KR20200042975A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

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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 챔버; 상기 챔버 내부에 위치되어, 기판을 지지하는 기판 지지 부재; 상기 기판 상의 박막을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저를 조사하는 제1레이저 조사부; 및 상기 기판 상의 박막을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 조사하는 제2레이저 조사부를 포함할 수 있다.

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.
최근에는 레이저 드릴 기술(laser drilling technique)을 이용하여 기판을 패터닝하는 것이 개발되고 있다.
본 발명은 기판을 효율적으로 패터닝 처리하는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 기판 상의 박막을 빠른 처리 속도 및 높은 선택비를 가지고 처리할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공하기 위한 것이다.
본 발명의 일 측면에 따르면, 챔버; 상기 챔버 내부에 위치되어, 기판을 지지하는 기판 지지 부재; 상기 기판 상의 박막을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저를 조사하는 제1레이저 조사부; 및 상기 기판 상의 박막을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 조사하는 제2레이저 조사부를 포함하는 기판 처리 장치가 제공될 수 있다.
또한, 상기 제2레이저와의 반응에 의해 라디칼이 활성화되는 반응가스를 상기 기판 상부로 공급하는 가스 분사 부재를 더 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2레이저의 초점은 상기 기판 상부의 반응가스를 향해 제공될 수 있다.
또한, 상기 반응 가스는 O2, CO2, N2, F계열, Br계열, Cl계열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
또한, 상기 제2레이저는 상기 반응 가스를 플라즈마화 시킬 수 있는 적외선(IR) 대역 및 극자외선(EUV) 대역의 파장을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1레이저는 상기 박막에 90% 이상 흡수되는 파장을 포함할 수 있다.
또한, 상기 제1레이저는 선형으로 제공될 수 있다.
본 발명의 다른 측면에 따르면, 상기 기판 상의 박막을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저와 상기 기판 상의 박막을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 동시에 조사하여 기판을 패터닝하는 기판 처리 방법이 제공될 수 있다.
또한, 상기 기판 상으로 상기 제2레이저와의 반응에 의해 라디칼이 활성화되는 반응가스를 공급할 수 있다.
또한, 상기 반응 가스는 O2, CO2, N2, F계열, Br계열, Cl계열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다.
본 발명의 일 실시 예에 의하면, 레이저 드릴링 기술(laser drilling technique)을 사용하여 기판을 패터닝할 때 제2레이저에 의해 형성된 라디칼에 의해 기판 표면이 활성화되고 반응성이 증가되어 드릴링 효율 및 패터닝 품질을 향상시킬 수 있는 각별한 효과를 갖는다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 의하면, 기판 상의 박막을 빠른 처리 속도 및 높은 선택비를 가지고 처리할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 처리부에 제공되는 처리 유닛을 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 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 기판 처리 장치(1000)는 인덱스부(10), 버퍼부(20), 처리부(50)를 포함할 수 있다. 인덱스부(10), 버퍼부(20) 그리고 처리부(50)는 일렬로 배치될 수 있다. 이하, 인덱스부(10), 버퍼부(20) 그리고 처리부(50)가 배열된 방향을 제 1 방향이라 하고, 위쪽에서 바라볼 때, 제 1 방향의 수직인 방향을 제 2 방향이라 하며, 제 1 방향과 제 2 방향을 포함한 평면에 수직인 방향을 제 3 방향이라 한다.
인덱스부(10)는 기판 처리 장치(1000)의 제 1 방향의 전방에 배치된다. 인덱스부(10)는 4개의 로드 포트(12) 및 1개의 인덱스 로봇(13)을 포함한다.
4개의 로드 포트(12)는 제 1 방향으로 인덱스부(10)의 전방에 배치된다. 로드 포트(12)는 복수 개가 제공되며 이들은 제 2 방향을 따라 배치된다. 로드 포트(12)의 개수는 기판 처리 장치(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건에 따라 변경될 수 있다. 로드 포트(12)들에는 공정에 제공될 기판(W) 및 공정처리가 완료된 기판(W)이 수납된 캐리어(예컨대, 카세트, FOUP등)가 위치된다. 캐리어(16)에는 기판(W)들을 지면에 대해 수평하게 배치한 상태로 수납하기 위한 다수의 슬롯이 형성된다.
