JPH03224236A - 被処理体の処理方法及び処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、被処理体の処理方法及び処理装置に関する。

本発明は、同一の被処理体について温度の異なる条件下
で２以上の処理を行う各種処理技術に汎用でき、例えば
、電子材料（半導体基板その他）などを高温条件で加工
等の処理を行ってから、その後連続して低温条件で他の
処理を行う場合などに適用することができる。

〔発明の概要〕

本出願の各発明は、同一の被処理体に対し、互いに温度
の異なる条件下で２以上の処理を行う場合に、一つの処
理から次の処理に被処理体を移送する移送の途中におい
て、該被処理体を次の処理に適した温度に均一に制御す
ることによって、被処理体が全体的にもしくは部分的に
適切な温度条件になっていないことによる不適正な処理
や、被処理体内において不均一な処理がなされることを
防止したものである。

（従来の技術〕 従来より、同一の被処理体に対し、互いに温度の異なる
条件下で２以上の処理を行うことは、各種の分野で行わ
れている。

例えば、半導体装置製造技術において半導体基板上に各
種回路パターン等を形成する場合、この技術が採用され
ている。その一つの場合として、積層配線構造等におい
て層間膜を形成するときの該層間膜の平坦化技術におい
て、高温でのＣＶＤプロセスと低温でのエッチバックプ
ロセスとを連続的に行うとき、この技術が用いられる。

以下従来技術及びその問題点について、半導体装置製造
の際の眉間膜の平坦化技術を例にとって、述べる。

近年、半導体装置等電子部品の高密度化が進んでおり、
この中で、多層配線の信転性を上げるため、眉間膜の平
坦化技術の向上は重要な課題となっている。

従来より知られている平坦化技術としては、次のような
ものがある。

■　ＳＯＣ法 ■　ＣＶＤ十エフェッチバック続プロセス）■　バイア
ス−ＥＣＲＣＶＤ法 上記■のＳ　ＯＧ　（Ｓｐｉｎ　ｏｎ　ｇｌａｓｓ）法
は、ＳＯＣと称される有機溶剤に溶かしたシリコン系物
質を基板上に回転塗布して平坦化し、加熱により平坦な
５ｉｎ２膜を得るものである。■０ＣＶＤ十エッチバッ
ク法は、ＣＶＤにより膜形成（酸化シリコン、窒化シリ
コン、不純物含有ガラスその他所型の眉間膜を形成する
材料から成る膜の形成）を行った後、全面エッチバック
して平坦化を行うものである。また■のバイアス−ＥＣ
ＲＣＶＤ法は、バイアス−ＥＣＲによるＣＶＤによって
平坦な層間膜を得るものである。

上記■〜■はそれぞれに一長一短はあるが、この中で特
に、■０ＣＶＤ十エッチバック法は、平坦化能力が高い
こと、スループットが大きいこと、連続プロセスででき
るという利点があることがら注目されている。しかしこ
の技術は、ＣＶＤに４００°Ｃ程度の高温条件を要し、
エツチングに５０°Ｃから室温程度の低温（更に低温の
方が望ましい）条件を要する。よってＣＶＤとその後の
エツチングの両プロセスを連続して行う場合には、ＣＶ
Ｄ等の高温プロセス直後の半導体基板を、エツチング等
の低温プロセスですぐ続けて処理しなければならない。

