KR101109912B1 - 베이스 외주 처리 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

베이스 외주부의 불필요한 막의 제거 처리에 있어서, 베이스의 중앙부에 손상이 미치지 못하도록 한다.
스테이지(10)의 내부에 흡열 수단으로서 냉매실(41)을 설치하고, 그곳에 물 등의 냉매를 충전한다. 이 스테이지(10)의 지지면(10a)에 웨이퍼(90)를 접촉 지지시킨다. 이 웨이퍼(90)의 외주부를 가열기(20)로 가열하면서, 이 가열된 부위에 반응성 가스 분출구(30b)로부터 불필요한 막 제거를 위한 반응성 가스를 공급한다. 한편, 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분은, 상기 흡열 수단에 의해 흡열한다.
스테이지, 지지면, 가스 분출구, 가열기, 냉매실, 웨이퍼

Description

베이스 외주 처리 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR TREATING OUTER PERIPHERY OF BASE MATERIAL}
본 발명은 반도체 웨이퍼나 액정 표시 기판 등의 베이스의 외주부에 피막된 유기막 등의 불필요한 물질을 제거하는 방법 및 장치에 관한 것이다.
예를 들어 반도체 웨이퍼나 액정 표시용 유리 기판 등의 베이스에 절연막, 유기 레지스트, 폴리이미드 등을 피막하는 수단으로서, 스핀 코팅법에 의한 도포, CVD, PVD에 의한 박막 퇴적 등의 방법이 알려져 있다. 그러나, 스핀 코팅에서는, 도포물이 베이스의 중앙부보다 외주부에 두텁게 도포되어, 외주부가 융기되어 버린다. 또한, CVD로서 가령 플라즈마 CVD를 이용한 경우, 베이스 외주의 엣지 부분에 전계가 집중하여 막의 이상 성장이 일어나므로, 베이스 외주부의 막질이 중앙부와 달라지고, 막 두께도 중앙부에 비해 커지는 경향이 있다. O3나 TEOS 등을 이용한 열 CVD의 경우에는, 반응성 가스의 저항이 베이스의 중앙부와 외주의 엣지 부분이 다르므로, 마찬가지로 베이스 외주부의 막질이 중앙부와 달리 막 두께도 커진다.
반도체 웨이퍼의 제조 공정에 있어서는, 이방성 에칭 시에 퇴적하는 플로로 카본이 웨이퍼의 외단부면으로부터 이면으로도 돌아 들어가, 그곳에도 퇴적된다. 이로 인해, 웨이퍼의 이면 외주부에 불필요한 유기물이 부착되어 버린다.
이러한 베이스 외주부의 박막은, 베이스를 반송 컨베이어로 반송하거나 운반용 카세트에 수용하여 운반하거나 할 때에 깨지기 쉬우며, 이로써, 먼지가 발생할 우려가 있다. 이 먼지가 원인이 되어, 웨이퍼 위에 파티클이 부착되어, 수율이 저하된다고 하는 문제가 있었다.
종래, 상기 이방성 에칭 시에 플로로 카본이 웨이퍼 이면으로 돌아 들어와 생긴 막은, 예를 들어 드라이 애싱 처리에 의해 O2 플라즈마를 웨이퍼의 표면에서 이면으로 돌아 들어오게 함으로써 제거하고 있었다. 그러나, low-k막의 경우, 드라이 애싱 처리를 행하면 손상을 받는다. 그로 인해, 저출력으로 처리하는 시도가 이루어져 있지만, 저출력에서는 웨이퍼 이면의 플로로 카본을 완전히 제거할 수 없어, 베이스의 반송 시 등에 파티클이 발생하여, 수율을 저하시키는 주요인이 되고 있다.
반도체 웨이퍼의 외주부를 처리하는 선행 문헌으로서,
예를 들어, 특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평5-82478호 공보에는 반도체 웨이퍼의 중앙부를 상하 한 쌍의 홀더로 덮는 한편, 외주부를 돌출시켜, 그곳에 플라즈마를 내뿜는 것이 기재되어 있다. 그러나, 홀더의 O링을 웨이퍼에 물리 접촉시키는 것이므로, 파티클이 발생할 가능성이 있다.
특허 문헌 2 ; 일본 특허 공개 평8-279494호 공보에는, 베이스의 중앙부를 스테이지에 얹어 외주부에 플라즈마를 상방으로부터 내뿜는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 3 ; 일본 특허 공개 평10-189515호 공보에는, 베이스의 외주부에 플라즈마를 하측으로부터 분무하는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 4 ; 일본 특허 공개 제2003-264168호 공보에는, 웨이퍼를 스테이지에 설치하여 흡인 척으로 회전시키는 동시에, 스테이지의 외주에 매립한 히터로 웨이퍼의 외주부를 이면 측으로부터 접촉 가열하면서, 가스 공급 노즐로부터 오존과 불산으로 이루어지는 반응성 가스를 웨이퍼의 외주부의 표면 측에 수직으로 내뿜는 것이 기재되어 있다.
특허 문헌 5 ; 일본 특허 공개 제2004-96086호 공보에는, 웨이퍼의 외주부를 C자형 부재의 내부에 삽입하고, 웨이퍼의 외주부를 적외선 램프로 이면 측으로부터 복사 가열하면서, C자형 부재의 내부 천정으로부터 산소 라디칼을 웨이퍼의 외주부를 향하게 하여 분무하는 동시에, C자형 부재의 내부 안쪽에 설치한 흡입구로부터 흡입하는 것이 기재되어 있다.
일반적으로, 웨이퍼의 외주부에는 결정 방위나 스테이지와의 위치 결정을 위해, 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 절결부가 형성되어 있다. 이 절결부의 모서리에 붙은 불필요한 막도 제거 처리하기 위해서는, 그 절결부의 윤곽 형상에 맞춘 동작이 필요해진다.
특허 문헌 6 : 일본 특허 공개 평05-144725호 공보에 기재된 것에서는, 웨이퍼의 원형부를 처리하는 메인의 노즐과는 별도로 오리엔테이션 플랫용 노즐을 설치하고, 이 오리엔테이션 플랫용 노즐을 오리엔테이션 플랫부를 따르도록 직선 이동시키고, 이로써, 오리엔테이션 플랫부를 처리하도록 되어 있다.
특허 문헌 7 : 일본 특허 공개 제2003-188234호 공보에서는, 복수의 핀을 서로 다른 각도에서 웨이퍼의 외주에 닿게 하여, 웨이퍼를 얼라이먼트하도록 되어 있다.
특허 문헌 8 : 일본 특허 공개 제2003-152051호 공보, 및 특허 문헌 9 : 일본 특허 공개 제2004-47654호 공보에서는, 광학 센서를 이용하여 웨이퍼의 편심을 비접촉으로 검출하고, 이 검출 결과를 기초로 하여 로봇 아암으로 수정을 행한 다음, 처리 스테이지에 셋트하도록 되어 있다.
특허 문헌 1 : 일본 특허 공개 평5-82478호 공보
특허 문헌 2 : 일본 특허 공개 평8-279494호 공보
특허 문헌 3 : 일본 특허 공개 평10-189515호 공보
특허 문헌 4 : 일본 특허 공개 제2003-264168호 공보
특허 문헌 5 : 일본 특허 공개 제2004-96086호 공보
특허 문헌 6 : 일본 특허 공개 평05-144725호 공보
특허 문헌 7 : 일본 특허 공개 제2003-188234호 공보
특허 문헌 8 : 일본 특허 공개 제2003-152051호 공보
특허 문헌 9 : 일본 특허 공개 제2004-47654호 공보
오존 등의 반응성 가스를 이용하여 상압 하에서 포토 레지스트나 low-k막 등의 유기계 박막, 에칭 시의 퇴적 플로로 카본 등의 유기물을 효율적으로 제거하기 위해서는 가열이 필요하다. 예를 들어, 도108에 도시한 바와 같이, 포토 레지스트를 불필요 유기막으로서 제거할 경우, 100 ℃ 부근까지는 거의 반응이 일어나지 않고, 150 ℃ 부근에서 에칭률이 올라간다. 그리고, 200 ℃를 넘는 부근으로부터 에칭률이 온도에 대하여 대략 선형으로 증대해 간다. 그러나, 웨이퍼의 전체가 고온 분위기에 노출되면, Cu의 산화가 일어나거나, low-k의 특성이 바뀌거나 하는 등, 배선이나 절연막 등이 변질되어 디바이스 특성에 영향을 주어, 신뢰성을 저하시켜 버린다. 상기 특허 문헌 등에서는, 막 제거해야 할 외주부에 가열기를 대고 있지만, 열이 베이스의 외주부로부터 중앙부로 전도하고, 중앙부도 고온화할 우려도 있다. 또한, 가열기가 적외선 램프 등의 경우, 적외선이 베이스의 중앙부에도 조사되어 그곳을 직접 가열, 고온화시킬 우려가 있다. 이러한 고온화한 베이스의 중앙부에 오존 등의 반응성 가스가 유입되면, 그곳의 막까지도 에칭될지 모른다. 또한, 베이스 중앙부의 막이 변질될 우려도 있다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 반도체 웨이퍼 등의 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 제거하는 장치이며,
(a) 베이스를 접촉 지지하는 지지면을 갖는 스테이지와,
(b) 이 스테이지에 지지된 베이스의 외주부가 있어야 할 피처리 위치에 열을 부여하는 가열기와,
(c) 불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스를 상기 피처리 위치에 공급하는 반응성 가스 공급 수단과,
(d) 상기 스테이지에 마련되어, 상기 지지면으로부터 흡열하는 흡열 수단을 구비한 것을 특징으로 한다(도1 내지 도13 등 참조).
또한, 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 제거하는 방법이며, 베이스를 스테이지의 지지면에 접촉 지지시켜, 이 베이스의 외주부를 가열하는 한편, 외주부로부터 내측 부분을 상기 스테이지에 설치한 흡열 수단에 의해 흡열하면서, 상기 가열된 외주부에 불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스를 공급하는 것을 특징으로 한다(도1 내지 도13 등 참조).
더욱 바람직하게는, 베이스를 스테이지의 지지면에 접촉 지지시켜, 이 베이스의 외주부를 열 광선으로 국소적으로 복사 가열하는 한편, 외주부로부터 내측 부분을 상기 스테이지에 설치한 흡열 수단에 의해 흡열하면서, 상기 국소에 상기 반응성 가스를 공급한다.
이로써, 베이스 외주부의 불필요한 물질을 효율적으로 제거할 수 있다. 한편, 베이스의 외주부로부터 내측 부분(중앙부)에 외주부로부터 열이 전해져 오거나, 가열기의 열이 직접적으로 가해지거나 해도, 이것을 흡열 수단에 의해 흡열할 수 있다. 이로써, 베이스의 내측 부분의 막이나 배선이 변질되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반응성 가스가 베이스의 외주 측으로부터 내측으로 유입되어 왔다고 해도, 반응을 억제할 수 있다. 이로써, 베이스의 내측 부분에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 스테이지의 지지면이 상기 베이스보다 약간 작고, 상기 베이스의 외주부가 있어야 할 피처리 위치가 상기 지지면으로부터 직경 방향 외측에 위치하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
상기 흡열 수단은, 예를 들어 냉매로 스테이지를 냉각하는 것이다.
그 구체적 구조로서는, 예를 들어 상기 스테이지의 내부에 상기 흡열 수단으로서 냉매실이 형성되고, 이 냉매실에 냉매의 공급로와 배출로가 연결되어 있다(도1, 도6, 도7, 도10 등 참조). 이 냉매실에 냉매를 송입하여 충전 또는 유통 내지는 순환시킴으로써, 베이스로부터 흡열할 수 있다. 냉매실의 내용적을 크게 함으로써, 열용량 나아가서는 흡열 능력을 충분히 높일 수 있다. 냉매로서는, 예를 들어 물, 공기, 헬륨 등의 유체를 이용한다. 냉매를 압축하는 등 하여 냉매실 내에 세차게 공급하는 것으로 해도 좋다. 이로써, 냉매실의 구석구석까지 남김없이 널리 퍼지도록 유동시킬 수 있어, 흡열 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 냉매 공급의 세기가 완만해도, 혹은 충전만 하고 공급 배출을 정지해도, 냉매실 내에서의 자연 대류에 의해 흡열성을 확보할 수 있다. 냉매실에 연결되는 냉매 공급로와 냉매 배출로를 공통의 통로로 구성해도 좋다.
상기 스테이지의 내부나 이면 측(지지면과는 반대 측인 면)에, 상기 흡열 수단으로서 관 등에 의해 냉매 통로를 설치하고, 이 냉매 통로에 냉매를 통과시키는 것으로 하고 있어도 좋다(도8, 도9 등 참조).
상기 냉매 통로는 상기 스테이지의 내부의 지지면 측 부분으로부터 지지면과는 반대 측 부분을 향하도록 형성되어 있어도 좋다(도6, 도7 등 참조). 이로써, 흡열 효율을 한층 더 높일 수 있다. 상기 스테이지의 내부에 실이 형성되어 있고, 이 실이 지지면 측의 제1 실 부분과 지지면과는 반대 측의 제2 실 부분으로 구획되는 동시에, 이들 제1, 제2 실 부분이 서로 연통되어 있으며, 상기 제1 실 부분이 상기 냉매 통로의 상류 측의 통로 부분을 구성하고, 상기 제2 실 부분이 상기 냉매 통로의 하류 측의 통로 부분을 구성하고 있어도 좋다(도6, 도7 등 참조).
또한, 상기 냉매 통로는 상기 스테이지의 외주 부분으로부터 중앙 부분을 향하도록 형성되어 있어도 좋다(도8, 도9 등 참조). 이로써, 베이스의 외주부에 가까운 측을 충분히 냉각할 수 있고, 베이스의 외주부로부터 전해져 온 열을 확실하게 흡열할 수 있어, 중앙부의 막을 확실하게 보호할 수 있다. 이러한 냉매 통로는, 예를 들어 나선형을 이루고 있다(도8 등 참조). 혹은, 동심형을 이루는 복수의 환형로와, 직경 방향에 인접하는 환형로끼리의 사이에 마련되어, 이들 환형로를 잇는 연통로를 구비하고 있다(도9 등 참조).
상기 흡열 수단이 흡열측을 상기 지지면에 향하게 하여 스테이지 내에 마련된 펠티에 소자를 포함하고 있어도 좋다(도11 참조). 펠티에 소자는 지지면 부근에 설치하면 좋다. 또한, 펠티에 소자의 이면 측(방열 측)에는, 방열을 돕는 팬이나 핀 등을 설치하면 좋다.
상기 흡열 수단은 상기 스테이지의 대략 전체 영역에 설치되어 있어도 좋다(도1 내지 도11 등 참조). 이로써, 상기 지지면의 대략 전체로부터 흡열할 수 있다.
흡열 수단은 스테이지의 적어도 외주 측 부분에 설치하면 좋고, 내측 부분에는 설치되어 있지 않아도 좋다(도13, 도21, 도23 등 참조).
상기 흡열 수단이 상기 스테이지의 외주 측 부분(외주 영역)과 중앙 측 부분(중앙 영역) 중 외주 측 부분에만 설치되어 있어도 좋다(도13, 도21, 도23 등 참조).
이로써, 상기 지지면의 외주 측 부분만으로부터 흡열할 수 있고, 게다가 외측에 배치된 베이스 외주부로부터의 열을 확실하게 흡열 제거할 수 있는 한편, 중앙 측 부분마저도 불필요하게 흡열 냉각하는 것을 방지할 수 있어, 흡열원의 절약을 도모할 수 있다.
상기 스테이지에는, 베이스의 고정 수단으로서, 베이스를 흡착하는 정전식이나 진공식의 흡착 척 기구를 조립하는 것이 바람직하다(도18 내지 도23 등 참조). 이로써, 베이스를 지지면에 확실히 접촉시킬 수 있어, 흡착 능력을 확실하게 발휘할 수 있다. 함몰 등에 의한 기계적 척 기구를 이용해도 좋지만, 이 경우, 베이스 외주부의 일부의 막이 기계 척과 물리 접촉하게 되므로, 가능한 한 정전 척 기구나 진공 척 기구로 하는 것이 바람직하다. 진공 척 기구의 흡착 구멍이나 흡착 홈은, 가급적 작게 하는 것이 바람직하다. 이로써, 베이스와 스테이지의 접촉 면적을 크게 할 수 있어, 흡열 효율을 확보할 수 있다.
상기 척 기구는 상기 스테이지의 외주 측 부분에만 설치되고, 중앙 측 부분에는 설치되어 있지 않은 것이 바람직하다(도22, 도23 등 참조). 상기 스테이지의 중앙 측의 지지면에는, 상기 외주 측 부분보다 오목한 오목부가 형성되어 있는 것이 더욱 바람직하다(도22, 도23 등 참조).
이로써, 스테이지와 베이스의 접촉 면적을 작게 할 수 있어, 흡착에 기인하는 파티클을 줄일 수 있다. 한편, 스테이지의 적어도 외주 측 부분에 흡열 수단을 마련해 두면, 이 스테이지의 외주 부분은 웨이퍼와 접촉하고 있으므로, 웨이퍼의 외주부로부터 내측으로 전달되려고 하는 열을 확실하게 흡열할 수 있어, 웨이퍼의 중앙부가 가열되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
척 기구는 스테이지의 지지면의 대략 전체 영역에 설치해도 좋다(도18 내지 도21 등 참조).
반응성 가스의 성분은 제거해야 할 불필요한 물질에 따라 선택된다. 예를 들어, 제거해야 할 불필요한 물질이 플로로 카본 등의 유기막일 경우에는, 산소를 함유하는 가스를 이용하는 것이 바람직하며, 오존, O2 플라즈마 등의 반응성이 높은 산소계를 포함하는 가스를 이용하는 것이 더욱 바람직하다. 오존화나 라디칼화하고 있지 않은 일반적인 산소의 순(純) 가스나 공기를 그대로 이용하는 것으로 해도 좋다.
또한, 오존(03)은 산소 분자와 산소 원자(O2 + O)로 분해하고, (03)과 (02 + 0)의 열평형 상태가 된다. 오존의 수명은 온도에 의존한다. 25 ℃ 부근에서는 매우 길지만, 50 ℃ 부근이 되면 반감한다.
또한, 제거해야 할 불필요한 물질이 무기막인 경우에는, O2에 퍼 플로로 카본(PFC)을 첨가하여 플라즈마화한 것이라도 좋다. 또한, 불산 베이퍼 등, 산을 포함하는 가스라도 좋다.
반응성 가스 공급 수단의 반응성 가스 공급원(반응성 가스 생성용 리액터)으로서는, 예를 들어 상압 플라스마 처리 장치를 이용할 수 있다(도1, 도24 내지 도27 등 참조). 반응성 가스가 오존인 경우에는, 오조나이저를 이용하는 것으로 해도 좋다(도29 내지 도31, 도34 내지 도37, 도41 내지 도44, 도47 내지 도52 등 참조). 반응성 가스가 불산 베이퍼인 경우에는, 불산의 기화기나 인젝터를 이용하는 것으로 해도 좋다.
상압 플라스마 처리 장치는, 대략 상압(대기압 근방의 압력) 하에서 전극 간에 글로우 방전을 형성하고, 프로세스 가스를 플라즈마화(라디칼화, 이온화를 포함함)하여 반응성 가스로 하는 것이다. 또한, 본 발명에 있어서의 「대략 상압」이라 함은, 1.013 × 104 내지 50.663 × 104 Pa의 범위를 말하고, 압력 조절의 용이화나 장치 구성의 간편화를 고려하면, 바람직하게는 1.333 × 104 내지 10.664 × 104 Pa이며, 더욱 바람직하게는 9.331 × 104 내지 10.397 × 104Pa이다.
상기 반응성 가스 공급 수단이, 상기 반응성 가스 공급원으로부터의 반응성 가스를 상기 피처리 위치로 유도하는 분출로를 형성하는 분출로 형성 부재를 갖는 것이 바람직하다(도29 등 참조).
반응성 가스 공급원은 피처리 위치 부근에 배치해도 좋고, 분리해서 배치하고, 분출로 형성 부재로 피처리 위치의 부근까지 유도하는 것으로 해도 좋다.
상기 분출로 형성 부재가 분출로 온도 조절 수단에 의해 온도 조절되도록 되어 있어도 좋다(도34, 도35, 도37 등 참조). 이로써, 분출로를 통과하는 반응성 가스를 온도 조절하여 적절하게 유지할 수 있어, 그 활성도가 유지되도록 할 수 있다. 예를 들어, 반응성 가스로서 오존을 이용할 경우에는, 냉각하여 25 ℃ 정도로 유지함으로써, 산소 라디칼의 수명을 길게 할 수 있다. 이 결과, 불필요한 물질과의 반응을 확실하게 확보할 수 있고, 나아가서는 제거 처리 효율을 높일 수 있다.
상기 분출로 온도 조절 수단은, 예를 들어 온도 조절 매체를 통과시키는 온도 조절로나 팬으로 구성할 수 있다. 분출로 형성 부재를 2중관 구조로 하고, 그 내측의 통로를, 예를 들어 분출로로서 이것에 반응성 가스를 흐르게 하고, 외측의 환형로를 온도 조절로로서 이것에 온도 조절 매체를 통과시키는 것으로 해도 좋다. 온도 조절 매체로서는 물, 공기, 헬륨, 프론 등을 이용할 수 있다.
상기 분출로 형성 부재가 상기 스테이지를 따라 상기 흡열 수단에 의해 냉각되는 것으로 해도 좋다(도36 등 참조). 이로써, 분출로 전용의 냉각 수단을 마련할 필요가 없어, 구성을 간소화할 수 있어 비용 절감을 도모할 수 있다. 이 구조는 반응성 가스를 냉각해야 할 경우, 예를 들어 반응성 가스로서 오존을 이용할 경우 등에 있어서 특히 유효하다.
상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 반응성 가스를 내뿜는 분출구를 형성하는 분출구 형성 부재(분출 노즐)를 갖는 것이 바람직하다(도29, 도41 내지 도45, 도47 내지 도52 등 참조).
상기 분출구는 상기 피처리 위치를 향해 피처리 위치에 근접하여 배치되는 것이 바람직하다(도1, 도24 내지 도29, 도47 내지 도50 등 참조).
1개의 반응성 가스 공급원으로부터의 분출로를 분기시켜, 복수의 분출구에 연결해도 좋다.
상기 분출구의 형상은 점형(스폿형)이라도 좋고(도47 내지 도50 등 참조), 상기 스테이지의 주위 방향을 따르는 선형이라도 좋고, 상기 스테이지의 주위 방향의 전체 둘레를 따르는 환형이라도 좋다(도30, 도31 등 참조). 점형 광원에 대해서는 점형(스폿형) 분출구로 하고, 선형 광원에 대해서는 선형 분출구로 하고, 환형 광원에 대해서는 환형 분출구로 해도 좋다.
점형 분출구나 선형 분출구를 스테이지의 주위 방향을 따라 복수 배치해도 좋다.
상기 분출구 형성 부재에는, 반응성 가스를 분출구의 주위 방향으로 선회시키는 선회류 형성부가 설치되어 있어도 좋다(도40 등 참조). 이로써, 베이스의 피처리 부위에 반응성 가스를 균일하게 내뿜을 수 있다.
상기 선회류 형성부는 분출구의 대략 접선 방향으로 연장되어 분출구의 내주면에 연결되는 동시에 분출구의 주위 방향으로 서로 떨어져 복수 배치된 선회도 구멍을 갖고, 이들 선회도 구멍이 분출구의 상류 측의 통로 부분을 구성하고 있는 것이 바람직하다(도40 등 참조).
상기 베이스의 외주부에는 불필요한 물질로서 유기막과 무기막이 적층되어 있는 경우가 있다(도78 참조). 일반적으로, 유기막과 반응하는 가스와 무기막과 반응하는 가스는 종류가 다르며, 가열의 필요 여부를 포함한 반응의 방법도 다르다. 예를 들어, 포토 레지스트 등의 유기막은 상술한 바와 같이 가열에 의해 산화 반응을 일으키게 해 애싱할 필요가 있다. 이에 대하여 SiO2 등의 무기막은 상온 하의 케미컬 반응으로 에칭 가능하다. 그래서, 상기 반응성 가스로서 상기 유기막과 반응하는 산소계 반응성 가스 등의 제1 반응성 가스를 이용하여, 상기 반응성 가스 공급 수단(제1 반응성 가스 공급 수단)이 상기 유기막의 제거에 이용되도록 하면 좋다. 한편, 상기 무기막과 반응하는 제2 반응성 가스(예를 들어, 불소계 반응성 가스)를 상기 스테이지 상의 베이스의 외주부에 공급하는 제2 반응성 가스 공급 수단을 더 구비하면 좋다(도79, 도80 등 참조). 이로써, 무기막 제거 전용의 챔버나 스테이지가 별도로 필요하지 않게 되어, 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있는 동시에, 유기막 처리 장소로부터 무기막 처리 장소 또는 무기막 처리 장소로부터 유기막 처리 장소로의 이송이 불필요하며, 이송에 수반하는 파티클의 발생을 한층 더 방지할 수 있고, 또한 처리량을 향상시킬 수 있다. 또한, 가스 종류마다 다른 헤드를 이용함으로써 크로스 컨테미네이션의 문제를 회피할 수 있다.
유기막은, 예를 들어 포토 레지스트나 폴리머 등의 CmHnOl(m, n, l은 정수)로 나타내는 유기물로 구성되어 있다. 유기막과의 반응성을 갖는 제1 반응성 가스는, 바람직하게는 산소를 포함하는 가스이며, 더욱 바람직하게는 산소 라디칼이나 오존 등의 반응성이 높은 산소계를 포함하는 가스이다. 일반적인 산소의 순 가스나 공기를 그대로 이용해도 좋다. 산소계 반응성 가스는 산소 가스(O2)를 원가스로 하고, 플라즈마 방전 장치나 오조나이저를 이용하여 생성할 수 있다. 유기막은 열이 가해짐으로써 제1 반응성 가스와의 반응성이 높아진다.
또한, 산소계 반응성 가스는 무기막의 제거에는 적합하지 않다.
무기막은, 예를 들어 SiO2, SiN, p-Si, low-k막 등으로 구성되어 있다. 무기막과의 반응성을 갖는 제2 반응성 가스는, 불소 라디칼(F*) 등의 불소계 반응성 가스를 이용하면 좋다. 불소계 반응성 가스는 CF4, C2F6을 비롯한 PFC 가스나 CHF3을 비롯한 HFC 등의 불소계 가스를 원가스로 하여, 플라즈마 방전 장치를 이용하여 생성할 수 있다. 불소계 반응성 가스는 유기막과는 반응하기 어렵다.
상기한 바와 같이, 무기막 에칭은 일반적으로 상온에서 가능하지만, 그 중에는 가열을 요하는 무기물질도 있다. 예를 들어, SiC이다.
상기 베이스 외주 처리 장치는 가열을 요하는 무기막을 불필요한 물질로서 제거할 경우도 적용 가능하다.
SiC에 대응하는 반응성 가스는, 예를 들어 CF4이다. 또한, 상기 (a) 내지 (d)의 구성을 구비한 베이스 외주 처리 장치는, 고온 하에서 에칭 가능한 제1 무기막(예를 들어 SiC)과, 고온 하에서는 에칭률이 상기 제1 무기막보다 낮아지는 제2 무기막(예를 들어 SiO2)이 베이스에 적층되어 있어, 이들 제1 및 제2 무기막 중 제1 무기막만을 에칭하고자 하는 경우에도 유효하다.
상기 가열기는 열 광선의 광원과, 이 광원으로부터의 열 광선을 상기 피처리 위치를 향해 수렴 조사하는 조사부를 갖는 복사 가열기인 것이 바람직하다(도1 등 참조). 이로써, 베이스를 비접촉으로 가열할 수 있다.
가열기는 복사 가열기에 한정되지 않으며, 전열 히터 등을 이용해도 좋다.
가열기로서 복사 가열기를 이용할 경우의 광원으로서는, 레이저나 램프 등을 이용할 수 있다.
상기 광원은 점형 광원이라도 좋고, 상기 스테이지의 주위 방향을 따르는 선형 광원이라도 좋고, 상기 스테이지의 주위 방향의 전체 둘레를 따르는 환형 광원이라도 좋다.
점형 광원의 경우, 베이스 외주부의 1군데를 스폿형으로 국소 가열할 수 있다.
레이저 광원은, 일반적으로 점형 광원으로 집광성이 좋고, 수렴 조사에 적합하며, 에너지를 고밀도로 피처리 부위의 불필요한 물질에 부여할 수 있어, 순간적으로 고온으로 가열할 수 있다. 처리 폭의 제어도 용이하다. 레이저의 종류는 LD(반도체) 레이저라도 좋고, YAG 레이저라도 좋고, 엑시머 레이저라도 좋고, 그 밖의 형식이라도 좋다. LD 레이저의 파장은 808 ㎚ 내지 940 ㎚이며, YAG 레이저의 파장은 1064 ㎚이며, 엑시머 레이저의 파장은 157 ㎚ 내지 351 ㎚이다. 출력 밀도는 low/㎟ 정도 이상이 바람직하다. 발진 형태는 CW(연속파)라도 좋고, 펄스파라도 좋다. 바람직하게는, 고주파수의 스위칭 등으로 연속 처리 가능한 것이 좋다.
상기 광원의 출력 파장을, 상기 불필요한 물질의 흡수 파장에 대응시키는 것으로 해도 좋다. 그렇게 하면, 에너지를 불필요한 물질에 효율적으로 부여할 수 있어, 가열 효율을 높일 수 있다. 상기 광원의 발광 파장이 상기 불필요한 물질의 흡수 파장에 대응하고 있어도 좋고, 대역 통과 필터 등의 파장 추출 수단으로 흡수 파장만을 추출하는 것으로 해도 좋다. 덧붙여서, 포토 레지스트의 흡수 파장은 1500 ㎚ 내지 2000 ㎚이다.
점형 광원의 점형 광을, 볼록 렌즈나 원통형 렌즈 등에 의해 베이스의 외주부를 따르는 선형 광으로 변환해서 조사하는 것으로 해도 좋다.
광원이, 선형인 경우, 베이스 외주부의 주위 방향으로 연장되는 범위를 국소적으로 선형으로 가열할 수 있다.
광원이, 환형인 경우, 베이스의 외주부 전체 둘레를 국소적으로 환형으로 가열할 수 있다. 점형 광원이나 선형 광원을 스테이지의 주위 방향을 따라 복수 배치해도 좋다.
램프 광원으로서는, 예를 들어 할로겐 램프 등의 근적외선 램프나 원적외선 램프 등의 적외선 램프를 들 수 있다. 램프 광원의 발광 형태는 연속 발광으로 한다. 적외선 램프의 발광 파장은, 예를 들어 760 ㎚ 내지 10000 ㎚이며, 760 ㎚ 내지 2000 ㎚가 근적외선 띠가 된다. 이 파장 영역 중에서, 상기 불필요한 물질의 흡수 파장에 맞춘 파장을 상기 대역 통과 필터 등의 파장 추출 수단을 이용하여 추출하여 조사하는 것이 바람직하다.
상기 복사 가열기(특히, 램프 광원 형식인 것)는 냉매나 팬 등의 복사 가열기 냉각 수단으로 냉각하는 것이 바람직하다(도30 등 참조).
상기 복사 가열기가 광원으로부터 상기 피처리 위치로 연장되는 도파관 등의 광 전송계를 포함하고 있어도 좋다(도1 등 참조). 이로써, 광원으로부터의 열 광선을 베이스 외주부의 근방까지 확실하게 전송할 수 있다. 도파관으로서는, 광섬유를 이용하는 것이 바람직하다. 이로써, 배색이 용이해진다. 광섬유는 복수(다수) 개의 다발로 하는 것이 바람직하다.
상기 도파관이 복수의 광섬유를 포함하고, 이들 광섬유가 상기 광원으로부터 분기 연장되어, 그 선단부가 상기 스테이지의 주위 방향을 따라 서로 떨어져 배치되어 있어도 좋다(도39 등 참조). 이로써, 베이스 외주부의 주위 방향의 복수 부위에 열 광선을 동시에 조사할 수 있다.
상기 광섬유 등의 도파관의 선단부에 상기 수렴용 광학 부재를 포함하는 조사부를 광학적으로 접속하는 것이 바람직하다(도1 등 참조).
상기 복사 가열기의 조사부에는, 광원으로부터의 열 광선을 상기 피처리 위치를 향해 수렴시키는 파라볼릭 반사경, 볼록 렌즈, 원통형 렌즈 등으로 이루어지는 수렴 광학계(집광부)가 포함되어 있는 것이 바람직하다. 수렴 광학계는 파라볼릭 반사경, 볼록 렌즈, 원통형 렌즈 등 중 어느 1개만이라도 좋고, 복수의 것이 조합되어도 좋다.
상기 조사부에는 초점 조절 기구를 짜 맞추는 것이 바람직하다. 초점은 피처리 위치에 딱 맞아도 좋고, 다소 어긋나 있어도 좋다. 이로써, 베이스의 외주부에 부여하는 복사 에너지의 밀도나 조사 면적(집광 직경, 스폿 직경)을 적절한 크기로 조절할 수 있다.
상기 초점 조절 기구는 다음과 같이 사용할 수 있다.
예를 들어, 베이스의 외주의 노치 또는 오리엔테이션 플랫 등의 절결부를 처리할 때는, 상기 복사 가열기의 초점을, 상기 절결부 이외의 베이스 외주를 처리할 때에 대하여 광축 방향으로 어긋나게 한다. 이로써, 베이스 상에서의 조사 폭(광 지름)을 노치나 오리엔테이션 플랫 이외의 처리 시보다 크게 할 수 있고, 노치나 오리엔테이션 플랫의 모서리에도 열 광선이 닿도록 할 수 있고, 나아가서는 노치나 오리엔테이션 플랫의 모서리에 붙은 막의 제거를 행할 수 있다(도14 등 참조).
상기 초점 조절 기구에 의해 복사 가열기의 초점을 광축 방향으로 조절함으로써, 베이스 외주 상에서의 조사 폭을 조절하고, 나아가서는 처리 폭(제거하는 불필요한 막의 폭)을 조절하는 것도 할 수 있다(도16 등 참조).
처리 폭은 복사 가열기를 베이스의 직경 방향으로 미소 슬라이드시킴으로써도 조절 가능하다(도17 등 참조). 이 경우, 베이스가 1 회전할 때마다 복사 가열기의 베이스 상에서의 조사 폭과 거의 동일한 크기 분만큼 복사 가열기를 베이스의 직경 방향으로 미소 슬라이드시키는 것이 바람직하다. 베이스 외주의 처리해야 할 범위의 내주측으로부터 조사하기 시작하여, 차례로 반경 외 방향으로 미소 슬라이드시켜 두는 것이 바람직하다.
상기 피처리 위치로부터 이면 측이며 피처리 위치의 근방에, 상기 광원으로부터의 열 광선을 상기 피처리 위치로 전반사하는 반사 부재를 설치하는 것으로 해도 좋다(도28 등 참조). 이로써, 광원을 상기 지지면의 연장면 상의 근방이나 그것보다 표면 측에 배치할 수도 있다.
베이스 외주 처리 장치가,
(a) 베이스를 외주부가 돌출하도록 하여 지지하는 지지면을 갖는 스테이지와,
(b) 이 스테이지에 지지된 베이스의 이면 외주부가 있어야 할 피처리 위치로부터 떨어져 배치된 광원과, 이 광원으로부터의 열 광선을 발산하지 않도록 해서 상기 피처리 위치를 향하게 하는 광학계를 갖는 복사 가열기와,
(c) 불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급원에 연결되어 반응성 가스를 내뿜는 분출구를 갖고, 이 분출구가 상기 지지면 혹은 그 연장면으로부터 이면 측 또는 대략 상기 연장면 상에 있어서 상기 피처리 위치를 향해 근접하여 배치된 반응성 가스 공급 수단을 구비하고 있어도 좋다(도1, 도24 내지 도30, 도34 내지 도39, 도41 내지 도44 등 참조).
베이스의 외주부가 돌출하도록 하여 베이스를 스테이지로 지지하고, 복사 가열기로부터 열 광선을 상기 베이스의 이면 외주부 또는 그 근방에 초점을 연결하도록 조사해서 국소 가열하는 동시에, 이 국소 가열된 부위의 근방에는 상기 부위를 향하도록 하여 반응성 가스 공급 수단의 분출구를 마련하여 이 분출구로부터 불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스를 내뿜음으로써, 베이스의 이면의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 제거하는 것으로 해도 좋다.
이로써, 베이스의 이면 외주부에 국소적으로 열 광선을 닿게 하여 국소 가열할 수 있고, 이 국소 가열한 부위에 그 근방으로부터 반응성 가스를 내뿜을 수 있다. 이로써, 상기 부위의 불필요한 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
상기 스테이지의 지지면이 상기 베이스보다 약간 작고, 상기 베이스의 외주부가 있어야 할 피처리 위치가 상기 지지면으로부터 직경 방향 외측으로 연장된 면 위에 위치하고 있는 것이 바람직하다.
상기 조사부가 상기 연장면으로부터 이면 측에 배치되고, 상기 분출구가 상기 연장면으로부터 이면 측 또는 대략 상기 연장면 위에 배치되어 있어도 좋다(도1 등 참조).
이로써, 베이스의 이면 외주부에 국소적으로 열 광선을 닿게 하여 국소 가열할 수 있어, 이 국소 가열한 부위에 그 근방으로부터 반응성 가스를 내뿜을 수 있다. 이로써, 상기 부위의 불필요한 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
상기 분출구가 상기 조사부보다 피처리 위치에 근접하여 배치되는 것이 바람직하다. 이로써, 반응성 가스를 미확산, 고농도, 고활성의 상태에서 피처리 위치에 확실하게 공급할 수 있어, 불필요한 물질 제거의 효율을 확실하게 높일 수 있다. 상기 복사 가열기의 조사부가, 상기 분출구보다 상기 피처리 위치로부터 떨어져 배치되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 조사부와 분출구 형성 부재의 레이아웃이 용이해진다.
상기 복사 가열기의 조사부와 분출구가 상기 피처리 위치에 대하여 서로 다른 방향에 배치되어 있는 것이 바람직하다(도1 등 참조). 이로써, 복사 가열기와 분출구 형성 부재의 레이아웃이 한층 더 용이해진다.
상기 복사 가열기의 조사부와 분출구 중 어느 한쪽이 상기 피처리 위치를 통과하여 상기 연장면과 직교하는 선 위에 대략 배치되어 있는 것이 바람직하다(도1 등 참조). 복사 가열기의 조사부를 상기 직교선 위에 대략 배치함으로써, 가열 효율을 높일 수 있고, 분출구를 상기 직교선 위에 대략 배치함으로써, 반응 효율을 높일 수 있다.
상기 반응성 가스 공급 수단의 분출구를 형성하는 분출구 형성 부재(분출 노즐)가, 투광 재료로 구성되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 복사 가열기의 광로가 분출구 형성 부재와 간섭하고 있어도, 빛이 분출구 형성 부재를 투과하여 베이스의 피처리 부위에 확실하게 조사할 수 있어, 상기 부위를 확실하게 가열할 수 있다. 나아가서는, 분출구 형성 부재를 복사 가열기의 광로에 제약되는 일없이 피처리 부위의 매우 근방에 확실하게 배치할 수 있어, 상기 부위에 반응성 가스를 확실하게 근방에서 내뿜을 수 있다. 투광 재료로서는, 예를 들어 석영, 아크릴, 투명 테프론(등록 상표)이나 투명 염화 비닐 등의 투명 수지 등을 이용하면 좋다. 또한, 투명 수지로 내열성이 낮은 것을 이용하는 경우에는, 변형이나 용해되지 않을 정도로 복사 가열기의 출력 등을 조절하는 것이 바람직하다.
상기 피처리 위치를 둘러싸는 울타리를 설치하고, 이 울타리 내에 반응성 가스의 분출구를 배치해도 좋다. 또한, 울타리의 외측에 상기 복사 가열기의 조사부를 설치하고, 울타리의 적어도 조사부를 향하는 측의 부위를 투광성 재료로 구성해도 좋다(도38, 도61 내지 도77 등 참조). 이로써, 처리가 끝난 반응성 가스가 외부로 누출되는 것을 확실하게 방지할 수 있는 동시에, 복사 가열기의 열 광선은 울타리를 투과할 수 있어, 베이스의 피처리 부위를 확실하게 복사 가열할 수 있다.
상기 스테이지와 상기 조사부 및 분출구는 상대적으로 이동하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
상기 스테이지가 원형 스테이지이며, 이 원형 스테이지가 중심축 주위에 상기 광원 및 분출구에 대하여 상대 회전하도록 되어 있는 것이 바람직하다. 이로써, 광원이 스폿형이라도, 베이스의 이면 외주부의 주위 방향을 따라 불필요한 물질 제거 처리를 행할 수 있다. 광원이 링형인 경우에도, 상기 상대 회전을 실행함으로써, 처리의 균일성을 향상시킬 수 있다. 상대 회전수(상대 이동 속도)는 베이스의 이면 외주부를 가열해야 할 온도에 따라서 적절하게 설정한다.
상기 스테이지, 나아가서는 상기 피처리 위치를 주위 방향으로 둘러싸고, 상기 스테이지와의 사이에 환형 공간을 형성하는 프레임을 구비하는 것이 바람직하다(도1, 도2 등 참조). 이로써, 처리가 끝난 반응성 가스를 피처리 위치의 부근에 잠시 멈추게 하여, 외부로의 확산을 억제할 수 있는 동시에, 반응 시간을 충분히 확보할 수 있다. 상기 광원과 분출구가 이 환형 공간에 수용되고, 또는 마주보도록 하여 상기 프레임에 위치 고정되어 있는 것이 바람직하다.
상기 스테이지를 상기 프레임에 대하여 중심축 주위로 상대 회전시키는 회전 구동 기구를 구비하는 것이 바람직하다. 프레임이 고정되는 한편, 스테이지가 회전해도 좋고, 스테이지가 고정되는 한편, 프레임이 회전해도 좋다.
상기 스테이지의 지지면 측(표면 측)과는 반대인 이면 측부와 상기 프레임과의 사이를, 상대 회전을 허용하면서 밀봉하는 래비린스 시일을 구비하는 것이 바람직하다(도1 등 참조). 이로써, 스테이지 또는 프레임을 지장 없이 회전할 수 있는 동시에, 처리가 끝난 반응성 가스가 스테이지의 이면 측과 프레임 사이로부터 밖으로 새는 것을 방지할 수 있다.
상기 프레임의 표면 측의 부위에는, 스테이지 측을 향해 연장되어 상기 피처리 위치의 표면 측에 덮이고, 단독 또는 상기 스테이지에 설치된 베이스의 외주부와 협동하여 상기 환형 공간을 덮는 커버 부재를 설치하는 것이 바람직하다(도24 내지 도30 등 참조). 이로써, 처리가 끝난 반응성 가스가 환형 공간으로부터 표면 측으로 누설되는 것을 방지할 수 있다.
상기 커버 부재는 상기 환형 공간을 덮는 위치로부터 후퇴 가능한 것이 바람직하다(도29 등 참조). 이로써, 베이스를 스테이지에 설치하거나 취출하거나 할 때는, 커버 부재를 후퇴시켜 둠으로써, 커버 부재가 설치·취출 조작의 방해가 되는 것을 회피할 수 있다.
