JP2004319540A - 半導体装置の製造方法およびドライエッチング装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】塩素系エッチングガス，高密度プラズマを用いるエッチングプロセスの後に半導体基板上に残留する残留塩素による設備の腐食、それに起因するパーティクル付着をなくす。
【解決手段】エッチングチャンバ１６でエッチングプロセスを終了したシリコン基板１１をロードロックチャンバ１３に返送するに先だって、エッチングチャンバ１６とは別途に設けた後処理用チャンバ２０に搬送してプラズマ処理することにより、エッチングプロセス終了後の各シリコン基板１１上に残留した残留塩素を除去する。これにより、ロードロックチャンバ１３への残留塩素持ち込みを低減できるので、ロードロックチャンバ１３が大気開放された際に流入する大気中の水分と残留塩素とが反応して塩酸を生じ、ロードロックチャンバ１３自体を腐食させて、パーティクル発生源化させるのを抑制できる。よって、パーティクル付着を従来よりも低減して、半導体製品の歩留まりを向上できる。
【選択図】 図１
【解決手段】エッチングチャンバ１６でエッチングプロセスを終了したシリコン基板１１をロードロックチャンバ１３に返送するに先だって、エッチングチャンバ１６とは別途に設けた後処理用チャンバ２０に搬送してプラズマ処理することにより、エッチングプロセス終了後の各シリコン基板１１上に残留した残留塩素を除去する。これにより、ロードロックチャンバ１３への残留塩素持ち込みを低減できるので、ロードロックチャンバ１３が大気開放された際に流入する大気中の水分と残留塩素とが反応して塩酸を生じ、ロードロックチャンバ１３自体を腐食させて、パーティクル発生源化させるのを抑制できる。よって、パーティクル付着を従来よりも低減して、半導体製品の歩留まりを向上できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板自体やその上に成膜された薄膜を塩素系エッチングガスを用いてプラズマエッチングする半導体装置の製造方法およびドライエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体基板の処理にプラズマ処理が多用されている。このプラズマ処理は、不活性あるいは反応性のガスを高周波や磁場等により励起して、半導体基板上に気相反応によって膜を堆積したり、半導体基板自体やその上に成膜された薄膜をドライエッチングするものである。
【０００３】
図９にドライエッチング装置の主要部の構成を示す。１は平行平板型のエッチングチャンバであり、このエッチングチャンバ１内にエッチングガスを導入しながら、高周波電源２，ブロッキングコンデンサ３などの整合回路を通して下部電極４に高周波を供給することにより、上部電極５との間でグロー放電を発生させ、エッチングガスのプラズマ中のラジカルやイオンによって、下部電極４上のウェーハステージ６に設置された被処理物７をエッチングする。
【０００４】
図１０に他のドライエッチング装置の主要部の構成を示す。エッチングチャンバ１内にエッチングガスを導入しながら、高周波電源８，ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）コイル９から高周波を供給することにより、エッチングチャンバ１内に高密度プラズマを発生させ、ウェーハステージ６に設置された被処理物７をエッチングする。その際に、高周波電源２，ブロッキングコンデンサ３によってウェーハステージ６上の被処理物７に高周波バイアスを印加することにより、被処理物７に照射するイオンのエネルギーを放電と独立して制御し、エッチング速度や形状の制御を行う。
【０００５】
近年では半導体装置の電極形成にポリシリコン材料を使用するのが一般的となっており、そのエッチングには主に塩素系及び臭素系のエッチングガスが使用されている。
【０００６】
図１１にポリシリコンドライエッチングを行うドライエッチング装置の概略全体構成を示す。
１１はエッチング対象物であるシリコン基板、１２はシリコン基板１１を収納したカセット、１３はカセット１２が搬入搬出されるロードロックチャンバ、１４はシリコン基板１１を搬送する搬送機である。
【０００７】
１５はシリコン基板１１のオリフラ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｌａｔ）を合わせるオリエンタチャンバ、１６はシリコン基板１１のプラズマエッチングを行うエッチングチャンバであり、オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６とも、トランスファチャンバ１７を介してロードロックチャンバ１３に連通している。ロードロックチャンバ１３とトランスファチャンバ１７との間はゲートバルブ１８によって開閉可能である。
【０００８】
ロードロックチャンバ１３は、図１２に示すように、カセットステージ１９を有していて、カセット１２に収納された状態でカセットステージ１９上に設置されたシリコン基板１１を一定条件の圧力にして、常に一定状態の圧力下にあるトランスファチャンバ１７，オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６へ効率よく受け渡しする役割を担うものである。
【０００９】
上記したドライエッチング装置における処理フローを図１３のフローチャートをも参照しながら説明する。
ステップＳ３１において、複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット１２がロードロックチャンバ１３内のカセットステージ１９に設置され、ステップＳ３２において、ロードロックチャンバ１３の真空排気が行なわれる。
【００１０】
所定の圧力に達した後にゲートバルブ１８が開かれ、カセット１２内の１枚のシリコン基板１１が搬送機１４へと取り出され、トランスファチャンバ１７を通ってオリエンタチャンバ１５へ搬送される。
【００１１】
ステップＳ３３において、オリエンタチャンバ１５内でシリコン基板１１を設定のアライメントポジションに合わせるオリフラ合わせが行われ、そのシリコン基板１１が搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってエッチングチャンバ１６に搬送される。
【００１２】
ステップＳ３４において、エッチングチャンバ１６内のシリコン基板１１に対して所定のエッチングプロセスが行われ、エッチングプロセス終了後のシリコン基板１１は搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってロードロックチャンバ１３に搬送され、カセット１２に収納される。
【００１３】
その後にステップＳ３３，ステップＳ３４が繰り返されて、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納されていたシリコン基板１１が順次に取り出され、オリエンタチャンバ１５でオリフラ合わせされ、エッチングチャンバ１６でエッチングされ、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納される。
【００１４】
カセット１２内の全てのシリコン基板１１の処理が終了した後に、ステップＳ３５において、ロードロックチャンバ１３のゲートバルブ１８が閉じられ、ガス導入口より清浄な空気、あるいは窒素等のガスを導入する大気開放が行われる。ロードロックチャンバ１３が大気状態に戻った後に、ステップＳ３６において、シリコン基板１１を収納したカセット１２が装置外へ取り出される。
【００１５】
