(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
エッチング処理室と、この処理室内に設置された上部電極と下部電極とからなる一対の加工電極と、加工される基板を前記下部電極上に固定するサセプタとを備え、プロセスガスを前記エッチング処理室内に導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加することで、プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加工する半導体製造装置において、
前記基板周辺部にパーティクルを除去するためのパーティクル除去電極を設け、この電極に前記下部電極のセルフバイアス電圧よりも絶対値の大きい負電圧を印加すると共に、前記負電圧は、前記基板搬送中に印加されることを特徴とする半導体製造装置のパーティクル除去装置。
【請求項２】
前記パーティクルの発生を検出するためのレーザ装置を設け、前記レーザ装置のレーザ光を前記上部電極近傍に照射して、前記処理室内のパーティクルの発生を検出すると共に、前記検出結果に基づき前記パーティクル除去電極に負電圧を印加するための第３の制御手段を設けたことを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置のパーティクル除去装置。
【請求項３】
前記パーティクル除去電極は、導電性の板体で形成したことを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置のパーティクル除去装置。
【請求項４】
前記パーティクル除去電極は、導電性を有する格子状をなした電極であることを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置のパーティクル除去装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体製造装置のパーティクル除去装置及びパーティクルの除去方法に係わり、特に、プロセス中に発生するパーティクルのウェハ上への落下を防止した半導体製造装置のパーティクル除去装置及びパーティクルの除去方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩの製造工程、特に、プラズマを用いたプロセスで発生するパーティクルは、歩留まりや装置の稼働率を下げる大きな要因になる。パーティクルは、プロセス装置内に付着した反応生成物が剥離したり、プラズマ中で反応生成物が成長して発生する。このようなパーティクルが基板に落下することを防止するため、特開平５−２９２７２号公報や特開平７−５８０３３号公報に記載されたように、プロセス終了後の基板を覆うカバーを取り付けた装置が提案されている。
図９（ａ）は、従来のプラズマエッチング装置を示す図であり、図９において、２１００は処理室であり、この処理室２１００内に加工用上部電極２２００と加工用下部電極２３００とが設けられ、加工用上部電極２２００は接地され、又、加工用下部電極２３００には高周波電源２４００が接続されている。
【０００３】
そして、下部電極２３００上には絶縁体１９００により絶縁された状態で静電チャック電極２７００が設けられ、この静電チャック電極２７００に電源２６００から電圧を印加することで半導体基板３０００を固定するようにしている。又、処理室２１００にはガスの導入口３１００とガスの排出口３２００とが設けられている。
又、半導体基板３０００上にパーティクルが付着しないようにカバー３６００が設けられている。
【０００４】
次に、半導体製造工程におけるプラズマエッチングプロセスでの一般的な装置稼働サイクルを図９（ｂ）に示す。
これは１枚の基板を処理するサイクルを表している。搬送口３８００から基板３０００が処理室２１００内に搬送されると、プロセスガスを導入口３１００から供給し、処理室２１００内の圧力が規定値となったところで電源２４００から高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて基板３０００をエッチングする。同時に、基板３０００を静電チャックにより固定する。エッチング終了後、高周波電圧、プロセスガス供給、静電チャックを同時に停止する。数秒後、プロセスガスの速やかな排出を目的として、エッチングに寄与しない不活性ガスをパージガスとして一定時間供給する。処理が終了した基板３０００は、搬送口３８００より処理室２１００外へ搬送される。
【０００５】
さて、上記した従来の装置ではパーティクルが基板３０００に付着するのを防止するために、基板３０００の上にカバー３６００が設けられているが、発明者らの実験によると、プラズマを用いた半導体製造プロセスにおいて、パーティクルが基板上へ落下するタイミングは、半導体製造装置の稼働状態と密接な関係があることがわかった。即ち、上述した従来のものは、基板３０００をカバーするタイミングについて一切考慮されておらず、パーティクルの基板への付着を十分に防止できないという重大な欠点があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の目的は、上記した従来技術の欠点を改良し、特に、基板上に設けられたカバーを基板の加工状態に合わせてタイミング良く制御することでプラズマを利用した半導体装置内で発生するパーティクルが基板上に付着しないようにした新規な半導体製造装置のパーティクル除去装置及びパーティクルの除去方法を提供するものである。
また、本発明の他の目的は、パーティクルが正帯電しているという特長を利用して、カバー等を使用せずにパーティクルが基板上に付着しないようにした新規な半導体製造装置のパーティクル除去装置及びパーティクルの除去方法を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は上記した目的を達成するため、基本的には、以下に記載されたような技術構成を採用するものである。
