KR20230092688A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명에 따른 기판 처리 방법은, 챔버 내로 웨이퍼를 반입하여 플라즈마 처리 공정을 진행하는 단계, 웨이퍼를 반출하는 단계, ISD 공정을 진행하는 단계, 잔류 산소를 제거하는 단계 및 수소 플라즈마 어닐링을 진행하는 단계를 포함한다. 본 발명에 따르면 장기 사용시 발생하는 샤워헤드의 표면 손상을 수소 플라즈마 어닐링을 통해 개선함으로써 샤워헤드의 수명을 연장시키고 파티클 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 {SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND APPARATUS}
본 발명은 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것으로, 구체적으로는 기판 처리 공정이 진행됨에 따라 샤워헤드 표면에서 파티클이 발생되는 문제를 억제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
용량 결합형 플라즈마(Capacitive Coupled Plasma) 식각장치 등 플라즈마를 사용하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치에는 진공 챔버 내부의 처리 공간으로 처리 가스를 공급하기 위한 샤워헤드가 구비된다. 샤워헤드를 통해 처리 공간으로 공급된 처리 가스는 기판 처리 장치의 플라즈마 발생 유닛에 의해 처리 공간 내에서 플라즈마 상태가 되어 기판 처리에 사용된다.
샤워헤드는 단결정 실리콘으로 제작되는 경우가 있다. 그런데 실리콘 샤워헤드의 경우 표면 손상이 발생하기 쉽다. 예를 들어, 플라즈마 식각 처리 공정 중 발생된 식각 부산물인 폴리머(CxFy 등)가 비산하여 실리콘 샤워헤드 표면에 부착되고, 기판 처리 매수가 늘어날수록 표면에 부착된 폴리머 양이 증가하면서 샤워헤드 표면에 이상 식각이 진행될 수 있다. 이상 식각이 진행되면 도 1 및 도 2와 같이 샤워헤드의 표면에는 피크(Peak)와 핏(Pit) 형태로 표면이 거칠어지는 표면 손상이 나타나며, 이러한 손상이 심해지게 되면 부착된 폴리머가 박리되거나 피크(Peak) 부분이 박리되어 공정 중인 기판 위로 떨어져 파티클 등 결함의 원인이 된다.
이러한 문제를 해결하기 위해 주기적으로 ISD(In-Situ Dry Cleaning)를 실시하여 공정 중 샤워헤드 표면에 쌓인 폴리머를 제거해줄 수 있다. 예를 들어, 챔버 내에서 기판을 반출한 후 산소(O2) 플라즈마 처리를 통해 샤워헤드 표면에 흡착된 폴리머를 제거해줄 수 있으며, 이러한 ISD 공정은 웨이퍼 한 매를 처리할 때마다 실시할 수 있다. 그러나 이러한 방법은 챔버 내에서 연속하여 처리되는 각 기판 간 경시 변화를 방지하기 위한 최소한의 클리닝일 뿐이며, 샤워헤드에 비산되어 부착된 폴리머와 이상 식각 현상 및 그로 인한 파티클 발생을 효과적으로 억제할 수 있는 수준에는 미치지 못한다.
따라서 폴리머 부착에 의해 샤워헤드의 피팅(Pitting)이 진행될 것으로 예상 될 때, 고식각률(high etch rate)로 샤워헤드 표면을 일정 두께만큼 식각하여 피팅(Pitting)을 개선하는 것이 현재의 기술수준이다. 하지만 이러한 기술은 샤워헤드의 수명을 빠르게 단축시킬 뿐만 아니라, 식각에 의해 샤워헤드 표면을 균일하게 하는데도 한계가 있어 식각 후에도 표면에 피팅 현상이 일부 유지된다. 따라서 장시간 사용으로 샤워헤드 표면이 손상되고, 이로 인해 파티클로 인한 결함 문제가 통제가 어려운 상황이 되면, 샤워헤드를 탈거하여 교체하거나 기계 연마(Mechanical Polishing) 처리한 후에 재사용하고, 더 이상 사용이 어려운 경우 폐기하는 것이 현재의 기술수준이다.
