KR102584515B1 - 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛에 지지된 기판 상에 형성된 막을 에칭(Etching)하는 액체 플라즈마를 토출하는 노즐을 포함할 수 있다.

Description

노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{NOZZLE, SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS INCLUDING SAME, AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 발명은 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판으로 액을 공급하여 기판을 처리하는 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
플라즈마는 이온이나 라디칼, 그리고 전자 등으로 이루어진 이온화 된 가스 상태를 말하며, 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성된다. 반도체 소자 제조 공정은 플라즈마를 이용하여 웨이퍼 등의 기판 상에 형성된 박막을 제거하는 식각 공정 등을 포함할 수 있다. 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 및 라디칼 입자들이 기판 상의 박막과 충돌하거나, 박막과 반응됨으로써 수행된다. 플라즈마를 이용한 식각 공정은, 가스 플라즈마를 이용하는 건식 식각 방식이 대표적이다.
그러나, 가스 플라즈마를 이용한 건식 식각 방식의 경우 기판 상의 목표하는 위치에 플라즈마를 정밀하게 전달하는 것이 어렵다. 예컨대, 기판 상의 가장자리 영역에 형성된 박막을 제거하는 베벨 식각 공정의 경우, 기판의 가장자리 영역 중 박막을 제거하고자 하는 영역에만 플라즈마를 전달하는 것이 매우 중요하다. 그러나, 가스 플라즈마가 가지는 불규칙적인 유동성으로 인하여 박막을 제거하고자 하는 영역 이외의 영역에까지 플라즈마가 전달되어 박막이 제거될 수 있다. 이 경우 기판 상의 영역 중 금속 배선이 존재하는 영역의 박막까지 제거될 수 있고, 이는 기판 처리 효율을 떨어뜨리거나, 제조된 반도체 소자에 불량을 일으킬 수 있다.
본 발명은 기판을 효율적으로 처리할 수 있는 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판 상에 형성된 박막을 효과적으로 제거할 수 있는 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 이온, 라디칼 등을 포함하는 플라즈마를 기판 상의 원하는 위치에 정밀하게 전달 할 수 있는 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판으로 공급되는 처리 액 내에 포함되는 플라즈마를 효과적으로 발생시킬 수 있는 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 처리 액 내에 포함되는 플라즈마를 발생시키는데 있어서 추가적인 인자를 제공하는 노즐, 이를 포함하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하는 것을 일 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 통상의 기술자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 노즐을 제공한다. 노즐은, 기판 상에 형성된 막을 식각하는 액체 플라즈마를 토출할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 내부 공간을 가지는 바디; 상기 내부 공간으로 액을 공급하는 액 공급 부; 상기 내부 공간으로 식각 가스를 공급하는 가스 공급 부; 및 상기 내부 공간에서 플라즈마를 발생시키는 전극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 부는, Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함하는 식각 가스를 상기 내부 공간으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 액 공급부는, 버블링 된 상태의 액을 상기 내부 공간으로 공급하거나, 상기 내부 공간에서 액을 버블링 시키도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 바디에는 상기 액 공급부가 공급하는 액이 유입되는 액 유입 포트가 형성되고, 상기 액 유입 포트는, 상기 액 유입 포트로부터 상기 내부 공간으로 유입되는 액이 상기 바디의 내벽과 충돌하여 버블링되도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 액 유입 포트는, 상기 바디의 정 단면에서 바라볼 때 경사지게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극은, 상기 내부 공간 중 플라즈마가 발생되는 영역인 방전 영역을 상기 노즐의 길이 방향을 따라 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 노즐은, 상기 전극의 상기 위치를 변경하는 구동기를 더 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극은, 상기 바디에 삽입되는 제1전극; 및 상기 바디를 감싸도록 제공되는 제2전극을 포함하고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 중 어느 하나는 그 위치가 고정되고, 다른 하나는 상기 노즐의 길이 방향을 따라 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 노즐은, 상기 바디는 상기 제1전극을 감싸는 절연부를 더 포함하고, 상기 제2전극은 상기 제1전극의 길이 방향을 따라 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 제1전극과 상기 제2전극 중 어느 하나는 전원과 연결되고, 상기 제1전극과 상기 제2전극 중 다른 하나는 접지될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛에 지지된 기판 상에 형성된 막을 에칭(Etching)하는 액체 플라즈마를 토출하는 노즐을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 노즐은, 내부 공간을 가지는 바디; 상기 내부 공간으로 액을 공급하는 액 공급 부; 상기 내부 공간으로 식각 가스를 공급하는 가스 공급 부; 및 상기 내부 공간에서 플라즈마를 발생시키는 전극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 부는, Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함하는 식각 가스를 상기 내부 공간으로 공급할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 장치는, 상기 가스 공급 부를 제어하는 제어기를 더 포함하고, 상기 제어기는, 기판 상에 형성된 막의 종류에 따라 상기 내부 공간에 공급하는 가스의 종류를 변경하도록 상기 가스 공급 부를 제어할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 액 공급 부는, 버블링 된 상태의 액을 상기 내부 공간으로 공급하거나, 내부 공간에서 액을 버블링 시키도록 제공될 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 전극은, 상기 내부 공간 중 플라즈마가 발생되는 영역인 방전 영역을 상기 노즐의 길이 방향을 따라 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 장치를 제공한다. 기판 처리 장치는, 처리 공간을 가지는 하우징; 상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 및 상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 플라즈마를 포함하는 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고, 상기 액 공급 유닛은, 상기 처리 액을 토출하는 노즐; 및 상기 노즐을 이동시키는 이동 부재를 포함하고, 상기 노즐은, 내부 공간을 가지는 바디; 상기 내부 공간으로 버블링 된 상태의 처리 액을 공급하거나, 상기 내부 공간에서 처리 액을 버블링 시키는 액 공급 부; 상기 내부 공간으로 식각 가스를 공급하는 가스 공급 부; 및 상기 내부 공간에서 플라즈마를 발생시키는 전극을 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 가스 공급 부는, Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함하는 식각 가스를 상기 내부 공간으로 공급할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판을 처리하는 방법을 제공한다. 기판 처리 방법은, 액체 플라즈마를 토출하는 노즐이 상기 기판으로 상기 액체 플라즈마를 공급하여 상기 기판의 표면을 처리할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 노즐의 내부 공간으로 식각 가스를 공급하여 상기 내부 공간에서 상기 액체 플라즈마를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 식각 가스는, Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 기판 상에 형성된 막의 종류에 따라 상기 내부 공간으로 공급되는 식각 가스의 종류를 변경할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 내부 공간으로 버블링 된 상태의 처리 액을 공급하거나, 상기 내부 공간에서 처리 액을 버블링 시키고, 버블링된 상기 처리 액에 전력을 인가하여 상기 액체 플라즈마를 생성할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 처리 액에 상기 전력을 인가하는 전극은 상기 내부 공간을 감싸도록 제공되고, 상기 전극의 위치를 변경하여 상기 내부 공간 중 상기 액체 플라즈마가 생성되는 방전 영역을 변경할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 노즐은, 스트림 방식으로 상기 액체 플라즈마를 토출할 수 있다.
