 공급하여 상기 질화 실리콘을 식각하되, 상기 인산이 공급되는 과정에서 설정 시간 중첩되어 상기 기판으로 실리콘이 공급된 후, 상기 기판으로 인산 만을 공급하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 실리콘이 공급될 때 보다, 상기 실리콘의 공급이 중단된 후 상기 인산 만이 공급될 때 상기 기판의 회전 속력이 더 빠르게 형성될 수 있다.
또한, 상기 실리콘은 상이 인산과 혼합되어 공급될 수 있다.
또한, 상기 실리콘은 보조 처리액에 포함되어 상기 인산과 별개로 상기 기판에 공급될 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, 선택비 높게 기판을 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 처리액 노즐과 보조 처리액 노즐의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 처리액 노즐과 보조 처리액 노즐의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 5는 기판이 처리되는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 6은 일 실시 예에 따른 식각 공정을 나태 내는 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판의 처리 상태를 나타내는 도면이다.
도 8은 종래 기술에 따라 처리된 기판의 처리 상태를 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), 보조 처리액 공급 유닛(390), 및 제어기(500)를 포함한다.
제어기(500)는 후술하는 바와 같이 기판을 설정 공정에 따라 처리되도록 공정 챔버(260)의 구성 요소들을 제어한다.
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 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.
처리액은 인산(H3PO4)을 포함하도록 제공된다. 예를 들어, 처리액은 인산, 인산에 순수가 첨가되어 농도가 조정된 약액 등 일 수 있다.
보조 처리액 공급 유닛(390)은 지지 부재(340)에 위치된 기판(W)으로 보조 처리액을 공급한다. 보조 처리액 공급 유닛(390)은 기판(W) 처리 효율을 증가시키기 위해 설정 온도로 가열된 보조 처리액을 기판(W)에 분사할 수 있다.
보조 처리액 공급 유닛(390)은 지지축(396), 아암(392), 그리고 보조 처리액 노즐(391)을 포함한다. 지지축(396)은 컵(320)의 일측에 배치된다. 지지축(396)은 그 길이방향이 상하방향으로 제공되는 로드 형상을 가진다. 지지축(396)은 구동부재(394)에 의해 회전 및 승강운동이 가능하다. 이와 달리 지지축(396)은 구동부재(394)에 의해 수평방향으로 직선이동 및 승강 운동할 수 있다. 아암(392)은 보조 처리액 노즐(391)을 지지한다. 아암(392)은 지지축(396)에 결합되고, 끝단 저면에는 보조 처리액 노즐(391)이 고정 결합된다. 보조 처리액 노즐(391)은 지지축(396)의 회전에 의해 스윙 이동될 수 있다. 보조 처리액 노즐(391)은 지지축(396)의 회전에 의해 공정위치와 대기위치로 이동 가능하다. 여기서 공정위치는 보조 처리액 노즐(391)이 지지 부재(340)와 대향되는 위치이고, 대기위치는 보조 처리액 노즐(391)이 공정위치를 벗어난 위치이다.
보조 처리액은 실리콘을 포함할 수 있다. 일 예로, 보조 처리액은 액상의 실리콘, 순수와 실리콘의 혼합액 등일 수 있다.
순수(DIW) 노즐(400)은 기판으로 순수를 공급한다. 일 예로, 순수 노즐(400)은 처리액 공급 유닛(380)과 동일 또는 유사한 구조에 의해 공정 위치와 대기 위치 사이를 이동 가능하게 제공될 수 있다. 또한, 순수 노즐(400)은 컵(320)의 상부에 위치되어, 기판으로 순수를 분사 가능하게 제공될 수 도 있다.