상기 환형 공간에, 상기 환형 공간을 흡인하는 환형 공간 흡인 수단이 접속되어 있는 것이 바람직하다(도1, 도24 내지 도27 등 참조). 이로써, 처리가 끝난 반응성 가스를 환형 공간으로부터 흡인 배기할 수 있다.
상기 분출구의 근방을 흡인하는 흡인 수단을 구비하는 것이 바람직하다(도3 등 참조). 이로써, 피처리 부위의 주변으로부터 처리가 끝난 반응성 가스를 신속하게 흡인 배기할 수 있다.
상기 스테이지의 지지면의 외주부에, 베이스의 외주부와 협동하여 가스 저장소를 형성해야 할 단차를 형성하는 것이 바람직하다(도37 등 참조). 이로써, 분출구로부터 내뿜어진 반응성 가스를 가스 저장소에 일시 체류시켜, 베이스의 외주부와 접하는 시간을 길게 할 수 있고, 반응 시간을 충분히 확보할 수 있어, 반응 효율을 높일 수 있다.
상기 지지면의 중앙부의 정면에, 불활성 가스를 내뿜는 불활성 가스 분출 부재를 배치하는 것이 바람직하다(도34 내지 도37 등 참조). 이로써, 반응성 가스가 베이스의 표면에까지 흘러오지 않도록 할 수 있어, 표면 측의 막에 손상이 미치는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 불활성 가스 분출 부재는 노즐이라도 좋고, 팬 필터 유닛이라도 좋다. 물론, 이 불활성 가스 분출 부재는 상기 지지면으로부터 적어도 베이스의 두께 분 이상 분리해서 배치된다. 또한, 베이스의 설치·취출 조작 시는, 방해가 되지 않도록 후퇴된다. 불활성 가스로서는, 순 질소 가스나 클린 드라이 에어(CDA) 등을 이용할 수 있다.
상술한 바와 같이, 플로로 카본 등의 유기막을 오존 등의 산소계 반응성 가스로 에칭하는 경우, 고온 하일수록 에칭률을 높게 할 수 있다. 가열 수단은 히터 등의 물리 접촉을 수반하는 것보다 적외선이나 레이저에 의한 복사 가열 쪽이 파티클 발생을 방지할 수 있어, 바람직하다.
한편, 웨이퍼의 외주부에 레이저 등의 복사 광선을 바로 위 또는 바로 아래로부터 조사한 경우, 웨이퍼 외주부의 경사면부나 단부 모서리의 수직부에서는 빛이 경사 내지 평행하게 입사하게 되어, 가열 효율이 충분하지 않아 에칭률이 늦어진다.
그래서, 베이스를 스테이지로 지지하고,
상기 베이스의 외주부를 향해, 열 광선을 베이스의 반경 외측으로 경도된 방향으로부터 조사하면서, 반응성 가스를 공급함으로써, 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 반응성 가스와 접촉시켜 제거하는 것으로 해도 좋다(도30, 도53, 도56, 도57 등 참조).
이로써, 베이스 외주부의 경사면부나 수직인 외단부면에 관한 열 광선의 조사 방향을 수직에 가깝게 할 수 있고, 복사 에너지 밀도를 충분히 크게 하여 가열 효율을 충분히 높일 수 있고, 나아가서는 베이스 외주의 막의 제거 처리 속도(에칭률)를 크게 할 수 있다.
상기 경도된 방향은 베이스에 대하여 경사 방향(도30, 도53, 도57 등 참조) 외에, 바로 옆 방향(베이스와 평행)도 포함한다(도56 등 참조).
베이스를 스테이지로 지지하고,
상기 베이스의 외주부를 향해, 열 광선을 조사하면서 상기 반응성 가스를 공급하는 동시에,
상기 열 광선의 조사 방향을 상기 베이스의 외주부를 중심으로 하여 베이스(의 주요면)와 직교하는 면 내로 이동시킴으로써, 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 반응성 가스와 접촉시켜 제거하는 것으로 해도 좋다(도59, 도60 등 참조).
이로써, 베이스 외주부의 표면 측이나 외단부면이나 이면 측 등의 각 부분에 대하여 각각 열 광선을 대략 수직으로 조사할 수 있고, 어느 부분에 대해서도 효율적으로 처리할 수 있다.
상기 열 광선이 이동하는 면은 베이스의 1 반경을 지나는 면인 것이 바람직하다.
베이스 외주 처리 장치가,
(a) 베이스를 지지하는 지지면을 갖는 스테이지와,
(b) 이 스테이지 상의 베이스의 외주부가 있어야 할 피처리 위치에 상기 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급 수단과,
(c) 상기 피처리 위치를 향해 열 광선을 상기 지지면의 반경 외측으로 경도된 방향으로부터 조사하는 조사부를 구비하고 있어도 좋다(도30, 도53, 도56, 도57 등 참조).
이로써, 베이스 외주부의 경사면부나 외단부면 등의 수직부에 대한 열 광선의 조사 방향을 수직으로 근접하게 하여 입사각을 제로에 가깝게 할 수 있고, 복사 에너지 밀도를 충분히 크게 하여 가열 효율을 충분히 높일 수 있고, 나아가서는 베이스 외주의 막의 제거 처리 속도(에칭률)를 크게 할 수 있다.
베이스 외주 처리 장치가,
(a) 베이스를 지지하는 지지면을 갖는 스테이지와,
(b) 이 스테이지 상의 베이스의 외주부가 있어야 할 피처리 위치를 향해 상기 반응성 가스를 공급하는 반응성 가스 공급 수단과,
(c) 상기 피처리 위치를 향해 열 광선을 조사하는 조사부와,
(d) 상기 조사부를 상기 피처리 위치를 향하게 하면서 상기 지지면(나아가서는 이 지지면 상의 베이스)과 직교하는 면 내로 이동시키는 이동 기구를 구비하고 있어도 좋다(도59, 도60 등 참조).
이로써, 베이스 외주부의 표면 측이나 외단부면이나 이면 측 등의 각 부분에 대하여 각각 열 광선을 거의 수직으로 조사할 수 있고, 어떤 부분에 대해서도 효율적으로 처리할 수 있다.
상기 지지면과 직교하는 면은 지지면의 중앙을 지나는 면인 것이 바람직하다.
상기 반응성 가스 공급 수단의 공급 노즐이나 배기 노즐에 대해서는, 상기 조사부와 함께 이동 내지 각도 조절되도록 되어 있어도 좋고, 상기 조사부의 이동에 관계없이 위치 고정되어 있어도 좋다.
상기 조사 방향은 베이스 외주부의 피조사 포인트(피조사 부분의 중심)에 있어서의 법선에 거의 따르도록 하는 것이 바람직하다(도54 등 참조).
이로써, 상기 포인트에서의 입사각을 대략 제로로 할 수 있고, 복사 에너지 밀도를 확실하게 크게 할 수 있어, 가열 효율을 확실하게 높일 수 있다.
베이스 외주 처리 장치의 반응성 가스 공급 수단의 분출 노즐이, 기단부로부터 선단부에 이르기까지 똑같은 직경으로 스트로우형으로 가늘어져 있으면, 반응성 가스가 베이스에 닿아서 바로 확산되는 것이 고려된다. 그렇게 하면, 활성종에 주어진 반응 시간이 짧아, 활성종의 이용 효율 및 반응 효율이 나쁘다. 반응성 가스의 소요량도 많아져 버린다.
그래서, 베이스 외주 처리 장치의 반응성 가스 공급 수단이,
불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스를 베이스의 외주부가 있어야 할 피처리 위치의 근방으로 유도하는 도입부와,
이 도입부에 연결되는 동시에 상기 피처리 위치에 덮이는 통부를 구비하고,
상기 통부의 내부가 상기 도입부보다 확대 개방되어 상기 반응성 가스를 일시 체류시키는 일시 체류 공간이 되도록 구성해도 좋다(도60 내지 도66, 도70 내지 도77 등 참조).
이로써, 반응성 가스의 이용 효율 및 반응 효율을 높일 수 있어, 소요 가스량을 줄일 수 있다.
상기 통부 자체, 또는 상기 통부와 상기 피처리 위치의 베이스의 외측 모서리와의 사이에, 상기 일시 체류 공간에 이어지는 릴리프구가 형성되고, 이 릴리프구를 통과시켜 상기 일시 체류 공간으로부터의 가스 유출이 재촉되도록 되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 반응도가 저하된 처리 완료 가스나 반응 부생성물이 일시 체류 공간 내에 길게 머무르는 일이 없도록 할 수 있어, 일시 체류 공간에 새로운 반응성 가스를 수시로 공급할 수 있어, 반응 효율을 한층 확실하게 향상시킬 수 있다.
예를 들어, 상기 통부의 선단부가 상기 피처리 위치에 면하여 개구되어 있다(도66, 도71 등 참조).
이 경우, 상기 통부의 선단부 모서리에 있어서의 베이스의 반경 외측에 대응해야 할 부위에 상기 릴리프구가 되는 절결부가 형성되어 있는 것이 바람직하다(도70, 도71 등 참조).
이로써, 처리 완료 가스나 반응 부생성물을, 절결부를 통과시켜 일시 체류 공간으로부터 신속하게 유출시킬 수 있고, 일시 체류 공간에 새로운 반응성 가스를 수시로 공급할 수 있어, 반응 효율을 한층 더 확실하게 향상시킬 수 있다.
상기 통부가 상기 피처리 위치를 관통하도록 배치되는 동시에, 이 통부의 상기 피처리 위치에 대응하는 주위측부에는, 베이스의 외주부가 삽입되는 절입부가 형성되고, 이 절입부로부터 기단부 측의 통부에 상기 도입부가 접속되어 있어도 좋다(도74 내지 도77 등 참조).
이 경우, 상기 절입부로부터 기단부 측의 통부의 내부가 상기 일시 체류 공간을 구성하고, 상기 통부의 상기 피처리 위치에 대응하는 부위에 있어서의 절입되지 않고 남겨진 부분의 내주면이, 상기 피처리 위치의 웨이퍼의 외측 모서리와 협동하여 상기 릴리프구를 구성하게 된다.
상기 절입부로부터 선단부 측의 통부에 배기로가 직접 연결되어 있는 것이 바람직하다(도74, 도75 등 참조).
이로써, 처리 완료 가스나 반응 부생성물을 배기로로 확실하게 유도할 수 있어, 파티클이 발생해도 확실하게 강제 배기할 수 있는 동시에, 반응 제어를 쉽게 행할 수 있다.
상기 통부의 기단부에는, 이것을 폐색하는 투광성의 덮개부가 설치되어 있고,
이 덮개부의 외측에는 열 광선의 조사부가 상기 피처리 위치를 향해 배치되어 있는 것이 바람직하다(도70, 도77 등 참조).
이로써, 불필요한 막과 반응성 가스가 흡열 반응하는 경우, 반응을 확실하게 촉진시킬 수 있다.
상술한 바와 같이, 흡열 수단은 웨이퍼 등의 베이스 외주부의 바로 내측에 있는 것이 효과적이므로, 스테이지의 직경을 웨이퍼 등의 베이스의 직경보다 약간 작게 하여, 베이스의 외주부만이 스테이지의 반경 외측으로 돌출하도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 베이스를 스테이지에 설치하거나 스테이지로부터 취출하거나 할 때, 베이스의 표면에 닿지 않도록 하는 것이 바람직하다. 그것에는 포크형의 로봇 아암을 이용하여, 이것을 베이스의 하면(이면)에 닿게 하여 들어올리도록 하는 것이 바람직하다. 그러나, 베이스 외주부의 근소한 부분밖에 스테이지로부터 돌출되지 않은 것에서는, 베이스의 하면에 포크가 닿게 될 여지가 없다.
그래서, 스테이지의 중앙부에 소경의 센터 패드를 상하 이동 가능하게 설치하는 것이 바람직하다(도86 내지 도87 등 참조). 이 센터 패드를 스테이지로부터 위로 돌출시킨 상태에서, 베이스를 포크형 로봇 아암으로 센터 패드 위에 적재하고, 포크형 로봇 아암을 후퇴시킨 후, 센터 패드를 스테이지와 동일 또는 그것으로부터 인입할 때까지 낮추면, 베이스를 스테이지 위에 얹을 수 있다. 처리 종료 후에는 센터 패드를 상승시켜, 베이스와 스테이지 사이에 포크형 로봇 아암을 삽입함으로써, 이 포크형 로봇 아암으로 웨이퍼를 들어올려, 반출할 수 있다.
상기한 센터 패드가 달린 스테이지에 있어서는, 중심축 위에 센터 패드의 상하 이동 기구가 배치되게 된다. 또한, 센터 패드에는 베이스를 흡착하는 기능을 부가하는 것이 바람직하며, 그 경우 중심축 위에 센터 패드로부터의 흡인 유로도 배치되게 된다. 또한, 냉각을 필요로 하지 않는 처리에서는 센터 패드를 그대로 스테이지 대신으로 하면 편리한 경우도 고려되어, 그 경우 중심축에 센터 패드의 회전 기구도 접속하면 좋다.
그렇게 하면, 스테이지에 베이스를 흡착시키기 위한 흡인 유로나 상기 냉각실에의 냉각 유로에 대해서는, 중심축 위에 배치하는 것이 곤란해져, 중심축으로부터 편심시켜 배치해야만 한다. 한편, 스테이지는 중심축의 주위로 회전하므로, 스테이지와 상기 편심 유로와의 접속을 어떻게 행할지가 문제가 된다.
그래서 베이스 외주 처리 장치가,
표면 처리되어야 할 웨이퍼 등의 베이스에 소요[온도 조절(냉각을 포함함)이나 흡착 등]의 작용을 미치기 위한 유로를 갖고, 중심축 주위로 회전 가능한 스테이지를 구비하고,
이 스테이지가,
베이스가 설치되는 설치면과, 상기 유로의 터미널(온도 조절, 흡착 등의 상기 소요의 작용을 행하는 부분)이 마련된 스테이지 본체와,
상기 유로의 포트가 마련된 고정 통과,
상기 고정 통에 회전 가능하게 삽입 통과되는 동시에 상기 스테이지 본체와 동일축에 연결된 회전 통과,
상기 회전 통을 회전시키는 회전 구동 수단을 구비하고,
상기 고정 통의 내주면 또는 상기 회전 통의 외주면에는, 상기 포트에 연결되는 환형로가 형성되고,
상기 회전 통에는 축 방향으로 연장되는 축 방향로가 형성되고,
이 축 방향로의 일단부가 상기 환형로와 연결되고, 타단부가 상기 터미널과 연결되어 있어도 좋다(도87 등 참조).
이로써, 웨이퍼 등의 베이스에 온도 조절, 흡착 등의 소요의 작용을 미치게 하기 위한 유체를, 스테이지의 중심으로부터 벗어난 위치에서 유통시키면서 스테이지를 회전시킬 수 있고, 중심축 위에는 예를 들어 센터 패드의 진퇴 기구 등의 다른 구성 부재를 배치하는 스페이스를 확보할 수 있다.
예를 들어, 상기 터미널은 상기 스테이지 본체의 내부에 마련된 베이스 냉각용의 시일 또는 길이며, 상기 유로에, 베이스를 냉각하는 냉각 유체가 통과하게 된다.
이로써, 상기 소요의 작용으로서 베이스의 냉각을 행할 수 있다.
이 경우, 상기 스테이지가 내부에 상기 흡열 수단으로서 냉매실 또는 냉매로가 형성된 스테이지 본체와,
냉매의 포트가 마련된 고정 통과,
상기 고정 통에 회전 가능하게 삽입 통과되는 동시에 상기 스테이지 본체와 동일축에 연결된 회전 통과,
상기 회전 통을 회전시키는 회전 구동 수단을 구비하고,
상기 고정 통의 내주면 또는 상기 회전 통의 외주면에는, 상기 포트에 연결되는 환형로가 형성되고,
상기 회전 통에는 축 방향으로 연장되는 축 방향로가 형성되고, 이 축 방향로의 일단부가 상기 환형로와 연결되고, 타단부가 상기 냉매실 또는 냉매로와 연결되어 있다(도87 등 참조).
상기 냉각용의 유로 구성에 있어서, 상기 고정 통의 내주면 또는 상기 회전 통의 외주면에 있어서의 상기 환형로를 사이에 두고 양측에는 환형의 시일 홈이 형성되고,
각 시일 홈에는, 상기 환형로를 향해 개구되는 단면 Ⅱ자형의 가스킷이 수용되어 있는 것이 바람직하다(도88 등 참조).
이로써, 상기 냉각 유체가 상기 고정 통의 내주면과 상기 회전 통의 외주면 사이의 간극을 거쳐서 상기 환형 시일 홈으로 들어간 경우, 그 유체압(플러스압)이 단면 Ⅱ자형의 가스킷의 개구를 확대 개방하는 방향으로 작용하여, 가스킷을 환형 시일 홈의 내주면에 압박할 수 있다. 이 결과, 시일 압을 확실하게 얻을 수 있어, 냉각 유체의 누설을 확실하게 방지할 수 있다.
상기 터미널이 상기 설치면에 형성된 흡착 홈이며, 상기 포트가 진공화되도록 되어 있어도 좋다(도87 등 참조).
이로써, 상기 소요의 작용으로서 베이스의 흡착을 행할 수 있다.
상기 흡착용의 유로 구성에 있어서, 상기 고정 통의 내주면 또는 상기 회전 통의 외주면에 있어서의 상기 환형로를 사이에 두고 양측에는 환형의 시일 홈이 형성되고,
각 시일 홈에는, 상기 환형로와는 반대 측을 향해 개구하는 단면 Ⅱ자형의 가스킷이 수용되어 있는 것이 바람직하다(도88 등 참조).
이로써, 상기 흡착용 유로의 마이너스압이, 상기 고정 통의 내주면과 상기 회전 통의 외주면 사이의 간극을 거쳐서 상기 환형의 시일 홈에 미친 경우, 이 마이너스압은 단면 Ⅱ자형의 가스킷의 배후에 작용하여 가스킷을 확대 개방시키려고 하고, 그 결과 가스킷이 환형 시일 홈의 내주면에 압박되어, 누설을 확실하게 방지할 수 있다.
상기 회전 통의 내측에는 상기 센터 패드에 연결되는 패드 샤프트가 수용되어 있는 것이 바람직하다. 이 패드 샤프트를 거쳐서 상기 센터 패드가 축 방향으로 진퇴되는 것이 바람직하다. 패드 샤프트를 거쳐서 상기 센터 패드가 회전되도록 되어 있어도 좋다. 패드 샤프트에는, 상기 센터 패드를 진퇴시키는 패드 진퇴 기구나 센터 패드를 회전시키는 패드 회전 기구의 일부 또는 전부가 조립되어 있는 것이 바람직하다. 상기 센터 패드에도 베이스를 흡착하는 흡착 홈이 형성되어 있고, 상기 패드 샤프트에는 상기 센터 패드의 흡착 홈에 연결되는 흡인로가 설치되어 있어도 좋다.
불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스의 분출 노즐로부터 웨이퍼 등의 베이스 외주부에의 분출 방향을, 거의 웨이퍼 등의 베이스의 주위 방향(피처리 위치에서의 접선 방향)을 향하게 하는 것으로 해도 좋다(도41 내지 도45 등 참조).
베이스 외주 처리 장치의 반응성 가스 공급 수단의 분출 노즐의 분출 방향이, 베이스 외주부가 위치되어야 할 환형 면의 근방에 있어서 거의 상기 환형 면의 주위 방향(피처리 위치에서의 접선 방향)을 향하도록 배치되도록 구성해도 좋다(도41 등 참조).
이로써, 반응성 가스가 베이스의 외주를 따라 흐르도록 할 수 있고, 반응성 가스가 베이스 외주에 접촉하는 시간을 길게 할 수 있어, 반응 효율을 향상시킬 수 있다.
주로 웨이퍼 이면의 불필요한 물질을 제거하는 경우에는, 상기 분출 노즐이 상기 환형 면의 이면 측(나아가서는 웨이퍼의 이면 측)에 배치되는 것이 바람직하다(도42 등 참조). 또한, 상기 분출 노즐의 선단부(분출축)가 상기 환형 면의 반경 방향 내측을 향해 기울어져 있는 것이 바람직하다[도45의 (b) 등 참조]. 이로써, 반응성 가스가 베이스의 표면 측으로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있어, 표면 측에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기 분출 노즐의 선단부(분출축)는, 상기 환형 면의 표면 측 또는 이면 측으로부터 환형 면을 향해 기울어져 있는 것이 바람직하다(도42, 도44 등 참조). 이로써, 반응성 가스를 베이스에 확실하게 닿게 할 수 있다.
물론, 분출 노즐의 선단부(분출축)를 베이스의 주위 방향(접선 방향)으로 바로 향하게 해도 좋다.
상기 베이스 외주 처리 장치는, 상기 분출 노즐에다가 처리가 끝난 가스를 흡인하기 위한 흡인 노즐(배기 노즐)을, 더 구비하는 것이 바람직하다(도41 등 참조). 흡인 노즐에는 진공 펌프 등의 흡입 배기 수단이 접속된다.
상기 흡인 노즐은, 상기 분출 노즐과 피처리 위치를 사이에 두고 대향하도록 배치되는 것이 바람직하다(도41 등 참조).
상기 흡인 노즐은, 상기 환형 면의 주위 방향(접선 방향)을 거의 따라서 분출 노즐과 대향하도록 배치되는 것이 바람직하다(도41 등 참조).
이로써, 반응성 가스의 흐름 방향을 베이스의 주위 방향을 확실하게 따르도록 제어할 수 있고, 처리해서는 안 되는 부위에 반응성 가스가 미치는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 그리고 분출 노즐로부터 대략 접선 방향으로 내뿜어져, 반응 후, 처리 완료가 된 가스(파티클 등의 반응 부생성물을 포함함)를 그대로 베이스의 접선 방향을 따라 바로 흐르게 하여, 흡인 노즐로 흡인하여 배기할 수 있어, 베이스 위로 파티클이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
상기 분출 노즐이 상기 환형 면의 이면 측에 배치될 경우에는, 흡인 노즐도 이면 측에 배치된다. 이 경우, 상기 흡인 노즐의 선단부(흡인축)는 상기 환형 면을 향해 기울어져 있는 것이 바람직하다(도42 등 참조). 이로써, 베이스를 따라 흘러 온 반응성 가스를 확실하게 흡입할 수 있다.
흡인 노즐의 선단부(흡인축)를, 분출 노즐의 선단부(분출축)와 일직선을 이루도록 베이스의 주위 방향(접선 방향)으로 바로 향하게 해도 좋다.
상기 흡인 노즐의 선단부의 흡인축을, 베이스 외주가 배치되어야 할 환형 면의 외측으로부터 상기 환형 면의 대략 반경 내측을 향해, 상기 분출 노즐의 선단부의 분출축과 대략 직교하도록 배치해도 좋다(도49 등 참조).
이로써, 분출 노즐로부터 내뿜어져, 반응 후, 처리 완료가 된 가스(파티클 등의 반응 부생성물을 포함함)를 베이스 상에서 빠르게 반경 외측으로 내보내어, 흡인·배기할 수 있어, 베이스 위로 파티클이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
상기 흡인 노즐의 선단부의 흡인축을, 베이스 외주가 배치되어야 할 환형 면을 사이에 두고 분출 노즐의 선단부가 배치된 측과는 반대 측에 있어서 상기 환형 면을 향하도록 배치하는 것으로 해도 좋다(도50 등 참조).
이로써, 분출 노즐로부터 내뿜어진 가스를, 베이스 외주의 분출 노즐 배치 측의 면에서 외단부면을 경유하여 흡인 노즐 배치 측의 면으로 흐르게 할 수 있어, 베이스의 외단부면의 불필요한 막을 확실하게 제거할 수 있다(도51 등 참조). 그리고 처리 완료가 된 가스(파티클 등의 반응 부생성물을 포함함)를 흡인 노즐로 흡입하여 배기할 수 있어, 베이스 위로 파티클이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다.
상기 흡인 노즐의 구경이, 상기 분출 노즐의 구경보다 큰 것이 바람직하다.
상기 흡인 노즐이, 상기 분출 노즐보다 2 내지 5배의 구경을 갖는 것이 바람직하다.
상기 분출 노즐의 구경은, 예를 들어 1 내지 3 ㎜ 정도가 바람직하다. 이에 반해, 상기 흡인 노즐의 구경은 예를 들어 2 내지 15 ㎜ 정도가 바람직하다.
이로써, 처리가 끝난 가스나 반응 부생성물이 확산되는 것을 억제할 수 있어, 흡입구에 확실하게 흡입하여 배기할 수 있다.
상기 베이스를 분출 노즐에 대하여 주위 방향으로 상대 회전시키는 회전 수단을 구비하는 것이 바람직하다.
베이스의 회전 방향의 순 방향을 따라 상기 분출구가 상류 측에 배치되고, 상기 흡입구가 하류 측에 배치되어 있는 것이 바람직하다(도41 등 참조).
상기 복사 가열기가 상기 환형 면에 있어서의 분출 노즐과 흡인 노즐 사이에 국소적으로 복사열을 조사하도록 되어 있는 것이 바람직하다.
이로써, 분출 노즐과 흡인 노즐 사이에 위치하는 베이스 외주부를 국소적으로 가열하면서 반응성 가스를 접촉시킬 수 있다. 고온일수록 에칭률이 높아지는 막(예를 들어 포토 레지스트 등의 유기막)을 제거하는 경우에 유효하다. 국소 가열이므로, 처리해서는 안 되는 부위까지도 가열되는 것을 방지 또는 억제할 수 있다. 또한, 비접촉으로 가열할 수 있으므로, 파티클의 발생을 확실하게 방지할 수 있다. 이 복사 가열기는, 레이저 가열기를 이용하는 것이 바람직하다.
상술한 바와 같이, 포토 레지스트 등의 유기막이 제거 대상인 경우, 반응성 가스로서는 오존이 적합하다. 오존 가스의 생성에는, 오조나이저를 이용해도 좋고, 산소 플라즈마를 이용해도 좋다. 오존을 이용할 경우, 분출 노즐에 냉각 수단을 마련하는 것이 바람직하다. 이로써, 오존을 저온으로 유지하여 수명을 연장시킬 수 있어, 반응 효율을 확보할 수 있다. 분출 노즐의 냉각 수단으로서는, 예를 들어 분출 노즐을 유지하는 노즐 유지 부재에 냉각로를 형성하고, 이 냉각로에 냉각수 등의 냉각 매체를 통과시킨다. 냉각 매체의 온도는 실온 정도가 상관없다. 노즐 유지 부재는, 양열 전도 재질(예를 들어 알루미늄)로 형성하는 것이 바람직하다.
상기 복사 가열기의 국소 복사 위치를, 상기 분출 노즐과 흡인 노즐의 사이에 있어서 분출 노즐 측으로 치우치게 하는 것이 바람직하다[도45의 (b) 등 참조].
이로써, 베이스 외주부의 각 처리 포인트를, 분출 노즐로부터의 반응성 가스가 닿기 시작하여 바로 복사 가열할 수 있고, 그 후의 반응성 가스가 계속해서 닿는 기간의 대부분을 통과시켜, 남은 열로 고온을 유지시킬 수 있어, 처리 효율을 한층 확실하게 향상시킬 수 있다.
베이스의 회전 방향은 상기와는 반대로 해도 좋다. 이 경우, 복사 가열기의 국소 복사 위치를, 상기 분출 노즐과 흡인 노즐 사이에 있어서 흡인 노즐 측으로 치우치게 하면 좋다.
상기 분출 노즐과 흡인 노즐 간의 거리는, 회전 수단의 회전 속도나 복사 가열기의 가열 능력 등을 고려하여, 적절하게 설정하는 것이 바람직하다.
불필요한 물질 제거를 위한 반응성 가스를, 베이스의 외주부에 도입한 후, 이 베이스 외주부를 따라 연장되는 안내로에 의해 주위 방향으로 흐르도록 안내하고, 이로써, 웨이퍼 등의 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 제거하는 것으로 해도 좋다.
베이스 외주 처리 장치의 반응성 가스 공급 수단이 가스 공급부로서 가스 안내 부재를 구비하고,
이 가스 안내 부재가 베이스의 외주부를 둘러싸도록 하여 주위 방향으로 연장되는 안내로를 갖고,
상기 안내로의 연장 방향으로 상기 반응성 가스가 통과되도록 되어 있어도 좋다(도81 내지 도83, 도91 내지 도94 등 참조).
이로써, 활성종이 베이스 외주에 접촉하는 시간을 길게 할 수 있어, 반응 효율을 향상시킬 수 있다. 또한, 프로세스 가스의 소요량을 줄일 수도 있다.
이 가스 안내 부재는, 상기 제2 반응성 가스 공급 수단의 가스 공급 노즐로서 적용할 수 있어, SiN , SiO2 등의 무기막의 제거 처리에 적합하다.
상기 가스 안내 부재가, 베이스의 외주부를 삽입 발출 가능하게 삽입하는 삽입구를 갖고, 이 삽입구의 안쪽단부가 폭이 확대됨으로써 상기 안내로가 형성되어 있는 것이 바람직하다. 상기 삽입구의 두께는, 베이스의 두께보다 약간 큰 정도가 바람직하고, 삽입한 상태에서의 베이스와의 사이의 간극이 가급적 작은 것이 바람직하다.
상기 안내로의 연장 방향의 일단부에 반응성 가스의 도입구가 연결되고, 타단부에 배출구가 연결되어 있는 것이 바람직하다(도82 등 참조). 이로써, 반응성 가스를 안내로의 일단부로부터 타단부를 향해 유통시킬 수 있다.
상기 가스 안내 부재를 베이스의 주위 방향으로 상대 회전시키는 회전 수단을, 회전 속도를 조절 가능하게 설치하는 것이 바람직하다.
이로써, 베이스의 외주부를 전체 둘레에 걸쳐 불필요한 물질 제거를 균일하게 행할 수 있는 동시에, 회전 속도를 조절함으로써, 불필요한 물질 제거의 처리 폭을 조절할 수 있다. 회전 속도는 1 rpm 내지 1000 rpm의 범위가 바람직하며, 10 rpm 내지 300 rpm의 범위가 더욱 바람직하다. 1000 rpm을 넘는 회전 속도에서는 반응성 가스가 피처리부와 접촉할 수 있는 시간이 지나치게 짧아져, 바람직하지 않다.
상기 안내로의 가스 흐름 방향과 베이스의 회전 방향이 일치하고 있는 것이 바람직하다.
상기 안내로의 내부 또는 그 근방에, 상기 복사 가열기의 조사부를 설치하는 것으로 해도 좋다.
상기 가스 안내 부재에 상기 조사부를 부설하는 것으로 해도 좋다. 상기 가스 안내 부재에는, 상기 조사부의 열 광선을 투과시키는 투광 부재를 상기 안내로에 면하도록 매립하면 좋다(도96 등 참조).
이로써, 에칭하는 데에 가열을 필요로 하는 무기막(예를 들어 SiC)이나 포토 레지스트나 폴리머 등의 유기막에 대해서도, 상기 가스 안내 부재를 이용하여 제거 처리하는 것이 가능해진다.
상기 조사부가 달린 가스 안내 부재는, 고온 하에서 에칭 가능한 제1 무기막(예를 들어 SiC)과, 고온 하에서는 에칭률이 상기 제1 무기막보다 낮아지는 제2 무기막(예를 들어 SiO2)이 베이스에 적층되어 있으며, 이들 제1 및 제2 무기막 중 제1 무기막만을 에칭하고자 하는 경우에도 유효하다.
상기 가열기는, 안내로의 내부[특히 안내로의 상류 측(상기 도입구 측)]에 있어서의 베이스 외주부 또는 안내로로부터 회전 방향 상류 측에 있어서의 베이스 외주부를 가열하도록 되어 있는 것이 바람직하다(도95 등 참조).
상기 안내로의 가스 흐름 방향과 베이스의 회전 방향이 일치하고 있으며, 상기 조사부가 상기 안내로의 상류단부 부근에 열 광선을 수렴 조사하도록 되어 있는 것이 바람직하다(도95 등 참조). 이로써, 베이스의 외주부를 안내로의 상류단부의 부근에서 복사 가열할 수 있어, 신선한 반응성 가스와 충분히 반응을 일으키게 할 수 있는 동시에, 그 후 안내로의 하류 측을 향해 회전하면서도, 잠시 고온을 계속 유지함으로써, 안내로의 상류 측 부분뿐만 아니라, 중간 부분이나 하류 측 부분에서도 충분히 반응을 일으키게 할 수 있다. 이로써, 처리 효율을 확실히 높일 수 있다.
한편, 에칭에 의해 잔사 즉 상온에서 고체의 부생성물이 생길 수 있는 막 성분의 경우, 안내로로부터 회전 방향 하류 측의 베이스 외주를 상기 가열기로 국소 가열하는 것으로 해도 좋다. 이로써, 상기 잔사를 기화시켜 베이스 외주로부터 제거할 수 있다. 예를 들어 SiN을 에칭하면 (NH4)2 SiF6, NH4F·HF 등의 고체 부생성물이 생긴다. 이것을 상기 가열기로 기화하여 제거할 수 있다.
상기 제2 반응성 가스 공급 수단으로서의 상기 가스 안내 부재와는 별도로, 상기 제1 반응성 가스 공급 수단으로서의 유기막 제거용 처리 헤드를 구비하고, 이 유기막 제거용 처리 헤드가, 상기 베이스의 외주부에 국소적으로 복사열을 공급하는 조사부와, 유기막과 반응하는 산소계 반응성 가스 등의 제1 반응성 가스를 상기 국소에 공급하는 가스 공급부를 갖고 있어도 좋다(도79 등 참조). 유기막 제거용 처리 헤드와 가스 안내 부재는 스테이지의 주위 방향으로 떨어져 배치하면 좋다. 상기 가스 안내 부재에서의 처리로 인해 생긴 고체 부생성물을, 상기 유기막 제거용 처리 헤드의 조사부에서 가열하고, 기화 제거하는 것으로 해도 좋다.
상술한 바와 같이, 일반적으로 원형 웨이퍼의 외주부의 일부에는, 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 절결부가 형성되어 있다.
그래서, 웨이퍼를 스테이지에 배치하고, 이 스테이지를 회전축의 주위로 회전시키는 동시에, 이 회전축과 직교하는 제1 축에 대하여 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 지점에 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐을 향하게 하고, 또한 상기 횡단 지점이 상기 회전에 수반하여 연속적 또는 일시적으로 변동할 때는 그 변동에 맞추어 상기 공급 노즐을 제1 축을 따라 슬라이드시키면서, 상기 처리용 유체의 공급을 행하는 것으로 해도 좋다(도99 등 참조).
바람직하게는, 웨이퍼를 스테이지에 센터링하여 배치하고, 이 스테이지를 회전축의 주위로 회전시키는 동시에, 이 회전축과 직교하는 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 원형 외주부가 횡단할 때는, 그 횡단 지점 즉 회전축으로부터 웨이퍼의 반경과 실질적으로 등거리 이격된 제1 축 상의 위치에 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐을 향하게 하여 정지시키고, 상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 절결부가 횡단할 때는, 그 횡단 지점의 변동에 맞춰 상기 공급 노즐을 제1 축을 따라 슬라이드시켜 횡단 지점에 항상 향하게 되도록 하면서, 상기 처리용 유체의 공급을 행한다.
베이스 외주 처리 장치가,
웨이퍼가 배치되는 동시에 회전축의 주위로 회전되는 스테이지와,
상기 회전축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능하게 마련된 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐과,
상기 제1 축에 대하여 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 지점이 상기 회전에 수반하여 연속적 또는 일시적으로 변동할 때, 상기 공급 노즐을 상기 변동에 맞추어 제1 축을 따라 위치 조절하고, 상기 횡단 지점에 항상 향하게 되도록 하는 노즐 위치 조절 기구를 구비하고 있어도 좋다(도99 등 참조).
베이스 외주 처리 장치가,
회전축(중심축)의 주위로 회전되는 스테이지와,
원형 외주부의 일부에 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 절결부가 형성된 웨이퍼를 처리 스테이지에 얼라이먼트(센터링)하여 배치하는 얼라이먼트 기구와,
상기 회전축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능하게 마련된 상기 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐과,
상기 공급 노즐을, 상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 원형 외주부가 횡단할 때는, 그 횡단 지점 즉 회전축으로부터 웨이퍼의 반경과 실질적으로 등거리 이격된 제1 축 상의 위치를 향하게 하여 정지시키고, 상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 절결부가 횡단할 때는, 그 횡단 지점의 변동에 맞추어 상기 공급 노즐을 제1 축을 따라 슬라이드시켜 횡단 지점에 항상 향하게 되도록 하는 노즐 위치 조절 기구를 구비하고 있어도 좋다(도97 내지 도99 등 참조).
상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 스테이지의 중심축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능한 반응성 가스의 공급 노즐을 갖고,
상기 웨이퍼가 상기 스테이지에 센터링되어 배치되는 동시에, 상기 스테이지가 중심축 주위로 회전되고,
상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 원형 외주부가 횡단할 때는, 상기 공급 노즐의 선단부가 상기 중심축으로부터 웨이퍼의 반경과 실질적으로 등거리 이격된 제1 축 상의 위치를 향하여 정지되고,
상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 절결부가 횡단할 때는, 그 횡단 지점에 상기 공급 노즐의 선단부가 항상 향하게 되도록, 상기 공급 노즐이 상기 스테이지의 회전과 동기하여 상기 제1 축을 따라 슬라이드되도록 되어 있어도 좋다(도97 내지 도99 등 참조).
상기 얼라이먼트 기구가 웨이퍼 절결부의 위치를 검출하는 절결 검출부를 갖고, 상기 센터링과 병행하여 절결부를 스테이지의 소정 방향을 향하게 하는 것이 바람직하다.
상기 노즐 위치 조절 기구가 상기 스테이지의 회전과 동기하여 상기 공급 노즐의 위치 조절을 행하는 것이 바람직하다. 즉, 스테이지가 상기 원형 외주부의 제1 축 횡단 기간에 대응하는 회전 각도 범위일 때는, 공급 노즐을 회전축으로부터 웨이퍼의 반경과 실질적으로 등거리 이격된 제1 축 상의 위치에 고정 배치하고, 상기 절결부의 제1 축 횡단 기간에 대응하는 회전 각도 범위일 때는, 공급 노즐을 스테이지의 회전 각도나 회전 속도에 따른 속도 및 방향(제1 축을 따라 회전축에 근접하는 방향 혹은 멀어지는 방향)으로 이동시킨다. 그리고 이 동기 제어의 결과로서, 공급 노즐이 웨이퍼의 제1 축 횡단 지점을 항상 향하게 되도록 하는 것이 바람직하다.
한편, 얼라이먼트 기구로 얼라이먼트하는 경우, 얼라이먼트 기구를 위한 설비 비용이 들뿐만 아니라, 얼라이먼트를 행하는 장소로부터 회전 스테이지로 이행하는 시간이 걸린다. 또한, 얼라이먼트 정밀도가 로봇 아암의 동작 정밀도에 의존한다.
그래서 웨이퍼를 스테이지에 배치하고, 이 스테이지를 회전축(중심축) 주위로 회전시키는 동시에, 이 회전축과 직교하는 제1 축에 대하여 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 지점에 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐을 향하게 하고, 또한 상기 횡단 지점이 상기 회전에 수반하여 변동할 때는 그 변동에 맞추어 상기 공급 노즐을 제1 축을 따라 슬라이드시키면서, 상기 처리용 유체의 공급을 행하는 것으로 해도 좋다(도105 등 참조).
바람직하게는, 웨이퍼를 스테이지에 배치하고, 이 스테이지를 회전축(중심축) 주위로 회전시키는 동시에, 이 회전축과 직교하는 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 시시 각각의 지점을 산정함으로써, 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐을 상기 산정 결과를 기초로 하여 제1 축을 따라 위치 조절하여 상기 횡단 지점을 항상 향하게 되도록 하면서, 상기 처리용 유체의 공급을 행한다(도105 등 참조).
이로써, 편심 수정용의 얼라이먼트 기구를 생략할 수 있어, 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 얼라이먼트 조작을 생략할 수 있으므로, 전체적인 처리 시간을 단축할 수 있다.
상기 횡단 지점의 산정을 시시 각각 행하는 것과 병행하여, 상기 공급 노즐의 위치 조절 및 처리용 유체의 공급을 행하는 것으로 해도 좋다.
이 경우, 상기 스테이지의 회전 방향을 따라 공급 노즐로부터 상류 측에 있어서 웨이퍼 외주부의 위치를 계측하고, 이 계측 결과를 기초로 하여 상기 산정을 행하는 것으로 하면 좋다.
상기 횡단 지점의 산정을 웨이퍼 외주부의 전체 둘레에 대해 행한 후, 상기 공급 노즐의 위치 조절 및 처리용 유체의 공급을 행하는 것으로 해도 좋다.
베이스 외주 처리 장치가,
상기 웨이퍼가 배치되는 동시에 회전축(중심축)의 주위로 회전되는 스테이지와,
상기 회전축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능하게 마련된 처리용 유체(반응성 가스)의 공급 노즐과,
상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 시시 각각의 지점을 산정하는 산정부와,
상기 처리용 유체의 공급 노즐을 상기 산정 결과를 기초로 하여 제1 축을 따라 위치 조절하여 상기 횡단 지점을 항상 향하게 되도록 하는 노즐 위치 조절 기구를 구비하고 있어도 좋다(도103 내지 도105 등 참조).
상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 스테이지의 중심축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능한 반응성 가스의 공급 노즐을 갖고,
상기 스테이지가 상기 웨이퍼를 유지하면서 중심축 주위로 회전되도록 되어 있으며,
상기 중심축과 직교하는 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 시시 각각의 지점을 산정하는 산정부를 더 구비하고,
상기 처리용 유체의 공급 노즐이 상기 산정 결과를 기초로 하여 제1 축을 따라 위치 조절됨으로써 상기 횡단 지점을 항상 향하게 되도록 하면서, 상기 처리용 유체의 공급을 행하도록 되어 있어도 좋다(도103 내지 도105 등 참조).
상기 산정부는 상기 웨이퍼의 외주부의 위치를 계측하는 웨이퍼 외주 위치 계측기를 포함하는 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 베이스의 외주부를 가열하는 동시에, 이 가열된 외주부에 반응성 가스를 내뿜음으로써, 불필요한 물질을 효율적으로 제거할 수 있다.
스테이지에 흡열 수단을 마련함으로써, 베이스의 외주부로부터 내측 부분에 외주부로부터 열이 전해져 오거나, 가열기의 열이 직접적으로 가해진 경우에는, 이것을 흡열 수단으로 흡열할 수 있다. 이로써, 베이스의 외주로부터 내측 부분의 막이나 배선이 변질되는 것을 방지할 수 있다. 또한, 반응성 가스가 베이스의 외주 측으로부터 내측으로 유입되어 왔다고 해도, 반응을 억제할 수 있다. 이로써, 베이스의 외주로부터 내측 부분에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있다.
도1은 본 발명의 제1 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하고, 도2의 Ⅰ-Ⅰ선을 따르는 정면 단면도이다.
도2는 상기 장치의 평면도이다.
도3은 상기 장치의 막 제거 처리 부분을 확대해서 도시하는 정면 단면도이다.
도4A는 도1과 같은 장치에 의해, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 부근에서 직경 방향 내측 방향으로의 거리에 대한 웨이퍼 온도를 측정한 실험 예의 결과를 도시하는 그래프이다.
도4B는 도4A보다도 피가열 부위에 가까운 위치(피가열 부위의 인접 부근)를 횡축의 원점으로 하는 측정 온도를 도시하는 그래프이다.
