KR102613660B1 - 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판처리장치에 대한 것으로서, 상세하게는 초임계유체를 사용하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 챔버의 내측을 리모트플라즈마를 이용하여 효과적으로 세정할 수 있는 기판처리장치에 대한 것이다.

Description

기판처리장치 {Substrate processing apparatus}
본 발명은 기판처리장치에 대한 것으로서, 상세하게는 초임계유체를 사용하여 기판에 대한 처리공정을 수행하는 챔버의 내측을 리모트플라즈마(Remote Plasma)를 이용하여 효과적으로 세정할 수 있는 기판처리장치에 대한 것이다.
일반적으로 반도체 웨이퍼(이하, 웨이퍼라고 함)의 표면에 LSI(Large scale integration)와 같이 고집적 반도체 디바이스를 제작하는 경우 웨이퍼 표면에 극미세 패턴을 형성할 필요가 있다.
이러한 극미세 패턴은 레지스트를 도포한 웨이퍼를 노광, 현상, 세정하는 각종 공정 등을 통해 레지스트를 패터닝하고, 이어서 상기 웨이퍼를 에칭함으로써 웨이퍼에 레지스트 패턴을 전사하여 형성될 수 있다.
그리고 이러한 에칭 후에는 웨이퍼 표면의 먼지나 자연 산화막을 제거하기 위해 웨이퍼를 세정하는 처리가 행해진다. 세정처리는 표면에 패턴이 형성된 웨이퍼를 약액이나 린스액 등의 처리액 내에 침지하거나, 웨이퍼 표면에 처리액을 공급함으로써 실행된다.
그런데, 반도체 디바이스의 고집적화에 따라 세정처리를 행한 후 처리액을 건조시킬 때, 레지스트나 웨이퍼 표면의 패턴이 붕괴되는 패턴 붕괴가 발생하고 있다.
이러한 패턴 붕괴는, 도 10에 도시된 바와 같이 세정 처리를 끝내고 웨이퍼(W) 표면에 남은 처리액(14)을 건조시킬 때, 패턴(11, 12, 13) 좌우의 처리액이 불균일하게 건조되면, 패턴(11, 12, 13)을 좌우로 인장하는 표면장력으로 인해 패턴(11, 12, 13)이 붕괴되는 현상에 해당한다.
전술한 패턴 붕괴를 일으키는 근본원인은 세정처리 후의 웨이퍼(W)를 둘러싸는 대기 분위기와 패턴 사이에 잔존하는 처리액과의 사이에 놓인 액체/기체 계면에서 작용하는 처리액의 표면장력에 기인한다.
따라서, 최근에는 기체나 액체와의 사이에서 계면을 형성하지 않는 초임계 상태의 유체(이하, '초임계유체'라 함)를 이용하여 처리액을 건조시키는 처리 방법이 주목받고 있다.
도 11의 압력과 온도의 상태도에서 온도 조절만을 이용하는 종래기술의 건조방법에서는 반드시 기액 공존선을 통과하므로, 이때에 기액 계면에서 표면장력이 발생하게 된다.
이에 반해, 유체의 온도와 압력 조절을 모두 이용하여 초임계상태를 경유하여 건조하는 경우에는 기액 공존선을 통과하지 않게 되어, 본질적으로 표면장력 프리의 상태로 기판을 건조시키는 것이 가능해진다.
도 11을 참조하여 초임계유체를 이용한 건조를 살펴보면, 액체의 압력을 A에서 B로 상승시키고, 이어서 온도를 B에서 C로 상승시키게 되면 기액 공존선을 통과하지 않고 초임계상태 C로 전환된다. 또한, 건조공정이 종료된 경우에는 초임계유체의 압력을 낮추어 기액 공존선을 통과하지 않고 기체 D로 전환시키게 된다.
한편, 초임계유체를 이용하는 챔버의 내측에는 장기간 초임계 건조공정 수행 시 각종 유기 또는 무기 성분이 축적되어 공정 파티클 및 부식 등을 발생시키기 때문에 주기적으로 챔버의 세정이 필요하다.
그런데, 초임계유체를 사용하는 챔버의 경우 고압의 초임계유체를 이용하게 되므로 챔버의 내부 구조가 좁아 일반적인 브러쉬나 와이퍼 등의 도구를 이용한 내부 세정이 용이하지 않다. 또한, 초임계유체를 사용하는 챔버의 경우 고압의 압력을 견디기 위하여 분해 등이 어려운 어려운 구조를 가지게 되어 세정을 위하여 분해하는 경우 많은 시간 및 비용이 소요된다. 나아가, 세정 후 챔버를 다시 조립하고 초임계유체를 이용하여 일정 시간 동안 퍼지공정을 수행해야 하므로 초임계유체 사용량이 늘어나며 쓰루풋(throughput)을 떨어뜨리게 된다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 초임계유체를 사용하는 챔버의 내측을 리모트플라즈마를 이용하여 효과적으로 세정할 수 있는 기판처리장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기와 같은 본 발명의 목적은 기판을 초임계상태의 처리유체에 노출시켜 처리공정을 수행하는 처리공간을 제공하는 챔버, 상기 챔버의 외부에서 내부로 이동 가능하게 구비되어 상기 기판을 지지하는 트레이, 상기 챔버와 연결되어 처리유체를 공급하는 메인유로를 제공하는 유체공급부, 상기 챔버에서 상기 처리유체를 배출하는 유체배출부, 상기 유체공급부에 연결되어 상기 메인유로를 통해 상기 챔버로 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 리모트플라즈마 발생부 및 상기 유체공급부 및 유체배출부 중에 적어도 한쪽에 구비되어 상기 챔버 내에서 리모트플라즈마의 진행방향을 변화시키는 유체조절부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치에 의해 달성된다.
