JP2007258396A

JP2007258396A - プラズマ処理装置及び方法

Info

Publication number: JP2007258396A
Application number: JP2006080034A
Authority: JP
Inventors: Hideo Kano; 秀夫加納
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2006-03-23
Filing date: 2006-03-23
Publication date: 2007-10-04

Abstract

【課題】クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保でき、またフレキシブル生産も実現できるプラズマ処理装置を提供する。
【解決手段】ウエハの処理を行う処理室２〜４と、処理室２〜４に対するウエハの搬入搬出を行う搬送手段６が設置された搬送室５と、外部と搬送室５に連結されるとともに大気圧と搬送室内の圧力とに切り換え可能なロードロック室７と、処理室２〜４のクリーニング又はコンディショニングを行う際に用いるダミーウエハを収納するとともに収納したダミーウエハを搬送手段にて搬入搬出可能にロードロック室７内又は搬送室５に連結された室内に配置されたダミーウエハ配置部と、処理室２〜４での処理動作制御及び搬送手段６の動作制御を行う制御装置２４とを備え、制御装置２４に、ダミーウエハを用いた処理のタイミングと処理条件を登録するダミー処理登録部を設けた。
【選択図】図１

Description

本発明は、プラズマ処理装置及び方法に関し、特に所要時に自動的に処理室のクリーニングやコンディショニングを行うことで生産性良く高品質の処理を実現するプラズマ処理装置及び方法に関するものである。

プラズマ処理装置、例えばドライエッチング装置において、ウエハの処理を継続して行うと、エッチング時に飛散した物質が処理室の内壁面に付着して堆積し、所定枚数又は所定時間以上の処理を行った後にはその付着物が剥離する恐れが発生し、剥離した付着物がウエハ上に付着してウエハの不良原因になるという問題がある。

そこで、従来からウエハの処理中に、所定の処理枚数又は処理時間が経過すると、処理室を大気開放して処理室内のクリーニング作業を行ったり、ウエハの代わりにエッチングされない材質のダミーウエハを用いてプロセス処理を行うことで、処理室の内壁面の付着物をエッチングして除去するクリーニングを行っている。また、一定時間以上処理室での処理を行わなかった場合には、生産ロットの処理を行う前に、適当な材質のダミーウエハを用いてエッチング処理を行うことで、処理室内の雰囲気を整えるコンディショニングを行い、その後に生産ロットの処理を行っている。

なお、ドライクリーニングとその後のコンディショニングを一括して行うことができるように、ダミー基板を使用するとともに、処理室の堆積物を除去する堆積物除去用ガスと、ダミー基板をエッチングする能力を有するダミー基板エッチング性ガスとを処理室に供給してドライクリーニング処理を施すプラズマ処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、ダミーウエハの運用によるスループット低下を防止するため、処理室に連結された負圧移載室と外部に連結された正圧移載室との間に、搬入室と搬出室とダミーウエハ室とを配置し、ダミーウエハ室にダミーウエハを一時的に保持する仮置き台を設けることで、ダミーウエハ室にダミーウエハをストックしたり交換したりする際に、処理室での通常の作動を中断せずにダミーウエハを搬送でき、またダミーウエハを負圧移載室を介して任意の処理室に搬送することでダミーウエハの使用回数を管理できるようにしたものが知られている。
特開２００４−１７２３３３号公報特開２００４−３０４１１６号公報

ところで、従来のクリーニングにおいては、通常、装置内に搬入・設置したウエハカセット内の全てのウエハ（生産ロット）の処理を終了してウエハカセットを外部に取り出した後に、作業者がマニュアルにて、ダミーウエハを処理室内に搬入して処理を行っているため、各処理室のクリーニングのたびに装置全体の処理生産が中断し、生産性が低くなるという問題があった。また、コンディショニングも、生産ロットを処理する前に、マニュアルでウエハ処理を行うか、ダミーロットを処理する必要があったため、生産処理までに時間を要し、生産性が低くなるという問題があった。

なお、特許文献１に記載された構成は、ドライクリーニングとコンディショニングを一括して行うことで、直後のエッチングレートの低下を防止するものであり、作業者がマニュアルにてダミー基板を処理室内に搬入して処理を行うために生産性が低下するという問題を解消できるものではない。

また、特許文献２に記載された構成では、ダミーウエハの搬送や交換時に処理室の作動を中断しなくて良いだけで、クリーニングやコンディショニングは、定期的または不定期的に処理するとのみ記載されているように、実際には生産ロットの処理後に、または異常発生時に処理を中断して、マニュアルにてクリーニングやコンディショニングを行うものであり、作業者によるマニュアル処理であるため熟練した作業者が作業する必要があるために生産性を低下させ、また生産ロットの処理中に任意のタイミングでクリーニングやコンディショニングを自動的に行うものでないため、１生産ロット中に処理の異なる複数種類のウエハが存在している場合にも連続して処理するフレキシブル生産を実現することができないという問題がある。

