JP2010258452A - 半導体プロセス部品の残留電荷の検出及び除去システム及びその方法 - Google Patents

Abstract

【課題】半導体プロセス部品から残留電荷を除去するシステム及びその方法を提供する。残留電荷の除去でデチャックの失敗を減少・防止することによって半導体プロセス部品の崩れや破損を防止する。
【解決手段】静電チャックに嵌められた電極に反対極性の放電直流電圧を印加し、またリフトピンユニットによって残留電荷が接地される出口を提供する。それによって、残留電荷が除去される。リフトピンユニットは静電チャック台座と同じ電位に保持されて、ＲＦパワーが印加されてプラズマを生成する際にスパークが発生するのを防止する。電荷センサを利用して残留電荷の量を検出及び測定し、次回のデチャック工程中の反対極性の放電電圧のパラメータが調整される。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は、基板微細加工技術に係り、特に半導体プロセス部品の残留電荷の検出及び除去システム及びその方法に関する。

半導体プロセス部品や基板の微細加工は公知の技術であり、半導体、フラットパネルディスプレイ、発光ダイオード（ＬＥＤ）、太陽電池などの製造に適用されている。微細加工のそれぞれの工程には、プラズマ補助プロセス（例えば、プラズマ補強ＣＶＤ、反応性イオンエッチング等）を含めることができ、それらのプロセスは反応室内で実施され、当該反応室にはプロセスガスが注入される。ＲＦソースが、反応室内部に電誘導および／または容量結合され、プラズマを生成、保持するようにプロセスガスを活性化する。反応室内部において露出された基板は、チャックに支持され、ある種のクランプ力によって一定な位置に固定される。

従来の種類のチャックは静電チャックであり、加工工程において、前記静電チャックは、静電力によって基板を固定またはクランプする。直流電極が高電圧直流電源と接続され、静電チャックとウエハーとの間で電極が相反する静電荷を生成させ、静電クランプ力を生成する。

プロセスが完了すると、チャックから基板を除去したりデチャック（ｄｅ−ｃｈｕｃｋｅｄ）する必要がある。デチャックを実現するために、高圧直流電源は遮断される。しかし、残留電荷は基板全体の背面、または一部の基板の背面に留まる傾向があるので、リフトピンが基板を押し上げる際に、基板はしばしば静電チャックから離脱されずに複数片に砕けたり、他の破損が発生したりすることがある。

米国特許第６７９０３７５号明細書 米国特許出願公開第２００８／０２１８９３１号明細書 米国特許第５９０００６２号明細書 米国特許第６６４６８５７号明細書

従来の技術においては、デチャックを促すために、直流電極に対する反対極性の放電電圧の印加および／または残留電荷に対して出口を提供するなどの、さまざまな技術が用いられている。従来の方法の一つには、プラズマプロセスの後期に、基板を押し上げるとチャックを流れるピーク電流が検出され、次回の運転時に反対極性の放電電圧の幅および／または時間を制御するものがある。他の従来の方法では、コンデンサセンサによって静電チャック電極と基板との間の電気容量値が測定され、当該測定された電気容量値に基づいて、反対極性の放電電圧が算出される。このように、反対極性の放電電圧の大きさは、ウエハー加工中に印加されるＲＦパワーや、静電チャックの表面状況等の、種々の要素にしたがって変動する。

リフトピンは、通常の静電チャックに用いられ、ロボットアームが基板の下方に到達して、加工された基板を移動することができるように、基板を静電チャックから押し上げる。従来の方法では、リフトピンは、導電され、接地されるように製造され、残留電荷に放電径路を提供している。当該リフトピンの放電径路に沿って、ＲＦフィルタおよび／または抵抗を含ませてもよい。従来の別の方法では、リフトピンがスイッチと可変抵抗を介して接地されている。ここで、参考のために米国特許第６７９０３７５号（特許文献１）、米国特許出願公開第２００８／０２１８９３１号（特許文献２）、米国特許第５９０００６２号（特許文献３）、米国特許第６６４６８５７号（特許文献４）などの他の従来技術を提示する。

現在、加工した基板から残留電荷を放電させてデチャックの失敗を減少させるとともに、前回のデチャック工程のデータを収集して、後のデチャック工程を最適化するデチャックシステム及びデチャック方法が必要とされている。

本発明は、残留電荷を除去することによってデチャックの失敗を減少／防止して、半導体プロセス部品の崩れや破損を防止することができる半導体プロセス部品から残留電荷を除去するシステム及び方法を提供することを目的とする。

