KR20240062965A - 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 - Google Patents

기판 처리 장치 및 기판 처리 방법 Download PDF

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에이노스케 츠다
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도쿄엘렉트론가부시키가이샤
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Abstract

[과제] 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 효율적으로 그리고 양호한 제어성으로 기판에 대한 손상을 억제하면서 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
[해결수단] 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 제거하는 기판 처리 장치는, 처리 용기와, 처리 용기 내에 기판이 배치되고, 기판의 적어도 둘레 가장자리부를 제외한 부분을 지지하는 기판 배치부와, LED 소자를 복수 개 갖고, 상기 LED 소자로부터 LED 광을 기판의 둘레 가장자리부에 조사하여, 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 가열하는 LED 가열 유닛과, 기판의 둘레 가장자리부에 산소 함유 가스를 공급하는 가스 공급부를 갖는다.

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 웨이퍼 등의 기판의 처리에는, 기판에 대하여 유기 수지와 같은 카본 함유 물질을 형성하는 처리나, 기판에 카본 함유 물질이 잔존하는 처리가 존재한다. 이러한 카본 함유 물질이 기판의 둘레 가장자리부에 존재하면, 카본 콘타미네이션이나 다음 공정에서의 척 불량 등의 문제가 발생할 가능성이 있기 때문에, 기판의 둘레 가장자리부의 카본 함유 물질을 제거하는 기술이 제안되어 있다.
예컨대, 특허문헌 1에는, 기판의 이면 외주부에 부착된 플로로카본막에 스폿으로 레이저광을 집광시켜 가열함과 더불어 오존을 공급하는 것에 의해 플로로카본막을 반응 제거하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 2에는, 기판의 베벨 에지에 형성된 폴리머 등을, 플라즈마를 조사하는 것에 의해 클리닝하는 기술이 제안되어 있다. 또한, 특허문헌 3에는, 리모트 플라즈마를 이용하여 기판의 베벨 에지를 클리닝하는 기술이 제안되어 있다.
일본 특허 공개 제2007-184393호 공보 일본 특허 공표 2010-531538호 공보 미국 특허 제11031262호 명세서
본 개시는, 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 효율적으로 그리고 양호한 제어성으로 기판에 대한 손상을 억제하면서 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법을 제공한다.
본 개시의 일 양태에 따른 기판 처리 장치는, 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 제거하는 기판 처리 장치로서, 처리 용기와, 상기 처리 용기 내에 기판이 배치되고, 상기 기판의 적어도 상기 둘레 가장자리부를 제외한 부분을 지지하는 기판 배치부와, LED 소자를 복수 개 갖고, 상기 LED 소자로부터 LED 광을 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부에 조사하여, 상기 둘레 가장자리부에 존재하는 상기 카본 함유 물질을 가열하는 LED 가열 유닛과, 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부에 산소 함유 가스를 공급하는 가스 공급부를 갖는다.
본 개시에 의하면, 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 효율적으로 그리고 양호한 제어성으로 기판에 대한 손상을 억제하면서 제거할 수 있는 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법이 제공된다.
도 1은 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 2는 C, Si, Al에 LED를 조사한 경우의 LED의 파장과 방사율의 관계를 도시하는 도면이다.
도 3은 도 1의 기판 처리 장치에서의 기판의 둘레 가장자리부에 대응하는 부분을 확대하여 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 도 1의 기판 처리 장치에 의해 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질의 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
도 5는 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
도 6은 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
이하, 첨부 도면을 참조하여 실시형태에 대해 설명한다.
도 1은, 일 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다.
기판 처리 장치(100)는, 반도체 웨이퍼 등의 기판의 둘레 가장자리부, 예컨대 베벨부(베벨 에지)에 존재하는 카본 함유 물질을 제거하는 장치로서 구성된다. 카본 함유 물질로는, 카본이나 유기 수지 등의 카본 화합물을 들 수 있다.
기판 처리 장치(100)는, 처리 용기(1)와, 기판 배치대(기판 배치부)(2)와, LED 가열 유닛(3)과, 미러(4)와, 배기 장치(5), 가스 공급부(6), 차폐 부재(7), 제어부(8)를 갖는다.
