KR100537259B1

KR100537259B1 - 기판의 취급방법

Info

Publication number: KR100537259B1
Application number: KR10-1999-0008192A
Authority: KR
Inventors: 마츠다이즈루; 하라구치히데오; 야마모토시게유키
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 1998-03-12
Filing date: 1999-03-12
Publication date: 2005-12-19
Also published as: CN1139975C; CN1229269A; JPH11260897A; KR19990077809A; US6255223B1

Abstract

기판(2)을 기판 유지대(3) 상에 유지하여 각종 처리에 제공한 후, 다음 처리에 대비하기 위해 기판(2)을 기판 유지대(3)로부터 녹 아웃(knock out)하여 분리할 때 기판(2)과 기판 유지대(3) 사이의 흡착력에 관한 정보를 검출하고, 흡착력이 소정값 이상인 동안은 녹 아웃 동작을 제어수단(18)에 의해 규제한다.

Description

기판의 취급방법{METHOD FOR HANDLING A SUBSTRATE}

본 발명은 처리대상의 기판을 기판 유지대에 유지하여 각종 처리를 할 때 등, 기판과 기판 유지대 사이에 흡착력이 발생하는 것과 같은 상태에서의 기판의 취급 방법에 관한 것으로, 예를 들면 반도체 소자, 액정 디스플레이 패널, 태양 전지 등의 제조에 있어서의 박막형성 혹은 미세가공 등에 이용되는 플라즈마 처리시에 이용된다.

최근 플라즈마 처리장치는 디바이스의 고기능화와 그 처리비용의 절감을 위해 고정밀도화나 고속화, 피처리물의 대면적화나 저손상화를 실현하기 위한 노력이 활발하게 행해지고 있다. 그 중에서도 성막에 있어서는 기판 내의 막질의 균일성을 얻기 위해, 또한 미세가공에 이용되는 드라이 에칭에 있어서는 치수 정밀도를 확보하기 위해 각각 기판온도를 면 내에서 균일하고 정밀하게 제어하는 것이 특히 요구되고 있다. 이 기판온도를 제어하는 수단으로서 메카클램프 혹은 정전 흡착전극을 이용한 플라즈마 처리장치가 사용되기 시작하고 있다.

종래의 플라즈마 처리장치의 예로서는 일본국 특개소 63-72877호 공보, 일본국 특개평 02-7520호 공보, 일본국 특개평 03-102820호 공보, 일본국 특개평04-100257호 공보 등에 개시(開示)되어 있는 플라즈마 처리장치가 있다.

도 2에 일본국 특개평 04-100257호 공보에 개시된 플라즈마 처리장치의 반응실의 단면도를 도시한다. 이 플라즈마 처리장치에서는 가스 공급수단(140) 및 가스도입구(140a)와 진공 배기장치(141)를 갖는 진공용기(131)가 플라즈마 처리의 반응실로서 이용된다. 진공용기(131) 내에 설치된 정전 흡착전극(133) 상에 피처리 기판(132)을 실어 두고, 이것을 정전 흡착전극(133)에 의해 정전 흡착한다. 이 정전 흡착은 정전 흡착전극(133) 내의 1쌍의 전극에 직류전원(134)으로부터 각각 플러스 전압 및 마이너스 전압을 인가하여 행해진다. 이 상태에서 진공용기(131) 내를 진공 배기하여 소정의 진공상태로 하고, 반응가스를 도입하여 전압을 인가함으로써 통상의 플라즈마 처리가 피처리 기판(132)에 실시된다. 플라즈마 처리란 고주파전원(136)으로부터의 고주파전압의 인가 등에 의해 진공용기(131) 내에 플라즈마 가스를 발생시켜, 플라즈마 가스의 성분에 따른 박막을 형성하는 스퍼터링, 반도체 웨이퍼 상의 도체층을 포토 레지스트에 따라 플라즈마 가스에 의해 선택적으로 제거하여 도체 패턴을 형성하는 드라이 에칭, 드라이 에칭후 불필요하게 된 포토 레지스트를 제거하는 애싱 등을 말한다.

이러한 플라즈마 처리후에는 직류전원(134)을 차단해도 정전 흡착전극(133) 표면의 절연층에는 전하가 잔류하고, 경우에 따라서는 절연성의 피처리 기판(132)에서는 대전전하도 잔류한다. 이런 이유로 피처리 기판(132)이 정전 흡착전극(133)에 정전적으로 흡착된 상태가 계속되어 녹 아웃(knock out) 기구(139)에 의해 피처리 기판(132)을 정전 흡착전극(133)으로부터 녹 아웃해도 분리할 수 없게 되거나 피처리 기판(132)이 파손되기도 한다.

