(57)【要約】【課題】プロセスの均一性を維持しつつ、処理室内に堆積した反応生成物を除去することができる基板処理装置を提供すること。【解決手段】プラズマ処理が終了すると、ゲートバルブ１３ａが閉じ、シャワープレート１２１の孔１２１ａからクリーニングガスが噴出されると共に、マイクロ波発生器１０１からマイクロ波が発生される。また、このとき第２の排気口１０６を介して処理室１１０内の排気が行われる。処理室１１０内のクリーニングを行うときに下降した状態にあるウェハステージ１０４よりも低い位置に設けられた第２の排気口１０６を介して排気を行っているので、処理室１１０内の特に下方に堆積したガスや反応生成物をより効果的に除去することができる。【選択図】  図３
2004260120.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板をプラズマ処理するための処理室と、
前記処理室内に気体を導入するための気体導入手段と、
前記処理室内の第１の位置に設けられた第１の排気口を有し、前記気体導入手段によりプラズマ処理用の気体を前記処理室内に導入して基板をプラズマ処理するときに処理室内を排気する第１の排気手段と、
前記処理室内の前記第１の位置よりも低い第２の位置に設けられた第２の排気口を有し、前記気体導入手段により洗浄用の気体を前記処理室内に導入して処理室内を洗浄するときに処理室内を排気する第２の排気手段と
を具備することを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
請求項１に記載の基板処理装置であって、
前記処理室内に配置され、基板を水平に保持する保持部材と、
基板をプラズマ処理しているときに前記保持部材を上昇させ、前記処理室内を洗浄しているときに前記保持部材を下降させる昇降手段と
を更に具備し、
前記第１の排気口は、前記昇降手段により上昇された保持部材よりも上方に設けられ、
前記第２の排気口は、前記昇降手段により下降された保持部材よりも下方に設けられた
ことを特徴とする基板処理装置。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の基板処理装置であって、
前記第１の排気手段は、前記気体導入手段により洗浄用の気体を前記処理室内に導入して処理室内を洗浄するときに前記第２の排気手段と共に処理室内を排気することを特徴とする基板処理装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３のうちいずれか１項に記載の基板処理装置であって、
基板をプラズマ処理するためのマイクロ波発生手段を有し、
前記洗浄用の気体として反応性の気体を用い、
前記マイクロ波発生手段は、処理室内を洗浄するときにもマイクロ波を発生することを特徴とする基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理により例えば半導体ウェハへの成膜やエッチング等を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ（以下、単にウェハと呼ぶ。）やＬＣＤ（Ｌｉｑｕｉｄ  Ｃｒｙｓｔａｌ  Ｄｉｓｐｌａｙ）用のガラス基板等の基板上に成膜処理を施すＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置や基板上にエッチング処理を施すエッチング装置等の基板処理装置では、プラズマ処理用の気体を基板の上方から導入しつつ、例えば処理室の下部に設けられた排気口を介して排気を行っている。
【０００３】
ところで、このような基板処理装置では、プラズマ処理の後にＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣＨ、ＣＦポリマー等（反応生成物）がチャンバー内に滞留して堆積する。このような堆積物はその後にチャンバー内を浮遊し、基板に付着する、という問題がある。そのため、プラズマ処理の後に上記の排気口を用いてチャンバー内を排気することが行われている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
