JP2001035837A - ドライエッチ処理装置と、基板の処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルミニウム多層膜の塩素系プラズマエッチ
では、反応生成物がダスト源となるので、長時間の処理
を続けると歩留が低下する。 【解決手段】 エッチング時間を二分化し、途中に純水
を用いた洗浄工程を介在させることでダストの影響を緩
和し、歩留を確保する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は半導体集積回路およ
び液晶デバイスなどの製造工程において用いられる食刻
装置、例えば、アルミニウム多層膜の乾式食刻（ドライ
エッチ）に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】周知のように半導体集積回路および液晶
デバイスなどの微細加工においては多数回の食刻工程が
必要である。食刻工程の実施形態としては以下に述べる
ようなものがあり、大別して大気下で薬液と純水を用い
て行う湿式食刻（ウェットエッチ）と減圧下でガスプラ
ズマを用いて行う乾式食刻（ドライエッチ）とに分けら
れる。

【０００３】湿式の食刻工程においては、洗浄の最終工
程では純水を用いて単結晶シリコンやガラス等の基板を
洗浄し、付着している薬液やダスト、異物を除去するの
が一般的であり、写真食刻工程の現像プロセスや食刻プ
ロセスにおいては純水を基板上にシャワー状またはスプ
レイ状に吹き付けるようにして一枚ずつ連続的に処理す
る製造装置が量産工場では多用されている。

【０００４】図３はこのような食刻・洗浄装置の概略の
断面構成図を示す。食刻・洗浄装置としての構成では、
（薬液）処理室１と水洗室２および乾燥室３とが最低限
の構成要素である。薬液処理時間が長くなる場合には処
理室１を２室隣接して配置したり、処理液の水洗室２へ
の持出し量を低下させるために処理室１と水洗室２との
間に液切り室などの緩衝室を設けたり、同じく処理液の
装置外への拡散を防止するために処理室１の上流側に緩
衝室を配置するなどの設計的手法が加味されることは公
知である。

【０００５】以下に簡単に装置の構成内容を説明する
と、薬液循環ポンプ４、薬液中のダストまたはパーティ
クルを除去するためのフィルタ５および流量調整用のバ
ルブ６よりなる配管系７と、薬液を噴射するノズル８、
処理室１、処理室の底部に設けられた薬液回収配管９お
よび薬液循環タンク１０とで閉ループを構成し、薬液１
１を循環使用する構成が代表的である。薬液の循環によ
るダスト除去を優先する場合には、薬液循環ポンプ４、
フィルタ５および薬液循環タンク１０とで循環系統を別
途独立させることも多い。

【０００６】ストップバルブ１２を有する薬液供給配管
１３は薬液循環タンク１０に新規な薬液１１を供給する
ための配管系であり、図示はしないが例えば別の場所に
設置された供給タンクからＮ２（窒素）加圧で圧送によ
って新規な薬液が循環タンク１０に供給される。同じく
ストップバルブ１４を有する薬液廃棄配管１５は使用済
みの薬液１１を外部に廃棄するための配管系であり、図
示はしないが屋外に設置された廃液タンクなどに移し替
えてから産業廃棄物として処理するなどの手続きがなさ
れる。

【０００７】水洗室２では基板に付着している薬液を洗
い流すために一般的には適度な純度の純水が必要である
ので、流量調整用バルブ１６を有する純水供給配管１７
が設けられ、配管の先端部には純水を噴射するノズル１
８が配置される。水洗室２の底部に設けられた回収配管
１９は基板を水洗した処理水の排水管であり、純水洗浄
の初期にはある程度の薬液が排水中に含まれるので、公
害対策のための適当な処理を施されてから工場排水とし
て廃棄されることも多い。

【０００８】水洗室を２段構成とし、第１の水洗室は上
記したように処理し、第２の水洗室の処理水は比較的汚
れが少ないので回収して再び他の目的の純水源として、
あるいは純水製造装置の原水として使用するなどの省資
源・省エネルギの取組も最近では定着しつつある。

【０００９】また、基板の水洗時にただ単純に基板に純
水を噴射するだけではなく、噴射する純水に超音波を重
畳したり、高圧の噴射ジェットにしたりして物理的な力
で基板に付着した異物やパーティクルの除去能力を高め
ることも最新の洗浄機では標準的なものとなりつつあ
る。

【００１０】乾燥室３では水洗後の濡れた基板を乾燥す
るために、圧力計２０と流量調整用バルブ２１を有する
ドライエアまたは窒素ガスなどの乾燥ガス配管２２が設
けられ、配管２２の先端部には上記乾燥ガスを基板上に
シート状に噴射する乾燥ノズル２３が配置される。２４
は乾燥室５内で乾燥ノズル２３によって凝集した水を廃
棄するための排水管である。このように乾燥したガスを
基板に吹き付けて乾燥する方式は別名エアナイフとも呼
ばれる。

【００１１】純水噴射ノズル１８および乾燥ノズル２３
は基板裏面の除去のため基板上のみならず基板下からも
噴射するのが効率的であり、かつ一般的である。なお、
２５は基板の搬送ラインで、基板の搬送機構、処理室１
と水洗室２との間に設置されるゲートバルブあるいはエ
アカーテンなどの排気干渉防止機構、さらには各室内の
雰囲気を排気する排気管は図面上では省略してある。ま
た水洗後の濡れた基板を乾燥させるには、エアナイフ以
外にもＩＰＡなどの速乾性有機溶剤を用いた置換型乾
燥、あるいは基板を高速で回転させて乾燥するスピン乾
燥もあるが、ここでは説明を省略する。