여기서, 상기 메인유로에는 상기 처리유체를 가열하는 가열부를 더 구비하고, 상기 리모트플라즈마 발생부는 상기 가열부의 후단에서 상기 메인유로에 연결될 수 있다.
또한, 상기 메인유로에서 분기되어 상기 챔버의 상부에 연결된 제1 유체공급유로와, 상기 챔버의 하부에 연결된 제2 유체공급유로를 더 구비하고, 상기 리모트플라즈마 발생부는 상기 제1 유체공급유로와 제2 유체공급유로가 분기되기 전단의 상기 메인유로에 연결되며, 상기 유체조절부는 상기 제1 유체공급유로 및 제2 유체공급유로에 각각 구비되어 개방도를 조절하는 공급밸브를 구비할 수 있다.
한편, 상기 제2 유체공급유로는 상기 챔버 내부의 상기 트레이의 하면을 향하도록 구비될 수 있다.
나아가, 상기 유체배출부는 상기 챔버의 하부에 연결된 적어도 두 개의 유체배출유로를 구비하고, 상기 유체조절부는 상기 유체배출유로에 각각 구비되어 상기 유체배출유로의 개방도를 조절하는 배출밸브를 구비할 수 있다.
이 경우, 상기 챔버 내부로 상기 리모트플라즈마 발생부에 의해 세정용 리모트플라즈마를 제공하여 세정하는 경우, 상기 챔버 내측으로 상기 트레이가 이동한 상태에서 상기 제1 유체공급유로를 통해 상기 챔버의 상부에서 세정용 리모트플라즈마를 제공하며, 상기 유체배출부를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 배출하는 단계와, 상기 챔버 내측으로 상기 트레이가 이동한 상태에서 상기 제2 유체공급유로를 통해 상기 챔버의 하부에서 세정용 리모트플라즈마를 제공하며, 상기 유체배출부를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 배출하는 단계를 수행할 수 있다.
한편, 상기 유체배출부의 각 배출밸브는 상기 적어도 두 개의 유체배출유로의 개방도가 상이하도록 미리 결정된 주기 또는 무작위 주기로 조절되거나, 상기 적어도 두 개의 유체배출유로의 개방도가 교번적으로 상이하게 조절될 수 있다.
또한, 상기 각 배출밸브의 개방도를 조절하는 경우에 상기 각 배출밸브의 개방시간이 미리 결정된 시간만큼 중첩될 수 있다.
한편, 상기 제1 유체공급유로를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 시간이 상기 제2 유체공급유로를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 시간에 비해 더 길게 조절될 수 있다.
전술한 구성을 가지는 본 발명에 따르면, 리모트플라즈마를 이용하여 챔버의 내측을 세정함으로써 챔버 내부의 손상을 줄이고 효과적으로 세정할 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 챔버를 분해하지 않고 세정함으로써 세정에 소용되는 시간 및 비용을 줄이고 쓰루풋 저하를 최대한 줄일 수 있다.
또한, 본 발명에 따르면 챔버 내측의 구석진 영역이나 트레이의 하부와 같이 세정하기 어려운 영역도 용이하게 세정할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 초임계유체를 이용한 기판처리장치를 도시한 블록도,
도 2는 챔버를 하부에서 바라본 저면도,
도 3 내지 도 5는 챔버의 상부에서 리모트플라즈마를 제공하고 챔버 하부에서 배기하여 세정하는 경우를 도시한 단면도,
도 6 내지 도 8은 챔버의 하부에서 리모트플라즈마를 제공하고 챔버 하부에서 배기하여 세정하는 경우를 도시한 단면도,
도 9는 챔버의 상부 및 하부에서 리모트플라즈마를 제공하여 세정하는 경우를 도시한 단면도,
도 10은 종래기술에 따라 기판 상부의 패턴을 건조시키는 경우에 패턴이 붕괴되는 상태를 개략적으로 도시한 도면,
도 11은 초임계유체를 이용한 처리공정에서 유체의 압력 및 온도 변화를 도시한 상태도이다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 기판처리장치에 대해서 상세하게 살펴보도록 한다.
도 1은 본 발명에 따른 초임계유체를 이용한 기판처리장치(1000)를 도시한 블록도이다.
