KR20070092152A - 기판 처리 시스템 - Google Patents

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KR20070092152A
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동경 엘렉트론 주식회사
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Abstract

본 발명의 과제는 기판의 이면에 상처가 생기는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공하는 것이다. 기판 처리 시스템(10)은, 진공계 기판 반송 장치인 트랜스퍼 모듈(11)과, 상기 트랜스퍼 모듈(11)의 주위에 있어서 방사상으로 배치된 4개의 프로세스 모듈(12 내지 15)을 구비하며, 프로세스 모듈(12)이 웨이퍼(W)의 이면에 CVD 처리에 의해 CF계 보호막을 형성하고, 프로세스 모듈(13)이 웨이퍼(W)에 RIE 처리를 실시하고, 프로세스 모듈(14)이 웨이퍼(W)의 이면에 형성된 보호막을 애싱 처리에 의해 제거한다.

Description

기판 처리 시스템{SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM}
도 1은 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 2는 웨이퍼의 이면에 CF계 보호막을 형성하는 프로세스 모듈의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 3은 웨이퍼에 RIE 처리를 실시하는 프로세스 모듈의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 4는 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 5는 웨이퍼의 이면에 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 형성하는 코팅 유닛의 개략 구성을 도시하는 단면도,
도 6은 웨이퍼의 이면으로부터 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 제거하는 클리닝 유닛의 개략 구성을 도시하는 단면도.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
W : 웨이퍼 S, S' : 처리 공간
10 : 기판 처리 시스템 11 : 트랜스퍼 모듈
12, 13, 14, 15 : 프로세스 모듈 16 : 로더 모듈
81 : 코팅 유닛 82 : 클리닝 유닛
83 : 웨이퍼 반전 유닛
본 발명은 기판 처리 시스템에 관한 것으로, 특히 기판을 정전 흡착하는 정전 척을 갖는 에칭 장치를 구비하는 기판 처리 시스템에 관한 것이다.
기판으로서의 웨이퍼의 표면에 플라즈마를 이용하여 소망의 패턴의 배선 홈이나 비아홀(via hole)을 형성하는 기판 처리 시스템은 웨이퍼의 표면에 소망의 패턴의 레지스트 막을 형성하는 포토레지스트 장치와, 웨이퍼의 표면에 에칭 처리, 예컨대 RIE(Reactive Ion Etching; 반응성 이온 에칭) 처리를 실시하는 에칭 장치와, 레지스트 막을 제거하는 세정 장치를 구비한다. 여기에서, 포토레지스트 장치는 감광성 수지를 웨이퍼의 표면에 도포하는 코팅기(coater)와, 감광성 수지를 감광하는 스테퍼(stepper)와, 웨이퍼의 표면으로부터 경화하지 않은 감광성 수지를 제거하는 현상기(developer)를 갖는다. 또한, 에칭 장치는 웨이퍼를 수용하고 또한 플라즈마가 생성된 수용실과, 상기 수용실내에 배치되어서, 웨이퍼에 에칭 처리가 실시되는 동안, 웨이퍼를 정전 흡착하는 정전 척을 갖는다(예컨대, 특허문헌 1 참조).
스테퍼에서는 소망의 패턴의 자외선광 등을 웨이퍼의 표면에 있어서의 감광성 수지에 조사하지만, 최근 소망의 패턴의 미세화에 따라 단파장, 예컨대 파장이 193㎚의 자외선광이 사용된다. 파장이 짧으면 초점 심도(深度)도 작아지고, 허용되는 웨이퍼의 평면도, 경사도 작아진다. 또한, 스테퍼에서는 복수의 핀형상의 돌기가 웨이퍼의 이면을 지지하므로, 웨이퍼의 이면의 상처, 이물질 등이 웨이퍼의 평면도, 경사에 큰 영향을 미친다.
그런데, 웨이퍼에 있어서 복잡한 반도체 디바이스용의 배선 구조, 전극 구조를 실현하기 위해서, 웨이퍼에는 기판 처리 시스템에 의해 에칭 처리가 반복하여 실시되지만, 에칭 처리시마다 웨이퍼는 정전 척에 의해 정전 흡착된다. 정전 척의 표면은 산화이트륨(Y2O3)으로 덮여지기 때문에, 흡착한 실리콘(Si)으로 이루어지는 웨이퍼의 이면에 상처가 생기는 일이 있다. 또한, 정전 척 표면에 존재하는 이물질이 웨이퍼의 이면에 전사하여 부착되는 일이 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제 2005-347620 호 공보
그러나, 웨이퍼의 이면에 부착된 이물질은 세정액 등을 사용한 습식(wet) 세정에 의해 제거할 수 있지만, 웨이퍼의 이면의 상처를 효과적으로 제거하는 방법은 알려져 있지 않다. 그리고, 전술한 바와 같이 웨이퍼 이면의 상처에 의해 허용되는 웨이퍼의 평면도를 유지할 수 없게 될 우려가 있다. 따라서, 웨이퍼가 정전 척 에 흡착될 때에 웨이퍼의 이면에 상처가 생기는 것을 방지할 필요가 있다.
본 발명의 목적은 기판의 이면에 상처가 생기는 것을 방지할 수 있는 기판 처리 시스템을 제공하는 것이다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템은, 기판에 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 에칭 장치와, 상기 에칭 장치가 접속된 진공계 기판 반송 장치를 구비하며, 상기 에칭 장치는 상기 기판을 정전 흡착하는 정전 척을 갖고, 상기 정전 척은 기판의 이면과 접촉하는 기판 처리 시스템으로서, 상기 플라즈마 에칭 처리가 실시되기 전의 상기 기판의 이면에 보호막을 형성하는 보호막 형성 장치와, 상기 플라즈마 에칭 처리가 실시된 후의 상기 기판의 이면으로부터 상기 보호막을 제거하는 보호막 제거 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 기판 처리 시스템은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 보호막 형성 장치가 증착 처리에 의해 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 기판 처리 시스템은, 청구항 2에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 증착 처리가 CVD 처리인 것을 특징으로 한다.
