(57)【要約】【課題】  ウェハ等の基材の外周部の有機膜及び無機膜を簡素な装置構成で除去する。【解決手段】  ステージ３０上にウェハ９０を配置して回転させるとともに、第１処理ヘッド１０からウェハ９０の外周部に酸素ラジカルやオゾン等の第１反応性ガスを供給し、ウェハ外周部の有機膜９３ｂを除去する。ステージ３０上のウェハ９０をそのままにして第２処理ヘッド２０からウェハ外周部にフッ素ラジカル等の第２反応性ガスを供給し、ウェハ外周部の無機膜９４ｂを除去する。【選択図】図２
2006253329.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
互いに膜種の異なる第１膜と第２膜が積層された基材の外周部の前記第１膜及び第２膜を除去処理する方法であって、
１のステージに前記基材を前記第１膜及び第２膜の除去処理期間中継続して支持させるとともに、前記ステージをその側部に配置した第１処理ヘッド及び第２処理ヘッドに対し相対回転させながら、前記第１処理ヘッドから前記第１膜除去のための第１反応性ガスを前記基材の外周部に供給し、前記第２処理ヘッドから前記第２膜除去のための第２反応性ガスを前記基材の外周部に供給することを特徴とする基材外周処理方法。
【請求項２】
互いに膜種の異なる第１膜と第２膜が積層された基材の外周部の前記第１膜及び第２膜を除去処理する装置であって、
前記基材の外周部に前記第１膜除去のための第１反応性ガスと熱を供給する第１処理ヘッドと、
前記基材の外周部に前記第２膜除去のための第２反応性ガスを供給する第２処理ヘッドと、
前記基材を前記第１膜と第２膜の除去期間中継続して支持するとともに前記第１及び第２処理ヘッドに対し相対回転されるステージと、
を備えたことを特徴とする基材外周処理装置。
【請求項３】
前記第１膜が有機膜であり、前記第１反応性ガスが有機膜との反応性を加熱下で有しており、
前記第２膜が無機膜であり、前記第２反応性ガスが無機膜との反応性を有していることを特徴とする請求項２に記載の基材外周処理装置。
【請求項４】
前記第１処理ヘッドと第２処理ヘッドが、前記ステージの周囲にそれぞれ配置されていることを特徴とする請求項２又は３に記載の基材外周処理装置。
【請求項５】
前記第１処理ヘッド及び／又は第２処理ヘッドが、前記ステージから離れた退避位置と前記除去の処理を行なう処理位置との間で進退可能になっていることを特徴とする請求項２〜４の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項６】
前記第１処理ヘッドには、前記基材の外周部に局所的に輻射熱を照射する照射部と、前記局所に前記第１反応性ガスを吹き付ける吹出し部と、この吹出し部と近接してガスを吸引する吸引部とが設けられていることを特徴とする請求項２〜５の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項７】
前記第２処理ヘッドには、前記基材の外周部を包むようにして周方向に延びる案内路が設けられ、この案内路の延び方向に前記第２反応性ガスが通されることを特徴とする請求項２〜６の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項８】
前記ステージが、前記基材を冷却する冷却手段が組み込まれるとともに前記基材より僅かに小径の第１ステージ部と、この第１ステージ部より小径で第１ステージ部に対し軸方向に突出・収納可能に設けられた第２ステージ部を有し、
前記第１処理ヘッドによる第１膜除去時には前記第１ステージ部が前記第２ステージ部を収納するとともに基材を支持し、
前記第２処理ヘッドによる第２膜除去時には前記第２ステージ部が前記第１ステージ部より突出されるとともに基材を支持することを特徴とする請求項７に記載の基材外周処理装置。
【請求項９】
第１元ガスと第２元ガスが選択的に供給されるとともに前記第１処理ヘッドと第２処理ヘッドに選択的に接続される共通プラズマ放電装置を備え、
前記第１元ガスの選択時には、前記共通プラズマ放電装置の電極間のプラズマ放電にて前記第１元ガスから前記第１反応性ガスが生成されて第１処理ヘッドに供給され、
前記第２元ガスの選択時には、前記プラズマ放電にて前記第２元ガスから前記第２反応性ガスが生成されて第２処理ヘッドに供給されることを特徴とする請求項２〜８の何れかに記載の基材外周処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体ウェハや液晶表示基板などの基材の外周部を処理する方法及び装置に関し、特に、無機膜と有機膜が積層された基材における外周部の前記無機膜と有機膜を除去処理するのに適した方法及び装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスを製造する際、基板となるウェハの外周部の幅数ｍｍの部分はチップとして利用されない。しかし、その製造工程の中で、ＣＶＤやスパッタなどによってさまざまな薄膜が形成される際に、そのウェハエッジ部やベベル部，裏面エッジ部まで膜が形成されてしまうことが多い。ウェハ外周部に形成された膜は中心部と比べてその膜厚が異なっていたり、応力がかかっていたりするため、その後の搬送やハンドリングの際にいろいろなものに接触する、また後の工程の際に熱などのストレスがかかる、などの原因で外周部の膜が剥離してしまい、その膜がパーティクルとなって、歩留まりを低下させてしまう。特に、近年のシステムＬＳＩやメモリーの高集積化、微細化が進むにしたがって、パーティクルによる歩留まりの低下は大きな課題であり、ウェハ外周部の管理が非常に重要になってきている。その中で、ウェハ外周部数ｍｍの不要膜を除去するＥＢＲ（Edge Bevel Removal）工程は、歩留まり向上という目的から大変注目されている。