도5는 도1과 같은 장치에 의해, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 근방으로부터 직경 방향 내측 방향으로의 거리에 대한 웨이퍼 온도를 측정한 것 외의 실험 예의 결과를 도시하는 그래프이다.
도6은 흡열 수단의 개변 형태에 관한 스테이지의 해설 정면도이다.
도7은 흡열 수단의 개변 형태에 관한 스테이지의 해설 정면도이다.
도8은 흡열 수단의 개변 형태에 관한 스테이지의 해설 평면도이다.
도9는 스테이지의 흡열 수단의 개변 형태를 도시하는 해설 평면도이다.
도10A는 흡열 수단의 개변 형태에 관한 스테이지의 해설 평면도이다.
도10B는 도10A의 스테이지의 해설 정면도이다.
도11은 흡열 수단으로서 펠티에 소자를 이용한 개변 형태에 관한 스테이지의 해설 정면도이다.
도12는 외주 영역에만 흡열 수단이 마련된 스테이지의 평면도이다.
도13은 도12의 스테이지 등의 해설 측면도이다.
도14의 (a) 내지 (c)는 웨이퍼 외주의 노치의 주변을 확대해서 도시하는 평면도이며, 도14의 (a)는 레이저 조사 유닛의 조사 스폿 직경을 일정하게 하여 처리한 경우를 도시하고, 도14의 (b)는 조사 스폿 직경을 노치의 위치에서 크게 하는 상태를 도시하고, 도14의 (c)는 도14의 (b)의 처리 후의 상태를 도시한다.
도15는 레이저 조사 유닛의 초점을 웨이퍼 외주 상에 맞추어, 조사 스폿 직경을 1 ㎜로 하여 처리하는 상태를 도시하는 해설 정면도이다.
도16은 레이저 조사 유닛의 웨이퍼 외주 상에서의 조사 스폿 직경이 3 ㎜가 되도록 초점 조절하여 처리하는 상태를 도시하는 해설 정면도이다.
도17은 레이저 조사 유닛을 웨이퍼의 반경 방향으로 미소 슬라이드하여 조사 스폿 직경보다 큰 처리 폭에 대응하도록 처리를 행하는 모습을 해설한 정면도이다.
도18A는 진공 척 기구를 조립한 스테이지의 평면도이다.
도18B는 도18A의 스테이지의 해설 정면 단면도이다.
도19A는 진공 척 기구의 개변 형태에 관한 스테이지의 평면도이다.
도19B는 도19A의 스테이지의 해설 정면 단면도이다.
도20은 진공 흡착 척 기구의 변형 예에 관한 스테이지의 평면도이다.
도21은 도20의 스테이지의 정면 단면도이다.
도22는 외주 영역에만 척 기구를 설치한 변형 예에 관한 스테이지의 평면도이다.
도23은 도22의 스테이지의 정면 단면도이다.
도24는 반응성 가스 공급 수단 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도25는 반응성 가스 공급 수단 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도26은 반응성 가스 공급 수단 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도27은 복사 가열기와 반응성 가스 공급 수단의 배치 관계 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도28은 도27의 장치의 막 제거 처리 부분을 확대해서 도시하는 정면 단면도이다.
도29는 반응성 가스 공급 수단의 반응성 가스 공급원 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도30은 복사 가열기와 반응성 가스 공급 수단 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도31은 도30의 XXXI-XXXI선을 따른 상기 장치의 평면 단면도이다.
도32는 도30과 같은 장치에 의해, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 근방으로부터 직경 방향 내측 방향으로의 거리에 대한 웨이퍼 온도를 측정한 실험 결과를 도시하는 그래프이다.
도33은 온도에 관한 오존 분해 반감기를 도시하는 그래프이다.
도34는 노즐 냉각부와 불활성 가스 공급부 등을 부가한 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도35는 도34에 있어서 복사 가열기를 개변한 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도36은 노즐 냉각부 등의 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도37은 가스 저장소를 부가한 개변 실시 형태에 관한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 정면 단면도이다.
도38은 투광성 울타리를 부가한 실시 형태를 도시하는 해설 정면도이다.
도39는 복사 가열기의 광학계로서 복수의 광섬유 케이블을 이용한 실시 형태를 도시하는 해설 정면도이다.
도40A는 선회류 형성부를 갖는 분출구 형성 부재의 정면 단면도이다.
도40B는 상기 선회류 형성부를 갖는 분출구 형성 부재의 측면 단면도이다.
도41은 분출 노즐과 배기 노즐을 갖는 처리 헤드를 구비한 베이스 외주 처리 장치를 도시하는 평면 해설도이다.
도42는 도41의 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도43은 분출 노즐과 배기 노즐을 갖는 처리 헤드를 구비한 베이스 외주 처리 장치의 개변 형태를 도시하는 평면 해설도이다.
도44는 도43의 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도45의 (a)는 도43의 장치의 노즐부를 확대해서 도시하는 정면도이며, 도45의 (b)는 그 저면도이다.
도46A는 회전하는 웨이퍼의 이면 외주부를 레이저로 국소 복사 가열하였을 때의, 웨이퍼의 표면의 온도 분포의 측정 결과를 도시하는 평면 해설도이다.
도46B는 도46A에 있어서 웨이퍼 이면의 주위 방향 위치에 대한 온도의 측정 결과를 도시하는 그래프이다.
도47은 분출 노즐과 배기 노즐을 갖는 처리 헤드를 구비한 베이스 외주 처리 장치의 다른 개변 형태를 도시하는 평면 해설도이다.
도48은 도47의 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도49는 흡인 노즐이 웨이퍼의 반경 외측에 배치된 변형 형태에 관한 웨이퍼 외주 처리 장치의 개략적인 구성을 도시하는 평면도이다.
도50은 흡인 노즐이 웨이퍼를 사이에 두고 분출 노즐과는 반대 측에 배치된 변형 형태에 관한 웨이퍼 외주 처리 장치의 개략적인 구성을 도시하는 평면도이다.
도51은 도50의 LⅠ-LⅠ선을 따른 웨이퍼 외주부 주변을 확대한 단면도이다.
도52는 조사 방향이 웨이퍼의 상측 또한 반경 외측으로부터 경사 하방의 웨이퍼 외주부를 향하게 된 베이스 외주 처리 장치의 평면 해설도이다.
도53은 도52의 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도54는 도53의 조사 유닛과 웨이퍼 외주부를 확대해서 도시하는 정면 단면도이다.
도55는 불필요한 막의 제거 처리 후의 웨이퍼의 외주부의 단면도이다.
도56은 조사 방향이 웨이퍼의 바로 옆에서 웨이퍼를 향하게 된 조사 유닛의 정면 해설도이다.
도57은 조사 방향이 웨이퍼의 하측 또한 반경 외측으로부터 경사 상방의 웨이퍼 외주부를 향하게 된 조사 유닛의 정면 해설도이다.
도58은 경도 조사 유닛과 수직 조사 유닛을 갖는 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도59는 조사 유닛을 웨이퍼보다 상측에서 원호형으로 이동시키는 기구를 구비한 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도60은 조사 유닛을 웨이퍼보다 하측에서 원호형으로 이동시키는 기구를 구비한 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도61은 국자형 노즐을 구비한 베이스 외주 처리 장치를 도62의 LXⅠ-LXⅠ선을 따라 도시하는 종단면도이다.
도62는 도61의 LXⅡ-LXⅡ선을 따른 처리 헤드의 종단면도이다.
도63은 도61의 LXⅢ-LXⅢ선을 따른 베이스 외주 처리 장치의 평단면도이다.
도64는 도61의 LXⅠV-LXⅠV선을 따른 베이스 외주 처리 장치의 평단면도이다.
도65는 상기 국자형 노즐의 사시도이다.
도66은 도61의 장치에 의한 웨이퍼 외주부의 막 제거 처리의 모습을 확대해서 도시하는 해설 단면도이다.
도67은 도61의 베이스 외주 처리 장치의 평면도이다.
도68은 상기 국자형 노즐의 짧은 통부와 웨이퍼 외측 모서리와의 배치 관계의 설정 예를 도시하는 해설 평면도이다.
도69는 상기 국자형 노즐의 투광성의 측정 실험에 이용한 실험 장치의 해설 정면도이다.
도70은 상기 국자형 노즐의 개변 형태를 도시하는 사시도이다.
도71은 도70의 국자형 노즐을 이용한 베이스 외주 처리 장치에 의한 웨이퍼 외주부의 막 제거 처리의 모습을 확대해서 도시하는 해설 단면도이다.
도72는 국자형 노즐을 구비한 베이스 외주 처리 장치의 배기계의 변형 예를 도73의 LXXⅡ-LXⅩⅡ선을 따라 도시하는 종단면도이다.
도73은 도72의 LXXⅢ-LXXⅢ선을 따른 상기 장치의 종단면도이다.
도74는 국자형 노즐 대신에 긴 통형 노즐을 구비한 베이스 외주 처리 장치를, 도75의 LXXⅠV-LXXⅠV선을 따라 도시하는 종단면도이다.
도75는 도74의 LXXV-LXXV선을 따른 상기 장치의 처리 헤드의 종단면도이다.
도76은 상기 긴 통형 노즐의 사시도이다.
도77은 도74의 장치에 의한 웨이퍼 외주부의 막 제거 처리의 모습을 확대해서 도시하는 해설 단면도이다.
도78의 (a) 내지 (c)는 유기막과 무기막이 적층된 웨이퍼의 외주 부분의 확 대 단면도이며, 도78의 (a)는 유기막 및 무기막의 제거 처리 전의 상태를 도시하고, 도78의 (b)는 유기막 제거 후 무기막 제거 전의 상태를 도시하고, 도78의 (c)는 유기막 및 무기막의 제거 처리 후의 상태를 도시한다.
도79는 도78의 2막 적층 웨이퍼용의 베이스 외주 처리 장치의 개략적인 구성을 도시하는 평면 해설도이다.
도80은 상기 2막 적층 웨이퍼용의 베이스 외주 처리 장치의 정면 해설도이다.
도81은 상기 2막 적층 웨이퍼용의 베이스 외주 처리 장치의 제2 처리 헤드(가스 안내 부재)의 평면도이다.
도82는 도81의 LXXXⅡ-LXXXⅡ선을 따라 상기 제2 처리 헤드를 주위 방향(길이 방향)으로 전개한 단면도이다.
도83은 도81의 LXXXⅢ-LXXXⅡ선을 따른 상기 제2 처리 헤드(가스 안내 부재)의 단면도이다.
도84는 도81과 같은 제2 처리 헤드를 이용한 실험 결과를 도시하고, 웨이퍼의 외단부에서 반경 방향 내측에의 거리에 대한 불필요한 물질 제거 처리 후의 막 두께를 도시하는 그래프이다.
도85는 상기 2막 적층 웨이퍼용의 베이스 외주 처리 장치의 개변 형태를 도시하는 개략 구성도이다.
도86A는 상기 2막 적층 웨이퍼용의 베이스 외주 처리 장치의 다른 개변 형태의 개략적인 구성을, 유기막 제거 공정의 상태로 도시하는 정면 해설도이다.
도86B는 도86A의 장치를, 무기막 제거 공정의 상태로 도시하는 정면 해설도이다.
도87은 센터 패드를 갖는 스테이지 구조의 개변 형태를 도시하는 종단면도이다.
도88은 도87의 스테이지 구조의 고정 통과 회전 통의 경계 부분을 확대해서 도시하는 종단면도이다.
도89A는 도88의 LXXXⅠXA-LXXXⅠXA선을 따른 스테이지의 축 어셈블리의 수평 단면도이다.
도89B는 도88의 LXXXⅠXB-LXXXⅠXB선을 따른 스테이지의 축 어셈블리의 수평 단면도이다.
도89C는 도88의 LXXXⅠXC-LXXXⅠXC선을 따른 스테이지의 축 어셈블리의 수평 단면도이다.
도90은 제2 처리 헤드의 개변 형태를 개략적으로 도시하는 정면 단면도이다.
도91은 제2 처리 헤드(가스 안내 부재)의 평면도이다.
도92는 둘레 길이를 길게 한 가스 안내 부재를 도시하는 평면도이다.
도93은 둘레 길이를 짧게 한 가스 안내 부재를 도시하는 평면도이다.
도94의 (a) 내지 (e)는 가스 안내 부재의 단면 형상의 변형 예를 도시하는 단면도이다.
도95는 가열을 요하는 막에 대응 가능한 가스 안내 부재의 실시 형태를 도시하는 평면도이다.
도96은 도95의 XCⅥ-XCⅥ선을 따른 확대 단면도이다.
도97은 웨이퍼 외주의 오리엔테이션 플랫 또는 노치에 대응 가능한 베이스 외주 처리 장치의 처리부를 도시하는 측면 단면도이다.
도98의 (a) 내지 (c)는 도97의 장치의 평면도이며, (a)는 웨이퍼를 카세트로부터 픽업하는 상태를 도시하고, (b)는 웨이퍼를 얼라이먼트하는 상태를 도시하고, (c)는 웨이퍼를 처리부에 셋트하는 상태를 도시한다.
도99의 (a) 내지 (i)는 도97의 처리부에 있어서 웨이퍼 외주부의 불필요한 막 제거 처리를 행하는 모습을 시간을 쫓아 나타낸 평면도이다.
도100은 노즐 위치 조절 기구의 제어부에 저장된 공급 노즐 위치의 설정 정보를 그래프화해서 도시한 도면이다.
도101은 웨이퍼를, 오리엔테이션 플랫을 과장해서 도시하는 평면도이다.
도102는 도100의 설정 정보의 변형 예를 그래프화해서 도시한 도면이다.
도103은 얼라이먼트 없음으로 웨이퍼 외주를 처리 가능한 장치의 처리부를 도시하는 측면 단면도이다.
도104의 (a) 및 (b)는 도103의 장치의 평면도이며, (a)는 웨이퍼를 카세트로부터 픽업하는 상태를 도시하고, (b)는 웨이퍼를 처리부에 셋트하는 상태를 도시한다.
도105의 (a) 내지 (e)는 도103 및 도104의 장치의 처리부에 있어서 웨이퍼 외주부의 불필요한 막 제거 처리를 행하는 모습을 1/4 주기마다 순서를 따라 나타낸 평면도이다.
도106은 도103 및 도104의 장치의 동작을 도시하는 흐름도이다.
도107은 도103 및 도104의 장치의 동작의 변형 예를 도시하는 흐름도이다.
도108은 오존에 의한 유기막의 에칭률과 온도의 관계를 도시하는 그래프이다.
[부호의 설명]
10 : 스테지
10a : 지지면
13 : 흡착 구멍
14 : 흡인로
15 : 흡착 홈
16 : 환형 홈
17 : 연통 홈
20 : 레이저 가열기(복사 가열기)
21 : 레이저 광원
22 : 조사 유닛(조사부)
23 : 광섬유 케이블(광 전송계)
30 : 플라즈마 노즐 헤드(반응성 가스 공급원)
36 : 분출 노즐
36a : 분출구
41 : 냉매실(가열 수단)
41C : 환형 냉각실(흡열 수단)
41U, 41L : 냉매실(흡열 수단)
46 : 냉매 통로(흡열 수단)
47 : 환형로
48 : 연통로
Pe : 펠티에 소자(흡열 수단)
70 : 오조나이저(반응성 가스 공급원)
75 : 분출 노즐
76 : 흡인 노즐
90 : 웨이퍼(베이스)
90a : 웨이퍼의 외주부
92 : 유기막
93 : 노치, 오리엔테이션 플랫 등의 절결부
94 : 무기막
92c, 94c : 웨이퍼 외주부의 막(불필요한 막)
100 : 제1 처리 헤드
110 : 스테이지 본체
111 : 센터 패드
120 : 적외선 가열기(복사 가열기)
121 : 적외선 램프(광원)
122 : 수렴 광학계(조사부)
140 : 회전 구동 모터(회전 구동 수단)
150 : 회전 통
160 : 국자형 노즐
162 : 도입부
161 : 통부
161a : 일시 체류 공간
163 : 덮개부
180 : 고정 통
G1, G2 : 가스킷
200 : 제2 처리 헤드(가스 안내 부재)
201 : 삽입구
202 : 안내로
204 : 투광 부재
346 : 노즐 위치 조절기
350 : 제어부
375 : 공급 노즐(분출 노즐)
P : 피처리 위치
C : 환형 면
이하, 본 발명의 실시 형태를 도면을 따라서 상세하게 서술한다.
도1 내지 도3은 본 발명의 제1 실시 형태를 나타낸 것이다. 처음에, 처리 대상인 베이스에 대해 설명한다. 도1 및 도2에 있어서 가상선으로 나타내는 바와 같이, 베이스는 예를 들어 반도체 웨이퍼(90)이며, 원형의 얇은 판자형을 이루고 있다. 도3에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(90)의 상면 즉 표면에는, 예를 들어 포토 레지스트로 이루어지는 막(92)이 피막되어 있다. 포토 레지스트의 흡수 파장은 1500 ㎚ 내지 2000 ㎚이다. 막(92)은 웨이퍼(90)의 상면 전체를 덮을 뿐만 아니라 외단부면을 경유해서 이면의 외주부에까지 달하고 있다. 본 실시 형태의 베이스 외주 처리 장치는, 이 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 막(92c)을 불필요한 물질로서 제거하는 것이다.
또한, 본 발명은 웨이퍼(90) 등의 베이스의 이면 외주부의 막을 제거하는 것에 한정되지 않고, 표면의 외주부나 외단부면의 막을 제거하는 것에도 적용 가능하다.
도1 및 도2에 도시한 바와 같이, 베이스 외주 처리 장치는 프레임(50)과, 웨이퍼(90)를 지지하는 베이스 지지 수단으로서의 스테이지(10)와, 복사 가열기로서의 레이저 가열기(20)와, 반응성 가스 공급 수단으로서의 플라즈마 노즐 헤드(30)를 구비하고 있다.
프레임(50)은 구멍이 있는 원반형의 바닥판(51)과, 이 바닥판(51)의 외주로부터 위로 돌출하는 통 형상의 주위 벽(52)을 갖고, 단면 L자형의 환형을 이루어, 도시하지 않은 프레임에 고정되어 있다.
프레임(50)의 내측에는, 이것에 둘러싸이도록 하여, 스테이지(10)가 배치되어 있다. 스테이지(10)는 프레임(50)과 동심으로 주위 벽(52)보다 소경의 평면에서 보아 원형상을 이루고, 그 주위측면은 하부를 향해 직경이 축소되는 테이퍼형을 이루고 있다. 스테이지(10)는 도시하지 않은 회전 구동 기구에 접속되어, 중심축(11) 주위로 회전되도록 되어 있다. 또한, 스테이지(10)를 고정하는 한편, 회전 구동 기구를 프레임(50)에 접속하고, 이 프레임(50)을 회전시키도록 되어 있어도 좋다.
스테이지(10)의 상면(10a)(지지면, 표면)에, 처리해야 할 웨이퍼(90)가 중심을 일치시켜서 수평하게 설치되도록 되어 있다.
도시는 생략하지만, 스테이지(10)에는 진공식 또는 정전식의 흡착 척 기구가 조립되어 있다. 이 흡착 척 기구에 의해 웨이퍼(90)를 스테이지(10)의 지지면(10a)에 흡착해 고정하도록 되어 있다.
스테이지(10)의 상면, 즉 웨이퍼(90)를 지지하는 지지면(10a)의 직경은, 원형을 이루는 웨이퍼(90)의 직경보다 약간 작다. 따라서, 웨이퍼(90)는 스테이지(10)에 설치된 상태에 있어서 그 외주부의 전체 둘레가 스테이지(10)보다도 조금만 직경 방향 외측으로 돌출하도록 되어 있다. 즉, 웨이퍼(90)의 외주부는 스테이지(10)의 상면의 외주를 가상적으로 둘러싸는 환형 면 C에 위치되도록 되어 있다. 웨이퍼(90)의 외주부의 돌출량(환형 면 C의 폭)은, 예를 들어 3 내지 5 ㎜이다. 이로써, 웨이퍼(90)의 이면은 외주의 좁은 부분이 전체 둘레에 걸쳐 노출(개방)되는 한편, 그것으로부터 내측 부분 즉 상기 좁은 외주부를 제외한 이면의 대부분이 스테이지(10)의 상면에 접촉하여 가려져 있다.
스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 이면 외주부, 즉 피처리 부위가 있는 위치가 피처리 위치 P가 된다. 이 피처리 위치 P는, 스테이지(10)의 상면(10a)을 직경 방향 외측으로 연장한 가상면(연장면) 위에 위치한다.
스테이지(10)의 재질로는, 열 전도성이 좋고 메탈 오염 등이 일어나지 않는 것으로서, 예를 들어 알루미늄이 이용되고 있다. 반응성 가스에 대한 내식성 확보를 위해, 표면에 양극 산화에 의한 알루미나층을 마련하고, PTFE 등의 불소계 수지를 침투시키는 것으로 해도 좋다.
베이스 외주 처리 장치의 스테이지(10)에는, 상면(10a)으로부터 흡열을 행하기 위한 흡열 수단이 설치되어 있다. 상세하게 서술하면, 스테이지(10)의 내부는 공동이며, 그곳이 냉매실(41)(흡열 수단)로 되어 있다. 냉매실(41)은 충분한 내용적을 갖고 있다. 냉각실(41)은 스테이지(10)의 전체 영역(주위 방향의 전체 둘레 및 직경 방향의 전체)에 미치고 있다. 냉매실(41)에는 냉매 공급로(42)와 냉매 배출로(43)가 연결되어 있다. 이들 통로(42, 43)는 중심축(11)의 내부를 통해 스테이지(10)로부터 연장되어 있다.
냉매 공급로(42)의 상류단부는 도시하지 않은 냉매 공급원에 접속되어 있다. 냉매 공급원은 냉매로서, 예를 들어 물을 냉매 공급로(42)를 거쳐서 냉매실(41)에 공급한다. 이로써, 냉매실(41) 안은 물로 채워져 있다. 수온은 상온이 좋다. 또한, 적절하게 냉매 배출로(43)로부터 배출하는 동시에, 새롭게 냉매 공급로(42)로부터 공급을 행한다. 배출한 냉매는 냉매 공급원으로 복귀시켜 재냉각하는 등 하 여 순환시켜도 좋다.
냉매로서, 물 대신에 공기, 헬륨 등을 이용해도 좋다. 압축유체로 하여 냉매실(41)에 힘차게 송입하여, 냉매실(41)의 내부에서 유동시키는 것으로 해도 좋다.
흡열 수단은 스테이지(10)의 적어도 외주부[웨이퍼(90)의 외주 돌출부의 바로 내측 부분]에 설치하면 좋고, 중앙부에는 설치하지 않아도 좋다.
스테이지(10)는 프레임(50)의 바닥판(51)보다 상방에 위치하고, 또한 주위 벽(52)의 대략 중간의 높이에 위치하고 있다. 스테이지(10)는 바닥판(51)의 내주보다 대경으로 되어 있다. 이로써, 스테이지(10)의 하측(이면 측)의 직경 방향 내측으로 바닥판(51)의 내단부 모서리가 인입하고 있다.
스테이지(10)의 하면과 바닥판(51)의 내단부 모서리 사이에는, 래비린스 시일(60)이 설치되어 있다. 래비린스 시일(60)은 상하 한 쌍의 래비린스 링(61, 62)을 갖고 있다. 상측의 래비린스 링(61)은 스테이지(10)와 동심의 다중 환형을 이루는 복수의 현수 부재(61a)를 갖고, 스테이지(10)의 하면에 고정되어 있다. 하측의 래비린스 링(62)은 프레임(50), 나아가서는 스테이지(10)와 동심의 다중 환형을 이루는 복수의 돌출 부재(62a)를 갖고, 프레임(50)의 바닥판(51)의 상면에 고정되어 있다. 상하의 래비린스 링(61, 62)의 현수 부재(61a)와 돌출 부재(62a)끼리가 번갈아 맞물려 있다.
프레임(50)과, 스테이지(10)와, 래비린스 시일(60) 사이에, 환형의 공간(50a)이 구획되어 있다.
프레임(50)의 바닥판(51)에는, 래비린스 링(62)의 골부로부터 연장되는 흡인로(51c)가 형성되어 있다. 흡인로(51c)는 배관을 거쳐서 진공 펌프나 배기 처리계 등으로 이루어지는 흡인 배기 장치(도시하지 않음)에 접속되어 있다. 이들 흡인로(51c)와 배관과 흡인 배기 장치는, 「환형 공간의 흡인 수단」을 구성하고 있다.
프레임(50)의 바닥판(51)의 래비린스 링(62)으로부터 직경 방향 외측 부분에는, 스테이지(10)의 외주 모서리의 하측으로 떨어져, 레이저 가열기(20)의 조사 유닛(22)(조사부)이 부착되어 있다.
레이저 가열기(20)는 점형 광원인 레이저 광원(21)과, 이 레이저 광원(21)에 광섬유 케이블 등의 광 전송계(23)를 거쳐서 광학적으로 접속된 상기 조사 유닛(22)을 갖고 있다.
레이저 광원(21)은, 예를 들어 LD(반도체) 레이저 광원이 이용되고 있으며, 발광 파장 808 ㎚ 내지 940 ㎚의 레이저(열 광선)를 출사하도록 되어 있다. 발광 파장은 웨이퍼(90)에 피막된 포토 레지스트 막(92)의 흡수 파장에 대응하는 범위로 설정해도 좋다.
레이저 광원(21)은 LD에 한정되지 않으며, YAG, 엑시머 등의 여러 가지 형식의 것을 이용해도 좋다. 가능하면 레이저의 파장이 막(92)에 흡수되기 쉬운 가시광 이후의 것을 이용하고, 더욱 바람직하게는 막(92)의 흡수 파장에 맞는 것을 이용하면 좋다.
광원(21)을 유닛(22)의 내부에 수용하고, 광섬유 등의 광 전송계(23)를 생략해도 좋다.
레이저 조사 유닛(22)은 상기 피처리 위치 P에 대하여 플라즈마 노즐 헤드(30)보다도 상당히 크게 이격되어 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(22)은 프레임(50), 나아가서는 스테이지(10)의 주위 방향으로 등간격으로 떨어져 복수(도에서는 3개) 설치되어 있다. 도1에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(22)은 상기 피처리 위치 P를 지나 상기 연장면과 직교하는 선 L1 위에 배치되어 있다. 레이저 조사 유닛(22)의 레이저 조사 방향은 상기 선 L1을 따라 바로 위를 향하게 되어, 피처리 위치 P 즉 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 외주부와 직교(교차)하도록 되어 있다.
레이저 조사 유닛(22)에는, 볼록 렌즈나 원통형 렌즈 등의 광학 부재가 수용되고 있으며, 도3에 도시한 바와 같이 광원(21)으로부터의 레이저 L을 상기 피처리 위치 P, 즉 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 이면 외주부를 향해 수렴시키도록 되어 있다. 또한, 레이저 조사 유닛(22)에는 초점 조절 기구가 삽입되어 있다. 이 초점 조절 기구에 의해 레이저의 초점을 정확히 피처리 위치 P에 맞출 수 있을 뿐만 아니라, 피처리 위치 P에 대하여 약간 상하로 어긋나게 하는 것도 가능하게 되어 있다.
이로써, 웨이퍼(90)의 외주부 상에서의 집광 직경, 나아가서는 피가열 부위의 면적이나, 복사 에너지의 밀도 나아가서는 피가열 부위의 가열 온도를 조절할 수 있다. 초점 조절 기구는, 예를 들어 레이저 조사 유닛(22) 내의 집속 렌즈를 광축 방향으로 슬라이드시키는 슬라이드 기구를 포함한다. 초점 조절 기구로서 레이저 조사 유닛의 전체를 광축 방향으로 슬라이드시키는 것이라도 좋다.
광 전송계(23)와 조사 유닛(22)에 의해, 광원(21)으로부터의 열광원을 피처리 위치의 근방까지 발산하지 않도록 전송해 피처리 위치를 향해 수렴 조사하는 「광학계」가 구성되어 있다.
도1에 도시한 바와 같이, 프레임(50)의 주위 벽(52)에는 플라즈마 노즐 헤드(30)가 부착되어 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30)는, 피처리 위치 P에 대하여 스테이지(10)의 직경 방향 외측에 배치되어 있고, 레이저 조사 유닛(22)과는 피처리 위치 P에 대하여 서로 다른 방향에 배치되어 있다. 도2에 도시한 바와 같이, 플라즈마 노즐 헤드(30)는 스테이지(10)의 주위 방향으로 등간격으로 떨어져 레이저 조사 유닛(22)과 동일수(도면에서는 3개)만큼 마련되고, 게다가 레이저 조사 유닛(22)과 동일한 주위 위치 또는 레이저 조사 유닛(22)으로부터 웨이퍼 회전 방향의 약간 하류 측에 쌍을 이루도록 하여 배치되어 있다.
플라즈마 노즐 헤드(30)는 점차로 끝이 가늘어지는 단차식 원기둥 형상을 이루고, 축선을 스테이지(10)의 직경 방향을 따르도록 수평을 향하게 하여 배치되어 있다. 도1에 도시한 바와 같이, 플라즈마 노즐 헤드(30)에는 한 쌍의 전극(31, 32)이 수용되어 있다. 이들 전극(31, 32)은 이중 환형을 이루고, 양자 간에 환형을 이루는 상압의 공간(30a)이 형성되어 있다. 적어도 한쪽의 전극(31, 32)의 대향면에는 고체 유전체가 피막되어 있다.
내측의 전극(31)에, 도시하지 않은 전원(전계 인가 수단)이 접속되고, 외측의 전극(32)이 접지되어 있다. 상기 전원은 전극(31)에, 예를 들어 펄스형의 전압을 출력하도록 되어 있다. 이 펄스의 급상승 시간 및/또는 급하강 시간은, 10 ㎲ 이하, 전극 간 공간(30a)에서의 전계 강도는 10 내지 1000 kV/㎝, 주파수는 0.5 kHz 이상인 것이 바람직하다. 또한, 펄스 전압 대신에, 정현파 등의 연속파형 전압 등을 출력하도록 되어 있어도 좋다.
전극 간 공간(30a)의 스테이지(10) 측과는 반대 측을 향하는 기단부(상류단부)에는, 도시하지 않은 프로세스 가스 공급원이 접속되어 있다. 프로세스 가스 공급원은 프로세스 가스로서, 예를 들어 산소 등을 저장하여, 이것을 적량씩 전극 간 공간(30a)에 공급하도록 되어 있다.
도3에 가장 양호하게 도시되어 있는 바와 같이, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 스테이지(10) 측을 향하는 선단부에는, 원판 형상을 이루는 수지로 만든 분출구 형성 부재(33)가 설치되어 있다. 이 분출구 형성 부재(33)의 중앙부에, 분출구(30b)가 형성되어 있다. 분출구(30b)는 전극 간 공간(30a)의 스테이지(10) 측을 향하는 하류단부와 연결되는 동시에, 축선을 스테이지(10)의 직경 방향을 따라 수평을 향해 스테이지(10)의 상면(10a)의 연장면 상 내지는 그것보다 약간 아래의 높이에 위치되어, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부에 개구되어 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부 나아가서는 분출구(30b)는, 피처리 위치 P의 근방에 배치되어 있으며, 스테이지(10) 위에 웨이퍼(90)를 설치하면, 그 외단부 모서리에 매우 근접하도록 되어 있다. 이 분출구(30b)의 축선을 따라, 프로세스 가스를 플라즈마화하여 이루어지는 반응성 가스 G가 분사되도록 되어 있다. 이 분사 방향은 레이저 가열기(20)의 레이저광 L의 조사 방향에 대하여, 직교하고(각도를 이루고) 있다. 이 분사 방향과 조사 방향의 교차부는, 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 돌출 외주부 의 이면 위에 대략 위치하고 있다.
플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부면에는, 선단부면 형성 부재(34)와 분출구 형성 부재(33) 사이에 흡입구(30c)가 형성되어 있다. 흡입구(30c)는 분출구(30b)와 근접하여 이것을 둘러싸도록 환형을 이루고 있다. 도1에 도시한 바와 같이, 흡입구(30c)는 플라즈마 노즐 헤드(30)에 형성된 흡인로(30d)를 거쳐서, 상기 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 연결되어 있다. 이들 흡입구(30c)와 흡인로(30d)와 흡인 배기 장치는, 「분출구 근방의 흡인 수단」내지는 「환형 공간의 흡입 수단」을 구성하고 있다.
플라즈마 노즐 헤드(30)와 상기 전원과 상기 프로세스 가스 공급원과 상기 흡입 배기 장치 등에 의해, 상압 플라스마 처리 장치가 구성되어 있다.
상기 구성의 베이스 외주 처리 장치에 의해, 웨이퍼(90)의 이면의 외주부의 막(92c)을 제거하는 방법을 설명한다.
처리해야 할 웨이퍼(90)를, 반송 로봇 등에 의해 스테이지(10)의 상면에 중심이 일치되도록 하여 두고 흡착 척한다. 웨이퍼(90)의 외주부는, 전체 둘레에 걸쳐 스테이지(10)의 직경 방향 외측으로 돌출하게 된다. 이 웨이퍼(90)의 돌출 외주부의 이면 상, 즉 피처리 위치 P에 초점을 대략 맞추어, 레이저 가열기(20)의 레이저 조사 유닛(22)으로부터 레이저 광 L을 출사한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 막(92c)을 스폿형(국소적)으로 복사 가열할 수 있다. 점 집광이므로, 레이저 에너지를 피조사부에 고밀도로 부여할 수 있다[레이저의 파장이 막(92c)의 흡수 파장에 대응하고 있으면, 레이저 에너지의 흡수 효율을 보다 높게 할 수 있음). 이로써, 막(92c)의 스폿형의 피조사부를 순간적으로 몇 백도(예를 들어, 600 ℃)까지 고온화할 수 있다.
복사 가열이므로, 웨이퍼(90)의 피가열 부위를 가열원에 접촉시킬 필요가 없어, 파티클이 발생하는 일도 없다.
병행하여, 프로세스 가스 공급원으로부터 프로세스 가스(산소 등)를 플라즈마 노즐 헤드(30)의 전극 간 공간(30a)에 공급한다. 또한, 펄스 전원으로부터 전극(31)에 펄스 전압을 공급하고, 전극 간 공간(30a)에 펄스 전계를 인가한다. 이로써, 전극 간 공간(30a)에서 상압 글로우 방전 플라즈마가 형성되고, 산소 등의 프로세스 가스로부터 오존이나 산소 라디칼 등의 반응성 가스가 형성된다. 이 반응성 가스가, 분출구(30b)로부터 내뿜어져, 정확히 웨이퍼(90) 이면의 국소 가열된 부위에 분출되어, 반응을 일으킨다. 이로써, 이 부위의 막(92c)을 에칭하여, 제거할 수 있다. 이 부위는, 국소적으로 충분히 고온화되어 있으므로, 에칭률을 충분히 높일 수 있다.
또한, 흡인 수단에 의해, 에칭 처리가 행해지고 있는 부위의 주변 가스를 흡입구(30c)로 흡입하여, 흡인로(30d)를 거쳐서 배기할 수 있다. 이 결과, 에칭 처리가 행해지고 있는 부위의 주변으로부터 처리가 끝난 반응성 가스나 에칭에 의한 부생성물을 신속하게 제거하여 에칭률을 높일 수 있다. 또한, 웨이퍼(90)의 표면에의 가스 유입을 방지할 수 있다.
또한, 상기 흡인 수단에 의해, 처리가 끝난 반응성 가스 등을 웨이퍼(90)의 외주부의 주변으로부터 래비린스 시일(60) 방향으로 유도할 수 있어, 래비린스 시 일(60)의 간극으로부터 흡인 배기할 수 있다. 래비린스 시일(60)로부터 직경 방향 내측으로의 반응성 가스 등의 유출도 확실하게 방지할 수 있다.
이상의 조작과 병행하여, 회전 구동 기구에 의해 스테이지(10)를 회전시킨다.
이로써, 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 막(92c)의 제거 범위를 주위 방향으로 진전시킬 수 있고, 나아가서는 이면 외주부의 막(92c)을 전체 둘레에 걸쳐 제거할 수 있다.
스테이지(10)와 프레임(50) 사이의 시일로서 래비린스 시일(60)을 이용함으로써, 스테이지(10)의 회전을, 프레임(50)과의 마찰 없이 원활하게 행할 수 있다.
한편, 상기한 가열 조작에 수반하여, 웨이퍼(90)의 피가열 부위의 열이 웨이퍼(90)의 직경 방향 내측 부분으로 전해져 올 경우가 있다. 이 열은, 웨이퍼(90)와 스테이지(10)의 접촉면을 거쳐서, 스테이지(10)로 이행하여 냉매실(41)에 충전된 물에 의해 흡열된다. 이로써, 웨이퍼(90)의 피가열 부위로부터 내측 부분의 온도 상승을 억제할 수 있다. 따라서, 웨이퍼(90)의 내측 부분의 막(92)이 열로 인해 변질되는 것을 억제할 수 있을 뿐만 아니라, 반응성 가스가 웨이퍼(90) 상면의 중앙 측으로 유입되어 왔다고 해도, 막(92)과의 반응을 억제할 수 있다. 이로써, 막(92)에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있어, 확실하게 양질로 유지할 수 있다.
냉매실(41) 내의 저류 수량 나아가서는 열 용량은 충분히 크므로, 흡열 능력을 충분히 확보할 수 있다. 또한, 공급로(41) 및 배출로(42)를 거쳐서 냉매실(41) 내의 물을 교체함으로써, 흡열 능력을 한층 충분히 유지할 수 있다. 이로써, 웨이 퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분의 온도 상승을 확실하게 억제할 수 있어, 막(92)의 손상을 확실하게 방지할 수 있다.
발명자들은 도1과 같은 장치를 이용하여, 웨이퍼의 외단부 모서리를 스테이지(10)로부터 3 ㎜ 돌출시켜, 냉매실(41) 내의 수온이 50 ℃인 경우, 23.5 ℃인 경우, 5.2 ℃인 경우의 각각에 대해서, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 근방으로부터 직경 방향 내측 방향으로의 거리에 대한 웨이퍼의 표면 온도를 측정했다. 레이저 가열기(20)의 출력 조건은 아래와 같다.
레이저 발광 파장 : 808 ㎚
출력 : 30 W
국소 가열 부위의 직경 : 0.6 ㎜
출력 밀도 : 100 w/㎟
발진 형태 : 연속파
결과를 도4에 도시한다. 도4A는 웨이퍼 외단부 모서리의 피가열 부위의 주변(인접 부근으로부터 조금 떨어진 위치)을 횡축의 원점으로 한 것이며, 도4B는 웨이퍼 외단부 모서리의 피가열 부위의 인접 부근을 횡축의 원점으로 한 것이다. 수온이 상온 23.5 ℃인 경우, 웨이퍼 외단부 모서리의 피가열 부위의 부근에서는 피가열 부위로부터의 열 전도에 의해 110 ℃정도[도4A]가 되고, 또한 피가열 부위의 부근에서는 300 ℃ 정도[도4B]가 되었지만(또 피가열 부위에서는 600 ℃ 이상이 됨), 그곳에서 불과 3 ㎜ 직경 방향 내측의 부위에서는 50 ℃ 정도까지 내려가고, 또한 직경 방향 내측의 중앙 부분에서는 50 ℃ 이하로 유지되어, 이로써, 가령 반 응성 가스의 오존이 웨이퍼 표면의 중앙 부분으로 유입되어 와도 반응이 일어나기 어려워 막(92)의 손상을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
또한, 발명자들은 도1과 같은 장치를 이용하여 웨이퍼의 외단부 모서리를 스테이지(10)로부터 3 ㎜ 돌출시켜, 레이저 출력을 80 W로 한 경우와 100 W로 한 경우에 대해, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 근방으로부터 직경 방향 내측 방향으로의 거리에 대한 웨이퍼의 표면 온도를 서모그래피로 측정하였다. 그 밖의 조건은 아래와 같다.
웨이퍼 직경 : 300 ㎜
국소 가열 부위의 직경 : 1 ㎜
스테이지 회전수 : 3 rpm
스테이지 냉매실 내의 수온 : 23.5 ℃
그 결과, 도5에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 외단부 모서리의 피가열 부위의 인접 부근의 표면 온도는 300 ℃ 전후(피가열 부위에서는 700 내지 800 ℃ 정도)였지만, 그곳으로부터 직경 방향 내측을 향해 웨이퍼 온도가 급격하게 내려가, 불과 3 ㎜ 직경 방향 내측의 부위에서는 100 ℃를 밑돌았다. 이로써, 웨이퍼 중앙 부분의 막의 손상을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
다음에, 본 발명의 다른 실시 형태를 설명한다. 이하의 실시 형태에 있어서, 이미 서술한 실시 형태와 대응하는 구성에 관해서는 도면에 적절하게 동일한 부호를 붙여서 설명을 적절하게 생략한다.
도6에 도시하는 스테이지(10)에서는, 냉매실이 수평인 칸막이 판(45)에 의해 상측(지지면 측)의 제1 실 부분(41U)과, 하측(지지면과는 반대 측)의 제2 실 부분(41L)으로 구획되어 있다. 칸막이 판(45)은 스테이지(10)의 주위 벽의 내부 직경보다 소경이며, 상하 제1, 제2 실 부분(41U, 41L)이 칸막이 판(45)으로부터 외주 측에서 연결되어 있다. 칸막이 판(45)의 중앙부에 냉매 공급로(42)를 구성하는 관의 단부가 접속되고, 냉매 공급로(42)가 상측의 제1 실 부분(41U)에 연결되어 있다. 또한, 스테이지(10)의 바닥판의 중앙부에 냉매 배출로(43)를 구성하는 관의 단부가 접속되고, 냉매 배출로(43)가 하측의 제2 실 부분(41L)에 연결되어 있다.
제1, 제2 실 부분(41U, 41L)은 흡열 수단으로서의 냉매 통로를 구성하고 있다.
냉매는 냉매 공급로(42)로부터 상측(지지면 측)의 제1 실 부분(41U)의 중앙부로 도입되어, 직경 방향 외측으로 방사형으로 넓어지도록 흐른다. 그리고, 칸막이 판(45)의 외단부 모서리를 돌아 들어와, 하측(지지면과는 반대 측)의 제2 실 부분(41L)으로 들어가 직경 방향 내측으로 흘러, 중앙의 냉매 배출로(43)로부터 배출된다.
이로써, 스테이지(10)의 전체를 확실하게 냉각할 수 있고, 나아가서는 웨이퍼(90)를 구석구석 확실하게 냉각할 수 있어, 상면의 막(92)을 확실하게 보호할 수 있다. 먼저 지지면(10a) 나아가서는 웨이퍼(90)에 가까운 측의 제1 실 부분(41U)에 냉매가 도입되므로, 흡열 효율을 한층 더 높일 수 있다.
도6의 형태에서는, 냉매 공급로(42)와 냉매 배출로(43)가 병행하여 배치되어 있지만, 도7에 도시한 바와 같이 냉매 배출로(43)의 내부에 냉매 공급로(42)를 통 과시켜, 이중관 형상으로 구성해도 좋다.
