(57)【要約】      （修正有）【課題】試料に付着する異物の低減を図るとともに装置全体のスループットを向上させることのできる真空処理装置の運転方法を提供する。【解決手段】可変バルブを所定の開度に解放して真空処理室内を減圧するとともに減圧が完了した時点で前記圧力センサの出力値をリセットする零点補正を行い、その後、ガス供給機構を介して試料搬送用ガスを供給し、供給した状態でゲート弁を解放して試料の搬入を行い、試料の搬入完了後にゲート弁を閉じた状態で、かつ試料搬送用ガスの供給を継続した状態で試料処理用のガスを供給し、その後、試料搬送用ガスの供給を停止した後、プラズマ処理を施し、プラズマ処理の終了後は、試料処理用ガスの供給停止に先立って試料搬送用ガスを供給する。【選択図】図３
2010258089.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
試料処理用のガスおよび試料搬送用のガスを供給するガス供給機構を備えた真空処理室と、
該真空容処理室内に高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段と、
その一方端をロック室に接続し、その他方端を前記真空処理室にゲート弁を介して接続した真空搬送室と、
前記真空搬送室内のガスを排気する排気手段および真空処理室内のガスを可変バルブを介して排気する排気手段と、
前記真空処理室内の圧力を測定する圧力センサを備え、
カセット内の試料を、前記ロック室および真空搬送室を介して前記真空処理室に搬入し、前記真空処理室で真空処理された処理済の試料を前記真空搬送室およびロック室を介して搬出する真空処理装置の運転方法において、
前記可変バルブを所定の開度に解放して真空処理室内を減圧するとともに減圧が完了した時点で前記圧力センサの出力値をリセットする零点補正を行い、
その後、前記ガス供給機構を介して試料搬送用ガスを供給し、供給した状態で前記ゲート弁を解放して試料の搬入を行い、試料の搬入完了後にゲート弁を閉じた状態で、かつ試料搬送用ガスの供給を継続した状態で試料処理用のガスを供給し、その後、試料搬送用ガスの供給を停止した後、プラズマ処理を施し、
プラズマ処理の終了後は、試料処理用ガスの供給停止に先立って試料搬送用ガスを供給することを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項２】
請求項１記載のプラズマ処理装置の運転方法において、
前記試料搬送用ガスの供給を継続した状態で試料処理用のガスを供給し、その後、試料搬送用ガスの供給を停止する処理は、前記試料搬送用ガスの供給を徐々に減少させるとともに試料処理用のガスの供給を徐々に増加させ、試料搬送用ガスの供給を停止する処理であることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【請求項３】
請求項１記載のプラズマ処理装置の運転方法において
プラズマ処理の終了後は、試料処理用ガスの供給停止に先立って試料搬送用ガスを供給する処理は、試料処理用ガスの供給を徐々に減少させるとともに試料搬送用ガスを徐々に増加させて供給する処理であることを特徴とするプラズマ処理装置の運転方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、真空処理装置の運転方法に係り、特に試料上への異物の付着を抑制することのできる運転方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年の半導体デバイス製造工程においては、製造歩留まり低下の要因である異物の低減が重要となっている。また、デバイスの高集積化に伴う素子の微細化に伴って、歩留まり低下を引き起こす異物の粒径も小さくなり、異物低減の要求は益々増加している。
【０００３】
プラズマ処理装置において試料に付着する異物を低減する技術として、例えば、特許文献１には、真空処理装置を処理室、搬送室およびこれらを連結する通路と、該通路を開閉するゲートバルブで構成し、試料を搬送・処理する真空処理装置において、処理室と搬送室間で処理対象の試料を搬送する際に真空容器内の下方にある圧力調整用の可変バルブを所定の開度として真空容器内を減圧し、その後圧力調整用可変バルブの開度を変えない状態で真空容器内に導入孔からＡｒガスを流してガスの流れを形成し、その状態でゲートバルブを開放して試料の搬送を行い、試料搬送後にゲートバルブを閉じ、その後Ａｒガスの導入を止めることにより、試料上に付着する異物を低減し、試料処理の歩留まりを向上させることが示されている。
【０００４】