본 발명은 종래기술의 문제점을 해결하는 것을 목적으로 하는 것으로, 실리콘 샤워헤드의 표면 손상 문제를 개선하여 실리콘 샤워헤드의 수명을 연장시키고 파티클 발생을 억제할 수 있는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 목적은 전술한 바에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 처리 챔버 내에 기판을 반입하여 기판 지지부에 기판을 재치하는 기판 반입 단계; 처리 챔버 내에 장착된 실리콘 소재의 샤워헤드를 통해 처리 가스를 공급하여 상기 기판 지지부에 재치된 기판을 처리하는 기판 처리 단계; 상기 처리된 기판을 처리 챔버로부터 반출하는 기판 반출 단계; 처리 챔버 내에 수소 플라즈마를 발생시켜 상기 실리콘 소재의 샤워헤드를 수소 플라즈마 분위기에서 어닐링하는 수소 플라즈마 어닐링 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 기판 반출 단계 후에 처리 챔버 내에 산소 플라즈마를 발생시켜 처리 챔버 내벽에 부착된 폴리머를 제거하는 ISD 단계 및 상기 처리 챔버 내에 잔류하는 산소 가스를 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수소 플라즈마 어닐링 단계는, 상기 샤워헤드의 가열 없이 수행될 수 있고, 또는 상기 샤워헤드를 소정의 온도로 가열한 상태에서 수행될 수 있다.
수소 플라즈마 어닐링 단계가 샤워헤드를 소정의 온도로 가열한 상태에서 수행될 때, 상기 가열은 레이저 소스, 마이크로웨이브 소스 및 플래시 램프 중 어느 하나의 열원을 이용하여 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 수소 플라즈마 어닐링 단계는, 상기 샤워헤드에 음(-)의 바이어스 전압을 인가한 상태에서 수행될 수 있다.
본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치는, 기판 처리 공간을 제공하는 처리 챔버, 상기 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 대향되게 배치되고 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀이 관통 형성된 실리콘 소재의 샤워헤드, 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부, 상기 처리 공간 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부 및 상기 가스 공급부 및 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치로서, 상기 제어부는, 상기 가스 공급부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 상기 처리 공간에 수소 플라즈마를 발생시켜 상기 실리콘 소재의 샤워헤드가 수소 플라즈마 어닐링되도록 제어하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 처리 챔버는 처리 공간을 덮는 상부 커버를 포함하고, 상기 샤워헤드는 상부 커버와의 사이에 분배 챔버를 형성하도록 상부 커버와 결합되고, 상기 상부 커버 상측에는 급속 가열부가 배치될 수 있다.
이때, 상기 급속 가열부는 레이저 소스, 마이크로웨이브 소스 및 플래시 램프 중 어느 하나일 수 있다.
또한, 상기 상부 커버는 투명한 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
본 발명의 실시예에 있어서, 상기 샤워헤드에 음(-)의 바이어스 전압이 인가되도록 하는 바이어스 전원을 더 포함할 수 있다.
본 발명의 실시예에 의하면, 수소 플라즈마 어닐링을 통해 실리콘 샤워헤드의 표면 손상을 개선함으로써 실리콘 샤워헤드의 수명을 연장시키고 파티클 발생을 억제할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 급속 가열부를 이용하여 실리콘 샤워헤드를 급속 가열한 상태에서 수소 플라즈마 어닐링을 수행함으로써, 실리콘 샤워헤드의 표면 손상 개선 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
또한 본 발명의 실시예에 의하면, 바이어스 전원을 이용하여 실리콘 샤워헤드에 음(-)의 바이어스를 인가한 상태에서 수소 플라즈마 어닐링을 수행함으로써, 실리콘 샤워헤드의 표면 손상 개선 효과를 극대화할 수 있는 효과가 있다.
