KR20230134978A - 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 - Google Patents

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치 Download PDF

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KR20230134978A
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히사시 요다
요이치 아마노
다케시 이토
다카노리 와카바야시
아츠시 야스토모
히사시 마츠이
구니오 미야우치
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

본 개시는 기판에 부착된 물질을 효율적으로 제거하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
금속막을 갖고, 상기 금속막이 염소를 함유하는 에칭 플라즈마에 의해 에칭 처리가 실시된 기판의 후처리를 행하는 기판 처리 방법으로서, a) 상기 후처리를 행하기 위한 후처리 챔버에 상기 기판을 반입하여, 상기 후처리 챔버의 내부에 배치되는 배치대에 배치하는 공정과, b) 상기 후처리 챔버에 수증기를 공급하여 상기 기판에 상기 수증기에 의한 처리를 실시하는 공정과, c) 상기 후처리 챔버에, 상기 후처리 챔버의 외부에 설치되는 후처리 플라즈마원으로부터 후처리 플라즈마를 공급하여, 상기 기판에 상기 후처리 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법.

Description

기판 처리 방법 및 기판 처리 장치{SUBSTRATE PROCESSING METHOD AND SUBSTRATE PROCESSING APPARATUS}
본 개시는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 관한 것이다.
특허문헌 1에는, 처리 가스에 의한 처리가 실시된 기판에 대해 수증기 처리를 행하는 수증기 처리 방법 및 수증기 처리 장치가 개시되어 있다.
[특허문헌 1] 일본 특허 공개 제2021-111773호 공보
본 개시는 기판에 부착된 물질을 효율적으로 제거하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
본 개시의 일 양태에 의하면, 금속막을 갖고, 상기 금속막이 염소를 함유하는 에칭 플라즈마에 의해 에칭 처리가 실시된 기판의 후처리를 행하는 기판 처리 방법으로서, a) 상기 후처리를 행하기 위한 후처리 챔버에 상기 기판을 반입하여, 상기 후처리 챔버의 내부에 배치되는 배치대에 배치하는 공정과, b) 상기 후처리 챔버에 수증기를 공급하여 상기 기판에 상기 수증기에 의한 처리를 실시하는 공정과, c) 상기 후처리 챔버에, 상기 후처리 챔버의 외부에 설치되는 후처리 플라즈마원으로부터 후처리 플라즈마를 공급하여, 상기 기판에 상기 후처리 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 공정을 포함하는 기판 처리 방법이 제공된다.
본 개시는 기판에 부착된 물질을 효율적으로 제거하는 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치를 제공한다.
도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 후처리가 적용되는 박막 트랜지스터의 일례를 도시한 종단면도이다.
도 2는 에칭 처리 후의 전극 근방의 상태를 도시한 모식도이다.
도 3은 후처리 후의 전극 근방의 상태를 도시한 모식도이다.
도 4는 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 일례를 도시한 평면도이다.
도 5는 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 종단면도이다.
도 6은 도 5의 화살표 VI-VI 방향에서 본 도면이며, 상부 챔버 및 하부 챔버의 종단면도이다.
도 7은 도 5의 화살표 VII-VII 방향에서 본 도면이며, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 횡단면도이다.
도 8은 도 5의 화살표 VIII-VIII 방향에서 본 도면이며, 스페이서의 종단면도이다.
도 9는 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 처리 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다.
도 10은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 세정했을 때의 염소 잔류량에 대해 평가를 행한 결과를 도시한 도면이다.
도 11은 기판을 세정했을 때의 기판에 대한 영향에 대해 설명하는 도면이다.
도 12는 기판을 세정했을 때의 기판에 대한 영향에 대해 설명하는 도면이다.
도 13은 기판을 세정했을 때의 기판에 대한 영향에 대해 설명하는 도면이다.
이하, 본 개시를 실시하기 위한 형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다. 또한, 본 명세서 및 도면에서, 실질적으로 동일한 구성에 대해서는, 동일한 부호를 붙임으로써 중복된 설명을 생략한다.
평행, 직각, 직교, 수평, 수직, 상하, 좌우 등의 방향에는, 실시형태의 효과를 손상시키지 않을 정도의 어긋남이 허용된다. 모서리부의 형상은, 직각에 한정되지 않고, 궁상(弓狀)으로 둥그스름해도 좋다. 평행, 직각, 직교, 수평, 수직에는, 대략 평행, 대략 직각, 대략 직교, 대략 수평, 대략 수직이 포함되어도 좋다.
[실시형태]
<후처리가 적용되는 박막 트랜지스터의 일례>
처음으로, 도 1 내지 도 3을 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의해 후처리가 적용되는 박막 트랜지스터의 일례에 대해 설명한다. 여기서, 도 1은 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 후처리가 적용되는 박막 트랜지스터의 일례를 도시한 종단면도이다. 또한, 도 2는 에칭 처리 후의 전극 근방의 상태를 도시한 모식도이고, 도 3은 후처리 후의 전극 근방의 상태를 도시한 모식도이다.
액정 표시 장치(Liquid Crystal Display: LCD) 등의 플랫 패널 디스플레이(Flat Panel Display: FPD)에, 박막 트랜지스터(Thin Film Transistor: TFT)가 사용된다. 플랫 패널 디스플레이에 사용되는 박막 트랜지스터는, 유리 기판 등의 기판(G) 위에 형성된다. 구체적으로는, 기판(G) 위에, 게이트 전극이나 게이트 절연막, 반도체층 등을 패터닝하면서 순차 적층해 감으로써, TFT가 형성된다.
또한, 플랫 패널 디스플레이용 기판의 평면 치수는 세대의 추이와 함께 대규모화되고 있다. 기판 처리 시스템(500)(도 4 참조)에 의해 처리되는 기판(G)의 평면 치수는, 예컨대, 제6 세대의 1500 밀리미터×1800 밀리미터 정도의 치수로부터, 제10.5 세대의 3000 밀리미터×3400 밀리미터 정도의 치수까지를 적어도 포함한다. 또한, 기판(G)의 두께는 0.2 밀리미터 내지 수 밀리미터 정도이다.
도 1에는, 채널 에치형의 보텀 게이트형 구조의 TFT를 도시하고 있다. 도 1에 도시된 TFT는, 유리 기판인 기판(G) 상에 게이트 전극(P1)이 형성된다. 그리고, 게이트 전극(P1)이 형성된 기판(G) 위에 질화실리콘막 등을 포함하는 게이트 절연막(F1)이 형성된다. 또한, 게이트 절연막(F1)이 형성된 기판(G) 위에 표면이 n+ 도핑된 비정질 실리콘이나 산화물 반도체에 의해 형성되는 반도체층(F2)이 적층된다. 반도체층(F2)의 상층측에는 금속막이 성막(成膜)되고, 성막된 금속막이 에칭됨으로써, 소스 전극(P2)(전극의 일례)과 드레인 전극(P3)(전극의 일례)이 형성된다.
소스 전극(P2)과 드레인 전극(P3)이 형성된 후, n+ 도핑된 반도체층(F2)의 표면을 에칭함으로써, TFT에서의 채널부가 형성된다. 계속해서, 표면을 보호하기 위해서, 예컨대, 질화실리콘막을 포함하는 패시베이션막이 형성된다(도시하지 않음). 그리고, 패시베이션막의 표면에 형성된 컨택트홀을 통해 소스 전극(P2)이나 드레인 전극(P3)이 산화인듐주석(Indium Tin Oxide: ITO) 등의 도시하지 않은 투명 전극에 접속된다. 이 투명 전극이 구동 회로나 구동 전극에 접속됨으로써, 플랫 패널 디스플레이가 형성된다.
또한, 도시예의 보텀 게이트형 구조의 TFT 이외에도, 톱 게이트형 구조의 TFT 등도 있다.
도시된 TFT에 있어서, 소스 전극(P2)과 드레인 전극(P3)을 형성하기 위한 금속막으로서는, 예컨대 Al을 포함하는 다층 구조의 금속막(다층 금속막)이 적용된다. 보다 구체적으로는, 하층측으로부터 순서대로, 티탄막, 알루미늄막, 티탄막이 적층된 Ti/Al/Ti 구조의 금속막이나, 하층측으로부터 순서대로, 몰리브덴막, 알루미늄막, 몰리브덴막이 적층된 Mo/Al/Mo 구조의 금속막 등이 적용된다.
도 1에 도시된 바와 같이, 예컨대 Ti/Al/Ti 구조의 금속막의 표면에는 레지스트막(F3)이 패터닝된다. 이 금속막에 대해, 염소 가스(Cl2)나 삼염화붕소(BCl3), 사염화탄소(CCl4)와 같은 염소계의 에칭 가스(할로겐계의 에칭 가스) 중 어느 1종의 가스를 적용하여 건식 에칭 처리를 행한다. 또한, 이 금속막에 대해, 염소 가스(Cl2)나 삼염화붕소(BCl3), 사염화탄소(CCl4)와 같은 염소계의 에칭 가스(할로겐계의 에칭 가스) 중 적어도 2종 이상이 혼합된 혼합 가스를 적용하여 건식 에칭 처리를 행해도 좋다. 이 건식 에칭 처리에 의해, 소스 전극(P2)과 드레인 전극(P3)이 형성된다.
또한, Mo/Al/Mo 구조의 금속막을 적용하는 경우에는, 상기하는 염소계의 에칭 가스를 적용할 수 있는 것에 더하여, 몰리브덴막에 대해서는 육불화황(SF6) 등의 불소계의 에칭 가스를 이용하여 건식 에칭 처리를 행할 수도 있다.
이와 같이, 염소계의 에칭 가스를 적용하여 소스 전극(P2)이나 드레인 전극(P3)을 패터닝하면, 도 2에 도시된 바와 같이, 레지스트막(F3)에 염소(Cl)가 부착될 수 있다. 또한, 에칭된 금속막인 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]에도, 염소나 염소와 알루미늄의 화합물인 염화알루미늄(염소계 화합물)이 부착될 수 있다. 이와 같이 염소가 부착된 상태의 TFT를 그 후의 레지스트막(F3)의 박리를 위해서 대기 반송하면, 레지스트막(F3)이나 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]에 부착되어 있는 염소와 대기 중의 수분이 반응하여 염산이 생성된다. 염산이 생성되면, 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]의 부식(corrosion)을 발생시키는 요인이 될 수 있다.
그래서, 후처리로서, 사불화탄소(CF4)와 산소(O2)의 혼합 가스에 의한 플라즈마를 생성하여 기판(G)을 처리하여, 염소를 제거하는 방법이 적용될 수 있다. 그러나, 금속막의 하지막(下地膜)으로서 질화실리콘막이나 유기막이 적용되어 있는 경우에는, 이 후처리 시에 질화실리콘막이나 유기막이 깎여져 버릴 우려가 있다. 또한, 금속막이 Mo/Al/Mo로 구성되어 있는 경우에는, 이 후처리 시에 몰리브덴막이 깎여져, 몰리브덴막에 언더컷이 발생할 우려도 있다.
