JP4704916B2 - Substrate outer periphery processing apparatus and method - Google Patents
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Description
この発明は、半導体ウェハや液晶パネル等の基材の外周部に設けられた有機膜等の不要物を除去する装置及び方法に関する。 The present invention relates to an apparatus and a method for removing unnecessary materials such as an organic film provided on the outer periphery of a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal panel.
半導体装置の構成及び機能は、年々微細化、高集積化、高速化が進んでいる。それらは、半導体材料の変化とそれに伴う製造装置の進歩により実現されている。一般的には、配線材料がAlからCuへ、絶縁膜がSiO2(比誘電率4程度)からそれより低誘電率のいわゆるlow−k材へと変化している。 The structure and functions of semiconductor devices are becoming finer, higher integrated, and faster year by year. They are realized by the change of semiconductor materials and the accompanying progress of manufacturing equipment. In general, the wiring material is changed from Al to Cu, and the insulating film is changed from SiO 2 (relative dielectric constant of about 4) to a so-called low-k material having a lower dielectric constant.
従来、半導体ウェハに形成した絶縁膜に配線パターン用の溝をケミカルエッチングする場合、エッチングの等方性を抑制するため、エッチング用ガスに例えばフロロカーボンからなる保護材成分を混入させておく。これにより、漸次形成される溝の内壁にフロロカーボンの保護膜を被膜し、エッチングが溝の底面方向にだけ異方的に進行するようにしている。一方、フロロカーボンは、ウェハの外端面から裏側に回り込み、ウェハの裏面外周部にも堆積することがある。
上記絶縁層がSiO2の場合、該絶縁層上のフォトレジストを酸素プラズマでドライアッシングする際、酸素プラズマをウェハの表側面から裏面へ回り込ますことにより、上記裏面外周部のフロロカーボン膜を除去することが十分可能であった。
しかし、絶縁層がlow−k膜の場合、ドライアッシングをあまり強くすると、low−k膜がダメージを受ける。そこで、低出力でアッシング処理する試みがなされているが、そうするとウェハ裏面のフロロカーボン膜を除去しきれない。これを放置すると、基材の搬送時等にパーティクルが発生し、歩留まり低下を招くおそれがある。
Conventionally, when a trench for a wiring pattern is chemically etched in an insulating film formed on a semiconductor wafer, a protective material component made of, for example, fluorocarbon is mixed in the etching gas in order to suppress isotropic etching. As a result, a protective film of fluorocarbon is coated on the inner wall of the groove formed gradually so that etching proceeds anisotropically only in the direction of the bottom surface of the groove. On the other hand, the fluorocarbon may wrap around from the outer end surface of the wafer to the back side, and may be deposited on the outer peripheral portion of the back surface of the wafer.
When the insulating layer is SiO 2 , when the photoresist on the insulating layer is dry-ashed with oxygen plasma, the fluorocarbon film on the outer periphery of the back surface is removed by passing the oxygen plasma from the front surface to the back surface of the wafer. It was possible enough.
However, when the insulating layer is a low-k film, if the dry ashing is made too strong, the low-k film is damaged. Therefore, an attempt has been made to perform an ashing process at a low output, but in this case, the fluorocarbon film on the back surface of the wafer cannot be completely removed. If this is left as it is, particles may be generated when the substrate is transported, and the yield may be reduced.
半導体ウェハの外周部の不要物除去の先行文献として、例えば特許文献1に記載のものでは、反応性ガスを基板の外周部に吹き付けて外周部の不要物を除去している。併行して、冷却用ガスをウェハの中心部に吹き付け、ウェハの表面上を放射状に流すようになっている。これによって、反応性ガスがウェハの中央部へ流れ込むのを防いでいる。
特許文献2に記載のものは、レーザをウェハの外周部に照射し、外周部の不要物をレーザエッチングしている。
In the device described in Patent Document 2, a laser is irradiated to the outer peripheral portion of the wafer, and unnecessary materials on the outer peripheral portion are laser-etched.
フロロカーボン等の有機物を除去する場合、上掲特許文献1のように反応性ガスを吹き付けるだけでは、十分なエッチングレートが得られない。また、特許文献2のようにレーザを局所照射する場合、エッチングレートを上げるために照射熱量をあまり大きくすると、半導体ウェハの表側に被膜された絶縁膜等の所要層にダメージを与えるおそれがある。
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基材の所要層にダメージを与えることなく、裏面や外端面等に在る不要物を効率良く確実に除去することを目的とする。
When organic substances such as fluorocarbon are removed, a sufficient etching rate cannot be obtained only by spraying a reactive gas as in Patent Document 1 described above. In addition, when locally irradiating a laser as in Patent Document 2, if the amount of irradiation heat is increased too much in order to increase the etching rate, there is a risk of damaging a required layer such as an insulating film coated on the front side of the semiconductor wafer.
An object of the present invention is to efficiently and reliably remove unnecessary materials on the back surface, the outer end surface, and the like without damaging a required layer of a base material such as a semiconductor wafer.
