TWI412074B - A cleaning method for a component in a vacuum chamber, and a substrate processing device - Google Patents

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Description

減壓處理室內的構件清淨化方法及基板處理裝置
本發明是關於一種清淨化減壓處理室內的構件的技術，有關於如清淨化載置被處理基板所用的工作台的技術。
在半導體或如液晶顯示裝置等的FPD(Flat Panel Display)的製程中，防止藉由從製造裝置外混入，或是在製造裝置內所發生的微粒子而被處理基板被污染成為課題。特別是設於減壓處理室的工作台藉由微粒子被污染，則在載置於其上面的載置的基板背面附著微粒子，而在下一工程會擴大污染，結果在最終成品上產生不方便的情形。
在第1圖表示一般性電漿蝕刻裝置的概略圖。在減壓處理室的腔1內配置有用以載置被處理基板的工作台2，在工作台2作為偏壓電源經由電容器4連接有高頻電源3，又經由低通濾波器6連接有用以保持基板的靜電吸附電源5。減壓處理室是被接地，上面是作用作為上部電極7。工作台2的表面是藉由氧化鋁或聚醯亞胺等所被覆，藉由從靜電吸附電源5施加直流電壓來吸附半導體基板。在工作台2周邊，配置有聚焦環8成為圍繞所載置的基板。該聚焦環是如與基板同種材料的環狀板，將所發生的電漿保持於基板上所用者。處理用氣體是從工作台上方的蓮蓬頭9的氣體導入孔10被導入。又，雖未圖示，具備用於 作成減壓腔或真空的泵。在此，作成微粒子P附著於工作台2。
在此種減壓處理室進行處理時，在工作台2載置半導體基體(未圖示)，施加靜電吸附電源5的電壓並藉由靜電吸附加以保持，從蓮蓬頭9的氣體導入孔10將處理用反應性氣體導入至腔1內，從高頻電源3藉由供給電力來生成電漿，進行所定處理。這時候，當微粒子P附著於工作台2上，則附著於被處理基板的背面，使得下一工程擴大污染，同時發生最終地所製造的半導體元件的良品率降低等的不方便。
此種微粒子是可假設有從處理室外所帶進者，又在處理室內，藉由工作台2與半導體基板的接觸加以剝離者，或依反應氣體所產生的生成物所堆積者等。又，提案一種為了清淨地保持工作台，藉由刷洗滌器或擦拭板進行清淨，或噴射清淨的液體或氣體進行清掃的方法(參照專利文獻1)。
然而，為了採取此種清掃手段，一般成為打開腔蓋而曝露在大氣，也有清掃本體成為污染的原因的情形。在減壓下，即使使用刷洗滌器或擦拭板對於微粒子(例如粒徑數10nm)沒有效果，寧可依物理性摩擦而有增加微粒子之慮。又，藉由液體來清掃工作台，而為此的構成也變成複雜者，顯著降低生產量。又，僅吹附氣體，微粒子與氣體之衝突斷面積變成極小，而很難作充分清掃。
專利文獻1：日本特開2002-100567號公報
本發明是鑑於此種問題點，其目的是在於提供一種從減壓處理室內的構件表面有效果地飛散微粒子並除去的構件清淨化方法，具備實現該清淨化方法的手段的基板處理裝置，監視清淨化的飛散微粒子檢測裝置，清淨度評價方法及清淨化終點檢測方法。
為了解決上述課題，在本發明的第一態樣中，在附著微粒子的構件施加電壓，因應於上述構件的介電常數與微粒子的介電常數的相差，進行飛散附著於上述構件的微粒子。
在本發明的第二態樣中，將附著於構件的微粒子施以帶電，並將與微粒子的帶電電荷相同極性的電壓施加於上述構件，進行飛散附著於上述構件的上述微粒子。
在本發明的第三態樣中，將減壓處理室保持在所定壓力下導入氣體，在附著微粒子的構件到達氣體衝擊波，進行飛散微粒子。
在本發明的第四態樣中，控制附著有微粒子的構件的過度，藉由熱應力及熱泳動力(thermophoresis force)進行飛散微粒子。
在本發明的第五態樣中，在附著有微粒子的構件給於機械性振動來振行飛散微粒子。
在本發明的第六態樣中，將減壓處理室的壓力維持在1.3×103 Pa(10Torr)以上的狀態下進行微粒子，使用氣體 流進行除去微粒子。
在本發明的第七態樣中，作為將減壓處理室的壓力維持在1.3×103 Pa(10Torr)以上而使用氣體流來除去微粒子的前階段，將壓力作成1.3×102 Pa(1Torr)以下進行飛散微粒子。
在本發明的第八態樣中，將減壓處理室的壓力維持在1.3×103 Pa(10Torr)以上而使用氣體流進行飛散微粒子時，又在飛散的微粒子給於機械性振動。
在本發明的第九態樣中，在加熱構件而保持在高溫的狀態下，同時或連續地進行將減壓處理室保持在所定壓力而導入氣體，並在構件到達氣體衝擊波的步驟，及在構件施加高電壓的步驟。
