JP4212409B2 - Plasma processing equipment - Google Patents

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JP4212409B2
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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、被処理基板を処理するための処理室に生じる帯電粒子を誘引する粒子誘引装置を備えたプラズマ処理装置に関する。
【0002】
【従来の技術】
例えば、特許文献1は、プラズマCVD(Chemical Vapore Doposition)装置などにおいて、電極に溝、突起部あるいはテーパ部を形成することにより、真空容器内に発生する帯電微粒子を取り除く方法を開示する。
また、例えば、特許文献2は、同様な装置において、帯電微粒子を、微粒子と反対の極性の電圧を印加した電極を用いて取り除く方法を開示する。
【0003】
【特許文献1】
特開平5−74737号公報
【特許文献2】
国際公開WO 01/01467 A1
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、上述の従来技術を前提としてなされたものであって、基板に対する処理中に発生する帯電微粒子を、効果的に除去することができるプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明にかかるプラズマ処理装置は、実質的に水平に配設された上側の電極と、前記上側の電極と対向して実質的に平行に配設された下側の電極との間でプラズマを発生させ、少なくとも前記下側の電極を第1の極性に帯電させるプラズマ生成手段と、前記下側の電極に形成され、前記下側の電極上で、前記第1の極性に帯電した粒子を誘導する誘導溝と、前記誘導溝の端に配設され、前記誘導溝に誘導された前記第1の極性に帯電した粒子を誘引する粒子誘引手段とを有し、前記粒子誘引手段は、前記第1の極性と異なる第2の極性に帯電した第3の電極、または、前記第3の電極および前記第3の電極に誘引された粒子を吸引する吸引手段を有する。
【0006】
好適には、前記下側の電極に形成される誘導溝は、前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広くなるように形成され、前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成され、または、前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広く、かつ、前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成される。
【0007】
好適には、前記誘導溝に、絶縁体が充填されている。
【0008】
【発明の実施の形態】
[本発明の背景]
本発明の理解を助けるために、その実施形態の説明に先立ち、まず、本発明がなされるに至った背景を説明する。
【0009】
[PECVD]
図1は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマCVD装置1の構成を例示する図である。
プラズマ促進化学気相堆積法(PECVD)は、半導体製造の分野において、エッチング処理、薄膜堆積などのために、ごく一般的に用いられている。
【0010】
PECVDを行うプラズマCVD装置1は、図1に示すように、真空容器100(図1においては点線で示されている)、この真空容器100内に、上下平行に配設された2枚1組の板状電極(上部電極20および下部電極30)、および、これらの板状電極に高周波電力を供給する高周波電源(図4などを参照して後述)などから構成される。
下部電極30は、取り付けステー102により真空容器100に取り付けられ、処理の対象となる半導体ウェハは、下部電極30が兼ねるサセプタ上に載置され、この下部電極30には高周波電力が印加され、上部電極20はグラウンド電圧(0V)とされる。
【0011】
真空容器100内に導入される気体は、これら2枚の板状電極間(上部電極20および下部電極30)に印加される高周波電力によりプラズマ化され、反応性ガスとされ、半導体ウェハ上に堆積して、半導体デバイスを構成する膜を形成する。
しかしながら、この反応性ガスは、半導体ウェハ上で膜となる他に、真空容器100内側の壁面に付着し、あるいは、真空容器100内の他の気相成分と反応して、直径が1/10ミクロン〜数十ミクロンの微粒子となってしまう。
このような微粒子は、半導体ウェハ上に付着する可能性があり、半導体製造プロセスに悪影響を与える可能性があるので、真空容器100内から除去されなければならない。
【0012】
[微粒子除去方法]
微粒子はプラズマ空間中で負の極性に帯電する。
このように帯電した微粒子を除去する方法の例として、以下の2つを挙げることができる。
【0013】
[電極に溝などを形成する除去方法(第1の微粒子除去方法)]
図2は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマCVD装置1(図1)における上部電極20と下部電極30との間の静電位パターン22、および、下部電極(内部)32に形成される第1の微粒子誘導溝320−1〜320−8を例示する図である。
ここで、図2に示すように、図1に示した下部電極30の内部を示す場合には、下部電極(内部)32と記すことがある。
但し、図示の簡略化のために、図2においては、下部電極(内部)32に形成される1本以上(例えば8本)の第1の微粒子誘導溝320−1〜320−8およびその開口部300−1〜300−8の内、3本のみが示されている。
なお、以下、微粒子誘導溝320−1〜320−8など、複数ある構成部分のいずれかを特定せずに示す場合には、単に、微粒子誘導溝320と略記することがある。
【0014】
例えば、上記特許文献1に開示されているように、下部電極(内部)32上に、微粒子誘導溝320を形成すると、上部電極20と下部電極(内部)32との間の静電位は、図2に、静電位パターン22として例示する通りとなる。
上述したように、微粒子は、電子鞘により負に帯電させられているので、電子鞘の上方を浮遊して、静電位パターン22の電位が高い部分に集まってくる。
微粒子誘導溝320の形状に沿って、電子鞘の表面が下がるので、微粒子誘導溝320上の電位は高くなる。
従って、微粒子誘導溝320を形成することにより、微粒子誘導溝320に、負に帯電した微粒子を誘導することができる。
【0015】
また、微粒子誘導溝320が深くなれば深くなるほど、微粒子誘導溝320の幅が広くなれば広くなるほど、微粒子誘導溝320上の電子鞘の表面が下がり、その部分の電位が上がる。
従って、微粒子を誘導すべき方向に進むにつれて、深さが徐々に深くなるように、幅が徐々に広くなるように微粒子誘導溝320を形成することにより、所望の方向に微粒子を誘導し、除去することができる。
