JP2009509336A - 基板エッジ領域を隔離して処理するための方法及び装置 - Google Patents
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Abstract
基板エッジ領域を隔離して処理するための方法及び装置である。装置は、ドライ化学法によって基板のエッジ領域を含む基板の一部を隔離して処理するためのアイソレータを有する。アイソレータは、反応種の流れを基板のエッジ領域に供給するためのノズルと、基板をチャック上で回転させながら反応種の流れを排気プレナムに向けてバイアスさせるためのパージプレナムと、を有する。調節されたフロー制御により、反応種と反応副生成物が処理領域から移動することを防止する。アイソレータを使用して基板を処理するための方法は、反応種の流れを角度をなして基板のエッジ領域に供給しながら、パージプレナム及び排気プレナムによる流れ制御によって処理領域の周囲に境界を形成することを含む。
Description
本発明は、基板のエッジ領域を処理するための方法及び装置に関し、より詳細には、基板の残りの部分から隔離された基板のエッジ領域をドライ化学処理するための方法及び装置に関する。
集積回路の製造時には、誘電体、金属及びその他の材料の成膜及びエッチングを含む幅広い処理をシリコン基板ウェハに対して施す。製造プロセスの様々な段階において、ウェハのエッジ領域をクリーニングしてウェハの処理によって生じた粒子を含む不要な膜や汚染物質を除去しなければならない。不要な膜や汚染物質には、ウェハのエッジ近傍上面（主処理面）、エッジ近傍裏面、エッジ（上部傾斜面、頂部、下部傾斜面を含む）上で生じる膜及び汚染物質が含まれる（以下、「エッジ領域」とは全体としてエッジ近傍上面、エッジ近傍裏面、エッジ又はそれらの組み合わせを意味する）。膜及び汚染物質は、ウェハのデバイス部分に粒子が移動することを防止するために除去することが望ましい。潜在的な汚染物質粒子は、ウェハの取り扱い及び処理時や膜の応力によるポップオフ（ｐｏｐ−ｏｆｆ）の結果として生じる。処理中のデバイスを含むウェハの残りの部分に影響を与えることなく、効率的かつ費用効率がよい方法で処理を行い、エッジ領域の薄膜及び汚染物質を除去することは難しい。この問題は、ウェハの処理デバイス部分に悪影響を与える可能性を有する化学物質及び処理を使用することによって悪化する。膜や汚染物質を除去するための様々な方法が知られている。エッチングはウェット又はドライ処理環境で行うことができる。ウェット化学エッチングでは、ウェハ表面を液体の化学エッチャント（エッチング液）と接触させる。例えば、激しく撹拌した液体又はスプレーとして基板表面を通過させて材料を除去する。ドライエッチングでは、基板表面を気体のプラズマエッチャントと接触させる。
ウェット化学エッチングはウェハ処理において広く使用されている。ウェット化学エッチングでは、液体又は蒸気の化学反応物質を拡散によって反応表面に輸送し、表面で化学反応を生じさせ、表面から生成物を除去する。しかし、化学エッチングには限界があり、全ての用途で望ましいわけではない。ウェット化学エッチングをウェハのエッジ近傍のみに施すことは難しい。また、エッチングされた材料の成分が、ウェハ表面のエッチング又は部分的にエッチングされた開口部内を移動する場合がある。また、ウェットエッチングの場合にも不完全又は不均一なエッチングが生じることがあり、等方的であるために不正確なエッチングが行われる。また、ウェットエッチングでは処理工程の間にウェハの乾燥を繰り返さなければならないため、処理時間と処理コストが増加する。ウェット処理の問題点は消費材料と大量に使用される水のコストである。ドライエッチング（通常はプラズマエッチングを意味する）は、低圧放電としてプラズマを使用する技術である。ドライエッチングプラズマ法としては、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）、スパッタエッチング、反応性イオンビームエッチング、その他のプラズマエッチング法が挙げられる。プラズマは十分な電界（又は電磁場）が気体に印加される際に生成され、気体を電離させてイオン化させる。そのため、プラズマは完全又は部分的にイオン化された気体である。
