汚染物質除去方法、汚染物質除去機構および真空薄膜形成加工装置
【課題】被処理基板の裏面端部や側面に付着した膜（汚染物質）を除去することを可能にする汚染物質除去方法等を提供する。
【解決手段】本発明の汚染物質除去方法は、表面に薄膜が形成された被処理基板７の裏面縁部及び側面に対して、真空中において、指向性を有するビームを照射することを含む。
【解決手段】本発明の汚染物質除去方法は、表面に薄膜が形成された被処理基板７の裏面縁部及び側面に対して、真空中において、指向性を有するビームを照射することを含む。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中においてシリコンなどの半導体や金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板上に薄膜を形成する際に基板の側面や裏面に付着した汚染物質を除去する汚染物質除去方法および汚染物質除去機構等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスや電子デバイスは、微細化の進展によって真空中にて行われる薄膜プロセスを経て製造される。薄膜プロセスでは、シリコンなどの半導体や金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板上に薄膜を形成加工することによって、複数のデバイスが構成される。チップの収率（１枚の基板から得られるチップの数）を向上させるために基板の大型化が進んでおり、用いられるシリコンウエハは直径２００ｍｍのものから３００ｍｍのものへと移行しつつある。また、チップの収率を向上させるためには、基板の大型化を進めること以外にも、基板表面のなるべく全面を使うことが効果的である。
【０００３】
しかしながら、図１２に示すように、基板１０１表面の全面に薄膜を形成しようとすると、基板１０１の側面や裏面にも膜１０２が付着しまう。基板１０１の側面や裏面に付着した膜１０２が、その次の工程において剥がれて基板１０１の表面に付着混入してしまうと、デバイスの特性を著しく悪化させてしまう。その結果、チップの歩留まりを低下させてしまう。このような理由により、基板表面の全面に渡って薄膜を形成加工するのは困難であった。
【０００４】
このような問題を解消するために、従来から、薄膜形成工程中に基板１０１の側面や裏面に膜１０２が付着しないような工夫がなされている。図１３に示す例では、マスク部材１０３が基板１０１の表面の周囲縁に当接されている。また、図１４に示す例では、マスク部材１０３が基板１０１の表面の周囲縁の真上を覆うように配置されている。
【０００５】
また、特許文献１には、高密度プラズマ源を使用して炭素系層間膜を成膜する成膜処理装置が開示されている。この成膜処理装置は、少なくとも基板の縁の部分で、かつ基板が基板ホルダーに接しないために冷却が行われない部分には炭素膜が成膜されないように、成膜範囲を限定して成膜処理操作が行われる。具体的には、この成膜処理装置は、ホルダー部に搭載された被処理基板の表面周縁部に炭素膜が成膜されないようにするために、リング状部材が設けられている。
【特許文献１】特開平１１−１７６８２０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、薄膜形成工程中に基板の側面や裏面に膜が付着することを防止するために、図１３や図１４に示したマスク部材を用いた場合には、図１５（ａ）に示すように基板１０１表面の縁部Ａ付近に薄膜を形成することができない。つまり、基板表面の縁部を含む全面にわたって薄膜を形成することができない。そのため、図１５（ｂ）に示すように、基板１０１上に構成されるチップのうち、形成領域が基板１０１の縁部Ａ付近に及ぶチップは不良品となり、チップの収率を最大限にすることができない。
【０００７】
なお、基板に付着した微細なパーティクル（ごみ）を洗浄液によって除去する技術が知られており、この技術によって、基板の側面や裏面に付着した膜を除去することも可能である。しかしながら、数多くある成膜工程の毎処理後に洗浄工程を行うのは時間と手間がかかり、さらに処理コストも膨大となってしまうため、この方策は好ましい解決策ではない。
【０００８】
そこで本発明は、被処理基板の裏面端部や側面に付着した膜（汚染物質）を除去することを可能にする汚染物質除去方法、汚染物質除去機構および真空薄膜形成加工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】
上記目的を達成するため、本発明の汚染物質除去方法は、表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に対して、真空中において、指向性を有するビームを照射することを含む。
【００１０】
また、本発明の汚染物質除去機構は、表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理基板の裏面端部や側面に付着した膜（汚染物質）を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る汚染物質除去機構は、表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した薄膜（汚染物質）を除去する汚染物質除去手段としてイオンガン（ビーム照射手段）を有している。イオンガンは、内部を真空排気するための真空ポンプを備えた真空チャンバ内に設置される。真空チャンバ内には、薄膜が形成された被処理基板の薄膜形成加工面が上向きになるように被処理基板を支持固定する基板支持台も設置される。被処理基板は、静電吸着によって基板支持台に固定される。基板支持台は、回転導入機構によって、被処理基板を支持した状態で回転できるようになっている。なお、基板支持台の大きさは、被処理基板の裏面縁部が露出されるように被処理基板よりも小さい。
【００１３】
イオンガンは、基板支持台に設置された被処理基板の下方に、イオンビームが被処理基板の裏面縁部及び側面に照射されるように配置する。真空チャンバ内の真空度は圧力が０．１Ｐａ以下であることが好ましい。本発明に適用可能な汚染物質除去手段としては、イオンビーム、電子ビーム、原子ビーム、分子ビーム、クラスタービーム（原子が複数集まった粒子状のもの）、レーザービームなどによる指向性のあるビームを照射するビーム照射手段が挙げられる。特に、イオンビームは、良好な指向性を有し、基板裏面の縁部付近及び側面のみを狙ってビームを照射することができるため、ビーム照射手段として好適である。
【００１４】
イオンビームのイオン種として、Ｈｅ，Ｎ，Ｏ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅのうち少なくとも１種類の元素からなるイオンを使用することが好ましい。Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅは不活性ガスであり、被処理基板に形成された薄膜と反応することがないので好適である。つまり、イオンビームによって、被処理基板に形成された薄膜の特性が劣化すること抑えることができる。なお、Ｏは被処理基板に形成された薄膜と反応してしまうため、用いるイオン種としては本来は不適切であるが、付着している汚染物質が有機物であればＯはそれら有機物と反応してクリーニングする効果がある。また、被処理基板に形成された薄膜が酸化物であれば、酸素イオンビームが悪影響を及ぼすこともない。同じような観点から、Ｎも、被処理基板に形成された薄膜が窒化物であれば窒素イオンが窒化膜の特性を劣化させることはない。またＯやＮは安価であるため実用的である。
【００１５】
また、照射ビームのビーム径は、ビームが基板支持台や真空チャンバ内部の壁などに当たって基板の裏側面や表面を汚染しないようにするために小さい方が良く、具体的には５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態に係る真空薄膜形成加工装置は、上記の汚染物質除去機構を備えた真空チャンバ（汚染物質除去室）を少なくとも１室有している。真空薄膜形成加工装置は、真空処理室として、物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１室をさらに有する。汚染物質除去室と少なくとも１つの真空処理室とは真空搬送室を介して連結されており、被処理基板は、汚染物質除去室と真空処理室との間を真空中にて大気に曝されることなく搬送される。
【００１７】
