JP4212707B2 - ウエハ平坦化システム及びウエハ平坦化方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
この発明は、ウエハ表面の凸部を局部的に活性種ガスによりエッチングして平坦化し、あるいはウエハの相対的に厚い部分を局部的にエッチングしてウエハの厚さ分布を均一にするためのウエハ平坦化システム及びウエハ平坦化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
図25は、従来のウエハ平坦化方法の一例を示す概略断面図である。
図25において、符号100はプラズマ発生器であり、プラズマ発生器100で生成したプラズマ中の活性種ガスGを、ノズル101からウエハWの表面に噴射する。
ウエハWはステージ120上に載置固定されており、ステージ120を水平方向に移動させることで、ウエハWの表面のうち規定厚さよりも相対的に厚い部分(以下、「相対厚部」という)Waをノズル101の真下に導く。
そして、活性種ガスGをノズル101から凸状の相対厚部Waに噴射し、相対厚部Waを局部的にエッチングすることで、ウエハWの表面厚さ分布を均一化することにより、ウエハWの表面を平坦化する。。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した従来のウエハ平坦化方法では、次のような問題があった。
プラズマ発生器100で生成したプラズマ中のイオンが、プラズマとウエハWとの間に印加された電位差によって加速されてウエハWに衝突するので、イオンが衝突した部分だけが大きくエッチングされ、また、スパッタリングによって、ウエハW表面の原子が除去される。このため、ウエハWの表面が原子オーダで粗れる。
さらに、ウエハWの周囲に浮遊するパーティクルやノズル101を形成する放電管で発生したパーティクルがウエハWの表面に付着し、パーティクルが付着した部分のエッチング特性が低下する。この結果、パーティクルの付着した部分と付着していない部分とのエッチング量が異なり、ウエハW表面が粗れる。
上記理由により、局部エッチングを行うと、ウエハW表面の平均自乗粗さ(Roughness Root Mean Square 以下単に「RMS」という)が大きくなってしまう。実際に原子間力顕微鏡で局部エッチング後のウエハW表面を観測したところ、局部エッチング前のRMSが1nmより小さかったウエハWが上記ウエハ平坦化方法による局部エッチングを行うと、RMSが10nm程度迄悪化してしまう。また、ウエハWを前工程から局部エッチング工程に移行させる際に、ウエハWの表面に酸化膜が自然に発生する。この自然酸化膜を放置した状態で、ウエハWを局部エッチングすると、局部エッチング後にウエハWの表面に白濁が生じ、ウエハWの表面粗さを劣化させる原因となる。
【0004】
この発明は上述した課題を解決するためになされたもので、ウエハの自然酸化膜の除去と平坦化と平滑化とを連続的且つ自動的に行う構成として、ウエハの表面粗さの改善を図ると共に作業能率の向上を図ったウエハ平坦化システム及びウエハ平坦化方法を提供することを目的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するために、請求項1の発明に係るウエハ平坦化システムは、ウエハ表面に発生した自然酸化膜を除去する自然酸化膜除去装置と、自然酸化膜除去装置で自然酸化膜が除去されたウエハを取り出して所定箇所に搬送する第1の搬送装置と、ノズル部を第1の搬送装置によって搬送されてきたウエハに対向させた放電管とこの放電管内に供給されたフッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスをプラズマ放電させて所定の活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを有し、活性種ガスを放電管のノズル部からウエハの表面の相対厚部に噴射して相対厚部を局部的にエッチングする局部エッチング装置と、局部エッチング装置で平坦化されたウエハを取り出して所定箇所に搬送する第2の搬送装置と、第2の搬送装置によって搬送されてきたウエハの表面の凸部分を削り取ってウエハ表面を平滑化する平滑化装置とを具備し、自然酸化膜除去装置は、所定の活性種ガスをウエハの表面全面に噴射する放電管と、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスを放電管内でプラズマ放電させて活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを具備する構成とした。
かかる構成により、ウエハ表面に発生した自然酸化膜が自然酸化膜除去装置によって除去された後、このウエハが第1の搬送装置によって局部エッチング装置に搬送される。そして、局部エッチング装置において、プラズマ発生器により、放電管内に供給されたフッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスがプラズマ放電され、活性種ガスが生成される。すると、この活性種ガスが放電管のノズル部からウエハの相対厚部に噴射され、相対厚部が局部的にエッチングされる。したがって、ウエハの表面全面に沿って順次局部エッチングしていくことで、ウエハ表面全面が平坦化される。そして、平坦化されたウエハが第2の搬送装置によって平滑化装置に搬送され、平滑化装置によってウエハの表面の凸部分が削り取られ、ウエハ表面が平滑化される。なお、自然酸化膜除去装置のプラズマ発生器によって、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスが放電管内でプラズマ放電されて活性種ガスが生成される。すると、活性種ガスが放電管からウエハの表面全面に噴射され、ウエハ表面の自然酸化膜がこの活性種ガスによってエッチングされる。
【0006】
特に、請求項2の発明は、請求項1に記載のウエハ平坦化システムにおいて、第1の搬送装置及び第2の搬送装置を一台の搬送装置で兼用する構成とした。
【0008】
混合ガスの混合比の好例として、請求項3の発明は、請求項1または請求項2に記載のウエハ平坦化システムにおいて、混合ガスにおけるフッ素化合物に対する水素の割合は0.1%以上50%以下である構成とした。
また、局部エッチング処理の際には、ウエハの結晶方向の判別やウエハ位置の目印となるオリフラやノッチを位置決めしておくことが好ましい。そこで、請求項4の発明は、請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、自然酸化膜除去装置に、ウエハのオリフラ又はノッチの位置決めを行う位置決め機構を設けた構成としてある。
【0009】
平滑化装置の一例として、請求項5の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、平滑化装置は、表面に研磨パッドを有し回転可能な定盤と、ウエハの表面を定盤側に向けた状態で保持し、このウエハを定盤の研磨パッドに押圧しながら回転するキャリアと、ウエハ表面と研磨パッド間に所定の研磨液を供給する研磨液供給器とを具備するケミカルメカニカルポリッシング装置である構成とした。
かかる構成により、キャリアによって、ウエハがその表面を定盤側に向けた状態で保持され、このウエハが回転されながら回転している定盤の研磨パッドに押圧される。そして、研磨液供給器によって、研磨液がウエハ表面と研磨パッド間に供給され、ウエハ表面が鏡面研磨されて、平滑化される。
【0010】
平滑化装置の他の例として、請求項6の発明は、請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、平滑化装置は、所定の活性種ガスをウエハの表面全面に噴射する放電管と、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスを放電管内でプラズマ放電させて活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを具備する構成とした。
かかる構成により、プラズマ発生器によって、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスが放電管内でプラズマ放電されて活性種ガスが生成される。すると、活性種ガスが放電管からウエハの表面全面に噴射され、ウエハの表面全面がこの活性種ガスによってエッチングされて、平滑化される。
また、フッ化化合物は各種あるが、その一例として、請求項7の発明は、請求項6に記載のウエハ平坦化システムにおいて、混合ガス中のフッ素化合物は、四フッ化炭素,六フッ化硫黄,三フッ化窒素のいずれかである構成とした。
さらに、混合ガスの混合比の好例として、請求項8の発明は、請求項7に記載のウエハ平坦化システムにおいて、混合ガスにおける四フッ化炭素に対する酸素の割合は200%以上400%以下である構成とした。
【0011】
また、局部エッチング装置は複数台設けることができる。そこで、請求項9の発明は、請求項1ないし請求項4及び請求項6ないし請求項8のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、局部エッチング装置をN(2以上の整数)台配設し、第1の搬送装置を制御して、未処理のウエハを非作動中の自然酸化膜除去装置に搬入させ、自然酸化膜除去装置を自然酸化膜除去可能時間だけ作動させた後、第1の搬送装置を制御して、自然酸化膜除去済みのウエハを自然酸化膜除去装置から非作動中のX(2以上N以下の整数)台目の局部エッチング装置に搬送させる自然酸化膜除去装置制御部と、X台目の局部エッチング装置を局部エッチング可能時間だけ作動させた後、第2の搬送装置を制御して、局部エッチング処理済みのウエハを局部エッチング装置から非作動中の平滑化装置に搬送させる局部エッチング装置制御部と、平滑化装置を平滑化可能時間だけ作動させた後、第2の搬送装置を制御して、平滑化処理済みのウエハを平滑化装置から搬出させる平滑化装置制御部とを具備する制御装置を設けた構成としてある。
かかる構成により、制御装置の自然酸化膜除去装置制御部の制御によって、第1の搬送装置が、未処理のウエハを非作動中の自然酸化膜除去装置に搬入する。そして、自然酸化膜除去装置制御部の制御によって、自然酸化膜除去装置が自然酸化膜除去可能時間だけ作動された後、第1の搬送装置が自然酸化膜除去済みのウエハを自然酸化膜除去装置から非作動中のX台目の局部エッチング装置に搬送させる。そして、局部エッチング装置制御部の制御によって、X台目の局部エッチング装置が局部エッチング可能能時間だけ作動された後、第2の搬送装置が局部エッチング処理済みのウエハを局部エッチング装置から非作動中の平滑化装置に搬送させる。しかる後、平滑化装置制御部の制御により、平滑化装置で平滑化されたウエハが平滑化装置から搬出される。すなわち、自然酸化膜除去処理後の複数のウエハが非作動中の複数の局部エッチング装置に搬送され、複数の局部エッチング装置によって、複数のウエハが一度に局部エッチング処理される。そして、局部エッチング処理が済んだウエハから順に平滑化装置に搬送される。
