TWI431681B - 洗淨方法及真空處理裝置 - Google Patents

Description

洗淨方法及真空處理裝置

本發明係關於例如：在被使用於半導體製造程序之濺鍍、化學氣相沈積(CVD)、蝕刻、離子鍍覆(ion plantation)等之真空處理裝置內，將靜電吸附處理對象物而進行溫度控制的機構洗淨之技術。

近年來，伴隨半導體裝置的設計規則的細微化，到目前為止可避免的問題，係出現而變得顯著起來。

其一例為被轉印於晶圓裏面之粒子的問題。

作為主要的問題點可舉出者，係在晶圓洗淨時因已剝離的粒子所致之洗淨槽污染和晶圓間的相互污染、或是由在微影(lithography)工程的失焦(defocus)所致之問題。

對以降低這些轉印粒子作為目的，維持從接觸率低的一片晶圓可得之晶片的良品率，將在減壓下的處理室處理(以下稱為程序)中的晶圓溫度保持於一定之事態係為重要。作為將如此的處理變為可能之手段之一，先前，使用附有靜電吸附機能之加熱板(以下稱為加熱板)。

為半導體製造裝置之一的濺鍍裝置，係具有被減壓至特定壓力之真空處理室，於此真空處理室內係配置用以加熱、冷卻半導體晶圓之機構。

成膜程序時的溫度控制係從使膜質安定的觀點來看為非常重要，必須對從電漿入射至晶圓的熱量、及從加熱板向晶圓供給的熱量之移動(熱傳達)加以考慮。

為了滿足上述狀態，係使加熱板與晶圓間的熱傳達作為最大限度之事態為必要，作為如此的熱傳達的手法，係將加熱板與晶圓的接觸面積作為1：1之事態為有效。

但是，在實際的程序，係必須考慮：經過複數的工程而被處理的基板具有“彎曲”以及“形狀”(凹痕(notch)或定向平面(orientation flat))、或構成裝置的零件的加工精確度、搬運機器人的位置精確度；有向加熱的吸附面側的金屬膜的附著產生而搬運粒子的增加、異常放電，在最壞的情況係有對晶圓搬運招致障礙之疑慮。

因為如此的情況，在此種裝置，係一般而言，將晶圓最外徑的大小，變得比加熱板的吸附面最外徑的大小還大。

另外，為了控制程序時的晶圓溫度，必需考慮從電漿入射至晶圓的熱量，有最適化晶圓與加熱板間的熱傳達之必要。

為了使晶圓與加熱板之間的熱傳達提高，增加晶圓與加熱板的接觸面之事態係為重要，作為一般的手法已知機械挾持具或藉由靜電力的吸附等，但先前從產生粒子的觀點，通常採用靜電吸附方式。

但是，將用以使熱傳達提高的接觸面積及吸附力變大之事態，係有關連於向被吸附面之晶圓裏面之轉印粒子的增大，而了解其對於今後越來越細微化的半導體裝置之良率係會帶來不良影響。

因而，今後，考慮了減少裏面轉印粒子之設計為必要，但如此的行為係將吸附面積減至最小限度，從增加熱傳達之想法來看係反其道而行。

因此，近年來，以彌補減少的接觸面積(熱傳達)為目的，亦實行在晶圓和加熱板之間導入氣體，經由此氣體而進行這些物件之間的熱傳達。

於此情況，在濺鍍程序的特性上，係在一台的裝置中，經由複數的程序模組而實行程序，但在各模組的程序溫度相異的事態係為多，因此剛搬運至模組後的晶圓之晶圓溫度和加熱板的設定溫度(程序溫度)會相異，並在靜電吸附時產生摩擦帶電，而產生由於晶圓脫離不良所導致的搬運錯誤產生，所以有將吸附面的絕緣阻抗值作成在Johnsen-Rahbeck區域的必要。

另外，因到進行濺鍍之前有將晶圓溫度昇溫至程序溫度的必要，所以有將靜電吸附方式作為雙極規格的必要。

半導體晶圓，係被曝光、成膜、蝕刻、洗淨等的各式各樣的工程反覆處理，但在該過程，於晶圓裏面不能避免導電性物質附著。

另外，近年如Low-k材料般的有機物亦作為半導體構成材料而使用。在如此的材料，容易想到：在晶圓以搭載於裝置模組內的加熱板而處理時，因為有意圖的使晶圓與加熱板間的靜電吸附力增大，所以晶圓裏面的導電性物質被向加熱板吸附面轉印。

