KR20160075344A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 발명의 과제는 에칭 후에 있어서의 막 두께의 균일성을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것이다.
에칭 유닛(U3)은, 에칭 대상의 웨이퍼(W)를 지지하고, 가열하는 열판(40)과, 에칭용의 에너지선을 출사하는 광원(60)과, 광원(60) 및 열판(40) 사이에 설치되어, 광원(60)으로부터 웨이퍼(W)를 향하는 에너지선을 투과시키는 창부(P1)와, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부(P1)의 부위에 따라 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 조절하는 조절부(P2)를 구비한다.

Description

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법{SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS AND SUBSTRATE PROCESSING METHOD}
본 개시는, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법에 관한 것이다.
반도체 제조 공정에 있어서는, 웨이퍼 상에 막을 형성한 후에, 에칭을 행하여 막 두께를 조정하는 것이 행해지는 경우가 있다. 특허문헌 1에는, 막 두께 조정용의 에칭을 행하기 위한 장치가 개시되어 있다. 이 장치는, 웨이퍼 상의 유기막을 가열하기 위한 열판과, 웨이퍼 상의 유기막에 자외선을 조사하는 자외선 조사부를 구비한다.
일본 특허 출원 공개 제2014-165252호 공보
에칭에 의해 막 두께를 조정하는 공정에 있어서는, 에칭 후에 있어서의 막 두께의 균일성을 높이는 것이 중요하다. 따라서 본 개시는, 에칭 후에 있어서의 막 두께의 균일성을 높일 수 있는 장치 및 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 개시에 관한 기판 처리 장치는, 에칭 대상의 기판을 지지하고, 가열하는 열판과, 에칭용의 에너지선을 출사하는 광원과, 광원 및 열판 사이에 형성되어, 광원으로부터 기판을 향하는 에너지선을 투과시키는 창부와, 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부의 부위에 따라 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절하는 조절부를 구비한다.
창부를 통해 광원으로부터 기판으로 에너지선을 조사하는 구성에 있어서는, 창부의 부위마다의 상태(예를 들어, 온도 분포, 에너지선의 투과량의 분포 등)에 기인하여 에칭량의 편차가 발생하는 경향이 있다. 이로 인해, 조절부에 의해, 창부의 부위마다의 상태에 맞추어 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절함으로써, 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하는 것이 가능하다. 따라서, 에칭 후에 있어서의 막 두께의 균일성을 높일 수 있다.
조절부는, 창부의 외주 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부의 중앙 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키도록 구성되어도 된다. 창부에 축적된 열량의 대부분은, 창부의 주연으로부터 방출되므로, 창부의 외주 부분의 온도가 중심 부분의 온도에 비해 낮아지는 경향이 있다. 창부의 외주 부분의 온도가 낮아진 온도 분포가 발생하면, 창부의 외주 부분에 대향하는 기판의 외주 부분에 있어서 에칭량이 많아지는 경향이 있다. 이와 같은 경우에, 창부의 중앙 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시킴으로써, 기판의 중앙 부분에 있어서의 에칭량을 기준으로 한 기판의 외주 부분에 있어서의 상대적인 에칭량을 저감하고, 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감할 수 있다.
조절부는, 창부의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 창부의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시키도록 구성되어도 된다. 이 경우, 창부의 중앙 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키는 조절을 용이하게 행할 수 있다.
조절부는, 창부의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 구성되어도 된다. 창부의 온도는, 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량에 영향을 미친다. 예를 들어, 창부의 온도가 높아짐에 따라, 창부에 있어서의 에너지선의 투과성은 저하된다. 이로 인해, 창부의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 구성에 의해서도, 창부의 중앙 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시킬 수 있다.
조절부는, 창부의 외주 부분을 가열하는 히터를 가져도 된다. 조절부는, 창부의 중앙 부분을 냉각하는 쿨러를 가져도 된다.
쿨러는, 광원측으로부터 창부의 중앙 부분으로 불활성 가스를 분사하도록 구성되어도 된다. 광원 및 창부 사이에 불활성 가스를 공급하면, 광원으로부터 창부에 이르기까지의 에너지선의 감쇠를 억제하여, 에칭의 고효율화를 도모할 수 있다. 광원측으로부터 창부의 중앙 부분으로 불활성 가스를 분사하는 구성에 의하면, 불활성 가스의 급기부를 유효 활용하여 쿨러를 용이하게 구성할 수 있다.
조절부는, 창부의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 저감시키는 필터를 가져도 된다. 필터에 의해서도, 창부의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시킬 수 있다.
