KR20060115732A - 기판처리장치 및 기판처리방법 - Google Patents

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KR20060115732A
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마사유키 가메자와
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Abstract

본 발명은 기판의 둘레 가장자리부에 형성된 박막을 에칭하는 에칭장치 등에 적합하게 사용되는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것이다.
또, 본 발명은 에칭처리 후에 기판을 세정처리하는 세정장치 등에 적합하게 사용되는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공한다.
본 발명에서는 에칭을 행하기 위한 기판처리장치는, 기판(W)을 대략 수평으로 유지하면서 회전시키는 기판 유지부(11)와, 회전하는 기판(W)의 둘레 가장자리부에 처리액이 기판(W)에 대하여 정지하도록 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부(15)를 구비하고 있다. 또 기판의 세정을 행하는 기판처리장치는, 기판(W)을 대략 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 유지부(54)와, 기판(W)의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여, 또한 기판(W)의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 세정액 토출구(53a)를 개구하여, 0.1 m/s 이상의 유속으로 세정액(L)을 기판(W)의 표면에 공급하는 세정액 공급부(53)를 구비하고 있다.

Description

기판처리장치 및 기판처리방법{SUBSTRATE TREATMENT DEVICE AND SUBSTRATE TREATMENT METHOD}
본 발명은 기판의 둘레 가장자리부에 형성된 박막을 에칭하는 에칭장치 등에 적합하게 사용되는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다. 또 본 발명은 에칭처리 후에 기판을 세정처리하는 세정장치 등에 적합하게 사용되는 기판처리장치 및 기판처리방법에 관한 것이다.
최근, 반도체웨이퍼 등의 기판상에 회로를 형성하기 위한 배선재료로서 알루미늄 또는 알루미늄합금 대신에 전기 저항율이 낮고 일렉트로 마이그레이션 내성이 높은 구리(Cu)를 사용하는 움직임이 현저해지고 있다. 이런 종류의 구리배선은 기판의 표면에 설치한 미세 오목부의 내부에 구리를 매립함으로써 일반적으로 형성된다. 이 구리배선을 형성하는 방법으로서는, CVD, 스퍼터링 또는 도금이라는 방법이 있으나, 어느 것으로 하더라도 기판의 대략 전 표면에 구리를 성막하여 화학기계적 연마(CMP)에 의하여 불필요한 구리를 제거하도록 하고 있다.
구리는 반도체 제조공정에 있어서 실리콘 산화막 중으로 용이하게 확산되어 실리콘 산화막의 절연성을 열화시키기 때문에, 회로형성부 이외에 형성된 불필요한 구리는 기판상으로부터 완전히 제거하는 것이 요구된다. 특히 기판의 둘레 가장자 리부(에지 및 베벨을 포함한다)에 성막 내지 부착된 구리는, 기판을 반송하는 반송 로봇의 암(arm)이나, 기판을 수납하는 카세트 등에 부착되고, 이 구리가 확산되어 다른 공정을 오염하는 이른바 교차오염의 원인도 될 수 있다. 따라서 구리의 성막공정이나 CMP 공정 직후에 기판의 둘레 가장자리부에 성막 내지 부착된 구리를 완전하게 제거할 필요가 있다.
따라서 종래부터 기판에 처리액(에칭액)을 공급하여 기판의 둘레 가장자리부에 성막 내지 부착된 구리막을 제거하는 에칭처리가 널리 행하여지고 있다. 이 에칭처리는 챔버 내에서 기판을 회전시켜, 회전하는 기판의 둘레 가장자리부에 처리액을 공급함으로써 행하여진다. 그리고 기판에 공급된 처리액은 기판상의 구리막과 반응하여 이 구리막을 제거한 후에 회수되고, 다시 에칭처리에 사용된다.
그러나 종래의 에칭처리방법에서는 처리액은 기판으로부터 어느 정도 떨어진 위치로부터 기판에 공급되기 때문에, 기판에 닿은 처리액이 비산하여 높은 청정도를 필요로 하는 챔버 내의 분위기가 오염된다는 문제가 생기고 있다. 또 종래의 방법에 의하면 기판상의 처리액이 항상 교체되도록 처리액이 기판상에 계속하여 공급되나, 공급된 처리액 중, 에칭에 사용되는 양은 약간이다. 이 때문에 실제로 에칭에 필요한 처리액의 양에 비하여 매우 많은 처리액을 기판에 공급하지 않으면 안되어, 처리액의 사용량을 저감시키는 것이 요망되고 있었다.
또 종래의 에칭후의 세정처리는, 일반적으로 기판의 전면에 세정액을 대량으로 공급하고, 이것에 의하여 기판의 둘레 가장자리부에 잔존하는 처리액(에칭액)을 씻어 내는 것이었다. 이 때문에 세정이 필요한 부분은 기판의 둘레 가장자리부에 한정되어 있는 데 대하여, 세정이 필요하지 않은 부분에도 세정액이 공급된다는 문제가 있었다. 또 대량의 세정액이 기판상에 공급되면 잔류한 처리액을 포함하는 세정액이 기판의 표면상 또는 챔버 내로 비산되어 기판의 표면상의 에칭 대상 영역 이외의 부분을 오염한다는 문제가 생기고 있다. 또 세정액이 챔버의 벽면 등에 부착되어 챔버 내의 분위기가 오염된다는 문제가 생기고 있다.
본 발명은 이와 같은 종래의 문제점을 감안하여 이루어진 것으로, 처리액을 비산시키지 않고 기판에 공급할 수 있어 챔버 내의 청정 분위기를 유지할 수 있음과 동시에, 처리액의 사용량을 감소시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것을 제 1 목적으로 한다.
또 본 발명은 세정액을 비산시키지 않고 기판의 소요영역에만 공급할 수 있어 챔버 내의 청정 분위기를 유지할 수 있음과 동시에, 세정액의 사용량을 감소시킬 수 있는 기판처리장치 및 기판처리방법을 제공하는 것을 제 2 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 제 1 형태는, 기판을 대략 수평으로 유지하면서 회전시키는 기판 유지부와, 회전하는 기판의 둘레 가장자리부에 처리액이 기판에 대하여 정지하도록 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다. 이와 같이 구성된 본 발명에 의하면 처리액을 비산시키지 않고 처리액을 기판상에 공급할 수 있다. 그 결과, 챔버 내의 청정 분위기를 유지할 수 있음과 동시에, 처리액과 박막과의 반응효율을 향상시켜 처리액의 사용량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 처리액을 기판상으로부터 제거하는 처리액 제거부를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 처리액 제거부는 기판상의 처리액을 흡인하 도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 기판상에 존재하는 처리액의 양 및 존재 범위를 일정하게 유지할 수 있다. 또 처리액의 대부분은 처리액 제거부에 의하여 제거되고, 기판으로부터 유출되는 처리액은 약간이기 때문에 챔버 내의 분위기의 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 처리액 제거부는 흡인한 처리액과 기체를 분리하는 기액 분리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 기액 분리부에 의해 분리된 처리액을 재생하여 상기 처리액 공급부에 공급하는 재생부를 설치한 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 처리액을 회수하여 재이용하는 것이 가능하게 되어 사용되는 처리액의 전체량을 저감시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 처리액 공급부를 복수로 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 처리액 제거부를 복수로 설치한 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 예를 들면 제 1 처리액 공급부를 기판의 둘레 가장자리부 윗쪽에 배치하고, 제 2 처리액 공급부를 기판의 반경방향 바깥쪽에 배치하면 바깥 둘레 끝부(측부)를 포함하는 기판의 둘레 가장자리부를 확실하게 처리할 수 있어 처리해야 할 영역을 정확하게 처리할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 기판의 표면에 불활성 가스를 공급하는 퍼지기구를 설치한 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 대략 수평으로 유지하면서 회전시켜 회전하는 기판의 둘레 가장자리부에 처리액이 기판에 대하여 정지(靜止)하도록 상기 처리액을 공급하여 기판상의 처리액을 흡인하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이다.
