JP2006261518A

JP2006261518A - 真空容器の水分除去方法、該方法を実行するためのプログラム、及び記憶媒体

Info

Publication number: JP2006261518A
Application number: JP2005079165A
Authority: JP
Inventors: Takeshi Moriya; 剛守屋; Hiroyuki Nakayama; 博之中山; Hiroshi Nagaike; 宏史長池
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2005-03-18
Filing date: 2005-03-18
Publication date: 2006-09-28
Anticipated expiration: 2025-03-18
Also published as: JP4773735B2

Abstract

【課題】真空容器内の水分除去を高速化することができる真空容器の水分除去方法を提供する。
【解決手段】基板処理装置１は、プロセスシップ１１を備え、プロセスシップ１１は、ＲＩＥ処理を施すプラズマ処理装置１００と、該プラズマ処理装置１００にウエハＷを受け渡すロード・ロックモジュール２７とを備え、プラズマ処理装置１００は、内壁にアルマイトコーティングが施されているアルミニウム製の円筒型チャンバ１１１を有し、チャンバ１１１の天井部には、ガス導入シャワーヘッド１３２が配置されている。プラズマ処理装置１００のシステムコントローラは、チャンバ１１１の大気開放後、チャンバ１１１の閉蓋後において、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によってチャンバ１１１内の排気を行い、チャンバ１１１内の水分量が所定値以上であるときは、ガス導入シャワーヘッド１３２からＣＦ₄及びＣＯの混合ガスである水分除去ガスを導入する。
【選択図】図４

Description

本発明は、真空容器の水分除去方法、該方法を実行するためのプログラム、及び記憶媒体に関する。

従来、基板としてのウエハを収容してプラズマ処理を施す真空容器としてのチャンバの内部には、例えば、酸化イットリウム（Ｙ₂Ｏ₃）（イットリア）や酸化アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）等のセラミックを溶射した部材が用いられている。一般的に、セラミックは空気中の水分との反応性が高いため、定期点検やチャンバ内のウェットクリーニングにおいてチャンバが備える蓋を開けてチャンバ内を大気開放したときに、上記のようなセラミックを溶射した溶射部材、例えば、チャンバ内壁や上部電極等に水分が大量に付着することがある。

図５は、ウエハにプラズマ処理としてのエッチング処理を施すプラズマエッチングチャンバ（以下、「エッチャ」という。）内雰囲気を四重極型質量分析装置（Quadropole Mass Spectrometer：ＱＭＳ）によって測定した結果を示すグラフである。

図５のグラフは、プラズマエッチングチャンバを大気開放した後に該チャンバの蓋を閉じた直後（閉蓋直後）に測定されたものであり、縦軸は、検出カウント数を示し、横軸は、質量数を示す。なお、上記プラズマエッチングチャンバは、アルミニウム製であり、内部表面がアルマイトでコーティングされている。

図５のグラフにおいて、質量数が１８である水に起因するピークが最も高く、閉蓋直後のプラズマエッチングチャンバ内には、水分子が多量に含まれていることが分かる。この多量の水分子は以下の問題の要因となり得る。
１）チャンバ内を真空引きする際に、チャンバ内の真空到達時間が長くなり、プロセス装置の稼働率が低下する。
２）ＣＶＤ装置のチャンバにおいてウエハ上に金属成膜を行う際に、ウエハ表面に酸化膜が形成され、ウエハ表面において金属膜剥がれが起こったりウエハ表面の抵抗が高くなったりする等の成膜異常が発生する。
３）酸化膜エッチングの際に、チャンバの閉蓋直後のロットのエッチレート(Etch Rate)と、チャンバの閉蓋後、所定の時間が経過してチャンバ内が安定したときのロットのエッチレートとの間に相違が生じる。
４）エッチング処理をウエハに施す際に、フッ素を含むプラズマ生成ガスでプラズマを生成すると、チャンバ内の水分子とプラズマ生成ガスとが反応してフッ酸が生成され、該生成されたフッ酸によってチャンバ内壁表面が腐食されて剥離パーティクルが発生する。
５）チャンバ内の水分子に起因する異常放電が発生し、ウエハにダメージを与えると共に剥離パーティクルの発生を促進する。