在本發明的第十態樣中，提供一種在未載置有被處理基板的工作台藉由從上述靜電吸附電源給於電壓，進行附著於上述工作台的微粒子的基板處理裝置。
在本發明的第十一態樣中，提供一種一面將減壓處理室保持在所定壓力，一面對於未載置被處理基板的工作台從氣體導入管導入氣體，藉由將該氣體的衝擊波到達至上述工作台，飛散附著於上述工作台的微粒子的基板處理裝置。
在本發明的第十二態樣中，提供一種一面從導入氣體的氣體導入管將該噴頭冷卻用的氣體流至工作台上面，一面將未載置有被處理基板的工作台藉由加熱手段加熱至所定溫度，飛散附著於上述工作台的微粒子的基板處理裝置 。
在本發明的第十三態樣中，提供一種具備，能通過構件上空地用以將入射光入射至上述減壓處理室的光源，及與上述入射光具有所定角度所配置，用以檢測上述微粒子所致之散射光的光檢測器的散射微粒子檢測裝置。
在本發明的第十四及第十五態樣中，提供一種檢測依微粒子的散射光而評價減壓處理室的構件清淨度的清淨度評價方法及判斷構件的清淨化終點的清淨化終點檢測方法。
說明發明的實施形態之前，進行本發明的原理性說明。
本發明的發明人等，分析作用於在微粒子與工作台之間的吸附力，檢討對於勝過吸附力而從工作台剝離微粒子使之飛散的手段，找出(1)麥克斯韋的應力，(2)依氣體衝擊波的力量，(3)熱應力及熱泳動力，或是使用此些的組合具效果。亦即，將此些力量給予工作台或微粒子，則得到從工作台有效果的剝離飛散微粒子的實驗效果差。在此，為了確認飛散微粒子，利用雷射光散射法。
(1)利用麥克斯韋的應力
本發明人等發現在靜電吸附工作台施加電壓，則得到位於工作台表面的微粒子飛散的獨自實驗結果，此乃起因於麥克斯韋的應力。
麥克斯韋的應力是
式中，ρ是電荷量；E是電場，ε是介電常數；τ是密度。
上式的第1項是表示依微粒子的帶電的庫侖力。第2項是依介電常數的場所的微分，表示在介電常數有變化的場所，若電場作用則發生負的力量。第3項是表示藉由變形等對於密度τ作用於介電常數ε有變化的物質的力量，惟此等物質有橡膠等，若考量半導體製造裝置內的微粒子的情形，則可考量忽略第3項。
因此，可利用第1項及第2項所表示的力量。
(2)利用依氣體衝擊波的力量
進行在工作台吹附氣體的實驗結果，僅吹附氣體並無效果地飛散微粒子，惟在某一條件下可效果地飛散微粒子。此乃，藉由如以壓力1.3×10-2 Pa(1×10-4 Torr)以下的氣氛一次導入大量氣體，可有效果地飛散微粒子者，因此解析結果，可以以大壓力差藉由一次大量地導入氣體，產生依壓力差的衝擊波，當該衝擊波到達工作台表面時，可有效果地飛散微粒子。
因此，依氣體衝擊波的力量，也可有效地利用作為工作台上的微粒子的飛散除去手段。
(3)利用熱應力及熱泳動力
使用控制工作台的溫度的手段，從一般使用溫度藉由充分地增大或減小工作台，可誘發依熱應力的微粒子剝離。又，高溫地維持工作台，保持所定壓力，藉由發生的熱泳動力從工作台可飛散微粒子。如此地，為了清淨化工作台，可利用熱應力或熱泳動力。
又，在這些實驗，進行使用雷射光散射法的in situ微粒子計測。可知該裝置是也可使用在工作台的清淨度監測器等。
以下，依照圖式，說明本發明的實施形態。
在此，作為一例說明有關於電漿蝕刻裝置，惟本發明是不被限定於此者，可適用具有載置成膜裝置等基板的工作台的所有裝置。又，工作台是並不被限定於載置半導體基板的工作台，也可以以液晶顯示裝置的基板等任意基板作為對象者。又，清淨化的對象的工作台，是僅作為一例，當然本發明是可作為清淨化減壓處理室內的任何構件的對象。
(實施形態1)
本例子是在工作台表面的介電常數與微粒子的介電常數有很大差異時，利用麥克斯韋的應力式的第2項，在工作台表面上生成所定電場，藉由所發生的斥力進行飛散微粒子者。
亦即，如第1圖所示地，在工作台載置被處理基板之前，藉由靜電吸附電源將正或負電壓施加於工作台。經由 工作台表面的介質使得電場出現在表面。工作台表面的電場強度，是可能有關於工作台表面的介質的介電常數或厚度，惟依實驗出現與大約所給予電壓相同程度的電壓，而未看到依介質的電場強度的衰減。依麥克斯韋的應力的式子，若工作台表面的介電常數與微粒子的介電常數有相差時賦予電場，則微粒子是當會受到朝電力線方向飛散的力量。
在第2圖表示實驗結果的一覽表。表示於第2圖的實驗，是作為工作台選擇幾種材料，並將微粒子作為SiO2 及CF系聚合物的兩種類，檢測飛散量者。飛散量顯著較多，是將工作台作為裸矽(介電常數ε=11)，其上面的微粒子為CF系聚合物的堆積物(介電常數ε=2)之情形，及將工作台作為氧化鋁(介電常數ε=9)，其上面的微粒子為CF系聚合物的堆積物的情形。任何情形的介電常數的相差是變大為9或7。其他如介電常數相等或是其相差些微的情形，飛散量是幾乎沒有或很少。
