KR20150024794A - 기판 처리 방법, 기판 처리 시스템 및 기억 매체 - Google Patents

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Abstract

드라이 에칭 후 또는 애싱 후에 기판 상에 잔존하는 반응 생성물을 기판에의 데미지를 억제하면서 제거하는 것이다. 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 처리액 공급 공정과 제거액 공급 공정을 포함한다. 처리액 공급 공정은, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 기판에 대하여, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액을 공급한다. 제거액 공급 공정은, 휘발 성분이 휘발함으로써 기판 상에서 고화 또는 경화된 처리액에 대하여 처리액을 제거하는 제거액을 공급한다.

Description

기판 처리 방법, 기판 처리 시스템 및 기억 매체{SUBSTRATE PROCESSING METHOD, SUBSTRATE PROCESSING SYSTEM AND STORAGE MEDIUM}
개시된 실시예는 기판 처리 방법, 기판 처리 시스템 및 기억 매체에 관한 것이다.
종래, 반도체 디바이스의 제조 공정에서는, 반도체 웨이퍼 등의 기판에 대하여 드라이 에칭 또는 애싱을 행한 후, 기판 상에 잔존하는 폴리머 등의 반응 생성물을 제거하기 위하여, DHF(회불산) 등의 약액을 이용하여 기판을 세정하는 것이 행해지고 있다(특허 문헌 1 참조).
일본특허공개공보 2010-027786호
그러나 상술한 종래 기술에는, 기판 상에 잔존하는 반응 생성물을 기판에의 데미지를 억제하면서 제거한다고 하는 점에서 한층 더 개선의 여지가 있다.
예를 들면, 상술한 종래 기술에서는, 기판 내부의 금속 배선이 노출되어 있을 경우에, 노출된 금속 배선이 약액에 의해 데미지를 받을 우려가 있다.
실시예의 일태양은, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후에 기판 상에 잔존하는 반응 생성물을 기판에의 데미지를 억제하면서 제거할 수 있는 기판 처리 방법, 기판 처리 시스템 및 기억 매체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
실시예의 일태양에 따른 기판 처리 방법은, 처리액 공급 공정과 제거액 공급 공정을 포함한다. 처리액 공급 공정은, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 기판에 대하여, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액을 공급한다. 제거액 공급 공정은, 휘발 성분이 휘발함으로써 기판 상에서 고화(固化) 또는 경화된 처리액에 대하여 처리액을 제거하는 제거액을 공급한다.
실시예의 일태양에 따르면, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후에 기판 상에 잔존하는 반응 생성물을 기판에의 데미지를 억제하면서 제거할 수 있다.
도 1a는 본 실시예에 따른 기판 처리 방법의 설명도이다.
도 1b는 본 실시예에 따른 기판 처리 방법의 설명도이다.
도 1c는 본 실시예에 따른 기판 처리 방법의 설명도이다.
도 2는 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 도시한 도이다.
도 3은 제 1 처리 장치의 개략 구성을 도시한 도이다.
도 4는 제 2 처리 장치의 개략 구성을 도시한 도이다.
도 5는 드라이 에칭 유닛의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 6은 제 1 액처리 유닛의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 7은 제 2 액처리 유닛의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 8은 본 실시예에 따른 기판 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다.
도 9a는 기판 처리의 설명도이다.
도 9b는 기판 처리의 설명도이다.
도 9c는 기판 처리의 설명도이다.
도 9d는 기판 처리의 설명도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여, 본원이 개시하는 기판 처리 방법, 기판 처리 시스템 및 기억 매체의 실시예를 상세히 설명한다. 또한, 이하에 나타내는 실시예에 의해 이 발명이 한정되는 것은 아니다.
<기판 처리 방법의 내용>
우선, 본 실시예에 따른 기판 처리 방법에 대하여 도 1a ~ 도 1c를 이용하여 설명한다. 도 1a ~ 도 1c는 본 실시예에 따른 기판 처리 방법의 설명도이다.
본 실시예에 따른 기판 처리 방법에서는, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 반도체 웨이퍼 등의 기판(이하, 웨이퍼(W)라고 함)에 대하여, 드라이 에칭 또는 애싱에 의해 발생한 폴리머 등의 반응 생성물의 제거를 행한다.
도 1a에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)는 예를 들면 배선층(101)과 라이너막(103)과 층간 절연막(104)을 가진다. 이들은 배선층(101), 라이너막(103) 및 층간 절연막(104)의 순으로 적층된다. 배선층(101)에는 금속 배선의 일례인 Cu 배선(102)이 형성된다.
또한, 웨이퍼(W)는 비아 홀(106)을 가진다. 비아 홀(106)은 드라이 에칭에 의해 형성된다. 비아 홀(106)은 배선층(101)까지 달하고 있고, Cu 배선(102)의 표면이 비아 홀(106)의 저부로부터 노출된 상태로 되어 있다.
드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 웨이퍼(W)에는, 드라이 에칭 또는 애싱에 의해 발생한 폴리머 등의 반응 생성물(P)이 부착되어 있다.
본 실시예에 따른 기판 처리 방법에서는, 휘발 성분을 포함하고 웨이퍼(W) 상에 막을 형성하기 위한 처리액(이하, '성막용 처리액'이라고 함)을 웨이퍼(W) 상에 공급한다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 웨이퍼(W) 상에 톱코트 막을 형성하기 위한 성막용 처리액(이하, '톱코트 액'이라고 함)을 웨이퍼(W) 상에 공급한다.
여기서 톱코트 막이란, 레지스트막에의 액침액의 침투를 방지하기 위하여 레지스트막의 상면에 도포되는 보호막이다. 또한 액침액은, 예를 들면 리소그래피 공정에서의 액침 노광에 이용되는 액체이다.
웨이퍼(W) 상에 공급된 톱코트 액은, 그 내부에 포함되는 휘발 성분이 휘발함으로써 체적 수축을 일으키면서 고화 또는 경화되어, 톱코트 막이 된다(도 1b 참조). 또한 톱코트 액에는, 고화 또는 경화될 시 체적이 수축하는 성질을 가지는 아크릴 수지가 포함되어 있고, 이러한 아크릴 수지의 경화 수축에 의해서도 톱코트 액의 체적 수축이 일어난다. 또한 여기서 말하는 '고화'란, 고체화되는 것을 의미하고, '경화'란, 분자끼리가 연결되어 고분자화되는 것(예를 들면 가교 또는 중합 등)을 의미한다.
이 후, 도 1b에 도시한 바와 같이, 톱코트 막을 제거하는 제거액을 톱코트 막 상에 공급한다. 구체적으로, 본 실시예에서는, 제거액으로서 알칼리 현상액이 이용된다.
알칼리 현상액이 공급됨으로써, 톱코트 막은 웨이퍼(W)로부터 박리된다. 이 때, 반응 생성물(P)도 톱코트 막과 함께 웨이퍼(W)로부터 박리된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)로부터 반응 생성물(P)을 제거할 수 있다(도 1c 참조).
이와 같이, 본 실시예에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 화학적 작용을 이용하지 않고 반응 생성물(P)을 제거할 수 있기 때문에, 에칭 작용 등에 의한 Cu 배선(102)에의 데미지를 억제할 수 있다.
따라서, 본 실시예에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후에 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 반응 생성물(P)을 웨이퍼(W)에의 데미지를 억제하면서 제거할 수 있다. 또한 톱코트 막은, 웨이퍼(W)에 성막된 후, 패턴 노광을 행하지 않고 웨이퍼(W)로부터 모두 제거된다.
톱코트 액은, 체적 수축을 일으키면서 고화 또는 경화되어 톱코트 막이 된다. 이 때의 톱코트 액의 체적 수축에 의해 발생하는 뒤틀림(인장력)에 의해서도, 웨이퍼(W)에 잔존하는 반응 생성물(P)을 웨이퍼(W)로부터 떼어 놓을 수 있다.