일 실시 예에 의하면, 상기 노즐이 상기 액체 플라즈마를 상기 기판으로 토출하는 동안 상기 기판은 회전될 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판을 효율적으로 처리할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판에 부착된 불순물을 효과적으로 제거할 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판으로 공급되는 처리액에 효율적으로 플라즈마를 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 처리액에 플라즈마를 발생시키는데 있어서 추가적인 인자를 제공할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 특허청구범위에 기재된 발명의 구성들로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다.
도 3은 도 2의 노즐을 보여주는 단면도이다.
도 4는 도 2의 노즐에서 플라즈마를 발생시키는 모습을 보여주는 도면이다.
도 5는 도 4의 노즐의 일부를 보여주는 도면이다.
도 6은 도 2의 노즐에서 액체 플라즈마를 기판 상으로 공급하여 기판을 처리하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐의 내부 공간으로 제1식각 가스를 공급하여 제1액체 플라즈마를 발생시키는 모습을 보여주는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐이 제1액체 플라즈마를 기판 상으로 공급하여 기판을 처리하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐의 내부 공간으로 제2식각 가스를 공급하여 제2액체 플라즈마를 발생시키는 모습을 보여주는 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐이 제2액체 플라즈마를 기판 상으로 공급하여 기판을 처리하는 모습을 보여주는 도면이다.
도 11은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 노즐의 모습을 보여주는 단면도이다.
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 명세서상에 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.
이하, 도 1 내지 도 11을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 기판 처리 설비를 보여주는 평면도이다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 설비(10)는 인덱스 모듈(100)과 공정 처리 모듈(200)을 가진다. 인덱스 모듈(100)은 로드 포트(120) 및 이송 프레임(140)을 가진다. 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)은 순차적으로 일렬로 배열된다. 이하, 로드 포트(120), 이송 프레임(140), 그리고 공정 처리 모듈(200)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(120)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 공정 처리 모듈(200)의 공정효율 및 풋 프린트조건 등에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 캐리어(130)에는 기판들(W)을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯(미도시)이 형성된다. 캐리어(130)로는 전면 개방 일체형 포드(Front Opening Unified Pod;FOUP)가 사용될 수 있다.
공정 처리 모듈(200)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 챔버(260)들이 배치된다. 이송 챔버(240)의 일측 및 타측에서 공정 챔버(260)들은 이송 챔버(240)를 기준으로 대칭되도록 제공된다. 이송 챔버(240)의 일측에는 복수 개의 공정챔버(260)들이 제공된다. 공정 챔버(260)들 중 일부는 이송 챔버(240)의 길이 방향을 따라 배치된다. 또한, 공정 챔버(260)들 중 일부는 서로 적층되게 배치된다. 즉, 이송 챔버(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. 이송 챔버(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 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. 인덱스암(144c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다. 인덱스암(144c)들 중 일부는 공정 처리 모듈(200)에서 캐리어(130)로 기판(W)을 반송할 때 사용되고, 이의 다른 일부는 캐리어(130)에서 공정 처리 모듈(200)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. 메인암(244c)들은 제3방향(16)을 따라 서로 이격된 상태로 적층되게 배치된다.
공정 챔버(260)에는 기판(W)에 대해 액 처리하는 공정을 수행하는 기판 처리 장치가 제공된다. 예컨대, 공정 챔버(260)는 기판(W)에 대해 세정 액을 공급하여 세정 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 이와 달리 공정 챔버(260)는 액체 플라즈마를 공급하여 기판 상의 박막을 제거하는 습식 식각 공정을 수행하는 챔버일 수 있다. 공정 챔버(260)에 제공되는 기판 처리 장치는 기판(W)을 처리하는 공정의 종류에 따라 상이한 구조를 가질 수 있다. 이와 달리, 각각의 공정 챔버(260) 내의 기판 처리 장치는 서로 동일한 구조를 가질 수도 있다. 선택적으로, 공정 챔버(260)들은 복수 개의 그룹으로 구분되어, 그룹들 중 어느 하나의 그룹에 속하는 공정 챔버(260)들은 세정 공정과 습식 식각 공정 중 어느 하나를 수행하는 공정 챔버(260)들일 수 있고, 그룹들 중 다른 하나의 그룹에 속하는 공정 챔버(260)들은 세정 공정과 습식 식각 공정 중 다른 하나를 수행하는 공정 챔버(260)들일 수 있다.
이하에서 설명하는 본 발명의 실시 예에서는 기판(W) 상에 처리 액을 공급하여 기판(W)을 처리하는 액 처리 공정을 수행하는 공정 챔버(260)에 대하여 설명한다. 구체적으로, 이하에서 설명하는 본 발명의 실시 예에서는 기판(W) 상에 액체 플라즈마를 공급하여 기판(W) 상에 형성된 박막을 제거하는 습식 식각 공정을 수행하는 공정 챔버(260)에 대하여 설명한다. 기판(W) 상에 공급되는 액체 플라즈마는 처리 액 내 플라즈마를 포함하는 처리 매체를 의미할 수 있다.
도 2는 도 1의 기판 처리 장치를 보여주는 단면도이다. 도 2를 참조하면, 기판 처리 장치(300)는 하우징(310), 처리 용기(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 액 공급 유닛(380), 그리고 제어기(600)를 포함한다.