【0016】
[正電圧を印加した電極を用いる除去方法(第2の除去方法)]
ここまでに述べたように、下部電極(内部)32上の微粒子は、負に帯電しているので、正の電圧が印加された電極に吸い付けられる。
例えば、上記特許文献2に開示されているように、正電圧が印加されている電極を用いて微粒子を誘導し、集まった微粒子を排出する方法によっても、下部電極(内部)32上の微粒子を除去することができる。
本発明にかかる微粒子除は、上記第1および第2の除去方法を併用することにより、より効果的に、下部電極(内部)32上の微粒子を除去できるように工夫されている。
【0017】
[実施形態]
以下、本発明の実施形態を説明する。
図3は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマCVD装置1(図1)において用いられる下部電極(内部)32と、下部電極(内部)32に形成された1本以上の微粒子誘導溝320それぞれに対向して配設される負帯電微粒子(Negatively Charged Finde Particle; NFP)コレクタ40とを示す斜視図である。
図4は、図1〜図3に示した上部電極20、下部電極(内部)32および第1のNFPコレクタ40と、高周波電源120および直流電源124との接続を示す図である。
【0018】
図5は、図3に示した第1のNFPコレクタ40を例示する斜視図である。
図6は、図5に示した第1のNFPコレクタ40の構成を示す図である。
なお、以下、特に断らない限り、下部電極(内部)32に、8本の微粒子誘導溝320−1〜320−8が形成された場合を具体例とする。
【0019】
図3,図4に示すように、下部電極(内部)32には、微粒子誘導溝320−1〜320−8が、その中央に設けられた円形(他の形状、例えば四角形でもよい)の半導体ウェハ載置部324から放射状に形成される。
下部電極30(下部電極(内部)32)は、図2、図4に示すように、コンデンサ122を介して高周波電源120と接続され、高周波電力が供給される。
上部電極20は、同様に図2,図4に示すように、グラウンド電位に接続される。
【0020】
半導体ウェハ載置部324それぞれの端部は、図1に示した下部電極30の周囲に設けられた開口部300−1〜300−8それぞれと位置あわせされる。
第1のNFPコレクタ40−1〜40−8(図3,図5)の開口部404(図6)それぞれは、下部電極30の開口部300−1〜300−8(図1)それぞれを介して、微粒子誘導溝320−1〜320−8の下部電極(内部)32外周上の端部それぞれと対向する位置に取り付けられる。
【0021】
図6に示すように、NFPコレクタ40は、円筒状の導電体402の外側が、セラミックなどの絶縁体400により覆われた構成を採る。
NFPコレクタ40の導電体402は、図4〜図6に示すように、電線412を介して、直流電源から正の電圧が印加される。
つまり、プラズマCVD装置1は、PECVD法により半導体に対する処理を行う一般的な半導体処理装置に、NFPコレクタ40−1〜40−8、および、これらに正電圧を印加する直流電源124を付加した構成を採る。
【0022】
プラズマCVD装置1において、真空容器100の内部が真空状態とされ、半導体処理のために用いられるガスが導入され、NFPコレクタ40の導電体402に正電圧が印加される。
高周波電源120から下部電極(内部)32に高周波電力が印加されると、上述のように、微粒子が生じ、下部電極(内部)32上の電子鞘(図示せず)により負に帯電する。
負に帯電した微粒子は、微粒子誘導溝320−1〜320−8により導かれ、さらに、NFPコレクタ40の導電体402に誘引され、下部電極(内部)32上から取り除かれる。
【0023】
[プラズマCVD装置1による半導体製造方法]
ここで、図1〜図7を参照して説明したプラズマCVD装置1による半導体製造方法の概略を説明する。
半導体ウェハ14が、半導体搬送装置(図示せず)により、真空容器100内に搬送され、下電極30に戴置される。
この状態で、真空容器100内の気体が排気される。
真空容器100の気体が排気された後に、真空容器100内に反応ガスが供給され、また、真空容器100内から反応ガスが排出されている間に、真空容器100内に配設された上電極20と下電極30との間に、高周波電源120により高周波電力が印加され、プラズマ放電が起こされる。
このプラズマにより、下電極30上に戴置された基板がCVD処理される。
【0024】
なお、プラズマCVD装置1においては、プラズマによるCVD処理の他に、プラズマエッチング処理も行われうる。
これらCVD処理またはエッチング処理などのプラズマ処理においては、下電極30に設けられた微粒子誘導溝320−1〜320−8により、微粒子が半導体ウェハ14の外周まで導かれる。
このように、半導体ウェハ14の外周まで導かれた微粒子は、微粒子誘導溝320−1〜320−8の開口部300−1〜300−8の周囲に設けられ、正電位が印加された第1のNFPコレクタ40−1〜40−8の開口部404から捕集される。
【0025】
次に、真空容器100が排気され、その内部の反応ガスは除去される。
さらに、窒素ガスなどの不活性ガスが、真空容器100に導入され、その内部が所定の圧力まで戻される。
この状態で、基板搬送装置(図示せず)により、下電極30上に戴置されていた半導体ウェハ14が、真空容器100外に搬出される。
以上のような手順により、プラズマCVD装置1により、半導体装置が製造される。
【0026】
[変形例]
以下、プラズマCVD装置1の変形例を説明する。
【0027】
[微粒子誘導溝320の変形例]
まず、微粒子誘導溝320の変形例を説明する。
図7は、図2〜図4に示した第1の微粒子誘導溝320の第1の変形例(第2の微粒子誘導溝322)を示す図である。
上述したように、微粒子誘導溝320を、下部電極(内部)32の周辺に行けば行くほど幅が広くなる扇型の形状に形成すると、半導体ウェハ載置部324から下部電極(内部)32の外周に向かう方向に、微粒子が誘導される。
従って、図7に示すように、下部電極(内部)32上の微粒子誘導溝320を、扇形に形成された微粒子誘導溝322に置換すると、NFPコレクタ40の開口部404および導電体402に、微粒子を、より効率的に誘導することができる。
【0028】
図8は、図2〜図4に示した第1の微粒子誘導溝320の第2の変形例(第3の微粒子誘導溝330)を示す図である。
また、上述したように、微粒子誘導溝320を、下部電極(内部)32の周辺に行けば行くほど深くなるように形成すると、半導体ウェハ載置部324から下部電極(内部)32の外周に向かう方向に、微粒子が誘導される。
従って、第1の微粒子誘導溝320を、図8に示す第3の微粒子誘導溝330により置換すると、NFPコレクタ40の開口部404および導電体402に、微粒子を、より効率的に誘導することができる。
