(57)【要約】【課題】ウェーハ上に形成された有機膜などの不要物を容易かつ低費用で除去する。【解決手段】基材（１０）の縁部に形成された不要物を除去する基材処理装置が、前記基材を回転させる回転ステージ（２０）と、前記不要物を除去するための反応性ガスを供給するガス供給部（６０）と、前記反応性ガスの供給部に接続されていて、前記反応性ガスを含む火炎を前記基材の縁部に向かって放射する少なくとも一つのガスバーナ（３０）と、を備えたことを特徴とする基材処理装置。【選択図】図１
2008141146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基材の縁部に形成された不要物を除去する基材処理装置であって、
前記不要物に応じて定まる反応性ガスを供給するガス供給手段と、
該ガス供給手段により供給された前記反応性ガスを含む火炎を前記基材の縁部に向かって放射して前記不要物を除去する少なくとも一つの火炎放射手段と、
前記基材を保持して回転させる回転手段と、を備えたことを特徴とする基材処理装置。
【請求項２】
さらに、前記火炎が前記火炎放射手段から放射される前に、前記基材の縁部を予め加熱する予熱手段を備えており、該予熱手段により予め加熱される前記基材の縁部の温度が１００℃以上であるようにした請求項１に記載の基材処理装置。
【請求項３】
複数の前記火炎放射手段を備えており、
前記予熱手段が、前記複数の火炎放射手段のうちの一つの火炎放射手段である請求項２に記載の基材処理装置。
【請求項４】
前記基材の縁部は上方ベベル部と下方ベベル部と頂端部とを含んでおり、
複数の前記火炎放射手段を備えており、
前記複数の火炎放射手段は、前記基材の前記上方ベベル部に向かって火炎を放射する上方ベベル部用火炎放射手段と、前記基材の前記下方ベベル部に向かって火炎を放射する下方ベベル部用火炎放射手段と、前記基材の前記頂端部に向かって火炎を放射する頂端部用火炎放射手段とのうちの少なくとも一つを有している、請求項１に記載の基材処理装置。
【請求項５】
前記基材の前記上方ベベル部に向かって火炎を放射する前記上方ベベル用火炎放射手段が前記基材の一方の側に配置されており、前記基材の前記下方ベベル部に向かって火炎を放射する前記下方ベベル用火炎放射手段が前記基材の他方の側に配置されている請求項４に記載の基材処理装置。
【請求項６】
前記ガス供給手段により供給される前記反応性ガスの組成が前記複数の火炎放射手段において異なるようにした請求項４に記載の基材処理装置。
【請求項７】
さらに、前記火炎放射手段により火炎が放射される前記基材の縁部を取囲むように被覆する被覆部を備え、前記火炎放射手段は前記被覆部の内部空間に火炎を放射できるように配置されており、
さらに、
前記被覆部において発生したガスを排出する排出手段と、
前記被覆部および前記排出手段のうちの少なくとも一方を加熱する加熱手段を備える、請求項１に記載の基材処理装置。
【請求項８】
前記排出手段は前記被覆部内のガスを吸引できるようになっており、
前記被覆部は、該被覆部の外部空間の気体を前記基材の表面に沿って前記被覆部の内部空間まで案内する案内通路を含んでおり、該案内通路は前記基材の表面に隣接して配置されている請求項７に記載の基材処理装置。
【請求項９】
さらに、前記火炎放射手段から放射される火炎を監視する監視手段を備え、該監視手段により火炎の消失が確認された場合には、前記ガス供給手段からの前記反応性ガスの供給を停止するようにした、請求項１に記載の基材処理装置。
【請求項１０】
さらに、前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定する測定手段と、
前記火炎放射手段により火炎を放射しつつ前記回転手段により前記基材を回転させるときに、前記測定手段により得られた前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させる移動手段とを備える請求項１に記載の基材処理装置。
【請求項１１】
基材の縁部に形成された不要物を除去する基材処理方法であって、
回転手段に保持された前記基材を回転させ、
前記不要物に応じて定まる反応性ガスを少なくとも一つの火炎放射手段に供給し、
前記反応性ガスを含む火炎を前記火炎放射手段から前記基材の縁部に向かって放射して前記不要物を除去することを特徴とする基材処理方法。
【請求項１２】
さらに、前記火炎放射部から火炎を放射する前に前記基材を予め加熱することを含み、予め加熱される前記基材の縁部の温度が１００℃以上であるようにした請求項１１に記載の基材処理方法。
【請求項１３】
さらに、前記火炎放射部から火炎を放射する前に前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定手段により測定することを含み、前記火炎放射手段により火炎を放射しつつ前記回転手段により前記基材を回転させるときに、前記測定手段により得られた前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させるようにした請求項１１に記載の基材処理方法。
【請求項１４】
さらに、前記火炎放射部から火炎を放射した後に前記基材の縁部表面を検査手段により検査することを含み、前記検査手段の検査結果から前記基材の表面上の不要物が除去されていないと除去判定手段により判定された場合には、前記火炎を再度放射するようにした請求項１１に記載の基材処理方法。
【請求項１５】
さらに、前記火炎放射部から火炎を放射した後において前記測定手段により得られた前記基材の偏心とそり量とに基づいて、他の基材に対してフィードフォワード制御を行うようにした請求項１４に記載の基材処理方法。