따라서 플라즈마 처리가 종료되었을 때 직류전원(134)으로부터 정전 흡착전극(133)으로의 인가전압의 극성을 전환기구(l35)에서 반전시킴으로써 정전 흡착전극(133)의 잔류전하를 제거한 후, 녹 아웃 기구(139)에 의해 피처리 기판(132)을 정전 흡착전극(133)으로부터 녹 아웃하여 분리하고, 다음 공정으로 반송할 수 있도록 하고 있다. 그 후 자외선 광원(137), 예를 들면 수은 램프로부터의 자외광선을 석영유리(138)를 통해 정전 흡착전극(133) 표면의 절연층에 조사함으로써 이 절연층 표면의 잔류전하를 최종적으로 제거하고, 다음 피처리 기판(132)의 플라즈마 처리에 대비한다.

한편 상기와 같은 전하 제거방식 대신에 전하 제거 플라즈마 처리가 행해지는 일도 있다. 이러한 처리로서는, 예를 들어 인가하고 있는 전력을 서서히 내려 잔류 전하를 줄이는 방법이 있다.

그러나 플라즈마 처리후에 정전 흡착전극(133)에 인가하는 직류전압의 극성을 반전시켜 전하를 제거하는 방식에서는 잔류전하를 과부족없이 완전히 제거하는 것이 곤란하다. 이런 이유로 잔류전하가 남거나 역극성으로 대전시켜 피처리 기판(132)이 정전적으로 흡착된 채로 되는 일이 있다. 이러한 상태에서 녹 아웃 기구(139)에 의해 피처리 기판(132)을 녹 아웃하면 피처리 기판(132)이 손상될 우려가 있다. 또 피처리 기판(132)을 다음 공정으로 반송할 때 반송 불능, 반송자세 불량, 탈락, 다음 공정과의 수수 불량이라는 반송 트러블을 일으키는 일이 있어 신뢰성이 결여된다.

한편 전하 제거 플라즈마 방식에서는 정전적인 흡착력에 관한 정보를 직접 감시하지 않으므로 플라즈마 방전시간을 길게 설정하게 되어 스루풋(throughput) 효율을 저하시킨다. 더구나 진공용기 내에서 행해지는 전하 제거 플라즈마 처리에서는 진공용기로부터의 마이크로 스퍼터에 의한 발진, 전극재료로부터의 불순물 오염이나 발진이 생겨 이것도 품질, 신뢰성의 저하로 이어진다.

또 상기와 같은 피처리 기판(132)과 정전 흡착전극(133)의 정전적인 흡착과 그것에 의한 문제는 피처리 기판(132)을 플라즈마 처리하기 위해 진공용기(131) 내에 플라즈마 발생장치에 의해 발생시키는 플라즈마 가스에 기인해서도 발생된다.

본 발명의 목적은 기판 유지대에 유지 또는 기판 유지대 상에서 처리되는 기판과, 기판 유지대와의 사이에 생기는 흡착력의 잔류상태에 따라 기판 유지대로부터 기판을 적시에 무리없이 녹 아웃하여 분리할 수 있는 기판의 취급 방법을 제공하는 것에 있다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 기판의 취급 방법은, 기판을 기판 유지대로부터 분리할 때에, 기판을 기판 유지대로부터 녹 아웃(Knock Out) 하여, 이 이 녹 아웃 시의 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력에 관한 정보를 녹 아웃 기구의 구동축상에 설치된 검출수단을 이용하여 검출하고, 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃을 정지시키며, 이후, 녹 아웃과 흡착력이 소정값 이상인 때의 정지를 반복하여, 흡착력이 소정값을 하회한 시점에서 분리를 행하는 것을 특징으로 한다.

흡착력은 예를 들면 플라즈마 처리에 의해 기판 유지대나 기판이 대전하는 것에 기인하거나, 혹은 기판 유지대에 직류전압을 인가하여 기판을 정전 흡착하여 유지하였을 때 기판 유지대나 기판이 대전하는 것에 기인하여 생긴다. 플라즈마 처리는 주로 진공용기 내에서 행해진다.

기판처리후의 상기 흡착력은 기판 유지대에 유지되어 처리된 후의 기판을 녹 아웃하여 기판 유지대로부터 분리할 때의, 예를 들면 녹 아웃할 때의 부하에 의해 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력을 검출할 수 있다. 이 녹 아웃의 부하는 예를 들면 기판 유지대에 조합되어 이용되는 녹 아웃 기구의 녹 아웃력 전달부에 녹 아웃 기구에 의한 녹 아웃의 부하에 대하여 전기적, 물리적, 화학적으로 반응하는 각종 검출수단을 설치하여, 그 반응상태를 전기적, 기계적 혹은 광학적으로 보는 것에 의해 검출할 수 있다. 이와 같이 하여 검출되는 정보로부터 인위적으로 혹은 정보의 종류에 따른 전기적, 기계적인 판정수단에 의해 자동적으로 기판 녹 아웃 시점의 흡착력이 소정값 이상인지의 여부를 판정할 수 있다. 전기적인 검출수단으로서는 로드 셀이 있고, 흡착력에 관한 정보를 전기신호로서 직접 출력하고 이것을 전기적인 판정수단으로 간단하게 판정할 수 있다. 그러나 흡착력은 상기 검출방식에 한정되는 것은 아니고, 예를 들면 녹 아웃 동작과 관계없이 검출하도록 해도 된다.

