(57)【要約】【課題】  素子部分に損傷を与えず、ウェハのベベルの汚れを効果的に除去し得るウェハ処理装置を提供する。【解決手段】  チャンバ１と、チャンバ１の内部に配設されて処理対象であるウェハ７が載置されるステージ６と、チャンバ１の内部にプラズマ９を形成するプラズマ発生手段と、プラズマ９とウェハ７とを隔離するようチャンバ１の内部に配設された隔離部材１０と、プラズマ９によって生成されるラジカル９Ａをウェハ７の外周部に選択的に回り込ませるよう隔離部材１０の外周部に形成した貫通孔１１とを有する。【選択図】    図１
2010123695.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャンバと、
前記チャンバの内部に配設されて処理対象であるウェハが載置されるステージと、
チャンバの内部にプラズマを形成するプラズマ発生手段と、
前記プラズマと前記ウェハとを隔離するようチャンバの内部に配設された隔離部材と、
前記プラズマによって生成されるラジカルを前記ウェハの外周部に選択的に回り込ませるよう前記隔離部材の外周部に形成した貫通孔とを有することを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載するウェハ処理装置において、
前記ステージに載置されたウェハの下方に底板をさらに設け、前記ウェハの周辺部分に前記隔離部材と前記底板とで仕切られるリング状の空間を形成したことを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載するウェハ処理装置において、
前記ステージはウェハをその載置面から上昇させ得るように構成したことを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３の何れか一つに記載するウェハ処理装置において、
前記隔離部材は前記貫通孔の内側に配設されるとともに内部が空間となっている筒状部を有し、前記筒状部の外周面と前記チャンバの内周面との間の空間に前記プラズマが形成されるように構成したことを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項５】
請求項４に記載するウェハ処理装置において、
前記筒状部の空間を真空にしたことを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項６】
請求項４に記載するウェハ処理装置において、
前記筒状部の空間に不活性ガスを充填したことを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項７】
請求項４に記載するウェハ処理装置において、
前記筒状部の空間に冷却水を充填したことを特徴とするウェハ処理装置。
【請求項８】
請求項１乃至請求項７の何れか一つに記載するウェハ処理装置において、
前記プラズマ発生手段は、前記チャンバの外周面に巻回したコイルを有するＩＣＰ方式のものであることを特徴とするウェハ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はウェハ処理装置に関し、特にウェハのベベル部分のクリーニングを行う際に適用して有用なものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体素子は、ＣＶＤ処理、エッチング処理、スパッタリング処理等の多くの処理工程を経てウェハ上に形成される。ここで、ウェハの端面および周辺の傾斜部を「ベベル」と呼ぶが、このベベル部分に各処理工程において異物が付着した場合、これをそのままにしておくと後工程において製造途中の半導体素子に異物が混入してしまい、最終製品である半導体素子の品質の悪化を招来する。同時に、ベベル部分に付着した異物でウェハが持ち上げられることによりウェハ上にパターンを露光する際の焦点深度が変化してしまうため、高精度のパターンを形成することができないという問題も生起する。
【０００３】
かかる問題はＬＳＩへの新材料や新プロセスの導入に伴って、ベベルの異物や欠陥が歩留まりに与える影響を特に顕著なものとしており、例えば低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜のような強度の低い材料は、ウェハ端に大きな圧力が加わる搬送工程で、はがれを生じやすい。また、かかる異物は、さらなる微細加工を実現すべく開発された液浸露光法を実施する際にレンズ直下の液体を介してウェハ端から中心付近へと移動し、歩留まりを低下させるばかりでなく、異物が露光装置のレンズに付着して装置の故障を生起する虞もある。
