JP2016171291A

JP2016171291A - 減圧処理装置

Info

Publication number: JP2016171291A
Application number: JP2015051884A
Authority: JP
Inventors: 飯田　英一; Hidekazu Iida; 英一飯田
Original assignee: Disco Abrasive Systems Ltd
Current assignee: Disco Corp
Priority date: 2015-03-16
Filing date: 2015-03-16
Publication date: 2016-09-23

Abstract

【課題】プラズマ処理装置にウエーハを搬出するための特別な機構を設けることなく、ウエーハを保持する静電チャックからウエーハを離反させて搬送可能とすることを目的とする。
【解決手段】ウエーハＷの加工処理後に静電チャック３と上部電極との間への高周波電圧の印加を停止し、搬送パッド８の吸引保持面８１を加工処理したウエーハＷの上面Ｗ１に接触させてウエーハＷをアースに接続しウエーハＷの上面Ｗ１側に帯電した正電荷を除去するとともに吸引保持面８１を吸引源８６に連通させてウエーハＷを吸引保持し、駆動手段８７が静電チャック３から板状ワークＷを離反させチャンバからウエーハＷを搬出する。
【選択図】図８

Description

本発明は、チャンバ内のチャックテーブルにおいてウエーハを保持し、プラズマを発生させてウエーハに対する処理を行うプラズマ処理装置に関する。

プラズマエッチング装置等の減圧処理装置では、ウエーハを吸着保持するチャックテーブルをチャンバ内に備え、チャックテーブルの下部電極に対向するチャックテーブルの上方位置には上部電極を備えている。そして、チャンバ内を減圧して反応ガスを導入し、チャックテーブルに高周波電圧を印加することにより反応ガスをプラズマ化させ、ウエーハに対するプラズマエッチング等の処理を行っている。

このように構成されるプラズマ処理装置では、反応ガスをプラズマ化させるためにチャンバ内を減圧するので、ウエーハを保持するチャックテーブルにおいて真空吸着方式を採用すると、ウエーハを保持することが困難である。そこで、プラズマ処理装置(減圧処理装置)では、静電吸着力を利用してウエーハを吸着保持することができるチャックテーブル（静電チャック）が採用されている（例えば、特許文献１参照）。

静電チャックには、単極型と双極型とがあり、単極型では、静電チャックに高周波電圧を印可して反応ガスをプラズマ化させ、ウエーハがプラズマにより接地され、静電チャックに配設される下部電極に直流電圧を印可することにより、ウエーハを吸着保持する。また、静電チャックに吸着保持されるウエーハはプラズマ化した反応ガスによりプラズマエッチングされる。

特許４７８１８３３号公報

しかし、プラズマエッチングが終了し、静電チャックへの高周波電圧の印加を停止すると、下部電極と上部電極との間に存在していたプラズマ層がなくなり、ウエーハに静電気が帯電し、高周波電圧を印加していなくても、ウエーハが静電チャックに静電吸着された状態となる。したがって、そのままの状態では、加工処理が終了したウエーハを静電チャックから離反させチャンバから搬出することが困難である。

また、そのような状態からウエーハを静電チャックから離反させ搬出するためには、プラズマ処理装置に、ウエーハをエアーで浮上させたり、ウエーハを吸着面からリフトアップさせたりする特別な機構（リフトアップ機構）を設ける必要があり、装置コストが増大する。

本発明は、このような問題にかんがみなされたもので、静電チャックに保持されたウエーハをプラズマ処理するプラズマ処理装置において、プラズマ処理装置にウエーハを搬出するための特別な機構を設けることなく、静電チャックからウエーハを離反させて搬出を可能とすることを目的とする。