上記問題点を解決するために、本発明は、表裏をなす第1面と第2面を有し、前記第2面の外周部又は外端面に不要物が設けられた基材における前記不要物を加熱して除去する装置であって、
前記基材を支持する支持部と、
前記支持部に支持された基材の前記第1面の外周部が位置すべき第1スポットに局所的に冷却用ガスを吹き付ける冷却用ガスノズルと、
熱光線源と、前記熱光線源に光学的に接続された照射ユニットとを含み、前記熱光線源から熱光線を前記照射ユニットに伝送し、更に前記照射ユニットから前記支持部に支持された基材の前記第2面の外周部又は外端面が位置すべき第2スポットに局所的に前記熱光線を照射する輻射加熱器と、
を備え、前記第1スポットと第2スポットが、前記支持部ひいては該支持部に支持された基材の周方向のほぼ同じ位置に配置され、前記冷却用ガスノズルの先端部が、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第1面が向いている側に配置され、前記照射ユニットが、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側に配置されていることを特徴とする。
前記第1面は、前記基材の例えば表側面であり、前記第2面は、前記基材の例えば裏面である。前記第1面には、例えば絶縁層や導電パターン等の製品としての所要層が形成されるようになっている。
これによって、第2スポットを局所加熱して不要物を除去できる一方、この第2スポットの熱が第1スポットに伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却することができる。これによって、第1面の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。また、第2スポットにより多くの熱量を供給できるので、不要物の除去効率を高めることができる。
In order to solve the above-described problems, the present invention provides the above-mentioned unnecessary object in a base material having a first surface and a second surface that are front and back, and an unnecessary object is provided on an outer peripheral portion or an outer end surface of the second surface. A device for heating and removing
A support for supporting the substrate;
A cooling gas nozzle that blows a cooling gas locally to a first spot where the outer peripheral portion of the first surface of the base material supported by the support portion should be located;
A heat ray source; and an irradiation unit optically connected to the heat ray source, transmitting the heat ray from the heat ray source to the irradiation unit, and further supported by the support unit from the irradiation unit. a radiant heater which irradiates locally the heat rays to the second surface outer peripheral portion or the second spot outer end face to be positioned in the timber,
The first spot and the second spot are arranged at substantially the same position in the circumferential direction of the support portion and thus the base material supported by the support portion, and the tip of the cooling gas nozzle is disposed on the support portion. It arrange | positions in the side in which the said 1st surface of the direction orthogonal to the said base material has faced rather than the supported base material, and the said irradiation unit is orthogonal to the said base material rather than the base material supported by the said support part. It is arrange | positioned at the side which the said 2nd surface of direction faces .
The first surface is, for example, the front side surface of the substrate, and the second surface is, for example, the back surface of the substrate. On the first surface, for example, a required layer as a product such as an insulating layer or a conductive pattern is formed.
As a result, the second spot can be locally heated to remove unnecessary materials, but even if the heat of the second spot is transmitted to the first spot, it can be efficiently cooled by local spraying of the cooling gas. it can. This can prevent damage to the required layer on the first surface. In addition, since a large amount of heat can be supplied to the second spot, it is possible to increase the efficiency of removing unnecessary materials.
前記冷却用ガスノズルからの前記冷却用ガスの流れ方向が、前記第1スポットから前記支持部に支持された基材の外端側に偏っていることが好ましい
これによって、不要物除去による副生成物が冷却用ガスに巻き込まれる等して基材の第1面の側へ回り込むのを防止でき、パーティクルを低減することができる。
It is preferable that the flow direction of the cooling gas from the cooling gas nozzle is biased from the first spot to the outer end side of the base material supported by the support portion. Can be prevented from entering the first surface side of the base material by being caught in the cooling gas, and particles can be reduced.
前記冷却用ガスノズルの先端面が、前記支持部に支持された基材の第1面に対し前記基材の外端側へ傾く斜面になっていることが好ましい。
これによって、前記冷却用ガスノズルからの前記冷却用ガスが、前記第1スポットから基材の外端方向へ流れるようにすることができる。このため、不要物除去による副生成物が冷却用ガスに巻き込まれる等して基材の第1面の側へ回り込むのを防止できる。この結果、パーティクルを低減することができる。
It is preferable that the front end surface of the cooling gas nozzle is a slope inclined toward the outer end side of the base material with respect to the first surface of the base material supported by the support portion.
Accordingly, the cooling gas from the cooling gas nozzle can flow from the first spot toward the outer end of the substrate. For this reason, it is possible to prevent the by-product resulting from the removal of the unnecessary material from being entangled in the cooling gas or the like and wrapping around the first surface side of the substrate. As a result, particles can be reduced.
前記冷却用ガスノズルの先端部に絞りを設けるのが好ましい。
これによって、冷却用ガスを冷却用ガスノズルから吹出しながら断熱膨張させ、吸熱作用を発現させることができ、冷却用ガス流量を増やすことなく冷却効率を高めることができる。冷却用ガス流量を増やす必要がないので、パーティクルの飛散を抑制することができる。
It is preferable to provide a throttle at the tip of the cooling gas nozzle.
Accordingly, the cooling gas can be adiabatically expanded while being blown out from the cooling gas nozzle to develop an endothermic effect, and the cooling efficiency can be increased without increasing the cooling gas flow rate. Since there is no need to increase the cooling gas flow rate, scattering of particles can be suppressed.
