(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表裏をなす第１面と第２面を有し、前記第２面の外周部又は外端面に不要物が設けられた基材における前記不要物を加熱して除去する装置であって、
前記基材を支持する支持部と、
前記支持部に支持された基材の前記第１面の外周部が位置すべき第１スポットに局所的に冷却用ガスを吹き付ける冷却用ガスノズルと、
熱光線源と、前記熱光線源に光学的に接続された照射ユニットとを含み、前記熱光線源から熱光線を前記照射ユニットに伝送し、更に前記照射ユニットから前記支持部に支持された基材の前記第２面の外周部又は外端面が位置すべき第２スポットに局所的に前記熱光線を照射する輻射加熱器と、
を備え、前記第１スポットと第２スポットが、前記支持部ひいては該支持部に支持された基材の周方向のほぼ同じ位置に配置され、前記冷却用ガスノズルの先端部が、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第１面が向いている側に配置され、前記照射ユニットが、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側に配置されていることを特徴とする基材外周処理装置。
【請求項２】
前記冷却用ガスノズルからの前記冷却用ガスの流れ方向が、前記第１スポットから前記支持部に支持された基材の外端側に偏っていることを特徴とする請求項１に記載の基材外周処理装置。
【請求項３】
前記冷却用ガスノズルの先端面が、前記支持部に支持された基材の第１面に対し前記基材の外端側へ傾く斜面になっていることを特徴とする請求項１に記載の基材外周処理装置。
【請求項４】
前記冷却用ガスノズルの先端部に絞りを設けたことを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項５】
前記冷却用ガスノズルが、透光性材料にて構成されていることを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項６】
前記支持部に支持された基材の第１面より前記冷却用ガスノズル側とは反対側において、前記第２スポット近傍のガス類を局所的に吸引する吸引ノズルを、さらに備えたことを特徴とする請求項１〜５の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項７】
前記不要物と反応する反応性ガスを前記第２スポットに吹付ける反応性ガスノズルを、さらに備えたことを特徴とする請求項１〜６の何れかに記載の基材外周処理装置。
【請求項８】
表裏をなす第１面と第２面を有する基材における前記第２面の外周部又は外端面に設けられた不要物を加熱して除去する方法であって、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射するとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第１面が向いている側から前記基材の第１面の外周部における前記熱光線の局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする基材外周処理方法。
【請求項９】
表裏をなす第１面と第２面を有する基材における前記第２面の外周部又は外端面に設けられた不要物を除去する方法であって、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射し、この局所照射位置に前記不要物と反応する反応性ガスを前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側から吹付けるとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第１面が向いている側から前記基材の第１面の外周部における前記局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記反応性ガスの吹き付けと前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする基材外周処理方法。
【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パネル等の基材の外周部に設けられた有機膜等の不要物を除去する装置及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の構成及び機能は、年々微細化、高集積化、高速化が進んでいる。それらは、半導体材料の変化とそれに伴う製造装置の進歩により実現されている。一般的には、配線材料がＡｌからＣｕへ、絶縁膜がＳｉＯ２（比誘電率４程度）からそれより低誘電率のいわゆるｌｏｗ−ｋ材へと変化している。