본 발명의 다른 형태는, 기판을 대략 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 유지부와 기판의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여, 또한 기판의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 세정액 토출구를 개구하여 0.1 m/s 이상의 유속으로 세정액을 기판의 표면에 공급하는 세정액 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치이다.
이와 같이 구성된 본 발명에 의하면, 세정액을 비산시키지 않고 기판상의 필요 영역에만 공급할 수 있다. 그 결과, 챔버 내의 청정 분위기를 유지할 수 있음과 동시에 세정액을 소요 부분에만 공급하여 그 사용량을 감소시킬 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는 상기 세정액 공급부는, 기판 표면의 근방에 배치되는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여 세정액의 비산이 방지되고, 기판의 세정이 필요한 부분을 효율적으로 세정하는 것이 가능하게 된다.
본 발명의 바람직한 형태는 기판의 표면과 동일한 평면상에 배치되어, 기판상의 세정액이 공급되는 영역을 향하여 개구한 세정액의 받이부를 구비하고, 그 받이부로부터 세정액을 회수하도록 한 것을 특징으로 한다.
이에 의하여 기판의 소요부를 세정한 세정액은 받이부에 의하여 회수되기 때문에 세정액이 챔버 내에서 비산한다는 문제가 방지됨과 동시에, 세정액의 회수에 의해 재활용적인 사용이 가능해진다.
본 발명의 다른 형태는 회전하는 기판의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하고, 또한 기판의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 개구한 세정액 토출구로부터 0.1 m/s 이상의 유속으로 세정액을 공급하여 기판의 표면 또는 이면의 적어도 한쪽을 세정하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이다.
본 발명의 다른 형태는 회전하는 기판의 둘레 가장자리부에 처리액을 공급하여 기판의 둘레 가장자리부를 처리한 후, 기판의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여, 또한 기판의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 개구한 세정액 토출구로부터, 기판의 둘레 가장자리부를 포함하는 영역에 세정액을 공급하여 처리액으로 처리한 영역에 잔류하는 처리액을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법이다.
본 발명에 의하면, 세정액을 소요부분에만 그 비산이 생기지 않도록 공급하는 것으로, 잔류 처리액이 기판상의 에칭 대상 이외의 부분에 부착되어 그 부분을 오염한다는 것이 방지된다. 또 챔버 내의 오염방지에 의하여 처리 중 또는 처리 후의 기판, 또한 다음에 처리할 기판에 대한 오염을 방지할 수 있다.
본 발명의 바람직한 형태는, 상기 세정액 토출구로부터 기판의 표면과 평행하게 가까운 방향을 따라 기판의 둘레 가장자리부를 향하여 세정액을 공급하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 바람직한 형태는, 기판의 표면과 동일한 평면상에 배치되어 기판상의 세정액이 공급되는 영역을 향하여 개구한 세정액의 받이부로부터 세정액을 회수하 도록 한 것을 특징으로 한다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치를 나타내는 단면도,
도 2a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)의 에칭부를 나타내는 사시도,
도 2b는 도 2a에 나타내는 에칭부의 측면도,
도 2c는 도 2a에 나타내는 에칭부의 평면도,
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 기판처리장치의 약액 공급부의 다른 예를 나타내는 측면도,
도 4는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 기판처리장치의 기액 분리부를 나타내는 개략도,
도 5a는 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 기판처리장치의 기액 분리부 및 재생부를 나타내는 개략도,
도 5b는 기액 분리부 및 재생부의 다른 예를 나타내는 개략도,
도 6은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치를 나타내는 단면도,
도 7은 본 발명의 제 2 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)의 롤척 및 에칭부를 나타내는 사시도,
도 8은 본 발명의 제 3 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치의 약액 공급부를 나타내는 측면도,
도 9a는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치의 약액 공급부를 나타내는 측면도,
도 9b는 본 발명의 제 4 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)의 약액 공급부 및 약액 제거부의 다른 예를 나타내는 평면도,
도 10a는 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 세정장치에 적용한 기판처리장치의 주요부를 나타내는 측면도,
도 10b는 도 10a에 나타내는 기판처리장치(세정장치)의 주요부를 나타내는 평면도,
도 11은 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 기판처리장치(세정장치)의 변형예를 나타내는 측면도,
도 12a는 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 세정장치에 적용한 기판처리장치의 주요부를 나타내는 평면도,
도 12b는 도 12a에 나타내는 기판처리장치(세정장치)의 주요부를 나타내는 단면도,
도 13은 세정공정에서의 기판 둘레 가장자리부의 단면도,
도 14는 본 발명에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치를 구비한 기판에 구리도금을 실시하는 도금장치를 나타내는 평면도이다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여, 도면을 참조하여 설명한다. 또한 각 도면에 있어서 서로 동일 또는 상당하는 부재에는 동일부호 또는 유사부호를 붙이고 중복된 설명은 생략한다. 이하에 기재되는 실시형태는, 본 발명을 설명하는 목적을 위하여 기재되어 있는 것으로, 본 발명은 이하의 실시형태에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치를 나타내는 단면도이다. 웨이퍼(W)가 수용되는 챔버(1)는, 원통형의 챔버 본체(1a)와, 챔버 본체(1a)의 상단을 덮는 챔버 커버(2)를 구비하고 있다. 챔버 본체(1a)는 연직방향으로 세워 설치되고, 아래쪽이 바닥부(1b)로 폐쇄되어 있다. 챔버 커버(2)는 공기를 엎어 놓은 형상으로 형성되어 있고, 챔버 본체(1a)의 상단부를 덮고 있다. 챔버 본체(1a)의 상단부와 챔버 커버(2)의 바깥 둘레부는 밀착하여 챔버(1)의 내부를 외기로부터 시일할 수 있도록 구성되어 있다.
바닥부(1b)는 수평에 대하여 약간 경사져 있고, 그 경사의 최저부이며, 바닥부(1b)와 챔버 본체(1a)와의 접속부에서 챔버 본체(1a)에는 배기와 배액을 겸한 배출관(3)이 형성되어 있다.
챔버 커버(2)의 중앙부에는 개구(2a)가 형성되어 있고, 그 개구(2a)를 연직방향으로 관통하여 상부 샤프트(6)가 설치되어 있다. 상부 샤프트(6)는, 그 상단에 원판형상의 플랜지부(6a)를 가지고 있다. 챔버 커버(2)의 개구(2a)와 플랜지 부(6a)는 벨로즈형상(주름상자 형상)의 플렉시블 조인트(7)로 시일 접속되어 있다. 또 상부 샤프트(6)의 중심에는 도관(9)이 관통하여 형성되어 있다. 이 도관(9)에는 불활성 가스공급원(12)이 접속되어 있고, 이 불활성 가스공급원(12)으로부터 도관(9)을 거쳐 질소가스(N2), 또는 아르곤(Ar) 등의 불활성 가스가 웨이퍼(W)의 표면에 공급된다.