【０００３】
一方、ウェハ上の膜は単層とは限らず、例えばＳｉＯ２膜等の無機膜の上にフォトレジスト等の有機膜が積層されている。しかし、有機膜と無機膜では反応形態が異なり、１つの反応で同時に除去処理することができない。そこで、先ず表層の有機膜を除去し、次いで無機膜を除去する。有機膜の除去は、有機溶媒を用いたウェット方式や低圧アッシングによるドライ方式が一般的である。ウェット方式を採用した場合は、その後、乾燥工程を経て、無機膜除去用のチャンバへ搬送する。低圧アッシング等のドライ方式を採用した場合は、その後、この有機膜除去用のチャンバ内を大気圧に戻したうえで、このチャンバ内からウェハを取り出し、無機膜除去用のチャンバへ搬送する。無機膜は、フッ素系プラズマエッチング等にて除去する。
【特許文献１】特開昭６３−３０７２００号公報
【特許文献２】特開平２−１００３１９号公報
【特許文献３】特開平２−１１４５２９号公報
【特許文献４】特開平５−８２４７８号公報
【特許文献５】特開平８−２７９４９４号公報
【特許文献６】特開平１０−１８９５１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、有機膜除去用の装置と無機膜除去用の装置がそれぞれ別個に必要であり、装置構成が大掛かりになるだけでなく、有機膜除去用の装置から無機膜除去用の装置への移送時にパーティクルが発生するおそれもある。また、移送のための時間に加えて各除去装置における芯出し等のセッティングが二重にかかり、スループットが悪くなっている。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、互いに膜種の異なる第１膜と第２膜が積層された基材の外周部の前記第１膜及び第２膜を除去処理する方法であって、
１のステージに前記基材を前記第１膜及び第２膜の除去処理期間中継続して支持させるとともに前記ステージをその側部に配置した第１処理ヘッド及び第２処理ヘッドに対し相対回転させながら、前記第１処理ヘッドから前記第１膜除去のための第１反応性ガスを前記基材の外周部に供給し、前記第２処理ヘッドから前記第２膜除去のための第２反応性ガスを前記基材の外周部に供給することを特徴とする。
また、互いに膜種の異なる第１膜と第２膜が積層された基材の外周部の前記第１膜及び第２膜を除去処理する装置であって、
前記基材の外周部に前記第１膜除去のための第１反応性ガスを供給する第１処理ヘッドと、
前記基材の外周部に前記第２膜除去のための第２反応性ガスを供給する第２処理ヘッドと、
前記基材を前記第１膜と第２膜の除去期間中継続して支持するとともに前記第１及び第２処理ヘッドに対し相対回転されるステージと、
を備えたことを特徴とする。
これによって、装置構成及びＥＢＲ工程の簡素化を図ることができるとともに、パーティクルの発生を一層防止でき、さらには、スループットを向上させることができる。また、ガス種ごとに異なるヘッドを用いることによりクロスコンタミネーションの問題を回避することができる。
【０００６】
例えば、前記第１膜は有機膜であり、前記第１反応性ガスが有機膜との反応性を加熱下で有している。加熱温度は、１００℃以上が望ましい。前記第１処理ヘッドは、前記基材の外周部に第１反応性ガスに加えて熱を供給するものであることが望ましい。これによって、有機膜の反応速度を大きくでき、除去効率を高めることができる。
前記第２膜は無機膜であり、前記第２反応性ガスが無機膜との反応性を有している。この反応は、例えば、常温ないし前記第１反応性ガスと有機膜との反応温度より低い温度下（例えば１０〜８０℃）で行なわれる。
一方、第１反応性ガスは無機膜とは反応しにくく、第２反応性ガスは有機膜とは反応しにくい。
有機膜は、例えば、フォトレジストやポリマー等のＣｍＨｎＯｌ（ｍ、ｎ、ｌは整数）にて表される有機物にて構成されている。
無機膜は、例えば、ＳｉＯ２、ＳｉＮ、poly−Ｓｉ、ｌｏｗ−ｋ膜等にて構成されている。
有機膜との反応性を有する第１反応性ガスは、好ましくは酸素を含むガスであり、より好ましくは酸素ラジカルやオゾン等の反応性の高い酸素系を含むガスである。ラジカル化やオゾン化していない通常の酸素の純ガスや空気を前記第１反応性ガスとしてそのまま用いてもよい。酸素ラジカルやオゾンは、酸素（Ｏ２）を元ガスとしてプラズマ放電装置やオゾナイザーを用いて生成することができる。有機膜は、熱を加えられることによって第１反応性ガスとの反応性が高まる。
無機膜との反応性を有する第２反応性ガスの主成分として、フッ素ラジカル等が挙げられる。フッ素ラジカルは、ＣＦ４、Ｃ２Ｆ６をはじめとするＰＦＣガスやＣＨＦ３をはじめとするＨＦＣ等のフッ素系ガスを元ガスとし、プラズマ放電装置を用いて生成することができる。
上記の酸素又はフッ素用のプラズマ放電装置は、略大気圧（略常圧）下でグロー放電等のプラズマ放電を起こす大気圧（常圧）プラズマ放電装置を用いるのが望ましい。ここで、「略大気圧」とは、１．０１３×１０４〜５０．６６３×１０４Ｐａの範囲を言い、圧力調節の容易化や装置構成の簡便化を考慮すると、好ましくは、１．３３３×１０４〜１０．６６４×１０４Ｐａであり、より好ましくは、９．３３１×１０４〜１０．３９７×１０４Ｐａである。
【０００７】
前記第１処理ヘッドと第２処理ヘッドが、前記ステージの周囲にそれぞれ配置されていることが望ましい。
