JP4450371B2 - 基板洗浄装置及び基板洗浄方法 - Google Patents

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Description

本発明は、基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関し、特に、プラズマ処理が施される基板の裏面に付着した異物を除去する基板洗浄装置及び基板洗浄方法に関する。
通常、半導体デバイスの製造プロセスでは、被処理体である半導体ウエハ（以下、「ウエハ」という）に対して、エッチングやスパッタリング、ＣＶＤ（化学気相成長）等のプラズマを用いた処理（以下、「プラズマ処理」という）が施されている。
例えば、エッチング処理を施すためのプラズマ処理装置８０は、図８に示すように、ウエハを収容する円筒形容器８１と、該円筒形容器８１の内部に配設され、ウエハが載置される載置台としてのサセプタ８２と、ウエハが載置される面（以下「載置面」という）に向けて、サセプタ８２を貫通するように配設されたプッシャーピン８３とを備える。サセプタ８２は、載置面において、直流電源８４に接続された電極を配設する静電チャック８５を有し、さらに、その内部において、高周波電源８６に接続された下部電極８７を有する（例えば、特許文献１参照。）。
プラズマ処理装置８０では、静電チャック８５が静電吸着力によってウエハを載置面に吸着させた後、下部電極８７に高周波電力を印加して、円筒形容器８１内の上面とサセプタ８２との間に高周波電界を発生させて、円筒形容器８１内に導入された処理ガスを解離させてプラズマを発生させる。発生したプラズマは、ウエハの周縁を囲うように配置されたフォーカスリング（図示せず）によってウエハの表面に収束され、ウエハの表面に形成された酸化膜等をエッチングする。
また、エッチング処理が施されたウエハは、プッシャーピン８３によって載置面から持ち上げられ、円筒形容器８１に進入したスカラアーム等の搬送装置（図示せず）によって円筒形容器８１から搬出される。
エッチング処理において発生するプラズマのうち、ウエハの表面へ収束されないものは、円筒形容器８１の内壁に衝突してパーティクルを発生させる。また、エッチング処理では、反応生成物が発生する。これらパーティクルや反応生成物は、その殆どが図示しない排気装置によって円筒形容器８１から排出されるが、円筒形容器８１内に留まった一部のパーティクルや反応生成物は載置面に堆積する。また、サセプタ８２がプラズマ等に起因して発塵したパーティクルも載置面に堆積する。これら載置面に堆積したパーティクルや反応生成物は、ウエハが載置面に載置されたとき、異物としてウエハ裏面に付着する。このようなウエハ裏面に付着したパーティクルや反応生成物の除去方法として、洗浄液などを用いたウェット洗浄が知られている。
また、洗浄液を使用しない方法として、プッシャーピンによって持ち上げられたウエハと載置面との間にプラズマを発生させ、発生したプラズマのイオンによるスパッタリングの作用や、ラジカルによる化学反応的な作用によりウエハ裏面のパーティクルを除去する除去方法も知られている（例えば、特許文献２参照。）。
特開平５−２２６２９１号公報（図１） 米国特許第４９６２０４９号明細書（第２欄第６７行目乃至第３欄第１７行目）
しかしながら、ウェット洗浄を繰り返すと洗浄液が汚染される。したがって、ウェット洗浄では汚染された洗浄液に含まれるパーティクル等によってウエハ表面が汚染されるという問題があった。また、エッチング処理が施されたウエハが次工程のチャンバ等に搬入されたとき、除去されていないパーティクルが当該チャンバ内部を汚染することがあった。
また、プラズマによってウエハ裏面のパーティクルを除去する場合、発生したプラズマにより、ウエハ表面に過度のプラズマ処理が施されてウエハが損傷する、例えば、ウエハ表面に過度のエッチング処理が施されてオーバーエッチングが発生するという問題があった。
本発明の目的は、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を十分に除去することができる基板洗浄装置及び基板洗浄方法を提供することにある。
上記目的を達成するために、請求項１記載の基板洗浄装置は、基板を収容する収容室と、該収容室内に配設され、前記基板を載置する載置台と、該載置台に配設され、電圧が印加される電極と、前記収容室内を排気する排気装置と、該載置台及び前記基板を離間して前記載置台及び前記基板の間に空間を生じさせる離間装置と、前記空間に気体を供給する気体供給装置とを備え、前記空間が生じているときに、前記電極に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させ、前記基板の裏面に静電応力を発生させて前記基板の裏面に付着している異物の前記基板への付着力を弱めて前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させ、前記気体供給装置が前記空間に気体を供給し、前記排気装置は前記収容室内を排気することにより、前記基板から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする。
請求項２記載の基板洗浄装置は、請求項１記載の基板洗浄装置において、前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記収容室内に気体を導入する気体導入部をさらに備えることを特徴とする。
請求項３記載の基板洗浄装置は、請求項１又は２記載の基板洗浄装置において、前記電極に電圧が不連続に印加されることを特徴とする。
請求項４記載の基板洗浄装置は、請求項３記載の基板洗浄装置において、前記電極に極性の異なる電圧が交互に印加されることを特徴とする。
請求項５記載の基板洗浄装置は、請求項４記載の基板洗浄装置において、前記電圧の絶対値は５００Ｖ以上であることを特徴とする。
請求項６記載の基板洗浄装置は、請求項５記載の基板洗浄装置において、前記電圧の絶対値は２ｋＶ以上であることを特徴とする。
請求項７記載の基板洗浄装置は、請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板洗浄装置において、前記排気装置は、前記空間が生じているときに、前記収容室内の圧力を１３３Ｐａ以上に保つことを特徴とする。
請求項８記載の基板洗浄装置は、請求項７記載の基板洗浄装置において、前記排気装置は、前記空間が生じているときに、前記収容室内の圧力を１．３３×１０3〜１．３３×１０4Ｐａの範囲に保つことを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項９記載の基板洗浄装置は、基板を収容する収容室と、該収容室内に配設され、前記基板を載置する載置台と、前記収容室内を排気する排気装置と、該載置台及び前記基板を離間して前記載置台及び前記基板の間に空間を生じさせると共に、前記基板に接触して前記基板に電圧を印加する離間装置と、前記空間に気体を供給する気体供給装置と、前記収容室内に気体を導入する気体導入部とを備え、前記空間が生じているときに、前記基板に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させ、前記基板の裏面に静電応力を発生させて前記基板の裏面に付着している異物の前記基板への付着力を弱めて前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させ、前記気体供給装置が前記空間に気体を供給し、前記排気装置は前記収容室内を排気し、さらに、前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記気体導入部は前記収容室内に気体を導入することにより、前記基板から