청구항 4에 기재된 기판 처리 시스템은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 진공계 기판 반송 장치에 접속된 대기계 기판 반송 장치를 구비하며, 상기 보호막 형성 장치가 상기 대기계 기판 반송 장치에 접속되고, 또한 도포 처리에 의해 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 기판 처리 시스템은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스 템에 있어서, 상기 보호막 제거 장치가 애싱 처리에 의해 상기 보호막을 제거하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 시스템은, 청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템에 있어서, 상기 진공계 기판 반송 장치에 접속된 대기계 기판 반송 장치를 구비하며, 상기 보호막 제거 장치가 상기 대기계 기판 반송 장치에 접속되고, 또한 습식 세정 처리에 의해 상기 보호막을 제거하는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시형태에 대하여 도면을 참조하면서 설명한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시형태에 따른 기판 처리 시스템에 대하여 설명한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 1에 있어서, 기판 처리 시스템(10)은, 평면에서 보아 6각형의 트랜스퍼 모듈(11)(진공계 기판 반송 장치)과, 해당 트랜스퍼 모듈(11)의 주위에 있어서 방사상으로 배치된, 반도체 디바이스용의 웨이퍼(이하, 단지 「웨이퍼」라고 함)(기판)(W)에 소정의 처리를 실시하는 4개의 프로세스 모듈(12 내지 15)과, 장방형 형상의 공통 반송실로서의 로더 모듈(loader module)(16)과, 트랜스퍼 모듈(11) 및 로더 모듈(16) 사이에 배치되어, 트랜스퍼 모듈(11) 및 로더 모듈(16)을 연결하는 2개의 로드록 모듈(load-lock module)(17, 18)을 구비한다.
트랜스퍼 모듈(11) 및 각 프로세스 모듈(12 내지 15)은 내부의 압력이 진공으로 유지되고, 트랜스퍼 모듈(11)과 각 프로세스 모듈(12 내지 15)은 각각 진공 게이트 밸브(19 내지 22)를 거쳐서 접속된다.
기판 처리 시스템(10)에서는, 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(23, 24)를 구비하는 동시에, 로더 모듈(16)과의 연결부에 대기 게이트 밸브(25, 26)를 구비함으로써, 그 내부 압력을 조정가능한 진공 예비 반송실로서 구성된다. 또한, 각 로드록 모듈(17, 18)은 로더 모듈(16) 및 트랜스퍼 모듈(11) 사이에 있어서 주고받는 웨이퍼(W)를 일시적으로 탑재하기 위한 웨이퍼 탑재대(27, 28)를 갖는다.
트랜스퍼 모듈(11)은 그 내부에 배치된 굴신(屈伸) 및 선회가능하게 이루어진 개구리 다리형(frog-leg type)의 반송 아암(29)을 갖고, 해당 반송 아암(29)은 각 프로세스 모듈(12 내지 15)이나 각 로드록 모듈(17, 18) 사이에 있어서 웨이퍼(W)를 반송한다.
로더 모듈(16)에는, 전술한 로드록 모듈(17, 18) 이외에, 25장의 웨이퍼(W)를 수용하는 용기로서의 FOUP(Front Opening Unified Pod)(30)가 각각 탑재되는 3개의 FOUP 탑재대(31)가 접속되어 있다.
로드록 모듈(17, 18)은 로더 모듈(16)의 길이방향에 있어서의 측벽에 접속되는 동시에 로더 모듈(16)을 사이에 두고 3개의 FOUP 탑재대(31)와 대향하도록 배치 된다.
로더 모듈(16)은, 내부에 배치되고, 웨이퍼(W)를 반송하는 스칼라(scalar)형 듀얼 아암형의 반송 아암 기구(32)와, 각 FOUP 탑재대(31)에 대응하도록 측벽에 배치된 웨이퍼(W)의 투입구로서의 3개의 로드 포트(33)를 갖는다. 반송 아암 기구(32)는 FOUP 탑재대(31)에 탑재된 FOUP(30)로부터 웨이퍼(W)를 로드 포트(33)를 경유하여 취출하고, 해당 취출된 웨이퍼(W)를 로드록 모듈(17, 18)로 반출입한다.
기판 처리 시스템(10)에서는, 프로세스 모듈(12 내지 15)중, 프로세스 모듈(12)(보호막 형성 장치)이 웨이퍼(W)의 이면에 후술하는 CF계 보호막을 형성하고, 프로세스 모듈(13)(에칭 장치)이 웨이퍼(W)에 RIE 처리를 실시하고, 프로세스 모듈(14)(보호막 제거 장치)이 웨이퍼(W)의 이면에 형성된 보호막을 제거한다. 기판 처리 시스템(10)에 있어서, 웨이퍼(W)는 프로세스 모듈(12), 프로세스 모듈(13) 및 프로세스 모듈(14)의 순서로 반송된다.
도 2는 웨이퍼의 이면에 CF계 보호막을 형성하는 프로세스 모듈의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 2에 있어서, 프로세스 모듈(12)은 웨이퍼(W)를 수용하는 하우징 형상의 수용실로서의 챔버(34)와, 해당 챔버(34)의 천장부(35)에 배치된 웨이퍼 흡착부(36)와, 챔버(34)의 저면부(37)에 웨이퍼 흡착부(36)와 대향하도록 배치되고, 또한 해당 웨이퍼 흡착부(36)와 소정의 간격만큼 이격되어 배치된 전극(38)과, 챔버(34)내의 가스 등을 외부로 배출하는 배기관(39)을 구비한다.
