JP2008226991A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】被処理体裏面外周部に付着した堆積物を除去するための機能を備え、かつ、スループットが高く装置コストの安いプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】パルスレーザー照射によって被処理体裏面外周の堆積物を除去する方式の堆積物除去ユニットを、プラズマ処理装置の大気側搬送室に接続した。
【選択図】図１

Description

本発明は半導体の製造に用いられるプラズマ処理装置に係り、特に、プラズマ処理に伴い被処理体の裏面外周に堆積する膜の除去を行うプラズマ処理装置に関する。

DRAMやマイクロプロセッサ等の半導体装置の製造工程において、弱電離プラズマを用いたプラズマエッチングやプラズマCVDが広く用いられている。半導体装置の製造において歩留まりを向上させるためには、これらのプラズマ処理において異物粒子の発生を抑えることが重要である。新しい半導体材料の採用や半導体装置の微細化の進展により、堆積性の強い処理ガスが多用されるようになっている。これに伴い、プラズマ処理において被処理体の裏面外周に堆積膜が生成され、この堆積膜が例えば被処理体の搬送中に剥がれて異物となることが問題になっている。

このような被処理体裏面外周の堆積物を除去する方法については、これまでにいくつかの方法が提案されている。

例えば、特許文献１にあるように、エッチング処理を行うプラズマ処理室内において、被処理体の裏面外周に沿ってクリーニングのためのプラズマを生成することにより除去する方法がある。

また、特許文献２〜６にあるように、プラズマ処理装置が独立の装置として設けられた専用装置により、反応性ガスにより被処理体裏面外周部に付着した堆積物を活性化して除去する方法が提案されている。すなわち、特許文献２には、ウエハの表面や裏面に、ノズルから反応性ガスを供給すると共に光を照射し、不要な膜を除去する構成が開示されている。特許文献３には、基材の外周部を案内路に位置させ、この案内路に不要物除去のための反応性ガスを導入し、基材の外周部に沿って流す構成が開示されている。

特許文献４には、基材をステージに支持し、この基材の外周部に吹出しノズルからオゾン等の反応性ガスを供給すると共に、基材の上側に配置された照射部からレーザを収束照射する構成が開示されている。

さらに、特許文献５や特許文献６には、ステージ上にウェハを支持し、加熱器でウェハの裏面外周部を局所加熱すると共に、この局所加熱された部位の近傍の反応性ガス吹出し口から不要膜除去のための反応性ガスを吹出す構成が開示されている。

特開２００６−３１９０４３号公報 ＵＳ２００５／０２８４５６８ Ａ１ 特開２００６−２８７１７０号公報 特開２００６−４９８７０号公報 特開２００６−４９８６９号公報 特開２００６−２８７１６９号公報

特許文献１に開示された方法、すなわち、エッチング等を行うプラズマ処理室内において、被処理体の裏面外周部に付着した堆積物を除去する場合、そもそもプラズマ処理室がこの堆積物を除去することに特化した装置でないため、その除去速度は速いとは限らない。また、この堆積物を除去している間は次の被処理体のエッチング等の処理ができないため、スループットが低下する。

一方、特許文献２〜６に開示された装置は、いずれも、反応性ガスと熱を供給することにより堆積物に化学的な反応を起こしてこれを活性化させ、除去している。このような専用の装置を設置すれば、被処理体のエッチング処理と処理済の被処理体に付着した堆積物の除去処理を並行して行うことができるので、スループットの向上が期待できる。しかし、これらの装置では、反応性ガスを供給する必要があり、このような専用処理装置をプラズマ処理装置とは別に設置することは、プラズマ処理室内で堆積物の除去も行う兼用型のシステムに比べて、システム全体として装置が大型になり、しかも、コスト高となる。また、プラズマ処理装置において所定の処理を終えた後、裏面外周部に堆積物が付着した被処理体をフープに入れて、この付着物を除去するための専用装置まで輸送する際に、この堆積物の剥離によってフープ内を汚染する恐れがある。

本発明の目的は、処理済みの被処理体裏面外周部に付着した堆積物を効率良く除去でき、かつ、スループットが高く、装置コストの安いプラズマ処理装置を提供することにある。

本発明の他の目的は、処理済みの被処理体裏面外周部に付着した堆積物を効率良く除去でき、かつ、フープを汚染するリスクが小さいプラズマ処理装置を提供することにある。

本発明の代表的なものの一例を示せば以下の通りである。即ち、本発明のプラズマ処理装置は、減圧された雰囲気で被処理体を処理するためのプラズマ処理室を有するプラズマ処理装置において、前記プラズマ処理室で処理された前記被処理体の裏面外周付近にパルスレーザー光を照射することにより該被処理体に付着した堆積物を気化させて除去する、堆積物除去ユニットを備えたことを特徴とする。

本発明によれば、被処理体裏面外周に付着した堆積物を加熱、気化させて除去する機能をプラズマ処理装置に設置することにより、装置コストが安く済むこと、スループットが向上すること、またフープを汚染するリスクを軽減できるメリットがある。