ところが、上記したようなドライエッチング装置において、シリコン基板１１の表面にパーティクルが付着し、歩留まりの低下を招いている。これは、塩素系のエッチングガスが使用されることでエッチング後のシリコン基板１１上に塩素が残留し、この残留塩素がシリコン基板１１に伴なわれてロードロックチャンバ１３に持ち込まれ、ロードロックチャンバ１３の大気開放時に大気中の水分と反応して塩酸を生じ、通常はアルミニウム素材で形成されているロードロックチャンバ１３自体を腐食させ、パーティクル発塵源としてしまうからである。大気開放の際に流入する清浄な空気あるいは導入される窒素等のガスが、腐食部分の剥がれを招くなど、腐食を加速してもいる。
【００１６】
先に図９を用いて説明した平行平板型のドライエッチング装置では通常、１０１１／ｃｍ３程度あるいはそれ以下の低密度プラズマを用いるポリシリコンエッチングを行うため、残留塩素の発生量は少なく、パーティクルの発生は問題になっていなかった。しかし図１０を用いて説明したようなドライエッチング装置では、１０１１／ｃｍ３程度あるいはそれ以上の高密度プラズマを用いるため、塩素成分が塩素ラジカルに分解される解離度が高く、エッチング後のシリコン基板１１上に塩素ラジカルが多く付着することになる。このため、ロードロックチャンバ１３自体の腐食を抑制する目的で、ロードロックチャンバ１３のクリーニングを定期的に実施するなどの対応を図っているのが現状である。
【００１７】
この種のエッチングガス残留に起因する付着物を解消する技術としては、タングステンを含んだ導電膜をエッチングする際に、弗素を主成分とするガスを用いて導電膜をプラズマエッチングする工程と、導電膜の表面を酸素ラジカルにより処理する工程とを交互に繰り返すことで、導電膜の面内均一性を向上させる方法が開示されている（特許文献１参照）。
【００１８】
【特許文献１】
特開平９−２４６２４５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
デバイスの微細化がますます進んでいる現在、ポリシリコン膜や高融点金属膜とポリシリコン膜との積層膜などのエッチングプロセスにおいて、高密度プラズマの使用は良好なプロセス特性を得るために必要であり、プロセス後の基板上に残留する残留塩素量自体を低減することはできない。その結果、上記したようにロードロックチャンバ１３自体の腐食、パーティクルの付着を招いているのであるが、デバイスの微細化が進んでいるからこそ、パーティクルの付着の問題は深刻化しており、設備自体からの発塵を抑制することが課題となっている。
【００２０】
【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は、塩素系エッチングガスを用いてプラズマエッチングした半導体基板を別途の処理室に搬入してプラズマ処理することにより、エッチングプロセスで半導体基板上に残留した残留塩素を除去し、半導体基板を後段の処理工程に送る際に大気開放される搬入搬出室に残留塩素を持ち込ませないようにしたものである。
【００２１】
すなわち本発明は、複数枚の半導体基板を搬入搬出室に搬入し、搬入搬出室内を所定圧力まで真空排気する工程と、前記真空排気された搬入搬出室内の半導体基板を１枚ずつ、前記搬入搬出室に扉装置を介して連通配置され一定圧力に維持された位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室とに順次に搬送して、所定のアライメントポジションに合わせた後に、塩素系エッチングガスにてプラズマエッチングし、エッチングプロセス終了後に前記搬入搬出室に返送する工程と、前記搬入搬出室に返送された複数枚の半導体基板を後段の処理装置へと搬出する工程とを行う半導体装置の製造方法において、前記エッチングプロセス終了後の各半導体基板を搬入搬出室に返送するに先だって、前記搬入搬出室に扉装置を介して連通配置された後処理用プラズマ処理室に搬送し、プラズマ処理することにより、前記エッチングプロセス終了後の各半導体基板上に残留した残留塩素を除去することを特徴とする。
【００２２】
「半導体基板」におけるエッチング対象は、シリコン基板、ポリシリコン膜、ポリシリコン膜と高融点金属膜、たとえばタングステンとの積層膜などである。また後処理用プラズマ処理室での「プラズマ処理」は、酸素と窒素とアルゴンとの内の少なくとも１種のガスのプラズマに曝露することを言う。
【００２３】
好ましくは、エッチングプロセス終了後の各半導体基板を後処理用プラズマ処理室に搬送するに先だって、搬入搬出室に扉装置を介して連通配置された位置合わせ室に搬送し、所定のアライメントポジションに合わせることを特徴とする。これにより、エッチングプロセス終了後の半導体基板を固定解除する際に起こり易い位置ズレを解消することができ、搬送異常を回避し、かつ、後処理用プラズマ処理室で適正に後処理することが可能になる。
【００２４】
また本発明は、上記したいずれかの半導体装置の製造方法に使用されるドライエッチング装置を、複数枚の半導体基板が搬入搬出される真空排気可能な搬入搬出室と、前記搬入搬出室に扉装置を介してそれぞれ連通配置され一定圧力に維持される位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室と後処理用プラズマ処理室と、前記搬入搬出室に搬入された複数枚の半導体基板を１枚ずつ、前記位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室と後処理用プラズマ処理室とに所定の順序で搬送し、搬入搬出室に返送する搬送手段とを備えた構成としたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を実施するドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図である。このドライエッチング装置は、先に図１１を用いて説明した従来のものとほぼ同様の構成を有しているので、図１１と同じ符号を付して説明する。
【００２６】
図１において、１１はエッチング対象物であるシリコン基板、１２は複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット、１３はカセット１２が搬入搬出されるロードロックチャンバ、１４はシリコン基板１を所定の経路で搬送する搬送機である。カセット１２は搬送機１４と連動してシリコン基板１１を供給および収納するように構成されている。
【００２７】
１５はシリコン基板１１のオリフラを合わせるオリエンタチャンバ、１６はシリコン基板１１の高密度プラズマを用いたエッチングを行うエッチングチャンバである。ロードロックチャンバ１３，オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６は、トランスファチャンバ１７の外周側に周方向に沿ってこの順で配設されており、オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６とも、トランスファチャンバ１７を介してロードロックチャンバ１３に連通している。ロードロックチャンバ１３とトランスファチャンバ１７との間はゲートバルブ１８によって開閉可能である。
【００２８】
図示を省略するが、オリエンタチャンバ１５のみトランスファチャンバ１７との間にゲートバルブがなく、共通の圧力下にあり、その他の各チャンバとトランスファチャンバ１７との間はゲートバルブで開閉可能である。
【００２９】
このドライエッチング装置が従来のものと相違するのは、トランスファチャンバ１７に連通する後処理用チャンバ２０が配設されている点である。後処理用チャンバ２０の位置は、ロードロックチャンバ１３とエッチングチャンバ１６との間である。
【００３０】
