(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
容器の内部の試料台上に載置された被処理基板を処理する半導体デバイス製造装置の製造方法であって、前記試料台の上面に誘電体製の膜を溶射により形成した後に、この誘電体製の膜を流体を用いて洗浄する処理または粘着性部材をその表面に有する粘着性部材を前記誘電体膜上面に貼付及び剥離を行い異物を除去する処理の少なくとも何れかを行う第一の工程と、この第一の工程の後に前記誘電体製の膜の上面にウエハを載せて静電吸着させる処理を複数回行う第二の工程とを備えた半導体デバイス製造装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の半導体デバイス製造装置の製造方法であって、前記流体を用いた洗浄として超音波洗浄またはスチーム洗浄を行う半導体デバイス製造装置の製造方法。
【請求項３】
前記請求項１または２に記載の半導体デバイス製造装置の製造方法であって、前記流体を用いた洗浄として二種類の流体を用いた洗浄を行う半導体デバイス製造装置の製造方法。
【請求項４】
容器の内部に配置されその上面に溶射により形成された誘電体製の膜を有した試料台上に載置された被処理基板を処理する半導体デバイス製造装置の洗浄方法であって、前記被処理基板を処理した後に、前記誘電体製の膜を流体を用いて洗浄する処理または粘着性部材をその表面に有する粘着性部材を前記誘電体膜上面に貼付及び剥離を行い異物を除去する処理の少なくとも何れかを行う第一の工程と、この第一の工程の後に前記誘電体製の膜の上面にウエハを載せて静電吸着させる処理を複数回行う第二の工程とを行う半導体デバイス製造装置の洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体デバイス製造装置の製造方法または洗浄法に係り、特に、被処理基板の裏面に付着する異物を低減する半導体デバイス製造装置の製造方法または洗浄方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体ウエハ等の被処理基板である試料の表面に薄膜を形成したりこれをエッチングしたりする工程を有する処理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、上記エッチング処理の工程においては被処理基板上に付着した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虞がある。このような異物は種々の要因で発生するが、被処理基板の裏面に付着した異物が被処理基板の移動時や洗浄時に処理装置内で他の被処理基板に転写すること等が製造歩留まりの悪化をもたらす要因と考えられる。また、半導体デバイスへ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。
【０００３】
従来より、このような問題を解決することが検討されており、例えば、特開平８−３２１４４７号公報（特許文献１）には、ウエハの処理中にこれを静電吸着する静電吸着装置上にダミーウエハを載せて静電吸着することで静電吸着装置上面に付着している異物をダミーウエハに転写，捕獲して製品を製造するウエハへ付着する異物を低減しようとするものが開示されている。また、特開平１０−３２１４８８号公報（特許文献２）には、裏面に粘着性を有する基板をウエハステージ上の接触部材上面に載せて基板裏面の粘着成分により接触部材表面に付着している異物を基板裏面に転写，捕獲するものが開示されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平８−３２１４４７号公報
【特許文献２】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】
【０００５】
しかし、近年、半導体デバイスはさらに微細化が進み、より微細な異物までもが問題となってきた、また被処理基板が処理される処理装置内部でこの基板に接触する部材の材質も多種多様となり、その表面状態も焼結材や溶射材が用いられるようになり、表面状態は微細面で見ればかなりの凹凸面を呈するようになっている。このため、従来の異物除去方法を用いただけでは、効率的に異物が除去できない場合が生じてきている。
【０００６】
