KR100583933B1 - 기판박리장치 및 기판박리방법 - Google Patents

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마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
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Abstract

기판유지대에 유지된 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리할 수가 있는 기판박리장치 및 기판박리방법을 제공한다. 대전하여 잔류흡착력이 있는 상태로 기판유지대(3)에 유지되어 있는 기판(2)을 기판유지대(3)부터 박리시키는 기판박리장치로서, 기판유지대(3)부터 출퇴가능하게 되어 기판(2)을 밀어 올리는 밀어올림부(23)를 설치하여, 밀어올림부(23)를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동 모터(17)를 설치하고, 서로 마주 보도록 배치되는 쌍으로 된 자기 커플링(9A, 9B)을 설치하고, 자기 커플링의 일방(19A)을 구동 모터(17)에 의해 이동되는 이동부재(25)에 부착하고, 자기 커플링의 타방(9B)을 밀어올림부(23)측에 부착하여, 구동 모터(17)의 구동력을 자기 커플링(9A, 9B)을 매개하여 밀어올림부(23)에 전달시킨다.
기판박리장치, 기판박리방법

Description

기판박리장치 및 기판박리방법{FOUNDATION PEELING DEVICE AND FOUNDATION PEELING METHOD}
도 l은 본 발명의 실시예에 있어서의 드라이 에칭장치의 반응실의 단면도이다.
도 2은 종래의 드라이 에칭장치의 반응실의 단면도이다.
(부호의 설명)
1 진공용기 2 기판
3 기판유지대 6A,6B 정전흡착용 내부전극
15 기판밀어올림기구 16 투과형 변위계(측정기)
17 구동모터(구동원) 18 제어회로
19A 안바퀴(용기 내부분) 19B 바깥바퀴(용기 외부분)
21 도크 23 밀어올림부
25 안바퀴 유지체(이동부재)
본 발명은 반도체소자, 액정 모니터 패널이나 태양 전지등의 제조에 있어서의 박막형성공정, 또는 미세가공공정등에 사용되는 플라즈마 처리장치 등에 있어서, 기판유지대에 유지된 기판을 기판유지대로부터 박리하는 기판박리장치 및 기판박리방법에 관한 것이다.
최근에, 플라즈마처리장치는, 디바이스의 고기능화와 그 처리 비용의 절감을 위해, 고정밀도화, 고속화, 대면적화, 낮은 데미지화 및 고신뢰성을 실현하는 노력이 열심히 행하여지고 있다. 그 중에서도, 기판으로의 성막(成膜)공정에 있어서는 기판내의 막질 균일성을 얻기 위해서, 또한, 미세가공에 이용하는 드라이(dry) 에칭공정에서는, 치수정밀도를 확보하기 위해서, 특히, 기판의 온도를 그 기판면내에서 균일하고 또한 정밀하게 제어하는 것이 요구되어 있다. 그 때문에, 기판온도를 제어하는 수단으로서, 메가 클램프 또는 정전흡착전극을 사용한 플라즈마 처리장치가 사용되기 시작하고 있다.
이하에 종래의 정전흡착전극을 사용한 플라즈마 처리장치에 관해서 설명한다. 종래의 플라즈마처리장치의 예로서는, 일본의 특허공개공보 소 63-72877, 평 2-7520, 평 3-102820, 평 4-100257 및 평 10-189544에 개시되어 있다.
도 2는 상기 공개공보 평 4-100257에 보인 플라즈마 처리장치의 반응실의 단면도이다. 이하에 이 종래의 플라즈마처리장치(30)에 관해서 설명한다.
도 2에 있어서, 31은 진공용기로서, 이 진공용기(31)는, 에칭 가스도입장치(32)에 접속된 가스도입구(31a)와, 진공배기장치(33)에 접속된 배기구(31b)를 갖는다. 진공용기(31)내에는, 표면이 절연층이고 내부에 1쌍의 내부전극(도시하지 않음)을 갖고 피처리기판(이후, 단지 기판이라 칭함)(34)을 정전흡착하는 정전흡착전극(35)이 구비되어 있다. 정전흡착전극(35)에는, 기판(34)을 정전흡착하기 위한 직류전원(36)과, 고주파 전력공급장치(37)가 접속되어 있다. 또, 직류전원(36)은 극성반전을 위한 스위칭기구(38)를 갖고 있다.
또한, 진공용기(31)에는, 정전흡착전극(35)에 마주보며 석영유리판(39)이 배치되고, 진공용기(31)의 외측에는 석영유리판(39)에 마주보며 예컨대 수은 램프등의 자외선광원(40)이 배치되어 있다. 더욱이, 기판(34)을 정전흡착전극(35)에 설치 및 이탈시키기 위해서 기판(34)을 승강(昇降)시키는 밀어올림기구(도시하지 않음)를 갖고 있다. 이 밀어올림기구는 벨로우스(bellows)인 어떤 슬라이딩 시일을 이용하고 있다.
이와 같이 구성된 종래의 플라즈마 처리장치(30)의 동작을 설명한다. 우선, 밀어올림기구에 의해 정전흡착전극(35)상에 설치된 기판(34)은, 정전흡착전극(35)내의 1쌍의 내부전극에 직류전원(36)으로써 각각 + 전압, - 전압이 인가됨으로써 정전흡착전극(35)의 표면에 고정된다. 그리고 이 상태로, 기판(34)에 대하여 보통의 플라즈마 처리가 실시된다.
플라즈마 처리종료 후에는, 직류전원(36)을 차단했다고 해도, 잔류전하가 정전흡착전극(35)의 표면의 절연층에 잔류하고 있어, 기판(34)은 정전흡착전극(35)에 흡착된 상태가 유지된다. 그 때문에, 이 상태로 밀어올림기구에 의해 기판(34)을 밀어 올리면, 이 기판(34)을 파손하는 경우가 있다.