本発明の代表的な実施例によれば、プラズマ処理装置は、プラズマ処理室と、大気側搬送室内に設置された大気搬送ロボットとを備え、被処理体の裏面外周に付着した堆積物を除去する堆積物除去ユニットを大気側搬送室に接続し、大気搬送ロボットが大気側搬送室と堆積物除去ユニット間で被処理体を搬送するように構成されている。そのため、大気搬送ロボットやアライナーを共有できる。即ち、プラズマ処理装置と被処理体裏面外周部の堆積物を除去する装置を独立の装置として製作する場合に比べて、装置コストが安くなること、スループットが向上すること、及び装置の設置に必要なスペースが小さくなること等のメリットが生じる。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しながら説明する。

まず、本発明の第１の実施形態について図面を参照して説明する。図１は、本発明の実施例になるプラズマ処理装置の全体概要を示す上面図である。本実施例のプラズマ処理装置は、プラズマ処理ユニット１０と、このプラズマ処理ユニットで処理された被処理体の裏面外周部の堆積物を除去するための堆積物除去ユニット１、及びシステムコントローラ８で構成されている。

プラズマ処理ユニット１０は、本実施例では、真空搬送室３１に４つのプラズマ処理室３０（３０−１〜３０−４）と、２つのロック室３５（３５−１，３５−２）が接続されている。この真空搬送室にはウエハ等の被処理体２を搬送するための真空搬送ロボット３２が設置されている。プラズマ処理ユニット１０は、真空処理室と、この真空処理室内に設置され被処理体を戴置するための試料台、及びプラズマ生成のための電磁界の供給源や処理ガスの供給源などを有する。また真空処理室には、室内減圧用のターボ分子ポンプが接続されている。（図示略）。

大気側搬送室３３は大気／真空雰囲気切替え用のロック室３５を介して真空搬送系（真空搬送室３１及び真空搬送ロボット３２）に接続されている。大気側搬送室３３には、被処理体を搬送するための大気搬送ロボット３４と、被処理体２を回転させながら被処理体のノッチ位置や被処理体の中心を検出するためのアライナー３６が設置されている。また、大気側搬送室３３には、被処理体を収納するフープ３８を設置するため、ウエハステーション３７も設置されている。

大気側搬送室３３には、さらに、被処理体の外周辺部のクリーニングを行なう堆積物除去ユニット１が接続されている。なお、この堆積物除去ユニット１は、図１に示すとおり、全体の平面形状を矩形状に構成し、ロック室３５、プラズマ処理室３０、大気側搬送室３３に囲まれた位置（略矩形のスペース内）に設置可能にすると、プラズマ処理装置全体の設置スペースを増大させなくて済む利点がある。

次に、堆積物除去ユニット１の具体的な構成例について、図２ないし図５を参照して述べる。まず、堆積物の除去は大気圧下で行えるのが望ましい。そこで、本発明では、レーザー光を用いて前記堆積物を高温度に加熱し、堆積物を気化、蒸発させて除去する方式を採用し、除去のための反応性ガスは用いないこととすることで、堆積物除去ユニット１の処理室を大気雰囲気に構成可能としている。

なお、ここで、「大気雰囲気」とは、プラズマ処理ユニットの減圧された雰囲気あるいは真空雰囲気と区別するために用いるものであって、大気側搬送室等の大気圧もしくはそれに近い略大気圧の圧力の雰囲気を指す。

堆積物除去ユニット１は、堆積物除去処理を行うための処理室４０と、この処理室のほぼ中央に設置され被処理体２を戴置するための略円板状のステージ４と、このステージを周方向に回転させるための回転機構５８と、被処理体２の裏面外周部にパルスレーザー光を照射し堆積物を高温で気化、蒸発させて除去するレーザー光源６０とを備えている。堆積物除去ユニット１の処理室４０は、ゲートバルブ５５を介して大気側搬送室３３に接続されている。

ステージ４は、その上面に被処理体を戴置するための被処理体戴置面を備えている。この被処理体戴置面は、図３に示したように、外周側の環状接触面１０６と、その内側の凹部１０８と、この凹部内に設けられ環状凸部と同じ高さを有する複数の接触面１１０とで構成されている。なお、ステージ４の被処理体戴置面の外径は、被処理体２の外径よりも、長さＬだけ短い。

また、被処理体２の回転中にこの被処理体がステージ４からずれないようにするため、被処理体はステージに真空チャックできるように構成されている。この真空チャックの機能を実現するために、ステージ４の被処理体戴置面の凹部１０８には、排気流路１０４が開口しており、この排気流路は、図２に示すように、通路１００及びバルブ１０２を介してドライポンプ５６に接続されている。また、排気流路１０４は、切替えバルブ５７、圧力制御バルブ１５及び通路８９を介して除去された堆積物等を外部へ輸送するドライエアーを供給するドライエアー源８５にも接続されている。

ステージ４にはさらに、その被処理体戴置面と大気搬送ロボット３４との間で被処理体を受け渡しするために被処理体を上下同させるリフトピンと、このリフトピン用の穴及びリフトピン駆動機構が設けられている（図示略）。