被処理基板と接触してこれを保持する部材、例えば、基板が載せられ保持される試料台上面の部分のセラミクスのような誘電体で構成された膜は、その表面に微細に見ればかなりの凹凸が形成されており、このような部分を形成した後には上記凹凸の表面に切片や破片が付着していたり、僅かの外力で遊離してしまう部分が存在している。このような部分は、処理の際に載せられた被処理基板に異物として付着してしまう虞が大きいので、超音波洗浄処理を実施する等の異物を低減するための処理が行われている。
【０００７】
しかしながら、従来のこのような処理を行ったとしても十分に異物を取り除くことが困難であった。例えば、超音波処理によって処理装置内で基板が載せられる部分の表面から異物となる粒子を低減させたとしても、粒子に覆われた部分からさらに異物が発生してしまったり、処理装置内の部材の表面に存在する粒子の大きさは広い範囲に渡るため、大きな大きさの粒子を取り除くことができてもより小さな大きさの粒子を取り除くことが困難であったり、その逆に大きな粒子を取り除くことができなかったりする問題が生じていた点については、上記従来技術では考慮されていなかった。
【０００８】
本発明の目的は、異物の発生を抑制して歩留まりを向上できる半導体デバイス製造装置の製造方法または半導体デバイス製造装置の洗浄方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的は、容器の内部の試料台上に載置された被処理基板を処理する半導体デバイス製造装置の製造方法またはその洗浄方法であって、前記試料台の上面に誘電体製の膜を溶射により形成した或いは前記被処理基板を処理した後に、この誘電体製の膜を流体を用いて洗浄する処理または粘着性部材をその表面に有する粘着性部材を前記誘電体膜上面に貼付及び剥離を行い異物を除去する処理の少なくとも何れかを行う第一の工程と、この第一の工程の後に前記誘電体製の膜の上面にウエハを載せて静電吸着させる処理を複数回行う第二の工程とを備えたことにより達成される。
【００１１】
さらにまた、前記流体を用いた洗浄として超音波洗浄またはスチーム洗浄を行うことにより達成される。さらにまた、前記流体を用いた洗浄として二種類の流体を用いた洗浄を行うことにより達成される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態を図表を用いて説明する。
【００１３】
図１は、本発明に係る半導体デバイス製造装置の構成の概略を示す縦断面図である。この図において、１００は真空容器内に配置された空間である処理室、１０１は処理室１００上方に配置された上部アンテナ、１０２は上部アンテナ１０１に高周波電力を供給する高周波電源、１０３はマッチング・フィルタ回路、１０４は処理室１００内に磁場を供給するソレノイドコイル、１０５はプラズマ、１０６は側壁スリーブ、１０７は被処理基板載置電極、１０８は被処理基板、１０９マッチング・フィルタ回路、１１０はＲＦバイアス電源、１１１はサセプタリング、１１２は電極カバー、１１３は回転バルブ、１１４はターボ分子ポンプである。
【００１４】
図１に示したプラズマエッチング装置において、真空排気した処理室１００内には、エッチングガスであるアルゴン（Ａｒ），ＣＦ4，ＣＨＦ3，窒素（Ｎ2）等のガスが選択構成され、図示割愛してあるが、ボンベからガス配管，マスフローコントローラを介して、上部アンテナ１０１の処理室１００側に配置された円板形状のシャワープレートに配置された複数の貫通孔から、シャワー状に供給される。このようなガスの供給と、回転バルブ１１３及びターボ分子ポンプ１１４を含む排気装置による処理室１００内部の排気，減圧とのバランスにより処理室１００内の圧力が所望の値に調節される。
【００１５】
また、高周波電源１０２（ここでは例えば、周波数４５０ＭＨｚのＵＨＦ電源および周波数１３.５６ＭＨｚのＲＦ電源）から発生させた高周波をマッチング・フィルタ回路１０３，上部アンテナ１０１を介して処理室１００内に導入する。これにより、処理室１００の周辺に配置されたソレノイドコイル１０４により形成された磁場とＵＨＦ波との相互作用により、処理室１００内にＥＣＲ放電が生成され、エッチングガスが解離してプラズマ１０５が被処理基板載置電極１０７上方の処理室１００内の空間で形成される。
【００１６】