열판의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 열판의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판을 제어하는 제어부를 더 구비해도 된다. 에칭 대상의 온도는 에칭량에 영향을 미친다. 구체적으로는, 에칭 대상의 온도가 높아짐에 따라 에칭량이 많아진다. 이로 인해, 열판의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 함으로써, 기판의 외주 부분에 있어서의 에칭량이 적어진다. 따라서, 창부의 중앙 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키는 것에 더하여, 열판의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 함으로써, 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 보다 확실하게 저감할 수 있다.
본 개시에 관한 기판 처리 방법은, 열판 위에 기판을 배치하는 것, 에칭용의 에너지선을 광원으로부터 출사하는 것, 광원 및 열판 사이에 설치된 창부를 투과시켜, 광원으로부터 기판으로 에너지선을 조사하는 것, 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부의 부위에 따라 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절하는 것을 포함한다.
창부의 외주 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부의 중앙 부분으로부터 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키도록, 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절해도 된다.
창부의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 창부의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시킴으로써, 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절해도 된다.
창부의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 함으로써 창부로부터 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절해도 된다.
열판의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 열판의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판을 제어하는 것을 더 포함해도 된다.
본 개시에 의하면, 에칭 후에 있어서의 막 두께의 균일성을 높일 수 있다.
도 1은 기판 처리 시스템의 사시도.
도 2는 도 1 중의 II-II 선을 따르는 단면도.
도 3은 도 2 중의 III-III 선을 따르는 단면도.
도 4는 도 2 중의 IV-IV 선을 따르는 단면도.
도 5는 에칭 유닛의 개략 구성을 도시하는 모식도.
도 6은 열판의 사시도.
도 7은 광원의 사시도.
도 8은 투명판 및 히터를 파단하여 도시하는 사시도.
도 9는 에칭 순서를 나타내는 흐름도.
도 10은 에칭 유닛의 변형예를 도시하는 모식도.
도 11은 에칭 유닛의 다른 변형예를 도시하는 모식도.
이하, 실시 형태에 대해 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 설명에 있어서, 동일 요소 또는 동일 기능을 갖는 요소에는 동일한 부호를 부여하여, 중복되는 설명을 생략한다.
[기판 처리 시스템]
먼저, 기판 처리 시스템의 일례로서, 본 실시 형태에 따른 성막 처리 시스템(1)의 개요를 설명한다. 성막 처리 시스템(1)은, 반도체 웨이퍼(기판) 상에 막을 형성하는 것이다. 성막 처리 시스템(1)은, 예를 들어, 반도체 웨이퍼 상의 요철 패턴을 평탄화하기 위한 유기막을 형성한다.
도 1 내지 도 4에 도시한 바와 같이, 성막 처리 시스템(1)은, 캐리어 블록(2)과 처리 블록(3)을 구비한다.
캐리어 블록(2)은, 캐리어 스테이션(21)과 반입ㆍ반출부(22)를 갖는다. 캐리어 스테이션(21)은 복수의 캐리어(10)를 지지한다. 캐리어(10)는, 기판의 일례로서, 예를 들어 원형의 복수매의 웨이퍼(W)를 밀봉 상태로 수용한다. 캐리어(10)의 일측면(10a)에는, 웨이퍼(W)를 출입하기 위한 개폐 도어가 설치되어 있다.
반입ㆍ반출부(22)는, 캐리어 스테이션(21) 및 처리 블록(3) 사이에 개재하도록 배치되어 있고, 캐리어 스테이션(21) 상의 복수의 캐리어(10)에 각각 대응하는 복수의 개폐 도어(22a)를 갖는다. 캐리어 스테이션(21) 상의 캐리어(10)는, 측면(10a)이 개폐 도어(22a)에 면하도록 배치된다. 개폐 도어(22a) 및 측면(10a)의 개폐 도어를 동시에 개방함으로써, 캐리어(10) 내와 반입ㆍ반출부(22) 내가 연통한다. 반입ㆍ반출부(22)는 전달 아암(A1)을 내장하고 있다. 전달 아암(A1)은, 캐리어(10)로부터 웨이퍼(W)를 취출하여 처리 블록(3)으로 전달하고, 처리 블록(3)으로부터 웨이퍼(W)를 수취하여 캐리어(10) 내로 복귀시킨다.
