TWI520200B - A polymer removing device and a polymer removing method - Google Patents

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Description

聚合物除去裝置及聚合物除去方法
本發明是有關除去環狀地附著於基板的周緣部的聚合物之聚合物除去裝置及聚合物除去方法。
在半導體積體電路的製造中，對半導體晶圓等的被處理基板進行電漿蝕刻，但在電漿中發生的自由基(radical)或離子會繞進被處理基板的周緣部的斜角面或背面，聚合物會附著於斜角面及背面上，在被處理基板的周緣部圓周狀地形成所謂斜角/背側聚合物(Bevel/Backside Polymer，以下稱為BSP)的堆積層。因為BSP會有對半導體積體電路造成不良影響之虞，所以謀求予以除去，在專利文獻1中揭示有藉由使用雷射及臭氧的熱處理來除去BSP的技術。
就專利文獻1所揭示的技術而言，因為雷射是被點狀地照射，所以藉由使被處理基板旋轉，可一邊錯開被處理基板上的雷射照射位置，一邊對圓周狀地存在於被處理基板的周緣部的BSP照射雷射。
[先行技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]特開2009-123831號公報
然而，如此地使被處理基板與雷射相對移動，來一邊錯開被處理基板上的雷射照射位置，一邊進行雷射照射時，BSP除去處理上花時間，BSP除去處理的總處理能力(Throughput)低。又，為了使總處理能力提升，雖可考量使用高輸出的雷射，使被處理基板以高速旋轉，但在使以高速旋轉時，因為旋轉數的調整上花時間，未能有大的總處理能力改善，相反的會擔心環境的攪拌造成粒子發生。而且，在如此對高速旋轉的被處理基板照射高輸出雷射時，會在雷射照射位置進行急速的加熱及冷卻，產生熱應力而容易在BSP發生剝落，成為污染被處理基板的原因。
本發明是有鑑於該情事而研發者，其目的是在於提供一種可一面抑制隨著總處理能力高且被處理基板的旋轉所造成粒子的發生及熱應力所造成聚合物的剝落發生，一面除去環狀地附著於被處理基板的周緣部的聚合物之聚合物除去裝置及聚合物除去方法。
本發明的聚合物除去裝置，係除去環狀地附著於被處理基板的周緣部的聚合物之聚合物除去裝置，其特徵係具備：處理容器，其係收容一在周緣部環狀地附著聚合物的被處理基板；載置台，其係載置前述被處理基板；雷射照射部，其係對環狀地附著於前述被處理基板的前述聚合物一起照射環狀雷射光；臭氧氣體供給機構，其係對環狀地附著於前述被處理基板的前述聚合物供給臭氧氣體；及排氣機構，其係排除臭氧氣體。
本發明的聚合物除去方法，係除去環狀地附著於被處理基板的周緣部的聚合物之聚合物除去方法，其特徵係具有：將在周緣部環狀地附著聚合物的被處理基板載置於載置台之工程；對環狀地附著於前述被處理基板的前述聚合物一起照射環狀雷射光之工程；及在照射前述雷射光時，對環狀地附著於前述被處理基板的前述聚合物供給臭氧氣體之工程。
若根據本發明，則因為是對環狀地附著於載置台上所載置的被處理基板之聚合物一起照射環狀雷射光，所以總處理能力可比以往使用點狀的雷射時更顯著地高。因此，雷射照射部的雷射光源可為低輸出者，不會有使總處理能力降低的情形，可慢慢地加熱及冷卻照射部，可一面確保高的總處理能力，一面降低熱應力，可不易發生聚合物的剝落。又，由於不必旋轉被處理基板，因此在處理中不會發生環境的攪拌，可抑制粒子的發生。
以下，參照圖面來說明有關用以實施本發明的形態。
圖1是表示本發明之一實施形態的聚合物除去裝置的剖面圖。
此聚合物除去裝置1具備腔室11，其係收容被處理基板，亦即在周緣部環狀(圓周狀)地附著BSP2的半導體晶圓(以下簡稱晶圓)W之容器，且在腔室11的底部設有用以水平載置晶圓W的大致圓柱狀的載置台12。載置台12的載置面12a可載置除了晶圓W的周緣部的部分。載置台12是設有到達載置面12a的吸附孔13，此吸附孔13是連接真空泵14。然後，藉由使真空泵14作動，晶圓W會被真空吸附於載置面12a。亦即，載置台12是構成真空吸盤。
