JP3802918B2 - Perimeter processing apparatus and processing method - Google Patents
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Description
この発明は、ウェハの外周の裏面等に被膜された不要物を除去処理する方法及び装置に関する。 The present invention relates to a method and an apparatus for removing unnecessary substances coated on the back surface or the like of the outer periphery of a wafer.
半導体ウェハの製造工程において、例えば、異方性エッチング時に堆積するフロロカーボン等の有機物は、ウェハの裏面にも回り込み、そこにも堆積する。このようなウェハ外周部の裏面等の不要付着物は、搬送コンベアにより搬送したり運搬用カセットに収容して運搬したりする際などに割れやすく、ダストになるおそれがある。このダストが原因となって、ウェハ上にパーティクルが付着し、歩留まりが低下するという問題があった。
そこで、例えば特許文献１（特開平１０−１８９５１５号公報）等では、ウェハの外周部の裏面にプラズマガスを吹き付け、不要付着物をエッチングして除去している。
Thus, for example, in Patent Document 1 (Japanese Patent Laid-Open No. 10-189515), plasma gas is sprayed on the back surface of the outer peripheral portion of the wafer, and unnecessary deposits are removed by etching.
上掲公報等の従来装置では、プラズマ等で活性化された反応性ガスをウェハの外周部に垂直に吹き付けるようになっており、この反応性ガスは、ウェハに当たると直ぐにウェハから離れる方向へ排出される。このため、ウェハと接触している時間が短く、十分な反応を確保するのが難しく効率的でない。 In the conventional apparatus such as the above publication, a reactive gas activated by plasma or the like is blown perpendicularly to the outer peripheral portion of the wafer, and the reactive gas is discharged in a direction away from the wafer as soon as it hits the wafer. Is done. For this reason, the contact time with the wafer is short, and it is difficult and efficient to ensure a sufficient reaction.
本発明は、上記問題点を解決するためになされたものであり、
ウェハの外周部に被膜された不要物を除去する方法であって、
不要物除去のための反応性ガスの吹出しノズルからウェハ外周部への吹出し方向を、ほぼウェハの周方向（被処理位置での接線方向）に向けることを特徴とする。
また、本発明は、
ウェハの外周部に被膜された不要物を除去する装置であって、
不要物除去のための反応性ガスを吹出す吹出しノズルを含み、この吹出しノズルの吹出し方向が、前記ウェハの外周部が位置されるべき環状面の近傍においてほぼ前記環状面の周方向（被処理位置での接線方向）に向くように配置されることを特徴とする。
これによって、反応性ガスがウェハの外周に沿って流れるようにすることができ、反応性ガスがウェハ外周に接触する時間を長くでき、反応効率を向上させることができる。
The present invention has been made to solve the above problems,
A method for removing unwanted material coated on the outer periphery of a wafer,
The reactive gas blowing nozzle for removing unnecessary substances is directed from the nozzle to the outer periphery of the wafer substantially in the circumferential direction of the wafer (tangential direction at the processing position).
The present invention also provides:
An apparatus for removing unnecessary materials coated on the outer periphery of a wafer,
A blowing nozzle that blows out a reactive gas for removing unnecessary substances, and the blowing direction of the blowing nozzle is substantially the circumferential direction of the annular surface in the vicinity of the annular surface on which the outer peripheral portion of the wafer is to be positioned (processed) It is characterized by being arranged so as to face the tangential direction at the position.
Accordingly, the reactive gas can flow along the outer periphery of the wafer, the time for the reactive gas to contact the outer periphery of the wafer can be increased, and the reaction efficiency can be improved.
主にウェハの裏面の不要物を除去する場合には、前記吹出しノズルが、前記環状面の裏側（ひいてはウェハの裏側）に配置されることが望ましい。
前記吹出しノズルの先端部（吹出し軸）は、前記環状面に向けて傾けられていることが望ましい。これによって、反応性ガスをウェハに確実に当てることができる。
前記吹出しノズルの先端部（吹出し軸）が、前記環状面の半径方向内側へ向けて傾けられていることが望ましい。これによって、反応性ガスがウェハの表側に回り込むのを防止でき、表側にダメージが及ぶのを防止することができる。
勿論、吹出しノズルの先端部（吹出し軸）をウェハの周方向（接線方向）にまっすぐ向けてもよい。
In the case of mainly removing unnecessary materials on the back surface of the wafer, it is desirable that the blowing nozzle is disposed on the back side of the annular surface (and thus on the back side of the wafer).
It is desirable that a tip end portion (blowout shaft) of the blowout nozzle is inclined toward the annular surface. Thereby, the reactive gas can be reliably applied to the wafer.
It is desirable that a tip end portion (blowout shaft) of the blowout nozzle is inclined inward in the radial direction of the annular surface. Thereby, it is possible to prevent the reactive gas from flowing to the front side of the wafer and to prevent the front side from being damaged.
Of course, the front end portion (blowout shaft) of the blowout nozzle may be directed straight in the circumferential direction (tangential direction) of the wafer.
処理済みのガスを吸引するための吸引ノズル（排気ノズル）を、更に備えるのが好ましい。
前記吸引ノズルは、前記環状面の周方向（接線方向）にほぼ沿って吹出しノズルと対向するように配置されるのが好ましい。
これによって、反応性ガスの流れ方向をウェハの周方向に確実に沿うように制御することができ、処理すべきでない部位に反応性ガスが及ぶのを確実に防止することができる。そして、吹出しノズルからほぼ接線方向に吹出され、反応後、処理済みとなったガス（パーティクル等の反応副生成物を含む）をそのままウェハの接線方向に沿ってほぼまっすぐ流して、吸引ノズルで吸引し排気することができ、ウェハ上にパーティクルが堆積するのを防止することができる。
前記吹出しノズルが、前記環状面の裏側に配置される場合には、吸引ノズルも裏側に配置される。この場合、前記吸引ノズルの先端部（吸引軸）は、前記環状面に向けて傾けられていることが望ましい。これによって、ウェハに沿って流れて来た反応性ガスを確実に吸引することができる。
吸引ノズルの先端部（吸引軸）を、吹出しノズルの先端部（吹出し軸）と一直線をなすようにウェハの周方向（接線方向）にまっすぐ向けてもよい。
It is preferable to further include a suction nozzle (exhaust nozzle) for sucking the treated gas.
