JP2007324369A - Substrate peripheral processing equipment - Google Patents
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Abstract
【課題】基材の外周部に局所的に与えた熱が基材の外周より内側部分に伝わるのを効率的に防止する。
【解決手段】ステージ10の表側の支持面に基材90を接触支持させ、回転させる。基材90の外周部をステージ10から突出させ、この外周部に局所的に輻射加熱器33から輻射熱を照射する。ステージ10の裏面10bには、放熱フィン60を、ステージ10の外周部から中央部へ向けて延びるようにして設ける。
【選択図】図3An object of the present invention is to efficiently prevent heat locally applied to an outer peripheral portion of a base material from being transmitted to an inner portion of the outer periphery of the base material.
A substrate 90 is brought into contact with and supported on a front support surface of a stage 10 and rotated. The outer peripheral part of the base material 90 is protruded from the stage 10, and the outer peripheral part is locally irradiated with radiant heat from the radiant heater 33. On the back surface 10b of the stage 10, heat radiating fins 60 are provided so as to extend from the outer periphery of the stage 10 toward the center.
[Selection] Figure 3
Description
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。 The present invention relates to an apparatus and a method for removing unnecessary materials such as an organic film provided on the outer periphery of a substrate such as a semiconductor wafer or a liquid crystal panel.
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。 The structure and functions of semiconductor devices are becoming finer, higher integrated, and faster year by year. They are realized by the change of semiconductor materials and the accompanying progress of manufacturing equipment. In general, the wiring material is changed from Al to Cu, and the insulating film is changed from SiO 2 (relative dielectric constant of about 4) to a so-called low-k material having a lower dielectric constant.
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。
Conventionally, when a trench for a wiring pattern is chemically etched in an insulating film formed on a semiconductor wafer, a protective material component made of, for example, fluorocarbon is mixed in the etching gas in order to suppress isotropic etching. As a result, a protective film of fluorocarbon is coated on the inner wall of the groove formed gradually so that etching proceeds anisotropically only in the direction of the bottom surface of the groove. On the other hand, the fluorocarbon may wrap around from the outer end surface of the wafer to the back side, and may be deposited on the outer peripheral portion of the back surface of the wafer.
When the insulating layer is SiO 2 , when the photoresist on the insulating layer is dry-ashed with oxygen plasma, the fluorocarbon film on the outer periphery of the back surface is removed by passing the oxygen plasma from the front surface to the back surface of the wafer. It was possible enough.
However, when the insulating layer is a low-k film, if the dry ashing is made too strong, the low-k film is damaged. Therefore, an attempt has been made to perform an ashing process at a low output, but in this case, the fluorocarbon film on the back surface of the wafer cannot be completely removed. If this is left as it is, particles may be generated when the substrate is transported, and the yield may be reduced.
そこで、例えば特許文献1に記載のものでは、ウェハの外周部に反応性ガスとして例えばオゾンを局所的に吹き付けるとともに、このオゾン吹き付け箇所にレーザを局所的に照射して加熱し、酸化反応を促進させ、ウェハ外周部の不要膜を除去している。 Thus, for example, in the device described in Patent Document 1, for example, ozone is locally sprayed as a reactive gas on the outer peripheral portion of the wafer, and the ozone spraying portion is locally irradiated and heated to promote the oxidation reaction. The unnecessary film on the outer periphery of the wafer is removed.
一方、ウェハ外周部の加熱温度によっては、ウェハの表側面の膜にダメージを与えるおそれがある。そこで、上掲特許文献1に記載のものでは、ウェハを設置するステージ内に冷却室を設け、この冷却室に水や空気等の流体を導入している。ステージはウェハより少し小径にし、ウェハの外周部がステージから突出するようにしている。これにより、ウェハの外周部を除く、それより内側の部分がステージと接触する。この接触部分を介してウェハ外周部からの熱をステージに伝導させて吸熱・冷却することができる。
一般に、冷却手段としては、熱伝導、対流、放射の3つの現象を用いたものがある。中でも熱伝導は熱交換を最も効率良く行なうことができ、優れているが、冷却効率をより高めるには、熱伝導以外の、対流現象や放射現象をも利用するのが効果的と考えられる。 In general, there are cooling means using three phenomena of heat conduction, convection, and radiation. Among them, heat conduction is excellent because it can perform heat exchange most efficiently, but it is considered effective to use convection phenomena and radiation phenomena other than heat conduction to further increase the cooling efficiency.