処理室１００内の下方に設けられた被処理基板載置電極１０７上には、ここでは、例えば直径２００mmの被処理基板１０８が載置可能な被処理基板１０８に合わせてほぼ円形と見なせる形状にされた載置面が配置され、この載置面上に載せられた被処理基板１０８が保持される。被処理基板載置電極１０７には、ここでは例えば８００ＫＨｚのＲＦバイアス電源１１０がマッチング・フィルタ回路１０９を介して接続されている。これにより、プラズマ中のイオンを被処理基板１０８上に引き込み、表面に吸着したラジカルとの相互作用によるイオンアシスト反応により、異方性エッチングを進行させる。エッチング中に生成した反応生成物は、ターボ分子ポンプ１１４の動作により処理室１００内から排気される。
【００１７】
被処理基板１０８がその上面に載置される試料台である被処理基板載置電極１０７上の載置面上面には、エッチング処理時には図示しないが一般に被処理基板１０８の温度コントロールを行うため、被処理基板載置電極１０７と被処理基板１０８の間にヘリウムガス等の熱伝達性を有するガスを導入し、熱伝導性を良くしている。また、熱伝導性を安定させるため、被処理基板１０８は図示省略した電源装置による静電気力で被処理基板載置電極１０７へ吸着保持される。この際、被処理基板１０８の裏面には静電気力により被処理基板載置電極１０７表面上に残留する異物が転写される。このため、被処理基板載置電極１０７表面上には残留異物が少ない状態を形成することが重要となる。
【００１８】
図２，図３及び図４，図５に本発明の実施例を比較例とともに示す。図４は被処理基板載置部材に対する本発明の実施例と比較例の異物低減効果を示すものである。図４中の静電吸着による異物低減については、図１に示す半導体デバイス製造装置の被処理基板載置電極１０７について製品を製造するために用いられる半導体ウエハと同様またはこれ以上に表面の粗さが小さく形成された非製造用のウエハ（鏡面ウエハ）を用い、図２に示す非処理基板載置電極の構成により実施した。
【００１９】
図２は、図１に示す実施の形態に係る被処理基板載置電極１０７の構成を模式的に示す縦断面図である。この図において、被処理基板載置電極１０７は載置台１，誘電体２，電極３により構成される。被処理基板載置電極１０７の上面の載置面を構成する誘電体２は、載置台１の上面を被覆するセラミクスの膜であって、内部に被処理基板１０８を誘電体２の膜上に吸着して保持するための電力が供給される電極３が配置されている。
【００２０】
膜としての誘電体２は、導電体から構成された載置台１の上面に適度な凸凹を形成して所定の粗さにした後にその上面を覆って形成される。この形成は、例えば溶射法により行われる。溶射によってアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）やイットリア（Ｙ2Ｏ3）等のセラミクス材料の微粒子が半ば溶解した状態で載置台１の上面に吹き付けられて各粒子の溶解した表面同士が結合した状態で冷却して、同一の材料による多孔室の膜が形成される。
【００２１】
さらに、この膜である誘電体２の表面は、被処理基板１０８であるウエハ７の吸着，保持あるいはヘリウムガスによる熱伝達に適切な形状に切削または研磨されたり、溶射により結合した粒子同士の間の上記孔を塞ぐ処理が施される。本実施の形態では、被処理基板１０８の静電吸着は、電極３，誘電体２，ウエハ７間に電気回路４，スイッチ６を介して電圧可変機構を内設した直流電源５により電極３に印加された電圧によって発生した静電気による吸着力により実施した。
【００２２】
異物の数はレーザ式の異物検査装置を用いて直径２００mmの異物測定用のシリコン製ウエハの鏡面を被処理基板載置電極１０７の誘電体２上面に接触させるように載置して電極３に給電してウエハを静電吸着した後に遊離させ、鏡面上の１μｍ以上の異物数を計測した。ウエハの静電吸着による異物の除去は、各異物を低減する処理の組合せ毎に異物吸着用のウエハ複数枚を引き続いて静電吸着および遊離を行って実施した。特に、本実施例では５枚の新品のウエハを用いて実施した。なお、異物低減効果の評価は、超音波洗浄処理や粘着シートによる異物除去よりを実施しない処理条件（比較例１）の吸着１枚目の異物数を１００％をした場合の相対的な異物残留割合として評価した。
【００２３】
図４中の処理の内容については図５に詳細な異物低減処理フローを実施例と比較例を併せて示している。図５に示した実施例１，実施例２，比較例３に示した異物除去処理のうち流体洗浄の処理としては超音波洗浄処理を実施した。また、実施例１，実施例２，比較例２に示した粘着成分を持った粘着シートによる異物の除去は、図３に示すように被処理基板載置電極１０７の誘電体２の上面に対して異物除去用のウエハの裏面に配置された粘着性を有する膜である粘着シート８を貼付させてウエハを離して粘着シート８を剥離する動作を４回繰り返して実施した。
