(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室にエッチングガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を減圧する真空排気手段と、前記真空処理室内に被処理体を載置して保持するエッチング用載置ステージと、  前記真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えたエッチング処理装置と、
処理室にアッシングガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を減圧する真空排気手段と、前記真空処理室内に被処理体を載置して保持する前記エッチング処理装置用載置ステージよりも小径のアッシング用載置ステージと、前記真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えたアッシング処理装置と、
被処理体をエッチング用載置ステージ上に載置し、処理の終了した被処理体を前記ステージ上から搬出し、搬出した被処理体を前記アッシング用載置ステージに載置する搬送手段とを備えたプラズマ処理装置において、
前記アッシング処理装置の載置ステージの載置部の径は前記エッチング処理装置の載置ステージの載置部の径よりも、前記搬送手段により被処理体をエッチング処理装置の載置ステージ上に載置するときの載置位置の最大ずれ量をα、前記搬送手段により被処理体をアッシング処理装置の載置ステージ上に載置するときの載置位置の最大ずれ量をβとしたとき、２×（α＋β）以上小であり、
前記搬送手段は、前記エッチング処理装置から搬出した被処理体の裏面外周に付着した堆積物の分布を測定する測定装置が測定した、前記被処理体の前記堆積物の付着していない領域の中心と、前記アッシング装置用載置ステージの中心が一致するように被処理体をアッシング装置用載置ステージ上に載置することを特徴とするプラズマ処理装置。
【請求項２】
処理室にエッチングガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を減圧する真空排気手段と、前記真空処理室内に被処理体を載置して保持するエッチング用載置ステージと、  前記真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えたエッチング処理装置と、
処理室にアッシングガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を減圧する真空排気手段と、前記真空処理室内に被処理体を載置して保持する前記エッチング処理装置用載置ステージよりも小径のアッシング用載置ステージと、前記真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えたアッシング処理装置と、
被処理体をエッチング用載置ステージ上に載置し、処理の終了した被処理体を前記ステージ上から搬出し、搬出した被処理体を前記アッシング用載置ステージに載置する搬送手段とを備え、前記エッチング処理装置によるエッチング処理中に被処理体裏面外周に付着した堆積物を前記アッシング装置によるレジストアッシング処理中に除去するプラズマ処理方法において、
前記アッシング処理装置の載置ステージの載置部の径は前記エッチング処理装置の載置ステージの載置部の径よりも、前記搬送手段により被処理体をエッチング処理装置の載置ステージ上に載置するときの載置位置の最大ずれ量をα、前記搬送手段により被処理体をアッシング処理装置の載置ステージ上に載置するときの載置位置の最大ずれ量をβとしたとき、２×（α＋β）以上小であり、
前記搬送手段は、前記エッチング処理装置から搬出した被処理体の裏面外周に付着した堆積物の分布を測定する測定装置が測定した、前記被処理体の前記堆積物の付着していない領域の中心と、前記アッシング装置用載置ステージの中心が一致するように被処理体をアッシング装置用載置ステージ上に載置することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理装置に係り、特に被処理体に付着する堆積物を低減することのできるプラズマ処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭやマイクロプロセッサ等の半導体装置の製造工程には、弱電離プラズマを用いたプラズマエッチング装置やプラズマアッシング（レジスト除去）装置が広く用いられている。また、半導体装置の微細化の進展に伴いレジストの薄膜化が進行している。レジストの薄膜化に伴い、エッチング時のレジストの消耗速度低減（選択比向上）やレジストダメージ抑制等が要求されるようになり、このため堆積性の強い処理ガスが多用されるようになっている。
【０００３】
