(57)【要約】      （修正有）【課題】従来のエッチング処理装置は、プロセスチャンバ内の圧力がトランスファーチャンバ内の圧力よりも高いため、トランスファーチャンバ内にプロセスチャンバ内のエッチング処理後のガスが入り込んでいた。【解決手段】半導体装置１０にエッチング処理を施すためのエッチング用ガスが第１の圧力で充填された第１チャンバ２ａと、前記半導体装置１０を、前記第１チャンバ２ａから、前記エッチング処理に引き続く処理を施すための第２チャンバ２ｂへ搬送することを中継するための第３チャンバ３であって、前記エッチング処理を抑止するための不活性ガスが、前記第１の圧力より高い圧力である第２の圧力で充填された前記第３チャンバ３とを有する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体装置にエッチング処理を施すためのエッチング用ガスが第１の圧力で充填された第１チャンバと、
前記半導体装置を、前記第１チャンバから、前記エッチング処理に引き続く処理を施すための第２チャンバへ搬送することを中継するための第３チャンバであって、
前記エッチング処理を抑止するための不活性ガスが、前記第１の圧力より高い圧力である第２の圧力で充填された前記第３チャンバと
を有することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記第１チャンバは、前記第１の圧力に設定するために、前記エッチング用ガスを前記第１チャンバに導入する第１導入バルブと、前記第１チャンバから前記エッチング用ガス又はエッチング処理後のガスの少なくともどちらか１つを排出する第１排出バルブと、
前記第３チャンバは、前記第２の圧力に設定するために、前記不活性ガスを前記第３チャンバに導入する第３導入バルブと、前記第３チャンバから前記不活性ガスを排出する第２排出バルブと
を備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
請求項２に記載の半導体製造装置であって、
前記第２導入バルブは、前記第３チャンバ内の、前記第１チャンバと前記第３チャンバとの連通口を遮断するゲートの近傍に設けられたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記第１チャンバ内の圧力と、前記第３チャンバ内の圧力差は、１：３〜１：４であることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体製造装置であって、
前記第２チャンバは、前記エッチング処理後の前記半導体装置の周囲に滞留する前記エッチング処理後のガスを除去するためのヒーティングチャンバであることを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
半導体装置にエッチング用ガスが第１の圧力で充填された第１チャンバでエッチング処理を施す第１の工程と、
前記第１の工程のあと、前記半導体装置を、前記第１チャンバから、前記エッチング処理に引き続く処理を施すための第２チャンバへ搬送することを中継するため前記エッチング処理を抑止するための不活性ガスが前記第１の圧力より高い圧力である第２の圧力で充填された第３チャンバへ搬送する第２の工程と
を有することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項６に記載の半導体装置の製造方法であって、
前記第３チャンバは、前記第１チャンバと前記第３チャンバとの連通口を遮断するゲートが開く前に、前記第２の圧力に調整することを特徴とする半導装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置および半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来の半導体製造装置では、半導体装置であるウエハにエッチング処理を施すために、エッチング処理装置を用いている。エッチング処理装置には、特許文献１や特許文献２に記載のように、エッチング処理を行うためのプロセスチャンバと、ウエハを搬送するためのトランスファーチャンバとが備えられている。プロセスチャンバ及びトランスファーチャンバ間では、エッチング処理を行うためウエハが行き来する。
【０００３】
【特許文献１】特開平１１−１２７３８号公報