なお、下部電極(内部)32上の微粒子誘導溝を、図7および図8に示した第2および第3の微粒子誘導溝322,326の形状を組み合わせた形状に形成することも可能である。
【0029】
図9は、絶縁体が充填された第1の微粒子誘導溝320を示す図である。
図9に示すように、図2〜図4に示した第1の微粒子誘導溝320−1〜320−8に、セラミックなどの充填絶縁材328−1〜328−8を、下部電極(内部)32が平坦になるように満たす。
このように、絶縁体で充填された微粒子誘導溝320−1〜320−8を用いても、微粒子誘導溝320−1〜320−8が形成する静電位パターン22はほとんど影響を受けない。
【0030】
従って、絶縁体で充填された状態の微粒子誘導溝320−1〜320−8も、絶縁体で充填されない状態の微粒子誘導溝320−1〜320−8と同様に、微粒子を誘導することができる。
さらに、微粒子誘導溝320−1〜320−8を、充填絶縁材328−1〜328−8で満たすことにより、これらの溝に、微粒子が溜まることを防止することができる。
【0031】
[NFPコレクタの変形例]
図10〜図12は、図3〜図6に示した第1のNFPコレクタ40の第1〜第3の変形例(第2〜第4のNFPコレクタ42,44,46)を示す図である。NFPコレクタ40において、セラミック製の絶縁体400により、開口部404に静電的な障壁が生じ、NFPコレクタ40による微粒子除去の性能が低下することがある。
このような静電的な障壁の影響を排除するためには、第1のNFPコレクタ40の導電体402を、絶縁体400から突出する導電体422で置換し、図10に示す第2のNFPコレクタ42とする。
プラズマCVD装置1において、第1のNFPコレクタ40を、第2のNFPコレクタ42により置換することにより、より効率的に、下部電極(内部)32の微粒子を除去することができる。
【0032】
また、図11に示すように、第2のNFPコレクタ42の開口部424の反対側の端部に、排気口446を設け、導電体422に吸い付けられた微粒子を、プラズマCVD装置1の排気系(図示せず)を利用して、真空容器100の外に排出する第3のNFPコレクタ44とすることができる。
プラズマCVD装置1において、第1および第2のNFPコレクタ40,42を、第3のNFPコレクタ44により置換することにより、さらに効率的に、下部電極(内部)32の微粒子を除去することができる。
なお、第2のNFPコレクタ42に、排気口446を追加し、同様の効果を得ることも可能である。
【0033】
図13は、図12に示した第4のNFPコレクタ46の断面図である。
第4のNFPコレクタ46の本体466は、図12に示すように、下部電極30(下部電極(内部)32)の周囲に配設される。
第4のNFPコレクタ46の本体468は、図13に示すように、導電体462が、絶縁体460で覆われた構成を採る。
さらに、本体468には、導電体462の内部から排気を行う排気管470が付加され、下部電極30の開口部300−i(図3などに示した例においてはi=1〜8)に位置あわせされた開口部464−iが設けられる。
【0034】
NFPコレクタ46の導電体462は、開口部300,464を介して、下部電極(内部)32上の微粒子を吸い付け、導電体462に吸い付けられた微粒子は、排気管470から、プラズマCVD装置1の排気系(図示せず)により、真空容器100の外部に排出される。
第2または第3のNFPコレクタ42,44の代わりに、図12,図13に示した第4のNFPコレクタ46を用いても、第2または第3のNFPコレクタ42,44と同様の効果を得ることができる。
【0035】
[その他]
図14は、4本の微粒子誘導溝320−1〜320−4が形成された下部電極(内部)32を例示する図である。
なお、微粒子誘導溝320の本数は、1本以上であればよい。
微粒子誘導溝320の本数は、プラズマCVD装置1のコスト、下部電極(内部)32の大きさ、発生する微粒子の量などに応じて、例えば、図14に示すように4本とすることもできる。
【0036】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明にかかる微プラズマ処理装置によれば、基板に対する処理中に発生する帯電微粒子を、効果的に除去することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は、本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマCVD装置の構成を例示する図である。
【図2】本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマCVD装置(図1)における上部電極と下部電極との間の静電位パターン、および、下部電極(内部)に形成される第1の微粒子誘導溝を例示する図である。
【図3】本発明にかかる微粒子除去が適応されるプラズマCVD装置(図1)において用いられる下部電極(内部)と、下部電極(内部)に形成された1本以上の微粒子誘導溝それぞれに対向して配設される負帯電微粒子(Negatively Charged Finde Particle; NFP)コレクタとを示す斜視図である。
【図4】図1〜図3に示した上部電極、下部電極(内部)および第1のNFPコレクタと、高周波電源および直流電源との接続を示す図である。
【図5】図3に示した第1のNFPコレクタを例示する斜視図である。
【図6】図5に示した第1のNFPコレクタの構成を示す図である。
【図7】図2〜図4に示した第1の微粒子誘導溝の第1の変形例(第2の微粒子誘導溝)を示す図である。
【図8】図2〜図4に示した第1の微粒子誘導溝の第2の変形例(第3の微粒子誘導溝)を示す図である。
【図9】絶縁体が充填された第1の微粒子誘導溝を示す図である。
【図10】図3〜図6に示した第1のNFPコレクタの第1の変形例(第2のNFPコレクタ)を示す図である。
【図11】図3〜図6に示した第1のNFPコレクタの第2の変形例(第3のNFPコレクタ)を示す図である。
【図12】図3〜図6に示した第1のNFPコレクタの第3の変形例(第4のNFPコレクタ)を示す図である。
【図13】図12に示した第4のNFPコレクタの断面図である。
【図14】4本の微粒子誘導溝が形成された下部電極(内部)を例示する図である。
【符号の説明】
1・・・プラズマCVD装置、
100・・・真空容器、
102・・・取り付けステー、
120・・・高周波電源、
122・・・コンデンサ、
124・・・直流電源、
20・・・上部電極、
22・・・静電位パターン、
30,32・・・下部電極、
300・・・開口部、
320,322,326,330・・・微粒子誘導溝、
324・・・半導体ウェハ載置部、
328・・・充填絶縁材、
40,42,44,46・・・NFPコレクタ、
400,460・・・絶縁体、
402,422,462・・・導電体、
404,424,464・・・開口部、
446・・・排気口、
412・・・電線、
466・・・本体、
470・・・排気管、
