JP4009366B2 - 磁気中性線放電プラズマ処理装置 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクガラス基板特にマスク石英基板をプラズマ処理する磁気中性線放電プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばマスクパターン用エッチング処理装置で処理できる基板サイズは７インチ平方の大きさまでであった。また装置としては平行平板型、マグネット利用型、ＩＣＰ型、ＥＣＲ型など種々のものが知られており、これらの装置を利用した場合に、エッチング領域基板面内のエッチング分布は、それぞれのプロセス方式の問題や、圧力領域による問題、プラズマの引き込み方法による限界などのために、分布表示３δで５％位がせいぜい出せるレベルであった。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
近年、半導体ウエハーは大形化されると共にデバイスが高密度化してきて加工幅が微細になってきている。そのため、使用するマスクに対してもマスクの大型化はもちろんのこと、パターンも0.18μｍ以下の微細加工が要求されるようになってきている。
しかしながら、上述のように、従来技術によるマスクパターン用エッチング処理装置では処理できるマスク基板は７インチ平方のサイズまでであり、９インチ平方の大きさのマスクを製作することはできないという問題がある。
また、従来技術によるマスクパターン用エッチング処理装置においては、ほとんどの場合エッチング条件を試行錯誤で設定してプロセス条件を求めているために、超微細加工のプロセスには対処できず、そのため0.18μｍ以下の微細加工が要求されるようなマスクパターンを形成することはできないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、従来技術の問題点を解決して300mm φのウエハー用の大形（例えば９インチ□、レチクル、厚さ約10mm）マスク基板を形成する磁気中性線放電プラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、磁気中性線放電プラズマを使用し基板電極にバイアスを印加させ、プラズマを基板側へ引き込み、エッチングを行う際に、ＮＬＤ条件（中性磁場領域）を変化させて、バイアス側ヘのプラズマ引き込み状態を基板面内に均一になるよう制御する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの実施の形態によれば、磁気中性線放電を使用して３００ｍｍφのウエハー用のマスク基板をプラズマ処理する磁気中性線放電プラズマ処理装置は、磁気中性線放電プラズマを発生する磁気中性線放電プラズマ生成室と、磁気中性線放電プラズマ生成室に隣接して設けられ、プラズマ生成室内に生成された磁気中性線放電プラズマを引き込むバイアス基板電極を配設したプロセス室と、処理すべきマスク基板をプロセス室内のバイアス基板電極に対して搬入、搬出する基板搬送機構を備えた基板搬送室とを有し、磁気中性線放電プラズマ生成室で発生される磁気中性線放電プラズマを変化させて、バイアス基板電極側ヘのプラズマ引き込み状態を基板表面上で均一になるよう制御する磁気中性線放電プラズマ条件設定手段が設けられ、磁気中性線放電プラズマ生成室がプロセス室に対して水平方向に移動可能に構成されている。
【０００７】
処理すべきマスク基板の装着されるプロセス室内のバイアス基板電極には、基板外周部におけるプラズマの乱れを抑制するために基板と同じ厚みの処理面高さ均一化用石英製電極表面材が設けられる。
特に、露光に使用するマスク石英基板のパターンは、パーティクルによる影響が非常に大きく、装置としてエッチング処理前及びエッチング処理中のパーティクル発生を極力抑える必要があるが、本発明においては、スロー排気・スローベントとなるように排気時間及び大気開放時間を制御しているので、真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないようにできる。
真空搬送室においても基板を基板表面と隙間１mm程度になるように設定された整流板を設け、その位置にて、真空排気及び大気解放時には時間と圧力との関係よりパーティクル発生を抑えるようにスロー排気・スローベントするように構成することによって、パーティクルレスなマスク基板を製作できる。
石英材部品については、好ましくは、全面鏡面仕上げ及び面取りを行ってチッピングや表面からのパーティクル発生を防ぐように構成され得る。
また、シリコンウエハー等では、基板裏面についてそれほど、接触による傷やパーティクル付着等については注意されていないが、マスク石英基板においては露光時の光の透過があるため、マスク基板裏面については接触による傷は絶対避ける必要がある。そこで、本発明の好ましい実施の形態においては、基板搬送ロボットのハンド、カセット、プロセス室の基板が載る電極部においてマスク基板外周部２mm以外は接触しないように構成される。特に、電極部においては段差が設けられ、また、プラズマに直接晒されることによる金属汚染を防ぐために、マスク基板外周部に相当するバイアス電極表面部分にはアルミナが溶射され得る。
【０００８】
プラズマ生成室には、パーティクルフリーな焼結炭化珪素材からなるシールド部材が設けられ得る。
また、プロセス室は、常圧焼結型炭化珪素系セラミックで構成され得る。
