JP2004304123A - 処理装置および処理方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】マルチチャンバータイプの処理装置において、被処理基板にダメージを与えることなく確実に基板を除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能な処理装置および処理方法を提供すること。
【解決手段】搬送室３と、搬送室３に連結され、その中で被処理基板Ｗにエッチング処理を施すエッチング処理室１ａ，１ｂと、搬送室３に連結され、その中で被処理基板Ｗにアッシング処理を施すアッシング処理室２ａ，２ｂと、搬送室３内に設けられ、被処理基板Ｗをエッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂに順次搬送する搬送装置６と、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂ内において被処理基板Ｗを静電的に吸着保持する静電チャック２１と、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂ内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段７０，７５，７６とを具備する。
【選択図】 図２
【解決手段】搬送室３と、搬送室３に連結され、その中で被処理基板Ｗにエッチング処理を施すエッチング処理室１ａ，１ｂと、搬送室３に連結され、その中で被処理基板Ｗにアッシング処理を施すアッシング処理室２ａ，２ｂと、搬送室３内に設けられ、被処理基板Ｗをエッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂに順次搬送する搬送装置６と、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂ内において被処理基板Ｗを静電的に吸着保持する静電チャック２１と、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂ内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段７０，７５，７６とを具備する。
【選択図】 図２
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板に対して例えばエッチングやアッシング等の処理を行う複数の処理室が搬送室に接続された構造を有するマルチチャンバータイプの処理装置およびその処理装置を用いた処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハやガラス基板等の被処理基板に対して、エッチング、アッシング、成膜等の等の処理を行う処理装置としては、複数の基板を高スループットで処理する観点から搬送アームを備えた搬送室にゲートバルブを介して複数の処理室を連結したマルチチャンバータイプのものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、処理室内において半導体ウエハ等の被処理基板を吸着保持するための治具として静電チャックが多用されている。静電チャックは、誘電性部材の中に電極が埋設されて構成されており、この電極に直流電圧を印加することによって被処理基板をクーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電力によって誘電性部材の表面に吸着させるものである。
【０００４】
静電チャックで被処理基板を吸着した場合には、処理後に静電チャックに印加した電圧をオフにしても被処理基板に電荷が残留する。上述のようなマルチチャンバータイプの処理装置においてこのように被処理基板の表面に電荷が残留していると、搬送アームにより被処理基板を一の処理室から他の処理室へ搬送する場合において、一の処理室の静電チャックから搬送アームが被処理基板を受け取った際に基板位置がずれてしまい、その結果、搬送アームから他の処理室に被処理基板を搬送した際に位置ずれを起こしてしまう。また、被処理基板に電荷が残っていると被処理基板を静電チャックから剥がすのに時間がかかり、マルチチャンバータイプの処理装置におけるスループット向上効果が減少する。
【０００５】
このような残留電荷の悪影響を解消するために、基板を除電することが行われている。例えば、特許文献２には、静電チャックに吸着時とは逆極性の電圧を印加する技術が開示されている。また、特許文献３には、イオン化された処理ガスを静電チャックに保持された被処理体に供給して除電する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３１４７３１号公報
【特許文献２】
特開平９−２１３７８０号公報
【特許文献３】
特開平６−２７５５４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に示された技術では、電荷をちょうど中和するように電圧を印加するのは困難であり、バランスがうまくとれない場合には、正負いずれかの電荷が残留してしまって完全に除電することができず、除電の確実性に劣る。
【０００８】
また、上記特許文献３に示された技術では、イオン化された処理ガスを半導体ウエハ等の被処理基板に供給した場合には、被処理基板にダメージを与えるおそれがある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、マルチチャンバータイプの処理装置において、被処理基板にダメージを与えることなく確実に基板を除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能な処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に処理を施す複数の処理室と、前記各処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックと、搬送室内に設けられ、前記処理室との間で被処理基板を搬送する搬送装置と、前記処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段とを具備することを特徴とする処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第１の処理を施す第１の処理室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第２の処理を施す第２の処理室と、搬送室内に設けられ、被処理基板を前記第１の処理室および第２の処理室に順次搬送する搬送装置と、前記第１および第２の処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックと、前記第１および第２の処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段とを具備することを特徴とする処理装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に処理を施す複数の処理室と、前記各処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックとを具備する処理装置を用いた処理方法であって、搬送装置により前記搬送室から前記処理室の一つに被処理基板を搬送する工程と、その処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、その処理室内で被処理基板に所定の処理を施す工程と、その後前記静電チャックへの給電を停止する工程と、その処理室内に解離した単原子状態のＮを供給して静電チャックを除電する工程と、搬送装置により処理後の被処理基板を搬送室に搬送する工程とを具備することを特徴とする処理方法を提供する。
【００１３】
本発明の第４の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第１の処理を施す第１の処理室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第２の処理を施す第２の処理室と、前記第１および第２の処理室内においてそれぞれ被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックとを具備する処理装置を用いた処理方法であって、搬送装置により前記搬送室から前記第１の処理室に被処理基板を搬送する工程と、前記第１の処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、前記第１の処理室内で被処理基板に第１の処理を施す工程と、その後前記静電チャックへの給電を停止する工程と、前記第１の処理室内に解離した単原子状態のＮを供給して静電チャックを除電する工程と、搬送装置により被処理基板を搬送室に搬送する工程と、その後、前記搬送室から前記第２の処理室に被処理基板を搬送する工程と、前記第２の処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、前記第２の処理室内で被処理基板に第２の処理を施す工程とを具備することを特徴とする処理方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、搬送室に複数の処理室を連結して構成したマルチチャンバータイプの処理装置において、各処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するようにしたので、静電チャックに吸着保持されて処理が終了した後の被処理基板を低エネルギーでダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。