처리 블록(3)은, 복수의 처리 모듈(31 내지 34), 선반부(35) 및 반송 아암(A2)을 내장한다. 선반부(35)는, 처리 블록(3) 내의 캐리어 블록(2)측에 배치되어 있다. 선반부(35)는, 웨이퍼(W)를 일시적으로 수용하는 것으로, 전달 아암(A1)과 처리 블록(3) 사이에 있어서의 웨이퍼(W)의 전달에 사용된다.
처리 모듈(31, 32)의 각각은, 상하 방향으로 배열하는 복수의 액 처리 유닛(U1)을 갖는다. 액 처리 유닛(U1)은, 예를 들어 유기막 형성용의 액체를 웨이퍼(W)의 표면에 도포한다. 처리 모듈(31, 32)의 하부에는, 액 처리 유닛(U1)에 공급하기 위한 액체를 수용하는 액 수용실(R1)이 설치되어 있다.
처리 모듈(33, 34)의 각각은, 상하 방향으로 배열하는 복수의 열처리 유닛(U2) 및 복수의 에칭 유닛(U3)을 갖는다. 열처리 유닛(U2)은, 예를 들어 유기막의 형성에 수반하는 열처리를 행한다. 열처리의 구체예로서는, 유기막 형성용의 도포막을 경화시키기 위한 가열 처리 등을 들 수 있다. 에칭 유닛(U3)은, 웨이퍼(W)의 표면 상에 형성된 유기막의 막 두께를 조정하기 위한 에칭을 행한다.
처리 모듈(31 내지 34)은, 평면에서 볼 때 반송 아암(A2)을 둘러싸도록 배치되어 있다. 반송 아암(A2)은, 선반부(35)와 처리 모듈(31 내지 34) 사이 및 처리 모듈(31 내지 34)끼리의 사이에서 웨이퍼(W)를 반송한다.
성막 처리 시스템(1)은, 다음에 나타내는 순서로 유기막의 형성 처리를 행한다. 먼저, 전달 아암(A1)이 캐리어(10) 내의 웨이퍼(W)를 선반부(35)로 반송한다. 다음에, 선반부(35)의 웨이퍼(W)를 반송 아암(A2)이 처리 모듈(31, 32) 중 어느 하나의 액 처리 유닛(U1)으로 반송한다. 액 처리 유닛(U1)은, 웨이퍼(W)의 표면 상에 유기막 형성용의 액체를 도포한다. 다음에, 액체가 도포된 웨이퍼(W)를 반송 아암(A2)이 처리 모듈(33, 34) 중 어느 하나의 열처리 유닛(U2)으로 반송한다. 열처리 유닛(U2)은, 웨이퍼(W)의 표면 상의 도포막을 경화시키는 가열 처리를 행한다. 이에 의해, 웨이퍼(W)의 표면 상에 유기막이 형성된다.
다음에, 표면 상에 유기막이 형성된 웨이퍼(W)를 반송 아암(A2)이 처리 모듈(33, 34) 중 어느 하나의 에칭 유닛(U3)으로 반송한다. 에칭 유닛(U3)은, 유기막의 막 두께를 조정하기 위해, 유기막에 대한 에칭을 행한다. 다음에, 에칭이 실시된 웨이퍼(W)를 반송 아암(A2)이 선반부(35)로 반송하고, 이 웨이퍼(W)를 전달 아암(A1)이 캐리어(10) 내로 복귀시킨다. 이상으로, 유기막의 형성 처리가 완료된다.
[에칭 유닛]
계속해서, 기판 처리 장치의 일례로서, 에칭 유닛(U3)에 대해 상세하게 설명한다. 도 5에 도시한 바와 같이, 에칭 유닛(U3)은, 열판(40)과, 승강 기구(50)와, 복수의 광원(60)과, 케이스(70)와, 제어부(100)를 구비한다.
열판(40)은 에칭 대상의 웨이퍼(W)를 지지하고, 가열하기 위한 판 형상 가열 요소이고, 지지대(44)에 지지되어 있다. 열판(40)은 3개의 영역(41 내지 43)으로 나뉘어져 있다. 영역(41)은, 열판(40)의 중앙부를 이루는 원형의 영역이다. 영역(42)은, 영역(41)을 둘러싸는 원환 형상의 영역이다. 영역(43)은, 영역(42)을 더욱 둘러싸는 원환 형상의 영역이다(도 6 참조). 열판(40)은, 예를 들어 전열선 등의 발열 요소를 영역(41 내지 43)마다 내장하고 있다. 이에 의해, 영역(41 내지 43)마다의 온도 조절이 가능하게 되어 있다. 또한, 열판(40)의 구성은 일례에 지나지 않는다. 예를 들어, 열판(40)은, 영역(41 내지 43)보다도 많은 영역으로 나뉘어져 있어도 되고, 복수의 영역으로 나뉘어져 있지 않아도 된다.