【００２４】
上記実施例では、流体による洗浄処理の工程では流体の運動エネルギーによって処理室内部材の表面付近に存在する異物の粒子を取り去るとともに、粘着性部材を用いて表面部付近の異物粒子を粘着力を用いて誘電体２上面の異物を除去する。その後、異物除去用のウエハの裏面を近接させ静電吸着力により微細な異物を鏡面ウエハに転写することによりさらに効率よく異物を除去することができる。粘着性部材を用いて表面部付近の異物粒子を粘着力により除去する工程を流体による洗浄処理工程の前段に付加することにより、さらに異物を効率よく低減できる。
【００２５】
また、本実施例では、流体による洗浄処理に超音波洗浄，スチーム洗浄、あるいは複数の種類、例えば２種類の流体を用いて洗浄する二流体洗浄の少なくともいずれかを工程として実施する。このような流体による洗浄処理，粘着シートを用いた粘着力による異物除去，静電吸着力による異物除去の順列を選択することで被処理基板載置電極１０７の表面に残留する異物が効率よく除去される。このような異物の除去の処理は、半導体デバイス製造装置を製造する工程において、被処理基板載置電極１０７の上面に誘電体２の膜を溶射により形成した後実施することで、半導体デバイスの製造の歩留まりが向上し、半導体デバイスの製造の初期の故障や異常の発生を低減することで稼働率を増加させ半導体デバイスの製造コストが低減される。
【００２６】
また、このような異物の除去の工程は所定の枚数の製品製造用のウエハを処理した後や検出した処理室１００内の壁面への堆積物の量が所定値に達した場合に行っても良い。この場合、真空容器である処理室１００内を大気側に開放して被処理基板載置電極１０７を取り外して半導体デバイス製造装置の外部で異物を除去する処理を行う必要が有り、このため半導体デバイスの製造が中断するが、一方で、このことにより製品を製造する動作を重ねることで誘電体２上に付着した付着物や誘電体２上面から剥がれやすくなったセラミクスの粒子による異物の発生を低減することができる。
【実施例１】
【００２７】
以下、本発明の実施例１を図表を用いて説明する。なお、異物低減の効果については、前述したように比較例１の吸着１枚目の異物数を１００％とした場合の相対的な異物の残留割合として示す。
【００２８】
図４は、本実施の形態に係る被処理基板１０８と接触する半導体デバイス製造装置内部の部材、特に被処理基板載置電極１０７の表面の異物の状況、図５は、本発明の実施例及び比較例の異物除去の工程のフローを示すものである。実施例１の被処理基板載置電極１０７の異物を低減する処理は、図５に示すように流体洗浄による異物除去，粘着シートによる異物除去及び静電吸着力による異物除去を適切に構成したものである。被処理基板載置電極１０７は、流体洗浄処理（超音波洗浄処理実施）後、粘着シートによる異物除去については、図３に示すように被処理基板載置電極１０７の誘電体面に対し、４回粘着シートの貼付と剥離を繰り返し実施した。その後、図２に係る静電吸着処理をウエハ５枚用いて実施した。比較例１のウエハ吸着１枚目の異物数を１００％とした際の吸着ウエハ１枚目から５枚目の異物の残留割合は、それぞれ５８.５％，７.４％，４.１％，３.１％，２.６％と格段に減少している。
【００２９】
このように、本実施例では、流体による洗浄処理工程では流体の運動エネルギーにより、処理室内部材の表面付近に存在する異物粒子を除去するとともに、粘着性部材を用いて表面部付近の異物粒子を粘着力によりさらに除去する。その後、静電吸着力により微細な異物を鏡面ウエハに転写することによりさらに効率よく異物を除去することができる。
【実施例２】
【００３０】
実施例２は実施例１の処理フローの前段に粘着シートによる異物除去工程を付加したもので、図４，図５の実施例２に異物評価状況と異物低減処理フローを示す。図４の実施例２に示すように吸着ウエハ１枚目から５枚目の異物の残留割合は、それぞれ３５.４％，３.１％，２.２％，１.６％，１.４％と実施例１よりさらに異物を低減できる効果が得られた。
【００３１】
このように、本実施例では、粘着性部材の粘着力による異物除去工程を実施例１の前段に付加することにより、さらに異物除去効率を向上できる効果が得られる。
【００３２】
〔比較例１〕