【００１２】上記した設備構成は基板が大きくなると処
理装置が長くなることと、基板の乾燥時に大量の乾燥ガ
スを消費する欠点があり、かつエアナイフで飛散した水
滴が基板上に跳ね返ってきて付着し、いわゆるアォータ
・マークとして膜剥がれやコンタクト不良など品質上あ
るいは歩留上の不良の原因となりやすく、また筋状の乾
燥斑も発生し易い。

【００１３】そのような場合には乾燥手段として図４に
示したように基板４０を高速回転させながら乾燥させる
スピン乾燥が用いられる。２６は基板４０を保持するチ
ャックで一般的には真空吸着で保持されるが、基板４０
の裏面も洗浄したい場合には基板チャック２６を円盤状
ではなく格子状に構成し、かつ基板チャック外周に止め
ピンを配置して基板が飛んでいかないようにしている。
２７は基板チャック２６を支持、回転させるためのシャ
フトであり、２９は処理室となるカップ状容器２８とシ
ャフト２７とをシールする機構である。

【００１４】スピン乾燥装置で薬液を用いた処理を可能
とするためには薬液を基板４０に滴下または噴射する手
段があれば良く、ノズル８はここでは第１の薬液を噴射
または滴下するノズルであり、ノズル１８はここでは第
２の薬液または純水を噴射もしくは滴下するノズルであ
る。また図示はしないが、カップ状容器２８で上部には
基板４０の搬入・搬出のための大きな開口部が設けら
れ、処理中に発生する薬液あるいは洗浄水のミストを排
出するための排気口も設けられ、さらに薬液あるいは洗
浄水ミストの装置外への飛散を防止するためにカップ状
容器２８に蓋を併用することも多い。同じく図示はしな
いが基板を高速回転するに当り、乾燥時間を短縮するた
めに基板に乾燥ガスを吹き付けるノズルが設けられる。

【００１５】カップ状容器２８内の薬液あるいは洗浄水
のミストを排気する方法には、図示したように排液管３
０に枝管３１を付加し、枝管３１を排気系統に接続する
方法も可能である。枝管３１内に配置された３２はミス
ト・トラップまたはミスト・セパレータで排気系統に大
量のミストが流れ込むのを阻止している。

【００１６】一方、乾式の食刻工程においては図５に示
したように、減圧可能な金属製の真空容器６２内に平行
平板電極（５１，５２）を配置して下部電極５１上に基
板４０を置き、食刻ガス５３は通常下部電極５１に対向
する上部電極５２側に形成された多数のガス孔から平行
平板電極間に供給され、平行平板電極間５１，５２に高
周波電源５４より高周波電力を与えて上下の電極間にガ
スプラズマ５５を発生させて基板４０上の所定の薄膜を
食刻している。

【００１７】プラズマの励起方法に２種類の方式があ
り、高周波電力５４を下部電極５１に与える場合にはＲ
ＩＥ（Reactive-Ion-Etching）方式、上部電極５２に与
える場合にはＰＥ（Plasma-Enhancement）方式と呼称さ
れる。図５に示した接続図ではＲＩＥ方式となってい
る。

【００１８】なお、５６は食刻ガス５３の供給源である
例えばガスボンベであり、５７は食刻ガス５３の供給配
管である。真空容器６２は例えば油回転ポンプやブース
タポンプ等の適当な排気手段５９と排気管５８によって
減圧状態を与えられ、一般的には処理室または反応室と
称される。

【００１９】プラズマを用いたエッチングにおいては、
絶縁層や半導体層のエッチングには主として弗素系ガス
が用いられ、高融点金属を除く一般的な金属層のエッチ
ングには主として塩素系ガスが用いられる。

【００２０】処理室だけの構成では処理室を大気状態と
減圧状態とに交互に切り替えて処理しなければならずか
なりの切替時間を要するので、量産工場では図６に示し
たような構成の食刻装置が採用されている。この装置は
ロボットアーム９１を中心に有し常に減圧状態の搬送室
６０にゲートバルブと連通孔とを介して常に減圧状態の
処理室６２を隣接させ、かつゲートバルブと連通孔とを
介して基板待機室６１を隣接させたもので、基板待機室
６１を介して大気状態から迅速に基板の搬入・搬出が容
易に行えるようにして生産性を向上させており、基板待
機室６１は大気と減圧を繰り返して基板を装置外の大気
と搬送室６０との間で授受している。