しかし、ドライプラズマエッチングには限界があり、問題点がある。このような問題としては、ウェハの一部のみ（例えばウェハのエッジ領域）を処理する際に生じる問題が挙げられる。拡散効果は動作圧力が低い時に優位となるため、ウェハ上の暴露位置を制御することが困難となる。また、これらのプロセスの装置は扱いづらい上に、真空室及びポンプ設備を必要とする。また、真空が必要なためにスループットが低下し、装置と運用コストが増加する。また、イオンによるウェハに対するダメージも問題である。また、プラズマ内の電荷の差によってウェハ上のデバイスに静電気損傷が生じる場合がある。
基板のエッジを処理する場合に難しいのは、反応性化学物質、処理対象のエッジ領域から非処理対象の領域に副生成物及び汚染物質が移動することを制限することである。少量（ｐｐｂレベル）の汚染物質であっても、最終製品の収率に重大な影響を与える場合がある。
ウェット化学処理及びドライプラズマ処理の他に、ウェハのエッジの傾斜面及び頂部領域を処理するために研磨法が使用されている。しかし、研磨法は本質的に汚染が発生し、粒子が混入し、基板内に欠陥を生じさせる傾向がある。そのため、クリーニングを行う後処理工程が必要となる。研磨法の別の問題点は、処理後に残る表面下のダメージである。このダメージは処理によって基板シリコン結晶構造内で生じ、その後の処理に悪影響を与える可能性がある。
その他のエッジ領域処理装置は処理領域の制御において限界があり、エッジ領域に粒子が閉じ込められ、欠陥が生じる可能性がある。また、これらの装置の中には、高価な化学物質を大量消費し、大量の危険廃棄物を発生するものもある。
そのため、上述した方法及び装置は、本質的な制限や、特にウェハのエッジ領域から膜又は汚染物質を除去し、ウェハの残りの部分をプロセスから隔離する必要がある用途に適していないという問題を有する。そのため、ウェハのエッジ領域を処理するウェット化学法、ドライイオンプラズマ法及び研磨法による固有の問題を回避する基板エッジ領域処理装置及び方法が求められている。方法及び装置は、効率的で、費用効率がよく、ダメージを与えず、ウェハに別の工程を実施する必要性がないものであることが重要である。真空系装置に関連するコストを削減するために、方法及び装置は非真空（実質的に大気圧）において作用することが重要である。
本発明に係るエッジ領域基板処理方法及び装置は、上述した処理方法及び装置に対する利点を有する。本発明の一態様は、基板の残りの部分から隔離された基板のエッジ領域を大気圧でドライ化学処理するための方法及び装置に関する。本発明の別の態様では、基板エッジ領域処理装置は、基板の処理対象のエッジ領域の一部を隔離するためのアイソレータを含む。本発明の別の態様では、アイソレータ内の１以上の溝は反応種の流れを基板のエッジ領域に制限するためのプレナムを形成している。本発明の別の態様では、１以上のノズルがアイソレータ内に配置され、１以上のノズルの少なくとも１つが、基板の上面に対して垂直な角度及び水平な角度の間の角度で配置されている。１以上のノズルは、基板のエッジ領域上の材料と反応させるための反応種を放出する。本発明の別の態様では、差圧により、反応種をアイソレータの外部の基板の領域から離れるようにバイアスさせる。
本発明の別の態様は、基板の一部を隔離して処理するための基板エッジ処理方法であって、処理部分は基板のエッジから基板の上面を通って基板のその他のエッジまで放射状に延び、基板の処理部分と基板の残りの部分との間に差圧バリアを形成し、基板の上面と平行な角度よりも大きく、基板の上面と垂直な角度よりも小さな角度で反応種を基板の処理部分に供給することを含む方法を提供する。
本発明の別の態様は、本発明の装置又は方法によって製造又は処理された基板（特にウェハ）を含む。従って、本発明は、費用効率がよく、効率的に基板のエッジ領域を処理するための方法及び装置を有利に提供する。不活性ガスの流れをプレナムを介して処理対象領域近傍に供給することにより、基板の処理対象のエッジ領域は基板の残りの部分から隔離され、反応種の流れを基板の上面と角度をなすように基板のエッジ領域に供給しながらバリアを形成し、基板のエッジ領域を処理することができる。負の排気圧と共に不活性ガスを処理室に流入させることにより、反応性種及びその他のガスを基板の非処理領域から離れるようにバイアスさせることができる。
