(57)【要約】【課題】プラズマ応用装置において、効果的に帯電微粒子を除去する。【解決手段】プラズマＣＶＤ装置において、真空容器の内部が真空状態とされ、半導体処理のために用いられるガスが導入され、ＮＦＰコレクタ４０の導電体に正電圧が印加される。高周波電源１２０から下部電極３２に高周波電力が印加されると、微粒子が生じ、下部電極３２上の電子鞘により負に帯電する。負に帯電した微粒子は、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８により導かれ、さらに、ＮＦＰコレクタ４０の導電体に誘引され、下部電極３２上から取り除かれる。【選択図】          図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
実質的に水平に配設された上側の電極と、前記上側の電極と対向して実質的に平行に配設された下側の電極との間でプラズマを発生させ、少なくとも前記下側の電極を第１の極性に帯電させるプラズマ生成手段と、
前記下側の電極に形成され、前記下側の電極上で、前記第１の極性に帯電した粒子を誘導する誘導溝と、
前記誘導溝の端に配設され、前記誘導溝に誘導された前記第１の極性に帯電した粒子を誘引する粒子誘引手段と
を有し、
前記粒子誘引手段は、
前記第１の極性と異なる第２の極性に帯電した第３の電極、または、前記第３の電極および前記第３の電極に誘引された粒子を吸引する吸引手段
を有する
プラズマ処理装置。
【請求項２】
前記下側の電極に形成される誘導溝は、
前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広くなるように形成され、
前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成され、または、前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広く、かつ、前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成される
請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記誘導溝に、絶縁体が充填されている
請求項１または２に記載のプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板を処理するための処理室に生じる帯電粒子を誘引する粒子誘引装置を備えたプラズマ処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えば、特許文献１は、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒｅ  Ｄｏｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置などにおいて、電極に溝、突起部あるいはテーパ部を形成することにより、真空容器内に発生する帯電微粒子を取り除く方法を開示する。
また、例えば、特許文献２は、同様な装置において、帯電微粒子を、微粒子と反対の極性の電圧を印加した電極を用いて取り除く方法を開示する。
【０００３】
【特許文献１】特開平５−７４７３７号公報
【特許文献２】国際公開ＷＯ  ０１／０１４６７  Ａ１
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来技術を前提としてなされたものであって、基板に対する処理中に発生する帯電微粒子を、効果的に除去することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかるプラズマ処理装置は、実質的に水平に配設された上側の電極と、前記上側の電極と対向して実質的に平行に配設された下側の電極との間でプラズマを発生させ、少なくとも前記下側の電極を第１の極性に帯電させるプラズマ生成手段と、前記下側の電極に形成され、前記下側の電極上で、前記第１の極性に帯電した粒子を誘導する誘導溝と、前記誘導溝の端に配設され、前記誘導溝に誘導された前記第１の極性に帯電した粒子を誘引する粒子誘引手段とを有し、前記粒子誘引手段は、前記第１の極性と異なる第２の極性に帯電した第３の電極、または、前記第３の電極および前記第３の電極に誘引された粒子を吸引する吸引手段を有する。
【０００６】