【特許文献２】特表２００２−５２０８３３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記従来のエッチング処理装置は、プロセスチャンバ内の圧力がトランスファーチャンバ内の圧力よりも高くなったとき、トランスファーチャンバ内にプロセスチャンバ内のエッチング処理後のガスが入り込んでいた。前記ガスは、トランスファーチャンバ内に堆積物となって付着する。前記堆積物は、積み重なってくると剥離するため、トランスファーチャンバ内にあるウエハに付着する。これにより、ウエハの裏面に堆積物が付いたときプロセスチャンバ内のステージ上に吸引されたとき浮いたり、ウエハに形成された配線がショートしたりするという問題があった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記問題を解決するために、本発明に係る半導体製造装置は、半導体装置にエッチング処理を施すためのエッチング用ガスが第１の圧力で充填された第１チャンバと、前記半導体装置を、前記第１チャンバから、前記エッチング処理に引き続く処理を施すための第２チャンバへ搬送することを中継するための第３チャンバであって、前記エッチング処理を抑止するための不活性ガスが、前記第１の圧力より高い圧力である第２の圧力で充填された前記第３チャンバとを有する。
【０００６】
本発明に係る半導体製造装置によれば、第１チャンバ内の圧力に対し、第３チャンバ内の圧力を高くすることから、各チャンバ内のガスは、圧力の高い第３チャンバから、圧力の低い第１チャンバへ移動させることが可能になる。これにより、第１チャンバ内に滞留するエッチング処理後のガスは、第３チャンバ内に流れることを抑制することができる。よって、第３チャンバ内のエッチング処理後のガスが堆積物となって付着する量を少なくすることができることから、積み重なったことにより第３チャンバ内から剥離した堆積物が、半導体装置に付着することを抑制することができる。その結果、第１チャンバ内のステージ上に吸引したとき半導体装置が浮いたり、半導体装置に形成された配線がショートしたりすることを低減することが可能になる。
【０００７】
上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記第１チャンバは、前記第１の圧力に設定するために、前記エッチング用ガスを前記第１チャンバに導入する第１導入バルブと、前記第１チャンバから前記エッチング用ガス又はエッチング処理後のガスの少なくともどちらか１つを排出する第１排出バルブと、前記第３チャンバは、前記第２の圧力に設定するために、前記不活性ガスを前記第３チャンバに導入する第３導入バルブと、前記第３チャンバから前記不活性ガスを排出する第２排出バルブとを備えた。
【０００８】
上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記第２導入バルブは、前記第３チャンバ内の、前記第１チャンバと前記第３チャンバとの連通口を遮断するゲートの近傍に設けることが望ましい。
【０００９】
上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記第１チャンバ内の圧力と、前記第３チャンバ内の圧力差は、１：３〜１：４である。
【００１０】
上記した本発明に係る半導体製造装置では、前記第２チャンバは、前記エッチング処理後の前記半導体装置の周囲に滞留する前記エッチング処理後のガスを除去するためのヒーティングチャンバである。
【００１１】
本発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体装置にエッチング用ガスが第１の圧力で充填された第１チャンバでエッチング処理を施す第１の工程と、前記第１の工程のあと、前記半導体装置を、前記第１チャンバから、前記エッチング処理に引き続く処理を施すための第２チャンバへ搬送することを中継するため前記エッチング処理を抑止するための不活性ガスが前記第１の圧力より高い圧力である第２の圧力で充填された第３チャンバへ搬送する第２の工程とを有する。
【００１２】
