JP2014075398A - プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】プラズマ処理時のチャック力を十分に得られ、残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することが可能なプラズマ処理方法を提供する。
【解決手段】載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、静電チャックに印加電圧として第１の電圧を印加して被処理体を吸着すると共に静電チャックと被処理体との間に熱伝導ガスを供給した状態でプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、プラズマ処理工程の終了時に熱伝導ガスの供給を停止して静電チャックと記被処理体との間に残留する熱伝導ガスを排気させつつ印加電圧を低下させるようにした印加電圧低下工程と、印加電圧低下工程の後に、静電チャックへの印加電圧をゼロにして被処理体を静電チャックから離脱させるようにした離脱工程とを有する。
【選択図】図３
【解決手段】載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、静電チャックに印加電圧として第１の電圧を印加して被処理体を吸着すると共に静電チャックと被処理体との間に熱伝導ガスを供給した状態でプラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、プラズマ処理工程の終了時に熱伝導ガスの供給を停止して静電チャックと記被処理体との間に残留する熱伝導ガスを排気させつつ印加電圧を低下させるようにした印加電圧低下工程と、印加電圧低下工程の後に、静電チャックへの印加電圧をゼロにして被処理体を静電チャックから離脱させるようにした離脱工程とを有する。
【選択図】図３
Description
本発明は、半導体ウエハ等の被処理体に対して成膜処理等のプラズマ処理を施すプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置に関する。
一般に、半導体デバイスを製造するには、半導体ウエハに成膜処理やパターンエッチング処理等の各種の処理を繰り返し行って所望のデバイスを製造するが、半導体デバイスの更なる高集積化及び高微細化の要請により、線幅やホール径が益々微細化されている。そして、配線材料や埋め込み材料としては、配線構造の各種寸法の微細化により、更に電気抵抗を小さくする必要から電気抵抗が非常に小さくて且つ安価である銅を用いる傾向にある（特許文献１）。そして、この配線材料や埋め込み材料として銅を用いたり、或いはこれに加えてタンタル金属（Ｔａ）、チタン（Ｔｉ）等が用いられる傾向にある。
上記金属を含む薄膜を形成するには、一般的には、プラズマＣＶＤ装置やプラズマスパッタ装置やプラズマエッチング装置などのプラズマ処理装置が用いられる（特許文献１〜４等）。このプラズマ処理装置にあっては、処理容器内の載置台上に静電チャックを設け、この静電チャック上に静電力（クーロン力）で半導体ウエハを吸着させた状態で設置している。そして、この処理容器内に高周波電力等によりプラズマを形成し、このプラズマにより成膜ガスを活性化したり、或いは金属ターゲットから金属イオンを叩き出すなどして例えば２００〜４００℃程度の比較的低温状態でウエハ上に薄膜を形成するようになっている。尚、処理態様によっては上記温度範囲を越える場合もある。
プラズマ処理時においては、上記静電チャックとウエハとの間には、ウエハ温度をコントロールするためにウエハと載置台との間の熱伝導を良好にするために、プロセス圧力と比較してある程度圧力を高めた熱伝導ガスが供給されている。そして、プラズマ処理の終了時には、上記熱伝導ガスの供給を停止してウエハに対する浮上力を抑制した後に静電チャックへの印加電圧であるチャック電圧をオフし、その後、リフタピン等を用いてウエハを載置台から離脱させるようにしている。
この場合、静電吸着の影響によってウエハ自体に電荷が溜っていることから、ウエハ離脱時の跳ね上がりやパーティクルの付着を防止するために残留電荷を除去する必要がある。このため、従来においては、静電チャックに逆極性の電圧を印加したり（特許文献１）、静電吸着力を最小限にするための最適な電圧を印加したり、除電用ガスを供給するなどしている（特許文献３）。