그래서, 본 실시형태에서는, 염소계의 에칭 가스를 적용하여 에칭 처리를 행함으로써 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]이 형성된 후의 기판(G)에 대해, 수증기 세정 처리와 플라즈마 세정 처리를 조합한 처리를 행한다. 수증기 세정 처리는, 수증기(H2O 수증기, 비플라즈마 수증기)에 의해 기판(G)을 세정하는 처리이다. 플라즈마 세정 처리는, 외부로부터 후처리 플라즈마를 도입하여, 후처리 플라즈마에 의해 기판(G)을 세정하는 처리이다. 또한, 수증기 세정 처리와 플라즈마 세정 처리를 조합한 처리를 후처리라고 하는 경우가 있다. 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에서는, 수증기 세정 처리 및 플라즈마 세정 처리를 조합함으로써, 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]에 부착되어 있는 염소를 제거한다.
즉, 도 3에 도시된 바와 같이, H2O 수증기는, 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]에 부착되어 있는 염소나 염소계 화합물과 반응하여 염화수소(HCl)를 생성한다. 그리고, 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]으로부터 염화수소가 이탈함으로써 염소나 염소계 화합물을 제거한다. 이 경우, 대기 중에서의 염소와 수분의 반응과는 달리, 희박한 환경하이기 때문에 응축하여 염산이 되지 않고, 신속히 염화수소로서 공간으로 이탈한다.
<본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템>
다음으로, 도 4를 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 일례에 대해 설명한다. 여기서, 도 4는 본 실시형태에 따른 기판 처리 시스템의 일례인 기판 처리 시스템(500)을 도시한 평면도이다.
기판 처리 시스템(500)은, 이른바, 클러스터 툴이다. 기판 처리 시스템(500)은, 멀티 챔버형이며, 진공 분위기하에 있어서 시리얼 처리가 실행 가능한 시스템으로서 구성된다.
기판 처리 시스템(500)은, 로드록 챔버(10)와, 반송 장치(20)와, 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D)와, 후처리 장치(100)(기판 처리 장치의 일례)를 구비한다. 반송 장치(20)는, 기판 처리 시스템(500)의 중앙에 배치된다. 반송 장치(20)는, 반송 챔버를 구비한다. 반송 장치(20)는, 트랜스퍼 모듈이라고도 칭한다.
반송 장치(20)는, 평면에서 보아 육각형의 형상을 갖는다. 반송 장치(20)의 1변에는, 게이트 밸브(12)를 통해 로드록 챔버(10)가 부착된다. 또한, 반송 장치(20)의 다른 4변에는, 각각 제2 게이트(22B)(게이트 밸브)를 통해 4기(基)의 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D)(프로세스 모듈이라고도 함)가 부착된다. 또한, 반송 장치(20)의 나머지 1변에는, 제1 게이트(22A)(게이트 밸브)를 통해 본 실시형태에 따른 후처리 장치(100)(후처리 챔버)가 부착된다.
각 챔버는 모두 같은 정도의 진공 분위기가 되도록 제어된다. 같은 정도의 진공 분위기가 되도록 제어됨으로써, 제1 게이트(22A) 및 제2 게이트(22B)가 개방되어 반송 장치(20)와 각 챔버 사이의 기판(G)의 전달이 행해질 때에, 챔버 사이의 압력 변동이 발생하지 않도록 조정된다.
로드록 챔버(10)에는, 게이트 밸브(11)를 통해, 캐리어(도시하지 않음)에 접속되며 대기 반송 로봇(도시하지 않음)을 구비한 대기 반송 모듈(도시하지 않음)이 접속된다. 캐리어에는, 캐리어 배치부(도시하지 않음) 상에 배치되어 있는 다수의 기판(G)이 수용된다. 로드록 챔버(10)는, 상압 분위기와 진공 분위기 사이에서 내부의 압력 분위기를 전환할 수 있도록 구성된다. 로드록 챔버(10)는, 대기 반송 모듈과의 사이에서 캐리어로부터 대기 반송 로봇에 의해 인출된 기판(G)의 전달을 행한다.
로드록 챔버(10)는, 예컨대 2단으로 적층된다. 로드록 챔버(10)의 각각의 내부에는, 기판(G)을 유지하는 랙(14)이나 기판(G)의 위치 조절을 행하는 포지셔너(13)가 설치된다. 로드록 챔버(10)가 진공 분위기로 제어된 후, 게이트 밸브(12)가 개방되어 마찬가지로 진공 분위기로 제어되어 있는 반송 장치(20)와 연통(連通)된다. 그리고, 로드록 챔버(10)로부터 반송 장치(20)에 대해 X2 방향으로 기판(G)의 전달을 행한다.
반송 장치(20) 내에는 둘레 방향인 X1 방향으로 회전 가능하고, 또한, 각 챔버측으로 슬라이드 가능한 반송 기구(21)가 탑재되어 있다. 반송 기구(21)는, 로드록 챔버(10)로부터 전달된 기판(G)을 원하는 챔버까지 반송한다. 제1 게이트(22A)와 제2 게이트(22B)가 개방됨으로써, 로드록 챔버(10)와 같은 정도의 진공 분위기로 조정되어 있는 각 챔버에의 기판(G)의 전달을 행한다.
도시예에서는, 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D)가 모두 플라즈마 처리 장치이다. 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D)의 각각에서는, 모두 할로겐계의 에칭 가스(예컨대, 염소계의 에칭 가스)를 적용한 건식 에칭 처리가 행해진다. 기판 처리 시스템(500)에서의 기판(G)의 처리의 일련의 흐름으로서는, 먼저, 반송 장치(20)로부터 프로세스 챔버(30A)에 기판(G)이 전달된다. 그리고, 프로세스 챔버(30A)에서, 기판(G)에 건식 에칭 처리가 실시된다. 건식 에칭 처리가 실시된 기판(G)은, 반송 장치(20)에 전달된다[이상, 기판(G)은 X3 방향으로 이동].
반송 장치(20)에 전달된 기판(G)에는, 도 2를 참조하여 이미 설명한 바와 같이, 기판(G)의 표면에 형성되는 소스 전극(P2)과 드레인 전극(P3)에 염소나 염소계 화합물이 부착되어 있다. 반송 장치(20)로부터 후처리 장치(100)에 기판(G)이 전달된다. 그리고, 후처리 장치(100)에서 수증기 세정 처리 및 플라즈마 세정 처리에 의한 후처리가 기판(G)에 대해 행해진다. 후처리에 의해, 소스 전극(P2)[드레인 전극(P3)]으로부터 염소나 염소계 화합물이 제거된다. 염소 등이 제거된 기판(G)은 반송 장치(20)에 전달된다[이상, 기판(G)은 X7 방향으로 이동].
이하, 마찬가지로, 반송 장치(20)와 프로세스 챔버(30B) 사이의 X4 방향의 기판(G)의 전달이 행해지고, 반송 장치(20)와 후처리 장치(100) 사이의 X7 방향의 기판(G)의 전달이 행해진다. 또한, 반송 장치(20)와 프로세스 챔버(30C) 사이의 X5 방향의 기판(G)의 전달이 행해지고, 반송 장치(20)와 후처리 장치(100) 사이의 X7 방향의 기판(G)의 전달이 행해진다. 또한, 반송 장치(20)와 프로세스 챔버(30D) 사이의 X6 방향의 기판(G)의 전달이 행해지고, 반송 장치(20)와 후처리 장치(100) 사이의 X7 방향의 기판(G)의 전달이 행해진다.
기판 처리 시스템(500)은, 염소계의 에칭 가스를 적용한 건식 에칭 처리(플라즈마 에칭 처리)를 행하는 복수의 에칭 챔버와, 수증기 세정 처리 및 플라즈마 세정 처리에 의한 후처리를 행하는 후처리 장치(100)를 구비한다. 그리고, 기판 처리 시스템(500)은, 각 에칭 챔버에서의 기판(G)의 에칭 처리와, 후처리 장치(100)에서의 수증기 세정 처리 및 플라즈마 세정 처리에 의한 후처리를 일련의 시퀀스로 하는 프로세스 레시피에 따라 처리를 행한다. 기판 처리 시스템(500)은, 에칭 처리와 후처리의 일련의 시퀀스를 에칭 챔버마다 행하는 클러스터 툴이다. 기판 처리 시스템(500)에서는, 이하에서 상세히 서술하는 후처리 장치(100)를 상하 2단 배치로 함으로써, 보다 한층 생산성이 높은 클러스터 툴이 형성된다.
또한, 각 프로세스 챔버가 모두 건식 에칭 처리를 행하는 형태 이외의 형태여도 좋다. 예컨대, 각 프로세스 챔버가, CVD(Chemical Vaper Deposition) 처리나 PVD(Physical Vaper Deposition) 처리 등의 성막 처리와, 에칭 처리를 시퀀셜하게 행해도 좋다. 즉, 각 프로세스 챔버가, 성막 처리와 에칭 처리를 시퀀셜하게 행하는 형태의 클러스터 툴이어도 좋다. 또한, 클러스터 툴을 구성하는 반송 장치의 평면 형상은 도시예의 육각형 형상에 한정되는 것은 아니며, 접속되는 프로세스 챔버의 기수(基數)에 따른 다각형 형상의 반송 장치가 적용된다.
<본 실시형태에 따른 기판 처리 장치>
다음으로, 도 5 내지 도 8을 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례에 대해 설명한다. 여기서, 도 5는 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 종단면도이다. 또한, 도 6은 도 5의 화살표 VI-VI 방향에서 본 도면이며, 상부 챔버 및 하부 챔버의 종단면도이고, 도 7은 도 5의 화살표 VII-VII 방향에서 본 도면이며, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례의 횡단면도이다. 또한, 도 8은 도 5의 화살표 VIII-VIII 방향에서 본 도면이며, 스페이서의 종단면도이다.
후처리 장치(100)는, 염소계의 에칭 가스(처리 가스의 일례)에 의한 처리가 실시된 기판(G)을 수증기 및 리모트 플라즈마에 의해 처리하는 장치이다. 후처리 장치(100)는, 상하로 분리된 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)를 구비한다.
상부 챔버(110)는, 케이스(111)와, 상부 덮개(112)를 구비한다. 상부 챔버(110)는, 기판(G)에 대해 후처리가 행해지는 처리 공간(S1)을 갖는다. 케이스(111) 및 상부 덮개(112)의 각각은 모두, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성된다. 케이스(111)는, 평면에서 보아 직사각형의 바닥판(111b)과, 4개의 측벽(111a)을 갖는다. 상부 덮개(112)는, 케이스(111)와 동치수이며 평면에서 보아 직사각형을 나타낸다. 상부 덮개(112)의 하면의 외주에는, 프레임형의 결합 오목부(112a)가 형성된다.