另外，在大氣曝露維護後之啟動模組之時所進行的處理室烘烤中，在從構成構件(防附著板、處理室壁)脫離的物質中，亦含有導電性物質。

如此作用而被轉印於加熱板的導電性物質，係變成在加熱板吸附最表面形成低阻抗層。

這些低阻抗層，係為了顯示出低於加熱板吸附面的絕緣層(以下稱為介電層)的阻抗，在藉由利用：藉由控制阻抗值而進行向介電層最表面的電荷誘發，於ESC電極間、晶圓．ESC電極間流過對應於介電層阻抗之微小的電流之Johnsen-Rahbeck力的吸附力之情況，導電性物質變成將ESC電極間短路，ESC電極間的電容電路變為不成立。

因而，晶圓．ESC電極間的電力線，在ESC電極而成為終點，因為晶圓表面的帶電分極不產生所以變得不能發現吸附力。

若觀察在這種裝置使用的加熱板吸附面的剖面構造，則為了將向晶圓裏面的轉印粒子作為最小限度所以成為壓紋構造。

晶圓直接接觸的面，係凸部的頂面，為在運用上可得必要的實行靜電吸附力之處所。

一方面，在加熱板吸附面的凹部的底部亦產生吸附力，但因為該吸著力係與相距晶圓的距離為反比(與晶圓的電位差為不能特定)，為非常弱之物(一般而言，被稱為空間力)。

在此壓紋形狀的加熱板吸附面附著了低阻抗層的情況，因為剖面形狀非常複雜，所以即使用外部之濕洗淨亦難以除去。

其結果，因不產生靜電吸附力、或靜電吸附力下降，而產生在特定的時間內晶圓溫度不上昇、在電漿程序時不能將晶圓溫度控制在一定等之不合適。

另外，形成於吸附面的低阻抗層，係因為相依於被帶入的量及加熱板溫度、程序時間等之使用者側的程序，所以在裝置間或模組間的散亂大，附著狀況的確認為困難。

由以上，為了經常維持安定的吸附力，所以有排除經由晶圓而被帶入真空處理裝置的導電性物質的必要。

鑑於如此的課題，先前提案有：在藉由對靜電吸盤的吸附電極施加高頻電力而施加電漿蝕刻的工程、和於此靜電吸盤上搭載基板的工程、和在基部搭載工程，搬出被搭載於靜電吸盤上的基板之洗淨方法(例如，參照專利文獻1)。

〔專利文獻1〕日本特開2002-280365公報

本發明係為了解決如此的先前技術課題之物，作為其目的之處，係在提供：在真空處理裝置內洗淨靜電吸附處理對象物的機構的吸附面而將其吸附力保持於一定之技術。

為了達成上述目的而為之本發明，係在真空處理槽內洗淨藉由靜電吸附處理對象物而保持之靜電吸附部的吸附面之洗淨方法，具有：於前述靜電吸附部的附近配置金屬製的洗淨電極，在前述真空處理槽內導入了洗淨用氣體的狀態，藉由對於前述洗淨電極施加高頻電力，進行該靜電吸附部的吸附面的洗淨之工程。

在本發明，係於前述發明，作為前述洗淨用氣體，亦可使用在已電離的情況下不與前述真空處理槽的構成零件產生化學反應之氣體。

在本發明，於前述發明，作為前述靜電吸附部，亦可使用具有加熱用的加熱器之物。

另外，本發明係具備：可導入洗淨用氣體之真空處理槽、和設置於前述真空處理槽內，藉由靜電吸附處理對象物而保持之靜電吸附部、和接近前述靜電吸附部而配設的金屬製之洗淨電極、和對於前述洗淨電極施加高頻電力之高頻電源之真空處理裝置。

在本發明，於前述發明，前述靜電吸附部，亦可具有加熱用的加熱器。

在本發明，係於前述發明，前述洗淨電極，亦可作為用以支撐前述靜電吸附部的台座而構成。

在本發明，係於前述發明，用以從前述洗淨用氣體的離子保護前述洗淨電極之保護部，亦可設置於該洗淨電極與前述靜電吸附部之間。

在本發明的情況，於真空處理槽內，於靜電吸附部的附近配置金屬製的洗淨電極，於真空處理槽內導入了洗淨用氣體的狀態，對於洗淨電極施加高頻電力。

由此，於靜電吸附部的吸附面上使電漿產生，藉由該電離作用而產生的放電氣體種(seed)的離子成分，衝撞成為陰極面的靜電吸附部之吸附面，被拉入的離子成分，係以高速衝撞附著於靜電吸附部的吸附面之不純物(導電性物質)，此不純物被物理性的彈飛(一般係被稱為「逆濺鍍」的現象)。

