(57)【要約】      （修正有）【課題】ダミーウェハを使用する場合であってもロードロックチャンバの開放回数を減らすことのできる処理方法を提供する。【解決手段】処理方法では、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内にセットされるウェハカセット３０ａ，３０ｂに、処理すべき複数の半導体ウェハと共にダミーウェハを収容し、半導体ウェハの処理と共に、ダミーウェハの処理を引き続き行うこととしている。これにより、処理すべき半導体ウェハとダミーウェハの入れ替えが不要となり、ロードロックチャンバの開放回数が減じられる。【選択図】  図１
2004153185.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
枚葉式の基板処理装置におけるロードロックチャンバを開放し、処理すべき被処理基板とダミー基板とを該ロードロックチャンバ内のウェハカセットに収容し、
前記ロードロックチャンバを閉じて内部を所定の真空度まで減圧した後、前記基板処理装置にて前記被処理基板の所定の処理及び前記ダミー基板の所定の処理を行い、
前記被処理基板の所定の処理及び前記ダミー基板の所定の処理が完了した後、前記ロードロックチャンバ内を開放して、前記被処理基板を前記ウェハカセットから取り出す、
ことを特徴とする基板処理方法。
【請求項２】
前記被処理基板の所定の処理がプラズマ処理であることを特徴とする請求項１に記載の基板処理方法。
【請求項３】
前記ダミー基板の所定の処理がクリーニング又はシーズニングであることを特徴とする請求項１又は２に記載の基板処理方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、枚葉式の半導体製造装置等の基板処理装置にて行う基板処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
枚葉式マルチチャンバ型の半導体製造装置においては、一般に、ロードロックチャンバ内に複数枚の半導体ウェハをロードロックチャンバ内にセットし、その半導体ウェハを１枚ずつ処理チャンバに搬送して処理を施すこととなっている。ロードロックチャンバ内では、半導体ウェハはウェハカセットに収容された状態でセットされる。従来、ウェハカセットは１ロット分の枚数（通常は２５枚）の半導体ウェハが収容されるようになっている（特許文献１を参照）。
【０００３】
また、ロードロックチャンバに対しては、ファクトリ・インターフェースと称される大気圧で高清浄度のチャンバが接続されている。ファクトリ・インターフェース内にも、１ロット分の枚数（２５枚）の半導体ウェハを収容するウェハカセットが複数セットされ、それらのウェハカセットとロードロックチャンバ内のウェハカセットとの間で半導体ウェハの受渡しを１ロット単位で行うようになっている。
【０００４】
【特許文献１】
特開２００１−１２７１３６号公報（図１）
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
このような半導体製造装置において、処理チャンバの少なくとも１つがダミーウェハを必要とするものである場合がある。例えば、ポリシリコン膜のプラズマエッチング用の処理チャンバを有する半導体製造装置では、チャンバ内壁面に堆積される炭素成分等を除去すべく、プラズマによるドライクリーニングが行われることがあるが、その場合に、ダミーウェハが用いられる。これは、エッチング用処理チャンバ内で用いられる静電チャックの表面が、ポリイミド等の有機材料からなる誘電体層となっていることが多く、かかる誘電体層はプラズマにより影響を受けるので、この誘電体層をダミーウェハによりカバーして保護するためである。
【０００６】
しかしながら、従来においては、ダミーウェハを用いる場合、ロードロックチャンバ内のウェハカセットに収容されている全ての半導体ウェハのエッチング処理が終了した後、ロードロックチャンバを開放し、半導体ウェハを取り出してダミーウェハと交換するという作業が必要であった。そして、ロードロックチャンバ内の圧力を減じ、その後、ダミーウェハを用いてクリーニング、そして必要に応じて別のダミーウェハを用いてシーズニングを行う。この後、エッチングを再開する場合には、ロードロックチャンバを再度開放して、使用済みのダミーウェハから新しい半導体ウェハに交換する必要がある。
【０００７】
