JP2002100573A - 半導体製造装置および半導体製造方法 - Google Patents

半導体製造装置および半導体製造方法

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JP2002100573A
JP2002100573A JP2000290632A JP2000290632A JP2002100573A JP 2002100573 A JP2002100573 A JP 2002100573A JP 2000290632 A JP2000290632 A JP 2000290632A JP 2000290632 A JP2000290632 A JP 2000290632A JP 2002100573 A JP2002100573 A JP 2002100573A
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stage
semiconductor
processing chamber
manufacturing apparatus
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Takeshi Moriya
剛 守屋
Natsuko Ito
奈津子 伊藤
Fumihiko Uesugi
文彦 上杉
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NEC Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 パーティクルが半導体基板１上に付着して半
導体基板１の処理特性を損なうことを防止する。 【解決手段】 半導体基板１を冷却するために半導体基
板１の下面に冷却用媒体ガスを吹き付けると、冷却用媒
体ガスが半導体基板１の周囲から処理室７内に放出さ
れ、その際に半導体基板１の周辺部に付着した堆積膜や
滞留した異物を巻き上げてパーティクルを発生させる。
これに対して、ステージ５に熱伝導率が高い材料を用
い、ステージ５内の冷却用媒体通路１２内に冷却用媒体
を流してステージ５を冷却することで、熱が半導体基板
１からステージ５に伝達されるようにして半導体基板１
を間接的に良好に冷却することができ、冷却用媒体ガス
によって処理室７内へパーティクルを発生させることが
ないので、パーティクルの発生を低減できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置お
よび半導体製造方法に関し、特に、製造プロセス実行中
にプロセス装置内に生じる異物粒子（以下パーティクル
と称する）が、被処理基板上に付着して製品の品質を損
なうことを防止する機能を備えた半導体製造装置に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩの製造工程において、プロセス装
置内に生じるパーティクルは、被処理基板上に付着する
などして、製品の歩留まりを低下させたり、製造装置の
稼働率を下げる大きな要因になる。パーティクルは、プ
ロセス装置内に付着した反応生成物（堆積膜）が剥離し
たり、プラズマ中で反応生成物が成長することで発生す
る。このようなパーティクルが被処理基板上に落下する
ことを防止する方法としては、特開平５−２９２７２号
公報や特開平７−５８０３３号公報に記載されているよ
うに、プロセス終了後に被処理基板を覆うカバーを取り
付ける方法などが提案されている。
【０００３】図1８に、従来の一般的な半導体製造装置
の模式的断面図を示す。この半導体製造装置は、処理対
象となる半導体基板１０１をゲートバルブ１０９を介し
て内部に配置可能な処理室（チャンバー）１０７を有し
ている。処理室１０７には、エッチングガスなどの処理
用ガスを導入するための導入口１１０と、処理室１０７
内を排気するための排気口１１１が設けられている。処
理用ガスの導入経路は、導入口１１０から、半導体基板
１０１の処理面上方に位置しており、処理面に亘って多
数の開口部を有するシャワーヘッド１０６に連通してお
り、処理面上に実質的に均等に処理用ガスを導けるよう
になっている。
【０００４】また、処理室１０７内の上下には、内部に
高周波電力を供給するための加工用上部電極１０２と加
工用下部電極１０３とが設けられている。加工用下部電
極１０３には高周波電源１０４が接続されており、加工
用下部電極１０２は接地されている。加工用下部電極１
０３上には、半導体基板１０１が載置されるステージ１
０５が絶縁体１０８を加工用下部電極１０３との間に挟
んで設けられている。ステージ１０５には、不図示の静
電吸着電源が接続されており、半導体基板１０１を静電
気力により保持する静電チャック電極として機能する。
ステージ１０５は、半導体基板１０１を、処理に適した
適性な上下位置に導くことができるように上下に移動可
能になっている。
【０００５】また、処理中に半導体基板１０１を冷却す
る冷却用媒体ガスを導入するための冷却用媒体ガス通路
１１２が、ステージ１０５と絶縁体１０８と加工用下部
電極１０３とを貫いて、半導体基板１０１の直下に複数
の開口部を有するように形成されている。
【０００６】この半導体製造装置による半導体基板１０
１の処理は、処理用ガスを導入口１１０から導入し、高
周波電力を加工用上部電極１０２と加工用下部電極１０
３とを介して処理室１０７内に供給して行われる。この
際、半導体基板１０１の温度を処理に適した適正な温度
に保つなどの目的で半導体基板１０１を冷却するため
に、半導体基板１０１の下面に、ヘリウムガスなどの熱
伝導率の良い冷却用媒体ガスが高圧で吹き付けられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の半導体製
造装置では、半導体基板１０１を冷却するために、冷却
用媒体ガスを半導体基板１０１に高圧で吹き付けてい
る。高圧で吹き付けられた冷却用媒体ガスは半導体基板
１０１の周辺部から処理室１０７内に放出され、処理用
ガスと共に排気口１１１から排出される。この際、半導
体基板１０１の周辺部に付着した堆積膜または滞留して
いる異物を巻きあげてしまうという重大な欠点がある。
すなわち、このようにして巻き上げられたパーティクル
は、処理中の半導体基板１０１に飛来して付着し、半導
体基板１０１の形成特性を損なう危惧がある。
【０００８】そこで本発明の目的は、このような従来技
術の欠点を改良すること、すなわち、処理室内にパーテ
ィクルが発生しないようにすること、またはパーティク
ルが発生したとしても半導体基板上に到達しないように
することが可能な新規な半導体製造装置、および半導体
製造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】本発明は上記した目的を
達成するため、基本的には、以下に記載されたような技
術構成を採用するものである。
【００１０】すなわち、本発明の第１の態様の半導体製
造装置は、内部を清浄な状態に保つように実質的に密封
可能な処理室と、処理室内に配置されており、処理対象
となる半導体基板が載置されるステージとを有し、半導
体基板に所定の処理をおこなっている時に半導体基板を
冷却する半導体製造装置であって、ステージが、熱伝導
率が高い材料から構成されており、ステージを冷却する
冷却用媒体を処理室外のみで流通させる冷却用媒体通路
を有することを特徴とする。
【００１１】この構成によれば、冷却用媒体ガスを処理
室内に放出することがないので、冷却用媒体ガスによる
処理室内へのパーティクルの発生を防止できる。しか
