JP2002252205A - 半導体製造装置のパーティクル除去装置及びパーティクルの除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 半導体製造装置内で発生するパーティクルが
基板に付着しないようにした装置を提供する。 【解決手段】 半導体製造装置の処理室のガス排気口を
導電性部材で形成し、この導電性部材に負電圧を印加す
ることで、処理室内の帯電したパーティクルを除去する
ことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置の
パーティクル除去装置及びパーティクルの除去方法に係
わり、特に、プロセス中に発生するパーティクルのウェ
ハ上への落下を防止した半導体製造装置のパーティクル
除去装置及びパーティクルの除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩの製造工程、特に、プラズマを用
いたプロセスで発生するパーティクルは、歩留まりや装
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が剥離した
り、プラズマ中で反応生成物が成長して発生する。この
ようなパーティクルが基板に落下することを防止するた
め、特開平５−２９２７２号公報や特開平７−５８０３
３号公報に記載されたように、プロセス終了後の基板を
覆うカバーを取り付けた装置が提案されている。図９
（ａ）は、従来のプラズマエッチング装置を示す図であ
り、図９において、２１００は処理室であり、この処理
室２１００内に加工用上部電極２２００と加工用下部電
極２３００とが設けられ、加工用上部電極２２００は接
地され、又、加工用下部電極２３００には高周波電源２
４００が接続されている。

【０００３】そして、下部電極２３００上には絶縁体１
９００により絶縁された状態で静電チャック電極２７０
０が設けられ、この静電チャック電極２７００に電源２
６００から電圧を印加することで半導体基板３０００を
固定するようにしている。又、処理室２１００にはガス
の導入口３１００とガスの排出口３２００とが設けられ
ている。又、半導体基板３０００上にパーティクルが付
着しないようにカバー３６００が設けられている。

【０００４】次に、半導体製造工程におけるプラズマエ
ッチングプロセスでの一般的な装置稼働サイクルを図９
（ｂ）に示す。これは１枚の基板を処理するサイクルを
表している。搬送口３８００から基板３０００が処理室
２１００内に搬送されると、プロセスガスを導入口３１
００から供給し、処理室２１００内の圧力が規定値とな
ったところで電源２４００から高周波電圧を印加し、プ
ラズマを発生させて基板３０００をエッチングする。同
時に、基板３０００を静電チャックにより固定する。エ
ッチング終了後、高周波電圧、プロセスガス供給、静電
チャックを同時に停止する。数秒後、プロセスガスの速
やかな排出を目的として、エッチングに寄与しない不活
性ガスをパージガスとして一定時間供給する。処理が終
了した基板３０００は、搬送口３８００より処理室２１
００外へ搬送される。

【０００５】さて、上記した従来の装置ではパーティク
ルが基板３０００に付着するのを防止するために、基板
３０００の上にカバー３６００が設けられているが、発
明者らの実験によると、プラズマを用いた半導体製造プ
ロセスにおいて、パーティクルが基板上へ落下するタイ
ミングは、半導体製造装置の稼働状態と密接な関係があ
ることがわかった。即ち、上述した従来のものは、基板
３０００をカバーするタイミングについて一切考慮され
ておらず、パーティクルの基板への付着を十分に防止で
きないという重大な欠点があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上記
した従来技術の欠点を改良し、特に、基板上に設けられ
たカバーを基板の加工状態に合わせてタイミング良く制
御することでプラズマを利用した半導体装置内で発生す
るパーティクルが基板上に付着しないようにした新規な
半導体製造装置のパーティクル除去装置及びパーティク
ルの除去方法を提供するものである。また、本発明の他
の目的は、パーティクルが正帯電しているという特長を
利用して、カバー等を使用せずにパーティクルが基板上
に付着しないようにした新規な半導体製造装置のパーテ
ィクル除去装置及びパーティクルの除去方法を提供する
ものである。

【０００７】

【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。即ち、本発明に係わる半
導体製造装置のパーティクル除去装置の第１態様は、エ
ッチング処理室と、この処理室内に設置された上部電極
と下部電極とからなる一対の加工電極と、加工される基
板を前記下部電極上に固定するサセプタとを備え、プロ
セスガスを前記エッチング処理室内に導入し、前記加工
電極に所定の電圧を印加することで、プラズマ化して前
記サセプタ上の基板を加工する半導体製造装置におい
て、前記処理室のガス排気口を導電性部材で形成し、こ
の導電性部材に負電圧を印加することで、前記処理室内
の帯電したパーティクルを除去することを特徴とするも
のであり、又、第２態様は、エッチング処理室と、この
処理室内に設置された上部電極と下部電極とからなる一
対の加工電極と、加工される基板を前記下部電極上に固
定するサセプタとを備え、プロセスガスを前記エッチン
グ処理室内に導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加
することで、プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加
工する半導体製造装置において、前記基板周辺部にパー
ティクルを除去するためのパーティクル除去電極を設
け、この電極に前記下部電極のセルフバイアス電圧と同
等の負電圧を印加すると共に、前記負電圧は、前記基板
搬送中に印加されることを特徴とするものであり、又、
第３態様は、前記パーティクルの発生を検出するための
レーザ装置を設け、前記レーザ装置のレーザ光を前記上
部電極近傍に照射して、前記処理室内のパーティクルの
発生を検出すると共に、前記検出結果に基づき前記パー
ティクル除去電極に負電圧を印加するための第３の制御
手段を設けたことを特徴とするものであり、又、第４態
様は、前記パーティクル除去電極は、導電性の板体で形
成したことを特徴とするものであり、又、第５態様は、
前記パーティクル除去電極は、導電性を有する格子状を
なした電極であることを特徴とするものであり、又、第
６態様は、前記負電圧は、エッチング終了後に印加され
ることを特徴とするものである。