前記冷却用ガスノズルが、透光性材料にて構成されていることが望ましい。これによって、冷却用ガスノズルが前記熱光線から吸熱するのを抑制でき、冷却用ガスノズルの高温化を防止することができる。透光性材料としては、ガラス、アクリル、透明な樹脂等を用いることができる。ガラスは、石英、ほうけい酸ガラス、アルカリソーダガラス等を用いることができる。透明樹脂は、透明なポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、透明なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、透明なポリカーボネート、透明な塩化ビニール等を用いることできる。 The cooling gas nozzle is preferably made of a translucent material. As a result, the cooling gas nozzle can be prevented from absorbing heat from the heat beam, and the temperature of the cooling gas nozzle can be prevented from increasing. As the translucent material, glass, acrylic, transparent resin, or the like can be used. As the glass, quartz, borosilicate glass, alkali soda glass, or the like can be used. As the transparent resin, transparent polytetrafluoroethylene (PTFE), transparent tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer (PFA), transparent polycarbonate, transparent vinyl chloride, or the like can be used.
前記支持部に支持された基材の第1面より前記冷却用ガスノズル側とは反対側において、前記第2スポット近傍のガス類を局所的に吸引する吸引ノズルを、さらに備えるのが好ましい。
前記ガス類は、前記冷却用ガスや処理済みの後記反応性ガスを含み得る。さらに前記ガスついには不要物除去時に発生した副生成物が混入され得る。これによって、前記冷却用ガスを、前記基材の外端面から第2面の側へ導いて吸引ノズルから吸引排気できる。この冷却用ガスの流れに不要物除去による副生成物を巻き込ませて吸引し排出することができる。この結果、パーティクルを低減することができる。
It is preferable that a suction nozzle for locally sucking gases in the vicinity of the second spot is further provided on the side opposite to the cooling gas nozzle side from the first surface of the base material supported by the support portion.
The gases may include the cooling gas or a post-reaction reactive gas that has been processed. Further, by-products generated during the removal of unnecessary substances can be mixed into the gas. Accordingly, the cooling gas can be sucked and exhausted from the suction nozzle while being guided from the outer end surface of the base material to the second surface side. By-products generated by removing unnecessary substances are entrained in the flow of the cooling gas and can be sucked and discharged. As a result, particles can be reduced.
前記不要物と反応する反応性ガスを前記第2スポットに吹付ける反応性ガスノズルを、さらに備えるのが望ましい。不要物がフロロカーボン等の有機物である場合、反応性ガスはオゾン等の酸素系ガスを用いるとよい。 It is desirable to further include a reactive gas nozzle that blows a reactive gas that reacts with the unnecessary material onto the second spot. When the unnecessary material is an organic material such as fluorocarbon, an oxygen-based gas such as ozone may be used as the reactive gas.
また、本発明は、表裏をなす第1面と第2面を有する基材における前記第2面の外周部又は外端面に設けられた不要物を加熱して除去する方法であって、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射するとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第1面が向いている側から前記基材の第1面の外周部における前記熱光線の局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする。
これによって、不要物を十分に局所加熱して効率的に除去できる一方、この熱が第1面の側に伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却することができる。これによって、第1面の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。
Further, the present invention is a method for heating and removing unnecessary materials provided on the outer peripheral portion or the outer end surface of the second surface in the base material having the first surface and the second surface forming the front and back,
While irradiating the unwanted matter locally with heat rays from the side facing the second surface in the direction orthogonal to the base material rather than the base material,
From the side where the first surface in the direction orthogonal to the base material is directed to the base material, the local surface position is substantially the same as the local irradiation position of the heat ray at the outer peripheral portion of the first surface of the base material. In addition, a cooling gas is sprayed on the substrate , and the irradiation of the heat beam and the spraying of the cooling gas are performed simultaneously .
As a result, the unwanted matter can be efficiently removed by sufficiently locally heating, but even if this heat is transmitted to the first surface side, it can be efficiently cooled by locally blowing the cooling gas. . This can prevent damage to the required layer on the first surface.
さらに、本発明は、表裏をなす第1面と第2面を有する基材における前記第2面の外周部又は外端面に設けられた不要物を除去する方法であって、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射し、この局所照射位置に前記不要物と反応する反応性ガスを前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側から吹付けるとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第1面が向いている側から前記基材の第1面の外周部における前記局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記反応性ガスの吹き付けと前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする。
これによって、不要物を十分に局所加熱するとともに反応性ガスの局所吹付けによって効率的に除去できる一方、熱が第1面の側に伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却することができる。これによって、第1面の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。
Furthermore, the present invention is a method for removing unnecessary materials provided on the outer peripheral portion or the outer end surface of the second surface in the base material having the first surface and the second surface forming the front and back,
A reactive gas that locally irradiates the unnecessary object with a heat beam from the side where the second surface in a direction orthogonal to the substrate is directed rather than the base material, and reacts with the unnecessary object at this local irradiation position And spraying from the side facing the second surface of the direction orthogonal to the base material than the base material,
For locally cooling from the side facing the first surface in the direction perpendicular to the base material to the base material to a position substantially in the same circumferential direction as the local irradiation position in the outer peripheral portion of the first surface of the base material It is characterized in that a gas is blown and the irradiation of the heat beam, the reactive gas and the cooling gas are carried out simultaneously .
As a result, unnecessary substances can be sufficiently locally heated and efficiently removed by the local spraying of the reactive gas. On the other hand, even if the heat is transmitted to the first surface side, the efficiency can be increased by the local spraying of the cooling gas. Can be cooled. This can prevent damage to the required layer on the first surface.