上記したドライエッチング装置における処理フローを図２のフローチャートをも参照しながら説明する。
ステップＳ１において、複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット１２がロードロックチャンバ１３内のカセットステージ１９（図１２参照）に設置され、ステップＳ２において、ロードロックチャンバ１３の真空排気が行なわれる。このとき、トランスファチャンバ１７、オリエンタチャンバ１５、エッチングチャンバ１６、後処理用チャンバ２０も各チャンバごとに設定された所定の一定圧力に制御される。
【００３１】
ロードロックチャンバ１３が所定の圧力に達した後にゲートバルブ１８が開かれ、カセット１２内の１枚のシリコン基板１１が搬送機１４へと取り出され、この搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってオリエンタチャンバ１５へ搬送される。
【００３２】
ステップＳ３において、オリエンタチャンバ１５内でシリコン基板１１を設定のアライメントポジションに合わせるオリフラ合わせが行われ、そのシリコン基板１１が搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってエッチングチャンバ１６に搬送される。
【００３３】
ステップＳ４において、シリコン基板１１はエッチングチャンバ１６内のウェーハステージ６（図１０参照）上に静電チャックなどにより固定され、塩素系エッチングガスを用いて１０１１／ｃｍ３以上の高密度エッチングプロセスが行われる。エッチングプロセス終了後のシリコン基板１１は搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通って後処理用チャンバ２０に真空搬送される。
【００３４】
ステップＳ５において、後処理用チャンバ２０内でシリコン基板１１の後処理が行われる。後処理用チャンバ２０の概略構成を図３に示す。チャンバ内部にヒータ２１を内蔵したウェーハステージ２２が配置され、ウェーハステージ２２の上方のチャンバ天部に誘電体窓２３が形成されていて、ウェーハステージ２２に結合された下部電極２４に高周波電源２５からブロッキングコンデンサ２６などの整合回路を介して高周波電力を印加することで、ウェーハステージ２２と誘電体窓２３との間でプラズマを発生させるようになっている。
【００３５】
具体的にはたとえば、ヒーター２１の温度が２７５℃に制御され、酸素（Ｏ２）ガス３６００（ＳＣＣＭ）と窒素（Ｎ２）ガス４００（ＳＣＣＭ）とが流され、ＲＦパワー１２５０Ｗ、圧力２６Ｐａにてマイクロ波２７が印加されることによって、Ｏ２プラズマ２８が発生される。このことにより、ウェーハステ−ジ２２上に設置されたシリコン基板１１の残留塩素は置換反応され、揮発し、低減される。つまり、シリコン基板１１が加温された状態で、デバイスに影響を与えないとされるガス種でのプラズマの放射熱によりＣｌラジカル等が分離除去されるのである。揮発した塩素は排気される。
【００３６】
図４（ａ）はエッチングプロセス終了後のシリコン基板１１上のポリシリコンパターンの断面形状を示し、レジスト１１ａでマスクされなかった部分のポリシリコン膜１１ｂがエッチング除去され、塩素ラジカル１２９の残留が見られる。図４（ｂ）は後処理用チャンバ１２０内でＯ２プラズマに曝露された時のシリコン基板１１の状態を示し、塩素ラジカル１２９は除去されつつある。
【００３７】
後処理を終了したシリコン基板１１はロードロックチャンバ１３に搬送され、カセット１２に収納される。
その後にステップＳ３，ステップＳ４が繰り返されて、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納されていたシリコン基板１１が順次に取り出され、オリエンタチャンバ１５でオリフラ合わせされ、エッチングチャンバ１６でエッチングされ、後処理用チャンバ２０で塩素除去されてから、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納される。
【００３８】
カセット１２内の全てのシリコン基板１１の処理が終了した後に、ステップＳ５において、ロードロックチャンバ１３のゲートバルブ１８が閉じられ、ガス導入口より清浄な空気、あるいは窒素等のガスを導入する大気開放が行われる。ロードロックチャンバ１３が大気状態に戻った後に、ステップＳ６において、シリコン基板１１を収納したカセット１２が装置外へ取り出される。
【００３９】
以上のステップでの搬送経路は図１に▲１▼〜▲４▼を付して示した通りであるが、別途の後処理用チャンバ２０でＯ２プラズマ２８により残留塩素を除去する後処理を実施するようにしたことで、ロードロックチャンバ１３への塩素の持ち込みを低減し、塩素に起因するロードロックチャンバ１３の腐食、それによるパーティクルの発生およびシリコン基板１１への付着を低減することが可能になった。
【００４０】
後処理用チャンバ２０としては、たとえば図５に示すようなものを使用してもよい。この後処理用チャンバ２０は先に図９を用いて説明したのと同様の平行平板型のものであり、ウェーハステ−ジ２２内のヒーター２１の温度が１００℃に制御され、酸素（Ｏ２）ガス５０（ＳＣＣＭ）が流され、ガスの流量と圧力が安定した後に、高周波電源２５からブロッキングコンデンサ２６を介して下部電極２４に電圧が印加され、ＲＦパワー３００Ｗ、圧力０．４Ｐａが印加されることによって、Ｏ２プラズマ２８が発生される。このことにより、ウェーハステ−ジ２２上に設置されたシリコン基板１１の残留塩素が置換反応され、揮発し、低減される。
【００４１】
上記したようにして後処理したシリコン基板１１上の残留塩素量を、イオンクロマトグラフを用いて評価した。結果を図６に示す。比較のために、後処理しなかったシリコン基板１１上の残留塩素量も併せて示す。
【００４２】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は比較例の処理方法による。Ｎｏ．１は、ドライエッチング装置内において上記経路での搬送のみを実施した時の残留塩素量である。この場合に塩素が検出されるのは、塩素系のプロセスガスを使用しているので、設備全体の雰囲気中に少量ではあるが常に存在しているためと考えられる。最も高いと推定される個所はロードロックチャンバ、エッチングチャンバであり、ロードロックチャンバのＮ２パージの際に従来から残留していた塩素成分が評価用のモニター基板に付着したと考えられる。
【００４３】
Ｎｏ．２は同経路で搬送してエッチング処理し、後処理しない従来のエッチング処理方法での残留塩素量、Ｎｏ．３はエッチング処理の終了後に同一チャンバ内にて残留塩素目的でＯ２プラズマ処理を実施した場合の残留塩素量、Ｎｏ．４およびＮｏ．５はそれぞれ、Ｎｏ．３と同様に処理し、より長い時間で残留塩素量を採取したデータである。
【００４４】
Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１３は本発明の処理方法による。それぞれ、ドライエッチング装置内において基板を上記経路で搬送してエッチング処理し、別チャンバでＯ２プラズマにより塩素除去する後処理を、ガス流量、温度、処理時間などを変化させて実施した時の残留塩素量を示す。
【００４５】
後処理条件は以下の表１に示す通りである。また基本後処理条件は、１ｓｔステップが、圧力２０００ｍＴ、ＲＦパワー８００Ｗ、Ｈ２Ｏ流量７５０ｓｃｃｍであり、２ｎｄステップが、圧力２０００ｍＴ、ＲＦパワー１２５０Ｗ、Ｏ２ガス流量３６００ｓｃｃｍ／Ｎ２ガス流量４００ｓｃｃｍである。
【００４６】
【表１】