【請求項１６】
基材を保持して回転させる回転手段と、
前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定する測定手段と、
前記回転手段に保持される前記基材の縁部を処理する、固定された処理手段と、
前記処理手段により前記基材の縁部を処理しつつ前記回転手段により前記基材を回転させるときに、前記測定手段により測定された前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させる移動手段とを具備する基材処理装置。
【請求項１７】
回転手段により基材を保持し、
前記回転手段により前記基材を回転させつつ、前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定し、
前記回転手段により保持される前記基材の縁部を処理する、固定された処理手段を起動し、
前記回転手段により前記基材を回転させ、前記基材を回転させるときには、前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させるようにした基材処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウェーハ、液晶表示基板などの基材の表面および裏面の縁部に被膜された有機膜等の不要物を除去するよう処理する基材処理方法およびこの方法を実施する基材処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウェーハなどの処理工程においては、基板の表面にフォトレジスト、ＳＯＧ、Ｌｏｗ−ｋ膜等の薄膜を形成する成膜工程が複数存在している。そのような成膜工程では、ウェーハ裏面の縁部、ベベル部等にも有機膜が形成される。また、近年のドライエッチング工程においては加工形状を制御するために、対エッチング保護膜である有機膜を加工部分の側壁に堆積させながら深さ方向にだけエッチングする異方性エッチング法が用いられている。その結果、ウェーハ裏面の縁部、ベベル部等にも有機膜が形成される。さらに、ウェーハの縁部においては、有機膜の他に、金属膜、酸化珪素（ＳｉＯ２）膜、窒化珪素（ＳｉＮ）膜も形成される。以下、本願明細書においては、このような膜を適宜「有機膜等」と呼ぶ。
【０００３】
これら縁部等に形成された有機膜等は搬送、及び後工程において機械的な接触等により剥がれる等してパーティクルとなる。そのようなパーティクルはウェーハ表面等に付着するので、対応するチップが欠陥品になる原因となると共に、製品歩留まりを悪化させる要因ともなっている。
【０００４】
従来よりウェット洗浄法があるものの、対エッチング保護膜として形成された膜は耐薬品性が強いので、ウェット洗浄法は有機膜等を除去するのに適切でない。また、ウェット雰囲気において研磨等により有機膜等を除去する除去方法もある。しかしながら、パーティクルが再付着するのを避けるためにウェーハを洗浄する必要があり、この場合には、大量の洗浄液が消費されるので、ランニングコストが高くなる等の問題点があった。
【０００５】
さらに、ドライエッチング技術を応用して、ウェーハのエッジ部のみを処理する方法も提案されている。しかしながら、この場合には、真空チャンバー及び真空排気機構等が必要であるので設備全体が大型化し、装置の製造コストが飛躍的に増大する。また、特許文献１に開示されるように常圧プラズマを用いて有機膜等を除去することも提案されている。
【特許文献１】特開２００６−２８７１７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、高い除去速度を維持するために、高周波プラズマ発生源、加熱用レーザー装置等の反応促進機器が必要となり、装置の製造コストが増大する。さらに、この場合には、制御パラメーターが多過ぎる等の問題点もある。
【０００７】
このように従来技術においてウェーハの不要膜を除去するためには、複雑な反応系が必要であり、装置の製造コストおよび／またはランニングコストが増加するという問題があった。
【０００８】
本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、複雑な反応系を使用することなしに、ウェーハ上に形成された有機膜等の不要物を容易かつ低費用で除去するよう処理できる基材処理方法およびそのような方法を実施する基材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】
【０００９】
前述した目的を達成するために１番目の発明によれば、基材の縁部に形成された不要物を除去する基材処理装置であって、前記不要物に応じて定まる反応性ガスを供給するガス供給手段と、該ガス供給手段により供給された前記反応性ガスを含む火炎を前記基材の縁部に向かって放射して前記不要物を除去する少なくとも一つの火炎放射手段と、前記基材を保持して回転させる回転手段と、を備えたことを特徴とする基材処理装置が提供される。
【００１０】
すなわち１番目の発明においては、回転手段により基材を回転させつつ、不要物に反応性ガスを含む火炎を放射することにより、不要物を気化して除去することができる。このように火炎を放射する場合には、ウェーハの表面にダメージを与えることはない。さらに、この場合には、真空を形成する必要が無いので比較的高速であり、また反応性ガスのみが消費されるのでランニングコストを抑えることもできる。
【００１１】
