JPH1116994A - 静電吸着した試料を離脱する方法 - Google Patents

静電吸着した試料を離脱する方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】静電吸着保持を用いる半導体表面処理装置にお
いて、吸着力の高い状態で押し上げピンによる試料の離
脱を行うと、試料の割損や試料のずれが発生し、搬送に
異常をきたす可能性がある。 【解決手段】吸着力の高い状態においても、押し上げピ
ンによる押し上げを、１ステップ毎に任意の時間静止さ
せることを繰り返することによって行う方法を用い、ウ
エハの反力によって確実に試料を離脱することができ
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマエッチン
グ装置、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、またはイオンイン
プラ装置等の半導体処理装置の真空処理室内で静電吸着
された被処理試料を試料台から離脱する方法に係り、特
に試料をずらすことなく確実に試料台から離脱すること
ができる試料の離脱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、静電吸着保持された試料の離脱に
おいては、例えば特開平６−２５２２５３号公報記載の
ように、バネの弾性力を用いて前記試料を押し上げ、離
脱を行う静電チャックがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】プラズマを用いた半導
体表面処理プロセスにおいては、試料台上には被処理試
料以外の物を配置しないで試料を保持するために例えば
プラズマを用いたエッチング装置は、上記従来技術のよ
うな静電吸着保持を用いることができる。このような装
置において、吸着力が消滅するのに要する時間は試料の
種類、処理条件等によって変化するため、確実に吸着力
を消滅させるにはある程度の時間を要し、スループット
を低下させるという問題があった。しかも、吸着力が高
い状態で次に処理するウエハとの交換のために、急激に
ウエハを押し上げてピンの押し上げによって試料台から
脱離すると、場合によってはウエハずれやウエハの割損
が発生し、正常なウエハの搬送が行えない可能性があっ
た。
【０００４】本発明の目的は、プロセス処理後の試料の
搬送をすみやかにかつ確実に行うことのできる試料離脱
方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記目的は、処理ガスが
供給されるとともに所定圧力に減圧される真空室と、前
記真空室内の前記処理ガスをプラズマ化する手段と、前
記真空室内に設けられた試料台と、前記試料台に配置さ
れる試料を静電吸着保持する手段とを具備した装置と
し、前記試料台に静電吸着電圧を印加して前記試料台に
配置した前記試料を静電吸着保持し、前記プラズマによ
って前記試料を処理するプラズマ処理方法において、前
記プラズマ処理後に前記試料を押し上げピンによって微
細な高さ押し上げて静止させるステップを繰り返し、前
記試料の反力によって前記試料を前記試料台から離脱す
ることで、達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例を図１〜
図３により説明する。
【０００７】図１はプラズマ処理装置のプラズマ生成
部、及び試料台の詳細を示した図であり、図２は本発明
による試料離脱の機構を模式的に示した図、図３はエッ
チング処理の流れの１例を示した図である。本実施例は
プラズマを生成する手段としてマイクロ波と磁界を利用
した例である。１はマイクロ波を発生するマグネトロ
ン、２はマイクロ波を伝搬する矩形の導波管、３は円形
矩形変換導波管、４は円筒空洞部、５は磁場を発生する
ソレノイドコイル、６はマイクロ波透過窓（例えば石英
製の平板）、７は真空容器、８は試料であるウエハを配
置する試料台、９は試料台を上下に移動させる駆動機
構、１０はプラズマ処理、例えばエッチング時に試料台
に高周波バイアス電圧を印加するための高周波電源、１
１は試料台に配置されるウエハを静電吸着させるための
静電吸着用の電源である。真空容器７の内面には石英、
セラミックなどの耐プラズマ性の材料で形成された円筒
状の絶縁物カバー１２を設置してある。また、真空容器
７の内部には電極である試料台８の近傍に接地電位の部
材であるアース電極１３を配置する。アース電極１３は
接地電位となっているバッファ室１４に電気的に接続さ
れ、真空容器７の内側に取り付けられ、絶縁物のカバー
１２によって電気的に絶縁された真空容器７とプラズマ
１５との電気導通性を確保する働きを持つ。
【０００８】エッチング処理の際には真空ポンプおよび
ターボ分子ポンプ（図示省略）によって減圧された真空
容器７の内部にガス導入経路１６を介してシャワープレ
ート１７のガス吹き出し口よりプロセスガスを導入す
る。真空容器内部の圧力はバリアブルバルブによって調
圧され、マグネトロン１から２．４５ＧＨｚのマイクロ
波を発振させる。
【０００９】マグネトロン１より発振された導波管２、
円形矩形変換導波管３およびマイクロ波透過窓６を介し
て入射したマイクロ波と円筒空洞部４および真空容器７
の外側に巻装された３段のソレノイドコイル５によ磁界
の作用によって、プロセスガス中の電子は効率よくエネ
ルギーを与えられ、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃ
ｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、
以下「ＥＣＲ」と略す）による高密度なプラズマ１５が
生成される。プラズマが生成した後に静電吸着電源１１
よりウエハを試料台８に吸着させるための直流電圧を出
力する。プラズマ１５を介してアース電極１３、静電吸
着電源１１および試料台８の間で構成される電気回路に
おいて、試料台８とウエハおよびウエハ自体が容量成分
を持つため、静電吸着電源から出力された直流電圧は、
試料台８とウエハとの間にチャージされ、これによりウ
エハが試料台８に吸着される。
【００１０】ウエハが試料台８に吸着された後に、さら
に高周波電源１０より高周波バイアス電圧を出力しプロ
セス処理を開始する。
【００１１】その後、プロセス処理の終了に伴い、静電
吸着されたウエハを静電吸着解除処理により試料台８か