図６において、本発明の処理方法（Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１３）では、比較例の方法（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５）に比べて、シリコン基板上の残留塩素量が１／１０以下に低減している。このことから、ポリシリコンドライエッチングの終了後に、別途の後処理チャンバ２０内でＯ２プラズマによる残留塩素除去を実施することで、ロードロックチャンバ１３に塩素を持ち込まない製造方法が可能となり、ロードロックチャンバ１３自体が腐食してパーティクルの発生源となるのを防止できることが明らかである。
【００４７】
ポリシリコンドライエッチングの終了後に同一チャンバ内でＯ２プラズマによる残留塩素除去を図ったＮｏ．３，Ｎｏ．４，Ｎｏ．５では、エッチングチャンバ１６内の側壁に付着したデポ物の影響を受け、短時間では残留塩素除去はできなかった。
【００４８】
別途の試験によれば、ポリシリコンドライエッチングの終了後に同一チャンバ内でＯ２プラズマ処理した場合、残留塩素量はＯ２フラッシュ時間が２０秒，４０秒、６０秒・・と長くなるほど多くなり、約１００秒後に低下しはじめたものの、１８０秒後でも、ポリシリコンドライエッチングの終了時よりも多かった。
【００４９】
これらの結果から、上記したようにしてエッチングチャンバ１６とは別途の後処理用チャンバ２０で残留塩素除去を実施するのが効率よいことが確認できた。（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を実施するドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図である。このドライエッチング装置は、先に図１を用いて説明した第１の実施の形態の装置とほぼ同様の構成を有しているので、図１と同じ符号を付して装置構成の説明を省略する。
【００５０】
このドライエッチング装置における処理フローを図８のフローチャートをも参照しながら説明する。
第１の実施の形態と同様にして、ステップＳ１１で、複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット１２がロードロックチャンバ１３内のカセットステージ１９に設置され、ステップＳ１２で、ロードロックチャンバ１３の真空排気が行なわれる。ロードロックチャンバ１３が所定の圧力に達した後に、ステップＳ１３で、カセット１２内の１枚のシリコン基板１１がオリエンタチャンバ１５へ搬送され、オリフラ合わせされる。そのシリコン基板１１がエッチングチャンバ１６に搬送され、ステップＳ１４で、高密度エッチング処理される。
【００５１】
ステップＳ１５で、エッチングプロセス終了後のシリコン基板１はオリエンタチャンバ１５に再度搬送されてオリフラ合わせされ、後処理用チャンバ２０に搬送されて、ステップＳ１６で、第１の実施の形態と同様にして後処理される。後処理を終了したシリコン基板１１はロードロックチャンバ１３に搬送され、カセット１２に収納される。
【００５２】
その後にステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が繰り返される。つまり、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納されていたシリコン基板１１が順次に取り出され、オリエンタチャンバ１５でオリフラ合わせされ、エッチングチャンバ１６でエッチングされ、後処理用チャンバ２０で塩素除去された後に、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納される過程が繰り返される。
【００５３】
カセット１２内の全てのシリコン基板１１のエッチング処理，後処理、返送・収納が終了した後に、ステップＳ１７において、ロードロックチャンバ１３のゲートバルブ１８が閉じられ、ガス導入口より清浄な空気、あるいは窒素等のガスを導入する大気開放が行われる。ロードロックチャンバ１３が大気状態に戻った後に、ステップＳ１８において、シリコン基板１１を収納したカセット１２が装置外へ取り出される。
【００５４】
以上のステップでの搬送経路は図７に▲１▼〜▲５▼を付して示した通りであるが、この第２の実施の形態には次の利点がある。つまり、エッチングチャンバ１６内でエッチングプロセスを終了したシリコン基板１１をウェーハステージ６に対する静電チャックから取り外す際に、万が一ウェーハはね等によって位置ズレが発生しても、再度オリエンタチャンバ１５に戻してアライメントをとり直してから別途の後処理用チャンバ２０へ搬送するので、シリコン基板１１が位置ズレした状態で後処理用チャンバ２０に搬送されることで起こる問題、たとえば、後処理用チャンバ２０で適正に後処理できなかったり、搬送異常を起こす事態を回避できる。
【００５５】
なお、第１および第２の実施の形態ではポリシリコンエッチングについて説明したが、ポリサイドエッチングおよびポリメタルエッチング、シリコン基板エッチングを行う場合も、上記した後処理によって同様の効果が得られることは言うまでもない。また、Ｏ２プラズマを用いる残留塩素除去について説明したが、Ｎ２、Ａｒのプラズマを用いても同様の効果が得られる。
【００５６】
シリコン基板１１の搬入搬出を単一のロードロックチャンバ１３で行うものとして説明したが、搬入用チャンバと搬出用チャンバとを別途に設けた場合も同様の効果が得られる。エッチングチャンバ１６や後処理用チャンバ２０の構成、各チャンバ内のプラズマ処理条件も適宜に変更可能である。処理時間や搬送経路の簡素化のためにオリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６，後処理用チャンバ２０を複数に設けた装置構成でも、同様の効果が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、塩素系エッチングガスを用いてプラズマエッチングした半導体基板をエッチング室とは別途のプラズマ処理室に搬入してプラズマ処理することにより、エッチングプロセスで半導体基板上に残留した残留塩素を除去し、半導体基板を後段の処理工程に送る際などに大気開放される搬入搬出室に残留塩素を持ち込ませないようにしたもので、搬入搬出室が腐食してパーティクルの発生源となるのを防止することができ、製品歩留まりの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の製造方法で使用されるドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図
【図２】図１のドライエッチング装置における処理フローを示すフローチャート
【図３】図１のドライエッチング装置の一部である後処理用チャンバの概略構成を示す断面図
【図４】図１のドライエッチング装置の一部であるエッチングチャンバでのエッチングプロセス後の残留塩素、その除去を説明する断面図
【図５】図１のドライエッチング装置の一部である後処理用チャンバの概略構成を示す断面図
【図６】基板上の残留塩素量に対する後処理の効果を説明する説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の製造方法で使用されるドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図
【図８】図７のドライエッチング装置における処理フローを示すフローチャート
【図９】従来よりある平行平板型エッチング装置の概略構成を示す断面図
【図１０】従来よりある高密度プラズマを用いたエッチング装置の概略構成を示す断面図
【図１１】従来の半導体装置の製造方法で使用されるドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図
