KR20210158171A - 기판처리방법 및 이에 사용되는 기판처리장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은, 기판처리방법과 이에 사용되는 기판처리장치에 관한 것이다.
본 발명은, 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 정전기력에 의해 기판(10)을 흡착 및 유지시킬 수 있도록 내부에 흡착 전극(121)을 구비하는 기판지지대(150)와, 상기 기판지지대(150)의 상측에 설치되어 공정가스를 분사하는 샤워헤드(130)를 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법으로서, 상기 기판지지대(150)에 기판(10)을 로딩하는 기판로딩단계(S11)와, 상기 기판지지대(100)에 로딩된 기판(10)에 대하여 공정가스를 분사하여 박막을 형성하는 공정수행단계(S12)와, 상기 공정수행단계(S12) 수행 후에 기판(10)을 언로딩하는 기판언로딩단계(S12)를 포함하는 증착단계(S10)와; 상기 증착단계(S10)를 1회 이상 수행한 후, 새로운 증착단계(S10)의 수행 전에 커버웨이퍼(11)를 상기 기판지지대(150)에 로딩하는 커버웨이퍼 로딩단계(S21)와, 상기 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 상기 커버웨이퍼(11)가 상기 기판지지대(150)를 복개한 상태로 상기 커버웨이퍼(11)에 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴퍼지단계(S22)와, 상기 유휴퍼지단계(S22)의 수행 후에 커버웨이퍼(11)를 언로딩하는 커버웨이퍼 언로딩단계(23)를 포함하는 유휴단계(S20);를 포함하는 기판처리방법를 개시한다.

Description

기판처리방법 및 이에 사용되는 기판처리장치 {Substrate processing method and substrate processing apparatus used therein}
본 발명은, 기판처리방법 및 그에 이용되는 기판처리장치에 관한 것이다.
반도체 소자는, 기판 표면에 박막을 형성하는 증착공정, 기판 표면에 형성된 박막을 식각하는 식각공정 등의 반도체 공정을 통하여 제조된다.
특히 반도체 소자는, 회로패턴 등의 형성을 위하여 기판 표면에 금속 박막이 형성될 수 있으며, CVD, PVD 등 다양한 반도체 공정에 의하여 형성될 수 있다.
기판 표면에 금속 박막을 형성하는 증착공정은, 다양한 공정에 의하여 수행될 수 있으며, 특허문헌 1과 같이, 밀폐된 처리공간을 형성하는 공정챔버 내에서 정전척을 이루는 서셉터 상에 안착된 상태에서 금속 전구체를 포함하는 공정가스를 샤워헤드를 통하여 분사하여 수행될 수 있다.
한편 종래의 금속박막 증착공정의 수행에 있어서, 1회 이상의 증착공정 수행 후에는 기판이 외부로 반출된 상태에서 퍼지 등 유휴공정, 즉 아이들 공정(Idle Process)이 수행될 수 있다.
여기서 유휴공정의 수행시, 서셉터(기판지지대)의 상면이 노출된 상태에 놓이게 되며, 기판의 외부 반출 이후 샤워헤드의 가열상태, 공정챔버 내에의 공정가스의 잔류 등으로 인하여 서셉터의 상면, 기판 흡착면에 불순물이 증착될 수 있는 문제점이 있다.
그런데 서셉터의 상면에 불순물이 증착되면 후속되는 증착공정의 균일성을 훼손하거나 서셉터의 정전력을 감소시켜 기판에 대한 흡착력을 약화시켜 공정불량 또는 서셉터의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.
(특허문헌 1) KR10-2020-0021292 A
본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 박막증착공정 사이의 유휴공정 시, 기판지지대와 샤워헤드 사이에 커버웨이퍼를 위치시킨 후 퍼지가스를 분사함으로써 기판지지대의 상면에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있는 기판처리방법 및 이에 사용되는 기판처리장치를 제공하는 데 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 본 발명은, 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와, 공정챔버(100)에 설치되어 정전기력에 의해 기판(10)을 흡착 및 유지시킬 수 있도록 내부에 흡착 전극(121)을 구비하는 기판지지대(150)와, 기판지지대(150)의 상측에 설치되어 공정가스를 분사하는 샤워헤드(130)를 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법으로서, 기판지지대(150)에 기판(10)을 로딩하는 기판로딩단계(S11)와, 기판지지대(100)에 로딩된 기판(10)에 대하여 공정가스를 분사하여 박막을 형성하는 공정수행단계(S12)와, 공정수행단계(S12) 수행 후에 기판(10)을 언로딩하는 기판언로딩단계(S12)를 포함하는 증착단계(S10)와; 증착단계(S10)를 1회 이상 수행한 후, 새로운 증착단계(S10)의 수행 전에 커버웨이퍼(11)를 기판지지대(150)에 로딩하는 커버웨이퍼 로딩단계(S21)와, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)를 복개한 상태로 커버웨이퍼(11)에 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴퍼지단계(S22)와; 유휴퍼지단계(S22)의 수행 후에 커버웨이퍼(11)를 언로딩하는 커버웨이퍼 언로딩단계(23)를 포함하는 유휴단계(S20);를 포함하는 기판처리방법을 개시한다.
