KR101546975B1 - 이물질 제거 장치, 이물질 제거 방법 및 기억 매체 - Google Patents

이물질 제거 장치, 이물질 제거 방법 및 기억 매체 Download PDF

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KR101546975B1
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다케히로 신도우
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 피처리 기판으로의 유입 열량을 적정화하여 무용한 가열을 없애는 동시에, 무용한 처리를 없애서 처리 시간을 단축할 수 있는 이물질 제거 방법을 제공한다. 피처리 기판에 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하는 측정용 레이저광 조사 단계와, 측정용의 레이저광 중 기판의 단부에 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 수광하여 레이저광의 출력을 검출하는 출력 검출 단계와, 회전하는 기판의 회전각을 검출하는 회전각 검출 단계와, 출력 검출 단계에서 검출된 데이터와 회전각 검출 단계에서 검출된 데이터에 근거하여 기판의 외경 치수를 산출하는 산출 단계와, 산출된 외경 치수에 근거하여, 기판의 외측 가장자리로부터 소정 범위의 기판 표면에 대하여, 조사 단면이 긴 형상의 이물질 세정용의 레이저광을 조사하는 동시에 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하여 소정 범위의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해 및 제거하는 분해 단계를 포함한다.

Description

이물질 제거 장치, 이물질 제거 방법 및 기억 매체{FOREIGN SUBSTANCE REMOVING APPARATUS, FOREIGN SUBSTANCE REMOVING METHOD, AND STORAGE MEDIUM}
본 발명은 이물질 제거 장치, 이물질 제거 방법 및 기억 매체에 관한 것으로서, 특히, 플라즈마 에칭 처리 후의 반도체 기판에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거 장치 및 이물질 제거 방법에 관한 것이다．
CF계 처리 가스로부터 생성된 플라즈마를 이용하여 기판으로서의 웨이퍼에 플라즈마 처리, 예를 들면, 플라즈마 에칭 처리를 실시하면, CF계 처리 가스에 기인하는 CF계 증착물(deposition)이 웨이퍼 표면에 부착되는 경우가 있다. 웨이퍼 표면에 부착된 CF계 증착물은 플라즈마(양이온)에 의한 스퍼터에 의해 제거되지만, 웨이퍼의 주연부(이하, "베벨부"라 함) 및 이면 평면부는 플라즈마에 의해 스퍼터되기 어렵기 때문에 부착된 CF계 증착물이 제거되지 않는다.
그래서, 후처리 장치를 이용하여 베벨부 및 이면 평면부에 부착된 CF계 증착물을 제거하는 것이 실행되고 있다. 구체적으로는, 후처리 장치에서 웨이퍼의 베벨부에, 예를 들면, φ0.6mm의 레이저광 스폿(spot)을 조사하여 베벨부 및 이면 평 면부를 가열하는 동시에, 이 베벨부 및 이면 평면부를 향해서 오존 가스를 공급하여, 화학 반응에 의해 CF계 증착물을 CO, CO2나 F2로 분해해서 제거한다.
이와 같이 레이저광을 이용하여 웨이퍼 주연부 및 이면부에 부착된 이물질을 제거 및 세정하는 후처리 장치에 있어서, 고속으로 이물질 제거 처리를 실행하면, 급격한 온도 상승 때문에 웨이퍼 표면으로부터 유기물 이외의 물질이 박리될 우려가 있다. 한편, 천천히 처리를 실행하면 처리 시간이 길어질 뿐만 아니라, 웨이퍼의 주연부로부터 표면으로의 열 전달량이 증가하여, 웨이퍼 표면의 칩에 악영향을 미치게도 된다. 따라서, 무용한 처리를 배제하여 처리 시간을 가능한 한 짧게 하는 동시에, 피처리 기판인 웨이퍼로의 유입 열량을 적정화하여 효율적으로 웨이퍼에 부착된 이물질을 제거할 수 있는 기술의 개발이 요망되고 있다.
한편, 피처리 기판인 웨이퍼에 대한 레이저광원의 위치를 조절하여 처리의 적정화를 도모하는 종래 기술이 개시된 공지 문헌으로서 특허문헌 1을 들 수 있다. 특허문헌 1에는, 웨이퍼(W)를 거의 수평으로 유지하여 회전하는 진공 척과, 진공 척에 유지된 웨이퍼(W)의 주연부 및 외주 단면에 레이저광을 조사하는 광 에칭 장치를 구비하고, 웨이퍼의 외경 치수에 따라 위치 정렬된 광 에칭 장치로부터 진공 척에 지지되어 회전하는 웨이퍼(W)의 주연부에 Xe레이저광을 조사하여 웨이퍼(W)의 주연부 및 외주 단면에 부착된 구리 박막을 제거하는 기판 처리 장치가 기재되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2003-197570 호 공보
그러나, 상기한 종래 기술은 기판 처리용의 레이저광 조사 장치와는 별도로 피처리 기판의 외경을 검출하기 위한 전용의 검출 수단이 필요하게 되어 장치가 복잡하며 또한 대형화될 우려가 있는 동시에, 피처리 기판에 대한 유입 열량의 적정화를 도모할 수 없고, 피처리 대상면 이외의 기판 표면을 필요 이상으로 가열한다는 우려가 있다.