本発明に係る半導体装置の製造方法によれば、第１チャンバ内の圧力に対し、第３チャンバ内の圧力を高くすることから、各チャンバ内のガスは、圧力の高い第３チャンバから、圧力の低い第１チャンバへ移動させることが可能になる。これにより、第１チャンバ内に滞留するエッチング処理後のガスは、第３チャンバ内に流れることを抑制することができる。よって、第３チャンバ内のエッチング処理後のガスが堆積物となる量を少なくすることができることから、第３チャンバ内への堆積物の付着を低減することができ、堆積物が積み重なったことにより剥離して半導体装置に付着することを抑制することができる。その結果、第１チャンバ内のステージ上に吸引したとき半導体装置が浮いたり、半導体装置に形成された配線がショートしたりすることを低減することが可能になる。
【００１３】
上記した本発明に係る半導体装置の製造方法では、前記第３チャンバは、前記第１チャンバと前記第３チャンバとの連通口を遮断するゲートが開く前に、前記第２の圧力に調整する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１４】
以下、本発明に係る半導体製造装置の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１５】
図１は、実施形態の半導体製造装置の構成を示す平面図である。実施形態の半導体製造装置であるエッチング装置１は、半導体装置であるウエハ１０に配線層を形成するために、図１に示されるように、前記装置１の中心に位置する第３のチャンバであるトランスファーチャンバ３と、前記チャンバ３の周囲に位置する第１チャンバであるプロセスチャンバ２と、第２チャンバであるヒーティングチャンバ５と、カセットローダ８と、各チャンバ２，５とトランスファーチャンバ３との連通口を遮断するゲート４とを有する。
【００１６】
プロセスチャンバ２は、ウエハ１０に配線を形成するため、第１プロセスチャンバ２ａと、第２プロセスチャンバ２ｂとを有する。
第１プロセスチャンバ２ａは、例えば、ウエハ１０上にタングステンプラグを形成するためのエッチバック処理（以下、「エッチング処理」という。）を行うために用いられる。第１プロセスチャンバ２ａは、前記プラグを形成するためのエッチング処理に用いられるエッチング用ガス、例えば、ＳＦ６ガスを第１プロセスチャンバ２ａに導入するための第１ガス導入口９ａと、エッチング処理後のガスを第１プロセスチャンバ２ａから排出するための第１ガス排出口９ｂとを有する。
第１プロセスチャンバ２ａには、ステージ（図示せず）が設けられ、前記ステージ上には、ウエハ１０が静電吸着により固定される。このとき、ウエハ１０は、前記ウエハ１０の裏面に堆積物が付着していると、ステージ上面に吸着されない可能性がある。
第２プロセスチャンバ２ｂは、第１プロセスチャンバ２ａと同様な構成を有する。
【００１７】
トランスファーチャンバ３には、ウエハ１０を、他のチャンバ２，５，６，７に受け渡しをするための搬送機（図示せず）が配置されている。ウエハ１０は、図１に示されるように、例えば、第２プロセスチャンバ２ｂからトランスファーチャンバ３へ搬送される。
トランスファーチャンバ３は、エッチング処理を促さない不活性ガスを前記トランスファーチャンバ３内に導入する第２ガス導入口１１ａと、不活性ガスを前記トランスファーチャンバ３内から排気する第２ガス排出口１１ｂとを有する。不活性ガスは、例えば、窒素ガスである。
【００１８】
ゲート４は、第１ゲート４ａと、第２ゲート（図１、二点鎖線部）４ｂと、第３ゲート４ｃとを有する。
第１ゲート４ａは、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３との間に設けられ、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３との連通口を遮断するために用いられる。
第２ゲート４ｂは、第２プロセスチャンバ２ｂとトランスファーチャンバ３との間に設けられ、第２プロセスチャンバ２ｂとトランスファーチャンバ３との連通口を遮断するために用いられる。
第３ゲート４ｃは、ヒーティングチャンバ５とトランスファーチャンバ３との間に設けられ、ヒーティングチャンバ５とトランスファーチャンバ３との連通口を遮断するために用いられる。
各ゲート４ａ〜４ｃは、ウエハ１０が各チャンバ２，３，５間を移動している間開いており、搬送後に閉じる。ウエハ１０は、図１に示されるように、第２ゲート４ｂが開いているとき、即ち、第２プロセスチャンバ２ｂとトランスファーチャンバ３との連通口が連通しているときに搬送される。