上述した方法及び装置により、残りの領域に影響を与えることなく、基板の一部（特に基板のエッジ領域）を正確に処理することができる。差圧と組み合わせたアイソレータ構造の一部としての流れ制御により、対象外の領域への反応種の移動を効果的に制限することができる。基板のエッジ領域への反応種の流れを使用することによりエッチング速度が上昇し、処理基板のスループットを大きく向上させることができる。すなわち、本発明は、基板のデバイス部分の汚染を減少させるように基板のエッジ領域を処理するためのクリーンで、効果的で、効率的な方法及び装置を提供する。本発明の利用可能性のさらなる領域は以下の詳細な説明から明らかになるだろう。なお、以下の詳細な説明と実施例は本発明の好適な実施形態を示すものではあるが、単なる例示のみを意図するものであり、本発明の範囲を限定することを意図するものではない。以下の詳細な説明と添付図面によって、本発明はよりよく理解されるだろう。
以下の好適な実施形態の説明は単なる例示であり、本発明及び本発明の用途又は使用を制限することを意図するものではない。
図１〜図５を参照すると、本発明のウェハエッジ領域処理装置２０（「装置」）の好適な実施形態は、内部に配置されたアイソレータ２４及びウェハチャック２６を有する処理室２２を有する。ウェハ２８はウェハチャック２６の上面に保持され、上面３０と、底面３２と、ウェハ２８の放射方向の周囲を取り囲むエッジ領域３３（エッジ及びエッジ近傍の薄い線で示すエッジ近傍を含む）と、を有する。アイソレータ２４は、ウェハ２８の上面３０の一部にわたって延びる上部３４及びウェハ２８の底面３２の一部にわたって延びる下部３６を有する。アイソレータ２４は、ウェハ２８のエッジ領域３３を処理するための処理領域３７を内部に有する。処理領域３７は、ガス、処理副生成物、凝縮物を排出するための排気装置３９に接続された排気プレナム３８内に通じている。
第１のノズル４０及び第２のノズル４２がアイソレータ２４の上部３４内に配置されている。第１のノズル４０及び第２のノズル４２は、反応種の流れをウェハ２８のエッジ領域３３に供給する。第１のノズル４０は、ウェハ２８の上面３０（「ウェハ面」）と共通な面に対して垂直な軸に対してオフセットされている。第１のノズル４０は、ウェハ面に対して８０゜±５゜の角度で上面３０に向けられている。第２のノズル４２は、ウェハ面に対して４５゜±５゜の角度でオフセットされている。また、第２のノズル４２は、アイソレータ２４とウェハ２８の中心を通るウェハ面に対して垂直な面に対して１５゜以下の角度でオフセットされている。
第１のノズル４０は、上部３４内に配置された第１の流路４８に接続されている。第１の流路４８はガスライン４１に通じている。第２のノズル４２は、上部３４内に配置された第２の流路５０に接続されている。第２の流路５０はガスライン４１に通じている。第１のノズル４０及び第２のノズル４２は、ガスライン４１を介して反応ガス種供給源５２に接続されている。
第１のノズル４０は、傾斜面及び頂部を処理するために、ウェハ２８のエッジから０．１〜０．５ｍｍ離すと共にウェハ２８の上面３０から１．３〜１．８ｍｍ離して配置されている。第２のノズル４２は、ウェハ２８のエッジから０．５〜３．０ｍｍ離すと共にウェハ２８の上面３０から０．６〜１．１ｍｍ離して配置されている。ノズルの放射方向位置及びウェハ表面からの距離は、所望のエッジ排除領域及び処理及び膜に応じて異なる。
反応ガス種供給源５２は、反応ガス種又は反応ガス種を生成するための反応物質を供給する。反応ガス種は、ほぼ大気圧下での方法により生成することができる。この生成方法は、米国特許第５，９６１，７７２号に記載されている大気圧容量結合プラズマ源（ｎｅａｒ ａｔｏｍｏｓｐｈｅｒｉｃ ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｓｏｕｒｃｅ）（ＡＰＪＥＴ）又は米国特許第６，６６０，１７７号に記載されている誘導結合プラズマ放電（ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ ｃｏｕｐｌｅｄ ｐｌａｓｍａ ｄｉｓｃｈａｒｇｅ）（ＩＣＰトーチ）又は燃焼炎法を含む。米国特許第５，９６１，７７２号及び第６，６６０，１７７号の開示内容はこの参照によって本明細書に援用される。反応ガス種を生成するための燃焼炎法（装置及び方法を含む）は、２００５年９月１９日に出願された米国特許出願第１１／２３０，２６１号（「燃焼炎を使用した基板処理法及び装置（Ｓｕｂｓｔｒａｔｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ Ａｐｐａｒａｔｕｓ Ｕｓｉｎｇ ａ Ｃｏｍｂｕｓｔｉｏｎ Ｆｌａｍｅ）」）に開示されており、米国特許出願第１１／２３０，２６１号の開示内容はこの参照によって本明細書に援用される。