It is preferable that the suction nozzle is disposed so as to face the blowing nozzle substantially along the circumferential direction (tangential direction) of the annular surface.
Accordingly, the flow direction of the reactive gas can be controlled to be surely along the circumferential direction of the wafer, and the reactive gas can be reliably prevented from reaching a portion that should not be processed. The gas (including reaction by-products such as particles) blown from the blow nozzle in a substantially tangential direction and reacted after the reaction flows almost straight along the tangential direction of the wafer, and is sucked by the suction nozzle. It is possible to evacuate and prevent particles from accumulating on the wafer.
When the blowing nozzle is disposed on the back side of the annular surface, the suction nozzle is also disposed on the back side. In this case, it is desirable that the tip end portion (suction shaft) of the suction nozzle is inclined toward the annular surface. Thereby, the reactive gas flowing along the wafer can be reliably sucked.
The tip (suction axis) of the suction nozzle may be directed straight in the circumferential direction (tangential direction) of the wafer so as to be aligned with the tip (blowing axis) of the blowing nozzle.
前記吸引ノズルの先端部の吸引軸を、ウェハ外周が配置されるべき環状面の外側から該環状面のほぼ半径内側に向け、前記吹出しノズルの先端部の吹出し軸とほぼ直交するように配置してもよい。
これにより、吹出しノズルから吹出され、反応後、処理済みとなったガス（パーティクル等の反応副生成物を含む）をウェハ上から速やかに半径外側へ出し、吸引・排気することができ、ウェハ上にパーティクルが堆積するのを防止することができる。
The suction shaft at the tip of the suction nozzle is arranged from the outside of the annular surface on which the outer periphery of the wafer is to be arranged to the inside of the radius of the annular surface so as to be substantially orthogonal to the blow axis of the tip of the blow nozzle. May be.
As a result, the gas (including reaction by-products such as particles) that has been blown from the blow-out nozzle and has been processed after the reaction can be quickly drawn out of the radius from the wafer, and can be sucked and exhausted. It is possible to prevent particles from being deposited on the surface.
前記吸引ノズルの先端部の吸引軸を、ウェハ外周が配置されるべき環状面を挟んで吹出しノズルの先端部の配置された側とは反対側において前記環状面を向くように配置することしてもよい。
これにより、吹出しノズルから吹出されたガスを、ウェハ外周の吹出しノズル配置側の面から外端面を経て吸引ノズル配置側の面へ流すことができ、ウェハの外端面の不要膜を確実に除去することができる。そして、処理済みとなったガス（パーティクル等の反応副生成物を含む）を吸引ノズルに吸込んで排気することができ、ウェハ上にパーティクルが堆積するのを防止することができる。
The suction shaft at the tip of the suction nozzle may be arranged so as to face the annular surface on the side opposite to the side where the tip of the blowing nozzle is disposed across the annular surface on which the outer periphery of the wafer is to be disposed. Good.
As a result, the gas blown from the blow nozzle can flow from the blow nozzle arrangement surface on the outer periphery of the wafer through the outer end surface to the suction nozzle arrangement surface, thereby reliably removing unnecessary films on the outer end surface of the wafer. be able to. Then, the processed gas (including reaction by-products such as particles) can be sucked into the suction nozzle and exhausted, thereby preventing particles from being deposited on the wafer.
前記吸引ノズルの口径が、前記吹出しノズルの口径より大きいことが好ましい。
前記吸引ノズルが、前記吹出しノズルより２〜５倍の口径を有していることが好ましい。
前記吹出しノズルの口径は、例えば１〜３ｍｍ程度が好ましい。これに対し、前記吸引ノズルの口径は、例えば２〜１５ｍｍ程度が好ましい。
これによって、処理済みのガスや反応副生成物が拡散するのを抑制でき、吸込み口に確実に吸い込んで排気することができる。
It is preferable that the diameter of the suction nozzle is larger than the diameter of the blowing nozzle.
It is preferable that the suction nozzle has a diameter 2 to 5 times that of the blowout nozzle.
The diameter of the blowing nozzle is preferably about 1 to 3 mm, for example. On the other hand, the diameter of the suction nozzle is preferably about 2 to 15 mm, for example.
Thereby, it is possible to suppress the diffusion of the processed gas and the reaction by-product, and the gas can be reliably sucked into the suction port and exhausted.
前記ウェハを吹出しノズルに対し周方向に相対回転させる回転手段を備えることが望ましい。この相対回転方向を吹出しノズルから吸引ノズルへの順方向に向けるのが望ましい。 It is desirable to provide a rotating means for rotating the wafer relative to the blowing nozzle in the circumferential direction. It is desirable to orient this relative rotational direction in the forward direction from the blowing nozzle to the suction nozzle.
前記環状面における吹出しノズルと吸引ノズルの間に局所的に輻射熱を照射する輻射加熱器を設けることが望ましい。
これによって、吹出しノズルと吸引ノズルの間に位置するウェハ外周部を局所的に加熱しながら反応性ガスを接触させることができる。高温なほどエッチングレートが高くなる膜（例えばフォトレジスト等の有機膜）を除去する場合に有効である。局所加熱であるので、処理すべきでない部位までもが加熱されるのを防止ないし抑制できる。また、非接触で加熱できるので、パーティクルの発生を確実に防止できる。
輻射加熱器は、レーザ加熱器を用いるのが望ましい。
It is desirable to provide a radiant heater that irradiates radiant heat locally between the blowing nozzle and the suction nozzle on the annular surface.
