JP3765826B2 - 基材外周処理方法及び装置 - Google Patents
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Description
特許文献2;特開平8−279494号公報には、基材の中央部をステージに載せて外周部にプラズマを上方から吹付けることが記載されている。
特許文献3;特開平10−189515号公報には、基材の外周部にプラズマを下側から吹き付けることが記載されている。
特許文献4;特開2003−264168号公報には、ステージの外周にヒータを埋め込むことにより、ウェハの外周部を裏側から接触加熱しながら、上方からオゾンガスを吹付けることが記載されている。
特許文献5;特開2004−96086号公報には、ウェハの外周部を裏側から赤外線ランプで輻射加熱しながら、上方から酸素ラジカルを吹付けることが記載されている。
一方、ウェハの外周部にレーザ等の輻射光線を真上又は真下から照射した場合、ウェハ外周部の斜面部や端縁の垂直部では光が斜めないし平行に入射することになり、加熱効率が十分でなく、エッチングレートが遅くなる。
基材をステージで支持し、
前記基材の外周部に向けて、熱光線を基材の半径外側に傾倒された方向から照射しながら、前記反応性ガスを供給することを特徴とする。
これによって、基材の外周部の斜面部や垂直な外端面に対する熱光線の照射方向を垂直に近づけることができ、輻射エネルギー密度を十分に大きくして加熱効率を十分に高めることができ、ひいては基材外周の膜の除去処理速度(エッチングレート)を大きくすることができる。
前記傾倒された方向は、基材に対し斜め方向のほか、真横方向(基材と平行)も含む。
基材をステージで支持し、
前記基材の外周部に向けて、熱光線を照射しながら前記反応性ガスを供給するとともに、
前記熱光線の照射方向を、前記基材の外周部を中心にして基材(の主面)と直交する面内で移動させることを特徴とする。
これによって、基材の外周部の表側や外端面や裏側等の各部分に対しそれぞれ熱光線をほぼ垂直に照射することができ、どの部分に対しても効率良く処理することができる。
前記熱光線が移動する基材直交面は、基材の一半径を通る面であることが好ましい。
(a)基材を支持する支持面を有するステージと、
(b)このステージ上の基材の外周部の在るべき被処理位置に前記反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段と、
(c)前記被処理位置に向けて熱光線を前記支持面の半径外側に傾倒された方向から照射する照射部と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、基材の外周部の斜面部や外端面等の垂直部に対する熱光線の照射方向を垂直に近づけ入射角をゼロに近づけることができ、輻射エネルギー密度を十分に大きくして加熱効率を十分に高めることができ、ひいては基材外周の膜の除去処理速度(エッチングレート)を大きくすることができる。
(a)基材を支持する支持面を有するステージと、
(b)このステージ上の基材の外周部の在るべき被処理位置に向けて前記反応性ガスを供給する反応性ガス供給手段と、
(c)前記被処理位置に向けて熱光線を照射する照射部と、
(d)前記照射部を、前記被処理位置に向けながら前記支持面(ひいてはこの支持面上の基材)と直交する面内で移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする。
これによって、基材の外周部の表側や外端面や裏側等の各部分に対しそれぞれ熱光線をほぼ垂直に照射することができ、どの部分に対しても効率良く処理することができる。
前記支持面と直交する面は、支持面の中央を通る面であることが好ましい。
前記反応性ガス供給手段の供給ノズルや排気ノズルについては、前記照射部と共に移動ないし角度調節されるようになっていてもよく、前記照射部の移動に関らず位置固定されていてもよい。