처리 용기(1)는, 알루미늄 등의 금속으로 이루어지고, 내부에 기판(W)에 대하여 처리를 행하는 처리 공간이 형성되어 있다. 또한, 처리 용기(1)는 바닥부 중앙에 배기 공간이 형성되는 돌출부(11)를 갖고 있다. 기판 배치대(2), 미러(4), 차폐 부재(7)는, 처리 용기(1)의 내부에 설치되어 있다.
기판 배치대(2)는, 기판(W)이 배치되는 것이며, 예컨대 알루미늄 등의 금속으로 형성되고, 기판(W)보다 직경이 작은 원판형을 이루어, 적어도 기판(W)의 처리해야 할 둘레 가장자리부를 제외한 부분을 지지하도록 구성되어 있다. 기판 배치대(2)는, 처리 용기(1)의 돌출부(11)의 바닥부로부터 상측으로 연장되는 지지 부재(21)에 지지되어 있다.
기판 배치대(2)에는, 기판(W)의 전달을 위한 승강 핀(도시하지 않음)이 상면에 대하여 돌출 함몰 가능하게 설치되어 있다. 기판 배치대(2)는 냉각 기구에 의해 냉각되어도 좋다. 또한, 기판 배치대(2)의 상면에는 기판(W)을 정전 흡착하기 위한 정전 척이 설치되어 있어도 좋다.
LED 가열 유닛(3)은, 복수의 LED 소자로부터 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)에 LED 광을 조사하여 기판(W)의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 가열하기 위한 것이다. LED 가열 유닛(3)은, 전체 형상이 기판 배치대(2)보다 직경이 큰 링형을 이루고, 기판 배치대(2) 상의 기판(W)의 상측 위치, 예컨대, 처리 용기(1)의 천장벽(1a)에 설치되어 있다. LED 가열 유닛(3)은, 링형을 이루는 베이스 부재(31)와, 베이스 부재(31)의 하면 전면에 복수 개 설치된 LED 소자(32)와, LED 소자(32)의 하측에 천장벽(1a)에 끼워지도록 설치된, 베이스 부재(31)와 동일한 사이즈의 링형을 이루는 광투과 부재(33)를 갖는다. 광투과 부재(33)는 시일 부재(도시하지 않음)를 통해 천장벽(1a)에 끼워져 있고, LED 소자(32)는 대기 분위기 속에 배치된다. LED 소자(32)에는 전원(도시하지 않음)으로부터 급전되고, 그것에 의해 LED 소자(32)로부터 LED 광이 방사된다. 그리고, 방사된 LED 광은 광투과 부재(33)를 투과하여 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)에 조사되고, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질이 가열된다. 이 때의 가열 온도는, 300℃ 이하이어도 좋고, 200∼300℃가 적합하다.
복수의 LED 소자(32)는, 베이스 부재(31)에서 여러가지 레이아웃으로 배치될 수 있고, 존 분할될 수도 있다. 존 분할하는 경우는, 존마다 출력을 제어하는 것에 의해 가열의 균일성을 높일 수 있다.
LED(발광 다이오드)는, 전자와 홀의 재결합에 의한 전자 복사를 이용하여 물체를 가열하는 것이며, 승온 속도가 빠르다고 하는 메리트가 있다. 또한, LED로부터 방사되는 광의 파장을 조정하는 것에 의해, 카본 함유 물질을 선택적으로 가열할 수 있다. 따라서, 본 실시형태에서는, LED 가열 유닛(3)의 복수의 LED 소자(32)로부터 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)에 LED 광을 조사하여 가열하면서, 후술하는 바와 같이 산소 함유 가스를 공급하여 반응시키는 것에 의해, 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 카본 함유 물질을 제거한다.
도 2는, C, Si, Al에 LED를 조사한 경우의 LED의 파장과 방사율의 관계를 도시하는 도면이지만, 파장이 1.5∼3 ㎛인 범위에서 Si와 Al에서는 방사율이 저하된 데 비해, C는 이와 같은 저하가 보이지 않는다. 따라서, 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 카본 화합물을 선택적으로 가열하는 관점에서는, LED 소자(32)로부터 방사되는 광의 파장은 1.5∼3 ㎛이 적합하다.
