JP2004096089A - 基板処理装置及び基板処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】半導体ウエハの搬出時に真空処理室内から搬送室へダストや半導体のパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【解決手段】プラズマエッチング処理装置１００は、半導体ウエハを保管するローダ・モジュール（ＬＭ）２０と、ＬＭ２０に接続されたロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）３０と、ＬＬＭ３０にゲート及びシャッタを介して接続され、半導体ウエハにエッチング処理を施すプロセス・モジュール（ＰＭ）４０とを備える。ＰＭ４０でエッチング処理が施された半導体ウエハは、ＬＬＭ３０内から搬出されてＬＭ２０内に回収される。半導体ウエハの搬出開始前（ゲート及びシャッタのオープン前）において、ＬＬＭ３０の内部圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに昇圧又は維持すると共に、ＰＭ４０の内部圧力を約２００ｍＴｏｒｒに減圧したときに、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってからゲート３１及びシャッタ４１をオープンする
【選択図】 図５
【解決手段】プラズマエッチング処理装置１００は、半導体ウエハを保管するローダ・モジュール（ＬＭ）２０と、ＬＭ２０に接続されたロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）３０と、ＬＬＭ３０にゲート及びシャッタを介して接続され、半導体ウエハにエッチング処理を施すプロセス・モジュール（ＰＭ）４０とを備える。ＰＭ４０でエッチング処理が施された半導体ウエハは、ＬＬＭ３０内から搬出されてＬＭ２０内に回収される。半導体ウエハの搬出開始前（ゲート及びシャッタのオープン前）において、ＬＬＭ３０の内部圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに昇圧又は維持すると共に、ＰＭ４０の内部圧力を約２００ｍＴｏｒｒに減圧したときに、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってからゲート３１及びシャッタ４１をオープンする
【選択図】 図５
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に、半導体ウエハの真空処理装置に開閉自在なゲートを介して搬送室が接続されている基板処理装置及び当該装置を用いた基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置の一つである、半導体製造装置としてのプラズマエッチング処理装置は、半導体製造に供される半導体ウエハにプラズマを利用したエッチング処理を施す半導体デバイス製造プロセスの１工程を担う。半導体ウエハにエッチング処理を施す装置においては半導体ウエハを処理するプロセス・モジュール及び当該プロセス・モジュールに連結されて、当該プロセス・モジュールに半導体ウエハを搬入するロード・ロック・モジュールを備えている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図６は、従来のプラズマエッチング処理装置の概略構成を示す平面図である。
【０００４】
図６において、プラズマエッチング処理装置２００は、複数の半導体ウエハを保管するローダ・モジュール（ＬＭ）２２０と、このＬＭ２２０にドアを介して接続されたロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）２３０と、このＬＬＭ２３０の内部に配され、ＬＭ２２０に保管された半導体ウエハを後述するプロセス・モジュール（ＰＭ）２４０に１枚ずつ搬入する図示しない半導体ウエハ搬送系と、ＬＬＭ２３０にゲート及びシャッタを介して接続されると共に、搬入された半導体ウエハに、例えば４００〜７００ｍＴｏｒｒの圧力下でエッチング処理を施すＰＭ２４０とを備える。ＰＭ２４０でエッチング処理が施された半導体ウエハは、ＬＬＭ２３０内の半導体ウエハ搬送系によって搬出されてＬＭ２２０内に回収される。
【０００５】
ＬＭ２２０、ＬＬＭ２３０、及びＰＭ２４０の各ユニット内には、清浄な空気等がパージされており、これらの気体は、図示しない真空ポンプにより排気されてダウンフローを形成する。これにより、プラズマエッチング処理装置２００内のダストや半導体ウエハのパーティクルを除去することができる。
【０００６】
ＰＭ２４０は、４００〜７００ｍＴｏｒｒの圧力下での半導体ウエハに対するエッチング処理の後、次いで、エッチング処理が施された半導体ウエハのＬＬＭ２３０への搬出の際に真空引きされる。これにより、エッチング処理時にＰＭ２４０内で生じた半導体ウエハのパーティクルがＬＬＭ２３０内部へ侵入するのを防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＬＭ２３０は、図７に示すように、真空ポンプによるダウンフロー形成のために内部の気体が常時排気され、内部の圧力が常時２０〜２００ｍＴｏｒｒ程度で保持されているので、エッチング処理が施された半導体ウエハの搬出の際にＰＭ２４０を真空引きしたとしても、ＰＭ２４０内部圧力が必ずしもＬＬＭ２３０内部圧力よりも低くならない場合があり、エッチング処理時にＰＭ２４０内で生じた半導体ウエハのパーティクルがＬＬＭ２３０内部へ侵入するのを確実に防止することができない。
【０００８】
本発明の目的は、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに、基板上のパーティクルの数を減らすことができる基板処理装置、及び基板処理方法を提供することにある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１２９２４０号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える基板処理装置において、前記制御手段は、前記ゲートの開動作前に前記搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、前記真空処理室の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧したときに、前記ゲートの開閉動作をするように制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作前に搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作をするので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００１２】
請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記ゲートの開動作は、前記真空処理室の圧力が前記所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００１４】
請求項３記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記ゲートの開動作は、前記真空処理室の圧力が、前記所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が、所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００１６】
請求項４記載の基板処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記所定圧力は、約２５０ｍＴｏｒｒであることを特徴とする。
【００１７】
上述の目的を達成するために、請求項５記載の基板処理装置は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える基板処理装置において、前記制御手段は、前記真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、前記真空処理室の圧力が前記搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、前記ゲートの開動作を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の基板処理装置によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、ゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【００１９】
