(57)【要約】      （修正有）【課題】非接触にて電子デバイス表面の平坦化を行うことが可能であり、薬液を用いない為、廃液を生成しない方法及び装置を提供する。【解決手段】ドライアイス粒子を平坦化を行う電子デバイス１表面に衝突させ、物理的エネルギーによって電子デバイス表面のエッチングを行い、電子デバイス表面を平坦化する。このときドライアイス粒子は昇華性であるため、運動エネルギーを持って電子デバイス表面に達したドライアイス粒子は、楔状に電子デバイス表面物質内部に達し，電子デバイスより熱エネルギーを受け取ることによって、気体に昇華、膨張のエネルギーによって電子デバイス表面物質を剥離する。剥離された電子デバイス表面物質は、気化したドライアイスと一緒に大気中に拡散、集中排気される。排気された電子デバイス表面物質はフィルタや吸着筒等によって容易に集塵される。【選択図】  図５
2004356244.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子デバイスの製造において、噴出媒体としてドライアイス粒子を含む物質を前記電子デバイスのワーク表面に噴射し、前記電子デバイスワーク表面に前記ドライアイス粒子が衝突又は前記電子デバイスワーク表面物質内部に潜り込んだ前記ドライアイス粒子が、前記電子デバイスワーク表面の物質を物理的に剥離し、前記電子デバイスワーク表面の平坦化加工を行うことを特徴とする平坦化方法。
【請求項２】
電子デバイスの製造において、少なくとも、噴出媒体としてドライアイス粒子を含む物質を前記電子デバイスのワーク表面に噴射し、大気中又は噴射物内に存在する水分と前記ドライアイス粒子によって酸性の物質を生成し、前記酸性の物質と前記ワーク表面物質との化学によって、前記ワーク表面物質を化学的に剥離し、前記ワーク表面の平坦化加工を行うことを特徴とする平坦化方法。
【請求項３】
請求項１又は２において、噴射媒体にドライアイスに変わり，固体アルゴン粒子を用いることを特徴とする平坦化方法。
【請求項４】
ワーク搬入部と、ワークを保持するステージを備えた処理室と、処理室内のワーク表面にドライアイス粒子を生成し吹きつけるための噴射機構と、前記ドライアイス粒子をワーク面に吹き付けられるように、前記噴射機構を移動するためのヘッド移動機構を備えたヘッド機構室と、前記処理室及びヘッド機構室を連通する排気室とから構成されたことを特徴とする平坦化処理装置。
【請求項５】
請求項４記載の平坦化処理装置において、
前記噴射機構を構成するブローノズル内部の圧力を検出する圧力計を設け、前記圧力計が測定した圧力に応じてブローノズルのニードル弁の開度を制御する構成としたことを特徴とする平坦化処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電子デバイス（半導体素子）の製造装置に係るものであり、特に、銅配線を形成する際に多く用いられるダマシンプロセス（銅を上から削っていく工程）における平坦化を行う方法及び装置である。
【０００２】
【従来の技術】
従来、この種の技術には，平坦化を行う表面をスラリーと研磨パッドを用いて化学的及び機械的に研磨するＣＭＰ法（例えば，特許文献１参照。）がある。ＣＭＰ法は、平坦化を行う電子デバイス表面にスラリーを供給し、平坦な研磨パッドを持って電子デバイス表面の不要な部位を研磨し平坦化を行うものである。
【０００３】
また、サンドブラストによって半導体又はセラミック基板に所望のスロット抜きあるいは溝さらいを行うときに、加工面を精密荒さにすることが特許文献２に開示されている。
【０００４】
【特許文献１】
特開平８−３２１４７９号公報
【特許文献２】
特開平５−３３８２３７号公報
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ＣＭＰ法の最大の問題点は，ＣＭＰ法は電子デバイス表面に，固体である研磨パッドを直接押し付けて平坦化を行う為、電子デバイス表面にスクラッチを生成しやすく、歩留まりが低いと言う欠点がある。また、研磨パッドが磨耗することにより交換が必要である。さらに、研磨パッドが目詰まりを起こさないように定期的に洗浄必要とする。さらに、スラリーを大量消費すると共に、スラリー及び研磨パッドの破片が電子デバイス表面上に残留することがある。このため、後工程に洗浄を必要とし、多量の廃液を出してしまうと言う欠点がある。
