(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置に用いられ、表面から裏面に貫通する多数の細孔が設けられている平板状の電極板を洗浄するプラズマ処理装置の電極板洗浄方法であって、
前記電極板を液体中に浸漬すると共に超音波振動を印加し、前記細孔内に液体を流入させることによって前記細孔内の空気を液体と置換する第１の超音波洗浄工程と、
前記電極板の表面に１ＭＰａ〜４０ＭＰａの高圧液体を噴射し、前記電極板の表面と細孔内部を洗浄する高圧液体噴射洗浄工程と、
前記高圧液体中に含まれ前記電極板の表面と細孔内部に付着する油脂分を除去するための脱脂処理工程と、
前記電極板を純水中に浸漬すると共に超音波振動を印加し、前記電極板の表面に付着するパーティクルを除去するための第２の超音波洗浄工程とを具備するプラズマ処理装置の電極板洗浄方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマ処理装置における電極板の洗浄方法、特に、反応性イオンエッチング装置（ＲＩＥ）、例えば、平行平板型プラズマエッチング装置における電極板の洗浄方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ドライエッチング処理プロセスは、異方性エッチング処理特性に優れており、ＬＳＩ処理時に必要とされる高度に精細な製造工程に欠かせないものの一つになっている。このドライエッチング処理をウェーハ等に施すための装置の一つに図１に示すような反応性イオンエッチング装置１０がある。反応性イオンエッチング装置１０は、エッチングガスを低ガス圧下で活性度の高いプラズマ状態にすることによってエッチング反応を促進させるようにした装置である。
この反応性イオンエッチング装置１０にあっては、プラズマ生成室１１において被処理材の１つであるウェーハ１２を載置するステージ１３の上部に、例えば、その表面にアルマイト加工を施したアルミニウム製の電極板１４が設けられている。
【０００３】
電極板１４は、例えば、直径２５０ｍｍφ、厚み１０ｍｍの上方凸の皿の形状を有しており、厚さ１０ｍｍの水平部分に７５０μｍ（０．７５ｍｍ）φの細孔が５ｍｍピッチで約１４００個穿設されている。この電極板１４は、エッチングガスをプラズマ生成室１１全体に整流・分散させる機能も有しており、エッチングガス流の均一性及び方向性を改善することができる。従って、電極板１４は、一般に、ＬＳＩ製造プロセスにおいて多用されている。
【０００４】
ところで、上記した反応性イオンエッチング装置１０において、例えば、ウェーハ１２にエッチング処理を施すに際しては、エッチング処理によって生成する物質がプラズマ生成室１１に付着、堆積することになる。特に、ウェーハ１２が載置されているステージ１３の上部に配設されている電極板１４に生成物質が付着して成長すると、これが剥離してウェーハ１２の表面に落下し、パーティクルになってウェーハ１２を汚染したり、エッチング不良等、ウェーハ１２欠陥を生じる。
【０００５】
これを避けるために、電極板１４における付着堆積物の剥離、落下量が多くなる前に反応性イオンエッチング装置１０を停止し、プラズマ生成室１１及び電極板１４の清掃・洗浄を行う。特に、被処理材であるウェーハ１２の上部に位置する電極板１４の洗浄は特に入念に行われる。しかしながら、このような洗浄を行っても、電極板１４への付着、堆積物を完全に除去することは困難であり、従って、新品の電極板１４と交換することになり、ＬＳＩを製造する場合、この交換頻度の増大が生産コストの上昇につながると共に、設備休止を増大させ、生産性を低下させることになっていた。このため、電極板１４の完全な洗浄により電極板１４の長時間連続使用を可能にする電極板洗浄手段が要望されていた。
【０００６】
このような電極板洗浄手段の一つとして、従来、純水中で電極板１４を超音波を用いて洗浄する方法が用いられている。この方法は、電極板１４の表面に付着しているパーティクルを除去する手段として一般によく用いられている方法であり、純水中に電極板１４を浸漬した後、超音波発生装置で発生した超音波振動を電極板１４に印加することによって電極板１４を振動させ、電極板１４の表面に付着しているパーティクルを除去するものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上記した電極板の超音波洗浄方法は、未だ、以下の解決すべき課題を有していた。