웨이퍼 흡착부(36)는 원기둥형상의 돌출물이며, 저면으로 개구된 복수의 진 공 흡착 구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 챔버(34)내에 반입된 웨이퍼(W)는 웨이퍼 흡착부(36)의 복수의 진공 흡착 구멍에 의해 진공 흡착되어, 웨이퍼 흡착부(36)의 저면에 유지된다. 또한, 웨이퍼 흡착부(36)는 하면에 내열 수지, 예컨대 폴리이미드로 이루어지는 완충막(40)을 갖는다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면은 완충막(40)을 거쳐서 웨이퍼 흡착부(36)의 저면에 접촉하므로, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 배선 홈이나 비아홀의 형상이 붕괴되는 일이 없다. 또한, 웨이퍼 흡착부(36)는 히터(도시하지 않음)를 내장하고, 웨이퍼(W)의 이면에 보호막이 형성되는 동안, 해당 웨이퍼(W)의 온도를 소정의 온도로 유지한다.
전극(38)은 테이블 형상의 도전성 부재로 이루어지고, 웨이퍼 흡착부(36)와 대향하는 면(상면)에 있어서 복수의 가스 분출 구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 또한, 전극(38)에는 고주파 전원(41)이 정합기(matcher)(42)를 거쳐서 접속되어 있고, 해당 고주파 전원(41)은 소정의 고주파 전력을 전극(38)에 공급한다. 이에 의해, 전극(38)은 웨이퍼 흡착부(36) 및 전극(38) 사이에 있는 처리 공간(S)에 고주파 전력을 인가한다. 또한, 정합기(42)는 전극(38)으로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여 고주파 전력의 전극(38)으로의 공급 효율을 최대로 한다.
또한, 챔버(34)의 측벽에는, 웨이퍼 흡착부(36)에 의해 흡착된 웨이퍼(W)에 대응하는 위치에 웨이퍼(W)의 반출입구(43)가 마련되고, 반출입구(43)에는 해당 반출입구(43)를 개폐하는 진공 게이트 밸브(19)가 장착되어 있다.
프로세스 모듈(12)에서는, CVD(Chemical Vapor Deposition; 화학적 증착) 처리에 의해 웨이퍼(W)의 이면에 보호막을 형성한다. 구체적으로는, 전극(38)에 있 어서의 복수의 가스 분출 구멍으로부터 증착성의 처리 가스, 예컨대 CF계 가스가 처리 공간(S)에 공급되고, 고주파 전력이 처리 공간(S)에 인가되었을 때에, CF계 가스로부터 라디칼(radical)이나 이온이 발생하고, 해당 라디칼 등이 웨이퍼 흡착부(36)에 흡착되어 있는 웨이퍼(W)의 이면에 부착·퇴적하여 CF계 보호막을 형성한다. 이때, 잉여의 라디칼 등은 배기관(39)에 의해 외부로 배출된다.
프로세스 모듈(12)로 형성되는 보호막의 두께는 10㎛ 이하이면 좋고, 바람직하게는 약 1㎛인 것이 좋다. 또한, 형성되는 보호막의 종류는 CF계 보호막에 한정되지 않고, 비정질 카본(amorphous carbon)으로 이루어지는 보호막이어도 좋다.
도 3은 웨이퍼에 RIE 처리를 실시하는 프로세스 모듈의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 3에 있어서, 프로세스 모듈(13)은 웨이퍼(W)를 수용하는 챔버(44)를 갖고, 해당 챔버(44)내에는 웨이퍼를 탑재하는 탑재대로서의 원기둥형상의 서셉터(45)가 배치되어 있다.
프로세스 모듈(13)에서는, 챔버(44)의 내측벽과 서셉터(45)의 측면에 의해, 서셉터(45) 상방의 가스를 챔버(44) 외부로 배출하는 유로로서 기능하는 측방향 배기로(46)가 형성된다. 이 측방향 배기로(46)의 도중에는 배플판(47)이 배치된다.
배플판(47)은 다수의 구멍을 갖는 판형상 부재이며, 챔버(44)를 상부와 하부로 구획하는 칸막이판으로서 기능한다. 배플판(47)에 의해 구획된 챔버(44)의 상부(48)에는, 웨이퍼(W)를 탑재하는 서셉터(45) 등이 배치되어, 플라즈마가 발생한다. 이하, 챔버(44)의 상부를 「반응실」이라고 칭한다. 또한, 챔버(44)의 하부 [이하, 「배기실(매니폴드)」이라고 함](51)에는 챔버(44)내의 가스를 배출하는 러핑(roughing) 배기관(49) 및 메인 배기관(50)이 개구된다. 러핑 배기관(49)에는 DP(드라이 펌프; Dry Pump)(도시하지 않음)가 접속되고, 메인 배기관(50)에는 TMP(터보 분자 펌프; Turbo Molecular Pump)(도시하지 않음)가 접속된다. 또한, 배플판(47)은 반응실(48)의 후술하는 처리 공간(S')에 있어서 발생하는 이온이나 라디칼을 포착 또는 반사하여 이들 매니폴드(51)로의 누설을 방지한다.
러핑 배기관(49), 메인 배기관(50), DP 및 TMP 등은 배기 장치를 구성하고, 러핑 배기관(49) 및 메인 배기관(50)은 반응실(48)의 가스를 매니폴드(51)를 거쳐서 챔버(44)의 외부로 배출한다. 구체적으로는, 러핑 배기관(49)은 챔버(44)내를 대기압으로부터 저진공 상태까지 감압하고, 메인 배기관(50)은 러핑 배기관(49)과 협동하여 챔버(44)내를 대기압으로부터 저진공 상태보다 낮은 압력인 고진공 상태[예컨대, 133Pa(1Torr) 이하]까지 감압한다.