【0012】
特に、請求項10の発明は、請求項9に記載のウエハ平坦化システムにおいて、第1の搬送装置が自然酸化膜除去済みのウエハを、局部エッチング処理終了後の局部エッチング装置のうち非作動時間が最も長い局部エッチング装置に搬送するように、自然酸化膜除去装置制御部を制御する搬送順序制御部を制御装置に設けた構成としてある。かかる構成により、自然酸化膜除去済のウエハを非作動中の局部エッチング装置に搬送する際、非作動中の局部エッチング装置が複数ある場合には、ウエハが作動停止後の非作動時間が最も長い局部エッチング装置に搬送される。
【0013】
また、請求項11の発明は、請求項9または請求項10に記載のウエハ平坦化システムにおいて、局部エッチング装置における局部エッチング可能時間が自然酸化膜除去装置における自然酸化膜除去可能時間のm(正数)倍である場合に、N>mに設定する構成とした。
【0014】
ところで、請求項1ないし請求項11の発明に係るウエハ平坦化システムを実行する方法も発明として成立する。そこで、請求項12の発明に係るウエハ平坦化方法は、ウエハ表面に発生した自然酸化膜を除去する自然酸化膜除去工程と、自然酸化膜除去工程で自然酸化膜が除去されたウエハを取り出して次工程に移す第1の搬送工程と、フッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスをプラズマ放電させて生成した活性種ガスを放電管のノズル部から、第1の搬送工程を経て搬送されてきたウエハの表面の相対厚部に噴射させることにより、相対厚部を局部的にエッチングして、ウエハ表面を平坦化する局部エッチング工程と、局部エッチング工程で平坦化されたウエハを取り出して次工程に移す第2の搬送工程と、第2の搬送工程を経て搬送されてきたウエハの表面の凸部分を削り取ってウエハ表面を平滑化する平滑化工程と、を具備し、自然酸化膜除去工程は、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスをプラズマ放電させて生成した活性種ガスを放電管のノズル部からウエハの表面全面に噴射させることにより、ウエハの自然酸化膜を除去する構成とした。
請求項13の発明は、請求項12に記載のウエハ平坦化方法において、混合ガスにおけるフッ素化合物に対する水素の割合は0.1%以上50%以下である構成とした。
さらに、平滑化工程の一例として、請求項14の発明は、請求項12または請求項13に記載のウエハ平坦化方法において、平滑化工程は、ウエハをキャリアで保持し、このウエハを回転させながらウエハ表面を回転する定盤の研磨パッドに押圧すると共に、ウエハ表面と研磨パッド間に所定の研磨液を供給して、ウエハ表面を鏡面研磨するケミカルメカニカルポリッシング工程である構成とした。
また、他の例として、請求項15の発明は、請求項12または請求項13に記載のウエハ平坦化方法において、平滑化工程は、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスをプラズマ放電させて生成した活性種ガスを放電管のノズル部からウエハの表面全面に噴射させることにより、ウエハの表面を平滑化する構成とした。
特に、請求項16は、請求項15に記載のウエハ平坦化方法において、混合ガス中のフッ素化合物は、四フッ化炭素,六フッ化硫黄,三フッ化窒素のいずれかである構成とした。
請求項17の発明は、請求項16に記載のウエハ平坦化方法において、混合ガスにおける四フッ化炭素に対する酸素の割合は200%以上400%以下である構成とした。
また、請求項18の発明は、請求項12,請求項13及び請求項15ないし請求項17のいずれかに記載のウエハ平坦化方法において、N(2以上の整数)数の局部エッチング工程と、未処理のウエハを非実行中の自然酸化膜除去工程に移す第1の工程と、ウエハに対して自然酸化膜除去工程を実行させる第2の工程と、第1の搬送工程を実行して、第2の工程実行後のウエハを、N数の局部エッチング工程のうち非実行中の一の局部エッチング工程に移す第3の工程と、一の局部エッチング工程を実行させる第4の工程と、第2の搬送工程を実行して、第4の工程実行後のウエハを、非実行中の平滑化工程に移す第5の工程と、平滑化工程を実行させる第6の工程と、第6の工程実行後のウエハを搬出する第7の工程とを設けた構成とする。
また、請求項19の発明は、請求項18に記載のウエハ平坦化方法において、第3の工程は、局部エッチング処理実行後の局部エッチング工程のうち非実行時間が最も長い一の局部エッチング工程にウエハを移すものである構成とした。
特に、請求項20の発明は、請求項19に記載のウエハ平坦化方法において、局部エッチング工程における局部エッチング処理時間が自然酸化膜除去工程における自然酸化膜除去時間のm(正数)倍である場合に、N>mに設定した構成とする。
【0015】
また自然酸化膜除去工程と局部エッチング工程と平滑化工程とを1つの装置で行うことができるならば、ウエハの各工程への搬送時間を省くことができ、処理作業をさらに効率化することができる。そこで、請求項21のウエハ平坦化システムは、ノズル部をウエハの表面に対向させた放電管とこの放電管内に供給された所定のガスをプラズマ放電させて所定の活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを有し、活性種ガスを放電管のノズル部からウエハの表面に噴射してウエハ表面をエッチング可能なエッチング装置と、ガスを放電管内に供給可能なガス供給装置と、放電管のノズル部とウエハとの距離を近づけ又は遠ざける移動機構と、移動機構を制御して、ノズル部から噴射される活性種ガスがウエハの表面全面に拡散する位置まで、ノズル部とウエハとの距離を遠ざけると共に、ガス供給装置を制御して、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスを放電管内に供給させた後、エッチング装置を駆動させる自然酸化膜除去処理制御部,移動機構を制御して、ノズル部から噴射される活性種ガスがウエハの相対厚部に局部的に噴き当たる位置まで、ノズル部とウエハとの距離を近づけると共に、ガス供給装置を制御して、フッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスを放電管内に供給させた後、エッチング装置を駆動させる局部エッチング処理制御部,及び移動機構を制御して、ノズル部から噴射される活性種ガスがウエハの表面全面に拡散する位置まで、ノズル部とウエハとの距離を遠ざけると共に、ガス供給装置を制御して、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスを放電管内に供給させた後、エッチング装置を駆動させる平滑化処理制御部を有する第1の自動制御装置とを具備する構成とした。
さらに、請求項22の発明は、請求項21に記載のウエハ平坦化システムにおいて、エッチング装置をN(2以上の整数)台配設し、ウエハをエッチング装置内に搬入する搬入装置と、ウエハをエッチング装置から搬出する搬出装置と、搬入装置を駆動して、未処理のN枚のウエハをN台のエッチング装置内に搬入させた後、第1の自動制御装置を駆動させ、所定時間経過後に、搬出装置を駆動して、既処理のN枚のウエハをN台のエッチング装置から搬出させる第2の自動制御装置を設けた構成とする。
【0016】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
(第1の実施形態)
図1は、この発明の第1の実施形態に係るウエハ平坦化システムの概略構成図である。
このウエハ平坦化システムは、自然酸化膜除去装置1と局部エッチング装置2と平滑化装置3と第1及び第2の搬送装置としての移動ロボット4とを具備している。
【0017】
自然酸化膜除去装置1は、シリコンウエハWの表面に発生した自然酸化膜を除去する装置であり、図2はこの自然酸化膜除去装置1の構造図である。
図2に示すように、自然酸化膜除去装置1は、液槽11と洗浄器12と第3の搬送装置としてのロボット13とを有している。
液槽11には、シリコンウエハWの表面に発生した自然酸化膜を除去するためのフッ化水素酸水溶液A(以下、「溶液A」と記す)が貯留されている。
洗浄器12は、液槽11から取り出されてシリコンウエハWに付着している溶液を洗い落とすための機器であり、シリコンウエハWをテーブル17に送り出すベルトコンベア14a,14bと、ベルトコンベア14a,14b間に配設された一対のスポンジブラシ15a,15bと、純水を噴射する一対のノズル16a,16bで構成されている。
ロボット13は、前工程を経てテーブル10上に載置されたシリコンウエハWを保持し、液槽11の溶液A内に所定時間漬けた後、洗浄器12のベルトコンベア14a上に載置する機器である。
これにより、前工程を経たシリコンウエハWは、ロボット13によって液槽11内に漬けられ、その自然酸化膜が溶液Aによって除去される。しかる後、ベルトコンベア14a上に載置されて一対のスポンジブラシ15a,15b側に搬送され、シリコンウエハWの両面にノズル16a,16bから純水がかけられ、一対のスポンジブラシ15a,15bによって洗浄される。そして、シリコンウエハWは一対のスポンジブラシ15a,15bの回転によってベルトコンベア14b上に送り出され、このベルトコンベア14bによってテーブル17上に搬送される。
【0018】
また、図1に示す局部エッチング装置2は、活性種ガスGをシリコンウエハWの表面の相対厚部に噴射して当該相対厚部を局部的にエッチングすることにより、シリコンウエハWの表面全面をを平坦化するための装置であり、図3はこの局部エッチング装置2の構造を示す断面図である。
図3に示すように、局部エッチング装置2は、プラズマ発生器20と、アルミナ放電管21と、ガス供給装置22と、X−Y駆動機構23と、Z駆動機構24とを具備している。
【0019】
プラズマ発生器20は、アルミナ放電管21内のガスをプラズマ放電させて活性種ガスGを生成するための器機であり、マイクロ波発振器20aと導波管20bとよりなる。
マイクロ波発振器20aは、マグネトロンであり、所定周波数のマイクロ波Mを発振することができる。
導波管20bは、マイクロ波発振器20aから発振されたマイクロ波Mを伝搬するためのもので、アルミナ放電管21に外挿されている。
このような導波管20bの左側端内部には、マイクロ波Mを反射して定在波を形成する反射板(ショートプランジャ)20cが取り付けられている。また、導波管20bの中途には、マイクロ波Mの位相合わせを行う3スタブチューナ20dと、マイクロ波発振器20aに向かう反射マイクロ波Mを90゜方向(図1の表面方向)に曲げるアイソレータ20eが取り付けられている。
【0020】
アルミナ放電管21は、下端部にノズル部21aを有した円筒体であり、上端部には、ガス供給装置22の供給パイプ22aが連結されている。
