JP2972763B1 - プラズマ処理済み試料の保持方法 - Google Patents

Abstract

【要約】 【課題】 プラズマ処理後における高周波電力の供給時
間設定作業を簡単に行うとともに、試料の搬出時におけ
る良好な保持状態を得る。 【解決手段】 プラズマ処理済みの半導体基板プラズマ
処理済み試料を試料台より離脱させて保持する方法にお
いて、プラズマ処理済み試料を離脱させるにあたり、直
流電圧，高周波電力および伝熱ガスの供給を同時に停止
し、次にこのうち直流電圧および高周波電力を所定時間
の経過後に同時に再供給し、その後これら直流電圧およ
び高周波電力の供給を順次停止する方法としてある。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
プロセスで使用して好適なプラズマ処理済み試料の保持
方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、集積回路の微細パターンの形成
は、試料としての半導体基板上に予め塗布されたレジス
トに露光，現像処理を施した後、ドライエッチング処理
を施すことにより行われる。この場合、ドライエッチン
グ処理時には、真空容器内に供給する処理ガスをプラズ
マ化するためのプラズマ処理装置が用いられる。

【０００３】このようなプラズマ処理装置は、例えば特
開平８−１５３７１３号公報に開示され、図３に示すよ
うに構成されている。このプラズマ処理装置につき、同
図を用いて説明すると、同図において、符号３１で示す
プラズマ処理装置は、真空容器３２と、上部電極３３お
よび下部電極３４とを備えている。

【０００４】真空容器３２は、真空ポンプ３５によって
真空処理室３２ａを形成するためのガス排気口３２Ａを
有している。上部電極３３は、放電空間３２ｂに開口す
るガス吹出口（図示せず）を有し、真空容器３２内の上
方部に配設されている。これにより、ガス吹出口から処
理ガスが真空容器３２内に供給される。

【０００５】下部電極３４は、上部電極３３に対向する
試料台からなり、真空容器３２内の下方部に配設されて
いる。下部電極３４には、マッチングボックス３７を介
して高周波電源３８が接続され、また高周波遮断回路３
９を介して直流電源４０が接続されている。なお、真空
容器３２，高周波電源３８および直流電源４０は、それ
ぞれ接地されている。また、下部電極３４にはプラズマ
処理時に試料としての半導体基板Ａが誘電体膜４１を介
して載置され、内部には半導体基板Ａに対する温度制御
用の伝熱ガスが供給される。

【０００６】このように構成されたプラズマ処理装置を
用いるプラズマ処理は、予め直流電圧の印加によって真
空処理室３２ａ内の下部電極３４上に誘電体膜４１を介
して静電吸着された半導体基板Ａの裏面（非処理面）に
伝熱ガスを供給するとともに、高周波電力の印加によっ
て真空処理室３２ａ内の処理ガスをプラズマ化すること
により行われる。この後、リフトピン（図示せず）によ
って半導体基板Ａを下部電極３４から離脱させ保持して
から、このリフトピンから搬送アーム（図示せず）によ
って受け取り真空処理室３２ａ外に搬送する。

【０００７】従来、この種のプラズマ処理済み試料の保
持方法は、次に示すようにして行われる。このプラズマ
処理済み試料の保持方法を、図４のタイムチャートを参
照して説明する。すなわち、図４に示すように、プラズ
マ処理後に半導体基板Ａに対する伝熱ガスおよび下部電
極３４に対する直流電圧の供給を同時に停止し（工程
）、次に所定時間の経過後に下部電極３４に対する高
周波電力の供給を停止し（工程）、その後にリフトピ
ンによって下部電極３４より半導体基板Ａを離脱させる
（工程）。