ところで、プラズマ処理時の吸着力を十分に大きくするには、チャック電圧を大きくするのが一般的であるが、十分なチャック力を得ると、上述したような種々の除電処理を行っても残留電荷を十分には除去できず、載置台からウエハを離脱させる時のパーティクル発生要因になってしまう、といった問題点があった。
特に、残留電荷はチャック電圧に比例して大きくなるので、チャック力とパーティクルの発生量との関係はトレードオフの関係にあり、十分なチャック力を発揮しつつパーティクルの発生量を抑制するための新たな方法が求められているのが現状である。
本発明は、以上のような問題点に着目し、これを有効に解決すべく創案されたものである。本発明は、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することが可能なプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置である。
請求項１に係る発明は、載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で前記被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、前記静電チャックに印加電圧として第１の電圧を印加して前記被処理体を吸着すると共に前記静電チャックと前記被処理体との間に熱伝導ガスを供給した状態で前記プラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、前記プラズマ処理工程の終了時に前記熱伝導ガスの供給を停止して前記静電チャックと前記被処理体との間に残留する前記熱伝導ガスを排気させつつ前記印加電圧を低下させるようにした印加電圧低下工程と、前記印加電圧低下工程の後に、前記静電チャックへの印加電圧をゼロにして前記被処理体を前記静電チャックから離脱させるようにした離脱工程と、を有することを特徴とするプラズマ処理方法である。
このように、載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することが可能となる。
請求項１１に係る発明は、被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記被処理体を収容する処理容器と、前記被処理体を吸着する静電チャックが上面に設けられた載置台を有する載置台構造と、前記静電チャックに電圧を印加する電圧供給系と、前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、前記処理容器内へ前記プラズマ処理に必要なガスを導入するガス導入手段と、前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、前記静電チャックと前記被処理体との間の隙間に熱伝導ガスを供給する熱伝導ガス供給系と、前記被処理体を前記載置台に対して上下動させるリフタピンと、請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理を施すように装置全体を制御する装置制御部と、を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置である。
このように、被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することが可能となる。
本発明のプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置によれば、次のような優れた作用効果を発揮することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することができる。
請求項１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することができる。
請求項１１及びこれを引用する請求項に係る発明によれば、被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することができる。
以下に、本発明に係るプラズマ処理方法及びプラズマ処理装置の一実施例を添付図面に基づいて詳述する。図１は本発明に係るプラズマ処理装置の一例を示す断面図である。ここではプラズマ処理装置としてＩＣＰ（Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）型のプラズマスパッタ装置を例にとって説明する。