も、熱伝導率が高い材料から構成されたステージを冷却
することで、熱を半導体基板からステージに逃がして、
半導体基板を良好に冷却することができる。
【００１２】ステージに用いる、熱伝導率が高い材料と
しては特にダイヤモンドを好適に用いることができる。
【００１３】さらに、半導体基板を載置した状態で半導
体基板の直下となるステージ上の領域内に開口部を有す
る吸引通路と、吸引通路に接続されている、処理中の処
理室内の内圧よりも低い圧力にまで吸引通路内を減圧す
ることが可能な吸引ポンプとを設けることにより、半導
体基板を比較的大きな力でステージ上に密着させて保持
することができ、熱が半導体基板からステージへ効率的
に伝わるようにして半導体基板を効率的に冷却できる。
また、このような吸着による半導体基板の保持方法は、
特にステージが絶縁性の材料からなり、したがって静電
吸着による半導体基板の保持を行えない場合の、静電吸
着に代わる保持方法として有効である。
【００１４】また、本発明の第２の態様の半導体製造装
置は、内部を清浄な状態に保つように実質的に密封可能
な処理室と、処理室内に配置されており、半導体基板が
載置されるステージと、半導体基板を載置した状態で半
導体基板の直下となる前記ステージ上の領域内に開口部
を有する、冷却用媒体ガスが導入される冷却用媒体ガス
通路とを有する半導体製造装置であって、半導体基板を
載置した状態で半導体基板の直下となるステージ上の領
域内に開口部を有する、排気ポンプに接続された第１の
排気通路を有することを特徴とする。
【００１５】この構成によれば、半導体基板の下面に吹
き付けられた冷却用媒体ガスを、半導体基板の直下に開
口した第１の排気通路の開口部に導いて排気することが
でき、半導体基板の周囲から処理室内に放出される冷却
用媒体ガスを低減することができる。これによって、パ
ーティクルが冷却用媒体ガスによって処理室内に巻き上
げられることを抑制できる。
【００１６】この際、第１の排気通路の開口部を、半導
体基板の直下となるステージ上の領域の周辺の領域に開
口し、冷却用媒体ガス通路の開口部を、第１の排気通路
の開口部が開口された周辺領域に囲まれた中央の領域に
開口すれば、冷却用媒体ガスが半導体基板の周囲に向っ
て流れたとしても、半導体基板周辺の直下の位置で第１
の排気通路内に導いて排気できる。したがって、冷却用
媒体ガスが半導体基板の周囲から処理室内に放出される
ことを特に効果的に抑制できる。
【００１７】また、本発明の第３の態様の半導体製造装
置は、内部を清浄な状態に保つように実質的に密封可能
な処理室と、処理室内に配置されており、処理対象とな
る半導体基板が載置されるステージと、半導体基板を載
置した状態で半導体基板の直下となるステージ上の領域
内に開口部を有する、冷却用媒体ガスが導入される冷却
用媒体ガス通路とを有する半導体製造装置であって、半
導体基板を載置した状態で半導体基板の直下となるステ
ージ上の領域の周囲の領域に開口部を有する、排気ポン
プに接続された第２の排気通路を有することを特徴とす
る。
【００１８】この構成によれば、半導体基板の下面に吹
き付けられ半導体基板の周囲から処理室内に放出された
冷却用媒体ガスの流れを、第２の排気通路に向って下方
に導くことができる。このため、パーティクルが冷却用
媒体ガスによって半導体基板の上方に流されることを抑
制でき、パーティクルが半導体基板上に到達することを
抑制できる。
【００１９】第３の態様は第２の態様と組み合わせて実
施することができ、そうすることで、パーティクルの半
導体基板への付着の抑制効果を相乗的に得ることができ
る。
【００２０】また、本発明の第４の態様の半導体製造装
置は、内部を清浄な状態に保つように実質的に密封可能
な処理室と、処理室内に配置されており、処理対象とな
る半導体基板が載置されるステージと、半導体基板を載
置した状態で半導体基板の直下となるステージ上の領域
内に開口部を有する、冷却用媒体ガスが導入される冷却
用媒体ガス通路とを有する半導体製造装置であって、ス
テージの上面が半導体基板より小さいことを特徴とす
る。
【００２１】この構成によれば、半導体基板の下面に吹
き付けられ半導体基板の周囲から処理室内に放出された
冷却用媒体ガスが、半導体基板の下面のステージからは
み出した部分にぶつかるため、上方に向かってはほとん
ど流れない。このため、パーティクルが冷却用媒体ガス
によって半導体基板の上方に流されることを抑制でき、
パーティクルが半導体基板上に到達することを抑制でき
る。
【００２２】また、本発明の第５の態様の半導体製造装
置は、内部を清浄な状態に保つように実質的に密封可能
な処理室と、処理室内に配置されており、処理対象とな
る半導体基板が載置されるステージと、前記半導体基板
を載置した状態で前記半導体基板の直下となるステージ
上の領域内に開口部を有する、冷却用媒体ガスが導入さ
れる冷却用媒体ガス通路とを有する半導体製造装置であ
って、冷却用媒体ガスを、その流量が所定の流量以上に
ならないように導入する導入制御手段を有することを特
徴とする。
【００２３】このように、冷却用媒体ガスを、その流量
が所定の流量以上にならないようにして導入すること
で、パーティクルとなる、半導体基板周辺に付着した堆
積膜または滞留した異物に冷却用媒体ガスの流れにより
大きな力が加わらないようにでき、処理室内へのパーテ
ィクルの発生を低減できる。
【００２４】第５の態様は第２〜４の態様と組み合わせ
て実施することができ、そうすることで、処理室内への
パーティクルの発生および発生したパーティクルの半導
体基板への付着の抑制効果を相乗的に得ることができ
る。
【００２５】導入制御手段としては、流量制御を行う制
御手段を好適に用いることができる。
【００２６】また、本発明の第６の態様の半導体製造装
置は、内部を清浄な状態に保つように実質的に密封可能
な処理室と、処理室内に処理用ガスを導入する処理用ガ
ス導入手段と、処理用ガスをプラズマ化する電力を供給
する、処理室内の下部に配置されている加工用下部電
極、および処理室内の上部に加工用下部電極に対向して
配置されている加工用上部電極と、加工用下部電極上に
配置されており、処理対象となる半導体基板が載置され
るステージと、半導体基板を載置した状態で半導体基板
の直下となるステージ上の領域内に開口部を有する、冷
却用媒体ガスが導入される冷却用媒体ガス通路とを有す
る半導体製造装置であって、半導体基板をステージ上に
載置した状態で半導体基板付近に位置する、直流電源に
接続されている除去用電極を有することを特徴とする。
【００２７】このような、プラズマを生成して処理を行
う半導体製造装置では、プラズマ発生中に、プラズマ生
成領域と加工用電極のシース領域とに符号の異なる電位
が誘起され、誘起された電位とは反対の符号の電荷を持
つ粒子が各領域に集まる。このため、半導体基板に吹き
付けられ半導体基板の周囲から処理室内に放出された冷
却用媒体ガスによって流されたパーティクルは、加工用
下部電極のシース領域内で、そこに豊富に存在している
荷電粒子によりその粒子と同符号の電荷に帯電される。
また、大きく巻き上げられてプラズマの領域にまで達し
たパーティクルは、そこに豊富に存在している、シース
領域内の荷電粒子とは反対符号の電荷を持つ粒子によっ
てその粒子と同符号の電荷に帯電される。
【００２８】そこで、直流電源によりバイアス電位が印
加される除去用電極を半導体基板付近に設けることによ
り、半導体基板に向って飛来してくるパーティクルを静
電気力により除去用電極に引き寄せて除去することがで