도 1을 참조하면, 상기 기판처리장치(1000)는 초임계상태의 처리유체를 이용하여 챔버(600) 내의 기판에 대한 처리공정을 수행하게 된다. 여기서, 초임계상태의 처리유체 또는 초임계유체란 물질이 임계상태, 즉 임계온도와 임계압력을 초과한 상태에 도달하면 형성되는 상에 해당한다. 이러한 초임계유체는 분자밀도는 액체에 가까우면서도 점성도는 기체에 가까운 성질을 가지게 된다. 따라서, 초임계유체는 확산력, 침투력, 용해력이 매우 뛰어나 화학반응에 유리하며, 표면장력이 거의 없어 미세구조에 계면장력을 가하지 아니하므로, 반도체소자의 건조공정 시 건조효율이 우수할 뿐 아니라 패턴 붕괴현상을 회피할 수 있어 매우 유용하게 이용될 수 있다.
본 발명에서 처리유체로는 이산화탄소(CO2)가 사용될 수 있다. 이산화탄소는 임계온도가 대략 31.1℃이고, 임계압력이 7.38Mpa로 비교적 낮아 초임계상태로 만들기 쉽고, 온도와 압력을 조절하여 그 상태를 제어하기 용이하며 가격이 저렴한 장점이 있다.
또한, 이산화탄소는 독성이 없어 인체에 무해하고, 불연성, 비활성의 특성을 지니게 된다. 나아가, 초임계상태의 이산화탄소는 물이나 기타 유기용매와 비교하여 대략 10배 내지 100배 정도 확산계수(diffusion coefficient)가 높아 침투성이 매우 우수하여 유기용매의 치환이 빠르고, 표면장력이 거의 없어 건조공정에 사용하기 유리한 물성을 가진다. 뿐만 아니라, 건조공정에 사용된 이산화탄소를 기체상태로 전환시켜 유기용매를 분리해 재사용하는 것이 가능하여 환경오염의 측면에서도 부담이 적다.
상기 기판처리장치(1000)는 기판(S)을 초임계상태의 처리유체에 노출시켜 처리공정을 수행하는 처리공간을 제공하는 챔버(600), 상기 챔버(600)의 외부에서 내부로 이동 가능하게 구비되어 상기 기판을 지지하는 트레이(620), 상기 챔버(600)와 연결되어 처리유체를 공급하는 메인유로(710)를 제공하는 유체공급부(720), 상기 챔버(600)에서 처리유체를 배출하는 유체배출부(790)를 구비할 수 있다.
또한, 상기 기판처리장치(1000)는 상기 챔버(600) 내부의 세정을 위하여 상기 유체공급부(720)에 연결되어 상기 메인유로(710)를 통해 상기 챔버(600)로 세정용 리모트플라즈마(Remote Plasma)를 제공하는 리모트플라즈마 발생부(800) 및 상기 유체공급부(720) 및 유체배출부(790) 중에 적어도 한쪽에 구비되어 상기 챔버(600) 내에서 상기 리모트플라즈마의 진행방향을 변화시키는 유체조절부(795)를 구비할 수 있다.
상기 기판처리장치(1000)는 먼저 기체상태의 처리유체를 저장하는 용기(50)를 구비하게 된다. 상기 처리유체는 전술한 바와 같이 이산화탄소가 사용될 수 있다.
상기 용기(50)에서 상기 처리유체는 메인유로(710)를 통해 열교환기(100)로 공급된다. 상기 메인유로(710)는 상기 챔버(600)에 연결되며, 상기 메인유로(710)에 상기 열교환기(100)를 비롯하여 후술하는 액체탱크(200), 액상펌프(300) 및 가열부(500)가 배치된다. 따라서, 상기 용기(50), 열교환기(100), 액체탱크(200), 액상펌프(300), 가열부(500) 및 메인유로(710)가 전술한 유체공급부(720)를 형성하게 된다.
상기 열교환기(100)에서 상기 기체상태의 처리유체는 열교환유체와 열교환을 통해 액체상태로 변화된다. 상기 기체상태의 처리유체를 액체상태로 변화시키는 이유는 기체상태의 처리유체를 초임계상태로 가압하기 위하여 기상펌프를 이용하여 가압하는 경우 파티클이 발생할 수 있기 때문이다.
액체상태로 변화된 처리유체는 액체탱크(200)에 저장되고, 이어서 액상펌프(300)를 통해 임계압력 이상의 압력으로 가압된다. 액상펌프(300)는 전술한 바와 같이 기상펌프에 비해 파티클 등의 발생을 억제할 수 있다.
임계압력 이상으로 가압된 액체상태의 처리유체는 이어서 가열부(500)에 의해 임계온도 이상으로 가열되어 초임계상태로 변화되어 챔버(600)로 공급된다.
한편, 상기 유체공급부(720)는 상기 메인유로(710)에서 분기되어 상기 챔버(600)의 상부에 연결된 제1 유체공급유로(730)와, 상기 챔버(600)의 하부에 연결된 제2 유체공급유로(740)를 구비할 수 있다.