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１０記載の基板洗浄方法は、基板の裏面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、基板を収容室に収容する収容ステップと、前記基板を前記収容室に配設された載置台に載置する載置ステップと、前記載置台及び前記基板の間に空間が生じるように、前記載置台及び前記基板を離間させる離間ステップと、前記空間が生じているときに、前記載置台に配設された電極に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させて、前記電界により前記基板の裏面に作用する静電気的な応力によって前記異物の前記基板への付着力を弱め、前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させる電圧印加ステップと、前記空間が生じているときに、前記空間に気体を供給する気体供給ステップと、前記空間が生じているときに、前記収容室内を排気する排気ステップとを有し、前記気体供給ステップと前記排気ステップによって、前記基板の裏面から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする。
請求項１１記載の基板洗浄方法は、請求項１０記載の基板洗浄方法において、前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記収容室内に気体を導入する気体導入ステップをさらに有することを特徴とする。
請求項１２記載の基板洗浄方法は、請求項１０又は１１記載の基板洗浄方法において、前記電圧印加ステップでは、前記電極に電圧を不連続に印加することを特徴とする。
請求項１３記載の基板洗浄方法は、請求項１２記載の基板洗浄方法において、前記電圧印加ステップでは、前記電極に極性の異なる電圧を交互に印加することを特徴とする。
上記目的を達成するために、請求項１４記載の基板洗浄方法は、基板の裏面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、基板を収容室に収容する収容ステップと、前記基板を前記収容室に配設された載置台に載置する載置ステップと、前記載置台及び前記基板の間に空間が生じるように、前記載置台及び前記基板を離間させる離間ステップと、前記空間が生じているときに、前記基板に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させて、前記電界により前記基板の裏面に作用する静電気的な応力によって前記異物の前記基板への付着力を弱め、前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させる電圧印加ステップと、前記空間が生じているときに、前記空間に気体を供給する気体供給ステップと、前記空間が生じているときに、前記収容室内を排気する排気ステップと、前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記収容室内に気体を導入する気体導入ステップとを有し、前記気体供給ステップ、前記排気ステップ及び前記気体導入ステップによって、前記基板の裏面から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする。
請求項１記載の基板洗浄装置によれば、載置台及び基板の間に空間が生じているときに、載置台に配設された電極に電圧が印加されるため、上記空間において静電場が発生して基板の裏面に静電気的な応力が作用する。これにより、基板の裏面に付着した異物が脱離する。また、上記空間が生じているときに、空間に気体が供給され、収容室内が排気されるため、空間において気体流が生じ、該気体流によって脱離した異物が空間から排除され、さらに収容室から排気される。したがって、基板洗浄装置は、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を十分に除去することができる。
請求項２記載の基板洗浄装置によれば、収容室内が減圧されているときに、収容室内に気体が導入されるので、収容室内において進行衝撃波が生じ、該衝撃波によって基板の裏面に付着した異物が空間へ脱離する。したがって、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を効率良く除去することができる。
請求項３記載の基板洗浄装置によれば、電極に電圧が不連続に印加されるため、電極への電圧の印加が繰り返される。これにより、基板の裏面に静電気的な応力が繰り返して作用する。したがって、基板の裏面に付着した異物をより十分に除去することができる。
請求項４記載の基板洗浄装置によれば、極性の異なる電圧が交互に印加されるため、基板の帯電を防止することができる。基板が帯電すると、電圧の印加により基板の裏面に作用する静電気的な応力が小さくなる。したがって、基板の帯電を防止することにより、基板の裏面に付着した異物の除去効率が低下するのを防止することができる。
請求項５記載の基板洗浄装置によれば、空間が生じているときに電極に印加される電圧は５００Ｖ以上であるため、基板の裏面に作用する静電気的な応力を大きくすることができ、異物の脱離を確実に行うことができる。
請求項６記載の基板洗浄装置によれば、上記電圧は２ｋＶ以上であるため、上記静電気的な応力をより大きくすることができる。
請求項７記載の基板洗浄装置によれば、排気装置は、収容室内の圧力を１３３Ｐａ以上に保つため、空間においてガス粘性力の大きな粘性流を発生させることができる。基板の裏面から脱離した異物は、粘性流に巻き込まれて収容室内の気体と共に収容室から排気される。したがって、基板の裏面に付着した異物を確実に除去することができる。
請求項８記載の基板洗浄装置によれば、排気装置は、収容室内の圧力を１．３３×１０3〜１．３３×１０4Ｐａの範囲に保つため、空間において粘性流を確実に発生させることができる。
請求項９記載の基板洗浄装置によれば、載置台及び基板の間に空間が生じているときに、離間装置は基板に電圧を印加するため、上記空間において静電場が発生して基板の裏面に静電気的な応力が作用する。これにより、基板の裏面に付着した異物が脱離する。さらに、空間が生じ且つ収容室内が減圧されるときに、気体導入部は収容室内に気体を導入するため、収容室内において進行衝撃波が生じ、該衝撃波によって基板の裏面に付着した異物が空間へ脱離する。また、上記空間が生じているときに、空間に気体が供給され、収容室内が排気されるため、空間において気体流が生じ、該気体流によって脱離した異物が空間から排除され、さらに収容室から排気される。したがって、基板洗浄装置は、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を十分に除去することができる。
請求項１０記載の基板洗浄方法によれば、載置台及び基板の間に空間が生じているときに、載置台に配設された電極に電圧が印加されるため、上記空間において静電場が発生して基板の裏面に静電気的な応力が作用する。これにより、基板の裏面に付着した異物が脱離する。また、上記空間が生じているときに、空間に気体が供給され、収容室内が排気されるため、空間において気体流が生じ、該気体流によって脱離した異物が空間から排除され、さらに収容室から排気される。したがって、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を十分に除去することができる。
請求項１１記載の基板洗浄方法によれば、上記空間が生じ且つ収容室内が減圧されているときに、収容室内に気体が導入されるので、収容室内において進行衝撃波が生じ、該衝撃波によって基板の裏面に付着した異物が空間へ脱離する。したがって、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を効率良く除去することができる。