미러(4)는, LED 가열 유닛(3)의 LED 소자(32)로부터 방사된 광을 반사하는 반사 부재로서 구성된다. 미러(4)는, LED 소자(32)로부터 방사되어 LED 광을 반사하여, 반사광을 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 이면측 부분으로 유도한다. 미러(4)는 반사광이 원하는 위치에 조사되도록 위치 조절된다.
LED 가열 유닛(3)은, 그 내경이 기판 배치대(2) 상의 기판(W)의 외경보다 작고, 그 외경이 기판 배치대 상의 기판(W)의 외경보다 커도 좋다. 이것에 의해, LED 가열 유닛(3)의 내측의 LED 소자(32)로부터 LED 광이 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 표면(상면)측 부분에 직접 조사되고, 외측의 LED 소자(32)로부터 방사되어 미러(4)에서 반사된 반사광이 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 이면(하면)측 부분에 조사된다.
배기 장치(5)는, 처리 용기(1) 내부를 배기하는 것이며, 처리 용기(1)에서의 돌출부(11)의 측벽에 설치된 배기구(12)에 배기 배관(51)을 통해 접속된다. 배기 장치(5)는, 진공 펌프 및 자동 압력 제어 밸브를 갖고 있고, 진공 펌프를 작동시켜 배기하면서, 자동 압력 제어 밸브에 의해 처리 용기(1) 내의 압력이 미리 정해진 진공 압력으로 제어된다.
가스 공급부(6)는, 불활성 가스 및 산소 함유 가스를 공급하는 것이다. 본 예에서는, 불활성 가스로서 Ar 가스 및/또는 N2 가스를 공급하는 Ar/N2 가스 공급원(61)과, 산소 함유 가스로서 O2 가스를 공급하는 O2 가스 공급원(62)을 갖는다. Ar/N2 가스 공급원(61)에는 제1 가스 배관(63)의 일단이 접속되고, 제1 가스 배관(63)의 타단은 처리 용기(1)의 천장벽(1a)의 중앙에 위치하는 제1 가스 유로(14)에 접속되어 있다. 그리고, Ar/N2 가스 공급원(61)으로부터 Ar 가스 및/또는 N2 가스가 제1 가스 배관(63) 및 제1 가스 유로(14)를 거쳐 처리 용기(1) 내에 공급된다. 또한, O2 가스 공급원(62)에는 제2 가스 배관(64)의 일단이 접속되고, 제2 가스 배관(64)은 분기되어 처리 용기(1)의 천장벽(1a)의 둘레 가장자리부에 복수 설치된 제2 가스 유로(15)에 접속되어 있다. 그리고, O2 가스 공급원(62)으로부터 O2 가스가, 제2 가스 배관(64) 및 제2 가스 유로(15)를 거쳐 처리 용기(1) 내에서의 기판(W)의 둘레 가장자리부에 공급된다. 불활성 가스로는, Ar 가스, N2 가스 외에, He 가스 등의 다른 희가스를 이용할 수 있다. 또한, 산소 함유 가스로는, O2 가스 외에, O3 가스를 이용할 수 있다.
O2 가스 등의 산소 함유 가스는, LED 소자(32)의 조사에 의해 가열된 기판(W) 둘레 가장자리부(베벨부)에 존재하는 카본 함유 물질과 반응하여 기화시키기 위한 가스이며, Ar 가스나 N2 가스 등의 불활성 가스는, 기판(W)의 중앙부에 산소 함유 가스가 침입하는 것을 저지하기 위한 가스이다.
차폐 부재(7)는, 기판 배치대(2) 상의 기판(W)의 중심부로의 산소 함유 가스의 흐름을 차폐하는 것이며, 처리 용기(1)의 천장벽(1a)의 하면에 부착되어 있다. 차폐 부재(7)는, 기판 배치대(2) 상의 기판(W)와 대향하도록 설치되어 있고, 그 외주면은 LED 가열 유닛(3)의 내주면의 내측에 위치하고, 그 외주부는 천장벽(1a)으로부터 기판(W)의 상면에 근접한 위치까지 연장되어 있다.
