JP2019004086A - 静電吸着方法 - Google Patents

Abstract

【課題】直流電圧のパワーを高くすることなく、静電チャックの吸着力を高めることを目的とする。【解決手段】被処理体を処理するチャンバ内のステージに被処理体を載置する前に前記チャンバ内にガスを導入し、高周波電力を印加してプラズマを生成させること又は前記チャンバ内の圧力を上げることを行う第１のステップと、前記第１のステップの後、被処理体を吸着する際に印加される直流電圧と正負が逆の極性の直流電圧を前記ステージに設けられた静電チャックに印加する第２のステップと、前記第２のステップの後、前記高周波電力の印加を停止してプラズマを消火させること及び前記チャンバ内の圧力を下げることの少なくともいずれかを行う第３のステップと、前記第３のステップの後、前記直流電圧の印加を停止する第４のステップと、を有する、静電吸着方法が提供される。【選択図】図４

Description

本発明は、静電吸着方法に関する。

チャンバ内のステージには、静電チャックが設けられている。静電チャックは、直流電源から出力された直流電圧により発生するクーロン力によって被処理体を静電チャック上に静電吸着し、保持する（例えば、特許文献１，２を参照）。

例えば、特許文献１には、静電チャックの帯電除去方法について提案されている。特許文献２には、次のウェハを静電チャックに吸着する前に、処理室に窒素ガスを導入した状態で静電チャックに対してマイナスの直流電圧を印加して電流放電させ、静電チャックへのウェハの吸着不良を防止することが提案されている。

特開昭６３−３６１３８号公報 特開平９−１２０９８８号公報

しかしながら、直前のウェハの処理時に静電チャックの表面に発生した残留電荷を除電してから次のウェハを搬入し、静電チャックに吸着しても、ウェハと静電チャックとの間に供給する伝熱ガスが漏れることがある。この場合、更に静電チャックの吸着力を高め、伝熱ガスの漏れを防止する必要がある。

これに対して、静電チャックに印加する直流電圧のパワーを高くすることで吸着力を上げることが考えられる。しかし、直流電圧のパワーを高くすることなく、静電チャックの吸着力を上げ、伝熱ガスの漏れを防ぐことで、リソースの必要以上の使用を避け、ランニングコストを抑えたいという要求がある。

上記課題に対して、一側面では、本発明は、直流電圧のパワーを高くすることなく、静電チャックの吸着力を高めることを目的とする。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、被処理体を処理するチャンバ内のステージに被処理体を載置する前に前記チャンバ内にガスを導入し、高周波電力を印加してプラズマを生成させること又は前記チャンバ内の圧力を上げることを行う第１のステップと、前記第１のステップの後、被処理体を吸着する際に印加される直流電圧と正負が逆の極性の直流電圧を前記ステージに設けられた静電チャックに印加する第２のステップと、前記第２のステップの後、前記高周波電力の印加を停止してプラズマを消火させること及び前記チャンバ内の圧力を下げることの少なくともいずれかを行う第３のステップと、前記第３のステップの後、前記直流電圧の印加を停止する第４のステップと、を有する、静電吸着方法が提供される。

一の側面によれば、直流電圧のパワーを高くすることなく、静電チャックの吸着力を高めることができる。

一実施形態に係るプラズマ処理装置の一例を示す図。 一実施形態に係るプリチャージの有無と吸着力の違いを説明するための図。 第１実施形態に係るウェハの静電吸着処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るプリチャージ時のタイムチャートの一例を示す図。 一実施形態に係るプリチャージ時の吸着力の状態を説明するための図。 第１実施形態の変形例に係るウェハの静電吸着処理の一例を示すフローチャート。 第２実施形態に係るウェハの静電吸着処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係るプリチャージの効果の一例を示す図。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［プラズマ処理装置の全体構成］
まず、プラズマ処理装置１の一例について、図１を参照しながら説明する。本実施形態にかかるプラズマ処理装置１は、容量結合型の平行平板プラズマ処理装置であり、略円筒形のチャンバ（処理容器）２を有している。チャンバ２の内面には、アルマイト処理（陽極酸化処理）が施されている。チャンバ２の内部は、プラズマによりエッチング処理や成膜処理等のプラズマ処理が行われる処理室となっている。