被処理体２をステージ４に固定する際は、被処理体戴置面に被処理体２が戴置された状態で被処理体２の裏面と凹部１０８で形成される空間内をドライポンプ５６によって減圧させ、真空チャックとして機能させる。一方、被処理体戴置面から被処理体２を大気搬送ロボット３４で搬出する際には、切替バルブ５７を切り替えてドライエアー源８５からドライエアーを供給し、凹部１０８の圧力を負圧から大気圧に速やかに復帰させる。

ステージ４に載置された被処理体２に照射するレーザー光の照射角度を調整する手段として、レーザー光７０の経路にビーム照射径調整用のレンズ７１及びミラー７２が設置されている。図４に示すように、レーザー光の照射角度や位置は、ミラー制御器装置７３によりミラーの位置（アーム位置）、ミラーの角度、及びレンズ７１の位置や角度などを制御することによって制御される。６２はビームダンパー６２であり、被処理体の裏面外周に当たらなかったレーザー光がこの被処理体表面に向って反射しないようにするために設けられている。

一方、ステージ４の上方には、被処理体２に対してドライエアーを供給する略円板状のシャワープレート５及び分散板６が設置されている。シャワープレート５には多数のガス孔７が設けられている。分散板６は、圧力制御バルブ１５及び通路８９を介してドライエアー源８５に接続されている。ドライエアー源８５はさらに、通路８９及び圧力制御バルブ１５を介して大気搬送室３３、及びステージ４の外周部下方の導入ノズル８８（図４参照）に接続されている。大気側搬送室３３及び堆積物除去処理室４０には、夫々、排気ダクト８６に接続された排気ファン８７が設置されている。なお、複数の圧力制御バルブ１５は、大気側搬送室３３に供給されるドライエアーの圧力を、堆積物除去処理室４０に供給されるドライエアーの圧力よりも高くするように、各圧力制御バルブの動作点が設定されている。

堆積物除去処理のためにステージ４にドライエアーを供給するためのドライエアー源８５は、プラズマ処理ユニット１０にも接続されている。また、このドライエアーは、前記したように被処理体２をステージ４から外す際にステージ４に供給される。ここで、ドライエアーとは、露点温度０℃以下の低露点のエアーとする。

なお、シャワープレート５から供給するエアーや被処理体２の裏面外周付近に供給するエアーは、レーザー照射により気化、蒸発した堆積物を外部へ輸送するためのものであり、また、被処理体２に対して新たな異物、汚染源とならないものである。この目的に適合するガスであれば、空気以外のガスでもよい。例えば、酸素、窒素、CF系ガスなどのガスを用いても良い。本発明では、このような「気化、蒸発することにより除去された堆積物を処理室４０の外部へ輸送、排出するために用いるガス」を総称して「輸送ガス」と定義する。この「輸送ガス」は、本実施例のように、堆積物のみならず大気搬送室内の塵埃や反応生成物などの微小な異物の輸送、排出の機能を兼ねるものであっても良く、あるいは、専ら、処理室４０内の微小な異物の輸送、排出のみを行なうものであっても差し替えない。

被処理体を戴置するステージ４の直径は、被処理体の直径よりも小さくし、被処理体の外周部がステージから長さＬだけはみ出るようになっている。そして被処理体を周方向に回転させながら、被処理体の裏面外周にパルスレーザー光７０を照射して堆積物を除去する。レーザー光７０は、レーザー光源６０から放出され、ミラー７２で反射させる。ミラーで反射されたレーザー光はレンズ７１で所定のビーム径に調節し、被処理体の裏面外周のはみ出した長さＬの領域に照射する。

本発明では、反応性ガスを用いた化学的な反応は用いず、堆積物を高温に加熱して気化させることで、堆積物を除去する。堆積物を気化させるためには、堆積物を高温、例えば１０００℃程度に加熱する必要がある。そのために、大気雰囲気で被処理体の裏面外周に直接レーザーを照射することで、堆積物を除去する。

なお、レーザー光を照射すると被処理体の温度が上昇するが、過剰に高温になると被処理体表面の微細パターンがダメージを受ける。そのため、被処理体の加熱量は少ないほうが望ましい。この様な観点から、レーザー光源６０としては、パルス発振型のものを用いるのが望ましい。パルス発振型レーザーの発振周波数は、１００Ｈｚ〜１００ＫＨｚの範囲が望ましい。すなわち、堆積物を熱エネルギーで蒸発させる際、瞬間的に高いエネルギーを加えられるパルス発振型の方が、連続発振型（CW）に比べて被処理体全体の温度上昇を抑制できる。例えば、連続発振型（CW）のレーザー光源を用いたときに必要な出力を１０００Ｗとすると、パルスレーザー光源を用いたときに必要な出力は例えば１０Ｗ程度に制御される。