本発明は以下のような技術手段によって実現される。

本発明は、反応室内の静電チャックにクランプされた半導体プロセス部品に対してデチャックするシステムであって、ＲＦソースでプラズマを生成及び維持して、当該反応室内の半導体プロセス部品を処理し、半導体プロセス部品処理後に、少なくとも一つの導電性リフトピンを半導体プロセス部品に接触させて半導体プロセス部品を放電させるシステムにおいて、第１放電径路に沿って設置され、当該第１放電径路によって半導体プロセス部品の残留電荷の放電を検出する残留電荷センサと、残留電荷センサとリフトピンとの間に接続された第１インダクタと、残留電荷センサから出力信号を受信し、残留電荷の量を決定するコントローラと、を備えたシステムを提供する。

本発明は、さらに半導体プロセス部品から残留電荷を除去する方法であって、反応室内で、クランプ電圧を印加することによって、半導体プロセス部品を静電チャックにクランプするステップと、ＲＦソースを反応室内に連結し、プラズマを生成及び維持して、当該反応室内の半導体プロセス部品を処理するステップと、第１スイッチと反応室の間にＲＦ遮断インダクタを設置して、ＲＦ電流が第１放電径路に沿って当該第１スイッチに到達して接地されるようにするステップと、クランプ電圧を停止するステップと、少なくとも一つの導電性リフトピンを押し上げて半導体プロセス部品の下面に接触させ、半導体プロセス部品の残留電荷を当該第１放電径路に沿って放電させるステップと、半導体プロセス部品上の残留電荷を検出するステップと、残留電荷の量を決定して、残留電荷の量に関する制御信号を生成するステップと、を含む方法を提供する。

また、本発明は、更に静電力によって半導体プロセス部品をクランプする静電チャックと、静電チャックを支持する導電性台座と、導電性台座と連結されて、プラズマを生成及び維持して、半導体プロセス部品を処理するＲＦソースと、静電チャック上の開孔に沿って、回収位置から上方へ移動して、半導体プロセス部品の下面に接触される少なくとも一つの導電性リフトピンと、導電性リフトピンを導電性台座に接続させるコネクタと、を備えた半導体プロセス部品のデチャックシステムを提供する。

本発明の実施形態に係る静電チャック上に放置されたウエハーに対して放電する一つのシステムを表す。 本発明の実施形態に係る静電チャック上に放置されたウエハーに対して放電する一つのシステムを表す。 本発明の他の実施形態に係る代替径路によって静電チャック上に放置されたウエハーに対して放電するシステムを表す。 本発明の他の実施形態に係るフィードフォワード制御によって静電チャック上のウエハーの残留電荷の検出、除去を実現するシステムを表す。 本発明の実施形態に係る残留電荷センサの配置の一例を表す。 本発明の実施形態に係る残留電荷センサの配置の一例を表す。 図４Ａ及び図４Ｂにおける残留電荷センサの電圧積分器の電圧−時間図を表す。 本発明の実施形態に係る残留電荷センサの他の配置を表す。 図５Ａに示した残留電荷センサ中の高抵抗電圧モニターの電圧−時間図を表す。 本発明の実施形態に係るデチャック過程のフローチャートを表す。 本発明の実施形態に係るデチャック過程の三つの異なる電圧条件の試験の状況を表す。 デチャックのそれぞれの試験条件および相応する結果を示す表を表す。

本発明に係る実施形態は改良されたデチャックプロセスを供給するものであり、リフトピンを採用してデチャックプロセスにおける半導体部品の破損可能性を減少する。なお、「半導体部品」、「ウエハー」、「基板」等の用語は、以下の説明で頻繁に置き換えて使用されるが、本発明において、それらは全て図１のＡに示すような処理反応室１１０で加工される部品を意味し、かかる部品はウエハー、基板、プリント基板、大面積のフラットパネル基板等に限らない。便宜上、本発明の説明と図面において、主に、「ウエハー」の例を挙げて説明する。

図１Ａには処理チャンバ１００が示されている。本発明のデチャック方法は該処理チャンバ１００に適用することができる。処理チャンバ１００には、ＲＦパワーをウエハー１１５に印加させてプラズマ１１２を形成するための反応室１１０が含まれている。この反応室１１０は接地することができる。ウエハー１１５には、半導体ウエハーや誘電体ウエハーが含まれてもよい。必要な微細加工プロセスや反応室１１０のプロセス前後の条件に応じて、プラズマ１１２を形成させるプロセスガスや、冷却ガス／液体等の様々な流体が反応室１１０に導入される。単純化するため、反応室１１０及び真空ポンプに接続される種々の流体入出口は図１に図示されていない。

