(57)【要約】【課題】  ウェハを処理ステージに対しアライメントしなくてもウェハ外周部を処理可能な方法を提供する。【解決手段】  ウェハ９０を処理ステージ３１に配置する。この処理ステージ３１を回転軸ｚのまわりに回転させるとともに、この回転軸ｚと直交する第１軸ｘに対しウェハ外周部９０ａが横断する時々刻々の地点を算定する。処理用流体の供給ノズル３３ａを前記算定結果に基づいて第１軸ｘに沿って位置調節し前記横断地点に常時向けられるようにしながら、処理用流体の供給を行なう。【選択図】  図３
2006156600.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウェハの外周部を処理用流体にて処理する方法であって、
前記ウェハを処理ステージに配置し、この処理ステージを回転軸のまわりに回転させるとともに、この回転軸と直交する第１軸に対しウェハの外周部が横断する地点に前記処理用流体の供給ノズルを向け、かつ、前記横断地点が前記回転に伴って変動する時はその変動に合わせて前記供給ノズルを第１軸に沿ってスライドさせながら、前記処理用流体の供給を行なうことを特徴とするウェハ処理方法。
【請求項２】
ウェハの外周部を処理用流体にて処理する方法であって、
前記ウェハを処理ステージに配置し、この処理ステージを回転軸のまわりに回転させるとともに、この回転軸と直交する第１軸に対し前記ウェハの外周部が横断する時々刻々の地点を算定することにより、前記処理用流体の供給ノズルを前記算定結果に基づいて第１軸に沿って位置調節し前記横断地点に常時向けられるようにしながら、前記処理用流体の供給を行なうことを特徴とするウェハ処理方法。
【請求項３】
前記横断地点の算定を時々刻々行なうのと併行して、前記供給ノズルの位置調節及び処理用流体の供給を行なうことを特徴とする請求項２に記載のウェハ処理方法。
【請求項４】
前記処理ステージの回転方向に沿って供給ノズルより上流側においてウェハ外周部の位置を計測し、この計測結果に基づいて前記算定を行なうことを特徴とする請求項３に記載のウェハ処理方法。
【請求項５】
前記横断地点の算定をウェハ外周部の全周について行った後、前記供給ノズルの位置調節及び処理用流体の供給を行なうことを特徴とする請求項２に記載のウェハ処理方法。
【請求項６】
ウェハの外周部を処理用流体にて処理する装置であって、
前記ウェハが配置されるとともに回転軸のまわりに回転される処理ステージと、
前記回転軸と直交する第１軸に沿ってスライド可能に設けられた前記処理用流体の供給ノズルと、
前記第１軸に対し前記ウェハの外周部が横断する時々刻々の地点を算定する算定部と、
前記処理用流体の供給ノズルを前記算定結果に基づいて第１軸に沿って位置調節し前記横断地点に常時向けられるようにするノズル位置調節機構と、
を備えた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】
この発明は、ウェハの表面処理を行なう方法及び装置に関し、特に、ウェハの外周部の不要膜を除去する等の処理に適した処理方法及び処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの製造工程において、ウェハの表側面に成膜したフォトレジスト等の膜がウェハの外周部にまで及んでいると、搬送等の際に冶具との接触等により割れて、パーティクルの原因となるおそれがある。そこで、ウェハを処理ステージに配置して回転させながら、外周部に処理用流体を吹き付け、外周部の膜を不要物として除去することが行なわれている（特許文献１：特開平１０−１８９５１５号公報等参照）。
一方、ウェハの中心が処理ステージの回転軸からずれていると、処理幅がばらついてしまう。そこで、種々のアライメント機構（センタリング機構）が提案されている（特許文献２〜４等参照）。