Thus, the reactive gas can be brought into contact while locally heating the outer peripheral portion of the wafer located between the blowing nozzle and the suction nozzle. This is effective in removing a film (for example, an organic film such as a photoresist) whose etching rate increases as the temperature increases. Since it is local heating, it can prevent thru | or suppress even the site | part which should not be processed. Further, since heating can be performed without contact, the generation of particles can be reliably prevented.
The radiant heater is preferably a laser heater.
なお、フォトレジスト等の有機膜が除去対象の場合、反応性ガスとしてはオゾンが好適である。オゾンガスの生成には、オゾナイザを用いてもよく、酸素プラズマを用いてもよい。オゾンを用いる場合、吹出しノズルに冷却手段を設けるのが望ましい。これにより、オゾンを低温に維持して寿命を延ばすことができ、反応効率を確保できる。吹出しノズルの冷却手段としては、例えば、吹出しノズルを保持するノズル保持部材に冷却路を形成し、この冷却路に冷却水等の冷却媒体を通す。冷却媒体の温度は室温程度で構わない。ノズル保持部材は、良熱伝導材質（例えばアルミ）にて形成するのが望ましい。 When an organic film such as a photoresist is to be removed, ozone is suitable as the reactive gas. For the generation of ozone gas, an ozonizer or an oxygen plasma may be used. When ozone is used, it is desirable to provide a cooling means for the blowing nozzle. Thereby, ozone can be maintained at low temperature and a lifetime can be extended, and reaction efficiency can be ensured. As the cooling means for the blowout nozzle, for example, a cooling path is formed in a nozzle holding member that holds the blowout nozzle, and a cooling medium such as cooling water is passed through this cooling path. The temperature of the cooling medium may be about room temperature. The nozzle holding member is preferably formed of a material with good heat conductivity (for example, aluminum).
前記輻射加熱器の局所輻射位置を、前記吹出しノズルと吸引ノズルの間において吹出しノズル側に偏らせるのが望ましい。
これによって、ウェハの外周部の各処理ポイントを、吹出しノズルからの反応性ガスが当たりはじめてすぐに輻射加熱でき、その後の反応性ガスが当たり続ける期間の大半を通じて、残熱で高温を維持させることができ、処理効率を一層確実に向上させることができる。
ウェハの回転方向は上記とは逆にしてもよい。この場合、輻射加熱器の局所輻射位置を、前記吹出しノズルと吸引ノズルの間において吸引ノズル側に偏らせるとよい。
前記吹出しノズルと吸引ノズル間の距離は、回転手段の回転速度や輻射加熱器の加熱能力等を考慮して、適宜設定するのが望ましい。
It is desirable that the local radiation position of the radiant heater is biased toward the blowing nozzle between the blowing nozzle and the suction nozzle.
In this way, each processing point on the outer periphery of the wafer can be radiantly heated as soon as the reactive gas from the blowout nozzle hits, and the remaining heat maintains the high temperature throughout most of the period where the reactive gas continues to hit. And the processing efficiency can be improved more reliably.
The direction of wafer rotation may be reversed. In this case, the local radiation position of the radiant heater may be biased toward the suction nozzle side between the blowout nozzle and the suction nozzle.
The distance between the blowing nozzle and the suction nozzle is preferably set as appropriate in consideration of the rotational speed of the rotating means, the heating capability of the radiant heater, and the like.
前記環状面の内側に配置されたウェハ支持面を有し、ウェハの外周部を突出させた状態で前記ウェハ支持面にウェハの裏面を当接して支持するステージを備え、このステージに、ウェハ支持面から吸熱する吸熱手段を設けるのが望ましい。
これによって、ウェハの外周部より内側の処理すべきでない部分に熱が伝わって来ても、高温化するのを防止でき、ダメージが及ぶのを防止することができる。
A wafer support surface disposed on the inner side of the annular surface, and a stage for supporting the wafer back surface in contact with the wafer support surface in a state in which the outer peripheral portion of the wafer protrudes; It is desirable to provide heat absorption means for absorbing heat from the surface.
As a result, even if heat is transmitted to a portion that is not to be processed inside the outer peripheral portion of the wafer, it is possible to prevent the temperature from rising and prevent damage.
本発明によれば、反応性ガスがウェハの外周に沿って流れるようにすることができ、ウェハ外周に接触する時間を長くでき、反応効率を向上させることができる。 According to the present invention, the reactive gas can flow along the outer periphery of the wafer, the time for contacting the outer periphery of the wafer can be lengthened, and the reaction efficiency can be improved.
以下、本発明の実施形態を説明する。
はじめに、処理対象の半導体ウェハＷについて説明する。図１の仮想線に示すように、ウェハＷは円盤状をなしている。図３に示すように、ウェハＷの上面（表側面）には、例えばフォトレジスト等の有機膜ｆが被膜されている。有機膜ｆは、ウェハＷの上面全体を覆うだけでなく、外端面を経て裏面の外周部にまで達している。このウェハＷの裏面外周部の有機膜ｆａが、除去すべき不要物である。
Embodiments of the present invention will be described below.
First, the semiconductor wafer W to be processed will be described. As indicated by an imaginary line in FIG. 1, the wafer W has a disk shape. As shown in FIG. 3, the upper surface (front side surface) of the wafer W is coated with an organic film f such as a photoresist. The organic film f not only covers the entire top surface of the wafer W, but also reaches the outer peripheral portion of the back surface through the outer end surface. The organic film fa on the outer periphery of the back surface of the wafer W is an unnecessary object to be removed.