【０００９】
また、本発明による３００ｍｍφのウエハー用のマスク形成用の磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、好ましくは、基板搬送室の排気時間及び大気開放時間を制御して真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないように構成され得る。
【００１０】
さらに、本発明による３００ｍｍφのウエハー用のマスク形成用の磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、基板搬送室内に設けられる基板搬送機構は、ツイン型のチタン製ハンドとＮ2ガスパージ機構を内蔵したアームとから成り得る。
大気側には、基板をロボットのハンド上に装着させる基板移載機構或いは基板を収納したカセットを昇降するための機構を備えたカセットステーションが設けられ得る。
真空搬送室内にある基板移動用ロボットのハンドはツイン型であるため、搬送すべき基板１枚当たりのタクトタイムを短縮することができ、またハンドにチタン材質を使用したことにより、特に１枚当たり重量が約１Kgの口径９インチのマスク石英基板においてもハンド先端の撓み量を減少させることができると共に、ハンド自体の重量を低減させることができる。さらに、ロボットアームはＮ2ガス陽圧型を採用しているので、アーム内部への例えばエッチングガスのような処理ガスに対する腐食、劣化を極力抑えることができる。
【００１１】
本発明をエッチング装置として応用した場合には、プラズマ生成にＮＬＤプラズマ方式を採用したことにより、10-1Paから10-2Paのエッチング圧力で安定して放電ができ、被エッチング膜のエッチングレート、エッチング分布、エッチング形状を最善化することができる。
また、磁気中性線放電プラズマ条件設定手段は、ＮＬＤプラズマ条件を設定する磁場を上下左右に揺動させるファンクション機構を備え、これにより、基板面のエッチング分布、エッチング形状を従来のエッチング方式に比べて改善することができる。
【００１２】
さらに本発明の別の実施の形態によれば、プロセス室は、各々外部に磁場発生機構を備えた複数の室から成り、各プロセス室の外側に、磁場相互干渉を防止するため漏洩磁場防止用シールド部材を設けることができる。
これは、プロセス室外部に磁場発生機構を備えたプロセス室を組込んだマルチチャンバー装置の場合に必要であり、これにより他のプロセス室への影響だけでなく、隣接した他の装置への影響も防ぐことができる。
【００１３】
特に、露光に使用するマスク石英基板のパターンは、パーティクルによる影響が非常に大きく、装置としてエッチング処理前及びエッチング処理中のパーティクル発生を極力抑える必要があるが、本発明においては、スロー排気・スローベントとなるように排気時間及び大気開放時間を制御しているので、真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないようにできる。
石英材部品については、好ましくは、全面鏡面仕上げ及び面取りを行ってチッピングや表面からのパーティクル発生を防ぐように構成され得る。
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１及び図２には本発明を大型マスク形成するエッチング装置として実施している磁気中性線放電プラズマ処理装置の全体構成を概略的に示し、図示装置は磁気中性線放電プラズマを発生する磁気中性線放電プラズマ生成室１と、エッチング室２と、基板搬送室３と、カセットステーション４とを備えている。
またエッチング室２と基板搬送室３との間及び基板搬送室３とカセットステーション４との間には、それぞれ仕切弁５、６が設けられている。７は装置の操作盤、８はガスボックス、９は給排水盤である。
【００１４】
磁気中性線放電プラズマ生成室１は、図３に示すように、円筒状側壁１０と上部天板１１とで画定されている。円筒状側壁１０の外側に、プラズマ生成室１内に磁気中性線を形成するための三つの電磁石１２、１３、１４が設けられ、電磁石と円筒状側壁１０の外側との間にはプラズマ発生用の高周波コイル１５が配置され、この高周波コイル１５は図示していない高周波電源に接続され、三つの電磁石１２、１３、１４によってプラズマ生成室１内に形成された磁気中性線に沿って高周波電場を加えて磁気中性線に放電プラズマを発生するようにしている。
プラズマ生成室１の上部の天板１１にはエッチングプロセスガス導入口１６が設けられ、このエッチングプロセスガス導入口１６はガスボックス８内のエッチングプロセスガス源（図示していない）に接続されている。
また、プラズマ生成室１内には、プラズマの拡散を塞ぐシールド板１７、 １８が円筒状側壁１０及び天板１１にそれぞれ沿って設けられ、これらのシールド板は、パーティクルを極力防ぐ為に炭化珪素系のセラミック材で構成されているを使用している。またプラズマ生成室１の組立体は図１に矢印１９で示すように水平方向に移動可能に構成されている。
【００１５】
図３に示すように、エッチング室２はプラズマ生成室１に連続してその下側に位置し、プラズマ生成室１内に生成された磁気中性線放電プラズマを引き込むバイアス基板電極２０と、後で説明するロボットによって基板搬送室３から搬送されてきた基板２１をバイアス基板電極２０上に載せる基板昇降機構２２と、排気ポート２３とを備え、排気ポート２３には自動圧力調整機２４が組込まれ、そして真空排気ポンプ２５に接続されている。
