KR100765900B1 - 기판의 가장자리 식각장치 및 상기 장치를 구비하는 기판처리 설비, 그리고 기판 처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 기판의 가장자리 식각하는 장치에 관한 것으로, 본 발명에 따른 기판 가장자리 식각장치는 기판이 안착되고, 안착된 기판을 회전시키는 지지부재 및 공정시 내부에 상기 지지부재에 안착된 기판의 가장자리 일부를 삽입하는 공간을 제공하여 기판의 가장자리 상부면과 하부면을 식각하는 식각부재를 포함한다. 여기서, 식각부재는 식각 공정시 사용되는 공정가스를 외부로 안내하여 배출시킨다. 본 발명에 따르면, 기판 가장자리 식각부분 중 기판의 상부면, 하부면, 그리고 가장자리면을 동시에 식각할 수 있다. 또한, 식각 공정시 발생되는 유독성 가스를 안전하게 배출한다.
기판, 웨이퍼, 가장자리, 베벨, 식각, 세정, 제거, 플라즈마, 건식,
Description
도 1a는 본 발명에 따른 기판 처리 설비의 일 구성도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 기판 처리 설비의 다른 구성도이다.
도 2는 도 1에 도시된 식각부재의 구성도이다.
도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 설비의 구성도이다.
도 4는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 기판 처리 설비의 구성도이다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 기판 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다.
도 6은 도 2에 도시된 식각부재의 플라즈마 생성과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 방법을 보여주는 순서도이다.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
1 : 기판 처리 설비 200 : 식각부재
110 : 챔버 210 : 하우징
120 : 지지부재 220 : 상부 전극
130 : 지지부재 구동부 230 : 하부 전극
140 : 처리액 공급부재 240 : 가스공급부재
150 : 처리액 회수부재 250 : 가스배출부재
160 : 식각부재 구동부 262, 264 : 인가기
본 발명은 기판 처리 설비 및 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 기판의 가장자리 식각하는 장치 및 상기 장치를 구비하는 기판 처리 설비, 그리고 반도체 기판을 처리하는 방법에 관한 것이다.
일반적으로 반도체 기판(wafer)상에는 다결정막, 산화막, 질화막 및 금속막 등과 같은 복수의 막질이 증착된다. 상기한 막질 위에는 감광액(photoresist)막이 코팅되고, 노광 공정에 의해 포토마스크에 그려진 패턴은 상기 감광액막으로 전사된다. 이후, 식각공정에 의해서 웨이퍼 상에는 원하는 패턴이 형성된다. 상술한 공정들이 수행된 기판의 상부면 가장자리 또는 하부면에는 각종 막질, 처리액, 기타 오염물질 등과 같은 불필요한 물질들이 잔류한다. 이 상태에서 웨이퍼의 가장자리가 파지된 채로 이송되면, 잔류물질이 웨이퍼로부터 이탈되어 비산한다. 이들 잔류물질들은 설비를 오염시키고 후속공정에서 공정 효율을 감소시킨다. 따라서, 반도체 제조 공정에는 웨이퍼 가장자리에 이물질을 식각하는 공정이 필수적으로 요구된 다.
일반적으로 웨이퍼 가장자리의 식각공정은 습식 식각 방법과 건식 식각 방법에 의해 이루어진다. 습식 식각 장치는 웨이퍼의 상부면 중 비식각부분을 보호용액 또는 마스크로 보호한 후 식각액이 채워진 베스(bath)에 담그어 웨이퍼의 가장자리 식각부분을 식각하는 방식이다. 그리고, 건식 식각 장치는 플라즈마를 발생시키고, 반응가스를 여기시켜 기판의 가장자리 식각부분을 식각하는 방식이다.
습식 식각 방법은 물질의 선택성(selectivity)과 생산성(productivity)이 높다는 장점이 있지만, 등방성 식각(isotropic etching)에 의한 언더컷(undercut) 현상이 발생하여 미세 패턴 형성이 어렵다. 또한, 유독성 화학 약품의 사용에 따른 작업성의 위험이 따른다. 또한, 습식 식각 방법은 보호용액 또는 마스크로 패턴부가 형성된 부분을 보호하는 과정과, 식각 후에 이들을 다시 제거하는 과정을 가지므로 작업시간이 오래 걸린다. 또한, 습식 식각 방법은 식각액이 다량 소모된다.
건식 식각 방법은 식각 이온의 수직 충돌에 의한 비등방성 식각(anisotropic etching) 처리가 가능하다. 따라서, 미세 패턴에 적합하고, 유독성 약품을 사용하지 않아 안전하다. 그러나, 건식 식각 방법은 특정물질만의 선택적 식각(selective etching)이 어렵다. 또한, 일반적인 건식 식각 장치는 하나의 단위공정에서 기판 가장자리의 한면만을 식각하게 되어 기판 가장자리의 다른면을 식각하지 못한다는 문제점을 가진다. 따라서, 기판의 다른면을 식각해주는 후속공정이 병행하여야 한다. 또한, 건식 식각 방법은 식각 공정시 유독성 가스가 발생한다. 그러나, 유독성 가스는 식각 공정이 이루어지는 챔버 내에서 완전히 배출되지 않아 작업 환경을 오 염시킨다.
