JP4817822B2 - Substrate peripheral film removing apparatus and substrate peripheral film removing method - Google Patents
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本発明は、基板周縁部膜除去装置及び基板周縁部膜の除去方法に関し、特に基板周縁部の膜をプラズマを用いずに除去する基板周縁部膜除去装置に関する。 The present invention relates to a substrate peripheral portion film removing apparatus and a substrate peripheral portion film removing method, and more particularly to a substrate peripheral portion film removing apparatus that removes a film on a substrate peripheral portion without using plasma.
半導体デバイスはシリコンウエハ(以下、単に「ウエハ」という。)上にゲート電極、絶縁膜、配線層等を形成することによって製造される。ゲート電極、絶縁膜、配線層の形成には成膜処理やエッチング処理が用いられる。特に、ゲート電極やウエハに設けられたソースドレイン部上のSiO2膜を除去してコンタクトホールを形成する際には、例えば、RIE(Reactive Ion Etching)が好適に用いられる。 A semiconductor device is manufactured by forming a gate electrode, an insulating film, a wiring layer, etc. on a silicon wafer (hereinafter simply referred to as “wafer”). A film formation process or an etching process is used to form the gate electrode, the insulating film, and the wiring layer. In particular, when a contact hole is formed by removing the SiO 2 film on the source / drain portion provided on the gate electrode or the wafer, for example, RIE (Reactive Ion Etching) is preferably used.
また、通常、ウエハの周縁部(以下、「ベベル部」という。)からは半導体デバイスが製造されない。ベベル部のSiO2膜はコンタクトホールの形成時にゲート電極上のSiO2膜と共にエッチングによって除去される。したがって、ゲート電極上のSiO2膜をエッチングによって除去する間にはベベル部に大量のSiO2膜が存在している。このベベル部のSiO2膜はレジスト膜によって覆われないため、プラズマに直接晒され、プラズマ中の電子等によって帯電する。このとき、ゲート電極上のSiO2膜をエッチングするイオンの進行方向が帯電したベベル部のSiO2膜の電荷の影響を受けて曲がるため、コンタクトホールがウエハ表面に対して垂直に形成されないという問題があった。 In general, a semiconductor device is not manufactured from the peripheral portion of the wafer (hereinafter referred to as “bevel portion”). The SiO 2 film in the bevel portion is removed by etching together with the SiO 2 film on the gate electrode when the contact hole is formed. Therefore, a large amount of SiO 2 film exists on the bevel portion while the SiO 2 film on the gate electrode is removed by etching. Since the bevel portion of the SiO 2 film is not covered with the resist film, it is directly exposed to the plasma and charged by the electrons in the plasma. At this time, the traveling direction of the ions for etching the SiO 2 film on the gate electrode bends due to the influence of the charge of the SiO 2 film in the charged bevel portion, so that the contact hole is not formed perpendicular to the wafer surface. was there.
そこで、予めウエハのベベル部のSiO2膜をエッチングによって除去する方法が開発されている(例えば、特許文献1参照。)。このときのエッチング手法としてRIEやラジカルによるスパッタが用いられる。
しかしながら、RIEやラジカルによるスパッタを用いるためには、ウエハの近傍でプラズマを発生させる必要があるため、ベベル部のSiO2膜を除去する膜除去装置の構造が複雑になるという問題がある。 However, in order to use sputtering by RIE or radical, it is necessary to generate plasma in the vicinity of the wafer, which causes a problem that the structure of the film removing apparatus for removing the SiO 2 film in the bevel portion becomes complicated.
本発明の目的は、装置の構造を複雑にすることなく基板周縁部の膜を除去することができる基板周縁部膜除去装置及び基板周縁部膜の除去方法を提供することにある。 An object of the present invention is to provide a substrate peripheral portion film removing apparatus and a substrate peripheral portion film removing method capable of removing a film on the peripheral portion of the substrate without complicating the structure of the apparatus.
上記目的を達成するために、請求項1記載の基板周縁部膜除去装置は、周縁部に酸化膜が形成された基板を収容する収容室と、各々、前記基板の周縁部における同じ場所を囲うことができ、該同じ場所を前記収容室の雰囲気から隔離する第1の隔離室及び第2の隔離室と、前記収容室内において前記基板を載置し且つ前記基板の表面と平行な面内において前記基板を回転させる載置台とを備え、前記第1の隔離室及び第2の隔離室は、前記載置台に載置された基板が回転する際に前記同じ場所を囲うように前記基板の周縁部に沿って配置され、前記第1の隔離室は、前記同じ場所に形成された酸化膜と処理ガスのガス分子を化学反応させて前記同じ場所において生成物を生成し、前記第2の隔離室は、前記生成された生成物を気化・熱酸化させて前記同じ場所から除去することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 1 encloses a storage chamber for storing a substrate having an oxide film formed on the peripheral portion and the same place in the peripheral portion of the substrate. A first isolation chamber and a second isolation chamber that isolate the same place from the atmosphere of the storage chamber; and the substrate is placed in the storage chamber and in a plane parallel to the surface of the substrate A mounting table for rotating the substrate, wherein the first isolation chamber and the second isolation chamber surround the same place when the substrate mounted on the mounting table rotates. And the first isolation chamber generates a product at the same location by causing a chemical reaction between the oxide film formed at the same location and a gas molecule of the processing gas, and the second isolation chamber. The chamber vaporizes and thermally oxidizes the generated product. And removing from the same location Te.
