JP3801130B2 - Semiconductor device manufacturing method and manufacturing apparatus - Google Patents

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体装置の製造過程で行なわれるドライプロセスに用いられる真空チャンバ内に発生したゴミ等の粒子状不純物(本明細書では、パーティクルという)を、静電気を利用して捕集、除去する半導体装置の製造方法及び製造装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体装置は、プラズマエッチング、反応性イオンエッチング(RIE)、プラズマ励起CVD(PECVD)、バイアススパッタリングなどのプラズマ放電を用いたドライプロセス技術の進歩と共に、微細化が進展してきた。微細化の進展と共に、ドライプロセスで使用する真空チャンバ内の微細なパーティクルの存在により引き起こされるパターン欠陥が製品歩留り低下の大きな要因となっている。このような微細なパーティクルは、真空チャンバ内で半導体ウェハを移動させる際のハンドリング装置の摺動部分の摩耗、プラズマ処理による治具等の侵食、ドライエッチングによる反応生成物の発生などにより生ずる。
【0003】
この問題に対しては、真空チャンバ内の内面処理、プロセスガスのクリーン化、真空チャンバクリーニング間隔の適正化、プラズマクリーニング、ウェハ設置方法の改善、プロセス実施後にスクラバ等の機械的なブラシ洗浄を追加する等、種々の対策が施されている。しかしながら、今だパーティクルによる製品歩留り低下の抑制は十分でないのが実情である。
【0004】
【特許文献1】
特開平8−80453
【0005】
【特許文献2】
特開平10−233387
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上記問題を解決するためになされたもので、その目的は、半導体装置の製造工程中におけるドライプロセスにおいて、真空チャンバ内の微小なパーティクルが半導体ウェハ表面に付着して製品歩留りを低下させる不具合を低減できる製造方法及び製造装置を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
前記目的を達成するための請求項1に記載の発明は、半導体装置の製造方法であって、次の工程を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法である。
(1).プロセスチャンバにロードロックバルブを介して連設された集塵チャンバ内より、該ロードロックバルブを開いて静電チャックで構成した第1の集塵機構を電圧を供給した状態でプロセスチャンバ内へ挿入する第1工程。
(2).第1工程によりプロセスチャンバ内に挿入した第1の集塵機構を、電圧を供給した状態で所定時間保持する第2工程。
(3).第2工程の終了後、電圧を供給した状態で前記第1の集塵機構を前記集塵チャンバに戻して前記ロードロックバルブを閉じる第3工程。
(4) .第3工程を終了した後に、第1の集塵機構への電圧供給を停止して該第1の集塵機構を静電チャックで構成した第2の集塵機構に挿入する第4工程
(5) .前記挿入後、第2の集塵機構に電圧を所定時間供給する第5工程。
(6) .第5工程の終了後、第2の集塵機構に電圧を供給した状態で、第1の集塵機構を第2の集塵機構の外部に搬出する第6の工程。
【0008】
このような方法によれば、第1、第2、第3の工程を行なうことで、プロセスチャンバ内に浮遊あるいは付着したパーティクルは静電チャックに捕集されて集塵チャンバに持ち去られ、プロセスチャンバ内のパーティクルが減少して清浄度が向上する効果を奏する。更に、第4以降の工程を実施することにより、プロセスチャンバ内で捕集したパーティクルを第2の集塵機構に再捕集させることができる。第1の集塵機構はパーティクルが除去されてクリーンになるので、集塵チャンバ内を大気圧に戻すこともなく、次のプロセスチャンバ内パーティクル集塵作業に備えることができる。
【0009】
また、請求項2に記載の発明は、請求項1に記載の方法を行なう製造装置であって、プロセスチャンバにロードロックバルブを介して連設した集塵チャンバと、静電チャックで構成した第1の集塵機構と、前記集塵チャンバ内に設置され、前記第1の集塵機構を保持して前記プロセスチャンバと集塵チャンバ内を搬送するハンドリングアームと、前記集塵チャンバ内に設置され、前記ハンドリングアームにより搬送された前記第1の集塵機構を収納して該第1の集塵機構に付着したパーティクルを捕集する静電チャックで構成した第2の集塵機構と、前記第1と第2の集塵機構に直流電圧を切り換え供給する直流電源装置と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置である。
【0010】
このような装置を用いて半導体装置を製造すれば、請求項1に記載の発明と同様の効果を奏することができる。
【0019】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施形態を図面を参照して詳細に説明する。
図1は、本実施形態の製造装置の概略構成を示したものである。本装置はプロセスチャンバ1、集塵チャンバ2、プレパレーションチャンバ3とからなる。集塵チャンバ2とプレパレーションチャンバ3とは、それぞれロードロックバルブ4、5を介してプロセスチャンバ1に隣接して設けられている。各チャンバは、図示しない真空ポンプにより必要な真空度まで排気できる。
【0020】
プロセスチャンバ1は、その内部において半導体ウェハに対して薄膜形成、ドライエッチング等のドライプロセスを行なうチャンバである。プレパレーションチャンバ3は、処理する半導体ウェハを真空状態に維持されたプロセスチャンバ1内に搬入、搬出するためのロードロック、アンロードロック用として、また半導体ウェハの前処理、後処理のためのチャンバとして機能する。内部には通常、大気ハンドリングアーム(図示しない)等の半導体ウェハ搬送装置を備える。また、外気との間にゲート6を備える。
【0021】
集塵チャンバ2は、プロセスチャンバ1内に浮遊、付着するパーティクルを、静電気力を利用して吸着、除去するために必要な集塵用機器を収納するチャンバである。この集塵用機器としては、集塵チャンバ2内に設置される第1の集塵機構7、第2の集塵機構8、ハンドリングアーム9、集塵チャンバ2の外に設置される直流電源装置10とがある。また、集塵チャンバ2は、外気との間にゲート11を備える。
