KR20230056077A - 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로 웨이퍼의 가공 공정이 수행되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내로 웨이퍼를 이송되는 웨이퍼가 로딩되며 대기 상태와 진공 상태로 전환되는 로드락 챔버, 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하는 로드락 라디칼 공급부를 포함하여 로드락 챔버 내에서 언로딩 시 라디칼을 공급하여 박막 표면처리를 진행할 수 있어 공정 시간을 단축시키고, 생산성을 증대시키고, 로드락 챔버 내에서 로딩 시 기판의 로딩 시 수소 라디컬을 공급하여 웨이퍼의 공정 전 즉, 웨이퍼의 증착 전 웨이퍼의 표면 처리로 계면 특성을 개선하여 기판의 증착 공정에 대한 품질을 향상시킬 수 있다.

Description

기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법{APPARATUS FOR PROCESSING OF WAFER AND METHOD FOR PROCESSING OF WAFER USING THE SAME}
본 발명은 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 것으로 더 상세하게는 프로세스 모듈로 기판을 이송하기 위한 로드락 내에 라디칼을 공급하여 박막 표면처리를 진행할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법에 관한 발명이다.
일반적으로, 반도체 제조 설비에서 기판 처리 장치는 진공상태로 공정이 수행되는 프로세스 챔버 외에 이 프로세스 챔버와 인접하여 설치된 기타 챔버를 구비하고 있다.
즉, 기판 처리 장치는 웨이퍼를 보관하는 풉(FOUP / Front Opening Unified Pod), 기판의 가공 공정이 수행되는 공정 챔버, 가공을 위한 웨이퍼를 로드 또는 언로드하며 대기 상태와 진공 상태로 전환되는 로드락 챔버, 풉과 로드락 챔버의 사이에 위치되어 웨이퍼를 대기 상태에서 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module), 공정 챔버와 로드락 챔버 사이에 설치되어 웨이퍼를 진공 상태에서 이송시키는 이송시키는 트랜스퍼 챔버로 되어 있다.
한편, 기판 처리 장치는 저온 ALD TiN 공정을 진행하면 박막내에 존재하는 Cl성분에 의해 전기적 특성이 열화되고, 이를 개선하기 위해 지속적으로 공정온도를 높이는 방향으로 개발되어 왔다.
그러나, 기판 처리 장치는 하지막의 영향으로 온도 제약이 발생하고, ALD TiN 박막의 전기적 특성을 개선하기 위해 공정챔버 내에서 플라즈마 처리를 하는 방식을 적용하였다.
이는 공정시간이 길어져 생산성 감소로 이어지고, 공정이 복잡해지 문제가 있었다.
한국특허공개 제2011-0072354호 "기판처리시스템 및 그에 사용되는 세정모듈"(2011.06.29.공개)
본 발명의 목적은 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 박막 표면처리를 진행할 수 있는 기판 처리 장치 및 이를 이용한 기판 처리 방법을 제공하는 데 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예는 웨이퍼의 가공 공정이 수행되는 공정 챔버, 상기 공정 챔버 내로 웨이퍼를 이송되는 웨이퍼가 로딩되며 대기 상태와 진공 상태로 전환되는 로드락 챔버, 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하는 로드락 라디칼 공급부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예는 상기 로드락 챔버 내로 로딩되는 웨이퍼를 보관하는 풉(FOUP / Front Opening Unified Pod), 상기 풉과 상기 로드락 챔버의 사이에 위치되어 웨이퍼를 대기 상태에서 상기 로드락 챔버로 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module) 및 상기 공정 챔버와 상기 로드락 챔버 사이에 설치되어 웨이퍼를 진공 상태에서 상기 공정 챔버로 이송시키는 이송시키는 트랜스퍼 챔버를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 로드락 챔버 내로 라디칼을 공급하는 라디칼 공급라인부 및 수소를 포함한 가스로 라디칼을 생성하여 상기 라디칼 공급라인부로 공급하는 라디칼 생성부를 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 라디칼 생성부는 리모트 플라즈마(Remote Plasma) 발생장치, 마이크로웨이브 플라즈마Microwave Plasma) 장치, 다이렉트 플라즈마(Direct Plasma) 장치 중 어느 하나를 이용하여 라디칼을 생성할 수 있다.
