JPH06173041A

JPH06173041A - エッチング装置のクリ−ニング方法

Info

Publication number: JPH06173041A
Application number: JP35046492A
Authority: JP
Inventors: Toru Amamiya; 亨雨宮
Original assignee: Nissin Electric Co Ltd
Current assignee: Nissin Electric Co Ltd
Priority date: 1992-12-02
Filing date: 1992-12-02
Publication date: 1994-06-21

Abstract

(57)【要約】【目的】真空中で、ガスを導入しながら対向電極間に
高周波電圧を印加し、ガスをプラズマとして電極の上に
置いた基板をエッチングする装置において、エッチング
を繰り返すと、電極の上にパ−ティクルが堆積する。従
来、これを除去するために、真空チャンバを大気中に開
放し電極を清掃する必要があり、利用効率が悪かった。
真空チャンバを大気にさらすことなく電極を清掃できる
ようにし、この種装置の利用効率の向上を図る。【構成】真空中で、絶縁物であるウエハを電極上に置
き、これをプラズマで帯電させる。静電力によりパ−テ
ィクルがこのウエハに付着する。この後、ウエハを電極
から取り除けば、電極面からパ−ティクルが除去され
る。真空チャンバを大気に開放し、電極を清掃する必要
がない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エッチング装置の電
極のクリ−ニング方法に関する。ここでエッチングとい
うのは乾式の方法であり、プラズマを発生させ、これを
基板や基板上に形成された薄膜に当てて表面を削るもの
である。エッチング装置は、真空中で対向する平板電極
間に高周波電圧を印加し、プラズマを発生し、これによ
って対象たる基板や薄膜の表面にプラズマを接触させる
ようになっている。

【０００２】エッチングによって表面が削られるが、こ
の時にごみ、屑が必ず発生する。ごみ、屑などをここで
はパ−ティクルと呼ぶ。これらの成分は多様であるが、
微小の粒子であり、空間中に浮遊することもあり、壁
面、機器の面などに付着することもある。

【０００３】発生したパ−ティクルの大部分は真空排気
装置によって運び去られるが、一部は装置のチャンバ内
に残留する。さらに一部は電極の上に残るものがある。
平行平板電極系の場合、下側の電極は水平上向きに置か
れる場合が多い。この場合処理の対象である基板は、下
側の電極の上に上向きに置かれる。チャンバ内空間に浮
遊するパ−ティクルは、電極の上に堆積する。繰り返し
エッチング処理を行うとすれば、新しい基板を電極の上
に置くと、電極上のパ−ティクルが基板の裏面に付着し
てしまう。裏面は使用しない面であるから差し支えない
ように思えるがそうではない。

【０００４】カセット室に於いて、処理済みの基板は、
棚が上下に多数並んだカセットの１段に置かれるが、こ
の棚には底板がない。振動やガス流の作用で、上の基板
の底面に付いているパ−ティクルが、落下して下の基板
の上面に付着する。こうなると基板の上に形成されるべ
き薄膜などの品質を著しく損ねてしまう。エッチング装
置であるから、必ずパ−ティクルが発生する。これの一
部が電極の上面に堆積するのは当然のことである。従っ
て、電極の上面を清浄にするための工夫が望まれる。

【０００５】

【従来の技術】従来は、電極の汚れに対して特別の対策
がなされていなかった。電極を清掃するために次のよう
なことがなされる。チャンバを大気と同圧にし、これを
開放する。電極等の内部構造物を大気中に露出し、作業
者が、純水、アルコ−ルなどを付けた布で電極面を拭
く。あるいは何も付けない布で空拭きをする。あるいは
電極を取り外し、これを純水、アルコ−ル、アセトンな
どに漬けて超音波洗浄する。これにより電極上のパ−テ
ィクルなどが除去される。

【０００６】これで電極は清浄になり、再びエッチング
装置の内部に取り付けられる。エッチング装置を真空に
引いて再びエッチング作業を行うことができる。しばら
くは電極の上は清浄であるが、エッチングを繰り返し行
うとやがて電極の上は再び汚れてしまう。また、取り付
け作業中においても再度電極上が汚れてしまう可能性も
ある。