図１に示すように、このプラズマ処理装置２は、例えばアルミニウム等により筒体状に成形された処理容器４を有している。この処理容器４は接地され、この底部６には排気口８が設けられている。この排気口８には、処理容器４内の雰囲気を排気する排気手段１０が接続されている。この排気手段１０は上記排気口８に接続された排気通路１２を有している。この排気通路１２には圧力調整を行うスロットルバルブ１４及び真空ポンプ１６が順次介設されており、真空引きできるようになっている。
また処理容器４の底部６には、この処理容器４内へプラズマ処理に必要とされる所定のガスを導入するガス導入手段として例えばガス導入口１８が設けられる。このガス導入口１８からは、プラズマ励起用ガスとして希ガス、例えばＡｒガスや他の必要なガス例えばＮ２ ガス等が、ガス流量制御器、バルブ等よりなるガス制御部２０を通して供給される。
この処理容器４内には、被処理体である半導体ウエハＷを載置するための載置台構造２４が設けられる。この載置台構造２４は、円板状に成形された載置台２６と、この載置台２６を支持すると共にグランド側に接続された、すなわち接地された中空筒体状の支柱２８とにより構成されている。従って、載置台２６も接地されている。この載置台２６は、例えばアルミニウム合金等の導電性材料よりなり、この中には冷却手段として冷却ジャケット３０が設けられており、図示しない冷媒流路を介して冷媒を供給することにより、ウエハ温度を制御できるようになっている。
また上記載置台２６の上面側には、内部に電極３２Ａを有する例えば窒化アルミニウム等のセラミック材よりなる薄い円板状の静電チャック３２が設けられており、半導体ウエハＷを静電力（クーロン力）により吸着保持してチャックできるようになっている。また、上記支柱２８の下部は、上記処理容器４の底部６の中心部に形成した挿通孔３４を貫通して下方へ延びている。そして、この支柱２８は、図示しない昇降機構により上下移動可能になされており、上記載置台構造２４の全体を昇降できるようにしている。
上記支柱２８を囲むようにして伸縮可能になされた蛇腹状の金属製のベローズ３６が設けられており、このベローズ３６は、その上端が上記載置台２６の下面に気密に接合され、また下端が上記底部６の上面に気密に接合されており、処理容器４内の気密性を維持しつつ上記載置台構造２４の昇降移動を許容できるようになっている。
また底部６には、これより上方に向けて例えば３本（図示例では２本のみ記す）のリフタピン３８が起立させて設けられており、また、このリフタピン３８に対応させて上記載置台２６にピン挿通孔４０が形成されている。従って、上記載置台２６を降下させた際に、上記ピン挿通孔４０を貫通したリフタピン３８の上端部で半導体ウエハＷを受けて、この半導体ウエハＷを外部より侵入する搬送アーム（図示せず）との間で移載ができるようになっている。
すなわち、ウエハＷを載置台２６に対して上下動させることができるようになっている。このため、処理容器４の下部側壁には、上記搬送アームを侵入させるために搬出入口４２が設けられ、この搬出入口４２には、開閉可能になされたゲートバルブＧが設けられている。このゲートバルブＧの反対側には、例えば真空搬送室４４が設けられる。
またこの載置台２６上に設けた上記静電チャック３２の電極３２Ａには、これに電圧を印加するための電圧供給系４６が接続されている。この電圧供給系４６は、上記電極３２Ａに接続された給電ライン４８を有している。そして、この給電ライン４８を介してチャック用電源５０が接続されており、半導体ウエハＷを静電力により吸着保持するようになっている。このチャック用電源５０は、必要に応じてプラスの電圧とマイナスの電圧を切り替えにより出力できるようになっている。
また、このチャック用電源５０には、これに並列させて接地用スイッチ５２が接続されており、上記電極３２Ａを必要に応じて接地できるようになっている。また上記給電ライン４８にはバイアス用高周波電源（図示せず）が接続されており、この給電ライン４８を介して静電チャック３２の電極３２Ａに対してバイアス用の高周波電力を供給するようになっている。この高周波電力の周波数は、例えば１３．５６ＭＨｚである。また、この載置台２６には、上記静電チャック３２とウエハＷとの間の隙間５６に熱伝導ガスを導入する熱伝導ガス供給系５４が設けられている。
