(57)【要約】【課題】  基板から揮発性残渣を除去するための方法及びシステムの提供。【解決手段】  一実施形態において、基板上でハロゲン処理プロセスを行いつつ、揮発性残渣除去プロセスが、システム内のエンルートで行われる。揮発性残渣除去プロセスは、ハロゲン処理チャンバとＦＯＵＰ以外のシステム内で行われる。一実施形態において、基板から揮発性残渣を除去する方法は、真空気密プラットフォームを持つ処理システムを準備するステップと、プラットフォームの処理チャンバ内で基板をハロゲンを含む化学で処理するステップと、処理された基板をプラットフォーム内で処理して、処理された基板から揮発性残渣を放出させるステップと、を含む。【選択図】  図４
2008109136.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板から揮発性残渣を除去する方法であって、
真空気密プラットフォームを持つ処理システムを準備するステップと、
該プラットフォームの処理チャンバ内で基板をハロゲンを含む化学で処理するステップと、
処理された該基板を該プラットフォーム内で処理して、処理された該基板から揮発性残渣を放出させるステップと、
を含む前記方法。
【請求項２】
処理された該基板を処理するステップが、
処理された該基板を該プラットフォームにおけるロードロックチャンバ内で加熱する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
処理された該基板を処理するステップが、
処理された該基板を該プラットフォーム内に配置されたロボットのブレード上で加熱する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
処理された該基板を処理するステップが、
処理された該基板を該処理チャンバに結合された搬送チャンバ内で加熱する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
該基板を処理するステップが、
臭化水素を含むハロゲン含有ガスに該基板をさらす工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
処理された該基板を処理するステップが、
処理された該基板を約２００℃〜約５００℃の温度に加熱する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
処理された該基板を処理するステップが、
該処理システムのロードロックチャンバ内の処理された該基板をＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、アルケン、アルカン及びＨ２の少なくとも一つから選ばれるガスにさらされる工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項８】
処理された該基板を処理するステップが、
該処理システムのロードロックチャンバ内の処理された該基板を、該基板を加熱しつつＯ３にさらす工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項９】
処理された該基板をさらすステップが、
処理された該基板を約５秒〜約１２０秒間該ガスにさらす工程を更に含む、請求項７に記載の方法。
【請求項１０】
処理された該基板を処理するステップが、
該基板を加熱しつつ約５トール〜約３００トールの圧力に維持する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
処理された該基板を加熱するステップが、
該基板を加熱しつつ該基板を通過する信号の変化を感知する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
該信号の変化を感知するステップが、
該信号の変化に相関する基板温度を決定する工程を更に含む、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
所定の温度に達したときに該基板の加熱を停止させるステップを更に含む、請求項１４に記載の方法。
【請求項１４】
該基板を処理するステップが、
該基板を臭化水素（ＨＢｒ）、塩素（Ｃｌ２）、及び四フッ化炭素（ＣＦ４）の少なくとも一つを用いて処理する工程を更に含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
基板からハロゲン含有残渣を除去する方法であって、
処理チャンバと該処理チャンバの外部に配置された基板ヒータを持つ処理システムを準備するステップと、
ハロゲンを含む化学で該処理チャンバ内の該基板をエッチングするステップと、
エッチングされた該基板を該処理システム内の該基板ヒータで処理して、該基板から揮発性残渣を放出させるステップと、
該基板を加熱しつつ基板透過率変化を検出するステップと、
を含む前記方法。
【請求項１６】
該基板透過率変化を検出するステップが、
該加熱プロセスの終点を決定する工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
該基板をエッチングするステップが、
該基板を、臭化物を含むハロゲン含有ガスにさらす工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１８】
エッチングされた該基板を処理するステップが、
エッチングされた該基板をＯ２、Ｏ３、Ｈ２Ｏ、アルケン、アルカン及びＨ２の少なくとも一つより選ばれるガスにさらす工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項１９】
エッチングされた該基板を処理するステップが、
エッチングされた該基板をロードロックチャンバ内で該基板を加熱しつつＯ３にさらす工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２０】
エッチングされた基板を処理するステップが、
該基板をＩＲ光にさらす工程を更に含む、請求項１５に記載の方法。
【請求項２１】
エッチングされた該基板を処理するステップが、