서셉터(45)에는 하부 고주파 전원(52)이 정합기(53)를 거쳐서 접속되어 있고, 해당 하부 고주파 전원(52)은 소정의 고주파 전력을 서셉터(45)에 공급한다. 이에 의해, 서셉터(45)는 하부 전극으로서 기능한다. 또한, 정합기(53)는 서셉터(45)로부터의 고주파 전력의 반사를 저감하여 고주파 전력의 서셉터(45)로의 공급 효율을 최대로 한다.
서셉터(45)의 상부에는, 전극판(54)을 내부에 갖는 절연성 부재, 예컨대 산화이트륨, 알루미나(Al2O3)나 실리카(SiO2)로 이루어지는 원판형상의 정전 척(55)이 배치되어 있다. 서셉터(45)가 웨이퍼(W)를 탑재할 때, 해당 웨이퍼(W)는 정전 척(55)상에 배치된다. 전극판(54)에는 직류 전원(56)이 전기적으로 접속되어 있다. 전극판(54)에 부(負)의 직류 전압이 인가되면, 웨이퍼(W)의 이면에는 정(正) 전위가 발생하고, 또한 웨이퍼의 표면에는 부 전위가 발생한다. 그리고, 전극판(54) 및 웨이퍼(W)의 이면 사이에 전위차가 생기고, 해당 전위차에 기인하는 쿨롱력 또는 존슨·라벡력에 의해 웨이퍼(W)는 정전 척(55)의 상면에 흡착 유지된다.
또한, 서셉터(45)의 상방에는, 정전 척(55)에 흡착 유지된 웨이퍼(W)의 주위를 둘러싸도록 원환형상의 포커스 링(57)이 배치된다. 이 포커스 링(57)은 처리 공간(S')에 노출되고, 해당 처리 공간(S')에 있어서 플라즈마를 웨이퍼(W)의 표면을 향해서 수렴시켜서, RIE 처리의 효율을 향상시킨다.
또한, 서셉터(45)의 내부에는, 예컨대 원주방향으로 연장하는 환형의 냉매실(72)이 마련된다. 이 냉매실(72)에는, 칠러(chiller) 유닛(도시하지 않음)으로부터 냉매용 배관(58)을 거쳐서 소정 온도의 냉매, 예컨대 냉각수나 갈덴(galden)이 순환 공급되고, 해당 냉매의 온도에 의해 정전 척(55)에 흡착 유지된 웨이퍼(W)의 처리 온도가 제어된다.
정전 척(55)의 웨이퍼(W)가 흡착 유지되는 부분(이하, 「흡착면」이라고 함)에는, 복수의 전열 가스 공급 구멍(59)이 개구되어 있다. 이들 복수의 전열 가스 공급 구멍(59)은 전열 가스 공급 라인(60)을 거쳐서 전열 가스 공급부(도시하지 않음)에 접속되고, 해당 전열 가스 공급부는 전열 가스로서의 헬륨 가스를 전열 가스 공급 구멍(59)을 거쳐서 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급한다. 흡착면 및 웨이퍼(W)의 이면의 간극에 공급된 헬륨 가스는 웨이퍼(W)의 열을 정전 척(55)을 거쳐서 서셉터(45)에 전열한다.
또한, 서셉터(45)의 흡착면에는, 정전 척(55)으로부터 돌출가능한 리프트 핀으로서의 복수의 푸셔 핀(pusher pin)(61)이 배치되어 있다. 이들 푸셔 핀(61)은, 모터(도시하지 않음)와 볼 나사(도시하지 않음)를 거쳐서 접속되어, 볼 나사에 의해 직선운동으로 변환된 모터의 회전운동에 기인하여 흡착면으로부터 자유롭게 돌출한다. 웨이퍼(W)에 RIE 처리를 실시하기 위해서 웨이퍼(W)를 흡착면에 흡착 유지할 때에는, 푸셔 핀(61)은 서셉터(45)에 수용되고, RIE 처리가 실시된 웨이퍼(W)를 챔버(44)로부터 반출할 때에는, 푸셔 핀(61)은 정전 척(55)으로부터 돌출하여 웨이퍼(W)를 서셉터(45)로부터 이격시켜서 상방으로 들어올린다.
챔버(44)[반응실(48)]의 천장부에는, 서셉터(45)와 대향하도록 가스 도입 샤워헤드(62)가 배치되어 있다. 가스 도입 샤워헤드(62)에는 정합기(63)를 거쳐서 상부 고주파 전원(64)이 접속되어 있고, 상부 고주파 전원(64)은 소정의 고주파 전력을 가스 도입 샤워헤드(62)에 공급하므로, 가스 도입 샤워헤드(62)는 상부 전극으로서 기능한다. 또한, 정합기(63)의 기능은 전술한 정합기(53)의 기능과 동일하다.
가스 도입 샤워헤드(62)는 다수의 가스 구멍(65)을 갖는 천장 전극판(66)과, 해당 천장 전극판(66)을 착탈가능하게 지지하는 전극 지지체(67)를 갖는다. 또한, 해당 전극 지지체(67)의 내부에는 버퍼실(68)이 마련되고, 이 버퍼실(68)에는 처리 가스 도입관(69)이 접속되어 있다. 가스 도입 샤워헤드(62)는 처리 가스 도입 관(69)으로부터 버퍼실(68)에 공급된 처리 가스를 가스 구멍(65)을 경유하여 챔버(44)[반응실(48)]내에 공급한다.
또한, 챔버(44)의 측벽에는, 푸셔 핀(61)에 의해 서셉터(45)로부터 상방으로 들어올려진 웨이퍼(W)의 높이에 대응하는 위치에 웨이퍼(W)의 반출입구(70)가 마련되고, 반출입구(70)에는, 해당 반출입구(70)를 개폐하는 진공 게이트 밸브(20)가 장착되어 있다.