【０００３】
従来、半導体ウェハに形成した絶縁膜に配線パターン用の溝をケミカルエッチングする場合、エッチングの等方性を抑制するため、エッチング用ガスに例えばフロロカーボンからなる保護材成分を混入させておく。これにより、漸次形成される溝の内壁にフロロカーボンの保護膜を被膜し、エッチングが溝の底面方向にだけ異方的に進行するようにしている。一方、フロロカーボンは、ウェハの外端面から裏側に回り込み、ウェハの裏面外周部にも堆積することがある。
上記絶縁層がＳｉＯ２の場合、該絶縁層上のフォトレジストを酸素プラズマでドライアッシングする際、酸素プラズマをウェハの表側面から裏面へ回り込ますことにより、上記裏面外周部のフロロカーボン膜を除去することが十分可能であった。
しかし、絶縁層がｌｏｗ−ｋ膜の場合、ドライアッシングをあまり強くすると、ｌｏｗ−ｋ膜がダメージを受ける。そこで、低出力でアッシング処理する試みがなされているが、そうするとウェハ裏面のフロロカーボン膜を除去しきれない。これを放置すると、基材の搬送時等にパーティクルが発生し、歩留まり低下を招くおそれがある。
【０００４】
半導体ウェハの外周部の不要物除去の先行文献として、例えば特許文献１に記載のものでは、反応性ガスを基板の外周部に吹き付けて外周部の不要物を除去している。併行して、冷却用ガスをウェハの中心部に吹き付け、ウェハの表面上を放射状に流すようになっている。これによって、反応性ガスがウェハの中央部へ流れ込むのを防いでいる。
特許文献２に記載のものは、レーザをウェハの外周部に照射し、外周部の不要物をレーザエッチングしている。
【特許文献１】特開平８−２７９４９４号公報（図１０）
【特許文献２】特開２００３−１９７５７０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
フロロカーボン等の有機物を除去する場合、上掲特許文献１のように反応性ガスを吹き付けるだけでは、十分なエッチングレートが得られない。また、特許文献２のようにレーザを局所照射する場合、エッチングレートを上げるために照射熱量をあまり大きくすると、半導体ウェハの表側に被膜された絶縁膜等の所要層にダメージを与えるおそれがある。
本発明は、例えば半導体ウェハ等の基材の所要層にダメージを与えることなく、裏面や外端面等に在る不要物を効率良く確実に除去することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記問題点を解決するために、本発明は、表裏をなす第１面と第２面を有し、前記第２面の外周部又は外端面に不要物が設けられた基材における前記不要物を加熱して除去する装置であって、
前記基材を支持する支持部と、
前記支持部に支持された基材の前記第１面の外周部が位置すべき第１スポットに局所的に冷却用ガスを吹き付ける冷却用ガスノズルと、
熱光線源と、前記熱光線源に光学的に接続された照射ユニットとを含み、前記熱光線源から熱光線を前記照射ユニットに伝送し、更に前記照射ユニットから前記支持部に支持された基材の前記第２面の外周部又は外端面が位置すべき第２スポットに局所的に前記熱光線を照射する輻射加熱器と、
を備え、前記第１スポットと第２スポットが、前記支持部ひいては該支持部に支持された基材の周方向のほぼ同じ位置に配置され、前記冷却用ガスノズルの先端部が、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第１面が向いている側に配置され、前記照射ユニットが、前記支持部に支持された基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側に配置されていることを特徴とする。
前記第１面は、前記基材の例えば表側面であり、前記第２面は、前記基材の例えば裏面である。前記第１面には、例えば絶縁層や導電パターン等の製品としての所要層が形成されるようになっている。
これによって、第２スポットを局所加熱して不要物を除去できる一方、この第２スポットの熱が第１スポットに伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却することができる。これによって、第１面の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。また、第２スポットにより多くの熱量を供給できるので、不要物の除去効率を高めることができる。