그리고, 상술한 습식 및 건식 식각 방법은 기판의 가장자리 영역을 식각한 후 기판에 잔류하는 물질을 제거하는 공정이 병행된다. 즉, 기판의 가장자리 영역을 식각하는 장치와 기판 처리면의 잔류물질을 제거하는 장치를 구비하여 순차적으로 기판을 처리한다. 따라서, 기판의 이동에 따른 공정시간의 증가, 설비의 풋 프린트 증가, 그리고 설비의 제작 비용이 증가한다는 문제점을 가진다.
상술한 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 기판의 가장자리의 식각을 효율적으로 수행하는 기판 가장자리 식각장치 및 상기 장치를 구비하는 기판 처리 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 풋 프린트를 감소시킬 수 있는 기판 가장자리 식각장치 및 상기 장치를 구비하는 기판 처리 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 처리 시간을 감소시킬 수 있는 기판 처리 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은 기판의 가장자리 식각을 안전하게 수행하는 기판 가장자리 식각장치 및 상기 장치를 구비하는 기판 처리 설비 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판의 가장자리를 식각하는 장치는 기판이 안착되는, 그리고 안착된 기판을 회전시키는 지지부재, 공정시 내부 에 상기 지지부재에 안착된 기판의 가장자리 일부를 삽입하는 공간을 가지며, 기판의 가장자리 상부면과 하부면을 식각하는 식각부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판의 가장자리 식각 장치는 기판의 가장자리를 식각하는 식각 공정을 수행하는 공정위치와 상기 식각 공정을 수행하기 전에 대기하는 대기위치 상호간에 상기 식각부재를 이동시키는 식각부재 구동부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각부재는 상기 공간의 상부에 제공되는 상부 전극, 상기 공간의 하부에 제공되는, 그리고 상기 상부 전극과 대향되도록 설치되는 하부 전극, 그리고 상기 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 에너지를 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극으로 인가시키는 인가기를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 전극 내부에는 가스공급부재로부터 공정 가스를 공급받아 상기 공간으로 이동시킨 후 외부로 배출시키는 가스이동통로가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 전극에는 상기 상부 전극의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장되어 상기 공간에 위치되는 기판의 상부면과 인접되도록 형성되는 제 1 안내부가 제공되고, 상기 가스 안내부는 상기 가스공급부재에 의해 공급되는 공정가스를 상기 식각공간으로 안내하고, 상기 가스공급공간으로부터 상기 식각공간으로 이동되는 공정가스가 상기 기판의 상부면의 비식각영역으로 이동되는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 하부 전극에는 상기 하부 전극의 끝단으로 부터 상방향으로 연장되어 상기 공간에 위치한 기판의 하부면과 인접하도록 형성되는 제 2 안내부가 제공되고, 상기 제 2 안내부는 상기 공정 가스가 기판 가장자리 하부면의 비식각영역으로 이동되는 것을 방지한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공간은 유입되는 공정가스를 강제로 흡입시켜 배출시키는 흡입 부재와 연결된다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 설비는 내부에 반도체 기판을 처리하는 공간을 제공하는 하우징, 상기 하우징 내 설치되어 기판을 지지하는 지지부재, 상기 지지부재에 안착된 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급부재, 그리고 공정시 내부에 상기 지지부재에 안착된 기판의 가장자리 일부를 위치시켜, 기판의 가장자리 상부면과 하부면을 식각하는 식각부재를 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 설비는 기판의 가장자리를 식각하는 식각 공정을 수행하는 공정위치와 상기 식각 공정을 수행하기 전에 대기하는 대기위치 상호간에 상기 식각부재를 이동시키는 식각부재 구동부를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 설비는 상기 지지부재를 상하로 승강시키는 지지부재 구동부를 더 포함하되, 상기 지지부재 구동부는 상기 식각부재가 기판을 식각하기 위한 식각처리위치 및 처리액으로 기판을 세정하기 위한 세정처리위치 상호간을 이동시킨다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 식각부재는 상기 공간의 상부에 제공되는 상부 전극, 상기 공간의 하부에 제공되는, 그리고 상기 상부 전극과 대향되도록 설치되는 하부 전극, 그리고 상기 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 에너지를 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극으로 인가시키는 인가기를 포함하되, 상기 상부 전극 내부에는 가스공급부재로부터 공정 가스를 공급받아 상기 공간으로 이동시킨 후 외부로 배출시키는 가스이동통로가 제공된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 상부 전극에는 상기 상부 전극의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장되어 상기 공간에 위치되는 기판의 상부면과 인접되도록 형성되는 제 1 가스 안내부가 제공되고, 상기 가스 안내부는 상기 가스공급부재에 의해 공급되는 공정가스를 상기 식각공간으로 안내하고, 상기 가스공급공간으로부터 상기 식각공간으로 이동되는 공정가스가 상기 기판의 상부면의 비식각영역으로 이동되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공간은 유입되는 공정가스를 강제로 흡입시켜 배출시키는 흡입 부재와 연결된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 설비는 상기 처리액 공급부재에 의해 분사되는 각각의 처리액을 회수하는 처리액 회수부를 더 포함하되, 상기 처리액 회수부는 상기 하우징의 내측면에서 상기 지지부재의 외주면을 감싸도록 환형으로 설치되는, 그리고 공정 진행시 처리액 공급부재로부터 공급되는 처리액을 수용하는 회수덕트 및 상기 회수덕트으로 수용된 처리액을 회수하는 회수라인을 포함한다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 기판 처리 방법은 회전되는 기판의 가장자리 일부에 공정가스를 공급하고, 플라즈마를 생성시켜 상기 기판 가장자리의 상부면 및 하부면을 동시에 식각한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정가스는 기판의 가장자리를 식각한 후 상기 기판의 비식각영역으로 이동되지 않도록 유도되어 외부로 배출된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 공정가스는 진공에 의해 강제로 배출된다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판으로 적어도 하나의 처리액을 분사하여 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함한다.