프레임형의 결합 오목부(112a)에 대해, 4개의 측벽(111a)의 결합 단부(111c)가 결합된다. 결합 오목부(112a)는, 4개의 측벽(111a)의 결합 단부(111c)에, 고정 수단(도시하지 않음)에 의해 고정된다. 또한, 상부 덮개(112)의 1변이 케이스(111)의 측벽(111a)의 1변에 회동부(도시하지 않음)를 통해 회동 가능하게 부착되어 있어도 좋다.
예컨대, 상부 챔버(110)를 메인터넌스 등 할 때에는, 케이스(111)로부터 상부 덮개(112)를 분리함으로써, 상부 챔버(110)의 내부를 메인터넌스할 수 있다. 그리고, 상부 챔버(110)의 메인터넌스가 행해진 후, 케이스(111)에 대해 상부 덮개(112)를 부착함으로써, 처리 공간(S1)이 형성되어, 상부 챔버(110)를 기판(G)의 처리가 가능한 상태로 복원할 수 있다.
한편, 하부 챔버(130)는, 케이스(131)와, 하부 덮개(132)를 구비한다. 하부 챔버(130)는, 기판(G)에 대해 후처리가 행해지는 처리 공간(S2)을 갖는다. 케이스(131) 및 하부 덮개(132)의 각각은 모두, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성된다. 케이스(131)는, 평면에서 보아 직사각형의 상부판(131b)과, 4개의 측벽(131a)을 갖는다. 하부 덮개(132)는, 케이스(131)와 동치수이며 평면에서 보아 직사각형을 나타낸다. 하부 덮개(132)의 상면의 외주에는 프레임형의 결합 오목부(132a)가 형성된다.
프레임형의 결합 오목부(132a)에 대해, 4개의 측벽(131a)의 결합 단부(131c)가 결합된다. 결합 오목부(132a)는, 4개의 측벽(131a)의 결합 단부(131c)에, 고정 수단(도시하지 않음)에 의해 고정된다. 또한, 하부 덮개(132)의 1변이 케이스(131)의 측벽(131a)의 1변에 회동부(도시하지 않음)를 통해 회동 가능하게 부착되어 있어도 좋다.
예컨대, 하부 챔버(130)를 메인터넌스 등 할 때에는, 케이스(131)로부터 하부 덮개(132)를 분리함으로써, 하부 챔버(130)의 내부를 메인터넌스할 수 있다. 그리고, 하부 챔버(130)의 메인터넌스가 행해진 후, 케이스(131)에 대해 하부 덮개(132)를 부착함으로써, 처리 공간(S2)이 형성되어, 하부 챔버(130)를 기판(G)의 처리가 가능한 상태로 복원할 수 있다.
하부 챔버(130)의 상부판(131b)의 상면에는, 복수(도 5에서는 2개)의 단열 부재(150)가 배치된다. 또한, 복수의 단열 부재(150) 위에는, 상부 챔버(110)가 배치된다. 단열 부재(150)는 단열성을 갖는다. 단열 부재(150)는, 예컨대, 폴리테트라플루오로에틸렌이나 알루미나(Al2O3) 등의 세라믹스, 열전도율이 낮은 스테인리스 등에 의해 형성된다. 하부 챔버(130)와 상부 챔버(110)가 단열 부재(150)를 통해 상하로 적층되어 있음으로써, 이하에서 설명하는 바와 같이, 온도 조절 제어된 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 중 어느 한쪽의 열이 다른쪽의 챔버에 전열되는 것을 억제할 수 있다.
알루미늄 혹은 알루미늄 합금제의 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)는 모두, 충분한 열용량을 갖고 있다. 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각은 모두, 충분한 열용량을 갖고 있기 때문에, 기판 처리 시스템(500)이 수용되는 클린 룸 등의 환경하에서는, 특별한 단열 조치를 강구하지 않아도, 예컨대 상시 120℃ 정도 이하의 온도를 유지할 수 있다. 그리고, 후처리 장치(100)를 메인터넌스 등 할 때에는, 상부 챔버(110)나 하부 챔버(130)를 60℃ 미만의 온도로 제어함으로써, 작업원이 상부 챔버(110)나 하부 챔버(130)에 접촉하여 메인터넌스 등의 작업을 할 수 있다.
상부 챔버(110)는, 반송 장치(20)측의 측벽에 제1 개구(116)를 갖는다. 제1 개구(116)를 갖는 측벽의 단부면이 제1 단부면(115)이 된다. 한편, 하부 챔버(130)는, 반송 장치(20)측의 측벽에 제2 개구(136)를 갖는다. 제2 개구(136)를 갖는 측벽의 단부면이 제2 단부면(135)이 된다.
반송 장치(20)가 갖는 제1 게이트(22A)에 있어서, 제1 개구(116)에 대응하는 위치에는 제5 개구(23)가 개설된다. 그리고, 제1 게이트(22A)에 있어서, 제5 개구(23)를 개폐하는 제1 개폐 도어(25)가 예컨대 수평 방향 혹은 수직 방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다. 또한, 반송 장치(20)가 갖는 제1 게이트(22A)에 있어서, 제2 개구(136)에 대응하는 위치에는 제6 개구(24)가 개설된다. 그리고, 제1 게이트(22A)에 있어서, 제6 개구(24)를 개폐하는 제2 개폐 도어(26)가 예컨대 수평 방향 혹은 수직 방향으로 슬라이드 가능하게 설치된다.
또한, 제5 개구(23)와 제6 개구(24)가 공통의 하나의 개구[도시예의 제5 개구(23)와 제6 개구(24)가 연속된 개구]여도 좋다. 즉, 본 명세서에서는, 제5 개구(23)와 제6 개구(24)가 도시예와 같이 개별의 개구인 형태 외에, 공통의 개구인 형태를 포함하고 있다.
기판 처리 시스템(500)은, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각과 제1 게이트(22A) 사이에 개재하는 스페이서(160)를 구비한다. 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각은, 스페이서(160)를 통해 제1 게이트(22A)와 상호 연결된다.
스페이서(160)는, 판형 부재(161)이다. 스페이서(160)는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성된다. 판형 부재(161)에는, 상부 챔버(110)의 제1 개구(116)에 연통되는 제3 개구(164)가 개설된다. 또한, 판형 부재(161)에는, 하부 챔버(130)의 제2 개구(136)에 연통되는 제4 개구(165)가 개설된다. 그리고, 제3 개구(164) 및 제4 개구(165)는, 각각 제1 게이트(22A)가 구비하는 제5 개구(23) 및 제6 개구(24)에 연통되어 있다.
따라서, 제1 개폐 도어(25)가 개방되면, 제1 개구(116)와 제3 개구(164)와 제5 개구(23)가 연통된다. 제1 개구(116)와 제3 개구(164)와 제5 개구(23)가 연통되면, 반송 장치(20)와 상부 챔버(110) 사이에 있어서 기판(G)의 전달이 가능해진다. 한편, 제2 개폐 도어(26)가 개방되면, 제2 개구(136)와 제4 개구(165)와 제6 개구(24)가 연통된다. 제2 개구(136)와 제4 개구(165)와 제6 개구(24)가 연통되면, 반송 장치(20)와 하부 챔버(130) 사이에 있어서 기판(G)의 전달이 가능해진다.
상부 챔버(110)는, 바닥면에, 기판(G)을 배치하는 제1 배치대(120)를 구비한다. 제1 배치대(120)는, 케이스(111)의 내측의 평면 치수를 갖는 판형 부재이다. 제1 배치대(120)는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성된다.
또한, 제1 배치대(120)는, 복수의 장척(長尺)의 블록형 부재에 의해 형성되어도 좋고, 예컨대, 복수의 블록형 부재가 간극을 두고 배치됨으로써 형성할 수 있다. 그리고, 이 간극에 대해, 기판이 배치된 반송 부재의 기판 지지부를 구성하는 축 부재(모두 도시하지 않음)가 수용되도록 되어 있어도 좋다.
마찬가지로, 하부 챔버(130)는, 바닥면에, 기판(G)을 배치하는 제2 배치대(140)를 구비한다. 제2 배치대(140)는, 케이스(131)의 내측의 평면 치수를 갖는 판형 부재이다. 제2 배치대(140)는, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성된다.
또한, 제2 배치대(140)도 제1 배치대(120)와 마찬가지로, 간극을 두고 배치된 복수의 장척의 블록형 부재에 의해 형성되어도 좋다.
제1 배치대(120)의 상면에는, 복수의 돌기(124)가 간격을 두고 배치된다. 돌기(124) 위에 기판(G)이 배치된다. 마찬가지로, 제2 배치대(140)의 상면에는, 복수의 돌기(144)가 간격을 두고 배치된다. 돌기(144) 위에 기판(G)이 배치된다.
상부 챔버(110)는, 처리 공간(S1) 내의 압력을 계측하는 압력계(118)를 구비한다. 하부 챔버(130)는, 처리 공간(S2) 내의 압력을 계측하는 압력계(138)를 구비한다. 압력계(118) 및 압력계(138)의 각각에 의한 모니터 정보는, 제어부(400)에 송신된다.
상부 챔버(110)에는, 수증기 공급부(210)를 구성하는 수증기의 수증기원(211)으로 통하는 공급 배관(215)이 접속된다. 수증기원(211)으로 통하는 공급 배관(215)에는 공급 밸브(212)가 개재되어 있다. 공급 배관(215)을 통해 수증기원(211)으로부터 상부 챔버(110)까지의 경로를 수증기 공급로(PV1)라고 한다. 또한, 상부 챔버(110)에는, 배기부(220)를 구성하는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프(221)로 통하는 배기 배관(225)이 접속된다. 진공 펌프(221)로 통하는 배기 배관(225)에는 배기 밸브(222)가 개재되어 있다. 배기 배관(225)을 통해 상부 챔버(110)로부터 진공 펌프(221)까지의 경로를 배기로(PE1)라고 한다.
또한, 상부 챔버(110)에는, 질소 가스(N2) 등의 불활성 가스를 공급하는, 불활성 가스 공급부(230)를 구성하는 공급원(231)으로 통하는 공급 배관(235)이 접속된다. 공급원(231)으로 통하는 공급 배관(235)에는 공급 밸브(232)가 개재되어 있다. 공급 배관(235)을 통해 공급원(231)으로부터 상부 챔버(110)까지의 경로를 가스 공급로(PG1)라고 한다. 또한, 상부 챔버(110)에는, 후처리 플라즈마를 공급하는, 후처리 플라즈마 공급부(610)를 구성하는 후처리 플라즈마원(611)으로 통하는 플라즈마 공급 배관(615)이 접속된다. 후처리 플라즈마원(611)으로 통하는 플라즈마 공급 배관(615)에는 공급 밸브(612)가 개재되어 있다. 플라즈마 공급 배관(615)을 통해 후처리 플라즈마원(611)으로부터 상부 챔버(110)까지의 경로를 후처리 플라즈마 공급로(PP1)라고 한다.