상기 챔버(600)의 내측으로 초임계유체를 공급하는 경우에 상기 기판(S)의 패턴 등의 손상을 방지하기 위하여 상기 제1 유체공급유로(730)와 더불어 상기 제2 유체공급유로(740)를 구비하게 된다. 이 경우, 상기 제2 유체공급유로(740)는 상기 챔버(600) 내부의 상기 트레이(620)의 하면을 향하도록 구비될 수 있다. 이러한 구성에 의해 상기 제2 유체공급유로(740)에 의해 리모트플라즈마를 공급하는 경우에 상기 트레이(620)의 하면에 흡착된 오염물 등을 용이하게 제거할 수 있다.
또한, 상기 챔버(600)의 상하부에 각각 연결된 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)를 구비하게 됨으로써 상기 챔버(600)의 내측을 후술하는 바와 같이 리모트플라즈마를 이용하여 세정하는 경우에 구석 영역까지 용이하게 세정할 수 있다.
한편, 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)에는 각각 개방도를 조절하는 공급밸브(732, 742)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유체공급유로(730)에는 제1 공급밸브(732)가 구비되고, 상기 제2 유체공급유로(740)에는 제2 공급밸브(742)가 구비될 수 있다.
상기 제1 공급밸브(732) 및 제2 공급밸브(742)의 조작에 의해 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)를 통해 공급되는 유체의 양을 조절하거나 또는 유체의 공급을 온(on)/오프(off)로 제어할 수 있다.
한편, 상기 챔버(600)에서 고압의 처리공정 중 또는 처리공정을 마친 후에 처리유체는 유체배출부(790)를 통해 상기 챔버(600)의 외부로 배출된다.
도 2는 상기 챔버(600)를 하부에서 바라본 저면도이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 상기 유체배출부(790)는 상기 챔버(600)의 하부에 연결된 적어도 두 개의 유체배출유로(750, 760, 770, 780)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 유체배출유로는 제1 유체배출유로(750), 제2 유체배출유로(760), 제3 유체배출유로(770) 및 제4 유체배출유로(780)를 구비할 수 있다. 도면에서는 상기 유체배출유로(750, 760)가 4개로 구성된 경우를 도시하지만 이에 한정되지는 않으며, 더 많은 개수 또는 더 적은 개수로 구성되는 것도 가능하다.
상기 유체배출유로(750, 760, 770, 780)가 복수개로 구성되는 경우에 상기 유체배출유로(750, 760, 770, 780)를 구성하는 각 배출유로는 상기 챔버(600)의 베이스의 중앙부를 중심으로 대칭적으로 배치될 수 있다.
예를 들어, 도 2에 도시된 바와 같이 상기 유체배출유로가 4개로 구성되는 경우 상기 챔버(600)의 베이스의 중앙부를 중심으로 모서리 영역에 대칭적으로 배치될 수 있다. 이러한 유체배출유로의 개수는 적절히 조절될 수 있다.
한편, 상기 유체배출유로(750, 760, 770, 780)에는 각각 개방도를 조절하는 배출밸브(752, 762)를 구비할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 유체배출유로(750)에는 제1 배출밸브(752)가 구비되고, 상기 제2 유체배출유로(760)에는 제2 배출밸브(762)가 구비될 수 있다.
상기 제1 배출밸브(752) 및 제2 배출밸브(762)의 조작에 의해 상기 제1 유체배출유로(750)와 제2 유체배출유로(760)를 통해 배출되는 유체의 양을 조절하거나 또는 유체의 배출을 온(on)/오프(off)로 제어할 수 있다.
한편, 상기 복수개의 유체공급유로(730, 740)에 각각 구비되는 공급밸브(732, 742)와, 상기 복수개의 유체배출유로(750, 760)에 각각 구비되는 배출밸브(752, 762)가 전술한 유체조절부(795)를 구성하게 된다. 상기 공급밸브(732, 742)와 배출밸브(752, 762)의 조작에 의해 상기 챔버(600)의 내부에서 리모트플라즈마의 진행방향을 조절하여 상기 챔버(600) 내부의 세정을 효과적으로 진행할 수 있다. 이에 대해서는 이후에 상술한다.
한편, 상기 기판처리장치(1000)는 상기 챔버(600) 내부의 세정을 위한 리모트플라즈마를 제공하는 리모트플라즈마 발생부(800)를 더 구비할 수 있다. 본 발명에서는 챔버(600) 내부의 세정을 위해 리모트플라즈마를 사용함으로써 챔버(600) 내부에 흡착된 오염물과 리모트플라즈마 소스를 반응시켜 휘발성 물질로 전환시킴으로써 챔버(600) 내부 표면에 잔류하는 오염물의 제거가 가능하게 된다.