도8의 형태에서는, 스테이지(10)의 내부에, 흡열 수단으로서 냉매 통로(46)가 설치되어 있다. 냉매 통로(46)는 나선형으로 되어 있다. 이 나선형 냉매 통로(46)의 외주 측의 단부에 냉매 공급로(42)가 연결되고, 중심측의 단부에 냉매 배출로(43)가 연결되어 있다. 이로써, 냉매가 냉매 통로(46)의 외주 측으로부터 내주 측으로 나선형으로 흐르도록 되어 있다. 따라서, 웨이퍼(90)의 외주부에 가까운 측을 충분히 냉각할 수 있다. 이 결과, 웨이퍼(90)의 외주부로부터 전해져 온 열을 확실하게 흡열할 수 있어, 상면의 막(92)을 확실하게 보호할 수 있다.
또한, 상세한 도시는 생략하지만, 중심 측의 냉매 배출로(43)는 물론, 외주 측의 냉매 공급로(42)도 스테이지(10)의 중심축(11)의 내부에 통과시키고 있다. 냉매 공급로(42)는, 예를 들어 스테이지(10)의 바닥판과 냉매 통로(46)의 사이를 중심축(11) 측으로부터 직경 방향 외측으로 연장되어, 냉매 통로(46)의 외주 측 단부에 연결되어 있다.
스테이지(10)가 고정되는 한편, 프레임(50)이 회전될 경우에는 냉매 공급로(42)를 중심축(11) 안으로 통과시킬 필요는 없다.
냉매를 스테이지(10)의 외주 측으로부터 중심을 향해 흐르게 하는 구조는, 도8의 나선 구조에 한정되는 것은 아니다. 예를 들어, 도9에 도시하는 스테이지(10) 내의 냉매 통로는, 동심원형을 이루는 복수의 환형로(47)와, 이들 환형로(47)끼리를 연결하는 연통로(48)를 갖고 있다. 연통로는 인접하는 환형로(47) 사이의 주위 방향으로 등간격으로 복수 설치되어 있다. 1개의 환형로(47)를 구획 하여 직경 방향 외측의 연통로(48)와 직경 방향 내측의 연통로(48)끼리는, 서로 주위 방향으로 어긋나 배치되어 있다. 가장 외측의 환형로(47)에는, 그 주위 방향으로 등간격으로 이격된 복수 위치에, 냉매 공급로(42)가 분기하여 연결되어 있다. 중심의 환형로(47)에 냉매 배출로(43)의 기단부가 연결되어 있다.
이로써, 도9의 화살표로 나타낸 바와 같이, 냉매는 외측의 환형로(47)를 따라 주위 방향으로 분기하여 흐른 후, 연통로(48)에서 합류하여 1개 내측의 환형로(47)로 유입하고, 그곳에서 다시 주위 방향으로 나뉘어 흐르고, 이것을 반복하면서 스테이지(10)의 외주 측에서 중심을 향해 흘러 간다.
도10A 및 (b)에 도시하는 스테이지(10)는, 도1 등의 것과 마찬가지로 내부가 공동형의 냉매실(41)로 되어 있고, 냉매 공급로(42)가 복수로 분기하여 이 냉매실(41)의 외주부의 주위 방향으로 등간격으로 이격한 위치에 연결되어 있다. 냉매실(41)의 중앙부로부터 냉매 배출로가 연장되어 있다. 이로써, 냉매는 냉매실(41)의 외주부로 도입되고, 중심을 향해 흘러 간다. 냉매실(41)은 구심형의 냉매 통로를 구성하고 있다.
또한, 도6 내지 도10에 있어서, 냉매 공급로(42)와 냉매 배출로(43)를 서로 반대로 해도 좋으며, 그렇게 하면 상측 냉매실(41U)에서의 냉매의 흐름이 외주 측에서 중심을 향하게 된다.
도11에 도시하는 형태에서는, 흡열 수단으로서 냉매 방식 대신에 흡열 소자를 이용하고 있다. 즉, 스테이지(10)에는 베이스 흡열 수단으로서 펠티에 소자 Pe가 내장되어 있다. 펠티에 소자 Pe는, 흡열측을 상측[스테이지(10)의 상면(10a) 측]을 향해, 게다가 스테이지(10)의 상면(10a) 부근에 배치되어 있다. 이로써, 스테이지(10)의 상판을 거쳐서 웨이퍼(90)를 흡열할 수 있다. 또한, 스테이지(10)의 펠티에 소자 Pe보다 하측에는, 펠티에 소자 Pe의 방열측으로부터의 방열을 재촉하기 위해 팬이나 핀 등을 설치하면 좋다.
지금까지의 실시 형태의 흡열 수단은, 스테이지(10)의 대략 전체 영역에 마련되어, 베이스 지지면(10a)의 전체로부터 흡열하도록 되어 있었지만, 도12 및 도13에 도시한 바와 같이 스테이지(10)의 외주부에만 설치되어 있어도 좋다. 스테이지(10)의 내부에는, 환형의 칸막이 벽(12)이 동심형으로 설치되어 있다. 이 환형 칸막이 벽(12)에 의해 스테이지(10)가 외주 영역(10Ra)과 중앙 영역(10Rb)으로 구분되어 있다.
환형 칸막이 벽(12)으로부터 외측의 외주 영역(10Ra)에 냉매 공급로(42)와 냉매 배출로(43)가 접속되어 있다. 이로써, 외주 영역(10Ra) 안이 냉매실(41)(흡열 수단)로 되어 있다.
이에 반해, 환형 칸막이 벽(12)으로부터 내측의 내주 영역(10Rb)은, 냉매실로는 되어 있지 않으며, 흡열 수단의 비 배치 부분으로 되어 있다.
웨이퍼(90)의 외주부는 스테이지(10)의 외주 영역(10Ra)으로부터 직경 방향 외측으로 돌출된다. 이 돌출부의 바로 내측의 환형 부분이 스테이지(10)의 외주 영역(10Ra)에 접촉 지지되고, 그곳으로부터 내측의 중앙 부분이 스테이지(10)의 중앙 영역(10Rb)에 접촉 지지된다.
이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 피가열 부위로부터의 열은, 그 바로 내측 부 분으로 전해져 온 곳에서 스테이지 외주 영역(10Ra)에 의해 흡열 제거된다. 한편, 웨이퍼(90)의 중앙 열전달과는 관계가 없는 부분에 대해서는, 흡열 냉각되는 일이 없다. 이로써, 흡열원의 절약을 도모할 수 있다.
스테이지 외주 영역(10Ra)에만 마련되는 흡열 수단으로서, 도6 내지 도11에 도시하는 형태를 적용하는 것으로 해도 좋다.
도13에 있어서 실선으로 나타내는 바와 같이, 레이저 가열기의 조사 유닛(22)은 웨이퍼(90)의 상방에 설치되어 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 표면을 국소 가열하고, 그곳에 반응성 가스 공급 수단의 공급 노즐(30N)로부터 반응성 가스를 공급함으로써, 웨이퍼(90)의 외주부 표면의 불필요한 막을 제거할 수 있다. 또한, 도13에 있어서 가상선으로 나타내는 바와 같이, 웨이퍼(90)의 외주부 이면의 불필요한 막을 제거하는 경우에는, 레이저 조사 유닛(22)을 웨이퍼(90)의 하방에 배치하면 좋다.
제1 실시 형태에서 상술한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(22)에는 초점 조절 기구가 설치되어 있다. 이 초점 조절 기구를 이용하여 이하의 처리 조작이 가능하다.
도14의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 일반적으로 웨이퍼(90)의 외주부 주위 방향의 1군데에는, 예를 들어 노치 등의 절결부(93)가 설치되어 있다. 도14의 (a)에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(22)의 웨이퍼 상에서의 조사 스폿(Ls)의 크기(조사 범위의 폭)를 일정하게 하여 처리를 행하면, 노치(93)의 모서리에 대해서는 처리되지 않을 가능성이 있다[도14의 (a) 내지 (c)의 사선부는 처리 된 부분을 나타냄]. 그래서, 도14의 (b)에 도시한 바와 같이, 노치(93)가 피처리 위치에 왔을 때, 레이저 조사 유닛(22)의 초점을 초점 조절 기구에 의해 광축 방향으로 어긋나게 한다. 이로써, 조사 스폿(Ls)을 크게 할 수 있어, 노치(93)의 모서리에도 레이저가 닿도록 할 수 있다. 이 결과, 도14의 (c)에 도시한 바와 같이, 노치(93)의 모서리의 막도 확실하게 제거할 수 있다. 조사 스폿(Ls)을 크게 하면, 에너지 밀도가 내려가므로, 동시에 레이저의 출력을 크게 하거나 웨이퍼의 회전 속도를 저하시켜, 단위 면적당의 에너지가 조사 스폿(Ls)을 크게 하기 전과 동일한 정도가 되도록 조절하는 것이 바람직하다.
조사 스폿(Ls)이 노치(93)를 통과한 후는, 조사 스폿(Ls)의 크기를 원래의 크기로 복귀시킨다.
도14의 (a) 내지 (c)에서는, 웨이퍼(90) 외주의 절결부로서 노치(93)가 설치되어 있는 경우를 도시했지만, 노치(93)가 아닌 오리엔테이션 플랫이 설치되어 있는 경우도 상기와 같은 조작(단위 면적당의 에너지 조절 조작을 포함함)을 행함으로써, 오리엔테이션 플랫의 모서리의 막도 제거할 수 있다.
도15 및 도16에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(22)의 초점 조절 기구를 이용하여 처리 폭 조절을 행할 수도 있다.
도15에 도시한 바와 같이, 레이저 조사 유닛(22)으로부터의 레이저(L)의 초점이 초점 조절 기구에 의해 웨이퍼(90)의 외주 위에 대략 맞추어져, 웨이퍼(90) 위에서의 조사 범위의 스폿 직경이, 예를 들어 직경 약 1 ㎜인 경우에는, 웨이퍼(90)의 외주부의 막(92c)을 약 1 ㎜ 폭으로 제거할 수 있어, 처리 폭을 1 ㎜로 할 수 있다.
이에 대하여, 동일한 레이저 조사 유닛(22)을 이용하여, 상기보다 큰 처리 폭을 얻고 싶은 경우에는, 도16에 도시한 바와 같이 초점 조절 기구(22F)에 의해 레이저(L)의 초점을 웨이퍼(90)보다 멀리 어긋나게 한다. 이로써, 웨이퍼(90) 위에서의 조사 스폿 직경을 크게 할 수 있어, 처리 폭을 넓힐 수 있다. 예를 들어, 약 3 ㎜의 처리 폭을 얻고 싶은 경우에는, 웨이퍼(90) 위에서의 조사 스폿 직경이 약 3 ㎜가 되도록 초점 조절을 행한다. 도16에서는, 레이저(L)의 초점이 웨이퍼(90)보다 멀어지도록 조절하고 있지만, 반대로 웨이퍼(90)보다 전방의 위치에서 초점을 연결하여, 그곳으로부터 웨이퍼(90)를 향해 넓어지도록 해도 좋다.
도17에 도시한 바와 같이, 처리 폭은 레이저 조사 유닛(22)의 초점 조절 이외에 직경 방향 슬라이드에 의해서도 조절 가능하다. 이 레이저 조사 유닛(22)은 직경 방향 슬라이드 기구(22S)에 의해 스테이지(10)의 반경 방향, 나아가서는 웨이퍼(90)의 반경 방향으로 미소 슬라이드 가능하도록 되어 있다. 레이저 조사 유닛(22)은, 상기 도13과 마찬가지로 웨이퍼(90)의 외주 위에 초점이 대략 맞추어져, 웨이퍼(90) 위에서의 조사 스폿 직경이, 예를 들어 약 1 ㎜가 되도록 설정되어 있다.
이 조사 스폿 직경을 유지하면서, 예를 들어 약 3 ㎜의 처리 폭을 실현할 경우, 우선 도17의 실선으로 나타낸 바와 같이 조사 스폿이 웨이퍼(90)의 외측 모서리로부터 약 3 ㎜의 위치에 오도록, 레이저 조사 유닛(22)을 웨이퍼(90)의 직경 방향으로 위치 결정한다. 이 직경 방향 위치를 유지한 상태에서 웨이퍼(90)를 회전 시키면서 처리를 행한다.
웨이퍼(90)가 정확히 1 회전하였을 때, 도17의 파선으로 나타낸 바와 같이 슬라이드 기구(22S)에 의해 조사 유닛(22)을 조사 스폿 직경과 대략 동일한 크기(약 1 ㎜)만큼 반경 외측 방향으로 어긋나게 한다. 이 위치에 있어서 웨이퍼(90)를 다시 1 회전시키면서 처리를 행한다.
그리고 1 회전 후, 도17의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이 슬라이드 기구(22S)에 의해 조사 유닛(22)을 다시 조사 스폿 직경과 거의 동일한 크기(약 1 ㎜)만큼 반경 외측 방향으로 어긋나게 한다. 이 위치에 있어서 웨이퍼(90)를 다시 1 회전시키면서 처리를 행한다. 이로써, 처리 폭을 3 ㎜로 할 수 있다.
도18A 및 (b)는 베이스 고정 수단으로서 진공 척 기구를 조립한 스테이지(10)를 도시한 것이다. 알루미늄 등의 양열 전도성 금속으로 이루어지는 스테이지(10)의 상판에는, 다수의 흡착 구멍(13)이 분산되어 형성되고, 이들 흡착 구멍(13)이 흡인로(14)를 거쳐서, 도시하지 않은 진공 펌프 등의 흡인 수단에 연결되어 있다. 흡착 구멍(13)은 가급적 소경으로 되어 있다. 이로써, 스테이지(10)와 웨이퍼(90)의 접촉 면적을 충분히 확보할 수 있게 되어 있다. 나아가서는, 웨이퍼(90)의 흡열 효율을 충분히 확보할 수 있다.
도19A 및 (b)는 진공 척 기구의 변형 형태를 도시한 것이다. 스테이지(10)의 상면에는, 스폿형의 흡착 구멍(13) 대신에, 흡착 홈(15)이 형성되어 있다. 흡착 홈(15)은 동심원형을 이루는 복수의 환형 홈(16)과, 이들 환형 홈(16)끼리를 연결하는 연통 홈(17)을 갖고 있다. 연통 홈(17)은 인접하는 환형 홈(16) 사이의 주 위 방향으로 등간격으로 복수 설치되어 있다. 1개의 환형 홈(16)을 구획하여 직경 방향 외측의 연통 홈(17)과 직경 방향 내측의 연통 홈(17)끼리는, 서로 주위 방향으로 어긋나 배치되어 있다. 이들 환형 홈(16)과 연통 홈(17)은, 가급적 가는 폭으로 되어 있다. 이로써, 스테이지(10)와 웨이퍼(90)의 접촉 면적 나아가서는 웨이퍼(90)의 흡열 효율을 충분히 확보할 수 있다.
도20 및 도21은 흡착 홈(15)의 변형 예를 도시한 것이다. 이 흡착 홈(15)의 연통 홈(17)은 가장 내측의 환형 홈(16)으로부터 도중의 환형 홈(16)을 가로 질러 가장 외측의 환형 홈(16)까지 스테이지(10)의 반경 방향으로 바로 연장되어 있다. 연통 홈(17)은 스테이지의 주위 방향으로 90도 간격으로 설치되어 있다.
도21에 도시한 바와 같이, 이 스테이지(10)의 내부에는 흡열 수단으로서 환형의 냉각실(41C)이 형성되어 있다. 환형 냉각실(41C)은 스테이지(10)의 외주 측 부분에 스테이지(10)와 동심형으로 배치되어 있다. 도시는 생략하지만, 환형 냉각실(41C)의 주위 방향의 1군데에 냉매 공급로(42)가 연결되고, 그 180도 반대측에 냉매 배출로(43)가 연결되어 있다.
도18 내지 도21에서는, 척 기구가 스테이지(10) 상면의 거의 전체 영역에 설치되어 있었지만, 도22 및 도23에 도시하는 실시 형태에서는 척 기구가 스테이지(10)의 상면의 외주 측의 영역에만 설치되어 있다.
스테이지(10)의 외주 측의 상면에는, 환형의 볼록부(10b)가 형성되어 있다. 이에 대응하여 스테이지(10)의 중앙부에는 평면에서 보아 원형의 얕은 오목부(10c)로 되어 있다.
스테이지(10)의 환형 볼록부(10b)의 평평한 상면에 복수(예를 들어, 3개)의 환형 홈(16)이 동심원형으로 형성되고, 이들 환형 홈(16)이 연통 홈(17)으로 연결되어 있다.
스테이지(10)의 내부에는, 상기 도19와 마찬가지로 환형 냉각실(41C)이 설치되어 있다.
이 스테이지(10)에 따르면, 외주 측의 환형 볼록부(10b)의 상면만이 웨이퍼(90)의 이면과 접촉하여, 웨이퍼(90)를 흡착하게 된다. 스테이지(10)의 중앙부는 오목부(10c)로 되어 있으므로 웨이퍼(90)와 접촉하는 일은 없다. 이로써, 스테이지(10)와 웨이퍼(90)의 접촉 면적을 필요 최소한으로 할 수 있어, 접촉에 수반하는 파티클을 줄일 수 있다.
환형 볼록부(10b)는 환형 냉각실(41C)에 의해 냉각된다. 한편, 웨이퍼(90)에 있어서의 환형 볼록부(10b)와의 접촉 부분은, 외주 돌출 부분의 피조사 부위의 바로 내측 부분이다. 따라서, 레이저 조사에 의한 열이 웨이퍼(90)의 외주 돌출 부분의 피조사 부위로부터 내측으로 전해지려고 하면 곧바로 환형 볼록부(10b)를 거쳐서 흡열되어, 열이 웨이퍼(90)의 중앙부까지 미치는 일은 없다. 이로써, 스테이지(10)의 흡열 수단으로서의 기능을 충분히 확보할 수 있다.
발명자들은 웨이퍼와 스테이지의 접촉 면적과 파티클 발생의 관계를 조사하였다. 웨이퍼는 직경 300 ㎜의 것을 이용하고, 도20 및 도21과 동일 구성의 스테이지(접촉 면적 678.2 ㎠)에 흡착시킨 후, 직경 0.2 ㎛ 이상의 파티클 수를 세어 본 바, 약 22,000개였다. 이에 대하여, 도22 및 도23과 동일 구성의 스테이지(접 촉 면적 392.7 ㎠)에 흡착시킨 후, 직경 0.2 ㎛ 이상의 파티클 수를 세어 본 바, 약 5,400개였다. 이로써, 접촉 면적을 작게 함으로써 파티클 발생수를 크게 감소시킬 수 있는 것이 판명되었다.
도24에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 플라즈마 노즐 헤드(30)가 피처리 부위로부터 분리되어, 레이저 가열기(20)의 레이저 조사 유닛(22)과 늘어서도록 하여, 프레임(50)의 바닥판(51)에 고정되어 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부면은 바로 위를 향하게 되어 있다. 프레임(50)의 주위 벽(52)에는, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부 개구(30b')로부터 연장되는 반응성 가스로(52b)가 형성되어 있다. 반응성 가스로(52b)의 선단부는 주위 벽(52)의 내주면에 달하고, 그곳에 작은 원통형의 분출 노즐(36)이 연결되어 있다.
이 분출 노즐(36)이 분출구 형성 부재를 구성하고, 그 내부가 분출구(36a)를 구성하고 있다. 분출 노즐(36)은 투명하고 투광성을 갖는 재료, 예를 들어 테트라플루오로에틸렌-퍼 플루오로알킬비닐에테르 공중합체(PFA) 등으로 구성되어 있다.
분출 노즐(36)은 주위 벽(52)의 내주로부터 돌출하도록 경사 상방으로 연장되어, 그 선단부가 피처리 위치 P, 즉 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 돌출 외주부의 이면 측에 매우 근접하도록 되어 있다. 이로써, 수직 상방을 향하는 레이저 가열기(20)의 조사 방향에 대하여, 분출 노즐(36)로부터의 분출 방향이, 예각을 이루어 웨이퍼(90)의 돌출 외주부의 이면 상에서 교차하도록 되어 있다[복사 가열기와 분출구가, 지지면(10a)의 연장면으로부터 이면 측에 있어서 피처리 위치 P에 대하여 서로 다른 방향(예각을 이루는 방향)으로 배치되어 있음].
반응성 가스로(52b)를 갖는 프레임(50)과, 분출 노즐(36)은 플라즈마 노즐 헤드(30)와 함께 「반응성 가스 공급 수단」의 구성 요소로 되어 있다.
이 구성에 의하면, 분출 노즐(36)이 웨이퍼(90)의 피처리 부위의 매우 근방에 배치되어 있으므로, 그곳으로부터 내뿜어진 오존 등의 반응성 가스를 고 활성한 중에, 또한 확산되지 않고 고 농도인 중에 피처리 부위로 확실하게 도달시킬 수 있고, 막(92c)과의 반응 효율을 향상할 수 있어, 에칭률을 높일 수 있다. 또한, 반응성 가스의 분출 방향이 웨이퍼(90)의 이면에 대하여 평행이 아닌 각도가 부여되어 있으므로, 막(92c)과의 반응 효율을 한층 더 향상시킬 수 있어, 에칭률을 한층 더 높일 수 있다.
한편, 레이저 가열기(20)로부터의 레이저(L)의 광로 내에 분출 노즐(36)이 진입하도록 배치되게 되지만, 분출 노즐(36)은 투광성을 갖고 있으므로 레이저(L)를 차단하는 일이 없다. 따라서, 피처리 부위를 확실하게 가열할 수 있어, 고 에칭률을 확보할 수 있다.
또한, 분출 노즐(36)을 레이저(L)의 광로 상에서 벗어나 배치하는 것으로 해도 좋다. 그 경우, 분출 노즐(36)을 투과성 재료로 할 필요는 없고, 예를 들어 스테인리스 등을 이용해도 좋다. 그러나, 레이저의 반사로 고온화하고, 오존 농도가 열반응으로 저하될 우려를 고려하면, 복사열 흡수성이 작고 내 오존성도 높은 테프론(등록 상표) 등으로 구성하는 것이 바람직하다.
도24에 있어서, 베이스 플레이트의 주위 벽(52)의 상면에는, 단차가 형성되어 있으며, 이 단차에 단면 역 L자형을 이루는 환형의 상부 주위 벽(53)이 씌워져 있다. 상부 주위 벽(53)의 내단부 모서리는 분출 노즐(36)의 근방, 나아가서는 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외단부 모서리의 근방에 배치되어 있다. 이 상부 주위 벽(53)의 내단부 모서리에는, 상기 내 단부 모서리를 향해 확대 개방하도록 개구하는 동시에 주위 방향의 전체 둘레에 걸친 환형 홈(53c)(흡입구)이 형성되어 있다. 이 환형 홈(53c)에 있어서의 분출 노즐(36)과 동일한 주위 방향 위치의 홈 바닥으로부터 흡인로(53d)가 상부 주위 벽(53)의 외주로 연장되어 흡인 커넥터(57)에 연결되고, 또한 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 접속되어 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 주변으로부터 처리 완료 반응성 가스를 흡인하여 배기할 수 있다.
홈(53c), 흡인로(53d), 흡인 배기 장치는 「분출구 근방의 흡인 수단」내지는 「환형 공간의 흡인 수단」을 구성하고 있다.
도25에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 플라즈마 노즐 헤드의 구조가 이미 상술한 것과 다르다. 즉, 도25의 플라즈마 노즐 헤드(30X)는 스테이지(10) 내지는 프레임(50)에 대응하는 크기의 환형을 이루고, 스테이지(10) 및 프레임(50)의 상측에 그들과 동심을 이루도록 배치되어 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30X)는 도시하지 않은 승강 기구에 의해 스테이지(10) 및 프레임(50)의 상방으로 크게 이격한 후퇴 위치(이 상태는 도시하지 않음)와, 프레임(50)의 주위 벽(52) 위에 실린 셋트 위치(이 상태를 도25에 도시함)와의 사이에서 승강 가능하게 되어 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30X)를 후퇴 위치로 상승시킨 다음, 웨이퍼(90)를 스테이지(10)에 설치하고, 그 후에 플라즈마 노즐 헤드(30X)를 하강하여 셋트 위치로 하고, 처리를 행하도록 되어 있다.
플라즈마 노즐 헤드(30X)의 내부에는, 그 전체 둘레에 걸쳐 이중 원환형을 이루는 전극(31X, 32X)이 수용되어 있다. 내측의 전극(31X)에 도시하지 않은 펄스 전원이 접속되고, 외측의 전극(32X)이 접지되어 있다. 이들 전극(31X, 32X)의 대향면끼리에 의해, 플라즈마 노즐 헤드(30X)의 전체 둘레에 걸친 환형을 이루는 좁은 공간(30aX)이 형성되어 있다. 이 전극 간 공간(30aX)의 상단부(상류단부)의 주위 방향의 전체 둘레에 걸쳐 균등하게, 도시하지 않은 프로세스 가스 공급원으로부터의 산소 등의 프로세스 가스가 도입되고, 전극 간 공간(30aX) 내의 상압 글로우 방전에 의해 플라즈마화 되어, 오존 등의 반응성 가스가 생성되도록 되어 있다. 전극(31X, 32X) 중 적어도 한쪽의 대향면에는 고체 유전체층이 피막되어 있는 것은, 이미 상술한 플라즈마 노즐 헤드(30)와 마찬가지이다.
플라즈마 노즐 헤드(30X)의 바닥부에는, 전극 간 공간(30aX)의 하단부(하류단부)로부터 비스듬히 연장되는 반응성 가스로(30bX')가 형성되어 있다. 한편, 프레임(50)의 주위 벽(52)에도 세로로 연장되는 반응성 가스로(52b)가 형성되어 있으며, 플라즈마 노즐 헤드(30X)를 셋트 위치로 하면, 양쪽 반응성 가스로(30bX', 52b)가 연속하도록 되어 있다.
프레임(50)의 반응성 가스로(52b)의 하단부(하류단부)에는, 투광성 재료로 이루어지는 분출 노즐(36)의 기단부가 연결되어 있다. 분출 노즐(36)은 프레임(50)의 직경 방향을 따라 수평을 이루도록 하여 주위 벽(52)에 매립되고, 선단부가 주위 벽(52)의 내단부면으로부터 돌출되어 있다. 이로써, 피처리 위치 P, 즉 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 외주부의 이면 측 부근에 위치하도록 되어 있다. 분출 노즐(36)은 레이저 가열기(20)의 레이저 조사 유닛(22)과 동일한 주위 방향 위치에 1 : 1로 대응하도록, 주위 방향으로 서로 이격하여 레이저 조사 유닛(22)과 동일 수만큼 배치되어 있다. 이로써, 전극 간 공간(30aX)에서 생성된 반응성 가스가, 반응성 가스로(30bX', 52b)를 통해 분출 노즐(36)로부터 내뿜어지고, 레이저 가열기(20)로 국소 가열된 막(92c) 부분에 닿아, 이것을 에칭하여 제거하도록 되어 있다. 레이저(L)의 광로와 분출 노즐(36)이 간섭하고 있어도, 도24의 실시 형태와 마찬가지로 분출 노즐(36)이 투광성을 갖고 있으므로, 레이저(L)가 차단되는 일은 없다.
플라즈마 노즐 헤드(30X)의 바닥부의 직경 방향 내측 부분에는, 커버링(37)이 설치되어 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30X)가 셋트 위치에 있을 때, 이 커버링(37)의 테이퍼형을 이루는 외단부면과, 프레임(50)의 주위 벽(52)의 내주면의 상측 부분과의 사이에, 흡입구(30cX)가 형성되도록 되어 있다. 흡입구(30cX)는 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외단부 모서리의 정확히 상방에 위치되어 있다. 흡입구(30cX)는, 그 속에 연결되는 흡입로(30dX) 등을 거쳐서, 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 접속되어 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부 주변으로부터 처리 완료 반응성 가스를 흡인하여 배기할 수 있다.
흡입구(30cX), 흡입로(30dX), 흡인 배기 장치는 「분출구 근방의 흡인 수단」내지는 「환형 공간의 흡인 수단」을 구성하고 있다.
커버링(37)은 흡입구 형성 부재를 구성하고 있다.
도26에 도시하는 베이스 외주 처리 장치는, 도24의 베이스 외주 처리 장치의 전체와, 도25의 환형 플라즈마 노즐 헤드(30X)를 조합한 것이다. 따라서, 도26의 장치에 있어서는, 하측과 상측에 2종류의 플라즈마 노즐 헤드(30, 30X)가 설치되어 있다. 하측의 플라즈마 노즐 헤드(30)는 이미 상술한 실시 형태와 마찬가지로, 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 막(92c)을 제거하기 위한 것이다. 이에 대하여, 상측의 플라즈마 노즐 헤드(30X)는 웨이퍼(90)의 표면의 외주부 및 외단부면의 막(92)(도3 참조)을 제거하기 위한 것이다. 이로 인해, 도26의 베이스 외주 처리 장치의 플라즈마 노즐 헤드(30X)의 바닥부에는, 도25의 것과는 달리, 전극 간 공간(30aX)으로부터 바로 아래로 연장되어 바닥면에 개구하는 분출구(30bX)가 형성되어 있다. 분출구(30bX)는 플라즈마 노즐 헤드(30X)의 주위 방향의 전체 둘레에 걸친 환형을 이루고 있다. 플라즈마 노즐 헤드(30X)를 셋트 위치로 하면, 분출구(30bX)가 스테이지(10) 상의 베이스의 정확히 외주부의 바로 위에 배치되도록 되어 있다. 전극 간 공간(30aX)으로부터의 반응성 가스는, 분출구(30bX)로부터 바로 아래로 내뿜어져, 웨이퍼(90) 표면의 외주부에 분무되는 동시에, 일부는 웨이퍼(90)의 외단부면으로 돌아 들어간다. 이로써, 웨이퍼(90)의 표면의 외주부 및 외단부면의 막(92)에 대해서도, 에칭하여 제거할 수 있다. 분출구(30bX)는 환형을 이루어 웨이퍼(90)의 외주의 전체 둘레에 걸쳐 있으므로, 반응성 가스를 웨이퍼(90)의 외주의 전체 둘레에 한번에 내뿜을 수 있어, 효율적으로 에칭할 수 있다. 또한, 웨이퍼(90)의 표면과 이면의 막 종류에 따라서 상하의 플라즈마 노즐 헤드(30X, 30)용의 프로세스 가스 성분을 다르게 할 수도 있다.
분출구(30bX)는 흡입구(30cX)의 폭 방향의 중앙에 배치되어 있다. 흡입구(30cX)는 이 분출구(30bX)를 사이에 두고 내주 측과 외주 측으로 나누어져 있으며, 이 내주측의 흡입구 부분과 외주 측의 흡입구 부분으로부터 각각 흡입로(30dX)가 연장되어, 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 연결되어 있다.
도27에 도시하는 베이스 외주 처리 장치는, 플라즈마 노즐 헤드(30)와 레이저 가열기(20)의 레이저 조사 유닛(22)과의 배치 관계가 도1의 것과 다르다. 즉, 도27의 장치에서는 플라즈마 노즐 헤드(30)가 선단부면, 나아가서는 분출구(30b)를 바로 위를 향하게 하여, 프레임(50)의 바닥판(51)에 고정되어 있다. 분출구(30b)는 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 외주 모서리의 하측에 근접하여 배치되어, 반응성 가스를 웨이퍼(90)의 이면 외주부와 직교하는 방향으로 내뿜도록 되어 있다[피처리 위치 P를 지나 지지면(10a)의 연장면과 직교하는 선 위에 배치되어 있음].
도28에 확대하여 도시한 바와 같이, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부면의 분출구(30b)로부터 스테이지(10) 측의 부위에는, 판형의 전반사 부재(25)가 설치되어 있다. 전반사 부재(25)의 스테이지(10) 측과는 반대측의 면은, 상부를 향해 스테이지(10) 측으로 경사지는 경사면으로 되어 있다. 이 경사면이 레이저 등의 광을 전반사하는 전반사면(25a)으로 되어 있다.
한편, 레이저 조사 유닛(22)은 플라즈마 노즐 헤드(30)의 직경 방향 외측으로 이격되어, 레이저 조사 방향을 직경 방향 내측을 향하도록 축선을 가로로 하여, 프레임(50)의 주위 벽(52)에 고정되어 있다. 레이저 조사 유닛(22)으로부터 조사된 레이저(L)는 반사면(25a)에 닿아서 경사 상방으로 반사되어, 웨이퍼(90)의 이면의 외주부에 닿도록 되어 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 이면 외주부를 국소적으로 가열할 수 있다.
또한, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 상단부의 부재(34) 등은 레이저(L)를 투과하도록 투광성 재료로 구성해도 좋다.
레이저 조사 유닛(22)으로부터의 레이저가 선형이 아닌, 반사면(25a)을 향해 수렴하는 원뿔형인 경우, 플라즈마 노즐 헤드(30)를 낮추어 웨이퍼(90)로부터 분리하는 동시에 그만큼만 전반사 부재(25)를 두껍게 하여, 레이저가 플라즈마 노즐 헤드(30)에 간섭하지 않도록 해도 좋다.
도27에 도시한 바와 같이, 프레임(50)의 주위 벽(52)의 상단부에는, 그 내주의 전체 둘레를 따르는 링형을 이루는 커버 부재(80)가 설치되어 있다. 커버 부재(80)는 수평인 원판 형상을 이루어 주위 벽(52)으로부터 직경 방향 내측으로 연장되는 수평부(81)와, 이 수평부(81)의 내단부 모서리의 전체 둘레로부터 현수된 통 형상의 현수부(82)를 갖고, 단면 L자형을 이루고 있다. 커버 부재(80)는 도시하지 않은 승강 기구에 의해 주위 벽(52)의 상방으로 크게 이격한 후퇴 위치(이 상태는 도시하지 않음)와, 수평부(81)의 외주면이 주위 벽(52)의 내주면에 접촉하는 셋트 위치(이 상태를 도27에 도시함)의 사이에서 승강 가능하게 되어 있다. 웨이퍼(90)를 스테이지(10)에 싣거나 취출하거나 할 때는, 커버 부재(80)가 후퇴 위치에 위치되고, 웨이퍼(90)의 처리 시는 커버 부재(80)가 셋트 위치에 위치된다.
셋트 위치에 있어서, 커버 부재(80)의 수평부(81)의 내단부 모서리 및 현수 부(82)는, 피처리 위치 P 즉 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외주부의 상방에 배치되고, 웨이퍼(90)의 외주부와 협동하여 환형 공간(50a)의 상방을 덮고 있다. 커버 부재(80)와 주위 벽(52)과의 사이에는, 환형 공간(50a)에 일체로 이어지는 공간(50b)이 형성되어 있다. 현수부(82)의 하단부는, 웨이퍼(90)의 약간 위에 배치되어, 현수부(82)와 웨이퍼(90) 사이의 간극(82a)(도28)이 매우 좁아지게 되어 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부에 닿은 후의 처리가 끝난 반응성 가스를, 공간(50a, 50b) 안에 확실하게 가둘 수 있어, 웨이퍼(90)의 상면의 중앙부측으로 흘러가는 것을 방지할 수 있다. 나아가서는, 이 상면의 막(92)이 손상을 받는 것을 방지할 수 있다. 커버 부재(80)와 주위 벽(52)과의 사이의 공간(50b)은, 커버 부재(80)의 흡인 커넥터(55) 등을 거쳐서 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 접속되어 있다. 이로써, 공간(50a), 공간(50b) 내의 처리 완료 가스를 흡입 배기할 수 있다.
흡인 커넥터(55)나 흡인 배기 장치는 「환형 공간의 흡인 수단」을 구성하고 있다.
도29에 도시하는 베이스 외주 처리 장치는 반응성 가스 공급 수단의 반응성 가스 공급원으로서, 이미 서술한 실시 형태의 상압 글로우 방전식의 플라즈마 노즐 헤드(30, 30X) 대신에, 오조나이저(70)가 이용되고 있다. 오조나이저(70)의 오존 생성 방식은 무성 방전, 연면 방전 등 종류는 상관없다. 오조나이저(70)는 프레임(50)으로부터 이격해서 설치되어 있다. 이 오조나이저(70)로부터 오존 공급관(71)이 연장되고, 이 오존 공급관(71)이 프레임(50)의 레이저 조사 유닛(22)으로 부터 직경 방향 외측의 바닥판(51)에 마련된 공급 커넥터(72)를 거쳐서, 프레임(50)의 주위 벽(52)의 반응성 가스로(52b)에 연결되어 있다. 또한, 공급 커넥터(72)는 레이저 조사 유닛(22)과 동일한 주위 방향 위치에 1 : 1로 대응하도록, 주위 방향으로 등간격으로 레이저 조사 유닛(22)과 동일 수(예를 들어, 5개)만큼 배치되어 있으며, 오존 공급관(71)이 분기하여 각 공급 커넥터(72)에 접속되어 있다. 각 공급 커넥터(72)로부터 반응성 가스로(52b)가 연장되어 있다.
반응성 가스로(52b)가 주위 벽(52)의 내주면에 달하고, 그곳으로부터 투광성의 분출 노즐(36)이 경사 상방으로 돌출하고, 이 분출 노즐(36)의 선단부가 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 돌출 외주부의 이면 측에 매우 근접하도록 되어 있는 것은, 도24의 것과 마찬가지이다.
오조나이저(70), 오존 공급관(71), 공급 커넥터(72), 반응성 가스로(52b)를 갖는 프레임(50), 및 분출 노즐(36)은, 각각 「반응성 가스 공급 수단」의 구성 요소로 되어 있다.
오조나이저(70)에서 생성된 반응성 가스로서의 오존은, 오존 공급관(71), 공급 커넥터(72), 반응성 가스로(52b)를 차례로 지나서, 분출 노즐(36)로부터 내뿜어진다. 분출 노즐(36)이 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 매우 근방에 배치되어 있으므로, 오존이 확산도 실활도 하지 않는 중에 이 웨이퍼(90)의 이면 외주부에 확실하게 닿아 막(92c)을 효율적으로 제거할 수 있는 것, 및 분출 노즐(36)이 레이저 가열기(20)로부터의 레이저(L)의 광로와 간섭하고 있어도, 레이저(L)는 분출 노즐(36)을 투과할 수 있어, 웨이퍼(90)의 피처리 부위를 확실하게 가열할 수 있는 것은, 도6의 것과 마찬가지이다. 또한, 처리가 끝난 오존은 흡인 수단 즉 분출 노즐(36)의 근방의 흡인로(53d), 흡인 커넥터(57) 등의 배기 경로, 혹은 공간(50a), 래비린스 시일(60)의 간극, 흡인로(51c) 등의 배기 경로를 경유하여, 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 의해 흡인 배기되는 것은, 도1 및 도24의 것과 마찬가지이다.
상부 주위 벽(53)의 상방에는, 커버 부재(80)가 설치되어 있다. 이 커버 부재(80)는 도27의 것과 마찬가지로, 도시하지 않은 승강 기구에 의해 상방으로의 후퇴 위치(도29에 있어서 가상선으로 나타냄)와 셋트 위치(도29에 있어서 실선으로 나타냄) 사이에서 승강 가능하게 되어 있다. 셋트 위치의 커버 부재(80)는 상부 주위 벽(53)의 상면에 접촉되는 동시에 직경 방향 내측으로 연장되고, 그 내단부의 현수부(82)가 스테이지(10)의 외주 모서리의 상방에 위치되어 있다. 이로써, 커버 부재(80)는 그 단독으로 환형 공간(50a)을 덮고 있다. 이로써, 도27의 것과 마찬가지로 처리가 끝난 오존이 웨이퍼(90)의 상면의 중앙부 측으로 흘러가는 것이 방지되고 있다.
도30에 도시하는 베이스 외주 처리 장치는, 복사 가열기로서, 이미 상술한 실시 형태의 레이저 가열기(20) 대신에, 적외선 가열기(120)가 이용되고 있다. 도30 및 도31에 도시한 바와 같이, 적외선 가열기(120)는 할로겐 램프 등의 적외선 램프(121)로 이루어지는 광원과, 수렴 조사용의 조사부로서의 광학계(122)를 갖고, 프레임(50)의 주위 방향의 전체 둘레에 걸친 환형을 이루고 있다. 즉, 적외선 램프(121)는 프레임(50)의 주위 방향의 전체 둘레에 걸친 환형 광원이며, 광학계(122)도 프레임(50)의 주위 방향의 전체 둘레에 걸쳐 배치되어 있다. 광학 계(122)는 파라볼릭 반사경, 볼록 렌즈, 원통형 렌즈 등의 집광계나 대역 통과 필터 등의 파장 추출부 등으로 구성되고, 다시 초점 조절 기구가 조립되어 있다. 광학계(122)는 적외선 램프(121)로부터의 적외선을 대역 통과 필터에 통과시키는 동시에 파라볼릭 반사경이나 렌즈 등의 집광계로 집광하고, 웨이퍼(90)의 이면의 외주의 전체 둘레에 수렴시키도록 되어 있다. 이로써, 이면 외주부의 막(92c)을 국소적으로, 게다가 전체 둘레에 걸쳐 한번에 가열할 수 있다. 적외선 램프(121)로서는, 원적외선 램프를 이용해도 좋고, 근적외선 램프를 이용해도 좋다. 발광 파장은, 예를 들어 760 ㎚ 내지 10000 ㎚이며, 이 중에서 막(92c)의 흡수 파장에 맞춘 광을 대역 통과 필터로 추출한다. 이로써, 막(92c)의 가열 효율을 한층 더 높일 수 있다.
적외선 가열기(120)의 내부에는, 전체 둘레에 걸쳐 램프 냉각로(125)가 형성되어 있으며, 이 램프 냉각로(125)에 냉매 이행로(126) 및 복귀로(127)를 거쳐서 도시하지 않은 냉매 공급원이 접속되어, 냉매가 순환되도록 되어 있다. 이로써, 적외선 가열기(120)를 냉각할 수 있다. 냉매로서 예를 들어 물, 공기, 헬륨 가스 등이 이용되고 있다. 공기나 물을 이용하는 경우에는, 복귀로(127)로부터 냉매 공급원으로 복귀되지 않고 배출하는 것으로 해도 좋다. 이 가열기 냉각용의 냉매 공급원은, 베이스 흡열용의 냉매 공급원과 공용해도 좋다.
램프 냉각로(125)와 이행로(126)와 복귀로(127)와 가열기 냉각용 냉매 공급원은 「복사 가열기 냉각 수단」을 구성하고 있다.
반응성 가스 공급 수단의 반응성 가스 공급원으로서는, 도29의 장치와 같이 오조나이저(70)가 이용되고 있다. 오조나이저(70)는 오존 공급관(71)을 거쳐서 프레임(50)의 복수의 공급 커넥터(72)에 연결되어 있다. 공급 커넥터(72)의 수는 비교적 많게, 예를 들어 8개이다. 이들 공급 커넥터(72)가 주위 벽(52)의 외주면의 상측 부분의 주위 방향으로 등간격으로 떨어져 배치되어 있다.
주위 벽(52)의 상측부는 분출로 및 분출구 형성 부재로서 제공되고 있다. 즉, 주위 벽(52)의 상측부에는 이들 공급 커넥터(72)에 연결되는 반응성 가스로(73)가 직경 방향 내측을 향해 수평하게, 게다가 주위 방향의 전체 둘레에 걸쳐 링형으로 형성되어 있다. 반응성 가스로(73)는 주위 벽(52)의 내주의 전체 둘레에 개구하고, 그곳이 환형의 분출구(74)로 되어 있다. 이 분출구(74)의 높이는 스테이지(10)의 상면, 나아가서는 그 위에 설치되어야 할 웨이퍼(90)의 이면보다 약간 아래에 위치하고, 게다가 상기 웨이퍼(90)의 외주 모서리에 근접하여 그 전체 둘레를 둘러싸도록 배치되어 있다.
