JPH07201829A

JPH07201829A - プラズマ処理装置の洗浄方法

Info

Publication number: JPH07201829A
Application number: JP35289593A
Authority: JP
Inventors: Shigeki Tozawa; 茂樹戸澤; Shozo Hosoda; 正蔵細田
Original assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd; Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Priority date: 1993-12-28
Filing date: 1993-12-28
Publication date: 1995-08-04

Abstract

(57)【要約】【目的】プラズマ処理装置における処理室内の部材の
洗浄工程の実施時期を明確に設定でき、これによって被
処理体にパーティクルの付着を抑制し、被処理体の歩留
りを向上することができるプラズマ処理装置の洗浄方法
を提供する。【構成】減圧雰囲気化で高周波電力を印加し、プラズ
マを生起させることにより被処理体Ｗを処理するプラズ
マ処理装置１の洗浄方法において、前記高周波電力の印
加時間を積算する工程と、この積算時間が所定時間以上
になった後、前記被処理体Ｗを処理する処理室２内の部
材１８を洗浄する指示信号４１を出力する工程と、この
工程の後、前記部材１８を洗浄する工程とを具備したこ
とを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はプラズマ処理装置の洗浄
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来から、半導体製造工程において、ガ
スをプラズマ化し、被処理体を処理する処理装置として
のプラズマ処理装置、例えばプラズマエッチング装置が
知られている。このようなプラズマエッチング装置で
は、再現性の高い処理を行なうためには、被処理体保持
部、例えば載置台としての下部電極の所定位置に正しく
半導体ウエハを載置する必要がある。このため、処理室
内に設けられた部材の１つとして、半導体ウエハの外周
縁部を上部から下部電極に押圧し保持するリング状の押
圧機構が設けられている。この押圧機構は図５のａに示
すように押圧機構、例えばクランプリング１００の半導
体ウエハＷを押圧する側に押圧面１０１が形成されてお
り、この押圧面１０１によって半導体ウエハＷの外周縁
部をガイドして、半導体ウエハＷを下部電極上１０２の
所定位置に位置決めするよう構成されていた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述の
従来のクランプリングのテーパー面近傍には、プラズマ
によって生成された反応生成物１０３が図６のａに示す
ように付着していくことになり、このような反応生成物
１０３がクランプリング１００の押圧面１０１まで成長
していくと、半導体ウエハＷの外周縁部をクランプリン
グ１００の押圧面１０１にて押圧する際、図６のｂに示
すようにクランプリング１００の押圧面１０１の近傍の
反応生成物１０３が半導体ウエハＷに接触したとき、反
応生成物１０３が剥離したり或いは破損し、この剥離物
がパーティクルとなって飛散し、この飛散した反応生成
物１０３ａが半導体ウエハＷ上に付着してしまうという
問題点があった。このため、従来においては、人為的な
管理、例えば１週間に１回とかによって処理室内に設け
られた部材を洗浄することによってメンテナンスを行な
っていた。しかしながらメンテナンス時期が明確に設定
できず、洗浄時期を誤ってしまうと、反応生成物が半導
体ウエハ上に付着してしまうという問題点があった。

【０００４】そして、このように半導体ウエハ上に反応
生成物が付着してしまうと、半導体ウエハ上に形成され
る集積回路等の不良発生の原因となって歩留りの低下を
招くため、半導体ウエハに付着する反応生成物を洗浄す
る洗浄工程の実施時期を明確に設定することが可能にす
ることができるプラズマ処理装置の洗浄方法の開発が望
まれていた。