【0022】
第1の集塵機構7は、プロセスチャンバ1内に挿入され、プロセスチャンバ1内に存在するパーティクルを静電気力を利用して捕集するための機構である。その構成は図2に示すように、互いに平行な3個の静電チャック7a、7b、7cとそれらを支持する絶縁性の支持プレート7dとにより構成される。静電チャックの個数は3個に限らない。但し、集塵効果を上げるためには個数を多く、各静電チャックの表面積を広く構成することが好ましい。
【0023】
静電チャックは、通常、半導体ウェハを静電気力を利用して固定するために用いられるものであるが、発生する強力な電界により周辺に存在するパーティクルを分極させ、静電気力で吸引、捕集することができる。この静電チャックには、単極型と双極型とがある。図3に、単極型静電チャック13の断面とパーティクル捕集原理を示す。単極型静電チャック13は、セラミックスあるいは誘電体シートなどの絶縁物13aの内部に箔状あるいは膜状の一枚の電極13bを埋め込んだ構成を有する。
【0024】
このような単極型静電チャック13を、例えばプロセスチャンバ1内に設置し、内部電極13bと接地されたプロセスチャンバ1との間に例えば内部電極が正となるように直流高電圧を印加する。すると、絶縁体13aは分極して表面に正の分極電荷が生ずるとともに、電極13bからプロセスチャンバ1の内壁に向けて強力な電界Eが発生する。この電界の中にパーティクル14が存在すると、そのパーティクル14は電界Eによって分極を起こす。即ち、パーティクル14が誘電体であれば誘電分極により、また導電体であれば静電誘導により、電極13bに面した側に負、その反対側に正の電荷が誘起される。生じた負の電荷には、電界Eにより電極13bに向かう吸引力が、反対に正の電荷にはプロセスチャンバ1の内壁に向かう反発力が働く。しかし、電界Eによる電気力線は、電極13bからプロセスチャンバ1の内壁に向かって広がっているため、電界強度は電極13bから遠ざかるに従って弱くなる。このため、負の電荷に働く吸引力が正の電荷に働く反発力に勝り、パーティクル14は、電極13bに向かって移動し、ついには単極型静電チャック13の表面に到達して絶縁体13a表面の正の分極電荷との間の静電気力により吸着、捕集される。
【0025】
図4には、双極型静電チャック15の断面とパーティクル捕集原理を示す。双極型静電チャック15は、絶縁物15aの内部に2個又は、3個以上の複数の電極15bが埋め込まれた構造になっている。各電極15bには、1個おきに異なる極性の直流高電圧が印加される。この場合、発生する電界Eの電気力線は、図中の点線に示したようになり、正電極から負電極に向かう強力な電界Eが生成される。この電界E中に存在するパーティクル16は、電界Eにより分極して正電極側に負、負電極側に正の電荷を生ずる。そして、生じた正電荷は負電極側に、負電荷は正電極側に向かう吸引力を電界Eにより受けて次第に双極型静電チャック15の表面に向けて移動し、ついには双極型静電チャック15の表面に到達して静電気力により吸着、捕集される。
【0026】
このような単極型静電チャック13、双極型静電チャック15により構成された第1の集塵機構7は、ハンドリングアーム9の先端グリップ部に固定されて搬送される。第1の集塵機構7を構成する静電チャック7a、7b、7cは、直流電源装置10より可とうケーブル12によって給電を受ける。
【0027】
第2の集塵機構8は、第1の集塵機構7が捕集したパーティクルを再捕集し、集積するためのもので、図5に示すように平行な6個の静電チャック8a〜8fとそれらを支持する絶縁性の支持プレート8gとからなる。静電チャック8a〜8fは、後述するように第1の集塵機構7の静電チャック7a、7b、7cが、それぞれ第2の集塵機構8の静電チャック8aと8bの間、8cと8dの間、8eと8fの間に、接触することなく一定の隙間をもって収まるように支持プレート8gに取り付けられている。
【0028】
ハンドリングアーム9は多関節型のアームで、先端グリップ部に固定された第1の集塵機構7を水平面方向及び上下方向に搬送することができる。先端グリップ部は、第1の集塵機構7を水平回転させる自由度も有する。
【0029】
直流電源装置10は、一次側が低電圧交流電源に接続された変圧器と、その変圧器2次側の交流高電圧を整流する整流器とを用いて構成され、出力に高圧の直流電圧を生成させる。生成した直流高電圧は、第1の集塵機構7又は第2の集塵機構8に選択的に供給される。使用する静電チャックが双極型の場合には、正、負、双方の電圧が供給されるが、単極型静電チャックの場合には、正の電圧のみが供給され、負側は接地された集塵チャンバ2に接続される。
【0030】
次に、このような装置構成の下で、プロセスチャンバ1内のパーティクルを捕集する動作について説明する。
プロセスチャンバ1内のパーティクルの集塵作業は、処理する半導体ウェハがプロセスチャンバ1内に搬入される前に行なう。まず、集塵チャンバ2内の真空度をプロセスチャンバ1内と同程度にまで、図示しない真空ポンプを使用して下げる。直流電源装置10はOFFした状態で、第1の集塵機構7をハンドリングアーム9により待機位置に保持させる。この待機位置は、第2の集塵機構8と重ならない位置である。
【0031】
真空度が十分に低下した後、直流電源装置10をONし第1の集塵機構7に可とうケーブル12を介して生成した直流高電圧を供給する。次に集塵チャンバ2とプロセスチャンバ1間のロードロックバルブ4を開ける。そして、第1の集塵機構7を、給電した状態でハンドリングアーム9によりプロセスチャンバ1内に挿入する。挿入後の状態を図6、図7に示す。図6は装置内の平面的な状態を、図7は、プロセスチャンバ1内を側面から見た状態を示す。図7中における17a、17bは、プロセスチャンバ1の内壁に固定されたプラズマ放電のための電極、半導体ウェハ支持ホルダ、スパッタリングのためのターゲット等の治具、材料(以下、治具類という)を表している。第1の集塵機構7の静電チャック7a、7bは、それぞれ治具類17a、17bに狭い隙間を隔てて対向する位置に、ハンドリングアーム9により位置決めされ得るよう、その形状、取り付け位置が設計されている。
【0032】
