KR100674735B1 - 기판세정장치 및 기판세정방법 - Google Patents

기판세정장치 및 기판세정방법 Download PDF

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Abstract

기판을 손상하지 않고, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 충분히 제거할 수 있는 기판세정장치를 제공한다.
기판세정장치로서의 플라즈마처리장치(1)는 챔버(10)와, 해당 챔버(10)내에 배치되어, 웨이퍼 W를 탑재하는 서셉터(11)와, 해당 서셉터(11)에 배치되어, 고전압이 인가되는 전극판(20)과, 챔버(10)내를 배기하는 대강 배기 라인과, 서셉터(11) 및 웨이퍼 W사이에 공간 S를 생기게 하는 푸셔핀(30)과, 공간 S에 N2가스를 공급하는 열전도가스공급구멍(27)과, 챔버(10)내에 처리가스 등을 도입하는 샤워헤드(33)를 구비하여, 공간 S가 발생하고 있을 때, 전극판(20)에는 다른 극성의 고전압이 교대로 인가되고, 웨이퍼 W의 뒷면을 향해 공간 S에 N2가스가 분출되고, 또한 챔버(10)내는 배기되고, 또한, 챔버(10)내가 감압되고 있을 때에, 챔버(10)내에 N2가스가 도입된다.

Description

기판세정장치 및 기판세정방법{SUBSTRATE CLEANING APPARATUS AND METHOD}
도 1은 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치의 개략구성을 나타내는 단면도이다.
도 2는도 1의 플라즈마처리장치에 있어서 실행되는 기판세정처리의 순차도이다.
도 3은본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치에 있어서의 푸셔핀의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 기판세정장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 5는 도 4의 기판처리장치가 배치된 기판처리 시스템의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 6a 내지 도 6c는 본 발명의 실시예에 있어서의 웨이퍼의 뒷면으부터의 파티클의 제거 모습을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 6a는, 밸브 V1가 열려 있는 동안, 전극판(20)으로의 +2kV 및 -2kV의 전압이 교호적으로 인가가 반복되고 있는 경우의 공간 S의 모양을 모식적으로 나타내는 도면이고, 도 6b는, 도 6a로부터 수 초 경과한 후의 공간 S의 모습을 모식적으로 나타낸 도면이고, 도 6c는, 도 6b로부 터 수 초 경과한 후의 공간 S의 모습을 모식적으로 나타낸 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 있어서의 파티클의 제거 관측 결과를 나타내는 그래프이다.
도 8은 종래의 웨이퍼 W에 에칭처리를 실시하기 위한 플라즈마처리장치의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명
1,56 : 플라즈마처리장치 10,43 : 챔버
11 : 서셉터 12,65 : 배기로
13 : 배플판 14 : APC
15 : TMP 16,46 : DP
17,45 : 배기관 18 : 고주파 전원
19 : 정합기 20,35,47 : 전극판
22,41,48 : 직류전원 24 : 포커스링
25 : 냉매실 26 : 배관
27 : 전열 가스 공급 구멍 28 : 전열 가스 공급 라인
29 : 전열 가스 공급관 30, 40 : 푸셔핀
31, 52 : 반입출구 32, 53 : 게이트 밸브
33 : 샤워 헤드 34 : 가스 통기 구멍
36 : 전극 지지체 37 : 버퍼실
38 : 처리 가스 도입관 39 : 자석
42 : 기판세정장치 44 : 스테이지
49 : 가스 공급 구멍 50 : 가스 공급 라인
51 : 핀 54 : 가스 도입관
55 : 기판처리 시스템 57, 62 : 반송아암
58 : 로드·록실 59 : 프로세스쉽
60 : 로드보트 61 : 오리엔터
63 : 로더모듈 64 : 가스 공급관
본 발명은, 기판세정장치 및 기판세정방법에 관한 것으로, 특히, 플라즈마처리가 실시되는 기판의 뒷면에 부착한 이물을 제거하는 기판세정장치 및 기판세정방법에 관한 것이다.
통상, 반도체 디바이스의 제조 프로세스에서는, 피처리체인 반도체 웨이퍼(이하, 「웨이퍼」라고 한다)에 대하여, 에칭이나 스퍼터링, CVD(화학기상성장) 등의 플라즈마를 이용한 처리(이하, 「플라즈마처리」라고 한다)가 실시되고 있다.
예를 들어, 에칭처리를 실시하기 위해 플라즈마처리장치(80)는, 도 8에 나타낸 바와 같이, 웨이퍼를 수용하는 원통형 용기(81)과, 해당 원통형 용기(81)의 내 부에 배치되어, 웨이퍼가 탑재된 탑재대로서의 서셉터(82)와, 웨이퍼가 탑재된 면(이하 「탑재면」이라고 한다)을 향해서, 서셉터(82)를 관통하도록 배치된 푸셔핀(83)을 구비한다. 서셉터(82)는, 탑재면에 있어서, 직류 전원(84)에 접속된 전극을 배치하는 정전척(85)를 가지고, 또한, 그 내부에 있어서, 고주파 전원(86)에 접속된 하부 전극(87)을 갖는다 (예컨대, 특허문헌 1참조.).
플라즈마처리장치(80)에서는, 정전척(85)이 정전 흡착력으로 인해 웨이퍼를 탑재면에 흡착시킨 후, 하부 전극(87)에 고주파 전력을 인가하여, 원통형 용기(81)내의 상면과 서셉터(82)사이에 고주파 전계를 발생시키고, 원통형 용기(81)내에 도입된 처리 가스를 해리시켜 플라즈마를 발생시킨다. 발생한 플라즈마는 웨이퍼 둘레를 둘러싸도록 배치된 포커스링(도시하지 않음)에 의해 웨이퍼의 표면에 수령되고, 웨이퍼 표면에 형성된 산화막 등을 에칭한다.
또한, 에칭처리가 실시된 웨이퍼는, 푸셔핀(83)에 의해 탑재면에서 들어 올려지고, 원통형 용기(81)에 진입한 스칼라 아암등의 반송장치(도시하지 않음)에 의해서 원통형 용기(81)로부터 반출된다.
에칭처리에 있어서 발생하는 플라즈마 중, 웨이퍼의 표면으로 수령되지 않는 것은, 원통형 용기(81)의 내벽에 충돌하여 파티클을 발생시킨다. 또한, 에칭처리에서는, 반응생성물이 발생한다. 이들 파티클이나 반응생성물은, 그 대부분이 도시하지 않은 배기 장치에 의해서 원통형 용기(81)로부터 배출되지만, 원통형 용기(81)내에 쌓인 파티클의 일부나 반응생성물은 탑재면에 퇴적한다. 또한, 서셉터(82)가 플라즈마 등에 기인하여 발진(發塵)한 파티클도 탑재면에 퇴적한다. 이들 탑재면에 퇴적한 파티클이나 반응생성물은, 웨이퍼가 탑재면에 탑재되었을 때, 이물(異物)로서 웨이퍼 뒷면에 부착한다. 이러한 웨이퍼 뒷면에 부착한 파티클이나 반응생성물의 제거방법으로서, 세정액 등을 이용한 웨트세정이 알려져 있다.
또한, 세정액을 사용하지 않은 방법으로서, 푸셔핀에 의해 들려 올려진 웨이퍼와 탑재면 사이에 플라즈마를 발생시켜, 발생한 플라즈마의 이온에 의한 스퍼터링의 작용이나, 래디컬에 의한 화학 반응적인 작용에 의해 웨이퍼 뒷면의 파티클을 제거하는 제거방법도 알려져 있다 (예컨대, 특허문헌 2참조.).
[특허문헌 1]일본국 특허공개 평성 5-226291호 공보(도 1).
[특허문헌 2]미국 특허 제4962049호 명세서 (제2란 제 67행~제3란제17행)
그러나, 웨트세정을 반폭하면 세정액이 오염된다. 따라서, 웨트세정에 있어서 오염된 세정액에 포함되는 파티클 등에 의해 웨이퍼 표면이 오염된다고 하는 문제점이 있었다. 또한, 에칭처리가 실시된 웨이퍼가 다음 공정의 챔버 등에 반입되었을 때, 제거되어 있지 않은 파티클이 해당 챔퍼 내부를 오염시키기도 했다.