この熱伝導ガス供給系５４は、上記隙間５６に連通されて上記支柱２８内に挿通されたガス通路５８を有している。このガス通路５８には開閉弁６０及びマスフローコントローラのような流量制御器６２が順次介設されており、熱伝導ガスとして例えばＡｒガスを上記隙間５６に供給できるようになっている。尚、この熱伝導ガスはＡｒガスに限定されず、Ｈｅ等の他の希ガスやＮ２ ガスを用いることができる。
一方、上記処理容器４の天井部には、例えば酸化アルミニウム等の誘電体よりなる高周波に対して透過性のある透過板６４がＯリング等のシール部材６６を介して気密に設けられている。そして、この透過板６４の上部に、処理容器４内の処理空間Ｓにプラズマ励起用ガスとしての希ガス、例えばＡｒガスをプラズマ化してプラズマを発生するためのプラズマ発生機構６８が設けられる。
尚、このプラズマ励起用ガスとして、Ａｒに代えて他の希ガス、例えばＨｅ、Ｎｅ等を用いてもよい。具体的には、上記プラズマ発生機構６８は、上記透過板６４に対応させて設けた誘導コイル部７０を有しており、この誘導コイル部７０には、プラズマ発生用の例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電源７２が接続されて、上記透過板６４を介して処理空間Ｓに高周波を導入できるようになっている。尚、プラズマ発生機構６８として高周波電力ではなく、マイクロ波電力を用いるようにしてもよい。
また上記透過板６４の直下には、導入される高周波を拡散させる例えばアルミニウムよりなるバッフルプレート７４が設けられる。そして、このバッフルプレート７４の下部には、上記処理空間Ｓの上部側方を囲むようにして例えば断面が内側に向けて傾斜されて環状（截頭円錐殻状）になされた金属のターゲット７６が設けられており、この金属のターゲット７６にはＡｒイオンを引きつけるための電圧を供給するターゲット用の可変になされた直流電源７８が接続されている。尚、この直流電源に代えて交流電源を用いてもよい。
また、金属のターゲット７６の外周側には、これに磁界を付与するための磁石８０が設けられている。ここでは金属のターゲット７６の材料として、例えばＣｕ（銅）が用いられ、このＣｕのターゲット７６はプラズマ中のＡｒイオンによりＣｕの金属原子、或いは金属原子団としてスパッタされると共に、プラズマ中を通過する際に多くはイオン化される。尚、このターゲット７６はＣｕに限定されない。
またこの金属のターゲット７６の下部には、上記処理空間Ｓを囲むようにして例えばアルミニウムや銅よりなる円筒状の保護カバー部材８２が設けられている。この保護カバー部材８２はグランド側に接続されて接地されると共に、この下部は内側へ屈曲されて上記載置台２６の側部近傍に位置されている。
そして、このプラズマ処理装置２の各構成部は、例えばコンピュータ等よりなる装置制御部８４に接続されて制御される構成となっている。具体的には装置制御部８４は、プラズマ発生用の高周波電源７２、可変直流電源７８、ガス制御部２０、スロットルバルブ１４、真空ポンプ１６、電圧供給系４６、熱伝導ガス供給系５４等の各動作を制御する。また上記装置制御部８４で制御を行うコンピュータに読み取り可能なプログラムを記憶する記憶媒体８６を有している。この記憶媒体８６は、例えばフレキシブルディスク、ＣＤ（Ｃｏｍｐａｃｔ Ｄｉｓｃ）、ハードディスク、フラッシュメモリ或いはＤＶＤ等よりなる。
＜プラズマ処理方法の説明＞
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置の動作について図２乃至図４も参照して説明する。図２は本発明のプラズマ処理方法の一例を説明するための工程図、図３は本発明方法と従来方法とを比較するためのタイミングチャートを示す図、図４は本発明方法における残留電荷の状況を示す図である。
次に、以上のように構成されたプラズマ処理装置の動作について図２乃至図４も参照して説明する。図２は本発明のプラズマ処理方法の一例を説明するための工程図、図３は本発明方法と従来方法とを比較するためのタイミングチャートを示す図、図４は本発明方法における残留電荷の状況を示す図である。
