KR20050106206A - 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 웨이퍼의 상부면 가장자리부 및 하부면을 식각하는 장치에 관한 것으로, 상기 장치는 웨이퍼를 지지하는 기판 지지부와 웨이퍼의 비식각부로 식각을 위한 유체가 유입되는 것을 방지하는 이동 가능한 보호부를 가진다. 또한, 웨이퍼의 상부면 가장자리부 및 하부면은 습식 식각 방법에 의해 식각이 이루어지고, 웨이퍼의 비식각부와 가장자리부의 경계는 건식 식각 방법에 의해 식각이 이루어진다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{APPARATUS AND METHOD FOR TREATING A SUBSTRATE}
본 발명은 반도체 소자 제조에 사용되는 기판을 처리하는 장치 및 방법에 관한 것으로, 더 상세하게는 기판의 상부면 가장자리 및 기판의 하부면을 식각하고, 이후에 이를 세정하는 장치 및 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 소자의 제조공정에서 반도체 기판으로 사용되는 웨이퍼(wafer)상에는 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 막질이 증착된다. 상기한 막질 위에는 포토레지스트막이 코팅되고, 노광 공정에 의해 포토마스크에 그려진 패턴은 상기 포토레지스트막으로 전사된다. 이후, 식각공정에 의해서 웨이퍼 상에는 원하는 패턴이 형성된다. 상술한 공정들이 수행된 웨이퍼의 상부면 가장자리 또는 하부면에는 각종 막질이나 포토레지스트 등과 같은 불필요한 이물질들이 잔류하게 된다. 이 상태에서 웨이퍼의 가장자리가 파지된 채로 이송되면, 이물질이 웨이퍼로부터 이탈되어 비산하게 된다. 이들 이물질들은 설비를 오염시키고 후속공정에서 파티클이 작용한다. 따라서 웨이퍼의 가장자리를 식각하는 공정이 필요하다.
종래에는 웨이퍼 가장자리를 식각하기 위해서 패턴이 형성된 웨이퍼의 상부면중 식각하고자 하는 웨이퍼 가장자리를 제외한 부분(식각을 요하지 않는 부분, 이하 비식각부)을 보호용 액 또는 마스크로 보호한 후 웨이퍼를 식각액이 채워진 배쓰에 담그는 방법이 주로 사용되었다. 그러나 상술한 습식 식각 방법 사용시 식각 속도는 우수하나, 등방성 식각(isotropic etching)으로 인해 웨이퍼의 비식각부와 가장자리부 간 경계면에서 막질이 경사지도록 식각되고, 이로 인해 수율이 저하된다. 또한, 상술한 방법은 보호용 액 또는 마스크로 패턴부가 형성된 부분을 보호하는 과정과, 식각 후에 이들을 다시 제거하는 과정을 가지므로 작업시간이 오래 걸리고, 식각액이 다량 소모된다.
본 발명은 반도체 기판의 상부면 가장자리 및 하부면의 식각을 신속하게 수행하고, 습식 식각 방법 사용시 등방성 식각으로 인한 수율 저하를 방지할 수 있는 기판 처리 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명인 기판 처리 장치는 기판이 놓여지는 기판 지지부를 가진다. 습식 식각부와 건식 식각부가 제공되며, 상기 습식 식각부는 상기 지지핀에 놓여진 기판과 상기 지지판 사이에 제공된 공간으로 식각액을 공급하여 식각을 수행하고, 상기 건식 식각부는 상기 지지판에 놓여진 기판의 상부면 가장자리로 플라즈마를 공급하여 식각을 수행한다. 상기 기판 지지부는 회전 가능한 지지판과 상기 지지판의 상부면으로부터 돌출 되어 반도체 기판을 상기 지지대의 상부면으로부터 이격되도록 지지하는 지지핀을 가진다.
상기 건식 식각부는 가스 공급부로부터 공급된 가스를 플라즈마 상태로 여기하고 발생된 플라즈마를 상기 기판의 가장자리로 분사하는 플라즈마 토치를 가진다. 상기 플라즈마 토치는 토치 이동부에 의해 수직 또는 수평 방향으로 이동될 수 있다. 상기 가스 공급부는 식각 공정 진행시 상기 플라즈마 토치로 식각 가스를 공급하는 제 1공급관과 식각 공정이 완료 후, 상기 기판 상에 산소 가스를 공급하는 제 2공급관을 포함한다.