前記冷却用ガスは、基材及び該基材上の所要層等に影響を及ぼさないものであればよく、不活性ガスや空気を用いるのが好ましい。不活性ガスとしては窒素を用いるのが好ましい。 The cooling gas is not particularly limited as long as it does not affect the substrate and the required layer on the substrate, and it is preferable to use an inert gas or air. Nitrogen is preferably used as the inert gas.
本発明によれば、不要物を局所的に十分加熱でき、効率的に除去できる一方、この熱が第1面の側に伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却でき、第1面にダメージが及ぶのを防止することができる。 According to the present invention, unnecessary materials can be sufficiently heated locally and efficiently removed, but even if this heat is transmitted to the first surface side, it is efficiently cooled by locally blowing cooling gas. It is possible to prevent the first surface from being damaged.
以下、本発明の第1実施形態を説明する。図4に示すように、この実施形態の処理対象基材は、例えばシリコン製の半導体ウェハ90である。シリコンウェハ90は、円形の薄板状をなしている。ウェハ90の表側面(第1面)には、半導体装置を構成すべき所要層としてlow−k材からなる絶縁層91が形成されている。low−k材は、SiO2より誘電率が小さい絶縁材料である。low−k材の比誘電率は、例えば15〜30程度が好ましい。low−k材を構成する物質としては、Si O CH3等が挙げられる。絶縁層91は、low−k材に代えてSiO2にて構成されていてもよい。絶縁層91には配線パターン溝91aが形成されている。この配線パターン溝91a内にCuからなる配線パターン94が設けられている。配線パターン94は、Cuに代えてAl等の他の導電性材料にて構成してもよい。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. As shown in FIG. 4, the substrate to be processed in this embodiment is a
シリコンウェハ90の裏面(第2面)の外周部には、フロロカーボンの膜93aが被膜されている。フロロカーボン膜93aは、ウェハ90の周方向の全周にわたるとともに径方向(周方向と直交する方向)に沿う幅を有している。フロロカーボン膜93aは、上記配線パターン溝91aをエッチングにて形成する際、エッチングの異方性を確保するための保護材としてエッチング用ガスに混入させておいたフロロカーボンがウェハの裏側へ回り込んで堆積したものであり、上記エッチング用のフォトレジストをアッシングする工程でも除去しきれずに残置されたものである。
A
本実施形態に係る基材外周処理装置1は、上記ウェハ90の裏面外周部のフロロカーボン膜93aを不要物として除去するものである。図1に示すように、基材外周処理装置1は、ステージ11と、フレーム50を備えている。
The substrate outer periphery processing apparatus 1 according to the present embodiment removes the
ステージ11は、水平な円盤形状をなし、垂直な中心軸のまわりに回転されるようになっている。このステージ11の回転数は、適宜調節可能になっている。
The
ステージ11は、ウェハ90を支持するための支持部を構成している。ステージ11の上面の直径は、ウェハ90の直径より僅かに小さい。このステージ11の上面に、ウェハ90が中心を一致させて水平にセットされるようになっている。セット状態のウェハ90の外周部は、ステージ11の外端縁より少し突出されている。これによりフロロカーボン膜93aの幅方向の全体が露出するとともに、該フロロカーボン膜93aの径方向内側の縁のすぐ近くにステージ11の外端縁が位置するようになっている。
The
ステージ11の上面の中央部には浅い凹部11aが形成されている。この凹部11aより外周側のステージ11の上面11b(基材支持面)だけが、ウェハ90の外周突出部のすぐ内側の部分と接触するようになっている。ステージ11の外周上面11bには、吸着溝11cが形成され、この吸着溝11cが真空吸引手段に接続されている。この吸着溝11c及び真空吸引手段を含む吸着チャック機構によって、ウェハ90がステージ11に真空吸着されるようになっている。ステージ11とウェハ90の接触面積が小さいので、パーティクルの発生数を低減することができる。吸着チャック機構として上記真空吸引式に代えて、静電式を用いてもよい。
A
ステージ11の内部には、冷却室11dが形成されている。この冷却室11dに、水や空気等の冷却用媒体が送り込まれるようになっている。これによって、ステージ11を冷却でき、ひいては、ステージ外周上面11bとウェハ90の外周突出部のすぐ内側の部分との接触面を通して、ウェハ90から吸熱できるようになっている。
ステージ11には、吸熱手段として、上記冷却室11dに代えて、水や空気等の冷却用媒体を流通させる冷却通路を設けてもよく、或いは、ペルチェ素子を設けることにしてもよい。
ステージ11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。
ステージ11には、必ずしも冷却室11d等の吸熱手段を設けなくてもよい。これによって、ステージの構成を簡素化できる。
A cooling
The
As the material of the upper plate of the
The
図1に示すように、ステージ11の一側部には、フレーム50が配置されている。フレーム50は、図示のセット位置とステージ11から遠ざかった退避位置との間で例えばステージ11の径方向に進退可能になっている。以下の説明では、特に断らない限りフレーム50はセット位置に位置しているものとする。
As shown in FIG. 1, a
図3に示すように、フレーム50には、反応性ガス給排手段20を構成する反応性ガスノズル21及び吸引ノズル22と、輻射加熱器30を構成する照射ユニット32とが設けられている。
As shown in FIG. 3, the
図1に示すように、反応性ガスノズル21は、ガス供給路23を介して反応性ガス源24に連なっている。反応性ガス源24と供給路23と反応性ガスノズル21によって、反応性ガス供給手段が構成されている。反応性ガス源24として、オゾン(O3)を生成するオゾナイザーが用いられている。オゾンは、フロロカーボン膜93a等の有機膜を除去するのに好適な反応性ガスである。
反応性ガス源として、オゾナイザー24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ることにしてもよい。
反応性ガスとして酸素(O2)をそのまま反応性ガスノズル21に供給し、吹出すようにしてもよい。
反応性ガスとして、酸素系ガスに代えて、CF4等のフッ素系ガスを用いてもよい。
As shown in FIG. 1, the
An atmospheric pressure plasma discharge device is used instead of the
Oxygen (O 2 ) as a reactive gas may be supplied as it is to the
As the reactive gas, a fluorine-based gas such as CF 4 may be used instead of the oxygen-based gas.
