KR20190048415A - 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명의 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버는 내부에 기판을 지지하는 기판 지지대를 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버에 구비되어 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및 가스 공급부로부터 가스를 공급받아 분해된 라디칼을 상기 공정챔버 외부에서 상기 공정챔버 내로 공급하는 애싱용 라디칼 발생기를 포함하고, 상기 플라즈마 소스를 이용하여 상기 기판에 패턴을 형성하는 식각 공정을 수행하고, 상기 애싱용 라디칼 발생기를 이용하여 상기 기판의 포토레지스트를 제거하는 애싱 공정을 수행할 수 있다.
Description
본 발명은 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것이다.
일반적인 반도체 제조 공정은 기판 상에 일련의 기판 처리 공정들을 반복적 또는 선택적으로 수행함으로써 반도체 소자를 생산하는 공정이다.
기판 처리 공정은 크게는 기판에 패턴을 형성하기 위한 식각(Etch) 공정과 패턴을 형성하기 위해 구비된 포토레지스트(photoresist)를 제거하기 위한 애싱(Ashing) 또는 박리(stripper) 공정을 포함할 수 있다.
식각 공정과 애싱 공정은 별도의 공정챔버에서 수행될 수 있다. 다시 말해, 식각 공정을 수행한 기판은 공정챔버에서 언로딩된 후 별도의 애싱 공정을 수행하기 위한 챔버로 이송될 수 있다. 그러므로 기판을 식각 후 애싱하기 위하여 기판을 이송하는 시간이 소요될 수 있어 전체 생산 공정이 늘어날 수 있다.
식각 공정을 위한 챔버와 애싱 공정을 위한 챔버를 개별로 설치하므로 설치 공간을 많이 차지할 수 있다. 또한 챔버와 챔버 사이에서 기판을 이송할 때 외부에 기판이 노출되므로 기판의 부유/갈림 PC, 온도, 습도 기인성 불량이 발생할 수 있다.
또한 직접 플라즈마(Direct plasma) 방식으로 애싱 공정을 수행하므로 기판의 하부 막이 손상될 수 있다. 이로 인해 기판에 얼룩(Mura) 등이 발생할 가능성이 높아질 수 있다.
본 발명의 목적은 동일한 공정챔버 내에서 기판의 식각 및 애싱을 연속적으로 진행할 수 있는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 일 실시 예에 따른 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버는 내부에 기판을 지지하는 기판 지지대를 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버에 구비되어 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및 가스 공급부로부터 가스를 공급받아 분해된 라디칼을 상기 공정챔버 외부에서 상기 공정챔버 내로 공급하는 애싱용 라디칼 발생기를 포함하고, 상기 플라즈마 소스를 이용하여 상기 기판에 패턴을 형성하는 식각 공정을 수행하고, 상기 애싱용 라디칼 발생기를 이용하여 상기 기판의 포토레지스트를 제거하는 애싱 공정을 수행할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 애싱용 라디칼 발생기는, 상기 공정챔버로 오존(O3) 라디칼을 배출할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 플라즈마 소스는, 전력을 공급하는 전원 공급부; 상기 전원 공급부와 상기 플라즈마 소스 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 임피던스 정합기를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 애싱용 라디칼 발생기 내로 상기 애싱 공정을 위한 가스를 공급하는 제1 가스 공급부; 및 상기 공정챔버 내로 상기 식각 공정을 위한 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함할 수 있다.