여기에서 상기한 바와 같이, 처리후의 기판을 기판 유지대로부터 녹 아웃하여 분리할 때 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력에 관한 정보를 상기와 같이 하여 검출하고, 검출한 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃을 규제하므로 기판 유지대와 기판 사이의 흡착력의 잔류상태에 따라 기판 유지대로부터 적시에 녹 아웃하여 분리할 수 있다. 이에 따라 기판이 파손되거나 하는 일을 없애고, 다음 공정으로 반송할 때에 반송불능, 반송의 자세불량, 탈락, 다음 공정과의 수수 불량이라는 반송 트러블이 회피되어 신뢰성이 높아지게 된다. 더구나 분리 타이밍은 필요최소한의 시간이 되므로 로스타임이 없고 스루풋 효율을 향상시킬 수 있다.

특히 기판을 기판 유지대로부터 녹 아웃하고, 이 녹 아웃시의 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력에 관한 정보를 녹 아웃 부하에 기초하여 검출하고, 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃을 정지시키고, 이 후 녹 아웃과 정지를 반복하여 흡착력이 소정값을 하회한 시점에서 분리를 행하도록 함으로써 기판의 녹 아웃을 기판 유지대로의 흡착상태에 따라 규제하면서 기판을 녹 아웃하여 정지할 때마다 그것과의 접촉부를 기판 유지대로부터 우선 조금 박리시킨 후, 이 박리부를 주위로 넓혀 가고, 기판 유지대와의 흡착력도 감소시켜 가므로 기판을 무리없이 보다 조기에 분리할 수 있어 스루풋 효율이 더욱 향상된다.

이와 같은 기판의 취급 방법을 실현하는 기판의 취급 장치로서는 기판을 유지하여 각종 처리에 제공하는 기판 유지대와, 기판 유지대가 유지하고 있는 기판을 녹 아웃 분리하는 녹 아웃 기구와, 녹 아웃 기구가 기판을 녹 아웃할 때의 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력에 관한 정보를 녹 아웃 부하에 의해 검출하는 검출수단과, 녹 아웃 기구를 작동시켜, 그 때 검출된 정보로부터 그 때의 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃 기구의 녹 아웃 동작을 정지시키고, 이 후 녹 아웃과 분리를 반복하여 흡착력이 소정값을 하회하였을 때 분리를 행하는 제어수단을 구비하면 되고, 제어수단으로서는 상기와 같은 판정기능을 내부기능 내지는 외부기능으로서 구비하면 된다.

녹 아웃 기구에 의한 녹 아웃 부하를 흡착력에 관한 정보로서 검출하는 검출수단은 녹 아웃 기구의 녹 아웃력 전달계의 도중에 설치되고, 구동수단의 구동력 전달축선상에서 접속되어 있으면 구동수단에 의해 녹 아웃 기구를 녹 아웃하는 동작이 검출수단에 정확히 작동하므로 그 때의 녹 아웃 부하를 정밀도 좋게 검출할 수 있다.

기판 유지대가 처리작업 영역을 진공상태로 두는 진공용기 내부에 설치되는 데 대하여, 검출수단은 진공용기 외부의 대기측에 설치되고 기판 유지대와 일정 이상의 거리가 있으며 또한 기판 유지대와 전기적으로 접속되어 있지 않은 조건설정으로 하면 검출수단에 진공상태, 진공용기 내외부의 압력차의 영향, 기판 유지대측으로부터의 전기적인 영향 등이 없이 더욱 정밀도가 높은 검출을 할 수 있고, 진공용기 외부에 설치하므로 특성의 조정이나 보수, 교환 등의 유지보수가 용이하게 된다.

상술한 목적 및 기타의 목적과 본 발명의 특징 및 이점은 첨부 도면과 관련한 다음의 상세한 설명을 통해 보다 분명해 질 것이다.

( 실시예 )

이하 본 발명의 대표적인 일실시예에 대하여 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

본 실시예의 기판의 취급 방법 및 그 장치는 실리콘 웨이퍼를 피처리 기판으로 하고, 이것에 반응성 이온 에칭형의 플라즈마 드라이 에칭을 행하는 경우의 일례이다. 무엇보다도 본 발명은 피처리 기판을 기판 유지대에 유지하여 각종 처리 도중 혹은 처리가 종료된 후에 피처리 기판을 녹 아웃하여 기판 유지대로부터 분리하는 데에 기판이 기판 유지대에 흡착되어 있는 것이 원인이 되어 상기 녹 아웃 동작에 문제가 생기는 것을 과제로 하는 모든 기판의 취급에 공통적으로 적용된다.