오조나이저(70)로부터의 오존은 반응성 가스로(73)의 각 공급 커넥터(72) 접속 위치로 도입되어, 반응성 가스로(73)의 주위 방향의 전체로 확대되면서 분출구(74)의 전체 둘레로부터 직경 방향 내측으로 내뿜어진다. 이로써, 오존을 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 전체 둘레에 한번에 내뿜을 수 있어, 전체 둘레의 막(92c)을 효율적으로 제거할 수 있다.
또한, 이 도30의 장치에 있어서는, 상기한 바와 같이 웨이퍼(90) 전체 둘레를 한번에 처리할 수 있으므로, 스테이지(10)의 회전은 반드시 필요하지 않지만, 처리를 주위 방향으로 균일화시키기 위해 회전시키는 것이 바람직하다.
도30의 장치에서는, 커버 부재(80)을 셋트 위치에 위치시키면, 주위 벽(52)의 상면과의 사이의 전체 둘레에 걸쳐 흡인로(53d)가 형성되도록 되어 있다. 이 흡인로(53d)가 커버 부재(80)에 마련된 흡인 커넥터(57) 등을 거쳐, 도시하지 않은 흡인 배기 장치에 연결되어 있으며, 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 주변으로부터 처리 완료 반응성 가스를 흡인하여 배기할 수 있다.
발명자들은 도30과 마찬가지의 장치를 이용하여, 웨이퍼의 외단부 모서리를 스테이지(10)로부터 3 ㎜ 돌출시켜, 냉매실(41) 내의 수온이 5 ℃인 경우, 20 ℃인 경우, 50 ℃인 경우의 각각에 대해서, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 근방으로부터 직경 방향 내측 방향으로의 거리에 대한 웨이퍼의 표면 온도를 측정했다. 적외선 가열기(120)의 출력 조건은 아래와 같다.
광원 : 환형 할로겐 램프
수렴용 광학계 : 파라볼릭 반사경
발광 파장 : 800 내지 2,000 ㎚
출력 : 200W 국소 가열 부위의 폭 : 2 ㎜
결과를 도32에 도시한다. 수온이 상온 20 ℃인 경우, 웨이퍼의 외단부 모서리의 피가열 부위의 근방에서는 피가열 부위로부터의 열 전도에 의해 80 ℃ 정도가 되지만(피가열 부위에서는 400 ℃ 이상), 그곳으로부터 9 ㎜ 이상 직경 방향 내측의 부위에서는 50 ℃ 이하의 저온으로 유지되어, 막의 손상을 억제할 수 있는 것이 확인되었다.
도33에 도시한 바와 같이, 오존이 분해되어 얻을 수 있는 산소 원자 라디칼 의 수명은 온도에 의존하고, 25 ℃ 부근에서는 충분히 길지만, 50 ℃ 부근에서는 반감해 버린다. 한편, 막(92c)과의 반응 확보로 인해 가열을 행하고 있으므로, 오존의 분출로의 온도가 상승할 우려가 있다.
그래서, 도34에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에는, 분출로 냉각(온도 조절) 수단이 설치되어 있다. 즉, 분출로 형성 부재로서의 프레임(50)의 주위 벽(52)의 내부에 반응성 가스 냉각로(130)가 마련되고, 이 반응성 가스 냉각로(130)에 냉매 이행로(131) 및 복귀로(132)를 거쳐서 도시하지 않은 냉매 공급원이 접속되어, 냉매가 순환되도록 되어 있다. 냉매로서, 예를 들어 물, 공기, 헬륨 가스 등이 이용되고 있다. 공기나 물을 이용하는 경우에는, 복귀로(132)로부터 상기 냉매 공급원으로 복귀되지 않고 배출되는 것으로 해도 좋다. 이 분출로 냉각용의 냉매 공급원은 베이스 흡열용의 냉매 공급원과 공용해도 좋다. 이로써, 반응성 가스로(52b) 안을 통과하는 오존을 냉각할 수 있고, 산소 원자 라디칼량의 감소를 억제하여, 활성을 유지할 수 있다. 나아가서는, 막(92c)의 제거 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
이 도34의 베이스 외주 처리 장치에서는, 반응성 가스 공급원으로서 도29 등과 동일한 오조나이저를 이용하고 있지만, 도24의 플라즈마 노즐 헤드(30)를 이용한 장치에 반응성 가스 냉각로(130)를 설치하여, 반응성 가스로(52b)의 냉각을 행하는 것으로 해도 좋다.
스테이지(10) 나아가서는 그 위에 설치된 웨이퍼(90) 중심의 상방에는, 불활성 가스 분출 부재로서 불활성 가스 노즐 N이, 분출구를 바로 아래로 향하게 하여 설치되어 있다. 불활성 가스 노즐 N의 상류단부는 도시하지 않은 불활성 가스 공급원에 연결되어 있다. 이 불활성 가스 공급원에서 불활성 가스로서, 예를 들어 질소 가스가 불활성 가스 노즐 N에 도입되어, 그 분출구로부터 내뿜어지도록 되어 있다. 내뿜어진 질소 가스는 웨이퍼(90)의 상면을 따라 중심으로부터 직경 방향 외측으로 방사형으로 확산되어 간다. 이윽고, 질소 가스는 웨이퍼(90)의 상면의 외주부 부근과 커버 부재(80)와의 사이의 간극(82a)에 달하고, 일부는 그곳을 통해 웨이퍼(90)의 이면 측으로 돌아 들어가려고 한다. 이 질소 가스의 흐름에 의해, 웨이퍼(90)의 외주부의 이면 측 주변의 처리 완료 반응성 가스가, 베이스의 표면 측으로 돌아 들어가는 것을 방지할 수 있고, 나아가서는 간극(82a)으로부터 밖으로 누출되는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 불활성 가스 노즐 N은 웨이퍼(90)를 스테이지(10)에 설치하거나 취출하거나 할 때는, 방해되지 않도록 후퇴되도록 되어 있다.
도34의 베이스 외주 처리 장치에서는, 복사 가열기로서 레이저 가열기(20)를 이용하고 있지만, 이 대신에, 도35에 도시한 바와 같이 적외선 가열기(120)를 이용해도 좋다. 또한, 이 적외선 가열기(120)는 도30의 것과 마찬가지로, 환형을 이루어 프레임(50)의 전체 둘레에 걸쳐 있다.
도36에 도시하는 베이스 외주 처리 장치는, 오조나이저(70)로부터의 공급 커넥터(72)가 프레임(50)의 바닥판(51)의 레이저 조사 유닛(22)과 래비린스 시일(60)과의 사이에 배치되어 있다. 이 공급 커넥터(72)에 분출로 형성 부재로서의 관 형상의 분출 노즐(75)이 연결되어 있다. 분출 노즐(75)은 공급 커넥터(72)로부터 바 로 위로 연장되어 스테이지(10)의 주위측면의 바닥부 부근에 충돌하는 동시에 절곡하고, 스테이지(10)의 주위측면의 테이퍼를 따라 경사 상방으로 연장되어 있다. 분출 노즐(75)의 선단부 개구는, 분출구가 되어 스테이지(10)의 주위측면의 상부 모서리 근방에 위치되어 있다. 이 분출구가 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 이면 외주부에 면하여, 막(92c)으로 오존을 내뿜게 되어 있다.
이 구성에 따르면, 스테이지(10) 내부의 냉매실(41)에 냉매를 통과시킴으로써, 웨이퍼(90)가 흡열 냉각될 뿐만 아니라, 분출 노즐(75)도 냉각할 수 있다. 이로써, 베이스 흡열 수단이 분출로 냉각(온도 조절) 수단을 겸하고 있다. 따라서, 도34에 있어서의 반응성 가스 냉각로(130) 등을 형성하는 필요가 없어, 비용 절감을 도모할 수 있다.
또한, 스테이지(10)의 주위측면 또는 분출 노즐(75)의 외주면에는, 스테이지(10)의 회전에 의한 마찰을 저감하기 위한 그리스 등의 마찰 저감재를 도포하는 것이 바람직하다.
도37에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 스테이지(10)의 상면의 외주부의 전체 둘레에 단차(12)가 형성되어 있다. 이로써, 웨이퍼(90)를 설치하면, 단차(12)와 웨이퍼(90) 사이에 오목부(가스 저장소)(12a)가 형성된다. 이 오목부(12a)는 스테이지(10)의 전체 둘레에 걸치는 동시에 직경 방향 외측으로 개구하고 있다. 오목부(12a)의 직경 방향을 따르는 깊이는, 예를 들어 3 내지 5 ㎜ 정도이다.
분출 노즐(36)로부터 내뿜어진 오존은 이 오목부 즉 가스 저장소(12a) 안으 로 인입하여, 일시 체류하게 된다. 이로써, 오존과 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 막(92c)과의 반응 시간을 충분히 확보할 수 있어, 처리 효율을 높일 수 있다.
도38에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 스테이지(10)의 외주부의 직경 방향 외측에, 울타리(En)가 설치되어 있다. 울타리(En)의 스테이지(10) 측을 향하는 내주측 벽에는, 베이스 삽입 구멍(10a)이 형성되어 있다. 스테이지(10) 위에 설치한 웨이퍼(90)의 돌출 외주부가, 이 베이스 삽입 구멍(10a)을 통과하여, 울타리(En)의 내부에 삽입되어 있다. 울타리(En)의 외주 측벽에는, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 선단부가 관통되어 있고, 이로써, 반응성 가스의 분출구가 테두리(En)의 내부에 배치되어 있다. 한편, 복사 가열기로서, 예를 들어 레이저 가열기(20)의 레이저 조사 유닛(22)이, 울타리(En)의 하측으로 분리되어, 즉 울타리(En)의 외부에 배치되어 있다.
울타리(En)는, 예를 들어 석영, 붕규산 유리, 투명 수지 등의 투광성 재료로 구성되어 있다. 이로써, 레이저 조사 유닛(22)으로부터의 레이저 광선(L)은 울타리(En)의 바닥판을 투과하여, 웨이퍼(90)의 이면 외주부에 국소적으로 조사된다. 이로써, 이 웨이퍼(90)의 이면 외주부를 국소 복사 가열할 수 있다. 한편, 플라즈마 노즐 헤드(30)에서 생성된 산소 라디칼이나 오존 등의 반응성 가스는, 울타리(En)의 내부에 내뿜어져, 상기 국소 가열된 부위에 닿아 그곳의 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다. 처리가 끝난 반응성 가스는, 울타리(En)에 의해 외부로 누출되는 것이 방지된다. 그리고, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 흡입구로부터 흡인 배기된다.
또한, 울타리(En)는 적어도 레이저 조사 유닛(22)과 면하는 바닥판을 투광성 재료로 구성되어 있으면 좋다.
도39는 복사 가열기의 광학계의 다른 형태를 도시한 것이다. 레이저 가열기(20)의 광원(21)에는, 그 출사광을 웨이퍼(90)의 외주부로 유선 전송하는 광학계로서 광섬유 케이블(23)(도파관)이 광학적으로 접속되어 있다. 광섬유 케이블(23)은 다수의 광섬유의 다발로 구성되어 있다. 이들 광섬유의 다발이 레이저 광원(21)으로부터 연장되는 동시에, 복수 방향으로 분기되어, 복수의 분기 케이블(23a)로 되어 있다. 각 분기 케이블(23a)은 1개의 광섬유로 구성되어 있어도 좋고, 복수의 광섬유의 다발로 구성되어 있어도 좋다. 이들 분기 케이블(23a)의 선단부는, 스테이지(10)의 외주부로 연장되어, 스테이지(10)의 주위 방향을 따라 서로 등간격으로 떨어져 배치되어 있다. 각 분기 케이블(23a)의 선단부는, 피처리 위치 P, 즉 스테이지(10) 위에 설치된 웨이퍼(90)의 이면 외주부의 근방의 바로 아래에 있어서 웨이퍼(90)와 직교하여 대치하도록 상방을 향해 배치되어 있다. 각 분기 케이블(23a)의 선단부와 1 : 1로 대응하도록 하여 플라즈마 노즐 헤드(30)가 가로 방향에 설치되어 있다. 도시는 생략하지만, 각 분기 케이블(23a)의 선단부에 레이저 조사 유닛(22)을 설치하는 것이 바람직하다.
이 구성에 의하면, 광원(21)으로부터의 레이저는, 광섬유 케이블(23)에 의해 웨이퍼(90)의 이면 외주부를 향해 발산되는 일없이 전송된다. 게다가, 분기 케이블(23a)에 의해 주위 방향이 다른 위치로 분배 전송된다. 그리고, 각 분기 케이블(23a)의 선단부면에서 위로 출사된다. 이로써, 웨이퍼(90)의 이면 외주부에, 그 근방으로부터 레이저 조사를 행할 수 있다. 또한, 1개의 점형 광원(21)으로부터의 점형 레이저광을 웨이퍼(90)의 주위 방향의 복수 부위로 분배 조사할 수 있다. 이로써, 이들 복수 부위를 동시에 가열해서 막 제거할 수 있다.
또한, 광원(21)의 배치 장소를 자유롭게 설정할 수 있다. 광섬유의 배색도 용이하다.
또한, 분기 케이블(23a)의 선단부에 원통형 렌즈 등의 수렴용의 광학 부재를 설치하고, 출사광이 수렴되도록 해도 좋다. 광원(21)을 복수 마련하여, 각 광원(21)으로부터의 광섬유 케이블(23)마다 소정의 주위 방향 위치를 향해 연장시키는 것으로 해도 좋다. 웨이퍼(90)에 대하여, 광섬유의 선단부를 경사지게 하여, 플라즈마 노즐 헤드(30)의 분출구를 바로 아래에 두는 등, 광섬유의 선단부와 분출구와의 배치 관계는 여러 가지 어레인지가 가능하다. 물론, 플라즈마 노즐 헤드(30) 대신에 오조나이저(70)를 이용해도 좋고, 레이저 광원(21) 대신에 적외선 램프를 이용해도 좋다.
도40은 도24 등에 도시하는 장치의 분출 노즐(36) 등의 분출구 형성 부재의 개변 형태를 도시한 것이다. 도40A에 도시한 바와 같이, 이 분출 노즐(36X)의 주위 벽에는, 선회류 형성부로서 가는 구멍 형상을 이루는 선회도 구멍(36b)이, 주위 방향으로 서로 등간격으로 떨어져 복수(예를 들어, 4개) 형성되어 있다. 선회도 구멍(36b)은 노즐(36X)의 내주 즉 분출구(36a)의 내주면의 대략 접선 방향으로 연장되도록 하여, 노즐(36X)의 주위 벽을 외주면으로부터 내주면으로 관통하고 있다. 게다가, 도40B에 도시한 바와 같이, 노즐(36X)의 주위 벽의 외주면으로부터 내주면 을(즉, 직경 방향 내측을) 향함에 따라서, 노즐(36X)의 선단부 방향으로 기울어져 있다. 각 선회도 구멍(36b)의 외주 측의 단부는, 분출로(52b)에 연결되고, 내주측의 단부는 분출구(36a)에 연결되어 있다. 따라서 선회도 구멍(36b)은, 분출로(52b)와 분출구(36a)의 연통로 내지는 분출구의 상류 측의 통로 부분을 구성하고 있다.
이 분출 노즐(36X)에 따르면, 분출로(52b)로부터의 반응성 가스를 분출구(36a) 안에 비스듬히 분출하여, 분출구(36a)의 내주면을 따라 선회류를 형성할 수 있다. 이로써, 반응성 가스를 균일화할 수 있다. 게다가, 반응성 가스는 가는 구멍 형상의 선회도 구멍(36b)을 통과한 후, 상대적으로 넓은 분출구(36a)에 내뿜어지므로, 압력 손실에 의해 한층 균일화할 수 있다. 이 균일화된 반응성 가스의 선회류가 노즐(36X)로부터 세차게 내뿜어져, 웨이퍼(90)의 이면 외주부에 닿음으로써, 양호한 막 제거 처리를 행할 수 있다.
도41 및 도42에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 스테이지(10)의 측부에 처리 헤드(100)가 설치되어 있다. 이 베이스 외주 처리 장치는 주로 웨이퍼(90)의 외주부의 이면으로 돌아 들어온 막을 제거하기 위한 것이며, 처리 헤드(100)는 스테이지(10)의 상면보다 하측에 배치되어 있다. 주로 웨이퍼(90)의 외주부의 표면 측의 막을 제거하는 경우에는, 처리 헤드(100)를 상하로 반전시켜 스테이지(10)보다 상측에 배치하면 좋다.
처리 헤드(100)에는, 분출 노즐(75)과 흡인 배기 노즐(76)이 설치되어 있다.
반응성 가스 공급원으로서의 오조나이저(70)로부터 오존 공급관(71)이 연장 되고, 이 오존 공급관(71)이 처리 헤드(100)의 커넥터(72)를 거쳐서 분출 노즐(75)의 기단부에 연결되어 있다. 분출 노즐(75)은 피처리 위치[스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외주부]보다 하측에 배치되어 있다. 분출 노즐(75)의 선단부 부분의 분출축(L75)은, 평면에서 보아(도41) 웨이퍼(90)의 외주의 주위 방향(접선 방향)을 대략 따르는 동시에 스테이지(10)의 측 즉 웨이퍼(90)의 반경 방향 내측을 향해 약간 경사지고, 또한 정면에서 보아(도42) 웨이퍼(90)를 향해 위로 기울어져 있다. 그리고, 분출 노즐(75)의 선단부의 분출구가 피처리 위치 P[웨이퍼(90)의 외주부의 이면]의 근방에 면하고 있다.
분출 노즐(75)의 적어도 선단부 부분은, 예를 들어 투광성 테프론(등록 상표), 파일렉스(등록 상표) 유리, 석영 유리 등의 투광성 재료로 구성하면 좋다.
처리 헤드의 분출측 커넥터(72)와는 반대인 측부에는 흡인 배기 노즐(76)에 연결되는 커넥터(77)가 설치되어 있다. 이 커넥터(77)로부터 배기관(78)이 연장되고, 이 배기관(78)이 배기 펌프 등을 포함하는 배기 수단(79)에 연결되어 있다.
흡인 배기 노즐(76)은 피처리 위치 P[스테이지(10) 위의 웨이퍼(90)의 외주부]보다 하측에 배치되어 있다. 흡인 배기 노즐(76)의 선단부 부분의 흡인축(L76)은, 평면에서 보아(도41) 웨이퍼(90)의 외주의 접선 방향을 바로 향하게 되는 동시에, 정면에서(도42) 보아 웨이퍼(90)를 향해 위로 기울어져 있다. 배기 노즐(76)의 선단부의 흡입구가, 분출 노즐(75)의 분출구와 대략 동일한 높이[웨이퍼(90)의 이면 바로 아래]에 위치되어 있다.
도41에 도시한 바와 같이, 분출 노즐(75)과 배기 노즐(76)의 선단부 부분끼 리는, 평면에서 보아 웨이퍼(90)의 외주[스테이지(10)의 상면의 직경 방향 외측의 가상적인 환형 면 C]의 주위 방향(접선 방향)을 따라 피처리 위치 P를 사이에 두고 서로 마주 향하도록 배치되어 있다. 분출 노즐(75)의 선단부의 분출구와 배기 노즐(76)의 선단부의 흡입구 사이에 피처리 위치 P가 배치되어 있다. 스테이지(10) 나아가서는 웨이퍼(90)의 회전 방향(예를 들어 평면에서 보아 시계 방향)을 따라 분출 노즐(75)은 상류 측에 배치되고, 흡인 배기 노즐(76)은 하류 측에 배치되어 있다. 분출 노즐(75)의 분출구와 흡인 배기 노즐(76)의 흡입구 사이의 거리는, 제거해야 할 막(92c)의 반응 온도, 스테이지(10)의 회전수, 레이저 가열기(20)의 가열 능력 등을 고려하여, 예를 들어 수 ㎜ 내지 수십 ㎜의 범위로 적절하게 설정되어 있다.
포토 레지스트의 제거를 행할 경우, 분출 노즐(75)의 분출구와 흡인 배기 노즐(76)의 흡입구 사이의 간격은, 웨이퍼의 처리부 온도가 150 ℃ 이상이 되는 범위로 설정하는 것이 바람직하고, 예를 들어 5 ㎜ 내지 40 ㎜의 범위가 바람직하다.
배기 노즐(76)의 흡입 구경은, 분출 노즐(75)의 분출 구경보다 크게, 예를 들어 약 2 내지 5배로 되어 있다. 예를 들어, 분출 구경은 1 내지 3 ㎜ 정도인 것에 반해, 흡입 구경은 2 내지 15 ㎜ 정도이다.
도42에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(100)의 하측부에는 복사 가열기로서 레이저 가열기(20)의 레이저 조사 유닛(22)이 설치되어 있다. 레이저 조사 유닛(22)은 노즐(75, 76)보다 하측에 배치되는 동시에, 도41에 도시한 바와 같이 평면에서 보아 분출 노즐(75)과 배기 노즐(76)의 선단부끼리의 사이에 배치되어 있다. 레이 저 조사 유닛(22)의 바로 위에 피처리 위치 P가 위치되어 있다.
상기 구성에 있어서, 레이저 광원(21)으로부터의 레이저광이, 광섬유 케이블(23)을 경유하여, 레이저 조사 유닛(22)으로부터 바로 위에 수렴 조사된다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 이면이 국소 가열된다. 이 국소 가열된 부분은, 그 후 잠시 고온을 유지하면서 스테이지(10)의 회전에 의해 회전 방향의 하류 측으로 이동해 간다. 따라서, 웨이퍼(90)의 외주부는 레이저 조사 유닛(22)의 바로 위의 피조사 부분(피처리 위치 P)뿐만 아니라, 그곳으로부터 회전 방향의 하류 측 부분에 있어서도 고온으로 되어 있다. 물론, 레이저 조사 유닛(22)의 바로 위의 피조사 부분 P가 가장 고온이며, 그곳으로부터 회전 방향의 하류 측을 향함에 따라서 온도가 내려간다. 도41의 이점 쇄선으로 도시하는 분포 곡선 T는, 웨이퍼(90)의 온도 분포를 도시한 것이며, 피조사 부분 P를 중심으로 하여 고온 영역의 분포가 회전 방향의 하류 측으로 치우쳐 있다(이 복사 가열 작용에 대해서는, 후기 도43 내지 도46의 실시예에서도 설명함).
상기 레이저 가열 및 스테이지 회전과 병행하여, 오조나이저(70)의 오존 가스가 공급관(71), 커넥터(72), 분출 노즐(75)을 차례로 경유하여, 분출 노즐(75)의 분출구로부터 분출축(L75)을 따라 내뿜어진다. 이 오존은 웨이퍼(90)의 외주부의 이면의 피조사 부분(피처리 위치 P)의 주변으로 분출된다. 분출축(L75)이 상부 방향에 각도가 부여되어 있으므로, 오존 가스를 웨이퍼(90)에 확실하게 닿게 할 수 있다. 또한, 분출축(L75)이 반경 방향 내측에 각도가 부여되어 있으므로, 오존 가스는 웨이퍼(90)의 약간 내측을 향해 내뿜어진다. 이로써, 오존이 웨이퍼(90)의 외단부면으로부터 표면 측으로 돌아 들어가는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 표면 측의 막(92)에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있다. 오존 가스는 웨이퍼(90)의 이면에 닿은 후도 잠시 웨이퍼(90)의 이면으로부터 떨어지는 일없이, 웨이퍼(90)의 외주의 피조사 부분에 있어서의 접선을 거의 따라서 배기 노즐(76) 측으로 흐른다. 이로써, 오존과 웨이퍼(90)의 이면의 막(92c)과의 반응 시간을 충분히 길게 확보할 수 있다.
오존 가스 흐름은 웨이퍼(90)의 온도 분포의 기울기 방향을 따르고 있다. 따라서, 분출 직후의 피조사 부분 P에서는 물론, 피조사 부분 P보다 하류의 배기 노즐(76) 측 부분에 있어서도 막(92c)과의 반응을 일으킬 수 있다. 이로써, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
동시에, 흡인 수단(79)을 구동한다. 이로써, 처리가 끝난 오존 가스나 반응 부생성물을, 확산시키는 일 없이 배기 노즐(76)의 흡입구로 유도하여 흡인하여 배기할 수 있다. 흡입구는 분출구보다 크기 때문에, 처리가 끝난 오존 가스 등을 확실하게 포착해 흡입할 수 있어, 처리 완료 오존 가스 등이 확산되는 것을 확실하게 억제할 수 있다. 나아가서는, 오존 가스 등이 웨이퍼(90)의 표면 측으로 돌아 들어가는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 표면 측의 막(92)이 특성 변화를 초래하는 등의 손상을 입는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 또한, 반응 부생성물을 웨이퍼(90)의 피처리 부위 주변으로부터 신속하게 배제할 수 있다.
도41의 화살표 곡선으로 나타낸 바와 같이, 스테이지(10)의 회전 방향은 분출 노즐(75)로부터 흡인 노즐(76)에의 순 방향(오존 가스의 흐름을 따르는 방향)을 향하고 있다.
도43 및 도44는, 도41 및 도42의 변형 예를 도시한 것이다.
이 베이스 외주 처리 장치의 처리 헤드(100)에는, 분출 노즐(75)을 지지하는 노즐 유지 부재(75H)가 설치되어 있다. 노즐 유지 부재(75H)는 열 전도가 양호한 알루미늄 등의 재질로 구성되어 있다. 노즐 유지 부재(75H)의 내부에는, 냉각로(130)가 형성되고, 이 냉각로(130)에 물 등의 냉각 매체가 통과되도록 되어 있다. 이로써, 유지 부재(75H) 나아가서는 분출 노즐(75)이 냉각되도록 되어 있다.
레이저 조사 유닛(22)의 평면에서 보아 위치는, 분출 노즐(75)과 흡인 노즐(76)의 선단부끼리의 중간부에 배치되어 있다. 게다가, 분출 노즐(75) 측으로 치우쳐 배치되어 있다.
분출 노즐(75)과 흡인 배기 노즐(76)은 모두 처리 헤드(100)에 착탈 가능하게 되어 있다. 이로써, 필요에 따라서 알맞은 형상으로 변경할 수 있다.
상기한 오존 공급의 시는, 노즐 유지 부재(75H)의 냉각로(130)에 냉각 매체를 통과시킨다. 이로써, 노즐 유지 부재(75H)를 거쳐서 분출 노즐(75)을 냉각할 수 있고, 나아가서는 분출 노즐(75) 내부를 통과 중인 오존 가스를 냉각할 수 있다. 이로써, 산소 원자 라디칼의 양이 감소되지 않도록 할 수 있어, 활성도를 높게 유지할 수 있다. 나아가서는, 막(92c)과 확실하게 반응시켜 에칭할 수 있다.
상기한 오존 공급과 병행하여, 레이저 가열기(20)를 온하고, 조사 유닛(22)으로부터 레이저광 L을 바로 위로 출사한다. 도45의 (b)의 저면도에 도시한 바와 같이, 이 레이저광은 웨이퍼(90) 이면의 매우 작은 영역(Rs)에 스폿형으로 조사된 다. 이 영역(Rs)은 분출 노즐(75)의 분출구와 흡인 노즐(76)의 흡입구 사이에 위치하고, 그곳은 정확히 오존 가스가 지나는 통로에 닿고 있다. 이 영역(Rs)이 국소적으로 복사 가열되어, 순간적으로 몇 백도의 고온에 달한다. 이 고온화한 영역(Rs)에 오존이 접촉함으로써, 반응을 촉진시킬 수 있어, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
스테이지(10) 나아가서는 웨이퍼(90)의 회전에 수반하여, 국소 복사 가열 영역(Rs)은 차례로 이행해 간다. 즉, 웨이퍼(90)의 외주 이면의 각 포인트는, 어떤 순간만큼 복사 가열 영역(Rs)에 위치하고, 즉시 그곳을 통과해 간다. 따라서 복사 가열되는 기간은 순간이다. 예를 들어, 웨이퍼(90)의 직경이 200 ㎜이며, 회전 속도가 1 rpm이며, 복사 영역(Rs)의 직경이 3 ㎜라고 하면, 복사 가열 기간은 불과 약 0.3초이다.
한편, 웨이퍼(90)의 외주 이면의 각 포인트는, 일단 가열되면 복사 영역(Rs)을 통과 후도 열이 잠시 남아, 고온이 되고 있다(도46의 표면 온도 분포도를 참조). 이 고온이 되고 있는 기간은 아직 분출 노즐(75)과 흡인 노즐(76) 사이의 오존 가스가 지나는 통로에 위치하고 있으며, 오존이 계속해서 접촉하고 있다. 이로써, 처리 효율을 한층 더 향상시킬 수 있다.
게다가, 복사 영역(Rs)이 분출 노즐(75) 측으로 치우쳐 있으므로, 웨이퍼(90)의 외주 이면의 각 포인트에 오존이 닿으면 바로 복사 가열되고, 그 후에 이 포인트는, 복사 영역(Rs)으로부터 이격되어도 잠시 고온을 유지하고, 그 고온의 기간 중, 오존과 계속해서 접촉한다. 이로써, 처리 효율을 한층 더 향상시킬 수 있 다.
한편, 웨이퍼(90)의 외주부를 제외한 그것으로부터 내측 부분은, 레이저 가열기(20)로부터의 복사열을 직접적으로 받는 일이 없을 뿐만 아니라, 스테이지(10) 내의 냉각 매체에 의해 흡열·냉각되고 있다. 따라서, 복사 가열 영역(Rs)의 열이 전해져 와도 온도 상승을 억제하여, 저온 상태를 확실하게 유지할 수 있다. 이로써, 제거 처리해서는 안 되는 막(92)에 손상이 미치는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 양호한 막질을 유지할 수 있다.
도46A는 회전하는 웨이퍼의 이면 외주부를 레이저로 국소 복사 가열하였을 때의, 어떤 순간의 웨이퍼의 표면의 온도 분포를 도시하고, 도46B는 이면의 주위 방향 위치에 대한 온도의 1 측정 결과를 도시한 것이다. 레이저 출력은 100 W로 하고, 회전수는 1 rpm으로 하고 있다. 복사 영역(Rs)의 직경은 약 3 ㎜로 하고 있다. 도46A의 웨이퍼(90)의 외주 상의 위치(O)는 도46B의 횡축의 원점과 대응한다. 도46B의 횡축은 웨이퍼의 이면 외주부의 각 포인트를, 위치(O)로부터의 거리로 나타낸 것이다. 양 도면에 있어서 복사 영역(Rs) 및 그것을 포함하는 영역(Ro)은 각각 대응 관계에 있다. 영역(Ro)은 분출 노즐과 흡인 노즐 사이의 길이(D)[도45의 (b) 참조]의 부분에 대응한다.
도46B로부터 명백한 바와 같이, 복사 영역(Rs)으로 들어가기 전의 부분이라도, 근소한 범위이기는 하지만, 복사 영역(Rs)으로부터의 열 전도로 150 ℃ 이상이 되었다. 복사 영역(Rs)으로 들어가면 단숨에 상승하여 350 ℃ 내지 790 ℃의 온도 분포가 되었다. 복사 영역(Rs)을 통과한 후는 온도 저하하지만, 잠시 동안은 150 ℃ 이상이며, 유기물의 제거가 가능한 온도를 유지하였다. 이로써, 회전과 복사 가열의 조합이 유기물 제거에 유효한 것이 판명되었다.
복사 영역(Rs)을 통과한 후의 고온을 유지하고 있는 범위는, 레이저 출력과 스테이지의 회전수에 의존한다. 이에 맞추어 분출 노즐과 흡인 노즐의 간격 D[상기 영역(Ro)의 폭]를 설정하면 좋다.
복사 영역(Rs)의 온도를 낮추기 위해서는, 레이저 출력을 낮추거나, 스테이지의 회전수를 올리거나 함으로써 대응할 수 있다. 반대로 온도를 높이기 위해서는, 레이저 출력을 높이거나, 스테이지의 회전수를 낮추거나 함으로써 대응할 수 있다.
도47 및 도48에 도시하는 베이스 외주 처리 장치의 처리 헤드(100)는, 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)보다 상측에 배치되어 있다. 분출 노즐(75) 및 흡인 배기 노즐(76)도, 웨이퍼(90)보다 상측에 배치되어 있다. 이들 노즐(75, 76)은 도41 내지 도44와 마찬가지로, 평면에서 보아 웨이퍼(90)의 대략 주위 방향(피처리 위치 P 부근의 접선 방향)을 따라 피처리 위치 P를 사이에 두고 대향하도록 배치되어 있다.
레이저 가열기(20)의 조사 유닛(22)은, 정확히 피처리 위치 P의 바로 위에 하부 방향으로 배치되어 있다. 조사 유닛(22)의 레이저 광축은, 피처리 위치 P를 통해 웨이퍼(90)와 직교하는 연직선을 따르고 있어, 초점이 피처리 위치 P에 맞추어져 있다.
이 조사 유닛(22)으로부터의 레이저가, 웨이퍼(90)의 외주부의 표면의 피처 리 위치 P에 조사되어, 피처리 위치 P의 표면 측의 막을 복사 가열한다. 병행하여, 오조나이저(70)로부터의 오존이 분출 노즐(75)로부터 웨이퍼(90)의 외주의 표면 위로 내뿜어져, 피처리 위치 P 부근의 웨이퍼(90)의 접선 방향을 대략 따라서 흐른다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주 표면 측의 불필요한 막을 제거할 수 있다.
상기한 웨이퍼(90) 위에서의 가스 흐름은, 웨이퍼(90)의 회전 방향을 따르고 있으며, 잔열에 의한 고온 영역의 형성 방향[도46A]에도 따르고 있다. 이로써, 처리 효율을 향상시킬 수 있다.
처리가 끝난 가스(파티클 등의 반응 부생성물을 포함함)는 흡인 노즐(76)의 흡인과 상기 웨이퍼(90)의 회전이 아울러 상기 분출 시의 유동 방향을 거의 유지하면서 흡인 노즐(76)에 흡입되어, 배기된다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주 위에 파티클이 퇴적되는 것을 방지할 수 있다. 흡인 노즐(76)은, 분출 노즐(75)보다 구경이 크므로 처리 완료 가스의 누설을 억제할 수 있다.
도49는 흡인 노즐의 배치 구성의 변형 예를 도시한 것이다.
흡인 노즐(76)은 스테이지(10) 나아가서는 웨이퍼(90)의 반경 외측으로부터 웨이퍼(90)의 대략 반경 내측을 향해, 평면에서 보아 분출 노즐(75)과는 대략 직교하도록 배치되어 있다. 흡인 노즐(76)의 선단부의 흡입구 위치는, 분출 노즐(75)의 선단부의 분출구로부터 웨이퍼(90)의 회전 방향의 순 방향으로 조금 떨어져 배치되어 있다. 흡인 노즐(76)의 선단부의 상하 방향의 위치는, 스테이지(10)의 상면 나아가서는 웨이퍼(90)와 대략 동일한 높이에 배치되어 있다.
이 구성에 의하면, 분출 노즐(75)로부터 내뿜어져, 반응 후, 처리 완료가 된 가스(파티클 등의 반응 부생성물을 포함함)를 웨이퍼(90) 위로부터 신속하게 반경 외측으로 내보내고, 흡인 노즐(76)로 흡입하여 배기할 수 있어, 웨이퍼(90) 위에 파티클이 퇴적하는 것을 방지할 수 있다.
도50에 도시하는 흡인 노즐 구성에서는, 흡인 노즐(76)이 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외주부의 인접 부근의 하측에 위를 향해 배치되어 있다. 흡인 노즐(76)의 선단부의 흡입구 위치는, 분출 노즐(75)의 선단부의 분출구로부터 웨이퍼(90)의 회전 방향의 순 방향으로 조금 떨어져 배치되어 있다.
이 구성에 의하면, 도51의 화살표로 나타낸 바와 같이 분출 노즐(76)로부터 내뿜어진 가스는, 웨이퍼(90)의 외주부의 상면 측에서 외단부면을 따라 하면 측으로 흐른다. 이 과정에서 웨이퍼(90)의 외단부면의 불필요한 막(92c)과 반응을 일으켜, 외단부면의 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다. 그리고 처리 완료가 된 가스(파티클 등의 반응 부생성물을 포함함)는 하측의 흡인 노즐(76)로 흡입되어 배기된다.
도52 및 도53에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 조사 유닛(22)이 웨이퍼(90)보다 상측 또한 반경 외측으로부터 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치 P)를 향하게 하여 비스듬히 배치되어 있다. 조사 유닛(22)의 경사 각도는 예를 들어 대략 45°이다. 도54에 도시한 바와 같이, 조사 유닛(22)의 조사 광축(L20)(레이저 광속의 중심축)은, 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 경사부와 교차하고, 정확히 이 교차 포인트에서의 막 표면의 법선과 대략 일치하고 있다. 혹은, 정확히 이 교차 포인트에서의 막의 두께 방향과 대략 일치하고 있다. 조사 유닛(22)에는, 볼록 렌즈 나 원통형 렌즈 등을 포함하는 수렴 광학계가 설치되어 있고, 광원(21)으로부터 광섬유(23)로 이송되어 온 레이저(L)를 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 경사부의 상기 광축(L20)과의 교차 포인트(피조사 포인트)를 향해 수렴 조사하도록 되어 있다.
상기 구성에 따르면, 도54에 도시한 바와 같이 조사 유닛(22)으로부터의 레이저광은, 웨이퍼(90)의 외주부의 상방 또한 반경 외측으로부터 웨이퍼(90)의 외주부를 향해 경사 하방에 대략 45°의 각도로 출사되어 수렴되어 간다. 그리고 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 경사부에 조사된다. 레이저 광축(L20)은, 이 피조사 포인트에 대하여 대략 직교하여, 입사각이 대략 0도가 된다. 이로써, 가열 효율을 높일 수 있어, 피조사 포인트 주변의 웨이퍼(90)의 외주부를 국소적으로 확실하게 고온화할 수 있다. 이 국소 가열된 부분에 분출 노즐(75)로부터의 오존이 접촉함으로써, 도55에 도시한 바와 같이 막(92c)을 고 에칭률로 효율적으로 제거할 수 있다.
발명자들은, 도54에 도시한 바와 같이 레이저를 경사 상방 45°의 각도에서 웨이퍼의 외주부에 국소적으로 수렴 조사하는 실험을 행하였다. 웨이퍼의 회전수는 50 rpm으로 하고, 레이저 출력은 130 W로 했다. 그리고 웨이퍼의 수직인 외단부면의 표면 온도를 서모그래피로 측정한 바, 상기 피조사 포인트의 바로 아래에서 235.06 ℃였다.
또한, 레이저 조사 각도를 수직에 대하여 30°로 하고, 그 밖의 조건은 상기 45°와 마찬가지로 한 바, 피조사 포인트의 바로 아래에서 209.23°였다.
이로써, 충분히 큰 에칭률을 확보할 수 있는 것이 판명되었다.
이에 대하여, 레이저의 조사 방향을 웨이퍼의 외주부의 바로 위로 하고, 그 밖의 웨이퍼 회전수 및 레이저 출력 등의 조건은 상기와 동일하게 하여 비교 실험을 행한 바, 웨이퍼의 수직인 외단부면의 온도는 114.34 ℃이며, 에칭률의 급상승 온도를 밑돌았다. 이것은, 웨이퍼의 외주부의 바로 위(웨이퍼에 대하여 90°의 방향)로부터에서는 수직인 외단부면에는 레이저가 직접 닫지 않기 때문이라 생각된다. 또한, 도54에 도시한 바와 같이 조사 방향을 경사 45°로 기울이면, 가열 온도를 90°의 약 2배 가깝게 할 수 있는 것이 판명되었다.
조사 유닛(22)의 레이저 조사축(L20)은, 웨이퍼(90)의 반경 외측으로 경도된 각도로부터 웨이퍼(90)의 외주부를 향하게 되어 있으면 좋다. 이 레이저 조사축(L20)의 경도 각도는, 경사뿐만 아니라, 도56에 도시한 바와 같이 수평하게 될 때까지 넘어져 있어도 좋다. 그렇게 하면, 조사 유닛(22)으로부터의 레이저는, 웨이퍼(90)의 바로 옆으로부터 웨이퍼(90)의 외단부면에 수직으로 닿게 된다. 이 입사각은 거의 제로도가 된다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외단부면의 막(92c)을 한층 확실하게 가열할 수 있어, 에칭률을 한층 더 높일 수 있다.
발명자들은, 도56에 도시한 바와 같이 조사 유닛(22)을 수평하게 쓰러뜨려, 레이저를 바로 옆으로부터 웨이퍼의 외주부에 수렴 조사하고, 그 밖의 조건은 상기 도54의 실험과 동일(웨이퍼 회전수 : 50 rpm, 레이저 출력 : 130 W)하게 하여 가열 실험을 행했다. 그리고 웨이퍼의 수직인 외단부면의 표면 온도를 측정한 바 256.36 ℃였다. 이로써, 웨이퍼의 수직인 외단부면에 대해서는, 웨이퍼의 바로 옆에서 조사함으로써, 한층 더 고온화할 수 있어, 보다 고속으로 처리할 수 있는 것 이 판명되었다.
도57에 도시한 바와 같이, 플로로 카본 등의 유기막(92)은, 웨이퍼(90)의 외주부의 이면 측(하측)으로 돌아 들어가도록 하여 성막되는 경향이 있다. 웨이퍼(90)의 외주부의 막(92c) 중 이 이면의 막을 중심적으로 제거 처리하고 싶은 경우에는, 조사 유닛(22)을 웨이퍼(90)의 하측 또한 반경 외측에 배치하고, 이 위치로부터 웨이퍼(90)의 외주부를 향하게 하는 것으로 하면 좋다.
이로써, 조사 유닛(22)으로부터의 레이저가, 웨이퍼(90)의 하측 또한 반경 외측으로부터 웨이퍼(90)의 외주부를 향해 경사지게 수렴 조사된다. 이 레이저의 광축(L20)의 각도는, 예를 들어 대략 45°이다. 이 레이저가, 웨이퍼(90)의 외주부의 하측 경사부에 제로도에 가까운 입사각으로 입사한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부 중 특히 이면 측의 막(92c)을 고온화할 수 있고, 이 이면 측의 막(92c)을 확실하고 또한 고속으로 에칭하여 제거할 수 있다. 이 이면 처리에서는, 분출 노즐(75) 및 배기 노즐(76)도 웨이퍼(90)의 외주부의 하측에 배치하는 것이 바람직하다.
도58에 도시한 바와 같이, 경도하여 배치된 조사 유닛(22)과는 별도로, 웨이퍼(90)에 대하여 수직을 이루는 조사 유닛(22X)도 부가하는 것으로 해도 좋다. 수직 조사 유닛(22X)은, 경도 조사 유닛(22)과는 다른 레이저 광원(21X)에 광섬유 케이블(23X)을 거쳐서 접속되어 있다. 동일한 레이저 광원으로부터 2개의 광섬유 케이블을 분기시켜 인출하고, 1개는 수직 조사 유닛(22X)에 접속하고, 다른 1개는 경도 조사 유닛(22)에 접속하는 것으로 해도 좋다.
이 2개의 조사 유닛(22, 22X)을 구비한 장치 구성에 따르면, 웨이퍼(90)의 외주의 경사부나 수직인 외단부면의 막(92c)에 대해서는 주로 경도 조사 유닛(22)에 의해 고온 가열하여 효율적으로 제거할 수 있고, 웨이퍼(90)의 외주의 평면부의 막(92c)에 대해서는 주로 수직 조사 유닛(22X)에 의해 고온 가열하여 효율적으로 제거할 수 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 불필요한 막(92c)의 전체를 확실하게 제거할 수 있다.