バイアス基板電極２０にバイアスを印加することにより、プラズマ生成室１内に生成された磁気中性線放電プラズマはバイアス基板電極２０側へ引き込まれ、そしてこの場合磁気中性線放電条件（中性磁場領域）を変化させることによって、バイアス基板電極２０側ヘのプラズマ引き込み状態は基板２１の面内に均一になるように制御される。
また、エッチング処理されるマスク自体の厚みが約10mmと厚く基板２１の外周部におけるプラズマの乱れを抑制するために、基板２１と同じ厚みのエッチング面高さ均一化用石英の電極表面材２６が設けられている。
【００１６】
図４及び図５には真空搬送室３を示し、この真空搬送室３は側壁３０に四つの開口３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備え、また天板３２はパワーシリンダ装置３３で開閉できるように構成されている。開口３１ａは仕切弁６を介してカセットステーション４に連通し、開口３１ｂは仕切弁５を介してエッチング室２に連通している。また開口３１ｃ、３１ｄは図示例では閉鎖されているが、多数の付属チャンバーを接続できるようになっており、エッチングの他に、成膜、アッシング等の複合プロセスにも対応ができるように構成されている。
なお、開口３１ａの仕切弁６とカセットステーション４との間の基板通路には基板位置決め機構４５が設けられている。
真空搬送室３内には、真空槽内で回転収縮する搬送機構を構成するロボット ３４と、そのアーム３５と、アーム３５上に固定されマスク基板２１を載せて搬送するツイン型ハンド３６と、真空排気及び大気解放時にパーティクルの拡散を防ぐため、マスク基板２１を一時的に収納する整流板３７とが設けられている。また真空搬送室３には排気及び大気導入量をコントロールするスロー排気・スローベント機構３８が取付けられている。ツイン型ハンド３６には、搬送方向に於ける基板位置決め用の四本のピン３９が設けられている。
また、ツイン型ハンド３６は図４に示すように330°回動できるように構成さ れている。それにより、基板２１を所望の処理室へ搬送することができる。
【００１７】
カセットステーション部４は図６及び図７に示すように、カセット昇降機構から成り、このカセット昇降機構は、カセット設置テーブル４１と、カセット設置テーブル４１を垂直方向に昇降させる昇降シリンダ４２と、昇降シリンダ４２を駆動するモータ−４３と、昇降シリンダ４２を案内支持する案内支持部材４４と、エリアセンサー４６と、基板有無確認センサ−４７とを備えている。
【００１８】
このように構成した図示装置の動作作動について説明する。
装置は、内部に基板がなく初期状態にあると仮定して説明をする。
通常装置内は真空槽内の水分及びその他のガスからの汚染を防ぐために、真空保持されている。
次に、作業者はマスク基板収納専用カセットに基板21をセッティングし、そのカセットをカセットステーション４におけるカセット設置テーブル４１上に固定します。基板の完全枚葉管理を行いＡＧＶシステムにて基板が搬送されるような構造の場合には、カセットステーション４に相当する位置まで基板を搬送する。
次に、真空搬送室３はスローベント機構３８によって大気圧に開放され、この動作と並行してカセットステーション４においてはカセット昇降機構が作動され、カセット内の処理すべき基板２１が真空搬送室３内のロボット３４によって搬送可能な高さに調整される。
次に、カセットステーション４と真空搬送室３との間の仕切弁６が開放され、そして真空搬送室３内のロボット３４作動され、それによりアーム３５及びツイン型ハンド３６が回転、伸長されてカセット内の基板の下方位置へ動かされる。
こうしてロボット３４のハンド３６が基板の下方位置にくると、カセット昇降機構は下降し、ロボット３４のハンド３６上にマスク基板を収納させる。
その後、ロボット３４のハンド３６上に収納されたマスク基板は整流板３７の下部に搬送され、そして仕切弁６は閉じ、真空搬送室３内は、スロー排気される。スロー排気によって真空搬送室３内が設定圧力に到達した後、真空搬送室３は、ターボ分子ポンプを使用して高真空に排気される。
【００１９】
このようにして真空搬送室３内が予め設定してあるチャンバー間受け渡し圧力値になると、真空搬送室３とエッチングプロセス室２との間の仕切弁５が開放され、それによりマスク基板は、エッチングプロセス室２へ搬送される。
エッチングプロセス室２に搬送されたマスク基板は、基板昇降機構２２によってロボットハンド３６上からバイアス基板電極２０上に移される。
その後、ロボットハンド３６はエッチングプロセス室２から真空搬送室３へ戻され、仕切弁５は閉じられ、そしてエッチングプロセス室２は設定圧力まで排気される。エッチングプロセス室２が設定圧力まで排気されると、プラズマ生成室１の上部天板１１にあるプロセスガス導入口１６を介して選択したガスが導入され、エッチングプロセス室２の排気ポート２３に設けられた自動圧力調整機２４によってプロセスガス圧力に設定される。
この状態において、先ず電磁石１２、１３、１４に設定電流を流し、次にバイアス基板電極２０に設定電力を投入した後、高周波コイルすなわちアンテナ１５に設定電力を投入してプラズマ生成室１内に磁気中性線放電プラズマを生成させ、生成した磁気中性線放電プラズマはプラズマ生成室１内からエッチングプロセス室２のバイアス基板電極２０上へ引き込まれ、マスク基板２１上の被エッチング膜のパターニング（エッチング）が行なわれる。