【０００８】

【０００９】

【００１０】

【００１１】

【００１２】

【００１３】

【００１４】

【００１５】

【００１６】

【００１７】

【００１８】

【００１９】

【００２０】

【００２１】

【００２２】叉、本発明に係わる半導体製造装置のパー
ティクル除去方法の態様は、エッチング処理室と、この
処理室内に設置された上部電極と下部電極とからなる一
対の加工電極と、加工される基板を前記下部電極上に固
定するサセプタとを備え、プロセスガスを前記エッチン
グ処理室内に導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加
することで、プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加
工する半導体製造装置において、前記処理室内にパーテ
ィクル除去用のパーティクル除去電極を設け、前記基板
のエッチング終了後、パーティクル除去電極に負電圧で
前記加工電極の下部電極に現れるセルフバイアスと同等
の電位を印加し、前記パーティクル除去電極へ負電圧を
印加した後、処理室内のエッチングガスを排気すること
を特徴とするものである。

【００２３】

【００２４】

【００２５】

【００２６】

【発明の実施の形態】本発明に係わる半導体製造装置の
パーティクル除去装置は、上部電極と下部電極間に高周
波電圧を印加して処理室内をプラズマ化することで前記
処理室内の基板を加工すると共に、前記基板を覆うカバ
ーを設け、このカバーを閉状態にすることで前記基板を
覆い、処理室内のパーティクルが前記基板に付着するこ
とを防止した半導体製造装置において、前記カバーの駆
動タイミングを制御する第１の制御手段を設け、この制
御手段が前記高周波電圧の印加を停止する直前に前記カ
バーを開状態から閉状態に制御することを特徴とするも
のであり、又、前記半導体製造装置に設けられた基板の
搬送装置の搬送動作に同期させて前記カバーを閉状態か
ら開状態に制御することを特徴とするものである。従っ
て、パーティクルが発生する直前にカバーを駆動して基
板を覆うから、パーティクルの基板への付着を効果的に
防止する。更に、カバーに適当な電位を付与すること
で、カバーが集塵作用を有するようになるから、より効
果的にパーティクルの基板への付着を防止できる。

【００２７】次に、本発明の他の実施の形態について説
明する。図２１に、プラズマ中でのパーティクルの振る
舞いを捉えた写真を、装置の模式図に挿入した図を示
す。この図の右端がプロセス装置の中央付近に相当し、
左端がプロセス装置の壁付近に相当する。パーティクル
は、図２１の上部電極近傍のシース領域にトラップさ
れ、プラズマが切れた瞬間に、アフターグロープラズマ
のポテンシャルを感じて、上部電極付近では、外側の壁
の方向へと飛んでいくが、チャンバの中央付近では、プ
ラズマの外側に沿って、下方へと落下し、下部電極すな
わちウェハ近傍では、負の電位を持つセルフバイアス電
圧によって、ウェハ方向へと飛んでいくことがわかる。
これらの結果から、パーティクルは正に帯電しており、
このことを利用して、パーティクルを静電誘導的に除去
する手法が本発明の根拠となっている。

【００２８】次に、エッチング装置を稼働中に発生する
パーティクルの数と、そのときの装置の稼働状態との関
係の例を図９（ｂ）に示す。なお、図９（ａ）に示す装
置は、平行平板型の加工用電極を備えた従来のエッチン
グ装置である。図９（ｂ）は、１枚の基板を処理するサ
イクルを表している。搬送口から基板が処理室内に搬送
されると、プロセスガスを供給し、処理室内の圧力が規
定値となったところで高周波電圧を印加し、プラズマを
発生させて基板をエッチングする。この時、基板は下部
加工電極上のサセプタに固定される。エッチング終了
後、高周波電圧、プロセスガス、基板の静電吸着を同時
に停止する。数秒後、プロセスガスの速やかな排出を目
的として、エッチングに寄与しない不活性ガスをパージ
ガスとして一定時間供給するため、処理室内の圧力が上
昇する。処理が終了した基板は、搬送口より処理室外へ
搬送される。図中、楕円で表したパーティクルＰの数
は、エッチング装置の処理室にレーザ光を導入して基板
上空を照射し、レーザ光を横切ったパーティクルからの
散乱光をＣＣＤカメラで撮影し、同時にエッチング装置
の稼働状態を示す信号を取り込んで得られた結果であ
り、基板２５枚を処理した場合の積算値である。

【００２９】図９（ｂ）より、エッチング中のパーティ
クルＰ発生は装置の稼働状態に明確に対応している。即
ち、エッチング中はパーティクルがほとんど発生してい
ないが、エッチング終了時に一時に多くのパーティクル
が発生し、また、パージガスの導入時にパーティクルの
発生する頻度が高い。パーティクルからの散乱光が捉え
られた画像を詳細に調べると、エッチング終了時のパー
ティクルの飛跡は基板に向かう傾向があり、パージガス
導入時は排気口方向へ向かう傾向があった。以上のこと
から、エッチング中は浮遊していたパーティクルが、エ
ッチング終了時に高周波電源が停止したために落下し、
プロセスガスの粘性流が小さいために、完全に除電され
ていない基板に向かって飛来すると考えられる。しか
し、エッチング終了の数秒後にはパージガスが導入さ
れ、パーティクルはパージガスとともに排気口に向かう
と考えられる。

【００３０】本発明では、電圧の停止時にウェハ上にカ
バーをする、または、処理室内のパーティクルが正に帯
電していることを利用し、導電性の板やグリッドなどに
負の電位を与えることで、発生したパーティクルをトラ
ップ、または排気口方向へ移動させ、基板上に到達する
ことを防止するものである。

【００３１】

【実施例】以下に、本発明に係わる半導体製造装置とそ
の制御方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明す
る。図１（ａ）は、本発明に係わる半導体製造装置の具
体例の構造を示す図であって、これらの図には、上部電
極２２００と下部電極２３００間に高周波電圧を印加し
て処理室２１００内をプラズマ化することで基板３００
０を加工すると共に、前記基板３０００を覆うカバー３
６００を設け、このカバー３６００を閉状態にすること
で前記基板３０００を覆い、パーティクルが前記基板３
０００に付着するのを防止した半導体製造装置４０００
において、