한편, 하부 챔버(130)에는, 수증기 공급부(240)를 구성하는 수증기의 수증기원(241)으로 통하는 공급 배관(245)이 접속된다. 수증기원(241)으로 통하는 공급 배관(245)에는 공급 밸브(242)가 개재되어 있다. 공급 배관(245)을 통해 수증기원(241)으로부터 하부 챔버(130)까지의 경로를 수증기 공급로(PV2)라고 한다. 또한, 하부 챔버(130)에는, 배기부(250)를 구성하는 터보 분자 펌프 등의 진공 펌프(251)로 통하는 배기 배관(255)이 접속된다. 진공 펌프(251)로 통하는 배기 배관(255)에는 배기 밸브(252)가 개재되어 있다. 배기 배관(255)을 통해 하부 챔버(130)로부터 진공 펌프(251)까지의 경로를 배기로(PE2)라고 한다.
또한, 하부 챔버(130)에는, 질소 가스(N2) 등의 불활성 가스를 공급하는, 불활성 가스 공급부(260)를 구성하는 공급원(261)으로 통하는 공급 배관(265)이 접속된다. 공급원(261)으로 통하는 공급 배관(265)에는 공급 밸브(262)가 개재되어 있다. 공급 배관(265)을 통해 공급원(261)으로부터 하부 챔버(130)까지의 경로를 가스 공급로(PG2)라고 한다. 또한, 하부 챔버(130)에는, 후처리 플라즈마를 공급하는, 후처리 플라즈마 공급부(620)를 구성하는 후처리 플라즈마원(621)으로 통하는 플라즈마 공급 배관(625)이 접속된다. 후처리 플라즈마원(621)으로 통하는 플라즈마 공급 배관(625)에는 공급 밸브(622)가 개재되어 있다. 플라즈마 공급 배관(625)을 통해 후처리 플라즈마원(621)으로부터 하부 챔버(130)까지의 경로를 후처리 플라즈마 공급로(PP2)라고 한다.
후처리 플라즈마원(611)은, 상부 챔버(110)의 외부에 설치된다. 또한, 후처리 플라즈마원(621)은, 하부 챔버(130)의 외부에 설치된다. 후처리 플라즈마원(611) 및 후처리 플라즈마원(621)의 각각은, 예컨대, 산소 가스로부터 후처리 플라즈마를 생성한다.
진공 펌프(221)를 작동시킴으로써, 처리 공간(S1)이 진공 분위기로 조정된다. 또한, 진공 펌프(251)를 작동시킴으로써, 처리 공간(S2)이 진공 분위기로 조정된다. 처리 공간(S1) 및 처리 공간(S2)의 각각이 진공 분위기로 조정됨으로써, 마찬가지로 진공 분위기로 조정되어 있는 반송 장치(20)와의 사이의 압력차가 가급적 적어지도록 차압 제어가 행해진다.
또한, 상부 챔버(110)에서는, 배기부(220)를 작동시킴으로써, 처리 공간(S1)을 진공 분위기로 조정하고, 수증기 공급부(210)를 작동시켜 처리 공간(S1) 내에 수증기를 공급한다. 처리 공간(S1) 내에 수증기를 공급함으로써, 처리 공간(S1) 내에 배치되어 있는 기판(G)에 대해 수증기 세정 처리를 할 수 있다. 또한, 처리 공간(S1) 내를 진공화하면서 불활성 가스 공급부(230)로부터 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스를 공급함으로써, 처리 공간(S1) 내에 잔존하는 수증기나 염화수소 등을 퍼지할 수 있다.
한편, 하부 챔버(130)에서는, 배기부(250)를 작동시킴으로써, 처리 공간(S2)을 진공 분위기로 조정하고, 수증기 공급부(240)를 작동시켜 처리 공간(S2) 내에 수증기를 공급한다. 처리 공간(S2) 내에 수증기를 공급함으로써, 처리 공간(S2) 내에 배치되어 있는 기판(G)에 대해 수증기 세정 처리를 할 수 있다. 또한, 처리 공간(S2) 내를 진공화하면서 불활성 가스 공급부(260)로부터 불활성 가스를 공급한다. 불활성 가스를 공급함으로써, 처리 공간(S2) 내에 잔존하는 수증기나 염화수소 등을 퍼지할 수 있다.
제1 배치대(120)에는, 온도 조절 매체가 유통되는 온도 조절 매체 유로(122)가 형성된다. 도시예의 온도 조절 매체 유로(122)에서는, 예컨대 온도 조절 매체 유로(122)의 일단이 온도 조절 매체의 유입부이고, 타단이 온도 조절 매체의 유출부가 된다. 온도 조절 매체로서는, 예컨대, 기본 구조가 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로카본(PFC) 또는 하이드로플루오로에테르(HFE)인 불소계 불활성 액체 등이 적용된다.
또한, 온도 조절 매체 유로(122)를 대신하여, 제1 배치대(120)에 히터 등이 내장되어 있어도 좋고, 이 경우에는, 저항체인 히터가, 텅스텐이나 몰리브덴 또는 이들 금속 중 어느 1종과 알루미나나 티탄 등과의 화합물로 형성될 수 있다.
한편, 제2 배치대(140)에는, 온도 조절 매체가 유통되는 온도 조절 매체 유로(142)가 형성된다. 도시예의 온도 조절 매체 유로(142)에서는, 예컨대 온도 조절 매체 유로(142)의 일단이 온도 조절 매체의 유입부이고, 타단이 온도 조절 매체의 유출부가 된다. 온도 조절 매체로서는, 예컨대, 기본 구조가 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로카본(PFC) 또는 하이드로플루오로에테르(HFE)인 불소계 불활성 액체 등이 적용된다.
칠러에 의해 형성되는 온도 조절원(311)은, 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음).
온도 조절원(311)과 온도 조절 매체 유로(122)는, 온도 조절원(311)으로부터 온도 조절 매체가 공급되는 이송 유로(312)와, 온도 조절 매체 유로(122)를 유통한 온도 조절 매체가 온도 조절원(311)으로 복귀하는 복귀 유로(313)에 의해 접속된다. 또한, 온도 조절원(311)과 온도 조절 매체 유로(142)는, 온도 조절원(311)으로부터 온도 조절 매체가 공급되는 이송 유로(314)와, 온도 조절 매체 유로(142)를 유통한 온도 조절 매체가 온도 조절원(311)으로 복귀하는 복귀 유로(315)에 의해 접속된다.
그리고, 온도 조절원(311), 이송 유로(312), 복귀 유로(313), 이송 유로(314) 및 복귀 유로(315)에 의해, 배치대 온도 조절부(310)가 형성된다.
또한, 도시예와 같이 온도 조절 매체 유로(122) 및 온도 조절 매체 유로(142)의 각각이 공통의 온도 조절원(311)에 접속되는 형태 외에, 온도 조절 매체 유로(122) 및 온도 조절 매체 유로(142)가 각각 고유의 온도 조절원을 갖는 형태여도 좋다. 어느 형태여도, 온도 조절 매체 유로(122) 및 온도 조절 매체 유로(142)의 각각이 개별적으로 제어되도록 되어 있다.
상기에서 설명한 바와 같이, 온도 조절 매체 유로(122) 및 온도 조절 매체 유로(142)의 각각이 개별적으로 제어됨으로써, 예컨대, 하부 챔버(130)를 메인터넌스할 때에, 상부 챔버(110)만을 가동시켜 기판(G)의 후처리를 할 수 있다. 상부 챔버(110)는, 고유의 수증기 공급부(210)와 배기부(220) 등을 구비한다. 또한, 하부 챔버(130)는, 고유의 수증기 공급부(240)와 배기부(250) 등을 구비한다. 따라서, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각은, 각 구성부를 개별 제어할 수 있도록 구성된다.
상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각을 구성하는 각 구성부가 각각 개별 제어됨으로써, 한쪽의 챔버가 메인터넌스 등으로 가동 정지하고 있는 경우여도, 다른쪽의 챔버의 가동을 계속할 수 있다. 그 때문에, 후처리 장치(100)의 가동이 완전히 정지하는 것이 해소되어, 높은 생산성하에서 후처리를 할 수 있다.
또한, 후처리 장치(100)에서는, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130) 내에서 후처리가 실행된다. 그 때문에, 실제로 후처리가 실행되는 챔버의 용량을 가급적 저용량화할 수 있다. 그리고, 가급적 저용량의 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)의 내부의 표면 처리 보수(내식 코트 처리 등)를 행함으로써 보수가 충분하기 때문에, 메인터넌스도 용이하게 행할 수 있다.
또한, 도시예의 수증기원(211) 및 수증기원(241)이나 진공 펌프(221) 및 진공 펌프(251)는, 각각 개별의 수증기원이나 진공 펌프가 적용되어 있으나, 공통의 수증기원과 공통의 진공 펌프를 적용하는 형태여도 좋다. 이 형태에서는, 하나의 수증기원으로부터 2계통의 공급 배관이 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)에 접속되고, 각 공급 배관에 고유의 공급 밸브가 개재되며, 각 공급 밸브의 개폐 제어를 개별적으로 실행한다. 마찬가지로, 하나의 진공 펌프로부터 2계통의 배기 배관이 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)에 접속되고, 각 배기 배관에 고유의 배기 밸브가 개재되며, 각 배기 밸브의 개폐 제어를 개별적으로 실행한다. 이 형태에서는, 수증기원과 진공 펌프의 기수를 저감할 수 있고, 장치의 제조 비용을 삭감할 수 있다.
도 7을 참조하여, 상부 챔버(110)에서의 수증기의 공급 형태와 배기 형태 및 후처리 플라즈마의 공급 형태에 대해 설명한다. 또한, 하부 챔버(130)에서도 동일한 수증기의 공급 형태와 배기 형태 및 후처리 플라즈마의 공급 형태를 적용할 수 있다. 도 7에 도시된 바와 같이, 공급 배관(215)은, 주관(213)과, 주관(213)으로부터 분기되는 복수(도시예는 4개)의 지관(枝管; 214)에 의해 형성된다. 지관(214)의 각각은, 상부 챔버(110)의 측벽에 접속된다. 공급 배관(215)은, 도 5에 도시된 수증기원(211)으로 통하고 있다.
또한, 배기 배관(225)은, 주관(226)과, 주관(226)으로부터 분기되는 복수(도시예는 3개)의 지관(227)에 의해 형성된다. 지관(227)의 각각은, 상부 챔버(110)의 측벽[지관(214)이 관통하는 측벽과 대향하는 반대측의 측벽]에 접속된다. 배기 배관(225)은, 도 5에 도시된 진공 펌프(221)로 통하고 있다.
또한, 플라즈마 공급 배관(615)은, 상부 챔버(110)의 측벽[도시예에서는, 지관(214)이 접속되는 것과 동일한 측벽]에 접속된다. 플라즈마 공급 배관(615)은, 도 5에 도시된 후처리 플라즈마원(611)으로 통하고 있다. 플라즈마 공급 배관(615)으로부터 화살표가 있는 선(P)의 방향으로 후처리 플라즈마가 공급된다.