챔버 커버(2)와 상부 샤프트(6)는, 연결부재(도시 생략)로 연결되어 있다. 상기 연결부재는 상부 샤프트(6)를 챔버 커버(2)에 대하여 이동시키는 구동장치(도시생략)를 구비하고 있고, 이 구동장치에 의하여 챔버 커버(2)와 상부 샤프트(6)와의 상대적 위치를 조절할 수 있게 되어 있다. 상기한 플렉시블 조인트(7)는, 챔버 커버(2)와 상부 샤프트(6)와의 상대적 위치의 변화에 대응하여 신축하여 챔버(1) 내부의 기밀성이 유지되도록 되어 있다.
또 상부 샤프트(6)의 하단에는 원형의 평판인 상부 디스크(10)가 수평으로 설치되어 있다. 상부 디스크(10)는 그 하면이 처리대상 기판인 원형의 웨이퍼(W)의 표면과 평행하게 대향하도록 배치되어 있다. 상부 디스크(10)의 하면과 웨이퍼(W)의 상면과의 간극(S)은 가능한 한 좁게 하는 것이 바람직하고, 예를 들면 0.5∼20 mm의 범위에서 적절하게 조절한다. 이 간극(S)은 바람직하게는 0.8∼10 mm 정도, 더욱 바람직하게는 1 ∼ 4 mm 정도로 하고, 도관(9)을 거쳐 공급되는 불활성 가스가 웨이퍼(W)의 표면상을 균일하게 흐르도록 한다. 이 간극(S)를 조정함으로써 비교적 소량의 불활성 가스로 웨이퍼(W)를 보호할 수 있다. 이 간극(S)의 조정 은, 상부 샤프트(6)와 챔버 커버(2)와의 상대적 위치를 조정함으로써 행할 수 있다. 또한 상부 샤프트(6), 상부 디스크(10) 및 불활성 가스공급원(12)으로 퍼지기구가 구성된다.
챔버(1)의 내부에는 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지하면서 회전시키는 진공척(기판 유지부)(11)이 설치되어 있다. 이 진공척(11)의 내부에는 진공원(도시 생략)과 연통하는 연통구멍(11a)이 형성되어 있고, 이 연통구멍(11a)은, 진공척(11)의 상부에 설치된 개구부(11b)와 연통하고 있다. 웨이퍼(W)는 진공척(11)의 상단면에 탑재되고, 진공원에 의하여 진공척(11)에 흡착 유지된다. 또한 진공척(11)에는 진공척(11)을 회전시키는 구동원(도시 생략)이 연결되어 있고, 진공척(11)에 의해 흡착 유지된 웨이퍼(W)는 구동원에 의하여 진공척(11)과 함께 회전되도록 되어 있다. 여기서 웨이퍼(W)의 회전속도는 저속일 것을 필요로 하고, 구체적으로는 500 min-1 이하, 바람직하게는 5∼200 min-1 이다.
다음에 도 2를 참조하여 본 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)를 구비하는 에칭부를 설명한다. 도 2a는 본 실시형태에 관한 기판처리장치의 에칭부를 나타내는 사시도이고, 도 2b는 도 2a에 나타내는 에칭부의 측면도이고, 도 2c는 도 2a에 나타내는 에칭부의 평면도이다.
에칭부는 웨이퍼(W)에 약액(처리액)을 공급하는 약액 공급부(처리액 공급부)(15)와, 웨이퍼(W)로부터 약액을 제거하는 약액 제거부(처리액 제거부)(20)를 구비하고 있다. 약액 공급부(15)는 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 약액을 공급하 는 공급 노즐(16)과, 이 공급 노즐(16)에 접속된 약액 도입관(17)과, 약액 도입관(17)에 접속된 약액 저류탱크(18)를 구비하고 있다. 도 2b에 나타내는 바와 같이 공급 노즐(16)은 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 근접한 위치에 개구부(16a)를 가지고 있고, 약액 저류탱크(18) 내의 약액은, 약액 도입관(17)을 거쳐 공급 노즐(16)의 개구부(16a)로부터 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 공급된다.
여기서 웨이퍼의 둘레 가장자리부란, 웨이퍼의 둘레 가장자리에서 회로가 형성되어 있지 않은 영역, 또는 웨이퍼의 둘레 가장자리에서 회로가 형성되어 있어도 최종적으로 디바이스로서 사용되지 않는 영역을 말한다. 또한 본 실시형태에 있어서는 처리액으로서 구리막을 에칭하기 위한 약액이 사용된다. 따라서 본 실시형태에 있어서의 약액 공급부(15) 및 약액 제거부(20)는 각각 처리액 공급부 및 처리액 제거부를 구성한다.
여기서 약액 공급부(15)로부터 공급되는 약액은, 광물산 또는 유기산 중 적어도 하나를 함유하고, 또한 산화제로서의 과산화수소(H2O2)수, 또는 오존(O3)수 중 적어도 하나를 함유하는 혼합액이다. 광물산에는 플루오르산(HF), 염산(HCl), 질산(HNO3), 또는 황산(H2SO4) 등이 사용되고, 유기산은 아세트산, 포름산 또는 옥살산 등이 사용된다.
또한 에칭 대상이 되는 박막이 루테늄막인 경우, 약액 공급부(15)로부터 공급되는 약액(처리액)으로서는, 차아염소산염, 아염소산염 또는 브롬산염과 같은 할로겐의 산소산염 용액으로 이루어지는 강알카리성의 산화제 용액을 들 수 있으나, 암모니아나, 테트라메틸암모늄하이드록시드 또는 트리메틸아민과 같은 유기 알칼리 등의 알칼리제와, 브롬, 요드, 이산화염소 또는 오존과 같은 산화제의 혼합용액을 사용할 수도 있다.
본 실시형태에서는 공급 노즐(16)로부터 공급되는 약액의 유량 및 유속은 작게 설정되어 있다. 구체적으로는 약액의 유량은 100 ml/min 이하인 것이 바람직하고, 더욱 바람직하게는 20 ml/min, 더더욱 바람직하게는 5 ml/min 이하이다. 또 공급 노즐(16)의 개구부(16a)와 웨이퍼(W) 표면과의 거리(D)는 바람직하게는 5 mm 이하, 더욱 바람직하게는 1 mm 이하이다.
이와 같이 저속으로 회전하는 웨이퍼상에 웨이퍼에 근접한 위치로부터 소량의 약액이 공급되기 때문에, 웨이퍼에 공급된 약액은 웨이퍼에 대하여 정지한다. 여기서 「약액이 웨이퍼에 대하여 정지한다」란, 고정위치에 있는 약액 공급부(15)로부터 회전하는 웨이퍼에 공급된 약액은 웨이퍼와 접촉한 지점에 멈추어 웨이퍼에서 보면 상대적으로 정지하고 있는 상태의 것을 말한다. 즉 웨이퍼에 공급된 약액은 웨이퍼의 회전 중에 웨이퍼의 회전방향으로 이동하지 않고, 또한 원심력에 의하여 웨이퍼 밖으로 튀어 나가지 않는다. 따라서 본 실시형태에 의하면 약액은 웨이퍼로부터 유출되지 않고 웨이퍼상에 머물기 때문에 약액이 웨이퍼와 접촉하는 시간이 길어져 약액 사용량을 저감시킬 수 있다.