조사 유닛(22)의 각도는 고정되어 있는 것에 한정되지 않고, 도59에 도시한 바와 같이 변화하도록 되어 있어도 좋다. 도59에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에는, 조사 유닛(22)을 위한 이동 기구(30)가 설치되어 있다. 이동 기구(30)에는 슬라이드 가이드(31)가 설치되어 있다. 슬라이드 가이드(31)는 대략 12시의 위치와 대략 3시의 위치까지의 약 90°에 걸친 1/4 원주의 원호형으로 되어 있다. 슬라이드 가이드(31)의 원호의 중심에 닿는 위치에, 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치 P)가 배치되도록 되어 있다.
이 슬라이드 가이드(31)에 조사 유닛(22)이 슬라이드 가이드(31)의 주위 방향으로 이동할 수 있게 장착되어 있다. 이로써, 조사 유닛(22) 및 그 레이저 광축(L20)은 항상 웨이퍼(90)의 외주부를 향하면서, 웨이퍼(90)의 외주부의 바로 위의 수직 자세가 되는 위치(도59의 이점 쇄선)와, 웨이퍼(90)의 바로 옆의 수평 자세가 되는 위치(도59의 파선)와의 사이에서 90°에 걸쳐 각도 조절 가능하게 되어 있다. 이 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)의 이동 궤적은, 스테이지(10) 및 웨이퍼(90)의 1 반경을 포함하여 스테이지(10)의 상면 및 웨이퍼(90)와 직교하는 수 직인 면 위에 배치되어 있다. 도시는 생략하지만, 이동 기구(30)에는 조사 유닛(22)을 슬라이드 가이드(31)를 따라 상기 수직 자세 위치와 수평 자세 위치와의 사이에서 이동시키는 구동 수단이 설치되어 있다.
이 이동 기구(30)를 부가한 베이스 외주 처리 장치에 의하면, 도59의 실선으로 나타낸 바와 같이 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 경사부를 중심적으로 처리할 때는, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을 웨이퍼(90)의 상측에 예를 들어 45° 정도로 기울어지게 한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 경사부를 중심으로 그 주변을 확실하게 고온 가열할 수 있어, 이 상측 경사부의 주변의 불필요한 막(92c)을 고 에칭률로 확실하게 제거할 수 있다.
도59의 파선으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(90)의 수직인 외단부면을 중심적으로 처리할 때는, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을 웨이퍼(90)의 바로 옆으로 쓰러뜨려 수평 자세로 한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외단부면을 중심으로 그 주변을 확실하게 고온 가열할 수 있어, 이 외단부면의 주변의 불필요한 막(92c)을 고 에칭률로 확실하게 제거할 수 있다.
도59의 2점 쇄선으로 도시한 바와 같이, 웨이퍼(90)의 외주의 상측의 평면부를 중심적으로 처리할 때는, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을 웨이퍼(90)의 바로 위에 위치시켜 수직 자세로 한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주의 상측의 평면부를 중심으로 그 주변을 확실하게 고온 가열할 수 있어, 이 상측 평면부의 주변 불필요한 막(92c)을 고 에칭률로 확실하게 제거할 수 있다.
이러한 방식으로, 웨이퍼(90)의 외주부의 각 부분을 각각 효율적으로 처리할 수 있다.
도60에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(90)의 외주부의 이면 측의 막을 중점적으로 처리하고자 하는 경우에는, 이동 기구(30)의 슬라이드 가이드(31)를 대략 3시의 위치와 대략 6시의 위치까지의 약 90°에 걸친 1/4 원주의 원호형으로 하면 좋다. 이 경우, 조사 유닛(22) 및 그 레이저 광축(L20)은 항상 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치 P)를 향하면서, 웨이퍼(90)의 바로 옆의 수평 자세가 되는 위치(도60의 파선)와, 웨이퍼(90)의 외주부의 바로 아래인 수직 자세가 되는 위치(도60의 이점 쇄선)와의 사이에서 90°에 걸쳐 각도 조절 가능하게 되어 있다.
이로써, 도60의 실선으로 나타낸 바와 같이 웨이퍼(90)의 외주부의 하측 경사부를 중심적으로 처리할 때는, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을 웨이퍼(90)의 하측에 예를 들어 45° 정도로 기울어지게 한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 경사부를 중심으로 그 주변을 확실하게 고온 가열할 수 있어, 이 상측 경사부의 주변의 불필요한 막(92c)을 고 에칭률로 확실하게 제거할 수 있다.
도60의 파선으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(90)의 수직인 외단부면을 중심적으로 처리할 때는, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을 웨이퍼(90)의 바로 옆으로 쓰러뜨려 수평 자세로 한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외단부면을 중심으로 그 주변을 확실하게 고온 가열할 수 있어, 이 외단부면의 주변의 불필요한 막(92c)을 고 에칭률로 확실하게 제거할 수 있다.
도60의 이점 쇄선으로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼(90)의 외주의 이면 측의 평면부를 중심적으로 처리할 때는, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을 웨이퍼(90) 의 바로 아래에 위치시켜 수직 자세로 한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주의 이면 측의 평면부를 중심으로 그 주변을 확실하게 고온 가열할 수 있어, 이 이면 측평면부의 주변의 불필요한 막(92c)을 고 에칭률로 확실하게 제거할 수 있다.
이러한 방식으로, 웨이퍼(90)의 외주부의 각 부분을 각각 효율적으로 처리할 수 있다.
도59 및 도60에서는, 가이드(31)가 1/4 원주의 원호형이며, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)의 각도 조절 가능한 범위가 90° 정도로 되어 있었지만, 가이드(31)를 대략 12시의 위치로부터 대략 6시의 위치까지의 약 180°에 걸친 반원형으로 하고, 조사 유닛(22) 및 레이저 광축(L20)을, 웨이퍼(90)의 외주부의 바로 위로부터 바로 아래까지의 180°의 각도 범위에 걸쳐 각도 조절 가능하게 구성해도 좋다.
도61 내지 도67에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 스테이지(10)의 일측부에 상기 처리 헤드(100)가 배치되어 있다. 도67에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(100)는 스테이지(10)를 향하게 하여 진출하는 처리 위치(도67의 실선)와 스테이지(10)로부터 이격되는 후퇴 위치(도67의 가상선)와의 사이에서 진퇴 가능한 상태로, 장치 프레임(도시하지 않음)에 지지되어 있다.
처리 헤드(100)는 1개에 한정되지 않으며, 스테이지(10)의 주위 방향으로 떨어져 복수 설치해도 좋다.
도61 내지 도64에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(100)는 헤드 본체(101)와, 이 헤드 본체(101)에 마련된 국자형 노즐(160)을 갖고 있다.
헤드 본체(101)는 대략 직사각 형상을 이루고 있다. 도61 및 도62에 도시한 바와 같이, 헤드 본체(101)의 상측 부분에 레이저 가열기의 조사 유닛(22)이 설치되어 있다.
도61 내지 도64에 도시한 바와 같이, 헤드 본체(101)의 하측 부분에는 스테이지(10)를 향하는 개구(102)가 형성되어 있다. 이 개구(102)의 천정면에 조사 유닛(22)의 하단부의 조사 창이 마주하고 있다.
헤드 본체(101)의 하측 부분의 벽에는, 1 경로의 가스 공급로(71)와, 3 경로의 배기로(76X, 76Y, 76Z)가 형성되어 있다.
도62에 도시한 바와 같이, 가스 공급로(71)의 기단부(상류단부)가, 오조나이저(70)에 접속되어 있다. 도62 및 도63에 도시한 바와 같이, 가스 공급로(71)의 선단부(하류단부)는 헤드 본체(101)의 개구(102)의 한 쪽 내측면을 향해 연장되어 있다.
도62 및 도63에 도시한 바와 같이, 헤드 본체(101)의 개구(102)에 있어서의 상기 가스 공급로(71)와는 반대 측의 내측면에는, 1개의 배기로(76X)의 흡입단부가 개구되어 있다. 이 배기로(76X)의 흡입단부의 높이는 스테이지(10)의 상면보다 약간 위가 되도록 설정되어 있다. 배기로(76X)는 웨이퍼(90)의 회전 방향(예를 들어 평면에서 보아 시계 방향)을 따라 가스 공급로(71) 나아가서는 국자형 노즐(160)의 하류 측에 배치되어 있다.
도62에 도시한 바와 같이, 다른 1개의 배기로(76Y)의 흡입단부는 헤드 본체(101)의 개구(102)의 바닥면의 중앙부에 개구되어 있다. 이 배기로(76Y)의 흡입 단부는 상기 조사 유닛(22) 및 후기 짧은 통부(161)의 바로 아래에 배치되어 있다.
도61 및 도64에 도시한 바와 같이, 나머지 1개의 배기로(76Z)의 흡입단부는, 헤드 본체(101)의 개구(102)의 깊이 측의 내면에 개구되어 있다. 이 배기로(76Z)의 흡입단부는 스테이지(10)의 상면과 대략 동일한 높이가 되도록 설정되어 있다.
이들 배기로(76X, 76Y, 76Z)의 하류단부는 배기 펌프 등의 배기 수단(도시하지 않음)에 접속되어 있다.
도62 및 도63에 도시한 바와 같이, 헤드 본체(101)의 개구(102)의 내부에 상기 국자형 노즐(160)이 설치되어 있다. 도65에 도시한 바와 같이, 국자형 노즐(160)은 짧은 통 모양의 짧은 통부(161)와, 가는 직관형의 도입부(162)를 갖고 있다. 이들 짧은 통부(161)와 도입부(162)는, 석영 등의 내 오존성의 투명한 재료로 구성되어 있다.
도62 및 도63에 도시한 바와 같이, 도입부(162)는 수평하게 연장되어 있다. 도입부(162)의 기단부는 헤드 본체(101)에 매립되어 지지되는 동시에, 가스 공급로(71)의 선단부에 연결되어 있다. 도입부(162)의 내부는 오존(반응성 가스)을 유도하는 도입로(162a)를 구성하고 있다.
예를 들어, 도입부(162)의 외경은 1 ㎜ 내지 5 ㎜이며, 도입로(162a)의 유로 단면적은 약 0.79 ㎟ 내지 19.6 ㎟이며, 길이는 20 ㎜ 내지 35 ㎜이다.
도입부(162)의 선단부가 헤드 본체(101)의 개구(102)의 내부로 연장 돌출하고, 그곳에 짧은 통부(161)가 접속되어 있다.
짧은 통부(161)는 헤드 본체(101)의 개구(102)의 중앙부에 배치되어 있다. 짧은 통부(161)는 축선을 수직으로 향하게 한 하면 개구의 덮개가 있는 원통형을 이루고 있다. 짧은 통부(161)의 직경은 도입부(162)의 직경보다 충분히 크다. 짧은 통부(161)의 축선은 헤드 본체(101)의 중심축을 따르고 있어, 조사 유닛(22)의 조사축과 일치하고 있다.
예를 들어, 짧은 통부(161)의 외경은 5 ㎜ 내지 20 ㎜이며, 높이는 10 ㎜ 내지 20 ㎜ 이다.
짧은 통부(161)의 상단부(기단부)에는 이것을 폐색하는 덮개부(163)가 일체로 설치되어 있다. 덮개부(163)는 조사 유닛(22)의 조사 창의 하방에 정대(正對)하여 배치되어 있다. 상술한 바와 같이 덮개부(163)를 포함하는 짧은 통부(161)의 전체가, 석영 유리 등의 투광성의 재료로 구성되어 있지만, 적어도 덮개부(163)가 투광성을 갖고 있으면 좋다. 투광성 재료로서는, 석영 유리 외에, 소다 유리 그 밖의 범용 유리, 폴리카보네이트, 아크릴 등의 투명도가 높은 수지를 이용해도 좋다.
덮개부(163)의 두께는 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜가 바람직하다.
짧은 통부(161)의 주위측부의 상측 부근의 부분에 도입부(162)가 연결되고, 도입부(162) 내부의 도입로(162a)가, 짧은 통부(161)의 내부 공간(161a)에 연통하고 있다. 도입로(162a)의 하류단부가 짧은 통부(161)의 내부 공간(161a)과의 연통구(160a)로 되어 있다. 짧은 통부(161)의 내부 공간(161a)의 유로 단면적은, 도입로(162a) 나아가서는 연통구(160a)의 유로 단면적보다 충분히 크다.
예를 들어, 연통구(160a)의 유로 단면적은 약 0.79 ㎟ 내지 19.6 ㎟인 것에 반해, 짧은 통부(161)의 내부 공간(161a)의 유로 단면적은 19.6 ㎟ 내지 314 ㎟이다.
도입로(162a)를 경유한 오존(반응성 가스)은, 연통구(160a)로부터 짧은 통부(161)의 내부 공간(161a)으로 들어가 팽창하고, 그곳에서 일시 체류하게 된다. 짧은 통부(161)의 내부 공간(161a)은 오존(반응성 가스)의 일시 체류 공간으로 되어 있다.
도61 및 도62에 도시한 바와 같이, 짧은 통부(161)의 하면(선단부)은 개구되어 있다. 처리 헤드(100)를 처리 위치로 한 상태에 있어서, 짧은 통부(161)의 하단부 모서리의 바로 아래에, 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치)가 위치하고, 짧은 통부(161)가 피처리 위치에 덮이도록 되어 있다. 짧은 통부(161) 하단부 모서리와 웨이퍼(90)의 외주부와의 캡은, 매우 작아지도록 설정되어 있으며, 예를 들어 0.5 ㎜ 정도이다. 이 매우 작은 갭을 거쳐서 짧은 통부(161)의 내부의 일시 체류 공간(161a)이 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치)에 면하고 있다.
도63에 도시한 바와 같이, 처리 위치에 있어서의 짧은 통부(161)는 웨이퍼(90)의 외부 모서리로부터 웨이퍼(90)의 반경 외측으로 조금 비어져 나와 배치되도록 되어 있다. 이로써, 짧은 통부(161)의 비어져 나옴 부분 하단부 모서리와 웨이퍼(90)의 외주 모서리와의 사이를 거쳐서 짧은 통부(161)의 내부의 일시 체류 공간(161a)이 외부와 연통하고 있다. 짧은 통부(161)의 비어져 나옴 부분의 하단부 모서리와 웨이퍼(90)의 외주 모서리와의 사이가, 일시 체류 공간(161a)의 체류 가 스의 릴리프구(164)로 되어 있다.
상기 구성의 웨이퍼 외주 처리 장치에 의해, 웨이퍼(90)의 이면의 외주부의 막(92c)을 제거하는 방법을 설명한다.
처리해야 할 웨이퍼(90)를 반송 로봇 등에 의해 스테이지(10)의 상면에 중심이 일치되도록 하여 두고 흡착 척한다. 다음에, 처리 헤드(100)를 후퇴 위치로부터 전진시켜, 처리 위치에 셋트한다. 이로써, 도66에 도시한 바와 같이 웨이퍼(90)의 외주부가 헤드 본체(101)의 개구(102) 안에 삽입되어, 짧은 통부(161)의 인접 부근 하방에 배치된다.
다음에, 레이저 광원(21)을 온하고, 레이저광 L을 조사 유닛(22)으로부터 바로 아래인 웨이퍼(90)의 외주부를 향해 수렴 조사한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 막(92c)을 스폿형(국소적)으로 복사 가열할 수 있다. 광로의 도중에 짧은 통부(161)의 덮개부(163)가 개재되어 있지만, 이 덮개부(163)는 고 투광성이므로, 광량이 감소하는 일은 거의 없어 가열 효율을 유지할 수 있다.
상기한 레이저 가열과 병행하여, 오조나이저(70)로부터 오존을 가스 공급로(71)에 송출한다. 이 오존이 국자형 노즐(160)의 도입부(162)의 도입로(162a)로 유도되고, 연통구(160a)로부터 짧은 통부(161)의 내부의 일시 체류 공간(161a)으로 도입된다. 일시 체류 공간(161a)은 도입로(162a) 및 연통구(160a)보다 크게 확대 개방되어 있으므로, 오존은 일시 체류 공간(161a)의 내부에서 확산하여 일시 체류한다. 이로써, 오존이 웨이퍼(90)의 외주의 상기 국소 가열 부위와 접촉하는 시간을 연장시킬 수 있어, 충분한 반응 시간을 확보할 수 있다. 이로써, 상기 국소 가 열 부위의 막(92c)을 확실하게 에칭하여 제거할 수 있어, 처리율을 향상시킬 수 있다. 또한, 오존의 이용도를 충분히 높여 낭비를 줄일 수 있어, 소요 가스량을 줄일 수 있다.
짧은 통부(161)는 웨이퍼(90)의 외주 모서리보다 조금 비어져 나와 있으며, 이 비어져 나온 부분과 웨이퍼(90)의 외주 모서리 사이가 짧은 통부(161)의 내부(61a)로부터의 릴리프구(164)로 되어 있다. 따라서, 짧은 통부(161)의 내부(61a)에서의 가스 체류는 일시적이며, 처리가 끝난 활성도가 떨어진 가스나 반응 부생성물(파티클 등)을 상기한 릴리프구로부터 신속하게 배출할 수 있어, 항상 신선한 오존을 일시 체류 공간(161a)에 공급하여 반응 효율을 높게 유지할 수 있다.
3 경로의 배기로(76X, 76Y, 76Z)의 흡인 배기량을 조절함으로써, 릴리프구(164)로부터의 누설 제어를 하거나, 누설 후의 개구(102) 안에서의 가스 흐름을 제어하거나 할 수 있다. 3 경로의 배기로(76X, 76Y, 76Z)를 설치함으로써, 파티클이 확산해도 확실하게 흡인하여 배기할 수 있다.
병행하여 스테이지(10)가 회전됨으로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 막(92c)을 전체 둘레에 걸쳐 제거할 수 있다. 또한, 스테이지(10) 내의 냉각·흡열 수단에 의해 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분을 냉각함으로써, 레이저 조사에 의한 열로 웨이퍼(90)의 내측 부분이 온도 상승하는 것을 방지할 수 있어, 웨이퍼(90)의 내측 부분의 막(92)에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있다.
제거 처리 종료 후는 처리 헤드(100)를 후퇴시켜, 스테이지(10)의 척을 해제하고, 웨이퍼(90)를 스테이지(10)로부터 픽업한다.
도68의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 처리 위치에 있어서의 짧은 통부(161)의 위치를 스테이지(10)의 반경 방향으로 조절하고, 짧은 통부(161)의 웨이퍼(90)의 외주 모서리로부터의 비어져 나옴량을 조절함으로써, 제거하는 막(92c)의 처리 폭(도68의 사선부)을 조절할 수 있다.
발명자들은, 도69의 실험 장치를 이용하여, 덮개부(163)의 광 투과율의 실험을 행하였다. 석영 유리판(G)을 덮개부(163)로 본뜨고, 이 석영 유리판(G)에 레이저 조사 유닛(22)으로부터의 레이저광 L을 쏘여, 그 이면 측에 레이저 파워 측정기(D)를 마련하여 투과 레이저의 파워를 측정해 감쇠율을 산출했다. 레이저 조사 유닛(22)의 출력을 몇 단계로 절환하여, 각 단계의 레이저 파워를 측정하였다. 석영 유리판(G)은, 두께가 다른 2개의 것을 준비하여, 각 유리판(G)에 대해 마찬가지로 측정을 행했다.
그 결과는, 아래와 같다.
유리판 두께 : 0.12 ㎜
조사 유닛 출력[W] 레이저 파워 측정치[W] 감쇄율[%]
2.79 2.7 3.23
12.4 12 3.23
21.6 20.9 3.24
29.5 28.4 3.73
유리판 두께 : 0.7 ㎜
조사 유닛 출력[W] 레이저 파워 측정치[W] 감쇄율[%]
2.79 2.68 3.94
12.4 12 3.23
21.6 20.8 3.70
29.5 28.5 3.39
상기 표와 같이, 조사 유닛(22)의 출력 및 유리판 두께에 상관없이, 감쇠율은 4 % 미만이었다.
따라서, 조사 유닛(22)으로부터의 광로에 국자형 노즐(160)의 덮개부(163)가 개재되어 있어도 96 % 이상의 레이저광 L이 덮개부(163)를 투과할 수 있어, 웨이퍼(90)의 외주부의 가열 효율은 거의 결점이 없는 것이 판명되었다.
한편, 레이저 에너지의 감쇄분의 전부가 덮개부(163)에 흡수되었다고 해도, 이 흡수율은 4 % 미만이므로, 그다지 발열하는 일이 없다. 게다가, 국자형 노즐(160) 안을 유통하는 오존 가스에 의해 충분히 냉각할 수 있다. 따라서, 덮개부(163)를 비롯해 국자형 노즐(160)이 고온화되는 일은 거의 없고, 내열성은 거의 요구되지 않는다.
도70은 국자형 노즐(160)의 변형 예를 도시한 것이다. 이 변형 예에서는, 국자형 노즐(160)의 짧은 통부(161)의 하단부 모서리에, 릴리프구로서 절결부(161b)가 형성되어 있다. 도71에 도시한 바와 같이, 절결부(161b)는 짧은 통부(161)의 주위 방향에 있어서의 스테이지(10)를 향하는 측과는 반대 측[웨이퍼(90)의 반경 외측에 대응하는 부위]에 배치되어 있다.
절결부(161b)는 반경 2 ㎜ 정도의 반원형을 이루고 있다. 절결부(161b)의 형상 및 크기는 상기에 한정되지 않으며 적절하게 설정 가능하다.
이 변형 예에 따르면, 일시 체류 공간(161a)의 처리 완료 가스나 반응 부생성물을 절결부(161b)로부터 확실하게 릴리프시킬 수 있어, 신선한 오존을 일시 체류 공간(161a)에 확실하게 공급할 수 있어, 고반응 효율을 확실하게 얻을 수 있다.
국자형 노즐(160)의 짧은 통부(161) 자체에 릴리프구(61b)가 있으므로, 짧은 통부(161)를 웨이퍼(90)의 외측 모서리로부터 비어져 나오게 하여 짧은 통부(161)와 웨이퍼(90)의 외측 모서리와의 사이에 릴리프구(164)를 형성할 필요가 없고, 도68의 (c)에 도시한 바와 같이 짧은 통부(161)와 웨이퍼(90)의 외측 모서리를 일치시켜도 일시 체류 공간(161a)으로부터 처리 완료 가스나 반응 부생성물을 확실하게 유출시킬 수 있어, 제거하는 막(92c)의 처리 폭의 설정 가능 범위를 넓게 할 수 있다.
도72 및 도73은 배기계의 변형 예를 도시한 것이다.
처리 헤드(100)의 개구(102) 안에, 배기 노즐(76XZX, 76YA, 76ZA)을 설치하는 것으로 해도 좋다. 도73의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 배기 노즐(76XA)은 헤드 본체(101)의 측부의 배기로(76X)로부터 개구(102)의 중앙부를 향해 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 대략 접선 방향으로 연장되어 있다. 배기 노즐(76XA)의 선단부 개구는 웨이퍼(90)의 회전 방향(예를 들어 평면에서 보아 시계 방향)을 따라 짧은 통부(161)의 하류 측으로 약간 떨어져, 짧은 통부(161)의 측부를 향하도록 하여 배치되어 있다. 배기 노즐(76XA)은 웨이퍼(90)의 약간 상방에 배치되는 동시에, 약간 아래로 기울어져, 선단부의 개구가 경사 하방을 향하게 되어 있다.
짧은 통부(161)의 바로 아래의 웨이퍼(90) 위에서 발생한 파티클 등의 반응 부생성물은, 웨이퍼(90)의 회전에 수반하여 배기 노즐(76XA) 측으로 흘러 온다. 이것을 배기 노즐(76XA)로 흡인하여 배기함으로써 웨이퍼(90) 위에 파티클이 퇴적하는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
도72 및 도73의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 배기 노즐(76YA)은 헤드 본체(101)의 바닥부의 배기로(76Y)로부터 수직 상방으로 연장되어 있다. 배기 노즐(76YA)의 선단부(상단부)의 개구는 짧은 통부(161)의 하단부 개구의 바로 아래에 약간 떨어져 대치하도록 배치되어 있다. 짧은 통부(161)와 배기 노즐(76YA)의 사이에 웨이퍼(90)의 외주부가 삽입되도록 되어 있다.
이로써, 짧은 통부(161)의 바로 아래의 웨이퍼(90) 위에서 발생한 파티클 등의 반응 부생성물을 배기 노즐(76YA)로 하방으로 흡인하여 배기할 수 있어, 웨이퍼(90) 위에 파티클이 퇴적하는 것을 확실하게 방지할 수 있다. 아울러, 짧은 통부(161)로부터의 오존 등의 반응성 가스를 웨이퍼(90)의 외주부의 상측 엣지로부터 하측 엣지로 흘러가도록 제어할 수 있어, 상측 엣지뿐만 아니라 웨이퍼(90)의 외단부나 하측 엣지에도 반응성 가스를 접촉시킬 수 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부 전체의 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다.
도72의 가상선으로 나타낸 바와 같이, 배기 노즐(76ZA)은 헤드 본체(101)의 개구(102)의 깊이 측면의 배기로(76Z)로부터 개구(102)의 중앙부를 향해 웨이퍼(90)의 반경 내측 방향으로 연장되어 있다. 배기 노즐(76ZA)의 선단부 개구는 짧은 통부(161)보다 약간 안쪽[웨이퍼(90)의 반경 외측]으로 떨어져, 짧은 통부(161)를 향하도록 배치되어 있다. 배기 노즐(76ZA)의 상하 위치는, 짧은 통부(161)의 하단부 및 웨이퍼(90)와 대략 같은 높이로 배치되어 있다.
이로써, 짧은 통부(161)의 바로 아래의 웨이퍼(90) 위에서 발생한 파티클을 배기 노즐(76ZA)로 웨이퍼(90) 위로부터 신속하게 반경 외측으로 내보내어, 흡입·배기할 수 있고, 웨이퍼(90) 위로 파티클이 퇴적하는 것을 확실하게 방지할 수 있어, 파티클이 확산해도 확실하게 흡인하여 배기할 수 있다.
3개의 배기 노즐(76XA, 76YA, 76ZA) 중 1개만을 선택적으로 부착하는 것으로 해도 좋고, 2개를 선택적으로 부착하는 것으로 해도 좋고, 3개 모두 부착하는 것으로 해도 좋다. 2개 또는 3개 모두 부착해 두고, 그 중 1개를 선택하여 흡인 배기를 행하도록 해도 좋다. 2개 또는 3개 동시에 흡인 배기를 행하도록 해도 좋다.
도74 내지 도77에 도시하는 베이스 외주 처리 장치에서는, 상기 국자형 노즐(160) 대신에 긴 통형 노즐(170)(통부)이 이용되고 있다. 또한, 상기 국자형 노즐(160)과 일체인 석영제의 도입부(162) 대신에, 내 오존성 수지(예를 들어 폴리오에틸렌 테레프탈레이트)로 이루어지는 도입부(179)가 이용되고 있다. 긴 통형 노즐(170)과 도입부(179)는 서로 다른 부재로 되어 있다.
도76에 도시한 바와 같이, 긴 통형 노즐(170)은 상기 국자형 노즐(160)과 마찬가지로 석영 등의 내 오존성의 투명한 재료로 구성되고, 짧은 통부(161)보다 긴 하면 개구의 덮개가 있는 원통형을 이루고 있다.
예를 들어, 긴 통형 노즐(170)의 길이는 40 ㎜ 내지 80 ㎜이며, 외경은 5 ㎜ 내지 20 ㎜이며, 내부 공간의 유로 단면적은 19.6 ㎟ 내지 314 ㎟이다.
긴 통형 노즐(170)의 상단부(기단부)에는 이것을 폐색하는 투명한 덮개부(173)가 일체로 설치되어 있다. 도74 및 도75에 도시한 바와 같이, 이 덮개부(173)가 조사 유닛(22)의 조사 창의 하방에 정대하여 배치되어 있다. 조사 유닛(22)은 레이저를 덮개부(173)를 통과시켜 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치)에 수렴 조사하도록 되어 있다.
덮개부(173)의 두께는 0.1 ㎜ 내지 3 ㎜가 바람직하다.
긴 통형 노즐(170)은 헤드 본체(101)의 개구(102)의 중앙부에 축선을 수직을 향하게 하여 배치되어 있다. 긴 통형 노즐(170)은 스테이지(10) 상의 웨이퍼(90)의 외주부(피처리 위치)를 관통하도록 배치되어, 중간부에 있어서 웨이퍼(90)의 외주부와 교차하고 있다. 이 긴 통형 노즐(170)의 웨이퍼(90)의 외주부와의 교차부(피처리 위치에 대응하는 부위)의 주위측부에는, 절입부(174)가 형성되어 있다. 절입부(174)는 긴 통형 노즐(170)의 주위 방향으로 대략 반원주에 걸쳐 연장되어 있다. 절입부(174)의 상하 두께는 웨이퍼(90)보다 약간 크게 웨이퍼(90)의 외주부를 삽입 가능하게 되어 있다.
예를 들어, 절입부(174)는 긴 통형 노즐(170)의 상단부로부터 10 ㎜ 내지 30 ㎜ 정도의 위치에 설치되어 있다. 절입부(174)의 두께(상하 치수)는 2 ㎜ 내지 5 ㎜ 정도이다. 절입부(174)의 중심각은 240° 내지 330°가 바람직하다.
긴 통형 노즐(170)의 절입부(174)보다 상측(기단부 측)의 부분(171)에 도입부(179)가 접속되어 있다. 이 도입부(179) 내의 도입로(179a)의 하류단부가, 상측 노즐 부분(171)의 내부에 연통하여, 연통구(170a)로 되어 있다. 긴 통형 노즐(170)의 상측 노즐 부분(171)의 내부가, 일시 체류 공간(171a)을 구성하고 있다.
도77에 도시한 바와 같이, 절입부(174)에 웨이퍼(90)를 삽입하면, 이 웨이퍼(90)의 외측 모서리와, 긴 통형 노즐(170)의 절입부(174)에서 남겨진 부분(75)과의 사이에, 상측 노즐 부분(171) 내의 일시 체류 공간(171a)으로부터의 릴리프구(75a)가 형성된다.
긴 통형 노즐(170)의 절입부(174)보다 하측 부분(172)의 내부는, 릴리프구(75a)에 연결되는 릴리프로로 되어 있다. 도75에 도시한 바와 같이, 긴 통형 노즐(170)의 하단부에 배기로(76Y)가 직접적으로 연결되어 있다.
이 제2 실시 형태에 따르면, 처리해야 할 웨이퍼(90)를 스테이지(10)의 상면에 세트하고, 처리 헤드(100)를 처리 위치로 전진시키면, 긴 통형 노즐(170)의 절입부(174)에 웨이퍼(90)의 외주부가 삽입된다. 이로써, 긴 통형 노즐(170)의 내부가 웨이퍼(90)를 사이에 두고 상하로 구획되는 동시에, 이 상하의 노즐 부분(171, 172)의 내부 공간이, 릴리프구(75a)를 거쳐서 연통하게 된다.
계속해서, 웨이퍼(90)의 외주부에 조사 유닛(22)으로부터 레이저를 수렴 조사하고, 국소 가열하는 동시에, 오조나이저(70)의 오존을, 연통구(170a)로부터 상측 노즐 부분(171) 내의 일시 체류 공간(171a)으로 송입한다. 이로써, 제1 실시 형태와 같이, 웨이퍼(90)의 외주부의 막(92c)을 효율적으로 제거할 수 있다. 절입부(174)의 모서리와 웨이퍼(90)의 사이는 매우 좁고, 게다가 배기 수단으로 하측 노즐 부분(172)을 흡인하고 있으므로, 절입부(174)의 모서리와 웨이퍼(90)의 사이에서 가스가 새는 것을 확실하게 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 반응을 효율적으로 제어할 수 있다. 그리고, 처리 완료 가스나 반응 부생성물을 릴리프구(75a)로부터 하측 노즐 부분(172)으로 강제적으로 유출시켜, 배기로(76Y)로부터 강제 배기할 수 있다. 파티클이 발생했다고 해도 배기로(76Y)로부터 강제 배기할 수 있다.
웨이퍼(90)에는 서로 막 종류가 다른 2 이상의 막이 적층되어 있는 경우가 있다. 예를 들어, 도78의 (a)에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(90) 위에 SiO2 등의 무기물로 이루어지는 막(94)이 피막되고, 그 위에 포토 레지스트 등의 유기물로 이루어지는 막(92)이 피막되어 있는 경우가 있다. 이 경우, 베이스 외주의 유기막(92)을 제거하기 위한 반응성 가스 공급 수단에다가, 베이스 외주의 무기막(94)을 제거하기 위한 다른 반응성 가스 공급 수단도 설치하면 좋다.
즉, 도79 내지 도80에 도시한 바와 같이 이 2막 적층 웨이퍼용의 베이스 외주 처리 장치에는, 1개의 대기압 챔버(2) 안에,
1개의 스테이지(10)와, 유기막 제거용의 반응성 가스 공급 수단의 제1 처리 헤드(100)와, 무기막 제거용의 반응성 가스 공급 수단의 제2 처리 헤드(200)(가스 안내 부재)가 설치되어 있다.
유기막용의 제1 처리 헤드(100)는, 진퇴 기구에 의해 스테이지(10) 나아가서는 웨이퍼(90)의 외주부를 따르는 처리 위치(도79 및 도80의 가상선)와, 그곳으로부터 직경 방향 외측으로 떨어진 후퇴 위치(도79 및 도80의 실선)와의 사이에서 진퇴 가능하게 되어 있다.
제1 처리 헤드(100) 자체의 구성은, 도47 및 도48에 도시하는 처리 헤드(100)와 마찬가지로 되어 있다.
도80에 있어서 실선 및 이점 쇄선으로 나타내는 바와 같이, 유기막 처리 헤드(100)는 웨이퍼(90)가 배치되어야 할 수평면보다 상방에 배치되어 있지만, 이 대신에 도80에 있어서 파선으로 나타내는 바와 같이 상기 웨이퍼 배치면보다 하방에 배치하는 것으로 해도 좋다. 이 파선의 유기막 처리 헤드(100)는, 도41 내지 도44 등에 도시하는 처리 헤드(100)와 동일한 구성으로 되어 있다. 유기막 처리 헤드(100)를, 상기 베이스 배치면을 사이에 두고 상하 한 쌍 설치하는 것으로 해도 좋다.
유기막용 처리 헤드(100)로부터 스테이지(10)의 주위 방향으로 180도 떨어져 무기막용의 제2 처리 헤드(200)가 배치되어 있다.
제2 처리 헤드(200)는 진퇴 기구에 의해, 웨이퍼(90)의 외주부를 따르는 처리 위치(도80의 가상선)와, 웨이퍼(90)로부터 직경 방향 외측으로 떨어진 후퇴 위치(도80의 실선)와의 사이에서 진퇴 가능하게 되어 있다.
도81에 도시한 바와 같이, 제2 처리 헤드(200)는 웨이퍼(90)의 외주를 따르는 대략 원호 형상을 이루고 있다. 도83에 도시한 바와 같이, 제2 처리 헤드(200)의 소경측의 주위측면에는, 삽입구(201)가 제2 처리 헤드(200)의 내부를 향해 절입형으로 형성되어 있다. 도81 및 도82에 도시한 바와 같이, 삽입구(201)는 제2 처리 헤드(200)의 주위 방향의 전체 길이에 걸쳐 연장되어 있다. 삽입구(201) 상하 방향의 두께는, 웨이퍼(90)의 두께보다 약간 큰 정도이다. 상기 제2 처리 헤드(200)의 진퇴 동작에 의해 웨이퍼(90)의 외주부가 삽입구(201)에 삽입 발출되도록 되어 있다.
도83에 도시한 바와 같이, 삽입구(201)의 안쪽 단부는 크게 확대되어, 제2 반응성 가스 안내로(202)로 되어 있다. 도81에 도시한 바와 같이, 안내로(202)는 제2 처리 헤드(200)의 길이 방향(주위 방향)으로 연장되어, 웨이퍼(90)의 반경과 대략 동일한 곡률 반경의 평면에서 보아 원호형을 이루고 있다. 웨이퍼(90)를 삽입구(201)에 삽입하면, 웨이퍼(90)의 외주부가 안내로(202)의 내부에 위치되게 된다. 도83에 도시한 바와 같이, 안내로(202)의 단면 형상은 원으로 되어 있지만, 이에 한정되는 것은 아니며, 예를 들어 반원형으로 해도 좋고, 사각형으로 해도 좋다. 또한, 안내로(202)의 유로 단면적은, 적절한 크기로 설정해도 좋다.
무기막 제거용의 반응성 가스(제2 반응성 가스)는 SiO2 등의 무기물과 반응하는 것이며, 그 원가스로서 예를 들어 CF4, C2 F6을 비롯한 PFC 가스나 CHF3을 비롯한 HFC 등의 불소계 가스가 이용되고 있다. 도82에 도시한 바와 같이, 이 불소계 가스를, 제2 반응성 가스 생성원으로서의 불소 플라즈마 방전 장치(260)의 한 쌍의 전극(261) 사이의 대기압 플라즈마 방전 공간(261a)으로 도입하여 플라즈마화하고, 불소 라디칼 등의 불소계 활성종을 포함하는 제2 반응성 가스를 얻도록 되어 있다. 대기압 플라즈마 방전 공간(261a)으로부터 제2 반응성 가스 공급로(262)가 연장되어, 무기막 처리 헤드(200)의 안내로(202)의 일단부의 도입 포트(202a)에 접속되어 있다. 안내로(202)의 타단부의 배출 포트(202b)로부터 배출로(263)가 연장되어 있다.
무기막 처리 헤드(200)는 내 불소성의 재료로 구성되어 있다.
웨이퍼(90)의 외주의 유기막(92c)과 무기막(92c)으로 이루어지는 불필요한 막은, 다음과 같이 하여 제거한다.
[유기막 제거 공정]
우선, 웨이퍼(90)의 외주부의 유기막(92c)의 제거 공정을 행한다. 처리 헤드(100, 200)는 모두 후퇴 위치로 후퇴시켜 둔다. 그리고 처리해야 할 웨이퍼(90)를 얼라이먼트 기구(도시하지 않음)에 의해 스테이지(10) 위에 센터링하여 셋트한다. 다음에, 유기막 처리 헤드(100)를 처리 위치로 전진시킨다. 이로써, 레이저 조사 유닛(22)이 웨이퍼(90)의 외주부의 1군데 P로 향하게 되는 동시에, 이 부위 P를 사이에 두고 분출 노즐(75)과 흡인 노즐(76)이 웨이퍼(90)의 접선 방향에 대치하게 된다(도47 및 도48 참조). 무기막 처리 헤드(200)는 그대로 후퇴 위치에 위치시켜 둔다.
그리고, 레이저원(21)을 온하고, 웨이퍼(90)의 외주부의 1군데 P에 국소적으로 레이저 가열하는 동시에, 오조나이저(70)로 생성한 오존 등의 산소계 반응성 가스를 유기막 처리 헤드(100)의 분출 노즐(75)로부터 분출하고, 상기 피가열 부위 P에 한정적으로 내뿜는다(도47 및 도48 참조). 이로써, 도78의 (b)에 도시한 바와 같이 상기 부위 P의 유기막(92c)이 산화 반응을 일으켜 에칭[애싱(탄화)]된다. 탄화한 유기막의 찌꺼기를 포함하는 처리가 끝난 가스는 흡인 노즐(76)로 흡인하여 신속하게 제거할 수 있다.
동시에, 스테이지(10)에 의해 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분(주 부분)을 흡열·냉각함으로써, 상기 내측 부분의 막이 열의 영향을 받아 품질 열화를 초래하는 것을 방지할 수 있는 것은, 이미 상술한 바와 같다.
또한, 스테이지(10)를 1 내지 복수 회, 회전시킴으로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 유기막(92c)이 전체 둘레에 걸쳐 제거되고, 무기막(94c)이 전체 둘레에 걸쳐 노출되게 된다.
[무기막 제거 공정]
계속해서, 웨이퍼(90) 외주부의 무기막(94c)의 제거 공정을 실행한다. 이 때, 웨이퍼(90)는 스테이지(10)에 셋트한 상태로 해 둔다. 그리고 무기막 처리 헤드(200)를 전진시켜, 웨이퍼(90)의 외주부를 삽입구(201)에 삽입한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 일정한 길이 부분이 안내로(202)에 둘러싸이게 된다. 삽입량을 조절함으로써, 제거해야 할 막(94c)의 폭(처리 폭)을 쉽게 제어할 수 있다.
계속해서, CF4 등의 불소계 가스를, 불소계 플라즈마 방전 장치(260)의 전극 간 공간(261a)에 공급하는 동시에, 전극(261) 사이에 전계를 인가하고, 대기압 글로우 방전 플라즈마를 일으키게 한다. 이로써, 불소계 가스를 활성화하고, 불소 라디칼 등으로 이루어지는 불소계 반응성 가스를 생성한다. 이 불소계 반응성 가스를 공급로(262)에 의해 무기막 처리 헤드(200)의 안내로(202)로 유도하고, 이 안내로(202)를 따라 웨이퍼(90)의 외주부의 주위 방향으로 흐르게 한다. 이로써, 도78의 (c)에 도시한 바와 같이 웨이퍼(90)의 외주부의 무기막(94c)을 에칭하여 제거할 수 있다. 아울러, 스테이지(10)를 회전시킨다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 무기막(94c)을 전체 둘레에 걸쳐 에칭하여 제거할 수 있다. 에칭의 부생성물을 포함하는 처리 완료 가스는, 배출로(263)로부터 배출된다. 또한, 삽입구(201)가 좁아져 있으므로, 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분에의 불소계 반응성 가스의 확산을 방지할 수 있다. 게다가, 불소계 반응성 가스의 유속 조절에 의해, 상기 내측 부분으로의 가스 확산을 한층 더 확실하게 방지할 수 있다.
또한, 유기막 처리 헤드(100)는 유기막 제거 공정의 종료 후, 무기막 제거 공정의 개시 전에 후퇴 위치로 후퇴시켜도 좋고, 무기막 제거 공정의 종료 후에 후퇴시켜도 좋다. 유기막(92c)이 스테이지(10)의 회전의 1회째에서 제거할 수 있는 경우, 이 유기막 제거와 동시 병행하여 무기막 제거를 행하는 것으로 해도 좋다. 유기막 제거 공정의 도중에서 무기막(94c)이 부분적으로 노출되기 시작한 시점에서 무기막 제거 공정을 유기막 제거와 병행해서 행하는 것으로 해도 좋다.
무기막 성분이 예를 들어 SiN 등의 경우, 에칭에 의해(NH4)2 SiF6, NH4F·HF 등의 상온에서 고체의 부생성물이 생긴다. 그래서, 이 경우에는 무기막 제거 공정의 기간 중, 유기막 처리 헤드(100)를 처리 위치에 위치시켜 두고, 레이저 가열기(20)로 웨이퍼(90)의 외주부에의 레이저 조사를 계속하면 좋다. 이로써, 상기 상온에서 고체의 부생성물을 기화시킬 수 있다. 또한, 기화 후의 부생성물을 흡인 노즐(76)로 흡인하여 배출할 수 있다.
무기막 제거 공정 후, 헤드(100, 200)를 후퇴 위치로 후퇴시키는 동시에 스테이지(10)의 회전을 정지한다. 그리고 스테이지(10) 내의 척 기구에 의한 웨이퍼(90)의 처킹을 해제하여, 웨이퍼(90)를 반출한다.
