KR101220697B1 - 기판 세정 방법 - Google Patents
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Abstract
간단한 장치 구성에서 실시 가능하고, 미세 패턴이 형성되어 있는 기판을 그 미세 패턴에 악영향을 주는 일 없이 단시간에 세정하기 위한 기판 세정 방법을 제공한다. 웨이퍼 W의 표면에 소정의 가공을 실시하는 처리 챔버로부터 웨이퍼 W의 세정을 실행하는 세정 챔버에 웨이퍼 W를 반송하고, 세정 챔버내에 있어 웨이퍼 W를 소정 온도로 냉각하고, 초유동체로서의 초유동 헬륨을 웨이퍼 W의 표면에 공급하고, 웨이퍼 W의 표면으로부터 초유동 헬륨을 유출하는 것에 의해서 미세 패턴내의 오염 성분을 흘러가게 한다.
Description
본 발명은 미세 패턴이 형성된 기판의 세정 방법에 관한 것이다.
예를 들면, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에 있어서는 반도체 기판에 에칭 처리나 성막 처리 등의 처리를 실행했을 때에, 반도체 기판의 표면에 그 처리에 따라 프로세스 가스나 반응물 등(이하 「오염 성분」이라 함)이 잔류한다. 이러한 오염 성분은 그 후, 가스화 되어 반도체 기판의 주위의 환경을 오염시킬 우려가 있기 때문에, 처리 후의 반도체 기판을 진공환경에서 일정 시간 유지하는 것에 의해, 또는 가스가 흐르는 환경에서 일정 시간 유지하는 것(이하 「퍼지 처리」라 함)에 의해, 오염 성분을 증발 등 시켜 반도체 기판으로부터 제거하고, 그 후, 반도체 기판을 후프(FOUP)에 수용해서 다음 처리공정으로 진행시키고 있다.
그러나, 반도체 기판으로부터 다량의 가스가 발생하는 경우에는 가스가 처리 장치의 부품에 부착되어 그 부품을 부식시키거나, 부품에 부착된 후에 박리되어 파티클의 원인으로 되는 등 문제가 발생한다. 또한, 진공 처리 기능은 처리 장치의 사양에 따라서는 탑재할 수 없는 경우가 있고, 그 경우, 퍼지 처리에 긴 처리 시간이 필요하게 되어, 처리 장치의 스루풋이 저하하는 경우가 있다.
오염 성분의 제거에는 액체에 의한 세정 방법의 적용도 고려되지만, 최근의 미세화(세선화)된 레지스트 패턴이나 에칭 패턴에서는 액체의 표면장력에 의한 패턴 붕괴의 문제가 발생한다.
따라서, 예를 들면, 리소그래피법을 적용하여 미세 패턴을 형성하는 과정에 있어서 기판 표면에 도포되어 패턴 형성에 사용된 후에 잔존하는 레지스트를 제거하기 위해, 기판에 있어서 레지스트가 부착되어 있는 부위를 초임계 유체내에 침지하는 레지스트의 제거 방법이 제공되어 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).
또한, 기판에 형성된 미세 패턴에 데미지를 주지 않고, 세정력을 향상시키기 위해, 에어로졸을 피세정물에 내뿜어 세정하는 에어로졸 세정 방법에 있어서, 에어로졸을 소정 속도 이상으로 피세정물에 충돌시키는 것에 의해, 피세정물 표면에 국소적으로 초임계 상태 또는 의사 초임계 상태를 생성시켜, 세정력을 높이는 에어로졸 세정 방법이 제안되어 있다(예를 들면, 특허문헌 2 참조).
그러나, 특허문헌 1에 개시된 초임계 유체에 의한 세정 처리는 고온 고압의 환경하에서 실행할 필요가 있기 때문에, 장치 구성이 복잡하게 된다고 하는 문제가 있다. 또한, 특허문헌 2에 개시된 에어로졸 세정 방법은 극히 고속의 에어로졸을 기판에 대해 내뿜는 분사 장치가 필요하기 때문에, 장치가 대형화, 복잡화되고, 또한, 고속의 에어로졸이 기판상의 패턴을 파괴한다고 하는 문제가 있다.
본 발명의 목적은 간단한 장치 구성에서 실시가 가능하며, 미세 패턴이 형성되어 있는 기판을 그 미세 패턴에 악영향을 주는 일 없이 단시간에 세정하는 기판 세정 방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 본 발명에 의하면, 미세 패턴이 표면에 형성된 기판을 세정하는 기판 세정 방법으로서, 상기 기판을, 상기 기판의 표면에 소정의 가공을 실시하는 처리 챔버로부터 상기 기판의 세정을 실행하는 세정 챔버에 반송하는 반송 스텝과, 상기 세정 챔버내에 있어서 상기 기판을 소정의 온도로 냉각하는 냉각 스텝과, 초유동체를 상기 기판의 표면에 공급하고, 그 후, 상기 기판의 표면으로부터 상기 초유동체를 유출하는 것에 의해서 상기 미세 패턴내의 오염 성분을 흘러가게 하는 초유동 세정 스텝을 갖는 기판 세정 방법이 제공된다.