き、パーティクルが半導体基板に到達することを抑制で
きる。
【００２９】第６の態様は第２〜５の態様と組み合わせ
て実施することができ、こうすることで、パーティクル
の半導体基板への付着の抑制効果を相乗的に得ることが
できる。
【００３０】除去用電極に印加する電圧は、除去用電極
を設置する半導体製造装置に応じて、その半導体製造装
置内に生じるパーティクルの多くが帯電される電荷と反
対符号の、正または負の電圧とすればよい。また、正に
帯電されるパーティクルと負に帯電されるパーティクル
との両方が生じる場合には、負電圧が印加される第１の
除去用電極と、正電圧が印加される第２の除去用電極と
を設けてもよい。
【００３１】本発明の第１〜６の態様の半導体製造装置
を用いた半導体製造方法においては、半導体基板をステ
ージ上に載置する前に、半導体基板の下面を鏡面研磨加
工する工程を有することが、パーティクルとなる異物が
半導体基板の下面に付着したまま半導体製造装置内に導
入されることを抑制でき望ましい。また特に、第１の態
様の半導体製造装置を用いた半導体製造方法において、
半導体基板とステージとの接触面積が比較的広くなるよ
うにして、半導体基板からステージへの熱伝達性を向上
させることができる。
【００３２】また、本発明の第７の態様の半導体製造方
法は、第１〜６の態様の半導体製造装置によって半導体
基板に所望の処理を行う工程を有する半導体製造方法で
あって、半導体基板をステージ上に載置する前にステー
ジ上をクリーニングする工程を有することを特徴とす
る。
【００３３】このように、半導体基板の処理を行う前に
ステージ上をクリーニングして、冷却用媒体ガスによっ
て巻き上げられてパーティクルとなる、ステージ上に付
着した堆積膜または滞留している異物を除去しておくこ
とにより、パーティクルが処理室内に発生することを抑
制できる。
【００３４】また、本発明の第８の態様の半導体製造方
法は、第１〜６の態様の半導体製造装置によって半導体
基板に所望の処理を行う工程を有する半導体製造方法で
あって、半導体基板をステージ上に載置する前にステー
ジ上をクリーニングする工程を有することを特徴とす
る。
【００３５】半導体基板の下面に付着している異物も、
冷却用媒体ガスによって巻き上げられてパーティクルと
なるので、半導体基板の処理を行う前に半導体基板の下
面をクリーニングして異物を除去しておくことにより、
パーティクルが処理室内に発生することを抑制できる。
【００３６】第８の態様は第７の態様と組み合わせて実
施することができ、そうすることで、処理室内へのパー
ティクル発生の抑制効果を相乗的に得ることができる。
【００３７】
【発明の実施の形態】半導体処理装置、特に、内部に半
導体基板がセットされた処理室内に処理用ガスを導入し
つつ高周波電力を供給し、処理用ガスをプラズマ化させ
て半導体基板の処理を行う半導体処理装置においては、
処理中に半導体基板を冷却する必要のある場合がある。
本発明は、このような半導体製造装置において、冷却の
ために半導体基板に吹き付けられた冷却用媒体ガスによ
って、半導体基板周辺に付着した堆積膜または滞留した
異物が処理室内に巻き上げられ、半導体基板上に付着し
てその形成特性を損なうことを防止しようとするもので
ある。
【００３８】まず、このような半導体製造装置の処理室
内でのパーティクルの発生および発生したパーティクル
の挙動についての観測結果について図１４〜１７を参照
して説明する。
【００３９】図１４は、パーティクルの観測に用いたパ
ーティクルモニタリングシステムの模式的構成図を示し
ている。この観測に用いた半導体製造装置は、半導体基
板の処理が行われるプロセスチャンバ（処理室）２７
と、その中に送る半導体基板を保持するトランスファチ
ャンバ２８とを有している。パーティクルモニタリング
システムは、レーザー光散乱法を用いたものであり、レ
ーザー光をレーザー光源２５から光学系２６を介してプ
ロセスチャンバ２７内に照射し、プロセスチャンバ２７
内で散乱されたレーザー光をＣＣＤカメラ２４で検出す
ることによって、プロセスチャンバ２７内のパーティク
ルの個数を測定できる。レーザー光源２５の制御および
ＣＣＤカメラ２４の検出信号の処理は、コンピュータ２
１によって行う。コンピュータ２１には、処理用の高周
波（ＲＦ）電力（RF power）、チャンバ内圧力（Pressu
re）、処理用ガス（六弗化硫黄：ＳＦ6）流量（SF6 flo
w rate）、半導体基板の搬入用のゲートバルブの開度
（Isolation valve）、冷却用のヘリウムガス流量（He
flow rate）、静電吸着電圧（ESC voltage）、静電吸着
電流（ESC current）、ステージの上昇位置（Stage u
p）などの半導体製造プロセスの状態を示す信号を、半
導体製造装置制御盤２２から信号処理装置２３を介して
入力している。
【００４０】このようなパーティクルモニタリングシス
テムによって、プロセスチャンバ２７内で半導体基板の
所定の処理を行った際にプロセスチャンバ２７内に発生
したパーティクルの個数、および各プロセス信号の変化
をモニタした結果を図１５に示す。
【００４１】通常、冷却用ヘリウムガスは、半導体基板
の冷却性を一定に保つために圧力制御して導入される。
このため、図１５に示すように、導入当初、所定の圧力
に達するまでの間には、冷却用ヘリウムガスが多量に流
れている。また、半導体基板上への処理条件が変わる
際、周りの圧力に対して半導体基板の吸着力が相対的に
弱くなるなどすると、冷却用ヘリウムガスが多量に流れ
る。図１５に示す例では、処理時間約９５ｓの時点で高
周波電力の供給量および処理用ガスの導入量を低くした
際に、冷却用ヘリウムガスが多量に流れている。図１５
から、このようにヘリウムガスの流量が非常に大きくな
ったときに、多量のパーティクルがプロセスチャンバ２
７内に発生していることが分かる。
【００４２】このことは、冷却用ヘリウムガスによって
プロセスチャンバ２７内にパーティクルが発生すること
を示唆している。実際、図１６の画像に示すように、半
導体基板周辺部から吹き出すようにしてパーティクルが
発生する様子を捉えることができる。
【００４３】このようにして、半導体基板周辺部に発生
したパーティクルは、放物線を描くようにして半導体基
板上に向って飛来し付着する。図１７にこのパーティク
ルの運動を捉えた画像を示す。パーティクルのこのよう
な運動は、プラズマを用いた半導体製造装置で確認され
た。パーティクルがこのような運動をするのは、静電気
力などの作用によるものと考えられる。このことについ
て以下に説明する。
【００４４】プラズマを用いた半導体製造装置では、通
常、半導体基板は加工用下部電極上に載置され、半導体
基板近傍にはカソードシースが形成される。また、加工
用下部電極としては、通常、カソード電極が用いられ、
そこで加工用下部電極近傍での静電ポテンシャルは負に
なっている。このため、半導体基板近傍のカソードシー
スの領域には、正イオンが非常に豊富に存在している。
そこで、半導体基板周辺から巻き上げられたパーティク
ルは、このカソードシース領域内で正イオンが流入する
ことにより正に帯電する。
【００４５】一方、半導体基板表面には、高周波電圧を
印加することによって生成されたプラズマによって、セ
ルフバイアス電位が自然に発生する。このセルフバイア
ス電位は、本実施形態で用いた構成では、負の電位であ
る。そこで、カソードシースで正に帯電したパーティク
ルが、負のセルフバイアス電位を有する半導体基板上に
静電気力の作用によって引き寄せられるため、前述のよ
うに半導体基板に向かって放物線を描くように飛来する