本発明は、上記考察に基づいてなされたものであり、基材の外周部を加熱して処理する装置において、
(a)基材の少なくとも外周部の近傍部分と接触して該基材を支持する支持面と、この支持面とは反対側の裏面とを有するステージと、
(b)このステージに支持された基材の外周部に局所的に輻射熱を照射する輻射加熱器と、
(c)前記ステージを回転させる回転機構と、
(d)前記ステージの裏面に設けられた放熱フィンと、
を備えたことを第1の特徴とする。前記放熱フィンは、前記ステージの裏面の周方向と交差する方向に延びていることが好ましい。
これにより、基材の外周部に局所的に与えた熱を、基材とステージの接触面を介してステージに伝達させ、これを放熱フィンから放射するとともに、ステージの回転により放熱フィンのまわりに雰囲気ガスの強制対流を起こして放熱することができる。これにより、熱が基材の外周部から内側へ伝わるのを効率的に防止することができ、基材の外周より内側部分を保護することができる。
The present invention has been made based on the above consideration, and in an apparatus for heating and processing the outer peripheral portion of a substrate,
(A) a stage having a support surface that supports the base material in contact with a portion near the outer peripheral portion of the base material, and a back surface opposite to the support surface;
(B) a radiant heater that locally radiates radiant heat to the outer periphery of the substrate supported by the stage;
(C) a rotation mechanism for rotating the stage;
(D) a radiating fin provided on the back surface of the stage;
The first feature is that The heat radiating fins preferably extend in a direction intersecting with the circumferential direction of the back surface of the stage.
As a result, the heat locally applied to the outer periphery of the base material is transmitted to the stage through the contact surface between the base material and the stage, and this is radiated from the heat radiating fin, and around the heat radiating fin by the rotation of the stage. It can dissipate heat by causing forced convection of atmospheric gas. Thereby, it can prevent efficiently that heat is transmitted to the inner side from the outer peripheral part of a base material, and can protect an inner side part from the outer periphery of a base material.
前記放熱フィンが、前記ステージ裏面の中央部に近づくにしたがって前記周方向に傾斜されていることが好ましい。
これによって、放熱フィンの長手方向に沿って雰囲気ガスの流れを形成でき、放熱効率を高めることができる。
It is preferable that the heat dissipating fins are inclined in the circumferential direction as approaching the central portion of the stage back surface.
Thereby, the flow of the atmospheric gas can be formed along the longitudinal direction of the radiating fin, and the heat radiation efficiency can be improved.
前記放熱フィンが、前記ステージ裏面の中央部に近づくにしたがって前記回転機構による回転方向とは逆側へ傾斜されていることが、より好ましい。
これによって、フィンの長手方向に沿ってステージ中央側への雰囲気ガスの流れを形成でき、放熱効率を高めることができる。
前記放熱フィンは、前記ステージの裏面と直交する方向から見て(裏面視)直線状になっていてもよく、湾曲していてもよい。
It is more preferable that the radiating fin is inclined to the opposite side to the rotation direction by the rotation mechanism as it approaches the center of the stage back surface.
Thereby, the flow of the atmospheric gas to the center side of the stage can be formed along the longitudinal direction of the fin, and the heat radiation efficiency can be improved.
The heat radiating fins may be linear as viewed from the direction orthogonal to the back surface of the stage (viewed from the back surface) or may be curved.