본 발명에 있어서, 상기 초유동 세정 스텝은 상기 기판에 상기 초유동체를 공급하면서, 상기 기판으로부터 유출되는 상기 초유동체를 회수하는 것에 의해 실행되는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 초유동 세정 스텝은, 상기 기판을 상기 초유동체에 침지하는 침지 스텝과, 상기 기판이 침지되어 있는 상기 초유동체의 수위를 상기 기판의 표면보다도 낮게 하는 것에 의해서, 상기 초유동체를 상기 기판의 표면으로부터 유출하는 유출 스텝을 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 초유동체는 헬륨인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 미세 패턴의 대표길이가 0.1㎛ 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 있어서, 상기 기판을 상기 초유체에 의해 세정 처리하기 전 또는 후에 있어서, 상기 기판을 초임계 유체에 의해 세정하는 초임계 세정 스텝을 더 갖는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 미세 패턴이 형성된 기판에 대해, 패턴 붕괴를 발생시키는 일 없이, 기판으로부터 오염 성분을 제거할 수 있고, 이에 따라, 기판으로부터의 가스 발생을 방지할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기판으로부터 오염 성분을 흘려내면서 세정을 실행하기 때문에, 기판의 청정도를 높일 수 있다.
본 발명에 따르면, 초유동체의 사용량을 적게 억제하면서, 초유동체의 소위 벽을 오르는 현상을 이용하여, 기판상으로부터 오염 성분을 포함하는 초유동체를 제거할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초유동 상태를 확실하게 실현할 수 있다.
본 발명에 따르면, 대표길이가 0.1㎛ 이하의 극히 미세한 패턴이어도, 패턴 붕괴를 발생시키는 일 없이, 오염 성분을 제거할 수 있다.
본 발명에 따르면, 초유동체에 의한 세정과 초임계 유체에 의한 세정을 조합하는 것에 의해, 더욱 정밀한 세정을 실행할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 세정 방법을 실시 가능한 제 1 기판 처리 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 기판 처리 시스템이 구비하는 세정 처리 유닛의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 세정 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 기판에 형성된 미세 패턴에 있어서의 초유동체의 흐름을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 세정 방법을 실시 가능한 제 2 기판 처리 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
도 2는 도 1에 나타낸 기판 처리 시스템이 구비하는 세정 처리 유닛의 구조를 개략적으로 나타내는 단면도이다.
도 3은 세정 처리를 나타내는 흐름도이다.
도 4는 기판에 형성된 미세 패턴에 있어서의 초유동체의 흐름을 모식적으로 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명에 따른 기판 세정 방법을 실시 가능한 제 2 기판 처리 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 여기서는 기판으로서의 반도체 웨이퍼(이하 「웨이퍼」라 함)에 에칭 처리를 실시하는 기판 처리 시스템을 이용하여, 본 발명에 따른 기판 세정 방법을 실시하는 형태에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 기판 세정 방법을 실시 가능한 제 1 기판 처리 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 이 기판 처리 시스템(10)은 웨이퍼 W에 RIE (Reactive Ion Etching) (이방성 에칭) 처리를 실시하는 2개의 프로세스 쉽(11)과, 이들 프로세스 쉽(11)이 각각 접속된 직사각형형상의 공통 반송실로서의 대기 반송실(이하 「로더 모듈」이라 함)(13)을 구비하고 있다. 그리고, 로더 모듈(13)에는, 예를 들면, 25개의 웨이퍼 W를 수용하는 수납 용기로서의 후프(14)가 각각 탑재되는 3개의 후프 탑재대(15)와, 후프(14)로 반출된 웨이퍼 W의 위치를 미리 정렬(Pre-alignment)시키는 오리엔터(16)와, RIE 처리가 실시된 웨이퍼 W의 세정 처리를 실행하는 초유동 세정 유닛(17)이 접속되어 있다.
2개의 프로세스 쉽(11)은 로더 모듈(13)의 길이 방향에 있어서의 측벽에 접속되는 동시에, 로더 모듈(13)을 사이에 두고 3개의 후프 탑재대(15)와 대향하도록 배치되어 있다. 오리엔터(16)는 로더 모듈(13)의 길이 방향으로 일단에 배치되고, 초유동 세정 유닛(17)은 로더 모듈(13)의 길이 방향으로 타단에 배치되어 있다. 초유동 세정 유닛(17)의 구조에 대해서는, 후에 상세하게 설명한다.