第3圖是表示將CF系聚合物所堆積的裸矽作為工作台，而從靜電吸附電源施加+2500V的矩形波時的結果。以實線所示者為靜電吸附電壓的波形，而以黑圈所示者為微粒子數。在施加電壓之瞬間表示飛散很多(60個以上)微粒子。
如第4圖及第5圖所示地，飛散微粒子是藉由利用雷射光的散射可加以檢測。第4圖是攝影在CF系聚合物所堆積的裸矽施加+2500V時所飛散的微粒子者。表示從工 作台表面飛散多數微粒子。如第5圖所示地，攝影是將雷射光在工作台上3至4mm左右照射作為平板上的光束，而從其側面以CCD攝影機攝影作為畫像者。
第6圖是表示變更施加於工作台的電壓，並將所飛散的微粒子作成圖表者。橫軸表示施加高電壓，而縱軸表示微粒子數。在1000V未看到飛散，惟在2000V有10個左右的微粒子飛散，而在2500V有60個以上的微粒子飛散。為了飛散微粒子所施加的電壓大小，是依存於工作台表面的介質的介電常數及厚度，及微粒子的介電常數及大小，惟對於在電漿蝕刻裝置所使用的氧化鋁陶瓷表面的靜電吸附工作台，即使附著有氟化碳系的微粒子時，若施加大約±1500V以上的電壓，也可飛散微粒子並加以除去。
又，為了有效果地除去此時所飛散的微粒子，一面流動氮氣等氣體，一面以泵抽吸氣體，使得所飛散的微粒子隨著氣體流動而加以排氣也可以。流動氣體而排氣所飛散的微粒子，是針對於以下所說明的所有實施形態均可採用。
在此，在施加電壓使用靜電吸附電極，惟作成具備專用電源也可以。又如上述地，施加電壓的極性是正負都可以。
如此地，在基板處理前且基板未在工作台上時藉著適用該方法，可防止微粒子附著於基板背面。
(實施形態2)
利用如在實施形態1所示的工作台表面與微粒子的介電常數的不相同時，為了提昇該效果，可作成與預料有附著的微粒子的介電常數相比較，具有充分大的介電常數的材料來覆蓋工作台表面。一般附著矽的微粒子而污染工作台表面時，矽的介電常數是11左右，因此，以如下所示的介電常數比11充分大的材料，來覆蓋工作台表面，就可得到更大效果。
例如有Bi2 O3 (介電常數18.2)，CuO(介電常數18.1)，FeO(介電常數14.2)，KH2 PO4 (介電常數46)，KIO3 (介電常數16.85)，PbBr2 (介電常數>30)，PbCl2 (介電常數33.5)，PbCO3 (介電常數18.6)，PbI2 (介電常數20.8)，Pb(NO3 )2 (介電常數16.8)，PbO(介電常數25.9)，PbSO4 (介電常數14.3)，SrSO4 (介電常數18.5)，TiO2 (介電常數85.6~170)，TlBr(介電常數30.3)，TlCl(介電常數31.9)，TlI(介電常數21.8)，TlNO3 (介電常數16.5)，環己醇(介電常數16.0)，丁二腈(介電常數65.9)等。
(實施形態3)
在實施形態1，作用於微粒子的力量是施加電壓的期間經常地作用，惟如第3圖所示地，電壓有變化(特別是施加電壓)的時機的微粒子飛散非常多。為了利用此，作成將施加電壓作為矩形波而連續地施加於工作台也可以。作成如此，在施加電壓時及停止電壓時就可有效率地飛散 微粒子。促進微粒子飛散乃在於電壓的變化之故，因而並不被限定於矩形波，也可以為脈衝波，正弦波等，波形狀是任意的。
其理由可能為在最初的施加電壓使得易飛散的微粒子飛散，若即使有未飛散的粒子，一旦解除施加電壓後重新施加電壓，會給予飛散的機會。
又，使用依交流電源的交流，也可得到同樣的效果。交流的頻率愈高，則效果變大。
(實施形態4)
本例子是利用庫侖力而飛散微粒子者。在工作台與微粒子的介電常數大致相等(接近)時，無法利用麥克斯韋的應力的第2項力量，而是成為利用依第1項的庫侖力。亦即，意圖地帶電工作台上的微粒子，並將與微粒子的帶電相同極性的電壓施加於工作台，而利用靜電性的反斥力使用飛散。為了將工作台上的微粒子作成帶電，在工作台上未載置基板之狀態下，在上空生成電漿。所生成的電漿的荷電粒子會達到工作台上而使微粒子帶電。這時候使用於生成電漿的氣體是可適當地使用氟、氦、氧、氮等，惟本質上，必須為不會腐蝕工作台的材質的材料，又，不會藉由物理濺鍍而蝕刻工作台表面地須選擇控制參數(功率，壓力，流量等)
工作台是藉由自給偏壓電壓帶電成負，故工作台上的微粒子也帶電成負。因此藉由將負電壓施加於工作台，從 基板可飛散微粒子。
(實施形態5)
在實施形態4，使用電漿而將附著於工作台的微粒子帶電成負，惟將微粒子予以帶電的方法，是並不被限定於此者。例如藉著紫外光，真空紫外光照射來放出光電子施以正帶電的方法，或是藉著離子照射帶電成正或負的方法，藉著X線，軟X線照射使之電子放出並施以正帶電的方法等，其方法是任意的。