このように、本発明によれば、反応性ガス用いることなく、パルスレーザー光を照射することで、堆積物に局部的にかつ瞬間的に、高エネルギーを供給し、照射域の堆積物のみを気化、蒸発させる。局部的にかつ瞬間的に照射するので、供給熱量は限られたものとなり、被処理体表面にはエネルギーが伝達されないようにしている。そのため、レーザー光は、パルス間隔の長いもの、デューティ比で表すと（パルスのＯＮ期間）／（ＯＮ＋ＯＦＦ）＝０．０１以下のものが望ましい。例えば、パルス間隔を１ｍｓｅｃとした時、パルス幅は３０ｎｓｅｃとする。この場合ディーティー比は０．００００３である。デューティ比の望ましい範囲はパルス発振型レーザーの発振周波数その等の条件によっても異なるが、少なくとも１０−８^２以上のデューティ比とするのが良い。

また、被処理体の裏面外周のはみ出した長さＬの領域の全ての堆積物にスポット状に均一にレーザー光を照射する必要があるので、ステージ４を回転させながら、レーザー光を照射する。ステージ４の回転速度は、１〜２０ｒｐｍとするのが望ましい。レーザー光の照射時間は、被処理体の裏面外周の全体に亘ってくまなくパルスレーザー光が、夫々数回ずつ照射され、しかも、レーザー照射に伴い被処理体の表面の温度上昇が少ないようにするために適切な時間、例えば、２０秒程度が望ましい。

ここで、本発明の効果、すなわち、連続発振型のCWレーザーでは堆積膜の除去が難しく、ピークパワー密度が大きいパルスレーザーを用いる必要があることを、図６（図６Ａ、図６Ｂ）を用いて説明する。

まず、図６ＡはCWレーザーとパルスレーザーを用いたとき、被処理体裏面外周部に供給されるエネルギー（ＥCW：連続発振（CW）レーザー、ＥPL：パルスレーザー）の時間変化を示している。図６Bは図６Aで示したタイミングでレーザー光を照射したときの被処理体の表面と裏面の温度の時間変化についてパルスレーザーとCWレーザーで比較したものである。

図６Ｂに示したように、パルス発振型レーザーでは、レーザー１パルスが照射される時間は例えば３０ｎｓの一瞬であり、次のレーザーパルスが照射されるまでには例えば１ｍｓ即ち１００００００ｎｓの間隔がある。そのため、被処理体裏面外周部の温度ＴPL−Bが堆積物除去に必要な温度TCL（例えば１０００℃）に到達するように瞬間的に過熱しても、レーザー１パルスの照射時間よりもはるかに長い時間で熱が拡散するため、被処理体表面側の温度ＴPL−Sはほとんど上昇せず、例えば２００℃以下に維持される。これに対して、CWレーザーでは常に被処理体裏面の外周部を過熱しているため、被処理体裏面外周部の温度ＴＣＷ−Ｂが堆積膜の蒸発に必要な温度ＴCL（例えば１０００℃付近）に到達するように過熱すると、被処理体表面側の温度ＴＣＷ−Ｓが微細パターンにダメージが入る温度ＴLM、例えば４００℃を容易に超えてしまう。

被処理体における照射位置は、被処理体に対するミラー７２の角度や半径方向の位置によって調整する。レーザー光の光学経路脇に設置されたミラー制御器７３により、ミラーの角度や位置を制御する。図４の例では、ミラー制御器７３のアームが伸びた状態にあり、被処理体のほぼ真下からレーザー光を照射している。図５の例では、ミラー制御器７３のアームが縮んだ状態にあり、被処理体の斜め下から照射することができる。このようにミラーの角度や位置を制御できるように構成しているのは、被処理体外周部の裏面から被処理体外周部の上面にかけて付着した堆積物を、効率良く除去できるようにするためである。

また、レーザー照射により蒸発した堆積物が被処理体に再び付着しないようにするため、ステージ４に対向してシャワープレート５を設置し、このシャワープレートから被処理体に向ってドライエアーを供給する。このエアーの流れにより、レーザー照射で蒸発した堆積物が被処理体に飛来するのを阻止することができる。

また、図４に示してあるように、被処理体のレーザー照射位置とステージとの間にもドライエアーを供給できるように、ガス導入ノズル８８が設置されている。すなわち、真空チャックによって被処理体を固定する際、ステージと被処理体のわずかな隙間から空気を吸い込む恐れがある。真空チャック時、この蒸発した堆積物を含んだエアーを吸引すると、被処理体の裏面やステージを汚染してしまう。これを阻止するために、ガス導入ノズル８８からドライエアーを供給することにより、真空チャックにより吸い込むガスはドライエアーのみとし（図４中のガスの流れ（ｉ））、またレーザー照射により気化、蒸発した堆積物は被処理体の外周方向へ輸送されるようにした（図４中のガスの流れ（ｉｉ））。

また、被処理体からはずれたレーザー光が天板や処理室内で跳ね返り被処理体の表面の微細パターンを照射すると、その部分が局所的に加熱され、微細構造が破壊されてしまう恐れがある。そこで、被処理体を外れたレーザー光がビームダンパーにて終端されるようにするため、被処理体の上方に設置したシャワープレート等にはレーザー光を所定の方向に反射させるようにテーパーを設けている。さらに、このテーパー部分で散乱されたレーザー光を終端するために、ビームダンパー６２を設置している。