請求項１２記載の基板洗浄方法によれば、電極に電圧が不連続に印加されるため、電極への電圧の印加が繰り返される。これにより、基板の裏面に静電気的な応力が繰り返して作用する。したがって、基板の裏面に付着した異物をより十分に除去することができる。
請求項１３記載の基板洗浄方法によれば、極性の異なる電圧が交互に印加されるため、基板の帯電を防止することができる。基板が帯電すると、電圧の印加により基板の裏面に作用する静電気的な応力が小さくなる。したがって、基板の帯電を防止することにより、基板の裏面に付着した異物の除去効率が低下するのを防止することができる。
請求項１４記載の基板洗浄方法によれば、載置台及び基板の間に空間が生じているときに、基板に電圧が印加されるため、上記空間において静電場が発生して基板の裏面に静電気的な応力が作用する。これにより、基板の裏面に付着した異物が脱離する。さらに、空間が生じ且つ収容室内が減圧されるときに、収容室内に気体が導入されるため、収容室内において進行衝撃波が生じ、該衝撃波によって基板の裏面に付着した異物が空間へ脱離する。また、上記空間が生じているときに、空間に気体が供給され、収容室内が排気されるため、空間において気体流が生じ、該気体流によって脱離した異物が空間から排除され、さらに収容室から排気される。したがって、基板を損傷することなく、基板の裏面に付着した異物を十分に除去することができる。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
まず、本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置について詳述する。
図１は、本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。
図１において、ウエハＷにエッチング処理を施すエッチング処理装置として構成されるプラズマ処理装置１は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の円筒型チャンバ（収容室）１０を有し、該チャンバ１０内に、ウエハＷを載置するステージとしての円柱状のサセプタ（載置台）１１が配設されている。
チャンバ１０の側壁とサセプタ１１との間には、サセプタ１１上方の気体をチャンバ１０の外へ排出する流路として機能する排気路１２が形成される。この排気路１２の途中には環状のバッフル板１３が配設され、排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、可変式バタフライバルブである自動圧力制御弁（automatic pressure control valve）（以下「ＡＰＣ」という）１４に連通する。ＡＰＣ１４は、真空引き用の排気ポンプであるターボ分子ポンプ（以下「ＴＭＰ」という）１５に接続され、さらに、ＴＭＰ１５を介して排気ポンプであるドライポンプ（以下「ＤＰ」という）１６に接続されている。ＡＰＣ１４、ＴＭＰ１５及びＤＰ１６によって構成される排気流路を以下「本排気ライン」と称するが、この本排気ラインは、ＡＰＣ１４によってチャンバ１０内の圧力制御を行うだけでなくＴＭＰ１５及びＤＰ１６によってチャンバ１０内をほぼ真空状態になるまで減圧する。
また、上述した排気路１２のバッフル板１３より下流の空間は、本排気ラインとは別の排気流路（以下「粗引きライン」という）（排気装置）に接続されている。この粗引きラインは、上記空間とＤＰ１６とを連通させる、直径が例えば、２５ｍｍである排気管１７と、排気管１７の途中に配設されたバルブＶ２とを備える。このバルブＶ２は、上記空間とＤＰ１６とを遮断することができる。粗引きラインはＤＰ１６によってチャンバ１０内の気体を排出する。
サセプタ１１には、プラズマ生成用の高周波電源１８が整合器１９を介して電気的に接続されている。この高周波電源１８は、所定の高周波、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力をサセプタ１１に印加する。これにより、サセプタ１１は下部電極として機能する。
サセプタ１１の内部上方には、ウエハＷを静電吸着力で吸着するための導電膜からなる円板状の電極板２０が配設されている。電極板２０には直流電源２２が電気的に接続されている。
ウエハＷは、直流電源２２から電極板２０に印加された直流電圧により発生するクーロン力又はジョンソン・ラーベック(Johnsen-Rahbek)力によってサセプタ１１の上面に吸着保持される。また、シリコン（Ｓｉ）等から成る円環状のフォーカスリング２４は、サセプタ１１の上方に発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。
また、サセプタ１１の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２５が設けられている。この冷媒室２５には、チラーユニット（図示せず）から配管２６を介して所定温度の冷媒、例えば、冷却水が循環供給され、当該冷媒の温度によってサセプタ１１上のウエハＷの処理温度が制御される。
サセプタ１１の上面においてウエハＷが吸着される部分には、複数の伝熱ガス供給孔（気体供給装置）２７が開孔されている。これらの伝熱ガス供給孔２７は、サセプタ１１内部に配設された伝熱ガス供給ライン２８を介して、バルブＶ３を有する伝熱ガス供給管２９に連通し、伝熱ガス供給管２９に接続された伝熱ガス供給部（図示せず）からの伝熱ガス、例えば、Ｈｅガスを、サセプタ１１の上面とウエハＷの裏面との間隙に供給する。これにより、ウエハＷとサセプタ１１との熱伝達性が向上する。なお、バルブＶ３は、伝熱ガス供給孔２７と伝熱ガス供給部とを遮断することができる。
また、サセプタ１１の上面においてウエハＷが吸着される部分には、サセプタ１１の上面から突出自在なリフトピンとしての複数のプッシャーピン（離間装置）３０が配設されている。これらのプッシャーピン３０は、モータ（図示せず）の回転運動がボールねじ等によって直線運動に変換されることにより、図中上下方向に移動する。ウエハＷがサセプタ１１の上面に吸着保持されるときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１に収容され、エッチング処理が施される等してプラズマ処理が終了したウエハＷをチャンバ１０から搬出するときには、プッシャーピン３０はサセプタ１１の上面から突出してウエハＷをサセプタ１１から離間させて上方へ持ち上げる。このとき、サセプタ１１の上面とウエハＷの裏面との間には空間Ｓが形成される。
チャンバ１０の側壁には、ウエハＷの搬入出口３１を開閉するゲートバルブ３２が取り付けられている。また、チャンバ１０の天井部には、接地電位にある上部電極としてのシャワーヘッド３３が配設されている。これにより、高周波電源１８からの高周波電圧がサセプタ１１とシャワーヘッド３３との間に印加される。
天井部のシャワーヘッド３３は、多数のガス通気孔３４を有する下面の電極板３５と、該電極板３５を着脱可能に支持する電極支持体３６とを有する。また、該電極支持体３６の内部にバッファ室３７が設けられ、このバッファ室３７には処理ガス供給部（図示せず）からの処理ガス導入管３８が接続されている。この処理ガス導入管３８の途中にはバルブＶ１が配設されている。このバルブＶ１は、バッファ室３７と処理ガス供給部とを遮断することができる。また、チャンバ１０の周囲には、環状又は同心状に延在する磁石３９が配設されている。
このプラズマ処理装置１のチャンバ１０内では、磁石３９によって一方向に向かう水平磁界が形成されると共に、サセプタ１１とシャワーヘッド３３との間に印加された高周波電圧によって鉛直方向のＲＦ電界が形成され、これにより、チャンバ１０内において処理ガスを介したマグネトロン放電が行われ、サセプタ１１の表面近傍において処理ガスから高密度のプラズマが生成される。