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 기판 처리 방법은 사용된 처리액들은 재사용을 위해 분리회수된다.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명된 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
(실시예)
도 1a 및 도 1b는 본 발명에 따른 기판 처리 장치의 구성도이고, 도 2는 도 1에 도시된 식각부재의 구성도이다. 특히, 도 1a는 기판 가장자리 식각 공정이 이루어지는 모습을 보여주는 도면이고, 도 1b는 처리액으로 기판을 처리하는 공정이 이루어지는 모습을 보여주는 도면이다.
도 1a 및 도 1b를 참조하면, 본 발명에 따른 기판 처리 장치(1)는 챔 버(110), 지지부재(120), 지지부재 구동부(130), 처리액 공급부재(140), 처리액 회수부재(150), 식각부재 구동부(160), 그리고 식각부재(200)를 포함한다.
챔버(110)는 내부에 반도체 기판(W)을 처리하는 공정을 수행하는 공간을 제공한다. 특히, 챔버(110) 내부에서 수행되는 공정은 기판 가장자리의 식각 공정 및 기판상에 잔류하는 물질을 제거하는 공정을 수행한다. 챔버(110)는 상부가 개방된 원통형상을 가진다. 챔버(110)의 개방된 상부는 챔버(110) 내부의 유체가 외부로 비산되는 것을 방지하도록 내측을 향해 상향 경사진다.
챔버(110)의 개방된 부분의 상측에는 기판의 로딩 및 언로딩이 이루어지는 로딩/언로딩 위치(a)가 제공된다. 챔버(110) 내부에는 기판(W) 가장자리를 식각하는 식각처리위치(b)와 기판(W)상에 잔류하는 이물질을 제거하는 세정처리위치(c)가 제공된다. 세정처리위치(c)는 제 1 내지 제 3 세정위치(c1, c2, c3)을 포함한다. 제 1 및 제 2 세정위치(c1, c2)는 각각 제 1 및 제 2 세정액으로 기판의 세정이 이루어지는 위치이다. 그리고, 제 3 세정위치(c3)은 린스액으로 기판의 세정이 이루어지는 위치이다. 또한, 제 3 세정위치(c3)는 기판의 건조공정이 수행되는 위치일 수 있다.
지지부재(120)는 공정 진행시 기판(W)을 지지한다. 지지부재(120)는 챔버(110) 내부에서 회전가능하도록 설치된다. 지지부재(120)는 기판 고정부재(미도시됨)를 구비한다. 기판 고정부재는 로딩된 기판(W)을 지지부재(120)로부터 이탈되는 것을 방지한다. 기판 고정부재로는 진공으로 기판(W)의 하부면을 지지부재(120)의 상부면에 흡착시키는 장치가 사용될 수 있다.
지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 구동한다. 지지부재 구동부(130)는 상술한 위치(a, b, c) 상호간에 지지부재(120)를 승강 및 하강시킨다. 또한, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 기설정된 공정속도로 회전시킨다. 이때, 지지부재 구동부(130)가 지지부재(120)를 회전시키는 속도는 각각의 위치(a, b, c)에서 서로 상이할 수 있다.
처리유체 공급부재(140)는 공정 진행시 기판(W)상에 처리유체를 분사한다. 처리유체 공급부재(140)는 적어도 하나의 처리액 및 건조가스를 분사한다. 이때, 처리액은 기판에 잔류하는 이물질을 제거하기 위한 것으로, 처리액으로는 제 1 및 제 2 세정액, 그리고 린스액이 사용될 수 있다. 또한, 건조가스는 기판 표면을 건조시키기 위한 것으로, 건조가스로는 불활성가스가 사용될 수 있다.
일 실시예로서, 처리유체 공급부재(140)는 제 1 내지 제 4 노즐(미도시됨)을 구비한다. 제 1 및 제 2 노즐은 각각 제 1 및 제 2 세정액을 분사하고, 제 3 노즐은 상기 린스액을 분사한다. 그리고, 제 4 노즐은 상기 건조가스를 분사한다. 제 1 및 제 2 세정액으로는 초순수, 불산, SC-1, SC-2, 그리고 기타 화학약품 등이 사용될 수 있다. 상기 린스액은 초순수, LAL(BOE:Buffed Oxide Etchant), 이소프로필 알코올(IPA), 등의 린스액이 사용되며, 건조가스로는 질소가스가 사용될 수 있다. 본 실시예에서는 각각의 노즐이 세정액, 린스액, 그리고 건조가스를 공급하는 것을 예로 들어 설명하였으나, 처리유체 공급부재(140)는 다양한 방식으로 처리유체를 분사할 수 있으며, 처리액의 종류 및 처리액의 수는 다양하게 응용될 수 있다.