도 7에 도시된 바와 같이, 상부 챔버(110) 내에 있어서, 공급 배관(215)이 구비하는 복수 개의 지관(214)으로부터 층형으로 Y 방향으로 수증기가 공급된다. 이 공급 양태에 의해, 상부 챔버(110) 내에 배치되어 있는 기판(G)의 전역에, 효율적으로 수증기를 공급할 수 있다. 또한, 배기 배관(225)이 구비하는 복수 개의 지관(227)에 의해, 상부 챔버(110) 내의 수증기나 후처리에 의해 생성된 염화수소(HCl) 등을, 효율적으로 배기할 수 있다. 또한, 지관(214) 및 지관(227)의 각각의 개수는, 도시예 이외의 수(1개, 5개 등)여도 좋다.
또한, 도시예 이외의 수증기의 공급 형태와 배기 형태가 적용되어도 좋다. 예컨대, 상부 챔버의 상부 덮개나 하부 챔버의 상부판에 수증기가 공급되는 유입 공간을 형성하고, 유입 공간의 하방에 샤워 헤드 공급부를 설치하며, 샤워 헤드 공급부를 통해, 샤워 헤드 공급부의 하방의 기판에 수증기를 샤워형으로 공급한다. 연직 방향으로 샤워형으로 공급된 수증기는, 기판의 전역으로 확산되면서 공급된다. 또한, 샤워 헤드 공급부를 대신하여, 상부 챔버의 상부 덮개나 하부 챔버의 상부판에 1개 혹은 복수 개의 공급 배관을 접속하고, 공급 배관을 통해 수증기를 천장으로부터 공급하는 형태여도 좋다.
후처리 장치(100)에서는, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)를 적층시킨 구성을 가짐으로써, 후처리 장치(100)의 풋프린트의 삭감과 고스루풋을 실현할 수 있다. 여기서, 만일, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)를 반송 장치(20)의 제1 게이트(22A)에 직접 접속하면, 상부 챔버(110)에서의 제1 개구(116) 및 하부 챔버(130)에서의 제2 개구(136)의 각각의 주위의 강도 불량의 우려가 있다. 그래서, 후처리 장치(100)에서는, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)를 스페이서(160)에 접속한다. 그리고, 스페이서(160)를 반송 장치(20)의 제1 게이트(22A)에 접속하는 구성을 적용하고 있다. 이 구성에 의해, 상부 챔버(110)에서의 제1 개구(116) 및 하부 챔버(130)에서의 제2 개구(136)의 각각의 주위의 강도를 높일 수 있다.
상부 챔버(110)의 제1 단부면(115)에서의 제1 개구(116)의 주위와, 이것에 대응하는 스페이서(160)의 제3 단부면(162)에서의 제3 개구(164)의 주위 사이에는 시일 구조가 형성되어 있다. 시일 구조는, 예컨대, 제1 단부면(115)에서의 제1 개구(116)의 주위와 제3 단부면(162)에서의 제3 개구(164)의 주위 중 어느 한쪽 혹은 양쪽에 직사각형 프레임형의 시일홈(도시하지 않음)이 형성되고, 시일홈에 직사각형 프레임형의 O링(도시하지 않음)이 끼워 넣어져 있다. 마찬가지로, 하부 챔버(130)의 제2 단부면(135)에서의 제2 개구(136)의 주위와, 이것에 대응하는 스페이서(160)의 제3 단부면(162)에서의 제4 개구(165)의 주위 사이에도 시일 구조가 형성되어 있다. 시일 구조는, 예컨대, 제2 단부면(135)에서의 제2 개구(136)의 주위와 제3 단부면(162)에서의 제4 개구(165)의 주위 중 어느 한쪽 혹은 양쪽에 직사각형 프레임형의 시일홈(도시하지 않음)이 형성되고, 시일홈에 직사각형 프레임형의 O링이 끼워 넣어져 있다. 이에 의해, O링을 통해, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)와 스페이서(160)가 기밀하게 접속된다.
또한, 제1 게이트(22A) 중, 제5 개구(23)의 주위와, 이것에 대응하는 스페이서(160)의 제4 단부면(163)에서의 제3 개구(164)의 주위 사이에는 시일 구조가 형성되어 있다. 시일 구조는, 예컨대, 제5 개구(23)의 주위와 제4 단부면(163)에서의 제3 개구(164)의 주위 중 어느 한쪽 혹은 양쪽에 직사각형 프레임형의 시일홈(도시하지 않음)이 형성되고, 시일홈에 직사각형 프레임형의 O링(도시하지 않음)이 끼워 넣어져 있다. 마찬가지로, 제1 게이트(22A) 중, 제6 개구(24)의 주위와, 이것에 대응하는 스페이서(160)의 제4 단부면(163)에서의 제4 개구(165)의 주위 중 어느 한쪽 혹은 양쪽에 직사각형 프레임형의 시일홈(도시하지 않음)이 형성되고, 시일홈에 직사각형 프레임형의 O링(도시하지 않음)이 끼워 넣어져 있다. 이에 의해, O링을 통해, 스페이서(160)와 제1 게이트(22A)가 기밀하게 접속된다.
이상, 본 실시형태에서의 제1 게이트(22A)는, 케이스의 개구인 제5 개구(23) 및 제6 개구(24)를, 밸브체인 제1 개폐 도어(25) 및 제2 개폐 도어(26)에 의해 각각 개폐하는 구조의 게이트 밸브로서 설명하였다. 또한, 게이트 밸브의 케이스의 개구가 아니라, 스페이서(160)의 제3 개구(164) 및 제4 개구(165)를 각각 개별의 밸브체로 직접 개폐하는 형태여도 좋다. 이 형태에서는, 제5 개구(23)와 제6 개구(24)의 각각에 개별의 시일홈 및 O링을 설치할 필요는 없고, 제5 개구(23)와 제6 개구(24)의 양쪽을 둘러싸는 하나의 시일홈 및 O링을 설치할 수 있어, 구조의 간소화가 가능해진다.
상부 챔버(110)와 스페이서(160) 사이, 하부 챔버(130)와 스페이서(160) 사이에는 도시하지 않은 단열 구조가 형성되어 있고, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)는 독립적으로 온도 제어가 가능한 구성으로 되어 있다. 또한, 제1 게이트(22A)와 스페이서(160) 사이에도 단열 구조가 형성되어 있다. 단열 구조는, 예컨대, 상부 챔버(110), 하부 챔버(130) 및 제1 게이트(22A)와, 스페이서(160)와의 사이에 스페이서를 개재시키도록 해도 좋다. 스페이서는, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)와 스페이서(160)의 형성 재료보다 열전도율이 낮은 재료에 의해 형성되어 있는 것이 바람직하다. 예컨대, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)와 스페이서(160)가, 알루미늄 또는 알루미늄 합금에 의해 형성되어 있는 경우에, 스테인리스 등의 금속이나 알루미나 등의 세라믹스에 의해 형성되는 것이 바람직하다.
또한, 도 5 및 도 8에 도시된 바와 같이, 스페이서(160)에 있어서, 제3 개구(164)의 주위에는 온도 조절 매체가 유통되는 온도 조절 매체 유로(166)(제1 온도 조절부의 일례)가 형성된다. 또한, 스페이서(160)에 있어서, 제4 개구(165)의 주위에는 온도 조절 매체가 유통되는 온도 조절 매체 유로(167)(제2 온도 조절부의 일례)가 형성된다.
도시예의 온도 조절 매체 유로(166)에서는, 예컨대 온도 조절 매체 유로(166)의 일단이 온도 조절 매체의 유입부이고, 타단이 온도 조절 매체의 유출부가 된다. 또한, 온도 조절 매체 유로(167)에서는, 예컨대 온도 조절 매체 유로(167)의 일단이 온도 조절 매체의 유입부이고, 타단이 온도 조절 매체의 유출부가 된다. 온도 조절 매체로서는, 예컨대, 기본 구조가 퍼플루오로폴리에테르(PFPE), 퍼플루오로카본(PFC) 또는 하이드로플루오로에테르(HFE)인 불소계 불활성 액체 등이 적용된다.
또한, 온도 조절 매체 유로(166) 및 온도 조절 매체 유로(167)를 대신하여, 스페이서(160)에 히터 등이 내장되어 있어도 좋고, 이 경우에는, 저항체인 히터가, 텅스텐이나 몰리브덴 또는 이들 금속 중 어느 1종과 알루미나나 티탄 등과의 화합물로 형성될 수 있다.
칠러에 의해 형성되는 온도 조절원(321) 및 온도 조절원(331)의 각각은, 온도 조절 매체의 온도나 토출 유량을 제어하는 본체부와, 온도 조절 매체를 압송하는 펌프를 갖는다(모두 도시하지 않음).
온도 조절원(321)과 온도 조절 매체 유로(166)는, 온도 조절원(321)으로부터 온도 조절 매체가 공급되는 이송 유로(322)와, 온도 조절 매체 유로(166)를 유통한 온도 조절 매체가 온도 조절원(321)으로 복귀하는 복귀 유로(323)에 의해 접속된다. 또한, 온도 조절원(331)과 온도 조절 매체 유로(167)는, 온도 조절원(331)으로부터 온도 조절 매체가 공급되는 이송 유로(332)와, 온도 조절 매체 유로(167)를 유통한 온도 조절 매체가 온도 조절원(331)으로 복귀하는 복귀 유로(333)에 의해 접속된다.
그리고, 온도 조절원(321), 이송 유로(322) 및 복귀 유로(323)에 의해, 제3 개구 주위 온도 조절부(320)가 형성되고, 온도 조절원(331), 이송 유로(332) 및 복귀 유로(333)에 의해, 제4 개구 주위 온도 조절부(330)가 형성된다.
또한, 도시예와 같이 온도 조절 매체 유로(166) 및 온도 조절 매체 유로(167)의 각각이 개별의 온도 조절원(321) 및 온도 조절원(331)에 접속되는 형태 외에, 온도 조절 매체 유로(166) 및 온도 조절 매체 유로(167)가 공통의 온도 조절원을 갖는 형태여도 좋다. 어느 형태여도, 온도 조절 매체 유로(166) 및 온도 조절 매체 유로(167)의 각각은 개별적으로 제어되도록 되어 있다.
이와 같이, 온도 조절 매체 유로(166) 및 온도 조절 매체 유로(167)의 각각이 개별적으로 제어됨으로써, 예컨대, 하부 챔버(130)를 메인터넌스할 때에, 제2 개구(136)에 연통되는 스페이서(160)의 제4 개구(165)의 주위를 개별적으로 온도 조절할 수 있다. 제2 개구(136)에 연통되는 스페이서(160)의 제4 개구(165)의 주위를 개별적으로 온도 조절함으로써, 하부 챔버(130)와 마찬가지로 작업원이 접촉해도 위험이 없는 온도로 온도 조절할 수 있다. 또한, 제1 개구(116)에 연통되는 스페이서(160)의 제3 개구(164)의 주위를, 상부 챔버(110)와 마찬가지로 후처리를 행하는 데 적합한 온도로 온도 조절하여, 기판(G)의 후처리를 할 수 있다.