これによって、当該ポイントでの入射角をほぼゼロにすることができ、輻射エネルギー密度を確実に大きくでき、加熱効率を確実に高めることができる。
前記照射部が、熱光線を前記被照射ポイントに向けて収束させる集光部を含むことが好ましい。
これによって、加熱効率を一層高めることができ、処理速度を一層大きくすることができる。
前記照射部に焦点調節機構を組み込むのが望ましい。焦点は、基材の外周部の膜の表面上にぴったり合わせてもよく、多少ずらしてもよい。これにより、輻射エネルギー密度ひいては加熱温度や照射面積(集光径、スポット径)を適切な大きさに調節することができる。この結果、処理幅の調節を行なうことができる。また、基材の外周のノッチ部やオリフラ部が前記被処理位置に来たときは、輻射加熱器の集光径(照射面積)を大きくすることにすれば、ノッチ部やオリフラ部の縁にも熱光線を当てることができ、ひいてはノッチ部やオリフラ部の縁に付いた膜の除去をも行なうことができる。
前記導波管等の光伝送系の先端部に前記照射部を光学的に接続するのが好ましい。
点状光源の場合、基材の外周部の一箇所を点状に局所加熱できる。なお、点状光源の点状光を、凸レンズやシリンドリカルレンズ等によって基材の外周部に沿う線状光に変換して照射することにしてもよい。線状光源の場合、基材の外周部の周方向に延びる範囲を局所的に線状に加熱できる。環状光源の場合、基材の外周部全周を局所的に環状に加熱できる。点状光源や線状光源をステージの周方向に沿って複数配置してもよい。
前記輻射加熱器(特にランプ光源形式のもの)は、冷媒やファン等の輻射加熱器冷却手段にて冷却するのが望ましい。
常圧プラズマ処理装置に代えて、オゾナイザを用い、反応性ガスとしてオゾンを生成することにしてもよい。
反応性ガスがフッ酸ベーパの場合は、フッ酸の気化器やインジェクタを用いることにしてもよい。
ステージ10にはウェハ90を吸着する真空式又は静電式の吸着チャック機構が組み込まれている。吸着チャック機構は、ステージ10の上面の全域に設けてもよく、ステージ10の外周部(ウェハ90の外周突出部のすぐ内側の部分)にのみ設け、中央部には設けないことにしてもよい。吸着チャック機構をステージ10の外周部だけに設けることにすれば、吸着に起因するパーティクルを低減することができる。
ステージ10の特に上板の材質には、熱伝導性の良好なもの(例えばアルミ)が用いられている。
オゾナイザーに代えて常圧プラズマ放電装置を用い、この常圧プラズマ放電装置の電極間のプラズマ放電空間に酸素を導入し、酸素ラジカル等の酸素系反応性ガスを得、これをウェハ90の外周部に接触させることにしてもよい。
排気ノズル76の口径は、吹出しノズル75の口径より大きく、例えば約2〜5倍になっている。例えば、吹出しノズル75の口径は1〜3mm程度であるのに対し、排気ノズル76の口径は2〜15mm程度である。これによって、処理済みのガスや反応副生成物が拡散ひいては漏れるのを抑制でき、排気口に確実に吸い込んで排気することができる。
ステージ10にウェハ90をアライメントして設置した後、ステージ10を回転させるとともに、オゾナイザー70からのオゾンを吹出しノズル75からウェハ90の外周部(被処理位置P)に向けて吹出す。併行して、レーザ光源21からのレーザ光を、光ファイバ23に通して照射ユニット22から収束照射する。
処理済みのガスや反応副生成物は、排気ノズル76に吸込まれて吸引排気される。排気ノズル76は、吹出しノズル75より口径が大きいので、処理済みのガスや反応副生成物が拡散したり、ひいては漏れたりするのを抑制でき、確実に吸引し排気することができる。
ステージ10が少なくとも一回転されることによりウェハ90の外周部の全周の膜92cを除去することができる。
