JP2002518847A - 静電チャックから基板を外す方法及びその装置。 - Google Patents

静電チャックから基板を外す方法及びその装置。

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JP2002518847A
JP2002518847A JP2000555290A JP2000555290A JP2002518847A JP 2002518847 A JP2002518847 A JP 2002518847A JP 2000555290 A JP2000555290 A JP 2000555290A JP 2000555290 A JP2000555290 A JP 2000555290A JP 2002518847 A JP2002518847 A JP 2002518847A
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voltage
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ウィリアムズ，ロバート，ジョン
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    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks

Abstract

(57)【要約】 静電チャックから１つ或いはそれ以上の残留力により保持されている基板を外す方法が提起され、これは次の３ステップよりなる。（ａ）静電チャック分極による残留チャック力を減少し、（ｂ）上記基板の表面とチャックとから残留電荷を実質的に除去するに十分な時間、上記基板が添着しているチャックをプラズマと接触させ、（ｃ）上記行程（ｂ）に続いて、或いは同時に、上記チャックより基板を外す。尚、この方法を達成する装置をも提起する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 本発明は基板をチャックから外す方法及び装置、特にこれに限定するものでは
ないが静電チャックから半導体ウエーハを外す方法及び装置に係る。
【０００２】 半導体ウエーハの真空チェンバ処理の際、半導体ウエーハや他の物質を保持す
るのに、ウエーハ表面を損傷するおそれのある指などを使う必要がないとして時
には機械的クランプ装置よりも静電チャックが用いられてきた。しかし静電チャ
ックを用いたところ、処理後クランプ電圧を除去した後でもチャックにウエーハ
を保持しようとする残留力が存在していることが分かった。
【０００３】 ＵＳ．５６８４６６９号及びＵＳ．５３２５２６１号特許にはウエーハを外す
際、代表的にはチャック電圧と同じ極性で（若干低い）電圧を与えてウエーハと
チャックとの間の残留静電力を小さくする方法が開示されている。ＵＳ．５６８
４６６９号はウエーハとチャックとの間のギャップに広がるガス漏れの速さを利
用して残留力を間接的に測定している。ＵＳ．５３２５２６１号はチャックのキ
ャパシタンスを測定して残留力の程度を監視している。
【０００４】 ＵＳ．５２２１４５０号はウエーハがない様にしてチャックをプラズマに浸漬
し、ウエーハが保持される前に残っている電荷を除去する方法を開示している。
【０００５】 静電チャックには主な力のもと（sources of stiction）が２つあると分かっ
ている。考えられる中で第１のものは静電チャック自体の絶縁材料の残留静電分
極に起因してくっついている表面電荷がこの静電気によってウエーハを固着する
ものである。第２のものは、残留自由電荷に関係し、これがチャックの絶縁材料
表面から或いはこれを通して漏れる漏洩電流か又はこの作用から誘起した電流か
による自由電荷に関係し、これがチャックの方かウエーハ表面の方かに存在する
というものである。最初の問題はＵＳ．５３２５２６１号及びＵＳ．５６８４６
６９号に記載の方法で取り扱われているが、これらの方法ではウエーハの除去前
或いは除去中に上記第２の問題を処理してないので完全に満足な状態では働かな
いということが分かった。
【０００６】 本発明第１の要旨は、１つ或いはそれ以上の残留力により保持されている基板
を静電チャックから外す方法であって、 （ａ）静電チャック分極による残留チャック力を減少し、 （ｂ）上記基板の表面とチャックとから残留電荷を実質的に除去するに十分