請求項2記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1記載の基板周縁部膜除去装置において、前記第1の隔離室及び前記第2の隔離室の側面には、該側面から庇として前記基板に向けて突出する、互いに平行な2枚の板状体からなる突出開口部が設けられ、該突出開口部は前記2枚の板状体の間に前記基板を収容し、前記基板と各前記板状体とのクリアランスは0.5mm以下であることを特徴とする。 The substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 2 is the substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 1, wherein side surfaces of the first isolation chamber and the second isolation chamber are formed as ridges from the side surfaces. A projecting opening made of two plate-like bodies parallel to each other and projecting toward the substrate is provided, and the projecting opening accommodates the substrate between the two plate-like bodies. A clearance with the plate-like body is 0.5 mm or less .
請求項3記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1又は2記載の基板周縁部膜除去装置において、前記収容室内には不活性ガスが充填され、前記収容室内の圧力は前記第1の隔離室内の圧力及び前記第2の隔離室内の圧力より高いことを特徴とする。 The substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 3 is the substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 1 or 2, wherein the accommodating chamber is filled with an inert gas, and the pressure in the accommodating chamber is the first pressure. The pressure in the isolation chamber is higher than the pressure in the second isolation chamber .
請求項4記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1乃至3のいずれか1項に記載の基板周縁部膜除去装置において、前記載置台は前記基板を冷却する冷却機構を有することを特徴とする。 5. The substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 4, wherein the mounting table has a cooling mechanism for cooling the substrate. And
請求項5記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1乃至4のいずれか1項に記載の基板周縁部膜除去装置において、前記第1の隔離室及び第2の隔離室は側面においてそれぞれ前記回転する基板の周縁部に対応する位置に開口部を有することを特徴とする。
The substrate peripheral portion film removing apparatus according to
請求項6記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1乃至5のいずれか1項に記載の基板周縁部膜除去装置において、前記基板は円板状を呈することを特徴とする。 請 Motomeko substrate peripheral film removal device according 6, the substrate peripheral film removal device according to any one of claims 1 to 5, wherein the substrate is characterized as exhibiting a disc-shaped.
請求項7記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板周縁部膜除去装置において、前記第2の隔離室の外側に配置された加熱装置をさらに備え、前記第2の隔離室は壁部に形成された透過窓を有し、前記加熱装置からのエネルギーは前記透過窓を透過して前記同じ場所を加熱し、前記生成された生成物を気化・熱酸化させて前記同じ場所から除去することを特徴とする。 請 Motomeko 7 substrate peripheral film removal apparatus described, the substrate peripheral film removal device according to any one of claims 1 to 6, a heating device disposed outside of said second isolated chamber Further, the second isolation chamber has a transmission window formed in a wall, and energy from the heating device transmits the transmission window to heat the same place, and generates the generated product. It is characterized by being removed from the same place by vaporization and thermal oxidation .
請求項8記載の基板周縁部膜除去装置は、請求項1乃至7のいずれか1項に記載の基板周縁部膜除去装置において、前記加熱装置は、前記透過窓を透過するレーザ光を照射するレーザ光照射装置であることを特徴とする。 Substrate peripheral film removal device according to claim 8, wherein, in the substrate peripheral film removal device according to any one of claims 1 to 7, wherein the heating device emits a laser beam transmitted through the transmission window It is a laser beam irradiation apparatus .
上記目的を達成するために、請求項9記載の基板周縁部膜の除去方法は、周縁部に酸化膜が形成された基板を収容する収容室と、各々、前記基板の周縁部における同じ場所を囲うことができ、該同じ場所を前記収容室の雰囲気から隔離する第1の隔離室及び第2の隔離室と、前記収容室内において前記基板を載置し且つ前記基板の表面と平行な面内において前記基板を回転させる載置台とを備え、前記第1の隔離室及び第2の隔離室は、前記載置台に載置された基板が回転する際に前記同じ場所を囲うように前記基板の周縁部に沿って配置される基板周縁部膜除去装置における基板周縁部膜の除去方法であって、前記載置台が、第1の隔離室と第2の隔離室が前記同じ場所を囲うように、前記基板を連続して回転させる回転ステップと、前記第1の隔離室が前記同じ場所に形成された酸化膜と処理ガスのガス分子を化学反応させて前記同じ場所において生成物を生成する生成物生成ステップと、前記第2の隔離室が前記生成された生成物を気化・熱酸化させて前記同じ場所から除去する生成物除去ステップとを有することを特徴とする。 In order to achieve the above object, a method for removing a substrate peripheral portion film according to claim 9 includes: a storage chamber for storing a substrate having an oxide film formed on the peripheral portion; and a same place in the peripheral portion of the substrate. A first isolation chamber and a second isolation chamber which can be enclosed and isolate the same place from the atmosphere of the storage chamber; and in a plane parallel to the surface of the substrate on which the substrate is placed in the storage chamber And the first isolation chamber and the second isolation chamber surround the same place when the substrate placed on the placement table rotates. A method for removing a substrate peripheral edge film in a substrate peripheral edge film removing apparatus arranged along a peripheral edge, wherein the mounting table surrounds the same place with the first isolation chamber and the second isolation chamber. A rotating step for continuously rotating the substrate; and A product generating step of generating a product in the same place by chemically reacting an oxide film formed in the same place with a gas molecule of a processing gas; and the second isolation chamber is generated. And a product removal step of vaporizing and thermally oxidizing the product to remove it from the same place .