これによって、第１膜除去と第２膜除去を連続して行なったり同時併行して行なったりすることができる。
【０００８】
前記第１処理ヘッド及び／又は第２処理ヘッドが、前記ステージから離れた退避位置と前記除去の処理を行なう処理位置との間で進退可能になっていることが望ましい。
これによって、第１処理ヘッドが基材のステージへの設置時又は取り出し時や第２膜除去処理時に邪魔になるのを防止できる。または、第２処理ヘッドが基材のステージへの設置時又は取り出し時や第１膜除去処理時に邪魔になるのを防止できる。
【０００９】
前記第１処理ヘッドには、前記基材の外周部に局所的に輻射熱を照射する照射部が設けられているのが望ましい。
これによって、基材の外周部の第１膜だけを加熱して除去でき、外周部より内側の主部分に熱が及ぶのを抑制でき、前記主部分の膜の変質を防止することができる。また、非接触で加熱できるのでパーティクル発生を防止できる。
【００１０】
前記第１処理ヘッドには、前記局所（照射スポット）に前記第１反応性ガスを吹き付ける吹出しノズル（吹出し部）と、この吹き出しノズルと近接してガスを吸引する吸引ノズル（吸引部）とが設けられていることが望ましい。
これによって、第１反応性ガスの流れを制御でき、基材の外周部の第１膜を、外周部より内側の主部分になるべく影響を与えないようにしながら確実に除去できる。
吹出しノズルと吸引ノズルは、照射部からの熱光線を遮らない位置に配置するのが望ましい。吹出しノズル又は吸引ノズルを透光性材料にて構成してもよい。
吹出しノズルと吸引ノズルは、基材の接線に略沿って対向するように配置してもよい。これら吹出しノズルと吸引ノズルの間に前記照射スポットが位置するようになっていてもよい。
【００１１】
前記第２処理ヘッドには、前記基材の外周部を包むようにして周方向に延びる案内路が設けられ、この案内路の延び方向に前記第２反応性ガスが通されることが望ましい。
これによって、基材の外周部の第２膜を外周部より内側の主部分になるべく影響を与えないようにしながら確実に除去できる。
【００１２】
前記ステージに前記基材を冷却する冷却手段が組み込まれているのが望ましい。
これによって、第１膜除去時に照射部で基材の外周部を加熱する場合、その熱が基材の外周部より内側の主部分に伝わっても、これを冷却手段で吸熱でき、基材の主部分が高温化するのを防止でき、ひいては基材の主部分の第１膜及び第２膜が劣化するのを防止することができる。
前記ステージが、前記基材を吸熱・冷却する冷却手段が組み込まれるとともに前記基材より僅かに小径の第１ステージ部と、この第１ステージ部より小径で第１ステージ部に対し軸方向に突出・収納可能に設けられた第２ステージ部を有し、
前記第１処理ヘッドによる第１膜除去時には前記第１ステージ部が前記第２ステージ部を収納するとともに基材を支持し、
前記第２処理ヘッドによる第２膜除去時には前記第２ステージ部が前記第１ステージ部より突出されるとともに基材を支持することが望ましい。
これによって、第２処理ヘッドが第１ステージ部と干渉するのを防止できる。ひいては、第２処理ヘッドの基材への差し込み量を大きくすることができ、第２反応性ガスが基材の外周部より内側の主部分へ流れるのを防止できる。その一方で、第１ステージ部の径を十分に大きくでき、冷却手段にて基材の外周部付近まで確実に冷却することができる。その結果、基材の主部分の膜質が損なわれるのを一層確実に防止することができる。
【００１３】
第１元ガスと第２元ガスが選択的に供給されるとともに前記第１処理ヘッドと第２処理ヘッドに選択的に接続される共通プラズマ放電装置を備え、
前記第１元ガスの選択時には、前記共通プラズマ放電装置の電極間のプラズマ放電にて前記第１元ガスから前記第１反応性ガスが生成されて第１処理ヘッドに供給され、
前記第２元ガスの選択時には、前記プラズマ放電にて前記第２元ガスから前記第２反応性ガスが生成されて第２処理ヘッドに供給されることが望ましい。
これによって、第１、第２の反応性ガスを共通のプラズマ放電装置にて生成でき、装置構成の簡素化を図ることができる。
【００１４】
前記ステージが静止する一方、第１及び第２処理ヘッドがステージの周りを回転するようになっていてもよいが、第１及び第２処理ヘッドが静止する一方、ステージが回転するようになっているのが望ましい。ステージの回転によってウェハが回転し、これにより、マスクを使用しなくても優れた均一性を得ることができる。例えば、フォトレジスト（膜厚：1μm）のエッチング処理の場合、処理幅２ｍｍに対し、±０．１ｍｍの均一性を得ることができる。
前記ステージの相対回転速度を調節可能であることが望ましい。これにより、前記第１膜の除去時と前記第２膜の除去時とで回転速度を異ならせることができ、処理内容に応じて適切な回転速度にすることがでる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、基材の第１膜と第２膜を共通のステージ上で除去処理でき、装置構成の簡素化を図ることができるとともに、パーティクルの発生を一層防止でき、さらには、スループットを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態を説明する。
はじめに、処理対象のウェハ９０（基材）について説明する。図１の仮想線に示すように、ウェハ９０は、円盤形状をなしている。その直径は、例えば２００ｍｍ程度である。図８（ａ）に示すように、ウェハ９０の表側面（上面）にはＳｉＯ２等の無機膜９４が被膜され、その上にフォトレジスト等の有機膜９３が被膜されている。これら膜９３，９４は、ウェハ９０の上面の外周部９２より内側の主部分９１だけでなく外周部９２にまで及んでいる。
