JP5975128B2 - 基板処理装置、基板処理方法 - Google Patents
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Description
第1の処理容器を備えるエッチングモジュールと、
第2の処理容器を備える成膜モジュールと、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間に介在すると共に前記第1の処理容器及び第2の処理容器に対して区画される搬送室と、
を備え、
前記エッチングモジュールは、
前記第1の処理容器内にて前記基板を載置する第1の載置台と、前記第1の処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガスをプラズマ化して前記基板上の被エッチング膜をエッチングするためのプラズマ形成部と、前記エッチングを行うために第1の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第1の排気路と、を備え、
前記基板処理装置は、
前記エッチングモジュールと前記成膜モジュールとの間で搬送され、前記第1の載置台上の前記基板を囲むように当該第1の載置台に配置されるリング部材を備え、
前記成膜モジュールは、
前記第2の処理容器内にて前記リング部材を載置する第2の載置台と、前記エッチングモジュールでのエッチング時に、前記基板と前記リング部材との境界付近と前記基板の中央部側とで前記プラズマにより生成した活性種の分布の偏りを抑え、前記基板の面内において均一性の高いエッチング処理を行うために、前記被エッチング膜をエッチングするときの前記リング部材の表面が前記被エッチング膜の主成分と同じ主成分からなる材質となるように、前記リング部材の表面に成膜ガスを供給して成膜する成膜機構と、前記成膜ガスによる成膜を行うために第2の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第2の排気路と、
を備え、
前記搬送室は、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間で前記リング部材を搬送し、且つ当該搬送室から前記第1の処理容器に基板を搬入する搬送機構を備え、
前記成膜モジュールにおいて前記リング部材に前記成膜ガスを供給して成膜する成膜ステップと、前記搬送機構によって前記成膜ガスにより成膜された前記リング部材を前記第2の処理容器から前記第1の処理容器に搬送して前記第1の載置台上に配置するステップと、前記第1の処理容器内に前記基板を搬入して前記第1の載置台に載置するステップと、前記第1の処理容器内に前記処理ガスを導入して当該処理ガスをプラズマ化し、前記処理ガスのプラズマにより前記被エッチング膜をエッチングするステップと、を実行するように制御信号の出力を行う制御部が設けられることを特徴とする
第1の処理容器を備えるエッチングモジュールと、
第2の処理容器を備える成膜モジュールと、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間に介在すると共に前記第1の処理容器及び第2の処理容器に対して区画される搬送室と、
を備え、
前記エッチングモジュールは、
前記第1の処理容器内にて前記基板を載置する第1の載置台と、前記第1の処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガスをプラズマ化して前記基板上の被エッチング膜をエッチングするためのプラズマ形成部と、前記エッチングを行うために第1の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第1の排気路と、を備え、
前記基板処理装置は、
前記エッチングモジュールと前記成膜モジュールとの間で搬送され、前記第1の載置台上の前記基板を囲むように当該第1の載置台に配置されるリング部材を備え、
前記成膜モジュールは、
前記第2の処理容器内にて前記リング部材を載置する第2の載置台と、前記エッチングモジュールでのエッチング時に、前記基板と前記リング部材との境界付近と前記基板の中央部側とで前記プラズマにより生成した活性種の分布の偏りを抑え、前記基板の面内において均一性の高いエッチング処理を行うために、前記被エッチング膜をエッチングするときの前記リング部材の表面が前記被エッチング膜の主成分と同じ主成分からなる材質となるように、前記リング部材の表面に成膜ガスを供給して成膜する成膜機構と、前記成膜ガスによる成膜を行うために第2の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第2の排気路と、