또한, 플라즈마에 의해 웨이퍼 뒷면의 파티클을 제거하는 경우, 발생한 플라즈마에 의해, 웨이퍼 표면에 과도한 플라즈마처리가 실시되어 웨이퍼가 손상하는, 예컨대, 웨이퍼 표면에 과도한 에칭처리가 실시되어 오버에칭이 발생한다고 하는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 충분히 제거할 수 있는 기판세정장치 및 기판세정방법을 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해, 청구항 1에 기재된 기판세정창치는, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실내에 배치되고, 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 해당 탑재대에 배치되고, 전압이 인가되어 상기 기판을 상기 탑재대에 흡착시키는 적극과, 상기 수용실내를 배기하는 배기 장치와, 해당 탑재대 및 상기 기판을 이간해서 상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간을 발생시키는 이간 장치와, 상기 공간에 기체를 공급하는 기체공급장치를 구비해, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 전극에 전압이 인가되고, 상기 기체공급장치가 상기 공간에 기체를 공급하고, 상기 배기 장치는 상기 수용실내를 배기하는 것을 특징으로 한다.
청구항 2에 기재된 기판세정장치는, 청구항 1에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내로 기체를 도입하는 기체 도입부를 또한 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 3에 기재된 기판세정장치는, 청구항 1 또는 2에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 전극에 전압이 불연속적으로 인가되는 것을 특징으로 한다.
청구항에 4기재된 기판세정장치는, 청구항 3에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 전극에 극성이 다른 전압이 교대로 인가되는 것을 특징으로 한다.
청구항 5에 기재된 기판세정장치는, 청구항 4에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 전압의 절대값은 500V이상인 것을 특징으로 한다.
청구항 6에 기재된 기판세정장치는, 청구항 5에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 전압의 절대값은 2kV이상인 것을 특징으로 한다.
청구항 7에 기재된 기판세정장치는, 청구항 1 내지 6항 중 어느 한 항에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 배기 장치는 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내의 압력을 133Pa이상으로 유지하는 것을 특징으로 한다.
청구항 8에 기재된 기판세정장치는, 청구항 7에 기재된 기판세정장치에 있어서, 상기 배기 장치는, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내의 압력을 1.33×103∼1.33×104 Pa의 범위로 유지하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 청구항 9에 기재된 기판세정장치는, 기판을 수용하는 수용실과, 해당 수용실내에 배치되어, 상기 기판을 탑재하는 탑재대와, 상기 수용실내를 배기하는 배기 장치와, 해당 탑재대 및 상기 기판을 이간하여 상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간을 생기게함과 더불어, 상기 기판에 접촉하여 상기 기판에 전압을 인가하는 이간장치와, 상기 공간에 기체를 공급하는 기체공급장치와 상기 수용실내로 기체를 도입하는 기체도입부를 구비하여, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 기판에 전압이 인가되고, 상기 기체공급장치가 상기 공간에 기체를 공급하고, 상기 배기 장치는 상기 수용실내를 배기하고, 또한, 상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 기체도입부는 상기 수용실내로 기체를 도입하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 10에 기재된 기판세정방법은, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 제거하는 기판세정방법에 있어서, 기판을 수용실에 수용하는 수용단계와, 상기 기판을 상기 수용실에 배치된 탑재대에 탑재하는 탑재단계와 상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간이 생기도록, 상기 탑재대 및 상기 기판을 이간시키는 이간단계와, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 탑재대에 배치된 전극에 전압을 인가하는 전압 인가단계와, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 공간에 기체를 공급하는 기체 공급단계와, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내를 배기하는 배기단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
청구항 11에 기재된 기판세정방법은, 청구항 10에 기재된 기판세정방법에 있어서, 상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내로 기체를 도입하는 기체 도입단계를 또한 구비하는 것을 특징으로 한다.
청구항 12에 기재된 기판세정방법은, 청구항 10 또는 11에 기재된 기판세정방법에 있어서, 상기 전압인가단계에서는, 상기 전극에 전압을 불연속적으로 인가하는 것을 특징으로 한다.
청구항 13에 기재된 기판세정방법은, 청구항 12에 기재된 기판세정방법에 있어서, 상기 전압인가단계에서는, 상기 전극에 극성이 다른 전압을 교대로 인가하는 것을 특징으로 한다.
상기 목적을 달성하기 위하여, 청구항 14에 기재된 기판세정방법은, 기판의 뒷면에 부착된 이물을 제거하는 기판세정방법에 있어서, 기판을 수용실에 수용하는 수용단계와, 상기 기판을 상기 수용실에 배치된 탑재대에 탑재하는 탑재단계와, 상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간이 발생하도록, 상기 탑재대 및 상기 기판을 이간시키는 이간 단계와, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 기판에 전압을 인가 하는 전압 인가단계와, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내를 배기하는 배기단계와, 상기 수용실내가 감압되고, 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기수용실내에 기체를 도입하는 기체도입단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
이하, 본 발명의 실시 형태에 대하여 도면을 참조하여 설명한다.
우선, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치에 대하여 상술한다.
도 1는, 본 발명의 제 1 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 1에 있어서, 웨이퍼 W에 에칭처리를 실시하는 에칭처리장치로서 구성되는 플라즈마처리장치(1)는, 금속제, 예컨대, 알루미늄 또는 스테인레스강제의 원통형챔버(수용실)(10)을 갖고, 해당 챔버(10)내에, 웨이퍼 W를 탑재하는 스테이지로서의 원주형상의 서셉터(탑재대)(11)가 배치되어 있다.
챔버(10)의 측벽과 서셉터(11)사이에는, 서셉터(11) 윗쪽의 기체를 챔버(10) 밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 배기로(12)가 형성된다. 이 배기로(12) 중간에는 고리 형상의 배플판(13)이 배치되고, 배기로(12)의 배플판(13)보다 하류 공간은, 가변식 버터플라이밸브인 자동압력제어밸브(automatic pressure control valve)(이하「APC」라고 한다)(14)에 연통한다. APC(14)는, 진공배기용의 배기 펌프인 터보분자펌프(이하「TMP」라고 한다)(15)에 접속되고, 또한, TMP(15)를 거쳐 서 배기펌프인 드라이펌프(이하「DP」라고 한다)(16)에 접속되어 있다. APC(14), TMP(15) 및 DP(16)에 의해서 구성되는 배기 유로를 이하「본 배기 라인」이라고 칭하나, 이 본 배기 라인은, APC(14)에 의해 챔버(10)내의 압력제어를 하는 것뿐만 아니라 TMP(15) 및 DP(16)에 의해 챔버(10)내를 거의 진공상태가 될 때까지 감압한다.
또한, 상술한 배기로(12)의 배플판(13)보다 하류 공간은, 본 배기 라인과는 별도의 배기유로(이하「대강 배기 라인」이라고 한다)(배기장치)에 접속되어 있다. 이 대강 배기 라인은, 상기 공간과 DP(16)를 연통시키는, 직경이 예컨대, 25mm인 배기관(17)과, 배기관(17)의 중간에 배치된 밸브 V2를 구비한다. 이 밸브 V2는, 상기 공간과 DP(16)를 차단할 수 있다. 대강 배기 라인은 DP(16)에 의해 챔버(10)내의 기체를 배출한다.
서셉터(11)에는, 플라즈마 생성용의 고주파전원(18)이 정합기(19)를 거쳐서 전기적으로 접속되어 있다. 이 고주파전원(18)은, 소정의 고주파, 예컨대, 13.56MHz의 고주파전력을 서셉터(11)에 인가한다. 이로 인해, 서셉터(11)는 하부 전극으로서 기능한다.
서셉터(11)의 내부 윗쪽에는, 웨이퍼 W를 정전 흡착력으로 흡착하기위해 도전막으로 이루어진 원판형상의 전극판(20)이 배치되어 있다. 전극판(20)에는 직류전원(22)이 전기적으로 접속되어 있다.
웨이퍼 W는, 직류전원(22)으로부터 전극판(20)에 인가된 직류전압에 의해 발생하는 쿨롱력　또는 죤슨·라베크(Johnsen-Rahbek)력에 의해 서셉터(11)의 상면에 흡착 유지된다. 또한, 실리콘(Si) 등으로 이루어진 원환상의 포커스링(24)은, 서셉터(11)의 윗쪽에 발생한 플라즈마를 웨이퍼 W로 향하여 수렴시킨다.