２番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記火炎が前記火炎放射手段から放射される前に、前記基材の縁部を予め加熱する予熱手段を備えており、該予熱手段により予め加熱される前記基材の縁部の温度が１００℃以上であるようにした。
すなわち２番目の発明においては、基材を１００℃以上に加熱することにより基材表面にＨ２Ｏが凝縮するのを防止する。反応性ガスとしてＮＦ３を用いた場合にはＨ２ＯとＨＦとの化学反応により突沸が発生して不要物の除去が不安定になるものの、２番目の発明においては、Ｈ２Ｏが凝縮しないようにしているので、不要物の除去を安定して行うことができる。予熱手段は例えば赤外線レーザでありうる。
【００１２】
３番目の発明によれば、２番目の発明において、複数の前記火炎放射手段を備えており、前記予熱手段が、前記複数の火炎放射手段のうちの一つの火炎放射手段である。
すなわち３番目の発明においては、比較的簡易な構成により、予熱手段を容易に形成することができる。
【００１３】
４番目の発明によれば、１番目の発明において、前記基材の縁部は上方ベベル部と下方ベベル部と頂端部とを含んでおり、複数の前記火炎放射手段を備えており、前記複数の火炎放射手段は、前記基材の前記上方ベベル部に向かって火炎を放射する上方ベベル部用火炎放射手段と、前記基材の前記下方ベベル部に向かって火炎を放射する下方ベベル部用火炎放射手段と、前記基材の前記頂端部に向かって火炎を放射する頂端部用火炎放射手段とのうちの少なくとも一つを有している、請求項１に記載の基材処理装置。
すなわち４番目の発明においては、回転手段により基材を一回転だけさせる間に、上方ベベル部、下方ベベル部および頂端部のうちの少なくとも一つにおける不要物を除去できる。
【００１４】
５番目の発明によれば、４番目の発明において、前記基材の前記上方ベベル部に向かって火炎を放射する前記上方ベベル用火炎放射手段が前記基材の一方の側に配置されており、前記基材の前記下方ベベル部に向かって火炎を放射する前記下方ベベル用火炎放射手段が前記基材の他方の側に配置されている。
すなわち５番目の発明においては、例えば上方ベベル部に火炎を放射する火炎放射手段を基材よりも上方に配置すること等により、火炎を効率的に放射できる。ただし、基材よりも下方に配置された火炎放射手段によって上方ベベル部に火炎を放射すること等を行うようにしてもよい。また、両方の火炎放射手段を基材の一方の側に配置してもよい。
【００１５】
６番目の発明によれば、４番目の発明において、前記ガス供給手段により供給される前記反応性ガスの組成が前記複数の火炎放射手段において異なるようにした。
すなわち６番目の発明においては、上方ベベル部、下方ベベル部および頂端部のそれぞれにおける不要物の量に応じて、反応性ガスの組成を最適に調節できる。例えば反応性ガスがＮＦ３を含む場合には、不要物の量が多いほど、ＮＦ３の量を増やせばよい。
【００１６】
７番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記火炎放射手段により火炎が放射される前記基材の縁部を取囲むように被覆する被覆部を備え、前記火炎放射手段は前記被覆部の内部空間に火炎を放射できるように配置されており、さらに、前記被覆部において発生したガスを排出する排出手段と、前記被覆部および前記排出手段のうちの少なくとも一方を加熱する加熱手段を備える。
すなわち７番目の発明においては、被覆部において発生したガスが被覆部および／または排出手段で冷却されることはないので、堆積物が被覆部および／または排出手段に付着するのを防止できる。
【００１７】
８番目の発明によれば、７番目の発明において、前記排出手段は前記被覆部内のガスを吸引できるようになっており、前記被覆部は、該被覆部の外部空間の気体を前記基材の表面に沿って前記被覆部の内部空間まで案内する案内通路を含んでおり、該案内通路は前記基材の表面に隣接して配置されている。
すなわち８番目の発明においては、案内通路は比較的狭いので、案内通路を通る外部からの空気は層流になる。このため、そのような空気によって火炎放射手段からの火炎が乱れるのを回避できる。
【００１８】
９番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記火炎放射手段から放射される火炎を監視する監視手段を備え、該監視手段により火炎の消失が確認された場合には、前記ガス供給手段からの前記反応性ガスの供給を停止するようにした。
すなわち９番目の発明においては、火炎が何らかの理由で消失したときに反応性ガスが無駄に流出するのを防止できる。なお、監視手段は火炎のスペクトルを検出するようになっており、監視手段により検出された検出スペクトルが基準スペクトルから所定値以上に変化した場合に、火炎が消失したものと判断する。
【００１９】
１０番目の発明によれば、１番目の発明において、さらに、前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定する測定手段と、前記火炎放射手段により火炎を放射しつつ前記回転手段により前記基材を回転させるときに、前記測定手段により得られた前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させる移動手段とを備える。
すなわち１０番目の発明においては、基材の偏心と基材縁部のそり量とに基づいて、基材を鉛直方向および／または水平方向に移動させることにより、火炎放射手段が基材の特定部位、例えば基材縁部の上方ベベル部に対して所定範囲内で常に火炎を放射するようにできる。
【００２０】