ウエハー１１５は、静電チャック１２０に取り付けられている。静電チャック１２０は、クーロン（Ｃｏｕｌｏｍｂ）型またはヨンセン−ラーベク（Ｊｏｈｎｓｅｎ−Ｒａｈｂｅｋ）型チャック、または他の何れかの標準的または使用に合わせて変更されたチャックであってもよい。静電チャック１２０には直流電極１２５が埋め込まれ、ウエハー１１５を支持するための誘電体部１２２を備えている。ウエハー加工中に発生する静電クランプ力によってウエハーを支持するように、高電圧モジュール１５５が電気的接続１６２を介して、直流電極１２５と接続されて静電チャック１２０に直流電圧を供給する。高電圧モジュール１５５は、その一端が接地された高電圧源１６０を備えている。高電圧源１６０は、接地端子に対して一定範囲内の正または負極性の直流電圧を供給可能な両極性電圧源とすることができる。さらに後に詳述するが、上記のように、プラズマプロセス完了後、直流電圧１２０に反対極性の直流電圧が印加されて静電チャック１２０を放電させる必要がある。加えて、高電圧モジュール１５５は、例えば図１に示したようなＲＦ遮断インダクタ１６５等のＲＦフィルタを含む。上記ＲＦ遮断インダクタ１６５はＲＦ電流が高電圧源１６０に到達することを防止する。

静電チャック１２０は、静電チャック台座１３０に支持され、上記台座は通常と同様にアルミニウムなどの導電性の素材で作られる。静電チャック台座１３０は陰極として作用し、ＲＦパワーを反応室１１０に容量結合させて、反応室１１０内でプラズマ１１２を生成しつつ維持する。陽極端は反応室１１０の上方に設けられ、誘電体素子１２４を介して反応室１１０の本体部と相互に電気的に絶縁されている。容量結合による以外に、ＲＦパワーは、誘導コイル（図１Ａに図示しない）を用いて誘導結合を実現することもできることを指摘しておく。

静電チャック１２０及び静電チャック台座１３０はそれぞれ対応するように配置された通孔１３５を有し、リフトピン１３７は通孔１３５に沿って上方に移動し、ウエハー１１５の下面に接触する。図１において、リフトピンアセンブリ１３６は通孔１３５ａ、１３５ｂと対応する２つのリフトピン１３７ａ、１３７ｂとを含む。システムには、任意の数のリフトピン及びそれと対応する通孔が含まれていてもよい。通常の状況下で、プロセスの過程では、ウエハー１１５は静電チャック１２０にクランプされ、リフトピン１３７は回収の位置に留まっている。プロセスの完了後、リフトピン１３７は次第に上方へ移動する。リフトピンアセンブリ１３６は、リフトピン１３７の各々が接続されるコネクタ１４０を有していてもよい。リフトピンの数量や大きさを設計することによって、静電チャック１２０の上面を超える位置までウエハー１１５を正確に、また平らに支持して押し上げることができる。リフトピンアセンブリ１３６はある種の駆動機構を含み、リフトピンアセンブリ１３６の垂直方向の動き（図に示すような上下の矢印１８７）を制御する。例えば、駆動機構は、モータ１５０を含んでいてもよい。ベローズ１４５ａ−ｂは、真空密封方式でリフトピン１３７ａ−ｂを静電チャック台座１３０に接続させる。ウエハー１１５の残留電荷の放電に資するように、リフトピン１３７とリフトピンコネクタ１４０は導電性を有するように製造される。ただし、リフトピン１３７と直流電極１２５とは、電気的に絶縁される。

ＲＦソース１７５は、静電チャック台座１３０に接続されたＲＦ整合装置１７０及び電気的接続１８０を介して、ＲＦパワーを静電チャックに供給する。ＲＦ整合装置１７０は、インダクタ１８２及びコンデンサ１８４を含む。電気的接続１８６は、リフトピン１３７ａ、１３７ｂを静電チャック台座１３０に接続させる。図１Ａに示す実施形態の中で、電気的接続１８６は、導電性リフトピンコネクタ１４０を静電チャック台座１３０に接続させる。
電気的接続１８６は、静電チャック台座１３０とリフトピン１３７とを同一の電位に確保するものであり、高電圧による通孔１３５内での火花の発生を回避する。