실시예에 있어서, 상기 제2 가스 공급부는, 상기 애싱용 라디칼 발생기를 통하여 상기 공정챔버 내로 공급될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 애싱용 라디칼 발생기는, 용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 마이크로 웨이브 플라즈마 및 변압기 플라즈마 중 적어도 하나 이상을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 애싱용 라디칼 발생기는, 하나 이상의 가스주입구와 다수의 가스배출구를 갖고, 상기 가스배출구가 상기 공정챔버에 연결되는 다수 개의 방전관; 상기 방전관에 구비되는 페라이트 코어; 및 상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 공정챔버는, 상기 애싱용 라디칼 발생기에서 배출되는 라디칼을 균일하게 분배하기 위한 배플판을 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버를 이용한 기판 처리 장치는 기판을 저장하는 전방단부모듈; 상기 전방단부모듈과 연결되는 로드락 챔버; 상기 로드락 챔버에 연결되고, 기판을 이송하는 기판 이송챔버를 갖는 트랜스퍼 챔버; 및 상기 트랜스퍼 챔버에 연결되는 기판 처리 챔버를 포함하고, 상기 기판 처리 챔버는 내부에 기판을 지지하는 기판 지지대를 갖는 공정챔버; 상기 공정챔버에 구비되어 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및 가스 공급부로부터 가스를 공급받아 분해된 라디칼을 상기 공정챔버 외부에서 상기 공정챔버 내로 공급하는 애싱용 라디칼 발생기를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버를 이용한 기판 처리 방법은 공정챔버 내로 기판을 로딩하는 단계; 상기 공정챔버 내의 플라즈마 소스를 구동하여 상기 기판에 패턴이 형성되도록 식각하는 단계; 애싱용 라디칼 발생기를 구동하여 상기 공정챔버 내로 라디칼을 공급하고, 상기 기판의 포토레지스트를 제거하는 단계; 상기 기판을 공정챔버 외부로 언로딩하는 단계를 포함할 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 식각 단계와 상기 포토레지스트 제거 단계는, 동일한 상기 공정챔버 내에서 서로 다른 공정조건으로 각각 수행될 수 있다.
실시 예에 있어서, 상기 각 공정을 수행하기 전, 후에 상기 공정챔버에 구비된 기판으로 퍼지가스를 공급하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버, 이를 이용한 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법의 효과에 대해 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 하나의 공정챔버 내에서 기판에 패턴을 식각하는 식각공정과 포토레지스트(PR)를 박리하는 애싱공정을 연속적으로 진행할 수 있다. 그러므로 기판을 공정챔버 외부로 반송이 불필요하다. 그러므로 공정 스텝(step) 감소 및 반송부하 감소로 제품 생산 시간을 단축할 수 있고, 제품 생산 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 기판 처리 시스템의 설비 공간에서 별도로 설치되어 있던 애싱 장치(포토레지스트 제거장치)를 제거할 수 있어 여유 공간을 확보할 수 있다. 그러므로 장치 설치를 위한 설치비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 식각공정과 애싱공정이 동일 공간에서 수행되므로 기판이 공정챔버 외부로 반출되지 않아 기판이 외부 환경에 노출되어 오염되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 애싱용 라디칼 발생기로부터 발생된 라디칼의 화학반응으로 포토레지스터를 제거하므로 기판 및 증착막에 물리적 데미지를 주지 않는다. 증착막 두께 단차에 기인한 얼룩(mura) 얼룩 불량을 제거할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 식각공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 애싱공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 식각공정과 애싱공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 애싱용 라디칼 발생기의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 애싱공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 식각공정과 애싱공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 5 내지 도 7은 애싱용 라디칼 발생기의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 명세서에 개시된 실시 예를 상세히 설명하되, 도면 부호에 관계없이 동일하거나 유사한 구성요소는 동일한 참조 번호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 이하의 설명에서 사용되는 구성요소에 대한 접미사 "모듈" 및 "부"는 명세서 작성의 용이함만이 고려되어 부여되거나 혼용되는 것으로서, 그 자체로 서로 구별되는 의미 또는 역할을 갖는 것은 아니다. 또한, 본 명세서에 개시된 실시 예를 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 명세서에 개시된 실시 예의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 첨부된 도면은 본 명세서에 개시된 실시 예를 쉽게 이해할 수 있도록 하기 위한 것일 뿐, 첨부된 도면에 의해 본 명세서에 개시된 기술적 사상이 제한되지 않으며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
제1, 제2 등과 같이 서수를 포함하는 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되지는 않는다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 출원에서, "포함한다" 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.
이하, 도면들을 참조하여 본 발명의 실시 예에 대해 상세히 설명하기로 한다. 본 발명은 본 발명의 정신 및 필수적 특징을 벗어나지 않는 범위에서 다른 특정한 형태로 구체화될 수 있음은 당업자에게 자명하다.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 식각공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 애싱공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 챔버(100)는 공정챔버(110)와 플라즈마 소스(120) 및 애싱용 라디칼 발생기(130)를 포함할 수 있다.
공정챔버(110)는 내부 공간에서 기판을 처리하기 위한 구성으로, 내부에 기판 지지대(114)가 구비된다. 기판 지지대(114)에는 식각 공정 또는 애싱 공정을 수행하기 위한 기판(112)이 안착될 수 있다.
