JPH04290225A - プラズマ処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理方法に関
する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体製造プロセスでは、真空雰
囲気にてプラズマエッチング等の各種処理を行っている
。この真空雰囲気での被処理体の固定は、静電チャック
を用いて行っている。いわゆるモノポール型の静電チャ
ックによる被処理体の吸着原理は下記の通りである。 載置台表面には、２枚の絶縁層の間に一方の電極を形成
した静電チャックシートが設けられ、この一方の電極と
離れた位置に他方の電極が設けられる。例えばプラズマ
エッチング装置では、他方の電極を接地して載置台に高
周波電力を供給すると、被処理体に臨んでプラズマが生
成され、このプラズマを通して被処理体が接地されるこ
とになる。また、静電チャックシートの一方の電極に高
電圧を印加し、被処理体と一方の電極に正，負の電荷を
生じさせ、この間に働くクーロン力によって被処理体を
載置台側に吸着保持するものである。

【０００３】また、この種の装置ではエッチング特性を
向上させるために、前記載置台に冷却部等の温調部を内
蔵し、載置台，静電チャックシートを介して被処理体の
温調を行うようにしている。この際、前記静電チャック
シートの吸着力では、この静電チャックシートとウエハ
との十分な接触圧力を確保することができず、静電チャ
ックシート，ウエハ間での熱伝達特性が悪化していた。 そこで、ウエハ裏面と静電チャックシートとの間に気体
たとえばＯ２　を充填し、この間での所定の圧力を確保
することにより熱伝達特性を改善している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このようなモノポール
型の静電チャックシートを用い、かつ、ウエハと静電チ
ャックシートとの間に気体を充填して温調を行うタイプ
の装置にあっては、プラズマ処理終了時の動作解除手順
を考慮しないと、下記のような問題が生ずることが判明
した。

【０００５】まず、このようなプラズマ処理は真空雰囲
気でのプロセスチャンバー内部にて実施されるため、ウ
エハと静電チャックシートとの間の気体の充填状態を維
持したまま、静電チャックシートの一方の電極への高電
圧印加を解除すると、上記気体圧力によってウエハが上
方に飛びはね、ウエハの破損が生ずるという危険があっ
た。

【０００６】プラズマ生成を解除した後に、静電チャッ
クシートへの高電圧印加を解除すると、ウエハは電気的
にフローティング状態となるので、ウエハの表面，裏面
に電荷が残留して帯電状態となる。ウエハ裏面の残留電
荷は搬送機構によって除電することができるが、表面の
残留電荷は除電されず、ウエハ上の回路に影響を与える
という危険があった。

【０００７】そこで、本発明の目的とするところは、プ
ラズマ処理終了時の動作解除手順を改善することで、被
処理体の破損および静電チャックシートの破損を防止す
ることができるプラズマ処理方法を提供することにある
。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は、静電吸着のた
めの電圧を載置台側に印加して被処理体を静電吸着し、
この被処理体の裏面側に導入した気体を介して上記被処
理体を温調状態でプラズマ処理する工程と、上記被処理
体の裏面側を真空引きする工程と、上記被処理体表裏面
側の差圧が少なくなった後に、静電吸着用の電圧の印加
を解除する工程と、その後、プラズマ生成の持続を停止
するものである。

【０００９】

【作用】プラズマ処理終了時には、まず被処理体裏面側
を真空引きすることになる。この真空引きによって被処
理体の裏面側の圧力と表面側の圧力との差圧を少なくす
ることができる。そして、この被処理体表裏面側の差圧
が少なくなった後に、静電吸着用電圧の印加を解除する
。これにより、静電チャック作用による被処理体の吸着
力が解除されることになるが、予め被処理体表裏面側の
差圧が少なくなっているので、被処理体が載置台側より
離れる方向に飛びはねることを防止できる。

【００１０】さらに、この状態においては、被処理体の
表面に臨んでプラズマが生成されているため、このプラ
ズマを通して被処理体を他方の電極に導通させることが
でき、このことによってたとえ被処理体が帯電状態にあ
る場合にも、これを除電することができる。そして、そ
の後に、プラズマ生成のための高周波電力の供給を停止
することで、被処理体および静電チャック部の破損を生
ずることなく、一連の動作解除操作を行うことが可能と
なる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明方法をプラズマエッチング装置
に適用した一実施例について、図面を参照して具体的に
説明する。