第1の集塵機構7を給電したままこのような状態に暫く保持すると、前述したパーティクル捕集原理に従い、静電チャック7a、7b、7cが生ずる電界中に存在するパーティクルは分極を生じ、静電チャック7a、7b、7cの表面に吸着、捕集される。この場合、静電チャック7a、7cが単極型静電チャック13の場合には、パーティクルが分極して捕集される以外に帯電して捕集される機構も働く。即ち、図8に示すように、単極型静電チャック13の電極13bに正電圧を印加し、治具類17aが接地されていると、治具類17aの表面には負の電荷が生ずる。治具類17aの表面に付着しているパーティクル18は、治具類17aより負の電荷を受け取って負に帯電する。負に帯電したパーティクル18は、電極13bから治具類17aに向かう強力な電界Eにより電極13bに向かう力を受ける。この力が、パーティクル18の治具類17a表面への付着力より勝ると、パーティクル18は治具類17aの表面を離れて移動し、単極型静電チャック13の絶縁体13aの表面に負に帯電した状態で付着、捕集される。
【0033】
このように集塵機構7に高圧の直流電圧を供給した状態で所定時間保持することで、プロセスチャンバ1内の浮遊パーティクル、及び治具類17a、17bの表面に付着していたパーティクルは、集塵機構7の表面に吸着、捕集される。
【0034】
こうしてパーティクルの捕集を終えたら次に、電圧を印加したまま第1の集塵機構7をハンドリングアーム9で集塵チャンバ2内の元の待機位置に戻す。そしてロードロックバルブ4を閉じることで、プロセスチャンバ1内のパーティクル集塵作業が完了する。このような一連の工程により、プロセスチャンバ1内のパーティクルは、捕集されて集塵チャンバ2内に運び去られ、プロセスチャンバ1内の清浄度が向上する効果がもたらされる。
【0035】
この後は、ロードロックバルブ5を開いてプレパレーションチャンバ3より処理する半導体ウェハをプロセスチャンバ1に搬入し、清浄な雰囲気の中で目的とするドライプロセスを実施する。
【0036】
次に、集塵チャンバ2内の待機位置に戻した第1の集塵機構7の、その後の処置について説明する。ロードロックバルブ4が閉じた後、直流電源装置10をOFFして、第1の集塵機構7への電圧供給を停止する。プロセスチャンバ1内に存在していたパーティクルの量は通常、極僅かである。従って、プロセスチャンバ1内の1回の集塵作業により第1の集塵機構7に捕集されるパーティクルの量も僅かである。このため、集塵チャンバ2内に戻した第1の集塵機構7は、そのまま待機位置で待機させ、次回の半導体ウェハの処理前に前述した操作手順に従い、再びプロセスチャンバ1内のパーティクル集塵作業を行なわせることもできる。そのような集塵作業を数回繰り返し、第1の集塵機構7へのパーティクル付着量がある程度の量になった段階で集塵チャンバ2を大気圧に戻す。そして外気との間のゲート11を開いて、第1の集塵機構7を清浄な別の集塵機構と交換して、次の集塵作業に備えるという作業方法も可能である。
【0037】
しかし、好ましくは1回集塵作業を終える毎に、付着したパーティクルを集塵チャンバ2内で第1の集塵機構7から除去し、次回の集塵作業に備えることである。これを実現するため集塵チャンバ2内の待機位置に戻して、電圧供給を停止した後、第1の集塵機構7をハンドリングアーム9により第2の集塵機構8内に挿入する。挿入後の状態を図9、図10に示す。図9は装置内の平面的な状態を、図10は、第1の集塵機構7を第2の集塵機構8の中に挿入したときの、側面から見た状態を示す。第1の集塵機構7の3個の静電チャック7a、7b、7cが、第2の集塵機構8の静電チャック8a〜8fの間に、僅かの隙間を隔てて保持されるようにする。
【0038】
このように位置決めした状態で、直流電源装置10から第2の集塵機構8に給電する。すると、給電を絶たれた第1の集塵機構7の表面に捕集されていたパーティクルは、第2の集塵機構8の静電チャック8a〜8fが生ずる電界によって分極を生じ、前述したパーティクル捕集原理に従い、第2の集塵機構8の静電チャック8a〜8fの表面に捕集される。またこのとき、静電チャック8a〜8fが単極型静電チャック13である場合には、先にプロセスチャンバ1内で負に帯電して第1の集塵機構7の表面に捕集された荷電パーティクルは、正の電圧が印加された静電チャック8a〜8fの生ずる電界によって静電チャック8a〜8fの表面に引き寄せられ捕集される機構も働く。
【0039】
このようにして第1の集塵機構7の表面に付着していたパーティクルは、第2の集塵機構8の表面に再捕集される。再捕集が終了したならば、パーティクルが除去された第1の集塵機構7を、第2の集塵機構8の外に取り出し、最初の待機位置に戻してプロセスチャンバ1内の次の集塵作業に備えさせる。このような一連の集塵作業を複数回繰り返し、第2の集塵機構8が捕集したパーティクルの量が増加した段階で、集塵チャンバ1内を大気圧に戻して外気との間のゲート11を開き、第2の集塵機構8を清浄な別の集塵機構と交換する。取り外した集塵機構は薬品でのクリーニングや機械的なブラシ洗浄により清浄化して、次の交換に備える。
【0040】
以上説明したように本実施形態によれば、静電チャック7a、7b、7cで構成した第1の集塵機構7を、給電した状態でプロセスチャンバ1内に所定時間保持することにより、プロセスチャンバ1内に浮遊又は付着したパーティクルが捕集される。捕集されたパーティクルは、第1の集塵機構7に付着した状態でハンドリングアーム9により集塵チャンバ2に運び去られる。これにより、プロセスチャンバ1内のパーティクルは減少して清浄度が向上し、パーティクルの少ないドライプロセスが実行可能となる。
【0041】
また、第1の集塵機構7に付着して集塵チャンバ2に運ばれたパーティクルは、再捕集によって第2の集塵機構8に移しかえられる。従って、第1の集塵機構7は、パーティクルが除去されて清浄な状態に戻り、次の集塵作業に備えることができる。これにより、集塵チャンバ2の真空度を保持した状態でプロセスチャンバ1内の集塵作業を複数回実施することが可能となり、作業性が良くなる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施形態である製造装置の待機状態における内部平面図である。
【図2】第1の集塵機構7の斜視図である。
【図3】単極型静電チャック13の構成及びパーティクル捕集原理を示す図である。
【図4】双極型静電チャック15の構成及びパーティクル捕集原理を示す図である。
【図5】第2の集塵機構8の斜視図である。
【図6】プロセスチャンバ1内のパーティクル集塵状態における内部平面図である。
【図7】プロセスチャンバ1内のパーティクル集塵状態におけるプロセスチャンバ1内部の側面図である。
【図8】単極型静電チャック13による荷電パーティクル捕集原理を示す図である。
【図9】第1の集塵機構7に付着したパーティクルを第2の集塵機構8に移す状態における製造装置内部平面図である。
【図10】第1の集塵機構7に付着したパーティクルを第2の集塵機構8に移す状態における第1の集塵機構7と第2の集塵機構8の位置関係を示す側面図である。