有機膜９３は特許請求の範囲の「第１膜」を構成し、無機膜９４は「第２膜」を構成している。
本発明の基材外周処理装置１は、ウェハ９０の主部分９１の有機膜９３ａと無機膜９４ａを残置しつつ外周部９２の有機膜９３ｂと無機膜９４ｂを除去するものである（図８（ｃ））。
【００１７】
図１に示すように、この基材外周処理装置１は、１つ（単一）の共用チャンバ２を備えている。チャンバ２の内部は大気圧になっている。このチャンバ２内に、有機膜除去用の第１処理ヘッド１０と、無機膜除去用の第２処理ヘッド２０と、これらヘッド１０，２０に共通のステージ３０が設けられている。
【００１８】
図１及び図２に示すように、ステージ３０は、円盤形状をなしている。このステージ３０の上面にウェハ９０が水平に載置されるようになっている。ウェハ９０は、マニピュレータ等からなるアライメント機構３によってステージ３０と軸心が一致するようにアライメントされている。ステージ３０には、上記アライメント後のウェハ９０をずれないように固定するための静電チャック式や真空吸引式の吸着機構（図示せず）が内蔵されている。
【００１９】
ステージ３０の直径は、ウェハ９０の直径より僅かに小さい。これによって、ステージ３０の外縁からウェハ９０の外周部９２が僅かに突出するようになっている。例えば、ウェハ９０の直径が２００ｍｍであるのに対し、ステージ３０の直径は１９４ｍｍであり、ステージ３０の外縁からウェハ９０の外周部９２が３ｍｍだけ突出される。
【００２０】
ステージ３０は、回転機構３９によって中心軸Ｌ３０の周りに回転するようになっている。この回転機構３９による回転速度は調節可能になっている。
なお、ステージ３０が静止する一方、第１処理ヘッド１０及び第２処理ヘッド２０がステージ３０の周りに回転するようになっていてもよい。
【００２１】
ステージ３０には、ウェハ９０を吸熱・冷却する吸熱冷却手段が組み込まれている。すなわち、ステージ３０の内部は空洞になっており、この空洞が冷却室３３になっている。冷却室３３は、ステージ３０の全域（周方向の全周及び径方向の全体）に及んでいる。冷却室３３には供給路３４から空気や水等の冷却用流体が供給され充填されている。この冷却室３３内の冷却用流体は、排出路３５にて排出可能になっている。排出に伴って供給路３４から新たな冷却用流体が供給される。排出後の冷却用流体を冷却して冷却室３３に再供給してもよい。
ステージ３０の少なくとも上板（ウェハ９０の設置される側の板）は熱伝導性が良好な材料（例えばアルミニウム等）にて構成されている。
【００２２】
ステージ３０の周方向の一側部に上記有機膜除去用の第１処理ヘッド１０が配置されている。図２の白抜矢印で示すように、第１処理ヘッド１０は、第１進退機構１３に接続されている。この第１進退機構１３によって、第１処理ヘッド１０が、ウェハ９０の外周部９２に沿う処理位置（図１及び図２の仮想線）と、ウェハ９０より径方向外側へ離れた退避位置（図１及び図２の実線）との間で進退可能になっている。
【００２３】
図２において実線及び二点鎖線で示すように、第１処理ヘッド１０は、ウェハ９０の配置されるべき水平面より上方に配置されているが、これに代えて同図において三点鎖線で示すように、上記ウェハ配置面より下方に配置することにしてもよい。或いは、上記ウェハ配置面を挟んで上下に一対設けることにしてもよい。処理ヘッド１０を上方に配置することによりウェハ９０の主に上面（表側面）の外周部９２を処理できる。一方、下方に配置すればウェハ９０の主に下面（裏面）の外周部９２を処理できる。
【００２４】
図３及び図４に示すように、第１処理ヘッド１０には、輻射加熱手段の照射部４２と、一対のノズル１１，１２が設けられている。輻射加熱手段は、レーザ源４０等の輻射熱光源を有しており、この輻射熱光源４０から光ファイバケーブル等の伝送光学系４１が延び、照射部４２に接続されている。図示は省略するが、照射部４２には、レンズやパラボリック反射鏡などの集光手段、及び出射窓が設けられている。レーザ源４０から光ファイバケーブル４１で伝送されて来たレーザ光は、集光手段によって集光されながら出射窓から出射される。第１処理ヘッド１０が上記処理位置のとき、上記の出射光Ｌ４０は、ステージ３０上のウェハ９０の外周部９２の一箇所９２ｐに局所的に照射される。
【００２５】
図３に示すように、第１処理ヘッド１０の一対のノズル１１，１２は、上記処理位置においてウェハ９０の接線に略沿って上記照射箇所９２ｐを挟んで対向するように近接配置されている。これらノズル１１，１２は、耐オゾン性の材料にて形成されている。
【００２６】
有機膜除去用の第１反応性ガスは、フォトレジスト等の有機物と反応するものであり、ここではオゾンが用いられている。第１反応性ガス生成源としてオゾナイザー５０が用いられている。なお、オゾナイザー５０に代えて酸素プラズマ放電装置を用いてもよい。この第１反応性ガス生成源５０から第１反応性ガス供給路５１が延び、吹出しノズル１１（吹出し部）に連なっている。この吹出しノズル１１と対峙する吸引ノズル１２（吸引部）から第１処理済みガス吸引路５２が延び、吸引ポンプ等からなる第１吸引手段５３に接続されている。
【００２７】
図１に示すように、ステージ３０の第１処理ヘッド１０側とは１８０度反対側の部位には、第２処理ヘッド２０が配置されている。図２の白抜矢印に示すように、第２処理ヘッド２０は、第２進退機構２３に接続されている。この第２進退機構２３によって、第２処理ヘッド２０が、ウェハ９０の外周部９２に沿う処理位置（図２の仮想線）と、ウェハ９０より径方向外側へ離れた退避位置（同図の実線）との間で進退可能になっている。