上記のような問題を解消すべく、アルマイトで表面がコーティングされたエッチャにＨＣｌ，ＢＣｌ₃，ＤＣＰ(Dichloropropane)，ＤＭＰ(Dimethylpropane)を導入して、エッチャ内の水分除去を加速させる試みがなされている（例えば、非特許文献１参照。）。
J. J. F. McAndrew, and R. S. Inman, J. Vac. Sci. A 14, 1266(1996)

しかしながら、上記試みにおいてＨＣｌ等は水分子と急速に反応しないため、アルマイト内部のポアからアウトガスとして排出される水分子を処理しきれず、その結果、エッチャにＨＣｌ等のガスを導入しても、エッチャ内の水分除去を加速することはできない。

本発明は、真空容器内の水分除去を高速化することができる真空容器の水分除去方法、該方法を実行するためのプログラム、及び記憶媒体を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の真空容器の水分除去方法は、真空中において被処理体に所定の処理を施す真空容器から水分を除去する水分除去方法において、少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び前記生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを前記真空容器に導入する導入ステップと、前記真空容器内のガスを排気する排気ステップとを備えることを特徴とする。

請求項２記載の真空容器の水分除去方法は、請求項１記載の真空容器の水分除去方法において、前記還元性ガスは一酸化炭素であり、前記ハロゲン系ガスはフッ化炭素であることを特徴とする。

請求項３記載の真空容器の水分除去方法は、請求項１記載の真空容器の水分除去方法において、前記還元性ガスは一酸化炭素であり、前記ハロゲン系ガスは塩素であることを特徴とする。

請求項４記載の真空容器の水分除去方法は、請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空容器の水分除去方法において、前記真空容器内の水分量を測定する水分量測定ステップと、前記測定された水分量が所定値以上であるか否かを判別する判別ステップとを備え、前記測定された水分量が所定値以上であるときは、前記導入ステップで前記水分除去ガスを前記真空容器に導入することを特徴とする。

請求項５記載の真空容器の水分除去方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空容器の水分除去方法において、前記所定の処理は、前記被処理体へのエッチング処理であることを特徴とする。

請求項６記載の真空容器の水分除去方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空容器の水分除去方法において、前記所定の処理は、前記被処理体の搬送処理であることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項７記載のプログラムは、真空中において被処理体に所定の処理を施す真空容器から水分を除去する水分除去方法をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び前記生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを前記真空容器に導入する導入モジュールと、前記真空容器内のガスを排気する排気モジュールとを備えることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項８記載の記憶媒体は、真空中において被処理体に所定の処理を施す真空容器から水分を除去する水分除去方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、前記プログラムは、少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び前記生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを前記真空容器に導入する導入モジュールと、前記真空容器内のガスを排気する排気モジュールとを備えることを特徴とする。

請求項１記載の真空容器の水分除去方法、請求項７記載のプログラム、及び請求項８記載の記憶媒体によれば、少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを真空容器に導入して、真空容器内のガスを排気するので、真空容器内の水分子の分解を加速し、さらに、分解された水分子を酸として排気することができ、もって真空容器内の水分除去を高速化することができる。

請求項２記載の真空容器の水分除去方法によれば、還元性ガスは一酸化炭素であり、ハロゲン系ガスはフッ化炭素であるので、真空容器内の水分子の分解をさらに加速して効率よく水分を排気することができ、もって真空容器内の水分除去をより高速化することができる。

請求項３記載の真空容器の水分除去方法によれば、還元性ガスは一酸化炭素であり、ハロゲン系ガスは塩素であるので、真空容器内の水分子の分解をさらに加速して効率よく水分を排気することができ、もって真空容器内の水分除去をより高速化することができる。

請求項４記載の真空容器の水分除去方法によれば、真空容器内の水分量を測定し、測定された水分量が所定値以上であるときは、水分除去ガスを真空容器に導入するので、真空容器内の水分除去処理を自動化することができ、もって真空容器を備える被処理体処理装置のダウンタイムを短縮することができる。

請求項５記載の真空容器の水分除去方法によれば、所定の処理は、被処理体のエッチング処理であるので、被処理体のロット毎のエッチレートの相違を無くすことができる。

請求項６記載の真空容器の水分除去方法によれば、所定の処理は、被処理体の搬送処理であるので、被処理体の搬送時に被処理体に水分子が付着するのを防ぐことができる。

以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳述する。

図１は、本発明の実施の形態に係る真空容器としてのプラズマ処理装置を備える基板処理装置の概略構成を示す平面図である。

図１において、基板処理装置１は、半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）Ｗに反応性イオンエッチング（以下、「ＲＩＥ」という。）処理を施す２つのプロセスシップ１１と、２つのプロセスシップ１１がそれぞれ接続された矩形状の共通搬送室としてのローダーモジュール１３とを備える。