또한, 세정을 위한 도구에 의해서도 세정하기 곤란한 챔버(600) 내부의 세정을 원활하게 수행할 수 있으며, 나아가 다이렉트플라즈마(Direct Plasma)를 사용하는 경우에 발생할 수 있는 챔버(600) 내부의 손상을 방지할 수 있다.
상기 리모트플라즈마 발생부(800)는 산소 또는 수소 등의 세정가스를 공급받아 상기 세정가스를 분해시켜 리모트플라즈마를 발생시켜 공급하게 된다.
이 경우, 상기 리모트플라즈마 발생부(800)는 연결유로(810)를 통해 상기 가열부(500)의 후단에서 상기 메인유로(710)에 연결될 수 있다.
만약, 상기 연결유로(810)가 상기 가열부(500)의 전단에서 상기 메인유로(810)에 연결된다면 대략 6 리터 이상의 대용적을 가지는 상기 가열부(500)의 탱크를 통과해야 하므로 상기 가열부(500)에서 처리유체의 체류시간이 증가하여 세정용 플라즈마의 라디칼의 손실이 발생할 수 있다. 또한, 상기 가열부(500)의 경우 상시 고압 이산화탄소로 채워져 있는데, 상기 챔버(600)의 세정을 위해 세정용 플라즈마가 상기 가열부(500)를 지나는 경우 상기 가열부(500)의 이산화탄소를 버려야하므로 세정공정을 진행할 때 마다 이산화탄소의 손실이 발생할 수 있다.
또한, 상기 리모트플라즈마 발생부(800)는 연결유로(810)를 통해 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)가 분기되기 전단의 상기 메인유로(710)에 연결될 수 있다. 이러한 구성에 의해 단일 리모트플라즈마 발생부(800)에 의해 상기 챔버(600)의 상부 및 하부로 각각 세정용 리모트플라즈마를 제공할 수 있다.
한편, 상기 리모트플라즈마 발생부가 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)에 각각 연결되어 배치된다면 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)에 각각 밸브를 구비하여 제어해야 하므로, 장치 및 제어가 복잡해질 수 있다.
상기 연결유로(810)에는 플라즈마밸브(812)가 배치되어, 상기 플라즈마밸브(812)의 조작에 의해 리모트플라즈마의 공급여부를 조절할 수 있다.
상기 리모트플라즈마 발생부(800)가 상기 챔버(600)에 직접 연결되는 구성도 물론 가능하지만, 상기 리모트플라즈마 발생부(800)가 상기 메인유로(710)에 연결되면 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)의 내측을 세정할 수 있는 장점이 있다. 나아가, 상기 제1 유체공급유로(730)와 제2 유체공급유로(740)에 설치되어 오염될 수 있는 각종 밸브 및 필터 등의 구성요소도 함께 세정할 수 있다.
한편, 상기 챔버(600)에서 상기 기판(S)에 대한 처리공정을 수행하는 경우에 초기 이산화탄소 가압 시 상기 챔버(600) 내측의 빈 공간에 고압의 초임계상태의 이산화탄소를 공급할 경우 매우 빠른 유속에 의해 처리유체가 상기 트레이(620) 상의 기판(S)에 직접 분사될 수 있다. 이 경우, 상기 기판(S)에 형성된 패턴 등에 손상이 발생할 수 있으므로 처리공정의 초기에는 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해 상기 챔버(600)의 하부를 통해 상기 챔버(600)의 내측으로 처리유체를 공급하게 된다.
상기 챔버(600)의 하부를 통해 공급된 이산화탄소가 가압되어 공정압력으로 초임계상태가 된 후, 상기 제1 유체공급유로(730)를 통해 상기 챔버(600)의 상부에서 초임계상태의 이산화탄소가 공급되어 IPA(isopropyl alcohol)와 같은 처리액을 용해하여 제거하게 된다.
따라서, 처리공정의 초기에 상기 챔버(600)의 하부에서 공급된 이산화탄소가 상기 챔버(600)의 하부에서 내측을 채우면서 상기 기판(S)의 상부로 흘러가면서 상기 제1 유체공급유로(730)에는 처리액이 용해된 이산화탄소가 흘러 들어가기 때문에 상기 챔버(600) 하부의 상기 제2 유체공급유로(740)보다는 상기 챔버(600) 상부의 상기 제1 유체공급유로(730)에 많은 오염이 발생할 수 있다.
따라서, 본 발명에서는 세정용 리모트플라즈마를 이용하여 상기 챔버(600)의 내측을 세정하는 경우에 먼저 오염도가 심한 상기 챔버(600) 상부의 상기 제1 유체공급유로(730)를 통해 세정용 플라즈마를 제공하고, 이어서 상기 챔버(600) 하부의 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해 세정용 플라즈마를 제공하게 된다.
이하, 전술한 구성을 가지는 기판처리장치(1000)에서 상기 챔버(600)의 내부를 세정하는 공정에 대해서 구체적으로 살펴보도록 한다.