特許文献２：特開２００３−１８８２３４では、複数のピンを互いに異なる角度からウェハの外周に当ててアライメントするようになっている。この場合、ウェハ外周の不要膜がピンと接触することによりパーティクルが発生するおそれがある。
特許文献３：特開２００３−１５２０５１や特許文献４：特開２００４−４７６５４では、光学センサを用い、ウェハの偏芯を非接触で検出し、この検出結果に基づきロボットアームで修正を行なったうえで、処理ステージにセットするようになっている。
【特許文献１】特開平１０−１８９５１５号公報
【特許文献２】特開２００３−１８８２３４号公報
【特許文献３】特開２００３−１５２０５１号公報
【特許文献４】特開２００４−４７６５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
従来構造では、アライメント機構を要し、設備コストがかかるだけでなく、アライメントを行なう場所から回転ステージに移す時間がかかる。また、アライメント精度がロボットアームの動作精度に依る。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
上記問題点を解決するため、本発明は、
ウェハの外周部を処理用流体にて処理する方法であって、
前記ウェハを処理ステージに配置し、この処理ステージを回転軸のまわりに回転させるとともに、この回転軸と直交する第１軸に対しウェハの外周部が横断する地点に前記処理用流体の供給ノズルを向け、かつ、前記横断地点が前記回転に伴って変動する時はその変動に合わせて前記供給ノズルを第１軸に沿ってスライドさせながら、前記処理用流体の供給を行なうことを特徴とする。
【０００５】
また、本発明は、ウェハの外周部を処理用流体にて処理する方法であって、
前記ウェハを処理ステージに配置し、この処理ステージを回転軸のまわりに回転させるとともに、この回転軸と直交する第１軸に対し前記ウェハの外周部が横断する時々刻々の地点を算定することにより、前記処理用流体の供給ノズルを前記算定結果に基づいて第１軸に沿って位置調節し前記横断地点に常時向けられるようにしながら、前記処理用流体の供給を行なうことを特徴とする。
【０００６】
前記横断地点の算定を時々刻々行なうのと併行して、前記供給ノズルの位置調節及び処
理用流体の供給を行なうことにしてもよい。
この場合、前記処理ステージの回転方向に沿って供給ノズルより上流側においてウェハ外周部の位置を計測し、この計測結果に基づいて前記算定を行なうことにするとよい。
【０００７】
前記横断地点の算定をウェハ外周部の全周について行った後、前記供給ノズルの位置調節及び処理用流体の供給を行なうことにしてもよい。
【０００８】
また、本発明は、ウェハの外周部を処理用流体にて処理する装置であって、
前記ウェハが配置されるとともに回転軸のまわりに回転される処理ステージと、
前記回転軸と直交する第１軸に沿ってスライド可能に設けられた前記処理用流体の供給ノズルと、
前記第１軸に対し前記ウェハの外周部が横断する時々刻々の地点を算定する算定部と、
前記処理用流体の供給ノズルを前記算定結果に基づいて第１軸に沿って位置調節し前記横断地点に常時向けられるようにするノズル位置調節機構と、
を備えたことを特徴とする。
前記算定部は、前記ウェハの外周部の位置を計測するウェハ外周位置計測器を含むのが望ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、偏芯修正用のアライメント機構を省略でき、装置構成の簡素化を図ることができる。また、アライメント操作を省略できるので、全体的な処理時間を短縮することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態を図面にしたがって説明する。