또한 도 3a에 나타내는 바와 같이 공급 노즐(16)이 웨이퍼(W)의 반경방향으로 이동하도록 구성하여도 좋다. 이와 같이 구성함으로써 처리 목적 영역을 자유롭게 조절할 수 있다. 여기서 처리 목적 영역이란, 웨이퍼의 둘레 가장자리부에서 처리해야 할 영역(에지 커트 폭)을 말하며, 일반적으로 웨이퍼의 바깥 둘레 끝부(측부)로부터 안쪽을 향하여 mm 단위, 예를 들면 2 ∼ 5 mm 로 설정된다. 또 도 3b에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 처리 후 또는 웨이퍼(W)의 반출시에, 공급 노즐(16)을 웨이퍼(W)로부터 퇴피시켜도 좋다. 이와 같이 구성함으로써 웨이퍼의 반입 및 반출을 용이하게 할 수 있다.
약액 공급부(15)로부터 웨이퍼(W)에 공급된 약액은, 약액 제거부(20)에 의하여 웨이퍼(W)로부터 제거된다. 이 약액 제거부(20)는 도 2a에 나타내는 바와 같이 흡인 노즐(21)과, 이 흡인 노즐(21)에 약액 도출관(22)을 거쳐 접속된 흡인원(23)을 구비하고 있다. 이 흡인 노즐(21)의 흡인구(도시 생략)의 웨이퍼 반경방향에 있어서의 위치는, 공급 노즐(16)의 개구부(16a)의 위치와 동일하다. 따라서 도 2c에 나타내는 바와 같이 약액 공급부(15)에 의하여 웨이퍼(W)에 공급된 약액은, 웨이퍼(W)의 회전에 따라 흡인 노즐(21)의 흡인구까지 이동하고, 흡인 노즐(21)에 의하여 흡인 제거된다.
흡인 노즐(21)과 웨이퍼(W)는 비접촉이나, 약액의 흡인 효율을 높이기 위하여 흡인 노즐(21)의 흡인구는 웨이퍼(W)에 가능한 한 근접시키는 것이 바람직하다. 흡인원(23)으로서는 진공펌프, 또는 이젝터 등이 사용된다.
도 4는 본 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)의 기액 분리부의 개략도이다.
도 4에 나타내는 바와 같이, 약액 도출관(22)에는 기액 분리부(27)가 설치되어 있다. 흡인원(23)에 의하여 흡인 노즐(21)로부터 흡인된 약액과 기체와의 혼합 물은 기액 분리부(27)의 내부로 도입되어 약액만이 기액 분리부(27) 내에 저류된다. 한편, 기액 분리부(27) 내로 도입된 기체는 흡인원(23)에 의해 흡인된다. 흡인 노즐(21)로부터 흡인원(23)까지의 경로는, 약액의 흡인 효율을 높이기 위하여 기밀성이 확보되어 있다. 또한 기액 분리부(27)에 진공 게이지 및 진공압 조정 밸브를 설치하여 진공압을 조정함으로써 약액 제거부(20)의 흡인력을 컨트롤하여도 좋다.
도 5a는 본 실시형태에 관한 기판처리장치의 기액 분리부 및 재생부를 나타내는 개략도이고, 도 5b는 기액 분리부 및 재생부의 다른 예를 나타내는 개략도이다.
도 5a에 나타내는 바와 같이 기액 분리부(27)의 바닥부에는 재생부(32)가 접속되어 있고, 기액 분리부(27)에 의하여 분리된 약액은 재생부(32)에 도입되도록 되어 있다. 재생부(32)에 도입된 약액은, 필터(도시 생략)에 의하여 여과된 후, 상기한 약액 공급부(15)의 약액 저류탱크(18)에 공급된다. 또한 도 5b에 나타내는 바와 같이 기액 분리부(27)에 저류된 약액의 액면 위치를 검출하는 레벨 센서(28)를 설치하여도 좋고, 또한 약액의 흡인 제거 종료 후, 또는 약액의 액면 위치가 소정의 위치에 도달한 경우에 밸브(29)를 개방하여 약액을 재생부(32)에 보내도록 하여도 좋다.
이와 같이 웨이퍼(W)에 공급된 약액은, 약액 제거부(20), 기액 분리부(27), 그리고 재생부(32)를 경유하여 회수되고, 약액 공급부(15)로부터 다시 웨이퍼(W)에 공급된다. 본 실시형태에서는 웨이퍼(W)에 공급된 약액은 그대로 웨이퍼(W)상에서 흡인되기 때문에, 대부분 희석되지 않고 약액을 회수하는 것이 가능하다. 즉, 종래와 같은 웨이퍼로부터 유출된 약액을 챔버의 배출구로부터 회수하는 방법에 비하여 약액의 희석이나 오염이 매우 적다. 또한 본 실시형태에서는 재생부(32)에 의하여 재생된 약액의 농도 저하가 적기 때문에 재이용되는 약액의 처리능력을 유지할 수 있다.
다음에 본 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)의 동작에 대하여 설명한다.
도 1에 있어서 먼저 처리해야 할 웨이퍼(W)를 진공척(11)으로 유지하면서 회전시킨다. 다음에 회전하는 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 약액 공급부(15)의 공급 노즐(16)로부터 예를 들면 에칭액으로서 플루오르산과 과산화수소의 혼합액이 공급된다. 이때 도관(9)으로부터는 웨이퍼(W)의 표면을 향하여 질소가스 등의 불활성 가스가 공급된다.
도관(9)으로부터 공급된 불활성 가스는, 웨이퍼(W)의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여 흐르기 때문에, 이 불활성 가스의 흐름에 의하여 약액 분위기와 미스트가 웨이퍼(W)의 중앙부로 흐르는 것이 방지된다. 따라서 약액 분위기와 미스트에 의하여 웨이퍼 표면이 변질되는 것을 방지할 수 있고, 또한 대기 중의 산소와 미스트와의 반응에 의한 구리막의 산화를 방지할 수 있다. 또한 불활성 가스의 공급량은 약액 분위기나 미스트가 웨이퍼의 중앙부에 흐르지 않고, 또한 웨이퍼의 둘레 가장자리부에 공급된 약액이 웨이퍼 밖으로 비산되지 않을 정도의 양으로 설정되어 있다.
약액은 회전하는 웨이퍼(W)에 대하여 정지하도록 웨이퍼(W)상에 공급된다. 그리고 웨이퍼(W)상의 약액은, 웨이퍼(W)의 회전에 따라 약액 제거부(20)의 흡인 노즐(21)까지 이동하고, 흡인 노즐(21)에 의하여 흡인 제거된다. 즉, 약액은 약액 공급부(15)로부터 공급되고 나서 약액 제거부(20)에 의하여 제거될 때까지 웨이퍼(W) 상에 존재하고, 그 사이에 에칭처리가 행하여진다. 약액 제거부(20)에 의하여 흡인된 약액은 기액 분리부(27) 및 재생부(32)를 거쳐 약액 공급부(15)에 공급되고, 다시 약액 공급부(15)로부터 웨이퍼(W)에 공급된다. 에칭처리가 끝나면 도시 생략한 세정액 공급부로부터 초순수가 웨이퍼(W)에 공급되어 에칭처리에 사용된 약액의 세정(린스)가 행하여진다.
다음에 본 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치의 제 2 실시형태에 대하여 도 6 및 도 7을 참조하여 설명한다. 또한 특별히 설명하지 않은 구성 및 동작에 대해서는 제 1 실시형태와 동일하다.
