发明名称 基材外周处理方法及装置
摘要 本发明在除去基材外周部不需要之膜之处理中,不致损及基材之部。本发明系在载台10之内部设置冷媒室41作为吸热机构,其中填充水等冷媒。并使晶圆90接触支撑于该载台10之支撑面10a上。以加热器20将该晶圆90之外周部加热,并自反应性气体喷出口30b供给除去不需要之膜用之反应性气体至该加热之部位。另外,对于比晶圆90之外周部更靠近内侧之部分则以上述吸热机构予以吸热。
申请公布号 TWI284350 申请公布日期 2007.07.21
申请号 TW094123262 申请日期 2005.07.08
申请人 积水化学工业股份有限公司 发明人 野上光秀;长谷川平;功刀俊介
分类号 H01L21/00(2006.01) 主分类号 H01L21/00(2006.01)
代理机构 代理人 陈长文 台北市松山区敦化北路201号7楼
主权项 1.一种基材外周处理方法,其特征为:其系使覆盖于 基材外周部之不需要物质与反应性气体接触而除 去之方法;其使基材接触支撑于载台之支撑面,将 该基材之外周部予以加热,另外,对比外周部更靠 近内侧之部分,以设于前述载台之吸热机构予以吸 热,并且对前述已加热之外周部供给前述反应性气 体。 2.一种基材外周处理方法,其特征为:其系使覆盖于 基材外周部之不需要物质与反应性气体接触而除 去之方法;其使基材接触支撑于载台之支撑面,以 热光线将该基材之外周部局部辐射加热,另外,对 比外周部更靠近内侧之部分,以设于前述载台之吸 热机构予以吸热,并且对前述局部位置供给前述反 应性气体。 3.一种基材外周处理装置,其特征为:其系使覆盖于 基材外周部之不需要物质与反应性气体接触而除 去之装置;其包含: (a)载台,其系具有接触支撑基材之支撑面; (b)加热器,其系对被该载台支撑之基材之外周部所 在之被处理位置赋予热; (c)反应性气体供给机构,其系供给前述反应性气体 至前述被处理位置;及 (d)吸热机构,其系设于前述载台上,并自前述支撑 面吸热。 4.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述吸热机 构系以冷媒冷却前述载台。 5.如请求项4之基材外周处理装置,其中于前述载台 之内部形成有冷媒室作为前述吸热机构,该冷媒室 中,冷媒之供给路径与排出路径相连。 6.如请求项4之基材外周处理装置,其中于前述载台 中设有冷媒通路作为前述吸热机构,该冷媒通路中 有冷煤通过。 7.如请求项4之基材外周处理装置,其中前述冷媒通 路包含:形成同心状之数条环状路径,及连系此等 环状路径之连通路径。 8.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述吸热机 构包含将吸热侧朝向前述支撑面,而设于载台内之 派耳帖元件。 9.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述吸热机 构仅设于前述载台之外周侧部分与中央侧部分中 之外周侧部分。 10.如请求项9之基材外周处理装置,其中在前述载 台之外周侧部分设置吸着基材之夹盘机构,另外在 前述载台之中央侧部分形成有比设置前述夹盘机 构之部分凹陷之凹部。 11.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述载台 之支撑面比前述基材稍小,前述基材之外周部所在 之被处理位置位于延长于比前述支撑面径方向外 侧之面上。 12.如请求项11之基材外周处理装置,其中前述加热 器系辐射加热器,其系包含:热光线之光源,及将来 自该光源之热光线向前述被处理位置集束照射之 照射部。 13.如请求项12之基材外周处理装置,其中前述反应 性气体供给机构包含将前述反应性气体喷出至前 述被处理位置之喷出口,前述喷出口系配置于比前 述照射部接近被处理位置。 14.如请求项13之基材外周处理装置,其中前述照射 部系配置比前述延长面靠背面侧, 前述喷出口配置于比前述延长面靠背面侧或大致 前述延长面上。 