【００１５】
すなわち、被処理基板をダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電するためには、イオンやプラズマのような被処理基板にダメージを与える高エネルギーを用いずに、しかも基板に供給するだけで速やかにかつ確実に電子を捕捉することができることが必要であるが、解離した単原子状態のＮは、イオンやプラズマのようなダメージを被処理基板に与えない。また、解離に要するエネルギーはイオン化やプラズマ化の際のエネルギーよりも小さく、しかもＮは電気陰性度が高いため電子を捕捉する能力が高いので、迅速かつ確実に除電を行うことができる。このため、各処理室内に解離した単原子状態のＮを供給することにより、被処理基板にダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電することができ、マルチチャンバータイプの処理装置において、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。なお、Ｎと同等またはそれ以下の電気陰性度を有するものとしてＦ、Ｏ、Ｃｌを挙げることができるが、Ｆは被処理基板上に形成されたＳｉＯ２等に作用し、Ｏはレジストに作用し、ＣｌはＳｉに作用するため適用が困難であるが、Ｎはこのようなおそれはない。またＮは毒性もなく、爆発・燃焼の可能性もないため扱いやすく、しかも安価であるといった利点もある。
【００１６】
本発明において、前記解離した単原子状態のＮを静電チャック近傍に供給することが好ましい。これにより静電チャック上の被処理基板を確実に除電することができる。
【００１７】
また、解離した単原子状態のＮを搬送室にも供給することにより、搬送装置の基板支持部やその上の被処理基板の除電も行うことができ、帯電の悪影響をより確実に防止することができる。
【００１８】
さらに、解離した単原子状態のＮの供給タイミングを制御することにより、静電チャック上にある被処理基板を必要なタイミングで除電することができ、また被処理基板の効果的な除電タイミングを選択して確実に除電を行うことができる。
【００１９】
さらにまた、Ｎ原子供給手段は、前記処理室に接続された配管と、その配管にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源と、前記配管途中または前記処理室でＮ２ガスにエネルギーを与えて解離した単原子状態のＮとするエネルギー供給部とを有する構成とすることができる。
【００２０】
具体的には、エネルギー供給部が、Ｎ２ガスに紫外線を照射する紫外線照射部を有する構成とすることができる。また、配管の一部を誘電体とし、エネルギー供給部として、その配管の誘電体部分に巻回された誘電コイルと、誘電コイルに高周波を供給する高周波電源とを有する構成とすることができる。これらにより極めて簡便に解離した単原子状態のＮを得ることができる。
【００２１】
さらにまた、解離した単原子状態のＮは、Ｎ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満のエネルギーをＮ２ガスに供給することにより有効に生成することができる。すなわち、解離エネルギー以下であれば単原子状のＮに解離せず、イオン化エネルギー以上であれば、イオンの生成が支配的となって基板にダメージを与えてしまう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る処理装置を概略的に示す水平断面図である。この真空処理装置は、マルチチャンバータイプのエッチング・アッシング処理装置であり、所定の真空下で被処理体としての半導体ウエハ（以下、単にウエハという）に対してエッチング処理およびアッシング処理を行うものである。
【００２３】
図１に示すように、この処理装置１００は、ウエハＷに対してエッチング処理を行う２つのエッチング処理室１ａ，１ｂと、ウエハＷに対してアッシング処理を行う２つのアッシング処理室２ａ，２ｂとを有しており、これらエッチング処理装置１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂは、六角形をなす搬送室３の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室３の他の２つの辺にはそれぞれ複数枚のウエハＷを搭載したカセット５を収容するウエハカセット室４ａ，４ｂが設けられている。なお、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂの内部には、いずれもウエハＷを載置するサセプタ１５が設けられている。
【００２４】
上記エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂおよびカセット室４ａ，４ｂは、同図に示すように、搬送室３の各辺にそれぞれゲートバルブＧを介して接続され、これら各室は各ゲートバルブＧを開放することにより搬送室３と連通され、各ゲートバルブＧを閉じることにより搬送室３から遮断される。
【００２５】
搬送室３内には、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂとの間、およびカセット室４ａ，４ｂとの間で、被処理体であるウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送装置６が設けられている。このウエハ搬送装置６は、搬送室３の中央部に配設され、多関節アーム構造を有しており、その先端のハンド７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。また、搬送室３内のカセット室４ａ，４ｂの近傍位置にはウエハＷのアライメントを行うアライメント部８が設けられている。
【００２６】
エッチング処理およびアッシング処理は所定の真空状態で行う処理であることから、エッチング処理室１ａ，１ｂ、アッシング処理室２ａ，２ｂ、および搬送室３はいずれも所定の真空状態に維持されるようになっている。また、カセット室４ａ，４ｂは、図示しない搬入出口からカセット５を搬入出する際には大気雰囲気とされ、カセット５が搬入されてウエハＷの処理を行う際には所定の真空状態とされる。
【００２７】
次に、エッチング処理室について説明する。
図２はエッチング処理室を示す断面図である。エッチング処理室１ａは、金属、例えば、表面が酸化処理されたアルミニウムにより形成されたチャンバー１２を有しており、このチャンバー１２は保安接地されている。チャンバー１２内の底部には絶縁体１３を介して、サセプタ１５が設けられている。このサセプタ１５は平行平板電極の下部電極としても機能する。このサセプタ１５には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６が接続されている。
【００２８】
サセプタ１５の上には静電チャック２１が設けられ、その上には被処理体であるウエハＷが載置され、吸着保持されるようになっている。静電チャック２１は、誘電性部材２１ａの間に電極２２が介在された構成をしており、電極２２に接続された直流電源２３から直流電圧を印加することにより、クーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電力でウエハＷを静電吸着する。そして、ウエハＷを囲むようにフォーカスリング２５が配置されている。このフォーカスリング２５はＳｉ等からなり、エッチングの均一性を向上させている。また、サセプタ１５内には、静電チャック２１の表面に対して突没可能にリフトピン２４が設けられており、このリフトピン２４はシリンダ２５により昇降される。
【００２９】
また、サセプタ１５の上方には、サセプタ１５と対向してガス供給用のシャワーヘッド３１が設けられている。このシャワーヘッド３１は上部電極として機能し、絶縁体３２を介してチャンバー１２の上部に支持されていて、シャワー状の電極板３４と、この電極板３４を支持する支持体３５とから構成される。
【００３０】
支持体３５の上部中央にはガス導入口３６が設けられ、このガス導入口３６には、ガス供給管３７が接続されている。ガス供給管３７の他端にはエッチングガス供給源４０が接続されており、ガス供給管３７の途中にはマスフローコントローラ３８およびその前後にバルブ３９が設けられている。エッチングガス供給源４０からは、例えばハロゲン元素であるＦを有するガスを含むエッチングガスがシャワーヘッド３１を介して処理室内に供給される。