なお、ビーム照射径を調整するためにレンズ７１を用いたが、レンズを通した光は平行光でないほうが望ましい。これはレーザー光７０が平行光であると、レンズからの距離によって単位断面あたりのレーザーパワー密度が低下しない。そのため、平行なレーザー光が被処理体の表側の微細パターンにあたると深刻なダメージを引き起こす。もし、レーザー光７０が平行光でなければ万が一、被処理体の微細パターンに当たっても単位断面あたりのレーザーパワー密度が低下しているため、ダメージを低く抑えられる。

また、堆積物除去ユニットの内壁面は蒸発した堆積物の再付着により汚れるため、この内壁部材として取り外して交換可能なスワップパーツを用いるとよい。

また、この堆積物を除去する堆積物除去ユニット内では、パルスレーザーの照射によって堆積物を蒸発させているため、これを含んだエアーが大気側搬送室３３に流れ込むと、この大気側搬送室を汚染してしまう。そのため、大気側搬送室、及び堆積物除去ユニットにはそれぞれドライエアーを供給し、且つ大気側搬送室内の圧力が、堆積物除去ユニット内の圧力に比べて高くなるようにした。

また、堆積物除去ユニットからレーザー散乱光や、蒸発物を含んだエアーがクリーンルーム内等に漏れ出ないようにするため、大気側搬送室３３及び処理室４０はそれぞれ独立した閉空間とし、処理室と大気側搬送室との接続部にはゲートバルブ５５を設置している。

さらに大気側搬送室、及び堆積物除去ユニットに供給されたドライエアー（輸送ガス）は、排気ファン８７、排気ダクト８６を介して浄化装置に導き、その後、再びドライエアー源に戻し循環させるようにするとよい。

本実施例のシステムコントローラ８は、各処理を実行するためのプログラムやメモリ、及びデータベースを備えたコンピュータによって構成される。一例として、システムコントローラ８は、エッチング処理制御機能、搬送系制御機能、堆積物除去処理制御機能、アライナー制御機能を備えている。搬送系制御機能は、大気搬送装置３３、真空搬送装置３２、ロック室３５及び各ゲートバルブを制御して、被処理体２をフープ３８、アライナー３６、プラズマ処理ユニット１０及び、堆積物除去ユニット１の間で一枚毎搬送する。

次に、図７ないし図９を参照しながら、本発明のプラズマ処理装置におけるシステムコントローラ８の各機能を用いて実行される、被処理体の搬送、処理の動作について説明する。図７は処理のシーケンスを示すタイムチャート、図８は、被処理体のプラズマ処理装置内における搬送の流れを示す図である。
最初に、フープ３８に収納されている１枚の被処理体２Ａを、大気側の搬送ロボット３４によりフープから取り出し、アライナー３６に搬送する。ここで被処理体のノッチ位置、及び被処理体の中心位置を検出する。（図７のＴＡ１，図８の（１））
次に、大気側の搬送ロボット３４のアームの所定の位置に被処理体の中心が乗るように搬送アームの位置を微調整しながら、被処理体２Ａをアライナー３６から取り出し、これをロック室（ロードロック室）３５−１に搬入し、ロック室の真空引きをする。（図７のＴＡ２，図８の（２））
次に、ロック室３５−１から真空搬送室３１へ被処理体２Ａを搬送し、プラズマ処理室３０−２へ搬送する。そして被処理体に所定のエッチング処理を行う。（図７のＴＡ３，図８の（３））
この間に、フープ３８に収納されている他の１枚の被処理体２Ｂを、大気側の搬送ロボット３４によりフープ３８から取り出し、アライナー３６に搬送する。ここで被処理体のノッチ位置、及び被処理体の中心位置を検出する。そして、さらに、大気側の搬送ロボット３４で被処理体２Ｂをアライナー３６から取り出し、ロック室（ロードロック室）３５−１を経由してプラズマ処理室３０−３へ搬送する。そして被処理体２Ｂに所定のエッチング処理を行う。（図７のＴＢ１〜ＴＢ３）
ところで、プラズマ処理室で処理される被処理体の裏面外周には堆積物が付着する。その原因について図９（図９Ａ、図９Ｂ）を用いて説明する。まず、図９Ａは、プラズマ処理室におけるプラズマ処理の状況を示している。被処理体２はプラズマ処理室内に設置された試料台８０の被処理体戴置面に載置され、プラズマ９３を用いて処理される。８２はフォーカスリングである。一般に、この試料台８０の上面がプラズマ粒子の入射により消耗しないようにするために、被処理体２は半径方向に１〜２mm程度（長さＬ２）はみ出して試料台８０の被処理体戴置面に戴置されるようになっている。