このプラズマ処理装置１では、エッチング処理の際、先ずゲートバルブ３２を開状態にして加工対象のウエハＷをチャンバ１０内に搬入し、サセプタ１１の上に載置する。そして、シャワーヘッド３３より処理ガス（例えば、所定の流量比率のＣ4Ｆ8ガス、Ｏ２ガス及びＡｒガスから成る混合ガス）を所定の流量および流量比でチャンバ１０内に導入し、ＡＰＣ１４等によりチャンバ１０内の圧力を所定値にする。さらに、高周波電源１８より高周波電力をサセプタ１１に供給し、直流電源２２より直流電圧を電極板２０に印加して、ウエハＷをサセプタ１１上に吸着する。そして、シャワーヘッド３３より吐出された処理ガスは上述したようにプラズマ化する。このプラズマで生成されるラジカルやイオンは、フォーカスリング２４によってウエハＷの表面に収束され、ウエハＷの表面をエッチングする。
上述したプラズマ処理装置１では、生成されたプラズマのうち、ウエハＷの表面へ収束されないものは、チャンバ１０の内壁等に衝突してパーティクルを発生させる。発生したパーティクルのうち、本排気ラインや粗引きラインによって排出されないパーティクルはサセプタ１１の上面に堆積する。この上面に堆積したパーティクルは、ウエハＷがサセプタ１１の上面に載置されたとき、異物としてウエハＷの裏面に付着する。これに対応して、プラズマ処理装置１では、ウエハＷにエッチング処理が施された後、プッシャーピン３０によってウエハＷがサセプタ１１の上面から離間されて空間Ｓが生じているときに、電極板２０に高電圧が印加され、空間Ｓに伝熱ガス供給孔２７からＮ２ガス等が供給され、チャンバ１０内が粗引きラインによって排気される。さらに、チャンバ１０内が粗引きラインによって減圧されている間に、シャワーヘッド３３からチャンバ１０内へ処理ガスが導入される。これにより、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルが排除される。以下、プラズマ処理装置１において実行される、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルを排除する基板洗浄方法について説明する。
図２は、図１のプラズマ処理装置において実行される基板洗浄処理のシーケンス図である。この基板洗浄処理は、ウエハＷにエッチング処理が施された後に実行される。
図２において、本処理が実行される前提条件は、ウエハＷはエッチング処理が施され且つサセプタ１１の上面に載置されたままであり、電極板２０には電圧が印加されず（HV 0）、ＡＰＣ１４が開き（APC OPEN）且つＴＭＰ１５が作動している、すなわち、チャンバ１０内は本排気ラインによって減圧（真空引き）されており、バルブＶ１〜Ｖ３は全て閉じている(V1 CLOSE，V2 CLOSE，V3 CLOSE)状態である。
まず、サセプタ１１に収容されていた（PIN DOWN）プッシャーピン３０がウエハＷをサセプタ１１から離間させて上方へ持ち上げる（PIN UP）。このとき、プッシャーピン３０がウエハＷをサセプタ１１から持ち上げる高さは、特に制限されることはないが、好ましくは１０〜２０ｍｍがよい。これにより、サセプタ１１の上面とウエハＷの裏面との間には空間Ｓが形成される。
次いで、ＡＰＣ１４が閉じる（APC CLOSE）と共に、排気管１７のバルブＶ２及び伝熱ガス供給管２９のＶ３が開き（V2 OPEN,V3 OPEN）、伝熱ガス供給孔２７が持ち上げられたウエハＷの裏面に向けて空間ＳにＮ２ガスを噴出し、粗引きラインが空間Ｓに噴出されたＮ２ガスをチャンバ１０内に残存する気体と共にチャンバ１０の外へ排出する。これにより、空間ＳにおいてウエハＷの裏面からサセプタ１１の外周部へ向けて流れる、ガス粘性力の大きな粘性流が発生する。このとき、チャンバ１０内が所定の圧力以上であれば、粘性流が生じやすくなるため、粗引きラインは、チャンバ１０内の圧力が、所定の圧力、例えば、１３３Ｐａ（１ｔｏｒｒ）を下回らないように、好ましくは、チャンバ１０内の圧力が、所定の圧力範囲、例えば、１．３３×１０3〜１．３３×１０4Ｐａ（１０〜１００ｔｏｒｒ）の範囲に維持されるように、チャンバ１０内のＮ２ガス等を排出する。これにより、空間Ｓにおいて粘性流を確実に発生させることができる。粘性流は、後述するウエハＷの裏面から脱離したパーティクルを巻き込んでチャンバ１０内の気体と共にチャンバ１０から排出される。
次いで、直流電源２２が電極板２０に極性の異なる高電圧、例えば、＋５００Ｖ及び−５００Ｖの電圧を交互に印加する（HV +500,HV −500）。このとき、電極板２０への高電圧の印加に起因して、チャンバ１０内、特に、空間Ｓにおいて静電場が発生し、ウエハＷの裏面に静電気的な応力、例えば、マックスウエル（Maxwell）応力が作用する。これにより、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルの付着力が弱まり、該パーティクルが脱離する。該脱離したパーティクルは、上述した粘性流によって空間Ｓからチャンバ１０の外へと排出される。上記静電気的な応力は、電極板２０への高電圧の印加時及び停止時に、ウエハＷの裏面に効果的に作用する。ここで、プラズマ処理装置１では、電極板２０への高電圧の印加が繰り返し行われるため、ウエハＷの裏面に効果的な静電気的な応力が繰り返して作用する。したがって、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルをより十分に除去することができる。
電極板２０へ交互に印加される電圧の絶対値は、大きいことが好ましく、例えば、５００Ｖ以上、好ましくは、２ｋＶ以上であるのがよい。これにより、ウエハＷの裏面に作用する静電気的な応力を大きくすることができ、パーティクルの脱離を確実に行うことができる。
また、電極板２０へ同じ極性の高電圧の印加が繰り返し行われると、電極板２０が帯電（チャージアップ）し、その結果、ウエハＷの裏面に作用する静電気的な応力が小さくなり、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルの除去効率が低下することがある。プラズマ処理装置１では、電極板２０へ極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、電極板２０が帯電することがなく、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルの除去効率が低下するのを防止することができる。
なお、上述したように、上記静電気的な応力の効果的な作用は、電極板２０への高電圧の印加の回数に関係し、電極板２０への高電圧の印加時間にはあまり関係しない。したがって、電極板２０への高電圧の印加時間は、例えば１秒以下であってもよい。
上述した電極板２０への極性の異なる高電圧の交互の印加が行われている間に、処理ガス導入管３８のバルブＶ１が開き（V1 OPEN）、シャワーヘッド３３から処理ガスの代わりに不活性ガス、例えば、Ｎ２ガスがチャンバ１０内へ導入される。このとき、チャンバ１０内は粗引きラインによって減圧されているため、シャワーヘッド３３の直下では急激な圧力上昇が発生し、これにより、導入されたＮ２ガスは進行衝撃波を生成し、生成された進行衝撃波は持ち上げられたウエハＷに達する。その結果、ウエハＷに衝撃力が加えられ、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルが脱離する。このときも、脱離したパーティクルは、上述した粘性流によって空間Ｓからチャンバ１０の外へと排出される。
なお、プラズマ処理装置１では、Ｎ２ガス導入時のチャンバ１０内におけるシャワーヘッド３３直下の圧力上昇を効果的に行うために、処理ガス導入管３８においてバルブＶ１より下流にオリフィス構造、例えば、流量制御装置（マスフローコントローラ）やスローアップバルブが配設されないのが好ましい。