【０００８】なお、工程においてはそれぞれ真空容器
３２内に対して半導体基板Ａが搬入され、工程におい
ては真空容器３２内に対して処理ガスが供給され、工程
においては下部電極３４に対して高周波電力，直流電
圧および半導体基板Ａに対して伝熱ガスが供給され、工
程においては半導体基板Ａに対してプラズマ処理が施
される。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかし、この種のプラ
ズマ処理済み試料の保持方法においては、プラズマガス
によって半導体基板Ａに残留する電荷を除去するため、
プラズマ処理後の試料離脱時に半導体基板Ａに対する伝
熱ガスおよび下部電極３４に対する直流電圧の供給を同
時に停止した後、下部電極３４に高周波電力を供給する
（工程）ことになり、プラズマ処理後における高周波
電力の供給時間設定作業を煩雑にするという問題があっ
た。

【００１０】すなわち、伝熱ガスおよび直流電圧を供給
停止した後の高周波電力の供給時間が大きすぎると、伝
熱ガスによる温度制御が無い状態で半導体基板Ａにプラ
ズマ処理を施すことになり、半導体基板Ａに悪影響を及
ぼす。一方、その供給時間が小さすぎると、半導体基板
Ａに供給された伝熱ガスが十分に排気されず、半導体基
板Ａの表側（真空処理室３２ａ内）圧力より裏側（伝熱
ガスの供給側）圧力が大きくなり、下部電極３４に対す
る高周波電力の供給を停止した場合に半導体基板Ａが下
部電極３４から飛び跳ねる。

【００１１】そこで、プラズマ処理後に直流電圧，高周
波電力および伝熱ガスの供給を同時に停止して半導体基
板Ａを下部電極３４から離脱させることが考えられる
が、この場合は下部電極３４に不均一に残留した電荷に
よって半導体基板Ａを傾斜させて保持することになり、
半導体基板Ａの搬出時における良好な保持状態を得るこ
とができないという問題もあった。

【００１２】なお、特開平８−１５３７１３号公報およ
び特開平１０−６０６７２号公報にそれぞれ「プラズマ
処理装置の試料保持方法」と「プラズマ処理装置及びプ
ラズマ処理装置及びプラズマ処理方法」として先行技術
が開示されているが、前者にあっては伝熱ガスおよび直
流電圧の供給停止後に高周波電力の供給を停止する方法
が、一方後者にあってはプラズマ処理時とは逆に上部電
極に対し高周波電力を供給する方法が開示されているに
過ぎず、前述した課題を解決することはできない。

【００１３】本発明はこのような事情に鑑みてなされた
もので、プラズマ処理後における高周波電力の供給時間
設定作業を簡単に行うことができるとともに、試料の搬
出時における良好な保持状態を得ることができるプラズ
マ処理済み試料の保持方法の提供を目的とする。

【００１４】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明の請求項１記載のプラズマ処理済み試料の保
持方法は、予め直流電圧の印加によって真空容器内の試
料台に静電吸着された試料の非処理面に温度制御用の伝
熱ガスを供給するとともに、高周波電力の印加によって
真空容器内の処理ガスをプラズマ化し、試料の被処理面
にプラズマ処理を施してから、このプラズマ処理済み試
料を試料台より離脱させて保持する方法において、プラ
ズマ処理済み試料を離脱させるにあたり、直流電圧，高
周波電力および伝熱ガスの供給を同時に停止し、次にこ
のうち直流電圧および高周波電力を所定時間の経過後に
同時に再供給し、その後これら直流電圧および高周波電
力の供給を順次停止する方法としてある。したがって、
プラズマ処理済み試料の離脱が、直流電圧，高周波電力
および伝熱ガスの供給を同時に停止し、次に直流電圧お
よび高周波電力を所定時間の経過後に同時に再供給し、
その後直流電圧および高周波電力の供給を順次停止する
ことにより行われる。

【００１５】請求項２記載の発明は、請求項１記載のプ
ラズマ処理済み試料の保持方法において、直流電圧，高
周波電力および伝熱ガスの同時供給停止から直流電圧お
よび高周波電力の同時再供給までの時間内に伝熱ガスを
排気する方法としてある。したがって、伝熱ガスの排気
が、直流電圧，高周波電力および伝熱ガスの同時供給停
止から直流電圧および高周波電力の同時再供給までの時
間内に行われる。