【０００６】
また、特許文献２のサンドブラストを用いた場合、マスキング処理が必要なことや、サンド粒としてＳｉＯ２を使用することが記載されているが、この使用したサンド粒の回収等が問題となる。
【０００７】
それゆえ本発明の目的は、非接触にて電子デバイス表面の平坦化を行うことで、歩留が向上し、かつ磨耗による交換部品がなく、さらに、薬液を用いない為、廃液を生成しない方法及び装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、電子デバイスの製造工程のうち、配線を形成する工程で、ワーク表面に形成された配線材層から配線として残留させる部分と、境界部材からなる部分を平坦化しする場合に、ドライアイス粒子を含む物質を前記電子デバイスの配線材及び／又は境界部材を形成した面に噴射し、前記配線材及び／又は境界部材に前記ドライアイス粒子が衝突、又は前記配線又は境界部材の表面物質内部に潜り込んだ前記ドライアイス粒子が昇華する際のエネルギーで、前記配線材の配線となる面の配線材及び配線材以外の物質を物理的に剥離し、前記配線を含む表面を平坦化加工を行うことを特徴とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１乃至図９に示す一実施形態に基づいて、本発明を説明する。
【００１０】
図１に電子デバイス（半導体装置）の平坦化を行うための装置の全体構成を示す。本装置はワークを平坦化処理室に搬入するための移載機７部と、ワークの平坦化処理を行うブローヘッド３を備えたワーク処理室５Ｂと、平坦化処理用のブローヘッド移動機構４を収納したブローヘッド機構室５Ｆとからなる。なおこれらの装置は全てクリーンルームにしてある。なお、ワーク処理室５Ｂとブローヘッド機構室５Ｆはチャンバ構造５となっている。
【００１１】
図１において、移載機部７は、処理対象ワーク１をワーク処理室内のステージ上に供給する移載機であるワーク搬送用多軸ロボット７Ｅ等を備えている。ワーク１は、ワーク供給及び処理済ワーク退避カセット７Ａに収納されて装置外から搬入、又は装置外に搬出される。ワーク供給カセット７Ａ内に収納されて搬入されたワーク１は、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅによりワーク位置決め機構７Ｂにセットされる。ワーク位置決め機構７Ｂで位置決めされたワーク１はワーク予備加熱ステージ７Ｃに移載され、予備加熱される。予備加熱されたワーク１はワーク搬送用多軸ロボット７Ｅによってワーク処理室５Ｂ内のワーク保持ステージ２上に載置される。なお、このとき、移載機部７とワーク処理室５Ｂを仕切り壁に設けてあるワークロード及びアンロードポート５Ｉを開き、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅのハンド部が平坦化処理室内に挿入できるようにしてある。ワーク１をワーク保持ステージ上に載置し終わると、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅのハンド部は移載機部７に戻りワークロード及びアンロードポート５Ｉは閉じられる。
【００１２】
そして、ブローヘッド移動機構４の先端部に設けたブローヘッド３をドライアイス粒子又はアルゴン粒子がワーク１の表面に衝突するように向けて、ドライアイス粒子又はアルゴン粒子を吹き付けて平坦化処理を行う。
【００１３】
ドライアイス粒子又はアルゴン粒子は昇華性である。このため、運動エネルギーを持って電子デバイス表面に達したドライアイス粒子又はアルゴン粒子は、楔状に電子デバイス表面物質内部に達する。そして、ここで電子デバイスより熱エネルギーを受け取ることによって、電子デバイス表面物質内部で気体に昇華、膨張する。このとき、膨張のエネルギーによって電子デバイス表面物質を剥離するため、他の昇華性を有しない物質を用いる方法に対して、効果的に平坦化を行うことが可能である。