在載置台12的上部之對應於晶圓W的周緣部的部分形成有傾斜部12b，在此傾斜部12b，用以對晶圓W的周緣部之附著有BSP2的部分吐出臭氧氣體的複數個臭氧氣體吐出孔15會以能夠配列成圓周狀(放射狀)的方式設置。此複數的臭氧氣體吐出孔15是被連接至載置台12內部的圓盤狀的氣體擴散空間16。在此氣體擴散空間16連接自載置台12的底部延伸的氣體流路17，氣體流路17連接氣體供給配管18，氣體供給配管18連接臭氧氣體供給源19。然後，從臭氧氣體供給源19供給的臭氧氣體會經由氣體供給配管18及氣體流路17來到氣體擴散空間16，從氣體擴散空間16經由複數的臭氧氣體吐出孔15來供給至晶圓W的周緣部之附著有BSP2的部分。
在腔室11的上部，對應於載置台12的中央之位置，設有作為用以射出環狀雷射光L的雷射照射部之雷射照射單元20。雷射照射單元20是藉由支持構件21來支持於腔室11。
如圖2所示，雷射照射單元20是由雷射光源31及光學系32所構成，光學系32是具有：用以將自雷射光源31射出的平行光予以集光成環狀之剖面為凸透鏡狀的曲面透鏡33、及使集光成環狀的雷射光形成環狀的平行光之環狀的柱面透鏡(cylindrical lens)34、及將此環狀的平行光擴展成放射狀之凹透鏡35。照射如此的環狀雷射光之手段，例如揭示於日本特開2006-229075號公報的圖10。
從雷射照射單元20射出的環狀雷射光L是擴展成放射狀，而通過比晶圓W的外緣更外側部分。另外，來自雷射照射單元20之雷射光的照射位置可藉由利用光感測器接受反射光來檢測出，或藉由CCD攝影機來檢測出，可根據該位置檢測資訊，以能夠調節照射位置的方式來調節雷射照射單元20的位置。
另一方面，在載置台12的外側，上面具有臼狀的鏡面(反射面)22a，且成圓筒狀的鏡構件22會被設成可圍繞載置台12。鏡構件22是具有反射雷射光的反射構件之機能。亦即，鏡構件22的鏡面(反射面)22a是使從雷射照射單元20照射的環狀雷射光反射，而得以引導至晶圓W周緣部的BSP2。因此，從雷射照射單元20射出的環狀雷射光 L會經由鏡構件22來一起照射至晶圓W周緣部的BSP2。
在載置於載置台12的晶圓W及鏡構件22外側，以能夠圍繞該等的方式，設有用以排除臭氧氣體的排氣單元23。排氣單元23是具有：在晶圓W的外側形成圓周狀之氣體取入口23a、及將從氣體取入口23a取入的排氣引導至腔室11的底部之圓環狀的排氣流路23b。而且，在腔室11的底部，排氣流路23b是連接複數的排氣配管24。排氣配管24是被連接至工廠酸性排氣(acid exhaust)配管(未圖示)，主要被供給至晶圓W的周緣部的臭氧氣體會利用工廠酸性排氣設備(未圖示)經由排氣單元23及排氣配管24來吸引排氣。
在腔室11的上方設有：用以吸引大氣來取入至腔室11的內部之風扇25、及用以除去藉由風扇25來吸引的大氣的粒子之過濾器26。藉此，在腔室11內會形成清淨空氣的下流(down flow)。
在腔室11的側壁設有晶圓搬出入口27，晶圓搬出入口27可藉由閘閥28來開閉。而且，在晶圓W的搬出入時，閘閥28會被開啟，使設成可突沒於載置台12的升降銷(未圖示)成為突出的狀態，藉由搬送臂(未圖示)來對升降銷進行晶圓W的授受。
聚合物除去裝置1更具有控制部40。控制部40具有微處理器，主要控制聚合物除去裝置1的各構成部。
在如此構成的聚合物除去裝置中，首先，使閘閥28形成開啟，利用未圖示的搬送臂，使晶圓W經由搬出入口27 來搬入至腔室11內，使真空吸附於載置台12。然後，關閉閘閥28，使腔室11氣密地密封。