본 발명의 목적은, 소정의 처리가 실시된 기판에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거 장치로서, 피처리 기판으로의 유입 열량을 적정화하여 무용한 가열을 없애는 동시에, 무용한 처리를 없애서 처리 시간을 단축할 수 있는 이물질 제거 장치, 이 장치를 이용한 이물질 제거 방법 및 기억 매체를 제공하는 것에 있다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 장치는, 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 해당 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부를 구비한 이물질 제거 장치에 있어서, 상기 레이저광 조사부는, 상기 기판 표면에 조사 단면이 긴 형상의 레이저광을 조사하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 장치는, 상기 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 장치는, 상기 레이저광의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 해당 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법에 있어서, 상기 레이저광 조사부로부터 상기 기판 표면에 대하여 조사 단면이 긴 형상의 레이저광을 조사하는 조사 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 해당 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부와, 해당 레이저광 조사부로부터 조사된 레이저광의 출력을 검출하는 레이저광 수광부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법에 있어서, 상기 레이저광 조사부로부터 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판의 단부에 상기 기판의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하는 측정용 레이저광 조사 단계와, 상기 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광 중 상기 기판의 단부에 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 상기 레이저광 수광부에 의해 수광하여 레이저광의 출력을 검출하는 출력 검출 단계와, 상기 회전하는 기판의 회전각을 검출하는 회전각 검출 단계와, 상기 출력 검출 단계에서 검출된 상기 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터와 상기 회전각 검출 단계에서 검출된 회전각 데이터에 근거하여 상기 기판의 외경 치수를 산출하는 산출 단계와, 상기 산출된 외경 치수에 근거하여 상기 기판의 외주단으로부터 소정 범위의 기판 표면에 대하여, 상기 레이저광 조사부로부터 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사하는 동시에 상기 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하여 상기 소정 범위의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해 및 제거하는 분해 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 이물질 세정용의 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 해당 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 이물질 세정용의 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 해당 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 소정 범위는, 적어도 상기 기판의 베벨부 및 이면 평면부이며, 각 부마다 상기 이물질 세정용의 레이저광의 조사 조건을 변경시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 베벨부로의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 조사 방향을, 상기 베벨부의 단면 원호 형상의 법선을 따르는 방향으로 하고, 상기 이면 평면부로의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 조사 방향을, 상기 이면 평면부에 대하여 수직의 방향으로 하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법은, 상기 베벨부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도를 상기 이면 평면부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도보다도 느리게 하거나, 또는 상기 베벨부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 출력을 상기 이면 평면부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 출력보다도 크게 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 기억 매체는, 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 해당 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장한 컴퓨터에서 판독 가능한 기억 매체에 있어서, 상기 이물질 제거 방법은, 상기 레이저광 조사부로부터 상기 기판 표면에 대하여 조사 단면이 긴 형상인 레이저광을 조사하는 조사 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위해서, 본 발명의 일실시예에 따른 기억 매체는, 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 해당 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부와, 해당 레이저광 조사부로부터 조사된 레이저광의 출력을 검출하는 레이저광 수광부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법을 컴퓨터에 실행시키는 프로그램을 저장하는 컴퓨터에서 판독 가능한 기억 매체에 있어서, 상기 이물질 제거 방법은, 상기 레이저광 조사부로부터 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판의 단부에 상기 기판의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하는 측정용 레이저광 조사 단계와, 상기 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광 중 상기 기판의 단부에 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 상기 레이저광 수광부에 의해 수광하여 레이저광의 출력을 검출하는 출력 검출 단계와, 상기 회전하는 기판의 회전각을 검출하는 회전각 검출 단계와, 상기 출력 검출 단계에서 검출된 상기 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터와 상기 회전각 검출 단계에서 검출된 회전각 데이터에 근거하여 상기 기판의 외경 치수를 산출하는 산출 단계와, 상기 산출된 기판의 외경 치수에 근거하여 상기 기판의 외주단으로부터 소정 범위의 기판 표면에 대하여, 상기 레이저광 조사부로부터 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사하는 동시에 상기 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하여 상기 소정 범위의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해 및 제거하는 분해 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 장치, 이물질 제거 방법 및 기억 매체에 의하면， 레이저광 조사부로부터 기판 표면에 대하여 조사 단면이 긴 형상인 레이저광을 조사하도록 하였으므로, 기판 표면 중 가열하고 싶은 부분에만 레이저광을 조사하여 가열하는 것이 가능하고, 이에 의해 가열의 적정화를 도모하여, 가열 제어성이 향상된다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 장치 및 이물질 제거 방법에 의하면， 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면이, 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되므로, 피처리 기판의 필요 회전수가 감소하고, 이에 의해 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 장치 및 이물질 제거 방법에 의하면， 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면이, 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되므로, 피처리 기판의 회전 속도를 높여서 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법 및 기억 매체에 의하면， 레이저광 조사부로부터 탑재대에 탑재되어 회전하는 기판의 단부에 기판의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하고, 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광 중 기판의 단부에 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 레이저광 수광부에 의해 수광하여 레이저광의 출력을 검출하고, 회전하는 기판의 회전각을 검출하고, 검출된 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터와 회전각 데이터에 근거하여 기판의 외경 치수를 산출하고, 산출된 외경 치수에 근거하여, 기판의 외주단으로부터 소정 범위의 기판 표면에 대하여, 레이저광 조사부로부터 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사하는 동시에 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하여 소정 범위의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해 및 제거하므로, 기판 표면 중 필요한 면에만 처리를 실시하여 이물질을 제거할 수 있고, 이에 의해 무용한 처리를 최대한 없애서 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법에 의하면， 이물질 세정용의 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면이, 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되므로, 피처리 기판의 필요 회전수가 감소하고, 이에 의해 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법에 의하면， 이물질 세정용의 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면이, 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되므로, 피처리 기판의 회전 속도를 높여서 처리 시간을 단축할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법에 의하면， 소정 범위는 적어도 기판의 베벨부 및 이면 평면부이며, 각 부마다 이물질 세정용의 레이저광의 조사 조건을 변경시키므로, 기판의 각 부에 따른 적정 온도에 의해, 기판을 용융하는 일 없이, 적절한 후처리를 실행할 수 있다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법에 의하면， 베벨부로의 이물질 세정용의 레이저광의 조사 방향을 베벨부의 단면 원호 형상의 법선을 따르는 방향으로 하고, 이면 평면부로의 이물질 세정용의 레이저광의 조사 방향을 이면 평면부에 대하여 수직의 방향으로 하므로, 처리 대상면에 이물질 세정용의 레이저광을 정확하게 조사하여 효율적으로 발열시킬 수 있고, 이에 의해 이물질의 분해 효율이 향상된다.
본 발명의 일실시예에 따른 이물질 제거 방법에 의하면， 베벨부에 있어서의 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도를 이면 평면부에 있어서의 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도보다도 느리게 하거나, 또는 베벨부에 있어서의 이물질 세정용의 레이저광의 출력을 이면 평면부에 있어서의 이물질 세정용의 레이저광의 출력보다도 크게 하므로, 각 처리 대상면을 지나치게 가열하는 일 없이, 이물질의 분해 온도까지 가열하여 효율적으로 이물질을 분해 및 제거할 수 있다.
본 발명은, 피처리 기판인 웨이퍼(W)의 표면에 부착된 이물질에 레이저광을 조사하는 동시에, 이물질인 증착물과 반응하는 처리 가스를 분사하여 증착물을 CO, CO2, F2 등으로 분해 및 제거하는 장치 및 방법에 있어서, 필요 이상의 가열에 의한 웨이퍼(W)에의 악영향을 제거하고, 처리의 효율화를 도모하는 것을 목적으로 행해진 것으로서, 본 발명자는, 상기 목적을 달성하기 위해서, 레이저광의 스폿 형상 (이하, "조사 단면 형상"이라 함)과 웨이퍼(W)의 처리 표면 온도와의 관계 등에 대해 예의 연구한 결과, 레이저광의 조사 단면 형상을 원형이 아니라 슬릿 형상의 긴 직사각 형상으로 함으로써, 웨이퍼(W)의 처리 대상면을 효과적으로 가열할 수 있게 되며 그 주변 부분에의 영향을 무시할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명에 도달하였다. 즉, 본 발명에 따른 이물질 제거 장치 및 방법은 레이저광 조사부로부터 피처리 기판에 대하여 조사 단면이 긴 형상인 레이저광을 조사하는 것이다.
도 1은 본 발명의 원리를 나타내는 설명도이다.
도 1에 있어서, 종래 기술에 있어서의 레이저광의 조사 단면은, 원형 조사면(1)(도 1a)이 되고, 원형 조사면(1) 전체가 증착물의 분해 온도인, 예컨대, 350℃로 가열된다. 한편， 레이저광의 조사 단면을 긴 직사각 형상의 조사면(2)으로 하면(도 1b), 원형 조사면(1)으로부터 긴 직사각 형상의 조사면(2)을 뺀 부분(도 1c에서의 사선 부분)(3)만큼 조사 면적이 좁아져서 무용한 가열을 회피할 수 있다.