上述の目的を達成するために、請求項６記載の基板処理方法は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える処理装置を用いた基板処理方法において、前記ゲートの開動作前に、前記搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持する昇圧維持工程と、前記真空処理室の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧したときに、前記ゲートの開動作を行うゲート開放工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の基板処理方法によれば、ゲートの開動作前に、搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持し、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００２１】
上述の目的を達成するために、請求項７記載の基板処理方法は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える処理装置を用いた基板処理方法において、前記真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行う給排気工程と、前記真空処理室の圧力が前記搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから前記ゲートの開動作を行うゲート開放工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の基板処理方法によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行って、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してからゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置を図面を参照しながら詳述する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２５】
図１において、基板処理装置としてのプラズマエッチング処理装置１００は、複数の半導体ウエハ（基板）を保管するローダ・モジュール（ＬＭ）２０と、ＬＭ２０にドアを介して接続されたロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）３０と、ＬＬＭ３０の内部に配され、ＬＭ２０に保管された半導体ウエハを後述するプロセス・モジュール（ＰＭ）４０に１枚ずつ搬入する図示しない半導体ウエハ搬送系と、ＬＬＭ３０にゲート及びシャッタを介して接続され、搬入された半導体ウエハに、例えば４００〜７００ｍＴｏｒｒの圧力下でエッチング処理を施すＰＭ４０とを備える。ＰＭ４０でエッチング処理が施された半導体ウエハは、ＬＬＭ３０内の半導体ウエハ搬送系によって搬出されてＬＭ２０内に回収される。
【００２６】
図２は、図１におけるＬＭ２０及びＬＬＭ３０を説明する部分透視斜視図である。
【００２７】
図２において、ＬＭ２０とＬＬＭ３０は、ＬＭ２０側においてＬＬＭ３０に設けられたドア２１を介して接続され、ＬＬＭ３０とＰＭ４０は、ＰＭ４０側においてＬＬＭ３０に設けられたゲート３１、及びＰＭ４０に設けられたシャッタ４１を介して接続されている（図３）。シャッタ４１は、必ずしも必要ではなく、設けられない場合もある。
【００２８】
ＬＭ２０は、半導体ウエハＷを収納するフープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）２２と、半導体ウエハＷのアライメントを行うオリエンタ２３とから成る。フープ２２はドア２５を有する。
【００２９】
ＬＭ２０は、ローダ・アーム２４を内蔵し、ローダ・アーム２４は、フープ２２に収納されている半導体ウエハＷをオリエンタ２３に持ち込むと共に、オリエンタ２３でアライメントが行われた半導体ウエハＷをＬＬＭ３０に受け渡すように構成されている。また、ＬＬＭ３０は、ロード・ロック・アーム３２を内蔵し、ロード・ロック・アーム３２は、半導体ウエハＷをＰＭ４０内へ搬入してウエハ・テーブル４４頂部に載置するように構成されている。このようなアーム２４，３２の移動可能な方向が、図２では、矢印で示されている。
【００３０】
さらに、ロード・ロック・アーム３２は、ＰＭ４０内のエッチング処理が施された半導体ウエハＷを搬出してＬＭ２０内のローダ・アーム２４に受け渡す。また、ローダ・アーム２４は、ロード・ロック・アーム３２から受け取った半導体ウエハＷをフープ２２に受け渡す。
【００３１】
図３は、図１のプラズマエッチング処理装置１００の概略内部構成を示す断面図である。
【００３２】
上述のように、内部に、半導体ウエハＷを搬送するロード・ロック・アーム３２（半導体ウエハ搬送系）を有するＬＬＭ３０は、内部圧力を検出する後述する図４のマノメータ３５を有する。また、ＬＬＭ３０には、その底部の排気ポート３３を介して真空ポンプ３４が接続され、ＬＬＭ３０の内部圧力は、マノメータ３５及び真空ポンプ３４に接続された後述する図４のＬＬＭ圧力制御部１６１により所望の値に制御される。
【００３３】
ＰＭ４０は、上部がアルミニウム等の導電材料を含み、半導体ウエハＷにエッチング処理を行うべく内部が高真空に保持された処理室６０と、処理室６０内の下部に配設され且つ半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねる下部電極４５と、エッチングガス及びキャリアガスから成るプロセスガスを処理室６０内に供給するシャワーヘッドを兼ねる上部電極４７と、処理室６０の上部に外嵌された永久磁石４８とを備える。
【００３４】
下部電極４５と上部電極４７の間にはチャンバ６０ａが形成され、チャンバ６０ａにおいて、半導体ウエハＷは、図示しない静電チャックにより上部電極４７の頂部に静電吸着される。また、処理室６０は、その内部圧力を検出する後述する図４のマノメータ５１を有する。
【００３５】
処理室６０には、その底部の排気ポート４３を介して真空ポンプ５０が接続され、処理室６０の内部圧力は、マノメータ５１及び真空ポンプ５０に接続された後述する図４のＰＭ圧力制御部１６２により、例えば４００〜７００ｍＴｏｒｒ、好ましくは５３０ｍＴｏｒｒに制御される。
【００３６】
また、ゲート３１は、図示しないゲート駆動機構（開閉手段）により開閉され、シャッタ４１（ゲート）は、図示しないシャッタ駆動機構（開閉手段）により開閉される。
【００３７】
上部電極（シャワーヘッド）４７には、ガス供給源４９からプロセスガスが供給され、そこからチャンバ６０ａに均等に分散して放出される。なお、上部電極４７にはプラズマ生成用の高周波電源３０１が整合器３０２を介して電気的に接続されている。また、下部電極４５にはＲＩＥ（反応性イオンエッチング法）用の高周波電源３０３が整合器３０４を介して電気的に接続されている。高周波電源３０１は、５０ＭＨｚ以上の周波数、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を出力し、一方、高周波電源３０３は、１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数、例えば２ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００３８】
上記のように構成されたＰＭ４０は、所望の値の圧力に制御されたチャンバ６０に放出された処理ガスに、上部電極４７を介して６０ＭＨｚの高周波電力を作用させると共に下部電極４５を介して２ＭＨｚの高周波電力によりバイアス電位を印加して、グロー放電によってプロセスガスからプラズマを生成させることにより、予め酸化膜によりマスキングされている半導体ウエハＷに対して反応性イオンエッチング処理を行う。
【００３９】
また、ＬＭ２０、ＬＬＭ３０、及びＰＭ４０内には、不活性気体であるＮ２ガスがパージされており、これらのＮ２ガスは真空ポンプ３４，５０等により排気されてダウンフローを形成し、これにより、ＬＭ２０、ＬＬＭ３０、及びＰＭ４０内のダストや半導体ウエハＷのパーティクルを排出することができる。
【００４０】
図４は、図３のプラズマエッチング処理装置１００の制御装置のブロック図である。
【００４１】
図４において、プラズマエッチング処理装置１００の制御装置１５０は、ＬＬＭ圧力制御部１６１と、ＰＭ圧力制御部１６２と、ゲート駆動制御部１７１と、シャッタ駆動制御部１７２とから成る。
【００４２】
ＬＬＭ圧力制御部１６１は、圧力指示センサ３６を介して、ＬＬＭ３０内部に設けられたマノメータ３５に接続されると共に真空ポンプ３４に接続され、ＬＬＭ３０の内部圧力を所望の値に制御する。ＰＭ圧力制御部１６２は、圧力指示センサ５２を介して、ＰＭ４０の内部に設けられたマノメータ５１に接続されると共に真空ポンプ５０に接続され、ＰＭ４０の内部圧力を所望の値に制御する。