エッチング終了後、電磁石１２、１３、１４、バイアス基板電極２０、アンテナ１５への電力投入は停止され、その後ガス導入が停止され、エッチングプロセス室２内は高真空に排気される。
こうしてエッチングプロセス室２内のガス抜きを行った後、仕切弁５が開放され、ロボット１のハンド３６がエッチングプロセス室２内に挿入され、処理した基板２１を収納する。
【００２０】
エッチングプロセスが終了したマスク基板２１は真空搬送室３へ搬送されるが、それと同時にツイン型ハンド３６のもう一方のハンドに乗っている未処理基板がエッチングプロセス室２へ搬送される。
プロセス処理済み基板２１は、上述の基板搬送動作と逆の動作によりカセット内の当初と同じ位置に収納される。
すなわち真空搬送室３内では、エッチングプロセス室２にマスク基板２１を搬入後、スローベント機構３８により大気圧に開放され、次の３枚目の基板をカセットステーション４へ取りにいく。ロボット３４のハンド３６はツイン型なので、カセットから基板を取り出す側のハンドとカセット内に基板を収納する側のハンドとは区別されている。この場合、カセットから基板を取り出す動作は、上記と同じ仕方で行われる。
【００２１】
上記実施例では、半導体用マスク等の磁気中性線放電プラズマを使用したエッチング処理の場合について説明してきたが、ＣＶＤ等の成膜プロセスやその他の基板処理プロセスに対しても同様に応用できる。
また、上記実施例では、エッチングプロセスだけの動作について説明してきたが、当然複合プロセス用として実施することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による３００ｍｍφのウエハー用のマスク形成用の磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、マスク基板の枚葉処理で、ＮＬＤプラズマ生成室にて生成されたＮＬＤプラズマをプラズマ生成室と分離したプロセス室内の基板の装着されるバイアス基板電極にバイアスをかけることにより引き込みＮＬＤプラズマの垂直成分エネルギーを利用し、しかもＮＬＤ条件を変化させることによって、バイアス基板電極側ヘのプラズマ引き込み状態を基板面内に均一になるよう制御するように構成し、更には磁気中性線放電プラズマ生成室をプロセス室に対して水平方向に移動可能に構成しているので、今後必要とされる300mm φのウエハー用のO.18μｍパターン以下の半導体用のマスク基板をマスク内分布がよくしかも優れたマスクパターン形状をもって効率よく製作することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を大型マスク形成するエッチッグ装置として実施している磁気中性線放電プラズマ処理装置の全体構成を概略的に示す斜視図。
【図２】 図１の装置の概略平面図。
【図３】 図１及び図２に示す装置におけるプラズマ生成室及びエッチッグ室の構成を示す概略断面図。
【図４】 図１及び図２に示す装置における基板搬送室の概略平面図。
【図５】 図４に示す基板搬送室の概略断面図。
【図６】 図１及び図２に示す装置におけるカセットステーションの概略平面図。
【図７】 図６に示すカセットステーションの概略断面図。
【符号の説明】
１：磁気中性線放電プラズマ生成室
２：エッチングプロセス室
３：基板搬送室
４：カセットステーション
５：仕切弁
６：仕切弁
10：円筒状側壁
11：上部天板
12：電磁石
13：電磁石
14：電磁石
15：プラズマ発生用の高周波コイル
16：エッチングプロセスガス導入口
17：シールド板
18：シールド板
20：バイアス基板電極
21：基板
22：基板昇降機構
23：排気ポート
24：自動圧力調整機
25：真空排気ポンプ
26：石英の電極表面材
30：真空搬送室の側壁
31a、31b、31c、31d：開口
32：天板
33：パワーシリンダ装置
34：ロボット
35：アーム
36：ツイン型ハンド
37：整流板
38：スロー排気・スローベント機構
39：基板位置決め用のピン
【発明の属する技術分野】
本発明は、マスクガラス基板特にマスク石英基板をプラズマ処理する磁気中性線放電プラズマ処理装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、例えばマスクパターン用エッチング処理装置で処理できる基板サイズは７インチ平方の大きさまでであった。また装置としては平行平板型、マグネット利用型、ＩＣＰ型、ＥＣＲ型など種々のものが知られており、これらの装置を利用した場合に、エッチング領域基板面内のエッチング分布は、それぞれのプロセス方式の問題や、圧力領域による問題、プラズマの引き込み方法による限界などのために、分布表示３δで５％位がせいぜい出せるレベルであった。
【０００３】
【発明が解決しょうとする課題】
近年、半導体ウエハーは大形化されると共にデバイスが高密度化してきて加工幅が微細になってきている。そのため、使用するマスクに対してもマスクの大型化はもちろんのこと、パターンも0.18μｍ以下の微細加工が要求されるようになってきている。
しかしながら、上述のように、従来技術によるマスクパターン用エッチング処理装置では処理できるマスク基板は７インチ平方のサイズまでであり、９インチ平方の大きさのマスクを製作することはできないという問題がある。