즉, 탑재대에 지지되어 회전하는 원반 형상의 웨이퍼(W)에 대하여 그 웨이 퍼(W)의 방사 방향을 따라 이동하는 레이져 빔으로, 예컨대, 도 1a내지 도 1c에서의 오른쪽 방향으로 주사되어 조사될 때, 웨이퍼(W) 상에 레이저광 조사면이 형성된다. 이 때, 레이저광 조사면의 유효 부분은, 웨이퍼(W) 표면에 대하여 상대적으로 이동하는 레이저광 조사면의 이동 방향을 따른 길이(폭)이며, 레이저광 조사면의 이동 방향에 수직인 방향에서의 조사면의 폭은 유효하게 작용하지 않는다. 따라서, 도 1c에서 사선으로 표시된 부분(3)은, 예컨대, 레이저광이 도 1a 내지 도 1c에서 오른쪽으로 조사될 때, 잉여 조사면이 된다. 이 잉여 조사면에 조사된 레 이저광이 무용할 뿐만 아니라, 적정 조사면(도 1b에서 도면부호(2)로 표시되는 부분)에 조사되어, 웨이퍼(W)의 피세정면을 적정 온도로 가열한 레이저광에 기인하는 잉여의 열량의 방산을 방해하고, 적정 조사면 및 그 주변부의 과열을 조장하게 된다.
본 발명은 이러한 레이저광의 잉여 조사면을 가능한 한 없애서, 웨이퍼(W) 표면으로의 유입 열량을 적정화하는 것이다. 본 발명의 실시형태에 있어서, 레이저광의 긴 직사각 형상의 조사 단면의 긴 변은, 예컨대, 1.2㎜, 짧은 변은, 예컨대, 0.6㎜이다. 또한, 본 발명에서 긴 직사각 형상은 수학적으로 엄밀한 의미의 직사각형을 의미하는 것은 아니고, 길이와 폭을 갖는 사실상 긴 형상(elongated shape)을 말하며, 이후 간단히 긴 형상이라고 칭한다. 또한, 레이저광의 조사 단면 형상은 상기한 긴 형상에 한정되는 것은 아니며, 타원 형상 등이어도 좋다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 보다 상세히 설명한다. 도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 이물질 제거 장치로서의 베벨부 세정 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 2에 있어서, 이 기판 처리 시스템(10)은 평면에서 보아 오각형 형상의 트랜스퍼 모듈(transfer module)(11)과, 해당 트랜스퍼 모듈(11)의 일측면에 접속된 2개의 프로세스 모듈(process module)(12, 13)과, 해당 2개의 프로세스 모듈(12, 13)에 대향하도록 트랜스퍼 모듈(11)의 타측면에 접속된 2개의 프로세스 모듈(14, 15)과, 직사각형 형상의 반송실로서의 로더 모듈(loader module)(16)과, 트랜스퍼 모듈(11) 및 로더 모듈(16)의 사이에 배치되어서 이들을 연결하는 2개의 로드록 모 듈(load-lock module)(17, 18)을 구비한다.
트랜스퍼 모듈(11)은 그 내부에 배치된 굴신 및 회전 가능한 반송 암(transfer arm)(19)을 갖고, 반송 암(19)은 프로세스 모듈(12, 13, 14, 15)과 로드록 모듈(17, 18)의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다.
프로세스 모듈(12)은 웨이퍼(W)를 수용하는 처리실 용기(챔버)를 구비하고, 해당 챔버 내부에 처리 가스로서 CF계 증착물성 가스, 예컨대, CHF3 가스 및, 할로겐계 가스, 예컨대, HBr 가스의 혼합 가스를 도입하고, 챔버 내부에 전기장을 발생시킴으로써 도입된 처리 가스로부터 플라즈마를 발생시켜서, 해당 플라즈마에 의해 웨이퍼(W)에 에칭 처리를 실시한다.
트랜스퍼 모듈(11), 프로세스 모듈(12, 13, 14, 15)의 내부는 감압 상태로 유지되고, 트랜스퍼 모듈(11)과, 프로세스 모듈(12, 13, 14, 15)의 각각은 진공 게이트 밸브(도시되지 않음)를 거쳐서 접속된다.
또한, 로더 모듈(16)의 내부 압력이 대기압으로 유지되는 한편, 트랜스퍼 모듈(11)의 내부 압력은 진공으로 유지된다. 그 때문에, 각 로드록 모듈(17, 18)은 각각 트랜스퍼 모듈(11)과의 연결부에 진공 게이트 밸브(도시되지 않음)를 구비하고, 또한, 로더 모듈(16)과의 연결부에 대기 도어 밸브(도시되지 않음)를 구비함으로써, 그 내부 압력을 조정 가능한 진공 예비 반송실로서 구성한다. 또한, 각 로드록 모듈(17, 18)은 로더 모듈(16) 및 트랜스퍼 모듈(11)의 사이에서 주고받는 웨이퍼(W)를 일시적으로 탑재하기 위한 웨이퍼 탑재대(17a, 18a)를 구비한다.
로더 모듈(16)에는, 로드록 모듈(17, 18) 외에, 예컨대, 25매의 웨이퍼(W)를 수용하는 용기로서의 후프(front opening unified pod:FOUP)(20)가 각각 탑재되는 3개의 후프 탑재대(21)와, 후프(20)로부터 반출된 웨이퍼(W)의 위치를 사전정렬하는 오리엔터(orientor)(23)와, 후처리 장치로서의 베벨부 세정 장치(24)가 접속되어 있다. 오리엔터(23)는 로더 모듈(16)의 길이 방향에 대해 일단에 배치되고, 베벨부 세정 장치(24)는 타단에 배치되어 있다.
로더 모듈(16)은, 내부에 배치된 웨이퍼(W)를 반송하는 SCARA 듀얼 암 타입의 반송 암(25)을 갖는다. 반송 암(25)은 후프 탑재대(21)에 탑재된 후프(20)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 로드록 모듈(17, 18), 오리엔터(23) 또는 베벨부 세정 장치(24)로 반출 및 반입한다.
도 3은 도 2에 있어서의 베벨부 세정 장치(24)의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 3에서, 베벨부 세정 장치(24)는 소정의 처리가 실시되어 후 처리의 대상이 되는 웨이퍼(W)를 수용하는 하우징 형상의 챔버(31)와, 해당 챔버(31) 내에 배치되며, 또한 챔버(31)의 하부로부터 수직으로 설치된 샤프트(32)에 지지되는 원판 형상의 스테이지(33)를 구비한다. 스테이지(33)는 웨이퍼(W)를 탑재하지만, 스테이지(33)의 직경은 웨이퍼(W)의 직경보다 작게 설정되어 있으므로, 웨이퍼(W)의 베벨부는 스테이지(33)로부터 돌출되어, 베벨부의 표면뿐만 아니라 이면도 챔버(31) 내의 공간에 노출된다.
스테이지(33)는 웨이퍼(W)를 흡착하는 기구, 예컨대, 정전 척 또는 진공 척 을 갖고, 샤프트(32)는 그 중심축 주위로 회전하여 스테이지(33)에 탑재된 웨이퍼(W)를 회전 가능하게 지지한다. 챔버(31)에는 웨이퍼(W)의 베벨부의 이면에 대향하도록 배치된 레이저광 조사부(34)와, 해당 레이저광 조사부(34)와 웨이퍼(W)의 베벨부를 통해 상대하는 레이저광의 수광부로서의 파워 미터(power meter)(35)를 구비하고, 또한 웨이퍼(W)의 베벨부를 향해 오존 함유 가스로서의 처리 가스를 내뿜어서 공급하는 가스 공급 노즐(36)과, 베벨부 주변의 가스를 흡인하여 제거하는 가스 흡인 노즐(37)을 갖는다.
