JPH08321447A

JPH08321447A - 異物除去機能付きウエハ処理方法

Info

Publication number: JPH08321447A
Application number: JP12621695A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Sugano; 誠一郎菅野; Taketo Usui; 建人臼井; Masato Ikegawa; 正人池川; Tetsunori Kaji; 哲徳加治; Nushito Takahashi; 主人高橋; Nobuo Tsumaki; 伸夫妻木
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-05-25
Filing date: 1995-05-25
Publication date: 1996-12-03

Abstract

(57)【要約】【構成】通常の動作時にウエハの裏面に接触する部位を
おおえる面積を有する板状部材を用いて、通常の処理時
と同様の動作を行う構成とする。また、通常の処理用ウ
エハのロード室及びアンロード室とは別に板状部材のロ
ード室、及びアンロード室を用意する。【効果】ウエハ裏面の接触面に存在する異物を板状部材
に転写することで除去し、その結果、処理用ウエハの裏
面異物を低減したクリーンな装置となり、稼働率が高
い、ひいては歩留まりのよい装置を提供することが出来
る。また、板状部材専用のロード，アンロード室を有す
るのでスループットの低下を最小限に抑えつつ異物の除
去を行うことが出来る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はウエハ裏面に接触する部
材に付着している異物の除去方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体素子の高集積化にともない回路パ
ターンの線幅は非常に小さくなってきている。現在の半
導体素子では、最小線幅はサブミクロンのオーダにまで
小さくなってきている。通常、素子に影響を及ぼす異物
のサイズとしては最小線幅の１０分の１以上といわれる
ように非常に微細な異物であっても問題となる。

【０００３】そこで、ウエハの搬送や処理中の固定用の
保持装置とウエハの裏面の間に発生する異物を低減し、
かつ発生する異物がウエハ裏面に付着しにくい構造が考
えられている。例えば、ウエハを支持する面に同一の高
さの多数の四角錐状の支持部を構成し、この四角錐の頂
点に多結晶ダイヤモンド等の低発塵材料を配するという
方法などである。その例は、特開平6−204324 号公報に
開示されている。

【０００４】しかし、たとえこの様な保持方法であって
も当然接触部分は存在し、裏面には異物が付着する。ま
た、ウエハを処理室へ搬送するロボット等のサセプタな
どともウエハは裏面で接触するため、この部分でも裏面
異物は発生しこれは別の処理室や支持台へ移動し、装置
全体に異物が広がっていくこととなる。そして、このウ
エハ裏面の接触部に発生する異物は、装置全体を停止し
て清掃するなどの対策をしない限り処理枚数の増加とと
もに増加していく。

【０００５】このウエハの裏面異物もまたウエハの処理
では問題を引き起こす原因となる。例えば、ウエハプロ
セスでは洗浄工程が必要であるが、裏面に付着した異物
は洗浄により脱離した後、処理面に再付着するという問
題がある。また、現在のように非常に微細な線幅の加工
では、描画装置において裏面異物がデフォーカスの原因
になってしまう。したがって、搬送や処理中にウエハの
裏面に付着する異物の低減は非常に重要な技術課題とな
ってきている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ウエハ処理装置におい
て、ウエハの真空中での搬送，処理中の固定の際に静電
吸着装置を利用することが多くなっている。静電吸着装
置では、処理中のウエハの反りの矯正，処理中のウエハ
の温度制御のための熱伝導性の向上，機械接触部から発
生する異物の低減等の利点が挙げられる。

【０００７】しかし、静電吸着装置を利用した処理装置
でも、ウエハは搬送系や、静電吸着装置と裏面で接触す
るため、これらの部分で異物が発生する。高集積化した
半導体素子では、ウエハの裏面に発生する異物でも問題
となってくる。例えば、洗浄処理時に異物がウエハ処理
面に転写すると異物が載った部分のエッチングが行われ
ないとか、異物が載った状態で成膜すると断線の原因に
なったりする。また微細な線幅の加工では、描画装置に
おいて微小な裏面異物でさえもデフォーカスの原因とな
る。

【０００８】しかし、特開平6−204324 号公報に示され
るような表面処理を静電吸着装置に利用したとしても異
物の発生は必然であり、処理枚数の増加にともない徐々
に増加していき最終的には装置を汚染していくことが予
想される。そして、特開平6−204324号公報では処理装
置内の異物のクリーニングに関しては開示されていな
い。