また、このような処理方法では、ロードロックチャンバの開放回数が多いという問題点もある。すなわち、ロードロックチャンバを開放した後、次の工程のために減圧を行う必要があるが、この減圧には比較的長時間を要するので、半導体製造装置の効率が低いという問題点がある。
【０００８】
そこで、本発明の目的は、ダミーウェハを使用する場合における上記問題点を解決することのできる基板処理方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明による基板処理方法は、枚葉式半導体製造装置のような枚葉式基板処理装置におけるロードロックチャンバを開放し、処理すべき半導体ウェハ等の被処理基板とダミーウェハ等のダミー基板とを該ロードロックチャンバ内のウェハカセットに収容し、次いで、このロードロックチャンバを閉じて内部を所定の真空度まで減圧した後、基板処理装置にて被処理基板の所定の処理及びダミー基板の所定の処理を行い、被処理基板の所定の処理及び前記ダミー基板の所定の処理が完了した後、ロードロックチャンバ内を開放して、被処理基板をウェハカセットから取り出すことを特徴としている。この被処理基板の取出しと共に、ダミー基板も取り出してもよい。この方法では、被処理基板とダミー基板との入れ替えが不要となり、ロードロックチャンバの減圧に要する時間も節約することが可能となる。
【００１０】
なお、被処理基板の所定の処理としては、プラズマエッチングのようながプラズマ処理が考えられ、ダミー基板の所定の処理としてはクリーニング又はシーズニングが考えられる。
【００１１】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００１２】
図１は、本発明が適用可能な半導体製造装置（基板処理装置）を示している。図示の半導体製造装置１０はいわゆる枚葉式のマルチチャンバ型である。すなわち、この半導体製造装置１０は、メインフレームモノリス１２と称されるベースブロックの周囲に複数の処理チャンバ１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ及びロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂが接続されたものであり、メインフレームモノリス１２内の搬送チャンバ１８に設けられた搬送ロボット２０を用いて、半導体ウェハ（被処理基板）Ｗを１枚ずつロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂと処理チャンバ１４ａ〜１４ｄとの間で搬送し処理させることができるようになっている。この種の枚葉式マルチチャンバ型半導体製造装置としては、例えば米国のアプライド・マテリアルズ・インコーポレイテッドにより「Ｃｅｎｔｕｒｅ（登録商標）」、「Ｐｒｏｄｕｃｅｒ（登録商標）」、「Ｅｎｄｕｒａ（登録商標）」等の名で製造・販売されているものが知られている。
【００１３】
なお、本実施形態では、理解を容易化するために、処理チャンバ１４ａ〜１４ｄは半導体ウェハＷ上のポリシリコン膜のプラズマエッチング処理用であるとし、全て同一構成であるものする。ポリシリコン膜のプラズマエッチングでは、所定枚数毎に、プラズマエッチング処理により処理チャンバ１４ａ〜１４ｄの内壁面に付着した堆積物（例えばホトレジストに含まれる炭素成分等の堆積物）をクリーニングする。このクリーニングは、当該処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内にクリーニングガスを導入してプラズマを生成することで行われる。また、クリーニング後には、通常、シーズニングが行われる。シーズニングとは、クリーニング後に処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内のプロセス条件を安定させるために、ダミーウェハ（ダミー基板）を用いてエッチングを行う処理をいう。
【００１４】
各処理チャンバ１４ａ〜１４ｄの内部には、半導体ウェハＷが載置されるペディスタル（基板支持体）２２が配置されており、ペディスタル２２の上面には、半導体ウェハＷを静電引力により固定するための静電チャック２４が設けられている。静電チャック２４は、ポリイミド等の誘電体層と、この誘電体層の下側に配置される電極とから構成されており、半導体ウェハＷは誘電体層の上面に載置、固定されることになる。
【００１５】