本発明は、下部電極を有しウエーハの下面を静電吸着により吸着保持する静電チャックと、静電チャックの吸着面に対面して静電チャックの上方に配設される上部電極と、静電チャックと上部電極とを収容するチャンバと、チャンバ内を減圧する減圧手段と、チャンバ内に反応ガスを供給するガス供給手段と、静電チャックに高周波電圧を印加しチャンバ内に供給された反応ガスをプラズマ化させることにより上面が加工処理されたウエーハを静電チャックから離反させチャンバから搬出する搬出手段と、を備える減圧処理装置であって、搬出手段は、ウエーハの上面を吸引保持する吸引保持面を有する導電性の搬送パッドと、吸引保持面をアースに導通させる導通手段と、吸引保持面に吸引保持したウエーハを静電チャックから離反させる駆動手段と、を備え、ウエーハの加工処理後に高周波電圧の印加を停止し、搬送パッドの吸引保持面を加工処理したウエーハの上面に接触させてウエーハをアースに接続しウエーハの上面側に帯電した電荷を除去するとともに吸引保持面を吸引源に連通させてウエーハを吸引保持し、駆動手段が静電チャックから板状ワークを離反させチャンバからウエーハを搬出することを特徴とする。

本発明では、静電チャックに保持されたウエーハを搬出手段が搬出する際に、搬出手段を構成する搬送パッドをアースに導通させることにより、ウエーハの上面側に帯電した電荷を除去することができる。したがって、静電チャックからウエーハをリフトアップしたり浮上させたりする機構を装置に備えなくても、ウエーハを静電チャックから離反させ搬出することが可能となる。

プラズマ処理装置の一例を示す断面図である。搬出手段の一例を示す断面図である。搬出手段に保持されたウエーハが静電チャックに載置された状態を示す断面図である。ウエーハが静電チャックに載置された状態を示す断面図である。静電チャックにて静電吸着されたウエーハをプラズマエッチングする状態雄を示す断面図である。プラズマエッチング終了後に静電チャックにてウエーハを静電吸着する状態を示す断面図である。静電チャックにて静電吸着されたウエーハに搬出手段を接触させた状態を示す断面図である。静電チャックにて静電吸着されたウエーハに搬出手段を接触させアースに接続した状態を示す断面図である。搬出手段がウエーハを静電チャックから離反させる状態を示す断面図である。

図１に示すプラズマエッチング装置１は、減圧処理装置の一例であり、ハウジング２０によって覆われエッチング対象のウエーハが収容される空間であるチャンバ２を備えている。

ハウジング２０は、上壁２１と下壁２２と側壁２３とによって形成されており、一方の側壁２３には、開閉口２４が形成されている。開閉口２４は、シャッター２５によって開閉可能となっている。シャッター２５は、シャッター開閉手段２６によって駆動されて昇降する。シャッター開閉手段２６は、シリンダ２６１と、シャッター２５に連結されシリンダ２６１によって駆動されて昇降するピストン２６２とによって構成される。

チャンバ２の内部には、ウエーハを吸着保持する静電チャック３と、静電チャック３の上方に位置する上部電極４とが収容されている。

静電チャック３は、絶縁材料により形成され、円柱状の軸部３０と、軸部３０の上端において円板状に形成されたテーブル部３１とから構成されている。また、静電チャック３には、高周波電源７１が接続されている。テーブル部３１には、必須ではないが、その上面である吸着面３２において開口する複数の吸引孔３２０が形成されている。吸引孔３２０は、吸引路３４を介して吸引源５０と吸着面３２とを連通させている。また、テーブル部３１の内部には、下部電極３３を備えている。下部電極３３は、導電部３６及びスイッチ７２０を介して直流電源７２に接続されている。

軸部３０は、ハウジング２０を構成する下壁２２に挿通され、絶縁体２２１によってシールされて保持されている。また、テーブル部３１の下部及び軸部３０には冷却水流通路３５が循環しており、冷却水循環路３５は、冷却水供給手段５１に連通している。

上部電極４は、静電チャック３の上方であって、静電チャック３の吸着面３２に対面する位置に配設されており、アースに接続されている。上部電極４は、円柱状の軸部４０と、軸部４０の下端において円板状に形成された板状部４１とから構成されている。軸部４０は、ハウジング２０を構成する上壁２１に挿通され、絶縁体２１１によってシールされて昇降可能に保持されている。