然後，如藉由本發明，則因為可進行真空處理裝置內的靜電吸附部的吸附面的洗淨，所以可將吸附面的阻抗值經常保持於一定，也就是，因為可將流過靜電吸附部內的吸附電極間以及該吸附電極和處理對象物間之電流經常保持於一定，所以可在程序時將處理對象物安定吸附保持，由此可使程序的信賴性提高。

特別是，藉由本發明，在種種的程序前後，可在真空氛圍確實而且迅速地進行靜電吸附部的吸附面之洗淨。

在本發明中，靜電吸附部，在具有加熱用的加熱器的情況，係因為能在程序中將晶圓等的處理對象物的溫度保持於一定，所以成為可降低被轉印於處理對象物的粒子。

另外，在本發明中，洗淨電極，在作為用以支撐靜電吸附部的台座而構成的情況，可在靜電吸附部的吸附面上進行均勻地蝕刻而洗淨

亦即，作為施加高頻電力的電極，亦可知施加在被埋設於靜電吸附部的吸附電極，但在伴隨基板的大型化而採用了本手法的情況，對衝撞於靜電吸附部的吸附面內的離子產生散亂，在被蝕刻物之吸附面上對導電性物質除去程度顯現出差異，不能使蝕刻效果充分的發揮。

另外，若過度地蝕刻，則於靜電吸附部的吸附面之不一致的形狀部分電漿會集中，產生劇烈的溫度上昇，例如在由AlN所構成的構成基材中，也有可能成為誘發粒場破壞、粒子脫離、破壞絕緣及粒子的原因。

如本發明般地，洗淨電極，在作為用以支撐靜電吸附部的台座而構成的情況，係藉由高頻波的表皮效果而使高頻波誘導至靜電吸附部之事態，變得可對靜電吸附部全體施加高頻電力。

另外，在本發明，用以從洗淨用氣體的離子保護洗淨電極之保護部係設置於洗淨電極與靜電吸附部之間的情況，並無已電離的離子成分直接入射至洗淨電極之事態，無該金屬部分被削去之事態。

如藉由本發明，可在真空處理裝置內洗淨靜電吸附處理對象物的機構之吸附面，將該吸附力保持於一定。

以下，參照圖面而詳細地說明本發明的良好實施形態。

而且，本發明，係可適用於濺鍍裝置、CVD裝置、蝕刻裝置、離子鍍覆裝置等的各種進行真空處理的裝置。

第1圖為有關本發明的真空處理裝置的實施形態的概略構成圖，第2圖為表示有關本發明的洗淨方法之一例的工程圖。

如第1圖所示地，本實施形態的真空處理裝置1，係被連接於無圖示的真空排氣系統，具有可導入洗淨用氣體G的真空處理槽2。

於真空處理槽2內的下部，係配設承受器4。此承受器4係具有將處理對象物(無圖示)吸附保持於吸附面3a上之加熱板(靜電吸附加熱部)3。

在本實施的形態的情況，承受器4係於設置在真空處理槽2的底部之絕緣板5上，例如：設置於圓板上的台座(洗淨電極)6、同時於此台座6上全面性地設置薄的圓板狀的保護構件7。

在本發明的情況，保護構件7的材料係不特別限定，但從防止因曝露於電漿之金屬污染的觀點來看，使用由石英所構成之物為理想。

然後，於保護構件7上固定加熱板3，由此挾持保護構件7而於加熱板3的下方附近，做為洗淨電極的台座6以近接的狀態配置。

使用於本實施形態的加熱板3，係例如由以鋁(Al)做為主成份之陶瓷所構成。於此加熱板3的內部，係設置雙極型的吸附電極8、9。

在此，各吸附電極8、9，係各別被連接於控制部10，變為由此控制部10可供給特定的電壓。

另外，於加熱板3內，係設置溫度控制(加熱)用的加熱器11。此加熱器11，係被連接於上述的控制部10而成為可控制在特定的溫度(無詳細圖示)。

而且，台座6、保護構件7，係以變得比加熱板3大的方式，例如形成至大略同等的大小。然後，台座6及保護構件7，係藉由設置於其周圍之位置決定構件12、13決定位置而固定。