【０００７】するとまたチャンバを大気開放して電極を
拭くなり超音波洗浄すればよいのであるが、大気開放し
てしまうとその間エッチング作業が中段されるし、清掃
が終わってチャンバを閉じ、エッチング作業を再開した
後も定常状態に達するまでさらに時間がかかる。電極清
掃のために著しくエッチング作業の能率が低下する。こ
れは望ましくないので、度々清掃するというわけにはゆ
かない。真空装置というものは度々大気開放するもので
はないのである。

【０００８】電極が汚染されるというのは、エッチング
に限らず、薄膜を形成する蒸着、スパッタ、ＣＶＤなど
でも同じことである。また基板を単独で処理するから裏
面へのパ−ティクルの付着が問題になるのではない。例
えばトレイに入れた状態で搬送しエッチングしたとして
も電極の上にトレイを置き、これをカセットに収納して
行くのであるから、トレイの裏面からパ−ティクルが、
下の基板の上面に落下するというのは同じことである。
トレイなどに入れて処理してもパ−ティクル付着の問題
は解決されない。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】真空装置内の機械部品
を清掃するには、真空チャンバを開放して布で拭くなど
の手法が用いられるが、大気に開放することは真空装置
にとって望ましいことではない。従って、真空装置を大
気開放せずに、内部の機構を清掃できる機構が望まれ
る。ここで問題にするのは、エッチング装置の電極の汚
れの清掃である。本発明は、このような難点を解決し、
真空チャンバを開放することなく、電極を清掃すること
のできる方法を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明のエッチング装置
のクリ−ニング方法は、真空チャンバ内にガスを導入
し、真空チャンバ内に設置した電極間に電圧を印加する
ことによりプラズマを発生させ、これによって電極上に
置いた基板の表面をエッチングすることとした装置にお
いて、電極の上に堆積されたパ−ティクルを清掃するた
めに、絶縁物ウエハまたは絶縁膜付きウエハを電極上に
置き、プラズマによってこれを帯電させ、パ−ティクル
を絶縁物ウエハまたは絶縁膜付きウエハの裏面に静電力
によって吸着し、このウエハを電極から運びさることに
より、電極からパ−ティクルを除去するようにしてい
る。

【００１１】図１は本発明の方法を示す。ここでは真空
チャンバの内部構造は略してあり、下部電極のみを示し
ている。（ａ）は下部電極の上にパ−ティクルが堆積し
た状態を示す。（ｂ）は下部電極の上に絶縁物ウエハを
載せプラズマによって帯電させた状態を示す。搬送装置
によって、絶縁物ウエハを電極の上に運びここに置く。
この近傍にプラズマを発生させる。絶縁物であるから、
正イオンの接触によりウエハは簡単に正に帯電する。こ
れが強い静電引力を発生するので、電極上にあったパ−
ティクルは絶縁物ウエハに静電引力によって引き寄せら
れる。パ−ティクルが電極からウエハに転写される。つ
いで搬送装置によって、ウエハを電極から運び上げる。
これによってパ−ティクルが電極から除去される。
（ｃ）はこの状態を示す。

【００１２】図２は絶縁膜付きウエハを用いた場合を示
す。これは、金属また半導体の上に絶縁膜を付けたもの
である。絶縁膜の方を電極に接触するように置く。その
他は図１の場合と同様である。

【００１３】絶縁物ウエハ、絶縁膜付きウエハの裏面に
はパ−ティクルが付着するが、これは真空装置内で帯電
を解除し、面を物理的に清掃することにより除くことが
できる。真空装置内で、これらウエハを清掃できれば、
同じ絶縁物ウエハ、絶縁膜付きウエハを繰り返し使用す
ることができる。

【００１４】真空装置内でウエハの清掃が難しければ、
多数の清掃用のウエハを真空チャンバ内に収納してお
き、これを順次利用して電極を清掃するようにする。使
用済みのウエハが溜った時に、真空チャンバを開き、清
掃用ウエハを取り出してこれを純水、アルコ−ル、アセ
トンなどで洗浄すれば良い。