하우징(310)은 내부에 처리 공간(312)을 가진다. 하우징(310)은 내부에 공간을 가지는 통 형상을 가질 수 있다. 하우징(310)이 가지는 내부 공간(312)에는 처리 용기(320), 지지 유닛(340), 승강 유닛(360), 액 공급 유닛(380)이 제공될 수 있다. 하우징(310)은 정단면에서 바라볼 때 사각의 형상을 가질 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 하우징(310)은 처리 공간(312)을 가질 수 있는 다양한 형상으로 변형될 수 있다.
처리 용기(320)는 상부가 개방된 통 형상을 가진다. 처리 용기(320)는 내부 회수통(322) 및 외부 회수통(326)을 가진다. 각각의 회수통(322,326)은 공정에 사용된 처리액들 중 서로 상이한 처리액을 회수한다. 내부 회수통(322)은 기판 지지 유닛(340)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공되고, 외부 회수통(326)은 내부 회수통(326)을 감싸는 환형의 링 형상으로 제공된다. 내부 회수통(322)의 내측공간(322a) 및 내부 회수통(322)은 내부 회수통(322)으로 처리액이 유입되는 제1유입구(322a)로서 기능한다. 내부 회수통(322)과 외부 회수통(326)의 사이공간(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 처리액 재생 시스템(미도시)으로 제공되어 재사용될 수 있다.
지지 유닛(340)은 처리 공간(312)에서 기판(W)을 지지한다. 지지 유닛(340)은 공정 진행 중 기판(W)을 지지 및 회전시킨다. 지지 유닛(340)은 지지판(342), 지지핀(344), 척핀(346), 그리고 회전 구동 부재(348,349)를 가진다.
지지판(342)은 대체로 원형의 판 형상으로 제공되며, 상면 및 저면을 가진다. 하부면은 상부면에 비해 작은 직경을 가진다. 즉, 지지판(342)은 상부면이 넓고 하부면이 좁은 상광하협의 형상을 가질 수 있다. 상면 및 저면은 그 중심축이 서로 일치하도록 위치된다. 또한, 지지판(342)에는 가열 수단(미도시)이 제공될 수 있다. 지지판(342)에 제공되는 가열 수단은 지지판(342)에 놓인 기판(W)을 가열할 수 있다. 가열 수단은 열을 발생시킬 수 있다. 가열 수단이 발생시키는 열은 온열 또는 냉열일 수 있다. 가열 수단이 발생시킨 열은 지지판(342)에 놓인 기판(W)으로 전달될 수 있다. 또한, 기판(W)에 전달된 열은 기판(W)으로 공급된 처리액을 가열할 수 있다. 가열 수단은 히터 및/또는 냉각 코일일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 가열 수단은 공지의 장치로 다양하게 변형될 수 있다.
지지핀(344)은 복수 개 제공된다. 지지핀(344)은 지지판(342)의 상면의 가장자리부에 소정 간격으로 이격되게 배치되고 지지판(342)에서 상부로 돌출된다. 지지 핀(344)들은 서로 간에 조합에 의해 전체적으로 환형의 링 형상을 가지도록 배치된다. 지지핀(344)은 지지판(342)의 상부면으로부터 기판(W)이 일정거리 이격되도록 기판(W)의 후면 가장자리를 지지한다.
척핀(346)은 복수 개 제공된다. 척핀(346)은 지지판(342)의 중심에서 지지핀(344)보다 멀리 떨어지게 배치된다. 척핀(346)은 지지판(342)의 상면으로부터 위로 돌출되도록 제공된다. 척핀(346)은 지지판(342)이 회전될 때 기판(W)이 정 위치에서 측 방향으로 이탈되지 않도록 기판(W)의 측부를 지지한다. 척핀(346)은 지지판(342)의 반경 방향을 따라 외측 위치와 내측 위치 간에 직선 이동이 가능하도록 제공된다. 외측 위치는 내측 위치에 비해 지지판(342)의 중심으로부터 멀리 떨어진 위치이다. 기판(W)이 지지판(342)에 로딩 또는 언로딩 시 척핀(346)은 외측 위치에 위치되고, 기판(W)에 대해 공정 수행 시 척 핀(346)은 내측 위치에 위치된다. 내측 위치는 척핀(346)과 기판(W)의 측부가 서로 접촉되는 위치이고, 외측 위치는 척핀(346)과 기판(W)이 서로 이격되는 위치이다.
회전 구동 부재(348,349)는 지지판(342)을 회전시킨다. 지지판(342)은 회전 구동 부재(348,349)에 의해 자기 중심축을 중심으로 회전 가능하다. 회전 구동 부재(348,349)는 지지축(348) 및 구동부(349)를 포함한다. 지지축(348)은 제3방향(16)을 향하는 통 형상을 가진다. 지지축(348)의 상단은 지지판(342)의 저면에 고정 결합된다. 일 예에 의하면, 지지축(348)은 지지판(342)의 저면 중심에 고정 결합될 수 있다. 구동부(349)는 지지축(348)이 회전되도록 구동력을 제공한다. 지지축(348)은 구동부(349)에 의해 회전되고, 지지판(342)은 지지축(348)과 함께 회전 가능하다.
승강 유닛(360)은 처리 용기(320)를 상하 방향으로 직선 이동시킨다. 처리 용기(320)가 상하로 이동됨에 따라 지지판(342)에 대한 처리 용기(320)의 상대 높이가 변경된다. 승강 유닛(360)은 기판(W)이 지지판(342)에 로딩되거나, 언로딩될 때 지지판(342)이 처리 용기(320)의 상부로 돌출되도록 처리 용기(320)는 하강된다. 또한, 공정이 진행될 시에는 기판(W)에 공급된 처리액의 종류에 따라 처리액이 기설정된 회수통(322,326)으로 유입될 수 있도록 처리 용기(320)의 높이가 조절한다. 승강 유닛(360)은 브라켓(362), 이동축(364), 그리고 구동기(366)를 가진다. 브라켓(362)은 처리 용기(320)의 외벽에 고정설치되고, 브라켓(362)에는 구동기(366)에 의해 상하 방향으로 이동되는 이동축(364)이 고정결합된다. 선택적으로, 승강 유닛(360)은 지지판(342)을 상하 방향으로 이동시킬 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 기판(W)으로 액체 플라즈마를 공급할 수 있다. 액체 플라즈마는 플라즈마, 그리고 처리 액을 포함할 수 있다. 다시 말해, 액체 플라즈마는 처리 액 내 플라즈마를 포함하는 처리 매체를 의미할 수 있다. 처리 액은 케미칼, 린스액, 웨팅액, 세정액 그리고 유기 용제일 수 있다. 케미칼은 산 또는 염기 성질을 가지는 액일 수 있다. 케미칼은 황산(H2SO4), 인산(P2O5), 불산(HF) 그리고 수산화 암모늄(NH4OH)을 포함할 수 있다. 케미칼은 DSP(Diluted Sulfuric acid Peroxide) 혼합액일 수 있다. 세정액, 린스액, 그리고 웨팅액은 순수(H20)일 수 있다. 유기 용제는 이소프로필알코올(IPA) 액일 수 있다.
