JP2003234336A - プラズマプロセス装置およびその装置内のダスト除去方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ダスト除去用の電極自体のメンテナンス労力
が低減されたプラズマプロセス装置を提供する。 【解決手段】 追い出し用電極先端部２０および追い出
し用電極シャフト部２１からなるダスト追い出し用電極
が絶縁体２２を介して反応器１に固定され、追い出し用
電極先端部２０および追い出し用電極シャフト部２１と
対向する内壁面に排気口１２ｂが設けられている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマの生成、
制御技術を応用することで、たとえば、半導体、液晶表
示素子、ＥＬ（Electro Luminescence）またはＰＤＰ
（Plasma DisplayPanel）をはじめとするフラットパネ
ルディスプレイ、太陽電池等を製造するための、エッチ
ング、アッシング、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposit
ion）等のプラズマプロセスに用いられるプラズマプロ
セス装置およびその装置内のダスト除去方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体、フラットパネルディス
プレイ、太陽電池等の製造工程ではプラズマを利用し半
導体ウエハ（以下、ウエハ）やガラス基板（以下、基
板）等に対してエッチング、アッシング、ＣＶＤ等の処
理を行う。この処理は、ウエハや基板を載せるホルダを
備えた真空容器内に処理ガスを導入し、たとえば、電磁
波の形で電力エネルギーをこの処理ガスに供給して、処
理ガスをプラズマ化することによって行われる。供給さ
れる電力エネルギーとしては、ＤＣ（Direct Curren
t）、ＶＨＦ（Very High Frequency）、マイクロ波等
があり、励起方法により表面波、ＥＣＲ（Electron Cy
clotron Resonance）、ＩＣＰ（InductivelyCoupled
Plasma）などに分類される。

【０００３】以下、図８を用いて、ウエハや基板を表面
波プラズマプロセス装置により処理する従来技術につい
て説明する。

【０００４】電源１４０により発せられた、たとえば、
２．４５ＧＨｚのマイクロ波が導波管１０９を介し、導
波管開口部１０７に供給される。導波管開口部１０７内
に入射し広がったマイクロ波は誘電体１０３を通過し処
理室１０２に供給される。プラズマプロセス装置によっ
ては、導波管開口部１０７から処理室１０２の間に金属
板等に一つ以上の開口部を設けることで放射電界を制限
し、導波管開口部１０７内に定在波をつくることでプラ
ズマ分布の均一化を図るようにするものもある。

【０００５】処理室１０２内に供給されたマイクロ波
は、ガスボンベ１５０からガス管１１３を介し一旦ガス
バッファ１０４ａに溜められ、その後ガス導入孔１０４
を通過して来たプラズマ生成用ガスや反応性ガスをプラ
ズマ化する。プラズマ化された反応ガスはウエハ、基板
に到達しラジカルの反応促進効果や電子やイオンの物理
的アタックによりエッチングやアッシングを進行させた
り、ＣＶＤの場合にはプラズマにより種ガスを分解し、
シリコン等の薄膜を堆積したりする。図８では、表面波
プラズマ装置を記載しているが、表面波プラズマ装置に
限らず、ＥＣＲ、ＩＣＰ、リモートプラズマ、平行平板
などでも基本的に同じ原理を用いている。

【０００６】エッチングやアッシングの最中には、ウエ
ハ、基板表面から反応生成物が発生し、その大部分は排
気口１１２ａから排気管１１１を通って排気ポンプ１３
０によって系外に放出される。しかし、一部の反応生成
物は処理室１０２内に留まり、反応器１０１の内壁や誘
電体１０３の表面に付着し堆積する。ＣＶＤの場合も同
様にウエハ、基板表面に堆積できなかったものが反応器
１０１の内壁や誘電体１０３の表面に付着する。

【０００７】堆積物は成長し、プラズマによる壁面への
アタックなどの刺激により壁面から剥離、ダストとなり
ウエハ、基板上に落下する。落下したダストはパターン
ニング精度の悪化、ピンホールによる絶縁不良、半導体
膜の特性悪化など製品の品質や歩留まりに係わる重大な
問題を引き起こす。

【０００８】従来、このような課題に対しては、以下の
ようなプラズマ中におけるダストの振る舞いを利用する
ことがウエハや基板、装置に対する影響が小さい有効な
手段として用いられてきた。