세정액 노즐(450)은 기판으로 세정액을 공급한다. 일 예로, 세정액 노즐(450)은 처리액 공급 유닛(380)과 동일 또는 유사한 구조에 의해 공정 위치와 대기 위치 사이를 이동 가능하게 제공될 수 있다. 세정액 노즐(450)이 분사하는 세정액은 케미컬일 수 있다. 일 예로, 세정액 노즐(450)이 분사하는 세정액은 SC-1(암모니아수용액, 과산화수소, 물의 혼합액)일 수 있다.
도 3은 처리액 노즐과 보조 처리액 노즐의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 처리액 노즐(381)은 처리액 탱크(610) 및 제1 보조 처리액 탱크(620)에 연결된다. 처리액 탱크(610)는 설정 농도의 처리액을 저장하도록 제공된다. 제1 보조 처리액 탱크(620)는 설정 농도의 보조 처리액(제1 보조 처리액)을 저장하도록 제공된다. 처리액 노즐(381)은 메인 배관(615)의 일단에 연결된다. 메인 배관(615)에는 메인 밸브(616)가 위치될 수 있다. 처리액 탱크(610)는 처리액 배관(611)을 통해 메인 배관(615)의 타단에 연결된다. 처리액 배관(611)에는 처리액 밸브(612)가 위치될 수 있다. 제1 보조 처리액 탱크(620)는 제1 보조 처리액 배관(621)을 통해 메인 배관(615)의 타단에 연결된다. 제1 보조 처리액 배관(621)에는 제1 보조 처리액 밸브(622)가 위치될 수 있다. 처리액 노즐(381)을 통해 처리액과 보조 처리액이 함께 공급될 때, 처리액과 보조 처리액은 메인 배관(615)을 유동하는 과정에서 충분히 혼합된 후 토출될 수 있다.
보조 처리액 노즐(391)은 제2 보조 처리액 배관(631)을 통해 제2 보조 처리액 탱크(630)에 연결된다. 제2 보조 처리액 배관(631)에는 제2 보조 처리액 밸브(632)가 위치될 수 있다. 제2 보조 처리액 탱크(630)는 설정 농도의 보조 처리액(제2 보조 처리액)을 저장한다. 제2 보조 처리액 탱크(630)에 저장된 보조 처리액은 제1 보조 처리액 탱크(620)에 저장된 보조 처리액과 농도가 동일하거나 상이할 수 있다.
도 4는 다른 실시 예에 따른 처리액 노즐과 보조 처리액 노즐의 연결관계를 나타내는 도면이다.
도 4를 참조하면, 처리액 노즐(381)은 처리액 탱크(610a) 및 보조 처리액 탱크(620a)에 연결된다. 처리액 탱크(610a)는 설정 농도의 처리액을 저장하도록 제공된다. 보조 처리액 탱크(620a)는 설정 농도의 보조 처리액을 저장하도록 제공된다. 처리액 노즐(381)은 메인 배관(615a)의 일단에 연결된다. 메인 배관(615a)에는 메인 밸브(616a)가 위치될 수 있다. 처리액 탱크(610a)는 처리액 배관(611a)을 통해 메인 배관(615a)의 타단에 연결된다. 처리액 배관(611a)에는 처리액 밸브(612a)가 위치될 수 있다. 보조 처리액 탱크(620a)는 제1 보조 처리액 배관(621a)을 통해 메인 배관(615a)의 타단에 연결된다. 제1 보조 처리액 배관(621a)에는 제1 보조 처리액 밸브(622a)가 위치될 수 있다.
처리액 노즐(381)을 통해 처리액과 보조 처리액이 함께 공급될 때, 처리액과 보조 처리액은 메인 배관(615a)을 유동하는 과정에서 충분히 혼합된 후 토출될 수 있다.
보조 처리액 노즐(391)은 제2 보조 처리액 배관(631a)을 통해 보조 처리액 탱크(620a)에 연결된다. 제2 보조 처리액 배관(631a)에는 제2 보조 처리액 밸브(632a)가 위치될 수 있다.
도 5는 기판이 처리되는 과정을 나타내는 흐름도이다.