該基板を透過する該ＩＲ光の変化を感知する工程を更に含む、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
基板からハロゲン含有残渣を除去する方法であって、
少なくとも一つの処理チャンバとその中の基板を加熱するように形成されるチャンバを持つ処理システムを準備するステップと、
該基板を該処理チャンバ内で臭化物を含む化学でエッチングするステップと、
エッチングされた該基板を該基板を加熱するように形成された該チャンバ内で処理するステップと、
エッチングされた該基板を、加熱の間、Ｏ３にさらすステップと、
を更に含む請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
エッチングされた該基板を、該基板を加熱しつつ光にさらすステップと、
該基板を透過する該光の変化をモニタすることにより該基板の温度を決定するステップと、
を更に含む請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
該光が、加熱ランプ又は広いバンドの光源のレーザの少なくとも一つによって生成される、請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
エッチングされた該基板を処理するステップが、
該基板を搬送チャンバ内で加熱する工程を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【請求項２６】
エッチングされた該基板を処理するステップが、
該基板をロードロックチャンバ内で加熱する工程を更に含む、請求項２２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【発明の背景】
【０００１】
発明の分野
[0001]本発明は、一般的に、半導体基板上にデバイスを製造するための方法及び装置に関する。より詳細には、本発明は、半導体基板上の層をプラズマエッチングした後、ハロゲン含有残渣を除去するための方法及び装置に関する。
【０００２】
関連技術の説明
[0002]超大規模集積（ＵＬＳＩ）回路は、シリコン（Ｓｉ）基板のような半導体基板上に形成され且つデバイス内の様々な機能を行うように協働する１００万を超える電子デバイス（例えば、トランジスタ）を含むことができる。典型的には、ＵＬＳＩ回路に用いられるトランジスタは、相補形金属酸化膜半導体（ＣＭＯＳ）電界効果トランジスタである。ＣＭＯＳトランジスタは、ポリシリコンゲート電極とゲート誘電体を備えるゲート構造を持ち、基板上に形成されるソース領域とドレイン領域の間に配置される。
【０００３】
[0003]プラズマエッチングは、一般に、トランジスタと他の電子デバイスの製造に用いられる。トランジスタ構造を形成するために用いられるプラズマエッチングプロセスの間、積層膜の一つ以上の層（例えば、シリコン、ポリシリコン、二酸化ハフニウム（ＨｆＯ２）、二酸化シリコン（ＳｉＯ２）、金属材料等の層）は、典型的には、少なくとも一つのハロゲン含有ガス、例えば、臭化ハロゲン（ＨＢｒ）、塩素（Ｃｌ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）等を含むエッチング剤にさらされる。このようなプロセスは、ハロゲン含有残渣を、基板上のエッチングされた特徴部、エッチングマスク等の表面に蓄積させる。
【０００４】
[0004]非真空の環境（例えば、ファクトリインタフェース又は基板収納カセット内）及び/又は逐次処理の間にさらされているとき、ガス状のハロゲンやハロゲンベースの反応種（例えば、臭素（Ｂｒ２）、塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）等）は、エッチングの間に堆積されたハロゲン含有残渣から放出されてしまう。放出されたハロゲンやハロゲンベースの反応種は、パーティクル汚染を生じ、処理システムやファクトリインタフェースの内部の腐食だけでなく、基板上の金属層の露出部分の腐食を引き起こす。処理システムやファクトリインタフェースの洗浄や腐食したパーツの取替えは、時間を要し且つ費用のかかる手段である。
【０００５】
[0005]エッチングされた基板上のハロゲン含有残渣を取り除くためにいくつかのプロセスが開発されてきた。例えば、ハロゲン含有残渣をリアクタからアウトガスされポンプで送られることができる非腐食性揮発性化合物に変換するガス混合物にエッチングされた基板をさらすために、エッチングされた基板をリモートプラズマリアクタへ搬送することができる。しかしながら、このようなプロセスは、ツールの費用の増加、製造の生産性、処理能力の減少を引き起こし、高い製造原価をもたらす追加ステップと共に専用のプロセスチャンバを必要とする。
【０００６】
[0006]他の例において、ハロゲン含有残渣は、処理が更に望まれ、そのときに封入物が除去される時間までエッチングされた基板上に封入することができる。
【０００７】
[0007]それ故、基板からハロゲン含有残渣を除去するための改良された方法及び装置が求められている。
【発明の概要】
【０００８】
[0008]エッチングされた基板から揮発性残渣を除去する方法及びシステムが提供される。一実施形態において、基板から揮発性残渣を除去する方法は、真空気密プラットフォームを持つ処理システムを準備するステップと、プラットフォームのプロセスチャンバ内で基板をハロゲンを含む化学で処理するステップと、処理された基板をプラットフォーム内で処理して、処理された基板から揮発性残渣を放出させるステップとを含む。
【０００９】
[0009]他の実施形態において、基板から揮発性残渣を除去する方法は、処理チャンバと処理チャンバの外部に配置された基板ヒータを持つ処理システムを準備するステップと、プロセスチャンバ内の基板をハロゲンを含む化学でエッチングするステップと、処理システム内の基板ヒータでエッチングされた基板を処理して基板から揮発性残渣を放出させるステップと、基板を加熱しつつ基板透過率変化を検出してプロセス終点を決定するステップとを含む。
【００１０】