톱코트 액은, 휘발 성분의 휘발 및 아크릴 수지의 경화 수축에 의해 체적 수축이 일어나기 때문에, 휘발 성분만을 포함하는 성막용 처리액에 비해 체적 수축율이 커, 반응 생성물(P)을 강력하게 떼어 놓을 수 있다. 특히 아크릴 수지는, 에폭시 수지 등의 다른 수지와 비교하여 경화 수축이 크기 때문에, 반응 생성물(P)에 인장력을 부여한다는 점에서 톱코트 액은 유효하다.
또한 톱코트 막은, 알칼리 현상액에 의해 박리될 시 팽윤한다. 이 때문에, 본 실시예에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 톱코트 막의 휘발에 의한 체적 수축에 더하여, 톱코트 막의 팽윤에 의한 체적 팽창에 의해서도 반응 생성물(P)을 웨이퍼(W)로부터 강력하게 떼어 놓을 수 있다.
또한 본 실시예에서는, 제거액으로서 알칼리성을 가지는 것을 이용함으로써, 반응 생성물(P)의 제거 효율을 높이는 것으로 하고 있다.
알칼리 현상액을 공급함으로써, 웨이퍼(W)의 표면과 반응 생성물(P)의 표면에는 동일 극성의 제타 전위가 발생한다. 톱코트 액의 체적 변화에 의해 웨이퍼(W)로부터 떼어진 반응 생성물(P)은, 웨이퍼(W)와 동일 극성의 제타 전위로 대전함으로써, 웨이퍼(W)와 서로 반발하게 된다. 이에 의해, 반응 생성물(P)의 웨이퍼(W)에의 재부착이 방지된다.
이와 같이, 톱코트 액의 체적 수축을 이용하여 웨이퍼(W) 등으로부터 반응 생성물(P)을 떼어 놓은 후, 웨이퍼(W)와 반응 생성물(P)에 동일 극성의 제타 전위를 발생시킴으로써, 반응 생성물(P)의 재부착이 방지되기 때문에, 반응 생성물(P)의 제거 효율을 높일 수 있다.
또한 알칼리 현상액으로서는, 예를 들면 암모니아, 테트라 메틸 암모늄 하이드록사이드(TMAH：Tetra Methyl Ammonium Hydroxide), 콜린 수용액 중 적어도 하나를 포함하고 있으면 된다.
또한 본 실시예에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 예를 들면 물리력을 이용한 세정 방법에서는 제거가 곤란했던, 비아 홀(106) 내에 침입한 반응 생성물(P)도 용이하게 제거할 수 있다.
또한 웨이퍼(W) 상에 형성된 톱코트 막은, 최종적으로는 웨이퍼(W)로부터 모두 제거된다. 따라서, 톱코트 막이 제거된 후의 웨이퍼(W)는 톱코트 액이 공급되기 전의 상태, 즉 Cu 배선(102)이 노출된 상태가 된다.
<기판 처리 시스템의 구성>
이어서, 상술한 기판 처리 방법을 실행하는 기판 처리 시스템의 구성에 대하여 도 2를 참조하여 설명한다. 도 2는 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템의 개략 구성을 나타낸 도이다.
도 2에 나타낸 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템(1)은, 제 1 처리 장치(2)와 제 2 처리 장치(3)와 제 1 제어 장치(4A)와 제 2 제어 장치(4B)를 구비한다.
제 1 처리 장치(2)는, 웨이퍼(W)에 대하여 드라이 에칭 또는 톱코트 액의 공급을 행한다. 또한 제 2 처리 장치(3)는, 제 1 처리 장치(2)에서 처리된 웨이퍼(W)에 대하여 알칼리 현상액의 공급을 행한다.
제 1 제어 장치(4A)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(401)와 기억부(402)를 구비한다. 기억부(402)에는, 제 1 처리 장치(2)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(401)는 기억부(402)에 기억된 프로그램을 독출하여 실행함으로써 제 1 처리 장치(2)의 동작을 제어한다.
마찬가지로, 제 2 제어 장치(4B)는 예를 들면 컴퓨터이며, 제어부(403)와 기억부(404)를 구비한다. 기억부(404)에는, 제 2 처리 장치(3)에서 실행되는 각종의 처리를 제어하는 프로그램이 저장된다. 제어부(403)는, 기억부(404)에 기억된 프로그램을 독출하여 실행함으로써 제 2 처리 장치(3)의 동작을 제어한다.
또한 이들 프로그램은, 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체에 기록되어 있던 것으로서, 그 기억 매체로부터 제 1 제어 장치(4A)의 기억부(402) 또는 제 2 제어 장치(4B)의 기억부(404)에 인스톨된 것이어도 된다. 컴퓨터에 의해 판독 가능한 기억 매체로서는 예를 들면 하드 디스크(HD), 플렉시블 디스크(FD), 콤팩트 디스크(CD), 마그넷 옵티컬 디스크(MO), 메모리 카드 등이 있다.
<제 1 처리 장치의 구성>
이어서, 제 1 처리 장치(2)의 구성에 대하여 도 3을 참조하여 설명한다. 도 3은 제 1 처리 장치(2)의 개략 구성을 도시한 도이다. 또한 이하에서는, 위치 관계를 명확하게 하기 위하여, 서로 직교하는 X 축, Y 축 및 Z 축을 규정하고, Z 축 정방향을 수직 상향 방향으로 한다.
도 3에 도시한 바와 같이, 제 1 처리 장치(2)는 반입출 스테이션(5)과 처리 스테이션(6)을 구비한다. 반입출 스테이션(5)과 처리 스테이션(6)은 인접하여 설치된다.
반입출 스테이션(5)은 캐리어 재치부(載置部)(10)와 반송부(11)를 구비한다. 캐리어 재치부(10)에는, 복수 매의 웨이퍼(W)를 수평 상태로 수용하는 복수의 반송 용기(이하, 캐리어(C)라고 함)가 재치된다.
반송부(11)는 캐리어 재치부(10)에 인접하여 설치되고, 내부에 기판 반송 장치(111)를 구비한다. 기판 반송 장치(111)는 웨이퍼(W)를 보지(保持)하는 웨이퍼 보지 기구를 구비한다. 또한 기판 반송 장치(111)는, 수평 방향 및 수직 방향으로의 이동 및 수직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 보지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 처리 스테이션(6)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(6)은 반송부(11)에 인접하여 설치된다. 처리 스테이션(6)은 드라이 에칭 유닛(12)과 로드록실(13)과 제 1 액처리 유닛(14)을 구비한다.
제 1 처리 장치(2)에서는, 반입출 스테이션(5)의 기판 반송 장치(111)가, 캐리어 재치부(10)에 재치된 캐리어(C)로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 처리 스테이션(6)의 드라이 에칭 유닛(12)으로 반입한다.
드라이 에칭 유닛(12)에서는, 기판 반송 장치(111)에 의해 반입된 웨이퍼(W)에 대하여 드라이 에칭 처리가 행해진다. 이에 의해, 비아 홀(106)이 형성되고, 웨이퍼(W) 내부의 Cu 배선(102)(도 1a 참조)이 노출된다.
또한, 드라이 에칭 처리는 감압 상태에서 행해진다. 또한 드라이 에칭 유닛(12)에서는, 드라이 에칭 처리 후에, 불필요한 레지스트를 제거하는 애싱 처리가 행해지는 경우가 있다.
로드록실(13)은 내부의 압력을 대기압 상태와 감압 상태로 전환 가능하게 구성된다. 로드록실(13)의 내부에는 도시하지 않은 기판 반송 장치가 설치된다. 드라이 에칭 유닛(12)에서의 처리를 종료한 웨이퍼(W)는, 로드록실(13)의 도시하지 않은 기판 반송 장치에 의해 드라이 에칭 유닛(12)으로부터 반출되어, 제 1 액처리 유닛(14)으로 반입된다.