도 6은 본 실시형태에 관한 기판처리장치를 나타내는 단면도이다. 도 7은 본 실시형태에 관한 기판처리장치의 롤척 및 에칭부를 나타내는 사시도이다.
바닥부(1b)에는 6개의 개구가 형성되어 있고(도시 생략), 그 개구를 관통하여 웨이퍼(W)를 수평으로 유지하는 6개의 롤척(35a∼35f)이 세워 설치되어 있다. 6개의 롤척(35a∼35f)이 각각 동기하여 회전함으로써 웨이퍼(W)가 저속으로 회전한다. 또한 약액 공급부(15) 및 약액 제거부(에칭부)(20)는 롤척(35a, 35f)의 사이에 배치되어 있다. 또한 롤척(35a∼35f)에 의하여 회전되는 웨이퍼(W)의 회전속도는 제 1 실시형태와 동일하다.
본 실시형태와 같이 기판 유지부로서 롤척(35a∼35f)을 사용한 경우에도 약액 공급부(15) 및 약액 제거부(20)를 웨이퍼(W)에 근접하여 배치할 수 있다. 따라서 회전하는 웨이퍼(W)에 대하여 약액을 정지하도록 공급할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)로부터 약액을 흡인 제거할 수 있다.
다음에 본 발명의 제 3 실시형태에 대하여 도 8을 참조하여 설명한다.
도 8은 본 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치의 약액 공급부를 나타낸다.
도 8에 나타내는 바와 같이, 본 실시형태에서는 공급 노즐(16)의 선단에 스펀지(36)가 설치되어 있고, 스펀지(36)로부터 스며 나온 약액이 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 공급되도록 되어 있다. 스펀지(36)는 웨이퍼(W)와 비접촉으로 배치되고, 스펀지(36)와 웨이퍼(W)와의 거리는 제 1 실시형태와 동일하다. 또한 스펀지 이외에도 천 등의 다공질의 재료를 사용하여도 좋다.
다음에 본 발명의 제 4 실시형태에 대하여 도 9a 및 도 9b를 참조하여 설명한다. 도 9a는 본 실시형태에 관한 에칭장치에 적용한 기판처리장치가 구비하는 약액공급부를 나타내고, 도 9b는 본 실시형태에 관한 기판처리장치(에칭장치)가 구비하는 약액 공급부 및 약액 제거부의 다른 예를 나타낸다.
도 9a에 나타내는 바와 같이 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부의 윗쪽에 제 1 공급 노즐(16A)이 배치되고, 웨이퍼(W)의 바깥 둘레 끝부에 근접하여 제 2 공급 노즐(16B)이 배치되어 있다. 이와 같이 배치된 2개의 공급 노즐(16A, 16B)로부터 약액을 공급함으로써 웨이퍼(W)의 처리범위를 제어할 수 있음과 동시에, 웨이퍼(W)의 바깥 둘레 끝부를 포함하는 둘레 가장자리부를 확실하게 처리할 수 있다.
또 도 9b에 나타내는 바와 같이 2개의 공급 노즐(16A, 16B)과 2개의 흡인 노즐(21A, 21B)을 웨이퍼(W)의 원주방향을 따라 교대로 배치하여도 좋다. 이 경우, 각 공급 노즐(16A, 16B)로부터는 1 종류의 약액을 공급하여도 좋고, 또 공급 노즐(16A, 16B)로부터 각각 다른 약액을 공급하여도 좋다. 어느 경우에도 제 1 공급 노즐(16A)로부터 공급된 약액은 제 1 흡인 노즐(21A)에 의해 흡인되고, 제 2 공급 노즐(16B)로부터 공급된 약액은 제 2 흡인 노즐(21B)에 의하여 흡인된다.
웨이퍼(W)에 공급된 약액은, 약액 제거부에 의하여 제거되나, 웨이퍼(W)상에는 미량의 약액이 잔류한다. 이 때문에 기판처리장치에는 웨이퍼(W)를 세정(린스)하기 위한 세정액 공급부(도시 생략)가 설치되어 있다. 세정액 공급부는 웨이퍼(W)의 표면측 및 이면측에 배치된 복수의 노즐을 가지고, 노즐로부터 웨이퍼(W)를 향하여 세정액(린스액)이 공급된다. 또한 세정액으로서는 초순수가 사용된다.
이상, 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 처리액을 비산시키지 않고 기판상에 공급할 수 있기 때문에 챔버 내의 청정 분위기를 유지할 수 있음과 동시에 처리액의 기판과의 반응효율을 향상시켜 처리액의 사용량을 감소시키는 것이 가능해진다.
다음에 본 발명의 제 5 실시형태에 관한 세정장치에 적용한 기판처리장치에 대하여 도 10a 및 도 10b을 참조하여 설명한다. 도 10a는 본 실시형태에 관한 세정장치에 적용한 기판처리장치의 주요부를 나타내는 측면도이고, 도 10b는 도 10a에 나타내는 기판처리장치(세정장치)의 주요부를 나타내는 평면도이다. 도 10a 및 도 10b에 나타내는 기판처리장치는, 구리막을 에칭처리하는 챔버(도시 생략) 내에 배치되어 있다. 이 기판처리장치는, 에칭처리와 겸용하여 사용하여도 좋고, 또 따로 설치하여 세정처리만의 전용의 세정장치로 하여도 좋다. 이 기판처리장치는 세정처리 대상의 웨이퍼(기판)(W)를 대략 수평으로 유지하여 회전시키는 주축(51)과 테이블(52)로 이루어지는 기판 유지부(54)를 구비하고 있다. 세정 대상 웨이퍼(W)는 진공 흡착 등에 의하여 테이블(52)의 상면에 고정 유지되도록 되어 있다. 웨이퍼(W)의 표면 근방에는 세정액 토출 노즐(세정액 공급부)(53)이 배치되어 있고, 세정액 토출 노즐(53)의 토출구(53a)는 웨이퍼(W)의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여, 또한 웨이퍼(W)의 표면으로부터 45°이하의 앙각(θ)을 가지고 개구하고 있다. 따라서 세정액(L)의 웨이퍼(W)의 표면에 대한 입사각도는, 45°이하의 각도(θ)가 된다. 또 세정액(L)은 0.1 m/s 이상의 유속으로 소정의 세정대상 영역에 공급된다. 또한 세정액 토출 노즐(세정액 공급부)(53)을 웨이퍼(W)의 이면측에 배치하여도 좋고, 또 웨이퍼(W)의 표면측 및 이면측에 배치하여도 좋다.
세정액(L)은 세정액 공급탱크를 구비한 공급장치(57)로부터 소요의 유속으로 조정되어 세정액 토출 노즐(53)로부터 분사된다. 여기서 세정액으로서는 에칭처리에 사용된 잔류 처리액(에칭액)을 제거하는 데 적합한 린스액 또는 약액이 사용된다.
세정액이 웨이퍼(W)의 표면과 45°이하의 각도를 이루어 소요의 세정영역에 대하여 분사됨으로써, 세정액의 수평방향의 속도성분은 수직방향의 속도성분보다 커진다. 그리고 수평방향의 속도성분이 큰 상태에서 기판 중심으로부터 둘레 가장 자리부를 향하여 세정액이 공급된다. 이 때문에 세정 대상 영역에 존재하고 있는 처리액 등은 신속하게 웨이퍼로부터 씻어 내진다. 웨이퍼의 세정을 행할 때에 웨이퍼 중심으로부터 둘레 가장자리를 향하는 방향의 세정액의 유속을 크게 함으로써 세정액의 교체가 신속해져 사용되는 세정액량을 최소한으로 하면서 효율적인 세정을 행하는 것이 가능하게 된다. 또 세정이 필요한 부분에만 세정액을 공급함으로써 세정액량을 더욱 저감시킬 수 있다.