そして、処理ガス導入管３８のバルブＶ１が開いたまま（V1 OPEN）、電極板２０への極性の異なる高電圧の交互の印加が所定回数、例えば、図中では４回、行われた後、処理ガス導入管３８のバルブＶ１が閉じ（V1 CLOSE）、ＡＰＣ１４が開く（APC OPEN）と共に、排気管１７のバルブＶ２及び伝熱ガス供給管２９のＶ３が閉じ（V2 CLOSE,V3 CLOSE）、本処理を終了する。
上述した基板洗浄処理が施されたウエハＷは、搬入出口３１を介してチャンバ１０から搬出されて、搬送チャンバ、例えば、ロードロック室へ搬入されるが、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルは十分に除去されているので、ロードロック室内がパーティクルによって汚染されることはない。
上述した基板洗浄方法によれば、サセプタ１１及びウエハＷの間に空間Ｓが生じているときに、電極板２０に極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、上記空間Ｓにおいて静電場が発生してウエハＷの裏面に静電気的な応力が作用し、さらに、上記空間Ｓが生じ且つ粗引きラインによってチャンバ１０内が減圧されるときに、チャンバ１０にＮ２ガスが導入されるため、チャンバ１０内において進行衝撃波が生じ、生成された進行衝撃波によりウエハＷに衝撃力が加えられる。これにより、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルが空間Ｓへ脱離する。したがって、パーティクルの脱離にはプラズマのイオンによるスパッタリングや、ラジカルによる化学反応を必要としないため、ウエハＷを損傷することがない。
また、上記空間Ｓが生じているときに、空間Ｓに伝熱ガス供給孔２７からＮ２ガスが噴出され、該空間Ｓに噴出されたＮ２ガスは粗引きラインによってチャンバ１０の外へ排出されるため、空間ＳにおいてＮ２ガスの粘性流が発生する。脱離したパーティクルは、上述した粘性流に巻き込まれて空間Ｓからチャンバ１０の外へと排出される。
したがって、ウエハＷを損傷することなく、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルを十分に除去することができる。
上述したプラズマ処理装置１では、粗引きラインにより、チャンバ１０内の圧力が所定の圧力を下回らないようにチャンバ１０内のＮ２ガス等を排出するが、粗引きラインではなく、ＡＰＣ１４の開き代を小さくすることによって本排気ラインにより、チャンバ１０内の圧力が所定の圧力を下回らないようにチャンバ１０内のＮ２ガス等を排出してもよく、これによっても、空間Ｓに粘性流を発生させることができる。
また、本発明はエッチング処理装置として構成されるプラズマ処理装置だけでなく、その他のプラズマ処理装置、例えば、ＣＶＤ装置やアッシング装置として構成されるプラズマ処理装置にも適用可能である。
次に、本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置について詳述する。
第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置は、その構成、作用が上述した第１の実施の形態と基本的に同じであるので、重複した構成、作用については説明を省略し、以下に異なる構成、作用についての説明を行う。
第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置では、第１の実施の形態と同様に、後述のプッシャーピン４０によってウエハＷがサセプタ１１の上面から離間されて空間Ｓが生じているときに、静電場を発生させてウエハＷの裏面に静電気的な応力を作用させるが、静電場が電極板２０への高電圧の印加に起因せず、プッシャーピン４０によるウエハＷへの高電圧の印加に起因する点で第１の実施の形態と異なる。
図３は、第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置におけるプッシャーピンの概略構成を示す図である。
図３において、プッシャーピン４０は、導電体から成る棒状体であり、ウエハＷの裏面に接触する一端は半球状に成形され、その他端は、直流電源４１に電気的に接続されている。また、プッシャーピン４０の表面は、該表面からの放電を防止するために、好ましくは、誘電体等で覆われるのがよいが、半球状の一端の表面は、ウエハＷへ高電圧を印加するために、導電体が露出している。プッシャーピン４０は、モータ（図示せず）の回転運動がボールねじ等によって直線運動に変換されることにより、図中上下方向に移動する。
また、複数のプッシャーピン４０がサセプタ１１の上面においてウエハＷが吸着される部分に配設されている。そして、プッシャーピン４０はサセプタ１１の上面から突出してウエハＷをサセプタ１１から離間させて上方へ持ち上げる。このとき、第１の実施の形態と同様に、サセプタ１１の上面とウエハＷの裏面との間には空間Ｓが形成される。
第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置では、ウエハＷにエッチング処理が施された後、プッシャーピン４０によってウエハＷがサセプタ１１の上面から離間されて空間Ｓが生じているときに、ウエハＷにはプッシャーピン４０を介して直流電源４１から高電圧が印加され、空間Ｓに伝熱ガス供給孔２７からＮ２ガス等が供給され、チャンバ１０内が粗引きラインによって排気される。さらに、チャンバ１０内が粗引きラインによって減圧されている間に、シャワーヘッド３３からチャンバ１０内へ処理ガスが導入される。
また、第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置において実行される基板洗浄方法は、電極板２０に極性の異なる高電圧が交互に印加される代わりに、ウエハＷにプッシャーピン４０を介して、極性の異なる高電圧が交互に印加される点で第１の実施の形態と異なるが、空間Ｓにおいて静電場が発生し、ウエハＷの裏面に静電気的な応力が作用し、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルの付着力が弱まり、該パーティクルが脱離するのは、第１の実施の形態と同じである。
さらに、ウエハＷにプッシャーピン４０を介して印加される高電圧が、例えば、５００Ｖ以上、好ましくは、２ｋＶ以上であるのがよいこと、及び高電圧の印加時間が、例えば１秒以下であってもよいことは第１の実施の形態と同じである。
上述した基板洗浄方法によれば、サセプタ１１及びウエハＷの間に空間Ｓが生じているときに、ウエハＷにプッシャーピン４０を介して、極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、上記空間Ｓにおいて静電場が発生してウエハＷの裏面に静電気的な応力が作用し、さらに、上記空間Ｓが生じ且つ粗引きラインによってチャンバ１０内が減圧されるときに、チャンバ１０にＮ２ガスが導入されるため、チャンバ１０内において進行衝撃波が生じ、生成された進行衝撃波によりウエハＷに衝撃力が加えられる。これにより、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルが空間Ｓへ脱離する。したがって、パーティクルの脱離にはプラズマのイオンによるスパッタリングや、ラジカルによる化学反応を必要としないため、ウエハＷを損傷することがない。
また、上記空間Ｓが生じているときに、空間Ｓに伝熱ガス供給孔２７からＮ２ガスが噴出され、該空間Ｓに噴出されたＮ２ガスは粗引きラインによってチャンバ１０の外へ排出されるため、空間ＳにおいてＮ２ガスの粘性流が発生する。脱離したパーティクルは、上述した粘性流に巻き込まれて空間Ｓからチャンバ１０の外へと排出される。