【図１２】従来よりドライエッチング装置の一部として用いられているロードロックチャンバの概略構成を示す断面図
【図１３】図１１のドライエッチング装置における処理フローを示すフローチャート
【符号の説明】
１１ シリコン基板
１２ カセット
１３ ロードロックチャンバ
１４ 搬送機
１５ オリエンタチャンバ
１６ エッチングチャンバ
１７ トランスファチャンバ
１８ ゲートバルブ
２０ 後処理用チャンバ
２８ Ｏ２プラズマ
２９ 塩素ラジカル（残留塩素）
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体基板自体やその上に成膜された薄膜を塩素系エッチングガスを用いてプラズマエッチングする半導体装置の製造方法およびドライエッチング装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
半導体装置の製造工程において、半導体基板の処理にプラズマ処理が多用されている。このプラズマ処理は、不活性あるいは反応性のガスを高周波や磁場等により励起して、半導体基板上に気相反応によって膜を堆積したり、半導体基板自体やその上に成膜された薄膜をドライエッチングするものである。
【０００３】
図９にドライエッチング装置の主要部の構成を示す。１は平行平板型のエッチングチャンバであり、このエッチングチャンバ１内にエッチングガスを導入しながら、高周波電源２，ブロッキングコンデンサ３などの整合回路を通して下部電極４に高周波を供給することにより、上部電極５との間でグロー放電を発生させ、エッチングガスのプラズマ中のラジカルやイオンによって、下部電極４上のウェーハステージ６に設置された被処理物７をエッチングする。
【０００４】
図１０に他のドライエッチング装置の主要部の構成を示す。エッチングチャンバ１内にエッチングガスを導入しながら、高周波電源８，ＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）コイル９から高周波を供給することにより、エッチングチャンバ１内に高密度プラズマを発生させ、ウェーハステージ６に設置された被処理物７をエッチングする。その際に、高周波電源２，ブロッキングコンデンサ３によってウェーハステージ６上の被処理物７に高周波バイアスを印加することにより、被処理物７に照射するイオンのエネルギーを放電と独立して制御し、エッチング速度や形状の制御を行う。
【０００５】
近年では半導体装置の電極形成にポリシリコン材料を使用するのが一般的となっており、そのエッチングには主に塩素系及び臭素系のエッチングガスが使用されている。
【０００６】
図１１にポリシリコンドライエッチングを行うドライエッチング装置の概略全体構成を示す。
１１はエッチング対象物であるシリコン基板、１２はシリコン基板１１を収納したカセット、１３はカセット１２が搬入搬出されるロードロックチャンバ、１４はシリコン基板１１を搬送する搬送機である。
【０００７】
１５はシリコン基板１１のオリフラ（Ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ ｆｌａｔ）を合わせるオリエンタチャンバ、１６はシリコン基板１１のプラズマエッチングを行うエッチングチャンバであり、オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６とも、トランスファチャンバ１７を介してロードロックチャンバ１３に連通している。ロードロックチャンバ１３とトランスファチャンバ１７との間はゲートバルブ１８によって開閉可能である。
【０００８】
ロードロックチャンバ１３は、図１２に示すように、カセットステージ１９を有していて、カセット１２に収納された状態でカセットステージ１９上に設置されたシリコン基板１１を一定条件の圧力にして、常に一定状態の圧力下にあるトランスファチャンバ１７，オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６へ効率よく受け渡しする役割を担うものである。
【０００９】
上記したドライエッチング装置における処理フローを図１３のフローチャートをも参照しながら説明する。
ステップＳ３１において、複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット１２がロードロックチャンバ１３内のカセットステージ１９に設置され、ステップＳ３２において、ロードロックチャンバ１３の真空排気が行なわれる。
【００１０】
所定の圧力に達した後にゲートバルブ１８が開かれ、カセット１２内の１枚のシリコン基板１１が搬送機１４へと取り出され、トランスファチャンバ１７を通ってオリエンタチャンバ１５へ搬送される。
【００１１】
ステップＳ３３において、オリエンタチャンバ１５内でシリコン基板１１を設定のアライメントポジションに合わせるオリフラ合わせが行われ、そのシリコン基板１１が搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってエッチングチャンバ１６に搬送される。
【００１２】
ステップＳ３４において、エッチングチャンバ１６内のシリコン基板１１に対して所定のエッチングプロセスが行われ、エッチングプロセス終了後のシリコン基板１１は搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってロードロックチャンバ１３に搬送され、カセット１２に収納される。
【００１３】
その後にステップＳ３３，ステップＳ３４が繰り返されて、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納されていたシリコン基板１１が順次に取り出され、オリエンタチャンバ１５でオリフラ合わせされ、エッチングチャンバ１６でエッチングされ、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納される。
【００１４】
カセット１２内の全てのシリコン基板１１の処理が終了した後に、ステップＳ３５において、ロードロックチャンバ１３のゲートバルブ１８が閉じられ、ガス導入口より清浄な空気、あるいは窒素等のガスを導入する大気開放が行われる。ロードロックチャンバ１３が大気状態に戻った後に、ステップＳ３６において、シリコン基板１１を収納したカセット１２が装置外へ取り出される。
【００１５】
ところが、上記したようなドライエッチング装置において、シリコン基板１１の表面にパーティクルが付着し、歩留まりの低下を招いている。これは、塩素系のエッチングガスが使用されることでエッチング後のシリコン基板１１上に塩素が残留し、この残留塩素がシリコン基板１１に伴なわれてロードロックチャンバ１３に持ち込まれ、ロードロックチャンバ１３の大気開放時に大気中の水分と反応して塩酸を生じ、通常はアルミニウム素材で形成されているロードロックチャンバ１３自体を腐食させ、パーティクル発塵源としてしまうからである。大気開放の際に流入する清浄な空気あるいは導入される窒素等のガスが、腐食部分の剥がれを招くなど、腐食を加速してもいる。
【００１６】
先に図９を用いて説明した平行平板型のドライエッチング装置では通常、１０１１／ｃｍ３程度あるいはそれ以下の低密度プラズマを用いるポリシリコンエッチングを行うため、残留塩素の発生量は少なく、パーティクルの発生は問題になっていなかった。しかし図１０を用いて説明したようなドライエッチング装置では、１０１１／ｃｍ３程度あるいはそれ以上の高密度プラズマを用いるため、塩素成分が塩素ラジカルに分解される解離度が高く、エッチング後のシリコン基板１１上に塩素ラジカルが多く付着することになる。このため、ロードロックチャンバ１３自体の腐食を抑制する目的で、ロードロックチャンバ１３のクリーニングを定期的に実施するなどの対応を図っているのが現状である。