本実施形態の真空薄膜形成加工装置によれば、薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した膜（汚染物質）を、汚染物質除去室内に設置された汚染物質除去機構によって除去することができる。被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した膜（汚染物質）の除去工程は、全ての薄膜を形成した後に行ってもよいし、各成膜工程を終える毎に行ってもよい。
【００１８】
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室での薄膜形成方法としては、マグネトロンスパッタリング法、レーザーアブレーション法、イオンビームスパッタリング法、イオンプレーティング法等を用いることができる。さらには、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＭＢＥ（モレキュラービームエピタキシ）法等を用いることができる。
【００１９】
化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室の薄膜形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、Ｃａｔ（触媒）ＣＶＤ法、ＭＯ（有機金属）ＣＶＤ法、ＡＬＤ（アトミックレイヤーデポジション）法などを用いることができる。
【００２０】
物理的エッチング室でのエッチング方法としては、イオンビームエッチング（イオンミリング）法、逆スパッタエッチング法などを用いることができる。
【００２１】
化学的エッチング室でのエッチング方法としては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などを用いることができる。
【００２２】
酸化処理室の酸化処理方法としては、ラジカル酸化、プラズマ酸化、自然酸化、イオンビーム酸化などを用いることができる。
【００２３】
アッシング室では、エッチング加工時にマスクとして使用していたフォトレジストを酸素プラズマ雰囲気等に曝露することによって灰化して除去する。
【００２４】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は、本発明を適用可能な汚染物質除去機構と汚染物質除去室を示す概略構成図である。
【００２６】
汚染物質除去室を構成する真空チャンバ１内には、汚染物質除去機構を構成するイオンガン２と、基板回転機構３を備えた静電吸着方式の基板支持台４とが設置されている。真空チャンバ１には、ゲートバルブ５を介して真空ポンプ６が接続されている。被処理基板７は、真空ポンプ６の反対側に設置されたゲートバルブ８を通して真空チャンバ１内に搬入される。真空チャンバ１内は、真空ポンプ６によって、所望の真空度になるように設定されている。本実施例における真空チャンバ１内の真空度は１×１０-5Ｐａである。
【００２７】
基板支持台４の大きさは被処理基板７よりも小さくなっており、基板支持台４は被処理基板７の中央部を支持している。そのため、基板支持台４に支持された被処理基板７の側面および裏面縁部は、基板支持台４に覆われずに露出した状態になっている。
【００２８】
本実施例では、被処理基板７として直径３００ｍｍのシリコンウエハを用いている。被処理基板７には、薄膜形成工程を経て、表面のみならず、側面および裏面の端部から２ｍｍの範囲の全周に渡って膜が付着している（図１２に示した状態）。これは、前工程の成膜工程で３００ｍｍのウエハサイズより小さい直径２９６ｍｍの基板支持台が用いられていたために、被処理基板７の側面や裏面に膜が回りこんで付着したためである。このように膜が付着した被処理基板７を直径１００ｍｍの静電吸着式の基板支持台４に載せ、静電吸着によってその上に固定させた上で、基板回転機構３によって３０ｒｐｍの回転速度で被処理基板７を回転させる。そして、回転する被処理基板７の縁部及び側面に対して裏面側からイオンガン２によってイオンビームを照射する。本実施例では、イオンビームにはビーム径が５ｍｍのものを使用した。
【００２９】
次に、図２を参照して、被処理基板とイオンガンとの位置関係を説明する。
【００３０】
図２に示すように、被処理基板７の中心の裏面側を回転の原点Ｏ、被処理基板７の外周の裏面側の任意の点をＰ、Ｐを含む接線上の任意の点をＱとする。点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度αで被処理基板７の外側に延び、かつ被処理基板７の垂線に平行かつ線分ＰＱを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度βで被処理基板７の下側に延びる線分上の任意の点をＲとする。円筒形をしたイオンガン２は、その中心軸が線分ＰＲと重なるように配置されている。そして、イオンガン２を、０°＜α＜９０°かつ０°＜β＜１８０°を満たす位置に配置することで、被処理基板７の裏面縁部と側面に対して同時にイオンビームを照射することができる。しかしながら、被処理基板７の表面に形成されている薄膜にイオンビームが照射されることは好ましくないため、角度αは４５°以下にすることが好ましい。
【００３１】
イオンガン２は、イオンビーム照射口２ａと被処理基板７の裏面との距離Ｌが１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲となる位置に配置される。本実施例では、角度α，βをともに３０°とし、距離Ｌを５０ｍｍとした。
【００３２】
図３に、イオンビーム照射前と照射後の被処理基板の裏面縁部および側面の膜付着状況を示す。図３に示すように、本実施例によれば、被処理基板７の裏面の縁部から２ｍｍの範囲および側面に付着した汚染物質を、被処理基板７の全周にわたって除去することができた。
【００３３】
本実施例では、被処理基板７を支持固定した基板支持台４を基板回転機構３によって回転させ、回転する被処理基板７の縁部及び側面に対して裏面側からイオンガン２によってイオンビームを照射する構成を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明に適用できるのはこの構成に限られない。この構成に代えて、イオンガン２を、被処理基板７の縁部及び側面に対して裏面側からイオンビームを照射させながら、基板支持台４に支持固定された被処理基板７の周囲縁に沿って移動させる構成としてもよい。さらには、被処理基板７を支持固定した基板支持台４を基板回転機構３によって回転させる構成と、イオンガン２を被処理基板７の周囲縁に沿って移動させる構成とを組み合わせてもよい。
【００３４】
（実施例２）
図２に示した被処理基板とイオンガンとの位置関係によれば、上述したように、被処理基板７の裏面縁部及び側面に付着した膜を除去することが可能である。しかしながら、イオンビームによって除去された膜（汚染物質）が被処理基板７の表面上に付着してしまうおそれがある。
【００３５】
これに対し本実施例では、まず、図４（ａ）に示すように角度αが−９０°＜α＜０°となるように配置したイオンガン２によって、被処理基板７の裏面縁部の汚染物質のみを先に除去する。このような角度αに配置したイオンガン２によって被処理基板７の裏面縁部にイオンビームを照射することにより、被処理基板７から除去された汚染物質は基板の外側に向かって飛び出す。そのため、汚染物質が被処理基板７上に再付着することを抑えることができる。
【００３６】
次に、図５（ａ）に示すように角度αが０°＜α＜９０°となるように配置したイオンガン２によって、被処理基板７の側面の汚染物質を除去する。このような角度αに配置したイオンガン２によって被処理基板７の側面にイオンビームを照射することにより、被処理基板７の側面から除去された汚染物質が被処理基板７の裏面に再付着することを抑えることができる。
【００３７】
このような２つのステップで被処理基板７の裏面縁部と側面の汚染物質を個別に除去するために、イオンガン２の配置角度を変更するための機構を真空チャンバ１（図１参照）内に設けてもよい。
【００３８】
あるいは、図６に示すように、被処理基板７に対するイオンビームの入射角度が異なる２つのイオンガン２1，２2を配置した構成としてもよい。図６に示す構成において、被処理基板７の裏面縁部の汚染物質を除去するイオンガン２1は配置角度α，βがそれぞれ−６０°，３０°であり、被処理基板７の側面の汚染物質を除去するイオンガン２2は配置角度α，βがそれぞれ３０°，６０°である。なお、汚染物質を飛ばす方向である、これらのイオンガン２1，２2の延長上には、ゲートバルブや真空ポンプなどの排気系が配置されていることが好ましい。これにより、被処理基板７から除去された汚染物質が被処理基板７に再付着する前に、真空チャンバ内に浮遊する汚染物質を真空チャンバの外に速やかに排出することが可能となる。