請求項10記載の基板周縁部膜の除去方法は、請求項9記載の基板周縁部膜の除去方法において、前記収容室内の圧力が前記第1の隔離室内の圧力及び前記第2の隔離室内の圧力より高くなるように、前記収容室内には不活性ガスが充填されることを特徴とする。
請求項11記載の基板周縁部膜の除去方法は、請求項9又は10記載の基板周縁部膜の除去方法において、前記載置台が前記基板を冷却する冷却ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項12記載の基板周縁部膜の除去方法は、請求項9乃至11のいずれか1項に記載の基板周縁部膜の除去方法において、前記第2の隔離室の外側に配置された加熱装置が、前記第2の隔離室の壁部に形成された透過窓を透過するエネルギーを前記同じ場所へ供給して加熱することを特徴とする。
Method of removing the substrate peripheral film of 請 Motomeko 10 in that in the method of removing the substrate peripheral film of claim 9, wherein the pressure and the second isolation chamber pressure in the accommodating chamber of the first isolation chamber The containment chamber is filled with an inert gas so as to be higher than the pressure .
The substrate peripheral portion film removing method according to an eleventh aspect is the substrate peripheral portion film removing method according to the ninth or tenth aspect, further comprising a cooling step in which the mounting table cools the substrate.
The substrate peripheral film removal method according to
請求項1記載の基板周縁部膜除去装置及び請求項9記載の基板周縁部膜の除去方法によれば、第1の隔離室において基板の周縁部における同じ場所に形成された酸化膜と処理ガスのガス分子を化学反応させて当該同じ場所において生成物が生成され、第2の隔離室において生成された生成物を気化・熱酸化させて同じ場所から除去するので、基板周縁部の酸化膜をRIEやラジカルによるスパッタによって除去する必要を無くすことができ、もって、装置の構造を複雑にすることなく基板周縁部の膜を除去することができる。また、基板を回転させることによって基板の周縁部における同じ場所を第1の隔離室及び第2の隔離室によって連続的に処理することができ、もって、酸化膜の除去の効率を向上することができる。 According to the substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 1 and the substrate peripheral portion film removing method according to claim 9 , the oxide film and the processing gas formed at the same location in the peripheral portion of the substrate in the first isolation chamber. of gas molecules by a chemical reaction products in the same location is generated, since the products produced in the second isolation chamber by vaporization and thermal oxidation is removed from the same place, the oxide film on the peripheral edge of the substrate It is possible to eliminate the need for removal by sputtering using RIE or radicals, and the film on the peripheral edge of the substrate can be removed without complicating the structure of the apparatus. Further, by rotating the substrate, the same place on the peripheral edge of the substrate can be continuously processed by the first isolation chamber and the second isolation chamber, thereby improving the efficiency of removing the oxide film. it can.
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
まず、本発明の第1の実施の形態に係る基板周縁部膜除去装置について説明する。 First, the substrate peripheral portion film removal apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described.
図1は、本実施の形態に係る基板周縁部膜除去装置としてのウエハベベル部酸化膜除去装置の概略構成を示す断面図であり、図2は、図1における線I−Iに沿う断面図である。 FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a wafer bevel part oxide film removing apparatus as a substrate peripheral part film removing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line II in FIG. is there.