堆積性の強い処理ガスを用いると、プラズマ処理中に被処理体の裏面外周部に堆積物が付着する。すなわち、エッチング装置においては、被処理体を載置する載置部の径は被処理体の径よりも小さい。このため、エッチング中に被処理体の裏面外周部が露出した状態になっており、この露出部である被処理体の裏面外周部に堆積物が付着する。
【０００４】
被処理体の裏面外周部に堆積した堆積物が搬送時等にウエハより剥がれ落ちた場合には、剥がれ落ちた堆積物は異物粒子として半導体の製造ラインを汚染し、歩留まり低下を引き起こすことになる。このため、前記堆積物を除去することが重要となる。
【０００５】
被処理体裏面外周部に堆積する堆積物の除去方法あるいは堆積防止方法としては、堆積物除去のための反応性ガスを被処理体の裏面外周部に供給する方法（特許文献１参照）、あるいは、被処理体外周部にカバーを設けてエッチングを行なうことにより被処理体外周部に堆積物が付着しないようにする方法（特許文献２参照）が知られている。
【特許文献１】特開２００４−２００３５３号公報
【特許文献２】特開２００４−２００２１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
前記従来技術においては、被処理体裏面外周の堆積物を除去するために、特殊な保護材を被処理体外周部に取り付け、あるいは特殊なガスを被処理体の裏面外周部に供給することが必要となる。
【０００７】
このように、特殊な保護材を被処理体外周部に設置する場合には、被処理体外周部のエッチング形状に歪みが生じることがある。また、特殊なガスを被処理体の裏面外周部に供給する場合にはエッチング特性が変化することがある。このため本来目的とするエッチング処理が達成されないことになる。
【０００８】
また、エッチング処理後には、被処理体の表面に残ったレジストを除去するためのアッシング処理を行うことが一般である。このアッシング処理は、例えば酸素、水素、水、あるいはアンモニアなどを含む処理ガスを用いてプラズマを生成し、この生成したプラズマ中において解離した活性種を被処理体に照射することによりレジストを除去する。
【０００９】
同様に、堆積性の強いガスを用いてエッチングを行った際に被処理体の裏面外周に付着した堆積物も、アッシングで用いるプラズマを照射することで除去することができる。すなわち、アッシング処理に際して、被処理体の裏面外周に、アッシングで用いるプラズマあるいは該プラズマ中で解離等により生成した活性種を照射すると、前述のレジストアッシング処理の場合と同様に被処理体裏面外周部の堆積物を除去することができる。
【００１０】
本発明はこれらの知見をもとになされたもので、被処理体に付着する堆積物を低減することのできるプラズマ処理技術を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
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。
【００１２】
処理室にエッチングガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を減圧する真空排気手段と、前記真空処理室内に被処理体を載置して保持するエッチング用載置ステージと、前記真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えたエッチング処理装置と、処理室にアッシングガスを供給するガス供給手段と、前記処理室内を減圧する真空排気手段と、前記真空処理室内に被処理体を載置して保持する前記エッチング処理装置用載置ステージよりも小径のアッシング用載置ステージと、前記真空処理室にプラズマを生成するプラズマ生成手段とを備えたアッシング処理装置と、被処理体をエッチング用載置ステージ上に載置し、処理の終了した被処理体を前記ステージ上から搬出し、搬出した被処理体を前記アッシング用載置ステージに載置する搬送手段とを備えたプラズマ処理装置において、前記アッシング処理装置の載置ステージの載置部の径は前記エッチング処理装置の載置ステージの載置部の径よりも、前記搬送手段により被処理体をエッチング処理装置の載置ステージ上に載置するときの載置位置の最大ずれ量をα、前記搬送手段により被処理体をアッシング処理装置の載置ステージ上に載置するときの載置位置の最大ずれ量をβとしたとき、２×（α＋β）以上小であり、 前記搬送手段は、前記エッチング処理装置から搬出した被処理体の裏面外周に付着した堆積物の分布を測定する測定装置が測定した、前記被処理体の前記堆積物の付着していない領域の中心と、前記アッシング装置用載置ステージの中心が一致するように被処理体をアッシング装置用載置ステージ上に載置する。
【発明の効果】
【００１３】
