半導体製造装置
【課題】被処理体に付着する異物数を低減させた半導体製造装置を提供する。
【解決手段】処理室と、処理室にガスを供給する手段と、処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、磁場を生成するためのコイルと、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、磁場分布を変更することにより、被処理体直上の処理ガスの温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送した。
【解決手段】処理室と、処理室にガスを供給する手段と、処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、磁場を生成するためのコイルと、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、磁場分布を変更することにより、被処理体直上の処理ガスの温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送した。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭやマイクロプロセッサ等の半導体装置の製造工程において、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤが広く用いられている。プラズマを用いた半導体装置の加工における課題の１つに被処理体に付着する異物数を低減することが挙げられる。例えばエッチング処理中に被処理体の微細パターン上に異物粒子が付着すると、その部位は局所的にエッチングが阻害される。これにより断線などの不良が生じ歩留まり低下を引き起こす。
【０００３】
プラズマ処理装置において被処理体に異物粒子が付着しないようにするための異物粒子輸送制御方法としては、例えばガス流れを用いる方法や、帯電した異物粒子の輸送をクーロン力によって制御する方法（例えば特許文献１）や、磁場によって異物の輸送を制御する方法（例えば特許文献２）が考案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４７７１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
まずプラズマ中での異物の挙動について説明する。異物粒子はプラズマ中では負に帯電し、シースとプラズマの境界付近を浮遊する。この理由を被処理体の直上を浮遊する異物を例に図５を用いて説明する。なお図５では簡単のため、被処理体２に対して垂直の方向にはガスの流れやガスの温度勾配は無いものとした。異物粒子６０はプラズマ中では負に帯電することが知られている。また被処理体２もプラズマに対して負に帯電する。そのため、異物粒子６０はクーロン力により被処理体２から反発力を受ける。対して、被処理体２にはイオンが流入するが、該イオンが異物粒子６０に衝突すると異物粒子６０は被処理体２側に押される方向に力を受ける（イオン抗力）。さらに重力により被処理体２に落下する方向の力も受ける。従って、イオン抗力と重力の合計がクーロン力とつりあう高さ位置付近を浮遊する。この浮遊高さはおおむねプラズマとシースの境界に当たる。そして、例えば被処理体２に平行方向にガスの流れがあれば、ガス粘性力によってシースとプラズマの境界に沿って異物粒子６０はガスの流れ方向に輸送される。
【０００６】
ところが、プラズマをＯＦＦにすると、イオン抗力やクーロン力のバランスが崩れ、浮遊していた異物の一部は被処理体２に落下する。そのため、プラズマがＯＦＦされても異物粒子６０が被処理体２に落下しないようにする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
プラズマが点いていない状態では、異物に働く力は主に、重力とガス粘性力と熱泳動力となる。そのため、搬送中やプラズマ処理前後は、処理室や搬送室内でこれらの力を用いて異物粒子がウエハに付着しないようにすることが望ましい。
【０００８】
そこで本発明では、熱泳動力を用いることにより異物粒子をウエハに落下させないようにした。ここで言う熱泳動力とはガスの温度勾配があるときに微粒子に働く力である。例えば図５に示した例では、異物粒子６０に対して左側のガス温度より、右側のガス温度が高くなっている。この場合、異物粒子６０の左側に衝突するガス分子の力よりも異物粒子６０の右側に衝突するガス分子の力の方が大きくなる。これにより異物粒子６０は左側、即ち温度の低い方向へ力を受け輸送される。
【０００９】
本発明は、処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、磁場を生成するためのコイルと、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、磁場分布を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスの温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする。
【００１０】
また、処理室と、搬送室と、搬送ロボットと、ロック室とを備えた半導体製造装置において、被処理体を搬送する際に、前記処理室または前記搬送室または前記搬送ロボットまたは前記ロック室の内壁や構造物の温度よりも被処理体の温度を高くし熱泳動力によって被処理体への異物粒子の付着を低減するための加熱手段を有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では積極的にガスの温度勾配を作り、熱泳動力によって異物粒子を被処理体上より除去することによって、被処理体に付着する異物粒子を減らした。これにより半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施例について図１〜図４を参照して説明する。図１は平行平板型ＵＨＦ−ＥＣＲプラズマ処理装置の例を示している。処理室１は接地してある。処理室１の上部には電磁波放射ためのアンテナ３が、被処理体２を載置するための載置電極４と平行に設置されている。アンテナ３の下部には分散板９を介してシャワープレート５が設置されている。処理ガスは該分散板９内でガスを分散し、該シャワープレート５に設けられたガス孔を介して処理室１内に供給される。また、分散板９はＯ−リング４９によって内側と外側の２つの領域に分割されている。ウエハの中心付近に供給する処理ガスは内側のガス配管１６−１を介して分散板９の内側の領域に供給される。またウエハの外周付近に供給する処理ガスは分散板９の外側の領域に接続されたガス配管１６−２を介して供給される。これにより、ガスの流量や組成を被処理体２の中心付近と外周付近で独立に制御することが可能となり、被処理体２面内の加工寸法を均一に制御できる。
【００１３】
処理室１には処理室１内を減圧するためのターボ分子ポンプなどの排気手段６がバタフライバルブ７を介して取り付けられている。アンテナ３にはプラズマ生成用高周波電源
３１が整合器３４−１とフィルタユニット３７−１を介して接続されている。処理室１の外側には磁場生成のため、コイル１１とヨーク１２が設置されている。プラズマは該アンテナ３から放射されるプラズマ生成用高周波電力と磁場との相互作用による電子サイクロトロン共鳴により効率的に生成される。また磁場分布を制御することでプラズマの生成分布とプラズマの輸送を制御することができる。アンテナ３には該アンテナ３に高周波バイアス電力を印加するためのアンテナバイアス用高周波電源３２が整合器３４−２とフィルタユニット３７−１を介して接続されている。該フィルタユニット３７−１はプラズマ生成用高周波電力がアンテナバイアス用高周波電源３２に流れ込まないようにするためと、アンテナバイアス用高周波電力がプラズマ生成用高周波電源３１側に流入しないようにするためのものでる。載置電極４には被処理体２に入射するイオンを加速するため、載置電極バイアス用高周波電源３３が整合器３４−３を介して接続されている。