ローダーモジュール１３には、上述したプロセスシップ１１の他、２５枚のウエハＷを収容する容器としてのフープ（Front Opening Unified Pod）１４がそれぞれ載置される３つのフープ載置台１５と、フープ１４から搬出されたウエハＷの位置をプリアライメントするオリエンタ１６とが接続されている。

２つのプロセスシップ１１は、ローダーモジュール１３の長手方向における側壁に接続されると共にローダーモジュール１３を挟んで３つのフープ載置台１５と対向するように配置され、オリエンタ１６はローダーモジュール１３の長手方向に関する一端に配置される。

ローダーモジュール１３は、内部に配置された、ウエハＷを搬送する搬送アーム機構１９と、各フープ載置台１５に対応するように側壁に配置されたウエハＷの投入口としての３つのロードポート２０とを有する。搬送アーム機構１９は、フープ載置台１５に載置されたフープ１４からウエハＷをロードポート２０経由で取り出し、該取り出したウエハＷをプロセスシップ１１やオリエンタ１６へ搬出入する。

プロセスシップ１１は、ウエハＷにＲＩＥ処理を施す真空容器としてのプラズマ処理装置１００と、該プラズマ処理装置１００にウエハＷを受け渡す（搬送処理）搬送アーム２６を内蔵するロード・ロックモジュール２７とを有する。

プロセスシップ１１では、ローダーモジュール１３の内部の圧力は大気圧に維持される一方、プラズマ処理装置１００の内部圧力は真空に維持される。そのため、ロード・ロックモジュール２７は、プラズマ処理装置１００との連結部に真空ゲートバルブ２９を備えると共に、ローダーモジュール１３との連結部に大気ゲートバルブ３０を備えることによって、その内部圧力を調整可能な真空予備搬送室として構成される。

ロード・ロックモジュール２７の内部には、略中央部に搬送アーム２６が設置され、該搬送アーム２６よりプラズマ処理装置１００側に第１のバッファ３１が設置され、搬送アーム２６よりローダーモジュール１３側には第２のバッファ３２が設置される。第１のバッファ３１及び第２のバッファ３２は、搬送アーム２６の先端部に配置されたウエハＷを支持する支持部３３が移動する軌道上に配置され、ＲＩＥ処理が施されたウエハＷを一時的に支持部３３の軌道の上方に待避させることにより、ＲＩＥ未処理のウエハＷとＲＩＥ処理済みのウエハＷとのプラズマ処理装置１００における円滑な入れ換えを可能とする。

また、基板処理装置１は、プロセスシップ１１、ローダーモジュール１３、及びオリエンタ１６（以下、まとめて「各構成要素」という。）の動作を制御するシステムコントローラ（図示しない）と、ローダーモジュール１３の長手方向に関する一端に配置されたオペレーションコントローラ８８を備える。

システムコントローラは、ＲＩＥ処理やウエハＷの搬送処理に対応するプログラムとしてのレシピに応じて各構成要素の動作を制御し、オペレーションコントローラ８８は、例えばＬＣＤ（Liquid Crystal Display）からなる表示部を有し、該表示部は各構成要素の動作状況を表示する。

図２は、図１におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。

図２において、プラズマ処理装置１００は、内壁にアルマイトコーティングが施されているアルミニウム製の円筒型チャンバ１１１を有し、該チャンバ１１１内には、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを載置する載置台としての円柱状のサセプタ１１２が配置されている。

プラズマ処理装置１００では、チャンバ１１１の内側壁とサセプタ１１２の側面とによって、サセプタ１１２上方の気体分子をチャンバ１１１の外へ排出する流路として機能する排気路１１３が形成される。この排気路１１３の途中にはプラズマの漏洩を防止する環状のバッフル板１１４が配置される。また、排気路１１３におけるバッフル板１１４より下流の空間は、サセプタ１１２の下方へ回り込み、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（Automatic Pressure Control Valve）（以下、「ＡＰＣ」という。）１１５に連通する。ＡＰＣ１１５は、真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（Turbo Molecular Pump）（以下、「ＴＭＰ」という。）１１６に接続され、さらに、ＴＭＰ１１６を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下、「ＤＰ」という。）１１７に接続されている。ＡＰＣ１１５、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によって構成される排気流路を以下、「本排気ライン」と称するが、この本排気ラインは、ＡＰＣ１１５によってチャンバ１１１内の圧力制御を行い、さらにＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によってチャンバ１１１内をほぼ真空状態になるまで減圧する。