이 제거 방법에 따르면, 유기막 제거 공정과 무기막 제거 공정의 전 기간을 통해, 웨이퍼(90)가 스테이지(10)에 계속해서 셋트된 상태로 되어 있다. 따라서 유기막 제거 공정으로부터 무기막 제거 공정으로의 이행 시에 웨이퍼(90)를 다른 장소로 이송할 필요가 없어, 이송 시간을 생략할 수 있다. 또한, 이송 시에 이송용 카세트에 닿는 등하여 파티클이 발생하는 일이 없다. 또한, 다시 얼라이먼트도 불필요해진다. 이로써, 전체의 처리 시간을 대폭 단축할 수 있어, 처리량을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 고정밀도 처리가 가능해진다. 게다가, 얼라이먼트 기구(3)와 스테이지(30)를 공통화할 수 있어, 장치 구성의 간소화·컴팩트화를 도모할 수 있다. 1개의 공통 챔버(2) 안에 처리 헤드(100, 200)를 복수 설치함으로써, 여러 가지 막의 종류에 대응 가능해진다. 또한, 크로스 컨테미네이션의 문제도 회피할 수 있다. 또한, 본 발명은 상압계이므로, 챔버(2) 안에 구동 부분 등을 쉽게 저장할 수 있다.
또한, 웨이퍼(90)에 밑에서부터 유기막(92), 무기막(94)의 순으로 적층되어 있는 경우에는, 우선 무기막 제거 공정을 실행하고, 다음에 유기막 제거 공정을 실행한다.
유기막 처리 헤드(100)와 무기막 처리 헤드(200)의 이격 각도는 180도에 한정되지 않으며 120도나 90도 이격되어 있어도 좋다.
유기막 처리 헤드(100)와 무기막 처리 헤드(200)는 서로의 후퇴 위치 및 진퇴 동작 시에 간섭하지 않으면 좋고, 처리 위치가 포개어져 있어도 좋다.
유기막 처리 헤드(100)가 산소계 반응성 가스 생성원에 일체로 부착되어 있어도 좋고, 무기막 처리 헤드(200)가 불소계 반응성 가스 생성원에 일체로 부착되어 있어도 좋다.
발명자들은, 도81 내지 도83에 도시하는 것과 같은 제2 처리 헤드(가스 안내 부재)를 이용하여, 에칭 실험을 행하였다. 처리 대상으로서, SiO2막을 성막한 직경 8 인치의 웨이퍼를 이용했다. 프로세스 가스는 CF4를 이용하여, 유량은 100 cc/분으로 하였다. 이 프로세스 가스를 플라즈마 발생 공간(261a)에서 플라즈마화하여 반응성 가스로 하고, 가스 안내 부재(200)의 안내로(202)에 통과시켰다. 그리고 웨이퍼의 외주부의 전체 둘레에 걸쳐 불필요한 막을 에칭하였다.
소요 시간은 90초이며, 사용 가스량은 150 cc였다.
[제1 비교예]
비교예로서, 가스 안내 부재를 생략하고, 노즐로부터 반응성 가스를 스폿형으로 직접 분출하는 장치를 이용하여, 제1 실시예와 동일 조건으로 에칭 처리를 행한 바, 소요 시간은 20분이며, 사용 가스량은 2리터였다.
이 결과, 본 발명의 가스 안내 부재를 설치함으로써 소요 시간 및 사용 가스량 모두 대폭으로 삭감할 수 있는 것이 판명되었다.
[제2 비교예]
또한, 웨이퍼의 외부 직경과 대응하는 크기의 이중 링형의 전극 구조를 갖는 처리 헤드를 이용하여, 웨이퍼의 외부 직경과 대략 동일한 직경의 링형의 분출구의 전체 둘레로부터 동시에 반응성 가스를 내뿜고, 웨이퍼의 외주부의 전체 둘레를 동시에 에칭 처리하였다. 프로세스 가스 유량은, 4리터/분으로 하였다. 그 밖의 조건은 제1 실시예와 동일하게 하였다. 그러면, 소요 시간은 30초이며, 사용 가스량은 2리터였다.
이 결과, 본 발명 장치에 따르면, 소요 시간은 상기한 전체 둘레를 동시 처리하는 것과 그다지 바뀌지 않으며, 게다가 사용 가스량을 대폭 삭감할 수 있는 것이 판명되었다.
또한, 발명자들은 상기와 동일한 샘플 및 장치를 이용하여, 웨이퍼 회전수를 50 rpm과 300 rpm으로 설정하여 각각 처리를 행하였다. 그리고 웨이퍼의 반경 방향의 위치에 대한 막 두께를 측정하였다. 결과를 도84에 도시한다. 도84에 있어서 횡축은, 웨이퍼의 외단부에서 반경 방향 내측으로의 거리이다. 50 rpm일 때는 처리 폭이 외단부에서 약 1.6 ㎜까지의 범위인 것에 반해, 300 rpm일 때는 외단부에서 약 1.0 ㎜까지의 범위로 축소되었다. 이로써, 회전수가 고속일수록 반응성 가스의 직경 방향 내측으로의 확산을 억제할 수 있어, 회전수에 의해 처리 폭을 제어할 수 있는 것이 판명되었다.
도85는 상기 적층 막의 제거 장치의 다른 변형 예를 도시한 것이다. 본 실시 형태에서는 유기막 제거용의 산소계 반응성 가스와 무기막 제거용의 불소계 반응성 가스가 공통인 플라즈마 방전 장치(270)에 의해 생성되도록 되어 있다. 유기막 제거용의 반응성 가스의 원가스는 산소(O2)가 이용되고 있다. 무기막 제거용의 반응성 가스의 원가스는 CF4 등의 불소계 가스가 이용되고 있다. 각 원가스원으로부터의 원가스 공급로(273, 274)가 서로 합류하고, 상기 공통 플라즈마 방전 장치(270)의 한 쌍의 전극(271) 사이의 대기압 플라즈마 방전 공간(271a)으로 연장되어 있다. 각 원가스 공급로(273, 274)에는 개폐 밸브(273V, 274V)가 설치되어 있다.
공통 플라즈마 방전 장치(270)로부터의 반응성 가스 공급로(275)는, 3방 밸브(276)를 거쳐서 산소계 반응성 가스 공급로(277)와 불소계 반응성 가스 공급로(278)의 두 갈래로 나뉘어져 있다. 산소계 반응성 가스 공급로(277)는 유기막 처리 헤드(100)의 분출 노즐(75)에 연결되어 있다. 불소계 반응성 가스 공급로(278)는 무기막 처리 헤드(200)의 안내로(202)의 상류단부에 연결되어 있다.
유기막 제거 공정에서는, 불소계 원가스 공급로(274)의 개폐 밸브(274V)를 폐쇄하는 한편, 산소계 원가스 공급로(273)의 개폐 밸브(273V)를 개방한다. 이로써, O2 등의 원가스가 플라즈마 방전 장치(270)의 방전 공간(271a)으로 도입되어 활성화되고, 산소 라디칼이나 오존 등의 산소계 반응성 가스가 생성된다. 또한, 플라즈마 방전 장치(270)로부터의 공통 반응성 가스 공급로(275)를 3방 밸브(276)에 의해 산소계 반응성 가스 공급로(277)에 접속한다. 이로써, 오존 등의 산소계 반응성 가스가 유기막 처리 헤드(100)의 분출 노즐(75)에 도입되어, 웨이퍼(90)의 외주부의 유기막(92c)을 애싱하여 제거할 수 있다.
무기막 제거 공정에서는, 산소계 원가스 공급로(273)의 개폐 밸브(273V)를 폐쇄하는 한편, 불소계 원가스 공급로(274)의 개폐 밸브(274V)를 개방한다. 이로써, CF4 등의 불소계의 원가스가 플라즈마 방전 장치(270)로 도입되어 플라즈마화되고, F* 등의 불소계 반응성 가스가 생성된다. 또한, 플라즈마 방전 장치(270)로부터의 공통 반응성 가스 공급로(275)를 3방 밸브(276)에 의해 불소계 반응성 가스 공급로(278)에 접속한다. 이로써, F* 등의 불소계 반응성 가스가 무기막 처리 헤드(200)의 안내로(202)로 도입되어 웨이퍼(90)의 주위 방향으로 흘러, 웨이퍼(90)의 외주부의 무기막(94c)을 에칭하여 제거할 수 있다.
도86은 상기 적층막의 제거 장치의 개변 형태를 도시한 것이다. 이 형태의 스테이지(10)는, 대경의 스테이지 본체(110)(제1 스테이지부)와, 소경의 센터 패드(111)(제2 스테이지부)를 갖고 있다. 스테이지 본체(110)는 웨이퍼(90)보다 약간 소경의 원반형을 이루고, 그 내부에는 냉매실(41) 등의 흡열 수단이 설치되어 있다. 스테이지 본체(110)의 상면 중앙부에는 수납 오목부(110a)가 형성되어 있다.
센터 패드(111)는 스테이지 본체(110)보다 충분히 소경인 원반형을 이루고, 스테이지 본체(110)와 동일축 상에 배치되어 있다.
도시는 생략하지만, 스테이지 본체(110)의 상면과 센터 패드(111)의 상면에는, 각각 웨이퍼(90)를 흡착하기 위한 흡착 홈이 설치되어 있다.
센터 패드(111)의 하방에는, 스테이지 본체(110) 및 센터 패드(111)와 동일 축 위에 패드 샤프트(112)가 배치되어 있다. 이 패드 샤프트(112)의 상단부에 센터 패드(111)가 연결 지지되어 있다. 패드 샤프트(112)에 패드 구동 유닛(113)이 접속되어 있다.
패드 구동 유닛(113)에는, 패드 샤프트(112)를 상승시키는 승강 구동계가 설치되어 있다. 이 승강 구동계에 의해, 패드 샤프트(112) 나아가서는 센터 패드(111)가, 스테이지 본체(110)의 상방으로 돌출된 돌출 위치[도86B]와, 스테이지 본체(110)의 수납 오목부(110a)에 수납된 수납 위치[도86A] 사이에서 승강 가능(진퇴 가능)하게 되어 있다. 또한, 센터 패드(111)가 고정되는 한편, 스테이지 본체(110)가 패드 구동 유닛(113)에 접속되어 상승하고, 그 결과 센터 패드(111)가 돌출·수납되도록 되어 있어도 좋다. 수납 위치의 센터 패드(111)의 상면은, 스테이지 본체(110)의 상면과 동일 높이로 되어 있지만, 스테이지 본체(110)의 상면보다 아래로 인입하고 있어도 좋다.
또한, 패드 구동 유닛(113)에는 패드 샤프트(112) 나아가서는 센터 패드(111)를 회전시키는 회전 구동계가 설치되어 있다.
도시는 생략하지만, 스테이지 본체(110)와 센터 패드(111)에는, 각각 웨이퍼(90)를 흡착하기 위한 처킹 기구가 내장되어 있다.
냉각실(41) 등의 흡열 수단은 스테이지 본체(110)에만 설치되고, 센터 패드(111)에는 설치되어 있지 않지만, 센터 패드(111)에도 설치하는 것으로 해도 좋다.
무기막 처리 헤드(200)는 돌출 위치의 센터 패드(111)의 상면 높이로 위치되어 있다. 무기막용 처리 헤드(200F)는 이 높이에 있어서, 센터 패드(111)에 근접한 처리 위치(도1 및 도2의 가상선)와, 멀어진 후퇴 위치(도1 및 도2의 실선) 사이에서 진퇴 가능하게 되어 있다.
도86A에 도시한 바와 같이, 유기막 제거 공정에서는 센터 패드(111)를 수납 위치에 위치시킨 상태에서, 냉각 수단을 가동하는 동시에, 스테이지 본체(110) 및 센터 패드(111)를 공통인 축심 주위로 일체로 회전시키면서 유기막 처리 헤드 H에 의해 처리를 행한다.
도86B에 도시한 바와 같이, 유기막 제거 공정의 종료 후, 유기막 처리 헤드 H를 후퇴 위치로 후퇴시킨다. 다음에, 패드 구동 유닛(113)에 의해 센터 패드(111)를 상승시켜 돌출 위치에 위치시킨다. 이로써, 웨이퍼(90)를 스테이지 본체(110)로부터 위로 분리시킬 수 있다.
그리고, 무기막 처리 헤드(200)를 후퇴 위치[도86B의 가상선]로부터 처리 위치(도86의 실선)로 전진시켜, 무기막 제거 공정을 실행한다. 웨이퍼(90)가 스테이지 본체(110)의 상방으로 떨어져 있으므로, 스테이지 본체(110)의 외주부와 무기막 처리 헤드(200)의 하측부가 간섭하는 것을 회피할 수 있다. 나아가서는, 삽입구(201)의 웨이퍼(90) 직경 방향을 따르는 깊이를 크게 할 수 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 내측 부분에의 제2 반응성 가스의 확산을 한층 확실하게 방지할 수 있다.
한편, 스테이지 본체(110)의 직경을 충분히 크게 할 수 있어, 흡열 수단에 의해 웨이퍼(90)의 외주부 부근까지 확실하게 냉각할 수 있다. 그 결과, 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분의 막질이 손상되는 것을 한층 확실하게 방지할 수 있다.
이 무기막 제거 공정에서는, 센터 패드(111)만을 회전시키면 좋다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부의 무기막(94c)을 전체 둘레에 걸쳐 에칭하여 제거할 수 있다.
도87은 센터 패드가 달린 스테이지 구조의 개변 형태를 도시한 것이다.
스테이지 본체(110)의 내부에는, 흡열 수단으로서 환형의 냉각실(41C)이 형성되어 있다. 환형 냉각실(41C)은 웨이퍼(90)에 냉열을 작용시키는 플러스압의 유체 터미널을 구성하고 있다. 스테이지 본체(110)에 환형 냉각실(41C) 대신에, 동심 다중 원형, 방사형, 나선형 등의 냉각로를 형성해도 좋다.
스테이지 본체(110)의 상면에는, 웨이퍼(90)를 흡착하기 위한 흡착 홈(15)이 형성되어 있다. 흡착 홈(15)은 웨이퍼(90)에 흡착력을 작용시키는 마이너스압의 유체 터미널을 구성하고 있다.
도시는 생략하지만, 센터 패드(111)의 상면에도 웨이퍼(90)를 흡착하기 위한 흡착 홈이 설치되어 있다. 이 흡착 홈으로부터 연장되는 흡인로는, 패드 샤프트(112)에 통과하게 되어 있다.
센터 패드(111)는 패드 구동 유닛(113)의 승강 구동계에 의해 도87의 가상선으로 나타내는 돌출 위치와, 도87의 실선으로 나타내는 수용 위치와의 사이에서 상하로 진퇴(승강)되도록 되어 있으며, 수용 위치일 때의 센터 패드(111)는 스테이지 본체(110)의 오목부(110a) 안에 완전히 수용되어, 센터 패드(111)의 상면이 스테이지 본체(110)의 상면보다 약간(수 ㎜) 인입하도록 되어 있다.
패드 샤프트(112)는 이것과 동일축을 이루는 회전 통(150)에 승강 가능 또한 회전 가능하게 삽입 통과되어 있다.
회전 통(150)의 주요부는 전체 둘레에 걸쳐 같은 두께의 원통형으로 되어 있으며, 수직으로 연장되어 있다. 회전 통(150)의 상단부는 스테이지 본체(110)에 연결 고정되어 있다. 회전 통(150)의 하단부는 풀리(144), 타이밍 벨트(143), 풀리(142), 변속기(141)를 차례로 거쳐서 회전 구동 모터(140)(회전 구동 수단)에 연결되어 있다. 회전 구동 모터(140)에 의해 회전 통(150)이 회전되고, 나아가서는 스테이지 본체(110)가 회전되도록 되어 있다.
회전 통(150)은 고정 통(180)의 내부에 베어링 B를 거쳐서 회전 가능하게 삽입 통과, 지지되어 있다.
고정 통(180)은 회전 통(150) 및 패드 샤프트(112)와 동일축의 수직인 원통형을 이루고, 장치 프레임 F에 고정되어 있다. 고정 통(180)은 적어도 내주면이 단면 원형이면 좋다. 고정 통(180)은 회전 통(150)보다 낮게 되어 있으며, 고정 통(180)으로부터 회전 통(150)의 상단부가 돌출하고, 그 위에 스테이지 본체(110)가 배치되어 있다.
회전 통(150) 및 고정 통(180)에는, 스테이지 본체(110)의 환형 냉각실(41C)을 터미널로 하는 냉각 유로와, 흡착 홈(15)을 터미널로 하는 흡인 유로가 설치되어 있다.
냉각 유로의 이행로는 다음과 같이 구성되어 있다.
도87, 도88, 도89C에 도시한 바와 같이, 고정 통(180)의 외주면에는 냉각수 포트(181a)가 형성되어 있다. 도시하지 않은 냉각용수 공급원으로부터 냉각 이행로관(191)이 연장되어, 포트(181a)에 접속되어 있다. 포트(181a)로부터 연락로(181b)가 고정 통(180)의 반경 내측 방향으로 연장되어 있다.
도89C에 도시한 바와 같이, 고정 통(180)의 내주면에는 전체 둘레에 걸친 홈 형상의 환형로(181c)가 형성되어 있다. 이 환형로(181c)의 주위 방향의 1군데에 연락로(181b)가 연결되어 있다.
도87 및 도88에 도시한 바와 같이, 환형로(181c)를 사이에 두고 상하 양측의 고정 통(180)의 내주면에는, 환형 시일 홈(112d)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 도88에 도시한 바와 같이, 환형 시일 홈(112d)에는 환형의 냉각 이행로용 가스킷(G1)이 수용되어 있다. 가스킷(G1)의 단면 형상은, Ⅱ자형(C자형)으로 되어 있으며, 그 개구가 환형로(181c) 측을 향하도록 배치되어 있다. 가스킷(G1)의 외주면에는 윤활 처리를 하는 것이 바람직하다.
도87 및 도88에 도시한 바와 같이, 회전 통(150)에는 상하로 바로 연장되는 축 방향로(151a)가 형성되어 있다. 도88 및 도89C에 도시한 바와 같이, 축 방향로(151a)의 하단부는 연통로(151b)를 거쳐서 회전 통(150)의 외주면에 개구되어 있다. 연통로(151b)는 환형로(181c)와 동일한 높이에 위치하고, 환형로(181c)에 연통하고 있다. 연통로(151b)는 회전 통(150)의 회전에 따라서 주위 방향의 위치가 바뀌지만, 360도에 걸쳐 항상 환형로(181c)와의 연통 상태를 유지한다.
도87에 도시한 바와 같이, 축 방향로(151a)의 상단부는 회전 통(150)의 외주면의 커넥터(154)를 거쳐서 외부의 중계관(157)에 연결되어 있다. 이 중계관(157)이 스테이지 본체(110)의 하면의 커넥터(197)를 거쳐서 환형 냉각실(41C)에 연결되어 있다.
냉각 유로의 복귀로는 다음과 같이 구성되어 있다.
도87에 도시한 바와 같이, 스테이지 본체(110)의 하면에는 이행로용 커넥터(197)와는 180도 반대 측에 커넥터(198)가 설치되어 있다. 스테이지 본체(110)의 환형 냉각실(41C)이, 이 커넥터(198)를 거쳐서 외부의 중계관(158)에 연결되어 있다. 중계관(158)은 회전 통(150)의 상측부의 외주에 마련된 커넥터(155)에 접속되어 있다.
도87에 도시한 바와 같이, 회전 통(150F)에는 상하로 바로 연장되는 축 방향로(152a)가 형성되어 있다. 도89B에 도시한 바와 같이, 축 방향로(152a)는 이행로의 축 방향로(151a)와는 180도 반대 측에 배치되어 있다. 이 축 방향로(152a)의 상단부가 커넥터(155)에 연결되어 있다.
도87 및 도89B에 도시한 바와 같이, 축 방향로(152a)의 하단부는 연통로(152b)를 거쳐서 회전 통(150)의 외주면에 개구되어 있다. 연통로(152b)는 이행로의 연통로(151b)와는 180도 반대 측이고 또한 연통로(151b)보다 상측에 배치되어 있다. 연통로(152b)는 회전 통(150)의 회전에 따라서 축 방향로(152a)와 함께 중심축의 주위로 회전하게 된다.
고정 통(180)의 내주면에는 전체 둘레에 걸친 홈 형상의 환형로(182c)가 형성되어 있다. 이 환형로(182c)는 이행로의 환형로(181c)보다 상측이고, 또한 연통로(152b)와 동일한 높이에 위치하고, 주위 방향의 1군데에서 연통로(152b)와 연결되어 있다. 연통로(152b)는 회전 통(150)의 회전에 수반하여 주위 방향의 위치가 바뀌지만, 360도에 걸쳐 항상 환형로(182c)와의 연통 상태를 유지한다.
도87 및 도88에 도시한 바와 같이, 환형로(182c)를 사이에 두고 상하 양측의 고정 통(180)의 내주면에는, 냉각 복귀로용 환형 시일 홈(182d)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 도88에 도시한 바와 같이, 시일 홈(182d)에는 환형의 냉각 복귀로용 가스킷(G2)이 수용되어 있다. 가스킷(G2)의 단면 형상은, Ⅱ자형(C자형)으로 되어 있으며, 그 개구가 환형로(182c) 측을 향하도록 배치되어 있다. 가스킷(G2)의 외주면에는 윤활 처리를 하는 것이 바람직하다.
도87, 도88, 도89B에 도시한 바와 같이, 고정 통(180)에는 환형로(182c)에서 반경 외측으로 연장되는 연락로(182b)와, 이 연락로(182b)에 연결되는 배수 포트(182a)가 형성되어 있다. 포트(182a)는 고정 통(180)의 외주면에 개방되어 있다. 이 포트(182a)로부터 냉각 복귀로관(192)이 연장되어 있다. 연락로(182b)와 포트(182a)는, 이행로의 연락로(181b) 및 포트(181a)와 동일한 주위 방향 위치이며 그들보다 상측에 배치되어 있다.
흡인 유로는 다음과 같이 구성되어 있다.
도87, 도88, 도89A에 도시한 바와 같이, 냉각 복귀로의 포트(182a)보다 상측의 고정 통(180)의 외주면에는, 흡인 포트(183a)가 형성되어 있다. 도시하지 않은 진공 펌프 등을 포함하는 흡인원에서 흡인 관(193)이 연장되어, 포트(183a)에 접속되어 있다. 포트(183a)로부터 연락로(183b)가 고정 통(180)의 반경 내측 방향으로 연장되어 있다.
도89A에 도시한 바와 같이, 고정 통(180)의 내주면에는 전체 둘레에 걸친 홈 형상의 흡인용 환형로(183c)가 형성되어 있다. 이 환형로(183c)의 주위 방향의 1군데에 연락로(183b)가 연결되어 있다.
도87 및 도88에 도시한 바와 같이, 환형로(183c)를 사이에 두고 상하 양측의 고정 통(180)의 내주면에는, 흡인용 환형 시일 홈(183d)이 전체 둘레에 걸쳐 형성되어 있다. 도88에 도시한 바와 같이, 시일 홈(183d)에는 환형의 흡인용 가스킷(G3)이 수용되어 있다. 가스킷(G3)의 단면 형상은, 상기 냉각 왕복로의 가스킷(G1, 72)과 같이 Ⅱ자형(C자형)으로 되어 있지만, 그 방향은 상기 가스킷(G1, 72)과는 다르며, 개구가 환형로(183c)의 측과는 반대 측을 향하도록 배치되어 있다. 가스킷(G3)의 외주면에는 윤활 처리를 실시하는 것이 바람직하다.
도87에 도시한 바와 같이, 회전 통(150)에는 상하로 바로 연장되는 흡인용 축 방향로(153a)가 형성되어 있다. 도89A에 도시한 바와 같이, 축 방향로(153a)의 하단부는, 연통로(153b)를 거쳐서 회전 통(150)의 외주면에 개구되어 있다. 연통로(153b)는 환형로(183c)와 동일한 높이에 위치하고, 흡인용 환형로(183c)에 연통하고 있다. 연통로(153b)는 회전 통(150)의 회전에 따라서 주위 방향의 위치가 바뀌지만, 360도에 걸쳐 항상 흡인용 환형로(183c)와의 연통 상태를 유지한다.
축 방향로(153a) 및 연통로(153b)는 냉각 왕복로의 축 방향로(151a, 52a) 및 연통로(151b, 52b)에 대하여 주위 방향으로 90도 어긋난 위치에 배치되어 있다.
도87에 도시한 바와 같이, 축 방향로(153a)의 상단부는 회전 통(150)의 외주면의 커넥터(156)를 거쳐서 외부의 중계관(159)에 연결되어 있다. 이 중계관(159)이, 스테이지 본체(110)의 하면의 커넥터(199)를 거쳐서 흡착 홈(15)에 연결되어 있다.
도87 내지 도89의 장치를 이용하여 웨이퍼(90)의 외주의 불필요한 막(94c, 92c)을 제거하는 동작을 설명한다.
처리해야 할 웨이퍼(90)를, 도시하지 않은 포크형 로봇 아암으로 카세트에서 픽업하고, 얼라이먼트 기구에 의해 얼라이먼트(센터링)한다. 얼라이먼트 후의 웨이퍼(90)를 상기 포크형 로봇 아암으로 수평하게 들어올려, 돌출 위치(도87의 가상선)에 위치시켜 둔 센터 패드(111)에 적재한다. 센터 패드(111)는 웨이퍼(90)보다 충분히 소경이므로, 포크형 로봇 아암의 여유를 충분히 확보할 수 있다. 웨이퍼(90)를 센터 패드(111)에 적재한 후, 포크형 로봇 아암을 후퇴시킨다. 또한, 센터 패드(111)용의 흡인 기구를 구동하여, 웨이퍼(90)를 센터 패드(111)에 흡착 척한다.
계속해서, 패드 구동 유닛(113)의 승강 구동계에 의해 센터 패드(111)를, 상면이 스테이지(10)와 동일면이 될 때까지 하강시킨다. 이로써, 스테이지(10)의 상면에 웨이퍼(90)가 접촉된다. 여기에서, 센터 패드(111)의 흡착을 해제하고, 센터 패드(111)을 다시 수 ㎜ 하강시켜 수용 위치(도87의 실선)에 위치시키는 동시에, 진공 펌프 등의 흡인원을 구동함으로써, 흡인압을 흡인관(193), 포트(183a), 연락로(183b), 환형로(183c), 연통로(153b), 축 방향로(153a), 커넥터(156), 중계관(159), 커넥터(199)를 차례로 경유하여, 흡착 홈(15)으로 도입한다. 이로써, 웨이퍼(90)를 스테이지(10)에 흡착할 수 있어, 확실히 보유 지지할 수 있다. 그리고 회전 구동 모터(140)를 구동하고, 회전 통(150) 및 스테이지(10)를 일체로 회전시키고, 나아가서는 웨이퍼(90)를 회전시킨다. 이로써, 회전 통(150)의 내부의 연통로(153b)가 고정 통(180)의 환형로(183c)의 주위 방향으로 회전 이동하게 되지만, 연통로(153b)와 환형로(183c)와의 연통 상태는 항상 유지된다. 따라서 회전 시에 있어서도 웨이퍼(90)의 흡착 상태를 유지할 수 있다.
도88에 확대하여 나타내는 바와 같이, 흡인 유로의 흡인압은 연통로(153b)와 환형로(183c)와의 연통 부분으로부터 그 상하의 회전 통(150)의 외주면과 고정 통(180)의 내주면 사이의 간극을 경유하여, 시일 홈(183d)의 내주면과 가스킷(G3)의 사이에도 작용한다. 이 흡인압은 단면 Ⅱ자형의 가스킷(G3)을 확대 개방시키는 방향으로 작용한다. 따라서, 흡인압이 크면 클수록, 가스킷(G3)이 시일 홈(183d)의 내주면으로 강하게 압박되어, 시일압이 커진다. 이로써, 회전 통(150)의 외주면과 고정 통(180)의 내주면 사이의 간극으로부터 누설이 일어나는 것을 확실하게 방지할 수 있다.
스테이지(10)의 회전 개시와 전후하여, 유기막용 처리 헤드(100)를 후퇴 위치(도1 및 도87의 가상선)로부터 처리 위치(도1 및 도87의 실선)로 전진시킨다. 그리고, 레이저 조사기(20)로부터 레이저를 웨이퍼(90)의 외주부의 1군데에 수렴 조사해서 국소 가열하는 동시에, 오존 등의 유기막 반응성 가스를 분출 노즐(75)로부터 분출하여, 웨이퍼(90)의 외주의 상기 국소 가열된 부위에 접촉시킨다. 이로써, 도5의 (b)에 도시한 바와 같이, 외주의 유기막(92c)을 효율적으로 에칭하여 제거할 수 있다. 처리 완료 가스나 부생성물은 흡인 노즐(76)로 흡인하여 배기한다.
이 유기막 제거 처리 시에는, 스테이지 본체(110)의 환형 냉각실(41C)에 냉각수를 공급한다. 즉, 냉각수 공급원의 냉각수를, 이행로관(191), 포트(181a), 연락로(181b), 환형로(181c), 연통로(151b), 축 방향로(151a), 커넥터(154), 중계관(157), 커넥터(197)를 차례로 경유하여, 환형 냉각실(41C)에 공급한다. 이로써, 스테이지 본체(110) 및 그 위의 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분을 냉각할 수 있다. 레이저 조사에 의한 열이 웨이퍼(90)의 외주부로부터 반경 내측으로 전해져 와도 신속하게 흡열할 수 있어, 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분이 온도 상승을 초래하는 것을 방지할 수 있다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부로부터 내측 부분의 막(94, f2)에 손상이 미치는 것을 방지할 수 있다.
상기한 냉각수는 환형 냉각실(41C) 안을 유통한 후, 커넥터(198), 중계관(158), 커넥터(155), 축 방향로(152a), 연통로(152b), 환형로(182c), 연락로(182b), 포트(182a)를 차례로 경유하여, 냉각 복귀로관(192)으로부터 배출된다.
스테이지(10)의 회전에 의해 회전 통(150)의 내부의 연통로(151b)도 환형로(181c)의 주위 방향으로 회전 이동하게 되지만, 연통로(151b)는 그 회전 위치에 상관없이 환형로(181c)와의 연통 상태를 항상 유지한다. 마찬가지로, 연통로(152b)도 환형로(182c)의 주방향으로 회전 이동하게 되지만 환형로(181c)와의 연통 상태는 항상 유지된다. 이로써, 스테이지(10)의 회전 중도 냉각수의 유통이 유지된다.
도88에 확대하여 나타내는 바와 같이, 냉각 이행로의 냉각수는 연통로(151b)와 환형로(181c)와의 연통 부분으로부터 그 상하의 회전 통(150)의 외주면과 고정 통(180)의 내주면 사이의 간극을 경유하여, 환형 시일 홈(112d)의 내부에도 유입하고, 또한 단면 Ⅱ자형의 가스킷(G1)의 개구의 내부로 유입한다. 이 냉각수의 압력에 의해 단면 Ⅱ자형의 가스킷(G1)이 확대 개방되어, 시일 홈(112d)의 내주면에 압박된다. 이로써, 가스킷(G1)의 시일압을 확실하게 얻을 수 있어, 냉각수가 새는 것을 방지할 수 있다. 동일한 작용은 냉각 복귀로의 가스킷(G2)에서도 얻을 수 있다.
스테이지(10)가 적어도 1 회전함으로써, 웨이퍼(90)의 외주의 전체 둘레의 유기막(92c)을 제거할 수 있다.
유기막(92c)의 제거 처리가 종료되었을 때는, 분출 노즐(75)로부터의 가스 분출 및 흡인 노즐(76)로부터의 흡인을 정지하고, 유기막용 처리 헤드(100)를 후퇴 위치로 후퇴시킨다.
또한, 패드 구동 유닛(113)의 승강 구동계에 의해 센터 패드(111)를 조금 상승시켜 웨이퍼(90)의 하면에 대어 흡착하는 한편, 스테이지 본체(110)에 의한 웨이퍼(90)의 흡착을 해제한다. 그리고, 상기 승강 구동계에 의해 센터 패드(111)를 돌출 위치까지 상승시킨다.
계속해서, 무기막용 처리 헤드(200)를 후퇴 위치(도1 및 도87의 실선)로부터 처리 위치(도1 및 도87의 가상선)로 전진시킨다. 이로써, 무기막용 처리 헤드(200)의 삽입구(201)에 웨이퍼(90)가 삽입되고, 안내로(202)의 내부에 웨이퍼(90)의 외주부가 위치된다. 웨이퍼(90)가 센터 패드(111)로 들어 올려져 있으므로, 처리 위치의 무기막용 처리 헤드(200)는 스테이지 본체(110)보다 상방으로 분리할 수 있어, 스테이지 본체(110)와의 간섭을 피할 수 있다.
그리고, 도시하지 않은 플라즈마 방전 장치에 의해 질소, 산소, 불소계 등의 무기막(94)의 성분에 따른 가스를 플라즈마화하고, 이 플라즈마 가스를 안내로(202)의 연장 방향의 일단부로 도입한다. 이 플라즈마 가스가 안내로(202)를 지나면서 웨이퍼(90)의 외주부의 무기막(94c)과 반응하고, 이로써, 도5의 (c)에 도시한 바와 같이 무기막(94c)을 에칭하여 제거할 수 있다. 처리 완료 가스나 부생성물은, 안내로(202)의 타단부로부터 도시하지 않은 배기로를 경유하여 배출된다.
병행하여, 패드 구동 유닛(113)의 회전 구동계에 의해 센터 패드(111)를 회전시킨다. 센터 패드(111)가 적어도 1 회전함으로써, 웨이퍼(90)의 외주의 전체 둘레의 무기막(94c)을 제거할 수 있다.
무기막(92c)의 제거 처리가 종료되었을 때는, 플라즈마 방전 장치로부터의 플라즈마 공급을 정지하고, 무기막용 처리 헤드(200)를 후퇴 위치로 후퇴시킨다. 계속해서, 웨이퍼(90)와 스테이지(10) 사이에 포크형 로봇 아암을 삽입한다. 이 포크형 로봇 아암을 센터 패드(111)로부터 반경 외측의 웨이퍼(90)의 하면에 닿게 하는 동시에, 센터 패드(111)의 흡착을 해제한다. 이로써, 웨이퍼(90)를 포크형 로봇 아암 위로 바꿔 옮겨, 반출한다.
이 표면 처리 장치의 스테이지 구조에 따르면, 스테이지 본체(110)의 냉각 유로나 흡인 유로를 중심축(Lc)으로부터 반경 방향으로 떨어져 배치 가능하게 되어 있으므로, 중심부에는 센터 패드(111)를 승강, 회전 등 하는 기구나 센터 패드(111)용의 흡인 유로를 배치하는 스페이스를 충분히 확보할 수 있다.
상기 스테이지 구조는 유기막 등의 1 종류의 막만을 제거하는 것에도 적용할 수 있다. 그 경우, 무기막용 처리 헤드(200)는 당연히 불필요하다. 또한, 센터 패드(111)를 위한 회전 구동계도 불필요하다.
고정 통(180)의 내주면 대신에 회전 통(150)의 외주면에 홈 형상의 환형로(181c, 182c , 183c)를 형성하는 것으로 해도 좋다.
도90은 제2 처리 헤드(200)의 개변 형태를 도시한 것이다. 이 제2 처리 헤드(200)(가스 안내 부재)에는, 반응성 가스를 생성하기 위한 플라즈마 방전 장치(260)가 일체로 연결되어 있다.
플라즈마 방전 장치(260)는 전원에 접속된 핫 전극(261H)과, 접지된 어스 전극(261E)을 갖고 있다. 이들 전극(261H, 261E) 사이의 공간이, 대략 상압의 플라즈마 발생 공간(261a)이 된다. 이 플라즈마 발생 공간(261a)에, 예를 들어 질소, 산소, 불소계 가스, 혹은 염소계 가스, 또는 그들의 혼합 가스 등의 프로세스 가스가 도입되어 플라즈마화되도록 되어 있다.
플라즈마 방전 장치(260)의 전극(261H, 261E)보다 하측에는, 가스 수렴용 노즐(263)이 설치되어 있다. 이 가스 수렴용 노즐(263)이 제2 처리 헤드(200)(가스 안내 부재)의 상면에 고정되어 있다. 가스 수렴용 노즐(263)에는 가스 수렴로(263a)가 형성되어 있다. 가스 수렴로(263a)는, 플라즈마 발생 공간(261a)의 하류단부에 연결되는 동시에 그곳으로부터 아래쪽을 향함에 따라서 직경이 축소되어 있다.
이 가스 수렴로(263a)의 하단부가 안내로(202)의 상류단부의 도입 포트(202a)에 연결되어 있다.
가스 안내 부재(200)의 호 길이[웨이퍼(90)의 주위 방향을 따라야 할 길이]는, 활성종의 수명 등을 고려해서 적절하게 설정하는 것이 바람직하다. 예를 들어, 도91에 도시하는 가스 안내 부재(200)는 중심 각도가 90도 정도인 길이로 되어 있다. 도92에 도시하는 가스 안내 부재(200)는 중심 각도가 180도 정도인 호 길이를 갖는다. 도93에 도시하는 가스 안내 부재(200)는 중심 각도가 45도 정도인 호 길이를 갖는다.
가스 안내 부재(200)의 도입 포트(202a)의 위치는, 안내로(202)의 상측부에 한정되지 않고, 도94의 (a)에 도시한 바와 같이 안내로(202)의 외주 측에 배치해도 좋다. 이 배치는, 웨이퍼(90)의 외단부면의 막을 중점적으로 제거해야 할 경우 등에 적합하다.
또한, 도94의 (b)에 도시한 바와 같이, 도입 포트(202a)를 안내로(202)의 하측에 배치해도 좋다. 이 배치는 웨이퍼(90)의 외주부의 이면 막을 중점적으로 제거해야 할 경우 등에 적합하다.
도입 포트(202a)를 가스 안내 부재(200)의 측단부면에 설치해도 좋다.
배출 포트(202b)에 대해서도, 마찬가지로 가스 안내 부재(200)의 측단부면에 설치해도 좋고, 상면에 설치해도 좋고, 하면에 설치해도 좋고, 외주면에 설치해도 좋다.
가스 안내 부재(200)의 안내로(202)의 단면 형상이나 크기는, 불필요한 물질을 제거해야 할 처리 영역, 막 종류, 투입 가스량, 처리 목적 등에 따라서 적절하게 설정 가능하다.
예를 들어, 도94의 (c)에 도시한 바와 같이, 안내로(202)의 단면을 작게 해도 좋다. 이로써, 처리 폭을 작게 할 수 있다.
도94의 (d)에 도시한 바와 같이, 안내로(202)를 상부 반원형의 단면 형상으로 하고, 이 안내로(202)의 평평한 바닥면에 웨이퍼(90)의 이면이 근접하도록 해도 좋다. 이로써, 웨이퍼(90)의 상면의 외주부를 중점적으로 처리할 수 있다. 도시는 생략하지만, 안내로(202)를 하부 반원형의 단면 형상으로 하여, 그 상부 바닥면에 웨이퍼(90)의 상면을 근접시켜, 웨이퍼(90)의 이면을 중점적으로 처리하는 해도 좋다.
도94의 (e)에 도시한 바와 같이, 안내로(202)를 사각형의 단면 형상으로 해도 좋다.
가스 안내 부재(200)는 가열을 필요로 하지 않는 무기막 등의 제거 처리용에 한정되지 않으며, 유기막 등의 가열을 필요로 하는 막의 제거 처리용에도 적용 가능하다. 이 경우, 도95에 도시한 바와 같이 가스 안내 부재(200)에 레이저 가열기(20) 등의 복사 가열 수단을 부설하면 좋다.
가스 안내 부재(200)의 상면에는 조사 유닛(22)(조사부)이 축선을 수직을 향하게 하여 고정되어 있다. 레이저 가열기(20)의 레이저 광원(21)으로부터 광 케이블(23)이 연장되어, 레이저 조사 유닛(22)에 광학적으로 접속되어 있다.
레이저 조사 유닛(22)은 가스 안내 부재(200)의 도입 포트(202a) 측의 단부 부근에 배치되어 있다.
도96에 도시한 바와 같이, 이 레이저 조사 유닛(22)의 설치 위치에 있어서의 가스 안내 부재(200)의 상측부에는 원단면의 구멍부(203)가 형성되어 있다. 구멍부(203)의 상단부는, 가스 안내 부재(200)의 상면에 개구되고, 하단부는 안내로(202)의 상단부에 연통하고 있다.
이 구멍부(203)에 원주 형상의 투광 부재(204)가 매립되어 있다. 투광 부재(204)는 석영 유리 등의 높은 광 투과성을 갖는 투명한 재료로 구성되어 있다. 투광 부재(204)는 내 오존성 등의 반응성 가스에 대한 내성을 갖는 것이 바람직하다. 투광 부재(204)의 재료로서, 석영 유리 외에, 소다 유리 그 밖의 범용 유리, 폴리카보네이트, 아크릴 등의 투명도가 높은 수지를 이용해도 좋다.
예를 들어, 석영 유리가 우수한 투광성을 갖는 것은 도69 및 표1의 실험예와 같이 확인 완료이다.
투광 부재(204)의 상단부면은 가스 안내 부재(200)의 상면과 동일면을 이루어 노출되고 있다. 투광 부재(204)의 하단부면은, 안내로(202)의 상단부에 임하고 있다.
투광 부재(204)의 정확히 상방에 레이저 조사 유닛(22)이 위치되고, 레이저 조사 유닛(22)의 하단부의 출사 창이 투광 부재(204)와 대향하고 있다. 레이저 조사 유닛(22)과 투광 부재(204)는 서로의 중심선이 일치하도록 배치되어 있다.
레이저 조사 유닛(22)으로부터 바로 아래에 수렴 조사된 레이저는, 투광 부재(204)를 투과하여, 안내로(202)의 내부에서 초점을 잇도록 되어 있다.
가스 안내 부재(200)의 도입 포트(202a)에는, 반응성 가스 공급원으로서 오조나이저(70)가 접속되어 있다. 오조나이저(70) 대신에 산소 플라스마 장치를 이용해도 좋다.
스테이지(10) 나아가서는 웨이퍼(90)의 회전 방향(도95의 화살표)과 안내로(202) 내의 가스의 흐름 방향은 일치하고 있다.
이 장치 구성에 따르면, 레이저 광원(21)으로부터의 레이저가, 광섬유 케이블(23)을 경유하여, 조사 유닛(22)으로부터 바로 아래에 수렴 조사된다. 이 레이저는 투광 부재(204)를 투과하여 안내로(202)의 내부로 들어가고, 이 안내로(202) 내의 웨이퍼(90)의 외주부 1군데에 국소적으로 닿는다. 이로써, 웨이퍼(90)의 외주부가 국소 가열된다. 병행하여, 오조나이저(70)로부터의 오존 가스가, 도입 포트(202a)로부터 안내로(202)에 도입된다. 이 오존이 상기 국소 가열된 부위에 접촉함으로써, 유기막 등의 가열을 요하는 불필요한 막을 효율적으로 제거할 수 있다.