【００３２】前記カバー３６００の駆動タイミングを制
御する第１の制御手段２００を設け、この制御手段２０
０が前記高周波電圧の印加を停止する直前に前記カバー
３６００を開状態から閉状態に制御する半導体製造装置
４０００が示され、又、前記半導体製造装置４０００に
設けられた基板の搬送装置１６００の搬送動作に同期さ
せて前記カバー３６００を閉状態から開状態に制御する
ことを特徴とする半導体製造装置４０００が示されてい
る。

【００３３】図１（ｂ）は、本発明のプラズマエッチン
グ装置の全体の構成を示すブロック図であり、カバー３
６００の駆動装置４００、処理室内へエッチングガスを
供給するエッチングガス供給装置１２００、エッチング
ガスを排出するためのパージガスを供給するパージガス
供給装置１３００、処理室内の真空度を調整するための
真空度調整装置１４００、処理室内のガスを排出するた
めのガス排出装置１５００、基板の搬送をする基板搬送
装置１６００、プラズマ生成用の高周波電源装置２４０
０、基板を固定するための静電チャック用の直流電源２
６００をマイクロコンピュータ又はシーケンサ等の制御
装置１７００で制御し、基板３０００に所定の加工が施
されるように構成している。なお、第１の制御手段２０
０、第２の制御手段３００は制御装置１７００内に含ま
れている。このように、本発明に用いられる半導体製造
装置は、カバー３６００の制御を除く構成は従来の構成
と同じである。

【００３４】図９（ｂ）は、プラズマエッチング中に発
生するパーティクルＰの数と、エッチング装置の稼働状
態との関係を示すものである。図中、楕円で表したパー
ティクルＰの数は、エッチング装置の処理室２１００に
レーザ光を導入して基板３０００上空を照射し、レーザ
光を横切ったパーティクルＰの散乱光をＣＣＤカメラで
撮影し、同時にエッチング装置の稼働状態を示す信号を
取り込んで得られた結果であり、基板２５枚を処理した
場合の積算値である。エッチング中のパーティクルＰの
発生は、装置の稼働状態に明確に対応している。即ち、
エッチング中はパーティクルがほとんど発生していない
が、エッチング終了時に多くのパーティクルが発生し、
また、パージガスの導入時にパーティクルの発生する頻
度が高い。

【００３５】一方、パーティクルからの散乱光が捉えら
れた画像を詳細に調べると、エッチング終了時のパーテ
ィクルの飛跡は基板に向かう傾向があり、パージガス導
入時は排気口方向へ向かう傾向があった。以上のことか
ら、エッチング中は浮遊していたパーティクルが、エッ
チング終了時に高周波電源が停止したために落下し、プ
ロセスガスの粘性流が小さいために、完全に除電されて
いない基板に向かって飛来すると考えられる。しかし、
エッチング終了の数秒後にはパージガスが導入され、パ
ーティクルはパージガスとともに排気口に向かうと考え
られる。

【００３６】下記の具体例は上記知見に基づき発明され
たものである。下記の具体例１乃至具体例１６は、すべ
て高周波電源を使用した、ＲＦプラズマＣＶＤ装置、Ｒ
Ｆプラズマエッチング装置、ＲＦプラズマスパッタリン
グ装置において、共通に適用可能である。ここでは、特
に明記しない限り、ＲＦプラズマエッチング装置につい
て説明をするが、その他のＲＦプロセス装置について
も、同様である。

【００３７】（第１の具体例）本発明の第１の具体例の
カバー動作タイミングのフローを図３（ａ）に示す。高
周波電圧を停止する直前ｔ１に基板３０００を覆うカバ
ー３６００を閉じ、高周波電圧が停止した瞬間に 基板
３０００に向かって落下するパーティクルをカバー３６
００で受け止める。カバー３６００はパーティクル発生
頻度の高いパージガス導入の間は閉じ、パージガスの導
入の停止後、処理の終了した基板が処理室２１００外へ
搬送される直前ｔ２にカバーを開く。このように、多く
のパーティクルＰが基板に落下している間、カバー３６
００は閉状態にあるから、確実に基板３０００を覆い、
パーティクルＰが付着するのを防止する。カバーの形状
は一枚の板状であっても、カメラのシャッターのような
複数の羽根状でもよい。また、本発明を適用する半導体
製造装置は、従来例のようなプラズマエッチング装置に
限らず、プラズマＣＶＤ装置などプラズマを用いて加工
する装置に適用できる。なお、カバーを開くタイミング
としては、図３（ｂ）のように、処理の終了した基板が
処理室２１００外へ搬送される直後ｔ２１でもよい。

【００３８】（第２の具体例）本発明の第２の具体例で
あるカバー動作タイミングのフローを図４に示す。高周
波電圧を停止する直前ｔ１に基板３０００を覆うカバー
３６００を閉じ、高周波電圧が停止した瞬間に基板に向
かって落下するパーティクルＰをカバー３６００で受け
止める。処理の終了した基板３０００が処理室２１００
外へ搬送された後、次の基板が処理室内に搬送される直
前ｔ３にカバーを開く。こうして、カバーを動作させる
ことにより落下するパーティクルが基板に付着すること
を防止する。

【００３９】（第３の具体例）本発明の第３の具体例で
あるカバー動作タイミングのフローを図５に示す。高周
波電圧を印加する直前ｔ４に基板を覆うカバーを開き、
高周波電圧が停止する直前ｔ１にカバーを閉じる。エッ
チング処理をしていないときはカバー３６００を閉める
ことで、上部加工電極２２００や処理室２１００内壁か
ら剥離し落下するパーティクルをカバーで受け止め、パ
ーティクルが基板に付着することを防止する。なお、上
記のように構成する他、カバー３６００が閉状態になっ
たことを検出する検出手段を設け、この検出手段の検出
結果により、高周波電源２４００をオフにするように構
成してもよい。

