(57)【要約】【課題】清浄化対象面の状態にかかわらず異物除去に問題が生じる虞のない清浄化処理方法を提供すること。【解決手段】図(a)に示す多数のサブミクロンサイズの異物Ａ〜Ｍが表面に付着している被処理半導体基板載置電極１０７を対象にした場合、まず、図(b)に示すように、その表面に、例えば酢酸ビニール樹脂を水に懸濁させた溶液など、重金属を含まず、塗布前は適切な粘度で適度の流動性を持ったゆるい水あめ状を呈しているが、乾燥などの処理により半硬化し、半流動性から粘稠度の高い半固体状になる流動性物質３を塗布し、ついで、乾燥処理し、流動性物質３が適度に硬化して固めのゼリー状の膜になったら、図(c)に示すように、膜状の流動性物質３を基板載置電極１０７の基板載置面から引き剥がし、流動性物質３に埋めまれていた異物Ａ〜Ｍを基板載置電極１０７の基板載置面から一緒に引き剥がして基板載置電極１０７の基板載置面を異物の無い清浄な状態にする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体処理装置の被処理基板に接触する部材の清浄化処理方法において、
前記部材の表面に、硬化処理により液状から粘稠度の高い半固体状になる流動性物質を塗布する工程と、
前記物質を硬化処理して半固体膜状にする工程と、
半固体膜状に硬化した前記物質を前記部材から剥離する工程とからなることを特徴とする清浄化処理方法。
【請求項２】
請求項１に記載の清浄化処理方法において、
前記流動性物質が成分に重金属を含まないことを特徴とする清浄化処理方法。
【請求項３】
請求項１又は請求項２に記載の清浄化処理方法において、
前記流動性物質が酢酸ビニール樹脂と水を含む物質であることを特徴とする清浄化処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体処理装置を清浄化する方法に係り、特に半導体処理装置内にあって被処理対象である半導体基板が接触する部材を対象にした清浄化方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体デバイスの製造においては、サブミクロンレベルの異物が各々の製造工程に影響を及ぼす。例えば、半導体デバイスのエッチング処理工程においては、被処理半導体基板上に異物が付着した場合、その異物がマスクとなって正確な電気回路が形成されないため、製造歩留まりの悪化をもたらす場合がある。しかも、近年、半導体デバイスは、更に微細化が進み、このため、かなり微細な異物でも問題になってきている。
【０００３】
ところで、このときの異物は種々の要因で発生するが、要因の一つとしては、被処理半導体基板の裏面に付着した異物が当該被処理半導体基板の移動時や洗浄時に、一旦、処理装置内の部材に転写され、それが次の被処理半導体基板に更に転写されてしまうなどのことが考えられる。このとき、半導体デバイスヘの重金属成分の混入もデバイス特性を悪化するため、極力排除することが求められている。そして、このような処理装置内の部材の典型例に、プラズマエッチング装置における被処理半導体基板載置電極(以下、基板載置電極と略記する)がある。
【０００４】
そこで、まず、プラズマエッチング装置について、図２により説明する。ここで、この図２は、プラズマエッチング装置の一例として、ＵＨＦ波ＥＣＲプラズマエッチング装置と呼ばれる装置を示したもので、図において、まず、１００は処理室、次に、１０１はアンテナ、１０１ａはシャワープレート、１０２は高周波電源、１０３はマッチング・フィルタ回路、１０４はコイル、１０５はプラズマ、１０６はスリーブ(側壁スリーブ)、１０７は基板載置電極、つまり被処理半導体基板載置電極、１０８は被処理基板(被処理半導体基板)、１０９はマッチング・フィルタ回路、１１０はＲＦバイアス電源、１１１はサセブタ、１１２は電極カバー、１１３はターボ分子ポンプである。
【０００５】
このとき、処理室１００は、略円筒形をした処理室側壁２０３と、この処理室側壁２０３の下部にある真空室側壁２０４、それに上部を密閉するフタ(蓋)２０１により真空容器として区画され、内部に基板載置電極１０７を備えている。そして、この処理室１００は一旦、ほぼ真空にまで排気され、その後、中に処理ガスとなるエッチングガスが導入される。
【０００６】
このときのエッチングガスとしては、アルゴン(Ａr)、四フッ化炭素(ＣＦ4)、三フッ化メタン(ＣＨＦ3)、窒素(Ｎ2)などのガスが選択され、それらが混合されたもので、図示されてないボンベからガス配管やマスフローコントローラを介して処理室１００の中に導入されるが、このとき、アンテナ１０１の下側には、微細な孔が多数形成してあるシャワープレート１０１ａが設置されていて、導入されたガスはシャワープレート１０１ａとアンテナ１０１の間に供給される。