【００２８】
図５に示すように、第２処理ヘッド２０は、ウェハ９０の外周に沿う略円弧形状をなしている。図７に示すように、第２処理ヘッド２０の小径側の周側面には、差し込み口２１が第２処理ヘッド２０の内部に向けて切り込み状に形成されている。図５及び図６に示すように、差し込み口２１は、第２処理ヘッド２０の周方向の全長にわたって延びている。差し込み口２１の上下方向の厚さは、ウェハ９０の厚さより僅かに大きい程度である。上記第２処理ヘッド２０の進退動作によってウェハ９０の外周部９２が差し込み口２１に挿抜されるようになっている。
【００２９】
図７に示すように、差し込み口２１の奥端は、大きく拡げられ、第２反応性ガス案内路２２となっている。図５に示すように、案内路２２は、第２処理ヘッド２０の長手方向（周方向）に延び、ウェハ９０の半径と略同じ曲率半径の平面視円弧状をなしている。ウェハ９０を差し込み口２１に差し込むと、ウェハ９０の外周部９２が案内路２２の内部に位置されることになる。図７に示すように、案内路２２の断面形状は、真円になっているが、これに限定されるものではなく、例えば半円状にしてもよく、四角形にしてもよい。また、案内路２２の流路断面積は、適宜な大きさに設定してもよい。
【００３０】
無機膜除去用の第２反応性ガスは、ＳｉＯ２等の無機物と反応するものであり、その元ガスとして例えばＣＦ４、Ｃ２Ｆ６をはじめとするＰＦＣガスやＣＨＦ３をはじめとするＨＦＣ等のフッ素系ガスが用いられている。図６に示すように、このフッ素系ガスを、第２反応性ガス生成源としてのフッ素プラズマ放電装置６０の一対の電極６１間の大気圧プラズマ放電空間６１ａに導入してプラズマ化し、フッ素ラジカル等のフッ素系活性種を含む第２反応性ガスを得るようになっている。大気圧プラズマ放電空間６１ａから第２反応性ガス供給路６２が延び、第２処理ヘッド２０の案内路２２の一端部に接続されている。案内路２２の他端部から排出路６３が延びている。
第２処理ヘッド２０は、耐フッ素性の材料にて構成されている。
【００３１】
上記構成の基材外周処理装置１にてウェハ９０の外周の不要膜を除去する方法について説明する。
[有機膜除去工程]
先ず、ウェハ９０の外周部９２の有機膜９３ｂの除去工程を行なう。第１及び第２処理ヘッド１０，２０は共に退避位置に退避させておく。そして、処理すべきウェハ９０をアライメント機構３によってステージ３０上に芯出してセットする。次に、第１処理ヘッド１０を処理位置へ前進させる。これによって、照射部４２がウェハ９０の外周部９２の一箇所９２ｐへ向けられるとともに、この箇所９２ｐを挟んで吹出しノズル１１と吸引ノズル１２がウェハ９０の接線方向に対峙することになる。第２処理ヘッド２０はそのまま退避位置に位置させておく。
【００３２】
そして、レーザ源４０をオンする。これにより、レーザ源４０からのレーザが、光ファイバケーブル４１を伝って照射部４２から出射される。このレーザが、ウェハ９０の外周部９２の一箇所９２ｐに局所的に照射され、この箇所９２ｐが局所的に加熱され瞬時に高温になる。照射部４２の焦点距離等を調節することにより、照射箇所９２ｐのスポット径を制御することができる。ひいては、除去すべき膜９３ｂの幅を制御することができる。また、輻射加熱であるので被加熱箇所９２ｐと加熱手段が接触することがなく、パーティクルの発生を防止することができる。
【００３３】
併せて、オゾナイザー５０で生成したオゾン等の酸素系反応性ガスを第１処理ヘッド１０の吹出しノズル１１から吹き出す。この反応性ガスがウェハ９０の外周部９２の上記局所９２ｐに限定的に吹付けられる。これによって、図８（ｂ）に示すように、局所９２ｐの有機膜９３ｂが酸化反応を起こしエッチング（アッシング（灰化））される。灰化した有機膜の滓を含む処理済みのガスは吸引ノズル１２で吸引して速やかに除去することができる。
【００３４】
上記局所９２ｐはレーザ加熱にて十分に高温になっているので反応速度を大きくでき、高いアッシング効率を得ることができる。
一方、上記レーザ加熱はスポット状であるのでウェハ９０の上記局所９２ｐ以外の部分までもが高温化するのを防止することができる。更に、上記局所９２ｐの熱がウェハ９０の内側へ向けて伝わって行っても、ステージ３０内の冷却用流体で吸熱される。これによって、ウェハ９０の主部分９１が加熱・高温化するのを防止でき、該主部分９１の有機膜９３ａが熱の影響を受けて品質劣化を来たすのを確実に防止することができる。また、該ウェハ９０の主部分９１の有機膜９３ａは高温化されていないので、たとえオゾン等の酸素系反応性ガスに触れてもアッシングされないようにすることができる。さらに、反応性ガスの流速を調節することによって、ウェハ９０の主部分９１へのガス拡散を防止することができる。
【００３５】
図９は、上記有機膜除去時におけるウェハ外周部のレーザ照射箇所９２ｐの周辺の温度分布の測定結果の一例を示したものである。横軸はウェハ９０の外縁から半径内側方向への距離である。同図からわかるように、ウェハの外縁から２〜３ｍｍの領域は、最高４００℃程度のかなり高温になったが、そこから半径内側へ向かうにしたがって温度が急激に下がり、１００℃以下になった。また、図１０は、常圧プラズマによる有機膜のエッチングレートの基板温度依存性を示したものである。同図からわかるように、３００℃以上では高いエッチングレートを示したが１００℃以下ではほとんどエッチングされなかった。これにより、ウェハ９０の主部分９１にフォトレジスト等の有機膜が被膜されていても熱による変質を確実に防止できることが判明した。なお、図１０は、ウェハを回転させずに測定したものである。