승강 기구(50)는 지지대(44) 내에 설치되어 있고, 복수(예를 들어, 3개)의 승강 핀(51)과 구동부(52)를 갖는다. 복수의 승강 핀(51)은, 열판(40)을 관통하도록 상방으로 돌출되어 있다. 구동부(52)는 복수의 승강 핀(51)을 승강시키고, 그 선단부를 열판(40)의 상부에 출몰시킨다. 이에 의해, 열판(40) 상에 있어서 웨이퍼(W)를 승강시키는 것이 가능하게 되어 있다.
복수의 광원(60)은, 열판(40)의 상방에 배치되어 있고, 에칭용의 에너지선을 출사한다. 에너지선은, 예를 들어 파장 150 내지 400nm의 자외선이다. 복수의 광원(60)은 각각 수평 방향으로 연장된 직관 형상을 나타내고, 수평 방향에 있어서 서로 평행하게 나열되어 있다(도 7 참조). 또한, 광원의 구성은 여기에 예시한 것으로 한정되지 않는다. 예를 들어, 에칭 유닛(U3)은, 평면 형상으로 밀집 배치된 복수의 점 형상 광원을 갖고 있어도 되고, 단일의 광원만을 갖고 있어도 된다.
케이스(70)는, 열판(40), 승강 기구(50) 및 복수의 광원(60)을 수용한다. 케이스(70) 내에는 구획벽(80)이 설치되어 있다. 구획벽(80)은, 케이스(70) 내를 광원 수용실(R2) 및 열판 수용실(R3)로 구획한다. 광원 수용실(R2)은 복수의 광원(60)을 수용한다. 열판 수용실(R3)은 열판(40) 및 승강 기구(50)를 수용한다.
구획벽(80)에는 개구부(80a)가 형성되어 있다. 개구부(80a)는, 광원(60) 및 열판(40) 사이에 위치되어 있고, 광원(60)으로부터의 에너지선을 투과 가능한 투명판(83)에 의해 막혀 있다. 투명판(83)은, 예를 들어 유리판이다.
개구부(80a) 및 투명판(83)은, 창부(P1)를 구성한다. 즉, 에칭 유닛(U3)은 창부(P1)를 더 구비한다. 창부(P1)는, 광원(60) 및 열판(40) 사이에 설치되어, 광원(60)으로부터 웨이퍼(W)를 향하는 에너지선을 투과시킨다. 광원(60)으로부터 출사된 에너지선은, 창부(P1)를 통해 웨이퍼(W)에 조사된다.
케이스(70)에는, 급기관(81) 및 배기관(82)이 접속되어 있다. 급기관(81)은, 광원 수용실(R2) 내에 불활성 가스(질소 가스)를 공급한다. 배기관(82)은 광원 수용실(R2) 내의 가스를 배출한다. 이에 의해, 광원 수용실(R2) 내는 불활성 가스로 채워진다. 불활성 가스 중에 있어서는, 에너지선의 감쇠가 억제된다. 이로 인해, 광원(60)을 창부(P1)로부터 이격시키면서, 에칭에 충분한 광량의 에너지선을 창부(P1)로부터 출사시킬 수 있다. 광원(60)을 창부(P1)로부터 이격시키면, 다른 광원(60)으로부터 출사된 에너지선끼리가 중첩되어, 웨이퍼(W) 상에 있어서의 조도 불균일이 억제된다. 따라서, 조도 불균일을 억제하면서, 충분한 광량의 에너지선을 웨이퍼(W)에 조사할 수 있다.
구획벽(80)에는, 창부(P1)를 둘러싸는 환상의 히터(84)가 매설되어 있다(도 8 참조). 히터(84)는, 예를 들어 전열선 등의 발열 요소이고, 창부(P1)의 외주 부분을 가열한다. 이에 의해, 히터(84)는, 창부(P1)의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 기능한다. 또한, 창부(P1)의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 것은, 창부(P1)의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 외주 부분의 상대적인 온도를 높게 하는 것과 동일하다. 예를 들어, 창부(P1)의 중앙 부분의 온도에 비해, 창부(P1)의 외주 부분의 온도가 낮은 경우에, 외주 부분을 가열하여 그 온도를 중앙 부분의 온도에 가깝게 하는 것도, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 것에 상당한다. 창부(P1)의 중앙 부분의 온도에 비해, 창부(P1)의 외주 부분의 온도가 낮은 경우에, 중앙 부분을 냉각하여 그 온도를 외주 부분의 온도에 가깝게 하는 것도, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 것에 상당한다. 즉, 창부(P1)의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 것은, 창부(P1)의 온도를 균일화하는 것도 포함하고 있다.