この場合被処理体である半導体基板が充分に冷却されず
、基板ウェハ全体の温度が高い状態や、あるいは冷却が
不均一で基板ウェハ面内に温度分布がある状態でエツチ
ングされることになバーに移送されるので、この場合真
空中の移送であるため充分に冷却されず、よってこの問
題が大きい。このため、適正な条件下でのエツチングが
なされないことにより平坦化が不充分になったり、ある
いは面内の均一性が損なわれ、特にエツチングレートの
均一性・安定性が損なわれることによる平坦化の不均一
が生じたりする。基板ウェハ面内に温度分布があると、
エツチングの不均一に起因して１間厚みが変わり、面内
の平坦性が不均一になって、平坦化が充分に達成されな
いからである。更に、同一基板内だけでなく、被処理基
板間に温度のばらつきがあると、基板間の眉間膜の膜厚
が異なったり、平坦性が異なったりして、各基板毎の性
能が不均一になり、信顛性を損なうことにつながる。こ
の問題を解決するために、エツチングチャンバーにて冷
却を行うことも考えられるが、こうすると、スループッ
トの低下や、チャンバーが複雑になる等の問題があり、
実際的でない。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上記したように、同一の被処理体を互いに温度の異なる
条件下で処理しようとすると、上述した半導体装置の層
間膜の平坦化技術におけるＣＶＤ＋エッチバック法に代
表されるように、同一の被処理体内における処理の不均
一や、複数の被処理体間の処理のばらつきが生じるとい
う問題があったものである。

そのほか、温度条件の異なる処理を連続して行う技術で
はこの問題は避けられない。例えばこのような技術とし
て、本出願人による特願平１−７６４９４号に記載の、
低温処理（−１００°Ｃ以下の−２００°Ｃ近い低温処
理を含む）と光処理とを連続して行う技術や、あるいは
日経マグロウヒル社「日経マイクロデバイスＪ　１９Ｂ
９年１０月号の３４〜３９頁に記載のマルチチャンバ装
置（複数の各種処理室を有する）についても、この問題
が生じると考えられる。

本出願の各発明は上記従来技術の問題点を解決して、互
いに温度の異なる条件下で２以上の処理を行う場合につ
いても、被処理体内における処理不均一や、被処理体間
における処理のばらつきのない処理方法、及び処理装置
を提供することを目的とする。

（問題点を解決するための手段〕 本出願の請求項１の発明である処理方法は、上記目的を
達成するため、同一の被処理体に対し、互いに温度の異
なる条件下で２以上の処理を行う処理方法について、一
つの処理から次の処理に被処理体を移送する移送の途中
において、該被処理体を次の処理に適した温度に均一に
制御する構成とする。

また、本出願の請求項２の発明は、上記目的を達成する
ため、複数の処理室を有し、該処理室の少なくとも２室
は互いに処理温度が異なるものである被処理体の処理装
置において、被処理体を上記互いに処理温度が異なる処
理室間を移送する移送装置に、該被処理体を次の処理装
置における処理温度に適した温度に均一に制御する被処
理体温度制御機構を設けた構成とする。

〔作　用〕

上述のように本出願の各発明である処理方法及び処理装
置においては、互いに処理温度が異なる処理を行う間の
移送の途中において、被処理体を次の処理に適した温度
に均一に制御するので、第一に、次の処理が一つの被処
理体について均一になされるとともに、第二に、被処理
体同士についても温度のばらつきによる被処理体間の処
理の不均一性を防止できる。かつ、かかる温度制御は移
送の間に行われるので、連続プロセスとする場合もその
連続性の利点を損なうことがなく、また、チャンバーに
温度制御手段を設ける如き従来の装置の大掛かりな改変
や、装置の複雑化の問題もない。

よって、例えばＣＶＤ十エツチングの平坦化技術に適用
する場合も、ＣＶＤ０後エツチングするために移送する
間に被処理基板ウェハを冷却すればよいので、基板面内
、及び基板間の処理の不均一性をもたらすことなく、充
分な、信顛性の高い平坦化を達成できる。

〔実施例〕

以下本発明の実施例について説明する。但し当然ではあ
るが、本発明は以下述べる実施例により限定されるもの
ではない。

実施例−１ この実施例は、本発明の方法及び装置を半導体装置製造
技術に適用したものである。特に、半導体装置製造の際
の平坦化技術等、被処理体である半導体ウェハをＣＶＤ
等の高温プロセスからエツチング等の低温プロセスに搬
送する時に、低温プロセスに適した温度に被処理体を充
分冷却できる冷却機能を搬送系または搬送室をなすロー
ドロック室に設けるように具体化したものであり、これ
により低温プロセスにおけるエツチングレートの安定性
とエツチングレートの面内均一性を向上させたものであ
る。