板状部４１には、その下面４２において開口する複数のガス噴出孔４２０が形成されている。ガス噴出孔４２０には、ガス流通路４３及びバルブ５２を介して反応ガス供給源５５が接続されている。反応ガス供給源５５には、例えばSF₆ガスが貯蔵されている。バルブ５２を開くことにより、反応ガス供給源５５をガス流通路４３に連通させ、貯蔵されたガスをガス噴出孔４２０からチャンバ２内に送り込むことができる。チャンバ２に供給されたガスは、高周波電源７１によって静電チャック３に高周波電圧が印加されることによりプラズマ化される。

上部電極４は、昇降手段４４によって駆動されて昇降可能となっている。昇降手段４４は、シリンダ４４１と、ピストンロッド４４２と、ピストンロッド４４２に連結されたブラケット４４３とから構成されている。ブラケット４４３は、上部電極４を支持しており、シリンダ４４１がピストンロッド４４２を昇降させることで、ブラケット４４３に支持された上部電極４が昇降する構成となっている。

ハウジング２０を構成する底壁２２には、開閉口２２２が形成され、開閉口２２２は、チャンバ２の内部を減圧する減圧手段５３に連通している。減圧手段５３は、チャンバ２の内部のガスを吸引するとともに真空引きすることができる。

チャンバ２内で処理されたウエーハは、側壁２３に形成された開閉口２４を介してチャンバ２の外へ搬出される。チャンバ２からのウエーハの搬出には、例えば図２に示す搬出手段８を用いる。

図２に示す搬出手段８は、ウエーハの上面Ｗ１を吸引保持する吸引保持面８１を有する搬送パッド８２と、搬送パッド８２の吸引保持面以外の部分を保持する枠体８３と、枠体８３に連結されたアーム部８４と、スイッチをオンにした状態で吸引保持面８１をアースに導通させる導通手段８５と、吸引保持面８１に吸引力を作用させる吸引源８６と、吸引保持したウエーハを静電チャック３から離反させる駆動手段８７とを備えている。導通手段８５には、吸引保持面８１とアースとが接続される状態と接続されない状態とを切り換えるスイッチ８５０を備えている。また、吸引源８６と搬送パッド８２とは、開閉するバルブ８６０を介して接続されている。駆動手段８７は、アーム部８４を昇降させる昇降移動手段８８と、開閉口２４を介して搬送パッド８２及び枠体８３をチャンバ２に対して搬出入する入出移動手段８９とを備えている。

搬送パッド８２は、導通性を有する部材で構成され、ウエーハに接触する吸引保持面にウエーハを吸引する吸引孔を備えていると良い。また、ウエーハを吸引保持する吸引孔は多孔質部材で構成しても良い。

次に、図１に示したプラズマエッチング装置１を用いてウエーハのエッチングをする方法について説明する。

まず、図２に示した搬出手段８の搬送パッド８２と吸引源８６とを連通させて吸引保持面８１においてウエーハＷの上面Ｗ１を吸引保持する。そして、図３に示すように、シャッター開閉手段２６を構成するシリンダ２６１がピストンロッド２６２を下降させることによりシャッター２５を下降させて開閉口２４を開け、その状態で、図２に示した入出移動手段８９が搬送パッド８２及び枠体８３並びにアーム部８４をチャンバ２内に進入させることにより、搬送パッド８２に保持されたウエーハＷをチャンバ２内に搬入する。このとき、スイッチ８５０はオフにし、搬送パッド８２がアースに接続されない状態とする。そして、昇降移動手段８８がウエーハＷを下降させ、ウエーハＷを静電チャック３の吸着面３２の上に載置する。

吸着面３２の上にウエーハＷが載置されると、図１に示した吸引源５０と吸着面３２とを連通させることにより吸引力を吸着面３２に作用させてウエーハＷを吸引保持する。このとき、図３に示すように、スイッチ７１０をオフにしておき、高周波電源７１からの高周波電圧の印加は行わない。また、スイッチ７２０もオフにしておき、下部電極３３への直流電圧の印加も行わない。