図９Ｂに示すように、プラズマ９３中で生成されたイオン９４はプラズマから被処理体に垂直に入射する。そのため、試料台８０の被処理体戴置面からはみ出した被処理体の裏面外周など、プラズマから見て陰になっている部位にはイオンの入射はほとんど無い。対して中性粒子９５はさまざまな角度で被処理体やフォーカスリング８２などに入射し、被処理体や電極などで跳ね返されながらプラズマから見て陰になっている部位に入り込むことができる。そのため、被処理体の裏面外周部（＝Ｌ２）は堆積性の中性粒子が付着してもイオンの入射による衝撃で除去されることが無いため厚い堆積物５１が付着する。

そこで、このような被処理体２Ａ、すなわち裏面外周に堆積物５１が付着した状態の被処理体を、プラズマ処理室３０−２から別のプラズマ処理室３０−４へ搬送する。ここでは被処理体２Ａの表面にパターンニングされたレジストのアッシング処理（除去処理）を行う。このとき、裏面外周部の堆積物の一部を除去するようにしても良い。（図７のＴＡ４，図８の（４））
さらに、アッシング処理を終えた被処理体２Ａをプラズマ処理室３０−４から取り出し、ロック室３５−２へ搬送する。ここでロック室を真空から大気に戻す。（図７のＴＡ５，図８の（５））
ロック室を真空から大気に戻す際に、被処理体２Ａの位置がずれる可能性がある。そこで、被処理体２Ａをアライナー３６へ搬送し、ここで被処理体を保持手段に載置して、被処理体２Ａのノッチ位置や、被処理体の中心を検出する。（図７のＴＡ６，図８の（６））
次に、大気側の搬送ロボット３４のアームに被処理体２Ａの中心が所定の位置に乗るように搬送アームの位置を微調整しながら、被処理体をアライナーから取り出し、堆積物除去ユニット１に搬入する。ここでは、被処理体の裏面外周、すなわち、被処理体の外周端からその半径方向内側に長さＬ２の範囲にわたって、パルスレーザーを照射することによって堆積物を蒸発させ、除去する（図７のＴＡ７，図８の（７））。

なお、図９の説明から、堆積物除去ユニット１の被処理体戴置面の外径は、試料台８０の被処理体戴置面の外径よりも若干小さくするのが望ましいことが分かる。

次に、大気側の搬送ロボット３４のアームでこの堆積物除去ユニット１から被処理体２Ａを取り出し、元のフープ３８に被処理体を戻す。この状態では、被処理体の裏面外周の堆積物は除去されているので、被処理体の搬入がフープ内を汚染する恐れは無い。（図８の（８））
なお、大気側の搬送ロボット３４や真空搬送装置３２の各アーム、ロック室３５、アライナー３６の各保持手段は、被処理体の裏面外周部よりも内側（被処理体の裏面外周端から長さＬ２よりも大きな長さ）の位置で、被処理体の裏面を保持するように構成されている。従って、真空搬送装置３２や大気側の搬送ロボット３４の各アームやアライナー３６の保持手段が堆積物の剥離によって、真空搬送室、ロック室、大気搬送室、さらには、フープ内を汚染する恐れは無い。

この間に、次の被処理体２Ｂについても同様に、エッチング処理やアッシング処理等の各処理の終了に伴いプラズマ処理室３０−３やプラズマ処理室３０−１から取り出し、ロック室３５−２を経由してアライナー３６へ搬送し、さらに、堆積物除去ユニット１で堆積物を除去した後、元のフープ３８に戻す。

なお、図７において、各ステップ処理の所要時間は、一例を示すと次のようになる。ＴＡ１（ＴＢ１もほぼ同じ、以下略）＝ＴＡ６＝約１０秒、ＴＡ２＝ＴＡ５＝約１５〜２０秒、ＴＡ３＝約２分、ＴＡ４＝約３０〜６０秒、ＴＡ７＝約３０秒。

この例では、プラズマ処理室３０におけるエッチング処理の所要時間に比べて、堆積物除去ユニット１における堆積物除去処理の所要時間を１／４以下とすることで、４つのプラズマ処理室に対して、1個の堆積物除去ユニット１を設けるだけで、スループットを低下させることなく、一連の処理を連続的に行なうことが可能である。

なお、図７，図８に示した例はあくまでも処理フローの一例を示すものであり、複数のプラズマ処理室の各々における処理の内容や搬送ルート、所要時間等処理条件は、実際の用途に応じて任意に設定できるものであることは言うまでもない。

以上、ウエハ等の被処理体の処理及び搬送動作例を簡単に説明したが、エッチング装置に本発明の堆積物除去ユニットを組み込むと次のようなメリットがある。

まず、本発明では、堆積物除去処理に反応性ガスを用いた化学的な反応は用いず、堆積物を局部的に高温に加熱して気化させることを繰り返すことで堆積物を除去する構成なので、エッチング装置の大気搬室に簡単に接続可能であり、全体の装置構成を簡単にできる。