【００１２】図２，図３において被処理体であるウエハ
１を吸着保持する静電チャックシート１０は、上下２枚
の絶縁層としての例えばポリイミドシート１２，１４の
間に、一方の電極としての導電性シート１６を介在配置
することで構成している。この静電チャックシート１０
には、図３に示すように上面より下面に貫通する穴１８
ａが設けられ、後述するプッシャーピン４０を挿通可能
としている。さらに、図２に示すように前記静電チャッ
クシート１０には上下面で貫通する多数の穴１８ｂが設
けられ、ウエハ１の裏面との間に気体例えばＯ２　を充
填可能としている。また、前記静電チャックシート１０
における導電性シート１６には、給電経路上のスイッチ
１９ｂを介してＤＣ電源１９ａが接続され、この導電性
シート１６に高電圧を印加することで、後述する動作に
従い前記ウエハ１と導電性シート１６との間にクーロン
力を作用させ、ウエハ１を静電チャックシート１０に吸
着保持するように構成している。

【００１３】前記静電チャックシート１０は、第１のサ
セプター２０の表面に載置固定される。この第１のサセ
プター２０は例えばアルミニウム製で表面アルミナ加工
され、その表面の静電チャックシート１０の周囲には、
リングカバー２２を配設している。この第１のサセプタ
ー２０は、その下面側にて第２のサセプター２４に着脱
自在に固定されている。この第２のサセプター２４は、
同様にアルミニウム製であり、冷却ジャケット２６を内
蔵することで、第１のサセプター２０および静電チャッ
クシート１０を介してウエハ１を例えば−５０℃〜−１
００℃程度に冷却している。尚、ウエハ１への熱伝導性
を高めるために、第１のサセプター２０，第２のサセプ
ター２４の間にガス例えばＨｅを充填している。また、
前記第１，第２のサセプター２０，２６の側面および底
面を覆うよう絶縁体例えばに絶縁セラミック２８が設け
られている。

【００１４】反応室を形成するためのチャンバーは、上
部チャンバー３０と下部チャンバー３２とから構成され
る。前記下部チャンバー３２は、静電チャックシート１
０およびリングカバー２２の表面のみをチャンバー室内
に露出するように、前記絶縁セラミック２８の側面およ
び底面を覆う有底筒状に形成されている。一方、前記上
部チャンバー３０は、第１のサセプター２０の上面側を
覆い、かつ、下部チャンバー３２の側壁周囲を覆うよう
に筒状に形成され、その下端側が前記下部チャンバー３
２と連結固定されている。

【００１５】なお、図３に示すように、前記第１のサセ
プター２０，第２のサセプター２４，絶縁セラミック２
８および下部チャンバー３２には、前記静電チャックシ
ート１０の穴１８と対向する位置に、前記プッシャーピ
ン４０を挿通するための穴２０ａ，２４ａ，２８ａ，３
２ａがそれぞれ形成されている。

【００１６】この上部チャンバー３０および下部チャン
バー３２で構成されるチャンバー室内は真空引きが可能
であり、かつ、エッチングガスが導入可能である。尚、
本実施例では、上部チャンバー３０を接地し、第１，第
２のサセプター２０，２４にＲＦ電力を供給することに
よって対向電極を構成し、ＲＩＥ方式のプラズマエッチ
ング装置を構成している。このために、第２のサセプタ
ー２４には給電経路上のスイッチ２９ｂを介してＲＦ電
源２９ａが接続されている。また、上部チャンバー２８
を接地することで、これを静電チャック用の他方の電極
として兼用し、プラズマ生成時にはこのプラズマを通し
てウエハを接地することができ、前記静電チャックシー
ト１０に高電圧を印加することでいわゆるモノポール型
の静電チャックを構成し、ウエハ１を静電チャツクシー
ト１０上に吸着できる。さらに、前記ウエハ１と対向す
る位置であって、前記上部チャンバー３０の外側上方に
て永久磁石（図示せず）を回転し、ウエハ１の近傍にそ
の面と平行な磁場を形成可能としている。そして、チャ
ンバー室内を真空引きした状態にて、エッチングガスを
導入し、上記対向電極間にエッチングガスによるプラズ
マを生成している。