【０００７】
そこで、このシャワープレート１０１ａとアンテナ１０１の間に供給されたエッチングガスは、シャワープレート１０１ａの微細な孔を通ることにより、処理室１００内にシャワー状に供給され、基板載置電極１０７の基板載置面に載置された被処理基板１０８の上方から、この基板に対向するようにして処理ガスが処理室１００内に供給されるようになっている。そして、このとき、図示してない可変バルブにより、処理室１００の中が所望の圧力になるように調整される。
【０００８】
このとき、基板載置電極１０７の基板載置面には、その外周を取り囲むようにリング状に形成したサセプタ１１１が載置され、その下方には、この基板載置電極１０７の上面周辺部と側壁部を覆うように略円筒形に作られた電極カバー１１２が設けられていて、サセプタ１１１と共に基板載置電極１０７の基板載置面を除く上方の部分を覆い、これを保護する部材を構成している。
【０００９】
一方、高周波電源１０２は、例えば周波数４５０ＭＨzのＵＨＦ電力と周波数１３．５６ＭＨzのＲＦ電力を発生させ、マッチング・フィルタ回路１０３を介してアンテナ１０１に供給し、処理室１００内にＵＨＦ電磁波が導入されるようにする。このとき、アンテナ１０１は、絶縁リング２０２によりフタ２０１の内部に保持され、シャワープレート１０１ａも、その周辺部が絶縁リング２０２によりフタ２０１に保持されている。
【００１０】
また、処理室１００の周辺にはコイル１０４が配置されていて、これによる磁場も上記したＵＨＦ電磁波と一緒に処理室１００内に形成され、この結果、これらＵＨＦ電磁波と磁場の相互作用によりＥＣＲ放電が生じ、エッチングガスが解離され、プラズマ１０５が形成されることになる。なお、これがＵＨＦ波ＥＣＲプラズマエッチング装置と呼ばれる所以である。
【００１１】
ここで、コイル１０４は、上記したように、磁界を処理室１００内に形成する働きをする。そこで、このためコイル１０４は、当該処理室１００の上面と上部の周囲を囲むようにして複数個配置してあるが、このとき、これら複数個のコイルは、図示のように、コイル部１０４ａとして一纏めに構成してある。
【００１２】
基板載置電極１０７は、処理室１００の下方に、その基板載置面が上を向いた状態で水平になるようにして取付けられ、この上に、例えば直径２００ｍｍの被処理基板１０８が載置され、エッチング処理されるようになっている。このとき基板載置電極１０７には、ＲＦバイアス電源１１０からマッチング・フィルタ回路１０９を介して、例えば８００ＫＨｚの周波数のＲＦバイアス電圧が印加されている。そこで、これによりプラズマ中のイオンが被処理基板１０８上に引き込まれ、表面に吸着したラジカルと相互作用するイオンアシスト反応により、異方性エッチングが進行されることになる。なお、このエッチング中は反応生成物が生成されるが、これはターボ分子ポンプ１１３により排気される。
【００１３】
ここで、エッチング処理時には、被処理基板１０８の温度を制御するのが一般的であり、このため、基板載置電極１０７と被処理基板１０８の間にヘリウムガスを導入し、これにより熱伝導性を良くしている。このとき熱伝導性を安定させるため、基板載置電極１０７に、図示してない電源装置から直流電圧を印加し、静電気力により被処理基板１０８を基板載置電極１０７に吸着保持させるようになっている。
【００１４】
従って、このとき基板載置電極１０７の表面に異物が残留していたとすると、この異物が、静電気力により、被処理半導体基板１０８の裏面に転写されてしまうことになり、このため、基板載置電極１０７の表面には清浄化が必要になるのである。
【００１５】
そこで、或る従来技術では、板部材の表面に粘着層を設けて清浄用具とする方法について提案している(例えば特許文献１参照)。
【００１６】
そして、この方法では、清浄用具の粘着層が設けてある方の面を、処理装置内で事前に被処理半導体基板が接触して異物が転写されてしまっていると考えられる部材、例えば被処理半導体基板載置電極などの、いわゆる清浄化対象部材の表面に押し付け、そこに付着している異物を清浄用具の粘着層で捕捉し、これにより当該部材の表面にある異物の除去を図り、ひいては被処理半導体基板の裏面の異物も少なくできるようにしているものである。
【特許文献１】特開平１０−３２１４８８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１７】