기판(112)은 웨이퍼 또는 디스플레이용 기판(유리)일 수 있으며, 반도체 또는 디스플레이를 제조하기 위한 것으로, 베이스 기판(112a)의 상면에 산화막(112b), 증착막(112c) 및 포토레지스트(112d)가 적층되어 형성될 수 있다. 포토레지스트(112d)의 형상에 따라 증착막(112c)을 식각함으로써 원하는 패턴으로 제조할 수 있다. 이러한 과정을 수행하는 공정을 식각(Ehch) 공정이라 한다. 또는 식각 공정이 완료된 후 포로레지스트(112d)를 박리(또는 제거)할 수 있다. 이러한 과정을 수행하는 공정을 애싱(Ashing 또는 Strip) 공정이라 한다. 본 발명에서의 애싱 공정은 포토레지스트를 제거하는 모든 공정을 통틀어 포함할 수 있다.
공정챔버(110)에는 내부를 진공으로 형성하거나 미반응 가스 등을 배출하기 위한 배기펌프(116)가 배출구에 연결될 수 있다.
플라즈마 소스(120)는 공정챔버(110) 내로 플라즈마를 방전하기 위한 구성이다. 플라즈마 소스(120)는 플라즈마를 방전하기 위한 가스를 공급받아 공정챔버(110) 내에서 플라즈마를 방전시킬 수 있다. 이때, 플라즈마 소스(120)는 제2 가스 공급부(142)로부터 플라즈마 방전을 위한 가스를 공급받을 수 있다. 제2 가스 공급부(142)는 애싱용 라디칼 발생기(130)와 연결되어, 애싱용 라디칼 발생기(130)를 통과한 가스가 공정챔버(110) 내로 공급될 수 있다. 여기서, 제2 가스 공급부(142)로부터 공급되는 가스는 제어부(160)의 제어신호에 의해 밸브(144)의 개폐가 조절됨으로써 제어될 수 있다.
플라즈마 소스(120)에 의해 분해된 가스는 기판(112)에 작용하여 기판(112)의 증착막(112c)을 식각할 수 있다. 그러므로 플라즈마 소스(120)에 의하여 공정챔버(110) 내에서 직접 플라즈마가 발생될 수 있다.
플라즈마 소스(120)는 전원 공급부(122)로부터 전력을 공급받을 수 있다. 전원 공급부(122)와 플라즈마 소스(120) 사이에는 임피던스 매칭을 위한 임피던스 정합기(124)가 연결될 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(130)는 내부에 플라즈마가 방전될 수 있는 공간이 구비되고, 공급받은 가스를 플라즈마 방전에 의해 가스를 분해하여, 분해된 라디칼을 공정챔버(110) 내로 공급하기 위한 구성이다. 애싱용 라디칼 발생기(130)는 공정챔버(110) 외부에 구비되어, 공정챔버(110) 외부에서 라디칼을 공급할 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기(130)와 공정챔버(110)는 어댑터(117)를 통해 연결될 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기(130)는 제1 가스 공급부(141)로부터 가스를 공급받을 수 있다. 제1 가스 공급부(141)로부터 공급된 가스는 애싱용 라디칼 발생기(130)에서 플라즈마에 의해 라디칼로 분해되어 공정챔버(110)로 공급될 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(130)는 전원 공급부(132)로부터 전력을 공급받아 구동될 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기(130)는 제1 가스 공급부(141)로부터 가스를 공급받을 수 있다. 여기서, 제1 가스 공급부(141)로부터 공급되는 가스는 제어부(160)의 제어신호에 의해 밸브(144)의 개폐가 조절됨으로써 제어될 수 있다. 공정챔버(110) 내부에는 애싱용 라디칼 발생기(130)에서 공급된 라디칼이 균일하게 분배될 수 있도록 배플판(미도시)이 구비될 수 있다.
도 1에서는 플라즈마 소스(120)를 이용하여 공정챔버(110) 내에서 플라즈마를 방전하여 기판(112)의 식각 공정을 수행할 수 있다. 이때, 플라즈마 방전을 위하여 제2 가스 공급부(142)로부터 가스가 공정챔버(110) 내로 공급될 수 있도록 제어부(160)는 밸브(144) 또는 유량조절장치(미도시)를 제어할 수 있다.