기판에 입사되는 세정액의 수직방향의 속도성분이 크면, 웨이퍼와의 충돌에 의하여 세정액이 비산된다. 본 실시형태에서는 웨이퍼의 표면에 대한 세정액의 입사각도를 45°이하로 함으로써 세정액이 웨이퍼에 충돌할 때의 세정액의 수직방향의 속도성분이 작아져 세정액이 웨이퍼의 표면으로부터 세정액이 튀는 것을 방지할 수 있다.
이상의 관점에서 세정액의 웨이퍼의 표면에 대한 입사각도(앙각)는 가능한 한 작은 것이 바람직하고, 30°이하, 더욱 바람직하게는 15°이하가 적합하다. 이상적으로는 입사각도를 0°로 하는 것이 바람직하나, 세정액 토출 노즐(53) 등을 웨이퍼의 표면과 접촉하여 배치할 수는 없기 때문에, 세정액의 입사방향이 되도록 웨이퍼의 표면과 평행이 되도록 입사각도(앙각)을 설정하는 것이 바람직하다.
수평방향의 속도성분을 크게 한다는 관점에서, 세정액의 유속은 중요한 요소이다. 표 1은 세정액의 앙각과 유속에 대하여, 세정효과를 검토한 결과를 나타내는 것이다. 이 표 1에서는 세로방향에 각도를 취하고, 가로방향에 유속을 취하고 있다. 표에 있어서 ○표는 양호한 세정결과가 얻어진 것을 나타내고, ×표는 양호 한 세정결과가 얻어지지 않은 것을 나타내고 있다. 또한 웨이퍼의 회전속도는 100 min-1이고, 세정 대상 영역과 세정액 토출 노즐의 토출구의 간격은 30∼50 mm 이다.
Figure 112006028956145-PCT00001
표 1에서 알 수 있는 바와 같이 세정액의 유속이 O.1 m/s인 경우, 앙각(θ)이 15°∼ 35°에서 양호한 세정결과가 얻어지고 있다. 또 세정액의 유속을 1.1 m/s라 하면 앙각(θ)이 15°∼ 60°에서 양호한 세정결과가 얻어져 있다. 따라서 웨이퍼의 표면으로부터 45°이하의 앙각(θ)을 가지고 세정액을 공급하고, 0.1 m/s 이상의 유속으로 세정액을 웨이퍼의 세정 대상 영역을 향하여 공급함으로써 양호한 세정결과가 얻어진다. 특히 이 표 1로부터 앙각이 작은 것이 양호한 세정결과를 얻는 데에 있어서 중요한 것을 알 수 있다. 또한 유속은 세정액의 유량을 세정액 토출 노즐의 토출구의 개구면적으로 나눈 것이다.
웨이퍼의 회전속도가 500 min-1이하에서는 원심력이 작기 때문에, 세정액이 웨이퍼로부터 유출되지 않고 머물러 세정액의 교체가 일어나기 어렵다. 웨이퍼의 안쪽으로부터 바깥쪽을 향하여 0.1 m/s 이상의 유속으로 세정액을 공급함으로써 저속회전으로도 효율적인 세정이 가능하다.
세정액 토출 노즐(53)은 이동 가능하게 하는 것이 바람직하다. 이에 의하여 노즐(53)을 웨이퍼의 세정 대상 영역에 대하여 바람직한 위치에 배치할 수 있다. 또세정처리 후에 세정액 토출 노즐(53)을 웨이퍼로부터 퇴피시켜 웨이퍼의 반입 및 반출을 용이하게 할 수 있다.
도 11은 본 실시형태에 관한 기판처리장치의 주요부의 변형예를 나타낸다. 이 예에 있어서는 토출구(53-1a, 53-2a)를 각각 구비한 세정액 토출 노즐(53-1, 53-2)이 웨이퍼(W)의 표리측에 배치되고, 이에 의하여 웨이퍼(W)를 표리 양면에 대하여 동시 세정할 수 있다. 이 때문에 웨이퍼의 기판 유지부로서 웨이퍼(W)의 바깥 둘레 끝부에 접촉하여 웨이퍼(W)를 유지함과 동시에 회전시키는 척부(58)를 사용하고 있다. 이에 의하여 웨이퍼(W)의 표리측에 세정액 토출 노즐(53-1, 53-2)을 배치하여 상기한 바와 같이 기판 표리면의 동시 세정이 가능해진다. 또한 세정액 토출 노즐(53-1, 53-2)은 대칭으로 배치할 필요는 없고, 세정 목적에 따라 앙각 및 배치위치 등을 임의로 변경하는 것이 가능하다.
도 12a, 도 12b 및 도 13은 각각 본 발명의 제 6 실시형태에 관한 세정장치에 적용한 기판처리장치를 나타낸다. 본 실시형태에 관한 기판처리장치(세정장치)는, 웨이퍼(W)를 대략 수평으로 유지하여 회전시키는 척부(61a, 61b, 61c, 61d)로 이루어지는 기판 유지부를 구비하고 있다. 또한 도 10a에 나타내는 바와 같은 회전 테이블 타입의 기판 유지부를 사용하여도 좋다. 또 이 기판처리장치는, 에칭처리를 행하는 처리부(62)를 구비하고 있다. 이 처리부(62)로부터는 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 에칭액(처리액)이 공급되어, 둘레 가장자리부에 형성된 구리막 등의 박막이 제거된다.
또한 이 기판처리장치는, 웨이퍼(W)의 에칭처리를 행한 후에 웨이퍼(W)의 에칭처리 대상 영역에 잔류하는 에칭액을 씻어 내는 세정장치(세정액 공급부)(63)를 구비하고 있다. 세정장치(63)는, 그 세정액 토출구(63a)로부터 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부의 에칭 처리 대상 영역(A)을 포함하는 영역(B)에 세정액을 공급하여 영역(B)에 잔류하고 있는 처리액을 제거한다. 세정액의 흐름은, 웨이퍼(W)의 안쪽으로부터 둘레 가장자리부를 향하여 반경방향을 따라, 또한 웨이퍼(W)의 표면으로부터 45°이하의 가능한 한 작은 앙각을 가지고 형성된다. 이 세정액의 공급은 웨이퍼(W)를 회전시키면서 행하여진다. 그리고 웨이퍼(W) 표면의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여 공급되는 세정액(L)의 흐름의 연장선상에 웨이퍼(W)의 세정액(L)이 공급되는 영역을 향하여 개구한 세정액(L)의 받이부(65)가 설치되어 있다. 이 받이부(65)는 웨이퍼(W)의 표면과 동일한 평면상에 위치하고 있다. 받이부(65)는 도 12b에 나타내는 바와 같이 홈통형상의 형상을 가지고, 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부로부터 유출되는 세정액(L)을 받아내도록 되어 있다. 받이부(65)상을 흐르는 처리액은 도시 생략한 드레인을 거쳐 회수된다.