【特許文献１】
特開平９−１６８７３２号公報（例えば図１、段落番号０００８）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特許文献１に開示された装置では、チャンバーの下部に排気口を設けていることから、基板表面での気流の流れが乱れ、プロセスの均一性が維持されない、という課題がある。
【０００６】
そこで、例えば排気口を基板表面にできる限り近づけることが考えられるが、それでは反応生成物がチャンバー内の下方（例えば、処理ステージの側面、下側、処理ステージのステーの下方の部分等）に滞留して堆積する、という課題がある。
【０００７】
本発明は、このような事情に基づきなされたもので、プロセスの均一性を維持しつつ、処理室内に堆積した反応生成物を除去することができる基板処理装置を提供することを目的としている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため、本発明の主たる観点に係る基板処理装置は、基板をプラズマ処理するための処理室と、前記処理室内に気体を導入するための気体導入手段と、前記処理室内の第１の位置に設けられた第１の排気口を有し、前記気体導入手段によりプラズマ処理用の気体を前記処理室内に導入して基板をプラズマ処理するときに処理室内を排気する第１の排気手段と、前記処理室内の前記第１の位置よりも低い第２の位置に設けられた第２の排気口を有し、前記気体導入手段により洗浄用の気体を前記処理室内に導入して処理室内を洗浄するときに処理室内を排気する第２の排気手段とを具備することを特徴とする。
【０００９】
本発明では、プラズマ処理中には処理室内の第１の位置に設けられた第１の排気口を介して気体を排出する。例えば、第１の位置を処理中の基板の表面の高さ、あるいはこれよりも高い位置とすることで、プロセスの均一性を維持することができる。一方、処理室内の洗浄中には処理室内の前記第１の位置よりも低い第２の位置に設けられた第２の排気口を介して気体を排出する。第２の位置として例えば処理室内の下部とすることで、処理室内に堆積した反応生成物をより効果的に除去することができる。
【００１０】
ここで、洗浄用の気体として反応性の気体を用い、処理室内を洗浄するときにもマイクロ波を発生することによって、処理室内下方に堆積した反応生成物を反応性洗浄により洗浄することができる。
【００１１】
なお、洗浄のタイミングとしては枚葉単位で行ってもよく、またバッチ単位で行ってもよい。
【００１２】
また、前記第１の排気手段が、前記気体導入手段により洗浄用の気体を前記処理室内に導入して処理室内を洗浄するときに前記第２の排気手段と共に処理室内を排気するように構成してもよい。これにより、より効果的に排気を行うことができる。その際に、先に第１の排気手段による排気を停止し、その後に第２に排気手段による排気を停止することで、洗浄用の気体の舞い上がりを効果的に防止することができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
【００１４】
図１は、本発明の一実施形態に係る基板処理システムの構成を示す平面図、図２はその側面図である。
【００１５】
この基板処理システム１は、カセット載置台２と、搬送チャンバー３と、真空処理部４とを図中Ｙ方向に一直線上に配置して構成される。
【００１６】
カセット載−置台２には、例えば２５枚のウェハＷを多段に配置させて収容する例えばＦＯＵＰ（Ｆｒｏｎｔ  Ｏｐｅｎｉｎｇ  Ｕｎｉｆｉｅｄ  Ｐｏｄ）等の密閉性を有するカセット５が図中Ｘ方向に例えば２つ並んで載置されている。
【００１７】
搬送チャンバー３には、多関節ロボットから構成されるウェハ搬送体６と、プリアライメントステージ７とが設けられている。ウェハ搬送体６は、カセット５からウェハＷを取り出してプリアライメントステージ７に一旦渡し、そのウェハＷを真空処理部４側に設けられた後ロードロック室８に渡す。また、ウェハ搬送体６は、ロードロック室８からウェハＷを取り出してカセット５に渡すようになっている。このウェハ搬送体６はベース部９によって水平面内（θ方向）で回転自在になっており、また、図２に示すようにモータ１０によってカセット５の高さ分だけ昇降自在となっている。プリアライメントステージ７は、ウェハＷの水平面内の方向の位置決めを行う機能を有している。