【００４０】（第４の具体例）本発明の第４の具体例で
あるカバー電位変化タイミングのフローを図６（ａ）に
示す。本発明の第１から第３までの具体例に加え、更
に、高周波電圧の印加を停止する直前ｔ５からパージガ
スの導入の開始から数秒間の時間ｔ６まで、カバー３６
００に電位を与える。パーティクルは、高周波電圧の印
加を停止した直後にも、静電チャックの残留電荷で帯電
した基板に向かって落下することから、カバーの電位は
下部電極２３００のセルフバイアス電位と同等か、符号
が一致して、且つ、絶対値がセルフバイアス電位より大
きい値を選ぶとよい。高周波電圧の印加を停止した直後
に発生するパーティクルは、カバー３６００に向かって
落下し吸着する。パージガスを導入後に発生するパーテ
ィクルは、パージガスに流され排気口２２００に向かっ
て落下するので、基板上に付着しない。カバー３６００
の材質に関しては、処理室２１００内壁と同じ伝導性の
ある材質、例えば、アルミ合金でもよく、又、発生する
パーティクルを減らすために金属電極の表面を酸化アル
ミニウムや酸化シリコンで覆ってもよい。なお、図６
（ｂ）に示したように、パージガスが導入される直前ｔ
６１で、電位を付与するように構成しても良い。

【００４１】（第５の具体例）本発明の第５の具体例で
あるカバー電位変化タイミングのフローを図７に示す。
本発明の第２と第３の具体例（図４、５）において、高
周波電圧の印加を停止する直前ｔ７から処理の終わった
基板を処理室から搬出終了する時間ｔ８まで、カバーに
電位を与える。カバーの電位は、下部電極２３００のセ
ルフバイアス電位と同等か、符号が一致して絶対値がセ
ルフバイアス電位より大きい値を選ぶとよい。高周波電
圧の印加を停止した直後から搬送口が開くまで発生する
パーティクルはカバーに集塵され、基板上に付着しな
い。

【００４２】（第６の具体例）本発明の第６の具体例で
あるカバー電位変化タイミングのフローを図８に示す。
本発明の第２、第３の具体例（図４、５）において、カ
バーを閉じはじめてからカバーを開くまで、カバーに電
位を与える。高周波電圧の印加中はカバー３６００と下
部加工電極２３００とを同電位にすることで、基板３０
００とカバー３６００の間では放電せず、基板の損傷や
カバーと基板の間でのパーティクルの発生を防止するこ
とができる。そして、高周波電圧の印加を停止した後
は、カバーの電位はセルフバイアス電位と同等か、符号
が一致して絶対値がセルフバイアス電位より大きい電位
を与える。なお、第１の具体例に、この具体例を適用し
ても良い。

【００４３】（第７の具体例）一般に半導体製造工場で
用いられているエッチング装置の代表的な稼働状態の１
サイクルを図１０に示す。エッチングは、基板と対向す
る上部電極兼ガス吹き出し板から塩素などの反応性の高
いプロセスガスを処理室内に導入し、一定圧力となった
ところで電極間に電圧を印加しプロセスガスをプラズマ
化してなされる。エッチングが終了すれば、高周波電圧
の印加とプロセスガスの導入を同時に停止し、数秒後に
反応性の低いハロゲンガスなどをパージガスとして導入
する。図１１に示した本発明の第７の具体例のエッチン
グ装置では、エッチング終了時に、プロセスガスの供給
を停止する。この時、パーティクルは、正に帯電してい
ることがわかっており、これを利用し、処理室２１００
内の上部電極２２００と下部電極２３００間に設けた導
電性のパーティクル除去電極１１に負電位を与えること
によって、パーティクルを強制的に除去する。パーティ
クル除去電極１１の形状については、プロセスに影響を
与えない限り、板又は格子状等の既存のどのような形状
を用いてもよい。高周波電圧の停止した瞬間に落下する
多数のパーティクルは、パーティクル除去電極１１にト
ラップされ、基板３０００への到達が防止される。な
お、エッチングの終了に同期して、電極１１に負電位を
与える負電源４１０の電源制御手段４２０を設けるよう
に構成しても良い。

【００４４】（第８の具体例）図１２は、防着シールド
を用いて、パーティクルをトラップする機能を組み込ん
だエッチング装置である。半導体製造装置において、処
理中に発生する堆積物をチャンバ壁に付着させないため
の防着シールド板１２がしばしば使用される。この防着
シールド板１２は、加工電極２２００、２３００と処理
室２１００側壁との間に設けられ、堆積物をこの防着シ
ールド板１２に意図的に堆積させ、防着シールド板１２
を交換することで、チャンバ内の清掃回数を低減するこ
とができるようにしたものである。防着シールド１２は
導電性の金属などで作成されている場合が多く、この防
着シールド１２をチャンバと電気的に絶縁状態にし、エ
ッチング終了時にプロセスガスの供給を停止し、防着シ
ールド１２に負電位を与える。高周波電圧の停止した瞬
間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負
電位を持っている防着シールド板１２の電位ポテンシャ
ルによって引き寄せられ、最終的に防着シールド板１２
の壁面にトラップされ、基板３０００への到達が防止さ
れる。

【００４５】（第９の具体例）図１３は、導電性を有す
るグリッド１３を用いて、パーティクルをトラップする
機能を組み込んだエッチング装置である。即ち、グリッ
ド１３を、加工電極２２００、２３００と処理室２１０
０側壁との間に設け、グリッド１３をチャンバと電気的
に絶縁するように設置し、エッチング終了時にプロセス
ガスの供給を停止し、グリッド１３に負電位を与える。
高周波電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電して
いるパーティクルは、負電位を持っているグリッド１３
の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的にク
リッド１３にトラップされ、基板への到達が防止され
る。