【００３１】
一方、チャンバー１２の底部には排気管４１が接続されており、この排気管４１には排気装置４５が接続されている。また、チャンバー１２の側壁にはゲートバルブＧが設けられており、ウエハＷが、隣接する搬送室３との間で搬送されるようになっている。
【００３２】
上部電極であるシャワーヘッド３１には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５２と、整合器５１を介して第１の高周波電源５０とがそれぞれ接続されている。下部電極であるサセプタ１５には、整合器６１を介して第２の高周波電源６０が接続されている。
【００３３】
上記ガス配管３７にはガス配管７１が接続されており、このガス配管７１の他端には、除電用ガスであるＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源７０が接続されている。ガス配管７１の途中にはバルブ７２が設けられている。一方、チャンバー１２の側壁の静電チャック２１表面の近傍部分には、紫外線照射ランプを含む紫外線照射装置７５が設けられており、この紫外線照射装置７５には紫外線を照射するための電源７６が接続されている。上記バルブ７２および電源７６は、除電コントローラ８０により制御される。すなわち、所定タイミングで除電コントローラ８０がバルブ７２および電源７６に指令を発し、バルブ７２を開にしてＮ２ガスをＮ２ガス供給源７０からシャワーヘッド３１を介してチャンバー１２内に導入させるとともに、電源７６をオンにして紫外線照射装置７５から紫外線を照射させる。これによりＮ２ガスが解離され、結果的にチャンバー１２内に単原子状のＮが供給された状態となる。この単原子状のＮにより静電チャック２１上で帯電したウエハＷを除電することができる。
【００３４】
なお、エッチング処理室１ｂも上記エッチング処理室１ａと全く同様に構成される。また、アッシング処理室２ａ，２ｂについても、使用するアッシングガスが例えばＯ２ガスである点や処理圧力が異なる点等、多少の相違はあるが、基本的な構造はエッチング処理室１ａと同様である。
【００３５】
次に、以上のように構成される処理装置１００の処理動作について説明する。ここでは、Ｃｕ配線上の低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜に対してデュアルダマシン法によりビアホールおよびトレンチを形成するにあたり、ビアホールエッチング後のトレンチエッチングおよびその後のアッシングを行う場合について例示する。
【００３６】
具体的には、下層のＣｕ配線８１の上にＳｉＮまたはＳｉＣからなるライナー層８２が形成され、その上にｌｏｗ−ｋ膜８３が形成された構造において、図３の（ａ）に示すように、レジスト膜８５をマスクとしてビアホール８６を形成し、次いで図３の（ｂ）に示すように、アッシングによりレジスト膜８５を除去した後、犠牲膜８７を形成する。そして、図３の（ｃ）に示すように、トレンチエッチングするためのレジスト膜８８を犠牲膜８７に形成し、その状態の構造体に対して本処理装置１００によりエッチング処理およびアッシング処理を行う。
【００３７】
処理装置１００においては、図４のフローチャートに示すように、まず、カセット室４ａ，４ｂのいずれかまたは両方にカセット５を装入する（工程１）。この場合に、両方のカセット室のカセットにウエハＷが搭載されていてもよいし、一方が空のカセットであってもよい。この際に、搬送室３、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂは所定の真空状態にされており、カセット室４ａ，４ｂへのカセット５の搬入の際にはその中が大気圧とされ、処理開始時には所定の真空状態に真空引きされる。
【００３８】
次いで、搬送室３内の搬送装置６のハンド７をいずれかのカセット室に挿入し、ウエハＷを一枚受け取る（工程２）。そして搬送装置６はウエハＷをハンド７に載せた状態で搬送室３のエッチング処理室１ａの近傍部分までウエハＷを搬送し、その部分のゲートバルブＧを開放してからウエハＷをエッチング処理室１ａに搬入し（工程３）、静電チャック２１上にウエハＷを載置する（工程４）。この際には、ハンド７は静電チャック２１から突出した状態のリフトピン２４上にウエハＷを載置し、ハンド７が退避した後にリフトピン２４を降下させることによりウエハＷを静電チャック２１上に載置する。
【００３９】
ハンド７を搬送室３に退避させ、ゲートバルブＧを閉じた後、静電チャック２１の電極２２に直流電源２３から直流電圧を印加し、ウエハＷをクーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電力により静電吸着する（工程５）。なお、エッチング処理室１ａ内は予め搬送室３よりも低圧にされており、これらの間のゲートバルブＧが開かれた際にエッチング処理室１ａにわずかに残存するＦ含有残留物等が搬送室３に侵入することが防止される。
【００４０】
次いで、バルブ３９を開放し、エッチングガス供給源４０から所定のエッチングガスを所定流量でシャワーヘッド３１を介してチャンバー１２内に供給し、排気装置４５を調節してチャンバー１２内の圧力を１〜１０Ｐａ程度とし、上部電極であるシャワーヘッド３１と下部電極であるサセプタ１５にそれぞれ高周波電源５０および６０から高周波電源を印加してエッチングガスをプラズマ化し、図５の（ａ）に示すように、ウエハＷのｌｏｗ−ｋ膜８３をエッチングしてトレンチ８９を形成する（工程６）。
【００４１】
エッチング処理が終了後、エッチングガスの供給を停止するとともに、静電チャック２１への給電を停止する（工程７）。そして、チャンバー１２内をパージガスによりパージする（工程８）。
【００４２】
この際に、静電チャック２１への給電を停止しても、ウエハＷには電荷が残留しており、このままではウエハＷを剥離し難いといった問題や、搬送装置６のハンド７上にウエハＷを受け渡す際に位置ずれが生ずるという問題があるため、ウエハＷの除電が必要となる。そのため、本実施形態では、Ｎ２ガス供給源７０からシャワーヘッド３１を介してＮ２ガスをチャンバー１２内に導入するとともに、紫外線照射装置７５からＮ２ガスに紫外線を照射してＮ２ガスを解離した単原子状態のＮとし、結果的にチャンバー１２内に解離した単原子状態のＮを供給することにより静電チャック２１上のウエハＷを除電する（工程９）。
【００４３】
除電終了後、チャンバー１２内の圧力を調整し、ゲートバルブＧを開け、リフトピン２４を突出させてウエハＷを上昇させた状態とし、搬送装置６のハンド７をチャンバー１２内に挿入し、ウエハＷを受け取る（工程１０）。
【００４４】
そして、ウエハＷを搬送室３に取り出すとともに、ウエハＷをアライメント部８に置いてウエハＷのアライメントを行った後、搬送装置６によりアッシング処理室２ａの近傍部分までウエハＷを搬送し、その部分のゲートバルブＧを開放してからウエハＷをアッシング処理室２ａに搬入し（工程１１）、その中の静電チャック上にウエハＷを載置する（工程１２）。そして、エッチング処理室の場合と同様にして、ウエハＷを静電吸着する（工程１３）。なお、アッシングには例えばＯ２ガスが用いられ、通常、エッチングの際よりも高圧で行われるから、アッシング処理室２ａ内は予め搬送室３よりも高圧にされ、搬送室３内にわずかにＦ含有化合物が存在していたとしてもそれがアッシング処理室２ａに侵入することが防止される。
【００４５】
次いで、エッチングの際と同様にしてアッシングガス供給源から所定のアッシングガスを所定流量でシャワーヘッドを介してチャンバー内に供給し、排気装置４５を調節してチャンバー１２内の圧力を１０〜２０Ｐａ程度として、アッシングガスをプラズマ化し、図５の（ｂ）に示すように、犠牲膜８７およびレジスト層８８をアッシング除去し、同時にライナー層８２の露出部分を除去する（工程１４）。
【００４６】
アッシング処理が終了後、アッシングガスの供給を停止するとともに、静電チャックへの給電を停止する（工程１５）。そして、アッシング処理室２ａのチャンバー内をパージガスによりパージする（工程１６）。次いで、エッチング処理後と同様に静電チャック上のウエハＷを除電する（工程１７）。
【００４７】
除電終了後、チャンバー内の圧力を調整し、ゲートバルブＧを開け、搬送装置６のハンド７によりウエハＷを受け取り、カセット室４ａまたは４ｂのカセット５へ搬送する（工程１８）。以上で１枚のウエハのエッチング処理およびアッシング処理が終了する。
【００４８】
次のウエハは、従前のウエハの処理中に、搬送装置６によりエッチング処理室１ｂに搬送されてエッチング処理を施された後、アッシング処理室２ｂに搬送されてアッシング処理を施される。このように、エッチング処理およびアッシング処理を２組のエッチング処理室およびアッシング処理室で行うのでスループットの高い処理が可能となる。
【００４９】