상기 습식 식각부는 상기 공간으로 공급되는 식각액의 이동 통로로 상기 지지판 내부에 형성된 약액 이동로와 약액 공급부 및 상기 약액 이동로와 연결되어 상기 약액 이동로로 식각액을 공급하는 약액 공급관을 가진다.
또한, 상기 기판의 상부면 중 식각을 요하지 않는 부분인 비식각부로 식각에 사용되는 유체가 유입되는 것을 방지하기 위해 보호부가 제공될 수 있다. 상기 보호부는 상기 기판의 비식각부 및 가장자리부의 경계와 대응되도록 형성된 돌출부를 가지는, 그리고 상기 돌출부 내에 질소가스 또는 불활성 가스를 분사하는 공급구가 형성된 하부면을 포함하는 보호 커버를 가지며, 상기 보호 커버는 커버 이동부에 의해 수직 또는 수평으로 이동된다. 상기 플라즈마 토치는 상기 보호 커버에 결합될 수 있다.
상기 건식 식각부에 의한 식각과 상기 습식 식각부에 의한 식각은 동시에 이루어질 수 있다. 선택적으로 상기 습식 식각부에 의한 식각이 먼저 이루어지고, 이후에 상기 건식 식각부에 의한 식각이 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기판의 식각면인 가장자리부와 비식각부의 경계에서 식각되는 막의 경사도는 상기 건식 식각부에 의해 조절될 수 있다.
또한, 상기 기판의 상부면 가장자리 및 하부면은 상기 습식 식각부에 의해 식각되고, 상기 기판의 가장자리부와 비식각부의 경계와 인접하는 부분은 상기 건식 식각부에 의해 식각될 수 있다.
또한, 본 발명의 기판 처리 방법은 지지판과 일정간격 이격되도록 지지핀 상에 기판이 놓여지는 단계, 상기 지지판과 상기 기판의 하부면 사이로 식각액을 공급하고 상기 기판의 상부면 가장자리로 식각을 위한 플라즈마를 공급하는 단계를 포함하며, 상기 기판의 하부면은 상기 식각액에 의해 식각이 이루어지고, 상기 기판의 상부면 가장자리는 상기 플라즈마에 의해 또는 상기 플라즈마와 상기 식각액에 의해 식각이 이루어진다.
또한, 상기 기판의 식각이 이루어지는 단계 이후에, 세척액을 사용하여 상기 기판을 세척하는 단계와 상기 지지판을 회전시켜 상기 기판을 건조하고, 이와 함께 상기 기판으로 산소 플라즈마를 공급하는 단계가 더 포함될 수 있다. 이로 인해 상기 산소 플라즈마에 의해 상기 기판이 건조되는 동안 상기 기판 상에 잔류하는 이물질이 이차적으로 제거되고, 상기 기판 상에 패시베이션 막(passivation film)이 형성된다.
또한, 상기 기판이 놓여지는 단계 이후에 상기 기판의 상부면 중 비식각을 요하는 비식각면을 보호하는 단계를 더 포함될 수 있다. 상기 비식각면을 보호하는 단계는 상기 기판의 비식각부와 가장자리부의 경계와 대응되는 형상의 돌출부가 형성된 하부면을 가지는 보호 커버를 상기 기판의 상부로 이동하는 단계와 상기 보호 커버의 하부면에 형성된 분사구로부터 질소가스 또는 불활성 가스를 분사하는 단계를 포함할 수 있다.
이하, 본 발명의 실시예를 첨부된 도면 도 1 내지 도 10을 참조하면서 보다 상세히 설명한다. 본 발명의 실시예는 여러 가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예로 인해 한정되어 지는 것으로 해석되어져서는 안 된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다. 따라서 도면에서의 요소의 형상은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어진 것이다.
본 실시예에서 사용되는 용어 중 웨이퍼의 상부면(도 8의 24)은 웨이퍼(도 8의 20)의 양면중 패턴이 형성된 면을 칭하고, 웨이퍼의 하부면(도 8의 22)은 그 반대면을 칭한다. 또한, 웨이퍼의 상부면(24)에서 식각을 요하지 않는 웨이퍼의 중심영역을 비식각부(도 8의 24b)라 칭한다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 기판 처리 장치(1)의 사시도이다. 기판 처리 장치(1)는 웨이퍼(20)와 같은 반도체 기판의 상부면 가장자리부(22b) 및 하부면(24)을 식각하고 이를 세정한다. 도 1을 참조하면, 기판 처리 장치(1)는 기판 지지부(200), 보호부(300), 습식 식각부(400), 건식 식각부(500), 그리고 세정액 공급부(600)를 포함한다. 기판 지지부(200)는 공정 진행 중 웨이퍼(20)를 지지하고, 보호부(300)는 웨이퍼의 비식각부(24b)로 식각에 사용되는 유체가 유입되는 것을 방지한다. 습식 식각부(400)는 식각액을 공급하여 웨이퍼의 상부면 가장자리부(24a) 및 하부면(22)을 식각하고, 건식 식각부(500)는 웨이퍼의 가장자리부(24a)와 비식각부(24b) 사이의 경계로 플라즈마를 공급하여 이를 식각한다. 세정액 공급부(600)는 식각이 완료된 이후 웨이퍼(20)로 세정액을 공급하여 이를 세정한다.