본 발명에서 상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 라디칼 공급 라인부에 위치되어 상기 라디칼 공급 라인부의 유로를 개폐하는 라디칼공급량 제어밸브를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 라디칼 공급 라인부에 장착되는 펌프부를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 로드락 챔버의 내부로 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면에 생성된 막 내의 Cl 성분을 제거할 수 있다.
본 발명에서 상기 공정 챔버는 TiCl4의 제1반응 가스를 챔버 내로 공급하는 제1가스 공급부, NH3의 제2반응 가스를 챔버 내로 공급하는 제2가스 공급부를 포함하여 웨이퍼 상에 TiN 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 증착할 수 있다.
본 발명에서 상기 로드락 라디칼 공급부는 풉으로부터 웨이퍼가 상기 로드락 챔버 내에 로딩되면 상기 로드락 챔버의 내부에 라디칼을 공급하여 공정 처리 전 웨이퍼의 표면을 처리할 수 있다.
본 발명에서 상기 로드락 챔버는 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되는 제1웨이퍼 받침부와 공정 처리 후 웨이퍼가 안착되는 제2웨이퍼 받침부가 내부에 구비되고, 상기 제1웨이퍼 받침부에 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되고, 상기 제2웨이퍼 받침부에 공정 처리 후 웨이퍼가 안착된 상태에서 상기 로드락 라디칼 공급부를 통해 내부에 라디칼이 공급되면서 공정 처리된 웨이퍼의 표면 처리와 공정 처리 전 웨이퍼의 표면 처리를 동시에 수행할 수 있다.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 일 실시예는 로드락 챔버 내 웨이퍼를 공정 챔버의 내부로 이송하는 웨이퍼 이송단계, 상기 공정 챔버 내에서 웨이퍼에 박막을 증착하여 생성하는 공정 처리단계, 상기 공정 처리단계 후 박막이 증착된 웨이퍼를 로드락 챔버로 이송하는 웨이퍼 제1반송단계, 상기 웨이퍼 제1반송단계로 상기 로드락 챔버 내로 웨이퍼가 이송된 후 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면을 처리하는 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서 상기 웨이퍼 표면 처리단계는 상기 웨이퍼 제1반송단계 후 상기 로드락 챔버 내에 라디칼 가스 또는 라디칼과 질소의 혼합 가스를 공급하여 대기압까지 배기 과정과 냉각 과정을 수행할 수 있다.
본 발명에서 상기 웨이퍼 표면 처리단계는 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 박막 내에 잔류되는 Cl 성분을 제거하는 표면 처리를 수행할 수 있다.
본 발명에서 상기 공정 처리단계는 웨이퍼 상에 TiN 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 증착할 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법의 일 실시예는 풉 내의 웨이퍼를 상기 로드락 챔버 내에 로딩하는 웨이퍼 로딩단계를 더 포함하며, 상기 웨이퍼 로딩단계 후 웨이퍼 이송단계 이전에 로드락 챔버 내에서 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면 처리를 하는 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명에서 상기 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계는 웨이퍼의 박막 증착 전에 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면을 산화처리하거나 산소(Oxygen)를 제거할 수 있다.
본 발명에서 상기 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계와 상기 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계는 상기 로드락 챔버 내에서 동시에 수행될 수 있다.
본 발명은 로드락 챔버 내에서 언로딩 시 라디칼을 공급하여 박막 표면처리를 진행할 수 있어 공정 시간을 단축시키고, 생산성을 증대시키는 효과가 있다.
본 발명은 로드락 챔버 내에서 로딩 시 기판의 로딩 시 수소 라디컬을 공급하여 웨이퍼의 공정 전 즉, 웨이퍼의 증착 전 웨이퍼의 표면 처리로 계면 특성을 개선하고, 표면 산화 처리 또는 산소 제거가 가능하여 기판의 증착 공정에 대한 품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예를 도시한 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 일 실시예를 도시한 순서도.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서 로드락 챔버 내에서 라디칼 공급을 통해 Cl 성분을 제거하는 상태를 예시한 모식도.
이하, 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다. 본 발명의 상세한 설명에 앞서, 이하에서 설명되는 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니된다. 따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예를 예시한 개략도이고, 도 1을 참고하여 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.
도 1을 참고하면 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예는 웨이퍼의 가공 공정이 수행되는 공정 챔버(200), 상기 공정 챔버(200) 내로 웨이퍼를 이송되는 웨이퍼가 로딩되며 대기 상태와 진공 상태로 전환되는 로드락 챔버(300), 상기 로드락 챔버(300) 내에 라디칼을 공급하는 로드락 라디칼 공급부(600)를 포함한다.
