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KR101757816B1 - 기판 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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KR101757816B1
KR101757816B1 KR1020150138022A KR20150138022A KR101757816B1 KR 101757816 B1 KR101757816 B1 KR 101757816B1 KR 1020150138022 A KR1020150138022 A KR 1020150138022A KR 20150138022 A KR20150138022 A KR 20150138022A KR 101757816 B1 KR101757816 B1 KR 101757816B1
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process chamber
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김선래
남진우
박영학
최진우
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세메스 주식회사
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Abstract

본 발명은 기판 처리 방법에 관한 것이다. 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 챔버 세정 단계를 포함한다. 상기 챔버 세정 단계에서는 상기 처리 공간에 세정 유체를 공급하여 상기 처리 공간을 세정하되, 상기 세정 유체는 제 1 가스 및 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 공급하면서 플라스마를 인가하여 상기 제 1 가스 및 상기 제2 가스가 서로 화학적으로 반응하여 생성된다.

Description

기판 처리 방법 및 장치{METHOD AND APPARATUS FOR TREATING SUBSTRATE}
본 발명은 기판 처리 방법 및 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
플라즈마는 매우 높은 온도나, 강한 전계 혹은 고주파 전자계(RF Electromagnetic Fields)에 의해 생성되며, 이온이나 전자, 라디칼등으로 이루어진 이온화된 가스 상태를 말한다. 반도체 소자 제조 공정에서는 플라즈마를 사용하여 다양한 공정을 수행한다. 일 예로 식각 공정은 플라즈마에 함유된 이온 입자들이 기판과 충돌함으로써 수행된다.
마이크로파를 이용하여 플라스마를 생성하여 기판을 처리하는 기판 처리 장치의 경우, 마이크로파를 안테나로부터 공정 챔버의 내부로 전달하는 유전판 등, 공정 챔버의 내부에 기판 처리 공정이 수행되는 처리 공간에 노출되는 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공된 부재들이 제공된다. 이러한 부재들은 공정이 진행되는 동안 플라스마에 의해 식각되어 손상되므로 일정 주기에 따라 교체된다. 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공된 부재가 교체된 후, 내부 오염 물질을 제거하기 위해 세정액을 사용하여 공정 챔버 내부의 세정이 진행되고, 세정에 의해 생성된 오염 물질 및 잔여 오염 물질을 제거하기 위해 공정 챔버 내부에 대한 장시간의 플라스마 시즈닝(SEASONING)으로 불리는 챔버 세정 단계가 수행된다.
일반적으로 플라스마 시즈닝 시 공정 챔버의 내부에 삼불화질소(NF3)를 공급하여 플라스마 반응에 의해 불소(F2)를 생성함으로써 공정 챔버 내부를 세정한다. 이 경우, 불소(F2)는 세정 효과를 가지나 반응성이 강해 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재를 식각시킴으로써 손상시킬 수 있고, 이로 인해 오염 물질이 생성될 수 있는 문제점이 있다.
본 발명은 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 제공된 쿼츠 재질을 포함하는 부재의 손상을 최소화할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 오염 물질 발생을 최소화할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 공정 챔버 내부의 세정 효율을 높일 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 여기에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 기판 처리 방법을 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 방법은 내부에 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 공정 챔버의 상기 처리 공간을 세정하는 챔버 세정 단계; 및 기판에 대한 공정을 수행하는 공정 처리 단계;를 포함하되, 상기 챔버 세정 단계에서는 상기 처리 공간에 세정 유체를 공급하여 상기 처리 공간을 세정하되, 상기 세정 유체는 제 1 가스 및 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 공급하면서 플라스마를 인가하여 상기 제 1 가스 및 상기 제2 가스가 서로 화학적으로 반응하여 생성된다.
상기 제 1 가스는 삼불화질소(NF3)를 포함하는 가스이고, 상기 제 2 가스는 수소(H2)를 포함하는 가스로 제공된다.
상기 세정 유체는 불화 수소(HF)를 포함하는 유체로 제공된다.