【０００９】プラズマ処理中は、図９に示すように、誘
電体１０３とウエハ（基板）１０６との間に、バルクプ
ラズマ１２６が存在し、ウエハ（基板）１０６との界面
ではイオンに比べ移動度の大きい電子がバルクプラズマ
１２６側からウエハ（基板）表面１０６に飛び込むた
め、イオンが過剰となってシースが形成される。この結
果、バルクプラズマ１２６からウエハ（基板）１０６表
面に向かい電位が急激に降下し、ウエハ（基板）１０６
表面はブロッキングコンデンサを介して接地されている
場合には負の電位となる。

【００１０】プラズマを通過するダストについても、イ
オンと電子の移動度の差のために、同様に負に帯電す
る。このように負に帯電したダストがウエハ（基板）１
０６表面に落下しようとするとダストに掛かる重力と、
ウエハ（基板）１０６表面での電位降下領域での電界に
よる電気的な反発力との釣り合いで、ウエハ（基板）１
０６上方空間１２５にダストが閉じ込められ浮遊する。
電力エネルギーの供給を絶ちプラズマがなくなると接地
電位へのコンデンサ放電を通じてウエハ（基板）１０６
表面の帯電はなくなるため、ダストはウエハ（基板）１
０６上に落下する。

【００１１】このようなプラズマ中でのダストの振る舞
いを利用し、除去する方法として、たとえば、特公平７
-１１１９５９号に記載されている技術のように基板ホ
ルダの周囲部分に微粒子を集めて排除方向へ導くための
凹部を設け、最終的に排気ポンプにより系外へ放出する
方法や、特開平７-１０６３０７号公報に記載されてい
る技術のように反応室の内壁の内側に内壁と平行に向き
合う形で集塵電極を配し、集塵電極を正の電位に保持す
ることで電気的に吸引捕捉する方法や、特開２０００−
９１２４７号公報に記載されている技術のように処理室
内にウエハを取り囲むようにダスト引き込み用のリング
状電極を設け、その電極に正電圧を印可することでダス
トを引き込む方法等があった。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ようなプラズマプロセス装置のダスト除去方法では次の
ような課題があった。

【００１３】まず、一つ目として、捕集可能な範囲が、
捕集機構が設けられているウエハ、基板の周囲に限定さ
れているため、ダスト捕集機構から離れるほどその効果
は薄くなる。したがって、ウエハ、基板が大型化した場
合には中央部分の捕集が不完全となる。

【００１４】次に、一度捕集したダストを確実に系外へ
と放出する仕組みがないため、捕集されても放出されな
かったダストがプラズマを停止した瞬間やウエハ、基板
の搬送途中でウエハ上に付着する可能性がある。以上
は、上記３つの技術について共通の課題である。

【００１５】また、特開平７−１０６３０７号公報に記
載の技術および特開２０００−９１２４７号公報に記載
の技術では、負に帯電したダストを正に帯電した電極表
面に付着させる方式のため、捕集を続けていくと徐々に
集塵能力が低下し、電極の交換、クリーニング等のメン
テナンスを要する。

【００１６】したがって、大型のウエハ、基板に対して
も、高いダスト捕集効果を発揮でき、一度捕集したダス
トを確実に系外へと放出する仕組みを備え、集塵能力の
低下を抑制することが必要である。

【００１７】本発明は、上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、その目的は、ダスト除去用の電極自体のメン
テナンス労力が低減されたプラズマプロセス装置および
その装置内のダスト除去方法を提供することである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明のプラズマプロセ
ス装置は、被処理物をプラズマにより処理するためのプ
ラズマプロセス装置であって、被処理物をプラズマ処理
するための処理室と、その処理室内に設けられ、処理室
内に発生するダストを、電気的な斥力を利用して、処理
室外へ吐出するためのダスト吐出用電極とを備えてい
る。

【００１９】上記のような構成によれば、従来技術より
も集塵能力の低下を抑制することができるダスト吐出用
電極を用いているため、ダスト除去用の電極自体のメン
テナンス労力を低減することができる。

【００２０】本発明のプラズマプロセス装置は、ダスト
吐出用電極の先端部が、金属板を含む構造、金属メッシ
ュを含む構造、または、金属板に複数の開口部を設けた
構造であってもよい。

【００２１】上記のような構成にすることにより、吐出
効率がよいダスト吐出用電極を容易に形成することがで
きる。

【００２２】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、ダスト吐出用電極において、ダストを吐出する方
向に対して垂直な平面における被処理物体の主表面と平
行な方向の長さが、被処理物の長さよりも長い。

【００２３】上記のような構成によれば、被処理物体の
主表面と平行な方向に分布するダストをより確実に吐出
することが可能となる。

【００２４】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、ダスト吐出用電極において、ダストを吐出する方
向に対して垂直な平面における被処理物体と垂直な方向
の長さが、被処理物の上に位置するプラズマの処理物体
と垂直な方向のシース厚さより大きい。