具体的には本実施例では、高温プロセス（ＣＶＤ）から
低温プロセス（エツチング）に被処理体（ウェハ）を移
送するための搬送系において、第１図に示すように被処
理体１を支持して搬送する移送手段２２（ハンドラー）
のウェハ載置部（ウェハポケット）の底部に冷却装置を
設置することにより、該ウェハ載置部全体を温度制御機
構３とし、高温プロセスから低温プロセスに搬送中にこ
の温度制御機構３に冷媒を流すようにして（第１図中符
号３１で温度制御媒体であるこの場合冷媒の流路を模式
的に示す）、温度制御する。

本実施例は、第２図に示すように、複数の処理室４ａ、
　４ｂ　（更に４ｃ、　４ｄ・・・等を有してもよい）
を有し、該処理室の少な（とも２室４ａ、　４ｂは互い
に処理温度が異なるものであり、特に処理室４ａが眉間
膜形成のＣＶＤ装置（高温プロセス）、処理室４ｂが平
坦化用のエッチバックを行うエツチングチャンバー（低
温プロセス）であるものである。被処理体１である半導
体ウェハを上記互いに処理温度が異なる処理室４ａ＋　
４ｂ間を移送する移送装置は、図示例において第１図及
び第２図に符号２で模式的に示す搬送室であるロードロ
ツタ室である。ここに被処理体１を次の処理室（即ち処
理室４ａから処理室４ｂに移送する場合についての２番
目の処理室４ｂ）における処理温度に適した温度に均一
に制御する被処理体温度制御機構３を、被処理体１であ
るウェハを搬送する移送手段２２であるウェハハンドラ
ーのウェハポケット（ウェハ載置部）底部に形成して、
これにより被処理体１がここに載置され移送されている
間に適正温度に制御（ここでは冷却）されるようにした
ものである。

温度冷却機構３の構造は任意であるが、例えば第３図に
略示するように管路３２を形成して、ここに矢印３１ａ
、３１ｂで温度制御媒体（例えば冷媒としての水や、そ
の他有機溶媒など）を流す構成にすることができる。第
３図に符号３３で示す如き管路を併用していげた状に媒
体の流路を形成して、温度制御機構をなすようにしても
よい。

なお第２図中、移送装置２であるロードロツタ室は、内
部が真空系になっており、被処理体１の図示位置Ａにお
いて下方からウェハを上昇させてこれをチャック２２ｂ
やその他適宜の移送手段２２ａで、第２図図示の移送手
段２２（本例ではこの主要部が温度制御機構３を兼ねる
）に移し、この移送手段２２を矢印■や■で動かすこと
により各処理室２ａ、　２ｂへの搬送、移動を行う。

本実施例によればＣＶＤ　（高温処理）−エツチング（
低温処理）の連続プロセスにおいて、移送の途中の搬送
系や、移送装置であるロードロック室等に温度制御機構
３として冷却装置を設けることにより、エツチング速度
の面内均一性、エツチングレートの安定性の向上を達成
できる。よってエツチング工程における面内均一性の向
上、エツチングレートの安定性の向上が図られ、同一被
処理体についてその均−処理性が実現し、また複数の被
処理体間の処理の均一性も達成される。またこれにより
、スループット向上を図ることができる。

実施例−２ 第４図に、他の実施例を示す。本実施例も、高温プロセ
スから低温プロセスに被処理体１を移送する場合に汎用
できる装置であるが、実施例−１と異なり、ロードロッ
ク室等の移送装置２内に、ハンドラー等である移送手段
２２の被処理体１載置部２３（ウェハポケット）とは独
立に、被処理体１を載置できるステージを設けて、これ
を温度制御機構３としたものである。図において、１ａ
で示す位置の被処理体１（ウェハ）は、移送手段２２に
よりこの温度制御機構３上に載せられ、ここで温度制御
され、再び移送手段２２により、次の処理室に搬送され
る。例えば具体的には、ロードロツタ室に冷却ステージ
を設けてこれを温度制御機構３とし、これにより、高温
チャンバーから出てきた被処理体１（ウェハ）を−度低
温プロセス温度まで冷却した後、低温プロセスチャンバ
ーに搬送するように構成できる。