차폐 부재(7)는, 천장벽(1a)에 부착되는 원판형의 베이스(71)와, 베이스(71)의 둘레 가장자리부로부터 하측으로 연장되는 외벽부(72)를 갖고, 내부에 공간(S)을 갖는 원통형을 이루고 있다. 베이스(71)의 외주부와 외벽부(72)는 상기 외주부를 구성한다. 제1 유로(14)는 천장벽(1a) 및 베이스(71)를 관통하여 공간(S)에 면하도록 형성되어 있고, 제1 유로(14)로부터 불활성 가스인 Ar 가스 및/또는 N2 가스가 공간(S)에 공급된다. 도 3에 도시한 바와 같이, 외벽부(72)(외주부)의 하단부와 기판(W) 사이에는 간극(73)이 형성되어 있고, 공간(S)에 공급된 불활성 가스가 간극(73)으로부터 차폐 부재(7)의 외측으로 흘러, 산소 함유 가스가 공간(S)에 유입되는 것을 저지한다. 산소 함유 가스의 공간(S)의 유입을 효과적으로 저지하는 관점에서, 간극(73)의 간격은 1 mm 이하 정도이면 되며, 0.2∼1 mm이 바람직하다. 또한, 차폐 부재(7)의 외경은 기판 배치대(2)의 외경보다 커도 좋다. 이것에 의해, 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 이면측 부분의 카본 함유 물질을 제거하기 쉽게 할 수 있다.
차폐 부재(7)의 외주면은, 경면 가공이 되어 있어도 좋다. 이것에 의해, LED 광이 조사되었을 때의 차폐 부재(7)의 가열이 억제되고, 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)의 가열 효율을 향상시킬 수 있다. 동일한 관점에서, 처리 용기(1)의 내면이 경면 가공되어 있어도 좋다.
제어부(8)는, CPU 및 기억부 등을 구비한 컴퓨터로 구성되어 있고, 기판 처리 장치(100)의 구성부, 예컨대, 배기 장치(5), 가스 공급부(6), LED 소자(32)의 전원 등을 제어한다. 제어부(8)는, 기억부의 기억 매체에 기억된 처리 레시피에 기초하여, 기판 처리 장치(100)의 각 구성부에 미리 정해진 동작을 실행시킨다.
또, 처리 용기(1)의 측벽에는, 기판(W)을 반입 및 반출하기 위한 반입 반출구(도시하지 않음)가 설치되어 있고, 반입 반출구는 게이트 밸브로 개폐 가능하게 되어 있다. 또한, 기판 배치대(2)는 도시하지 않은 승강 기구에 의해 승강 가능하게 되어 있고, 기판(W)을 반송할 때에는 기판 배치대(2)가 도 1보다 하측의 반송 위치로 하강되고, 처리시에는 도 1의 처리 위치로 상승된다.
다음으로, 이와 같이 구성되는 기판 처리 장치(100)에서의 기판 처리 동작에 대해 설명한다.
우선, 도시하지 않은 반입 반출구로부터 기판(W)을 처리 용기(1) 내에 반입하고, 기판(W)을 반송 위치에 있는 기판 배치대(2) 상에 배치한 후, 기판 배치대(2)를 도 1에 도시하는 처리 위치로 상승시킨다.
그리고, 가스 공급부(6)의 Ar/N2 가스 공급원(61)으로부터 불활성 가스로서 Ar 가스 및/또는 N2 가스를 처리 용기(1) 내의 공간(S)에 공급하면서, 배기 장치(5)에 의해 배기하여 처리 용기(1) 내의 압력을 미리 정해진 진공 압력으로 한다.