도 5를 참조하면, 기판은 식각 공정에 앞서 프리 웨트 공정이 수행될 수 있다(S100). 프리 웨트 공정은 순수 노즐(400)이 기판으로 순수를 공급하여 수행될 수 있다. 순수가 공급될 때, 제어기(500)는 기판이 설정 속력으로 회전되도록 지지 부재(340)를 제어할 수 있다.
기판은 처리액 및 보조 처리 액에 의해 식각 공정이 수행된다(S200). 기판은 질화 실리콘층 및 산화 실리콘층이 형성된 상태로 제공된다. 예를 들어, 기판은 브이낸드(vnand) 메모리를 제조하는 과정에 제공되어, 질화 실리콘층 및 산화 실리콘층이 교대로 적층된 상태로 제공될 수 있다. 식각 공정에 의해 질화 실리콘층이 선택적으로 식각된다.
기판은 린스 공정이 수행될 수 있다(S300). 린스 공정은 순수 노즐(400)이 기판으로 순수를 공급하여 수행될 수 있다. 순수가 공급될 때, 제어기(500)는 기판이 설정 속력으로 회전되도록 지지 부재(340)를 제어할 수 있다.
기판을 식각을 위한 처리 후, 파티클 제거를 위한 세정 공정이 수행될 수 있다(S400). 세정 공정은 세정액 노즐(450)이 기판으로 세정액을 공급하여 수행된다.
세정액을 통한 세정 후, 세정액 제거를 위한 세정 후 린스 공정이 수행될 수 있다(S500). 세정 후 린스 공정은 순수 노즐(400)이 기판으로 순수를 공급하여 수행될 수 있다.
이 후, 기판은 건조 공정이 수행될 수 있다.
도 6은 일 실시 예에 따른 식각 공정을 나태 내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 식각 공정(S200)이 개시되면, 제어기(500)는 처리액 노즐(381)을 통해 기판으로 처리액이 공급되도록 한다(S210). 처리액 노즐(381)을 통해 처리액이 공급될 때, 보조 처리액이 혼합된 상태로 공급될 수 있다. 일 예로, 처리액 공정이 개시되면, 처리액 노즐(381)은 설정 시간 동안 처리액 배관(611, 611a)을 통해 공급된 처리액 만을 기판으로 토출하고, 이후 처리액 배관(611)으로 공급된 처리액과 제1 보조 처리액 배관(621, 621a)을 통해 공급된 보조 처리액을 메인 배관(615, 615a)에서 혼합한 후 기판으로 토출 할 수 있다.
또한, 다른 예로, 식각 공정이 개시되면, 처리액 노즐(381)은 처리액 배관(611, 611a)으로 공급된 처리액과 제1 보조 처리액 배관(621, 621a)을 통해 공급된 보조 처리액을 메인 배관(615, 615a)에서 혼합한 후 기판으로 토출 할 수 있다.
또한, 다른 예로, 처리액 공정 동안 처리액 노즐(381)은 처리액 만을 기판에 토출 할 수 있다.
설정 시간 동안 처리액 노즐(381)을 통해 처리액이 공급된 후, 보조 처리액 노즐(391)을 통해 기판으로 보조 처리액이 공급된다(S220). 이 때, 처리액 노즐(381)에 의한 처리액 또는 처리액과 보조 처리액의 혼합 처리액의 공급은 공급이 중지된 상태일 수 있다. 또한, 처리액 노즐(381)에 의한 처리액 또는 처리액과 보조 처리액의 혼합 처리액의 공급은 설정 시간 중첩될 수 있다.