【０００７】
前記冷却用ガスノズルからの前記冷却用ガスの流れ方向が、前記第１スポットから前記支持部に支持された基材の外端側に偏っていることが好ましい
これによって、不要物除去による副生成物が冷却用ガスに巻き込まれる等して基材の第１面の側へ回り込むのを防止でき、パーティクルを低減することができる。
【０００８】
前記冷却用ガスノズルの先端面が、前記支持部に支持された基材の第１面に対し前記基材の外端側へ傾く斜面になっていることが好ましい。
これによって、前記冷却用ガスノズルからの前記冷却用ガスが、前記第１スポットから基材の外端方向へ流れるようにすることができる。このため、不要物除去による副生成物が冷却用ガスに巻き込まれる等して基材の第１面の側へ回り込むのを防止できる。この結果、パーティクルを低減することができる。
【０００９】
前記冷却用ガスノズルの先端部に絞りを設けるのが好ましい。
これによって、冷却用ガスを冷却用ガスノズルから吹出しながら断熱膨張させ、吸熱作用を発現させることができ、冷却用ガス流量を増やすことなく冷却効率を高めることができる。冷却用ガス流量を増やす必要がないので、パーティクルの飛散を抑制することができる。
【００１０】
前記冷却用ガスノズルが、透光性材料にて構成されていることが望ましい。これによって、冷却用ガスノズルが前記熱光線から吸熱するのを抑制でき、冷却用ガスノズルの高温化を防止することができる。透光性材料としては、ガラス、アクリル、透明な樹脂等を用いることができる。ガラスは、石英、ほうけい酸ガラス、アルカリソーダガラス等を用いることができる。透明樹脂は、透明なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、透明なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、透明なポリカーボネート、透明な塩化ビニール等を用いることできる。
【００１１】
前記支持部に支持された基材の第１面より前記冷却用ガスノズル側とは反対側において、前記第２スポット近傍のガス類を局所的に吸引する吸引ノズルを、さらに備えるのが好ましい。
前記ガス類は、前記冷却用ガスや処理済みの後記反応性ガスを含み得る。さらに前記ガスついには不要物除去時に発生した副生成物が混入され得る。これによって、前記冷却用ガスを、前記基材の外端面から第２面の側へ導いて吸引ノズルから吸引排気できる。この冷却用ガスの流れに不要物除去による副生成物を巻き込ませて吸引し排出することができる。この結果、パーティクルを低減することができる。
【００１２】
前記不要物と反応する反応性ガスを前記第２スポットに吹付ける反応性ガスノズルを、さらに備えるのが望ましい。不要物がフロロカーボン等の有機物である場合、反応性ガスはオゾン等の酸素系ガスを用いるとよい。
【００１３】
また、本発明は、表裏をなす第１面と第２面を有する基材における前記第２面の外周部又は外端面に設けられた不要物を加熱して除去する方法であって、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射するとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第１面が向いている側から前記基材の第１面の外周部における前記熱光線の局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする。
これによって、不要物を十分に局所加熱して効率的に除去できる一方、この熱が第１面の側に伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却することができる。これによって、第１面の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。
【００１４】
さらに、本発明は、表裏をなす第１面と第２面を有する基材における前記第２面の外周部又は外端面に設けられた不要物を除去する方法であって、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側から熱光線を前記不要物に局所的に照射し、この局所照射位置に前記不要物と反応する反応性ガスを前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第２面が向いている側から吹付けるとともに、