【００２１】以下にこの装置の運転方法を簡単に説明す
る。、基板待機室６１に基板４０または複数枚の基板４
０が搭載されたカセット６９を大気状態で搬入し、基板
待機室６１を減圧してから第１のゲートバルブ７１を開
閉してロボットアーム９１で基板４０を基板待機室６１
から常時減圧状態にある搬送室６０に搬入し、さらに第
２のゲートバルブ７２を開閉してロボットアーム９１で
基板４０を搬送室６０から常時減圧状態にある処理室６
２に搬入し、処理室で決められた基板維持温度、ガス流
量、真空度、高周波電力、放電時間等の所定のガスプラ
ズマ処理を行った後に第２のゲートバルブ７２を開閉し
てロボットアーム９１で基板４０を処理室６２から搬送
室６０に搬入し、引き続き第１のゲートバルブ７１を開
閉してロボットアーム９１で基板４０を搬送室６０から
基板待機室６１に搬入し、基板待機室６１を大気に戻し
てから基板４０を装置外に取り出して一連の食刻プロセ
スが完了する。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】食刻する金属層とし
て、例えば、アルミニウムを取り上げる。アルミニウム
の食刻には塩素ガス（Cl2）と三塩化硼素（BCl3）との
混合ガスが用いられるが、まず、塩素ガスはアルミニウ
ムに対して腐食性が強いので、塩素系ガスプラズマ処理
が終了した後には、酸素ガスプラズマで軽くアッシング
して基板及びレジスト上の塩素ガスを除去しておく必要
があり、しかも三塩化硼素（BCl3）中の硼素が酸素と反
応すると粉状の酸化硼素（B2O3）が排気管に発生して目
詰まりを起こすので、処理室内に残留する三塩化硼素
（BCl3）の影響をできるだけ回避するためにも酸素ガス
によるアッシングには別の処理室が必要となり、処理室
が必ず２個以上必要となる欠点がある。すなわち、アル
ミニウムの塩素系の食刻は一つの反応室で全てのプロセ
スを処理できないわけで他の金属や絶縁層の食刻と比較
すると生産性が低くなる。

【００２３】そこで酸素ガスのアッシングに代えて、塩
素系ガスプラズマ処理終了後に直ちに純水で塩素ガスを
洗浄する方策も可能で、塩素系食刻装置のごく近傍に水
洗装置を置いて運用することも多用されるようになって
きた。

【００２４】しかしながら、塩素系ガスプラズマ処理に
よるアルミニウム食刻時の最大の課題は、反応生成物で
ある塩化アルミニウム（AlCl3）の昇華性が強く、ガス
状の塩化アルミニウムが処理室内の温度の低い内壁表面
に析出し、ある量を超えると急激にダストとして処理室
内に放出されて食刻の歩留を低下させることである。

【００２５】一方、ここでアルミニウム多層膜のドライ
エッチの有用性について一例を示す。図７はカラー液晶
パネルを構成するアクティブ基板の単位絵素の平面図で
あり、同図のＡ−Ａ’線上の断面図を図８に示し、その
製造工程を絶縁ゲート型トランジスタに従来のうちの一
つ（チャネル・エッチ型と呼称される）を採用した場合
について以下に簡単に説明する。

【００２６】まず、図８（ａ）に示したようにガラス基
板102の一主面上に、ＳＰＴ（スパッタ）等の真空製膜
装置を用いて膜厚0.1〜0.3μm程度の第１の金属層を被
着し、微細加工技術により走査線も兼ねるゲート電極11
1を選択的に形成する。

【００２７】つぎに、ガラス基板102の全面にＰＣＶＤ
（プラズマ・シーブイデイ）装置を用いてゲート絶縁層
となるＳｉＮｘ（シリコン窒化）層、不純物をほとんど
含まず絶縁ゲート型トランジスタのチャネルとなる第１
の非晶質シリコン（ａ−Ｓｉ）層、及び不純物を含む第
２の非晶質シリコン層と３種類の薄膜層を、例えば0.3-
0.2-0.05μm程度の膜厚で順次被着して130，131，133と
し、図８（ｂ）に示したようにゲート１１上に第１と第
２の非晶質シリコン層よりなる半導体層を島状131’，1
33’に残してゲート絶縁層130を露出する。

【００２８】続いて図８（ｃ）に示したようにＳＰＴ等
の真空製膜装置を用いて耐熱金属層として例えば膜厚0.
1μm程度のＴｉ薄膜134を、低抵抗配線層として膜厚0.3
μm程度のＡＬ薄膜135を、そして絵素電極となる透明導
電層（ＩＴＯ）とアルミニウムとの電蝕反応防止のため
の中間金属層として例えば膜厚0.1μm程度のＴｉ薄膜13
6を順次被着し、微細加工技術により絶縁ゲート型トラ
ンジスタのドレイン電極121と信号線も兼ねるソース電
極112とを選択的に形成する。この選択的パターン形成
は、ソース・ドレイン配線の形成に用いられる感光性樹
脂パターン143をマスクとして、中間金属層136、ＡＬ薄
膜135、耐熱金属層134及び第２の非晶質シリコン層13
3’を順次食刻し、第１の非晶質シリコン層131’は0.05
〜0.1μm程度残して食刻することによりなされるので、
チャネル・エッチと呼称される。

【００２９】上記のエッチング工程は合計５種類もの薄
膜層のエッチングであり、このエッチングを薄膜層の種
類毎に生産装置を代えてエッチングすることは装置コス
トから考えても一般的でない。そこで塩素系のガスプラ
ズマ食刻を採用すれば、１台の生産装置で済ませること
が出来て極めて合理的であることが容易に理解される。

【００３０】引き続き、上記感光性樹脂パターン143を
除去した後、図８（ｄ）に示したようにガラス基板２の
全面に透明性の絶縁層として、ゲート絶縁層と同様にＰ
ＣＶＤ装置を用いて0.3μm程度の膜厚のＳｉＮｘ層を被
着してパシベーション絶縁層137とし、ドレイン電極121
上に開口部138を形成し、同時に図示はしないが画像表
示部周辺の走査線と信号線の端子電極上に開口部を形成
して端子電極の大部分を露出する。

【００３１】そして、最後に全面に透明導電層であるＩ
ＴＯ薄膜を例えば0.1μm程度の膜厚で被着し、図８
（ｅ）に示したようにドレイン電極121上の開口部138を
含んで絵素電極139を形成してアクティブ基板102として
完成する。この時、中間金属層136はＩＴＯ薄膜のエッ
チング液でアルミニウム135が反応して消失するのをも
防止する機能を有している。