発明者は、図3に示すようにレーザを斜め上45°の角度からウェハの外周部に局所的に収束照射する実験を行なった。ウェハの回転数は50rpmとし、レーザ出力は130ワットとした。そして、ウェハの垂直な外端面の表面温度をサーモグラフィで測定したところ、上記被照射ポイントの直下で235.06℃であった。
また、レーザ照射角度を垂直に対し30°にし、その他の条件は上記45°と同様にしたところ、被照射ポイントの直下で209.23°であった。
これにより、十分大きなエッチングレートを確保できることが判明した。
同図の破線に示すように、ウェハ90の垂直な外端面を中心的に処理するときは、照射ユニット22及びレーザ光軸L20をウェハ90の真横に倒し水平姿勢にする。これによって、ウェハ90の外端面を中心にその周辺を確実に高温加熱することができ、この外端面の周辺の不要膜92cを高エッチングレートで確実に除去することができる。
同図の二点鎖線に示すように、ウェハ90の外周の上側の平面部を中心的に処理するときは、照射ユニット22及びレーザ光軸L20をウェハ90の真上に位置させ垂直姿勢にする。これによって、ウェハ90の外周の上側の平面部を中心にその周辺を確実に高温加熱することができ、この上側平面部の周辺の不要膜92cを高エッチングレートで確実に除去することができる。
このようにして、ウェハ90の外周部の各部分をそれぞれ効率良く処理することができる。
同図の破線に示すように、ウェハ90の垂直な外端面を中心的に処理するときは、照射ユニット22及びレーザ光軸L20をウェハ90の真横に倒し水平姿勢にする。これによって、ウェハ90の外端面を中心にその周辺を確実に高温加熱することができ、この外端面の周辺の不要膜92cを高エッチングレートで確実に除去することができる。
同図の二点鎖線に示すように、ウェハ90の外周の裏側の平面部を中心的に処理するときは、照射ユニット22及びレーザ光軸L20をウェハ90の真下に位置させ垂直姿勢にする。これによって、ウェハ90の外周の裏側の平面部を中心にその周辺を確実に高温加熱することができ、この裏側平面部の周辺の不要膜92cを高エッチングレートで確実に除去することができる。
このようにして、ウェハ90の外周部の各部分をそれぞれ効率良く処理することができる。
この実施形態に係る基材外周処理装置は、ステージ10と、このステージ10を囲むフレーム50を備えている。フレーム50は、有孔円盤状の底板51と、この底板51の外周から上に突出する筒状の周壁52を有して、断面L字状の環状をなし、図示しない架台に固定されている。
ステージ10上に設置されたウェハ90の外周部(被処理部位)の在る位置が、被処理位置Pとなる。この被処理位置Pは、ステージ10の上面を径方向外側へ延長した仮想面(延長面)上に位置する。
冷媒として、水に代えて、空気、ヘリウム等を用いてもよい。圧縮流体にして冷媒室41に勢いを付けて送り込み、冷媒室41の内部で流動させることにしてもよい。
フレーム50と、ステージ10と、ラビリンスシール60の間に、環状の空間50aが画成されている。
光学系122は、赤外線ランプ121からの赤外線をバンドパスフィルタに通すとともに反射鏡やレンズ等の集光系で集光し、ウェハ90の裏面の外周の全周に収束させるようになっている。これによって、裏面外周部の膜92cを局所的に、しかも全周にわたって一度に加熱することができる。
赤外線ランプ121としては、遠赤外線ランプを用いてもよく、近赤外線ランプを用いてもよい。発光波長は、例えば760nm〜10000nmであり、この中から膜92cの吸収波長に合った光をバンドパスフィルタで抽出する。これによって、膜92cの加熱効率を一層高めることができる。
ランプ冷却路125と往路126と復路127と加熱器冷却用冷媒供給源は、「輻射加熱器冷却手段」を構成している。
処理すべきウェハ90を、搬送ロボット等によってステージ10の上面に中心が一致されるようにして置き、吸着チャックする。ウェハ90の外周部は、全周にわたってステージ10の径方向外側に突出することになる。