그리고, 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예는 로드락 챔버(300) 내로 로딩되는 웨이퍼를 보관하는 풉(FOUP / Front Opening Unified Pod)(100), 풉(100)과 로드락 챔버(300)의 사이에 위치되어 웨이퍼를 대기 상태에서 로드락 챔버(300)로 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module)(400), 공정 챔버(200)와 로드락 챔버(300) 사이에 설치되어 웨이퍼를 진공 상태에서 공정 챔버(200)로 이송시키는 이송시키는 트랜스퍼 챔버를 더 포함한다.
공정 챔버(200)는 내부에 로딩된 웨이퍼 상에 금속 박막을 증착시키는 증착 챔버인 것을 일 예로 한다.
공정 챔버(200)는 내부에 기판이 안착되는 서셉터부, 서셉터부의 상부로 반응가스를 분사하는 샤워 헤드가 위치되며, 내부로 반응가스를 공급하는 반응가스 공급부를 포함한다.
공정 챔버(200)는 TiCl4의 제1반응 가스를 챔버 내로 공급하는 제1가스 공급부, NH3의 제2반응 가스를 챔버 내로 공급하는 제2가스 공급부를 포함하여 웨이퍼 상에 TiN 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 증착하는 기판 처리장치인 것을 일 예로 한다.
ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 실리콘 기판 등 반도체용 기판 상에 금속 박막을 증착시키는 것은 공지의 기술로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다
한편, 로드락 챔버(300)는 EFEM(Equipment Front End Module)(400)과 트랜스퍼 챔버의 사이에 위치되고, 대기 상태에서 EFEM(Equipment Front End Module)(400)으로부터 풉(100)에 보관된 웨이퍼를 전달받아 진공 상태에서 트랜스퍼 챔버를 통해 공정 챔버(200)로 웨이퍼를 이송할 수 있게 한다.
EFEM(Equipment Front End Module)(400)는 국부청정 시스템을 이용하여 웨이퍼 이송 시 이물오염을 최소화하며 로드포트, ATM 로봇, 정렬기기(aligner)를 포함한 공지의 구조로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
EFEM(Equipment Front End Module)(400)는 웨이퍼의 로딩 및 언로딩의 이송을 자동으로 진행하는 장비로 헤파필터를 이용한 청정 시스템에서 풉(100)에 보관된 웨이퍼를 로드락 챔버(300) 내로 이송시킨다.
EFEM(Equipment Front End Module)(400)는 웨이퍼를 로드락 챔버(300) 내로 로딩 또는 로드락 챔버(300) 내의 웨이퍼를 언로딩시켜 풉(100)의 내부로 다시 이송시킬 수 있다.
로드락 챔버(300) 내에 로딩된 웨이퍼는 트랜스퍼 챔버를 통해 공정 챔버(200)의 내부로 이송된다.
트랜스퍼 챔버는 진공 펌프와 연결되어 내부가 진공 상태로 유지되고, 진공 상태에서 로드락 챔버(300) 내에 로딩된 웨이퍼를 공정 챔버(200) 내로 이송한다.
트랜스퍼 챔버는 내부에 이송 로봇이 구비되어 진공 상태에서 이송 로봇으로 로드락 챔버(300) 내 웨이퍼를 공정 챔버(200)의 내부로 이송한다.
트랜스퍼 챔버는 웨이퍼를 이송시키는 이송 로봇을 포함하여 진공 상태에서 웨이퍼를 로드락 챔버(300)에서 공정 챔버(200)로 이송하거나, 공정 챔버(200) 내 웨이퍼를 로드락 챔버(300)로 이송하는 공지의 구조로 다양하게 변형되어 실시될 수 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
즉, 로드락 챔버(300)는 EFEM(Equipment Front End Module)(400)를 통해 내부에 웨이퍼가 이송되는 경우 대기 상태에서 웨이퍼를 전달받고, 대기 상태에서 전달받은 웨이퍼를 공정 챔버(200)의 내부로 이송할 경우에 진공 상태로 전환되어 트랜스퍼 챔버(500)를 통해 공정 챔버(200) 내부로 진공 상태에서 웨이퍼를 이송할 수 있게 한다.
