JP2006100630A - Apparatus and method of plasma processing - Google Patents

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Masahiro Sumiya
誠浩 角屋
Yutaka Omoto
大本  豊
Shigeru Shirayone
茂 白米
Nushito Takahashi
主人 高橋
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of plasma processing in which reliability is high and a throughput is high in the detachment and attachment of a wafer from and to a substrate electrode. <P>SOLUTION: The method of plasma processing in an apparatus of plasma processing includes steps of: lowering the output of a high frequency power (RF) applied to a material to be processed to the output in which an etching treatment is not advanced at the time of ending a treatment (T1); setting a phase difference between a high frequency wave applied to the material to be processed and a high frequency wave applied to an antenna electrode at "0 degree"; turning off an ESC power supply after a cooling gas discharge is ended (T2); and discharging a stored charge to the material to be processed (T3). <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、プラズマ処理装置に係わり、特にプラズマを用いて半導体素子などの表面処理を行うのに好適なプラズマ処理装置およびプラズマ処理方法に関するものである。   The present invention relates to a plasma processing apparatus, and more particularly to a plasma processing apparatus and a plasma processing method suitable for performing a surface treatment of a semiconductor element or the like using plasma.

エッチング処理をプラズマ処理装置を用いて行う場合、処理ガスを電離し活性化することで処理の高速化をはかり、また、被処理材に高周波バイアス電力を供給しイオンを垂直に入射させることで、異方性形状などの高精度エッチング処理を実現している。従来のプラズマ処理装置は、基板電極に印加する高周波と、基板電極に対向するアンテナ電極に印加する高周波はそれぞれ独立に制御されていた(例えば、特許文献1参照)。一般に、被処理材に入射するイオンのエネルギーは、被処理材に供給するバイアス電力により発生するセルフバイアス電位により決定され、そのセルフバイアス電位は、処理室内の実効的なアース面積と電極面積の比により決定されていた(例えば、非特許文献1参照)。したがって、上昇したプラズマ電位により、プラズマは、外周部に拡散してしまい十分に処理室内に閉じ込められず、真空容器内壁のスパッタおよび反応生成物の付着・脱離などにより異物の発生量が増加する可能性があった。   When performing an etching process using a plasma processing apparatus, the process gas is ionized and activated to speed up the process, and a high frequency bias power is supplied to the material to be processed so that ions are incident vertically. High-precision etching processing such as anisotropic shape is realized. In the conventional plasma processing apparatus, the high frequency applied to the substrate electrode and the high frequency applied to the antenna electrode facing the substrate electrode are controlled independently of each other (see, for example, Patent Document 1). In general, the energy of ions incident on the material to be processed is determined by the self-bias potential generated by the bias power supplied to the material to be processed, and the self-bias potential is the ratio of the effective earth area to the electrode area in the processing chamber. (For example, refer nonpatent literature 1). Therefore, due to the increased plasma potential, the plasma diffuses to the outer peripheral portion and is not sufficiently confined in the processing chamber, and the amount of foreign matter generated increases due to sputtering on the inner wall of the vacuum vessel and attachment / detachment of reaction products. There was a possibility.

それらの課題に対し、基板電極とアンテナ電極に同一周波数の位相制御したバイアス電圧を印加することにより、両電極のセルフバイアス電位を任意に制御することが実現されている(例えば、特許文献2参照)。   In response to these problems, it is possible to arbitrarily control the self-bias potential of both electrodes by applying a phase-controlled bias voltage having the same frequency to the substrate electrode and the antenna electrode (see, for example, Patent Document 2). ).

また、被処理材であるウェハは、基板電極上の静電吸着膜上に静電的に吸着され、ウェハ裏面に希ガスを導入し基板電極との伝熱効率を増加させウェハにバイアス電力を供給しつつ、温度調整を行っている。しかし、半導体製造プロセスではその工程から、ウェハ裏面に様々な膜が製膜されることも多く、その脱吸着特性をより信頼性の高いものにする必要があった。
特開平09−321031号公報 特開2002−174766号公報 B.Champman著 Glow Discharge Processes (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1980)
In addition, the wafer, which is the material to be processed, is electrostatically adsorbed on the electrostatic adsorption film on the substrate electrode, introduces a rare gas to the backside of the wafer, increases the heat transfer efficiency with the substrate electrode, and supplies bias power to the wafer. However, the temperature is adjusted. However, in the semiconductor manufacturing process, various films are often formed on the back surface of the wafer from the process, and it has been necessary to make the desorption characteristics more reliable.
JP 09-321031 A JP 2002-174766 A B. Glow Discharge Processes by Champman (John Wiley & Sons, Inc., New York, 1980)

上記従来の半導体製造装置においては、半導体製造時における歩留まり向上のため、ウェハの基板電極への脱吸着に対し、スループット向上と歩留まり向上の観点からその高速化と、信頼性向上が要求されている。   In the conventional semiconductor manufacturing apparatus described above, in order to improve the yield during semiconductor manufacturing, the desorption to the substrate electrode of the wafer is required to be increased in speed and reliability from the viewpoint of improving throughput and yield. .