パーティクルの運動が生じるものと考えられる。
【００４６】また、冷却用媒体ガスによる巻き上げの力
が非常に大きい場合には、パーティクルがバルクプラズ
マ内へと巻き上げられて、バルクプラズマ中へと侵入し
てしまう場合がある。バルクプラズマ中には、カソード
シース中とは対照的に、負イオンや電子などが非常に多
く存在している。このため、バルクプラズマ中に侵入し
たパーティクルは負に帯電し、カソードシースの上方に
生成されるバルクプラズマ中にトラップされる。このよ
うにトラップされたパーティクルは、基板の処理中はほ
とんど落下してこないと考えられるが、高周波電力など
の処理条件を変化させた際などに力のバランスが崩れ
て、半導体基板上へ落下し付着することが考えられる。
【００４７】本発明は、半導体製造装置の処理室内での
パーティクルの発生および発生したパーティクルの挙動
に関する以上のような知見に基づいて導き出されたもの
であり、以下の提案をするものである。
【００４８】すなわち、本発明は、パーティクルの半導
体への付着を防止する方法の１つとして、冷却用媒体ガ
スが半導体基板の周囲から処理室内に吹き出すことによ
って多数のパーティクルが処理室内に発生していること
から、半導体基板の冷却を、冷却用媒体ガスを半導体基
板に吹き付ける以外の冷却方法により行う方法を提示す
る。
【００４９】具体的には、半導体基板を冷却する必要の
ある半導体製造装置において、基板のステージの材料
に、例えばダイヤモンドなどの熱伝導率の高い物質を使
うことによって、ヘリウムなどの冷却用媒体ガスを半導
体基板に直接吹き付けることなく半導体基板を冷却可能
な構成の半導体製造装置を提示する。この際、基板の裏
面を鏡面研磨加工しておけば、ステージとの密着性が良
くなり、冷却効果をより高くすることができる。
【００５０】さらに、ダイヤモンドなどの非導電性の物
質をステージに用いるために従来の静電気力による半導
体基板の固定を行えない場合の半導体基板の固定方法と
して、半導体基板の下面に当接する位置に開口部を有す
る吸引通路から空気を排気して半導体基板を真空吸着す
る方法を提示する。この際、半導体基板の下面を、鏡面
研磨加工しておけば、吸着力をより強くすることができ
る。
【００５１】また、パーティクルの半導体への付着を防
止する他の方法として、冷却用媒体ガスが半導体基板の
周囲から吹き出さないようにする、または吹き出す量を
低減する、または吹き出した冷却用媒体ガスによってパ
ーティクルが半導体基板上まで巻き上げられないように
する方法を提示する。
【００５２】具体的には、半導体製造装置内の幾何学的
構成を変えたり、半導体基板の吸着力をあげたり、冷却
用媒体ガスの排出口を設けたり、冷却用媒体ガスの導入
方法を工夫したりすることで、パーティクルの巻き上げ
を防止または低減する方法を提示する。
【００５３】また、パーティクルの半導体への付着を防
止するさらに他の方法として、巻き上げられるパーティ
クルが正または負に帯電されることを利用して、バイア
ス電位を印加した電極を用いてパーティクルを除去する
方法を提示する。
【００５４】また、パーティクルの半導体への付着を防
止するさらに他の方法として、半導体基板やそれが設置
される部分の堆積膜や異物を半導体基板の処理を行う前
に除去しておく方法を提示する。
【００５５】以下に、これらの具体策を示す実施形態に
ついて、図面を参照して説明する。
【００５６】なお、以下の実施形態では、特に明記しな
い限り、ＲＦプラズマエッチング装置について説明する
が、基本的な構成は、ＣＶＤ装置、エッチング装置、ス
パッタリング装置などの半導体製造装置についてもほぼ
同様であり、本発明はこれらの半導体製造装置に対して
も適用可能である。
【００５７】（第１の実施形態）本発明の第１の実施形
態の基本的な構想を示す半導体製造装置の模式的断面図
を図１に示す。
【００５８】この半導体製造装置は、処理対象となる半
導体基板１をゲートバルブ９を介して内部に配置可能な
処理室７を有している。処理室７には、エッチングガス
などの処理用ガスを導入するための導入口１０と、処理
室７内を排気するための排気口１１が設けられている。
処理用ガスの導入経路は、導入口１０から、半導体基板
１の処理面上方に位置しており、処理面に亘って多数の
開口部を有するシャワーヘッド６に連通しており、処理
面上に実質的に均等に処理用ガスを導けるようになって
いる。
【００５９】また、処理室７内の上下には、内部に高周
波電力を供給するための加工用上部電極２と加工用下部
電極３とが設けられている。加工用下部電極３には不図
示の高周波電源が接続されており、加工用上部電極２は
接地されている。加工用下部電極３上には、半導体基板
１が載置されるステージ５が絶縁体８を半導体基板１と
の間に挟んで設けられている。ステージ５には、不図示
の静電吸着電源が接続されており、その上に半導体基板
１を静電気力により保持する静電チャック電極として機
能する。ステージ５は、半導体基板１を、処理に適した
適性な上下位置に導くことができるように上下に移動可
能になっている。
【００６０】本実施形態の半導体製造装置では、半導体
基板１を処理する際に、処理に適した温度にするなどの
目的で半導体基板１を冷却する必要がある。半導体基板
１の冷却を、従来技術として示したように、ヘリウムガ
スなどの冷却用媒体ガスを高圧で半導体基板１に吹き付
け、半導体基板１の下面とステージ５との隙間を埋める
ように導入して、半導体基板１の冷却効率を上げる方法
により行った場合、前述のように冷却用媒体ガスがパー
ティクルを巻き上げてしまうという問題が発生する。
【００６１】そこで、本実施形態では、冷却用媒体ガス
を処理室７内に導入することなく半導体基板１を冷却可
能な冷却方法を用いることによって、冷却用媒体ガスに
よる巻き上げによってパーティクルが発生することを防
止しようとするものである。
【００６２】本実施形態で用いる冷却方法は、原理的に
は、パーティクルを巻き上げないものであればどのよう
な方法でもよいが、その具体例としては、半導体基板１
が載置されるステージ５の材料として、高い熱伝導率を
有する材料を用い、図２に示すように、ステージ５内
の、少なくとも半導体基板１の直下の領域を通る冷却用
媒体通路１２を設け、これに冷却水などの冷却用媒体を
流す方法がある。このようにすることで、半導体基板１
の熱が、冷却されたステージ５に伝達されるようにし
て、半導体基板１を速やかに冷却することができる。そ
してこの際、処理室７内に冷却用媒体ガスを導入するこ
とがないので、処理室７内でのパーティクルの発生を低
減できる。
【００６３】このように、熱を半導体基板１からステー
ジ５に逃がすようにして半導体基板１を冷却する場合、
熱が効率的に伝わるようにして冷却性を向上させるため
に、半導体基板１とステージ５とが密着するようにする
ことが好ましい。図３は、このことを説明する、ステー
ジ５付近の側面図である。
【００６４】図３（ｂ）に示すように、通常、半導体基
板１ｂの下面はざらざらした状態であり多少の凹凸があ
る。このような凹凸がある場合、半導体基板１ｂとステ
ージ５との接触面積が小さくなり、接触によって直接的
に伝達される熱量が少なくなる。また、半導体基板１ｂ
とステージ５との間に、凹凸のために間隙が生じている
部分では、間接的にしか熱が伝達されない。このため、
半導体基板１ｂからステージ５への熱伝導性が低く、処
理条件によっては半導体基板１ｂ表面が徐々に高温にな
ってしまう惧れがある。そこで、図３（ａ）に示すよう
に、下面を鏡面状に研磨加工した半導体基板１ａを用い