ステージ３は、基板の一例である半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）を載置する。ステージ３は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等から形成されている。ステージ３は下部電極としても機能する。

ステージ３の上側には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック（ＥＳＣ）１０が設けられている。静電チャック１０は、絶縁体１０ｂの間にチャック電極１０ａを挟み込んだ構造になっている。チャック電極１０ａには直流電源３０が接続されている。スイッチ３１の開閉により直流電源３０からチャック電極１０ａに直流電圧が印加されると、クーロン力によってウェハＷが静電チャック１０に吸着される。

静電チャック１０の外周側には、ウェハＷの外縁部を囲うように円環状のフォーカスリング１１が載置される。フォーカスリング１１は、例えば、シリコンから形成され、チャンバ２においてプラズマをウェハＷの表面に向けて収束し、プラズマ処理の効率を向上させるように機能する。

ステージ３の下側は、支持体１２になっており、これにより、ステージ３はチャンバ２の底部に保持される。支持体１２の内部には、冷媒流路１２ａが形成されている。チラー３６から出力された例えば冷却水やブライン等の冷却媒体（以下、「冷媒」ともいう。）は、冷媒入口配管１２ｂ、冷媒流路１２ａ、冷媒出口配管１２ｃと流れ、循環する。このようにして循環する冷媒により、金属から構成されるステージ３は抜熱され、冷却される。

伝熱ガス供給源３７は、ヘリウムガス（Ｈｅ）等の伝熱ガスを伝熱ガス供給ライン１６に通して静電チャック１０の表面とウェハＷの裏面との間に供給する。かかる構成により、静電チャック１０は、冷媒流路１２ａに循環させる冷媒と、ウェハＷの裏面に供給する伝熱ガスとによって温度制御される。この結果、ウェハＷを所定の温度に制御することができる。

ステージ３には、第１周波数のプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを供給する第１高周波電源３２が第１整合器３３を介して接続されている。また、ステージ３には、第２周波数のバイアス電圧発生用の高周波電力ＬＦを供給する第２高周波電源３４が第２整合器３５を介して接続されている。第１周波数は、例えば４０ＭＨｚであってもよい。また、第２周波数は、第１周波数よりも低く、例えば１３．５６ＭＨｚであってもよい。本実施形態では、高周波電力ＨＦは、ステージ３に印加されるが、ガスシャワーヘッド２０に印加されてもよい。

第１整合器３３は、第１高周波電源３２の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第２整合器３５は、第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスに負荷インピーダンスを整合させる。第１整合器３３は、チャンバ２内にプラズマが生成されているときに第１高周波電源３２の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。第２整合器３５は、チャンバ２内にプラズマが生成されているときに第２高周波電源３４の内部インピーダンスと負荷インピーダンスとが見かけ上一致するように機能する。

ガスシャワーヘッド２０は、その外縁部を被覆するシールドリング２１を介してチャンバ２の天井部の開口を閉塞するように取り付けられている。ガスシャワーヘッド２０には、可変直流電源２６が接続され、可変直流電源２６から負の直流電圧（ＤＣ）が出力される。ガスシャワーヘッド２０は、シリコンにより形成されてもよい。ガスシャワーヘッド２０は、ステージ３（下部電極）に対向する対向電極（上部電極）としても機能する。

ガスシャワーヘッド２０には、ガスを導入するガス導入口２２が形成されている。ガスシャワーヘッド２０の内部にはガス導入口２２から分岐したセンター側の拡散室２４ａ及びエッジ側の拡散室２４ｂが設けられている。ガス供給源２３から出力されたガスは、ガス導入口２２を介して拡散室２４ａ、２４ｂに供給され、拡散室２４ａ、２４ｂにて拡散されて複数のガス供給孔２５からステージ３に向けて導入される。

チャンバ２の底面には排気口１８が形成されており、排気口１８に接続された排気装置３８によってチャンバ２内が排気される。これにより、チャンバ２内を所定の真空度に維持することができる。チャンバ２の側壁にはゲートバルブ１７が設けられている。ゲートバルブ１７は、ウェハＷをチャンバ２へ搬入したり、チャンバ２からウェハＷを搬出したりする際に開閉する。