を備え、
前記搬送室は、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間で前記リング部材を搬送し、且つ当該搬送室から前記第1の処理容器に基板を搬入する搬送機構を備える基板処理装置を用いた基板処理方法において、
前記第2の処理容器内を前記第2の排気路を介して真空引きし、前記成膜モジュールにおいて前記リング部材に前記成膜ガスを供給して成膜する工程と、
前記搬送機構によって前記成膜ガスにより成膜された前記リング部材を前記第2の処理容器から前記第1の処理容器に搬送して前記第1の載置台上に配置する工程と、
前記第1の処理容器内に前記基板を搬入して前記第1の載置台に載置する工程と、
前記第1の処理容器内を前記第1の排気路を介して真空引きし、前記第1の処理容器内に前記処理ガスを導入して当該処理ガスをプラズマ化し、前記処理ガスのプラズマにより前記被エッチング膜をエッチングする工程と、
を備えることを特徴とする。
本発明に係るプラズマエッチング装置1について以下に説明する。このプラズマエッチング装置1は、マグネトロン方式の反応性イオンエッチング装置である。図中1は例えばアルミニウムなどの導電性部材からなる気密な処理容器であり、この処理容器10は接地されている。また当該処理容器10には、エッチングを行うための処理ガスを導入するためのガス供給部であるガスシャワーヘッドを兼ねた上部電極2と下部電極を兼ねた載置台3とが互いに対向するようにして設けられている。載置台3には基板であり、シリコンからなるウエハWが載置される。
この有機膜とは炭素を主成分とし、副成分として水素、酸素、フッ素等の元素を含む膜である。そして、フォーカスリング4に形成する膜としては、被エッチング膜と同様に炭素を主成分とする有機膜であればよく、上記の例で挙げたCxHyOz膜の他に、例えばCxHyであってもよい。CxHy膜を形成するためには、CH4ガス及びH2ガスを含む混合ガス、あるいはC2H2ガス及びH2ガスを含む混合ガスが供給される。また、CxHyOz膜を形成するためには、CH4ガス、H2ガス及びO2ガスを含む混合ガスを供給してもよいし、CH4及びH2Oを含む混合ガスを供給してもよい。このケースAでは、エッチングガスとして、酸素を含んだO系のガスが用いられる。
この場合は上記の例のようにフォーカスリング4の表面がSiにより構成される。従って、例えば上記のように膜が形成されず、むき出しの状態のフォーカスリング4が用いられる。また、Siを主成分とし、副成分としてNを含む例えばSiNをフォーカスリング4に形成してもよい。このケースBでは、エッチングガスとして、例えばフルオロカーボン(CF)系ガスが用いられる。
フォーカスリング4に形成する膜は、例えばSiO2により構成される。このSiO2膜を形成するためには、TEOS(テトラエトキシシラン)を供給する。また、このケースCではケースBと同様、フォーカスリング4の表面をSiにより構成してもよく、従ってウエハW1のSi膜61をエッチングした場合と同様、むき出しのフォーカスリング4を用いてもよい。また、Siを主成分とし、副成分としてNを含む例えばSiNをフォーカスリング4に形成してもよい。このケースCでは、エッチングガスとして、例えば前記CF系ガスが用いられる。
フォーカスリング4に形成する膜は、例えばSiNにより構成される。このSiN膜を形成するためには、HMDS(ヘキサメチルジシラザン)ガス及びHN3(ヒドラゾ酸)ガスからなる混合ガスを供給してもよいし、SiH4(モノシラン)ガス及びN2(窒素)ガスからなる混合ガスを供給してもよい。また、SiH4ガス及びNH3(アンモニア)ガスからなる混合ガスを供給してもよい。また、ケースB、Cと同様、フォーカスリング4の表面をSiにより構成してもよく、従ってケースB、Cと同様にむき出しのフォーカスリング4を用いてもよい。また、Siを主成分とし、副成分としてOを含む例えばSiO2をフォーカスリング4に形成してもよい。このケースDでは、エッチングガスとして、例えば前記CF系ガスが用いられる。
フォーカスリング4に形成する膜は、例えばAlにより構成される。Al膜を形成するためには、DMAH(ジメチルアルミニウムハイドライド)ガスあるいはTMA(トリメチルアルミニウム)ガスが用いられる。また、Alを主成分とし、副成分としてNを含む例えばAlN(窒化アルミニウム)をフォーカスリング4に形成してもよい。このケースEでは、エッチングガスとして、Cl(塩素)系ガスやBr(臭素)系ガスが用いられる。