即ち、本発明に係わる半導体製造装置のパーティクル除去装置の第１態様は、
エッチング処理室と、この処理室内に設置された上部電極と下部電極とからなる一対の加工電極と、加工される基板を前記下部電極上に固定するサセプタとを備え、プロセスガスを前記エッチング処理室内に導入し、前記加工電極に所定の電圧を印加することで、プラズマ化して前記サセプタ上の基板を加工する半導体製造装置において、
前記基板周辺部にパーティクルを除去するためのパーティクル除去電極を設け、この電極に前記下部電極のセルフバイアス電圧よりも絶対値の大きい負電圧を印加すると共に、前記負電圧は、前記基板搬送中に印加されることを特徴とするものであり、
又、第２態様は、
前記パーティクルの発生を検出するためのレーザ装置を設け、前記レーザ装置のレーザ光を前記上部電極近傍に照射して、前記処理室内のパーティクルの発生を検出すると共に、前記検出結果に基づき前記パーティクル除去電極に負電圧を印加するための第３の制御手段を設けたことを特徴とするものであり、
又、第３態様は、
前記パーティクル除去電極は、導電性の板体で形成したことを特徴とするものであり、
又、第４態様は、
前記パーティクル除去電極は、導電性を有する格子状をなした電極であることを特徴とするものである。
【０００８】
【０００９】
【００１０】
【００１１】
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２３】
【００２４】
【００２５】
【００２６】
【発明の実施の形態】
本発明に係わる半導体製造装置のパーティクル除去装置は、
上部電極と下部電極間に高周波電圧を印加して処理室内をプラズマ化することで前記処理室内の基板を加工すると共に、前記基板を覆うカバーを設け、このカバーを閉状態にすることで前記基板を覆い、処理室内のパーティクルが前記基板に付着することを防止した半導体製造装置において、
前記カバーの駆動タイミングを制御する第１の制御手段を設け、この制御手段が前記高周波電圧の印加を停止する直前に前記カバーを開状態から閉状態に制御することを特徴とするものであり、
又、前記半導体製造装置に設けられた基板の搬送装置の搬送動作に同期させて前記カバーを閉状態から開状態に制御することを特徴とするものである。
従って、パーティクルが発生する直前にカバーを駆動して基板を覆うから、パーティクルの基板への付着を効果的に防止する。
更に、カバーに適当な電位を付与することで、カバーが集塵作用を有するようになるから、より効果的にパーティクルの基板への付着を防止できる。
【００２７】
次に、本発明の他の実施の形態について説明する。
図２１に、プラズマ中でのパーティクルの振る舞いを捉えた写真を、装置の模式図に挿入した図を示す。この図の右端がプロセス装置の中央付近に相当し、左端がプロセス装置の壁付近に相当する。
パーティクルは、図２１の上部電極近傍のシース領域にトラップされ、プラズマが切れた瞬間に、アフターグロープラズマのポテンシャルを感じて、上部電極付近では、外側の壁の方向へと飛んでいくが、チャンバの中央付近では、プラズマの外側に沿って、下方へと落下し、下部電極すなわちウェハ近傍では、負の電位を持つセルフバイアス電圧によって、ウェハ方向へと飛んでいくことがわかる。
これらの結果から、パーティクルは正に帯電しており、このことを利用して、パーティクルを静電誘導的に除去する手法が本発明の根拠となっている。
【００２８】
次に、エッチング装置を稼働中に発生するパーティクルの数と、そのときの装置の稼働状態との関係の例を図９（ｂ）に示す。
なお、図９（ａ）に示す装置は、平行平板型の加工用電極を備えた従来のエッチング装置である。
図９（ｂ）は、１枚の基板を処理するサイクルを表している。搬送口から基板が処理室内に搬送されると、プロセスガスを供給し、処理室内の圧力が規定値となったところで高周波電圧を印加し、プラズマを発生させて基板をエッチングする。この時、基板は下部加工電極上のサセプタに固定される。
エッチング終了後、高周波電圧、プロセスガス、基板の静電吸着を同時に停止する。
数秒後、プロセスガスの速やかな排出を目的として、エッチングに寄与しない不活性ガスをパージガスとして一定時間供給するため、処理室内の圧力が上昇する。
処理が終了した基板は、搬送口より処理室外へ搬送される。図中、楕円で表したパーティクルＰの数は、エッチング装置の処理室にレーザ光を導入して基板上空を照射し、レーザ光を横切ったパーティクルからの散乱光をＣＣＤカメラで撮影し、同時にエッチング装置の稼働状態を示す信号を取り込んで得られた結果であり、基板２５枚を処理した場合の積算値である。
【００２９】
図９（ｂ）より、エッチング中のパーティクルＰ発生は装置の稼働状態に明確に対応している。即ち、エッチング中はパーティクルがほとんど発生していないが、エッチング終了時に一時に多くのパーティクルが発生し、また、パージガスの導入時にパーティクルの発生する頻度が高い。
パーティクルからの散乱光が捉えられた画像を詳細に調べると、エッチング終了時のパーティクルの飛跡は基板に向かう傾向があり、パージガス導入時は排気口方向へ向かう傾向があった。
以上のことから、エッチング中は浮遊していたパーティクルが、エッチング終了時に高周波電源が停止したために落下し、プロセスガスの粘性流が小さいために、完全に除電されていない基板に向かって飛来すると考えられる。
しかし、エッチング終了の数秒後にはパージガスが導入され、パーティクルはパージガスとともに排気口に向かうと考えられる。
【００３０】