ガス供給装置22は、アルミナ放電管21内にガスを供給するための装置であり、SF6(六フッ化硫黄)ガスのボンベ22bを有し、ボンベ22bがバルブ22cと流量制御器22dを介して供給パイプ22aに連結されている。
【0021】
プラズマ発生器20がかかる構成を採ることにより、ガス供給装置22からアルミナ放電管21にガスを供給すると共に、マイクロ波発振器20aからマイクロ波Mを発振すると、アルミナ放電管21内においてプラズマ放電が行われ、プラズマ放電で生成された活性種ガスGがノズル部21aから噴射される。
【0022】
シリコンウエハWは、チャンバー25内のチャック26上に配置されると、チャック26の静電気力で吸着されるようになっている。チャンバー25には、真空ポンプ25aが取り付けられており、この真空ポンプ25aによってチャンバー25内を真空にすることができる。また、チャンバー25の上面中央部には、孔25bが穿設され、この孔25bを介してアルミナ放電管21のノズル部21aがチャンバー25内に挿入されている。孔25bとアルミナ放電管21との間にはO−リング25cが装着され、孔25bとアルミナ放電管21との間が気密に保持されている。
そして、このような孔25bに挿入されたノズル部21aの周囲には、ダクト25dが設けられ、真空ポンプ25eの駆動によって、エッチング時の反応生成ガスをチャンバー25外部に排出するようになっている。
【0023】
X−Y駆動機構23は、このようなチャンバー25内に配されており、チャック26を下方から支持している。
このX−Y駆動機構23は、そのX駆動モータ23aによってチャック26を図1の左右に移動させ、そのY駆動モータ23bによってチャック26とX駆動モータ23aとを一体に図1の紙面表裏に移動させる。すなわち、このX−Y駆動機構23によって、ノズル部21aをシリコンウエハWに対して相対的にX−Y方向に移動させることができる
Z駆動機構24は、チャンバー25内のX−Y駆動機構23全体を下方から支持している。このZ駆動機構24は、そのZ駆動モータ24aによって、X−Y駆動機構23全体を上下に移動させて、ノズル部21aの開口21bとシリコンウエハW表面との距離を調整することができる。
このようなX−Y駆動機構23のX駆動モータ23a,Y駆動モータ23bやZ駆動機構24のZ駆動モータ24aの駆動制御は、制御コンピュータ27が所定のプログラムに基づいて行う。
【0024】
図1において、平滑化装置3は、シリコンウエハWの表面の凸部分を削り取って表面を平滑化するための装置であり、この実施形態では、平滑化装置としてケミカルメカニカルポリッシング装置(以下、「CMP装置」と記す)を用いている。
図4は、CMP装置3を一部破断して示す正面図である。
図4に示すように、CMP装置3は、研磨パッド30aが表面に貼り付けられた定盤30と、キャリア31と、研磨液供給器としてのノズル32と、エアポンプ33とを具備している。
【0025】
定盤30は、装置筐体内部のメインモータ34によって回転駆動されるようになっている。すなわち、メインモータ34の回転がプーリ34aに伝達され、プーリ34aの回転がベルト34bとプーリ34cとを介して変速機34dに伝達されている。そして、上記回転が、変速機34dで変速されて、定盤30に連結された出力回転軸34eを介して定盤30に伝達され、定盤30が所定の速度で回転する。
【0026】
キャリア31は、シリコンウエハWを保持した状態でシリコンウエハWを定盤30の研磨パッ30a上に押圧しながら回転することができるようになっている。
図5はキャリア31を昇降及び回転させる機構を示す断面図である。
図5に示すように、シリンダ35内には、シリンダ35を貫通したピストンロッド35aの外側に固着されたピストン35bが摺動自在に収納され、シリンダ35内の空気圧を調整することで、ピストンロッド35aをピストン35bと一体に昇降させ、キャリア31への押圧力を調整することができる。また、モータ36の回転軸のギア36aには、ピストンロッド35aの上部にベアリング36bを介して取り付けられたギア36cが噛み合わされており、ギア36cの上面に固設された支持部材36dには、インナーロッド35cの上端が固着されている。これにより、モータ36の回転がギア36a,36cと支持部材36dとを介してインナーロッド35cに伝達され、インナーロッド35cがピストンロッド35a内で所定の速度で回転する。
【0027】
図6はキャリア31の断面図である。
図6に示すように、キャリア31の上部には、連結部材31aが回転自在に取り付けられ、この連結部材31aに、ピストンロッド35aの下端部が連結されている。そして、キャリア31の内歯ギア31bとインナーロッド35cの下端部の外歯ギア35dとが噛み合っており、インナーロッド35cがモータ36の駆動で回転すると、これらギア31b,35dの噛み合いによってモータ36の回転力がキャリア31に伝わるようになっている。
また、キャリア31の下面には、シリコンウエハWを収納する凹部37が設けられ、その上面には、バッキングシート37aが貼り付けられている。そして、凹部37側に開口した複数の通気孔31cが、バッキングシート37aから空気出入口31dに通じている。これにより、エアポンプ33によって、通気口31c内の空気を、インナーロッド35cに挿入され且つ空気出入口31dに至るエアホース33aを通じて抜くことにより、シリコンウエハWを吸着することができる。
【0028】
図4において、ノズル32は、上記キャリア31に保持されたシリコンウエハWと定盤30との間に研磨液としてのスラリSを供給するための機器であり、定盤30の上方に配設されている。
【0029】
なお、上記の如くキャリア31とシリンダ35とモータ36とが一体に組み付けられた組み付け体は、図1に示すテーブル29とテーブル39との間を図示しない搬送機構によって搬送される。
【0030】
移動ロボット4は、局部エッチング装置2のゲートバルブ25fからチャンバー25内に腕を入れて、局部エッチング加工済みのシリコンウエハWをチャック26から運び出し、レール40上をテーブル29側に移動して、保持しているシリコンウエハWをテーブル29の上に載置する。しかる後、テーブル17側に移動して、テーブル17上のシリコンウエハWをチャンバー25内に運んでチャック26上に載置する機能を有している。
【0031】
次に、この実施形態のウエハ平坦化システムが示す動作について説明する。なお、ウエハ平坦化システムの動作は、請求項15,請求項16及び請求項19の発明に係るウエハ平坦化方法を具体的に実行するものである。
【0032】
まず、自然酸化膜除去工程が実行される。
すなわち、図2に示すように、前工程を経てテーブル10上に載置されたシリコンウエハWがロボット13に保持され、液槽11内に所定時間漬けられる。これにより、溶液A中で、n(H2O)+2HF→(H2O)nH++HF2− なる反応と、SiO2+4HF2− →SiF4+2H2O なる反応が行われ、シリコンウエハWに発生している自然酸化膜(SiO2)が液槽11内の溶液Aによって除去されることとなる。しかる後、シリコンウエハWは、液槽11から出されて洗浄器12のベルトコンベア14a上に載置され、一対のスポンジブラシ15a,15b間に送り込まれて洗浄される。そして、シリコンウエハWはスポンジブラシ15a,15bの回転によってベルトコンベア14b上に送り出され、このベルトコンベア14bによってテーブル17上に搬出される。
【0033】
シリコンウエハWがテーブル17上に載置されると、第1の搬送工程が実行される。すなわち、テーブル17上のシリコンウエハWが移動ロボット4によって局部エッチング装置2のチャンバー25内のチャック26上に載置され、ゲートバルブ25fが閉じられる。
【0034】
すると、局部エッチング装置2において局部エッチング工程が実行される。
すなわち、図3に示すように、真空ポンプ25aが駆動されてチャンバー25内が所定の低気圧状態にされると共に、Z駆動機構24が駆動されてX−Y駆動機構23全体が上昇され、シリコンウエハWがノズル部21aの開口21bに近付けられる。
【0035】
そして、ガス供給装置22のバルブ22cが開かれ、ボンベ22b内のSF6ガスが供給パイプ22aに流出されて、アルミナ放電管21内に供給される。
このとき、バルブ22cの開度が調整されて、SF6ガスの圧力が所定の圧力に維持されると共に、流量制御器22dによりSF6ガスの流量が調整される。
【0036】
上記SF6ガスの供給作業と並行して、マイクロ波発振器20aが駆動され、SF6ガスが発振されたマイクロ波Mによってプラズマ放電されて、F(フッ素)ラジカルを含んだ活性種ガスGが生成される。これにより、活性種ガスGがアルミナ放電管21のノズル部21aに案内されて、ノズル部21aの開口21bからシリコンウエハW側に噴射される。
【0037】
この状態で、制御コンピュータ27によりX−Y駆動機構23が駆動され、シリコンウエハWを吸着したチャック26がX−Y方向にジグザグ状に移動させられる。
すなわち、図7に示すように、ノズル部21aをシリコンウエハWに対して相対的にジグザグ状に走査させる。このとき、ノズル部21aのシリコンウエハWに対する相対速度は、相対厚部の厚さに略反比例するように設定しておく。これにより、図8に示すように、ノズル部21aが非相対厚部Wbの真上を高速度で移動し、相対厚部Waの上方にくると相対厚部Waの厚さに応じて速度を下げる。この結果、相対厚部Waに対するエッチング時間が長くなり、相対厚部Waが平坦に削られることとなる。このようにして、シリコンウエハWの表面全面を順次局部エッチングすることで、シリコンウエハW表面が平坦化されることとなる。
【0038】
上記局部エッチング工程が終了すると、第2の搬送工程が実行される。
すなわち、図1に示すチャンバー25のゲートバルブ25fが開かれ、移動ロボット4によって局部エッチング加工済みのシリコンウエハWがチャンバー25内から取り出されて、テーブル29側に搬送され、シリコンウエハWがその表面を下側にした状態でテーブル29の上に載置される。
【0039】
すると、CMP装置3において、平滑化工程としてのケミカルメカニカルポリッシング工程が実行される。
すなわち、一点鎖線で示すように、キャリア31とシリンダ35とモータ36とが一体に組み付けられた組み付け体が、テーブル29上のシリコンウエハWの真上に移動し、シリンダ35の駆動によって、キャリア31が下降し、シリコンウエハWが凹部37(図6参照)内に収納される。この状態で、エアポンプ33が駆動され、キャリア31の通気孔31cが負圧状態になって、シリコンウエハWがバッキングシート37aに吸着される。
そして、シリコンウエハWを吸着したキャリア31が上昇し、上記組み付け体が定盤30の真上に移動した後、シリンダ35とモータ36との駆動によって、回転するキャリア31が回転している定盤30側に下降し、シリコンウエハWが定盤30の研磨パッド30a上に所定圧力で押圧される。
この状態で、スラリSがノズル32からシリコンウエハWと定盤30との間に供給され、シリコンウエハW表面が鏡面研磨されて、凸部分等の表面粗れが削り取られ、シリコンウエハWが平滑化される。