【００２５】上記のような構成によれば、被処理物体の
主表面と垂直な方向に分布するダストをより確実に吐出
することが可能となる。

【００２６】本発明のプラズマプロセス装置は、ダスト
吐出用電極の先端部の形状が、ダストを吐出する方向と
平行にかつ被処理物体と垂直に切った断面において、直
線状、くの字型、または、円弧状であってもよい。

【００２７】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、ダスト吐出用電極の先端部を支持する支持部が、
平面的に見て、被処理物の端部より外側に位置する。

【００２８】上記のような構成にすることにより、支持
部に付着したダストが被処理物体に落下することが抑制
される。

【００２９】本発明のプラズマプロセス装置は、さらに
好ましくは、ダスト吐出用電極の先端部を支持する支持
部が、平面的に見て、被処理物が固定される固定部の端
部より外側に位置する。

【００３０】上記のような構成にすることにより、支持
部に付着したダストが被処理物体に落下することがさら
に確実に抑制される。

【００３１】本発明のプラズマプロセス装置は、ダスト
吐出用電極に印加される電圧の形態が、直流、パルス、
および、正弦波のうちいずれかであってもよい。

【００３２】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、処理室内のダストを排出するための排気手段を備
えている。

【００３３】上記のような構成にすることにより、ダス
ト吐出用電極により除去するダストの除去能力の低下を
抑制することができる。

【００３４】本発明のプラズマプロセス装置は、排気手
段に、ダストの逆流を抑制するためのフィルタが設けら
れている。

【００３５】本発明のプラズマプロセス装置は、より好
ましくは、排気手段が、処理室内からダストを排出する
ための排気口を含み、ダスト吐出用電極が、排気口と対
向する処理室の内壁に設けられている。

【００３６】上記のような構成によれば、ダストの吐出
方向が直線的になるため、ダストの排出効率を向上させ
ることができる。

【００３７】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、排気口が、被処理物を支持する支持部材の被処理
物と接する面に対し垂直な方向に延びる処理室の内壁に
設けられている。

【００３８】上記のような構成によれば、プラズマの発
生に関連する手段が設けられていない側からダストを吐
出することにより、ダストの吐出効率を向上させること
ができる。

【００３９】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、フィルタが、処理室と排気手段との間に設けられ
たバルブの上流側および下流側に挿入されていている。

【００４０】上記のような構成によれば、下流側のフィ
ルタの取り替え時に大気中に含まれる塵埃が装置内に逆
流することを上流側のフィルタにより抑制することがで
きる。

【００４１】本発明のプラズマプロセス装置は、フィル
タが取外可能に構成されていてもよい。これにより、フ
ィルタを取り替えるだけで、ダストの吐出能力の低下を
抑制することができる。

【００４２】本発明のプラズマプロセス装置は、好まし
くは、ダスト吐出用電極が、処理室内で移動可能に構成
されている。

【００４３】上記のような構成によれば、ダストを効率
的に除去することが可能になる。本発明のプラズマプロ
セス装置は、好ましくは、ダスト吐出用電極がダスト吐
出用電極の移動によりダストがダスト吐出用電極の移動
空間外にはみだすことを抑制する形状である。

【００４４】上記の構成によれば、ダスト吐出用電極の
移動によりダストがダスト吐出用電極の移動空間外には
みだすことが抑制される。

【００４５】本発明のダスト除去方法は、前述のプラズ
マプロセス装置を用いてプラズマプロセスにおいて発生
するダストの除去を行なう。

【００４６】上記のような方法によれば、前述のプラズ
マプロセス装置で示したような効果を得ることができる
ため、ダストの除去の労力が軽減される。

【００４７】本発明のダスト除去方法は、より好ましく
は、クヌーセン数が１未満、かつ、ガスの平均滞在時間
が１０秒以下の条件下で行われる。

【００４８】上記のような方法によれば、ダストの除去
効率がよい条件でダストの除去を行なうことにより、ダ
ストの除去をより効率的に行なうことができる。

【００４９】本発明のダストの除去方法は、より好まし
くは、プラズマ処理の開始直後、および、停止直前のう
ち少なくともいずれか一方のタイミングで行なわれる。

【００５０】上記のような方法によれば、ダストが溜ま
り易いタイミングでダストの除去を行なうことにより、
ダストの除去をより効率的に行なうことができる。

【００５１】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の実施
の形態のプラズマプロセス装置を説明する。

