JP2007258396A - Plasma treatment apparatus and method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、プラズマ処理装置及び方法に関し、特に所要時に自動的に処理室のクリーニングやコンディショニングを行うことで生産性良く高品質の処理を実現するプラズマ処理装置及び方法に関するものである。 The present invention relates to a plasma processing apparatus and method, and more particularly, to a plasma processing apparatus and method that realizes high-quality processing with high productivity by automatically cleaning and conditioning a processing chamber when necessary.
プラズマ処理装置、例えばドライエッチング装置において、ウエハの処理を継続して行うと、エッチング時に飛散した物質が処理室の内壁面に付着して堆積し、所定枚数又は所定時間以上の処理を行った後にはその付着物が剥離する恐れが発生し、剥離した付着物がウエハ上に付着してウエハの不良原因になるという問題がある。 In a plasma processing apparatus, for example, a dry etching apparatus, if wafers are continuously processed, substances scattered during etching adhere to and accumulate on the inner wall surface of the processing chamber, and after a predetermined number of times or a predetermined time or more have been processed However, there is a risk that the deposits may be peeled off, and the peeled deposits adhere to the wafer and cause a wafer defect.
そこで、従来からウエハの処理中に、所定の処理枚数又は処理時間が経過すると、処理室を大気開放して処理室内のクリーニング作業を行ったり、ウエハの代わりにエッチングされない材質のダミーウエハを用いてプロセス処理を行うことで、処理室の内壁面の付着物をエッチングして除去するクリーニングを行っている。また、一定時間以上処理室での処理を行わなかった場合には、生産ロットの処理を行う前に、適当な材質のダミーウエハを用いてエッチング処理を行うことで、処理室内の雰囲気を整えるコンディショニングを行い、その後に生産ロットの処理を行っている。 Therefore, when a predetermined number of processing sheets or processing time has elapsed during wafer processing, the processing chamber is opened to the atmosphere to perform cleaning work, or a process using a dummy wafer made of an unetched material instead of the wafer. By performing the processing, cleaning is performed to remove the deposits on the inner wall surface of the processing chamber by etching. In addition, if processing in the processing chamber has not been performed for a certain time or longer, conditioning is performed to adjust the atmosphere in the processing chamber by performing an etching process using a dummy wafer of an appropriate material before processing the production lot. After that, the production lot is processed.
なお、ドライクリーニングとその後のコンディショニングを一括して行うことができるように、ダミー基板を使用するとともに、処理室の堆積物を除去する堆積物除去用ガスと、ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを処理室に供給してドライクリーニング処理を施すプラズマ処理方法が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Note that a dummy substrate is used so that dry cleaning and subsequent conditioning can be performed collectively, and a dummy removing gas for removing deposits in the processing chamber and a dummy having the ability to etch the dummy substrate are used. A plasma processing method for supplying a substrate etching gas to a processing chamber and performing a dry cleaning process is known (for example, see Patent Document 1).
また、ダミーウエハの運用によるスループット低下を防止するため、処理室に連結された負圧移載室と外部に連結された正圧移載室との間に、搬入室と搬出室とダミーウエハ室とを配置し、ダミーウエハ室にダミーウエハを一時的に保持する仮置き台を設けることで、ダミーウエハ室にダミーウエハをストックしたり交換したりする際に、処理室での通常の作動を中断せずにダミーウエハを搬送でき、またダミーウエハを負圧移載室を介して任意の処理室に搬送することでダミーウエハの使用回数を管理できるようにしたものが知られている。
ところで、従来のクリーニングにおいては、通常、装置内に搬入・設置したウエハカセット内の全てのウエハ(生産ロット)の処理を終了してウエハカセットを外部に取り出した後に、作業者がマニュアルにて、ダミーウエハを処理室内に搬入して処理を行っているため、各処理室のクリーニングのたびに装置全体の処理生産が中断し、生産性が低くなるという問題があった。また、コンディショニングも、生産ロットを処理する前に、マニュアルでウエハ処理を行うか、ダミーロットを処理する必要があったため、生産処理までに時間を要し、生産性が低くなるという問題があった。 By the way, in the conventional cleaning, usually, after the processing of all the wafers (production lot) in the wafer cassette carried in and installed in the apparatus is finished and the wafer cassette is taken out to the outside, the operator manually Since the dummy wafer is carried into the processing chamber and processing is performed, the processing production of the entire apparatus is interrupted each time the processing chamber is cleaned, resulting in low productivity. In addition, conditioning also has a problem that it takes time to process the production and lowers the productivity because it is necessary to manually process the wafer or process the dummy lot before processing the production lot. .