후처리 장치(100)에서는, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)를 스페이서(160)에 접속하고, 스페이서(160)를 반송 장치(20)의 제1 게이트(22A)에 접속하는 구성을 적용하고 있다. 이 구성에 의해, 상기하는 바와 같이, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각의 제1 개구(116) 및 제2 개구(136)의 주위의 강도를 높일 수 있다.
그런데, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)와 반송 장치(20)의 제1 게이트(22A) 사이에 스페이서(160)를 배치함으로써, 스페이서(160)가 갖는 제3 개구(164)나 제4 개구(165)도 후처리 공간(프로세스 공간)이 된다.
그러나, 예컨대 온도 조절원(311)만에 의해, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 내의 처리 온도와 스페이서(160)의 온도를 같은 정도로 조정하는 것은 어렵고, 스페이서(160)가 상대적인 저온 영역(소위, 콜드 스폿)이 될 수 있다. 이 경우, 상대적으로 저온인 스페이서(160)가 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 내의 처리 온도에 영향을 주어, 수증기 처리 성능의 저하의 요인이 될 수 있다. 또한, 스페이서(160)의 제3 개구(164)나 제4 개구(165)에 디포지션이 부착되기 쉬워져, 파티클의 발생 원인도 될 수 있다.
그래서, 후처리 장치(100)에서는, 스페이서(160)의 제3 개구(164)와 제4 개구(165)의 주위에 각각, 개별의 제1 온도 조절부와 제2 온도 조절부, 즉, 온도 조절 매체 유로(166)와 온도 조절 매체 유로(167)를 형성하는 것으로 하였다. 이 구성에 의해, 한쪽의 챔버의 메인터넌스 시에 있어서 다른쪽의 챔버에서 후처리할 때에, 개별의 온도 제어를 실현하는 것이 가능해진다. 그리고, 상부 챔버(110) 또는 하부 챔버(130)에서의 후처리에 있어서, 스페이서(160)가 콜드 스폿이 되는 것을 해소할 수 있다.
제어부(400)는, 후처리 장치(100)의 각 구성부, 예컨대, 수증기 공급부(210, 240)나 배기부(220, 250), 후처리 플라즈마 공급부(610, 620), 불활성 가스 공급부(230, 260), 온도 조절원(311, 321, 331) 등의 동작을 제어한다. 제어부(400)는, CPU(Central Processing Unit), ROM(Read Only Memory) 및 RAM(Random Access Memory)을 구비한다. CPU는, RAM 등의 기억 영역에 저장된 레시피(프로세스 레시피)에 따라, 소정의 처리를 실행한다. 레시피에는, 프로세스 조건에 대한 후처리 장치(100)의 제어 정보가 설정되어 있다.
제어 정보에는, 예컨대, 수증기원(211, 241)의 압력이나 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130)의 압력, 수증기원(211, 241)으로부터 공급되는 수증기의 온도나 유량, 수증기 공급 프로세스와 각 챔버로부터의 배기 프로세스의 프로세스 시간이나 타이밍 등이 포함된다. 또한, 제어 정보에는, 예컨대, 후처리 플라즈마를 공급하는 후처리 플라즈마원(611, 621)의 압력 등이 포함된다.
레시피 및 제어부(400)가 적용하는 프로그램은, 예컨대, 하드 디스크나 컴팩트 디스크, 광자기 디스크 등에 기억되어도 좋다. 또한, 레시피 등은, CD-ROM, DVD, 메모리 카드 등의 가반성(可搬性)의 컴퓨터에 의한 판독이 가능한 기억 매체에 수용된 상태로 제어부(400)에 세트되어, 판독되는 형태여도 좋다. 제어부(400)는 그 외에, 커맨드의 입력 조작 등을 행하는 키보드나 마우스 등의 입력 장치, 후처리 장치(100)의 가동 상황을 가시화하여 표시하는 디스플레이 등의 표시 장치 및 프린터 등의 출력 장치와 같은 사용자 인터페이스를 갖고 있다.
<본 실시형태에 따른 기판 처리 방법>
다음으로, 도 9를 참조하여, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법의 일례에 대해 설명한다. 여기서, 도 9는 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치에 의한 처리 흐름의 일례를 도시한 흐름도이다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에서는, 먼저, 도 5 내지 도 8에 도시된 후처리 장치(100)를 구비한 기판 처리 시스템(500)을 준비한다(기판 처리 장치를 준비하는 공정). 그리고, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에서는, 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D) 중 어느 하나에 있어서, 기판(G)에 대해 건식 에칭 처리를 실행한다. 또한, 기판(G)은, 금속막을 갖는 기판으로 한다. 그리고, 기판(G)의 금속막을, 염소를 함유하는 에칭 플라즈마에 의해 건식 에칭 처리를 행한다.
건식 에칭 처리가 실시된 기판(G)은, 건식 에칭 처리를 행한 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D) 중 어느 하나로부터 반송 장치(20)에 전달된다. 또한, 기판(G)은, 반송 장치(20)로부터 후처리 장치(100)의 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 중 어느 하나에 전달된다. 또한, 2장의 기판(G)을, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각에 전달해도 좋다.
바꿔 말하면, 건식 에칭 처리가 실시된 기판(G)을, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 중 어느 하나에 배치한다(단계 S10). 구체적으로는, 건식 에칭 처리가 실시된 기판(G)을, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 중 어느 하나에 반입한다. 그리고, 기판(G)이 상부 챔버(110)에 반입되는 경우에는, 상부 챔버(110)의 내부에 배치되는 제1 배치대(120)에 기판(G)이 배치된다. 또한, 기판(G)이 하부 챔버(130)에 반입되는 경우에는, 하부 챔버(130)의 내부에 배치되는 제2 배치대(140)에 기판(G)이 배치된다. 이하의 설명에서는, 2장의 기판(G)이, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각에 배치되어, 동시에 후처리를 행하는 경우에 대해 설명한다.
다음으로, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1) 및 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)의 각각에 수증기를 공급함으로써, 기판(G)에 대한 수증기 세정 처리를 실행한다(단계 S20, 수증기 세정 처리 공정).
단계 S20에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 단계 S20에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 수증기원(211)의 공급 밸브(212) 및 수증기원(241)의 공급 밸브(242)의 각각을 개방 제어한다(단계 S22). 계속해서, 수증기원(211)으로부터 상부 챔버(110)에 대해 수증기를 공급한다. 또한, 수증기원(241)으로부터 하부 챔버(130)에 대해 수증기를 공급한다. 그리고, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각에 수증기를 공급한 상태에서, 소정 시간 유지함으로써, 소정 시간의 수증기 세정 처리를 실행한다(단계 S24).
수증기 세정 처리 시에, 제1 배치대(120) 및 제2 배치대(140)를 배치대 온도 조절부(310)로 온도 조절 제어하고, 스페이서(160)의 제3 개구(164)의 주위와 제4 개구(165)의 주위를 각각, 제3 개구 주위 온도 조절부(320)와 제4 개구 주위 온도 조절부(330)로 온도 조절 제어한다.
이 온도 조절 제어에 의해, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1) 및 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)의 각각에서의 온도가, 항상 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각의 온도를 하회하지 않도록 조정한다. 이 조정에 의해, 공급된 수증기의 액화를 억제할 수 있다.
예컨대, 제공되는 수증기의 온도가 예컨대 20℃ 내지 50℃ 정도인 경우에는, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1)이나 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)에서의 온도(제1 온도의 일례)를 60℃ 내지 120℃로 조정한다. 이 처리 공간(S1) 및 처리 공간(S2)의 각각에서의 제1 온도가, 수증기 처리 시의 처리 공간(S1) 및 처리 공간(S2) 각각에서의 온도의 임계값이 된다.
그리고, 수증기 세정 처리에서는, 스페이서(160)의 제3 개구(164)의 주위와 제4 개구(165)의 주위도, 처리 공간(S1) 및 처리 공간(S2)의 각각에서의 제1 온도와 동일하거나 같은 정도의 온도로 조정한다.
한편, 예컨대 상부 챔버(110)를 가동시킨 상태에서 하부 챔버(130)를 메인터넌스할 때에는, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1)과 스페이서(160)의 제3 개구(164)의 주위를, 제1 온도인 60℃ 내지 120℃로 조정한다. 이에 대해, 메인터넌스 대상의 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)과 스페이서(160)의 제4 개구(165)의 주위는, 60℃ 미만으로 조정한다. 이에 의해, 한쪽의 챔버에서의 수증기 처리와, 다른쪽의 챔버의 메인터넌스를 동시에 행하는 것이 가능해진다.
상부 챔버(110)에 수증기를 공급할 때에, 수증기원(211)의 압력과 상부 챔버(110)의 압력의 압력차(차압)를 가급적 크게 함으로써, 상부 챔버(110)에 대해 수증기를 효율적으로 공급할 수 있다. 마찬가지로, 하부 챔버(130)에 수증기를 공급할 때에, 수증기원(241)의 압력과 하부 챔버(130)의 압력의 압력차(차압)를 가급적 크게 함으로써, 하부 챔버(130)에 대해 수증기를 효율적으로 공급할 수 있다. 따라서, 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각은 가급적 압력이 높고, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각은 가급적 압력이 낮은 것이 바람직하다.
그런데, 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각의 제어 용이성의 관점에서 말하면, 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각은 가급적 낮은 온도에서 운전 제어되는 것이 바람직하다. 그래서, 예컨대, 상기하는 바와 같이 20℃ 내지 50℃ 정도의 온도의 수증기를 내측 챔버에 공급한다. 또한, 20℃의 수증기의 압력은 2.67 킬로파스칼[20 토르(Torr)] 정도이고, 50℃의 수증기의 압력은 20.0 킬로파스칼[90 토르(Torr)] 정도이다.
이와 같이, 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각의 운전 제어의 관점에서 가급적 저온의 수증기를 공급하는 것이 바람직하다. 한편, 수증기의 온도가 낮으면, 이번에는 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각의 압력이 낮아져, 수증기원(211)과 상부 챔버(110)의 차압 및 수증기원(241)과 하부 챔버(130)의 차압을 크게 하기 어려워진다. 그 때문에, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각에 대해 수증기를 효율적으로 공급하기 어려워져, 수증기 처리 시간이 길어질 우려가 있다.
그러나, 도 5 등에 도시된 후처리 장치(100)에서는, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각의 용량이 가급적 저용량이다. 그 때문에, 제공되는 수증기의 온도가 낮은 경우에도, 가급적 단시간에 수증기원(211)과 상부 챔버(110)의 차압 및 수증기원(241)과 하부 챔버(130)의 차압의 각각을 크게 할 수 있다.