はじめに、処理対象のウェハについて説明する。図３に示すように、ウェハ９０は、円板形状をなしている。なお、ウェハ外周の一箇所には、オリエンテーションフラットやノッチ等の切欠部が形成されているが、図面ではその図示を省略する。図１に示すように、ウェハ９０の表側面（上面）にはフォトレジスト等の膜９３が成膜されている。同図において仮想線で示すように、この膜９３は、ウェハ９０の外周部９０ａにまで達している。このウェハ外周部９０ａの膜９３ａは、パーティクルの原因になりやすいため、これをウェハ処理装置Ｍにて除去するものである。
【００１１】
図２に示すように、ウェハ処理装置Ｍには、カセット１０と、ロボットアーム２０と、処理部３０が備えられている。カセット１０には、処理すべきウェハ９０が収容されている。ロボットアーム２０は、ウェハ９０をカセット１０からピックアップし（図２（ａ））、処理部３０へ搬送し（同図（ｂ））、さらに処理後のウェハ９０をカセット１０へ戻すようになっている。
【００１２】
図１に示すように、処理部３０には、処理ステージ３１と、ウェハ外周位置計測器３２と、処理ヘッド３３が設けられている。処理ステージ３１は、水平な円盤形状をなし、垂直なｚ軸（回転軸）のまわりに回転可能になっている。回転駆動には、エンコーダモータ３４が用いられている。この処理ステージ３１の上面に、ウェハ９０がロボットアーム２０にてセットされるようになっている。図示は省略するが、処理ステージ３１内には、ウェハ９０を保持するための静電チャック機構や真空チャック機構等が設けられている。
【００１３】
図２に示すように、ウェハ外周位置計測器３２は、ｚ軸と直交するｙ軸上に配置されている。ウェハ外周位置計測器３２は、図示しない進退機構によって回転軸ｚに接近する方向へ向けて前進された測定位置（図３（ａ）において実線）と、回転軸ｚから遠ざかる方向へ後退された退避位置（図３（ａ）において仮想線）との間で進退可能になっている。
【００１４】
詳細な図示は省略するが、ウェハ外周位置計測器３２は、光学式の非接触センサにて構成されている。例えば、この非接触センサは、レーザを出力する投光器と、これを受ける受光器で構成されている。これら投光器と受光器は、処理ステージ３１上に配置されたウェハ９０の外周部９０ａを上下から挟むように配置されている。投光器からのレーザ光はウェハ外周部の突出度合いに応じた割合で遮られ、受光器の受光量が変化する。これにより、ウェハ外周部の位置（さらにはウェハの偏芯量）を検出できるようになっている。
【００１５】
処理ヘッド３３は、ｚ軸及びｙ軸と直交するｘ軸（第１軸）上に配置されている。図１に示すように、処理ヘッド３３の下端部には、スポット状に開口する供給ノズル３３ａが設けられている。図３（ａ）に示すように、この供給ノズル３３ａのスポット状開口が、ちょうどｘ軸上に配置されている。図１に示すように、供給ノズル３３ａの基端部は、流体供給管３５を介してオゾナイザー３６（処理用流体供給源）に接続されている。オゾナイザー３６は、処理用流体としてオゾンを生成する。周知の通り、オゾンは、除去対象の膜９３ａを構成するフォトレジスト等の有機物と良好な反応を起こす。
【００１６】
なお、処理ヘッド３３として、一対の電極を有するプラズマ処理ヘッドを用いてもよい。一対の電極間では常圧グロー放電が起き、この放電空間に処理用流体源からの処理用流体（例えば酸素ガス）が導入されてプラズマ化（活性化、ラジカル化）され、供給ノズル３３ａから吹き出される。
上記のオゾナイザーやプラズマ処理装置のようなドライ方式に代えて、薬液を処理用流体として供給ノズル３３ａから吹き出すウェット方式を用いてもよい。
なお、図示は省略するが、ドライ方式の処理ヘッド３３には、供給ノズル３３ａの近傍に、処理済み流体（副生成物等を含む）を吸引する吸引ノズルが設けられている。
【００１７】