【００１４】
また、ドライアイス粒子を用いた場合、ドライアイスが昇華する際に電子デバイス表面や大気中の水分と結合し、酸性の液体を生成する。この酸性の液体によって、科学的に電子デバイス表面のエッチングを進行させる効果も併せ持つ。
【００１５】
剥離された電子デバイス表面物質は、気化したドライアイス又はアルゴンと一緒に大気中に拡散する。同時に前記酸性の液体は、他のドライアイスの昇華時に処理室内に拡散する。これらは電子デバイス表面への再付着を防ぐため集中排気する。また、排気された電子デバイス表面物質はフィルタや吸着筒等によって容易に集塵される。
【００１６】
以上のように、ドライアイスを噴射する非接触平坦化処理であるため、電子デバイス表面へのダメージが少なく、特にＣＭＰ法と比較して、スクラッチ等の欠陥が発生しない。このため、高い歩留まりを確保することが可能である。
【００１７】
同様に、非接触処理のためＣＭＰ法の研磨パッドのように部品が磨耗することが無く、交換部品が発生しない。このため、ランニングコストを低く抑えることが出来る。これは同時に、装置が長いメンティナンス間隔と、短いメンティナンス時間で運用可能であることをも示している。
【００１８】
また、廃棄物としては、ＣＭＰ法のように、スラリーや化学薬品を含む廃液を排出せず、剥離された電子デバイス表面物質と炭酸ガスのみとなる。このため、気体として処理可能であり、かつ、炭酸ガスは冷凍機や圧縮機を通すことでリサイクル可能であり、環境負荷を低くすることが可能である。
【００１９】
また、平坦化処理後の表面には、ＣＭＰ法のように異物が付着しない。このため、後工程での洗浄を必要とせず、ランニングコストを低減できるとともに環境負荷も小さくすることが可能である。
【００２０】
なお、平坦化処理中は、除電装置８を動作させてワーク１表面を除電処理する。平坦化処理後、再びワークロード及びアンロードポート５Ｉを開きワーク搬送用多軸ロボット７Ｅを動作させてワーク１を取り出し、ワーク冷却ステージ７Ｄ上に載置して自然冷却する。冷却されたワーク１は、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅにより冷却ステージ７Ｄから処理済ワーク退避カセット７Ａに収納され搬出される。なお、ワーク１の冷却は自然冷却の手法を用いていたが、クリーンエア等を吹き付ける等の強制冷却を行っても良い。除電装置８は、本実施例では、軟Ｘ線を直接処理対象ワーク表面に照射する構成にしてある。
【００２１】
なおブローヘッド３には液化炭酸供給ユニット６から液化炭酸を供給する配管が接続されている。この液化炭酸供給ユニット６には、別設されたハウスラインから液化炭酸を供給する液化炭酸供給管６Ａが接続されている。
【００２２】
次に、各部の詳細を図面を用いて説明する。
図２にブローヘッドの構成を示す。本構成は、半導体デバイス製造工程において、銅配線のダマシンプロセスにおける銅配線材の不要部分を取り去る平坦化工程に用いる状況を示したものである。ワークステージ２上にはワーク１が載置されている。
【００２３】
このワーク１の構成を図３に示すように、ワーク１は、シリコン基板１Ａ上に熱酸化により酸化膜１Ｂが形成され、その上に配線間絶縁膜１Ｃである。配線間絶縁膜１Ｃは、酸化膜１Ｂ表面に一様に形成した後、ホトレジスト等を用いた露光法によって、バリア膜１Ｄ、配線材１Ｅが入り込むための溝が形成される。その後、タンタルやタンタルナイトライド等からなるバリア膜１Ｄが形成される。このバリア膜１Ｄは配線材１Ｅが配線間絶縁膜１Ｃ内に拡散することを防ぐために設けているものである。
【００２４】
なお、図３において、後述するように、平坦化の第１ステップ終点１Ｆ、第２ステップ終点１Ｇ、平坦化最終終点１Ｈと条件を変えて平坦化処理を行う。最終終点１Ｈまで平坦化を行うことで配線材１Ｅは配線間絶縁膜１Ｃで分断された形状になり、銅配線の形成が終了する。
【００２５】
図２において、ブローヘッド３はブローノズル３Ａと、エアオペレーションバルブ３Ｄと、エアオペレーションバルブ３Ｄを駆動する圧縮空気を供給するエアチューブ３Ｅと、ブローノズル３Ａと液化炭酸供給ユニット６とを結び液化炭酸をブローノズル３ａに供給する液化炭酸供給管３Ｆとからなる。