액 공급 유닛(380)은 이동 부재(381), 그리고 노즐(400)을 포함 할 수 있다. 이동 부재(381)는 노즐(400)을 공정 위치 및 대기 위치로 이동시킨다. 공정 위치는 노즐(400)이 지지 유닛(340)에 지지된 기판(W)과 대향되는 위치이다. 일 예에 의하면, 공정 위치는 기판(W)의 상면에 처리액을 토출하는 위치이다. 또한 공정 위치는 제1공급 위치 및 제2공급 위치를 포함한다. 제1공급 위치는 제2공급 위치보다 기판(W)의 중심에 더 가까운 위치이고, 제2공급 위치는 기판의 단부를 포함하는 위치일 수 있다. 선택적으로 제2공급 위치는 기판의 단부에 인접한 영역일 수 있다. 대기 위치는 노즐(400)이 공정 위치를 벗어난 위치로 정의한다. 일 예에 의하면, 대기 위치는 기판(W)에 공정 처리 전 또는 공정 처리가 완료된 이후에 노즐(400)이 대기하는 위치일 수 있다.
이동 부재(381)는 아암(382), 지지축(383), 그리고 구동기(384)를 포함한다. 지지축(383)은 처리 용기(320)의 일측에 위치된다. 지지축(383)은 그 길이방향이 제3방향을 향하는 로드 형상을 가진다. 지지축(383)은 구동기(384)에 의해 회전 가능하도록 제공된다. 지지축(383)은 승강 이동이 가능하도록 제공된다. 아암(382)은 지지축(383)의 상단에 결합된다. 아암(382)은 지지축(383)으로부터 수직하게 연장된다. 아암(382)의 끝단에는 노즐(400)이 결합된다. 아암(382)의 내부에는 처리액을 노즐(400)로 공급하는 액 공급부가 제공될 수 있다. 또한, 아암(382)의 내부에는 가스를 노즐(400)로 공급하는 가스 공급부가 제공될 수 있다. 또한, 액 공급부와 가스 공급부 각각은 밸브(미도시)를 포함할 수 있다. 밸브(미도시)는 온/오프 밸브 또는 유량 조절 밸브로 제공될 수 있다. 또한, 노즐(400)은 기판(W)의 상면에 대한 처리액 토출 각도를 조절 가능하도록 아암(382)에 결합될 수 있다. 지지축(383)이 회전됨에 따라 노즐(400)은 아암(382)과 함께 스윙 이동될 수 있다. 노즐(400)은 스윙 이동되어 공정 위치 및 대기 위치로 이동될 수 있다. 선택적으로 아암(382)은 그 길이방향을 향해 전진 및 후진 이동이 가능하도록 제공될 수 있다. 상부에서 바라볼 때 노즐(400)이 이동되는 경로는 공정 위치에서 기판(W)의 중심축과 일치될 수 있다.
제어기(600)는 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다. 제어기(600)는 기판 처리 장치(300)가 가지는 구성들을 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(600)는 지지 유닛(340), 그리고 액 공급 유닛(380)을 제어할 수 있다. 또한, 제어기(600)는 후술하는 기판 처리 방법을 기판 처리 장치(300)가 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(600)는 후술하는 기판 처리 방법을 수행할 수 있도록 지지 유닛(340), 그리고 액 공급 유닛(380)을 제어할 수 있다.
이하에서는, 도 3을 참조하여 본 발명의 일 실시 예에 따른 노즐(400)에 대하여 상세히 설명한다. 도 3은 도 2의 노즐을 보여주는 단면도이다. 도 3을 참조하면, 노즐(400)은 바디(410), 액 공급 부(430), 가스 공급 부(450), 그리고 플라즈마 발생 부(470)를 포함할 수 있다.
바디(410)는 내부 공간(412)을 가질 수 있다. 바디(410)는 절연체로 제공될 수 있다. 바디(410)는 쿼츠(Quartz)를 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 바디(410)에는 토출구(414)가 형성될 수 있다. 토출구(414)는 바디(410)의 하단에 형성될 수 있다. 토출구(414)는 내부 공간(412)으로 유입된 처리 액을 스트림 방식으로 토출하도록 구성될 수 있다. 토출구(414)는 개구일 수 있다. 토출구(414)는 원형의 개구일 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 토출구(414)는 스트림 방식으로 처리 액을 토출하는 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 토출구(414)가 스트림 방식으로 처리 액을 토출함으로써 미스트 방식으로 처리액을 공급하는 것과 비교할 때, 상대적으로 기판(W)에 형성된 패턴이 손상되는 것을 최소화 할 수 있다.
또한, 바디(410)는 방전부와 토출부를 포함할 수 있다. 방전부는 플라즈마 발생부(470)가 플라즈마를 발생시키는 영역일 수 있다. 예컨대, 방전부는 후술하는 제2전극(474)이 감싸는 영역 및/또는 제2전극(474)이 상하 방향으로 이동 가능한 영역을 의미할 수 있다. 토출부는 플라즈마가 발생된 처리액을 토출구(414)로 전달하는 영역일 수 있다. 토출부는 방전부로부터 아래 방향으로 연장되며, 그 폭이 토출구(414)로 갈수록 점차 좁아질 수 있다.