【００１８】
なお、本実施形態では、ウェハ搬送体６として２リンク方式の多関節ロボットを採用しているが、必要なストロークに応じて例えば１リンク方式の多関節ロボットを採用しても構わない。
【００１９】
また、搬送チャンバー３においてカセット５が臨む位置には、例えば上下に開閉可能なシャッタ１１が設けられており、これによりウェハ搬送体６がカセット５にアクセスできるようになっている。さらに、搬送チャンバー３内には、大気圧下でＮ２ガスのダウンフローが形成されている。
【００２０】
真空処理部４では、搬送路１２が図中Ｙ方向に沿って直線状に設けられており、搬送路１２の一端部は搬送チャンバー３に隣接している。搬送路１２の両側には、例えばロードロック室８、ＣＶＤ処理部１３及びエッチング処理部１４がそれぞれ搬送チャンバー３側から搬送路１２に沿って長手方向に配置されている。また、搬送路１２は、筐体１２ａに囲繞されており、筐体１２ａ内が図示を省略した真空ポンプにより減圧されることによって真空状態とすることが可能となっている。
【００２１】
各ロードロック室８のほぼ中央には、ウェハＷが一旦載置されるウェハ載置台１５が設けられている。各ロードロック室８は、ゲートバルブ１６を介して搬送チャンバー３に接続されており、更にゲートバルブ１７を介して搬送路１２に接続されている。
【００２２】
各ＣＶＤ処理部１３はゲートバルブ１３ａを介して、各エッチング処理部１４はゲートバルブ１４ａを介して、夫々搬送路１２と接続されている。
【００２３】
搬送路１２には、主ウェハ搬送体１８がＹ方向に移動可能に設けられている。即ち、この主ウェハ搬送体１８はＹ方向に沿って直線状に移動可能なステージ１８ａが設けられている。このステージ１８ａは、レール３５に沿ってモータ３６によりＹ方向に沿って移動されるようになっている。この駆動機構としては、例えばベルト駆動機構等により構成することができる。このステージ１８ａ上には、例えば１リンク方式の１軸多関節ロボット１９が配置されている。
【００２４】
次に、以上のように構成された基板処理装置１の動作を説明する。
【００２５】
まず、シャッタ１１が開き、ウェハ搬送体６がカセット５にアクセスして１枚のウェハＷが取り出される。取り出されたウェハＷはプリアライメントステージ７に搬入されてプリアライメントされた後、再びウェハ搬送体６により取り出され、例えばロードロック室８に搬入される。この場合、ウェハ搬送体６が載置台１５にアクセスしウェハＷを載置する。
【００２６】
ロードロック室８において、ウェハＷが載置台１５に載置され、この載置台１５でウェハＷが待機する。その後ゲートバルブ１６が閉められ、図示しない真空ポンプにより室内が真空状態とされる。この真空は、例えば搬送路１２、ＣＶＤ処理部１３及びエッチング処理部１４内の圧力と同圧（例えば２０Ｐａ〜１３３０Ｐａ（約０．１Ｔｏｒｒ〜１０Ｔｏｒｒ））となるまで行われる。
【００２７】
ロードロック室８内の圧力が２０Ｐａ〜１３３０Ｐａとなったら、ゲートバルブ１７を開き、載置台１５に載置されたウェハＷを１軸多関節ロボット１９によって取り出し、ＣＶＤ処理装置１３へ搬入する。
【００２８】
そしてＣＶＤ処理部１３でのＣＶＤ処理が終了すると、ゲートバルブが開き１軸多関節ロボット１９がＣＶＤ処理部１３にアクセスしてウェハＷを取り出す。さらに取り出されたウェハＷをエッチング処理部１４へ搬入する。ここでは、ウェハＷをエッチバック処理し、ＣＶＤ処理により形成された金属膜の表面を平坦化する。
【００２９】
そしてエッチング処理部１４でのエッチバック処理が終了すると、ゲートバルブが開き１軸多関節ロボット１９がエッチング処理部１４にアクセスしてウェハＷを取り出す。さらに取り出されたウェハＷをロードロック室８に搬入し、載置台１５に載置する。
【００３０】
載置台１５に載置された後、ロードロック室８内の圧力が大気圧よりわずかに大きくしたら、ゲートバルブ１６を開き、ロードロック室８を大気解放する。これにより、ロードロック室８内にパーティクルが流入することを防止できる。