プラズマ処理装置１には、装置全体の動作を制御する制御装置１００が設けられている。制御装置１００は、ＣＰＵ（Central Processing Unit）１０５、ＲＯＭ（Read Only Memory）１１０及びＲＡＭ（Random Access Memory）１１５を有している。ＣＰＵ１０５は、ＲＡＭ１１５等の記憶領域に格納されたレシピに従って、エッチング等の所望のプラズマ処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、処理容器内温度（上部電極温度、処理容器の側壁温度、ウェハＷ温度、静電チャック温度等）、チラー３６から出力される冷媒の温度などが設定されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。

エッチングや成膜等のプラズマ処理が実行される際には、ゲートバルブ１７の開閉が制御され、ウェハＷがチャンバ２に搬入され、ステージ３に載置される。直流電源３０からチャック電極１０ａに正又は負の極性の直流電圧が印加されると、ウェハＷが静電チャック１０に吸着され、保持される。

ガス供給源２３からチャンバ２内に所望のガスが供給される。第１高周波電源３２からステージ３に高周波電力ＨＦが印加され、第２高周波電源３４からステージ３に高周波電力ＬＦが印加される。可変直流電源２６から負の直流電圧がガスシャワーヘッド２０に印加される。これにより、ウェハＷの上方にガスが分解されてプラズマが生成され、プラズマの作用によりウェハＷにプラズマ処理が施される。

プラズマ処理後、直流電源３０からチャック電極１０ａにウェハＷの吸着時とは正負の極性が逆の直流電圧が印加され、ウェハＷの電荷が除電される。除電後、ウェハＷは、静電チャック１０から剥がされ、ゲートバルブ１７からチャンバ２の外に搬出される。

［プリチャージ］
次に、本発明の一実施形態に係るプリチャージの有無と吸着力の違いについて、図２を参照しながら説明する。図２は、本実施形態に係るプリチャージの有無と吸着力との関係を説明するための図である。本実施形態にかかるプラズマ処理装置１では、新たなウェハ（次のウェハ）がチャンバ２内に搬入される直前に、静電チャック１０のチャック電極１０ａに、次のウェハを吸着する際に印加される直流電圧ＨＶと正負が逆の極性の直流電圧ＨＶを印加する。

このように、次のウェハをチャンバ２内に搬入する直前に、直流電源３０から、ウェハＷの吸着時とは正負が逆の直流電圧を印加し、ウェハＷ吸着前の静電チャック１０の表面を事前にチャージ（帯電）させることを、以下「プリチャージ」という。

第１実施形態及びその変形例では、プラズマが生成されている状態でプリチャージ（以下、「プラズマプリチャージ」ともいう。）する静電吸着方法について説明する。その後、第２実施形態では、プラズマが生成されていない状態でプリチャージする静電吸着方法について説明する。

図２の（ａ−１）及び（ａ−２）に示す、プリチャージしない従来例の場合の静電吸着方法では、図２の（ａ−１）に示すように、次のウェハの搬入直前の静電チャック１０の表面は、事前にチャージされていない。つまり、静電チャック１０の表面には電荷がない状態であるとする。

この状態で次のウェハＷが搬入され、ウェハを吸着する際に印加される正又は負の極性の直流電圧が直流電源３０からチャック電極１０ａに印加されると、静電チャック１０の表面に更に正又は負の電荷がチャージされる。

図２の（ａ−２）では、直流電源３０から正の極性の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加され、チャック電極１０ａの正の電荷に引き寄せられてウェハＷの裏面に負の電荷が生じている例が示されている。なお、チャック電極１０ａに印加される直流電圧ＨＶの極性は、正であっても負であってもよい。例えば、直流電源３０から負の極性の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加されると、ウェハＷの裏面には正の電荷が生じる。

以上の従来例に対して、一実施形態に係るプリチャージが行われる場合の静電チャック１０及びウェハ裏面の電荷の状態について、図２の（ｂ−１）〜（ｂ−３）を参照して説明する。