使用此種方法藉著使微粒子帶電，並將與該帶電相同極性的電壓施加於工作台，有效果地可飛散微粒子。
(實施形態6)
依照本發明人等的實驗，將大氣壓程度的氣體在短時間內大量地導入氣體至保持在1.3×10-2 Pa(1×10-4 Torr)程度以下的壓力的減壓室，藉由壓力差發生最大音速的衝擊波，並將該衝擊達到工作台上的微粒子，就可有效率地飛散微粒子。又，導入氣體中是經常地使用排氣泵施以排氣。
例如，對於配置於減壓處理室的裸矽，將微粒子作為SiO2 ，並以大氣壓程度的壓力導入N2 氣體。N2 氣體是利用工作台上的蓮蓬頭進行導入。將工作台減壓處理室的壓力，利用減壓處理室一面昇壓一面導入N2 氣體的結果的一例表示於第7圖及第8圖。
第7圖是表示減壓處理室的壓力6.7×10-2 Pa(5.0×10-4 Torr)的微粒子的飛散。第8圖是1.3×102 Pa(1×10-0 Torr)的微粒子的散射。此些是取得從導入N2 氣體三秒鐘的雷射光的散射畫像。
欲飛散多數微粒子，需要1.3×10-2 Pa(1×10-4 Torr)程度以下的壓力，而在1.3×102 Pa(1.0×10-0 Torr)，表示幾乎沒有飛散微粒子的效果。又，依實驗，知道微粒子飛散是發生在剛導入氣體之後，飛散整體微粒子的60至70%。
第9圖是表示檢證依N2 氣體的飛效果的實驗結果，與先前例同樣地針對於裸矽，將SiO2 作為微粒子加以附著之後，以1.3×10-2 Pa(1×10-4 Torr)導入N2 氣體的結果。在此，微粒子量是取得微粒子的散射光來計算亮度值並加以評價。縱軸表示總灰度值，亦即表示散射強度。依據實驗，依最初導入氣體所引起的飛散，會飛散整體微粒子的60至70%，又在第2次氣體導入雖小量飛散微粒子，但在第3次氣體導入幾乎不會飛散。因此，依氣體導入所引起的微粒的飛散除去處理是只要進行兩次。
所導入的氣體是可使用氮、氧、氬等任意氣體。又，所導入之孔的形狀及場所，須配置成衝擊波可達到微粒子。從蓮蓬頭導入氣體的情形，細小孔密集地開設多數，來自連蓬頭的衝擊波及於整體工作台所受影響最具效果，惟使用現狀的蓮蓬頭，如上述地也可飛散整體微粒子的60至70%，表示具顯著效果。
(實施形態7)
本例是利用熱應力或熱泳動力者，使用控制工作台的溫度的手段，藉由將工作台從通常的使用溫度變成充分大或小，而可誘發依熱應力的微粒子的剝離。又，高溫地維持工作台並保持所定壓力，藉由所發生的熱泳動力就可將微粒子從工作台疏遠。
在此，熱泳動力是指在具溫度斜度的氣體中的物體，從高溫側分子比低溫側分子受到還大的運動量；而溫度斜度是指受到反方向的力量朝低溫側方向移動的現象；熱泳動力是依存於腔內壓力，並依存於微粒子表面附近的溫度斜度者。
第10圖是表示加熱工作台而使微粒子飛散的實驗結果的圖表。該實驗是將附著有SiO2 粒子的Si作為工作台進行實驗者。壓力是1.3×102 Pa(1Torr)，為了將工作台上部的蓮蓬頭維持在低溫，從上部蓮蓬頭導入氮氣體。橫軸是表示溫度差，而縱軸是表示在一分鐘內所計數的粒子數。依照圖式，可知從上昇50℃左右的時機才開始微粒子的飛散，若超過250℃有相當數的微粒子進行飛散。
依照一面變更壓力，一面加熱的其他實驗，在1.3Pa(0.01Torr)幾乎未看到飛散，就可知微粒子的飛散是熱泳動力有很大影響。又，依照其他實驗，所飛散的微粒子被視為具有初速度，藉由熱應力與熱泳動力的合力加以剝離，可說是藉由熱泳動力進行飛散。
在本例，將氮氣體導入在上部電極的蓮蓬頭，並增加過度斜度，惟當地也可使用其他手段。
(實施形態8)
藉由在工作台表面給於超音波振動，就可促進微粒子的飛散。亦即，藉由超音波振動就可減弱微粒子對於基板的附著力。因此，除了實施形態1至7者之外，還藉由給於超音波振動，就可更有效果地飛散微粒子。給於超音波振動的方法是在以工作台與硬質個體所接觸部分連接壓電元件而施加電壓的方法為首，還可採用適當方法。
又，僅給於如超音波振動的機械式振動也產生微粒子的飛散乃至剝離。將表示依超音波振動的微粒子的飛散效果的實驗例表示於第12圖。此為依掃描微粒子檢測器(scanning particle detector)的檢測結果；圖的橫軸是表示時間，縱軸是表示藉由檢測器所計數的信號。如圖所示，在開始檢測時被檢測裝在排氣線的殘留微粒子，惟逐漸地減少被檢測的微粒子。然而，在圖示期間(約30秒至130秒及約150秒至180秒)給於依超音波的振動，則超過在開始檢測時所得到的微粒子數的微粒子被剝離乃至飛散。附於超音波的時間是可知並不會特別衰減，而間歇地發生微粒子。在未給於超音波的時間幾乎未看到發生微粒子，就可知附於超音波有很大效果。
