JP2011198838A

JP2011198838A - 基板脱着方法

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Publication number: JP2011198838A
Application number: JP2010061402A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Kobayashi; 義之小林
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 2010-03-17
Filing date: 2010-03-17
Publication date: 2011-10-06
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Also published as: WO2011115299A1; US8982529B2; JP5486970B2; US20110228439A1; TWI520260B; KR101746567B1; TW201203446A; KR20130038199A

Abstract

【課題】基板の裏面に微粒子がめり込むのを防止できる基板脱着方法を提供する。
【解決手段】直流電圧が印加される静電電極板を内蔵し、該静電電極板に印加される直流電圧に起因して生じる静電気力によってウエハを吸着する静電チャックと、吸着されたウエハＷ及び静電チャックの間の伝熱間隙にヘリウムガスを供給する伝熱ガス供給孔とを備える基板処理装置において、静電電極板に印加される直流電圧を徐変させながら上昇させる際、直流電圧の上昇に応じて伝熱間隙へ供給されるヘリウムガスの圧力を段階的に上昇させる。
【選択図】図３

Description

本発明は、静電気力によって基板を吸着する静電チャックを備える基板処理装置が実行する基板脱着方法に関する。

基板処理装置においてプラズマエッチング処理が施された基板としてのウエハの裏面には多数のパーティクルが付着することがある。ウエハの裏面に付着したパーティクルは、該ウエハの表面に塗布されたフォトレジストを光によって硬化させるリソグラフィ工程においてデフォーカスを引き起こす。

そこで、従来、プラズマエッチング処理が施されたウエハの裏面を洗浄したり、若しくは基板処理装置におけるウエハの裏面と接触する部材の材質を変更する等してリソグラフィ工程前にウエハの裏面に多数のパーティクルが付着するのを防止していた。

ところで、基板処理装置では、ウエハにプラズマエッチング処理を施す際、ウエハを処理室内に収容し、該処理室内に配置された載置台に載置する。該載置台はウエハと接触する上部に静電チャックを備える。該静電チャックは電極板を内蔵し、該電極板に印加された直流電圧によって発生する静電気力によってウエハを吸着する。

通常、静電チャックには静電気力を引き起こす高圧の直流電圧が急激に印加されるため、ウエハは静電チャックに急激に引きつけられる。したがって、ウエハが歪んだまま静電チャックに吸着され、例えば、歪んだウエハの復元力によって該ウエハにおける静電チャックとの接触面（以下、「ウエハの接触面」という。）や静電チャックにおけるウエハとの接触面（以下、「静電チャックの接触面」という。）に応力が生じることがある。

一般に、静電チャックの表面にはセラミックスが溶射されており、構造的に脆性な箇所が幾つか生じるので、静電チャックの接触面に生じた応力によって脆性な箇所が破壊されてパーティクルが生じ、これらのパーティクルはウエハの裏面にめり込む。また、ウエハの接触面に生じた応力が急激に変動した場合には、該ウエハが割れることがある。

ウエハの割れを防止するためのウエハの吸着方法としては、例えば、静電チャックの電極板に印加される直流電圧を徐々に上昇させる方法が提案されている（例えば、特許文献１参照。）。これにより、応力の急激な変動を抑制し、ウエハの割れを防止できる。

特開２００１−１５２３３５号公報

しかしながら、ウエハの裏面にめり込んだパーティクルを洗浄によって除去することは非常に困難である。また、上述したように、静電チャックの電極板に印加される直流電圧を徐々に上昇させても、ウエハが歪む限り、静電チャックの接触面に応力が生じ、その結果、パーティクルがウエハの裏面に付着してめり込むのを防止できないという問題がある。

本発明の目的は、基板の裏面に微粒子がめり込むのを防止できる基板脱着方法を提供することにある。

上記目的を達成するために、請求項１記載の基板脱着方法は、直流電圧が印加される電極板を内蔵し、前記印加される直流電圧に起因して生じる静電気力によって基板を吸着する静電チャックと、前記吸着された基板及び前記静電チャックの間の間隙に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部とを備える基板処理装置が実行する基板脱着方法であって、前記電極板に印加される直流電圧を徐変させながら上昇させる際、前記直流電圧の上昇に応じて前記供給される伝熱ガスの圧力を段階的に上昇させることを特徴とする。

請求項２記載の基板脱着方法は、請求項１記載の基板脱着方法において、前記供給される伝熱ガスが前記基板に付与する前記静電チャックからの離間力が、前記静電気力を上回らないことを特徴とする。