15.如请求项12之基材外周处理装置,其中前述照射 部将热光线朝向前述被处理位置,而自倾倒于前述 支撑面之半径外侧之方向照射。 16.如请求项12之基材外周处理装置,其中包含移动 机构,其系使前述照射部朝向前述被处理位置,并 且在与前述支撑面正交之面内移动。 17.如请求项12之基材外周处理装置,其中前述反应 性气体供给机构包含形成前述喷出口之喷出口形 成构件,该喷出口形成构件系由透光材料构成。 18.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述反应 性气体供给机构包含:导入部,其系将前述反应性 气体导至前述被处理位置附近;及筒部,其系连接 于该导入部,并且盖住前述被处理位置; 前述筒部之内部比前述导入部开扩,而成为使前述 反应性气体暂时滞留之暂时滞留空间。 19.如请求项18之基材外周处理装置,其中在前述筒 部之基端部设有将其闭塞之透光性之盖部, 在该盖部之外侧配置有朝向前述被处理位置集束 照射热光线之辐射加热器,作为前述加热器。 20.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述反应 性气体供给机构包含喷出前述反应性气体至前述 被处理位置之喷出喷嘴,该喷出喷嘴之喷出方向, 系沿着配置于前述载台之基材外周部所在位置之 环状面之大致周方向。 21.如请求项20之基材外周处理装置,其中进一步包 含沿着前述环状面之周方向,以夹着前述喷出喷嘴 与前述被处理位置而相对之方式配置之吸引喷嘴 。 22.如请求项21之基材外周处理装置,其中前述加热 器系在前述环状面中之喷出喷嘴与吸引喷嘴之间 局部照射辐射热之辐射加热器。 23.如请求项21之基材外周处理装置,其中前述载台 系在自前述喷出喷嘴向前述吸引喷嘴之正方向旋 转。 24.如请求项21之基材外周处理装置,其中使前述辐 射加热器之局部辐射位置在前述喷出喷嘴与吸引 喷嘴之间偏向喷出喷嘴侧。 25.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述载台 包含:载台本体,其系在内部形成有冷媒室或冷媒 路径作为前述吸热机构;及中心垫片,其系设置成 可突出、收纳于该载台本体之中央部; 进一步包含: 固定筒,其系设有冷媒之开口; 旋转筒,其系可旋转地插通于前述固定筒,并且与 前述载台本体同轴地连结;及 旋转驱动机构,其系使前述旋转筒旋转; 在前述固定筒内周面及前述旋转筒之外周面上形 成连接于前述开口之环状路径, 在前述旋转筒中形成延伸于轴方向之轴方向路径, 该轴方向路径之一端部与前述环状路径相连,另一 端部与前述冷媒室或冷媒路径相连。 26.如请求项25之基材外周处理装置,其中夹着前述 固定筒内周面或前述旋转筒外周面之前述环状路 径,而在两侧形成环状之密封沟, 各密封沟中收容有朝向前述环状路径而开口之剖 面ㄇ字形之填密片。 27.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述反应 性气体供给机构包含气体引导构件, 该气体引导构件包含:插入口,其系可插拔地插入 基材;及引导路径,其系连接于该插入口之底端,并 且包围基材外周部而延伸于基材之周方向; 在前述引导路径之延伸方向上通过前述反应性气 体。 28.如请求项27之基材外周处理装置,其中前述加热 器包含朝向前述引导路径之内部集束照射热光线 之照射部,前述气体引导构件中,面对前述引导路 径而埋入有使前述照射部之热光线透过之透光构 件。 29.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述基材 之外周部上堆叠有不需要物质之有机膜与无机膜, 前述反应性气体系与前述有机膜反应者,前述反应 性气体供给机构用于除去前述有机膜,另外, 进一步包含:其他反应性气体供给机构,其系将与 前述无机膜反应之其他反应性气体供给至前述载 台上之基材外周部。 30.