또한, 바디(410)는 절연부(416)를 포함할 수 있다. 절연부(416)는 절연체일 수 있다. 절연부(416)는 쿼츠(Quartz)를 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 절연부(416)는 내부 공간(412)에 제공될 수 있다. 절연부(416)의 일부는 내부 공간(412)에 제공될 수 있다. 절연부(416)는 바디(410)에 형성된 개구를 통해 내부 공간(412)에 삽입될 수 있다. 바디(410)에 형성된 개구는 원 형상을 가질 수 있다. 이와 대응되도록 절연부(416)는 상부가 개방된 통 형상을 가질 수 있다. 예컨대, 절연부(416)는 상부가 개방된 원통 형상을 가질 수 있다. 절연부(416)에는 후술하는 제1전극(472)이 삽입될 수 있다. 즉, 절연부(416)는 제1전극(472)을 감싸도록 제공될 수 있다.
또한, 바디(410)에는 액 유입 포트(417)가 형성될 수 있다. 액 유입 포트(417)는 바디(410)의 상부에 형성될 수 있다. 액 유입 포트(417)는 내부 공간(412)으로 처리 액이 유입되는 경로를 제공할 수 있다. 액 유입 포트(417)는 액 유입 포트(417)로부터 내부 공간(412)으로 유입되는 처리 액이 바디(410)의 내벽과 충돌되도록 제공될 수 있다. 예컨대, 액 유입 포트(417)는 바디(410)의 정단면에서 바라볼 때 경사지게 제공될 수 있다. 액 유입 포트(417)는 바디(410)의 정단면에서 바라볼 때 경사진 개구로 제공될 수 있다. 이에, 액 유입 포트(417)로부터 내부 공간(412)으로 유입되는 처리 액은 바디(410)의 내벽과 충돌하여 버블링 될 수 있다. 액 유입 포트(417)의 형상은 경사진 개구 형상으로 한정되는 것은 아니고 내부 공간(412)에서 처리 액을 버블링 시킬 수 있는 다양한 형상으로 변형될 수 있다. 액 유입 포트(417)는 후술하는 액 공급 라인(434)과 연결될 수 있다.
또한, 바디(410)에는 가스 유입 포트(418)가 형성될 수 있다. 가스 유입 포트(418)는 바디(410)의 상부에 형성될 수 있다. 가스 유입 포트(418)는 내부 공간(412)으로 가스가 유입되는 경로를 제공할 수 있다. 가스 유입 포트(418)는 바디(410)의 정 단면에서 바라볼 때 직선의 개구로 제공될 수 있다. 그러나 이에 한정되는 것은 아니고 액 유입 포트(417)와 유사하게 경사진 개구로 제공될 수 있다. 가스 유입 포트(418)는 후술하는 가스 공급 라인(454)과 연결될 수 있다.
액 공급부(430)는 내부 공간(412)으로 처리 액을 공급할 수 있다. 액 공급부(430)는 액 공급원(432), 그리고 액 공급 라인(434)을 포함할 수 있다. 액 공급원(432)은 노즐(400)이 토출하는 처리 액을 저장할 수 있다. 액 공급원(432)은 처리 액을 저장하는 소스(Source)일 수 있다. 액 공급원(432)이 저장하는 처리 액은 순수일 수 있다. 액 공급원(432)은 액 공급 라인(434)과 연결될 수 있다. 액 공급 라인(434)은 액 공급원(432)으로부터 처리 액을 전달 받아 액 유입 포트(417)로 처리 액을 전달 할 수 있다. 액 공급 라인(434)에는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 밸브는 온/오프 밸브이거나, 유량 조절 밸브일 수 있다.
또한, 액 공급부(430)는 버블링 된 상태의 처리 액을 내부 공간(412)으로 공급할 수 있다. 예컨대, 액 공급원(432)에서 처리 액을 버블링시키고, 버블링된 처리 액을 액 공급 라인(434)에 전달할 수 있다. 이와 달리, 액 공급원(432)에서 처리액을 액 공급 라인(434)으로 전달하고, 액 공급 라인(434)에서 처리 액을 버블링할 수 있다. 또한, 액 공급부(430)는 내부 공간(412)에 공급된 처리 액이 내부 공간(412)에서 버블링 되도록 제공될 수 있다. 예컨대, 액 공급부(430)의 액 공급 라인(434)은 경사진 개구인 액 유입 포트(417)와 연결될 수 있다. 액 공급 라인(434)을 통해 내부 공간(412)으로 공급되는 처리 액은 바디(410)의 내벽과 충돌하여 버블링 될 수 있다.
가스 공급부(450)는 내부 공간(412)으로 가스를 공급할 수 있다. 액 공급부(450)는 가스 공급원(452), 그리고 가스 공급 라인(454)을 포함할 수 있다. 가스 공급원(452)은 내부 공간(412)으로 공급되는 가스를 저장할 수 있다. 가스 공급원(452)이 저장하는 가스는 플라즈마로 여기되는 가스일 수 있다. 가스 공급원(452)이 저장하는 가스는 후술하는 플라즈마 발생부(470)가 인가하는 전력에 의해 플라즈마 상태로 여기될 수 있다. 가스 공급원(452)이 저장하는 가스는 식각 가스 일 수 있다. 가스 공급원(452)이 저장하는 식각 가스는 Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, 그리고 CH4 중 적어도 하나를 포함하는 가스 일 수 있다. 또는 Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, 그리고 CH4 중 적어도 둘 이상이 서로 조합된 가스일 수 있다.
또한, 가스 공급원(452)은 서로 다른 종류의 가스들 중 선택된 식각 가스를 내부 공간(412)으로 공급할 수 있다. 예컨대, 가스 공급원(452)은 복수 개로 제공되고, 복수 개로 제공되는 가스 공급원(452)들은 서로 상이한 종류의 식각 가스를 내부 공간(412)으로 공급할 수 있다. 즉, 가스 공급원(452)은 내부 공간(412)으로 공급되는 식각 가스의 종류를 달리하여 처리 액이 포함하는 플라즈마의 활성 라디칼의 종류를 다양하게 변경할 수 있다. 식각 가스의 종류가 서로 다르다는 의미는 식각 가스가 포함하는 성분의 종류가 다른 경우 뿐 아니라 식각 가스가 포함하는 성분의 종류가 같더라도 그 성분 비가 서로 상이한 경우도 포함하는 것으로 해석되어야 한다.
가스 공급원(452)은 가스 공급 라인(454)과 연결될 수 있다. 가스 공급 라인(454)은 가스 공급원(452)으로부터 식각 가스를 전달 받아 가스 유입 포트(418)로 가스를 전달 할 수 있다. 가스 공급 라인(454)에는 밸브(미도시)가 설치될 수 있다. 밸브는 온/오프 밸브이거나, 유량 조절 밸브일 수 있다.