【0040】
上記ケミカルメカニカルポリッシング工程が終了すると、キャリア31がシリコンウエハWを吸着した状態で上昇し、二点鎖線で示すように、組み付け体がテーブル39の真上まで移動した後、キャリア31が下降する。そして、エアポンプ33の逆駆動によって、キャリア31の通気孔31cが正圧状態になり、シリコンウエハWがバッキングシート37aから剥離されて、テーブル39上に載置される。
【0041】
このように、この実施形態のウエハ平坦化システムによれば、局部エッチングによって生じたシリコンウエハWの表面の粗れを略完全になくすことができるので、シリコンウエハWのRMSを向上させることができる。また、自然酸化膜を予め除去して、局部エッチングを行うので、局部エッチング後の白濁の発生を防止することができる。また、自然酸化膜除去工程と局部エッチング工程と平滑化工程とを連続的且つ自動的に行うことができるので、作業能率を向上させることができる。
この点を実証すべく、発明者等は、自然酸化膜除去装置1の液槽11内の溶液Aとして、17%のフッ化アンモニウム(NH4F)と0.7%のフッ化水素酸(HF)と82.3%の純水とを混合したフッ化水素酸水溶液を使用し、RMSが0.9nmであるシリコンウエハWをこの溶液Aに2分間漬けた後、洗浄器12で洗浄した。そして、このシリコンウエハWを局部エッチング装置2のチャック26に載置し、SF6ガスを流量250SCCMの割合でアルミナ放電管21内に供給した。これとほぼ同時に、マイクロ波発振器20aによって出力電力350Wのマイクロ波MをSF6ガスに向けて発振し、ガス圧1.5Torrの活性種ガスGをノズル部21aから噴射して、シリコンウエハWの表面全面を局部エッチングした。その後、CMP装置3を用いて、局部エッチング装置2で平坦化されたシリコンウエハWの表面を0.2μmだけ鏡面研磨して、シリコンウエハWのRMSを測定したところ、このRMSが、0.35nmに減少していた。つまり、自然酸化膜除去工程と局部エッチング工程と平滑化工程とを実行することによって、シリコンウエハW表面のRMSが0.9nmから0.35nmに向上した。
【0042】
(第2の実施形態)
図9は、この発明の第2の実施形態に係るウエハ平坦化システムの概略構成図である。なお、図1〜図8に示した要素と同一要素については同一符号を付して説明する。
このウエハ平坦化システムは、シリコンウエハWをドライに保った状態で、自然酸化膜除去工程と局部エッチング工程と平滑化工程とを実行することができるようにした点が、上記第1の実施形態と異なる。
図9において符号5が自然酸化膜除去装置であり、符号6が平滑化装置である。
【0043】
自然酸化膜除去装置5は、図10に示すように、プラズマ発生器50と、アルミナ放電管51と、ガス供給装置52と、チャック56を回転させるモータ53と、位置決め機構54とを具備している。
【0044】
プラズマ発生器50は、局部エッチング装置2のプラズマ発生器20と同構造であり、マイクロ波発振器50aと導波管50bとよりなる。すなわち、マイクロ波発振器50aは、所定周波数のマイクロ波Mを発振するマグネトロンであり、導波管50bには、反射板50cと3スタブチューナ50dとアイソレータ50eとが取り付けられている。アルミナ放電管51も局部エッチング装置2のアルミナ放電管21と同構造であり、その上端部には、ガス供給装置52の供給パイプ52aが連結されている。
ガス供給装置52は、CF4(四フッ化炭素)ガスのボンベ52bとH2(水素)ガスのボンベ52eとを有し、これらのボンベ52b,52eがバルブ52cと流量制御器52dを介して供給パイプ52aに連結されている。このガス供給装置52では、CF4ガスに対するH2ガスの割合を0.1%以上50%以下に設定した混合ガスをアルミナ放電管51に供給する。
【0045】
シリコンウエハWは、チャンバー55内のチャック56上に配置されるが、ノズル部51aからの活性種ガスG1をチャック56上のシリコンウエハWの表面全面に噴射するようにするため、ノズル部51aとチャック56との距離は局部エッチング装置2のノズル部21aとチャック26との距離に比べて極めて大きく設定されている。
チャンバー55には、局部エッチング装置2のチャンバー25と同様に、チャンバー55内を低圧にする真空ポンプ55aが設けられている。
【0046】
モータ53は、シリコンウエハW径よりも小径のチャック56を回転させるためのもので、その回転軸がチャック56の中心部に連結されている。
位置決め機構54は、モータ53を制御して、シリコンウエハWのオリフラやノッチの位置決めを行うための周知の機構であり、発光素子54aと受光素子54bとコントローラ54cとを有している。すなわち、発光素子54aからの光LをシリコンウエハWの下方に配置された受光素子54bで受光し、受光量に応じた電圧信号Vを受光素子54bからコントローラ54cに出力する。コントローラ54cは、入力されている電圧信号Vの電圧値が基準電圧値V1以上であって、その電圧値が増加から減少に変化したときにモータ53を停止させる機能を有している。
これにより、図11に示すように、ノッチWnを有したシリコンウエハWが回転している場合には、ノッチWnが受光素子54bの真上に位置したときに、図12に示すように、それまでほぼ一定電圧値であった電圧信号Vが急激に立ち上がるので、コントローラ54cは、この急激に立ち上がった電圧値Vnを入力するとほぼ同時にモータ53の回転を停止させて、ノッチWnを受光素子54bのほぼ真上に位置決めすることとなる。また、図13に示すように、オリフラWoを有したシリコンウエハWが回転している場合には、オリフラWoが受光素子54bの真上を通過していくときに、図14に示すように、電圧信号Vが滑らかに立ち上がる。コントローラ54cは、最大電圧値Voを入力するとほぼ同時にモータ53の回転を停止させて、オリフラWoの中心Wo′を受光素子54bのほぼ真上に位置決めすることとなる。
【0047】
一方、平滑化装置6も、図15に示すように、プラズマ発生器60と、アルミナ放電管61と、ガス供給装置62と、チャック66を回転させるモータ63とを具備している。
【0048】
プラズマ発生器60も、局部エッチング装置2のプラズマ発生器20と同構造であり、アルミナ放電管61も局部エッチング装置2のアルミナ放電管21と同構造であるが、ガス供給装置62は、CF4ガスのボンベ62bとO2(酸素)ガスのボンベ62eとを有し、これらのボンベ62b,62eがバルブ62cと流量制御器62dを介して供給パイプ62aに連結されている。このガス供給装置62では、CF4ガスに対するO2ガスの割合を200%以上400%以下に設定した混合ガスをアルミナ放電管61に供給する。
【0049】
アルミナ放電管61のノズル部61aとチャック66との距離は、自然酸化膜除去装置5と同様に、局部エッチング装置2のノズル部21aとチャック26との距離に比べて極めて大きく設定されており、ノズル部61aからの活性種ガスG2がチャック66上のシリコンウエハWの表面全面に噴射されるようになっている。
チャンバー65には、自然酸化膜除去装置5のチャンバー55と同様に、真空ポンプ65aが設けられている。
【0050】
モータ63は、シリコンウエハW径よりも大径のチャック66を回転させるためのもので、その回転軸がチャック66の中心部に連結されている。
【0051】
図9に示す移動ロボット4′は、平滑化加工済みのシリコンウエハWを平滑化装置6のチャック66から運び出し、テーブル39上に載置した後、レール40′上を局部エッチング装置2側に移動する。そして、局部エッチング加工済みのシリコンウエハWをチャック26から運び出し、平滑化装置6側に移動して、保持しているシリコンウエハWをチャック66上に載置する。しかる後、自然酸化膜除去装置5側に移動して、自然酸化膜除去装置加工済みのシリコンウエハWをチャック56から運び出し、局部エッチング装置2側に移動して、チャック26上に載置する。そして、テーブル10上のシリコンウエハWを自然酸化膜除去装置5のチャック56上に載置する機能を有している。
【0052】
次に、この実施形態のウエハ平坦化システムが示す動作について説明する。なお、ウエハ平坦化システムの動作は、請求項17,請求項18,請求項20ないし請求項22の発明に係るウエハ平坦化方法を具体的に実行するものである。
まず、自然酸化膜除去工程においては、前工程を経てテーブル10上に載置されたシリコンウエハWが移動ロボット4′に保持され、自然酸化膜除去装置5のチャック56上に載置される。そして、図10に示す位置決め機構54によって、モータ53が制御され、シリコンウエハWのオリフラやノッチが受光素子54bのほぼ真上に位置決めされる。
この位置決め動作と並行して、図10に示したガス供給装置52により、CF4ガスに対するH2ガスの割合が0.1%以上50%以下である混合ガスがアルミナ放電管51に供給され、プラズマ発生器50によって、プラズマ放電される。上記プラズマ放電によって生成された活性種ガスG1は、アルミナ放電管51のノズル部51aから噴射され、シリコンウエハWの表面全体に拡散する。
これにより、2CF4+H2→2CF3*(CF3のラジカル)+2HF なる反応と、SiO2+4HF→SiF4+2H2O なる反応とが生じると解され、この結果、シリコンウエハW表面の自然酸化膜が活性種ガスG1に含まれるラジカルによってエッチングされる。
【0053】
自然酸化膜除去工程が終了すると、第1の搬送工程が実行され、自然酸化膜除去装置1のチャック56上のシリコンウエハWが図9に示す移動ロボット4′によって局部エッチング装置2のチャック26上に搬送される。
そして、局部エッチング装置2において局部エッチング工程が実行され、シリコンウエハW表面が平坦化されることとなる。
上記局部エッチング工程が終了すると、第2の搬送工程が実行され、移動ロボット4′によって、局部エッチング加工済みのシリコンウエハWがチャック26から取り出されて、平滑化装置6のチャンバー65内のチャック66上に搬送される。
【0054】
すると、平滑化装置6において、平滑化工程が実行される。
すなわち、図15に示すモータ63によって、シリコンウエハWを吸着したチャック66が回転されると共に、ガス供給装置62により、CF4ガスに対するO2ガスの割合が200%以上400%以下に設定された混合ガスがアルミナ放電管61に供給され、この混合ガスがプラズマ発生器60によってプラズマ放電される。
上記プラズマ放電によって生成された活性種ガスG2は、アルミナ放電管61のノズル部61aから噴射され、シリコンウエハWの表面全体に拡散する。これにより、シリコンウエハWの表面が活性種ガスG2に含まれるFラジカルやOラジカルによってエッチングされる。すなわち、活性種ガスG2がシリコンウエハWの表面に吹き当たると、図16に示すように,Oラジカルが存在することから、SiOxFy(x,y=1,2,・・・)と思われる反応生成物Rが発生する。また、FラジカルはシリコンウエハW表面をエッチングする。また、反応生成物RはシリコンウエハWの表面全体に発生するが、その蒸気圧によって、大部分の反応生成物Rが蒸発し、粗れの原因となっている微少な凹部Wc内に堆積した反応生成物Rが蒸発せずに溜まっていく。このため、凹部Wcに反応生成物Rが堆積してFラジカルによるエッチングから保護され、凹部Wc以外の部分のみがFラジカルによってエッチングされていく。