本実施形態においては、除電の際に、解離した単原子状態のＮを用いるが、単原子状態のＮは、ウエハＷに対しイオンやプラズマのようなダメージを与えることなく、しかも供給するだけで速やかにかつ確実にウエハＷの電子を捕捉することができる。つまり、解離した単原子状態のＮは、イオンやプラズマよりもエネルギーが低いためウエハＷへのダメージが小さく、しかも解離のエネルギーはイオン化やプラズマ化のためのエネルギーよりも低いことに加え、Ｎは電気陰性度が高いため電子を捕捉する能力が高いので、迅速かつ確実に除電を行うことができる。したがって、このようなマルチチャンバータイプの処理装置１００において、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。
【００５０】
解離した単原子状態のＮを生成するための紫外線のエネルギーは、Ｎ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満とする。これにより、Ｎ２ガスがほとんどイオン化することなくＮ２ガスを有効に単原子状態とすることができる。具体的には、０ＫにおけるＮ２の解離エネルギーは約９．８ｅＶであり、イオン化エネルギーは約１５．６ｅＶであるから、０Ｋ換算で９．８〜１５．６ｅＶの範囲のエネルギーを与えればよい。
【００５１】
また、エッチング処理室１ａ，１ｂ内の圧力が搬送室３内の圧力よりも低くされ、アッシング処理室２ａ，２ｂ内の圧力が搬送室３内の圧力よりも高くされているので、エッチング処理室１ａ，１ｂに僅かに残存しているハロゲン含有ガス等のエッチングガスが搬送室３内に侵入することが防止され、また、たとえ搬送室３内にエッチング処理室１ａ，１ｂ内のエッチングガスが漏洩したとしても、アッシング処理室２ａ，２ｂへ侵入することをほぼ完全に防止される。上記例のようにＣｕ配線層を用いる場合には、Ｃｕの反応性が極めて高いから、Ｃｕが露出するアッシング処理室２ａ，２ｂへのエッチングガスの侵入を防止することの効果は極めて大きい。
【００５２】
さらに、トレンチエッチングとアッシング＋ライナーリムーブをこのように別の処理室で行うことにより、これらを同一の処理室で行う場合に生じる残留ガスによりエッチング選択比の低下の問題が生じず、よりスループットを高くすることができる。
【００５３】
さらにまた、このように除電することによりハンド７上のウエハＷの位置ずれは生じ難くなり位置合わせ精度が高まるが、本実施形態ではさらに搬送室３にアライメント部８を設けてウエハＷの位置合わせを行うので、位置合わせ精度を一層高めることができる。
【００５４】
なお、以上説明した除電処理は、静電チャック上のウエハの残留電荷を除去するものであるが、電荷の影響はこのような場合のみならず、ハンド７が帯電している場合にも悪影響を与える。したがって、各処理室にハンド７が侵入してウエハＷを静電チャック上に載せる前、載せた後、ハンド７がウエハＷを放した際、およびハンド７がウエハＷを受け取る前、ウエハＷを受け取った後、ウエハＷを受け取った際に上記除電処理を行うようにしてもよい。また、図６に示すように、搬送室３にＮ２ガス導入口９１および紫外線照射装置９２を設けて、搬送室３においてハンド７およびウエハＷの除電を行うようにすることもできる。さらに、Ｎ２ガス供給源をエッチングガス供給源と別個に設けたが、エッチングガスとしてＮ２ガスを用いる場合には、それを利用してもよい。
【００５５】
次に、他のＮ原子供給手段を用いたエッチング処理室について図７を参照して説明する。なお、図７中、図２と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。この例では、チャンバー１２の側壁のウエハ配置部の近傍部分に誘電体からなるガス配管９３が接続されており、ガス配管９３の他端にはＮ２ガス供給源９４が接続されている。また、ガス配管９３の周囲には誘電コイル９６が巻回されており、この誘電コイル９６には高周波電源９７から高周波電力が供給される。なお、ガス配管９３にはバルブ９５が設けられている。
【００５６】
この図７の構造においては、バルブ９５を開にし、Ｎ２ガス供給源９４からガス配管９３を介してＮ２ガスを供給するとともに、誘電コイル９６に高周波電源９７から高周波電力を供給する。これによりガス配管９３を通流しているＮ２ガスが電磁誘導により単原子状のＮに解離され、これがチャンバー１２内に供給される。この解離した単原子状のＮがチャンバー１２内に供給されることにより、ダメージを与えることなく高効率でウエハＷの除電を行うことができる。この場合にも、高周波電源９７から与えられるエネルギーをＮ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満とする。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では２つのエッチング処理室と２つのアッシング処理室を用いた例について示したが、これらの数はこれに限るものではなく、１つずつでも３つ以上でも構わない。
【００５８】
上記実施形態では本発明をデュアルダマシン構造におけるトレンチエッチングおよびアッシングに適用した場合について示したが、これに限らず他のエッチング処理＋アッシング処理にも適用することができる。また、異なるエッチング処理を繰り返す処理等にも適用することができる。また、エッチング処理やアッシング処理以外の処理、例えば成膜処理にも適用することができる。解離した単原子状のＮを処理室に供給する手段も上記実施形態に限定されることなく種々の方法を採用することができる。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いたが、本発明はこれに限らず液晶表示装置用のガラス基板等、他の基板を処理する場合にも適用可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、搬送室に複数の処理室を連結して構成したマルチチャンバータイプの処理装置において、各処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するようにしたので、静電チャックに吸着保持されて処理が終了した後の被処理基板を低エネルギーでダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチチャンバータイプの処理装置を示す概略構成図。
【図２】図１の処理装置に搭載されたエッチング処理室を示す断面図。
【図３】図１の処理装置によってエッチングおよびアッシングが行われる構造体の製造工程を説明するための断面図。
【図４】図１の処理装置におけるエッチング処理およびアッシング処理の処理動作を説明するためのフローチャート。
【図５】図３の構造体にトレンチエッチング処理を施した状態およびさらにアッシング処理およびライナーリムーブを施した状態を示す断面図。
【図６】除電可能な搬送室の構造を示す断面図。
【図７】他のＮ原子供給手段を用いたエッチング処理室の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ；エッチング処理室
２ａ，２ｂ；アッシング処理室
３；搬送室
４ａ，４ｂ；カセット室
５；カセット
６；搬送装置
７；ハンド
８；アライメント部
１２；チャンバー
１５；サセプタ
２１；静電チャック
３１；シャワーヘッド
４０；エッチングガス供給源
５０，６０；高周波電源
７０，９４；Ｎ２ガス供給源
７５；紫外線照射装置
７６；電源
８０；除電コントローラ
９３；配管
９６；誘電コイル
９７；高周波電源
Ｇ；ゲートバルブ
Ｗ；半導体ウエハ
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板に対して例えばエッチングやアッシング等の処理を行う複数の処理室が搬送室に接続された構造を有するマルチチャンバータイプの処理装置およびその処理装置を用いた処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハやガラス基板等の被処理基板に対して、エッチング、アッシング、成膜等の等の処理を行う処理装置としては、複数の基板を高スループットで処理する観点から搬送アームを備えた搬送室にゲートバルブを介して複数の処理室を連結したマルチチャンバータイプのものが知られている（例えば、特許文献１）。
【０００３】
一方、処理室内において半導体ウエハ等の被処理基板を吸着保持するための治具として静電チャックが多用されている。静電チャックは、誘電性部材の中に電極が埋設されて構成されており、この電極に直流電圧を印加することによって被処理基板をクーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電力によって誘電性部材の表面に吸着させるものである。
【０００４】
静電チャックで被処理基板を吸着した場合には、処理後に静電チャックに印加した電圧をオフにしても被処理基板に電荷が残留する。上述のようなマルチチャンバータイプの処理装置においてこのように被処理基板の表面に電荷が残留していると、搬送アームにより被処理基板を一の処理室から他の処理室へ搬送する場合において、一の処理室の静電チャックから搬送アームが被処理基板を受け取った際に基板位置がずれてしまい、その結果、搬送アームから他の処理室に被処理基板を搬送した際に位置ずれを起こしてしまう。また、被処理基板に電荷が残っていると被処理基板を静電チャックから剥がすのに時間がかかり、マルチチャンバータイプの処理装置におけるスループット向上効果が減少する。