また、図１において、符号２６は、半導体ウェハＷの向きを揃えるためのオリエンテーションチャンバであり、符号２８は、処理後の半導体ウェハＷの温度を下げるためのクールダウンチャンバである。
【００１６】
ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内には、複数枚の半導体ウェハＷを上下方向に一定の間隔で収容するウェハカセット３０ａ，３０ｂがセットされるようになっている。ウェハカセット３０ａ（３０ｂも同一構成）は、図２に示すように、左右の側板３２，３４と、その上端間及び下端間を連結する上板３６及び下板３８とからなり、前後の側面は開口された、いわゆるパススルー型である。左右の側板３２，３４の対向面にはそれぞれ棚段４０が形成されており、ここに半導体ウェハＷが置かれるようになっている。本実施形態においては、棚段４０の数は２９段あり、２９枚の半導体ウェハＷを収容することが可能である。従来一般には、この段数は、１ロット分、すなわち１ロットが２５枚である場合には、２５段であるが、本実施形態ではそれよりも多くなっていることに留意されたい。この段数については、以下で更に詳細に説明する。なお、図２では、簡単のため、棚段４０は２９段よりも少なく描いてある。
【００１７】
ウェハカセット３０ａ，３０ｂは、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内に設けられているカセットインデクサ４２にセットされる。このカセットインデクサ４２は、主として、ウェハカセット３０ａ，３０ｂが載置されるカセットステージ４４と、これを上下させるためのステッピングモータ４６とから構成されており、ステッピングモータ４６を制御することで、カセットステージ４４上のウェハカセット３０ａ，３０ｂを所望の高さ位置に配置することが可能となっている。これにより、ウェハカセット３０ａ，３０ｂの棚段４０に置かれている半導体ウェハＷを適宜選択して、搬送ロボット２０のウェハ支持ブレード４８に移載し、或いはまた、搬送ロボット２０によりウェハカセット３０ａ，３０ｂの所望の棚段４０に処理済みのウェハＷを収容することができる。
【００１８】
また、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂには、ファクトリ・インターフェース５０が接続されている。ファクトリ・インターフェース５０は、内部が大気圧且つ所定の清浄度に維持される比較的大型のチャンバである。ファクトリ・インターフェース５０は、持運び可能なウェハカセット５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄを複数個（図示実施形態では４個）、外部からセットすることができるベイエリア５４と、このベイエリア５４にセットされたウェハカセット５２ａ〜５２ｄとロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内のウェハカセット３０ａ，３０ｂとの間で半導体ウェハＷを搬送するための搬送ロボット５６が配設された搬送エリア５８とを有している。
【００１９】
ファクトリ・インターフェース５０のベイエリア５４に置かれるカセットウェハ５２ａ〜５２ｄには、従来通り、半導体ウェハＷがロット単位で収容されるようになっている。すなわち、本実施形態では１ロットが２５枚であるので、各ウェハカセット５２ａ〜５２ｄには２５枚の半導体ウェハＷが収容可能となっている。
【００２０】
次に、以上のような構成の半導体製造装置１０において、本発明の基板処理方法に従って半導体ウェハＷ上のポリシリコン膜をプラズマエッチングする場合の手順について説明する。なお、本実施形態では、４つの処理チャンバ１４ａ，〜１４ｄは同一のエッチング処理を実行することとし、各処理チャンバ１４ａ〜１４ｄは６枚の半導体ウェハＷに対してエッチングが終了する毎に、ドライクリーニングと、引き続いてシーズニングとが行われることとする。
【００２１】
まず、処理すべき半導体ウェハＷが２５枚収容されたウェハカセット５２ａ〜５２ｃを３つ、ダミーウェハ（特に図示せず）が２５枚収容されたウェハカセット５２ｄを１つ用意し、ファクトリ・インターフェース５０内のベイエリア５４の所定位置にセットする。ウェハカセット５２ａ〜５２ｄのセットが完了したならば、ファクトリ・インターフェース５０を外部から遮断する。
【００２２】