또한, 서셉터(11)의 내부에는, 예컨대, 원주방향으로 연장하는 고리 현상의 냉매실(25)가 마련되어 있다. 이 냉매실(25)에는, 칠러유닛(도시하지 않음)으로부터 배관(26)을 거쳐서 소정온도의 냉매, 예컨대, 냉각수가 순환 공급되어, 해당 냉매의 온도에 의해 서셉터(11)상의 웨이퍼 W의 처리온도가 제어 된다.
서셉터(11)의 상면에 있어서 웨이퍼 W가 흡착되는 부분에는, 복수의 열전도 가스 공급구멍(기체공급장치)(27)이 개공(開孔)되어 있다. 이들 열전도 가스 공급구멍(27)은, 서셉터(11) 내부에 배치된 열전도 가스 공급라인(28)을 거쳐서, 밸브 V3을 갖는 열전도 가스 공급관(29)에 연통하여, 열전도 가스 공급관(29)에 접속된 열전도 가스 공급부(도시하지 않음)부터의 열전도 가스, 예컨대, He가스를, 서셉터(11)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면 사이에 공급한다. 이에 따라, 웨이퍼 W와 서셉터(11)의 열전달성이 향상한다. 또, 밸브 V3은, 열전도 가스 공급구멍(27)과 열전도 가스 공급부를 차단할 수 있다.
또한, 서셉터(11)의 상면에 있어서 웨이퍼 W가 흡착되는 부분에는, 서셉터(11)의 상면으로부터 돌출이 자유자재한 리프트핀으로서의 복수의 푸셔핀(이간장치)(30)이 배치되어 있다. 이들 푸셔핀(30)은, 모터(도시하지 않음)의 회전운동이 볼나사 등에 의해 직선운동으로 변환됨으로써, 도면상 상하방향으로 이동한다. 웨이퍼 W가 서셉터(11)의 상면에 흡착 유지될 때, 푸셔핀(30)은 서셉터(11)에 수용되고, 에칭처리가 실시되는 등하여 플라즈마처리가 종료한 웨이퍼 W를 챔버(10)로부 터 반출할 때에는, 푸셔핀(30)은 서셉터(11)의 상면으로부터 돌출하여 웨이퍼 W를 서셉터(11)로부터 이간시켜 위쪽으로 들어 올린다. 이 때, 서셉터(11)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면 사이에는 공간 S가 형성된다.
챔버(10)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반출입구(31)를 개폐하는 게이트 밸브(32)가 장작되어 있다. 또한, 챔버(10)의 천장부에는, 접지 전위에 있는 상부전극으로서의 샤워헤드(33)가 배치되어 있다. 이에 따라, 고주파전원(18)으로부터의 고주파전압이 서셉터(11)와 샤워헤드(33) 사이에 인가된다.
천장부의 샤워헤드(33)는, 다수의 가스 공기구멍(34)을 갖는 하면의 전극판(35)과, 해당 전극판(35)을 착탈 가능하게 지지하는 전극 지지체(36)를 갖는다. 또한, 해당 전극 지지체(36)의 내부에 버퍼실(37)이 마련되어 있고, 이 버퍼실(37)에는 처리 가스 공급부(도시하지 않음)로부터의 처리 가스 도입관(38)이 접속되어 있다. 이 처리 가스 도입관(38) 도중에는 밸브 V1이 배설되어 있다. 이 밸브 V1은, 버퍼실(37)과 처리 가스 공급부를 차단할 수 있다. 또한, 챔버(10)의 주위에는, 고리형상 또는 동심 형상으로 연장하는 자석(3P)이 배치되어 있다.
이 플라즈마처리장치(1)의 챔버(10)내에서는, 자석(39)에 의해 일방향으로 향하는 수평자계가 형성됨과 더불어, 서셉터(11)와 샤워헤드(33) 사이에 인가된 고주파 전압에 의해 연직방향으로 RF전계가 형성되고, 이에 의해, 챔버(10)내에 있어서 처리가스를 통한 마그네트론 방전이 행해지고, 서셉터(11)의 표면 근방에 있어서 처리가스로부터 고밀도의 플라즈마가 생성된다.
이 플라즈마처리장치(1)에서는, 에칭처리 때, 우선 게이트 밸브(32)를 열린 상태로 하여 가공대상인 웨이퍼 W를 챔버(10)내로 반입하고, 서셉터(11) 위에 탑재한다. 그리고, 샤워헤드(33)로부터 처리가스(예컨대, 소정의 유량 비율의 C4F8가스, O2가스 및 Ar가스로 이루어진 혼합가스)를 소정의 유량 및 유량비로 챔버(10)내로 도입하고, APC(14) 등에 의해 챔버(10)내의 압력을 소정값으로 한다. 또한, 고주파전원(18)으로부터 고주파전력을 서셉터(11)에 공급하고, 직류전원(22)으로부터 직류전압을 전극판(20)에 인가하여, 웨이퍼 W를 서셉터(11)상에 흡착한다. 그리고, 샤워헤드(33)로부터 토출된 처리가스는 상술한 바와 같이 플라즈마화한다. 이 플라즈마로 생성되는 래디컬이나 이온은, 포커스링(24)에 의해 웨이퍼 W의 표면에 수렴되어, 웨이퍼 W의 표면을 에칭(etching)한다.
상술한 플라즈마처리장치(1)에서는, 생성된 플라즈마 중 웨이퍼 W의 표면으로 수렴되지 않는 것은, 챔버(10)의 내벽 등에 충돌하여 파티클을 발생시킨다. 발생한 파티클 중, 본 배기 라인이나 대강 배기 라인에 의해 배출되지 않는 파트클은 서셉터(11)의 상면에 퇴적한다. 이 상면에 퇴적한 파티클은, 웨이퍼 W가 서셉터(11)의 상면에 탑재되었을 때, 이물로서 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한다. 이것에 대응하여, 플라즈마처리장치(1)는, 웨이퍼 W에 에칭처리가 실시된 후, 푸셔핀(30)에 의해 웨이퍼 W가 서셉터(11)의 상면으로부터 이간되어 공간 S가 발생하고 있을 때, 전극판(20)에 고전압이 인가되고, 공간 S에 열전도 가스 공급구멍(27)으로부터 N2가스 등이 공급되고, 챔버(10)내가 대강 배기 라인에 의해 배기된다. 또한, 챔버10내가 대강 배기 라인에 의해 감압되고 있는 동안, 샤워헤드(33)로부터 챔버(10)내로 처리가스가 도입된다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클이 배제된다. 이하, 플라즈마처리장치(1)에 있어서 실행되는, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 배제하는 기판세정방법에 대하여 설명한다.
도 2는, 도 1의 플라즈마처리장치에 있어서 실행되는 기판세정처리의 순차도이다. 이 기판세정처리는, 웨이퍼 W에 에칭처리가 실시된 후에 실행된다.
도 2에 있어서, 본 처리가 실행되는 전제조건은, 웨이퍼 W는 에칭처리가 실시되어 있고, 또한 서셉터(11)의 상면에 탑재되어진 상태이고, 전극판(20)에는 전압이 인가되지 않고 (HV 0), APC(14)가 열려 있고(APC OPEN), 또한 TMP(15)가 작동하고 있는 상태, 즉, 챔버(10)내는 본 배기 라인에 의해 감압(진공배기)되어 있고, 밸브 V1∼V3는 모두 닫혀 있다 (V1 CLOSE, V2 CLOSE, V3 CLOSE)상태이다.
우선, 서셉터(11)에 수용되어 있던(PIN DOWN) 푸셔핀(30)이 웨이퍼W를 서셉터(11)로부터 이간시켜 윗쪽으로 들어 올린다(PIN UP). 이 때, 푸셔핀(30)이 웨이퍼 W를 서셉터(11)로부터 들어 올리는 높이는, 특히 제한되는 일은 없으나, 바람직하게는 10∼20mm가 좋다. 이에 따라, 서셉터(11)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면 사이에는 공간 S가 형성된다.