また、試料に付着する異物量を低減する技術として、特許文献２に、搬送室と処理室間で試料を搬送する際に、処理室内に供給する搬送用ガスの供給を処理ガスの供給と重複（ラップ）するまで継続する手法が示されている。
【０００５】
また、特許文献３には、試料への異物付着を抑制するため、真空搬送室と該真空処理室とゲート弁を介して接続された処理室との間で試料を搬送する際、真空搬送室と処理室に試料搬送用ガスを供給するとともに、試料の搬送前、または搬送後の処理室内での試料搬送用ガスと処理ガスとの切替えタイミングを重複（ラップ）させることが示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００８−１７２０４４号公報
【特許文献２】特開２００６−２１６７１０号公報
【特許文献３】特願２００８−３０３８０７号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
特許文献１に示される技術は、異物低減ならびにスループットの向上について十分に配慮した技術ではない。すなわち、試料搬入後にゲートバルブを閉じて、その後試料搬送用ガスであるＡｒガスの導入を止めて、処理室内を一旦減圧し、次いで処理のためのエッチング処理用ガスを供給している。
【０００８】
図６は、この処理を表すシーケンス図である。図６の例では、真空処理室１０２に試料を搬入する前に、真空処理室１０２内を減圧し、可変バルブ１２１の開度を変えない状態で試料搬送用ガスであるＡｒガスを２００ｍｌ／ｍｉｎ以上の流量で供給し（図６の時点ａ１）、この状態でゲート弁１０７を開いて、試料を真空処理室１０２内に搬入する（図６の時点ｃ１）。その後、ゲート弁１０７を閉じ（図６の時点ｂ２）Ａｒガスの供給を停止して（図６の時点ａ２）、真空処理室１０２内を再度減圧し、エッチング処理のためのエッチング処理用ガスを供給（図６の時点ｄ１）している。
【０００９】
このシーケンスの場合、試料搬送用ガスであるＡｒガス停止からエッチング処理用ガス供給までの間に空き時間が生じてしまう。この空き時間は、エッチング開始までの間に処理室内におけるガスの流れが無くなる期間である。そして、その後、エッチング処理ガスが供給されることになり、このとき処理室内に付着していた異物が浮遊して試料に付着することが考えられる。なお、試料搬送用ガス（Ａｒガス）停止からエッチング処理用ガス供給までの間は、高真空排気の期間（圧力センサの零点補正が可能な期間）である（なお、図６の各時点を表す符号は後述する図３と同じである）。
【００１０】
このように、エッチング開始までの間に、Ａｒガスの供給停止による処理室内のガス流れが無くなる期間が生じ、その後、エッチング処理ガスが供給されると、処理室内に付着していた異物が浮遊して試料に付着するとともに、Ａｒガスの供給を止めてからエッチング処理ガスを供給して処理室内を所定圧力に制御するに時間を要し、このため、装置全体でのスループットが低下する。
【００１１】
特許文献２には、異物低減のため、処理ガスが供給されるまで搬送ガスの流れを継続すること示されている。しかし、圧力センサの零点補正あるいは試料処理後の搬送シーケンスについては記載されておらず、シーケンス的な実用面での配慮がなされていない。
【００１２】
また、特許文献３には、試料への異物付着を抑制するため、真空搬送室と該真空処理室とゲート弁を介して接続された処理室との間で試料を搬送する際、真空搬送室と処理室に試料搬送用ガスを供給するとともに、試料の搬送前、または搬送後の処理室内での試料搬送用ガスと処理ガスとの切替えタイミングを重複（ラップ）させることが示されている。しかし、スループットの向上に関しての配慮はなされていない。
【００１３】
本発明は、これらの問題点に鑑みてなされたもので、試料に付着する異物の低減を図るとともに装置全体のスループットを向上させることのできる真空処理装置の運転方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１５】
試料処理用のガスおよび試料搬送用のガスを供給するガス供給機構を備えた真空処理室と、該真空容処理室内に高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成手段と、 その一方端をロック室に接続し、その他方端を前記真空処理室にゲート弁を介して接続した真空搬送室と、 前記真空搬送室内のガスを排気する排気手段および真空処理室内のガスを可変バルブを介して排気する排気手段と、前記真空処理室内の圧力を測定する圧力センサを備え、カセット内の試料を、前記ロック室および真空搬送室を介して前記真空処理室に搬入し、前記真空処理室で真空処理された処理済の試料を前記真空搬送室およびロック室を介して搬出する真空処理装置の運転方法において、前記可変バルブを所定の開度に解放して真空処理室内を減圧するとともに減圧が完了した時点で前記圧力センサの出力値をリセットする零点補正を行い、その後、前記ガス供給機構を介して試料搬送用ガスを供給し、供給した状態で前記ゲート弁を解放して試料の搬入を行い、試料の搬入完了後にゲート弁を閉じた状態で、かつ試料搬送用ガスの供給を継続した状態で試料処理用のガスを供給し、その後、試料搬送用ガスの供給を停止した後、プラズマ処理を施し、プラズマ処理の終了後は、試料処理用ガスの供給停止に先立って試料搬送用ガスを供給する。