【００３６】
上記のレーザ及びオゾン照射と併行して、ステージ３０を回転させる。この回転速度は例えば１０ｒｐｍ程度である。これによって、ウェハ９０の外周部９２の被処理箇所を周方向に延ばすことができる。ステージ３０が１〜複数回、回転することによって、ウェハ９０の外周部９２の有機膜９３ｂを全周にわたってアッシングし除去することができる。これによって、ウェハ９０の外周部９２の無機膜９４ｂが全周にわたって露出されることになる。
【００３７】
[無機膜除去工程]
次いで、ウェハ外周部９２の無機膜９４ｂの除去工程を実行する。このとき、ウェハ９０はステージ３０にセットしたままにしておく。そして、第２処理ヘッド２０を前進させ、ウェハ９０の外周部９２を差し込み口２１に差し込む。これによって、ウェハ９０の外周部９２の一定の長さの部分が案内路２２に包まれることになる。差し込み量を調節することにより、除去すべき膜９４ｂの幅（処理幅）を容易に制御することができる。
【００３８】
次いで、ＣＦ４等のフッ素系ガスを、フッ素系プラズマ放電装置６０の電極間空間６１ａに供給するとともに、電極６１間に電界を印加し、大気圧グロー放電プラズマを起こさせる。これにより、フッ素系ガスを活性化し、フッ素ラジカル等からなる第２反応性ガスを生成する。この第２反応性ガスを供給路６２にて第２処理ヘッド２０の案内路２２に導き、この案内路２２に沿ってウェハ９０の外周部９２の周方向に流す。これによって、図８（ｃ）に示すように、ウェハ９０の外周部９２の無機膜９４ｂをエッチングし除去することができる。エッチングの副生成物を含む処理済みガスは、排出路６３から排出される。また、差し込み口２１が狭くなっているので、ウェハ９０の主部分９１への第２反応性ガスの拡散を防止できる。加えて、第２反応性ガスの流速調節によって、上記主部分９１への第２反応性ガスの拡散を一層確実に防止することができる。
【００３９】
併せて、ステージ３０を回転させる。これによって、ウェハ９０の外周部９２の無機膜９４ｂを全周にわたってエッチングし除去することができる。このときの回転速度は、上記有機膜９３ｂの除去時より速く、例えば１００ｒｐｍ程度である。
無機膜９４ｂのエッチングレートは、膜９４ｂの結晶性・密度が高いほど遅く、結晶性・密度が低いほど速くなる。
【００４０】
なお、第１処理ヘッド１０は、有機膜除去工程の終了後、無機膜除去工程の開始前に退避位置に退避させてもよく、無機膜除去工程の終了後に退避させてもよい。有機膜９３ｂがステージ３０の回転の１回目で除去できる場合、この有機膜除去と同時併行して無機膜除去を行うことにしてもよい。有機膜除去工程の途中で無機膜９４ｂが部分的に露出し始めた時点で無機膜除去工程を有機膜除去と併行して行うことにしてもよい。
【００４１】
無機膜成分が例えばＳｉＮ等の場合、エッチングにより（ＮＨ４）２ＳｉＦ６、ＮＨ４Ｆ・ＨＦ等の残渣すなわち常温で固体の副生成物が出来る。そこで、この場合は無機膜除去工程の期間中、第１処理ヘッド１０を処理位置に位置させておき、輻射加熱手段にてウェハ９０の外周部９２へのレーザ照射を継続する。これによって、上記常温で固体の副生成物を気化させることができる。更に、第１吸引手段５３を駆動することにより、上記気化後の副生成物を吸引ノズル１２から吸引して排出することができる。
【００４２】
無機膜除去工程の後、ヘッド１０，２０を退避位置へ退避させるとともにステージ３０の回転を停止する。そして、ステージ３０内のチャック機構によるウェハ９０のチャッキングを解除し、ウェハ９０を搬出する。
【００４３】
本発明によれば、有機膜除去工程と無機膜除去工程の全期間を通じて、ウェハ９０がステージ３０に継続してセットされた状態になっている。したがって、有機膜除去工程から無機膜除去工程への移行時にウェハ９０を別の場所へ移送する必要がなく、移送時間を省略できる。また、移送時に移送用カセットに触れる等してパーティクルが発生することがない。更には、再度のアライメントも不要となる。これによって、全体の処理時間を大幅に短縮でき、スループットを向上させることができるだけでなく、高精度処理が可能になる。加えて、アライメント機構３やステージ３０を共通化でき、装置構成の簡素化・コンパクト化を図ることができる。１つの共通チャンバ２内に処理ヘッド１０，２０を複数設置することによって、さまざまな膜種に対応可能となる。さらには、クロスコンタミネーションの問題も回避できる。また、本発明は、常圧系であるので、チャンバ２内に駆動部分等を容易に格納することができる。
【００４４】
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上記第１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省略する。
図１１は第２実施形態を示したものである。この実施形態のステージ３０は、第１ステージ部３１と第２ステージ部３２による入れ子構造になっている。第１ステージ部３１は、ウェハ９０より僅かに小径の円盤状をなし、その上面に収納凹部３１ａが形成されている。
【００４５】
第２ステージ部３２は、第１ステージ部３１より遥かに小径の円盤状をなし、第１ステージ部３１と同軸Ｌ３０上に配置されている。第２ステージ部３２に昇降機構３６（軸方向スライド機構）が接続されている。この昇降機構３６によって第２ステージ部３２が、第１ステージ部３１の上方へ突出された突出位置（図１１（ｂ））と、第１ステージ部３１の収納凹部３１ａに収納された収納位置（同図（ａ））との間で昇降可能になっている。なお、第２ステージ部３２が固定される一方、第１ステージ部３１が昇降機構３６に接続されて昇降し、その結果、第２ステージ部３２が突出・収納されるようになっていてもよい。収納位置の第２ステージ部３２の上面は、第１ステージ部３１の上面と面一になっているが、第１ステージ部３１の上面より下に引っ込んでいてもよい。