【００４３】
また、制御装置１５０は、ＬＬＭ圧力制御部１６１によって検出されたＬＬＭ３０の内部圧力と、ＰＭ圧力制御部１６２によって検出されたＰＭ４０の内部圧力との差圧を算出する。
【００４４】
ゲート駆動制御部１７１は、ゲート３１を開閉するゲート駆動機構６１に接続され、ゲート３１を開閉させると共に、シャッタ駆動制御部１７２は、シャッタ４１を開閉するシャッタ駆動機構７１に接続され、シャッタ４１を開閉させる。
【００４５】
さらに、制御装置１５０は、半導体ウエハ搬送系のアーム２４，３２の作動を含むプラズマエッチング処理装置１００全体の作動を制御するように構成されている。なお、この制御は、不図示のマイクロコンピュータが備える制御プログラムにより行われ、この制御プログラムは、後述するＬＬＭ３０及びＰＭ４０の各内部圧力制御処理のプログラムも含まれている。
【００４６】
以下、図４における制御装置１５０によって実行されるＬＬＭ３０及びＰＭ４０の各内部圧力制御処理を図５を用いて説明する。
【００４７】
図５は、図２におけるゲート３１及びシャッタ４１がオープン（開動作）する際のＬＬＭ３０及びＰＭ４０の内部圧力の経時変化を示すグラフである。
【００４８】
図５において、横軸における時間〔ｓｅｃ〕は、半導体ウエハＷの搬出開始前から半導体ウエハＷの搬出終了後までの経過時間を示しており、また、２本の矢印は、夫々、ゲート３１及びシャッタ４１のオープン時刻（半導体ウエハＷの搬出開始時刻）又はクローズ時刻（半導体ウエハＷの搬出終了時刻）を示している。
【００４９】
従来技術では、図７に示すように、半導体ウエハＷの搬入時に４００〜７００ｍＴｏｒｒに真空引きされたＰＭ４０の内部圧力は、ゲート／シャッタ３１，４１のオープンにより、約３０ｍＴｏｒｒに真空引きされているＬＬＭ３０の内部圧力に引きずられて約２０ｍＴｏｒｒまで減圧されるが、その際、ＰＭ４０の内部圧力が必ずしもＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くならない場合があり、エッチング処理時にＰＭ４０内で生じた半導体ウエハのパーティクルがＬＬＭ３０内部に侵入するのを確実に防止することができない。
【００５０】
これに対して、本発明の実施の形態では、図５に示すように、半導体ウエハＷの搬出開始前（ゲート３１及びシャッタ４１のオープン前）において、ＬＬＭ３０の内部圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに昇圧又は維持すると共に、ＰＭ４０の内部圧力を約２００Ｔｏｒｒに減圧したときに、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってから約７秒後に（図５で９秒時）、ゲート３１及びシャッタ４１をオープンする（図５で左側の矢印）。ゲート３１及びシャッタ４１のオープン後は、ＬＬＭ３０の内部圧力は、体積の大きいＰＭ４０の内部圧力約２００ｍＴｏｒｒと同じ圧力になり、この状態で、半導体ウエハＷの搬出がなされる。ＬＬＭ３０の内部圧力は、ＬＬＭ３０に接続されたＬＬＭ圧力制御部１６１によりＰＭ４０の内部圧力約２００ｍＴｏｒｒと同じ圧力に制御してもよい。
【００５１】
半導体ウエハＷの搬出が終了すると、再びゲート３１及びシャッタ４１をクローズし、ＬＬＭ３０の内部圧力は常圧に戻され、ＬＭ２０へ半導体ウエハ１を搬送すべくＰＭ４０の内部圧力は次なるエッチング処理のために一旦真空ポンプ５０により高い真空度にまで減圧される。
【００５２】
上記実施の形態によれば、ＬＬＭ３０の内部圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに昇圧又は維持すると共に、ＰＭ４０の内部圧力を約２００ｍＴｏｒｒに減圧したときに、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってからゲート３１及びシャッタ４１をオープンするので、ＰＭ４０内部からＬＬＭ３０にダスト及び半導体ウエハのパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００５３】
また、ゲート３１及びシャッタ４１のオープンは、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってから約７秒後に行うのが好ましい。これにより、ＰＭ４０内部からＬＬＭ３０にダスト及び半導体ウエハのパーティクルが侵入するのをより確実に防止することができる。
【００５４】
上記実施の形態では、半導体ウエハＷの搬出開始前においてＬＬＭ３０内部の圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに保持するとしたが、この保持は、操作者によってＬＬＭ３０を閉鎖系にすることによって行われてもよいし、マイクロコンピュータによる制御によって行われてもよい。また、保持される圧力も２５０ｍＴｏｒｒに限定されることはない。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ゲート３１及びシャッタ４１のオープンは、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってから約７秒後に行うとしたが、ＰＭ４０の内部圧力の約２００ｍＴｏｒｒを中心とした変動幅が所定値、例えば±１０ｍＴｏｒｒ以内になったときに行ってもよい。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、ＬＬＭ３０内部にＮ２ガス等をパージさせるとしたが、必ずしもＮ２ガス等をパージさせなくてもよい。
【００５７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置を説明する。
【００５８】
第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成は第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成と同様であるので構成の説明は省略する。また、第１の実施の形態の説明の中で参照した図を本実施の形態の説明においても適宜に参照する。
【００５９】
上述の第１の実施の形態に係る基板処理装置では、半導体ウエハＷの搬出開始前から搬出終了までの間の圧力制御に特徴を有しているが、本実施の形態では圧力制御を開始する以前に、処理室６０内に浮遊する浮遊パーティクルを排気させることを特徴としている。
【００６０】
先ず、半導体ウエハＷのプラズマ処理が終了した後に、高周波電源３０１，３０３をＯＦＦする。これと同時に、制御手段（図示せず）によってガス供給源４９（図３参照）からシャワーヘッドを兼ねる上部電源４７を介して処理室６０内にＡｒガス（不活性ガス）を供給し、さらにこのＡｒガスを排気ポート４３を介して処理室６０から外に排気する。この処理室６０からの排気されるＡｒガスとともに、処理室６０内に浮遊するパーティクルは処理室６０の外に排出される。これにより、処理室６０内に浮遊するパーティクルを低減させることができる。
【００６１】
この工程では、処理室６０に給排気するガスとしてＡｒガスを用いたが、Ａｒガスに代えてＮ２ガスを用いてもよい。また、分子量の大きいガスを用いてもＡｒガスを用いた場合に発揮される効果と同様の効果が発揮される。なお、Ａｒガスの流量は、８００ＳＣＣＭ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍｉｎ）程度が望ましい。
【００６２】
上記の工程の後、半導体ウエハＷの搬出開始以前に、ＬＬＭ圧力制御部１６１（図４参照）による制御によってＬＬＭ３０の内部圧力を約２００ｍＴｏｒｒに上昇または維持するとともに、ＰＭ圧力制御部１６２（図４参照）による制御によってＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力と同じ約２００ｍＴｏｒｒに減圧させてから、ゲート３１及びシャッタ４１をオープンする。ここで、ＰＭ４０とＬＬＭ３０との内部圧力の差が大きすぎるうちにゲート３１及びシャッタ４１をオープンすると、圧力差による気流が生じて巻上げが起こる。すなわち処理室６０内に付着していたパーティクルが空間中に広がってしまうという事態が発生する。そこで、本実施の形態においては、ＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力と等しくすることにより、半導体ウエハＷの搬送時に下部電極４５の周囲（排気ポート側）からの巻上げを防止している。なお、内部圧力の差が４０ｍＴｏｒｒ程度であれば巻上げは起こらないので、ＰＭ４０の内部圧力とＬＬＭ３０の内部圧力との差をおよそ４０ｍＴｏｒｒ以下にすればよい。
【００６３】