処理ヘッド３３は、ノズル位置調節機構３７に接続されている。ノズル位置調節機構３７は、サーボモータや直動装置等を有し、処理ヘッド３３ひいては供給ノズル３３ａをｘ軸に沿ってスライドさせ、位置調節するようになっている。これによって、処理ヘッド３３が、処理実行位置（図３（ａ）の実線）へ前進されたり、退避位置（同（ａ）の仮想線）へ後退されたり、ウェハ９０の径や輪郭に合わせて位置調節されたりするようになっている（図３（ａ）〜（ｅ）参照）。処理ヘッド３３ひいては供給ノズル３３ａは、ｘ軸に沿ってのみ移動可能であり、他の方向へは拘束されている。
【００１８】
さらに、ウェハ処理装置Ｍには、装置全体の動作を統括する制御部５０が設けられている。この制御部５０とウェハ外周位置計測器３２は、「第１軸に対しウェハ外周部が横断する時々刻々の地点を算定する算定部」を構成している。
【００１９】
上記制御部５０にてウェハ処理装置Ｍを制御し、ウェハ９０の外周部の不要膜９３ａを除去する方法を、図４のフローチャートにしたがって説明する。
図２（ａ）に示すように、処理すべきウェハ９０を、ロボットアーム２０にてカセット１０から取り出し（ステップ１０１）、同図（ｂ）に示すように、処理ステージ３１上に載置し吸着する（ステップ１０２）。この時、ウェハ９０は、処理ステージ３１に対し多少偏芯しているのが通常である。
【００２０】
次に、処理ステージ３１の回転を開始する（ステップ１０３）。回転方向は、図３（ａ）の矢印曲線に示すように、例えば平面視時計まわりとする。したがって、回転方向に沿ってウェハ外周位置計測器３２が上流側に、処理ヘッド３３が下流側に、９０度離れて配置されることになる。
また、図３（ａ）の白抜矢印に示すように、ウェハ外周位置計測器３２をｙ軸に沿って退避位置から計測位置に前進させるとともに（ステップ１０４）、処理ヘッド３３をｘ軸
に沿って退避位置から処理実行位置に前進させる（ステップ１０５）。
【００２１】
続いて、ウェハ外周位置計測器３２によってウェハ外周部９０ａのｙ軸上の横断地点を計測する（ステップ１１０）。後述するように、このステップ１１０では、ウェハ外周部９０ａがｘ軸を横断する時々刻々の地点を処理ステージ３１の回転周期の４分の１周期前に算定していることになる。
【００２２】
次に、ステップ１１１の判断を経て、ステップ１１２へ進み、位置調節機構３７によって処理ヘッド３３の供給ノズル３３ａを上記ステップ１１０でのｙ軸横断地点計測値と同じ値のｘ軸上の地点に位置させる。しかも、供給ノズル３３ａをその地点に位置させるタイミングを、ステップ１１０の４分の１周期後とする。例えば、図３（ａ）に示すようにステップ１１０での計測値がｙ軸のｒ１〔ｍｍ〕であったとすれば、図３（ｂ）に示すように、その４分の１周期後の供給ノズル３３ａをｘ軸上のｒ１〔ｍｍ〕の地点に位置させる。これによって、ウェハ外周部９０ａにおいてステップ１１０時にｙ軸を横断した箇所が９０度回転してｘ軸を横断する時、そのｘ軸横断箇所上に供給ノズル３３ａを位置させることができる。４分の１周期分の時間的余裕があるため、フィードバック処理を確実に行なうことができる。
なお、図３（ａ），（ｂ），（ｃ），（ｄ）は、４分の１周期ごとの状態を順に示したものであり、同図（ｂ）〜（ｄ）において仮想線のウェハ９０は、それぞれ４分の１周期前の状態を示したものである。
【００２３】
併行して、オゾナイザー３６のオゾンガスを、管３５を介して処理ヘッド３３に供給し、供給ノズル３３ａから吹き出す（ステップ１１３）。これにより、オゾンをウェハ外周部９０ａのｘ軸横断箇所に吹き付けることができ、当該箇所の不要膜９３ａを除去することができる。このオゾン吹出し開始のステップ１１３は、初回のフローでのみ行い、その後はオゾン吹出しを継続して実行する。
【００２４】
その後、ステップ１１０に戻り、ウェハ外周部９０ａのｙ軸横断地点を計測し（ステップ１１０）、この計測結果に基づいて４分の１周期後の供給ノズル３３ａの位置調節（ステップ１１２）を行なう操作を繰り返す。