また、上述した排気路１１３のバッフル板１１４より下流の空間は、本排気ラインとは別の排気流路（以下、「粗引きライン」という。）にも接続されている。この粗引きラインは、上記空間とＤＰ１１７とを連通する、直径が例えば、２５ｍｍである排気管１１８と、排気管１１８の途中に配置されたバルブ１１９とを備える。このバルブ１１９は、上記空間とＤＰ１１７とを遮断することができる。粗引きラインはＤＰ１１７によってチャンバ１１１内の気体を排出する。

サセプタ１１２には下部電極用の高周波電源１２０が給電棒１２１及び整合器（Matcher）１２２を介して接続されており、該下部電極用の高周波電源１２０は、所定の高周波電力をサセプタ１１２に供給する。これにより、サセプタ１１２は下部電極として機能する。また、整合器１２２は、サセプタ１１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１１２への供給効率を最大にする。

サセプタ１１２の内部上方には、導電膜からなる円板状の電極板１２３が配置されている。電極板１２３には直流電源１２４が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源１２４から電極板１２３に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１１２の上面に吸着保持される。また、サセプタ１１２の上方には、サセプタ１１２の上面に吸着保持されたウエハＷの周りを囲うように円環状のフォーカスリング１２５が配設される。このフォーカスリング１２５は、後述する空間Ｓに露出し、該空間Ｓにおいて生成されたイオンやラジカルをウエハＷの表面に向けて収束し、ＲＩＥ処理の効率を向上させる。

また、サセプタ１１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室１２６が設けられる。この冷媒室１２６には、チラーユニット（図示せず）から冷媒用配管１２７を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１２上面に吸着保持されたウエハＷの処理温度が制御される。

サセプタ１１２の上面においてウエハＷが吸着保持される部分（以下、「吸着面」という。）には、複数の伝熱ガス供給孔１２８及び伝熱ガス供給溝（図示せず）が配されている。これらの伝熱ガス供給孔１２８等は、サセプタ１１２内部に配置された伝熱ガス供給ライン１２９を介して伝熱ガス供給部１３０に接続され、該伝熱ガス供給部１３０は伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、吸着面とウエハＷの裏面との間隙に供給する。また、伝熱ガス供給ライン１２９は、排気管１１８に接続されてＤＰ１１７により吸着面とウエハＷの裏面との間隙を真空引き可能に構成されている。

サセプタ１１２の吸着面には、サセプタ１１２の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン１３１が配置されている。これらのプッシャーピン１３１は、モータ（図示せず）とボールねじ（図示せず）を介して接続され、ボールねじによって直線運動に変換されたモータの回転運動に起因して図中上下方向に移動する。ウエハＷにＲＩＥ処理を施すためにウエハＷを吸着面に吸着保持するときには、プッシャーピン１３１はサセプタ１１２に収容され、ＲＩＥ処理が施されたウエハＷをチャンバ１１１から搬出するときには、プッシャーピン１３１はサセプタ１１２の上面から突出してウエハＷをサセプタ１１２から離間させて上方へ持ち上げる。

チャンバ１１１の天井部には、サセプタ１１２と対向するようにガス導入シャワーヘッド１３２が配置されている。ガス導入シャワーヘッド１３２には整合器１３３を介して上部電極用の高周波電源１３４が接続されており、上部電極用の高周波電源１３４は所定の高周波電力をガス導入シャワーヘッド１３２に供給するので、ガス導入シャワーヘッド１３２は上部電極として機能する。なお、整合器１３３の機能は上述した整合器１２２の機能と同じである。

ガス導入シャワーヘッド１３２は、多数のガス穴１３５を有する下面の電極板１３６と、該電極板１３６を着脱可能に支持する電極支持体１３７とを有する。また、該電極支持体１３７の内部にはバッファ室１３８が設けられ、このバッファ室１３８には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管１３９が接続されている。この処理ガス導入管１３９の途中には配管インシュレータ１４０が配置されている。この配管インシュレータ１４０は絶縁体からなり、ガス導入シャワーヘッド１３２へ供給された高周波電力が処理ガス導入管１３９によって処理ガス供給部へリークするのを防止する。ガス導入シャワーヘッド１３２は、処理ガス導入管１３９からバッファ室１３８へ供給された処理ガス及び後述する水分除去ガスをガス穴１３５を経由してチャンバ１１１内へ供給する。