기판 지지부(200)는 원통형의 기저부(10) 상에 대략 웨이퍼(20)와 유사한 직경을 가지는 원형의 상부면을 가지는 지지판(220)을 포함한다. 지지판(220)의 상부면에는 복수의 지지핀(222)들이 위로 돌출 되도록 설치된다. 웨이퍼(20)는 지지핀(222)들 상에 놓여져, 공정 진행 중 웨이퍼(20)는 지지판(220) 상부면으로부터 이격된다. 상술한 구조에 의해 웨이퍼의 하부면(22)과 지지판(220) 사이에 식각에 사용되는 유체가 유입될 수 있는 공간(도 4의 30)이 형성되며, 이들 유체에 의해 웨이퍼의 하부면(22)이 식각된다. 지지판(220)의 가장자리에는 복수의 정렬핀(224)들이 배치된다. 정렬핀(224)은 지지핀(222)들 상에 놓여진 웨이퍼(20)를 정위치로 정렬시키고, 공정 진행 중 지지판(220)으로부터 웨이퍼(20)가 벗어나는 것을 방지한다. 지지판(220)의 하부면에는 이를 지지하는 지지로드(도 4의 240)가 결합되고, 공정진행 중 웨이퍼(20)가 회전되도록 지지로드(240)에는 모터(260)와 같은 구동부가 결합된다. 기저부(10) 상에는 기판 지지부(200)를 감싸도록 배치되며, 상부가 개방된 원통형상을 가지는 바울(100)이 설치된다. 바울(100)은 공정에 사용되는 약액이 바깥쪽으로 튀는 것을 방지한다.
보호부(300)는 보호 커버(320)와 커버 이동부(340)를 가진다. 보호 커버(320)는 공정 진행 중 웨이퍼의 상부면(24)으로부터 소정거리 이격된 상태로 웨이퍼(20)와 마주보도록 위치되어 웨이퍼의 비식각부(24b)를 보호하고, 커버 이동부(340)는 보호 커버(320)를 수직 또는 수평방향으로 이동시킨다.
도 2는 보호 커버(320)를 아래방향에서 바라본 사시도이다. 도 2를 참조하면, 보호 커버(320)는 상부판(322), 하부판(324), 그리고 원통형의 측벽(326)을 가진다. 하부판(324)은 중앙에 평평하게 형성된 수평부(324a)와 이로부터 연장되어 일정각도 하향 경사지도록 형성된 경사부(324b)를 가진다. 경사부(324b)의 끝단에는 아래방향으로 돌출된 링 형상의 경계부(324c)가 형성된다. 경계부(324c)는 웨이퍼의 비식각부(24b) 및 가장자리부(24a)의 경계와 대응되는 형상을 가진다. 경계부(324c)의 바깥쪽에는 경계부(324c)에 비해 높게 위치되는 안내부(324d)가 형성된다. 상술한 구조에 의해 식각 공정 진행 중 웨이퍼의 비식각부(24b) 및 보호 커버(320)의 수평부(324a), 경사부(324b), 그리고 경계부(324c)로 둘러싸여진 소정의 공간(도 4의 30)이 제공된다. 수평부(324a)의 중심에는 아래로 질소가스를 분사하는 분사구(328)가 형성된다. 질소가스 대신 화학적으로 반응을 일으키지 않는 불활성 가스 등이 공급될 수 있다. 질소가스는 공정진행 중 식각을 위해 웨이퍼 가장자리부(24a)로 공급된 유체가 웨이퍼(20)와 경계부(324c) 사이의 틈을 통해 상술한 공간(30)으로 유입되는 것을 방지한다. 경사부(324b)는 공간(30) 내로 분사된 질소가스가 경계부(324c) 근처에서 와류를 발생하지 않고 경계부(324c)의 바깥쪽으로 원활하게 이동되도록 한다. 또한, 경계부(324c)의 바깥쪽에 위치된 안내부(324d)는 웨이퍼 가장자리부(24a)로 공급된 유체가 상부로 튀는 것을 방지한다.