다음으로, APC(14)가 닫힘 (APC CLOSE)과 동시에, 배기관(17)의 밸브 V2 및 열전도 가스 공급관(29)의 V3가 열려(V2 OPEN, V3 OPEN), 열전도 가스 공급구멍(27)이 들어 올려진 웨이퍼 W의 뒷면을 향해서 공간 S에 N2가스를 분출하고, 대강 배기 라인이 공간 S에 분출된 N2가스를 챔버10내에 잔존하는 기체와 더불어 챔버 (10) 밖으로 배출한다. 이에 의해, 공간 S에 있어서 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 서셉터(11)의 외주부로 향해 흐르는, 가스점성력이 큰 점성류가 발생한다. 이 때, 챔퍼(10)내가 소정의 압력이상이면, 점성류가 발생하기 쉬워지기 때문에, 대강 배기 라인은, 챔버(10)내의 압력이, 소정의 압력, 예컨대, 133Pa(1Torr)를 하회하지 않도록, 바람직하게는, 챔버(10)내의 압력이, 소정의 압력범위, 예컨대, 1.33×103∼1.33×104Pa(10∼100Torr)의 범위에서 유지되도록, 챔버(10)내의 N2가스 등을 배출한다. 이에 따라, 공간 S에 있어서 점성류를 확실히 발생시킬 수 있다. 점성류는, 후술하는 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 탈리한 파티클을 말려 들게 하여 챔버(10)내의 기체와 더불어 챔버(10)로부터 배출된다.
이어서, 직류전원(22)이 전극판(20)에 극성이 다른 고전압, 예컨대, +500V 및 -500V의 전압을 교대로 인가한다(HV +500, HV -500). 이 때, 전극판(20)으로의 고전압의 인가에 기인하여, 챔버(10)내, 특히, 공간 S에 있어서 정전장이 발생하고, 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력, 예컨대, 맥스웰(Maxwell)응력이 작용한다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클의 부착력이 약해지고, 해당 파티클이 탈리한다. 해당 탈리한 파티클은, 상술한 점성류로 의해 공간 S로부터 챔버(10) 밖으로 배출된다. 상기 정전기적인 응력은, 전극판(20)으로의 고전압의 인가시 및 정지시에, 웨이퍼 W의 뒷면에 효과적으로 작용한다. 여기서, 플라즈마처리장치(1)에서는, 전극판(20)으로의 고전압의 인가가 반복해서 행하여지기 때문에, 웨이퍼 W의 뒷면에 효과적인 정전기적인 응력이 반복해서 작용한다. 따라서, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 보다 충분히 제거할 수 있다.
전극판(20)으로 교대로 인가되는 전압의 절대값은, 큰 것이 바람직하고, 예컨대, 500V이상, 바람직하게는, 2kV 이상인 것이 좋다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 뒷면에 작용하는 정전기적인 응력을 크게할 수 있어, 이물질의 탈리를 확실히 행할 수 있다.
또한, 전극판(20)에 동일한 극성의 고전압의 인가가 되풀이하여 행하여지면, 전극판(20)이 대전(차지업)하고, 그 결과, 웨이퍼 W의 뒷면에 작용하는 정전기적인 응력이 작아져, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클의 제거효율이 저하할 때가 있다. 플라즈마처리장치(1)에서는, 전극판(20)에 극성이 다른 고전압이 교대로 인가되기 때문에, 전극판(20)이 대전하는 일이 없고, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클의 제거효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
또, 상술한 바와 같이, 상기 정전기적인 응력의 효과적인 작용은, 전극판(20)으로의 고전압의 인가 회수에 관계하고, 전극판(20)으로의 고전압의 인가시간에는 그다지 관계하지 않는다. 따라서, 전극판(20)으로의 고전압의 인가시간은, 예컨대 1초 이하라도 상관없다.
상술한 전극판(20)으로의 극성이 다른 고전압의 인가가 교대로 행해지고 있는 동안, 처리가스 도입관(38)의 밸브 V1가 열리고(V1 OPEN), 샤워헤드(33)로부터 처리가스대신에 불활성가스, 예컨대, N2가스가 챔버(10)내로 도입된다. 이 때, 챔버(10)내는 대강 배기 라인에 의해서 감압되어 있기 때문에, 샤워헤드(33)의 바로 아 래에서는 급격한 압력상승이 발생하여, 이에 의해, 도입된 N2가스는 진행충격파를 생성하고, 생성된 진행충격파는 들어 올려진 웨이퍼 W에 도달한다. 그 결과, 웨이퍼 W에 충격력이 가해지고, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클이 탈리한다. 이 때도, 탈리한 파티클은, 상술한 점성류에 의해서 공간 S로부터 챔버(10) 밖으로 배출된다.
또, 플라즈마처리장치(1)에서는, N2가스도입시의 챔버(10)내에 있어서의 샤워헤드(33) 바로 아래의 압력 상승을 효과적으로 실행하기 위해, 처리가스 도입관(38)에 있어서 밸브 V1보다 하류에 오리피스 구조, 예컨대, 유량제어장치(매스플로우컨트롤러)나 슬로우 업 밸브가 배치되지 않는 것이 바람직하다.
그리고, 처리가스 도입관(38)의 밸브 V1이 열린 상태에서(V1 OPEN), 전극판(20)으로의 극성이 다른 고전압의 교호적인가가 소정 횟수, 예컨대, 도면 중에는 4회, 행하여진 후, 처리가스 도입관(38)의 밸브 V1이 닫히고 (V1 CLOSE), APC(14)가 열림(APC OPEN)과 더불어, 배기관(17)의 밸브 V2 및 열전도 가스 공급관(29)의 V3가 닫혀 (V2 CLOSE, V3 CLOSE), 본 처리를 종료한다.
상술한 기판세정처리가 실시된 웨이퍼 W는, 반출입구(31)를 거쳐서 챔버(10)로부터 반출되어, 반송 챔버, 예컨대, 로드 록 실로 반입되지만, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클은 충분히 제거되어 있기 때문에, 로드 록실내가 파티클로 인해 오염되는 일은 없다.
상술한 기판세정방법에 의하면, 서셉터(11) 및 웨이퍼 W의 사이에 공간 S가 발생하고 있을 때, 전극판(20)에 극성이 다른 고전압이 교대로 인가되기 때문에, 상기 공간 S에 있어서 정전장이 발생하여 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용하고, 또한, 상기공간 S가 발생하고 또한 대강 배기 라인에 의해 챔버(10)내가 감압될 때, 챔버(10)에 N2가스가 도입되기 때문에, 챔버(10)내에 있어서 진행충격파가 발생하여, 생성된 진행충격파에 의해 웨이퍼 W에 충격력이 가해진다. 이에 따라, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클이 공간 S로 탈리한다. 따라서, 파티클의 탈리에는 플라즈마의 이온에 의한 스퍼터링이나, 래디컬에 의한 화학반응을 필요로 하지 않기 때문에, 웨이퍼 W를 손상하는 일이 없다.
또한, 상기 공간 S가 발생하고 있을 때, 공간 S에 열전도 가스 공급구멍(27)으로부터 N2가스가 분출되어, 해당 공간 S에 분출된 N2가스는 대강 배기 라인에 의해 챔버(10) 밖으로 배출되기 때문에, 공간 S에 있어서 N2가스의 점성류가 발생한다. 탈리한 파티클은, 상술한 점성류에 말려 들어가 공간 S로부터 챔버(10) 밖으로 배출된다.
따라서, 웨이퍼 W를 손상하는 일 없이, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 충분히 제거할 수 있다.
상술한 플라즈마처리장치(1)에서는, 대강 배기 라인에 의해, 챔버(10)내의 압력이 소정 압력을 밑돌지 않도록 챔버(10)내의 N2가스 등을 배출하나, 대강 배기 라인이 아니라, APC(14)의 열린 폭을 작게 함으로써 본 배기 라인에 의해, 챔버(10)내의 압력이 소정 압력을 밑돌지 않도록 챔버(10)내의 N2가스 등을 배출해도 좋 고, 이것에 의해서도, 공간 S에 점성류를 발생시킬 수 있다.
또한, 본 발명은 에칭처리장치로서 구성되는 플라즈마처리장치뿐만 아니라, 그 밖의 플라즈마처리장치, 예컨대, CVD 장치나 애싱장치로서 구성되는 플라즈마처리장치에도 적용 가능하다.
다음으로, 본 발명의 제 2 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치에 대하여 상술한다.
제 2 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치는, 그 구성, 작용이 상술한 제 1실시 형태와 기본적으로 동일하기 때문에, 중복된 구성, 작용에 대해서는 설명을 생략하여, 이하에 다른 구성, 작용에 대하여 설명을 한다.
제 2 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치에서는, 제 1 실시 형태와 같이, 후술의 푸셔핀(40)에 의해서 웨이퍼 W가 서셉터(11)의 상면으로부터 이간되어 공간 S가 발생하고 있을 때, 정전장을 발생시켜 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력을 작용시키지만, 정전장이 전극판(20)으로의 고전압의 인가에 기인하지 않고, 푸셔핀(40)에 의한 웨이퍼 W 로의 고전압의 인가에 기인하는 점에서 제 1 실시 형태와 다르다.