また、第１の実施の形態では、ＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くしていたが、本実施の形態では、Ａｒガスをあらかじめ処理室６０内に供給し、排気ポートから排気しているので、上記のように内部圧力の差が４０ｍＴｏｒｒ以下でありさえすれば、ＰＭ４０の内部圧力が高くてもよい。
【００６４】
以上のように、本実施の形態においては、処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻上げを防ぐことによって確実に半導体ウエハ上のパーティクルを減らすことができる。
【００６５】
次に、内部圧力を検出する圧力計の自動調整機能について説明する。なお、ここでの圧力計とは、出力される電気信号を変換テーブルにより圧力値に変換する構成を有するものをいう。
【００６６】
従来、これらの圧力計は、例えば真空中では１ｍＴｏｒｒにおいて、また、大気中では７６０Ｔｏｒｒにおいて、それぞれ圧力計のトリマを回転させて電圧を調整していた。すなわち、真空中では１ｍＴｏｒｒの圧力表示となるように、また、大気中では７６０Ｔｏｒｒの圧力表示となるように、圧力計からの電圧値を適宜に調整していた。
【００６７】
また、調整後何日か経過すると圧力表示がずれることがしばしばあった。このときも同様に圧力計のトリマを回転させることによって電圧を調整していた。しかし、圧力表示がずれる度に、装置管理者などが圧力計のトリマを回転させて圧力表示を合わせる必要があり、かつ精密ドライバやテスタなどの道具が必要であり、作業にも手間がかかっていた。
【００６８】
そこで、本実施の形態では、装置オペレータ等が操作するメンテナンス画面上でのボタン操作（ソフトウエア）によって圧力計の真空及び大気の調整を行えるようにする。
【００６９】
先ず、真空調整においては、処理室内に取り付けられた、ここで述べている圧力計とはことなる高真空計（Ｂ／Ａゲージなど）の圧力表示を参照しながら、処理室内を真空引きする。高真空計の表示が充分な真空値（１ｍＴｏｒｒ以下）であれば、ボタンを押し下げて真空調整処理を実行し、圧力計の電圧値が真空値（１ｍＴｏｒｒ）を示すように変換テーブルを変更する。調整された値は、スタティックＲＡＭなどのメモリに保存され、電源を落としても保持されるようにしておく。
【００７０】
大気調整においても同様であり、大気調整を行う圧力計を装備する処理室が空気（大気）にさらされている状態（およそ７６０Ｔｏｒｒ）であれば、ボタンを押し下げて真空調整処理を実行し、圧力計の電圧値が大気値（７６０Ｔｏｒｒ）を示すように変換テーブルを変更する。調整された値は、メモリに保持される。
【００７１】
このように、メンテナンス画面上から圧力計の真空調整及び大気調整が可能となることで、従来では必要であった精密ドライバやテスタなどの道具が不要になり、また、各調整を行うのに５分程かかっていたものが、即時に行うことができるという効果がある。
【００７２】
上記実施の形態に係るプラズマエッチング処理装置１００は、プラズマを利用したエッチング処理を半導体ウエハＷに施すとしたが、本発明は、スパッタリング処理やＣＶＤ（化学的気相成長）処理等を施す処理装置にも適用することができるのは云うまでもない。
【００７３】
【実施例】
本発明者は、第１の実施の形態において、図４の半導体ウエハ搬送系１０によって半導体ウエハＷの搬送が行われる際におけるＬＬＭ３０内部の圧力及びＰＭ４０内部の圧力と内部の汚染について研究した。
【００７４】
具体的には、チャンバ６０ａにおいて半導体ウエハＷに施すエッチング処理の条件を同一にし、ＬＬＭ３０及びＰＭ４０の各内部圧力並びにゲート３１及びシャッタ４１の開閉を上記実施の形態の要領で行った場合と（実施例１〜４，図５）、従来技術の要領で行った場合と（比較例１〜４，図７）において、半導体ウエハＷの搬送時におけるゲート３１及びシャッタ４１をオープンさせる前後のＬＬＭ３０内部の圧力及びＰＭ４０内部の圧力〔ｍＴｏｒｒ〕について追跡すると共に、ＬＬＭ３０内部において検出されたパーティクルの大きさ〔μｍ〕とその数〔個〕を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
なお、図５及び図７のグラフは、夫々実施例１、比較例１のものである。また、表１中エリアカウントとは、パーティクルの大きさ（μｍ）では測れないない程の大きな値のものを云う。
【００７６】
表１から、比較例１〜４においては、ＬＬＭ３０内部の圧力が上昇し、ＰＭ４０内部のガスがＬＬＭ３０内部へ侵入し、もってＬＬＭ３０内部へ侵入したパーティクルの大きさが大きく、数が多いのに対して、実施例１〜４においては、ＬＬＭ３０内部のガスがＰＭ４０内部へ流入し、もってＰＭ４０内部からＬＬＭ３０内部へ排出されたパーティクルの大きさも小さく、数も少なかったので、ＬＬＭ３０の内部圧力がＰＭ４０の内部圧力よりも大きいときにゲート３１及びシャッタ４１をオープンさせると、チャンバ６０ａからＬＬＭ３０へパーティクルが侵入することを確実に防止できることが分かった。
【００７７】
また、第２の実施の形態のように、プラズマ処理後の高周波電源ＯＦＦと同時に、処理室内にＡｒガスを供給し、これをさらに排気ポートから排気した後に、ＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力（２００Ｔｏｒｒ）と同じにして、ゲート３１及びシャッタ４１をオープンした。この結果、従来は０．１６μｍ径のパーティクルの数が０から１００個レベルで非常に不安定であったものが、０．１６μｍ径のパーティクルの数は１０個以下になり、安定するようになった。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作前に搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作をするので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００７９】
請求項２記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００８０】
請求項３記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が、所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００８１】
請求項５記載の基板処理装置によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、ゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【００８２】
請求項６記載の基板処理方法によれば、ゲートの開動作前に、搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持し、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
請求項７記載の基板処理方法によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行って、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してからゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＬＭ２０及びＬＬＭ３０を説明する部分透視斜視図である。
【図３】図１のプラズマエッチング処理装置１００の概略内部構成を示す断面図である。
【図４】図２のプラズマエッチング処理装置１００の制御装置のブロック図である。
【図５】図２におけるゲート３１及びシャッタ４１がオープンする際のＬＬＭ３０及びＰＭ４０の内部圧力の経時変化を示すグラフである。
【図６】従来のプラズマエッチング処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図７】従来のプラズマエッチング処理装置においてＬＭ２４０からエッチング処理が施された半導体ウエハの搬出の際のＬＬＭ２３０及びＰＭ２４０の内部圧力の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
１０ 半導体ウエハ搬送系
２０ ローダ・モジュール（ＬＭ）
２１ ドア
３０ ロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）
３１ ゲート
３２ ロード・ロック・アーム
３４ 真空ポンプ
４０ プロセス・モジュール（ＰＭ）
４１ シャッタ
５０ 真空ポンプ
６０ チャンバ
１００ プラズマエッチング処理装置
１５０ 制御装置
１６１ ＬＬＭ圧力制御部
１６２ ＰＭ圧力制御部
１７１ ゲート駆動制御部
１７２ シャッタ駆動制御部