처리유체 공급부재(140)는 공급부재 구동부(미도시됨)에 의해 기판상에 처리 유체를 분사하는 분사위치(d)와 분사위치(d)로 이동되기 전에 몸체(110) 외부에서 대기하는 대기위치(미도시됨) 상호간을 이동한다. 따라서, 공급부재 구동부는 세정처리공정시에 처리유체 공급부재(140)를 분사위치(d)로 이동시키고, 세정처리공정이 완료되면, 처리유체 공급부재(140)를 분사위치(d)로부터 대기위치(미도시됨)로 이동시킨다.
처리유체 회수부재(150)는 세정처리공정시 사용되는 처리액을 회수한다. 처리유체 회수부재(150)는 하우징(110) 내부에서 지지부재(120)의 외부를 감싸도록 환형으로 설치된다. 처리유체 회수부재(150)는 식각부재(200)의 하부에 위치한다. 이는 세정처리공정시 사용되는 처리액에 의해 식각부재(200)가 오염되는 것을 방지하기 위함이다.
처리유체 회수부재(140)는 일 실시예로서, 제 1 내지 제 3 회수통(152, 154, 156)을 가진다. 제 1 회수통(152)은 세정처리공정시 처리유체 공급부재(140)가 분사하는 제 1 세정액을 수용한다. 이를 위해, 제 1 회수통(152)은 일부가 개방되어 있으며, 개방된 일부는 제 1 세정위치(c1)의 측면을 감싸도록 형성된다. 제 2 회수통(154)은 제 1 회수통(152)의 내측에 설치된다. 제 2 회수통(154)은 세정처리공정시 처리유체 공급부재(140)가 분사하는 제 2 세정액을 수용한다. 제 2 회수통(154)은 일부가 개방되며, 개방된 일부는 제 2 세정위치(C2)의 측면을 감싸도록 형성된다. 또한, 제 3 회수통(156)은 제 2 회수통(154)의 내측에 설치되어, 세정처리공정시 처리유체 공급부재(140)가 분사하는 린스액을 수용한다. 제 3 회수통(154)은 일부가 개방되며, 개방된 일부는 제 3 세정위치(c3)의 측면을 감싸도록 형성된다.
각각의 회수통(152, 154, 156)에는 수용된 처리액을 회수하기 위한 제 1 내지 제 3 회수라인(152a, 154b, 156a)이 제공된다. 제 1 회수라인(152a)은 제 1 회수통(152) 내 처리액(제1세정액)을 처리액 재생부(미도시됨)로 회수한다. 같은 방식으로써, 제 2 및 제 3 회수라인(154a, 156a)은 각각 제 2 및 제 3 회수통(154, 156) 내 처리액을 처리액 재생부로 회수한다. 제 1 내지 제 3 회수라인(152a, 154b, 156a)에는 보다 효과적인 처리액의 회수를 위해 수용된 처리액을 진공으로 강제흡입하는 장치(미도시됨)가 설치될 수 있다.
여기서, 상기 처리액 재생부는 사용된 처리액을 기설정된 공정 조건으로 회복시킨 후 처리액 공급부재(140)로 공급하는 시스템이다. 예컨대, 처리액 재생부는 각각의 회수라인(152a, 154a, 156a)으로부터 다수의 처리액을 분리회수하여, 각각의 처리액 내 파티클 제거, 온도 조절, 그리고 농도 조절 등을 수행한 후 처리액 공급부재(140)로 공급시킨다.
식각부재 구동부(160)는 식각부재(200)를 구동시킨다. 예컨대, 식각부재 구동부(160)는 식각부재(200)를 식각공정위치(X1) 및 대기위치(X2) 상호간을 이동시킨다. 식각부재 구동부(160)로는 에어실린더가 사용될 수 있다. 여기서, 식각공정위치(X1)는 식각부재(200)가 기판(W)의 가장자리를 식각하는 위치이고, 대기위치(X2)는 식각공정을 수행하기 전에 대기하는 위치이다.
식각부재(200)는 기판(W)의 가장자리를 식각한다. 도 2를 참조하면, 식각부재(200)는 하우징(210), 상부전극(220), 하부전극(230), 가스공급부재(240), 가스배출부재(250), 그리고 제 1 및 제 2 고주파 인가기(262, 264)를 포함한다. 하우징(210)은 내부에 기판의 가장자리를 식각하는 공정을 수행하는 공간을 제공한다.
하우징(210)은 내부에 상부 및 하부 전극(220, 230)를 외부로부터 보호한다. 하우징(210)의 일측에는 개구(212)가 형성된다. 개구(212)는 기판(W)의 가장자리 일부가 식각부재(200) 내부로 인입되기 위한 통로이다. 가스유입구(214)는 가스공급부재(240)로부터 공정가스가 유입되는 개구이고, 가스유출구(216)는 하우징(210) 내 공정가스가 가스배출부재(250)로 유출되는 개구이다.