상기 챔버(600) 내부로 상기 리모트플라즈마 발생부(800)에 의해 세정용 리모트플라즈마를 제공하여 세정하는 경우, 상기 챔버(600) 내측으로 상기 트레이(620)가 이동한 상태에서 상기 제1 유체공급유로(730)를 통해 상기 챔버(600)의 상부에서 세정용 리모트플라즈마를 제공하며, 상기 유체배출부(790)를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 배출하는 단계와, 상기 챔버(600) 내측으로 상기 트레이(620)가 이동한 상태에서 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해 상기 챔버(600)의 하부에서 세정용 리모트플라즈마를 제공하며, 상기 유체배출부(790)를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 배출하는 단계를 수행할 수 있다.
도 3 및 도 4는 상기 챔버(600)의 상부에서 리모트플라즈마를 제공하고 상기 챔버(600) 하부에서 배기하여 세정하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 3 및 도 4를 참조하면, 상기 트레이(620)는 기판(S)이 생략된 상태로 상기 챔버(600)의 내측으로 이동하여 위치하게 된다.
이 경우, 상기 제1 유체공급유로(730)의 제1 공급밸브(732)가 개방되고, 상기 제2 유체공급유로(740)의 제2 공급밸브(742)가 폐쇄되어 상기 제1 유체공급유로(730)를 통해서 리모트플라즈마가 상기 챔버(600)의 내측으로 공급된다.
상기 챔버(600)의 상부에서 공급된 세정용 리모트플라즈마는 상기 챔버(600)의 내측 상부를 세정하고, 상기 트레이(620)의 상면에 도달하여 세정하게 된다. 이어서 상기 리모트플라즈마는 상기 유체배출부(790)를 통해 배출된다.
이 경우, 상기 복수개의 유체배출유로(750, 760, 770, 780)의 개방도가 상이하도록 미리 결정된 주기 또는 무작위 주기로 조절되거나, 상기 복수개의 유체배출유로(750, 760, 770, 780)의 개방도가 교번적으로 상이하게 조절될 수 있다.
예를 들어, 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유체배출유로(750)와 제2 유체배출유로(760)의 개방도는 미리 결정된 주기 또는 무작위 주기로 변경되어 서로 상이할 수 있다. 또는, 상기 제1 유체배출유로(750)와 제2 유체배출유로(760)의 개방도는 교번적으로 상이하게 조절될 수 있다.
도 3을 참조하면, 상기 제1 유체배출유로(750)의 제1 배출밸브(752)는 폐쇄되고, 상기 제2 유체배출유로(760)의 제2 배출밸브(762)는 개방된다. 따라서, 도 3의 경우에는 상기 챔버(600) 상부의 제1 유체공급유로(730)를 통해 공급된 리모트플라즈마가 도면에 도시된 바와 같이 상기 챔버(600) 내측의 좌측 상부를 통해 상기 트레이(620)의 상면을 거쳐 하부의 좌측에 위치한 제2 유체배출유로(760)를 통해 배출된다. 이 경우, 상기 챔버(600) 내부의 좌측 상부 영역 및 트레이(620)의 상면을 보다 집중적으로 세정할 수 있다.
한편, 도 4를 참조하면, 상기 제1 유체배출유로(750)의 제1 배출밸브(752)는 개방되고, 상기 제2 유체배출유로(760)의 제2 배출밸브(762)는 폐쇄된다. 따라서, 도 4의 경우에는 상기 챔버(600) 상부의 제1 유체공급유로(730)를 통해 공급된 리모트플라즈마가 도면에 도시된 바와 같이 상기 챔버(600) 내측의 우측 상부를 통해 상기 트레이(620)의 상면을 거쳐 하부의 우측에 위치한 상기 제1 유체배출유로(750)를 통해 배출된다. 이 경우, 상기 챔버(600) 내부의 우측 상부 영역 및 트레이(620)의 상면을 보다 집중적으로 세정할 수 있다.
또한, 도 3 및 도 4와 같이, 상기 제1 유체배출유로(750), 제2 유체배출유로(760), 제3 유체배출유로(770) 및 제4 유체배출유로(780)의 개방도가 교번적으로 상이하게 조절되면, 상기 챔버(600)의 내측에서 배출되는 플라즈마의 방향을 변화시켜 내부 유동 소용돌이(Swirl) 현상을 유도할 수 있다. 이에 의해 상기 챔버(600) 내부에서 유동 개선을 통해 상기 챔버(600) 내측에 세정이 되지 않는 데드존(Dead Zone)을 줄일 수 있다.
한편, 상기 제1 유체배출유로(750), 제2 유체배출유로(760), 제3 유체배출유로(770) 및 제4 유체배출유로(780)의 각 배출밸브의 개방도를 조절하는 경우에 상기 각 배출밸브의 개방시간이 미리 결정된 시간만큼 중첩될 수 있다.
예를 들어, 도 5는 상기 제1 유체배출유로(750)의 제1 배출밸브(752)와 상기 제2 유체배출유로(760)의 제2 배출밸브(762)가 중첩되어 함께 개방된 상태를 도시한다. 이 경우, 상기 챔버(600)의 상부에서 공급되는 세정용 플라즈마는 양측으로 분할되어 배출될 수 있다.