【００２６】
図４にブローヘッドの段面図を示す。
図に示すように、ブローノズル３Ａの内部にはニードル弁３Ｂが設けてある。ブローノズル３Ａとニードル弁３Ｂとの間はシールリング３Ｃでシールされている。なお、ニードル弁３Ｂ後端は、ブローノズル３Ａより後端より外部に突出して設けてあり、これを調整することによって、ニードル弁を動作させた時の、ブローノズル内部のニードル弁の開き量を調整することができる。なお、ニードル弁３Ｂの開き量によって、ブローノズル３Ａから放出されるドライアイス粒子の量、ブロー領域の大きさ、ブロー領域内のドライアイス粒子の均一性及びドライアイス粒子の速度が決定される。なお、ニードル弁３Ｂはステッピングモータ３Ｈにより軸方向に駆動される。また、ブローノズル３Ａ内の圧力は圧力計３Ｇにより測定される。
【００２７】
次にこのブローヘッドの動作について説明する。まず、液化炭酸は、液化炭酸供給ユニット６から５ＭＰａ以上の圧力で液化炭酸供給管３Ｆを経由してエアオペレーションバルブ３Ｄ部に設けられた液化炭酸供給路３Ｊに導入される。
【００２８】
エアーオペレーションバルブ３Ｄは、エアー供給部３ｓと、バルブ部に設けたバネ３ｋと、弁部となるシリンダロッド３ｎとから構成されている。エアー供給部に圧縮エアーを供給すると、ばねを戻す方向に力が作用して、シリンダロッド３ｎを持ち上げ、エアーオペレーションバルブ３Ｄが開状態となるものである。
【００２９】
次に、エアオペレーションバルブ３Ｄに接続されているエアチューブ３Ｅに圧縮空気を供給することで、エアオペレーションバルブ３Ｄを開く。これによって、エアオペレーションバルブ３Ｄ部まで供給された液化炭酸は、ブローノズル３Ａ内部３Ｉに供給される。ブローノズル３Ａの内部３Ｉの断面積は、エアオペレーションバルブ３Ｄ、液化炭酸供給路３Ｊの断面積より大きく形成されている。ブローノズル３Ａの内部３Ｉに供給された液化炭酸は、ここで断熱膨張し液化炭酸、ドライアイス粒子、及び気体の混合物となる。前記混合物はブローノズル３Ａ内壁とニードル弁３Ｂによって作られた隙間を通過して大気中に放出される。前記混合物は、大気中に放出されることによって更に膨張し、液化炭酸はほとんど無くなり、ドライアイス粒子と気体の混合物となり処理対象ワーク１表面に到達する。本実施例で形成されるドライアイス粒子径は、液化炭酸の流量、供給圧力、噴射圧力によって決定され、最小で１μｍをピークとしたガウス分布をとるものまで生成可能である。
【００３０】
ここで、ドライアイス粒子をブローしている間、主に液化炭酸の断熱膨張による構成部品の熱収縮を原因として、ブロー状態が不安定になりやすい。本実施例では、ブロー状態を安定させるために、フィードバック制御を用いている。フィードバック制御の目標値は予め設定されており、この目標値とブローノズル３Ａ内部の圧力を計測する圧力計３Ｇの計測結果から差分を求める。そして、この差分からステッピングモータ３Ｈの駆動量を決定し、ステッピングモータ３Ｈ制御する。すなわち、ドライアイス粒子をブロー中は、常に圧力計３Ｇでブローノズル３Ａ内部の圧力を測定し、この値を電気信号として処理系に与える。処理系では、目標値との差分をステッピングモータ３Ｈの制御量に変換し、その値に基づいてステッピングモータ３Ｈを制御する。
【００３１】
このように制御することで、ブローノズル３Ａ内部の圧力が上昇した場合は、ニードル弁３Ｂが開く（押し上げる）方向に移動し、ドライアイス粒子のブロー系の流路径が大きくなる。これにより、ブローノズル３Ａ内部の圧力は降下する。逆に目標値に対して、ブローノズル３Ａ内部の圧力が降下した場合は、ニードル弁３Ｂを閉じる（押し込む）方向に移動させ、ドライアイス粒子ブロー系の流路径を小さくする。これにより、ブローノズル３Ａ内部の圧力は上昇する。図９にブローノズル内部の圧力変化に伴う異常検出の状態を説明する図を示す。
【００３２】