なお、特許文献1に記載された構成は、ドライクリーニングとコンディショニングを一括して行うことで、直後のエッチングレートの低下を防止するものであり、作業者がマニュアルにてダミー基板を処理室内に搬入して処理を行うために生産性が低下するという問題を解消できるものではない。
The configuration described in
また、特許文献2に記載された構成では、ダミーウエハの搬送や交換時に処理室の作動を中断しなくて良いだけで、クリーニングやコンディショニングは、定期的または不定期的に処理するとのみ記載されているように、実際には生産ロットの処理後に、または異常発生時に処理を中断して、マニュアルにてクリーニングやコンディショニングを行うものであり、作業者によるマニュアル処理であるため熟練した作業者が作業する必要があるために生産性を低下させ、また生産ロットの処理中に任意のタイミングでクリーニングやコンディショニングを自動的に行うものでないため、1生産ロット中に処理の異なる複数種類のウエハが存在している場合にも連続して処理するフレキシブル生産を実現することができないという問題がある。
Further, in the configuration described in
本発明は、上記従来の問題に鑑み、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またフレキシブル生産も実現できるプラズマ処理装置と方法を提供することを目的とする。 In view of the above-described conventional problems, the present invention provides a plasma processing apparatus and method that can automatically perform cleaning and conditioning when necessary, ensure high productivity, and realize flexible production. With the goal.
本発明のプラズマ処理装置は、ウエハの処理を行う処理室と、処理室に連結して配置されるとともに処理室に対するウエハの搬入搬出を行う搬送手段が設置された搬送室と、外部と搬送室に連結されるとともに大気圧と搬送室内の圧力とに切り換え可能なロードロック室と、処理室のクリーニング又はコンディショニングを行う際に用いるダミーウエハを収納するとともに収納したダミーウエハを搬送手段にて搬入搬出可能に配置されたダミーウエハ配置部と、処理室での処理動作制御及び搬送手段の動作制御を行う制御部とを備え、制御部に、ダミーウエハを用いた処理のタイミングと処理条件を登録するダミー処理登録部を設けたものである。 The plasma processing apparatus of the present invention includes a processing chamber for processing a wafer, a transfer chamber that is connected to the processing chamber and has transfer means for loading and unloading the wafer into and from the processing chamber, and an external and transfer chamber. A load lock chamber that can be switched between atmospheric pressure and pressure in the transfer chamber, and a dummy wafer used for cleaning or conditioning the processing chamber, and the stored dummy wafer can be loaded and unloaded by the transfer means A dummy process registration unit that includes a dummy wafer placement unit and a control unit that performs processing operation control in the processing chamber and operation control of the transfer means, and registers the processing timing and processing conditions using the dummy wafer in the control unit. Is provided.
この構成によると、ロードロック室に搬入したウエハカセット内の各ウエハを順次搬送室の搬送手段にて各処理室に搬入し、各処理室で処理を行った後に搬出してウエハカセット内に収納するという動作を繰り返し、各ウエハの処理を継続して順次行う工程中において、ダミー処理登録部に予め登録されたタイミングになると、ダミーウエハ配置部からダミーウエハを取り出して該当する処理室に搬入し、予め登録された処理条件で処理室でのクリーニング又はコンディショニング処理を自動的に行うように制御部にて制御されるので、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またウエハの種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室のクリーニングやコンディショニングを行うことができるため、生産ロット内でのフレキシブル生産も実現することができる。 According to this configuration, each wafer in the wafer cassette loaded into the load lock chamber is sequentially loaded into each processing chamber by the transfer means of the transfer chamber, processed after being processed in each processing chamber, and stored in the wafer cassette. In the process of successively and sequentially processing each wafer, when the timing registered in advance in the dummy process registration unit is reached, the dummy wafer is taken out from the dummy wafer placement unit and loaded into the corresponding processing chamber. Since the control unit controls the cleaning or conditioning process in the processing chamber automatically under the registered processing conditions, the cleaning and conditioning can be performed automatically when necessary to ensure high productivity. In addition, each processing chamber can be cleaned and conditioned even for each wafer in accordance with the change in wafer type. It is possible to perform the grayed, it can be realized flexible manufacturing in the production lot.