そこで、図16の破線で示すように、凹部Wc内に漸次堆積していく反応生成物Rの表面とエッチングされていく部分の表面とが略等しくなった時点で、プラズマ発生器60の駆動を停止する。
これにより、平滑化工程が完了し、表面が略完全に平滑化されたシリコンウエハWを得ることができる。
【0055】
このように、この実施形態のウエハ平坦化システムによれば、シリコンウエハWの表面粗さを減少させることができるだけでなく、シリコンウエハWをドライな状態に保ったまま自然酸化膜除去工程と局部エッチング工程と平滑化工程とを達成することができるので、洗浄工程を省くことができ、その分作業処理速度を高めることができる。
【0056】
発明者等は、この実施形態のウエハ平坦化システムによるシリコンウエハWの表面粗さの向上を実証すべく、次のような実験を行った。
自然酸化膜除去装置5では、CF4ガスとH2ガスとの流量をそれぞれ500SCCMと50SCCMに設定して、これらの混合ガスをアルミナ放電管51内に供給した。これとほぼ同時に、マイクロ波発振器50aによって出力電力200Wのマイクロ波Mをこの混合ガスに向けて発振し、ガス圧1.1Torrの活性種ガスG1をノズル部51aから噴射して、シリコンウエハWの表面全面をエッチングした。
しかる後、このシリコンウエハWを局部エッチング装置2のチャック26に載置し、SF6ガスを流量150SCCMの割合でアルミナ放電管21内に供給した。これとほぼ同時に、マイクロ波発振器20aによって出力電力350Wのマイクロ波MをSF6ガスに向けて発振し、ガス圧1.5Torrの活性種ガスGをノズル部21aから噴射して、シリコンウエハWの表面全面を局部エッチングした。
さらに、平滑化装置6では、CF4ガスとO2ガスとの流量をそれぞれ150SCCMと600SCCMに設定して、これらの混合ガスをアルミナ放電管61内に供給した。そして、マイクロ波発振器60aによって出力電力200Wのマイクロ波Mをこの混合ガスに向けて発振し、ガス圧2.0Torrの活性種ガスG2をノズル部61aから噴射して、シリコンウエハWの表面全面をエッチングした。
上記処理後、シリコンウエハWの表面粗さを測定したところ、そのRMSが、0.30nmに減少していた。
その他の構成,作用効果は上記第1の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【0057】
(第3の実施形態)
図17は、この発明の第3の実施形態に係るウエハ平坦化システムを示すブロック図である。なお、図1〜図16に示した要素と同一要素については同一符号を付して説明する。
この実施形態のウエハ平坦化システムは、局部エッチング装置2を三台配設し、シリコンウエハWを大気に曝すことなく、自然酸化膜除去処理,局部エッチング処理及び平滑化処理を行うことができるようにした点が上記第二の実施形態のウエハ平坦化システムと異なる。
【0058】
図17において、符号139はロード及びアンロード室であり、このロード及びアンロード室139内部には、未処理のシリコンウエハWを収納したロードカセット140と処理済みのシリコンウエハWを収納するアンロードカセット141とが配設されている。また、このロード及びアンロード室139は、ウエハ搬出入口139aを介して平面視六角形のロボット室41に連結されている。
【0059】
ロボット室41内には、第一の搬送装置と第二の搬送装置としての一台のロボット42が配備されている。
ロボット42は、シリコンウエハWを保持したアーム42aを伸縮及び回転させることで、シリコンウエハWのロードカセット140から搬出,シリコンウエハWの自然酸化膜除去装置5と局部エッチング装置2と平滑化装置6への搬入出,及びシリコンウエハWのアンロードカセット141への搬入を行う機器である。
【0060】
自然酸化膜除去装置5は、ゲートバルブ55bを介して、ロボット室41に連結され、三台の局部エッチング装置2(以下、「局部エッチング装置2−1,局部エッチング装置2−2,局部エッチング装置2−3」とも記す)は、ゲートバルブ25fを介してロボット室41に各々連結され、平滑化装置6はゲートバルブ65bを介してロボット室41に連結されている。
【0061】
上記のように装備されたロボット42とロボット室41の周囲に組み付けられた自然酸化膜除去装置5,局部エッチング装置2−1〜2−3及び平滑化装置6とは、制御装置8によって制御されるようになっている。
制御装置8は、自然酸化膜除去装置制御部81と搬送順序制御部82と局部エッチング装置制御部83と平滑化装置制御部84とを有している。
【0062】
自然酸化膜除去装置制御部81は、ロボット42がシリコンウエハWをロードカセット140から取り出し、開いているゲートバルブ55bを通じて自然酸化膜除去装置5内に搬入するように、ロボット42を制御する機能を有している。また、自然酸化膜除去装置制御部81は、ゲートバルブ55bが閉じられた自然酸化膜除去装置5を自然酸化膜除去可能時間Tだけ作動させる。即ち、図10に示した位置決め機構54とガス供給装置52とプラズマ発生器50とを自然酸化膜除去可能時間Tだけ作動させて、シリコンウエハWの表面の自然酸化膜を除去させる。さらに、この自然酸化膜除去装置制御部81は、ロボット42が上記自然酸化膜除去可能時間T経過後にゲートバルブ55bが開いている自然酸化膜除去装置5から自然酸化膜除去済みのシリコンウエハWを取り出して、シリコンウエハWを局部エッチング装置2−1〜2−3のうちゲートバルブ25fが開いている非作動中の局部エッチング装置に搬送するように、ロボット42を制御する。
【0063】
搬送順序制御部82は、上記自然酸化膜除去装置制御部81を制御する部分であり、ロボット42が自然酸化膜除去装置5から取り出したシリコンウエハWを局部エッチング装置2−1〜2−3のうち非作動時間が最も長い局部エッチング装置に搬送するように自然酸化膜除去装置制御部81を制御する。具体的には、搬送順序制御部82が後述する局部エッチング装置制御部83から送られてくる各局部エッチング装置2の局部エッチング処理可能時間m×T(以下、単に「mT」と記す。また、mは正数である。)のデータを監視し、局部エッチング処理可能時間mTを経過した局部エッチング装置2のうち局部エッチング処理可能時間mTの経過後の時間が最も長い局部エッチング装置2に対して、自然酸化膜除去装置5からのシリコンウエハWを搬送させる。例えば、局部エッチング装置2−2,局部エッチング装置2−3が非作動中である場合に、局部エッチング装置2−2の作動停止後の経過時間が2分であり、局部エッチング装置2−3の作動停止後の経過時間が1分である時には、ロボット42が局部エッチング装置2−2にシリコンウエハWを搬送するように、自然酸化膜除去装置制御部81を制御する。
【0064】
局部エッチング装置制御部83は、シリコンウエハWがロボット42によって局部エッチング装置2に収納されると、局部エッチング装置2内のシリコンウエハWの存在を検知して局部エッチング処理可能時間mTだけ当該局部エッチング装置2を作動させる機能を有している。また、局部エッチング装置制御部83は、上記局部エッチング装置2が局部エッチング処理可能時間mT経過すると、ロボット42が局部エッチング装置2内のシリコンウエハWを取り出してゲートバルブ65bが開いている非作動中の平滑化装置6にシリコンウエハWを搬送するように、ロボット42を制御する機能も有している。
【0065】
平滑化装置制御部84は、シリコンウエハWがロボット42によって平滑化装置6に収容されると、平滑化装置6内のシリコンウエハWの存在を検知して、平滑化装置6を平滑化可能時間tだけ作動させる機能を有している。また、平滑化装置制御部84は、平滑化装置6が平滑化可能時間t経過すると、ロボット42で平滑化装置6内のシリコンウエハWを取り出して、アンロードカセット141内に収納する機能をも有している。
【0066】
次に、この実施形態のウエハ平坦化システムが示す動作について説明する。
尚、ここでは、理解を容易にするため、T=t=1分として説明する。また、この動作は、請求項23及び請求項24のウエハ平坦化方法を具体的に実行するものでもある。1枚目〜11枚目のシリコンウエハWに対してウエハ平坦化方法の第1〜第7の工程をそれぞれ実行するが、下記では1枚目のシリコンウエハWに対する第1〜第7の工程の実行状態のみを表示する。
【0067】
まず、m=4(>N=3)の条件下で、11枚のシリコンウエハWを処理する場合について述べる
図18は、上記条件下における自然酸化膜除去装置5と局部エッチング装置2−1〜2−3と平滑化装置6との各装置の処理時間を示すタイムチャート図である。なお、図中の丸付き番号は処理されるシリコンウエハWの順番を示す。例えば、▲1▼は1枚目のシリコンウエハWを示し、▲2▼は2枚目のシリコンウエハWを示す。また、ロボット42による各装置への搬送時間は省略した。
ロードカセット140がロード及びアンロード室139内に配され、ロボット室41とロード及びアンロード室139内が真空にされると、ロボット42が制御装置8の自然酸化膜除去装置制御部81によって制御され、アンロードカセット141内の1枚目のシリコンウエハWがロボット42によって自然酸化膜除去装置5内に搬入される(第1の工程)。
すると、自然酸化膜除去装置5が自然酸化膜除去装置制御部81によって作動され、シリコンウエハWの位置決め処理と自然酸化膜除去とが実行される(第2の工程)。この1枚目のシリコンウエハWに対する自然酸化膜除去処理は、図18の(a)及び(f)に示すように、0分時〜1分時迄行われる。
シリコンウエハWの自然酸化膜除去装置5への搬送後1分間が経過すると、シリコンウエハWが自然酸化膜除去装置制御部81の制御で制御されたロボット42によって取り出され、局部エッチング装置2−1内に搬送される(第3の工程)。これにより、局部エッチング装置2−1が局部エッチング装置制御部83によって作動され、シリコンウエハWの局部エッチング処理が実行される(第4の工程)。この処理は、図18の(b)及び(f)に示すように、1分時〜5分時迄の4分間行われる。
また、1枚目のシリコンウエハWが局部エッチング装置2−1に搬送されると、図18の(a)に示すように、直ちに2枚目のシリコンウエハWがロボット42によってロードカセット140から取り出されて、自然酸化膜除去装置5内に搬入され、2枚目のシリコンウエハWに対して位置決め処理と自然酸化膜除去処理とが実行される。この処理は、1分時〜2分時迄行われ、2分時経過後、図18の(c)に示すように、このシリコンウエハWがロボット42によって自然酸化膜除去装置5から局部エッチング装置2−2に搬送される。局部エッチング装置2−2において、2枚目のシリコンウエハWにタイする局部エッチング処理が2分時〜6分時迄実行される。