【００５２】図１には、このプラズマプロセス装置の一
例が示されており、以下この図に従って実施の形態のプ
ラズマプロセス装置を説明する。まず、本実施の形態の
プラズマプロセス装置を説明する。本実施の形態のプラ
ズマプロセス装置は、電源４０により発せられた、たと
えば、２．４５ＧＨｚのマイクロ波が伝搬される導波管
９と、この導波管９を介してマイクロ波が入射され、プ
ラズマ処理室内にマイクロ波を導くための導波管開口部
７とを備えている。また、この導波管開口部７内に入射
して広がったマイクロ波は、誘電体３を通過してプラズ
マを処理する処理室２に供給される。

【００５３】なお、プラズマプロセス装置によっては、
導波管開口部７から処理室２の間に開口部を有する金属
板等を設け、その金属板等により放射電界を制限するこ
とにより、導波管開口部７内に定在波をつくり、プラズ
マ分布の均一化を図るようにしてもよい。

【００５４】また、本実施の形態のプラズマプロセス装
置は、プラズマ生成用ガスや反応性ガスが蓄えられたガ
スボンベ５０と、ガスボンベ５０から供給されたプラズ
マ生成用ガスや反応性ガスを導くガス管１３と、ガス管
１３に設けられたバルブ６２とを備えている。本実施の
形態のプラズマプロセス装置は、誘電体３の下部のガス
ボンベ５０から供給されたプラズマ生成用ガスや反応性
ガスを蓄えるガスバッファ４ａと、ガスバッファ４ａに
蓄えられたガスを処理室２内へ導くためのガス導入孔４
とを備えている。

【００５５】プラズマプロセス装置の使用時には、処理
室２内に供給されたマイクロ波は、ガスボンベ５０から
ガス管１３を介し一旦ガスバッファ４ａに溜められ、そ
の後ガス導入孔４を通過してきたプラズマ生成用ガスや
反応性ガスをプラズマ化する。プラズマ化された反応ガ
スは、ウエハや基板に到達し、ラジカルの反応促進効果
や電子やイオンの物理的アタックにより、エッチングや
アッシングを進行させたり、ＣＶＤの場合にはプラズマ
により種ガスを分解し、シリコン等の薄膜を堆積したり
する。

【００５６】なお、図１には、表面波プラズマプロセス
装置が示されているが、ＥＣＲ、ＩＣＰ、リモートプラ
ズマ、平行平板などの方式で設計されたプラズマプロセ
ス装置であっても、以下に示される本実施の形態のプラ
ズマプロセス装置による効果を得ることができる。

【００５７】また、本実施の形態のプラズマプロセス装
置は、追い出し用電極先端部２０および追い出し用電極
シャフト部２１からなるダスト追い出し用電極が絶縁体
２２を介して反応器１に固定されている。この追い出し
用電極先端部２０および追い出し用電極シャフト部２１
からなるダスト追い出し用電極は、プラズマ処理中に反
応器１に固定される。また、追い出し用電極先端部２０
および追い出し用電極シャフト部２１は、配線２３によ
り電源２４と電気的に接続されており、任意の電圧（直
流、パルス、正弦波）が印加され得るように構成されて
いる。

【００５８】また、本実施の形態のプラズマプロセス装
置は、モータードライブ装置２７を駆動させることによ
り、追い出し用電極先端部２０および追い出し用電極シ
ャフト部２１を、図１に示す被処理半導体ウエハまたは
ガラス基板６の左端の位置から右端の位置まで移動可能
に構成されている。

【００５９】また、本実施の形態のプラズマプロセス装
置は、図１に示すように、ウエハ（基板）ホルダ５上の
ウエハ（基板）６と接する面と垂直に設けられた処理室
２の内壁面に排気口１２ｂが設けられているため、ウエ
ハ（基板）６表面の上側の空間に処理室２内において左
から右へ内部ガスの流れが形成されることになる。

【００６０】また、排気口１２ｂと対向する内壁面に追
い出し用電極２０，２１を設けているため、流れの弱い
側から流れの強い側へとダストを寄せることができる。
追い出し用電極２０，２１により右端まで追いやられた
ダストは、排気口１２ｂから配管１２を通り排気ポンプ
３１に到達する前にフィルタ７０で回収される。