로드락 챔버(300)는 진공 펌프와 연결되어 내부 상태를 대기 상태와 진공 상태로전환할 수 있다.
더 상세하게 로드락 챔버(300)는 EFEM(Equipment Front End Module)(400)로 풉(100)의 웨이퍼를 전달받는 경우 또는 공정 처리된 웨이퍼를 EFEM(Equipment Front End Module)(400)로 다시 풉(100)의 내부로 전달하는 경우 대기 상태로 유지되고, 트랜스퍼 챔버 내 이송 로봇으로 웨이퍼를 공정 챔버(200)의 내부로 전달하는 경우 또는 공정 챔버(200)에서 공정 처리된 웨이퍼를 트랜스퍼 챔버 내 이송 로봇으로 전달받는 경우 진공 상태로 전환되는 공간이다.
로드락 챔버(300)는 2개의 웨이퍼 받침부를 구비하여 1개의 웨이퍼 받침부를 통해 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되고, 다른 하나의 웨이퍼 받침부를 통해 공정 처리된 웨이퍼가 안착될 수 있다.
본 발명에 따른 기판 처리 장치의 일 실시예는 로드락 챔버(300) 내에 라디칼을 공급하는 로드락 라디칼 공급부(600)를 포함한다.
로드락 라디칼 공급부(600)은 수소 라디칼을 공급하며 통상적으로 라디칼은 수소를 포함하고 있는 바 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
로드락 라디칼 공급부(600)는 로드락 챔버(300) 내로 라디칼을 공급하는 라디칼 공급라인부(610), 라디칼 공급라인부(610)를 통해 공급되는 라디칼을 수소를 포함한 가스를 이용하여 생성하는 라디칼 생성부(620)를 포함한다.
라디칼 생성부(620)는 리모트 플라즈마(Remote Plasma) 발생장치, 마이크로웨이브 플라즈마Microwave Plasma) 장치, 다이렉트 플라즈마(Direct Plasma) 장치 중 어느 하나를 이용하여 수소를 포함한 가스로 라디칼을 생성한다.
수소를 포함한 가스로 수소 가스와 암모니아 가스 등이 있고, 이외에도 라디칼을 생성할 수 있는 공지의 가스로 다양하게 실시될 수 있음을 밝혀둔다.
리모트 플라즈마(Remote Plasma) 발생장치, 마이크로웨이브 플라즈마Microwave Plasma) 장치는 자체에서 플라즈마를 발생시켜 라디칼을 생성하고, 생성된 라디칼을 라디칼 공급 라인부를 통해 로드락 챔버(300) 내로 공급할 수 있어 로드락 챔버(300)의 구조 변경을 최소화할 수 있다.
다이렉트 플라즈마(Direct Plasma) 장치는 수소를 공급하고 플라즈마를 방전시켜 직접 라디칼을 생성하는 방식이다.
또한, 로드락 라디칼 공급부(600)는 라디칼 공급 라인부에 위치되어 라디칼 공급 라인부의 유로를 개폐하는 라디칼공급량 제어밸브(630)를 더 포함할 수 있다.
또한, 로드락 라디칼 공급부(600)는 라디칼 공급 라인부에 장착되는 펌프부(640)를 더 포함할 수 있다.
로드락 라디칼 공급부(600)는 라디칼공급량 제어밸브(630)와 펌프부(640)의 작동을 제어하여 라디칼의 공급 압력을 조절할 수 있고, 이에 따라 라디칼의 공급량을 조절할 수 있다.
로드락 라디칼 공급부(600)는 라디칼 생성부(620) 즉, 리모트 플라즈마(Remote Plasma) 발생장치, 마이크로웨이브 플라즈마Microwave Plasma) 장치, 다이렉트 플라즈마(Direct Plasma) 장치 중 어느 하나로 수소 라디칼을 생성하고, 생성된 수소 라디칼을 라디칼 공급라인부(610)를 통해 로드락 챔버(300) 내로 공급한다.
로드락 라디칼 공급부(600)는 로드락 챔버(300) 내에 라디칼을 공급하여 로드락 챔버(300) 내에 위치된 웨이퍼의 표면 처리를 통해 웨이퍼의 박막 품질을 개선하고, 공정 후 별도의 표면 처리 공정을 단순화하여 생산성을 증대시킬 수 있다.