まず本発明方法は、静電チャック３２に印加電圧として第１の電圧を印加してウエハＷを吸着すると共に上記静電チャック３２とウエハＷとの間に熱伝導ガスを供給した状態でプラズマ処理を施すプラズマ処理工程Ｓ１と、上記プラズマ処理工程の終了時に上記熱伝導ガスの供給を停止して静電チャック３２とウエハＷとの間に残留する上記熱伝導ガスを排気させつつ印加電圧を低下させるようにした印加電圧低下工程Ｓ２と、記印加電圧低下工程の後に、上記静電チャック３２への印加電圧をゼロにしてウエハＷを上記静電チャック３２から離脱させるようにした離脱工程Ｓ３とを有する。
具体的には、まず、プラズマ処理工程Ｓ１では、ウエハＷをプラズマ処理装置２の予め真空状態になされた処理容器４内へ搬入し、このウエハＷを載置台２６上に載置して静電チャック３２で吸着する。そして、熱伝導ガス供給系５４によりウエハＷと静電チャック３２との間の隙間５６に熱伝導ガスとして例えばＡｒガスを流量制御しつつ供給する。そして、真空引きされている処理容器４内に、ガス制御部２０を動作させてＡｒガスを流しつつスロットルバルブ１４を制御して処理容器４内を所定の真空度に維持する。その後、可変直流電源７８を介して直流電力を金属のターゲット７６に印加し、更にプラズマ発生機構６８の高周波電源７２から誘導コイル部７０に高周波電力（プラズマ電力）を供給する。
一方、装置制御部８４はバイアス用高周波電源（図示せず）にも指令を出し、静電チャック３２の電極３２Ａに対して所定のバイアス用の高周波電力を供給する。このように制御された処理容器４内においては、誘導コイル部７０に供給された高周波電力によりアルゴンプラズマが形成されてアルゴンイオンが生成され、これらイオンは金属のターゲット７６に印加された電圧に引き寄せられて金属のターゲット７６に衝突し、この金属のターゲット７６がスパッタされて金属粒子が放出される。この際、ターゲット７６に印加する直流電力により放出される金属粒子の量が制御される。
また、スパッタされた金属のターゲット７６からの金属粒子である金属原子、金属原子団はプラズマ中を通る際に多くはイオン化される。ここで金属粒子は、イオン化された金属イオンと電気的に中性な中性金属原子とが混在する状態となって下方向へ飛散して行く。そして、金属イオン等は、半導体ウエハＷに堆積して金属の薄膜が形成される。
この時のプロセス圧力は、例えば５ｍＴｏｒｒ〜９０ｍＴｏｒｒ程度（１Ｔｏｒｒ＝１３３．３Ｐａ）の範囲内である。ウエハＷは、この下部の隙間５６に供給されている熱伝導ガスであるＡｒガスを介在して冷却ジャケット３０を有する載置台２６により効率的に冷却され、例えば２５〜５００℃程度の範囲内に冷却されている。また、図３（Ａ）にも示すように、上記静電チャック３２に印加している電圧（チャック電圧）である第１の電圧は、３００〜１４００Ｖの範囲内であり、ここでは第１の電圧として４００Ｖ（ボルト）を印加している。また、熱伝導ガスであるＡｒガスが供給されている隙間５６の圧力は、プロセス圧力よりも高く、例えば２Ｔｏｒｒ程度である。尚、この熱伝導ガスの圧力は、例えば最大２０Ｔｏｒｒ程度まで上げる場合もある。
この時のウエハＷの吸着（チャック時）の状態は図４（Ａ）に示されており、静電チャック３２の電極３２Ａに電圧（プラス）を印加することにより、静電チャック３２の誘電体層とウエハＷとの間にプラスとマイナスの分極が生じて、ウエハＷを吸着してチャックが行われる。尚、ここでプラズマは抵抗器Ｒとして等価的に作用している。
このようにしてプラズマ処理が行われて、プラズマ処理工程の終了時には、印加電圧低下工程Ｓ２を行い、図３（Ａ）にも示すように、熱伝導ガス供給系５４の開閉弁６０（図１参照）を閉じることによって熱伝導ガスの供給を停止する。すると、静電チャック３２と載置台２６との間の隙間５６に残留するＡｒガスが少しずつ排気されてこの熱伝導ガスの圧力が２Ｔｏｒｒから次第に低下してくる。
これとほぼ同時に、静電チャック３２へ印加していた第１の電圧である４００Ｖを第２の電圧へ低下させる。第２の電圧は、ウエハＷを載置台２６から離脱させる時に発生するパーティクル数が少なくなるような電圧であり、この第２の電圧は２８０Ｖ以下であり、好ましくは２００Ｖ以下である。また、チャック電圧が１５０Ｖよりも小さくなるとチャック力が不足するので、この第２の電圧の下限は１５０Ｖである。ここでは以下に記すように第２の電圧として２００Ｖを用いている。尚、図３（Ｂ）には、比較のために従来のプラズマ処理方法の一例を示している。
図３（Ａ）の場合には、４００Ｖから単段階でステップ状に第２の電圧である２００Ｖへ低下させている。また、この時には、プラズマ用高周波電源はオン状態であって処理空間Ｓにプラズマが引き続き形成されており、この間にウエハＷ自体の残留電荷を低減させるようにしている。