又，不只超音波，藉由依構件的移動給於機械式振動，也可飛散乃至剝離微粒子。特別是工作台大都在處理室 內構成可上下移動，惟找出在將該工作台加以移動中，或是移動後停止時等，發生機械式振動會使微粒子的飛散乃至剝離效果較高。對於此，將在後面詳述。
(實施形態9)
又，藉由組合至今所說明的方法，可得到除去微粒子的相輔相乘效果。也可組合所有方法，或選擇幾種方法加組合也可以。組合方法是任意，可同時地實施者，就可同時地實施，或是依次實施也可以。又，不是可同時地實施者，則作成可依次實施。又，重複各該實施形態，或是重複實施形態的組合，也可得到高效果。
例如採用首先導入氣體而將依衝擊波的力量給於微粒子(實施形態6)，然後作成施加高電壓(實施形態2及3)，該期間繼續加熱工作台(實施形態7)的手段，重複此些加以適用也可以。又，同時地進行且重複地進行此些手段也可以。特別是利用氣體衝擊波是如上述地實施2次較好。
(實施形態10)
在實施形態1至9中，說明作為工作台的清淨化方法，惟適用對於如附屬於聚焦環等的工作台的零件，也可得到同樣的效果。又，適用對於須減壓處理室內的清淨化的構件，也可得到同樣的效果。
(實施形態11)
實施本發明方法之際，使用如表示於第11圖的微粒子檢測裝置，來檢測微粒子的飛散，可進行評價工作台的清淨度。又，藉著檢測微粒子成為所定數以下，可進行檢測工作台的清淨終點。
在第11圖，表示利用雷射散射光的飛散微粒子檢測裝置。在減壓處理室100具備有載置基板的工作台。來自雷射光源20的雷射光R是經由透鏡等的光學系30，從入射窗120入射至處理腔。雷射光R是藉著光學系30在工作台110上空作成形成平板上的光束。雷射光R是直進工作台上，而散射在藉著本發明方法所飛散的微粒子的散射光S，是經由出射窗130入射至CCD攝影機40。直進工作台110上的光，是入射至光束阻尼器140而被吸收。入射至CCD攝影機40的散射光S是被轉換成電性信號，被輸入至如個人電腦的資訊處理裝置50，使得飛散微粒子的畫像顯示在顯示部51。在本例，取得作為動畫變化的畫像，惟作成取得靜止畫也可以。又，來自處理裝置控制盤60的控制資訊，是經由A/D變換器70被輸入至資訊處理裝置50，依據該資訊，資訊處理裝置50是構成經由脈衝發生器80來控制雷射光源20及CCD攝影機40。
入射至處理室100的雷射光R是被控制成可入射在正確地捕捉飛散微粒子的位置。為了檢測工作台附近的飛散粒子，例如雷射光是作成工作台上3至4mm左右高度的光就可以，而欲檢測其以上高度所飛散的微粒子，則入射 能覆蓋高部分的高度的光就可以。
又，光源是不被限定於雷射光源，也可以為燈，可使用光檢測器或光電倍增器等任意者。又，檢測器的CCD攝影機是配設成可捕捉正交於入射光R的方向的散射光S，惟配置成具其他角度也可以，或將複數檢測器配置在適當角度也可以。
第4、7及8圖是攝影例。可知清楚地捕捉到飛散微粒子。
〔實施形態12〕
檢討剝離附著於腔壁面的微粒子，隨著氣流而予以除去的清淨化處理中，為了將微粒子有效果地隨著氣流，知道需將腔內壓力保持在某壓力〔1.3×103 Pa(10Torr)〕以上。在剝離微粒子的階段，都可使用依本發明的任何手段，惟在具有處理室等靜電式地吸附晶圓的機構的真空室，可採用利用依施加高電壓的麥克斯韋應力而剝離微粒子的手段。又，作為真空室，除了處理室之外，還有如真空隔絕室模組、傳送室、晶盒室等的真空搬運室等。
在第13圖，表示實施本實施形態的清淨化處理的裝置的一例子。第13圖是表示附加在第1圖省略的通氣線與排氣系及晶圓裝填用閘門的電漿蝕刻裝置的圖式；與第1圖共通的符號是表示同一部分。本實施形態的通氣線13是用以流動氮氣等的沖洗氣體的流路；由配管與閥所構成，未具有如流量控制裝置的孔口構造者。又，通氣線13 是也可以與導入反應氣體的流路兼用，該情形是從蓮蓬頭9導入沖洗氣體。但是該情形，在作為通氣線的流路也作成未中介孔口構造。此為若具有孔口構造，會阻礙氣體流動而有不發生衝擊波之虞。排氣系是作為主要泵具備輪機分子泵(TMP)14，在其背後具備粗抽用泵的乾式泵(DP)15。又，設有晶圓搬入搬出用的閘門17。
在第14圖表示本實施形態的清淨化處理的順序。開始處理，首先在步驟S1，藉著關閉自動壓力控制閥(APC)(未圖示)；封閉輪機泵14的主排氣線，並開放乾式泵(DP)15的粗抽用線16。
然後，在步驟S2，從通氣線13以例如每分鐘70000cc左右的大流量導入氮氣體。藉著來自通氣線13的氮氣體的大量導入急激地產生壓力上昇，來剝離腔1內的微粒子。剝離的微粒子是從粗抽線16被排出。
在步驟S3，因應於粗抽用泵15的性能與氮氣體流量，腔內壓力穩定在某值。在步驟S4，在該狀態藉著靜電吸附電源5將正或負的高電壓重複施加於工作台。例如重複施加+3kV與0V。在此，如先前所說明地依照麥克斯韋應力來剝離附著於腔內壁的微粒子。被剝離的微粒子是與氮氣體一起被排出。在步驟S5，當終了施加直流高電壓所定次數，則停止氮氣體的導入。粗抽用線被開放之故，因而繼續實行粗抽。