フォーカスリング4に形成する膜は、例えばCuにより構成される。エッチングガスとしては、Cl(塩素)系ガスやBr(臭素)系ガスが用いられる。Cu膜を形成するためには、Cu(hfac)TMVSガスが用いられる。また、Cuを主成分とし、副成分としてOを含む例えばCuO(酸化銅)をフォーカスリング4に形成してもよい。このケースFでは、エッチングガスとして、Cl系ガスやBr系ガスが用いられる。
第1の実施形態では、フォーカスリング4への成膜処理と、ウエハWへのプラズマエッチング処理とを同じ処理容器内で行っているが、これらを別々の処理容器で行ってもよい。このように前記成膜と前記エッチングとを別々に行う半導体製造装置8の構成について図6を参照しながら説明する。半導体製造装置8は、半導体装置製造用の基板であるウエハWのロード、アンロードを行うローダモジュールを構成する第1の搬送室81と、ロードロック室82、83と、真空搬送室モジュールである第2の搬送室84と、を備えている。第1の搬送室81の正面には複数のウエハWを収納するキャリアCが載置される載置台85が設けられている。
続いて、発明者が本発明の知見を得るに至ったシミュレーションによる実験について説明する。このシミュレーションでは、上述の第1の実施形態で示したプラズマエッチング装置と略同様の装置を設定した。この装置の載置台3には被エッチング膜として有機膜である(CH2)nが形成されたウエハWが載置されているものとして設定した。前記ウエハWの直径は300mmである。そして、上部電極2からはO2ガス、COガス、Arガスが夫々60sccm、100sccm、450sccmで供給されるものとして設定した。排気されることにより得られる処理容器10内の圧力は2.0Paとした。
1 プラズマエッチング装置
10 処理容器
2 上部電極
23 ガス供給系
26 高周波電源部
3 載置台
38 高周波電源部
4 フォーカスリング
50 制御部
8 半導体製造装置
80 制御部
91 プラズマエッチングモジュール
92 フォーカスリング成膜モジュール
Claims (6)
- 基板上の被エッチング膜を真空雰囲気にてドライエッチングする基板処理装置において、
第1の処理容器を備えるエッチングモジュールと、
第2の処理容器を備える成膜モジュールと、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間に介在すると共に前記第1の処理容器及び第2の処理容器に対して区画される搬送室と、
を備え、
前記エッチングモジュールは、
前記第1の処理容器内にて前記基板を載置する第1の載置台と、前記第1の処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガスをプラズマ化して前記基板上の被エッチング膜をエッチングするためのプラズマ形成部と、前記エッチングを行うために第1の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第1の排気路と、を備え、
前記基板処理装置は、
前記エッチングモジュールと前記成膜モジュールとの間で搬送され、前記第1の載置台上の前記基板を囲むように当該第1の載置台に配置されるリング部材を備え、
前記成膜モジュールは、
前記第2の処理容器内にて前記リング部材を載置する第2の載置台と、前記エッチングモジュールでのエッチング時に、前記基板と前記リング部材との境界付近と前記基板の中央部側とで前記プラズマにより生成した活性種の分布の偏りを抑え、前記基板の面内において均一性の高いエッチング処理を行うために、前記被エッチング膜をエッチングするときの前記リング部材の表面が前記被エッチング膜の主成分と同じ主成分からなる材質となるように、前記リング部材の表面に成膜ガスを供給して成膜する成膜機構と、前記成膜ガスによる成膜を行うために第2の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第2の排気路と、
を備え、
前記搬送室は、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間で前記リング部材を搬送し、且つ当該搬送室から前記第1の処理容器に基板を搬入する搬送機構を備え、