상부 전극(220)은 하우징(210)의 내부 상측에 설치된다. 상부 전극(220)은 제 1 및 제 2 전극판(222, 224)을 가진다. 제 1 전극판(222)은 제 2 전극판(224)의 상부에 설치된다. 하부 전극(230)은 하우징(210)의 내부에서 상부 전극(220)의 하측에서 제 2 전극판(224)과 대향되도록 설치된다. 여기서, 제 1 및 제 2 전극판(222, 224)은 서로 일체형으로 제작될 수 있다. 즉, 제 1 및 제 2 전극판(222, 224)은 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서, 하우징(210)의 내부 공간에는 공정가스가 이동되는 가스이동통로가 형성된다. 가스이동통로는 가스공급공간(e), 가스배출공간(f), 플라즈마생성공간(g)을 포함한다. 가스공급공간(e)은 제 1 전극판(222)과 제 2 전극판(224)의 사이에 제공된다. 가스공급공간(e)은 가스공급부재(240)로부터 공급받은 공정가스를 플라즈마 생성공간(g)으로 이동시킨다.
가스배출공간(f)은 하부 전극(230)과 제 2 전극판(224) 사이에 제공된다. 가스배출공간(f)은 플라즈마 생성공간(g)으로부터 식각부재(200)의 외부로 공정가스를 배출시키는 공간이다. 그리고, 플라즈마 생성공간(g)은 가스공급공간(e)과 가스배출공간(f) 사이에 제공된다. 플라즈마 생성공간(g)은 공정 진행시 기판(W)의 가장자리가 위치되고, 플라즈마가 발생되어 공정가스를 여기시켜 식각 공정이 이루어지는 공간이다.
상부 전극(220)의 가장자리에는 제 1 안내부(222a)가 제공된다. 제 1 안내부(222a)는 상부 전극(220)의 가장자리 끝단으로부터 아래방향으로 연장된다. 제 1 안내부(222a)는 가스공급공간(e)를 따라 이동되는 공정가스를 플라즈마 생성공간(g)으로 안내한다. 또한, 제 1 안내부(222a)는 가스공급공간(e)으로부터 플라즈마 생성공간(g)으로 이동되는 공정가스가 기판(W)의 상부면(W1) 비식각영역으로 이동되는 것을 방지한다.
하부 전극(230)의 가장자리에는 제 2 안내부(232)가 제공된다. 제 2 안내부(232)는 하부 전극(230)의 가장자리 끝단으로부터 상방향으로 연장된다. 제 2 안내부(232)는 플라즈마 생성공간(g)으로부터 외부로 배출되는 공정가스가 기판(W)의 하부면(W2) 비식각영역으로 이동되는 것을 방지한다.
가스공급부재(240)는 가스공급공간(e)으로 공정가스를 공급한다. 가스공급부재(240)는 적어도 하나의 가스공급라인(242)을 가지며, 가스공급라인은 가스공급원(미도시됨)으로부터 가스공급공간(e)으로 공정가스를 공급한다. 이때, 상기 공정가스는 기판(W)의 가장자리를 식각하기 위한 반응가스이다. 반응가스는 플라즈마 생성공간(g)에서 플라즈마에 의해 여기되어, 기판(W)의 식각부분을 식각한다.
가스배출부재(250)는 가스배출공간(f)으로부터 외부로 공정가스를 배출한다. 가스배출부재(250)는 적어도 하나의 배출라인(252)을 가진다. 배출라인(252)은 사 용된 공정가스를 외부로 배출시킨다. 배출라인(252)에는 공정가스의 효과적인 배출을 위해 공정가스를 진공으로 강제흡입하는 흡입부재(미도시됨)가 설치될 수 있다.가스배출부재(250)는 식각 공정시 발생되는 유독성의 가스를 안전하게 외부로 배출할 수 있다.
제 1 및 제 2 인가기(262, 264)는 상부 전극(220)과 하부 전극(230) 사이에 플라즈마를 발생시키기 위한 에너지를 공급한다. 예컨대, 제 1 인가기(262)는 상부 전극(220)으로 고주파 전력을 인가하고, 제 2 인가기(264)는 하부 전극(230)으로 고주파 전력을 인가한다. 이때, 제 1 및 제 2 인가기(262, 264)가 인가하는 전력의 크기를 서로 상이할 수 있다. 본 실시예에서는 제 1 및 제 2 인가기(262, 264)가 각각 상부 전극(220)과 하부 전극(230)에 고주파 전력을 인가하는 방식으로 예로 들어 설명하였으나, 하나의 인가기가 상부 및 하부 전극(220, 230)으로 고주파 전력을 인가할 수 있다.
상술한 식각부재(200)는 공정시 플라즈마 생성공간(g)에 플라즈마를 생성시켜, 식각이 요구되는 기판(W) 가장자리의 상부면(W1)과 하부면(W2), 그리고 가장자리면(W3)을 동시에 식각한다. 또한, 공정가스가 외부로 배출되도록 유도함으로써, 식각 공정시 사용되는 유독성 가스를 안전하게 배출할 수 있다.
상술한 기판 처리 장치(1)는 단일 챔버(110)에서 기판의 가장자리 식각 공정과 기판의 세정공정을 수행할 수 있다. 따라서, 종래의 기판의 가장자리 식각공정을 수행하는 챔버와 기판의 세정공정을 수행하는 챔버를 각각 구비하는 방식에 비해서 단위 공정 시간을 단축하여 공정 처리 효율을 향상시키고, 설비의 풋프린트를 감소시킬 수 있다.
본 실시예에서는 식각부재(200)가 챔버(110) 내부에서 처리액 회수부재(150)의 상부에 위치하는 구조를 가지는 기판 처리 장치(1)를 예로 들어 설명하였으나, 기판 처리 장치(1)의 식각부재(200) 및 처리액 회수부재(150)의 위치는 다양하게 변경 및 변형될 수 있다.