【０００５】
このような残留電荷の悪影響を解消するために、基板を除電することが行われている。例えば、特許文献２には、静電チャックに吸着時とは逆極性の電圧を印加する技術が開示されている。また、特許文献３には、イオン化された処理ガスを静電チャックに保持された被処理体に供給して除電する技術が開示されている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平６−３１４７３１号公報
【特許文献２】
特開平９−２１３７８０号公報
【特許文献３】
特開平６−２７５５４６号公報
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記特許文献２に示された技術では、電荷をちょうど中和するように電圧を印加するのは困難であり、バランスがうまくとれない場合には、正負いずれかの電荷が残留してしまって完全に除電することができず、除電の確実性に劣る。
【０００８】
また、上記特許文献３に示された技術では、イオン化された処理ガスを半導体ウエハ等の被処理基板に供給した場合には、被処理基板にダメージを与えるおそれがある。
【０００９】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、マルチチャンバータイプの処理装置において、被処理基板にダメージを与えることなく確実に基板を除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能な処理装置および処理方法を提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、本発明の第１の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に処理を施す複数の処理室と、前記各処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックと、搬送室内に設けられ、前記処理室との間で被処理基板を搬送する搬送装置と、前記処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段とを具備することを特徴とする処理装置を提供する。
【００１１】
本発明の第２の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第１の処理を施す第１の処理室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第２の処理を施す第２の処理室と、搬送室内に設けられ、被処理基板を前記第１の処理室および第２の処理室に順次搬送する搬送装置と、前記第１および第２の処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックと、前記第１および第２の処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段とを具備することを特徴とする処理装置を提供する。
【００１２】
本発明の第３の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に処理を施す複数の処理室と、前記各処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックとを具備する処理装置を用いた処理方法であって、搬送装置により前記搬送室から前記処理室の一つに被処理基板を搬送する工程と、その処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、その処理室内で被処理基板に所定の処理を施す工程と、その後前記静電チャックへの給電を停止する工程と、その処理室内に解離した単原子状態のＮを供給して静電チャックを除電する工程と、搬送装置により処理後の被処理基板を搬送室に搬送する工程とを具備することを特徴とする処理方法を提供する。
【００１３】
本発明の第４の観点では、搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第１の処理を施す第１の処理室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第２の処理を施す第２の処理室と、前記第１および第２の処理室内においてそれぞれ被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックとを具備する処理装置を用いた処理方法であって、搬送装置により前記搬送室から前記第１の処理室に被処理基板を搬送する工程と、前記第１の処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、前記第１の処理室内で被処理基板に第１の処理を施す工程と、その後前記静電チャックへの給電を停止する工程と、前記第１の処理室内に解離した単原子状態のＮを供給して静電チャックを除電する工程と、搬送装置により被処理基板を搬送室に搬送する工程と、その後、前記搬送室から前記第２の処理室に被処理基板を搬送する工程と、前記第２の処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、前記第２の処理室内で被処理基板に第２の処理を施す工程とを具備することを特徴とする処理方法を提供する。
【００１４】
本発明によれば、搬送室に複数の処理室を連結して構成したマルチチャンバータイプの処理装置において、各処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するようにしたので、静電チャックに吸着保持されて処理が終了した後の被処理基板を低エネルギーでダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。
【００１５】
すなわち、被処理基板をダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電するためには、イオンやプラズマのような被処理基板にダメージを与える高エネルギーを用いずに、しかも基板に供給するだけで速やかにかつ確実に電子を捕捉することができることが必要であるが、解離した単原子状態のＮは、イオンやプラズマのようなダメージを被処理基板に与えない。また、解離に要するエネルギーはイオン化やプラズマ化の際のエネルギーよりも小さく、しかもＮは電気陰性度が高いため電子を捕捉する能力が高いので、迅速かつ確実に除電を行うことができる。このため、各処理室内に解離した単原子状態のＮを供給することにより、被処理基板にダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電することができ、マルチチャンバータイプの処理装置において、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。なお、Ｎと同等またはそれ以下の電気陰性度を有するものとしてＦ、Ｏ、Ｃｌを挙げることができるが、Ｆは被処理基板上に形成されたＳｉＯ２等に作用し、Ｏはレジストに作用し、ＣｌはＳｉに作用するため適用が困難であるが、Ｎはこのようなおそれはない。またＮは毒性もなく、爆発・燃焼の可能性もないため扱いやすく、しかも安価であるといった利点もある。
【００１６】
本発明において、前記解離した単原子状態のＮを静電チャック近傍に供給することが好ましい。これにより静電チャック上の被処理基板を確実に除電することができる。
【００１７】
また、解離した単原子状態のＮを搬送室にも供給することにより、搬送装置の基板支持部やその上の被処理基板の除電も行うことができ、帯電の悪影響をより確実に防止することができる。
【００１８】
さらに、解離した単原子状態のＮの供給タイミングを制御することにより、静電チャック上にある被処理基板を必要なタイミングで除電することができ、また被処理基板の効果的な除電タイミングを選択して確実に除電を行うことができる。
【００１９】
さらにまた、Ｎ原子供給手段は、前記処理室に接続された配管と、その配管にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源と、前記配管途中または前記処理室でＮ２ガスにエネルギーを与えて解離した単原子状態のＮとするエネルギー供給部とを有する構成とすることができる。
【００２０】
具体的には、エネルギー供給部が、Ｎ２ガスに紫外線を照射する紫外線照射部を有する構成とすることができる。また、配管の一部を誘電体とし、エネルギー供給部として、その配管の誘電体部分に巻回された誘電コイルと、誘電コイルに高周波を供給する高周波電源とを有する構成とすることができる。これらにより極めて簡便に解離した単原子状態のＮを得ることができる。
【００２１】
さらにまた、解離した単原子状態のＮは、Ｎ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満のエネルギーをＮ２ガスに供給することにより有効に生成することができる。すなわち、解離エネルギー以下であれば単原子状のＮに解離せず、イオン化エネルギー以上であれば、イオンの生成が支配的となって基板にダメージを与えてしまう。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について具体的に説明する。