図1及び図2において、ウエハベベル部酸化膜除去装置10は、ウエハWを収容して外部から隔離するウエハチャンバ11(収容室)と、該ウエハチャンバ11内に配置されてウエハWを載置する載置台としてのウエハステージ12と、該ウエハステージ12に載置されたウエハWのベベル部の一部を収容してウエハチャンバ11内の雰囲気から隔離するベベル部チャンバ13(化学的処理装置、膜除去室)とを備える。ここで、ウエハWのベベル部には半導体デバイスにおける絶縁層としての酸化膜、例えば、SiO2膜が形成されている。
1 and 2, a wafer bevel oxide
ウエハチャンバ11はその側壁においてウエハ搬出入口14を有し、該ウエハ搬出入口14はゲートバルブ15によって開閉する。ウエハステージ12は、ウエハチャンバ11の底面とほぼ水平に配置された円板状のウエハ載置板16と、該ウエハ載置板16の中心から下方に延出してウエハ載置板16を支持する載置板支持軸17とを有する。載置板支持軸17はモータ(図示しない)等によってその中心軸周りに回転駆動されるため、ウエハステージ12は載置板支持軸17を中心に回転する。これにより、ウエハステージ12は載置するウエハWの表面と平行な面内においてウエハWを回転させる。また、ウエハ載置板16は冷却機構(図示しない)、例えば、冷媒循環経路又はペルチェ素子を内蔵し、載置されたウエハWの温度を制御する。
The
ベベル部チャンバ13は、直方体状の処理室18(隔離室、膜除去室)と、該処理室18内に後述する処理ガスを供給する処理ガス供給管19と、処理室18内のガス等を排出する排気管20と、処理室18の側面においてウエハステージ12に載置されたウエハWに向けて開口する突出開口部21とを有する。該突出開口部21は庇として処理室18の側面からウエハWに向けて突出する、互いに平行な2枚の板状体を有する。
The
突出開口部21の高さは該突出開口部21がウエハステージ12に載置されたウエハWに対向するように設定され、図2に示すように上面視においてベベル部チャンバ13がウエハWのベベル部の一部と重畳するように配置されているため、ベベル部チャンバ13はウエハWのベベル部の一部を収容し、ウエハWのベベル部の一部は突出開口部21を介して処理室18内に突出する。これにより、処理室18はウエハWのベベル部の一部をウエハチャンバ11の雰囲気から隔離する。
The height of the
また、ウエハベベル部酸化膜除去装置10は、ウエハチャンバ11の外部に配置されたレーザ光照射装置22(加熱装置)を備える。該レーザ光照射装置22から照射されたレーザ光はウエハチャンバ11の側壁に配置された透過窓23及び処理室18の側壁に配置された透過窓24を透過して、処理室18に収容されたウエハWのベベル部に到達する。これにより、レーザ光照射装置22はウエハWのベベル部を加熱する。
The wafer bevel oxide
処理ガス供給管19はMFC(Mass Flow Controller)(図示しない)を介して処理ガス供給装置(図示しない)に接続され、該処理ガス供給装置及びMFCは処理室18に活性ガス、例えば、弗化水素ガス(HF)、塩酸ガス(HCl)、フッ素ガス(F2)、塩素ガス(Cl2)、若しくはアンモニアガス(NH3)、又はこれらの混合ガスを所定の流量で供給する。処理室18内に供給されたHFガス等はベベル部のSiO2膜を化学反応によって除去する。また、このとき、ウエハWのベベル部にはレーザ光が照射されるため、該ベベル部の温度が上昇して化学反応によるベベル部のSiO2膜の除去が促進される。
The processing
上述したように、ベベル部チャンバ13はウエハWのベベル部の一部を収容するのみであるが、ウエハWはその表面と平行な面内において回転するため、ウエハWのベベル部全周に亘ってSiO2膜を確実に除去することが可能である。また、ウエハWの処理室18内への突出量Lは2mm以下に設定される。通常、半導体デバイスはウエハの周縁から内側2mmの範囲には形成されない。したがって、ウエハWのベベル部のSiO2膜の除去の際、ウエハW上の半導体デバイスが活性ガスによって損傷するのを防止することができる。
As described above, the
また、ウエハWと突出開口部21の板状体とのクリアランス(t)は0.5mm以下であり、ウエハチャンバ11内には不活性ガス、例えば、希ガスが充填されて該ウエハチャンバ11内の圧力が処理室18内の圧力より高く設定される。これにより、処理室18内の処理ガスがウエハチャンバ11内へ拡散するのを防止でき、もってウエハWのベベル部以外に形成されたSiO2膜が変質・除去されるのを確実に防止することができる。
Further, the clearance (t) between the wafer W and the plate-like body of the protruding
ベベル部のSiO2膜の除去の際、該ベベル部は加熱されるが、このとき、ウエハステージ12のウエハ載置板16が内蔵する冷却機構がウエハWを冷却するため、ウエハW上の半導体デバイスが熱によって破壊されるのを防止することができる。
When the SiO 2 film on the bevel portion is removed, the bevel portion is heated. At this time, the cooling mechanism built in the
次に、ウエハベベル部酸化膜除去装置10を用いたウエハWのベベル部の酸化膜除去処理について説明する。
Next, the oxide film removal process of the bevel part of the wafer W using the wafer bevel part oxide
図3は、図1のウエハベベル部酸化膜除去装置を用いたウエハのベベル部酸化膜除去処理のフローチャートである。 FIG. 3 is a flowchart of wafer bevel oxide film removal processing using the wafer bevel oxide film removal apparatus of FIG.