설정 시간 동안 보조 처리액 노즐(391)을 통해 보조 처리액이 공급된 후, 처리액 노즐(381)을 통해 기판으로 처리액이 공급되는 치환 공정이 수행된다(S230). 치환 공정 동안, 제1 보조 처리액 배관(621, 621a)을 통한 보조 처리액의 공급은 차단되어, 처리액 노즐(381)은 처리액 만을 기판으로 공급한다. 따라서, 처리액 공정 또는 처리액 공정과 보조 처리액 공정에서 기판에 공급된 보조 처리액은 기판에서 제거되고, 기판의 상면으로 처리액으로 치환된다. 치환 공정 시 지지 부재(340)에 의한 기판의 회전 속력은 처리액 공정 및 보조 처리액 공정보다 빠르게 형성된다. 치환 공정 시 지지 부재(340)의 회전 속력은 처리액 공정 및 보조 처리액 공정의 회전 속력의 10배 이상으로 제공된다. 예를 들어, 처리액 공정 및 보조 처리액 공정 시 지지 부재(340)의 회전 속력은 100rpm으로 제공되고, 치환 공정 시 지지 부재(340)의 회전 속력은 1500rpm으로 제공될 수 있다. 치환 공정 시 처리액 노즐(381)은 기판의 회전 중심과 외측 단부 사이를 1회 이상 이동하면서 처리액을 토출 할 수 있다.
도 7은 본 발명에 따른 기판의 처리 상태를 나타내는 도면이고, 도 8은 종래 기술에 따라 처리된 기판의 처리 상태를 나타내는 도면이다.
도 7 및 도 8을 참조하면, 산화 실리콘층에 대한 질화 실리콘층의 선택적 식각 정도가 향상되는 것을 알 수 있다.
인산은 산화 실리콘에 비해 질화 실리콘에 높은 반응성을 가져, 산화 실리콘과 질화 실리콘을 갖는 기판에서 질화 실리콘을 선택적으로 식각 한다. 그리나, 인산은 산화 실리콘과도 낮은 반응성을 가져, 질화 실리콘이 식각되는 과정에서 산화 실리콘도 일부 식각 된다.
반면, 본 발명에 따르면, 기판에 인산이 공급된 상태에서 실리콘을 포함하는 보조 처리액이 추가 공급된다. 기판에 공급된 실리콘은 산화 실리콘과 인산의 화학적 반응에 작용하여, 산화 실리콘이 인산에 의해 식각되는 정도를 저감시킨다.
그러나, 식각 공정에서 보조 처리액을 통해 공급된 실리콘은 기판과의 사이에 작용하는 인력에 의해 식각 공정이 종료 된 후에도 기판에 잔존할 수 있다. 이 경우 잔존하는 실리콘은 기판에 흡착되어 파티클 요인으로 작용한다. 반면, 본 발명은 보조 처리액이 공급된 후, 치환 공정을 통해 보조 처리액을 처리액으로 치환하여, 실리콘이 파티클 요인으로 작용하는 것이 방지된다. 그리고 처리액은 기판과 반응하여 흡착된 실리콘을 기판에서 분리 시킬 수 있다. 또한, 치환 공정에서 기판의 회전 속력은 처리액 공정과 보조 처리액 공정 보다 빠르게 제공되어, 처리액과 기판의 반응성을 줄임에 따라, 처리액이 산화 실리콘층과 반응하는 것이 저감된다.
본 발명의 다른 실시 예에 따르면, 보조 처리액 노즐(391)이 생략될 수 있다. 따라서, 실리콘을 포함하는 보조 처리액은 처리액 노즐(381)을 통해 기판에 공급될 수 있다.
일 예로, 상술한 방식과 유사하게, 처리액 공정에서 처리액 노즐(381)은 기판으로 처리액 만을 공급하거나, 또는 처리액과 보조 처리액을 혼합하여 기판에 공급할 수 있다. 그리고 보조 처리액 공정에서 처리액 노즐(381)은 보조 처리액 만을 기판에 공급할 수 있다.