웨이퍼의 박막 서 공정 처리된 즉, 공정 챔버(200)에서 박막이 생성된 웨이퍼가 풉(100)의 내부로 반송되기 위해 로드락 챔버(300)의 내부로 이송되면 로드락 라디칼 공급부(600)는 로드락 챔버(300)의 내부로 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면에 생성된 막 내의 Cl 성분을 제거하여 막질을 개선한다.
또한, 로드락 라디칼 공급부(600)는 공정 챔버(200)에 웨이퍼가 로딩되기 전 즉, 풉(100)으로부터 웨이퍼가 로드락 챔버(300) 내에 로딩되면 내부에 라디칼을 공급하여 공정 처리 전 웨이퍼의 표면을 처리하여 계면 특성을 개선할 수 있고, 더 상세하게 표면 산화처리 또는 산소를 제거하여 계면 특성을 개선할 수 있다.
로드락 챔버(300)는 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되는 제1웨이퍼 받침부(310)와 공정 처리 후 웨이퍼가 안착되는 제2웨이퍼 받침부(320)가 내부에 구비되고, 제1웨이퍼 받침부(310)에 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되고, 제2웨이퍼 받침부(320)에 공정 처리 후 웨이퍼가 안착된 상태에서 로드락 라디칼 공급부(600)를 통해 내부에 라디칼이 공급되면서 공정 처리된 웨이퍼의 표면에서 Cl 성분을 제거하는 표면 처리와 공정 처리 전 웨이퍼의 표면에서 산소를 제거하거나 산화처리하여 계면 특성을 개선하는 표면 처리를 동시에 수행할 수 있다.
한편, 도 2는 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 예시한 순서도이고, 도 1 및 도 2를 참고하여 본 발명에 따른 기판 처리 방법의 일 실시예를 하기에서 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법의 일 실시예는 로드락 챔버(300) 내 웨이퍼를 공정 챔버(200)의 내부로 이송하는 웨이퍼 이송단계(S300), 로딩된 웨이퍼에 박막을 증착하여 생성하는 공정 처리단계(S400), 공정 처리단계(S400) 후 박막이 증착된 웨이퍼를 로드락 챔버(300)로 이송하는 웨이퍼 제1반송단계(S500), 웨이퍼 제1반송단계(S500)로 로드락 챔버(300) 내로 웨이퍼가 이송된 후 로드락 챔버(300) 내에 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면을 처리하는 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계(S600)를 포함한다.
웨이퍼 이송단계(S300)와 웨이퍼 제1반송단계(S500)는 로드락 챔버(300)와 공정 챔버(200)의 사이에 위치된 트랜스퍼 챔버에 의해 진공상태에서 이루어지며, 트랜스퍼 챔버는 내부에 웨이퍼를 로드락 챔버(300)와 공정 챔버(200) 사이에서 이송시킬 수 있는 이송 로봇이 위치된다.
이송 로봇을 포함한 트랜스퍼 챔버는 반도체 제조 설비에서 공지된 트랜스퍼 모듈(TM) 구조로 다양하게 변형되어 실시될 수 있으므로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
본 발명에 따른 기판 처리 방법은 풉(100) 내의 웨이퍼를 로드락 챔버(300) 내에 EFEM(Equipment Front End Module)(400)을 이용하여 로딩하는 웨이퍼 로딩단계(S100)를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 웨이퍼 표면 처리단계 후 로드락 챔버(300) 내의 웨이퍼를 EFEM(Equipment Front End Module)(400)을 이용하여 풉(100)의 내부로 언로딩하는 웨이퍼 제2반송단계(S700)를 더 포함할 수 있다.
EFEM(Equipment Front End Module)(400)는 반도체 제조 설비에서 공지된 구조로 다양하게 변형되어 실시될 수 있으므로 더 상세한 설명은 생략함을 밝혀둔다.
공정 처리단계(S400)는 웨이퍼 상에 TiN 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 증착하는 것을 일 예로 한다.
그리고, 웨이퍼 표면 처리단계는 로드락 챔버(300) 내에 라디칼을 공급하여 박막 내에 잔류되는 Cl 성분을 제거하는 표면 처리를 수행하는 것을 일 예로 한다.
도 3은 본 발명에 따른 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에서 로드락 챔버(300) 내에서 라디칼 공급을 통해 Cl 성분을 제거하는 상태를 예시한 모식도이고, 도 3을 참고하면 로드락 챔버(300) 내에 라디칼이 공급되면 하기의 반응식으로 박막의 Cl 성분이 제거될 수 있다.