도 2를 참조하면, 애싱용 라디칼 발생기(230)를 이용하여 식각 공정이 수행된 기판(112)에서 포토레지스트(112d)를 제거하기 위한 애싱 공정을 수행할 수 있다. 공정챔버(210) 내에서 식각 공정을 수행한 후, 기판(112)을 그대로 공정챔버(210) 내에 유지한 상태에서 애싱용 라디칼 발생기(230)를 이용하여 공정챔버(210) 내로 라디칼을 공급할 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(230)는 제1가스 공급부(241)로부터 가스를 공급받고, 전원 공급부(232)로부터 전력을 공급받아 구동되어 플라즈마를 방전할 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기(230)는 공급받은 가스를 라디칼로 분해하여 공정챔버(210)로 공급할 수 있다. 공정챔버(210)로 공급된 라디칼은 기판(112)의 포토레지스트(112d)와 화학 반응하여 포토레지스트(112d)를 제거할 수 있다.
기판(112)은 공정챔버(210) 내에서 식각 공정이 수행된 후, 공정챔버(210) 내에서 연속적으로 애싱 공정이 수행될 수 있다. 그러므로 식각 공정 이후 애싱 공정을 수행하기 위해 식각 공정을 위한 장치에서 애싱 공정을 위한 장치로 기판을 이송하지 않아도 되어 기판(112)이 이동 중 오염되는 것을 방지할 수 있다. 또한 기판 이송에 소요되는 시간을 절감할 수 있다.
본 발명에서의, 애싱용 라디칼 발생기(230)는 오존(O3) 라디칼을 배출할 수 있다. 오존(O3) 라디칼은 공정챔버(210) 내로 공급되어 기판(112) 상의 포토레지스트(112d)를 제거할 수 있다. 오존(O3) 라디칼은 포토레지스트(112d)와 화학 반응하며 포토레지스트(112d)를 제거할 수 있다. 그러므로 기판(112), 특히 포로레지스트(112d)를 제거할때 증착막(112c) 또는 베이스 기판(112a)이 손상되는 것을 방지할 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(230)와 공정챔버(210)는 어댑터(217)로 연결될 수 있다. 또한 제어부(260)는 밸브(244)를 제어함으로써 제1 가스 공급부(241)와 제2 가스 공급부(242)에서 공급되는 가스의 양을 조절할 수 있다. 플라즈마 소스는 전원 공급부(222)와 임피던스 정합기(224)에 연결될 수 있다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 이용하여 식각공정과 애싱공정을 진행하는 개념을 도시한 도면이다.
도 3을 참조하면, 기판 처리 챔버의 공정챔버 내로 기판이 로딩될 수 있다. 이때, 기판은 베이스 기판 상에 산화막, 증착막 및 포토레지스트가 형성된 상태일 수 있다. 공정챔버 내의 기판 지지대에 기판을 안착한 후 기판상의 이물질을 제거하기 위하여 공정챔버 내로 퍼지가스를 퍼지할 수 있다. 퍼지가스는 별도의 퍼지가스 공급부로부터 공급될 수도 있고, 제2 가스 공급부로부터 공급될 수도 있다. 또한 퍼지가스는 애싱용 라디칼 발생기를 통해 공정챔버 내로 공급될 수도 있고, 공정챔버 내로 직접 공급될 수도 있다.
퍼지가스가 공급된 후 공정챔버 내의 플라즈마 소스를 이용하여 식각 공정을 수행할 수 있다. 식각 공정은 기판의 증착막을 포토레지스트를 이용하여 제거하여 패턴을 형성하는 과정을 일컫는다.
식각 공정을 수행하기 위해서는 공정챔버 내부의 공정조건을 식각 공정을 위한 상태로 유지할 수 있다. 이때, 기판 지지대는 식각 공정을 위한 공정조건에 맞도록 식각 공정 모드로 구동되어 기판을 고정할 수 있다. 또한 공정조건에 맞는 온도 제어가 요구될 수도 있다.
식각 공정을 수행한 후 식각된 증착막의 이물질을 제거하기 위하여 다시 공정챔버 내로 퍼지가스를 퍼지할 수 있다. 기판에 패턴을 형성한 후 포토레지스트를 제거하기 위한 애싱 공정을 수행할 수 있다. 애싱 공정은 기판의 포토레지스트를 제거하는 과정을 일컫는다.