【０００５】本発明の目的は、プラズマ処理装置におけ
る処理室内の部材の洗浄工程の実施時期を明確に設定で
き、これによって被処理体にパーティクルの付着を抑制
し、被処理体の歩留りを向上することができるプラズマ
処理装置の洗浄方法を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、減圧
雰囲気化で高周波電力を印加し、プラズマを生起させる
ことにより被処理体を処理するプラズマ処理装置の洗浄
方法において、前記高周波電力の印加時間を積算する工
程と、この積算時間が所定時間以上になった後、前記被
処理体を処理する処理室内の部材を洗浄する指示信号を
出力する工程と、この工程の後、前記部材を洗浄する工
程とを具備したことを特徴とする。請求項２の発明は、
減圧雰囲気化で高周波電力を印加し、プラズマを生起さ
せることにより被処理体を処理するプラズマ処理装置の
洗浄方法において、前記高周波電力の印加時間を積算す
る工程と、この積算時間が所定時間以上になった後、前
記被処理体を処理する処理室内の部材を洗浄する指示信
号を出力するとともに前記高周波電力の印加を停止する
工程と、前記指示信号に基づいて前記部材を洗浄する工
程とを具備したことを特徴とする。請求項３の発明は、
減圧雰囲気化で高周波電力を印加し、プラズマを生起さ
せることにより被処理体を処理するプラズマ処理装置の
洗浄方法において、前記高周波電力の印加時間を積算す
る工程と、この積算時間が所定時間以上になった後、前
記被処理体を処理する処理室内の部材を洗浄する指示信
号を出力する工程と、前記被処理体を処理中の場合は処
理後又は前記被処理体が処理前或いは処理後の場合は前
記指示信号の出力後から前記高周波電力の印加を停止す
る工程と、前記指示信号に基づいて前記部材を洗浄する
工程とを具備したことを特徴とする。請求項４の発明
は、前記部材の洗浄は、前記部材の硬度と略同一の硬度
を有する研磨部材で研磨した後、洗浄剤により洗浄する
ことを特徴とする。請求項５の発明は、前記部材は、被
処理体を保持するためのクランプリングであることを特
徴とする。請求項６の発明は、前記積算時間は１００時
間以内の所定時間に設定されたことを特徴とする。請求
項７の発明は、前記積算時間は前記処理室内に設けられ
る洗浄工程の実施時期が最も短い部材の時間に設定され
たことを特徴とする。

【０００７】

【作用】本発明は、プラズマ処理装置における高周波電
力の印加時間の積算時間に基づいて処理室内の部材の洗
浄工程の実施時期を明確に設定でき、部材の洗浄を適切
に行なえ、部材に付着するデポ物がパーティクルとなっ
て被処理体に付着するのを抑制できる。

【０００８】

【実施例】以下に、本発明をプラズマエッチング装置に
適用した一実施例を、添付図面を参照しながら説明す
る。

【０００９】まず図１に示すようにプラズマエッチング
装置１は、導電性材料、例えばアルミニウム製の略円筒
形状の気密に構成された処理室２を有している。この処
理室２内の下部には昇降機構、例えばサーボモータ３が
設けられており、サーボモータ３によって上下動自在に
構成された載置台としての下部電極４が前記処理室２の
内部に設けられている。また、この下部電極４の周囲に
は下部電極４の上下動にともなって伸縮自在に構成さ
れ、前記処理室２内部を気密に隔離する材質、例えばス
テンレス鋼等からなるべローズ５が設けられている。

【００１０】前記下部電極４には、冷媒、例えばチラー
等を流通循環させるための冷媒収容部、例えば冷却ジャ
ケット６が設けられ、この冷却ジャケット６には、チラ
ーを供給及び排出するための冷媒供給／排出路７が接続
されている。さらに、前記下部電極４には、温調用ヒー
タ８が設けられており、この温調用ヒータ８は、電力供
給リード線９を介して温調用ヒータ８に電力を供給する
ための電力源１０に接続され、温調用ヒータ８と前記冷
媒ジャケット６に収容される冷媒とによって前記下部電
極４を所定温度、例えば２０℃以下に設定可能に構成さ
れている。