【００３９】
なお、処理室の真空チャンバ１内には、他の成膜室などと同様に防着板（不図示）が配置されている。この防着板は、汚染物質を吸着する役目を持ち、定期的に交換されている。イオンガン２1，２2は、この防着板に向けて汚染物質を飛ばすように配置されていてもよい。
【００４０】
（実施例３）
図７は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例であるフラッシュメモリ用絶縁膜形成装置の概略構成を示す図である。
【００４１】
図７に示す絶縁膜形成装置は、真空搬送ロボット１２を内部に備えた真空搬送室１０を備えている。真空搬送室１０には、ロードロック室１１、基板加熱室１３、第１のＰＶＤ（スパッタリング）室１４、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室１５、汚染物質除去室１６、基板冷却室１７がそれぞれゲートバルブを介して連結されている。
【００４２】
次に、図７に示した絶縁膜形成装置の動作について説明する。
【００４３】
まず、被処理基板を真空搬送室１０に搬出入するためのロードロック室１１に被処理基板（シリコンウエハ）をセットし、圧力が１×１０-4Ｐａ以下に達するまで真空排気する。その後、真空搬送ロボット１２を用いて、真空度が１×１０-6Ｐａ以下に維持された真空搬送室１０内に被処理基板を搬入し、所望の真空処理室に搬送する。
【００４４】
本実施例においては、初めに基板加熱室１３に被処理基板を搬送して４００℃まで加熱し、次に第１のＰＶＤ（スパッタリング）室１４に搬送して被処理基板上にＡｌ2Ｏ3薄膜を１５ｎｍの厚さに成膜する。次いで、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室１５に被処理基板を搬送して、その上にＴｉＮ膜を２０ｎｍの厚さに成膜する。その後、被処理基板を汚染物質除去室１６内に搬送し、被処理基板の裏面縁部と側面に付着したＡｌ2Ｏ3膜およびＴｉＮ膜を除去する。最後に、被処理基板を基板冷却室１７内に搬送して、室温になるまで被処理基板を冷却する。全ての処理が終了した後、ロードロック室１１に被処理基板を戻し、大気圧になるまで乾燥窒素ガスを導入した後に、ロードロック室１１から被処理基板を取り出す。
【００４５】
本実施例の絶縁膜形成装置では、汚染物質除去室１６以外の真空処理室の真空度は１×１０-6Ｐａ以下とした。汚染物質除去室１６の真空度は１×１０-5Ｐａ以下であるが、イオンビーム照射時にはＡｒガスが流入されるため、真空度は０．０４〜０．１Ｐａとなる。
【００４６】
本実施例では、Ａｌ2Ｏ3膜とＴｉＮ膜の成膜にマグネトロンスパッタリング法を用いている。これらの膜の成膜には、これに代えて、レーザーアブレーション法やイオンプレーティング法、蒸着法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法などを用いてもよい。また、本実施例では被処理基板上に複数の成膜処理を施した後に、汚染物質除去室１６にて被処理基板の裏面縁部と側面に付着した汚染物質を除去した例を示したが、汚染物質除去室１６における汚染物質除去工程は各成膜処理後に行ってもよい。
【００４７】
（実施例４）
図８は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）用磁気トンネル接合成膜装置の概略構成を示す図である。
【００４８】
図８に示す磁気トンネル接合成膜装置は、２機の真空搬送ロボット２２を備えた真空搬送室２０を有している。真空搬送室２０には、３つのＰＶＤ（スパッタリング）室２４，２５，２７と、２つのロードロック室２１と、酸化処理室２６と、基板前処理室（逆スパッタエッチング室）２３と、汚染物質除去室２８とが、それぞれゲートバルブを介して連結されている。ＰＶＤ（スパッタリング）室２４，２５，２７の各々は、それぞれ５つのスパッタリングターゲットを有している。
【００４９】
次に、図８に示した磁気トンネル接合成膜装置の動作について説明する。
【００５０】
被処理基板は、ロードロック室２１から真空搬送ロボット２２によって真空搬送室２０内に搬入される。その後、まず初めに、被処理基板は基板前処理室２３内に搬送され、被処理基板の表面に付着した不純物を逆スパッタエッチングによって物理的に除去する。次に、被処理基板は第１のＰＶＤ（スパッタリング）室２４内に搬送され、被処理基板上にＴａＮ（１０ｎｍ）／Ｔａ（１０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２ｎｍ）／ＰｔＭｎ（１５ｎｍ）から成る多層膜を成膜する。
【００５１】
次いで、被処理基板は第２のＰＶＤ（スパッタリング）室２５内に搬送され、被処理基板上にＣｏＦｅ（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（２．５ｎｍ）／Ｍｇ（１ｎｍ）から成る多層薄膜を成膜する。次に、被処理基板を酸化処理室２６内に搬送して、Ｍｇ（１ｎｍ）層をラジカル酸化処理してＭｇＯ絶縁膜を形成する。その後、被処理基板を第３のＰＶＤ（スパッタリング）室２７内に搬送し、被処理基板上にＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２ｎｍ）／Ｔａ（１ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）／ＴａＮ（５０ｎｍ）から成る多層膜を成膜する。このようにして、被処理基板表面の全面に図９（ａ）に示す磁気トンネル接合を形成した。
【００５２】
最後に、被処理基板を汚染物質除去室２８内に搬送し、被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した、多層膜を構成する不純物元素を除去し、被処理基板をロードロック室２１に戻す。これにより、被処理基板の裏面縁部及び側面には汚染物質の付着していない被処理基板を得ることができた（図９（ｂ）参照）。
【００５３】
本実施例においては、複数の成膜処理後に汚染物質除去室２８にて被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した汚染物質を除去する例を示したが、汚染物質除去室２８における汚染物質除去工程は各成膜処理後に行ってもよい。
【００５４】
（実施例５）
図１０は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、実施例４で作製した磁気トンネル接合上にパターニングされたフォトレジストが形成された被処理基板を加工する装置を示す概略構成図である。
【００５５】
図１０に示す装置は、真空搬送ロボット３２を備えた真空搬送室３０を有している。真空搬送室３０には、２つの化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３３，３５と、物理的エッチングを行うアッシング室３４と、化学的気相蒸着室（プラズマＣＶＤ）室３６と、汚染物質除去室３７とが、それぞれゲートバルブを介して連結されている。
【００５６】
フォトレジスト付き磁気トンネル接合が形成された被処理基板は、初めに、ロードロック室３１から真空搬送室３０を経て第１の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３３内に搬送される。第１の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３３では、被処理基板に塗布されたフォトレジストをマスクとして、フッ素系ガスを用いて、最上層のＴａＮ層をＲｕ層が露出するまでエッチングする。次に、被処理基板をアッシング室３４内に搬送して、前工程でマスクとして使用していたフォトレジストを除去する。その後、被処理基板を第２の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３５内に搬送する。第２の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３５では、前工程でフォトレジストマスクの下に残されていたＴａＮをハードマスクとして、アルコール系ガスを用いて、被処理基板の表面に近いＴａ層が露出するまで、Ｒｕ層からＮｉＦｅ層までの多層膜をエッチングする。その後、被処理基板を化学的気相蒸着（熱ＣＶＤ）室３６内に搬送してＳｉＯ2保護膜を形成する。ここまでの一連のプロセスによって、被処理基板の裏面縁部と側面には汚染物質が多く付着している。