【符号の説明】
図面中、1はプロセスチャンバ、2は集塵チャンバ、3はプレパレーションチャンバ、4、5はロードロックバルブ、7は第1の集塵機構、7a〜7c、8a〜8fは静電チャック、8は第2の集塵機構、9はハンドリングアーム、10は直流電源装置、13は単極型静電チャック、15は双極型静電チャックを示す。
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention collects and removes particulate impurities (referred to as particles in this specification) such as dust generated in a vacuum chamber used in a dry process performed in the manufacturing process of a semiconductor device by using static electricity. The present invention relates to a semiconductor device manufacturing method and a manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
Semiconductor devices have been miniaturized with the progress of dry process technology using plasma discharge such as plasma etching, reactive ion etching (RIE), plasma enhanced CVD (PECVD), and bias sputtering. Along with the progress of miniaturization, pattern defects caused by the presence of fine particles in a vacuum chamber used in a dry process have become a major factor in reducing the product yield. Such fine particles are generated by wear of the sliding portion of the handling device when moving the semiconductor wafer in the vacuum chamber, erosion of a jig or the like by plasma processing, generation of a reaction product by dry etching, or the like.
[0003]
To deal with this problem, internal processing in the vacuum chamber, process gas cleaning, optimization of the vacuum chamber cleaning interval, plasma cleaning, improvement of the wafer placement method, and mechanical brush cleaning such as a scrubber after the process is added Various measures are taken such as. However, the actual situation is that the reduction of the product yield due to the particles is still not sufficiently suppressed.
[0004]
[Patent Document 1]
JP-A-8-80453
[0005]
[Patent Document 2]
JP-A-10-233387
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made to solve the above problems, and its purpose is to reduce the product yield by attaching fine particles in the vacuum chamber to the surface of the semiconductor wafer in the dry process during the manufacturing process of the semiconductor device. An object of the present invention is to provide a manufacturing method and a manufacturing apparatus that can reduce problems caused.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The invention described in claim 1 for achieving the above object is a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the following six steps.
(1). A first dust collection mechanism constituted by an electrostatic chuck is inserted into the process chamber from a dust collection chamber connected to the process chamber via a load lock valve in a state where a voltage is supplied. First step.
(2). A second step of holding the first dust collecting mechanism inserted into the process chamber in the first step for a predetermined time while supplying a voltage.