【００４６】（第１０の具体例）図１４は、処理室の下
部に設けたガス排気口１４を導電性部材、例えば、金属
で形成し、このガス排気口１４を電気的に絶縁状態にす
ることによって、パーティクルを排気口に導き、更に、
強制的に排気することで、パーティクルが基板上に落下
しないようにしたエッチング装置である。即ち、エッチ
ング終了時にプロセスガスの供給を停止すると、排気口
１４に負電位が与えられ、これによって、高周波電圧の
停止した瞬間に落下する多数の正に帯電しているパーテ
ィクルは、負電位を持っている排気口１４の電位ポテン
シャルによって引き寄せられ、最終的に排気され、基板
への到達が防止されるものである。

【００４７】（第１１の具体例）図１５は、ガス排気口
１４近傍に導電性を有するグリッド１３を設け、このグ
リッド１３でパーティクルをトラップするようにしたエ
ッチング装置である。即ち、グリッド１３をチャンバと
電気的に絶縁するように排気口１４の前に設置し、エッ
チング終了時にプロセスガスの供給を停止し、グリッド
１３に負電位を与える。高周波電圧の停止した瞬間に落
下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を
持っているグリッド１３の電位ポテンシャルによって引
き寄せられ、最終的にクリッド１３にトラップされる
か、叉は排気口１４から排気され、基板への到達が防止
される。

【００４８】（第１２の具体例）図１６に、第１２の具
体例を示す。導電性を有するグリッド１３を上部電極２
２００と下部電極２３００の間に設置し、電気的に浮い
た状態にしておく。こうすることで、プロセス中、即
ち、放電中は、グリッド１３は、プラズマのポテンシャ
ルに追随し、フローティング状態となる。プロセス終了
時に、グリッド１３に負電位を与えると、パーティクル
は、負電位を持っている電位ポテンシャルによって引き
寄せられるから、基板への到達が防止されるものであ
る。そして、この状態で半導体基板３０００を搬送させ
る。

【００４９】（第１３の具体例）図１７に、第１３の具
体例を示す。本具体例では、半導体基板３０００に対し
て、充分に大きいプラズマＰＺを発生させるようにした
ものである。プラズマＰＺは、上部電極２２００と下部
電極２３００の直径に応じて生成されるので、図１７の
場合、基板３０００よりも、かなり外側までプラズマが
生成されることになる。このように、プラズマＰＺを基
板３０００よりも大きくはみ出させることによって、パ
ーティクルはプラズマＰＺの周辺部に沿って落下し、基
板３０００上へパーティクルが落下することを防ぐこと
ができる。

【００５０】（第１４の具体例）図１８に、第１４の具
体例を示す。本具体例では、基板３０００を囲むように
ドーナツ状の電極１５を下部電極２３００上に配置し、
電極１５にセルフバイアス電圧よりも絶対値が大きい負
の電圧を引加する。この場合、印加する電圧は直流電圧
でよい。また、電圧をかける時期は、プロセスが終了し
て、プラズマ電源が切れた時におこなう。また、カソー
ド電極すなわち下部電極２３００に印加する電圧に対し
て、負の一定バイアスを加えて、セルフバイアス電圧と
同じ変動をさせても良い。こうすることによって、正電
荷を持つパーティクルは、電極１５へ誘導され、パーテ
ィクルが基板３０００上へ落下することを防ぐことがで
きる。

【００５１】（第１５の具体例）図１９に、第１５の具
体例を示す。この具体例では、処理室２１００内に、パ
ーティクルの発生をモニタするためのレーザー装置を導
入したものである。ここで、レーザー光を通す場所は、
アノード電極、即ち、上部電極２２００の近傍であり、
このように構成することで、上部電極２２００付近で、
プラズマのシース付近にトラップされているパーティク
ルを早期に発見することができる。そして、パーティク
ルの発生を探知した後、電極１５に負電圧を印加してパ
ーティクルを集塵し、基板３０００上へのパーティクル
の落下を防止することができる。

【００５２】（第１６の具体例）図２０に、第１６の具
体例を示す。この具体例では、上部電極２２００と下部
電極２３００との間にパーティクル除去電極１５を設け
ると共に、パーティクル除去電極１５近傍の処理室側壁
にゲートバルブ１７を設置し、更にその外側には、真空
ポンプなどの排気系を接続する。そして、電極１５に
は、負電圧がかけられるようにする。プロセスが終了
し、カソード電極、即ち、下部電極２３００への電圧印
加がきれた時、電極１５に負電圧を印加する。それによ
って、パーティクルは、ゲートバルブ１７の方へと引き
寄せられる。このとき、同時にゲートバルブ１７を開
き、パーティクルを排気することによって、基板３００
０上へのパーティクルの落下を防ぐことができる。な
お、図１９において、符号４５０は、処理室内のパーテ
ィクルの発生の検出結果に基づき、パーティクル除去電
極１５に負電圧を印加するための第３の制御手段であ
る。上記の具体例１から具体例１６は、すべて高周波電
源を使用した、ＲＦプラズマＣＶＤ装置、ＲＦプラズマ
エッチング装置、ＲＦプラズマスパッタリング装置にお
いて、共通に適用可能であった。これに対して、下記の
具体例１７から具体例３２は、直流電源を使用した、Ｄ
ＣプラズマＣＶＤ装置、ＤＣプラズマエッチング装置、
ＤＣプラズマスパッタリング装置において、共通に適用
可能である。