【００１４】
前記載置電極４に印加する載置電極バイアス用高周波電力と、前記アンテナ３に印加するアンテナバイアス用高周波電力はお互いに同じ周波数とする。そして該アンテナ３に印加するアンテナバイアス用高周波電力と該載置電極４に印加する載置電極バイアス用高周波電力の位相差は位相制御器３９によって制御する。該位相差を１８０°とすると、プラズマ閉じ込めが向上し、処理室１の側壁に入射するイオンのフラックスやエネルギーが減少する。これにより壁の消耗等に起因する異物の発生量を減少させたり、壁材料のコーティングなどの寿命を延ばしたりすることができる。また、載置電極４には被処理体２を静電吸着によって固定するためＤＣ電源３８がフィルタユニット３７−２に介して接続されている。また、載置電極４には被処理体２を冷却するため、被処理体２裏面にヘリウムガスを供給できるようになっており、且つ被処理体２の内側部分と被処理体２の外周部分を独立に温度調整できるようにするため、被処理体２裏面の内側部分にヘリウムガスを供給するためのガスライン１６−３と、被処理体２裏面の外周部分にヘリウムガスを供給するためのガスライン１６−４が設置されている。ヘリウムガスの流量はマスフローコントローラ１５によって調節する。
【００１５】
図２は放電のシーケンスについて、プラズマ生成用高周波電力と載置電極バイアス用高周波電力と磁場強度の制御タイミングの１例を示したものである。最初に磁場を印加し
（磁場制御Ｂ）、次に載置電極バイアス用高周波電力を印加し、次にプラズマ生成用高周波電力投入する。このとき投入する磁場、載置電極バイアス用高周波電力及びプラズマ生成用高周波電力は、被処理体２に所定の処理を施すときに比べて弱めに設定する。そしてプラズマ着火後、被処理体２に所定の処理を施すために必要な磁場、プラズマ生成用高周波電力及び載置電極バイアス用高周波電力を投入する。
【００１６】
また、所定の処理を終えた後、静電吸着による被処理体２の載置電極４への吸着を解消する除電時は、磁場，載置電極バイアス用高周波電力及びプラズマ生成用高周波電力を弱く設定し、静電吸着が解除された後にプラズマ生成用高周波電力をＯＦＦしてプラズマをＯＦＦにする。その後、載置電極バイアス用高周波電力をＯＦＦにして、最後に磁場を
ＯＦＦにする。
【００１７】
ここで、載置電極バイアス用高周波電力をプラズマ着火前に投入すること、及びプラズマ着火時や除電後も載置電極バイアス用高周波電力を弱めにしながらも印加しておく理由は、被処理体２のプラズマに対する電位を低下させ、異物粒子と被処理体２との間に働くクーロン力による反発力を高めることにより、着火時や除電時に異物が被処理体２に落下しないようにするためである。
【００１８】
また、プラズマ生成用高周波電力をプラズマ着火時及び除電時に、被処理体２に所定の処理を施しているときよりも弱めに設定して印加する理由は、シースを厚くすることで異物粒子の被処理体２からの浮遊高さを高くすることにより、異物粒子が被処理体２に落下しにくくするためである。
【００１９】
図２中の磁場制御Ａは、プラズマ着火前から除電後までの間、プラズマ分布が略均一となる、即ち被処理体２面内の加工寸法ができるだけ均一になる磁場強度に一定に保った従来の磁場条件を示している。対して磁場制御Ｂはプラズマ着火前から所定の処理を行う前までの間、及び除電中から除電後までは、被処理体２に所定の処理を施している間に比べて弱めの磁場強度にしている。
【００２０】
このように、磁場強度を弱めている効果について次に述べる。図１に示したプラズマ装置では磁場を弱めると、図３Ａに示したように被処理体２中心付近のプラズマ密度が、被処理体２外周付近のプラズマ密度に対して大きくなり、所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、被処理体面内のプラズマ分布が凸型になる。プラズマ分布が凸型分布であれば、図３Ｂに示したように被処理体２直上のガスの温度分布も凸型になる。これは電子温度が数万度のプラズマがガスを加熱するか、またはプラズマが処理室１内の構造物や被処理体２を加熱しその構造物や被処理体２がガスを加熱するためである。被処理体２直上の径方向ガス温度分布が凸分布、即ち被処理体２中心直上でのガス温度が被処理体２外周直上のガス温度に比べて高い場合、被処理体２直上を浮遊している異物粒子には被処理体２の外側方向に押されるように熱泳動力を受ける。また、弱い磁場にすることによりプラズマ分布を凸にするタイミングは、プラズマ着火前から所定の処理を行う前までの間及び、除電中から除電後としているが、これは被処理体２に所定の処理を施している間は、所定の処理が被処理体２面内においてできるだけ均一になるように磁場分布、即ちプラズマ分布を制御することを優先しているためである。
【００２１】
図４は図３中の磁場制御Ａの条件でエッチングを行ったとき、及び磁場制御Ｂの条件でエッチングを行ったときでウエハに落下した異物数を比較した実験結果を示している。ウエハに付着した異物数の測定はウエハ表面検査装置を用い、０.１５μｍ 以上の粒子径の異物数を測定した。図４から分かるように、着火時、及び除電時に磁場を弱くすることにより被処理体２に付着する異物数を低減できる。
【００２２】
以上、磁場によりプラズマ分布を調節し、これによりガス温度分布制御して異物を被処理体２外周方向に輸送する方法を述べてきたが、被処理体２直上を浮遊している異物粒子をウエハ外周方向に輸送するためにはガスの温度分布を凸型にすればよく、その手段としてプラズマ分布制御を用いる際は、磁場以外の要素によってプラズマ分布を制御してもよい。
【００２３】
そこで次に本発明の第２の実施形態を図６を用いて説明する。図６について図１と同様の説明は省略する。本装置はアンテナ３が内側部分３−１と外側部分３−２の２つの領域に電気的に分割されている。プラズマ生成用高周波電力は電力分配器３６にて所定の分配比で分配され、一方はアンテナ３の内側部分、他方はアンテナ３の外側部分に接続されている。本装置ではアンテナ３の内側部分と外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力比を調整することによりプラズマ分布を制御することができる。そのため、アンテナ３の内側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力とアンテナ３の外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を変更することにより、図３Ａに示したようにウエハ外周に比べて中心付近のプラズマ密度を大きくすることができる。その結果、図３Ｂに示したように被処理体２直上のガス温度分布を凸分布にすることができ、被処理体２直上を浮遊している異物粒子を熱泳動力によって効率的に被処理体２の外側へ除去することができる。
【００２４】
次に本発明の第３の実施形態について図７を用いて説明する。図１と同様の部分の説明は省略する。本装置はプラズマ生成用高周波電力を載置電極４に接続する方式のプラズマ処理装置である。該載置電極４は内側部分４−１と外側部分４−２に独立に電気的に２つの領域に分割されている。プラズマ生成用高周波電力は電力分配器３６−１によって２つの系統に所定の分配比で分配され、一方は載置電極４の内側部分４−１、他方は載置電極４の外側部分４−２に印加される。また、被処理体２に入射するイオンを加速するための載置電極バイアス用高周波電力は電力分配器３６−２によって２つの系統に所定の分配比に分配され、一方は載置電極４の内側部分４−１、他方は載置電極４の外側部分４−２に印加される。処理ガスは載置電極４に対向して設置された天板１７の下部の分散板９とシャワープレート５を介して処理室１内に導入される。このようなプラズマ処理装置では、載置電極４の内側部分４−１に印加するプラズマ生成用高周波電力と、載置電極４の外側部分４−２に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を調節することにより、プラズマ分布を制御することができる。本装置において、プラズマ着火時または除電時に、載置電極４の内側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力と載置電極４の外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の割合を変更すれば、所定の処理を被処理体に対して施している時のプラズマ分布に比べて、被処理体２中心付近でのプラズマ密度をウエハ外周付近に対して大きくすることができる。即ち図３Ａのプラズマ分布を作ることができる。これにより、図３Ｂに示したような凸型のガス温度分布を作ることができ、被処理体２直上を浮遊する異物粒子を熱泳動力によって被処理体の外周方向へ効率的に輸送することができる。