上記従来技術は、清浄化対象部材の材質の多様化に配慮がされておらず、近年、更に微細化が進んでいる半導体デバイスを対象とした場合の異物除去に問題があった。すなわち、近年、被処理半導体基板が処理装置内で接触する部材が多種多様化され、これにより部材の表面も焼結材や溶射材によるものが用いられるようになり、この結果、当該板材の表面状態も微細に見ればかなりの凹凸面を呈するようになっている。
【００１８】
このため、従来技術のように、板部材の清浄用具による方法では、図５に示すように、凹面部に付着している異物に対しては粘着層が接触されなくなってしまうことになる。そして、この結果、粘着層による捕捉作用が発揮されなくなり、効率的に異物が除去できない場合が生じてしまい、従って、上記したように、異物除去に問題が生じてしまうのである。
【００１９】
ここで、図５について更に詳しく説明すると、この図は、典型的な例として、清浄化対象部材が基板載置電極１０７の場合であり、しかもこれが、例えば表面が溶射膜で構成された部材の場合を一例として示したもので、この場合、溶射膜の表面は、微細に見れば、かなりの凹凸を持ってしまう。そこで、まず図５(a)には、表面、つまり基板載置面が凹凸になっている基板載置電極１０７に数多くの異物Ａ〜Ｍが付着してしまった場合を、表面が上になっている状態にし、且つ、表面の凹凸と各異物Ａ〜Ｍの大きさについては、理解を容易にするため、かなり誇張して描いてある。
【００２０】
次に、図５(b)は、図５(a)に示した状態にある基板載置電極１０７に、上記従来技術による清掃用具Ｔを適用し、その板部材の粘着層Ｓが備えられている方の面を基板載置電極１０７の表面に押し付けた状態を示したもので、この場合、異物Ａ〜Ｍのうち、基板載置電極１０７の表面で凸になっている部分に付着している異物だけ、つまり異物Ａ、Ｂ、Ｆ、Ｉ、Ｍだけは清浄用具Ｔの粘着層Ｓに接触しているが、凹になっている部分に付着している異物、つまり異物Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｌには粘着層Ｓが接触していない状態が示されている。
【００２１】
そして、図５(c)は、図５(b)に示した状態にある清浄用具Ｔを基板載置電極１０７から引き離した場合を示したもので、この場合、粘着層Ｓに接触していた異物、つまり異物Ａ、Ｂ、Ｆ、Ｉ、Ｍだけは清浄用具Ｔと一緒に除去されるが、そうでなかった異物、つまり異物Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｇ、Ｈ、Ｊ、Ｋ、Ｌは基板載置電極１０７の表面に残ったままであり、このため従来技術では異物が充分に除去されず、従って、異物除去に問題が生じてしまうのである
本発明の目的は、清浄化対象面の状態にかかわらず異物除去に問題が生じる虞のない清浄化処理方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
上記目的を達成するために、本発明では、半導体処理装置の被処理基板に接触する部材の清浄化処理方法において、前記部材の表面に、硬化処理により液状から粘稠度の高い半固体状になる流動性物質を塗布する工程と、前記物質を硬化処理して半固体膜状にする工程と、半固体膜状に硬化した前記物質を前記部材から剥離する工程とからなることを特徴とするものである。
【００２３】
このとき本発明では、液状物質を塗布する際に液状物質が凹凸面に追従し、凹凸面に残留する粒子を包み込むように粘度を調整する。その後、塗布した物質は部材表面上の異物を物質内に取り込む。塗布した物質は乾燥後に柔軟性を有し、一体固形化した物質中に異物を取り込んだまま剥離されるため、基板と接する部材の表面に残留する異物を効率よく除去することが出来る。
【発明の効果】
【００２４】
以上のように本発明によれば、被処理半導体基板を載置する部材の表面に残留する異物を効率よく除去できるので、処理基板裏面粒子の転写等によるエッチング工程中の歩留まり低下など、前述した処理基板裏面異物にかかわる製造上の問題点が改善できる。
【００２５】
また、本発明で使用される液状の塗布物質中には重金属成分が含まれないため、半導体デバイスの特性を悪化させる心配もなく、以って、信頼性が高く、生産効率の良い半導体デバイスを製造することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明について、図示の実施の形態により詳細に説明する。
【００２７】
ここで、図１は、本発明による清浄化処理方法をプラズマエッチング装置の被処理半導体基板載置電極、つまり基板載置電極に適用した場合の一実施形態の説明図であり、従って、ここでの清浄化対象には、図２における基板載置電極１０７が示されている。そしてこの図１の(a)には、基板載置面に凹凸がある基板載置電極１０７に数多くの異物Ａ〜Ｍが付着してしまった場合が示され、これに対して本発明による清浄化処理が施されるものとする。なお、ここでも、基板載置電極１０７の基板載置面の凹凸と各異物の大きさについては誇張して描かれているものである。