【００５３】（第１７の具体例）本発明の第１７の具体
例のカバー動作タイミングのフローを図２２に示す。直
流電圧を停止する直前ｔ１１に基板３０００を覆うカバ
ー３６００を閉じ、直流電圧が停止した瞬間に基板３０
００に向かって落下するパーティクルをカバー３６００
で受け止める。カバー３６００はパーティクル発生頻度
の高いパージガス導入の間は閉じ、パージガスの導入の
停止後、処理の終了した基板が処理室２１００外へ搬送
される直前ｔ１２にカバーを開く。このように、多くの
パーティクルＰが基板に落下している間、カバー３６０
０は閉状態にあるから、確実に基板３０００を覆い、パ
ーティクルＰが付着するのを防止する。カバーの形状は
一枚の板状であっても、カメラのシャッターのような複
数の羽根状でもよい。

【００５４】（第１８の具体例）本発明の第１８の具体
例であるカバー動作タイミングのフローを図２３に示
す。直流電圧を停止する直前ｔ１１に基板３０００を覆
うカバー３６００を閉じ、直流電圧が停止した瞬間に基
板に向かって落下するパーティクルＰをカバー３６００
で受け止める。処理の終了した基板３０００が処理室２
１００外へ搬送された後、次の基板が処理室内に搬送さ
れる直前ｔ１３にカバーを開く。こうして、カバーを動
作させることにより落下するパーティクルが基板に付着
することを防止する。

【００５５】（第１９の具体例）本発明の第１９の具体
例であるカバー動作タイミングのフローを図２４に示
す。直流電圧を印加する直前ｔ１４に基板を覆うカバー
を開き、直流電圧が停止する直前ｔ１１にカバーを閉じ
る。エッチング処理をしていないときはカバー３６００
を閉めることで、上部加工電極２２００や処理室２１０
０内壁から剥離し落下するパーティクルをカバーで受け
止め、パーティクルが基板に付着することを防止する。
なお、上記のように構成する他、カバー３６００が閉状
態になったことを検出する検出手段を設け、この検出手
段の検出結果により、直流電源２４００をオフにするよ
うに構成してもよい。

【００５６】（第２０の具体例）本発明の第２０の具体
例であるカバー電位変化タイミングのフローを図２５に
示す。本発明の第１７から第１９までの具体例に加え、
更に、直流電圧の印加を停止する直前ｔ１５からパージ
ガスの導入の開始から数秒間の時間ｔ１６まで、カバー
３６００に電位を与える。直流電圧の印加を停止した直
後に発生するパーティクルは、カバー３６００に向かっ
て落下しカバーに吸着される。パージガスを導入後に発
生するパーティクルは、パージガスに流され排気口３２
００に向かって落下するので、基板上に付着しない。カ
バー３６００の材質に関しては、処理室２１００内壁と
同じ伝導性のある材質、例えば、アルミ合金でもよく、
又、発生するパーティクルを減らすために金属電極の表
面を酸化アルミニウムや酸化シリコンで覆ってもよい。

【００５７】（第２１の具体例）本発明の第２１の具体
例であるカバー電位変化タイミングのフローを図２６に
示す。本発明の第１８と第１９の具体例（図２３、図２
４）において、直流電圧の印加を停止する直前ｔ１７か
ら処理の終わった基板を処理室から搬出終了する時間ｔ
１８まで、カバーに電位を与える。直流電圧の印加を停
止した直後から搬送口が開くまで発生するパーティクル
はカバーに集塵され、基板上に付着しない。

【００５８】（第２２の具体例）本発明の第２２の具体
例であるカバー電位変化タイミングのフローを図２７に
示す。本発明の第１８、第１９の具体例（図２３、図２
４）において、カバーを閉じはじめてからカバーを開く
まで、カバーに電位を与える。直流電圧の印加中はカバ
ー３６００と下部加工電極２３００とを同電位にするこ
とで基板３０００とカバー３６００の間では放電せず、
基板の損傷やカバーと基板の間でのパーティクルの発生
を防止することができる。そして、直流電圧の印加を停
止した後は、カバーに負電位を与える。なお、この具体
例を、第１７の具体例に適用しても良い。

【００５９】（第２３の具体例）一般に半導体製造工場
で用いられているＤＣプラズマプロセス装置の断面構造
の概略図を図２８に示す。図２９に示した第２３の具体
例のＤＣプラズマプロセス装置では、ＤＣプラズマプロ
セス終了時に、パーティクルは正に帯電していることが
わかっており、これを利用し、パーティクル除去電極１
１に負電位を与えることによって、パーティクルを除去
する。パーティクル除去電極１１の形状については、Ｄ
Ｃプラズマプロセスに影響を与えない限り、既存のどの
ような形状を用いてもよい。直流電圧の停止した瞬間に
落下する多数のパーティクルは、パーティクル除去電極
１１にトラップされ、基板３０００への到達が防止され
る。

【００６０】（第２４の具体例）図３０は、防着シール
ドを用いて、パーティクルをトラップするように構成し
たＤＣプラズマプロセス装置である。即ち、処理中に発
生する堆積物をチャンバ壁に付着させないための防着シ
ールド１２がしばしば使用される。この防着シールドに
堆積物を意図的に堆積させ、防着シールド１２を交換す
ることで、チャンバ内の清掃回数を低減することができ
るようにしたものである。防着シールド１２は導電性の
金属などで作成されている場合が多く、この防着シール
ド１２をチャンバと電気的に絶縁状態にし、ＤＣプラズ
マプロセス終了時に防着シールド１２に負電位を与え
る。直流電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電し
ているパーティクルは、負電位を持っている防着シール
ド１２の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終
的に防着シールド１２の壁面にトラップされ、基板３０
００への到達が防止される。

【００６１】（第２５の具体例）図３１は、導電性を有
するグリッド１３を用いて、パーティクルをトラップす
るように構成したＤＣプラズマプロセス装置である。即
ち、グリッド１３をチャンバに対して電気的に絶縁する
ように設置し、エッチング終了時に、グリッド１３に負
電位を与える。直流電圧の停止した瞬間に落下する多数
の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っている
グリッド１３の電位ポテンシャルによって引き寄せら
れ、最終的にクリッド１３にトラップされ、基板３００
０への到達が防止される。