베벨부 세정 장치(24)에서는, 웨이퍼(W)의 베벨부에 부착된 CF계 증착물을 향해서 처리 가스를 공급하는 동시에, 세정용의 레이저광을 조사하여 열에너지를 부여한다. 레이저광 조사부(34)는 조사 단면 형상이 긴 형상인 레이저광을 조사하는 것이며, 레이저광 조사부(34)로부터 웨이퍼(W)의 표면을 향해 조사되는 세정용의 레이저광의 조사 단면 형상은 긴 형상이다. 처리 가스 중의 오존 가스는 CF계 증착물(38)과 화학 반응하며 이를 CO, CO2, F2 등으로 분해한다. 세정용의 레이저광에 의해 부여된 열에너지는 화학 반응을 촉진시킨다. 분해 생성 가스로서의 CO, CO2, F2의 대부분은 가스 흡인 노즐(37)이 흡인하여 제거한다. 또한, 웨이퍼(W)에 조사하는 세정용의 레이저광의 출력과 웨이퍼(W)의 회전 속도에 근거하여 웨이퍼(W)의 베벨부의 온도가 결정된다. 여기에서, 웨이퍼(W)는 수평면 내에서 회전하므로, 웨이퍼(W)의 모든 베벨부가 레이저광 조사부(34)나 가스 공급 노즐(36) 앞을 통과하여, 모든 베벨부로부터 CF계 증착물(38)이 제거된다.
베벨부 세정 장치(24)는 챔버(31)의 상방에 배치된 팬 필터 유닛(도시되지 않음)과, 챔버(31)의 하방에 배치된 배기 장치(도시되지 않음)를 구비하고, 팬 필터 유닛은 챔버(31) 내에서 상방으로부터 하방으로 흐르는 다운플로(downflow)를 발생시킨다. 다운플로는 가스 흡인 노즐(37)이 흡인할 수 없었던 CO, CO2이나 F2를 휩쓸어서 챔버(31) 내로부터 제거할 뿐만 아니라, 샤프트(32) 또는 스테이지(33)의 회전에 기인하여 발생한 파티클이나, 우연히 베벨부에서 박리된 CF계 증착물(38)이 챔버(31) 내를 날아올라 웨이퍼(W)의 상방으로 돌아 들어가는 것을 방지한다.
또한, 베벨부 세정 장치(24)는 처리 가스 공급계(39)를 구비한다. 처리 가스 공급계(39)는 도시 생략한 산소 가스 공급계에 접속되어 산소 가스의 유량을 측정 및 제어하는 산소 가스용 매스플로 컨트롤러(mass flow controller:MFC)(40)와, 도시 생략한 질소 가스 공급계에 접속되어 질소 가스의 유량을 측정 및 제어하는 질소 가스용 매스플로 컨트롤러(MFC)(41)와, 산소 가스용 매스플로 컨트롤러(MFC)(40) 및 질소 가스용 매스플로 컨트롤러(MFC)(41)에 접속되는 처리 가스 생성기(PGG)(42)와, 이 처리 가스 생성기(process gas generator:PGG)(42) 및 가스 공급 노즐(36)의 사이에 개재되고, 또한 처리 가스의 유량을 측정 및 제어하는 처리 가스용 매스플로 컨트롤러(MFC)(43)와, 주로 처리 가스 생성기(42)의 동작을 제어하는 컨트롤러(44)를 갖는다.
처리 가스 생성기(42)는 산소 가스용 매스플로 컨트롤러(40)에 의해 유량이 소정 량으로 조정된 산소 가스와 질소 가스용 매스플로 컨트롤러(41)에 의해 유량 이 미량으로 조정된 질소 가스를 포함하는 원료 가스로부터 처리 가스로서의 오존 가스 함유 가스를 생성한다.
다음으로, 이러한 구성의 베벨부 세정 장치(24)를 이용한 본 발명의 실시 형태에 따른 이물질 제거 방법에 대하여, 도 4 내지 도 6을 이용하여 상세하게 설명한다.
도 4는 본 실시 형태에 있어서의 이물질 제거 방법의 흐름도이다.
도 4에 있어서, 기판 표면에 부착된 이물질을 제거하는 이물질 제거 처리를 시작하면, 우선, 도 2의 프로세스 모듈(12) 내에서 소정의 플라즈마 처리가 실시된 피처리 기판으로서의 웨이퍼(W)를 반송 암(19)에 의해 프로세스 모듈(12)의 챔버로부터 반출하고(단계 S1), 예컨대, 로드록 모듈(18)을 거쳐서 로더 모듈(16)에 반입한다. 이어서, 로더 모듈(16)에 반입된 웨이퍼(W)를 반송 암(25)에 의해 베벨부 세정 장치(24)에 반입하고, 해당 베벨부 세정 장치(24)의 챔버(31) 내의 스테이지(33) 상에 탑재한다(단계 S2).
다음으로, 베벨부 세정 장치(24)의 스테이지(33)에 탑재된 웨이퍼(W)의 외경 치수를 검출하고(단계 S3), 검출한 외경 치수에 따라 이물질인 증착물을 세정 및 제거하기 위한 적정 조건을 설정한다(단계 S4). 웨이퍼(W)의 외경 치수의 검출 및 세정을 위한 적정 조건의 설정에 대하여는 후술한다. 그 후, 설정한 적정 조건을 따라서 웨이퍼(W)에 대하여 조사 단면 형상이 긴 형상인 세정용의 레이저광을 조사하고, 베벨부에 퇴적된 이물로서의 폴리머를 분해 및 제거하여 본 처리를 종료한다(단계 S5).
도 5는 웨이퍼(W)의 외경 치수를 검출할 때에 사용하는 레이저광 출력(％)과 웨이퍼의 에지 위치(㎜)의 관계를 미리 구한 그래프이다.
베벨부 세정 장치(24)에 있어서, 레이저광 조사부(34)로부터 조사된 웨이퍼(W)의 외경 치수 측정용의 레이저광이 웨이퍼(W)에 의해 전혀 차단되지 않는 경우는, 조사된 레이저광이 100% 파워 미터(35)에 도달하지만, 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광의 일부가 웨이퍼(W)의 단부에서 차단되어 나머지의 레이저광이 파워 미터(35)에 도달하는 경우, 회전하는 웨이퍼(W)의 단부에 의해 레이저광을 차단하는 양이 변화되면, 파워 미터(35)에 의해 웨이퍼(W)의 소정 위치, 예컨대, 사전 설정된 공칭 외경 치수(nominal outer diameter)와 실제의 외경 치수와의 차이에 따른 레이저광의 수광 출력을 측정할 수 있다. 따라서, 미리 파워 미터(35)의 외경 치수 측정용의 레이저광의 수광 출력과, 웨이퍼(W)의 공칭 외경 치수와 그 근방의 실제 외경 치수와의 차(에지 위치)의 관계를 구해 둠으로써, 파워 미터(35)의 레이저광의 수광 출력에 근거하여 웨이퍼(W)의 직경 방향의 공칭 외경 치수와 실제의 외경 치수와의 차를 검출할 수 있고, 이에 근거하여 웨이퍼(W)의 실제 외경 치수를 구할 수 있다.