【００３２】上述したアルミニウム多層膜のエッチング
で反応生成物がダストとしてガラス基板上に落下する
と、そこはダストの陰になって反応が低下し、程度の差
こそあれ導電性の薄膜が残ってしまう。これは典型的な
絶縁ゲート型トランジスタのソース・ドレイン間の短絡
であるので、液晶パネルに画像を表示すると表示モード
によって異なるが、常時光放しの輝点欠陥は商品価値を
著しく低下させるので多くの場合には重大な不良とな
る。常時光らない黒点欠陥は比較的目立たないので重大
欠陥とは言えないが、多数もしくは特定の狭い領域でも
集中した場合は別である。

【００３３】このため、エッチング装置の内部清掃が頻
繁に行われる結果、設備の稼働率が上がらず装置コスト
が上昇する。加えて人手に頼る内部清掃ではダストの発
生も安定せず、いつ何時ダストが大量に発生するか予測
できず、頻繁にエッチング装置のパーティクル検査を強
いられる事態は避けられない。

【００３４】本発明は上述した問題点に鑑みなされたも
ので、ドライエッチに当たり、反応生成物がダストとし
て落下しても歩留が低下しにくい生産設備と基板の処理
方法を提供することを目的とする。

【００３５】

【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明においてはドライエッチプロセスを二分化
し、途中に洗浄工程を介在させてダストの影響を最小限
度に止めたプロセス及びそのプロセスに対応可能な設備
構成を発明したものである。

【００３６】具体的に、請求項１に記載のドライエッチ
処理装置は、基板をハンドリングするロボットアームを
中心に有し減圧可能な搬送室と、第１のゲートバルブと
連通孔とを介して搬送室に隣接する少なくとも１個の基
板待機室と、第２のゲートバルブと連通孔とを介して搬
送室に隣接し塩素系ガスプラズマ処理を行う少なくとも
１個の処理室と、第３のゲートバルブと連通孔とを介し
て搬送室に隣接し基板の水洗処理と乾燥処理とを行う少
なくとも１個の減圧可能な乾燥室と、第４のゲートバル
ブと連通孔とを介して搬送室に隣接し複数枚の基板の加
熱処理を行う減圧可能な加熱室とを有することを特徴と
する。この構成により、反応生成物によるダストを食刻
中に乾燥室にて除去することが可能となる。

【００３７】また、請求項２に記載のドライエッチ処理
装置は、請求項１に記載の装置に大気下で基板の水洗処
理と乾燥処理とを行う乾燥室と搬送室と間のに別のロボ
ットアームを有する真空予備室を配置し、搬送室と真空
予備室との間に第３のゲートバルブと連通孔とを有する
とともに、真空予備室と乾燥室との間に第５のゲートバ
ルブと連通孔とを有することを特徴とする。この構成に
より、反応生成物によるダストを食刻中に乾燥室にて除
去することが可能となるだけでなく、乾燥室が簡素化さ
れ合理的な設備が得られる。

【００３８】また、請求項３に記載の基板処理方法は、
請求項１に記載のドライエッチ処理装置の運転によって
なされるもので、基板待機室に基板または複数枚の基板
が搭載されたカセットを大気状態で搬入し、基板待機室
を減圧してから第１のゲートバルブを開閉してロボット
アームで基板を基板待機室から搬送室に搬入し、第２の
ゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室
から減圧下の処理室に搬入し、処理室で所定の塩素系ガ
スプラズマ処理を行った後に第２のゲートバルブを開閉
してロボットアームで基板を処理室から搬送室に搬入
し、第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで基
板を搬送室から減圧下の乾燥室に搬入し、乾燥室を大気
状態に戻してから基板の水洗処理と乾燥処理とをスピン
処理で行った後、再び乾燥室を減圧状態に戻してから第
３のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を乾
燥室から搬送室に搬入し、第４のゲートバルブを開閉し
てロボットアームで基板を搬送室から加熱室に搬入し、
加熱室で所定の時間加熱処理を行った後、第４のゲート
バルブを開閉してロボットアームで基板を加熱室から搬
送室に搬入し、第２のゲートバルブを開閉してロボット
アームで基板を搬送室から減圧下の処理室に搬入し、処
理室で所定の塩素系ガスプラズマ処理を追加した後に第
２のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を処
理室から搬送室に搬入し、第３のゲートバルブを開閉し
てロボットアームで基板を搬送室から減圧下の乾燥室に
搬入し、乾燥室を大気状態に戻してから基板の水洗処理
と乾燥処理とをスピン処理で行った後、再び乾燥室を減
圧状態に戻してから第３のゲートバルブを開閉してロボ
ットアームで基板を乾燥室から搬送室に搬入し、第４の
ゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室
から加熱室に搬入し、加熱室で所定の時間加熱処理を行
った後、第４のゲートバルブを開閉してロボットアーム
で基板を加熱室から搬送室に搬入し、第１のゲートバル
ブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から基板待
機室に搬入し、基板待機室を大気に戻してから基板を取
り出すことを特徴とする。この構成により、反応生成物
によるダストを食刻中に乾燥室にて除去することが可能
となる。