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a plasma processing apparatus including a particle attracting apparatus that attracts charged particles generated in a processing chamber for processing a substrate to be processed.
[0002]
[Prior art]
For example, Patent Document 1 discloses a method for removing charged fine particles generated in a vacuum vessel by forming grooves, protrusions, or tapered portions on electrodes in a plasma CVD (Chemical Vapore Doposition) apparatus or the like.
For example, Patent Document 2 discloses a method of removing charged fine particles using an electrode to which a voltage having a polarity opposite to that of the fine particles is applied in a similar apparatus.
[0003]
[Patent Document 1]
JP-A-5-74737 [Patent Document 2]
International Publication WO 01/01467 A1
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention has been made on the premise of the above-described prior art, and an object thereof is to provide a plasma processing apparatus capable of effectively removing charged fine particles generated during processing on a substrate.
[0005]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, a plasma processing apparatus according to the present invention comprises an upper electrode disposed substantially horizontally and a lower side disposed substantially parallel to the upper electrode. Plasma generating means for generating plasma with the first electrode and charging at least the lower electrode to the first polarity, and formed on the lower electrode, on the lower electrode, the first electrode A guide groove for inducing particles charged to the polarity of, and a particle attracting means disposed at an end of the guide groove for attracting the particles charged to the first polarity induced in the guide groove, The particle attracting means includes a third electrode charged to a second polarity different from the first polarity, or a suction means for sucking particles attracted to the third electrode and the third electrode. .
[0006]
Preferably, the guide groove formed in the lower electrode is formed so that the width becomes wider toward the near end of the particle attracting means, and the depth increases toward the near end of the particle attracting means. Or formed so that the width increases toward the near end of the particle attracting means and the depth increases toward the near end of the particle attracting means.
[0007]
Preferably, the guide groove is filled with an insulator.
[0008]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
[Background of the present invention]
In order to help understanding of the present invention, prior to the description of the embodiment, first, the background of the present invention will be described.
[0009]
[PECVD]
FIG. 1 is a diagram illustrating the configuration of a plasma CVD apparatus 1 to which fine particle removal according to the present invention is applied.
Plasma enhanced chemical vapor deposition (PECVD) is very commonly used in the field of semiconductor manufacturing for etching processes, thin film deposition, and the like.