[0010]更に他の実施形態において、基板からハロゲン含有残渣を除去する方法は、少なくとも一つのプロセスチャンバと加熱素子を含むチャンバを持つ処理システムを準備するステップと、プロセスチャンバ内の基板を臭化物を含む化学でエッチングするステップと、加熱素子を含むプロセスチャンバ内でエッチングされた基板を処理するステップと、加熱の間、Ｏ３に基板をさらすステップとを含む。
【００１１】
[0011]本発明の上記特徴が詳しく理解され得るように、上で簡単にまとめられた本発明のより詳しい説明は実施形態によって参照することができ、その一部は添付の図面に示される。しかしながら、添付の図面は本発明の典型的な実施形態を示すだけであり、それ故、本発明の範囲を制限するものとみなされず、本発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができる。
【００１２】
[0016]理解を容易にするために、同一の符号は、可能な場合、図に共通する同一の要素を示すために用いられている。一実施形態の要素と特徴は、更に詳述せずに他の実施形態に有益に組込まれてもよいと考えられる。
【００１３】
[0017]しかしながら、添付の図面は、本発明の例示的な実施形態だけを示し、それ故、その範囲を制限するとみなされず、発明は他の等しく有効な実施形態を許容することができることは留意すべきである。
詳細な説明
[0018]本発明は、前処理又は後処理専用にすることができる別個のチャンバに入れることなく主エッチングチャンバと基板運搬ＦＯＵＰの間のエンルートを基板ウエハが通過するいずれかの位置で前処理及び又は後処理（主プロセスチャンバの外部）するための方法及びシステムを提供する。基板が通過する位置は、ロードロックチャンバと搬送チャンバを含み、それらに限定されない。更に、本発明は、ハロゲンを含むエッチング剤を用いてエッチングされる基板からハロゲン含有残渣を除去するようなエンルート後処理のための方法及びシステムを提供する。ハロゲン含有残渣除去プロセスは、システム内の真空プラットフォームの下のいずれかの位置で行ってもよいと考えられる。一実施形態において、基板エッチングの間に堆積されたハロゲン含有残渣は、処理システムの真空気密プラットフォーム内で熱処理によって除去される。熱処理に利用することができる真空気密プラットフォームの部分は、ロボットブレード上に、ロードロックチャンバ、搬送チャンバ、処理チャンバ、また、主エッチングチャンバとウエハ運搬ＦＯＵＰの間の処理システムの真空中の他のいずれかの適当な位置とを含んでいる。熱プロセスは、エッチングされた基板を加熱し、ハロゲン含有残渣をポンプで送り出すことができる非揮発性化合物へ変換させる。ハロゲン含有残渣除去プロセスを行うのに選ばれる位置は、全体のプロセスサイクル時間が不利に影響しないような“エンルート”を選ぶことができる。発明は、実質的に、高生産性とプロセス処理能力を維持しつつ、処理システムと基板の環境を汚染と腐食から防止する。
【００１４】
[0019]図１は、ハロゲン含有残渣を除去するための熱プロセスを行うことができる処理システム１００の一実施形態の平面概略図である。一実施形態において、処理システム１００は、カリフォルニア、サンタクララにあるアプライドマテリアルズ社から市販されている適切に適合されたＣＥＮＴＵＲＡ(登録商標)総合処理システムであるのがよい。他の処理システム（他の製造業者からのものを含む）は、発明から利益を得るように適合されているのがよい。
【００１５】
[0020]システム１００は、真空気密処理プラットフォーム１０４と、ファクトリインタフェース１０２と、システムコントローラ１４４とを含む。プラットフォーム１０４は、処理チャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０として示される複数の処理チャンバと、真空基板搬送チャンバ１３６に結合される少なくとも一つのロードロックチャンバ１２２とを含む。二つのロードロックチャンバ１２２は、図１に示されている。ファクトリインタフェース１０２は、ロードロックチャンバ１２２によって搬送チャンバ１３６に結合される。
【００１６】
[0021]一実施形態において、ファクトリインタフェース１０２は、少なくとも一つのドッキングステーション１０８と基板の搬送を容易にする少なくとも一つのファクトリインタフェースロボット１１４を備えている。ドッキングステーション１０８は、一つ以上の前開口部付きポッド（ＦＯＵＰ）を受け入れるように構成される。二つのＦＯＵＰＳ１０６Ａ-Ｂは、図１の実施形態に示されている。ロボット１１４の一端に配置されたブレード１１６を持つファクトリインタフェースロボット１１４は、基板をファクトリインタフェース１０２から処理プラットフォーム１０４のロードロックチャンバ１２２に搬送するように構成される。必要により、一つ以上の計測ステーション１１８は、ファクトリインタフェース１０２内にある間基板の計測を容易にするためにファクトリインタフェース１０２のターミナル１２６に結合されていてもよい。
【００１７】
[0022]各ロードロックチャンバ１２２は、ファクトリインタフェース１０２に結合された第一ポートと搬送チャンバ１３６に結合された第二ポートを持つ。ロードロックチャンバ１２２は、搬送チャンバ１３６の真空環境とファクトリインタフェース１０２の実質的な周囲（例えば、大気）環境の間を基板が通過することを容易にするためにロードロックチャンバ１２２にポンプで送り通気する圧力制御システム（図示せず）に結合される。
【００１８】
[0023]搬送チャンバ１３６は、その中に配置された真空ロボット１３０を持つ。真空ロボット１３０は、基板１２４をロードロックチャンバ１２２とプロセスチャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０の間に搬送することができるブレード１３４を持つ。
【００１９】