상기 챔버 세정 단계에서는 상기 처리 공간에 비활성 가스를 포함하는 제 3 가스를 더 공급한다.
상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 가스일 수 있다.
상기 챔버 세정 단계 및 상기 공정 처리 단계는 서로 동일한 온도에서 수행될 수 있다.
상기 제 1 가스의 공급 질량 및 상기 제 2 가스의 공급 질량의 비는 1:1, 1:2 및 1:3 중 어느 하나일 수 있다.
상기 제 1 가스의 공급 질량에 대한 상기 제 2 가스의 공급 질량의 비는 1배 내지 3배일 수 있다.
상기 처리 공간에는 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공된 부재가 상기 처리 공간에 노출되게 제공된다.
상기 부재는 마이크로파를 안테나로부터 공정 챔버의 내부로 전달하는 유전판 또는 상기 공정 챔버의 내벽에 설치되는 라이너로 제공될 수 있다.
상기 챔버 세정 단계 이전에, 상기 처리 공간으로 세정액을 공급하여 상기 처리 공간을 세정하는 전세정 단계를 더 포함할 수 있다.
또한, 본 발명은 기판 처리 장치를 제공한다. 일 실시 예에 의하면, 기판 처리 장치는 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버와; 상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과; 상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 복수개의 슬롯이 형성된 안테나와; 상기 안테나로 마이크로파를 인가하는 마이크로파 인가 유닛과; 상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과; 상기 처리 공간에 노출되게 제공되고, 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재와; 상기 마이크로파 인가 유닛 및 상기 가스 공급 부재를 제어하는 제어기;를 포함하되, 상기 제어기는 상기 처리 공간에 대한 세정 시, 제 1 가스 및 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 상기 처리 공간으로 공급하면서 마이크로파를 인가하여 세정 유체를 생성하도록 상기 가스 공급 유닛 및 마이크로파 인가 유닛을 제어한다.
상기 부재는 마이크로파를 상기 안테나로부터 상기 공정 챔버의 내부로 전달하는 유전판 또는 상기 공정 챔버의 내벽에 설치되는 라이너일 수 있다.
상기 제 1 가스는 삼불화질소(NF3)를 포함하는 가스이고, 상기 제 2 가스는 수소(H2)를 포함하는 가스로 제공된다.
상기 세정 유체는 불화 수소(HF)를 포함하는 유체로 제공된다.
상기 제어기는 상기 처리 공간에 대한 세정 시, 상기 가스 공급 유닛이 상기 제 1 가스 및 상기 제 2 가스와 함께 비활성 가스를 더 공급하도록 제어한다.
본 발명은 플라스마를 이용한 기판 처리 장치에 제공된 쿼츠 재질을 포함하는 부재의 손상을 최소화할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 오염 물질 발생을 최소화할 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
또한, 본 발명은 공정 챔버 내부의 세정 효율을 높일 수 있는 기판 처리 방법 및 장치를 제공하기 위한 것이다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 나타내는 도면이다.
도 2는 도 1의 안테나의 저면을 나타낸 평면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 나타낸 순서도이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 장치를 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 참고하면, 기판 처리 장치(10)는 기판(W)에 대하여 플라즈마 공정 처리를 수행한다. 기판 처리 장치(10)는 공정 챔버(100), 기판 지지 유닛(200), 가스 공급 유닛(300), 마이크로파 인가 유닛(400), 안테나(500), 지파판(600), 유전판(700) 그리고 제어기(미도시)를 포함한다.
공정 챔버(100)는 내부에 처리 공간(101)이 형성되며, 처리 공간(101)은 기판(W)처리 공정이 수행되는 공간으로 제공된다. 예를 들면 처리 공간(101)은 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 공간으로 제공된다. 공정 챔버(100)는 바디(110)와 커버(120)를 포함한다. 바디(110)는 상면이 개방되며 내부에 공간이 형성된다. 커버(120)는 바디(110)의 상단에 놓이며, 바디(110)의 개방된 상면을 밀폐한다. 커버(120)는 상부 공간이 하부 공간보다 더 큰 반경을 갖도록 하단부 내측이 단차진다.