【００１７】次に、プッシャーピン４０の構成について
図３を参照して説明する。

【００１８】プッシャーピン４０は、その先端４２が前
記静電チャックシート１０の表面より上方に突出するよ
うに上下動可能である。このプッシャーピン４０の下側
の固定端４４と、前記下部チャンバー３２との間には、
ベローズ４６が設けられ、プッシャーピン４０の上下動
経路を大気に対して気密構造としている。このプッシャ
ーピン４０の固定端４４は、上下動プレート４８に連結
され、この上下動プレート４８の駆動に伴って上下動可
能である。前記上下動プレート４８は、駆動源例えばパ
ルスモータ５０と結合され、このパルスモータ５０の回
転力を例えばボールねじ構造等により直線駆動力に変換
し、前記上下動プレート４８の上下動を可能としている
。このパルスモータ５０に対しては、モータ駆動部５２
からのパルスが入力され、このパルスにしたがってモー
タ５０が回転駆動される。

【００１９】次に、ウエハ１と静電チャックシート１０
との間の良好な熱伝達を得るために、気体例えばＯ２　
ガスを充填するための構成について、図２を参照して説
明する。上記気体はＯ２　に限らず、Ｎ２　，ＣＦ４　
や不活性ガスでも適宜選択できる。

【００２０】第１のサセプター２０は、静電チャックシ
ート１０を支持する面にＯリング３４を有し、このＯリ
ング３４の内側の領域に臨んで開口する配管６０が、第
１，第２のサセプター２０，２６等の厚さ方向を貫通し
て配設されている。この配管６０は、ガス供給管６２お
よびバキューム管６４にそれぞれ連結されている。前記
ガス供給管６２途中には、第１のバルブ６６，絞り弁６
８，レギュレータ７０および第２のバルブ７２がそれぞ
れ配設されている。また、前記バキューム管６４途中に
は第３のバルブ８０，絞り弁７４が配設され、このバキ
ューム管６４は真空ポンプ７６に連結されている。そし
て、前記レギュレータ７０によって測定されたゲージ圧
をバキューム管６４途中の絞り弁７４を駆動する弁駆動
部７８にフィードバックし、測定されるゲージ圧が常時
一定になるように、前記絞り弁７４の開閉駆動を行って
いる。従って、バルブ６６，７２を開放した状態におい
て、真空ポンプ７６を駆動すると、一定圧力のガスＯ２
　がガス供給管６２，配管６０を介して静電チャックシ
ート１０の裏面側に供給され、この静電チャックシート
１０の上下に貫通する穴１８ｂを介して、ウエハ１の裏
面と静電チャックシート１０の表面との間に、所定圧力
のＯ２　ガスを充填することが可能となる。

【００２１】また、前記バルブ６６，７２を閉鎖した状
態にて、真空ポンプ７６を駆動すると、バキューム管６
４，配管６０および静電チャックシート１０の穴１８ｂ
を介して、ウエハ１裏面側が真空引きされ、ウエハ１の
表裏面側の差圧を少なくすることが可能となる。

【００２２】次に、作用について説明する。

【００２３】反応室へのウエハ１の搬入は、上部チャン
バー３０に設けられているゲートバルブ（図示せず）を
開放し、搬送アームによってウエハ１を静電チャック１
０の上方に配置する。その後、パルスモータ駆動により
プッシャーピン４０が静電チャックシート１０の上方に
突出駆動され、このプッシャーピン４０の先端４２にウ
エハ１が載置される。その後パルスモータ５０を逆回転
駆動し、プッシャーピン４０を下方に押し下げ駆動する
ことで、ウエハ１を静電チャックシート１０上に配置で
きる。このようにしてウエハ１のセッテングが終了した
後に、対向電極へのＲＦパワーの印加，エッチングガス
の導入等により、プラズマエッチング工程が開始される
ことになる。また、静電チャックシート１０の導電性シ
ート１６に対して高電圧を印加し、一方ウエハ１はプラ
ズマを通して上部チャンバー２８と導通するので接地で
き、ウエハ１，導電性シート１６間にクーロン力に作用
させて静電チャックシート１０表面にウエハ１を吸着保
持できる。