請求項３記載の基板脱着方法は、請求項１又は２記載の基板脱着方法において、前記直流電圧も段階的に上昇させることを特徴とする。

請求項４記載の基板脱着方法は、請求項３記載の基板脱着方法において、前記伝熱ガスの圧力上昇における各段階は、前記直流電圧の上昇において対応する各段階よりも遅れて開始されることを特徴とする。

請求項５記載の基板脱着方法は、請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板脱着方法において、前記伝熱ガスの圧力上昇における各段階では、少なくとも１０秒に亘って前記供給される伝熱ガスの圧力が一定値に維持されるように制御されることを特徴とする。

上記目的を達成するために、請求項６記載の基板脱着方法は、直流電圧が印加される電極板を内蔵し、前記印加される直流電圧に起因して生じる静電気力によって基板を吸着する静電チャックと、前記吸着された基板及び前記静電チャックの間の間隙に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部とを備える基板処理装置が実行する基板脱着方法であって、前記基板を前記静電チャックへ吸着させ且つ前記吸着された基板及び前記静電チャックの間の間隙に伝熱ガスを供給した後、前記電極板に印加される直流電圧を徐変させながら下降させる際、前記直流電圧の下降に応じて前記供給される伝熱ガスの圧力を段階的に下降させることを特徴とする。

請求項７記載の基板脱着方法は、請求項６記載の基板脱着方法において、前記供給される伝熱ガスが前記基板に付与する前記静電チャックからの離間力が、前記静電気力を上回らないことを特徴とする。

請求項８記載の基板脱着方法は、請求項６又は７記載の基板脱着方法において、前記直流電圧も段階的に下降させることを特徴とする。

請求項９記載の基板脱着方法は、請求項８記載の基板脱着方法において、前記伝熱ガスの圧力下降における各段階は、前記直流電圧の下降において対応する各段階よりも先に終了することを特徴とする。

請求項１０記載の基板脱着方法は、請求項６乃至９のいずれか１項に記載の基板脱着方法において、前記伝熱ガスの圧力下降における各段階では、少なくとも１０秒に亘って前記供給される伝熱ガスの圧力が一定値に維持されるように制御されることを特徴とする。

請求項１１記載の基板脱着方法は、請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板脱着方法において、前記基板は主としてシリコンからなり、前記静電チャックにおける前記基板を吸着して接触する接触部はセラミックスによって覆われることを特徴とする。

本発明によれば、電極板に印加される直流電圧を徐変させながら上昇させる際、直流電圧の上昇に応じて供給される伝熱ガスの圧力を段階的に上昇させるので、基板を静電チャックに吸着する静電気力（以下、単に「静電気力」という。）と、伝熱ガスが基板に付与する静電チャックからの離間力（以下、単に「離間力」という。）との差を小さくすることができる。また、基板に関して離間力は静電気力と反対方向に作用するので、離間力は静電気力を緩和する。したがって、基板を静電チャックに吸着させる際、静電気力を大幅に緩和することができ、基板が歪むのを防止できる。その結果、静電チャックの基板との接触部に応力が生じるのを防止して基板の裏面に微粒子がめり込むのを防止できる。

本発明によれば、電極板に印加される直流電圧を徐変させながら下降させる際、直流電圧の下降に応じて供給される伝熱ガスの圧力を段階的に下降させるので、静電気力及び離間力の差を小さくすることができ、もって、基板を静電チャックから離間させる際、静電気力を大幅に緩和することができ、基板が歪むのを防止できる。その結果、静電チャックの基板との接触部に応力が生じるのを防止して基板の裏面に微粒子がめり込むのを防止できる。

本発明の実施の形態に係る基板脱着方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。ウエハを静電チャックへ吸着させる際のウエハの裏面及び静電チャックの吸着面における応力発生を説明するための図であり、図２（Ａ）はウエハの吸着前においてウエハに作用する力を示し、図２（Ｂ）はウエハの吸着後においてウエハに作用する力を示す。ウエハを静電チャックへ吸着させる際に実行される本実施の形態に係る基板脱着方法を説明するための図であり、図３（Ａ）は印加電圧を一様且つ徐々に変化させながら上昇させる場合を示し、図３（Ｂ）は印加電圧を段階的に上昇させる場合を示す。ウエハを静電チャックから離脱させる際にウエハに作用する力を説明するための図である。ウエハを静電チャックから離脱させる際に実行される本実施の形態に係る基板脱着方法を説明するための図であり、図５（Ａ）は印加電圧を一様且つ徐々に変化させながら下降させる場合を示し、図５（Ｂ）は印加電圧を段階的に下降させる場合を示す。本実施の形態に係る基板脱着方法を用いるウエハ処理を示すフローチャートである。