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板処理装置及び基板処理方法に関し、特に、半導体ウエハの真空処理装置に開閉自在なゲートを介して搬送室が接続されている基板処理装置及び当該装置を用いた基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
基板処理装置の一つである、半導体製造装置としてのプラズマエッチング処理装置は、半導体製造に供される半導体ウエハにプラズマを利用したエッチング処理を施す半導体デバイス製造プロセスの１工程を担う。半導体ウエハにエッチング処理を施す装置においては半導体ウエハを処理するプロセス・モジュール及び当該プロセス・モジュールに連結されて、当該プロセス・モジュールに半導体ウエハを搬入するロード・ロック・モジュールを備えている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
図６は、従来のプラズマエッチング処理装置の概略構成を示す平面図である。
【０００４】
図６において、プラズマエッチング処理装置２００は、複数の半導体ウエハを保管するローダ・モジュール（ＬＭ）２２０と、このＬＭ２２０にドアを介して接続されたロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）２３０と、このＬＬＭ２３０の内部に配され、ＬＭ２２０に保管された半導体ウエハを後述するプロセス・モジュール（ＰＭ）２４０に１枚ずつ搬入する図示しない半導体ウエハ搬送系と、ＬＬＭ２３０にゲート及びシャッタを介して接続されると共に、搬入された半導体ウエハに、例えば４００〜７００ｍＴｏｒｒの圧力下でエッチング処理を施すＰＭ２４０とを備える。ＰＭ２４０でエッチング処理が施された半導体ウエハは、ＬＬＭ２３０内の半導体ウエハ搬送系によって搬出されてＬＭ２２０内に回収される。
【０００５】
ＬＭ２２０、ＬＬＭ２３０、及びＰＭ２４０の各ユニット内には、清浄な空気等がパージされており、これらの気体は、図示しない真空ポンプにより排気されてダウンフローを形成する。これにより、プラズマエッチング処理装置２００内のダストや半導体ウエハのパーティクルを除去することができる。
【０００６】
ＰＭ２４０は、４００〜７００ｍＴｏｒｒの圧力下での半導体ウエハに対するエッチング処理の後、次いで、エッチング処理が施された半導体ウエハのＬＬＭ２３０への搬出の際に真空引きされる。これにより、エッチング処理時にＰＭ２４０内で生じた半導体ウエハのパーティクルがＬＬＭ２３０内部へ侵入するのを防止している。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＬＬＭ２３０は、図７に示すように、真空ポンプによるダウンフロー形成のために内部の気体が常時排気され、内部の圧力が常時２０〜２００ｍＴｏｒｒ程度で保持されているので、エッチング処理が施された半導体ウエハの搬出の際にＰＭ２４０を真空引きしたとしても、ＰＭ２４０内部圧力が必ずしもＬＬＭ２３０内部圧力よりも低くならない場合があり、エッチング処理時にＰＭ２４０内で生じた半導体ウエハのパーティクルがＬＬＭ２３０内部へ侵入するのを確実に防止することができない。
【０００８】
本発明の目的は、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに、基板上のパーティクルの数を減らすことができる基板処理装置、及び基板処理方法を提供することにある。
【０００９】
【特許文献１】
特開平５−１２９２４０号公報
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１記載の基板処理装置は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える基板処理装置において、前記制御手段は、前記ゲートの開動作前に前記搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、前記真空処理室の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧したときに、前記ゲートの開閉動作をするように制御を行うことを特徴とする。
【００１１】
請求項１記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作前に搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作をするので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００１２】
請求項２記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記ゲートの開動作は、前記真空処理室の圧力が前記所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われることを特徴とする。
【００１３】
請求項２記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００１４】
請求項３記載の基板処理装置は、請求項１記載の基板処理装置において、前記ゲートの開動作は、前記真空処理室の圧力が、前記所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われることを特徴とする。
【００１５】
請求項３記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が、所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００１６】
請求項４記載の基板処理装置は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置において、前記所定圧力は、約２５０ｍＴｏｒｒであることを特徴とする。
【００１７】
上述の目的を達成するために、請求項５記載の基板処理装置は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える基板処理装置において、前記制御手段は、前記真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、前記真空処理室の圧力が前記搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、前記ゲートの開動作を行うことを特徴とする。
【００１８】
請求項５記載の基板処理装置によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、ゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【００１９】
上述の目的を達成するために、請求項６記載の基板処理方法は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える処理装置を用いた基板処理方法において、前記ゲートの開動作前に、前記搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持する昇圧維持工程と、前記真空処理室の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧したときに、前記ゲートの開動作を行うゲート開放工程とを有することを特徴とする。
【００２０】
請求項６記載の基板処理方法によれば、ゲートの開動作前に、搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持し、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００２１】
上述の目的を達成するために、請求項７記載の基板処理方法は、内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える処理装置を用いた基板処理方法において、前記真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行う給排気工程と、前記真空処理室の圧力が前記搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから前記ゲートの開動作を行うゲート開放工程とを有することを特徴とする。
【００２２】
請求項７記載の基板処理方法によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行って、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してからゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置を図面を参照しながら詳述する。
【００２４】
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。
【００２５】