이러한 불량을 방지하여, 기판(34)을 파손시키는 일없이 안전하게 정전흡착전극(35)으로부터 밀어 올리기 위해서, 아래와 같이 하여, 기판(34)을 정전흡착전극(35)으로부터 박리시키는 방법이 채용되어 있다.
즉, 플라즈마 처리종료후에, 스위칭기구(38)에 의해 극성을 반전한 직류전압을 정전흡착전극(35)의 내부전극에 인가하여, 기판(34)에 있어서의 잔류전하를 제거한 후, 밀어올림기구를 작동시켜 기판(34)을 정전흡착전극(35)으로부터 이탈시킨다. 또한, 그 후에, 자외선광원(40)의 자외광을 석영 유리(39)를 매개하여 정전흡착전극(35)의 절연층표면에 조사(照射)하여, 정전흡착전극(35)의 표면의 잔류전하를 소멸시키도록 도모하고 있다.
그렇지만, 상기한 바와 같이 정전흡착전극(35)의 내부전극에 대하여 극성을 반전한 직류전압을 인가했을 뿐일 때는, 상기 잔류전하를 완전히 제거할 수는 없다. 또한, 상기 직류전압의 인가시간이 너무 긴 경우에는, 반대로 정전흡착전극(35)은 기판(34)을 흡착하여 버리는 경우가 있다. 그 결과, 밀어올림기구에 의해 기판(34)을 양호하게 박리시키지 못하고, 기판(34)을 다음 공정으로 반송할 때에 트러블(trouble)을 일으키는 경우가 있었다.
또한, 상기 밀어올림기구는 벨로우스인 어떤 슬라이딩 시일을 이용하고 있기 때문에, 진공 시일의 내구성에 한계가 있고, 또한, 벨로우스의 탄성력의 경시변화로 잔류흡착력과 밀어 올리는 힘의 균형이 무너지는 일이 있다. 이러한 것으로부터 상술한 종래의 플라즈마 처리장치(30)에는, 그 신뢰성에 문제가 있었다.
또한, 다른 종래예로서, 전기제거 플라즈마를 이용하여, 예컨대 인가하고 있는 전력을 서서히 내려 잔류전하를 감하는 방법이 있지만, 잔류흡착력을 직접 감시하지 않기 때문에, 아무리 해도 시간적 리스크(risk)을 감안하여, 플라즈마 방전시간을 길게 해버리기 때문에, 쓰루풋(throughput)을 악화시키는 문제가 있었다.
본 발명은, 이러한 문제를 해결하기 위해서 창안된 것으로, 기판유지대에 유지된 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리할 수 있는 기판박리장치 및 기판박리방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기 문제를 해결하기 위해서 본 발명은, 기판이면이 접촉하는 상태로 유지하는 기판유지대가 설치되고 있고, 대전하여 잔류흡착력이 있는 상태로 기판유지대에 유지되어 있는 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 기판박리장치이고, 기판유지대로부터 출퇴가능하게 되어 기판을 밀어 올리는 밀어올림부를 설치하고, 밀어올림부를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동원을 설치하며, 서로 마주 보도록 배치되는 쌍으로 된 자기 커플링을 설치하여, 자기 커플링의 일방을 구동원에 의해 이동되는 이동부재에 부착하고, 자기 커플링의 타방을 상기 밀어올림부측에 부착하여, 구동원의 구동력을 자기 커플링을 매개하여 밀어올림부에 전달시키는 구성으로 한 것이다.
이 구성에 의하면, 기판의 잔류흡착을 해소하면서, 기판유지대에 유지된 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리할 수 있어, 반송공정의 트러블을 방지할 수 있고, 신뢰성을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 제1 형태의 기판박리장치는, 기판이면이 접촉하는 상태로 유지하는 기판유지대가 설치되어 있고, 대전하여 잔류흡착력이 있는 상태로 기판유지대에 유지되어 있는 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 것이다. 이 장치에 있어서 기판유지대로부터 출퇴가능하게 되어 기판을 밀어 올리는 밀어올림부를 설치하고, 밀어올림부를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동원을 설치하며, 서로 마주 보도록 배치되는 쌍으로 된 자기 커플링을 설치하여, 자기 커플링의 일방을 구동원에 의해 이동되는 이동부재에 부착하고, 자기 커플링의 타방을 상기 밀어올림부측에 부착하여, 구동원의 구동력을 자기 커플링을 매개하여 밀어올림부에 전달시키는 구성으로 한 것이다.
이 구성에 의하면, 구동원의 구동력에 의해 자기 커플링의 일방을 이동시킴으로써 자기 커플링의 자력에 의해 자기 커플링의 타방에 힘이 가해져, 이 자기 커플링의 타방측에 결합한 밀어올림부는 구동원의 구동력이 전달되어, 기판유지대에 흡착한 기판이 밀어 올려지는 방향으로 힘을 가하게 된다. 이 경우에, 자기 커플링의 일방을 이동시키는 이동량을 조절함으로써, 밀어올림부에 의한 기판으로 작용하는 힘을 조정하면서 밀어 올리는 동작을 하는 것이 가능하기 때문에, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시켜 얻는다. 즉, 자기 커플링의 일방과 타방이 어긋나는 경우에, 어긋나는 거리에 거의 비례한 일차 함수적인 밀어 올리는 힘을 발생시킬 수 있기 때문에, 기판을 무리하게 휘는 일 없이 안정한 박리를 실현시킬 수 있다.
본 발명의 제2 형태의 기판박리장치는, 기판이면(裏面)이 접촉하는 상태로 유지하는 기판유지대가, 내부를 밀폐가능한 진공용기에 배치되어, 대전하여 잔류흡착력이 있는 상태로 기판유지대에 유지되어 있는 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 것이다. 이 장치에 있어서, 기판유지대로부터 출퇴가능하게 되어 기판을 밀어 올리는 밀어올림부를 용기 내에 배치하고, 밀어올림부를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동원을 용기 밖에 배치하며, 진공용기를 구성하는 부분을 매개하여 마주 보도록 자기 커플링을 용기 밖과 용기 내에 배치하여, 용기 밖에 배치된 자기 커플링의 용기 외부분을 구동원에 의해 이동되는 이동부재에 부착하고, 용기 내에 배치된 자기 커플링의 용기 내부분을 상기 밀어올림부측에 부착하여, 구동원의 구동력을 자기 커플링를 매개하여 밀어올림부에 전달시키는 구성으로 한 것이다.