また、チャンバ１１１の側壁には、プッシャーピン１３１によってサセプタ１１２から上方へ持ち上げられたウエハＷの高さに対応する位置にウエハＷの搬入出口１４１が設けられ、搬入出口１４１には、該搬入出口１４１を開閉するゲートバルブ１４２が取り付けられている。

また、チャンバ１１１内の水分量をモニタリングするため、チャンバ１１１は、水分量を測定することができる分析装置（図示しない）、例えば、四重極型質量分析装置、赤外吸収・発光分析装置、及びＩＣＰ質量分析装置等が接続されている。

このプラズマ処理装置１００のチャンバ１１１内では、上述したように、サセプタ１１２及びガス導入シャワーヘッド１３２に高周波電力を供給して、サセプタ１１２及びガス導入シャワーヘッド１３２の間の空間Ｓに高周波電力を印加することにより、該空間Ｓにおいてガス導入シャワーヘッド１３２から供給された処理ガスから高密度のプラズマを発生させ、該プラズマによってウエハＷにＲＩＥ処理を施す。

具体的には、このプラズマ処理装置１１０では、ウエハＷにＲＩＥ処理を施す際、先ずゲートバルブ１４２を開弁し、加工対象のウエハＷをチャンバ１１１内に搬入し、さらに、直流電圧を電極板１２３に印加することにより、搬入されたウエハＷをサセプタ１１２の吸着面に吸着保持する。また、ガス導入シャワーヘッド１３２より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣＦ₄ガス、Ｏ₂ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１１１内に供給すると共に、ＡＰＣ１１５等によりチャンバ１１１内の圧力を所定値にする。さらに、サセプタ１１２及びガス導入シャワーヘッド１３２によりチャンバ１１１内の空間Ｓに高周波電力を印加する。これにより、ガス導入シャワーヘッド１３２より導入された処理ガスをプラズマ化して、空間Ｓにおいてイオンやラジカルを生成し、該生成されるラジカルやイオンをフォーカスリング１２５によってウエハＷの表面に収束し、ウエハＷの表面を物理的又は化学的にエッチングする。

また、チャンバ１１１が備える蓋（図示しない）を開放して該チャンバ１１１内の定期点検やウェットクリーニングを行い、次いで、蓋を再び閉蓋した後において、ガス導入シャワーヘッド１３２は、ＣＦ₄及びＣＯの混合ガス（以下、「水分除去ガス」という。）をチャンバ１１１内に導入する。このとき、チャンバ１１１内に導入されたＣＦ₄及びＣＯと、蓋の開放時に外部から導入され、若しくはチャンバ１１１の内壁におけるアルマイトコーティングのポアから放出されてチャンバ１１１内に存在するＨ₂Ｏとは、以下に示す反応式（１）に従って反応する。

ＣＦ₄＋ＣＯ＋Ｈ₂Ｏ→ＣＯ₂＋ＨＦ＋（ＣＦ_x＋Ｆ₂）・・・（１）
但し、（１）式は価数を考慮していない。

この（１）式に示すように、チャンバ１１１内において、チャンバ１１１内のＨ₂Ｏと、ガス導入シャワーヘッド１３２から導入された水分除去ガスとが反応し、ＣＯ₂、ＨＦ、ＣＦ_x、及びＦ₂が生成される。特に、Ｈ₂Ｏは水分除去ガス中のＣＯによって分解（還元）されて水素分子を生成し、該生成された水素分子は水分除去ガス中のＣＦ₄と反応してＨＦを生成する。ＣＯは還元力が強いため、上述したＨ₂Ｏの分解は加速され、また、ＣＦ₄は還元しやすいため、生成された水素分子と急速に反応する。したがって、上記（１）式の反応は急激に進行する。生成されたＣＯ₂、ＨＦ、ＣＦ_x、及びＦ₂は、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７の排気によってチャンバ１１１の外に排出される。