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述基材 系在外周部之一部分形成有凹槽或定向平面等之 缺口部之圆形之晶圆, 前述反应性气体供给机构包含可沿着与前述载台 之中心轴正交之第一轴滑动之反应性气体之供给 喷嘴, 前述晶圆在前述载台上定心而配置,前述载台在中 心轴之周围旋转,并且, 藉由与该旋转同步,而沿着前述第一轴调整前述供 给喷嘴之位置,在前述晶圆之圆形外周部对前述第 一轴穿越时,前述供给喷嘴之末端部朝向自前述中 心轴与晶圆之半径实质上等距离离开之第一轴上 之位置静止,在前述晶圆之缺口部对前述第一轴穿 越时,以使前述供给喷嘴之末端部始终朝向其穿越 地点之方式,沿着前述第一轴滑动前述供给喷嘴。 31.如请求项3之基材外周处理装置,其中前述基材 系圆形之晶圆, 前述反应性气体供给机构包含可沿着与前述载台 之中心轴正交之第一轴滑动之反应性气体之供给 喷嘴, 前述载台吸着保持前述晶圆,并且在中心轴之周围 旋转, 进一步包含计算部,其系计算前述晶圆之外周部对 与前述中心轴正交之第一轴穿越之各时刻之地点, 前述处理用流体之供给喷嘴依据前述计算结果,藉 由沿着第一轴调整位置,而始终朝向前述穿越地点 ,并且进行前述处理用流体之供给。 图式简单说明: 图1系显示本发明第一种实施形态之基材外周处理 装置,且系沿着图2之I-I线之正面剖面图。 图2系上述装置之平面图。 图3系放大显示上述装置之膜除去处理部分之正面 剖面图。 图4(a)系显示藉由与图1相同之装置,测定对于自晶 圆外端缘之被加热部位附近向径方向内侧之距离 之晶圆温度之实验例结果图。 图4(b)系显示将比(a)接近被加热部位之位置(非常 接近被加热部位)作为横轴之原点之测定温度图。 图5系显示藉由与图1相同之装置,测定对于自晶圆 外端缘之被加热部位近旁向径方向内侧之距离之 晶圆温度之其他实验例结果图。 图6系吸热机构之改变态样之载台之解说正面图。 图7系吸热机构之改变态样之载台之解说正面图。 图8系吸热机构之改变态样之载台之解说平面图。 图9系显示载台之吸热机构之改变态样之解说平面 图。 图10(a)系吸热机构之改变态样之载台之解说平面 图。 图10(b)系图10(a)之载台之解说正面图。 图11系吸热机构使用派耳帖元件之改变态样之载 台之解说正面图。 图12系仅在外周区域设有吸热机构之载台之平面 图。 图13系图12之载台等之解说侧面图。 图14系放大显示晶圆外周之凹槽周边之平面图,(a) 显示将雷射照射单元之照射点径保持一定来处理 之情况,(b)显示在凹槽之位置扩大照射点径之状态 ,(c)显示(b)之处理后之状态。 图15系显示将雷射照射单元之焦点对准晶圆外周 上,将照射点径形成1 mm进行处理之状态之解说正 面图。 图16系显示雷射照射单元在晶圆外周上之照射点 径为3 mm之方式调整焦点处理之状态之解说正面图 。 图17系解说将雷射照射单元在晶圆之半径方向微 小滑动,以对应于比照射点径大之处理宽之方式进 行处理之情况之正面图。 图18(a)系插入真空夹盘机构之载台之平面图。 图18(b)系图18(a)之载台之解说正面剖面图。 图19(a)系真空夹盘机构之改变态样之载台之平面 图。 图19(b)系图19(a)之载台之解说正面剖面图。 图20系真空吸着夹盘机构之变形例之载台之平面 图。 图21系图20之载台之正面剖面图。 图22系仅在外周区域设置夹盘机构之变形例之载 台之平面图。 图23系图22之载台之正面剖面图。 图24系显示反应性气体供给机构等改变实施形态 之基材外周处理装置之正面剖面图。 图25系显示反应性气体供给机构等改变实施形态 之基材外周处理装置之正面剖面图。 图26系显示反应性气体供给机构等改变实施形态 之基材外周处理装置之正面剖面图。 图27系显示辐射加热器与反应性气体供给机构之 配置关系等之改变实施形态之基材外周处理装置 之正面剖面图。 图28系放大显示图27之装置之膜除去处理部分之正 面剖面图。 