로더 모듈(13)의 내부에는 웨이퍼 W를 반송하는 스칼라형 듀얼 아암 타입(Dual SCARA (Selective Compliance Assembly Robot Arm) Type)의 반송 아암 기구(19)가 배치되어 있다. 로더 모듈(13)의 후프 탑재대(15)측의 측벽에는 후프 탑재대(15)의 위치와 대응하는 위치에, 웨이퍼 W의 투입구 또한 후프 접속구로서 이용되는 3개의 로드 포트(20)가 마련되어 있다. 마찬가지로, 로더 모듈(13)의 초유동 세정 유닛(17)측의 측벽에는 로드 포트(18)가 마련되어 있다. 또, 이들 로드 포트(18, 20)에는 각각 개폐 도어(도시하지 않음)가 마련되어 있다. 이러한 구성에 의해, 반송 아암 기구(19)는 후프 탑재대(15)에 탑재된 후프(14)와, 프로세스 쉽(11)이나 오리엔터(16), 초유동 세정 유닛(17)와의 사이에서 웨이퍼 W를 로드 포트(20)를 통해 반입하거나 반출한다.
프로세스 쉽(11)은 웨이퍼 W에 RIE 처리를 실시하는 진공 처리실로서의 프로세스 모듈(25)과, 프로세스 모듈(25)에 웨이퍼 W를 수수하는 링크형 싱글 픽 타입(Link Type Single Pick)의 반송 아암(26)을 내장하는 로드록 모듈(27)을 구비하고 있다.
프로세스 모듈(25)은 그 상세한 구조는 도시하지 않지만, 웨이퍼 W를 수용하는 원통형상의 챔버와, 웨이퍼 W를 탑재하기 위해 챔버내에 배치된 웨이퍼 스테이지와, 웨이퍼 스테이지의 상면과 일정 간격으로 대향하도록 배치된 상부 전극을 구비하고 있다. 웨이퍼 스테이지는 웨이퍼 W를 쿨롱력 등에 의해서 흡착하는 기능과, 하부 전극으로서의 기능을 아울러 갖고 있으며, 상부 전극과 웨이퍼 스테이지의 간격은 웨이퍼 W에 RIE 처리를 실시하는 적절한 거리로 설정되어 있다.
프로세스 모듈(25)에서는 챔버 내부에 불소계 가스 또는 취소계 가스 등의 처리 가스를 도입하고, 상부 전극 및 하부 전극간에 전기장을 발생시키는 것에 의해서 도입된 처리 가스를 플라즈마화하여 이온 및 래디컬을 발생시키고, 그 이온 및 래디컬에 의해서 웨이퍼 W에 RIE 처리를 실시한다. 예를 들면, 웨이퍼 W의 표면에 형성된 폴리실리콘층이 에칭되어, 미세 패턴이 형성된다.
프로세스 쉽(11)에서는 로더 모듈(13)의 내부의 압력은 대기압으로 유지되는 한편, 프로세스 모듈(25)의 내부 압력은 진공으로 유지된다. 그 때문에, 로드록 모듈(27)은 프로세스 모듈(25)과의 연결부에 진공 게이트밸브(29)를 구비하는 동시에, 로더 모듈(13)과의 연결부에 대기 게이트밸브(30)를 구비하는 것에 의해서, 그 내부 압력을 진공 환경과 대기압 환경의 사이에서 조정 가능하게 되어 있다.
로드록 모듈(27)에 있어서, 반송 아암(26)은 대략 중앙부에 설치되어 있고, 프로세스 모듈(25)측에 제 1 버퍼(31)가, 로더 모듈(13)측에 제 2 버퍼(32)가 각각 설치되어 있다. 제 1 버퍼(31) 및 제 2 버퍼(32)는 반송 아암(26)의 선단부에 배치된 웨이퍼 W를 지지하기 위한 픽(33)이 이동하는 궤도상에 배치되어 있다. RIE 처리가 실시된 웨이퍼 W를 일시적으로 픽(33)의 궤도의 위쪽에 놓아두는 것에 의해, RIE 미처리의 웨이퍼 W와 RIE 처리필의 웨이퍼 W의 프로세스 모듈(25)에 있어서의 원활한 교체가 가능하게 되어 있다.
기판 처리 시스템(10)에 있어서, 로더 모듈(13)의 길이 방향으로 일단에는 프로세스 쉽(11), 로더 모듈(13), 오리엔터(16) 및 초유동 세정 유닛(17)의 동작을 제어하는 오퍼레이션 컨트롤러(40)가 배치되어 있다. 즉, 오퍼레이션 컨트롤러(40)는 RIE 처리나 세정 처리, 웨이퍼 W의 반송 처리를 소정의 레시피로 실행하기 위해, 이것에 대응하는 프로그램을 실행한다. 이렇게 해서, 기판 처리 시스템(10)을 구성하는 각종 가동 요소의 동작이 제어된다. 또, 오퍼레이션 컨트롤러(40)는, 예를 들면, LCD(Liquid Crystal Display) 등의 표시부(도시하지 않음)를 갖고 있으며, 이 표시부에서 레시피의 확인이나 각종 가동 요소의 동작 상황을 확인할 수 있도록 되어 있다.