１１番目の発明によれば、基材の縁部に形成された不要物を除去する基材処理方法であって、回転手段に保持された前記基材を回転させ、前記不要物に応じて定まる反応性ガスを少なくとも一つの火炎放射手段に供給し、前記反応性ガスを含む火炎を前記火炎放射手段から前記基材の縁部に向かって放射して前記不要物を除去することを特徴とする基材処理方法が提供される。
【００２１】
すなわち１１番目の発明においては、回転手段により基材を回転させつつ、不要物に反応性ガスを含む火炎を放射することにより、不要物を気化して除去することができる。このように火炎を放射する場合には、ウェーハの表面にダメージを与えることはない。さらに、この場合には、真空を形成する必要が無いので比較的高速であり、また反応性ガスのみが消費されるのでランニングコストを抑えることもできる。
【００２２】
１２番目の発明によれば、１１番目の発明において、さらに、前記火炎放射部から火炎を放射する前に前記基材を予め加熱することを含み、予め加熱される前記基材の縁部の温度が１００℃以上であるようにした。
すなわち１２番目の発明においては、基材を１００℃以上に加熱することにより基材表面にＨ２Ｏが凝縮するのを防止する。反応性ガスとしてＮＦ３を用いた場合にはＨ２ＯとＨＦとの化学反応により突沸が発生して不要物の除去が不安定になるものの、１２番目の発明においては、Ｈ２Ｏが凝縮しないようにしているので、不要物の除去を安定して行うことができる。予熱手段は例えば赤外線レーザでありうる。
【００２３】
１３番目の発明によれば、１１番目の発明において、さらに、前記火炎放射部から火炎を放射する前に前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定手段により測定することを含み、前記火炎放射手段により火炎を放射しつつ前記回転手段により前記基材を回転させるときに、前記測定手段により得られた前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させるようにした。
すなわち１３番目の発明においては、基材の偏心とそり量とに基づいて、基材を鉛直方向および／または水平方向に移動させることにより、火炎放射手段が基材の特定部位、例えば基材縁部の上方ベベル部に対して所定の範囲内で常に火炎を放射するようにできる。
【００２４】
１４番目の発明によれば、１１番目の発明において、さらに、前記火炎放射部から火炎を放射した後に前記基材の縁部表面を検査手段により検査することを含み、前記検査手段の検査結果から前記基材の表面上の不要物が除去されていないと除去判定手段により判定された場合には、前記火炎を再度放射するようにした。
すなわち１４番目の発明においては、再度の火炎放射を行うことにより、基材の縁部に形成された不要物を確実に除去できる。
【００２５】
１５番目の発明によれば、１４番目の発明において、さらに、前記火炎放射部から火炎を放射した後において前記測定手段により得られた前記基材の偏心とそり量とに基づいて、他の基材に対してフィードフォワード制御を行うようにした。
すなわち１５番目の発明においては、フィードフォワード制御することにより、次の基材の不要物をより効率的に除去できる。
【００２６】
１６番目の発明によれば、基材を保持して回転させる回転手段と、前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定する測定手段と、前記回転手段に保持される前記基材の縁部を処理する、固定された処理手段と、前記処理手段により前記基材の縁部を処理しつつ前記回転手段により前記基材を回転させるときに、前記測定手段により測定された前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させる移動手段とを具備する基材処理装置が提供される。
【００２７】
すなわち１６番目の発明によれば、処理手段を固定した状態で基材を移動させているので、基材が偏心または基材縁部にそりが存在する場合であっても、処理手段は基材の特定部位に対して常に均等な処理を行うことができる。また、処理手段は移動しないので、処理手段に接続されたチューブも移動することはなく、従って、チューブからパーティクルが発生するのを防止することもできる。
【００２８】
１７番目の発明によれば、回転手段により基材を保持し、前記回転手段により前記基材を回転させつつ、前記回転手段の回転中心からの前記基材の偏心と前記基材縁部のそり量とを測定し、前記回転手段により保持される前記基材の縁部を処理する、固定された処理手段を起動し、前記回転手段により前記基材を回転させ、前記基材を回転させるときには、前記基材の偏心とそり量とに基づいて前記基材を鉛直方向および水平方向のうちの少なくとも一方に移動させるようにした基材処理方法が提供される。
【００２９】
すなわち１７番目の発明によれば、基材が偏心または基材縁部にそりが存在する場合であっても、基材の特定部位に対して常に均等な処理を行うことができる。また、処理手段は移動しないので、処理手段に接続されたチューブも移動することはなく、従って、チューブからパーティクルが発生するのを防止することもできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態を説明する。以下の図面において同様の部材には同様の参照符号が付けられている。理解を容易にするために、これら図面は縮尺を適宜変更している。
図１は、本発明の第一の実施形態に基づく基材処理装置の断面図であり、図３は図１に示される基材処理装置の反応部分の拡大図である。図２は第一の実施形態において除去されるべき有機膜等の不要物９０がウェーハ１０の裏面の縁部に被膜されている様子を示した断面図である。
【００３１】