구체적으로, 로드록실(13)의 내부는, 드라이 에칭 유닛(12)으로부터 웨이퍼(W)를 반출할 때까지는 감압 상태로 유지되고 있고, 반출이 완료한 후, 질소 또는 아르곤 등의 불활성 가스가 공급되어 대기압 상태로 전환된다. 그리고, 대기압 상태로 전환된 후에, 로드록실(13)의 도시하지 않은 기판 반송 장치가 웨이퍼(W)를 제 1 액처리 유닛(14)으로 반입한다.
이와 같이, 웨이퍼(W)는 드라이 에칭 유닛(12)으로부터 반출되고 나서 제 1 액처리 유닛(14)으로 반입될 때까지의 동안, 외부 공기로부터 차단되기 때문에, 노출된 Cu 배선(102)의 산화가 방지된다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서는, 웨이퍼(W)에 톱코트 액을 공급하는 성막용 처리액 공급 처리가 행해진다. 상술한 바와 같이, 웨이퍼(W)에 공급된 톱코트 액은, 체적 수축을 일으키면서 고화 또는 경화되어 톱코트 막이 된다. 이에 의해, 노출된 Cu 배선(102)이 톱코트 막에 의해 덮인 상태가 된다.
그리고, 성막용 처리액 공급 처리 후의 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(111)에 의해 제 1 액처리 유닛(14)으로부터 반출되어, 캐리어 재치부(10)의 캐리어(C)에 수용된다. 이 후, 캐리어(C)는 제 2 처리 장치(3)로 반송된다.
<제 2 처리 장치의 구성>
이어서, 제 2 처리 장치(3)의 구성에 대하여 도 4를 참조하여 설명한다. 도 4는 제 2 처리 장치(3)의 개략 구성을 도시한 도이다.
도 4에 도시한 바와 같이, 제 2 처리 장치(3)는 반입출 스테이션(7)과 처리 스테이션(8)을 구비한다. 반입출 스테이션(7)과 처리 스테이션(8)은 인접하여 설치된다.
반입출 스테이션(7)은 캐리어 재치부(16)와 반송부(17)를 구비한다. 캐리어 재치부(16)에는 복수의 캐리어(C)가 재치된다.
반송부(17)는 캐리어 재치부(16)에 인접하여 설치되고, 내부에 기판 반송 장치(171)와 전달부(172)를 구비한다. 기판 반송 장치(171)는 웨이퍼(W)를 보지하는 웨이퍼 보지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(171)는 수평 방향 및 수직 방향으로의 이동 및 수직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 보지 기구를 이용하여 캐리어(C)와 전달부(172)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
처리 스테이션(8)은 반송부(17)에 인접하여 설치된다. 처리 스테이션(8)은 반송부(18)와 복수의 제 2 액처리 유닛(19)을 구비한다. 복수의 제 2 액처리 유닛(19)은 반송부(18)의 양측에 나란히 설치된다.
반송부(18)는 내부에 기판 반송 장치(181)를 구비한다. 기판 반송 장치(181)는 웨이퍼(W)를 보지하는 웨이퍼 보지 기구를 구비한다. 또한, 기판 반송 장치(181)는 수평 방향 및 수직 방향으로의 이동 및 수직축을 중심으로 하는 선회가 가능하며, 웨이퍼 보지 기구를 이용하여 전달부(172)와 제 2 액처리 유닛(19)의 사이에서 웨이퍼(W)의 반송을 행한다.
제 2 처리 장치(3)에서는, 반입출 스테이션(7)의 기판 반송 장치(171)가, 제 1 처리 장치(2)에서 처리된 웨이퍼(W)를 캐리어(C)로부터 취출하고, 취출한 웨이퍼(W)를 전달부(172)에 재치한다. 전달부(172)에 재치된 웨이퍼(W)는 처리 스테이션(8)의 기판 반송 장치(181)에 의해 전달부(172)로부터 취출되어, 제 2 액처리 유닛(19)으로 반입된다.
제 2 액처리 유닛(19)에서는, 웨이퍼(W)에 대하여, 알칼리 현상액을 공급하여 톱코트 막을 제거하는 처리 등이 행해진다. 이에 의해, 톱코트 막의 박리에 수반하여 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 반응 생성물(P)이 제거된다.
이 후 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(181)에 의해 제 2 액처리 유닛(19)으로부터 반출되어 전달부(172)에 재치된다. 그리고, 전달부(172)에 재치된 처리 완료된 웨이퍼(W)는 기판 반송 장치(171)에 의해 캐리어 재치부(16)의 캐리어(C)로 되돌려진다.
<드라이 에칭 유닛의 구성>
이어서, 제 1 처리 장치(2)가 구비하는 드라이 에칭 유닛(12)의 구성에 대하여 도 5를 참조하여 설명한다. 도 5는 드라이 에칭 유닛(12)의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 5에 도시한 바와 같이, 드라이 에칭 유닛(12)은 웨이퍼(W)를 수용하는 밀폐 구조의 챔버(201)를 구비하고 있고, 챔버(201) 내에는 웨이퍼(W)를 수평 상태로 재치하는 재치대(202)가 설치된다. 재치대(202)는 웨이퍼(W)를 냉각하거나 가열하여 소정의 온도로 조절하는 온조 기구(203)를 구비한다. 챔버(201)의 측벽에는 로드록실(13)과의 사이에서 웨이퍼(W)를 반입출하기 위한 반입출구(도시하지 않음)가 형성된다.
챔버(201)의 천장부에는 샤워 헤드(204)가 설치된다. 샤워 헤드(204)에는 가스 공급관(205)이 접속된다. 이 가스 공급관(205)에는 밸브(206)를 개재하여 에칭 가스 공급원(207)이 접속되어 있고, 에칭 가스 공급원(207)으로부터 샤워 헤드(204)에 대하여 소정의 에칭 가스가 공급된다. 샤워 헤드(204)는 에칭 가스 공급원(207)으로부터 공급되는 에칭 가스를 챔버(201) 내로 공급한다.
또한, 에칭 가스 공급원(207)으로부터 공급되는 에칭 가스는 예를 들면 CH3F 가스, CH2F2 가스, CF4 가스, O2 가스, Ar 가스원 등이다.
챔버(201)의 저부에는 배기 라인(208)을 개재하여 배기 장치(209)가 접속된다. 챔버(201)의 내부의 압력은 이러한 배기 장치(209)에 의해 감압 상태로 유지된다.
드라이 에칭 유닛(12)은 상기한 바와 같이 구성되어 있고, 배기 장치(209)를 이용하여 챔버(201)의 내부를 감압한 상태에서, 샤워 헤드(204)로부터 챔버(201) 내로 에칭 가스를 공급함으로써 재치대(202)에 재치된 웨이퍼(W)를 드라이 에칭한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)에 비아 홀(106)(도 1a 참조)이 형성되어 Cu 배선(102)이 노출된 상태가 된다.
또한 드라이 에칭 유닛(12)에서는, 예를 들면 레지스트막을 마스크로서 층간 절연막(104)(도 1a 참조)을 드라이 에칭한 후에, 레지스트막을 제거하기 위한 애싱 처리가 행해지는 경우가 있다.
<제 1 액처리 유닛의 구성>
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)의 구성에 대하여 도 6을 참조하여 설명한다. 도 6은 제 1 액처리 유닛(14)의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 6에 도시한 바와 같이, 제 1 액처리 유닛(14)은 챔버(20)와 기판 보지 기구(30)와 액 공급부(40_1, 40_2)와 회수 컵(50)을 구비한다.
챔버(20)는 기판 보지 기구(30)와 액 공급부(40_1, 40_2)와 회수 컵(50)을 수용한다. 챔버(20)의 천장부에는 FFU(Fan Filter Unit)(21)이 설치된다. FFU(21)은 챔버(20) 내에 다운 플로우를 형성한다.