図９の実線▲１▼で示すように、ブローノズル３Ａとニードル弁３Ｂ間で詰まりが発生した場合は、フィードバック制御を行なってもニードル弁が最大開状態まで至り、本制御が制定しない。このため、この状況を異常状態と認識して、装置側に詰まりが発生したことを検知することができる。逆に、図９の一点鎖線▲２▼に示すように、液化炭酸の供給不足になったニードル弁を完全に閉じた状態としても圧力は低下し続け、本制御が制定しない。このため、この状況を異常状態と認識して、装置に液化炭酸が供給不良状態になっていることを検知することができる。
【００３３】
液化炭酸が高い圧力で供給されることや、ブローノズル３Ａ内壁とニードル弁３Ｂによって形成された狭い隙間を通過することにより、ドライアイス粒子は高い運動エネルギーを持って処理対象ワーク１表面に到達する。処理対象ワーク１表面に到達したドライアイス粒子は、運動エネルギーが高いことから、配線材１Ｅに楔状に入り込む。さらに、配線材１Ｅ内部に入り込んだドライアイス粒子は、配線材１Ｅから熱エネルギーを奪い気体状態へ昇華する。この時の膨張エネルギーにより、周囲の配線材１Ｅは結合を引きちぎられ、バルク状態で処理対象ワーク１表面から離脱する。
【００３４】
以上の処理を、処理対象ワーク１表面に連続して行うことによって、処理対象ワーク１表面から配線材１Ｅを剥離し、平坦化を行うことが可能である。
【００３５】
また、バリア膜１Ｄに対しても同様の物理現象を用いて処理対象ワーク１表面から剥離、平坦化が可能である。
【００３６】
以上のように配線材１Ｅ、バリア膜１Ｄを剥離し平坦化を行うに当り、本実施例で示す銅配線のダマシンプロセスにおける銅配線材の平坦化工程においては、先に述べたように、実際には複数のステップで処理される。これは、以下の理由による。
【００３７】
配線材１Ｅは電気分解法によってバリア膜１Ｄ上に形成される。このため、配線材１Ｅの最表面は必ず、一旦、空気中にさらされる。このため、配線材１Ｅの最表面には、薄い酸化銅が形成される。このようにして形成された酸化銅は、配線材１Ｅに対して結合強度が高く剥離しにくい特徴がある。また、バリア膜１Ｄも配線材１Ｅに対して結合強度が高く剥離しにくい。
【００３８】
従って、先ず、第一ステップとして、ブローノズル３Ａを処理対象ワーク１表面に対して垂直に近い角度及びニードル弁３Ｂの開きを大きくした状態にして最表面の酸化銅膜を除去する。第一ステップにて、配線材１Ｅは、平坦化第一ステップ終点１Ｆまで平坦化される。
【００３９】
次いで、第二ステップとして、ブローノズル３Ａを処理対象ワーク１表面に対して約４５度まで傾け、ニードル弁３Ｂの開きを小さくした状態にし、バリア膜１Ｄ表面が露出するまで平坦化を行う。第二ステップにて、配線材１Ｅは、平坦化第二ステップ終点１Ｇまで平坦化される。
【００４０】
第二ステップにて、ブローノズル３Ａを傾けること及びニードル弁３Ｂの開きを小さくすることの理由は、平坦化速度をある程度遅くすることで均一な平坦化速度を得るためである。
【００４１】
最後に、第三ステップとして、ブローノズル３Ａを処理対象ワーク１表面に対して約３０度まで傾け、ニードル弁３Ｂの開きを大きくした状態として、平坦化最終終点１Ｈまで平坦化を行う。
第三ステップにて、第二ステップ以上に、ブローノズル３Ａを傾ける理由は、上記第一ステップ及び第二ステップと異なり、第三ステップでは、既に配線材１Ｅが配線間絶縁膜１Ｃによって分離された形となっている。このため、処理対象ワーク１表面には、バリア膜１Ｄと配線材１Ｅの二つの異なる材質が混在している状態になっている。ところで、バリア膜１Ｄの平坦化される速度は、配線材１Ｅの平坦化される速度に対して遅い。このため、この速度比をできるだけ小さく抑えて、ワーク１の表面を略均一に平坦化するためである。
【００４２】
図５は本発明を実現する装置の平坦化処理に用いるブローヘッドの移動機構部を示した図である。又図６は、ワーク保持ステージの断面図を示したものである。
【００４３】