また、従来技術によるマスクパターン用エッチング処理装置においては、ほとんどの場合エッチング条件を試行錯誤で設定してプロセス条件を求めているために、超微細加工のプロセスには対処できず、そのため0.18μｍ以下の微細加工が要求されるようなマスクパターンを形成することはできないという問題がある。
【０００４】
そこで、本発明は、従来技術の問題点を解決して300mm φのウエハー用の大形（例えば９インチ□、レチクル、厚さ約10mm）マスク基板を形成する磁気中性線放電プラズマ処理装置を提供することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明による磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、磁気中性線放電プラズマを使用し基板電極にバイアスを印加させ、プラズマを基板側へ引き込み、エッチングを行う際に、ＮＬＤ条件（中性磁場領域）を変化させて、バイアス側ヘのプラズマ引き込み状態を基板面内に均一になるよう制御する。
【０００６】
【発明の実施の形態】
本発明の一つの実施の形態によれば、磁気中性線放電を使用して３００ｍｍφのウエハー用のマスク基板をプラズマ処理する磁気中性線放電プラズマ処理装置は、磁気中性線放電プラズマを発生する磁気中性線放電プラズマ生成室と、磁気中性線放電プラズマ生成室に隣接して設けられ、プラズマ生成室内に生成された磁気中性線放電プラズマを引き込むバイアス基板電極を配設したプロセス室と、処理すべきマスク基板をプロセス室内のバイアス基板電極に対して搬入、搬出する基板搬送機構を備えた基板搬送室とを有し、磁気中性線放電プラズマ生成室で発生される磁気中性線放電プラズマを変化させて、バイアス基板電極側ヘのプラズマ引き込み状態を基板表面上で均一になるよう制御する磁気中性線放電プラズマ条件設定手段が設けられ、磁気中性線放電プラズマ生成室がプロセス室に対して水平方向に移動可能に構成されている。
【０００７】
処理すべきマスク基板の装着されるプロセス室内のバイアス基板電極には、基板外周部におけるプラズマの乱れを抑制するために基板と同じ厚みの処理面高さ均一化用石英製電極表面材が設けられる。
特に、露光に使用するマスク石英基板のパターンは、パーティクルによる影響が非常に大きく、装置としてエッチング処理前及びエッチング処理中のパーティクル発生を極力抑える必要があるが、本発明においては、スロー排気・スローベントとなるように排気時間及び大気開放時間を制御しているので、真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないようにできる。
真空搬送室においても基板を基板表面と隙間１mm程度になるように設定された整流板を設け、その位置にて、真空排気及び大気解放時には時間と圧力との関係よりパーティクル発生を抑えるようにスロー排気・スローベントするように構成することによって、パーティクルレスなマスク基板を製作できる。
石英材部品については、好ましくは、全面鏡面仕上げ及び面取りを行ってチッピングや表面からのパーティクル発生を防ぐように構成され得る。
また、シリコンウエハー等では、基板裏面についてそれほど、接触による傷やパーティクル付着等については注意されていないが、マスク石英基板においては露光時の光の透過があるため、マスク基板裏面については接触による傷は絶対避ける必要がある。そこで、本発明の好ましい実施の形態においては、基板搬送ロボットのハンド、カセット、プロセス室の基板が載る電極部においてマスク基板外周部２mm以外は接触しないように構成される。特に、電極部においては段差が設けられ、また、プラズマに直接晒されることによる金属汚染を防ぐために、マスク基板外周部に相当するバイアス電極表面部分にはアルミナが溶射され得る。
【０００８】
プラズマ生成室には、パーティクルフリーな焼結炭化珪素材からなるシールド部材が設けられ得る。
また、プロセス室は、常圧焼結型炭化珪素系セラミックで構成され得る。
【０００９】
また、本発明による３００ｍｍφのウエハー用のマスク形成用の磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、好ましくは、基板搬送室の排気時間及び大気開放時間を制御して真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないように構成され得る。
【００１０】
さらに、本発明による３００ｍｍφのウエハー用のマスク形成用の磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、基板搬送室内に設けられる基板搬送機構は、ツイン型のチタン製ハンドとＮ2ガスパージ機構を内蔵したアームとから成り得る。
大気側には、基板をロボットのハンド上に装着させる基板移載機構或いは基板を収納したカセットを昇降するための機構を備えたカセットステーションが設けられ得る。
真空搬送室内にある基板移動用ロボットのハンドはツイン型であるため、搬送すべき基板１枚当たりのタクトタイムを短縮することができ、またハンドにチタン材質を使用したことにより、特に１枚当たり重量が約１Kgの口径９インチのマスク石英基板においてもハンド先端の撓み量を減少させることができると共に、ハンド自体の重量を低減させることができる。さらに、ロボットアームはＮ2ガス陽圧型を採用しているので、アーム内部への例えばエッチングガスのような処理ガスに対する腐食、劣化を極力抑えることができる。
【００１１】