(3). A third step of closing the load lock valve by returning the first dust collecting mechanism to the dust collecting chamber in a state where a voltage is supplied after completion of the second step.
(4) . A fourth step of stopping the voltage supply to the first dust collecting mechanism and inserting the first dust collecting mechanism into a second dust collecting mechanism constituted by an electrostatic chuck after finishing the third step .
(5) . A fifth step of supplying a voltage to the second dust collecting mechanism for a predetermined time after the insertion;
(6) . A sixth step of carrying out the first dust collection mechanism to the outside of the second dust collection mechanism in a state where a voltage is supplied to the second dust collection mechanism after the fifth step is completed.
[0008]
According to such a method, by performing the first, second, and third steps, particles floating or adhering in the process chamber are collected by the electrostatic chuck and taken away to the dust collection chamber. There is an effect that the inside particles are reduced and the cleanliness is improved. Furthermore, by performing the fourth and subsequent steps, the particles collected in the process chamber can be collected again by the second dust collection mechanism. Since the first dust collecting mechanism is cleaned by removing particles, the inside of the dust collecting chamber can be prepared for the next particle dust collecting operation in the process chamber without returning to the atmospheric pressure.
[0009]
The invention according to claim 2 is a manufacturing apparatus for performing the method according to claim 1, and comprises a dust collection chamber connected to the process chamber via a load lock valve, and an electrostatic chuck. A dust collection mechanism, a handling arm that is installed in the dust collection chamber, holds the first dust collection mechanism and conveys the process chamber and the dust collection chamber, and is installed in the dust collection chamber, A second dust collecting mechanism comprising an electrostatic chuck that houses the first dust collecting mechanism conveyed by a handling arm and collects particles adhering to the first dust collecting mechanism; and the first and second dust collecting mechanisms A semiconductor device manufacturing apparatus comprising: a DC power supply that switches and supplies a DC voltage to a dust collecting mechanism.
[0010]
If a semiconductor device is manufactured using such an apparatus, the same effect as that of the first aspect of the invention can be obtained.
[0019]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
FIG. 1 shows a schematic configuration of the manufacturing apparatus of the present embodiment. This apparatus includes a process chamber 1, a dust collection chamber 2, and a preparation chamber 3. The dust collection chamber 2 and the preparation chamber 3 are provided adjacent to the process chamber 1 via load lock valves 4 and 5, respectively. Each chamber can be evacuated to a required degree of vacuum by a vacuum pump (not shown).
[0020]
The process chamber 1 is a chamber in which a dry process such as thin film formation and dry etching is performed on a semiconductor wafer. The preparation chamber 3 is used for loading and unloading a semiconductor wafer to be processed into and out of the process chamber 1 maintained in a vacuum state, and for pre-processing and post-processing of the semiconductor wafer. Function as. The inside is usually provided with a semiconductor wafer transfer device such as an atmospheric handling arm (not shown). A gate 6 is provided between the outside air.
[0021]
The dust collection chamber 2 is a chamber for storing dust collection equipment necessary for adsorbing and removing particles floating and adhering in the process chamber 1 using electrostatic force. The dust collection device includes a first dust collection mechanism 7 installed in the dust collection chamber 2, a second dust collection mechanism 8, a handling arm 9, a DC power supply device 10 installed outside the dust collection chamber 2, and There is. The dust collection chamber 2 includes a gate 11 between the outside air.
[0022]
The first dust collection mechanism 7 is a mechanism that is inserted into the process chamber 1 and collects particles existing in the process chamber 1 using electrostatic force. As shown in FIG. 2, the configuration is constituted by three electrostatic chucks 7a, 7b and 7c which are parallel to each other and an insulating support plate 7d which supports them. The number of electrostatic chucks is not limited to three. However, in order to increase the dust collection effect, it is preferable to increase the number and to make the surface area of each electrostatic chuck wide.
[0023]
An electrostatic chuck is usually used to fix a semiconductor wafer using electrostatic force, but polarizes particles present in the vicinity by a strong electric field that is generated, and is attracted and collected by electrostatic force. be able to. The electrostatic chuck includes a monopolar type and a bipolar type. FIG. 3 shows a cross section of the monopolar electrostatic chuck 13 and the particle collecting principle. The monopolar electrostatic chuck 13 has a configuration in which a single foil-like or film-like electrode 13b is embedded in an insulator 13a such as ceramics or a dielectric sheet.
[0024]
Such a unipolar electrostatic chuck 13 is installed in, for example, the process chamber 1 and a DC high voltage is applied between the internal electrode 13b and the grounded process chamber 1 so that the internal electrode is positive, for example. . Then, the insulator 13a is polarized to generate a positive polarization charge on the surface, and a strong electric field E is generated from the electrode 13b toward the inner wall of the process chamber 1. When the particle 14 is present in this electric field, the particle 14 is polarized by the electric field E. That is, if the particle 14 is a dielectric, a negative charge is induced by dielectric polarization, and if it is a conductor, a negative charge is induced on the side facing the electrode 13b and a positive charge is induced on the opposite side. The generated negative charge has an attractive force toward the electrode 13b due to the electric field E, and conversely, the positive charge has a repulsive force toward the inner wall of the process chamber 1. However, since the electric field lines due to the electric field E spread from the electrode 13b toward the inner wall of the process chamber 1, the electric field strength becomes weaker as the distance from the electrode 13b increases. For this reason, the attractive force acting on the negative charge is superior to the repulsive force acting on the positive charge, and the particle 14 moves toward the electrode 13b, and finally reaches the surface of the monopolar electrostatic chuck 13 to reach the insulator. It is adsorbed and collected by electrostatic force between the positive polarization charge on the surface of 13a.