【００６２】（第２６の具体例）図３２は、ガス排気口
１４をチャンバから電気的に絶縁状態にすることによっ
て、パーティクルを強制的に排気するようにしたＤＣプ
ラズマプロセス装置である。即ち、このパーティクル除
去装置では、ＤＣプラズマプロセス終了時に排気口１４
に負電位を与えることによって、直流電圧の停止した瞬
間に落下する多数の正帯電しているパーティクルを、負
電位を持っている排気口１４に引き寄せ、最終的に排気
し、基板３０００への到達を防止するものである。

【００６３】（第２７の具体例）図３３は、ガス排気口
１４近傍に導電性を有するグリッド１３を設け、パーテ
ィクルをトラップするように構成したＤＣプラズマプロ
セス装置である。即ち、このパーティクル除去装置で
は、グリッド１３をチャンバと電気的に絶縁するように
排気口１４の前に設置し、ＤＣプラズマプロセス終了時
に、グリッド１３に負電位を与える。直流電圧の停止し
た瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクル
は、負電位を持っているグリッド１３の電位ポテンシャ
ルによって引き寄せられ、最終的にクリッド１３にトラ
ップされるか、叉は排気口１４から排気され、基板３０
００への到達が防止される。

【００６４】（第２８の具体例）図３４に、第２８の具
体例を示す。グリッド１３を上部電極２２００と下部電
極２３００の間に設置し、電気的に浮いた状態にしてお
く。こうすることで、プロセス中、即ち、放電中は、グ
リッド１３は、プラズマのポテンシャルに追随し、フロ
ーティング状態となる。プロセス終了時に、グリッド１
３を電源４４００に接続して、グリッド１３と上部電極
２２００の間で放電させる。この時、電源４４００は、
下部電極２３００に接続されない。この状態で半導体基
板３０００を搬送させる。こうすることで、パーティク
ルは、上部電極２２００とグリッド１３の間にトラップ
されたまま、落下してこない。また、もし落下したとし
ても、プラズマのポテンシャルによって、プラズマ周辺
部へ飛んでいき、基板周辺へ落下するから、基板上へは
落下しない。

【００６５】（第２９の具体例）図３５に、第２９の具
体例を示す。この具体例では、半導体基板３０００に対
して、充分に大きいプラズマＰＺを発生させる。プラズ
マＰＺは、上部電極２２００と下部電極２３００の直径
に応じて生成されるので、図３５の場合、基板３０００
よりも、かなり外側までプラズマが生成されることにな
る。このように、プラズマＰＺを基板３０００よりも大
きくはみ出させることによって、パーティクルはプラズ
マの周辺部に沿って落下し、基板３０００上へパーティ
クルが落下することを防ぐことができる。

【００６６】（第３０の具体例）図３６に、第３０の具
体例を示す。この具体例では、基板３０００の周囲にド
ーナツ状の電極１５を配置し、電極１５に負電圧を引加
する。また、負電圧をかける時期は、プロセスが終了し
て、プラズマ電源が切れた時におこなう。このように構
成することによって、正電荷を持つパーティクルは、電
極１５へと誘導され、基板３０００上へ落下することを
防ぐことができる。

【００６７】（第３１の具体例）図３７に、第３１の具
体例を示す。この具体例では、処理室２１００内に、パ
ーティクル検出用のレーザー光を導入する。ここで、レ
ーザー光を通す場所は、上部電極２２００の近傍であ
り、このように構成すことによって、上部電極２２００
付近でトラップされているパーティクルを早期に発見す
ることができる。そして、パーティクルの発生を探知し
た後、電極１５に負電圧を印加してパーティクルを集塵
し、基板３０００上へのパーティクルの落下を防止す
る。

【００６８】（第３２の具体例）図３８に、第３２の具
体例を示す。この具体例では、上部電極２２００の外側
にゲートバルブ１７を設置し、更に、その外側には、真
空ポンプなどの排気系を接続する。ゲートバルブ１７の
前には、電極１５を設置し、負電圧がかけられるように
する。プロセスが終了し、下部電極２３００への電圧印
加がきれた時、電極１５に負電圧を印加する。この為、
パーティクルは、ゲートバルブ１７の方へと引き寄せら
れる。このとき、同時にゲートバルブ１７を開き、パー
ティクルを排気することによって、基板３０００上への
パーティクルの落下を防ぐことができる。

【００６９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、基板に
付着するパーティクルを減らすことができる。また、パ
ーティクルの荷電状態に基づいた発明であるから、効率
のよいパーティクルの付着防止が可能になる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る半導体製造装置のパーティクル除
去装置のブロック図である。