な時間、上記基板が添着しているチャックをプラズマと接触させ、 （ｃ）上記行程（ｂ）に続いてか或いは同時に、上記チャックより基板を外
す事より成る。
【０００７】 上記基板が添着しているチャックは実質的にプラズマ中に沈んでいるのが望ま
しい。
【０００８】 上記したプラズマ中に沈んでいるとか或いは接触しているとかは何らかの適当
な方法で達成されようが、特に例としては、駆動されているプラズマ内に浸漬す
るとか、例えば下流プラズマ内に浸漬するとかで達成される。放電を達成するに
は、コイル放電或いはコイル・プラテン放電両方が例として挙げられる。
【０００９】 残留チャック力とは上記した残留静電分極にあるといえる。
【００１０】 残留チャック力はこの分野での公知の技術で少なく出来、特にＵＳ．５３２５
２６１号及びＵＳ．５６８４６６９号に記載の方法で少なく出来るのでここでは
これ以上詳しくは検討しない。然し第１の電圧をチャックに印加することにより
チャック力を小さくすることが望ましい。特定の実施形態では基板がチャックに
保持されている度合いを測定しながら電圧を漸次下げていくような好ましい大き
さの第１の電圧を定める。残留チャック力が最小であることが分かった場合、第
１の電圧をその好ましい大きさに所要時間維持する事が好ましい。基板がチャッ
クに保持されている度合いは例えばＵＳ．５３２５２６１号及びＵＳ．５６８４
６６９号に開示の方法で測定できる。例えばＵＳ．５３２５２６１号では上記し
たようにチャックキャパシタンスを測定することによって残留チャック力の程度
をモニタする。キャパシタンスの大きさは基板がどのくらいチャックに接近して
保持されているかによる。基板特にウエーハの形態では若干の曲がりがあるもの
であり、基板をチャックに保持する力は基板の内部のストレスによって逆に作用
を受ける。残留クランプ力が減少するにつれ基板の自然の曲がりが回復し、基板
キャパシタンスが減少することになる。或いはＵＳ．５６８４６６９号に開示の
ように基板とチャックとの間のギャップに広がるガスの漏れ速度を測定して残留
力をモニタしてもよい。
【００１１】 チャックは何らかの適当な形態のものでよい。ＵＳ．５３２５２６１号のよう
に平らでもよい。或いはこれにも示されているが基板に接する表面、例えば上面
の周囲に１段或いはそれ以上の段を設けてもよい。
【００１２】 本発明方法においては基板がプラズマ内への浸漬状態でチャック上にあるとい
うことに注意すべきである。そして次にプラズマ内への浸漬のまま持ち上げられ
ると言うことである。
【００１３】 接触即ち浸漬の為何らかの適当なプラズマが用い得る。例えばアルゴンや他の
不活性ガスが有り、これは基板が更にエッチングされるのを阻止する。ＳＦ6や
他の電子的に負性のガス（例えば酸素）がプラズマに存在して、電荷の除去を改
善する。プラズマを維持する何らかの適当な電力が用いられるが代表的な例では
５０Ｗから８００Ｗの範囲である。
【００１４】 残留電荷を除去するに充分な時間は基板の近接によるチャックのキャパシタン
スをモニタすることによって決定される。どんな時間でも適用出来るが１秒と１
分との間が代表的である。１実施例においては残留電荷を実質的に除去するに充
分な時間は代表的に約１秒であった。
【００１５】 好ましくは第２の電圧がチャックと基板とがプラズマと接触する間に与えら
れるのが好ましい。しかし（０ボルトを含んで）どんな適当な電圧でもこの第２
電圧として用い得る。好ましい実施例においては第１の電圧と同じである。
【００１６】 本出願人は本発明方法の段階（ａ）と（ｂ）との反転は残留電荷の有効な除去
にはならないことを見出した。
【００１７】 本発明の第２の要旨は上記方法を達成する装置の提起にあり、これは次を具備
して成る。 （ａ）静電チャックに保持された基板が処理されるチェンバ、 （ｂ）静電チャックによる残留力を減らす手段、 （ｃ）基板の表面とチャックとから残留電荷を実質的に除去する時間、基板
が添着されているチャックにプラズマを接触したり除去したりする手段。
【００１８】 この装置は更に基板をチャックから外す手段を具備してもよい。好ましい実施
形態においてはチャックに電圧をかける手段を具備させてもよい。
【００１９】 本発明は上記で明確にしたが、上述或いは次の説明中の特徴の組み合わせを
含むと言うことを理解すべきである。
【００２０】 本発明は色々な方法で実施し得るが特別な実施形態を添付図面と共に説明する
。
【００２１】 図１では静電チャックを一般的に１で示す。静電チャック１は誘電体絶縁部分