本発明では、電圧の停止時にウェハ上にカバーをする、または、処理室内のパーティクルが正に帯電していることを利用し、導電性の板やグリッドなどに負の電位を与えることで、発生したパーティクルをトラップ、または排気口方向へ移動させ、基板上に到達することを防止するものである。
【００３１】
【実施例】
以下に、本発明に係わる半導体製造装置とその制御方法の具体例を図面を参照しながら詳細に説明する。
図１（ａ）は、本発明に係わる半導体製造装置の具体例の構造を示す図であって、これらの図には、
上部電極２２００と下部電極２３００間に高周波電圧を印加して処理室２１００内をプラズマ化することで基板３０００を加工すると共に、前記基板３０００を覆うカバー３６００を設け、このカバー３６００を閉状態にすることで前記基板３０００を覆い、パーティクルが前記基板３０００に付着するのを防止した半導体製造装置４０００において、
【００３２】
前記カバー３６００の駆動タイミングを制御する第１の制御手段２００を設け、この制御手段２００が前記高周波電圧の印加を停止する直前に前記カバー３６００を開状態から閉状態に制御する半導体製造装置４０００が示され、
又、前記半導体製造装置４０００に設けられた基板の搬送装置１６００の搬送動作に同期させて前記カバー３６００を閉状態から開状態に制御することを特徴とする半導体製造装置４０００が示されている。
【００３３】
図１（ｂ）は、本発明のプラズマエッチング装置の全体の構成を示すブロック図であり、カバー３６００の駆動装置４００、処理室内へエッチングガスを供給するエッチングガス供給装置１２００、エッチングガスを排出するためのパージガスを供給するパージガス供給装置１３００、処理室内の真空度を調整するための真空度調整装置１４００、処理室内のガスを排出するためのガス排出装置１５００、基板の搬送をする基板搬送装置１６００、プラズマ生成用の高周波電源装置２４００、基板を固定するための静電チャック用の直流電源２６００をマイクロコンピュータ又はシーケンサ等の制御装置１７００で制御し、基板３０００に所定の加工が施されるように構成している。
なお、第１の制御手段２００、第２の制御手段３００は制御装置１７００内に含まれている。このように、本発明に用いられる半導体製造装置は、カバー３６００の制御を除く構成は従来の構成と同じである。
【００３４】
図９（ｂ）は、プラズマエッチング中に発生するパーティクルＰの数と、エッチング装置の稼働状態との関係を示すものである。
図中、楕円で表したパーティクルＰの数は、エッチング装置の処理室２１００にレーザ光を導入して基板３０００上空を照射し、レーザ光を横切ったパーティクルＰの散乱光をＣＣＤカメラで撮影し、同時にエッチング装置の稼働状態を示す信号を取り込んで得られた結果であり、基板２５枚を処理した場合の積算値である。エッチング中のパーティクルＰの発生は、装置の稼働状態に明確に対応している。即ち、エッチング中はパーティクルがほとんど発生していないが、エッチング終了時に多くのパーティクルが発生し、また、パージガスの導入時にパーティクルの発生する頻度が高い。
【００３５】
一方、パーティクルからの散乱光が捉えられた画像を詳細に調べると、エッチング終了時のパーティクルの飛跡は基板に向かう傾向があり、パージガス導入時は排気口方向へ向かう傾向があった。
以上のことから、エッチング中は浮遊していたパーティクルが、エッチング終了時に高周波電源が停止したために落下し、プロセスガスの粘性流が小さいために、完全に除電されていない基板に向かって飛来すると考えられる。しかし、エッチング終了の数秒後にはパージガスが導入され、パーティクルはパージガスとともに排気口に向かうと考えられる。
【００３６】
下記の具体例は上記知見に基づき発明されたものである。
下記の具体例１乃至具体例１６は、すべて高周波電源を使用した、ＲＦプラズマＣＶＤ装置、ＲＦプラズマエッチング装置、ＲＦプラズマスパッタリング装置において、共通に適用可能である。ここでは、特に明記しない限り、ＲＦプラズマエッチング装置について説明をするが、その他のＲＦプロセス装置についても、同様である。
【００３７】
（第１の具体例）
本発明の第１の具体例のカバー動作タイミングのフローを図３（ａ）に示す。高周波電圧を停止する直前ｔ１に基板３０００を覆うカバー３６００を閉じ、高周波電圧が停止した瞬間に  基板３０００に向かって落下するパーティクルをカバー３６００で受け止める。カバー３６００はパーティクル発生頻度の高いパージガス導入の間は閉じ、パージガスの導入の停止後、処理の終了した基板が処理室２１００外へ搬送される直前ｔ２にカバーを開く。このように、多くのパーティクルＰが基板に落下している間、カバー３６００は閉状態にあるから、確実に基板３０００を覆い、パーティクルＰが付着するのを防止する。
カバーの形状は一枚の板状であっても、カメラのシャッターのような複数の羽根状でもよい。また、本発明を適用する半導体製造装置は、従来例のようなプラズマエッチング装置に限らず、プラズマＣＶＤ装置などプラズマを用いて加工する装置に適用できる。
なお、カバーを開くタイミングとしては、図３（ｂ）のように、処理の終了した基板が処理室２１００外へ搬送される直後ｔ２１でもよい。
【００３８】
（第２の具体例）
本発明の第２の具体例であるカバー動作タイミングのフローを図４に示す。高周波電圧を停止する直前ｔ１に基板３０００を覆うカバー３６００を閉じ、高周波電圧が停止した瞬間に基板に向かって落下するパーティクルＰをカバー３６００で受け止める。処理の終了した基板３０００が処理室２１００外へ搬送された後、次の基板が処理室内に搬送される直前ｔ３にカバーを開く。こうして、カバーを動作させることにより落下するパーティクルが基板に付着することを防止する。
【００３９】
（第３の具体例）