一実施形態に係るプラズマプリチャージにおいても、図２の（ｂ−１）に示すように、プラズマプリチャージ前の静電チャック１０の表面には電荷がない状態である。この状態で、図２の（ｂ−３）に示すウェハの搬入直前に、図２の（ｂ−２）に示すプラズマプリチャージを行う。

プラズマプリチャージでは、プラズマが生成された状態で、次のウェハを吸着する際に印加される極性とは逆の極性の直流電圧ＨＶが、直流電源３０からチャック電極１０ａに印加される。これにより、静電チャック１０の表面に正又は負の電荷がチャージされる。例えば、図２（ｂ−２）に示す例では、直流電源３０から負の極性の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加され、静電チャック１０の表面に正の電荷が生じている。これが、プリチャージの状態の一例である。

この状態でウェハＷが搬入され、載置されると、図２の（ｂ−３）に示すように、直流電源３０からプリチャージ時と正負が逆の極性（ここでは、正の極性）の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加される。これにより、図２の（ｂ−２）に示すプリチャージ時に静電チャック１０の表面にチャージされた電荷に、更に同じ極性の電荷が加わり、図２の（ｂ−３）に示すようになる。これによれば、プリチャージを行うと、プリチャージを行わない場合と比べて静電チャック１０の表面にチャージされる電荷量を多くなることがわかる。この結果、静電チャック１０の表面にチャージされる正の電荷に引き寄せられて、ウェハＷの裏面に生じる負の電荷量が多くなり、クーロン力によりウェハＷの裏面と静電チャック１０の表面との吸着力を高めることができる。

なお、プリチャージ時に、チャック電極１０ａに印加される直流電圧ＨＶの極性は、ウェハＷを搬入して吸着する際に印加される直流電圧ＨＶと正負が逆の極性であれば、正であっても負であってもよい。また、チャック電極１０ａに印加される直流電圧ＨＶの電位は、ウェハＷを吸着する際に印加される直流電圧ＨＶと同じであってもよいし、同じでなくてもよい。
＜第１実施形態＞
［静電吸着処理］
次に、第１実施形態に係る静電吸着処理の一例について、図３を参照しながら説明する。図３は、第１実施形態に係る静電吸着処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記構成のプラズマ処理装置１において実行され、制御装置１００のＣＰＵ１０５によって制御される。

本処理は、処理済みのウェハＷをプラズマ処理装置１から搬出後、次のウェハＷの搬入直前に実行される。本処理が開始されると、ガス供給源２３は、窒素ガスをガスシャワーヘッド２０から導入し、チャンバ２内に供給する。なお、窒素ガスに替えてアルゴンガス等の希ガスや酸素ガスを導入してもよい。また、第１高周波電源３２は、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦをステージ３に印加し、ウェハＷの上方にてプラズマを生成させる（ステップＳ１０）。ステップＳ１０は、第１のステップの一例である。なお、周波電力ＬＦは印加してもよいし、印加しなくてもよい。

ステップＳ１０の後、直流電源３０は、ウェハＷを吸着する際に直流電源３０から印加する直流電圧ＨＶと正負が逆の極性の直流電圧ＨＶを静電チャック１０に印加する（ステップＳ１２）。ステップＳ１２は、第２のステップの一例である。

ステップＳ１２の後、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加を停止し、プラズマを消火させる（ステップＳ１４）。ステップＳ１４は、第３のステップの一例である。

ステップＳ１４の後、直流電源３０は、直流電圧ＨＶの印加を停止する（ステップＳ１６）。ステップＳ１６は、第４のステップの一例である。ステップＳ１０〜Ｓ１６は、次のウェハＷの搬入直前に行われるプラズマプリチャージの一例である。これにより、静電チャック１０の表面に所定の電荷がプリチャージされる。

次に、チャンバ２内にウェハＷが搬入され（ステップＳ１８）、直流電源３０は、ウェハＷを吸着する際に印加する直流電圧ＨＶを静電チャック１０に印加し、ウェハＷを静電チャック１０に吸着させる（ステップＳ２０）。ステップＳ１８及びステップＳ２０は、第５のステップの一例である。ステップＳ２０の処理後、本処理を終了する。