また、堆積物除去ユニットに被処理体を搬入する際は、被処理体を所定の位置に合わせて搬入する必要があり、そのためにはアライナーが必要である。もしプラズマ処理ユニットとこの堆積物除去ユニットが独立の装置であるとすると、それぞれの装置にアライナーや大気側搬送ロボットが必要である。この堆積物を除去する装置をプラズマ処理ユニットに接続してプラズマ処理装置とすることにより、アライナーや搬送ロボットを共有できるため、個別に設ける場合に比べてプラズマ処理装置としての装置コストが安くなる。

また、もしプラズマ処理ユニットとこの堆積物除去ユニットが独立の装置である場合、プラズマ処理ユニットで所定の処理を終えた後、被処理体裏面外周部に堆積物が付着した被処理体をフープに一旦収納して、この付着物を堆積物除去ユニットまで輸送することになる。この場合、この堆積物の剥離によってフープ内を汚染する恐れがある。この堆積物除去ユニットをプラズマ処理ユニットに接続することにより、この堆積物の剥離によってフープ内を汚染するというリスクを低減できる。

以上、第１の実施形態について述べてきたが、堆積物除去ユニットとして、パルスレーザー光を用いた方式に限る必要はない。略大気圧で機能し、かつ、堆積物を熱エネルギーで蒸発させるに足りる高いエネルギーを被処理体裏面側にのみに瞬間的に加えられる、間欠的なエネルギー供給源であれば、他のエネルギー供給源を用いても良い。

実施例１では被処理体の側方にビームダンパーを設置したが、図１０に示したように、被処理体の上方にビームダンパーを設置し、被処理体を外れたレーザー光をミラー等で反射させずに直接終端させるようにしてもよい。
図１０の例では、ビームダンパー６２を被処理体の外周付近に対応する上方のシャワープレート５及び分散板６に一体的に設置している。この実施例も実施例１と同じ効果がある。

次に、本発明の第３の実施形態について図１１を用いて説明する。本実施例では、アライナーを堆積物除去ユニット１内に設けた。この実施形態の構成例を図１１に示す。

この実施例の堆積物除去ユニットでは、処理室４０内のステージに、アライナー機能を実現させるために、アライナー機能部４５として、被処理体を保持して径方向に移動可能とし、かつ径方向の位置を変更した被処理体を保持して回転可能な回転保持機能をステージに追加すると共に、被処理体の外周位置付近等でこの被処理体を挟んで上下に配置され発光部（ステージ下方の固定部に設置）と受光部（シャワープレートに設置）とを備えた位置検出センサーやノッチセンサーを設けている。このアライナー機能部４５により、堆積物除去処理に先立ち、被処理体２のノッチ位置や、被処理体の中心位置を検出する。

プラズマ処理を終えた被処理体２を大気側の搬送ロボット３４でロック室から搬出する。このとき、搬送ロボット３４のアームと被処理体２の中心位置の関係は正確には管理されていない。大気側の搬送ロボット３４のアームにこの被処理体２を乗せて、堆積物除去ユニット１の処理室４０に搬入し、ステージ４に載置する。次に、被処理体の径方向の位置を調整し、ステージ４に真空チャックした状態でステージ４を回転させ位置検出センサー等で検出する操作を繰り返して得られたデータをもとに、アライナー機能部４５で被処理体２の中心位置及びノッチ位置を検出する。次に、真空チャックを解除した状態で、搬送ロボット３４のアームの位置を微調整しながら被処理体の中心位置をステージ４の回転中心に一致させて正確な位置決めを行う。その後、被処理体をステージ４に真空チャックした状態で、ステージ４を回転させ、被処理体の裏面外周部にパルスレーザーを照射することによって堆積物を蒸発させ、付着した堆積物を除去する。その後、被処理体を堆積物除去ユニット１から取り出し、大気側の搬送ロボット３４によりフープ３６に回収する。

本実施例でも、被処理体裏面外周に付着した堆積物を除去する装置をプラズマ処理装置に設置することにより、装置コストが安く済み、スループットが向上する。またフープを汚染するリスクを軽減できるメリットがある。

なお、各実施例において、被処理体をステージに保持するのに真空チャックを用いたが、これに代えて、静電吸着力を利用した静電チャックなど他の保持方式を用いてもよいことは言うまでもない。

本発明の第１の実施形態を説明するための装置全体の概略を示す、上面図である。 図１における堆積物除去ユニットの概略を示す、縦断面図である。 図２におけるステージの概略を示す、平面図である。 図２における被処理体裏面外周付近の構成の詳細を説明する図である。 レーザーの照射位置を変える方法を説明する図である。 連続発振型のCWレーザーとパルスレーザーの特性の比較説明図である。 連続発振型のCWレーザーとパルスレーザーの特性の比較説明図である。 第１の実施形態の、処理シーケンスを示すタイムチャートである。 第１の実施形態における、被処理体のプラズマ処理装置内における搬送の流れを示す図である。 被処理体裏面外周に堆積物が付着するメカニズムを説明するための図である。 被処理体裏面外周に堆積物が付着するメカニズムを説明するための図である。 本発明の第２の実施形態を説明するための、堆積物除去ユニットの概略を示す縦断面図である。 本発明の第３の実施形態における装置全体の概略構成図及び被処理体のプラズマ処理装置内における搬送の流れを示す図である。