本實施形態的台座6，例如由不銹鋼等的金屬材料所構成。此台座6，係被保持在電性上的浮動(floating)狀態、同時被連接於高頻電源14。

此高頻電源14，係例如：具有繼電器(relay)方式的高頻開關元件部15，連接於上述控制部10。然後，根據來自控制部10的命令，對於台座6例如以施加13.56 MHz的高頻電力的方式構成。

而且，於加熱板3的周圍，係配設由金屬材料構成環狀的防附著板(plating)16。

此防附著板16，係以成為接地電位的方式接地，由此以洗淨時防止電漿的入射之方式構成。

在具有如此的構成之本實施形態中，係如第2圖的工程1所示般的，於真空處理槽2內導入洗淨用氣體G。

在本發明的情況，導入之洗淨用氣體G的種類係不特別限定，但從將粒子的產生做為最小限度的觀點來看，係使用：在已電離的情況下，不與構成真空處理槽2的零件起化學反應之氣體為理想。

做為如此的氣體，例如：可舉出氬(Ar)、氮(N2)等的惰性氣體。

然後，在工程2，將真空處理槽2內的壓力調整至特定的壓力。

在此，從放電的產生容易度及抑制洗淨用氣體G導入時的加熱板3的溫度低落的觀點來看，真空處理槽2內的壓力係調整至1~20Pa為理想。

接著，在工程3，從高頻電源14對台座6，施加13.56MHz的高頻電力。

在本發明的情況，雖並不特別限定，但以運用上能得到充分的蝕刻率、另一方面又能抑制從藉由逆濺鍍而打擊加熱板3的表面所產生的粒子之觀點來看，施加高頻電力的電力(power)係50~150W，施加高頻電力的時間調整為60~90秒為理想。

藉由以以上的條件對台座6施加高頻電力，在加熱板3的吸附面3a上使電漿產生。

其結果，藉由此電漿的電離作用而產生的放電氣體種(seed)之離子成份，衝撞於成為陰極面之加熱板3的吸附面3a，帶入的離子成份以高速衝撞附著於加熱板3的吸附面3a之不純物(導電性物質)，此不純物被物理性的彈飛。

如此，藉由本實施的形態，則因為可進行真空處理裝置內的加熱板3的吸附面3a的洗淨，所以可將吸附面3a的阻抗值經常保持於一定。也就是，因為可將流動於加熱板3內的吸附電極8、9間以及該吸附電極8、9與處理對象物(無圖示)間的電流經常保持於一定，所以可在程序時安定處理對象物而保持吸附，可由此使程序的信賴性提高。

特別是，如藉由本實施之形態，在種種的程序之前後，可在真空氛圍確實而且迅速地進行加熱板3的吸附面3a的洗淨。

另外，本實施形態的真空處理裝置1，因為具有加熱用的加熱器11之加熱板3而吸附處理對象物，所以可在程序中將處理對象物的溫度保持於一定，由此可降低轉印於處理對象物的粒子。

另外，在本實施的形態，因為比加熱板3大而將此從與吸附面3a相反側的下方支撐之台座6，係做為洗淨電極而構成，所以可對加熱板3全體施加高頻波，由此可在加熱板3的吸附面3a上均勻地進行由蝕刻所致的洗淨。

另外在本實施的形態，因為用以從洗淨用氣體的離子保護台座6之保護構件7，設置於台座6與加熱板3之間，所以已電離的離子成份並無直接入射於台座6，沒有削去該金屬部分。

而且，本發明係不限於上述的實施形態，可進行種種的變更。

例如，在上述的實施形態，在洗淨時做到對於洗淨電極之台座6施加高頻電力，但本發明不限於此，亦可對洗淨電極施加高頻電力、同時對吸附電極施加高頻電力。

但是，在衝撞於靜電吸附部的吸附面內之離子不產生散亂的程度，以不過度進行的蝕刻的方式施加高頻電力為理想。

另外，由本發明的洗淨，係在濺鍍等的程序之前後都可進行。

〔實施例〕

第3圖為表示本發明的實施例的結果之線圖。

在此情況，使用表示於第1圖的真空處理裝置，以壓力10Pa，頻率13.56MHz、電力0.1kW的條件，於台座施加高頻電力而進行洗淨。

若於加熱板表面附著導電性物質，則如第3圖所示，吸附電極間的阻抗值比初期值增大，但藉由進行上述的洗淨處理，吸附電極間的電流減少，恢愎至初期值。

由以上可確認，藉由本發明，則可確實地進行靜電吸附加熱部的吸附面之洗淨。

1．．．真空處理裝置

2．．．真空處理槽

3．．．加熱板(靜電吸附加熱部)