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以上の構成を備えるため、試料に付着する異物の低減を図るとともに装置全体のスループットを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】プラズマエッチング装置を説明する図である。
【図２】プラズマエッチング装置の変形例を示す図である。
【図３】プラズマエッチング装置の運転方法を説明する図である。
【図４】プラズマエッチング装置の運転方法を説明する図である。
【図５】プラズマエッチング装置の運転方法を説明する図である。
【図６】プラズマエッチング装置の従来の運転方法を説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明の実施形態にかかる真空処理装置、この例の場合、プラズマエッチング装置を説明する図である。
【００１９】
プラズマエッチング装置は、図示しないロック室から試料が搬入される真空搬送室１０１、真空搬送室１０１にゲート弁１０７を介して接続した真空処理室１０２を備える。真空搬送室１０１には、試料搬送用ガスである不活性ガスを導入するため、不活性ガスの導入路１１８がその下部に接続されている。不活性導入路１１８は不活性ガス源１１６と連通されており、途中に不活性ガスの流量を調節するマスフローコントローラ１１７および導入バルブ１１９を備える。また、真空搬送室１０１下部には、真空搬送室１０１内の圧力を所望の圧力に調整するためのターボ分子ポンプ１２０を備える。
【００２０】
真空処理室１０２の下部には試料台１０８が設けてあり、試料台１０８に対向する上部にはプラズマ生成部が形成されている。プラズマ生成部の上部には真空処理室１０２を構成する蓋部材１０６が設けられ、蓋部材１０６を介して真空処理室１０２の外側にアンテナ１０５が配置される。アンテナ１０５は同軸ケーブル等の導波手段１０４を介して高周波電源１０３に接続されている。
【００２１】
真空処理室１０２のプラズマ生成部には処理ガス供給路１１５が接続されており、処理ガス供給路１１５は処理ガス源１１０および不活性ガス源１１１に繋がり、その途中には流量調節器であるマスフローコントローラ１１２および導入バルブ１１３が設けられている。処理ガス源１１０および不活性ガス源１１１が接続された処理ガス導入路は、この場合、集合配管部１１４によって一つに纏められている。なお、不活性ガスを処理ガスとは別の位置で供給する方が良い場合は、ガス導入路を分けても良い。
【００２２】
処理ガスの供給系については１組で図示したが、処理ガス源１１０、マスフローコントローラ１１２、導入バルブ１１３については、複数のガスを独立して流量を制御しながら導入できるように複数の経路で構成することができる。また、真空処理室１０２の下部には真空排気系が接続されており、この例の場合、可変バルブ１２１、ターボ分子ポンプ１２２、ドライポンプ１２３が順次接続してある。
【００２３】
また、プラズマエッチング装置は制御装置１２４を有し、制御装置１２４は真空処理室１０２に取り付けた圧力センサ１０９の信号が入力され、真空搬送室１０１、真空処理室１０２に関連して設けられた導入バルブ１１３，１１９、マスフローコントローラ１１２、１１７、可変バルブ１２１等を制御する。
【００２４】
図３は、図１に示すプラズマエッチング装置の運転方法（第１の実施例）を説明する図である。所定圧力の不活性ガス雰囲気に減圧排気されている真空搬送室１０１内に、図示しないロードロック室を介して試料を搬入する。前述したように真空処理室１０２内は、ターボ分子ポンプ１２３により減圧排気されており、この状態、すなわち真空処理室１０２が減圧排気されかつ処理室１０２内に試料が無い状態で真空処理室１０２に設けた圧力センサ１０９の出力値をリセットする零点補正を行う（図３の時点ｆ１）。なお、圧力センサ１０９を真空処理室１０２から切り離した状態で個別に減圧排気を行い、零点補正を行うこともできる（図２参照）。
【００２５】