공정 챔버(100)의 일 측벽에는 개구(미도시)가 형성될 수 있다. 개구는 기판(W)이 공정 챔버(100) 내부로 출입할 수 있는 통로로 제공된다. 개구는 도어(미도시)에 의해 개폐된다.
공정 챔버(100)의 바닥면에는 배기홀(102)이 형성된다. 배기홀(102)은 배기 라인(131)과 연결된다. 배리 라인(131)을 통한 배기로, 공정 챔버(100)의 내부는 상압보다 낮은 압력으로 유지될 수 있다. 그리고, 공정 과정에서 발생한 반응 부산물 및 공정 챔버(100) 내부에 머무르는 가스는 배기 라인(131)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
기판 지지 유닛(200)은 공정 챔버(100)의 내부에 위치하며, 기판(W)을 지지한다. 기판 지지 유닛(200)은 지지 플레이트(210), 리프트 핀(미도시), 히터(220)와 지지축(230)을 포함한다.
지지 플레이트(210)는 소정 두께를 가지며, 기판(W) 보다 큰 반경을 갖는 원판으로 제공된다. 지지 플레이트(210)의 상면에는 기판(W)이 놓인다. 실시 예에 의하면, 지지 플레이트(210)에는 기판(W)을 고정하는 구성이 제공되지 않으며, 기판(W)은 지지 플레이트(210)의 상면에 놓인 상태로 공정에 제공된다. 이와 달리, 지지 플레이트(210)는 정전기력을 이용하여 기판(W)을 고정시키는 정전 척으로 제공되거나, 기계적 클램핑 방식으로 기판(W)을 고정시키는 척으로 제공될 수 있다. 하기에 설명할 챔버 세정 단계(S20)에서 플라스마 시즈닝(SEASONING) 시 지지 플레이트(210)의 상면에는 지지 플레이트(210)의 노출된 면을 보호하기 위해 더미 기판이 놓일 수 있다.
리프트 핀은 복수 개 제공되며, 지지 플레이트(210)에 형성된 핀 홀(미도시)들 각각에 위치한다. 리프트 핀들은 핀 홀들을 따라 상하방향으로 이동하며, 기판(W)을 지지 플레이트(210)에 로딩하거나 지지 플레이트(210)에 놓인 기판(W)을 언로딩한다.
히터(220)는 지지 플레이트(210)의 내부에 제공된다. 히터(220)는 나선 형상의 코일로 제공되며, 균일한 간격으로 지지 플레이트(210) 내부에 매설될 수 있다. 히터(220)는 외부 전원(미도시)과 연결되며, 외부 전원에서 인가된 전류에 저항함으로써 열을 발생시킨다. 발생된 열은 지지 플레이트(210)를 거쳐 기판(W)으로 전달되며, 기판(W)을 소정 온도로 가열한다.
지지축(230)은 지지 플레이트(210)의 하부에 위치하며, 지지 플레이트(210)를 지지한다.
가스 공급 유닛(300)은 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급한다. 가스 공급 유닛(300)는 공정 챔버(100)의 측벽에 형성된 가스 공급홀(105)을 통해 공정 챔버(100) 내부로 공정 가스를 공급할 수 있다. 또한, 가스 공급 유닛(300)은 가스 공급홀(105)를 통해 하기에 설명할 챔버 세정 단계(S20)에서 처리 공간(101)으로 공급하는 제 1 가스, 제 2 가스 및 제 3 가스를 공급할 수 있다. 이와 달리. 제 1 가스 내지 제 3 가스는 가스 공급 유닛(300)과 상이한 별개의 공급 유닛(미도시)에 의해 공급될 수 있다.
마이크로파 인가 유닛(400)은 안테나(500)로 마이크로파를 인가한다. 마이크로파 인가 유닛(400)은 마이크로파 발생기(410), 제1도파관(420), 제2도파관(430), 위상 변환기(440), 그리고 매칭 네트워크(450)를 포함한다.