図１及び図２に示すように、上記不要物除去用のウェハ外周処理装置は、回転ステージ１０（回転手段）と、処理ヘッド２０と、オゾナイザー３０（反応性ガス供給装置）を備えている。
オゾナイザー３０は、フォトレジスト等の有機膜ｆａを除去するのに好適な反応性ガスとしてオゾン（Ｏ３）を生成する。なお、オゾン（Ｏ３）は酸素分子と酸素原子（Ｏ２＋Ｏ）に分解し、（Ｏ３）と（Ｏ２＋Ｏ）の熱平衡状態になる。酸素原子ラジカル（Ｏ）の寿命は、温度に依存する。２５℃付近では非常に長いが５０℃付近になると半減する。
As shown in FIGS. 1 and 2, the wafer outer peripheral processing apparatus for removing unnecessary materials includes a rotating stage 10 (rotating means), a
The
回転ステージ１０は、平面視円盤形状をなし、中心軸１１まわりに回転するようになっている。
図１において仮想線に示すように、回転ステージ１０の上面（ウェハ支持面）に、ウェハＷが中心を一致させて水平にセットされるようになっている。この状態で、ウェハＷの外周部が回転ステージ１０より少し突出されるようになっている。すなわち、回転ステージ１０の上面（ウェハ支持面）の外周を仮想的に囲む環状面ＣにウェハＷの外周部が位置されるようになっている。このウェハＷの突出量（環状面Ｃの幅）は、例えば３ｍｍ〜５ｍｍ程度である。
The
As shown by the phantom line in FIG. 1, the wafer W is set horizontally on the upper surface (wafer support surface) of the
図１及び図２において詳細な図示は省略するが、回転ステージ１０の内部は、空洞になっており、水や空気等の冷却用媒体で満たされている。これによって、回転ステージ１０は、上面（ウェハ支持面）に設置したウェハＷの外周部を除くそれより内側部分を吸熱・冷却するようになっており、「吸熱手段」としても提供されている。なお、回転ステージ１０内の冷却用媒体は、流通又は循環させるようにしてもよい。
回転ステージ１０の特に上板（ウェハＷが当接される側の板）の材質には、熱伝導性の良好なもの（例えばアルミ）が用いられている。
Although detailed illustration is omitted in FIGS. 1 and 2, the inside of the
As the material of the upper plate (the plate on the side on which the wafer W is abutted) of the
図１及び図２に示すように、回転ステージ１０の側部に上記処理ヘッド２０が配置されている。処理ヘッド２０には、吹出しノズル２１と吸引ノズル２２が設けられている。吹出しノズル２１の基端部は、オゾン供給路３１を介してオゾナイザー３０に接続されている。吸引ノズル２２の基端部は、吸引路４１を介して吸引ポンプ等の吸引手段４０に接続されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
吹出しノズル２１と吸引ノズル２２の先端部どうしは、ウェハＷの外周部の下側（環状面Ｃの裏側）においてウェハＷの周方向（環状面Ｃの周方向）に沿って互いに向き合うように配置されている。
詳述すると、吹出しノズル２１の先端部分の吹出し軸Ｌ２１は、ウェハＷの周方向に略沿うとともに、ウェハＷに向けて僅かに上へ傾けられ（図２及び図４（ａ））、かつ、回転ステージ１０の側すなわちウェハＷの半径方向内側へ向けて僅かに傾けられている（図１及び図４（ｂ））。そして、先端の吹出し口が、ウェハＷの裏面の近傍（環状面Ｃの近傍）に位置されている。吹出しノズル２１の少なくとも先端部分は、透光性材料（例えば透光性テフロン（登録商標）、パイレックス（登録商標）ガラス、石英ガラス等）にて構成されている。
The tip portions of the blow-out
More specifically, the blow axis L 21 at the tip of the
吸引ノズル２２の先端部分の吸引軸Ｌ２２は、平面視で吹出しノズル２１と一直線をなすようにまっすぐウェハＷの周方向に向けられる一方（図１及び図４（ｂ））、側面視でウェハＷに向けて僅かに上へ傾けられている（図２及び図４（ａ））。そして、先端の吸引口が、吹出しノズル２１の吹出し口と略同じ高さ、すなわちウェハＷの裏面の近傍に位置されている。
Suction shaft L 22 of the tip portion of the
吹出しノズル２１の吹出し口と吸引ノズル２２の吸引口の離間距離Ｄは、除去すべき有機膜ｆａの反応温度、回転ステージ１０の回転速度、後記輻射加熱器４０の加熱能力等を考慮し、例えば数ｍｍ〜数十ｍｍの範囲で設定されている。フォトレジストの除去を行う場合、間隔Ｄは、ウェハの処理部温度が１５０℃以上になる範囲に設定するのが望ましく、例えば５ｍｍ〜４０ｍｍの範囲が望ましい。
The separation distance D between the blowout port of the
吹出しノズル２１と吸引ノズル２２は、共に処理ヘッド２０に着脱可能になっている。これによって、必要に応じて最適な形状に変更可能になっている。
Both the blowing
処理ヘッド２０には、吹出しノズル２１を支持するノズル保持部材２３が設けられている。ノズル保持部材２３は、熱伝導の良好なアルミなどの材質にて構成されている。ノズル保持部材２３の内部には、冷却路２３ａが形成され、この冷却路２３ａに水等の冷却媒体が通されるようになっている。これによって、保持部材２３ひいては吹出しノズル２１が冷却されるようになっている。
The
図１及び図２に示すように、処理ヘッド２０の下側部には、輻射加熱器としてレーザ加熱器５０が設けられている。レーザ加熱器５０は、レーザ光源５１と、このレーザ光源５１に光ファイバケーブル５３等の光伝送系を介して光学的に接続されたレーザ照射ユニット５２とを有している。
レーザ光源５１には、例えば発光波長８０８ｎｍ〜９４０ｎｍのＬＤ（半導体）レーザ光源が用いられている。なお、レーザ光源は、ＬＤに限られず、ＹＡＧ、エキシマ等の種々の形式のものを用いてもよい。波長が不要膜ｆａの吸収波長に合ったものを用いるとより好ましい。
As shown in FIGS. 1 and 2, a
As the
レーザ加熱器５０のレーザ照射ユニット５２には、レンズ等の収束光学系や焦点調節機構が設けられている。図２に示すように、レーザ照射ユニット５２は、ノズル２１，２２より下側に配置されている。図１に示すように、レーザ照射ユニット５２の平面視位置は、吹出しノズル２１と吸引ノズル２２の先端部どうしの中間部に配置されている。しかも、吹出しノズル２１の側に偏って配置されている。