図3において、まず、ウエハWを搬送アーム(図示しない)等によってウエハチャンバ11内に搬入してウエハステージ12に載置すると共に、該ウエハWのベベル部の一部をベベル部チャンバ13の処理室18に収容させる(ステップS31)。このとき、図4(A)に示すように、搬入されるウエハW上にはゲート電極40やソースドレイン部41が形成され、またウエハWの全表面を覆うようにSiO2膜42が該ウエハW上に積層されている。さらに、SiO2膜42上にはリソグラフィ等によって所定のパターンに形成されたレジスト膜43が積層されている。ここで、レジスト膜43はベベル部のSiO2膜42上に積層されていないため、ベベル部のSiO2膜42は暴露されている。
In FIG. 3, first, the wafer W is loaded into the
次いで、ウエハステージ12の載置板支持軸17がモータ等によって回転駆動されてウエハステージ12が回転し(ステップS32)、処理ガス供給装置及びMFCは処理室18に上述した活性ガスを所定の流量で供給する(ステップS33)。さらに、レーザ光照射装置22が処理室18に収容されたベベル部へのレーザ光の照射を開始して該ベベル部を加熱する(ステップS34)。これにより、ベベル部のSiO2膜42が化学反応によって除去される。
Next, the mounting
次いで、図4(B)に示すように、ウエハWのベベル部全てのSiO2膜が除去されると、ウエハステージ12は回転を停止し、処理ガス供給装置は活性ガスの供給を中止し、レーザ光照射装置22はレーザ光の照射を中止する。その後、搬送アームがウエハWをウエハチャンバ11から搬出し(ステップS35)、本処理を終了する。
Next, as shown in FIG. 4B, when all the SiO 2 film of the bevel portion of the wafer W is removed, the
なお、その後、ウエハWはエッチング処理装置(図示しない)に搬入され、RIE等により、ゲート電極40やソースドレイン部41上のSiO2膜42が除去されることによってコンタクトホール44,45が形成され、さらに、ウエハWはアッシング処理装置に搬入されてアッシングによってレジスト膜43が除去される(図4(C)参照。)。
Thereafter, the wafer W is carried into an etching processing apparatus (not shown), and the SiO 2 film 42 on the
ウエハベベル部酸化膜除去装置10及び図3のベベル部酸化膜除去処理によれば、ウエハWのベベル部にSiO2膜42が形成されたウエハWがウエハチャンバ11に収容され、ベベル部のSiO2膜42が活性ガスを用いた化学反応によって除去される。したがって、ベベル部のSiO2膜42をRIEやラジカルによるスパッタによって除去する必要を無くすことができ、もって、酸化膜除去装置の構造を複雑にすることなくベベル部のSiO2膜42を除去することができる。また、ベベル部の一部がベベル部チャンバ13の処理室18に収容されてウエハチャンバ11内の雰囲気から隔離され、処理室18内に活性ガスが供給され、処理室18に収容されたベベル部の一部が加熱されるので、ベベル部以外に形成されたSiO2膜42を変質・除去させることなく、ベベル部のSiO2膜42の除去を促進することができる。
According to the wafer bevel part oxide
ウエハベベル部酸化膜除去装置10では、活性ガスは弗化水素ガス、塩酸ガス、フッ素ガス、塩素ガス、若しくはアンモニアガス、又はこれらの混合ガスである。これらのガスは容易に入手することができる。また、SiO2膜は弗化水素ガス、塩酸ガス、弗素ガス、塩素ガス又はアンモニアガスによって容易に除去することができる。したがって、ベベル部のSiO2膜42を容易に除去することができる。
In the wafer bevel part oxide
上述したウエハベベル部酸化膜除去装置10では、レーザ光照射装置22がウエハWのベベル部を加熱したが、該ベベル部を加熱する装置はこれに限られず、処理室18に配置されるUVヒータやハロゲンランプ等を用いてもよい。
In the wafer bevel part oxide
次に、本発明の第2の実施の形態に係る基板周縁部膜除去装置について説明する。 Next, a substrate peripheral film removing apparatus according to a second embodiment of the present invention will be described.
本実施の形態は、その構成や作用が上述した第1の実施の形態と基本的に同じであり、ウエハWのベベル部のSiO2膜42の除去に後述するCOR処理及びPHT処理を用いる点、並びに、COR処理及びPHT処理を施すための2つのベベル部チャンバを有する点で第1の実施の形態と異なる。したがって、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。 This embodiment is basically the same in configuration and operation as the first embodiment described above, and uses COR processing and PHT processing, which will be described later, for removing the SiO 2 film 42 on the bevel portion of the wafer W. The second embodiment differs from the first embodiment in that it has two bevel chambers for performing COR processing and PHT processing. Therefore, the description of the duplicated configuration and operation is omitted, and the description of the different configuration and operation is given below.