図１においては、基材処理装置１は、ウェーハ１０を例えば真空チャックにより保持して、ウェーハ１０を回転駆動するステージ２０を含んでいる。さらに、基材処理装置１には、ウェーハ１０の裏面のエッジ付近に火炎４０を放射するバーナ３０が設けられている。このバーナ３０は火炎４０の放射角度を調節できる。火炎４０からの放出ガス及び、不要物９０を処理した際に発生する反応生成物を排気する排気フード７０がバーナ３０の周辺を囲んでいる。
【００３２】
ガス供給機６０から燃焼ガス及び反応性ガスがチューブ５０を介してバーナ３０に供給される。第一の実施形態においては、少量の酸素ガスを含む水素ガス２５０ｍｌ／ｍｉｎ程度を燃焼ガスとして添加しており、また、反応性ガスとしてのＮＦ３を添加している。
【００３３】
他の態様において、不要膜がシリコン酸化膜系の場合には、反応性ガスとして例えばＳＦ６等を添加してもよい。また、第一の実施形態においてはウェーハ１０の裏面にのみ不要膜が被膜されているのでウェーハ１０の裏面側にのみバーナを設けているが、ウェーハ上部側にもバーナを設けてもよい。なお、バーナ３０は複数台設けることにより、ウェーハ縁部の同じ場所に複数のバーナから火炎を放射して処理時間を短くすることが可能である。同様にウェーハ１０の表面／裏面、縁部近傍、ベベル部及び頂端部など不要物の被膜の量、処理時間のばらつきを調整するためにバーナ３０毎に異なる部位に放射し、処理むらを抑えつつ処理時間を短縮することも可能である。図４においては、ウェーハ１０の片面に４台のバーナ３０を設けた例を示している。
【００３４】
バーナ３０への着火操作は不安定であるので、処理待ち時には火炎を口火程度に抑えるアイドリング状態にして運用し、それにより、ガスの流出を抑えることが望ましい。また、後述するように、例えば光学式炎センサーや温度センサーで火炎の立ち消えを監視し、立ち消え時には例えば燃焼ガス、反応性ガスを遮断し、アラームを発令するような機能をつけることが望ましい。さらに、基材処理装置１が、バーナ３０を基材表面から所定の間隔で、基材の縁部から中心に向かって任意の位置まで移動自在に設けられた処理規定部を含むようにしてもよい。これにより、バーナ３０を半径方向に自在に移動させられる。
【００３５】
図５は本発明の第二の実施形態に基づく基材処理装置の断面図であり、図６は図５に示される基材処理装置の頂面図である。図５に示される基材処理装置１のステージ２０は、ステージ２０の回転と連動して、矢印Ｘおよび矢印Ｚにより示されるように水平方向および鉛直方向にわずかながら動くようになっている。このような動作は、ステージ２０を水平方向および鉛直方向にわずかながら移動させる移動手段、例えばモータ８５ａ、８５ｂにより行われる。また、図５および図６に示されるように、略半円形状の排気フード７０が、ステージ２０上に保持されるウェーハ１０の縁部をその半周にわたって被覆している。
【００３６】
図５においては、基材処理装置１の排気フード７０は、ウェーハ１０の縁部を取囲む内部空間７３を含む外周部７１と、外周部７１よりもウェーハ１０の半径方向内側に位置する取入ガイド７６とを有している。外周部７１と取入ガイド７６とは案内通路７５により連結されている。図示されるように、案内通路７５はウェーハ１０の厚さよりもわずかながら厚い幅を有している。言い換えれば、案内通路７５の両側部はウェーハ１０の表面に隣接して配置されている。
【００３７】
また、図５および図６から分かるように、複数の排出ダクト７９が外周部７１から延びており、これら排出ダクト７９は吸引部８９に接続されている。このため、基材処理装置１の動作時においては排気フード７０の内部空間７３における気体は吸引部８９によって排出ダクト７９を通じて排出される。
【００３８】
さらに、排気フード７０の外周部７１および排出ダクト７９は加熱部８８に接続されている。基材処理装置１の動作時には、加熱部８８が起動して、外周部７１および排出ダクト７９は所望の温度に維持される。具体的には、この温度は、外周部７１および排出ダクト７９等により冷却された排出ガスを堆積物として外周部７１等に付着させない程度に十分に高い。加熱部８８の設定温度は、使用されるガスの種類およびウェーハ１０の処理内容に応じて予め定められているものとする。
【００３９】
図６等から分かるように、基材処理装置１における排気フード７０の下方には複数のバーナ３１〜３４が排気フード７０の周方向にほぼ等間隔で位置決めされている（図５においては、単一のバーナ３１が代表して示されている）。これらバーナ３１〜３４は前述したバーナ３０と同様の構成であり、それぞれが火炎４０を放射できる。ただし、第二の実施形態においては、これらバーナ３１〜３４は排気フード７０に固定されているものとする。
【００４０】
これらバーナ３１〜３４はチューブ５１〜５４をそれぞれ介してガス供給機６０に接続されている。図５に示されるように、ガス供給機６０は、水素（Ｈ２）、窒化フッ素（ＮＦ３）、酸素（Ｏ２）、窒素（Ｎ２）などの源６１〜６４を含んでいる。これら気体のうち、水素は燃焼ガスとして使用され、窒化フッ素および酸素は反応性ガスとして使用され、窒素はパージガスとして使用される。
【００４１】
さらに、ガス供給機６０は源６１〜６４に接続された調節部６８を含んでいる。調節部６８はこれら源６１〜６４内のガスの組成を適切に予混合して、それぞれのチューブ５１〜５４に供給するようになっている。つまり、チューブ５１〜５４を通じてバーナ３１〜３４のそれぞれに供給される気体の量は等しいが、ガスの成分はバーナ３１〜３４のそれぞれにおいて異なりうる。例えば、バーナ３１からの火炎４０によって多量の不要物９０を除去する必要がある場合には、バーナ３１に供給されるガスのうちのＮＦ３の割合が増加せしめられる。