게다가, 웨이퍼(90)의 외주부는 안내로(202)의 상류단부에 가까운 위치에서 가열된다. 이로써, 신선한 오존 가스와 충분히 반응을 일으키게 할 수 있다. 그 후, 상기 가열 부위는 스테이지(10)의 회전에 수반하여 안내로(202)의 하류 측을 향해 이동하면서도, 잠시 고온을 계속해서 유지한다. 따라서, 안내로(30)의 상류 측 부분뿐만 아니라, 중간 부분이나 하류 측 부분에서도 충분히 반응을 일으킬 수 있다. 이로써, 처리 효율을 확실하게 높일 수 있다.
웨이퍼(90)의 외주부의 이면 측의 막을 주로 제거하고자 하는 경우에는, 레이저 조사 유닛(22)을 가스 안내 부재(200) 아래 측에 설치하고, 레이저를 밑에서부터 안내로(202)에 수렴 조사하도록 구성하면 좋다.
도97은 웨이퍼의 노치나 오리엔테이션 플랫 등의 절결부에 대응하는 기구를 구비한 실시 형태를 도시한 것이다.
도101에 도시한 바와 같이, 웨이퍼(90)는 원판 형상을 이루고 있다. 웨이퍼(90)의 사이즈(반경 r)에는, 여러 가지의 규격이 있다. 이 웨이퍼(90)의 원형 외주부(91)의 일부가 평평하게 절결되어, 절결부로서 오리엔테이션 플랫(93)이 형성되어 있다. 오리엔테이션 플랫(93)의 크기는 SEMI나 JEIDA 등의 규격으로 정해져 있다. 예를 들어, r = 100 ㎜의 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫 길이(L93)는 L93 = 55 ㎜ 내지 60 ㎜로 되어 있다. 따라서, 오리엔테이션 플랫(93)이 없다고 가정하였 때의 웨이퍼의 외부 모서리로부터 오리엔테이션 플랫(93)의 중앙부까지의 거리 d는 d = 3.8 ㎜ 내지 4.6 ㎜로 되어 있다.
웨이퍼(90)에의 성막 시에 오리엔테이션 플랫(93)의 모서리에도 막(92)이 미치는 경우가 있다.
도98의 (a) 내지 (c)에 도시한 바와 같이, 본 실시 형태의 웨이퍼 처리 장치에는 카세트(310)와, 로봇 아암(320)과, 얼라이먼트부(330)와, 처리부(340)가 구비되어 있다. 카세트(310)에는, 처리해야 할 웨이퍼(90)가 수용되어 있다. 로봇 아암(320)은, 웨이퍼(90)를 카세트(310)로부터 픽업하고[도98의 (a)], 얼라이먼트부(330)를 경유하여[도98의 (b)], 처리부(340)로 반송하고[도98의 (c)], 또한 도시는 생략하지만 처리 후의 웨이퍼(90)를 카세트(310)로 복귀시키도록 되어 있다.
얼라이먼트부(330)에는 얼라이먼트 유닛(331)과, 얼라이먼트 스테이지(332)가 설치되어 있다. 도98의 (a)에 도시한 바와 같이, 얼라이먼트 스테이지(332)는 원반 형상을 이루어 중심축 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 도98의 (b)에 도시한 바와 같이, 이 얼라이먼트 스테이지(332)에 웨이퍼(90)가 얼라이먼트(센터링)를 위해 일단 적재되도록 되어 있다.
상세한 도시는 생략하지만, 얼라이먼트 유닛(331)에는 광학식의 비접촉 센서가 설치되어 있다. 예를 들어, 이 비접촉 센서는 레이저를 출력하는 투광기와, 이것을 받는 수광기로 구성되어 있다. 이들 투광기와 수광기는, 얼라이먼트 스테이지(332)에 배치된 웨이퍼(90)의 외주부(90a)를 상하로부터 협지하도록 배치되어 있다. 투광기로부터의 레이저광은 웨이퍼 외주부의 돌출 정도에 따른 비율로 차단되어, 수광기의 수광량이 변화된다. 이로써, 웨이퍼의 편심량을 검출할 수 있도록 되어 있다. 또한, 수광량이 불연속적으로 급변하는 부위를 계측함으로써, 오리엔테이션 플랫(93)(절결부)도 검출할 수 있게 되어 있다.
얼라이먼트 유닛(331)은 웨이퍼(90)의 편심 검출부를 구성할 뿐만 아니라, 오리엔테이션 플랫(93)(절결부)을 검출하는 「절결 검출부」도 구성하고 있다.
얼라이먼트부(330)와 로봇 아암(320)에 의해, 「얼라이먼트 기구」가 구성되어 있다.
도97에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 처리 장치의 처리부(340)에는 처리 스테이지(10)와, 처리 헤드(370)가 설치되어 있다. 처리 스테이지(10)는 수직인 z축(회전축, 중심축)의 주위로 회전 가능하게 되어 있다. 회전 구동부로서 인코더 모터(342)가 이용되고 있다. 처리 스테이지(10)의 상면에, 얼라이먼트부(330)에서의 얼라이먼트를 경유한 웨이퍼(90)가 셋트되도록 되어 있다.
도97 및 도98의 (c)에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(370)는 z축과 직교하는 y축(제1 축) 위에 배치되어 있다. 물론, y축은 처리 스테이지(10)의 반경 방향을 따르고 있다.
도97에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(370)의 하단부에는 스폿형으로 개방되는 공급 노즐(375)이 설치되어 있다. 도99에 도시한 바와 같이, 이 공급 노즐(375)의 스폿형 개구가 정확히 y축 위에 배치되어 있다. 도97에 도시한 바와 같이, 공급 노즐(375)의 기단부는 유체 공급관(71)을 거쳐서 오조나이저(70)(처리용 유체 공급원)에 접속되어 있다. 처리용 유체 공급원으로서, 한 쌍의 전극을 갖는 플라스마 처리 헤드를 이용해도 좋다. 오조나이저나 플라스마 처리 장치와 같은 드라이 방식 대신에, 약액을 처리용 유체로서 공급 노즐(375)로부터 분출하는 습윤 방식을 이용해도 좋다.
도시는 생략하지만, 드라이 방식의 처리 헤드(370)에는, 공급 노즐(375)의 근방에, 처리 완료 유체(부생성물 등을 포함함)를 흡인하는 흡인 노즐이 설치되어 있다.
처리 헤드(370)는 노즐 위치 조절 기구(346)에 접속되어 있다. 노즐 위치 조절 기구(346)는 서보 모터나 직접 이동 장치 등을 갖고, 처리 헤드(370) 나아가서는 공급 노즐(375)을 y축을 따라 슬라이드시켜, 위치 조절하도록 되어 있다[도99의 (a), (e) 내지 (i) 참조]. 처리 헤드(370) 나아가서는 공급 노즐(375)은, y축을 따라서만 이동 가능하며, 다른 방향으로는 구속되어 있다.
처리해야 할 웨이퍼(90)에는, 여러 가지의 사이즈가 있다. 이 사이즈에 맞추어, 처리 헤드(370)가 위치 조절 기구(346)에 의해 y축의 방향으로 위치 조절되어, 웨이퍼 외주부(90a)에 대향 배치되도록 되어 있다.
또한, 위치 조절 기구(36)는 제어부(350)에 의해 처리 스테이지(10)의 회전 동작과 동기 구동되도록 되어 있다. 이 제어부(350)에는, 처리 스테이지(10)의 회전 각도에 따라 처리 헤드(370)가 위치해야 할 지점의 정보 내지는 이동해야 할 방향 및 속도의 정보가 기억되어 있다. 구체적으로는, 도100에 도시한 바와 같이 처리 스테이지(10)의 회전 각도가 제1 회전 각도 범위 ø1일 때는 처리 헤드(370)의 위치는 고정으로 하여 그 고정 지점이 설정되고 있고, 제2 회전 각도 범위 ø2일 때는 처리 헤드(370)를 움직이게 하는 것으로 하여, 그 방향과 속도가 설정되어 있다.
여기에서, 처리 스테이지(10)의 회전 각도는 y축으로부터 도99의 삼각표로 나타내는 스테이지(10) 상의 기준점 10p까지의 평면에서 보아 시계 방향의 각도로 설정하고 있다.
또한 제1 회전 각도 범위 ø`은, 0도로부터 정확히 원형 외주부(91)의 중심각에 해당하는 회전각 ø91까지의 범위로 설정되어 있다. 이 각도 범위 ø1은, 원형 외주부(91)가 y축을 횡단하는 기간에 대응한다.
제2 회전 각도 범위 ø2는 ø91로부터 360도까지의 범위로 설정되어 있다. 제2 회전 각도 범위 ø2의 폭(360-ø91)은, 정확히 오리엔테이션 플랫(93)의 중심각 ø93(도101 참조)과 일치하고 있다. 이 각도 범위 ø2는 오리엔테이션 플랫(93)이 y축을 횡단하는 기간에 대응한다.
제1 회전 각도 범위 ø1에 있어서의 공급 노즐(375)의 고정 지점은, 웨이퍼(90)의 반경 r과 대략 같은 y축 상의 지점[회전축으로부터 웨이퍼(90)의 반경 r과 실질적으로 등거리만큼 떨어진 지점]으로 설정되어 있다. 이 지점은 원형 외주부(91)의 y축 횡단 지점과 겹친다.
제2 회전 각도 범위 ø2에서는, 전반은 y축을 따라 원점 방향(회전축 z에 접근하는 방향)으로 이동하고, 제2 각도 범위 ø2의 정확히 중간점에서 반전하고, 후반은 y축을 따라 플러스 방향(회전축 z로부터 멀어지는 방향)으로 이동하도록 설정되어 있다. 이동 속도 v는 처리 스테이지(10)의 회전 속도를 ω10이라 하면, 전반 후반 모두,
v = (2 × d × ω10)/ø93(≒(2 × d × ω10 × r)/L93) … 식(1)
로 설정되어 있다. 여기에서, d는 오리엔테이션 플랫(93)의 깊이 d이며, L93은 길이이다(도101 참조). 식(1)에 나타낸 바와 같이, 이동 속도 v(도100에 있어서의 구배)는 처리 스테이지(10)의 회전 속도 ω10에 비례하도록 설정되어 있다.
상기 예시한 반경 r = 100 ㎜, 오리엔테이션 플랫 길이 L93 = 55 ㎜ 내지 60 ㎜ 규격의 웨이퍼의 경우, 회전수가 1 rpm 정도이면, 회전 각도 범위 ø2의 처리 헤드 속도 v는 v = 1.5 ㎜/초 내지 1.6 ㎜/초 정도가 된다.
상기 오리엔테이션 플랫 대응 기구를 구비한 웨이퍼 처리 장치로 웨이퍼(90)의 외주부의 불필요 막(92c)을 제거할 때는, 도98의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 처리해야 할 웨이퍼(90)를 로봇 아암(320)으로 카세트(310)로부터 취출하고, 얼라이먼트 스테이지(332)에 적재한다. 이때, 웨이퍼(90)는 얼라이먼트 스테이지(332)에 대하여 편심하고 있는 것이 통상이며, 스테이지(332)로부터의 돌출량이 최대의 부위 a와 최소의 부위 b가 180도 떨어져 존재한다. 이 상태에서 얼라이먼트 스테이지(332)가 1 회전하고, 이 사이, 얼라이먼트 유닛(331)의 비접촉 센서에 의해, 상기 최대 돌출 부위 a와 그 돌출량 및 최소 돌출 부위 b와 그 돌출량을 검출한다. 구체적으로는, 웨이퍼 외주부(90a)를 상기 투광기와 수광기로 상하로부터 협지하도록 하여, 수광량의 최소치와 최대치, 및 그때의 스테이지(332)의 회전 각도를 계측한다. 아울러, 수광량이 불연속적으로 급증할 때의 스테이지(332)의 회전 각도를 계측함으로써, 오리엔테이션 플랫(93)의 부위도 검출해 둔다. 이 계측 결과를 기초로 하여 로봇 아암(320)으로 웨이퍼(90)의 센터링(얼라이먼트)을 행한다. 즉, 웨이퍼(90)를 스테이지(332)에 대하여 상기 최대 돌출 부위로부터 최소 돌출 부위의 방향을 향해 최대 돌출량과 최소 돌출량의 1/2의 거리만큼 이동시킨다. 이동은, 웨이퍼(90)를 움직여도 좋고, 스테이지(332)를 움직여도 좋다. 또한, 이와 동시에 오리엔테이션 플랫(93)을 소정 방향으로 향하게 한다.
다음에, 도98의 (c)에 도시한 바와 같이, 상기 웨이퍼(90)를 로봇 아암(320)으로 처리부(340)에 반송하고, 처리 스테이지(10) 위에 셋트한다. 이 웨이퍼(90)는 상기 얼라이먼트 조작을 경유하고 있으므로, 처리 스테이지(10)와 중심을 정확하게 일치시킬 수 있다.
또한, 웨이퍼(90)를 카세트(310)로부터 직접 처리 스테이지(10)로 반송하고, 이 처리 스테이지(10) 위에서 상기와 같은 얼라이먼트(센터링)를 행하도록 해도 좋다. 그렇게 하면, 얼라이먼트 스테이지(332)를 생략할 수 있다.
상기 웨이퍼(90)의 처리 스테이지(10)에의 셋팅 시에는, 처리 스테이지(10)에 대하여 중심을 일치시킬 뿐만 아니라 오리엔테이션 플랫(93)을 소정의 방향으로 향하게 한다. 도98의 (c) 및 도99의 (a)에 도시한 바와 같이 본 실시예에서는 오리엔테이션 플랫(93)의 좌단부(93a)를 처리 스테이지(10)의 기준점(10p)의 방향을 향하게 한다. 이 처리 스테이지(10)의 기준점 10p는, 초기 상태(처리 개시 시 점)에 있어서 y축 위에 배치된다.
계속해서, 도99의 (a)에 도시한 바와 같이 위치 조절 기구(346)에 의해 처리 헤드(370)를 웨이퍼(90)의 사이즈에 맞추어 y축 방향에 위치 조절한다. 이로써, 공급 노즐(375)을 웨이퍼 외주부(90a)에 대향 배치시킨다. 본 실시 형태에서는 오리엔테이션 플랫단부(93a)와 원형 외주부(91)로 만드는 각의 부분에 대향 배치시키게 된다.
그 후, 오조나이저(70)에서 생성된 오존을 관(71)을 거쳐서 처리 헤드(370)에 공급하고, 공급 노즐(375)로부터 분출시킨다. 이 오존이, 웨이퍼 외주부(90a)에 내뿜을 수 있어, 불필요한 막(92c)과 반응을 일으킨다. 이로써, 불필요한 막(92c)을 제거할 수 있다.
이 오존 분출과 병행하여, 처리 스테이지(10)를 인코더 모터(342)로 회전축(z축)의 주위에 일정한 회전수로 회전시킨다. 이 회전 방향은, 예를 들어 도99의 (a)의 화살표로 나타낸 바와 같이 평면에서 보아 시계 방향으로 한다. 이로써, 도99의 (a) 내지 (i)에 시간을 쫓아 나타내는 바와 같이 웨이퍼(90)가 회전되고, 오존 분무 부위가 주위 방향으로 차례로 이행하고, 웨이퍼 외주부(90a)의 불필요한 막(92c)을 주위 방향으로 차례로 제거해 갈 수 있다. 도99의 (b) 내지 (i)에 있어서, 웨이퍼 외주부(90a)의 띠형 사선부는 불필요한 막(92c)을 제거를 끝낸 부분을 도시한다.
이 불필요한 막 제거의 공정에 대해서 다시 상술한다.
상기 제어부(350)는 상기 도100에 상당하는 설정 데이터에 의거하여 처리 스테이지(10)의 회전과 동기하여 위치 조절 기구(346)를 구동하고, 처리 헤드(370) 나아가서는 공급 노즐(375)을 위치 조절한다. 즉, 도100에 도시한 바와 같이, 처리 스테이지(10)의 회전 각도가 범위 ø1일 때는, 공급 노즐(375)을 y축 상에 있어서 웨이퍼(90)의 반경 r과 대략 같은 지점에 고정해 둔다. 이로써, 도99의 (a) 내지 (e)에 도시한 바와 같이, 원형 외주부(91)가 y축을 가로지르는 기간 중, 공급 노즐(375)을 원형 외주부(91f)를 확실하게 향하게 할 수 있다. 따라서, 원형 외주부(91)에 오존을 확실하게 분무할 수 있어, 원형 외주부(91)의 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다. 그리고, 회전에 수반하여 처리 완료 부분이 원형 외주부(91)의 주위 방향으로 연장되고, 이윽고 도99의 (e)에 도시한 바와 같이, 원형 외주부(91) 전체 영역의 처리가 종료되어, 오리엔테이션 플랫(93)의 우단부(93b)가 공급 노즐(375)의 위치에 달한다. 이때, 회전 각도 범위가 ø1로부터 ø2로 바뀐다.
도100에 도시한 바와 같이, 회전 각도 범위 ø2의 전반은, 처리 헤드(370) 나아가서는 공급 노즐(375)을 상기 식(1)의 속도 v로 처리 스테이지(10)에 접근하는 방향으로 작용시킨다. 한편, 도99의 (e) 내지 (g)에 도시한 바와 같이, 이때, 오리엔테이션 플랫(93)의 우측 부분이 y축을 횡단하고, 회전에 수반하여 그 횡단 지점이 회전축(z축)의 측으로 어긋나 간다. 이 횡단 지점의 변동과 상기 공급 노즐(375)의 작용은 대략 합치한다. 이로써, 공급 노즐(375)을 오리엔테이션 플랫(93)의 우측 부분의 모서리에 항상 따르게 할 수 있어, 상기 부분의 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다.
도100에 도시한 바와 같이, 회전 각도 범위 ø2의 정확히 중간점의 공급 노즐(375)은, 상기 원형 외주부(91) 처리 시의 위치(y축의 대략 r의 지점)로부터 처리 스테이지(10)로 오리엔테이션 플랫(93)의 깊이(d)와 동일한 양만큼 이동하고 있다. 이때, 도99의 (g)에 도시한 바와 같이 오리엔테이션 플랫(93)이 y축과 직교하여, 오리엔테이션 플랫(93)의 정확히 중간부가 y축 상의(r-d)의 지점을 횡단하고 있다. 따라서 공급 노즐(375)과 오리엔테이션 플랫(93)의 중간부의 위치가 합치하여, 오리엔테이션 플랫(93)의 중간부의 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다.
도100에 도시한 바와 같이, 회전 각도 범위 ø2의 중간점에서 공급 노즐(375)의 이동 방향을 반전시키고, 회전 각도 범위 ø2의 후반은 처리 스테이지(10)로부터 멀어지는 방향으로 작용시킨다. 이동 속도는, 전반과 동일한 크기[상기 식 (1)의 속도 v]로 한다. 이때, 도99의 (g) 내지 (i)에 도시한 바와 같이 오리엔테이션 플랫(93)의 좌측 부분이 y축을 횡단하고, 회전에 수반하여 그 횡단 지점이 y축의 플러스 방향으로 어긋나 간다. 이 횡단 지점의 변동과 상기 공급 노즐(375)의 작용은 대략 합치한다. 이로써, 공급 노즐(375)을 오리엔테이션 플랫(93)의 좌측 부분의 모서리에 항상 따르게 할 수 있어, 상기 부분의 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다.
이리하여, 웨이퍼(90)의 원형 외주부(91)는 물론, 오리엔테이션 플랫(93)도 포함하는 외주 전체 영역에 대해서, 그 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다.
도99의 (i)에 도시한 바와 같이, 회전 각도가 정확히 360도가 되었을 때, 공급 노즐(375)은 당초의 위치로 복귀한다.
불필요한 막 제거 처리 후의 웨이퍼(90)는, 로봇 아암(320)에 의해 처리 스테이지(10)로부터 취출되어, 카세트(310)로 복귀된다.
이 웨이퍼 처리 장치에 의하면, 처리 헤드(370)를 y축 방향으로 슬라이드시킴으로써 웨이퍼(90)의 사이즈에 대응 가능할 뿐만 아니라, 오리엔테이션 플랫(93)의 처리에도 대응할 수 있다. 따라서 처리부(340) 전체의 구동계로서 1개의 슬라이드 축(y축)과 1개의 회전축(z축)의 2축만으로 되어, 구조의 간소화를 도모할 수 있다.
얼라이먼트 시에 오리엔테이션 플랫(93)을 처리 스테이지(10)의 소정 방향(10p)을 향하게 해 두고, 처리 스테이지(10)의 회전과 동기하여 공급 노즐(375)을 위치 조절함으로써, 결과적으로 공급 노즐(375)이 오리엔테이션 플랫(93)에 따르도록 할 수 있어, 불필요한 막 제거 처리와 동시에 오리엔테이션 플랫(93)을 검출하여 피드백하지 않아도 되어, 제어를 용이화할 수 있다.
도102에 도시한 바와 같이, 오리엔테이션 플랫 처리 기간의 회전 각도 범위 ø2에 있어서의 처리 헤드(370) 나아가서는 공급 노즐(375)의 이동 속도를, 그래프 상에서 원호를 그리도록, 회전 각도 범위 ø2의 전반에서는 점감시키고, 후반에서는 점증시키도록 해도 좋다. 이로써, 처리 헤드(370)의 작용을 오리엔테이션 플랫(93)의 제1 축 횡단 지점의 변동으로부터 한층 합치시킬 수 있어, 공급 노즐(375)을 오리엔테이션 플랫(93)의 모서리에 의해 확실하게 따르게 할 수 있다.
이 장치는, 웨이퍼 외주의 절결부가 노치라도 대응 가능하다.
공급 노즐이 제1 축 방향으로 슬라이드 가능하면 좋고, 처리 헤드의 전체가 이동할 필요는 없다.
고온 아래로 하면 처리율이 향상될 경우에는, 처리 중의 부위를 국소적으로 가열하는 가열기를 설치하면 좋다. 이 가열기는, 레이저 등에 의한 복사 가열기 등의 비접촉 가열기가 바람직하다. 한편, 처리 스테이지의 내부에는 웨이퍼의 중앙부에서 흡열해서 냉각하는 흡열 수단을 마련하면 좋다.
처리용 유체는, 오존 가스에 한정되지 않으며, 불필요한 막(92c)의 막질이나 습윤 또는 드라이 등의 처리 방식에 따라서, 여러 가지 성분의 가스 또는 액체를 적절하게 선택할 수 있다.
도103 내지 도105에 도시하는 장치에서는, x축을, 처리 헤드(370)가 배치되는 제1 축으로 하고 있다. 도103에 도시한 바와 같이, 공급 노즐(375)은 위치 조절 기구(346)에 의해 x축 상에서 위치 조절되도록 되어 있다.
도104의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, y축 위에는 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)가 배치되어 있다. 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)는, 도시하지 않은 진퇴 기구에 의해 회전축 z에 접근하는 방향을 향해 전진된 측정 위치[도105의 (a)에 있어서 실선]와, 회전축 z로부터 멀어지는 방향으로 후퇴된 후퇴 위치[도105의 (a)에 있어서 가상선]와의 사이에서 y축 상에 있어서 진퇴 가능하게 되어 있다.
상세한 도시는 생략하지만, 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)는 광학식의 비접촉 센서로 구성되어 있다. 예를 들어, 이 비접촉 센서는 레이저를 출력하는 투광기와, 이것을 받는 수광기로 구성되어 있다. 이들 투광기와 수광기는, 스테이지(10) 위에 배치된 웨이퍼(90)의 외주부(90a)를 상하로부터 협지하도록 배치되어 있다. 투광기로부터의 레이저광은 웨이퍼 외주부의 돌출 정도에 따른 비율로 차단되어, 수광기의 수광량이 변화된다. 이로써, 웨이퍼 외주부의 위치(또한 웨이퍼의 편심량)를 검출할 수 있도록 되어 있다.
도104의 (a) 및 (b), 및 도105에 있어서, 웨이퍼 외주의 오리엔테이션 플랫이나 노치의 도시는 생략하고 있다.
도104의 (a) 및 (b)에 도시한 바와 같이, 이 장치에는 얼라이먼트 기구(330)가 설치되어 있지 않다.
제어부(350)는, 다음과 같은 제어 조작을 행한다(도106의 흐름도 참조).
도104 (a)에 도시한 바와 같이, 처리해야 할 웨이퍼(90)를, 로봇 아암(320)으로 카세트(310)로부터 취출하여(스텝 101), 도104의 (b)에 도시한 바와 같이 스테이지(10) 위에 적재해 흡착한다(스텝 102). 얼라이먼트 조작을 경유하고 있지 않으므로, 통상, 웨이퍼(90)는 스테이지(10)에 대하여 다소 편심하고 있다.
다음에 스테이지(10)의 회전을 시작한다(스텝 103). 회전 방향은, 도105의 (a)의 화살표 곡선으로 나타낸 바와 같이, 예를 들어 평면에서 보아 시계 방향으로 한다. 따라서 회전 방향을 따라 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)가 상류 측에, 처리 헤드(370)가 하류 측에, 90도 떨어져 배치되게 된다.
또한 도105의 (a)의 흰색 화살표로 나타낸 바와 같이, 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)를 y축을 따라 후퇴 위치로부터 계측 위치로 전진시키는 동시에(스텝 104), 처리 헤드(370)을 x축을 따라 후퇴 위치로부터 처리 실행 위치로 전진시킨다(스텝 105).
계속해서, 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)에 의해 웨이퍼 외주부(90a)의 y축 상의 횡단 지점을 계측한다(스텝 110). 후술하는 바와 같이, 이 스텝 110에서는, 웨이퍼 외주부(90a)가 x축을 횡단하는 시시 각각의 지점을 스테이지(10)의 회전 주기의 1/4 주기 전으로 산정하고 있게 된다.
다음에, 스텝 111의 판단을 경유하여 스텝 112으로 진행하여, 위치 조절 기구(346)에 의해 처리 헤드(370)의 공급 노즐(375)을 상기 스텝 110에서의 y축 횡단 지점 계측 값과 동일한 값의 x축 상의 지점에 위치시킨다. 게다가, 공급 노즐(375)을 그 지점에 위치시키는 타이밍을, 스텝 110의 1/4 주기 후로 한다. 예를 들어, 도105의 (a)에 도시한 바와 같이 스텝 110에서의 계측 값이 y축의 r1[㎜]이었다고 하면, 도105의 (b)에 도시한 바와 같이 그 1/4 주기 후의 공급 노즐(375)을 x축 상의 r1[㎜]의 지점에 위치시킨다. 이로써, 웨이퍼 외주부(90a)에 있어서 스텝 110 시에 y축을 횡단한 부위가 90도 회전하여 x축을 횡단할 때, 그 x축 횡단 부위 위에 공급 노즐(375)을 위치시킬 수 있다. 1/4 주기분의 시간적 여유가 있으므로, 피드백 처리를 확실하게 행할 수 있다.
웨이퍼 외주 위치 계측기(341)와 제어부(350)는「제1 축에 대하여 웨이퍼 외주부가 횡단하는 시시 각각의 지점을 산정하는 산정부」를 구성하고 있다.
또한, 도105의 (a), (b), (c), (d)는 1/4분 주기마다의 상태를 차례로 나타낸 것이며, 도105의 (b) 내지 (d)에 있어서 가상선의 웨이퍼(90)는, 각각 1/4 주기 전의 상태를 나타낸 것이다.
병행하여, 오조나이저(70)의 오존 가스를, 관(71)을 거쳐서 처리 헤드(370)에 공급하고, 공급 노즐(375)로부터 분출한다(스텝 113). 이로써, 오존을 웨이퍼 외주부(90a)의 x축 횡단 부위에 분무할 수 있어, 상기 부위의 불필요한 막(92c)을 제거할 수 있다. 이 오존 분출 개시의 스텝 113은, 첫회의 흐름만으로 행하고, 그 후는 오존 분출을 계속해서 실행한다.
그 후에 스텝 110으로 복귀하여, 웨이퍼 외주부(90a)의 y축 횡단 지점을 계측하고(스텝 110), 이 계측 결과를 기초로 하여 1/4 주기 후의 공급 노즐(375)의 위치 조절(스텝 112)을 행하는 조작을 반복한다.
이로써, 도105의 (a) 내지 (e)에 시간을 쫓아서 나타내는 바와 같이 웨이퍼(90)의 회전에 수반하여, 웨이퍼 외주부(90a)의 불필요한 막(92c)을 주위 방향으로 차례로 제거해 갈 수 있다. 도105의 (b) 내지 (e)에 있어서, 웨이퍼 외주부(90a)의 띠형 사선부는, 불필요한 막(92c)의 제거를 끝낸 부분을 나타낸다.
웨이퍼(90)가 편심하고 있어도, 그 외주부(90a)의 윤곽에 맞추어 공급 노즐(375)을 위치 조절할 수 있어, 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다. 따라서 편심 수정용의 얼라이먼트 기구를 설치할 필요가 없어, 장치 구성의 간소화를 도모할 수 있다. 또한, 웨이퍼(90)를 카세트(310)로부터 픽업 후, 얼라이먼트 기구를 경유하는 일없이, 스테이지(10)로 직접적으로 배치하고, 불필요한 물질 제거 처리를 즉시 행할 수 있어, 불필요한 물질 제거 전의 얼라이먼트 조작을 생략할 수 있으므로, 전체적인 처리 시간을 단축할 수 있다.
게다가, x축 횡단 지점의 산정을 시시 각각 행하는 것과 병행하여, 공급 노즐(375)의 위치 조절 및 오존 가스 분출을 행하고 있으므로, 처리 시간을 한층 더 단축할 수 있다.
이윽고, 스텝 113의 가스 분출 개시 시로부터 웨이퍼(90)가 1 회전하고, 웨이퍼 외주부(90a)의 주위 방향 전체 영역의 불필요한 막 제거 처리가 종료된다[도105의 (e) 참조].
이때, 스텝 111의「웨이퍼 전체 둘레 처리 종료?」의 판단에 있어서「예」라고 판단된다.
이로써, 공급 노즐(375)로부터의 오존 가스 분출을 정지한다(스텝 120).
그리고 도105의 (e)에 도시한 바와 같이, 처리 헤드(370)를 후퇴 위치로 후퇴시키는 동시에(스텝 121), 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)를 후퇴 위치로 후퇴시킨다(스텝 122).
또한, 스테이지(10)의 회전을 정지한다(스텝 123).
그 후, 스테이지(10)의 웨이퍼(90)에 대한 흡착 처킹을 해제한다(스텝 124). 그리고 웨이퍼(90)를 로봇 아암(320)으로 스테이지(10)로부터 반출하여(스텝 125), 카세트(310)에 복귀시킨다(스텝 126).
웨이퍼 외주 위치 계측기(341)는 공급 노즐로부터 스테이지의 회전 방향 상류 측으로 90도 어긋나 배치되어 있지만, 90도에 한정되는 것은 아니고, 그보다 큰 각도로 어긋나 있어도 좋고, 작은 각도로 어긋나 있어도 좋다.
웨이퍼 외주 위치 계측기(341)에 의해, 웨이퍼의 오리엔테이션 플랫이나 노치 등의 절결부를 검출하고, 그 x축 횡단 지점을 산정하면, 절결부의 모서리의 처리를 행할 수도 있다.
도106의 흐름도에 도시하는 제어 동작에서는, 웨이퍼 외주부(90a)의 위치 산정과 병행하여 노즐 위치 조절 및 가스 분출을 행하고 있었지만, 도107의 흐름도에 도시한 바와 같이, 웨이퍼 외주부(90a)의 전체 둘레의 위치 산정을 전부 종료한 후, 노즐 위치 조절 및 가스 분출을 행하는 것으로 해도 좋다.
즉, 도107에 있어서, 스텝 104 및 스텝 105의 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)와 처리 헤드(370)의 위치 셋팅 후, 스테이지(10)가 1 회전하는 기간 중, 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)에 의해 웨이퍼 외주부(90a)의 y축 상의 횡단 지점을 계측하고, 웨이퍼 외주부(90a)의 전체 둘레의 위치 데이터를 얻는다(스텝 115). 즉, 스테이지(10)의 회전 각도에 대응하는 웨이퍼 외주부(90a)의 y축 횡단 지점의 데이터를 얻는다. 이 데이터를 90도 변이시키면, 스테이지(10)의 회전 각도에 대응하는(시시 각각의) 웨이퍼 외주부(90a)의 x축 횡단 지점의 산정 데이터가 된다. 이 산정 데이터를 상기 제어부(350)의 메모리에 기억해 둔다.
또한, 상기 산정 데이터로서, 전체 둘레의 위치 데이터 대신에, 웨이퍼(90)의 스테이지(10)에 대한 편심량과 편심 방향을 산출하고, 이 편심 데이터를 이용하는 것으로 해도 좋다. 즉, 스텝 101에서 웨이퍼(90)를 스테이지(10)에 적재할 때의 오차에 의한 편심에 의해, 도104의 (b)에 도시한 바와 같이 웨이퍼 외주부(90a)에는 스테이지(10)로부터의 돌출량이 최대의 부위 a와 최소의 부위 b가 180도 떨어져 존재한다. 이 최대 돌출 부위 a와 그 돌출량 및 최소 돌출 부위 b와 그 돌출량을 웨이퍼 외주 위치 계측기(341)에 의해 검출한다. 최소 돌출 부위 b로부터 최대 돌출 부위 a를 향하는 방향이 편심 방향이며, 최대 돌출 부위 a의 돌출량과 최소 돌출 부위 b의 돌출량의 차의 1/2분이 편심량이다. 이 편심 데이터와 웨이퍼(90)의 반경의 데이터에 의거하여 스테이지(10)의 회전 각도에 대응하는(시시 각각의) 웨이퍼 외주부(90a)의 x축 횡단 지점을 산정할 수 있다.
그 후, 스텝 116으로 진행하고, 상기 산정 데이터에 의거하여 처리 헤드(370) 나아가서는 공급 노즐(375)을 위치 조절 기구(346)로 x축 방향으로 위치 조절한다. 즉, 스테이지(10)의 회전 각도에 따라서, 그 회전 각도에 있어서의 웨이퍼 외주부(90a)의 x축 횡단의 산정 지점에 공급 노즐(375)을 위치시킨다. 이 위치 조절과 병행하여, 공급 노즐(375)로부터 오존 분출을 행한다. 이로써, 웨이퍼(90)의 편심에 상관없이, 오존을 웨이퍼 외주부(90a)의 x축 횡단 부위에 분무할 수 있어, 상기 부위의 불필요한 막(92c)을 확실하게 제거할 수 있다.
이 스텝 116의 노즐 위치 조절 및 오존 분출을, 웨이퍼(90)가 1 회전할 때 까지 계속해서 행한다. 이로써, 웨이퍼 외주부(90a)의 주위 방향 전체 영역에 걸쳐 불필요한 막(92c)을 제거할 수 있다. 이로써, 스텝 117의「웨이퍼 전체 둘레 처리 종료?」의 판단에 있어서「예」라고 판단된다.
그 후의 순서는, 도106과 마찬가지이다(스텝 120 내지 126).
본 발명은, 예를 들어 반도체 웨이퍼의 제조 공정이나 액정 표시 기판의 제조 공정에 있어서의 외주의 불필요한 막 제거에 이용 가능하다.

Claims (31)

  1. 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 반응성 가스와 접촉시켜 제거하는 방법이며,
    베이스의 외주부를 돌출시키는 동시에 상기 베이스의 외주부의 근방 부분과 접촉하도록 하여 상기 베이스를 스테이지의 지지면으로 지지하고,
    이 베이스의 돌출된 상기 외주부를 열 광선으로 국소 가열하고,
    가열된 상기 외주부에 상기 반응성 가스를 공급하고,
    상기 외주 근방 부분을 상기 스테이지에 설치한 흡열 수단으로 흡열하는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 방법.
  2. 베이스의 외주부에 피막된 불필요한 물질을 반응성 가스와 접촉시켜 제거하는 장치이며,
    (a) 베이스의 외주부를 돌출시키는 동시에 상기 베이스의 외주부의 근방 부분과 접촉하도록 하여 상기 베이스를 지지하는 지지면을 갖는 스테이지와,
    (b) 이 스테이지에 지지된 베이스의 돌출된 상기 외주부가 있어야 할 피처리 위치에 국소적으로 열 광선을 조사하는 조사부를 갖는 복사 가열기와,
    (c) 상기 반응성 가스를 상기 피처리 위치에 공급하는 반응성 가스 공급 수단과,
    (d) 상기 스테이지의 적어도 외주부에 설치되어, 상기 지지면으로부터 흡열하는 흡열 수단을 구비한 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  3. 제2항에 있어서, 상기 흡열 수단이 상기 스테이지를 냉매로 냉각하는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  4. 제3항에 있어서, 상기 스테이지의 내부에는 상기 흡열 수단으로서 냉매실이 형성되고, 이 냉매실에 냉매의 공급로와 배출로가 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  5. 제3항에 있어서, 상기 스테이지에는 상기 흡열 수단으로서 냉매 통로가 마련되고, 이 냉매 통로에 냉매가 통과하게 되는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  6. 제5항에 있어서, 상기 냉매 통로가 동심형을 이루는 복수의 환형로와, 이들 환형로를 잇는 연통로를 갖는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  7. 제2항에 있어서, 상기 흡열 수단이 상기 스테이지의 외주부와 중앙부 중 외주부에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  8. 제7항에 있어서, 상기 스테이지의 외주부에는 베이스를 흡착하는 척 기구가 마련되는 한편, 상기 스테이지의 중앙부에는, 상기 척 기구가 마련된 부분보다 오목한 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  9. 제2항에 있어서, 상기 스테이지의 지지면이 환형을 이루고, 중앙부에 오목부가 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  10. 제9항에 있어서, 상기 베이스를 흡착하는 척 기구가, 상기 스테이지의 외주부에만 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  11. 제2항에 있어서, 상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 반응성 가스를 상기 피처리 위치에 내뿜는 분출구를 갖고, 상기 분출구가 상기 조사부보다 피처리 위치에 근접하여 배치되는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  12. 제11항에 있어서, 상기 조사부가 상기 스테이지로 지지된 베이스의 외주부의 이면 측에 면하도록 배치되고,
    상기 분출구가 상기 이면 측 또는 상기 스테이지로 지지된 베이스의 외단부면에 면하도록 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  13. 제2항에 있어서, 상기 조사부가 열 광선을 상기 피처리 위치를 향해 상기 지지면의 반경 외측으로 경도된 방향으로부터 조사하는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  14. 제2항에 있어서, 상기 조사부를 상기 피처리 위치를 향하게 하면서 상기 지지면과 직교하는 면 내로 이동시키는 이동 기구를 구비한 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  15. 제2항에 있어서, 상기 반응성 가스 공급 수단이, 상기 반응성 가스를 내뿜는 분출구를 형성하는 분출구 형성 부재를 갖고, 이 분출구 형성 부재가 투광 재료로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  16. 제2항에 있어서, 상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 반응성 가스를 상기 피처리 위치의 근방으로 유도하는 도입부와, 이 도입부에 연결되는 동시에 상기 피처리 위치에 덮이는 통부를 구비하고,
    상기 통부의 내부가 상기 도입부보다 확대 개방되어 상기 반응성 가스를 일시 체류시키는 일시 체류 공간으로 되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  17. 제16항에 있어서, 상기 통부의 기단부에는, 이것을 폐색하는 투광성 덮개부가 설치되어 있고,
    이 덮개부의 외측에 상기 복사 가열기가 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  18. 제2항에 있어서, 상기 스테이지가 내부에 상기 흡열 수단으로서 냉매실 또는 냉매로가 형성된 스테이지 본체와, 이 스테이지 본체의 중앙부에 돌출·수납 가능하게 마련된 센터 패드를 갖고 있으며,
    냉매의 포트가 마련된 고정 통과,
    상기 고정 통에 회전 가능하게 삽입 통과되는 동시에 상기 스테이지 본체와 동일축에 연결된 회전 통과,
    상기 회전 통을 회전시키는 회전 구동 수단을 더 구비하고,
    상기 고정 통의 내주면 또는 상기 회전 통의 외주면에는 상기 포트에 연결되는 환형로가 형성되고,
    상기 회전 통에는 축 방향으로 연장되는 축 방향로가 형성되고, 이 축 방향로의 일단부가 상기 환형로와 연결되고, 타단부가 상기 냉매실 또는 냉매로와 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  19. 제18항에 있어서, 상기 고정 통의 내주면 또는 상기 회전 통의 외주면에 있어서의 상기 환형로를 사이에 두고 양측에는 환형의 시일 홈이 형성되고,
    각 시일 홈에는, 상기 환형로를 향하여 개방되는 단면 Ⅱ자형의 가스킷이 수용되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  20. 제2항에 있어서, 상기 반응성 가스 공급 수단이 가스 안내 부재를 구비하고,
    이 가스 안내 부재가 베이스를 삽입 발출 가능하게 삽입하는 삽입구와, 이 삽입구의 안쪽 단부에 연결되는 동시에 베이스의 외주부를 둘러싸도록 하여 베이스의 주위 방향으로 연장되는 안내로를 갖고,
    상기 안내로의 연장 방향으로 상기 반응성 가스가 통과하게 되는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  21. 제20항에 있어서, 상기 복사 가열기가 상기 열 광선을 상기 안내로의 내부를 향해 수렴 조사하고, 상기 가스 안내 부재에는 상기 조사부의 열 광선을 투과시키는 투광 부재가 상기 안내로에 면하도록 매립되어 있는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  22. 제2항에 있어서, 상기 베이스의 외주부에는 불필요한 물질로서 유기막과 무기막이 적층되어 있고,
    상기 반응성 가스가 상기 유기막과 반응하는 것이며, 상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 유기막의 제거에 이용되는 한편,
    상기 무기막과 반응하는 다른 반응성 가스를 상기 스테이지 상의 베이스의 외주부에 공급하는 다른 반응성 가스 공급 수단을 더 구비한 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  23. 제2항에 있어서, 상기 베이스가 외주부의 일부에 노치 또는 오리엔테이션 플랫 등의 절결부가 형성된 원형의 웨이퍼이며,
    상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 스테이지의 중심축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능한 반응성 가스의 공급 노즐을 갖고,
    상기 웨이퍼가 상기 스테이지에 센터링되어 배치되고, 상기 스테이지가 중심축의 주위로 회전되는 동시에,
    이 회전과 동기하여 상기 공급 노즐이 상기 제1 축을 따라 위치 조절됨으로써, 상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 원형 외주부가 횡단할 때는, 상기 공급 노즐의 선단부가 상기 중심축으로부터 웨이퍼의 반경과 실질적으로 등거리 떨어진 제1 축 상의 위치를 향해 정지되고, 상기 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 절결부가 횡단할 때는, 그 횡단 지점에 상기 공급 노즐의 선단부가 항상 향하게 되도록, 상기 공급 노즐이 상기 제1 축을 따라 슬라이드되는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
  24. 제2항에 있어서, 상기 베이스가 원형의 웨이퍼이며,
    상기 반응성 가스 공급 수단이 상기 스테이지의 중심축과 직교하는 제1 축을 따라 슬라이드 가능한 반응성 가스의 공급 노즐을 갖고,
    상기 스테이지가 상기 웨이퍼를 흡착 유지하면서 중심축 주위로 회전되도록 되어 있으며,
    상기 중심축과 직교하는 제1 축에 대하여 상기 웨이퍼의 외주부가 횡단하는 시시 각각의 지점을 산정하는 산정부를 더 구비하고,
    상기 반응성 가스의 공급 노즐이 상기 산정 결과를 기초로 하여 제1 축을 따라 위치 조절됨으로써 상기 횡단 지점을 항상 향하게 되면서, 상기 반응성 가스의 공급을 행하는 것을 특징으로 하는 베이스 외주 처리 장치.
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