다만, 본 발명의 효과는 위에서 언급한 것들로 제한되지 않으며, 언급하지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
도 1 및 도 2는 종래의 장기 사용시 발생되는 실리콘 샤워헤드 표면 손상 사진이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 상세하게 설명하지만, 본 발명이 실시예들에 의해 한정되거나 제한되는 것은 아니다.
본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다. 또한, 본 발명의 다양한 실시예들을 설명함에 있어 대응되는 구성요소에 대해서는 동일한 명칭 및 동일한 참조부호를 부여하여 설명하도록 한다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이고, 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법을 나타내는 흐름도이다.
먼저 도 3을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 장치(10)는 처리 챔버(100), 기판 지지부(200), 샤워헤드(300), 가스 공급부(400), 플라즈마 발생부(500) 및 제어부(600)를 포함한다.
처리 챔버(100)는 기판 처리 공정이 수행되는 내부 공간을 제공한다. 기판 처리 공정은 진공 분위기에서 수행될 수 있으며, 이를 위해 처리 챔버(100)에는 배기구(110)가 형성된다. 배기구(110)에는 배기라인(111)을 통해 진공 펌프(P)가 연결된다.
처리 챔버(100) 내부에는 기판(W)을 지지하기 위한 기판 지지부(200)가 구비된다. 기판 지지부(200)는 기판(W)을 흡착하여 고정하기 위한 정전척(220), 정전척(220)을 지지하는 베이스 플레이트(210)를 포함하여 구성될 수 있다. 정전척(220)과 베이스 플레이트(210)는 본딩층(230)에 의해 접착될 수 있고, 본딩층(230)은 실리콘(Silicone) 등으로 형성될 수 있다.
정전척(220)은 알루미나 등의 유전체판으로 이루어질 수 있으며, 내부에 정전기력(Electrostatic force)을 발생시키기 위한 척 전극(222)이 구비될 수 있다. 도시를 생략한 전원에 의해 척 전극(222)에 전압이 인가되면, 정전기력이 발생하여 기판(W)이 정전척(220)에 흡착 고정된다. 정전척(220)에는 기판(W)을 소정 온도로 가열하기 위한 히터(224)가 구비될 수 있다.
베이스 플레이트(210)는 정전척(220)의 하부에 위치하며, 알루미늄 등의 금속 물질로 이루어질 수 있다. 베이스 플레이트(210)는 내부에 냉각 유체가 흐르는 냉매 유로(212)가 형성되어, 정전척(220)을 냉각시키는 냉각 수단의 기능을 수행할 수 있다. 냉매 유로(212)는 냉각 유체가 순환하는 순환 통로로서 제공될 수 있다.
또한 기판 지지부(200)에는 열전달 가스 유로(214)를 형성하여 열전달 가스 공급원(216)으로부터 열전달 가스를 기판 배면으로 제공할 수 있다. 열전달 가스는 베이스 플레이트(210)와 기판(W) 사이의 열전달을 원활하게 하여 기판(W)의 냉각을 촉진시킬 수 있다.
기판 지지부(200)는 정전척(220) 주위를 둘러싸는 링 부재(240)를 포함할 수 있다. 링 부재(240)는 기판(W)이 위치한 영역으로 플라즈마를 집중시키고, 기판(W) 에지 영역을 포함한 전체 영역에서 플라즈마 밀도가 균일하게 분포하도록 하는 역할을 할 수 있다. 이에 의해, 기판 처리 효율이 향상되고 기판(W)의 중심부와 에지 영역에서 균일한 처리가 행해질 수 있다.
가스 공급부(400)는 처리 챔버(100)로 기판 처리 등에 필요한 가스를 공급한다. 가스 공급부(400)는 분배 챔버(410), 가스 저장부(420) 및 상부 커버(430)를 포함한다. 가스 공급 밸브(422)의 제어에 의해 가스 저장부(420)로부터 분배 챔버(410)로 가스가 공급되고, 샤워헤드(300)를 통해 처리 챔버(100)로 공급될 수 있다. 가스 공급 밸브(422)는 가스의 공급 유량을 조절하는 유량 조절 유닛을 포함할 수 있다.