本発明は、ウェハの基板電極への脱吸着に対して、信頼性が高くさらにスループットの高いプラズマ処理方法およびプラズマ処理装置を提供することを目的とする。   It is an object of the present invention to provide a plasma processing method and a plasma processing apparatus that have high reliability and high throughput for desorption of a wafer to a substrate electrode.

本発明のプラズマ処理装置では、基板電極に印加する高周波と基板電極に対向するアンテナ電極に印加する高周波の位相を制御することにより、ウェハのセルフバイアス電位を調整し、強制的にウェハにチャージされた電荷を放電することにより、ウェハの基板電極への脱吸着特性を信頼性良く行うことが可能である。   In the plasma processing apparatus of the present invention, the self-bias potential of the wafer is adjusted by controlling the phase of the high frequency applied to the substrate electrode and the high frequency applied to the antenna electrode facing the substrate electrode, and the wafer is forcibly charged. By discharging the charged charges, it is possible to reliably perform the desorption characteristic of the wafer to the substrate electrode.

すなわち、本発明は、真空排気装置が接続され内部を減圧可能な処理室、処理室内へガスを供給するガス供給装置、被処理材を載置可能な基板電極、基板電極に被処理材を吸着させるための静電吸着膜、被処理材を温調するために冷却ガス導入機構、基板電極に対向するプラズマを発生するための電磁波を放射するアンテナ電極、基板電極へ接続された高周波電源およびアンテナ電極へ接続された高周波電源、処理装置全体を制御する制御手段からなるプラズマ処理装置であって、
基板電極へ供給する高周波とアンテナ電極へ供給する高周波の位相差を制御する手段を有し、処理終了時に位相差を制御することにより被処理材に蓄積された電荷を放出する手段を有することを特徴とする。
That is, the present invention relates to a processing chamber to which an evacuation apparatus is connected and whose inside can be decompressed, a gas supply device for supplying gas into the processing chamber, a substrate electrode on which a processing material can be placed, and a processing material to be adsorbed on the substrate electrode An electrostatic adsorption film for controlling the temperature of the material to be processed, a cooling gas introduction mechanism, an antenna electrode for radiating electromagnetic waves for generating plasma facing the substrate electrode, a high-frequency power source and an antenna connected to the substrate electrode A plasma processing apparatus comprising a high-frequency power source connected to an electrode and a control means for controlling the entire processing apparatus,
It has means for controlling the phase difference between the high frequency supplied to the substrate electrode and the high frequency supplied to the antenna electrode, and has means for discharging the charge accumulated in the material to be processed by controlling the phase difference at the end of processing. Features.

また、本発明は、上記プラズマ処理装置において、制御手段が、冷却ガス排気終了後、被処理材に印加する高周波電力の出力をエッチング処理の進行しない出力まで低下させる手段であり、位相を制御する手段が、被処理材に印加する高周波とアンテナ電極に印加する高周波との位相差を0度とする手段であり、さらに、被処理材と基板電極との間の吸着力を監視する吸着力モニターを有し、吸着力モニターが、静電吸着膜のリーク電流を測定することにより吸着力を測定する手段であることを特徴とする。   Further, the present invention is a means for controlling the phase in the plasma processing apparatus, wherein the control means reduces the output of the high frequency power applied to the material to be processed to an output at which the etching process does not proceed after completion of cooling gas exhaustion. The means is a means for setting the phase difference between the high frequency applied to the material to be processed and the high frequency applied to the antenna electrode to 0 degree, and further, an adsorption force monitor for monitoring the adsorption force between the material to be processed and the substrate electrode The adsorption force monitor is a means for measuring the adsorption force by measuring the leakage current of the electrostatic adsorption film.

本発明は、上記プラズマ処理装置において、さらに、被処理材上昇用のプッシャーピンと静電吸着圧力およびプッシャーピンの変位を検知する圧力・変位センサーを具備し、プッシャーピンを被処理材に密着させ、さらに圧力・変位センサーにより吸着力を測定することを特徴とする。   The present invention further comprises a pusher pin for raising the material to be treated and a pressure / displacement sensor for detecting the electrostatic adsorption pressure and the displacement of the pusher pin, and the pusher pin is brought into close contact with the material to be treated. Further, the adsorption force is measured by a pressure / displacement sensor.