상술한 바와 같이 구성된 기판 처리 시스템에 있어서, 웨이퍼 W가 수납된 후프(14)가 후프 탑재대(15)에 탑재되면, 로드 포트(20)가 열리고, 반송 아암 기구(19)에 의해서 후프(14)로부터 웨이퍼 W가 꺼내어지며, 그 웨이퍼 W는 오리엔터(16)에 반입된다. 오리엔터(16)에 있어서 위치 정렬 (Alignment)이 실행된 웨이퍼 W는 반송 아암 기구(19)에 의해서 오리엔터(16)로부터 꺼내지고, 한쪽의 프로세스 쉽(11)의 대기 게이트밸브(30)를 통하여, 대기압 환경으로 유지된 로드록 모듈(27)내의 반송 아암(26)에 수수된다.
대기 게이트밸브(30)가 닫히고, 로드록 모듈(27)내가 진공 환경으로 된 후, 진공 게이트밸브(29)가 열려, 웨이퍼 W는 프로세스 모듈(25)에 반입된다. 진공 게이트밸브(29)가 닫혀, 프로세스 모듈(25)에 있어서 RIE 처리가 실행된 후, 진공 게이트밸브(29)가 열려, 웨이퍼 W는 프로세스 모듈(25)로부터 로드록 모듈(27)내의 반송 아암(26)에 의해서 반출된다.
진공 게이트밸브(29)가 닫힌 후, 로드록 모듈(27)내는 대기압 환경으로 되돌려지고, 대기 게이트밸브(30)가 열려, 웨이퍼 W는 반송 아암(26)으로부터 반송 아암 기구(19)에 수수된다. 반송 아암 기구(19)는 로드 포트(20)를 통해 유지된 웨이퍼 W를 초유동 세정 유닛(17)에 반입하고, 거기에서 웨이퍼 W의 세정 처리가 실행된다. 이 세정 처리의 구체적인 내용에 대해서는 이후에 상세하게 설명한다. 세정 처리를 끝낸 웨이퍼 W는 반송 아암 기구(19)에 의해서 초유동 세정 유닛(17)으로부터 반출되고, 소정의 후프(14)로 되돌려진다.
다음에, 초유동 세정 유닛(17)에 대해 상세하게 설명한다. 도 2는 초유동 세정 유닛의 구조를 개략적으로 나타내는 수직 단면도이다. 초유동 세정 유닛(17)은 진공 단열층(도시하지 않음)을 구비한 외측용기(41)와, 진공 단열층(도시하지 않음)을 갖고, 외측용기(41)의 내측에 배치된 내측용기(42)로 이루어지는 이중 구조를 갖는 세정 챔버를 구비하고 있다. 외측용기(41)와 내측용기(42)의 사이에는 액체 질소(Liq. N2)를 저장하는 공간이 마련되어 있고, 이 액체 질소 저장 공간에는 액체 질소 공급 라인(51)을 통해 외부로부터 액체 질소가 공급되고, 또한, 거기서 증발된 질소 가스(N2 gas)가 질소 가스 배출 라인(52)으로부터 배출되도록 되어 있다.
또, 액체 질소 저장 공간에 열전도성이 우수한 동 등의 금속으로 이루어지는 전열판을 마련하고, 이 전열판에 스털링(stirling)형 냉동기 등의 냉동기에서 발생시킨 냉열을 전열하는 것에 의해, 액체 질소 저장 공간내의 액체 질소를 고화시킬 수 있는 구성으로 해도 좋다.
내측용기(42)내의 하측에는 웨이퍼 W를 탑재하기 위한 스테이지(43)가 배치되어 있고, 스테이지(43)상에 웨이퍼 W가 탑재된다. 스테이지(43)는 전열관(45)에 의해, 외측용기(41)의 외측에 배치된 냉동기(44)와 접속되어 있다. 냉동기(44)로서는 스털링형 냉동기 등의 극저온 냉동기가 바람직하게 이용되며, 스테이지(43)는 바람직하게는 냉동기(44)로부터 전열관(45)에 의해 전달되는 냉열에 의해서, 헬륨(He)이 초유동의 성질을 나타내는 상전이 온도(=약 2.17K)까지 냉각되고, 이에 따라, 스테이지(43)에 탑재된 웨이퍼 W도 또한 이 상전이 온도까지 냉각된다.
한편, 스테이지(43)에는 냉각된 웨이퍼 W를 신속하게 실온으로 되돌리기 위해, 히터 전원(46)으로부터의 전원공급에 의해서 발열하는 히터(도시하지 않음)가 매설되어 있다. 그 때문에, 전열관(45)에는 냉동기(44)로부터 스테이지(43)에의 냉열의 전달을 차단하는 전열 차단 기구(도시하지 않음)가 마련되어 있고, 히터의 동작시에는 이 전열 차단 기구에 의해서 냉동기(44)에 발생시킨 냉열의 스테이지(43)로의 열 전달이 차단되도록 되어 있다. 이에 따라, 냉동기(44)를 정지시킬 필요가 없어지고, 열 전달의 회복 후, 스테이지(43)상에 탑재된 웨이퍼 W를 신속하게 냉각할 수 있다.