도 3에는 가스 저장부(420) 및 가스 공급 밸브(422)를 각각 하나만 도시하였으나, 본 발명의 가스 공급부(400)는 복수의 가스를 처리 챔버(100)로 공급할 수 있도록 복수의 가스 저장부 및 각 가스의 공급을 독립적으로 제어할 수 있는 복수의 가스 공급 밸브를 포함할 수 있다. 복수의 가스는 기판 처리 공정에 사용되는 처리 가스, 예를 들어 식각 가스를 포함할 수 있고, 또한 ISD 공정을 위한 산소(O2) 가스, 퍼지를 위한 불활성 가스, 샤워헤드의 수소 플라즈마 어닐링 처리를 위한 수소(H2) 가스 등을 포함할 수 있다.
샤워헤드(300)는 복수의 가스 공급홀(310)이 관통 형성된 판 형상의 부재일 수 있다. 샤워헤드(300)는 단결정 실리콘 소재로 제작될 수 있다. 샤워헤드(300)는 상부 커버(430)에 결합되어 분배 챔버(410)를 형성할 수 있다. 가스 저장부(420)로부터 분배 챔버(410)로 공급된 가스는 샤워헤드(300)의 복수의 가스 공급홀(310)들을 통해 처리 챔버(100) 내부 공간으로 공급될 수 있다.
플라즈마 발생부(500)는 처리 챔버(100) 내부 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 구성으로, 고주파 전원(510) 및 정합기(511)를 포함할 수 있다. 고주파 전원(510)은 상부 전극 및 하부 전극 사이에 전위차를 발생시키기 위하여 상부 전극 및 하부 전극 중 어느 하나에 고주파 전력을 공급한다. 여기서 상부 전극은 상부 커버(430) 또는 샤워헤드(300)이고 하부 전극은 기판 지지부(200)일 수 있다. 고주파 전원(510)은 하부 전극에 연결되고, 상부 전극은 접지될 수 있다.
도 3에는 고주파 전원(510)을 하나만 도시하였으나, 본 발명의 플라즈마 발생부(500)는 서로 다른 주파수의 고주파 전력을 제공하기 위한 복수의 고주파 전원(510)을 포함할 수 있다. 또한, 상부 전극에도 고주파 전원 또는 DC 전원이 접속될 수 있다.
제어부(600)는 가스 공급부(400), 플라즈마 발생부(500)를 포함한 기판 처리 장치의 전체적인 동작을 제어할 수 있다.
도 4를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 처리 챔버에 기판을 반입하여 기판 처리 공정을 진행하는 단계(S410), 기판을 반출하는 단계(S420), ISD 공정을 진행하는 단계(S430), 잔류 산소를 제거하는 단계(S440) 및 수소 플라즈마 어닐링을 진행하는 단계(S450)를 포함할 수 있다.
S410 단계는 기판 처리 공정을 진행하는 단계이다. 이를 위해, 피처리 대상인 기판(W)을 반송 로봇(미도시)을 이용하여 처리 챔버(100) 내로 반송하고, 기판 지지부(200) 상에 재치시킨다. 기판(W)은 척 전극(222)에 인가된 전압에 의해 발생된 정전기력으로 정전척(220)에 정전 흡착되어 안정적으로 고정될 수 있다. 기판(W)이 기판 지지부(200) 상에 재치되면, 가스 공급부(400)를 통해 기판 처리를 위한 처리 가스를 공급할 수 있다. 처리 가스는 샤워헤드(300)의 가스 공급홀(310)을 통해 기판(W) 방향으로 공급될 수 있다. 처리 가스는 기판(W)을 식각하기 위한 식각 가스일 수 있다.
기판(W)은 정전척(220)에 구비된 히터(224)를 이용하여 소정의 온도로 가열될 수 있다. 또한, 플라즈마 발생부(500)를 이용하여 처리 챔버(100)에 공급된 처리 가스의 플라즈마를 발생시킬 수 있다. 플라즈마에 의해 생성된 이온, 라디칼 등 처리 가스의 활성화종에 의해 처리 가스와 기판 사이의 반응이 가속화될 수 있다.