反応性ガスノズル21は、管状をなしている。反応性ガスノズル21は、ウェハ90の下側に配置され、先端部がウェハ90の外周部の一箇所の被処理位置P2(第2スポット)に向けられている。図3に示すように、反応性ガスノズル21の吹き出し方向は、平面視でウェハ90の周方向(接線方向)にほぼ沿っている。詳細には、反応性ガスノズル21は、平面視でウェハ90の内側からウェハ90の外縁部へ向くようにウェハ90の接線に対し僅かに傾けられているが、ウェハ90の外側からウェハ90の外縁部へ向くようにウェハ90の接線に対し僅かに傾けられていてもよく、ちょうど接線に沿うようにウェハ90の外縁部に向けられていてもよい。また、図2に示すように、反応性ガスノズル21は、側面視でウェハ90に対し例えば45度程度傾けられている。
反応性ガスノズル21の口径は、フロロカーボン膜93aの幅に対応する大きさになっている。
The
The diameter of the
反応性ガスノズル21は、透光性材料にて構成されている。透光材料としては、ガラス、アクリル、透明な樹脂等を用いることができる。ガラスは、石英、ほうけい酸ガラス、アルカリソーダガラス等を用いることができる。透明樹脂は、透明なポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、透明なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、透明なポリカーボネート、透明な塩化ビニール等を用いることできる。
The
図1に示すように、吸引ノズル22から排気路25が延び、排気ポンプ等の排気手段26に連なっている。図3に示すように、吸引ノズル22は、管状をなし、平面視でウェハ90の周方向(接線方向)に沿って反応性ガスノズル21と向き合うように配置されている。したがって、吸引ノズル22の吸引方向は、平面視でウェハ90の周方向(接線方向)にほぼ沿い、上記吹出しノズル21からの吹出し方向とほぼ一致している。図2に示すように、側面視でウェハ90の下側から被処理位置P2に向かって例えば45度程度傾けられている。
吸引ノズル22を、ウェハ90の接線方向に沿わせるのに代えて、ウェハ90の半径方向に沿ってウェハ90の外側から被処理位置P2に向けたり、ウェハ90より下側に上向きで配置したりしてもよい。
As shown in FIG. 1, an
Instead of the
吸引ノズル22は、反応性ガスノズル21と同様の透光性材料にて構成されている。
The
吸引ノズル22の口径は、反応性ガスノズル21の口径より大きく、例えば約2〜5倍になっている。例えば、反応性ガスノズル21の口径は1〜3mm程度であるのに対し、吸引ノズル22の口径は2〜15mm程度である。
The diameter of the
反応性ガス(オゾン)の流れ方向に沿って、反応性ガスノズル21の先端は、被処理位置P2の上流側近傍に配置され、吸引ノズル22の先端は、被処理位置P2の下流側近傍に配置されている。
ステージ11ひいてはウェハ90の回転方向(例えば平面視時計周り)に沿って、反応性ガスノズル21は上記回転方向の上流側に配置され、吸引ノズル22は上記回転方向の下流側に配置されている。
ノズル21,22の向きや互いの配置関係は適宜設定可能である。
Along the flow direction of the reactive gas (ozone), the tip of the
The
The direction of the
図1に示すように、基材外周処理装置1には輻射加熱手段としてレーザ加熱器30が設けられている。レーザ加熱器30は、熱光線源としてのレーザ光源31と、照射ユニット32を有している。
As shown in FIG. 1, the substrate outer periphery processing apparatus 1 is provided with a
レーザ光源31は、例えば発光波長808nm〜940nmのLD(半導体)レーザ光を出射するようになっている。レーザ光源31として、LDに限られず、YAG、エキシマ等の種々の形式のものを用いてもよい。
The
レーザ光源31の出射部から光ファイバ34が、フレーム50の照射ユニット32へ延びている。図3に示すように、照射ユニット32は、平面視で、ステージ11ひいてはウェハ90の周方向に沿って反応性ガスノズル21と吸引ノズル22の間に配置されている。図1に示すように、照射ユニット32は、ウェハ90の下側かつ径方向外側に配置され、ウェハ90の外周部を向くように斜め上に向けられている。
照射ユニット32をウェハ90の外周部の真下に配置してもよい。
An
The
照射ユニット32には、凸レンズやシリンドリカルレンズ等の光学素子を含む集光光学系(図示省略)が収容されている。この集光光学系に光ファイバ34の先端部が光学的に接続されている。集光光学系は、光ファイバ34で伝送されて来たレーザLをウェハ90の外周部へ向けて斜め上方へ収束照射するようになっている。このレーザLのウェハ外周部上の集光スポットが、上記被処理位置P2(第2スポット)となる。