次いで、２つのロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂのファクトリ・インターフェース５０側のドア６０ａ，６０ｂを開け、搬送ロボット５６を用いて、ベイエリア５４の２つのウェハカセット５２ａ，５２ｂからロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内のウェハカセット３０ａ，３０ｂのそれぞれに、半導体ウェハＷを２５枚ずつ移し替える。更に、ウェハカセット５２ｄから搬送ロボット５６によりダミーウェハを取り出して、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内のウェハカセット３０ａ，３０ｂのそれぞれに４枚ずつ挿入する。この半導体ウェハＷ及びダミーウェハの移替えの際、一方のウェハカセット３０ａには上４段にダミーウェハ、他方のウェハカセット３０ｂには下４段にダミーウェハを収容することが好適である。これは、カセットインデクサ４２が通常、ウェハカセット３０ａ，３０ｂの上方から順に半導体ウェハＷを取り出すようになっていることを考慮したものであるが、特にこの収容の仕方に限られない。
【００２３】
半導体ウェハＷ及びダミーウェハの移替えが完了したならば、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂのファクトリ・インターフェース５０側のドア６０ａ，６０ｂを閉じ、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内を所定の真空度まで減圧する。この後、一方のロードロックチャンバ１６ａの搬送チャンバ１８側のドア６２ａを開き、搬送チャンバ１８内の搬送ロボット２０を用いて、ウェハカセット３０ａから半導体ウェハＷを１枚ずつ取り出し、４つの処理チャンバ１４ａ〜１４ｄのそれぞれに搬送し、静電チャック２４上に載置、固定する。そして、所定のプロセスに従って各処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内にて半導体ウェハＷのポリシリコン膜のプラズマエッチングを行う。エッチングが終了した処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ毎に、そこから処理済みの半導体ウェハＷを取り出して、ウェハカセット３０ａの元の位置に戻す。なお、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂのドア６２ａ，６２ｂはウェハの出入れの時以外は閉じられる。
【００２４】
斯くして各処理チャンバ１４ａ〜１４ｄについての所定枚数（本実施形態では６枚）の半導体ウェハＷに対するエッチングが完了したならば、その処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内のクリーニングを行う。クリーニングを行う場合、ダミーウェハをウェハカセット３０ａから取り出して、その処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内の静電チャック２４上に載置、固定する。そして、当該処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内にクリーニングガスを導入してプラズマを生成することで、チャンバ内壁面に付着した炭素成分等の堆積物を除去するのである。除去された堆積物は、真空ポンプ（図示）しないによりチャンバ１４ａ〜１４ｄ外に排出される。このクリーニングの際、静電チャック２４の表面はポリイミド等の有機材料からなる誘電体層であっても、ダミーウェハの存在によりプラズマから保護され、誘電体層への影響が防止ないしは抑制される。クリーニングが完了したならば、その処理チャンバ１４ａ〜１４ｄからダミーウェハを取り出しウェハカセット３０ａの元の位置に戻す。
【００２５】
このようにして２４枚の半導体ウェハＷのエッチングが完了し、４枚のダミーウェハを用いてのクリーニングも完了したならば、各処理チャンバ１４ａ〜１４ｄに対してシーズニングを行うべく、もう一方のロードロックチャンバ１６ｂの搬送チャンバ１８側のドア６２ｂを開け、その内部のウェハカセット３０ｂからダミーウェハを取り出して、各処理チャンバ１４ａ〜１４ｄ内の静電チャック２４上に移載する。そして、少なくとも一つの処理チャンバ１４ａのシーズニングが終了したならば、その処理チャンバ１４ａでのエッチングが可能となるので、ロードロックチャンバ１６ａ内の残る１枚の半導体ウェハＷをそこに移送し、エッチングを行う。