ステージに熱を吸収する吸熱手段を設けるのが好ましい。吸熱手段としては、例えばステージ内に冷媒室を形成し、この冷媒室に外部の冷媒源から冷媒を送り込むことにしてもよい。一方、そうすると固定系である冷媒源と、回転するステージ内の冷媒室との間で冷媒の往復路を設ける必要がある。したがって、この冷媒往復路が固定系と回転系を跨ぐ部分での連通性及びシール性を確保する必要があり、構造が複雑化するだけでなく、回転機構にシール圧による負荷がかかり、所要動力が大きくなる。
そこで、吸熱手段は、ステージを含む回転系で完結し、回転系の外部との接続が不要なものであることが好ましい。このような吸熱手段として、作動流体を蒸発させる蒸発部と凝縮させる凝縮部を含むヒートパイプを用いるのが好ましい。
本発明は、基材の外周部を加熱して処理する装置において、
(a)基材の少なくとも外周部の近傍部分と接触して該基材を支持する支持面と、この支持面とは反対側の裏面とを有するステージと、
(b)このステージに支持された基材の外周部に局所的に輻射熱を照射する輻射加熱器と、
(c)前記ステージを回転させる回転機構と、
(e)作動流体を蒸発させる蒸発部と凝縮させる凝縮部を含み、前記ステージに設けられたヒートパイプと、
を備えたことを第2の特徴とする。
これによって、基材の外周部からの熱をヒートパイプにて十分に吸収することができ、基材の外周部より内側部分に熱が伝わるのを一層確実に防止することができる。また、吸熱と放熱をステージ内で行なうことができ、冷媒をステージの外部の固定系とステージを含む回転系の間で行き来させる必要がなく、固定系と回転系の間の連通性やシール性の問題が生じることがない。したがって、構造を簡素化できるだけでなく、固定系と回転系の間にシール圧による抵抗が発生することがなく、回転機構の所要動力を抑えることができる。
It is preferable to provide heat absorption means for absorbing heat on the stage. As the heat absorption means, for example, a refrigerant chamber may be formed in the stage, and the refrigerant may be fed into the refrigerant chamber from an external refrigerant source. On the other hand, it is necessary to provide a reciprocating path of the refrigerant between the refrigerant source that is a fixed system and the refrigerant chamber in the rotating stage. Therefore, it is necessary to ensure the communication and sealing performance at the part where the refrigerant reciprocating path crosses the fixed system and the rotating system, which not only complicates the structure but also applies a load due to the sealing pressure on the rotating mechanism, and the required power Becomes larger.
Therefore, it is preferable that the heat absorption means is completed by a rotating system including a stage and does not require connection to the outside of the rotating system. As such heat absorption means, it is preferable to use a heat pipe including an evaporating part for evaporating the working fluid and a condensing part for condensing the working fluid.
The present invention, in an apparatus for heating and processing the outer peripheral portion of the substrate,
(A) a stage having a support surface that supports the substrate in contact with at least the vicinity of the outer peripheral portion of the substrate, and a back surface opposite to the support surface;
(B) a radiant heater that locally radiates radiant heat to the outer periphery of the substrate supported by the stage;
(C) a rotation mechanism for rotating the stage;
(E) a heat pipe provided on the stage, including an evaporating part for evaporating the working fluid and a condensing part for condensing;
The second feature is that it is provided.
Thereby, the heat from the outer peripheral part of the base material can be sufficiently absorbed by the heat pipe, and the heat can be more reliably prevented from being transmitted to the inner part from the outer peripheral part of the base material. In addition, heat absorption and heat dissipation can be performed within the stage, and there is no need to move the refrigerant back and forth between the stationary system outside the stage and the rotating system including the stage, and the communication and sealing between the stationary system and the rotating system. The problem does not occur. Therefore, not only can the structure be simplified, but resistance due to seal pressure does not occur between the stationary system and the rotating system, and the required power of the rotating mechanism can be suppressed.
前記ヒートパイプは、前記ステージの周方向と交差する方向に延びているのが好ましい。前記蒸発部が、前記ヒートパイプにおける前記ステージの外周側を向く端部に配置され、前記凝縮部が、前記ヒートパイプにおける前記ステージの中央側を向く端部に配置されていることが好ましい。
これによって、加熱箇所に近い側で効率的に吸熱し、基材の外周部より内側部分に熱が伝わるのを確実に防止できるとともに、加熱箇所から離れたステージ中央側の部分で放熱することができる。
前記ヒートパイプと放熱フィンと組み合わせることがより好ましい。この場合の放熱フィンは、前記ステージの外周部から中央部へ向けて延びていてもよく、前記ステージの外周部から中央部へ向かう方向と直交する方向に向けて延びていてもよい。複数の放熱フィンを備え、各放熱フィンが、前記ステージの外周部から中央部へ向かう方向と直交する方向に向けて延びるとともに、複数の放熱フィンが互いに前記ステージの外周部から中央部へ向かう方向に並んで配置されていてもよい。これら複数の放熱フィンは、ヒートパイプの蒸発部よりも凝縮部の近くに偏って配置されているのが好ましい。
The heat pipe preferably extends in a direction intersecting the circumferential direction of the stage. It is preferable that the evaporation unit is disposed at an end portion of the heat pipe facing the outer peripheral side of the stage, and the condensing unit is disposed at an end portion of the heat pipe facing the center side of the stage.
This effectively absorbs heat on the side close to the heating location, can reliably prevent the heat from being transmitted to the inner portion from the outer peripheral portion of the base material, and can dissipate heat at the stage center side away from the heating location. it can.