本発明の第３の具体例であるカバー動作タイミングのフローを図５に示す。高周波電圧を印加する直前ｔ４に基板を覆うカバーを開き、高周波電圧が停止する直前ｔ１にカバーを閉じる。エッチング処理をしていないときはカバー３６００を閉めることで、上部加工電極２２００や処理室２１００内壁から剥離し落下するパーティクルをカバーで受け止め、パーティクルが基板に付着することを防止する。
なお、上記のように構成する他、カバー３６００が閉状態になったことを検出する検出手段を設け、この検出手段の検出結果により、高周波電源２４００をオフにするように構成してもよい。
【００４０】
（第４の具体例）
本発明の第４の具体例であるカバー電位変化タイミングのフローを図６（ａ）に示す。本発明の第１から第３までの具体例に加え、更に、高周波電圧の印加を停止する直前ｔ５からパージガスの導入の開始から数秒間の時間ｔ６まで、カバー３６００に電位を与える。パーティクルは、高周波電圧の印加を停止した直後にも、静電チャックの残留電荷で帯電した基板に向かって落下することから、カバーの電位は下部電極２３００のセルフバイアス電位と同等か、符号が一致して、且つ、絶対値がセルフバイアス電位より大きい値を選ぶとよい。高周波電圧の印加を停止した直後に発生するパーティクルは、カバー３６００に向かって落下し吸着する。パージガスを導入後に発生するパーティクルは、パージガスに流され排気口２２００に向かって落下するので、基板上に付着しない。
カバー３６００の材質に関しては、処理室２１００内壁と同じ伝導性のある材質、例えば、アルミ合金でもよく、又、発生するパーティクルを減らすために金属電極の表面を酸化アルミニウムや酸化シリコンで覆ってもよい。
なお、図６（ｂ）に示したように、パージガスが導入される直前ｔ６１で、電位を付与するように構成しても良い。
【００４１】
（第５の具体例）
本発明の第５の具体例であるカバー電位変化タイミングのフローを図７に示す。本発明の第２と第３の具体例（図４、５）において、高周波電圧の印加を停止する直前ｔ７から処理の終わった基板を処理室から搬出終了する時間ｔ８まで、カバーに電位を与える。カバーの電位は、下部電極２３００のセルフバイアス電位と同等か、符号が一致して絶対値がセルフバイアス電位より大きい値を選ぶとよい。高周波電圧の印加を停止した直後から搬送口が開くまで発生するパーティクルはカバーに集塵され、基板上に付着しない。
【００４２】
（第６の具体例）
本発明の第６の具体例であるカバー電位変化タイミングのフローを図８に示す。本発明の第２、第３の具体例（図４、５）において、カバーを閉じはじめてからカバーを開くまで、カバーに電位を与える。高周波電圧の印加中はカバー３６００と下部加工電極２３００とを同電位にすることで、基板３０００とカバー３６００の間では放電せず、基板の損傷やカバーと基板の間でのパーティクルの発生を防止することができる。
そして、高周波電圧の印加を停止した後は、カバーの電位はセルフバイアス電位と同等か、符号が一致して絶対値がセルフバイアス電位より大きい電位を与える。
なお、第１の具体例に、この具体例を適用しても良い。
【００４３】
（第７の具体例）
一般に半導体製造工場で用いられているエッチング装置の代表的な稼働状態の１サイクルを図１０に示す。
エッチングは、基板と対向する上部電極兼ガス吹き出し板から塩素などの反応性の高いプロセスガスを処理室内に導入し、一定圧力となったところで電極間に電圧を印加しプロセスガスをプラズマ化してなされる。
エッチングが終了すれば、高周波電圧の印加とプロセスガスの導入を同時に停止し、数秒後に反応性の低いハロゲンガスなどをパージガスとして導入する。
図１１に示した本発明の第７の具体例のエッチング装置では、エッチング終了時に、プロセスガスの供給を停止する。この時、パーティクルは、正に帯電していることがわかっており、これを利用し、処理室２１００内の上部電極２２００と下部電極２３００間に設けた導電性のパーティクル除去電極１１に負電位を与えることによって、パーティクルを強制的に除去する。パーティクル除去電極１１の形状については、プロセスに影響を与えない限り、板又は格子状等の既存のどのような形状を用いてもよい。
高周波電圧の停止した瞬間に落下する多数のパーティクルは、パーティクル除去電極１１にトラップされ、基板３０００への到達が防止される。
なお、エッチングの終了に同期して、電極１１に負電位を与える負電源４１０の電源制御手段４２０を設けるように構成しても良い。
【００４４】
（第８の具体例）
図１２は、防着シールドを用いて、パーティクルをトラップする機能を組み込んだエッチング装置である。
半導体製造装置において、処理中に発生する堆積物をチャンバ壁に付着させないための防着シールド板１２がしばしば使用される。
この防着シールド板１２は、加工電極２２００、２３００と処理室２１００側壁との間に設けられ、堆積物をこの防着シールド板１２に意図的に堆積させ、防着シールド板１２を交換することで、チャンバ内の清掃回数を低減することができるようにしたものである。
防着シールド１２は導電性の金属などで作成されている場合が多く、この防着シールド１２をチャンバと電気的に絶縁状態にし、エッチング終了時にプロセスガスの供給を停止し、防着シールド１２に負電位を与える。
高周波電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っている防着シールド板１２の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的に防着シールド板１２の壁面にトラップされ、基板３０００への到達が防止される。
【００４５】
（第９の具体例）
図１３は、導電性を有するグリッド１３を用いて、パーティクルをトラップする機能を組み込んだエッチング装置である。