창부(P1)의 온도는, 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량에 영향을 미친다. 예를 들어, 창부(P1)의 온도가 높아짐에 따라, 창부(P1)에 있어서의 에너지선의 투과성은 저하된다. 이로 인해, 히터(84)는, 창부(P1)의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시키도록 기능한다. 따라서, 히터(84)는, 창부(P1)의 외주 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키도록 기능한다.
히터(84)에 의한 가열을 행하지 않는 경우, 창부(P1)에 축적된 열량의 대부분은, 창부(P1)의 주연으로부터 구획벽(80)으로 방출되므로, 창부(P1)의 외주 부분의 온도가 중심 부분의 온도에 비해 낮아지는 경향이 있다. 이와 같은 온도 분포가 생기면, 창부(P1)의 외주 부분에 대향하는 웨이퍼(W)의 외주 부분에 있어서, 에칭량이 많아지는 경향이 있다. 따라서, 창부(P1)의 외주 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시킴으로써, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이가 저감된다. 이와 같이, 히터(84)는, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부(P1)의 부위에 따라 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 조절하는 조절부(P2)로서 기능한다. 즉, 에칭 유닛(U3)은 조절부(P2)를 더 구비하고, 조절부(P2)는 히터(84)를 갖는다.
제어부(100)는, 반송 제어부(111)와, 광원 제어부(112)와, 열판 제어부(113)를 갖는다. 반송 제어부(111)는, 에칭 유닛(U3)에 대한 웨이퍼(W)의 반입ㆍ반출을 행하도록, 반송 아암(A2) 및 승강 기구(50)를 제어한다. 광원 제어부(112)는, 에너지선을 출사하도록 복수의 광원(60)을 제어한다. 열판 제어부(113)는, 열판(40)의 온도가 설정 범위 내로 되도록, 열판(40)을 제어한다.
열판 제어부(113)는, 열판(40)의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 열판(40)의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판(40)을 제어해도 된다. 예를 들어, 열판 제어부(113)는 영역(41, 42)의 온도를 기준으로 한 영역(43)의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판(40)을 제어해도 된다.
제어부(100)는, 예를 들어 1개 또는 복수의 제어용 컴퓨터에 의해 구성된다. 이 경우, 제어부(100)의 각 기능은, 제어용 컴퓨터의 프로세서, 메모리 등의 협동에 의해 구성된다. 제어용 컴퓨터를 제어부(100)로서 기능시키기 위한 프로그램은, 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체에 기록되어 있어도 된다. 이 경우, 기록 매체는, 후술하는 기판 열처리 방법을 장치에 실행시키기 위한 프로그램을 기록한다. 컴퓨터 판독 가능한 기록 매체로서는, 예를 들어 하드 디스크, 콤팩트 디스크, 플래시 메모리, 플렉시블 디스크, 메모리 카드 등을 들 수 있다.
[에칭의 실행 순서]
계속해서, 기판 처리 방법의 일례로서, 에칭 유닛(U3)에 의한 에칭 순서에 대해 설명한다.
도 9에 도시한 바와 같이, 에칭 유닛(U3)의 제어부(100)는, 먼저 스텝 S01, S02를 실행한다. 스텝 S01에서는, 반송 제어부(111)가, 웨이퍼(W)를 에칭 유닛(U3)으로 반입하도록 반송 아암(A2)을 제어하고, 웨이퍼(W)를 하강시켜 열판(40) 상에 적재하도록 승강 기구(50)를 제어한다.
스텝 S02에서는, 열판(40)의 온도가 설정 범위 내로 되도록, 열판 제어부(113)가 열판(40)을 제어한다. 이때, 열판 제어부(113)는, 열판(40)의 중앙 부분을 기준으로 한, 열판(40)의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판(40)을 제어해도 된다. 즉, 에칭 순서는, 열판(40)의 중앙 부분을 기준으로 한, 열판(40)의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판(40)을 제어하는 것을 포함하고 있어도 된다. 또한, 웨이퍼(W)를 열판(40) 상에 적재한 직후에 열판 제어부(113)가 행하는 제어만을 스텝 S02로서 나타냈지만, 열판 제어부(113)는, 열판(40)의 온도를 설정 범위 내로 하기 위한 제어를 항시 행하도록 구성되어 있어도 된다.