本発明は、以上の構成を備えるため、被処理体に付着する堆積物を低減することのできるプラズマ処理技術を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、最良の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、本発明のプラズマ処理装置の第１の実施形態を説明する図である。図に示すように、処理室１には電磁波放射のためのアンテナ３が設置されている。アンテナ３にはプラズマ生成のための高周波電源５が整合器６を介して接続されている。アンテナ３の下方にはシャワープレート１１が設置されており、処理ガスはシャワープレート１１に設けたガス孔を介して処理室１内に導入される。
【００１５】
また、処理室１内を所定の圧力に減圧するため、例えばターボ分子ポンプなどの排気手段７、および処理室内を所定の圧力値に調節するためのバタフライバルブ（図示せず）等が排気手段７の前段に設置されている。処理室１内には被処理体２を載置するための被処理体載置ステージ４が設置されている。該ステージ４には被処理体２を上方に持ち上げるためのプッシャーピン（図示せず）が設置されている。
【００１６】
図２は、図１に示すステージ４の外周付近の詳細を説明する図である。図１，２に示すように、ステージ４の被処理体載置部４１の径２１は被処理体の径３０より小さくなっており、被処理体２の外周部はステージ４の被処理体載置部よりはみ出して載置されるようになっている。これにより被処理体裏面外周部の下方には処理室内の処理空間に接続した空間３２が形成される。
【００１７】
図３は、エッチング処理に用いるプラズマ処理装置の被処理体載置ステージ（図３Ａ）における被処理体載置部の径２０と、レジストアッシングに用いるプラズマ処理装置の被処理体載置ステージ（図３Ｂ）における被処理体載置部の径２１を比較して示す図である。
【００１８】
アッシング処理時に被処理体裏面外周に付着した堆積物を除去するためには、アッシング処理で用いるプラズマ処理装置の被処理体載置ステージ（図３Ｂ）に被処理体を載せたとき、被処理体裏面外周部に付着した堆積物が前記被処理体載置部に接触しないようにしなければならない。そのため、少なくともレジストアッシングで用いるプラズマ処理装置の被処理体載置ステージ（図３Ｂ）における被処理体載置部の径２１はエッチング処理で用いるプラズマ処理装置の被処理体載置ステージ（図３Ａ）における被処理体載置部の径２０よりも小さくなければならない。
【００１９】
図４は、所定のエッチング処理を終えた後の被処理体裏面外周に付着した堆積物の分布例を示す図である。図４の例では、被処理体裏面の左側における堆積物付着幅（図４中ｃ）の方が右側における堆積物付着幅（図４中ｄ）に比べて広い。
【００２０】
これはエッチング処理に際して、被処理体をプラズマ処理装置の載置ステージ上に搬送した際、被処理体が前記載置ステージに対してやや左にずれて載置されたことを示している。このようなずれは、例えば搬送ロボットにより被処理体を搬送する際、搬送位置にばらつきがあることによる。
【００２１】
このため、アッシング処理室に設置する載置ステージにおける被処理体載置部の径２１は、搬送ロボットによる搬送位置のばらつきも考慮して決定しなければならない。ここで、エッチング処理に用いるプラズマ処理装置の被処理体載置ステージ（図３Ａ）上に被処理体を搬送するときの搬送位置の最大ずれ量をα、前記被処理体載置ステージにおける被処理体載置部の径２０をａ、アッシング処理に用いるプラズマ処理装置において被処理体載置ステージ（図３Ｂ）に被処理体を載置するときの搬送位置の最大ずれ量をβ、前記ステージにおける被処理体載置部の径２１をｂとすると、
ｂ≦ａ−（α＋β）×２      ・・・（１）
となるように設定するとよい。
【００２２】
なお、前記ステージにおける被処理体載置部と被処理体裏面外周の堆積物との間に必要な距離２２（図２参照）としてγが要求される場合は、
ｂ≦ａ−（α＋β＋γ）×２      ・・・（２）
とすればよい。
【００２３】
例えば、エッチング処理における搬送時の最大ずれ量αを０．５ｍｍ、エッチング処理室内に設置されたステージにおける被処理体載置部の径ａを２９４ｍｍ、アッシング処理における搬送の最大位置ずれ量βを０．５ｍｍ、ステージに載せたときに載置部と被処理体裏面外周の堆積物との必要な距離γを１ｍｍとすると、アッシング装置に設置されたステージにおける被処理体載置部の径ｂは２９０ｍｍ以下とするのが望ましいことになる。
【００２４】
また、前記被処理体裏面外周の下に広がる空間３２の高さ３１はプラズマ粒子が被処理体裏面外周に付着した堆積物２３（図２参照）に十分到達できるようにするため、プラズマ粒子の平均自由行程以上とする。なお、前記空間３２の高さ３１は前記平均自由工程の１０倍以上とすることが望ましい。
【００２５】
また、レジストアッシング処理では、例えばＨｅやＡｒに数％の水素を添加したガス、酸素、窒素、アンモニアガス、あるいは水素と窒素の混合ガスなどを処理ガスとして用い、処理ガス圧は例えば１００Ｐａ程度とする。この場合、ガスやプラズマ中で解離等により生成した活性種の平均自由工程は０．１ｍｍ程度となるため、前記空間の高さ３１は１ｍｍ程度以上とするのが望ましい。