れば、ステージ５と半導体基板１ａとの密着性を高めて
接触面積を大きくし、半導体基板１ａからステージ５へ
の熱伝達性を向上させることができる。
【００６５】また、半導体基板１とステージ５との間の
接触面積を大きくするために、ステージ５の、少なくと
も表面の材料として、例えばゴムのような変形可能な材
料を用いるようにしてもよい。すなわち、ステージ５に
このような材料を用いることで、半導体基板１をステー
ジ５上に載置した際に、ステージ５が半導体基板１の下
面の凹凸に沿うように変形するようにでき、接触面積を
高くして熱伝達性を向上させることができる。
【００６６】ステージ５の主材料としては、熱伝導率の
高い金属の他、ダイヤモンドなどの非金属を用いてもよ
い。このような絶縁性の材料からなるステージ５を用い
る場合、ステージ５を静電チャック電極として用いるこ
とができない。そこで、半導体基板１をステージ５上に
固定する他の手段が必要となる。
【００６７】図４は、ステージ５上への半導体基板１の
固定方法として、吸着を用いた半導体製造装置の模式的
断面図である。この半導体製造装置には、半導体基板１
を載置した状態で、ステージ５上の、半導体基板１の直
下の位置に開口部を有する吸引通路１３が設けられてい
る。吸引通路１３は吸引ポンプに接続されており、吸引
通路１３内の空気を吸引ポンプで吸引することにより、
半導体基板１をステージ５上に吸着して固定することが
できる。
【００６８】本実施形態においてこのような吸着手段を
用いることは、半導体基板１をステージ５上に良好に密
着させることができるので好ましい。すなわち、吸着手
段を用いることにより、半導体基板１を比較的強い力で
引き寄せてステージ５上に密着させることができ、そう
することで半導体基板１からステージ５への熱伝達性を
向上させることができる。この際、前述のように下面を
鏡面状に研磨加工した半導体基板１を用いれば、半導体
基板１とステージ５との間隙からの気体の流入を抑える
ことができるので吸着力をより強くすることができ、相
乗的に熱伝達性を向上させることができる。
【００６９】このような吸着手段に用いる吸引ポンプと
しては、ターボ分子ポンプやロータリーポンプ、ドライ
ポンプなど、どのような真空ポンプであってもよいが、
吸引通路１３内を、処理中における処理室１の内圧より
も充分に低い圧力にまで減圧する能力のあるものを用い
る。
【００７０】（第２の実施形態）図５に、本発明の第２
の実施形態の半導体製造装置の模式的断面図を示す。同
図において、第１の実施形態と同様の部分については同
一の符号を付し、説明を省略する。
【００７１】この半導体製造装置には、半導体基板１を
載置した状態で、ステージ５上の、半導体基板１の直下
となる領域の中央の領域内に複数の開口部を有する冷却
用媒体ガス通路１４が設けられている。さらに、ステー
ジ５上の、冷却用媒体ガス通路１４より外側の領域、か
つ半導体素子基板１直下の周辺の領域に開口部を有する
第１の排気通路１５が設けられている。第１の排気通路
１５には排気ポンプが接続されている。
【００７２】本実施形態は、半導体基板１の冷却方法と
しては、ヘリウムなどの冷却用媒体ガスを半導体基板１
の下面に吹き付ける方法を用いるが、冷却用媒体ガスが
半導体基板１の周辺部から処理室５内に放出されないよ
うにしようとするものである。すなわち、本実施形態の
半導体製造装置では、半導体基板１直下の中央の領域内
に開口した冷却用媒体ガス通路１４から導入された冷却
用媒体ガスは、半導体基板１の下面に吹き付けられた
後、半導体基板１の周辺に向って流れるが、半導体基板
１周辺から処理室７内に放出される前に、半導体基板１
直下の周辺の領域に開口している第１の排気通路１５内
に導かれて排気される。
【００７３】本実施形態では、このように、冷却用媒体
ガスが処理室７内に放出されることを抑制できるので、
処理室７内へのパーティクルの発生を低減することがで
きる。
【００７４】本実施形態において、冷却用媒体ガスの排
気に用いる排気ポンプは、ターボ分子ポンプやロータリ
ーポンプ、ドライポンプなど、どのような真空ポンプで
あってもよいが、処理中の処理室７の内圧よりも充分に
低い圧力に減圧する能力のあるものを用いる。
【００７５】次に、図６に本実施系形態の変形例の半導
体製造装置の模式的断面図を示す。この半導体製造装置
では、第１の排気通路１５ａが、半導体基板１を載置し
た状態で、ステージ５上の、半導体基板１の直下となる
領域の中央位置に開口部を有している。冷却用媒体ガス
通路１４ａは、ステージ５上の、第１の排気通路１５ａ
の開口部の周辺の領域に複数の開口部を有している。こ
のような構成とすることで、半導体基板１の周辺部付近
の領域にも冷却用媒体ガスを吹き付けて冷却するように
できる。
【００７６】このような構成であっても、充分な排気能
力を有する排気ポンプを用いることで、冷却用媒体ガス
が半導体基板１の周辺から処理室７内にほとんど放出さ
れないようにすることができる。また、半導体基板１の
周辺から多少の冷却用媒体ガスが放出されたとしても、
放出流量を低減することで、処理室７内のパーティクル
の発生を抑制する効果を得ることができる。
【００７７】（第３の実施形態）図７に、本発明の第３
の実施形態の半導体製造装置の模式的断面図を示す。同
図において、第１、第２の実施形態と同様の部分につい
ては同一の符号を付し、説明を省略する。
【００７８】本実施形態の半導体製造装置には、ステー
ジ５の上面の周辺部、かつステージ５上に半導体基板１
が載置された状態で半導体基板１の外側の位置に開口部
を有する第２の排気通路１６が設けられている。
【００７９】このような構成とした場合、半導体基板１
の下面に吹き付けられ、半導体基板１の周辺部から処理
室１内に放出された冷却用媒体ガスは、第２の排気通路
１６の開口部に向って引き寄せられ、上方に向かっては
ほとんど流れない。このため、冷却用媒体ガスによって
処理室１内に発生したパーティクルが半導体基板１の上
方に流されることを抑制でき、半導体基板１上にパーテ
ィクルが飛来して付着することを抑制できる。
【００８０】なお、本実施形態は、第２の実施形態と組
み合わせて実施してもよく、そうすることで、パーティ
クルの半導体基板への付着の抑制効果を相乗的に得るこ
とができる。
【００８１】（第４の実施形態）図８に、本発明の第４
の実施形態の半導体製造装置の模式的断面図を示す。同
図において、第１〜３の実施形態と同様の部分について
は同一の符号を付し、説明を省略する。
【００８２】本実施形態の半導体製造装置では、ステー
ジ５ａが、載置される半導体基板１よりも狭い上面を有
している。すなわち、半導体基板１を載置した状態で、
ステージ５ａは半導体基板１下面の中央の領域にのみ接
触し、半導体基板１の周辺部がステージ５ａからはみ出
す。
【００８３】このような構成とした場合、半導体基板１
の下面に吹き付けられた冷却用媒体ガスは、ステージ５
ａの周辺部から処理室７内に放出されるが、放出された
冷却用媒体ガスは、半導体基板１のステージ５ａからは
み出した部分にぶつかるため、半導体基板１の上方に向
ってはほとんど流れない。このため、冷却用媒体ガスの
流れにより処理室７内にパーティクルが発生したとして
も、パーティクルが半導体基板１の上方には流されない
ようにでき、半導体基板１上にパーティクルが飛来して
付着することを抑制できる。
【００８４】（第５の実施形態）本実施形態は、半導体
基板の下面に吹き付けて半導体基板の冷却に用いる冷却
用媒体ガスの導入方法を適宜規定することにより、半導
体基板の処理が行われる処理室内にパーティクルが生じ