２を具備しその下面に基準電極３が取り付けられる。誘電体部分２はその本体内
部に電極４,５を有する。図示はしないがチャックの上面の周囲に段がつけられ
る（これはチャック上に置かれたウエーハをわざと曲げることにより外し易くす
る）。静電チャック１の上には半導体ウエーハ６が置かれる。
【００２２】 使用に際しては、電圧が電極４と５とに与えられた時、ウエーハ６は静電チャ
ック１の上面に対して保持される。チャック１は電極３の上に置かれ（高周波或
いは直流電力で）駆動されるかアースされ或いは電気的に浮かせたりされる。実
際チャック１はある使い方においては電極３と完全に置き換えられる。電極表面
に与えられる電力は接地面に対してある電位まで電極を独立に（プラズマ励起電
力入力から）バイアスする様に働く（３極形態で）。この電位は代表的にはイオ
ンをワークピースの方へと駆動するのに用いられる。
【００２３】 ウエーハ６が静電チャック１に上記した様に保持された時は、ウエーハの処理
、例えばエッチングとか蒸着とかが公知方法で施行される。
【００２４】 図２は本発明による装置の実施形態を示す。支持電極３を有する真空チェンバ
を一般に７で示し、電極３の上に静電チャック１が置かれる。真空チェンバ内に
は間隔を取って電極８もある。ウエーハ６は上述した様に静電気力でチャック１
に対して保持される。背面冷却手段で（図示せず）冷却してもよい。チェンバ７
はコイル９で囲まれこれは高周波電源１０により給電され、電極３と６との間に
処理中プラズマを誘起するのに用いられる。プラズマ浸漬が生じた時はある特定
の例における誘導放電はチャックとウエーハとの間に高周波を与えている場合、
代表的に１３センチメートル以上であるが、例えば数センチメートルから２０セ
ンチメートル以上のどんな値でも用い得る。チェンバ７はガス入口ポート１１を
設けこれを通して例えば蒸着或いはエッチングガスが入れられ、又ガス排気ポー
トも設けられ、ガス生成物及び余分な処理ガスを除去する。ウエーハ６の処理（
例えばエッチング／蒸着）の反応の操作は当技術分野でよく知られている。
【００２５】 ウエーハ６の処理がなされ、チャック１からウエーハ６の取り外し（除去）が
必要とされると、電極４と５とにかけられる電圧の値が決められる。この電圧の
規模は何らかの適当な手段で見出されるが、一例としては、クランピング電圧を
傾斜下降させ、此の間、ウエーハがクランプされる程度を測定、即ち残留クラン
プ力の間接的測定をなす。これがなされた１例がＵＳ．５３２５６１号に示され
ている。クランピング最小値が決まった時、電圧がそのレベルに保持される。然
し、上述した様に、本発明ではチャック誘電体２を通る漏洩電流かこのプロセス
自体から誘導されるかして、チャック及び或いはウエーハ表面に存在する残留自
由電荷を減らすことにより静電チャックの力を更に減らす。従って、次の段階と
して静電チャック１のウエーハ６はウエーハ表面及びチャック表面から残留自由
電荷を除去するに充分な時間、チェンバ７内でプラズマに浸漬するがこの時間は
ある実施形態では１秒である。この浸漬は駆動プラズマ内か、例えば下流プラズ
マ内である。 ＵＳ．５３２５２６１号に説明された残留分極を打ち消すと分か
った電圧はチャック１の電極４と５に印加され、一方、ウエーハは放電プラズマ
に浸漬される。然し、放電中、電圧は０に設定し得、それからウエーハ６を除去
のため再び印加せられる。或いはウエーハはプラズマ放電中に除去されてもよい
。
【００２６】 下流プラズマ内の浸漬が生じた時、ウエーハに高周波がかけられてない状態で
は代表的に誘導放電はウエーハの上約１３センチメートルであった。また誘導放
電は高周波電力がチャック１とウエーハ６とに与えられている時はウエーハの上
約１３センチメートルであった。前述した通り、両方の場合ともどんな値でも用
い得、例えば数センチメートルから２０センチメートル以上が用い得る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 図１は静電チャックとウエーハとの拡大断面図である。
【図２】 図２は本発明により用いられる実施形態の装置の略図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ウィリアムズ，ロバート，ジョン イギリス国 グウェント エヌピー２ １ エックスジェイ ブラックウッド グラン イ ナント ペンガム ストリート 72 Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA16 HA35 JA17 JA21 JA45 JA47