도 3는, 제 2실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치에 있어서의 푸셔핀의 개략 구성을 나타내는 도면이다.
도 3에 있어서, 푸셔핀(40)은, 도전체로 이루어지는 막대 형상체이고, 웨이퍼 W의 뒷면에 접촉하는 한 일단은 반구형상으로 성형되고, 그 타단은, 직류전원(41)에 전기적으로 접속되어 있다. 또한, 푸셔핀(40)의 표면은, 해당 표면부터의 방전을 방지하기 위해서, 바람직하게는, 유전체등으로 덮여지는 것이 좋으나, 반구형상의 일단의 표면은, 웨이퍼 W에 고전압을 인가하기 위해, 도전체가 노출하고 있다. 푸셔핀(40)은, 모터(도시하지 않음)의 회전운동이 볼나사 등에 의해 직선운동으로 변환됨으로써, 도면 중 상하방향으로 이동한다.
또한, 복수의 푸셔핀(40)이 서셉터(11)의 상면에 있어서 웨이퍼 W가 흡착되는 부분에 배치되어 있다. 그리고, 푸셔핀(40)은 서셉터(11)의 상면으로부터 돌출하여 웨이퍼 W를 서셉터(11)로부터 이간시켜 윗쪽으로 들어 올린다. 이 때, 제 1 실시 형태와 같이, 서셉터(11)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면 사이에는 공간 S가 형성된다.
제 2 실시 형태에 따른 기판세정장치로서의 플라즈마처리장치에서는, 웨이퍼 W에 에칭처리가 실시된 후, 푸셔핀(40)에 의해서 웨이퍼 W가 서셉터(11)의 상면으로부터 이간되어 공간 S가 발생했을 때, 웨이퍼 W에는 푸셔핀(40)을 거쳐서 직류전원(41)으로부터 고전압이 인가되고, 공간 S에 열전도 가스 공급구멍(27)으로부터 N2가스 등이 공급되고, 챔버(10)내가 대강 배기 라인에 의해 배기된다. 또한, 챔버(10)내가 대강 배기 라인에 의해 감압되고 있는 동안 샤워헤드(33)로부터 챔버(10)내로 처리가스가 도입된다.
또, 제 2 실시 형태에 따른 기반세정장치로서의 플라즈마처리장치에 있어서 실행되는 기반세정방법은, 전극판(20)에 극성이 다른 고전압이 교대로 인가되는 대신에, 웨이퍼 W에 푸셔핀(40)을 거쳐서, 극성이 다른 고전압이교대로 인가되는 점에서 제 1 실시 형태와 다르나, 공간 S에 있어서 정전장이 발생하여, 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용하여, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클의 부착력이 약해져, 해당 파티클이 탈리하는 것은, 제 1 실시 형태와 동일하다.
또한, 웨이퍼 W에 푸셔핀(40)을 거쳐서 인가되는 고전압이, 예컨대, 500V이상, 바람직하게는, 2kV 이상인 것이 좋다는 점, 및 고전압의 인가 시간이, 예컨대 1초 이하이어도 되는 것은 제 1 실시 형태와 동일하다.
상술한 기판세정방법에 의하면, 서셉터(11) 및 웨이퍼 W의 사이에 공간 S가 발생하고 있을 때, 웨이퍼 W에 푸셔핀(40)을 거쳐서, 극성이 다른 고전압이 교대로 인가되기 때문에, 상기 공간 S에 있어서 정전장이 발생하여 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용하고, 또한, 상기 공간 S가 생기고 또 대강 배기 라인에의 챔버(10)내가 감압될 때, 챔버(10)에 N2가스가 도입되기 때문에, 챔버(10)내에 있어서, 진행충격파가 생겨, 생성된 진행충격파에 의해 웨이퍼 W에 충격력이 가해진다. 이에 따라, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클이 공간 S로 탈리한다. 따라서 파티클의 탈리에는 플라즈마 이온에 의한 스퍼터링이나, 래디컬에 의한 화학반응을 필요로 하지 않기 때문에, 웨이퍼 W를 손상하는 일이 없다.
또, 상기 공간 S가 발생하고 있을 때, 공간 S에 열전도 가스 공급구멍(27)로부터 N2가스가 분출되고, 해당 공간 S에 분출된 N2가스는 대강 배기 라인으로 인해 챔버(10) 밖으로 배출되기 때문에, 공간 S에 있어서 N2가스의 점성류가 발생한다. 탈리한 파티클은, 상술한 점성류에 말려들어 공간 S로부터 챔버(10) 밖으로 배출된다.
따라서, 웨이퍼 W를 손상하는 일 없이, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 충분히 제거할 수 있다.
다음에, 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 기판세정장치에 대하여 상술한다.
제 3 실시 형태에 따른 기판처리장치는, 웨이퍼 W에 플라즈마처리를 실시하지 않고 웨이퍼 W의 뒷면의 세정만을 행한다는 점에서, 상술한 제 1 및 2의 실시 형태와 다르다
도 4는, 본 발명의 제 3 실시 형태에 따른 기판세정장치의 개략 구성을 나타내는 단면도이다.
도 4에 있어서, 기판세정장치(42)는, 금속제, 예컨대, 알루미늄 또는 스테인레스강제의 상자형상의 챔버(43)를 갖고, 해당 챔버(43)내에, 웨이퍼 W를 탑재하는 원주형상의 스테이지(44)가 배치되어 있다.
챔버(43)의 측벽과 스테이지(44) 사이에는, 스테이지(44) 윗쪽의 기체를 챔버(43)밖으로 배출하는 유로로서 기능하는 배기로(65)가 형성된다. 이 배기로(65)는 대강 배기 라인에 접속되어 있다. 이 대강 배기 라인은, 배기로(65)와 배기펌프인 DP(46)를 연통시키는, 직경이 예컨대, 25mm인 배기관(45)와, 배기관(45)의 중간에 배치된 밸브 V5를 구비한다. 이 밸브 V5는 배기로(65)와 DP(46)를 차단할 수 있다. 대강 배기 라인은 DP(46)에 의해서 챔버(43)내의 기체를 배출한다.
스테이지(44)의 내부 윗쪽에는, 웨이퍼 W를 정전 흡착력으로 흡착하기위한 도전막으로 이루어지는 원판형상의 전극판(47)이 배치되어 있고, 전극판(47)에는 직류전원(48)이 전기적으로 접속되어 있다. 웨이퍼 W는, 직류전원(48)으로부터 전 극판(47)에 인가된 직류전압에 의해 발생하는 쿨롱력 등에 의해 스테이지(44)의 상면에 흡착 유지된다.
스테이지(44)의 상면에 있어서 웨이퍼 W가 흡착되는 부분에는, 복수의 가스 공급구멍(49)이 개공되어 있다. 이들 가스 공급구멍(49)은, 스테이지(44)내부에 배치된 가스 공급 라인(50)을 통해서, 밸브 V6을 가지고 있는 가스공급관(64)에 연통하고, 가스 공급관(64)에 접속된 제 1의 가스공급부(도시하지 않음)부터의 가스, 예컨대, N2가스를, 스테이지(44)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면과의 간격에 공급한다. 또, 밸브 V6는, 가스공급구멍(49)과 제 1 가스공급부를 차단할 수 있다.
또한, 스테이지(44)의 상면에 있어서 웨이퍼 W가 흡착되는 부분에는, 스테이지(44)의 상면으로부터 돌출하는 복수의 핀(51)이 배치되어 있다. 핀(51)은, 챔버(43)내에 반입된 웨이퍼 W를 들어 올려 스테이지(44)로부터 이간시킨다. 이 때, 스테이지(44)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면 사이에는 공간 S가 형성된다. 이들 핀(51)은, 푸셔핀(30)과 마찬가지로 도면중 상하방향으로 이동해도 좋다.
챔버(43)의 측벽에는, 웨이퍼 W의 반출입구(52)를 개폐하는 게이트밸브(53)가 설치되어 있다. 또한, 챔버(43)의 천장부에는 제 2 가스 공급부(도시하지 않음)로부터 가스, 예컨대, N2가스를 챔버(43)내로 도입하는 가스도입관(54)이 접속되어 있다. 이 가스 도입관(54) 도중에는 밸브 V4가 배치되어 있다. 이 밸브 V4는, 챔버(43)내와 제 2 가스 공급부를 차단할 수 있다.