한편, 도 6 및 도 7은 상기 챔버(600)의 하부에서 리모트플라즈마를 제공하고 상기 챔버(600) 하부에서 배기하여 세정하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 상기 트레이(620)는 기판(S)이 생략된 상태로 상기 챔버(600)의 내측으로 이동하여 위치하게 된다.
이 경우, 상기 제1 유체공급유로(730)의 제1 공급밸브(732)가 폐쇄되고, 상기 제2 유체공급유로(740)의 제2 공급밸브(742)가 개방되어 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해서 리모트플라즈마가 상기 챔버(600)의 내측으로 공급된다.
상기 챔버(600)의 하부에서 공급된 세정용 리모트플라즈마는 상기 챔버(600)의 내측 하부 및 상기 트레이(620)의 하면에 도달하여 세정하고, 상기 유체배출부(790)를 통해 배출된다.
이 경우, 상기 복수개의 유체배출유로(750, 760, 770, 780)의 개방도는 전술한 실시예와 마찬가지로 미리 결정된 주기 또는 무작위 주기로 조절되거나, 상기 복수개의 유체배출유로(750, 760, 770, 780)의 개방도가 교번적으로 상이하게 조절될 수 있다.
즉, 도 6을 참조하면, 상기 제1 유체배출유로(750)의 제1 배출밸브(752)는 폐쇄되고, 상기 제2 유체배출유로(760)의 제2 배출밸브(762)는 개방된다. 이어서, 도 7에 도시된 바와 같이, 상기 제1 유체배출유로(750)의 제1 배출밸브(752)는 개방되고, 상기 제2 유체배출유로(760)의 제2 배출밸브(762)는 폐쇄된다.
이에 의해, 상기 제1 유체배출유로(750), 제2 유체배출유로(760), 제3 유체배출유로(770) 및 제4 유체배출유로(780)의 개방도가 교번적으로 상이하게 조절되면, 상기 챔버(600)의 내측에서 배출되는 플라즈마에 내부 유동 소용돌이(Swirl) 현상을 유도하여, 유동 개선을 통해 상기 챔버(600) 내측에 세정이 되지 않는 데드존(Dead Zone)을 줄일 수 있다.
한편, 도 8은 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해서 리모트플라즈마가 공급되는 경우에 상기 제1 유체배출유로(750)의 제1 배출밸브(752)와 상기 제2 유체배출유로(760)의 제2 배출밸브(762)가 중첩되어 개방된 상태를 도시한다.
이 경우, 상기 챔버(600)의 하부에서 공급되는 세정용 플라즈마는 상기 트레이(620)의 하면을 거쳐 양측으로 분할되어 배출될 수 있다.
한편, 상기 제1 유체공급유로(730)를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 시간이 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 시간에 비해 더 길게 설정될 수 있다. 이는 전술한 바와 같이 상기 제1 유체공급유로(730)가 상대적으로 더 오염될 수 있어서 상기 제1 유체공급유로(730)를 보다 효과적으로 세정하기 위함이다.
한편, 도 9는 다른 실시예에 따른 세정공정을 도시한다.
도 9에서는 상기 챔버(600)의 상부 및 하부에서 모두 리모트플라즈마를 제공하고 챔버(600) 하부의 제1 유체배출유로(750)와 제2 유체배출유로(760)에서 모두 플라즈마를 배출하여 세정하는 경우를 도시한 단면도이다.
도 9를 참조하면, 상기 제1 유체공급유로(730)의 제1 공급밸브(732)와, 상기 제2 유체공급유로(740)의 제2 공급밸브(742)가 모두 개방되어 상기 제1 유체공급유로(730) 및 상기 제2 유체공급유로(740)를 통해 모두 리모트플라즈마가 공급된다. 따라서, 상기 챔버(600)의 상부 및 하부를 통해 상기 챔버(600)의 내부로 리모트플라즈마가 공급된다.
한편, 상기 제1 유체배출유로(750), 제2 유체배출유로(760), 제3 유체배출유로(770) 및 제4 유체배출유로(780)가 모두 개방된다.
따라서, 상기 챔버(600)의 내부로 공급된 리모트플라즈마는 상기 챔버(600) 내부에 흡착된 오염물과 반응하여 휘발성 물질로 전환되어 상기 제1 유체배출유로(750), 제2 유체배출유로(760), 제3 유체배출유로(770) 및 제4 유체배출유로(780)를 통해 상기 챔버(600)의 외부로 배출된다.
도 9의 실시예에 따른 경우, 상기 챔버(600)의 상부 및 하부에서 모두 리모트플라즈마를 공급하며, 상기 챔버(600)의 하부에 연결된 모든 배출유로를 통해 배기를 수행하여 세정을 하게 된다. 이 경우, 상기 챔버(600) 내측의 영역을 거의 균일하게 세정하여 배기할 수 있다.