図５において、前述のように、処理対象ワーク１はワーク保持ステージ２上に載置されている。このワーク保持ステージ２は、図６示すように、実際に処理対象ワーク１が設置されるワークステージ表面プレート２Ａと、ドライアイスの昇華によって処理対象ワーク１の温度が低下するため処理対象ワークを加熱し温度を保つためのヒータ２Ｂと、ワーク１をロボットハンド等から受け渡しするときに、ワーク１を表面プレート２Ａより持ち上げて受け渡しをスムーズに行うための搬送用プッシングロッド２Ｃと、プッシングロッド動作用動力であるエアシリンダ２Ｄとを備えている。なお、ワークス保持テージ２はサーボモータからなる回転用動力２Ｅを備えている。また、図が煩雑化するため省略してあるが、ワーク保持ステージ２は真空吸着機構を持ち、吸引吸着によって、処置対象ワーク１をワークステージ表面プレート２Ａ表面に保持できる構成としてある。
【００４４】
図５において、ブローヘッド移動機構４は、ブローヘッド３をＸ軸方向に移動するためのＸ軸移動機構４Ａと、Ｙ軸方向に移動するためのＹ軸移動機構４Ｂとを備えている。なお、Ｘ軸移動機構４Ａ，Ｙ軸移動機構４Ｂ共にサーボモータ４ＸＳ、４ＹＳで駆動される。
【００４５】
さらに、ブローヘッド移動機構４は、ブローヘッド３を処理対象ワーク１表面に対して垂直方向となるＺ軸方向に移動するためのＺ軸移動機構４Ｃと、ブローヘッド３と処理対象ワーク１表面の角度を調整するθ軸移動機構４Ｄと、エアチューブ３Ｅや液化炭酸供給管３Ｆを収納するダクト４Ｅとを備えている。
【００４６】
図７に処理室及びチャンバ内の排気の状況を説明するための上面図を示す。又図８に図７の側面図を示す。
【００４７】
図７において、ワーク処理室５Ｂにクリーンエアもしくはクリーンガスを供給するクリーンガス供給ユニット５Ａが設けてある。ワーク処理室５Ｂは処理対象ワーク１を平坦化処理する部屋で、中央にワーク保持ステージ２が設置されている。ワーク処理室５Ｂはパンチメタルプレート５Ｃによって、図８断面図に示すように、上下にワーク処理室上部５Ｄ及びワーク処理室下部５Ｅに分けられている。これは、平坦化処理の際に剥離された配線材１Ｅ等が、ワーク処理室５Ｂ底部に残留した後、再び部屋内に舞い上がり、処理対象ワーク１に再付着することを防ぐためである。ブローヘッド機構室５Ｆは、ブローヘッド移動機構４が納められてる。ワーク処理室５Ｂとブローヘッド機構室５Ｆの横には排気室５Ｇが設けてある。排気室５Ｇと、ワーク処理室５Ｂ及びブローヘッド機構室５Ｆとの間には、排気流体が通過できるように開口窓が設けてある。また、排気室５Ｇの底部には、排気管５Ｈが配設されている。図が煩雑化するために省略してあるが、排気管５Ｈの下流にフィルタ、吸着筒、排気ポンプ等が設置されており、排気中の異物をトラップする。さらに、排気中の異物をトラップ後の気体から、冷凍機、圧縮機等を用いて、液化炭酸のみを回収し、回収した液化炭酸を再び平坦化処理に用いるリサイクル機構も設置可能である。
【００４８】
次に、チャンバ５内の気体の流れ方向を説明する。クリーンガス供給ユニット５Ａから供給されたクリーンガスは、先ず、ワーク処理室上部５Ｄに流入する。ワーク処理室上部５Ｄに流入したクリーンガスの一部はブローヘッド機構室５Ｆに直接流出し、ワーク処理室上部５Ｄ及びブローヘッド機構室５Ｆ内のクリーンガスは排気室５Ｇへと流出する。ワーク処理室上部５Ｄに流入したクリーンガスの一部は、昇華、気化した炭酸ガスや平坦化によって処理対象ワーク１から剥離された配線材１Ｅ等と混合して、その内の一部は直接排気室５Ｇに流出し、残りは一旦ワーク処理室下部５Ｅを介して排気室５Ｇに流入する。排気室５Ｇに流入したクリーンガス、及び平坦化に用いられ昇華、気化した炭酸ガスや、平坦化によって処理対象ワーク１から剥離された配線材１Ｅ等は、排気管５Ｈから装置外部へ排気される。上記のようにチャンバ５内の気体の流れが決められているため、第一に平坦化によって処理対象ワーク１から剥離された配線材１Ｅ等が処理対象ワーク１に再付着することが無い。第二に、ブローヘッド移動機構４等の機構部から発生する異物が処理対象ワーク１に付着することが無い。
【００４９】