図１は本発明の一実施形態に係る処理装置を概略的に示す水平断面図である。この真空処理装置は、マルチチャンバータイプのエッチング・アッシング処理装置であり、所定の真空下で被処理体としての半導体ウエハ（以下、単にウエハという）に対してエッチング処理およびアッシング処理を行うものである。
【００２３】
図１に示すように、この処理装置１００は、ウエハＷに対してエッチング処理を行う２つのエッチング処理室１ａ，１ｂと、ウエハＷに対してアッシング処理を行う２つのアッシング処理室２ａ，２ｂとを有しており、これらエッチング処理装置１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂは、六角形をなす搬送室３の４つの辺にそれぞれ対応して設けられている。また、搬送室３の他の２つの辺にはそれぞれ複数枚のウエハＷを搭載したカセット５を収容するウエハカセット室４ａ，４ｂが設けられている。なお、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂの内部には、いずれもウエハＷを載置するサセプタ１５が設けられている。
【００２４】
上記エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂおよびカセット室４ａ，４ｂは、同図に示すように、搬送室３の各辺にそれぞれゲートバルブＧを介して接続され、これら各室は各ゲートバルブＧを開放することにより搬送室３と連通され、各ゲートバルブＧを閉じることにより搬送室３から遮断される。
【００２５】
搬送室３内には、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂとの間、およびカセット室４ａ，４ｂとの間で、被処理体であるウエハＷの搬入出を行うウエハ搬送装置６が設けられている。このウエハ搬送装置６は、搬送室３の中央部に配設され、多関節アーム構造を有しており、その先端のハンド７上にウエハＷを載せてその搬送を行う。また、搬送室３内のカセット室４ａ，４ｂの近傍位置にはウエハＷのアライメントを行うアライメント部８が設けられている。
【００２６】
エッチング処理およびアッシング処理は所定の真空状態で行う処理であることから、エッチング処理室１ａ，１ｂ、アッシング処理室２ａ，２ｂ、および搬送室３はいずれも所定の真空状態に維持されるようになっている。また、カセット室４ａ，４ｂは、図示しない搬入出口からカセット５を搬入出する際には大気雰囲気とされ、カセット５が搬入されてウエハＷの処理を行う際には所定の真空状態とされる。
【００２７】
次に、エッチング処理室について説明する。
図２はエッチング処理室を示す断面図である。エッチング処理室１ａは、金属、例えば、表面が酸化処理されたアルミニウムにより形成されたチャンバー１２を有しており、このチャンバー１２は保安接地されている。チャンバー１２内の底部には絶縁体１３を介して、サセプタ１５が設けられている。このサセプタ１５は平行平板電極の下部電極としても機能する。このサセプタ１５には、ハイパスフィルタ（ＨＰＦ）１６が接続されている。
【００２８】
サセプタ１５の上には静電チャック２１が設けられ、その上には被処理体であるウエハＷが載置され、吸着保持されるようになっている。静電チャック２１は、誘電性部材２１ａの間に電極２２が介在された構成をしており、電極２２に接続された直流電源２３から直流電圧を印加することにより、クーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電力でウエハＷを静電吸着する。そして、ウエハＷを囲むようにフォーカスリング２５が配置されている。このフォーカスリング２５はＳｉ等からなり、エッチングの均一性を向上させている。また、サセプタ１５内には、静電チャック２１の表面に対して突没可能にリフトピン２４が設けられており、このリフトピン２４はシリンダ２５により昇降される。
【００２９】
また、サセプタ１５の上方には、サセプタ１５と対向してガス供給用のシャワーヘッド３１が設けられている。このシャワーヘッド３１は上部電極として機能し、絶縁体３２を介してチャンバー１２の上部に支持されていて、シャワー状の電極板３４と、この電極板３４を支持する支持体３５とから構成される。
【００３０】
支持体３５の上部中央にはガス導入口３６が設けられ、このガス導入口３６には、ガス供給管３７が接続されている。ガス供給管３７の他端にはエッチングガス供給源４０が接続されており、ガス供給管３７の途中にはマスフローコントローラ３８およびその前後にバルブ３９が設けられている。エッチングガス供給源４０からは、例えばハロゲン元素であるＦを有するガスを含むエッチングガスがシャワーヘッド３１を介して処理室内に供給される。
【００３１】
一方、チャンバー１２の底部には排気管４１が接続されており、この排気管４１には排気装置４５が接続されている。また、チャンバー１２の側壁にはゲートバルブＧが設けられており、ウエハＷが、隣接する搬送室３との間で搬送されるようになっている。
【００３２】
上部電極であるシャワーヘッド３１には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）５２と、整合器５１を介して第１の高周波電源５０とがそれぞれ接続されている。下部電極であるサセプタ１５には、整合器６１を介して第２の高周波電源６０が接続されている。
【００３３】
上記ガス配管３７にはガス配管７１が接続されており、このガス配管７１の他端には、除電用ガスであるＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源７０が接続されている。ガス配管７１の途中にはバルブ７２が設けられている。一方、チャンバー１２の側壁の静電チャック２１表面の近傍部分には、紫外線照射ランプを含む紫外線照射装置７５が設けられており、この紫外線照射装置７５には紫外線を照射するための電源７６が接続されている。上記バルブ７２および電源７６は、除電コントローラ８０により制御される。すなわち、所定タイミングで除電コントローラ８０がバルブ７２および電源７６に指令を発し、バルブ７２を開にしてＮ２ガスをＮ２ガス供給源７０からシャワーヘッド３１を介してチャンバー１２内に導入させるとともに、電源７６をオンにして紫外線照射装置７５から紫外線を照射させる。これによりＮ２ガスが解離され、結果的にチャンバー１２内に単原子状のＮが供給された状態となる。この単原子状のＮにより静電チャック２１上で帯電したウエハＷを除電することができる。
【００３４】
なお、エッチング処理室１ｂも上記エッチング処理室１ａと全く同様に構成される。また、アッシング処理室２ａ，２ｂについても、使用するアッシングガスが例えばＯ２ガスである点や処理圧力が異なる点等、多少の相違はあるが、基本的な構造はエッチング処理室１ａと同様である。
【００３５】
次に、以上のように構成される処理装置１００の処理動作について説明する。ここでは、Ｃｕ配線上の低誘電率（ｌｏｗ−ｋ）膜に対してデュアルダマシン法によりビアホールおよびトレンチを形成するにあたり、ビアホールエッチング後のトレンチエッチングおよびその後のアッシングを行う場合について例示する。
【００３６】
具体的には、下層のＣｕ配線８１の上にＳｉＮまたはＳｉＣからなるライナー層８２が形成され、その上にｌｏｗ−ｋ膜８３が形成された構造において、図３の（ａ）に示すように、レジスト膜８５をマスクとしてビアホール８６を形成し、次いで図３の（ｂ）に示すように、アッシングによりレジスト膜８５を除去した後、犠牲膜８７を形成する。そして、図３の（ｃ）に示すように、トレンチエッチングするためのレジスト膜８８を犠牲膜８７に形成し、その状態の構造体に対して本処理装置１００によりエッチング処理およびアッシング処理を行う。
【００３７】
処理装置１００においては、図４のフローチャートに示すように、まず、カセット室４ａ，４ｂのいずれかまたは両方にカセット５を装入する（工程１）。この場合に、両方のカセット室のカセットにウエハＷが搭載されていてもよいし、一方が空のカセットであってもよい。この際に、搬送室３、エッチング処理室１ａ，１ｂおよびアッシング処理室２ａ，２ｂは所定の真空状態にされており、カセット室４ａ，４ｂへのカセット５の搬入の際にはその中が大気圧とされ、処理開始時には所定の真空状態に真空引きされる。
【００３８】
次いで、搬送室３内の搬送装置６のハンド７をいずれかのカセット室に挿入し、ウエハＷを一枚受け取る（工程２）。そして搬送装置６はウエハＷをハンド７に載せた状態で搬送室３のエッチング処理室１ａの近傍部分までウエハＷを搬送し、その部分のゲートバルブＧを開放してからウエハＷをエッチング処理室１ａに搬入し（工程３）、静電チャック２１上にウエハＷを載置する（工程４）。この際には、ハンド７は静電チャック２１から突出した状態のリフトピン２４上にウエハＷを載置し、ハンド７が退避した後にリフトピン２４を降下させることによりウエハＷを静電チャック２１上に載置する。
【００３９】