공정이 진행되기 전, 보호 커버(320)는 기판 지지부(200)의 상부로부터 벗어난 상태로 위치된다. 웨이퍼(20)가 기판 지지부(200)에 놓여지면 보호 커버(320)는 웨이퍼(20)와 기설정된 거리만큼 이격되어 웨이퍼(20) 상부에 배치되도록 커버 이동부(340)에 의해 이동된다. 도 3은 보호 커버(320)와 커버 이동부(340)의 정면도이다. 도 3을 참조하면, 커버 이동부(340)는 지지대(342), 이송봉(344), 이송봉 가이드(346), 그리고 구동부(348)를 가진다. 지지대(342)의 일단은 보호 커버(320)의 상부판(322)과 결합되어 보호 커버(320)를 지지한다. 지지대(342)의 타단에는 수직으로 배치되며 구동부(348)에 의해 상하로 이동되거나 회전 가능한 이송봉(344)이 연결된다. 이송봉(344)은 이송봉 가이드(346) 내에 형성된 통공 내에 삽입되어 이를 따라 상하로 이동되며, 이송봉 가이드(346)는 기저부(10) 상에 고정 설치될 수 있다.
습식 식각부(400)는 웨이퍼(20)로 식각액을 공급하여 웨이퍼의 상부면 가장자리부(24)와 하부면(22)을 식각한다. 도 4는 습식 식각부(400)를 보여주는 도면으로, 도 1의 기판 지지부(200)의 단면 및 습식 식각부(400)의 구성이 개략적으로 도시되었다. 습식 식각부(400)는 약액 이동로(420), 약액 공급관(440), 그리고 약액 공급부(460)를 가진다. 약액 공급부(460)에는 공정에 사용되는 식각액이 저장되며, 식각액은 약액 공급관(440)을 통해 약액 이동로(420)로 공급된다. 약액 공급관(440)에는 그 통로를 개폐하는 밸브(442) 또는 식각액을 강제로 송출하기 위한 펌프(도시되지 않음) 등이 연결될 수 있다. 약액 이동로(420)는 기판 지지부(200) 내에 형성되며, 약액 이동로(420)로 공급된 식각액은 이를 통해 지지핀(222) 상에 놓여진 웨이퍼(20)와 지지판(220) 사이의 공간(30)으로 공급된다. 지지판(220)과 지지로드(240)의 중앙에는 약액 이동로(420)로 기능 하는 홀이 형성된다. 상술한 공간으로 공급된 식각액은 공급 압력에 의해 지지판(220)의 중심에서 가장자리로 퍼지면서 웨이퍼의 하부면(24)을 식각하고, 웨이퍼의 상부면 가장자리(22)로 흐른다. 지지판(220)의 측부에는 진공펌프가 연결된 흡입부(도시되지 않음)가 설치되어 식각액이 기판의 상부면 가장자리부(24a)까지 공급되도록 조절하거나 식각액의 유동방향을 조절할 수 있다. 식각액으로는 불산(hydrofluoric acid)이 사용될 수 있다.
상술한 바와 같이 습식 식각부(400)에 의해서만 식각이 이루어지는 경우, 등방성 식각(isotropic etching)으로 인해, 막(도 5의 28)의 측면은 일정각도 경사진 상태로 식각된다. 건식 식각부(500)는 플라즈마를 이용하여 웨이퍼의 상부면 가장자리부(22a)(특히, 식각부와 가장자리부의 경계)를 식각하는 부분으로, 막(28)의 측면이 수직으로 식각되도록 한다. 도 5는 건식 식각부(500)를 개략적으로 보여주는 도면이다. 건식 식각부(500)는 플라즈마 토치(520), 토치 이동부(540), 그리고 가스 공급부(540)를 가진다. 플라즈마 토치(520)는 상압에서 그 내부로 공급된 가스로부터 플라즈마를 발생하고, 이를 웨이퍼의 가장자리부(24a)로 공급한다. 플라즈마 토치(520)는 유전물질로 이루어지고, 하부가 개방된 중공 원통형의 몸체(522)를 가진다. 몸체(522) 내에는 금속(metal)으로 이루어지며 로드 형상으로 길게 형성된 제 1전극(524)이 삽입되고, 몸체(522)의 외벽에는 금속(metal)으로 이루어지고 코일 형상으로 몸체(522)를 감싸는 제 2전극(526)이 삽입된다. 제 1전극(524)과 제 2전극(526)은 텅스텐(tungsten)으로 이루어질 수 있다. 