기판 처리 공정(S410)이 완료되면 기판(W)이 처리 챔버(100)로부터 반출된다(S420). 기판 반출은 기판 반입의 역순으로 진행되며, 반송 로봇이 처리 챔버(100) 내로 진입한 후 리프트 핀(미도시)에 의해 기판 지지부(200)로부터 분리되어 상승된 기판(W)의 하면을 지지한 상태로 처리 챔버(100)로부터 기판(W)을 반출할 수 있다.
기판(W)이 반출되면, 기판 처리 공정(S410) 동안 처리 챔버(100) 내벽에 부착된 폴리머를 제거하기 위한 ISD(In-Situ Dry cleaing) 공정이 진행될 수 있다(S430). ISD 공정은 가스 공급부(400)를 통해 처리 챔버(100) 내에 산소(O2) 가스를 공급한 후 플라즈마를 발생시켜 플라즈마 처리하는 공정일 수 있다. 이때 산소(O2) 가스와 함께 불활성 가스, 예를 들어 아르곤(Ar) 가스를 함께 공급할 수 있다. 처리 챔버(100) 내에 발생된 산소 플라즈마에 의해, 처리 챔버(100) 내벽면, 기판 지지부(200) 표면, 샤워헤드(300) 표면 등에 부착된 폴리머가 제거될 수 있다.
ISD 공정(S430)이 완료되면 처리 챔버(100) 내에 잔류하는 산소(O2) 가스를 제거하는 단계를 수행할 수 있다(S440). 이를 위해 가스 공급부(400)로부터 불활성 가스를 공급하면서 진공 펌프(P)를 작동시켜 처리 챔버(100) 내에 산소(O2) 가스가 남아있지 않도록 소정 시간 동안 펌핑할 수 있다.
잔류 산소가 제거된 후에는 챔버 내에 수소(H2) 가스를 공급하고 플라즈마를 발생시켜 수소 플라즈마 어닐링을 진행할 수 있다(S450). 가스 저장부(420)로부터 수소 가스가 샤워헤드(300)를 통해 처리 챔버(100) 내부로 공급되고, 플라즈마 발생부(500)를 이용하여 처리 챔버(100) 내에 수소 플라즈마를 발생시킨다. 이때 수소 가스 외에 불활성 가스를 함께 공급할 수 있다.
실리콘 소재를 수소 분위기에서 어닐링하는 경우 수소와 반응한 실리콘 원자는 표면의 표면 장력과 내부 응력을 낮추는 방향으로 이동하게 된다. 따라서 폴리머 부착 및 이상 식각 현상에 의해 실리콘 샤워헤드 표면에 피크(Peak) 및 핏(Pit)이 생성되더라도, 본 발명의 수소 플라즈마 어닐링(S450) 과정에서 표면 거칠기가 완화될 수 있다.
한편 수소와 반응하여 실리콘 원자의 이동이 발생하기 위해서는 400 ℃ 이상의 고온에서 어닐링하는 것이 필요할 수 있으나, 본 발명의 실시예는 수소 플라즈마를 사용하여 수소 가스의 반응성을 향상시킴으로써 낮은 온도에서도 실리콘 원자의 이동 및 이로 인한 표면 거칠기 완화를 이끌어낼 수 있다. 특히 플라즈마에 의해 발생된 수소 이온이 이온 충돌(Ion bombardment) 현상에 의해 실리콘 샤워헤드 표면으로부터 수 나노미터 이상의 깊이까지 침투하여 실리콘 내부에서 반응할 수 있다. 이로 인해 실리콘 표면으로부터 수 nm 내지 수 ㎛ 범위에서 소결 반응이 일어날 수 있다. 이러한 현상에 의해서도 샤워헤드 표면의 피크(Peak)와 핏(Pit)이 감소하고 표면이 평평해지는 효과를 얻을 수 있다. 즉 본 발명의 실시예에 의하면 플라즈마를 사용하지 않고 수소 분위기에서 어닐링하는 것에 비해 향상된 표면 거칠기 완화 효과를 얻을 수 있다.