[0025]
FIG. 4 shows a cross section of the bipolar electrostatic chuck 15 and the particle collecting principle. The bipolar electrostatic chuck 15 has a structure in which two or three or more electrodes 15b are embedded in an insulator 15a. A high DC voltage having a different polarity is applied to each electrode 15b. In this case, the electric lines of force of the generated electric field E are as shown by the dotted lines in the figure, and a strong electric field E directed from the positive electrode to the negative electrode is generated. The particles 16 existing in the electric field E are polarized by the electric field E to generate negative charges on the positive electrode side and positive charges on the negative electrode side. The generated positive charge is moved toward the negative electrode side, and the negative charge is moved toward the surface of the bipolar electrostatic chuck 15 by receiving an attractive force toward the positive electrode side by the electric field E, and finally the bipolar electrostatic chuck. It reaches the surface of 15 and is adsorbed and collected by electrostatic force.
[0026]
The first dust collecting mechanism 7 constituted by such a monopolar electrostatic chuck 13 and a bipolar electrostatic chuck 15 is fixed to the tip grip portion of the handling arm 9 and conveyed. The electrostatic chucks 7 a, 7 b, and 7 c constituting the first dust collecting mechanism 7 are supplied with power from the DC power supply device 10 through the flexible cable 12.
[0027]
The second dust collecting mechanism 8 is for re-collecting and accumulating particles collected by the first dust collecting mechanism 7, and includes six parallel electrostatic chucks 8a to 8f as shown in FIG. It comprises an insulating support plate 8g that supports them. As will be described later, the electrostatic chucks 8a to 8f are provided between the electrostatic chucks 7a, 7b and 7c of the first dust collecting mechanism 7 and between the electrostatic chucks 8a and 8b of the second dust collecting mechanism 8, respectively. In the meantime, it is attached to the support plate 8g so as to fit between 8e and 8f with a certain gap without contact.
[0028]
The handling arm 9 is an articulated arm, and can transport the first dust collecting mechanism 7 fixed to the tip grip portion in the horizontal plane direction and the vertical direction. The tip grip portion also has a degree of freedom for horizontally rotating the first dust collecting mechanism 7.
[0029]
The DC power supply device 10 includes a transformer whose primary side is connected to a low-voltage AC power source and a rectifier that rectifies the AC high voltage on the secondary side of the transformer, and generates a high-voltage DC voltage at the output. . The generated DC high voltage is selectively supplied to the first dust collection mechanism 7 or the second dust collection mechanism 8. When the electrostatic chuck to be used is a bipolar type, positive, negative and both voltages are supplied. However, when the electrostatic chuck is used, only a positive voltage is supplied and the negative side is grounded. Connected to the dust collection chamber 2.
[0030]
Next, an operation of collecting particles in the process chamber 1 under such an apparatus configuration will be described.
The dust collection operation of the particles in the process chamber 1 is performed before the semiconductor wafer to be processed is carried into the process chamber 1. First, the degree of vacuum in the dust collection chamber 2 is lowered to the same level as in the process chamber 1 by using a vacuum pump (not shown). With the DC power supply 10 turned off, the first dust collecting mechanism 7 is held at the standby position by the handling arm 9. This standby position is a position that does not overlap with the second dust collecting mechanism 8.
[0031]
After the degree of vacuum is sufficiently lowered, the DC power supply device 10 is turned on to supply the DC high voltage generated through the flexible cable 12 to the first dust collecting mechanism 7. Next, the load lock valve 4 between the dust collection chamber 2 and the process chamber 1 is opened. Then, the first dust collecting mechanism 7 is inserted into the process chamber 1 by the handling arm 9 in a state where power is supplied. The state after insertion is shown in FIGS. 6 shows a planar state in the apparatus, and FIG. 7 shows a state in which the inside of the process chamber 1 is viewed from the side. Reference numerals 17a and 17b in FIG. 7 denote jigs and materials (hereinafter referred to as jigs) such as an electrode for plasma discharge, a semiconductor wafer support holder, a target for sputtering, and the like fixed to the inner wall of the process chamber 1. Represents. The electrostatic chucks 7a and 7b of the first dust collecting mechanism 7 are designed in shape and mounting position so that they can be positioned by the handling arm 9 at positions facing the jigs 17a and 17b with a narrow gap, respectively. ing.
[0032]
If the first dust collecting mechanism 7 is kept in this state for a while while being fed, the particles existing in the electric field generated by the electrostatic chucks 7a, 7b, 7c are polarized in accordance with the particle collecting principle described above, and electrostatic Adsorbed and collected on the surfaces of the chucks 7a, 7b, 7c. In this case, in the case where the electrostatic chucks 7a and 7c are the monopolar electrostatic chuck 13, a mechanism for charging and collecting particles in addition to the polarization is collected. That is, as shown in FIG. 8, when a positive voltage is applied to the electrode 13b of the monopolar electrostatic chuck 13 and the jig 17a is grounded, a negative charge is generated on the surface of the jig 17a. . The particles 18 attached to the surface of the jig 17a receive a negative charge from the jig 17a and are negatively charged. The negatively charged particles 18 receive a force directed toward the electrode 13b by a strong electric field E directed from the electrode 13b toward the jig 17a. When this force exceeds the adhesion force of the particles 18 to the surface of the jig 17a, the particles 18 move away from the surface of the jig 17a and are negatively applied to the surface of the insulator 13a of the monopolar electrostatic chuck 13. Attached and collected in a charged state.