ら取り外したのを確認後、押し上げピン１８は上昇し、
ウエハを押し上げウエハを試料台８から離脱させる。
【００１２】ところが試料台に逆電圧を印加して上記の
静電吸着解除処理を行う場合、多数のエッチング処理を
行うと、エッチング反応生成物の試料台への堆積等によ
り、吸着解除処理に最適な電圧値等のパラメータが変動
する。このため、上記の除電解除処理が完全でないと
き、もしくは余分な静電吸着処理による再吸着保持が発
生等の理由で、ウエハの離脱ができていない場合があ
る。この場合は静電吸着解除処理をしたウエハを離脱す
る際に、図２(a)〜(d)のような離脱方法を用いる。押し
上げピン１８をパラメータで設定可能な高さだけ上昇さ
せ、そのパラメータで設定した時間だけピンを静止す
る。静止時間の間にウエハ１９の反力によって、周辺部
が剥がれる。また１ステップ押し上げピン１８を上昇さ
せ同様に静止させてウエハ１９の反力によって更に周辺
部を剥がす。このステップを繰り返し、押し上げピン１
８によりウエハを微細な高さ押し上げ、ウエハの反力を
離脱に利用することで、ウエハがずれることなく確実に
離脱を行うことができる。これらのエッチング処理の流
れ図を図３に示す。
【００１３】なおこの方法はマイクロ波を利用したＥＣ
Ｒプラズマを用いた半導体処理装置のみならず、ＲＦプ
ラズマ等他方式のプラズマを用いた静電吸着方式の処理
装置にも応用可能であることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】本発明によれば、試料をずらすことなく
確実に試料台から脱離することができるので、プロセス
処理終了後の試料の搬送をすみやかにかつ確実に行うこ
とができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のプラズマ処理装置のプラズ
マ生成部および試料台部の詳細を示した図である。
【図２】本発明によりウエハの離脱を行った実施例を模
式的に示した図である。
【図３】本発明を用いたプラズマ処理装置によるエッチ
ング処理の一例を示した図である。
【符号の説明】
１…マグネトロン、２…導波管、３…円形矩形導波管、
４…円筒空洞部、５…ソレノイドコイル、６…マイクロ
波透過窓、７…真空容器、８…試料台、９…試料台駆動
機構、１０…高周波電源、１１…静電吸着電源、１２…
絶縁物カバー、１３…アース電極、１４…バッファ室、
１５…高密度プラズマ、１６…ガス導入経路、１７…シ
ャワープレート、１８…押し上げピン、１９…ウエハ。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/265 ６０３Ｄ Ｈ０２Ｎ 13/00 21/302 Ｂ (72)発明者 椿 武士 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 佐藤 孝 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 中田 健二 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 平野 裕義 山口県下松市大字東豊井794番地 株式会 社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者 吉開 元彦 山口県下松市大字東豊井794番地 日立テ クノエンジニアリング株式会社笠戸事業所 内 (72)発明者 坂口 正道 山口県下松市大字東豊井794番地 日立笠 戸エンジニアリング株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】真空室内にプラズマを発生させるととも
    に、試料台に静電吸着電圧を印加して前記試料台に配置
    した試料を静電吸着保持し、該静電吸着した試料を離脱
    する方法において、該静電吸着の解除処理前に試料押し
    上げ用のピンを任意の高さだけ押し上げて任意の時間静
    止させるステップを繰り返し、該試料の反力によって該
    試料台から試料を離脱することを特徴とする静電吸着し
    た試料を離脱する方法。
  2. 【請求項２】請求項１記載において、真空室内へ試料を
    搬入、搬出する搬送手段と該試料押し上げ用のピンとを
    用いて該試料の受け渡しを行うことを特徴とする静電吸
    着した試料を離脱する方法。
  3. 【請求項３】請求項１または２のいずれか記載におい
    て、該押し上げピンが電気的に接地されていることを特
    徴とする静電吸着した試料を離脱する方法。
  4. 【請求項４】請求項１〜３のいずれか記載において、１
    ステップで押し上げる押し上げピンの押し上げ高さ、静
    止時間および該ステップ数の中の少なくとも１つの値を
    パラメータとして設定したことを特徴とする静電吸着し
    た試料を離脱する方法。
  5. 【請求項５】請求項１〜４のいずれか記載において、固
    定された該押し上げピンに対して試料台を任意の長さ下
    降し、任意の時間静止させるステップを繰り返して該試
    料台を下降させることで、該押し上げピンを相対的に上
    昇させることを特徴とする静電吸着した試料を離脱する
    方法。
  6. 【請求項６】請求項５記載において、１ステップで下降
    させる試料台の下降の長さ、静止時間および前記ステッ
    プ数の中の少なくとも１つの値をパラメータとして設定
    したことを特徴とする静電吸着した試料を離脱する方
    法。
  7. 【請求項７】請求項１又は５の記載において、該押し上
    げピンを任意の押し上げ高さ、および静止時間で押し上
    げ、該試料台を任意の下降長さ、および静止時間で下降
    させるステップを繰り返したことを特徴とする静電吸着
    した試料を離脱する方法。
  8. 【請求項８】請求項７記載において、１ステップで押し
    上げる押し上げピンの押し上げ幅、静止時間および前記
    ステップ数、または１ステップで下降させる試料台の下
    降幅、静止時間および前記ステップ数の６つのパラメー
    タの中の、少なくとも１つの値をパラメータとして設定
    したことを特徴とする静電吸着した試料を離脱する方
    法。
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