したがって、ウエハＷを損傷することなく、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルを十分に除去することができる。
次に、本発明の第３の実施の形態に係る基板洗浄装置について詳述する。
第３の実施の形態に係る基板処理装置は、ウエハＷにプラズマ処理を施さず、ウエハＷの裏面の洗浄のみを行う点で、上述した第１及び２の実施の形態と異なる。
図４は、本発明の第３の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す断面図である。
図４において、基板洗浄装置４２は、金属製、例えば、アルミニウム又はステンレス鋼製の箱状のチャンバ４３を有し、該チャンバ４３内に、ウエハＷを載置する円柱状のステージ４４が配設されている。
チャンバ４３の側壁とステージ４４との間には、ステージ４４上方の気体をチャンバ４３の外へ排出する流路として機能する排気路６５が形成される。この排気路６５は粗引きラインに接続されている。この粗引きラインは、排気路６５と排気ポンプであるＤＰ４６とを連通させる、直径が例えば、２５ｍｍである排気管４５と、排気管４５の途中に配設されたバルブＶ５とを備える。このバルブＶ５は排気路６５とＤＰ４６とを遮断することができる。粗引きラインはＤＰ４６によってチャンバ４３内の気体を排出する。
ステージ４４の内部上方には、ウエハＷを静電吸着力で吸着するための導電膜からなる円板状の電極板４７が配設され、電極板４７には直流電源４８が電気的に接続されている。ウエハＷは、直流電源４８から電極板４７に印加された直流電圧により発生するクーロン力等によってステージ４４の上面に吸着保持される。
ステージ４４の上面においてウエハＷが吸着される部分には、複数のガス供給孔４９が開孔されている。これらのガス供給孔４９は、ステージ４４内部に配設されたガス供給ライン５０を介して、バルブＶ６を有するガス供給管６４に連通し、ガス供給管６４に接続された第１のガス供給部（図示せず）からのガス、例えば、Ｎ２ガスを、ステージ４４の上面とウエハＷの裏面との間隙に供給する。なお、バルブＶ６は、ガス供給孔４９と第１のガス供給部とを遮断することができる。
また、ステージ４４の上面においてウエハＷが吸着される部分には、ステージ４４の上面から突出する複数のピン５１が配設されている。ピン５１は、チャンバ４３内に搬入されたウエハＷを持ち上げてステージ４４から離間させる。このとき、ステージ４４の上面とウエハＷの裏面との間には空間Ｓが形成される。これらのピン５１は、プッシャーピン３０と同様に図中上下方向に移動してもよい。
チャンバ４３の側壁には、ウエハＷの搬入出口５２を開閉するゲートバルブ５３が取り付けられている。また、チャンバ４３の天井部には第２のガス供給部（図示せず）からガス、例えば、Ｎ２ガスをチャンバ４３内へ導入するガス導入管５４が接続されている。このガス導入管５４の途中にはバルブＶ４が配設されている。このバルブＶ４は、チャンバ４３内と第２のガス供給部とを遮断することができる。
この基板洗浄装置４２は、例えば、パラレル型の基板処理システムに配設され、該基板処理システムが備える後述のプラズマ処理装置５６によってプラズマ処理が施されたウエハＷの裏面に付着したパーティクルを除去する。
図５は、図４の基板処理装置が配設された基板処理システムの概略構成を示す図である。
図５において、基板処理システム５５は、ウエハＷをエッチング処理するプラズマ処理装置５６及び該プラズマ処理装置５６にウエハＷを受け渡しするリンク型シングルピックタイプの搬送アーム５７を配設するロード・ロック室５８から構成されるプロセスシップ５９と、１ロット分のウエハＷを格納するキャリアボックスを収容するロードポート６０と、ウエハＷをプリアライメントするオリエンタ６１と、上述した基板洗浄装置４２と、矩形状の共通搬送路であって、スカラ型デュアルアームタイプの搬送アーム６２を配設するローダーモジュール６３とを備える。プロセスシップ５９、ロードポート６０、オリエンタ６１及び基板洗浄装置４２はローダーモジュール６３に着脱可能に接続されるが、基板洗浄装置４２は、ローダーモジュール６３を介してオリエンタ６１と対向するように、ローダーモジュール６３の長手方向に関する一端に配設される。
この基板処理システム５５において、プラズマ処理装置５６においてプラズマ処理が施されたウエハＷは、ロード・ロック室５８内の搬送アーム５７及びローダーモジュール６３内の搬送アーム６２によって、基板洗浄装置４２に搬入される。基板洗浄装置４２は、後述する基板洗浄方法を実行してウエハＷの裏面に付着したパーティクルを除去する。
以下、基板洗浄装置４２において実行される基板洗浄方法について説明する。
この基板洗浄方法が実行される前提条件は、ウエハＷはエッチング処理が施され且つステージ４４の上面に載置されたままであり、電極板４７には電圧が印加されず、バルブＶ４〜Ｖ６は全て閉じている状態である。
まず、ステージ４４の上面から突出するピン５１に、チャンバ４３へ搬入されたウエハＷが載置される。このとき、ピン５１がウエハＷをステージ４４から持ち上げる高さは、第１の実施の形態と同様、１０〜２０ｍｍであるのがよい。これにより、ステージ４４の上面とウエハＷの裏面との間には空間Ｓが形成される。
次いで、ゲートバルブ５３が閉じると共に、排気管４５のバルブＶ５及びガス供給管６４のＶ６が開き、ガス供給孔４９が持ち上げられたウエハＷの裏面に向けて空間ＳにＮ２ガスを噴出し、粗引きラインが空間Ｓに噴出されたＮ２ガスをチャンバ４３の外へ排出する。これにより、空間ＳにおいてウエハＷの裏面からステージ４４の外周部へ向けて流れるＮ２ガスの粘性流が発生する。このとき、第１の実施の形態と同様に、粗引きラインは、チャンバ４３内の圧力が、所定の圧力を下回らないように、チャンバ４３内のＮ２ガス等を排出するのがよい。粘性流は、後述するウエハＷの裏面から脱離したパーティクルを巻き込んでチャンバ４３から排出される。
次いで、直流電源４８が電極板４７に極性の異なる高電圧を交互に印加する。このとき、空間Ｓにおいて静電場が発生し、ウエハＷの裏面に静電気的な応力が作用し、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルの付着力が弱まり、該パーティクルが脱離するのは、第１の実施の形態と同じである。そして、脱離したパーティクルは、上述した粘性流によって空間Ｓからチャンバ４３の外へと排出される。
さらに、電極板４７へ印加される高電圧が、例えば、５００Ｖ以上、好ましくは、２ｋＶ以上であるのがよいこと、及び高電圧の印加時間が、例えば１秒以下であってもよいことは第１の実施の形態と同じである。
上述したウエハＷへの極性の異なる高電圧の交互の印加が行われている間に、ガス導入管５４のバルブＶ４が開き、ガス導入管５４からＮ２ガスがチャンバ４３内へ導入される。このとき、チャンバ４３内は粗引きラインによって減圧されているため、チャンバ４３の天井部の直下では急激な圧力上昇が発生し、導入されたＮ２ガスが進行衝撃波を生成し、生成された進行衝撃波によってウエハＷに衝撃力が加えられ、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルが脱離するのは、第１の実施の形態と同じである。このときも、脱離したパーティクルは、上述した粘性流によって空間Ｓからチャンバ４３の外へと排出される。なお、基板洗浄装置４２では、第１の実施の形態と同様に、ガス導入管５４においてバルブＶ４より下流にオリフィス構造が配設されないのが好ましい。