More preferably, it is combined with the heat pipe and the radiation fin. In this case, the radiation fins may extend from the outer peripheral portion of the stage toward the central portion, or may extend in a direction orthogonal to the direction from the outer peripheral portion of the stage toward the central portion. A plurality of radiating fins, each radiating fin extending in a direction perpendicular to the direction from the outer peripheral portion of the stage toward the central portion, and the plurality of radiating fins toward each other from the outer peripheral portion of the stage toward the central portion May be arranged side by side. The plurality of radiating fins are preferably arranged closer to the condensing part than the evaporation part of the heat pipe.
前記第1、第2の特徴において、基材の外周部が前記ステージより突出されるようになっているのが好ましい。
前記ステージの外周部に環状の凸部が設けられ。この環状凸部の頂面が前記支持面となっていることが好ましい。
これにより、ステージと基材の接触面積を小さくでき、接触によるパーティクルの発生を低減することができる。また、基材の外周部から内側へ伝わろうとする熱を、外周部の直近においてステージの環状凸部に伝達させることができ、基材の外周部より内側部分を確実に保護することができる。
In the first and second features, it is preferable that an outer peripheral portion of the base material protrudes from the stage.
An annular convex portion is provided on the outer peripheral portion of the stage. It is preferable that the top surface of the annular convex portion is the support surface.
Thereby, the contact area of a stage and a base material can be made small, and generation | occurrence | production of the particle by contact can be reduced. Moreover, the heat which is going to be transmitted inside from the outer peripheral part of a base material can be transmitted to the annular convex part of a stage in the immediate vicinity of an outer peripheral part, and an inner part can be reliably protected from the outer peripheral part of a base material.
前記第1、第2の特徴において、前記輻射加熱器による局所加熱箇所に反応性ガスを吹き付ける反応性ガス吹出し部を、更に備えるのが好ましい。
これによって、基材外周部を効率的に処理することができる。
In the first and second features, it is preferable to further include a reactive gas blowing section that blows a reactive gas to a location where the radiation heater is locally heated.
Thereby, a base-material outer peripheral part can be processed efficiently.
本発明によれば、基材の外周部に局所的に与えた熱を、基材とステージの接触面を介してステージに伝達させて吸熱し、これを放熱フィンから放射するとともに、ステージの回転により放熱フィンのまわりに雰囲気ガスの強制対流を起こして放熱することができる。これにより、熱が基材の外周部から内側へ伝わるのを効率的に防止でき、基材の外周より内側部分を保護することができる。 According to the present invention, the heat locally applied to the outer peripheral portion of the base material is transferred to the stage through the contact surface between the base material and the stage to absorb the heat, which is radiated from the radiation fin, and the rotation of the stage. Thus, forced convection of the atmospheric gas can be caused around the radiating fins to radiate heat. Thereby, heat can be efficiently prevented from being transmitted from the outer peripheral portion of the base material to the inside, and the inner portion can be protected from the outer periphery of the base material.
以下、本発明の第1実施形態を説明する。図1の仮想線に示すように、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。図2に示すように、ウェハ90の表側面には、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。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等からなる配線パターン94が設けられている。
Hereinafter, a first embodiment of the present invention will be described. As shown in phantom lines in FIG. 1, the processing target base material of this embodiment is a
シリコンウェハ90の裏面の外周部には、フロロカーボンの膜93が被膜されている。フロロカーボン膜93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93は、絶縁層91にフォトレジストを被膜して配線パターン溝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る。フロロカーボンは、エッチングが深さ方向にだけ進行するようにし、エッチングの異方性を確保するための保護材としての機能を果たす。このフロロカーボンは、その後のアッシング工程で上記フォトレジストと一緒に大半が除去されるが、ウェハ90の裏側に回りこんだものは除去しきれず、膜93として残置されてしまう。
A