（１）式の反応が起こったことによるチャンバ１１１内雰囲気の変化を以下に説明する。

図３は、図２におけるチャンバ内の雰囲気を分析装置としての四重極型質量分析装置（ＱＭＳ）によって測定した結果の経時変化を示すグラフである。

図３のグラフは、チャンバ１１１を大気開放した後にチャンバ１１１の蓋を閉じてＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７による排気を開始した直後から、水分除去ガスを導入した後までの間の測定結果の経時変化を示し、縦軸は、検出カウント数を示し、横軸は、経過時間を示す。また、２点鎖線はＨＦ、１点鎖線はＣＦ₄、破線はＣＯ、及び実線はＨ₂Ｏの測定結果を示す。

図３のグラフから、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７の排気によって、時間の経過と共にＨ₂Ｏの量が緩やかに減少し、約１７００００ｍｓあたりの時間におけるＣＦ₄及びＣＯの混合ガスである水分除去ガスの導入と同時にＨ₂Ｏの量が急激に減少していることが分かる。これは、水分除去ガスの導入によって、チャンバ１１１内で（１）式の反応が急激に進行したためである。

このように、ガス導入シャワーヘッド１３２から水分除去ガスをチャンバ１１１内に導入することによって、チャンバ１１１内のＨ₂Ｏの分解を加速し、さらに、分解されたＨ₂ＯをＨＦとして排気するので、チャンバ１１１内のＨ₂Ｏを効率よく除去することができる。また、ＣＦ₄は、処理ガスとして使用されるガスであるので、ガス導入シャワーヘッド１３２を水分除去ガスの導入用装置として流用することができ、新たな配管等を設ける必要はなく、プラズマ処理装置１００、引いては基板処理装置１のコストアップを抑えることができる。

図４は、図１の基板処理装置におけるシステムコントローラによって実行される水分除去処理の手順を示すフローチャートである。

図４の処理は、プラズマ処理装置１００の定期点検やチャンバ１１１内のウェットクリーニングにおいてチャンバ１１１の蓋が開けられてチャンバ１１１が大気開放された後に実行される。

図４において、システムコントローラは、プラズマ処理装置１００を制御して、チャンバの蓋を閉蓋し（ステップＳ４０１）、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によってチャンバ１１１内の排気を行い（ステップＳ４０２）、チャンバ１１１に接続された分析装置によってチャンバ１１１内の水分量のモニタリングを行う（ステップＳ４０３）。

続くステップＳ４０４では、チャンバ１１１内の水分量が所定値、具体的には、上述した１）〜５）の問題が生じない程度の値、以上であるか否かを判別し、チャンバ１１１内の水分量が所定値よりも少ないときは直ちに本処理を終了し、チャンバ１１１内の水分量が所定値以上であるときは、処理ガス供給部を制御してガス導入シャワーヘッド１３２から水分除去ガスを導入する（ステップＳ４０５）。

続くステップＳ４０６では、再度チャンバ内の水分量をモニタリングし、チャンバ１１１内の水分量が所定値以上であるか否かを判別し（ステップＳ４０７）、チャンバ１１１内の水分量が所定値以上であるときはステップＳ４０５の処理に戻り、チャンバ１１１内の水分量が所定値よりも少ないときは、直ちに本処理を終了する。

また、図４の処理を実行している間、チャンバ１１１の内壁表面は高温に維持される。この理由を以下に述べる。

水分除去ガスとＨ₂Ｏとの反応によって生成されたＨＦの蒸気圧は、−２０℃のときは２０ｋＰａ、−１０℃のときは３０．９ｋＰａ、０℃のときは４７．３ｋＰａ、１０℃のときは７０．７ｋＰａ、２０℃のときは１０２ｋＰａ、及び３０℃のときは１３９ｋＰａである。これにより、チャンバ１１１内の圧力が標準大気圧（約１０１ｋＰａ）よりも低い減圧状態のときは、ＨＦは約２０℃以上で蒸発すると考えられる。つまり、チャンバ１１１の内壁表面が常温以上であれば、上記生成されたＨＦは、チャンバ１１１の内壁表面に付着せず、蒸発したままＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によって排気されると考えられる。したがって、チャンバ１１１の内壁表面が高温を維持することによって、上記生成されたＨＦが、チャンバ１１１の内壁表面に付着すること、及び一度蒸発したＨＦが再びチャンバ１１１の内壁表面に付着することを確実に防止することができ、もって、チャンバ１１１の内壁表面へのＨＦの付着に起因するチャンバ１１１の内壁表面の腐食を防止することができる。