웨이퍼(2)의 취급 방법에 대하여 도 1에 도시된 장치를 참조하여 설명하기로 한다. 정전 흡착형 플라즈마 장치인 정전 흡착전극으로서의 기판 유지대(3) 상에 웨이퍼(2)를 유지하고, 상기한 플라즈마 에칭 외에 애싱 혹은 스퍼터링 등의 각종 처리에 제공한 후 웨이퍼(2)를 녹 아웃 기구(15)에 의해 기판 유지대(3)로부터 녹 아웃하여 분리하고, 다음 공정으로 반송하는 등의 다음 처리에 대비한다. 웨이퍼 (2)를 녹 아웃 기구(15)에 의해 녹 아웃할 때에 기판 유지대(3)에 대한 웨이퍼(2)의 흡착력에 관한 정보를 검출수단(16)등으로 검출하고, 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃을 규제한다. 또 웨이퍼의 녹 아웃을 각종 처리의 완료후에 시작한다고 한정하지는 않는다.

이에 따라 기판 유지대(3)에 대하여 정전적으로 흡착되면서 유지 내지는 처리된 웨이퍼(2)를 흡착력의 잔류상태에 따라 기판 유지대(3)로부터 적시에 무리없이 녹 아웃하여 분리할 수 있다. 이에 따라 기판을 파손하는 일이 없고, 다음 공정으로의 반송시에 반송불능, 반송의 자세불량, 탈락, 다음 공정과의 수수 불량이라는 반송 트러블도 회피되어 신뢰성을 높일 수 있다. 더구나 분리 타이밍은 필요최소한의 시간이 되므로 로스타임이 없고 스루풋 효율을 높일 수 있다. 또 종래의 전하 제거 플라즈마 방식으로 정전 흡착에 의한 문제에 대응하는 경우와 같이 진공용기(1)로부터의 마이크로 스퍼터에 의한 발진, 진공용기(1) 내의 기판 유지대(3)나 이것에 대향하는 상부전극(12) 등의 전극재료로부터의 불순물 오염이나 발진 등도 생기는 일이 없다.

흡착력은 예를 들면 플라즈마 처리가 원인이 되어 기판 유지대(3)나 웨이퍼(2)가 대전하는 것 때문에 발생하거나, 혹은 기판 유지대(3)에 직류전압을 인가하여 웨이퍼(2)를 정전 흡착하여 유지하였을 때 기판 유지대(3)나 웨이퍼(2)가 대전하는 것에 기인하여 생긴다. 본 실시예에서는 기판 유지대(3)가 정전 흡착형의 것이며, 주로 후자의 이유에 의해 생기는 정전 흡착에 대처하고 있다. 그러나 플라즈마 처리의 영향에 의한 정전 흡착력이 동시에 발생하는 일이 있는 경우나, 그 밖의 흡착을 수반하는 경우를 포함하여 상기 방법의 특징은 유효하다.

상기와 같은 웨이퍼(2)의 취급 방법을 실현하는 웨이퍼(2)의 취급 장치로서는 웨이퍼(2)를 유지하여 각종 처리에 제공하는 기판 유지대(3)와, 기판 유지대(3)가 유지하고 있는 웨이퍼(2)를 그것의 처리후에 녹 아웃 분리하는 녹 아웃 기구 (15)와, 녹 아웃 기구(15)가 웨이퍼(2)를 녹 아웃할 때의 기판 유지대(3)에 대한 웨이퍼(2)의 흡착력에 관한 정보를 검출하는 검출수단(16)과, 이 검출된 정보로부터 그 때의 흡착력이 소정값 이상인 동안 녹 아웃 기구(15)의 녹 아웃 동작을 규제하는 제어수단(18)을 구비하면 된다. 이에 의해 상기와 같은 웨이퍼(2)의 취급 방법을 자동적으로 실행하여 필요한 처리를 연속적으로 수행할 수 있다. 제어수단 (18)은 상기 녹 아웃을 규제하기 위해 상기와 같은 판정을 행하는 판정수단(18a)을 내부기능 내지는 외부기능으로서 구비하면 된다.

흡착력이 어떠한 형태이더라도 웨이퍼(2)를 녹 아웃하여 기판 유지대(3)로부터 분리할 때의, 예를 들면 녹 아웃의 부하에 의해 이것을 검출할 수 있다. 녹 아웃의 부하는 예를 들면 기판 유지대(3)에 조합하여 이용되는 녹 아웃 기구(15)의 녹 아웃력 전달계의 일부에 녹 아웃 기구(15)에 의한 녹 아웃시의 부하에 대하여 전기적, 물리적, 화학적으로 반응하는 각종 검출수단(16)을 설치하여 그 반응상태를 전기적, 기계적 혹은 광학적으로 보는 것에 의해 검출할 수 있다. 이렇게 하여 검출되는 정보로부터 정보의 종류에 따른 전기적, 기계적인 판정수단(l8a)에 의해 자동적으로 현시점의 정전 흡착력이 소정값 이상인지의 여부의 상기 판정이 행해진다. 본 실시예에서는 전기적인 검출수단(16)으로서 로드 셀을 사용하고 있고, 흡착력에 관한 정보를 전기신호로서 직접 출력하여 이것을 전용 전기회로나 마이크로 컴퓨터 등인 제어수단(18)의 내부 기능을 이용한 전기적인 판정수단(18a)으로 간단하게 판정할 수 있다.