[0010]
As shown in FIG. 1, a plasma CVD apparatus 1 that performs PECVD includes a vacuum vessel 100 (shown by a dotted line in FIG. 1), and a set of two pieces arranged in parallel in the vacuum vessel 100 in the vertical direction. Plate electrodes (upper electrode 20 and lower electrode 30), and a high frequency power source (which will be described later with reference to FIG. 4) and the like for supplying high frequency power to these plate electrodes.
The lower electrode 30 is attached to the vacuum vessel 100 by an attachment stay 102, and a semiconductor wafer to be processed is placed on a susceptor also serving as the lower electrode 30, and high-frequency power is applied to the lower electrode 30 to The electrode 20 is set to a ground voltage (0 V).
[0011]
The gas introduced into the vacuum vessel 100 is turned into plasma by high-frequency power applied between these two plate-like electrodes (the upper electrode 20 and the lower electrode 30), and is deposited on the semiconductor wafer. Then, a film constituting the semiconductor device is formed.
However, this reactive gas forms a film on the semiconductor wafer, adheres to the inner wall surface of the vacuum vessel 100, or reacts with other gas phase components in the vacuum vessel 100 to have a diameter of 1/10. It becomes microparticles of micron to several tens of microns.
Such particulates must adhere to the semiconductor wafer and have a negative impact on the semiconductor manufacturing process and must be removed from the vacuum vessel 100.
[0012]
[Particle removal method]
The fine particles are charged with a negative polarity in the plasma space.
Examples of the method for removing the charged fine particles can include the following two.
[0013]
[Removal Method for Forming Grooves on Electrode (First Fine Particle Removal Method)]
FIG. 2 is formed on the electrostatic potential pattern 22 between the upper electrode 20 and the lower electrode 30 and the lower electrode (inside) 32 in the plasma CVD apparatus 1 (FIG. 1) to which fine particle removal according to the present invention is applied. It is a figure which illustrates the 1st microparticle guidance grooves 320-1 to 320-8.
Here, as shown in FIG. 2, when the inside of the lower electrode 30 shown in FIG. 1 is shown, it may be referred to as a lower electrode (inside) 32.
However, for simplification of illustration, in FIG. 2, one or more (for example, eight) first particle guide grooves 320-1 to 320-8 formed in the lower electrode (inside) 32 and openings thereof. Only three of the parts 300-1 to 300-8 are shown.
Hereinafter, in the case where any one of a plurality of constituent parts such as the fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8 is not specified, they may be simply abbreviated as the fine particle guiding grooves 320.
[0014]
For example, as disclosed in Patent Document 1 above, when the particle guide groove 320 is formed on the lower electrode (inside) 32, the electrostatic potential between the upper electrode 20 and the lower electrode (inside) 32 is as shown in FIG. 2 is as exemplified as the electrostatic potential pattern 22.
As described above, since the fine particles are negatively charged by the electron sheath, the fine particles float above the electron sheath and gather at a portion where the potential of the electrostatic potential pattern 22 is high.
Since the surface of the electron sheath is lowered along the shape of the particle guide groove 320, the potential on the particle guide groove 320 is increased.
Therefore, by forming the particle guide groove 320, negatively charged particles can be induced in the particle guide groove 320.
[0015]
Further, as the particle guide groove 320 becomes deeper and the width of the particle guide groove 320 becomes wider, the surface of the electron sheath on the particle guide groove 320 decreases and the potential of the portion increases.
Accordingly, the fine particle guide groove 320 is formed so that the depth gradually increases and the width gradually increases as the particle proceeds in the direction to be guided, thereby guiding and removing the fine particle in a desired direction. can do.
[0016]
[Removal Method Using Electrode Applied with Positive Voltage (Second Removal Method)]
As described so far, the fine particles on the lower electrode (inside) 32 are negatively charged and are attracted to the electrode to which a positive voltage is applied.
For example, as disclosed in the above-mentioned Patent Document 2, fine particles on the lower electrode (inside) 32 can also be obtained by inducing fine particles using an electrode to which a positive voltage is applied and discharging the collected fine particles. Can be removed.
The fine particle removal according to the present invention is devised so that the fine particles on the lower electrode (inside) 32 can be more effectively removed by using the first and second removal methods in combination.
[0017]
[Embodiment]
Embodiments of the present invention will be described below.
FIG. 3 shows a lower electrode (inside) 32 used in the plasma CVD apparatus 1 (FIG. 1) to which fine particle removal according to the present invention is applied, and one or more fine particle guiding grooves formed in the lower electrode (inside) 32. 320 is a perspective view showing negatively charged fine particle (NFP) collectors 40 arranged to face each of 320. FIG.
FIG. 4 is a diagram showing connections between the upper electrode 20, the lower electrode (inside) 32 and the first NFP collector 40 shown in FIGS. 1 to 3, and the high-frequency power source 120 and the DC power source 124.
[0018]
FIG. 5 is a perspective view illustrating the first NFP collector 40 shown in FIG.
FIG. 6 is a diagram showing a configuration of the first NFP collector 40 shown in FIG.
Hereinafter, unless otherwise specified, a specific example is a case where eight fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8 are formed in the lower electrode (inside) 32.
[0019]
As shown in FIGS. 3 and 4, the lower electrode (inside) 32 has a circular (other shape, for example, a quadrangle) semiconductor in which fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8 are provided at the center. It is formed radially from the wafer mounting portion 324.