【０００９】本発明の第一の目的は、処理装置内におけ
るウエハ裏面との接触部に発生した異物を除去する機能
を有するウエハ処理方法を提供することにある。

【００１０】また、本発明の第二の目的は、板状部材を
用いた異物除去を効率よく行うことが出来るウエハ処理
方法を提供することである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的は、ウエ
ハの搬送，固定，処理機能を有するウエハ処理装置にお
いて、通常の動作時にウエハの裏面に接触する部位をお
おえる面積を有する板状部材を用いて、通常の処理時と
同様の動作を行うことにより達成される。

【００１２】または、処理装置で前述した板状部材を用
いて搬送と固定のみの動作を行わせることにより達成さ
れる。さらに、板状吸着体を処理装置内のウエハとの接
触面に接触させることにより達成される。

【００１３】上記第二の目的は、通常の処理用ウエハの
ロード室及びアンロード室とは別に板状部材のロード
室、及びアンロード室を用意しておくことにより効率よ
く目的を達成される。

【００１４】

【作用】本発明の異物除去機能付きウエハ処理方法で
は、通常の動作、例えば、搬送，固定，処理といった動
作時にウエハの裏面に接触する部位をおおえる面積を有
する板状部材を用いて通常の動作を行わせる。したがっ
て、このときウエハ裏面の接触面に存在する異物を板状
部材に転写することで除去することが出来る。その結
果，処理用ウエハの裏面異物を低減することが出来るた
め、異物による素子の断線，性能低下を防止することが
出来歩留まりのよい処理方法を提供することが出来る。

【００１５】また、本発明の異物除去機能付きウエハ処
理方法を具体化したウエハ処理装置では、通常の処理時
の処理用ウエハのロード室、及びアンロード室とは別に
板状部材用のロード室及びアンロード室を備えている。
したがって、ウエハ処理装置の通常の処理を阻害するこ
となく連続的に処理装置内のウエハ裏面との接触面の異
物除去を行うことが出来る。その結果、異物除去による
処理装置のスループットの低下を最小限に抑えることが
出来る装置となる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を図にしたがって説明
する。

【００１７】図１は本発明の第一の実施例であり、有磁
場マイクロ波プラズマ処理装置に適用した例を示してい
る。図１に示す装置の動作を説明すると、石英管２９に
より構成される真空処理室１の上部には放電管２を設
け、大気空間３が用意される。４はマイクロ波５を導入
する導波管である。放電管２の周囲には磁場を発生させ
るためのコイル６が設けてある。真空処理室１内にはウ
エハを設置する静電吸着装置が設けてあり、処理中のウ
エハはここで静電気的に固定される。ここでは異物を除
去するための板状部材９が載置されている。この静電吸
着装置８には、プラズマ７中のイオンのウエハへの入射
を制御するための高周波電源１０と、静電吸着装置に印
加する直流電圧を制御可能な直流電源１１が接続してあ
る。なお、１２は静電吸着装置の動作をオンオフするた
めのスイッチ１２である。この装置でウエハをプラズマ
処理、例えば、エッチング処理する際には導波管４を介
して放電管２内に導入したマイクロ波５の電界とコイル
６の磁場による相互作用により放電管内に導入した処理
ガス１３をプラズマ化し、高周波電源１０により高周波
バイアスを制御することでウエハへのプラズマ中のイオ
ンの入射を制御し処理を行うことが出来る。なお、３０
は不要なガス及びエッチングにより発生する反応生成物
の排気であり、真空ポンプに接続されている（図示しな
い）。