【００２８】
そこで、いま、この図１(a)の状態にある基板載置電極１０７に対して本発明による清浄化処理が開始されたたものとする。そうすると、この場合、まず、この図１(a)の状態にある基板載置電極１０７の基板載置面に半流動性物質を塗布する処理が施される。このときの状態を示したのが図１(b)であり、ここで符号３が上記した半流動性物質である。  
そして、このときの半流動性物質とは、硬化処理により液状から粘稠度の高い半固体状になる物質のことで、例えば酢酸ビニール樹脂を水に懸濁させた溶液など、塗布前は適度の粘度で適度の流動性を持ったゆるい水飴状を呈しているが、乾燥などの処理により半硬化し、半流動性から粘稠度の高いゼリー状の半固体状態になり、しかも重金属を含まない物質のことである。
【００２９】
このとき、基板載置電極１０７は、図２で説明したように、その基板載置面が上を向いて水平に保持されている。従って、この半流動性物質３の塗布に際しては、基板載置電極１０７の基板載置面の大きさと、水あめ状の半流動性物質３の粘性などを考慮して適量を滴下し、図示のように、下面では基板載置面の凹凸を埋めながら上面ではほぼ平らな面に広がった状態にする。この際、必要であれば、へら状の部材等で塗布状態を調節してもよい。
【００３０】
しかもこのとき、半流動性物質３自体の表面張力により、基板載置電極１０７の基板載置面の周辺まで自然に広がるか、周辺からは滴下しないように調節して、図１(b)の状態を容易に作り出すことができる。そして、この図１(b)の状態にすると、半流動性物質３の下面には、基板載置電極１０７の基板載置面にある数多くの異物Ａ〜Ｍが埋め込まれた状態になる。
【００３１】
しかも、このとき、半流動性物質３の粘性を適度に選定しておくことにより、基板載置面にある凹凸の全てに対して余すことなく流動性物質３が充填されるようにすることは極く容易なことであり、従って、この実施形態によれば、数多くの異物Ａ〜Ｍの全てを確実に半流動性物質３の下面に埋め込ませることができる。
【００３２】
そこで、この後、流動性物質３に硬化処理を施すのであるが、このとき、流動性物質３として、上記した酢酸ビニール樹脂を水に懸濁させた溶液を用いた場合は、単に所定の時間、放置し、水分が蒸発して適度に乾燥するのを待つだけでよく、従って、簡単に適度な硬化状態にすることができる。
【００３３】
こうして、基板載置電極１０７の基板載置面に塗布した流動性物質３が適度に硬化し、固めのゼラチン膜状になったら、ここで、次に、図１(c)に示すように、膜状の流動性物質３を基板載置電極１０７の基板載置面から引き剥がす。このとき、膜状に硬化している流動性物質３の下面には異物Ａ〜Ｍが埋め込まれ、これが流動性物質３の硬化により、当該流動性物質３に強固に保持された状態になっている。
【００３４】
そこで、適度に硬化した流動性物質３の膜を基板載置電極１０７の基板載置面から引き剥がすと、図示のように、流動性物質３に埋めまれていた異物Ａ〜Ｍも、基板載置電極１０７の基板載置面から一緒に引き剥がされ、この結果、基板載置電極１０７の基板載置面は異物の無い清浄な状態にされることになる。そこで、この後、引き剥がした流動性物質３の膜を廃棄すれば、これで基板載置電極１０７の清浄化処理が終了する。
【００３５】
従って、この結果、以後のプラズマエッチング装置による半導体デバイスのエッチング処理を歩留まり良く実行することができるようになる。しかも、このとき使用される流動性物質３には重金属成分が含まれていないので、デバイス特性が悪化される虞はなく、従って、この実施形態によれば、金属汚染による性能劣化も発生しないので、この点でも半導体デバイス製造歩留まりの向上に寄与することができる。
【００３６】
次に、この実施形態による清浄化処理の手順について、より具体的に説明すると、まず、ここで対象としているプラズマエッチング装置の場合、基板載置電極１０７は、図２に示したように、プラズマ１０５が形成されている処理室１００内にあり、従って、この上に載置され、エッチング処理される被処理基板１０８の枚数が増加するにつれ、この基板載置電極１０７の特にその載置面に残留する異物の量(個数)も増加してゆく。
【００３７】
そこで、この実施形態では、予め設定してある所定の時期になったとき、清浄化処理を開始させるようにする。このため、例えばプラズマエッチング処理中、処理された被処理基板１０８の枚数をカウントし、処理枚数が予め設定しておいた所定の枚数に達したとき清浄化処理を開始させ、図１で説明した半流動性物質３による清浄化処理を実行するようにする。