이 기판세정장치(42)는, 예컨대, 평행형의 기판처리 시스템에 배치되어, 해 당 기판처리시스템이 구비하는 후술의 플라즈마처리장치(56)에 의해 플라즈마처리가 실시된 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 이물질을 제거한다.
도 5는, 도 4의 기판처리장치가 배치된 기판처리 시스템의 개략 구성을 나타낸 도면이다.
도 5에 있어서, 기판처리 시스템(55)은, 웨이퍼 W를 에칭처리하는 플라즈마처리장치(56) 및 해당　플라즈마처리장치(56)에 웨이퍼 W를 주고 받고 하는 링크형 싱글픽 타입의 반송 아암(57)을 배치하는 로드·록실(58)로 구성되는 프로세스쉽(59)과, 1로트 분의 웨이퍼 W를 저장하는 캐리어 박스를 수용하는 로드 보트(60)와, 웨이퍼 W를 사전정령하는 오리엔터(61)와, 상술한 기판세정장치(42)와, 직사각형형상의 공통 반송로로서, 스칼라형 듀얼아암타입의 반송아암(62)을 배치하는 로더모듈(63)을 구비한다. 프로세스쉽(59), 로드보트(60), 오리엔터(61) 및 기판세정장치(42)는 로더모듈(63)에 장착 및 분리 가능하게 접속되나, 기판세정장치(42)는, 로더모듈(63)을 거쳐서 오리엔터(61)와 대향하도록, 로더모듈(63)의 길이 방향에 관한 한쪽 단부에 배치된다.
이 기판처리시스템(55)에 있어서, 플라즈마처리장치(56)에 있어서 플라즈마처리가 실시된 웨이퍼 W는, 로드·록실(58)내의 반송아암(57) 및 로더모듈(63)내의 반송아암(62)에 의해, 기판세정장치(42)에 반입된다. 기판세정장치(42)는, 후술하는 기판세정방법을 실행하여 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 제거한다.
이하, 기판세정장치(42)에 있어서 실행되는 기판세정방법에 대하여 설명한다.
이 기판세정방법이 실행되는 전제조건은, 웨이퍼 W는 에칭처리가 실시되고, 또한 스테이지(44)의 상면에 탑재된 상태이고, 전극판(47)에는 전압이 인가되지 않고, 밸브 V4∼V6는 모두 닫혀 있는 상태이다.
우선, 스테이지(44)의 상면으로부터 돌출한 핀(51)에, 챔버(43)로 반입된 웨이퍼 W가 탑재된다. 이 때, 핀(51)이 웨이퍼 W를 스테이지(44)로부터 들어 올리는 높이는, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 10∼20mm인 것이 좋다. 이에 의해, 스테이지(44)의 상면과 웨이퍼 W의 뒷면 사이에는 공간 S가 형성된다.
이어서, 게이트밸브(53)가 닫힘과 더불어, 배기관(45)의 밸브 V5 및 가스 공급관(64)의 밸브 V6가 열려, 가스 공급구멍(49)이 들어 올려진 웨이퍼 W의 뒷면으로 향해 공간 S에 N2가스를 분출하고, 대강 배기 라인이 공간 S에 분출된 N2가스를 챔버(43) 밖으로 배출한다. 이에 의해, 공간 S에 있어서 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 스테이지(44)의 외주부로 향해 흐르는 N2가스의 점성류나 발생한다. 이 때, 제 1 실시 형태과 마찬가지로, 대강 배기 라인은, 챔버(43)내의 압력이, 소정의 압력을 밑돌지 않도록, 챔버(43)내의 N2가스 등을 배출하는 것이 좋다. 점성류는, 후술하는 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 탈리한 파티클을 말려들게 하여 챔버(43)로부터 배출된다.
이어서, 직류전원(48)이 전극판(47)에 극성이 다른 고전압을 교대로 인가한다. 이 때, 공간 S에 있어서 정전장이 발생하여, 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용하고, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클의 부착력이 약해지고, 해당 파티 클이 탈리하는 것은, 제 1 실시 형태와 마찬가지다. 그리고, 탈리한 파티클은, 상술한 점성류에 의해 공간 S에서 챔버(43) 밖으로 배출된다.
또한, 전극판(47)으로 인가되는 고전압이, 예컨대, 500V이상, 바람직하게는, 2kV이상인 것이 좋다는 점, 및 고전압의 인가시간이, 예컨대 1초 이하라도 좋다는 점은 제 1 실시 형태와 같다.
상술한 웨이퍼 W로의 극성이 다른 고전압의 교호적 인가가 행하여지고 있는 동안, 가스 도입관(54)의 밸브 V4가 열려, 가스 도입관(54)으로부터 N2가스가 챔버(43)내로 도입된다. 이 때, 챔버(43)내는 대강 배기 라인에 의해 감압되고 있기 때문에, 챔버(43)의 천장부의 바로 아래에서는 급격한 압력상승이 발생하여, 도입된 N2가스가 진행충격파를 생성하고, 생성된 진행충격파에 의해 웨이퍼 W에 충격력이 가해지고, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클이 탈리하는 것은, 제 1 실시 형태와 마찬가지다. 이 때도, 탈리한 파티클은, 상술한 점성류에 의해 공간 S로부터 챔버(43) 밖으로 배출된다. 또, 기판세정장치(42)에서는, 제 1 실시 형태와 마찬가지로, 가스 도입관(54)에 있어서 밸브 V4보다 하류에 오리피스구조가 배치되지 않는 것이 바람직하다.
그리고, 가스 도입관(54)의 밸브 V4가 열린 상태에서, 웨이퍼 W로의 극성이 다른 고전압의 교호적 인가가 소정 회수 행해진 후, 가스 도입관(54)의 밸브 V4, 배기관(45)의 밸브 V5 및 가스 공급관(64)의 밸브 V6가 닫히고, 본 처리를 종료한다. 상술한 기판세정처리가 실시된 웨이퍼 W는, 반출입구(52)를 거쳐서 챔버(43)로 부터 반출되어, 로더모듈(63)이나 로드보트(60)로 반입되나, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클은 충분히 제거되어 있기 때문에, 로더모듈(63)이나 로드보트(60)내가 파티클에 의해 오염되는 일은 없다.
상술한 기판세정방법에 의하면, 스테이지(44) 및 웨이퍼 W 사이에 공간 S가 형성되고 있을 때, 웨이퍼 W로 극성이 다른 고전압이 교대로 인가되기 때문에, 상기 공간 S에 있어서 정전장이 발생하여 웨이퍼 W의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용하고, 또한, 상기 공간 S가 발생하고 또한 대강 배기 라인에 의해 챔버(43)내가 감압될 때, 챔버(43)로 N2가스가 도입되기 때문에, 챔버(43)내에 있어서 진행충격파가 발생하여, 생성된 진행충격파에 의해 웨이퍼 W에 충격력이 가해진다. 이에 의해, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클이 공간 S로 탈리한다. 따라서, 파티클의 탈리에는 플라즈마를 필요로 하지 않기 때문, 웨이퍼 W를 손상하는 일이 없다.
또한, 상기 공간 S가 발생하고 있을 때, 공간 S에 가스 공급구멍(49)으로부터 N2가스가 분출되고, 해당 공간 S에 분출된 N2가스는 대강 배기 라인에 의해 챔버(43) 밖으로 배출되기 때문에, 공간 S에 있어서 N2가스의 점성류가 발생한다. 탈리한 파티클은, 상술한 점성류에 말려 들어 공간 S로부터 챔버(43) 밖으로 배출된다.
따라서, 웨이퍼 W를 손상하는 일 없이, 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 충분히 제거할 수 있다.
상술한 기판세정장치(42)에서는, 기판세정장치(42)가 독자적인 DPL(46)을 구비하고 있으나, 기판세정장치(42) 및 플라즈마처리장치(56)가 DP를 공유해도 좋으 며, 이에 따라, 기판처리 시스템(55)의 구성을 간소화할 수 있다.
상술한 실시 형태에서는, 플라즈마처리장치가 기판세정장치로서 기능하는 경우나, 전용의 기판세정장치를 마련하는 경우에 대해 설명했으나, 기판처리 시스템을 구성하는 다른 장치가, 본 발명에 따른 기판세정장치로서 기능해도 좋다.