[0024]一実施形態において、少なくとも一つのプロセスチャンバ１１０，１１２、１３２、１２８、１２０は、エッチングチャンバである。例えば、エッチングチャンバは、アプライドマテリアルズ社から入手できる分離プラズマソース（ＤＰＳ）チャンバであるのがよい。ＤＰＳエッチングチャンバは、高密度プラズマを生成するために誘導ソースを用い、基板をバイアスするために高周波（ＲＦ）電源を備えている。或いは、プロセスチャンバ１１０，１１２、１３２、１２８、１２０の少なくとも一つは、アプライドマテリアルズ社から入手できるＨＡＲＴＴＭ，Ｅ-ＭＡＸ(登録商標)、ＤＰＳ(登録商標)、ＤＰＳII、ＰＲＯＤＵＣＥＲＥ、又はＥＮＡＢＬＥＲ(登録商標)エッチングチャンバの一つ、又は他の製造業者からのものを含む他のチャンバであるのがよい。エッチングチャンバ、例えば、チャンバ１１０は、その中に配置された基板１２４をエッチングするためにハロゲン含有ガスを用いることができる。ハロゲン含有ガスの例としては、臭化水素（ＨＢｒ）、塩素（Ｃｌ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）等が挙げられる。基板１２４をエッチングした後、ハロゲン含有残渣は基板表面上に残されてもよい。ハロゲン含有残渣は、ここに記載された熱プロセスによって除去することができる。熱プロセスは、インサイチュプラットフォーム１０４で、例えば、基板を加熱するために取り付けられる処理チャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０の一つで行われる。熱プロセスが行われるプラットフォーム１０４の領域は、エネルギーゼネレータと、基板温度をモニタするように、熱プロセスの間、基板をモニタするように配置されたセンサを含むことができる。例示的実施形態において、熱処理プロセスは、ロードロックチャンバ１２２内で行われるが、熱処理プロセスは、システム１００の適切に取り付けられた領域内で行うことができる。
【００２０】
[0025]システムコントローラ１４４は、プロセスシステム１００に結合される。システムコントローラ１４４は、システム１００のプロセスチャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０の直接制御を用いて、或いはプロセスチャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０とシステム１００と関連するコンピュータ（又はコントローラ）を制御することによってシステム１００の動作を制御する。動作中、システムコントローラ１４４は、データ収集と、システム１００の性能を最適化する各チャンバとシステムコントローラ１４４からのフィードバックを可能にする。
【００２１】
[0026]システムコントローラ１４４は、一般的に、中央処理装置（ＣＰＵ）１３８と、メモリ１４０と、支援回路１４２とを含む。ＣＰＵ１３８は、工業環境で使用し得る汎用コンピュータプロセッサのいずれかの形の一つであってもよい。支援回路１４２は、慣用的にＣＰＵ１３８に結合され、キャッシュメモリ、クロック回路、入力/出力サブシステム、電源等を備えることができる。図４によって後述されるハロゲン含有残渣を除去するための方法のようなソフトウエアルーチンは、ＣＰＵ１３８によって実行されるとき、ＣＰＵ１３８を個々の目的のコンピュータ（コントローラ）１４４へ変換する。ソフトウエアルーチンは、システム１００から離れて位置する第二コントローラ（図示せず）によって記憶及び/又は実行することができる。
【００２２】
[0027]図２は、基板上に熱プロセスを行うために用いることができるロードロックチャンバ１２２を示す一実施形態である。ロードロックチャンバ１２２は、一般的に、チャンバ本体２０２と、第一基板ホルダ２０４と、第二基板ホルダ２０６と、温度制御ペデスタル２４０と、エネルギー源、例えば、ヒータモジュール２７０とを含む。センサ２９８は、温度コントローラペデスタル２４０内に配置される。チャンバ本体２０２は、アルミニウムのような材料の唯一の本体から製造することができる。チャンバ本体２０２は、チャンバ容積２１８を画成する、第一側壁２０８と、第二側壁２１０と、最上部２１４と、底部２１６とを含む。典型的には石英から構成される窓２５０は、チャンバ本体の最上部２１４内に配置され、ヒータモジュール２７０によって少なくとも部分的に覆われている。一実施形態において、複数のランプ２９４は、基板熱処理のために熱を生成するためにヒータモジュール２７０内に配置されている。一実施形態において、ランプ２９４は、約７００ｎｍ〜約１４０００ｎｍの波長を持つ赤外線を供給する石英ハロゲンランプである。ランプ２９４から生成される赤外線は、基板に熱を供給するとともに約５００℃まで基板温度を上げる。一般的に、センサ２９８の波長は、測定によって、例えば、熱プロセス終点の温度が探究される温度範囲に加熱される材料及び/又は膜を通る透過率変化が大きいように選択される。
【００２３】
[0028]一実施形態において、センサ２９８は、約１００℃〜約５００℃の基板温度範囲を測定するように適合されたＩｎＧａＡｓダイオードセンサである。センサ２９８は、必要により、光コリメータ２９２とフィルタ２７８と光学的に整列している。光コリメータは、光コンジット２７６（即ち、光ファイバ）の端部２７４と基板２９６の間のペデスタル２４０に配置される。光コンジット２７６は、フィルタ２７８まで基板２９６とコリメータ２９２を通って通過する収集エネルギーを検出する。フィルタ２７８は、光コリメータから収集された信号をフィルタにかけるように適合され、所望の波長を持つＩＲ光のみをセンサ２９８に供給する。
【００２４】
[0029]一実施形態において、光コリメータ２９２は、散乱したエネルギーと他のノイズのコンジット２７６への入力を最小にするように選択される所定の角度２９０で、基板に入射するエネルギーが光コンジット２７６に入ることを許容するように選択されるアパーチャを持つ。例えば、光コリメータ２９２の選択された角度２９０は、光２８８が集められる角度２９０によって定義される円錐内の基板だけを通過することを可能にし、選択された角度２９０の外の角度で基板に入射する光が光コンジット２５０へ入ることを防止する。チャンバ壁２８４からの望まない反射光及び/又はバックグラウンド２８２、２８０から生成されたノイズは、コリメータ２９２を通って光コンジット２７０に入る信号を妨害すること、また、最終的にフィルタ２７８を通ってセンサ２９８に達することを防止する。センサ２９８に達する光エネルギーは、その後更に、基板２９８の温度を計算するために解析される。