また、チャンバ１１１の内壁表面は、多数のポアが存在するセラミック材料であるアルマイトでコーティングされているので、該ポアにＨ₂Ｏが多量に含まれていることがあるが、チャンバ１１１の内壁表面が高温に保たれているので、該ポアに含まれているＨ₂Ｏがアウトガスとして蒸発しやすい状態となり、もってチャンバ１１１内の水分除去を高速化することができる。

図４の処理によれば、プラズマ処理装置１００のシステムコントローラは、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によってチャンバ１１１内の排気を行い（ステップＳ４０２）、チャンバ１１１内の水分量が所定値以上であるときは（ステップＳ４０４でＹＥＳ）、ガス導入シャワーヘッド１３２から水分除去ガスを導入する（ステップＳ４０５）ので、チャンバ１１１内に存在するＨ₂Ｏを効率よく除去することができ、もってチャンバ１１１内の水分除去を高速化することができる。また、チャンバ１１１が大気開放され、さらに、閉蓋された後に自動的にチャンバ１１１内の水分量を所定値以下にすることができるため、閉蓋後自動的にウエハの処理を開始することができる状態にするオートスタンバイ機能を実現することができる。その結果、チャンバ１１１を備えるプラズマ処理装置１００のダウンタイムを短縮することができる。

本実施の形態では、ガス導入シャワーヘッド１３２からＣＦ₄及びＣＯから成る水分除去ガスを導入したが、水分除去ガスはＣＦ₄及びＣＯの混合ガスに限ることはなく、ハロゲン系の処理ガス（例えば、塩素等）及び還元性のガスの混合ガスであれば何でもよい。

本実施の形態では、ガス導入シャワーヘッド１３２から水分除去ガスのみを導入したが、上記混合ガスと共に不活性ガスであるアルゴン及び窒素等を導入してもよい。これにより、ＣＦ₄やＣＯの使用量を削減することができ、もって環境に配慮することができるとともに、チャンバ１１１内の圧力を高めて粘性流を発生させ、該粘性流にＨＦ等を巻き込むことにより、チャンバ１１１内の水分除去処理の終了から、ウエハの処理を開始するまでの時間を短縮することができる。

本実施の形態では、チャンバ１１１の内壁表面がアルマイトコーティングされていたが、該内壁表面がＹ₂Ｏ₃によって溶射コーティングされていてもよい。これにより、チャンバ１１１の内壁表面に比較的大きなポアを設けることができる。比較的大きなポアにおいては、該ポアに含まれるＨ₂Ｏはアウトガスとして蒸発し易く、また、導入した水分除去ガスが該ポアに浸透し易いので、チャンバ１１１内の水分除去をより高速化することができる。

また、上記溶射されたＹ₂Ｏ₃がＹ（ＯＨ）₃に水化処理されていてもよい。ここで、水化処理とは、Ｙ₂Ｏ₃をＨ₂Ｏと反応させることによって、水酸化物であるＹ（ＯＨ）₃を形成させる処理である。Ｙ（ＯＨ）₃は極めて安定であり、化学吸着したＨ₂Ｏの脱離を抑制し且つ外部からのＨ₂Ｏの吸着を抑制する特性（疎水性）を示すので、チャンバ１１１の内壁表面が疎水性となってＨ₂Ｏの付着を最小限にすることができ、また、チャンバ１１１の内壁表面を緻密にすることができ、もって、チャンバ１１１の内壁表面からのアウトガスを低減することができ、チャンバ１１１内の水分除去をよりいっそう高速化することができる。

また、チャンバ１１１の内壁表面は、Ａｌ₂Ｏ₃及びＹ₂Ｏ₃等のセラミックによってコーティングされるのではなく、アルミニウム及びステンレス等の金属や、石英等でコーティングされてもよい。アルミニウム及びステンレス等の金属や、石英等は内部のポアが少ないため、チャンバ１１１内のＨ₂Ｏがチャンバ１１１の内壁表面に付着するのを防ぐことができ、もって、チャンバ１１１内の水分除去を確実に高速化することができる。

また、ＴＭＰ１１６及びＤＰ１１７によって排気する際、チャンバ１１１内へのガス導入と排気を繰り返すポンプアンドパージを行ってもよい。ポンプアンドパージによれば、ガスを導入することによって一旦チャンバ１１１内の圧力を高めて粘性流が発生する状態にした後に排気するので、チャンバ１１１内の水分除去を効率よく行うことができる。