다음에 이 기판처리장치의 동작에 대하여 설명한다. 먼저 웨이퍼(W)를 척부(61a, 61b, 61c, 61d)에 의하여 유지하면서 회전시킨다. 이 상태에서 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 처리부(62)로부터 에칭액을 공급하여 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부에 형성된 구리막을 에칭에 의하여 제거한다. 이 에칭처리에 의하여 도 13에 나타내는 바와 같이 구리막(Cu)이 제거된 영역(A)이 웨이퍼(W)에 형성된다. 다음에 세정장치(63)에 의하여 영역(A)을 포함하는 영역(B)이 세정된다. 이 세정처리에서는 세정액이 세정장치(세정액 공급부)(63)로부터 세정 대상 영역(B)에 공급된다. 이 때 세정액은, 웨이퍼(W)의 표면에 대하여 입사각도(θ)를 가지고, 웨이퍼의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여 0.1 m/s 이상의 유속으로 공급된다. 여기서 입사각도(θ)는 상기한 표 1에 나타내는 바와 같이 가능한 한 작게 하는 것이 바람직하다. 에칭처리가 행하여진 영역(A)에 잔류하는 처리액을 제거하기 위해서는 세정액(L)이 공급되는 영역(B)은, 영역(A)을 포함하는 것이 필요하게 된다. 이 경우 영역(B)을 가능한 한 좁은 범위로 하는 것이 바람직하다. 영역(B)을 작게 하면 사용되는 세정액량을 저감할 수 있고, 또한 효율적인 세정을 행할 수 있다.
웨이퍼(W)를 비교적 저속으로 회전하면서 세정액(L)을 가능한 한 작은 앙각(θ)으로, 또한 충분한 유속으로 공급함으로써 영역(B)을 효율적으로 또한 확실하게 세정할 수 있다. 이 세정방법에 의하면 웨이퍼(W)를 회전하면서 비교적 좁은 영역에만 세정액을 공급하기 때문에 세정액의 사용량을 현저하게 저감할 수 있다. 또 웨이퍼(W)의 표면에 대한 세정액의 입사각도(θ)가 작기 때문에, 웨이퍼(W)의 표면에 있어서의 처리액의 비산이 방지된다.
그리고 웨이퍼(W)의 둘레 가장자리부를 향하여 공급된 세정액은 홈통형상의 받이부(65)에 받아내지고, 도시 생략한 드레인을 거쳐 회수된다. 따라서 웨이퍼(W)로부터 튀어 나간 세정액이 챔버 내부로 비산하는 것이 방지되고, 또한 세정액을 회수하여 재사용할 수 있다.
또한, 상기 실시형태는 본 발명의 실시예의 일 형태를 설명한 것으로, 본 발명의 취지를 일탈하지 않고 여러가지 변형 실시예가 가능한 것은 물론이다.
이상 설명한 바와 같이 본 발명에 의하면 세정액을 기판 둘레 가장자리부 등의 한정된 영역에 작은 앙각으로 공급하도록 하였기 때문에, 세정액의 사용량을 감소시킬 수 있다. 또 세정액의 비산에 의한 기판의 오염을 방지할 수 있음과 동시에, 챔버 내의 청정 분위기를 유지하는 것이 가능하게 된다.
다음에 도 14를 참조하여 본 발명의 실시형태인 에칭장치에 적용한 기판처리장치를 가지는 반도체 웨이퍼에 구리도금을 실시하는 도금장치를 설명한다.
도 14에 나타내는 바와 같이 도금장치는 직사각형상의 설비(710) 내에 배치되어 웨이퍼(기판)의 구리도금을 연속적으로 행하도록 구성되어 있다. 이 설비(710)는 칸막이 벽(711)에 의하여 도금 공간(712)과 청정공간(713)으로 칸막이되고, 이들 각 도금 공간(712)과 청정공간(713)은 각각 독자적으로 급배기할 수 있게 되어 있다. 그리고 상기 칸막이 벽(711)에는 개폐 자유로운 셔터(도시 생략)가 설치되어 있다. 또 청정공간(713)의 압력은 대기압보다 낮고, 또한 도금 공간(712)의 압력보다 높게 하고 있으며, 이에 의하여 청정공간(713) 내의 공기가 설비(710)의 외부로 유출되지 않고, 또한 도금 공간(712) 내의 공기가 청정공간(713) 내로 유입하지 않게 되어 있다.
상기 청정공간(713) 내에는 기판 수납용 카세트를 탑재하는 2개의 로드/언로드부(715)와, 도금처리 후의 웨이퍼를 순수로 세정(린스)하여 건조하는 2기의 세정 유닛(716)이 배치되고, 또한 웨이퍼의 반송을 행하는 고정 타입으로 회전 자유로운 제 1 로봇(717)이 구비되어 있다. 이 세정 유닛(716)으로서는, 예를 들면 웨이퍼의 표리 양면에 초순수를 공급하는 세정액 공급노즐을 가지고, 웨이퍼를 고속으로 스핀시켜 탈수, 건조시키는 형식의 것이 이용되고 있다.
한편, 도금 공간(712) 내에는 웨이퍼의 도금의 전처리를 행하여, 전처리 후의 웨이퍼를 반전기(720)로 반전시키는 2기의 전처리 유닛(721)과, 웨이퍼의 표면에 상기 표면을 하향으로 하여 구리 도금처리를 실시하는 4기의 도금막 성막 유닛(722)과, 웨이퍼를 탑재하여 유지하는 2기의 제 1 기판 스테이지(723a, 723b)가 배치되고, 또한 웨이퍼의 반송을 행하는 자주 타입으로 회전 자유로운 제 2 로봇(724)이 구비되어 있다.
이 도금장치에 있어서는 청정공간(713) 내에 위치하여 도금 후의 웨이퍼를 약액(처리액)으로 에칭 처리하는 2기의 기판처리장치(에칭장치)(725)와, 이 기판처리장치(725)와 상기 세정 유닛(716)과의 사이에 위치하여 제 2 기판 스테이지(726a, 726b)가 배치되고, 또한 2기의 기판처리장치(725)에 끼워진 위치에 웨이퍼의 반송을 행하는 고정 타입으로 회전 자유로운 제 3 로봇(727)이 구비되어 있다.
상기 한쪽의 제 1 기판 스테이지(723b) 및 제 2 기판 스테이지(723b)는, 웨이퍼를 수세 가능하게 구성되어 있음과 동시에, 웨이퍼를 반전시키는 반전기(720)가 구비되어 있다.
이에 의하여 상기 제 1 로봇(717)은, 상기 로드 언로드부(715)에 탑재된 카세트, 세정 유닛(716) 및 제 2 기판 스테이지(726a, 726b) 사이에서 웨이퍼를 반송하고, 제 2 로봇(724)은, 상기 제 1 기판 스테이지(723a, 723b), 전처리 유닛(721) 및 도금막 성막 유닛(722) 사이에서 웨이퍼를 반송하고, 제 3 로봇(727)은, 상기 제 1 기판 스테이지(723a, 723b), 기판처리장치(725) 및 제 2 기판 스테이지(726a, 726b) 사이에서 웨이퍼를 반송하도록 되어 있다.
또한 상기 설비(710)의 내부에는, 상기 제 1 기판 스테이지(723a)의 아래쪽에 위치하여 조정 운전용 웨이퍼를 수납하는 용기(728)가 내장되고, 제 2 로봇(724)은 조정 운전용 웨이퍼를 용기(728)로부터 인출하여 조정 운전 종료 후에 다시 용기(728)로 되돌리도록 되어 있다. 이와 같이 조정 운전용 웨이퍼를 수용하는 용기(728)를 설비(710)의 내부에 내장함으로써 조정 운전시에 조정 운전용 웨이퍼를 외부로부터 도입함에 따르는 오염이나 스루풋의 저하를 방지할 수 있다.