【００３１】
その後、ウェハＷはウェハ搬送体６によりロードロック室８内の載置台１５から取り出され、カセット５に戻される。
【００３２】
このように構成された基板処理システム１では、回転動作を伴うことなく、直線状に移動可能なステージ１８ａと搬送手段である１軸多関節ロボット１９とによって、ロードロック室８、ＣＶＤ処理部１３及びエッチング処理部１４との間でウェハＷの受け渡しを行っているので、フットプリントの向上を図ることができる。
【００３３】
図３は本発明に係る基板処理装置としてのＣＶＤ処理部１３の構成を示す模式的断面図である。
図３に示すように、密閉空間を形成する処理室１１０内には、ウェハＷを保持する保持部材としてのウェハステージ１０４が昇降可能に配置されている。このウェハステージ１０４は処理室１１０の下部に設けられた昇降機構１０８によって昇降が行われるようになっている。
【００３４】
ウェハステージ１０４の裏面から下方に向けて配置された支持棒１０４ａは、処理室１１０の下部に設けられた孔１１０ａを通り下方に抜けている。昇降機構１０８における保持板１０８ａは、上記の支持棒１０４ａの下端を保持する。保持板１０８ａは、一端に接続されたシリンダ１０８ｂにより昇降駆動されるようになっている。また、保持板１０８ａは、シリンダ１０８ｂが接続された部位と対向する側で上記の昇降を案内する案内部材１０８ｃにより案内されるようになっている。なお、孔１１０ａは、蛇腹状の密閉部材１１０ｂによって密閉されるようになっている。
【００３５】
ウェハステージ１０４の裏面側には、ウェハＷを支持する例えば３本の支持ピン１０７を保持するピン保持部材１０９が配置されている。各支持ピン１０７は、ウェハステージ１０４の表裏を貫通する貫通孔１０４ａに挿通されている。ウェハステージ１０４が昇降することで、貫通孔１０４ａを挿通する各支持ピン１０７がウェハステージ１０４の表面から出没するようになっている。
【００３６】
ウェハステージ１０４の上方には、ウェハステージ１０４に向けてプロセスガスやクリーニングガスを噴出する多数の孔１２１ａが設けられたシャワープレート１２１が配置されている。シャワープレート１２１には、配管１２２を介して電子切替式の三方弁１２３に接続されている。三方弁１２３の第１の入力部にはプロセスガスを蓄積するプロセスガスタンク１２４に接続され、第２の入力部にはクリーニングガスを蓄積するクリーニングガスタンク１２５が接続されている。プロセスガスとしては、ＳｉＨ４＋Ｎ２Ｏ、ＴＥＯＳ（Ｔｅｔｒａ  Ｅｔｈｏｘｙ  Ｓｉｌａｎｅ）＋Ｏ２等を挙げることができる。クリーニングガスとしては、Ａｒ＋Ｏ２、Ａｒ＋ＮＦ３等を挙げることができる。そして、三方弁１２３は、制御部１２６により切替が行われるようになっている。
【００３７】
処理室１１０の上部には、プラズマ処理のためのマイクロ波を発生するマイクロ波発生器１０１が設けられている。
【００３８】
処理室１１０の上部側壁には、第１の排気口１０５が設けられている。第１の排気口１０５は、ウェハステージ１０４の外周を取り囲むように複数設けられている。そして、これら第１の排気口１０５は上昇した状態のウェハステージ１０４（図３Ａの位置、点線で表示）より高い位置に設けられている。処理室１１０の下部側壁には、第２の排気口１０６が設けられている。第２の排気口１０６は下降した状態のウェハステージ１０４（図３Ｂの位置、実線で表示）より低い位置の例えば１箇所に設けられている。第１の排気口１０５及び第２の排気口１０６はそれぞれ配管１３１、１３２を介して共通のポンプ１３３に接続されている。各配管１３１、１３２には、開閉弁１３４、１３５が介挿されている。開閉弁１３４、１３５は制御部１２６により開閉が制御されるようになっている。
【００３９】
なお、ウェハステージ１０４及び処理室１１０の壁内には、図示を省略した温調手段が設けられ、処理に必要な温度に設定できるようになっている。
【００４０】
次に、このように構成されたＣＶＤ処理部１３における動作を説明する。
【００４１】