以上に説明した、第１実施形態に係る静電吸着処理では、図４に示すように、第１のステップから第４のステップが順に実行され、プラズマプリチャージが遂行される。なお、第１実施形態では、図４に示す圧力の制御は行わない。
１．第１のステップ
プラズマ生成用の高周波電力ＨＦが印加され、プラズマが生成される。
２．第２のステップ
静電チャック１０に、次のウェハＷの吸着時に印加される直流電圧ＨＶと正負が逆の極性の直流電圧ＨＶが印加される。図４では、負の極性の直流電圧ＨＶが印加されている。
３．第３のステップ
プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加が停止され、プラズマが消火される。
４．第４のステップ
直流電圧ＨＶの印加が停止される。

上記各ステップにおける、静電チャック１０に生じる電荷の状態について、図５を参照しながら説明する。
１．第１のステップ
第１のステップでは、図５（ａ）に示すように、プラズマが生成される。一方、スイッチ３１はオフになり、直流電源３０から直流電圧ＨＶは供給されていない。
２．第２のステップ
第２のステップでは、図５（ｂ）に示すように、プラズマが生成された状態で、スイッチ３１がオンになり、直流電源３０から直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに供給される。図５（ｂ）では、負の極性の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加され、チャック電極１０ａには負の電荷が生じている。このため、静電チャック１０の表面には、チャック電極に生じている負の電荷を中和するようにプラズマ側から正の電荷が供給される。

なお、次のウェハＷの吸着時に印加される直流電圧ＨＶと正負が逆の極性の直流電圧ＨＶであれば、正の極性の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加されてもよい。また、第２のステップで印加する直流電圧ＨＶは、次のウェハＷの吸着時に印加される直流電圧ＨＶと同電位であってもよいし、同電位でなくてもよい。
３．第３のステップ
第３のステップでは、図５（ｃ）に示すように、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加が停止され、プラズマが消火される。第２のステップにて静電チャック１０の表面にプラズマ側から正の電荷が供給された状態でプラズマが消火されると、静電チャック１０の表面にチャージされた電荷は、プラズマを介して放電することができなくなり、静電チャック１０の表面にチャージされたままとなる。
４．第４のステップ
第４のステップでは、図５（ｄ）に示すように、直流電圧ＨＶの印加が停止される。静電チャック１０の表面に電荷がチャージされた状態にて直流電圧ＨＶの印加が停止されるため、静電チャック１０の表面に電荷がチャージされたままの状態、つまり、プリチャージの状態となる。

この状態でウェハが載置された後、図２の（ｂ−３）に示すように、直流電源３０からプリチャージのときと正負が逆の極性（ここでは正の極性）の直流電圧ＨＶがチャック電極１０ａに印加されると、これにより、静電チャック１０の表面にチャージされる正の電荷と、プリチャージ時にチャージされた電荷量を加えた電荷量に応じた吸着力が発生する。

このようにして、本実施形態においてプリチャージを行うことで、ウェハＷの裏面と静電チャック１０の表面との吸着力が高くなる。この結果、本実施形態に係る静電吸着方法によれば、静電チャック１０の吸着力を高めることができ、伝熱ガスの漏れを防止することができる。
＜第１実施形態の変形例＞
［静電吸着処理］
次に、第１実施形態の変形例に係る静電吸着処理の一例について、図６を参照しながら説明する。図６は、第１実施形態の変形例に係る静電吸着処理の一例を示すフローチャートである。本処理は、上記構成のプラズマ処理装置１において実行され、制御装置１００のＣＰＵ１０５によって制御される。

図６の各処理において、図３の第１実施形態の処理と同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付することによって、説明を簡略化する。第１実施形態の変形例に係る静電吸着処理は、第１実施形態に係る静電吸着処理のステップＳ１０、Ｓ１２、Ｓ１４，Ｓ１６，Ｓ１８，Ｓ２０に、ステップＳ１５の圧力制御の処理が付加された点でのみ第１実施形態に係る静電吸着処理と異なる。