本発明をエッチング装置として応用した場合には、プラズマ生成にＮＬＤプラズマ方式を採用したことにより、10-1Paから10-2Paのエッチング圧力で安定して放電ができ、被エッチング膜のエッチングレート、エッチング分布、エッチング形状を最善化することができる。
また、磁気中性線放電プラズマ条件設定手段は、ＮＬＤプラズマ条件を設定する磁場を上下左右に揺動させるファンクション機構を備え、これにより、基板面のエッチング分布、エッチング形状を従来のエッチング方式に比べて改善することができる。
【００１２】
さらに本発明の別の実施の形態によれば、プロセス室は、各々外部に磁場発生機構を備えた複数の室から成り、各プロセス室の外側に、磁場相互干渉を防止するため漏洩磁場防止用シールド部材を設けることができる。
これは、プロセス室外部に磁場発生機構を備えたプロセス室を組込んだマルチチャンバー装置の場合に必要であり、これにより他のプロセス室への影響だけでなく、隣接した他の装置への影響も防ぐことができる。
【００１３】
特に、露光に使用するマスク石英基板のパターンは、パーティクルによる影響が非常に大きく、装置としてエッチング処理前及びエッチング処理中のパーティクル発生を極力抑える必要があるが、本発明においては、スロー排気・スローベントとなるように排気時間及び大気開放時間を制御しているので、真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないようにできる。
石英材部品については、好ましくは、全面鏡面仕上げ及び面取りを行ってチッピングや表面からのパーティクル発生を防ぐように構成され得る。
【実施例】
以下、添付図面を参照して本発明の実施例について説明する。
図１及び図２には本発明を大型マスク形成するエッチング装置として実施している磁気中性線放電プラズマ処理装置の全体構成を概略的に示し、図示装置は磁気中性線放電プラズマを発生する磁気中性線放電プラズマ生成室１と、エッチング室２と、基板搬送室３と、カセットステーション４とを備えている。
またエッチング室２と基板搬送室３との間及び基板搬送室３とカセットステーション４との間には、それぞれ仕切弁５、６が設けられている。７は装置の操作盤、８はガスボックス、９は給排水盤である。
【００１４】
磁気中性線放電プラズマ生成室１は、図３に示すように、円筒状側壁１０と上部天板１１とで画定されている。円筒状側壁１０の外側に、プラズマ生成室１内に磁気中性線を形成するための三つの電磁石１２、１３、１４が設けられ、電磁石と円筒状側壁１０の外側との間にはプラズマ発生用の高周波コイル１５が配置され、この高周波コイル１５は図示していない高周波電源に接続され、三つの電磁石１２、１３、１４によってプラズマ生成室１内に形成された磁気中性線に沿って高周波電場を加えて磁気中性線に放電プラズマを発生するようにしている。
プラズマ生成室１の上部の天板１１にはエッチングプロセスガス導入口１６が設けられ、このエッチングプロセスガス導入口１６はガスボックス８内のエッチングプロセスガス源（図示していない）に接続されている。
また、プラズマ生成室１内には、プラズマの拡散を塞ぐシールド板１７、 １８が円筒状側壁１０及び天板１１にそれぞれ沿って設けられ、これらのシールド板は、パーティクルを極力防ぐ為に炭化珪素系のセラミック材で構成されているを使用している。またプラズマ生成室１の組立体は図１に矢印１９で示すように水平方向に移動可能に構成されている。
【００１５】
図３に示すように、エッチング室２はプラズマ生成室１に連続してその下側に位置し、プラズマ生成室１内に生成された磁気中性線放電プラズマを引き込むバイアス基板電極２０と、後で説明するロボットによって基板搬送室３から搬送されてきた基板２１をバイアス基板電極２０上に載せる基板昇降機構２２と、排気ポート２３とを備え、排気ポート２３には自動圧力調整機２４が組込まれ、そして真空排気ポンプ２５に接続されている。
バイアス基板電極２０にバイアスを印加することにより、プラズマ生成室１内に生成された磁気中性線放電プラズマはバイアス基板電極２０側へ引き込まれ、そしてこの場合磁気中性線放電条件（中性磁場領域）を変化させることによって、バイアス基板電極２０側ヘのプラズマ引き込み状態は基板２１の面内に均一になるように制御される。
また、エッチング処理されるマスク自体の厚みが約10mmと厚く基板２１の外周部におけるプラズマの乱れを抑制するために、基板２１と同じ厚みのエッチング面高さ均一化用石英の電極表面材２６が設けられている。
【００１６】
図４及び図５には真空搬送室３を示し、この真空搬送室３は側壁３０に四つの開口３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備え、また天板３２はパワーシリンダ装置３３で開閉できるように構成されている。開口３１ａは仕切弁６を介してカセットステーション４に連通し、開口３１ｂは仕切弁５を介してエッチング室２に連通している。また開口３１ｃ、３１ｄは図示例では閉鎖されているが、多数の付属チャンバーを接続できるようになっており、エッチングの他に、成膜、アッシング等の複合プロセスにも対応ができるように構成されている。
なお、開口３１ａの仕切弁６とカセットステーション４との間の基板通路には基板位置決め機構４５が設けられている。