녹 아웃 기구(15)에 의한 녹 아웃 부하를 흡착력에 관한 정보로서 검출하기 위해 검출수단(16)은 녹 아웃 기구(15)의 녹 아웃력 전달계의 도중에 설치되어, 녹 아웃 기구(15)를 예를 들면 수직선상에서 녹 아웃 동작시키는 각종 구동수단(17)의 구동력 전달축선 X상에 접속하고 있다. 이에 따라 구동수단(17)에 의해 녹 아웃 기구(15)를 녹 아웃하는 동작이 검출수단(16)으로 정확히 작동하므로 그 때의 녹 아웃의 부하를 정밀도 좋게 검출할 수 있다. 구동수단(17)은 직동 전동모터, 유압 실린더나 에어 실린더, 솔레노이드 등의 직진 동작하는 액추에이터 그 자체라도 되고, 회전하는 액추에이터의 회전동작을 직진운동으로 변환하도록 한 것 등이어도 된다. 또한 흡착력이 소정값 이상일 때 구동력의 전달에 미끄러짐이 생겨 녹 아웃이 규제되는 토크 리미터 기구를 이용하면, 그 자체가 검출수단 및 판정수단의 기능을 갖는 제어수단이 되어 구성이 간략화되는 데다가, 상기 미끄러짐이 생길 때의 저항력이 웨이퍼(2)를 기판 유지대(3)로부터 무리없이 서서히 녹 아웃하여 분리부분을 주위로 넓히면서 흡착력도 감소시켜 가는 작용을 한다. 또한 구동력이 전달되는 최대 토크값을 가변으로 하면 범용성을 발휘할 수 있어 실정에 맞는 조절을 할 수 있다.

상기와 같이 검출수단(16)으로 녹 아웃 기구(15)에 의한 웨이퍼(2)의 녹 아웃 부하를 검출하여, 검출되는 부하에 의해 판정된 흡착력이 소정값 이상일 때 일단 녹 아웃을 정지시키고, 이 후 녹 아웃 및 정지를 반복하여 흡착력이 소정값을 하회한 시점에서 분리를 행하도록 할 수도 있다. 이렇게 하면 일단 녹 아웃하여 정지할 때마다 웨이퍼(2)와 녹 아웃 기구의 접촉부에 녹 아웃력 및 이 접촉부를 기판 유지대(3)로부터 우선 조금 박리한다. 그 후 이 박리부를 주위로 서서히 넓혀 가는 것과 함께 기판 유지대(3)와의 접촉부가 적어지는 분량만큼 흡착력도 감소시켜 가므로 웨이퍼(2)를 보다 빠른 시기에 무리없이 기판 유지대(3)로부터 분리할 수 있어 스루풋 효율을 더욱 향상시킬 수 있다. 이러한 제어는 기판취급 장치에 있어서의 제어수단(18)에 의해 상기 녹 아웃의 규제 제어에 대신하여 행하면 된다.

또 도 1에 도시된 바와 같이 처리작업 영역을 진공상태로 두는 진공용기(1) 내부에 기판 유지대(3)가 설치되는 데 대하여, 검출수단(16)은 진공용기(1) 외부의 대기측에 설치되어 기판 유지대(3)와 일정 이상의 거리가 있고, 또한 기판 유지대 (3)와 전기적으로 접속되지 않으므로 진공상태, 진공용기(1) 내외부의 압력차의 영향, 기판 유지대(3)측으로부터의 전기적인 영향 등이 검출수단(16)에 미치지 않아 더욱 정밀도 높은 검출을 할 수 있다. 또한 진공용기(1) 외부에 설치되므로 조정이나, 보수, 교환 등의 유지 보수가 용이하게 된다.

웨이퍼(2)의 취급 장치의 일실시예를 나타내면, 정전 흡착형 기판 유지대(3)는 두께 5mm 정도의 알루미나 유전체부(4)와, 내부에 수냉로(도시생략)를 갖는 알루미늄제 베이스부(5)로 구성되고, 알루미나 유전체부(4)의 표면으로부터 500μm의 내부에 텅스텐으로 이루어지는 1쌍의 정전 흡착용 내부전극(6A, 6B)이 내장되어 있다. 양극의 직류전원(8) 및 음극의 직류전원(9)으로부터 각각 개별의 고주파 필터(7)를 통해 대응하는 내부전극(6A, 6B)에 ＋, －전압이 인가된다. 고주파 필터 (7)보다도 내부전극(6A, 6B)측의 부분에 양극·음극용 개별 콘덴서(10)를 설치하여 13.56MHz의 고주파전원(11)으로부터 각각의 콘덴서(l0)를 통해 내부전극(6A, 6B)에 고주파전압을 인가할 수 있도록 하고 있다. 고주파 필터(7)는 각각의 직류전원(8, 9)으로부터 인가되는 직류전압이 역류하는 것을 방지하고, 또한 콘덴서(10)는 마찬가지로 직류전원(8, 9)으로부터의 직류전압이 역류하여 고주파전원(11)측으로 인가되는 것을 방지한다. 진공용기(1) 내의 상부에는 기판 유지대(3)의 내부전극(6A, 6B)과 대향하는 위치에 상부전극(12)이 설치되어 접지되어, 쌍방간에서의 상기 고주파전압을 인가함으로써 진공용기(1) 내에 공급되는 반응가스를 플라즈마화한다.