その後、真空処理室１０２内に不活性ガス供給源１１０から集合配管部１１４を介して試料搬送用ガスである不活性ガスを供給する（図３の時点ａ1）。このとき、可変バルブ１２１を所定の開度に変更し（図３の時点ｅ１）、ゲート弁１０７を開く（図３の時点ｂ1）。  ゲート弁１０７を開くことにより、真空処理室１０２には圧力を高く維持された真空搬送室１０１内の不活性ガスが流入するが、真空処理室１０２内の排気量が大きいため真空処理室１０２内圧力はさほど上昇しない。
【００２６】
その後、試料台１０８に試料を搬送し（図３の時点ｃ１）し、ゲート弁１０７を閉じる（図３の時点ｂ２）、真空処理室１０２に試料用搬送ガスを流した状態でエッチング処理ガスを供給する（図３時点ｄ１）。このとき、試料搬送用ガスはエッチング処理ガスを供給した後、所定のラップ時間を設けてから停止する（図３の時点ａ２）。このとき処理室内の圧力は所定のエッチング処理開始圧力に調整し、エッチング処理を開始する。
【００２７】
エッチング処理が終了し、試料を搬出する際には、上述と逆の手順で実行される。すなわち、エッチング処理終了後、エッチング処理ガスを流したままの状態で可変バルブを所定の開度に変更し（図３の時点ｅ２）、エッチング処理ガスを停止する前に試料搬送用ガスを供給して（図３の時点ａ３）、所定のラップ時間を設けてからエッチング処理ガスを停止する（図３の時点ｄ２）。
【００２８】
その後、真空処理室１０２内が試料搬送用ガス雰囲気になったら（例えば、所定時間が経過したら）ゲート弁１０７を開き（図３の時点ｂ３）、試料を真空処理室１０２から搬出する（図３の時点ｃ２）。試料搬送後、ゲート弁１０７を閉じ（図３の時点ｂ４）、試料搬送用ガスを停止する前にクリーニング用ガスの供給を開始する（図３の時点ｄ３）。 その後、所定のラップ時間を設けて試料搬送用ガスを停止し（図３の時点ａ４）し、クリーニング処理を行う。クリーニング処理が終了するとクリーニング用ガスの供給が停止され（図３の時点ｄ４）、可変バルブ１２１を全開にし（図３の時点ｅ３）、高真空排気を行う。この後、次に処理する試料のための圧力センサ１０９の零点補正を行う（図３の時点ｆ２）。
【００２９】
このように、図３に示すシーケンスでは、真空処理室１０２内に試料を搬入する前に行う真空処理室１０２の減圧時に圧力センサ１０９の零点補正（図３の時点ｆ１）を行う。その後、可変バルブ１２１の開度を所定の開度に変更し（図３の時点ｅ１）、試料搬送用ガスであるＡｒガスを供給（図３の時点ａ１）する。
【００３０】
この後、図６に示す従来のシーケンスではゲート弁を開け（図６の時点ｂ１）、試料を搬入し（図６の時点ｃ１）、ゲート弁を閉じ（図６の時点ｂ２）、試料搬送用ガスの供給を停止する（図６の時点ａ２）。しかし、本発明のシーケンスでは、試料搬送用ガスのＡｒガスを供給し続け、高真空排気も行わずにエッチング処理用ガスを供給（図３の時点ｄ１）する。
【００３１】
Ａｒガスはエッチング処理用ガスを供給した後、ガス供給系の応答時間を考慮して、例えば０．２〜２秒程度ラップ時間を設けてから停止する（図３の時点ａ２）。このとき、処理室内の圧力は所定のエッチング処理開始圧力に調整する。
【００３２】
その後、試料を従来のシーケンスと同様に処理し、前記と逆の手順で試料を搬出する。この結果、発生した異物数は粒径０．１３μｍ以上で９個、１．０μｍ以上で１個であった。
【００３３】
なお、従来シーケンスの場合、発生した異物数は粒径０．１３μｍ以上で２０個、１．０μｍ以上で５個であった。なお、前記試料搬送用ガスと処理用ガスのラップ時間については、供給するガス種や流量により変更することが望ましい。
【００３４】
このように、試料処理前における高真空排気と圧力センサ１０９の零点補正動作を削除し、さらにエッチング処理用ガスの供給開始後まで試料搬送用ガスを供給してガス流れを継続して形成する手法を用いることにより、発生する異物数を低減することができる。また、試料を真空搬送室１０１と真空処理室１０２との間で搬入出する際のゲート弁１０７の開閉動作に伴い、真空搬送室１０１内で加圧されている試料搬送用ガスが真空処理室１０２に流入することにより発生する異物を低減することができると共に、スループットを向上することができる
なお、第１の実施例では試料搬送用ガスとしてＡｒガスを用いたが、Ｎ２ガス等を用いても良い。
【００３５】
第１の実施例では、エッチング処理ガスが供給されるまでガス流れを継続させるため、真空処理室１０２の高真空排気と圧力センサ１０９の０点補正動作を試料が真空処理室１０２内に搬入される前に行うように従来例を変更している。この変更により、インサイチュークリーニングおよび試料のエッチング処理を含むシーケンス時間が約１５ｓ短縮されることが分かった。
【００３６】