前記基材よりも前記基材と直交する方向の前記第１面が向いている側から前記基材の第１面の外周部における前記局所照射位置とほぼ同じ周方向位置に局所的に冷却用ガスを吹き付け、かつ前記熱光線の照射と前記反応性ガスの吹き付けと前記冷却用ガスの吹き付けを同時併行して行なうことを特徴とする。
これによって、不要物を十分に局所加熱するとともに反応性ガスの局所吹付けによって効率的に除去できる一方、熱が第１面の側に伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却することができる。これによって、第１面の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。
【００１５】
前記冷却用ガスは、基材及び該基材上の所要層等に影響を及ぼさないものであればよく、不活性ガスや空気を用いるのが好ましい。不活性ガスとしては窒素を用いるのが好ましい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明によれば、不要物を局所的に十分加熱でき、効率的に除去できる一方、この熱が第１面の側に伝わって来ても、冷却用ガスの局所吹付けによって効率的に冷却でき、第１面にダメージが及ぶのを防止することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本発明の第１実施形態を説明する。図４に示すように、この実施形態の処理対象基材は、例えばシリコン製の半導体ウェハ９０である。シリコンウェハ９０は、円形の薄板状をなしている。ウェハ９０の表側面（第１面）には、半導体装置を構成すべき所要層としてｌｏｗ−ｋ材からなる絶縁層９１が形成されている。ｌｏｗ−ｋ材は、ＳｉＯ２より誘電率が小さい絶縁材料である。ｌｏｗ−ｋ材の比誘電率は、例えば１５〜３０程度が好ましい。ｌｏｗ−ｋ材を構成する物質としては、Ｓｉ Ｏ ＣＨ３等が挙げられる。絶縁層９１は、ｌｏｗ−ｋ材に代えてＳｉＯ２にて構成されていてもよい。絶縁層９１には配線パターン溝９１ａが形成されている。この配線パターン溝９１ａ内にＣｕからなる配線パターン９４が設けられている。配線パターン９４は、Ｃｕに代えてＡｌ等の他の導電性材料にて構成してもよい。
【００１８】
シリコンウェハ９０の裏面（第２面）の外周部には、フロロカーボンの膜９３ａが被膜されている。フロロカーボン膜９３ａは、ウェハ９０の周方向の全周にわたるとともに径方向（周方向と直交する方向）に沿う幅を有している。フロロカーボン膜９３ａは、上記配線パターン溝９１ａをエッチングにて形成する際、エッチングの異方性を確保するための保護材としてエッチング用ガスに混入させておいたフロロカーボンがウェハの裏側へ回り込んで堆積したものであり、上記エッチング用のフォトレジストをアッシングする工程でも除去しきれずに残置されたものである。
【００１９】
本実施形態に係る基材外周処理装置１は、上記ウェハ９０の裏面外周部のフロロカーボン膜９３ａを不要物として除去するものである。図１に示すように、基材外周処理装置１は、ステージ１１と、フレーム５０を備えている。
【００２０】
ステージ１１は、水平な円盤形状をなし、垂直な中心軸のまわりに回転されるようになっている。このステージ１１の回転数は、適宜調節可能になっている。
【００２１】
ステージ１１は、ウェハ９０を支持するための支持部を構成している。ステージ１１の上面の直径は、ウェハ９０の直径より僅かに小さい。このステージ１１の上面に、ウェハ９０が中心を一致させて水平にセットされるようになっている。セット状態のウェハ９０の外周部は、ステージ１１の外端縁より少し突出されている。これによりフロロカーボン膜９３ａの幅方向の全体が露出するとともに、該フロロカーボン膜９３ａの径方向内側の縁のすぐ近くにステージ１１の外端縁が位置するようになっている。
【００２２】
ステージ１１の上面の中央部には浅い凹部１１ａが形成されている。この凹部１１ａより外周側のステージ１１の上面１１ｂ（基材支持面）だけが、ウェハ９０の外周突出部のすぐ内側の部分と接触するようになっている。ステージ１１の外周上面１１ｂには、吸着溝１１ｃが形成され、この吸着溝１１ｃが真空吸引手段に接続されている。この吸着溝１１ｃ及び真空吸引手段を含む吸着チャック機構によって、ウェハ９０がステージ１１に真空吸着されるようになっている。ステージ１１とウェハ９０の接触面積が小さいので、パーティクルの発生数を低減することができる。吸着チャック機構として上記真空吸引式に代えて、静電式を用いてもよい。
【００２３】