이 프로세스 모듈(13)의 챔버(44)내에서는, 전술한 바와 같이, 서셉터(45) 및 가스 도입 샤워헤드(62)에 고주파 전력을 공급하여, 서셉터(45) 및 가스 도입 샤워헤드(62) 사이의 처리 공간(S')에 고주파 전력을 인가함으로써, 해당 처리 공간(S')에 있어서 가스 도입 샤워헤드(62)로부터 공급된 처리 가스를 고밀도의 플라즈마로 하여 이온이나 라디칼을 발생시켜서, 해당 이온 등에 의해 웨이퍼(W)에 RIE 처리를 실시한다.
프로세스 모듈(14)은 프로세스 모듈(13)과 동일한 구성을 갖는다. 따라서, 그 구성에 대한 설명은 생략한다.
프로세스 모듈(14)에서는, 프로세스 모듈(13)에 의해 RIE 처리를 실시한 웨이퍼(W)가 챔버(44)내에 반입되어서 푸셔 핀(61)에 지지되면, 가스 도입 샤워헤드(62)로부터 산소(O2) 가스가 처리 공간(S')에 도입된다. 이때, 푸셔 핀(61)은 웨이퍼(W)를 서셉터(45)로부터 상방으로 들어올린 그대로의 상태에서 지지한다. 따라서, 웨이퍼(W)의 이면의 하방에도 공간이 존재한다.
또한, 서셉터(45) 및 가스 도입 샤워헤드(62)에 고주파 전력이 공급되어서, 서셉터(45) 및 가스 도입 샤워헤드(62) 사이의 처리 공간(S')에 고주파 전력이 인가되면, 처리 공간(S')의 산소 가스로부터 플라즈마가 발생하여 산소 라디칼이 발생한다. 이때, 웨이퍼(W)의 이면의 하방의 공간에도 산소 라디칼이 들어가고, 해당 산소 라디칼은 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 CF계 보호막을 분해·제거한다(애싱 처리).
또한, 프로세스 모듈(14)에서는 산소 라디칼에 의해 CF계 보호막을 제거했지만, 처리 공간(S')에 있어서 불소 라디칼을 발생시켜서, 해당 불소 라디칼에 의해 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 CF계 보호막을 분해·제거하여도 좋거나, 또는 처리 공간(S')에 오존 가스를 공급하여 해당 오존 가스에 의해 CF계 보호막을 분해·제거하여도 좋다.
도 1로 돌아가서, 기판 처리 시스템(10)은 각 구성요소, 예컨대 트랜스퍼 모듈(11), 프로세스 모듈(12 내지 15)이나 로더 모듈(16)의 동작을 제어하는 시스템 콘트롤러(도시하지 않음)와, 로더 모듈(16)의 길이방향에 대한 일단부에 배치된 조작 패널(operation panel)(71)을 구비한다.
조작 패널(71)은, 예컨대 LCD(Liquid Crystal Display; 액정 디스플레이)로 이루어지는 표시부를 갖고, 해당 표시부는 기판 처리 시스템(10)의 각 구성요소의 동작 상황을 표시한다.
전술한 기판 처리 시스템(10)에 따르면, RIE 처리가 실시되기 전의 웨이퍼(W)의 이면에 CVD 처리에 의해 CF계 보호막이 형성되고, RIE 처리가 실시된 후의 웨이퍼(W)의 이면으로부터 애싱 처리에 의해 CF계 보호막이 제거되므로, CF계 보호막을 확실하게 형성할 수 있는 동시에, 해당 CF계 보호막을 확실하게 제거할 수 있다. 또한, 프로세스 모듈(13)에 있어서 정전 척(55)은 웨이퍼(W)의 이면에 형성된 CF계 보호막과 접촉한다. 따라서, 웨이퍼(W)가 정전 척(55)에 흡착될 때에 웨이퍼(W)의 이면에 상처가 생기는 것을 방지할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)와 정전 척의 밀착성이 향상하기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도 제어성을 향상할 수 있다.
기판 처리 시스템(10)에서는, 프로세스 모듈(12)은 CVD 처리에 의해 CF계 보호막을 형성하므로, 해당 프로세스 모듈(12)은 진공계 처리 장치이다. 여기에서, 웨이퍼(W)에 RIE 처리를 실시하는 프로세스 모듈(13)도 진공계 처리 장치이며, 트랜스퍼 모듈(11)은 진공계 기판 반송 장치이기 때문에, 트랜스퍼 모듈(11)을 거쳐서 프로세스 모듈(12) 및 프로세스 모듈(13)을 접속할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 이면에 있어서의 CF계 보호막의 형성 및 웨이퍼(W)의 RIE 처리를 연속해서 원활하게 실행할 수 있다.
또한, 기판 처리 시스템(10)에서는, 프로세스 모듈(14)은 애싱 처리에 의해 보호막을 제거하므로, 프로세스 모듈(14)은 진공계 처리 장치이다. 여기에서, 프로세스 모듈(13)도 진공계 처리 장치이며, 트랜스퍼 모듈(11)은 진공계 기판 반송 장치이기 때문에, 트랜스퍼 모듈(11)을 거쳐서 프로세스 모듈(13) 및 프로세스 모듈(14)을 접속할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(W)의 RIE 처리 및 CF계 보호막의 제거를 연속해서 원활하게 실행할 수 있다.
또, 전술한 기판 처리 시스템(10)에서는, 프로세스 모듈(12)이 CVD 처리에 의해 CF계 보호막을 형성했지만, 보호막은 CF계 보호막에 한정되지 않는다. 또한, 보호막의 형성 방법도 CVD 처리에 한정되지 않고, 증착을 이용하는 것이라면 좋고, 예컨대 PVD(Physical Vapor Deposition; 물리적 증착) 처리여도 좋다.
다음에, 본 발명의 제 2 실시형태에 따른 기판 처리 시스템에 대해서 설명한다.