3枚目のシリコンウエハWも同様に、2枚目のシリコンウエハWが自然酸化膜除去装置5から局部エッチング装置2−2に搬送された直後にロードカセット140から自然酸化膜除去装置5に搬送され、自然酸化膜除去装置5で1分間の自然酸化膜除去処理が実行される。しかる後、3枚目のシリコンウエハWは局部エッチング装置2−3に搬送され、局部エッチング装置2−3で3分時〜7分時迄局部エッチング処理される。
【0068】
そして、3枚目のシリコンウエハWが局部エッチング装置2−3に搬送された直後に、4枚目のシリコンウエハWが自然酸化膜除去装置5に搬入されて、自然酸化膜除去処理が3分時〜4分時迄実行される。この4枚目のシリコンウエハWの処理後において即ち4分時においては、4枚目のシリコンウエハWは非作動中の局部エッチング装置2が生じるまで待機させられることとなる。
その後、5分時になると、図18の(a)及び(b)に示すように、局部エッチング装置2−1が作動が停止され、1枚目のシリコンウエハWが局部エッチング装置制御部83で制御されたロボット42によって局部エッチング装置2−1から平滑化装置6に搬送され(第5の工程)、平滑化装置6が平滑化装置制御部84の制御によって5分時〜6分時の1分間だけ作動される(第6の工程)。そして、平滑化処理後即ち6分時に平滑化装置6の作動が停止され、1枚目のシリコンウエハWが平滑化装置制御部84で制御されたロボット42によってアンロードカセット141に収納される(第7の工程)。
5枚目及び6枚目のシリコンウエハWも、図18の(a)及び(c)〜(f)に示すように、2枚目のシリコンウエハWが局部エッチング装置2−2から平滑化装置6に搬送された直後及び3枚目のシリコンウエハWが局部エッチング装置2−3から平滑化装置6に搬送された直後に、局部エッチング装置2−2及び局部エッチング装置2−3に各々搬送され、各シリコンウエハWに対して各々4分間の局部エッチング処理が実行される。
また、平滑化装置6に搬送された2枚目及び3枚目のシリコンウエハWも、図18の(f)に示すように、順次平滑化処理された後、アンロードカセット141に収納される。
ま7枚目〜11枚目のシリコンウエハWに対しても同様の搬送及び処理がなされ、これらの処理時間は図18に示すようになる。
【0069】
以上から、この実施形態のウエハ平坦化システムにおいては、図18の(f)に示すように、11枚のシリコンウエハWをm=4の条件下で処理するに要する時間は19分である。
これに対して、図17において、局部エッチング装置2が一台の場合には、11枚のシリコンウエハWを処理する時間は46分必要である。したがって、この実施形態のウエハ平坦化システムによる処理のスループットは、局部エッチング装置2が一台の場合のスループットの約2.4倍に達する。
【0070】
次に、、m=3(=N)の条件下で、11枚のシリコンウエハWを処理する場合について述べる
図19は、上記条件下における自然酸化膜除去装置5と局部エッチング装置2−1〜2−3と平滑化装置6との各装置の処理時間を示すタイムチャート図である。
図19に示すように、この場合には、11枚のシリコンウエハWを処理するに要する時間は15分であり、上記m=4の場合の処理時間よりも短い。すなわち、m=3の条件下での処理のスループットは局部エッチング装置2が一台の場合のスループットの約3倍にもなる。
この条件でスループットが増加するのは、自然酸化膜除去装置5によって自然酸化膜除去処理が済んだシリコンウエハWを待機させることなく、直ちに非作動中の局部エッチング装置2に搬送することができることに因るものと考えられる。
【0071】
最後に、m=2(<N)の条件下で、11枚のシリコンウエハWを処理する場合について述べる。
図20は、上記条件下における自然酸化膜除去装置5と局部エッチング装置2−1〜2−3と平滑化装置6との各装置の処理時間を示すタイムチャート図である。
図20に示すように、この場合には、11枚のシリコンウエハWを処理するに要する時間が14分であり、上記m=3の場合の処理時間よりも短い。局部エッチング処理可能時間mTが短い多数の局部エッチング装置2で複数のシリコンウエハWを処理することに因るものと考えられる。
この場合には、非作動中の局部エッチング装置2が同時に複数存在する事態が発生するので、自然酸化膜除去装置制御部81のみの機能では、自然酸化膜除去装置5で自然酸化膜除去処理済みのシリコンウエハWをどの局部エッチング装置2に搬送するかを決定することができない。しかし、この実施形態のウエハ平坦化システムでは、搬送順序制御部82が自然酸化膜除去装置制御部81を制御し、シリコンウエハWを非作動時間が最も長い局部エッチング装置2に搬送するので、システム全体の処理をスムーズに実行することができる。例えば、図20の(a)〜(c)に示すように、4枚目のシリコンウエハWを自然酸化膜除去装置5から取り出した時点(4分時)では、二台の局部エッチング装置2−1,2−2が同時に非作動中である。しかし、局部エッチング装置2−1は作動停止後1分を経過しており、局部エッチング装置2−2は作動停止直後の状態であるので、4枚目のシリコンウエハWは、搬送順序制御部82で制御された自然酸化膜除去装置制御部81の制御によって、非作動時間が最も長い局部エッチング装置2−1に搬送されることになる。
【0072】
このように、この実施形態のウエハ平坦化システムによれば、処理のスループットをより一層向上させることができる。また、シリコンウエハWを大気に曝すことなく処理することができるので、自然酸化膜の発生やゴミの付着などを防止することができ、この結果、洗浄工程を省くことができ、その分処理作業時間の短縮化を図ることができる。
その他の構成,作用効果は上記第2の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【0073】
(第4の実施形態)
図21は、この発明の第4の実施形態に係るウエハ平坦化システムを示すブロック図である。なお、図17に示した要素と同一要素については同一符号を付して説明する。
このウエハ平坦化システムは、1台のエッチング装置によって、自然酸化膜除去処理と局部エッチング処理と平滑化処理とを行うことができ、しかも、このエッチング装置を複数台設けて、複数のシリコンウエハWを略同時に処理することができるようにした点が、上記第3の実施形態と異なる。また、このウエハ平坦化システムは、請求項26及び請求項27の発明に係る実施形態である。
【0074】
図21に示すように、このウエハ平坦化システムは、シリコンウエハWを位置決めするための位置決め機構59と、未処理のシリコンウエハWを収納したカセット140が配置されたロード室139bと、処理後のシリコンウエハWを収納するカセット141が配置されたアンロード室139cと、4つのプロセス室9と、搬入装置及び搬出装置としてのロボット42と、第2の自動制御装置75とを備えている。
【0075】
各プロセス室9には、図22に示すように、図3に示した局部エッチング装置2と略同構造のエッチング装置7と第1の自動制御装置70とが設けられている。
エッチング装置7には、ガス供給装置22が連結されており、このガス供給装置22は、SF6ガスのボンベ22bとCF4ガスのボンベ52bとH2ガスのボンベ52eとO2ガスのボンベ62eとを有している。
【0076】
一方、第1の自動制御装置70は、自然酸化膜除去処理制御部71と局部エッチング処理制御部72と平滑化処理制御部73とで構成されている。
自然酸化膜除去処理制御部71は、エッチング装置7に対して自然酸化膜除去処理を自動的に行わせるための部分である。具体的には、自然酸化膜除去処理制御部71は、移動機構としてのZ駆動機構24を駆動して、X−Y駆動機構23全体を下降させ、図23に示すように、シリコンウエハWをアルミナ放電管21のノズル部21aから遠ざける機能を有している。このとき、ノズル部21aの開口21bとシリコンウエハWとの距離は十分大きく、ノズル部21aから噴射される活性種ガスG1がシリコンウエハWの表面全体に拡散する距離である。そして、自然酸化膜除去処理制御部71は、ガス供給装置22を制御して、ボンベ52bとボンベ52eとを開かせ、CF4ガスとH2ガスとの混合ガスをアルミナ放電管21に供給させると共に、エッチング装置7を駆動させる。即ち、プラズマ発生器20を駆動して、上記混合ガスをプラズマ放電させ、生成した活性種ガスG1をシリコンウエハWの表面全体に拡散させて、シリコンウエハWの表面の自然酸化膜を除去させる。自然酸化膜除去処理制御部71は、かかる活性種ガスG1の噴射を所定時間行わせた後、処理終了信号C1を局部エッチング処理制御部72に出力する。
局部エッチング処理制御部72は、エッチング装置7に対して局部エッチング処理を自動的に行わせるための部分である。具体的には、局部エッチング処理制御部72は、自然酸化膜除去処理制御部71からの処理終了信号C1を入力すると、Z駆動機構24を駆動して、X−Y駆動機構23全体を上昇させ、図22に示すように、シリコンウエハWをノズル部21aに近づける機能を有している。このとき、ノズル部21aの開口21bとシリコンウエハWとの距離は十分小さく、ノズル部21aから噴射される活性種ガスGがシリコンウエハWの相対厚部に局部的に噴き当たる距離である。そして、局部エッチング処理制御部72は、真空ポンプ25aを駆動して、チャンバー25内のガスを排出させた後、ガス供給装置22を制御して、ボンベ22bを開かせ、SF6ガスをアルミナ放電管21に供給させると共に、エッチング装置7を駆動させる。即ち、プラズマ発生器20を駆動して生成した活性種ガスGをシリコンウエハWの表面に局部的に噴きつけさせながら、X−Y駆動機構23でシリコンウエハWを移動させることで、相対厚部を順次局部エッチングさせる。局部エッチング処理制御部72は、エッチング装置7に対してかかる処理を所定時間行わせた後、処理終了信号C2を平滑化処理制御部73に出力する。
平滑化処理制御部73は、エッチング装置7に対して平滑化処理を自動的に行わせるための部分である。具体的には、平滑化処理制御部73は、局部エッチング処理制御部72からの処理終了信号C2を入力すると、Z駆動機構24を駆動して、X−Y駆動機構23全体を再度下降させ、図23に示したように、シリコンウエハWをノズル部21aから遠ざけると共にX−Y駆動機構23でシリコンウエハWを回転させる機能を有している。そして、平滑化処理制御部73は、真空ポンプ25aを駆動して、チャンバー25内のガスを排出させた後、ガス供給装置22を制御して、ボンベ52bとボンベ62eとを開かせ、CF4ガスとO2ガスとの混合ガスをアルミナ放電管21に供給させると共に、エッチング装置7を駆動させる。即ち、プラズマ発生器20を駆動して生成した活性種ガスG2をシリコンウエハWの表面全体に拡散させることで、シリコンウエハW表面全体を平滑化させる。平滑化処理制御部73は、エッチング装置7に対してかかる活性種ガスG2の噴射処理を所定時間行わせた後、エッチング装置7の駆動を停止させる。