이 구성에 의하면, 제1 형태의 기판박리장치의 작용효과에 있어서, 자기 커플링의 일방을 자기 커플링의 용기 외부분으로 하고, 자기 커플링의 타방을 자기 커플링의 용기 내부분으로 했을 때와 동일한 작용효과가 있고, 더욱이 구동부 등이 용기 밖에 배치되기 때문에 구동부 등의 먼지에 의한 제품불량을 없게 할 수가 있다.
또한, 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분의 밀어 올리는 방향에 대한 어긋난 양을 측정하는 측정기를 설치하여, 이 어긋난 양에 따라서 기판과 기판유지대의 잔류흡착력을 판정하여 밀어 올리는 동작을 제어하는 제어수단을 갖출 수 있다. 이 구성에 의하면, 기판과 기판유지대의 잔류흡착력을 판정(유사측정)하여, 밀어올림부에 의한 기판에 작용하는 힘을 조정하면서 밀어 올리는 동작을 하는 것이 가능하기 때문에, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시킬 수 있다.
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또한, 이 제어수단은, 밀어 올리는 동작중에 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분의 어긋난 양이 소정의 상한설정치에 달했을 때에는, 상기 밀어 올리는 동작을 일단 정지시키도록 제어할 수가 있다. 이 구성에 의하면, 밀어올림부에 의한 기판에 작용하는 힘이 과대해지지 않도록 조정하면서 밀어 올리는 동작이 행하여지기 때문에, 기판을 파손하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 이 제어수단은, 기판과 기판유지대의 잔류흡착력을 감소시키기 위한 흡착력 감소용 밀어 올리는 동작 중에, 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분의 어긋난 양이 소정의 하한설정치 이하가 된 때는, 상기 흡착력 감소용의 밀어 올리는 동작을 정지하여, 다음 공정의 반송동작을 위한 밀어 올리는 동작을 하게 하도록 제어할 수가 있다. 이 구성에 의하면, 기판과 기판유지대의 잔류흡착력을 서서히 감소시켜, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시킬 수 있다.
또한, 용기에는 플라즈마 발생장치가 구비되고, 기판에의 대전은, 용기에 구비된 플라즈마 발생장치에 의해 발생하는 플라즈마에 의해 기인하여, 기판유지대는 정전흡착용의 전극을 갖고, 기판에의 대전은 기판유지대에의 기판의 정전흡착에 기인하는 것이다.
더욱이, 측정기는 투과형변위계로 할 수 있고, 용기 밖인 대기측 공간에 있어서 자기 커플링의 용기 외부분측에 고정되게 배치할 수가 있다. 이 구성에 의해서도, 진공용기 내에서, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시킬 수 있다.
본 발명의 제1 형태의 기판박리방법은, 정전 해제후의 잔류흡착력이 있는 상태로 유지된 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 기판박리방법으로서, 자기 커플링의 일방을 구비한 제1 이동체를 구동원에 의해 이동시키고, 상기 자기 커플링에 마주 보는 위치에 배치된 자기 커플링의 타방을 구비한 제2 이동체를 자기 커플링의 자기력에 의해 이동시켜, 제2 이동체에 설치한 밀어올림부로 기판을 박리시키는 것이다.
이 방법에 의하면, 구동장치에 의해 제1 이동체의 자기 커플링을 이동시킴으로써 자기 커플링의 자력에 의해 자기 커플링의 타방에 힘이 주어져, 이 자기 커플링의 타방측에 결합한 제2 이동체에 이동운동이 전달되고, 기판유지대에 흡착한 기판이 밀어 올리는 방향으로 가압된다. 이 경우에, 자기 커플링의 일방을 이동시키는 이동량을 조절함으로써, 밀어 올리는 장치에 의한 기판으로 작용하는 힘을 조정하면서 밀어 올리는 동작을 행하는 것이 가능하기 때문에, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시켜 얻는다. 즉, 자기 커플링의 일방과 타방이 어긋나는 경우에, 어긋나는 거리에 거의 비례한 일차 함수적인 밀어 올리는 힘을 발생시킬 수 있기 때문에, 기판을 무리하게 휘는 일없이 안정한 박리를 실현시킬 수 있다.
본 발명의 제2 형태의 기판박리방법은, 밀폐가능한 진공용기에서, 정전 해제후의 잔류흡착력이 있는 상태로 유지된 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 기판박리방법으로서, 자기 커플링의 일방을 구비하여 상기 용기 밖에 배치된 제1 이동체를 구동원에 의해 이동시키고, 상기 자기 커플링에 마주 보는 위치에 배치된 자기 커플링의 타방을 구비하여 상기 용기 내에 배치된 제2 이동체를 자기 커플링의 자기력에 의해 밀어 올리는 방향으로 이동시켜, 제2 이동체에 설치한 밀어올림부의 밀어 올리는 동작으로 기판을 박리시키는 것을 특징으로 한다.
이 방법에 있어서, 용기구성부를 매개하여 마주 보도록 자기 커플링을 용기 밖과 용기 내과 배치하여, 용기 밖에 배치한 제1 이동체의 자기 커플링부를 이동시킴으로써 자기 커플링의 자력에 의해 자기 커플링의 용기 내부분에 힘을 가하여, 이 용기 내부분에 결합한 제2 이동체의 밀어올림부를 기판의 밀어 올리는 방향으로 가압하여 기판과 기판유지대를 박리시키는 것이다.