【００２５】
[0030]チャンバ容積２１８の圧力は、ロードロックチャンバ１２２が、搬送チャンバの環境と実質的に適合するように排気させることができ且つファクトリインタフェース１０２の環境と実質的に適合するように通気させることができるように制御することができる。チャンバ本体２０２は、微粒子の汚染を最小にするために、通気と排気の間、チャンバ容積２１８内に層流を与える一つ以上のベント通路２３０とポンプ通路２３２を含む。ベント通路２３０は、更に、ガス混合物をチャンバ容積２１８へ供給するためにガス源２５２に結合することができる。ガス源から供給することができるガスの例としては、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、アルカン、アルケン、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）等が挙げられる。ポンプ通路２３２は、ガスをポンプで送るとともにロードロックチャンバ１２２の圧力を所望の点で制御するためにポンプ２３６に結合される。
【００２６】
[0031]第一装填ポート２３８は、基板１２４がロードロックチャンバ１２２とファクトリインタフェース１０２の間に搬送されることを可能にするようにチャンバ本体２０２の第一壁２０８に配置される。第一スリットバルブ２４４は、ファクトリインタフェース１０２からロードロックチャンバ１２２を分離するために第一装填ポート２３８を選択的にシールする。第二装填ポート２３９は、基板１２４がロードロックチャンバ１２２と搬送チャンバ１３６の間に搬送されることを可能にするために、チャンバ本体２０２の第二壁２１０に配置される。第一スリットバルブ２４４とほとんど同様の第二スリットバルブ２４６は、搬送チャンバ１３６の真空環境からロードロックチャンバ１２２を分離するように第二ローディングポート２３９を選択的にシールする。
【００２７】
[0032]第一基板ホルダ２０４は、チャンバ底部２１６の上に配置された第二基板ホルダ２０６に同軸上に結合される（即ち、最上部に積み重ねられる）。基板ホルダ２０４、２０６は、一般的に、チャンバ本体２０２の底部２１６を通って伸びるシャフト２５８に結合されるフープ２２０に取り付けられる。各基板ホルダ２０４、２０６は一基板を保持するように構成される。シャフト２５８は、チャンバ本体２０２内で基板ホルダ２０４と２０６の上昇を制御するロードロックチャンバ１２２の外部に配置されたリフトメカニズム２６０に結合される。第一基板ホルダ２０４はファクトリインタフェース１０２からの処理されていない基板を保つために利用され、第二基板ホルダ２０６は搬送チャンバ１３６から戻る処理された基板を保つために利用される。図２に示された実施形態において、処理された基板２９６は、処理チャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０のいずれか一つで処理した後、第二基板ホルダ２０６上に位置する。
【００２８】
[0033]図３は、図１の処理システム１００の搬送チャンバ１３６を示す部分断面図である。図３に示された一実施形態において、搬送チャンバ１３６は、揮発性残渣が基板から放出できるように基板を熱処理するように構成される。搬送チャンバに配置された基板は、適切ないずれのヒータ又はエネルギー源によっても加熱することができる。一例において、基板は、搬送チャンバロボット１３０のブレード１３４に内蔵された抵抗加熱素子３２２によって加熱することができる。他の実施形態において、基板は、搬送チャンバ１３６の最上部の中に、上に、又は搬送チャンバ１３６の下に配置されるヒータモジュール３０２によって加熱することができる。ヒータモジュール３０２は、基板を加熱するのに適した一つ以上のランプ３０６を含んでもよい。更に他の実施形態において、基板は、搬送チャンバ１３６に配置された加熱されたペデスタル３１４によって加熱することができる。ペデスタル３１４は、抵抗ヒータ３２２又は他の適切な加熱デバイスを含むことができる。基板は、真空中である搬送チャンバ１３６又はシステム１００の他の部分内部の他の方法によって加熱してもよいと考えられる。
【００２９】
[0034]基板の加熱中、基板は、基板からの揮発物質の放出と、システムから放出された揮発物質の除去を容易にする一つ以上のガスにさらすことができる。図３に示される実施形態において、搬送チャンバ１３６は、異なるプロセスガスをガス源３１６から搬送チャンバ１３６の内部容積３３０に供給するように適合されるガス通路３１８を含む。ガス源３１６から供給することができるガスの例としては、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、水素（Ｈ２）、アルカン、アルケン、ヘリウム（Ｈｅ）、酸素（Ｏ２）、オゾン（Ｏ３）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）等が挙げられる。
【００３０】
[0035]必要により、搬送チャンバ１３６は、加熱の間、基板の温度を感知するように取り付けることができる。一実施形態において、エネルギーゼネレータ３０４は、基板２９６を通ってセンサ３１０へ透過されるエネルギー信号を与える搬送チャンバ１３６の最上部に配置される。エネルギーゼネレータ３０４は、レーザ、広いビーム光源又は他の適切な波発生器であってもよく、一実施形態において、ゼネレータ３０４は、ランプ３０６の一つであってもよい。
【００３１】
[0036]コリメータ３１２は、ゼネレータ３０４から基板２９６を通る所定の入射角度内で透過されたエネルギーを収集するために基板２９６の下に配置することができる。基板２９６を透過し且つコリメータによって収集されたエネルギーは、続いて、図２に関して上述したように基板の温度を決定するための光ファイバコンジットによってセンサ３１０に透過される。
【００３２】
[0037]図４は、本発明に従って基板からハロゲン含有残渣を除去する方法４００を示す流れ図である。方法４００は、図１の処理装置１００で行われる。方法４００は、他の製造業者からのものを含む他の適切な処理システムで行うことができると考えられる。