【００５７】
最後に、被処理基板を汚染物質除去室３７内に搬送し、被処理基板の裏面縁部と側面にイオンビームを照射することによって、それらの汚染物質を除去する。
【００５８】
（実施例６）
図１１は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、相変化メモリ向け薄膜形成装置の概略構成図である。
【００５９】
図１１に示す薄膜形成装置は、真空搬送ロボット４２を備えた真空搬送室４０を有している。真空搬送室４０には、ロードロック室４１、基板加熱室４３、基板前処理室４４、第１のＰＶＤ（スパッタリング）室４５、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室４６、汚染物質除去室４７がそれぞれゲートバルブを介して連結されている。
【００６０】
次に、図１１に示した薄膜形成装置の動作について説明する。
【００６１】
被処理基板は、ロードロック室４１から真空搬送室４０内に搬入された後に、まず初めに基板加熱室４３内に搬送され、２００℃まで加熱される。次に、被処理基板は基板前処理室４４内に搬送されて逆スパッタエッチングが行われ、被処理基板の表面に付着した不純物が除去される。その後、被処理基板は第１のＰＶＤ（スパッタリング）室４５内に搬送され、ＧｅＳｂＴＧｅ等のカルコゲナイト系相変化材料からなる薄膜が６０ｎｍの厚さに成膜される。次いで、被処理基板は第２のＰＶＤ（スパッタリング）室４６内に搬送され、ＴｉＮ膜が５０ｎｍの厚さに成膜される。その後、被処理基板は汚染物質除去室４７内に搬送され、被処理基板の裏面縁部と側面に付着した汚染物質であるＧｅＳｂＴｅおよびＴｉＮが除去される。全ての処理が終了した後、被処理基板はロードロック室４１に戻される。このようにして、被処理基板表面の全面に所望の薄膜を形成した後、被処理基板の裏面縁部と側面に付着した汚染物質を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明を適用可能な汚染物質除去機構と汚染物質除去室を示す概略構成図である。
【図２】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図３】イオンビーム照射前と照射後の被処理基板の裏面縁部および側面の膜付着状況を示す図である。
【図４】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図５】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図６】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図７】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例であるフラッシュメモリ用絶縁膜形成装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）用磁気トンネル接合成膜装置の概略構成を示す図である。
【図９】イオンビーム照射前と照射後の被処理基板の裏面縁部および側面の膜付着状況を示す図である。
【図１０】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、実施例４で作製した磁気トンネル接合上にパターニングされたフォトレジストが形成された被処理基板を加工する装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、相変化メモリ向け薄膜形成装置の概略構成図である。
【図１２】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【図１３】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【図１４】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【図１５】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 真空チャンバ
２，２1，２2 イオンガン
３ 回転導入機構
４ 基板支持台
７ 被処理基板
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空中においてシリコンなどの半導体や金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板上に薄膜を形成する際に基板の側面や裏面に付着した汚染物質を除去する汚染物質除去方法および汚染物質除去機構等に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体デバイスや電子デバイスは、微細化の進展によって真空中にて行われる薄膜プロセスを経て製造される。薄膜プロセスでは、シリコンなどの半導体や金属、ガラス、セラミックス、プラスチック等の基板上に薄膜を形成加工することによって、複数のデバイスが構成される。チップの収率（１枚の基板から得られるチップの数）を向上させるために基板の大型化が進んでおり、用いられるシリコンウエハは直径２００ｍｍのものから３００ｍｍのものへと移行しつつある。また、チップの収率を向上させるためには、基板の大型化を進めること以外にも、基板表面のなるべく全面を使うことが効果的である。
【０００３】
しかしながら、図１２に示すように、基板１０１表面の全面に薄膜を形成しようとすると、基板１０１の側面や裏面にも膜１０２が付着しまう。基板１０１の側面や裏面に付着した膜１０２が、その次の工程において剥がれて基板１０１の表面に付着混入してしまうと、デバイスの特性を著しく悪化させてしまう。その結果、チップの歩留まりを低下させてしまう。このような理由により、基板表面の全面に渡って薄膜を形成加工するのは困難であった。
【０００４】
このような問題を解消するために、従来から、薄膜形成工程中に基板１０１の側面や裏面に膜１０２が付着しないような工夫がなされている。図１３に示す例では、マスク部材１０３が基板１０１の表面の周囲縁に当接されている。また、図１４に示す例では、マスク部材１０３が基板１０１の表面の周囲縁の真上を覆うように配置されている。
【０００５】
また、特許文献１には、高密度プラズマ源を使用して炭素系層間膜を成膜する成膜処理装置が開示されている。この成膜処理装置は、少なくとも基板の縁の部分で、かつ基板が基板ホルダーに接しないために冷却が行われない部分には炭素膜が成膜されないように、成膜範囲を限定して成膜処理操作が行われる。具体的には、この成膜処理装置は、ホルダー部に搭載された被処理基板の表面周縁部に炭素膜が成膜されないようにするために、リング状部材が設けられている。
【特許文献１】特開平１１−１７６８２０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、薄膜形成工程中に基板の側面や裏面に膜が付着することを防止するために、図１３や図１４に示したマスク部材を用いた場合には、図１５（ａ）に示すように基板１０１表面の縁部Ａ付近に薄膜を形成することができない。つまり、基板表面の縁部を含む全面にわたって薄膜を形成することができない。そのため、図１５（ｂ）に示すように、基板１０１上に構成されるチップのうち、形成領域が基板１０１の縁部Ａ付近に及ぶチップは不良品となり、チップの収率を最大限にすることができない。
【０００７】
なお、基板に付着した微細なパーティクル（ごみ）を洗浄液によって除去する技術が知られており、この技術によって、基板の側面や裏面に付着した膜を除去することも可能である。しかしながら、数多くある成膜工程の毎処理後に洗浄工程を行うのは時間と手間がかかり、さらに処理コストも膨大となってしまうため、この方策は好ましい解決策ではない。
【０００８】
そこで本発明は、被処理基板の裏面端部や側面に付着した膜（汚染物質）を除去することを可能にする汚染物質除去方法、汚染物質除去機構および真空薄膜形成加工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】