そして、所定の時間Ｔ１が経過して残留電荷が十分に低減したならば、静電チャック３２に今までとは逆極性の電圧を短い時間Ｔ２だけ印加する。ここでは逆極性の電圧として−１００Ｖを印加している。この時間Ｔ１は、例えば１４〜２９ｓｅｃ程度の範囲内、例えば１５ｓｅｃ程度であり、また、上記時間Ｔ２は、例えば０．５〜５ｓｅｃ程度の範囲内、例えば１ｓｅｃ程度である。これにより、ウエハＷの残留電荷をより低減するようにしている。尚、ガス導入手段であるガス導入口１８より処理容器４内へ導入していたＡｒガスは、リフタピンの移動後に供給を停止する。
このように、印加電圧低下工程Ｓ２を行ったならば、次に、離脱工程Ｓ３へ移行する。すなわち、上記静電チャック３２への印加電圧をゼロにし、載置台２６を降下させてウエハＷをリフタピン３８で持ち上げることによってウエハＷを静電チャック３２から離脱させる。そして、処理済みのウエハＷを処理容器４内から搬出することになる。
ここで静電チャック３２への印加電圧をゼロにすると共に接地用スイッチ５２を閉じて電極３２Ａを接地してから短い時間Ｔ３だけ経過した時にプラズマ用高周波電源７２をオフし、その直前まではプラズマを形成しておいてウエハＷの残留電荷を極力逃がすようにしている。この時間Ｔ３は、例えば１〜３０ｓｅｃ程度の範囲内であり、ここでは１ｓｅｃ程度である。尚、図３（Ｂ）に示す従来のプラズマ処理方法では、印加電圧低下工程Ｓ２を行うことなく、直接的に離脱工程へ移行している。
このように、プラズマ処理工程の終了時に、開閉弁６０を閉じることによりウエハＷと静電チャック３２との間の隙間５６へ供給していた熱伝導ガスの供給を停止して上記隙間５６から残留する熱伝導ガスを排出させると共に、静電チャック３２への印加電圧を第１の電圧（４００Ｖ）から第２の電圧（２００Ｖ）へ低下させるようにしたので、ウエハＷの残留電荷が排出される熱伝導ガスと共に除去されて行くことになり、ウエハＷの残留電荷を抑制することができる。この際、静電チャック３２への印加電圧を２００Ｖに低下させることでチャック力が弱まるが、上述のように熱伝導ガスの供給を停止してこの圧力も２Ｔｏｒｒから急激に低下しているので、ウエハＷに飛び跳ねが発生することも抑制することができる。
上述のように、ウエハＷの残留電荷を抑制することができるので、ウエハＷを載置台２６から離脱させる際にウエハ自体に振動等が生ずることが抑えられ、この結果、パーティクルの発生量も抑制することができる。
更に、ここでは静電チャック３２に例えば−１００Ｖの逆電圧を加えた上に処理空間Ｓにプラズマが発生している状態で静電チャック３２の電極３２Ａを接地した状態を短い時間Ｔ３だけ維持するようにしたので、図４（Ｂ）に示すように、この時間Ｔ３の期間に静電チャック３２の誘電体層の電荷、例えばプラス電荷は接地用スイッチ５２を介してアースに流れ、またウエハ自体に存在する残留電荷、例えばマイナス電荷もプラズマＰの等価抵抗器Ｒを介してアースに流れることになり、ウエハ自体の残留電荷を一層抑制することができる。
以上のように、本発明によれば、載置台２６の上面に設けた静電チャック３２に被処理体を吸着させた状態で被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、プラズマ処理時のチャック力（吸着力）を十分に得られると共にプラズマ処理時の残留電荷を少なくしてパーティクルの発生量も抑制することができる。
［評価実験］
次に、上記したような本発明方法における評価実験を行ったので、その結果について図５乃至図７も参照して説明する。図５は比較例と共に本発明方法を実施した時のパーティクル数を示すグラフ、図６は静電チャックに対する印加電圧とウエハの残留電荷との関係を示すグラフ、図７は静電チャックの印加電圧と発生するパーティクル数との関係を示すグラフである。
次に、上記したような本発明方法における評価実験を行ったので、その結果について図５乃至図７も参照して説明する。図５は比較例と共に本発明方法を実施した時のパーティクル数を示すグラフ、図６は静電チャックに対する印加電圧とウエハの残留電荷との関係を示すグラフ、図７は静電チャックの印加電圧と発生するパーティクル数との関係を示すグラフである。