即ち、電極板１４には、ガス導入孔として約１ｍｍ以下の口径を有する多数の細孔が穿設されているが、超音波振動を電極板１４に印加することにより生じるキャビテーションのみでは電極板１４の表面及び穿孔されている細孔内に強固に付着しているエッチング処理の際の生成物質を短時間に完全に剥離、除去する物理力となり得ない。このように、従来技術によっては、電極板１４の表面や細孔内部の付着物を完全に除去することは困難であった。
本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、多数の細孔を有する電極板のあらゆる箇所に付着しているエッチング反応生成物質を、容易かつ完全に除去することができるプラズマ処理装置の電極板洗浄方法を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記目的に沿う請求項１記載のプラズマ処理装置の電極板洗浄方法は、プラズマ処理装置に用いられ、表面から裏面に貫通する多数の細孔が設けられている平板状の電極板を洗浄するプラズマ処理装置の電極板洗浄方法であって、前記電極板を液体中に浸漬すると共に超音波振動を印加し、前記細孔内に液体を流入させることによって前記細孔内の空気を液体と置換する第１の超音波洗浄工程と、前記電極板の表面に１ＭＰａ〜４０ＭＰａの高圧液体を噴射し、前記電極板の表面と細孔内部を洗浄する高圧液体噴射洗浄工程と、前記高圧液体中に含まれ、前記電極板の表面と細孔内部に付着する油脂分を除去するための脱脂処理工程と、前記電極板を純水中に浸漬すると共に超音波振動を印加し、前記電極板の表面に付着するパーティクルを除去するための第２の超音波洗浄工程とを具備する。
【００１０】
【００１１】
上記した請求項１記載のプラズマ処理装置の電極板洗浄方法においては、１ＭＰａ〜４０ＭＰａ、好ましくは２０ＭＰａ〜４０ＭＰａの圧力を有する高圧水等の高圧液体を電極板に噴射する。
ここで、電極板に噴射する高圧液体の圧力を１ＭＰａ〜４０ＭＰａとしたのは、ＩＭＰａ未満では、電極板の細孔内に予め封入されている液体に十分な衝撃波を与えることができないからであり、４０ＭＰａを超えても電極板からのパーティクルの除去率はそれ以上伸びないからである。また、高圧液体の好ましい圧力範囲を２０ＭＰａ〜４０ＭＰａとする。この圧力範囲で、実験的に、エッチング反応生成物を最も効率よく除去できたからである。
【００１２】
また、請求項１記載のプラズマ処理装置の電極板洗浄方法においては、高圧液体による電極板の洗浄に先立って、電極板を超音波洗浄することによって電極板に多数穿設されている細孔の内部に充満している空気と液体とを置換して細孔の内部まで高圧液体をスムーズに通過させることができる。従って、高圧液体の噴射によって発生する衝撃波の伝播が行われやすくなるから細孔の内部に付着しているエッチング反応生成物を容易かつ完全に除去することができると共に、プラズマ処理装置の休止時間を少なくでき、設備生産性を高めることができる。
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【発明の実施の形態】
続いて、添付した図面を参照しつつ、本発明を具体化した実施の形態につき説明し、本発明の理解に供する。
まず、図２を参照して、本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極板洗浄方法について説明する。
図示するように、本実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極板洗浄方法は、好ましくは、第１の超音波洗浄工程Ａと、高圧液体噴射洗浄工程Ｂと、脱脂処理工程Ｃと、第２の超音波洗浄工程Ｄの４つの工程からなる。
【００１６】
以下、各工程Ａ〜Ｄについて詳細に説明する。