【００１１】さらに、前記下部電極４は、表面にアルマ
イト処理を施した導電材質、例えばアルミニウム等から
なり、被処理体、例えば半導体ウエハＷを載置する面に
絶縁材質、例えばカプトンテープ１１が貼設され、この
カプトンテープ１１の上面に半導体ウエハＷを載置可能
に構成されている。そして、前記下部電極４には、複
数、例えば３つの貫通孔部１２が設けられ、この貫通孔
部１２には、それぞれリフターピン１３が設けられ、こ
れらのリフターピン１３は接合部材１４を介して上下機
構、例えばエアーシリンダー１５と接続され、上下動自
在に構成されている。なお、前記半導体ウエハＷは、前
記リフターピン１３にて支持され、前記エアーシリンダ
ー１５が上下動することにより前記下部電極４の載置面
から着脱するよう構成されている。

【００１２】また、前記処理室２の下部側部付近には排
気管１６を介して排気手段、例えば真空ポンプ１７が接
続されており、前記処理室２内を所望の減圧雰囲気に真
空引き可能なように構成されている。

【００１３】また、前記下部電極４の上部には、材質例
えば表面にアルマイト処理を施したアルミニウムにより
リング状に形成され、下部電極４上に載置される半導体
ウエハＷの外周縁部を押圧し保持する押圧機構、例えば
クランプリング１８が設けられている。このクランプリ
ング１８は、複数例えば４本の高純度アルミナ製のシャ
フト１９を介して処理室２の外側上部に設けられたエア
シリンダ２０に接続されており、このエアシリンダ２０
によって位置調整可能に構成され、前記クランプリング
１８の押圧力がウエハＷ面において均等に作用するよう
に構成されている。

【００１４】そして、前記クランプリング１８の半導体
ウエハＷとの対向面側即ち内側部には、半導体ウエハＷ
をガイドして位置決めするため、図２に拡大して示すよ
うにテーパー面２１が形成されている。このテーパー面
２１の角度は半導体ウエハＷをクランプするときに前記
下部電極４の所定位置に位置合わせの機能を有するもの
であり、この機能を達成すればテーパー面２１の角度は
何度でも良い。そして、このテーパー面２１の内側に
は、前記下部電極４に前記半導体ウエハＷを押圧するた
めに上方（内周側にいくにしたがって上部電極方向）に
α度、例えば０．１度〜２．０度の範囲の所定角度、好
ましくは略０．９度の角度を有し、幅が例えば０．５ｍ
ｍ〜２．５ｍｍの範囲の距離、好ましくは略１．５ｍｍ
の幅ｌ１を有する前記半導体ウエハＷを前記下部電極４
の所定位置に押圧し保持する押圧面２２が形成されてい
る。そして、この押圧面２２の内周側には、プラズマに
より生成する反応成生物が前記押圧面２２側に回り込ん
で付着するのを防止するための廂部、例えば下方（内周
側にいくにしたがって下部電極方向）にβ度、例えば
１．０度以上の所定角度、好ましくは略３．０度の角度
を有し、幅が例えば０．５ｍｍ〜２．５ｍｍの範囲の距
離、好ましくは略１．０ｍｍの幅ｌ２を有する切り欠き
部２３が形成されている。

【００１５】また、前記クランプリング１８の上部に
は、前記下部電極４と対向する上部電極２４が設けられ
ている。この上部電極２４の下面には、材質例えばアモ
ルファスカーボン等からなる導電性を有する板状部材２
５が設けられ、その上部に空隙２６を開けて配置されて
いる。この空隙２６には、反応ガス、例えばＣＨＦ₃，
ＣＦ₄等のガスや不活性ガス、例えばＮ₂，Ａｒ等のガ
スを供給するためのガス供給管２７が接続されており、
このガス供給管２７から供給されたガスを、前記空隙２
６内に設けられた多数の透孔を有する複数のバッフル板
２８によって前記ガスを均等に拡散させ、前記板状部材
２５に設けられた複数の透孔２９から前記処理室２内に
供給するよう構成されている。