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93を不要物として除去するものである。
図1及び図2に示すように、基材外周処理装置1は、ウェハ90を設置するステージ10と、このステージ10の側部に配置された処理ヘッド20とを備えている。
The substrate outer periphery processing apparatus 1 according to this embodiment removes the
As shown in FIGS. 1 and 2, the substrate outer periphery processing apparatus 1 includes a
図1に示すように、ステージ10は、熱伝導の良好な材料(例えばアルミ等の金属)にて構成され、水平な円盤形状をなしている。アルミ製のステージ10の場合、その表面には硬質アルマイト処理が施されている。ステージ10の厚さは、例えば三十数mm程度である。
As shown in FIG. 1, the
図2に示すように、ステージ10の垂直な中心軸11には、回転機構50が接続されている。この回転機構50によって、ステージ10が中心軸11のまわりに回転されるようになっている。ステージ10の回転数は、後記レーザ照射ユニット33からの入力エネルギー等に応じて適宜設定する。例えば、入力エネルギーが200W程度の場合、ステージ10の回転数は50rpm程度が好ましく、入力エネルギーが140W程度の場合、回転数は25rpm程度が好ましい。
As shown in FIG. 2, a
図1及び図2に示すように、ステージ10の上面の外周部には全周にわたる環状の凸部12が形成されている。この環状凸部12の上面12a(基材支持面)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。図示は省略するが、環状凸部12の上面12aには吸着溝が形成されており、この吸着溝を吸引することによりウェハ90を環状凸部12の上面12aに吸着し支持するようになっている。ステージ10の上面の環状凸部12より内側の部分は、凹部になっており、ウェハ90とは接触しないようになっている。したがって、環状凸部12の上面12aだけがウェハ90と接触している。これにより、ステージ10とウェハ90との接触面積を小さくでき、接触によるパーティクルの発生を低減することができる。
As shown in FIGS. 1 and 2, an annular
ステージ10の直径(環状凸部12の外直径)は、ウェハ90の直径より僅かに小さい。例えば、ウェハ90の直径が300mm程度に対し、ステージ10の直径は、260mm程度である。したがって、ウェハ90の外周部がステージ10の外端縁より少し突出されるようになっている。これにより、ウェハ90の裏面外周部のフロロカーボン膜93の全体が露出されるようになっている。
The diameter of the stage 10 (the outer diameter of the annular protrusion 12) is slightly smaller than the diameter of the
処理ヘッド20は、ステージ10側に開口する容器状のヘッド本体21と、このヘッド本体21内に設けられたレーザ照射ユニット33(輻射加熱器)と、反応性ガスノズル43(反応性ガス吹出し部)と、吸引ノズル44とを備えている。
図示は省略するが、処理ヘッド本体21には位置調節機構が接続されている。この位置調節機構によって処理ヘッド20がステージ10の径方向に位置調節されるようになっている。
The
Although not shown, a position adjusting mechanism is connected to the processing head
処理ヘッド20内のレーザ照射ユニット33は、光ファイバケーブル32(熱光線伝送手段)を介してレーザ光源31(輻射熱光源)に接続されている。レーザ光源31は、輻射熱の処理媒体として例えば発光波長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。
The
図1に示すように、照射ユニット33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33を、ウェハ90の外周部へ向けつつウェハ90の外周部の真下に配置してもよく、ウェハ90と同一高さに配置してもよく、ウェハ90より上に配置してもよい。
As shown in FIG. 1, the
The
図示は省略するが、照射ユニット33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が収容されている。この集光光学系に光ファイバケーブル32の先端部が光学的に接続されている。集光光学系は、光ファイバケーブル32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。照射ユニット33には、上記集光光学系をレーザ光軸に沿って変移させ、レーザLの集光径を調節する焦点調節機構が設けられている。
Although not shown, the
図1に示すように、反応性ガス源41からガス供給路42が延びている。このガス供給路42の先端部が、処理ヘッド20内の反応性ガスノズル43に連なっている。反応性ガス源41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93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41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43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。
As shown in FIG. 1, a
Oxygen (O 2 ) as a reactive gas may be supplied as it is to the
As the reactive gas, a fluorine-based gas such as CF 4 may be used instead of the oxygen-based gas.
反応性ガスノズル43は、透光性材料にて構成され、管状をなしている。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。
The
反応性ガスノズル43は、ウェハ90の下側に配置され、先端部が上記レーザ照射ユニット33の照射スポットへ向くように斜め上へ傾けられている。図1に示すように、反応性ガスノズル43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。
The
吸引ノズル44は、反応性ガスノズル43と同様の透光性材料にて構成され、反応性ガスノズル43より大径の管状をなしている。図1に示すように、吸引ノズル44は、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43と向き合うように配置されている。これらノズル43,44の先端部間に上記レーザ照射ユニット33の照射スポットが配置されるようになっている。吸引ノズル44は、反応性ガスノズル43よりステージ10の回転方向(例えば平面視反時計周り)の下流側に配置されている。
ノズル43,22の向きや互いの配置関係は適宜設定可能である。
吸引ノズル44から排気路45が延び、排気ポンプ等の排気手段46に連なっている。
The
The orientation of the
An
本発明の最も特徴的な構成について説明する。
図2及び図3に示すように、ステージ10bには複数(例えば8つ)の放熱フィン60が設けられている。放熱フィン60は、熱伝導の良好な材料(例えばアルミ)にて構成されている。各放熱フィン60は、ステージ裏面10bと直交するとともにステージ裏面10bの半径方向(周方向と交差する方向)に延びる平板状をなし、ステージ10の裏面10bから下に突出されている。複数の放熱フィン60は、ステージ10の周方向に等間隔置きに放射状に配置されている。
放熱フィン60は、ステージ裏面10bと一体に形成されていてもよく、別体に構成されてステージ裏面10bに固定されていてもよい。
The most characteristic configuration of the present invention will be described.