ステージ１１の内部には、冷却室１１ｄが形成されている。この冷却室１１ｄに、水や空気等の冷却用媒体が送り込まれるようになっている。これによって、ステージ１１を冷却でき、ひいては、ステージ外周上面１１ｂとウェハ９０の外周突出部のすぐ内側の部分との接触面を通して、ウェハ９０から吸熱できるようになっている。
ステージ１１には、吸熱手段として、上記冷却室１１ｄに代えて、水や空気等の冷却用媒体を流通させる冷却通路を設けてもよく、或いは、ペルチェ素子を設けることにしてもよい。
ステージ１１の特に上板の材質には、熱伝導性の良好なもの（例えばアルミ）が用いられている。
ステージ１１には、必ずしも冷却室１１ｄ等の吸熱手段を設けなくてもよい。これによって、ステージの構成を簡素化できる。
【００２４】
図１に示すように、ステージ１１の一側部には、フレーム５０が配置されている。フレーム５０は、図示のセット位置とステージ１１から遠ざかった退避位置との間で例えばステージ１１の径方向に進退可能になっている。以下の説明では、特に断らない限りフレーム５０はセット位置に位置しているものとする。
【００２５】
図３に示すように、フレーム５０には、反応性ガス給排手段２０を構成する反応性ガスノズル２１及び吸引ノズル２２と、輻射加熱器３０を構成する照射ユニット３２とが設けられている。
【００２６】
図１に示すように、反応性ガスノズル２１は、ガス供給路２３を介して反応性ガス源２４に連なっている。反応性ガス源２４と供給路２３と反応性ガスノズル２１によって、反応性ガス供給手段が構成されている。反応性ガス源２４として、オゾン（Ｏ３）を生成するオゾナイザーが用いられている。オゾンは、フロロカーボン膜９３ａ等の有機膜を除去するのに好適な反応性ガスである。
反応性ガス源として、オゾナイザー２４に代えて常圧プラズマ放電装置を用い、この常圧プラズマ放電装置の電極間のプラズマ放電空間に酸素を導入し、酸素ラジカル等の酸素系反応性ガスを得ることにしてもよい。
反応性ガスとして酸素（Ｏ２）をそのまま反応性ガスノズル２１に供給し、吹出すようにしてもよい。
反応性ガスとして、酸素系ガスに代えて、ＣＦ４等のフッ素系ガスを用いてもよい。
【００２７】
反応性ガスノズル２１は、管状をなしている。反応性ガスノズル２１は、ウェハ９０の下側に配置され、先端部がウェハ９０の外周部の一箇所の被処理位置Ｐ２（第２スポット）に向けられている。図３に示すように、反応性ガスノズル２１の吹き出し方向は、平面視でウェハ９０の周方向（接線方向）にほぼ沿っている。詳細には、反応性ガスノズル２１は、平面視でウェハ９０の内側からウェハ９０の外縁部へ向くようにウェハ９０の接線に対し僅かに傾けられているが、ウェハ９０の外側からウェハ９０の外縁部へ向くようにウェハ９０の接線に対し僅かに傾けられていてもよく、ちょうど接線に沿うようにウェハ９０の外縁部に向けられていてもよい。また、図２に示すように、反応性ガスノズル２１は、側面視でウェハ９０に対し例えば４５度程度傾けられている。
反応性ガスノズル２１の口径は、フロロカーボン膜９３ａの幅に対応する大きさになっている。
【００２８】
反応性ガスノズル２１は、透光性材料にて構成されている。透光材料としては、ガラス、アクリル、透明な樹脂等を用いることができる。ガラスは、石英、ほうけい酸ガラス、アルカリソーダガラス等を用いることができる。透明樹脂は、透明なポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、透明なテトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、透明なポリカーボネート、透明な塩化ビニール等を用いることできる。
【００２９】
図１に示すように、吸引ノズル２２から排気路２５が延び、排気ポンプ等の排気手段２６に連なっている。図３に示すように、吸引ノズル２２は、管状をなし、平面視でウェハ９０の周方向（接線方向）に沿って反応性ガスノズル２１と向き合うように配置されている。したがって、吸引ノズル２２の吸引方向は、平面視でウェハ９０の周方向（接線方向）にほぼ沿い、上記吹出しノズル２１からの吹出し方向とほぼ一致している。図２に示すように、側面視でウェハ９０の下側から被処理位置Ｐ２に向かって例えば４５度程度傾けられている。
吸引ノズル２２を、ウェハ９０の接線方向に沿わせるのに代えて、ウェハ９０の半径方向に沿ってウェハ９０の外側から被処理位置Ｐ２に向けたり、ウェハ９０より下側に上向きで配置したりしてもよい。
【００３０】
吸引ノズル２２は、反応性ガスノズル２１と同様の透光性材料にて構成されている。