また、自発的エッチャント、例えばＦ２、Ｏ３又はＨＦを使用することができる。有利なことに、これらの反応種法はいずれもイオンプラズマのイオン衝撃特性を生じないため、表面及び装置の損傷が生じる可能性を最小限に抑えることができる。また、これらの手法のいずれも関連する装置と合わせて真空室を必要としない。
上部３４内に配置された上部パージプレナム５４は、ウェハ２８の上面３０のエッジ又はエッジ近傍から、処理されるウェハの領域の上方を横切って、ウェハ２８の上面３０の別のエッジ又はその近傍まで延びている。上部パージプレナム５４は、３．０ｍｍ以下の幅を有し、３７．５ｍｍ以下の総経路長にわたって延在している。上部パージプレナム５４は、反応ガスが処理領域３７から排出されることを防ぐ調節されたフローシステム（ｔｕｎｅｄ ｆｌｏｗ ｓｙｓｔｅｍ）の一部である。
上部パージプレナム５４は、パージガスライン５７を介してパージガス供給源５８に接続された第１のパージ流路５６に接続されている。パージガス供給源５８は、第１のパージ流路５６を介して上部パージプレナム５４に供給されるアルゴン等の不活性ガスを供給する。１つのパージ流路がアイソレータ２４の上部３４内に配置されているが、パージガスの流れを上部パージプレナム５４に供給するための１以上の流路が設けられていてもよい。パージ流路は、２．００ｍｍの内径を有する。上部パージプレナム５４内へのパージガスの流れによって、上部パージプレナム５４によって取り囲まれた上面３０の領域内に圧力差が生じ、上面３０と処理されるウェハ２８のエッジ領域３３との間にバリアが形成される。
上部パージプレナム５４は、内部バッフル６０によってウェハ２８の上面３０から隔てられている。内部バッフル６０は、上部パージプレナム５４の内側周囲に沿って設けられており、０．３０〜０．８０ｍｍの隙間によってウェハ２８から隔てられている。外部バッフル６２は、上部パージプレナム５４の外側周囲に沿って設けられており、０．５０〜１．１０ｍｍの隙間によってウェハ２８から隔てられている。図示するように、外部バッフル６２は、内部バッフル６０よりも幅が広く、内部バッフル６０よりもウェハ２８の上面３０に近接している。これにより、バッフル６０内を横切ってアイソレータ２４の処理領域３７に向かう方向にパージガスの流れをバイアスさせる圧力差を生じさせることによって、ウェハ２８の処理部分の周囲に圧力誘発バリアを容易に形成することができる。
第２のパージ流路６４は、アイソレータ２４の下部３６内に配置されている。第２のパージ流路６４はパージガスライン５７によってパージガス供給源５８に接続されている。第２のパージ流路６４は、パージガスを下部パージプレナム６６に供給するためのものである。上部パージプレナム５４と同様に、下部パージプレナム６６は、底面３２の下方のウェハ２８のエッジ領域３３の位置又はその近傍からウェハ２８のエッジの別の位置又はその近傍まで延びている。上部パージプレナム５４と同様に、下部パージプレナム６６は下部内部バッフル６５と下部外部バッフル６７との間に配置されている。下部パージプレナム６６は、下部内部バッフル６５及び下部外部バッフル６７と共に、下部内部バッフル６５及び底面３２を横切る方向にパージガスの流れをバイアスさせる。
ウェハチャック２６は、上部３４と下部３６との間に位置するアイソレータ２４のスロット内にウェハ２８を配置し、ウェハ２８を回転させるためにｒ−θ−ｚ方向に移動させることができる。あるいは、アイソレータ２４は、チャックをθ及びｚ方向に移動させながらｒ方向に移動させることができる。位置決め後、ウェハ２８の各面と上部３４又は下部３６との間の距離は０．３０〜０．８０ｍｍとなる。ウェハ２８を挿入しない場合のスロット開口面積は１２４．２０〜２１６．２０ｍｍ２である。ウェハ２８を挿入した場合のスロット開口面積は５５．２０〜１４７．２０ｍｍ２である。排気スロットの幅は９３．０ｍｍである。
ガスディフューザ８０は処理室２２内を延びており、処理室２２に不活性ガスを流入させる。ガスディフューザ８０は通常はシャワーヘッド型であり、ディフューザガスライン８２を介してパージガス供給源５８に接続されている。排気プレナム３８は、排気装置３９と共に、反応ガスが処理領域３７から排出されることを防ぐ調整フローシステムの新たな別の部分である。排気装置３９は排気プレナム３８内で負の圧力を生成し、不活性ガスを副生成物及び凝縮物と共に処理領域３７からの排出させ、ウェハ２８の装置領域内にこれらのガスが移動することを防ぐ。