본 실시형태는, 그 구성이나 작용이 전술한 제 1 실시형태와 기본적으로 동일하며, 보호막 형성 장치 및 보호막 제거 장치가 전술한 제 1 실시형태와 상이할 뿐이다. 따라서, 동일한 구성에 대해서는 설명을 생략하고, 이하에 제 1 실시형태와 상이한 작용에 대해서만 설명을 실행한다.
도 4는 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 4에 있어서, 기판 처리 시스템(80)에서는, 로더 모듈(16)(대기계 기판 반송 장치)에는, 전술한 로드록 모듈(17, 18) 및 FOUP 탑재대(31) 이외에, 웨이퍼(W)를 표리(表裏) 반전시키는 웨이퍼 반전 유닛(83)을 거쳐서, 웨이퍼(W)의 이면에 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 형성하는 코팅 유닛(81)(보호막 형성 장치)이 접속되고, 또한 웨이퍼(W)의 이면으로부터 상기 보호막을 제거하는 클리닝 유닛(82)(보호막 제거 장치)이 접속되어 있다. 구체적으로는, 코팅 유닛(81)은 로더 모듈(16)의 길이방향에 대한 일단부에 배치되고, 클리닝 유닛(82)은 3개의 FOUP 탑재대(15)와 병렬로 배치된다. 기판 처리 시스템(80)에 있어서, 웨이퍼(W)는 코팅 유닛(81), 프로세스 모듈(13) 및 클리닝 유닛(82)의 순서로 반송된다.
도 5는 웨이퍼의 이면에 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 형성하는 코팅 유닛의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 5에 있어서, 코팅 유닛(81)은 웨이퍼(W)를 수용하는 하우징 형상의 수용실로서의 챔버(84)와, 해당 챔버(84)의 중앙부에 배치된 스핀 척(86)과, 해당 스핀 척(86)을 둘러싸도록 배치된 환형의 컵(85)과, 도포액 토출 장치(87)를 구비한다.
스핀 척(86)은 웨이퍼(W)를 탑재하는 탑재대(88)와, 해당 탑재대(88)의 하부로부터 하방으로 연장하는 샤프트(89)로 이루어진다. 샤프트(89)는 탑재대(88)의 상면이 수평으로 되도록 탑재대(88)를 지지한다. 탑재대(88)는 상면에 있어서 개구되는 복수의 진공 흡착 구멍(도시하지 않음)을 갖는다. 탑재대(88)에 탑재된 웨이퍼(W)는 복수의 진공 흡착 구멍에 의해 탑재대(88)의 상면에 진공 흡착된다. 또한, 탑재대(88)는 상면에 수지로 이루어지는 완충막(도시하지 않음)을 갖는다. 여기에서, 웨이퍼(W)는 챔버(84)에 반입되기 전에, 웨이퍼 반전 유닛(83)에 의해 표리가 반전된다. 따라서, 웨이퍼(W)의 표면은 완충막을 거쳐서 탑재대(88)의 상면에 진공 흡착되므로, 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 배선 홈이나 비아홀의 형상이 붕괴되는 일이 없다.
또한, 웨이퍼(W)의 이면은 챔버(84)내의 공간에 폭로된다. 샤프트(89)는 모터(도시하지 않음)에 의해 해당 샤프트(89)의 중심축을 중심으로 회전한다. 따라서, 탑재대(88)의 상면에 진공 흡착된 웨이퍼(W)는 수평면내에서 회전한다. 또한, 샤프트(89)는 에어 실린더(도시하지 않음) 등에 의해 승강가능하게 이동한다.
컵(85)은 환형의 용기로서, 상부가 전체 원주에 걸쳐서 개구되는 개구부(90) 를 갖는다. 탑재대(88)에 진공 흡착된 웨이퍼(W)가 하강했을 때에, 개구부(90)는 해당 웨이퍼(W)의 주연부를 수용한다. 또한, 컵(85)은 바닥부에 잉여액 배출관(91)을 갖는다.
도포액 토출 장치(87)는 탑재대(88)의 상면에 진공 흡착된 웨이퍼(W)에 대향하도록 배치된 노즐(92)과, 해당 노즐(92) 및 도포액을 공급하는 도포액 공급 장치(도시하지 않음)를 서로 접속하는 도포액 공급관(93)과, 노즐(92)이 착탈가능하게 장착된 노즐 유지체(94)와, 해당 노즐 유지체(94)를 선단에 갖는 노즐 스캔 아암(95)을 갖는다. 노즐 스캔 아암(95)은 챔버(84)의 바닥부에 부설된 가이드 레일(96)에 의해 수평 이동가능한 수직 지지 부재(97)의 상단에 장착되어 있어, 수직 지지 부재(97)와 일체적으로 도면중 깊이방향으로 자유롭게 이동한다.
또한, 챔버(84)의 측벽에는, 스핀 척(86)에 의해 상방으로 들어올려진 웨이퍼(W)의 높이에 대응하는 위치에 웨이퍼(W)의 반출입구(98)가 마련된다.
코팅 유닛(81)에서는, 수평면내에 있어서 회전하는 웨이퍼(W)의 이면을 향하여 노즐(92)이 도포액, 예컨대 감광성 수지액을 토출한다. 토출된 도포액은 웨이퍼(W)의 이면에 도달하면, 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 이면에 균일하게 퍼진다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면에 균일하게 감광성 수지가 도포된다(스핀 코트 처리). 이때, 남겨진 감광성 수지액은 컵(85)에 의해 포착되어, 잉여액 배출관(91)에 의해 외부로 배출된다.
또한, 코팅 유닛(81)은 웨이퍼(W)의 이면에 자외선광을 조사하는 UV 램프(도시하지 않음) 등을 구비하고, 웨이퍼(W)의 이면에 도포된 감광성 수지를 감광하여 경화시킨다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 이면에 보호막이 형성된다.