내측용기(42)내의 상측에는 스테이지(43)에 탑재된 웨이퍼 W에 초유동체로서의 액체 헬륨(Liq. He)을 공급하는 샤워헤드(47)가 배치되어 있고, 샤워헤드(47)에는 액체 헬륨 공급 라인(53)을 통해, 외부로부터 액체 헬륨이 공급되도록 되어 있다.
액체 헬륨은 약 2.17K에서 상전이를 일으키고, 통상의 액체 헬륨(상유동 헬륨; HeⅠ)에서 초유동 헬륨(He Ⅱ)으로 바뀐다. 초유동 헬륨은 점성이 0(제로)의 상태로 되어 있으며, 벽을 넘어가거나, 원자 1개가 통과할 수 있는 간극만 있으면 그곳으로부터 누출되거나 하는 성질을 나타낸다.
단, 유한 온도 영역에서는 상유동 헬륨과 초유동 헬륨이 공존하고 있고, 그 때문에, 상유동 헬륨에 의해서 세정 효과가 얻어진다. 또, 초유동 헬륨에는 점성이 없으므로, 고체형상의 오염 성분에 대한 세정 효과는 기대할 수 없지만, 웨이퍼 W의 미세 패턴에 부착 또는 받아들여져 있는 분자형상 오염 성분을 물리적으로 치환하여, 제거하는 효과를 기대할 수 있다. 그래서, 샤워헤드(47)로부터 토출된 액체 헬륨은 초유동 상태로 유지되고, 초유동 헬륨에 의해, 웨이퍼 W에 형성된 미세 패턴에 부착된 탈가스 원인으로 되는 오염 성분을 제거하고, 웨이퍼 W를 세정한다.
내측용기(42)내에 공급된 액체 헬륨이 증발되는 것에 의해서 발생하는 헬륨 가스(He gas)는 헬륨 가스 배출 라인(54)으로부터 배출된다. 도 2에는 나타내고 있지 않은 로드 포트(18)의 근방 영역은 액체 헬륨의 비점을 초과하는 온도로 되고, 주로 이 영역에서 액체 헬륨이 증발된다. 헬륨 가스는 액화 처리에 의해 재이용되지만, 웨이퍼 W의 세정 처리를 실행한 후의 헬륨 가스에는 불순물이 포함되기 때문에, 액화 처리의 단계에서 불순물이 제거된다.
내측용기(42)내에 공급된 액체 헬륨은 적절히 내측용기(42)의 바닥부에 마련된 드레인(48)을 통해 외부로 배출되고, 재이용되고 있다. 드레인(48)으로부터의 배출액은 밸브(49)의 개폐 조작에 의해서 실행된다.
내측용기(42)에는 내측용기(42)내를 진공(감압) 환경으로 할 수 있도록, 배기 라인(55)이 접속되어 있다. 이 배기 라인(55)은 반드시 필요한 것은 아니지만, 내측용기(42)내의 기압을 내리는 것에 의해서, 냉동기(44)의 부하를 증대시키는 일 없이, 액체 헬륨을, 상유동 상태에서 초유동 상태로 되는 상전이온도에 용이하게 도달시킬 수 있다. 내측용기(42)내를 진공환경으로 한 경우에, 내측용기(42)내를 대기압으로 되돌리기 위해서는 내측용기(42)내에서의 액체 헬륨의 증발에 의한 압력상승을 이용하거나, 또한, 배기 라인(55) 또는 헬륨 가스 배출 라인(54)을 이용해서 청정한 가스를 내측용기(42)내에 도입한다.
또, 상술한 바와 같이, 초유동 세정 유닛(17)에서는 웨이퍼 W를 초유동 헬륨과 접촉시킬 수 있으면 좋으므로, 웨이퍼 W는 반드시 액체 헬륨이 초유동 상태로 되는 상전이온도까지 냉각되어 있지 않으면 안 되는 것은 아니고, 웨이퍼 W는 액체 헬륨과의 최초의 접촉시에 데미지를 받지 않는 온도, 예를 들면, 웨이퍼 W에 접촉한 액체 헬륨의 대부분이 순간적으로 상유동 헬륨으로 되고, 해당 상유동 헬륨이 패턴이 붕괴되지 않는 온도로 냉각되어 있으면 좋다.
다음에, 초유동 세정 유닛(17)에 있어서의 처리 흐름에 대해 상세하게 설명한다. 도 3은 세정 처리 유닛에 있어서의 세정 처리를 나타내는 흐름도이다. 도 3에는 제 1 처리 흐름(제 1 세정 방법)과 제 2 처리 흐름(제 2 세정 방법)을 병기하고 있다.