As shown in FIGS. 2 and 4, the lower electrode 30 (lower electrode (inside) 32) is connected to a high-frequency power source 120 through a capacitor 122 and supplied with high-frequency power.
Similarly, as shown in FIGS. 2 and 4, the upper electrode 20 is connected to the ground potential.
[0020]
Each end of the semiconductor wafer mounting portion 324 is aligned with each of the openings 300-1 to 300-8 provided around the lower electrode 30 shown in FIG.
Each of the openings 404 (FIG. 6) of the first NFP collectors 40-1 to 40-8 (FIGS. 3 and 5) passes through the openings 300-1 to 300-8 (FIG. 1) of the lower electrode 30, respectively. The particle guide grooves 320-1 to 320-8 are attached to positions facing the respective ends on the outer periphery of the lower electrode (inside) 32.
[0021]
As shown in FIG. 6, the NFP collector 40 has a configuration in which the outside of a cylindrical conductor 402 is covered with an insulator 400 such as ceramic.
As shown in FIGS. 4 to 6, a positive voltage is applied to the conductor 402 of the NFP collector 40 from a DC power supply via the electric wire 412.
That is, the plasma CVD apparatus 1 is configured by adding a NFP collector 40-1 to 40-8 and a DC power source 124 for applying a positive voltage thereto to a general semiconductor processing apparatus that performs processing on a semiconductor by PECVD. Take.
[0022]
In the plasma CVD apparatus 1, the inside of the vacuum vessel 100 is evacuated, a gas used for semiconductor processing is introduced, and a positive voltage is applied to the conductor 402 of the NFP collector 40.
When high frequency power is applied from the high frequency power source 120 to the lower electrode (inside) 32, fine particles are generated as described above, and are negatively charged by an electron sheath (not shown) on the lower electrode (inside) 32.
The negatively charged fine particles are guided by the fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8, further attracted to the conductor 402 of the NFP collector 40, and removed from the lower electrode (inside) 32.
[0023]
[Semiconductor Manufacturing Method Using Plasma CVD Apparatus 1]
Here, the outline of the semiconductor manufacturing method by the plasma CVD apparatus 1 demonstrated with reference to FIGS. 1-7 is demonstrated.
The semiconductor wafer 14 is transferred into the vacuum container 100 by a semiconductor transfer device (not shown) and placed on the lower electrode 30.
In this state, the gas in the vacuum vessel 100 is exhausted.
After the gas in the vacuum container 100 is exhausted, the reaction gas is supplied into the vacuum container 100, and the upper electrode disposed in the vacuum container 100 while the reaction gas is discharged from the vacuum container 100. A high frequency power is applied between the 20 and the lower electrode 30 by the high frequency power source 120 to cause plasma discharge.
With this plasma, the substrate placed on the lower electrode 30 is subjected to a CVD process.
[0024]
In the plasma CVD apparatus 1, a plasma etching process can be performed in addition to the plasma CVD process.
In plasma processing such as CVD processing or etching processing, the particles are guided to the outer periphery of the semiconductor wafer 14 by the particle guide grooves 320-1 to 320-8 provided in the lower electrode 30.
As described above, the fine particles guided to the outer periphery of the semiconductor wafer 14 are provided around the openings 300-1 to 300-8 of the fine particle guide grooves 320-1 to 320-8, and the first potential to which a positive potential is applied. Of the NFP collectors 40-1 to 40-8.
[0025]
Next, the vacuum vessel 100 is evacuated, and the reaction gas therein is removed.
Further, an inert gas such as nitrogen gas is introduced into the vacuum vessel 100, and the inside thereof is returned to a predetermined pressure.
In this state, the semiconductor wafer 14 placed on the lower electrode 30 is carried out of the vacuum container 100 by a substrate transfer device (not shown).
A semiconductor device is manufactured by the plasma CVD apparatus 1 by the procedure as described above.
[0026]
[Modification]
Hereinafter, modified examples of the plasma CVD apparatus 1 will be described.
[0027]
[Modification of Fine Particle Guidance Groove 320]
First, a modification of the fine particle guiding groove 320 will be described.
FIG. 7 is a view showing a first modification (second fine particle guiding groove 322) of the first fine particle guiding groove 320 shown in FIGS.
As described above, when the fine particle guide groove 320 is formed in a fan-shaped shape that becomes wider as it goes to the periphery of the lower electrode (inside) 32, the semiconductor wafer mounting portion 324 leads to the lower electrode (inside) 32. Fine particles are guided in a direction toward the outer periphery.
Accordingly, as shown in FIG. 7, when the particle guide groove 320 on the lower electrode (inside) 32 is replaced with a fan-shaped particle guide groove 322, the opening 404 and the conductor 402 of the NFP collector 40 are not exposed to the particles. Can be induced more efficiently.
[0028]
FIG. 8 is a view showing a second modification (third fine particle guiding groove 330) of the first fine particle guiding groove 320 shown in FIGS.
Further, as described above, when the fine particle guiding groove 320 is formed so as to go deeper as it goes to the periphery of the lower electrode (inside) 32, the semiconductor wafer mounting portion 324 goes to the outer periphery of the lower electrode (inside) 32. In the direction, fine particles are induced.