예컨대, 로드·록실이 본 발명에 따른 기판처리장치로서 기능하는 경우에는, 해당 로드·록실은, 반송아암과, 로드·록실내를 배기하는 배기장치와, 로드·록실내에 가스를 도입하는 가스도입장치를 구비하고, 반송아암은, 웨이퍼탑재면으로부터 돌출하는 핀, 웨이퍼 W 및 웨이퍼 탑재면 사이에 정전장을 발생시키는 전극, 또한 뒷면을 향해 가스를 분출하는 가스분사장치를 갖는 것이 바람직하다. 이 로드·록실내에서는, 핀에 의해 웨이퍼 W가 웨이퍼 탑재면으로부터 들어 올려져 공간 S가 발생하고 있을 때, 전극에 고전압이 인가되고, 웨이퍼 W의 뒷면을 향해 가스가 분사되고 로드·록실이 배기장치에 의해 배기된다. 또한, 로드·록실내가 배기장치에 의해 감압되고 있을 동안, 가스 도입장치로부터 로드·록실내로 가스가 도입된다.
(실시예)
다음에, 본 발명의 실시예를 구체적으로 설명한다.
이하의 실시예는, 상술한 플라즈마처리장치(1)에서 실행되었다.
우선, 뒷면에 파티클이 대량 부착한 웨이퍼 W를 준비하여, 해당 웨이퍼 W를 챔버(10)내의 서셉터(11)로부터 돌출한 푸셔핀(30) 위에 탑재했다.
그리고, 본 배기 라인에 의해 챔버(10)내를 감압한 후, APC(14)를 닫음과 더 불어, 배기관(17)의 밸브 V2 및 열전도 가스 공급관(29)의 V3를 열고, 챔버(10)내를 느릿하게 배기하면서, 열전도 가스 공급구멍(27)으로부터 N2가스를 웨이퍼 W의 뒷면을 향해 분출시켰다. 이에 의해, 챔버(10)내를 6.65×1O3Pa(5OTorr)이상으로 유지하면서, 공간 S에 점성류를 생기게 했다.
이어서, 밸브 V1를 열고 N2가스를 유량 7.0×104SCCM으로 챔버(10)내에 도입했다. 밸브 V1가 열려 있는 동안, 전극판(20)으로의 +2kV 및 -2kV의 전압의 교호적 인가를 6번 반복하고, 그 후, 밸브 V1를 닫았다. 또한, 다시, 밸브 V1를 열고 N2가스를 유량 7.0×104SCCM으로 챔버(10)내로 도입하고, 밸브 V1가 열려 있는 동안, 전극판(20)으로의 +2kV 및 -2kV의 전압의 교호적인가를 5회 반복하고, 그 후, 밸브 V1를 닫았다. 이 때, 공간 S에 레이저광을 조사하여, 파티클에 기인하는 산란광을 CCD 카메라에 의해 촬영함으로써 관측했다. 촬영된 산란광의 모양을 도 6a 내지 도 6c에 나타낸다.
도 6a는, 밸브 V1가 열려 있는 동안, 전극판(20)으로의 +2kV 및 -2 kV의 전압의 교호인가가 반복되고 있는 경우의 공간 S의 모양을 모식적으로 도시하는 도면이다. 여기서는, 도입된 N2가스에 의해 발생한 진행충격파 및 전압의 교호인가에 의해 발생한 정전기적인 응력에 의해 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 파티클이 대량 탈리하여, 탈리한 파티클이 하나의 군(群) L을 이루는 모양이 관측되었다.
도 6b는, 도 6a로부터 수초 경과한 후의 공간 S의 모양을 모식적으로 나타낸 도면이다. 여기서는, 공간 S에서 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 서셉터(11)의 외주부를 향해 흐르는 점성류에 의해 파티클의 하나의 군(群) L이 공간 S에서 배제되고 있는 모습이 관측되었다.
도 6c는, 도 6b로부터 수초 경과한 후의 공간 S의 모양을 모식적으로 나타낸 도면이다. 여기서는, 파티클의 하나의 군 L이 공간 S에서 완전히 배제된 모양이 관측되었다.
이들 관측결과를 정리한 그래프를 도 7에 나타낸다.
도 7에 있어서, 가로 축은 시간이며, 세로 축은 파티클의 개수, 전압값 및 압력값을 나타낸다. 또한, VE는 전극판(20)에 인가되는 전압을 나타내고, VW는 VE에 의해서 웨이퍼 W에 유기되는 전압을 나타내고, P는 챔버(10)내의 압력을 나타낸다. 특히, 도면 중에 프로트된 각 점은, 각 관측시간에 있어서 관측된 파티클의 개수를 나타낸다. 또, P의 값이 일정하게 되어있는 부분은, 챔버(10)내의 압력이 측정가능범위를 넘어선 부분이다.
도 7로부터, 밸브 V1가 열려 N2가스가 챔버(10)내에 다량 도입된 직후에 발생한 진행충격파에 의해 파티클이 다량으로 웨이퍼 W의 뒷면으로부터 탈리하고, 또한, 전극판(20)으로의 전압의 교호적 인가의 반복에 의해 파티클이 더욱 탈리하는 것을 알았다. 이에 의해 N2가스의 챔버(10)내로의 다량 도입 및 상기 전압의 교호인가의 반복으로 의해 웨이퍼 W의 뒷면에 부착한 파티클을 충분히 탈리시킬 수 있다는 것을 알았다. 또한, 2회째의 N2가스의 챔버(10)내로의 다량 도입 및 상기 전압 의 교호인가의 반복에 있어서 탈리하는 파티클이 감소하고 있는 것으로부터, N2가스의 챔버(10)내로의 다량 도입 및 상기 전압의 교호인가의 반복을 한번 행함으로서, 파티클을 효과적으로 탈리시킬 수 있는 것을 알 수 있었다.
또한, 동시에 대강 배기 라인의 도중에 배치된, 레이저 산란법을 이용하는 파티클 모니터에 의해 대강 배기 라인을 거쳐서 챔버(10)내로부터 배출되는 파티클을 관찰했는데, 도 7와 마찬가지인 관측결과를 얻었다. 이에 의해, 점성류가 탈리한 파티클을 챔버(10)내로부터 효과적으로 배출하는 것을 알았다.
청구항 1에 기재된 기판세정장치에 의하면, 탑재대 및 기판 사이에 공간이 발생하고 있을 때, 탑재대에 배치된 전극에 전압이 인가되기 때문에, 상기 공간에 있어서 정전장이 발생하여 기판의 뒷면에 정정기적인 응력이 작용한다. 이에 따라, 기판의 뒷면에 부착한 이물이 이탈한다. 또한, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 공간에 기체가 공급되고, 수용실내가 배기되기 때문에, 공간에 있어서 기체류(氣體流)가 발생하고, 해당 기체류에 의해 이탈한 이물이 공간으로부터 배제되어, 또한 수용실로부터 배기된다. 따라서, 기판세정장치는, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 충분히 제거할 수 있다.
청구항 2에 기재된 기판세정장치에 의하면, 수용실내가 감압되고 있을 때, 수용실내로 기체가 도입되기 때문에, 수용실내에서 진행충격파가 발생하여, 해당 충격파에 의해서 기판의 뒷면에 부착한 이물이 공간으로 이탈한다. 따라서, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 효율적으로 제거할 수 있다.
청구항 3에 기재된 기판세정장치에 의하면, 전극에 전압이 불연속적으로 인가되기 때문에, 전극으로의 전압의 인가가 반복된다. 이에 따라, 기판의 뒷면에 정전기적인 응력이 반복해서 작용한다. 따라서, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 보다 충분히 제거할 수 있다.
청구항 4에 기재된 기판세정장치에 의하면, 극성이 다른 전압이 교대로 인가되기 때문에, 기판의 대전을 방지할 수 있다. 기판이 대전하면, 전압의 인가에 의해 기판의 뒷면에 작용하는 정전기적인 응력이 작아진다. 따라서, 기판의 대전을 방지함으로서, 기판의 뒷면에 부착한 이물의 제거효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
청구항 5에 기재된 기판세정장치에 의하면, 공간이 발생하고 있을 때 전극에 인가되는 전압은 500V이상이기 때문에, 기판의 뒷면에 작용하는 정전기적인 응력을 크게할 수 있고, 이물의 탈리를 확실히 실행할 수 있다.