FFU(21)에는 밸브(22)를 개재하여 불활성 가스 공급원(23)이 접속된다. FFU(21)은, 불활성 가스 공급원(23)으로부터 공급되는 N2 가스 등의 불활성 가스를 챔버(20)내에 토출한다. 이와 같이, 다운 플로우 가스로서 불활성 가스를 이용함으로써, 노출된 Cu 배선(102)(도 1a 참조)이 산화되는 것을 방지할 수 있다.
기판 보지 기구(30)는, 웨이퍼(W)를 회전 가능하게 보지하는 회전 보지부(31)와, 회전 보지부(31)의 중공부(中空部)(314)에 삽입 관통되고, 웨이퍼(W)의 하면에 기체를 공급하는 기체 공급부(32)를 구비한다.
회전 보지부(31)는 챔버(20)의 대략 중앙에 설치된다. 이러한 회전 보지부(31)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 측면으로부터 보지하는 보지 부재(311)가 설치된다. 웨이퍼(W)는 이러한 보지 부재(311)에 의해 회전 보지부(31)의 상면으로부터 약간 이간된 상태로 수평 보지된다.
또한 회전 보지부(31)는, 모터 및 모터의 회전을 회전 보지부(31)에 전달하는 벨트 등으로 구성되는 구동 기구(312)를 구비한다. 회전 보지부(31)는 이러한 구동 기구(312)에 의해 수직축을 중심으로 회전한다. 그리고, 회전 보지부(31)가 회전함으로써, 회전 보지부(31)에 보지된 웨이퍼(W)가 회전 보지부(31)와 일체로 회전한다. 또한 회전 보지부(31)는, 축받이(313)를 개재하여 챔버(20) 및 회수 컵(50)에 회전 가능하게 지지된다.
기체 공급부(32)는 회전 보지부(31)의 중앙에 형성된 중공부(314)에 삽입 관통되는 길이가 긴 형상의 부재이다. 기체 공급부(32)의 내부에는 유로(321)가 형성되어 있고, 이러한 유로(321)에는 밸브(33)를 개재하여 N2 공급원(34)이 접속된다. 기체 공급부(32)는 N2 공급원(34)으로부터 공급되는 N2 가스를 밸브(33) 및 유로(321)를 거쳐 웨이퍼(W)의 하면에 공급한다.
밸브(33)를 거쳐 공급되는 N2 가스는, 고온(예를 들면, 90℃ 정도)의 N2 가스이며, 후술하는 휘발 촉진 처리에 이용된다.
기판 보지 기구(30)는, 로드록실(13)의 도시하지 않은 기판 반송 장치로부터 웨이퍼(W)를 수취할 경우에는, 도시하지 않은 승강 기구를 이용하여 기체 공급부(32)를 상승시킨 상태에서, 기체 공급부(32)의 상면에 설치된 도시하지 않은 지지 핀 상에 웨이퍼(W)를 재치시킨다. 이 후, 기판 보지 기구(30)는 기체 공급부(32)를 소정의 위치까지 강하시킨 후, 회전 보지부(31)의 보지 부재(311)로 웨이퍼(W)를 전달한다. 또한, 기판 보지 기구(30)는 처리 완료된 웨이퍼(W)를 기판 반송 장치(111)로 전달할 경우에는, 도시하지 않은 승강 기구를 이용하여 기체 공급부(32)를 상승시키고, 보지 부재(311)에 의해 보지된 웨이퍼(W)를 도시하지 않은 지지 핀 상에 재치시킨다. 그리고, 기판 보지 기구(30)는 도시하지 않은 지지 핀 상에 재치시킨 웨이퍼(W)를 기판 반송 장치(111)로 전달한다.
액 공급부(40_1)는 노즐(41a ~ 41c)과, 노즐(41a ~ 41c)을 수평으로 지지하는 암(42)과, 암(42)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(43)를 구비한다.
액 공급부(40_1)는, 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 약액(여기서는, DHF)을 노즐(41a)로부터 공급하고, 린스액의 일종인 DIW(순수)를 노즐(41b)로부터 공급하고, 건조 용매의 일종인 IPA(이소프로필 알코올)를 노즐(41c)로부터 공급한다.
구체적으로, 노즐(41a)에는 밸브(44a)를 개재하여 DHF 공급원(45a)이 접속되고, 노즐(41b)에는 밸브(44b)를 개재하여 DIW 공급원(45b)이 접속되고, 노즐(41c)에는 밸브(44c)를 개재하여 IPA 공급원(45c)이 각각 접속된다. 또한 노즐(41a)로부터 공급되는 DHF는, Cu 배선(102)을 부식시키지 않을 정도의 농도로 희석된 회불산이다.
또한 액 공급부(40_2)는, 노즐(41d, 41e)과, 노즐(41d, 41e)을 수평으로 지지하는 암(42)과, 암(42)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(43)를 구비한다.
이러한 액 공급부(40_2)는, 웨이퍼(W)에 대하여, 톱코트 액과 친화성이 있는 용제로서 MIBC(4-메틸-2-펜타놀)를 노즐(41d)로부터 공급하고, 톱코트 액을 노즐(41e)로부터 공급한다.
구체적으로, 노즐(41d)에는 밸브(44d)를 개재하여 MIBC 공급원(45d)이 접속되고, 노즐(41e)에는 밸브(44e)를 개재하여 톱코트 액 공급원(45e)이 접속된다.
MIBC는 톱코트 액에도 함유되어 있고, 톱코트 액과 친화성이 있다. 또한 MIBC 이외의 톱코트 액과 친화성이 있는 용제로서, 예를 들면 PGME(프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르), PGMEA(프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르 아세테이트) 등을 이용해도 된다.
또한 여기서는, 처리액마다 전용의 노즐(41a ~ 41e)을 설치하는 것으로 했지만, 복수의 처리액에서 노즐을 공용해도 된다. 단, 노즐을 공용화하면, 예를 들면 처리액끼리를 혼합하고 싶지 않을 경우 등에, 노즐 또는 배관에 잔존하는 처리액을 일단 배출하는 공정이 필요해져, 처리액이 쓸데없이 소비되게 된다. 이에 대하여, 전용의 노즐(41a ~ 41e)을 설치하는 것으로 하면, 상기와 같이 처리액을 배출하는 공정이 필요하지 않게 되기 때문에, 처리액을 쓸데없이 소비하는 일도 없다.
회수 컵(50)은 회전 보지부(31)를 둘러싸도록 배치되고, 회전 보지부(31)의 회전에 의해 웨이퍼(W)로부터 비산하는 처리액을 포집한다. 회수 컵(50)의 저부에는 배액구(51)가 형성되어 있고, 회수 컵(50)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(51)로부터 제 1 액처리 유닛(14)의 외부로 배출된다. 또한 회수 컵(50)의 저부에는, 기체 공급부(32)에 의해 공급되는 N2 가스 또는 FFU(21)으로부터 공급되는 불활성 가스를 제 1 액처리 유닛(14)의 외부로 배출하는 배기구(52)가 형성된다.
<제 2 액처리 유닛의 구성>
이어서, 제 2 처리 장치(3)가 구비하는 제 2 액처리 유닛(19)의 구성에 대하여 도 7을 참조하여 설명한다. 도 7은 제 2 액처리 유닛(19)의 구성의 일례를 도시한 모식도이다.
도 7에 도시한 바와 같이, 제 2 액처리 유닛(19)은 챔버(60) 내에 기판 보지 기구(70)와 액 공급부(80)와 회수 컵(90)을 구비한다.