이때, 베벨부 세정 장치(24)의 레이저광 조사부(34)는 해당 레이저광 조사부(34)로부터 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광의 일부, 예컨대 절반이 웨이퍼(W)의 단부에 의해 차단되며, 나머지의 일부, 예컨대 절반이 웨이퍼(W)의 단부를 통과하여 파워 미터(35)에 도달하는 위치에 배치된다. 이에 의해, 파워 미터의 위치를 변화시키는 일 없이 웨이퍼(W)의 실제 외경 치수를 구할 수 있다.
도 5에 있어서, 종축은 파워 미터(35)에 의해 수광된 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력(레이저광 조사부(34)로부터 조사된 레이저광 출력에 대한 웨이퍼(W)의 단부에서 차단된 레이저광의 출력을 제외한 나머지의 레이저광의 출력의 비율(%))을 나타내고, 횡축은 웨이퍼(W)에 있어서의 소정 위치, 예컨대, 공칭 외경 치수와 실제의 외경 치수와의 차(웨이퍼(W)의 에지 위치)(㎜)를 나타낸다. 레이저광의 출력이 10% 내지 90%의 범위 내에서는, 레이저광 수광 출력과 웨이퍼(W)의 에지 위치가 선형으로 대응되어 있어서, 파워 미터(35)에 의해 수광된 외경 치수 측정용의 레이저광의 수광 출력에 근거하여, 웨이퍼(W)의 실제 외경 치수(공칭 외경 치수+웨이퍼(W)의 에지 위치)를 구할 수 있다. 또한, 이때에 웨이퍼(W)의 회전각(θ)을 로터리 인코더(rotary encoder) 등의 회전각 검출기(도시되지 않음)로 검출함으로써, 웨이퍼(W)의 에지 위치와 회전각(θ)과의 관계를 구할 수 있다.
파워 미터(35)로 수광한 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터와, 회전각 검출기로 구한 웨이퍼(W)의 회전각 데이터를 베벨부 세정 장치(24)의 제어 장치(도시되지 않음)에 입력한다. 데이터가 입력된 제어 장치는 입력 데이터와, 도 5에 나타낸 레이저광의 출력 데이터와 웨이퍼(W)의 에지 위치와의 관계를 나타내는 검량선, 공칭 외경 치수 등에 근거하여 웨이퍼(W)의 실제의 외경 치수를 구한다.
베벨부 세정 장치(24)의 제어 장치는 이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 실제 외경 치수를 구한 후, 구한 웨이퍼(W)의 외경 치수를 근거로 웨이퍼(W)에 대하여 적정한 이물질 제거(세정) 조건을 설정하고, 적정한 조건으로 이물질 제거 처리를 실행한다.
즉, 구한 웨이퍼(W)의 외경 치수를 웨이퍼(W)의 세정 개시 위치에 피드백하고, 웨이퍼(W)의 베벨부 및 이면 평면부, 또는 베벨부, 이면 평면부 및 베벨부와 이면 평면부 사이의 중간부(이하, 간략히 "중간부"라 함)에 대해 적정한 이물질 제거 조건을 설정하여 이물질을 제거한다.
도 6은 본 실시 형태에 있어서의 적정 조건 설정 및 이물질 제거 방법을 나타내는 설명도이다.
웨이퍼(W)의 베벨부에 대하여는, 세정용의 레이저광을 가능한 한 단면 만곡 형상의 법선 방향으로부터 조사시키기 위해, 도 6a에 나타낸 바와 같이, 경사 방향(d1 방향)으로부터, 예컨대, 레이저광의 주사 방향에 따른 변이 긴 변이 되는 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사한다. 이때, 조사되는 레이저광과 베벨부 표면이 수직이 되는 부분이 이면 평면부에 비하여 적으므로, 레이저광의 주사 속도를, 이면 평면부를 주사하는 경우보다도 느리게 하여 이물질인 베벨부 폴리머의 분해에 필요한 온도를 확보한다.
한편, 웨이퍼(W)의 이면 평면부에 대하여는, 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 세정면에 대하여 수직이 되는 방향(d3방향)으로부터 조사한다. 이 경우, 이면 평면부에 대한 레이저광 조사 각도를 용이하게 수직으로 할 수 있으므로, 레이저광의 주사 속도를, 베벨부에 있어서의 레이저광의 주사 속도와 같은 속도에 설정하면 이면 평면부의 온도가 지나치게 상승하여 웨이퍼(W)의 변질 또는 용융을 초래하게도 된다. 따라서, 이면 평면부에서는 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도를 베벨부의 주사 속도보다도 빠르게 하여 잉여의 가열을 회피한다. 또한, 이면 평면부에 있어서의 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광의 조사 출력 파워를, 베벨부에 있어서의 레이저광의 조사 출력보다도 작게 함으로써 이물질의 분해에 필요한 적정 온도를 확보하도록 해도 좋다. 또한, 중간부에 있어서의 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광의 조사 조건은 베벨부에 있어서의 조건과 이면 평면부에 있어서의 조건의 사이의 조건이 적절히 선택되어, 예컨대 레이저광의 조사 방향은 도 6에서 d2방향이 된다.
이와 같이 하여 웨이퍼(W)의 각 세정 영역에 대응된 적정한 레이저광 조사 조건을 설정한 후, 웨이퍼(W)를 회전시켜서 베벨부를 향해 처리 가스로서의 오존 함유 가스를 공급하는 동시에, 레이저광 조사부(34)로부터 레이저광의 주사 방향에 따른 변이 긴 변이 되는 조사 단면이 긴 형상인 세정용의 레이저광을 조사하여 열에너지를 부여하고, 이에 의해 베벨부, 중간부 및 이면 평판부에 부착된 CF계 증착물(38)을 오존 가스와의 화학 반응에 의해 분해 및 제거한다. 분해 생성 가스로서의 CO, CO2, F2 등은 가스 흡인 노즐(37)로 흡인 및 제거한다.
그런데, 종래는 웨이퍼(W)의 정확한 외경 치수를 측정하는 일 없이, 예컨대 φ300 mm의 웨이퍼(W)에 대하여, 예를 들면 0.2㎜의 오차를 예상한 외경 치수를 고려하고(도 6c 참조), 또한 각 레이저광 조사 영역(이하, "세정 영역"이라고도 함)의 경계부에서 레이저광의 조사 불량을 방지하기 위해 세정 영역의 경계부에서 중복 부분을 가미한 처리를 실행하고 있었다(도 6d 참조). 따라서, 웨이퍼(W)의 실 제 외경 치수와 오차를 예상한 외경 치수의 차(6A)(도 6c)에 대응하는 면적, 및 베벨부 세정 영역(61)과 중간부 세정 영역(62)의 중복 부분(6B)에 대응하는 면적, 중간부 세정 영역(62)과 이면 평면부 세정 영역(63)의 중복 부분(6C)에 대응하는 면적에 대하여 중복하여 세정용의 레이저광을 주사시키게 되고, 처리 면적의 증가에 따라 처리 시간이 길어진다는 문제가 있었다.