其次，從雷射照射單元20射出環狀雷射光L，使反射於鏡構件22的鏡面(反射面)22a，對晶圓W周緣部的BSP2一起照射環狀雷射光L，且從複數的臭氧氣體吐出孔15朝BSP2吹上臭氧氣體。藉此，利用雷射照射的熱及臭氧氣體的氧化，來除去BSP2。所被供給的臭氧氣體會經由排氣單元23及排氣配管24來藉工廠酸性排氣設備(未圖示)而吸引排氣。此時，可調節照射單元20的位置，而使雷射能夠照至所望的位置。
以往，雷射是被點狀地照射，因此藉由使晶圓旋轉，可一邊錯開晶圓上的雷射照射位置，一邊對圓周狀地存在於被處理基板的周緣部的BSP照射雷射，但此情況因為雷射點小，所以BSP除去處理上花時間，BSP除去處理的總處理能力低。又，為了使總處理能力提升，而若使用高輸出的雷射來使晶圓以高速旋轉，則會擔心因環境的攪拌造成粒子發生、或在雷射照射位置進行急速的加熱及冷卻產生熱應力造成BSP剝落。
相對的，在本實施形態，因為使用射出環狀雷射光L的雷射照射單元20，所以可對圓周狀地形成於晶圓W的周緣部的BSP2全體一起照射雷射光。因此，總處理能力可比以往使用點狀的雷射時更顯著地高。因此，雷射照射單元20的雷射光源31可為低輸出者，不會有使總處理能力降低的情形，可慢慢地加熱及冷卻照射部，可一面確保高的總 處理能力，一面降低熱應力，可不易發生BSP2的剝落。又，由於不必旋轉晶圓W，因此在處理中不會發生環境的攪拌，可抑制粒子的發生。
並且，沿著載置台12的周方向來放射狀地設置複數的臭氧氣體吐出孔15，由該等氣體吐出孔15來供給臭氧氣體至圓周狀地形成於晶圓W的周緣部之BSP2的全體，因此藉由環狀的雷射與氣體取入口23a的互相作用，可更快速地除去BSP2。又，由於排氣構件23的氣體取入口23a是被圓周狀地形成於晶圓W的外側，所以可將貢獻BSP除去反應後的臭氧氣體予以快速效率佳地引導至排氣單元23而大致全量排出。
其次，說明有關本發明的其他實施形態。
在如此對晶圓W的周緣部照射環狀的雷射光時，有時晶圓W表面(裝置面)的溫度上昇會成為問題。在本實施形態是顯示有關可應付如此的情形之例。
圖3是表示本發明的其他實施形態的聚合物除去裝置的剖面圖。圖3的聚合物除去裝置1'是在圖1的聚合物除去裝置附加晶圓冷卻機構者，對於和圖1相同者附上同樣的符號而省略說明。
在此聚合物除去裝置1'中，晶圓冷卻機構50是具有：設於雷射照射單元20的上方之冷卻氣體供給頭51、及經由配管52來連接至冷卻氣體供給頭51之供給冷卻氣體的冷卻氣體供給源53，且在冷卻氣體供給頭51設有多數的吐出噴嘴54。然後，可使從冷卻氣體供給源53經由配管52來供給至冷卻氣體供給頭51的冷卻氣體由吐出噴嘴54來朝晶圓W吹。藉此，晶圓W的表面會被冷卻，對裝置的不良影響會被迴避。
圖4是表示圖3的變形例，具有與圖3的裝置不同構成的晶圓冷卻機構50'。此晶圓冷卻機構50'是具有：在排氣單元23的上方，沿著圓周狀的排氣單元23來複數配置之對晶圓W吐出冷卻氣體的吐出噴嘴56、及連結該等複數的吐出噴嘴56的基端側之連結配管57、及經由配管58來連接至此連結配管57之冷卻氣體供給源59。然後，可從冷卻氣體供給源59經由配管58及連結配管57來使冷卻氣體由複數的吐出噴嘴56朝晶圓W吹。藉此，也可冷卻晶圓W的表面。
又，亦可取代由風扇25取入空氣，藉由取入清淨的冷卻氣體在腔室11內形成冷卻氣體的下流，也可冷卻晶圓W的表面。
又，本發明並非限於上述實施形態，亦可實施各種的變形。例如，上述實施形態是將雷射照射單元配置於晶圓的上方位置，但並非限於此，例如圖5所示，亦可設置一中空且在對應於晶圓W的周緣部的位置具有環狀的雷射透過窗70之載置台12'，在其內部設置雷射照射單元20'，不經由鏡構件(反射構件)來對晶圓W的周緣部的BSP2照射環狀的雷射光。在圖5中雖未圖示臭氧氣體供給手段及排氣手段，但實際可使用沿著圓周狀的BSP2，在其下方外側配置複數的臭氧氣體吐出噴嘴者，作為臭氧氣體供給手段，排氣手段是可使用與圖1同樣者。
又，上述實施形態是顯示除去BSP的例子，但實際可適用於除去存在於被處理基板的周緣部的聚合物之用途全面。又，被處理基板為顯示使用半導體晶圓的例子，但並非限於此，亦可為其他的基板。