[TiN 공정 반응식]
TiCl4 + NH3 → TiN(s) + HCl(g)
웨이퍼 표면 처리단계는 웨이퍼 제1반송단계(S500) 후 로드락 챔버(300) 내에 라디칼 가스 또는 라디칼과 질소의 혼합 가스를 공급하여 대기압까지 배기 과정과 냉각 과정을 수행함으로써 웨이퍼의 표면을 라디칼을 통해 표면 처리한다.
즉, 웨이퍼 표면 처리단계는 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 TiN 박막이 생성된 웨이퍼의 박막에서 불순물인 Cl 성분을 제거하여 막질을 개산하고, 증착막의 밀도를 개선할 수 있다.
또한, 표면 처리단계는 웨이퍼의 공정 처리를 위한 이송 과정에서 로드락 챔버(300) 내로 라디칼을 공급하여 별도의 표면 처리 공정에 따른 공정 시간이 증대되지 않고 생산성을 크게 향상시킬 수 있다.
한편, 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 웨이퍼 로딩단계(S100) 후 웨이퍼 이송단계(S300) 이전에 로드락 챔버(300) 내에서 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면 처리를 하는 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계(S200)를 더 포함할 수 있다.
공정 전 웨이퍼 표면 처리단계(S200)는 웨이퍼의 박막 증착 전에 로드락 챔버(300) 내에 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면을 산화처리하거나 산소(Oxygen)를 제거함으로써 웨이퍼의 계면 특성을 개선할 수 있다.
공정 전 웨이퍼 표면 처리단계(S200)와 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계(S600)는 로드락 챔버(300) 내에서 동시에 수행될 수도 있다.
로드락 챔버(300)의 내부에는 공정 챔버(200)의 내부로 새로 이송될 웨이퍼가 안착되고, 공정 챔버(200) 내에서 박막이 증착된 웨이퍼가 다시 풉(100)의 내부로 이송되기 위해 대기할 수 있다.
공정 전 웨이퍼 표면 처리단계(S200)와 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계(S600)는 로드락 챔버(300)의 내부에 공정 챔버(200)의 내부로 새로 이송될 웨이퍼가 이송되고, 공정 챔버(200) 내에서 박막이 증착된 웨이퍼가 로드락 챔버(300)의 내부에 이송된 상태에서 로드락 챔버(300)의 내부에 라디칼을 공급하여 공정 처리 전 즉, 박막 증착 전 웨이퍼의 계면 특성을 개선함과 동시에 공정 처리 후 즉, 박막이 증착된 웨이퍼에서 박막 내 Cl 성분을 제거하여 막질을 개선할 수 있다.
본 발명은 로드락 챔버(300) 내에서 언로딩 시 라디칼을 공급하여 박막 표면처리를 진행할 수 있어 공정 시간을 단축시키고, 생산성을 증대시킬 수 있다.
본 발명은 로드락 챔버(300) 내에서 로딩 시 기판의 로딩 시 수소 라디컬을 공급하여 웨이퍼의 공정 전 즉, 웨이퍼의 증착 전 웨이퍼의 표면 처리로 계면 특성을 개선하고, 표면 산화 처리 또는 산소 제거가 가능하여 기판의 증착 공정에 대한 품질을 향상시킬 수 있다.
본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.