애싱 공정은 애싱용 라디칼 발생기를 이용할 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기를 이용하여 포토레지스트를 제거하기 위한 라디칼을 생성하고, 생성된 라디칼을 공정챔버 내로 공급할 수 있다. 본 발명에서의 애싱용 라디칼 발생기는 오존(O3) 라디칼을 생성하여 공정챔버로 공급할 수 있다.
애싱 공정을 수행하기 위해서는 공정챔버 내부의 공정조건을 애싱 공정을 위한 상태로 유지할 수 있다. 이때, 기판 지지대는 애싱 공정을 위한 내부 공정조건에 맞도록 애싱 공정 모드로 구동되어 기판을 고정할 수 있다. 또한 공정조건에 맞는 온도 제어가 요구될 수도 있다.
애싱 공정을 수행 한 후, 다시 공정챔버 내로 퍼지가스를 퍼지함으로써 기판 상의 이물질을 제거할 수 있다. 애싱 공정 후 기판은 공정챔버 외부로 언로딩될 수 있다.
필요에 따라 기판의 식각과 애싱 공정을 수행한 후 공정챔버에 대한 세정공정을 수행할 수 있다. 공정챔버의 세정공정은 일반적으로 공정챔버를 세정하는 방법으로 널리 알려져 있으므로 본 발명에서는 상세한 설명은 생략한다.
도 4를 참조하면, 기판 처리 챔버를 이용하여 도 3에서와 같이, 식각 공정과 애싱 공정을 수행할 수 있다. 이때, 식각 공정과 애싱 공정은 한번 이상 교대로 수행될 수 있다.
다시 말해, 1차 식각 공정을 통해 패턴을 형성하고, 1차 애싱 공정을 통해 포토레지스트를 제거할 수 잇다. 그 후, 다시 패턴을 형성하기 위한 2차 식각 공정을 수행하고, 2차 애싱 공정을 수행할 수 있다. 각 공정 사이에는 기판의 이물질을 제거하기 위하여 퍼지가스를 퍼지하는 과정을 포함할 수 있다.
도 5 내지 도 7은 애싱용 라디칼 발생기의 다양한 실시 예를 도시한 도면이다.
도 5를 참조하면, 본 발명에서의 애싱용 라디칼 발생기(530, 540)는 변압기 플라즈마 방식 또는 유도 결합 플라즈마 방식을 이용하여 플라즈마를 방전할 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(530)는 변압기 플라즈마 방식을 도시한 것으로, 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖는 몸체(532)와 변압기를 포함할 수 있다. 몸체(532)는 내부에 플라즈마가 방전되는 공간으로 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널을 갖는다. 플라즈마 방전 채널 일부에 쇄교하도록 몸체(532)에 변압기가 설치될 수 있다. 변압기는 몸체(532)에 설치되는 페라이트 코어(534) 및 페라이트 코어에 권선되는 일차권선 코일(536)을 포함할 수 있다. 가스 주입구(531)를 통해 몸체(532) 내부로 가스가 주입되고, 전원 공급부(533)로부터 전력이 일차권선으로 공급되면, 플라즈마 방전 채널에서 플라즈마가 방전될 수 있다. 플라즈마 방전 채널에서 분해된 라디칼은 가스 배출구(537)를 통해 배출될 수 있다. 가스 배출구(537)는 공정챔버와 연결될 수 있다. 페라이트 코어(534)의 설치 위치는 도면의 도시된 위치에 국한되지 않고, 가스 주입구(531) 또는 가스 배출구(537) 주변에 설치될 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(540)는 유도 결합 플라즈마 방식으로 플라즈마를 방전할 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기(540)는 내부에 방전 공간을 갖고, 일측에는 가스 주입구(541)가 구비되고 타측에는 가스 배출구(547)가 구비되는 몸체(542) 및 몸체(542)의 외주면에 권선되는 유도 코일(546)을 포함할 수 있다. 유도 코일(546)은 전원 공급부(543)로부터 전력을 공급받아 구동되어 몸체(542) 내로 유도 결합된 플라즈마를 방전할 수 있다.
도 6을 참조하면, 애싱용 라디칼 발생기(630)는 마이크로 웨이브 발생부(632) 및 몸체(633)를 포함할 수 있다. 마이크로 웨이브 발생부(632)에서 발생한 마이크로 웨이브는 몸체(633)로 공급되고, 몸체(633)의 가스 주입구(631)를 통해 가스가 공급되어 플라즈마가 방전되어 분해된 라디칼이 가스 배출구(637)를 통해 배출될 수 있다.