【００４２】
さらに、バーナ３１等に供給されるガスの組成は、除去されるべき不要物の種類によっても変更される。また、ウェーハ縁部のうちの各部位における不要物の量、つまり上方ベベル部１３、下方ベベル部１４および頂端部１５のそれぞれにおける不要物の量に応じて、反応性ガスの組成を最適に調節するのが好ましい（図８（ａ）等を参照されたい）。
【００４３】
なお、ガス供給機６０は基材処理装置１の制御部８０に接続されている。制御部８０はガスの調節を含む基材処理装置１全体の制御を行うようになっている。
【００４４】
図５から分かるように、排気フード７０の内壁には、バーナ３１〜３４から放射される火炎４０を監視する監視センサ８１が設けられている。監視センサ８１も制御部８０に接続されており、監視センサ８１は火炎４０のスペクトルを検出して、制御部８０に送信する。
【００４５】
制御部８０は、検出スペクトルを予め記憶された基準スペクトルと比較する。そして、これらスペクトルの差が所定の閾値を超える場合には、アラームを発令すると共に、ガス供給機６０からバーナ３１〜３４へのガスの供給を停止する。従って、基材処理装置１の動作の途中で火炎４０が何らかの理由で消失した場合であっても、ガス供給機６０からのガスが無駄に流出するのを防止できる。
【００４６】
さらに、図５および図６に示されるように、排気フード７０の底部内面にはウェーハ１０の縁部を予熱する予熱部８２、例えば赤外線レーザが設けられている。図６に示されるように、予熱部８２は、ウェーハ１０の回転方向Ａにおいてバーナ３１〜３４よりも上流に設けられている。従って、ウェーハ１０の縁部は、予熱部８２により予熱された後でバーナ３１〜３４からの火炎４０を順次受けることになる。
【００４７】
ウェーハを予熱する理由は、水素と酸素とが燃焼することによって発生するＨ２Ｏがウェーハ上に凝縮するのを防止するためである。ウェーハ表面にＨ２Ｏが凝縮した場合には、反応性ガスと不要物との間の反応が妨げられる。また、反応性ガスとしてＮＦ３を用いた場合にはＨ２ＯとＨＦとの化学反応により突沸が発生して不要物の除去が不安定になる。従って、本発明においては、ウェーハ１０を予熱することによってウェーハ１０の表面上における水の滞在時間を極めて短くしている。言い換えれば、予熱することによって、ウェーハ１０の表面上における結露を防止している。これにより、安定した化学反応を保つことができる。また、ウェーハ１０の予熱作用は、前述したガスによる適切な化学反応を促進する役目も有している。なお、複数のバーナ３１〜３４のうちの最も上流のバーナ、例えばバーナ３１を予熱手段として使用してもよく、この場合には高価な赤外線レーザを排除できる。
【００４８】
図６に示されるように、基材処理装置１は、ステージ２０の回転中心からのウェーハ１０の偏心とウェーハ縁部のそり量とを測定する測定部８４も含んでいる。測定部８４はウェーハ１０の回転方向Ａにおいて予熱部８２の上流に配置されている。さらに、基材処理装置１は、ウェーハ１０の表面、特にウェーハ１０の縁部における表面を検査する検査部８６、例えばＣＣＤカメラを含んでいる。これら測定部８４および検査部８６については後述する。
【００４９】
図７は本発明の第二の実施形態における基材処理装置の動作を示すフローチャートである。図７に示される動作は基材処理装置１の制御部８０により実施されるものとする。図７に示されるプログラム１００は、表面１１を上方に向けてウェーハ１０を基材処理装置１のステージ２０に保持した後で実施される。
【００５０】
図７に示されるプログラム１００のステップ１０１においては、基材処理装置１のステージ２０を比較的高速、例えば１０ｒｐｍで一回転させる。このとき、測定部８４を起動して、ステージ２０の回転中心からのウェーハ１０の偏心とウェーハ１０の縁部のそり量とをウェーハ１０の全周に亙って測定する。取得された偏心およびそり量の情報は制御部８０に送信され、ステップ１０２において、制御部８０は、これら情報に基づいて、火炎放射時におけるステージ２０の水平方向Ｘおよび鉛直方向Ｚへの微細動作を決定する。具体的には、ステージ２０の微細動作は、ステージ２０の回転時にバーナ３１〜３４からの火炎４０がウェーハ１０の縁部に所定範囲内で接し続けるように決定される。
【００５１】
次いで、ステップ１０３において、ウェーハ１０上の不要物９０を除去するための不要物除去処理が実施される。すなわち、予熱部８２およびバーナ３１〜３４が起動され、次いでステージ２０が一回転される。これにより、ウェーハ１０の縁部は予熱部８２により予熱され、次いで当該縁部にはバーナ３１〜３４からの火炎４０が順番に放射される。
【００５２】
本発明においては、不要物除去時におけるステージ２０の回転数は比較的小さく、例えば数ｒｐｍである。この回転数は、予熱部８２によってウェーハ１０の縁部を予熱するのに十分に小さく、かつバーナ３１〜３４からの火炎４０によりウェーハ１０の不要物９０を除去するのに十分に小さい。
【００５３】
前述したように火炎４０は反応性ガスを含んでいるので、そのような火炎４０が放射されたウェーハ１０縁部の不要物９０は排気フード７０の内部空間７３内で気化するようになる。次いで、内部空間７３内のガスは、吸引部８９によって排気フード７０の内部空間７３から排出ダクト７９を通じて順次排出される。
【００５４】
本発明においては、火炎４０をウェーハ１０の縁部のみに放射して不要物９０を除去しているので、ウェーハ１０の表面にダメージを与えることはない。また本発明においては、従来技術のように真空を形成する必要が無いので不要物除去処理が比較的高速になり、反応性ガスのみが消費されるのでランニングコストを抑えることも可能である。さらに、本発明においては、複雑な反応系が必要でないので、基材処理装置１の製造費用を抑えることも可能である。