【００２５】
なお、上記実施例では、被処理体２に所定の処理を終えた後、除電を行うことを前提に説明したが、除電が必要のない場合でも、適用可能である。すなわち、被処理体２に所定の処理を行う第１のプラズマを、処理後直ぐに完全にＯＦＦすることなく、被処理体２直上を浮遊している異物粒子をウエハ外周方向に輸送するため、第１のプラズマに比べて、ガスの温度分布が凸型になるように設定された、第２のプラズマを生成した後に、プラズマをＯＦＦすればよい。
【００２６】
以上、プラズマ分布制御により、ガス温度分布を制御し、熱泳動力によってウエハ直上を浮遊する異物をウエハ外周方向へ輸送する方法について述べてきたが、プラズマ分布制御以外の方法でガス温度分布制御してもよい。そこで次に本発明の第４の実施形態について図８を用いて説明する。図１と重複する部分の説明は省略する。本装置は分散板９の内側に供給する処理ガスの配管１６−１と、分散板９の外側に供給する処理ガスの配管１６−２にそれぞれヒーター１４−１と１４−２が取り付けてある。これにより、内側に供給するガスと外側に供給するガスの温度をお互い独立に制御することができる。たとえば、内側に供給するガスの温度を外側に供給するガスの温度に対して高くすれば、被処理体２直上の径方向のガス温度分布を凸分布にすることができる。また、アンテナ３内部には冷媒が流せるようになっているが、冷媒の流路はアンテナ３内側部分の系統４５−１と外側部分の系統４５−２の２つの系統に分離してあり、お互いに異なった温度の冷媒を流せるようになっている。これにより、たとえばアンテナ３の内側に流す冷媒の温度をアンテナ３の外側に流す冷媒の温度に比べて高くすることにより、アンテナ３の温度分布を凸型の分布にし、これにより被処理体２とアンテナ３の間で径方向ガス温度分布を凸型にする。なお、図７に記載の装置においても、天板１７の内部に内側部分と外側部分を独立に温調するための冷媒の流路を設け、お互い異なった温度の冷媒を流すことによって、天板１７の内側と外側で温度差を生じさせると良い。
【００２７】
また、被処理体２を載置する載置電極４にはヒーター１４が設置されており、該ヒーター１４は載置電極４の内側部分を加熱するヒーター１４−３と外周部分を加熱するヒーター１４−４からなる。さらに、載置電極４の温度を調整するため、載置電極４内部には冷媒の流路が設けられているが、該冷媒の流路は内側の流路４５−３と外側の流路４５−４に分離することで、お互いに異なった温度の冷媒を流れるようにしてある。これにより、例えば、被処理体２に対して所定の処理を施しているとき以外は、所定の処理を施しているときに比べて、載置電極４中心付近の温度が載置電極４外周付近の温度に比べて高くなるように内側の流路に流す冷媒と外側に流す冷媒の流量もしくは温度を変更することにより、被処理体２直上の径方向ガス温度分布を中心付近で高温となる凸分布にする。また、被処理体２を冷却するため、載置電極４と被処理体２の間にヘリウムガスを供給できるようにしてあるが、被処理体２の冷却に加え、フォーカスリング８を冷却するため、フォーカスリング８裏面にもヘリウムガスを供給できるようにした。フォーカスリング８を冷却することにより、被処理体２直上での径方向ガス温度の温度勾配を高めることができる。
【００２８】
制御タイミングを図９に示す。載置電極４の温度、アンテナ３の温度はプラズマ着火時、及び除電時は外側の温度を中心の温度に対して低くしている。対してプラズマ処理中は被処理体２面内での処理が均一になるように載置電極４の温度及びアンテナ３の温度を変更するようにしている。フォーカスリング８についても、着火時、及び除電時は処理中に比べて温度が低くなるように冷却力を高めている。処理中は処理が被処理体２面内で均一になるようにフォーカスリング８の温度を調整する。ガスを加熱するヒーター１４−３と１４−４については常に内側から供給するガスの温度が外側に供給するガスの温度に対して高くなるようにするものとした。ただし、所定の処理中に被処理体２面内で均一性を高めるためにガス温度分布を調整する必要があるときは、処理中と着火時及び、処理中と除電時でヒーター１４の温度を変更してもよい。このようにプラズマ分布制御以外でガス温度分布を制御する方式は、プラズマ放電中に有効である他、特にプラズマ放電前や放電後のプラズマが点いていないときに有効である。
【００２９】
以上プラズマ処理室１内での熱泳動を用いた異物輸送制御について示してきたが、熱泳動力を用いた異物輸送制御は、搬送室５１やロック室５２にも有効である。そこで本発明の第５の実施形態を図１０〜図１４を用いて説明する。図１０はプラズマ処理装置全体を上方から見たときの概略を示している。本プラズマ処理システムは４つのプラズマ処理室１と搬送室５１と２つのロック室５２を備えている。まず、搬送室５１内での熱泳動を用いた異物低減機能について説明する。図１１は搬送室５１内に設置された搬送ロボット
２０の概要を示している。図１１Ａは上方から、図１１Ｂは横方向から見た概略を示している。また図１２は搬送ロボット２０において被処理体２を載置するための搬送アーム
２１付近を示している。図１２Ａは上方からみた概略図、図１２ＢとＣは図１１Ａのａ−ａ′間の断面例を２種類示している。搬送アーム２１には該搬送アーム２１に載置された被処理体２を加熱するためのヒーター１４が設置されている。ヒーター１４の配置は例えば図１２Ａ中に点線で示すようにウエハの載置される部分に沿って設置する。またヒーター１４は図１２Ｂまたは図１２Ｃに示すように搬送アーム２１の中に埋め込んである構造とする。被処理体２を載置する面は図１２Ｂに示したように平面にするか、あるいは図
１２Ｃに示したように台座２２により、被処理体２の裏面外周部が搬送アーム２１に接触しないようにする。図１２Ｂでは被処理体２と搬送アーム２１の設置面積が大きくなるため、ヒーター１４による被処理体２の加熱力が図１２Ｃに比べて大きいが、図１２Ｃでは、被処理体２裏面外周に付着した堆積物６１が搬送アーム２１と接触しないため、概付着物が搬送アーム２１との接触によって剥がれ落ち異物粒子が発生するのを防止することができる。また図１１に示したように搬送アーム２１に載せられた被処理体２の加熱を促進するため、搬送アーム２１の下部にランプ２３を設置した。このランプ２３から発せられる光によって被処理体２を加熱する。ヒーター１４による加熱と組みあわせることで被処理体２の加熱力を上げている。このようにして被処理体２を加熱して、処理室１の内壁や構造物、及び搬送ロボット２０の温度に比べて被処理体２の温度を高くすることにより、熱泳動力によって異物粒子が被処理体２に付着しないようにした。
【００３０】
図１３はロック室５２の断面の概要を示している。図１４Ａはロック室５２内に設置されたウエハステージ２４を上方から見た概要、図１４Ｂは図１４Ａのｂ−ｂ′間の概要を示している。該被処理体ステージ２４には被処理体２を加熱するためのヒーター１４とランプ２３が設置されている。ヒーター１４は被処理体２を載置する部分を加熱し、これにより被処理体２を加熱する。さらに、ランプ２３により加熱能力を高めている。また、被処理体２以外の構造物やロック室５２内壁を加熱すると、該構造物や内壁に対して被処理体２の温度を十分高くできなくなる恐れがあるため、反射板２５により、被処理体２以外の加熱を抑えている。また、熱泳動はガスの温度勾配によって発生する力を利用しているため、一定以上の圧力のガスが必要である。そのため、例えば１Ｐａ以上のガス圧に調整するため、搬送室５１やロック室５２には、ガス供給手段と、ガス排気手段を備えるものとする。また、熱泳動によって被処理体２に異物粒子が付着しないようにするためには、ガスの温度勾配が大きい方が効果的であるため、処理室１や、搬送室５１や、ロック室