ＲＦ整合装置１７０は、スイッチ１９０を含む。スイッチ１９０は、ウエハーを地面に放電するような径路を作成するように配置される（ＲＦパワーがオフで、リフトピン１３７がウエハー１１５の底面に接触された時）。スイッチ１９０はリレーであってもいい、オン、オフされて地面にまで放電するような径路を接続したり遮断する。スイッチ１９０は、真空リレーや他の種類の接続であってもよい。ただし、図１に示すようなＲＦ整合装置１７０にはスイッチ１９０が含まれているが、スイッチ１９０は個別な素子として、ＲＦ整合装置１７０の外部に載置することもできる。

ＲＦソース１７５がオン、スイッチ１９０がオフの場合、ＲＦ電流が放電径路を探して接地される前にスイッチ１９０を通過したり破損したりする可能性があることに注意しなければならない。インダクタ１８２を静電チャック台座１３０とスイッチ１９０の間に位置させ、インダクタ１８２の正しいインダクタンス値を選択して周波数と対応させることによって、ＲＦ電流を阻止してスイッチ１９０の破損を防止することができる。当業者にとっては言うまでもなく、図１には単一のインダクタ１８２だけを一例として示したが、複数の独立したインダクタがＲＦソース抵抗整合用とＲＦ電流の返回防止用に用いられてもよい。

図１Ｂには、他の実施形態のシステム１１０が示されている。図１Ａの処理チャンバ１００と同じであるが、静電チャック台座１３０がリフトピン１３７ａ−ｂに接続される変形形態を描いている。システム１１０では、電気的接続１８６は電気接続１８０から分岐される。また、種々の電気的接続が使用されて静電チャック台座１３０とリフトピン１３７ａ−ｂとを同一の同じ電位にさせてもよい、本発明は如何なる特定の電気的接続にも限られないことは、当業者にとっては言うまでもない。

図２には、さらに他の実施形態のシステム２００が示されている。システム２００の多くの部品は上記の処理チャンバ１００と同じであるので、同一の部品記号を付している。処理チャンバ１００とシステム２００両者の主な相違点は、システム２００にはスイッチ１９０が設けられていないことである。代わりに、システム２００にはスイッチ２９５が含まれており、ウエハー１１５のための変形形態の放電径路を確立する。

スイッチ２９５が閉じられている時は、リフトピン１３７ａ−ｂは電気的接続２９７を介して直流電極１２５に接続される。ウエハーの加工後、ＲＦソース１７５がオフにされ、スイッチ２９５が閉じ合わされ、リフトピンがウエハー１１５の下部表面と接触すると、直流電極１２５とウエハー１１５は同一の電位を取得する。言い換えれば、直流電極１２５とウエハー１１５が短絡されて、ウエハー１１５が放電される。スイッチ２９５は真空リレーやリレーのいずれか他の種類の接続であってもよい。

デチャックの目的が単にウエハー１１５から残留電荷を除去するだけなら、次のウエハーのデチャック工程を最適化するようにウエハー１１５上の残留電荷の総量を測定する必要はない。これは当業者にとっては言うまでもない。処理チャンバ１００、１１０及び２００は実施可能な異なる解決手段を提供している。一方、図３には、本発明のウエハー１１５上の残留電荷が測定される他の実施形態３００が示されている。該残留電荷の測定値は、次のデチャック工程の実施に対するフィードフォワード制御を達成するために使用することができる。例えば、前のデチャック工程で測定した残留電荷に基づいて、反対極性の放電電圧の大きさや、時間が調整される。

システム３００の多くの部品は、処理チャンバ１００と同じなので、同一の部品記号を付している。システム３００での相違する部品は、残留電荷センサ３９５及びコントローラ３９７である。点線は３９６及び３９８と、システム３００の種々の素子の間での信号の伝達経路を示す。例えば、残留電荷センサ３９５が現在のウエハーから残留電荷総量を確定して、径路３９６を介してコントローラ３９７に伝える。コントローラ３９７はフィードフォワードマイクロコントローラを含めている。コントローラ３９７は、必要とする反対極性の放電電圧の大きさを計算して次のウエハーのデチャック操作の放電電圧の変化幅と時間を調整し、径路３９８を介して適切な制御信号を高電圧モジュール１５５に送信する。残留電荷センサ３９５とコントローラ３９７は、図３に示す実施形態では個別な機能モジュールで示されているが、コントローラ３９７は、残留電荷センサ３９５の若干の素子又は全部をコントローラのサブシステムとして含んでいてもよいことは当業者にとっては言うまでもない。例えば、電圧積分器４１０（図４Ａに示す）、または高抵抗電圧モニター５１２（図５Ａに示す）がコントローラ３９７に具備されていてもよく、それらは残留電荷センサ３９５の一部として表示される。加えて、コントローラ３９７は、専用のコンピュータなど中央コントローラであってもよい、例えば異なるシステムや、例えばプロセスガス圧、静電チャックの温度、ＲＦパワー等操作パラメータを制御する。