好適には、前記下側の電極に形成される誘導溝は、前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広くなるように形成され、前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成され、または、前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広く、かつ、前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成される。
【０００７】
好適には、前記誘導溝に、絶縁体が充填されている。
【０００８】
【発明の実施の形態】
［本発明の背景］
本発明の理解を助けるために、その実施形態の説明に先立ち、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。
【０００９】
［ＰＥＣＶＤ］
図１は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマＣＶＤ装置１の構成を例示する図である。
プラズマ促進化学気相堆積法（ＰＥＣＶＤ）は、半導体製造の分野において、エッチング処理、薄膜堆積などのために、ごく一般的に用いられている。
【００１０】
ＰＥＣＶＤを行うプラズマＣＶＤ装置１は、図１に示すように、真空容器１００（図１においては点線で示されている）、この真空容器１００内に、上下平行に配設された２枚１組の板状電極（上部電極２０および下部電極３０）、および、これらの板状電極に高周波電力を供給する高周波電源（図４などを参照して後述）などから構成される。
下部電極３０は、取り付けステー１０２により真空容器１００に取り付けられ、処理の対象となる半導体ウェハは、下部電極３０が兼ねるサセプタ上に載置され、この下部電極３０には高周波電力が印加され、上部電極２０はグラウンド電圧（０Ｖ）とされる。
【００１１】
真空容器１００内に導入される気体は、これら２枚の板状電極間（上部電極２０および下部電極３０）に印加される高周波電力によりプラズマ化され、反応性ガスとされ、半導体ウェハ上に堆積して、半導体デバイスを構成する膜を形成する。
しかしながら、この反応性ガスは、半導体ウェハ上で膜となる他に、真空容器１００内側の壁面に付着し、あるいは、真空容器１００内の他の気相成分と反応して、直径が１／１０ミクロン〜数十ミクロンの微粒子となってしまう。
このような微粒子は、半導体ウェハ上に付着する可能性があり、半導体製造プロセスに悪影響を与える可能性があるので、真空容器１００内から除去されなければならない。
【００１２】
［微粒子除去方法］
高周波が２枚の板状電極間（上部電極２０および下部電極３０）に印加され、プラズマが発生すると、下側の電極に、電子鞘（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｓｈｅａｔｈ）が形成される。
この電子鞘に微粒子が下側の電極に近づくと、電子鞘から電子を受け取って、負の極性に帯電する。
このように帯電した微粒子を除去する方法の例として、以下の２つを挙げることができる。
【００１３】
［電極に溝などを形成する除去方法（第１の微粒子除去方法）］
図２は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマＣＶＤ装置１（図１）における上部電極２０と下部電極３０との間の静電位パターン２２、および、下部電極（内部）３２に形成される第１の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８を例示する図である。
ここで、図２に示すように、図１に示した下部電極３０の内部を示す場合には、下部電極（内部）３２と記すことがある。
但し、図示の簡略化のために、図２においては、下部電極（内部）３２に形成される１本以上（例えば８本）の第１の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８の内、３本のみが示されている。
なお、以下、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８など、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に、微粒子誘導溝３２０と略記することがある。
【００１４】
例えば、上記特許文献１に開示されているように、下部電極（内部）３２上に、微粒子誘導溝３２０を形成すると、上部電極２０と下部電極（内部）３２との間の静電位は、図２に、静電位パターン２２として例示する通りとなる。
上述したように、微粒子は、電子鞘により負に帯電させられているので、電子鞘の上方を浮遊して、静電位パターン２２の電位が高い部分に集まってくる。
微粒子誘導溝３２０の形状に沿って、電子鞘の表面が下がるので、微粒子誘導溝３２０上の電位は高くなる。