불활성 가스인 Ar 가스 및/또는 N2 가스를 처리 용기(1) 내의 공간(S)에 공급한 상태인 채로, 가스 공급부의 O2 가스 공급원(62)으로부터 산소 함유 가스로서 O2 가스를 기판(W)의 둘레 가장자리부에 공급하면서, LED 가열 유닛(3)의 LED 소자(32)로부터 LED 광을 방사한다. LED 광은 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)에 조사되어, 기판(W)의 둘레 가장자리부(베벨부)에 존재하는 카본 함유 물질이 가열되고, 카본 함유 물질과 O2가 반응하여 카본 함유 물질이 제거된다. 이 때의 가열 온도는 300℃ 이하이어도 좋고, 적합하게는 200∼300℃이며, 원하는 온도로 가열되도록 LED 소자(32)의 출력이 조정된다.
이 때, 기판(W)의 둘레 가장자리부와 중앙부는 차폐 부재(7)로 차폐되어 있고, 또한, 공간(S)에 공급된 불활성 가스인 Ar 가스 및/또는 N2 가스가 간극(73)을 통과하여 처리 용기(1)의 외주부로 유출되기 때문에, 산소 함유 가스로서의 O2 가스의 공간(S)의 유입이 저지된다. 이 때문에, 기판(W)의 중앙부에서는 카본 함유 물질의 제거 반응은 거의 생기지 않고, 실질적으로 기판(W)의 둘레 가장자리부의 카본 함유 물질만이 선택적으로 제거된다. 이 때, 기판 배치대(2)에 냉각 기구를 설치하는 것에 의해, 기판(W)의 중앙부에서의 카본 함유 물질 제거 반응을 보다 효과적으로 억제할 수 있다.
이 때의 기판(W)의 둘레 가장자리부에서의 카본 함유 물질의 제거에 대해 보다 구체적으로 설명한다. 도 4는, 기판 처리 장치(100)에 의해 기판(W)의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질의 제거 과정을 설명하기 위한 도면이다.
예컨대, 도 4의 (a)에 도시한 바와 같이, 카본 함유 물질로서, 디바이스 중에 에어갭을 형성하기 위한 폴리우레아막과 같은 카본 함유막(102)을 기판(W)에 형성하는 경우, 카본 함유막(102)은 기판(W)의 둘레 가장자리부인 베벨부(101)에도 형성된다.
그러나, 카본 함유막(102)이 기판(W)의 둘레 가장자리부인 베벨부(101)에 형성되어 있으면, 카본 콘타미네이션나 다음 공정에서의 척 불량 등의 문제가 발생할 가능성이 있다. 이 때문에, 본 실시형태에서는, 도 4의 (b)에 도시한 바와 같이, 기판(W)의 둘레 가장자리부인 베벨부(101)에 LED 가열 유닛(3)의 복수의 LED 소자(32)로부터 LED 광을 기판(W)의 베벨부(101)에 조사한다.
이와 같이, 베벨부(101)에, LED 가열 유닛(3)으로부터의 LED 광(L)을 조사하는 것에 의해, 기판(W)의 베벨부(101)의 카본 함유 물질(102)을 가열할 수 있다.
이 때, LED 가열 유닛(3)을, 그 내경이 기판 배치대(2) 상의 기판(W)의 외경보다 작고, 그 외경이 기판 배치대 상의 기판(W)의 외경보다 커지도록 구성해도 좋다. 이것에 의해, LED 가열 유닛(3)의 내측의 LED 소자(32)로부터 기판(W)의 베벨부(101)의 표면(상면)측 부분에 LED 광을 직접 조사하고, 외측의 LED 소자(32)로부터 미러(4)에서 반사된 LED 광을 기판(W)의 베벨부(101)의 이면측 부분에 조사할 수 있다. 이 때문에, 효율적으로 베벨부(101)의 카본 함유막(102)을 가열할 수 있다.
그리고, 이와 같이 기판(W)의 베벨부(101)의 카본 함유막(102)을 가열하면서, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 산소 함유 가스인 O2 가스를 공급하는 것에 의해, 카본 함유막(102)과 O2 가스가 반응하여 카본 함유막(102)이 제거된다.