本変形例では、ステップＳ１４においてプラズマを消火した後、ステップＳ１６において直流電圧ＨＶの印加を停止する前に、チャンバ２の内部の圧力を低くする制御が行われる（ステップＳ１５）。ステップＳ１４及びステップＳ１５の処理は、第３のステップの一例である。

以上に説明した、第１実施形態の変形例に係るステップＳ１０〜Ｓ１６は、プラズマプリチャージの一例である。本変形例では、図４の圧力制御が加わり、第３のステップにおいて圧力制御を行うことで、プラズマプリチャージが遂行される。
１．第１のステップ
プラズマ生成用の高周波電力ＨＦが印加され、プラズマが生成される。
２．第２のステップ
静電チャック１０に、次のウェハＷの吸着時に印加される直流電圧ＨＶと正負が逆の極性の直流電圧ＨＶが印加される。図４では、負の極性の直流電圧ＨＶが印加されている。
３．第３のステップ
プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加が停止され、プラズマが消火される。プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加が停止されたときと同時又はその後であって第４のステップの前にチャンバ２の内部の圧力を低く制御する。
４．第４のステップ
直流電圧ＨＶの印加が停止される。

以上に説明したように、第１実施形態の変形例に係る静電吸着処理によれば、第１実施形態と同様に、プラズマプリチャージにより、ウェハＷの搬入直前に静電チャック１０の表面に電荷をプリチャージすることができる。これにより、静電チャック１０の吸着力を高めることができ、伝熱ガスの漏れを防止することができる。

さらに、本変形例では、第３のステップにおいて、プラズマを消火するとともに、チャンバ２の内部の圧力を低く制御する。これにより、第３のステップにおいて、プラズマの消火に加えてチャンバ２の内部の圧力を低く制御することで、静電チャック１０の表面にチャージされた電荷が、プラズマやチャンバ２内の気体を介して移動することを防止できる。

なお、変形例に係る圧力制御の効果をより高めるためには、第３のステップにおいて、プラズマ生成用の高周波電力ＨＦの印加が停止されたときと同時又は高周波電力ＨＦの印加が停止された後、できるだけ速やかにチャンバ２の内部の圧力を低く制御することが好ましい。
＜第２実施形態＞
［静電吸着処理］
次に、第２実施形態に係る静電吸着処理の一例について、図７を参照しながら説明する。図７は、第２実施形態に係る静電吸着処理の一例を示すフローチャートである。図７の各処理において、図３の第１実施形態又は図６の第１実施形態の変形例の処理と同一の処理を行うステップには、同一のステップ番号を付することによって、説明を簡略化する。第２実施形態に係る静電吸着処理では、プラズマを生成しないでプリチャージする点が、第１実施形態及びその変形例に係る静電吸着処理と異なる。

本処理が開始されると、ガス供給源２３からアルゴンガス等の不活性ガスを供給し、チャンバ２の内部の圧力を上げる（ステップＳ３０）。このとき、高周波電力ＨＦは印加せず、プラズマは生成しない。ステップ３０の処理は、第１のステップの一例である。

ステップＳ３０の後、直流電源３０は、ウェハＷを吸着する際に直流電源３０から印加する直流電圧ＨＶと正負が逆の極性の直流電圧ＨＶを静電チャック１０に印加する（ステップＳ１２）。その後、チャンバ２の内部の圧力を下げる（ステップＳ１５）。ステップＳ１５の処理は、第３のステップの一例である。

ステップＳ１５の後、直流電源３０は、直流電圧ＨＶの印加を停止する（ステップＳ１６）。次に、チャンバ２内にウェハＷが搬入され（ステップＳ１８）、直流電源３０は、ウェハＷを吸着する際に印加すると予め定められた直流電圧ＨＶを静電チャック１０に印加し、ウェハＷを静電チャック１０に吸着する（ステップＳ２０）。ステップＳ２０の処理後、本処理を終了する。

以上に説明したように、第２実施形態に係る静電吸着処理によれば、ステップＳ３０において、プラズマを生成せずに、チャンバ２の内部の圧力を高く制御する。これにより、プラズマを生成しなくても、チャンバ２内のガスを介して電荷の移動を促進できる。