図１において、基板処理装置としてのプラズマエッチング処理装置１００は、複数の半導体ウエハ（基板）を保管するローダ・モジュール（ＬＭ）２０と、ＬＭ２０にドアを介して接続されたロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）３０と、ＬＬＭ３０の内部に配され、ＬＭ２０に保管された半導体ウエハを後述するプロセス・モジュール（ＰＭ）４０に１枚ずつ搬入する図示しない半導体ウエハ搬送系と、ＬＬＭ３０にゲート及びシャッタを介して接続され、搬入された半導体ウエハに、例えば４００〜７００ｍＴｏｒｒの圧力下でエッチング処理を施すＰＭ４０とを備える。ＰＭ４０でエッチング処理が施された半導体ウエハは、ＬＬＭ３０内の半導体ウエハ搬送系によって搬出されてＬＭ２０内に回収される。
【００２６】
図２は、図１におけるＬＭ２０及びＬＬＭ３０を説明する部分透視斜視図である。
【００２７】
図２において、ＬＭ２０とＬＬＭ３０は、ＬＭ２０側においてＬＬＭ３０に設けられたドア２１を介して接続され、ＬＬＭ３０とＰＭ４０は、ＰＭ４０側においてＬＬＭ３０に設けられたゲート３１、及びＰＭ４０に設けられたシャッタ４１を介して接続されている（図３）。シャッタ４１は、必ずしも必要ではなく、設けられない場合もある。
【００２８】
ＬＭ２０は、半導体ウエハＷを収納するフープ（ＦＯＵＰ：Ｆｒｏｎｔ Ｏｐｅｎｉｎｇ Ｕｎｉｆｉｅｄ Ｐｏｄ）２２と、半導体ウエハＷのアライメントを行うオリエンタ２３とから成る。フープ２２はドア２５を有する。
【００２９】
ＬＭ２０は、ローダ・アーム２４を内蔵し、ローダ・アーム２４は、フープ２２に収納されている半導体ウエハＷをオリエンタ２３に持ち込むと共に、オリエンタ２３でアライメントが行われた半導体ウエハＷをＬＬＭ３０に受け渡すように構成されている。また、ＬＬＭ３０は、ロード・ロック・アーム３２を内蔵し、ロード・ロック・アーム３２は、半導体ウエハＷをＰＭ４０内へ搬入してウエハ・テーブル４４頂部に載置するように構成されている。このようなアーム２４，３２の移動可能な方向が、図２では、矢印で示されている。
【００３０】
さらに、ロード・ロック・アーム３２は、ＰＭ４０内のエッチング処理が施された半導体ウエハＷを搬出してＬＭ２０内のローダ・アーム２４に受け渡す。また、ローダ・アーム２４は、ロード・ロック・アーム３２から受け取った半導体ウエハＷをフープ２２に受け渡す。
【００３１】
図３は、図１のプラズマエッチング処理装置１００の概略内部構成を示す断面図である。
【００３２】
上述のように、内部に、半導体ウエハＷを搬送するロード・ロック・アーム３２（半導体ウエハ搬送系）を有するＬＬＭ３０は、内部圧力を検出する後述する図４のマノメータ３５を有する。また、ＬＬＭ３０には、その底部の排気ポート３３を介して真空ポンプ３４が接続され、ＬＬＭ３０の内部圧力は、マノメータ３５及び真空ポンプ３４に接続された後述する図４のＬＬＭ圧力制御部１６１により所望の値に制御される。
【００３３】
ＰＭ４０は、上部がアルミニウム等の導電材料を含み、半導体ウエハＷにエッチング処理を行うべく内部が高真空に保持された処理室６０と、処理室６０内の下部に配設され且つ半導体ウエハＷを載置する載置台を兼ねる下部電極４５と、エッチングガス及びキャリアガスから成るプロセスガスを処理室６０内に供給するシャワーヘッドを兼ねる上部電極４７と、処理室６０の上部に外嵌された永久磁石４８とを備える。
【００３４】
下部電極４５と上部電極４７の間にはチャンバ６０ａが形成され、チャンバ６０ａにおいて、半導体ウエハＷは、図示しない静電チャックにより上部電極４７の頂部に静電吸着される。また、処理室６０は、その内部圧力を検出する後述する図４のマノメータ５１を有する。
【００３５】
処理室６０には、その底部の排気ポート４３を介して真空ポンプ５０が接続され、処理室６０の内部圧力は、マノメータ５１及び真空ポンプ５０に接続された後述する図４のＰＭ圧力制御部１６２により、例えば４００〜７００ｍＴｏｒｒ、好ましくは５３０ｍＴｏｒｒに制御される。
【００３６】
また、ゲート３１は、図示しないゲート駆動機構（開閉手段）により開閉され、シャッタ４１（ゲート）は、図示しないシャッタ駆動機構（開閉手段）により開閉される。
【００３７】
上部電極（シャワーヘッド）４７には、ガス供給源４９からプロセスガスが供給され、そこからチャンバ６０ａに均等に分散して放出される。なお、上部電極４７にはプラズマ生成用の高周波電源３０１が整合器３０２を介して電気的に接続されている。また、下部電極４５にはＲＩＥ（反応性イオンエッチング法）用の高周波電源３０３が整合器３０４を介して電気的に接続されている。高周波電源３０１は、５０ＭＨｚ以上の周波数、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を出力し、一方、高周波電源３０３は、１ＭＨｚ〜２０ＭＨｚの周波数、例えば２ＭＨｚの高周波電力を出力する。
【００３８】
上記のように構成されたＰＭ４０は、所望の値の圧力に制御されたチャンバ６０に放出された処理ガスに、上部電極４７を介して６０ＭＨｚの高周波電力を作用させると共に下部電極４５を介して２ＭＨｚの高周波電力によりバイアス電位を印加して、グロー放電によってプロセスガスからプラズマを生成させることにより、予め酸化膜によりマスキングされている半導体ウエハＷに対して反応性イオンエッチング処理を行う。
【００３９】
また、ＬＭ２０、ＬＬＭ３０、及びＰＭ４０内には、不活性気体であるＮ２ガスがパージされており、これらのＮ２ガスは真空ポンプ３４，５０等により排気されてダウンフローを形成し、これにより、ＬＭ２０、ＬＬＭ３０、及びＰＭ４０内のダストや半導体ウエハＷのパーティクルを排出することができる。
【００４０】
図４は、図３のプラズマエッチング処理装置１００の制御装置のブロック図である。
【００４１】
図４において、プラズマエッチング処理装置１００の制御装置１５０は、ＬＬＭ圧力制御部１６１と、ＰＭ圧力制御部１６２と、ゲート駆動制御部１７１と、シャッタ駆動制御部１７２とから成る。
【００４２】
ＬＬＭ圧力制御部１６１は、圧力指示センサ３６を介して、ＬＬＭ３０内部に設けられたマノメータ３５に接続されると共に真空ポンプ３４に接続され、ＬＬＭ３０の内部圧力を所望の値に制御する。ＰＭ圧力制御部１６２は、圧力指示センサ５２を介して、ＰＭ４０の内部に設けられたマノメータ５１に接続されると共に真空ポンプ５０に接続され、ＰＭ４０の内部圧力を所望の値に制御する。
【００４３】
また、制御装置１５０は、ＬＬＭ圧力制御部１６１によって検出されたＬＬＭ３０の内部圧力と、ＰＭ圧力制御部１６２によって検出されたＰＭ４０の内部圧力との差圧を算出する。
【００４４】
ゲート駆動制御部１７１は、ゲート３１を開閉するゲート駆動機構６１に接続され、ゲート３１を開閉させると共に、シャッタ駆動制御部１７２は、シャッタ４１を開閉するシャッタ駆動機構７１に接続され、シャッタ４１を開閉させる。
【００４５】
さらに、制御装置１５０は、半導体ウエハ搬送系のアーム２４，３２の作動を含むプラズマエッチング処理装置１００全体の作動を制御するように構成されている。なお、この制御は、不図示のマイクロコンピュータが備える制御プログラムにより行われ、この制御プログラムは、後述するＬＬＭ３０及びＰＭ４０の各内部圧力制御処理のプログラムも含まれている。
【００４６】
以下、図４における制御装置１５０によって実行されるＬＬＭ３０及びＰＭ４０の各内部圧力制御処理を図５を用いて説明する。
【００４７】
図５は、図２におけるゲート３１及びシャッタ４１がオープン（開動作）する際のＬＬＭ３０及びＰＭ４０の内部圧力の経時変化を示すグラフである。
【００４８】
図５において、横軸における時間〔ｓｅｃ〕は、半導体ウエハＷの搬出開始前から半導体ウエハＷの搬出終了後までの経過時間を示しており、また、２本の矢印は、夫々、ゲート３１及びシャッタ４１のオープン時刻（半導体ウエハＷの搬出開始時刻）又はクローズ時刻（半導体ウエハＷの搬出終了時刻）を示している。
【００４９】
従来技術では、図７に示すように、半導体ウエハＷの搬入時に４００〜７００ｍＴｏｒｒに真空引きされたＰＭ４０の内部圧力は、ゲート／シャッタ３１，４１のオープンにより、約３０ｍＴｏｒｒに真空引きされているＬＬＭ３０の内部圧力に引きずられて約２０ｍＴｏｒｒまで減圧されるが、その際、ＰＭ４０の内部圧力が必ずしもＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くならない場合があり、エッチング処理時にＰＭ４０内で生じた半導体ウエハのパーティクルがＬＬＭ３０内部に侵入するのを確実に防止することができない。
【００５０】