ることを抑制しようとするものである。
【００８５】図９に、半導体製造装置において一般的に
用いられている圧力制御を行って冷却用媒体ガスを導入
した場合の冷却用媒体ガス流量の時間変化を、図１０
に、本実施系形態の方法により冷却用媒体ガスを導入し
た場合の冷却用媒体ガス流量の時間変化を示す。
【００８６】前述したように、従来、冷却用媒体ガス
は、その冷却性を一定に保つために圧力制御を行って導
入されている。単純な圧力制御を行って冷却用媒体ガス
を導入する場合、導入開始直後には圧力が低くなってい
るため、設定された圧力に到達するまでの間に、圧力調
節弁などの圧力調整機構が、設定圧力と測定圧力との偏
差を縮めるように冷却用媒体ガスを多量に流す方向に大
きく操作される。そこで、圧力制御のパラメータを調整
して、圧力の時間変化が滑らかに設定圧力に近づくよう
にしたとしても、冷却用媒体ガス流量の変化には、図９
に示すように大きなピークが生じやすい。このように、
冷却用媒体ガスが多量に導入されると、その流れによっ
て半導体基板の下面やステージ上に付着した堆積膜また
は滞留した異物に比較的大きな力が加わり、処理室内に
比較的多量のパーティクルが巻き上げられてしまう。ま
た、流量が多いため、パーティクルが比較的大きく巻き
上げられ、半導体基板の上方にまで到達して半導体基板
上に飛来しやすくなると考えられる。
【００８７】このような冷却用媒体ガス流量のピーク
は、冷却用媒体ガスの導入開始直後の他、前述したよう
に、半導体基板の処理条件が変化する時にも生じる場合
があり、本発明者は、前述したように、実際にこのよう
なピークが生じた際に比較的多量のパーティクルが処理
室内に生じることを観測している。
【００８８】そこで、本実施形態では、冷却用媒体ガス
を、流量制御を行って導入している。このようにするこ
とで、図１０に示すように、冷却用媒体ガスの導入開始
時にも、冷却用媒体ガスの流量が滑らかに増加して設定
流量に達するようにでき、圧力制御を行った場合のよう
な流量のピークは生じない。このため、冷却用媒体ガス
の流れによる処理室内へのパーティクルの発生を低減で
きる。また、処理室内にパーティクルが発生したとして
も、大きく巻き上げることはないので、パーティクルが
半導体基板上に飛来することを抑制できる。
【００８９】なお、このように冷却用媒体ガスを流量制
御を行って導入しても、充分な冷却性を確保することが
できる。すなわち、定常状態での冷却用媒体ガスの圧力
と流量とには相関があるため、この相関に応じて、冷却
用媒体ガスの圧力が、所望の冷却性を得られる所定の圧
力となるように流量を設定することで、圧力制御を行っ
た場合と実質的に同等の冷却性を得ることができる。
【００９０】また、圧力制御と流量制御を組み合わせて
冷却用媒体ガスの流量に大きなピークが生じないように
することも可能である。また、本実施形態は、第２〜４
の実施形態と組み合わせて実施してもよく、そのように
することで、パーティクルの処理室内への発生および発
生したパーティクルの半導体基板への付着の抑制効果を
相乗的に得ることができる。
【００９１】（第６の実施形態）図１１は、プラズマを
用いた一般的な半導体製造装置内の、プラズマ生成中の
垂直方向の概略的な静電ポテンシャル分布を示してい
る。このように、プラズマを用いた半導体製造装置内の
プラズマ発生中の静電ポテンシャルは、接地されている
加工用上部電極２付近ではほぼ０（接地）電位になって
おり、高周波電圧が印加される加工用下部電極３付近で
は負電位になっており、加工用上部電極２と加工用下部
電極３との間のプラズマが生成される領域付近では正電
位になっている。典型的な半導体製造装置において、加
工用下部電極３付近の負電位の最大値ＶDCは−２００〜
−３００Ｖ程度であり、プラズマ生成領域の正電位の最
大値Ｖ Pは２０〜５０Ｖ程度である。
【００９２】プラズマ発生中の半導体製造装置内の静電
ポテンシャルがこのようになっているため、前述のよう
に、プラズマ発生中、電子や負イオンなどの負の電荷を
持つ粒子は、ポテンシャルが正のバルクプラズマ中にト
ラップされ、正イオンなどの正の電荷を持つ粒子は、加
工用下部電極３付近、特に半導体基板１近傍の領域を含
むカソードシース内に集まっている。したがって、プラ
ズマ発生中に冷却用媒体ガスによって巻き上げられるパ
ーティクルは、前述したように、半導体基板１近傍のカ
ソードシース内で、そこに豊富に存在している正電位の
粒子によって正に帯電される。
【００９３】そこで、半導体基板１の近傍に負のバイア
ス電位を印加した除去用電極を設けることにより、正に
帯電されたパーティクルを静電気力により引き寄せ除去
することができる。この際、前述したように半導体基板
１の表面には負のセルフバイアス電位が生じるため、印
加する負のバイアス電位は、セルフバイアス電位と同
等、もしくはそれより大きい電位とすることが好まし
い。
【００９４】また、冷却用媒体ガスによる巻き上げの力
が非常に大きいときには、パーティクルは、バルクプラ
ズマ中へと巻き上げられてしまう。このようにバルクプ
ラズマ中に巻き上げられたパーティクルは、前述したよ
うに、この領域内に非常に多く存在している負電位の粒
子によって負に帯電される。そして、負に帯電されたパ
ーティクルは、半導体製造装置内に生じる前述のような
静電ポテンシャルによって、加工用下部電極１と加工用
上部電極２との間にトラップされる。このようにトラッ
プされたパーティクルは、半導体基板１の処理中は落下
してこないと考えられるが、処理条件の変化時に静電ポ
テンシャルが変化したり、または処理終了時に静電ポテ
ンシャルが消失することにより力のバランスが崩れて下
方へ落下してくる。
【００９５】そこで、半導体基板１の近傍に正のバイア
ス電位を印加した除去用電極を設けることにより、負に
帯電されたパーティクルを静電気力により引き寄せて除
去することができる。
【００９６】以上のように、本実施形態では、半導体基
板１の近傍に負または正のバイアス電位を印加した除去
用電極を設けることにより、正電位または負電位に帯電
されるパーティクルを静電気力によって除去用電極に引
き寄せて除去することができる。また、正のバイアス電
位を印加した第１の除去用電極と、負のバイアス電位を
印加した第２の除去用電極との両方を設けてもよい。
【００９７】なお、本実施形態は、第２〜５の実施形態
と組み合わせて実施してもよく、このようにすること
で、発生したパーティクルの半導体基板への付着の抑制
効果を相乗的に得ることができる。
【００９８】（第７の実施形態）冷却用媒体ガスの流れ
による処理室内へのパーティクルの発生の大部分は、ス
テージ上に付着した堆積膜や、ステージ上に落下して滞
留している異物が、冷却用媒体ガスの流れによって巻き
上げられることによって生じる。すなわち、図１２
（ａ）に示す従来の手順のように半導体基板処理を行っ
た場合には、ステージ上が汚れた状態で半導体基板を投
入してしまうことになり、その汚れがパーティクルとな
ってしまう。
【００９９】そこで、図１２（ａ）に示す従来の半導体
基板処理手順に対して、図１２（ｂ）に示すように、処
理室内に半導体基板を投入する前にステージをクリーニ
ングする工程を加えることによって、処理室内へのパー
ティクルの発生を低減することができる。
【０１００】ステージのクリーニングは、例えば、エッ
チングのレシピなどを流して行えばよく、このようにす
ることでステージ上に付着した堆積膜および滞留した異
物を取り除いてやることができる。この際のクリーニン
グの方法については、通常のドライエッチングやウェッ