【００３１】
吸引ノズル２２の口径は、反応性ガスノズル２１の口径より大きく、例えば約２〜５倍になっている。例えば、反応性ガスノズル２１の口径は１〜３ｍｍ程度であるのに対し、吸引ノズル２２の口径は２〜１５ｍｍ程度である。
【００３２】
反応性ガス（オゾン）の流れ方向に沿って、反応性ガスノズル２１の先端は、被処理位置Ｐ２の上流側近傍に配置され、吸引ノズル２２の先端は、被処理位置Ｐ２の下流側近傍に配置されている。
ステージ１１ひいてはウェハ９０の回転方向（例えば平面視時計周り）に沿って、反応性ガスノズル２１は上記回転方向の上流側に配置され、吸引ノズル２２は上記回転方向の下流側に配置されている。
ノズル２１，２２の向きや互いの配置関係は適宜設定可能である。
【００３３】
図１に示すように、基材外周処理装置１には輻射加熱手段としてレーザ加熱器３０が設けられている。レーザ加熱器３０は、熱光線源としてのレーザ光源３１と、照射ユニット３２を有している。
【００３４】
レーザ光源３１は、例えば発光波長８０８ｎｍ〜９４０ｎｍのＬＤ（半導体）レーザ光を出射するようになっている。レーザ光源３１として、ＬＤに限られず、ＹＡＧ、エキシマ等の種々の形式のものを用いてもよい。
【００３５】
レーザ光源３１の出射部から光ファイバ３４が、フレーム５０の照射ユニット３２へ延びている。図３に示すように、照射ユニット３２は、平面視で、ステージ１１ひいてはウェハ９０の周方向に沿って反応性ガスノズル２１と吸引ノズル２２の間に配置されている。図１に示すように、照射ユニット３２は、ウェハ９０の下側かつ径方向外側に配置され、ウェハ９０の外周部を向くように斜め上に向けられている。
照射ユニット３２をウェハ９０の外周部の真下に配置してもよい。
【００３６】
照射ユニット３２には、凸レンズやシリンドリカルレンズ等の光学素子を含む集光光学系（図示省略）が収容されている。この集光光学系に光ファイバ３４の先端部が光学的に接続されている。集光光学系は、光ファイバ３４で伝送されて来たレーザＬをウェハ９０の外周部へ向けて斜め上方へ収束照射するようになっている。このレーザＬのウェハ外周部上の集光スポットが、上記被処理位置Ｐ２（第２スポット）となる。
【００３７】
図４の白抜き矢印Ａ１に示すように、照射ユニット３２には、例えば上記集光光学系をレーザ光軸に沿って変移させる方式の焦点調節機構が設けられている。これにより、レーザ光Ｌの焦点位置、ひいてはウェハ外周部上の集光スポット径を調節できるようになっている。さらに、図４の白抜き矢印Ａ２に示すように、照射ユニット３２には、該照射ユニット３２をステージ１１ひいてはウェハ９０の径方向に沿って変移させる径方向移動機構が接続されている。或いは、該径方向移動機構に代えて、同図の白抜き矢印Ａ３に示すように、照射ユニット３２をレーザ光Ｌの集光スポットＰ２の近傍の接線と平行な軸線周りに角度調節する角度調節機構が接続されている。これによって、集光スポットＰ２をフロロカーボン膜９３ａの幅方向（ウェハ９０の径方向）に位置調節できるようになっている。
【００３８】
図１に示すように、基材外周処理装置１のフレーム５０には、上フレーム部５１が設けられている。フレーム５０のセット状態において、上フレーム部５１は、ステージ１１の外周部の上方に被さるようになっている。この上フレーム部５１に、局所冷却手段６０の冷却用ガスノズル６１が取り付けられている。冷却用ガス源６２から冷却用ガス路６３が延び、この冷却用ガス路６３の先端部が冷却用ガスノズル６１に連なっている。冷却用ガス源６２には、冷却用ガスとして例えば窒素が蓄えられている。
【００３９】
図１に示すように、冷却用ガスノズル６１は、管状をなしている。冷却用ガスノズル６１は、ステージ１１上のウェハ９０の外周部の上方に、先端の吹出し口を下に向けて垂直に配置されている。冷却用ガスノズル６１の吹出し口は、ウェハ９０の上面（表側面）の外周部に近接して配置されている。この冷却用ガスノズル６１の吹出し口から冷却用の窒素ガスがウェハ９０の表側面の外周部の一箇所（第１スポットＰ１）に局所的に吹き付けられるようになっている。図３に示すように、この第１スポットＰ１のちょうど裏側に上記照射ユニット３２の集光スポットすなわち第２スポットＰ２が配置されるようになっている。したがって、第１スポットＰ１と第２スポットＰ２は、ウェハ９０の周方向のほぼ同じ位置に配置されている。
【００４０】