そこで、従来のシーケンスと本実施例によるシーケンスで、どの程度スループットに差が現れるかを確認するために連続処理での比較評価を行った。なお、スループット測定方法としては、最初の試料がカセットから搬出された時点をスタートとし、その後真空搬送室１０１を介して真空処理室１０２に搬送され、エッチング処理を行った後、再度真空搬送室１０１を介して最終の試料がカセットに搬入されるまでの時間とした。また、処理方法としては実際の製品処理を模擬した形とし、１チャンバを用いたパラレル方式で行った。その結果、本実施例のシーケンスを適用することで従来シーケンスよりウエハ１枚あたり約１７秒の時間短縮を図ることができた。
【００３７】
以上の結果より、本実施例によれば異物低減およびスループット向上を図ることがでいることが分かった。
【００３８】
以上の例は、真空処理室１０２内に試料が無い状態でのインサイチュークリーニングを含んだシーケンスであるが、試料有りでのインサチュークリーニング、あるいはインサイチュークリーニングを実施せず、試料を連続処理する手法を用いた場合、毎試料処理前に行うべき圧力センサ１０９の零点補正を行うタイミングがなくなることが考えられる。
【００３９】
このような場合おいては、図２に示すように、圧力センサ１０９下方に設けた開閉バルブ１２５を閉じて圧力センサ１０９を切り離した上で、ターボ分子ポンプ１２６上方に設けた開閉バルブ１２５を開けて圧力センサ１０９に至るラインのみを減圧して、零点補正を行うことができる。なお、図２において図１に示される部分と同一部分については同一符号を付してその説明を省略する。
【００４０】
図４は、プラズマエッチング装置の運転方法（第２の実施例）を説明する図である。図４において、図３と同符号は同一の時点を示す。図３と異なる点は、試料搬送用ガスとエッチング処理ガスの供給および停止の際のガス切替えを段階的（図では２段階）に増加または減少させて行う点である。ここでは、ガスの段階的な切替えに際して、一方のガスの供給量を段階的の増加させるとともに他方のガスの供給量を段階的に減少させ、真空処理室１０２内の圧力が実質的に一定になるようにしてある。
【００４１】
この運転方法によれば、第１の実施例の場合と同様にガス切替え時間がラップしているので、空処理室１０２内のガス流れが途切れることがない。このため、第１の実施例と同様に異物付着抑制の効果が得られるとともに、ガス流量を段階的に変更することで真空処理室１０２内の圧力変動を抑えることができ、真空処理室１０２内の処理圧力制御が容易となる。
【００４２】
図５は、プラズマエッチング装置の運転方法（第３の実施例）を説明する図である。図５において、図３と同符号は同一の時点を示す。図３と異なる点は、ガス切替えをさらに連続的にした点である。本実施例によれば、前記第２の実施例と同様の効果があるとともに、さらにガス流量をスムーズに変更することができるので処理室内の圧力を実質的に一定に保ちながら処理用ガスと試料搬送ガスとの入れ替えを行うことができる。
【００４３】
以上説明したように、本実施形態によれば、試料搬送用ガスの雰囲気内で試料を搬送するとともに、試料の搬送前、または搬送後における処理室内での試料搬送用ガスと処理ガスとの切替えタイミングを重複（ラップ）させてガスを切り替え、更に真空処理室内圧力の零点補正をシーケンス内で行うものである。これにより、処理室内のガス流れを中断させることなくガスの切替えを行うことができる。このため、異物はガス流れに沿ってそのまま排気され試料に付着することを抑制することができる。また、零点補正をシーケンス内で行うことができるとともにガス切替え時間が短縮されてスループットを向上できる。
【符号の説明】
【００４４】
１０１  真空搬送室
１０２  真空処理室    
１０３  高周波電源    
１０４  導波手段    
１０５  アンテナ
１０６  蓋部材
１０７  ゲート弁
１０８  試料台  
１０９  圧力センサ
１１０、１１１  処理ガス源、不活性ガス源
１１２、１１７  マスフローコントローラ
１１３、１１９  導入バルブ
１１４  集合配管部
１１５  処理ガス供給路
１１６  不活性ガス源
１１８  不活性ガスガス導入路
１２０  ターボ分子ポンプ
１２１  可変バルブ
１２２  ターボ分子ポンプ
１２３  ドライポンプ
１２４  制御装置
１２５  開閉バルブ
１２６  ターボ分子ポンプ
【図１】
2010258089.tif 000003
【図２】
2010258089.tif 000004
【図３】
2010258089.tif 000005
【図４】
2010258089.tif 000006
【図５】
2010258089.tif 000007
【図６】
2010258089.tif 000008