수소 플라즈마 어닐링 단계(S450)가 완료된 후에는 다시 S410 단계로 복귀하여 다음 기판 처리 공정을 수행할 수 있다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 5의 기판 처리 장치는 도 3의 기판 처리 장치와 비교할 때 급속 가열부(700)가 더 포함되는 차이가 있다. 급속 가열부(700)는 샤워헤드(300)의 온도를 급속히 상승시키기 위한 구성으로, 레이저 소스, 마이크로웨이브 소스 또는 플래시 램프 등으로 구성될 수 있다. 전기 히터와 같은 일반적인 가열 방식과는 달리, 급속 가열부(700)를 작동시키면 샤워헤드(300)의 온도를 빠르게 상승시킬 수 있고, 급속 가열부(700)의 작동을 멈추게 되면 샤워헤드(300)의 온도가 빠르게 하강할 수 있다. 이로 인해 도 4의 수소 플라즈마 어닐링 단계(S450)에서만 샤워헤드의 온도가 상승하도록 제어할 수 있다.
도 6은 도 5의 기판 처리 장치를 이용한 기판 처리 방법을 설명하기 위한 흐름도이다. 도 6의 단계들은 처리 챔버 내의 잔류 산소 제거 단계(S440)가 완료된 후에 수행될 수 있다.
도 6을 참조하면, 처리 챔버 내의 잔류 산소가 제거된 후 급속 가열부(700)를 작동시켜 샤워헤드(300)의 온도를 급속히 상승시킬 수 있다(S610). 수소 플라즈마 어닐링 단계(S620)는 처리 챔버 내에 수소 가스를 공급하고 플라즈마를 발생시켜 실리콘 샤워헤드 표면의 표면 거칠기를 완화시키는 단계이다. 이때 샤워헤드의 표면이 고온으로 승온된 상태이므로 실리콘 원자의 이동이 더욱 원활하게 일어날 수 있다. 소정 시간 동안 수소 플라즈마 어닐링 단계를 수행한 후 급속 가열부의 작동을 멈출 수 있다(S630). 도 6에서는 급속 가열부(700)의 온(ON)/오프(OFF) 시점을 수소 플라즈마 어닐링 단계(S620) 이전과 이후로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 즉 급속 가열부(700)의 작동은 수소 플라즈마 발생을 위한 고주파 전원의 작동과 연동하여 동시에 온(ON)/오프(OFF) 되도록 제어될 수도 있고, 수소 플라즈마가 발생되어 있는 동안 온(ON) 및/또는 오프(OFF) 되도록 제어될 수도 있다.
한편 도 5에서는 급속 가열부(700)가 상부 커버(430) 상측에 배치되는 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않는다. 급속 가열부(700)는 샤워헤드(300)에 인접하도록 상부 커버(430) 하측에 배치되거나 상부 커버(430)에 내장된 상태로 구비될 수도 있다. 급속 가열부(700)가 상부 커버(430)의 상측에 배치되는 경우, 상부 커버(430)는 급속 가열부(700)로부터의 에너지(레이저 광, 마이크로웨이브 또는 플래시 광)가 투과할 수 있는 재질로 형성될 수 있다. 예를 들어 급속 가열부(700)가 플래시 램프로 구성되는 경우, 상부 커버(430)는 투명한 세라믹 재질로 형성될 수 있다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치의 구성을 나타내는 개략도이다. 도 7의 기판 처리 장치는 도 3의 기판 처리 장치와 비교할 때 바이어스 전원(800)이 더 포함된다는 차이가 있다. 바이어스 전원(800)은 샤워헤드(300)에 대한 수소 이온의 이온 충돌(Ion bombardment) 효과를 극대화하기 위한 구성으로, DC 전원 또는 RF 전원을 포함하여 구성될 수 있다. 바이어스 전원(800)은 수소 플라즈마 어닐링 동안 샤워헤드(300)에 음(-)의 바이어스가 인가되도록 동작될 수 있다. 음(-)의 바이어스에 의해 플라즈마 내의 수소 이온은 샤워헤드(300)에 강하게 충돌되고, 이로 인해 실리콘 샤워헤드(300) 표면 거칠기 완화 효과가 더욱 향상될 수 있다.