이 때, 차폐 부재(7)가 기판 배치대(2) 상의 기판(W)의 중심부로의 산소 함유 가스의 흐름을 차폐하고, 공간(S)에 불활성 가스로서 Ar 가스 및/또는 N2 가스를 공급하여 간극(73)으로부터 차폐 부재(7)의 외측으로 흘린다. 이것에 의해, 산소 함유 가스인 O2 가스가 공간(S)에 유입되는 것이 저지되어, 기판(W)의 중앙부에 있어서 카본 함유 물질인 카본 함유막(102)과 O2 가스의 반응이 실질적으로 생기지 않는다. 이 때문에, 기판(W)의 둘레 가장자리부인 베벨부(101)의 카본 함유막(102)만을 선택적으로 제거할 수 있다. 이 때, 간극(73)의 간격을 1 mm 이하 정도, 적합하게는 0.2∼1 mm로 하는 것에 의해, 산소 함유 가스의 공간(S)으로의 유입을 효과적으로 저지할 수 있다. 또한, 차폐 부재(7)의 외경을 기판 배치대(2)의 외경보다 크게하는 것에 의해, 기판(W)의 베벨부(101)의 표면측 부분보다 이면측 부분에 산소 함유 가스가 공급되기 쉬워진다. 이것에 의해, 척 불량을 초래하는 베벨부(101)의 이면측 부분의 카본 함유 물질(카본 함유막(102))을 확실하게 제거할 수 있다.
상기 특허문헌 1에 기재된 기술은, 기판의 이면 외주부에 부착된 플로로카본막에 스폿으로 레이저광을 집광시켜 가열하고 오존을 공급하는 것에 의해 제거하는 것이며, 기판의 둘레 가장자리부의 넓은 범위의 카본 함유 물질을 제거하는 본 실시형태의 기술과는 본질적으로 다르다. 본 실시형태의 LED 가열 유닛(3)에 이용하는 LED 소자(32)는 광이 넓게 퍼지는 특성을 갖고 있고, 특허문헌 1에 기재된 레이저광의 경우보다 넓은 면적을 가열할 수 있어 효율적이다. 또한, LED 소자(32) 자체는 작은 소자이기 때문에, 레이아웃에 유연성이 있고, 존 분할도 용이하기 때문에, 필요한 범위만 설치하면 된다. 이 때문에, 비용적으로도 유리하다.
상기 특허문헌 2, 3에 기재된 기술은, 기판의 베벨 에지에 형성된 폴리머 등을, 플라즈마를 조사하는 것에 의해 에칭 제거하는 것이며, 베벨 에지에만 플라즈마를 조사한다. 이 때문에, 장치 제어가 어렵고, 높은 플라즈마 균일성을 얻기 어려워, 플라즈마가 기판에 손상을 준다고 하는 문제도 있다. 또한, 플라즈마 착화 조건과 기대되는 에칭 성능의 밸런스 조정도 어렵다. 이것에 대하여, 본 실시형태에서는 LED 가열 유닛에 의해 광을 조사하기 때문에, 필요한 개소에 제어성 좋게 조사할 수 있어, 플라즈마를 이용하는 경우와 같은 제어성 등의 문제도 없고, 기판에 대한 플라즈마 손상도 없다. 또한, 플라즈마 착화 조건을 고려할 필요도 없다. 또한, LED 소자를 존 분할하여 존에 따라 광강도를 제어할 수 있어, 처리의 균일성이 높다. 또한, LED 소자는 순간적으로 온/오프할 수 있기 때문에, 처리 시간을 단축하는 것이 가능하다.
이와 같이, 본 실시형태에 의하면, 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 효율적으로 그리고 양호한 제어성으로 기판에 대한 손상을 억제하면서 제거할 수 있다. 또한, LED 소자를 이용하는 것에 의해, 레이저광에 의한 처리나 플라즈마 처리에서는 얻어지지 않는 전술한 다른 효과도 얻어진다.
다음으로, 다른 실시형태에 대해 설명한다.
도 5는, 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시형태에서는, 전체 형상이 기판 배치대(2)보다 직경이 큰 링형을 이루는 LED 가열 유닛(3)을, 기판 배치대(2) 상의 기판(W)의 하측 위치, 예컨대, 처리 용기(1)의 바닥벽(1b)에 설치하고, 반사 부재인 미러(4)를 기판(W)의 상측에 배치하고 있다. 본 실시형태에서도 마찬가지로, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 LED를 조사하여, 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 가열할 수 있다.