【００５５】
なお、基材の縁部の部分拡大図である図８（ａ）に示されるように、ウェーハ１０の縁部は、ウェーハ１０の表面１１および裏面１２から内側にそれぞれ傾斜する上方ベベル部１３および下方ベベル部１４と、これらベベル部１３、１４の間に位置する頂端部１５とから構成されている。再び図５を参照して分かるように、バーナ３１〜３４はウェーハ１０よりも下方においてウェーハ１０の内側の領域に配置されている。従って、不要物除去処理によって、特にウェーハ１０の下方ベベル部１４の不要物９０が除去されるようになる。
【００５６】
再び図７を参照すると、ステップ１０４においては、ステージ２０を比較的高速で一回転させ、検査部８６によりウェーハ１０の特に縁部の表面の画像を取得する。次いで、制御部８０の除去判定手段８７が、取得された表面画像と基準の表面画像とを比較する。そして、除去判定手段８７は、これら表面画像に基づいて、再度の不要物除去処理が必要か否かを判定する。再度の不要物除去処理が不要である場合には処理を終了する。
【００５７】
再度の不要物除去処理が必要であると判定された場合にはステップ１０６に進む。ステップ１０６においては、ステージ２０の微細動作を前述したように決定し、ステップ１０７において再度の不要物除去処理を行う。ステージ２０の微細動作を決定する際には、測定部８４によってウェーハ１０の偏心とウェーハ１０縁部のそり量とを再度求めて微細動作の決定に使用してもよい。
【００５８】
その後、ステップ１０８において、次のウェーハ１０に対してフィードフォワード制御を実施する。つまり、次のウェーハ１０がステップ１０７における再度の不要物除去処理を受ける必要がないように、ステップ１０３における不要物除去処理の条件が設定される。具体的には、バーナ３１〜３４のそれぞれにおけるＮＦ３の割合が増加せしめられる。このようなフィードフォワード制御により、次のウェーハ１０に対する処理を効率的に行うことが可能となる。
【００５９】
図７に示されるプログラム１００の処理が終了すると、裏面１２が上方になるようにウェーハ１０を反転させて、同一の処理を再度実行する。これにより、ウェーハ１０の特に上方ベベル部１３における不要物９０が除去されるようになる。なお、後述するように頂端部１５の不要物は下方ベベル部１４および上方ベベル部１３の処理時に一緒に除去することができる。
【００６０】
図８（ｂ）および図８（ｃ）は他の実施形態におけるウェーハ１０の縁部の部分拡大図である。理解を容易にするために、これら図面においては排気フード７０を省略している。図８（ｂ）に示される実施形態においては、追加バーナ３０ａが下方のバーナ３１に対向して排気フード７０（図８（ａ）には示さない）の頂面側に配置されている。つまり、追加バーナ３０ａはウェーハ１０よりも上方においてウェーハ１０の内側の領域に配置されている。この追加バーナ３０ａは主にウェーハ１０の上方ベベル部１３における不要物９０を除去するように位置決めされている。この場合には、ウェーハ１０と追加バーナ３０ａとの間の距離が比較的短いので、火炎４０を効果的に放射することが可能となる。
【００６１】
同様に、図８（ｃ）に示される実施形態においては、別の追加バーナ３０ｂがバーナ３１に対面するように排気フード７０（図８（ｂ）には示さない）の底面側に配置されている。つまり、追加バーナ３０ｂはウェーハ１０よりも下方においてウェーハ１０の外側の領域に配置されている。別の追加バーナ３０ｂも上方ベベル部１３における不要物９０を除去するように位置決めされている。図示されるように、追加バーナ３０ｂは他のバーナ３１、３０ａ等よりもウェーハ１０から遠方に配置されているので、追加バーナ３０ｂはその火炎４０が上方ベベル部１３に到達するように設定されている。
【００６２】
これら図８（ｂ）および図８（ｃ）に示される追加バーナ３０ａ、３０ｂをバーナ３１等と併用する場合には、ウェーハ１０の表面１１および裏面１２両方の不要物９０を一回の不要物除去処理によって同時に除去できることが分かるであろう。従って、このような追加バーナ３０ａ、３０ｂを使用した場合には、不要物除去処理に要する時間を概ね半分に短縮することが可能である。
【００６３】
また、火炎４０は実際にはウェーハ１０の縁部の外形に沿って回り込みうる。このため、上方ベベル部１３に向かって火炎４０を放射する場合には、図８（ａ）において領域ＲＵで示されるように火炎４０は上方ベベル部１３に加えて頂端部１５にも到達する。同様に、下方ベベル部１４に向かって火炎４０を放射する場合には、領域ＲＬで示されるように火炎４０は下方ベベル部１４に加えて頂端部１５にも到達する。すなわち、頂端部１５に向かって火炎４０を直接的に放射しない場合であっても、頂端部１５の不要物を除去できるのが分かるであろう。なお、図８（ｃ）において破線で示されるように、或るバーナ３０ｃの火炎４０を頂端部１５のみに向かって放射し、頂端部１５の不要物を確実に除去するようにしてもよい。
【００６４】
また、図面には示さないものの、上方ベベル部１３および下方ベベル部１４の両方に火炎４０を放射できるバーナの他の配置も、本発明の範囲に含まれるものとする。さらに、他のバーナ３２〜３４に対しても、追加バーナ３０ａ、３０ｂを同様に配置してよいのは明らかであろう。
【００６５】