スイッチ３９０は、図１に示す処理チャンバ１００におけるスイッチ１９０に類似するものであってもよい。スイッチ１９０が直接的に接地されていることと異なり、スイッチ３９０は、一方の端子は残留電荷センサ３９５の一端に接続され、残留電荷センサ３９５の他端は接地されている。残留電荷センサ３９５は、図４Ａ−４Ｃ及び図５Ａ−５Ｂにて詳細に説明される。図３には図示されていないが、他の代替として、スイッチ２９５（システム２００に類似）を含めた第２放電径路もシステム３００に含めることができる。しかし、システムが放電モードだけ使用される場合は、残留電荷モニターは不要である。この場合には、スイッチ３９０はオフ状態を維持し、残留電荷は閉じ合わされたスイッチ２９５を通じる好ましい放電径路を有し、残留電荷センサ３９５はバイパス（bypassed）される。

図４Ａには、図３に示す残留電荷センサ３９５の一つ配置形態３９５ａが示されている。配置３９５ａは、残留電荷が通ってアースに放電される電流制限放電抵抗である抵抗４１５と、抵抗４１５に掛け渡している電圧積分器４１０とを備える。図４Ｂには、残留電荷センサ３９５の配置３９５ｂが示され、上記配置３９５ｂには、相互に直列に接続されたインダクタンス４１７及び抵抗４１６が含まれる。インダクタ４１７は抵抗４１６を介して可能性のあるサージ電流を平滑化する。電圧積分器４１０は抵抗４１５に掛け渡され、ウエハー１１５がリフトピン１３７によって押し上げられて（同時に、ＲＦオフ、スイッチ３９０が閉じられる）、電圧積分器４１０が残留電荷の量を検知及び測定する。リフトピンがウエハー１１５を押し上げるのに伴い、ウエハー１１５背面の中心部分と静電チャック１２０の上面の間の距離が増加するが、ウエハーの境界はまだ静電チャック１２０に接着されている。図４Ｃに示すように、電圧積分器４１０によって電圧スパークの発生が観察される。電圧は、時間ｔ＝ｔ１のときに、ピークＶｐｅａｋに到達する。その後、ウエハー１１５が静電チャック１２０から離脱して、残留電荷はリフトピン１３７、コネクタ１４０、電気接続１８６及び１８０、インダクタ１８２、オフスイッチ３９０、インダクタ４１７及び抵抗４１５（存在する場合）を含む放電径路によってアースに放電される。ｔ＝ｔ２のとき、蓄積された残留電荷は完全に除去される。通常の状況下では、わずか数ミリ秒で全ての残留電荷が地面に放電される。電圧積分器４１０の電圧応答曲線４００の下方の陰影部分の面積４５０は残留電荷の総量を表す。

図５Ａには、図３に示す残留電荷センサ３９５のもう一つの配置３９５ｃを示す。配置３９５ｃはコンデンサ５１４と、コンデンサ５１４に掛け渡されたスイッチ５２０と、コンデンサ５１４に掛け渡された高抵抗電圧モニター５１２と、を備える。配置３９５ｃにおいては、残留電荷を地面に放電させず、ウエハー１１５の残留電荷はリフトピン１３７、コネクタ１４０、電気的接続１８６及び１８０、インダクタ１８２、閉じられたスイッチ３９０を経由してコンデンサ５１４に伝達される。コンデンサ５１４が充電される際に、スイッチ５２０はオフにされる。電圧モニター５１２は、掛け渡されているコンデンサ５１４の電圧を測定する。電圧モニター５１２の電圧応答曲線５００に示すように、ｔ＝ｔ１’のときに、コンデンサ５１４は充電が開始され、時間がｔ＝ｔ２’のとき最大電圧Ｖｍａｘに到達するとともに、スイッチ５２０が閉じられてコンデンサ５１４が放電されるまで保持される。図５Ｂに示される陰影部分の面積５５０はウエハー１１５からコンデンサ５１４に移動した残留電荷の総量を表す。通常の状況では、コンデンサ５１４はマイクロファラドのレンジである。いったん残留電荷センサ３９５ｃが必要とするデータを収集および／または記憶すると、スイッチ５２０が閉じられ、コンデンサ５１４は放電される。スイッチ５２０は、容量の一つの可能な放電経路を説明するために表示されている。システム３００の実施形態は代替の放電経路を含んでいてもよい。