以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。

まず、本実施の形態に係る基板脱着方法を実行する基板処理装置について説明する。

図１は、本実施の形態に係る基板脱着方法を実行する基板処理装置の構成を概略的に示す断面図である。本基板処理装置は、基板としてのシリコンからなる半導体デバイス用のウエハ（以下、単に「ウエハ」という。）にプラズマエッチング処理を施す。

図１において、基板処理装置１０は、例えば、直径が３００ｍｍのウエハＷを収容するチャンバ１１を有し、該チャンバ１１内にはウエハＷを載置する円柱状のサセプタ１２（載置台）が配置されている。基板処理装置１０では、チャンバ１１の内側壁とサセプタ１２の側面とによって側方排気路１３が形成される。この側方排気路１３の途中には排気プレート１４が配置される。

排気プレート１４は多数の貫通孔を有する板状部材であり、チャンバ１１内部を上部と下部に仕切る仕切り板として機能する。排気プレート１４によって仕切られたチャンバ１１内部の上部（以下、「処理室」という。）１５には後述するようにプラズマが発生する。また、チャンバ１１内部の下部（以下、「排気室（マニホールド）」という。）１６にはチャンバ１１内のガスを排出する排気管１７が接続される。排気プレート１４は処理室１５に発生するプラズマを捕捉又は反射してマニホールド１６への漏洩を防止する。

排気管１７にはＴＭＰ（Turbo Molecular Pump）及びＤＰ（Dry Pump）（ともに図示しない）が接続され、これらのポンプはチャンバ１１内を真空引きして減圧する。具体的には、ＤＰはチャンバ１１内を大気圧から中真空状態（例えば、１．３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧し、ＴＭＰはＤＰと協働してチャンバ１１内を中真空状態より低い圧力である高真空状態（例えば、１．３×１０^−３Ｐａ（１．０×１０^−５Ｔｏｒｒ）以下）まで減圧する。なお、チャンバ１１内の圧力はＡＰＣバルブ（図示しない）によって制御される。

チャンバ１１内のサセプタ１２には第１の高周波電源１８が第１の整合器１９を介して接続され、且つ第２の高周波電源２０が第２の整合器２１を介して接続されており、第１の高周波電源１８は比較的低い周波数、例えば、２ＭＨｚのイオン引き込み用の高周波電力をサセプタ１２に印加し、第２の高周波電源２０は比較的高い周波数、例えば、６０ＭＨｚのプラズマ生成用の高周波電力をサセプタ１２に印加する。これにより、サセプタ１２は電極として機能する。また、第１の整合器１９及び第２の整合器２１は、サセプタ１２からの高周波電力の反射を低減して高周波電力のサセプタ１２への印加効率を最大にする。

サセプタ１２の上部は、大径の円柱の先端から小径の円柱が同心軸に沿って突出している形状を呈し、該上部には小径の円柱を囲うように段差が形成される。小径の円柱の先端には静電電極板２２を内部に有する静電チャック２３が配置されている。静電電極板２２には直流電源２４が接続されており、高圧の正の直流電圧が印加される。静電電極板２２に正の直流電圧が印加されると、ウエハＷにおける静電チャック２３側の面（以下、「裏面」という。）には負電位が発生して静電電極板２２及びウエハＷの裏面の間に電位差が生じ、該電位差に起因する静電気力、例えば、クーロン力、若しくはジョンソン・ラーベック力により、ウエハＷは静電チャック２３に吸着される。

また、サセプタ１２の上部には、静電チャック２３に吸着されたウエハＷを囲うように、フォーカスリング２５がサセプタ１２の上部における段差へ載置される。フォーカスリング２５は、例えば、シリコン（Ｓｉ）や炭化硅素（ＳｉＣ）等によって構成される。すなわち、フォーカスリング２５は半導電体からなるので、プラズマの分布域をウエハＷ上だけでなく該フォーカスリング２５上まで拡大してウエハＷの周縁部上におけるプラズマの密度を該ウエハＷの中央部上におけるプラズマの密度と同程度に維持する。これにより、ウエハＷの全面に施されるプラズマエッチング処理の均一性を確保する。

サセプタ１２の内部には、例えば、円周方向に延在する環状の冷媒室２６が設けられる。この冷媒室２６には、チラーユニット（図示しない）から冷媒用配管２７を介して低温の冷媒、例えば、冷却水やガルデン（登録商標）が循環供給される。