【００１６】また、前記上部電極２４には、ブロッキン
グコンデンサー３０を介して高周波、例えば１３．５６
ＭＨｚ，４０ＭＨｚ等の高周波電源３１が接続され、前
記下部電極は４は、電気的に接地されている。また、前
記高周波電源３１は、制御器３２の指示によりＯＮ／Ｏ
ＦＦされるよう構成され、この制御器３２は、前記高周
波電源３１のＯＮ時間、つまり、高周波電力の印加時間
を積算するよう構成されている。さらに、この制御器３
２には、予めコントロールパネル４０のキーボード４２
より、前記処理室２内の１つの部材としての押圧機構、
例えばクランプリング１８を洗浄するための洗浄工程の
実施時期が設定される。そして、この設定される洗浄工
程の実施時期より前記高周波電力の印加した積算時間が
大きくなった際に前記制御器３２から前記コントロール
パネル４０に前記部材を洗浄するように等の指示信号４
１によって指示がなされ、前記コントロールパネル４０
の表示器４３に表示するよう構成されている。

【００１７】次に、以上のように構成されたプラズマエ
ッチング装置１の作用について説明する。

【００１８】まず、図１に示すように処理室２内圧力を
真空ポンプ１７にて所定圧力、例えば１０−３Ｔｏｒｒ
以下の減圧雰囲気とし、半導体ウエハＷをリフターピン
１３にて支持し、エアーシリンダー１５によってリフタ
ーピン１３を下動し、下部電極４の半導体ウエハ載置面
に載置する。

【００１９】この後、昇降機構３によって下部電極４を
上昇させ、半導体ウエハＷの周縁部をクランプリング１
８に当接させて半導体ウエハＷを下部電極４上に固定す
る。この時、下部電極４の上昇に伴って、半導体ウエハ
Ｗの周縁部は、図３に示すように、まずクランプリング
１８のテーパー面２１に当接し、テーパー面２１にガイ
ドされることによって下部電極４の所定位置に移動して
固定される。

【００２０】しかる後、図１に示すように処理室２内を
排気して所定の真空度、例えば数十ｍＴｏｒｒに設定し
つつ、ガス供給管２７から所定のガスを供給し、制御器
３２からの指示信号によって高周波電源３１をＯＮし、
下部電極４と上部電極２４との間に高周波電力、例えば
２００ＫＷ以上の電力を印加し、プラズマを生起させ半
導体ウエハＷをエッチング処理する。

【００２１】このエッチング処理にて、図２に示すよう
にプラズマにより生成する反応生成物３５は、クランプ
リング１８の上部及び廂部２３の近傍付近に付着するこ
ととなる。このように反応生成物３５が付着したまま、
次々と半導体ウエハＷをクランブリング１８により固定
し続けると、図３に示すように、半導体ウエハＷの外周
縁部から５ｍｍ以内に付着する反応生成物３５による
０．２μｍ以上のパーティクル量は、略８０時間以上ま
では徐々に増加はするものの急激には増加せず、略１０
０時間以上高周波電力を印加した時間から増加すること
になる。よって、略１００時間を過ぎない時間に処理室
２内の部材を洗浄することが望ましく、特には８０時間
以内に洗浄することが好ましい。また、このようにパー
ティクルの付着が増大すると、半導体ウエハＷ上に形成
される集積回路の歩留りが低下するので、制御器３２に
積算される高周波電力の印加時間によりクランプリング
１８の洗浄工程の実施時期を設定することが出来る。

【００２２】次に、プラズマエッチング装置１の制御器
３２，コントロールパネル４０，高周波電源３１の作用
及び部材の洗浄方法について説明する。

【００２３】図４に示すように、コントロールパネル４
０のキーボード４２から前述の反応生成物３５による
０．２μｍ以上のパーティクル量が半導体ウエハＷに歩
留り等の影響に関与し始める時間、例えば８０時間をク
リーニング時間として制御器３２に設定する。（図４中
７０の工程）