【００３３】
[0038]方法４００は、ステップ４０２で、エッチングプロセスを行う処理システム１００内でエッチングチャンバ、例えば、エッチングチャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０の一つに配置された層を持つ基板を準備することによって開始する。ファクトリインタフェースロボット１１４は、処理すべき基板をＦＯＵＰ１０６Ａ-Ｂの一つからロードロックチャンバ１２２内の第一基板ホルダ２０４へ搬送する。基板は、膜処理が行われるいずれの基板又は材料の表面であってもよい。一実施形態において、基板は層又はゲート構造のような構造を形成するように使われるその上に形成される一つ以上の層であってもよい。或いは、基板は、特徴部又は構造の基板への搬送を容易するために基板上に配置されたエッチングマスク及び/又はエッチング停止層としてのマスク層を使う。他の実施形態において、基板は多層膜を、例えば、デュアルダマシン構造等の異なるパターン及び/又は特徴部を形成するために使われる積層膜を持つのがよい。基板は、結晶シリコン（例えばＳｉ＜１００＞又はＳｉ＜１１１＞）、酸化シリコン、ストレインドシリコン、シリコンゲルマニウム、ドープされた又はドープされていない多結晶シリコン、ドープされた又はドープされていない、また、パターン形成された又はパターン形成されていないウエハの絶縁体上のシリコン（ＳＯＩ）、炭素ドープされた酸化シリコン、窒化シリコン、ドープされたシリコン、ゲルマニウム、ガリウムヒ素、ガラス、サファイア、シリコン上に配置された金属層等であってもよい。基板は、２００ｍｍ又は３００ｍｍ径ウエハのような様々な寸法だけでなく、矩形又は正方形のパネルを有してもよい。本発明に示される実施形態において、基板はシリコン半導体基板であるのがよい。
【００３４】
[0039]一実施形態において、ロードロックチャンバ１２２に搬送された基板は、ロードロックチャンバ１２２内のヒータモジュール２７０又は温度制御されたペデスタル２４０によって所定の温度に予熱されるのがよい。他の実施形態において、基板は搬送チャンバロボット１３０のブレード中に予熱される。一実施形態において、基板は、約２０℃〜約４００℃の温度に予熱されるのがよい。ロードロックチャンバ１２２と搬送チャンバ１３６内の圧力がほぼ同じになった後、真空ロボット１３０は、基板を処理チャンバの一つ、例えば、チャンバ１１０に搬送する。
【００３５】
[0040]ステップ４０４において、基板を処理チャンバ１１０内でエッチングして、基板上に所望の特徴部とパターンを形成する。基板が基板表面上に配置されたマスク層を持つ実施形態において、エッチングプロセスは所望の特徴部やパターンを形成しつつ同時にマスク層をエッチングする。
【００３６】
[0041]一実施形態において、基板は少なくともハロゲン含有ガスを持つガス混合物によってエッチングされる。ハロゲン含有ガスの適切な例としては、臭化水素（ＨＢｒ）、塩素（Ｃｌ２）、四フッ化炭素（ＣＦ４）が挙げられるが、これらに限定されない。多結晶シリコンをエッチングするのに適切な例示的実施形態において、プロセスチャンバ１１０に供給されるガス混合物は、約２０ｓｃｃｍ〜約３００ｓｃｃｍ、例えば、約２０ｓｃｃｍ〜約６０ｓｃｃｍ、例えば、約４０ｓｃｃｍの流量で臭化水素（ＨＢｒ）と塩素（Ｃｌ２）ガスを含むガス混合物を供給する。不活性ガスは、ガス混合物と共に処理チャンバ１１０に供給されてもよい。不活性ガスの適切な例としては、窒素（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等を挙げることができる。一実施形態において、Ｎ２のような不活性ガスは、約０ｓｃｃｍ〜約２００ｓｃｃｍ、例えば、約０ｓｃｃｍ〜約４０ｓｃｃｍ、例えば、約２０ｓｃｃｍの流量でガス混合物と共に供給するのがよい。一酸化炭素（ＣＯ）のような還元ガスをガス混合物と共に供給してもよい。エッチングプロセスのためのプラズマ電力は約２００ワット〜約３０００ワット、例えば、約５００ワット〜約１５００ワット、例えば、約１１００ワットに維持されるのがよく、バイアス電力は約０ワット〜約３００ワット、例えば、約０ワット〜約８０ワット、例えば、約２０ワットに維持されるのがよい。プロセス圧力は約２ミリトール〜約１００ミリトール、例えば、約２ミリトール〜約２０ミリトール、例えば約４ミリトールで制御することができ、基板温度は約０℃〜約２００℃、例えば、約０℃〜約１００℃、例えば、約４５℃に維持することができる。
【００３７】
[0042]エッチングプロセスの間、エッチングされた物質は、エッチング剤化学の成分だけでなく、マスク層の成分、また、エッチングプロセスの副生成物と組合わせることができ、それによりハロゲン含有残渣が形成される。一実施形態において、エッチングすべき基板上の物質としては、フォトレジスト層、ハードマスク層、ボトム無反射コーティング（ＢＡＲＣ）、多結晶シリコン、結晶シリコン、ゲート酸化物、金属ゲート、例えば、窒化チタン（ＴｉＮ）、及び高ｋ物質、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、ハフニウム含有酸化物を挙げることができる。ハードマスク層の適切な例としては、窒化シリコン、ＴＥＯＳ、酸化シリコン、アモルファスカーボン及び炭化シリコンが挙げられる。ハロゲン含有残渣は、基板の表面上に堆積される。大気圧及び/又は水蒸気にさらされた場合には、ハロゲン含有残渣は、ガス反応種、例えば、臭素（Ｂｒ２）、塩素（Ｃｌ２）、塩化水素（ＨＣｌ）、臭化水素（ＨＢｒ）等を放出（例えば、アウトガス）することができる。このような反応種の放出は、基板搬送の間に処理装置とファクトリインタフェース、例えば、図１に記載された真空気密処理プラットフォーム１０４とファクトリインタフェース１０２の腐食やパーティクルの汚染を引き起こすことができる。Ｃｕ、Ａｌ、Ｗのような金属層が基板表面にさらされる実施形態において、下記の本発明のプロセスによって除去されない場合には、放出されたガス反応種によって金属層が腐食されてしまい、そのことにより、基板上に形成されたデバイスの性能が逆に劣化する。