【００１５】

【作用】電極の上に、絶縁体でできたウエハ、または絶
縁膜をつけたウエハ（清掃用ウエハということもある）
を置き、電極間でこれに窒素、Ａｒなどのプラズマを発
生させる。エッチングの際は、ＢＣｌ₃ 、Ｃｌ₂ 、Ｎ
₂ 、ＳＦ₆ 、ＣＦ₄ などを用いるが、これと同じガスで
も良い。これらのプラズマが絶縁物清掃用ウエハ、絶縁
膜付き清掃用ウエハに当たりこれを帯電させる。導体の
場合は、電荷が電極に逃げるので中性を保つが、絶縁体
の場合は荷電粒子があたると電荷が逃げないので、帯電
してしまう。

【００１６】プラズマは正イオンと自由電子の集まりで
あるから、清掃用ウエハは正に帯電する。これは電極上
に堆積したパ−ティクルを静電引力によって引き付け
る。ために電極上にあったパ−ティクルが全て清掃用ウ
エハに強固に付着する。つまりパ−ティクルが、電極か
ら清掃用ウエハへ転写されるのである。この後、清掃用
ウエハ（絶縁物ウエハ、絶縁膜付きウエハ）を電極の上
から運び去れば、電極の汚れは完全に除去されることに
なる。

【００１７】通常のエッチングの場合対象となる基板
は、Ｓｉウエハ、ＧａＡｓウエハなどの導電体である。
このために、ウエハが帯電せず、電極上に堆積したパ−
ティクルを引き付けることがない。しかし本発明では、
絶縁体のウエハ、または一部が絶縁膜になったウエハを
用いる。絶縁膜付きウエハの場合は、絶縁膜の方が電極
に接触するように置く。

【００１８】また利用するプラズマも少し違う。エッチ
ングの場合は、Ａｒ、窒素、酸素などをエッチングガス
として使うこともあるが、ハロゲンを含むガスで反応性
エッチングをすることが多い。本発明では絶縁体を帯電
させれば良いので、化学反応力は弱くても差し支えな
い。

【００１９】ウエハの搬送装置やプラズマの発生装置
は、エッチング装置にもともと備えられているから、こ
れらをそのまま用いることができる。さらに本発明の方
法の優れた点は、真空チャンバを大気に開放する必要が
ないということである。絶縁物ウエハを真空中で運び、
電極の上に置き、プラズマで帯電させ、これを運び去る
のであるから、全て真空中で行うことができる。真空を
破る必要がないから、作業能率を著しく高めることがで
きる。

【００２０】従来法のように、一旦真空を破ると次の立
ち上げに時間がかかるし、定常状態になかなか到達しな
い。本発明では、このための時間が不要である。また作
業者が布を使って電極を拭くのは、面倒な手作業となる
が、本発明では全て自動的に行われる。作業自体が極め
て楽であるし、作業環境を劣化させない。

【００２１】

【実施例】図３はエッチング装置の概略構成図を示す。
エッチングチャンバは横長の真空に引くことのできる空
間である。エッチングのための操作を行うことができ
る。上部電極３と下部電極２よりなる平行平板電極が上
下に設けられる。下部電極２の上にエッチングの対象に
なる基板（表面に薄膜が形成されていることもある）４
が載せられる。電極２、３間にプラズマ５が発生してい
る。この例では、上部電極３は接地される。下部電極２
は高周波電源６により高周波電圧が印加される。電極間
に高周波グロ−放電が起こる。

【００２２】電子と正イオンは移動度が異なり、電子の
動きに比較しイオンは殆ど動かないと見做して良い。速
度の差のために自然に下部電極２が負電圧になる。ため
に下部電極２には正イオンが当たるが、電子は衝突しに
くくなる。ガスとしてＡｒ、窒素などを用いるとこれの
プラズマがウエハ（基板）４の表面に当たりこれを削
る。ハロゲンなどの反応性のあるガスを用いると、一層
エッチングの速度が早くなる。このようなことは良く知
られている。このエッチングチャンバ１はポンプ７によ
って真空に引かれている。

【００２３】エッチングチャンバ１の左右には、搬送室
１０、１０が設けられる。これはウエハ４を搬送するた
めの伸縮自在の搬送ア−ム１１を内蔵する。これらのさ
らに左右にはカセット室８、８がある。これらは、エッ
チングチャンバ１内の真空を損なうことなく、カセット
のチャンバ内への装入と装出を行うための空間である。
ここに４〜８インチ径のウエハ２５枚程度が例えば納め
られる。エッチングチャンバ１と搬送室１０の間には、
ゲ−トバルブ１２、１２が開閉自在に設けられる。