제 1 세정 방법에서는, 우선, 웨이퍼 W는 초유동 세정 유닛(17)에 반입되고, 스테이지(43)에 탑재되면, 냉동기(44)로부터의 냉열에 의해서 스테이지(43)와 함께 소정 온도로 냉각된다(스텝 S10). 이어서, 샤워헤드(47)로부터 웨이퍼 W에 액체 헬륨이 공급되어 웨이퍼 W의 세정 처리가 실행되고, 이 때, 밸브(49)는 열린 상태로 유지되고, 웨이퍼 W로부터 흘러내려오는 액체 헬륨은 드레인(48)으로부터 배출, 회수된다(스텝 S11). 이 스텝 S11에서는 액체 헬륨은 웨이퍼 W상에서 초유동 상태로 되어 있으면 좋고, 내측용기(42)내는 대기압 환경이어도 좋고, 진공 환경이어도 좋다.
스텝 S11을 종료하기 위해 웨이퍼 W에의 액체 헬륨의 토출이 정지되면, 웨이퍼 W의 초유동 헬륨은 자연히 웨이퍼 W 표면으로부터 흘러내려온다. 도 4는 초유동 헬륨이 갖는 소위 벽을 넘어 흐르는 성질에 의해 유출되는 상태를 나타낸 모식도이다.
웨이퍼 W에 형성된 미세 패턴의 볼록부(60)간의 홈이나 구멍(예를 들면, RIE 처리에 의해 형성된 트렌치나 홀 등)내의 초유동 헬륨은 그 수위가 볼록부(60)의 정상부보다 낮은 상태에 있다고 해도, 벽을 넘어 흐르는 성질에 의해서, 도 4의 좌측 도면에 나타나는 바와 같이 볼록부(60)를 넘어서 더욱 수위가 낮은 장소로 흐른다.
이에 따라, 도 4의 우측 도면에 나타나는 바와 같이, 볼록부(60)간의 홈이나 구멍에는 초유동 헬륨은 남지 않고, 최종적으로, 모든 초유동 헬륨은 웨이퍼 W의 표면으로부터 흘러내려온다. 초유동 헬륨은 점성이 0(제로)이기 때문에, 웨이퍼 W에 형성되는 패턴이 극히 미세하게 되어도, 패턴 붕괴가 일어나는 일이 없다. 그 때문에, 초유동 헬륨을 이용한 웨이퍼 W의 세정은 웨이퍼 W에 형성된 미세 패턴의 대표 길이가 0.1㎛ 이하인 경우에 바람직하게 이용된다.
초유동 헬륨이 웨이퍼 W로부터 흘러내려온 후에, 밸브(49)가 닫히고, 스테이지(43)로의 냉열 전달이 차단되며, 웨이퍼 W는 실온으로 되돌려진다(스텝 S12). 그 후, 웨이퍼 W는 초유동 세정 유닛(17)으로부터 반출되고, 후프(14)에 수용된다.
제 2 세정 방법에서는 웨이퍼 W는 초유동 세정 유닛(17)에 반입되고, 스테이지(43)에 탑재되면, 냉동기(44)로부터의 냉열에 의해서 스테이지(43)와 함께 소정 온도로 냉각된다(스텝 S10). 이어서, 밸브(49)를 닫은 상태에서 샤워헤드(47)로부터 웨이퍼 W에 액체 헬륨을 공급하고, 내측용기(42)내에 액체 헬륨을 저장한다. 그리고, 웨이퍼 W가 액체 헬륨에 침지하면, 액체 헬륨의 공급을 정지한다(스텝 S21).
이 때, 액체 헬륨이 초유동 헬륨이면, 소정 시간 경과 후에 스텝 S22로 진행한다. 한편, 액체 헬륨이 상유동 헬륨의 상태로 되어 있으면, 내측용기(42)내를 또한 냉각하거나 또는 감압하는 것에 의해, 초유동 헬륨으로 상전이시키고, 웨이퍼 W를 초유동 헬륨에 침지시킨 상태로 한다. 즉, 스텝 S21∼22의 사이에서, 웨이퍼 W는 초유동 헬륨에 침지된 상태로 된다.
웨이퍼 W가 초유동 헬륨에 침지된 후, 내측용기(42)내의 초유동 헬륨의 수위가 웨이퍼 W의 표면보다도 낮아질 정도로, 밸브(49)를 열어 내측용기(42)내로부터 일정량의 초유동 헬륨을 배출한다. 이에 따라, 앞서 도 4를 참조하여 설명한 바와 같이, 웨이퍼 W상의 초유동 헬륨은 웨이퍼 W상으로부터 유출되고, 웨이퍼 W상에 잔류하지 않는 상태로 된다(스텝 S22).
제 2 세정 방법에서는 이와 같이 스텝 S21, 22를 1세트로 하여, 1회의 세정 처리가 실행된다. 스텝 S21, 22를 소정 회수 실행함으로써, 웨이퍼 W의 세정을 더욱 정밀하게 실행할 수 있다.