【０００４】
そこで、半導体素子の各製造工程において適宜ベベル部分のクリーニング、すなわち異物の除去を行っている。従来における代表的なベベルクリーニング方法としては、ベベル部分に付着した異物をブラシで除去する、砥石で研削して除去する、水素バーナを用いて除去する等の方法が知られている。
【０００５】
なお、ウェハのベベル部からのパーティクルの発生を抑制する技術を開示する公知文献として特許文献１が挙げられる。
【特許文献１】特開２００５−１５８９４７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述の如きベベルクリーニング方法は、作業効率等の面において十分なものではなく、さらなる改善が望まれていた。一方、プラズマを利用すればベベル部分の異物を良好に除去することができるが、この場合にはウェハ中央部に形成した素子部分も同時に損傷してしまうという新たな問題を発生する。
【０００７】
本発明は、上記従来技術に鑑み、素子部分に損傷を与えず、ウェハのベベルの汚れを効果的に除去し得るウェハ処理装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成する本発明の第１の態様は、
チャンバと、前記チャンバの内部に配設されて処理対象であるウェハが載置されるステージと、チャンバの内部にプラズマを形成するプラズマ発生手段と、前記プラズマと前記ウェハとを隔離するようチャンバの内部に配設された隔離部材と、前記プラズマによって生成されるラジカルを前記ウェハの外周部に選択的に回り込ませるよう前記隔離部材の外周部に形成した貫通孔とを有することを特徴とするウェハ処理装置にある。
【０００９】
本態様によれば、貫通孔を介してウェハの外周部にプラズマによって生成されるラジカルが供給されるので、ウェハのベベル部分に付着した異物はプラズマに基づくラジカルのエッチング作用で除去される。一方、このときのウェハは基本的に隔離部材でプラズマから隔離されているので、プラズマのアタックを受ける虞はなく、ウェハの表面に形成された半導体素子等のデバイスがプラズマにより損傷されることはない。
【００１０】
第２の態様は、
第１の態様に記載するウェハ処理装置において、前記ステージに載置されたウェハの下方に底板をさらに設け、前記ウェハの周辺部分に前記隔離部材と前記底板とで仕切られるリング状の空間を形成したことを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００１１】
本態様によれば、リング状の空間に導入されたプラズマを前記空間にある程度閉じ込めることができるので、その分前記空間に臨むウェハのベベル部分に良好にラジカルを作用させることができる。この結果、ベベル部分の良好なクリーニングに資することができる。
【００１２】
第３の態様は、
第１又は第２の態様に記載するウェハ処理装置において、前記ステージはウェハをその載置面から上昇させ得るように構成したことを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００１３】
本態様によれば、ウェハの裏面の広い範囲に容易にプラズマに基づくラジカルを回り込ませることができ、裏面の異物も含めウェハの良好なクリーニングを行うことができる。ちなみに、前処理工程においてウェハをステージの表面に吸着させて固定した場合には、ステージ表面の異物がウェハの裏面に付着し易いため、このような前処理を伴う工程で付着した異物を除去する場合に特に有用なものとなる。
【００１４】
第４の態様は、
第１乃至第３の態様の何れか一つに記載するウェハ処理装置において、前記隔離部材は前記貫通孔の内側に配設されるとともに内部が空間となっている筒状部を有し、前記筒状部の外周面と前記チャンバの内周面との間の空間に前記プラズマが形成されるように構成したことを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００１５】