そして、ガス導入管５４のバルブＶ４が開いたまま、ウエハＷへの極性の異なる高電圧の交互の印加が所定回数行われた後、ガス導入管５４のバルブＶ４、排気管４５のバルブＶ５及びガス供給管６４のＶ６が閉じ、本処理を終了する。上述した基板洗浄処理が施されたウエハＷは、搬入出口５２を介してチャンバ４３から搬出されて、ローダーモジュール６３やロードポート６０へ搬入されるが、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルは十分に除去されているので、ローダーモジュール６３やロードポート６０内がパーティクルによって汚染されることはない。
上述した基板洗浄方法によれば、ステージ４４及びウエハＷの間に空間Ｓが形成されているときに、ウエハＷに極性の異なる高電圧が交互に印加されるため、上記空間Ｓにおいて静電場が発生してウエハＷの裏面に静電気的な応力が作用し、さらに、上記空間Ｓが生じ且つ粗引きラインによってチャンバ４３内が減圧されるときに、チャンバ４３にＮ２ガスが導入されるため、チャンバ４３内において進行衝撃波が生じ、生成された進行衝撃波によりウエハＷに衝撃力が加えられる。これにより、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルが空間Ｓへ脱離する。したがって、パーティクルの脱離にはプラズマを必要としないため、ウエハＷを損傷することがない。
また、上記空間Ｓが生じているときに、空間Ｓにガス供給孔４９からＮ２ガスが噴出され、該空間Ｓに噴出されたＮ２ガスは粗引きラインによってチャンバ４３の外へ排出されるため、空間ＳにおいてＮ２ガスの粘性流が発生する。脱離したパーティクルは、上述した粘性流に巻き込まれて空間Ｓからチャンバ４３の外へと排出される。
したがって、ウエハＷを損傷することなく、ウエハＷの裏面に付着したパーティクルを十分に除去することができる。
上述した基板洗浄装置４２では、基板洗浄装置４２が独自のＤＰ４６を備えているが、基板洗浄装置４２及びプラズマ処理装置５６がＤＰを共有してもよく、これにより、基板処理システム５５の構成を簡素化することができる。
上述した実施の形態では、プラズマ処理装置が基板洗浄装置として機能する場合や、専用の基板洗浄装置を設ける場合について説明したが、基板処理システムを構成する他の装置が、本発明に係る基板洗浄装置として機能してもよい。
例えば、ロード・ロック室が本発明に係る基板処理装置として機能する場合には、当該ロード・ロック室は、搬送アームと、ロード・ロック室内を排気する排気装置と、ロード・ロック室内にガスを導入するガス導入装置とを備え、搬送アームは、ウエハ載置面から突出するピン、ウエハＷ及びウエハ載置面の間に静電場を発生させる電極、並びに裏面に向けてガスを噴出するガス噴射装置を有するのが好ましい。このロード・ロック室内では、ピンによってウエハＷがウエハ載置面から持ち上げられて空間Ｓが生じているときに、電極に高電圧が印加され、ウエハＷの裏面に向けてガスが噴射され、ロード・ロック室内が排気装置によって排気される。さらに、ロード・ロック室内が排気装置によって減圧されている間に、ガス導入装置からロード・ロック室内へガスが導入される。
次に、本発明の実施例を具体的に説明する。
以下の実施例は、上述したプラズマ処理装置１において実行された。
まず、裏面にパーティクルが大量に付着したウエハＷを用意し、該ウエハＷをチャンバ１０内のサセプタ１１から突出したプッシャーピン３０の上に載置した。
そして、本排気ラインによってチャンバ１０内を減圧した後、ＡＰＣ１４を閉じると共に、排気管１７のバルブＶ２及び伝熱ガス供給管２９のＶ３を開いて、チャンバ１０内を穏やかに排気しつつ、伝熱ガス供給孔２７からＮ２ガスをウエハＷの裏面に向けて噴出させた。これにより、チャンバ１０内を６．６５×１０3Pa（５０ｔｏｒｒ）以上に保ちつつ、空間Ｓに粘性流を生じさせた。
次いで、バルブＶ１を開いてＮ２ガスを流量７．０×１０4SCCMでチャンバ１０内に導入した。バルブＶ１が開いている間、電極板２０への＋２ｋＶ及び−２ｋＶの電圧の交互印加を６回繰り返し、その後、バルブＶ１を閉じた。さらに、再び、バルブＶ１を開いてＮ２ガスを流量７．０×１０4SCCMでチャンバ１０内に導入し、バルブＶ１が開いている間、電極板２０への＋２ｋＶ及び−２ｋＶの電圧の交互印加を５回繰り返し、その後、バルブＶ１を閉じた。このとき、空間Ｓにレーザ光を照射し、パーティクルに起因する散乱光をＣＣＤカメラによって撮像することによって観測した。撮像された散乱光の様子を図６に示す。
図６（ａ）は、バルブＶ１が開いている間、電極板２０への＋２ｋＶ及び−２ｋＶの電圧の交互印加が繰り返されている場合の空間Ｓの様子を模式的に示す図である。ここでは、導入されたＮ２ガスによって生じた進行衝撃波及び電圧の交互印加によって生じた静電気的な応力によってウエハＷの裏面からパーティクルが大量に脱離し、脱離したパーティクルが一群Ｌを成す様子が観測された。
図６（ｂ）は、図６（ａ）から数秒経過した後の空間Ｓの様子を模式的に示す図である。ここでは、空間ＳにおいてウエハＷの裏面からサセプタ１１の外周部へ向けて流れる粘性流によってパーティクルの一群Ｌが空間Ｓから排除されつつある様子が観測された。
図６（ｃ）は、図６（ｂ）から数秒経過した後の空間Ｓの様子を模式的に示す図である。ここでは、パーティクルの一群Ｌが空間Ｓから完全に排除された様子が観測された。
これらの観測結果をまとめたグラフを図７に示す。
図７において、横軸は時間であり、縦軸はパーティクルの個数、電圧値及び圧力値を示す。また、ＶＥは電極板２０に印加される電圧を示し、ＶＷはＶＥによってウエハＷに誘起される電圧を示し、Ｐはチャンバ１０内の圧力を示す。さらに、図中にプロットされた各点は、各観測時間において観測されたパーティクルの個数を示す。なお、Ｐの値が一定となっている部分は、チャンバ１０内の圧力が測定可能範囲を超えている部分である。
図７より、バルブＶ１が開かれてＮ２ガスがチャンバ１０内に多量に導入された直後に、生じた進行衝撃波によってパーティクルが多量にウエハＷの裏面から脱離し、さらに、電極板２０への電圧の交互印加の繰り返しによってパーティクルがさらに脱離することが分かった。これにより、Ｎ２ガスのチャンバ１０内への多量導入及び上記電圧の交互印加の繰り返しによってウエハＷの裏面に付着したパーティクルを十分に脱離させることができることが分かった。さらに、２回目のＮ２ガスのチャンバ１０内への多量導入及び上記電圧の交互印加の繰り返しにおいて脱離するパーティクルが減少していることから、Ｎ２ガスのチャンバ１０内への多量導入及び上記電圧の交互印加の繰り返しを一度行うことにより、パーティクルを効果的に脱離させることができることが分かった。
また、同時に粗引きラインの途中に配設された、レーザ散乱法を利用するパーティクルモニタによって粗引きラインを介してチャンバ１０内から排出されるパーティクルを観測したが、図７と同様の観測結果が得られた。これにより、粘性流が脱離したパーティクルをチャンバ１０内から効果的に排出することが分かった。
本発明の第１の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置の概略構成を示す断面図である。 図１のプラズマ処理装置において実行される基板洗浄処理のシーケンス図である。 本発明の第２の実施の形態に係る基板洗浄装置としてのプラズマ処理装置におけるプッシャーピンの概略構成を示す図である。 本発明の第３の実施の形態に係る基板洗浄装置の概略構成を示す断面図である。 図４の基板処理装置が配設された基板処理システムの概略構成を示す図である。 本発明の実施例におけるウエハの裏面からのパーティクルの除去の様子を模式的に示す図であり、図６（ａ）は、バルブＶ１が開いている間、電極板２０への＋２ｋＶ及び−２ｋＶの電圧の交互印加が繰り返されている場合の空間Ｓの様子を模式的に示す図であり、図６（ｂ）は、図６（ａ）から数秒経過した後の空間Ｓの様子を模式的に示す図であり、図６（ｃ）は、図６（ｂ）から数秒経過した後の空間Ｓの様子を模式的に示す図である。 本発明の実施例におけるパーティクルの除去の観測結果を示すグラフである。 従来のウエハＷにエッチング処理を施すためのプラズマ処理装置の概略構成を示す図である。