これに対して、本発明の実施の形態では、図５に示すように、半導体ウエハＷの搬出開始前（ゲート３１及びシャッタ４１のオープン前）において、ＬＬＭ３０の内部圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに昇圧又は維持すると共に、ＰＭ４０の内部圧力を約２００Ｔｏｒｒに減圧したときに、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってから約７秒後に（図５で９秒時）、ゲート３１及びシャッタ４１をオープンする（図５で左側の矢印）。ゲート３１及びシャッタ４１のオープン後は、ＬＬＭ３０の内部圧力は、体積の大きいＰＭ４０の内部圧力約２００ｍＴｏｒｒと同じ圧力になり、この状態で、半導体ウエハＷの搬出がなされる。ＬＬＭ３０の内部圧力は、ＬＬＭ３０に接続されたＬＬＭ圧力制御部１６１によりＰＭ４０の内部圧力約２００ｍＴｏｒｒと同じ圧力に制御してもよい。
【００５１】
半導体ウエハＷの搬出が終了すると、再びゲート３１及びシャッタ４１をクローズし、ＬＬＭ３０の内部圧力は常圧に戻され、ＬＭ２０へ半導体ウエハ１を搬送すべくＰＭ４０の内部圧力は次なるエッチング処理のために一旦真空ポンプ５０により高い真空度にまで減圧される。
【００５２】
上記実施の形態によれば、ＬＬＭ３０の内部圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに昇圧又は維持すると共に、ＰＭ４０の内部圧力を約２００ｍＴｏｒｒに減圧したときに、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってからゲート３１及びシャッタ４１をオープンするので、ＰＭ４０内部からＬＬＭ３０にダスト及び半導体ウエハのパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００５３】
また、ゲート３１及びシャッタ４１のオープンは、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってから約７秒後に行うのが好ましい。これにより、ＰＭ４０内部からＬＬＭ３０にダスト及び半導体ウエハのパーティクルが侵入するのをより確実に防止することができる。
【００５４】
上記実施の形態では、半導体ウエハＷの搬出開始前においてＬＬＭ３０内部の圧力を約２５０ｍＴｏｒｒに保持するとしたが、この保持は、操作者によってＬＬＭ３０を閉鎖系にすることによって行われてもよいし、マイクロコンピュータによる制御によって行われてもよい。また、保持される圧力も２５０ｍＴｏｒｒに限定されることはない。
【００５５】
また、上記実施の形態では、ゲート３１及びシャッタ４１のオープンは、ＰＭ４０の内部圧力がＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くなってから約７秒後に行うとしたが、ＰＭ４０の内部圧力の約２００ｍＴｏｒｒを中心とした変動幅が所定値、例えば±１０ｍＴｏｒｒ以内になったときに行ってもよい。
【００５６】
さらに、上記実施の形態では、ＬＬＭ３０内部にＮ２ガス等をパージさせるとしたが、必ずしもＮ２ガス等をパージさせなくてもよい。
【００５７】
次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板処理装置を説明する。
【００５８】
第２の実施の形態に係る基板処理装置の構成は第１の実施の形態に係る基板処理装置の構成と同様であるので構成の説明は省略する。また、第１の実施の形態の説明の中で参照した図を本実施の形態の説明においても適宜に参照する。
【００５９】
上述の第１の実施の形態に係る基板処理装置では、半導体ウエハＷの搬出開始前から搬出終了までの間の圧力制御に特徴を有しているが、本実施の形態では圧力制御を開始する以前に、処理室６０内に浮遊する浮遊パーティクルを排気させることを特徴としている。
【００６０】
先ず、半導体ウエハＷのプラズマ処理が終了した後に、高周波電源３０１，３０３をＯＦＦする。これと同時に、制御手段（図示せず）によってガス供給源４９（図３参照）からシャワーヘッドを兼ねる上部電源４７を介して処理室６０内にＡｒガス（不活性ガス）を供給し、さらにこのＡｒガスを排気ポート４３を介して処理室６０から外に排気する。この処理室６０からの排気されるＡｒガスとともに、処理室６０内に浮遊するパーティクルは処理室６０の外に排出される。これにより、処理室６０内に浮遊するパーティクルを低減させることができる。
【００６１】
この工程では、処理室６０に給排気するガスとしてＡｒガスを用いたが、Ａｒガスに代えてＮ２ガスを用いてもよい。また、分子量の大きいガスを用いてもＡｒガスを用いた場合に発揮される効果と同様の効果が発揮される。なお、Ａｒガスの流量は、８００ＳＣＣＭ（ｓｔａｎｄａｒｄ ｃｃ／ｍｉｎ）程度が望ましい。
【００６２】
上記の工程の後、半導体ウエハＷの搬出開始以前に、ＬＬＭ圧力制御部１６１（図４参照）による制御によってＬＬＭ３０の内部圧力を約２００ｍＴｏｒｒに上昇または維持するとともに、ＰＭ圧力制御部１６２（図４参照）による制御によってＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力と同じ約２００ｍＴｏｒｒに減圧させてから、ゲート３１及びシャッタ４１をオープンする。ここで、ＰＭ４０とＬＬＭ３０との内部圧力の差が大きすぎるうちにゲート３１及びシャッタ４１をオープンすると、圧力差による気流が生じて巻上げが起こる。すなわち処理室６０内に付着していたパーティクルが空間中に広がってしまうという事態が発生する。そこで、本実施の形態においては、ＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力と等しくすることにより、半導体ウエハＷの搬送時に下部電極４５の周囲（排気ポート側）からの巻上げを防止している。なお、内部圧力の差が４０ｍＴｏｒｒ程度であれば巻上げは起こらないので、ＰＭ４０の内部圧力とＬＬＭ３０の内部圧力との差をおよそ４０ｍＴｏｒｒ以下にすればよい。
【００６３】
また、第１の実施の形態では、ＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力よりも低くしていたが、本実施の形態では、Ａｒガスをあらかじめ処理室６０内に供給し、排気ポートから排気しているので、上記のように内部圧力の差が４０ｍＴｏｒｒ以下でありさえすれば、ＰＭ４０の内部圧力が高くてもよい。
【００６４】
以上のように、本実施の形態においては、処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻上げを防ぐことによって確実に半導体ウエハ上のパーティクルを減らすことができる。
【００６５】
次に、内部圧力を検出する圧力計の自動調整機能について説明する。なお、ここでの圧力計とは、出力される電気信号を変換テーブルにより圧力値に変換する構成を有するものをいう。
【００６６】
従来、これらの圧力計は、例えば真空中では１ｍＴｏｒｒにおいて、また、大気中では７６０Ｔｏｒｒにおいて、それぞれ圧力計のトリマを回転させて電圧を調整していた。すなわち、真空中では１ｍＴｏｒｒの圧力表示となるように、また、大気中では７６０Ｔｏｒｒの圧力表示となるように、圧力計からの電圧値を適宜に調整していた。
【００６７】
また、調整後何日か経過すると圧力表示がずれることがしばしばあった。このときも同様に圧力計のトリマを回転させることによって電圧を調整していた。しかし、圧力表示がずれる度に、装置管理者などが圧力計のトリマを回転させて圧力表示を合わせる必要があり、かつ精密ドライバやテスタなどの道具が必要であり、作業にも手間がかかっていた。
【００６８】
そこで、本実施の形態では、装置オペレータ等が操作するメンテナンス画面上でのボタン操作（ソフトウエア）によって圧力計の真空及び大気の調整を行えるようにする。
【００６９】
先ず、真空調整においては、処理室内に取り付けられた、ここで述べている圧力計とはことなる高真空計（Ｂ／Ａゲージなど）の圧力表示を参照しながら、処理室内を真空引きする。高真空計の表示が充分な真空値（１ｍＴｏｒｒ以下）であれば、ボタンを押し下げて真空調整処理を実行し、圧力計の電圧値が真空値（１ｍＴｏｒｒ）を示すように変換テーブルを変更する。調整された値は、スタティックＲＡＭなどのメモリに保存され、電源を落としても保持されるようにしておく。
【００７０】
大気調整においても同様であり、大気調整を行う圧力計を装備する処理室が空気（大気）にさらされている状態（およそ７６０Ｔｏｒｒ）であれば、ボタンを押し下げて真空調整処理を実行し、圧力計の電圧値が大気値（７６０Ｔｏｒｒ）を示すように変換テーブルを変更する。調整された値は、メモリに保持される。
【００７１】
このように、メンテナンス画面上から圧力計の真空調整及び大気調整が可能となることで、従来では必要であった精密ドライバやテスタなどの道具が不要になり、また、各調整を行うのに５分程かかっていたものが、即時に行うことができるという効果がある。
【００７２】