真空搬送室３内には、真空槽内で回転収縮する搬送機構を構成するロボット ３４と、そのアーム３５と、アーム３５上に固定されマスク基板２１を載せて搬送するツイン型ハンド３６と、真空排気及び大気解放時にパーティクルの拡散を防ぐため、マスク基板２１を一時的に収納する整流板３７とが設けられている。また真空搬送室３には排気及び大気導入量をコントロールするスロー排気・スローベント機構３８が取付けられている。ツイン型ハンド３６には、搬送方向に於ける基板位置決め用の四本のピン３９が設けられている。
また、ツイン型ハンド３６は図４に示すように330°回動できるように構成さ れている。それにより、基板２１を所望の処理室へ搬送することができる。
【００１７】
カセットステーション部４は図６及び図７に示すように、カセット昇降機構から成り、このカセット昇降機構は、カセット設置テーブル４１と、カセット設置テーブル４１を垂直方向に昇降させる昇降シリンダ４２と、昇降シリンダ４２を駆動するモータ−４３と、昇降シリンダ４２を案内支持する案内支持部材４４と、エリアセンサー４６と、基板有無確認センサ−４７とを備えている。
【００１８】
このように構成した図示装置の動作作動について説明する。
装置は、内部に基板がなく初期状態にあると仮定して説明をする。
通常装置内は真空槽内の水分及びその他のガスからの汚染を防ぐために、真空保持されている。
次に、作業者はマスク基板収納専用カセットに基板21をセッティングし、そのカセットをカセットステーション４におけるカセット設置テーブル４１上に固定します。基板の完全枚葉管理を行いＡＧＶシステムにて基板が搬送されるような構造の場合には、カセットステーション４に相当する位置まで基板を搬送する。
次に、真空搬送室３はスローベント機構３８によって大気圧に開放され、この動作と並行してカセットステーション４においてはカセット昇降機構が作動され、カセット内の処理すべき基板２１が真空搬送室３内のロボット３４によって搬送可能な高さに調整される。
次に、カセットステーション４と真空搬送室３との間の仕切弁６が開放され、そして真空搬送室３内のロボット３４作動され、それによりアーム３５及びツイン型ハンド３６が回転、伸長されてカセット内の基板の下方位置へ動かされる。
こうしてロボット３４のハンド３６が基板の下方位置にくると、カセット昇降機構は下降し、ロボット３４のハンド３６上にマスク基板を収納させる。
その後、ロボット３４のハンド３６上に収納されたマスク基板は整流板３７の下部に搬送され、そして仕切弁６は閉じ、真空搬送室３内は、スロー排気される。スロー排気によって真空搬送室３内が設定圧力に到達した後、真空搬送室３は、ターボ分子ポンプを使用して高真空に排気される。
【００１９】
このようにして真空搬送室３内が予め設定してあるチャンバー間受け渡し圧力値になると、真空搬送室３とエッチングプロセス室２との間の仕切弁５が開放され、それによりマスク基板は、エッチングプロセス室２へ搬送される。
エッチングプロセス室２に搬送されたマスク基板は、基板昇降機構２２によってロボットハンド３６上からバイアス基板電極２０上に移される。
その後、ロボットハンド３６はエッチングプロセス室２から真空搬送室３へ戻され、仕切弁５は閉じられ、そしてエッチングプロセス室２は設定圧力まで排気される。エッチングプロセス室２が設定圧力まで排気されると、プラズマ生成室１の上部天板１１にあるプロセスガス導入口１６を介して選択したガスが導入され、エッチングプロセス室２の排気ポート２３に設けられた自動圧力調整機２４によってプロセスガス圧力に設定される。
この状態において、先ず電磁石１２、１３、１４に設定電流を流し、次にバイアス基板電極２０に設定電力を投入した後、高周波コイルすなわちアンテナ１５に設定電力を投入してプラズマ生成室１内に磁気中性線放電プラズマを生成させ、生成した磁気中性線放電プラズマはプラズマ生成室１内からエッチングプロセス室２のバイアス基板電極２０上へ引き込まれ、マスク基板２１上の被エッチング膜のパターニング（エッチング）が行なわれる。
エッチング終了後、電磁石１２、１３、１４、バイアス基板電極２０、アンテナ１５への電力投入は停止され、その後ガス導入が停止され、エッチングプロセス室２内は高真空に排気される。
こうしてエッチングプロセス室２内のガス抜きを行った後、仕切弁５が開放され、ロボット１のハンド３６がエッチングプロセス室２内に挿入され、処理した基板２１を収納する。
【００２０】
エッチングプロセスが終了したマスク基板２１は真空搬送室３へ搬送されるが、それと同時にツイン型ハンド３６のもう一方のハンドに乗っている未処理基板がエッチングプロセス室２へ搬送される。
プロセス処理済み基板２１は、上述の基板搬送動作と逆の動作によりカセット内の当初と同じ位置に収納される。
すなわち真空搬送室３内では、エッチングプロセス室２にマスク基板２１を搬入後、スローベント機構３８により大気圧に開放され、次の３枚目の基板をカセットステーション４へ取りにいく。ロボット３４のハンド３６はツイン型なので、カセットから基板を取り出す側のハンドとカセット内に基板を収納する側のハンドとは区別されている。この場合、カセットから基板を取り出す動作は、上記と同じ仕方で行われる。
【００２１】
上記実施例では、半導体用マスク等の磁気中性線放電プラズマを使用したエッチング処理の場合について説明してきたが、ＣＶＤ等の成膜プロセスやその他の基板処理プロセスに対しても同様に応用できる。
また、上記実施例では、エッチングプロセスだけの動作について説明してきたが、当然複合プロセス用として実施することもできる。