【0077】
図21において、第2の自動制御装置75は、ロボット42を制御して、シリコンウエハWをプロセス室9内のエッチング装置7に搬入させると共に、所定時間経過後に、シリコンウエハWをエッチング装置7から搬出させる装置である。具体的には、第2の自動制御装置75は、ロボット42を制御して、ロード室139b内のカセット140に収納された未処理の4枚のシリコンウエハWを4つのプロセス室9内のエッチング装置7に順次搬入させた後、各プロセス室9内の第1の自動制御装置70を駆動させる。そして、エッチング装置7における自然酸化膜除去処理と局部エッチング処理と平滑化処理との総時間以上の時間が経過した後に、第2の自動制御装置75は、第1の自動制御装置70を停止させると共に、ロボット42を制御して、処理済みのシリコンウエハWを4台のエッチング装置7からそれぞれ搬出して、アンロード室139c内のカセット141に収納させる機能を有している。
【0078】
この実施形態のウエハ平坦化システムがかかる構成を採ることにより、4枚のシリコンウエハWを略同時に処理することができる。即ち、上記第3の実施形態では、自然酸化膜除去装置5に故障や処理の遅延が生じた場合に、システム全体の処理が停止又は遅延するおそれがあるが、この実施形態のウエハ平坦化システムでは、1台のエッチング装置7に故障や処理の遅延が生じた場合でも、他の3台のエッチング装置7によって処理することができる。
その他の構成,作用効果については上記第3の実施形態と同様であるので、その記載は省略する。
【0079】
なお、この発明は、上記実施形態に限定されるものではなく、発明の要旨の範囲内において種々の変形や変更が可能である。
例えば、上記実施形態では、フッ素化合物として、SF6ガスやCF4ガスを用いたが、NF3 (三フッ化窒素)ガスを用いることもできる。また、局部エッチング装置2のアルミ2ナ放電管21に単体のSF6ガス供給する構成としたが、SF6ガスとO2ガス等、他のガスとの混合ガスをアルミナ放電管21に供給する構成とすることもできる。
また、上記実施形態では、プラズマ発生器として、マイクロ波を発振してプラズマを発生するプラズマ発生器20,50,60を用いたが、活性種ガスを生成しうる手段であれば良く、例えば高周波によってプラズマを発生して活性種ガスを生成するプラズマ発生器など各種のプラズマ発生器を用いることができることは勿論である。
【0080】
また、上記第3の実施形態のウエハ平坦化システムでは、三台の局部エッチング装置2を配設した構成としたが、図24に示すように、任意にN台の局部エッチング装置2を配設する構成とすることもできる。
ここで、N台の局部エッチング装置2を配設した場合の処理時間などについて考察する。
自然酸化膜除去装置5による自然酸化膜除去可能時間をTとし、一台の局部エッチング装置2による局部エッチング処理可能時間をm×Tとし、平滑化装置6による平滑化可能時間をtとして、Y枚のシリコンウエハWを図24に示すウエハ平坦化システムで処理するときに費やす時間即ち合計処理時間を考える。
N<mの場合には、簡単な計算により、下記(1)及び(2)式を得る。
P1=m×[Y/N]+(a−1)+T+t …(1)
a =Y−([Y/N]−1)×N …(2)
但し、P1は合計処理時間である。また、[Y/N]は(Y/N)以上の整数のうち最小の整数を示す。例えば、[2.4]は「3」であり、[3]は、「3」である。
上記(1)及び(2)式から、N<mの場合の合計処理時間P1は下記(3)式で表すことができる。
P1=(m−N)×[Y/N]+Y+N−1+T+t …(3)
また、N=mの場合の合計処理時間P2は、下記(4)式で表すことができる。
P2=Y+N−1+T+t …(4)
さらに、N>mの場合の合計処理時間P3は下記(5)式で表すことができる。
P3=P1+(N−m)×([Y/N]−1)
∴ =Y+m−1+T+t …(5)
なお、局部エッチング装置2が一台しかない場合の合計処理時間P0は下記(6)式で表される。
P0=mY+T+t …(6)
次に、上記(3)〜(6)で示される合計処理時間P0,P1,P2,P3の大小関係について考える。
まず、P0とP1との差は、下記(7)式で表される。
P0−P1=mY+T+t−{(m−N)×[Y/N]+Y+N−1+T+t}…(7)
ここで、[Y/N]=(Y/N)としても、上記(7)式の正負決定には影響を与えないと考えられるので、[Y/N]=(Y/N)とすると、上記(7)式から下記(8)式を得る。
P0−P1={(mY/N)−1}(N−1) …(8)
N<mかつN>1であるので、P0−P1>0 であり、 結果として下記(9)式の関係を得る。
P0>P1 …(9)
P1とP2との差は、下記(10)式で表される。
P1−P2=(m−N)×(Y/N) …(10)
ここで、N<mより、下記(11)式の関係を得る。
P1>P2 …(11)
最後に、P3とP2との差は、下記(12)式で表される。
P2−P3=N−m …(12)
ここで、N>mより、下記(13)式の関係を得る。
P2>P3 …(13)
以上、上記(9)式と(11)式と(13)式とから下記(14)の関係を得る。
P0>P1>P2>P3 …(14)
この(14)式の結果から、合計処理時間P3が最も短いことが判る。したがって、局部エッチング処理可能時間mTが自然酸化膜除去可能時間Tのm倍である局部エッチング装置2をN台設けたウエハ平坦化システムでは、N>mに設定することで、スループットをより一層高めることができるといえる。
【0081】
【発明の効果】
以上詳しく説明したように、この発明によれば、ウエハ表面の自然酸化膜を除去した後、局部エッチングを行うので、局部エッチング時における白濁の発生を防止することができる。そして、局部エッチングによってウエハ表面を平坦化した後、ウエハの表面全面を平滑化するので、ウエハの表面面粗さを減少させることができ、この結果、高品質のウエハを提供することができるという優れた効果がある。しかも、ウエハ表面の自然酸化膜の除去と平坦化と平滑化とを連続的且つ自動的に行うので、作業能率とスループットとを向上させることができる。
また、それぞれ複数のウエハに対して複数の局部エッチング処理を行う構成にすることで、多数のウエハを短時間で処理することができ、この結果、スループットをさらに高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の第1の実施形態に係るウエハ平坦化システムの概略構成図である。
【図2】自然酸化膜除去装置の構造図である。
【図3】局部エッチング装置の構造を示す断面図である。
【図4】CMP装置を一部破断して示す正面図である。
【図5】キャリアを昇降及び回転させる機構を示す断面図である。
【図6】キャリアの断面図である。
【図7】ノズル部のシリコンウエハに対する走査状態を示す平面図である。
【図8】局部エッチング工程を示す断面図である。
【図9】この発明の第2の実施形態に係るウエハ平坦化システムの概略構成図である。
【図10】図9に示すウエハ平坦化システムに適用される自然酸化膜除去装置の断面図である。
【図11】ノッチを有したシリコンウエハの平面図である。
【図12】図11のシリコンウエハの位置決め時の電圧波形を示す線図である。
【図13】オリフラを有したシリコンウエハの平面図である。
【図14】図13のシリコンウエハの位置決め時の電圧波形を示す線図である。
【図15】図9に示すウエハ平坦化システムに適用される平滑化装置を示す断面図である。
【図16】平滑化工程を示す断面図である。
【図17】この発明の第3の実施形態に係るウエハ平坦化システムを示すブロック図である。
【図18】m=4(>N=3)の条件下における自然酸化膜除去装置と三台の局部エッチング装置と平滑化装置との各装置の処理時間を示すタイムチャート図である。
【図19】m=3(=N)の条件下における自然酸化膜除去装置と三台の局部エッチング装置と平滑化装置との各装置の処理時間を示すタイムチャート図である。
【図20】m=2(<N)の条件下における自然酸化膜除去装置と三台の局部エッチング装置と平滑化装置との各装置の処理時間を示すタイムチャート図である。
【図21】この発明の第4の実施形態に係るウエハ平坦化システムを示すブロック図である。
【図22】プロセス室内のエッチング装置と第1の自動制御装置とを示し、エッチング装置による局部エッチング処理状態を示す断面図である。
【図23】エッチング装置による自然酸化膜除去処理状態及び平滑化処理処理を示す断面図である。
【図24】ウエハ平坦化システムの一変形例を示す断面図である。
【図25】従来のウエハ平坦化方法の一例を示す概略断面図である。
【符号の説明】
1,5…自然酸化膜除去装置、2…局部エッチング装置、 3,6…平滑化装置、 4…移動ロボット、 G,,G1,G2…活性種ガス、 W…シリコンウエハ。
Claims (22)
- ウエハ表面に発生した自然酸化膜を除去する自然酸化膜除去装置と、
上記自然酸化膜除去装置で自然酸化膜が除去されたウエハを取り出して所定箇所に搬送する第1の搬送装置と、
ノズル部を上記第1の搬送装置によって搬送されてきたウエハに対向させた放電管とこの放電管内に供給されたフッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスをプラズマ放電させて所定の活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを有し、上記活性種ガスを上記放電管のノズル部からウエハの表面の相対厚部に噴射して当該相対厚部を局部的にエッチングする局部エッチング装置と、
上記局部エッチング装置で平坦化されたウエハを取り出して所定箇所に搬送する第2の搬送装置と、
上記第2の搬送装置によって搬送されてきたウエハの表面の凸部分を削り取ってウエハ表面を平滑化する平滑化装置とを具備し、