기판 보지 기구(70)는 회전 보지부(71)와 지지 기둥부(72)와 구동부(73)를 구비한다. 회전 보지부(71)는 챔버(60)의 대략 중앙에 설치된다. 이러한 회전 보지부(71)의 상면에는, 웨이퍼(W)를 측면으로부터 보지하는 보지 부재(711)가 설치된다. 웨이퍼(W)는, 이러한 보지 부재(711)에 의해 회전 보지부(71)의 상면으로부터 약간 이간된 상태로 수평 보지된다. 지지 기둥부(72)는 수직 방향으로 연장되는 부재이며, 기단부가 구동부(73)에 의해 회전 가능하게 지지되고, 선단부에서 회전 보지부(71)를 수평으로 지지한다. 구동부(73)는 지지 기둥부(72)를 수직축을 중심으로 회전시킨다.
이러한 기판 보지 기구(70)는, 구동부(73)를 이용하여 지지 기둥부(72)를 회전시킴으로써 지지 기둥부(72)에 지지된 회전 보지부(71)를 회전시키고, 이에 의해 회전 보지부(71)에 보지된 웨이퍼(W)를 회전시킨다.
액 공급부(80)는 노즐(81a ~ 81c)과, 노즐(81a ~ 81c)을 수평으로 지지하는 암(82)과, 암(82)을 선회 및 승강시키는 선회 승강 기구(83)를 구비한다.
이러한 액 공급부(80)는, 웨이퍼(W)에 대하여 소정의 약액인 DHF를 노즐(81a)로부터 공급하고, 톱코트 막을 제거하는 제거액인 알칼리 현상액을 노즐(81b)로부터 공급하고, 린스액인 DIW를 노즐(81c)로부터 공급한다.
구체적으로, 노즐(81a)에는 밸브(84a)를 개재하여 DHF 공급원(85a)이 접속되고, 노즐(81b)에는 밸브(84b)를 개재하여 알칼리 현상액 공급원(85b)이 접속되고, 노즐(81c)에는 밸브(84c)를 개재하여 DIW 공급원(85c)이 접속된다.
노즐(81b)로부터 공급되는 알칼리 현상액에는, Cu 배선(102)의 부식을 방지하는 방식제가 함유된다. 이에 의해, 후술하는 제거액 공급 처리에서, Cu 배선(102)에의 데미지를 억제하면서 톱코트 막을 제거할 수 있다. 또한, 노즐(81a)로부터 공급되는 DHF는, Cu 배선(102)을 부식시키지 않을 정도의 농도로 희석되어 있다.
회수 컵(90)은, 처리액의 주위에의 비산을 방지하기 위하여, 회전 보지부(71)를 둘러싸도록 배치된다. 회수 컵(90)의 저부에는 배액구(91)가 형성되어 있고, 회수 컵(90)에 의해 포집된 처리액은, 이러한 배액구(91)로부터 제 2 액처리 유닛(19)의 외부로 배출된다.
<기판 처리 시스템의 구체적 동작>
이어서, 기판 처리 시스템(1)의 구체적 동작에 대하여 도 8 및 도 9a ~ 도 9d를 참조하여 설명한다. 도 8은 본 실시예에 따른 기판 처리의 처리 순서를 나타낸 순서도이다. 또한, 도 9a ~ 도 9d는 기판 처리의 설명도이다.
또한 도 9a에는, 도 8에서의 드라이 에칭 처리(단계(S101))의 설명도를, 도 9b에는 도 8에서의 성막용 처리액 공급 처리(단계(S106))의 설명도를, 도 9c에는 도 8에서의 성막용 처리액 공급 처리(단계(S106)) 후의 웨이퍼(W)를, 도 9d에는 도 8에서의 제거액 공급 처리(단계(S108)) 후의 웨이퍼(W)를 도시하고 있다. 도 8에 나타낸 각 처리 순서는, 제 1 제어 장치(4A) 또는 제 2 제어 장치(4B)의 제어에 기초하여 행해진다.
본 실시예에 따른 기판 처리 시스템(1)에서는, 도 8에 나타낸 드라이 에칭 처리(단계(S101))부터 제 1 반출 처리(단계(S107))까지의 처리가 제 1 처리 장치(2)에서 행해지고, 제거액 공급 처리(단계(S108))부터 제 2 반출 처리(단계(S110))까지의 처리가 제 2 처리 장치(3)에서 행해진다.
도 8에 나타낸 바와 같이, 먼저, 드라이 에칭 유닛(12)에서 드라이 에칭 처리가 행해진다(단계(S101)). 이러한 드라이 에칭 처리에서는, 드라이 에칭 유닛(12)이 웨이퍼(W)에 대하여 드라이 에칭 또는 애싱을 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 내부에 형성된 Cu 배선(102)이 노출된다(도 9a 참조).
이어서, 웨이퍼(W)는 제 1 액처리 유닛(14)으로 반입된다. 이러한 반입 처리는, 로드록실(13)을 거쳐 행해지기 때문에, 노출된 Cu 배선(102)의 산화를 방지할 수 있다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서 약액 처리가 행해진다(단계(S102)). 이러한 약액 처리에서는, 액 공급부(40_1)(도 6 참조)의 노즐(41a)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 노즐(41a)로부터 웨이퍼(W)에 대하여 DHF가 공급된다. 웨이퍼(W)에 공급된 DHF는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 주면(主面)에 확산된다.
이에 의해, Cu 배선(102) 또는 반응 생성물(P)의 표면이 DHF에 의해 약간 용해되어, 반응 생성물(P)의 부착력이 약해진다. 따라서, 반응 생성물(P)을 제거하기 쉬운 상태로 할 수 있다.
여기서, 단계(S102)의 약액 처리는, 반응 생성물(P)을 제거하기 쉽게 하는 목적으로 행해지는 것이며, 반응 생성물(P)을 완전히는 제거하지 않을 정도의 저에칭 조건에서 행해진다. 저에칭 조건이란, 예를 들면 반응 생성물(P)을 완전히 제거하는데 필요한 에칭 시간보다 짧은 시간, 또는 반응 생성물(P)을 완전히 제거하는데 필요한 DHF의 농도보다 낮은 DHF의 농도로 에칭을 행하는 조건이다.
이 때문에, 종래와 같이 DHF만으로 반응 생성물(P)을 제거할 경우와 비교하여, Cu 배선(102)의 데미지를 억제하면서, 반응 생성물(P)의 제거를 보다 효과적으로 행할 수 있다. 또한, 본 실시예에서 노즐(41a)로부터 공급되는 DHF는, Cu 배선(102)을 부식시키지 않을 정도의 농도로 희석되어 있기 때문에, Cu 배선(102)의 데미지를 보다 확실히 억제할 수 있다.
약액 처리에서는, 입자 직경이 비교적 작은 반응 생성물(P)이 제거되기 쉽고, 후술하는 톱코트 액 및 알칼리 제거액을 이용한 반응 생성물(P)의 제거에서는, 입자 직경이 비교적 큰 반응 생성물(P)이 제거되기 쉽다. 따라서, 이들 처리를 조합함으로써, 보다 효과적으로 반응 생성물(P)을 제거할 수 있다.
또한, 노즐(41a)로부터 공급되는 약액은 DHF에 한정되지 않고, 예를 들면 불화 암모늄, 염산, 황산, 과산화 수소수, 인산, 초산, 초산, 수산화 암모늄, 유기산 또는 불화 암모늄을 포함하는 수용액 등이어도 된다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서는, 웨이퍼(W)의 표면을 DIW로 세척하는 린스 처리가 행해진다(단계(S103)). 이러한 린스 처리에서는, 노즐(41b)(도 6 참조)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(44b)가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(41b)로부터 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 DIW가 공급되고, 웨이퍼(W) 상에 잔존하는 DHF가 씻겨진다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서는 치환 처리가 행해진다(단계(S104)). 이러한 치환 처리에서는, 노즐(41c)(도 6 참조)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(44c)가 소정 시간 개방됨으로써, 노즐(41c)로부터 회전하는 웨이퍼(W)의 표면에 IPA가 공급되고, 웨이퍼(W) 상의 DIW가 IPA로 치환된다. 이 후, 웨이퍼(W) 상에 IPA가 잔존한 상태에서 웨이퍼(W)의 회전이 정지한다. 치환 처리가 완료되면, 액 공급부(40_1)가 웨이퍼(W)의 외방으로 이동한다. 또한, 단계(S102 ~ S104)의 처리는 반드시 실시되는 것을 요하지 않는다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서는 용제 공급 처리가 행해진다(단계(S105)). 용제 공급 처리는, 성막용 처리액인 톱코트 액을 웨이퍼(W)에 공급하기 전에, 이러한 톱코트 액과 친화성이 있는 MIBC를 웨이퍼(W)에 공급하는 처리이다.