COR処理は、酸化膜(例えば、ウエハ上に積層されたSiO2膜)とガス分子を化学反応させて生成物を生成する処理であり、PHT処理は、COR処理が施されたウエハを加熱して、COR処理の化学反応によってウエハに生成した生成物を気化・熱酸化(Thermal Oxidation)させてウエハから除去する処理である。以上のように、COR処理及びPHT処理、特に、COR処理は、プラズマを用いず且つ水成分を用いずにウエハの酸化膜を除去する処理であるため、プラズマレスエッチング処理及びドライクリーニング処理(乾燥洗浄処理)に該当する。 The COR process is a process of generating a product by chemically reacting an oxide film (for example, a SiO 2 film laminated on the wafer) and gas molecules, and the PHT process is for heating the wafer subjected to the COR process. In this process, the product generated on the wafer by the chemical reaction of the COR process is removed from the wafer by vaporization and thermal oxidation. As described above, the COR process and the PHT process, in particular, the COR process is a process for removing the oxide film of the wafer without using plasma and without using a water component. Therefore, the plasmaless etching process and the dry cleaning process (drying process) are performed. Corresponds to cleaning process.
本実施の形態に係る基板周縁部膜除去装置では、処理ガスとしてラジカル化されたアンモニアガス及び弗化水素ガスを用いる。ここで、弗化水素ガスはSiO2膜の腐食を促進し、アンモニアガスは、SiO2膜と弗化水素ガスとの反応を必要に応じて制限し、最終的には停止させるための反応副生成物(By-product)を合成する。具体的には、COR処理及びPHT処理において以下の化学反応を利用する。
(COR処理)
SiO2+4HF → SiF4+2H2O↑
SiF4+2NH3+2HF → (NH4)2SiF6
(PHT処理)
(NH4)2SiF6 → SiF4↑+2NH3↑+2HF↑
上述した化学反応を利用したCOR処理では生成物の生成量は所定時間が経過すると飽和することが知られている。具体的には、所定時間が経過すると、それ以後、SiO2膜をアンモニアガス及び弗化水素ガスの混合気体に暴露し続けても、生成物の生成量は増加しない。また、生成物の生成量は、アンモニアガス及び弗化水素ガスの圧力、体積流量比等によって決定される。したがって、SiO2膜の除去量の制御を容易に行うことができ、引いてはウエハのシリコンがダメージを受けるのを回避することができる。
In the substrate peripheral portion film removing apparatus according to the present embodiment, radicalized ammonia gas and hydrogen fluoride gas are used as the processing gas. Here, the hydrogen fluoride gas promotes the corrosion of the SiO 2 film, and the ammonia gas restricts the reaction between the SiO 2 film and the hydrogen fluoride gas as necessary, and finally stops the reaction. Synthesize the product (By-product). Specifically, the following chemical reaction is used in the COR process and the PHT process.
(COR processing)
SiO 2 + 4HF → SiF 4 + 2H 2 O ↑
SiF 4 + 2NH 3 + 2HF → (NH 4 ) 2 SiF 6
(PHT treatment)
(NH 4 ) 2 SiF 6 → SiF 4 ↑ + 2NH 3 ↑ + 2HF ↑
In the COR process using the above-described chemical reaction, it is known that the amount of product produced is saturated after a predetermined time has elapsed. Specifically, after a predetermined time has elapsed, the amount of product produced does not increase even if the SiO 2 film is continuously exposed to a mixed gas of ammonia gas and hydrogen fluoride gas thereafter. The amount of product produced is determined by the pressure of ammonia gas and hydrogen fluoride gas, the volume flow rate ratio, and the like. Therefore, it is possible to easily control the removal amount of the SiO 2 film, thereby avoiding damage to the silicon of the wafer.
図5は、本実施の形態に係る基板周縁部膜除去装置としてのウエハベベル部酸化膜除去装置の概略構成を示す断面図であり、図6は、図5における線II−IIに沿う断面図である。 FIG. 5 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of a wafer bevel part oxide film removing apparatus as a substrate peripheral part film removing apparatus according to the present embodiment, and FIG. 6 is a cross-sectional view taken along line II-II in FIG. is there.