이 구성에 의하면, 제1 형태의 기판박리방법의 작용효과에 있어서, 자기 커플링의 일방을 자기 커플링의 용기 외부분으로 하고, 자기 커플링의 타방을 자기 커플링의 용기 내부분으로 했을 때와 동일한 작용효과가 있다.
또한, 밀어 올리는 동작 중에 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분과의 밀어 올리는 방향에 대한 어긋난 양을 측정하고, 이 어긋난 양에 따라 밀어 올리는 동작을 할 수 있다. 이 방법에 의하면, 기판과 기판유지대의 잔류흡착력을 판정(유사측정)하여, 밀어올림부에 의한 기판으로 작용하는 힘을 조정하면서 밀어 올리는 동작을 하는 것이 가능하기 때문에, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시킬 수 있다.
또한, 밀어 올리는 동작중에 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분과의 어긋난 양이 소정의 상한설정치에 도달하면, 상기 밀어 올리는 동작을 일단 정지시켜 자기 커플링의 용기 외부분을 원래의 위치에 되돌린 후에, 상기 밀어 올리는 동작을 반복하여 함으로써 기판과 기판유지대의 흡착력을 감소시킬 수 있다. 이 방법에 의하면, 밀어올림부에 의한 기판으로 작용하는 힘이 과대해지지 않도록 조정하면서 밀어 올리는 동작이 행하여지기 때문에, 기판을 파손하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판과 기판유지대의 잔류흡착력을 감소시키기 위한 흡착력 감소용 밀어 올리는 동작중에, 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분의 어긋난 양이 소정의 하한설정치 이하가 될 때까지, 상기 흡착력 감소용 밀어 올리는 동작을 반복하여 행하고, 어긋난 양이 소정의 하한설정치 이하가 된 때는, 상기 흡착력감소용 밀어 올리는 동작을 정지하여, 다음 공정의 반송동작을 위한 밀어 올리는 동작을 하여 기판을 기판유지대로부터 박리할 수 있다. 이 방법에 의하면, 기판과 기판유지대와의 잔류흡착력을 서서히 감소시켜, 기판을 기판유지대로부터 양호하게 박리시킬 수 있다.
더욱이, 본 발명은, 플라즈마 처리를 하는 기판을 내부에 수용하는 밀폐가능한 진공용기(1)와, 용기 내를 진공상태로 하기 위해서 내부의 기체를 배기하는 진공배기장치(1b)와, 용기 내에 반응 가스를 도입하는 반응가스 공급장치(1a)와, 기판을 설치하여 흡착유지하는 정전흡착전극(6)부착 기판유지대(3)와, 상기 정전흡착전극에 접속된 플라즈마 가스발생을 위한 고주파전원장치(11)와, 상기 정전흡착전극에 접속된 기판을 정전흡착하기 위한 직류전원장치(8, 9)와, 처리 후의 기판을 기판유지대로부터 박리하는 기판박리장치로 이루어지는 플라즈마에 의해 기판의 드라이 에칭을 하는 플라즈마 처리장치로서, 이 기판박리장치가 상술한 자기 커플링으로 작동하는 기판박리장치로 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 본 발명은, 밀폐가능한 진공용기 내에 기판을 반입하여, 용기 내의 기체를 진공상태로 배기후에 용기 내에 반응 가스를 주입하고, 고주파전원에 의해 플라즈마를 발생시켜, 기판유지대에 정전흡착된 상태로 기판의 드라이 에칭을 하는 플라즈마 처리방법으로서, 에칭처리 완료 후에 잔류흡착력이 있는 상태로 기판을 기판유지대로부터 박리하는 방법이, 상술한 자기 커플링의 자기력을 이용하여 행하는 방법인 것을 특징으로 한다.
이 방법에 의하면, 에칭완료후에 기판을 기판유지대로부터 박리함에 있어서, 용기 밖의 이동체를 이동시키고, 이 이동체는 자기력으로만 연결된 용기 내의 제2 이동체를 밀어 올리는 방향으로 이동시켜 기판의 박리를 하는 것이므로, 용기 밖에서 이동운동을 전달하기 위해서 용기를 관통하는 부재가 필요없기 때문에 진공용기의 밀폐의 완전성이 유지된다.
(실시예)
이하, 본 발명의 실시예에 있어서의 기판박리장치 및 기판박리방법의 구체예를, 반응성 이온 에칭형의 드라이 에칭장치를 예로서, 도 1을 사용하여 설명한다.
도 1에서, 1은 도시하지 않는 가스공급장치에 접속된 반응가스 공급수단(1a)과 도시하지 않는 진공배기장치에 접속된 진공배기수단(1b)를 갖는 진공용기이고, 2는 피(被)처리기판으로서의 Si 웨이퍼(wafer)로 이루어지는 기판이며, 3은 이 기판(2)을 유지하는 정전흡착형의 기판유지대이다. 기판유지대(3)는, 두께 5mm의 알루미나 유도체부(4)와, 내부에 냉각수로(도시하지 않음)를 갖는 알루미늄제의 베이스부(5)로 이루어지고, 알루미나 유도체(4)의 표면에서 500μm의 내부에는, 텅스텐으로 이루어지는 1쌍의 정전흡착용 내부전극(6A, 6B)이 내장되어 있다. 정전흡착용 내부전극(6A, 6B)에는 고주파 필터(7)와, 정(正)극의 직류전원(8) 또는 부(負)극의 직류전원(9)과, 콘덴서(10)와, 13.56MHz의 고주파전원(11)이 전기적으로 접속되어 있다. 12는 진공용기(1)내에 배치되어 있음과 아울러 접지되어 있는 상부전극이다.
13은 기판유지대(3)의 표면과 기판(2)의 이면(裏面)의 간격으로 He 가스등의 열전달 가스를 공급하는 가스공급기구로, 밸브와 유량 콘트롤러로 이루어진다. 14는 기판(2)의 이면에서의 열전달 가스의 압력감시를 하면서 제어하는 압력감시 제어기구로, 압력계와 조임밸브로 구성되어 있다.