【００２４】この後、制御器３２は、高周波電源を半導
体ウエハＷの所定の処理に応じて高周波電源３１をＯＮ
又はＯＦＦさせるがＯＮ時間のみを積算し、この積算し
た時間と前述のクリーニング時間とを比較する。（図４
中７１の工程）

【００２５】この比較によって、高周波（ＲＦ）の印加
の積算時間がクリーニング時間より少ない場合、高周波
電源３１に対し、ＯＮしないようインターロックをかけ
ずに通常のＯＮまたはＯＦＦの動作をし、半導体ウエハ
Ｗの処理を行ない、７１の工程の前にフィードバックす
る。（図４中７２の工程）

【００２６】また、７１の工程にて、高周波（ＲＦ）の
印加の積算時間がクリーニング時間より大きい場合、半
導体ウエハＷが処理中か否かを判定する。（図４中７３
の工程）半導体ウエハＷが処理中である場合は、７１の
工程の前にフィードバックする。また、半導体ウエハＷ
が処理中でない場合、つまり半導体ウエハＷの処理前或
いは処理後の場合は、制御器３２から指示信号４１をコ
ントロールパネル４０の表示器４３に処理室２内の部材
を洗浄するよう等の表示を行なうよう指示する。また、
高周波電源に対しては、ＯＮしないようインターロック
をかける。（図４中７４の工程）この７４の工程で半導
体ウエハＷが処理中の場合において、高周波電源に対し
てインターロックをかけないのは、処理中の半導体ウエ
ハＷを処理の途中でストップし、その半導体ウエハＷを
不良にするのを防止するためである。

【００２７】７４の工程の後、コントロールパネル４０
の表示器４３に表示された指示に基づいて作業者は、処
理室２内の部材を洗浄を行なう。（図４中７５の工程）

【００２８】この部材の洗浄方法は、図５に示すよう
に、クランプリング１８まで研磨するのを防止するため
に、クランプリング１８の硬度と略同一の硬度を有する
研磨部材８０でクランプリング１８に付着した反応生成
物３５を研磨した後、洗浄剤、例えばアルコール等でク
ランプリング１８を洗浄する。

【００２９】次に、図４に示すように、前述の７５の工
程の後、コントロールパネル４０のキーボード４２によ
り、制御器３２に対して、高周波電力の印加の積算時間
を初期化するとともに高周波電源３１に対してのインタ
ーロックの解除を行なう。（図４中７６の工程）

【００３０】この７６の工程の後、クリーニング時間を
変更する場合は、７０の工程に進み、クリーニング時間
を変更しない場合は、７１の工程に進むことになる。
（図４中７７の工程）

【００３１】以上のように構成された本実施例の効果に
ついて説明する。

【００３２】高周波電力の印加時間の積算時間に基づい
て処理室内の部材の洗浄工程の実施時期を明確に設定で
き、部材の洗浄を適切に行なえ、部材に付着するデポ物
がパーティクルとなって半導体ウエハＷに付着するのを
抑制でき、半導体ウエハＷの歩留りを向上することがで
きる。

【００３３】また、複数台の装置で半導体ウエハＷを処
理する場合、装置毎に部品の洗浄時期が設定できるとと
もに明確化でき、装置間差にともなう半導体ウエハＷの
歩留りの均一化が図れる。

【００３４】なお、実施例では、被処理体として半導体
ウエハを用いた場合を説明したが、これに限定されず、
例えばＬＣＤ基板でもよく、さらに、処理室内の部材と
して、クランプリングの例を述べたが、処理室内に設け
られた部材で反応生成物が付着するものであればどのよ
うな部材でもよいことは勿論である。さらに、実施例で
は、一例として本発明に基づく処理装置をプラズマエッ
チング装置に適用した例を示したが、かかる装置に限定
されることなく、プラスマを生起し、被処理体を処理す
るＣＶＤ装置、ＬＣＤ装置、スパッタ装置等であって反
応生成物が発生する装置であればどのような装置にも適
応可能である。