従って、微粒子誘導溝３２０を形成することにより、微粒子誘導溝３２０に、負に帯電した微粒子を誘導することができる。
【００１５】
また、微粒子誘導溝３２０が深くなれば深くなるほど、微粒子誘導溝３２０の幅が広くなれば広くなるほど、微粒子誘導溝３２０上の電子鞘の表面が下がり、その部分の電位が上がる。
従って、微粒子を誘導すべき方向に進むにつれて、深さが徐々に深くなるように、幅が徐々に広くなるように微粒子誘導溝３２０を形成することにより、所望の方向に微粒子を誘導し、除去することができる。
【００１６】
［正電圧を印加した電極を用いる除去方法（第２の除去方法）］
ここまでに述べたように、下部電極（内部）３２上の微粒子は、負に帯電しているので、正の電圧が印加された電極に吸い付けられる。
例えば、上記特許文献２に開示されているように、正電圧が印加されている電極を用いて微粒子を誘導し、集まった微粒子を排出する方法によっても、下部電極（内部）３２上の微粒子を除去することができる。
本発明にかかる微粒子除は、上記第１および第２の除去方法を併用することにより、より効果的に、下部電極（内部）３２上の微粒子を除去できるように工夫されている。
【００１７】
［実施形態］
以下、本発明の実施形態を説明する。
図３は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマＣＶＤ装置１（図１）において用いられる下部電極（内部）３２と、下部電極（内部）３２に形成された１本以上の微粒子誘導溝３２０それぞれに対向して配設される負帯電微粒子（Ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ  Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｆｉｎｄｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ；  ＮＦＰ）コレクタ４０とを示す斜視図である。
図４は、図１〜図３に示した上部電極２０、下部電極（内部）３２および第１のＮＦＰコレクタ４０と、高周波電源１２０および直流電源１２４との接続を示す図である。
【００１８】
図５は、図３に示した第１のＮＦＰコレクタ４０を例示する斜視図である。
図６は、図５に示した第１のＮＦＰコレクタ４０の構成を示す図である。
なお、以下、特に断らない限り、下部電極（内部）３２に、８本の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８が形成された場合を具体例とする。
【００１９】
図３，図４に示すように、下部電極（内部）３２には、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８が、その中央に設けられた円形（他の形状、例えば四角形でもよい）の半導体ウェハ載置部３２４から放射状に形成される。
下部電極３０（下部電極（内部）３２）は、図２、図４に示すように、コンデンサ１２２を介して高周波電源１２０と接続され、高周波電力が供給される。
上部電極２０は、同様に図２，図４に示すように、グラウンド電位に接続される。
【００２０】
半導体ウェハ載置部３２４それぞれの端部は、図１に示した下部電極３０の周囲に設けられた開口部３００−１〜３００−８それぞれと位置あわせされる。
第１のＮＦＰコレクタ４０−１〜４０−８（図３，図５）の開口部４０４（図６）それぞれは、下部電極３０の開口部３００−１〜３００−８（図１）それぞれを介して、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８の下部電極（内部）３２外周上の端部それぞれと対向する位置に取り付けられる。
【００２１】
図６に示すように、ＮＦＰコレクタ４０は、円筒状の導電体４０２の外側が、セラミックなどの絶縁体４００により覆われた構成を採る。
ＮＦＰコレクタ４０の導電体４０２は、図４〜図６に示すように、電線４１２を介して、直流電源から正の電圧が印加される。
つまり、プラズマＣＶＤ装置１は、ＰＥＣＶＤ法により半導体に対する処理を行う一般的な半導体処理装置に、ＮＦＰコレクタ４０−１〜４０−８、および、これらに正電圧を印加する直流電源１２４を付加した構成を採る。
【００２２】
プラズマＣＶＤ装置１において、真空容器１００の内部が真空状態とされ、半導体処理のために用いられるガスが導入され、ＮＦＰコレクタ４０の導電体４０２に正電圧が印加される。
高周波電源１２０から下部電極（内部）３２に高周波電力が印加されると、上述のように、微粒子が生じ、下部電極（内部）３２上の電子鞘（図示せず）により負に帯電する。