静電チャック２３は、吸着されているウエハＷに向けて開口する複数の伝熱ガス供給孔２８（伝熱ガス供給部）を有する。これら複数の伝熱ガス供給孔２８は、伝熱ガス供給ライン２９を介して伝熱ガス供給部３０に接続され、該伝熱ガス供給部３０は伝熱ガスとしてのＨｅ（ヘリウム）ガスを、伝熱ガス供給孔２８を介して静電チャック２３における吸着されたウエハＷとの接触面（以下、「吸着面」）及びウエハＷの裏面の間隙に供給する。また、伝熱ガス供給ライン２９はバルブ３１を備え、該バルブ３１や伝熱ガス供給部３０は上記間隙へ供給される伝熱ガスの流量や圧力を調整する。

チャンバ１１の天井部には、サセプタ１２と対向するようにシャワーヘッド３２が配置される。シャワーヘッド３２は、上部電極板３３と、該上部電極板３３を着脱可能に釣支するクーリングプレート３４と、該クーリングプレート３４を覆う蓋体３５とを有する。上部電極板３３は厚み方向に貫通する多数のガス孔３６を有する円板状部材からなり、半導電体であるシリコンによって構成される。また、クーリングプレート３４の内部にはバッファ室３７が設けられ、このバッファ室３７には処理ガス導入管３８が接続されている。

また、シャワーヘッド３２の上部電極板３３には直流電源３９が接続され、上部電極板３３へ負の直流電圧が印加される。このとき、上部電極板３３は二次電子を放出して処理室１５内部の電子密度が低下するのを防止する。

基板処理装置１０では、処理ガス導入管３８からバッファ室３７へ供給された処理ガスがガス孔３６を介して処理室１５内部へ導入され、該導入された処理ガスは、第２の高周波電源２０からサセプタ１２を介して処理室１５内部へ印加されたプラズマ生成用の高周波電力によって励起されてプラズマとなる。該プラズマ中のイオンは、第１の高周波電源１８がサセプタ１２に印加するイオン引き込み用の高周波電力によってウエハＷに向けて引きこまれ、該ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す。

上述した基板処理装置１０の各構成部品の動作は、基板処理装置１０が備える制御部（図示しない）のＣＰＵがプラズマエッチング処理に対応するプログラムに応じて制御する。

ところで、上述した基板処理装置１０では、ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す際、ウエハＷはプラズマから入熱されて温度が上昇する。ウエハＷの温度が必要以上に上昇すると、ウエハＷの表面がラジカルと不必要な化学反応を起こすことがある。また、ウエハＷの熱応力が高まり、やがてウエハＷが割れることがある。

そこで、ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す際、ウエハＷは静電チャック２３に吸着される。このとき、サセプタ１２は冷媒室２６の冷媒によって冷却されているため、ウエハＷの熱がサセプタ１２に伝わり、ウエハＷは冷却される。

但し、静電チャック２３は、通常、静電電極板２２を内包するセラミックス（例えば、アルミナ）の積層体や、静電電極板２２を間に挟む２つの誘電体部材の表面がセラミックス（例えば、イットリア）で覆われた部材からなるため、吸着面及びウエハＷの裏面の間に微小間隙（以下、「伝熱間隙」という。）が存在する。したがって、ウエハＷを吸着しただけではウエハＷからサセプタ１２へ熱が十分に伝わらない。これに対応して、通常、ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す際、基板処理装置１０では伝熱間隙に伝熱ガス供給孔２８からヘリウムガスが供給される。該ヘリウムガスはウエハＷの熱をサセプタ１２に効果的に伝達するので、ウエハＷの熱がサセプタ１２へ十分に伝わり、その結果、ウエハＷの温度は必要以上に上昇することがない。

上述したように、ウエハＷをサセプタ１２によって冷却するためには、ウエハＷを静電チャック２３に吸着させる必要があるが、静電電極板２２へ正の直流電圧を急激に印加すると、図２（Ａ）に示すように、ウエハＷが静電気力によって静電チャック２３へ向けて急激に引き寄せられ、ウエハＷが歪み、そのまま静電チャック２３へ吸着される。歪んだまま吸着されたウエハＷは復元しようとする、例えば、径方向へ伸びようとする。しかしながら、ウエハＷは静電チャック２３へ吸着されているため、図２（Ｂ）に示すように、ウエハＷには中心方向へ引き戻す力（図中矢印参照。）が作用し、その結果、ウエハＷ、特に、ウエハＷの裏面に応力が発生する。また、静電チャック２３の吸着面には当該応力の反作用としての応力が発生する。この応力はセラミックスで覆われた静電チャック２３の吸着面における構造的に脆性な箇所を破壊し、セラミックスのパーティクルを生じさせる。このとき、ウエハは静電チャックに吸着されているため、生じたパーティクルはウエハＷの裏面にめり込む。