即ち、グリッド１３を、加工電極２２００、２３００と処理室２１００側壁との間に設け、グリッド１３をチャンバと電気的に絶縁するように設置し、エッチング終了時にプロセスガスの供給を停止し、グリッド１３に負電位を与える。
高周波電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っているグリッド１３の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的にクリッド１３にトラップされ、基板への到達が防止される。
【００４６】
（第１０の具体例）
図１４は、処理室の下部に設けたガス排気口１４を導電性部材、例えば、金属で形成し、このガス排気口１４を電気的に絶縁状態にすることによって、パーティクルを排気口に導き、更に、強制的に排気することで、パーティクルが基板上に落下しないようにしたエッチング装置である。
即ち、エッチング終了時にプロセスガスの供給を停止すると、排気口１４に負電位が与えられ、これによって、高周波電圧の停止した瞬間に落下する多数の正に帯電しているパーティクルは、負電位を持っている排気口１４の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的に排気され、基板への到達が防止されるものである。
【００４７】
（第１１の具体例）
図１５は、ガス排気口１４近傍に導電性を有するグリッド１３を設け、このグリッド１３でパーティクルをトラップするようにしたエッチング装置である。
即ち、グリッド１３をチャンバと電気的に絶縁するように排気口１４の前に設置し、エッチング終了時にプロセスガスの供給を停止し、グリッド１３に負電位を与える。
高周波電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っているグリッド１３の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的にクリッド１３にトラップされるか、叉は排気口１４から排気され、基板への到達が防止される。
【００４８】
（第１２の具体例）
図１６に、第１２の具体例を示す。
導電性を有するグリッド１３を上部電極２２００と下部電極２３００の間に設置し、電気的に浮いた状態にしておく。こうすることで、プロセス中、即ち、放電中は、グリッド１３は、プラズマのポテンシャルに追随し、フローティング状態となる。
プロセス終了時に、グリッド１３に負電位を与えると、パーティクルは、負電位を持っている電位ポテンシャルによって引き寄せられるから、基板への到達が防止されるものである。そして、この状態で半導体基板３０００を搬送させる。
【００４９】
（第１３の具体例）
図１７に、第１３の具体例を示す。
本具体例では、半導体基板３０００に対して、充分に大きいプラズマＰＺを発生させるようにしたものである。プラズマＰＺは、上部電極２２００と下部電極２３００の直径に応じて生成されるので、図１７の場合、基板３０００よりも、かなり外側までプラズマが生成されることになる。
このように、プラズマＰＺを基板３０００よりも大きくはみ出させることによって、パーティクルはプラズマＰＺの周辺部に沿って落下し、基板３０００上へパーティクルが落下することを防ぐことができる。
【００５０】
（第１４の具体例）
図１８に、第１４の具体例を示す。
本具体例では、基板３０００を囲むようにドーナツ状の電極１５を下部電極２３００上に配置し、電極１５にセルフバイアス電圧よりも絶対値が大きい負の電圧を引加する。この場合、印加する電圧は直流電圧でよい。
また、電圧をかける時期は、プロセスが終了して、プラズマ電源が切れた時におこなう。
また、カソード電極すなわち下部電極２３００に印加する電圧に対して、負の一定バイアスを加えて、セルフバイアス電圧と同じ変動をさせても良い。
こうすることによって、正電荷を持つパーティクルは、電極１５へ誘導され、パーティクルが基板３０００上へ落下することを防ぐことができる。
【００５１】
（第１５の具体例）
図１９に、第１５の具体例を示す。
この具体例では、処理室２１００内に、パーティクルの発生をモニタするためのレーザー装置を導入したものである。ここで、レーザー光を通す場所は、アノード電極、即ち、上部電極２２００の近傍であり、このように構成することで、上部電極２２００付近で、プラズマのシース付近にトラップされているパーティクルを早期に発見することができる。
そして、パーティクルの発生を探知した後、電極１５に負電圧を印加してパーティクルを集塵し、基板３０００上へのパーティクルの落下を防止することができる。
【００５２】
（第１６の具体例）
図２０に、第１６の具体例を示す。
この具体例では、上部電極２２００と下部電極２３００との間にパーティクル除去電極１５を設けると共に、パーティクル除去電極１５近傍の処理室側壁にゲートバルブ１７を設置し、更にその外側には、真空ポンプなどの排気系を接続する。そして、電極１５には、負電圧がかけられるようにする。
プロセスが終了し、カソード電極、即ち、下部電極２３００への電圧印加がきれた時、電極１５に負電圧を印加する。それによって、パーティクルは、ゲートバルブ１７の方へと引き寄せられる。このとき、同時にゲートバルブ１７を開き、パーティクルを排気することによって、基板３０００上へのパーティクルの落下を防ぐことができる。
なお、図１９において、符号４５０は、処理室内のパーティクルの発生の検出結果に基づき、パーティクル除去電極１５に負電圧を印加するための第３の制御手段である。
上記の具体例１から具体例１６は、すべて高周波電源を使用した、ＲＦプラズマＣＶＤ装置、ＲＦプラズマエッチング装置、ＲＦプラズマスパッタリング装置において、共通に適用可能であった。