다음에, 제어부(100)는 스텝 S03 내지 S05를 실행한다. 스텝 S03에서는, 광원 제어부(112)가, 에너지선의 출사를 개시하도록 광원(60)을 제어한다. 스텝 S04에서는, 에너지선의 출사 개시로부터 설정 시간이 경과하였는지 여부를 광원 제어부(112)가 확인한다. 제어부(100)는, 설정 시간의 경과까지 스텝 S04를 반복한다.
스텝 S04의 실행 중에 있어서도, 히터(84)는 창부(P1)의 외주 부분을 가열한다. 이에 의해, 상술한 바와 같이, 창부(P1)의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도가 낮아진다. 창부(P1)의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량이 증가한다. 창부(P1)의 외주 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량이 증가한다. 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부(P1)의 부위에 따라 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량이 조절된다.
즉, 에칭 순서는, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부(P1)의 부위에 따라 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 조절하는 것을 포함한다. 그 일례로서, 에칭 순서는, 창부(P1)의 외주 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키는 것을 포함한다. 또한, 그 일례로서, 에칭 순서는, 창부(P1)의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시키는 것을 포함한다. 또한, 그 일례로서, 에칭 순서는, 창부(P1)의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 것을 포함한다.
스텝 S04에 있어서, 설정 시간이 경과하였다고 판단하면, 제어부(100)는 스텝 S05, S06을 실행한다. 스텝 S05에서는, 광원 제어부(112)가, 에너지선의 출사를 종료하도록 광원(60)을 제어한다. 스텝 S06에서는, 반송 제어부(111)가, 웨이퍼(W)를 상승시키도록 승강 기구(50)를 제어하고, 웨이퍼(W)를 에칭 유닛(U3)으로부터 반출하도록 반송 아암(A2)을 제어한다. 이상으로 에칭 순서가 완료된다.
[본 실시 형태의 효과]
이상에 설명한 바와 같이, 에칭 유닛(U3)은, 에칭 대상의 웨이퍼(W)를 지지하고, 가열하는 열판(40)과, 에칭용의 에너지선을 출사하는 광원(60)과, 광원(60) 및 열판(40)의 사이에 설치되어, 광원(60)으로부터 웨이퍼(W)를 향하는 에너지선을 투과시키는 창부(P1)와, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 창부(P1)의 부위에 따라 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 조절하는 조절부(P2)를 구비한다.
창부(P1)를 통해 광원(60)으로부터 웨이퍼(W)로 에너지선을 조사하는 구성에 있어서는, 창부(P1)의 부위마다의 상태(예를 들어, 온도 분포, 에너지선의 투과량의 분포 등)에 기인하여 에칭량의 변동이 발생하는 경향이 있다. 이로 인해, 조절부(P2)에 의해, 창부(P1)의 부위마다의 상태에 맞추어 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 조절함으로써, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하는 것이 가능하다. 따라서, 에칭 후에 있어서의 막 두께의 균일성을 높일 수 있다.
조절부(P2)는, 창부(P1)의 외주 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키도록 구성되어도 된다. 창부(P1)에 축적된 열량의 대부분은, 창부(P1)의 주연으로부터 방출되므로, 창부(P1)의 외주 부분의 온도가 중심 부분의 온도에 비해 낮아지는 경향이 있다. 창부(P1)의 외주 부분의 온도가 낮아진 온도 분포가 발생하면, 창부(P1)의 외주 부분에 대향하는 웨이퍼(W)의 외주 부분에 있어서 에칭량이 많아지는 경향이 있다. 이와 같은 경우에, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시킴으로써, 웨이퍼(W)의 중앙 부분에 있어서의 에칭량을 기준으로 한 웨이퍼(W)의 외주 부분에 있어서의 상대적인 에칭량을 저감하고, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감할 수 있다.
조절부(P2)는, 창부(P1)의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시키도록 구성되어도 된다. 이 경우, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키는 조절을 용이하게 행할 수 있다. 또한, 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을, 창부(P1)에 있어서의 에너지선의 투과량에 의해 조절하는 것은 필수는 아니다. 예를 들어, 에칭 유닛(U3)이, 평면 형상으로 밀집 배치된 복수의 점 형상 광원을 갖는 구성에 있어서는, 에너지선의 출사량을 점 형상 광원마다 조절함으로써, 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량을 조절하는 것도 가능하다.