예컨대, 도 3을 참조하면, 본 발명의 다른 실시예에 따른 기판 처리 장치(1')는 식각부재(200)가 챔버(210)의 개방된 상부에 위치된다. 이때, 기판 로딩/언로딩위치(a)와 식각처리위치(b)는 동일한 위치일 수 있다. 상술한 구조를 가지는 기판처리장치(1')는 기판 로딩/언로딩 위치(a)에서 기판의 가장자리 식각공정이 수행되므로, 기판처리장치(1)보다 기판의 이동에 따른 시간을 단축할 수 있다. 또한, 식각부재(200)가 챔버(210)의 외부에 설치되므로, 기판의 세정처리공정시 처리액에 의한 식각부재(200)의 오염을 방지할 수 있다. 또는, 도 4를 참조하면, 본 발명의 또 다른 실시예로서, 기판 처리 장치(1'')는 식각부재(200)가 챔버(110) 내부에서 처리액 회수부재(150)의 하측에 설치될 수도 있다.
이하, 도 5a 내지 도 5h, 도 6, 그리고 도 7을 참조하여 상술한 구조를 가지는 기판 처리 장치(1)의 공정 과정을 상세히 설명한다. 여기서, 상술한 구성과 동일한 구성에 대한 참조번호를 동일하게 병기하고, 그 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 5a 내지 도 5h는 본 발명에 따른 기판 처리 과정을 설명하기 위한 도면들이다. 도 6은 도 2에 도시된 식각부재의 플라즈마 생성과정을 설명하기 위한 도면 이다. 또한, 도 7은 본 발명에 따른 기판 처리 방법를 보여주는 순서도이다.
도 5a을 참조하면, 기판 처리 장치(1)의 공정이 개시되면, 챔버(110) 외부에 설치되는 기판이송장치(미도시됨)는 기판(W)을 지지부재(120)에 로딩시킨다(S110). 기판(W)이 지지부재(120)에 로딩되면, 지지부재(120)는 기판(W)을 진공으로 흡착하여 고정시킨다.
기판(W)이 로딩되면, 식각부재(200)는 기판(W)의 가장자리를 식각한다(S120). 기판(W) 가장자리 식각 공정은 다음과 같다. 도 5b 내지 도 5d를 참조하면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 로딩/언로딩 위치(a)로부터 식각처리위치(b)로 이동시킨다. 지지부재(120)가 식각처리위치(b)이 위치되면, 식각부재 구동부(160)는 식각부재(200)를 대기위치(X2)로부터 식각공정위치(X1)로 이동시킨다. 식각부재(200)가 식각공정위치(X1)에 위치되면, 기판(W)의 가장자리 일부가 식각부재(200)의 개구(212)를 통해 하우징(210) 내부로 인입되어 플라즈마 생성공간(g)에 위치된다.
기판(W)의 가장자리가 플라즈마 생성공간(g)에 위치되면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 기설정된 공정 속도로 회전시킨다. 그리고, 제 1 및 제 2 인가기(262, 264)는 각각 상부 전극(220) 및 하부 전극(230)으로 고주파 전력을 인가한다. 도 6을 참조하면, 고주파 전력을 인가받은 상부 전극(220) 및 하부 전극(230)에 의해 플라즈마 생성공간(g)에는 플라즈마가 생성된다. 그리고, 가스공급부재(240)는 가스공급공간(e)으로 공정가스를 공급한다. 여기서, 가스공급공간(e)으로 공급된 공정가스는 가스공급공간(e)을 따라 플라즈마 생성공간(g)으로 이동된 후 플라즈마에 의해 여기된다. 이때, 공급되는 공정가스는 제 1 안내부(222a)에 의해 기판(W)의 비식각영역으로 이동되는 것이 방지된다.
여기된 공정가스는 기판(W) 가장자리의 상부면(W1), 하부면(W2), 그리고 가장자리면(W3)에 잔류하는 이물질을 식각한다. 또한, 공정가스는 기판(W)상에 패시베이션막(passivation film)을 형성하여 후에 기판(W) 표면에 자연산화막이 형성되는 것을 방지한다. 식각을 완료한 공정가스는 가스배출공간(f)을 따라 이동된 후 가스배출부재(250)를 통해 외부로 배출된다. 이때, 배출되는 공정가스는 제 2 안내부(232)에 의해 기판(W) 하부면(W2)의 비식각영역으로 이동되는 것이 방지된다.
기판(W) 가장자리의 식각이 완료되면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)의 회전을 중지한다. 그리고, 가스공급부재(240)는 공정가스의 공급을 중단하고, 식각부재 구동부(160)는 식각부재(200)를 식각공정위치(X1)로부터 대기위치(X2)로 이동시킨다.
기판(W) 가장자리 식각공정이 완료되면, 기판(W)에 잔류하는 물질들을 제거하는 공정이 수행된다(S130). 오염물질 제거공정은 다음과 같다. 도 e 내지 도g를 참조하면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 식각처리위치(b)로부터 세정처리위치(c)의 제 1 세정위치(c1)로 이동시킨다. 제 1 세정위치(c1)에 지지부재(120)가 위치되면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 기설정된 공정 속도로 회전시킨다. 그리고, 처리유체 공급부재(140)는 대기위치(미도시됨)으로부터 분사위치(d)로 이동된다.