【００３９】また、請求項４に記載の基板処理方法は、
請求項２に記載のドライエッチ処理装置の運転によって
なされるもので、基板待機室に基板または複数枚の基板
が搭載されたカセットを大気状態で搬入し、基板待機室
を減圧してから第１のゲートバルブを開閉してロボット
アームで基板を基板待機室から搬送室に搬入し、第２の
ゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室
から減圧下の処理室に搬入し、処理室で所定の塩素系ガ
スプラズマ処理を行った後に第２のゲートバルブを開閉
してロボットアームで基板を処理室から搬送室に搬入
し、第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで基
板を搬送室から減圧下の真空予備室に搬入し、真空予備
室を大気状態にしてから第５のゲートバルブを開閉して
別のロボットアームで基板を真空予備室から乾燥室に搬
入し、基板の水洗処理と乾燥処理とをスピン処理で行っ
た後、第５のゲートバルブを開閉して別のロボットアー
ムで基板を乾燥室から真空予備室に搬入し、真空予備室
を減圧状態にしてから第３のゲートバルブを開閉してロ
ボットアームで基板を真空予備室から搬送室に搬入し、
第４のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を
搬送室から加熱室に搬入し、加熱室で所定の時間加熱処
理を行った後、第４のゲートバルブを開閉してロボット
アームで基板を加熱室から搬送室に搬入し、第２のゲー
トバルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から
減圧下の処理室に搬入し、処理室で所定の塩素系ガスプ
ラズマ処理を追加した後に第２のゲートバルブを開閉し
てロボットアームで基板を処理室から搬送室に搬入し、
第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を
搬送室から減圧下の真空予備室に搬入し、真空予備室を
大気状態にしてから第５のゲートバルブを開閉して別の
ロボットアームで基板を真空予備室から乾燥室に搬入
し、基板の水洗処理と乾燥処理とをスピン処理で行った
後、第５のゲートバルブを開閉して別のロボットアーム
で基板を乾燥室から真空予備室に搬入し、真空予備室を
減圧状態にしてから第３のゲートバルブを開閉してロボ
ットアームで基板を真空予備室から搬送室に搬入し、第
４のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を搬
送室から加熱室に搬入し、加熱室で所定の時間加熱処理
を行った後、第４のゲートバルブを開閉してロボットア
ームで基板を加熱室から搬送室に搬入し、第１のゲート
バルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から基
板待機室に搬入し、基板待機室を大気に戻してから基板
を取り出すことを特徴とする。この構成により、反応生
成物によるダストを食刻中に乾燥室にて除去することが
可能となるだけでなく、乾燥室が簡素化され合理的な設
備が得られる。

【００４０】

【発明の実施の形態】（第１の実施形態）以下に、図１
及び図２を用いて本発明によるドライエッチ処理装置の
概略構成図を説明する。なお、図４〜図６に示す従来例
のウエットエッチ装置及びドライエッチ装置と同じ機能
を有する部位および手段については同じ符号を付すこと
により詳細な説明は省略する。

【００４１】図１は本発明の第１の実施形態によるドラ
イエッチ処理装置の概略構成図である。この装置は、基
板４０をハンドリングするロボットアーム９１を内部に
有し減圧可能な金属製容器で構成された搬送室６０を中
心にして構成され、第１のゲートバルブ７１と連通孔
（図示せず）とを介して少なくとも１個以上の基板待機
室または基板収容室６１と、第２のゲートバルブ７２と
連通孔とを介して塩素系ガスプラズマ処理を行う少なく
とも１個以上の処理室６２と、第３のゲートバルブ７３
と連通孔とを介して基板の水洗処理と乾燥処理とを行う
少なくとも１個の減圧可能な乾燥室６３と、第４のゲー
トバルブ７４と連通孔とを介して複数枚の基板の加熱処
理を行う減圧可能な加熱室６４とが全て搬送室６０に隣
接している。６９は複数枚、例えば２０枚のガラス基板
４０が収納されるカセット等の収納容器である。基板待
機室６１は必ずしも箱状の容器である必要は無く、クリ
ーンルーム下またはクリーンルームと同等の雰囲気であ
れば良い。本装置近傍に置かれた収納容器６９から適当
な搬送手段で基板４０を１枚ずつ基板待機室６１に置い
たり取り出したりしても良い。基板待機室６１’を箱状
の容器としてダストの付着を回避する場合には、ＡＧＶ
等の搬送手段を用いて収納容器６９は基板待機室６１’
に搬送される。すなわち、基板４０または収納容器６９
はクリーンルーム内の圧力と同等の圧力環境下に置かれ
ている。

【００４２】以上のように構成されたドライエッチ処理
を使用して基板を処理する方法について詳細に記載す
る。基板の処理に先立ち、全てのゲートバルブ７１〜７
４は閉じており、基板待機室６１を除いた搬送室６０、
処理室６２、乾燥室６３、加熱室６４等の構成要素は大
気圧よりも低い圧力で減圧状態に維持されている。

【００４３】図示はしないが基板待機室６１内に基板４
０、または基板収納室６１’内に基板４０が搭載された
カセット６９等の収納容器を搬入した後、基板待機室６
１を適当な排気手段により減圧状態に移行させる。その
後、第１のゲートバルブ７１を開閉して基板４０を基板
待機室６１内よりロボットアーム９１で搬送室６０内に
搬入する。

【００４４】次に第２のゲートバルブ７２を開閉して基
板４０を搬送室６０よりロボットアーム９１で処理室６
２に搬入しする。そして処理室６２にて基板４０の塩素
系ガスプラズマ処理を行うが、目安として所定の半分の
時間より若干長めの処理を行う。基板４０の処理が終わ
ってから第２のゲートバルブ７２を開閉して基板４０を
処理室６２よりロボットアーム９１で搬送室６０に搬出
し、さらに第３のゲートバルブ７３を開閉して基板４０
を搬送室６０よりロボットアーム９１で乾燥室６３に搬
入する。