유휴퍼지단계(S22)는, 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)의 상면으로부터 미리 설정된 간극(D2)을 두고 배치되며 간극(D2)으로 퍼지가스공급공(124)을 통해 분사되는 제2퍼지가스를 커버웨이퍼(11)의 가장자리로 유동시키면서 수행될 수 있다.
간극(D2)은, 1mm ~ 40mm 인 것이 바람직하다.
유휴단계(S20)는, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 전에 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 제1퍼지단계(S211), 및 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후 및 유휴퍼지단계(S22) 전에 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지한 후 공정챔버(100)의 게이트(111)를 폐쇄하는 제2퍼지단계(S212) 중 적어도 어느 하나를 추가로 포함할 수 있다.
제1퍼지단계(S211) 및 제2퍼지단계(S212)는, 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)의 중앙부분에 형성된 퍼지가스공급공(124)으로부터 분사되는 제2퍼지가스를 그 가장자리로 유동시키면서 수행될 수 있다.
본 발명은 또한 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명에 따른 기판처리방법을 수행하기 위하여 사용되는 기판처리장치로서, 기판지지대(150)는, 그 상면과 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에 제2퍼지가스를 공급할 수 있도록, 중심부에 하나 이상의 퍼지가스공급공(124)이 상하로 관통하여 형성되고, 퍼지가스공급공(124)을 통해 공급되는 제2퍼지가스가 기판지지대(150)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 확산될 수 있도록 유도하는 제1그루브(230)가 기판지지대(150)의 상면에 오목한 유로 형상으로 패턴화되어 형성되며, 커버웨이퍼(11)는, 기판지지대(10)의 상면 및 커버웨이퍼(11)의 저면 사이에서의 제2퍼지가스의 확산이 원활하도록, 저면에 제1그루브(230)에 대응되는 제2그루브(260)가 형성될 수 있다.
기판지지대(150)는, 평면형상이 원을 이루며, 제1그루브(230)는, 기판지지대(150)의 중심영역에 원호형상 또는 링형상으로 형성되어 퍼지가스공급공(124)과 제1연결그루브(234)에 의하여 연결되는 제1중심그루브(231)와; 제1중심그루브(231)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 제1중심그루브(231)과 동심원으로 형성되는 하나 이상의 제2중심 그루브(232)와; 제2중심 그루브(232)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 형성되는 테두리 그루브(233)와; 기판지지대(150)의 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각 배치되어 제1중심그루브(231)와 제2중심그루브(232)를 연결하는 복수개의 제2연결 그루브(235)를 포함하며, 제2그루브(260)는, 제1중심그루브(231)에 대응하여 형성되는 제1중심유로부(261)와; 제2중심그루브(232)에 대응하여 형성되는 제2중심유로부(262)와; 테두리 그루브(233)에 대응하여 형성되는 테두리유로부(263)와; 제2연결그루브(235)에 대응되는 제2연결유로부(264)와; 제2중심유로부(262)와 테두리유로부(263)를 연결하며 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각배치되는 제3연결유로부(265)를 포함할 수 있다.
본 발명에 따른 기판처리방법과 이에 사용되는 기판처리장치는, 박막증착공정 사이의 유휴공정 시, 기판지지대와 샤워헤드 사이에 커버웨이퍼를 위치시킨 후 퍼지가스를 분사함으로써 기판지지대의 상면에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있는 이점이 있다.
특히 본 발명에 따른 기판처리방법과 이에 사용되는 기판처리장치는, 유휴공정, 즉 유휴단계에서 기판지지대의 상면에 불순물이 증착되는 것을 방지하여, 기판지지대의 수명을 연장하여 유지보수 비용을 절감할 수 있으며, 기판지지대의 정전력을 충분히 유지하여 기판지지대에 대한 기판의 디척킹(DE-Chucking) 현상을 방지하여 기판처리공정 불량을 방지할 수 있는 이점이 있다.
도 1은, 본 발명에 따른 기판처리방법을 보여주는 순서도이다.
도 2는, 도 1의 기판처리방법의 수행을 위한 기판처리장치로서 기판처리 대상인 기판이 기판지지대에 안착된 상태를 보여주는 단면도이다.