システム３００は、最初の運転でウエハーから除去された残留電荷の量を測定する。次の運転中に、残留電荷の測定を基礎にしてデチャック電圧パラメータを調整することができる。

図６に、本発明の実施形態に係る改良されたデチャック方法６００のフローチャートを示す。一つの実施形態において、方法６００は上記の一つまたは複数のシステムを運用して実施可能である。

方法６００はステップ６１０から始まる。ここで、ウエハーの加工は、反応室内で行われ、プラズマアシストマイクロ加工を採用するともに、ＲＦパワーをオンにする。

ステップ６１５において、デチャック操作が実施され、それは反対極性の直流電圧を静電チャックに印加する直流電極を含んでいてもよく、ウエハーに蓄積された電荷を中和する。反対極性の直流電圧のパラメータは、試行（trial and error）によって確定することができ、記憶された経歴データを使用したり、類似の静電チャックのデータを利用したり、又は別の手段によって取得することができる。

ステップ６２０において、ＲＦパワーがオフにされる。ステップ６１５とステップ６２０とは順序を交換可能であることに注意しなければならない。いくつかのシステムでは、反対極性の放電直流電圧を印加するとき、プラズマを存在させるようにＲＦパワーはオンの状態が維持される。他のシステムでは、反対極性の放電直流電圧を印加するとき、ＲＦパワーとプラズマとはオフにされている。しかし、次のステップ６２５に入る前にＲＦパワーがオフにされることは不可欠である。

ステップ６２５において、スイッチが閉じられ、ウエハー上の残留電荷のために一つの放電径路（例えば、電荷を地面または、容量型センサへ転送させる径路）が確立される。例えば、システム３００では、スイッチ３９０は閉じられる。リフトピンはやはり最初の回収位置に位置している。

ステップ６３０において、リフトピンが最初の回収位置からウエハーの背面と接触するまで押し上げられる。これによって、放電経路が確立される。

ステップ６３５において、リフトピンがさらに押し上げられてウエハーを上方へ押す、最後にウエハーが静電チャックの上面から離脱するように押し上げる。

ステップ６４０において、残留電荷が残留電荷センサによって検出され、測定される。ステップ６３５及び６４０が同時に実行可能であることは当業者にとっては言うまでもない。

ステップ６４５において、残留電荷の量と放電時間（容量型センサであれば、電荷転移時間を指す）が算出される。これらの計算値は、次のウエハーの後のデチャック操作中の反対極性の放電電圧の大きさ及び時間を決定するために使用される。フィードフォワード制御回路６５０は、次の運転中での反対極性の直流放電電圧のパラメータを調整するために使用される。

以上のステップの説明は、説明することのみを目的としたものであり、本発明の実施は上記に例示されたステップに限られず、一つまたは複数のステップ省略したり、別の中間または最後ステップを追加したりすることができる。

図７には、本発明のデチャック操作の効果を試験するための電圧条件の三つの例が示されている。三つの例のいずれの場合でも、裸のシリコン基板がテスト用基板又はテスト用ウエハーとして使用された。２つのＲＦパワー源を使用してC4F8／酸素／アルゴンプラズマを形成し、ここで、一つのＲＦパワーは６０MHz及び２１００Ｗで運行し、他の一つのＲＦパワーは２MHzの範囲及び１４００Ｗで運行した。反応室の圧力は３０Ｔｏｒｒである。上記の試験条件は例示的説明であることは、当業者にとっては言うまでもない。

図７に示すように、３つの実験条件において、プラズマプロセス中、直流電極１２５に印加されたクランプ電圧は、−７００Ｖに設定された。デチャック操作を開始するときに印加されるクランプ電圧は、−３００Ｖにリセットされ、時間ｔ＝Ｔ１まで維持された。条件１では、クランプ電圧が完全にオフになる前に、３００Ｖの反対極性電圧を特定の時間（Ｔ２−Ｔ１）印加して接着力（ウエハーの上に残留電荷が存在するため）を補償する。条件２では、反対極性の放電電圧が印加されず、クランプ電圧は時刻ｔ＝Ｔ１で終了する。条件３では、修正後のクランプ電圧は、全体のデチャック工程を通じて−３００Ｖに維持した。デチャック工程では、前に実行された放電データに基づいて、電圧の変化幅と、Ｔ１及びＴ２を調整することができることに注意する必要がある。