上記実施の形態に係るプラズマエッチング処理装置１００は、プラズマを利用したエッチング処理を半導体ウエハＷに施すとしたが、本発明は、スパッタリング処理やＣＶＤ（化学的気相成長）処理等を施す処理装置にも適用することができるのは云うまでもない。
【００７３】
【実施例】
本発明者は、第１の実施の形態において、図４の半導体ウエハ搬送系１０によって半導体ウエハＷの搬送が行われる際におけるＬＬＭ３０内部の圧力及びＰＭ４０内部の圧力と内部の汚染について研究した。
【００７４】
具体的には、チャンバ６０ａにおいて半導体ウエハＷに施すエッチング処理の条件を同一にし、ＬＬＭ３０及びＰＭ４０の各内部圧力並びにゲート３１及びシャッタ４１の開閉を上記実施の形態の要領で行った場合と（実施例１〜４，図５）、従来技術の要領で行った場合と（比較例１〜４，図７）において、半導体ウエハＷの搬送時におけるゲート３１及びシャッタ４１をオープンさせる前後のＬＬＭ３０内部の圧力及びＰＭ４０内部の圧力〔ｍＴｏｒｒ〕について追跡すると共に、ＬＬＭ３０内部において検出されたパーティクルの大きさ〔μｍ〕とその数〔個〕を測定した。測定結果を表１に示す。
【００７５】
【表１】
【００７６】
表１から、比較例１〜４においては、ＬＬＭ３０内部の圧力が上昇し、ＰＭ４０内部のガスがＬＬＭ３０内部へ侵入し、もってＬＬＭ３０内部へ侵入したパーティクルの大きさが大きく、数が多いのに対して、実施例１〜４においては、ＬＬＭ３０内部のガスがＰＭ４０内部へ流入し、もってＰＭ４０内部からＬＬＭ３０内部へ排出されたパーティクルの大きさも小さく、数も少なかったので、ＬＬＭ３０の内部圧力がＰＭ４０の内部圧力よりも大きいときにゲート３１及びシャッタ４１をオープンさせると、チャンバ６０ａからＬＬＭ３０へパーティクルが侵入することを確実に防止できることが分かった。
【００７７】
また、第２の実施の形態のように、プラズマ処理後の高周波電源ＯＦＦと同時に、処理室内にＡｒガスを供給し、これをさらに排気ポートから排気した後に、ＰＭ４０の内部圧力をＬＬＭ３０の内部圧力（２００Ｔｏｒｒ）と同じにして、ゲート３１及びシャッタ４１をオープンした。この結果、従来は０．１６μｍ径のパーティクルの数が０から１００個レベルで非常に不安定であったものが、０．１６μｍ径のパーティクルの数は１０個以下になり、安定するようになった。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、請求項１記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作前に搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作をするので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
【００７９】
請求項２記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００８０】
請求項３記載の基板処理装置によれば、ゲートの開動作は、真空処理室の圧力が、所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われるので、請求項１による効果をより確実に奏することができる。
【００８１】
請求項５記載の基板処理装置によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、ゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【００８２】
請求項６記載の基板処理方法によれば、ゲートの開動作前に、搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持し、真空処理室の圧力を所定圧力よりも低い圧力に減圧したときにゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができる。
請求項７記載の基板処理方法によれば、真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行って、真空処理室の圧力が搬送室の圧力と略等しくなるように制御してからゲートの開動作を行うので、基板の搬出時に真空処理室内から搬送室へダストやパーティクルが侵入するのを確実に防止することができ、さらに真空処理室中のパーティクルを低減しつつ、巻き上げを防げるので基板上のパーティクルの数を減らすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る基板処理装置の概略構成を示す斜視図である。
【図２】図１におけるＬＭ２０及びＬＬＭ３０を説明する部分透視斜視図である。
【図３】図１のプラズマエッチング処理装置１００の概略内部構成を示す断面図である。
【図４】図２のプラズマエッチング処理装置１００の制御装置のブロック図である。
【図５】図２におけるゲート３１及びシャッタ４１がオープンする際のＬＬＭ３０及びＰＭ４０の内部圧力の経時変化を示すグラフである。
【図６】従来のプラズマエッチング処理装置の概略構成を示す平面図である。
【図７】従来のプラズマエッチング処理装置においてＬＭ２４０からエッチング処理が施された半導体ウエハの搬出の際のＬＬＭ２３０及びＰＭ２４０の内部圧力の経時的変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ｗ 半導体ウエハ
１０ 半導体ウエハ搬送系
２０ ローダ・モジュール（ＬＭ）
２１ ドア
３０ ロード・ロック・モジュール（ＬＬＭ）
３１ ゲート
３２ ロード・ロック・アーム
３４ 真空ポンプ
４０ プロセス・モジュール（ＰＭ）
４１ シャッタ
５０ 真空ポンプ
６０ チャンバ
１００ プラズマエッチング処理装置
１５０ 制御装置
１６１ ＬＬＭ圧力制御部
１６２ ＰＭ圧力制御部
１７１ ゲート駆動制御部
１７２ シャッタ駆動制御部
Claims (7)
- 内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える基板処理装置において、
前記制御手段は、前記ゲートの開動作前に前記搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持すると共に、前記真空処理室の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧したときに、前記ゲートの開動作をすることを特徴とする基板処理装置。 - 前記ゲートの開動作は、前記真空処理室の圧力が前記所定圧力より低くなってから所定時間経過後に行われることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
- 前記ゲートの開動作は、前記真空処理室の圧力が、前記所定圧力より低い圧力においてその変動幅が所定値以内になったとき行われることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
- 前記所定圧力は、約２５０ｍＴｏｒｒであることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の基板処理装置。
- 内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える基板処理装置において、
前記制御手段は、前記真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行った後に、前記真空処理室の圧力が前記搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから、前記ゲートの開動作を行うことを特徴とする基板処理装置。 - 内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える処理装置を用いた基板処理方法において、
前記ゲートの開動作前に、前記搬送室の圧力を所定圧力に昇圧又は維持する昇圧維持工程と、
前記真空処理室の圧力を前記所定圧力よりも低い圧力に減圧したときに、前記ゲートの開動作を行うゲート開放工程とを有することを特徴とする基板処理方法。 - 内部で基板を処理する真空処理室と、前記真空処理室に開閉自在なゲートを介して接続される搬送室と、前記ゲートを開閉する開閉手段と、前記開閉手段の作動並びに前記真空処理室及び前記搬送室の各圧力を制御する制御手段とを備える処理装置を用いた基板処理方法において、
前記真空処理室内への不活性ガスの供給及び排気を行う給排気工程と、
前記真空処理室の圧力が前記搬送室の圧力と略等しくなるように制御してから前記ゲートの開動作を行うゲート開放工程とを有することを特徴とする基板処理方法。
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Effective date: 20090317 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 |