구체적으로, 액 공급부(40_2)의 노즐(41d)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치하고, 이 후, 노즐(41d)로부터 웨이퍼(W)에 MIBC가 공급된다. 웨이퍼(W)에 공급된 MIBC는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 확산된다.
이와 같이, 톱코트 액과 친화성이 있는 MIBC를 사전에 웨이퍼(W)에 확산시켜 둠으로써, 후술하는 성막용 처리액 공급 처리에서, 톱코트 액이 웨이퍼(W)에 확산되기 쉬워지고, 또한 비아 홀(106)(도 9a 참조)에도 침입이 쉬워진다. 따라서, 톱코트 액의 소비량을 억제할 수 있고, 또한 비아 홀(106)에 침입한 반응 생성물(P)을 보다 확실히 제거할 수 있다.
MIBC는 톱코트 액과의 친화성은 있지만, DIW에 대해서는 거의 섞이지 않고 친화성이 낮다. 이에 대하여, 제 1 액처리 유닛(14)에서는, MIBC를 공급하기 전에, DIW에 비해 MIBC와의 친화성이 높은 IPA로 DIW를 치환하는 것으로 하고 있다. 이에 의해, 린스 처리(단계(S103))의 직후에 용제 공급 처리(단계(S105))를 행한 경우와 비교하여, MIBC가 웨이퍼(W)의 표면에 퍼지기 쉬워져, MIBC의 소비량을 억제할 수 있다.
또한 성막용 처리액과 친화성이 있는 용제가, 성막용 처리액뿐 아니라 DIW와의 친화성도 가질 경우에는, 단계(S104)의 치환 처리를 생략해도 된다.
이와 같이, 톱코트 막을 웨이퍼(W)의 상면에 단시간에 효율적으로 확산시키고자 할 경우 등에는, 상술한 용제 공급 처리를 행하는 것이 바람직하다. 또한 성막용 처리액이 IPA와의 친화성을 가질 경우에는, 단계(S105)의 용제 공급 처리를 생략해도 된다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서는 성막용 처리액 공급 처리가 행해진다(단계(S106)). 이러한 성막용 처리액 공급 처리에서는, 액 공급부(40_2)의 노즐(41e)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 도 9b에 도시한 바와 같이, 성막용 처리액인 톱코트 액이, 레지스트막이 형성되어 있지 않은 회로 형성면인 웨이퍼(W)의 표면에 노즐(41e)로부터 공급된다.
웨이퍼(W)에 공급된 톱코트 액은, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 확산된다. 이에 의해, 도 9b에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 톱코트 액의 액막이 형성된다. 이 때, 웨이퍼(W)의 표면은, 단계(S105)에서 웨이퍼(W) 상에 공급된 MIBC에 의해 습윤성이 높아진 상태가 되어 있다. 이에 의해, 톱코트 액이 웨이퍼(W)의 표면에 확산되기 쉬워지고, 또한 비아 홀(106)에도 침입하기 쉬워진다. 따라서, 톱코트 액의 사용량을 감소시킬 수 있고, 또한 처리 시간의 단축화를 도모할 수 있다.
웨이퍼(W)의 회전에 의해 휘발 성분이 휘발함으로써, 톱코트 액이 고화 또는 경화된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 전체에 톱코트 막이 형성된다(도 9c 참조).
또한, 제 1 액처리 유닛(14)에서는 휘발 촉진 처리가 행해진다. 이러한 휘발 촉진 처리는, 웨이퍼(W)의 주면 전체에 막을 형성하는 톱코트 액에 포함되는 휘발 성분의 휘발을 더 촉진시키는 처리이다. 구체적으로, 밸브(33)(도 6 참조)가 소정 시간 개방됨으로써, 고온의 N2 가스가 기체 공급부(32)로부터 회전하는 웨이퍼(W)의 이면에 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W)와 함께 톱코트 액이 가열되어 휘발 성분의 휘발이 촉진된다.
또한 휘발 촉진 처리는, 도시하지 않은 감압 장치에 의해 챔버(20) 내를 감압 상태로 하는 처리여도 되고, FFU(21)으로부터 공급되는 가스에 의해 챔버(20) 내의 습도를 저하시키는 처리여도 된다. 이들 처리에 의해서도 휘발 성분의 휘발을 촉진시킬 수 있다.
또한 여기서는, 제 1 액처리 유닛(14)이 휘발 촉진 처리를 행할 경우의 예에 대하여 나타냈지만, 휘발 촉진 처리는 생략 가능하다. 즉, 톱코트 액이 자연적으로 고화 또는 경화될 때까지 웨이퍼(W)를 제 1 액처리 유닛(14)에서 대기시켜도 된다. 또한, 웨이퍼(W)의 회전을 정지시키거나 톱코트 액이 털어내져 웨이퍼(W)의 표면이 노출되지 않을 정도의 회전수로 웨이퍼(W)를 회전시킴으로써, 톱코트 액의 휘발을 촉진시켜도 된다.
이어서, 제 1 액처리 유닛(14)에서는 제 1 반출 처리가 행해진다(단계(S107)). 이러한 제 1 반출 처리에서는, 기판 반송 장치(111)가 제 1 액처리 유닛(14)으로부터 웨이퍼(W)를 취출하고, 캐리어 재치부(10)까지 반송하여 캐리어 재치부(10)에 재치된 캐리어(C)에 수용한다.
이 때, 웨이퍼(W)의 노출된 Cu 배선(102)은, 톱코트 막으로 덮인 상태로 되어 있다(도 9c 참조). 즉, Cu 배선(102)은 외부 공기로부터 차단된 상태로 되어 있기 때문에, 산화 등의 악영향을 받지 않는다.
캐리어(C)에 수용된 웨이퍼(W)는, 제 1 처리 장치(2)로부터 제 2 처리 장치(3)의 캐리어 재치부(16)로 반송된다. 이 후, 웨이퍼(W)는 제 2 처리 장치(3)의 기판 반송 장치(171)(도 4 참조)에 의해 캐리어(C)로부터 취출되고, 전달부(172), 기판 반송 장치(181)를 경유하여 제 2 액처리 유닛(19)으로 반입된다.
제 2 액처리 유닛(19)에서는, 우선 제거액 공급 처리가 행해진다(단계(S108)). 이러한 제거액 공급 처리에서는, 노즐(81b)(도 7 참조)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 밸브(84b)가 소정 시간 개방됨으로써, 제거액인 알칼리 현상액이 노즐(81b)로부터 회전하는 웨이퍼(W) 상에 공급된다. 이에 의해, 웨이퍼(W) 상에 형성된 톱코트 막이 박리 및 용해되어 웨이퍼(W)로부터 제거된다.
이 때, 웨이퍼(W)에 잔존하는 반응 생성물(P)은 웨이퍼(W)로부터 박리되어 제거된다(도 9d 참조).
또한 이 때, 웨이퍼(W) 및 반응 생성물(P)에 동일 극성의 제타 전위가 발생하기 때문에, 웨이퍼(W) 및 반응 생성물(P)이 반발하여 반응 생성물(P)의 웨이퍼(W) 등에의 재부착이 방지된다.