기판유지대(3)에는, 기판(2)의 반송시에 기판(2)을 기판유지대(3)로부터 박리하기 위해서, 기판(2)을 기판유지대(3)로부터 밀어 올리는 기판밀어올림기구(15)가 설치되어 있다. 기판밀어올림기구(15)는, 기판유지대(3)로부터 윗쪽에 출퇴가능하게 배치되어 있는 복수의 밀어올림부(23)와, 이 밀어올림부(23)를 유지하는 고리형 원반부(24)와, 고리형 원반부(24)의 내부 원주측에 고착되어 있는 자기 커플링의 용기 내부분으로서의 바깥바퀴(19B)와, 진공용기(1)의 구성부분으로서의 하부벽(1c)을 매개하여 자기 커플링의 바깥바퀴(19B)의 내주에 대응되어 배치되는 자기 커플링의 용기 외부분으로서의 안바퀴(19A)와, 자기 커플링의 안바퀴(19A)를 승강가능하게 유지하는 안바퀴 유지체(25)와, 이 안바퀴 유지체(25)에 달린 볼나사(22)와, 이 볼나사(22)를 승강시키는 구동원으로서의 구동 모터(17)와, 이 구동 모터(17)를 제어하는 제어회로(18)가 구비되어 있다.
그리고, 기판밀어올림기구(15)에 있어서, 밀어올림부(23)나 고리형 원반부(24) 및 자기 커플링의 바깥바퀴(19B)는 진공용기(1)의 하부벽(1c)의 안쪽, 즉 진공용기(1)의 내부에 배치되어 있는 한편, 자기 커플링의 안바퀴(19A), 안바퀴 유지체(25), 볼나사(22), 구동 모터(17) 및 제어회로(18)는 진공용기(1)보다도 외부에 배치되어 있다.
진공용기(1)의 하부벽(1c)의 일부에는 투명판을 끼워 넣은 창문부(20)가 형성되어 있음과 동시에, 이 창문부(20)를 통해 마주 보도록 안바퀴 유지체(25)의 상단부에는 1쌍의 투과형 변위계(16)가 배치되고, 이들의 투과형 변위계(16)의 사이에 위치하는 바와 같은 고리형 원반부(24) 상의 개소에 도크(21)가 부착되어 있다. 그리고, 자기 커플링의 안바퀴(19A)보다도 자기 커플링의 바깥바퀴(19B)가 어느정도 상대적으로 낮은 위치로 되면, 투과형 변위계(16) 사이에 출사된 빛이나 적외선이 도크(21)에 의해 차단되어 투과량이 감소하도록 되어 있다. 투과형 변위계(16)의 데이터는 제어회로(18)에 보내여지고, 구동 모터(17)가 피드백제어된다.
이상과 같이 구성된 드라이 에칭장치의 동작을, 도 1을 참조하면서 설명한다.
우선, 기판유지대(3)상에 기판(2)을 설치한 상태로 진공용기(1)내를 진공배기하고, 한 쌍의 내부전극(6A, 6B)에 고주파 필터(7)를 통해서 각각 직류전원(8, 9)으로부터 정·부의 직류전압 1.0kV를 인가한다. 이에 의해, 기판(2)이 기판유지대(3)에 정전흡착된다. 다음에, 가스공급기구(13)에 의해 기판(2)의 이면에 He 가스를 10cc/분 의 비율로 도입하여, 압력제어기구(14)에 의해 10 Torr에 압력을 맞춘다. 더욱이, 반응 가스 공급수단(1a)의 가스도입구보다 반응 가스인 CF4(유량비율 30cc/분)와 O2(유량비율 5cc/분)를 진공용기(1)내에 동시에 도입하여 200mTorr에 압력을 맞춰, 고주파전원(11)으로부터 고주파전력을 2부분으로 나눈 후에, 직류전압을 차단하는 콘덴서(10)를 통해서, 한 쌍의 내부전극(6)에 공급함으로써 플라즈마를 발생시켜, 기판(2)의 이면을 He으로 효율적으로 냉각하면서, 소망의 드라이 에칭을 한다.
에칭이 종료한 후에는, 고주파전력, 반응 가스 및 기판(2)의 이면으로의 He의 공급을 멈춰, 일단, 진공배기를 하면서, 직류전원(8, 9)의 출력을 멈춘다. 이 상태에서, 기판(2)은 소망의 에칭이 행해지지만, 기판(2)의 플라즈마로부터의 대전과, 기판유지대(3)의 절연층표면과 기판(2)의 이면 사이에 존재하는 잔류전하 때문에, 기판(2)이 아직 흡착되어 있다. 따라서, 이대로의 상태에서 기판밀어올림기구(15)에 의해 기판유지대(3)로부터 기판(2)을 박리시키고자 하면, 기판(2)의 파손이나 반송 트러블을 발생시키게 된다. 특히, 기판(2)이 절연재인 경우는 이들의 경향이 크다.
그래서 다음에, 이 잔류흡착을 해소하는 공정을 행하게 하는 것이 있지만, 이 공정을 하기 전에, 미리 초기 설정으로서, 잔류전하가 없는 기판(2)을 이용하여, 기판밀어올림기구(15)에 의해 기판(2)을 밀어 올린다. 이 때, 투과형 변위계(16)에는, 자기 커플링의 바깥바퀴(19B) 및 고리형 원반부(24)등의 중량과 기판(2)의 중량에 의해, 자기 커플링의 안바퀴(19A)보다도 자기 커플링의 바깥바퀴(19B)가 어느 정도 어긋나 상대적으로 낮게 되어, 이 때에 재현성이 있는 초기 어긋난 양(예컨대 0.1 ∼ 0.5mm )이 존재한다. 이 데이터를 모니터하여 데이터로서 제어회로(18)에 의해 미리 기억해 둔다. 또, 초기 설정치는 재현성이 높기 때문에, 기판밀어올림기구(15)를 해체, 재조립할 때까지 변경할 필요는 없다.