さらに、第３のステップにおいて、チャンバ２の内部の圧力を低く制御することで、静電チャック１０の表面にチャージされた電荷が、チャンバ２内のガスを介して移動することを防止できる。これにより、第２実施形態では、プラズマを生成することなく、チャンバ２の内部の圧力を制御することで、ウェハＷの搬入直前に静電チャック１０の表面に電荷をプリチャージすることができる。これにより、静電チャック１０の吸着力を高めることができ、伝熱ガスの漏れを防止することができる。

［実験による効果］
最後に、第１及び第２実施形態及びその変形例に係る静電吸着処理によるプリチャージの効果について、図８を参照しながら説明する。図８は、一実施形態に係るプリチャージの効果の一例を示す。

図８の横軸は、ウェハＷの裏面に供給する伝熱ガスの圧力[Ｔｏｒｒ]を示し、縦軸は、伝熱ガスの各圧力に対してウェハＷを静電吸着するために静電チャック１０に印加する最低直流電圧ＨＶ[Ｖ]を示す。なお、１[Ｔ]は１３３．３２２[Ｐａ]に換算される。

図８の曲線Ａは、本実施形態に係るプリチャージを行わなかったときに、横軸の伝熱ガスの圧力に対してウェハＷを吸着するために必要な最低の吸着電圧（直流電圧ＨＶ）を示す。

図８の曲線Ｂは、第２実施形態に係るプリチャージを行わなかったときに、横軸の伝熱ガスの圧力に対してウェハＷを吸着するために必要な最低吸着電圧を示す。プラズマを生成しない（プラズマオフ）状態でプリチャージを行ったときである。

図８の曲線Ｃは、第１実施形態の変形例に係るプリチャージを行わなかったときに、横軸の伝熱ガスの圧力に対してウェハＷを吸着するために必要な最低吸着電圧を示す。プラズマを生成した（プラズマオン）状態でプリチャージ（プラズマプリチャージ）を行ったときである。

本実験では、プリチャージ時には直流電圧ＨＶには負の電荷を印加し、本実験時には正の電圧を印加した。この結果、曲線Ａと曲線Ｂ，Ｃを比較すると、プリチャージにより最低吸着電圧が下がっていることがわかる。つまり、プリチャージを実行した場合、プリチャージを行わない場合に比べて、プリチャージによるクーロン力によって、最低吸着電圧（直流電圧ＨＶ）を低下させても、ウェハＷを静電チャック１０に吸着することができる。以上から、プリチャージにより静電チャック１０の吸着力を高めることができることが証明できた。

更に、曲線Ｂと曲線Ｃを比較すると、プラズマを生成したプリチャージは、プラズマを生成しないプリチャージの場合に比べて、プリチャージにより静電チャック１０の表面にチャージされる電荷量が多く、更に最低吸着電圧（直流電圧ＨＶ）を低下させても、吸着力できていることがわかる。

これは、プラズマ中でプリチャージを行うことで、電荷の移動をより効果的に促進でき、プラズマを生成しないプリチャージよりも静電チャック１０の表面にプリチャージされる電荷量を多くすることができたためである。

なお、図８には、第１実施形態に係るプリチャージに対応する実験結果はないが、曲線Ｃから、同様に、プリチャージにより最低吸着電圧が下がることが予測される。

以上に説明したように、上記各本実施形態及び変形例に係る静電吸着方法によれば、プリチャージにより静電チャック１０の吸着力を高めることができる。これにより、伝熱ガスの漏れを防止することができる。特に、プラズマプリチャージによれば、静電チャック１０の吸着力を効果的に高めることができ、伝熱ガスの漏れをより確実に防止できる。

なお、上記各本実施形態及び変形例に係る静電吸着方法の第１のステップは、ウェハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）の後に行われてもよい。ウェハレスドライクリーニングによって静電チャック１０の表面をクリーニングした後に静電チャック１０の表面を帯電させることで、静電チャック１０の表面にプリチャージした電荷を保持したまま、次のウェハの静電吸着を行うことができる。これにより、プリチャージの効果を高くすることができる。