上記目的を達成するため、本発明の汚染物質除去方法は、表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に対して、真空中において、指向性を有するビームを照射することを含む。
【００１０】
また、本発明の汚染物質除去機構は、表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備えている。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、被処理基板の裏面端部や側面に付着した膜（汚染物質）を除去することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明の一実施形態に係る汚染物質除去機構は、表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した薄膜（汚染物質）を除去する汚染物質除去手段としてイオンガン（ビーム照射手段）を有している。イオンガンは、内部を真空排気するための真空ポンプを備えた真空チャンバ内に設置される。真空チャンバ内には、薄膜が形成された被処理基板の薄膜形成加工面が上向きになるように被処理基板を支持固定する基板支持台も設置される。被処理基板は、静電吸着によって基板支持台に固定される。基板支持台は、回転導入機構によって、被処理基板を支持した状態で回転できるようになっている。なお、基板支持台の大きさは、被処理基板の裏面縁部が露出されるように被処理基板よりも小さい。
【００１３】
イオンガンは、基板支持台に設置された被処理基板の下方に、イオンビームが被処理基板の裏面縁部及び側面に照射されるように配置する。真空チャンバ内の真空度は圧力が０．１Ｐａ以下であることが好ましい。本発明に適用可能な汚染物質除去手段としては、イオンビーム、電子ビーム、原子ビーム、分子ビーム、クラスタービーム（原子が複数集まった粒子状のもの）、レーザービームなどによる指向性のあるビームを照射するビーム照射手段が挙げられる。特に、イオンビームは、良好な指向性を有し、基板裏面の縁部付近及び側面のみを狙ってビームを照射することができるため、ビーム照射手段として好適である。
【００１４】
イオンビームのイオン種として、Ｈｅ，Ｎ，Ｏ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅのうち少なくとも１種類の元素からなるイオンを使用することが好ましい。Ｈｅ，Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅは不活性ガスであり、被処理基板に形成された薄膜と反応することがないので好適である。つまり、イオンビームによって、被処理基板に形成された薄膜の特性が劣化すること抑えることができる。なお、Ｏは被処理基板に形成された薄膜と反応してしまうため、用いるイオン種としては本来は不適切であるが、付着している汚染物質が有機物であればＯはそれら有機物と反応してクリーニングする効果がある。また、被処理基板に形成された薄膜が酸化物であれば、酸素イオンビームが悪影響を及ぼすこともない。同じような観点から、Ｎも、被処理基板に形成された薄膜が窒化物であれば窒素イオンが窒化膜の特性を劣化させることはない。またＯやＮは安価であるため実用的である。
【００１５】
また、照射ビームのビーム径は、ビームが基板支持台や真空チャンバ内部の壁などに当たって基板の裏側面や表面を汚染しないようにするために小さい方が良く、具体的には５ｍｍ以下であることが好ましい。
【００１６】
また、本発明の一実施形態に係る真空薄膜形成加工装置は、上記の汚染物質除去機構を備えた真空チャンバ（汚染物質除去室）を少なくとも１室有している。真空薄膜形成加工装置は、真空処理室として、物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１室をさらに有する。汚染物質除去室と少なくとも１つの真空処理室とは真空搬送室を介して連結されており、被処理基板は、汚染物質除去室と真空処理室との間を真空中にて大気に曝されることなく搬送される。
【００１７】
本実施形態の真空薄膜形成加工装置によれば、薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した膜（汚染物質）を、汚染物質除去室内に設置された汚染物質除去機構によって除去することができる。被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した膜（汚染物質）の除去工程は、全ての薄膜を形成した後に行ってもよいし、各成膜工程を終える毎に行ってもよい。
【００１８】
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室での薄膜形成方法としては、マグネトロンスパッタリング法、レーザーアブレーション法、イオンビームスパッタリング法、イオンプレーティング法等を用いることができる。さらには、抵抗加熱蒸着法、電子ビーム蒸着法、ＭＢＥ（モレキュラービームエピタキシ）法等を用いることができる。
【００１９】
化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室の薄膜形成方法としては、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、光ＣＶＤ法、Ｃａｔ（触媒）ＣＶＤ法、ＭＯ（有機金属）ＣＶＤ法、ＡＬＤ（アトミックレイヤーデポジション）法などを用いることができる。
【００２０】
物理的エッチング室でのエッチング方法としては、イオンビームエッチング（イオンミリング）法、逆スパッタエッチング法などを用いることができる。
【００２１】
化学的エッチング室でのエッチング方法としては、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法などを用いることができる。
【００２２】
酸化処理室の酸化処理方法としては、ラジカル酸化、プラズマ酸化、自然酸化、イオンビーム酸化などを用いることができる。
【００２３】
アッシング室では、エッチング加工時にマスクとして使用していたフォトレジストを酸素プラズマ雰囲気等に曝露することによって灰化して除去する。
【００２４】
次に、本発明の実施例について説明する。
【００２５】
（実施例１）
図１は、本発明を適用可能な汚染物質除去機構と汚染物質除去室を示す概略構成図である。
【００２６】
汚染物質除去室を構成する真空チャンバ１内には、汚染物質除去機構を構成するイオンガン２と、基板回転機構３を備えた静電吸着方式の基板支持台４とが設置されている。真空チャンバ１には、ゲートバルブ５を介して真空ポンプ６が接続されている。被処理基板７は、真空ポンプ６の反対側に設置されたゲートバルブ８を通して真空チャンバ１内に搬入される。真空チャンバ１内は、真空ポンプ６によって、所望の真空度になるように設定されている。本実施例における真空チャンバ１内の真空度は１×１０-5Ｐａである。
【００２７】
基板支持台４の大きさは被処理基板７よりも小さくなっており、基板支持台４は被処理基板７の中央部を支持している。そのため、基板支持台４に支持された被処理基板７の側面および裏面縁部は、基板支持台４に覆われずに露出した状態になっている。
【００２８】
本実施例では、被処理基板７として直径３００ｍｍのシリコンウエハを用いている。被処理基板７には、薄膜形成工程を経て、表面のみならず、側面および裏面の端部から２ｍｍの範囲の全周に渡って膜が付着している（図１２に示した状態）。これは、前工程の成膜工程で３００ｍｍのウエハサイズより小さい直径２９６ｍｍの基板支持台が用いられていたために、被処理基板７の側面や裏面に膜が回りこんで付着したためである。このように膜が付着した被処理基板７を直径１００ｍｍの静電吸着式の基板支持台４に載せ、静電吸着によってその上に固定させた上で、基板回転機構３によって３０ｒｐｍの回転速度で被処理基板７を回転させる。そして、回転する被処理基板７の縁部及び側面に対して裏面側からイオンガン２によってイオンビームを照射する。本実施例では、イオンビームにはビーム径が５ｍｍのものを使用した。
【００２９】
次に、図２を参照して、被処理基板とイオンガンとの位置関係を説明する。
【００３０】