이에 대하여 본 실시 형태에 있어서는 웨이퍼(W)의 실제 외경 치수를 측정함으로써， 도 6b에 나타낸 바와 같이 웨이퍼(W)의 베벨부 세정 영역(61), 중간부 세정 영역(62) 및 이면 평면부 세정 영역(63)을 정확하게 파악하여 각 세정 영역에 대응된 적정한 조건으로 이물질의 세정 처리를 실행할 수 있다.
본 실시 형태에 의하면, 세정용의 레이저광의 조사 단면 형상을, 레이저광의 주사 방향을 따른 변이 긴 변이 되는 긴 형상으로 함으로써, 피세정면만을 효율적으로 가열하여 웨이퍼(W)에 대한 유입 열량을 적성화하는 동시에, 적정 온도로 이물질과 오존 함유 가스를 반응시킬 수 있으며, 이에 의해 이물질을 효율적으로 CO, CO2, F2 등으로 분해 및 제거할 수 있다. 또한, 레이저광의 주사 방향에 따른 조사 폭이 넓어지게 되므로, 웨이퍼의 필요 회전수가 감소하여 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면， 피처리 기판인 웨이퍼(W)의 외경 치수를 정확하게 파악한 후, 웨이퍼(W)의 베벨 세정 영역(61), 중간부 세정 영역(62) 및 이면 평면부 세정 영역(63)을 정확하게 구별하여, 각 부위에 대해 최적의 처리 조건 을 설정하며, 설정된 조건에 의해 이물질 제거 처리를 실시할 수 있으므로, 무용한 처리를 없애서 처리 시간을 단축할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면， 기존의 설비를 사용하여 웨이퍼(W)의 단부에 대해 웨이퍼(W)의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하여 웨이퍼(W)의 외경 치수를 실측하도록 하였으므로, 다시 웨이퍼(W)의 외경 치수 측정용의 장치를 추가하는 일 없이, 기존의 장치의 기능을 유효하게 이용할 수 있다. 따라서, 후처리 장치의 소형화 및 비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 본 실시 형태에 의하면, 사전 작성된 외경 치수 측정용의 레이저광 출력 데이터와 웨이퍼(W)의 에지 위치간의 관계를 나타내는 검량선을 이용하므로, 웨이퍼(W)의 외경 치수를 정확하게 검출할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서는, 세정용의 레이저광의 조사 단면 형상을, 레이저광 주사 방향을 따른 변이 길이로 되는 긴 형상으로 했지만, 레이저광의 주사 방향을 따른 변이 폭으로 긴 형상으로 하는 것도 가능하다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 대한 유입 열량의 적정화를 도모하는 동시에, 레이저광의 주사 방향에 직각인 조사 폭이 넓어지므로, 피처리 기판인 웨이퍼(W)의 회전 속도를 높여서 처리 시간을 단축할 수 있다. 또한, 이때에 레이저광은 원형 평판 형상의 웨이퍼(W)에 대하여 원형 형상의 방사 방향을 따라서 주사된다.
본 실시 형태에 있어서, 레이저광의 조사 단면을 긴 형상으로 하는 방법으로서, 레이저광 조사부와 피조사 물체(웨이퍼(W))의 사이에 슬릿 형상으로 개구된 방해판을 배치하고, 이에 의해 레이저광의 조사 단면 형상을 긴 형상 또는 타원 형상 으로 하는 방법을 들 수 있다. 또한, 레이저광 조사부와 피조사 물체(웨이퍼(W))의 사이에 원통형 렌즈를 개재시킴으로써, 레이저광의 조사 단면 형상을 긴 형상 또는 타원 형상으로 하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 있어서, 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 파워 및 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광의 출력 파워는, 특별히 한정되는 것은 아니나, 소기의 목적을 달성할 수 있고 또한 웨이퍼(W)를 지나치게 가열하지 않는 정도로 조정된다. 지나치게 가열하는 것에 따른 웨이퍼(W)의 변질, 용해 등을 피하기 위함이다.
다음으로, 본 실시 형태에 따른 이물질 제거 방법의 변형예를 설명한다.
본 실시 형태는, 도 4의 이물질 제거 처리 흐름에 있어서의 단계 S3 대신에, 파워 미터(35)에 의해 수광된 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터에 근거하여 웨이퍼(W)의 외경 치수를 산출하는 동시에 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 량을 구한다(단계 S6). 레이저광 조사부(34)로부터 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광 중 회전하는 웨이퍼(W)의 단부에 의해 일 부가 차단된 나머지의 일부가 파워 미터(35)에 의해 수광되는 경우, 웨이퍼(W)의 중심(W0)이 웨이퍼(W)의 회전 중심인 샤프트(32)의 중심(32a)에 대하여 어긋나 있으면, 회전하는 웨이퍼(W)의 도 5에 있어서의 에지 위치는 사인 곡선을 그리며 변동한다. 따라서, 이 사인 곡선을 근거로 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 및 외경 치수를 구할 수 있다.
웨이퍼(W)의 외경 치수 및 어긋남 량을 산출한 후, 우선 웨이퍼(W)의 어긋남 보정을 실행하고(단계 S7), 그 후에 산출된 웨이퍼(W)의 외경 치수를 웨이퍼(W)의 세정 개시 위치에 피드백하여 웨이퍼(W)의 베벨부 및 이면 평면부, 또는 베벨부, 중간부 및 이면 평면부에 대해 최적 조건을 설정하며(단계 S4), 적정한 조건으로 이물질 제거 처리를 실시한다(단계 S5).
이하, 도 7을 이용하여 본 실시 형태에 있어서의 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 량의 검출 및 어긋남 보정 방법에 대하여 설명한다.
도 7은 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 량을 검출하고, 어긋남 보정을 실행하는 방법을 나타내는 설명도이다.
도 7a 및 7b에서, 웨이퍼(W)를 탑재하는 스테이지(33)는 해당 스테이지(33)의 기판 탑재면으로부터 소정 간격만큼 상방으로 돌출되는 복수의 핀 부재(45)를 구비하고 있어서, 챔버(31)에 반입된 웨이퍼(W)는 핀 부재(45)에 의해 지지된다. 이때, 샤프트(32)의 중심(32a)과 스테이지(33)의 중심(33a)의 어긋남 량은 폭(a)으로서 나타나고, 스테이지(33)의 중심(33a)과 웨이퍼(W)의 중심(W0)의 어긋남 량은 폭(b)으로서 나타난다. 따라서, 샤프트(32)의 중심(32a)과 웨이퍼(W)의 중심(W0)과의 어긋남 량은, 예컨대, (a+b)가 된다(도 7c).
웨이퍼(W)를 챔버(31)에 반입한 최초는, 도 7a에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(W)의 중심(W0)과 샤프트(32)의 중심(32a)이 폭(a+b)만큼 어긋난 상태인 채로 핀(45)이 핀다운(pin down)하고, 웨이퍼(W)는 스테이지(33) 상에 탑재된다(도 7d).