[0033]
As described above, by holding the dust collection mechanism 7 with a high DC voltage for a predetermined time, floating particles in the process chamber 1 and particles adhering to the surfaces of the jigs 17a and 17b are removed. 7 is adsorbed and collected on the surface.
[0034]
When the particles are thus collected, the first dust collecting mechanism 7 is returned to the original standby position in the dust collecting chamber 2 by the handling arm 9 while the voltage is applied. Then, by closing the load lock valve 4, the particle dust collection operation in the process chamber 1 is completed. Through such a series of steps, the particles in the process chamber 1 are collected and carried into the dust collection chamber 2, and the cleanliness in the process chamber 1 is improved.
[0035]
Thereafter, the load lock valve 5 is opened and a semiconductor wafer to be processed is loaded into the process chamber 1 from the preparation chamber 3, and the intended dry process is performed in a clean atmosphere.
[0036]
Next, the subsequent treatment of the first dust collection mechanism 7 returned to the standby position in the dust collection chamber 2 will be described. After the load lock valve 4 is closed, the DC power supply 10 is turned off to stop the voltage supply to the first dust collecting mechanism 7. The amount of particles present in the process chamber 1 is usually very small. Therefore, the amount of particles collected by the first dust collection mechanism 7 by one dust collection operation in the process chamber 1 is also small. For this reason, the first dust collecting mechanism 7 returned to the dust collecting chamber 2 is kept waiting at the standby position as it is, and the particle dust collecting work in the process chamber 1 is again performed in accordance with the operation procedure described above before the processing of the next semiconductor wafer. Can also be performed. Such dust collection operation is repeated several times, and the dust collection chamber 2 is returned to atmospheric pressure when the amount of particles attached to the first dust collection mechanism 7 reaches a certain level. A working method is also possible in which the gate 11 between the outside air is opened and the first dust collecting mechanism 7 is replaced with another clean dust collecting mechanism to prepare for the next dust collecting work.
[0037]
However, it is preferable to remove the adhering particles from the first dust collecting mechanism 7 in the dust collecting chamber 2 every time the dust collecting work is finished, and to prepare for the next dust collecting work. In order to realize this, after returning to the standby position in the dust collection chamber 2 and stopping the voltage supply, the first dust collection mechanism 7 is inserted into the second dust collection mechanism 8 by the handling arm 9. The state after insertion is shown in FIGS. FIG. 9 shows a planar state in the apparatus, and FIG. 10 shows a state viewed from the side when the first dust collecting mechanism 7 is inserted into the second dust collecting mechanism 8. The three electrostatic chucks 7a, 7b, 7c of the first dust collecting mechanism 7 are held between the electrostatic chucks 8a to 8f of the second dust collecting mechanism 8 with a slight gap therebetween.
[0038]
In the state of positioning as described above, power is supplied from the DC power supply device 10 to the second dust collecting mechanism 8. Then, the particles collected on the surface of the first dust collecting mechanism 7 from which the power supply has been cut off are polarized by the electric field generated by the electrostatic chucks 8a to 8f of the second dust collecting mechanism 8, and the particle collecting described above. According to the principle, the particles are collected on the surfaces of the electrostatic chucks 8a to 8f of the second dust collecting mechanism 8. At this time, when the electrostatic chucks 8 a to 8 f are the monopolar electrostatic chucks 13, the charges previously negatively charged in the process chamber 1 and collected on the surface of the first dust collecting mechanism 7 are charged. A mechanism in which particles are attracted to and collected on the surfaces of the electrostatic chucks 8a to 8f by an electric field generated by the electrostatic chucks 8a to 8f to which a positive voltage is applied.
[0039]
Thus, the particles adhering to the surface of the first dust collecting mechanism 7 are collected again on the surface of the second dust collecting mechanism 8. When the re-collection is completed, the first dust collecting mechanism 7 from which the particles have been removed is taken out of the second dust collecting mechanism 8 and returned to the initial standby position to perform the next dust collecting operation in the process chamber 1. Prepare for. Such a series of dust collection operations are repeated a plurality of times, and when the amount of particles collected by the second dust collection mechanism 8 increases, the inside of the dust collection chamber 1 is returned to atmospheric pressure and the gate 11 between the outside air And the second dust collecting mechanism 8 is replaced with another clean dust collecting mechanism. The removed dust collection mechanism is cleaned by chemical cleaning or mechanical brush cleaning to prepare for the next replacement.
[0040]
As described above, according to the present embodiment, the first dust collecting mechanism 7 constituted by the electrostatic chucks 7a, 7b, and 7c is held in the process chamber 1 for a predetermined time while being supplied with power. Particles floating or adhering inside are collected. The collected particles are carried to the dust collection chamber 2 by the handling arm 9 while attached to the first dust collection mechanism 7. As a result, the number of particles in the process chamber 1 is reduced, the cleanliness is improved, and a dry process with few particles can be performed.