５２にはチラーユニット５４を接続することにより処理室１や搬送室５１やロック室５２の内壁や構造物を冷却できるようにしてある。これにより被処理体２の温度が処理室１や搬送室５１やロック室５２の内壁や構造物の温度に対してより高くなるようにしている。
【００３１】
上述の通り、本発明では積極的にガスの温度勾配を作り、熱泳動力によって異物粒子を被処理体上より除去することによって、被処理体に付着する異物粒子を減らした。これにより半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置に適用した第１の実施例の概略図である。
【図２】プロセスシーケンスを説明する図である。
【図３】プラズマ分布とガス温度分布を説明する図である。
【図４】異物低減効果を説明する実験結果の図である。
【図５】異物粒子に働く力を説明する図である。
【図６】本発明を適用した第２の実施例を説明する図である。
【図７】本発明を適用した第３の実施例を説明する図である。
【図８】本発明を適用した第４の実施例を説明する図である。
【図９】プロセスシーケンスを説明する図である。
【図１０】本発明を適用した第５の実施例を説明する図である。
【図１１】搬送ロボットの説明する図である。
【図１２】搬送アームに設置されたヒーターについて説明する図である。
【図１３】ロック室の断面を説明する図である。
【図１４】ステージを説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…処理室、２…被処理体、３…アンテナ、４…載置電極、５…シャワープレート、６…排気手段、７…バタフライバルブ、８…フォーカスリング、９…分散板、１１…コイル、１２…ヨーク、１５…マスフローコントローラ、１７…天板、２０…搬送ロボット、
２１…搬送アーム、２２…台座、２３…ランプ、２４…ウエハステージ、２５…反射板、２６…大気側搬送口、３１…プラズマ生成用高周波電源、３２…アンテナバイアス用高周波電源、３３…載置電極バイアス用高周波電源、３８…ＤＣ電源、３９…位相制御器、
４９…Ｏ−リング、５１…搬送室、５２…ロック室、５４…チラーユニット、６０…異物粒子、６１…堆積物。
【技術分野】
【０００１】
本発明は半導体製造装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＤＲＡＭやマイクロプロセッサ等の半導体装置の製造工程において、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤが広く用いられている。プラズマを用いた半導体装置の加工における課題の１つに被処理体に付着する異物数を低減することが挙げられる。例えばエッチング処理中に被処理体の微細パターン上に異物粒子が付着すると、その部位は局所的にエッチングが阻害される。これにより断線などの不良が生じ歩留まり低下を引き起こす。
【０００３】
プラズマ処理装置において被処理体に異物粒子が付着しないようにするための異物粒子輸送制御方法としては、例えばガス流れを用いる方法や、帯電した異物粒子の輸送をクーロン力によって制御する方法（例えば特許文献１）や、磁場によって異物の輸送を制御する方法（例えば特許文献２）が考案されている。
【０００４】
【特許文献１】特開平５−４７７１２号公報
【特許文献２】特開平１１−１６２９４６号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
まずプラズマ中での異物の挙動について説明する。異物粒子はプラズマ中では負に帯電し、シースとプラズマの境界付近を浮遊する。この理由を被処理体の直上を浮遊する異物を例に図５を用いて説明する。なお図５では簡単のため、被処理体２に対して垂直の方向にはガスの流れやガスの温度勾配は無いものとした。異物粒子６０はプラズマ中では負に帯電することが知られている。また被処理体２もプラズマに対して負に帯電する。そのため、異物粒子６０はクーロン力により被処理体２から反発力を受ける。対して、被処理体２にはイオンが流入するが、該イオンが異物粒子６０に衝突すると異物粒子６０は被処理体２側に押される方向に力を受ける（イオン抗力）。さらに重力により被処理体２に落下する方向の力も受ける。従って、イオン抗力と重力の合計がクーロン力とつりあう高さ位置付近を浮遊する。この浮遊高さはおおむねプラズマとシースの境界に当たる。そして、例えば被処理体２に平行方向にガスの流れがあれば、ガス粘性力によってシースとプラズマの境界に沿って異物粒子６０はガスの流れ方向に輸送される。
【０００６】
ところが、プラズマをＯＦＦにすると、イオン抗力やクーロン力のバランスが崩れ、浮遊していた異物の一部は被処理体２に落下する。そのため、プラズマがＯＦＦされても異物粒子６０が被処理体２に落下しないようにする必要がある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
プラズマが点いていない状態では、異物に働く力は主に、重力とガス粘性力と熱泳動力となる。そのため、搬送中やプラズマ処理前後は、処理室や搬送室内でこれらの力を用いて異物粒子がウエハに付着しないようにすることが望ましい。
【０００８】
そこで本発明では、熱泳動力を用いることにより異物粒子をウエハに落下させないようにした。ここで言う熱泳動力とはガスの温度勾配があるときに微粒子に働く力である。例えば図５に示した例では、異物粒子６０に対して左側のガス温度より、右側のガス温度が高くなっている。この場合、異物粒子６０の左側に衝突するガス分子の力よりも異物粒子６０の右側に衝突するガス分子の力の方が大きくなる。これにより異物粒子６０は左側、即ち温度の低い方向へ力を受け輸送される。
【０００９】
本発明は、処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、磁場を生成するためのコイルと、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、磁場分布を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスの温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする。
【００１０】
また、処理室と、搬送室と、搬送ロボットと、ロック室とを備えた半導体製造装置において、被処理体を搬送する際に、前記処理室または前記搬送室または前記搬送ロボットまたは前記ロック室の内壁や構造物の温度よりも被処理体の温度を高くし熱泳動力によって被処理体への異物粒子の付着を低減するための加熱手段を有したことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明では積極的にガスの温度勾配を作り、熱泳動力によって異物粒子を被処理体上より除去することによって、被処理体に付着する異物粒子を減らした。これにより半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の第１の実施例について図１〜図４を参照して説明する。図１は平行平板型ＵＨＦ−ＥＣＲプラズマ処理装置の例を示している。処理室１は接地してある。処理室１の上部には電磁波放射ためのアンテナ３が、被処理体２を載置するための載置電極４と平行に設置されている。アンテナ３の下部には分散板９を介してシャワープレート５が設置されている。処理ガスは該分散板９内でガスを分散し、該シャワープレート５に設けられたガス孔を介して処理室１内に供給される。また、分散板９はＯ−リング４９によって内側と外側の２つの領域に分割されている。ウエハの中心付近に供給する処理ガスは内側のガス配管１６−１を介して分散板９の内側の領域に供給される。またウエハの外周付近に供給する処理ガスは分散板９の外側の領域に接続されたガス配管１６−２を介して供給される。これにより、ガスの流量や組成を被処理体２の中心付近と外周付近で独立に制御することが可能となり、被処理体２面内の加工寸法を均一に制御できる。