【００６１】このとき、フィルタ７１は挿入されていな
いものとする。使用済みのフィルタを交換する場合、バ
ルブ６１をクローズ状態にしておけば、反応器１を大気
開放する必要はない。また、フィルタ７０、７１の種類
は状況に応じ適切なものを選択する必要があるが、ＨＥ
ＰＡ（High Efficiency Particulate Air）とＵＬＰ
Ａ（Ultra Low Penetration Air）などトラップでき
るダストのサイズが異なるものを組合せて用いることが
好ましい。

【００６２】また、バルブ６１を隔てて処理室２側と排
気ポンプ３１側に圧力差があり、バルブ６１をオープン
にした際、フィルタ７０にトラップされているダストや
ガス管１２の内壁に付着しているダストが処理室２内に
進入することが予想される場合にはフィルタ７１を挿入
し、逆流により処理室２内へ戻ってくるダストを回収す
る。

【００６３】このような逆流防止用のフィルタ７１を状
況に応じて挿入することはバルブ６１をオープンした状
態でガスを導入する場合などガス管１２からの逆流が考
えられるあらゆる場面に有効である。

【００６４】図２は、バルクプラズマ２６と被処理半導
体ウエハ、ガラス基板６の間に存在するダスト閉じ込め
領域２５と追い出し用電極２０，２１の位置関係を示し
た図である。追い出し用電極先端部２０は、図２の面奥
行き方向にウエハ（基板）ホルダ５と同程度の長さを有
し、金属板が設けられた構造、金属メッシュが設けられ
た構造、または、金属板に複数の開口を設けた構造のも
のであり、ウエハ（基板）６表面に接触しないぎりぎり
上空を、図２の紙面において、左端から右端へと移動す
ることが可能に構成されている。

【００６５】また、追い出し用電極２０，２１の高さは
ダスト閉じ込め領域２５の厚みより大きく、バルクプラ
ズマ２６の下部に掛かる程度とする。追い出し用電極先
端部２０を、メッシュを設ける構造、または、金属板に
複数の開口を設ける構造にする場合は、メッシュの開口
部からダストが通り抜けない程度に、メッシュの開口お
よびメッシュの開口率を小さくする必要がある。

【００６６】図３は、負に帯電したダスト２５ａが負の
電位の追い出し用電極２０，２１（断面くの字：後述）
により排気口１２ｂに追いやられ系外へと放出される時
の、追い出し用電極２０，２１およびその周辺の側面断
面図である。ダスト２５ａはガスの粘性を利用し排気口
１２ｂより排出される。この際、流れが連続流の範疇
で、ダストが滞ることなく排出されるためには、排気口
１２ｂ付近において下記の（１）式で与えられるクヌー
セン数Ｋｕを１未満、且つ（２）式で与えられるガス滞
在時間τを１０秒以下とする必要がある。

【００６７】Ｋｕ＝λ／Ｌ （１） τ＝Ｐ・Ｖ／Ｑ （２） ここで、λ：分子の平均自由行程、Ｌ：代表長さ、Ｐ：
圧力、Ｖ：処理室の容積、Ｑ：総ガス流量である。これ
を満たすような条件としては、たとえば、内寸がφ３０
０ｍｍ×１５０ｍｍ、処理室２に対し、φ１００ｍｍの
排気口１２ｂが設けられてあると仮定した場合、圧力
０．１Ｐａ以上であり、また、ガス流量０．１ＳＣＣＭ
以上、または、内寸が１０００ｍｍ×１０００ｍｍ×３
００ｍｍ、処理室２に対し、φ２００ｍｍの排気口１２
ｂが設けてあると仮定した場合、圧力０．０５Ｐａ以
上、ガス流量１ＳＣＣＭ以上である。

【００６８】排気口１２ｂは、ウエハ（基板）ホルダ５
上のウエハ（基板）６より幾分下方からダスト２５ａの
存在する範囲をカバーする範囲、すなわち、ダスト２５
ａが図３の紙面に垂直な断面において広がる面よりも大
きな面になるようにすることで、排気ポンプによる吸引
力を最も効果的に活用することができる。追い出し用電
極先端２０とダスト２５ａとの間には反発力が生まれる
ため、両者は接することがなく、追い出し用電極２０，
２１はダストが付着せず常にクリーンな状態に保たれ
る。

【００６９】図４は、図１に記載のプラズマプロセス装
置の図３に示す部分を、紙面上側から見た場合の図であ
る。追い出し用電極シャフト部２１は被処理半導体ウエ
ハ（ガラス基板）ホルダ５の外周部より外側を移動する
ものとする。これにより、被処理半導体ウエハ、ガラス
基板を処理するプラズマを遮ったり、ガスの流れを変え
たりすることが抑制される。また、追い出し用電極先端
部２０の長辺の長さは、被処理半導体ウエハ（ガラス基
板）ホルダ５の直径と同程度（図４（ｂ））、または、
被処理半導体ウエハ（ガラス基板）ホルダ５の一辺の長
さと同程度（図４（ａ））とする。