【図２】本発明に係るパーティクル除去装置の構成を示
す図である。

【図３】本発明の第１の具体例の基板カバーの稼働タイ
ミングを示す図である。

【図４】本発明の第２の具体例の基板カバーの稼働タイ
ミングを示す図である。

【図５】本発明の第３の具体例の基板カバーの稼働タイ
ミングを示す図である。

【図６】本発明の第４の具体例の基板カバーの電位印加
タイミングを示す図である。

【図７】本発明の第５の具体例の基板カバーの電位印加
タイミングを示す図である。

【図８】本発明の第６の具体例の基板カバーの電位印加
タイミングを示す図である。

【図９】（ａ）は、従来のエッチング装置の構成を示す
図、（ｂ）は、エッチング装置の稼働状態とパーティク
ル発生数との関係を示す図である。

【図１０】一般的なエッチング装置の稼働タイミングを
示す図である。

【図１１】本発明の第７の具体例の構成を示す図であ
る。

【図１２】本発明の第８の具体例を示す図である。

【図１３】本発明の第９の具体例を示す図である。

【図１４】本発明の第１０の具体例を示す図である。

【図１５】本発明の第１１の具体例を示す図である。

【図１６】本発明の第１２の具体例を示す図である。

【図１７】本発明の第１３の具体例を示す図である。

【図１８】本発明の第１４の具体例を示す図である。

【図１９】本発明の第１５の具体例を示す図である。

【図２０】本発明の第１６の具体例を示す図である。

【図２１】プラズマ中のパーティクルの動きを示す図お
よび写真である。

【図２２】本発明の第１７の具体例の基板カバーの稼働
タイミングを示す図である。

【図２３】本発明の第１８の具体例の基板カバーの稼働
タイミングを示す図である。

【図２４】本発明の第１９の具体例の基板カバーの稼働
タイミングを示す図である。

【図２５】本発明の第２０の具体例の基板カバーの電位
印加タイミングを示す図である。

【図２６】本発明の第２１の具体例の基板カバーの電位
印加タイミングを示す図である。

【図２７】本発明の第２２の具体例の基板カバーの電位
印加タイミングを示す図である。

【図２８】一般的なＤＣプラズマプロセス装置の構造を
示す断面図である。

【図２９】本発明の第２３の具体例を示す図である。

【図３０】本発明の第２４の具体例を示す図である。

【図３１】本発明の第２５の具体例を示す図である。

【図３２】本発明の第２６の具体例を示す図である。

【図３３】本発明の第２７の具体例を示す図である。

【図３４】本発明の第２８の具体例を示す図である。

【図３５】本発明の第２９の具体例を示す図である。

【図３６】本発明の第３０の具体例を示す図である。

【図３７】本発明の第３１の具体例を示す図である。

【図３８】本発明の第３２の具体例を示す図である。

【符号の説明】

１１ パーティクル除去電極 １２ 防着シールド １３ グリッド １４ 排気口 １５ 電極 １６ レーザー装置 １７ ゲートバルブ ２００ 第１の制御手段 ３００ 第２の制御手段 ４１０ 負電源 ４２０ 電源制御手段 ４５０ 第３の制御手段 ３１００ エッチングガス導入口 １２００ エッチングガス供給装置 １３００ パージガス供給装置 １４００ 真空度調整装置 １５００ ガス排出装置 １６００ 基板搬送装置 １７００ 制御装置 １９００ 絶縁体 ２０００ ガス吹き出し板 ２１００ 処理室 ２２００ 加工用上部電極 ２３００ 加工用下部電極 ２４００ 高周波電源 ２６００ 基板吸着用直流電源 ２７００ 静電チャック電極 ３０００ 半導体基板 ３１００ エッチングガスの導入口 ３２００ ガス排出口 ３６００ カバー ３８００ 基板搬送口 ４０００ 半導体製造装置 ４４００ 直流電源装置 Ｐ パーティクル ＰＺ プラズマ

───────────────────────────────────────────────────── 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） 5F004 AA13 BA04 BB18 CA03

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 エッチング処理室と、この処理室内に設
   置された上部電極と下部電極とからなる一対の加工電極
   と、加工される基板を前記下部電極上に固定するサセプ
   タとを備え、プロセスガスを前記エッチング処理室内に
   導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加することで、
   プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加工する半導体
   製造装置において、 前記処理室のガス排気口を導電性部材で形成し、この導
   電性部材に負電圧を印加することで、前記処理室内の帯
   電したパーティクルを除去することを特徴とする半導体
   製造装置のパーティクル除去装置。
2. 【請求項２】 エッチング処理室と、この処理室内に設
   置された上部電極と下部電極とからなる一対の加工電極
   と、加工される基板を前記下部電極上に固定するサセプ
   タとを備え、プロセスガスを前記エッチング処理室内に
   導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加することで、
   プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加工する半導体
   製造装置において、 前記基板周辺部にパーティクルを除去するためのパーテ
   ィクル除去電極を設け、この電極に前記下部電極のセル
   フバイアス電圧と同等の負電圧を印加すると共に、前記
   負電圧は、前記基板搬送中に印加されることを特徴とす
   る半導体製造装置のパーティクル除去装置。
3. 【請求項３】 前記パーティクルの発生を検出するため
   のレーザ装置を設け、前記レーザ装置のレーザ光を前記
   上部電極近傍に照射して、前記処理室内のパーティクル
   の発生を検出すると共に、前記検出結果に基づき前記パ
   ーティクル除去電極に負電圧を印加するための第３の制
   御手段を設けたことを特徴とする請求項２に記載の半導
   体製造装置のパーティクル除去装置。
4. 【請求項４】 前記パーティクル除去電極は、導電性の
   板体で形成したことを特徴とする請求項２又は３に記載
   の半導体製造装置のパーティクル除去装置。
5. 【請求項５】 前記パーティクル除去電極は、導電性を
   有する格子状をなした電極であることを特徴とする請求
   項２又は３に記載の半導体製造装置のパーティクル除去
   装置。
6. 【請求項６】 前記負電圧は、エッチング終了後に印加
   されることを特徴とする請求項２乃至５の何れかに記載
   の半導体製造装置のパーティクル除去装置。
7. 【請求項７】 エッチング処理室と、この処理室内に設
   置された上部電極と下部電極とからなる一対の加工電極
   と、加工される基板を前記下部電極上に固定するサセプ
   タとを備え、プロセスガスを前記エッチング処理室内に
   導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加することで、
   プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加工する半導体
   製造装置において、 前記処理室内にパーティクル除去用のパーティクル除去
   電極を設け、前記基板のエッチング終了後、パーティク
   ル除去電極に負電圧で前記加工電極の下部電極に現れる
   セルフバイアスと同等の電位を印加し、前記パーティク
   ル除去電極へ負電圧を印加した後、処理室内のエッチン
   グガスを排気することを特徴とする半導体製造装置のパ
   ーティクルの除去方法。