図２に示すように、被処理基板７の中心の裏面側を回転の原点Ｏ、被処理基板７の外周の裏面側の任意の点をＰ、Ｐを含む接線上の任意の点をＱとする。点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度αで被処理基板７の外側に延び、かつ被処理基板７の垂線に平行かつ線分ＰＱを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度βで被処理基板７の下側に延びる線分上の任意の点をＲとする。円筒形をしたイオンガン２は、その中心軸が線分ＰＲと重なるように配置されている。そして、イオンガン２を、０°＜α＜９０°かつ０°＜β＜１８０°を満たす位置に配置することで、被処理基板７の裏面縁部と側面に対して同時にイオンビームを照射することができる。しかしながら、被処理基板７の表面に形成されている薄膜にイオンビームが照射されることは好ましくないため、角度αは４５°以下にすることが好ましい。
【００３１】
イオンガン２は、イオンビーム照射口２ａと被処理基板７の裏面との距離Ｌが１０ｍｍ以上５００ｍｍ以下の範囲となる位置に配置される。本実施例では、角度α，βをともに３０°とし、距離Ｌを５０ｍｍとした。
【００３２】
図３に、イオンビーム照射前と照射後の被処理基板の裏面縁部および側面の膜付着状況を示す。図３に示すように、本実施例によれば、被処理基板７の裏面の縁部から２ｍｍの範囲および側面に付着した汚染物質を、被処理基板７の全周にわたって除去することができた。
【００３３】
本実施例では、被処理基板７を支持固定した基板支持台４を基板回転機構３によって回転させ、回転する被処理基板７の縁部及び側面に対して裏面側からイオンガン２によってイオンビームを照射する構成を例に挙げて説明した。しかしながら、本発明に適用できるのはこの構成に限られない。この構成に代えて、イオンガン２を、被処理基板７の縁部及び側面に対して裏面側からイオンビームを照射させながら、基板支持台４に支持固定された被処理基板７の周囲縁に沿って移動させる構成としてもよい。さらには、被処理基板７を支持固定した基板支持台４を基板回転機構３によって回転させる構成と、イオンガン２を被処理基板７の周囲縁に沿って移動させる構成とを組み合わせてもよい。
【００３４】
（実施例２）
図２に示した被処理基板とイオンガンとの位置関係によれば、上述したように、被処理基板７の裏面縁部及び側面に付着した膜を除去することが可能である。しかしながら、イオンビームによって除去された膜（汚染物質）が被処理基板７の表面上に付着してしまうおそれがある。
【００３５】
これに対し本実施例では、まず、図４（ａ）に示すように角度αが−９０°＜α＜０°となるように配置したイオンガン２によって、被処理基板７の裏面縁部の汚染物質のみを先に除去する。このような角度αに配置したイオンガン２によって被処理基板７の裏面縁部にイオンビームを照射することにより、被処理基板７から除去された汚染物質は基板の外側に向かって飛び出す。そのため、汚染物質が被処理基板７上に再付着することを抑えることができる。
【００３６】
次に、図５（ａ）に示すように角度αが０°＜α＜９０°となるように配置したイオンガン２によって、被処理基板７の側面の汚染物質を除去する。このような角度αに配置したイオンガン２によって被処理基板７の側面にイオンビームを照射することにより、被処理基板７の側面から除去された汚染物質が被処理基板７の裏面に再付着することを抑えることができる。
【００３７】
このような２つのステップで被処理基板７の裏面縁部と側面の汚染物質を個別に除去するために、イオンガン２の配置角度を変更するための機構を真空チャンバ１（図１参照）内に設けてもよい。
【００３８】
あるいは、図６に示すように、被処理基板７に対するイオンビームの入射角度が異なる２つのイオンガン２1，２2を配置した構成としてもよい。図６に示す構成において、被処理基板７の裏面縁部の汚染物質を除去するイオンガン２1は配置角度α，βがそれぞれ−６０°，３０°であり、被処理基板７の側面の汚染物質を除去するイオンガン２2は配置角度α，βがそれぞれ３０°，６０°である。なお、汚染物質を飛ばす方向である、これらのイオンガン２1，２2の延長上には、ゲートバルブや真空ポンプなどの排気系が配置されていることが好ましい。これにより、被処理基板７から除去された汚染物質が被処理基板７に再付着する前に、真空チャンバ内に浮遊する汚染物質を真空チャンバの外に速やかに排出することが可能となる。
【００３９】
なお、処理室の真空チャンバ１内には、他の成膜室などと同様に防着板（不図示）が配置されている。この防着板は、汚染物質を吸着する役目を持ち、定期的に交換されている。イオンガン２1，２2は、この防着板に向けて汚染物質を飛ばすように配置されていてもよい。
【００４０】
（実施例３）
図７は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例であるフラッシュメモリ用絶縁膜形成装置の概略構成を示す図である。
【００４１】
図７に示す絶縁膜形成装置は、真空搬送ロボット１２を内部に備えた真空搬送室１０を備えている。真空搬送室１０には、ロードロック室１１、基板加熱室１３、第１のＰＶＤ（スパッタリング）室１４、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室１５、汚染物質除去室１６、基板冷却室１７がそれぞれゲートバルブを介して連結されている。
【００４２】
次に、図７に示した絶縁膜形成装置の動作について説明する。
【００４３】
まず、被処理基板を真空搬送室１０に搬出入するためのロードロック室１１に被処理基板（シリコンウエハ）をセットし、圧力が１×１０-4Ｐａ以下に達するまで真空排気する。その後、真空搬送ロボット１２を用いて、真空度が１×１０-6Ｐａ以下に維持された真空搬送室１０内に被処理基板を搬入し、所望の真空処理室に搬送する。
【００４４】
本実施例においては、初めに基板加熱室１３に被処理基板を搬送して４００℃まで加熱し、次に第１のＰＶＤ（スパッタリング）室１４に搬送して被処理基板上にＡｌ2Ｏ3薄膜を１５ｎｍの厚さに成膜する。次いで、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室１５に被処理基板を搬送して、その上にＴｉＮ膜を２０ｎｍの厚さに成膜する。その後、被処理基板を汚染物質除去室１６内に搬送し、被処理基板の裏面縁部と側面に付着したＡｌ2Ｏ3膜およびＴｉＮ膜を除去する。最後に、被処理基板を基板冷却室１７内に搬送して、室温になるまで被処理基板を冷却する。全ての処理が終了した後、ロードロック室１１に被処理基板を戻し、大気圧になるまで乾燥窒素ガスを導入した後に、ロードロック室１１から被処理基板を取り出す。
【００４５】
本実施例の絶縁膜形成装置では、汚染物質除去室１６以外の真空処理室の真空度は１×１０-6Ｐａ以下とした。汚染物質除去室１６の真空度は１×１０-5Ｐａ以下であるが、イオンビーム照射時にはＡｒガスが流入されるため、真空度は０．０４〜０．１Ｐａとなる。
【００４６】
本実施例では、Ａｌ2Ｏ3膜とＴｉＮ膜の成膜にマグネトロンスパッタリング法を用いている。これらの膜の成膜には、これに代えて、レーザーアブレーション法やイオンプレーティング法、蒸着法、ＭＢＥ法、ＡＬＤ法、ＣＶＤ法などを用いてもよい。また、本実施例では被処理基板上に複数の成膜処理を施した後に、汚染物質除去室１６にて被処理基板の裏面縁部と側面に付着した汚染物質を除去した例を示したが、汚染物質除去室１６における汚染物質除去工程は各成膜処理後に行ってもよい。
【００４７】
（実施例４）
図８は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）用磁気トンネル接合成膜装置の概略構成を示す図である。
【００４８】
図８に示す磁気トンネル接合成膜装置は、２機の真空搬送ロボット２２を備えた真空搬送室２０を有している。真空搬送室２０には、３つのＰＶＤ（スパッタリング）室２４，２５，２７と、２つのロードロック室２１と、酸化処理室２６と、基板前処理室（逆スパッタエッチング室）２３と、汚染物質除去室２８とが、それぞれゲートバルブを介して連結されている。ＰＶＤ（スパッタリング）室２４，２５，２７の各々は、それぞれ５つのスパッタリングターゲットを有している。
【００４９】
次に、図８に示した磁気トンネル接合成膜装置の動作について説明する。
【００５０】
被処理基板は、ロードロック室２１から真空搬送ロボット２２によって真空搬送室２０内に搬入される。その後、まず初めに、被処理基板は基板前処理室２３内に搬送され、被処理基板の表面に付着した不純物を逆スパッタエッチングによって物理的に除去する。次に、被処理基板は第１のＰＶＤ（スパッタリング）室２４内に搬送され、被処理基板上にＴａＮ（１０ｎｍ）／Ｔａ（１０ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２ｎｍ）／ＰｔＭｎ（１５ｎｍ）から成る多層膜を成膜する。