トエッチング、ジェットスクラブなど、どのような方法
でもかまわないが、新たなパーティクルを導入する可能
性のある方法でクリーニングを行うことは好ましくな
い。
【０１０１】また、本実施形態は、第２〜６の実施形態
と組み合わせて実施してもよく、そうすることで、パー
ティクルの処理室内への発生および発生したパーティク
ルの半導体基板への付着の抑制効果を相乗的に得ること
ができる。
【０１０２】（第８の実施形態）冷却用媒体ガスの流れ
による処理室内へのパーティクルの発生は、半導体基板
の下面に付着しているパーティクルが冷却用媒体ガスの
流れによって巻き上げられることによっても生じる。す
なわち、図１３（ａ）に示す従来の手順のように半導体
基板処理を行った場合には、下面が汚れた状態の半導体
基板を投入してしまうことになり、その汚れがパーティ
クルとなってしまう。
【０１０３】そこで、図１３（ａ）に示す従来の半導体
基板処理手順に対して、図１３（ｂ）に示すように、処
理室内に半導体基板を投入する前に半導体基板の下面を
クリーニングする工程を加えることによって、処理室内
へのパーティクルの発生を低減することができる。
【０１０４】半導体基板の下面のクリーニングは、例え
ば、ジェットスクラブなどの洗浄方法によって行えばよ
く、このようにすることで半導体基板の下面に付着して
いる異物を除去してやることができる。この際のクリー
ニングの方法については、ジェットスクラブなど、どの
ような方法でもかまわないが、新たなパーティクルを導
入する可能性のある方法でクリーニングを行うことは好
ましくない。
【０１０５】また、本実施形態は、第２〜７の実施形態
と組み合わせて実施してもよく、そうすることで、パー
ティクルの処理室内への発生および発生したパーティク
ルの半導体基板への付着の抑制効果を相乗的に得ること
ができる。
【０１０６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
半導体基板を処理中に冷却する必要がある半導体製造装
置において、ステージを冷却媒体などを用いて冷却して
半導体基板を間接的に冷却するようにすることで、処理
室内に冷却用媒体ガスを放出することがないので、冷却
用媒体ガスによるパーティクルの巻き上げを無くして、
処理室内へのパーティクルの発生を低減できる。この
際、ステージを熱伝導率が高い材料から形成すること
で、充分な冷却性を得ることが可能である。
【０１０７】また、半導体基板を、冷却媒体ガスを吹き
付けて冷却する半導体製造装置において、冷却用媒体ガ
スの排出口を設けたり、ステージの大きさを半導体基板
より小さくしたり、冷却用媒体ガスの導入方法を工夫し
たり、帯電されるパーティクルを静電気力により引き寄
せて除去する除去用電極を設けたり、ステージ上や半導
体基板の下面をクリーニングする工程を設けたりするこ
とで、処理室内へのパーティクルの発生および発生した
パーティクルの半導体基板への付着を抑制することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施系形態の実施形態の基本的
な構想を示す、半導体製造装置の模式的断面図である。
【図２】本発明の第１の実施系形態の構想の具体策を示
す、半導体製造装置の模式的断面図である。
【図３】本発明の第１の実施系形態の構想の他の具体策
を示す、半導体製造装置のステージ部分の側面図であ
る。
【図４】本発明の第１の実施系形態の構想のさらに他の
具体策を示す、半導体製造装置の模式的断面図である。
【図５】本発明の第２の実施形態の半導体製造装置の模
式的断面図である。
【図６】図５の半導体製造装置の変形例の模式的断面図
である。
【図７】本発明の第３の実施形態の半導体製造装置の模
式的断面図である。
【図８】本発明の第４の実施形態の半導体製造装置の模
式的断面図である。
【図９】本発明の第５の実施形態の導入方法と対比され
る従来の導入方法により冷却用媒体ガスを導入した時
の、冷却用媒体ガス流量の時間変化を示すグラフであ
る。
【図１０】本発明の第５の実施形態の導入方法により冷
却用媒体ガスを導入した時の、冷却用媒体ガス流量の時
間変化を示すグラフである。
【図１１】プラズマを用いた一般的な半導体製造装置内
の、プラズマ生成中の垂直方向の概略的な静電ポテンシ
ャル分布を示す模式図である。
【図１２】本発明の第７の実施形態の半導体製造方法の
処理手順を示すフローチャートである。
【図１３】本発明の第８の実施形態の半導体製造方法の
処理手順を示すフローチャートである。
【図１４】本発明の実施形態において、半導体製造装置
内のパーティクルの観測に用いたパーティクルモニタリ
ングシステムの模式的構成図である。
【図１５】図１４のパーティクルモニタリングシステム
によって観測した、プロセスチャンバ内で半導体基板の
所定の処理を行った際にプロセスチャンバ内に発生した
パーティクルの個数、および各プロセス信号の時間変化
を示すグラフである。
【図１６】半導体基板周辺部から吹き出すパーティクル
を捉えた画像である。
【図１７】半導体基板上に飛来するパーティクルを捉え
た画像である。
【図１８】従来の半導体製造装置の模式的断面図であ
る。
【符号の説明】
１，１ａ，１ｂ，１０１ 半導体基板 ２，１０２ 加工用上部電極 ３，１０３ 加工用下部電極 ５，５ａ，１０５ ステージ ６，１０６ シャワーヘッド ７，１０７ 処理室（チャンバー） ８，１０８ 絶縁体 ９，１０９ ゲートバルブ １０，１１０ 導入口 １１，１１１ 排気口 １２ 冷却用媒体通路 １３ 吸引通路 １４，１４ａ，１１２ 冷却用媒体ガス通路 １５，１５ａ 第１の排気通路 １６ 第２の排気通路 ２１ コンピュータ ２２ 半導体製造装置制御盤 ２３ 信号処理装置 ２４ ＣＣＤカメラ ２５ レーザー光源 ２６ 光学系 ２７ プロセスチャンバ ２８ トランスファチャンバ １０４ 高周波電源
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上杉 文彦 東京都港区芝五丁目７番１号 日本電気株 式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 FA03 GA02 KA26 KA45 LA15 5F004 AA14 AA15 AA16 BA05 BB13 BB20 BB22 BB29 CA04 CA09 5F031 CA02 HA02 HA16 HA18 HA35 HA38 HA39 MA28 MA29 MA32 NA04 NA05 PA26 5F045 AA08 BB15 EB05 EE04 EF05 EF20 EH06 EH14 EH20 EJ03 EJ05 EJ10 EM02 EM04 EM05 EM09

Claims (20)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 内部を清浄な状態に保つように実質的に
    密封可能な処理室と、該処理室内に配置されており、処
    理対象となる半導体基板が載置されるステージとを有
    し、前記ステージ上の前記半導体基板に所定の処理を行
    っている時に該半導体基板を冷却する半導体製造装置で
    あって、 前記ステージが、熱伝導率が高い材料から構成されてお
    り、前記ステージを冷却する冷却用媒体を前記処理室外
    のみで流通させる冷却用媒体通路を有する半導体製造装
    置。
  2. 【請求項２】 前記ステージがダイヤモンドから構成さ
    れている、請求項１に記載の半導体製造装置。