결국, 본 발명에 따른 기판처리장치(1000)는 상기 챔버(600)의 내부를 리모트플라즈마를 이용하여 효과적으로 세정할 수 있다. 나아가, 상기 챔버(600)의 내부에서 플라즈마를 배출하는 경우에 각 유체배출유로의 배출밸브를 조작하여 교번적으로 개방되도록 함으로써, 챔버(600)의 내측에 소용돌이 현상을 유도하여 세정이 되지 않는 데드존을 줄일 수 있다.
상기에서는 본 발명의 바람직한 실시 예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술분야의 당업자는 이하에서 서술하는 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경 실시할 수 있을 것이다. 그러므로 변형된 실시가 기본적으로 본 발명의 특허청구범위의 구성요소를 포함한다면 모두 본 발명의 기술적 범주에 포함된다고 보아야 한다.
50 : 처리유체 용기
100 : 열교환기
200 : 액체탱크
300 : 액상펌프
500 : 가열부
600 : 챔버
620 : 트레이
710 : 메인유로
720 : 유체공급부
730 : 제1 유체공급유로
740 : 제2 유체공급유로
750 : 제1 유체배출유로
760 : 제2 유체배출유로
770 : 제3 유체배출유로
780 : 제4 유체배출유로
790 : 유체배출부
795 : 유체조절부
800 : 리모트플라즈마 발생부
810 : 연결유로
1000: 기판처리장치

Claims (9)

  1. 기판을 초임계상태의 처리유체에 노출시켜 처리공정을 수행하는 처리공간을 제공하는 챔버;
    상기 챔버의 외부에서 내부로 이동 가능하게 구비되어 상기 기판을 지지하는 트레이;
    상기 챔버와 연결되어 처리유체를 공급하는 메인유로를 제공하는 유체공급부;
    상기 챔버에서 상기 처리유체를 배출하는 유체배출부;
    상기 유체공급부에 연결되어 상기 메인유로를 통해 상기 챔버로 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 리모트플라즈마 발생부; 및
    상기 유체공급부 및 유체배출부 중에 적어도 한쪽에 구비되어 상기 챔버 내에서 리모트플라즈마의 진행방향을 변화시키는 유체조절부;를 구비하며,
    상기 메인유로에는 상기 처리유체를 가열하는 가열부를 더 구비하고, 상기 가열부는 임계압력 이상의 상기 처리유체로 채워져 있고, 상기 리모트플라즈마 발생부는 상기 가열부의 후단에서 상기 메인유로에 연결되며,
    상기 메인유로에서 분기되어 상기 챔버의 상부에 연결된 제1 유체공급유로와, 상기 챔버의 하부에 연결된 제2 유체공급유로를 더 구비하고,
    상기 제2 유체공급유로는 상기 챔버 내부의 상기 트레이의 하면을 향하도록 구비되어, 상기 챔버의 하부에서 공급된 세정용 리모트플라즈마는 상기 챔버의 내측 하부 및 상기 트레이의 하면에 도달하여 세정하고, 상기 유체배출부를 통해 배출되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 리모트플라즈마 발생부는 상기 제1 유체공급유로와 제2 유체공급유로가 분기되기 전단의 상기 메인유로에 연결되며,
    상기 유체조절부는 상기 제1 유체공급유로 및 제2 유체공급유로에 각각 구비되어 개방도를 조절하는 공급밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 삭제
  5. 제3항에 있어서,
    상기 유체배출부는 상기 챔버의 하부에 연결된 적어도 두 개의 유체배출유로를 구비하고,
    상기 유체조절부는 상기 유체배출유로에 각각 구비되어 상기 유체배출유로의 개방도를 조절하는 배출밸브를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 챔버 내부로 상기 리모트플라즈마 발생부에 의해 세정용 리모트플라즈마를 제공하여 세정하는 경우
    상기 챔버 내측으로 상기 트레이가 이동한 상태에서 상기 제1 유체공급유로를 통해 상기 챔버의 상부에서 세정용 리모트플라즈마를 제공하며, 상기 유체배출부를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 배출하는 단계와,
    상기 챔버 내측으로 상기 트레이가 이동한 상태에서 상기 제2 유체공급유로를 통해 상기 챔버의 하부에서 세정용 리모트플라즈마를 제공하며, 상기 유체배출부를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 배출하는 단계를 수행하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 유체배출부의 각 배출밸브는
    상기 적어도 두 개의 유체배출유로의 개방도가 상이하도록 미리 결정된 주기 또는 무작위 주기로 조절되거나, 상기 적어도 두 개의 유체배출유로의 개방도가 교번적으로 상이하게 조절되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 각 배출밸브의 개방도를 조절하는 경우에 상기 각 배출밸브의 개방시간이 미리 결정된 시간만큼 중첩되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 제6항에 있어서,
    상기 제1 유체공급유로를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 시간이 상기 제2 유체공급유로를 통해 상기 세정용 리모트플라즈마를 제공하는 시간에 비해 더 긴 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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