제 1전극(524)과 제 2전극(526)에는 플라즈마 발생을 위해 에너지를 인가하는 전원부(528)가 결합된다. 에너지로는 고주파나 마이크로파가 사용될 수 있다. 또한, 몸체(522)는 가스 공급부(540)로부터 가스를 공급받는다. 가스 공급부(540)는 가스 저장부(544a)로부터 몸체(522)의 내부로 식각 가스를 공급하며, 몸체와 연결된 제 1공급관(542a)을 가진다. 가스로는 불화탄소(CF4)나 헬륨가스(He)가 사용될 수 있다. 또한, 제 1공급관(542a)으로부터 제 2공급관(542b)이 분기되며, 제 2공급관(542b)은 건조공정 진행시 가스 저장부(544b)로부터 플라즈마 토치(520)의 몸체(522)의 내부로 산소가스를 공급한다. 플라즈마 토치(520)는 몸체(522) 내부로 유입된 가스를 플라즈마 상태로 전환하고, 이를 웨이퍼의 가장자리부(24a)(특히, 비식각부(24b)와 인접하는 부분)로 공급한다. 식각 후 웨이퍼(20)로 공급되는 플라즈마 상태의 산소는 웨이퍼 가장자리부(24a)에 잔류하는 이물질을 제거하고, 웨이퍼(20) 상에 패시베이션 막(passivation film)을 형성하여 후에 웨이퍼(20) 상에 자연산화막이 형성되는 것을 방지한다. 토치 이동부(540)는 플라즈마 토치(520)를 수직 또는 수평방향으로 이동한다. 처음에 플라즈마 토치(520)는 웨이퍼의 상부로부터 벗어나도록 배치된다. 이후, 웨이퍼가 기판 지지부(200)에 놓여지면 플라즈마 토치(520)는 웨이퍼의 가장자리부(24a) 상부로 이송된다. 일 예에 의하면, 도 1에 도시된 바와 같이 토치 이동부(540)는 상술한 보호 커버(320)와 결합될 수 있다. 이 경우 플라즈마 토치(520)는 보호 커버(320)와 함께 커버 이동부(340)에 의해 수직 또는 수평방향으로 이동될 수 있다. 이 때, 보호 커버(320)와는 별도로 토치 이동부(540)는 플라즈마 토치(520)만을 직선 이동시킬 수 있다.
도 6은 토치 이동부(540)를 보여주기 위한 것으로, 보호 커버(320)의 상부면이 개방된 상태에서 보호 커버(320)의 평면도이다. 도 6을 참조하면, 토치 이동부(540)는 구동 풀리(542a), 피동 풀리(542b), 벨트(544), 브라켓(546), 토치 지지대(548), 그리고 가이드 레일(549)을 가진다. 보호 커버(320)의 측벽에는 관통구(도 2의 326a)가 형성되고, 토치 지지대(548)가 이를 통해 삽입된다. 토치지지대(548)의 일단은 보호 커버(320)의 외부에 위치되며 상술한 플라즈마 토치(520)가 결합되고, 토치 지지대(548)의 타단은 보호 커버(320)의 내부에 위치되며, 이를 이동시키는 지지대 구동부가 결합된다. 일 예에 의하면 토치 구동부는 풀리와 벨트 등의 조합으로 이루어질 수 있다. 구동풀리(542a)는 보호 커버(320) 내 일측에 위치되고, 피동풀리(542b)는 구동풀리(542a)와 마주보도록 보호 커버(320) 내 타측에 위치된다. 구동풀리(542a)와 피동풀리(542b)는 벨트(544)에 의해 연결되며, 일측 벨트(544)에는 토치 지지대(548)가 결합된 브라켓(546)이 연결된다. 구동풀리(542a)가 모터(도시되지 않음)에 의해 회전되면, 벨트(544), 브라켓(546), 및 토치 지지대(548)가 일직선으로 이동된다. 선택적으로 2개의 플라즈마 토치(520)가 보호 커버(320)에 결합하고, 양측 벨트(544) 각각에 토치 지지대(548)가 결합된 브라켓(546)이 연결될 수 있다.
도 7은 상술한 장치를 사용하여 식각 공정이 수행되는 상태를 개략적으로 보여주는 도면이다. 도 7에 도시된 바와 같이, 습식 식각부(400)로부터 공급되는 식각액은 웨이퍼의 하부면(22) 및 상부면 가장자리부(24a)를 식각하고, 건식 식각부(500)로부터 공급되는 플라즈마는 웨이퍼의 비식각부(24b)와 가장자리부(24a)의 경계와 인접하는 부분을 식각한다.