【００１７】
この種のエッチングガス残留に起因する付着物を解消する技術としては、タングステンを含んだ導電膜をエッチングする際に、弗素を主成分とするガスを用いて導電膜をプラズマエッチングする工程と、導電膜の表面を酸素ラジカルにより処理する工程とを交互に繰り返すことで、導電膜の面内均一性を向上させる方法が開示されている（特許文献１参照）。
【００１８】
【特許文献１】
特開平９−２４６２４５号公報
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
デバイスの微細化がますます進んでいる現在、ポリシリコン膜や高融点金属膜とポリシリコン膜との積層膜などのエッチングプロセスにおいて、高密度プラズマの使用は良好なプロセス特性を得るために必要であり、プロセス後の基板上に残留する残留塩素量自体を低減することはできない。その結果、上記したようにロードロックチャンバ１３自体の腐食、パーティクルの付着を招いているのであるが、デバイスの微細化が進んでいるからこそ、パーティクルの付着の問題は深刻化しており、設備自体からの発塵を抑制することが課題となっている。
【００２０】
【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は、塩素系エッチングガスを用いてプラズマエッチングした半導体基板を別途の処理室に搬入してプラズマ処理することにより、エッチングプロセスで半導体基板上に残留した残留塩素を除去し、半導体基板を後段の処理工程に送る際に大気開放される搬入搬出室に残留塩素を持ち込ませないようにしたものである。
【００２１】
すなわち本発明は、複数枚の半導体基板を搬入搬出室に搬入し、搬入搬出室内を所定圧力まで真空排気する工程と、前記真空排気された搬入搬出室内の半導体基板を１枚ずつ、前記搬入搬出室に扉装置を介して連通配置され一定圧力に維持された位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室とに順次に搬送して、所定のアライメントポジションに合わせた後に、塩素系エッチングガスにてプラズマエッチングし、エッチングプロセス終了後に前記搬入搬出室に返送する工程と、前記搬入搬出室に返送された複数枚の半導体基板を後段の処理装置へと搬出する工程とを行う半導体装置の製造方法において、前記エッチングプロセス終了後の各半導体基板を搬入搬出室に返送するに先だって、前記搬入搬出室に扉装置を介して連通配置された後処理用プラズマ処理室に搬送し、プラズマ処理することにより、前記エッチングプロセス終了後の各半導体基板上に残留した残留塩素を除去することを特徴とする。
【００２２】
「半導体基板」におけるエッチング対象は、シリコン基板、ポリシリコン膜、ポリシリコン膜と高融点金属膜、たとえばタングステンとの積層膜などである。また後処理用プラズマ処理室での「プラズマ処理」は、酸素と窒素とアルゴンとの内の少なくとも１種のガスのプラズマに曝露することを言う。
【００２３】
好ましくは、エッチングプロセス終了後の各半導体基板を後処理用プラズマ処理室に搬送するに先だって、搬入搬出室に扉装置を介して連通配置された位置合わせ室に搬送し、所定のアライメントポジションに合わせることを特徴とする。これにより、エッチングプロセス終了後の半導体基板を固定解除する際に起こり易い位置ズレを解消することができ、搬送異常を回避し、かつ、後処理用プラズマ処理室で適正に後処理することが可能になる。
【００２４】
また本発明は、上記したいずれかの半導体装置の製造方法に使用されるドライエッチング装置を、複数枚の半導体基板が搬入搬出される真空排気可能な搬入搬出室と、前記搬入搬出室に扉装置を介してそれぞれ連通配置され一定圧力に維持される位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室と後処理用プラズマ処理室と、前記搬入搬出室に搬入された複数枚の半導体基板を１枚ずつ、前記位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室と後処理用プラズマ処理室とに所定の順序で搬送し、搬入搬出室に返送する搬送手段とを備えた構成としたことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
図１は、本発明の第１の実施の形態における半導体装置の製造方法を実施するドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図である。このドライエッチング装置は、先に図１１を用いて説明した従来のものとほぼ同様の構成を有しているので、図１１と同じ符号を付して説明する。
【００２６】
図１において、１１はエッチング対象物であるシリコン基板、１２は複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット、１３はカセット１２が搬入搬出されるロードロックチャンバ、１４はシリコン基板１を所定の経路で搬送する搬送機である。カセット１２は搬送機１４と連動してシリコン基板１１を供給および収納するように構成されている。
【００２７】
１５はシリコン基板１１のオリフラを合わせるオリエンタチャンバ、１６はシリコン基板１１の高密度プラズマを用いたエッチングを行うエッチングチャンバである。ロードロックチャンバ１３，オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６は、トランスファチャンバ１７の外周側に周方向に沿ってこの順で配設されており、オリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６とも、トランスファチャンバ１７を介してロードロックチャンバ１３に連通している。ロードロックチャンバ１３とトランスファチャンバ１７との間はゲートバルブ１８によって開閉可能である。
【００２８】
図示を省略するが、オリエンタチャンバ１５のみトランスファチャンバ１７との間にゲートバルブがなく、共通の圧力下にあり、その他の各チャンバとトランスファチャンバ１７との間はゲートバルブで開閉可能である。
【００２９】
このドライエッチング装置が従来のものと相違するのは、トランスファチャンバ１７に連通する後処理用チャンバ２０が配設されている点である。後処理用チャンバ２０の位置は、ロードロックチャンバ１３とエッチングチャンバ１６との間である。
【００３０】
上記したドライエッチング装置における処理フローを図２のフローチャートをも参照しながら説明する。
ステップＳ１において、複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット１２がロードロックチャンバ１３内のカセットステージ１９（図１２参照）に設置され、ステップＳ２において、ロードロックチャンバ１３の真空排気が行なわれる。このとき、トランスファチャンバ１７、オリエンタチャンバ１５、エッチングチャンバ１６、後処理用チャンバ２０も各チャンバごとに設定された所定の一定圧力に制御される。
【００３１】
ロードロックチャンバ１３が所定の圧力に達した後にゲートバルブ１８が開かれ、カセット１２内の１枚のシリコン基板１１が搬送機１４へと取り出され、この搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってオリエンタチャンバ１５へ搬送される。
【００３２】
ステップＳ３において、オリエンタチャンバ１５内でシリコン基板１１を設定のアライメントポジションに合わせるオリフラ合わせが行われ、そのシリコン基板１１が搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通ってエッチングチャンバ１６に搬送される。