마이크로파 발생기(410)는 마이크로파를 발생시킨다.
제1도파관(420)은 마이크로파 발생기(410)와 연결되며, 내부에 통로가 형성된다. 마이크로파 발생기(410)에서 발생된 마이크로파는 제1도파관(420)을 따라 위상 변환기(440) 측으로 전달된다.
제2도파관(430)은 외부 도체(432) 및 내부 도체(434)를 포함한다.
외부 도체(432)는 제 1 도파관(420)의 끝단에서 수직한 방향으로 아래로 연장되며, 내부에 통로가 형성된다. 외부 도체(432)의 상단은 제 1 도파관(420)의 하단에 연결되고, 외부 도체(432)의 하단은 커버(120)의 상단에 연결된다.
내부 도체(434)는 외부 도체(432) 내에 위치한다. 내부 도체(434)는 원기둥 형상의 로드(rod)로 제공되며, 그 길이방향이 상하방향과 나란하게 배치된다. 내부 도체(434)의 상단은 위상 변환기(440)의 하단부에 삽입 고정된다. 내부 도체(434)는 아래 방향으로 연장되어 그 하단이 공정 챔버(100)의 내부에 위치한다. 내부 도체(434)의 하단은 안테나(500)의 중심에 고정 결합된다. 내부 도체(434)는 안테나(500)의 상면에 수직하게 배치된다. 내부 도체(434)는 구리 재질의 로드에 제1도금막과 제2도금막이 순차적으로 코팅되어 제공될 수 있다. 일 실시예에 의하면, 제1도금막은 니켈(Ni) 재질이고, 제2도금막은 금(Au) 재질로 제공될 수 있다. 마이크로파는 주로 제1도금막을 통해 안테나(500)로 전파된다.
위상 변환기(440)에서 위상이 변환된 마이크로파는 제2도파관(430)를 따라 안테나(500) 측으로 전달된다.
위상 변환기(440)는 제1도파관(420)과 제2도파관(430)이 접속되는 지점에 제공되며, 마이크로파의 위상을 변화시킨다. 위상 변환기(440)는 아래가 뾰족한 콘 형상으로 제공될 수 있다. 위상 변환기(440)는 제1도파관(420)으로부터 전달된 마이크로파를 모드가 변환된 상태로 제2도파관(430)에 전파한다. 위상 변환기(440)는 마이크로파를 TE 모드에서 TEM 모드로 변환시킬 수 있다.
매칭 네트워크(450)는 제1도파관(420)에 제공된다. 매칭 네트워크(450)는 제1도파관(420)을 통해 전파되는 마이크로파를 소정 주파수로 매칭시킨다.
도 2는 도 1의 안테나(500)의 저면을 나타내는 평면도이다. 도 1 및 도 2를 참조하면, 안테나(500)는 플레이트 형상으로 제공된다. 일 예로, 안테나(500)는 두께가 얇은 원판으로 제공될 수 있다. 안테나(500)는 지지 플레이트(210)에 대향되도록 기판 지지 유닛(200)의 상부에 배치된다. 안테나(500)에는 복수의 슬롯(501)들이 형성된다. 슬롯(501)들은 '×'자 형상으로 제공될 수 있다. 이와 달리, 슬롯들의 형상 및 배치는 다양하게 변경될 수 있다. 슬롯(501)들은 복수개가 서로 조합되어 복수개의 링 형상으로 배치된다. 이하, 슬롯(501)들이 형성된 안테나(500) 영역을 제1영역(A1, A2, A3)이라 하고, 슬롯(501)들이 형성되지 않은 안테나(500) 영역을 제2영역(B1, B2, B3)이라 한다. 제1영역(A1, A2, A3)과 제2영역(B1, B2, B3)은 각각 링 형상을 가진다. 제1영역(A1, A2, A3)은 복수개 제공되며, 서로 상이한 반경을 갖는다. 제1영역(A1, A2, A3)들은 동일한 중심을 가지며, 안테나(500)의 반경 방향으로 서로 이격되어 배치 된다. 제2영역(B1, B2, B3)은 복수개 제공되며, 서로 상이한 반경을 갖는다. 제2영역(B1, B2, B3)들은 동일한 중심을 가지며, 안테나(500)의 반경 방향으로 서로 이격되어 배치된다. 제1영역(A1, A2, A3)은 인접한 제2영역(B1, B2, B3)들 사이에 각각 위치한다. 안테나(500)의 중심부에는 홀(502)이 형성된다. 내부 도체(434)는 그 하단이 홀(502)를 관통하여 안테나(500)와 결합된다. 마이크로파는 슬롯(501)들을 투과하여 유전판(700)으로 전달된다.