【００７０】図５（ａ）は、追い出し用電極先端部２０
をコの字に、図５（ｂ）は、追い出し用電極先端部２０
を円弧状にした場合を示す図であり、それぞれに示す追
い出し用電極先端部２０は、その長辺方向の端部におい
て、長辺方向の端部からダストがこぼれ出ることを抑制
する構造となっている。

【００７１】図６（ａ）から（ｃ）は、追い出し電極先
端部２０を金属メッシュにした場合の斜視図であり、そ
れぞれ長辺方向に対し垂直な断面が直線、くの字、半円
弧であり、図６の（ｂ）、図６の（ｃ）に示す構造は、
図６の（ａ）に示す構造に比較して、追い出し用電極先
端部２０の短辺方向の端部において、短辺方向の端部か
らダストがこぼれ出ることを抑制する構造となってい
る。

【００７２】図６（ｄ）は、追い出し用電極先端部２０
の構造として、金属板に複数の開口を設けた構造を示す
図である。なお、図６（ｄ）において、追い出し用電極
先端部２０の各開口の大きさや形状および分布は、任意
に変えることができるものとする。図６には示していな
いが、金属板に複数の開口を設ける場合も（ｂ）、
（ｃ）のように長辺方向に対し垂直な断面において、追
い出し用電極先端部２０を、くの字、または、半円弧等
にしてもよい。

【００７３】図７（ａ）から（ｈ）は追い出し電極先端
部２０の長辺方向に対し垂直な断面の一例である。この
他にも長辺方向で断面形状を途中で変化させたり、長辺
方向で高さをかえたり、角度をつけたりすることも可能
である。

【００７４】ダスト追い出しを行うタイミングは、一般
的には、プラズマ処理の開始直後、停止直前、または、
その両方であるが、プラズマ処理の種類によって好まし
いタイミングがある。たとえば、エッチングやアッシン
グ等の表面加工、表面改質プロセスではプラズマ処理後
にウエハ、基板上へのダスト落下が問題となる。これを
防ぐためには、プラズマ処理停止直前にダスト追い出し
を行うことが最も効果が高く好ましい。

【００７５】また、ＣＶＤ等の膜堆積を行う場合は、前
述のダスト落下に加え、膜中への不純物混入を防ぐた
め、プラズマ処理開始直後と停止直前の両方においてダ
スト追い出しを行うことが好ましい。なお、途中でプラ
ズマを停止しなければダスト追い出しを行う際のプラズ
マ維持は、たとえば、Ａｒなどの不活性ガスのみで行っ
てもよい。

【００７６】本実施の形態のプラズマプロセス装置の作
用をまとめると以下のようになる。本実施のプラズマプ
ロセス装置は、プラズマ処理中に、ウエハまたは基板上
方に浮遊する負に帯電したダストに対し、地絡された反
応器とはたとえば碍子等の絶縁物を介して電気的にフロ
ーティング状態とした電極を反応器の一つの側壁から挿
入しダスト側へと徐々に近付けていく。

【００７７】挿入した電極の先端には金属板、金属メッ
シュ、または、金属板に複数の開口部を設けた構造のも
のを取付けており、その寸法は、長辺の長さが、ウエ
ハ、基板ホルダの直径、または、一辺と同程度の長さを
有し、短辺の長さがシースの厚みよりも大きいものとす
る。

【００７８】電極は大気側で電源と接続されており、任
意の直流、パルス、正弦波電圧を印加することができ
る。ここでは、電極に、たとえば、負の直流電圧を印加
するものとする。負に帯電し浮遊するダストは、同じく
負に帯電した電極を近付けることにより反発する。電極
を挿入した側から反対側へと電極を移動させた場合、ダ
ストは電極に触れることなく、電極を挿入した側壁と対
向する側壁へと追いやられる。

【００７９】この場合の電極移動は、たとえば、モータ
ードライブ等を用いることにより、その位置や速度制御
を正確に行うことができる。電極を挿入した側壁と対向
する側壁面にはダスト排気用の排気ポンプに通じる排気
口が、ウエハ、基板位置と同じ高さに設けてあり、電極
により排気口の直近まで追いやられたダストを引き込
む。引き込まれたダストは、排気口と排気ポンプの間に
設けたダスト回収用のフィルタ、たとえば、ＨＥＰＡ、
ＵＬＰＡ、または、その両者の組合せによって回収され
る。