플라즈마 발생부(470)는 내부 공간(412)에서 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마 발생부(470)는 전극(472, 474), 전원(473), 그리고 구동기(476)를 포함할 수 있다.
전극(472, 474)은 제1전극(472)과 제2전극(474)을 포함할 수 있다. 제1전극(472)은 바(Bar) 형상을 가질 수 있다. 제1전극(472)은 바디(410)가 포함하는 절연부(416)에 삽입될 수 있다. 제1전극(472)은 내부 공간(412)에 제공되고, 내부 공간(412)에 제공되는 제1전극(472)은 절연부(416)에 의해 감싸질 수 있다. 이에, 제1전극(472)이 처리액과의 접촉되어 손상되는 위험을 최소화 할 수 있다. 또한, 제2전극(474)은 링 형상을 가질 수 있다. 제2전극(474)은 원형의 링 형상을 가질 수 있다. 제2전극(474)은 내부 공간(412)을 감싸도록 제공될 수 있다. 예컨대, 제2전극(474)은 바디(410)의 외면에 제공될 수 있다.
제1전극(472)과 제2전극(474) 중 어느 하나는 전력을 인가하는 전원(473)과 연결될 수 있다. 제1전극(472)과 제2전극(474) 중 다른 하나는 접지될 수 있다. 예컨대, 제1전극(472)은 전원(473)과 연결되고, 제2전극(474)은 접지될 수 있다. 그러나, 이에 한정되는 것은 아니고 제2전극(474)이 전원(473)과 연결되고, 제1전극(472)이 접지될 수도 있다.
전극(472, 474)은 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다. 전극(472, 474)은 내부 공간(412) 중 처리 액 및/또는 식각 가스로부터 플라즈마가 발생되는 영역인 방전 영역을 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다. 제1전극(472)과 제2전극(474) 중 어느 하나는 그 위치가 고정될 수 있다. 또한, 제1전극(472)과 제2전극(474) 중 다른 하나는 노즐(400)의 길이 방향을 따라 방전 영역을 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다. 예컨대, 제1전극(472)은 고정되고, 제2전극(474)은 제1전극(472)의 길이 방향을 따라 위치가 변경 가능하게 제공될 수 있다. 구동기(476)는 제2전극(474)과 연결되어 제2전극(474)의 위치를 변경시킬 수 있다.
제어기(600)는 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(600)는 기판 처리 장치(300)가 기판(W)에 대한 처리 공정을 수행할 수 있도록 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다. 예컨대, 제어기(600)는 기판 처리 장치(300)가 기판(W)에 대한 식각 공정을 수행할 수 있도록 액 공급 유닛(380), 지지 유닛(340) 등을 제어할 수 있다.
도 4는 도 2의 노즐에서 플라즈마를 발생시키는 모습을 보여주는 도면이고, 도 5는 도 4의 노즐의 일부를 보여주는 도면이다. 도 4와 도 5를 참조하면, 노즐(400)은 플라즈마를 포함하는 처리액(L), 다시 말해 액체 플라즈마를 생성하여 생성된 액체 플라즈마를 기판(W)으로 공급할 수 있다. 처리 액(L)이 포함하게 되는 플라즈마는 처리 액(L)이 버블링되어 생성되는 버블(B)을 매개로 생성될 수 있다. 또한, 처리 액(L)이 포함하게 되는 플라즈마는 식각 가스(G)를 매개로 생성될 수 있다.
내부 공간(412)에 버블링 된 상태의 처리 액(L)이 공급되거나, 내부 공간(412)에서 처리 액(L)이 버블링되면 처리 액(L)에는 버블(B)이 발생한다. 이때, 전극(472, 474)은 버블(B)에 전압을 인가하여 플라즈마를 생성할 수 있다. 버블(B)의 유전률은 액체 상태의 처리 액(L)의 유전률보다 크게 낮다. 예컨대, 처리 액(L)이 순수인 경우 처리 액(L)의 유전률은 80.4이고, 버블(B)의 유전률은 1.0이다. 전극(472, 474)이 생성하는 전계는 유전률이 낮은 버블(B)로 인가되고, 이에 낮은 임계 전압으로도 플라즈마 방전이 발생한다. 즉, 플라즈마 방전 효율을 크게 높일 수 있다. 즉, 처리 액(L) 내에 플라즈마를 발생시키는데 있어서 소비되는 전력을 최소화 할 수 있다. 또한, 같은 전력을 인가하더라도 상대적으로 플라즈마 발생률을 크게 높일 수 있다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면 전극(472, 474)은 위치가 변경 가능하게 제공된다. 예컨대, 전극(472, 474)들 중 제2전극(474)의 위치가 변경 가능하게 제공된다. 이에, 내부 공간(412) 중 처리 액(L)이 포함하는 버블(B)로부터 플라즈마가 생성되는 방전 영역을 변경할 수 있다. 즉, 제2전극(474)의 위치가 변경 가능하게 제공되어 방전 영역의 제약을 최소화 하고 대전 방지를 가능하게 할 수 있다. 또한, 제2전극(474)의 위치가 변경 가능하게 하여 플라즈마를 발생시키는데 있어서 추가적인 제어 인자를 제공할 수 있다. 또한, 제2전극(474)의 위치는 노즐(400)이 처리액(L)을 토출하는 도중 변경될 수 있다. 제2전극(474)의 위치는 위에서 아래 방향으로 변경되거나, 아래에서 위 방향으로 변경될 수 있다.
또한, 가스 공급부(450)는 내부 공간(412)으로 식각 가스(G)를 공급할 수 있다. 식각 가스(G)는 내부 공간(412)에 공급된 처리 액(L)을 버블링 할 수 있다. 또한, 내부 공간(412)에 공급되는 식각 가스(G)는 플라즈마 발생부(470)에 의해 여기될 수 있다. 이에, 내부 공간(412)에 공급된 식각 가스(G)는 활성 라디칼의 소스(Source)가 될 수 있다.