Therefore, when the first particle guide groove 320 is replaced with the third particle guide groove 330 shown in FIG. 8, the particles can be more efficiently guided to the opening 404 and the conductor 402 of the NFP collector 40. it can.
It is also possible to form the particle guide groove on the lower electrode (inside) 32 in a combination of the shapes of the second and third particle guide grooves 322 and 326 shown in FIGS.
[0029]
FIG. 9 is a view showing the first fine particle guiding groove 320 filled with an insulator.
As shown in FIG. 9, filling insulating materials 328-1 to 328-8 such as ceramics are placed in the first particle guide grooves 320-1 to 320-8 shown in FIGS. Fill so that 32 is flat.
Thus, even if the fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8 filled with the insulator are used, the electrostatic potential pattern 22 formed by the fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8 is hardly affected.
[0030]
Accordingly, the fine particle guide grooves 320-1 to 320-8 filled with the insulator can also guide the fine particles, similarly to the fine particle guide grooves 320-1 to 320-8 not filled with the insulator. .
Further, by filling the fine particle guiding grooves 320-1 to 320-8 with the filling insulating materials 328-1 to 328-8, it is possible to prevent the fine particles from being accumulated in these grooves.
[0031]
[Modification of NFP collector]
10 to 12 are diagrams showing first to third modified examples (second to fourth NFP collectors 42, 44, and 46) of the first NFP collector 40 shown in FIGS. . In the NFP collector 40, the ceramic insulator 400 may cause an electrostatic barrier in the opening 404, and the performance of removing fine particles by the NFP collector 40 may deteriorate.
In order to eliminate the influence of such an electrostatic barrier, the conductor 402 of the first NFP collector 40 is replaced with a conductor 422 protruding from the insulator 400, and the second NFP shown in FIG. The collector 42 is assumed.
By replacing the first NFP collector 40 with the second NFP collector 42 in the plasma CVD apparatus 1, the fine particles in the lower electrode (inside) 32 can be more efficiently removed.
[0032]
Further, as shown in FIG. 11, an exhaust port 446 is provided at the end opposite to the opening 424 of the second NFP collector 42, and the fine particles sucked by the conductor 422 are exhausted from the plasma CVD apparatus 1. A third NFP collector 44 that discharges out of the vacuum vessel 100 can be obtained by using a system (not shown).
In the plasma CVD apparatus 1, the first and second NFP collectors 40 and 42 are replaced with the third NFP collector 44, so that the fine particles of the lower electrode (inside) 32 can be more efficiently removed. .
It should be noted that an exhaust port 446 can be added to the second NFP collector 42 to obtain the same effect.
[0033]
FIG. 13 is a cross-sectional view of the fourth NFP collector 46 shown in FIG.
The main body 466 of the fourth NFP collector 46 is disposed around the lower electrode 30 (lower electrode (inside) 32), as shown in FIG.
The main body 468 of the fourth NFP collector 46 has a configuration in which the conductor 462 is covered with an insulator 460 as shown in FIG.
Further, an exhaust pipe 470 for exhausting from the inside of the conductor 462 is added to the main body 468, and the main body 468 is positioned at the opening 300-i of the lower electrode 30 (i = 1 to 8 in the example shown in FIG. 3 and the like). A combined opening 464-i is provided.
[0034]
The conductor 462 of the NFP collector 46 sucks the fine particles on the lower electrode (inside) 32 through the openings 300 and 464, and the fine particles sucked by the conductor 462 are discharged from the exhaust pipe 470 to the plasma CVD apparatus. 1 is exhausted to the outside of the vacuum vessel 100 by an exhaust system (not shown).
Even if the fourth NFP collector 46 shown in FIGS. 12 and 13 is used instead of the second or third NFP collectors 42 and 44, the same effect as that of the second or third NFP collectors 42 and 44 can be obtained. Obtainable.
[0035]
[Others]
FIG. 14 is a diagram illustrating the lower electrode (inside) 32 in which four fine particle guiding grooves 320-1 to 320-4 are formed.
The number of fine particle guide grooves 320 may be one or more.
The number of the fine particle guiding grooves 320 may be four as shown in FIG. 14, for example, depending on the cost of the plasma CVD apparatus 1, the size of the lower electrode (inside) 32, the amount of generated fine particles, and the like. .
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the fine plasma processing apparatus according to the present invention can effectively remove charged fine particles generated during processing on a substrate.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of a plasma CVD apparatus to which fine particle removal according to the present invention is applied.
FIG. 2 shows an electrostatic potential pattern between an upper electrode and a lower electrode in a plasma CVD apparatus (FIG. 1) to which fine particle removal according to the present invention is applied, and first fine particles formed on the lower electrode (inside). It is a figure which illustrates a guide groove.
FIG. 3 is opposed to a lower electrode (inside) used in a plasma CVD apparatus (FIG. 1) to which fine particle removal according to the present invention is applied, and one or more fine particle guiding grooves formed in the lower electrode (inside). FIG. 2 is a perspective view showing negatively charged fine particle (NFP) collectors arranged in the same manner.
4 is a diagram showing connections between the upper electrode, the lower electrode (inside) and the first NFP collector shown in FIGS. 1 to 3, and a high-frequency power source and a DC power source. FIG.