これによって、図３の（ａ）〜（ｅ）に時間を追って示すように、ウェハ９０の回転に伴って、ウェハ外周部９０ａの不要膜９３ａを周方向に順次除去していくことができる。同図（ｂ）〜（ｅ）において、ウェハ外周部９０ａの帯状斜線部は、不要膜９３ａを除去し終えた部分を示す。
【００２５】
ウェハ９０が偏芯していても、その外周部９０ａの輪郭に合わせて供給ノズル３３ａを位置調節でき、不要膜９３ａを確実に除去することができる。したがって、偏芯修正用のアライメント機構を設ける必要がなく、装置構成の簡素化を図ることができる。また、ウェハ９０をカセット１０からピックアップ後、アライメント機構を経ることなく、処理ステージ３１へ直接的に配置し、不要物除去処理を直ちに行なうことができ、不要物除去前のアライメント操作を省略することができるので、全体的な処理時間を短縮することができる。
しかも、ｘ軸横断地点の算定を時々刻々行なうのと併行して、供給ノズル３３ａの位置調節及びオゾンガス吹出しを行なっているので、処理時間を一層短縮することができる。
【００２６】
やがて、ステップ１１３のガス吹出し開始時からウェハ９０が１回転し、ウェハ外周部９０ａの周方向全域の不要膜除去処理が終了する（図３（ｅ）参照）。
この時、ステップ１１１の「ウェハ全周処理終了？」の判断において「ｙｅｓ」と判断される。
これにより、供給ノズル３３ａからのオゾンガス吹出しを停止する（ステップ１２０）
。
そして、図３（ｅ）に示すように、処理ヘッド３３を退避位置へ退避させるとともに（ステップ１２１）、ウェハ外周位置計測器３２を退避位置へ退避させる（ステップ１２２）。
また、処理ステージ３１の回転を停止する（ステップ１２３）。
【００２７】
その後、処理ステージ３１のウェハ９０に対する吸着チャッキングを解除する（ステップ１２４）。
そして、ウェハ９０をロボットアーム２０にて処理ステージ３１から搬出し（ステップ１２５）、カセット１０へ戻す（ステップ１２６）。
【００２８】
次に、上記制御部５０によるウェハ処理装置Ｍを制御動作の他の態様を、図５のフローチャートにしたがって説明する。上記図４の動作方法と重複するステップに関しては、同一のステップ番号を付して説明を省略する。
図４の制御動作では、ウェハ外周部９０ａの位置算定と併行してノズル位置調節及びガス吹出しを行なっていたが、図５の制御動作では、ウェハ外周部９０ａの全周の位置算定をすべて終了した後、ノズル位置調節及びガス吹出しを行なうようになっている。
【００２９】
すなわち、ステップ１０４及びステップ１０５のウェハ外周位置計測器３２と処理ヘッド３３の位置セッティング後、処理ステージ３１が一回転する期間中、ウェハ外周位置計測器３２によってウェハ外周部９０ａのｙ軸上の横断地点を計測し、ウェハ外周部９０ａの全周の位置データを得る（ステップ１１５）。すなわち、処理ステージ３１の回転角度に対応するウェハ外周部９０ａのｙ軸横断地点のデータを得る。このデータを９０度ずらすと、処理ステージ３１の回転角度に対応する（時々刻々の）ウェハ外周部９０ａのｘ軸横断地点の算定データとなる。この算定データを上記制御部５０のメモリに記憶しておく。
【００３０】
なお、上記算定データとして、全周の位置データに代えて、ウェハ９０の処理ステージ３１に対する偏芯量と偏芯方向を算出し、この偏芯データを用いることにしてもよい。すなわち、ステップ１０１でウェハ９０を処理ステージ３１に載置する時の誤差による偏芯によって、図２（ｂ）に示すように、ウェハ外周部９０ａには処理ステージ３１からの突出量が最大の箇所ａと最小の箇所ｂとが１８０度離れて存在する。この最大突出箇所ａとその突出量及び最小突出箇所ｂとその突出量をウェハ外周位置計測器３２にて検出する。最小突出箇所ｂから最大突出箇所ａへ向かう方向が偏芯方向であり、最大突出箇所ａの突出量と最小突出箇所ｂの突出量の差の２分の１が偏芯量である。この偏芯データとウェハ９０の半径のデータに基づいて、処理ステージ３１の回転角度に対応する（時々刻々の）ウェハ外周部９０ａのｘ軸横断地点を算定することができる。