【００２４】ゲ−トバルブを閉じるとエッチングチャン
バ１を真空状態に保持しつつ、ウエハの交換を行うこと
ができ能率的である。搬送室も独自の真空排気のための
ポンプ７、７を備える。一方のカセット室（第１カセッ
ト室）はウエハの装入用のものである。他方のカセット
室（第２カセット室）はウエハの装出用のものである。
ウエハの流れは一方的であり能率が良い。

【００２５】カセット室８には、多くの棚を持ち上下動
のできるウエハカセット９が設けられる。搬送室１０の
搬送ア−ム１１は、３つの互いに端部を枢着した部材と
回転部材とからなり、部材の角度が同一で二等辺三角形
を描くような拘束条件が課されている。これによりウエ
ハ受け板は伸縮できることになる。

【００２６】一番上のウエハ受け板は、ウエハを戴置し
たまま直線運動し、ア−ムを延ばした時は、カセット室
８にもエッチングチャンバ１にも入って行くことができ
る。反対にア−ムを縮めた時は、搬送ア−ム１１の中心
軸の上にウエハ受け板が位置する。このような搬送ア−
ムは公知である。この他の種類の搬送ア−ムを用いても
良いのは勿論である。

【００２７】カセット室８では、ウエハカセット９のあ
るウエハの直下にウエハ受け板を差し入れ、ウエハカセ
ット９を少し降下させると、搬送ア−ムのウエハ受け板
の上にウエハが乗る。ついでカセットを少し上げると、
ウエハが棚から離れる。部材間の枢着角度を変化させる
と、ウエハを戴置した状態のウエハ受け板が搬送ア−ム
の直上位置に戻る。ここで全体を半回転して、再びア−
ムを延ばし、エッチングチャンバ１の下部電極２の上に
ウエハを運ぶ。ここで下部電極２を少し上げると、ウエ
ハが下部電極に乗り、ウエハ受け板から離れる。搬送ア
−ム１１をエッチングチャンバ１から後退させる。ゲ−
トバルブ１２、１２を閉じる。エッチングチャンバ１は
他の空間から切り放される。

【００２８】ここでウエハ４は、エッチング処理を受け
る。エッチングガスはハロゲン系のガス、不活性ガス、
窒素、酸素など目的によって適当なものを選択する。エ
ッチングが終了すると、反対側のゲ−トバルブが開く。
この搬送室の搬送ア−ム１１が伸びてきて、前述の手順
に従い、エッチング済みのウエハをウエハ受け板に載せ
て運び出す。これは反対側のカセット室８のウエハカセ
ット９の棚に収容される。同様の操作を繰り返し、初め
第１のカセット室８に装入したウエハ全部をエッチング
処理し、第２のカセット室８に順次蓄積してゆく。

【００２９】全てのウエハの処理が終わると、ゲ−トバ
ルブ１２を閉じた状態で、カセット室８の蓋を開き、第
２のカセット室から処理済みのウエハを取り出し、第１
のカセット室に未処理のウエハを装入する。

【００３０】以上は通常のエッチング作業に過ぎない。
エッチングの何枚目か毎に、下部電極２の上面を清掃す
る。これは、ウエハカセット９に予め入れて置いた清掃
用の絶縁物ウエハ、または絶縁膜付きウエハによって行
う。ここでは、Ｓｉウエハを熱酸化して、表面をＳｉＯ
₂ にしたウエハを用いた。少なくとも裏面が絶縁物であ
ればよいが、ここで使ったものは両面も周縁部も絶縁物
である。通常の動作と全く同様に、搬送ア−ム１１によ
って清掃用ウエハを下部電極２の上に運ぶ。プラズマに
より、これを正に帯電させる。電極上のパ−ティクルが
清掃用ウエハに付着する。これを他方の搬送ア−ム１１
で取り出して、他方のウエハカセット９に置く。あるい
は、カセット室８に設けた除電手段で清掃用ウエハの電
荷を中和し、面を拭き清めてからウエハカセット９に収
容しても良い。