【００１８】続いて、本装置を用いて処理用ウエハに通
常の処理を行う際の手順と、板状部材を用いて異物を除
去する際の手順の説明を図２を参照して行う。まず、ウ
エハカセット１４に処理用のウエハを入れた状態でロー
ド室１５にウエハカセットを搬送する。ウエハカセット
の搬送は手動により行ってもよいし、搬送ロボット（図
示しない）によって行ってもよい。次にウエハは、搬送
ロボット１６のアーム１７の伸縮動作，回転動作，昇降
動作の組み合わせによりウエハカセット１４内のウエハ
をアームの先端に取り付けられたサセプタ１８により取
り出し、真空処理室１内の静電吸着装置８（板状部材の
下部にある）上に移動させられる。その後、前述したよ
うに処理ガスを導入し、マイクロ波を導入してコイルの
磁場との相互作用により真空処理室１内にプラズマ７を
発生させる。このとき静電吸着装置８にも直流電圧を印
加し、プラズマを介した回路を形成して静電気的にウエ
ハを静電吸着装置８に固定する。また、ここで処理中の
ウエハは、静電吸着装置８を利用して温度制御（図示し
ない）することも可能である。エッチング処理が終了し
たならば静電吸着装置とプラズマ放電を停止する。その
後、搬送ロボット１９によりウエハを真空処理室１から
取り出し、アッシング装置３１内に搬送する。アッシン
グ装置３１ではレジストや、処理中に表面に付いた不要
な吸着物を取り除く処理が施されるが、ここで詳細の説
明は省略する。アッシングが終了した後、再び搬送ロボ
ット１９の動作によりウエハはアンロード室２４に設け
られたウエハカセット２０内に入れられる。以上が処理
用ウエハに通常の処理を行うときの手順であるが、本発
明の第一の実施例では処理用ウエハを１ロット２５枚処
理した後や、複数ロットを処理後に、未処理のダミーウ
エハ９を用いて通常のウエハ処理と同様の動作を行わせ
る。ただし、本実施例ではエッチングは実施せずに、エ
ッチングガスの代わりにアルゴン等の希ガスを導入し板
状部材であるダミーウエハ９がスパッタされないように
バイアス電圧も印可していない。しかし、エッチング装
置内で搬送され、静電吸着されるとそれらに付着してい
た異物がダミーウエハ９の裏面に付着する。そして、付
着した異物はダミーウエハと共にアンロード室２０から
外部に取り除かれる。これら一連の動作により装置内の
異物が除去される。ダミーウエハ９は裏面が清浄であ
り、異物は付着していない。このダミーウエハは、通常
の処理表面（鏡面処理）を搬送装置や固定装置と接触す
るように裏返して用いてもよい。

【００１９】図３に異物がダミーウエハに付着する様子
を示す模式図を示す。図３に示すように、通常の表面は
機械加工時に発生する粗さ２１やうねり２２が存在す
る。表面には、処理用ウエハとの接触等により発生した
異物２３が存在する。本実施例に示すような装置で問題
となってくる異物のサイズは数ミクロンからサブミクロ
ンのオーダであるが、これらの粒子は何らかの理由によ
り帯電している。例えば、機械的な接触による破壊で生
じた異物では破壊面での摩擦により帯電することが考え
られる。また、異なる材質間の接触が発生すれば、材料
間の電子のエネルギ順位差に起因した帯電が発生する。
さらに、静電吸着装置のような保持方法を取った場合で
は電界に曝されたために帯電が発生するほか、プラズマ
を利用した装置では電子やイオンの入射により帯電す
る。そのほかに、板状部材（本実施例ではダミーウエ
ハ）が導入されれば異物と板状部材の物理的接触や、異
物とダミーウエハとの電位差により異物がウエハに静電
気的に付着する。その結果、接触面の異物が除去される
ことになる。つまり、この様に構成されたウエハの処理
装置では、通常の処理によりウエハの裏面が接触する部
位に存在する異物を製品とは関係ないダミーウエハに付
着させることにより低減出来る。したがって、非常に簡
単な構成で処理用ウエハの一面異物を低減することが出
来、装置の歩留まりを向上させることが出来る。

【００２０】図４は本発明の第二の実施例を示す説明図
である。本実施例では、ウエハ処理室内の静電吸着装置
に被吸着物の裏面から電気的導通を取るための端子３３
が取り付けられているのでウエハから直接導通がとれ
る。よって、ウエハの吸着用にプラズマをたてる必要が
ない。なお、図中、３４は電極、３５は誘電体、３６は
電気回路、３７は支持台である。そこで、本発明の異物
除去方法では、板状部材を用いて異物除去を行う際に、
実際のエッチングプロセスに必須のプラズマを起こす工
程を省略している。