【００２２】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明による３００ｍｍφのウエハー用のマスク形成用の磁気中性線放電プラズマ処理装置においては、マスク基板の枚葉処理で、ＮＬＤプラズマ生成室にて生成されたＮＬＤプラズマをプラズマ生成室と分離したプロセス室内の基板の装着されるバイアス基板電極にバイアスをかけることにより引き込みＮＬＤプラズマの垂直成分エネルギーを利用し、しかもＮＬＤ条件を変化させることによって、バイアス基板電極側ヘのプラズマ引き込み状態を基板面内に均一になるよう制御するように構成し、更には磁気中性線放電プラズマ生成室をプロセス室に対して水平方向に移動可能に構成しているので、今後必要とされる300mm φのウエハー用のO.18μｍパターン以下の半導体用のマスク基板をマスク内分布がよくしかも優れたマスクパターン形状をもって効率よく製作することができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明を大型マスク形成するエッチッグ装置として実施している磁気中性線放電プラズマ処理装置の全体構成を概略的に示す斜視図。
【図２】 図１の装置の概略平面図。
【図３】 図１及び図２に示す装置におけるプラズマ生成室及びエッチッグ室の構成を示す概略断面図。
【図４】 図１及び図２に示す装置における基板搬送室の概略平面図。
【図５】 図４に示す基板搬送室の概略断面図。
【図６】 図１及び図２に示す装置におけるカセットステーションの概略平面図。
【図７】 図６に示すカセットステーションの概略断面図。
【符号の説明】
１：磁気中性線放電プラズマ生成室
２：エッチングプロセス室
３：基板搬送室
４：カセットステーション
５：仕切弁
６：仕切弁
10：円筒状側壁
11：上部天板
12：電磁石
13：電磁石
14：電磁石
15：プラズマ発生用の高周波コイル
16：エッチングプロセスガス導入口
17：シールド板
18：シールド板
20：バイアス基板電極
21：基板
22：基板昇降機構
23：排気ポート
24：自動圧力調整機
25：真空排気ポンプ
26：石英の電極表面材
30：真空搬送室の側壁
31a、31b、31c、31d：開口
32：天板
33：パワーシリンダ装置
34：ロボット
35：アーム
36：ツイン型ハンド
37：整流板
38：スロー排気・スローベント機構
39：基板位置決め用のピン
Claims (7)
- 磁気中性線放電を使用して３００ｍｍφのウエハー用のマスク基板をプラズマ処理する磁気中性線放電プラズマ処理装置であって、
磁気中性線放電プラズマを発生する磁気中性線放電プラズマ生成室と、
前記磁気中性線放電プラズマ生成室に隣接して設けられ、前記磁気中性線放電プラズマ生成室内に生成された磁気中性線放電プラズマを引き込むバイアス基板電極を配設したプロセス室と、
処理すべきマスク基板を前記プロセス室内の前記バイアス基板電極に対して搬入、搬出する基板搬送機構を備えた基板搬送室と
を有し、
前記磁気中性線放電プラズマ生成室で発生される磁気中性線放電プラズマを変化させて、前記バイアス基板電極側ヘのプラズマ引き込み状態を基板表面上で均一になるよう制御する磁気中性線放電プラズマ条件設定手段を設け、
前記磁気中性線放電プラズマ生成室が前記プロセス室に対して水平方向に移動可能に構成されていること
を特徴とする磁気中性線放電プラズマ処理装置。 - 処理すべきマスク基板の装着されるプロセス室内のバイアス基板電極が、基板外周部におけるプラズマの乱れを抑制するために基板と同じ厚みの処理面高さ均一化用石英製電極表面材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
- プラズマ生成室が、パーティクルフリーな焼結炭化珪素材からなるシールド部材を備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
- プロセス室が、常圧焼結型炭化珪素系セラミックで構成されていることを特徴とする請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
- 基板搬送室の排気時間及び大気開放時間を制御して真空排気及び大気圧解放時にパーティクルの拡散を防ぎ、マスク基板上に付着しないように構成したことを特徴とする請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
- 基板搬送室内に設けられる基板搬送機構が、ツイン型のチタン製ハンドとＮ2ガスパージ機構を内蔵したアームとから成るマスク基板搬送用ロボットを備えていることを特徴とする請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
- プロセス室が、各々外部に磁場発生機構を備えた複数の室から成り、各プロセス室の外側に、磁場相互干渉を防止するため漏洩磁場防止用シールド部材を設けたことを特徴とする請求項１に記載の磁気中性線放電プラズマ処理装置。
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- 1998-07-21 JP JP20515498A patent/JP4009366B2/ja not_active Expired - Lifetime
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