도 3은, 도 2의 기판처리장치로서 커버웨이퍼에 의하여 커버웨이퍼와 기판지지대가 이격된 상태를 보여주는 단면도이다
도 4는, 도 2의 기판처리장치의 일 실시예에 따른 기판지지대의 상면을 보여주는 평면도이다.
도 5는, 도 2의 기판처리장치에 사용되는 일 실시예에 따른 커버웨이퍼의 저면을 보여주는 저면도이다.
이하 본 발명에 따른 기판처리방법과 이에 사용되는 기판처리장치에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 설명한다.
먼저 본 발명에 따른 기판처리방법은, 밀폐된 처리공간을 형성하는 기판처리장치, 즉 기판처리모듈에 의하여 수행되는바, 본 발명에 따른 기판처리장치에 관하여 설명한다.
본 발명에 따른 기판처리장치는, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와, 공정챔버(100)에 설치되어 정전기력에 의해 기판(10)을 흡착 및 유지시킬 수 있도록 내부에 흡착 전극(121)을 구비하는 기판지지대(150)와, 기판지지대(150)의 상측에 설치되어 공정가스를 분사하는 샤워헤드(130)를 포함한다.
상기 공정챔버(100)는, 기판처리 수행을 위한 처리공간(S)을 형성하는 구성으로서, 다양한 구성이 가능하다.
일예로서, 상기 공정챔버(100)는, 서로 탈착가능하게 결합되어 처리공간(S)를 형성하는 챔버본체(110) 및 상부리드(120)를 포함할 수 있다.
그리고 상기 공정챔버(100)는, 기판(10)의 도입 및 배출을 위한 하나 이상의 게이트(111)가 형성될 수 있다.
상기 기판지지대(150)는, 공정챔버(100)에 설치되어 정전기력에 의해 기판(10)을 흡착 및 유지시킬 수 있도록 내부에 흡착 전극(121)을 구비하는 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
특히 상기 기판지지대(150)는, 도 4에서 Ⅰ-Ⅰ방향의 단면도로서, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 공정 수행시 정전력에 의하여 기판(10)을 흡착고정하도록 내부에 흡착전극(121)을 구비하여 구성될 수 있다.
상기 흡착전극(121)은, 기판 흡착을 위한 정전력을 발생시키는 구성으로서, DC전원이 인가되는 하나 이상의 금속층으로 구성될 수 있다.
한편 상기 기판지지대(150)는, 기판(10)의 도입 또는 배출을 위하여 복수의 리프트핀(121)들이 설치된다.
상기 리프트핀(121)들은, 기판지지대(150)에 설치되어 기판(10)의 도입 및 배출을 위하여 기판(10)을 지지하기 위한 구성으로서, 기판(10)의 지지방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
예를 들면 상기 리프트핀(121)은, 기판지지대(150)를 상하로 관통하도록 설치되고 기판지지대(150)가 하강할 때 공정챔버(100)의 저면 또는 별도로 설치된 지지부(미도시)에 의하여 지지됨으로써 도 3에 도시된 바와 같이, 기판지지대(150)로부터 상측으로 돌출될 수 있다.
한편 상기 기판지지대(130)는, 공정이 원활하게 수행될 수 있도록 소정의 온도를 유지하기 위한 히터(미도시)가 설치될 수 있다.
상기 히터는, 기판처리 수행을 위하여 기판의 가열을 요하는 경우 설치되는 구성으로서 다양한 패턴으로 설치될 수 있다.
한편 상기 기판지지대(130)는, 공정챔버(100)에 대하여 고정되거나, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 후술하는 샤워헤드(130)에 대하여 상하로 승강이동이 가능하도록 설치될 수 있다.
그리고 상기 기판지지대(150)는, 후술하는 증착공정(S10)의 수행시 테두리 영역에서의 박막증착을 방지하기 위하여 증착방지수단이 구비됨이 바람직하다.
상기 증착방지수단은, 후술하는 증착공정(S10)의 수행시 테두리 영역에서의 박막증착을 방지하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
예로서, 상기 증착방지수단은, 특허문헌 1에 개시된 바와 같이, 기판지지대(150)의 상면에 패턴화되어 형성된 오목한 유로로 구성될 수 있다.
구체적으로, 상기 증착방지수단은, 그 상면과 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에 제2퍼지가스를 공급할 수 있도록, 중심부에 하나 이상의 퍼지가스공급공(124)이 상하로 관통하여 형성되고, 퍼지가스공급공(124)을 통해 공급되는 제2퍼지가스가 기판지지대(150)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 확산될 수 있도록 유도하는 제1그루브(230)가 기판지지대(150)의 상면에 오목한 유로 형상으로 패턴화되어 형성되어 구성될 수 있다.