本実施の形態に係る基板脱着方法では、これに対応して、ウエハＷを静電チャック２３へ吸着させる際、ウエハＷの裏面や静電チャック２３の吸着面に応力が発生するのを防止する。具体的には、ウエハＷを静電チャック２３へ吸着させる際、図３（Ａ）に示すように、静電電極板２２へ印加される正の直流電圧（以下、「印加電圧」という。）を徐変させながら上昇させ、該印加電圧の上昇に応じて伝熱間隙に供給されるヘリウムガスの圧力（以下、「供給ヘリウムガス圧力」と言う。）を階段状（段階的）に上昇させる。

印加電圧を徐変させながら上昇させることにより、ウエハＷが静電気力によって静電チャック２３へ向けて急激に引き寄せられるのを防止できる。

また、通常、伝熱間隙にヘリウムガスが供給されると伝熱間隙内の圧力が高まり、ウエハＷには静電チャック２３の吸着面から離れようとする力（以下、「離間力」という。）が作用する。該離間力はウエハＷに関して静電気力と反対方向に作用するので、ウエハＷに作用する静電気力を緩和する。そして、本実施の形態に係る基板脱着方法では、印加電圧の上昇に応じて供給ヘリウムガス圧力を階段状に上昇させるので、静電気力及び離間力の差を小さくすることができる。したがって、ウエハＷに作用する静電気力を大幅に緩和することができ、ウエハＷを静電チャック２３に吸着させる際、ウエハＷが歪むのを防止できる。

これにより、ウエハＷの裏面や静電チャック２３の吸着面に応力が発生するのを防止できる。その結果、静電チャック２３の吸着面における構造的に脆性な箇所が破壊させることなく、セラミックスのパーティクルを生じることもないので、ウエハＷの裏面にパーティクルがめり込むのを防止できる。

また、本実施の形態に係る基板脱着方法では、印加電圧を徐変させながら上昇させる際、離間力が静電気力を上回らないように制御される。具体的には、離間力Ｑが下記式（１）を満たすように供給ヘリウムガス圧力がバルブ３１や伝熱ガス供給部３０によって制御される。これにより、ウエハＷが静電チャック２３から離間するのを防止できる。
Ｑ ≦ １／（２ｋ）×ε×ε_０×（Ｖ／ｄ）^２×Ｓ … （１）
ここで、ｋは安全率、εは静電チャック２３の誘電率、ε_０は真空の誘電率、Ｖは印加電圧の値、ｄは静電電極板２２及びウエハＷの間の距離、ＳはウエハＷの裏面の表面積
さらに、本実施の形態に係る基板脱着方法では、供給ヘリウムガス圧力を階段状に上昇させる際、図３（Ａ）に示すように、各段階において所定時間ｔ、例えば、少なくとも１０秒に亘って供給ヘリウムガス圧力が一定値に維持されるようにバルブ３１や伝熱ガス供給部３０によって制御される。通常、空間におけるガスの圧力が安定するには一定の時間を要する。したがって、少なくとも１０秒に亘って供給ヘリウムガス圧力を一定値に維持するように制御することにより、伝熱間隙における供給ヘリウムガス圧力を安定させることができる。また、伝熱間隙における供給ヘリウムガス圧力が安定するので、供給ヘリウムガス圧力を階段状に上昇させる際、各段階において静電気力及び離間力の差の変動を抑制することができ、もって、ウエハＷが静電チャック２３から不用意に離間するのを防止することができる。

また、本実施の形態に係る基板脱着方法では、図３（Ｂ）に示すように、印加電圧を徐変させながら上昇させる際、該印加電圧を段階的に上昇させるのが好ましい。これにより、ウエハＷを静電チャック２３へ吸着させる際、静電気力及び離間力の差が不必要に広がるのを防止することができ、もって、ウエハＷが歪むのを確実に防止できる。

印加電圧を段階的に上昇させる場合、印加電圧の上昇における各段階の数は供給ヘリウムガス圧力の上昇における各段階の数と同じであるのが好ましく、また、印加電圧の上昇における各段階の持続時間は供給ヘリウムガス圧力の上昇における各段階の持続時間と同じであるのが好ましい。これにより、ウエハＷを静電チャック２３へ吸着させる際、静電気力及び離間力の差をほぼ一定に維持することができ、もって、ウエハＷを静電チャック２３へ安定して吸着できるとともに、ウエハＷへ変動応力が作用するのを防止することができる。