【００１９】
ヒーティングチャンバ５は、エッチング処理後に、ウエハ１０の周囲に存在するエッチング処理後のガスや、エッチング処理によって生成された生成物を、熱処理によって除去するために用いられる。
【００２０】
ロードロックチャンバ６は、トランスファーチャンバ３内にウエハ１０を搬入するために用いられる。
【００２１】
アンロードロックチャンバ７は、プロセスチャンバ２やヒーティングチャンバ５内で各処理が終了したあと、ウエハ１０をトランスファーチャンバ３内から搬出するために用いられる。
【００２２】
カセットローダ８は、２つのサブカセットローダ８ａ，８ｂを有する。サブカセットローダ８ａ，８ｂは、複数のウエハ１０を収容し、エッチング装置１にセットするために用いられる。
【００２３】
図２は、実施形態の第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３の回路を示すブロック図である。実施形態のエッチング装置１は、図２に示されるように、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３の圧力を調整するために、第１プロセスチャンバ２ａと、トランスファーチャンバ３と、第１ゲート４ａと、第１導入バルブ２１と、第１ガス導入口９ａと、第１ガス排出口９ｂと、第１排出バルブ２２と、第１ポンプ２３と、第２導入バルブ２４と、第２ガス導入口１１ａと、第２ガス排出口１１ｂと、第２排出バルブ２５と、第２ポンプ２６とを有する。
【００２４】
第１導入バルブ２１は、第１ガス導入口９ａの上流に設けられ、第１プロセスチャンバ２ａへのエッチング用ガスの導入量を調整するために用いられる。
第１導入バルブ２１は、ウエハ１０を第１プロセスチャンバ２ａからトランスファーチャンバ３に搬送するときに閉じて、エッチング用ガスの導入を止める。
【００２５】
第１排出バルブ２２は、第１ガス排出口９ｂの下流に設けられ、第１プロセスチャンバ２ａからのエッチング処理後のガスの排出量を調整するために用いられる。第１排出バルブ２２は、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力を第１の圧力である、例えば、２７Ｐａに維持するための排出量に調整する。
【００２６】
第１ポンプ２３は、第１プロセスチャンバ２ａ内に滞留するエッチング処理後のガスを排出するために、第１ガス排出口９ｂおよび第１排出バルブ２２を介して前記エッチング処理後のガスの吸引を行う。
【００２７】
第２導入バルブ２４は、第２ガス導入口１１ａの上流に設けられ、トランスファーチャンバ３への不活性ガスの導入量を調整するために用いられる。本実施形態では、常にトランスファーチャンバ３内へ不活性ガスの導入が行われるので、第２導入バルブ２４は、ノーマルオープン（常時開放状態）に設定されている。
【００２８】
第２排出バルブ２５は、第２ガス排出口１１ｂの下流に設けられ、トランスファーチャンバ３内からの不活性ガスの排出量を調整するために用いられる。第２排出バルブ２５は、トランスファーチャンバ３内の圧力を第２の圧力である、例えば、６０〜８０Ｐａに維持するための排出量に調整する。即ち、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３との圧力差は、１：３〜１：４程度に調整される。もちろん、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力よりトランスファーチャンバ３内の圧力が高く、不活性ガスが第１プロセスチャンバ２ａに流れる条件に調整してもよい。
第２排出バルブ２５は、ウエハ１０を第１プロセスチャンバ２ａからトランスファーチャンバ３に搬送するときに閉じて、不活性ガスの排出を止める。
【００２９】
第２ポンプ２６は、トランスファーチャンバ３内に導入された不活性ガスを排出するために、第２ガス排出口１１ｂおよび第２排出バルブ２５を介して前記不活性ガスの吸引を行う。
【００３０】
第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力を低く設定し、トランスファーチャンバ３内の圧力を高く設定したことにより、第１ゲート４ａを開けたときの各ガスの流れは、トランスファーチャンバ３から第１プロセスチャンバ２ａへの方向になる。これにより、トランスファーチャンバ３に導入された不活性ガスとともに、第１プロセスチャンバ２ａ内のエッチング処理後のガスを排気する。よって、トランスファーチャンバ３内に、エッチング処理後のガスが入り込むことを抑制することが可能になる。