本発明は、上記従来の問題に鑑み、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またフレキシブル生産も実現できるプラズマ処理装置と方法を提供することを目的とする。

本発明のプラズマ処理装置は、ウエハの処理を行う処理室と、処理室に連結して配置されるとともに処理室に対するウエハの搬入搬出を行う搬送手段が設置された搬送室と、外部と搬送室に連結されるとともに大気圧と搬送室内の圧力とに切り換え可能なロードロック室と、処理室のクリーニング又はコンディショニングを行う際に用いるダミーウエハを収納するとともに収納したダミーウエハを搬送手段にて搬入搬出可能に配置されたダミーウエハ配置部と、処理室での処理動作制御及び搬送手段の動作制御を行う制御部とを備え、制御部に、ダミーウエハを用いた処理のタイミングと処理条件を登録するダミー処理登録部を設けたものである。

この構成によると、ロードロック室に搬入したウエハカセット内の各ウエハを順次搬送室の搬送手段にて各処理室に搬入し、各処理室で処理を行った後に搬出してウエハカセット内に収納するという動作を繰り返し、各ウエハの処理を継続して順次行う工程中において、ダミー処理登録部に予め登録されたタイミングになると、ダミーウエハ配置部からダミーウエハを取り出して該当する処理室に搬入し、予め登録された処理条件で処理室でのクリーニング又はコンディショニング処理を自動的に行うように制御部にて制御されるので、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またウエハの種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室のクリーニングやコンディショニングを行うことができるため、生産ロット内でのフレキシブル生産も実現することができる。

また、本発明のプラズマ処理方法は、処理室でウエハの処理を継続的に行う前に処理室のクリーニング又はコンディショニングを行うタイミングと処理条件を予め登録する工程と、処理室にウエハを搬入し、ウエハの処理を行い、処理後ウエハを搬出する動作を継続的に行うウエハ処理工程と、登録されたタイミングでウエハに代えて処理室にダミーウエハを搬入し、登録された処理条件で処理室のクリーニング又はコンディショニング処理を行う工程と、クリーニング又はコンディショニング処理後にウエハ処理工程に復帰する工程とを有するものである。

この構成によると、上記のようにクリーニングやコンディショニングを所要時に任意に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またフレキシブル生産も実現することができる。

本発明のプラズマ処理装置及び方法によれば、ダミー処理登録部に予め登録されたタイミングになるとダミーウエハ配置部からダミーウエハを取り出して該当する処理室に搬入し、予め登録された処理条件で処理室でのクリーニング又はコンディショニング処理が自動的に行うので、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またウエハの種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室のコンディショニングを行うことができるため、フレキシブル生産も実現することができる。

以下、本発明のプラズマ処理装置を適用したドライエッチング装置の一実施形態について、図１〜図６を参照しながら説明する。

本実施形態のドライエッチング装置１においては、図１に示すように、エッチング処理室２と、リンス処理室３と、アッシング処理室４と、ダブルアーム方式の搬送手段６が配置された搬送室５と、大気圧状態と任意の真空状態とに切り換え可能に構成され、外部との間でウエハ１１を収容したウエハカセット１０の受け渡しを行うロードロック室７とを備えている。各処理室２、３、４及びロードロック室７は、搬送室５を中央にしてその四方に配設され、かつ各処理室２〜４及びロードロック室７との間に設けられたゲート８を通して搬送手段６にてこれらの各室に対してウエハ１１を搬入・搬出できるように構成されている。また、ロードロック室７には、外部との間でウエハカセット１０などの搬入・搬出を行うゲート９が設けられ、かつこのゲート９の外部にウエハカセット１０などの移載手段（図示せず）などが配設されている。

ロードロック室７には、図２に示すように、ウエハカセット１０を支持する支持台１２が配設されている。ウエハカセット１０には複数枚（通常、数枚〜２０数枚程度）のウエハ１１が上下に間隔をあけて積層状態で収容されている。支持台１２は昇降回転手段１３にて昇降及び回転可能に構成され、これにより支持台１２上のウエハカセット１０の向きを任意に調整し、また任意のウエハ１１を、搬送手段６によって搬送する際に要求される所定の高さ位置に調整できるように構成されている。さらに、支持台１２の下部には、処理室のクリーニング又はコンディショニングを行う際に用いる複数枚のダミーウエハ１５を収納するダミーウエハ配置部１４が設けられている。前記昇降回転手段１３は、ダミーウエハ配置部１４内の任意のダミーウエハ１５も搬送手段６によって搬入・搬出することができる所定の高さに調整できるように構成されている。