光源:環状ハロゲンランプ
収束用光学系:パラボリック反射鏡
発光波長:800〜2000nm
出力:200W
局所加熱部位の幅:2mm
図13に示す通り、水温が常温の20℃の場合、ウェハの外端縁の被加熱部位の近傍では被加熱部位からの熱伝導により80℃程度になるが(被加熱部位では400℃以上)、そこから9mm以上径方向内側の部位では50℃以下の低温に保持され、膜のダメージを抑えることができることが確認された。
除去対象の不要物の成分は、フロロカーボン等の有機物に限られず、無機物であってもよい。
プロセスガスひいては反応性ガスは、酸素系以外にもフッ素系等、対象とする膜の成分に応じて、適宜選択することができる。ガス種に応じて活性を維持できるように、反応性ガス供給元から吹出し口までの吹出し路を温調(冷却または加温)するとよい。
レーザ加熱器20等の点状光源の点状光を、凸レンズやシリンドリカルレンズ等の光学系で線状光にし、ウェハ90の周方向に沿って一定の範囲に照射されるようにしてもよい。
赤外線加熱器120の赤外線ランプ121が、環状光源に代えて点状光源や線状光源であってもよい。
輻射加熱器からの熱光線を、反射鏡で反射させ、基材の外周部に傾倒した角度で入射するようにしてもよい。
20 レーザ加熱器(輻射加熱器)
22 照射ユニット(照射部)
30 移動機構
70 オゾナイザー(反応性ガス供給元)
75 吹出しノズル
90 半導体ウェハ(基材)
92c ウェハの外周部の膜(不要物)
120 赤外線加熱器(輻射加熱器)
121 赤外線ランプ
122 収束照射用光学系(照射部)
Claims (4)
- 基材の外周部に被膜された不要物を反応性ガスと接触させて除去する方法であって、
基材をステージで支持し、
前記反応性ガスを、吹出しノズルから前記基材の接線方向にほぼ沿って前記基材の外周部の被処理位置に向けて吹き出し、前記吹出しノズルと前記接線方向に対向する吸込みノズルから吸込むとともに、熱光線を、基材の半径外側に傾倒された方向から前記被処理位置に照射することを特徴とする基材外周処理方法。 - 基材の外周部に被膜された不要物を反応性ガスと接触させて除去する方法であって、
基材をステージで支持し、
前記反応性ガスを、吹出しノズルから前記基材の接線方向にほぼ沿って前記基材の外周部の被処理位置に向けて吹き出し、前記吹出しノズルと前記接線方向に対向する吸込みノズルから吸込むとともに、熱光線を、前記被処理位置に照射し、かつ、前記熱光線の照射方向を、前記被処理位置を中心にして基材と直交する面内で移動させることを特徴とする基材外周処理方法。 - 基材の外周部に被膜された不要物を反応性ガスと接触させて除去する装置であって、
(a)基材を支持する支持面を有するステージと、
(b)このステージ上の基材の外周部の在るべき被処理位置に向けて前記基材の接線方向にほぼ沿って前記反応性ガスを吹き出す吹出しノズルと、
(c)前記被処理位置を挟んで前記吹出しノズルと前記接線方向に対向するように配置された吸込みノズルと、
(d)前記被処理位置に向けて熱光線を前記支持面の半径外側に傾倒された方向から照射する照射部と、
を備えたことを特徴とする基材外周処理装置。 - 基材の外周部に被膜された不要物を反応性ガスと接触させて除去する装置であって、
(a)基材を支持する支持面を有するステージと、
(b)このステージ上の基材の外周部の在るべき被処理位置に向けて前記基材の接線方向にほぼ沿って前記反応性ガスを吹き出す吹出しノズルと、
(c)前記被処理位置を挟んで前記吹出しノズルと前記接線方向に対向するように配置された吸込みノズルと、
(d)前記被処理位置に向けて熱光線を照射する照射部と、
(e)前記照射部を、前記被処理位置に向けながら前記支持面と直交する面内で移動させる移動機構と、
を備えたことを特徴とする基材外周処理装置。
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