【００３５】

【発明の効果】本発明は、プラズマ処理装置における高
周波電力の印加時間の積算時間に基づいて処理室内の部
材の洗浄工程の実施時期を明確に設定でき、部材の洗浄
を適切に行なえ、部材に付着するデポ物がパーティクル
となって被処理体に付着するのを抑制でき、被処理体の
歩留りを向上することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る第１の実施例が適用されるプラズ
マエッチング装置の概略的な断面図である。

【図２】図１の部材としての押圧機構の部分概略図であ
る。

【図３】図１の部材としての押圧機構へ付着した反応生
成物によって被処理体に付着するパーティクルの影響を
説明する図である。

【図４】図１の洗浄する手順を説明する流れ図である。

【図５】図１の押圧機構の研磨する作用を説明する図で
ある。

【図６】

【ａ】従来の部材としての押圧機構の部分概略図であ
る。

【ｂ】従来の部材としての押圧機構の部分概略図であ
る。

【符号の説明】

１プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）２処理室４載置台（下部電極）１８部材（押圧機構（クランプリング））３１高周波電源３２制御器４０コントロールパネル４１指示信号８０研磨部材Ｗ被処理体（半導体ウエハ）

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】減圧雰囲気化で高周波電力を印加し、プ
ラズマを生起させることにより被処理体を処理するプラ
ズマ処理装置の洗浄方法において、前記高周波電力の印
加時間を積算する工程と、この積算時間が所定時間以上
になった後、前記被処理体を処理する処理室内の部材を
洗浄する指示信号を出力する工程と、この工程の後、前
記部材を洗浄する工程とを具備したことを特徴とするプ
ラズマ処理装置の洗浄方法。
【請求項２】減圧雰囲気化で高周波電力を印加し、プ
ラズマを生起させることにより被処理体を処理するプラ
ズマ処理装置の洗浄方法において、前記高周波電力の印
加時間を積算する工程と、この積算時間が所定時間以上
になった後、前記被処理体を処理する処理室内の部材を
洗浄する指示信号を出力するとともに前記高周波電力の
印加を停止する工程と、前記指示信号に基づいて前記部
材を洗浄する工程とを具備したことを特徴とするプラズ
マ処理装置の洗浄方法。
【請求項３】減圧雰囲気化で高周波電力を印加し、プ
ラズマを生起させることにより被処理体を処理するプラ
ズマ処理装置の洗浄方法において、前記高周波電力の印
加時間を積算する工程と、この積算時間が所定時間以上
になった後、前記被処理体を処理する処理室内の部材を
洗浄する指示信号を出力する工程と、前記被処理体を処
理中の場合は処理後又は前記被処理体が処理前或いは処
理後の場合は前記指示信号の出力後から前記高周波電力
の印加を停止する工程と、前記指示信号に基づいて前記
部材を洗浄する工程とを具備したことを特徴とするプラ
ズマ処理装置の洗浄方法。
【請求項４】前記部材の洗浄は、前記部材の硬度と略
同一の硬度を有する研磨部材で研磨した後、洗浄剤によ
り洗浄することを特徴とする請求項１又は請求項２又は
請求項３記載のプラズマ処理装置の洗浄方法。
【請求項５】前記部材は、被処理体を保持するための
クランプリングであることを特徴とする請求項１又は請
求項２又は請求項３記載のプラズマ処理装置の洗浄方
法。
【請求項６】前記積算時間は１００時間以内の所定時
間に設定されたことを特徴とする請求項１又は請求項２
又は請求項３記載のプラズマ処理装置の洗浄方法。
【請求項７】前記積算時間は前記処理室内に設けられ
る洗浄工程の実施時期が最も短い部材の時間に設定され
たことを特徴とする請求項１又は請求項２又は請求項３
記載のプラズマ処理装置の洗浄方法。