図１に示すように、冷却用ガスノズル６１の先端の吹出し口を形成する下端面は、ウェハ９０の径方向の内側寄りの部位ほどウェハ９０の上面に近づくように斜めにカットされ、ウェハ９０の外端側へ傾く斜面になっている。したがって、図４の太矢印線に示すように、冷却用ガスノズル６１からの冷却用ガスの流れ方向は、第１スポットＰ１からウェハ９０の外端側へ向けて偏ることになる。
【００４１】
冷却用ガスノズル６１は、透光性材料にて構成されている。この透光材料としては、上記反応性ガスノズル２１と同様にガラス（例えば石英、ほうけい酸ガラス、アルカリソーダガラス）、アクリル、透明な樹脂（例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体（ＰＦＡ）、ポリカーボネート、塩化ビニール）等を用いることができる。
【００４２】
上記構成の基材外周処理装置１は、次のように使用される。
ステージ１１にウェハ９０をアライメントして設置し、ウェハ９０のフロロカーボン膜９３ａを含む外周部をステージ１１の径方向外側へ突出させる。そして、ステージ１１を中心軸まわりに回転させるとともに、レーザ光源３１からのレーザ光Ｌを、光ファイバ３４に通して照射ユニット３２から出射し、ウェハ９０の裏面外周部のフロロカーボン膜９３ａの第２スポットＰ２に集光させる。これにより、第２スポットＰ２のフロロカーボン膜９３ａが局所的かつ瞬間的に高温加熱される。併行して、オゾナイザー２４からのオゾンを、反応性ガスノズル２１からウェハ９０の接線方向にほぼ沿って吹出し、上記局所加熱された第２スポットＰ２に当てる。これによって、第２スポットＰ２のフロロカーボン膜９３ａが、オゾンと反応して除去される。さらに、排気手段２６を駆動することにより、処理済みのオゾン及び反応副生成物を吸引ノズル２２でほぼ上記接線方向に吸込んで排出する。また、図４の白抜き矢印Ａ１に示すように、照射ユニット３２の焦点を調節して集光スポット径を変えたり、同図の白抜き矢印Ａ２又はＡ３に示すように、照射ユニット３２のステージ径方向に沿う位置や角度を調節して集光スポット位置をフロロカーボン膜９３ａの幅方向に変移させたりすることにより、フロロカーボン膜９３ａの全体を除去することができる。
【００４３】
上記のレーザ照射及びオゾン吹付けと併行して、冷却用ガス源６２からの冷却用窒素ガスを冷却用ガスノズル６１からウェハ９０の上面外周部の第１スポットＰ１に吹き付ける。これによって、ウェハ９０の下面外周部の第２スポットＰ２に供給した輻射熱が、ウェハ９０の外周部の内部を介し上面の第１スポットＰ１に伝わって来ても、この第１スポットＰ１に吹き付けられる窒素ガス流によって除熱することができ、第１スポットＰ１の温度上昇を抑えることができる。したがって、第１スポットＰ１またはその周辺の絶縁層９１や配線パターン９４等の所要層にダメージが及ぶのを防止することができる。この結果、半導体装置の品質を確保することができる。冷却用窒素ガスは、第１スポットＰ１だけに局所的に吹き付けるものであるので、少ない流量で効率的に冷却することができる。
一方、第２スポットＰ２に照射されるレーザ熱量を、上記窒素ガス冷却が無ければ所要層９１，９４にダメージが及ぶ程度まで大きくすることができる。この結果、フロロカーボン膜９３ａのエッチングレートを十分に高めることができ、処理の高速化を図ることができる。
【００４４】
冷却用ガスノズル６１の先端部がウェハ９０の外向きに斜めにカットされているので、図４の太矢印線に示すように、窒素ガスは第１スポットＰ１の近傍のウェハ外端へ向けて一様に流れていく。そして、ウェハ９０の外端面からウェハ９０の下側へ回り込み、吸引ノズル２２に吸込まれる。したがって、窒素ガスが第１スポットＰ１からウェハ９０の上面の全方向に放射状に拡散されることはない。これによって、フロロカーボン膜９３ａの除去による副生成物が、窒素ガス流に巻き込まれる等してウェハ９０の上面側へ回り込んで堆積するのを防止できる。この結果、パーティクルを低減することができ、製品の歩留まりを向上させることができる。
【００４５】
冷却用ガスノズル６１は透光性であるのでレーザＬからの吸熱を抑制でき、高温化を防止することができる。
さらに、反応性ガスノズル２１及び吸引ノズル２２についても透光性を有しているので、これらノズル２１，２２を集光スポットＰ２にできるだけ近づけることができ、フロロカーボン膜９３ａの除去効率を確実に高めることができる。
【００４６】
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
図５に示すように、第２実施形態に係る冷却用ガスノズル６１の先端部の内壁には、絞り６４が設けられている。これによって、冷却用ガスノズル６１の先端部の流通断面積が小さくなっている。