さらに、本実施の形態に係る基板脱着方法では、印加電圧を段階的に上昇させる場合、供給ヘリウムガス圧力の上昇における各段階は、印加電圧の上昇において対応する各段階よりも遅れて、例えば、図３（Ｂ）中に示すように、時間ｓだけ遅れて開始されるのが好ましい。これにより、ウエハＷを静電チャック２３へ吸着させる際、離間力が静電気力を上回るのを確実に防止できる。

なお、供給ヘリウムガス圧力の上昇における各段階の数が多いほど、ウエハＷに作用する静電気力及び離間力の合力の変動を抑制できるが、供給ヘリウムガス圧力を処理時の圧力まで上昇させるのに時間を要する。したがって、供給ヘリウムガス圧力の上昇における各段階の数はせいぜい数個、例えば、２〜３個に留めるのが好ましい。

また、供給ヘリウムガス圧力を階段状に上昇させると、伝熱ガス供給ライン２９内におけるヘリウムガスの圧力変動を小さくすることができる。これにより、伝熱ガス供給ライン２９の内壁面やバルブ３１の弁体等に付着したデポが剥がれるのを防止でき、もって、剥がれたデポがヘリウムガスによって伝熱間隙へ運搬され、ウエハＷの裏面にパーティクルとして付着するのを防止できる。

ところで、上述した基板処理装置１０では、ウエハＷにプラズマエッチング処理を施す際、ウエハＷはプラズマから入熱されて温度が上昇するため、図４に示すように、ウエハＷはシリコンの熱膨張率に見合う分だけ熱膨張しようとする（図中矢印参照。）。しかしながら、ウエハＷは静電チャック２３へ吸着されており、静電チャック２３はセラミックスを主材とするのでウエハＷのように熱膨張しない。したがって、ウエハＷは熱膨張することができず、その結果、ウエハＷの内部には内部応力が発生する。

プラズマエッチング処理が終了し、静電気力を消滅させてウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、静電電極板２２へ印加される正の直流電圧を急激に下降させると、ウエハＷは開放されて内部応力によって急激に変形し、例えば、図４中の矢印の方向へ急激に伸びるため、ウエハＷの裏面が静電チャック２３の吸着面と強く擦れる。このとき、吸着面における構造的に脆性な箇所が破壊され、結果としてセラミックスのパーティクルがウエハＷの裏面にめり込むことがある。

また、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、ウエハＷが静電チャック２３から離間するのを防止するために、印加電圧よりも先に供給ヘリウムガス圧力を下降させるが、ここで、供給ヘリウムガス圧力を急激に下降させると、ウエハＷに静電気力のみが作用する状態が生じ、図２（Ａ）で示した場合と同様に、ウエハＷが静電チャック２３へ向けて急激に引き寄せられて歪んだまま静電チャック２３に吸着される。その結果、図２（Ｂ）で示した場合と同様に、ウエハＷには中心方向へ引き戻す力が作用してウエハＷの裏面に応力が発生し、静電チャック２３の吸着面には当該応力の反作用としての応力が発生する。この応力も吸着面からセラミックスのパーティクルを生じさせ、結果としてセラミックスのパーティクルがウエハＷの裏面にめり込む。

本実施の形態に係る基板脱着方法では、これに対応して、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、ウエハＷの裏面及び静電チャック２３の吸着面の擦れ、並びに静電チャック２３の吸着面に応力が発生するのを防止する。具体的には、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、図５（Ａ）に示すように、印加電圧を徐変させながら下降させ、該印加電圧の下降に応じて供給ヘリウムガス圧力を階段状（段階的）に下降させる。

印加電圧を徐変させながら下降させることにより、ウエハＷを徐々に開放してウエハＷが内部応力によって急激に変形するのを防止する。これにより、ウエハＷの裏面が静電チャック２３の吸着面と強く擦れるのを防止できる。

また、印加電圧の下降に応じて供給ヘリウムガス圧力を階段状に下降させるので、静電気力及び離間力の差を小さくすることができる。したがって、ウエハＷに作用する静電気力を大幅に緩和することができ、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、ウエハＷが歪むのを防止できる。これにより、静電チャック２３の吸着面に応力が発生するのを防止できる。

その結果、静電チャック２３の吸着面における構造的に脆性な箇所が破壊されることなく、セラミックスのパーティクルを生じることもないので、ウエハＷの裏面にパーティクルがめり込むのを防止できる。

また、本実施の形態に係る基板脱着方法では、印加電圧を徐変させながら下降させる際も、離間力が静電気力を上回らないように制御される。具体的には、離間力Ｑが上記式（１）を満たすように供給ヘリウムガス圧力が制御される。