ヒーター部材６８は、ヒーター線７０によってヒーター電源７２に接続されている。ヒーター部材６８はアイソレータ２４を加熱し、アイソレータ２４よりも少ない程度にウェハ２８を加熱する。アイソレータ２４を加熱することは、アイソレータ２４を腐食させ、処理領域３７内に汚染物質が取り込む可能性のあるガスの凝縮を防止するために望ましい。
第１のノズル４０と第２のノズル４２を含むエッジ領域処理装置２０のノズルはサファイア製である。サファイアは、基板処理に使用される化学物質と反応しないために有利である。これは、半導体基板の処理ではｐｐｍレベルの少量材料汚染分析が必要であり、その分析において基板に対する許容添加量が約１０１０原子／ｃｍ２未満であるために重要である。また、約０．１ミクロンを超える粒子の基板への添加量はゼロでなければならない。
また、ノズルから層流のガスの流れを生じさせることが望ましい場合が多い。そのため、ノズルのアスペクト比を約１０×長さと直径の比率に設定する必要がある。ノズルの内径は約０．２５４〜０．２７９ｍｍであり、約２．５０ｍｍとなる一定のスムーズなノズルの内腔の長さを必要とする。
第１のノズル４０及び第２のノズル４２を含むアイソレータ２４のノズルは、ウェハ面に対してそれぞれ８０゜以下及び４５゜以下の角度をなしているが、薄膜のエッチング及び成膜を含む処理を容易にするためにウェハ面に対して異なる方向に有利に傾斜させることができる。
装置２０の好適な実施形態は、不活性周囲環境においてガス反応物質を点火燃焼させて得られる燃焼炎（点火装置は図示せず）を使用する。好適な実施形態では、ガス反応物質としては水素（Ｈ２）や三フッ化窒素（ＮＦ３）が挙げられる。ただし、その他の燃焼成分を使用することもできる。アルゴンは不活性環境を生じさせる。ただし、その他の不活性ガスを使用することもできる。
動作時には、ウェハ２８をウェハチャック２６の中心に配置し、ウェハチャック２６によって上部３４と下部３６との間のアイソレータ２４のスロット内にウェハ２８を配置する。ウェハチャック２６によってウェハ２８を回転させる。
不活性ガス７６を、パージガス供給源５８から上部パージプレナム５４及び下部パージプレナム６６に流入させる。不活性ガス７６を、１００ｓｃｃｍ〜８，０００ｓｃｃｍの速度で上部パージプレナム５４及び下部パージプレナム６６に流入させる。また、不活性ガス７６を、ガスディフューザ８０を介して処理室２２に流入させる。不活性ガス７６を、５００ｓｃｃｍ〜１０，０００ｓｃｃｍの速度で処理室２２に流入させる。
次に、排気装置３９を作動させ、排気プレナム３８を介してガスや凝縮物を含む処理副生成物を吸引する。ヒーター電源７２からヒーター部材６８に電力を供給し、アイソレータ２４を加熱する。次に、反応種７４が第１のノズル４０及び第２のノズル４２から放出される。反応種（燃焼炎の場合にはガス）は、ノズルを介して３７５ｓｃｃｍ〜４７５ｓｃｃｍの速度で流れる。ウェハ２８が回転すると、反応種７４はウェハ２８のエッジ領域３３上に接触する。反応種７４はウェハ２８のエッジ領域３３内で薄膜又は汚染物質と反応し、反応副生成物７８が生成する。
第１の処理ノズル４０及び第２の処理ノズル４２の位置により、反応種７４が供給され、ウェハ２８の上部傾斜面、頂部、下部傾斜面が包み込まれる。
方向ベクトルによって示すように（図５）、反応種７４は、排気プレナム３８及び排気装置３９内にガスを引き込む圧力差と協働する不活性ガス７６の流れによってアイソレータ２４から排出されないようになっている。不活性ガス７６は、上部パージプレナム５４及び下部パージプレナム６６内に加圧バリアを形成し、ウェハの処理エッジ領域を取り囲む。外部バッフル部材６２と協働する内部バッフル部材６０が、ウェハ２８の処理領域に向かって不活性ガス７６の流れにバイアスをかける。反応種７４とウェハ２８の表面の薄膜との反応により生成した反応副生成物７８は、ウェハ２８の処理領域から排気プレナム３８内に送られる。そのため、有利なことに、反応種７４及び反応副生成物７８はウェハ２８のエッジ領域に閉じ込められ、ウェハの装置にダメージを与える可能性のあるウェハ２８のその他の領域内への移動を防止する。また、排気プレナム３８により生じた圧力差によって、ウェハ２８の中心部分から遠ざかるようにガスの流れがさらにバイアスされる。
ウェハ２８のエッジ領域３３を処理した後、反応種の流れを停止させる。ウェハ２８を一回転させるだけでウェハ全体のエッジ領域３３の処理を行うことができる。あるいは、２回以上回転させて、成膜及びエッチングを含む２以上のプロセスを行うことができる。反応種の流れを停止させた後、処理室２２からその他のガス及び凝縮物が十分に除去されるまで不活性ガス７６の流れを維持する。その後、ヒーター部材６８をオフにし、パージガス供給源５８からの不活性ガス７６の流れを停止させ、ウェハ２８を除去し、処理を行う別のウェハと取り替える。