【００８０】ダスト追い出しに要する時間は、電極が移
動する時間であり、ウエハ、基板のサイズに依存する
が、秒速１センチメートルから秒速１メートルが実用的
な移動速度である。この時、ウエハ、基板に対しては電
極が上空を通過するほんの一瞬影響を与えるが、通常の
エッチングやアッシングでは処理時間に対し僅かである
ため実用上問題とならない。

【００８１】また、ＣＶＤなど薄膜品質上、プラズマが
一瞬でも遮断されることを避けたい場合は、ダスト追い
出しのタイミングをプラズマ処理の開始直後、または、
停止直前に行う。また、その際には、放電を停止しなけ
ればダスト除去中の供給ガスをＡｒなどの不活性ガスに
切替えることも可能である。

【００８２】上記のように、本実施の形態のプラズマプ
ロセス装置は、ウエハ、基板が大型化された場合でも電
極サイズと移動範囲を変更すればよく、電極がウエハ、
基板上空を隈なくスキャンする方式であるため、ウエ
ハ、基板の面内ポジションによる除去ムラがない。ま
た、ダストを排気口の直近まで持っていくため排気ポン
プの吸引力を最大限に活用でき、フィルタを用いるため
逆流もなく確実にダストを系外へと放出することができ
る。また、電極とダストは非接触であり、電極自体の交
換、クリーニングなどのメンテナンスも必要ない。

【００８３】なお、今回開示された実施の形態はすべて
の点で例示であって制限的なものではないと考えられる
べきである。本発明の範囲は上記した説明ではなく特許
請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意
味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図
される。

【００８４】

【発明の効果】本発明のプラズマプロセス装置およびダ
スト除去方法によれば、従来技術よりも集塵能力の低下
を抑制することができるダスト吐出用電極を用いている
ため、ダスト除去用の電極自体のメンテナンス労力を低
減することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 実施の形態のプラズマプロセス装置の構成を
説明するための側面断面図である。

【図２】 実施の形態のプラズマプロセス装置のダスト
閉じ込め領域と追い出し用電極を説明するための側面断
面図である。

【図３】 実施の形態のダスト除去装置の追い出し用電
極と系外への放出を説明するための側面断面図である。

【図４】 実施の形態のプラズマプロセス装置の追い出
し用電極と系外への放出を説明するための上面図であ
る。

【図５】 実施の形態のプラズマプロセス装置の追い出
し用電極と系外への放出を説明するための上面図であ
る。

【図６】 実施の形態のプラズマプロセス装置の追い出
し用電極先端部の斜視図である。

【図７】 実施の形態のプラズマプロセス装置の追い出
し用電極先端部の断面図である。

【図８】 従来のプラズマプロセス装置の構成を説明す
るための側面断面図である。

【図９】 従来のプラズマプロセス装置のダスト閉じ込
め領域を説明するための概念図である。

【符号の説明】

１ 反応器、２ 処理室、３ 誘電体、４ ガス導入
孔、４ａ ガスバッファ、５ ウエハ（基板）ホルダ、
６ 被処理半導体ウエハまたはガラス基板、７波管開口
部、８ 上蓋、９ 導波管、１１ 排気管（圧力調整
用）、１２ 排気管（ダスト捕集用）、１２ａ 排気口
（圧力調整用）、１２ｂ 排気口（ダスト捕集用）、１
３ ガス管、２０ 追い出し用電極先端部、２１ 追い
出し用電極シャフト部、２２ 絶縁体、２３ 配線、２
４ 電源、２５ ダスト閉じ込め領域、２５ａ ダス
ト、２６ バルクプラズマ領域、２７ モータードライ
ブ、３０ 排気ポンプ（圧力調整用）、３１ 排気ポン
プ（ダスト捕集用）、４０ マイクロ波電源、５０ 処
理ガスボンベ、６０ バルブ（圧力調整用）、６１ バ
ルブ（ダスト捕集用）、６２ ガス弁、７０ フィルタ
（ダスト回収用）、７１フィルタ（逆流防止用）。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古川 和彦 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 山本 達志 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 4K030 CA04 CA06 DA06 FA01 KA49 LA15 LA16 LA18 5F004 AA14 BA20 CA03 FA08 5F045 AA09 AF07 BB15 CA15 DP03 EB06 EF05 EF20 EG08 EH03 EH06 EH07