図5及び図6において、ウエハベベル部酸化膜除去装置50は、ウエハチャンバ59(収容室)と、ウエハステージ12と、該ウエハステージ12に載置されたウエハWのベベル部の一部を収容してウエハチャンバ59内の雰囲気から隔離する2つのベベル部チャンバ51,52(化学的処理装置)とを備える。ウエハチャンバ59はその側壁においてウエハ搬出入口53を有し、該ウエハ搬出入口53はゲートバルブ54によって開閉する。
5 and 6, the wafer bevel part oxide
ベベル部チャンバ51は、直方体状の処理室55(隔離室)と、該処理室55内にラジカル化されたアンモニアガス及び弗化水素ガスを供給する処理ガス供給管56と、処理室55内のガス等を排出する排気管57と、処理室55の側面からウエハステージ12に載置されたウエハWに向けて突出して開口する突出開口部58とを有する。突出開口部58は突出開口部21と同様の庇を有する。
The
また、ベベル部チャンバ52は、直方体状の処理室60(膜除去室)と、処理室60内のガス等を排出する排気管61と、処理室60の側面からウエハステージ12に載置されたウエハWに向けて突出して開口する突出開口部62とを有する。突出開口部62も突出開口部21と同様の庇を有する。
The
また、ウエハベベル部酸化膜除去装置50は、ウエハチャンバ59の外部に配置されたレーザ光照射装置63(加熱装置)を備える。該レーザ光照射装置63から照射されたレーザ光はウエハチャンバ59の側壁に配置された透過窓64及び処理室60の側壁に配置された透過窓65を透過して、処理室55に収容されたウエハWのベベル部に到達する。これにより、レーザ光照射装置63はウエハWのベベル部を加熱する。
The wafer bevel oxide
突出開口部58,62の高さは該突出開口部58,62がウエハステージ12に載置されたウエハWに対向するように設定され、図6に示すように上面視においてベベル部チャンバ51,52がそれぞれウエハWのベベル部の一部と重畳するように配置されているため、ベベル部チャンバ51,52はそれぞれウエハWのベベル部の一部を収容し、ウエハWのベベル部の一部は突出開口部58,62を介して処理室55又は処理室60内に突出する。これにより、処理室55及び処理室60はそれぞれウエハWのベベル部の一部をウエハチャンバ59の雰囲気から隔離する。
The heights of the projecting
ベベル部チャンバ51の処理ガス供給管56はMFC(図示しない)を介して処理ガス供給装置に接続され、該処理ガス供給装置及びMFCは処理室55にラジカル化されたアンモニアガス及び弗化水素ガスを所定の流量で供給する。処理室55に供給されたラジカル化されたアンモニアガス及び弗化水素ガスによってベベル部のSiO2膜42にCOR処理が施される。このとき、SiO2膜、アンモニアガス及び弗化水素ガスから生成物が生成される。
The processing
ベベル部チャンバ52の処理室はCOR処理によって生成された生成物を有するベベル部を収容し、レーザ光照射装置63はウエハWのベベル部を加熱する(PHT処理)。このとき、ベベル部の生成物は気化・熱酸化されてウエハから除去される。これにより、ベベル部のSiO2膜の除去が行われる。
The processing chamber of the
上述したように、ベベル部チャンバ51,52はそれぞれウエハWのベベル部の一部を収容するのみであるが、ウエハWはその表面と平行な面内において回転するため、ウエハWのベベル部全周に亘ってSiO2膜を確実に除去することが可能である。また、上述したウエハベベル部酸化膜除去装置10と同様に、ウエハWの処理室55,60内への突出量Lは2mm以下に設定され、ウエハWと突出開口部58,62の内面とのクリアランス(t)は0.5mm以下であり、ウエハチャンバ59内には不活性ガス、例えば、希ガスが充填されて該ウエハチャンバ59内の圧力が処理室55,60内の圧力より高く設定される。
As described above, each of the
ベベル部の生成物の気化・熱酸化の際、該ベベル部は加熱されるが、このとき、ウエハステージ12のウエハ載置板16が内蔵する冷却機構がウエハWを冷却するため、ウエハW上の半導体デバイスが熱によって破壊されるのを防止することができる。
During the vaporization and thermal oxidation of the product of the bevel portion, the bevel portion is heated. At this time, the cooling mechanism built in the
ウエハベベル部酸化膜除去装置50によれば、ウエハWのベベル部にSiO2膜42が形成されたウエハWがウエハチャンバ59に収容され、ベベル部のSiO2膜42がCOR処理及びPHT処理によって除去される。したがって、ベベル部のSiO2膜42をRIEやラジカルによるスパッタによって除去する必要を無くすことができ、もって、酸化膜除去装置の構造を複雑にすることなくベベル部のSiO2膜42を除去することができる。
According to the wafer bevel part oxide
また、ベベル部の一部がベベル部チャンバ51の処理室55に収容されてウエハチャンバ59内の雰囲気から隔離され、処理室55内にラジカル化されたアンモニアガス及び弗化水素ガスが供給されて該ベベル部にCOR処理が施され、COR処理によってSiO2膜42から生成された生成物を有するベベル部がベベル部チャンバ52の処理室60に収容され且つ該収容されたベベル部が加熱される(PHT処理が施される)ことによって生成物が気化・熱酸化される。したがって、ベベル部以外に形成されたSiO2膜42を変質・除去させることなく、ベベル部のSiO2膜42の除去を行うことができる。
A part of the bevel portion is accommodated in the
上述した各実施の形態に係るウエハベベル部酸化膜除去装置では、ウエハWのベベル部に形成された酸化膜(SiO2膜)が除去されたが、除去される膜は酸化膜に限られず、電子等によって帯電する絶縁膜を除去してもよい。また、ウエハW上に付着したデポジットを上述したウエハベベル部酸化膜除去装置によって除去してもよい。 In the wafer bevel part oxide film removing apparatus according to each of the above-described embodiments, the oxide film (SiO 2 film) formed on the bevel part of the wafer W is removed, but the removed film is not limited to the oxide film, The insulating film charged by, for example, may be removed. Further, the deposit adhered on the wafer W may be removed by the above-described wafer bevel part oxide film removing apparatus.