도 8은 습식 식각만으로 식각공정을 수행할 때와 본 발명의 장치(1)를 사용하여 습식 식각과 건식식각을 동시에 수행할 때 막(28)의 식각 상태를 보여주는 도면이다. 도 8을 참조하면, 습식 식각만으로 공정을 수행하는 경우, 등방성 식각이 이루어져 도면에서 'a'로 표시된 바와 같이 등방성 식각으로 인해 막의 측면은 경사진다. 그러나 본 발명과 같이 습식식각과 건식식각을 동시에 수행하는 경우 이방성 식각이 이루어져 도면에서 'b'로 표시된 바와 같이 막의 측면은 수직으로 이루어진다. 선택적으로 플라즈마 토치로부터 공급되는 플라즈마의 방향을 조절하여 막의 측면의 경사도를 조절 할 수 있다.
식각 공정이 완료되면, 세정액 공급부(600)에 의해 웨이퍼(20)가 세척된다. 세정액으로는 탈이온수가 사용될 수 있다. 도 1을 다시 참조하면, 세정액 공급부(600)는 세정액을 공급하는 노즐(620)과 이를 수직 또는 수평으로 이동시키는 노즐 이동부(640)를 가진다. 노즐 이동부(640)는 노즐(620)에 결합되어 이를 지지하는 노즐 지지대(642)를 가지며, 노즐 지지대(642)의 끝단에는 실린더 또는 모터 등의 구동부(도시되지 않음)에 의해 구동되는 이동로드(644)가 결합된다. 이동로드(644)는 가이드(646)의 통공에 삽입 설치된다. 이동로드(644)는 가이드(646)를 따라 상하로 이동될 수 있으며, 이동로드(644)는 슬릿(648)을 따라 직선이동 될 수 있다. 웨이퍼 세척시 노즐(620)은 웨이퍼(20)의 중심 상부에 배치되어 웨이퍼(20)의 중심으로 탈이온수를 공급할 수 있다. 선택적으로 노즐(620)은 보호 커버(320)에 결합되어, 웨이퍼의 가장자리부(24a)로 탈이온수를 공급함으로서 세척 공정이 수행될 수 있다.
본 실시예에서는 웨이퍼의 하부면(22)의 식각은 식각액에 의해 이루어지고, 상부면 가장자리부(24a)의 식각은 식각액과 플라즈마에 의해 이루어지는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 웨이퍼의 하부면의 식각은 식각액에 의해 이루어지고, 상부면 가장자리부(24a)의 식각은 플라즈마에 의해서만 이루어질 수 있다.
또한, 본 실시예에서 습식 식각부(400)와 건식 식각부(500)에 의한 식각은 동시에 이루어지는 것으로 설명하였다. 그러나 이와 달리 습식 식각부(400)에 의해 먼저 식각이 이루어지고, 이후에 건식 식각부(500)에 의해 식각이 이루어질 수 있다.
도 9는 본 발명의 기판 처리 장치의 다른 예를 개략적으로 보여주는 도면이다. 기판 지지부(200), 세정액 공급부(600), 습식 식각부(400), 그리고 플라즈마 토치(520)의 형상 및 기능은 동일하므로 상세한 설명은 생략한다. 도 9를 참조하면, 웨이퍼의 비식각부(24b)를 보호하기 위한 보호부로서 상술한 실시예의 보호 커버(320) 대신 웨이퍼에 직접 부착되는 보호용 액 또는 보호마스크(300′)가 사용된다. 기저부(10)의 일측에는 플라즈마 토치(520)를 수직 또는 수평으로 이동시키는 토치 이동부(560)가 배치된다. 토치 이동부(560)는 플라즈마 토치(520)에 결합되어 이를 지지하는 토치 지지대(562)를 가지며, 지지대(562)의 끝단에는 실린더 또는 모터(도시되지 않음)에 의해 구동되는 이동로드(564)가 결합된다. 이동로드(564)는 기저부(10) 상에 고정 설치된 가이드(566)의 통공에 삽입 설치되고, 이를 따라 상하로 이동될 수 있다. 또한, 이동로드(564)의 수평직선이동을 안내하기 위해 기저부(10)에는 슬릿(568)이 형성될 수 있다.