As shown in FIGS. 2 and 3, the
The radiating
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10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93を含む外周部をステージ10の径方向外側へ突出させる。そして、レーザ光源31からのレーザ光Lを集光ユニット33から出射し、ウェハ90の裏面外周部のフロロカーボン膜93の一箇所に集光する。これにより、フロロカーボン膜93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41からのオゾンを、反応性ガスノズル43からウェハ90の平面視接線方向にほぼ沿って吹出し、フロロカーボン膜93の上記局所加熱された箇所に当てる。これによって、当該箇所のフロロカーボン膜93がオゾンと反応して除去される。処理済みのオゾン及び反応副生成物は、吸引ノズル44に吸い込まれ、排気手段46から排出される。さらに、回転機構50によってステージ10ひいてはウェハ90を中心軸まわりに回転させることにより、フロロカーボン膜93を全周にわたって除去することができる。また、処理ヘッド20をステージ10の径方向すなわちフロロカーボン膜93の幅方向に順次ずらすことにより、フロロカーボン膜93の全体を除去することができる。
The base-material outer periphery processing apparatus 1 of the said structure is used as follows.
The
上記レーザ照射ユニット33によってウェハ90の外周部の一箇所に局所的に加えられた熱は、当該加熱箇所から周辺に拡散していく。そのうち、ウェハ90の径方向内側へ向かって伝わろうとする熱は、当該加熱箇所の直近においてステージ10の環状凸部12との接触部を介してステージ10内に伝わる。これによって、ウェハ90の外周部より内側の部分が高温化するのを防止でき、表側面の所要膜91,94がダメージを受けるのを防止することができる。
The heat locally applied to one place on the outer periphery of the
ステージ10に伝わった熱は、放熱フィン60からの放射によって除去することができる。この熱は、放熱フィン60の外周側の端部から中央部側の端部へ向けて伝導しながら放射される。しかも、放熱フィン60のまわりには、ステージ10の回転により雰囲気ガス(空気や窒素等)の強制対流が起きる。放熱フィン60は、ステージ10の半径方向に延び、回転進行方向に対し直交しているので、そのまわりの雰囲気ガスに圧力差を形成でき、雰囲気ガス流の流速を大きくすることができる。これにより、フィン60からの放熱効率を高めることができる。ひいては、ウェハ90の外周部から径方向内側へ伝わろうとする熱をステージ10へ効率的に伝達させることができる。この結果、ウェハ90の表側面の所要膜91,94のダメージを一層確実に防止することができる。
The heat transmitted to the
次に、本発明の他の実施形態を説明する。
放熱フィン60の長手方向は、ステージ10の半径方向に真っ直ぐ沿っているのに限られず、図4に示すように、半径方向に対し周方向へ傾斜していてもよい。この場合、放熱フィン60は、ステージ裏面10bの中央部に近づくにしたがってステージ10の回転方向とは逆側に傾斜しているのが好ましい。ステージ10の半径方向に対する放熱フィン60の傾斜角度は、例えば30°程度が好ましい。複数のフィン60の傾斜角度は互いに等しく、回転対称状をなすようにするのが好ましい。
Next, another embodiment of the present invention will be described.