在步驟S6，關閉粗抽線的閥，打開APC以主真空抽吸線藉著輪機泵15抽吸至例如1.3×10-2 Pa(0.1mTorr) 的所定壓力。該整體流程是視需要被重複。
為了確認依該清淨化方法的效果，藉著在實施形態11所說明的雷射光散射法來檢測變更腔內壓力，而通過排氣線(粗抽線)的微粒子的個數，將該結果表示於第15個。
第15圖是在橫軸表示腔內壓力，而在縱軸表示微粒子的計數的圖式。由該圖可知，在腔內壓力不足1333.22Pa(10Torr)，微粒子是在排氣線中並未被計數。超過約1333.2Pa之後微粒子才被計數，在該值之後隨著腔內壓力愈高，被除去的微粒子變多。
在不足1333.22Pa(10Torr)中微粒子未通過排氣線，判明為在壓力低時給於微粒子的氣體黏性力較小所致。因此欲排出微粒子則腔內壓力愈高其效果愈高，例如在6.7×103 Pa(50Torr)或是以其以上的壓力帶實施較理想。
又，在步驟S4所實施的剝離微粒子的手段，是利用麥克斯韋的應力的施加高電壓，惟代替此，使用先前所說明的微粒子剝離方法的任一種也可以。亦即，利用庫侖力，或利用依氣體的急激地導入的衝擊波，或控制工作台的溫度而利用熱應力或熱泳動力，或是給於機械式振動也可以。
(實施形態13)
在實施形態12中，以將微粒子隨著氣體流而排氣作為優先之故，因而剝離微粒子的施加高電壓是成為在較高 壓力氣氛下進行。然而，有效地利用藉由施加高電壓所發生的麥克斯韋應力而欲剝離或飛散微粒子，判明在低壓力氣氛下進行較具效率。又，如在實施形態6所說明地，依氣體衝擊波的微粒子的飛散，也以較低壓力進行者較具效率。
如此，在本實施形態下，作為事先處理事先以低壓進行導入清除氣體或施加高電壓之後，作成實施實施形態12的清淨化工程。亦即，在事先處理階段中，以低壓氣氛從腔內壁剝離微粒子，之後提高壓力俾排出被剝離的微粒子。作成如此，則微粒子的剝離效果也高，而被剝離的微粒子的除去效果也高。
在第16圖表示本實施形態的事先處理的流程。當開始先處理，首先在步驟S11，將腔內壓力控制成在實際的處理時所使用時壓力〔例如0.2Pa(150mTorr)〕，俾導入氮氣體。又，在該狀態是使用主排氣線，藉著輪機泵14施以真空排氣，而被維持在所定壓力。該情形也依衝擊力的微粒子剝離會產生較大。
之後在步驟S12，為了剝離微粒子，實行利用麥克斯韋應力的施加高電壓。施加高電壓的方法是與第13圖的步驟S4相同。但是腔內壓力，在第13圖的步驟S4為6.7×103 Pa(50Torr)，而在這次的事先處理為2.0Pa(0.15Torr)。
在步驟S13中，停止導入氮氣體，以輪機泵真空抽吸至1.3×10-2 Pa(0.1Torr)左右。之後，視需要再重複該處 理。重複所定次數之後，當終了事先處理，則移行至第14圖(實施形態12)的流程。進行此種事先處理後，再進行實施形態12的本處理，則與未進行事先處理者相比較還可剝離或飛散多數微粒子，可除去更多微粒子。
又，作為該事先處理階段的剝離微粒子的手段，說明了利用麥克斯韋應力的施加高電壓，惟代替此，利用庫侖力，或利用依氣體的急激地導入的衝擊波，或控制工作台的溫度而利用熱應力或熱泳動力，或給於機械式振動都可以。
第17圖是表示觀看進行或未進行事先處理時，微粒子數如何地變化的圖式。圖的橫軸是表示實際的蝕刻處理的次數，縱軸是表示留存在晶圓上的微粒子數。次數1是表示腔的初期狀態，表示微粒子有約3000個。之後一直到次數7，一面進行無事先處理的微粒子除去處理，一面進行實際的蝕刻處理，而在次數7至次數8之期間未進行除去微粒子，又在次數8至次數11則進行有事先處理的微粒子除去處理。
依照第17圖，當重複無事先處理的微粒子除去處理，微粒子數是減少至1000個左右，惟即使增加處理次數也無法再減少。之後以相同腔的一連串實驗由次數7至次數8未進行微粒子除去處理，而在回到表示於次數8的初期狀態之後，進行具事先處理的微粒子除去處理，則可將微粒子減少至500個以下。又，第17圖的例是在較多微粒子的狀態下實施之故，因而在進行具事先處理的微粒子 除去處理之後，也使得所留下的微粒子數變多。
在第18圖表示在一般的量產裝置，進行依本發明的具事前處理的除去微粒子而實施量產處理之際的晶圓上的微粒子數與除去微粒子的次數的相關。橫軸表示具事先處理的除去微粒子(NPPC：Non-Plasma Particle Cleaning)的次數，縱軸表示微粒子的計數。剛豎起裝置之後直徑200nm以上的微粒子(≧200nm)不到140個，惟實施處理而進行三次具事先處理的微粒子清洗，則減少至10個左右，達成一般所謂微粒子規格的20個以內。