다음으로, 웨이퍼(W)의 중심(W0)과 샤프트(32)의 중심(32a)이 폭(a+b)만큼 어긋난 상태인 채로 스테이지(33) 상의 웨이퍼(W)를 회전시키면서, 웨이퍼(W)의 단부 이면측(도 7a ~ 7d에서의 아래쪽)에 배치된 레이저광 조사부(34)(도 3 참조)로부터, 회전하는 웨이퍼(W)의 외주부를 향해서, 예컨대, 긴 변이 1.2㎜, 짧은 변이 0.6㎜인 조사 단면이 긴 형상인 레이저광을 조사하고, 해당 조사된 레이저광 중 웨이퍼(W)의 단부에서 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 웨이퍼(W)를 거쳐서 대향 배치된 파워 미터(35)로 수광하여 레이저광의 출력을 검출한다.
파워 미터(35)로 수광된 레이저광의 출력 데이터와, 회전각 검출기에 의해 별도로 구한 웨이퍼(W)의 회전각 데이터를 베벨부 세정 장치(24)의 제어 장치(도시되지 않음)에 입력하고, 제어 장치는 입력 데이터에 근거하여 스테이지(33)의 핀 부재(45)를 제어한다. 즉, 핀 부재(45)는 웨이퍼(W)를 탑재한 채 일단 상승하고, X-Y 스테이지 상에서 어긋남 량에 대응하는 소정 폭만큼 이동하여 어긋남 량을 상쇄하며, 이에 의해 웨이퍼(W)의 어긋남을 보정한 후, 핀다운해서 웨이퍼(W)를 도 7의 (E) 및 (F)에 나타내는 정규의 위치에 센터링(centering)한다.
본 실시 형태에 의하면, 레이저광 조사부(34) 및 파워 미터(35)를 이용하여 웨이퍼(W)의 위치 어긋남을 검출하고, 어긋남 보정(센터링)을 실행할 수 있으므로, 베벨부 폴리머를 제거할 때, 웨이퍼(W)의 베벨부에 정확하게 세정용의 레이저광을 조사하여 확실하게 베벨부 폴리머를 분해 및 제거할 수 있고, 처리 시간을 단축할 수 있다. 즉, 위치가 어긋나 있는 상태의 웨이퍼(W)에 대하여 베벨부 폴리머를 제거하는 경우에 비하여, 무용한 처리를 확실하게 없앨 수 있고, 필요 최소한의 웨이퍼 표면에 세정용의 레이저광을 적정하게 주사할 수 있으므로, 처리 시간의 단축 및 비용의 절감을 도모할 수 있다.
본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남을 검출한 후, 위치 어긋남을 보정하고, 어긋남 보정 후의 웨이퍼(W)에 대하여 적정 세정 영역에 레이저광을 조사하여 베벨부 폴리머를 세정하도록 하였지만, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남을 보정하는 대신에 세정용의 레이저광을 조사하는 레이저광 조사부를 웨이퍼(W)의 위치 어긋남 량에 대응하는 방향으로 대응하는 폭만큼 이동시키고, 이에 의해 웨이퍼(W)의 적정 세정 영역에 레이저광이 조사되도록 하여 베벨부 폴리머를 세정 및 제거하는 것도 가능하다.
본 실시 형태에 있어서, 베벨부 세정 장치(24)의 챔버(31)에 반입되는 웨이퍼(W)의 어긋남 량은, 예컨대 프로세스 챔버 내의 정전 척(ESC) 등에 기인하여 발생하는 각 웨이퍼(W)에 있어서 고유한 것이며, 반송 암의 티칭(teaching)에 의해도 해소할 수 없는 경우가 있다. 따라서, 반송 암의 좌표에 대한 피드백 제어에 의해 개별적으로 어긋남 보정을 실행하는 것이 바람직하다.
본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 단부에 노치가 존재하면, 노치의 크기에 따라 레이저 분산 광을 얻을 수 있으므로, 이 분산 광을 별도의 레이저광 수광부에 의해 측정함으로써, 웨이퍼(W)의 위치 어긋남의 검출과 함께, 또는 이와는 별도로, 베벨부에 형성된 노치를 검출하는 것도 가능하다. 또한, 노치 검출 후의 각 웨이퍼(W)의 노치를 위치 정렬하면서, 후프 등에 수용하는 것도 가능하다.
또한 본 실시 형태에 의하면, 위치 어긋남의 측정 대상인 웨이퍼(W)의 단부를 직접 감시하여 어긋남 량을 측정하는 함으로써, 종래 기술과 같이 위치 정렬을 복수 회 반복하는 것에 의한 어긋남 량의 적산(積算)을 피할 수 있으며, 또한 교정이 불필요하게 된다. 또한, 후처리 장치의 소형화 및 공정수 삭감으로도 연결된다.
본 실시 형태에 있어서, 웨이퍼(W)의 외경 치수의 검출과 동시에 웨이퍼(W)의 어긋남 량을 검출하도록 하였지만, 웨이퍼(W)의 어긋남 량을 검출하여 어긋남 보정을 실행한 후 웨이퍼(W)를 회전시키고, 회전하는 웨이퍼(W)의 단부에 대하여 다시 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사함으로써 웨이퍼(W)의 외경 치수를 검출하도록 하여도 좋다.
본 실시 형태에 있어서, 주로 웨이퍼(W)의 베벨부의 이물질을 세정 및 제거하는 경우에 대하여 설명했지만, 본 발명은 웨이퍼(W)의 베벨부 이외에, 예컨대 이면의 전범위에 부착된 이물질(backside polymer:BSP)을 제거하는 경우에도 동일하게 적용할 수 있다.
상술한 각 실시 형태에 있어서, 이물질 제거 처리가 실시되는 기판은 반도체 디바이스용의 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD(liquid crystal display)나 FPD(flat panel display) 등에 이용되는 각종 기판이나, 포토마스크(photomask), CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
또한, 본 발명의 목적은, 상술한 각 실시 형태의 기능을 실현하는 소프트웨어의 프로그램 코드를 기억한 기억 매체를 시스템 또는 장치에 공급하고, 그 시스템 또는 장치의 컴퓨터(또는 CPU나 MPU 등)가 기억 매체에 저장된 프로그램 코드를 판독하여 실행함에 의해서도 달성된다.
그 경우, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드 자체가 상술한 각 실시 형태의 기능을 실현하게 되고, 그 프로그램 코드 및 해당 프로그램 코드를 기억한 기억 매체는 본 발명을 구성하게 된다.
또한, 프로그램 코드를 공급하기 위한 기억 매체로서는, 예컨대 플로피(등록상표) 디스크, 하드 디스크, 광자기 디스크, CD-ROM, CD-R, CD-RW, DVD-ROM, DVD-RAM, DVD-RW, DVD+RW 등의 광디스크, 자기 테이프, 비휘발성의 메모리 카드, ROM 등을 이용할 수 있다. 또는, 프로그램 코드를 네트워크를 통해 다운로드해도 좋다.
또한, 컴퓨터가 판독한 프로그램 코드를 실행함으로써 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현될 뿐만 아니라, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 컴퓨터상에서 가동하고 있는 OS(오퍼레이팅 시스템) 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
나아가, 기억 매체로부터 판독된 프로그램 코드가, 컴퓨터에 삽입된 기능 확장 보드나 컴퓨터에 접속된 기능 확장 유닛에 구비되는 메모리에 기입된 후, 그 프로그램 코드의 지시에 근거하여, 그 확장 기능을 확장 보드나 확장 유닛에 구비되는 CPU 등이 실제의 처리의 일부 또는 전부를 실행하고, 그 처리에 의해 상술한 각 실시 형태의 기능이 실현되는 경우도 포함된다.