The longitudinal direction of the radiating
この傾斜フィン構造によれば、図4の矢印列に示すように、各放熱フィン60の回転進行方向側の面に沿ってその外周側から中央側へ向かう雰囲気ガス流を形成することができる。これによって、放熱フィン60の外周側の端部に伝わって来た熱を効率的に放出し除去することができる。
According to this inclined fin structure, as shown by the arrow row in FIG. 4, it is possible to form an atmospheric gas flow from the outer peripheral side toward the central side along the surface of each radiating
ステージ10の内部に吸熱手段を設けることにしてもよい。吸熱手段としては、例えばステージ内に冷媒室を形成し、この冷媒室に冷媒を送り込むことにしてもよい。一方、そうすると、外部の冷媒源から回転軸11を経てステージ内の冷媒室に至る冷媒往路と、冷媒室から回転軸11を経て外部へ出る冷媒復路とを設ける必要がある。したがって、冷媒源を含む固定系とステージ10を含む回転系との間の冷媒往復路の連通性とシール性を確保する必要があり、構造が複雑化するだけでなく、固定系と回転系の間のシール圧による負荷が回転機構50にかかり、所要動力が大きくなる。
An endothermic means may be provided inside the
そこで、図5及び図6に示す実施形態では、吸熱手段としてヒートパイプ70を用いている。
図6に示すように、ヒートパイプ70は、両端が閉塞されたパイプ本体71と、このパイプ本体71の内部に収容された多数の細線状のウィック72と、このウィック72をパイプ本体71の内壁に添わせるコイル状部材73とを有している。パイプ本体71は、アルミニウムや銅等の熱伝導性の良好な材料で構成されている。パイプ本体71は、ステージ10の径方向に沿って延びるようにしてステージ10の内部に埋め込まれている。パイプ本体71の外周側の端部は、上へ折曲され、環状凸部12の内部に入り込んでいる。
Therefore, in the embodiment shown in FIGS. 5 and 6, the
As shown in FIG. 6, the
パイプ本体71の内部には、作動流体が封入されている。作動流体は例えば水やフロンで構成されている。
A working fluid is sealed inside the
ヒートパイプ70の外周側の端部は、作動流体が蒸発する蒸発部75を構成し、中央側の端部は、作動流体が凝縮する凝縮部76を構成している。
コイル状部材73の内部は、蒸発部75で蒸発した作動流体(気相)が凝縮部76へ向かう通路になっている。
ウィック72は、凝縮部76の作動流体(液相)を蒸発部75へ送る毛細管を構成している。
The outer peripheral end of the
The inside of the coil-shaped
The
ヒートパイプ70は、ステージ10の周方向に複数(例えば8つ)、等間隔置きに放射状に配置されている。この実施形態のヒートパイプ70は、放熱フィン60と一対一に対応するようにして放熱フィン60と同数だけ設けられているが、一対一に対応していなくてもよく、数が放熱フィン60より少なくてもよく多くてもよい。
A plurality of (for example, eight)
また、この実施形態では、放熱フィン60がステージ10の径方向に対し傾斜しており、したがって、放熱フィン60とヒートパイプ70が裏面視で交差しているが、放熱フィン60をまっすぐステージ10の径方向に向け、放熱フィン60とヒートパイプ70が裏面視で重なるようにしてもよい。或いは、ヒートパイプ70をステージ10の径方向に対し傾斜させることにより、放熱フィン60とヒートパイプ70が裏面視で重なるようにしてもよい。放熱フィン60とヒートパイプ70が、裏面視で重なるのではなく、ステージ70の周方向にずれて配置されていてもよい。ヒートパイプ70が裏面視で湾曲していてもよい。
放熱フィン60をヒートパイプ70に対し直交するように配置してもよく、その場合、1つのヒートパイプ70に対し、複数の放熱フィン60をヒートパイプ70の延び方向に並べて配置するとよく、より好ましくは放熱フィン60をヒートパイプ70の凝縮部76の側に偏らせて配置する。
Further, in this embodiment, the radiating
The radiating
このヒートパイプ内蔵構造によれば、ウェハ90の外周部からの熱が、ステージ10の環状凸部12を経て、ヒートパイプ70の蒸発部75の作動流体に伝わることにより、この蒸発部75内の液相の作動流体が蒸発し気相になる。これによって、ウェハ90の外周部からの熱を潜熱として十分に吸収することができ、ウェハ90の外周部より内側部分に熱が伝わるのを一層確実に防止することができる。
蒸発部75で発生した気相の作動流体は、コイル状部材73の内部を通り、凝縮部76へ送られ、この凝縮部76において凝縮し、熱を放出する。
凝縮部76で凝縮して液相になった作動流体は、ウィック72を毛細管現象によって伝わり、蒸発部75へ送られる。
According to this heat pipe built-in structure, the heat from the outer peripheral portion of the
The gas-phase working fluid generated in the
The working fluid condensed into a liquid phase in the condensing
このように、作動流体はヒートパイプ70の内部において循環するのみであり、固定系と回転系の間を行き来することはない。したがって、流路構造が複雑化することはなく、液漏れのおそれも無い。また、固定系と回転系の間にシール圧による抵抗が発生することがなく、回転機構50の負荷を低減でき、所要動力を小さくすることができる。
In this way, the working fluid only circulates inside the
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、放熱フィン60は、ステージ裏面10bに対し直交する平板状であるのに限られず、ステージ裏面10bに対し傾斜していてもよく、このステージ裏面10bに対する傾斜角度がステージ10の径方向の位置に応じて変わるような曲板状であってもよく、ステージ裏面10bから下に離れるにしたがって傾斜が増減する曲板状であってもよく、或いは、裏面視において、ステージ裏面10bの外周側から中央側へ直線状に延びるのに代えて、曲線を描きながらステージ裏面10bの外周側から中央側へ延びていてもよい。
ヒートパイプ70の内部構造は、気相の作動流体を蒸発部75から凝縮部76へ送ることができ、液相の作動流体を凝縮部76から蒸発部75へ送ることができるものであればよく、上記ウィック72及びコイル状部材73を有する構造には限られず、種々の公知のヒートパイプ構造を適用することができる。
除去すべき不要物93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。
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。
不要物が加熱だけで除去される等、基材外周部を加熱だけで処理可能な場合、反応性ガス吹出し部は不要である。
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。
ステージは、円形に限らず、四角形等の多角形状をなしていてもよい。
The present invention is not limited to the above embodiment, and various modifications can be made.