【００４６】
図示は省略するが、第１ステージ部３１と第２ステージ部３２には、それぞれウェハ９０のためのチャッキング機構が内蔵されている。
第１ステージ部３１の内部は、冷却室３３になっている。この冷却室３３を含む冷却手段は、第１ステージ部３１にのみ設けられているが、第２ステージ部３２にも設けることにしてもよい。
【００４７】
第２処理ヘッド２０は、突出位置の第２ステージ部３２の上面の高さに位置されている。
【００４８】
図１１（ａ）に示すように、有機膜除去工程では、第２ステージ部３２を収納位置に位置させた状態で、冷却手段を稼動するとともに第１ステージ部３１及び第２ステージ部３２を回転機構３９によって共通の軸心周りに一体に回転させながら第１処理ヘッド１０にて処理を行なう。
【００４９】
図１１（ｂ）に示すように、有機膜除去工程の終了後、第１処理ヘッド１０を退避位置に退避させる。次に、昇降機構３６にて第２ステージ部３２を上昇させ突出位置に位置させる。これにより、ウェハ９０を第１ステージ部３１より上に離すことができる。
そして、第２処理ヘッド２０を退避位置から処理位置へ前進させ、無機膜除去工程を実行する。ウェハ９０が第１ステージ部３１の上方に離れているので、第１ステージ部３１の外周部９２と第２処理ヘッド２０の下側部が干渉するのを回避できる。ひいては、差し込み口２１のウェハ９０径方向に沿う深さを大きくすることができる。これによって、ウェハ９０の主部分９１への第２反応性ガスの拡散を一層確実に防止することができる。
その一方で、第１ステージ部３１の径を十分に大きくでき、冷却手段にてウェハ９０の外周部付近まで確実に冷却することができる。その結果、ウェハ９０の主部分９１の膜質が損なわれるのを一層確実に防止することができる。
この無機膜除去工程では、回転機構３９によって第２ステージ部３２だけを回転させればよい。これによって、ウェハ９０の外周部９２の無機膜９４ｂを全周にわたってエッチングし除去することができる。
【００５０】
図１２は第３実施形態を示したものである。この実施形態では、第１反応性ガスと第２反応性ガスが共通のプラズマ放電装置７０にて生成されるようになっている。第１反応性ガスの元ガスは酸素（Ｏ２）が用いられている。第２反応性ガスの元ガスはＣＦ４等のフッ素系ガスが用いられている。各元ガス源からの元ガス供給路７３，７４が互いに合流し、上記共通プラズマ放電装置７０の一対の電極７１間の大気圧プラズマ放電空間７１ａへ延びている。各元ガス供給路７３，７４には開閉弁７３Ｖ，７４Ｖが設けられている。
【００５１】
共通プラズマ放電装置７０からの反応性ガス供給路７５は、三方弁７６を介して第１反応性ガス供給路５１と第２反応性ガス供給路６２の二手に分かれている。第１反応性ガス供給路５１は、第１処理ヘッド１０の吹出しノズル１１に連なっている。第２反応性ガス供給路６２は、第２処理ヘッド２０の案内路２２の上流端に連なっている。
【００５２】
有機膜除去工程では、第２元ガス供給路７４の開閉弁７４Ｖを閉じる一方、第１元ガス供給路７３の開閉弁７３Ｖを開く。これによって、第１元ガス（酸素ガス）がプラズマ放電装置７０の放電空間７１ａに導入されて活性化され、酸素ラジカルやオゾン等の第１反応性ガスが生成される。また、プラズマ放電装置７０からの共通反応性ガス供給路７５を三方弁７６によって第１反応性ガス供給路５１に接続する。これによって、オゾン等の第１反応性ガスが第１処理ヘッド１０の吹出しノズル１１に導入され、ウェハ９０の外周部９２の有機膜９３ｂをアッシングし除去することができる。
【００５３】
無機膜除去工程では、第１元ガス供給路７３の開閉弁７３Ｖを閉じる一方、第２元ガス供給路７４の開閉弁７４Ｖを開く。これによって、第２元ガス（ＣＦ４等のフッ素系ガス）がプラズマ放電装置７０に導入されてプラズマ化され、Ｆ＊等の第２反応性ガスが生成される。また、プラズマ放電装置７０からの共通反応性ガス供給路７５を三方弁７６によって第２反応性ガス供給路６２に接続する。これによって、フッ素ラジカル等の第２反応性ガスが第２処理ヘッド２０の案内路２２に導入されてウェハ９０の周方向に流れ、ウェハ９０の外周部９２の無機膜９４ｂをエッチングし除去することができる。
【００５４】
図１３及び図１４は、ステージ３０に設けられる吸熱冷却手段の変形態様を示したものである。この吸熱冷却手段は、ステージ３０の外周部だけに設けられている。すなわち、ステージ３０の内部には、環状の隔壁３７が同心状に設けられている。この環状隔壁３７によってステージ３０が外周領域３０Ｒａと中央領域３０Ｒｂとに区分けされている。
【００５５】
環状隔壁３７より外側の外周領域３０Ｒａに冷媒供給路３４と冷媒排出路３５が接続されている。これによって、外周領域３０Ｒａ内が、冷媒室３３（吸熱手段）になっている。
これに対し、環状隔壁３７より内側の内周領域３０Ｒｂは、冷媒室とはなっておらず、吸熱冷却手段の非配置部分になっている。
【００５６】
ウェハ９０の外周部は、ステージ３０の外周領域３０Ｒａより径方向外側へ突出される。この突出部のすぐ内側の環状の部分がステージ３０の外周領域３０Ｒａに当接支持され、そこより内側の中央部分がステージ３０の中央領域３０Ｒｂに当接支持される。