如此地，以剛裝置豎立之後等發生微粒子污染時，代替習知的虛設行程或陣化或泵及清除，而藉由進行本實施形態，可大幅度地減少微粒子污染。
(實施形態14)
如實施形態8所述地，藉由給於機械性振動，會產生飛散微粒子。本發明人等發現即使將晶圓工作台加以移動中或停止移動時，也產生機械式振動被視為原因的飛散微粒子。飛散微粒子是不僅晶圓工作台也可看到來自相對向於晶圓工作台的上部電極等的其他內壁的剝離。依晶圓工作台的移動所產生的振動是經由留存於腔內的氣體也可傳輸。在本實施形態中，將晶圓工作台的驅動順序導入至在實施形態12所說明的微粒子除去工程，以提高剝離效果者。
本實施形態的流程是在實施形態13(第13圖)的流 程中，在步驟S3與步驟S4之間追加步驟S35者，其他是相同。
在第19圖表示步驟S35。在步驟S3(第13圖)，導入氮氣體使得壓力被維持在大約6.7×103 Pa(50Torr)之後，一直到在步驟S4進行施加高電壓為止，作為步驟S35，重複驅動晶圓工作台，而重複移動複數次晶圓工作台。在此，所產生的振動會剝離或容易剝離附著於腔內壁的微粒子，將依其後的施加高電壓的剝離微粒子作成容易。
藉著雷射散射法(實施形態11)，移動晶圓工作台加以觀測，則在晶圓工作台上昇後停止之瞬間會觀測到所飛散的微粒子。此為藉著停止晶圓工作台的瞬間的機械式振動使得微粒子附著力暫時地降低所產生者，而所附著於晶圓工作台的微粒子是以慣性力朝上方飛散，又附著於上部電極的微粒子是以重力掉落。此時的微粒子剝離效果是比施加高電壓還大，而所剝離的微粒子是以1.3×103 Pa(10Torr)以上的壓力藉著流動氮等氣體而有效地被排出。
在第20圖，表示上昇晶圓工作台時的微粒子數與移動速度之關係。第20圖的橫軸是表示晶圓工作台的移動速度，而左邊縱軸是表示微粒子觀測率，右邊縱軸是表示加速度感測器的數值。微粒子子觀測率是對於晶圓工作台的驅動次數的微粒子所觀測的次數的比率，比例於剝離的粒子數。由圖式可知，為了得到本實施形態的效果，移動速度是愈快愈好。此為用以晶圓工作台的運動能量成為剝 離微粒子的能量，運動能量是正比例於運動的物體質量，又也正比例於其速度的平方之故，因而以高速度移動而停止質量較大的晶圓工作台者效果較高。如第20圖的加速度感測器的數值所示地，停止移動時的移動速度愈高則振動也大。
在本例中，利用驅動晶圓工作台之際的振動，惟不僅晶圓工作台，若有附著於腔的移動構件，則可利用其移動時的振動。例如也可利用用以調整給於電漿的磁場的磁鐵旋轉機構；搬運晶圓用而設於晶圓工作台的銷上下機構，驅動配置於用以搬入搬出晶圓的閘門的擋門的開閉機構之際的振動。若沒有在腔發生如振動的驅動構件，則設置如衝擊驅動器的構造的發生振動的單元者，而發生振動也可以。
又，利用驅動構件的機械式振動，是並未限定在此所說明的實施形態14，也可適用於實施形態13的事先處理。又，若給於機械式振動，則將微粒子的飛散乃至剝離作成容易之故，因而與本發明的任何微粒子的飛散乃至剝離手段加以組合而使用也可以。
1、100‧‧‧減壓處理室
2、110‧‧‧工作台
5‧‧‧靜電吸附電源
9‧‧‧蓮蓬頭
13‧‧‧通氣線
14‧‧‧輪機分子泵
15‧‧‧乾式泵
20‧‧‧雷射光源
40‧‧‧CCD攝影機
第1圖是表示本發明可適用的先前的電漿處理裝置的圖式。
第2圖是表示有關於本發明的實施形態1，將利用麥克斯韋應力的微粒子加以飛散的實驗結果的圖式。
第3圖是表示有關於本發明的實施形態1，將施加矩形波電壓的微粒子加以飛散的實驗結果的圖式。
第4圖是表示有關於本發明的實施形態1，依飛散微粒子的雷射散射光的畫像的圖式。
第5圖是表示有關於本發明的實施形態1，雷射光與飛散微粒子的關係的說明。
第6圖是表示有關於本發明的實施形態1，對於施加電壓的飛散微粒子數的圖式。
第7圖是表示有關於本發明的實施形態6，飛散依某壓力的氣體衝擊波的微粒子的圖式。
第8圖是表示有關於本發明的實施形態6，飛散依其他壓力的氣體衝擊波的微粒子的圖式。
第9圖是表示有關於本發明的實施形態6，依連續的氣體衝擊波的微粒子的飛散量。
第10圖是表示有關於本發明的實施形態7，依加熱的微粒子的飛散量的圖式。
第11圖是表示有關於本發明的實施形態11，飛散微粒子檢測裝置的概略圖。
第12圖是表示本發明的實施形態8的超音波振動的效果的圖式。
第13圖是表示本發明的實施形態12的電漿處理裝置的概略圖。
第14圖是表示本發明的實施形態12的清淨化方法的流程的圖式。
第15圖是表示本發明的實施形態12的清淨化方法的腔內壓力與微粒子數的關係圖式。
第16圖是表示本發明的實施形態13的清淨化方法的流程圖式。