上記自然酸化膜除去装置は、所定の活性種ガスを上記ウエハの表面全面に噴射する放電管と、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスを上記放電管内でプラズマ放電させて上記活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを具備する、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項1に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記第1の搬送装置及び第2の搬送装置を一台の搬送装置で兼用する構成とした、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項1または請求項2に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記混合ガスにおけるフッ素化合物に対する水素の割合は0.1%以上50%以下である、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項1ないし請求項3のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記自然酸化膜除去装置に、上記ウエハのオリフラ又はノッチの位置決めを行う位置決め機構を設けた、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記平滑化装置は、表面に研磨パッドを有し回転可能な定盤と、上記ウエハの表面を上記定盤側に向けた状態で保持し、このウエハを上記定盤の研磨パッドに押圧しながら回転するキャリアと、上記ウエハ表面と研磨パッド間に所定の研磨液を供給する研磨液供給器とを具備するケミカルメカニカルポリッシング装置である、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項1ないし請求項4のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記平滑化装置は、所定の活性種ガスを上記ウエハの表面全面に噴射する放電管と、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスを上記放電管内でプラズマ放電させて上記活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを具備する、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項6に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記混合ガス中のフッ素化合物は、四フッ化炭素,六フッ化硫黄,三フッ化窒素のいずれかである、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項7に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記混合ガスにおける四フッ化炭素に対する酸素の割合は200%以上400%以下である、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項1ないし請求項4及び請求項6ないし請求項8のいずれかに記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記局部エッチング装置をN(2以上の整数)台配設し、
上記第1の搬送装置を制御して、未処理のウエハを非作動中の自然酸化膜除去装置に搬入させ、当該自然酸化膜除去装置を自然酸化膜除去可能時間だけ作動させた後、上記第1の搬送装置を制御して、自然酸化膜除去済みのウエハを当該自然酸化膜除去装置から非作動中のX(2以上N以下の整数)台目の局部エッチング装置に搬送させる自然酸化膜除去装置制御部と、上記X台目の局部エッチング装置を局部エッチング可能時間だけ作動させた後、第2の搬送装置を制御して、局部エッチング処理済みのウエハを当該局部エッチング装置から非作動中の平滑化装置に搬送させる局部エッチング装置制御部と、上記平滑化装置を平滑化可能時間だけ作動させた後、上記第2の搬送装置を制御して、平滑化処理済みのウエハを当該平滑化装置から搬出させる平滑化装置制御部とを具備する制御装置を設けた、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項9に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記第1の搬送装置が自然酸化膜除去済みのウエハを、局部エッチング処理終了後の局部エッチング装置のうち非作動時間が最も長い局部エッチング装置に搬送するように、上記自然酸化膜除去装置制御部を制御する搬送順序制御部を上記制御装置に設けた、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項9または請求項10に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記局部エッチング装置における局部エッチング可能時間が上記自然酸化膜除去装置における自然酸化膜除去可能時間のm(正数)倍である場合に、N>mに設定する、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - ウエハ表面に発生した自然酸化膜を除去する自然酸化膜除去工程と、
上記自然酸化膜除去工程で自然酸化膜が除去されたウエハを取り出して次工程に移す第1の搬送工程と、
フッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスをプラズマ放電させて生成した活性種ガスを放電管のノズル部から、上記第1の搬送工程を経て搬送されてきたウエハの表面の相対厚部に噴射させることにより、当該相対厚部を局部的にエッチングして、ウエハ表面を平坦化する局部エッチング工程と、
上記局部エッチング工程で平坦化されたウエハを取り出して次工程に移す第2の搬送工程と、
上記第2の搬送工程を経て搬送されてきたウエハの表面の凸部分を削り取ってウエハ表面を平滑化する平滑化工程と、を具備し、
上記自然酸化膜除去工程は、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスをプラズマ放電させて生成した活性種ガスを放電管のノズル部から上記ウエハの表面全面に噴射させることにより、当該ウエハの自然酸化膜を除去する、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項12に記載のウエハ平坦化方法において、
上記混合ガスにおけるフッ素化合物に対する水素の割合は0.1%以上50%以下である、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項12または請求項13に記載のウエハ平坦化方法において、
上記平滑化工程は、上記ウエハをキャリアで保持し、このウエハを回転させながらウエハ表面を回転する定盤の研磨パッドに押圧すると共に、ウエハ表面と研磨パッド間に所定の研磨液を供給して、ウエハ表面を鏡面研磨するケミカルメカニカルポリッシング工程である、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項12または請求項13に記載のウエハ平坦化方法において、
上記平滑化工程は、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスをプラズマ放電させて生成した活性種ガスを放電管のノズル部からウエハの表面全面に噴射させることにより、当該ウエハの表面を平滑化する、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項15に記載のウエハ平坦化方法において、
上記混合ガス中のフッ素化合物は、四フッ化炭素,六フッ化硫黄,三フッ化窒素のいずれかである、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項16に記載のウエハ平坦化方法において、
上記混合ガスにおける四フッ化炭素に対する酸素の割合は200%以上400%以下である、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項12,請求項13及び請求項15ないし請求項17のいずれかに記載のウエハ平坦化方法において、
N(2以上の整数)数の上記局部エッチング工程と、
未処理のウエハを非実行中の自然酸化膜除去工程に移す第1の工程と、
当該ウエハに対して自然酸化膜除去工程を実行させる第2の工程と、
上記第1の搬送工程を実行して、上記第2の工程実行後のウエハを、上記N数の局部エッチング工程のうち非実行中の一の局部エッチング工程に移す第3の工程と、
上記一の局部エッチング工程を実行させる第4の工程と、
上記第2の搬送工程を実行して、上記第4の工程実行後のウエハを、非実行中の平滑化工程に移す第5の工程と、
上記平滑化工程を実行させる第6の工程と、
上記第6の工程実行後のウエハを搬出する第7の工程とを設けた、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項18に記載のウエハ平坦化方法において、
上記第3の工程は、局部エッチング処理実行後の局部エッチング工程のうち非実行時間が最も長い一の局部エッチング工程にウエハを移すものである、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - 請求項19に記載のウエハ平坦化方法において、
上記局部エッチング工程における局部エッチング処理時間が上記自然酸化膜除去工程における自然酸化膜除去時間のm(正数)倍である場合に、N>mに設定した、
ことを特徴とするウエハ平坦化方法。 - ノズル部をウエハの表面に対向させた放電管とこの放電管内に供給された所定のガスをプラズマ放電させて所定の活性種ガスを生成するプラズマ発生器とを有し、上記活性種ガスを上記放電管のノズル部からウエハの表面に噴射して当該ウエハ表面をエッチング可能なエッチング装置と、
上記ガスを上記放電管内に供給可能なガス供給装置と、
上記放電管のノズル部と上記ウエハとの距離を近づけ又は遠ざける移動機構と、
上記移動機構を制御して、上記ノズル部から噴射される活性種ガスがウエハの表面全面に拡散する位置まで、ノズル部とウエハとの距離を遠ざけると共に、上記ガス供給装置を制御して、フッ素化合物と水素とを含む混合ガスを上記放電管内に供給させた後、上記エッチング装置を駆動させる自然酸化膜除去処理制御部,上記移動機構を制御して、上記ノズル部から噴射される活性種ガスがウエハの相対厚部に局部的に噴き当たる位置まで、ノズル部とウエハとの距離を近づけると共に、上記ガス供給装置を制御して、フッ素化合物のガス又はフッ素化合物を含む混合ガスを上記放電管内に供給させた後、上記エッチング装置を駆動させる局部エッチング処理制御部,及び上記移動機構を制御して、上記ノズル部から噴射される活性種ガスがウエハの表面全面に拡散する位置まで、ノズル部とウエハとの距離を遠ざけると共に、上記ガス供給装置を制御して、フッ素化合物と酸素とを含む混合ガスを上記放電管内に供給させた後、上記エッチング装置を駆動させる平滑化処理制御部を有する第1の自動制御装置と
を具備する、ことを特徴とするウエハ平坦化システム。 - 請求項21に記載のウエハ平坦化システムにおいて、
上記エッチング装置をN(2以上の整数)台配設し、上記ウエハを上記エッチング装置内に搬入する搬入装置と、上記ウエハを上記エッチング装置から搬出する搬出装置と、上記搬入装置を駆動して、未処理のN枚のウエハを上記N台のエッチング装置内に搬入させた後、上記第1の自動制御装置を駆動させ、所定時間経過後に、上記搬出装置を駆動して、既処理のN枚のウエハを上記N台のエッチング装置から搬出させる第2の自動制御装置を設けた、
ことを特徴とするウエハ平坦化システム。
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