다음으로, 또 다른 실시형태에 대해 설명한다.
도 6은, 또 다른 실시형태에 따른 기판 처리 장치의 일례를 개략적으로 도시하는 단면도이다. 본 실시형태에서는, 천장벽(1a)에 LED 가열 유닛(3a)을 설치하고, 바닥벽(1b)에 LED 가열 유닛(3b)을 설치하고 있다. LED 가열 유닛(3a)은, 베이스 부재(31a)와, 복수의 LED 소자(32a)와, 광투과 부재(33a)를 갖는다. LED 가열 유닛(3b)은, 베이스 부재(31b)와, 복수의 LED 소자(32b)와, 광투과 부재(33b)를 갖는다. 이와 같은 구성에서는, LED 가열 유닛(3a 및 3b)을 기판(W)의 둘레 가장자리부의 상하에 배치하고 있기 때문에, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 상하 양쪽으로부터 LED 광을 조사하여, 기판(W)의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 가열할 수 있다. 본 실시형태의 경우는, 반사 부재인 미러(4)가 불필요하다.
또, 처리 용기(1)의 천장벽(1a) 및 바닥벽(1b) 중 어느 한쪽에 LED 가열 유닛(3)을 설치하는 경우에도, 제거해야 할 카본 함유 물질의 위치에 따라서는 미러(4)는 필수적인 것은 아니다.
이상, 실시형태에 대해 설명했지만, 이번에 개시된 실시형태는, 모든 점에서 예시이며 제한적인 것이 아니라고 생각되어야 한다. 상기 실시형태는, 첨부한 특허청구범위 및 그 주지를 일탈하지 않고, 여러가지 형태로 생략, 치환, 변경되어도 좋다.
예컨대, 상기 실시형태에서는, LED 가열 유닛을 천장벽 또는/및 바닥벽에 설치한 예를 나타냈지만, 기판의 둘레 가장자리부의 필요한 부분에 LED 광을 조사할 수 있는 위치라면 이것에 한정되지 않는다.
또한, 상기 실시형태에서는, 차폐 부재(7)로서 기판(W)의 중앙부에 대응하는 공간(S)을 갖는 원통형의 부재를 이용한 예를 나타냈지만, 산소 함유 가스의 기판 중앙부로의 유입을 차폐할 수 있다면 이것에 한정되지 않는다. 예컨대, 차폐 부재를 원기둥형으로 하여 기판과의 사이의 간극을 일정하게 유지해도 좋다. 또한, 기판 배치대의 온도 제어와 불활성 가스의 공급 등에 의해, 기판 둘레 가장자리부에서만 카본 함유 물질의 제거 반응을 생기게 할 수 있다면, 차폐 부재는 설치하지 않아도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 디바이스 중에 에어갭을 형성하기 위한 폴리우레아막과 같은 카본 함유막을 형성한 기판에 있어서, 기판의 둘레 가장자리부의 카본 함유막을 제거하는 경우에 대해 설명했지만, 기판의 둘레 가장자리부에 형성된 폴리머 등의 에칭 부생성물을 제거하는 경우 등의 다른 경우이어도 좋다.
또한, 상기 실시형태에서는, 기판으로서 반도체 웨이퍼를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, FPD(플랫 패널 디스플레이) 기판이나, 세라믹스 기판 등의 다른 기판이어도 좋다.