さらに、本実施の形態に係る基板脱着方法では、供給ヘリウムガス圧力を階段状に下降させる際も、図５（Ａ）に示すように、各段階において所定時間ｔ_１、例えば、少なくとも１０秒に亘って供給ヘリウムガス圧力が一定値に維持されるように制御される。

また、本実施の形態に係る基板脱着方法では、図５（Ｂ）に示すように、印加電圧を徐変させながら下降させる際も、該印加電圧を段階的に下降させるのが好ましく、印加電圧の下降における各段階の数は供給ヘリウムガス圧力の下降における各段階の数と同じであるのが好ましく、また、印加電圧の下降における各段階の持続時間は供給ヘリウムガス圧力の下降における各段階の持続時間と同じであるのが好ましい。

さらに、本実施の形態に係る基板脱着方法では、印加電圧を段階的に下降させる場合、供給ヘリウムガス圧力の下降における各段階は、印加電圧の下降において対応する各段階よりも先に、例えば、図５（Ｂ）中に示すように、時間ｓ_１だけ先に終了するのが好ましい。これにより、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、離間力が静電気力を上回るのを確実に防止できる。

なお、供給ヘリウムガス圧力の下降における各段階の数はせいぜい数個、例えば、２〜３個に留めるのが好ましいのは、供給ヘリウムガス圧力を上昇させる場合と同様である。

図６は、本実施の形態に係る基板脱着方法を用いるウエハ処理を示すフローチャートである。

図６において、まず、基板処理装置１０のチャンバ１１内にウエハＷを搬入してサセプタ１２に載置した後、ウエハＷを静電チャック２３に吸着させる（ステップＳ６１）。このとき、印加電圧及び供給ヘリウムガス圧力は、図３（Ａ）又は図３（Ｂ）に示すように制御される。

次いで、静電電極板２２へ印加電圧を印加し続けるとともに、伝熱間隙へヘリウムガスを供給し続けながら、チャンバ１１内部を減圧し、処理室１５内部へ導入された処理ガスからプラズマを生成してウエハＷにプラズマエッチング処理を施す（ステップＳ６２）。

プラズマエッチング処理が終了した後、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる（ステップＳ６３）。このとき、印加電圧及び供給ヘリウムガス圧力は、図５（Ａ）又は図５（Ｂ）に示すように制御される。

次いで、ウエハＷをチャンバ１１内から搬出して本処理を終了する。

本実施の形態に係る基板脱着方法によれば、ウエハＷを静電チャック２３に吸着させる際、印加電圧を徐変させながら上昇させるとともに、印加電圧の上昇に応じて供給ヘリウムガス圧力を段階的に上昇させる。また、ウエハＷを静電チャック２３から離脱させる際、印加電圧を徐変させながら下降させるとともに、印加電圧の下降に応じて供給ヘリウムガス圧力を段階的に下降させる。これにより、静電気力及び離間力の差を小さくすることができ、もって、ウエハＷが歪むのを防止できる。その結果、静電チャック２３の吸着面に応力が生じるのを防止してウエハＷの裏面に微粒子がめり込むのを防止できる。

上述した実施の形態に係る基板脱着方法を実行する基板処理装置がプラズマエッチング処理を施す基板は、半導体デバイス用のウエハに限られず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）等を含むＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であってもよい。

また、本発明について、上記実施の形態を用いて説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではない。

本発明の目的は、上述した実施の形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを記録した記憶媒体を、コンピュータ等に供給し、コンピュータのＣＰＵが記憶媒体に格納されたプログラムを読み出して実行することによっても達成される。

この場合、記憶媒体から読み出されたプログラム自体が上述した実施の形態の機能を実現することになり、プログラム及びそのプログラムを記憶した記憶媒体は本発明を構成することになる。

また、プログラムを供給するための記憶媒体としては、例えば、ＲＡＭ、ＮＶ−ＲＡＭ、フロッピー（登録商標）ディスク、ハードディスク、光磁気ディスク、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ（ＤＶＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ−ＲＡＭ、ＤＶＤ−ＲＷ、ＤＶＤ＋ＲＷ）等の光ディスク、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、他のＲＯＭ等の上記プログラムを記憶できるものであればよい。或いは、上記プログラムは、インターネット、商用ネットワーク、若しくはローカルエリアネットワーク等に接続される不図示の他のコンピュータやデータベース等からダウンロードすることによりコンピュータに供給されてもよい。

また、コンピュータのＣＰＵが読み出したプログラムを実行することにより、上記実施の形態の機能が実現されるだけでなく、そのプログラムの指示に基づき、ＣＰＵ上で稼動しているＯＳ（オペレーティングシステム）等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