스텝 S22의 다음에는 스텝 S21, 22가 미리 정해진 처리 회수 실행되었는지 아닌지가 판단된다(스텝 S23). 스텝 S23의 판단이 “YES”인 경우에는 밸브(49)가 열리고, 내측용기(42)내의 초유동 헬륨이 배출, 회수된다(스텝 S24). 한편, 스텝 S23의 판단이 “NO”인 경우에는 스텝 S21로 되돌려, 또한 웨이퍼 W의 세정 처리가 실행된다.
스텝 S24의 후에는 밸브(49)가 닫히고, 스테이지(43)로의 냉열 전달이 차단되며, 웨이퍼 W는 실온으로 되돌려진다(스텝 S12). 이렇게 해서, 실온으로 되돌려진 웨이퍼 W는 초유동 세정 유닛(17)으로부터 반출되고, 후프(14)에 수용된다.
초유동 세정 유닛(17)에 있어서의 웨이퍼 W의 세정은 상술한 제 1, 제 2 세정 방법을 조합해서 실행해도 좋다. 또한, 초유동 헬륨에 불소를 함유시키는 것에 의해서, 금속계의 오염 성분을 제거하는 효과가 얻어지고, 초유동 헬륨에 오존을 함유시키는 것에 의해서, 산소와의 반응성을 갖는 오염 성분을 제거하는 효과가 얻어지는 것이, 각각 기대된다.
다음에, 본 발명에 관한 기판 세정 방법을 실시 가능한 별도의 기판 처리 시스템에 대해 설명한다. 도 5는 본 발명에 관한 기판 세정 방법을 실시 가능한 제 2 기판 처리 시스템의 구조를 개략적으로 나타내는 평면도이다. 이 기판 처리 시스템(10A)은 도 1에 나타낸 기판 처리 시스템(10)에 또한, 웨이퍼 W에 초임계 세정 처리를 실시하는 초임계 세정 유닛(70)을 구비한 구조를 갖고 있다. 그 때문에, 여기서는 초임계 세정 유닛(70)의 개요에 대해서만 설명하는 것으로 한다.
초임계 세정 유닛(70)은 후프 탑재대(15)와 일렬로 병렬해서 로더 모듈(13)의 측벽에 접속되어 있다. 초임계 세정 유닛(70)의 배치 위치는 이것에 한정되는 것은 아니고, 프로세스 쉽(11)측에 배치해도 좋고, 또한, 초유동 세정 유닛(17)의 상부에 배치하여, 다단 세정 유닛을 구성해도 좋다.
초임계 세정 유닛(70)의 상세한 구조의 도시는 생략하지만, 초임계 세정 유닛(70)은 웨이퍼 W를 수용하는 고온 고압 챔버와, 고온 고압 챔버내의 온도를 제어하는 온도 제어 장치와, 고온 고압 챔버내의 압력을 제어하는 압력 제어 장치와, 고온 고압 챔버에 초임계 유체를 공급/회수하는 매체 공급/회수 라인과, 질소 가스 등의 불활성 가스로 고온 고압 챔버내를 퍼지하는 퍼지 라인을 구비하고 있다. 초임계 유체로서는, 예를 들면, 이산화탄소(CO2), 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스를 이용할 수 있다.
초임계 세정 유닛(70)에 의한 웨이퍼 W의 세정 처리는 초유동 세정 유닛(17)에 있어서의 웨이퍼 W의 세정 처리 전에 실행해도 좋고, 후에 실행해도 좋다. 초유동체에 의한 세정 처리와 초임계 유체에 의한 세정 처리를 실행함으로써, 한쪽만의 처리에서는 제거할 수 없는 오염 성분을 다른 쪽의 처리에서 제거하는 등 하여, 더욱 정밀한 세정 처리를 실행할 수 있다. 초임계 세정 유닛(70)에서는 웨이퍼 W가 소정 시간 동안, 초임계 유체에 노출되는 것에 의해서, 오염 성분이 제거된다. 초임계 유체는 기체이기 때문에, 웨이퍼 W에 형성된 미세 패턴에 패턴 붕괴가 발생하는 일이 없다.
이상, 본 발명의 실시형태에 대해 설명했지만, 본 발명은 상기 형태에 한정되는 것은 아니다. 예를 들면, 웨이퍼 W에 RIE 처리를 실시하는 프로세스 모듈(25)을 구비하는 기판 처리 시스템을 예로 들었지만, 프로세스 모듈은 웨이퍼 W에 성막 처리나 확산 처리를 실행하는 것이라도 좋다.