本発明は、真空排気装置が接続され内部を減圧可能な処理室、処理室内へガスを供給するガス供給装置、被処理材を載置可能な基板電極、基板電極に被処理材を吸着させるための静電吸着膜、被処理材を温調するために冷却ガス導入機構、基板電極に対向するプラズマを発生するための電磁波を放射するアンテナ電極、基板電極へ接続された高周波電源およびアンテナ電極へ接続された高周波電源、処理装置全体を制御する制御手段、基板電極へ接続された高周波電源とアンテナ電極へ接続された高周波電源に印加する高周波の位相を制御する手段、処理終了時に位相を制御することにより被処理材に蓄積された電荷を放出する手段、被処理材上昇用のプッシャーピン、被処理材と基板電極との間の吸着力を監視する吸着力モニターからなるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、処理終了時に被処理材に印加する高周波とアンテナ電極に印加する高周波の位相差を制御することにより被処理材に蓄積された電荷を放出することを特徴とする。   The present invention relates to a processing chamber to which an evacuation device is connected and whose inside can be decompressed, a gas supply device for supplying gas to the processing chamber, a substrate electrode on which a processing material can be placed, and a processing material to be adsorbed on the substrate electrode Electrostatic adsorption film, cooling gas introduction mechanism for controlling the temperature of the material to be processed, antenna electrode for radiating electromagnetic waves for generating plasma opposed to the substrate electrode, high frequency power source connected to the substrate electrode, and antenna electrode Connected high-frequency power supply, control means for controlling the entire processing apparatus, high-frequency power supply connected to the substrate electrode and means for controlling the high-frequency phase applied to the high-frequency power supply connected to the antenna electrode, phase control at the end of processing A means for releasing the charge accumulated in the material to be processed, a pusher pin for raising the material to be processed, and an adsorption force monitor for monitoring the adsorption force between the material to be processed and the substrate electrode A plasma processing method in a plasma processing apparatus, wherein a charge accumulated in a processing material is discharged by controlling a phase difference between a high frequency applied to the processing material and a high frequency applied to the antenna electrode at the end of processing. And

また、本発明は、上記プラズマ処理方法において、冷却ガス排気終了後、被処理材に印加する高周波電力の出力をエッチング処理の進行しない出力まで低下させ、被処理材に印加する高周波とアンテナ電極に印加する高周波との位相差を0度として被処理材に蓄積された電荷を放出し、さらに、被処理材と基板電極との間の吸着力を監視する吸着力モニターが、基板電極上に設けた静電吸着膜のリーク電流を測定することにより吸着力を測定することを特徴とする。   Further, the present invention provides the above plasma processing method, wherein after the cooling gas exhaust is finished, the output of the high frequency power applied to the material to be processed is reduced to an output at which the etching process does not proceed, and the high frequency applied to the material to be processed and the antenna electrode are reduced. An adsorption force monitor is provided on the substrate electrode to release the charge accumulated in the material to be processed with a phase difference from the applied high frequency of 0 degree and to monitor the adsorption force between the material to be processed and the substrate electrode. It is characterized in that the adsorption force is measured by measuring the leakage current of the electrostatic adsorption film.

また本発明は、上記プラズマ処理方法において、吸着力モニタがプッシャーピンと静電吸着圧力およびプッシャーピンの変位を検知する圧力・変位センサーを具備しており、プッシャーピンを被処理材に密着させ、さらに圧力・変位センサーにより吸着力を測定することを特徴とする。   Further, the present invention provides the above plasma processing method, wherein the adsorption force monitor includes a pusher pin, an electrostatic adsorption pressure, and a pressure / displacement sensor that detects displacement of the pusher pin, the pusher pin is brought into close contact with the workpiece, The adsorption force is measured by a pressure / displacement sensor.

本発明は、基板電極と対向する電極にそれぞれ印加するバイアスの位相を制御することにより、ウェハのセルフバイアス電位を調整し、強制的にウェハにチャージされた電荷を放電することにより、ウェハの基板電極への脱吸着特性を信頼性良く行うことが可能である。したがって、プラズマ処理の信頼性の向上およびスループット向上が可能であるという効果がある。   The present invention adjusts the self-bias potential of the wafer by controlling the phase of the bias applied to each of the electrodes opposed to the substrate electrode, and forcibly discharges the charge charged on the wafer. It is possible to perform the desorption property to the electrode with high reliability. Therefore, it is possible to improve the plasma processing reliability and throughput.

以下、本発明の実施の形態を、図1から図4を用いて説明する。図1は、本発明を適用するプラズマ処理装置の一実施例であるエッチング装置の縦断面図である。エッチング装置は、上部が開放された真空容器101の上部に処理容器104、誘電体窓102(例えば、石英製)、アンテナ電極103(例えば、Si製)を設置し密封することにより、処理室105を形成する。上部電極103は、エッチングガスを流すための多孔構造となっており、ガス供給装置107に接続されている。また、真空容器101には真空排気口106を介して真空排気装置(図示省略)が接続されている。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 4. FIG. 1 is a longitudinal sectional view of an etching apparatus which is an embodiment of a plasma processing apparatus to which the present invention is applied. In the etching apparatus, a processing chamber 104, a dielectric window 102 (for example, made of quartz), and an antenna electrode 103 (for example, made of Si) are installed and sealed on an upper portion of a vacuum vessel 101 whose upper portion is opened, thereby processing chamber 105. Form. The upper electrode 103 has a porous structure for flowing an etching gas, and is connected to the gas supply device 107. Further, a vacuum exhaust device (not shown) is connected to the vacuum vessel 101 via a vacuum exhaust port 106.