【００２１】この様な異物除去方法では、プラズマを起
こす工程を省略しているのでプラズマを起こすのに要す
る時間をなくせるので、異物除去に要する時間を短くす
ることが出来、より装置の稼働率を上げることが出来
る。またプラズマが板状部材に入射することもないので
板状部材のスパッタ作用による装置内の汚染をなくすこ
とが出来、よりクリーンな装置を提供することが可能と
なる。

【００２２】図５に本発明の第三の実施例であり、本発
明の異物除去方法を熱ＣＶＤ装置に適用した例を示す。
本装置の通常の処理の動作を説明すると、ヒータ４０に
より加熱されたサセプタ４２上にウエハを載置する。処
理室４１内は数Torrに減圧された状態にあり、ここにガ
ス導入口３８から処理ガスを導入すると、処理ガスは熱
分解し所望の成膜を行うことが出来る。なお、３９は不
必要な処理ガスと、反応生成物を排気するための排気口
である。第一の実施例、及び第二の実施例と異なる点
は、有磁場マイクロ波プラズマエッチャに適用した場合
には、ウエハの固定を静電吸着装置により行っていた
が、本実施例ではウエハをサセプタ上に載置するだけで
ある点である。この様にウエハを載置するだけのウエハ
保持方法の場合に本発明を適用する際には、板状部材を
接触させるだけでもよい。この様な場合でも、板状部材
がサセプタ上に載置された際に起こる異物と板状部材の
物理的な接触や、板状部材と異物の電位の差により静電
気的な力により異物は板状部材に付着する。したがっ
て、装置内の異物を除去することが出来クリーンな処理
が可能となる。

【００２３】本発明の第一から第三の実施例では、板状
部材としてダミーウエハを用いたが、処理装置内でウエ
ハと接触する部位の面積よりも大きな面積を有するもの
であれば他の材料でもよい。このときは出来るだけ重金
属汚染の原因となるような材料は避けるべきことは明ら
かである。例えば、高分子材料，セラミックス材料など
が候補として考えられる。さらに、本発明の第一から第
三の実施例では板状部材を使用する頻度，一度に使用す
る回数については言及しなかったが、例えば、使用頻度
に関しては、検査装置により異物が増加したことが明ら
かになったときに実施してもよいが、予め何枚ごとに使
用すると決めておけばより操作が容易になる。また、板
状部材を使用するときに１枚にとどまらず複数枚を用い
て繰り返せばより効果的である。

【００２４】図６は本発明の第四の実施例を示す説明図
である。本実施例では、通常の処理用ウエハのロード室
１５とアンロード室２４の他に板状部材用のロード室２
５とアンロード室２６を備えた構成となっている。そし
てこのロード室とアンロード室内にはそれぞれウエハカ
セット２７，２８を用意しておく。そして通常は、第一
の実施例に示すように搬送ロボットによる処理ウエハの
搬送，各処理室での処理を行うことが出来るだけでな
く、異物除去の動作時には搬送ロボット１６は板状部材
をウエハカセット２７に取りにいき異物除去の動作を行
わせた後、最終的に板状部材専用のウエハカセット２８
に納めることが出来る。

【００２５】この様に構成された、異物除去機能付きウ
エハ処理方法では、処理用のウエハのウエハカセットを
使用することがなく異物付き板状部材を処理出来るので
ウエハカセットに挿入可能な枚数と処理ウエハの枚数が
合わないといった問題を避けることが出来るので、作業
性が向上するほか、異物を隔離することが出来るため装
置内に脱離して汚染することがない。

【００２６】図７に、本発明の第五の実施例を示す。図
中に示す制御システムは、搬送ロボットの動作，各処理
室での処理のシーケンスを制御する役割を担っている。
そして通常の処理では、制御システムは予め設定した枚
数毎に異物除去の動作を行うシーケンスに設定されてい
る。さらに本発明では、板状部材を使用するためのシー
ケンスを独立して使用可能な構成となっている。したが
って、何らかの事故等によりウエハの破壊や落下等によ
りウエハとの接触面が異物に汚染されたときにも容易に
異物除去を行うことが出来る。

【００２７】また、板状部材による異物除去を行うまで
のウエハの処理枚数と、異物除去の回数を自在に設定出
来る構成となっている。したがって、ウエハ処理装置の
通常の処理を阻害することなく異物除去を行うことが出
来るので、装置のスループットの低下を最小限に抑える
ことが出来る。