또한 애싱용 라디칼 발생기(640)는 용량 결합 플라즈마 방식으로 플라즈마를 방전할 수 있다. 애싱용 라디칼 발생기(640)는 방전 공간을 갖는 몸체(642)와 몸체(642)에 마주 대향되도록 구비되는 전극부(645)를 포함할 수 있다. 전극부(645)는 전원 공급부(643)와 연결될 수 있다. 가스 주입구(641)를 통해 몸체(642) 내의 방전 공간으로 가스가 주입되고, 전극부(645)를 구동하면 방전 공간에서 플라즈마가 방전되어 분해된 라디칼이 가스 배출구(647)를 통해 배출될 수 있다.
도면에서는 도시하지 않았으나, 애싱용 라디칼 발생기는 용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 마이크로 웨이브 플라즈마 및 변압기 플라즈마 중 적어도 하나 이상을 포함하여 하이브리드 방식으로 플라즈마를 방전할 수 있다.
도 7을 참조하면, 기판 처리 챔버(700)에서 애싱용 라디칼 발생기는 방전관(731), 마그네틱 코어(736) 및 일차 권선 코일(734)을 포함할 수 있다. 방전관(731)은 가스 공급부(741)와 연결되어 가스를 공급받는 가스 주입구와 가스가 배출되는 다수 개의 가스 배출구를 포함할 수 있다. 가스 공급부(741)로부터 공급되는 가스는 밸브(744)에 의해 조절될 수 있다.
다수 개의 가스 배출구는 개구된 형태로 공정챔버(710)와 연결되어 설치될 수 있다. 그러므로 방전관(731)에 토로이달 형상의 플라즈마 방전 채널이 형성되는데, 플라즈마 방전 채널의 일부는 공정챔버(710) 내에서 형성될 수 있다.
페라이트 코어(736)는 방전관(731)에 구비될 수 있다. 페라이트 코어(736)는 다수 개의 방전관(731)에 모두 구비될 수도 있다. 일차 권선 코일(734)은 페라이트 코어(736)에 권선되어 전원 공급부(732)와 연결될 수 있다.
공정챔버(710) 내에는 애싱용 라디칼 발생기에서 배출되는 라디칼을 균일하게 기판(712)으로 공급하기 위한 배플판(711)이 구비될 수 있다. 공정챔버(710) 내에서 기판(712)은 기판 지지대(714)에 안착될 수 있으며, 공정챔버(710)는 배기펌프(716)와 연결될 수 있다.
도 8은 본 발명의 바람직한 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 8을 참조하면, 기판 처리 챔버(800)는 제2 가스 공급부(842)에서 공급되는 가스(식각 공정을 위한 가스)가 직접 공정챔버(110)로 공급될 수 있도록 공정챔버(110) 또는 어댑터(817)에 연결될 수 있다. 다시 말해, 제2 가스 공급부(842)에서 공급되는 가스는 애싱용 라디칼 발생기(830)를 통하지 않고 공정챔버(110)로 공급될 수 있다.
제1 가스 공급부(841)는 애싱용 라디칼 발생기(830)에 연결될 수 있다. 여기서, 밸브(844)는 제어부(860)에 의해 제어될 수 있다.
도 9는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 도시한 흐름도이다.
도 9를 참조하면, 기판에 패턴을 형성하기 위한 식각 공정을 수행하기 위하여 기판은 기판 처리 챔버의 공정챔버 내로 로딩될 수 있다(S110). 기판이 로딩된 후 식각 공정을 위한 플라즈마 소스를 구동하여 공정챔버 내에서 플라즈마를 방전할 수 있다(S120). 방전된 플라즈마에 의해 가스가 분해되어 공정챔버 내에서 기판의 1차 식각 공정이 수행될 수 있다(S130). 1차 식각 공정 이후 포토레지스트를 제거하기 위한 1차 애싱 공정(스트립 공정)을 수행할 수 있다(S140). 이후 필요에 따라 2차 식각 공정 및 2차 애싱 공정을 수행할 수 있다(S150, S160). 식각 공정과 애싱 공정을 수행하여 기판에 패턴이 형성되면 공정챔버 외부로 기판을 언로딩할 수 있다(S170).