また、本発明のプラズマ処理方法は、処理室でウエハの処理を継続的に行う前に処理室のクリーニング又はコンディショニングを行うタイミングと処理条件を予め登録する工程と、処理室にウエハを搬入し、ウエハの処理を行い、処理後ウエハを搬出する動作を継続的に行うウエハ処理工程と、登録されたタイミングでウエハに代えて処理室にダミーウエハを搬入し、登録された処理条件で処理室のクリーニング又はコンディショニング処理を行う工程と、クリーニング又はコンディショニング処理後にウエハ処理工程に復帰する工程とを有するものである。 Further, the plasma processing method of the present invention includes a step of pre-registering timing and processing conditions for cleaning or conditioning the processing chamber before continuously processing the wafer in the processing chamber, and carrying the wafer into the processing chamber, Performs wafer processing and continuously carries out the processing of unloading the processed wafer, and loads the dummy wafer into the processing chamber instead of the wafer at the registered timing, and cleans the processing chamber under the registered processing conditions. Alternatively, the method includes a step of performing a conditioning process and a step of returning to the wafer processing process after the cleaning or conditioning process.
この構成によると、上記のようにクリーニングやコンディショニングを所要時に任意に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またフレキシブル生産も実現することができる。 According to this configuration, as described above, cleaning and conditioning can be performed automatically as needed, ensuring high productivity and realizing flexible production.
本発明のプラズマ処理装置及び方法によれば、ダミー処理登録部に予め登録されたタイミングになるとダミーウエハ配置部からダミーウエハを取り出して該当する処理室に搬入し、予め登録された処理条件で処理室でのクリーニング又はコンディショニング処理が自動的に行うので、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またウエハの種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室のコンディショニングを行うことができるため、フレキシブル生産も実現することができる。 According to the plasma processing apparatus and method of the present invention, when the timing registered in advance in the dummy process registration unit is reached, the dummy wafer is taken out from the dummy wafer placement unit and loaded into the corresponding processing chamber, and in the processing chamber under the pre-registered processing conditions. Since the cleaning or conditioning process is automatically performed, cleaning and conditioning can be performed automatically when necessary, ensuring high productivity, and for each wafer according to changes in the type of wafer. However, since each processing chamber can be conditioned, flexible production can also be realized.
以下、本発明のプラズマ処理装置を適用したドライエッチング装置の一実施形態について、図1〜図6を参照しながら説明する。 Hereinafter, an embodiment of a dry etching apparatus to which a plasma processing apparatus of the present invention is applied will be described with reference to FIGS.
本実施形態のドライエッチング装置1においては、図1に示すように、エッチング処理室2と、リンス処理室3と、アッシング処理室4と、ダブルアーム方式の搬送手段6が配置された搬送室5と、大気圧状態と任意の真空状態とに切り換え可能に構成され、外部との間でウエハ11を収容したウエハカセット10の受け渡しを行うロードロック室7とを備えている。各処理室2、3、4及びロードロック室7は、搬送室5を中央にしてその四方に配設され、かつ各処理室2〜4及びロードロック室7との間に設けられたゲート8を通して搬送手段6にてこれらの各室に対してウエハ11を搬入・搬出できるように構成されている。また、ロードロック室7には、外部との間でウエハカセット10などの搬入・搬出を行うゲート9が設けられ、かつこのゲート9の外部にウエハカセット10などの移載手段(図示せず)などが配設されている。