【００４５】そして乾燥室６３内を大気状態に戻した
後、純水を基板４０に噴射して水洗しさらに基板４０を
高速回転して乾燥する。基板４０上にドライエッチ時に
落下したダストを除去することが目的であるから純水に
よる洗浄では純水の単純な噴射ではなく、ＨＰ（高圧）
またはＣＪ（キャビテーション・ジェット）等の物理的
・機械的な力を加えた勢いのある純水を基板４０に噴射
することが望ましい。

【００４６】基板４０の乾燥後、乾燥室６３内を再び減
圧状態に戻してから第３のゲートバルブ７３を開閉して
基板４０を乾燥室６３よりロボットアーム９１で搬送室
６０に搬出し、さらに第４のゲートバルブ７４を開閉し
て基板４０を搬送室６０よりロボットアーム９１で加熱
室６４に搬入する。

【００４７】加熱室６４内では乾燥後の基板４０を加熱
して水分、とりわけレジスト上の水分の除去に留意す
る。これは乾燥後に再び行われる塩素系ガスプラズマ処
理時に基板４０上に水分が存在するとアルミニウムのコ
ロージョン（腐食）が生じるからであり、このためには
レジストが流動変形しないように100℃以上、130℃以下
の加熱条件が望ましい。減圧状態下で加熱手段、例えば
ホットプレートとの密着性も高くないので加熱時間はど
うしても数分程度と長くなるので、ホットプレートは数
段の多段構成として加熱律速とならぬようにする。

【００４８】基板４０の加熱後、第４のゲートバルブ７
４を開閉して基板４０を加熱室６４よりロボットアーム
９１で搬送室６０に搬出し、再び第２のゲートバルブ７
２を開閉して基板４０を搬送室６０よりロボットアーム
９１で処理室６２に搬入する。この後は、上記したプラ
ズマ処理、水洗・乾燥処理、加熱処理を繰り返してか
ら、第１のゲートバルブ７１を開閉して基板４０を搬送
室６０よりロボットアーム９１で基板待機室６１に搬入
し、基板待機室６１を大気状態に戻してから基板４０を
装置外に取り出して一連のドライエッチ処理が完了す
る。乾燥室６３内で純水による洗浄を施されているの
で、次工程であるレジスト剥離工程までの待機制約は無
くなる。すなわち、放置時間が長くなっても腐食は生じ
ない。

【００４９】生産機械としての処理能力を大きくするた
めには、ロボットアーム９１の単位時間当たりの処理能
力の許す範囲で処理室６２と乾燥室６３とを増やすと良
いことは説明を要しないだろう。

【００５０】上記した第１の実施の形態では、乾燥室６
３は減圧可能な容器、すなわち金属製の肉厚で丈夫な容
器が必要である。このような容器内にスピン処理が可能
となるように回転機構、排気機構及び排水機構等を数多
くしかも真空シール込みで配置することは加工上コスト
高になることは避けられない。加えて、乾燥室６３内か
ら洗浄水を完全に排除することは短時間では無理で、ど
うしても乾燥室６３から搬送室６０を経由して処理室６
２への水分の混入が抑制しにくい。しかも排気系のポン
プにも水分が混入して排気能力が低下し易い。

【００５１】（第２の実施形態）これらの課題を回避す
るためになされた発明が第２の実施形態で、図２に示し
たように搬送室６０と乾燥室６３との間に別のロボット
アーム９２を有する真空予備室６５を介在させている。
このように構成されたドライエッチ処理を使用して基板
を処理する方法について詳細に記載する。

【００５２】基板の処理に先立ち、全てのゲートバルブ
７１〜７５は閉じており、基板待機室６１と乾燥室６３
とを除いた搬送室６０、処理室６２、加熱室６４、真空
予備室６５等の構成要素は大気圧よりも低い圧力で減圧
状態に維持されている。

【００５３】図示はしないが基板待機室６１内に基板４
０を搬入した後、、基板待機室６１を適当な排気手段に
より減圧状態に移行させる。その後、第１のゲートバル
ブ７１を開閉して基板４０を基板待機室６１内よりロボ
ットアーム９１で搬送室６０内に搬入する。

【００５４】次に、第２のゲートバルブ７２を開閉して
基板４０を搬送室６０よりロボットアーム９１で処理室
６２に搬入しする。そして処理室６２にて基板４０の塩
素系ガスプラズマ処理を行う。基板４０の食刻処理が終
わってから第２のゲートバルブ７２を開閉して基板４０
を搬送室６０よりロボットアーム９１で搬送室６０に搬
出し、さらに第３のゲートバルブ７３を開閉して基板を
搬送室６０よりロボットアーム９１で真空予備室６５に
搬入する。

【００５５】そして真空予備室６５を大気状態に戻した
後、第５のゲートバルブ７５を開閉して真空予備室６５
内の別のロボットアーム９２で基板４０を乾燥室６３に
搬入する。乾燥室６３では純水を基板４０に噴射して水
洗し、さらに基板４０を高速回転して乾燥する。

【００５６】基板４０の乾燥後、第５のゲートバルブ７
５を開閉して基板４０を乾燥室６３より別のロボットア
ーム９２で真空予備室６５に搬出し、真空予備室６５を
再び減圧状態に戻してから第３のゲートバルブ７３を開
閉して基板４０を真空予備室６５よりロボットアーム９
１で搬送室６０に搬入する。それから第４のゲートバル
ブ７４を開閉して基板４０を搬送室６０よりロボットア
ーム９１で加熱室６４に搬入する。