이상의 초기 설정의 준비를 한 상태로, 기판(2)을 기판유지대(3)에 흡착시킨 후에, 기판밀어올림기구(15)의 구동 모터(17)를 구동시켜 자기 커플링을 매개하여 밀어올림부(23)에 의해 기판(2)을 밀어 올린다. 이 경우에, 기판밀어올림기구(15)가 기판(2)과 접촉하여, 잔류전하 때문에 흡착하고 있으면, 자기 커플링의 안바퀴(19A)와 바깥바퀴(19B)에 비교적 큰 어긋남이 생긴다. 이 어긋남을, 투과형 변위계(16)에 의해 창문(20)을 매개하여, 도크(21)의 차광량으로서 측정함으로써, 초기 설정치로부터의 어긋난 양을 검지한다. 그리고, 이 어긋난 양을 검지함으로써, 어긋나는 거리에 거의 비례한 밀어올림부(23)에 의한 일차 함수적인 밀어 올리는 힘을 근사적으로 얻어 제어회로(18)에 의해 판정하게 되어 있다. 여기서, 투과형 변위계(16)는 자기 커플링의 안바퀴(19A)와 일체로 고정되어 있기 때문에, 자기 커플링의 바깥바퀴(19B)와의 상대높이의 어긋남을 관측함으로써, 잔류흡착력에 의한 어긋난 양만을 지극히 양호하게 측정할 수 있다.
또, 초기 설정을 했을 때에, 상기 초기 어긋난 양보다도 어긋난 양이 커진 경우의 기판(2)에 작용하는 힘을 미리 관측해 두고, 예컨대, 어긋난 양이 5mm 인 경우에는, 기판(2)에 대하여, 그 재질의 전단응력한계 이하의 힘밖에 작용하지 않는 것을 확인해 두고, 이 어긋난 양을 상한설정치로서 제어회로(18)의 기억부(도시하지 않음)에 미리 기억시켜 놓는다. 또한, 기판(2)의 파손이나 반송 트러블을 일으키지 않는 정도까지, 잔류흡착력이 감소한 경우의 어긋난 양(예컨대 lmm)을 하한설정치로서 제어회로(18)의 기억부에 미리 기억시켜 놓는다.
또한, 투과형 변위계(16)는 대기측에 배치되어 있기 때문에, 투과형 변위계(16)를 진공용기(1)내에 배치한 경우와 비교하여 수명이 길어짐과 더불어, 정밀도신뢰성, 배선의 이동성과 교환작업의 간편성이 높고, 또한 그 조정도 용이하고, 더욱이 고주파전력의 인가부인 기판유지대(3)와의 거리를 확보할 수 있기 때문에, 노이즈에 의한 투과형 변위계(16)의 오동작이 없다. 또한 고주파전력의 효율을 저하시키지 않는 특징이 있다.
밀어올림부(23)에 의해 기판(2)을 밀어 올릴 때에, 기판(2)의 재질의 전단응력한계에 근사하여, 어긋난 양이 상한설정치에 달한 경우에는 제어회로(18)로써 밀어 올리는 동작을 일단 정지시켜, 기판밀어올림기구(15)의 밀어올림부(23)를 하강시킨다. 이 다음, 자기 커플링의 안바퀴(19A)가 소정량 이동하는 범위에 있어서, 기판밀어올림기구(15)의 밀어올림부(23)를 두번째 상승시켜, 같은 밀어 올리는 동작을 되풀이한다. 이 반복 동작에 의해, 기판(2)에 있어서의 밀어올림부(23)와 접촉하고 있는 부분의 근방 개소가 서서히 기판유지대(3)에서 박리되어, 기판(2)의 이면의 기판유지대(3)와의 접촉부가 서서히 감소한다. 이 결과, 기판유지대(3)의 표면에서의 알루미나 절연층(4)의 표면과 기판(2) 사이의 잔류전하도, 기판(2)의 이면의 잔류 He 가스를 매체로서 전기적으로 중화되어, 잔류흡착이 감소한다.
이렇게 하여, 자기 커플링의 안바퀴(19A)를 소정량 이동시킨 경우에도, 기판(2)의 파손이나 반송 트러블을 일으키지 않는 정도까지, 잔류흡착력이 감소하여 어긋난 양이 하한설정치(예컨대 1mm)이하로 된 경우에는, 잔류흡착이 해소되었다고 판단하여 상기 흡착력감소용 밀어 올리는 동작을 정지하고, 그 후, 다음공정의 반송동작을 위한 밀어 올리는 동작으로서, 기판(2)이 어긋나지 않는 최고속의 속도, 예컨대 20mm/초로, 기판(2)을 밀어 올린다.
이렇게 하여, 잔류흡착을 해소시킨 뒤에 기판을 기판유지대(3)으로부터 양호하게 박리할 수 있고, 그 결과, 다음공정에서 트러블없이 안정하게 기판(2)을 반송할 수가 있어, 쓰루풋(throughput)의 향상이 가능해진다.
여기서, 본 실시예에 있어서는, 전기제거 플라즈마 프로세스를 이용하지 않고, 또한 진공용기(1) 내부에 코로나 방전용의 고전압전극등을 갖지 않기 때문에, 진공용기(1)로부터의 마이크로스퍼터에 의한 먼지, 전극재료로부터의 불순물오염이나 먼지는 야기되지 않는다. 또한, 디바이스 데미지(예컨대 MOS 트랜지스터의 문턱값전압의 쉬프트 등)를 유발하지도 않는다. 만일 흡착력이 남은 경우도 확실히 검지할 수 있기 때문에, 무리하게 박리함에 의한 기판(2)의 파손은 없다.