기판 유지대(3)의 표면과 이면 사이로 열전도 가스인 예를 들면 헬륨(He)가스의 공급기구(13)가 설치되고, 밸브(13b) 및 유량 컨트롤러(13c) 등으로 구성되어 있다. 이것에 대응하여 열전도 가스의 웨이퍼(2)의 이면에서의 압력을 감시하여 제어하는 압력감시·제어기구(14)도 설치되고, 압력계(14b) 및 스로틀밸브(14c) 등으로 구성되어 있다. 녹 아웃 기구(15)는 기판 유지대(3)의 내부를 아래쪽에서 윗쪽으로 관통할 수 있도록 설치되고, 통상은 도 1에 도시된 바와 같이 기판 유지대(3) 내에 잠겨있지만, 기판 유지대(3)의 상면에 정전 흡착하여 유지된 웨이퍼(2)의 처리가 종료되었을 때 기판 유지대(3)의 상면으로 돌출되어 웨이퍼(2)를 그 이면으로부터 상방으로 녹 아웃하여 기판 유지대(3)로부터 분리시킨다. 녹 아웃 기구(15)가 기판 유지대(3)를 관통하는 부분은 그 외기측에서 벨로우즈(31) 단독으로 혹은 케이싱(32)과 공동으로 봉입된다.

이러한 실시예의 장치에 의한 웨이퍼(2)의 취급 조작 및 그것에 의한 처리의 일실시예를 나타낸다. 우선 진공용기(1)를 진공 배기수단(21)에 의해 진공 배기하여 기판 유지대(3) 상에 웨이퍼(2)를 실어 둔다. 이어서 1쌍의 내부전극(6A, 6B)에 고주파 필터(7)를 통해 직류전원(8, 9)으로부터 양과 음의 직류전압 1.0kV를 인가함으로써 웨이퍼(2)를 기판 유지대(3)의 상면에 정전 흡착하여 유지한다.

계속해서 헬륨 공급기구(13)에 의해 웨이퍼(2)의 이면에 헬륨가스를 10cc/ min 도입하고, 압력제어기구(14)에 의해 l0Torr로 압력을 조정한다. 또 가스 공급수단(20)에 의해 반응가스인 CF₄를 30cc/min과, O₂ 가스를 5cc/min만큼 동시에 도입하고, 200mTorr로 압력을 조정하고, 고주파전원(11)으로부터 콘덴서(1O)를 통해 1쌍의 내부전극(6A, 6B)에 고주파를 공급함으로써 상부전극(12)과의 사이에서 플라즈마를 발생시켜 웨이퍼(2)를 그 이면에서 헬륨에 의해 효율적으로 냉각시키면서 원하는 드라이 에칭을 달성한다.

에칭이 종료된 후 고주파전력, 반응가스 및 이면냉각용 헬륨가스의 공급을 멈추고, 일단 진공 배기를 행하면서 직류전원(8, 9)으로부터의 출력을 멈춘다. 이 때 웨이퍼(2)는 원하는 에칭을 마친 상태에서 웨이퍼(2)의 플라즈마로부터의 대전이나, 기판 유지대(3)의 절연층 표면과 웨이퍼(2)의 이면 사이에 존재하는 잔류전하 때문에 웨이퍼(2)가 계속 정전적으로 기판 유지대(3)에 흡착되어 있다. 그대로 웨이퍼(2)를 반송하기 위해 녹 아웃 기구(15)로 녹 아웃하여 기판 유지대(3)로부터 웨이퍼(2)를 분리하고자 하면 반송 트러블, 웨이퍼(2)의 파손을 일으킨다. 특히 피처리 기판이 절연재인 경우는 이러한 경향이 크다.

따라서 이 잔류전하에 의한 흡착을 해소하는 공정을 다음과 같이 행한다. 먼저 초기 설정으로서 잔류전하가 없는 경우에 녹 아웃 기구(15)에 의해 웨이퍼(2)를 녹 아웃한다. 이 때 로드 셀인 검출수단(16)에는 진공용기(1)측이 진공이기 때문에 대기측으로부터 눌려지는 힘과, 진공용기(1)와 대기를 봉입하고 있는 벨로우즈(31)의 탄성력과, 웨이퍼(2)의 중량에 의해 재현성이 있는 힘이 걸린다. 이 데이터를 모니터하여 제어수단(18)의 내부 기능 등의 기억수단(18b) 내에 기억해 둔다. 이 기억한 초기 설정값은 재현성이 높기 때문에 녹 아웃 기구(15)를 해체, 재조립할 때까지 변경할 필요는 없다.