In the
ロードロック室7には、図2に示すように、ウエハカセット10を支持する支持台12が配設されている。ウエハカセット10には複数枚(通常、数枚〜20数枚程度)のウエハ11が上下に間隔をあけて積層状態で収容されている。支持台12は昇降回転手段13にて昇降及び回転可能に構成され、これにより支持台12上のウエハカセット10の向きを任意に調整し、また任意のウエハ11を、搬送手段6によって搬送する際に要求される所定の高さ位置に調整できるように構成されている。さらに、支持台12の下部には、処理室のクリーニング又はコンディショニングを行う際に用いる複数枚のダミーウエハ15を収納するダミーウエハ配置部14が設けられている。前記昇降回転手段13は、ダミーウエハ配置部14内の任意のダミーウエハ15も搬送手段6によって搬入・搬出することができる所定の高さに調整できるように構成されている。
As shown in FIG. 2, the
搬送室5における搬送手段6には、本出願人が先に提案しているダブルアーム方式の搬送手段(特開平7−221157号公報参照)を適用している。この搬送手段6は、図3(a)に示すように、上アーム16aと下アーム16bが単一のアーム駆動モータ17にてカムボックス18を介して駆動され、図3(b)に示すように、カムボックス18内のカム軸(図示せず)が1回転する間に上アーム16aと下アーム16bが相前後して出退動作することで、ウエハ11の搬入・搬出を1動作工程で行えるようにしたものである。図3(a)において、搬送室5外に配設されたカムボックス18から上・下アーム16a、16bを駆動するアーム駆動シャフト19a、19bが搬送室5の下壁面を貫通して搬送室5内に延設され、搬送室5の下壁面にはアーム駆動シャフト19a、19bの貫通部を回転可能に真空シールする真空シール部20が設けられている。21はカムボックス18を真空シール部20の軸芯と同一の軸心回りに回転させて上・下アーム16a、16bの向きを変える旋回軸で、旋回駆動モータ22にて回動インデックス23を介して駆動される。
As the transfer means 6 in the
次に、ドライエッチング装置1の制御構成について説明すると、図1に示すように、各処理室2〜4には、それぞれの処理動作工程を制御する処理制御部2a、3a、4aが設けられており、これら処理制御部2a、3a、4aと、搬送手段6と、ロードロック室7の昇降回転手段13を統括制御する制御装置24が設けられている。
Next, the control configuration of the
制御装置24は、図4に示すように、各処理室2〜4での処理条件を処理制御部2a、3a、4aに対して指令するとともに、処理状態を監視する処理条件指令・状態監視部25と、ウエハの種類ごとの処理条件を登録するウエハ処理条件登録部26と、搬送手段6の動作制御を行う搬送手段制御部27と、ロードロック室7の昇降回転手段13の動作制御を行うロードロック室制御部28と、ダミーウエハを用いた処理の制御データを登録するダミー処理登録部29と、処理条件等の各種制御データを入力する入力手段30と、各処理室2〜4での処理状態や異常発生時の状態などを表示する出力手段31と、これらを統括して制御するCPU32とを備えている。ダミー処理登録部29には、ドライクリーニングやコンディショニングなどの処理を行うタイミングを登録する処理タイミング登録部33と、その処理条件を登録する処理条件登録部34が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
次に、以上の構成のドライエッチング装置1によるウエハ11の処理動作について、図5を参照して説明する。まず、処理の開始に先立って、処理しようとする各種のウエハの処理条件を入力手段30から入力してウエハ処理条件登録部26に登録し(ステップS1)、また各処理室2〜4におけるクリーニング又はコンディショニングを行うタイミングと処理条件を入力手段30から入力してダミー処理登録部29の処理タイミング登録部33と処理条件登録部34にそれぞれ登録しておく(ステップS2)。
Next, the processing operation of the
次いで、処理すべきウエハ11を収容したウエハカセット10をロードロック室7の支持台12上に搬入して設置し、処理を開始する(ステップS3)。すると、まずウエハカセット10から搬送手段6で処理するウエハ11を取り出す際にそのウエハ11を認識し(ステップS4)、処理しようとするウエハ11の処理条件をウエハ処理条件登録部26から読み込み(ステップS5)、それに基づいて処理条件指令・状態監視部25から対応する処理室2〜4の処理制御部2a〜4aに対して処理条件が指令され、各処理室2〜4で所要の処理が行われるとともに、その処理状態が監視される(ステップS6)。
Next, the
ステップS4で認識した各ウエハ11について各処理室2〜4での必要な処理が終了すると、搬送手段6にて処理済みのウエハ11がウエハカセット10に搬入されるとともに、次のウエハ11が取り出される。その際に、全てのウエハ11の処理が終了したか否かの判定を行い(ステップS7)、処理が終了した場合は処理動作を終了する。一方、処理が終了していない場合は、ダミー処理登録部29の処理タイミング登録部33を参照して何れかの処理室2〜4で、ダミーウエハ15を用いてクリーニングやコンディショニングの処理を行うダミー処理のタイミングであるか否かの判定を行い(ステップS8)、ダミー処理のタイミングでないときには、ステップS4にリターンして処理するウエハ11を認識して上記動作を繰り返す。一方、ダミー処理のタイミングであるときには、ダミーウエハ配置部14からダミーウエハ15を搬送手段6にて取り出し、処理条件登録部34にてから読み出した処理条件にて対象となっている処理室2〜4にて所要のクリーニングやコンディショニングの処理を行い(ステップS9)、その処理が終了すると、搬送手段6にてダミーウエハ15をダミーウエハ配置部14に戻した後、ステップS4にリターンして上記ウエハ11の処理動作に復帰する。