【００３８】
[0043]ハロゲンもまた、エッチング以外の方法で真空環境で処理される基板の表面上に存在することができる。それ故、ハロゲンは、下記の本方法の適用可能な部分を用いてそれらの基板から除去することができると考えられる。
【００３９】
[0044]ステップ４０６において、処理（例えば、エッチング）された基板は、プロセスの完了後、エッチング処理チャンバ１１０から取り出される。処理（例えば、エッチング）された基板は、続いて、更に下記の熱プロセスを行うために、エッチングプロセスを行うエッチングチャンバ以外の処理システム１００のいずれかのチャンバに搬送することができる。例えば、エッチングされたまま、続いて、その他の処理チャンバ１１２、１３２、１２８、１２０のいずれか一つ、搬送チャンバ１３６、ロードロックチャンバ１２２又はプラットフォーム１０４内の他のパーツを含む熱チャンバに搬送されてもよく、ここで、基板はハロゲンを放出するように加熱されてもよい。必要により、熱プロセスは、ファクトリインタフェース１０２、計測ステーション１１８に存在してもよい。処理（例えば、エッチング）された基板は、ＦＯＵＰ１０６Ａ-Ｂ又は他の位置で大気状態又は水蒸気へさらす前のステップ４０４の間に生成された基板からハロゲン含有残渣を除去するためにステップ４０８で熱的に処理される。ステップ４０６は省略されてもよく、下記の熱プロセスステップ４０８は、基板がエッチング或いは別の方法でハロゲンにさらされるチャンバ内で行われてもよく、又はステップ４０８はロードロックチャンバ又は他の適切な位置で行われてもいと考えられる。また、上記熱プロセスステップ４０６がエッチングされた基板からハロゲンを効果的に除去する場合には、ステップ４０８は省略されてもよいと考えられる。
【００４０】
[0045]ステップ４０８において、基板を熱的に処理して、基板からハロゲン及び/又はハロゲン含有残渣を除去する。一実施形態において、ステップ４０８は、基板が加熱素子を持つロボット１１４、１３０の一つに配置されるか又は揮発物質を放出する温度に基板を加熱するのに適切なヒータに十分密接して基板を位置させるように構成される間に行われるのがよい。例えば、チャンバ間に基板を搬送する順序の間、基板が搬送ロボット１３０上に配置される間にステップ４０８の熱処理プロセスが行われるのがよい。或いは、熱プロセスが行われる間、ステップ４０８の基板は基板支持デバイス内に位置させてもよい。一実施形態において、ステップ４０８の熱プロセスは、ロードロックチャンバ１２２又は搬送チャンバ１３６の同様に構成された領域又は処理チャンバ１１２、１３２、１２８、１２０の一つで行われるのがよい。下の例示的な説明において、ステップ４０８は、ロードロックチャンバ１２２内で行われるように記載される。加熱ステップと必要によりガスエンクロージャと感知するステップの少なくとも一つは、プラットフォーム１０４又はファクトリインタフェース１０２の適切に取り付けられた他の領域で行うことができると考えられる。
【００４１】
[0046]ステップ４０８の例示的な実施形態において、熱処理プロセスは、エッチングされた基板表面からハロゲン含有残渣を除去するためにロードロックチャンバ１２２内で行われる。第二基板ホルダ２０６によって固定されたエッチングされた基板は、基板１２４をヒータモジュール２７０へ向かって上昇させ、それにより基板に対する熱搬送強度が増加する。ヒータモジュール２７０からの加熱は、基板の表面の温度を上昇させ、それによりエッチングされた基板表面に配置されたハロゲンベースの反応種が放出及び/又はアウトガスする。基板温度が上昇するにつれて、シリコン基板の光エネルギー吸収挙動が同様に変化する。例えば、加熱モジュール２７０からの光がシリコン基板を加熱し基板温度を上昇させるにつれて、高基板温度でシリコン材料の光エネルギー吸収が高いために基板による光エネルギーの吸収が増加する。従って、加熱につれてシリコン基板を通る光が透過しなくなる。センサ２９８による基板透過率変化を測定することによって、基板温度が計算され、熱処理プロセスの間の基板温度を制御するプロセス終点が決定され得る。
【００４２】
[0047]一実施形態において、ヒータモジュール２７０は、基板を約２０℃〜約５００℃、例えば、約１５０℃〜約４００℃、例えば、約３００℃の温度に約５秒〜約１２０秒、例えば、約２０秒で加熱する。ヒータモジュール２７０による基板の急速な加熱は、プロセスサイクル時間を増さずにエッチングされた基板上のハロゲン含有残渣が除去されることを可能にする。一実施形態において、エッチングされた基板上のハロゲン含有残渣がそこから除去されるまで、基板はヒータモジュール２７０によって所定の時間加熱されるのがよい。或いは、終点は、基板温度をモニタすること、例えば、基板を通る光透過率変化をモニタすることによって検出することができる。
【００４３】
[0048]一実施形態において、エッチングされた基板を加熱しつつガス源２５２からロードロックチャンバ１２２にガス混合物を供給することができる。エッチングされた基板は、ガス混合物にさらされ反応する。ガス混合物はアウトガスされたハロゲンベースの反応種をロードロックチャンバ１２２からポンプで送られる非腐食性揮発性化合物に変換させる。ガス混合物としては、酸素含有ガス、例えば、Ｏ２、Ｏ３、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、水素含有ガス、例えば、Ｈ２、フォーミングガス、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、アルカン、アルケン等、又は不活性ガス、例えば、窒素ガス（Ｎ２）、アルゴン（Ａｒ）、ヘリウム（Ｈｅ）等を挙げることができる。例えば、ガス混合物としては、酸素、窒素、及び水素含有ガスを挙げることができる。一実施形態において、水素含有ガスは、水素（Ｈ２）及び水蒸気（Ｈ２Ｏ）の少なくとも一つである。他の例において、ガス混合物としてはオゾンガス（Ｏ３）を挙げることができる。基板上にマスク層がある実施形態において、マスク層はハロゲン含有残渣と同時に除去することができる。例えば、マスクはロードロックチャンバ内でフォトレジストから除去される。