レーザ照射ユニット５２は、レーザ光源からのレーザ光を真上に向けて出射し、ウェハＷの高さ付近に収束させるようになっている。これにより、レーザ加熱器５０の光軸Ｌ５０が真上に向けられ、吹出しノズル２１と吸引ノズル２２の間の吹出しノズル２１寄りの部分と交差するようになっている。
The
The
上記構成のウェハ外周処理装置は、次のように使用される。
処理すべきウェハＷを回転ステージ１０にセットする。ウェハＷの外周部は、回転ステージ１０より突出して環状面Ｃに位置され、吹出しノズル２１と吸引ノズル２２の先端部の直ぐ上側に被さることになる。
そして、オゾナイザー３０のオゾンガスを、供給路３１及び吹出しノズル２１を順次経て、吹出し口から吹出し軸Ｌ２１に沿って吹出す。これによって、オゾンガスがウェハＷの外周部の裏面に吹き付けられる。図４（ａ）に示すように、吹出し軸Ｌ２１が上向きに角度を付けられているので、オゾンガスをウェハＷに確実に当てることができる。このオゾンガスは、ウェハＷに当たった後もしばらくウェハＷから離れることなく、その裏面上を周方向にほぼ沿って流れる。これによって、オゾンとウェハＷの裏面の膜ｆａとの反応時間を十分に長く確保することができ、膜ｆａを効率的にエッチングし除去することができ、処理効率を向上させることができる。
The wafer outer periphery processing apparatus having the above configuration is used as follows.
A wafer W to be processed is set on the
And the ozone gas of the
更に、図４（ｂ）に示すように、吹出し軸Ｌ２１が半径方向内側に角度を付けられているので、オゾンガスはウェハＷの若干内側に向けて吹出される。これによって、オゾンがウェハＷの外端面から表側に回り込むのを確実に防止でき、表側の膜ｆにダメージが及ぶのを防止することができる。
同時に、吸引手段４０を駆動して吸引ノズル２２から吸引を行なう。したがって、オゾンガスは、拡散することなく吸引ノズル２２へ向かって流れる。これによって、オゾンガスを周方向に確実に沿わせることができる。ひいては、ウェハＷの表側に回り込むのを確実に防止でき、表側の膜ｆが特性変化等のダメージを受けるのを確実に防止することができる。また、膜ｆａのエッチングによる副生成物を処理部位から速やかに排除することができる。この副生成物を含む処理済オゾンガスは、吸引ノズル２２に吸い込まれ、排気される。
Further, as shown in FIG. 4B, since the blowing axis L 21 is angled radially inward, ozone gas is blown out slightly toward the inside of the wafer W. Accordingly, it is possible to reliably prevent ozone from flowing from the outer end surface of the wafer W to the front side, and to prevent the front-side film f from being damaged.
At the same time, the suction means 40 is driven to perform suction from the
併行して、回転ステージ１０が回転されることにより、ウェハＷの裏面の全周にわたって膜ｆａを除去することができる。したがって、ノズル２１，２２及びレーザ加熱器５０を含む処理ヘッド２０は、１つだけで済む。図１の矢印曲線に示すように、回転ステージ１０の回転方向は、吹出しノズル２１から吸引ノズル２２への順方向（オゾンガスの流れ沿う方向）になっている。
In parallel, the film fa can be removed over the entire circumference of the back surface of the wafer W by rotating the
上記のオゾン供給の際は、ノズル保持部材２３の冷却路２３ａに冷却媒体を通す。これによって、ノズル保持部材２３を介して吹出しノズル２１を冷却でき、ひいては吹出しノズル２１を通過中のオゾンガスを冷却することができる。これによって、酸素原子ラジカルの量が減少しないようにすることができ、活性度を高く維持することができる。ひいては、膜ｆａと確実に反応させエッチングすることができる。
When supplying the ozone, the cooling medium is passed through the cooling
上記のオゾン供給と併行して、レーザ加熱器５０をオンし、光軸Ｌ５０に沿うレーザ光を出射する。図４（ｂ）の底面図に示すように、このレーザ光は、ウェハＷの裏面の極めて小さな領域Ｒにスポット状に照射される。この領域Ｒは、吹出しノズル２１の吹出し口と吸引ノズル２２の吸引口との間に位置し、そこはちょうどオゾンガスの通り道に当たっている。この領域Ｒが局所的に輻射加熱され、瞬間的に数百度の高温に達する。この高温化した領域Ｒにオゾンが接触することにより、反応を促進させることができ、処理効率を向上させることができる。しかも、レーザ波長が膜ｆａの吸収波長に対応しているので吸収効率を高くでき、領域Ｒを確実に加熱高温化でき、処理効率を確実に向上させることができる。
In parallel with the above ozone supply, turning on the
図５は、例えばフォトレジストを不要有機膜として除去する場合、その温度に対するエッチングレートを示したものである。１００℃付近まではほとんど反応が起きず、１５０℃付近でエッチングレートが立ち上がる。そして、２００℃を超える辺りからエッチングレートが温度に対し略リニアに増大していく。 FIG. 5 shows the etching rate with respect to temperature when, for example, a photoresist is removed as an unnecessary organic film. The reaction hardly occurs up to around 100 ° C., and the etching rate rises around 150 ° C. Then, the etching rate increases approximately linearly with respect to the temperature from around 200 ° C.