【００５１】
次いで、被処理基板は第２のＰＶＤ（スパッタリング）室２５内に搬送され、被処理基板上にＣｏＦｅ（２ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／ＣｏＦｅＢ（２．５ｎｍ）／Ｍｇ（１ｎｍ）から成る多層薄膜を成膜する。次に、被処理基板を酸化処理室２６内に搬送して、Ｍｇ（１ｎｍ）層をラジカル酸化処理してＭｇＯ絶縁膜を形成する。その後、被処理基板を第３のＰＶＤ（スパッタリング）室２７内に搬送し、被処理基板上にＣｏＦｅＢ（１ｎｍ）／ＮｉＦｅ（２ｎｍ）／Ｔａ（１ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）／ＴａＮ（５０ｎｍ）から成る多層膜を成膜する。このようにして、被処理基板表面の全面に図９（ａ）に示す磁気トンネル接合を形成した。
【００５２】
最後に、被処理基板を汚染物質除去室２８内に搬送し、被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した、多層膜を構成する不純物元素を除去し、被処理基板をロードロック室２１に戻す。これにより、被処理基板の裏面縁部及び側面には汚染物質の付着していない被処理基板を得ることができた（図９（ｂ）参照）。
【００５３】
本実施例においては、複数の成膜処理後に汚染物質除去室２８にて被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した汚染物質を除去する例を示したが、汚染物質除去室２８における汚染物質除去工程は各成膜処理後に行ってもよい。
【００５４】
（実施例５）
図１０は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、実施例４で作製した磁気トンネル接合上にパターニングされたフォトレジストが形成された被処理基板を加工する装置を示す概略構成図である。
【００５５】
図１０に示す装置は、真空搬送ロボット３２を備えた真空搬送室３０を有している。真空搬送室３０には、２つの化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３３，３５と、物理的エッチングを行うアッシング室３４と、化学的気相蒸着室（プラズマＣＶＤ）室３６と、汚染物質除去室３７とが、それぞれゲートバルブを介して連結されている。
【００５６】
フォトレジスト付き磁気トンネル接合が形成された被処理基板は、初めに、ロードロック室３１から真空搬送室３０を経て第１の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３３内に搬送される。第１の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３３では、被処理基板に塗布されたフォトレジストをマスクとして、フッ素系ガスを用いて、最上層のＴａＮ層をＲｕ層が露出するまでエッチングする。次に、被処理基板をアッシング室３４内に搬送して、前工程でマスクとして使用していたフォトレジストを除去する。その後、被処理基板を第２の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３５内に搬送する。第２の化学的エッチング室（ＲＩＥ）室３５では、前工程でフォトレジストマスクの下に残されていたＴａＮをハードマスクとして、アルコール系ガスを用いて、被処理基板の表面に近いＴａ層が露出するまで、Ｒｕ層からＮｉＦｅ層までの多層膜をエッチングする。その後、被処理基板を化学的気相蒸着（熱ＣＶＤ）室３６内に搬送してＳｉＯ2保護膜を形成する。ここまでの一連のプロセスによって、被処理基板の裏面縁部と側面には汚染物質が多く付着している。
【００５７】
最後に、被処理基板を汚染物質除去室３７内に搬送し、被処理基板の裏面縁部と側面にイオンビームを照射することによって、それらの汚染物質を除去する。
【００５８】
（実施例６）
図１１は、本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、相変化メモリ向け薄膜形成装置の概略構成図である。
【００５９】
図１１に示す薄膜形成装置は、真空搬送ロボット４２を備えた真空搬送室４０を有している。真空搬送室４０には、ロードロック室４１、基板加熱室４３、基板前処理室４４、第１のＰＶＤ（スパッタリング）室４５、第２のＰＶＤ（スパッタリング）室４６、汚染物質除去室４７がそれぞれゲートバルブを介して連結されている。
【００６０】
次に、図１１に示した薄膜形成装置の動作について説明する。
【００６１】
被処理基板は、ロードロック室４１から真空搬送室４０内に搬入された後に、まず初めに基板加熱室４３内に搬送され、２００℃まで加熱される。次に、被処理基板は基板前処理室４４内に搬送されて逆スパッタエッチングが行われ、被処理基板の表面に付着した不純物が除去される。その後、被処理基板は第１のＰＶＤ（スパッタリング）室４５内に搬送され、ＧｅＳｂＴＧｅ等のカルコゲナイト系相変化材料からなる薄膜が６０ｎｍの厚さに成膜される。次いで、被処理基板は第２のＰＶＤ（スパッタリング）室４６内に搬送され、ＴｉＮ膜が５０ｎｍの厚さに成膜される。その後、被処理基板は汚染物質除去室４７内に搬送され、被処理基板の裏面縁部と側面に付着した汚染物質であるＧｅＳｂＴｅおよびＴｉＮが除去される。全ての処理が終了した後、被処理基板はロードロック室４１に戻される。このようにして、被処理基板表面の全面に所望の薄膜を形成した後、被処理基板の裏面縁部と側面に付着した汚染物質を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】本発明を適用可能な汚染物質除去機構と汚染物質除去室を示す概略構成図である。
【図２】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図３】イオンビーム照射前と照射後の被処理基板の裏面縁部および側面の膜付着状況を示す図である。
【図４】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図５】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図６】被処理基板とイオンガンとの位置関係を示す図である。
【図７】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例であるフラッシュメモリ用絶縁膜形成装置の概略構成を示す図である。
【図８】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）用磁気トンネル接合成膜装置の概略構成を示す図である。
【図９】イオンビーム照射前と照射後の被処理基板の裏面縁部および側面の膜付着状況を示す図である。
【図１０】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、実施例４で作製した磁気トンネル接合上にパターニングされたフォトレジストが形成された被処理基板を加工する装置を示す概略構成図である。
【図１１】本発明の真空薄膜形成加工装置の一例である、相変化メモリ向け薄膜形成装置の概略構成図である。
【図１２】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【図１３】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【図１４】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【図１５】従来技術による薄膜形成工程を説明するための模式図である。
【符号の説明】
【００６３】
１ 真空チャンバ
２，２1，２2 イオンガン
３ 回転導入機構
４ 基板支持台
７ 被処理基板
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に対して、真空中において、指向性を有するビームを照射することを含む汚染物質除去方法。
【請求項２】
前記ビームは、イオンビーム、電子ビーム、原子ビーム、分子ビーム、クラスタービーム、レーザービームのうちのいずれか１つである、請求項１に記載の汚染物質除去方法。
【請求項３】