또한 알칼리 현상액에는, Cu 배선(102)의 부식을 방지하는 방식제가 함유된다. 이 때문에, Cu 배선(102)에 알칼리 현상액이 부착해도 Cu 배선(102)의 부식을 억제할 수 있다. 따라서, 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템(1)에 의하면, Cu 배선(102)에의 데미지를 억제하면서 톱코트 막을 제거할 수 있다.
이어서, 제 2 액처리 유닛(19)에서는 약액 처리가 행해진다(단계(S109)). 이러한 약액 처리에서는, 노즐(81a)(도 7 참조)이 웨이퍼(W)의 중앙 상방에 위치한다. 이 후, 노즐(81a)로부터 웨이퍼(W)에 대하여 DHF가 공급된다. 웨이퍼(W)에 공급된 DHF는, 웨이퍼(W)의 회전에 수반하는 원심력에 의해 웨이퍼(W)의 표면에 확산된다.
이와 같이, 제거액 공급 처리 후, 즉 톱코트 막이 제거된 후에 약액 공급 처리를 행함으로써, 톱코트 막의 박리에 의해 제거되지 않았던 반응 생성물(P)(특히, 입자 직경이 작은 반응 생성물(P))이 존재할 경우에, 이러한 반응 생성물(P)을 제거할 수 있다. 이러한 경우에도, 일반적인 약액 세정과 비교하여, 웨이퍼(W)에의 침식을 억제하면서, 보다 효과적으로 반응 생성물(P)의 제거를 행할 수 있다.
약액 처리를 종료하면, 제 2 액처리 유닛(19)에서는, 노즐(81c)로부터 웨이퍼(W)로 DIW를 공급하여 웨이퍼(W)의 표면을 세척하는 린스 처리가 행해진다. 이에 의해, 용해된 톱코트 막 또는 알칼리 현상액 중에 부유하는 반응 생성물(P)이, DIW와 함께 웨이퍼(W)로부터 제거된다. 또한, 린스 처리를 종료하면, 제 2 액처리 유닛(19)에서는, 웨이퍼(W)의 회전 속도를 소정 시간 증가시킴으로써 웨이퍼(W)의 표면에 잔존하는 DIW를 털어내 웨이퍼(W)를 건조시키는 건조 처리가 행해진다. 이 후, 웨이퍼(W)의 회전이 정지한다.
그리고, 제 2 액처리 유닛(19)에서는 제 2 반출 처리가 행해진다(단계(S110)). 이러한 제 2 반출 처리에서 웨이퍼(W)는, 기판 반송 장치(181)(도 4 참조)에 의해 제 2 액처리 유닛(19)으로부터 취출되고, 전달부(172) 및 기판 반송 장치(171)를 경유하여, 캐리어 재치부(16)에 재치된 캐리어(C)에 수용된다. 이러한 제 2 반출 처리가 완료되면, 1 매의 웨이퍼(W)에 대한 일련의 기판 처리가 완료된다.
상술한 바와 같이, 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템(1)은 액 공급부(40_2)(처리액 공급부의 일례에 상당)와 액 공급부(80)(제거액 공급부의 일례에 상당)를 구비한다. 액 공급부(40_2)는 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 웨이퍼(W)에 대하여, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액인 톱코트 액을 공급한다. 또한 액 공급부(80)는, 휘발 성분이 휘발함으로써 웨이퍼(W) 상에서 고화 또는 경화된 톱코트 액에 대하여 톱코트 액의 모두를 제거하는 제거액인 알칼리 현상액을 공급한다.
따라서 본 실시예에 따른 기판 처리 시스템(1)에 의하면, 드라이 에칭 후 또는 애싱 후에 기판 상에 잔존하는 반응 생성물(P)을 기판에의 데미지를 억제하면서 제거할 수 있다.
상술한 실시예에서는, 성막용 처리액으로서 톱코트 액을 이용하는 경우의 예에 대하여 설명했지만, 성막용 처리액은 톱코트 액에 한정되지 않는다.
예를 들면, 성막용 처리액은 페놀 수지를 포함하는 처리액이어도 된다. 이러한 페놀 수지도 상술한 아크릴 수지와 마찬가지로 경화 수축을 일으키기 때문에, 톱코트 액과 마찬가지로 반응 생성물(P)에 인장력을 부여한다는 점에서 유효하다.
페놀 수지를 포함하는 성막용 처리액으로서는, 예를 들면 레지스트액이 있다. 레지스트액은 웨이퍼(W) 상에 레지스트막을 형성하기 위한 성막용 처리액이다. 구체적으로, 레지스트액에는 노볼락형 페놀 수지가 포함된다.
또한 레지스트액을 성막용 처리액으로서 이용할 경우에는, 레지스트액을 용해시킬 수 있는 시너를 제거액으로서 이용하면 된다. 제거액으로서 시너를 이용할 경우, 제거액 공급 처리 후의 린스 처리를 생략하는 것이 가능하다. 또한, 레지스트액을 성막용 처리액으로서 이용할 경우에는, 웨이퍼(W) 상에 형성된 레지스트막에 대하여 전체면 노광 등의 노광 처리를 행한 후에 제거액을 공급하는 것으로 해도 된다. 이러한 경우, 제거액은 현상액이어도 시너여도 된다.
성막용 처리액에 포함되는 합성 수지는 경화 수축하는 것이면 되고, 상기의 아크릴 수지 또는 페놀 수지에 한정되지 않는다. 예를 들면, 성막용 처리액에 포함되는 합성 수지는 에폭시 수지, 멜라닌 수지, 요소 수지, 불포화 폴리에스테르수지, 알키드 수지, 폴리우레탄, 폴리이미드, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리염화비닐, 폴리스티렌, 폴리 초산비닐, 폴리테트라 플루오르 에틸렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌 수지, 아크릴로니트릴 스티렌 수지, 폴리아미드, 나일론, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성 폴리페닐렌 에테르, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리술폰, 폴리에테르 에테르 케톤, 폴리아미드 이미드 등이어도 된다.
또한, 성막용 처리액으로서 반사 방지막액을 이용해도 된다. 반사 방지막액이란, 웨이퍼(W) 상에 반사 방지막을 형성하기 위한 성막용 처리액이다. 또한 반사 방지막이란, 웨이퍼(W)의 표면 반사를 경감하고, 투과율을 증가시키기 위한 보호막이다. 이러한 반사 방지막액을 성막용 처리액으로서 이용할 경우에는, 반사 방지막액을 용해시킬 수 있는 DIW를 제거액으로서 이용할 수 있다.
또한 성막용 처리액은, 휘발 성분 및 합성 수지에 더하여, 웨이퍼(W) 또는 웨이퍼(W) 상에 구성되는 재료 혹은 웨이퍼(W) 상에 부착하는 이물을 용해하는 소정의 약액을 더 포함하고 있어도 된다. '웨이퍼(W) 상에 구성되는 재료'란, 예를 들면 Cu 배선(102)이며, '웨이퍼(W) 상에 부착하는 이물'이란, 예를 들면 반응 생성물(P)이다. 또한 '소정의 약액'으로서는, 예를 들면 불화 수소, 불화 암모늄, 염산, 황산, 과산화 수소수, 인산, 초산, 질산, 수산화 암모늄, 유기산 또는 불화 암모늄을 포함하는 수용액 등이 있다. 이들 약액에 의해 반응 생성물(P)의 표면이 용해됨으로써, 반응 생성물(P)의 부착력이 약해지기 때문에, 반응 생성물(P)을 제거하기 쉬운 상태로 할 수 있다.