The
図4の白抜き矢印A1に示すように、照射ユニット32には、例えば上記集光光学系をレーザ光軸に沿って変移させる方式の焦点調節機構が設けられている。これにより、レーザ光Lの焦点位置、ひいてはウェハ外周部上の集光スポット径を調節できるようになっている。さらに、図4の白抜き矢印A2に示すように、照射ユニット32には、該照射ユニット32をステージ11ひいてはウェハ90の径方向に沿って変移させる径方向移動機構が接続されている。或いは、該径方向移動機構に代えて、同図の白抜き矢印A3に示すように、照射ユニット32をレーザ光Lの集光スポットP2の近傍の接線と平行な軸線周りに角度調節する角度調節機構が接続されている。これによって、集光スポットP2をフロロカーボン膜93aの幅方向(ウェハ90の径方向)に位置調節できるようになっている。
As indicated by the white arrow A1 in FIG. 4, the
図1に示すように、基材外周処理装置1のフレーム50には、上フレーム部51が設けられている。フレーム50のセット状態において、上フレーム部51は、ステージ11の外周部の上方に被さるようになっている。この上フレーム部51に、局所冷却手段60の冷却用ガスノズル61が取り付けられている。冷却用ガス源62から冷却用ガス路63が延び、この冷却用ガス路63の先端部が冷却用ガスノズル61に連なっている。冷却用ガス源62には、冷却用ガスとして例えば窒素が蓄えられている。
As shown in FIG. 1, an
図1に示すように、冷却用ガスノズル61は、管状をなしている。冷却用ガスノズル61は、ステージ11上のウェハ90の外周部の上方に、先端の吹出し口を下に向けて垂直に配置されている。冷却用ガスノズル61の吹出し口は、ウェハ90の上面(表側面)の外周部に近接して配置されている。この冷却用ガスノズル61の吹出し口から冷却用の窒素ガスがウェハ90の表側面の外周部の一箇所(第1スポットP1)に局所的に吹き付けられるようになっている。図3に示すように、この第1スポットP1のちょうど裏側に上記照射ユニット32の集光スポットすなわち第2スポットP2が配置されるようになっている。したがって、第1スポットP1と第2スポットP2は、ウェハ90の周方向のほぼ同じ位置に配置されている。
As shown in FIG. 1, the cooling
図1に示すように、冷却用ガスノズル61の先端の吹出し口を形成する下端面は、ウェハ90の径方向の内側寄りの部位ほどウェハ90の上面に近づくように斜めにカットされ、ウェハ90の外端側へ傾く斜面になっている。したがって、図4の太矢印線に示すように、冷却用ガスノズル61からの冷却用ガスの流れ方向は、第1スポットP1からウェハ90の外端側へ向けて偏ることになる。
As shown in FIG. 1, the lower end surface that forms the outlet of the cooling
冷却用ガスノズル61は、透光性材料にて構成されている。この透光材料としては、上記反応性ガスノズル21と同様にガラス(例えば石英、ほうけい酸ガラス、アルカリソーダガラス)、アクリル、透明な樹脂(例えばポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体(PFA)、ポリカーボネート、塩化ビニール)等を用いることができる。
The cooling
上記構成の基材外周処理装置1は、次のように使用される。
ステージ11にウェハ90をアライメントして設置し、ウェハ90のフロロカーボン膜93aを含む外周部をステージ11の径方向外側へ突出させる。そして、ステージ11を中心軸まわりに回転させるとともに、レーザ光源31からのレーザ光Lを、光ファイバ34に通して照射ユニット32から出射し、ウェハ90の裏面外周部のフロロカーボン膜93aの第2スポットP2に集光させる。これにより、第2スポットP2のフロロカーボン膜93aが局所的かつ瞬間的に高温加熱される。併行して、オゾナイザー24からのオゾンを、反応性ガスノズル21からウェハ90の接線方向にほぼ沿って吹出し、上記局所加熱された第2スポットP2に当てる。これによって、第2スポットP2のフロロカーボン膜93aが、オゾンと反応して除去される。さらに、排気手段26を駆動することにより、処理済みのオゾン及び反応副生成物を吸引ノズル22でほぼ上記接線方向に吸込んで排出する。また、図4の白抜き矢印A1に示すように、照射ユニット32の焦点を調節して集光スポット径を変えたり、同図の白抜き矢印A2又はA3に示すように、照射ユニット32のステージ径方向に沿う位置や角度を調節して集光スポット位置をフロロカーボン膜93aの幅方向に変移させたりすることにより、フロロカーボン膜93aの全体を除去することができる。
The base-material outer periphery processing apparatus 1 of the said structure is used as follows.