다음으로 웨이퍼(2)를 기판 유지대(3)에 흡착시킨 후 녹 아웃 기구(15)의 구동수단(17)을 구동시켜 웨이퍼(2)를 녹 아웃한다. 녹 아웃 기구(15)가 웨이퍼(2)와 접촉되었을 때 잔류전하때문에 흡착력이 발생하고 있으면 로드 셀인 검출수단(16)은 초기 설정값 이상의 힘을 검출한다.

여기에서 검출수단(16)은 녹 아웃 기구(15)의 구동력 전달축선 X와 일축상에 고정되어 있어 흡착력 이외의 외력을 확실히 측정할 수 있기 때문에 외력분을 오프셋해줌으로써 흡착력만을 매우 양호하게 측정할 수 있다. 실험에서는 벨로우즈(31)에 걸리는 대기압이 7kgf, 웨이퍼(2)와 녹 아웃 기구(15)가 접촉하고 있을 때의 벨로우즈(31)의 탄성력이 1.6kgf였기 때문에 외력의 오프셋량을 8.8kgf로 하였다.

로드 셀인 검출수단(16)이 대기측에 위치하고 있기 때문에 로드 셀의 수명, 정밀도 신뢰성, 배선작업, 교환작업의 간편성이 높고, 조정이 용이하며, 또 고주파전력 인가부인 기판 유지대(3)와의 거리를 충분히 확보할 수 있기 때문에 전기적 노이즈에 의한 로드 셀의 오동작이 없다. 또한 고주파전력의 효율을 떨어뜨리는 일도 없다. 실험에서는 기판 유지대(3)와 검출수단(16) 사이는 280mm의 거리로 하였다.

웨이퍼(2)의 파손방지를 위해 기판 재질의 전단응력한계 이하의 소정값(실험에서는 20kgf)을 검지한 시점에서 제어수단(18)에 의해 녹 아웃 기구(15)에 의한 녹 아웃을 정지하고, 녹 아웃 기구(15)를 강하시킨다. 그리고 즉시 혹은 소정시간 후에 녹 아웃 기구(15)를 상승시켜 같은 동작을 반복한다. 이에 따라 기판 유지대 (3)에 잔류전하로 유지되어 있는 웨이퍼(2)는 녹 아웃 기구(15)가 접촉하는 부분을 기판 유지대(3)로부터 우선 조금 박리된 후 이 박리부가 서서히 주위로 넓어져 간다. 따라서 웨이퍼(2)는 무리한 녹 아웃력을 받는 일 없이 기판 유지대(3)와의 접촉부가 서서히 감소하여 가고, 기판 유지대(3)의 알루미나 유전체층 표면과 웨이퍼 (2) 사이의 잔류전하도 웨이퍼(2) 이면의 잔류 헬륨가스를 매체로 하여 전기적으로 중화되어 잔류전하에 의한 흡착력이 감소된다.

잔류전하에 의한 흡착력이 웨이퍼(2)의 파손이나 반송 트러블을 일으키지 않는 정도까지 감소한 것이 검출수단(16)에 의해 검출되면 웨이퍼(2)가 위치 어긋남이 없는 최고의 속도, 예를 들면 20mm/sec로 녹 아웃한다. 실험에서는 1kgf 이하가 되었을 때 녹 아웃을 시작하였다.

이 결과 웨이퍼(2)는 조기에 또한 확실하게 분리되기 때문에 트러블없이 안정되게 반송할 수 있어 스루풋 효율이 매우 향상된다. 더구나 전하 제거 플라즈마 프로세스를 이용하지 않고, 또 진공용기(1)의 내부에 코로나 방전용 고전압 전극 등을 갖지 않기 때문에 진공용기(1)로부터의 마이크로 스퍼터에 의한 발진, 전극재료로부터의 불순물 오염이나 발진이 없는 데다가 M0S 트랜지스터의 임계값 전압이 시프트된다는 디바이스 손상을 유발하는 일도 없다. 또한 만일 흡착력이 남은 경우에도 확실하게 검지하여 대처하기 때문에 무리하게 박리하여 웨이퍼(2)가 파손되는 일이 없다.

진공용기(1)에는 기판 유지대(3) 등의 잔류전하를 제거하여 다음 웨이퍼(2)의 처리에 대비하기 위한 자외선 조사수단으로서 자외선 램프(116) 및 석영 글래스 (17) 등이 설치되어 있다.

또 검출수단(16)은 로드 셀 외에 하중이나 힘을 검지할 수 있는 것 및 방식이라면 여러가지의 것 및 방식을 채용할 수 있다. 또한 웨이퍼(2)의 이면에 흐르는 헬륨가스는 다른 불활성가스로 대체할 수 있다. 또 이들 가스의 공급배관은 도면에 도시된 배관구조로 한정되는 것은 아니고, 웨이퍼(2)의 이면에 가스를 적당한 상태로 공급할 수 있는 배관구조이면 된다.