プリチャージ時に印加する直流電圧ＨＶは、ウェハ処理時に印加する直流電圧ＨＶと正負が逆の極性である必要があるが、電位の大きさは同じでなくてもよい。ただし、プリチャージ時に印加する直流電圧ＨＶの電位が高い程、プリチャージの効果は高くなる。

上記各本実施形態及び変形例に係る静電吸着方法は、新たなウェハＷをチャンバ２に搬入する直前に毎回適用してもよいし、静電チャック１０に高い吸着力が必要と思われるウェハＷの処理条件やウェハＷの大きさのときに適用してもよい。

静電チャック１０に高い吸着力が必要と思われる条件の一例としては、ウェハＷの裏面の状態が安定しない場合が挙げられる。例えば、ウェハＷの裏面に導電性の付着物が付着している場合、導電性の付着物を介して電荷が移動する。そうすると、ウェハＷの裏面の電荷が導電性付着物から静電チャック１０側に移動してしまうことがある。この結果、ウェハＷの裏面と静電チャック１０の表面のクーロン力が小さくなり、静電チャック１０の吸着力が低下する。このような場合に、本実施形態に係るプラズマ処理装置１において、上記各実施形態及び変形例に係る静電吸着方法のシーケンスを実行することが好ましい。

以上、静電吸着方法を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる静電吸着方法は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

本発明に係る処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。また、本発明に係る処理装置は、プラズマ処理装置に限らず、被処理体を処理する処理装置であればよい。

本明細書では、被処理体の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、被処理体は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。

１ プラズマ処理装置
２ チャンバ（処理容器）
３ ステージ
１０ 静電チャック
１０ａ チャック電極
１１ フォーカスリング
１２ 支持体
１２ａ 冷媒流路
１７ ゲートバルブ
２０ ガスシャワーヘッド
２１ シールドリング
２２ ガス導入口
２３ ガス供給源
２５ ガス供給孔
２６ 可変直流電源
１５ ガス供給源
３０ 直流電源
３１ スイッチ
３２ 第１高周波電源
３３ 第１整合器
３４ 第２高周波電源
３５ 第２整合器
３６ チラー
３７ 伝熱ガス供給源
３８ 排気装置
１００ 制御部

Claims (7)

1. 被処理体を処理するチャンバ内のステージに被処理体を載置する前に前記チャンバ内にガスを導入し、高周波電力を印加してプラズマを生成させること又は前記チャンバ内の圧力を上げることを行う第１のステップと、
   前記第１のステップの後、被処理体を吸着する際に印加される直流電圧と正負が逆の極性の直流電圧を前記ステージに設けられた静電チャックに印加する第２のステップと、
   前記第２のステップの後、前記高周波電力の印加を停止してプラズマを消火させること及び前記チャンバ内の圧力を下げることの少なくともいずれかを行う第３のステップと、
   前記第３のステップの後、前記直流電圧の印加を停止する第４のステップと、を有する、
   静電吸着方法。
2. 前記第４のステップの後、前記チャンバ内に被処理体を搬入し、前記静電チャックに前記第２のステップにおいて印加した直流電圧と正負が逆の極性の直流電圧を印加し、被処理体を前記静電チャックに吸着する第５のステップを有する、
   請求項１に記載の静電吸着方法。
3. 前記第２のステップにて印加する直流電圧は、負の極性の直流電圧である、
   請求項２に記載の静電吸着方法。
4. 前記第５のステップにて印加する直流電圧は、正の極性の直流電圧である、
   請求項３に記載の静電吸着方法。
5. 前記第１のステップにて印加する高周波電力は、プラズマ生成用の高周波電力である、
   請求項１〜４のいずれか一項に記載の静電吸着方法。
6. 前記第１のステップにて前記高周波電力を印加してプラズマを生成した場合、前記第３のステップにて前記高周波電力の印加を停止したときと同時又は停止した後であって前記第４のステップの前に、前記チャンバ内の圧力を下げる、
   請求項１〜５のいずれか一項に記載の静電吸着方法。
7. 前記第１のステップは、ウェハレスドライクリーニングの後に行われる、
   請求項１〜６のいずれか一項に記載の静電吸着方法。

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