다시 도 1을 참조하면, 지파판(600)은 안테나(500)의 상부에 위치하며, 소정 두께를 갖는 원판으로 제공된다. 지파판(600)은 커버(120)의 내측에 상응하는 반경을 가질 수 있다. 내부 도체(434)를 통해 수직 방향으로 전파된 마이크로파는 지파판(600)의 반경 방향으로 전파된다. 지파판(600)에 전파된 마이크로파는 파장이 압축되며, 공진된다. 또한 유전판(700)으로부터 반사된 마이크로파를 재반사하여 유전판(700)으로 돌려보낸다. 지파판(600)은 유전체 재질로 제공된다.
유전판(700)은 안테나(500)의 하부에 위치하며, 소정 두께를 갖는 원판으로 제공된다. 유전판(700)의 저면은 내측으로 만입된 오목면으로 제공된다. 유전판(700)은 저면이 커버(120)의 하단과 동일 높이에 위치할 수 있다. 유전판(700)의 측부는 상단이 하단보다 큰 반경을 갖도록 단차진다. 유전판(700)의 상단은 커버(120)의 단차진 하단부에 놓인다. 유전판(700)의 하단은 커버(120)의 하단부보다 작은 반경을 가지며, 커버(120)의 하단부와 소정 간격을 유지한다. 실시 예에 의하면, 지파판(600), 안테나(500) 그리고 유전판(700)은 서로 밀착될 수 있다. 마이크로파는 안테나(500)로부터 유전판(700)을 거쳐 공정 챔버(100) 내부로 방사된다. 방사된 마이크로파의 전계에 의하여 공정 챔버(100) 내에 공급된 공정 가스는 플라즈마 상태로 여기된다. 유전판(700)은 유전체 재질로 제공된다. 예를 들면, 유전판(700)은 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공될 수 있다. 따라서, 플라스마를 이용한 기판 처리 공정 시 또는 플라스마를 이용한 시즈닝(SEASONING) 등의 챔버 세정시 플라스마와의 반응에 의해 식각되어 손상될 수 있다. 따라서, 이로 인해 오염 물질이 발생될 수 있고, 유전판(700)은 일정 주기에 따른 교체가 예정될 수 있다.
제어기는 상기 마이크로파 인가 유닛 및 상기 가스 공급 부재를 제어한다. 예를 들면, 제어기는 처리 공간(101)에 대한 세정 시, 제 1 가스 및 제 2 가스를 처리 공간(101)으로 공급하면서 마이크로파를 인가하여 세정 유체를 생성하도록 가스 공급 유닛(300) 및 마이크로파 인가 유닛(400)을 제어한다. 또한, 제어기는 처리 공간(101)에 대한 세정 시, 가스 공급 유닛(300)이 제 1 가스 및 제 2 가스와 함께 비활성 가스를 더 공급하도록 제어한다.
이하, 도 1의 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 처리 하는 기판 처리 방법에 관하여 설명한다. 도 3은 본 발명의 기판 처리 방법을 개략적으로 나타낸 순서도이다. 도 1 및 도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 기판 처리 방법은 전세정 단계(S10), 챔버 세정 단계(S20) 및 공정 처리 단계(S30)를 포함한다. 전세정 단계(S10), 챔버 세정 단계(S20) 및 공정 처리 단계(S30)는 순차적으로 수행된다.