또한, 수증기원(211)의 공급 밸브(212) 및 수증기원(241)의 공급 밸브(242)의 각각을 개방 제어할(단계 S22) 때에, 상부 챔버(110)의 배기 밸브(222) 및 하부 챔버(130)의 배기 밸브(252)의 각각은, 폐쇄 제어되어도 좋고, 개방 제어되어도 좋다.
도 9로 되돌아가서, 수증기 세정 처리가 종료된 후, 수증기원(211)의 공급 밸브(212) 및 수증기원(241)의 공급 밸브(242)의 각각을 폐쇄 제어한다(단계 S26). 계속해서, 상부 챔버(110)의 배기 밸브(222) 및 하부 챔버(130)의 배기 밸브(252)의 각각을 개방 제어함으로써(단계 S28), 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 내의 수증기나 수증기 세정 처리에 의해 생성된 염화수소(HCl) 등을 배기한다.
수증기원(211)의 공급 밸브(212) 및 수증기원(241)의 공급 밸브(242)의 폐쇄 제어와, 수증기나 염화수소(HCl) 등의 배기에 의해, 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각의 압력이 점증한다. 한편, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각의 압력은 급감한다. 또한, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)로부터의 배기에 더하여, 불활성 가스에 의한 퍼지를 적절히 행해도 좋다.
다음으로, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1) 및 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)의 각각에 플라즈마를 공급함으로써, 기판(G)에 대한 플라즈마 세정 처리를 실행한다(단계 S30, 플라즈마 세정 처리 공정).
단계 S30에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 단계 S30에서, 도 9에 도시된 바와 같이, 후처리 플라즈마원(611)의 공급 밸브(612) 및 후처리 플라즈마원(621)의 공급 밸브(622)의 각각을 개방 제어한다(단계 S32). 계속해서, 후처리 플라즈마원(611)으로부터 상부 챔버(110)에 대해 후처리 플라즈마를 공급한다. 또한, 후처리 플라즈마원(621)으로부터 하부 챔버(130)에 대해 후처리 플라즈마를 공급한다. 그리고, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각에 후처리 플라즈마를 공급한 상태에서, 소정 시간 유지함으로써, 소정 시간의 플라즈마 세정 처리를 실행한다(단계 S34).
플라즈마 세정 처리 시에, 제1 배치대(120) 및 제2 배치대(140)를 배치대 온도 조절부(310)로 온도 조절 제어하고, 스페이서(160)의 제3 개구(164)의 주위와 제4 개구(165)의 주위를 각각, 제3 개구 주위 온도 조절부(320)와 제4 개구 주위 온도 조절부(330)로 온도 조절 제어한다.
또한, 공급 밸브(612) 및 공급 밸브(622)의 각각을 개방 제어할(단계 S32) 때에, 상부 챔버(110)의 배기 밸브(222) 및 하부 챔버(130)의 배기 밸브(252)의 각각은, 폐쇄 제어되어도 좋고, 개방 제어되어도 좋다.
도 9로 되돌아가서, 플라즈마 세정 처리가 종료된 후, 후처리 플라즈마원(611)의 공급 밸브(612) 및 후처리 플라즈마원(621)의 공급 밸브(622)의 각각을 폐쇄 제어한다(단계 S36). 계속해서, 상부 챔버(110)의 배기 밸브(222) 및 하부 챔버(130)의 배기 밸브(252)의 각각을 개방 제어함으로써(단계 S38), 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 내의 플라즈마 세정 처리에 의해 생성된 염화물 등을 배기한다.
후처리 플라즈마원(611)의 공급 밸브(612) 및 후처리 플라즈마원(621)의 공급 밸브(622)의 폐쇄 제어와, 수증기나 염화물 등의 배기에 의해, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각의 압력은 급감한다. 그리고, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각에 있어서, 새로운 기판에 대한 기판 처리가 가능한 상태가 형성된다. 또한, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)로부터의 배기에 더하여, 불활성 가스에 의한 퍼지를 적절히 행해도 좋다.
도시된 기판 처리 방법에 의하면, 후처리 장치(100)를 적용함으로써, 높은 생산성하에서 기판 처리를 할 수 있다.
또한, 상부 챔버(110)와 하부 챔버(130) 중 어느 한쪽을 메인터넌스할 때에는, 어느 다른쪽만을 사용하여 기판에 대해 수증기 처리 및 플라즈마 세정 처리를 할 수 있다. 따라서, 후처리 장치(100)의 가동이 완전히 정지하는 것이 해소되고, 이에 의해서도 높은 생산성하에서 후처리를 행하는 것이 가능해진다.
또한, 도 9에서는, 단계 S20의 수증기 세정 처리 후에, 단계 S30의 플라즈마 세정 처리를 행하고 있으나, 세정 처리의 순서는 상기에 한하지 않는다. 예컨대, 먼저 단계 S30의 플라즈마 세정 처리를 행하고, 플라즈마 세정 처리 후에 단계 S20의 수증기 세정 처리를 행해도 좋다.
또한, 단계 S20의 수증기 세정 처리와 단계 S30의 플라즈마 세정 처리를 동시에 행해도 좋다. 즉, 수증기원의 공급 밸브의 개방 제어와 후처리 플라즈마원의 공급 밸브의 개방 제어를 동시에 행하고, 소정 시간 유지하여 기판(G)의 세정을 행해도 좋다.
<본 실시형태에 따른 건식 에칭 방법>
다음으로, 본 실시형태에 따른 건식 에칭 방법의 일례에 대해 설명한다. 여기서, 처리 대상의 금속막은 다층 구조의 금속막(다층 금속막)이며, 이 다층 금속막은, 염소에 의해 에칭이 행해지는, 예컨대 알루미늄에 의해 형성되는 금속막을 구비하고, 상기 금속막이 다른 금속막과 다층 구조를 형성하고 있다. 다층 금속막의 일례로서, 하층측으로부터 순서대로, 티탄막, 알루미늄막, 티탄막이 적층된 Ti/Al/Ti 구조의 금속막을 들 수 있다. 또한, 다층 금속막의 다른 예로서, 하층측으로부터 순서대로, 몰리브덴막, 알루미늄막, 몰리브덴막이 적층된 Mo/Al/Mo 구조의 금속막을 들 수 있다.
본 실시형태에 따른 건식 에칭 방법에서는, 먼저, 도 5 내지 도 8에 도시된 후처리 장치(100)를 구비한 기판 처리 시스템(500)을 준비한다(기판 처리 장치를 준비하는 공정).
다음으로, 기판 처리 시스템(500)을 구성하는 프로세스 챔버(30A, 30B, 30C 및 30D) 중 어느 하나에 있어서, 기판(G)의 표면에 형성되어 있는 상기 다층 금속막에 대해 건식 에칭 처리를 행한다. 다층 금속막을 구성하는 상기 어느 금속막의 건식 에칭 처리에서도, 염소를 포함하는 가스, 예컨대, 염소 가스나 삼염화붕소 가스, 사염화탄소 가스와 같은 염소계의 에칭 가스 중 어느 1종의 가스가 적용된다. 또한, 염소를 포함하는 가스, 예컨대, 염소 가스나 삼염화붕소 가스, 사염화탄소 가스와 같은 염소계의 에칭 가스의 이들 중 적어도 2종 이상이 혼합된 혼합 가스가 적용되어도 좋다.
보다 상세하게는, Ti/Al/Ti 구조의 금속막에 대한 건식 에칭 처리에서는, 염소 가스 또는 염소 가스와 삼염화붕소 가스의 혼합 가스가 처리 가스로서 적용된다. 또한, 형상 제어를 위해서, 각 금속막에 대해 유량 등의 처리 조건을 변화시키면서 다단계의 에칭 처리를 행한다.
또한, Mo/Al/Mo 구조의 금속막에 대한 건식 에칭 처리에 있어서, 상층의 몰리브덴막에 대해서는, 육불화황 등 불소계의 가스를 포함하는 처리 가스가 적용된다. 한편, 알루미늄막에 대해서는, 염소 가스와 삼염화붕소 가스의 혼합 가스가 처리 가스로서 적용되고, 하층의 몰리브덴막에 대해서는, 염소 가스 등의 염소계의 가스를 포함하는 처리 가스가 적용된다(이상, 기판을 에칭 처리하는 공정).
다음으로, 다층 금속막에 대해 염소를 포함하는 처리 가스에 의한 건식 에칭 처리가 실시된 기판(G)을, 후처리 장치(100)의 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130) 중 어느 하나에 수용한다. 그리고, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1)이나 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)에 수증기 및 플라즈마를 공급함으로써, 기판(G)에 대해 상기하는 기판 세정 처리를 행한다. 이 기판 세정 처리에 의해, 다층 금속막의 표면에 패터닝되어 있는 레지스트막 등에 부착되어 있는 염소가 제거된다(이상, 기판을 세정하는 공정).
본 실시형태에 따른 건식 에칭 방법에서도, 후처리에서는, 제1 배치대(120)나 제2 배치대(140)를 배치대 온도 조절부(310)로 온도 조절 제어한다. 또한, 스페이서(160)의 제3 개구(164)의 주위와 제4 개구(165)의 주위를 각각, 제3 개구 주위 온도 조절부(320)와 제4 개구 주위 온도 조절부(330)로 온도 조절 제어한다. 이 온도 조절 제어에 의해, 상부 챔버(110)의 처리 공간(S1) 및 하부 챔버(130)의 처리 공간(S2)의 각각에서의 온도(제1 온도)가, 항상 수증기원(211) 및 수증기원(241)의 각각의 온도를 하회하지 않도록 조정되어, 공급된 수증기의 액화를 억제할 수 있다.
<본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에 의해 기판(G)을 세정하는 효과>
본 실시형태에 따른 기판 처리 방법의 효과, 즉, 본 실시형태에 따른 기판 처리 장치를 이용하여 기판을 세정했을 때의 효과에 대해 설명한다. 도 10은 본 실시형태에 따른 후처리 장치(100)를 이용하여 기판(G)을 세정했을 때의 염소 잔류량에 대해 평가를 행한 결과를 도시한 도면이다.
기판(G)은, 금속막이 형성된 기판이다. 그리고, 기판(G)은, 염소를 함유하는 에칭 플라즈마, 예컨대, 염소 가스에 의한 에칭 플라즈마에 의해 건식 에칭 처리가 실시된다. 기판(G)에는, 염소 및 염소계 화합물 등이 부착되어 있다. 도 10에 도시된 평가에서는, 염소를 함유하는 에칭 플라즈마에 의해 건식 에칭 처리를 행한 기판에 대해 세정 능력의 평가를 행하였다.
도 10은 기판(G)에 대해, 도 7의 영역(Ra) 및 영역(Rb)에서의 염소 잔류량을 측정한 결과를 도시한다. 영역(Ra)은, 후처리 플라즈마가 공급되는 공급구에 근접하는 기판(G)의 영역이다. 영역(Rb)은, 기판(G)의 평면에서 보아 대략 중앙의 영역이다. 염소 잔류량은, 영역(Ra) 및 영역(Rb)의 각각을 초순수로 용출하고, 용출한 초순수에 포함되는 염소의 양을 이온 크로마토그래피에 의해 구하였다.