【００３１】
その後、ステップ１１６に進み、上記算定データに基づいて処理ヘッド３３ひいて供給ノズル３３ａを位置調節機構３７にてｘ軸方向に位置調節する。すなわち、処理ステージ３１の回転角度に応じて、その回転角度におけるウェハ外周部９０ａのｘ軸横断の算定地点に供給ノズル３３ａを位置させる。この位置調節と併行して、供給ノズル３３ａからオゾン吹出しを行う。これによって、ウェハ９０の偏芯に拘わらず、オゾンをウェハ外周部９０ａのｘ軸横断箇所に吹き付けることができ、当該箇所の不要膜９３ａを確実に除去することができる。
【００３２】
このステップ１１６のノズル位置調節及びオゾン吹出しを、ウェハ９０が一回転するまで継続して行なう。これによって、ウェハ外周部９０ａの周方向全域にわたって不要膜９３ａを除去することができる。これにより、ステップ１１７の「ウェハ全周処理終了？」の判断において「ｙｅｓ」と判断される。
その後の手順は、図４と同様である（ステップ１２０〜１２６）。
【００３３】
本発明は、上記実施形態に限られず、種々の変形をなすことができる。
供給ノズルが第１軸方向にスライド可能であればよく、処理ヘッドの全体が移動する必要はない。
高温下にすると処理レートが向上する場合には、処理中の部位を局所的に加熱する加熱器を設けるとよい。この加熱器は、レーザ等による輻射加熱器等の非接触加熱器が望ましい。一方、処理ステージの内部にはウェハの中央部から吸熱して冷却する吸熱手段を設けるとよい。
処理用流体は、オゾンガスに限られず、不要膜９３ａの膜質やウェット又はドライ等の処理方式に応じて、種々の成分のガスないし液体を適宜選択することができる。
上記実施形態では、ウェハ外周位置計測器が供給ノズルの上流へ９０度ずれて配置されているが、９０度に限定されるものではなく、それより大きい角度ずれていていてもよく、小さい角度ずれていてもよい。
本発明は、ウェハの外周部にオリエンテーションフラットやノッチ等の切欠部がある場合、ウェハ外周位置計測器３２にて上記切欠部を検出してそのｘ軸横断地点を算定することによって、切欠部の縁の処理にも適用可能である。
【産業上の利用可能性】
【００３４】
本発明は、半導体ウェハの製造分野において、外周の不要膜を除去する工程に適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００３５】
【図１】本発明の一実施形態に係るウェハ処理装置の処理部の側面断面図である。
【図２】上記ウェハ処理装置の平面図であり、（ａ）は、ウェハをカセットからピックアップする状態を示し、（ｂ）は、ウェハを処理部にセットする状態を示す。
【図３】（ａ）〜（ｅ）は、上記処理部においてウェハ外周部の不要膜除去処理を行なう様子を４分の１周期ごとに順追って表した平面図である。
【図４】ウェハ処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図５】ウェハ処理装置の動作の変形例を示すフローチャートである。
【符号の説明】
【００３６】
Ｍ    ウェハ外周処理装置
３０    処理部
３１    処理ステージ
３２    ウェハ外周位置計測器（算定部の構成要素）
３３    処理ヘッド
３３ａ  供給ノズル
３７    ノズル位置調節機構
５０    制御部（算定部の構成要素）
９０    ウェハ
９０ａ  ウェハ外周部
９３ａ  不要膜
ｘ      第１軸
ｚ      回転軸
【図１】
2006156600.tif 000003
【図２】
2006156600.tif 000004
【図３】
2006156600.tif 000005
【図４】
2006156600.tif 000006
【図５】
2006156600.tif 000007