For example, the radiating
The internal structure of the
The
Unnecessary objects to be removed are not limited to fluorocarbon, but may be other organic substances or inorganic substances.
The state of the unnecessary material is not limited to the film, and may be a powder or the like.
In the case where the outer peripheral portion of the substrate can be treated only by heating, for example, unnecessary substances are removed only by heating, the reactive gas blowing portion is unnecessary.
The substrate is not limited to a wafer, and may be a substrate for a flat panel display such as a liquid crystal television or a plasma television.
The stage is not limited to a circle but may be a polygon such as a quadrangle.
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。 The present invention can be applied, for example, to remove unnecessary materials on the outer periphery of a substrate in the manufacture of a semiconductor substrate or a liquid crystal substrate.
1 基材外周処理装置
10 ステージ
10b ステージ裏面
11 中心軸
12 環状凸部
12a 環状凸部の上面(支持面)
20 処理ヘッド
21 ヘッド本体
31 レーザ光源(輻射熱光源)
32 光ファイバケーブル(熱光線伝送手段)
33 レーザ照射ユニット(輻射加熱器)
41 反応性ガス源
42 ガス供給路
43 反応性ガスノズル(反応性ガス吹出し部)
44 吸引ノズル
45 排気路
46 排気手段
50 回転機構
60 放熱フィン
70 ヒートパイプ
71 パイプ本体
72 ウィック
73 コイル状部材
75 蒸発部
76 凝縮部
90 シリコンウェハ
91 絶縁層
91a 配線パターン溝
93 フロロカーボン膜(不要物)
94 配線パターン
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Substrate outer
20
32 Optical fiber cable (heat ray transmission means)
33 Laser irradiation unit (radiant heater)
41
44
94 Wiring pattern
Claims (7)
(a)基材の少なくとも外周部の近傍部分と接触して該基材を支持する支持面と、この支持面とは反対側の裏面とを有するステージと、
(b)このステージに支持された基材の外周部に局所的に輻射熱を照射する輻射加熱器と、
(c)前記ステージを回転させる回転機構と、
(d)前記ステージの裏面に、該裏面の周方向と交差する方向に延びるようにして設けられた放熱フィンと、
を備えたことを特徴とする基材外周処理装置。 In an apparatus for heating and processing the outer periphery of the substrate,
(A) a stage having a support surface that supports the base material in contact with a portion near the outer peripheral portion of the base material, and a back surface opposite to the support surface;
(B) a radiant heater that locally radiates radiant heat to the outer periphery of the substrate supported by the stage;
(C) a rotation mechanism for rotating the stage;
(D) radiating fins provided on the back surface of the stage so as to extend in a direction intersecting the circumferential direction of the back surface;
A substrate outer periphery processing apparatus comprising:
前記蒸発部が、前記ヒートパイプにおける前記ステージの外周側を向く端部に配置され、前記凝縮部が、前記ヒートパイプにおける前記ステージの中央側を向く端部に配置されていることを特徴とする請求項4に記載の基材外周処理装置。 The heat pipe extends in a direction intersecting the circumferential direction of the stage;
The evaporator is disposed at an end of the heat pipe facing the outer peripheral side of the stage, and the condensing unit is disposed at an end of the heat pipe facing the center of the stage. The base-material outer periphery processing apparatus of Claim 4.
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