이상 한정된 실시예 및 도면을 참조하여 설명하였으나, 이는 실시예일뿐이며, 본 발명의 기술사상의 범위 내에서 다양한 변형 실시가 가능하다는 점은 통상의 기술자에게 자명할 것이다. 예를 들어, 각 실시예들은 전부 또는 일부가 선택적으로 조합되어 실시될 수 있다. 따라서, 본 발명의 보호범위는 특허청구범위의 기재 및 그 균등 범위에 의해 정해져야 한다.
10: 기판 처리 장치
100: 처리 챔버
200: 기판 지지부
300: 샤워헤드
400: 가스 공급부
500: 플라즈마 발생부
600: 제어부

Claims (11)

  1. 처리 챔버 내에 기판을 반입하여 기판 지지부에 기판을 재치하는 기판 반입 단계;
    처리 챔버 내에 장착된 실리콘 소재의 샤워헤드를 통해 처리 가스를 공급하여 상기 기판 지지부에 재치된 기판을 처리하는 기판 처리 단계;
    상기 처리된 기판을 처리 챔버로부터 반출하는 기판 반출 단계;
    처리 챔버 내에 수소 플라즈마를 발생시켜 상기 실리콘 소재의 샤워헤드를 수소 플라즈마 분위기에서 어닐링하는 수소 플라즈마 어닐링 단계;
    를 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 기판 반출 단계 후에, 처리 챔버 내에 산소 플라즈마를 발생시켜 처리 챔버 내벽에 부착된 폴리머를 제거하는 ISD 단계;
    상기 처리 챔버 내에 잔류하는 산소 가스를 제거하는 단계;
    를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마 어닐링 단계는, 상기 샤워헤드의 가열 없이 수행되는 기판 처리 방법.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마 어닐링 단계는, 상기 샤워헤드를 소정의 온도로 가열한 상태에서 수행되는 기판 처리 방법.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 가열은 레이저 소스, 마이크로웨이브 소스 및 플래시 램프 중 어느 하나의 열원을 이용하여 수행되는 기판 처리 방법.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 수소 플라즈마 어닐링 단계는, 상기 샤워헤드에 음(-)의 바이어스 전압을 인가한 상태에서 수행되는 기판 처리 방법.
  7. 기판 처리 공간을 제공하는 처리 챔버, 상기 처리 챔버 내에 배치되는 기판 지지부, 상기 기판 지지부에 대향되게 배치되고 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급홀이 관통 형성된 실리콘 소재의 샤워헤드, 상기 처리 공간으로 가스를 공급하기 위한 가스 공급부, 상기 처리 공간 내에 플라즈마를 발생시키기 위한 플라즈마 발생부 및 상기 가스 공급부 및 플라즈마 발생부를 제어하는 제어부를 포함하는 기판 처리 장치로서,
    상기 제어부는,
    상기 가스 공급부 및 플라즈마 발생부를 제어하여 상기 처리 공간에 수소 플라즈마를 발생시켜 상기 실리콘 소재의 샤워헤드가 수소 플라즈마 어닐링되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 처리 챔버는 처리 공간을 덮는 상부 커버를 포함하고,
    상기 샤워헤드는 상부 커버와의 사이에 분배 챔버를 형성하도록 상부 커버와 결합되고,
    상기 상부 커버 상측에는 급속 가열부가 배치되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 급속 가열부는 레이저 소스, 마이크로웨이브 소스 및 플래시 램프 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 상부 커버는 투명한 세라믹 재질로 형성되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 샤워헤드에 음(-)의 바이어스 전압이 인가되도록 하는 바이어스 전원을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 장치.
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