符号の説明

１…堆積物除去ユニット、２…被処理体、４…ステージ、５…シャワープレート、６…分散板、７…ガス孔、１０…プラズマ処理ユニット、１１…バタフライバルブ、１２…マスフローコントローラー、１５…圧力制御バルブ、２０…ソース電源、２２…整合器、３０…エッチング処理室、３１…真空搬送室、３２…真空搬送ロボット、３３…大気搬送室、３４…大気搬送ロボット、３５…ロック室、３６…アライナー、３７…ウエハステーション、３８…フープ、４０…処理室、５１…堆積物、５２…電極、５５…ゲートバルブ、５６…ドライポンプ、５７…バルブ、５８…回転機構、５９…ターボ分子ポンプ、６０…レーザー光源、６２…ビームダンパー、７０…レーザー光、７１…レンズ、７２…ミラー、７３…ミラー制御器、８５…ドライエアー源、８６…排気ダクト、８７…排気ファン、８８…ガス導入ノズル、９０…ＳｉＯＣ膜、９１…レジスト、９２…堆積膜、９３…プラズマ、９４…イオン、９５…中性粒子、１００…通路、１０２…バルブ、１０４…排気流路。

Claims (10)

1. 減圧された雰囲気で被処理体を処理するためのプラズマ処理室を有するプラズマ処理装置において、
   前記プラズマ処理室で処理された前記被処理体の裏面外周付近にパルスレーザー光を照射することにより該被処理体に付着した堆積物を気化させて除去する、堆積物除去ユニットを備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。
2. 請求項１に記載のプラズマ処理装置において、
   前記堆積物除去ユニットは、大気雰囲気の処理室と、該処理室内に配置され前記被処理体を戴置するためのステージと、該ステージを周方向に回転させるための回転機構と、前記被処理体に照射するパルスレーザー光を生成するパルス発振型レーザーとを備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
3. 請求項２に記載のプラズマ処理装置において、前記パルスレーザー光のデューティ比が１０^−８〜１０^−２であることを特徴とするプラズマ処理装置。
4. 請求項２に記載のプラズマ処理装置において、
   前記堆積物除去ユニットは、前記被処理体に対するレーザー光の照射角度を調整する照射角度調整手段またはレーザー光の照射位置を調整する照射位置調整手段の少なくとも１つを備えていることを特徴とするプラズマ処理装置。
5. 減圧された雰囲気で被処理体を処理するためのプラズマ処理室と、大気側搬送室とを備えたプラズマ処理装置において、
   ゲートバルブを介して前記大気側搬送室に接続された処理室内で、ステージに保持された前記被処理体の裏面外周付近にパルスレーザーを照射し堆積物を気化させて除去する堆積物除去ユニットと、
   前記大気側搬送室と前記堆積物除去ユニットの双方に輸送ガスを供給する輸送ガス源と、
   前記輸送ガスを前記処理室及び前記大気側搬送室から排気する排気系とを具備し、
   前記輸送ガスの圧力を、前記大気側搬送室の圧力が前記処理室の圧力よりも高くなるように構成した、ことを特徴とするプラズマ処理装置。
6. 請求項５に記載のプラズマ処理装置において、前記輸送ガスがドライエアーであることを特徴とするプラズマ処理装置。
7. 請求項５に記載のプラズマ処理装置において、前記堆積物除去ユニットの処理室内に設置した前記ステージの端と、前記被処理体の裏面外周のレーザー照射位置との間に、前記輸送ガスを供給するためのガス導入口を設置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
8. 請求項５に記載のプラズマ処理装置において、前記被処理体の表面側の上方に、該被処理体の裏面外周に当たらなかったレーザー光が該被処理体の表面に向って反射しないようにするためのビームダンパーを設置したことを特徴とするプラズマ処理装置。
9. 減圧された雰囲気で被処理体を処理するためのプラズマ処理室と、大気側搬送室と、該大気側搬送室内に設置された大気搬送ロボットとを備えたプラズマ処理装置において、
   大気雰囲気で、前記被処理体の裏面外周付近にパルスレーザーを照射して該被処理体の堆積物を気化させて除去する堆積物除去ユニットを有し、
   該堆積物除去ユニットは、前記大気側搬送室との間で前記大気搬送ロボットにより前記被処理体が搬送可能に構成されていることを特徴とするプラズマ処理装置。
10. 請求項９に記載のプラズマ処理装置において、
    前記プラズマ処理室は、前記被処理体を保持するための被処理体戴置面を有する試料台を備えており、
    前記堆積物除去ユニットは、処理室内に配置され前記被処理体を戴置するための被処理体戴置面を有するステージと、該ステージを周方向に回転させるための回転機構と、前記被処理体戴置面からはみ出した前記被処理体の裏面外周部にパルスレーザー光を照射するパルスレーザー光源とを備え、
    前記ステージの前記被処理体戴置面の外径は、前記試料台の前記被処理体戴置面の外径と同じかそれよりも小さいことを特徴とするプラズマ処理装置。

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