인덱스 로봇(13)은 로드 포트(12)와 이웃하여 제 1 방향으로 배치된다. 인덱스 로봇(13)은 로드 포트(12)와 버퍼부(20) 사이에 설치된다. 인덱스 로봇(13)은 버퍼부(20)의 상층에 대기하는 기판(W)을 캐리어(16)로 이송하거나, 캐리어(16)에서 대기하는 기판(W)을 버퍼부(20)의 하층으로 이송한다.
버퍼부(20)는 인덱스부(10)와 처리부(50) 사이에 설치된다. 버퍼부(20)는 인덱스 로봇(13)에 의해 이송되기 전에 공정에 제공될 기판(W) 또는 메인 이송 로봇(30)에 의해 이송되기 전에 공정 처리가 완료된 기판(W)이 일시적으로 수납되어 대기하는 장소이다.
메인 이송 로봇(30)은 이송 챔버(40)에 위치되며, 각 공정 챔버들 및 버퍼부(20) 간에 기판(W)을 이송한다. 메인 이송 로봇(30)은 버퍼부(20)에서 대기하는 공정에 제공될 기판(W)을 각 처리 유닛으로 이송하거나, 각 처리 유닛에서 공정 처리가 완료된 기판(W)을 버퍼부(20)로 이송한다.
이송 챔버(40)는 처리부 내의 제 1 방향을 따라 배치되며, 메인 이송 로봇(30)이 이동하는 통로를 제공한다. 이송 챔버(40)의 양측에는 처리 유닛들이 서로 마주보며 제 1 방향을 따라 배치된다. 이송 챔버(40)에는 메인 이송 로봇(30)이 제 1 방향을 따라 이동하며, 처리 유닛의 상하층, 그리고 버퍼부(20)의 상하층으로 승강할 수 있는 이동 레일이 설치된다.
처리 유닛은 메인 이송 로봇(30)이 설치되는 이동통로(40)에 인접하도록, 이동통로(40)의 양측 또는 일측에 배치된다. 기판 처리 장치(1000)는 상하층으로 된 다수개의 처리 유닛을 구비하나, 처리 유닛의 개수는 기판 처리 장치(1000)의 공정 효율 및 풋 프린트 조건에 따라 증가하거나 감소할 수도 있다. 각각의 처리 유닛은독립적인 챔버로 구성되며, 이에 각각의 기판 처리 장치 내에서는 독립적인 형태로 기판(W)을 처리하는 공정이 이루어질 수 있다.
도 2는 처리부에 제공되는 처리 유닛을 나타내는 도면이다.
본 실시 예에서는 처리부(50)에 제공되는 처리 유닛(100)이 처리하는 기판(W)으로 반도체 웨이퍼를 일례로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않고, 유리 기판(W)과 같은 다양한 종류의 기판(W)에도 적용될 수 있다.
도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 처리 유닛(100)은 챔버(110), 기판 지지부재(120), 제1레이저 조사부(130), 제2레이저 조사부(140), 가스 분사 부재(150)를 포함할 수 있다.
챔버(110)는 밀폐된 내부 공간을 제공할 수 있다. 챔버(110)의 내부 공간에는 기판 지지부재(120)가 위치된다. 챔버(110)의 상부에는 내부 공간에 하방 기류 형성을 위한 기체를 공급하는 팬필터유닛(112)이 위치될 수 있다. 챔버(110)는 공정 진행시 대기압 상태에서 진행될 수 있다.
기판 지지부재(120)는 공정 진행 시 기판(W)을 지지할 수 있다. 도시하지 않았지만, 기판 지지부재(120)는 공정이 진행되는 동안 별도의 구동부에 의해 X축과 Y축으로 이동될 수 있다.