1、1'．．．聚合物除去裝置
2．．．BSP
11．．．腔室
12、12'．．．載置台
15．．．臭氧氣體吐出孔
19．．．臭氧氣體供給源
20、20'．．．雷射照射單元
22．．．鏡構件(反射構件)
22a．．．鏡面(反射面)
23．．．排氣單元
24．．．排氣配管
40．．．控制部
50、50'．．．晶圓冷卻機構
L．．．環狀雷射光
W．．．晶圓
圖1是表示本發明之一實施形態的聚合物除去裝置的剖面圖。
圖2是表示設於圖1的聚合物除去裝置之射出環狀雷射光的雷射照射單元的構造圖。
圖3是表示本發明的其他實施形態的聚合物除去裝置的剖面圖。
圖4是表示圖3的聚合物除去裝置的變形例的剖面圖。
圖5是用以說明雷射照射單元的其他配置例的剖面圖。
25．．．風扇
26．．．過濾器
1．．．聚合物除去裝置
11．．．腔室
28．．．關閉閘閥
27．．．搬出入口
22a．．．鏡面(反射面)
24．．．排氣配管
12b．．．傾斜部
13．．．吸附孔
14．．．真空泵
19．．．臭氧氣體供給源
18．．．氣體供給配管
17．．．氣體流路
16．．．氣體擴散空間
12．．．載置台
22．．．鏡構件(反射構件)
23b．．．排氣流路
40．．．控制部
21．．．支持構件
20．．．雷射照射單元
L．．．環狀雷射光
15．．．臭氧氣體吐出孔
W．．．晶圓
12a．．．載置面
23a．．．氣體取入口
23．．．排氣單元
2．．．BSP

Claims (5)

  1. 一種聚合物除去裝置，係除去環狀地附著於被處理基板的背面的周緣部的聚合物之聚合物除去裝置，其特徵係具備：處理容器，其係收容一在前述背面的周緣部環狀地附著聚合物的被處理基板；載置台，其係載置前述被處理基板之除背面的周緣部以外的部分；雷射照射部，其係設於前述載置台的中央上方，將放射狀地擴散成通過比前述被處理基板的外緣更外側部分之環狀雷射光一起照射至前述聚合物；反射構件，其係使從前述雷射照射部射出的雷射光反射，而使朝前述聚合物反射；臭氧氣體供給機構，其係對前述聚合物供給臭氧氣體；及排氣機構，其係排除臭氧氣體，又，前述反射構件，係以能夠圍繞前述載置台的方式設成圓筒狀，在其上面形成有反射面，從前述雷射照射部放射狀地射出之環狀的雷射光係於前述反射構件的前述反射面反射，而一起照射至前述聚合物。
  2. 如申請專利範圍第1項之聚合物除去裝置，其中，更具備：對前述被處理基板供給冷卻氣體之冷卻氣體供給機構。
  3. 一種聚合物除去方法，係除去環狀地附著於被處理 基板的背面的周緣部的聚合物之聚合物除去方法，其特徵係具有：將在前述周緣部環狀地附著聚合物的被處理基板之除背面的周緣部以外的部分載置於載置台之工程；從設於前述載置台的中央上方的雷射照射部，以能夠通過比被處理基板的外緣更外側部分的方式，放射狀地射出環狀的雷射光之工程；以能夠圍繞前述載置台的方式圓筒狀地配置反射構件，以其上面的反射面來使前述放射狀地射出之環狀的雷射光反射，而將環狀雷射光一起照射至環狀地附著於前述被處理基板的背面的前述聚合物之工程；在照射前述雷射光時，對前述聚合物供給臭氧氣體之工程；及排除前述臭氧氣體之工程。
  4. 如申請專利範圍第3項之聚合物除去方法，其中，更具有：在照射前述雷射光時，對前述被處理基板供給冷卻氣體之工程。
  5. 一種聚合物除去裝置，其特徵係具備：處理容器，其係構成收容具有被安裝於周緣部的聚合物之對象被處理基板；載置台，其係構成載置前述被處理基板；排氣機構，其係構成排除前述臭氧氣體；及反射構件，其係構成前述雷射照射部係被配置於比前述被處理基板還上方，前述裝置係將從前述雷射照射部照 射的前述雷射光予以朝被安裝於前述被處理基板的前述周緣部的前述聚合物照射，又，前述反射構件係具有在上面具鏡面的圓筒形狀，被配置於前述載置台的外側，覆蓋前述載置台。
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