第２プロセスチャンバ２ｂとトランスファーチャンバ３との関係は、上記した第１プロセスチャンバ２ａとの関係と同様な構成を有する。
【００３１】
図３は、実施形態の半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図である。実施形態のエッチング処理の製造工程では、まず、ウエハ１０は、カセットローダ８、ロードロックチャンバ６、トランスファーチャンバ３、第１プロセスチャンバ２ａの順に搬送される。
【００３２】
工程Ｐ１では、ウエハ１０にエッチング処理を行う。まず、第１プロセスチャンバ２ａ内のステージ上にウエハ１０を吸着させる。次に、エッチング用ガスを用いてエッチング処理を行う。これによれば、第１プロセスチャンバ２ａ内に、エッチング処理後のガスが滞留している。
【００３３】
工程Ｐ２では、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力を低く調整し、即ち、低圧力化し、トランスファーチャンバ３内の圧力を高く調整する、即ち、高圧力化する。
詳細には、工程Ｐ２中の工程Ｐ２−１では、第１導入バルブ２１は閉じた状態に、第１排出バルブ２２は開いた状態の下で、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力を、例えば、２７Ｐａに調整する。
工程Ｐ２中の工程Ｐ２−２では、第２導入バルブ２４は開いた状態に、第２排出バルブ２５は閉じた状態の下で、トランスファーチャンバ３内の圧力を、例えば、６０〜８０Ｐａに調整する。
【００３４】
工程Ｐ３では、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３との連通口を遮断している第１ゲート４ａを開ける。
【００３５】
工程Ｐ４では、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３とが、連通口を介して連通する。工程Ｐ２において、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力を低く調整し、トランスファーチャンバ３内の圧力を高く調整したことにより、不活性ガスはトランスファーチャンバ３から第１プロセスチャンバ２ａに流れる。つまり、第２導入バルブ２４を介して第２ガス導入口１１ａからトランスファーチャンバ３内に導入された不活性ガスは、第１プロセスチャンバ２ａ内に滞留するエッチング処理後のガスとともに、第１ガス排出口９ｂから第１排出バルブ２２を介して排出される。その結果、エッチング処理後のガスが、トランスファーチャンバ３に入り込むことを抑制することが可能となる。
【００３６】
工程Ｐ５では、ウエハ１０を、トランスファーチャンバ３内に備えられた搬送機（図示せず）によって、第１プロセスチャンバ２ａからトランスファーチャンバ３に搬送する。
【００３７】
工程Ｐ６では、第１ゲート４ａを閉じる。
【００３８】
工程Ｐ７では、工程Ｐ６によって、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３との連通口を遮断する。
【００３９】
次に、ウエハ１０を、トランスファーチャンバ３、ヒーティングチャンバ５、アンロードロックチャンバ７、カセットローダ８の順に搬送および処理し、エッチング処理が終了する。
【００４０】
図４は、実施形態の半導体装置の製造方法を示す断面図である。実施形態のウエハ１０にタングステンプラグを形成する製造方法では、図４（ａ）に示されるように、まず、半導体基板３１上の導通部（図示せず）に、例えば、ＳｉＯ2からなる層間絶縁膜３２を形成する。次に、層間絶縁膜３２をエッチング処理することによりビアホール３３を形成する。次に、ビアホール３３内および層間絶縁膜３２上にタングステン膜３４を堆積する。
【００４１】
次に、図４（ｂ）に示されるように、タングステン膜３４をエッチング処理の１つであるエッチバック処理（以下、「エッチング処理」という。）を行う。まず、ＳＦ６ガスを流し、電圧を印加することによって、タングステン膜３４にプラズマエッチングを施す。これにより、ビアホール３３内にはタングステンプラグ３４ａが埋め込まれる。