상기 하나 이상의 퍼지가스공급공(124)는, 기판지지대(150)의 상면과 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에 제2퍼지가스를 공급할 수 있도록, 중심부에 상하로 관통하여 형성되는 관통공으로서, 다양한 구성이 가능하다.
여기서 상기 제2퍼지가스는, 기판지지대(150)의 상면과 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에 공급되는 가스로서, 불활성기체가 사용됨이 바람직하며, Ar, N2, He 등이 사용될 수 있다.
상기 제1그루부(230)는, 퍼지가스공급공(124)을 통해 공급되는 제2퍼지가스가 기판지지대(150)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 확산될 수 있도록 유도하는 제1그루브(230)가 기판지지대(150)의 상면에 오목한 유로 형상으로 패턴화되어 형성되는 구성으로서 다양한 패턴으로 형성될 수 있다.
예로서, 상기 기판지지대(150)이 평면형상이 원을 이룰 때, 제1그루브(230)는, 도 4에 도시된 바와 같이, 기판지지대(150)의 중심영역에 원호형상 또는 링형상으로 형성되어 퍼지가스공급공(124)과 제1연결그루브(234)에 의하여 연결되는 제1중심그루브(231)와; 제1중심그루브(231)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 제1중심그루브(231)과 동심원으로 형성되는 하나 이상의 제2중심 그루브(232)와; 제2중심 그루브(232)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 형성되는 테두리 그루브(233)와; 기판지지대(150)의 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각 배치되어 제1중심그루브(231)와 제2중심그루브(232)를 연결하는 복수개의 제2연결 그루브(235)를 포함할 수 있다
상기 샤워헤드(130)는, 기판지지대(150)의 상측에 설치되어 공정가스를 분사하는 구성으로서, 가스분사 방식에 따라서 다양한 구성이 가능하다.
한편 상기 공정챔버(100)는, 처리공간(S) 내의 압력조절 및 배기를 위한 배기관(미도시) 등이 결합될 수 있다.
한편 앞서 설명한 본 발명에 따른 기판처리장치는, 반송로봇이 설치된 반송모듈 등과 결합되어 기판처리시스템을 구성할 수 있다.
즉, 본 발명에 따른 기판처리장치가 기판처리모듈로서 포함된 기판처리시스템은, 대기압 하의 외부에 대하여 기판(10)을 전달받거나 외부로 전달하는 로드락모듈과, 로드락모듈로부터 기판을 전달받아 기판을 처리하고 처리가 완료된 기판을 다시 로드락모듈로 전달하는 하나 이상의 기판처리모듈과, 로드락모듈 및 기판처리모듈이 결합되며 로드락모듈 및 기판처리모듈 사이에서 기판(10)을 전달하는 반송모듈을 포함할 수 있다.
상기 로드락 모듈은, 대기압 하의 외부에 대하여 기판(10)을 전달받거나 외부로 전달하기 위한 구성으로서 다양한 구성이 가능하다.
상기 로드락 모듈은, 기판도입을 위한 로드락 모듈, 기판배출을 위한 언로드락 모듈이 별도로 구성되거나, 풋프린트 및 생산성을 높이기 위해 로드락모듈 및 언로드락 모듈이 하나의 모듈로서 구성될 수 있다.
상기 반송모듈은, 로드락모듈 및 기판처리모듈이 결합되며 로드락모듈 및 기판처리모듈 사이에서 기판(10)을 전달하는 구성으로서, 기판(10)의 전달을 위한 반송로봇이 설치됨이 일반적이다.
상기 기판처리모듈은, 반송모듈에 결합되어 미리 설정된 기판처리공정을 수행하는 구성으로서, 앞서 설명한 구성을 가지는 등 다양한 구성이 가능하다.
이하 본 발명에 기판처리방법에 대하여 설명한다.
본 발명에 따른 기판처리 방법은, 도 1에 도시된 바와 같이, 기판지지대(150)에 기판(10)을 로딩하는 기판로딩단계(S11)와, 기판 지지대(150)에 로딩된 기판(10)에 대하여 공정가스를 분사하여 박막을 형성하는 공정수행단계(S12)와, 공정수행단계(S12) 수행 후에 기판(10)을 언로딩하는 기판언로딩단계(S12)를 포함하는 증착단계(S10)와; 증착단계(S10)를 1회 이상 수행한 후, 새로운 증착단계(S10)의 수행 전에 커버웨이퍼(11)를 기판지지대(150)에 로딩하는 커버웨이퍼 로딩단계(S21)와, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)를 복개한 상태로 커버웨이퍼(11)에 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴퍼지단계(S22)와, 유휴퍼지단계(S22)의 수행 후에 커버웨이퍼(11)를 언로딩하는 커버웨이퍼 언로딩단계(23)를 포함하는 유휴단계(S20)를 포함한다.