【００１３】
処理室１には処理室１内を減圧するためのターボ分子ポンプなどの排気手段６がバタフライバルブ７を介して取り付けられている。アンテナ３にはプラズマ生成用高周波電源
３１が整合器３４−１とフィルタユニット３７−１を介して接続されている。処理室１の外側には磁場生成のため、コイル１１とヨーク１２が設置されている。プラズマは該アンテナ３から放射されるプラズマ生成用高周波電力と磁場との相互作用による電子サイクロトロン共鳴により効率的に生成される。また磁場分布を制御することでプラズマの生成分布とプラズマの輸送を制御することができる。アンテナ３には該アンテナ３に高周波バイアス電力を印加するためのアンテナバイアス用高周波電源３２が整合器３４−２とフィルタユニット３７−１を介して接続されている。該フィルタユニット３７−１はプラズマ生成用高周波電力がアンテナバイアス用高周波電源３２に流れ込まないようにするためと、アンテナバイアス用高周波電力がプラズマ生成用高周波電源３１側に流入しないようにするためのものでる。載置電極４には被処理体２に入射するイオンを加速するため、載置電極バイアス用高周波電源３３が整合器３４−３を介して接続されている。
【００１４】
前記載置電極４に印加する載置電極バイアス用高周波電力と、前記アンテナ３に印加するアンテナバイアス用高周波電力はお互いに同じ周波数とする。そして該アンテナ３に印加するアンテナバイアス用高周波電力と該載置電極４に印加する載置電極バイアス用高周波電力の位相差は位相制御器３９によって制御する。該位相差を１８０°とすると、プラズマ閉じ込めが向上し、処理室１の側壁に入射するイオンのフラックスやエネルギーが減少する。これにより壁の消耗等に起因する異物の発生量を減少させたり、壁材料のコーティングなどの寿命を延ばしたりすることができる。また、載置電極４には被処理体２を静電吸着によって固定するためＤＣ電源３８がフィルタユニット３７−２に介して接続されている。また、載置電極４には被処理体２を冷却するため、被処理体２裏面にヘリウムガスを供給できるようになっており、且つ被処理体２の内側部分と被処理体２の外周部分を独立に温度調整できるようにするため、被処理体２裏面の内側部分にヘリウムガスを供給するためのガスライン１６−３と、被処理体２裏面の外周部分にヘリウムガスを供給するためのガスライン１６−４が設置されている。ヘリウムガスの流量はマスフローコントローラ１５によって調節する。
【００１５】
図２は放電のシーケンスについて、プラズマ生成用高周波電力と載置電極バイアス用高周波電力と磁場強度の制御タイミングの１例を示したものである。最初に磁場を印加し
（磁場制御Ｂ）、次に載置電極バイアス用高周波電力を印加し、次にプラズマ生成用高周波電力投入する。このとき投入する磁場、載置電極バイアス用高周波電力及びプラズマ生成用高周波電力は、被処理体２に所定の処理を施すときに比べて弱めに設定する。そしてプラズマ着火後、被処理体２に所定の処理を施すために必要な磁場、プラズマ生成用高周波電力及び載置電極バイアス用高周波電力を投入する。
【００１６】
また、所定の処理を終えた後、静電吸着による被処理体２の載置電極４への吸着を解消する除電時は、磁場，載置電極バイアス用高周波電力及びプラズマ生成用高周波電力を弱く設定し、静電吸着が解除された後にプラズマ生成用高周波電力をＯＦＦしてプラズマをＯＦＦにする。その後、載置電極バイアス用高周波電力をＯＦＦにして、最後に磁場を
ＯＦＦにする。
【００１７】
ここで、載置電極バイアス用高周波電力をプラズマ着火前に投入すること、及びプラズマ着火時や除電後も載置電極バイアス用高周波電力を弱めにしながらも印加しておく理由は、被処理体２のプラズマに対する電位を低下させ、異物粒子と被処理体２との間に働くクーロン力による反発力を高めることにより、着火時や除電時に異物が被処理体２に落下しないようにするためである。
【００１８】
また、プラズマ生成用高周波電力をプラズマ着火時及び除電時に、被処理体２に所定の処理を施しているときよりも弱めに設定して印加する理由は、シースを厚くすることで異物粒子の被処理体２からの浮遊高さを高くすることにより、異物粒子が被処理体２に落下しにくくするためである。
【００１９】
図２中の磁場制御Ａは、プラズマ着火前から除電後までの間、プラズマ分布が略均一となる、即ち被処理体２面内の加工寸法ができるだけ均一になる磁場強度に一定に保った従来の磁場条件を示している。対して磁場制御Ｂはプラズマ着火前から所定の処理を行う前までの間、及び除電中から除電後までは、被処理体２に所定の処理を施している間に比べて弱めの磁場強度にしている。
【００２０】
このように、磁場強度を弱めている効果について次に述べる。図１に示したプラズマ装置では磁場を弱めると、図３Ａに示したように被処理体２中心付近のプラズマ密度が、被処理体２外周付近のプラズマ密度に対して大きくなり、所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、被処理体面内のプラズマ分布が凸型になる。プラズマ分布が凸型分布であれば、図３Ｂに示したように被処理体２直上のガスの温度分布も凸型になる。これは電子温度が数万度のプラズマがガスを加熱するか、またはプラズマが処理室１内の構造物や被処理体２を加熱しその構造物や被処理体２がガスを加熱するためである。被処理体２直上の径方向ガス温度分布が凸分布、即ち被処理体２中心直上でのガス温度が被処理体２外周直上のガス温度に比べて高い場合、被処理体２直上を浮遊している異物粒子には被処理体２の外側方向に押されるように熱泳動力を受ける。また、弱い磁場にすることによりプラズマ分布を凸にするタイミングは、プラズマ着火前から所定の処理を行う前までの間及び、除電中から除電後としているが、これは被処理体２に所定の処理を施している間は、所定の処理が被処理体２面内においてできるだけ均一になるように磁場分布、即ちプラズマ分布を制御することを優先しているためである。
【００２１】
図４は図３中の磁場制御Ａの条件でエッチングを行ったとき、及び磁場制御Ｂの条件でエッチングを行ったときでウエハに落下した異物数を比較した実験結果を示している。ウエハに付着した異物数の測定はウエハ表面検査装置を用い、０.１５μｍ 以上の粒子径の異物数を測定した。図４から分かるように、着火時、及び除電時に磁場を弱くすることにより被処理体２に付着する異物数を低減できる。
【００２２】
以上、磁場によりプラズマ分布を調節し、これによりガス温度分布制御して異物を被処理体２外周方向に輸送する方法を述べてきたが、被処理体２直上を浮遊している異物粒子をウエハ外周方向に輸送するためにはガスの温度分布を凸型にすればよく、その手段としてプラズマ分布制御を用いる際は、磁場以外の要素によってプラズマ分布を制御してもよい。
【００２３】
そこで次に本発明の第２の実施形態を図６を用いて説明する。図６について図１と同様の説明は省略する。本装置はアンテナ３が内側部分３−１と外側部分３−２の２つの領域に電気的に分割されている。プラズマ生成用高周波電力は電力分配器３６にて所定の分配比で分配され、一方はアンテナ３の内側部分、他方はアンテナ３の外側部分に接続されている。本装置ではアンテナ３の内側部分と外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力比を調整することによりプラズマ分布を制御することができる。そのため、アンテナ３の内側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力とアンテナ３の外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を変更することにより、図３Ａに示したようにウエハ外周に比べて中心付近のプラズマ密度を大きくすることができる。その結果、図３Ｂに示したように被処理体２直上のガス温度分布を凸分布にすることができ、被処理体２直上を浮遊している異物粒子を熱泳動力によって効率的に被処理体２の外側へ除去することができる。