코팅 유닛(81)에서 사용되는 감광성 수지로서는, 예컨대 카르복실기를 갖고, 산가가 30∼220KOHmg/g의 셀룰로오스 유도체를 포함하는 수지가 해당한다.
또한, 코팅 유닛(81)에 있어서 웨이퍼(W)의 이면에 도포되는 도포액은 열경화성 수지액, 예컨대 폴리이미드를 포함하는 수지액이어도 좋고, 이 경우 코팅 유닛(81)은 UV 램프 대신에 웨이퍼(W)의 이면을 가열하는 히터를 갖는다.
코팅 유닛(81)에서 이면에 보호막이 형성된 웨이퍼(W)는 챔버(84)로부터 반출되면 웨이퍼 반전 유닛(83)에 의해 표리가 반전되어, 더욱이 로더 모듈(16)에 의해 반송된다.
도 6은 웨이퍼의 이면으로부터 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 제거하는 클리닝 유닛의 개략 구성을 도시하는 단면도이다.
도 6에 있어서, 클리닝 유닛(82)은 웨이퍼(W)를 수용하는 하우징 형상의 수용실로서의 챔버(99)와, 해당 챔버(99)의 저면부(100)에 배치된 탑재대(101)와, 탑재대(101)와 소정의 간격만큼 이격되어서 탑재대(101)에 대향하도록 배치된 헤드(102)와, 챔버(99)내의 후술하는 세정액 등을 외부로 배출하는 배출관(103)을 구비한다.
탑재대(101)는 원기둥형상의 돌출물이며, 상면에 복수의 세정액 분사부(104)를 갖는다. 탑재대(101)의 상면에는 복수의 리프트 핀(105)이 배치되어 있다. 리프트 핀(105)은 챔버(99)에 반입된 웨이퍼(W)의 이면에 접촉하여 해당 웨이퍼(W)를 지지한다. 또한, 각 리프트 핀(105)은 탑재대(101)의 상면으로부터 돌출가능하기 때문에, 리프트 핀(105)은 웨이퍼(W)를 도면중 상하방향으로 이동할 수 있다. 웨이퍼(W)의 이면의 보호막을 제거할 때에는, 리프트 핀(105)은 웨이퍼(W)가 헤드(102) 및 탑재대(101)의 중간점에 위치하도록 웨이퍼(W)를 이동하고, 웨이퍼(W)의 반출입할 때에는, 리프트 핀(105)은 웨이퍼(W)가 챔버(99)의 측벽에 마련된 웨이퍼(W)의 반출입구(106)에 대응하는 높이에 위치하도록 웨이퍼(W)를 이동한다. 또한, 헤드(102)는 대략 원판형상의 부재로 이루어지고, 하면에 복수의 세정액 분사부(107)를 갖는다.
클리닝 유닛(82)에서는, 리프트 핀(105)에 의해 지지된 웨이퍼(W)의 이면을 향하여 세정액 분사부(104)로부터 세정액이 분사되는 동시에, 해당 웨이퍼(W)의 표면을 향해서도 세정액 분사부(107)로부터 세정액이 분사된다. 세정액으로서는, 예컨대 알칼리 수용액, 과산화수소수나 황산화수가 해당한다. 세정액은 웨이퍼(W)의 표면에 형성된 레지스트 막을 용해하여 제거하는 동시에, 웨이퍼(W)의 이면에 형성된 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 용해하여 제거한다(습식 세정 처리).
전술한 기판 처리 시스템(80)에 따르면, RIE 처리가 실시되기 전의 웨이퍼(W)의 이면에 스핀 코트 처리(도포 처리)에 의해 감광성 수지로 이루어지는 보호막이 형성되고, RIE 처리가 실시된 후의 웨이퍼(W)의 이면으로부터 세정액에 의한 용해에 의해 해당 보호막이 제거되므로, 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 간편하게 또한 확실하게 형성할 수 있는 동시에, 해당 보호막을 간편하게 또한 확실하게 제거할 수 있다. 또한, 프로세스 모듈(13)에 있어서 정전 척(55)은 웨이퍼(W)의 이면에 형성된 감광성 수지로 이루어지는 보호막과 접촉한다. 따라서, 웨이 퍼(W)가 정전 척(55)에 흡착될 때에 웨이퍼(W)의 이면에 상처가 생기는 것을 방지할 수 있고, 또한 웨이퍼(W)와 정전 척의 밀착성이 향상하기 때문에, 웨이퍼(W)의 온도 제어성을 향상할 수 있다.
기판 처리 시스템(80)에서는, 코팅 유닛(81)이 스핀 코트 처리시, 이물질, 예컨대 웨이퍼(W)로부터 비산한 감광성 수지에 기인하는 미세한 입자를 발하는 경우가 있지만, 코팅 유닛(81)은 로더 모듈(16)에 접속되어서 직접 트랜스퍼 모듈(11)에 접속되지 않기 때문에, 코팅 유닛(81)이 발하는 이물질이 트랜스퍼 모듈(11)을 거쳐서 에칭 장치인 프로세스 모듈(13)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 기판 처리 시스템(80)에서는, 클리닝 유닛(82)이 세정액에 의해 보호막을 용해하여 제거할 때, 세정액이 클리닝 유닛(82)으로부터 비산하는 경우가 있지만, 클리닝 유닛(82)은 로더 모듈(16)에 접속되어서 직접 트랜스퍼 모듈(11)에 접속되지 않기 때문에, 세정액 등이 트랜스퍼 모듈(11)을 거쳐서 프로세스 모듈(13)에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
또, 전술한 기판 처리 시스템(80)에 있어서, 웨이퍼(W)의 이면에 형성된 감광성 수지로 이루어지는 보호막을 애싱 처리에 의해 제거하여도 좋다. 이 경우, 해당 보호막의 제거는 프로세스 모듈(14)에 의해 실행된다.