【００５７】加熱室６４内では乾燥後の基板４０を加熱
して水分の除去に留意する。基板４０の加熱処理後、第
４のゲートバルブ７４を開閉して基板４０を加熱室６４
よりロボットアーム９１で搬送室６０に搬出し、再び第
２のゲートバルブ７２を開閉して基板４０を搬送室６０
よりロボットアームで処理室６２に搬入する。この後
は、上記したプラズマ処理、水洗・乾燥処理、加熱処理
を繰り返してから、第１のゲートバルブ７１を開閉して
基板４０を搬送室６０よりロボットアーム９１で基板待
機室６１に搬入し、基板待機室６１を大気状態に戻して
から基板４０を装置外に取り出して一連のドライエッチ
処理が完了する。

【００５８】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明によるドライエッチ処理装置は、ロボットアームを有
する搬送室を中心にし基板待機室と処理室と乾燥室とを
クラスター構成したドライエッチ処理装置であり、エッ
チング処理を二分化して途中で純水を用いた洗浄を付与
することが可能である。このため、反応生成物が落下ダ
ストとして基板上に降りかかったとしても洗浄によって
除去できるので、過食刻（オーバ・エッチング）するこ
とが出来れば、パターンの短絡は極めて発生しにくくな
る。

【００５９】例えば、アルミニウム多層膜のエッチング
では上記したように、不純物を含まない非晶質シリコン
層を過食刻する必要があるので、この要件を満たすこと
は可能である。この結果、従来の食刻と比較して、パタ
ーン間の短絡が減少して歩留が向上する。あるいは同じ
歩留で良いとすれば、処理室の内部清掃までの運転周期
を伸ばすことが出来て、生産設備としての稼働率を高め
ることが可能となり、工業的な価値は高い。

【００６０】また、第２の実施形態によれば、基板の水
洗・乾燥処理を行う乾燥室が従来と同等の、例えば樹脂
製のカップ状容器を用いて構成できるので、結果として
設備製作費が安価にできる。加えて乾燥室から搬送室を
経由して処理室にも水分が浸入しないので、コロージョ
ンが発生しないし、また真空ポンプの排気能力が低下す
る恐れも無くなるなど、使い勝手の良い生産装置と言え
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態による乾式食刻（ドラ
イエッチ）処理装置の概略構成図

【図２】本発明の第２の実施形態による乾式食刻処理装
置の概略構成図

【図３】従来の湿式食刻装置の概略構成図

【図４】従来のスピン処理装置の概略断面図

【図５】従来の乾式食刻装置の処理室の概略断面図

【図６】従来の乾式食刻装置の概略構成図

【図７】液晶パネルを構成するアクティブ基板の単位絵
素の平面図

【図８】図７のＡ−Ａ’線上の製造工程断面図

【符号の説明】

１ （薬液）処理室 ２ 水洗室 ３ 乾燥室 ２６ 基板チャック ２８ カップ状容器 ３１ 排気口 ４０ 基板 ５１，５２ 平行平板電極 ５４ 高周波電源 ５９ 排気手段 ６０ 搬送室 ６１ 基板待機室または基板収納室 ６２ （減圧）処理室 ６３ 乾燥室 ６４ 加熱室 ６５ 真空予備室 ７１〜７５ 第１〜第５のゲートバルブ ９１，９２ ロボットアーム １０２ ガラス基板 １１１ 走査線 １１２ 信号線（アルミニウム多層膜） １２１ ドレイン電極（アルミニウム多層膜） １３９ 絵素電極