アンテナ電極103上部には、同軸線路111、フィルター110および整合器109、整合器112を介して高周波電源108(例えば、周波数100MHz〜450MHz)、アンテナバイアス電源113が接続されている。アンテナバイアス電源113(例えば、周波数400kHz〜4MHz)は、外部トリガー信号により発振を制御することができる。   A high frequency power source 108 (for example, a frequency of 100 MHz to 450 MHz) and an antenna bias power source 113 are connected to the upper portion of the antenna electrode 103 via a coaxial line 111, a filter 110, a matching unit 109, and a matching unit 112. The antenna bias power supply 113 (for example, a frequency of 400 kHz to 4 MHz) can control oscillation by an external trigger signal.

また、被処理材116を載置可能な基板電極115は、真空容器101下部に設置され、整合器118を介して基板バイアス電源119に接続されている。また、基板電極115は、上部に静電吸着膜(図示省略)を有し、被処理材116と静電吸着膜間に冷却用ガスを供給することが可能である。これらの冷却用ガスの圧力は、任意の圧力に制御することが可能である。また、基板バイアス電源119は、外部トリガー信号により発振を制御することが可能とされている。また、被処理材116を静電的に吸着させるために静電吸着用直流電源(静電チャック(ESC)電源)123がフィルター117を介して基板電極115に接続されている。   In addition, the substrate electrode 115 on which the processing object 116 can be placed is installed under the vacuum vessel 101 and connected to the substrate bias power source 119 via the matching unit 118. In addition, the substrate electrode 115 has an electrostatic adsorption film (not shown) on the upper portion, and can supply a cooling gas between the workpiece 116 and the electrostatic adsorption film. The pressure of these cooling gases can be controlled to an arbitrary pressure. The substrate bias power source 119 can control oscillation by an external trigger signal. In addition, an electrostatic adsorption DC power source (electrostatic chuck (ESC) power source) 123 is connected to the substrate electrode 115 via a filter 117 in order to electrostatically attract the material 116 to be processed.

また、アンテナバイアス電源113と基板バイアス電源119は、位相制御器120に接続されており、アンテナバイアス電源113と基板バイアス電源119より出力される高周波の位相を制御することができるようにされている。位相の設定は、位相検出プローブ121,122の信号を元に、所望の位相に制御することが可能である。ここで、その位相は主に180°±45°とした。   The antenna bias power supply 113 and the substrate bias power supply 119 are connected to the phase controller 120 so that the phase of the high frequency output from the antenna bias power supply 113 and the substrate bias power supply 119 can be controlled. . The phase can be set to a desired phase based on the signals from the phase detection probes 121 and 122. Here, the phase was mainly 180 ° ± 45 °.

上記のように構成されたプラズマ処理装置において、処理室105内部を真空排気装置(図示省略)により減圧した後、ガス供給装置107によりエッチングガスを処理室105内に導入し所望の圧力に調整する。高周波電源108より発振された高周波電力は、同軸線路111を伝播し、上部電極103および誘電体窓102を介して処理室105内に導入される。高周波電源108と該同軸線路111との間には整合器109が接続され、高周波電源108より出力された高周波電力を効率良く処理室105内に供給するように作用する。また、磁場発生用コイル114(例えば、ソレノイドコイル)により形成された磁場との相互作用により、処理室105内に高密度プラズマを生成する。特に電子サイクロトロン共鳴を起こす磁場強度(例えば、160G)を処理室内に形成した場合、効率良く高密度プラズマを生成することができる。   In the plasma processing apparatus configured as described above, the inside of the processing chamber 105 is depressurized by a vacuum exhaust device (not shown), and then an etching gas is introduced into the processing chamber 105 by the gas supply device 107 and adjusted to a desired pressure. . The high frequency power oscillated from the high frequency power supply 108 propagates through the coaxial line 111 and is introduced into the processing chamber 105 through the upper electrode 103 and the dielectric window 102. A matching unit 109 is connected between the high-frequency power source 108 and the coaxial line 111 and operates to efficiently supply the high-frequency power output from the high-frequency power source 108 into the processing chamber 105. In addition, high-density plasma is generated in the processing chamber 105 by the interaction with the magnetic field formed by the magnetic field generating coil 114 (for example, a solenoid coil). In particular, when a magnetic field intensity (for example, 160 G) that causes electron cyclotron resonance is formed in the processing chamber, high-density plasma can be generated efficiently.