【００２４】プラズマエッチングが終了すると、各種の
稼働が停止されるが、この稼働停止順序について図１を
参照して説明する。

【００２５】まず、ウエハ１裏面側の真空引きを行う。 このために、ガス供給管６２途中の第１，第２のバルブ
６６，７２を閉鎖し、第３のバルブ８０を開ける。そう
すると、ウエハ１裏面と静電チャックシート１０との間
に充填されていた気体であるＯ２　ガスは、配管６０お
よびバキューム管６４を介して排気され、その後も続行
して真空ポンプ７６の駆動を行うことで、ウエハ１裏面
側の圧力と、ウエハ１表面側の圧力すなわちチャンバー
内圧力との差圧を少なくすることができる。

【００２６】次に、図１に示すタイミングにて、静電チ
ャックシート１０に対するＤＣ電源１９ａの給電経路途
中のスイッチ１９ｂをオフする。この結果、静電チャッ
クシート１０の導電性シート１６に対する高電圧印加が
解除され、静電チャックシート１０によるウエハ１の静
電吸着動作が終了することになる。この状態にあっても
、サセプターに対するＲＦパワーの供給が続行されてい
るので、ウエハ１面上にはなおもプラズマが生成されて
いることになる。この際、ウエハ１に電荷が残留してい
る場合には、このウエハ１はプラズマを通して上部チャ
ンバー３０と導通しているので、ウエハ１に残留してい
る電荷はプラズマ，上部チャンバー３０を介して接地側
に流れ込み、ウエハ１を除電することが可能となる。

【００２７】そして、十分なウエハ１の除電期間を経過
した後に、ＲＦ電源２９ａの給電経路途上の２９ｂをオ
フすることで、サセプターに対するＲＦパワーの供給を
停止する。また、この後モータ駆動部５２により所定数
のパルスがパルスモータ５０に入力され、プッシャーピ
ン４０の突き上げ駆動が開始されることになる。そして
、このプッシャーピン４０によってウエハ１を静電チャ
ックシート１０より上方に引き離すことで、搬送アーム
によるウエハ１の受取りが可能となり、その後処理済み
ウエハ１の搬出，新たなウエハ１の搬入を行うことで、
次のプロセスに移行することになる。

【００２８】なお、本発明は上記実施例に限定されるも
のでなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可
能である。

【００２９】例えば、本発明方法は上記実施例のような
マグネトロンプラズマエッチング装置に適用されるもの
に限らず、少なくとも、モノポール型の静電チャックを
用い、被処理体と静電チャックシートとの間に気体を充
填して熱伝達を行うプラズマ処理装置であれば、例えば
、プラズマ化学気相成長（プラズマＣＶＤ）装置やスパ
ッタ堆積装置等他の種々の装置に適用可能である。

【００３０】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば静
電チャックによる吸着力を解除する前に、予め被処理体
の表裏面側の差圧を少なくし、かつ、静電チャックの動
作解除後に被処理体の除電を行うことができるので、プ
ラズマ処理終了時における被処理体および静電チャック
シート等の破損を十分に低減できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプラズマ処理方法における各
部の稼働停止手順を示すタイミングチャートである。

【図２】本発明を適用したマグネトロンプラズマエッチ
ング装置の概略断面図である。

【図３】上記装置の他の断面を示す概略断面図である。

【符号の説明】

１０　　静電チャックシート １６　　一方の電極 ２０，２４　　載置台 ２９ａ，　　ＲＦ電源 ３０　　他方の電極（上部チャンバー）１９ａ　　ＤＣ
電源 ６０〜７８　　ガス導入系および真空排気系　　　　　
　　　　　　　　　ＴＥ０２６３０１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　静電吸着のための電圧を載置台側に印
   加して被処理体を静電吸着し、この被処理体の裏面側に
   導入した気体を介して上記被処理体を温調状態でプラズ
   マ処理する工程と、上記被処理体の裏面側を真空引きす
   る工程と、上記被処理体表裏面側の差圧が少なくなった
   後に、静電吸着用の電圧の印加を解除する工程と、その
   後、プラズマ生成の持続を停止する工程と、を具備する
   ことを特徴とするプラズマ処理方法。