웨이퍼(2)를 정전 흡착하는 기판 유지대(3)의 정전 흡착전극은 양극, 음극 2가지를 이용하는 쌍극형으로 하였지만, 이 대신에 단극형으로 할 수 있다. 또 본 실시예와 같이 정전 흡착전극 타입의 기판 유지대(3) 대신에 표면이 절연물로 덮이고, 접지 혹은 고주파전력이 인가되는 기판 유지대의 경우는 특히 피처리 기판이 절연물일 때 잔류전하에 의한 흡착 문제가 발생되는 일이 있어, 이러한 경우에도 본 발명은 유효하다.

또 실시예의 장치는 반응성 이온 에칭형의 드라이 에칭 장치이지만 플라즈마의 발생방법은 이것에 한정되는 것은 아니고, 유도결합형, ECR형, 헬리콘파형, 표면파형 등의 플라즈마 발생방법으로 해도 된다. 또 드라이 에칭 장치 대신에 플라즈마 CVD 장치나 스퍼터링장치, 애싱장치에도 본 발명을 유효하게 적용할 수 있다.

상술한 바와 같은 본 발명의 기판 취급방법과 장치에 의하면 기판이 파손되는 일이 없고 다음 공정으로 반송할 때에 신뢰성이 높아지고, 분리 타이밍이 최소로 되어 로스타임이 없을 뿐만아니라 기판을 무리없이 조기에 분리할 수 있기 때문에 스루풋 효율을 향상시킬 수 있다.

또한, 기판의 녹 아웃 부하를 검출수단에서 정밀도 좋게 검출할 수 있으며, 특성의 조정이나 보수, 교환 등의 유지보수가 용이하게 된다.

상술한 본 발명의 바람직한 실시예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 첨부된 특허청구의 범위에 개시된 본 발명의 사상과 범위를 통해 각종 수정, 변경, 대체 및 부가가 가능할 것이다.

도 1은 본 발명의 기판의 취급 방법 및 장치에 관한 실시예로서의 드라이 에칭장치를 도시한 단면도

도 2는 종래의 드라이 에칭장치를 도시한 단면도

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *

1 : 진공용기 2 : 웨이퍼

3 : 기판 유지대 6A, 6B : 내부전극

8, 9 : 직류전원 11 : 고주파전원

12 : 상부전극 15 : 녹 아웃 기구

16 : 검출수단 17 : 구동수단

18 : 제어수단 18a : 판정수단

18b : 기억수단 20 : 가스 공급수단

21 : 진공 배기수단 X : 구동력 전달축선

Claims

기판을 기판 유지대로부터 분리할 때에, 기판을 기판 유지대로부터 녹 아웃(Knock Out) 하여, 이 이 녹 아웃 시의 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력에 관한 정보를 녹 아웃 기구의 구동축상에 설치된 검출수단을 이용하여 검출하고, 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃을 정지시키며, 이후, 녹 아웃과 흡착력이 소정값 이상인 때의 정지를 반복하여, 흡착력이 소정값을 하회한 시점에서 분리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 취급방법.
제 1항에 있어서,

기판 유지대 상에 유지된 기판에 대해 행해지는 처리가 종료되기 전에 기판이 기판 유지대로부터 녹 아웃되기 시작하는 것을 특징으로 하는 기판의 취급 방법.
제 1항에 있어서,

기판 유지대 상에 유지된 기판에 대해 행해지는 처리가 종료된 후에 기판을 기판 유지대로부터 녹 아웃하여 분리하는 것을 특징으로 하는 기판의 취급 방법.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

처리는 진공용기 내에서의 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 기판의 취급 방법
제 1항에 있어서,

흡착력은 기판 유지대에 직류전압을 인가하여 기판을 정전 흡착하여 유지하였을 때의 기판 또는/및 기판 유지대의 대전에 기인하는 것을 특징으로 하는 기판의 취급 방법.
기판 유지대 상에서 각종 처리에 제공되는 기판을 기판 유지대로부터 녹 아웃하고, 이 녹 아웃시의 기판 유지대에 대한 기판의 흡착력에 관한 정보를 녹 아웃 부하에 기초하여 검출하며, 흡착력이 소정값 이상일 때 녹 아웃을 정지시키고, 이후, 녹 아웃과 흡착력이 소정값 이상일 때의 정지를 반복하여, 흡착력이 소정값을 하회한 시점에서 분리를 행하는 것을 특징으로 하는 기판의 취급 방법.
제 6항에 있어서,

각종 처리는 진공용기 내에서의 플라즈마 처리인 것을 특징으로 하는 기판의 취급방법.
제 6항에 있어서,

흡착력은 기판 유지대에 직류전압을 인가하여 기판을 정전 흡착하여 유지하였을 때의 기판 또는/및 기판 유지대의 대전에 기인하는 것을 특징으로 하는 기판의 취급 방법.
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제
삭제