W ウエハ
10,50 ウエハベベル部酸化膜除去装置
11,59 ウエハチャンバ
12 ウエハステージ
13,51,52 ベベル部チャンバ
18,55,60 処理室
19,56 処理ガス供給管
22,63 レーザ光照射装置
Claims (12)
各々、前記基板の周縁部における同じ場所を囲うことができ、該同じ場所を前記収容室の雰囲気から隔離する第1の隔離室及び第2の隔離室と、
前記収容室内において前記基板を載置し且つ前記基板の表面と平行な面内において前記基板を回転させる載置台とを備え、
前記第1の隔離室及び第2の隔離室は、前記載置台に載置された基板が回転する際に前記同じ場所を囲うように前記基板の周縁部に沿って配置され、
前記第1の隔離室は、前記同じ場所に形成された酸化膜と処理ガスのガス分子を化学反応させて前記同じ場所において生成物を生成し、
前記第2の隔離室は、前記生成された生成物を気化・熱酸化させて前記同じ場所から除去することを特徴とする基板周縁部膜除去装置。 A storage chamber for storing a substrate having an oxide film formed on the peripheral edge ;
A first isolation chamber and a second isolation chamber, each of which can enclose the same location on the periphery of the substrate, and isolates the same location from the atmosphere of the storage chamber;
A mounting table for mounting the substrate in the housing chamber and rotating the substrate in a plane parallel to the surface of the substrate;
The first isolation chamber and the second isolation chamber are arranged along a peripheral edge of the substrate so as to surround the same place when the substrate placed on the mounting table rotates,
The first isolation chamber generates a product in the same place by chemically reacting an oxide film formed in the same place with a gas molecule of a processing gas,
The apparatus for removing a peripheral edge film of a substrate, wherein the second isolation chamber vaporizes and thermally oxidizes the generated product and removes it from the same location .
該突出開口部は前記2枚の板状体の間に前記基板を収容し、
前記基板と各前記板状体とのクリアランスは0.5mm以下であることを特徴とする請求項1記載の基板周縁部膜除去装置。 The side surfaces of the first isolation chamber and the second isolation chamber are provided with projecting openings made of two plate-like bodies that are parallel to each other and project toward the substrate as a ridge from the side surface,
The protruding opening accommodates the substrate between the two plate-like bodies,
The substrate peripheral portion film removing apparatus according to claim 1, wherein a clearance between the substrate and each plate-like body is 0.5 mm or less .
前記第2の隔離室は壁部に形成された透過窓を有し、前記加熱装置からのエネルギーは前記透過窓を透過して前記同じ場所を加熱し、前記生成された生成物を気化・熱酸化させて前記同じ場所から除去することを特徴とする請求項1乃至6のいずれか1項に記載の基板周縁部膜除去装置。 Further comprising a heating device disposed outside the second isolation chamber;
The second isolation chamber has a transmission window formed in a wall portion, and energy from the heating device transmits the transmission window to heat the same place, and vaporizes / heats the generated product. The apparatus for removing a peripheral film of a substrate according to claim 1, wherein the film is oxidized and removed from the same place .
前記載置台が、第1の隔離室と第2の隔離室が前記同じ場所を囲うように、前記基板を連続して回転させる回転ステップと、
前記第1の隔離室が前記同じ場所に形成された酸化膜と処理ガスのガス分子を化学反応させて前記同じ場所において生成物を生成する生成物生成ステップと、
前記第2の隔離室が前記生成された生成物を気化・熱酸化させて前記同じ場所から除去する生成物除去ステップとを有することを特徴とする基板周縁部膜の除去方法。 A storage chamber for storing a substrate having an oxide film formed on the peripheral edge thereof, and a first isolation chamber that can surround the same location on the peripheral edge of the substrate and isolates the same location from the atmosphere of the storage chamber And a second isolation chamber, and a mounting table for mounting the substrate in the storage chamber and rotating the substrate in a plane parallel to the surface of the substrate, the first isolation chamber and the second isolation chamber An isolation chamber is a substrate peripheral film removal method in a substrate peripheral film removal apparatus arranged along the peripheral edge of the substrate so as to surround the same place when the substrate mounted on the mounting table rotates. Because
A rotating step for continuously rotating the substrate so that the first isolation chamber and the second isolation chamber surround the same place;
A product generation step in which the first isolation chamber chemically reacts an oxide film formed at the same location with gas molecules of a processing gas to generate a product at the same location;
Method for removing the second isolation chamber base plate peripheral film you characterized as having to take the product removal step of removing from the same place by vaporization and thermal oxidizing the product produced.
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