【００４４】
[0049]一実施形態において、ガス混合物は、約１００ｓｃｃｍ〜約１０,０００ｓｃｃｍ、例えば、約７０００ｓｃｃｍの流量で供給されるのがよい。ハロゲン含有残渣が臭素ベースのエッチングの化学の使用から得られるほとんど臭素ベースの残渣である実施形態において、ガス混合物としては、オゾンガス（Ｏ３/Ｏ２）及び/又は他の不活性ガス、例えば、Ｏ２やＮ２を挙げることができる。オゾンガス（Ｏ３/Ｏ２）は、約１００ｓｃｃｍ〜約１０,０００ｓｃｃｍ、例えば、約７０００ｓｃｃｍの流量で供給されるのがよい。或いは、不活性ガスは、約１００ｓｃｃｍ〜約１０,０００ｓｃｃｍ、例えば、約５００ｓｃｃｍの流量でオゾンガス（Ｏ３/Ｏ２）と供給することができる。残留ガスアナライザ（ＲＧＡ）は、エッチングされた基板表面上に残存するハロゲン含有残渣を検出するために使うことができる。
【００４５】
[0050]必要により、ステップ４１０であって、真空環境から除去される前に熱的に処理された基板が追加のプロセスのためのシステムのプロセスチャンバ１１０、１１２、１３２、１２８、１２０の一つに戻されるステップが行われてもよい。ステップ４０８のハロゲン除去プロセスの後、続いてのプロセスの間、基板はハロゲンをプロセスチャンバに導入せず、それにより処理チャンバに対する破損が防止される。
【００４６】
[0051]必要によるステップ４１２において、熱処理された基板はロードロックチャンバ１２２へ冷却される。ステップ４１２において、所望の温度に基板を冷却するハロゲン残渣除去ステップ４０８の後、温度制御ペデスタル２４０は第二基板ホルダ２０６上に支持されたエッチングされた基板と接触するように上げられる。エッチングされた基板は、ペデスタル２４０を通って熱を伝達することにより冷却される。一実施形態において、エッチングされた基板は、ＦＯＵＰ１０６Ａ-Ｂに対する破損を引き起こさずにＦＯＵＰ１０６Ａ-Ｂにエッチングされた基板が戻ることを可能にする約１０℃〜約１２５℃の範囲の温度に冷却することができる。
【００４７】
[0052]ステップ４１２において基板を冷却しつつ、ロードロックチャンバ１２２は、プロセスサイクルタイムを最小にするために、ステップ４１２での続いての基板搬送プロセスの調製において同時に通気することができる。ロードロックチャンバ１２２とファクトリインタフェース１０２の圧力が適合されると、第一スリットバルブ２４４を開け、ロードロックチャンバ１２２からエッチングされた基板を除去するためにファクトリインタフェースロボット１１４がロードロックチャンバ１２２に近づき且つＦＯＵＰ１０６Ａ-Ｂの一つに戻すことを可能にする。エッチングされた基板が第二基板ホルダ２０６から取り出されるとともに、ＦＯＵＰ１０６Ａ-Ｂから新たに処理されていない基板を第一基板ホルダ２０４上のロードロックチャンバ１２２へ搬送することができ、それにより図３に示されるループ４１６で示されるように基板が４連続して処理される。或いは、エッチングされた基板の熱処理プロセスがロードロックチャンバ１２２以外のプラットフォーム１０４の領域で行われる実施形態において、ステップ４０８の完了後、ロードロックチャンバ１２２又は処理チャンバ１３２、１２８、１２０の一つにエッチングされた基板を移動させる。
【００４８】
[0053]このように、本発明は、基板からハロゲン及び又はハロゲン含有残渣を除去するための方法及び装置を提供する。方法及び装置は、有利には、ハロゲンの放出によるプロセスシステムの汚染と腐食を防止すると共に、基板の汚染と基板上に堆積された金属膜のさらされた部分の腐食を防止し、それにより生産性とプロセスの処理能力が高められる。
【００４９】
[0054]上記は本発明の実施形態に関するものであるが、他の多くの本発明の実施形態が、本発明の基本的な範囲から逸脱することなく構成されてもよく、本発明の範囲は以下の特許請求の範囲によって決定される。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】図１は、本発明の処理システムの一実施形態を示す概略図である。
【図２】図２は、図１の処理システムのロードロックチャンバを示す断面図である。
【図３】図３は、図１の処理システムの搬送チャンバを示す部分断面図である。
【図４】図４は、本発明の一実施形態に従って基板上のハロゲン含有残渣を除去する方法を示すプロセス図である。
【符号の説明】
【００５１】
１００…処理システム、１０２…ファクトリインタフェース、１０４…真空気密処理プラットフォーム、１０８…ドッキングステーション、１１０…処理チャンバ、１１２…処理チャンバ、１１４…ファクトリインタフェースロボット、１１８…計測ステーション、１２０…処理チャンバ、１２２…ロードロックチャンバ、１２４…基板、１２６…ターミナル、１２８…処理チャンバ、１３０…真空チャンバ、１３２…処理チャンバ、１３４…ブレード、１３６…搬送チャンバ、１４４…システムコントローラ、２０２…チャンバ本体、２０４…第一基板ホルダ、２０６…第二基板ホルダ、２０８…第一側壁、２１０…第二側壁、２１４…最上部、２１６…底部、２１８…チャンバ容積、２２０…フープ、２３０…ベント通路、２３２…ポンプ通路、２３６…ポンプ、２３８…第一装填ポート、２３９…第二装填ポート、２４４…第一スリットバルブ、２５０…窓、２４０…ペデスタル、２５８…シャフト、２６０…リフトメカニズム、２７０…ヒータモジュール、２７４…端部、２７６…光コンジット、２７８…フィルタ、２８０…バックグラウンド、２１８…チャンバ容積、２８２…バックグラウンド、２８４…チャンバ壁、２９０…角度、２９２…光コリメータ、２９４…ランプ、２９６…基板、２９８…センサ、３０２…ヒータモジュール、３０４…ゼネレータ、３０６…ランプ、３１２…コリメータ、３１４…ペデスタル、３１６…ガス源、３１８…ガス通路、３２２…加熱素子、３３０…内部容積。
【図１】
2008109136.tif 000003
【図２】
2008109136.tif 000004
【図３】
2008109136.tif 000005
【図４】
2008109136.tif 000006
【外国語明細書】
2008109136000001.pdf