前記成膜モジュールにおいて前記リング部材に前記成膜ガスを供給して成膜する成膜ステップと、前記搬送機構によって前記成膜ガスにより成膜された前記リング部材を前記第2の処理容器から前記第1の処理容器に搬送して前記第1の載置台上に配置するステップと、前記第1の処理容器内に前記基板を搬入して前記第1の載置台に載置するステップと、前記第1の処理容器内に前記処理ガスを導入して当該処理ガスをプラズマ化し、前記処理ガスのプラズマにより前記被エッチング膜をエッチングするステップと、を実行するように制御信号の出力を行う制御部が設けられることを特徴とする基板処理装置。 - 前記搬送室には、前記搬送機構により前記リング部材が受け渡され、前記成膜モジュールにて成膜処理が行われて前記エッチングモジュールに搬送される前の前記リング部材が待機する待機室が接続されていることを特徴とする請求項1記載の基板処理装置。
- 前記制御部は、前記搬送機構によりダミー基板を前記第2の処理容器内に搬送するステップを実行するように制御信号の出力を行い、
前記成膜ステップは、前記ダミー基板が前記第2の載置台に載置されると共に、当該ダミー基板を囲むように当該第2の載置台に前記リング部材が配置された状態で行われることを特徴とする請求項1または2記載の基板処理装置。 - 前記第1の載置台の周縁部及び前記第2の載置台の周縁部には、前記リング部材を当該第1の載置台、当該第2の載置台に対して各々着脱するための静電チャックが設けられていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか一つに記載の基板処理装置。
- 前記被エッチング膜が有機膜の場合、前記リング部材の表面に形成する膜は有機膜であり、前記被エッチング膜がSi膜、SiO2膜又はSiN膜の場合、前記リング部材の表面に形成する膜はSi又はSiNであり、前記被エッチング膜がAl膜又はCu膜の場合、前記リング部材の表面に形成する膜はAl膜又はCu膜であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか一つに記載の基板処理装置。
- 基板上の被エッチング膜を真空雰囲気にてドライエッチングする基板処理装置であって、
第1の処理容器を備えるエッチングモジュールと、
第2の処理容器を備える成膜モジュールと、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間に介在すると共に前記第1の処理容器及び第2の処理容器に対して区画される搬送室と、
を備え、
前記エッチングモジュールは、
前記第1の処理容器内にて前記基板を載置する第1の載置台と、前記第1の処理容器内に処理ガスを供給する処理ガス供給部と、前記処理ガスをプラズマ化して前記基板上の被エッチング膜をエッチングするためのプラズマ形成部と、前記エッチングを行うために第1の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第1の排気路と、を備え、
前記基板処理装置は、
前記エッチングモジュールと前記成膜モジュールとの間で搬送され、前記第1の載置台上の前記基板を囲むように当該第1の載置台に配置されるリング部材を備え、
前記成膜モジュールは、
前記第2の処理容器内にて前記リング部材を載置する第2の載置台と、前記エッチングモジュールでのエッチング時に、前記基板と前記リング部材との境界付近と前記基板の中央部側とで前記プラズマにより生成した活性種の分布の偏りを抑え、前記基板の面内において均一性の高いエッチング処理を行うために、前記被エッチング膜をエッチングするときの前記リング部材の表面が前記被エッチング膜の主成分と同じ主成分からなる材質となるように、前記リング部材の表面に成膜ガスを供給して成膜する成膜機構と、前記成膜ガスによる成膜を行うために第2の処理容器内を真空引きして真空雰囲気を形成するための第2の排気路と、
を備え、
前記搬送室は、
前記第1の処理容器と前記第2の処理容器との間で前記リング部材を搬送し、且つ当該搬送室から前記第1の処理容器に基板を搬入する搬送機構を備える基板処理装置を用いた基板処理方法において、
前記第2の処理容器内を前記第2の排気路を介して真空引きし、前記成膜モジュールにおいて前記リング部材に前記成膜ガスを供給して成膜する工程と、
前記搬送機構によって前記成膜ガスにより成膜された前記リング部材を前記第2の処理容器から前記第1の処理容器に搬送して前記第1の載置台上に配置する工程と、
前記第1の処理容器内に前記基板を搬入して前記第1の載置台に載置する工程と、
前記第1の処理容器内を前記第1の排気路を介して真空引きし、前記第1の処理容器内に前記処理ガスを導入して当該処理ガスをプラズマ化し、前記処理ガスのプラズマにより前記被エッチング膜をエッチングする工程と、
を備えることを特徴とする基板処理方法。
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