更に、記憶媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれた後、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるＣＰＵ等が実際の処理の一部又は全部を行い、その処理によって上述した実施の形態の機能が実現される場合も含まれる。

上記プログラムの形態は、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、ＯＳに供給されるスクリプトデータ等の形態から成ってもよい。

次に、本発明の実施例について説明する。

図１の基板処理装置１０において１ロット分（２５枚）のウエハＷへ枚葉でプラズマエッチング処理を施した。２２枚目及び２５枚目のウエハＷへプラズマエッチング処理を施した際、ウエハＷを静電チャック２３に吸着させるときに、印加電圧を、図３（Ｂ）に示すように段階的に上昇させた。他のウエハＷへプラズマエッチング処理を施した際、ウエハＷを静電チャック２３に吸着させるときに、印加電圧を急激に上昇させた。

その後、各ウエハＷの裏面に存在するパーティクルの数を光学式のパーティクルカウンタで計測したところ、２２枚目及び２５枚目のウエハＷでは裏面に存在するパーティクルの数が約３０００〜３５００個であったのに対し、他のウエハＷでは裏面に存在するパーティクルの数が約６０００〜７０００個であった。したがって、印加電圧を段階的に上昇させることにより、ウエハＷが歪んで静電チャック２３へ吸着されるのを防止することができ、もって、静電チャック２３の吸着面に応力が発生するのを防止してウエハＷの裏面にパーティクルが付着するのを抑制できることが分かった。

なお、２２枚目及び２５枚目のウエハＷへプラズマエッチング処理を施した際、供給ヘリウムガス圧力は段階的に上昇させなかったが、ヘリウムガス圧力を段階的に上昇させていたならば、ウエハＷの歪みをさらに抑制することができ、もって、ウエハＷの裏面に存在するパーティクルの数を約３０００個よりも少なくできることが容易に予想された。

Ｗウエハ
１０基板処理装置
１２サセプタ
２２静電電極板
２３静電チャック
２８伝熱ガス供給孔

Claims

直流電圧が印加される電極板を内蔵し、前記印加される直流電圧に起因して生じる静電気力によって基板を吸着する静電チャックと、前記吸着された基板及び前記静電チャックの間の間隙に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部とを備える基板処理装置が実行する基板脱着方法であって、
前記電極板に印加される直流電圧を徐変させながら上昇させる際、前記直流電圧の上昇に応じて前記供給される伝熱ガスの圧力を段階的に上昇させることを特徴とする基板脱着方法。
前記供給される伝熱ガスが前記基板に付与する前記静電チャックからの離間力が、前記静電気力を上回らないことを特徴とする請求項１記載の基板脱着方法。
前記直流電圧も段階的に上昇させることを特徴とする請求項１又は２記載の基板脱着方法。
前記伝熱ガスの圧力上昇における各段階は、前記直流電圧の上昇において対応する各段階よりも遅れて開始されることを特徴とする請求項３記載の基板脱着方法。
前記伝熱ガスの圧力上昇における各段階では、少なくとも１０秒に亘って前記供給される伝熱ガスの圧力が一定値に維持されるように制御されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板脱着方法。
直流電圧が印加される電極板を内蔵し、前記印加される直流電圧に起因して生じる静電気力によって基板を吸着する静電チャックと、前記吸着された基板及び前記静電チャックの間の間隙に伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給部とを備える基板処理装置が実行する基板脱着方法であって、
前記基板を前記静電チャックへ吸着させ且つ前記吸着された基板及び前記静電チャックの間の間隙に伝熱ガスを供給した後、前記電極板に印加される直流電圧を徐変させながら下降させる際、前記直流電圧の下降に応じて前記供給される伝熱ガスの圧力を段階的に下降させることを特徴とする基板脱着方法。
前記供給される伝熱ガスが前記基板に付与する前記静電チャックからの離間力が、前記静電気力を上回らないことを特徴とする請求項６記載の基板脱着方法。
前記直流電圧も段階的に下降させることを特徴とする請求項６又は７記載の基板脱着方法。
前記伝熱ガスの圧力下降における各段階は、前記直流電圧の下降において対応する各段階よりも先に終了することを特徴とする請求項８記載の基板脱着方法。
前記伝熱ガスの圧力下降における各段階では、少なくとも１０秒に亘って前記供給される伝熱ガスの圧力が一定値に維持されるように制御されることを特徴とする請求項６乃至９のいずれか１項に記載の基板脱着方法。
前記基板は主としてシリコンからなり、前記静電チャックにおける前記基板を吸着して接触する接触部はセラミックスによって覆われることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれか１項に記載の基板脱着方法。