搬送室５における搬送手段６には、本出願人が先に提案しているダブルアーム方式の搬送手段（特開平７−２２１１５７号公報参照）を適用している。この搬送手段６は、図３（ａ）に示すように、上アーム１６ａと下アーム１６ｂが単一のアーム駆動モータ１７にてカムボックス１８を介して駆動され、図３（ｂ）に示すように、カムボックス１８内のカム軸（図示せず）が１回転する間に上アーム１６ａと下アーム１６ｂが相前後して出退動作することで、ウエハ１１の搬入・搬出を１動作工程で行えるようにしたものである。図３（ａ）において、搬送室５外に配設されたカムボックス１８から上・下アーム１６ａ、１６ｂを駆動するアーム駆動シャフト１９ａ、１９ｂが搬送室５の下壁面を貫通して搬送室５内に延設され、搬送室５の下壁面にはアーム駆動シャフト１９ａ、１９ｂの貫通部を回転可能に真空シールする真空シール部２０が設けられている。２１はカムボックス１８を真空シール部２０の軸芯と同一の軸心回りに回転させて上・下アーム１６ａ、１６ｂの向きを変える旋回軸で、旋回駆動モータ２２にて回動インデックス２３を介して駆動される。

次に、ドライエッチング装置１の制御構成について説明すると、図１に示すように、各処理室２〜４には、それぞれの処理動作工程を制御する処理制御部２ａ、３ａ、４ａが設けられており、これら処理制御部２ａ、３ａ、４ａと、搬送手段６と、ロードロック室７の昇降回転手段１３を統括制御する制御装置２４が設けられている。

制御装置２４は、図４に示すように、各処理室２〜４での処理条件を処理制御部２ａ、３ａ、４ａに対して指令するとともに、処理状態を監視する処理条件指令・状態監視部２５と、ウエハの種類ごとの処理条件を登録するウエハ処理条件登録部２６と、搬送手段６の動作制御を行う搬送手段制御部２７と、ロードロック室７の昇降回転手段１３の動作制御を行うロードロック室制御部２８と、ダミーウエハを用いた処理の制御データを登録するダミー処理登録部２９と、処理条件等の各種制御データを入力する入力手段３０と、各処理室２〜４での処理状態や異常発生時の状態などを表示する出力手段３１と、これらを統括して制御するＣＰＵ３２とを備えている。ダミー処理登録部２９には、ドライクリーニングやコンディショニングなどの処理を行うタイミングを登録する処理タイミング登録部３３と、その処理条件を登録する処理条件登録部３４が設けられている。

次に、以上の構成のドライエッチング装置１によるウエハ１１の処理動作について、図５を参照して説明する。まず、処理の開始に先立って、処理しようとする各種のウエハの処理条件を入力手段３０から入力してウエハ処理条件登録部２６に登録し（ステップＳ１）、また各処理室２〜４におけるクリーニング又はコンディショニングを行うタイミングと処理条件を入力手段３０から入力してダミー処理登録部２９の処理タイミング登録部３３と処理条件登録部３４にそれぞれ登録しておく（ステップＳ２）。

次いで、処理すべきウエハ１１を収容したウエハカセット１０をロードロック室７の支持台１２上に搬入して設置し、処理を開始する（ステップＳ３）。すると、まずウエハカセット１０から搬送手段６で処理するウエハ１１を取り出す際にそのウエハ１１を認識し（ステップＳ４）、処理しようとするウエハ１１の処理条件をウエハ処理条件登録部２６から読み込み（ステップＳ５）、それに基づいて処理条件指令・状態監視部２５から対応する処理室２〜４の処理制御部２ａ〜４ａに対して処理条件が指令され、各処理室２〜４で所要の処理が行われるとともに、その処理状態が監視される（ステップＳ６）。

ステップＳ４で認識した各ウエハ１１について各処理室２〜４での必要な処理が終了すると、搬送手段６にて処理済みのウエハ１１がウエハカセット１０に搬入されるとともに、次のウエハ１１が取り出される。その際に、全てのウエハ１１の処理が終了したか否かの判定を行い（ステップＳ７）、処理が終了した場合は処理動作を終了する。一方、処理が終了していない場合は、ダミー処理登録部２９の処理タイミング登録部３３を参照して何れかの処理室２〜４で、ダミーウエハ１５を用いてクリーニングやコンディショニングの処理を行うダミー処理のタイミングであるか否かの判定を行い（ステップＳ８）、ダミー処理のタイミングでないときには、ステップＳ４にリターンして処理するウエハ１１を認識して上記動作を繰り返す。一方、ダミー処理のタイミングであるときには、ダミーウエハ配置部１４からダミーウエハ１５を搬送手段６にて取り出し、処理条件登録部３４にてから読み出した処理条件にて対象となっている処理室２〜４にて所要のクリーニングやコンディショニングの処理を行い（ステップＳ９）、その処理が終了すると、搬送手段６にてダミーウエハ１５をダミーウエハ配置部１４に戻した後、ステップＳ４にリターンして上記ウエハ１１の処理動作に復帰する。