これに対して、下記の具体例１７から具体例３２は、直流電源を使用した、ＤＣプラズマＣＶＤ装置、ＤＣプラズマエッチング装置、ＤＣプラズマスパッタリング装置において、共通に適用可能である。
【００５３】
（第１７の具体例）
本発明の第１７の具体例のカバー動作タイミングのフローを図２２に示す。
直流電圧を停止する直前ｔ１１に基板３０００を覆うカバー３６００を閉じ、直流電圧が停止した瞬間に基板３０００に向かって落下するパーティクルをカバー３６００で受け止める。カバー３６００はパーティクル発生頻度の高いパージガス導入の間は閉じ、パージガスの導入の停止後、処理の終了した基板が処理室２１００外へ搬送される直前ｔ１２にカバーを開く。このように、多くのパーティクルＰが基板に落下している間、カバー３６００は閉状態にあるから、確実に基板３０００を覆い、パーティクルＰが付着するのを防止する。
カバーの形状は一枚の板状であっても、カメラのシャッターのような複数の羽根状でもよい。
【００５４】
（第１８の具体例）
本発明の第１８の具体例であるカバー動作タイミングのフローを図２３に示す。
直流電圧を停止する直前ｔ１１に基板３０００を覆うカバー３６００を閉じ、直流電圧が停止した瞬間に基板に向かって落下するパーティクルＰをカバー３６００で受け止める。処理の終了した基板３０００が処理室２１００外へ搬送された後、次の基板が処理室内に搬送される直前ｔ１３にカバーを開く。こうして、カバーを動作させることにより落下するパーティクルが基板に付着することを防止する。
【００５５】
（第１９の具体例）
本発明の第１９の具体例であるカバー動作タイミングのフローを図２４に示す。
直流電圧を印加する直前ｔ１４に基板を覆うカバーを開き、直流電圧が停止する直前ｔ１１にカバーを閉じる。エッチング処理をしていないときはカバー３６００を閉めることで、上部加工電極２２００や処理室２１００内壁から剥離し落下するパーティクルをカバーで受け止め、パーティクルが基板に付着することを防止する。
なお、上記のように構成する他、カバー３６００が閉状態になったことを検出する検出手段を設け、この検出手段の検出結果により、直流電源２４００をオフにするように構成してもよい。
【００５６】
（第２０の具体例）
本発明の第２０の具体例であるカバー電位変化タイミングのフローを図２５に示す。
本発明の第１７から第１９までの具体例に加え、更に、直流電圧の印加を
停止する直前ｔ１５からパージガスの導入の開始から数秒間の時間ｔ１６まで、カバー３６００に電位を与える。直流電圧の印加を停止した直後に発生するパーティクルは、カバー３６００に向かって落下しカバーに吸着される。パージガスを導入後に発生するパーティクルは、パージガスに流され排気口３２００に向かって落下するので、基板上に付着しない。
カバー３６００の材質に関しては、処理室２１００内壁と同じ伝導性のある材質、例えば、アルミ合金でもよく、又、発生するパーティクルを減らすために金属電極の表面を酸化アルミニウムや酸化シリコンで覆ってもよい。
【００５７】
（第２１の具体例）
本発明の第２１の具体例であるカバー電位変化タイミングのフローを図２６に示す。
本発明の第１８と第１９の具体例（図２３、図２４）において、直流電圧の印加を停止する直前ｔ１７から処理の終わった基板を処理室から搬出終了する時間ｔ１８まで、カバーに電位を与える。直流電圧の印加を停止した直後から搬送口が開くまで発生するパーティクルはカバーに集塵され、基板上に付着しない。
【００５８】
（第２２の具体例）
本発明の第２２の具体例であるカバー電位変化タイミングのフローを図２７に示す。
本発明の第１８、第１９の具体例（図２３、図２４）において、カバーを閉じはじめてからカバーを開くまで、カバーに電位を与える。直流電圧の印加中はカバー３６００と下部加工電極２３００とを同電位にすることで基板３０００とカバー３６００の間では放電せず、基板の損傷やカバーと基板の間でのパーティクルの発生を防止することができる。
そして、直流電圧の印加を停止した後は、カバーに負電位を与える。
なお、この具体例を、第１７の具体例に適用しても良い。
【００５９】
（第２３の具体例）
一般に半導体製造工場で用いられているＤＣプラズマプロセス装置の断面構造の概略図を図２８に示す。
図２９に示した第２３の具体例のＤＣプラズマプロセス装置では、ＤＣプラズマプロセス終了時に、パーティクルは正に帯電していることがわかっており、これを利用し、パーティクル除去電極１１に負電位を与えることによって、パーティクルを除去する。パーティクル除去電極１１の形状については、ＤＣプラズマプロセスに影響を与えない限り、既存のどのような形状を用いてもよい。
直流電圧の停止した瞬間に落下する多数のパーティクルは、パーティクル除去電極１１にトラップされ、基板３０００への到達が防止される。
【００６０】
（第２４の具体例）
図３０は、防着シールドを用いて、パーティクルをトラップするように構成したＤＣプラズマプロセス装置である。
即ち、処理中に発生する堆積物をチャンバ壁に付着させないための防着シールド１２がしばしば使用される。
この防着シールドに堆積物を意図的に堆積させ、防着シールド１２を交換することで、チャンバ内の清掃回数を低減することができるようにしたものである。防着シールド１２は導電性の金属などで作成されている場合が多く、この防着シールド１２をチャンバと電気的に絶縁状態にし、ＤＣプラズマプロセス終了時に防着シールド１２に負電位を与える。
直流電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っている防着シールド１２の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的に防着シールド１２の壁面にトラップされ、基板３０００への到達が防止される。
【００６１】
（第２５の具体例）