次に、搬送パッド８２による吸引を解除し、昇降移動手段８８がアーム部８４並びに搬送パッド８２及び枠体８３を上昇させる。そうすると、図４に示すように、ウエーハＷの被加工面である上面Ｗ１が上方に向けて露出した状態で、ウエーハＷの下面Ｗ２が吸着面３２によって吸引保持される。その後、図２に示した入出移動手段８９が、アーム部８４並びに搬送パッド８２及び枠体８３をチャンバ２の外に退出させ、シャッター開閉手段２６がシャッター２５を下降させてチャンバ２内を密閉する。ウエーハＷに反りがあったとしても、反りが矯正された状態でウエーハＷが保持される。このとき、チャンバ２の内部の圧力は大気圧となっている。また、スイッチ７２０はオフのままにしておく。

次に、図１に示した減圧手段５３がチャンバ２内を減圧して真空にする。そして、バルブ５２を開き、反応ガスガス供給源５５から例えばSF₆などの反応ガスをガス流通路４３に送り込み、ガス噴出孔４２０から下方に向けて噴出させる。

次に、図５に示すように、スイッチ７２０を閉じることにより、下部電極３３を直流電源７２の正極側に接続する。そして、スイッチ７１０をオンとし、静電チャック３に高周波電源７１から高周波電圧を印加する。高周波電圧の印加によって、静電チャック３と上部電極４との間にはプラズマ化された反応ガス８が発生するため、ウエーハＷには、正極にバランスした負電荷が帯電し、静電吸着力が発生してウエーハＷが静電吸着される。また、反応ガスのプラズマで、ウエーハＷの上面Ｗ１がエッチング加工される。
なお、下部電極３３に印加する電圧は負電圧でも良い。

ウエーハＷの上面Ｗ１が所望量エッチング加工されると、反応ガス供給源５５からチャンバ２内への反応ガスの供給を停止するとともに、図６に示すように、スイッチ７１０をオフにして静電チャック３への高周波電圧の印加を停止し、反応ガスのプラズマ化を停止する。このとき、スイッチ７２０はオンにしたままとし、下部電極３３に正電圧を印加した状態を維持する。こうして反応ガスのプラズマ化を停止すると、下部電極３と上部電極４との間にプラズマが存在しない状態となるが、ウエーハＷのエッチング中は、静電チャック３と上部電極４との間にプラズマが存在し、静電チャック３と上部電極４との間が通電した状態となっていたため、ウエーハＷには静電気が帯電し、図６に示すように、静電気によって静電チャック３に保持された状態となる。

次に、図３に示した開閉口２２２を開き、開閉口２２２から反応ガスを外部に排出した後、シャッター開閉手段２６がシャッター２５を下降させて開閉口２４を開ける。そして、図２に示した搬出手段８の入出移動手段８９が搬送パッド８２及び枠体８３を開閉口２４からチャンバ２内に進入させ、図７に示すように、昇降移動手段８８が搬送パッド８２及び枠体８３を下降させて吸引保持面８１をウエーハＷの上面Ｗ１に接触させ、バルブ８６０を開き、搬送パッド８２がウエーハＷの上面Ｗ１を吸引保持する。搬送パッド８２の吸引保持面８１をウエーハＷに接触させる時は、スイッチ８５０をオフにして搬送パッド８２とアースとが接続されない状態としておく。また、スイッチ７２０はオンのままとしておき、下部電極３３に正電圧を印加した状態を維持する。

次に、図８に示すように、スイッチ７２０をオフにして下部電極３３への正電圧の印加を停止する。次いで、スイッチ８５０をオンにして搬送パッド８２とアースとを接続する。そうすると、ウエーハＷに帯電していた電荷が除去され、静電チャック３による静電気によるウエーハＷの保持が解除される。そして、この状態で、図９に示すように、昇降移動手段８８が搬送パッド８２及び枠体８３を上昇させると、ウエーハＷを静電チャック３の吸着面３２から円滑に離間させることができる。ウエーハＷを吸着面３２から離間させた後は、スイッチ８５０をオフにしてもよい。また、静電チャック３の吸着面３２からウエーハＷを離間させるときに吸着面３２からエアを噴出するエア噴出孔を形成し、エア噴出孔からエアを噴射させエアの噴出力によって吸着面３２からウエーハＷを離間させる補助的な役目のブロー機構を備えると、吸着面からウエーハを離間させる動作がより確実に行なう事ができる。この場合、図１及び図３に示した吸引孔３２０をエア源に接続することで、吸引孔３２０にエア噴出孔としての機能を持たせることができる。