アンテナバイアス電源113よりの高周波電力は、整合器112、同軸線路111を介してアンテナ電極103に供給される。このとき、整合器109および整合器112と同軸線路111の間にはフィルタ110が設置されており、フィルタ110は高周波電源108より出力された高周波電力を、同軸線路111方向へ効率良く投入すると共に、アンテナバイアス電源113より出力された高周波電力を、同軸線路111方向へ効率良く投入するように作用する。   High frequency power from the antenna bias power supply 113 is supplied to the antenna electrode 103 via the matching unit 112 and the coaxial line 111. At this time, a filter 110 is installed between the matching unit 109 and the matching unit 112 and the coaxial line 111, and the filter 110 efficiently inputs high-frequency power output from the high-frequency power source 108 toward the coaxial line 111. The high-frequency power output from the antenna bias power supply 113 acts to efficiently input the coaxial bias 111 toward the coaxial line 111.

また、基板電極115に載置された被処理材116は、整合器118を介して板バイアス電源119より高周波電力が供給され、表面処理(例えば、エッチング処理)される。該基板電極115には、静電吸着用直流電源(静電チャック(ESC)電源)123が接続されており、被処理材116を吸着することが可能とされている。静電吸着用直流電源123と整合器118の間にはフィルタ117が接続されており、基板電極115および静電吸着用直流電源123から出力された電力を効率良く基板電極115に投入するように作用する。   In addition, the material to be processed 116 placed on the substrate electrode 115 is supplied with high frequency power from the plate bias power source 119 via the matching unit 118 and is subjected to surface treatment (for example, etching treatment). The substrate electrode 115 is connected to a DC power source for electrostatic attraction (electrostatic chuck (ESC) power source) 123 so that the workpiece 116 can be adsorbed. A filter 117 is connected between the electrostatic attraction DC power source 123 and the matching unit 118 so that the power output from the substrate electrode 115 and the electrostatic attraction DC power source 123 is efficiently input to the substrate electrode 115. Works.

また、位相および電源用制御器124は、放電開始およびエッチング終了信号を元にに定められたシーケンスどおりに位相および電源出力を制御することが可能な構造となっている。   Further, the phase and power supply controller 124 has a structure capable of controlling the phase and power supply output in a sequence determined based on the discharge start and etching end signals.

図2に、被処理材116であるウェハのセルフバイアス電位を示すVdc/Vpp比とバイアスの位相差の関係を示す。ここで、Vdcとは、バイアス電圧のVpp(ピークトゥピーク電圧)の1/2をバイアス電圧の最大値から減じた値である。Vdc/Vpp比は位相差180度で−0.45と最小となり、位相差0度で約−0.15と最大となる。また、本測定結果は、上部アンテナ電極103と基板電極115の電極間隔を広い70mm程度で行った実験結果であり、同様の測定を電極間隔の狭い20mm〜40mm程度で行った場合には、位相差180度では同様にVdc/Vpp比は約−0.45となるが、位相差0度ではVdc/Vpp比は約0となる。これは、狭電極間隔では側壁のアースとしての機能が減少するためである。図2より、位相差を変化させることによりウェハのセルフバイアス電位を任意に制御できることが分かる。   FIG. 2 shows the relationship between the Vdc / Vpp ratio indicating the self-bias potential of the wafer as the material 116 to be processed and the bias phase difference. Here, Vdc is a value obtained by subtracting ½ of Vpp (peak-to-peak voltage) of the bias voltage from the maximum value of the bias voltage. The Vdc / Vpp ratio has a minimum value of -0.45 at a phase difference of 180 degrees, and a maximum value of about -0.15 at a phase difference of 0 degrees. In addition, this measurement result is an experimental result obtained when the electrode distance between the upper antenna electrode 103 and the substrate electrode 115 is about 70 mm wide. When the same measurement is performed at about 20 mm to 40 mm where the electrode distance is narrow, Similarly, when the phase difference is 180 degrees, the Vdc / Vpp ratio is about −0.45, but when the phase difference is 0 degree, the Vdc / Vpp ratio is about 0. This is because the function of the side wall as a ground decreases with a narrow electrode interval. FIG. 2 shows that the self-bias potential of the wafer can be arbitrarily controlled by changing the phase difference.