처리유체 공급부재(140)가 분사위치(d)에 위치되면, 처리유체 공급부재(140) 는 기판(W)의 처리면으로 제 1 세정액을 분사한다. 분사된 제 1 세정액은 기판(W)의 중앙영역으로부터 가장자리영역으로 이동되면서 기판(W) 처리면에 잔류하는 물질들을 제거한다. 사용된 제 1 세정액은 제 1 회수통(152)에 수용된다. 제 1 회수통(152)에 수용된 제 1 세정액은 제 1 회수라인(152a)을 통해 처리액 재생부(미도시됨)로 회수된다.
제 1 세정액에 의한 기판의 세정이 완료되면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 제 1 세정위치(c1)로부터 제 2 세정위치(c2)로 이동시킨다. 지지부재(120)가 제 2 세정위치(c2)에 위치되면, 처리유체 공급부재(140)는 기판(W) 처리면에 제 2 세정액을 분사한다. 분사된 제 2 세정액은 기판(W) 처리면에 잔류하는 물질들을 2차적으로 제거한다. 분사된 제 2 세정액은 제 2 회수통(154)에 수용된다. 제 2 회수통(154)에 수용된 제 2 세정액은 제 2 회수라인(154a)을 통해 처리액 재생부로 회수된다.
제 2 세정액에 의한 기판의 세정이 완료되면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)를 제 2 세정위치(c2)로부터 린스위치(c3)로 이동시킨다. 지지부재(120)가 린스위치(c3)에 위치되면, 처리유체 공급부재(140)는 기판(W) 처리면에 린스액을 분사한다. 분사된 린스액은 기판(W) 처리면에 잔류하는 제 1 및 제 2 세정액을 제거한다. 분사된 린스액은 제 3 회수통(156)에 수용된 후 제 3 회수라인(156a)을 통해 처리액 재생부로 회수된다.
기판(W)의 잔류물질 제거공정이 완료되면, 기판(W)은 기판처리장치(1)로부터 언로딩된다(S140). 도 5h를 참조하면, 지지부재 구동부(130)는 지지부재(120)의 회 전을 중지한 후, 지지부재(120)를 세정처리위치(c)로부터 로딩/언로딩 위치(a)로 이동시킨다. 지지부재(1200가 로딩/언로딩 위치(a)로 이동되면, 기판이송장치(미도시됨)은 지지부재(120)로부터 기판(W)을 언로딩시킨다.
상술한 기판 처리 방법은 기판(W)의 가장자리를 식각하는 공정과 기판(W)에 잔류하는 이물질을 제거하는 공정을 단일 챔버(110) 내부에서 수행할 수 있다. 따라서, 종래의 식각 공정과 이물질 제거공정을 수행하는 챔버를 각각 구비하는 구조보다 기판의 처리 속도가 증가하여 생산성이 향상된다. 또한, 식각부재(200)는 기판(W)의 상부면(W1), 하부면(W2), 그리고 가장자리면(W3)을 동시에 식각할 수 있다. 또한, 식각부재(200)는 식각 공정시 사용되는 유독성의 가스를 안전하게 배출할 수 있다.
이상의 상세한 설명은 본 발명을 예시하는 것이다. 또한 전술한 내용은 본 발명의 바람직한 실시 형태를 나타내고 설명하는 것에 불과하며, 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 범위 내에서 변경 또는 수정이 가능하다. 전술한 실시예들은 본 발명을 실시하는데 있어 최선의 상태를 설명하기 위한 것이며, 본 발명과 같은 다른 발명을 이용하는데 당업계에 알려진 다른 상태로의 실시, 그리고 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.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 기판 가장자리 식각공정을 효율적으로 수행한다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판 가장자리 식각공정과 기판에 잔류하는 이물질을 처리액으로 제거하는 공정을 하나의 장치에서 수행할 수 있다. 따라서, 설비의 풋 프린트를 감소시키고, 장치의 제작 비용을 절감하며, 기판의 처리시간을 단축한다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판 가장자리의 상부면 및 하부면을 동시에 식각한다.
또한, 본 발명에 따르면, 식각 공정시 발생되는 유독성 가스를 안전하게 배출시킨다.
또한, 본 발명에 따르면, 기판 가장자리 식각 공정시 기판의 비식각부분으로 공정가스가 유입되는 것을 방지할 수 있다. 따라서, 기판의 비식각부분이 식각되는 현상을 방지한다.
Claims (19)
- 반도체 기판의 가장자리를 식각하는 장치에 있어서,기판이 안착되는, 그리고 안착된 기판을 회전시키는 지지부재와,공정시 내부에 상기 지지부재에 안착된 기판의 가장자리 일부를 삽입하는 공간을 가지며, 기판의 가장자리 상부면과 하부면을 식각하는 식각부재를 포함하되,상기 식각부재는,상기 공간의 상부에 제공되는 상부 전극과,상기 공간의 하부에 제공되는, 그리고 상기 상부 전극과 대향되도록 설치되는 하부 전극, 그리고상기 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 에너지를 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극으로 인가시키는 인가기를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가장자리 식각장치.