상기 증착단계(S10)는, 기판지지대(150)에 기판(10)을 로딩하는 기판로딩단계(S11)와, 기판 지지대(150)에 로딩된 기판(10)에 대하여 공정가스를 분사하여 박막을 형성하는 공정수행단계(S12)와, 공정수행단계(S12) 수행 후에 기판(10)을 언로딩하는 기판언로딩단계(S12)를 포함할 수 있다.
상기 기판로딩단계(S11)는, 기판지지대(150)에 기판(10)을 로딩하는 단계로서, 앞서 설명한 반송로봇에 의하여 공정챔버(100)의 기판 지지대(150)로 기판(10)을 전달받는 단계로서, 기판처리시스템의 구성 및 기판전달방식에 따라서 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
상기 공정수행단계(S12)는, 기판 지지대(150)에 로딩된 기판(10)에 대하여 공정가스를 분사하여 박막을 형성하는 단계로서, 공정종류 및 공정조건에 따라 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
특히 상기 상기 공정수행단계(S12)는, ALD, PEALD, PECVD 등 다양한 공정에 의하여 수행될 수 있다.
그리고 상기 상기 공정수행단계(S12)는, 기판(10)에 금속박막을 형성하도록 수행될 수 있으며, 금속전구체를 포함하는 공정가스를 분사함으로써 수행될 수 있다.
여기서 상기 금속박막은, Ti 또는 TiN을 포함하는 금속층을 이룰 수 있다.
상기 기판언로딩단계(S12)는, 공정수행단계(S12) 수행 후에 기판(10)을 언로딩하는 단계로서, 다양한 방볍에 의하여 수행될 수 있다.
상기 유휴단계(S20)는, 증착단계(S10)를 1회 이상 수행한 후 수행되는 단계로서, 새로운 증착단계(S10)의 수행 전에 커버웨이퍼(11)를 기판지지대(150)에 로딩하는 커버웨이퍼 로딩단계(S21)와, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)를 복개한 상태로 커버웨이퍼(11)에 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴퍼지단계(S22)와, 유휴퍼지단계(S22)의 수행 후에 커버웨이퍼(11)를 언로딩하는 커버웨이퍼 언로딩단계(23)를 포함할 수 있다.
상기 커버웨이퍼 로딩단계(S21)는, 커버웨이퍼(11)를 기판지지대(150)에 로딩하는 단계로서, 기판처리를 위한 기판의 로딩방식과 동일한 방식에 의하여 수행될 수 있다.
여기서 상기 커버웨이퍼(11)는, 다수의 기판이 상하로 적층된 캐비넷에 적재되어 있거나, 기판처리시스템 내 커버웨이퍼(11)가 임시로 적재되는 버퍼에서 인출되어 기판지지대(150)에 안착될 수 있다.
상기 커버웨이퍼 언로딩단계(S23)는, 유휴퍼지단계(S22)의 수행 후에 커버 웨이퍼(11)를 언로딩하는 단계로서, 기판처리를 위한 기판의 언로딩방식과 동일한 방식에 의하여 수행될 수 있다.
여기서 상기 커버웨이퍼(11)는, 기판지지대(150)로부터 인출되어 다수의 기판이 상하로 적층된 캐비넷에 적재거나, 기판처리시스템 내 커버웨이퍼(11)가 임시로 적재되는 버퍼에 적재되어 언로딩될 수 있다.
상기 유휴퍼지단계(S22)는, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)를 복개한 상태로 커버웨이퍼(11)에 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 단계로서, 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
특히 상기 유휴퍼지단계(S22)는, 기판지지대(150)가 커버웨이퍼(11)에 의하여 복개된 상태를 유지하여 샤워헤드(130)의 복사열이 기판지지대(150)에 미치는 것을 막고, 기판지지대(150) 및 커버웨이퍼(11) 사이에 제1퍼지가스를 분사하여 유동시킴으로써 공정챔버 내에의 공정가스의 잔류 등으로 인하여 기판지지대(150)의 상면, 즉 기판 흡착면에 불순물이 증착되는 것을 방지할 수 있다.
한편 상기 공정챔버 내에의 공정가스의 잔류 등으로 인하여 기판지지대(150)의 상면, 즉 기판 흡착면에 불순물이 증착되는 것을 효과적으로 방지하기 위하여, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 전에 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 제1퍼지단계(S211), 및 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후 및 유휴퍼지단계(S22) 전에 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지한 후 공정챔버(100)의 게이트(111)를 폐쇄하는 제2퍼지단계(S212) 중 적어도 어느 하나를 추가로 포함할 수 있다.
상기 제1퍼지단계(S211)는, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 전에 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 단계로서, 다양한 방법에 의하여 수행될 수 있다.