比較例１は図５の処理フローに示すように、本願実施例１の異物低減処理フローから流体洗浄（超音波洗浄）処理と粘着シートによる異物除去処理工程を除いたもので、静電吸着処理の繰り返しによる異物低減効果を評価したものである。図４の比較例１に示すようにウエハ１枚目から５枚目の異物の残留割合は、それぞれ１００％，６５.６％，５０.９％，３９.７％，３３.１％と異物の残留割合は着実に減少し、異物低減効果は得られるが実施例１よりは異物の残留割合が多い。
【００３３】
〔比較例２〕
比較例２は図５の処理フローに示すように、本願実施例１の異物低減処理フローから流体洗浄（超音波洗浄）処理による異物除去処理工程を除いたもので、粘着シートと静電吸着処理の繰り返しによる異物低減効果を評価したものである。図４の比較例２に示すようにウエハ１枚目から５枚目の異物の残留割合は、それぞれ７２.７％，３３.４％，２８.４％，２８.３％，２２.７％と異物の残留割合は着実に減少し、異物低減効果は得られるが実施例１よりは異物の残留割合が多い。
【００３４】
〔比較例３〕
比較例３は図５の処理フローに示すように、本願実施例の異物低減処理フローから粘着シートによる異物除去処理工程を除いたもので、流体洗浄（超音波洗浄）処理と静電吸着処理の繰り返しによる異物低減効果を評価したものである。図４の比較例３に示すようにウエハ１枚目から５枚目の異物の残留割合は、それぞれ８９.３％，５８.１％，４７.９％，３１.６％，２５.８％と異物の残留割合は着実に減少し、異物低減効果は得られるが実施例１よりは異物の残留割合が多い。
【００３５】
〔比較例４〕
比較例４は図５の処理フローに示すように、本願実施例１の異物低減処理フローの流体洗浄（超音波洗浄）と粘着シートによる洗浄処理の順序を入れ替えたものである。すなわち、被処理基板載置部材に対して最初に粘着シートによる処理を行った後に流体洗浄処理（超音波洗浄処理）を実施し、さらに静電吸着処理の繰り返しによる異物低減効果を評価したものである。
【００３６】
図４の比較例４に示すようにウエハ１枚目から５枚目の異物の残留割合は、それぞれ８８.０％，５６.７％，４２.５％，３１.３％，２５.５％と異物の残留割合は着実に減少し、実施例１よりは異物の残留割合が多いが異物低減効果は得られる。
【００３７】
以上の実施例では、流体による洗浄処理の工程では流体の運動エネルギーにより、処理室１００内部の部材の表面に存在する異物粒子を除去するとともに、粘着性部材を用いて表面部付近の異物粒子を粘着力によりさらに除去する。その後、静電吸着力により微細な異物を鏡面ウエハに転写することによりさらに効率よく異物を除去することができる。
【００３８】
被処理基板１０８を載置する部材の表面に存在する異物となる物質を効率よく除去でき、被処理基板１０８の裏面の異物の処理対称の表面への転写による処理の歩留まりの低下等の異物に係る問題の生起を抑制し、信頼性が高く生産効率が向上した半導体デバイスの製造装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】本発明の実施の形態に係る半導体デバイス製造装置の構成の概略を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す実施の形態に係る被処理基板載置電極の構成を模式的に示す縦断面図である。
【図３】粘着シートによる異物除去状況を示す図である。
【図４】図１に示す実施の形態に係る実施例及び比較例を用いた鏡面ウエハに付着した異物の量の変化を示す表である。
【図５】図４に示す実施例及び比較例の被処理基板載置電極を洗浄または異物を除去する工程の流れを示す表である。
【符号の説明】
【００４０】
１  載置台
２  誘電体
３  電極
４  電気回路
５  直流電源
６  スイッチ
７  ウエハ
８  粘着シート
１００  処理室
１０１  アンテナ
１０２  高周波電源
１０３，１０９  マッチング・フィルタ回路
１０４  ソレノイドコイル
１０５  プラズマ
１０６  側壁スリーブ
１０７  被処理基板載置電極
１０８  被処理基板
１１０  ＲＦバイアス電源
１１１  サセプタリング
１１２  電極カバー
１１３  回転バルブ
１１４  ターボ分子ポンプ
【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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