When the necessary processing in the
なお、以上の動作説明では、ウエハ11の処理時の原理的な動作工程が容易に理解できるように単純化して説明したため、1枚のウエハ11の各処理室2〜4での処理が終了した後、次のウエハ11をウエハカセット10から取り出して各処理室2〜4での処理を行うように理解される可能性もあるが、実際には当然のことながら高い生産性を確保するため、任意の処理室2〜4で処理中に次のウエハ11を他の処理室2〜4に搬入し、互いに干渉しないように合理的な処理順序を考慮しつつ複数の処理室2〜4で同時に並行して処理を行うように動作制御されている。
In the above description of the operation, the principle operation process during the processing of the
以上の実施形態によれば、クリーニングやコンディショニングを所要時に任意に自動的に行うことができるので、ウエハのエッチング処理において高い生産性を確保することができる。また、ウエハ11の種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室2〜4のクリーニングやコンディショニングを行うことができるため、生産ロットの単位であるウエハカセット10内に処理の内容が異なる複数種類のウエハ11を収容しておいて、各ウエハ11に対して必要な処理を行うフレキシブル生産を実現することもできる。
According to the above embodiment, since cleaning and conditioning can be performed automatically as needed, high productivity can be ensured in the wafer etching process. Further, since the
なお、上記実施形態ではダミーウエハ配置部14を、ロードロック室7の支持台12の下部に配設した例を示したが、図6に示すように、搬送室5を平面視で5角形にし、その周囲に各処理室2〜4とロードロック室7とともに独立したダミーウエハ室35を配設し、このダミーウエハ室35内にダミーウエハ配置部14を配置した構成とすることもでき、要するにダミーウエハ配置部14を搬送手段6にて搬入搬出動作ができる室に配置すれば良い。
In the above embodiment, the example in which the dummy
また、上記実施形態では、ダミーウエハ配置部14にクリーニングやコンディショニングを行うダミーウエハ15を配置したが、必要に応じて測定用のダミーウエハを配置することで、周期的に処理室2〜4内の状態を測定するようにすることもできる。
Further, in the above embodiment, the
以上の実施形態の説明では、本発明をドライエッチング装置に適用した例についてのみ説明したが、本発明はドライエッチングに限らず、表面改質や薄膜堆積などを行う各種プラズマ処理装置に対しても適用できるとともに、適用することで同様の作用効果を奏することは詳しく説明するまでもなく明らかである。 In the above description of the embodiment, only an example in which the present invention is applied to a dry etching apparatus has been described. However, the present invention is not limited to dry etching, but also to various plasma processing apparatuses that perform surface modification, thin film deposition, and the like. It is obvious that it is possible to apply and that the same effect can be obtained by applying, without needing to be described in detail.
本発明のプラズマ処理装置及び方法によれば、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またウエハの種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室のクリーニングやコンディショニングを行うことができるため、フレキシブル生産も実現することができ、各種プラズマ処理装置に有効に利用することができる。 According to the plasma processing apparatus and method of the present invention, cleaning and conditioning can be performed automatically when necessary, ensuring high productivity, and for each wafer in accordance with changes in wafer types. However, since each processing chamber can be cleaned and conditioned, flexible production can be realized, and it can be effectively used in various plasma processing apparatuses.
1 ドライエッチング装置(プラズマ処理装置)
2 エッチング処理室
3 リンス処理室
4 アッシング処理室
5 搬送室
6 搬送手段
7 ロードロック室
11 ウエハ
14 ダミーウエハ配置部
15 ダミーウエハ
24 制御装置(制御部)
29 ダミー処理登録部
33 処理タイミング登録部
34 処理条件登録部
1 Dry etching equipment (plasma processing equipment)
DESCRIPTION OF
29 Dummy
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