3a．．．吸附面

4．．．承受器

6．．．台座(洗淨電極)

7．．．保護構件

8、9．．．吸附電極

10．．．控制部

11．．．加熱器

G．．．洗淨用氣體 12．．．位置決定構件

13．．．位置決定構件

14．．．高頻電源

15．．．高頻開關元件部

16．．．防附著板

5．．．絕緣板

〔第1圖〕關於本發明的真空處理裝置之實施形態的概略構成圖。

〔第2圖〕表示關於本發明的洗淨方法之一例的工程圖。

〔第3圖〕表示本發明的實施例的結果之線圖。

1．．．真空處理裝置

2．．．真空處理槽

3．．．加熱板(靜電吸附加熱部)

3a．．．吸附面

4．．．承受器

5．．．絕緣板

6．．．台座(洗淨電極)

7、8．．．保護構件

9．．．吸附電極

10．．．控制部

11．．．加熱器

12．．．位置決定構件

13．．．位置決定構件

14．．．高頻電源

15．．．高頻開關元件部

16．．．防附著板

G．．．洗淨用氣體

Claims (6)

1. 一種洗淨方法，係在真空處理槽內將藉由靜電吸附處理對象物而保持之靜電吸附部的吸附面洗淨，其特徵為，具有：於前述靜電吸附部的附近配置金屬製的洗淨電極，在前述真空處理槽內導入了洗淨用氣體的狀態，藉由對於前述洗淨電極施加高頻電力，進行該靜電吸附部的吸附面的洗淨之工程，具有較前述靜電吸附部更大且略同等之大小的用以避免前述洗淨用氣體的離子而保護前述洗淨電極之保護部，係被設置於前述洗淨電極與前述靜電吸附部之間，以成為接地電位的方式而被作了接地之環狀的防附著板，係被設置在前述保護構件上且為前述靜電吸附部之周圍處，前述保護構件以及前述洗淨電極，係與包圍前述保護構件以及前述洗淨電極之雙方而形成帶的位置決定構件一同地被固定於該裝置處，前述環狀之防附著板，係與前述位置決定構件的上面和前述保護構件之緣部的上面相接觸。
2. 如申請專利範圍第1項所記載的洗淨方法，其中，作為前述洗淨用氣體，使用：在已電離的情況下不與前述真空處理槽的構成零件發生化學反應之氣體。
3. 如申請專利範圍第1項所記載的洗淨方法，其中，作為前述靜電吸附部，使用具有加熱用的加熱器之物。
4. 一種真空處理裝置，其特徵為，具備：可導入洗淨用氣體之真空處理槽、和設置於前述真空處理槽內，藉由靜電吸附處理對象物而保持之靜電吸附部、和接近前述靜電吸附部而配設的金屬製之洗淨電極、和對於前述洗淨電極施加高頻電力之高頻電源，具有較前述靜電吸附部更大且略同等之大小的用以避免前述洗淨用氣體的離子而保護前述洗淨電極之保護部，係被設置於前述洗淨電極與前述靜電吸附部之間，以成為接地電位的方式而被作了接地之環狀的防附著板，係被設置在前述保護構件上且為前述靜電吸附部之周圍處，前述保護構件以及前述洗淨電極，係與包圍前述保護構件以及前述洗淨電極之雙方而形成帶的位置決定構件一同地被固定於該裝置處，前述環狀之防附著板，係與前述位置決定構件的上面和前述保護構件之緣部的上面相接觸。
5. 如申請專利範圍第4項所記載的真空處理裝置，其中，前述靜電吸附部具有加熱用的加熱器。
6. 如申請專利範圍第4項所記載的真空處理裝置，其中，前述洗淨電極，係作為用以支撐前述靜電吸附部的台座而構成。