Claims (15)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １つ或いはそれ以上の残留力により保持されている基板を静
    電チャックから外す方法であって、 （ａ）静電チャック分極による残留チャック力を減少し、 （ｂ）上記基板の表面とチャックとから残留電荷を実質的に除去するに十分な
    時間、上記基板が添着しているチャックをプラズマと接触させ、 （ｃ）上記行程（ｂ）に続いて、或いは同時に、上記チャックより基板を外す
    事を特徴とする基板を静電チャックから外す方法。
  2. 【請求項２】 基板がくっついているチャックを実質的にプラズマ中に浸漬
    することを特徴とする請求項１に記載の基板を静電チャックから外す方法。
  3. 【請求項３】 駆動プラズマ内に浸漬或いは下流プラズマ内に浸漬させるか
    してチャックがプラズマと接触させることを特徴とする請求項１又は２に記載の
    基板を静電チャックから外す方法。
  4. 【請求項４】 第１電圧をチャックに印加することによってチャック力が減
    少させられることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載の基板を静電チャ
    ックから外す方法。
  5. 【請求項５】 第１電圧の好ましい大きさは基板がチャックに保持される程
    度を計る時、その電圧を傾斜降下させて決定することを特徴とする請求項４に記
    載の基板を静電チャックから外す方法。
  6. 【請求項６】 残留チャック力の最小値を求めるのに、好ましい大きさの第
    １電圧を所期の時間保持しておくことを特徴とする請求項５に記載の基板を静電
    チャックから外す方法。
  7. 【請求項７】 基板がチャックに保持される程度はチャックキャパシタンス
    の測定によって監視されることを特徴とする請求項５又は６に記載の基板を静電
    チャックから外す方法。
  8. 【請求項８】 基板がチャックに保持される程度は基板とチャックとの間を
    通って広がるガスの漏れ速度の測定によって監視されることを特徴とする請求項
    ５又は６に記載の基板を静電チャックから外す方法。
  9. 【請求項９】 プラズマがアルゴン、他の不活性ガス、ＳＦ6及び又は電気
    的に負性のガス（ｅｌｅｃｔｒｏｎｅｇａｔｉｖｅ ｇａｓ）であることを特徴
    とする請求項１から８の何れかに記載の基板を静電チャックから外す方法。
  10. 【請求項１０】残留力を除去するに充分な時間が基板への接近によるチャッ
    クのキャパシタンスの監視により決定されることを特徴とする請求項１から９の
    何れかに記載の基板を静電チャックから外す方法。
  11. 【請求項１１】第２の電圧がチャックと基板とがプラズマに接触中にチャッ
    クに印加されることを特徴とする請求項４から１０の何れかに記載の基板を静電
    チャックから外す方法。
  12. 【請求項１２】第２の電圧が第１の電圧と同じであることを特徴とする請求
    項１１に記載の基板を静電チャックから外す方法。
  13. 【請求項１３】上記各項記載の方法を達成する装置であって、 （ａ）静電チャックに保持された基板が処理されるチェンバ、 （ｂ）静電チャックによる残留力を減らす手段、 （ｃ）基板の表面とチャックから残留電荷を実質的に除去する時間、基板が添
    着されているチャックにプラズマを接触したり除去したりする手段、とを具備し
    て成ることを特徴とする基板を静電チャックから外す装置。
  14. 【請求項１４】チャックから基板を除去する手段を有することを特徴とする
    請求項１３に記載の基板を静電チャックから外す装置。
  15. 【請求項１５】電圧を上記チャックに印加する手段を具備することを特徴と
    する請求項１３又は１４に記載の基板を静電チャックから外す装置。
JP2000555290A 1998-06-16 1999-06-15 静電チャックから基板を外す方法及びその装置。 Pending JP2002518847A (ja)

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