도 1a 내지 1c는 본 발명의 원리를 도시하는 설명도이다.
도 2는 본 발명의 실시 형태에 따른 이물질 제거 장치로서의 베벨부 세정 장치를 구비한 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 도면이다.
도 3은 도 2에 있어서의 베벨부 세정 장치의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4는 본 발명의 실시 형태에 있어서의 이물질 제거 방법의 흐름도이다.
도 5는 수광부에서 수광되는 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력과 웨이퍼(W)의 에지 위치의 어긋남 량과의 관계를 구한 도면(검량선)이다.
도 6a 내지 6d는 본 실시 형태에 있어서의 적정 조건 설정 및 이물질 제거 방법을 도시하는 설명도이다.
도 7a 내지 7f는 웨이퍼의 위치 어긋남을 검출하고, 어긋남 보정을 실행하는 방법을 도시하는 설명도이다.
도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
10 : 기판 처리 시스템 11 : 트랜스퍼 모듈
12 : 프로세스 모듈 16 : 로더 모듈
20 : 후프 23 : 오리엔터
24 : 베벨부 세정 장치 32 : 샤프트
33 : 스테이지 34 : 레이저광 조사부
35 : 파워 미터 36 : 가스 공급 노즐
37 : 가스 흡인 노즐 61 : 베벨부 세정 영역
62 : 중간부 세정 영역 63 : 이면 평면부 세정 영역

Claims (14)

  1. 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부와, 상기 레이저광 조사부로부터 조사된 레이저광의 출력을 검출하는 레이저광 수광부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법에 있어서,
    상기 레이저광 조사부로부터 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판의 단부에 상기 기판의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하는 측정용 레이저광 조사 단계와,
    상기 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광 중 상기 기판의 단부에 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 상기 레이저광 수광부에 의해 수광하여 레이저광의 출력을 검출하는 출력 검출 단계와,
    상기 회전하는 기판의 회전각을 검출하는 회전각 검출 단계와,
    상기 출력 검출 단계에서 검출된 상기 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터와 상기 회전각 검출 단계에서 검출된 회전각 데이터에 근거하여 상기 기판의 외경 치수 및 상기 기판의 위치 어긋남 량을 산출하는 산출 단계와,
    상기 산출된 기판의 위치 어긋남 량에 근거하여 상기 기판의 어긋남을 보정하는 보정 단계와,
    상기 산출된 외경 치수에 근거하여 상기 기판의 외주단으로부터 소정 범위의 기판 표면에 대하여, 상기 레이저광 조사부로부터 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사하는 동시에 상기 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하여 상기 소정 범위의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해하는 분해 단계를 포함하고,
    상기 기판을 탑재하는 단계가 구비하는 핀 부재에 의해 상기 기판을 상승시키고, 상기 핀 부재가 상기 산출한 기판의 위치 어긋남 량에 대응하는 소정 폭만큼 이동해서 상기 위치 어긋남 량을 상쇄하는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  4. 삭제
  5. 삭제
  6. 삭제
  7. 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부와, 상기 레이저광 조사부로부터 조사된 레이저광의 출력을 검출하는 레이저광 수광부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법에 있어서,
    상기 레이저광 조사부로부터 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판의 단부에 상기 기판의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하는 측정용 레이저광 조사 단계와,
    상기 조사된 외경 치수 측정용의 레이저광 중 상기 기판의 단부에 차단된 레이저광을 제외한 나머지의 레이저광을 상기 레이저광 수광부에 의해 수광하여 레이저광의 출력을 검출하는 출력 검출 단계와,
    상기 회전하는 기판의 회전각을 검출하는 회전각 검출 단계와,
    상기 출력 검출 단계에서 검출된 상기 외경 치수 측정용의 레이저광의 출력 데이터와 상기 회전각 검출 단계에서 검출된 회전각 데이터에 근거하여 상기 기판의 외경 치수를 산출하는 산출 단계와,
    상기 산출된 외경 치수에 근거하여 상기 기판의 외주단으로부터 소정 범위의 기판 표면에 대하여, 상기 레이저광 조사부로부터 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사하는 동시에 상기 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하여 상기 소정 범위의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해 및 제거하는 분해 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 이물질 세정용의 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 긴 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 이물질 세정용의 레이저광에 있어서의 긴 형상의 조사 단면은, 상기 레이저광의 주사 방향이 짧은 변이 되도록 형성되는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  10. 제 7 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 소정 범위는 적어도 상기 기판의 베벨부 및 이면 평면부이며, 각 부마다 상기 이물질 세정용의 레이저광의 조사 조건을 변경시키는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 베벨부로의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 조사 방향을 상기 베벨부의 단면 원호 형상의 법선을 따르는 방향으로 하고, 상기 이면 평면부로의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 조사 방향을 상기 이면 평면부에 대하여 수직의 방향으로 하는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 베벨부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도를 상기 이면 평면부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 주사 속도보다도 느리게 하거나, 또는 상기 베벨부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 출력 파워를 상기 이면 평면부에 있어서의 상기 이물질 세정용의 레이저광의 출력 파워보다 크게 하는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  13. 기판을 탑재하여 회전하는 탑재대와, 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판에 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 표면에 부착된 이물질을 제거하는 레이저광 조사부를 구비한 이물질 제거 장치를 이용한 기판에 부착된 이물질 제거 방법에 있어서,
    상기 레이저광 조사부로부터 상기 탑재대에 탑재되어 회전하는 상기 기판의 단부에 상기 기판의 외경 치수 측정용의 레이저광을 조사하는 측정용 레이저광 조사 단계와,
    상기 조사된 레이저광 중 상기 기판의 단부에 의해 차단되지 않은 레이저광을 레이저광 수광부에 의해 수광하여 레이저광의 출력을 검출하는 출력 검출 단계와,
    상기 회전하는 기판의 회전각을 검출하는 회전각 검출 단계와,
    상기 검출된 외경 치수 측정용의 레이저광의 수광 출력 데이터와 상기 검출된 회전각 데이터에 근거하여 상기 기판의 외경 치수 및 상기 기판의 위치 어긋남 량을 산출하는 산출 단계와,
    상기 산출된 기판의 위치 어긋남 량에 근거하여 상기 기판의 어긋남을 보정하도록 상기 기판을 이동시키는 이동 단계와,
    이물질의 분해 및 제거를 위해서, 상기 산출된 기판의 외경 치수에 근거하여 소정 범위를 결정하는 결정 단계와,
    상기 이물질과 반응하는 처리 가스를 분사하고, 상기 레이저 광 조사부로부터 상기 소정 범위 내의 기판 표면을 향하여 조사 단면이 긴 형상인 이물질 세정용의 레이저광을 조사하여 상기 기판의 외주단으로부터 상기 소정 범위 내의 기판 표면에 부착된 이물질을 분해, 제거하는 분해 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는
    이물질 제거 방법.
  14. 삭제
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