The
上記のレーザ照射及びオゾン吹付けと併行して、冷却用ガス源62からの冷却用窒素ガスを冷却用ガスノズル61からウェハ90の上面外周部の第1スポットP1に吹き付ける。これによって、ウェハ90の下面外周部の第2スポットP2に供給した輻射熱が、ウェハ90の外周部の内部を介し上面の第1スポットP1に伝わって来ても、この第1スポットP1に吹き付けられる窒素ガス流によって除熱することができ、第1スポットP1の温度上昇を抑えることができる。したがって、第1スポットP1またはその周辺の絶縁層91や配線パターン94等の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。この結果、半導体装置の品質を確保することができる。冷却用窒素ガスは、第1スポットP1だけに局所的に吹き付けるものであるので、少ない流量で効率的に冷却することができる。
一方、第2スポットP2に照射されるレーザ熱量を、上記窒素ガス冷却が無ければ所要層91,94にダメージが及ぶ程度まで大きくすることができる。この結果、フロロカーボン膜93aのエッチングレートを十分に高めることができ、処理の高速化を図ることができる。
In parallel with the laser irradiation and the ozone spraying, the cooling nitrogen gas from the cooling
On the other hand, the amount of laser heat applied to the second spot P2 can be increased to the extent that the required layers 91 and 94 are damaged without the cooling of the nitrogen gas. As a result, the etching rate of the
冷却用ガスノズル61の先端部がウェハ90の外向きに斜めにカットされているので、図4の太矢印線に示すように、窒素ガスは第1スポットP1の近傍のウェハ外端へ向けて一様に流れていく。そして、ウェハ90の外端面からウェハ90の下側へ回り込み、吸引ノズル22に吸込まれる。したがって、窒素ガスが第1スポットP1からウェハ90の上面の全方向に放射状に拡散されることはない。これによって、フロロカーボン膜93aの除去による副生成物が、窒素ガス流に巻き込まれる等してウェハ90の上面側へ回り込んで堆積するのを防止できる。この結果、パーティクルを低減することができ、製品の歩留まりを向上させることができる。
Since the tip of the cooling
冷却用ガスノズル61は透光性であるのでレーザLからの吸熱を抑制でき、高温化を防止することができる。
さらに、反応性ガスノズル21及び吸引ノズル22についても透光性を有しているので、これらノズル21,22を集光スポットP2にできるだけ近づけることができ、フロロカーボン膜93aの除去効率を確実に高めることができる。
Since the cooling
Furthermore, since the
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図5に示すように、第2実施形態に係る冷却用ガスノズル61の先端部の内壁には、絞り64が設けられている。これによって、冷却用ガスノズル61の先端部の流通断面積が小さくなっている。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
As shown in FIG. 5, a
第2実施形態によれば、図5の太矢印線に示すように、冷却用窒素ガスが、冷却用ガスノズル61の先端部内の絞り64で減圧される。そして、この絞り64を通過した後、断熱膨張しながら第1スポットP1へ向けて吹き出される。この断熱膨張によって窒素ガスの温度が低下し、窒素ガス流に吸熱作用を発現させることができる。この結果、窒素ガスの流量を増やすことなく、第1スポットP1の冷却効率を十分に高めることができる。また、窒素ガス流量を増やす必要がないので、パーティクルの飛散を抑制することができる。
According to the second embodiment, as shown by the thick arrow line in FIG. 5, the cooling nitrogen gas is depressurized by the
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、不要物93aは、ウェハ90の裏面外周部にではなくウェハ90の外端面に設けられていてもよく、或いは、ウェハ90の裏面外周部だけではなくウェハ90の外端面から裏面外周部に跨って設けられていてもよい。
第1スポットP1に吹き付ける冷却用ガスとして窒素に代えて空気を用いてもよい。窒素以外の不活性ガスを用いてもよい。ウェハ90の所要層との反応性がほとんど無いのであれば、酸素、その他の不活性ガス及び空気以外の物質を用いてもよい。
冷却用ガスノズル61の先端部を、平面視(ウェハ90と直交する方向から見て)、ウェハ90の内側から第1スポットP1に向かうように配置してもよい。
冷却用ガスノズル61の先端部を、側面視(ウェハ90と平行な方向から見て)、ウェハ90の内側の上方から斜め下かつ外側に傾くようにして第1スポットP1に向けて配置してもよい。
第1スポットP1又は第2スポットP2の表面温度を輻射式温度計等で測定し、この測定温度に応じて冷却用ガスの供給量を調節することにしてもよい。
反応性ガスノズル21を省略し、反応性ガス雰囲気下で熱光線をスポット照射することにより不要物除去を行なうことにしてもよい。
反応性ガスとしては、オゾンのほか、酸素ガス(O2)を用いることもできる。
除去対象の不要物は、フロロカーボンに限られず、それ以外の有機物の他、無機物であってもよい。
不要物の状態は、膜に限られず粉体等であってもよい。
基材は、ウェハに限られず、例えば液晶テレビやプラズマテレビ等のフラットパネルディスプレイ用の基板であってもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the
Air may be used instead of nitrogen as the cooling gas blown to the first spot P1. An inert gas other than nitrogen may be used. If there is almost no reactivity with the required layer of the
The front end portion of the cooling
The tip of the cooling
The surface temperature of the first spot P1 or the second spot P2 may be measured by a radiation thermometer or the like, and the supply amount of the cooling gas may be adjusted according to the measured temperature.
The
As the reactive gas, oxygen gas (O 2 ) can be used in addition to ozone.
The unnecessary object to be removed is not limited to fluorocarbon, and may be an inorganic substance in addition to other organic substances.