100 : 풉 200 : 공정 챔버
300 : 로드락 챔버 310 :제1웨이퍼 받침부
320 : 제2웨이퍼 받침부 400 : EFEM(Equipment Front End Module)
500 : 트랜스퍼 챔버 600 : 로드락 라디칼 공급부
610 : 라디칼 공급라인부 620 : 라디칼 생성부
630 : 라디칼공급량 제어밸브
640 : 펌프부
S100 : 웨이퍼 로딩단계
S200 : 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계
S300 : 웨이퍼 이송단계
S400 : 공정 처리단계
S500 : 웨이퍼 제1반송단계
S600 : 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계
S700 : 웨이퍼 제2반송단계

Claims (17)

  1. 웨이퍼의 가공 공정이 수행되는 공정 챔버; 및
    상기 공정 챔버 내로 이송되는 웨이퍼가 로딩되며 대기 상태와 진공 상태로 전환되는 로드락 챔버; 및
    상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하는 로드락 라디칼 공급부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드락 챔버 내로 로딩되는 웨이퍼를 보관하는 풉(FOUP / Front Opening Unified Pod);
    상기 풉과 상기 로드락 챔버의 사이에 위치되어 웨이퍼를 대기 상태에서 상기 로드락 챔버로 이송시키는 EFEM(Equipment Front End Module); 및
    상기 공정 챔버와 상기 로드락 챔버 사이에 설치되어 웨이퍼를 진공 상태에서 상기 공정 챔버로 이송시키는 이송시키는 트랜스퍼 챔버를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드락 라디칼 공급부는,
    상기 로드락 챔버 내로 라디칼을 공급하는 라디칼 공급라인부; 및
    수소를 포함한 가스로 라디칼을 생성하여 상기 라디칼 공급라인부로 공급하는 라디칼 생성부를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 라디칼 생성부는 리모트 플라즈마(Remote Plasma) 발생장치, 마이크로웨이브 플라즈마Microwave Plasma) 장치, 다이렉트 플라즈마(Direct Plasma) 장치 중 어느 하나를 이용하여 라디칼을 생성하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  5. 청구항 3에 있어서,
    상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 라디칼 공급 라인부에 위치되어 상기 라디칼 공급 라인부의 유로를 개폐하는 라디칼공급량 제어밸브를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 라디칼 공급 라인부에 장착되는 펌프부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 로드락 라디칼 공급부는 상기 로드락 챔버의 내부로 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면에 생성된 막 내의 Cl 성분을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 공정 챔버는 TiCl4의 제1반응 가스를 챔버 내로 공급하는 제1가스 공급부, NH3의 제2반응 가스를 챔버 내로 공급하는 제2가스 공급부를 포함하여 웨이퍼 상에 TiN 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 청구항 2에 있어서,
    상기 로드락 라디칼 공급부는 풉으로부터 웨이퍼가 상기 로드락 챔버 내에 로딩되면 상기 로드락 챔버의 내부에 라디칼을 공급하여 공정 처리 전 웨이퍼의 표면을 처리하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 로드락 챔버는 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되는 제1웨이퍼 받침부와 공정 처리 후 웨이퍼가 안착되는 제2웨이퍼 받침부가 내부에 구비되고, 상기 제1웨이퍼 받침부에 공정 처리 전 웨이퍼가 안착되고, 상기 제2웨이퍼 받침부에 공정 처리 후 웨이퍼가 안착된 상태에서 상기 로드락 라디칼 공급부를 통해 내부에 라디칼이 공급되면서 공정 처리된 웨이퍼의 표면 처리와 공정 처리 전 웨이퍼의 표면 처리를 동시에 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 로드락 챔버 내 웨이퍼를 공정 챔버의 내부로 이송하는 웨이퍼 이송단계;
    상기 공정 챔버 내에서 웨이퍼에 박막을 증착하여 생성하는 공정 처리단계;
    상기 공정 처리단계 후 박막이 증착된 웨이퍼를 로드락 챔버로 이송하는 웨이퍼 제1반송단계; 및
    상기 웨이퍼 제1반송단계로 상기 로드락 챔버 내로 웨이퍼가 이송된 후 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면을 처리하는 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 웨이퍼 표면 처리단계는 상기 웨이퍼 제1반송단계 후 상기 로드락 챔버 내에 라디칼 가스 또는 라디칼과 질소의 혼합 가스를 공급하여 대기압까지 배기 과정과 냉각 과정을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  13. 청구항 11에 있어서,
    상기 웨이퍼 표면 처리단계는 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 박막 내에 잔류되는 Cl 성분을 제거하는 표면 처리를 수행하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 공정 처리단계는 웨이퍼 상에 TiN 박막을 ALD(Atomic Layer Deposition) 방법을 통해 증착하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  15. 청구항 11에 있어서,
    풉 내의 웨이퍼를 상기 로드락 챔버 내에 로딩하는 웨이퍼 로딩단계를 더 포함하며,
    상기 웨이퍼 로딩단계 후 웨이퍼 이송단계 이전에 로드락 챔버 내에서 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면 처리를 하는 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계는 웨이퍼의 박막 증착 전에 상기 로드락 챔버 내에 라디칼을 공급하여 웨이퍼의 표면을 산화처리하거나 산소(Oxygen)를 제거하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 공정 전 웨이퍼 표면 처리단계와 상기 공정 후 웨이퍼 표면 처리단계는 상기 로드락 챔버 내에서 동시에 수행되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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