さらに、チャンバ１１１内に、極低温面を備え該極低温面に気体分子を凝縮又は吸着させながら排気するポンプであるクライオポンプを備えてもよい。これにより、より確実にチャンバ１１１内の水分除去を高速化することができる。

本実施の形態では、図３の処理は、チャンバ１１１内の水分除去を行う際に実行されたが、チャンバ１１１内に限らず、ロード・ロックモジュール２７内の水分除去を行う際にて実行されてもよい。これにより、ロード・ロックモジュール２７のダウンタイムを短縮することができると共に、ウエハＷの搬送時に、ウエハＷにＨ₂Ｏが付着するのを防ぐことができる。

本実施の形態では、図３の処理は、チャンバ１１１が大気開放された後に実行されたが、大気開放された後に限らず、新たなロット毎に実行されてもよい。これにより、常にチャンバ１１１内の水分量を一定のレベル以下に保つことができ、もってロット毎のエッチレートの相違を無くすことができる。

また、本発明の目的は、実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムコードを記録した記憶媒体を、システムコントローラに供給し、そのシステムコントローラのＣＰＵやＭＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラムコード自体が前述した実施の形態の機能を実現することになり、そのプログラムコード及び該プログラムコードを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

又、プログラムコードを供給するための記憶媒体としては、例えば、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ＲＯＭ等を用いることができる。または、プログラムコードをネットワークを介してダウンロードしてもよい。

また、ＣＰＵが読み出したプログラムコードを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムコードの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムコードが、システムコントローラに挿入された機能拡張ボードやシステムコントローラに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムコードの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部または全部を行い、その処理によって前述した実施形態の機能が実現される場合も含まれる。

本発明の実施の形態に係る真空容器としてのプラズマ処理装置を備える基板処理装置の概略構成を示す平面図である。図１におけるプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。図２におけるチャンバ内の雰囲気を分析装置としての四重極型質量分析装置（ＱＭＳ）によって測定した結果の経時変化を示すグラフである。図１の基板処理装置におけるシステムコントローラによって実行される水分除去処理の手順を示すフローチャートである。ウエハにプラズマ処理としてのエッチング処理を施すエッチャ内雰囲気を四重極型質量分析装置によって測定した結果を示すグラフである。

符号の説明

１基板処理装置
２７ロード・ロックモジュール
１００プラズマ処理装置
１１１チャンバ
１１６ＴＭＰ
１１７ＤＰ
１３２ガス導入シャワーヘッド

Claims

真空中において被処理体に所定の処理を施す真空容器から水分を除去する水分除去方法において、
少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び前記生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを前記真空容器に導入する導入ステップと、
前記真空容器内のガスを排気する排気ステップとを備えることを特徴とする真空容器の水分除去方法。
前記還元性ガスは一酸化炭素であり、前記ハロゲン系ガスはフッ化炭素であることを特徴とする請求項１記載の真空容器の水分除去方法。
前記還元性ガスは一酸化炭素であり、前記ハロゲン系ガスは塩素であることを特徴とする請求項１記載の真空容器の水分除去方法。
前記真空容器内の水分量を測定する水分量測定ステップと、
前記測定された水分量が所定値以上であるか否かを判別する判別ステップとを備え、
前記測定された水分量が所定値以上であるときは、前記導入ステップで前記水分除去ガスを前記真空容器に導入することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の真空容器の水分除去方法。
前記所定の処理は、前記被処理体へのエッチング処理であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空容器の水分除去方法。
前記所定の処理は、前記被処理体の搬送処理であることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の真空容器の水分除去方法。
真空中において被処理体に所定の処理を施す真空容器から水分を除去する水分除去方法をコンピュータに実行させるプログラムにおいて、
少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び前記生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを前記真空容器に導入する導入モジュールと、
前記真空容器内のガスを排気する排気モジュールとを備えることを特徴とする真空容器の水分除去プログラム。
真空中において被処理体に所定の処理を施す真空容器から水分を除去する水分除去方法をコンピュータに実行させるプログラムを格納するコンピュータ読み取り可能な記憶媒体において、
前記プログラムは、少なくとも水分子を分解して水素分子を生成する還元性ガス及び前記生成された水素分子と反応して酸を生成するハロゲン系ガスから成る水分除去ガスを前記真空容器に導入する導入モジュールと、
前記真空容器内のガスを排気する排気モジュールとを備えることを特徴とする記憶媒体。