【００３８】
そして、清浄化処理を開始したら、まず処理室１００に連通するガス導入路や真空引き通路を全て閉じる。次いで処理室１００内の減圧を緩め、略大気圧にした後、図３に示すように、フタ２０１を開く。このため、当該フタ２０１は、蝶番機構２０５により処理室側壁２０３の上端に連結してあり、このフタ２０１を処理室側壁２０３に締付け固定しているボルトを外すことにより、図３に矢印Ａで示すように開くことができるようになっている。
【００３９】
このとき、フタ２０１の上にはコイル部１０４ａがある。そこで、まず、図示してないクレーンなどの手段により、矢印Ｂで示すように、コイル部１０４ａ引き上げ、プラズマエッチング装置から外れた位置に移動させておき、予めフタ２０１を開くのに必要な空間が確保されるようにしておく。
【００４０】
こうして、図３に示すようにフタ２０１を開いたら、まず、サセプタ１１１と電極カバー１１２を取り外す。次に、図４に示すように、基板載置電極１０７を、矢印Ｃで示すように、当該基板載置電極１０７の台座２０７から取り外し、処理室１００の外に取り出して、図示してない所定の作業台に載置する。次いで、基板載置電極１０７に、図１(a)〜図１(c)により説明した本発明の実施形態による清浄化処理を施すのである。
【００４１】
そして、清浄化処理を終ったら、まず、基板載置電極１０７を処理室１００内に搬入し、台座２０７の上に据え付ける。次いで、サセプタ１１１と電極カバー１１２とを基板載置電極１０７に装着し、この後、フタ２０１を閉じてコイル部１０４ａを元の位置に戻せば、ここで清浄化処理が最終的に終了され、以後、所定の時期がくるまで、当該プラズマエッチング装置による半導体デバイスのエッチング処理が歩留まり良く得られることになる。
【００４２】
ところで、以上に説明した例では、本発明の実施形態による清浄化処理方法を、処理室１００から取り出した基板載置電極１０７に施すようにした場合の例について説明したが、これとは別の例として、予め本発明の実施形態による清浄化処理方法を施した基板載置電極１０７とサセプタ１１１及び電極カバー１１２を別ユニットとして用意しておき、これと交換するようにしても良く、この場合、清浄化処理の間、プラズマエッチング装置の停止時間が低減できる。
【００４３】
また、処理室１００のフタ２０１を開いた後、基板載置電極１０７を台座２０７に据えたまま、サセプタ１１１と電極カバー１１２を取り外しただけで、処理室１００内で基板載置電極１０７に本発明の実施形態による清浄化処理方法を施すようにしても良く、この場合、基板載置電極１０７の取り外しや取り出し、搬入などの作業が不要になるので、メンテナンスに必要な作業時間が短縮できるが、反面、清浄化処理に際して、処理室１００内の基板載置電極１０７以外の部分に流動性物質３が付着することが無いように留意する必要がある。
【００４４】
ところで、以上の実施形態では、本発明を基板載置電極１０７の清浄化と半導体製造のためのプラズマ処理装置に適用した場合について説明したが、プラズマ処理装置を製造する際の基板載置電極の清浄化に適用しても良く、この場合、初期の動作時の異物発生を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る清浄化処理方法を説明するための模式図である。
【図２】本発明の適用対象である半導体プラズマエッチング装置の一例を示す説明図である。
【図３】本発明に係る清浄化処理方法を半導体プラズマエッチング装置に適用した場合の説明図である。
【図４】本発明に係る清浄化処理方法を半導体プラズマエッチング装置に適用した場合の説明図である。
【図５】異物除去のための従来技術の一例を示す模式図である。
【符号の説明】
【００４６】
３：流動性物質
１００：処理室
１０１：アンテナ
１０２：高周波電源
１０３：マッチング・フィルタ回路
１０４：コイル
１０５：プラズマ
１０６：スリーブ
１０７：基板載置電極(被処理半導体基板載置電極)
１０８：被処理基板(被処理半導体基板)
１０９：マッチング・フィルタ回路
１１０：ＲＦバイアス電源
１１１：サセブタ
１１２：電極カバー
１１３：ターボ分子ポンプ
２０１：フタ(蓋)
２０２：絶縁リング
２０３：処理室側壁
２０４：真空室側壁
２０５：蝶番機構
２０７：台座
Ａ〜Ｍ：異物
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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