제1레이저 조사부(130)는 기판 지지부재(120) 상부에 위치될 수 있다. 제1레이저 조사부(130)는 기판 상의 박막을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저를 조사할 수 있다. 제1레이저는 기판(박막)에 90% 이상 흡수되는 파장을 포함할 수 있다. 일 예로, 기판이 글라스인 경우 EUV(193nm)가 사용될 수 있다. 한편, 제1레이저는 기판에 열손상을 주지 않으면서 드릴링이 가능한 파워를 갖는 것이 바람직하다. 기판(W)의 상면으로 조사된 제1레이저는 선형으로 제공될 수 있다.
제2레이저 조사부(140)는 기판 지지부재(120) 상부에 위치될 수 있다. 제2레이저 조사부(140)는 기판 상의 박막을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 기판 상부로 조사할 수 있다. 제2레이저는 기판 상부의 반응가스에 조사되고, 반응가스는 제2레이저와의 반응에 의해 플라즈마화되어 라디칼이 활성화되고, 활성화된 라디칼은 제1레이저에 의한 드릴링 효율 및 패터닝 품질을 향상시키게 된다.
제2레이저의 초점은 기판 상부의 반응가스를 향하도록 제공될 수 있다. 일 예로, 제2레이저는 반응 가스를 플라즈마화 시킬 수 있는 적외선(IR) 대역 및 극자외선(EUV) 대역의 파장을 포함할 수 있다. 제2레이저는 반응가스를 플라즈마화시킬 수 있는 출력을 가질 수 있다.
가스 분사 부재(150)는 기판 상부로 반응가스를 공급한다. 반응 가스는 O2, CO2, N2, F계열, Br계열, Cl계열 중 적어도 하나를 포함할 수 있다. 가스 분사 부재(150)의 노즐은 제1레이저가 조사되는 기판의 상부에 반응가스를 공급할 수 있다.
제1레이저 조사부(130)와 제2레이저 조사부(140)는 기판(W)에 조사되는 레이저의 위치가 가변 되도록, 레이저가 조사되는 하부의 위치가 조절 가능하게 제공될 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따르면, 기판을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저와, 기판을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 동시에 조사하여. 레이저 드릴링 기술(laser drilling technique)을 사용하여 기판을 패터닝할 때 제2레이저에 의해 형성된 라디칼에 의해 기판 표면이 활성화되고 반응성이 증가되어 드릴링 효율 및 패터닝 품질을 향상시킬 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: 인덱스부 20: 버퍼부
40: 이송 챔버 50: 처리부
110: 챔버 120: 기판 지지부재
130: 제1레이저 조사부 140 : 제2레이저 조사부
150 : 가스 분사 부재

Claims (10)

  1. 챔버;
    상기 챔버 내부에 위치되어, 기판을 지지하는 기판 지지 부재;
    상기 기판 상의 박막을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저를 조사하는 제1레이저 조사부; 및
    상기 기판 상의 박막을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 조사하는 제2레이저 조사부를 포함하는 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 제2레이저와의 반응에 의해 라디칼이 활성화되는 반응가스를 상기 기판 상부로 공급하는 가스 분사 부재를 더 포함하는 기판 처리 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 제2레이저의 초점은
    상기 기판 상부의 반응가스를 향해 제공되는 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 반응 가스는
    O2, CO2, N2, F계열, Br계열, Cl계열 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 제2레이저는
    상기 반응 가스를 플라즈마화 시킬 수 있는 적외선(IR) 대역 및 극자외선(EUV) 대역의 파장을 포함하는 기판 처리 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 제1레이저는 상기 박막에 90% 이상 흡수되는 파장을 포함하는 기판 처리 장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 제1레이저는 선형으로 제공되는 기판 처리 장치.
  8. 기판 처리 방법에 있어서,
    상기 기판 상의 박막을 물리적으로 드릴링(Drilling)하기 위한 제1레이저와 상기 기판 상의 박막을 화학적으로 제거하기 위한 제2레이저를 동시에 조사하여 기판을 패터닝하는 기판 처리 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 기판 상으로 상기 제2레이저와의 반응에 의해 라디칼이 활성화되는 반응가스를 공급하는 기판 처리 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 반응 가스는
    O2, CO2, N2, F계열, Br계열, Cl계열 중 적어도 하나를 포함하는 기판 처리 방법.
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