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板をハンドリングするロボットアーム
   を中心に有し減圧可能な搬送室と、第１のゲートバルブ
   と連通孔とを介して搬送室に隣接する少なくとも１個の
   基板待機室と、第２のゲートバルブと連通孔とを介して
   搬送室に隣接し塩素系ガスプラズマ処理を行う少なくと
   も１個の処理室と、第３のゲートバルブと連通孔とを介
   して搬送室に隣接し基板の水洗処理と乾燥処理とを行う
   少なくとも１個の減圧可能な乾燥室と、第４のゲートバ
   ルブと連通孔とを介して搬送室に隣接し複数枚の基板の
   加熱処理を行う減圧可能な加熱室とを有するドライエッ
   チ処理装置。
2. 【請求項２】 大気下で基板の水洗処理と乾燥処理とを
   行う乾燥室と搬送室と間のに別のロボットアームを有す
   る真空予備室を配置し、搬送室と真空予備室との間に第
   ３のゲートバルブと連通孔とを有するとともに、真空予
   備室と乾燥室との間に第５のゲートバルブと連通孔とを
   有することを特徴とする請求項１に記載のドライエッチ
   処理装置。
3. 【請求項３】 基板をハンドリングするロボットアーム
   を中心に有し減圧可能な搬送室と、第１のゲートバルブ
   と連通孔とを介して搬送室に隣接する少なくとも１個の
   基板待機室と、第２のゲートバルブと連通孔とを介して
   搬送室に隣接し塩素系ガスプラズマ処理を行う少なくと
   も１個の処理室と、第３のゲートバルブと連通孔とを介
   して搬送室に隣接し基板の水洗処理と乾燥処理とを行う
   少なくとも１個の減圧可能な乾燥室と、第４のゲートバ
   ルブと連通孔とを介して搬送室に隣接し複数枚の基板の
   加熱処理を行う減圧可能な加熱室とを有するドライエッ
   チ処理装置において、基板待機室に基板または複数枚の
   基板が搭載されたカセットを大気状態で搬入し、基板待
   機室を減圧してから第１のゲートバルブを開閉してロボ
   ットアームで基板を基板待機室から搬送室に搬入し、第
   ２のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を搬
   送室から減圧下の処理室に搬入し、処理室で所定の塩素
   系ガスプラズマ処理を行った後に第２のゲートバルブを
   開閉してロボットアームで基板を処理室から搬送室に搬
   入し、第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで
   基板を搬送室から減圧下の乾燥室に搬入し、乾燥室を大
   気状態に戻してから基板の水洗処理と乾燥処理とをスピ
   ン処理で行った後、再び乾燥室を減圧状態に戻してから
   第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を
   乾燥室から搬送室に搬入し、第４のゲートバルブを開閉
   してロボットアームで基板を搬送室から加熱室に搬入
   し、加熱室で所定の時間加熱処理を行った後、第４のゲ
   ートバルブを開閉してロボットアームで基板を加熱室か
   ら搬送室に搬入し、第２のゲートバルブを開閉してロボ
   ットアームで基板を搬送室から減圧下の処理室に搬入
   し、処理室で所定の塩素系ガスプラズマ処理を追加した
   後に第２のゲートバルブを開閉してロボットアームで基
   板を処理室から搬送室に搬入し、第３のゲートバルブを
   開閉してロボットアームで基板を搬送室から減圧下の乾
   燥室に搬入し、乾燥室を大気状態に戻してから基板の水
   洗処理と乾燥処理とをスピン処理で行った後、再び乾燥
   室を減圧状態に戻してから第３のゲートバルブを開閉し
   てロボットアームで基板を乾燥室から搬送室に搬入し、
   第４のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を
   搬送室から加熱室に搬入し、加熱室で所定の時間加熱処
   理を行った後、第４のゲートバルブを開閉してロボット
   アームで基板を加熱室から搬送室に搬入し、第１のゲー
   トバルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から
   基板待機室に搬入し、基板待機室を大気に戻してから基
   板を取り出すことを特徴とする基板の処理方法。
4. 【請求項４】 基板をハンドリングするロボットアーム
   を中心に有し減圧可能な搬送室と、第１のゲートバルブ
   と連通孔とを介して搬送室に隣接する少なくとも１個の
   基板待機室と、第２のゲートバルブと連通孔とを介して
   搬送室に隣接し塩素系ガスプラズマ処理を行う少なくと
   も１個の処理室と、第３のゲートバルブと連通孔とを介
   して搬送室に隣接し別のロボットアームを有する少なく
   とも１個の真空予備室と、第５のゲートバルブと連通孔
   とを介して真空予備室に隣接し基板の水洗処理と乾燥処
   理とを行う乾燥室と、第４のゲートバルブと連通孔とを
   介して搬送室に隣接し複数枚の基板の加熱処理を行う減
   圧可能な加熱室とを有するドライエッチ処理装置におい
   て、基板待機室に基板または複数枚の基板が搭載された
   カセットを大気状態で搬入し、基板待機室を減圧してか
   ら第１のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板
   を基板待機室から搬送室に搬入し、第２のゲートバルブ
   を開閉してロボットアームで基板を搬送室から減圧下の
   処理室に搬入し、処理室で所定の塩素系ガスプラズマ処
   理を行った後に第２のゲートバルブを開閉してロボット
   アームで基板を処理室から搬送室に搬入し、第３のゲー
   トバルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から
   減圧下の真空予備室に搬入し、真空予備室を大気状態に
   してから第５のゲートバルブを開閉して別のロボットア
   ームで基板を真空予備室から乾燥室に搬入し、基板の水
   洗処理と乾燥処理とをスピン処理で行った後、第５のゲ
   ートバルブを開閉して別のロボットアームで基板を乾燥
   室から真空予備室に搬入し、真空予備室を減圧状態にし
   てから第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで
   基板を真空予備室から搬送室に搬入し、第４のゲートバ
   ルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から加熱
   室に搬入し、加熱室で所定の時間加熱処理を行った後、
   第４のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を
   加熱室から搬送室に搬入し、第２のゲートバルブを開閉
   してロボットアームで基板を搬送室から減圧下の処理室
   に搬入し、処理室で所定の塩素系ガスプラズマ処理を追
   加した後に第２のゲートバルブを開閉してロボットアー
   ムで基板を処理室から搬送室に搬入し、第３のゲートバ
   ルブを開閉してロボットアームで基板を搬送室から減圧
   下の真空予備室に搬入し、真空予備室を大気状態にして
   から第５のゲートバルブを開閉して別のロボットアーム
   で基板を真空予備室から乾燥室に搬入し、基板の水洗処
   理と乾燥処理とをスピン処理で行った後、第５のゲート
   バルブを開閉して別のロボットアームで基板を乾燥室か
   ら真空予備室に搬入し、真空予備室を減圧状態にしてか
   ら第３のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板
   を真空予備室から搬送室に搬入し、第４のゲートバルブ
   を開閉してロボットアームで基板を搬送室から加熱室に
   搬入し、加熱室で所定の時間加熱処理を行った後、第４
   のゲートバルブを開閉してロボットアームで基板を加熱
   室から搬送室に搬入し、第１のゲートバルブを開閉して
   ロボットアームで基板を搬送室から基板待機室に搬入
   し、基板待機室を大気に戻してから基板を取り出すこと
   を特徴とする基板の処理方法。