이하에서는 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 설명한다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 수행하기 위하여 상술한 바와 같이 제어기(600)는 기판 처리 장치(300)를 제어할 수 있다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 노즐(400)의 내부 공간(412)에서 플라즈마를 포함하는 처리 액(L), 다시 말해 액체 플라즈마(LP)를 생성하고, 생성된 액체 플라즈마(LP)를 도 6에 도시된 바와 같이 기판(W) 상에 공급한다. 이때, 노즐(400)의 내부 공간(412)에 공급되는 피드 가스(Feed Gas)는 식각 가스(G)일 수 있다. 예컨대, 식각 가스(G)는 CF4, NF3, CH4 등을 포함하는 식각 가스(G) 일 수 있다. 이에, 노즐(400)의 내부 공간(412)에서 생성되는 액체 플라즈마(LP)는 활성화 된 CFx, CHFx, NFx (단, x는 정수) 등의 라디칼을 포함하게 될 수 있다. 이렇게 활성화 된 라디칼을 포함하는 액체 플라즈마(LP)는 기판(W) 상으로 공급되어 기판(W) 상에 형성된 박막(F)을 식각 할 수 있다. 또한, 액체 플라즈마(LP)는 기판(W) 상에 존재하는 실리콘 산화막, 실리콘 질화막 또는 다결정 실리콘 등의 재질을 가지는 박막(F)을 식각하여 기판(W) 상에 존재하는 박막(F)의 표면을 변화시키는 처리가 가능하게 된다.
또한, 액체 플라즈마(LP)가 가지는 라디칼들은 처리 액(L)과 함께 기판(W) 상으로 공급되기 때문에, 가스 플라즈마를 처리 매체로 사용하는 경우보다 정밀하게 기판(W) 상에 공급될 수 있다. 가스 플라즈마는 불규칙한 유동성을 가지나, 액체 플라즈마(LP)의 경우에는 가스 플라즈마보다 상대적으로 규칙적인 유동성을 가지기 때문이다. 또한, 노즐(400)은 액체 플라즈마(LP)를 스트림 방식으로 토출할 수 있다. 이에, 기판(W) 상에 라디칼의 공급 위치를 정밀하게 조절할 수 있게 된다. 또한, 기판(W) 상의 박막(F) 중, 기판(W)의 가장자리 영역 상에 존재하는 박막(F)만을 식각하는 경우, 노즐(400)은 기판(W)의 가장자리 영역 상부에서 액체 플라즈마(LP)를 토출하되, 액체 플라즈마(LP)가 공급되는 동안 기판(W)은 회전될 수 있다. 이에, 기판(W)의 가장자리 영역에 공급된 액체 플라즈마(LP)는 기판(W) 회전에 따른 원심력에 의해 기판(W)의 외측 영역으로 비산될 수 있다. 다시 말해, 기판(W)이 회전하는 동안 기판(W)의 가장자리 영역에 액체 플라즈마(LP)를 공급하게 되면, 공급된 액체 플라즈마(LP)가 기판(W)의 중앙 영역으로 비산되어, 기판(W)의 중앙 영역에 존재하는 박막(F)이 식각되는 문제를 방지할 수 있게 된다.
또한, 내부 공간(412)에 공급되는 식각 가스(G)의 종류는 액체 플라즈마에 의해 처리되는 기판(W) 상의 박막(F)의 종류(예컨대, 박막이 가지는 재질)에 따라 변경될 수 있다. 예컨대, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 제어기(600)는 기판(W) 상에 형성된 박막이 제1박막(F1)인 경우, 노즐(400)의 내부 공간(412)으로 제1식각 가스(G1)를 공급하여 내부 공간(412)에서 제1액체 플라즈마(LP1)를 생성하도록 액 공급 유닛(380)을 제어할 수 있다. 또한, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이 제어기(600)는 기판(W) 상에 형성된 박막이 제2박막(F2)인 경우, 노즐(400)의 내부 공간(412)으로 제2식각 가스(G2)를 공급하여 내부 공간(412)에서 제2액체 플라즈마(LP2)를 생성하도록 액 공급 유닛(380)을 제어할 수 있다. 즉, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판(W) 상에 형성된 박막(F)의 종류에 따라 액체 플라즈마(LP)가 포함하는 활성 라디칼의 종류를 다양하게 변형할 수 있다. 본 발명에서 박막(F)의 종류에 따라 사용되는 식각 가스(G)의 종류의 예시는 아래의 표와 같을 수 있다. 그러나, 본 발명의 실시 예는 아래의 표에 기재된 내용에 한정되는 것은 아니며, 기판(W) 상에 존재하는 박막(F)의 종류 및 식각 가스(G)의 종류는 다양하게 변형될 수 있다.
박막 재질(Solid) 식각 가스(Etch Gas) 식각 프로덕트(Etch Product)
Si Cl2, CCl2F2 SiCl2, SiCl4
SiO2, Si3N4 CF4, SF6, NH3 SiF4
Al BCl3, CCl4, Cl2 A2Cl6, AlCl3
Photoresist O2, O2/CF4 CO, CO2, H2O, HF
Refractory metals/Silicide (Ti, W, Ta, Mo, TiSi2, WSi2, TaSi2, MoSi2) CF4, CCl2F2, …. WF6, …
상술한 예에서는, 바디(410)에 개구가 형성되고, 개구에 절연부(416)가 삽입되는 것을 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대 도 11에 도시된 바와 같이 바디(410)에 홈이 형성되고, 바디(410)에 형성된 홈에 제1전극(472)이 삽입될 수도 있다.상술한 예에서는, 기판(W)에 액체 플라즈마(LP)를 공급하여 기판(W) 상에 박막(F)을 식각 처리하는 것을 예로 들어 설명하였으나 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 상술한 실시 예들은 기판(W)에 액체 플라즈마(LP)를 공급하여 기판(W)을 처리하는 모든 장치 및 방법에도 마찬가지로 적용될 수 있다.
또한, 도 6, 도 8, 그리고 도 10에서는 기판(W)의 상면, 그리고 기판(W)의 가장자리 영역에 액체 플라즈마(LP)를 공급하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 예컨대, 기판(W)의 측부 및/또는 기판(W)의 하부에 액체 플라즈마(LP)를 공급하여 기판(W)의 표면 처리를 수행하는 경우에도 상술한 실시 예들은 마찬가지로 적용될 수 있다. 또한, 기판(W)의 중앙 영역에 액체 플라즈마(LP)를 공급하여 기판(W)의 표면 처리를 수행하는 경우에도 상술한 실시 예들은 마찬가지로 적용될 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.