'소정의 약액'은, 약액의 화학적 작용만을 이용하여 세정을 행하는 통상의 약액 세정에서의 약액과 비교하여 에칭량이 적은 조건에서 사용된다. 이 때문에, 일반적인 약액 세정과 비교하여 웨이퍼(W)에의 침식을 억제하면서, 보다 효과적으로 반응 생성물(P)의 제거를 행할 수 있다.
또한 상술한 실시예에서는, 제거액으로서 알칼리 현상액을 이용한 경우의 예에 대하여 설명했지만, 제거액은 알칼리 현상액에 과산화 수소수를 더한 것이어도 된다. 이와 같이, 알칼리 현상액에 과산화 수소수를 더함으로써, 알칼리 현상액에 의한 웨이퍼(W)의 면 거칠기를 억제할 수 있다.
또한, 제거액은 시너, 톨루엔, 초산 에스텔류, 알코올류, 글리콜류(프로필렌 글리콜 모노메틸 에테르) 등의 유기 용제여도 되고, 초산, 의산, 히드록시 초산 등의 산성 현상액이어도 된다.
또한, 제거액은 계면 활성제를 더 포함하고 있어도 된다. 계면 활성제에는 표면 장력을 약하게 하는 기능이 있기 때문에, 반응 생성물(P)의 웨이퍼(W)에의 재부착을 억제할 수 있다.
또한 상술한 실시예에서는, 웨이퍼(W)의 내부에 형성되는 금속 배선이 Cu 배선(102)인 경우의 예에 대하여 설명했지만, 금속 배선은 Cu 배선(102)에 한정되지 않는다. 이러한 경우, 톱코트 막의 제거액에는 금속 배선의 종류에 따른 방식제를 함유시키면 된다.
또한 상술한 실시예에서는, 드라이 에칭의 피대상 재료가 금속 배선인 경우의 예를 나타냈지만, 드라이 에칭의 피대상 재료 또는 구조는 금속 배선에 한정되지 않는다. 또한 본 실시예에 따른 기판 처리 방법은, 레지스트를 애싱으로 제거한 후의 반응 생성물의 제거에도 적용할 수 있다. 예를 들면, 레지스트 패턴을 마스크로 하여 이온 주입하고, 애싱에 의해 레지스트를 제거한 후의 웨이퍼의 세정에도 유효하다.
또한 상술한 실시예에서는, 성막용 처리액 공급 처리 전 및 제거액 공급 처리 후에 약액 처리를 행하는 경우의 예를 나타냈지만, 약액 처리는 성막용 처리액 공급 처리 전 또는 제거액 공급 처리 후의 어느 일방만 행하는 것으로 해도 된다. 또한, 약액 처리는 반드시 실행하는 것을 요하지 않는다.
또한, 약액 처리를 제거액 공급 처리 후에 행할 경우에는, 제 1 액처리 유닛(14)이 구비하는 액 공급부(40_1)를 제 2 액처리 유닛(19)에 설치해도 되고, 약액 세정을 행하기 위한 처리 유닛을 별도 설치해도 된다.
또한, 기판 처리 시스템(1)의 구성은 상술한 실시예에서 예시한 구성에 한정되지 않는다.
예를 들면 상술한 실시예에서는, 드라이 에칭 유닛(12) 및 제 1 액처리 유닛(14)이 제 1 처리 장치(2)에 설치되는 경우의 예를 나타냈지만, 드라이 에칭 유닛(12) 및 제 1 액처리 유닛(14)은, 그 일부 또는 모두가 별도 장치로서 독립하여 설치되어도 된다.
또한, 제 1 처리 장치(2)가 구비하는 드라이 에칭 유닛(12) 및 로드록실(13), 제 1 액처리 유닛(14)을 제 2 처리 장치(3)의 처리 스테이션(8)에 배치해도 된다. 이러한 경우, 제 1 처리 장치(2)는 불필요해진다.
또한 상술한 실시예에서는, 약액 처리(도 8의 단계(S102))를 제 1 액처리 유닛(14)에서 행하는 것으로 했지만, 이러한 약액 처리는, 제 1 액처리 유닛(14)과는 다른 처리 유닛에서 행하는 것으로 해도 된다. 마찬가지로, 약액 처리(도 8의 단계(S109))를 제 2 액처리 유닛(19)에서 행하는 것으로 했지만, 이러한 약액 처리는, 제 2 액처리 유닛(19)과는 다른 처리 유닛에서 행하는 것으로 해도 된다.
또한 상술한 실시예에서는, 성막용 처리액 공급 처리와 제거액 공급 처리를 별도 유닛(제 1 액처리 유닛(14) 및 제 2 액처리 유닛(19))에서 행하는 것으로 했지만, 성막용 처리액 공급 처리와 제거액 공급 처리를 1 개의 유닛(예를 들면, 제 1 액처리 유닛(14))에서 행하는 것으로 해도 된다. 또한, 예를 들면 제 1 액처리 유닛(14)에서, 약액 처리와 성막용 처리액 공급 처리와 제거액 공급 처리를 행하도록 해도 된다.
새로운 효과 또는 변형예는, 당업자에 의해 용이하게 도출할 수 있다. 이 때문에, 본 발명의 보다 광범위한 태양은, 이상과 같이 나타내고 또한 기술한 특정의 상세 및 대표적인 실시예에 한정되지 않는다. 따라서, 첨부한 특허 청구의 범위 및 그 균등물에 의해 정의되는 총괄적인 발명의 개념의 정신 또는 범위로부터 일탈하지 않고, 다양한 변경이 가능하다.
W : 웨이퍼
P : 반응 생성물
1 : 기판 처리 시스템
2 : 제 1 처리 장치
3 : 제 2 처리 장치
4 : 제어 장치
12 : 드라이 에칭 유닛
13 : 로드록실
14 : 제 1 액처리 유닛
19 : 제 2 액처리 유닛
40_1, 40_2, 80 : 액 공급부
101 : 배선층
102 : Cu 배선
103 : 라이너막
104 : 층간 절연막
106 : 비아 홀

Claims (7)

  1. 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 기판에 대하여, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액을 공급하는 처리액 공급 공정과,
    상기 휘발 성분이 휘발함으로써 상기 기판 상에서 고화 또는 경화된 상기 처리액에 대하여 상기 처리액을 제거하는 제거액을 공급하는 제거액 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 기판은, 상기 기판의 내부에 형성된 금속 배선 중 적어도 일부가 노출되어 있고,
    상기 제거액은, 상기 금속 배선의 방식제를 함유하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 처리액 공급 공정 전에, 상기 기판 상에 구성되는 재료 또는 상기 기판 상에 부착하는 이물을 용해하는 소정의 약액을 상기 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 기판에 대하여 공급하는 약액 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  4. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 제거액 공급 공정 후의 기판에 대하여, 상기 기판 상에 구성되는 재료 또는 상기 기판 상에 부착하는 이물을 용해하는 소정의 약액을 공급하는 약액 공급 공정을 포함하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 방법.
  5. 드라이 에칭 후 또는 애싱 후의 기판에 대하여, 휘발 성분을 포함하고 기판 상에 막을 형성하기 위한 처리액을 공급하는 처리액 공급부와,
    상기 휘발 성분이 휘발함으로써 상기 기판 상에서 고화 또는 경화된 상기 처리액에 대하여 상기 처리액을 제거하는 제거액을 공급하는 제거액 공급부를 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  6. 제 5 항에 있어서,
    기판을 에칭 가스에 의해 에칭하는 드라이 에칭 유닛을 구비하는 것을 특징으로 하는 기판 처리 시스템.
  7. 컴퓨터 상에서 동작하고, 기판 처리 시스템을 제어하는 프로그램이 기억된 컴퓨터 판독 가능한 기억 매체로서,
    상기 프로그램은, 실행 시에, 제 1 항 또는 제 2 항에 기재된 기판 처리 방법이 행해지도록, 컴퓨터에 상기 기판 처리 시스템을 제어시키는 것을 특징으로 하는 기억 매체.
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