청구항 6에 기재된 기판세정장치에 의하면, 상기 전압은 2kV이상이기 때문에, 상기 정전기적인 응력을 보다 크게 할 수 있다.
청구항 7에 기재된 기판세정장치에 의하면, 배기 장치는, 수용실내의 압력을 133Pa 이상으로 유지하기 때문에, 공간에 있어서 가스 점성력이 큰 점성류를 발생시킬 수 있다. 기판의 뒷면에서 탈리한 이물은, 점성류에 말려들게 되고 수용실 내의 기체와 더불어 수용실로부터 배기된다. 따라서, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 확실히 제거할 수 있다.
청구항 8에 기재된 기판세정장치에 의하면, 배기 장치는, 수용실내의 압력을 1.33×103∼1.33×104Pa의 범위로 유지하기 때문에, 공간에 있어서 점성류를 확실히 발생시킬 수 있다.
청구항 9에 기재된 기판세정장치에 의하면, 탑재대 및 기판 사이에 공간이 발생하고 있을 때, 이간장치는 기판에 전압을 인가하기 때문에, 상기 공간에 있어서 정전장이 발생하여 기판의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용한다. 이에 따라, 기판의 뒷면에 부착한 이물이 탈리한다. 또한, 공간이 발생하고 또 수용실내가 감압될 때, 기체 도입부는 수용실내로 기체를 도입하기 때문에, 수용실내에 있어서 진행 충격파가 발생하여, 해당 충격파에 의해 기판의 뒷면에 부착한 이물이 공간으로 탈리한다. 또한, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 공간으로 기체가 공급되고, 수용실내가 배기되기 때문에, 공간에 있어서 기체류가 발생하여, 해당 기체류에 의해 탈리한 이물이 공간으로부터 배제되고, 또한 수용실로부터 배기된다. 따라서, 기판세정장치는, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 충분히 제거할 수 있다.
청구항 10에 기재된 기판세정방법에 의하면, 탑재대 및 기판 사이에 공간이 발생하고 있을 때, 탑재대에 배치된 전극에 전압이 인가되기 때문에, 상기 공간에 있어서 정전장이 발생하여 기판의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용한다. 이에 따라, 기판의 뒷면에 부착한 이물이 탈리한다. 또한, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 공간에 기체가 공급되고, 수용실내가 배기되기 때문에, 공간에 있어서 기체류가 발생하여, 해당 기체류에 의해서 탈리한 이물이 공간으로부터 배제되고, 또한 수용실로 부터 배기된다. 따라서, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 충분히 제거할 수 있다.
청구항 11에 기재된 기판세정방법에 의하면, 상기 공간이 발생하고 또한 수용실내가 감압되고 있을 때에, 수용실내로 기체가 도입되기 때문에, 수용실내에 있어서 진행충격파가 발생하여, 해당 충격파에 의해 기판의 뒷면에 부착한 이물이 공간으로 탈리한다. 따라서, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 효율적으로 제거할 수 있다.
청구항 12에 기재된 기판세정방법에 의하면, 전극에 전압이 불연속적으로 인가되기 때문에, 전극으로의 전압의 인가가 반복된다. 이에 따라, 기판의 뒷면에 정전기적인 응력이 반복하여 작용한다. 따라서, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 보다 충분히 제거할 수 있다.
청구항 13에 기재된 기판세정방법에 의하면, 극성이 다른 전압이 교대로 인가되기 때문에, 기판의 대전을 방지할 수 있다. 기판이 대전하면, 전압의 인가에 의해 기판의 뒷면에 작용하는 정전기적인 응력이 작아진다. 따라서, 기판의 대전을 방지함으로서, 기판의 뒷면에 부착한 이물의 제거 효율이 저하하는 것을 방지할 수 있다.
청구항 14에 기재된 기판세정방법에 의하면, 탑재대 및 기판 사이에 공간이 발생하고 있을 때, 기판에 전압이 인가되기 때문에, 상기 공간에 있어서 정전장이 발생하여 기판의 뒷면에 정전기적인 응력이 작용한다. 이에 의해, 기판의 뒷면에 부착한 이물이 탈리한다. 또한, 공간이 발생하고 또한 수용실내가 감압될 때, 수 용실내로 기체가 도입되기 때문에, 수용실내에 있어서 진행충격파가 발생하고, 해당 충격파에 의해 기판의 뒷면에 부착한 이물이 공간으로 탈리한다. 또한, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 공간으로 기체가 공급되어, 수용실내가 배기되기 때문에, 공간에 있어서 기체류가 발생하여, 해당 기체류에 의해 탈리한 이물이 공간으로부터 배제되고, 또한 수용실로부터 배기된다. 따라서, 기판을 손상하는 일 없이, 기판의 뒷면에 부착한 이물을 충분히 제거할 수 있다.

Claims (14)

  1. 기판을 수용하는 수용실과,
    해당 수용실내에 배치되어, 상기 기판을 탑재하는 탑재대와,
    해당 탑재대에 배치되어, 전압이 인가되어 상기 기판을 상기 탑재대에 흡착시키는 전극과,
    상기 수용실내를 배기하는 배기장치와,
    해당 탑재대 및 상기 기판을 이간하여 상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간을 생기게 하는 이간장치와,
    상기 공간으로 기체를 공급하는 기체공급장치를 구비하여,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 전극에 전압이 인가되고, 상기 기체 공급장치가 상기 공간에 기체를 공급하고, 상기 배기장치는 상기 수용실내를 배기하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기수용실내로 기체를 도입하는 기체 도입부를 또한 구비하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  3. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 전극에 전압이 불연속적으로 인가되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 전극에 극성이 다른 전압이 교대로 인가되는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 전압의 절대값은 500V이상인 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 전압의 절대값은 2kV이상인 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  7. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
    상기 배기장치는, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내의 압력을 1.33×102~1.33×104Pa의 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 배기장치는, 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내의 압력을 1.33×103∼1.33×104Pa의 범위로 유지하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  9. 기판을 수용하는 수용실과,
    해당 수용실내에 배치되어, 상기 기판을 탑재하는 탑재대와,
    상기 수용실내를 배기하는 배기장치와,
    해당 탑재대 및 상기 기판을 이간하여 상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간을 생기게 함과 더불어, 상기 기판에 접촉하여 상기 기판에 전압을 인가하는 이간장치와,
    상기 공간에 기체를 공급하는 기체 공급장치와,
    상기 수용실내로 기체를 도입하는 기체 도입부를 구비하여,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 기판에 전압이 인가되고, 상기 기체 공급장치가 상기 공간에 기체를 공급하고, 상기 배기장치는 상기 수용실내를 배기하고, 또한, 상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 기 체도입부는 상기 수용실내로 기체를 도입하는 것을 특징으로 하는 기판세정장치.
  10. 기판의 뒷면에 부착한 이물을 제거하는 기판세정방법에 있어서,
    기판을 수용실에 수용하는 수용단계와,
    상기 기판을 상기 수용실에 배치된 탑재대에 탑재하는 탑재단계와,
    상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간이 발생하도록, 상기 탑재대 및 상기 기판을 이간시키는 이간단계와,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 탑재대에 배치된 전극에 전압을 인가하는 전압인가단계와,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 공간에 기체를 공급하는 기체 공급단계와,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내를 배기하는 배기단계를 갖는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내로 기체를 도입하는 기체 도입단계를 또한 갖는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  12. 제 10 항 또는 제 11 항에 있어서,
    상기 전압인가단계에서는, 상기 전극에 전압을 불연속적으로 인가하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 전압인가단계에서는, 상기 전극에 극성이 다른 전압을 교대로 인가하는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
  14. 기판의 뒷면에 부착한 이물을 제거하는 기판세정방법에 있어서,
    기판을 수용실에 수용하는 수용단계와,
    상기 기판을 상기 수용실에 배치된 탑재대에 탑재하는 탑재단계와,
    상기 탑재대 및 상기 기판 사이에 공간이 발생하도록, 상기 탑재대 및 상기 기판을 이간시키는 이간단계와,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 기판에 전압을 인가하는 전압인가 단계와,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 공간으로 기체를 공급하는 기체 공급 단계와,
    상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내를 배기하는 배기 단계와,
    상기 수용실내가 감압되고 또한 상기 공간이 발생하고 있을 때, 상기 수용실내로 기체를 도입하는 기체도입단계를 갖는 것을 특징으로 하는 기판세정방법.
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