【００３３】
ステップＳ４において、シリコン基板１１はエッチングチャンバ１６内のウェーハステージ６（図１０参照）上に静電チャックなどにより固定され、塩素系エッチングガスを用いて１０１１／ｃｍ３以上の高密度エッチングプロセスが行われる。エッチングプロセス終了後のシリコン基板１１は搬送機１４によりトランスファチャンバ１７を通って後処理用チャンバ２０に真空搬送される。
【００３４】
ステップＳ５において、後処理用チャンバ２０内でシリコン基板１１の後処理が行われる。後処理用チャンバ２０の概略構成を図３に示す。チャンバ内部にヒータ２１を内蔵したウェーハステージ２２が配置され、ウェーハステージ２２の上方のチャンバ天部に誘電体窓２３が形成されていて、ウェーハステージ２２に結合された下部電極２４に高周波電源２５からブロッキングコンデンサ２６などの整合回路を介して高周波電力を印加することで、ウェーハステージ２２と誘電体窓２３との間でプラズマを発生させるようになっている。
【００３５】
具体的にはたとえば、ヒーター２１の温度が２７５℃に制御され、酸素（Ｏ２）ガス３６００（ＳＣＣＭ）と窒素（Ｎ２）ガス４００（ＳＣＣＭ）とが流され、ＲＦパワー１２５０Ｗ、圧力２６Ｐａにてマイクロ波２７が印加されることによって、Ｏ２プラズマ２８が発生される。このことにより、ウェーハステ−ジ２２上に設置されたシリコン基板１１の残留塩素は置換反応され、揮発し、低減される。つまり、シリコン基板１１が加温された状態で、デバイスに影響を与えないとされるガス種でのプラズマの放射熱によりＣｌラジカル等が分離除去されるのである。揮発した塩素は排気される。
【００３６】
図４（ａ）はエッチングプロセス終了後のシリコン基板１１上のポリシリコンパターンの断面形状を示し、レジスト１１ａでマスクされなかった部分のポリシリコン膜１１ｂがエッチング除去され、塩素ラジカル１２９の残留が見られる。図４（ｂ）は後処理用チャンバ１２０内でＯ２プラズマに曝露された時のシリコン基板１１の状態を示し、塩素ラジカル１２９は除去されつつある。
【００３７】
後処理を終了したシリコン基板１１はロードロックチャンバ１３に搬送され、カセット１２に収納される。
その後にステップＳ３，ステップＳ４が繰り返されて、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納されていたシリコン基板１１が順次に取り出され、オリエンタチャンバ１５でオリフラ合わせされ、エッチングチャンバ１６でエッチングされ、後処理用チャンバ２０で塩素除去されてから、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納される。
【００３８】
カセット１２内の全てのシリコン基板１１の処理が終了した後に、ステップＳ５において、ロードロックチャンバ１３のゲートバルブ１８が閉じられ、ガス導入口より清浄な空気、あるいは窒素等のガスを導入する大気開放が行われる。ロードロックチャンバ１３が大気状態に戻った後に、ステップＳ６において、シリコン基板１１を収納したカセット１２が装置外へ取り出される。
【００３９】
以上のステップでの搬送経路は図１に▲１▼〜▲４▼を付して示した通りであるが、別途の後処理用チャンバ２０でＯ２プラズマ２８により残留塩素を除去する後処理を実施するようにしたことで、ロードロックチャンバ１３への塩素の持ち込みを低減し、塩素に起因するロードロックチャンバ１３の腐食、それによるパーティクルの発生およびシリコン基板１１への付着を低減することが可能になった。
【００４０】
後処理用チャンバ２０としては、たとえば図５に示すようなものを使用してもよい。この後処理用チャンバ２０は先に図９を用いて説明したのと同様の平行平板型のものであり、ウェーハステ−ジ２２内のヒーター２１の温度が１００℃に制御され、酸素（Ｏ２）ガス５０（ＳＣＣＭ）が流され、ガスの流量と圧力が安定した後に、高周波電源２５からブロッキングコンデンサ２６を介して下部電極２４に電圧が印加され、ＲＦパワー３００Ｗ、圧力０．４Ｐａが印加されることによって、Ｏ２プラズマ２８が発生される。このことにより、ウェーハステ−ジ２２上に設置されたシリコン基板１１の残留塩素が置換反応され、揮発し、低減される。
【００４１】
上記したようにして後処理したシリコン基板１１上の残留塩素量を、イオンクロマトグラフを用いて評価した。結果を図６に示す。比較のために、後処理しなかったシリコン基板１１上の残留塩素量も併せて示す。
【００４２】
Ｎｏ．１〜Ｎｏ．５は比較例の処理方法による。Ｎｏ．１は、ドライエッチング装置内において上記経路での搬送のみを実施した時の残留塩素量である。この場合に塩素が検出されるのは、塩素系のプロセスガスを使用しているので、設備全体の雰囲気中に少量ではあるが常に存在しているためと考えられる。最も高いと推定される個所はロードロックチャンバ、エッチングチャンバであり、ロードロックチャンバのＮ２パージの際に従来から残留していた塩素成分が評価用のモニター基板に付着したと考えられる。
【００４３】
Ｎｏ．２は同経路で搬送してエッチング処理し、後処理しない従来のエッチング処理方法での残留塩素量、Ｎｏ．３はエッチング処理の終了後に同一チャンバ内にて残留塩素目的でＯ２プラズマ処理を実施した場合の残留塩素量、Ｎｏ．４およびＮｏ．５はそれぞれ、Ｎｏ．３と同様に処理し、より長い時間で残留塩素量を採取したデータである。
【００４４】
Ｎｏ．６〜Ｎｏ．１３は本発明の処理方法による。それぞれ、ドライエッチング装置内において基板を上記経路で搬送してエッチング処理し、別チャンバでＯ２プラズマにより塩素除去する後処理を、ガス流量、温度、処理時間などを変化させて実施した時の残留塩素量を示す。
【００４５】
後処理条件は以下の表１に示す通りである。また基本後処理条件は、１ｓｔステップが、圧力２０００ｍＴ、ＲＦパワー８００Ｗ、Ｈ２Ｏ流量７５０ｓｃｃｍであり、２ｎｄステップが、圧力２０００ｍＴ、ＲＦパワー１２５０Ｗ、Ｏ２ガス流量３６００ｓｃｃｍ／Ｎ２ガス流量４００ｓｃｃｍである。
【００４６】
【表１】
【００４７】
ポリシリコンドライエッチングの終了後に同一チャンバ内でＯ２プラズマによる残留塩素除去を図ったＮｏ．３，Ｎｏ．４，Ｎｏ．５では、エッチングチャンバ１６内の側壁に付着したデポ物の影響を受け、短時間では残留塩素除去はできなかった。
【００４８】
別途の試験によれば、ポリシリコンドライエッチングの終了後に同一チャンバ内でＯ２プラズマ処理した場合、残留塩素量はＯ２フラッシュ時間が２０秒，４０秒、６０秒・・と長くなるほど多くなり、約１００秒後に低下しはじめたものの、１８０秒後でも、ポリシリコンドライエッチングの終了時よりも多かった。
【００４９】
これらの結果から、上記したようにしてエッチングチャンバ１６とは別途の後処理用チャンバ２０で残留塩素除去を実施するのが効率よいことが確認できた。（第２の実施の形態）
図７は、本発明の第２の実施の形態における半導体装置の製造方法を実施するドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図である。このドライエッチング装置は、先に図１を用いて説明した第１の実施の形態の装置とほぼ同様の構成を有しているので、図１と同じ符号を付して装置構成の説明を省略する。
【００５０】
このドライエッチング装置における処理フローを図８のフローチャートをも参照しながら説明する。