（第１の超音波洗浄工程Ａ）
本工程Ａは、実質的に、表面から裏面に達する多数の細孔（例えば、口径が７５０μｍφの孔）が穿設されている電極板を水等の液体に浸漬すると共に超音波振動を印加する工程である。このように、電極板を液体中に浸漬した状態で超音波振動を印加することによって、各細孔内に充満されている空気が外部に除去されると共に液体が細孔内に充満されることになる。即ち、細孔中の空気は液体によって効果的に置換されることになる。
ここで、超音波の波長は、好ましくは、２０ｋＨｚ〜５０ｋＨｚとする。
【００１７】
（高圧液体噴射洗浄工程Ｂ）
本工程Ｂは、第１の超音波洗浄工程Ａの終了後、電極板の表面に１ＭＰａ〜４０ＭＰａ、好ましくは、２０ＭＰａ〜４０ＭＰａの高圧液体を噴射し、電極板の表面と細孔内部を洗浄する工程である。
即ち、電極板に噴射された高圧液体は、低圧水と異なり、強力な噴射エネルギーを有するので、細孔の口径が７５０μｍφと小径であっても、細孔の内部までスムーズに流入することができる。また、細孔の内部には、第１の超音波洗浄工程Ａによって液体が充満されているので、高圧液体を電極板に噴射することによって生じる衝撃波が細孔の内部に伝播しやすくなる。従って、電極板の表面及び細孔の内面に付着又は堆積している付着物の除去を促進できる。
【００１８】
（脱脂処理工程Ｃ）
本工程Ｃは、高圧液体噴射洗浄工程Ｂの終了後、高圧液体中に含まれ、電極板の表面と細孔内部に付着する油脂分を除去するための工程である。即ち、高圧液体中にはシリンダ油等が微小量ではあるが含まれている場合がある。このようなシリンダ油等は、高圧液体を電極板の表面に向けて噴射した際に電極板の表面と細孔内部に付着する可能性がある。従って、電極板をアルカリ液に浸漬した状態で、超音波振動を電極板に印加することによって、電極板からシリンダ油等を効果的に剥離除去することができる。
【００１９】
（第２の超音波洗浄工程Ｄ）
本工程Ｄは、脱脂処理工程Ｃの終了後、電極板を純水中に浸漬すると共に超音波振動を印加し、電極板の表面に付着するパーティクルを除去するための工程である。このように、最終工程として、電極板を純水を用いて超音波処理することによって、前記した高圧液体噴射洗浄工程Ｂや脱脂処理工程Ｃで万一パーティクルが除去できなかった場合であっても、このようなパーティクルの電極板への付着を完全に防止することができる。
【００２０】
次に、図３を参照して、本発明の実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極板洗浄装置２０の構成について説明する。
図示するように、支持テーブルの一例であるローラコンベア２１の一部を囲む状態で高圧水噴射室２２が設けられている。そして高圧水噴射室２２内に位置するローラコンベア２１上には保持機構の一例である電極板保持装置２３が移送されてきており、電極板保持装置２３の上面には、固定ボルトやスプリングチャックからなるクランプ装置２４によって電極板１４（図１参照）が着脱自在に保持されている。
【００２１】
高圧水噴射室２２の上方には、図示しない公知のノズル高さ調整機構（例えば、リニアボールねじ）及びノズル回転機構（例えばウオームとウオームホイール）によって昇降かつ回転自在なノズル取付ヘッド２５が配設されている。
ノズル取付ヘッド２５の下部には複数の高圧液体噴射ノズルの一例である高圧水噴射ノズル２６が一定の傾斜角度を持って取付けられており、その上部には高圧水供給配管２７を介して高圧水発生装置２８が接続されている。
【００２２】
高圧水噴射室２２の下部には排水口２９が設けられており、排水口２９は排水配管３０を介して図示しない排水処理装置に接続されている。また、高圧水噴射室２２の側壁３１、３２は高圧水噴射室２２内に噴射される高圧液体の一例である高圧水が外部に飛散しない構造と強度を有するものであり、また、電極板１４と電極板保持装置２３の出入を容易にするため、及び、定期的点検を容易にするため開閉自在に構成されている。
【００２３】