또한 용기(728)의 배치위치는, 어느 하나의 로봇으로 조정 운전용 웨이퍼의 인출 및 수납이 가능한 위치이면 설비(710) 내의 어느 곳이어도 좋으나, 제 1 기판 스테이지(723a)의 근방에 배치함으로써 조정 운전용 웨이퍼를 사용한 조정 운전을 전처리로부터 도금처리를 비롯하여 세정하여 건조시킨 후에 용기(728) 내에 수용할 수있다.
여기서 상기 로봇(717)으로 하여 떨어뜨려 넣는 타입의 2개의 핸드를 가지고, 윗쪽을 드라이 핸드, 아래쪽을 웨트 핸드로 한 것을 사용하고, 로봇(724, 727)으로서 떨어뜨려 넣는 타입의 2개의 핸드를 가지고, 양쪽을 웨트 핸드로 한 것을 사용하고 있으나, 이것에 한정되지 않는 것은 물론이다.
다음에 이 도금장치에 있어서의 웨이퍼의 흐름의 개요를 설명한다. 웨이퍼는 표면(소자 형성면, 처리면)을 위를 향하게 하여 카세트에 수납되어 로드/언로드부(715)에 탑재된다. 그리고 제 1 로봇(717)이 웨이퍼를 카세트로부터 인출하고, 제 2 기판 스테이지(726a)상으로 이동하여 웨이퍼를 제 2 기판 스테이지(726a)상에 탑재한다. 그리고 제 3 로봇(727)이 제 2 기판 스테이지(726a)상에 있던 웨이퍼를 제 1 기판 스테이지(723a)로 옮긴다. 다음에 제 2 로봇(724)이 제 1 기판 스테이지(723a)에서 웨이퍼를 수취하여 전처리 유닛(721)에 건네 주고, 전처리 유닛(721)에서의 전처리 종료 후, 웨이퍼의 표면이 밑을 향하도록 반전기(720)로 웨이퍼를 반전시켜 다시 제 2 로봇(724)에 건네 준다. 그리고 제 2 로봇(724)은 웨이퍼를 도금막 성막 유닛(722)의 핸드부에 건네 준다.
도금막 성막 유닛(722)으로 웨이퍼의 도금처리 및 액떨굼을 행한 후, 웨이퍼를 제 2 로봇(724)에 건네 주고, 제 2 로봇(724)은 웨이퍼를 제 1 기판 스테이지(723b)에 건네 준다. 웨이퍼는 제 1 기판 스테이지(723b)의 반전기(720)에 의하여 표면이 위를 향하도록 반전되고, 제 3 로봇(727)에 의하여 기판처리장치(725)로 옮겨진다. 기판처리장치(725)에 있어서 에칭처리가 실시된 웨이퍼는, 제 3 로봇(727)에 의해 제 2 기판 스테이지(723b)로 운반된다. 다음에 제 1 로봇(717)이 제 2 기판 스테이지(723b)로부터 웨이퍼를 수취하여 세정 유닛(716)에 웨이퍼를 이송하고, 세정 유닛(716)으로 순수(탈이온수를 포함한다)에 의한 린스와 스핀 건조를 행한다. 건조된 웨이퍼는 제 1 로봇(717)에 의하여 로드/언로드부(715)에 탑재된 카세트 내에 수납된다.
본 발명은 기판의 둘레 가장자리부에 형성된 박막을 에칭하는 에칭장치 등에 적합하게 사용되는 기판처리장치 및 기판처리방법에 적용 가능하다. 또 본 발명은 에칭처리 후에 기판을 세정처리하는 세정장치 등에 적합하게 사용되는 기판처리장치및 기판처리방법에 적용 가능하다.

Claims (17)

  1. 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키는 기판 유지부와, 회전하는 기판의 둘레 가장자리부에, 처리액이 기판에 대하여 정지하도록 상기 처리액을 공급하는 처리액 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 처리액을 기판상으로부터 제거하는 처리액 제거부를 설치한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  3. 제 2항에 있어서,
    상기 처리액 제거부는, 기판상의 처리액을 흡인하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  4. 제 3항에 있어서,
    상기 처리액 제거부는, 흡인한 처리액과 기체를 분리하는 기액 분리부를 구비하고 있는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  5. 제 4항에 있어서,
    상기 기액 분리부에 의해 분리된 처리액을 재생하여 상기 처리액 공급부에 공급하는 재생부를 설치한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  6. 제 2항에 있어서,
    상기 처리액 공급부를 복수로 설치한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  7. 제 6항에 있어서,
    상기 처리액 제거부를 복수로 설치한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  8. 제 1항에 있어서,
    기판의 표면에 불활성 가스를 공급하는 퍼지기구를 설치한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  9. 기판을 수평으로 유지하면서 회전시키고,
    회전하는 기판의 둘레 가장자리부에는, 처리액이 기판에 대하여 정지하도록 상기 처리액을 공급하여,
    기판상의 처리액을 흡인하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  10. 기판을 수평으로 유지하여 회전시키는 기판 유지부와,
    상기 기판의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여, 또한 기판의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 세정액 토출구를 개구하여 0.1 m/s 이상의 유속으 로 세정액을 기판의 표면에 공급하는 세정액 공급부를 구비한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  11. 제 10항에 있어서,
    상기 기판의 표면과 동일한 평면상에 배치되어 기판상의 세정액이 공급되는 영역을 향하여 개구한 세정액의 받이부를 구비하고, 상기 받이부로부터 세정액을 회수하도록 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  12. 제 10항에 있어서,
    상기 세정액 공급부는, 기판 표면의 근방에 배치되는 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  13. 제 12항에 있어서,
    상기 기판의 표면과 동일한 평면상에 배치되어 기판상의 세정액이 공급되는 영역을 향하여 개구한 세정액의 받이부를 구비하고, 상기 받이부로부터 세정액을 회수하도록 한 것을 특징으로 하는 기판처리장치.
  14. 회전하는 기판의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하고, 또한 기판의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 개구한 세정액 토출구로부터 0.1 m/s 이상의 유속으로 세정액을 공급하여 기판의 표면 또는 이면의 적어도 한쪽을 세정하는 것 을 특징으로 하는 기판처리방법.
  15. 회전하는 기판의 둘레 가장자리부에 처리액을 공급하여,
    상기 기판의 둘레 가장자리부를 처리한 후, 기판의 중심으로부터 둘레 가장자리부를 향하여, 또한 기판의 표면으로부터 45°이하의 앙각을 가지고 개구한 세정액 토출구로부터, 기판의 둘레 가장자리부를 포함하는 영역에 세정액을 공급하여 처리액으로 처리한 영역에 잔류하는 처리액을 제거하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  16. 제 15항에 있어서,
    상기 세정액 토출구로부터, 기판의 표면과 평행으로 가까운 방향을 따라 기판의 둘레 가장자리부를 향하여 세정액을 공급하는 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
  17. 제 16항에 있어서,
    상기 기판의 표면과 동일한 평면상에 배치되고, 기판상의 세정액이 공급되는 영역을 향하여 개구한 세정액의 받이부로부터 세정액을 회수하도록 한 것을 특징으로 하는 기판처리방법.
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