조절부(P2)는, 창부(P1)의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 구성되어도 된다. 창부(P1)의 온도는, 창부(P1)로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 출사량에 영향을 미친다. 예를 들어, 창부(P1)의 온도가 높아짐에 따라, 창부(P1)에 있어서의 에너지선의 투과성은 저하된다. 이로 인해, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 구성에 의해서도, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시킬 수 있다.
조절부(P2)는, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하는 요소로서, 창부(P1)의 외주 부분을 가열하는 히터(84)를 가져도 되지만, 이에 한정되지 않는다. 조절부(P2)는, 히터(84) 대신에, 창부(P1)를 둘러싸는 단열재를 가져도 된다. 이와 같은 단열재에 의하면, 창부(P1)의 주연으로부터의 열의 방출이 억제되므로, 창부(P1)의 외주 부분의 온도 저하가 억제된다. 따라서, 창부(P1)를 둘러싸는 단열재에 의해서도, 창부(P1)의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 할 수 있다.
조절부(P2)는, 창부(P1)의 외주 부분을 가열하는 히터(84) 대신에, 창부(P1)의 중앙 부분을 냉각하는 쿨러를 가져도 된다.
도 10에 도시하는 에칭 유닛(U3)은 급기관(81) 및 배기관(82)을 급기관(81A) 및 배기관(82A)으로 치환하고, 이들에 의해 쿨러(85)를 구성한 것이다. 급기관(81A)은, 열판(40)의 상부 중앙으로부터 하방을 향해 광원 수용실(R2) 내에 삽입되고, 창부(P1)의 중앙부를 향해 개방되어 있다. 배기관(82A)은, 급기관(81A)의 근방에 있어서, 광원 수용실(R2)의 상부에 개방되어 있다. 급기관(81A)은, 창부(P1)의 중앙 부분에 불활성 가스를 분사하면서, 광원 수용실(R2) 내에 불활성 가스를 공급한다. 배기관(82A)은, 광원 수용실(R2) 내의 가스를 배출한다. 창부(P1)의 중앙 부분에 불활성 가스가 분사됨으로써, 창부(P1)의 중앙 부분이 냉각된다. 즉, 쿨러(85)는, 광원(60)측으로부터 창부(P1)의 중앙 부분으로 불활성 가스를 분사하도록 구성되어 있다. 광원(60)측으로부터 창부(P1)의 중앙 부분에 불활성 가스를 분사하는 구성에 의하면, 불활성 가스의 급기부를 유효 활용하여 쿨러(85)를 용이하게 구성할 수 있다.
조절부(P2)는, 히터(84), 쿨러(85) 및 단열재의 2개 이상을 가져도 된다.
열판(40)의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 열판(40)의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 열판(40)을 제어하는 제어부(100)를 더 구비해도 된다. 에칭 대상의 온도는, 에칭량에 영향을 미친다. 구체적으로는, 에칭 대상의 온도가 높아짐에 따라 에칭량이 증가한다. 이로 인해, 열판(40)의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 함으로써, 웨이퍼(W)의 외주 부분에 있어서의 에칭량을 저감할 수 있다. 따라서, 창부(P1)의 중앙 부분으로부터 웨이퍼(W)로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가하는 것에 더하여, 열판(40)의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 함으로써, 웨이퍼(W)의 부위마다의 에칭량의 차이를 보다 확실하게 저감할 수 있다.
에칭 유닛(U3)은, 창부(P1)의 온도를 제어 가능해지도록 구성되어 있어도 된다. 예를 들어, 도 11에 도시하는 에칭 유닛(U3)은, 창부(P1)의 외주 근방에 설치된 온도 센서(86)를 더 구비한다. 온도 센서(86)는, 창부(P1)의 외주 근방의 온도를 검출한다. 도 11의 에칭 유닛(U3)의 제어부(100)는, 온도 센서(86)의 온도가 설정 범위로 되도록 조절부(P2)를 제어하도록 구성되어 있다. 일례로서, 제어부(100)는, 반송 제어부(111), 광원 제어부(112) 및 열판 제어부(113)에 더하여, 창 히터 제어부(114)를 더 갖는다. 창 히터 제어부(114)는, 온도 센서(86)의 온도가 설정 범위로 되도록 히터(84)를 제어한다. 이에 의해, 창부(P1)의 과가열이 방지된다.