다음에는 본 발명의 기판 처리 장치(1)를 사용하여 웨이퍼(20)를 처리하는 방법을 설명한다. 도 10은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따라 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다. 도 10을 참조하면, 처음에 웨이퍼(20)가 기판 지지부(200)의 지지핀(222) 상에 놓여지고, 웨이퍼(20)는 정렬핀(224)에 의해 정위치로 정렬된다(스텝 S10). 이후 보호 커버(320)가 이동되어 웨이퍼(20)가 기설정된 간격만큼 이격된 상태에서 보호 커버(320)의 경계부(324c)가 비식각부(24b)와 가장자리부(24a)의 경계 상부에 위치된다(스텝 S20). 이후, 웨이퍼의 하부면(22)을 향해 식각액이 공급되고, 웨이퍼의 상부면 가장자리부(24b)로 식각을 위한 플라즈마가 분사된다. 이와 동시에 보호 커버(320)의 수평부(324a)에 형성된 분사구(328)로부터 질소가스가 공급된다(스텝 S30). 식각이 완료되면, 보호 커버(320)가 웨이퍼(20)의 상부로부터 벗어나도록 이송된다(스텝 S40), 이후 세정액을 공급하는 노즐(620)이 웨이퍼(20)의 중심 상부로 이송되고, 노즐(620)로부터 웨이퍼(20) 상으로 탈이온수가 공급되어 웨이퍼(20)를 세척한다(스텝 S50). 세척이 완료되면, 노즐(620)이 웨이퍼(20) 상부로부터 벗어나도록 이송되고, 보호 커버(320)가 웨이퍼(20) 상부의 상술한 위치로 다시 이송된다(스텝 S60). 노즐(620)이 보호 커버(320)에 결합된 경우, 보호 커버(320)의 이동되지 않고, 곧바고 세정 공정이 수행된다. 이후, 기판 지지부(200)가 고속으로 회전하면서 웨이퍼의 건조가 이루어지고, 이와 동시에 플라즈마 토치(520)로부터 웨이퍼 가장자리부(24b)로 플라즈마 상태의 산소가 공급되어 웨이퍼 가장자리부(24b)에 잔류하는 이물질을 제거하고, 웨이퍼 가장자리(24b)에 패시베이션 막을 형성한다(스텝 S70).
본 발명에 의하면, 습식 식각과 건식 식각이 동시에 이루어지므로, 식각 공정을 신속하게 수행할 수 있으며, 습식 식각시 발생되는 웨이퍼의 비식각부와 가장자리부의 경계면에서 막질이 경사지는 문제점을 해결할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 웨이퍼가 건조되는 동안 웨이퍼 플라즈마 상태의 산소가 공급되므로, 식각 공정 진행시 식각공정 이후 웨이퍼의 상부면 가장자리에 잔류하는 이물질을 이차적으로 제거할 수 있고, 웨이퍼의 이송 중에 자연산화막이 형성되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명에 의하면 기판의 비식각부의 보호는 상하로 이동 가능한 보호 커버에 의해 이루어지므로, 기판의 비식각부에 보호액이나 마스크를 부착하는 작업이 요구되지 않으며, 따라서 간단하고 신속하게 식각 공정을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 일실시예에 따른 기판 처리 장치의 사시도;
도 2는 도 1의 보호 커버를 아래방향에서 바라본 사시도;
도 3은 보호 커버와 커버 이동부의 정면도;
도 4는 습식 식각부를 개략적으로 보여주는 도면;
도 5는 건식 식각부를 개략적으로 보여주는 도면;
도 6은 보호 커버의 상부면이 개방된 상태에서 보호 커버의 평면도;
도 7은 건식 식각과 습식 식각이 동시에 수행되는 상태를 보여주는 도면;
도 8은 습식 식각만으로 식각공정을 수행할 때와 본 발명의 장치를 사용하여 습식 식각과 건식식각을 동시에 수행할 때 막의 식각 상태를 보여주는 도면;
도 9는 본 발명의 기판 처리 장치의 변형된 예를 보여주는 사시도; 그리고
도 10은 본 발명의 바람직한 일실시에에 따른 기판 처리 방법을 순차적으로 보여주는 플로우차트이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
200 : 기판 지지부 320 : 보호 커버
340 : 커버 이동부 400 : 습식 식각부
420 : 약액 이동로 500 : 건식 식각부
520 : 플라즈마 토치 542a : 제 1공급관
542b : 제 2공급관 540 : 토치 이동부
600 : 세정액 공급부 620 : 노즐
640 : 노즐 이동부

Claims (15)

  1. 기판을 식각하는 기판 처리 장치에 있어서,
    회전가능한 지지판과 상기 지지판의 상부면으로부터 돌출 되어 반도체 기판을 상기 지지대의 상부면으로부터 이격되도록 지지하는 지지핀을 가지는 기판 지지부와;
    상기 지지핀에 놓여진 기판과 상기 지지판 사이에 제공된 공간으로 식각액을 공급하여 식각을 수행하는 습식 식각부와;
    상기 지지판에 놓여진 기판의 상부면 가장자리로 플라즈마를 공급하여 식각을 수행하는 건식 식각부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 건식 식각부는,
    내부로 공급된 가스를 플라즈마 상태로 여기하고, 발생된 플라즈마를 상기 기판의 가장자리로 분사하는 플라즈마 토치와;