Claims (17)

  1. 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 제거하는 기판 처리 장치에 있어서,
    처리 용기와,
    상기 처리 용기 내에 기판이 배치되고, 상기 기판의 적어도 상기 둘레 가장자리부를 제외한 부분을 지지하는 기판 배치부와,
    LED 소자를 복수 개 갖고, 상기 LED 소자로부터 LED 광을 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부에 조사하여, 상기 둘레 가장자리부에 존재하는 상기 카본 함유 물질을 가열하는 LED 가열 유닛과,
    상기 기판의 상기 둘레 가장자리부에 산소 함유 가스를 공급하는 가스 공급부
    를 갖는, 기판 처리 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 LED 가열 유닛은, 전체 형상이 상기 기판 배치부보다 직경이 큰 링형을 이루고 있는, 기판 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 LED 가열 유닛은, 링형의 베이스 부재를 갖고, 복수의 상기 LED 소자는 상기 베이스 부재에 설치되어 있는, 기판 처리 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 LED 가열 유닛은, 상기 기판 배치부 상의 상기 기판의 상측 위치 또는 하측 위치, 또는 이들 양쪽의 위치에 설치되는, 기판 처리 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 LED 가열 유닛의 상기 LED 소자로부터 방사된 LED 광을 반사하여, 반사광을 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부로 유도하는 반사 부재를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 LED 가열 유닛은 상기 기판 배치부 상의 상기 기판의 상측에 설치되고, 상기 반사 부재는 상기 기판 배치부 상의 상기 기판의 하측에 설치되는, 기판 처리 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 LED 가열 유닛은, 그 내경이 상기 기판 배치부 상의 상기 기판의 외경보다 작고, 그 외경이 상기 기판 배치부 상의 상기 기판의 외경보다 커지도록 구성되고,
    상기 LED 가열 유닛의 내측에 설치된 상기 LED 소자로부터의 LED 광이 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부의 상면측 부분에 직접 조사되고, 상기 LED 가열 유닛의 외측에 설치된 상기 LED 소자로부터 방사되어 상기 반사 부재에서 반사된 반사광이 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부의 하면측 부분에 조사되는, 기판 처리 장치.
  8. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 기판의 상기 둘레 가장자리부로부터 상기 기판의 중앙부로의 상기 산소 함유 가스의 흐름을 차폐하는 차폐 부재를 더 갖는, 기판 처리 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 차폐 부재는, 그 외주부가 상기 처리 용기의 천장벽으로부터 상기 기판 배치부 상의 상기 기판에 근접한 위치까지 연장되고,
    상기 가스 공급부는, 상기 외주부와 상기 기판 사이의 간극으로부터 외측으로 흐르도록 불활성 가스를 공급하는, 기판 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 차폐 부재는, 상기 외주부를 구성하는 외주벽과, 상기 외주벽의 내부에 형성된 공간을 갖는 원통형을 이루고, 상기 외주벽의 하단부와 상기 기판 배치부 상의 상기 기판 사이에 상기 간극이 형성되고,
    상기 가스 공급부는, 상기 간극으로부터 외측으로 흐르도록 상기 공간에 불활성 가스를 공급하는, 기판 처리 장치.
  11. 제9항에 있어서,
    상기 간극의 간격은 1 mm 이하인, 기판 처리 장치.
  12. 제8항에 있어서,
    상기 차폐 부재의 외경은 상기 기판 배치부의 외경보다 큰, 기판 처리 장치.
  13. 제8항에 있어서,
    상기 차폐 부재의 외주면은 경면 가공되어 있는, 기판 처리 장치.
  14. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 소자로부터 사출되는 LED 광의 파장은 1.5∼3 ㎛의 범위인, 기판 처리 장치.
  15. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 처리 용기의 내면은 경면 가공되어 있는, 기판 처리 장치.
  16. 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 LED 광에 의한 상기 카본 함유 물질의 가열 온도는 300℃ 이하인, 기판 처리 장치.
  17. 기판의 둘레 가장자리부에 존재하는 카본 함유 물질을 제거하는 기판 처리 방법에 있어서,
    기판의 적어도 상기 둘레 가장자리부를 제외한 부분을 지지하는 기판 배치부에 기판을 배치하는 공정과,
    LED 가열 유닛의 복수의 LED 소자로부터 LED 광을 상기 기판의 상기 둘레 가장자리부에 조사하여, 상기 둘레 가장자리부에 존재하는 상기 카본 함유 물질을 가열하는 공정과,
    상기 기판의 상기 둘레 가장자리부에 산소 함유 가스를 공급하고, 가열된 상기 카본 함유 물질과 상기 산소 함유 가스를 반응시켜, 상기 카본 함유 물질을 제거하는 공정
    을 포함하는, 기판 처리 방법.
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