The state of the unnecessary material is not limited to the film, and may be a powder or the like.
The substrate is not limited to a wafer, and may be a substrate for a flat panel display such as a liquid crystal television or a plasma television.
本発明は、例えば半導体基板や液晶用基板の製造において、基板外周部の不要物を除去するのに適用可能である。 The present invention can be applied, for example, to remove unnecessary materials on the outer periphery of a substrate in the manufacture of a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate.
11 ステージ(支持部)
11a 凹部
11b ステージの外周側の上面(基材支持面)
11c 吸着溝
11d 冷却室
20 反応性ガス給排手段
21 反応性ガスノズル
22 吸引ノズル
23 ガス供給路
24 オゾナイザー(反応性ガス源)
25 排気路
26 排気手段
30 レーザ加熱器(輻射加熱器)
31 レーザ光源(熱光線源)
32 照射ユニット
34 光ファイバ
50 フレーム
51 上フレーム部
60 局所冷却手段
61 冷却用ガスノズル
62 冷却用ガス源
63 冷却用ガス路
64 絞り
90 シリコンウェハ(基材)
91 low−k絶縁層
91a 配線パターン溝
93a フロロカーボン膜(不要物)
94 配線パターン
P1 第1スポット
P2 第2スポット、局所照射位置(集光スポット、被処理位置)
L レーザ(熱光線)
L33 光軸
11 stage (support)
25
31 Laser light source (thermal light source)
32
91 low-
94 Wiring pattern P1 First spot P2 Second spot, local irradiation position (condensing spot, position to be processed)
L Laser (heat ray)
L33 Optical axis
Claims (9)
前記基材を支持する支持部と、
前記支持部に支持された基材の前記第1面の外周部が位置すべき第1スポットに局所的に冷却用ガスを吹き付ける冷却用ガスノズルと、
熱光線源と、前記熱光線源に光学的に接続された照射ユニットとを含み、前記熱光線源から熱光線を前記照射ユニットに伝送し、更に前記照射ユニットから前記支持部に支持された基材の前記第2面の外周部又は外端面が位置すべき第2スポットに局所的に前記熱光線を照射する輻射加熱器と、
を備え、前記第1スポットと第2スポットが、前記支持部ひいては該支持部に支持された基材の周方向のほぼ同じ位置に配置され、前記冷却用ガスノズルの先端部が、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第1面が向いている側に配置され、前記照射ユニットが、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側に配置されていることを特徴とする基材外周処理装置。 A device that has a first surface and a second surface that form front and back surfaces, and that heats and removes the unnecessary material in a base material provided with an unnecessary material on an outer peripheral portion or an outer end surface of the second surface,
A support for supporting the substrate;
A cooling gas nozzle that blows a cooling gas locally to a first spot where the outer peripheral portion of the first surface of the base material supported by the support portion should be located;
A heat ray source; and an irradiation unit optically connected to the heat ray source, transmitting the heat ray from the heat ray source to the irradiation unit, and further supported by the support unit from the irradiation unit. a radiant heater which irradiates locally the heat rays to the second surface outer peripheral portion or the second spot outer end face to be positioned in the timber,
The first spot and the second spot are arranged at substantially the same position in the circumferential direction of the support portion and thus the base material supported by the support portion, and the tip of the cooling gas nozzle is disposed on the support portion. It arrange | positions in the side in which the said 1st surface of the direction orthogonal to the said base material has faced rather than the supported base material, and the said irradiation unit is orthogonal to the said base material rather than the base material supported by the said support part. The substrate outer peripheral processing apparatus is disposed on the side on which the second surface of the direction faces .
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射するとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第1面が向いている側から前記基材の第1面の外周部における前記熱光線の局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする基材外周処理方法。 It is a method of heating and removing unnecessary materials provided on the outer peripheral portion or outer end surface of the second surface in the base material having the first surface and the second surface forming the front and back,
While irradiating the unwanted matter locally with heat rays from the side facing the second surface in the direction orthogonal to the base material rather than the base material,
From the side where the first surface in the direction orthogonal to the base material is directed to the base material, the local surface position is substantially the same as the local irradiation position of the heat ray at the outer peripheral portion of the first surface of the base material. And a cooling gas is sprayed on the substrate , and the irradiation with the heat beam and the cooling gas are simultaneously performed .
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射し、この局所照射位置に前記不要物と反応する反応性ガスを前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第2面が向いている側から吹付けるとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第1面が向いている側から前記基材の第1面の外周部における前記局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記反応性ガスの吹き付けと前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする基材外周処理方法。 It is a method of removing unnecessary materials provided on the outer peripheral portion or outer end surface of the second surface in the base material having the first surface and the second surface forming the front and back,
A reactive gas that locally irradiates the unnecessary object with a heat beam from the side where the second surface in a direction orthogonal to the substrate is directed rather than the base material, and reacts with the unnecessary object at this local irradiation position And spraying from the side facing the second surface of the direction orthogonal to the base material than the base material,
For locally cooling from the side facing the first surface in the direction perpendicular to the base material to the base material to a position substantially in the same circumferential direction as the local irradiation position in the outer peripheral portion of the first surface of the base material A base material outer periphery treatment method characterized by performing gas spraying and simultaneously performing irradiation with the heat beam, spraying of the reactive gas, and spraying of the cooling gas .
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