ウエーハＷが吸着面３２から離間すると、入出移動手段８９が搬送パッド８２を開閉口２４からチャンバ２の外に搬出する。このように、駆動手段８７による駆動の下で静電チャック３に保持されたウエーハＷを搬出手段８が搬出して静電チャック３から離反させる際に、搬出手段８を構成する搬送パッド８２をアースに導通させることにより、ウエーハＷの上面Ｗ１側に帯電した正電荷を除去することができる。したがって、静電チャック３からウエーハＷをリフトアップしたり浮上させたりする手段を備えなくても、ウエーハＷを静電チャック３から離反させ搬出することが可能となる。

また、ウエーハＷをリフトアップしたりしてウエーハＷを静電チャック３から離反させる特別な機構を有しないプラズマ処理装置では、プラズマによる処理の後に、ウエーハが帯電しないように不活性ガスをチャンバ内に供給し、下部電極と上部電極との間に印加する電圧を徐々に低くしていくことで、ウエーハに帯電した電荷を除電することもあり、プラズマによる処理の後にチャンバからウエーハを搬出するのに時間がかかったが、本発明では、搬出手段８をアースに接続してウエーハＷの上面側に帯電した正電荷を除去することができるため、時間を要しない。

なお、上記実施形態においては、搬出手段８を用いてチャンバ２へのウエーハＷの搬入を行うこととしたが、チャンバ２へのウエーハＷの搬入には、搬出手段８とは別の搬入手段を用いてもよい。

１：プラズマエッチング装置
２：チャンバ
２０：ハウジング２１：上壁２１１：絶縁体
２２：下壁２２１：絶縁体２２２：開閉口
２３：側壁２４：開閉口
２５：シャッター
２６：シャッター開閉手段２６１：シリンダ２６２：ピストン
３：静電チャック３０：軸部３１：テーブル部３２：吸着面３２０：吸引孔
３３：下部電極３４：吸引路３５：冷却水流通路３６：導電部
４：上部電極
４０：軸部４１：板状部４２：下面４２０:ガス噴出孔４３：ガス流通路
４４：昇降手段４４１：シリンダ４４２：ピストンロッド４４３：ブラケット
５０：吸引源５１：冷却水供給手段５２：バルブ５３：減圧手段
５５：反応ガス供給源
７１：高周波電源７２：直流電源７２０：スイッチ
８：搬出手段
８１：吸引保持面８２：搬送パッド８３：枠体８４：アーム部８５：導通手段
８６：吸引源８７：駆動手段８８：昇降移動手段８９：入出移動手段
Ｗ：ウエーハＷ１：上面Ｗ２:下面

Claims

下部電極を有しウエーハの下面を静電吸着により吸着保持する静電チャックと、該静電チャックの吸着面に対面して該静電チャックの上方に配設される上部電極と、該静電チャックと該上部電極とを収容するチャンバと、該チャンバ内を減圧する減圧手段と、該チャンバ内に反応ガスを供給するガス供給手段と、該静電チャックに高周波電圧を印加し該チャンバ内に供給された該反応ガスをプラズマ化させることにより上面が加工処理されたウエーハを該静電チャックから離反させ該チャンバから搬出する搬出手段と、を備える減圧処理装置であって、
該搬出手段は、ウエーハの上面を吸引保持する吸引保持面を有する導電性の搬送パッドと、該吸引保持面をアースに導通させる導通手段と、該吸引保持面に吸引保持したウエーハを該静電チャックから離反させる駆動手段と、を備え、
ウエーハの加工処理後に高周波電圧の印加を停止し、該搬送パッドの該吸引保持面を該加工処理したウエーハの上面に接触させてウエーハをアースに接続しウエーハの上面側に帯電した電荷を除去するとともに該吸引保持面を吸引源に連通させてウエーハを吸引保持し、該駆動手段が該静電チャックから板状ワークを離反させ該チャンバからウエーハを搬出することを特徴とする減圧処理装置。