상기 형태에 있어서는 RIE 처리를 실시하는 장치에 초유동 세정 유닛(17)을 접속하는 것에 의해서, 기판 처리 시스템(10, 10A)을 구성하였다. 이렇게, 초유동 세정 유닛(17)은 RIE 처리나 성막 처리, 확산 처리 등을 실시하는 각종 처리 장치에 접속이 가능하기 때문에, 기존의 처리 장치에 용이하게 적용할 수 있는 것이지만, 한편으로, 초유동 세정 유닛(17)을, 이들 처리 장치에 접속하는 일 없이, 독립된 세정 처리 장치로서 사용하는 것도 가능하다.
상기 설명에서는 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예로 들었지만, 기판은 이것에 한정되는 것은 아니고, LCD(Liquid Crystal Display) 등의 FPD(Flat Panel Display)용 기판이나 포토 마스크, CD 기판, 프린트 기판 등의 각종 기판이어도 좋다.
본 발명의 목적은 오퍼레이션 컨트롤러(40)에 있어서, 상술한 각 실시형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기록한 기억 매체를, 컴퓨터(예를 들면, 제어부)에 공급하고, 컴퓨터의 CPU가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독해서 실행하는 것에 의해서도 달성된다.
이 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 각 실시형태의 기능을 실현하는 것으로 되고, 프로그램 코드 및 그 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예를 들면, RAM, NV-RAM, 플로피(등록상표) 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD(DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW) 등의 광디스크, 자기 테이프, 불휘발성의 메모리 카드, 다른 ROM 등의 상기 프로그램 코드를 기억할 수 있는 것이면 좋다. 혹은 상기 프로그램 코드는 인터넷, 상용 네트워크, 혹은 로컬 에리어 네트워크 등에 접속되는 도시하지 않은 다른 컴퓨터나 데이터베이스 등으로부터 다운로드하는 것에 의해 컴퓨터에 공급되어도 좋다.
또한, 컴퓨터가 판독한 프로그램 코드를 실행하는 것에 의해, 상기 각 실시형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 의거하여, CPU상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해서 상술한 각 실시형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
또한, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 의거하여, 그 기능 확장 보드나 기능 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해서 상술한 각 실시형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
상기 프로그램 코드의 형태는 오브젝트 코드, 인터프리터에 의해 실행되는 프로그램 코드, OS에 공급되는 스크립트 데이터 등의 형태로부터 이루어져도 좋다.
10, 10A 기판 처리 시스템 13 로더 모듈
17 초유동 세정 유닛 25 프로세스 모듈
27 로드록 모듈 40 오퍼레이션 콘트롤러
41 외측 용기 42 내측 용기
43 스테이지 44 냉동기
45 전열관 46 히터 전원
47 샤워 헤드 48 드레인
49 밸브 51 액체 질소 공급 라인
52 질소 가스 배출 라인 53 액체 헬륨 공급 라인
54 헬륨 가스 배출 라인 55 배기 라인
70 초임계 세정 유닛 W (반도체) 웨이퍼
17 초유동 세정 유닛 25 프로세스 모듈
27 로드록 모듈 40 오퍼레이션 콘트롤러
41 외측 용기 42 내측 용기
43 스테이지 44 냉동기
45 전열관 46 히터 전원
47 샤워 헤드 48 드레인
49 밸브 51 액체 질소 공급 라인
52 질소 가스 배출 라인 53 액체 헬륨 공급 라인
54 헬륨 가스 배출 라인 55 배기 라인
70 초임계 세정 유닛 W (반도체) 웨이퍼
Claims (6)
- 미세 패턴이 표면에 형성된 기판을 세정하는 기판 세정 방법으로서,
상기 기판을, 상기 기판의 표면에 소정의 가공을 실시하는 처리 챔버로부터 상기 기판의 세정을 실행하는 세정 챔버에 반송하는 반송 스텝과,
상기 세정 챔버내에 있어서 상기 기판을 소정의 온도로 냉각하는 냉각 스텝과,
초유동체를 상기 기판의 표면에 공급하고, 그 후, 상기 기판의 표면으로부터 상기 초유동체를 유출하는 것에 의해서 상기 미세 패턴내의 오염 성분을 흘러가게 하는 초유동 세정 스텝
을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초유동 세정 스텝은 상기 기판에 상기 초유동체를 공급하면서, 상기 기판으로부터 유출되는 상기 초유동체를 회수하는 것에 의해 실행되는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초유동 세정 스텝은,
상기 기판을 상기 초유동체에 침지하는 침지 스텝과,
상기 기판이 침지되어 있는 상기 초유동체의 수위를 상기 기판의 표면보다도 낮게 하는 것에 의해서, 상기 초유동체를 상기 기판의 표면으로부터 유출하는 유출 스텝을 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 초유동체는 헬륨인 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 미세 패턴의 대표길이가 0.1㎛ 이하인 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
- 제 1 항에 있어서,
상기 기판을 상기 초유동체에 의해 세정 처리하기 전 또는 후에 있어서, 상기 기판을 초임계 유체에 의해 세정하는 초임계 세정 스텝을 더 갖는 것을 특징으로 하는 기판 세정 방법.
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