【００２４】
次に本発明の第３の実施形態について図７を用いて説明する。図１と同様の部分の説明は省略する。本装置はプラズマ生成用高周波電力を載置電極４に接続する方式のプラズマ処理装置である。該載置電極４は内側部分４−１と外側部分４−２に独立に電気的に２つの領域に分割されている。プラズマ生成用高周波電力は電力分配器３６−１によって２つの系統に所定の分配比で分配され、一方は載置電極４の内側部分４−１、他方は載置電極４の外側部分４−２に印加される。また、被処理体２に入射するイオンを加速するための載置電極バイアス用高周波電力は電力分配器３６−２によって２つの系統に所定の分配比に分配され、一方は載置電極４の内側部分４−１、他方は載置電極４の外側部分４−２に印加される。処理ガスは載置電極４に対向して設置された天板１７の下部の分散板９とシャワープレート５を介して処理室１内に導入される。このようなプラズマ処理装置では、載置電極４の内側部分４−１に印加するプラズマ生成用高周波電力と、載置電極４の外側部分４−２に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を調節することにより、プラズマ分布を制御することができる。本装置において、プラズマ着火時または除電時に、載置電極４の内側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力と載置電極４の外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の割合を変更すれば、所定の処理を被処理体に対して施している時のプラズマ分布に比べて、被処理体２中心付近でのプラズマ密度をウエハ外周付近に対して大きくすることができる。即ち図３Ａのプラズマ分布を作ることができる。これにより、図３Ｂに示したような凸型のガス温度分布を作ることができ、被処理体２直上を浮遊する異物粒子を熱泳動力によって被処理体の外周方向へ効率的に輸送することができる。
【００２５】
なお、上記実施例では、被処理体２に所定の処理を終えた後、除電を行うことを前提に説明したが、除電が必要のない場合でも、適用可能である。すなわち、被処理体２に所定の処理を行う第１のプラズマを、処理後直ぐに完全にＯＦＦすることなく、被処理体２直上を浮遊している異物粒子をウエハ外周方向に輸送するため、第１のプラズマに比べて、ガスの温度分布が凸型になるように設定された、第２のプラズマを生成した後に、プラズマをＯＦＦすればよい。
【００２６】
以上、プラズマ分布制御により、ガス温度分布を制御し、熱泳動力によってウエハ直上を浮遊する異物をウエハ外周方向へ輸送する方法について述べてきたが、プラズマ分布制御以外の方法でガス温度分布制御してもよい。そこで次に本発明の第４の実施形態について図８を用いて説明する。図１と重複する部分の説明は省略する。本装置は分散板９の内側に供給する処理ガスの配管１６−１と、分散板９の外側に供給する処理ガスの配管１６−２にそれぞれヒーター１４−１と１４−２が取り付けてある。これにより、内側に供給するガスと外側に供給するガスの温度をお互い独立に制御することができる。たとえば、内側に供給するガスの温度を外側に供給するガスの温度に対して高くすれば、被処理体２直上の径方向のガス温度分布を凸分布にすることができる。また、アンテナ３内部には冷媒が流せるようになっているが、冷媒の流路はアンテナ３内側部分の系統４５−１と外側部分の系統４５−２の２つの系統に分離してあり、お互いに異なった温度の冷媒を流せるようになっている。これにより、たとえばアンテナ３の内側に流す冷媒の温度をアンテナ３の外側に流す冷媒の温度に比べて高くすることにより、アンテナ３の温度分布を凸型の分布にし、これにより被処理体２とアンテナ３の間で径方向ガス温度分布を凸型にする。なお、図７に記載の装置においても、天板１７の内部に内側部分と外側部分を独立に温調するための冷媒の流路を設け、お互い異なった温度の冷媒を流すことによって、天板１７の内側と外側で温度差を生じさせると良い。
【００２７】
また、被処理体２を載置する載置電極４にはヒーター１４が設置されており、該ヒーター１４は載置電極４の内側部分を加熱するヒーター１４−３と外周部分を加熱するヒーター１４−４からなる。さらに、載置電極４の温度を調整するため、載置電極４内部には冷媒の流路が設けられているが、該冷媒の流路は内側の流路４５−３と外側の流路４５−４に分離することで、お互いに異なった温度の冷媒を流れるようにしてある。これにより、例えば、被処理体２に対して所定の処理を施しているとき以外は、所定の処理を施しているときに比べて、載置電極４中心付近の温度が載置電極４外周付近の温度に比べて高くなるように内側の流路に流す冷媒と外側に流す冷媒の流量もしくは温度を変更することにより、被処理体２直上の径方向ガス温度分布を中心付近で高温となる凸分布にする。また、被処理体２を冷却するため、載置電極４と被処理体２の間にヘリウムガスを供給できるようにしてあるが、被処理体２の冷却に加え、フォーカスリング８を冷却するため、フォーカスリング８裏面にもヘリウムガスを供給できるようにした。フォーカスリング８を冷却することにより、被処理体２直上での径方向ガス温度の温度勾配を高めることができる。
【００２８】
制御タイミングを図９に示す。載置電極４の温度、アンテナ３の温度はプラズマ着火時、及び除電時は外側の温度を中心の温度に対して低くしている。対してプラズマ処理中は被処理体２面内での処理が均一になるように載置電極４の温度及びアンテナ３の温度を変更するようにしている。フォーカスリング８についても、着火時、及び除電時は処理中に比べて温度が低くなるように冷却力を高めている。処理中は処理が被処理体２面内で均一になるようにフォーカスリング８の温度を調整する。ガスを加熱するヒーター１４−３と１４−４については常に内側から供給するガスの温度が外側に供給するガスの温度に対して高くなるようにするものとした。ただし、所定の処理中に被処理体２面内で均一性を高めるためにガス温度分布を調整する必要があるときは、処理中と着火時及び、処理中と除電時でヒーター１４の温度を変更してもよい。このようにプラズマ分布制御以外でガス温度分布を制御する方式は、プラズマ放電中に有効である他、特にプラズマ放電前や放電後のプラズマが点いていないときに有効である。
【００２９】
以上プラズマ処理室１内での熱泳動を用いた異物輸送制御について示してきたが、熱泳動力を用いた異物輸送制御は、搬送室５１やロック室５２にも有効である。そこで本発明の第５の実施形態を図１０〜図１４を用いて説明する。図１０はプラズマ処理装置全体を上方から見たときの概略を示している。本プラズマ処理システムは４つのプラズマ処理室１と搬送室５１と２つのロック室５２を備えている。まず、搬送室５１内での熱泳動を用いた異物低減機能について説明する。図１１は搬送室５１内に設置された搬送ロボット
２０の概要を示している。図１１Ａは上方から、図１１Ｂは横方向から見た概略を示している。また図１２は搬送ロボット２０において被処理体２を載置するための搬送アーム
２１付近を示している。図１２Ａは上方からみた概略図、図１２ＢとＣは図１１Ａのａ−ａ′間の断面例を２種類示している。搬送アーム２１には該搬送アーム２１に載置された被処理体２を加熱するためのヒーター１４が設置されている。ヒーター１４の配置は例えば図１２Ａ中に点線で示すようにウエハの載置される部分に沿って設置する。またヒーター１４は図１２Ｂまたは図１２Ｃに示すように搬送アーム２１の中に埋め込んである構造とする。被処理体２を載置する面は図１２Ｂに示したように平面にするか、あるいは図