도 10은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 기판 처리 챔버(1000)는 공정챔버(1010)에 다수 개의 애싱용 라디칼 발생기(1030a, 1030b)가 구비될 수 있다. 다수 개의 애싱용 라디칼 발생기(1030a, 1030b)는 각각 어댑터를 통해 공정챔버(1010)에 연결될 수 있다. 그러므로 다수 개의 애싱용 라디칼 발생기(1030a, 1030b) 각각에서 발생된 라디칼은 공정챔버(1010)로 공급될 수 있다.
다수 개의 애싱용 라디칼 발생기(1030a, 1030b)는 가스 공급부(1041)로부터 가스를 공급받을 수 있다. 가스 공급부(1041)에서 공급되는 가스는 밸브(1044)에 의해 제어될 수 있다.
디스플레이용 기판의 경우, 기판이 대면적이기 때문에 기판 처리를 위한 라디칼이 대면적으로 분포되어야한다. 그러므로 다수 개의 애싱용 라디칼 발생기(1030a, 1030b)를 구비하여 대면적으로 라디칼을 분포함으로써 대면적 기판에 대한 처리가 용이할 수 있다.
공정챔버(1010)에는 플라즈마 소스(1020)가 구비될 수 있다. 공정챔버(1010) 내에는 기판(1012)을 지지하기 위한 기판 지지대(1014)가 구비될 수 있다.
도 11은 본 발명의 바람직한 또 다른 실시 예에 따른 기판 처리 챔버를 도시한 도면이다.
도 11을 참조하면, 기판 처리 챔버(1100)는 하나의 애싱용 라디칼 발생기(1130)가 구비되고, 애싱용 라디칼 발생기(1130)와 공정챔버(1110)를 연결하는 연결 브리지(1117)를 포함할 수 있다. 연결 브리지(1117)는 다수 개의 개구부가 구비되어 다수 개의 개구부가 공정챔버(1110)와 연결될 수 있다.
애싱용 라디칼 발생기(1130)에서 발생된 라디칼은 연결 브리지(1117)를 통해 분배된 후 공정챔버(1110)로 공급될 수 있다. 연결 브리지(1117)를 통해 라디칼이 공급됨으로써 기판 지지대(1114)에 안착된 기판(1112)에 균일하게 라디칼이 분배될 수 있다. 연결 브리지(1117)에서 개구부의 갯수는 도면에 제한되지 않는다.
디스플레이용 기판의 경우, 기판이 대면적이기 때문에 기판 처리를 위한 라디칼이 대면적으로 분포되어야한다. 그러므로 연결 브리지(1117)를 이용하여 대면적으로 라디칼을 분포함으로써 대면적 기판에 대한 처리가 용이할 수 있다.
도 12는 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 기판 처리 시스템을 도시한 도면이다
도 12를 참조하면, 기판 처리 시스템(1200)은 전방단부모듈(1160), 로드락 챔버(1250), 트랜스퍼 챔버(1220) 및 기판 처리 챔버를 포함할 수 있다.
전방단부모듈(1160)은 공정이 수행되거나 수행되지 않은 기판을 저장하기 위한 공간을 포함할 수 있다. 전방단부모듈(1160)은 기판을 이송하기 위한 이송로봇(미도시)이 구비될 수 있다.
로드락 챔버(1250)는 전방단부모듈과 연결되고, 기판을 전달하기 위하여 대기압과 진공이 교대적으로 이루어지는 구성이다.
트랜스퍼 챔버(1220)는 로드락 챔버(1250)와 연결되어 기판 처리 챔버로 기판을 로딩/언로딩하는 구성이다. 트랜스퍼 챔버(1220)에는 기판 이송 로봇(1225)가 구비될 수 있다. 기판 이송 로봇(1225)는 기판 처리 챔버의 공정챔버(1210)로 기판을 로딩하거나, 공정챔버(1210)에서 공정이 수행된 기판을 언로딩할 수 있다.
기판 처리 챔버는 상기에서 설명한 바와 같이, 공정챔버(1210)와 애싱용 라디칼 발생기(1230)를 포함할 수 있다. 기판 처리 시스템(1210)의 설비 공간에서 별도로 설치되어 있던 애싱 장치(포토레지스트 제거장치)를 제거할 수 있어 여유 공간을 확보할 수 있다. 그러므로 장치 설치를 위한 설치비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시 예들 중 적어도 하나에 의하면, 식각 공정과 애싱 공정이 동일 공간(공정챔버)에서 수행되므로 기판이 공정챔버 외부로 반출되지 않아 기판이 외부 환경에 노출되어 오염되는 것을 방지할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 모든 면에서 제한적으로 해석되어서는 아니되고 예시적인 것으로 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 첨부된 청구항의 합리적 해석에 의해 결정되어야 하고, 본 발명의 등가적 범위 내에서의 모든 변경은 본 발명의 범위에 포함된다.