なお、以上の動作説明では、ウエハ１１の処理時の原理的な動作工程が容易に理解できるように単純化して説明したため、１枚のウエハ１１の各処理室２〜４での処理が終了した後、次のウエハ１１をウエハカセット１０から取り出して各処理室２〜４での処理を行うように理解される可能性もあるが、実際には当然のことながら高い生産性を確保するため、任意の処理室２〜４で処理中に次のウエハ１１を他の処理室２〜４に搬入し、互いに干渉しないように合理的な処理順序を考慮しつつ複数の処理室２〜４で同時に並行して処理を行うように動作制御されている。

以上の実施形態によれば、クリーニングやコンディショニングを所要時に任意に自動的に行うことができるので、ウエハのエッチング処理において高い生産性を確保することができる。また、ウエハ１１の種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室２〜４のクリーニングやコンディショニングを行うことができるため、生産ロットの単位であるウエハカセット１０内に処理の内容が異なる複数種類のウエハ１１を収容しておいて、各ウエハ１１に対して必要な処理を行うフレキシブル生産を実現することもできる。

なお、上記実施形態ではダミーウエハ配置部１４を、ロードロック室７の支持台１２の下部に配設した例を示したが、図６に示すように、搬送室５を平面視で５角形にし、その周囲に各処理室２〜４とロードロック室７とともに独立したダミーウエハ室３５を配設し、このダミーウエハ室３５内にダミーウエハ配置部１４を配置した構成とすることもでき、要するにダミーウエハ配置部１４を搬送手段６にて搬入搬出動作ができる室に配置すれば良い。

また、上記実施形態では、ダミーウエハ配置部１４にクリーニングやコンディショニングを行うダミーウエハ１５を配置したが、必要に応じて測定用のダミーウエハを配置することで、周期的に処理室２〜４内の状態を測定するようにすることもできる。

以上の実施形態の説明では、本発明をドライエッチング装置に適用した例についてのみ説明したが、本発明はドライエッチングに限らず、表面改質や薄膜堆積などを行う各種プラズマ処理装置に対しても適用できるとともに、適用することで同様の作用効果を奏することは詳しく説明するまでもなく明らかである。

本発明のプラズマ処理装置及び方法によれば、クリーニングやコンディショニングを所要時に自動的に行うことができて高い生産性を確保することができ、またウエハの種類の変化に合わせて枚葉毎であっても各処理室のクリーニングやコンディショニングを行うことができるため、フレキシブル生産も実現することができ、各種プラズマ処理装置に有効に利用することができる。

本発明の一実施形態のドライエッチング装置の全体構成を示す平面図同実施形態のロードロック室を示す図１のＡ−Ａ矢視縦断面図同実施形態の搬送室と搬送手段を示し、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は搬送手段の上アームと下アームの動作タイミング図同実施形態の制御装置の構成を示すブロック図同実施形態の処理動作のフロー図同実施形態の変形構成例を示す平面図

符号の説明

１ドライエッチング装置（プラズマ処理装置）
２エッチング処理室
３リンス処理室
４アッシング処理室
５搬送室
６搬送手段
７ロードロック室
１１ウエハ
１４ダミーウエハ配置部
１５ダミーウエハ
２４制御装置（制御部）
２９ダミー処理登録部
３３処理タイミング登録部
３４処理条件登録部

Claims

ウエハの処理を行う処理室と、処理室に連結して配置されるとともに処理室に対するウエハの搬入搬出を行う搬送手段が設置された搬送室と、外部と搬送室に連結されるとともに大気圧と搬送室内の圧力とに切り換え可能なロードロック室と、処理室のクリーニング又はコンディショニングを行う際に用いるダミーウエハを収納するとともに収納したダミーウエハを搬送手段にて搬入搬出可能に配置されたダミーウエハ配置部と、処理室での処理動作制御及び搬送手段の動作制御を行う制御部とを備え、制御部に、ダミーウエハを用いた処理のタイミングと処理条件を登録するダミー処理登録部を設けたことを特徴とするプラズマ処理装置。
処理室でウエハの処理を継続的に行う前に処理室のクリーニング又はコンディショニングを行うタイミングと処理条件を予め登録する工程と、処理室にウエハを搬入し、ウエハの処理を行い、処理後ウエハを搬出する動作を継続的に行うウエハ処理工程と、登録されたタイミングでウエハに代えて処理室にダミーウエハを搬入し、登録された処理条件で処理室のクリーニング又はコンディショニング処理を行う工程と、クリーニング又はコンディショニング処理後にウエハ処理工程に復帰する工程とを有することを特徴とするプラズマ処理方法。