【００２６】
こうして一方のロードロックチャンバ１６ａ内の半導体ウェハＷ及びダミーウェハの全てに対して処理チャンバ１４ａ〜１４ｄにて必要な処理が施されたならば、ロードロックチャンバ１６ａのファクトリ・インターフェース５０側のドア６０ａを開いて、搬送ロボット５６により半導体ウェハＷ及びダミーウェハをそれぞれウェハカセット５２ａ，５２ｄの元の位置に戻す。そして、ウェハカセット５２ｃから新しい２５枚の半導体ウェハＷを取り出して、ロードロックチャンバ１６ａ内のウェハカセット３０ａに移すと共に、新しい４枚のダミーウェハをウェハカセット５２ｄからウェハカセット３０ａに移す。この後、ロードロックチャンバ１６ａのドア６０ａを閉じ、その内部を減圧すれば、いつでも処理が可能となる。
【００２７】
残りの３つの処理チャンバ１４ｂ〜１４ｄに対するシーズニングも完了したならば、もう１つの処理チャンバ１４ａと共に、ロードロックチャンバ１６ｂ内の半導体ウェハＷのエッチング処理を行うことになり、以降、上記作業の繰返しとなる。
【００２８】
以上述べたように、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂのファクトリ・インターフェース５０側のドア６０ａ，６０ｂの開放は、１ロット分の半導体ウェハＷの処理が完了した直後に行う必要がなく、ダミーウェハを用いてクリーニング又はシーズニングを行った後に行うことができるので、ドア６０ａ，６０ｂの開放回数が減じられる。ドア６０ａ，６０ｂを開放するたびに、ロードロックチャンバ１６ａ，１６ｂ内を減圧するプロセスが必要となるので、このドア開放回数の減少は処理時間を増加させ、ひいては半導体製造装置１０の効率を向上させることにもなる。
【００２９】
なお、上述した実施形態では半導体製造装置１０が４つの処理チャンバ１４ａ，１４ｂが全て同一のエッチング用チャンバであったが、例えば、１つの処理チャンバのみがエッチング用で、他のチャンバはＣＶＤやＰＶＤ等の他の処理用であってもよい。その場合には、１ロット分の半導体ウェハＷを処理する間に必要とされるダミーウェハの枚数が異なるため、上記実施形態の如く、４枚のダミーウェハをウェハカセット３０ａ，３０ｂに入れておく必要はなく、１〜３枚でもよい。また、５枚以上のダミーウェハが必要ならば、ウェハカセット３０ａ，３０ｂにおけるウェハ収容枚数も１ロット分の枚数に、そのダミーウェハ必要枚数を加えた数とすればよい。
【００３０】
また、ダミーウェハを必要とする処理チャンバもエッチング用に限られず、ポリシリコンＣＶＤ処理チャンバ等、種々考えられ、そのような処理チャンバを有する半導体製造装置に対しても本発明は適用可能である。更に、半導体製造装置に限られず、液晶ディスプレイ用の基板用の基板処理装置においても同様に本発明を適用することができる。
【００３１】
【発明の効果】
以上、本発明によれば、ダミー基板を用いる場合でも、被処理基板とダミー基板の２種類の基板をロードロックチャンバ内に配置することができるので、従来のように被処理基板とダミー基板とを入れ替えるという作業が不要となる。
【００３２】
この入替え作業が不要となることにより、ロードロックチャンバの開放回数、すなわちロードロックチャンバを減圧する回数が減り、その分だけ被処理基板の処理可能時間が増加する。従って、処理効率が向上することになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明が適用可能な半導体製造装置を概略的に示す説明図である。
【図２】図１の半導体製造装置におけるロードロックチャンバ内に配置されるウェハカセットの形態を概略的に示す斜視図である。
【符号の説明】
１０…半導体製造装置（基板処理装置）、１４ａ，１４ｂ，１４ｃ，１４ｄ…処理チャンバ、１６ａ，１６ｂ…ロードロックチャンバ、１８…搬送チャンバ、２０…搬送ロボット、２４…静電チャック、３０ａ，３０ｂ…ウェハカセット、４２…カセットインデクサ、５０            ファクトリ・インターフェース、５２ａ，５２ｂ，５２ｃ，５２ｄ…ウェハカセット、５６…搬送ロボット。
【図１】
2004153185.tif 000003
【図２】
2004153185.tif 000004