図３１は、導電性を有するグリッド１３を用いて、パーティクルをトラップするように構成したＤＣプラズマプロセス装置である。
即ち、グリッド１３をチャンバに対して電気的に絶縁するように設置し、エッチング終了時に、グリッド１３に負電位を与える。
直流電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っているグリッド１３の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的にクリッド１３にトラップされ、基板３０００への到達が防止される。
【００６２】
（第２６の具体例）
図３２は、ガス排気口１４をチャンバから電気的に絶縁状態にすることによって、パーティクルを強制的に排気するようにしたＤＣプラズマプロセス装置である。
即ち、このパーティクル除去装置では、ＤＣプラズマプロセス終了時に排気口１４に負電位を与えることによって、直流電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルを、負電位を持っている排気口１４に引き寄せ、最終的に排気し、基板３０００への到達を防止するものである。
【００６３】
（第２７の具体例）
図３３は、ガス排気口１４近傍に導電性を有するグリッド１３を設け、パーティクルをトラップするように構成したＤＣプラズマプロセス装置である。
即ち、このパーティクル除去装置では、グリッド１３をチャンバと電気的に絶縁するように排気口１４の前に設置し、ＤＣプラズマプロセス終了時に、グリッド１３に負電位を与える。
直流電圧の停止した瞬間に落下する多数の正帯電しているパーティクルは、負電位を持っているグリッド１３の電位ポテンシャルによって引き寄せられ、最終的にクリッド１３にトラップされるか、叉は排気口１４から排気され、基板３０００への到達が防止される。
【００６４】
（第２８の具体例）
図３４に、第２８の具体例を示す。
グリッド１３を上部電極２２００と下部電極２３００の間に設置し、電気的に浮いた状態にしておく。こうすることで、プロセス中、即ち、放電中は、グリッド１３は、プラズマのポテンシャルに追随し、フローティング状態となる。
プロセス終了時に、グリッド１３を電源４４００に接続して、グリッド１３と上部電極２２００の間で放電させる。この時、電源４４００は、下部電極２３００に接続されない。
この状態で半導体基板３０００を搬送させる。こうすることで、パーティクルは、上部電極２２００とグリッド１３の間にトラップされたまま、落下してこない。また、もし落下したとしても、プラズマのポテンシャルによって、プラズマ周辺部へ飛んでいき、基板周辺へ落下するから、基板上へは落下しない。
【００６５】
（第２９の具体例）
図３５に、第２９の具体例を示す。
この具体例では、半導体基板３０００に対して、充分に大きいプラズマＰＺを発生させる。プラズマＰＺは、上部電極２２００と下部電極２３００の直径に応じて生成されるので、図３５の場合、基板３０００よりも、かなり外側までプラズマが生成されることになる。
このように、プラズマＰＺを基板３０００よりも大きくはみ出させることによって、パーティクルはプラズマの周辺部に沿って落下し、基板３０００上へパーティクルが落下することを防ぐことができる。
【００６６】
（第３０の具体例）
図３６に、第３０の具体例を示す。
この具体例では、基板３０００の周囲にドーナツ状の電極１５を配置し、電極１５に負電圧を引加する。
また、負電圧をかける時期は、プロセスが終了して、プラズマ電源が切れた時におこなう。
このように構成することによって、正電荷を持つパーティクルは、電極１５へと誘導され、基板３０００上へ落下することを防ぐことができる。
【００６７】
（第３１の具体例）
図３７に、第３１の具体例を示す。
この具体例では、処理室２１００内に、パーティクル検出用のレーザー光を導入する。ここで、レーザー光を通す場所は、上部電極２２００の近傍であり、このように構成すことによって、上部電極２２００付近でトラップされているパーティクルを早期に発見することができる。
そして、パーティクルの発生を探知した後、電極１５に負電圧を印加してパーティクルを集塵し、基板３０００上へのパーティクルの落下を防止する。
【００６８】
（第３２の具体例）
図３８に、第３２の具体例を示す。
この具体例では、上部電極２２００の外側にゲートバルブ１７を設置し、更に、その外側には、真空ポンプなどの排気系を接続する。ゲートバルブ１７の前には、電極１５を設置し、負電圧がかけられるようにする。
プロセスが終了し、下部電極２３００への電圧印加がきれた時、電極１５に負電圧を印加する。この為、パーティクルは、ゲートバルブ１７の方へと引き寄せられる。このとき、同時にゲートバルブ１７を開き、パーティクルを排気することによって、基板３０００上へのパーティクルの落下を防ぐことができる。
【００６９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明は、基板に付着するパーティクルを減らすことができる。また、パーティクルの荷電状態に基づいた発明であるから、効率のよいパーティクルの付着防止が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る半導体製造装置のパーティクル除去装置のブロック図である。
【図２】本発明に係るパーティクル除去装置の構成を示す図である。
【図３】本発明の第１の具体例の基板カバーの稼働タイミングを示す図である。
【図４】本発明の第２の具体例の基板カバーの稼働タイミングを示す図である。
【図５】本発明の第３の具体例の基板カバーの稼働タイミングを示す図である。
【図６】本発明の第４の具体例の基板カバーの電位印加タイミングを示す図である。