[0041]
Further, particles that adhere to the first dust collection mechanism 7 and are carried to the dust collection chamber 2 are transferred to the second dust collection mechanism 8 by re-collection. Therefore, the first dust collection mechanism 7 returns to a clean state after the particles are removed, and can be prepared for the next dust collection operation. As a result, the dust collection operation in the process chamber 1 can be performed a plurality of times while the vacuum degree of the dust collection chamber 2 is maintained, and the workability is improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is an internal plan view of a manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention in a standby state.
FIG. 2 is a perspective view of a first dust collecting mechanism 7;
FIG. 3 is a diagram showing a configuration of a monopolar electrostatic chuck 13 and a particle collecting principle.
FIG. 4 is a diagram showing the configuration of a bipolar electrostatic chuck 15 and the principle of particle collection.
FIG. 5 is a perspective view of a second dust collecting mechanism 8;
FIG. 6 is an internal plan view of the dust collection state in the process chamber 1;
7 is a side view of the inside of the process chamber 1 in a particle dust collection state in the process chamber 1. FIG.
FIG. 8 is a diagram showing the principle of collecting charged particles by the monopolar electrostatic chuck 13;
9 is a plan view of the inside of the manufacturing apparatus in a state where particles adhering to the first dust collecting mechanism 7 are transferred to the second dust collecting mechanism 8. FIG.
10 is a side view showing a positional relationship between the first dust collecting mechanism 7 and the second dust collecting mechanism 8 in a state where particles adhering to the first dust collecting mechanism 7 are transferred to the second dust collecting mechanism 8. FIG.
[Explanation of symbols]
In the drawings, 1 is a process chamber, 2 is a dust collection chamber, 3 is a preparation chamber, 4 and 5 are load lock valves, 7 is a first dust collection mechanism, 7a to 7c and 8a to 8f are electrostatic chucks, and 8 is The second dust collecting mechanism, 9 is a handling arm, 10 is a DC power supply, 13 is a monopolar electrostatic chuck, and 15 is a bipolar electrostatic chuck.

Claims (2)

半導体装置の製造方法であって、
プロセスチャンバにロードロックバルブを介して連設された集塵チャンバ内より、該ロードロックバルブを開いて静電チャックで構成した第1の集塵機構を電圧を供給した状態で前記プロセスチャンバ内へ挿入する第1工程と、
該第1工程により前記プロセスチャンバ内に挿入した前記第1の集塵機構を、電圧を供給した状態で所定時間保持する第2工程と、
該第2工程の終了後、電圧を供給した状態で前記第1の集塵機構を前記集塵チャンバに戻して前記ロードロックバルブを閉じる第3工程と、
前記第1工程、第2工程、第3工程を終了した後に、前記第1の集塵機構への電圧供給を停止して該第1の集塵機構を静電チャックで構成した第2の集塵機構に挿入する第4工程と、
挿入後、該第2の集塵機構に電圧を所定時間供給する第5工程と、
該第5工程の終了後、前記第2の集塵機構に電圧を供給した状態で、前記第1の集塵機構を第2の集塵機構の外部に搬出する第6の工程と、を含むことを特徴とする半導体装置の製造方法。
A method for manufacturing a semiconductor device, comprising:
A first dust collection mechanism constituted by an electrostatic chuck is inserted into the process chamber from the inside of the dust collection chamber connected to the process chamber via a load lock valve in a state in which a voltage is supplied. A first step of
A second step of holding the first dust collecting mechanism inserted into the process chamber by the first step for a predetermined time while supplying a voltage;
After the completion of the second step, a third step of closing the load lock valve by returning the first dust collecting mechanism to the dust collecting chamber while supplying a voltage;
After finishing the first step, the second step, and the third step, the voltage supply to the first dust collecting mechanism is stopped and the first dust collecting mechanism is configured as a second dust collecting mechanism constituted by an electrostatic chuck. A fourth step of insertion;
A fifth step of supplying a voltage to the second dust collecting mechanism for a predetermined time after insertion;
And a sixth step of carrying out the first dust collecting mechanism to the outside of the second dust collecting mechanism in a state in which a voltage is supplied to the second dust collecting mechanism after the fifth step is completed. A method for manufacturing a semiconductor device.
請求項1に記載の方法を行なう製造装置であって、A manufacturing apparatus for performing the method according to claim 1,
プロセスチャンバにロードロックバルブを介して連設した集塵チャンバと、A dust collection chamber connected to the process chamber via a load lock valve;
静電チャックで構成した第1の集塵機構と、A first dust collecting mechanism constituted by an electrostatic chuck;
前記集塵チャンバ内に設置され、前記第1の集塵機構を保持して前記プロセスチャンバと集塵チャンバ内を搬送するハンドリングアームと、A handling arm which is installed in the dust collection chamber and holds the first dust collection mechanism and conveys the process chamber and the dust collection chamber;
前記集塵チャンバ内に設置され、前記ハンドリングアームにより搬送された前記第1の集塵機構を収納して該第1の集塵機構に付着したパーティクルを捕集する静電チャックで構成した第2の集塵機構と、A second dust collector configured by an electrostatic chuck that is installed in the dust collection chamber and accommodates the first dust collection mechanism conveyed by the handling arm and collects particles adhering to the first dust collection mechanism. Well,
前記第1と第2の集塵機構に直流電圧を切り換え供給する直流電源装置と、を備えたことを特徴とする半導体装置の製造装置。A semiconductor device manufacturing apparatus comprising: a DC power supply device that switches and supplies a DC voltage to the first and second dust collecting mechanisms.
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