FIG. 5 is a perspective view illustrating the first NFP collector shown in FIG. 3;
6 is a diagram showing a configuration of a first NFP collector shown in FIG. 5; FIG.
7 is a view showing a first modification (second fine particle guiding groove) of the first fine particle guiding groove shown in FIGS. 2 to 4; FIG.
FIG. 8 is a view showing a second modification (third particle guide groove) of the first particle guide groove shown in FIGS. 2 to 4;
FIG. 9 is a view showing a first particle guide groove filled with an insulator.
10 is a view showing a first modification (second NFP collector) of the first NFP collector shown in FIGS. 3 to 6; FIG.
11 is a diagram showing a second modification (third NFP collector) of the first NFP collector shown in FIGS. 3 to 6; FIG.
12 is a diagram showing a third modification (fourth NFP collector) of the first NFP collector shown in FIGS. 3 to 6; FIG.
13 is a cross-sectional view of the fourth NFP collector shown in FIG.
FIG. 14 is a diagram illustrating a lower electrode (inside) in which four fine particle guiding grooves are formed.
[Explanation of symbols]
1 ... Plasma CVD apparatus,
100 ... Vacuum container,
102... Mounting stay,
120 ... high frequency power supply,
122: Capacitor,
124 ... DC power supply,
20 ... Upper electrode,
22 ... electrostatic potential pattern,
30, 32 ... lower electrode,
300 ... opening,
320, 322, 326, 330 ... particulate guide groove,
324 ... Semiconductor wafer mounting part,
328 ... Filling insulating material,
40, 42, 44, 46 ... NFP collector,
400, 460 ... insulator,
402, 422, 462 ... conductors,
404, 424, 464 ... opening,
446 ... exhaust port,
412 ... Electric wire,
466 ... main body,
470 ... exhaust pipe,

Claims (2)

実質的に水平に配設された上側の電極と、前記上側の電極と対向して実質的に平行に配設された下側の電極との間でプラズマを発生させ、少なくとも前記下側の電極を第1の極性に帯電させるプラズマ生成手段と、
前記下側の電極に放射状に形成され、前記下側の電極上で、前記第1の極性に帯電した粒子を誘導する誘導溝と、
下部電極外周上の端部であって、前記誘導溝と対向する位置に開口部が前記誘導溝の端に配設され、前記誘導溝に誘導された前記第1の極性に帯電した粒子を誘引する粒子誘引手段と
を有し、
前記粒子誘引手段は、
前記第1の極性と異なる第2の極性に帯電した第3の電極、または、前記第3の電極および前記第3の電極に誘引された粒子を吸引する吸引手段
を有し、
前記下側の電極に形成される誘導溝は、
前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広くなるように形成され、
前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成され、または、
前記粒子誘引手段の近端に向かって幅が広く、かつ、前記粒子誘引手段の近端に向かって深さが深くなるように形成される
プラズマ処理装置。
Plasma is generated between an upper electrode disposed substantially horizontally and a lower electrode disposed substantially parallel to face the upper electrode, and at least the lower electrode Plasma generating means for charging to a first polarity;
A guide groove that is radially formed on the lower electrode and guides particles charged to the first polarity on the lower electrode;
An opening on the outer periphery of the lower electrode is provided at the end of the guide groove at a position facing the guide groove, and attracts the particles charged in the first polarity and guided to the guide groove. Particle attracting means to
The particle attracting means includes
The third electrode was charged to a second polarity different from the first polarity, or, have a suction means for sucking said third electrode and said third attracted particles to the electrode,
The guide groove formed in the lower electrode is
Formed so as to become wider toward the near end of the particle attracting means,
Formed so that the depth increases toward the near end of the particle attracting means, or
A plasma processing apparatus formed so as to be wide toward the near end of the particle attracting means and deeper toward the near end of the particle attracting means .
実質的に水平に配設された上側の電極と、前記上側の電極と対向して実質的に平行に配設された下側の電極との間でプラズマを発生させ、少なくとも前記下側の電極を第1の極性に帯電させるプラズマ生成手段と、
前記下側の電極に放射状に形成され、絶縁体が充填され、前記下側の電極上で、前記第1の極性に帯電した粒子を誘導する誘導溝と、
下部電極外周上の端部であって、前記誘導溝と対向する位置に開口部が前記誘導溝の端に配設され、前記誘導溝に誘導された前記第1の極性に帯電した粒子を誘引する粒子誘引手段と
を有し、
前記粒子誘引手段は、
前記第1の極性と異なる第2の極性に帯電した第3の電極、または、前記第3の電極および前記第3の電極に誘引された粒子を吸引する吸引手段
を有する
プラズマ処理装置。
Plasma is generated between an upper electrode disposed substantially horizontally and a lower electrode disposed substantially parallel to face the upper electrode, and at least the lower electrode Plasma generating means for charging to a first polarity;
A guide groove that is radially formed on the lower electrode, is filled with an insulator, and induces particles charged to the first polarity on the lower electrode;
An opening on the outer periphery of the lower electrode is provided at the end of the guide groove at a position facing the guide groove, and attracts the particles charged in the first polarity and guided to the guide groove. Particle attracting means to
The particle attracting means includes
A plasma processing apparatus, comprising: a third electrode charged to a second polarity different from the first polarity, or suction means for sucking particles attracted to the third electrode and the third electrode.
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