以上の３種類の電圧モードと対応するリフトピンの配置位置を使用して、４回の試験を行った。図８の表８００に４回の試験結果を示す。表８００から分かるように、試験１と２の試験結果が最も優れている。なお、リフトピンがウエハーを押し上げると、リフトピンがアースに短絡されるとともに、ゼロ電圧または反対極性の放電電圧が印加される。試験１と試験２の二つの試験で、ウエハーは破損又は変位がなかった。試験４では、ウエハーが完全に破損され、リフトピンがウエハーを押し上げるときに、リフトピンはアースに短絡されなかった。試験３で、ウエハーは破損されなかったが、リフトピンがウエハーを押し上げるときに、修正されたクランプ電圧がオンになり、リフトピンが短絡されて、ウエハーに顕著な変位（約２ｍｍ）が発生した。

本発明は、具体的な実施形態を参考として説明したものであり、すべての点で例示であって、限定的なものではないと考えられるべきである。技術者は、多くのハードウェア、ソフトウェア、及びファームウェアの異なる組み合わせが本発明に適用可能であることを見つけることができる。また、通常の技術者にとっては、本発明で開示した特徴と実施形態を理解した上で、本発明の他の適用形態が明らかになるのは自明である。本発明に係る実施形態の種々の構想および／または要素は、個別で、または組み合わせて、プラズマ反応室の技術に使用してもよい。本明細書において述べた特徴や実施形態は例示としての説明だけであり、本発明の範囲は下記の特許請求の範囲によって示されると考えられるべきである。

１００ 処理チャンバ
１１０ 反応室
１１２ プラズマ
１１５ ウエハー
１２０ 静電チャック
１２２ 誘電体部
１２４ 誘電体素子
１２５ 直流電極
１３０ 静電チャック台座
１３５ａ，１３５ｂ 通孔
１３６ リフトピンアセンブリ
１３７ａ，１３７ｂ リフトピン
１４０ コネクタ
１４５ａ，１４５ｂ ベローズ
１５０ モータ
１５５ 高電圧モジュール
１６０ 高電圧源
１６２，１８０，１８６ 電気的接続
１６５ ＲＦ遮断インダクタ
１７０ ＲＦ整合装置
１７５ ＲＦソース
１８２ インダクタ
１８４ コンデンサ
１９０ スイッチ

Claims (18)