그리고 상기 제2퍼지단계(S212)는, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후 및 유휴퍼지단계(S22) 전에 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하고, 퍼지를 마친 후 공정챔버(100)의 게이트(111)를 폐쇄하여 수행될 수 있다.
한편 상기 유휴퍼지단계(S22)는, 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)를 복개한 상태로 커버웨이퍼(11)에 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하여 수행되며, 이때 커버웨이퍼(11)의 저면 및 기판지지대(150)의 상면 사이로 파티클이 유입되거나, 잔류 공정가스의 유입으로 기판지지대(150)의 상면이 오염될 수 있는 문제점이 있다.
이에 상기 유휴퍼지단계(S22)는, 커버웨이퍼(11)가 기판지지대(150)의 상면으로부터 미리 설정된 간극(D2)을 두고 배치되며 간극(D2)으로 제2퍼지가스를 커버웨이퍼(11)의 가장자리로 유동시키면서 수행됨이 바람직하다.
이때 상기 간극(D2)은, 커버웨이퍼(11)의 저면 및 기판지지대(150)의 상면 사이에 제2퍼지가스가 유동될 수 있도록 형성되는 간격으로서, 1mm ~ 40mm 사이인 것이 바람직하다.
상기 간극(D2)이 1mm보다 작은 경우, 커버웨이퍼(11)의 저면 및 기판지지대(150)의 상면 사이에서 퍼지가스공급공(124)으로부터 분사된 제2퍼지가스의 유동을 방해하여 커버웨이퍼(11)를 지지하는 리프트핀(121)으로부터 커버웨이퍼(11)가 이탈될 수 있다.
그리고 상기 간극(D2)이 40mm보다 큰 경우, 커버웨이퍼(11)의 저면 및 기판지지대(150)의 상면 사이에의 제2퍼지가스의 유동효과가 감소되며, 샤워헤드(130)와의 간격이 감소하여 샤워헤드(130)에 잔존하는 열이 커버웨이퍼(11) 및 기판지지대(150)로 전달되고 전달된 열에 의하여 커버웨이퍼(11) 및 기판지지대(150)를 열화시키거나 고열에 의하여 기판지지대(150)가 오염될 수 있는 문제점이 있다.
한편 상기 샤워헤드(130)의 저면과 커버웨이퍼(11)의 상면 사이의 간격(D1)은, 샤워헤드(130)에 잔존하는 열이 커버웨이퍼(11) 및 기판지지대(150)로 전달되는 것을 방지하기 위하여, 적어도 50mm 이상을 이루는 것이 바람직하다.
한편, 상기 제2퍼지가스는, 공정수행단계(S12)의 수행시 분사되는 제2퍼지가스와 동일하거나 유사한 가스가 사용될 수 있으며, 기판지지대(150)의 상면과 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에 공급되는 가스로서, 불활성기체가 사용됨이 바람직하며, Ar, N2, He 등이 사용될 수 있다.
그리고 상기 제1퍼지가스 및 제2퍼지가스의 분사량과 관련하여, 상기 샤워헤드(130)로부터 분사되는 제1퍼지가스는, Ar가스로서 1000sccm의 유량으로 공급될 수 있으며, 기판지지대(150)의 퍼지가스공급공(124)로부터 분출되는 제2퍼지가스는 Ar가스로서 약 50sccm의 유량으로 공급될 수 있다.
또한 상기 제1퍼지단계(S211) 및 제2퍼지단계(S212)에서, 샤워헤드(130)를 통하여 분사되는 제1퍼지가스는 Ar가스로서 1000sccm 이상의 유량으로 약 10초간 분사될 수 있다.
또한 제1퍼지단계(S211) 및 제2퍼지단계(S212)에서, 퍼지가스공급공(124)으로부터 분출되는 제2퍼지가스는 Ar가스로서 약 50sccm의 유량으로 약 10초간 분사될 수 있다.
한편 상기 유휴퍼지단계(S22)의 수행시 제2퍼지가스에 의한 퍼지효과를 높이기 위하여, 기판지지대(150)가 앞서 설명한 제1그루브(230)가 형성될 때, 커버웨이퍼(11)는, 또한 퍼지가스공급공(124)을 통해 분사되어 기판지지대(150)의 상면과 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에서 유동하는 퍼지가스의 흐름을 효과적으로 제어할 수 있도록, 기판지지대(150)의 상면에 형성된 제1그루브(230)에 대응되어 커버웨이퍼(11)의 저면에 제2그루브(260)가 형성됨이 바람직하다.
상기 제2그루브(260)는, 유휴퍼지단계(S22)의 수행시 제2퍼지가스에 의한 퍼지효과를 높이기 위하여, 제2그루브(260)에 대응되어 형성되는 요홈으로서, 제2그루브(260)의 요홈 패턴에 대응되는 패턴으로 형성될 수 있다.