本実施の形態では、上述したようにノズル取付ヘッド２５を昇降することによって高圧水噴射ノズル２６と電極板１４との距離Ｈを調整すると共に、ノズル取付ヘッド２５の下部に高圧水噴射ノズル２６を所定の傾斜角度をもって取付けることによって、高圧水噴射ノズル２６を電極板１４に対して水平面内で相対的に変位可能としている。
しかし、高圧水噴射ノズル２６の電極板１４に対する水平面内での相対変位は、高圧水噴射ノズル２６を水平面内で縦横方向に移動することによっても実現できる。また、逆に、高圧水噴射ノズル２６を固定して、電極板１４を水平面内で縦横方向に移動することによっても、高圧水噴射ノズル２６の電極板１４に対する水平面内での相対変位を実現できる。
【００２４】
次に、上記した構成を有するプラズマ処理装置の電極板洗浄装置２０による電極板１４の洗浄方法について、図３を参照しながら簡単に説明する。
図２を参照して説明した第１の超音波洗浄工程Ａによって電極板１４の細孔内の空気を水に置換させた後、電極板１４を電極板保持装置２３に固定保持し、ローラコンベア２１を駆動して高圧水噴射室２２内に移送する。電極板１４の大きさ等を考慮してノズル取付ヘッド２５を昇降して高圧水噴射ノズル２６の噴射位置を決めた後、高圧水発生装置２８を駆動して１ＭＰａ以上の所定の圧力を有する高圧水をつくり、高圧水噴射ノズル２６から高圧水を電極板１４の表面に向けて噴射し、電極板１４の表面及び細孔内に付着しているエッチング反応生成物を剥離、除去する。その後、ローラコンベア２１を駆動して、電極板１４を脱脂処理工程Ｃを行う脱脂処理装置に移送して脱脂処理を行い、さらに、電磁板１４を第２の超音波洗浄工程Ｄを行う純水中超音波洗浄装置によって電極板１４の表面に付着する残留パーティクルを除去する。
【００２５】
【実施例】
直径２５０ｍｍφ、厚さ１０ｍｍの、表面にアルマイト処理されたアルミニウム製の、平面部に０．７５ｍｍφの細孔が５ｍｍピッチで穿設されている電極板を以下の洗浄プロセスで洗浄した。
（第１の超音波洗浄工程）
水を満たした洗浄槽内で、フェライト振動子を有する超音波洗浄機によって４０ｋＨｚの振動を電極板に１５分間印加し、細孔内の空気を水に置換した。
（高圧液体噴射洗浄工程）
４０ＭＰａの高圧水を６０秒間電極板に噴射し、電極板の表面及び細孔内に付着しているエッチング反応生成物を剥離、除去した。
【００２６】
（脱脂処理工程）
４３℃のＮａＯＨ溶液（ｐＨ：１０．４）中に電極板を１２０秒間浸漬して、脱脂処理した。
（第２の超音波洗浄工程）
純水を満たした洗浄槽内で、フェライト振動子を有する超音波洗浄機によって４０ｋＨｚの振動を電極板に１５分間印加して洗浄した。
【００２７】
本発明によって洗浄した電極板と従来の超音波洗浄した電極板の細孔内の堆積物の厚みの経時変化と、本発明によって洗浄した電極板と従来の超音波洗浄した電極板のパーティクルの増加数の経時変化と、本発明によって洗浄した電極板と従来の超音波洗浄した電極板をそれぞれ用いてシリコン・ウェーハをドライエッチングしたときの良品歩留りの経時変化を、それぞれ、図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示す。
【００２８】
図４（ａ）から明らかなように、本発明では電極板洗浄を行うたびに堆積物は殆ど除去されるので、電極板を定期的に洗浄することによって長く使用でき、交換回数を著しく少なくすることができる。これに対して、従来方法では電極板洗浄を行っても堆積物はわずかしか除去されないので、累積的に堆積物は増加するので電極板は短期間に交換を要することになる。
【００２９】
また、図４（ｂ）から明らかなように、本発明では電極板洗浄を行うたびにパーティクル数を最初の状態に戻すことができるので、電極板を定期的に洗浄することによって長く使用でき、交換回数を著しく少なくすることができる。これに対して、従来方法では一回目の電極板洗浄後にパーティクル数は急激に増加するので電極板は短期間に交換を要することになる。
さらに、図４（ｃ）から明らかなように、本発明によれば、ウェーハ等は高い歩留りを維持できると共に電極板寿命も格段に長くなる。また、設備休止時間も格段に短縮できることになる。これに対し、従来方法では１回の電極板洗浄の後、急激に歩留りが低下している。
【００３０】