１２Ｃに示したように台座２２により、被処理体２の裏面外周部が搬送アーム２１に接触しないようにする。図１２Ｂでは被処理体２と搬送アーム２１の設置面積が大きくなるため、ヒーター１４による被処理体２の加熱力が図１２Ｃに比べて大きいが、図１２Ｃでは、被処理体２裏面外周に付着した堆積物６１が搬送アーム２１と接触しないため、概付着物が搬送アーム２１との接触によって剥がれ落ち異物粒子が発生するのを防止することができる。また図１１に示したように搬送アーム２１に載せられた被処理体２の加熱を促進するため、搬送アーム２１の下部にランプ２３を設置した。このランプ２３から発せられる光によって被処理体２を加熱する。ヒーター１４による加熱と組みあわせることで被処理体２の加熱力を上げている。このようにして被処理体２を加熱して、処理室１の内壁や構造物、及び搬送ロボット２０の温度に比べて被処理体２の温度を高くすることにより、熱泳動力によって異物粒子が被処理体２に付着しないようにした。
【００３０】
図１３はロック室５２の断面の概要を示している。図１４Ａはロック室５２内に設置されたウエハステージ２４を上方から見た概要、図１４Ｂは図１４Ａのｂ−ｂ′間の概要を示している。該被処理体ステージ２４には被処理体２を加熱するためのヒーター１４とランプ２３が設置されている。ヒーター１４は被処理体２を載置する部分を加熱し、これにより被処理体２を加熱する。さらに、ランプ２３により加熱能力を高めている。また、被処理体２以外の構造物やロック室５２内壁を加熱すると、該構造物や内壁に対して被処理体２の温度を十分高くできなくなる恐れがあるため、反射板２５により、被処理体２以外の加熱を抑えている。また、熱泳動はガスの温度勾配によって発生する力を利用しているため、一定以上の圧力のガスが必要である。そのため、例えば１Ｐａ以上のガス圧に調整するため、搬送室５１やロック室５２には、ガス供給手段と、ガス排気手段を備えるものとする。また、熱泳動によって被処理体２に異物粒子が付着しないようにするためには、ガスの温度勾配が大きい方が効果的であるため、処理室１や、搬送室５１や、ロック室
５２にはチラーユニット５４を接続することにより処理室１や搬送室５１やロック室５２の内壁や構造物を冷却できるようにしてある。これにより被処理体２の温度が処理室１や搬送室５１やロック室５２の内壁や構造物の温度に対してより高くなるようにしている。
【００３１】
上述の通り、本発明では積極的にガスの温度勾配を作り、熱泳動力によって異物粒子を被処理体上より除去することによって、被処理体に付着する異物粒子を減らした。これにより半導体装置の歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１】本発明を平行平板型ＥＣＲプラズマ処理装置に適用した第１の実施例の概略図である。
【図２】プロセスシーケンスを説明する図である。
【図３】プラズマ分布とガス温度分布を説明する図である。
【図４】異物低減効果を説明する実験結果の図である。
【図５】異物粒子に働く力を説明する図である。
【図６】本発明を適用した第２の実施例を説明する図である。
【図７】本発明を適用した第３の実施例を説明する図である。
【図８】本発明を適用した第４の実施例を説明する図である。
【図９】プロセスシーケンスを説明する図である。
【図１０】本発明を適用した第５の実施例を説明する図である。
【図１１】搬送ロボットの説明する図である。
【図１２】搬送アームに設置されたヒーターについて説明する図である。
【図１３】ロック室の断面を説明する図である。
【図１４】ステージを説明する図である。
【符号の説明】
【００３３】
１…処理室、２…被処理体、３…アンテナ、４…載置電極、５…シャワープレート、６…排気手段、７…バタフライバルブ、８…フォーカスリング、９…分散板、１１…コイル、１２…ヨーク、１５…マスフローコントローラ、１７…天板、２０…搬送ロボット、
２１…搬送アーム、２２…台座、２３…ランプ、２４…ウエハステージ、２５…反射板、２６…大気側搬送口、３１…プラズマ生成用高周波電源、３２…アンテナバイアス用高周波電源、３３…載置電極バイアス用高周波電源、３８…ＤＣ電源、３９…位相制御器、
４９…Ｏ−リング、５１…搬送室、５２…ロック室、５４…チラーユニット、６０…異物粒子、６１…堆積物。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、磁場を生成するためのコイルと、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、磁場分布を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスの温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、内部が内側部分と外側部分に電気的に分割されたアンテナと、前記アンテナに接続されたプラズマ生成用高周波電源と、前記プラズマ生成用高周波電源から出力されたプラズマ生成用高周波電力を所定の比で分配する電力分配手段と、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、内側のアンテナに印加するプラズマ生成用高周波電力と外側のアンテナに部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、内部が内側部分と外側部分で独立に高周波電力を印加できるように電気的に分割された被処理体を載置するための載置電極と、前記載置電極に接続されたプラズマ生成用高周波電源と、前記プラズマ生成用高周波電源から出力されたプラズマ生成用高周波電力を所定の比で分配する手段とを有する半導体製造装置において、
前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、前記載置電極の内側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力と前記載置電極の外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、アンテナもしくは天板と、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記アンテナもしくは天板に内側部分と外側部分を独立に温調するための冷媒の流路を設け、前記内側の冷媒の流路と外側の冷媒の流路にはお互いに異なる温度の冷媒を流すことによって前記アンテナもしくは天板の内側と外側で温度差を生じさせ、これにより前記処理室内のガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子の輸送を制御することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記載置電極の内側部分と外側部分を独立に温調するための冷媒の流路を設け、被処理体に対して所定の処理を施しているとき以外は、前記所定の処理を施しているときに比べて被処理体の温度分布が凸型の分布になるように、前記内側の流路に流す冷媒と前記外側に流す冷媒の流量もしくは温度を変更し、これにより前記処理室内のガスの温度勾配を制御することによって熱泳動力で異物粒子の輸送を制御することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、内部が内側部分と外側部分に分離された分散板と、被処理体を載置するための載置電極と、前記分散板の内側に処理ガスを供給するガス配管と、外側に処理ガスを供給するガス配管とを備えた半導体製造装置において、
前記ガス配管にヒーターを取り付け、内側から供給するガスと外側から供給するガスの温度をお互いに独立に制御することにより、前記処理室内のガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子の輸送を制御することを特徴とした半導体製造装置。
【請求項７】