負に帯電した微粒子は、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８により導かれ、さらに、ＮＦＰコレクタ４０の導電体４０２に誘引され、下部電極（内部）３２上から取り除かれる。
【００２３】
［変形例］
以下、プラズマＣＶＤ装置１の変形例を説明する。
【００２４】
［微粒子誘導溝３２０の変形例］
まず、微粒子誘導溝３２０の変形例を説明する。
図７は、図２〜図４に示した第１の微粒子誘導溝３２０の第１の変形例（第２の微粒子誘導溝３２２）を示す図である。
上述したように、微粒子誘導溝３２０を、下部電極（内部）３２の周辺に行けば行くほど幅が広くなる扇型の形状に形成すると、半導体ウェハ載置部３２４から下部電極（内部）３２の外周に向かう方向に、微粒子が誘導される。
従って、図７に示すように、下部電極（内部）３２上の微粒子誘導溝３２０を、扇形に形成された微粒子誘導溝３２２に置換すると、ＮＦＰコレクタ４０の開口部４０４および導電体４０２に、微粒子を、より効率的に誘導することができる。
【００２５】
図８は、図２〜図４に示した第１の微粒子誘導溝３２０の第２の変形例（第３の微粒子誘導溝３３０）を示す図である。
また、上述したように、微粒子誘導溝３２０を、下部電極（内部）３２の周辺に行けば行くほど深くなるように形成すると、半導体ウェハ載置部３２４から下部電極（内部）３２の外周に向かう方向に、微粒子が誘導される。
従って、第１の微粒子誘導溝３２０を、図８に示す第３の微粒子誘導溝３３０により置換すると、ＮＦＰコレクタ４０の開口部４０４および導電体４０２に、微粒子を、より効率的に誘導することができる。
なお、下部電極（内部）３２上の微粒子誘導溝を、図７および図８に示した第２および第３の微粒子誘導溝３２２，３２６の形状を組み合わせた形状に形成することも可能である。
【００２６】
図９は、絶縁体が充填された第１の微粒子誘導溝３２０を示す図である。
図９に示すように、図２〜図４に示した第１の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８に、セラミックなどの充填絶縁材３２８−１〜３２８−８を、下部電極（内部）３２が平坦になるように満たす。
このように、絶縁体で充填された微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８を用いても、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８が形成する静電位パターン２２はほとんど影響を受けない。
【００２７】
従って、絶縁体で充填された状態の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８も、絶縁体で充填されない状態の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８と同様に、微粒子を誘導することができる。
さらに、微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−８を、充填絶縁材３２８−１〜３２８−８で満たすことにより、これらの溝に、微粒子が溜まることを防止することができる。
【００２８】
［ＮＦＰコレクタの変形例］
図１０〜図１２は、図３〜図６に示した第１のＮＦＰコレクタ４０の第１〜第３の変形例（第２〜第４のＮＦＰコレクタ４２，４４，４６）を示す図である。ＮＦＰコレクタ４０において、セラミック製の絶縁体４００により、開口部４０４に静電的な障壁が生じ、ＮＦＰコレクタ４０による微粒子除去の性能が低下することがある。
このような静電的な障壁の影響を排除するためには、第１のＮＦＰコレクタ４０の導電体４０２を、絶縁体４００から突出する導電体４２２で置換し、図１０に示す第２のＮＦＰコレクタ４２とする。
プラズマＣＶＤ装置１において、第１のＮＦＰコレクタ４０を、第２のＮＦＰコレクタ４２により置換することにより、より効率的に、下部電極（内部）３２の微粒子を除去することができる。
【００２９】
また、図１１に示すように、第２のＮＦＰコレクタ４２の開口部４２４の反対側の端部に、排気口４４６を設け、導電体４２２に吸い付けられた微粒子を、プラズマＣＶＤ装置１の排気系（図示せず）を利用して、真空容器１００の外に排出する第３のＮＦＰコレクタ４４とすることができる。
プラズマＣＶＤ装置１において、第１および第２のＮＦＰコレクタ４０，４２を、第３のＮＦＰコレクタ４４により置換することにより、さらに効率的に、下部電極（内部）３２の微粒子を除去することができる。
なお、第２のＮＦＰコレクタ４２に、排気口４４６を追加し、同様の効果を得ることも可能である。