まず、実際に本発明に係るプラズマ処理方法を実施してパーティクル数（直径８０ｎｍ以上）を計測したので、その結果について説明する。図５はこの時の結果を示すグラフである。ここでは比較例１、２も行っている。比較例１は、図３（Ｂ）に示すような従来方法を実施したものであり、比較例２は本発明方法において熱伝導ガスを全く流さなかった場合を示している。
図５に示すように、チャック電圧を１１００Ｖで一定にした従来方法の場合には、パーティクル数は２００個以上であり、あまり好ましくない。尚、この場合、プラズマ発生用の高周波電力をオフにしたタイミングは、逆電圧をかけ終えた後である。これに対して、図３（Ａ）に示すようにチャック電圧を１１００Ｖから最後に２００Ｖへ低下させた本発明方法の場合には、パーティクル数は９０個程度であり、大幅に減少できたことが理解できる。
そして、熱伝導ガスを全く流していない点以外は、本発明方法と同様に行った比較例２の場合にもパーティクル数を１００個程度まで減少できることが判った。尚、実際のプラズマ処理では、熱伝導ガスをゼロにするとウエハの温度制御ができなくなってしまうので行われることはほとんどない。上述のように、本発明方法の場合には、パーティクル数を大幅に減少できて、その有効性が大きいことが判った。また、上記の結果、比較例２と本発明方法とのパーティクル数の差（１０個程度）が熱伝導ガスの効果であると見なすことができる点が判る。
次に、静電チャック３２への印加電圧（チャック電圧）を２００Ｖ〜１１００Ｖまで変化させた時の残留電荷について調べた。その結果を、図６（Ａ）に示す。図６（Ａ）に示すように、２００Ｖ〜１１００Ｖへ印加電圧を増加するに従って、ウエハ自体の残留電荷は大きくなっており、時間の経過と共に減少して行くのが判る。
そして、静電チャック３２への印加電圧を４００Ｖに維持した場合（従来方法）と、本発明方法のように静電チャック３２への印加電圧を当初は４００Ｖに設定し、最後に１５ｓｅｃ程度だけ印加電圧を２００Ｖまで低下させた場合とについて残留電荷の比較を行った。その時の結果を、図６（Ｂ）に示す。図６（Ｂ）に示すように、印加電圧が４００Ｖで均一な従来方法と比較して、本発明方法の場合には、当初の残留電荷がほぼ半分に減少していることが理解できる。
次に、静電チャックの印加電圧と発生するパーティクル数との関係を調べた。図７はこの結果を示すグラフである。尚、測定したパーティクルの直径は８０ｎｍ以上である。ここでは、静電チャックへの印加電圧を２００Ｖ〜１１００Ｖまで変化させている。図７に示すように、印加電圧が２００Ｖの時にはパーティクル数はほぼゼロであるが、印加電圧を増加するに従ってほぼ２次曲線的にパーティクル数が増加していることが理解できる。
すなわち、印加電圧をできるだけ低くし、例えば２５０Ｖ以下に設定すればパーティクル数は数個以下であって好ましいことが判る。ただし、印加電圧を低下させるとチャック力も低下するので、ウエハの下面に供給する熱伝導ガスの圧力も、その分、低下させる必要がある。前述したように、この印加電圧（チャック電圧）の下限値は十分なチャック力を得るために例えば１５０Ｖ程度である。
尚、上記実施例では、静電チャック３２への印加電圧（チャック電圧）を第１の電圧、例えば４００Ｖから第２の電圧、例えば２００Ｖへ低下するように、単段階でステップ状に低下させたが、これに限定されず、複数段階でステップ状に、すなわち階段のように低下させるようにしてもよいし、或いは連続的に低下させるようにしてもよい。この連続的に低下させる形態としては、直線状に斜めに低下させるようにしてもよいし、円弧等を形成するように曲線状に低下させるようにしてもよい。
また、本実施例では、載置台２６に冷却手段として冷却ジャケット３０を設けた場合を例にとって説明したが、これに限定されず、載置台２６に冷却手段と加熱手段の内の少なくともいずれか一方が設けられる。また、ここで説明したプラズマ処理装置は単に一例を示したに過ぎず、プラズマＣＶＤ処理をする装置やプラズマエッチング処理を行う装置等にも本発明をと起用することができるのは勿論である。
また、ここでは被処理体として半導体ウエハを例にとって説明したが、この半導体ウエハにはシリコン基板やＧａＡｓ、ＳｉＣ、ＧａＮなどの化合物半導体基板も含まれ、更にはこれらの基板に限定されず、液晶表示装置に用いるガラス基板やセラミック基板等にも本発明を適用することができる。
２ プラズマ処理装置
４ 処理容器
１０ 排気手段
１８ ガス導入口（ガス導入手段）
２４ 載置台構造
２６ 載置台
２８ 支柱
３０ 冷却ジャケット（冷却手段）
３２ 静電チャック