【００４７】
第２実施形態によれば、図５の太矢印線に示すように、冷却用窒素ガスが、冷却用ガスノズル６１の先端部内の絞り６４で減圧される。そして、この絞り６４を通過した後、断熱膨張しながら第１スポットＰ１へ向けて吹き出される。この断熱膨張によって窒素ガスの温度が低下し、窒素ガス流に吸熱作用を発現させることができる。この結果、窒素ガスの流量を増やすことなく、第１スポットＰ１の冷却効率を十分に高めることができる。また、窒素ガス流量を増やす必要がないので、パーティクルの飛散を抑制することができる。
【００４８】
本発明は、上記実施形態に限定されるものでなく、種々の改変をなすことができる。
例えば、不要物９３ａは、ウェハ９０の裏面外周部にではなくウェハ９０の外端面に設けられていてもよく、或いは、ウェハ９０の裏面外周部だけではなくウェハ９０の外端面から裏面外周部に跨って設けられていてもよい。
第１スポットＰ１に吹き付ける冷却用ガスとして窒素に代えて空気を用いてもよい。窒素以外の不活性ガスを用いてもよい。ウェハ９０の所要層との反応性がほとんど無いのであれば、酸素、その他の不活性ガス及び空気以外の物質を用いてもよい。
冷却用ガスノズル６１の先端部を、平面視（ウェハ９０と直交する方向から見て）、ウェハ９０の内側から第１スポットＰ１に向かうように配置してもよい。
冷却用ガスノズル６１の先端部を、側面視（ウェハ９０と平行な方向から見て）、ウェハ９０の内側の上方から斜め下かつ外側に傾くようにして第１スポットＰ１に向けて配置してもよい。
第１スポットＰ１又は第２スポットＰ２の表面温度を輻射式温度計等で測定し、この測定温度に応じて冷却用ガスの供給量を調節することにしてもよい。
反応性ガスノズル２１を省略し、反応性ガス雰囲気下で熱光線をスポット照射することにより不要物除去を行なうことにしてもよい。
反応性ガスとしては、オゾンのほか、酸素ガス（Ｏ２）を用いることもできる。
除去対象の不要物は、フロロカーボンに限られず、それ以外の有機物の他、無機物であってもよい。
不要物の状態は、膜に限られず粉体等であってもよい。
基材は、ウェハに限られず、例えば液晶テレビやプラズマテレビ等のフラットパネルディスプレイ用の基板であってもよい。
【産業上の利用可能性】
【００４９】
本発明は、例えば半導体基板や液晶用基板の製造において、基板外周部の不要物を除去するのに適用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【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正面断面図である。
【図２】図１のII−II線に沿う上記装置の側面図である。
【図３】図２のIII−III線に沿う上記装置の平面図である。
【図４】上記基材外周処理装置にてシリコンウェハの外周部のフロロカーボン膜を除去処理する様子を、シリコンウェハ及び被膜の厚さを誇張して示す正面拡大断面図である。
【図５】本発明の第２実施形態に係る絞り付き冷却用ガスノズルを備えた基材外周処理装置にてシリコンウェハの外周部のフロロカーボン膜を除去処理する様子を、シリコンウェハ及び被膜の厚さを誇張して示す正面拡大断面図である。
【符号の説明】
【００５１】
１１    ステージ（支持部）
１１ａ  凹部
１１ｂ  ステージの外周側の上面（基材支持面）
１１ｃ  吸着溝
１１ｄ  冷却室
２０    反応性ガス給排手段
２１    反応性ガスノズル
２２    吸引ノズル
２３    ガス供給路
２４    オゾナイザー（反応性ガス源）
２５    排気路
２６    排気手段
３０    レーザ加熱器（輻射加熱器）
３１    レーザ光源（熱光線源）
３２    照射ユニット
３４    光ファイバ
５０    フレーム
５１    上フレーム部
６０    局所冷却手段
６１    冷却用ガスノズル
６２    冷却用ガス源
６３    冷却用ガス路
６４    絞り
９０    シリコンウェハ（基材）
９１    ｌｏｗ−ｋ絶縁層
９１ａ  配線パターン溝
９３ａ  フロロカーボン膜（不要物）
９４    配線パターン
Ｐ１    第１スポット
Ｐ２    第２スポット、局所照射位置（集光スポット、被処理位置）
Ｌ      レーザ（熱光線）
Ｌ３３  光軸
【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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