예로서, 상기 제2그루브(260)는, 제1그루브(230)가 도 4에 도시된 바와 같은 패턴으로 형성될 때, 도 5에 도시된 바와 같이, 제1중심그루브(231)에 대응하여 형성되는 제1중심유로부(261)와; 제2중심그루브(232)에 대응하여 형성되는 제2중심유로부(262)와; 테두리 그루브(233)에 대응하여 형성되는 테두리유로부(263)와; 제2연결그루브(235)에 대응되는 제2연결유로부(264)와; 제2중심유로부(262)와 테두리유로부(263)를 연결하며 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각배치되는 제3연결유로부(265)를 포함할 수 있다.
구체적으로, 상기 제1중심유로부(261)는, 제1중심그루브(231)에 대응하여 형성되는 구성으로서, 커버웨이퍼(11)의 중심영역에 원호형상 또는 링형상으로 형성되며, 상기 제2중심유로부(262)는, 제2중심그루브(232)에 대응하여 형성되는 구성으로서, 기 제1중심유로부(261)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 제1중심유로부(261)와 동심원으로 형성되고, 상기 테두리유로부(263)는, 테두리 그루브(233)에 대응하여 형성되는 구성으로서, 제2중심유로부(262)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 형성되고, 상기 제2연결유로부(264)는 상기 제2연결그루브(235)에 대응되는 구성으로서, 테두리유로부(263)와 커버웨이퍼(11)의 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각배치되어 제1중심유로부(261)와 제2중심유로부(262)를 연결하며, 상기 제3연결유로부(265)는, 제2중심유로부(262)와 테두리유로부(263)를 연결하며 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각배치되는 구성으로서, 제2중심유로부(262)와 테두리유로부(263)를 연결하며 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각배치될 수 있다.
한편, 로드락모듈, 반송모듈 또는 버퍼챔버 등에 커버웨이퍼(11)가 로딩되는 경우, 웨이퍼를 승하강시키는 리프트핀의 지지포인트와 웨이퍼의 저면이 점접촉하여 웨이퍼 컨택트 포인트가 생길 수 있다.
이에 따라, 웨이퍼 저면에 그루브를 형성하는 경우, 웨이퍼 컨택트 포인트와 그루브간 간섭이 발생할수 있으므로, 상기와 같이 간섭될 수 있는 부분은 제외하고 그루브를 형성함이 바람직하다.
일예로서, 도 5에 도시된 바와 같이, 테두리유로부(263)를 복수개의 원호형상의 그루브로 형성하여 원호형상의 그루브가 인접하지 않는 부분을 포함함으로서 웨이퍼 컨택트 포인트와 테두리유로부(263)간의 간섭이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
한편 퍼지가스공급공(124)으로부터 분사되는 제2퍼지가스는 제1그루브(230) 및 제2그루브(260) 구조로 인하여 방사상으로 균일하게 확산되도록 유도될 수 있으며, 기판지지대(150) 상면의 제1그루브(230)는 그 횡단면의 폭(W)이 2mm 내지 4mm,높이(H)가 50㎛ 내지 100㎛ 및 커버웨이퍼(11) 저면의 제2그루브(260)는 폭(W)이 3mm, 높이(H) 0.5mm로 형성됨이 바람직할 수 있다.
이상은 본 발명에 의해 구현될 수 있는 바람직한 실시예의 일부에 관하여 설명한 것에 불과하므로, 주지된 바와 같이 본 발명의 범위는 위의 실시예에 한정되어 해석되어서는 안 될 것이며, 위에서 설명된 본 발명의 기술적 사상과 그 근본을 함께하는 기술적 사상은 모두 본 발명의 범위에 포함된다고 할 것이다.