【００４２】
次に、図４（ｃ）に示されるように、層間絶縁膜３２およびタングステンプラグ３４ａ上にアルミ配線３５ａを形成する。まず、層間絶縁膜３２およびタングステンプラグ３４ａ上にアルミ膜３５を公知の方法により堆積する。次に、アルミ膜３５上にレジスト膜（図示せず）を設け、このレジスト膜をマスクとしてアルミ膜３５をエッチング処理することにより、層間絶縁膜３２およびタングステンプラグ３４ａ上にアルミ配線３５ａが形成される。これにより、アルミ配線３５ａと半導体基板３１上の導通部は、タングステンプラグ３４ａを介して電気的に接続される。
【００４３】
以上詳述したように、本実施形態に係る半導体製造装置および半導体装置の製造方法によれば、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力に対し、トランスファーチャンバ３内の圧力を高くすることから、各チャンバ内のガスは、圧力の高いトランスファーチャンバ３から、圧力の低い第１プロセスチャンバ２ａへ移動させることが可能になる。これにより、第１プロセスチャンバ２ａ内に滞留するエッチング処理後のガスが、トランスファーチャンバ３内に流れることを抑制することができる。よって、トランスファーチャンバ３内のエッチング処理後のガスを少なくすることができ、トランスファーチャンバ３チャンバ内へ堆積物となって付着することを低減することが可能になる。積み重なったことにより、トランスファーチャンバ３内から剥離した堆積物がウエハ１０に付着することを抑制することができる。その結果、第１プロセスチャンバ２ａ内のステージ上にウエハ１０を吸着させたときウエハ１０が浮いたり、ウエハ１０に形成された配線がショートしたりすることを低減することができる。これにより、トランスファーチャンバ３内に付着した堆積物をクリーニングする時間を低減することが可能になる。
【００４４】
（変形例１）前記した第２ガス導入口１１ａを、トランスファーチャンバ３内のロードロックチャンバ６の近傍に設けることに代えて、図５に示されるように、第１ゲート４ａ及び第２ゲート４ｂの近傍に設けることが望ましい。第１ゲート４ａ近傍に第２ガス導入口５１ａを設けることにより、直接第１プロセスチャンバ２ａ内に向けて不活性ガスを流すことができ、その結果、トランスファーチャンバ３内にエッチング処理後のガスが入り込む量をより低減することができる。
【００４５】
（変形例２）前記したトランスファーチャンバ３に導入する不活性ガスは、窒素ガス（Ｈ2）に代えて、ヘリウム（Ｈｅ）、アルゴン（Ａｒ）、ネオン（Ｎｅ）、不純物を含まない酸素（Ａｉｒ）を使用してもよい。
【００４６】
（変形例３）前記した、第１プロセスチャンバ２ａ内の圧力とトランスファーチャンバ３内の圧力の圧力差は、第１ゲート４ａを開ける前に設定していたものを、常に維持した状態でもよい。
【００４７】
（変形例４）前記した、第１プロセスチャンバ２ａとトランスファーチャンバ３の圧力差は、第１導入バルブ２１、第１排出バルブ２２、および、第２導入バルブ２４、第２排出バルブ２５の開閉により調節していたが、これに代えて、バタフライ弁により開度調整してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】第１実施形態に関する、半導体製造装置の構造を模式的に示す平面図。
【図２】半導体製造装置の回路構成を模式的に示すブロック図。
【図３】半導体装置の製造方法を工程順に示す工程図。
【図４】半導体装置の製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】半導体製造装置の変形例の構造を模式的に示す平面図。
【符号の説明】
【００４９】
１…エッチング装置、２…プロセスチャンバ、２ａ…第１プロセスチャンバ、２ｂ…第２プロセスチャンバ、３…トランスファーチャンバ、４ａ…第１ゲート、４ｂ…第２ゲート、５…ヒーティングチャンバ、１０…ウエハ。
【図１】
2005217013.tif 000003
【図２】
2005217013.tif 000004
【図３】
2005217013.tif 000005
【図４】
2005217013.tif 000006
【図５】
2005217013.tif 000007