装置２０及び装置２０を使用するための方法は、対象となる薄膜をエッチングするために好適である。薄膜としては、例えば、タンタル及び窒化タンタル、層間誘電体、裏面側ポリマー、フォトレジストエッジビーズが挙げられる。
図６及び図７Ａを参照すると、化学気相成長（ＣＶＤ）又は物理気相成長（ＰＶＤ）によって成膜される膜が薄膜９０としてウェハ等の基板９２上に延在している。薄膜９０は、基板９２の上部傾斜面、頂部、下部傾斜面を横切って基板９２の上面から延びている。上述した装置２０は、基板９２上の薄膜９０を処理し、図７Ｂに示すような基板９２の形状を得るために有利に使用することができる。
図６及び図７Ｃを参照すると、基板を完全に覆う薄膜９４は、上面から上部傾斜面、頂部、下部傾斜面を横切って基板９２の底面に延びている。このような形状を有する薄膜としては、例えば熱ＳｉＯ２（ｔｈｅｒｍａｌ ＳｉＯ２）及びＳｉ３Ｎ４が挙げられる。上述した装置２０の実施形態は、基板９２を完全に覆う薄膜９４を処理し、図７Ｄに示すような基板９２の形状を得るために使用することができる。
図６及び図７Ｅを参照すると、裏面ポリマー薄膜９６は、上部傾斜面の位置又は近傍から、頂部の少なくとも一部を横切って基板９２の底面に延びている。上述した装置２０の実施形態は、基板９２上の裏面ポリマー薄膜９６を処理し、図７Ｆに示すような基板９２の形状を得るために使用することができる。
次に、図８及び図９を参照すると、エッジ領域処理装置１００の代替実施形態（「第１の代替装置」）は、前処理ノズル１０２及び後処理ノズル１０４を使用する。前処理ノズル１０２及び後処理ノズル１０４は、第１の処理流路１１０及び第２の処理流路１１２を介してガスライン１１４に通じる酸素（Ｏ２）１０６及び水素（Ｈ２）１０８の前処理ガス供給源に接続されている。
酸素１０６及び水素１０８を前処理及び後処理ガスとして示しているが、その他のガスも使用することができる。また、前処理ノズル１０２及び後処理ノズル１０４は、処理領域３７内のウェハ２８の上面３０に燃焼炎を供給するためのものである。前処理の目的は、処理領域内の温度を上昇させて反応速度を上昇させること、及び／又はガス又は反応副生成物の凝縮を防ぐことである。また、前処理ノズル１０２及び後処理ノズル１０４は、例えば、ＳｉＯ２を成膜させることにより化学的に上面３０のエッジ領域を変性させ、選択性を高め、次いで第１のノズル４０及び第２のノズル４２によって実施されるエッチングに速やかに移行するために使用することができる。あるいは、前処理ノズル１０２及び後処理ノズル１０４は、その他の工程を向上させるために単独又は協働して作動させることができる。
第１の代替装置は、前処理ノズル１０２及び後処理ノズル１０４から放出されるＨ２１０８及びＯ２１０６の燃焼炎を発火させること以外は実質的に上述したように作動させる。このようにして、ウェハ２８が回転することにより、燃焼炎は処理領域３７内で上面３０にあたることになる。有利には、前処理及び後処理における凝縮物の生成を防止し、熱エネルギーを与えてウェハ２８を処理するための反応速度を上昇させるようにウェハを加熱する。
図１０を参照すると、第２の代替実施形態のエッジ領域処理装置２０（「第２の代替装置」）は、アイソレータ２４の上部及び下部が逆になっている点を除けば、上述したウェハエッジ領域処理装置２０と実質的に同一である。第２の代替装置１５０では、別の上部１５２が上面３０を横切って延び、別の下部１５４が底面３２を横切って延び、第１のノズル４０及び第２のノズル４２が下部１５４に配置されている。第２の代替装置は、エッジ近傍底面３２のエッジ領域の処理を行う。第１のノズル４０及び第２のノズル４２は、反応種が上部傾斜面領域まで頂部を包み込むように配置するか、エッジ近傍底面及び／又は下部傾斜面のみが処理されるように配置することができる。第２の代替装置１５０の動作は実質的に上述した通りである。
図１１を参照すると、第３の代替実施形態のエッジ領域処理装置１７０（「第３の代替装置」）は、第１の下部ノズル１７４及び第２の下部ノズル１７６が内部に配置された第２の下部１７２を有する。第３の代替装置１７０の構成により、ウェハ２８のエッジ近傍上面３０及びエッジ近傍下面３２を同時に処理することができる。上部３４及び第２の下部１７２による処理は独立して行うことができ、エッジ近傍上面３０をエッジ近傍底面３２とは独立して処理する。