再び図５を参照すると、排気フード７０の取入ガイド７６はウェーハ１０から離間するように広がっている。吸引部８９によって排気フード７０の内部空間７３におけるガスが吸引されるときには、矢印Ｂで示されるように排気フード７０の外部空気が取入ガイド７６から案内通路７５を通って排気フード７０の内部空間７３に到達する。前述したように案内通路７５の両側部はウェーハ１０の表面に隣接しているので、取入ガイド７６からの空気はウェーハ１０の表面１１および裏面１２に沿って案内通路７５を通過する。従って、内部空間７３に到達する空気は層流である。このため、そのような外部からの空気によって火炎４０が乱れることはなく、バーナ３１〜３４等の火炎４０を安定して放射できるのが分かるであろう。
【００６６】
図面を参照して説明した実施形態においては、固定されたバーナ３１〜３４の火炎４０によりウェーハ１０縁部の不要物９０を除去するための基材処理装置１が示されている。このような基材処理装置１においては、ステージ２０を回転させつつ水平方向および／または鉛直方向に移動させることにより火炎４０がウェーハ１０の縁部に均等に放射されるようにしている。このため、この場合には、基材処理装置１の動作時にチューブ５１〜５４を移動させる必要がない。従って、チューブ５１〜５４の内面に応力が掛かってパーティクルが発生することもない。それゆえ、本発明においては、製品の歩留まりが低下するのを避けられる。
【００６７】
バーナ３１〜３４の代わりに、ウェーハ１０の縁部を処理する、固定された他の処理手段（図示しない）を備えるようにしてもよい。そのような処理手段は、例えばウェーハ１０縁部の測定手段、または高圧水を供給して加工する加工手段などである。従って、ウェーハ１０が偏心またはウェーハ１０縁部にそりが存在する場合であっても、ステージ２０を回転させつつ水平方向および／または鉛直方向に移動させることにより、ウェーハ１０縁部を均等に測定、または加工することが可能である。このような処理手段を備えた基材処理装置１であっても本発明の範囲に含まれるものとする。
【産業上の利用可能性】
【００６８】
半導体ウェーハなどの処理工程において、基板表面にフォトレジスト、ＳＯＧ、Ｌｏｗ−ｋ膜等の薄膜をスピン成膜する工程ではウェーハ裏面の縁部、ベベル部等へも有機膜等が形成される。反応性ガス、火炎の放射位置を適正化することにより本発明の基材処理装置１を利用することができる。フォトレジスト塗布工程ではスピン塗布中、塗布直後に有機溶剤を縁部にかけて縁部の不要レジストを除去するエッジリンスと称される工程があるが、本発明の基材処理装置１による不要物除去処理はエッジリンスの代替となりうる。
【００６９】
半導体ウェーハなどの処理工程において、タングステンや銅の成膜時には接着層またはバリア層として例えばタンタル、チタン及びそれらの窒化膜が数１０ｎｍ程度に成膜されるので、ウェーハの縁部にもこれらが不要膜として形成される場合がある。そのような場合であっても、反応性ガス、火炎の放射位置を適正化することにより本発明の基材処理装置１を利用することができる。
【００７０】
半導体製造工程中においてウェーハの縁部には、酸化珪素（ＳｉＯ２）および窒化珪素（ＳｉＮ）が単層または積層して不要物の膜が形成される。本発明に基づく基材処理装置によれば、ＮＦ３およびＨ２を適切に混合することにより、酸化珪素を２４０ｎｍ／ｍｉｎの速度で除去できると共に、窒化珪素を２７０ｎｍ／ｍｉｎの速度で除去できることが分かった。また、これら二種類の不要物の膜の除去速度の差が比較的小さいことから、酸化珪素および窒化珪素が混在して積層している場合であっても、本発明の基材処理装置の実用性が認められる。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本発明の第一の実施形態に基づく基材処理装置の断面図である。
【図２】第一の実施形態において除去されるべき有機膜等の不要物がウェーハの裏面の縁部に被膜されている様子を示した断面図である。
【図３】図１に示される基材処理装置の反応部分の拡大図である。
【図４】片面に４台のバーナを設けた例を示す図である。
【図５】本発明の第二の実施形態に基づく基材処理装置の断面図である。
【図６】図５に示される基材処理装置の頂面図である。
【図７】本発明の第二の実施形態における基材処理装置の動作を示すフローチャートである。
【図８】（ａ）基材の縁部の部分拡大図である。（ｂ）他の実施形態における基材の縁部の部分拡大図である。（ｃ）さらに他の実施形態における基材の縁部の部分拡大図である。
【符号の説明】
【００７２】
１    基材処理装置
１０    ウェーハ
１１    表面
１２    裏面
１３    上方ベベル部
１４    下方ベベル部
１５    頂端部
２０    ステージ
３０、３１〜３４    バーナ
３０ａ、３０ｂ    追加バーナ
４０    火炎
５０、５１〜５４    チューブ
６０    ガス供給機
６１〜６４    源
６８    調節部
７０    排気フード
７１    外周部
７３    内部空間
７５    案内通路
７６    取入ガイド
７９    排出ダクト
８０    制御部
８１    監視センサ
８２    予熱部
８４    測定部
８５ａ、８５ｂ    モータ（移動手段）
８６    検査部
８７    除去判定手段
８８    加熱部
８９    吸引部
９０    不要物
【図１】
2008141146.tif 000003
【図２】
2008141146.tif 000004
【図３】
2008141146.tif 000005
【図４】
2008141146.tif 000006
【図５】
2008141146.tif 000007
【図６】
2008141146.tif 000008
【図７】
2008141146.tif 000009
【図８】
2008141146.tif 000010