【００２８】本発明の実施例では、有磁場マイクロ波プ
ラズマエッチャとＣＶＤ装置に異物除去方法を適用した
例を説明したが、これに限るわけではなく、半導体処理
のその他のプロセス、例えばイオン打ち込み装置や描画
装置等の装置にも有効に適用可能である。

【００２９】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ処理装置におけ
る通常の動作、例えば搬送，固定，処理といった動作時
にウエハの裏面に接触する部位をおおえる面積を有する
板状部材を用いて動作させることが出来る。このときウ
エハ裏面の接触面に存在する異物を板状部材に転写する
ことで除去することが出来る。その結果、処理用ウエハ
の裏面異物を低減したクリーンな装置となり、稼働率が
高く、ひいては歩留まりのよい装置を提供することが出
来る。

【００３０】また、通常の処理時の処理用ウエハのロー
ド室、及びアンロード室とは別に板状部材用のロード室
及びアンロード室を備えている。よって、通常の処理に
対して連続的に処理装置内のウエハ裏面との接触面の異
物除去が行うことが出来、スループットの低下を最小限
に抑えつつ異物除去を行うことが出来る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一の実施例を示す説明図。

【図２】本発明の第一の実施例を示す説明図。

【図３】板状部材を用いた異物除去の原理の説明図。

【図４】本発明の第二の実施例を示す説明図。

【図５】本発明の第三の実施例を示す説明図。

【図６】本発明の第四の実施例を示す説明図。

【図７】本発明の第五の実施例を示すフローチャート。

【符号の説明】

１…真空処理室、２…放電管、３…大気空間、４…導波
管、５…マイクロ波、６…コイル、７…プラズマ、８…
静電吸着装置、９…板状部材、１１…直流電源、１２…
スイッチ、１３…処理ガス、２９…石英管、３０…排
気。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者加治哲徳山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者高橋主人山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者妻木伸夫茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを保持した状態で、少なくとも前記
ウエハを搬送する機能、または固定する機能、または固
定した状態で処理する機能のいずれかの機能を有するウ
エハ処理装置において、前記ウエハの処理の前あるいは
後に、通常の動作時に前記ウエハの裏面に接触する部位
をおおえる面積を有する板状部材を用いて通常のウエハ
処理時と同様の動作を行い前記ウエハの裏面に付着する
異物を除去することを特徴とする異物除去機能付きウエ
ハ処理方法。
【請求項２】請求項１において、前記板状部材を保持し
た状態で搬送、または固定のみを行い実際の処理は行わ
ずにウエハ裏面に付着する異物を除去する異物除去機能
付きウエハ処理方法。
【請求項３】請求項１において、前記板状部材を処理装
置内で前記ウエハが接触する面に接触させることにより
前記ウエハの裏面に付着する異物を除去する異物除去機
能付きウエハ処理方法。
【請求項４】請求項１または２において、前記板状部材
の保持または固定の動作を繰り返すことによりウエハ裏
面に付着する異物を除去する異物除去機能付きウエハ処
理方法。
【請求項５】前記板状部材は、シリコンウエハである請
求項１または２に記載の異物除去機能付きウエハ処理方
法。
【請求項６】前記板状部材は、高分子材料またはセラミ
ックス材料により構成される請求項１または２に記載の
異物除去機能付きウエハ処理方法。
【請求項７】請求項１，２，３または４において、前記
板状部材を少なくとも連続して複数枚使用する異物除去
機能付きウエハ処理方法。
【請求項８】請求項１，２，３または４において、前記
板状部材は予め設定されたウエハの枚数ごとに使用され
る異物除去機能付きウエハ処理方法。
【請求項９】請求項８において、前記板状部材用のロー
ダ室と、アンローダ室を実際の処理用ウエハのローダ
室、及びアンローダ室とは別に備える異物除去機能付き
ウエハ処理方法。
【請求項１０】請求項９において、前記板状部材を使用
する際のシーケンスは通常のウエハ処理時のシーケンス
内に組み込まれている他、前記板状部材を使用するシー
ケンスを独立して使用可能な異物除去機能付きウエハ処
理方法。