図3に、エッチング処理終了時のRF電力、位相差、ウェハ裏面冷却用ガス圧力、静電吸着用電源(ESC)電圧、およびウェハと静電吸着膜間の静電吸着力の時間変化を示す。時刻T1までが実際のエッチング処理時間であり、その後が静電吸着膜に吸着したウェハを脱離させる時間である。時刻T1〜T2では、裏面冷却ガスを排気しさらにウェハバイアス(RF)出力を位相差180のままエッチングが進行しない程度の弱い出力まで減少させる。裏面冷却ガスの排気終了(時刻T2)後、静電吸着用電源(ESC)の出力電圧を0Vにすると共に、位相差を0度とする。すると静電吸着膜およびウェハ裏面に蓄積された電荷は、ESC電源を介して放電すると同時に、位相差0度としたためウェハ電位は強制的に0Vとなることから、プラズマを介して強制的に放電される。したがって、ウェハと基板電極間の吸着力は急速に減少する(時刻T3)。その後時刻T4にはバイアス電力をオフし、時刻T5にプラズマ生成用ソース電源をオフし、全ての処理を終了する。   FIG. 3 shows temporal changes in RF power, phase difference, wafer back surface cooling gas pressure, electrostatic adsorption power supply (ESC) voltage, and electrostatic adsorption force between the wafer and the electrostatic adsorption film at the end of the etching process. . The time until the time T1 is the actual etching processing time, and the time after that is the time for detaching the wafer adsorbed on the electrostatic adsorption film. At times T1 to T2, the back surface cooling gas is exhausted, and the wafer bias (RF) output is decreased to a weak output that does not allow the etching to proceed with the phase difference 180. After the end of exhaust of the back surface cooling gas (time T2), the output voltage of the electrostatic adsorption power supply (ESC) is set to 0 V and the phase difference is set to 0 degree. Then, the electric charge accumulated on the electrostatic adsorption film and the back surface of the wafer is discharged through the ESC power supply, and at the same time, the phase difference is set to 0 degree, so that the wafer potential is forced to 0 V. Is done. Therefore, the attractive force between the wafer and the substrate electrode decreases rapidly (time T3). Thereafter, the bias power is turned off at time T4, the source power source for plasma generation is turned off at time T5, and all the processes are completed.

次に、図4(a)および図4(b)を用いて吸着力モニターの構成を説明する。図4(a)の吸着力モニタは、基板電極115の表面に設けた静電吸着膜130と、ウェハ上昇用のプッシャーピン131と、圧力・変位計などのセンサ132と、プッシャーピン駆動機構134と、電流計135とRF電源119と、ESC電源123とを有している。図4(a)の構成では、静電吸着膜130は膜間にかかる電圧により、リーク電流が変化するため、そのリーク電流を電流計135で測定することにより吸着力を測定することが可能である。また、図4(b)の吸着力モニタは、基板電極115の表面に設けた静電吸着膜130と、ウェハ上昇用のプッシャーピン131と、圧力・変位計などのセンサ132と、制御部133と、プッシャーピン駆動機構134と、RF電源119と、ESC電源123とを有している。図4(b)の構成では、ウェハ上昇用のプッシャーピン131を処理終了後にウェハに密着させ、プッシャーピン131にある一定の圧力を印加し、その圧力変化および変位をセンサ132でモニターすることにより吸着力を測定することが可能である。これらのいずれかのモニターおよび制御機器を用いた場合、図3に示す時刻T3を検出することが可能である。したがって吸着力モニターを用いた場合は時刻T4を時刻T3と同時とすることが可能であり、スループットの向上が可能である。   Next, the configuration of the suction force monitor will be described with reference to FIGS. 4 (a) and 4 (b). The adsorption force monitor of FIG. 4A includes an electrostatic adsorption film 130 provided on the surface of the substrate electrode 115, a pusher pin 131 for raising the wafer, a sensor 132 such as a pressure / displacement meter, and a pusher pin drive mechanism 134. An ammeter 135, an RF power source 119, and an ESC power source 123. In the configuration of FIG. 4 (a), the leakage current of the electrostatic adsorption film 130 changes depending on the voltage applied between the films. Therefore, the adsorption force can be measured by measuring the leakage current with an ammeter 135. is there. 4B includes an electrostatic adsorption film 130 provided on the surface of the substrate electrode 115, a pusher pin 131 for raising the wafer, a sensor 132 such as a pressure / displacement meter, and a control unit 133. A pusher pin drive mechanism 134, an RF power source 119, and an ESC power source 123. 4B, the pusher pins 131 for raising the wafer are brought into close contact with the wafer after the processing is completed, a certain pressure is applied to the pusher pins 131, and the pressure change and displacement are monitored by the sensor 132. It is possible to measure the adsorption force. When any one of these monitors and control devices is used, it is possible to detect the time T3 shown in FIG. Therefore, when the adsorption force monitor is used, the time T4 can be set at the same time as the time T3, and the throughput can be improved.

また、上記実施例ではエッチング装置について述べたが、アッシング装置、プラズマCVD装置など、基板電極へ高周波電力を供給する他のプラズマ処理装置においても同様の効果がある。   Although the etching apparatus has been described in the above embodiment, the same effect can be obtained in other plasma processing apparatuses that supply high-frequency power to the substrate electrode, such as an ashing apparatus and a plasma CVD apparatus.