  3. 【請求項３】 前記半導体基板を載置した状態で前記半
    導体基板の直下となる前記ステージ上の領域内に開口部
    を有する吸引通路と、 該吸引通路に接続されている、処理中の前記処理室内の
    内圧よりも低い圧力にまで前記吸引通路内を減圧するこ
    とが可能な吸引ポンプとを有する、請求項１または２に
    記載の半導体製造装置。
  4. 【請求項４】 内部を清浄な状態に保つように実質的に
    密封可能な処理室と、該処理室内に配置されており、処
    理対象となる半導体基板が載置されるステージと、前記
    半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下とな
    る前記ステージ上の領域内に開口部を有する、冷却用媒
    体ガスが導入される冷却用媒体ガス通路とを有する半導
    体製造装置であって、 前記半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下
    となる前記ステージ上の領域内に開口部を有する、排気
    ポンプに接続された第１の排気通路を有する半導体製造
    装置。
  5. 【請求項５】 前記第１の排気通路の開口部が、前記半
    導体基板の直下となる前記ステージ上の領域の周辺の領
    域に開口しており、前記冷却用媒体ガス通路の開口部
    が、前記第１の排気通路の前記開口部が開口された周辺
    領域に囲まれた中央の領域に開口している、請求項４に
    記載の半導体製造装置。
  6. 【請求項６】 内部を清浄な状態に保つように実質的に
    密封可能な処理室と、該処理室内に配置されており、処
    理対象となる半導体基板が載置されるステージと、前記
    半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下とな
    る前記ステージ上の領域内に開口部を有する、冷却用媒
    体ガスが導入される冷却用媒体ガス通路とを有する半導
    体製造装置であって、 前記半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下
    となる前記ステージ上の領域の周囲の領域に開口部を有
    する、排気ポンプに接続された第２の排気通路を有する
    半導体製造装置。
  7. 【請求項７】 前記半導体基板を載置した状態で前記半
    導体基板の直下となる前記ステージ上の領域の周囲の領
    域内に開口部を有する、排気ポンプに接続された第２の
    排気通路を有する請求項４または５に記載の半導体製造
    装置。
  8. 【請求項８】 内部を清浄な状態に保つように実質的に
    密封可能な処理室と、該処理室内に配置されており、処
    理対象となる半導体基板が載置されるステージと、前記
    半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下とな
    る前記ステージ上の領域内に開口部を有する、冷却用媒
    体ガスが導入される冷却用媒体ガス通路とを有する半導
    体製造装置であって、 前記ステージの上面が前記半導体基板より小さい半導体
    製造装置。
  9. 【請求項９】 内部を清浄な状態に保つように実質的に
    密封可能な処理室と、該処理室内に配置されており、処
    理対象となる半導体基板が載置されるステージと、前記
    半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下とな
    る前記ステージ上の領域内に開口部を有する、冷却用媒
    体ガスが導入される冷却用媒体ガス通路とを有する半導
    体製造装置であって、 前記冷却用媒体ガスを、その流量が所定の流量以上にな
    らないように導入する導入制御手段を有する半導体製造
    装置。
  10. 【請求項１０】 前記冷却用媒体ガスを、その流量が所
    定の流量以上にならないように導入する導入制御手段を
    有する、請求項５〜８のいずれか１項に記載の半導体製
    造装置。
  11. 【請求項１１】 前記制御手段が流量制御を行う、請求
    項９または１０に記載の半導体製造装置。
  12. 【請求項１２】 内部を清浄な状態に保つように実質的
    に密封可能な処理室と、 前記処理室内に処理用ガスを導入する処理用ガス導入手
    段と、 前記処理用ガスをプラズマ化する電力を供給する、前記
    処理室内の下部に配置されている加工用下部電極、およ
    び前記処理室内の上部に前記加工用下部電極に対向して
    配置されている加工用上部電極と、 前記加工用下部電極上に配置されており、処理対象とな
    る半導体基板が載置されるステージと、 前記半導体基板を載置した状態で前記半導体基板の直下
    となる前記ステージ上の領域内に開口部を有する、冷却
    用媒体ガスが導入される冷却用媒体ガス通路とを有する
    半導体製造装置であって、 前記半導体基板を前記ステージ上に載置した状態で前記
    半導体基板付近に位置する、直流電源に接続されている
    除去用電極を有する半導体製造装置。
  13. 【請求項１３】 前記半導体基板を前記ステージ上に
    載置した状態で、前記半導体基板付近に位置する、直流
    電源に接続されている除去用電極を有する、請求項４〜
    １１のいずれか１項に記載の半導体製造装置。
  14. 【請求項１４】 前記除去用電極に負電圧が印加され
    る、請求項１２または１３に記載の半導体製造装置。
  15. 【請求項１５】 前記除去用電極に正電圧が印加され
    る、請求項１２または１３に記載の半導体製造装置。
  16. 【請求項１６】 負電圧が印加される第１の前記除去用
    電極と、正電圧が印加される第２の前記除去用電極とを
    有する、請求項１２または１３に記載の半導体製造装
    置。
  17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれか１項に記載
    の半導体製造装置を用いた半導体製造方法であって、 前記半導体基板を前記ステージ上に載置する前に、前記
    半導体基板の下面を鏡面研磨加工する工程を有する半導
    体製造方法。
  18. 【請求項１８】 請求項１〜１６のいずれか１項に記載
    の半導体製造装置によって前記半導体基板に所望の処理
    を行う工程を有する半導体製造方法であって、 前記半導体基板を前記ステージ上に載置する前に前記ス
    テージ上をクリーニングする工程を有する半導体製造方
    法。
  19. 【請求項１９】 請求項１〜１６のいずれか１項に記載
    の半導体製造装置によって前記半導体基板に所望の処理
    を行う工程を有する半導体製造方法であって、 前記半導体基板を前記ステージ上に載置する前に前記半
    導体基板の下面をクリーニングする工程を有する半導体
    製造方法。
  20. 【請求項２０】 請求項１〜１６のいずれか１項に記載
    の半導体製造装置によって前記半導体基板に所望の処理
    を行う工程を有する半導体製造方法であって、 前記半導体基板を前記ステージ上に載置する前に前記ス
    テージ上および前記半導体基板の下面をクリーニングす
    る工程を有する半導体製造方法。
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