次に、図１を用いて、本発明の平坦化の動作の１例を説明する。  まず、処理対象ワーク１はワーク供給及び処理済ワーク退避カセット７Ａ内部に収納され、移載機７にセットされる。ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅは、ワーク供給及び処理済ワーク退避カセット７Ａから、処理対象ワーク１を取り出し、ワーク位置決め機構７Ｂにセットする。ワーク位置決め機構７Ｂでは、処理対象ワーク１のアライメントを行う。その後、再びワーク搬送用多軸ロボット７Ｅは、処理対象ワーク１をワーク予備加熱ステージ７Ｃに移動し予備加熱を行う。予備加熱が終了した処理対象ワーク１は、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅによって取り出される。それと略同時に、ワークロード及びアンロードポート５Ｉを開く。その後、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅは処理対象ワーク１をワーク保持ステージ２上に搬送する。
【００５０】
このとき、ブローヘッド３は、処理対象ワーク１の搬送に干渉しないように、ブローヘッド移動機構４をによりワーク保持ステージ２上から退避している。同様に、処理対象ワーク１の搬送に干渉しないように、ワーク搬送用プッシングロッド２Ｃは、ワーク保持ステージ２内部に収納されている。更に、ワーク処理室５Ｂ内にはクリーンガス供給ユニット５Ａによってクリーンガスが大気圧以上の圧力で供給されており、ワークロード及びアンロードポート５Ｉからワーク処理室５Ｂ内部へ異物が侵入することを防いでいる。また、排気室５Ｇの排気管５Ｈからの排気も行われている。
【００５１】
処理対象ワーク１がワーク保持ステージ２上部に搬送された後、ワーク搬送用プッシングロッド２Ｃを上昇させて、プッシングロッド２Ｃ上に処理対象ワーク１を受取る。ワーク搬送用プッシングロッド２Ｃが処理対象ワーク１を受け取ると、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅをワーク処理室５Ｂ外に退避させ、ワークロード及びアンロードポート５Ｉ閉じる。同時にワーク搬送用プッシングロッド２Ｃを降下させ、ワークステージ表面プレート２Ａ上に処理対象ワーク１を設置し、真空吸着保持する。このとき、ヒータ２Ｂは予め所定の温度を保持する用に加熱してある。このため、予備加熱された処理対象ワーク１をワークステージ表面プレート２Ａ上に載置しても温度が低下することは無い。
【００５２】
次に、ワーク処理室５Ｂ内にての平坦化処理を始めるが、平行して、移載機７側では次の処理対象ワーク１の準備及び、先に処理済の処理対象ワーク１が存在する場合は後述する処理対象ワーク１の冷却、収納処理が行われる。
【００５３】
ワーク保持ステージ２上に処理対象ワーク１が真空吸着され、ワークロード及びアンロードポート５Ｉ閉じた後、ブローヘッド３が処理対象ワーク１上に無い常態で、エアオペレーションバルブ３Ｄを開き、ドライアイスの噴射を開始する。これは、エアオペレーションバルブ３Ｄを開いた直後のドライアイスの噴射状態が安定しにくいためである。ドライアイスの噴射安定後、ブローヘッド３を処理対象ワーク１上に移動し、先に図３を用いて説明した、複数のステップによる平坦化処理を行う。
【００５４】
平坦化処理中はブローヘッド移動機構４をもって処理対象ワーク１表面をスキャンし、処理対象ワーク１表面全面を平坦化する。この時、ブローヘッド移動機構４だけでなくワークステージ回転用動力２Ｅを用いることによって、処理対象ワーク１を回転させ平坦化の均一性を向上させることが可能である。
【００５５】
ドライアイスの噴射中は、処理対象ワーク１のブローポイントに対して、ワーク表面除電装置８より直接軟Ｘ線を照射し、処理対象ワーク１への静電気の帯電を防ぐ。
【００５６】
平坦化処理が終了した時点で、ブローヘッド移動機構４を駆動して、ブローヘッド３を処理対象ワーク１上から退避させる。その後、エアオペレーションバルブ３Ｄを閉じてドライアイスの噴射を終了する。ドライアイス終了時にも、エアオペレーションバルブ３Ｄを閉じた瞬間のドライアイスの噴射状態が安定せず、処理対象ワーク１に意図しない処理が行われないようにするためである。
【００５７】