이상과 같이 본 실시예에 의하면, 정전흡착과 플라즈마 처리를 하는 것에 기인하여 기판(2)과 기판유지대(3) 사이에 발생하는 잔류흡착을, 밀어 올리는 힘을 검지, 제어하면서, 양호하게 이탈시킬 수 있고, 기판(2)의 디바이스 데미지나 먼지가 없고, 또한 기판(2)의 반송 트러블이 없이, 안정하게 플라즈마 처리할 수가 있다.
또, 상기 실시예에 있어서 측정수단을 투과형 변위계로 했지만, 자기 커플링의 안바퀴(19A)와 바깥바퀴(19B)의 어긋난 양을 검지할 수 있는 것이면 한정되지 않는다. 형상적으로는, 자기 커플링의 바깥바퀴(19B)를 구동시키는 볼나사(22) 등의 구동축과 투과형 변위계(16)를, 대기측에서 소정의 위치에 견고한 상태로 배치되어 있는 쪽이 정밀도 면에서 바람직하다.
또한, 상기 실시예에 있어서, 기판(2)의 이면에 흐르는 가스로서, He 가스를 이용하였지만 이외의 불활성 가스나 별도의 가스를 이용하여도 좋다. 또한, 기판(2)의 이면에 흐르는 He 가스의 배관계통은 실시예 기재의 계통에 한정되는 것이 아니고, 기판(2)의 이면에 가스를 공급하는 것이면 어느 배관계통을 이용하여도 좋다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 기판유지대(3)를 한 쌍의 내부전극(6A, 6B)을 갖는 소위 쌍극형의 정전흡착전극으로 했지만, 단극형의 정전흡착전극으로 하여 본 발명을 이용하여도 같은 효과가 얻어진다. 또한, 상기 실시예에 있어서는, 정전흡착형의 기판유지대(3)로 했지만, 표면이 절연물로 피복되고, 접지 또는 고주파전력이 인가되는 기판유지대에 있어서도 적용할 수 있고, 기판이 절연재료인 경우에는 특히 잔류흡착에 의한 반송트러블이 일어날 수 있는 것이고, 이러한 경우에 본 발명을 이용하여도 같은 효과가 얻어진다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 반응성 이온 에칭형의 드라이 에칭장치로 했지만, 플라즈마의 발생방법은 이에 한정되는 것이 아니고, 유도결합형, ECR형, 헬리콘파(helicon wave)형, 표면파형등의 플라즈마 발생방법으로서도 좋다. 또한, 상기 실시예에 있어서는, 드라이 에칭장치를 예로 들고 설명했지만, 플라즈마 CVD 장치나, 스퍼터링 장치, 에싱(ashing)장치에 본 발명을 이용하여도 좋다.
또한, 상기 실시예에 있어서는, 자기 커플링이 안바퀴(19A)와 바깥바퀴(19B)로 구성되는 경우를 말했지만, 이들의 형상에 한정되는 것은 아니다. 또한, 기판(2)으로서는 웨이퍼 이외의 것이라도 적용가능하고, 진공용기 이외라도 밀폐되는 용기에 기판(2)이 배치되는 것에 대해서도 적합하지만, 용기 등을 갖지 않고, 단지 흡착되어 있는 기판을 이간시키는 경우에도 적용가능하다.
삭제
이상과 같이, 본 발명에 따른 기판박리장치 및 기판박리방법에 의하면, 기판유지대부터 출퇴가능하게 되어 기판을 밀어 올리는 밀어올림부를 설치하고, 밀어올림부를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동 모터를 설치하고, 서로 마주 보도록 배치되는 쌍으로 된 자기 커플링을 설치하여, 자기 커플링의 일방을 구동 모터에 의해 이동되는 이동부재에 부착하고, 자기 커플링의 타방을 밀어올림부측에 부착하여, 구동 모터의 구동력을 자기 커플링을 매개하여 밀어올림부에 전달시키는 구조로 되어 있으므로, 기판유지대에 유지된 기판을 기판유지대로부터 안전하고 양호하게 박리할 수가 있다.

Claims (16)

  1. 삭제
  2. 기판이면이 접촉하는 상태로 유지하는 기판유지대가, 내부를 밀폐가능한 진공용기에 배치되어, 대전하여 잔류흡착력이 있는 상태로 기판유지대에 유지되어 있는 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 기판박리장치로서,
    기판유지대(3)로부터 출퇴가능하게 되어 기판(2)을 밀어 올리는 밀어올림부(23)를 용기 내에 배치하고, 밀어올림부(23)를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동원(17)을 용기 밖에 배치하며, 진공용기(1)를 구성하는 부분을 매개하여 마주 보도록 자기 커플링(19A, 19B)을 용기 밖과 용기 내에 배치하여, 용기 밖에 배치된 자기 커플링의 용기 외부분(19A)을 구동원(17)에 의해 이동되는 이동부재(25)에 부착하고, 용기 내에 배치된 자기 커플링의 용기 내부분(19B)을 상기 밀어올림부(23)측에 부착하여, 구동원(17)의 구동력을 자기 커플링(19A, 19B)를 매개하여 밀어올림부(23)에 전달시키는 구성으로 하고,
    자기 커플링의 용기 내부분(19B)과 용기 외부분(19A)의 밀어 올리는 방향에 대한 어긋난 양을 측정하는 측정기(16)를 설치하여, 이 어긋난 양에 따라서 기판(2)과 기판유지대(3)의 잔류흡착력을 판정하여 밀어 올리는 동작을 제어하는 제어수단(18)을 구비한 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  3. 삭제
  4. 제2항에 있어서, 제어수단(18)은, 밀어 올리는 동작중에 자기 커플링의 용기 내부분(19B)과 용기 외부분(19A)의 어긋난 양이 소정의 상한설정치에 도달한 때에는, 상기 밀어 올리는 동작을 일단 정지시키도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  5. 제2항에 있어서, 제어수단(18)은, 기판(2)과 기판유지대(3)의 잔류흡착력을 감소시키기 위한 흡착력 감소용의 밀어 올리는 동작 중에, 자기 커플링의 용기 내부분(19B)과 용기 외부분(19A)의 어긋난 양이 소정의 하한설정치 이하가 된 때는, 상기 흡착력 감소용의 밀어 올리는 동작을 정지하여, 다음 공정의 반송동작을 위한 밀어 올리는 동작을 하게 하도록 제어하는 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  6. 제2항에 있어서, 용기(1)에 플라즈마 발생장치가 구비되고, 기판(2)으로의 대전은, 용기(1)에 구비된 플라즈마 발생장치에 의해 발생하는 플라즈마에 의해 기인하는 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  7. 제2항에 있어서, 기판유지대(3)는 정전흡착용의 전극을 갖고, 기판(2)으로의 대전은 기판유지대(3)로의 기판(2)의 정전흡착에 기인하는 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  8. 제2항에 있어서, 측정기(16)는 용기 밖인 대기측 공간에 있어서 자기 커플링의 용기 외부분(19A)측에 고정되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  9. 제8항에 있어서, 측정기(16)는 투과형변위계인 것을 특징으로 하는 기판박리장치.