以上、本発明を、一実施の形態を参照して説明してきたが、本発明は何ら上記した実施の形態に記載の構成に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載されている事項の範囲内で考えられるその他の実施の形態や変容例も含むものである。
【００３１】
【発明の効果】
請求項１記載のプラズマ処理装置の電極板洗浄方法においては、プラズマ処理装置に用いられ、表面から裏面に貫通する多数の細孔が設けられている平板状の電極板の表面に１ＭＰａ〜４０ＭＰａの高圧液体を噴射し、前記電極板を洗浄するようにしている。
【００３２】
このように、高圧液体によって電極板の表面及び細孔内の付着物を直接的に除去できるので、電極板の表面及び細孔内に堆積されている付着物の剥離、落下に起因するウェーハの汚染を可及的に低減でき、ウェーハの製品歩留りを高めることができる。また、電極板の継続使用時間を長くできるので、プラズマ処理装置の稼働率を向上することができ、設備の生産性を高めることができる。
【００３３】
また、このプラズマ処理装置の電極板洗浄方法においては、高圧液体噴射洗浄に先立って電極板を液体中に浸漬すると共に超音波振動を印加し、細孔内に液体を流入させ細孔内の空気を液体と置換するようにしているので、高圧液体を電極板に噴射することによって生じる衝撃波が細孔の内部に伝播しやすくなる。従って、電極板の表面及び細孔の内面に付着又は堆積している付着物の除去を促進できる。また、高圧液体噴射洗浄の後に脱脂処理と純水中超音波洗浄を行うようにしているので、高圧液体中にシリンダ油等が含まれていて、高圧液体噴射洗浄時に電極板の表面に付着した場合でも、電極板からシリンダ油等を効果的に剥離除去することができると共に、純水中における超音波振動の印加によって電極板の表面に付着する残留パーティクルを完全に除去することができる。
【００３４】
【００３５】
【００３６】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極板洗浄装置を用いて洗浄できる電極板を組み込んだ反応性イオンエッチング装置の構成説明図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極板洗浄方法の工程説明図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るプラズマ処理装置の電極板洗浄装置の構成説明図である。
【図４】同プラズマ処理装置の電極板洗浄方法と従来方法との電極板の細孔内部への堆積物の厚み、パーティクル増加数及びウェーハ歩留りに関する経時変化を示すグラフである。
【符号の説明】
Ａ  第１の超音波洗浄工程            Ｂ  高圧液体噴射洗浄工程
Ｃ  脱脂処理工程                    Ｄ  第２の超音波洗浄工程
１０  反応性イオンエッチング装置    １１  プラズマ生成室
１２  ウェーハ                      １３  ステージ
１４  電極板                        ２０  電極板洗浄装置
２１  ローラコンベア（支持テーブル）
２２  高圧水噴射室                  ２３  電極板保持装置（保持機構）
２４  クランプ装置                  ２５  ノズル取付ヘッド
２６  高圧水噴射ノズル（高圧液体噴射ノズル）
２７  高圧水供給配管                ２８  高圧水発生装置
２９  排水口                        ３０  排水配管
３１  側壁                          ３２  側壁
【図１】
0003871748.tif 000002
【図２】
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【図３】
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【図４】
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