前記被処理基板の裏面縁部及び側面に対して前記ビームを照射する際に、前記被処理基板を静電吸着によって基板支持台の上に固定し、前記基板支持台とともに前記被処理基板を回転させることを含む、請求項１または２に記載の汚染物質除去方法。
【請求項４】
表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備えた汚染物質除去機構。
【請求項５】
前記汚染物質除去手段は、前記被処理基板の裏面縁部及び側面に対して指向性を有するビームを照射するビーム照射手段である、請求項４に記載の汚染物質除去機構。
【請求項６】
前記ビームは、イオンビーム、電子ビーム、原子ビーム、分子ビーム、クラスタービーム、レーザービームのうちのいずれか１つである、請求項５に記載の汚染物質除去機構。
【請求項７】
前記ビーム照射手段はイオンビームを照射するイオンビーム照射手段であり、
前記イオンビームは、イオン種としてＨｅ、Ｎ、Ｏ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのうち少なくとも１種類の元素からなるイオンを含んでいる、請求項５に記載の汚染物質除去機構。
【請求項８】
前記被処理基板の中心の裏面側を回転の原点Ｏ、前記被処理基板の外周の裏面側の任意の点をＰ、Ｐを含む接線上の任意の点をＱとし、点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度αで前記被処理基板の外側に延び、かつ前記被処理基板の垂線に平行かつ線分ＰＱを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度βで前記被処理基板の下側に延びる線分上の任意の点をＲとしたとき、
前記ビーム照射手段は、０°＜α＜９０°かつ０°＜β＜１８０°を満たす位置に配置されている、請求項５から７のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構。
【請求項９】
前記被処理基板の中心の裏面側を回転の原点Ｏ、前記被処理基板の外周の裏面側の任意の点をＰ、Ｐを含む接線上の任意の点をＱとし、点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度αで前記被処理基板の外側に延び、かつ前記被処理基板の垂線に平行かつ線分ＰＱを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度βで前記被処理基板の下側に延びる線分上の任意の点をＲとしたとき、
前記ビーム照射手段は、−９０°＜α＜０°かつ０°＜β＜１８０°を満たす位置に配置されている、請求項５から８のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構。
【請求項１０】
前記被処理基板を支持固定する基板支持台と、該基板支持台を回転させる回転手段とを備えている、請求項４から９のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構。
【請求項１１】
請求項４から１０のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構を真空チャンバ内に備えた汚染物質除去室。
【請求項１２】
請求項１１に記載の汚染物質除去室と、
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
を備えた真空薄膜形成加工装置。
【請求項１３】
前記汚染物質除去室と前記少なくとも１つの真空処理室とは真空搬送室を介して連結されている、請求項１２に記載の真空薄膜形成加工装置。
【請求項１】
表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に対して、真空中において、指向性を有するビームを照射することを含む汚染物質除去方法。
【請求項２】
前記ビームは、イオンビーム、電子ビーム、原子ビーム、分子ビーム、クラスタービーム、レーザービームのうちのいずれか１つである、請求項１に記載の汚染物質除去方法。
【請求項３】
前記被処理基板の裏面縁部及び側面に対して前記ビームを照射する際に、前記被処理基板を静電吸着によって基板支持台の上に固定し、前記基板支持台とともに前記被処理基板を回転させることを含む、請求項１または２に記載の汚染物質除去方法。
【請求項４】
表面に薄膜が形成された被処理基板の裏面縁部及び側面に付着した汚染物質を除去する汚染物質除去手段を備えた汚染物質除去機構。
【請求項５】
前記汚染物質除去手段は、前記被処理基板の裏面縁部及び側面に対して指向性を有するビームを照射するビーム照射手段である、請求項４に記載の汚染物質除去機構。
【請求項６】
前記ビームは、イオンビーム、電子ビーム、原子ビーム、分子ビーム、クラスタービーム、レーザービームのうちのいずれか１つである、請求項５に記載の汚染物質除去機構。
【請求項７】
前記ビーム照射手段はイオンビームを照射するイオンビーム照射手段であり、
前記イオンビームは、イオン種としてＨｅ、Ｎ、Ｏ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅのうち少なくとも１種類の元素からなるイオンを含んでいる、請求項５に記載の汚染物質除去機構。
【請求項８】
前記被処理基板の中心の裏面側を回転の原点Ｏ、前記被処理基板の外周の裏面側の任意の点をＰ、Ｐを含む接線上の任意の点をＱとし、点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度αで前記被処理基板の外側に延び、かつ前記被処理基板の垂線に平行かつ線分ＰＱを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度βで前記被処理基板の下側に延びる線分上の任意の点をＲとしたとき、
前記ビーム照射手段は、０°＜α＜９０°かつ０°＜β＜１８０°を満たす位置に配置されている、請求項５から７のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構。
【請求項９】
前記被処理基板の中心の裏面側を回転の原点Ｏ、前記被処理基板の外周の裏面側の任意の点をＰ、Ｐを含む接線上の任意の点をＱとし、点Ｏ，Ｐ，Ｑを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度αで前記被処理基板の外側に延び、かつ前記被処理基板の垂線に平行かつ線分ＰＱを含む平面内において線分ＰＱに対して点Ｐから角度βで前記被処理基板の下側に延びる線分上の任意の点をＲとしたとき、
前記ビーム照射手段は、−９０°＜α＜０°かつ０°＜β＜１８０°を満たす位置に配置されている、請求項５から８のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構。
【請求項１０】
前記被処理基板を支持固定する基板支持台と、該基板支持台を回転させる回転手段とを備えている、請求項４から９のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構。
【請求項１１】
請求項４から１０のいずれか１項に記載の汚染物質除去機構を真空チャンバ内に備えた汚染物質除去室。
【請求項１２】
請求項１１に記載の汚染物質除去室と、
物理的気相蒸着室（ＰＶＤ）室、化学的気相蒸着室（ＣＶＤ）室、物理的エッチング室、化学的エッチング室、基板加熱室、基板冷却室、酸化処理室、還元処理室、アッシング室のうちの少なくとも１つの真空処理室と、
を備えた真空薄膜形成加工装置。
【請求項１３】
前記汚染物質除去室と前記少なくとも１つの真空処理室とは真空搬送室を介して連結されている、請求項１２に記載の真空薄膜形成加工装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２００９−３８２９５（Ｐ２００９−３８２９５Ａ）
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００７−２０３０５４（Ｐ２００７−２０３０５４）
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２１年２月１９日（２００９．２．１９）
【国際特許分類】
【出願日】平成１９年８月３日（２００７．８．３）
【出願人】（０００２２７２９４）キヤノンアネルバ株式会社 (564)
【Ｆターム（参考）】
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