图29系显示反应性气体供给机构之反应性气体供 给源等之改变实施形态之基材外周处理装置之正 面剖面图。 图30系显示辐射加热器与反应性气体供给机构等 之改变实施形态之基材外周处理装置之正面剖面 图。 图31系沿着图30之XXXI-XXXI线之上述装置之平面剖面 图。 图32系显示藉由与图30相同之装置测定对于自晶圆 外端缘之被加热部位之近旁向径方向内侧方向之 距离之晶圆温度之实验结果图。 图33系显示对温度之臭氧分解半衰期之图。 图34系显示附加喷嘴冷却器与惰性气体供给部等 之改变实施形态之基材外周处理装置之正面剖面 图。 图35系显示图34中改变辐射加热器之实施形态之基 材外周处理装置之正面剖面图。 图36系显示喷嘴冷却器等之改变实施形态之基材 外周处理装置之正面剖面图。 图37系显示附加气体滞留处之改变实施形态之基 材外周处理装置之正面剖面图。 图38系显示附加透光性围栅之实施形态之解说正 面图。 图39系显示辐射加热器之光学系统使用数个光纤 电缆之实施形态之解说正面图。 图40(a)系具有回旋流形成部之喷出口形成构件之 正面剖面图。 图40(b)系上述具有回旋流形成部之喷出口形成构 件之侧面剖面图。 图41系显示具备具有喷出喷嘴与排气喷嘴之处理 头之基材外周处理装置之平面解说图。 图42系图41之基材外周处理装置之正面解说图。 图43系显示具备具有喷出喷嘴与排气喷嘴之处理 头之基材外周处理装置之改变态样之平面解说图 。 图44系图43之基材外周处理装置之正面解说图。 图45(a)系放大显示图43之装置之喷嘴部之正面图,(b )系其底面图。 图46(a)系显示以雷射将旋转之晶圆背面外周部局 部辐射加热时之晶圆表侧面之温度分布测定结果 之平面解说图。 图46(b)系显示图46(a)中对晶圆背面之周方向位置之 温度之测定结果图。 图47系显示具备具有喷出喷嘴与排气喷嘴之处理 头之基材外周处理装置之其他改变态样之平面解 说图。 图48系图47之基材外周处理装置之正面解说图。 图49系显示将吸引喷嘴配置于晶圆之半径外侧之 变形态样之晶圆外周处理装置之概略构造平面图 。 图50系显示将吸引喷嘴配置于夹着晶圆而与喷出 喷嘴相反侧之变形态样之晶圆外周处理装置之概 略构造平面图。 图51系沿着图50之L1-L1线之晶圆外周部周边之放大 剖面图。 图52系照射方向系自晶圆之上侧且自半径外侧斜 下方朝向晶圆外周部之基材外周处理装置之平面 解说图。 图53系图52之基材外周处理装置之正面解说图。 图54系放大显示图53之照射单元与晶圆外周部之正 面剖面图。 图55系不需要膜除去处理后之晶圆外周部之剖面 图。 图56系照射方向自晶圆之正旁朝向晶圆之照射单 元之正面解说图。 图57系照射方向自晶圆之下侧且自半径外侧斜上 方朝向晶圆外周部之照射单元之正面解说图。 图58系具有倾倒照射单元与垂直照射单元之基材 外周处理装置之正面解说图。 图59系具备使照射单元在比晶圆上侧圆弧状移动 之机构之基材外周处理装置之正面解说图。 图60系具备使照射单元在比晶圆下侧圆弧状移动 之机构之基材外周处理装置之正面解说图。 图61系沿着图62之LXI-LXI线显示具备柄杓型喷嘴之 基材外周处理装置之纵剖面图。 图62系沿着图61之LXII-LXII线之处理头之纵剖面图。 图63系沿着图61之LXIII-LXIII线之基材外周处理装置 之平剖面图。 图64系沿着图61之LXIV-LXIV线之基材外周处理装置之 平剖面图。 图65系上述柄杓型喷嘴之立体图。 图66系放大显示图61之装置之晶圆外周部之膜除去 处理情况之解说剖面图。 图67系图61之基材外周处理装置之平面图。 图68(a)-(c)系显示上述柄杓型喷嘴之短筒部与晶圆 外缘之配置关系之设定例之解说平面图。 图69系用于上述柄杓型喷嘴之透光性测定实验之 实验装置之解说正面图。 图70系显示上述柄杓型喷嘴之改变态样之立体图 。 图71系放大显示藉由使用图70之柄杓型喷嘴之基材 外周处理装置进行晶圆外周部之膜除去处理情况 之解说剖面图。 