なお図は被処理体の図示を１と１ａで異なる大きさにし
たが、これは図示の明瞭のためである。

図中３１は冷媒である温度制御媒体の流れを模式本実施
例は、例えば載置部２３をそのまま高温処理室に入れて
被処理体１の搬送を行う必要がある場合など、搬送手段
２２そのものを温度制御機構３と兼ねさせるような構成
をとりたくない場合等に有効といえる。

実施例−３ 本実施例では、低温処理として、低温エツチングを行う
場合に、本発明を適用した。低温エッチングは、例えば
−１００°Ｃ〜−２００°Ｃの如く相当の低温下で処理
を行うので、ここでは液体窒素を冷媒として用い、その
他は実施例−１と同様な構成をとった。

実施例−４ この実施例は、高温処理として高温ＣＶＤプロセス、低
温処理として低温液相ＣＶＤプロセスを有する場合に本
発明を具体化したものである。これは、例えば、ＴｉＷ
（チタンナイトライド）を高温ＣＶＤで膜形成し、Ｗ（
タングステン）層を低温液相ＣＶＤで形成する場合など
に適用できる。

温度制御のための冷却機構は任意であり、実施例１〜３
で説明したものを用いてよい。

上記各側は、冷却等の温度制御システムとして、冷媒等
の温度制御媒体を用いた場合で説明したが、その他の手
段を用いてもよいことは当然である。

例えば、高温に制御する場合には、内蔵ヒータなどを用
いてもよい。

更に、各側は移送装置２それ自体は温度制御していない
が、例えば搬送室をなすロードロック室全体の室温を制
御して、被処理体１の温度制御を行うようにしてもよい
。

また、移送系は任意の構造でよく、第２図の構成以外に
も、例えば第５図の如く３つの処理装置４ａ〜４Ｃを有
し、被処理体１が、図の矢印５１゜５２、５３．５４．
５５．５６．５７．５８の順で移送されて、各処理室へ
の移送及び移送装置２内外への搬送を行うようにした場
合に適用できる。更に、例えば、第６図の如く、移送室
２内外への搬送及び処理室４ａ〜４Ｃへの移送を、矢印
６Ｌ　６２．６３．６４．６５゜６６、６７、６８．６
９．７０の順で行い、被処理体を移送装置２の室内の位
置１ａ、　ｌｂ、　ｌｃにそれぞれ移しながら移送する
ように構成するのでもよい。

〔発明の効果〕

上述したように、本出願の各発明によれば、互いに温度
の異なる条件下で２以上の処理を行う場合についても、
被処理体内における処理不均一や、被処理体間における
処理のばらつきのない処理方法、及び処理装置を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例−１の要部構成図、第２図は同
例の構成図、第３図は同例の温度制御機構の構成図であ
る。第４図は本発明の実施例−２の要部構成図である。 第５図及び第６図は各々移送系の構成例を示す図である
。 １・・・被処理体（半導体ウェハ）、２・・・移送装置
（搬送室）、２２・・・移送装置（ハンドラー）、３・
・・温度制御機構、３１・・・温度制御媒体（冷媒）、
４ａ〜４ｄ・・・処理室。′

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、同一の被処理体に対し、互いに温度の異なる条件下
   で２以上の処理を行う処理方法であって、一つの処理か
   ら次の処理に被処理体を移送する移送の途中において、
   該被処理体を次の処理に適した温度に均一に制御する構
   成としたことを特徴とする被処理体の処理方法。 ２、複数の処理室を有し、該処理室の少なくとも２室は
   互いに処理温度が異なるものである被処理体の処理装置
   において、 被処理体を上記互いに処理温度が異なる処理室間を移送
   する移送装置に、該被処理体を次の処理室における処理
   温度に適した温度に均一に制御する被処理体温度制御機
   構を設けたことを特徴とする被処理体の処理装置。