  10. 삭제
  11. 밀폐가능한 진공용기에서, 정전 해제후의 잔류흡착력이 있는 상태로 유지된 기판을 기판유지대로부터 박리시키는 기판박리방법으로서,
    자기 커플링의 일방을 구비하여 상기 용기 밖에 배치된 제1 이동체를 구동원에 의해 이동시키고, 상기 자기 커플링에 마주 보는 위치에 배치된 자기 커플링의 타방을 구비하여 상기 용기 내에 배치된 제2 이동체를 자기 커플링의 자기력에 의해 밀어 올리는 방향으로 이동시켜, 제2 이동체에 설치한 밀어올림부의 밀어 올리는 동작으로 기판을 박리시키고,
    상기 밀어 올리는 동작중에 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분의 밀어 올리는 방향에 대한 어긋난 양을 측정하고, 이 어긋난 양에 따라서 밀어 올리는 동작을 수행하는 것을 특징으로 하는 기판박리방법.
  12. 삭제
  13. 제11항에 있어서, 밀어 올리는 동작중에 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분의 어긋난 양이 소정의 상한설정치에 도달하면, 상기 밀어 올리는 동작을 일단 정지시켜 자기 커플링의 용기 외부분을 원래의 위치에 되돌린 후에, 상기 밀어 올리는 동작을 되풀이함으로써 기판과 기판유지대의 흡착력을 감소시키는 것을 특징으로 하는 기판박리방법.
  14. 제11항에 있어서, 기판과 기판유지대와의 잔류흡착력을 감소시키기 위한 흡착력감소용의 밀어 올리는 동작중에, 자기 커플링의 용기 내부분과 용기 외부분과의 어긋난 양이 소정의 하한설정치 이하가 될 때까지, 상기 흡착력감소용의 밀어 올리는 동작을 되풀이하고, 어긋난 양이 소정의 하한설정치 이하가 된 때는, 상기 흡착력감소용의 밀어 올리는 동작을 정지하여, 다음 공정의 반송동작을 위한 밀어 올리는 동작을 하여 기판을 기판유지대로부터 박리하는 것을 특징으로 하는 기판박리방법.
  15. 플라즈마 처리를 하는 기판을 내부에 수용하는 밀폐가능한 진공용기(1)와, 용기 내를 진공상태로 하기 위해서 내부의 기체를 배기하는 진공배기장치(1b)와, 용기 내에 반응 가스를 도입하는 반응가스 공급장치(1a)와, 기판을 설치하여 흡착유지하는 정전흡착전극(6)부착 기판유지대(3)와, 상기 정전흡착전극에 접속된 플라즈마 가스발생을 위한 고주파전원장치(11)와, 상기 정전흡착전극에 접속된 기판을 정전흡착하기 위한 직류전원장치(8, 9)와, 처리 후의 기판을 기판유지대로부터 박리하는 기판박리장치로 이루어지는 플라즈마에 의해 기판의 드라이 에칭을 하는 플라즈마 처리장치로서,
    상기 기판박리장치는, 기판유지대(3)로부터 출퇴가능하게 되어 기판(2)을 밀어 올리는 밀어올림부(23)를 용기 내에 배치하고, 밀어올림부(23)를 출퇴시키는 구동력을 발생하는 구동원(17)을 용기 밖에 배치하며, 진공용기(1)를 구성하는 부분을 매개하여 마주 보도록 자기 커플링(19A, 19B)을 용기 밖과 용기 내에 배치하여, 용기 밖에 배치된 자기 커플링의 용기 외부분(19A)을 구동원(17)에 의해 이동되는 이동부재(25)에 부착하고, 용기 내에 배치된 자기 커플링의 용기 내부분(19B)을 상기 밀어올림부(23)측에 부착하여, 구동원(17)의 구동력을 자기 커플링(19A, 19B)을 매개하여 밀어올림부(23)에 전달시키는 구성으로 한 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리장치.
  16. 밀폐가능한 진공용기 내에 기판을 반입하여, 용기 내의 기체를 진공상태로 배기후에 용기 내에 반응 가스를 주입하여, 고주파전원에 의해 플라즈마를 발생시켜, 기판유지대에 정전흡착된 상태로 기판의 드라이 에칭을 하는 플라즈마 처리방법으로서,
    에칭처리 완료 후에 잔류흡착력이 있는 상태로 기판을 기판유지대로부터 박리하는 방법이, 자기 커플링의 일방을 구비하고 상기 용기 밖에 배치된 제1 이동체를 구동원에 의해 이동시키고, 상기 자기 커플링에 마주 보는 위치에 배치된 자기 커플링의 타방을 구비하고 상기 용기 내에 배치된 제2 이동체를 자기 커플링의 자기력에 의해 밀어 올리는 방향으로 이동시켜, 제2 이동체에 설치한 밀어올림부의 밀어 올리는 동작으로 기판을 박리시키는 것을 특징으로 하는 플라즈마 처리방법.
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