10 : 기판 11 : 커버웨이퍼
100 : 공정챔버 110 : 챔버 본체
120 : 상부리드 121 : 흡착전극
124 : 퍼지가스공급공 130 : 샤워헤드
150 : 기판지지대 230 : 제1그루브
260 : 제2그루브

Claims (7)

  1. 처리공간(S)을 형성하는 공정챔버(100)와, 상기 공정챔버(100)에 설치되어 정전기력에 의해 기판(10)을 흡착 및 유지시킬 수 있도록 내부에 흡착 전극(121)을 구비하는 기판지지대(150)와, 상기 기판지지대(150)의 상측에 설치되어 공정가스를 분사하는 샤워헤드(130)를 포함하는 기판처리장치를 이용한 기판처리방법으로서,
    상기 기판지지대(150)에 기판(10)을 로딩하는 기판로딩단계(S11)와, 상기 기판지지대(100)에 로딩된 기판(10)에 대하여 공정가스를 분사하여 박막을 형성하는 공정수행단계(S12)와, 상기 공정수행단계(S12) 수행 후에 기판(10)을 언로딩하는 기판언로딩단계(S12)를 포함하는 증착단계(S10)와;
    상기 증착단계(S10)를 1회 이상 수행한 후, 새로운 증착단계(S10)의 수행 전에 커버웨이퍼(11)를 상기 기판지지대(150)에 로딩하는 커버웨이퍼 로딩단계(S21)와, 상기 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후에 상기 커버웨이퍼(11)가 상기 기판지지대(150)를 복개한 상태로 상기 커버웨이퍼(11)에 상기 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 유휴퍼지단계(S22)와; 상기 유휴퍼지단계(S22)의 수행 후에 커버웨이퍼(11)를 언로딩하는 커버웨이퍼 언로딩단계(23)를 포함하는 유휴단계(S20);를 포함하는 기판처리방법.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 유휴퍼지단계(S22)는,
    상기 커버웨이퍼(11)가 상기 기판지지대(150)의 상면으로부터 미리 설정된 간극(D2)을 두고 배치되며, 상기 간극(D2)으로 퍼지가스공급공(124)을 통해 분사되는 제2퍼지가스를 상기 커버웨이퍼(11)의 가장자리로 유동시키면서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 간극(D2)은, 1mm ~ 40mm 인 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 유휴단계(S20)는,
    상기 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 전에 상기 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 상기 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지하는 제1퍼지단계(S211), 및
    상기 커버웨이퍼 로딩단계(S21) 후 및 상기 유휴퍼지단계(S22) 전에 상기 공정챔버(100)의 게이트(111)를 개방한 상태에서 수행되며, 상기 샤워헤드(130)를 통하여 제1퍼지가스를 분사하여 퍼지한 후 상기 공정챔버(100)의 게이트(111)를 폐쇄하는 제2퍼지단계(S212) 중 적어도 어느 하나를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  5. 청구항 4에 있어서,
    상기 제1퍼지단계(S211) 및 상기 제2퍼지단계(S212)는,
    상기 커버웨이퍼(11)가 상기 기판지지대(150)의 중앙부분에 형성된 퍼지가스공급공(124)으로부터 분사되는 제2퍼지가스를 그 가장자리로 유동시키면서 수행되는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  6. 청구항 1 내지 5 중 어느 한 항에 따른 기판처리방법을 수행하기 위하여 사용되는 기판처리장치로서,
    상기 기판지지대(150)는,
    그 상면과 상기 커버웨이퍼(11)의 하면 사이에 제2퍼지가스를 공급할 수 있도록, 중심부에 하나 이상의 퍼지가스공급공(124)이 상하로 관통하여 형성되고,
    상기 퍼지가스공급공(124)을 통해 공급되는 상기 제2퍼지가스가 상기 기판지지대(150)의 중심 영역에서 가장자리 영역으로 확산될 수 있도록 유도하는 제1그루브(230)가 상기 기판지지대(150)의 상면에 오목한 유로 형상으로 패턴화되어 형성되며,
    상기 커버웨이퍼(11)는, 상기 기판지지대(10)의 상면 및 상기 커버웨이퍼(11)의 저면 사이에서의 제2퍼지가스의 확산이 원활하도록, 저면에 상기 제1그루브(230)에 대응되는 제2그루브(260)가 형성된 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 기판지지대(150)는, 평면형상이 원을 이루며,
    상기 제1그루브(230)는,
    상기 기판지지대(150)의 상면의 중심영역에 원호형상 또는 링형상으로 형성되어 상기 퍼지가스공급공(124)과 제1연결그루브(234)에 의하여 연결되는 제1중심그루브(231)와;
    상기 제1중심그루브(231)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 상기 제1중심그루브(231)과 동심원으로 형성되는 하나 이상의 제2중심 그루브(232)와;
    상기 제2중심 그루브(232)를 둘러싸는 원호형상 또는 링형상으로 형성되는 테두리 그루브(233)와;
    상기 기판지지대(150)의 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각 배치되어 상기 제1중심그루브(231)와 상기 제2중심그루브(232)를 연결하는 복수개의 제2연결 그루브(235)를 포함하며,
    상기 제2그루브(260)는,
    상기 제1중심그루브(231)에 대응하여 형성되는 제1중심유로부(261)와;
    상기 제2중심그루브(232)에 대응하여 형성되는 제2중심유로부(262)와;
    상기 테두리 그루브(233)에 대응하여 형성되는 테두리유로부(263)와;
    상기 제2연결그루브(235)에 대응되는 제2연결유로부(264)와;
    상기 제2중심유로부(262)와 상기 테두리유로부(263)를 연결하며 중심영역을 기준으로 방사상으로 등각배치되는 제3연결유로부(265)를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
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