노즐 : 400
바디 : 410
내부 공간 : 412
토출구 : 414
절연부 : 416
액 유입 포트 : 417
가스 유입 포트 : 418
액 공급부 : 430
액 공급원 : 432
액 공급 라인 : 434
가스 공급부 : 450
가스 공급원 : 452
가스 공급 라인 : 454
플라즈마 발생부 : 470
제1전극 : 472
전원 : 473
제2전극 : 474
구동기 : 476
액체 플라즈마 : LP
식각 가스 : G

Claims (28)

  1. 삭제
  2. 내부 공간을 가지는 바디;
    상기 내부 공간으로 액을 공급하는 액 공급 부;
    상기 내부 공간으로 식각 가스를 공급하는 가스 공급 부; 및
    상기 내부 공간에서 플라즈마를 발생시키는 전극을 포함하고,
    기판 상에 형성된 막을 식각하는 액체 플라즈마를 토출하고,
    상기 액 공급 부는 상기 전극의 외측으로 액을 공급하도록 제공되고,
    상기 가스 공급 부는 상기 전극의 외측으로 가스를 공급하도록 제공되는 노즐.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 가스 공급 부는,
    Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함하는 식각 가스를 상기 내부 공간으로 공급하는 노즐.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 액 공급부는,
    버블링 된 상태의 액을 상기 내부 공간으로 공급하거나, 상기 내부 공간에서 액을 버블링 시키도록 제공되는 노즐.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 바디에는 상기 액 공급부가 공급하는 액이 유입되는 액 유입 포트가 형성되고,
    상기 액 유입 포트는,
    상기 액 유입 포트로부터 상기 내부 공간으로 유입되는 액이 상기 바디의 내벽과 충돌하여 버블링되도록 제공되는 노즐.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 액 유입 포트는,
    상기 바디의 정 단면에서 바라볼 때 경사지게 제공되는 노즐.
  7. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 내부 공간 중 플라즈마가 발생되는 영역인 방전 영역을 상기 노즐의 길이 방향을 따라 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공되는 노즐.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 전극의 상기 위치를 변경하는 구동기를 더 포함하는 노즐.
  9. 제2항 또는 제3항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 바디에 삽입되는 제1전극; 및
    상기 바디를 감싸도록 제공되는 제2전극을 포함하고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 중 어느 하나는 그 위치가 고정되고, 다른 하나는 상기 노즐의 길이 방향을 따라 위치가 변경 가능하게 제공되는 노즐.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 노즐은,
    상기 바디는 상기 제1전극을 감싸는 절연부를 더 포함하고,
    상기 제2전극은 상기 제1전극의 길이 방향을 따라 위치가 변경 가능하게 제공되는 노즐.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 중 어느 하나는 전원과 연결되고,
    상기 제1전극과 상기 제2전극 중 다른 하나는 접지되는 노즐.
  12. 삭제
  13. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 지지 유닛에 지지된 기판 상에 형성된 막을 에칭(Etching)하는 액체 플라즈마를 토출하는 노즐을 포함하고,
    상기 노즐은,
    내부 공간을 가지는 바디;
    상기 내부 공간으로 액을 공급하는 액 공급 부;
    상기 내부 공간으로 식각 가스를 공급하는 가스 공급 부; 및
    상기 내부 공간에서 플라즈마를 발생시키는 전극을 포함하고,
    상기 액 공급 부는 상기 전극의 외측으로 액을 공급하도록 제공되고,
    상기 가스 공급 부는 상기 전극의 외측으로 가스를 공급하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  14. 제13항에 있어서,
    상기 가스 공급 부는,
    Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함하는 식각 가스를 상기 내부 공간으로 공급하는 기판 처리 장치.
  15. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 장치는,
    상기 가스 공급 부를 제어하는 제어기를 더 포함하고,
    상기 제어기는,
    기판 상에 형성된 막의 종류에 따라 상기 내부 공간에 공급하는 가스의 종류를 변경하도록 상기 가스 공급 부를 제어하는 기판 처리 장치.
  16. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 액 공급 부는,
    버블링 된 상태의 액을 상기 내부 공간으로 공급하거나, 내부 공간에서 액을 버블링 시키도록 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 제13항 또는 제14항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 내부 공간 중 플라즈마가 발생되는 영역인 방전 영역을 상기 노즐의 길이 방향을 따라 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  18. 기판을 처리하는 장치에 있어서,
    처리 공간을 가지는 하우징;
    상기 처리 공간에서 기판을 지지하는 지지 유닛; 및
    상기 지지 유닛에 지지된 기판으로 플라즈마를 포함하는 처리 액을 공급하는 액 공급 유닛을 포함하고,
    상기 액 공급 유닛은,
    상기 처리 액을 토출하는 노즐; 및
    상기 노즐을 이동시키는 이동 부재를 포함하고,
    상기 노즐은,
    내부 공간을 가지는 바디;
    상기 내부 공간으로 버블링 된 상태의 처리 액을 공급하거나, 상기 내부 공간에서 처리 액을 버블링 시키는 액 공급 부;
    상기 내부 공간으로 식각 가스를 공급하는 가스 공급 부; 및
    상기 내부 공간에서 플라즈마를 발생시키는 전극을 포함하고,
    상기 액 공급 부는 상기 전극의 외측으로 액을 공급하도록 제공되고,
    상기 가스 공급 부는 상기 전극의 외측으로 가스를 공급하도록 제공되는 기판 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서,
    상기 가스 공급 부는,
    Cl2, CCl2F2, CF4, SF6, NH3, BCL3, CCl4, Cl2, O2, NF3, CH4 중 적어도 하나를 포함하는 식각 가스를 상기 내부 공간으로 공급하는 기판 처리 장치.
  20. 제18항에 있어서,
    상기 전극은,
    상기 내부 공간 중 플라즈마가 발생되는 영역인 방전 영역을 상기 노즐의 길이 방향을 따라 변경할 수 있도록 위치가 변경 가능하게 제공되는 기판 처리 장치.
  21. 삭제
  22. 삭제
  23. 삭제
  24. 삭제
  25. 삭제
  26. 삭제
  27. 삭제
  28. 삭제
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