1. 反応室内の静電チャックにクランプされた半導体プロセス部品に対してデチャックするシステムであって、
   ＲＦソースによってプラズマを生成かつ維持して、当該反応室内の半導体プロセス部品を処理し、少なくとも一つの導電性リフトピンが、半導体プロセス部品の処理後に、半導体プロセス部品に接触されることにより、半導体プロセス部品を放電させるシステムにおいて、
   第１放電径路に沿って設置され、当該第１放電径路を通じて、半導体プロセス部品の残留電荷の放電を検出する残留電荷センサと、
   残留電荷センサとリフトピンとの間に接続された第１インダクタと、
   残留電荷センサから出力された信号を受信して、残留電荷の量を決定するコントローラと、
   を備えているシステム。
2. 前記コントローラは、残留電荷の量に基づいて制御信号を生成して、放電直流電圧パラメータを調整して次の半導体プロセス部品の後続のデチャックの操作を行うフィードフォワード制御システムを更に備えている請求項１に記載のシステム。
3. 静電チャックを支持する導電性台座を更に備え、
   ＲＦソースが導電性台座を介して反応室と連結され、
   前記リフトピンと導電性台座とが電気的に接続され、両者の電位を同一にする請求項１に記載のシステム。
4. 前記残留電荷センサは、抵抗と、当該抵抗に掛け渡されている電圧積分器とを備え、
   前記残留電荷センサは、前記抵抗と直列の第２インダクタを更に備える請求項１に記載のシステム。
5. 前記残留電荷センサは、コンデンサと、当該コンデンサに掛け渡された電圧モニターとを備え、
   前記残留電荷センサは、コンデンサの放電径路を更に備える請求項１に記載のシステム。
6. 前記残留電荷センサと前記第１インダクタとの間に介在する第１スイッチを備え、第１スイッチが閉じられた時に第１放電径路が確立される請求項１に記載のシステム。
7. 半導体プロセス部品から残留電荷を除去する方法において、
   反応室内でクランプ電圧を印加することによって、半導体プロセス部品が静電チャックにクランプされるステップと、
   ＲＦソースを反応室内に連結し、プラズマを生成かつ維持して、当該半導体プロセス部品を処理するステップと、
   ＲＦ電流が、第１放電径路に沿って第１スイッチに到達して接地されることを遮断するように、当該第１スイッチと反応室との間にＲＦ遮断インダクタを設置するステップと、
   クランプ電圧を終止するステップと、
   少なくとも一つの導電性リフトピンを持ち上げて、当該リフトピンを半導体プロセス部品の下面に接触させ、半導体プロセス部品の残留電荷を、当該第１放電径路に沿って放電させるステップと、
   半導体プロセス部品上の残留電荷を検出するステップと、
   残留電荷の量を確定して、残留電荷の量に関する制御信号を生成するステップと、
   を含む方法。
8. 残留電荷の量を確定するステップは、リフトピンが持ち上げられて移動する際に、放電抵抗に掛け渡されている電圧−時間の関係図の総合面積を推定することによって、半導体プロセス部品上に残留している電荷の量を算出すること、を含む請求項７に記載の方法。
9. 残留電荷の量を確定するステップは、リフトピンが持ち上げられて移動する際、電荷が当該第１放電径路に沿って設けられたコンデンサに移動することを示す電圧−時間の関係図の総合面積を推定することによって、半導体プロセス部品上に残留した電荷の全量を算出すること、を含む請求項７に記載の方法。
10. 前記制御信号を使用して、次の半導体プロセス部品の後続のデチャックの操作を行うように放電直流電圧パラメータを調整するステップを更に含む請求項７に記載の方法。
11. 前記残留電荷の放電ステップは、リフトピンが半導体プロセス部品の下面に接触する前に、当該リフトピンと残留電荷センサとの間に介在する第１スイッチを閉じるステップを更に含む請求項７に記載の方法。
12. 静電力によって半導体プロセス部品をクランプする静電チャックと、
    静電チャックを支持する導電性台座と、
    導電性台座に連結され、プラズマを生成かつ維持して、半導体プロセス部品を処理するＲＦソースと、
    半導体プロセス部品の下面に接触されるように、静電チャック上の開孔に沿って回収位置から上方へ移動する少なくとも一つの導電性リフトピンと、
    導電性リフトピンを導電性台座に接続させるコネクタと、
    を備えている半導体プロセス部品のデチャックシステム。
13. スイッチであって、該スイッチが閉じられ、リフトピンが半導体プロセス部品に接触した時、半導体プロセス部品に用いられる第１放電径路を確立する第１スイッチと、
    当該第１放電径路に沿って設けられ、当該第１放電径路によって半導体プロセス部品の残留電荷の放電を検出する残留電荷センサとを、更に備えている請求項１２に記載のシステム。
14. 前記第１スイッチと前記リフトピンとの間に設けられ、半導体プロセス部品を処理する際に、ＲＦ電流が残留電荷センサまで流れることを遮断する第１インダクタを、更に備えている請求項１３に記載のシステム。
15. 残留電荷センサから出力された信号を受信して、残留電荷の量を決定するコントローラを更に備え、
    ここで、前記コントローラは、残留電荷の量に基づいて制御信号を生成し、次の半導体プロセス部品の後続のデチャックの操作を行うように放電直流電圧パラメータを調整するフィードフォワード制御システムを更に備えている請求項１３に記載のシステム。
16. 前記残留電荷センサは、抵抗と、当該抵抗と並列の電圧積分器とを備え、
    前記残留電荷センサは、前記抵抗と直列するインダクタを更に備える請求項１３に記載のシステム。
17. 前記残留電荷センサは、コンデンサと、当該コンデンサに掛け渡されている高抵抗電圧モニターとを備え、
    前記残留電荷センサは、前記コンデンサの放電径路を更に備える請求項１３に記載のシステム。
18. 前記第１スイッチは、前記リフトピンと高圧直流電源モジュールとの間に配置され、
    リフトピンと半導体プロセス部品とが互いに接触すると、前記第１スイッチを閉じて、前記直流電極と半導体プロセス部品を短絡させる請求項１３に記載のシステム。