回転ステージ１０ひいてはウェハＷの回転に伴い、局所輻射加熱領域Ｒは、順次移行していく。すなわち、ウェハＷの外周裏面の各ポイントは、ある瞬間だけ輻射加熱領域Ｒに位置し、直ぐにそこを通り過ぎていく。したがって、輻射加熱される期間は、一瞬である。例えば、ウェハＷの直径が２００ｍｍであり、回転速度が１ｒｐｍであり、輻射領域Ｒの直径が３ｍｍであるとすると、輻射加熱期間は、僅か約０．３秒である。
一方、ウェハＷの外周裏面の各ポイントは、一旦加熱されると、輻射領域Ｒを通過後も熱がしばらく残り、高温になっている（図６の表面温度分布図を参照）。この高温になっている期間は未だ吹出しノズル２１と吸引ノズル２２の間のオゾンガスの通り道に位置しており、オゾンが接触し続けている。これによって、処理効率を一層向上させることができる。
しかも、輻射領域Ｒが、吹出しノズル２１の側に偏っているので、ウェハＷの外周裏面の各ポイントにオゾンが当たるとすぐに輻射加熱される。その後、このポイントは、輻射領域Ｒから離れるが、しばらく高温を維持し、その高温の期間中、オゾンと接触し続ける。これによって、処理効率をより一層向上させることができる。
As the
On the other hand, once each point on the outer peripheral back surface of the wafer W is heated, heat remains for a while after passing through the radiation region R, and the temperature is high (see the surface temperature distribution diagram of FIG. 6). During this high temperature period, it is still located in the path of ozone gas between the blowing
In addition, since the radiation region R is biased toward the blowing
一方、ウェハＷの外周部を除くそれより内側の部分は、レーザ加熱器５０からの輻射熱を直接的に受けることがないだけでなく、回転ステージ１０内の冷却媒体によって吸熱・冷却されている。したがって、輻射加熱領域Ｒの熱が伝わって来ても温度上昇を抑え、低温状態を確実に維持することができる（図７参照）。これによって、除去処理すべきでない膜ｆにダメージが及ぶのを確実に防止でき、良好な膜質を維持することができる。
On the other hand, the portion inside the wafer W excluding the outer peripheral portion is not directly subjected to the radiant heat from the
図６（ａ）は、回転するウェハの裏面外周部をレーザにて局所輻射加熱したときの、ある瞬間のウェハの表側面の温度分布を示し、同図（ｂ）は、裏面の周方向位置に対する温度の一測定結果を示したものである。レーザ出力は１００Ｗとし、回転数は１ｒｐｍとしてある。輻射領域Ｒの直径は、約３ｍｍとしてある。同図（ａ）のウェハＷの外周上の位置Ｏは、同図（ｂ）の横軸の原点と対応する。同図（ｂ）の横軸は、ウェハの裏面外周部の各ポイントを、位置Ｏからの距離で表したものである。両図において輻射領域Ｒ及びそれを含む領域Ｒ０は、それぞれ対応関係にある。領域Ｒ０は、吹出しノズルと吸引ノズルの間の長さＤの部分に対応する。
同図（ｂ）から明らかなように、輻射領域Ｒに入る前の部分でも、わずかな範囲ではあるが、輻射領域Ｒからの熱伝導で１５０℃以上になった。輻射領域Ｒに入ると一気に上昇し３５０℃〜７９０℃の温度分布になった。輻射領域Ｒを通過後は温度低下するが、しばらくは１５０℃以上であり、有機物の除去が可能な温度を維持した。これにより、回転と輻射加熱の組み合わせが有機物除去に有効であることが判明した。
FIG. 6A shows the temperature distribution on the front side surface of the wafer when the outer peripheral portion of the back surface of the rotating wafer is locally radiatively heated by a laser, and FIG. 6B shows the circumferential position of the back surface. The measurement result of the temperature with respect to is shown. The laser output is 100 W and the rotation speed is 1 rpm. The diameter of the radiation region R is about 3 mm. A position O on the outer periphery of the wafer W in FIG. 10A corresponds to the origin of the horizontal axis in FIG. The horizontal axis of FIG. 4B represents each point on the outer peripheral portion of the back surface of the wafer as a distance from the position O. In both figures, the radiation region R and the region R 0 including the radiation region R are in a corresponding relationship. Region R0 corresponds to a portion of length D between the blowout nozzle and the suction nozzle.
As is clear from FIG. 6B, even before entering the radiation region R, the heat conduction from the radiation region R reached 150 ° C. or higher, although it was a small range. When entering the radiation region R, the temperature increased rapidly and became a temperature distribution of 350 ° C to 790 ° C. Although the temperature dropped after passing through the radiation region R, the temperature was 150 ° C. or higher for a while, and the temperature at which organic substances could be removed was maintained. Thereby, it turned out that the combination of rotation and radiation heating is effective for organic substance removal.
輻射領域Ｒを通過後の高温を維持している範囲は、レーザ出力と回転ステージの回転数に依存する。これに合わせて吹出しノズルと吸引ノズルの間隔Ｄ（上記領域Ｒ０の幅）を設定するとよい。
輻射領域Ｒの温度を下げるためには、レーザ出力を下げたり、回転ステージの回転数を上げたりすることにより対応できる。逆に温度を上げるためには、レーザ出力を上げたり、回転ステージの回転数を下げたりすることで対応できる。
The range in which the high temperature after passing through the radiation region R is maintained depends on the laser output and the rotational speed of the rotary stage. In accordance with this, the interval D (the width of the region R0 ) between the blowing nozzle and the suction nozzle may be set.
The temperature of the radiation region R can be lowered by reducing the laser output or increasing the number of rotations of the rotary stage. Conversely, to increase the temperature, it is possible to increase the laser output or decrease the rotational speed of the rotary stage.