図１２を参照すると、第４の代替実施形態のエッジ領域処理装置２００（「第４の代替装置」）は、上述した装置２０に追加された先進的プロセス制御（ＡＰＣ）サブシステムを含む。ＡＰＣサブシステムは、アイソレータ２４の処理領域３７内における圧力差を監視・制御し、反応種及び反応副生成物を含むガスが処理領域３７からウェハ２８のその他の領域に移動することを防ぐための排気流２０４に合わせた絞り弁２０２を含む。絞り弁２０２は、予め設定した圧力差にリアルタイムで調節するための絞り弁制御装置２０６に接続されている。このようにして、装置に対するガス荷重が変化したとしても一定の圧力差を維持する。あるいは、圧力差がガス荷重によって異なる場合にも、手動絞り弁を使用することができる。
光学解析電子装置２０８が、反応工程から生じた光子放出を受けるためにアイソレータ２４の上部３４内に配置された光ファイバー結合器２１０に接続されている。光学解析電子装置２０８は、反応工程を観察・分析し、反応種の存在及び／又は反応種の相対濃度を決定するために使用する。この機能の別のモードでは、発光分光測定法を使用して化学反応が生じている領域に存在していることが観察されている反応種及び／又はエッチング生成物に基づいてエッチングの終点を推測することができる。ＦＴＩＲ法を使用してアイソレータ２４から排出されるガス流出物を分析するために、ＦＴＩＲ制御電子機器２１４に接続されたＦＴＩＲガス解析装置２１２が排気流２０４に沿って設けられている。ＦＴＩＲガス解析装置２１２及びＦＴＩＲ制御電子機器２１４からの情報は、反応ガス輸送装置の健全性及び状態を決定し、終点を検出するために使用する。ＦＴＩＲ法では、排気流２０４は赤外線（ＩＲ）源及び検出器を含む光学セルを介して送られる。専用制御装置及びホストコンピュータ（図示せず）はガスセルを作動させる。市販のＦＴＩＲ装置を使用することができる。
図１３を参照すると、第５の代替実施形態のエッジ領域処理装置３００（「第５の代替装置」）は、拡張排気プレナム３０６の一方の面に配置されたノズルアセンブリ３０４を有する拡張アイソレータハウジング３０２を有する。ノズルアセンブリ３０４は、実質的に、図９において、図８に示すような下部３６を有する第１の代替装置の上部３４である。本実施形態では、ウェハ２８は処理方向３０８に回転するため、ウェハ２８は、拡張アイソレータハウジング３０２の残りの部分を通って回転を続ける前に、ノズルアセンブリ３０４内を通過する。第５の代替装置では、ノズルアセンブリ３０４が拡張アイソレータハウジング３０２の一方の面に配置されているため、拡張排気プレナム２０６によって反応種及び反応副生成物をさらに回収することができる。有利には、反応種又は反応副生成物がウェハ２８の装置領域に移動することをさらに防止することができる。
本実施形態の説明は単に例示を目的としたものであり、本発明の要旨から逸脱しない変形も本発明の範囲に含まれる。従って、そのような変形及び変更も本発明の範囲から逸脱するものとはみなされない。
Claims (21)
- 基板を保持するチャックと、ノズルマニホールド及び排気プレナムを含み、前記ノズルマニホールドが前記基板のエッジの一部をカバーし、前記排気プレナムが前記基板から離れるように延びるアイソレータと、前記ノズルマニホールド内に形成され、前記基板のエッジ又はエッジ近傍から、前記基板のエッジ近傍表面の上方を通過して前記基板のエッジ又はエッジ近傍に延び、反応種の流れを前記基板のエッジ近傍に制限するプレナムを形成する１以上の溝と、前記ノズルマニホールド内に配置された１以上のノズルと、を含み、前記１以上のノズルの少なくとも１つが、前記チャックの上面に対して垂直な角度及び水平な角度の間の角度で前記アイソレータ内に配置されている基板エッジ処理装置。
- 実質的に大気圧に維持され、基板を収容・処理する処理室と、前記処理室内に設けられ、前記基板を保持・回転させるチャックと、少なくとも部分的に前記処理室内に設けられ、排気部と、前記基板の表面の一部を隔離するアイソレータ部と、を有し、前記排気部が前記基板の前記表面から離れるように延びるハウジングと、前記アイソレータ部内に配置され、前記基板の前記表面に開口すると共に前記基板の前記表面に対向し、反応種が前記ハウジングの外部に出ることを防止する少なくとも１つのガスプレナムと、前記少なくとも１つのプレナムと連通し、不活性ガスを供給する不活性ガスラインと、前記ガスプレナムと前記排気プレナムとの間において前記アイソレータ部内に配置された複数のノズルと、を含み、前記１以上のノズルの少なくとも１つが、前記基板の前記表面に対して垂直な角度よりも小さく、前記基板の前記表面に対して平行な角度よりも大きな角度で前記基板の前記表面に向けて配置されている基板エッジ処理装置。