本態様によれば、筒状部の外周面と前記チャンバの内周面との間の空間に制限してプラズマが形成されるので、効率よくプラズマを形成することができる。また、デバイスが形成されるウェハの上方には可及的にプラズマが発生しないようにすることができるので、プラズマの熱によるウェハへのダメージも回避することができる。
【００１６】
第５の態様は、
第４の態様に記載するウェハ処理装置において、前記筒状部の空間を真空にしたことを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００１７】
本態様によれば、筒状部の内部でのプラズマの発生を可及的に防止することができ、その分効率的にプラズマを形成することができる。また、ウェハに対する熱的なダメージも回避し得る。
【００１８】
第６の態様は、
第４の態様に記載するウェハ処理装置において、前記筒状部の空間に不活性ガスを充填したことを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００１９】
本態様によれば、第４の態様と同様の作用・効果を得ることができる。
【００２０】
第７の態様は、
第４の態様に記載するウェハ処理装置において、前記筒状部の空間に冷却水を充填したことを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００２１】
本態様によれば、冷却水によりウェハの表面を冷却することができるので、その熱的ダメージを確実に防止することができる。
【００２２】
第８の態様は、
第１乃至第７の態様の何れか一つに記載するウェハ処理装置において、前記プラズマ発生手段は、前記チャンバの外周面に巻回したコイルを有するＩＣＰ方式のものであることを特徴とするウェハ処理装置にある。
【００２３】
本態様によれば、強い誘導結合により安定したリング状のプラズマをチャンバ内に効率良く形成することができる。ここで、コイルはチャンバの外周面に巻回してあるので、チャンバ内に供給するクリーニングガスの種類に制限されない。すなわち、塩素系のクリーニングガスであっても構わない。
【発明の効果】
【００２４】
本発明によれば、貫通孔を介してウェハのベベル部分に供給されるラジカルで前記ベベル部分のみを選択的にクリーニングすることができる。一方、半導体素子等のデバイスが形成されたウェハの中央部はプラズマのアタックを受ける虞はない。この結果、デバイスの性能に悪影響を与えることなくベベル部分に付着する異物を選択的に除去することができ、最終製品であるデバイスの品質の劣化を未然に防止し得る。
【００２５】
さらに、本発明におけるラジカルによるベベルクリーニングでは、ベベル部分の異物の除去に止まらずベベル部分に不規則厚みで積層された各種膜を除去し、当該部分の膜形状を整形することもできる。ここで、各種膜とは、絶縁膜、半導体膜、導体膜の何れかである。ちなみに、これらのうち導電膜は金属成分を含むため，従来技術（薬液は除く）では十分に除去することができなかった。これに対し本発明によれば塩素系のクリーニングガスを使用することも可能となるので、前記導電体膜も含め全体的なベベルクリーニングを効果的に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下に本発明の実施の形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２７】
図１は本発明の第１の実施の形態に係るウェハ処理装置を示す概略構成図である。同図に示すように、チャンバ１は筒状部１Ａ、この筒状部１Ａの上端開口を塞ぐ上蓋１Ｂ及び筒状部１Ａの下端開口を塞ぐとともに排気用の貫通孔２が形成された底板１Ｃを有している。そしてチャンバ１は、その下方に配設されたプロセスチャンバ３とともに密閉空間を形成している。この密閉空間には、チャンバ１の上蓋１Ｂに形成された供給口４を介してプラズマを生成するためのプロセスガスが供給されるとともに、プロセスチャンバ３に形成された排気口５を介して真空ポンプ（図示せず）により真空排気するように構成してある。ここで、少なくとも筒状部１Ａは石英ガラス等の誘電体で形成してある。
【００２８】
ステージ６はその表面に処理対象であるウェハ７を載置するための水平面を有しており、底板１Ｃに一体的に固着されて昇降手段（図示せず）により昇降するようになっている。
【００２９】