ハンド７を搬送室３に退避させ、ゲートバルブＧを閉じた後、静電チャック２１の電極２２に直流電源２３から直流電圧を印加し、ウエハＷをクーロン力やジョンセン・ラーベック力等の静電力により静電吸着する（工程５）。なお、エッチング処理室１ａ内は予め搬送室３よりも低圧にされており、これらの間のゲートバルブＧが開かれた際にエッチング処理室１ａにわずかに残存するＦ含有残留物等が搬送室３に侵入することが防止される。
【００４０】
次いで、バルブ３９を開放し、エッチングガス供給源４０から所定のエッチングガスを所定流量でシャワーヘッド３１を介してチャンバー１２内に供給し、排気装置４５を調節してチャンバー１２内の圧力を１〜１０Ｐａ程度とし、上部電極であるシャワーヘッド３１と下部電極であるサセプタ１５にそれぞれ高周波電源５０および６０から高周波電源を印加してエッチングガスをプラズマ化し、図５の（ａ）に示すように、ウエハＷのｌｏｗ−ｋ膜８３をエッチングしてトレンチ８９を形成する（工程６）。
【００４１】
エッチング処理が終了後、エッチングガスの供給を停止するとともに、静電チャック２１への給電を停止する（工程７）。そして、チャンバー１２内をパージガスによりパージする（工程８）。
【００４２】
この際に、静電チャック２１への給電を停止しても、ウエハＷには電荷が残留しており、このままではウエハＷを剥離し難いといった問題や、搬送装置６のハンド７上にウエハＷを受け渡す際に位置ずれが生ずるという問題があるため、ウエハＷの除電が必要となる。そのため、本実施形態では、Ｎ２ガス供給源７０からシャワーヘッド３１を介してＮ２ガスをチャンバー１２内に導入するとともに、紫外線照射装置７５からＮ２ガスに紫外線を照射してＮ２ガスを解離した単原子状態のＮとし、結果的にチャンバー１２内に解離した単原子状態のＮを供給することにより静電チャック２１上のウエハＷを除電する（工程９）。
【００４３】
除電終了後、チャンバー１２内の圧力を調整し、ゲートバルブＧを開け、リフトピン２４を突出させてウエハＷを上昇させた状態とし、搬送装置６のハンド７をチャンバー１２内に挿入し、ウエハＷを受け取る（工程１０）。
【００４４】
そして、ウエハＷを搬送室３に取り出すとともに、ウエハＷをアライメント部８に置いてウエハＷのアライメントを行った後、搬送装置６によりアッシング処理室２ａの近傍部分までウエハＷを搬送し、その部分のゲートバルブＧを開放してからウエハＷをアッシング処理室２ａに搬入し（工程１１）、その中の静電チャック上にウエハＷを載置する（工程１２）。そして、エッチング処理室の場合と同様にして、ウエハＷを静電吸着する（工程１３）。なお、アッシングには例えばＯ２ガスが用いられ、通常、エッチングの際よりも高圧で行われるから、アッシング処理室２ａ内は予め搬送室３よりも高圧にされ、搬送室３内にわずかにＦ含有化合物が存在していたとしてもそれがアッシング処理室２ａに侵入することが防止される。
【００４５】
次いで、エッチングの際と同様にしてアッシングガス供給源から所定のアッシングガスを所定流量でシャワーヘッドを介してチャンバー内に供給し、排気装置４５を調節してチャンバー１２内の圧力を１０〜２０Ｐａ程度として、アッシングガスをプラズマ化し、図５の（ｂ）に示すように、犠牲膜８７およびレジスト層８８をアッシング除去し、同時にライナー層８２の露出部分を除去する（工程１４）。
【００４６】
アッシング処理が終了後、アッシングガスの供給を停止するとともに、静電チャックへの給電を停止する（工程１５）。そして、アッシング処理室２ａのチャンバー内をパージガスによりパージする（工程１６）。次いで、エッチング処理後と同様に静電チャック上のウエハＷを除電する（工程１７）。
【００４７】
除電終了後、チャンバー内の圧力を調整し、ゲートバルブＧを開け、搬送装置６のハンド７によりウエハＷを受け取り、カセット室４ａまたは４ｂのカセット５へ搬送する（工程１８）。以上で１枚のウエハのエッチング処理およびアッシング処理が終了する。
【００４８】
次のウエハは、従前のウエハの処理中に、搬送装置６によりエッチング処理室１ｂに搬送されてエッチング処理を施された後、アッシング処理室２ｂに搬送されてアッシング処理を施される。このように、エッチング処理およびアッシング処理を２組のエッチング処理室およびアッシング処理室で行うのでスループットの高い処理が可能となる。
【００４９】
本実施形態においては、除電の際に、解離した単原子状態のＮを用いるが、単原子状態のＮは、ウエハＷに対しイオンやプラズマのようなダメージを与えることなく、しかも供給するだけで速やかにかつ確実にウエハＷの電子を捕捉することができる。つまり、解離した単原子状態のＮは、イオンやプラズマよりもエネルギーが低いためウエハＷへのダメージが小さく、しかも解離のエネルギーはイオン化やプラズマ化のためのエネルギーよりも低いことに加え、Ｎは電気陰性度が高いため電子を捕捉する能力が高いので、迅速かつ確実に除電を行うことができる。したがって、このようなマルチチャンバータイプの処理装置１００において、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。
【００５０】
解離した単原子状態のＮを生成するための紫外線のエネルギーは、Ｎ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満とする。これにより、Ｎ２ガスがほとんどイオン化することなくＮ２ガスを有効に単原子状態とすることができる。具体的には、０ＫにおけるＮ２の解離エネルギーは約９．８ｅＶであり、イオン化エネルギーは約１５．６ｅＶであるから、０Ｋ換算で９．８〜１５．６ｅＶの範囲のエネルギーを与えればよい。
【００５１】
また、エッチング処理室１ａ，１ｂ内の圧力が搬送室３内の圧力よりも低くされ、アッシング処理室２ａ，２ｂ内の圧力が搬送室３内の圧力よりも高くされているので、エッチング処理室１ａ，１ｂに僅かに残存しているハロゲン含有ガス等のエッチングガスが搬送室３内に侵入することが防止され、また、たとえ搬送室３内にエッチング処理室１ａ，１ｂ内のエッチングガスが漏洩したとしても、アッシング処理室２ａ，２ｂへ侵入することをほぼ完全に防止される。上記例のようにＣｕ配線層を用いる場合には、Ｃｕの反応性が極めて高いから、Ｃｕが露出するアッシング処理室２ａ，２ｂへのエッチングガスの侵入を防止することの効果は極めて大きい。
【００５２】
さらに、トレンチエッチングとアッシング＋ライナーリムーブをこのように別の処理室で行うことにより、これらを同一の処理室で行う場合に生じる残留ガスによりエッチング選択比の低下の問題が生じず、よりスループットを高くすることができる。
【００５３】
さらにまた、このように除電することによりハンド７上のウエハＷの位置ずれは生じ難くなり位置合わせ精度が高まるが、本実施形態ではさらに搬送室３にアライメント部８を設けてウエハＷの位置合わせを行うので、位置合わせ精度を一層高めることができる。
【００５４】
なお、以上説明した除電処理は、静電チャック上のウエハの残留電荷を除去するものであるが、電荷の影響はこのような場合のみならず、ハンド７が帯電している場合にも悪影響を与える。したがって、各処理室にハンド７が侵入してウエハＷを静電チャック上に載せる前、載せた後、ハンド７がウエハＷを放した際、およびハンド７がウエハＷを受け取る前、ウエハＷを受け取った後、ウエハＷを受け取った際に上記除電処理を行うようにしてもよい。また、図６に示すように、搬送室３にＮ２ガス導入口９１および紫外線照射装置９２を設けて、搬送室３においてハンド７およびウエハＷの除電を行うようにすることもできる。さらに、Ｎ２ガス供給源をエッチングガス供給源と別個に設けたが、エッチングガスとしてＮ２ガスを用いる場合には、それを利用してもよい。
【００５５】
次に、他のＮ原子供給手段を用いたエッチング処理室について図７を参照して説明する。なお、図７中、図２と同じものには同じ符号を付して説明を省略する。この例では、チャンバー１２の側壁のウエハ配置部の近傍部分に誘電体からなるガス配管９３が接続されており、ガス配管９３の他端にはＮ２ガス供給源９４が接続されている。また、ガス配管９３の周囲には誘電コイル９６が巻回されており、この誘電コイル９６には高周波電源９７から高周波電力が供給される。なお、ガス配管９３にはバルブ９５が設けられている。
【００５６】
この図７の構造においては、バルブ９５を開にし、Ｎ２ガス供給源９４からガス配管９３を介してＮ２ガスを供給するとともに、誘電コイル９６に高周波電源９７から高周波電力を供給する。これによりガス配管９３を通流しているＮ２ガスが電磁誘導により単原子状のＮに解離され、これがチャンバー１２内に供給される。この解離した単原子状のＮがチャンバー１２内に供給されることにより、ダメージを与えることなく高効率でウエハＷの除電を行うことができる。この場合にも、高周波電源９７から与えられるエネルギーをＮ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満とする。
【００５７】
なお、本発明は上記実施の形態に限定されることなく種々変形可能である。例えば、上記実施形態では２つのエッチング処理室と２つのアッシング処理室を用いた例について示したが、これらの数はこれに限るものではなく、１つずつでも３つ以上でも構わない。