ウェハステージ１０４（図３Ｂの位置、実線で表示）が下降した状態で、ゲートバルブ１３ａが開き、図１に示した主ウェハ搬送体１８からウェハステージ１０４表面から突き出た支持ピン１０７の上にウェハＷが受け渡される。
【００４２】
次に、ゲートバルブ１３ａが閉じると共に、ウェハステージ１０４が図３Ａの位置（点線で表示）まで上昇する。
【００４３】
次に、シャワープレート１２１の孔１２１ａからプロセスガスが噴出されると共に、マイクロ波発生器１０１からマイクロ波が発生される。また、このとき第１の排気口１０５を介して処理室１１０内の排気が行われる。これにより、プラズマ処理によりウェハＷ上にＳｉＯ２、ＳｉＮ、ＳｉＯＣＨ等の薄膜が形成される。このとき、ウェハＷの表面よりも高い位置に第１の排気口１０５が位置していることから、ウェハＷに対するプロセスの均一性を維持することができる。従って、ウェハＷの表面に形成される薄膜を均一にすることができる。
【００４４】
次に、上記のガス噴出、マイクロ波発生、排気が停止され、その後ウェハステージ１０４（図３Ｂの位置、実線で表示）が下降し、ゲートバルブ１３ａが開き、ウェハステージ１０４表面から突き出た支持ピン１０７の上から図１に示した主ウェハ搬送体１８にウェハＷが受け渡される。
【００４５】
このような処理が終了すると、再びゲートバルブ１３ａが閉じ、シャワープレート１２１の孔１２１ａからクリーニングガスが噴出されると共に、マイクロ波発生器１０１からマイクロ波が発生される。また、このとき第２の排気口１０６を介して処理室１１０内の排気が行われる。これにより、処理室１１０内のプラズマクリーニングが行われる。
【００４６】
このようなクリーニングは、ウェハＷを１枚処理するごとに、即ち枚葉単位で行ってもよいし、１バッチ（例えばウェハＷを２５枚）処理するごとに、即ちバッチ単位で行ってもよい。或いは別のタイミングで行っても勿論構わない。
【００４７】
本実施形態では、特に処理室１１０内のクリーニングを行うときに下降した状態にあるウェハステージ１０４よりも低い位置に設けられた第２の排気口１０６を介して排気を行っているので、処理室１１０内の特に下方に堆積したガスや反応生成物をより効果的に除去することができる。
【００４８】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されるものではない。
【００４９】
上述した実施形態では、クリーニングガスとして反応性のガスを挙げて説明したが、クリーニングガスとして非反応性のガス（Ａｒ、Ｎ２）を用いてもよい。この場合には、クリーニング時にマイクロ波を発生させる必要はない。
【００５０】
また、上述した実施形態では、クリーニング時に第２の排気口１０６からのみ排気を行っていたが、第１の排気口１０５によっても同時に排気を行うようにしてもよい。
【００５１】
また更に、上述した実施形態では、基板処理装置の一例として、ＣＶＤ処理部を例にとり説明したが、エッチング処理部等の他の基板処理装置にも本発明を適用可能である。
【００５２】
更に、以上の説明では基板として半導体ウェハを例にとり説明したが、ガラス基板やＣＤ基板等に対しても当然本発明を適用することができる。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、プロセスの均一性を維持しつつ、処理室内に堆積した反応生成物を除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係る基板処理システムの構成を示す平面図である。
【図２】図１に示した基板処理システムの構成を示す側面図である。
【図３】本発明に係るＣＶＤ処理部の構成を示す模式的断面図である。
【符号の説明】
１３  ＣＶＤ処理部
１０１  マイクロ波発生器
１０４  ウェハステージ
１０５  第１の排気口
１０６  第２の排気口
１０７  支持ピン
１０８  昇降機構
１０９  ピン保持部材
１１０  処理室
１２１  シャワープレート
１３３  ポンプ
Ｗ  ウェハ
【図１】
2004260120.tif 000003
【図２】
2004260120.tif 000004
【図３】
2004260120.tif 000005