또한, 기판 처리 시스템(80)이 웨이퍼 반전 유닛(83)을 구비하고 있지 않아도 좋고, 이 경우 코팅 유닛은 수평면내에 있어서 회전하는 웨이퍼(W)의 하방으로부터 해당 웨이퍼(W)의 이면을 향하여 감광성 수지액을 내뿜는 노즐을 갖는 것이 바람직하다. 감광성 수지액은 점착성을 갖기 때문에, 웨이퍼(W)의 이면에 부착되 어, 더욱이 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 이면에 균일하게 퍼진다.
더욱이, 웨이퍼(W)의 이면의 보호막을 전술한 스핀 코트 처리에 의해 형성하는 대신에, 웨이퍼(W)의 이면에 수지 시트를 부착하는 것에 의해서 형성하여도 좋다.
또, 전술한 각 실시형태에 있어서의 기판 처리 장치에 있어서 에칭 처리가 실시되는 기판은 반도체 웨이퍼에 한정되지 않고, LCD(Liquid Crystal Display)나 FPD(Flat Panel Display; 평판 디스플레이) 등에 사용하는 각종 기판이나, 포토마스크(photomask), CD 기판, 프린트 기판 등이어도 좋다.
청구항 1에 기재된 기판 처리 시스템에 따르면, 플라즈마 에칭 처리가 실시되기 전의 기판의 이면에 보호막이 형성되고, 플라즈마 에칭 처리가 실시된 후의 기판의 이면으로부터 보호막이 제거되므로, 정전 척은 기판의 이면에 형성된 보호막과 접촉한다. 따라서, 기판이 정전 척에 흡착될 때에 기판의 이면에 상처가 생기는 것을 방지할 수 있다.
청구항 2에 기재된 기판 처리 시스템에 따르면, 보호막 형성 장치는 증착 처리에 의해 보호막을 형성하므로, 해당 보호막을 확실하게 형성할 수 있다.
청구항 3에 기재된 기판 처리 시스템에 따르면, 보호막 형성 장치는 CVD 처리에 의해 보호막을 형성하므로, 보호막 형성 장치는 진공계 처리 장치이다. 여기에서, 에칭 장치도 진공계 처리 장치이기 때문에, 진공계 기판 반송 장치를 거쳐서 보호막 형성 장치 및 에칭 장치를 접속할 수 있다. 그 결과, 보호막의 형성 및 기판의 플라즈마 에칭 처리를 연속해서 원활하게 실행할 수 있다.
청구항 4에 기재된 기판 처리 시스템에 따르면, 보호막 형성 장치는 도포 처리에 의해 보호막을 형성하므로, 보호막을 간편하게 형성할 수 있다. 또한, 보호막 형성 장치는 도포 처리시 이물질을 발하는 경우가 있지만, 보호막 형성 장치는 대기계 기판 반송 장치에 접속되어서 직접 진공계 기판 반송 장치에 접속되지 않기 때문에, 보호막 형성 장치가 발하는 이물질이 진공계 기판 반송 장치를 거쳐서 에칭 장치에 침입하는 것을 방지할 수 있다.
청구항 5에 기재된 기판 처리 시스템에 따르면, 보호막 제거 장치는 애싱 처리에 의해 보호막을 제거하므로, 보호막 제거 장치는 진공계 처리 장치이다. 여기에서, 에칭 장치도 진공계 처리 장치이기 때문에, 진공계 기판 반송 장치를 거쳐서 에칭 장치 및 보호막 제거 장치를 접속할 수 있다. 그 결과, 기판의 플라즈마 에칭 처리 및 보호막의 제거를 연속해서 원활하게 실행할 수 있다.
청구항 6에 기재된 기판 처리 시스템에 따르면, 보호막 제거 장치는 습식 세정 처리에 의해 보호막을 제거하므로, 보호막을 간편하게 제거할 수 있다. 또한, 습식 세정 처리시에, 세정액이 보호막 제거 장치로부터 비산하는 경우가 있지만, 보호막 제거 장치는 대기계 기판 반송 장치에 접속되어서 직접 진공계 기판 반송 장치에 접속되지 않기 때문에, 세정액 등이 진공계 기판 반송 장치를 거쳐서 에칭 장치에 침입하는 것을 방지할 수 있다.

Claims (6)

  1. 기판에 플라즈마 에칭 처리를 실시하는 에칭 장치와, 상기 에칭 장치가 접속된 진공계 기판 반송 장치를 구비하며, 상기 에칭 장치는 상기 기판을 정전 흡착하는 정전 척을 갖고, 상기 정전 척은 기판의 이면과 접촉하는 기판 처리 시스템에 있어서,
    상기 플라즈마 에칭 처리가 실시되기 전의 상기 기판의 이면에 보호막을 형성하는 보호막 형성 장치와,
    상기 플라즈마 에칭 처리가 실시된 후의 상기 기판의 이면으로부터 상기 보호막을 제거하는 보호막 제거 장치를 구비하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막 형성 장치는 증착 처리에 의해 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 증착 처리는 CVD 처리인 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공계 기판 반송 장치에 접속된 대기계 기판 반송 장치를 구비하며,
    상기 보호막 형성 장치는 상기 대기계 기판 반송 장치에 접속되고, 또한 도포 처리에 의해 상기 보호막을 형성하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 보호막 제거 장치는 애싱 처리에 의해 상기 보호막을 제거하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 진공계 기판 반송 장치에 접속된 대기계 기판 반송 장치를 구비하며,
    상기 보호막 제거 장치는 상기 대기계 기판 반송 장치에 접속되고, 또한 습식 세정 처리에 의해 상기 보호막을 제거하는 것을 특징으로 하는
    기판 처리 시스템.
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