図７は、ウェハの裏面外周部をレーザにて局所輻射加熱したときの、ウェハの表側面の上記加熱部位に対応する位置から径方向内側への温度分布の一測定結果を示したものである。加熱部位と対応する位置では約４５０℃であったが、そこから３ｍｍ径方向内側の位置では１００℃程度になり、膜ｆへの影響がほとんど無いことが判明した。 FIG. 7 shows one measurement result of the temperature distribution from the position corresponding to the heating portion on the front side surface of the wafer to the radially inner side when the outer peripheral portion of the back surface of the wafer is heated by local radiation. . Although it was about 450 ° C. at the position corresponding to the heated part, it became about 100 ° C. at a position 3 mm inward in the radial direction, and it was found that there was almost no influence on the film f.
次に、本発明の他の実施形態を説明する。以下の実施形態において既述の実施形態と重複する構成に関しては、図面に同一符号を付して説明を適宜省略する。
上記第１実施形態（図１及び図２）では、主にウェハの外周部の裏側の膜を除去するものであったが、図８及び図９に示す実施形態は、ウェハ外周部の表側の膜を主に除去するものである。この表側用のウェハ外周処理装置の処理ヘッド２０は、ステージ１０上のウェハＷより上側に配置されている。吹出しノズル２１と吸引ノズル２２もウェハＷより上側に配置されている。これらノズル２１，２２は、第１実施形態と同様に、平面視でウェハＷのほぼ周方向（被処理位置Ｐ付近の接線方向）に沿って被処理位置Ｐを挟んで対向するように配置されている。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the following embodiments, the same components as those in the above-described embodiments will be denoted by the same reference numerals, and description thereof will be omitted as appropriate.
In the first embodiment (FIGS. 1 and 2), the film on the back side of the outer periphery of the wafer is mainly removed. However, the embodiment shown in FIGS. The film is mainly removed. The
吸引ノズル２２の吸込み口径は、吹出しノズル２１の吹出し口径より大きく、例えば約２〜５倍になっている。例えば、吹出し口径は１〜３ｍｍ程度であるのに対し、吸込み口径は２〜１５ｍｍ程度である。
The suction port diameter of the
レーザ加熱器５０の照射ユニット５２は、ちょうど被処理位置Ｐの真上に下向きで配置されている。照射ユニット５２のレーザ光軸Ｌ５０は、被処理位置Ｐを通ってウェハＷと直交する鉛直線に沿っており、焦点が被処理位置Ｐに合わされている。
The
この照射ユニット５２からのレーザが、ウェハＷの外周部の表側面の被処理位置Ｐに照射され、被処理位置Ｐの表側の膜を輻射加熱する。併行して、オゾナイザー３０からのオゾンが吹出しノズル２１からウェハＷの外周の表側面上に吹出され、被処理位置Ｐ付近のウェハＷの接線方向にほぼ沿って流れる。これにより、ウェハＷの外周の表側の不要膜を除去することができる。
The laser from the
上記のウェハＷ上でのガス流れは、ウェハＷの回転方向に沿っており、残熱による高温領域の形成方向（図６（ａ））にも沿っている。これによって、処理効率を向上させることができる。
処理済みのガス（パーティクル等の反応副生成物を含む）は、吸引ノズル２２の吸引と上記ウェハＷの回転が相俟って上記吹出し時の流れ方向をほぼ維持しながら吸引ノズル２２に吸込まれ、排気される。これによって、ウェハＷの外周上にパーティクルが堆積するのを防止することができる。吸引ノズル２２は、吹出しノズル２１より口径が大きいので処理済みガスの漏れを抑制することができる。
The gas flow on the wafer W is along the direction of rotation of the wafer W and also along the direction in which a high temperature region is formed due to residual heat (FIG. 6A). Thereby, processing efficiency can be improved.
The processed gas (including reaction by-products such as particles) is sucked into the
図１０は、吸引ノズルの配置構成の変形例を示したものである。
吸引ノズル２２は、ステージ１０ひいてはウェハＷの半径外側からウェハＷのほぼ半径内側に向け、平面視で吹出しノズル２１とほぼ直交するように配置されている。吸引ノズル２２の先端の吸込み口の位置は、吹出しノズル２１の先端の吹出し口よりウェハＷの回転方向の順方向に少し離れて配置されている。吸引ノズル２２の先端の上下方向の位置は、ステージ１０の上面ひいてはウェハＷとほぼ同じ高さに配置されている。
この構成によれば、吹出しノズル２１から吹出され、反応後、処理済みとなったガス（パーティクル等の反応副生成物を含む）をウェハＷ上から速やかに半径外側へ出し、吸引ノズル２２で吸込んで排気することができ、ウェハＷ上にパーティクルが堆積するのを防止することができる。
FIG. 10 shows a modified example of the arrangement configuration of the suction nozzles.
The
According to this configuration, the gas (including reaction by-products such as particles) blown out from the blow-out
図１１に示す吸引ノズル構成では、吸引ノズル２２が、ステージ１０上のウェハＷの外周部の直近の下側に上向きで配置されている。吸引ノズル２２の先端の吸込み口の位置は、吹出しノズル２１の先端の吹出し口よりウェハＷの回転方向の順方向に少し離れて配置されている。
この構成によれば、図１２の矢印に示すように、吹出しノズル２２から吹出されたガスは、ウェハＷの外周部の上面側から外端面に沿って下面側へ流れる。この過程でウェハＷの外端面の不要膜ｆａと反応を起こし、外端面の膜ｆａを確実に除去することができる。そして、処理済みとなったガス（パーティクル等の反応副生成物を含む）は、下側の吸引ノズル２２に吸い込まれ排気される。
In the suction nozzle configuration shown in FIG. 11, the
According to this configuration, as shown by the arrows in FIG. 12, the gas blown from the
本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。
例えば、反応性ガスとしてのオゾン供給源として、オゾン発生装置（オゾナイザー）に代えて、プラズマ放電装置を用いてもよい。プロセスガスとして酸素を用い、プラズマ放電を行なうことにより、オゾナイザーと同様にオゾンを生成することができる。
反応性ガスは、オゾンに限られず、除去すべき不要膜の成分に対応して種々のガスを選択することができる。
輻射加熱器として、レーザ加熱器に変えて、赤外線照射器を用いてもよい。
ウェハが静止して支持されるとともに、回転手段が吹出しノズルと吸引ノズルを上記ウェハの周りに回転させるようになっていてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment.