조절부(P2)는, 창부(P1)의 외주 부분에 있어서의 에너지선의 투과량을 저감시키는 필터(87)를 더 가져도 된다(도 11 참조). 필터(87)의 구성 방법에 특별히 제한은 없다. 필터(87)는, 시트 형상의 부재를 투명판(83)에 중첩함으로써 구성되어 있어도 되고, 투명판(83)의 표면에 조면 가공을 실시함으로써 구성되어 있어도 된다. 필터(87)에 의해서도, 창부(P1)의 중앙 부분에 있어서의 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시킬 수 있다. 필터(87)를 갖는 조절부(P2)는, 반드시 히터(84), 쿨러(85) 또는 단열재를 갖고 있지 않아도 된다.
이상, 실시 형태에 대해 설명하였지만, 본 개시는 반드시 상술한 실시 형태로 한정되는 것은 아니고, 그 요지를 변경하지 않는 범위에서 다양한 변형이 가능하다. 처리의 대상은 반도체 웨이퍼로 한정되지 않고, 예를 들어 유리 기판, 마스크 기판, FPD(Flat Panel Display)여도 된다.
40 : 열판
60 : 광원
84 : 히터
85 : 쿨러
87 : 필터
100 : 제어부
P1 : 창부
P2 : 조절부
U3 : 에칭 유닛(기판 처리 장치)
W : 웨이퍼(기판)

Claims (14)

  1. 에칭 대상의 기판을 지지하여, 가열하는 열판과,
    에칭용의 에너지선을 출사하는 광원과,
    상기 광원 및 상기 열판 사이에 설치되어, 상기 광원으로부터 상기 기판을 향하는 상기 에너지선을 투과시키는 창부와,
    상기 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 상기 창부의 부위에 따라 상기 창부로부터 상기 기판으로의 상기 에너지선의 출사량을 조절하는 조절부를 구비하는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 창부의 외주 부분으로부터 상기 기판으로의 상기 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 상기 창부의 중앙 부분으로부터 상기 기판으로의 상기 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 창부의 외주 부분에 있어서의 상기 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 상기 창부의 중앙 부분에 있어서의 상기 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시키도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항 또는 제3항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 창부의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 상기 창부의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  5. 제4항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 창부의 외주 부분을 가열하는 히터를 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 제4항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 창부의 중앙 부분을 냉각하는 쿨러를 갖는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 쿨러는, 상기 광원측으로부터 상기 창부의 중앙 부분으로 불활성 가스를 분사하도록 구성되어 있는, 기판 처리 장치.
  8. 제3항에 있어서, 상기 조절부는, 상기 창부의 외주 부분에 있어서의 상기 에너지선의 투과량을 저감시키는 필터를 갖는, 기판 처리 장치.
  9. 제2항 또는 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 열판의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 상기 열판의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 상기 열판을 제어하는 제어부를 더 구비하는, 기판 처리 장치.
  10. 열판 위에 기판을 배치하는 것,
    에칭용의 에너지선을 광원으로부터 출사하는 것,
    상기 광원 및 상기 열판 사이에 설치된 창부를 투과시켜, 상기 광원으로부터 상기 기판으로 상기 에너지선을 조사하는 것,
    상기 기판의 부위마다의 에칭량의 차이를 저감하도록, 상기 창부의 부위에 따라 상기 창부로부터 상기 기판으로의 상기 에너지선의 출사량을 조절하는 것을 포함하는, 기판 처리 방법.
  11. 제10항에 있어서, 상기 창부의 외주 부분으로부터 상기 기판으로의 에너지선의 출사량을 기준으로 한, 상기 창부의 중앙 부분으로부터 상기 기판으로의 에너지선의 상대적인 출사량을 증가시키도록, 상기 창부로부터 상기 기판으로의 상기 에너지선의 출사량을 조절하는, 기판 처리 방법.
  12. 제11항에 있어서, 상기 창부의 외주 부분에 있어서의 상기 에너지선의 투과량을 기준으로 한, 상기 창부의 중앙 부분에 있어서의 상기 에너지선의 상대적인 투과량을 증가시킴으로써, 상기 창부로부터 상기 기판으로의 에너지선의 출사량을 조절하는, 기판 처리 방법.
  13. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 창부의 외주 부분의 온도를 기준으로 한, 상기 창부의 중앙 부분의 상대적인 온도를 낮게 함으로써, 상기 창부로부터 상기 기판으로의 상기 에너지선의 출사량을 조절하는, 기판 처리 방법.
  14. 제11항 또는 제12항에 있어서, 상기 열판의 중앙 부분의 온도를 기준으로 한, 상기 열판의 외주 부분의 상대적인 온도를 낮게 하도록 상기 열판을 제어하는 것을 더 포함하는, 기판 처리 방법.
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