    상기 플라즈마 토치를 수직 또는 수평 방향으로 이동시키는 토치 이동부와;
    상기 플라즈마 토치의 내부로 가스를 공급하는 가스 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 가스 공급부는,
    식각 공정 진행시 상기 플라즈마 토치로 식각 가스를 공급하는 제 1공급관과;
    식각 공정이 완료 후, 상기 기판 상에 산소 가스를 공급하는 제 2공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 제 2항에 있어서,
    상기 장치는 상기 기판의 상부면 중 식각을 요하지 않는 부분인 비식각부로 식각에 사용되는 유체가 유입되는 것을 방지하는 보호부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 보호부는,
    상기 기판의 비식각부 및 가장자리부의 경계와 대응되도록 형성된 돌출부를 가지는, 그리고 상기 돌출부 내에 질소가스 또는 불활성 가스를 분사하는 공급구가 형성된 하부면을 포함하는 보호 커버와;
    상기 보호 커버를 수직 또는 수평으로 이동시키는 커버 이동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 제 5항에 있어서,
    상기 플라즈마 토치는 상기 보호 커버에 결합된 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 제 1항에 있어서,
    상기 습식 식각부는,
    상기 공간으로 공급되는 식각액의 이동 통로로 상기 지지판 내부에 형성된 약액 이동로와;
    약액 공급부 및 상기 약액 이동로와 연결되어 상기 약액 이동로로 식각액을 공급하는 약액 공급관을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 건식 식각부에 의한 식각과 상기 습식 식각부에 의한 식각은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제 8항에 있어서,
    상기 기판의 식각면인 가장자리부와 비식각부의 경계에서 식각되는 막의 경사도는 상기 건식 식각부에 의해 조절되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상부면 가장자리 및 하부면은 상기 습식 식각부에 의해 식각되고,
    상기 기판의 가장자리부와 비식각부의 경계와 인접하는 부분은 상기 건식 식각부에 의해 식각되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 지지판과 일정간격 이격되도록 지지핀 상에 기판이 놓여지는 단계와;
    상기 지지판과 상기 기판의 하부면 사이로 식각액을 공급하고, 상기 기판의 상부면 가장자리로 식각을 위한 플라즈마를 공급하는 단계를 포함하여,
    상기 기판의 하부면은 상기 식각액에 의해 식각이 이루어지고, 상기 기판의 상부면 가장자리는 상기 플라즈마에 의해 또는 상기 플라즈마와 상기 식각액에 의해 식각이 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 제 11항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 기판의 식각이 이루어지는 단계 이후에,
    세척액을 사용하여 상기 기판을 세척하는 단계와;
    상기 지지판을 회전시켜 상기 기판을 건조하고, 이와 함께 상기 기판으로 산소 플라즈마를 공급하는 단계를 더 포함하여,
    상기 산소 플라즈마에 의해 상기 기판이 건조되는 동안 상기 기판 상에 잔류하는 이물질이 이차적으로 제거되고, 상기 기판 상에 패시베이션 막(passivation film)이 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 제 11항에 있어서,
    상기 방법은,
    상기 기판이 놓여지는 단계 이후에 상기 기판의 상부면 중 비식각을 요하는 비식각면을 보호하는 단계를 더 포함하되,
    상기 비식각면을 보호하는 단계는,
    상기 기판의 비식각부와 가장자리부의 경계와 대응되는 형상의 돌출부가 형성된 하부면을 가지는 보호 커버를 상기 기판의 상부로 이동하는 단계와;
    상기 보호 커버의 하부면에 형성된 분사구로부터 질소가스 또는 불활성 가스를 분사하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식각액에 의한 식각과 플라즈마에 의한 식각은 동시에 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 제 11항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식각액에 의한 식각이 먼저 이루어지고, 이후에 상기 플라즈마에 의한 식각이 이루어지는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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