チャンバ１の外周面にはコイル８が巻回してある。このコイル８は高周波電源（図示せず）から高周波数の電力を供給されてチャンバ１内にプラズマ９を生成する、いわゆるＩＣＰタイプのプラズマ発生手段を構成している。この結果、チャンバ１内には強い誘導結合によりチャンバ１の内周面に沿うリング状のプラズマ９が形成される。
【００３０】
隔離部材１０はステージ６に載置されたウェハ７をプラズマ９から隔離するとともに、プラズマ９をウェハ７の外周部に選択的に回り込ませるよう貫通孔１１がその外周部に形成してある。さらに詳言すると、本形態における隔離部材１０は外周部に貫通孔１１が形成されるとともにウェハ７の上方でチャンバ１内を水平に仕切る平板部１０Ａと、貫通孔１１の内側で平板部１０Ａと一体的に形成されて内部が密閉空間１２となっている筒状部１０Ｂとを有している。この結果、プラズマ９は筒状部１０Ｂの外周面と筒状部１Ａの内周面との間の空間に形成される。ここで、筒状部１０Ｂの密閉空間１２は、プラズマ９が生成され難い空間となっているのが好ましく、さらに具体的には高真空に形成するか、不活性ガスを充填するか、または冷却水を充填するかの何れかが考えられる。ちなみに、高真空に形成するか、不活性ガスを充填することにより当該密閉空間１２にプラズマ９が生成されるのを可及的に抑制し得る。また、冷却水を充填した場合には、プラズマ９が生成されるのを抑制し得るばかりでなく、プラズマ９で加熱される隔離部材１０を冷却して、ウェハ７に対する熱的影響を除去することができる。隔離部材１０もチャンバ１と同様に誘電体で形成する。具体的には、石英ガラス、セラミックス、サファール等が好適である。
【００３１】
ステージ６は、前述の如くその上面にウェハ７を載置した状態で底板１Ｃと一体的に昇降するが、最上昇位置では、図１に示すように底板１Ｃが筒状部１Ａの下端面にシール部材１３を介して当接するとともに、ウェハ７の外周部が隔離部材１０の下端面から下方に突出する凸部１０Ｃに当接するようになっている。この結果、隔離部材１０の平板部１０Ａと底板１Ｃとの間にはステージ６の外周面で規定され、しかもウェハ７のベベル部分が臨むリング状の空間１４が形成される。
【００３２】
かかる実施の形態において、ウェハ７のベベル部分のクリーニング時にはステージ６に処理対象となるウェハ７を載置してステージ６を上昇させることにより図１に示すような状態とする。かかる状態でコイル８に高周波電力を供給するとともに供給口４を介してプロセスガスをチャンバ１内に供給することにより筒状部１Ａの内周面と筒状部１０Ｂの外周面との間にリング状のプラズマ９を生成させる。このとき、チャンバ１内に供給されるプロセスガスは真空排気により貫通孔１１から空間１４に至り、貫通孔２を介してプロセスチャンバ３の内部から排気口５に向かうガス流れを形成する。この結果、図１の一部を抽出・拡大した図２に明示するように、プラズマ９に基づくラジカル９Ａが貫通孔１１を介して空間１４に至り、この空間１４に臨むウェハ７のベベル部分に作用する。かくして、ベベル部分に付着する異物がラジカル９Ａのエッチング作用により除去される。ここで、ウェハ７の表面のベベル部分を除くデバイスが形成される領域はその上方に位置する平板部１０Ａでプラズマ９から隔離されているので、ラジカル９Ａは貫通孔１１を介してベベル部分のみに回りこむ。すなわち、ウェハ７におけるデバイス形成領域に対するラジカルのアタックを防止しつつ、ベベル部分のみにラジカルを選択的に作用させて異物を除去することができる。
【００３３】
図３は本発明の第２の実施の形態に係るウェハ処理装置を示す概略構成図である。同図に示すように、本形態に係るウェハ処理装置は図１に示す実施の形態と多くの部分で同様の構成となっている。そこで、図１と同一部分には同一番号を付し、重複する説明は省略する。図３に示すように、本形態のウェハ処理装置はリフトピン１５を有している。さらに詳言すると、リフトピン１５はその複数本がステージ６の表面から垂直上方に突出させ得るように昇降可能に形成してある。かくして、ステージ６に載置されたウェハ７の下面にリフトピン１５の先端を当接させた状態でこのウェハ７を上昇させることができるようになっている。
【００３４】
かかる実施の形態において、ウェハ７のクリーニング時にはステージ６に処理対象となるウェハ７を載置してリフトピン１５上昇させ、リフトピン１５によりウェハ７を持ち上げた状態でステージ６を上昇させることにより図３に示すような状態とする。かかる状態でコイル８に高周波電力を供給するとともに供給口４を介してプロセスガスをチャンバ１内に供給する。このことにより、図１及び図２に示す第１の実施の形態の場合と同様に、プラズマ９を生成させる。この結果、プラズマ９に基づくラジカル９Ａが貫通孔１１を介して空間１４に至る。