本発明を用いた第1の実施例であるエッチング装置を示す縦断面図。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The longitudinal cross-sectional view which shows the etching apparatus which is the 1st Example using this invention. セルフバイアス電圧と位相差の関係を示す特性図。The characteristic view which shows the relationship between a self-bias voltage and a phase difference. エッチング終了時の各パラメータ出力等の時間変化を示す時間線図。The time diagram which shows time changes, such as each parameter output at the time of completion | finish of an etching. 吸着力モニターの構成を示す、縦断面図。The longitudinal cross-sectional view which shows the structure of an adsorption power monitor.

符号の説明Explanation of symbols

101…真空容器
102…誘電体窓
103…アンテナ電極
104…処理容器
105…処理室
106…真空排気口
107…ガス供給装置
108…高周波電源
109…整合器
110…フィルター
111…同軸線路
112…整合器
113…アンテナバイアス電源
114…磁場発生コイル
115…基板電極
116…被処理材
117…フィルター
118…整合器
119…基板バイアス電源
120…位相制御器
121,122…位相検出プローブ
123…静電吸着用直流電源
124…位相および電源用制御器???
130…静電吸着膜
131…プッシャーピン
132…センサ
133…制御部
134…プッシャーピン駆動機構
135…電流計
DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 ... Vacuum container 102 ... Dielectric window 103 ... Antenna electrode 104 ... Processing container 105 ... Processing chamber 106 ... Vacuum exhaust port 107 ... Gas supply apparatus 108 ... High frequency power supply 109 ... Matching device 110 ... Filter 111 ... Coaxial line 112 ... Matching device 113 ... Antenna bias power source 114 ... Magnetic field generating coil 115 ... Substrate electrode 116 ... Material to be processed 117 ... Filter 118 ... Matching device 119 ... Substrate bias power source 120 ... Phase controller 121, 122 ... Phase detection probe 123 ... DC for electrostatic adsorption Power supply 124 ... Phase and power supply controller? ? ?
DESCRIPTION OF SYMBOLS 130 ... Electrostatic adsorption film 131 ... Pusher pin 132 ... Sensor 133 ... Control part 134 ... Pusher pin drive mechanism 135 ... Ammeter

Claims (9)