도 10에서, 세정 전의 기판(G)을 기준예(NT), 수증기 세정 처리만을 행한 기판(G)을 참고예(SV), 수세(水洗) 처리를 행한 기판(G)을 참고예(SW)로 한다. 또한, 도 10에서, 수증기 세정 처리와 플라즈마 세정 처리를 동시에 행한 기판(G)을 실시예(EX1)로 한다. 플라즈마 세정 처리(단계 S30)를 행한 후에, 수증기 세정 처리(단계 S20)를 행한 기판(G)을 실시예(EX2)로 한다. 수증기 세정 처리(단계 S20)를 행한 후에, 플라즈마 세정 처리(단계 S30)를 행한 기판(G)을 실시예(EX3)로 한다.
각 평가 대상에서의 좌측의 막대그래프는, 영역(Ra)에서의 염소 잔류량이다. 각 평가 항목에서의 우측의 막대그래프는, 영역(Rb)에서의 염소 잔류량이다. 종축은, 임의 단위로 나타내는 염소 잔류량이다.
도 10에서의 기준예(NT)와 참고예(SV)를 비교하여 명백한 바와 같이, 수증기 세정 처리를 행함으로써, 기판(G) 표면의 염소 잔류량을 절반 정도로 억제할 수 있다. 한편, 기판(G)을 수세한 경우[참고예(SW)]와 참고예(SV)를 비교하면, 수증기 세정 처리만을 행한 참고예(SV)에서는, 참고예(SW)에 대해 염소 잔류량이 많아지고 있다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에 의하면, 도 10의 실시예(EX1), 실시예(EX2) 및 실시예(EX3)에 나타낸 바와 같이, 수증기 세정 처리의 경우와 비교하면, 염소 잔류량을 줄일 수 있다. 특히, 최초로 수증기 세정 처리를 행하고, 다음으로, 플라즈마 세정 처리를 행함으로써[실시예(EX3)], 수세와 동등한 세정 능력으로 기판(G)을 세정할 수 있었다.
<기판을 세정했을 때의 기판에 대한 영향>
기판(G)을 세정함으로써, 기판(G)이 받는 영향에 대해 설명한다. 도 11은 기판(G)을 세정했을 때의 기판(G)에 대한 영향에 대해 설명하기 위해서, 에칭 처리 후의 기판(G1)을 도시한 도면이다. 도 11은 기판(G1)의 일부의 단면도이다. 기판(G1)은, 도 10에서의 기준예(NT)에 상당한다.
기판(G1)은, 하층으로부터 순서대로, 유기막(PL)과, 금속막(ML)과, 포토레지스트(PR)를 구비한다. 기판(G)에 있어서, 건식 에칭 처리를 행함으로써, 포토레지스트(PR)에 덮여져 있지 않은 금속막(ML)은, 제거되어 있다. 또한, 제거된 금속막(ML) 아래에 위치하는 유기막(PL)의 일부가 제거되어 있다.
금속막(ML)은, 제1 금속막(ML1)과, 제2 금속막(ML2)과, 제3 금속막(ML3)에 의해 구성되는 다층 금속막이다. 예컨대, 제1 금속막(ML1) 및 제3 금속막(ML3)의 각각은 티탄막, 제2 금속막(ML2)은 알루미늄막이다. 즉, 금속막(ML)은, Ti/Al/Ti 구조의 금속막이다. 또한, 제1 금속막(ML1) 및 제3 금속막(ML3)의 각각은 몰리브덴막, 제2 금속막(ML2)은 알루미늄막이어도 좋다. 즉, 금속막(ML)은, Mo/Al/Mo 구조의 금속막이어도 좋다.
수증기 세정 처리만의 경우[참고예(SV)] 및 수세에 의한 세정 처리의 경우[참고예(SW)]에는, 기판(G)의 형상 변화는, 거의 없다. 따라서, 수증기 세정 처리만[참고예(SV)]을 행한 후의 기판(G)의 형상 및 수세에 의한 세정 처리[참고예(SW)]를 행한 후의 기판의 형상은, 도 11에 도시된 기판(G1)의 형상이 된다.
한편, 수증기 세정 처리와 플라즈마 세정 처리를 조합한 경우[실시예(EX1), 실시예(EX2) 및 실시예(EX3)의 각각]에 대해 기판의 형상에 대해 설명한다. 도 12는 기판(G)을 수증기 세정 처리 및 플라즈마 세정 처리에 의해 세정했을 때의 기판에 대한 영향에 대해 설명하는 도면이다. 도 12는 수증기 세정 처리와 플라즈마 세정 처리를 조합한 세정 처리 후의 기판(G2)을 도시한 도면이다.
본 실시형태에 따른 기판 처리 방법에서는, 플라즈마를 이용하여 세정 처리를 행하기 때문에 포토레지스트(PR)가 에칭되어, 도 12에서의 영역(Rc)에 나타낸 바와 같이, 금속막(ML)의 일부가 노출된다. 한편, 유기막(PL)은, 거의 영향을 받지 않는다.
한편, 예컨대, 프로세스 챔버에 있어서, 사불화탄소 및 산소에 의해 플라즈마 처리를 행하여 후처리를 행한 경우에 대해 설명한다. 도 13은 기판(G)을 프로세스 챔버 내에서 세정했을 때의 기판에 대한 영향에 대해 설명하는 도면이다. 도 13은 예컨대, 프로세스 챔버 내에서 애프터 트리트먼트 후의 기판(Gz)을 도시한 도면이다.
프로세스 챔버 내에서 플라즈마를 발생시켜, 기판을 세정하면, 도 13의 기판(Gz)과 같이, 포토레지스트(PR)가 크게 에칭되고, 유기막(PL)도 크게 에칭된다. 도 13에서의 영역(Rcz)에 있어서, 금속막이 노출된다. 유기막(PL)이 에칭되면, 화살표가 있는 선(za)으로 나타낸 바와 같이, 영역(Rdz)에 있어서 언더컷이 발생한다. 이와 같이, 프로세스 챔버 내에 있어서 플라즈마 처리에 의해 세정을 행하면, 기판(G)에 형상 변화가 수반된다. 또한, 세정 정도에 대해서도, 수증기 세정 처리만의 경우와 비교하여, 염소 잔류량이 많아, 부식이 발생하는 경우가 있다.
전술한 바와 같이, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 의하면, 염소를 함유한 에칭 플라즈마에 의해 에칭 처리가 실시된 기판에 대해, 수세와 동일한 레벨의 세정을 할 수 있다. 또한, 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치에 의하면, 기판(G)의 형상 변화를 억제하면서, 기판의 세정을 할 수 있다. 특히, 금속막이 유기막 위에 형성되어 있는 경우에는, 유기막의 형상 변화를 억제하면서 세정할 수 있다.
또한, 상부 챔버(110) 및 하부 챔버(130)의 각각이, 후처리 챔버의 일례이다.
이번에 개시된 본 실시형태에 따른 기판 처리 방법 및 기판 처리 장치의 각각은, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기한 실시형태는, 첨부된 청구의 범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러 가지 형태로 변형 및 개량이 가능하다. 상기 복수의 실시형태에 기재된 사항은, 모순되지 않는 범위에서 다른 구성도 취할 수 있고, 또한, 모순되지 않는 범위에서 조합할 수 있다.
100: 후처리 장치 110: 상부 챔버
120: 제1 배치대 130: 하부 챔버
140: 제2 배치대 210, 240: 수증기 공급부
211, 241: 수증기원 215, 243: 공급 배관
500: 기판 처리 시스템 610, 620: 후처리 플라즈마 공급부
611, 621: 후처리 플라즈마원 615, 625: 플라즈마 공급 배관
PE1, PE2: 배기로 PG1, PG2: 가스 공급로
PP1, PP2: 후처리 플라즈마 공급로 PV1, PV2: 수증기 공급로

Claims (10)

  1. 금속막을 갖고, 상기 금속막이 염소를 함유하는 에칭 플라즈마에 의해 에칭 처리가 실시된 기판의 후처리를 행하는 기판 처리 방법으로서,
    a) 상기 후처리를 행하기 위한 후처리 챔버에 상기 기판을 반입하여, 상기 후처리 챔버의 내부에 배치되는 배치대에 배치하는 공정과,
    b) 상기 후처리 챔버에 수증기를 공급하여 상기 기판에 상기 수증기에 의한 처리를 실시하는 공정과,
    c) 상기 후처리 챔버에, 상기 후처리 챔버의 외부에 설치되는 후처리 플라즈마원으로부터 후처리 플라즈마를 공급하여, 상기 기판에 상기 후처리 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 공정
    을 포함하는 기판 처리 방법.
  2. 제1항에 있어서, 상기 금속막은 유기막 위에 형성되는 것인 기판 처리 방법.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 상기 후처리 플라즈마는 산소 가스로부터 생성되는 것인 기판 처리 방법.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 c)의 공정은, 상기 b)의 공정 후에 행해지는 기판 처리 방법.
  5. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 c)의 공정은, 상기 b)의 공정 전에 행해지는 것인 기판 처리 방법.
  6. 금속막을 갖고, 상기 금속막이 염소를 함유하는 에칭 플라즈마에 의해 에칭 처리가 실시된 기판의 후처리를 행하는 기판 처리 장치로서,
    상기 후처리를 행하기 위한 후처리 챔버와,
    상기 후처리 챔버에 수증기 공급로를 통해 접속된 수증기원과,
    상기 후처리 챔버에 후처리 플라즈마 공급로를 통해 접속된 후처리 플라즈마원과,
    상기 후처리 챔버 내에 배치되며, 상기 기판을 배치하는 배치대와,
    상기 후처리를 제어하는 제어부
    를 구비하고,
    상기 제어부는,
    a) 상기 후처리 챔버에 상기 기판을 반입하여, 상기 배치대에 상기 기판을 배치하는 공정과,
    b) 상기 후처리 챔버에, 상기 수증기원으로부터 상기 수증기 공급로를 통해 수증기를 공급하여 상기 기판에 상기 수증기에 의한 처리를 실시하는 공정과,
    c) 상기 후처리 챔버에, 상기 후처리 플라즈마원으로부터 상기 후처리 플라즈마 공급로를 통해 후처리 플라즈마를 공급하여, 상기 기판에 상기 후처리 플라즈마에 의한 처리를 실시하는 공정
    을 제어하는 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서, 상기 금속막은 유기막 위에 형성되는 것인 기판 처리 장치.
  8. 제6항 또는 제7항에 있어서, 상기 후처리 플라즈마는 산소 가스로부터 생성되는 기판 처리 장치.
  9. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 c)의 공정은, 상기 b)의 공정 후에 실행되는 기판 처리 장치.
  10. 제6항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 c)의 공정은, 상기 b)의 공정 전에 실행되는 것인 기판 처리 장치.
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