전세정 단계(S10)에서는 처리 공간(101)으로 세정액을 공급하여 처리 공간(101)을 세정한다. 전세정 단계(S10)는 챔버 세정 단계(S20) 이전에 수행된다. 전세정 단계(S10) 이전에는 처리 공간(101)에 노출되게 제공되고, 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공된 부재의 교체 또는 유지/보수가 수행될 수 있다. 전세정 단계(S10) 및 챔버 세정 단계(S20)는 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공된 부재의 교체 또는 유지/보수에 의해 발생된 오염 물질을 제거하기 위해 수행될 수 있다. 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재는 유전판(700)일 수 있다. 세정액은 커버(120)가 제거된 상태에서 처리 공간(101)의 상부를 통해 공급될 수 있다. 이와 달리, 다양한 방식으로 처리 공간(101)에 제공될 수 있다. 예를 들면, 세정액은 별도의 공급장치(미도시)에 의해 공정 챔버(100)의 내벽을 관통해 공급될 수 있다.
챔버 세정 단계(S20)에서는 처리 공간(101)에 세정 유체를 공급하여 처리 공간(101)을 세정한다. 세정 유체는 불화 수소(HF)를 포함하는 유체로 제공될 수 있다. 세정 유체는 제 1 가스 및 제 2 가스가 서로 화학적으로 반응하여 생성된다. 예를 들면, 제 1 가스 및 제 2 가스를 처리 공간(101)으로 공급하면서 플라스마를 인가하여 제 1 가스 및 제 2 가스가 서로 화학적으로 반응하여 생성된다. 제 1 가스 및 제 2 가스는 가스 공급 유닛(300)에 의해 공급된다. 이와 달리, 제 1 가스 및 제 2 가스는 가스 공급 유닛(300)과 상이한 별도의 공급 유닛에 의해 공급될 수 있다. 제 1 가스 및 제 2 가스는 서로 상이한 가스이다. 예를 들면, 제 1 가스는 삼불화질소(NF3)를 포함하는 가스이고, 제 2 가스는 수소(H2)를 포함하는 가스로 제공된다. 이 경우, 삼불화질소 및 수소는 플라스마에 의해 서로 반응하여 질소(N2) 및 불화 수소(HF)를 생성한다. 수소는 삼불화질소와의 반응성이 강하므로 불화 수소의 생성 효율을 높여 세정 효율을 증대시킨다. 따라서, 챔버를 세정하는 시간이 단축되고, 챔버 세정 단계에서 플라스마에 의해 기판 지지 유닛(200)이 손상되는 것을 방지하기 위해 요구되는 기판 지지 유닛(200)에 놓이는 더미 기판의 수도 줄일 수 있다. 또한 불화 수소(HF)는 일반적으로 세정 유체 사용되는 불소(F2)에 비해 쿼츠 재질에 대한 반응성이 낮으므로 챔버 세정 단계(S20)에서 쿼츠 재질을 포함하는 부재의 손상을 최소화할 수 있다. 따라서, 쿼츠 재질을 포함하는 부재의 손상으로 인한 오염 물질의 발생 또한 최소화할 수 있다. 또한, 일반적으로 상온에서 액체 상태로 존재하는 불화 수소를 가스 상태인 제 1 가스 및 제 2 가스를 공급하여 처리 공간(101) 내에서 반응시켜 생성시킴으로써, 액체 상태로 불화 수소를 직접 공급하는 방법에 비해 보다 균일하게 처리 공간(101) 전체를 세정할 수 있다. 제 1 가스의 공급 질량에 대한 제 2 가스의 공급 질량의 비는 공정 진행 중 또는 세정 대상 장비 등에 따라 상이하게 제공될 수 있다. 예를 들면, 제 1 가스의 공급 질량에 대한 제 2 가스의 공급 질량의 비는 1배, 2배 또는 3배 중 어느 하나일 수 있다.