【００２６】
前記ステージには被処理体を４００℃程度まで加熱するためのヒータが内蔵されている（図示せず）。また、前記ステージには被処理体を静電吸着するための電源が接続できる構成としてもよい。この場合、前記ステージ表面をアルミナやイットリアを主成分とする膜を溶射などによって被覆するものとする。また、静電吸着などを用いて被処理体を前記ステージに固定する機構を設置してもよい。この場合、被処理体の温度を調節するため、例えばＨｅなどのガスをステージと被処理体裏面の間に供給することが可能となるため、前記ステージの被処理体載置部にはガスの流路となる溝を設けてもよい。さらに、バイアスを印加した状態にてアッシングを行うことを想定し、前記ステージには高周波のバイアスを印加するための電源を接続してもよい。
【００２７】
図５は、本実施形態のプラズマ処理装置を用いた処理工程を説明する図である。この図の例では、エッチング処理で用いるプラズマ処理装置およびレジストアッシングで用いるプラズマ処理装置はそれぞれ独立した装置である場合を示している。また、図において、図５Ａは被処理体表面の微細パターン、図５Ｂは被処理体裏面に付着した堆積物の分布、図５Ｃは半導体製造装置を示している。また、被処理体の流れの順は矢印２６で示している。
【００２８】
まず、プラズマ処理装置２４内に被処理体２を搬入し、堆積性の強い処理ガスを用い、レジスト２７をマスクとして被エッチング層２８をエッチングする。この処理において被処理体２の裏面外周に堆積物２３が付着する。次に、被処理体２をアッシングに用いる別のプラズマ処理装置２５に搬入し、レジスト２７をアッシング処理によって除去する。このとき被処理体裏面外周に付着した堆積物２３も同時に除去される。即ち、本発明を適用する場合、被処理体裏面外周に付着した堆積物を除去するための特別な処理工程は不要となる。
【００２９】
図６，７は本発明の第２の実施形態を説明する図であり、図６はプッシャーピンによる被処理体の昇降動作を説明する図、図７は図６の上面図（被処理体は図示せず）である。
【００３０】
これらの図において、図６Ａはプッシャーピン８を上方に駆動することにより被処理体２をステージの上方に持ち上げた状態、図６Ｂはプッシャーピンの上端と被処理体の上端の高さ位置を同程度とした状態、図６Ｃはプッシャーピンを被処理体よりも下方に駆動した状態を示している。
【００３１】
３本のプッシャーピン８は、互いに連結されて被処理体２の外周部をほぼ等間隔で支えることができる。３本のプッシャーピンは一体として上下に駆動される。プッシャーピン８は、プッシャーピンの上端と被処理体の上面が同程度の高さ位置のとき、被処理体がステージよりずれ落ちないようにするためのストッパーピンとしての役割を果たす。また、プッシャーピンの側面３４は斜め形成されている。これにより、被処理体がステージに載置されているときに被処理体の位置が多少横方向にずれても、プッシャーピンを上方に駆動して被処理体をプッシャーピンに載置する際、被処理体の位置を正しい位置に戻すことができる。
【００３２】
アッシング処理を行う際は、図３Ｃに示すようにプッシャーピンを被処理体に対して十分下方に下げる。これによりプッシャピン付近においても被処理体の裏面外周部にプラズマを十分照射することができる。この場合、プッシャーピン自体はプラズマに対して露出されているため、プッシャーピンの材料にはＳｉＣなど重金属汚染の恐れの少ない材料を用いるのがよい。
【００３３】
このように、本実施例においては、被処理体裏面外周部の下方及び横方向にプラズマ照射のための空間を十分に設けることができる。また、ステージに載置された被処理体のずれを防止し、またずれを補正することができる。
【００３４】
図８は、本発明の第３の実施形態を説明する図である。図８において、１２はガイドである。ガイド１２は、被処理体２がステージからずれ落ちないようにするための機構であり、周方向に連続する構造となっている。ガイドは上下方向に駆動可能であり、アッシング等のプラズマ処理中にはガイド１２を被処理体よりも下方に駆動するようになっている。  ガイド１２は被処理体載置部３３とストッパー面３４からなり、ストッパー面を斜めに削り取った構造とする。これにより、例えばガイドを上方に駆動して被処理体を持ち上げ、その後、ガイドを下方に駆動して被処理体をステージに載置すれば、被処理体の載置場所を修正することができる。本実施形態よれば、被処理体の位置のずれをより正確に修正することができる。
【００３５】
図９は、本発明の第４の実施形態を説明する図であり、図９Ａは被処理体載置ステージの側面図、図９Ｂは被処理体載置ステージの上面図（被処理体は図示せず）である。本実施形態では、被処理体がステージからずれ落ちないためのガイドピン９はステージの外周に設置されいる。
【００３６】