３２Ａ 電極
３８ リフタピン
４６ 電圧供給系
５０ チャック用電源
５２ 接地用スイッチ
５４ 熱伝導ガス供給系
５６ 隙間
６８ プラズマ発生機構
８４ 装置制御部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
４ 処理容器
１０ 排気手段
１８ ガス導入口（ガス導入手段）
２４ 載置台構造
２６ 載置台
２８ 支柱
３０ 冷却ジャケット（冷却手段）
３２ 静電チャック
３２Ａ 電極
３８ リフタピン
４６ 電圧供給系
５０ チャック用電源
５２ 接地用スイッチ
５４ 熱伝導ガス供給系
５６ 隙間
６８ プラズマ発生機構
８４ 装置制御部
Ｗ 半導体ウエハ（被処理体）
Claims (12)
- 載置台の上面に設けた静電チャックに被処理体を吸着させた状態で前記被処理体に対してプラズマ処理を施すようにしたプラズマ処理方法において、
前記静電チャックに印加電圧として第１の電圧を印加して前記被処理体を吸着すると共に前記静電チャックと前記被処理体との間に熱伝導ガスを供給した状態で前記プラズマ処理を施すプラズマ処理工程と、
前記プラズマ処理工程の終了時に前記熱伝導ガスの供給を停止して前記静電チャックと前記被処理体との間に残留する前記熱伝導ガスを排気させつつ前記印加電圧を低下させるようにした印加電圧低下工程と、
前記印加電圧低下工程の後に、前記静電チャックへの印加電圧をゼロにして前記被処理体を前記静電チャックから離脱させるようにした離脱工程と、
を有することを特徴とするプラズマ処理方法。 - 前記印加電圧は、単段階でステップ状に低下されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
- 前記印加電圧は、複数段階でステップ状に低下されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
- 前記印加電圧は、連続的に低下されることを特徴とする請求項１記載のプラズマ処理方法。
- 前記印加電圧は、前記被処理体を離脱させる時に発生するパーティクル数が少なくなるような第２の電圧まで低下されることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記第２の電圧は、１５０〜２８０Ｖの範囲内であることを特徴とする請求項５記載のプラズマ処理方法。
- 前記第１の電圧は、３００〜１４００Ｖの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記プラズマ処理時のプロセス圧力は、５〜９０ｍＴｏｒｒの範囲内であることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記印加電圧低下工程の最後には、前記静電チャックに逆極性の電圧を短時間だけ印加することを特徴とする請求項１乃至８のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 前記印加電圧低下工程ではプラズマは形成されており、前記静電チャックへの印加電圧をゼロにした後に、前記プラズマを形成するための電力をゼロにするようにしたことを特徴とする請求項１乃至９のいずれか一項に記載のプラズマ処理方法。
- 被処理体に対してプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記被処理体を収容する処理容器と、
前記被処理体を吸着する静電チャックが上面に設けられた載置台を有する載置台構造と、
前記静電チャックに電圧を印加する電圧供給系と、
前記処理容器内にプラズマを発生させるプラズマ発生機構と、
前記処理容器内へ前記プラズマ処理に必要なガスを導入するガス導入手段と、
前記処理容器内の雰囲気を排気する排気手段と、
前記静電チャックと前記被処理体との間の隙間に熱伝導ガスを供給する熱伝導ガス供給系と、
前記被処理体を前記載置台に対して上下動させるリフタピンと、
請求項１乃至１０のいずれか一項に記載のプラズマ処理を施すように装置全体を制御する装置制御部と、
を備えたことを特徴とするプラズマ処理装置。 - 前記載置台には、冷却手段と加熱手段の内の少なくともいずれか一方が設けられていることを特徴とする請求項１１記載のプラズマ処理装置。
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