【００３５】
ここで、本形態においてはリフトピン１５でウェハ７が持ち上げられているので、図３中に矢印で示すように、ウェハ７の裏面の広い範囲に容易にラジカル９Ａを回り込ませることができる。この結果ベベル部分に付着する異物のみならず、ウェハ７の裏面の異物も含めてウェハ７に付着する異物を良好に除去することができる。ちなみに、前工程においてウェハ７をステージ６の表面に吸着させて固定した場合には、ステージ６の表面の異物がウェハ７の裏面に付着し易い。したがって、このような前処理を伴う工程で付着した異物を除去する場合に本形態は特に有用なものとなる。
【００３６】
本形態において、上述の如く、リフトピン１５によりウェハ７を持ち上げた状態でステージ６を昇降させるような構成に限定する必要はない。ステージ６及び底板１Ｃを固定した状態で、リフトピン１５のみを昇降することによってもウェハ７の搬送及び凸部１０Ｃへの押しつけを行うことは可能である。
【００３７】
なお、上記実施の形態では、底板１Ｃに貫通孔２を設けたが、図４に示すように、ステージ６と底板１Ｄとの間にリング状の隙間１６が形成されるように構成しても良い。この場合には、隙間１６が貫通孔２と同様の機能を発揮する。
【００３８】
また、プラズマ発生手段としてＩＣＰタイプのものを示したが、これに限るものでは勿論ない。基本的にはチャンバ１の平板部１０Ａの上方の空間にプラズマ９を生成し得るものであれば特に制限はない。例えば、ＴＣＰタイプのプラズマ発生手段であっても構わない。ただ、ＩＣＰタイプの場合、強い誘導結合によりチャンバ１の内周面近傍にリング状のプラズマ９が形成されるので、効率よく高密度のプラズマ９が生成され、プラズマ９に基づくラジカル９Ａを貫通孔１１を介して導入する本発明に係るウェハ処理装置としては最適なものとなる。また、コイル８はチャンバ１の外部に配設すればよいので、チャンバ１内に導入するプロセスガスを制限する必要もない。すなわち、塩素系のプロセスガスであってもベベル部分のクリーニングに使用することができる。
【００３９】
底板１Ｃを設けることは必須ではない。チャンバ１の下方が直接プロセスチャンバ３の内部に連通していても構わない。ただ、底板１Ｃを設けることにより空間１４が形成され、この空間１４にラジカル９Ａをある程度閉じ込めることができるので、クリーニング効率という面からは底板１Ｃを設けるのが望ましい。
【００４０】
また、隔離部材１０に筒状部１０Ｂを設けることも必須ではない。要は、ウェハ７のデバイス形成面がプラズマに晒されないように、少なくとも平板部１０Ａで隔離されていれば良い。ただ、筒状部１０Ｂを設けることで、プラズマ９の生成領域を必要な範囲に制限し、ラジカル生成効率を高めることができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
本発明は半導体製造装置を製造・販売する産業分野において良好に利用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係るウェハ処理装置を示す概略構成図である。
【図２】図１の一部を抽出・拡大して示す詳細図である。
【図３】本発明の第２の実施の形態に係るウェハ処理装置を示す概略構成図である。
【図４】本発明のさらなる変形例の一部を抽出して示す拡大図である。
【符号の説明】
【００４３】
１          チャンバ
１Ａ          筒状部
１Ｂ        上蓋
１Ｃ        底板
２          貫通孔
６          ステージ
７          ウェハ
８          コイル
９          プラズマ
９Ａ          ラジカル
１０          隔離部材
１０Ａ         平板部
１０Ｂ        筒状部
１１          貫通孔
１４           空間
１５           リフトピン
【図１】
2010123695.tif 000003
【図２】
2010123695.tif 000004
【図３】
2010123695.tif 000005
【図４】
2010123695.tif 000006