또한, 보조 처리액 공정은 생략될 수 있다. 따라서, 상술한 방식과 유사하게, 보조 처리액은 처리액 공정에서 처리액과 혼합되어 공급되는 방식으로 기판에 공급될 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

Claims (13)

  1. 기판을 지지하며 회전 가능하게 제공되는 지지 부재;
    상기 기판이 처리되는 과정에서 기판으로 인산을 포함한 처리액 만을 공급하거나, 상기 처리액이 실리콘과 혼합된 혼합 처리액을 공급 가능하게 제공되는 처리액 노즐; 및
    상기 처리액 노즐이 상기 혼합 처리액을 상기 기판으로 먼저 공급한 후 상기 처리액을 상기 기판으로 공급하여 상기 기판 상의 혼합 처리액이 상기 처리액으로 치환되도록 상기 처리액 노즐을 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 혼합 처리액이 공급될 때 보다 상기 처리액이 공급될 때, 회전 속력이 빠르게 되도록 상기 지지 부재를 제어하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 기판은 질화 실리콘층 및 산화 실리콘층이 형성된 상태로 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 처리액을 저장하는 처리액 탱크;
    상기 실리콘을 제공하는 보조 처리액을 저장하는 보조 처리액 탱크;
    일단이 상기 처리액 노즐에 연결되고, 상기 처리액 탱크에서 공급된 상기 처리액과 상기 보조 처리액 탱크에서 공급된 상기 보조 처리액이 혼합되도록 하는 메인 배관을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제1항에 있어서,
    실리콘을 포함하는 보조 처리액을 상기 기판으로 공급하는 보조 처리액 노즐을 더 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 처리액을 저장하고, 상기 처리액 노즐에 연결되는 처리액 탱크;
    실리콘을 포함하는 제1 보조 처리액을 저장하고, 상기 처리액 노즐에 연결되는 제1 보조 처리액 탱크;
    상기 보조 처리액 노즐에 연결되는 제2 보조 처리액 탱크를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  8. 기판을 지지하며 회전 가능하게 제공되는 지지 부재;
    상기 기판으로 인산을 포함하는 처리액을 공급하는 처리액 노즐;
    상기 기판으로 실리콘을 포함하는 보조 처리액을 공급하는 보조 처리액 노즐; 및
    상기 기판으로 상기 보조 처리액이 공급된 후, 상기 기판으로 상기 처리액을 공급하여 상기 기판 상의 보조 처리액이 상기 처리액으로 치환되도록 상기 처리액 노즐 및 상기 보조 처리액 노즐을 제어하는 제어기를 포함하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리액 노즐에 의해 상기 처리액이 공급되고 설정 시간이 경과된 후 상기 보조 처리액이 공급되도록 상기 보조 처리액 노즐을 제어하는 기판 처리 장치.
  10. 질화 실리콘층을 갖는 기판을 식각하는 방법에 있어서,
    상기 기판에 인산을 포함한 처리액을 공급하여 상기 질화 실리콘을 식각하되,
    상기 인산을 포함한 처리액이 공급되는 과정에서 설정 시간 중첩되어 상기 기판으로 실리콘이 포함된 처리액이 공급된 후, 상기 기판으로 상기 인산을 포함한 처리액 만을 공급하여 상기 기판 상의 상기 실리콘이 포함된 처리액을 상기 인산을 포함한 처리액으로 치환하는 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서,
    상기 실리콘이 포함된 처리액이 공급될 때 보다, 상기 실리콘이 포함된 처리액의 공급이 중단된 후 상기 인산이 포함된 처리액 만이 공급될 때 상기 기판의 회전 속력이 더 빠르게 형성되는 기판 처리 방법.
  12. 제10항에 있어서,
    상기 실리콘이 포함된 처리액은 상기 인산이 포함된 처리액과 혼합되어 공급되는 기판 처리 방법.
  13. 제10항에 있어서,
    상기 실리콘이 포함된 처리액은 보조 처리액에 포함되어 상기 인산이 포함된 처리액과 별개로 상기 기판에 공급되는 기판 처리 방법.
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