Claims (19)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 被処理物をプラズマにより処理するため
   のプラズマプロセス装置であって、 前記被処理物をプラズマ処理するための処理室と、 該処理室内に設けられ、前記処理室内に発生するダスト
   を、電気的な斥力を利用して、前記処理室外へ吐出する
   ためのダスト吐出用電極とを備えた、プラズマプロセス
   装置。
2. 【請求項２】 前記ダスト吐出用電極は、その先端部
   が、金属板を含む構造、金属メッシュを含む構造、また
   は、金属板に複数の開口部を設けた構造である、請求項
   １に記載のプラズマプロセス装置。
3. 【請求項３】 前記ダスト吐出用電極は、ダストを吐出
   する方向に対して垂直な平面における前記被処理物体の
   主表面と平行な方向の長さが、前記被処理物の長さより
   も長い、請求項１または２に記載のプラズマプロセス装
   置。
4. 【請求項４】 前記ダスト吐出用電極は、ダストを吐出
   する方向に対して垂直な平面における前記被処理物体と
   垂直な方向の長さが、前記被処理物の上に位置するプラ
   ズマの前記処理物体と垂直な方向のシース厚さより大き
   い、請求項１〜３のいずれかに記載のプラズマプロセス
   装置。
5. 【請求項５】 前記ダスト吐出用電極は、その先端部の
   形状が、ダストを吐出する方向と平行にかつ前記被処理
   物体と垂直に切った断面において、直線状、くの字型、
   または、円弧状である、請求項１〜４のいずれかに記載
   のプラズマプロセス装置。
6. 【請求項６】 前記ダスト吐出用電極は、その先端部を
   支持する支持部が、平面的に見て、前記被処理物の端部
   より外側に位置する、請求項１〜５のいずれかに記載の
   プラズマプロセス装置。
7. 【請求項７】 前記ダスト吐出用電極は、その先端部を
   支持する支持部が、平面的に見て、前記被処理物が固定
   される固定部の端部より外側に位置する、請求項１〜６
   のいずれかに記載のプラズマプロセス装置。
8. 【請求項８】 前記ダスト吐出用電極は、その印加され
   る電圧の形態が、直流、パルス、および、正弦波のうち
   いずれかである、請求項１〜７のいずれかに記載のプラ
   ズマプロセス装置。
9. 【請求項９】 前記処理室内のダストを排出するための
   排気手段を備えた、請求項１〜８のいずれかに記載のプ
   ラズマプロセス装置。
10. 【請求項１０】 前記排気手段は、ダストの逆流を抑制
    するためのフィルタが設けられた、請求項８に記載のプ
    ラズマプロセス装置。
11. 【請求項１１】 前記排気手段は、前記処理室内から前
    記ダストを排出するための排気口を含み、前記ダスト吐
    出用電極は、前記排気口と対向する前記処理室の内壁に
    設けられた、請求項８または９に記載のプラズマプロセ
    ス装置。
12. 【請求項１２】 前記排気口が、前記被処理物を支持す
    る支持部材の前記被処理物と接する面に対し垂直な方向
    に延びる前記処理室の内壁に設けられた、請求項１１に
    記載のプラズマプロセス装置。
13. 【請求項１３】 前記フィルタは、前記処理室と前記排
    気手段との間に設けられたバルブの上流側および下流側
    に挿入された、請求項１０〜１２のいずれかに記載のプ
    ラズマプロセス装置。
14. 【請求項１４】 前記フィルタは、取外可能に構成され
    ている、請求項１０〜１３のいずれかに記載のプラズマ
    プロセス装置。
15. 【請求項１５】 前記ダスト吐出用電極は、前記処理室
    内で移動可能に構成されている、請求項１〜１４のいず
    れかに記載のプラズマプロセス装置。
16. 【請求項１６】 前記ダスト吐出用電極は、該ダスト吐
    出用電極の移動によりダストがダスト吐出用電極の移動
    空間外にはみだすことを抑制する形状である、請求項１
    ５に記載のプラズマプロセス装置。
17. 【請求項１７】 請求項１〜１６のいずれかに記載のプ
    ラズマプロセス装置を用いてプラズマプロセスにおいて
    発生するダストの除去を行なう、ダスト除去方法。
18. 【請求項１８】 前記ダストの除去は、クヌーセン数が
    １未満、かつ、ガスの平均滞在時間が１０秒以下の条件
    下で行われる、請求項１７に記載のダスト除去方法。
19. 【請求項１９】 前記ダストの除去は、プラズマ処理の
    開始直後、および、停止直前のうち少なくともいずれか
    一方のタイミングで行なわれる、請求項１７または１８
    に記載のダスト除去方法。