真空排気装置が接続され内部を減圧可能な処理室、処理室内へガスを供給するガス供給装置、被処理材を載置可能な基板電極、基板電極に被処理材を吸着させるための静電吸着膜、被処理材を温調するために冷却ガス導入機構、基板電極に対向するプラズマを発生するための電磁波を放射するアンテナ電極、基板電極へ接続された高周波電源およびアンテナ電極へ接続された高周波電源、処理装置全体を制御する制御手段からなるプラズマ処理装置であって、
基板電極へ供給する高周波とアンテナ電極へ供給する高周波の位相差を制御する手段を有し、
処理終了時に位相差を制御することにより被処理材に蓄積された電荷を放出する手段を有する
ことを特徴とするプラズマ処理装置。
A processing chamber to which a vacuum exhaust device is connected and the inside of which can be depressurized, a gas supply device for supplying gas to the processing chamber, a substrate electrode on which a processing material can be placed, and electrostatic adsorption for adsorbing the processing material on the substrate electrode Cooling gas introduction mechanism for controlling the temperature of the film, the material to be treated, an antenna electrode for radiating electromagnetic waves for generating plasma facing the substrate electrode, a high frequency power source connected to the substrate electrode, and a high frequency connected to the antenna electrode A plasma processing apparatus comprising control means for controlling the power source and the entire processing apparatus,
Means for controlling the phase difference between the high frequency supplied to the substrate electrode and the high frequency supplied to the antenna electrode;
A plasma processing apparatus comprising means for discharging charges accumulated in a material to be processed by controlling a phase difference at the end of processing.
請求項1記載のプラズマ処理装置において、制御手段は、冷却ガス排気終了後、被処理材に印加する高周波電力の出力をエッチング処理の進行しない出力まで低下させる手段であり、位相を制御する手段が、被処理材に印加する高周波とアンテナ電極に印加する高周波との位相差を0度とする手段であることを特徴とするプラズマ処理装置。   2. The plasma processing apparatus according to claim 1, wherein the control means is means for reducing the output of the high-frequency power applied to the material to be processed to an output at which the etching process does not proceed after the cooling gas exhaust, and the means for controlling the phase. A plasma processing apparatus, characterized in that the phase difference between the high frequency applied to the material to be processed and the high frequency applied to the antenna electrode is 0 degree. 請求項1または請求項2記載のプラズマ処理装置において、被処理材と基板電極との間の吸着力を監視する吸着力モニターを有することを特徴とするプラズマ処理装置。   3. The plasma processing apparatus according to claim 1, further comprising an adsorption force monitor that monitors an adsorption force between the material to be processed and the substrate electrode. 請求項3記載のプラズマ処理装置において、吸着力モニターが、静電吸着膜のリーク電流を測定することにより吸着力を測定する手段であることを特徴とするプラズマ処理装置。   4. The plasma processing apparatus according to claim 3, wherein the adsorption force monitor is means for measuring the adsorption force by measuring a leakage current of the electrostatic adsorption film. 請求項3記載のプラズマ処理装置において、被処理材上昇用のプッシャーピンと静電吸着圧力およびプッシャーピンの変位を検知する圧力・変位センサーを具備し、プッシャーピンを被処理材に密着させ、さらに圧力・変位センサーにより吸着力を測定することを特徴とするプラズマ処理装置。   4. The plasma processing apparatus according to claim 3, further comprising a pusher pin for raising the workpiece, a pressure / displacement sensor for detecting electrostatic adsorption pressure and displacement of the pusher pin, the pusher pin being in close contact with the workpiece, A plasma processing apparatus that measures adsorption force with a displacement sensor. 真空排気装置が接続され内部を減圧可能な処理室、処理室内へガスを供給するガス供給装置、被処理材を載置可能な基板電極、基板電極に被処理材を吸着させるための静電吸着膜、被処理材を温調するために冷却ガス導入機構、基板電極に対向するプラズマを発生するための電磁波を放射するアンテナ電極、基板電極へ接続された高周波電源およびアンテナ電極へ接続された高周波電源、処理装置全体を制御する制御手段、基板電極へ接続された高周波電源とアンテナ電極へ接続された高周波電源に印加する高周波の位相を制御する手段、処理終了時に位相を制御することにより被処理材に蓄積された電荷を放出する手段、被処理材上昇用のプッシャーピン、被処理材と基板電極との間の吸着力を監視する吸着力モニターからなるプラズマ処理装置におけるプラズマ処理方法であって、
処理終了時に被処理材に印加する高周波とアンテナ電極に印加する高周波の位相差を制御することにより被処理材に蓄積された電荷を放出する
ことを特徴とするプラズマ処理方法。
A processing chamber to which a vacuum exhaust device is connected and the inside of which can be depressurized, a gas supply device for supplying gas to the processing chamber, a substrate electrode on which a processing material can be placed, and electrostatic adsorption for adsorbing the processing material on the substrate electrode Cooling gas introduction mechanism for controlling the temperature of the film, the material to be treated, an antenna electrode for radiating electromagnetic waves for generating plasma facing the substrate electrode, a high frequency power source connected to the substrate electrode, and a high frequency connected to the antenna electrode Power supply, control means for controlling the entire processing apparatus, means for controlling the phase of the high frequency applied to the high frequency power supply connected to the substrate electrode and the high frequency power supply connected to the antenna electrode, and processing by controlling the phase at the end of processing A plasma treatment comprising means for discharging the charge accumulated in the material, a pusher pin for raising the material to be treated, and an adsorption force monitor for monitoring the adsorption force between the material to be treated and the substrate electrode. A plasma processing method in the apparatus,
A plasma processing method for discharging charges accumulated in a material to be processed by controlling a phase difference between the high frequency applied to the material to be processed and the high frequency applied to the antenna electrode at the end of the processing.
請求項6記載のプラズマ処理方法において、冷却ガス排気終了後、被処理材に印加する高周波電力の出力をエッチング処理の進行しない出力まで低下させ、被処理材に印加する高周波とアンテナ電極に印加する高周波との位相差を0度として被処理材に蓄積された電荷を放出することを特徴とするプラズマ処理方法。   7. The plasma processing method according to claim 6, wherein after exhausting the cooling gas, the output of the high frequency power applied to the material to be processed is reduced to an output at which the etching process does not proceed, and is applied to the high frequency applied to the material to be processed and the antenna electrode. A plasma processing method, wherein a charge accumulated in a material to be processed is discharged with a phase difference from a high frequency of 0 degree. 請求項6または請求項7記載のプラズマ処理方法において、被処理材と基板電極との間の吸着力を監視する吸着力モニターが、基板電極上に設けた静電吸着膜のリーク電流を測定することにより吸着力を測定することを特徴とするプラズマ処理方法。   8. The plasma processing method according to claim 6, wherein an adsorption force monitor that monitors an adsorption force between the material to be processed and the substrate electrode measures a leakage current of an electrostatic adsorption film provided on the substrate electrode. A plasma processing method characterized by measuring an adsorption force. 請求項8記載のプラズマ処理方法において、吸着力モニタがプッシャーピンと静電吸着圧力およびプッシャーピンの変位を検知する圧力・変位センサーを具備し、プッシャーピンを被処理材に密着させ、さらに圧力・変位センサーにより吸着力を測定することを特徴とするプラズマ処理方法。   9. The plasma processing method according to claim 8, wherein the adsorption force monitor comprises a pusher pin, a pressure / displacement sensor for detecting electrostatic adsorption pressure and displacement of the pusher pin, the pusher pin is brought into close contact with the material to be treated, and pressure / displacement is further provided. A plasma processing method, wherein the adsorption force is measured by a sensor.
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