- ウェハの処理部分を隔離して処理するための基板ウェハエッジ処理方法であって、前記処理部分は前記ウェハのエッジから前記ウェハの上面を通って前記ウェハのエッジまで延び、前記方法は、前記ウェハの前記処理部分と前記ウェハの残りの部分との間に正の差圧バリアを形成し、前記ウェハの前記上面と平行な角度よりも大きく、前記ウェハの前記上面と垂直な角度よりも小さな角度で反応種を前記ウェハの前記処理部分に供給することを含む方法。
- 請求項３において、前記ウェハをチャック上で回転させることをさらに含む基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、ガス流を受けるための１以上のプレナムを前記処理部分のエッジ又はエッジ近傍に設け、前記処理部分と前記ウェハの残りの部分との間に圧力バリアを形成することをさらに含む基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項５において、不活性ガスを前記１以上のプレナムに流入させることをさらに含む基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項６において、前記不活性ガスがアルゴンである基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、実質的に大気圧で行われる基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、燃焼炎を前記基板表面に供給する前に前記基板表面を予熱する基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、前記燃焼炎を供給する位置の近傍において前記基板表面を予熱する基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、実質的に非イオン化環境下で行われる基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、前記反応種が水素と三フッ化窒素の燃焼炎によって形成される基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項１２において、前記水素と前記三フッ化窒素のモル比が実質的に３：２である基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、前記反応種が燃焼炎によって形成され、前記燃焼炎を前記ウェハのエッジ領域に供給する基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項１４において、前記ウェハを回転させ、前記ウェハ表面のエッジ部分をエッチングする基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、処理される材料がＳｉＯ２である基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、エッチングされる材料がＳｉである基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３において、エッチングされる材料がＴａである基板ウェハエッジ処理方法。
- 請求項３に記載の方法によって処理された基板ウェハ。
- 請求項３において、前記ウェハの前記処理部分からガスを排出させることをさらに含む基板ウェハエッジ処理方法。
- １以上のプレナム内のガスの加圧バリアによってウェハの処理対象領域を隔離し、前記１以上のプレナムを、前記ウェハのエッジ上の第１の位置又はその近傍から、前記ウェハの前記エッジ上の第２の位置又はその近傍に延出させ、前記加圧バリアの内部において前記ウェハの表面に反応種の流れを供給し、前記ウェハの前記処理対象領域への全てのガスの流れをバイアスさせるために前記加圧バリアの外部において不活性ガスを流動させることを含むウェハエッジ処理方法。
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