第１の実施の形態と同様にして、ステップＳ１１で、複数枚のシリコン基板１１を収納したカセット１２がロードロックチャンバ１３内のカセットステージ１９に設置され、ステップＳ１２で、ロードロックチャンバ１３の真空排気が行なわれる。ロードロックチャンバ１３が所定の圧力に達した後に、ステップＳ１３で、カセット１２内の１枚のシリコン基板１１がオリエンタチャンバ１５へ搬送され、オリフラ合わせされる。そのシリコン基板１１がエッチングチャンバ１６に搬送され、ステップＳ１４で、高密度エッチング処理される。
【００５１】
ステップＳ１５で、エッチングプロセス終了後のシリコン基板１はオリエンタチャンバ１５に再度搬送されてオリフラ合わせされ、後処理用チャンバ２０に搬送されて、ステップＳ１６で、第１の実施の形態と同様にして後処理される。後処理を終了したシリコン基板１１はロードロックチャンバ１３に搬送され、カセット１２に収納される。
【００５２】
その後にステップＳ３，Ｓ４，Ｓ５，Ｓ６が繰り返される。つまり、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納されていたシリコン基板１１が順次に取り出され、オリエンタチャンバ１５でオリフラ合わせされ、エッチングチャンバ１６でエッチングされ、後処理用チャンバ２０で塩素除去された後に、ロードロックチャンバ１３内のカセット１２に収納される過程が繰り返される。
【００５３】
カセット１２内の全てのシリコン基板１１のエッチング処理，後処理、返送・収納が終了した後に、ステップＳ１７において、ロードロックチャンバ１３のゲートバルブ１８が閉じられ、ガス導入口より清浄な空気、あるいは窒素等のガスを導入する大気開放が行われる。ロードロックチャンバ１３が大気状態に戻った後に、ステップＳ１８において、シリコン基板１１を収納したカセット１２が装置外へ取り出される。
【００５４】
以上のステップでの搬送経路は図７に▲１▼〜▲５▼を付して示した通りであるが、この第２の実施の形態には次の利点がある。つまり、エッチングチャンバ１６内でエッチングプロセスを終了したシリコン基板１１をウェーハステージ６に対する静電チャックから取り外す際に、万が一ウェーハはね等によって位置ズレが発生しても、再度オリエンタチャンバ１５に戻してアライメントをとり直してから別途の後処理用チャンバ２０へ搬送するので、シリコン基板１１が位置ズレした状態で後処理用チャンバ２０に搬送されることで起こる問題、たとえば、後処理用チャンバ２０で適正に後処理できなかったり、搬送異常を起こす事態を回避できる。
【００５５】
なお、第１および第２の実施の形態ではポリシリコンエッチングについて説明したが、ポリサイドエッチングおよびポリメタルエッチング、シリコン基板エッチングを行う場合も、上記した後処理によって同様の効果が得られることは言うまでもない。また、Ｏ２プラズマを用いる残留塩素除去について説明したが、Ｎ２、Ａｒのプラズマを用いても同様の効果が得られる。
【００５６】
シリコン基板１１の搬入搬出を単一のロードロックチャンバ１３で行うものとして説明したが、搬入用チャンバと搬出用チャンバとを別途に設けた場合も同様の効果が得られる。エッチングチャンバ１６や後処理用チャンバ２０の構成、各チャンバ内のプラズマ処理条件も適宜に変更可能である。処理時間や搬送経路の簡素化のためにオリエンタチャンバ１５，エッチングチャンバ１６，後処理用チャンバ２０を複数に設けた装置構成でも、同様の効果が得られる。
【００５７】
【発明の効果】
以上のように、塩素系エッチングガスを用いてプラズマエッチングした半導体基板をエッチング室とは別途のプラズマ処理室に搬入してプラズマ処理することにより、エッチングプロセスで半導体基板上に残留した残留塩素を除去し、半導体基板を後段の処理工程に送る際などに大気開放される搬入搬出室に残留塩素を持ち込ませないようにしたもので、搬入搬出室が腐食してパーティクルの発生源となるのを防止することができ、製品歩留まりの向上を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態における半導体装置の製造方法で使用されるドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図
【図２】図１のドライエッチング装置における処理フローを示すフローチャート
【図３】図１のドライエッチング装置の一部である後処理用チャンバの概略構成を示す断面図
【図４】図１のドライエッチング装置の一部であるエッチングチャンバでのエッチングプロセス後の残留塩素、その除去を説明する断面図
【図５】図１のドライエッチング装置の一部である後処理用チャンバの概略構成を示す断面図
【図６】基板上の残留塩素量に対する後処理の効果を説明する説明図
【図７】本発明の第２の実施の形態における半導体装置の製造方法で使用されるドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図
【図８】図７のドライエッチング装置における処理フローを示すフローチャート
【図９】従来よりある平行平板型エッチング装置の概略構成を示す断面図
【図１０】従来よりある高密度プラズマを用いたエッチング装置の概略構成を示す断面図
【図１１】従来の半導体装置の製造方法で使用されるドライエッチング装置の概略全体構成、および同装置内でのエッチング対象物の搬送経路を示すブロック図
【図１２】従来よりドライエッチング装置の一部として用いられているロードロックチャンバの概略構成を示す断面図
【図１３】図１１のドライエッチング装置における処理フローを示すフローチャート
【符号の説明】
１１ シリコン基板
１２ カセット
１３ ロードロックチャンバ
１４ 搬送機
１５ オリエンタチャンバ
１６ エッチングチャンバ
１７ トランスファチャンバ
１８ ゲートバルブ
２０ 後処理用チャンバ
２８ Ｏ２プラズマ
２９ 塩素ラジカル（残留塩素）
Claims (3)
- 複数枚の半導体基板を搬入搬出室に搬入し、搬入搬出室内を所定圧力まで真空排気する工程と、前記真空排気された搬入搬出室内の半導体基板を１枚ずつ、前記搬入搬出室に扉装置を介して連通配置され一定圧力に維持された位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室とに順次に搬送して、所定のアライメントポジションに合わせた後に、塩素系エッチングガスにてプラズマエッチングし、エッチングプロセス終了後に前記搬入搬出室に返送する工程と、前記搬入搬出室に返送された複数枚の半導体基板を後段の処理装置へと搬出する工程とを行う半導体装置の製造方法において、
前記エッチングプロセス終了後の各半導体基板を搬入搬出室に返送するに先だって、前記搬入搬出室に扉装置を介して連通配置された後処理用プラズマ処理室に搬送し、プラズマ処理することにより、前記エッチングプロセス終了後の各半導体基板上に残留した残留塩素を除去することを特徴とする半導体装置の製造方法。 - エッチングプロセス終了後の各半導体基板を後処理用プラズマ処理室に搬送するに先だって、搬入搬出室に扉装置を介して連通配置された位置合わせ室に搬送し、所定のアライメントポジションに合わせることを特徴とする請求項１記載の半導体装置の製造方法。
- 請求項１または請求項２のいずれかに記載の半導体装置の製造方法に使用されるドライエッチング装置であって、
複数枚の半導体基板が搬入搬出される真空排気可能な搬入搬出室と、前記搬入搬出室に扉装置を介してそれぞれ連通配置され一定圧力に維持される位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室と後処理用プラズマ処理室と、前記搬入搬出室に搬入された複数枚の半導体基板を１枚ずつ、前記位置合わせ室とエッチング用プラズマ処理室と後処理用プラズマ処理室とに所定の順序で搬送し、搬入搬出室に返送する搬送手段とを備えたドライエッチング装置。
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