【図７】本発明の第５の具体例の基板カバーの電位印加タイミングを示す図である。
【図８】本発明の第６の具体例の基板カバーの電位印加タイミングを示す図である。
【図９】（ａ）は、従来のエッチング装置の構成を示す図、（ｂ）は、エッチング装置の稼働状態とパーティクル発生数との関係を示す図である。
【図１０】一般的なエッチング装置の稼働タイミングを示す図である。
【図１１】本発明の第７の具体例の構成を示す図である。
【図１２】本発明の第８の具体例を示す図である。
【図１３】本発明の第９の具体例を示す図である。
【図１４】本発明の第１０の具体例を示す図である。
【図１５】本発明の第１１の具体例を示す図である。
【図１６】本発明の第１２の具体例を示す図である。
【図１７】本発明の第１３の具体例を示す図である。
【図１８】本発明の第１４の具体例を示す図である。
【図１９】本発明の第１５の具体例を示す図である。
【図２０】本発明の第１６の具体例を示す図である。
【図２１】プラズマ中のパーティクルの動きを示す図および写真である。
【図２２】  本発明の第１７の具体例の基板カバーの稼働タイミングを示す図である。
【図２３】本発明の第１８の具体例の基板カバーの稼働タイミングを示す図である。
【図２４】本発明の第１９の具体例の基板カバーの稼働タイミングを示す図である。
【図２５】本発明の第２０の具体例の基板カバーの電位印加タイミングを示す図である。
【図２６】本発明の第２１の具体例の基板カバーの電位印加タイミングを示す図である。
【図２７】本発明の第２２の具体例の基板カバーの電位印加タイミングを示す図である。
【図２８】一般的なＤＣプラズマプロセス装置の構造を示す断面図である。
【図２９】本発明の第２３の具体例を示す図である。
【図３０】本発明の第２４の具体例を示す図である。
【図３１】本発明の第２５の具体例を示す図である。
【図３２】本発明の第２６の具体例を示す図である。
【図３３】本発明の第２７の具体例を示す図である。
【図３４】本発明の第２８の具体例を示す図である。
【図３５】本発明の第２９の具体例を示す図である。
【図３６】本発明の第３０の具体例を示す図である。
【図３７】本発明の第３１の具体例を示す図である。
【図３８】本発明の第３２の具体例を示す図である。
【符号の説明】
１１  パーティクル除去電極
１２  防着シールド
１３  グリッド
１４  排気口
１５  電極
１６  レーザー装置
１７  ゲートバルブ
２００  第１の制御手段
３００  第２の制御手段
４１０  負電源
４２０  電源制御手段
４５０  第３の制御手段
３１００  エッチングガス導入口
１２００  エッチングガス供給装置
１３００  パージガス供給装置
１４００  真空度調整装置
１５００  ガス排出装置
１６００  基板搬送装置
１７００  制御装置
１９００  絶縁体
２０００  ガス吹き出し板
２１００  処理室
２２００  加工用上部電極
２３００  加工用下部電極
２４００  高周波電源
２６００  基板吸着用直流電源
２７００  静電チャック電極
３０００  半導体基板
３１００  エッチングガスの導入口
３２００  ガス排出口
３６００  カバー
３８００  基板搬送口
４０００  半導体製造装置
４４００  直流電源装置
Ｐ  パーティクル
ＰＺ  プラズマ
【図１】
0003784727.tif 000002
【図２】
0003784727.tif 000003
【図３】
0003784727.tif 000004
【図４】
0003784727.tif 000005
【図５】
0003784727.tif 000006
【図６】
0003784727.tif 000007
【図７】
0003784727.tif 000008
【図８】
0003784727.tif 000009
【図９】
0003784727.tif 000010
【図１０】
0003784727.tif 000011
【図１１】
0003784727.tif 000012
【図１２】
0003784727.tif 000013
【図１３】
0003784727.tif 000014
【図１４】
0003784727.tif 000015
【図１５】
0003784727.tif 000016
【図１６】
0003784727.tif 000017
【図１７】
0003784727.tif 000018
【図１８】
0003784727.tif 000019
【図１９】
0003784727.tif 000020
【図２０】
0003784727.tif 000021
【図２１】
0003784727.tif 000022
【図２２】
0003784727.tif 000023
【図２３】
0003784727.tif 000024
【図２４】
0003784727.tif 000025
【図２５】
0003784727.tif 000026
【図２６】
0003784727.tif 000027
【図２７】
0003784727.tif 000028
【図２８】
0003784727.tif 000029
【図２９】
0003784727.tif 000030
【図３０】
0003784727.tif 000031
【図３１】
0003784727.tif 000032
【図３２】
0003784727.tif 000033
【図３３】
0003784727.tif 000034
【図３４】
0003784727.tif 000035
【図３５】
0003784727.tif 000036
【図３６】
0003784727.tif 000037
【図３７】
0003784727.tif 000038
【図３８】
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