符号の説明
１，５６ プラズマ処理装置
１０，４３ チャンバ
１１ サセプタ
１２，６５ 排気路
１３ バッフル板
１４ ＡＰＣ
１５ ＴＭＰ
１６，４６ ＤＰ
１７，４５ 排気管
１８ 高周波電源
１９ 整合器
２０，３５，４７ 電極板
２２，４１，４８ 直流電源
２４ フォーカスリング
２５ 冷媒室
２６ 配管
２７ 伝熱ガス供給孔
２８ 伝熱ガス供給ライン
２９ 伝熱ガス供給管
３０，４０ プッシャーピン
３１，５２ 搬入出口
３２，５３ ゲートバルブ
３３ シャワーヘッド
３４ ガス通気孔
３６ 電極支持体
３７ バッファ室
３８ 処理ガス導入管
３９ 磁石
４２ 基板洗浄装置
４４ ステージ
４９ ガス供給孔
５０ ガス供給ライン
５１ ピン
５４ ガス導入管
５５ 基板処理システム
５７，６２ 搬送アーム
５８ ロード・ロック室
５９ プロセスシップ
６０ ロードポート
６１ オリエンタ
６３ ローダーモジュール
６４ ガス供給管

Claims (14)

  1. 基板を収容する収容室と、
    該収容室内に配設され、前記基板を載置する載置台と、
    該載置台に配設され、電圧が印加される電極と、
    前記収容室内を排気する排気装置と、
    該載置台及び前記基板を離間して前記載置台及び前記基板の間に空間を生じさせる離間装置と、
    前記空間に気体を供給する気体供給装置とを備え、
    前記空間が生じているときに、前記電極に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させ、前記基板の裏面に静電応力を発生させて前記基板の裏面に付着している異物の前記基板への付着力を弱めて前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させ、前記気体供給装置が前記空間に気体を供給し、前記排気装置は前記収容室内を排気することにより、前記基板から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする基板洗浄装置。
  2. 前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記収容室内に気体を導入する気体導入部をさらに備えることを特徴とする請求項１記載の基板洗浄装置。
  3. 前記電極に電圧が不連続に印加されることを特徴とする請求項１又は２記載の基板洗浄装置。
  4. 前記電極に極性の異なる電圧が交互に印加されることを特徴とする請求項３記載の基板洗浄装置。
  5. 前記電圧の絶対値は５００Ｖ以上であることを特徴とする請求項４記載の基板洗浄装置。
  6. 前記電圧の絶対値は２ｋＶ以上であることを特徴とする請求項５記載の基板洗浄装置。
  7. 前記排気装置は、前記空間が生じているときに、前記収容室内の圧力を１３３Ｐａ以上に保つことを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の基板洗浄装置。
  8. 前記排気装置は、前記空間が生じているときに、前記収容室内の圧力を１．３３×１０３〜１．３３×１０４Ｐａの範囲に保つことを特徴とする請求項７記載の基板洗浄装置。
  9. 基板を収容する収容室と、
    該収容室内に配設され、前記基板を載置する載置台と、
    前記収容室内を排気する排気装置と、
    該載置台及び前記基板を離間して前記載置台及び前記基板の間に空間を生じさせると共に、前記基板に接触して前記基板に電圧を印加する離間装置と、
    前記空間に気体を供給する気体供給装置と、
    前記収容室内に気体を導入する気体導入部とを備え、
    前記空間が生じているときに、前記基板に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させ、前記基板の裏面に静電応力を発生させて前記基板の裏面に付着している異物の前記基板への付着力を弱めて前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させ、前記気体供給装置が前記空間に気体を供給し、前記排気装置は前記収容室内を排気し、さらに、前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記気体導入部は前記収容室内に気体を導入することにより、前記基板から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする基板洗浄装置。
  10. 基板の裏面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、
    基板を収容室に収容する収容ステップと、
    前記基板を前記収容室に配設された載置台に載置する載置ステップと、
    前記載置台及び前記基板の間に空間が生じるように、前記載置台及び前記基板を離間させる離間ステップと、
    前記空間が生じているときに、前記載置台に配設された電極に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させて、前記電界により前記基板の裏面に作用する静電気的な応力によって前記異物の前記基板への付着力を弱め、前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させる電圧印加ステップと、
    前記空間が生じているときに、前記空間に気体を供給する気体供給ステップと、
    前記空間が生じているときに、前記収容室内を排気する排気ステップとを有し、
    前記気体供給ステップと前記排気ステップによって、前記基板の裏面から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする基板洗浄方法。
  11. 前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記収容室内に気体を導入する気体導入ステップをさらに有することを特徴とする請求項１０記載の基板洗浄方法。
  12. 前記電圧印加ステップでは、前記電極に電圧を不連続に印加することを特徴とする請求項１０又は１１記載の基板洗浄方法。
  13. 前記電圧印加ステップでは、前記電極に極性の異なる電圧を交互に印加することを特徴とする請求項１２記載の基板洗浄方法。
  14. 基板の裏面に付着した異物を除去する基板洗浄方法であって、
    基板を収容室に収容する収容ステップと、
    前記基板を前記収容室に配設された載置台に載置する載置ステップと、
    前記載置台及び前記基板の間に空間が生じるように、前記載置台及び前記基板を離間させる離間ステップと、
    前記空間が生じているときに、前記基板に電圧を印加して前記基板と前記載置台との間に電界を発生させて、前記電界により前記基板の裏面に作用する静電気的な応力によって前記異物の前記基板への付着力を弱め、前記基板の裏面に付着した異物を前記基板の裏面から脱離させる電圧印加ステップと、
    前記空間が生じているときに、前記空間に気体を供給する気体供給ステップと、
    前記空間が生じているときに、前記収容室内を排気する排気ステップと、
    前記収容室内が減圧され且つ前記空間が生じているときに、前記収容室内に気体を導入する気体導入ステップとを有し、
    前記気体供給ステップ、前記排気ステップ及び前記気体導入ステップによって、前記基板の裏面から脱離した異物を前記収容室内から排出することを特徴とする基板洗浄方法。
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