ガイドピン９は略円柱状とする。ガイドピン９を支持しているガイドピンの支持部１０は周方向に回転できるようになっている。これにより、アッシング処理中にプッシャーピンが邪魔して被処理体裏面外周部に堆積した堆積物除去が局所的にできなくなることを防止することができる。
【００３７】
図１０は、本発明の第５の実施形態を説明する図である。図１０は本実施形態に係るプラズマ処理装置の上面図を示している。図に示すように半導体処理装置は被処理体を大気から真空側へ搬入するためのロードロック室１６、被処理体を真空側から大気側へ搬出するためのアンロードロック室１７、所定のエッチング処理を行うためのエッチング処理室１４（２個）、レジストを除去するためのアッシング処理室１５（２個）、被処理体を搬送するための搬送室１３を備える。また、搬送室１３には搬送ロボット１８が設置されている。
【００３８】
エッチング処理室１４に設置された被処理体載置ステージの被処理体載置部の径と、アッシング処理室１５に設置された被処理体載置ステージの被処理体載置部の径の関係は、第１の実施例で述べた式（１）を満たしている。また、本実施形態では搬送室１３に被処理体の裏面外周に付着した堆積物の分布を測定する測定装置１９を設置する。
【００３９】
被処理体に対してエッチング処理を施した後、前記測定装置１９により被処理体の裏面外周に付着した堆積物の分布を測定する。次に前記被処理体をアッシング処理室に搬送する。この際には、前記付着物が付着していない領域の中心点を、ステージの中心点に合うように搬送位置を調節し、被処理体載置ステージに載置する。これにより、被処理体の裏面外周に付着した堆積物をレジストアッシング処理時に確実に除去することができる。
【００４０】
図１１は、本発明の第６の実施形態を説明する図である。本実施形態では、処理室１とは別の場所にプラズマ生成部３５を備え、該プラズマ生成部で生成したプラズマ粒子を処理室１に導入する方式のリモートプラズマ処理装置を用いる。このプラズマ処理装置においては、被処理体を載置するステージとして第１の実施形態で示した構成の被処理体載置ステージを用いることができる。また、被処理体を載置するためのステージとして第２ないし第４の実施形態で説明した構成のステージを用いることができる。
【００４１】
以上説明したように、本発明の実施形態によれば、アッシング処理装置の載置ステージの載置部の径をエッチング処理装置の載置ステージの載置部の径よりも小さくする。これによりアッシング処理中に被処理体の裏面外周の付着物を有効に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本発明のプラズマ処理装置の第１の実施形態を説明する図である。
【図２】ステージ４の外周付近の詳細を説明する図である。
【図３】プラズマ処理装置の被処理体載置ステージにおける被処理体載置部の径を比較して示す図である。
【図４】被処理体裏面外周に付着した堆積物の分布例を示す図である。
【図５】プラズマ処理装置を用いた処理工程を説明する図である。
【図６】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図７】本発明の第２の実施形態を説明する図である。
【図８】本発明の第３の実施形態を説明する図である。
【図９】本発明の第４の実施形態を説明する図である。
【図１０】本発明の第５の実施形態を説明する図である。
【図１１】本発明の第６の実施形態を説明する図である。
【符号の説明】
【００４３】
１  処理室
２  被処理体
３  アンテナ
４  被処理体載置ステージ
５  高周波電源
６  整合器
７  排気手段
８  プッシャーピン
９  ガイドピン
１０  ガイドピン支持部
１１  シャワープレート
１２  ガイド
１３  搬送室
１４  エッチング処理室
１５  アッシング処理室
１６  ロードロック室
１７  アンロードロック室
１８  搬送ロボット
１９  堆積物の分布を測定する測定装置
２０  被処理体載置部の径（エッチング用）
２１  被処理体載置部の径（アッシング用）
２２  堆積物が付着している部分と被処理体の載置部との距離
２３  被処理体裏面外周の堆積物
２４  エッチング装置
２５  アッシング装置
２６  被処理体の流れ
２７  レジスト
２８  被エッチング層
２９  下地層
３０  被処理体の径
３１  被処理体裏面外周部の下に設けた空間の高さ
３２  被処理体裏面外周部の下に設けた処理空間に接続した空間
３３  ガイド又はプッシャーピンにおける被処理体載置部
３４  ガイド又はプッシャーピンのストッパー面
３５  プラズマ生成部
４１  被処理体載置部
【図１】
0004705816.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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