処理室と、搬送室と、搬送ロボットと、ロック室とを備えた半導体製造装置において、
被処理体を搬送する際に、前記処理室または前記搬送室または前記搬送ロボットまたは前記ロック室の内壁や構造物の温度よりも被処理体の温度を高くし熱泳動力によって被処理体への異物粒子の付着を低減するための加熱手段を有したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体製造装置において、前記搬送室内に設置された前記搬送ロボットに、被処理体を加熱するためのヒーターまたはランプを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体製造装置において、前記ロック室に設置された被処理体を載置するためのステージに被処理体を加熱するためのヒーターまたはランプを設置したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１０】
処理室と、搬送室と、ロック室とを有した半導体製造装置において、
被処理体を搬送する際に、被処理体の温度よりも前記処理室または前記搬送室または前記ロック室の内壁や構造物の温度を低くし熱泳動力によって被処理体への異物粒子の付着を低減するための温調手段を有したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、磁場を生成するためのコイルと、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、磁場分布を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスの温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項２】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、内部が内側部分と外側部分に電気的に分割されたアンテナと、前記アンテナに接続されたプラズマ生成用高周波電源と、前記プラズマ生成用高周波電源から出力されたプラズマ生成用高周波電力を所定の比で分配する電力分配手段と、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、内側のアンテナに印加するプラズマ生成用高周波電力と外側のアンテナに部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項３】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、内部が内側部分と外側部分で独立に高周波電力を印加できるように電気的に分割された被処理体を載置するための載置電極と、前記載置電極に接続されたプラズマ生成用高周波電源と、前記プラズマ生成用高周波電源から出力されたプラズマ生成用高周波電力を所定の比で分配する手段とを有する半導体製造装置において、
前記被処理体への所定の処理を行っている時のプラズマ分布に比べて、プラズマ着火時または前記所定の処理終了後の被処理体面内のプラズマ分布が凸型になるように、前記載置電極の内側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力と前記載置電極の外側部分に印加するプラズマ生成用高周波電力の比を変更することにより、前記被処理体直上の処理ガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子を前記被処理体の外周方向に輸送することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項４】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、アンテナもしくは天板と、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記アンテナもしくは天板に内側部分と外側部分を独立に温調するための冷媒の流路を設け、前記内側の冷媒の流路と外側の冷媒の流路にはお互いに異なる温度の冷媒を流すことによって前記アンテナもしくは天板の内側と外側で温度差を生じさせ、これにより前記処理室内のガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子の輸送を制御することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項５】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、被処理体を載置するための載置電極とを有する半導体製造装置において、
前記載置電極の内側部分と外側部分を独立に温調するための冷媒の流路を設け、被処理体に対して所定の処理を施しているとき以外は、前記所定の処理を施しているときに比べて被処理体の温度分布が凸型の分布になるように、前記内側の流路に流す冷媒と前記外側に流す冷媒の流量もしくは温度を変更し、これにより前記処理室内のガスの温度勾配を制御することによって熱泳動力で異物粒子の輸送を制御することを特徴とする半導体製造装置。
【請求項６】
処理室と、前記処理室にガスを供給する手段と、前記処理室を減圧する排気手段と、プラズマ生成用高周波電源と、内部が内側部分と外側部分に分離された分散板と、被処理体を載置するための載置電極と、前記分散板の内側に処理ガスを供給するガス配管と、外側に処理ガスを供給するガス配管とを備えた半導体製造装置において、
前記ガス配管にヒーターを取り付け、内側から供給するガスと外側から供給するガスの温度をお互いに独立に制御することにより、前記処理室内のガスに温度勾配を発生させ、熱泳動力によって異物粒子の輸送を制御することを特徴とした半導体製造装置。
【請求項７】
処理室と、搬送室と、搬送ロボットと、ロック室とを備えた半導体製造装置において、
被処理体を搬送する際に、前記処理室または前記搬送室または前記搬送ロボットまたは前記ロック室の内壁や構造物の温度よりも被処理体の温度を高くし熱泳動力によって被処理体への異物粒子の付着を低減するための加熱手段を有したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項８】
請求項７に記載の半導体製造装置において、前記搬送室内に設置された前記搬送ロボットに、被処理体を加熱するためのヒーターまたはランプを備えたことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項９】
請求項７に記載の半導体製造装置において、前記ロック室に設置された被処理体を載置するためのステージに被処理体を加熱するためのヒーターまたはランプを設置したことを特徴とする半導体製造装置。
【請求項１０】
処理室と、搬送室と、ロック室とを有した半導体製造装置において、
被処理体を搬送する際に、被処理体の温度よりも前記処理室または前記搬送室または前記ロック室の内壁や構造物の温度を低くし熱泳動力によって被処理体への異物粒子の付着を低減するための温調手段を有したことを特徴とする半導体製造装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【公開番号】特開２００８−２８１４０（Ｐ２００８−２８１４０Ａ）
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００６−１９８８７７（Ｐ２００６−１９８８７７）
【出願日】平成１８年７月２１日（２００６．７．２１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年２月７日（２００８．２．７）
【国際特許分類】
【出願日】平成１８年７月２１日（２００６．７．２１）
【出願人】（５０１３８７８３９）株式会社日立ハイテクノロジーズ (4,325)
【Ｆターム（参考）】
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