챔버 세정 단계(S20)에서는 처리 공간(101)에 제 1 가스 및 제 2 가스와 함께 제 3 가스가 더 공급될 수 있다. 제 3 가스는 비활성 가스로 제공된다. 예를 들면 제 3 가스는 아르곤(Ar) 가스로 제공될 수 있다. 제 3 가스는 마이크로파에 의해 플라스마 상태로 인가되어 제 1 가스 및 제 2 가스가 서로 반응하여 세정 유체를 생성할 수 있는 에너지를 공급한다. 제 3 가스는 가스 공급 유닛()에 의해 처리 공간으로 공급될 수 있다. 이와 달리, 제 3 가스는 가스 공급 유닛()과 상이한 공급 유닛(미도시)에 의해 처리 공간(101)으로 공급될 수 있다.
공정 처리 단계(S30)에서는 기판(W)에 대한 공정이 수행된다. 예를 들면, 기판 지지 유닛(200)에 처리 대상 기판(W)이 놓이고, 가스 공급 유닛(300)에 의해 공정 가스가 공급되면서 마이크로파 인가 유닛(400)에 의해 마이크로파가 인가되어 플라스마가 생성된다. 따라서 플라스마로부터 에너지를 인가 받은 공정 가스에 의해 기판(W)에 대한 공정이 수행된다.
챔버 세정 단계(S20) 및 공정 처리 단계(S30)는 서로 동일한 온도에서 수행될 수 있다. 예를 들면 챔버 세정 단계(S20) 및 공정 처리 단계(S30)는 제 1 가스 및 제 2 가스 또는 공정 가스에 반응 에너지를 공급할 수 있도록 비활성 가스가 플라스마로 여기될 수 있는 온도에서 수행된다.
도 4는 본 발명의 다른 실시 예에 따른 기판 처리 방법을 설명하기 위한 기판 처리 장치(20)를 나타내는 도면이다. 도 4를 참고하면, 본 발명의 기판 처리 방법이 적용되는 기판 처리 장치(20)에는 도 1의 경우와 달리 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재로서 라이너(900)가 제공될 수 있다. 라이너(900)는 공정 챔버(100)의 내벽에 설치된다. 라이너(900)는 공정 챔버(100)의 내벽이 플라즈마로 인해 손상되는 것을 방지한다. 라이너(900)는 바디(910) 및 플랜지(920)를 포함한다.
바디(910)는 공정 챔버(100)의 내벽과 대향되는 링 형상을 가진다. 바디(910)에는 가스 공급홀(105)들과 대향되도록 관통된 관통홀(912)이 형성된다. 가스 공급홀(105)로부터 분사된 공정 가스는 관통홀(912)을 통해 공정 챔버(100) 내부로 유입된다.
플랜지(920)는 바디(910)의 외벽으로부터 공정 챔버(100)의 벽 내부까지 연장되도록 제공된다. 플랜지(920)는 바디(910)의 둘레를 감싸는 링 형상으로 제공된다. 플랜지(920)는 라이너(900)의 상단에 제공될 수 있다.
그 외, 기판 처리 장치(20)의 구성, 기능 및 구조 등은 도 1의 기판 처리 장치(10)와 유사하다.
도 1 및 도 4는 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재로서 유전판 및 라이너를 도시하고 있으나, 본 발명의 기판 처리 방법은 이와 달리 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재가 제공된 기판 처리 장치에 대해 적용될 수 있다.
상술한 기판 처리 방법이 수행되도록 제어기는 각 기판 처리 장치(10, 20)의 가스 공급 유닛(300) 및 마이크로파 인가 유닛(400)을 제어한다.
W: 기판 10, 20: 기판 처리 장치
100: 공정 챔버 200: 기판 지지 유닛
300: 가스 공급 유닛 400: 마이크로파 인가 유닛
500: 안테나 600: 지파판
700: 유전판 900: 라이너
S10: 전세정 단계 S20: 챔버 세정 단계
S30: 공정 처리 단계

Claims (18)

  1. 내부에 플라스마를 이용하여 기판을 처리하는 처리 공간을 제공하는 공정 챔버의 상기 처리 공간을 세정하는 챔버 세정 단계; 및
    기판에 대한 공정을 수행하는 공정 처리 단계;를 포함하되,
    상기 챔버 세정 단계에서는 상기 처리 공간에 불화수소(HF)를 공급하여 상기 처리 공간을 세정하되,
    상기 불화 수소는 제 1 가스 및 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 상기 공정 챔버의 내부로 공급하면서 플라스마를 인가하여 상기 제 1 가스 및 상기 제2 가스가 서로 화학적으로 반응하여 생성되는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 가스는 삼불화질소(NF3)를 포함하는 가스이고, 상기 제 2 가스는 수소(H2)를 포함하는 가스로 제공되는 기판 처리 방법.