【００３１】これによって、下部電極の汚れが除かれる
から、再び通常のエッチング動作を開始する。清掃前の
下部電極上のパ−テイクル数を測定したところ、６イン
チウエハの面積あたり数百個であった。ところが本発明
により清掃を行うと、同じ面積当たりのパ−テイクル数
は数十個に減少した。約１／１０に減ったということで
本発明の効果の優れていることが分かる。清掃のための
操作は、エッチングチャンバの真空状態を破ることなく
行える。清掃に要する時間も短くて済む。エッチング作
業の能率を殆ど損なわない。このＳｉウエハは清掃のた
めに繰り返し使うことができる。また後にＳｉＯの絶縁
膜をエッチングによって除去し再びＳｉウエハとして使
用することもできる。

【００３２】

【発明の効果】本発明の電極の清掃方法は、エッチング
装置の全体を大気中に開放する必要がない。真空を破る
ことなく電極を清掃することができる。電極清掃のため
にエッチングが妨げられない。エッチング装置の利用効
率を、著しく高めることができる。

【００３３】また簡単に清掃できるので、何枚かのウエ
ハのエッチング毎に、電極清掃をするように決め電極の
清浄度を向上すれば、エッチング後のウエハが汚染され
る可能性が少なくなり、エッチング自体の歩留りを向上
させることができる。

【００３４】さらに布で拭くのに比べて清掃作業自体も
楽になり自動的に行われるから、作業者の負担も軽減さ
れる。チャンバを開放しないから、有毒の物質が飛散す
ることもなく、作業環境を良好に保つことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】絶縁物ウエハを用いた本発明の電極清掃の方法
を示す図。（ａ）は下部電極の上にパ−ティクルが堆積
している状態を示す図。（ｂ）は本発明の方法に従い電
極の上に絶縁物ウエハを置きこれをプラズマで帯電させ
た状態を示す図。（ｃ）は絶縁物ウエハを除去すること
によりパ−ティクルが電極から除かれることを示す図。

【図２】絶縁膜付きウエハを用いた本発明の電極清掃の
方法を示す図。（ａ）は下部電極の上にパ−ティクルが
堆積している状態を示す図。（ｂ）は本発明の方法に従
い電極の上に絶縁膜付きウエハを置きこれをプラズマで
帯電させた状態を示す図。（ｃ）は絶縁膜付きウエハを
除去することによりパ−ティクルが電極から除かれるこ
とを示す図。

【図３】エッチング装置の一例を示す概略構成図。

【符号の説明】

１エッチングチャンバ２下部電極３上部電極４ウエハ５プラズマ６高周波電源７ポンプ８カセット室９ウエハカセット１０搬送室１１搬送ア−ム１２ゲ−トバルブ１３パ−ティクル１４絶縁物ウエハ１６絶縁膜付きウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】対向する電極を有する真空チャンバの電
極の上に基板を置き、真空チャンバ内にガスを導入し、
電極間に高周波電圧を印加することによりプラズマを発
生させ、これによって電極上に置いた基板の表面をエッ
チングすることとしたエッチング装置において、電極の
上に堆積されたパ−ティクルを清掃するために、絶縁物
ウエハまたは絶縁膜付きウエハを電極上に置き、プラズ
マによってこれを帯電させ、静電力によってパ−ティク
ルを絶縁物ウエハまたは絶縁膜付きウエハの裏面に吸着
させ、このウエハを電極から運び去ることにより、電極
からパ−ティクルを除去するようにしたことを特徴とす
るエッチング装置のクリ−ニング方法。
【請求項２】対向する電極を有する真空チャンバの電
極の上に基板を置き、真空チャンバ内にガスを導入し、
電極間に電圧を印加することによりプラズマを発生さ
せ、これによって電極上に置いた基板の表面をエッチン
グすることとしたエッチング装置において、電極の上に
堆積されたパ−ティクルを清掃するために、絶縁物ウエ
ハまたは絶縁膜付きウエハを電極上に置き、プラズマに
よってこれを帯電させ、静電力によってパ−ティクルを
絶縁物ウエハまたは絶縁膜付きウエハの裏面に吸着さ
せ、このウエハを電極から運び去ることにより、電極か
らパ−ティクルを除去し、この清掃用のウエハは真空チ
ャンバの内部で帯電を解除し物理的に面を清掃し、再び
電極の清掃のために用いられるようにしたことを特徴と
するエッチング装置のクリ−ニング方法。