第17圖是表示本發明的實施形態13的事先處理的效果的圖式。
第18圖是表示進行具本發明的實施形態13的事先處理的除去微粒子之際的晶圓上的微粒子數與除去微粒子的次數的關係圖式。
第19圖是表示依本發明的實施形態14的清淨化方法的一步驟的圖式。
第20圖是表示本發明的實施形態14的移動速度與飛散微粒子的關係圖式。

Claims (11)

  1. 一種構件清淨化方法，用以將附著於減壓處理室的構件的微粒子予以飛散，該構件清淨化方法之特徵為具有：將上述減壓處理室內之壓力保持在1.3×10-2 Pa以下之工程；使附著於上述構件之上述微粒子飛散之工程；一面對上述減壓處理室進行排氣，一面將氣體導入至上述減壓處理室內之工程；及將上述減壓處理室之壓力維持在1.3×103 Pa以上之特定壓力，乘著上述導入之氣流而除去上述飛散之微粒子之工程，使附著於上述構件之上述微粒子飛散之工程至少使用以下步驟之一而執行，(a)對上述構件施加交流電壓而因應上述構件之介電常數和上述微粒子之介電常數的差(b)使附著於上述構件之上述微粒子帶電，(c)控制上述構件之溫度而藉由熱應力及熱泳動力(d)對上述構件賦予機械性振動。
  2. 如申請專利範圍第1項所述的構件清淨化方法，其中，於上述(a)之時，上述電壓重複開啟關閉。
  3. 如申請專利範圍第1項所述的構件清淨方法，其中，於上述(b)之時，將與上述微粒子的帶電電荷相同極性的電壓施加於上述構件。
  4. 如申請專利範圍第1項所述的構件清淨化方法，其中，於上述(b)之時，則為以下(A)至(D)之至少一個，(A)使上述構件上空產生電漿，(B)對上述構件表面照射紫外光或真空紫外光，(C)對上述構件表面照射電子、陽電子或離子，(D)對上述構件表面照射X線或軟X線。
  5. 如申請專利範圍第1項所述的構件清淨化方法，其中，於上述(c)之時，上述氣體導入連續進行複數次。
  6. 如申請專利範圍第1項所述的構件清淨化方法，其中，於上述(e)之時，上述構件之溫度是控制成比通常的使用溫度高，導入冷卻氣體而增強上述構件之上空之溫度坡度。
  7. 如申請專利範圍第1項所述的構件清淨化方法，其中，於上述(d)之時，對上述構件賦予超音波振動，或使上述構件移動而賦予上述機械性振動。
  8. 如申請專利範圍第1至7項中之任一項所述的構件清淨化方法，其中，上述構件為載置上述被處理構件之工作台。
  9. 一種基板處理裝置，具備：對於被處理基板進行處理的減壓處理室；在上述減壓處理室內載置上述被處理基板的工作台；對上述被處理基板施加直流電壓，而供給用以靜電地保持在上述工作台的電壓的靜電吸附電源；及使附著於上述工作台的微粒子飛散之機構，該基板處 理裝置之特徵為：使上述微粒子飛散之機構係將上述減壓處理室內之壓力保持在1.3×10-2 Pa以下，一面對上述減壓處理室進行排氣，一面將氣體導入至上述減壓處理室內，將上述減壓處理室之壓力維持在1.3×103 Pa以上之特定壓力，乘著上述導入之氣流而除去上述飛散之微粒子之工程；使上述微粒子飛散之機構至少具備以下(a)~(d)之機構，(a)對上述工作台施加交流電壓而因應上述工作台之介電常數和上述微粒子之介電常數的差(b)使附著於上述工作台之上述微粒子帶電，(c)控制上述工作台之溫度而藉由熱應力及熱泳動力(d)對上述工作台賦予機械性振動。
  10. 一種構件清淨化方法，用以使附著於處理室之構件之微粒子飛散，使用氣流而除去該微粒子，該構件清淨化方法之特徵為具有：對上述處理室進行排氣而減壓成第1壓力之工程；使附著於上述構件之微粒子飛散之工程；及將上述處理室之壓力設定成較第1壓力高之第2壓力，而使用上述氣流除去從上述處理室飛散之微粒子之工程，上述微粒子係在1.3×10-2 Pa以下之第1壓力下飛散， 在1.3×103 Pa以上之第2壓力下使用上述氣流而有效果地被除去，上述氣流係在氣體被導入至處理室之期間藉由對上述處理室進行排氣而引起。
  11. 一種構件清淨化方法，用以使附著於處理室之構件之微粒子飛散，使用氣流而除去該微粒子，該構件清淨化方法之特徵為具有：對上述處理室進行排氣而減壓成第1壓力之工程；在短時間以較上述第1壓力高之壓力導入大量之氣體，在上述構件上生成氣體衝擊波之工程；使上述衝擊波傳達至上述構件，使附著於上述構件之微粒子飛散之工程；將上述處理室之壓力設定成較第1壓力高之第2壓力之工程；及使用導入至上述處理室之氣流而搬運上述飛散之微粒子，在上述第2壓力下除去上述微粒子之工程，上述第1壓力為1.3×10-2 Pa以下，上述第2壓力為1.3×103 Pa以上。
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