  3. 삭제
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 챔버 세정 단계에서는 상기 처리 공간에 비활성 가스를 포함하는 제 3 가스를 더 공급하는 기판 처리 방법.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 비활성 가스는 아르곤(Ar) 가스인 기판 처리 방법.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 챔버 세정 단계 및 상기 공정 처리 단계는 서로 동일한 온도에서 수행되는 기판 처리 방법.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스의 공급 질량 및 상기 제 2 가스의 공급 질량의 비는 1:1, 1:2 및 1:3 중 어느 하나인 기판 처리 방법.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 제 1 가스의 공급 질량에 대한 상기 제 2 가스의 공급 질량의 비는 1배 내지 3배인 기판 처리 방법.
  9. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 처리 공간에는 쿼츠(SiO2)를 포함하는 재질로 제공된 부재가 상기 처리 공간에 노출되게 제공되는 기판 처리 방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 부재는 마이크로파를 안테나로부터 공정 챔버의 내부로 전달하는 유전판인 기판 처리 방법.
  11. 제 9 항에 있어서,
    상기 부재는 상기 공정 챔버의 내벽에 설치되는 라이너로 제공되는 기판 처리 방법.
  12. 제 1 항, 제 2 항 및 제 4 항 내지 제 8 항 중 어느 하나에 있어서,
    상기 챔버 세정 단계 이전에, 상기 처리 공간으로 세정액을 공급하여 상기 처리 공간을 세정하는 전세정 단계를 더 포함하는 기판 처리 방법.
  13. 내부에 처리 공간이 형성된 공정 챔버와;
    상기 공정 챔버 내에서 기판을 지지하는 기판 지지 유닛과;
    상기 기판 지지 유닛의 상부에 배치되며, 복수개의 슬롯이 형성된 안테나와;
    상기 안테나로 마이크로파를 인가하는 마이크로파 인가 유닛과;
    상기 처리 공간에 가스를 공급하는 가스 공급 유닛과;
    상기 처리 공간에 노출되게 제공되고, 쿼츠를 포함하는 재질로 제공된 부재와;
    상기 마이크로파 인가 유닛 및 상기 가스 공급 부재를 제어하는 제어기;를 포함하되,
    상기 제어기는 상기 처리 공간에 대한 세정 시, 제 1 가스 및 상기 제 1 가스와 상이한 제 2 가스를 상기 처리 공간으로 공급하면서 마이크로파를 인가하여 불화수소를 생성하여 상기 처리 공간을 세정하도록 상기 가스 공급 유닛 및 마이크로파 인가 유닛을 제어하는 기판 처리 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 부재는 마이크로파를 상기 안테나로부터 상기 공정 챔버의 내부로 전달하는 유전판인 기판 처리 장치.
  15. 제 13 항에 있어서,
    상기 부재는 상기 공정 챔버의 내벽에 설치되는 라이너인 기판 처리 장치.
  16. 제 13 항에 있어서,
    상기 제 1 가스는 삼불화질소(NF3)를 포함하는 가스이고, 상기 제 2 가스는 수소(H2)를 포함하는 가스로 제공되는 기판 처리 장치.
  17. 삭제
  18. 제 16 항에 있어서,
    상기 제어기는 상기 처리 공간에 대한 세정 시, 상기 가스 공급 유닛이 상기 제 1 가스 및 상기 제 2 가스와 함께 비활성 가스를 더 공급하도록 제어하는 기판 처리 장치.
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