次いで、真空吸着を解除すると共に、ワーク搬送用プッシングロッド２Ｃを上昇させ、処理対象ワーク１をワーク保持ステージ２面から持ち上げる。次いで、ワークロード及びアンロードポート５Ｉを開き、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅを用いて処理対象ワーク１をワーク処理室５Ｂから取り出しワークロード及びアンロードポート５Ｉを閉じる。
【００５８】
ワーク処理室５Ｂから取り出された処理対象ワーク１は、ワーク搬送用多軸ロボット７Ｅにより、ワーク冷却ステージ７Ｄ上に設置される。ワーク冷却ステージ７Ｄ上で自然冷却を行った後、再びワーク搬送用多軸ロボット７Ｅにより、ワーク供給及び処理済ワーク退避カセット７Ａに収納される。
【００５９】
以上説明した動作に係わらず次のように動作させてもよい。
【００６０】
本方式を真空または低気圧中で行っても良い。
【００６１】
配線材１Ｅ表面の酸化銅剥離を、例えばドライエッチング、ウエットエッチング等の他の手法で行っても良い。
【００６２】
バリア膜１Ｄの剥離を、例えばドライエッチング、ウエットエッチング等の他の手法で行っても良い。
【００６３】
液化炭酸に代わり、予めドライアイス粒子を用意し、圧縮空気等に混合して処理対象ワーク１表面に吹き付け、平坦化を行っても良い。
【００６４】
ブローノズル３Ａをフラットノズル化し、ライン上にドライアイス粒子又はアルゴン粒子を噴射することで、Ｙ軸移動機構４Ｂを省略した形で実現しても良い。
【００６５】
ブローノズル３Ａを面状に配列し、ドライアイス粒子又はアルゴン粒子を噴射することで、Ｘ軸移動機構４Ａ及びＹ軸移動機構４Ｂを省略した形で実現しても良い。
【００６６】
【発明の効果】
以上の構成とすることで、非接触にて電子デバイス表面の平坦化を行うことができ、歩留が向上し、かつ磨耗による交換部品がなくなりメンテナンスの期間を長くすることができる。さらに、薬液を用いない為、廃液を生成しな等の効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実現する装置の全体を説明した図である。
【図２】本発明における平坦化部の概要を示した図である。
【図３】本発明における処理対象ワークの一例において，構造の詳細を説明した図である。
【図４】本発明におけるブローヘッド部詳細を説明した図である。
【図５】本発明における平坦化処理機構部の詳細を説明した図である。
【図６】本発明におけるワークステージ構造の詳細を説明した図である。
【図７】本発明装置におけるチャンバの構造を説明した図である。
【図８】本発明装置におけるチャンバの断面構造を説明した図である。
【図９】ブローノズル内部の圧力変化に伴う異常検出の状態を説明する図である。
【符号の説明】
１…処理対象ワーク、１Ａ…シリコン基板、１Ｂ…酸化膜、１Ｃ…配線間絶縁膜、１Ｄ…バリア膜、１Ｅ…配線材、１Ｆ…平坦化第一ステップ終点、１Ｇ…平坦化第二ステップ終点、１Ｈ…平坦化最終終点、２…ワーク保持ステージ、２Ａ…ワークステージ表面プレート、２Ｂ…ヒータ、２Ｃ…ワーク搬送用プッシングロッド、２Ｄ…プッシングロッド動作用動力、２Ｅ…ワークステージ回転用動力、３…ブローヘッド、３Ａ…ブローノズル、３Ｂ…ニードル弁、３Ｃ…リング型シール、３Ｄ…エアオペレーションバルブ、３Ｅ…エアチューブ、３Ｆ…液化炭酸供給管、３Ｇ…圧力計、３Ｈ…ステッピングモータ、４…ブローヘッド移動機構、４Ａ…Ｘ軸移動機構、４Ｂ…Ｙ軸移動機構、４Ｃ…Ｚ軸移動機構、４Ｄ…θ軸移動機構、４Ｅ…ケーブルベア、５…チャンバ、５Ａ…クリーンガス供給ユニット、５Ｂ…ワーク処理室、５Ｃ…パンチメタルプレート、５Ｄ…ワーク処理室上部、５Ｅ…ワーク処理室下部、５Ｆ…ブローヘッド機構室、５Ｇ…排気室、５Ｈ…排気管、５Ｉ…ワークロード及びアンロードポート、６…液化炭酸供給ユニット、６Ａ…液化炭酸供給管、７…移載機、７Ａ…ワーク供給及び処理済ワーク退避カセット、７Ｂ…ワーク位置決め機構、７Ｃ…ワーク予備加熱ステージ、７Ｄ…ワーク冷却ステージ、７Ｅ…ワーク搬送用多軸ロボット、８…ワーク表面除電装置。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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