Claims (12)
- 내부에 기판을 지지하는 기판 지지대를 갖는 공정챔버;
상기 공정챔버에 구비되어 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및
가스 공급부로부터 가스를 공급받아 분해된 라디칼을 상기 공정챔버 외부에서 상기 공정챔버 내로 공급하는 애싱용 라디칼 발생기를 포함하고,
상기 플라즈마 소스를 이용하여 상기 기판에 패턴을 형성하는 식각 공정을 수행하고, 상기 애싱용 라디칼 발생기를 이용하여 상기 기판의 포토레지스트를 제거하는 애싱 공정을 수행하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제1항에 있어서,
상기 애싱용 라디칼 발생기는,
상기 공정챔버로 오존(O3) 라디칼을 배출하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제1항에 있어서,
상기 플라즈마 소스는,
전력을 공급하는 전원 공급부;
상기 전원 공급부와 상기 플라즈마 소스 사이에 구비되어 임피던스를 매칭하는 임피던스 정합기를 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제1항에 있어서,
상기 애싱용 라디칼 발생기 내로 상기 애싱 공정을 위한 가스를 공급하는 제1 가스 공급부; 및
상기 공정챔버 내로 상기 식각 공정을 위한 가스를 공급하는 제2 가스 공급부를 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제4항에 있어서,
상기 제2 가스 공급부는,
상기 애싱용 라디칼 발생기를 통하여 상기 공정챔버 내로 공급되는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제1항에 있어서,
상기 애싱용 라디칼 발생기는,
용량 결합 플라즈마, 유도 결합 플라즈마, 마이크로 웨이브 플라즈마 및 변압기 플라즈마 중 적어도 하나 이상을 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제1항에 있어서,
상기 애싱용 라디칼 발생기는,
하나 이상의 가스주입구와 다수의 가스배출구를 갖고, 상기 가스배출구가 상기 공정챔버에 연결되는 다수 개의 방전관;
상기 방전관에 구비되는 페라이트 코어; 및
상기 페라이트 코어에 권선되는 일차 권선 코일을 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 제7항에 있어서,
상기 공정챔버는,
상기 애싱용 라디칼 발생기에서 배출되는 라디칼을 균일하게 분배하기 위한 배플판을 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버.
- 기판을 저장하는 전방단부모듈;
상기 전방단부모듈과 연결되는 로드락 챔버;
상기 로드락 챔버에 연결되고, 기판을 이송하는 기판 이송챔버를 갖는 트랜스퍼 챔버; 및
상기 트랜스퍼 챔버에 연결되는 기판 처리 챔버를 포함하고,
상기 기판 처리 챔버는
내부에 기판을 지지하는 기판 지지대를 갖는 공정챔버;
상기 공정챔버에 구비되어 상기 공정챔버 내로 플라즈마를 방전하는 플라즈마 소스; 및
가스 공급부로부터 가스를 공급받아 분해된 라디칼을 상기 공정챔버 외부에서 상기 공정챔버 내로 공급하는 애싱용 라디칼 발생기를 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버를 이용한 기판 처리 장치.
- 공정챔버 내로 기판을 로딩하는 단계;
상기 공정챔버 내의 플라즈마 소스를 구동하여 상기 기판에 패턴이 형성되도록 식각하는 단계;
애싱용 라디칼 발생기를 구동하여 상기 공정챔버 내로 라디칼을 공급하고, 상기 기판의 포토레지스트를 제거하는 단계; 및
상기 기판을 공정챔버 외부로 언로딩하는 단계를 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버를 이용한 기판 처리 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 식각 단계와 상기 포토레지스트 제거 단계는,
동일한 상기 공정챔버 내에서 서로 다른 공정조건으로 각각 수행되는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버를 이용한 기판 처리 방법.
- 제10항에 있어서,
상기 각 공정을 수행하기 전, 후에 상기 공정챔버에 구비된 기판으로 퍼지가스를 공급하는 단계를 더 포함하는 식각과 애싱 공정이 가능한 기판 처리 챔버를 이용한 기판 처리 방법.
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