图72系沿着图73之LXXII-LXXII线显示具备柄杓型喷嘴 之基材外周处理装置之排气系统之变形例之纵剖 面图。 图73系沿着图72之LXXIII-LXXIII线之上述装置之纵剖 面图。 图74系沿着图75之LXXIV-LXXIV线显示取代柄杓型喷嘴 而具备长筒型喷嘴之基材外周处理装置之纵剖面 图。 图75系沿着图74之LXXV-LXXV线之上述装置之处理头之 纵剖面图。 图76系上述长筒型喷嘴之立体图。 图77系放大显示藉由图74之装置进行晶圆外周部之 膜除去处理情况之解说剖面图。 图78系堆叠有机膜与无机膜之晶圆之外周部分之 放大剖面图,(a)显示有机膜及无机膜之除去处理前 之状态,(b)显示有机膜除去后而无机膜除去前之状 态,(c)显示有机膜及无机膜之除去处理后之状态。 图79系显示图78之两膜叠层晶圆用之基材外周处理 装置之概略构造之平面解说图。 图80系上述两膜叠层晶圆用之基材外周处理装置 之正面解说图。 图81系上述两膜叠层晶圆用之基材外周处理装置 之第二处理头(气体引导构件)之平面图。 图82系沿着图81之LXXXII-LXXXII线将上述第二处理头 在周方向(长度方像)上展开之剖面图。 图83系沿着图81之LXXXIII-LXXXIII线之上述第二处理头 (气体引导构件)之剖面图。 图84系显示使用与图81相同之第二处理头之实验结 果,且系显示对于自晶圆之外端部向半径方向内侧 之距离之不需要物质除去处理后之膜厚图。 图85系显示上述两膜叠层晶圆用之基材外周处理 装置之改变态样之概略构造图。 图86(a)系以有机膜除去步骤之状态显示上述两膜 叠层晶圆用之基材外周处理装置之其他改变态样 之概略构造之正面解说图。 图86(b)系以无机膜除去步骤之状态显示图86(a)之装 置之正面解说图。 图87系显示具有中心垫片之载台构造之改变态样 之纵剖面图。 图88系放大显示图87之载台构造之固定筒与旋转筒 之边界部分之纵剖面图。 图89(a)系沿着图88之LXXXIXA-LXXXIXA线之载台之轴总成 之水平剖面图。 图89(b)系沿着图88之LXXXIXB-LXXXIXB线之载台之轴总成 之水平剖面图。 图89(c)系沿着图88之LXXXIXC-LXXXIXC线之载台之轴总成 之水平剖面图。 图90系概略显示第二处理头之改变态样之正面剖 面图。 图91系第二处理头(气体引导构件)之平面图。 图92系显示延长周长之气体引导构件之平面图。 图93系显示缩短周长之气体引导构件之平面图。 图94(a)~(e)系显示气体引导构件之剖面形状之变形 例之剖面图。 图95系显示可对应于需要加热之膜之气体引导构 件之实施形态之平面图。 图96系沿着图95之XCVI-XCVI线之放大剖面图。 图97系显示可对应于晶圆外周之定向平面或凹槽 之基材外周处理装置之处理部之侧面剖面图。 图98系图97之装置之平面图,(a)显示自匣中取出晶 圆之状态,(b)显示对准晶圆之状态,(c)显示将晶圆 设置于处理部之状态。 图99(a)~(i)系按照时间表示图97之处理部中进行晶 圆外周部之不需要膜除去处理情况之平面图。 图100系将储存于喷嘴位置调整机构之控制部之供 给喷嘴位置之设定资讯图示化显示之图。 图101系将晶圆夸张显示定向平面之平面图。 图102系将图100之设定资讯之变形例图示化而显示 之图。 图103系显示不对准而可处理晶圆外周之装置之处 理部之侧面剖面图。 图104系图103之装置之平面图,(a)显示自匣中取出晶 圆之状态,(b)显示将晶圆设置于处理部之状态。 图105(a)~(e)系各4分之1周期依序表示在图103及图104 之装置之处理部中进行晶圆外周部之不需要膜除 去处理情况之平面图。 图106系显示图103及104之装置之动作之流程图。 图107系显示图103及104之装置之动作变形例之流程 图。 图108系显示藉由臭氧之有机膜蚀刻率与温度之关 系图。
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