【００３０】
図１３は、図１２に示した第４のＮＦＰコレクタ４６の断面図である。
第４のＮＦＰコレクタ４６の本体４６６は、図１２に示すように、下部電極３０（下部電極（内部）３２）の周囲に配設される。
第４のＮＦＰコレクタ４６の本体４６８は、図１３に示すように、導電体４６２が、絶縁体４６０で覆われた構成を採る。
さらに、本体４６８には、導電体４６２の内部から排気を行う排気管４７０が付加され、下部電極３０の開口部３００−ｉ（図３などに示した例においてはｉ＝１〜８）に位置あわせされた開口部４６４−ｉが設けられる。
【００３１】
ＮＦＰコレクタ４６の導電体４６２は、開口部３００，４６４を介して、下部電極（内部）３２上の微粒子を吸い付け、導電体４６２に吸い付けられた微粒子は、排気管４７０から、プラズマＣＶＤ装置１の排気系（図示せず）により、真空容器１００の外部に排出される。
第２または第３のＮＦＰコレクタ４２，４４の代わりに、図１２，図１３に示した第４のＮＦＰコレクタ４６を用いても、第２または第３のＮＦＰコレクタ４２，４４と同様の効果を得ることができる。
【００３２】
［その他］
図１４は、４本の微粒子誘導溝３２０−１〜３２０−４が形成された下部電極（内部）３２を例示する図である。
なお、微粒子誘導溝３２０の本数は、１本以上であればよい。
微粒子誘導溝３２０の本数は、プラズマＣＶＤ装置１のコスト、下部電極（内部）３２の大きさ、発生する微粒子の量などに応じて、例えば、図１４に示すように４本とすることもできる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる微プラズマ処理装置によれば、基板に対する処理中に発生する帯電微粒子を、効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマＣＶＤ装置の構成を例示する図である。
【図２】本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマＣＶＤ装置（図１）における上部電極と下部電極との間の静電位パターン、および、下部電極（内部）に形成される第１の微粒子誘導溝を例示する図である。
【図３】本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマＣＶＤ装置（図１）において用いられる下部電極（内部）と、下部電極（内部）に形成された１本以上の微粒子誘導溝それぞれに対向して配設される負帯電微粒子（Ｎｅｇａｔｉｖｅｌｙ  Ｃｈａｒｇｅｄ  Ｆｉｎｄｅ  Ｐａｒｔｉｃｌｅ；  ＮＦＰ）コレクタとを示す斜視図である。
【図４】図１〜図３に示した上部電極、下部電極（内部）および第１のＮＦＰコレクタと、高周波電源および直流電源との接続を示す図である。
【図５】図３に示した第１のＮＦＰコレクタを例示する斜視図である。
【図６】図５に示した第１のＮＦＰコレクタの構成を示す図である。
【図７】図２〜図４に示した第１の微粒子誘導溝の第１の変形例（第２の微粒子誘導溝）を示す図である。
【図８】図２〜図４に示した第１の微粒子誘導溝の第２の変形例（第３の微粒子誘導溝）を示す図である。
【図９】絶縁体が充填された第１の微粒子誘導溝を示す図である。
【図１０】図３〜図６に示した第１のＮＦＰコレクタの第１の変形例（第２のＮＦＰコレクタ）を示す図である。
【図１１】図３〜図６に示した第１のＮＦＰコレクタの第２の変形例（第３のＮＦＰコレクタ）を示す図である。
【図１２】図３〜図６に示した第１のＮＦＰコレクタの第３の変形例（第４のＮＦＰコレクタ）を示す図である。
【図１３】図１２に示した第４のＮＦＰコレクタの断面図である。
【図１４】４本の微粒子誘導溝が形成された下部電極（内部）を例示する図である。
【符号の説明】
１・・・プラズマＣＶＤ装置、
１００・・・真空容器、
１０２・・・取り付けステー、
１２０・・・高周波電源、
１２２・・・コンデンサ、
１２４・・・直流電源、
２０・・・上部電極、
２２・・・静電位パターン、
３０，３２・・・下部電極、
３００・・・開口部、
３２０，３２２，３２６，３３０・・・微粒子誘導溝、
３２４・・・半導体ウェハ載置部、
３２８・・・充填絶縁材、
４０，４２，４４，４６・・・ＮＦＰコレクタ、
４００，４６０・・・絶縁体、
４０２，４２２，４６２・・・導電体、
４０４，４２４，４６４・・・開口部、
４４６・・・排気口、
４１２・・・電線、
４６６・・・本体、
４７０・・・排気管、
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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