For example, instead of an ozone generator (ozonizer), a plasma discharge device may be used as an ozone supply source as a reactive gas. By using oxygen as a process gas and performing plasma discharge, ozone can be generated in the same manner as an ozonizer.
The reactive gas is not limited to ozone, and various gases can be selected according to the components of the unnecessary film to be removed.
Instead of the laser heater, an infrared irradiator may be used as the radiant heater.
The wafer may be supported stationary, and the rotating means may rotate the blowing nozzle and the suction nozzle around the wafer.
この発明は、例えば半導体ウェハの製造において、外周部の裏面等に付着した有機物等の不要膜を除去する工程に適用可能である。 The present invention can be applied to a process of removing an unnecessary film such as an organic substance adhering to the back surface of the outer peripheral portion, for example, in the manufacture of a semiconductor wafer.
１０ 回転ステージ（回転手段、吸熱手段）
２１ 吹出しノズル
２２ 吸引ノズル
２３ 吹出しノズル保持部材
２３ａ 冷却路
３０ オゾナイザー（反応性ガス供給源）
５０ レーザ加熱器（輻射加熱器）
Ｌ２１ 吹出し軸
Ｌ２２ 吸引軸
Ｌ５０ レーザ光軸
Ｒ 局所輻射領域
Ｃ 環状面
Ｗ ウェハ
10 Rotating stage (Rotating means, endothermic means)
21
50 Laser heater (radiant heater)
L 21 Blow axis L 22 Suction axis L 50 Laser optical axis R Local radiation area C Annular surface W Wafer
Claims (14)
不要物除去のための反応性ガスを、前記外周部が位置されるべき仮想の環状面と直交する方向から見て、前記環状面上の被処理位置における接線にほぼ沿って前記被処理位置に向けて吹き出す吹出しノズルを備えたことを特徴とする外周処理装置。 An apparatus for removing unnecessary substances coated on the outer periphery of a processing target,
The reactive gas for removing unnecessary substances is viewed at a position along the tangential line at the position to be processed on the annular surface when viewed from a direction orthogonal to the virtual annular surface on which the outer peripheral portion is to be positioned. An outer peripheral processing apparatus comprising a blow-out nozzle that blows out.
前記外周部が位置されるべき仮想の環状面と直交する方向から見て、前記環状面上の前記被処理位置における接線にほぼ沿う方向に前記被処理位置の近傍を吸引する吸引ノズルを備えたことを特徴とする外周処理装置。 A device for spraying a reactive gas to a processing position on the outer peripheral portion of a processing target, and removing unnecessary substances coated on the processing position,
A suction nozzle that sucks the vicinity of the processing position in a direction substantially along a tangent to the processing position on the annular surface when viewed from a direction orthogonal to the virtual annular surface on which the outer peripheral portion is to be positioned An outer periphery processing apparatus characterized by the above.
不要物除去のための反応性ガスを、前記外周部が位置されるべき仮想の環状面と直交する方向から見て、前記環状面上の被処理位置における接線にほぼ沿って前記被処理位置に向けて吹き出す吹出しノズルと、
前記環状面と直交する方向から見て前記吹出し方向の前記被処理位置より下流側において、前記被処理位置の近傍を前記接線にほぼ沿う方向に吸引する吸引ノズルと、
を備えたことを特徴とする外周処理装置。 An apparatus for removing unnecessary substances coated on the outer periphery of a processing target,
The reactive gas for removing unnecessary substances is viewed at a position along the tangential line at the position to be processed on the annular surface when viewed from a direction orthogonal to the virtual annular surface on which the outer peripheral portion is to be positioned. A blowout nozzle that blows out toward the
A suction nozzle that sucks the vicinity of the processing position in a direction substantially along the tangent line on the downstream side of the processing position in the blowing direction as viewed from the direction orthogonal to the annular surface;
An outer periphery processing apparatus comprising:
不要物除去のための反応性ガスを、前記処理対象と直交する方向から見て、該処理対象の外周部の被処理位置における接線にほぼ沿って前記被処理位置に向けて吹き出すことを特徴とする外周処理方法。 It is a method of removing unwanted materials coated on the outer periphery of the processing target,
Reactive gas for removing unnecessary substances is blown out toward the processing position substantially along the tangent line at the processing position of the outer peripheral portion of the processing target when viewed from the direction orthogonal to the processing target. Peripheral processing method.
前記処理対象と直交する方向から見て、前記処理対象の前記被処理位置における接線にほぼ沿う方向に前記被処理位置の近傍を吸引することを特徴とする外周処理方法。 When the reactive gas is blown to the processing position of the outer peripheral portion of the processing target, and the unnecessary matter coated on the processing position is removed,
An outer periphery processing method characterized by sucking the vicinity of the processing position in a direction substantially along a tangent line at the processing position of the processing target when viewed from a direction orthogonal to the processing target.
不要物除去のための反応性ガスを、前記処理対象と直交する方向から見て、該処理対象の外周部の被処理位置における接線にほぼ沿って前記被処理位置に向けて吹き出すとともに、この吹出し方向の前記被処理位置より下流側において前記接線にほぼ沿う方向に前記被処理位置の近傍を吸引することを特徴とする外周処理方法。 It is a method of removing unwanted materials coated on the outer periphery of the processing target,
The reactive gas for removing unnecessary substances is blown out toward the processing position along the tangent line at the processing position of the outer peripheral portion of the processing target when viewed from the direction orthogonal to the processing target. An outer periphery processing method comprising sucking the vicinity of the processing position in a direction substantially along the tangent line on the downstream side of the processing position in the direction.
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