【００５８】
上記実施形態では本発明をデュアルダマシン構造におけるトレンチエッチングおよびアッシングに適用した場合について示したが、これに限らず他のエッチング処理＋アッシング処理にも適用することができる。また、異なるエッチング処理を繰り返す処理等にも適用することができる。また、エッチング処理やアッシング処理以外の処理、例えば成膜処理にも適用することができる。解離した単原子状のＮを処理室に供給する手段も上記実施形態に限定されることなく種々の方法を採用することができる。
【００５９】
さらに、上記実施形態では、被処理基板として半導体ウエハを用いたが、本発明はこれに限らず液晶表示装置用のガラス基板等、他の基板を処理する場合にも適用可能である。
【００６０】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、搬送室に複数の処理室を連結して構成したマルチチャンバータイプの処理装置において、各処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するようにしたので、静電チャックに吸着保持されて処理が終了した後の被処理基板を低エネルギーでダメージを与えることなく迅速にかつ確実に除電することができ、高精度かつ高スループットの処理が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るマルチチャンバータイプの処理装置を示す概略構成図。
【図２】図１の処理装置に搭載されたエッチング処理室を示す断面図。
【図３】図１の処理装置によってエッチングおよびアッシングが行われる構造体の製造工程を説明するための断面図。
【図４】図１の処理装置におけるエッチング処理およびアッシング処理の処理動作を説明するためのフローチャート。
【図５】図３の構造体にトレンチエッチング処理を施した状態およびさらにアッシング処理およびライナーリムーブを施した状態を示す断面図。
【図６】除電可能な搬送室の構造を示す断面図。
【図７】他のＮ原子供給手段を用いたエッチング処理室の一部を示す断面図。
【符号の説明】
１ａ，１ｂ；エッチング処理室
２ａ，２ｂ；アッシング処理室
３；搬送室
４ａ，４ｂ；カセット室
５；カセット
６；搬送装置
７；ハンド
８；アライメント部
１２；チャンバー
１５；サセプタ
２１；静電チャック
３１；シャワーヘッド
４０；エッチングガス供給源
５０，６０；高周波電源
７０，９４；Ｎ２ガス供給源
７５；紫外線照射装置
７６；電源
８０；除電コントローラ
９３；配管
９６；誘電コイル
９７；高周波電源
Ｇ；ゲートバルブ
Ｗ；半導体ウエハ
Claims (16)
- 搬送室と、
前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に処理を施す複数の処理室と、
前記各処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックと、
搬送室内に設けられ、前記処理室との間で被処理基板を搬送する搬送装置と、
前記処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段と
を具備することを特徴とする処理装置。 - 搬送室と、
前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第１の処理を施す第１の処理室と、
前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第２の処理を施す第２の処理室と、
搬送室内に設けられ、被処理基板を前記第１の処理室および第２の処理室に順次搬送する搬送装置と、
前記第１および第２の処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックと、
前記第１および第２の処理室内に解離した単原子状態のＮを供給するＮ原子供給手段と
を具備することを特徴とする処理装置。 - 前記Ｎ原子供給手段は、前記解離した単原子状態のＮを静電チャック近傍に供給することを特徴とする請求項１または請求項２に記載の処理装置。
- 前記Ｎ原子供給手段は、さらに前記搬送室にも解離した単原子状態のＮを供給することを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか１項に記載の処理装置。
- 前記Ｎ原子供給手段からの前記解離した単原子状態のＮの供給タイミングを制御する制御部をさらに具備することを特徴とする請求項１から請求項４のいずれか１項に記載の処理装置。
- 前記Ｎ原子供給手段は、前記処理室に接続された配管と、その配管にＮ２ガスを供給するＮ２ガス供給源と、前記配管途中または前記処理室でＮ２ガスにエネルギーを与えて解離した単原子状態のＮとするエネルギー供給部とを有することを特徴とする請求項１から請求項５のいずれか１項に記載の処理装置。
- 前記エネルギー供給部は、Ｎ２ガスに紫外線を照射する紫外線照射部を有することを特徴とする請求項６に記載の処理装置。
- 前記配管は誘電体部分を有し、前記エネルギー供給部は、前記配管の誘電体部分に巻回された誘電コイルと、誘電コイルに高周波を供給する高周波電源とを有することを特徴とする請求項６に記載の処理装置。
- 前記エネルギー供給部は、Ｎ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満のエネルギーをＮ２ガスに供給することを特徴とする請求項１から請求項８のいずれか１項に記載の処理装置。
- 搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に処理を施す複数の処理室と、前記各処理室内において被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックとを具備する処理装置を用いた処理方法であって、
搬送装置により前記搬送室から前記処理室の一つに被処理基板を搬送する工程と、
その処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、
その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、
その処理室内で被処理基板に所定の処理を施す工程と、
その後前記静電チャックへの給電を停止する工程と、
その処理室内に解離した単原子状態のＮを供給して静電チャックを除電する工程と、
搬送装置により処理後の被処理基板を搬送室に搬送する工程と
を具備することを特徴とする処理方法。 - 搬送室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第１の処理を施す第１の処理室と、前記搬送室に連結され、その中で被処理基板に第２の処理を施す第２の処理室と、前記第１および第２の処理室内においてそれぞれ被処理基板を静電的に吸着保持する静電チャックとを具備する処理装置を用いた処理方法であって、
搬送装置により前記搬送室から前記第１の処理室に被処理基板を搬送する工程と、
前記第１の処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、
その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、
前記第１の処理室内で被処理基板に第１の処理を施す工程と、
その後前記静電チャックへの給電を停止する工程と、
前記第１の処理室内に解離した単原子状態のＮを供給して静電チャックを除電する工程と、
搬送装置により被処理基板を搬送室に搬送する工程と、
その後、前記搬送室から前記第２の処理室に被処理基板を搬送する工程と、
前記第２の処理室内の静電チャックに被処理基板を載置する工程と、
その静電チャックの電極に直流電圧を印加して被処理基板を静電吸着する工程と、
前記第２の処理室内で被処理基板に第２の処理を施す工程と
を具備することを特徴とする処理方法。 - 前記解離した単原子状態のＮを静電チャック近傍に供給することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の処理方法。
- 前記搬送室に解離した単原子状態のＮを供給する工程をさらに具備することを特徴とする請求項１０から請求項１２のいずれか１項に記載の処理方法。
- 前記解離した単原子状態のＮは、Ｎ２ガスに紫外線を照射することにより得られることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の処理方法。
- 前記解離した単原子状態のＮは、誘電コイルに高周波を供給した際に生じたエネルギーをＮ２ガスに供給することにより得られることを特徴とする請求項１０から請求項１３のいずれか１項に記載の処理方法。
- Ｎ２の解離エネルギー以上でイオン化エネルギー未満のエネルギーをＮ２ガスに供給することにより前記解離した単原子状態のＮが得られることを特徴とする請求項１０から請求項１５のいずれか１項に記載の処理方法。
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