- 제 1 항에 있어서,상기 기판의 가장자리 식각 장치는,기판의 가장자리를 식각하는 식각 공정을 수행하는 공정위치와 상기 식각 공정을 수행하기 전에 대기하는 대기위치 상호간에 상기 식각부재를 이동시키는 식각부재 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판의 가장자리 식각 장치.
- 삭제
- 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,상기 상부 전극 내부에는,가스공급부재로부터 공정 가스를 공급받아 상기 공간으로 이동시킨 후 외부로 배출시키는 가스이동통로가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판의 가장자리 식각 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 상부 전극에는,상기 상부 전극의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장되어 상기 공간에 위치되는 기판 가장자리의 상부면과 인접되도록 형성되는 제 1 안내부가 제공되고,상기 제 1 안내부는,상기 가스공급부재에 의해 공급되는 공정가스를 상기 공간으로 안내하고, 공정가스가 상기 기판의 상부면의 비식각영역으로 이동되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판의 가장자리 식각 장치.
- 제 4 항에 있어서,상기 하부 전극에는,상기 하부 전극의 끝단으로부터 상방향으로 연장되어 상기 공간에 위치한 기판 가장자리의 하부면과 인접하도록 형성되는 제 2 안내부가 제공되고,상기 제 2 안내부는,상기 공정 가스가 기판 가장자리 하부면의 비식각영역으로 이동되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판의 가장자리 식각 장치.
- 제 6 항에 있어서,상기 공간은,유입되는 공정가스를 강제로 흡입시켜 배출시키는 흡입 부재와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판의 가장자리 식각 장치.
- 반도체 기판을 처리하는 설비에 있어서,내부에 반도체 기판을 처리하는 공간을 제공하는 하우징과,상기 하우징 내 설치되어 기판을 지지하는 지지부재와,상기 지지부재에 안착된 기판으로 처리액을 공급하는 처리액 공급부재와,공정시 내부에 상기 지지부재에 안착된 기판의 가장자리 일부를 위치시켜, 기판의 가장자리 상부면과 하부면을 식각하는 식각부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 제 8 항에 있어서,상기 기판 처리 설비는,기판의 가장자리를 식각하는 식각 공정을 수행하는 공정위치와 상기 식각 공정을 수행하기 전에 대기하는 대기위치 상호간에 상기 식각부재를 이동시키는 식각부재 구동부를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 제 8 항에 있어서,상기 기판 처리 설비는,상기 지지부재를 상하로 승강시키는 지지부재 구동부를 더 포함하되,상기 지지부재 구동부는,상기 식각부재가 기판을 식각하기 위한 식각처리위치 및 처리액으로 기판을 세정하기 위한 세정처리위치 상호간을 이동시키는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 제 9 항에 있어서,상기 식각부재는,상기 공간의 상부에 제공되는 상부 전극과,상기 공간의 하부에 제공되는, 그리고 상기 상부 전극과 대향되도록 설치되는 하부 전극과,상기 공간에 플라즈마를 발생시키기 위한 에너지를 상기 상부 전극 및 상기 하부 전극으로 인가시키는 인가기를 포함하되,상기 상부 전극 내부에는,가스공급부재로부터 공정 가스를 공급받아 상기 공간으로 이동시킨 후 외부로 배출시키는 가스이동통로가 제공되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 제 11 항에 있어서,상기 상부 전극에는,상기 상부 전극의 끝단으로부터 아래 방향으로 연장되어 상기 공간에 위치되는 기판의 상부면과 인접되도록 형성되는 제 1 안내부가 제공되고,상기 제 1 안내부는,상기 가스공급부재에 의해 공급되는 공정가스를 상기 식각공간으로 안내하고, 상기 가스공급공간으로부터 상기 식각공간으로 이동되는 공정가스가 상기 기판의 상부면의 비식각영역으로 이동되는 것을 방지하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 제 12 항에 있어서,상기 공간은,유입되는 공정가스를 강제로 흡입시켜 배출시키는 흡입 부재와 연결되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 제 8 항 내지 제 12 항 중 어느 한 항에 있어서,상기 기판 처리 설비는,상기 처리액 공급부재에 의해 분사되는 각각의 처리액을 회수하는 처리액 회수부를 더 포함하되,상기 처리액 회수부는,상기 하우징의 내측면에서 상기 지지부재의 외주면을 감싸도록 환형으로 설치되는, 그리고 공정 진행시 처리액 공급부재로부터 공급되는 처리액을 수용하는 회수덕트와,상기 회수덕트으로 수용된 처리액을 회수하는 회수라인을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 설비.
- 삭제
- 반도체 기판을 처리하는 방법에 있어서,회전되는 기판의 가장자리 일부에 공정가스를 공급하고, 플라즈마를 생성시켜 상기 기판 가장자리의 상부면 및 하부면을 동시에 식각하되,상기 공정가스는,기판의 가장자리를 식각한 후 상기 기판의 비식각영역으로 이동되지 않도록 유도되어 외부로 배출되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 16 항에 있어서,상기 공정가스는,진공에 의해 강제로 배출되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 16 항 또는 제 17 항에 있어서,상기 기판 처리 방법은,상기 기판으로 적어도 하나의 처리액을 분사하여 상기 기판을 세정하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
- 제 18 항에 있어서,상기 기판 처리 방법은,사용된 처리액들은 재사용을 위해 분리회수되는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
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