これによって、ウェハ９０の外周部の被加熱箇所からの熱は、そのすぐ内側の部分へ伝わって来たところでステージ外周領域３０Ｒａにて吸熱除去される。一方、ウェハ９０の中央の熱伝達とは関係のない部分については、吸熱冷却されることがない。これによって、吸熱冷却源の節約を図ることができる。
【００５７】
図１４において実線で示すように、輻射加熱手段の照射部４２は、ウェハ９０の上方に設けられている。これにより、ウェハ９０の外周部の表側面を局所加熱し、そこに第１反応性ガス供給手段の吹出しノズル１１から反応性ガスを供給することにより、ウェハ９０の外周部の表側面の不要膜を除去するようになっている。図１４において仮想線で示すように、ウェハ９０の外周部の裏面の不要膜を除去する場合には、輻射加熱手段の照射部４２をウェハ９０の下方に配置する。
昇降可能な第２ステージ部３２は、内周領域３０Ｒｂにのみ配置されている。
【００５８】
本発明は、上記実施形態に限定されず種々の改変をなすことができる。
第１処理ヘッド１０と第２処理ヘッド２０の離間角度は１８０度に限られず１２０度や９０度離れていてもよい。
第１処理ヘッド１０と第２処理ヘッド２０は、互いの退避位置及び進退動作時に干渉しなければよく、処理位置が重なっていてもよい。
第１処理ヘッド１０をステージ３０の周方向に離して複数配置してもよく、同様に、第２処理ヘッド２０をステージ３０の周方向に離して複数配置してもよい。
第１処理ヘッド１０が第１反応性ガス生成源に一体に取り付けられていてもよく、第２処理ヘッド２０が第２反応性ガス生成源に一体に取り付けられていてもよい。
輻射加熱手段の照射部４２と第１反応性ガスの吹出しノズル１１が別々に進退動作するようになっていてもよい。
ステージ３０に組み込まれるウェハ冷却手段（吸熱手段）として、ステージ３０内を空洞にするのに代えて、冷却用流体を通す管路をステージ３０内に収容してもよい。ステージ３０内にペルチェ素子を内蔵することにしてもよい。
ウェハ９０に下から有機膜９３、無機膜９４の順に積層されている場合には、まず無機膜除去工程を実行し、次に有機膜除去工程を実行する。
【産業上の利用可能性】
【００５９】
この発明は、例えば半導体ウェハの製造において、外周部に被膜された不要な有機膜及び無機膜を除去する工程に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００６０】
【図１】本発明の第１実施形態に係る基材外周処理装置の概略構成を示す平面解説図である。
【図２】上記基材外周処理装置の正面解説図である。
【図３】上記基材外周処理装置の第１処理ヘッドの平面断面図である。
【図４】図３のIV-IV線に沿う上記第１処理ヘッドの側面断面図である。
【図５】上記基材外周処理装置の第２処理ヘッドの平面図である。
【図６】図５のVI-VI線に沿って上記第２処理ヘッドを周方向（長手方向）に展開した断面図である。
【図７】図５のVII-VII線に沿う上記第２処理ヘッドの断面図である。
【図８】ウェハの外周部分の拡大断面図であり、（ａ）は有機膜及び無機膜の除去処理前の状態を示し、（ｂ）は有機膜除去後無機膜除去前の状態を示し、（ｃ）は有機膜及び無機膜の除去処理後の状態を示す。
【図９】有機膜除去時におけるウェハ外周部の局所的照射箇所の周辺の温度分布の測定結果を示すグラフである。
【図１０】常圧プラズマによる有機膜のエッチングレートの基板温度依存性の測定結果を示すグラフである。
【図１１（ａ）】本発明の第２実施形態に係る基材外周処理装置の概略構成を、有機膜除去工程の状態で示す正面解説図である。
【図１１（ｂ）】上記第２実施形態に係る基材外周処理装置の概略構成を、無機膜除去工程の状態で示す正面解説図である。
【図１２】本発明の第３実施形態に係る基材外周処理装置の概略構成図である。
【図１３】外周領域にのみ吸熱手段が設けられたステージの平面図である。
【図１４】図１３のステージ等の解説側面図である。
【符号の説明】
【００６１】
１      基材外周処理装置
１０    第１処理ヘッド
１１    吹出しノズル（吹出し部）
１２    吸引ノズル（吸引部）
２０    第２処理ヘッド
２２    案内路
３０    ステージ
３１    第１ステージ部
３２    第２ステージ部
３３    冷却室
４０    レーザ源
４２    照射部
７０    共通プラズマ放電装置
７１ａ  共通プラズマ放電装置のプラズマ放電空間
９０    ウェハ（基材）
９１    ウェハの外周部より内側の主部分
９２    ウェハの外周部
９２ｐ  ウェハの外周部の局所（照射スポット）
９３    有機膜（第１膜）
９４    無機膜（第２膜）
【図１】
2006253329.tif 000003
【図２】
2006253329.tif 000004
【図３】
2006253329.tif 000005
【図４】
2006253329.tif 000006
【図５】
2006253329.tif 000007
【図６】
2006253329.tif 000008
【図７】
2006253329.tif 000009
【図８】
2006253329.tif 000010
【図９】
2006253329.tif 000011
【図１０】
2006253329.tif 000012
【図１１（ａ）】
2006253329.tif 000013
【図１１（ｂ）】
2006253329.tif 000014
【図１２】
2006253329.tif 000015
【図１３】
2006253329.tif 000016
【図１４】
2006253329.tif 000017