【００１６】請求項３記載の発明は、請求項１または２
記載のプラズマ処理済み試料の保持方法において、直流
電圧および高周波電力の同時再供給後における高周波電
力の供給停止を、電力供給量を漸次小さくすることによ
り行う方法としてある。したがって、試料台に発生する
高周波電力の供給停止による逆起電力を小さくする。

【００１７】請求項４記載の発明は、請求項１，２また
は３記載のプラズマ処理済み試料の保持方法において、
試料台からのプラズマ処理済み試料の離脱を、リフトピ
ンの上昇によるプラズマ処理済み試料への押圧によって
行う方法としてある。したがって、リフトピンがプラズ
マ処理済み試料を上方に押圧してプラズマ処理済み試料
が試料台から離脱する。

【００１８】請求項５記載の発明は、請求項４記載のプ
ラズマ処理済み試料の保持方法において、リフトピンに
よるリフト量を漸次大きくしてプラズマ処理済み試料を
離脱させる方法としてある。したがって、リフトピンの
上昇によってプラズマ処理済み試料が試料台から漸次離
間する。

【００１９】請求項６記載の発明は、請求項１〜５のう
ちいずれか一記載のプラズマ処理済み試料の保持方法に
おいて、プラズマ処理がドライエッチング処理である方
法としてある。したがって、ドライエッチング処理済み
試料の離脱が、直流電圧，高周波電力および伝熱ガスの
供給を同時に停止し、次に直流電圧および高周波電力を
所定時間の経過後に同時に再供給し、その後直流電圧お
よび高周波電力の供給を順次停止することにより行われ
る。

【００２０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態につき、
図面を参照して説明する。図１は本発明の第一実施形態
に係るプラズマ処理済み試料の保持方法の実施に用いら
れるプラズマ処理装置を示す断面図である。同図におい
て、符号１で示すプラズマ処理装置は、真空容器２と、
上部電極３と、下部電極４と、試料台５とおよびリフト
ピン６とを備えている。

【００２１】真空容器２は、真空処理室２ａ内に処理ガ
スを供給するためのガス供給口２Ａおよび真空ポンプ
（図示せず）によって真空処理室２ａを形成するための
ガス排気口２Ｂを有している。上部電極３は、真空容器
２内の上方部に配設されている。下部電極４は、上部電
極３に対向し、試料台５内に埋設されている。下部電極
４には、ブロッキングコンデンサ７を介して高周波電源
８が接続され、また直流電源９が接続されている。

【００２２】試料台５は、試料としての半導体基板Ａを
載置するセラミック台からなり、真空容器２内に収納さ
れている。試料台５には、半導体基板Ａの非処理面に温
度制御用の伝熱ガスを供給するためのガス供給路５ａお
よびこのガス供給口５ａに連通し外部に伝熱ガスを排気
するためのガス排気路（図示せず）が設けられている。

【００２３】リフトピン６は、試料台５内に昇降自在に
配設されている。これにより、リフトピン６が上昇する
と、半導体基板Ａが試料台５から離脱する。なお、真空
容器２には、真空処理室２ａの内外を試料搬送用アーム
が移動可能な開口窓（図示せず）が設けられている。ま
た、上部電極３，高周波電源９および直流電源１０は、
それぞれ接地されている。

【００２４】このように構成されたプラズマ処理装置を
用いるプラズマ処理は、予め直流電圧の印加によって真
空処理室２ａ内の試料台５上に静電吸着された半導体基
板Ａの裏面（非処理面）に伝熱ガスを供給するととも
に、高周波電力の印加によって真空処理室２ａ内の処理
ガスをプラズマ化することにより行われる。

【００２５】次に、本発明の第一実施形態に係るプラズ
マ処理済み試料の保持方法につき、図２を用いて説明す
る。図２は本発明の第一実施形態に係るプラズマ処理済
み試料の保持方法を説明するために示すタイムチャート
である。先ず、プラズマ処理後に直流電圧，高周波電力
および伝熱ガスの供給を同時に停止する（工程）。

【００２６】この場合、プラズマ処理後における真空処
理室２ａ内の圧力が０．１Ｔｏｒｒ程度と低く、これに
対して伝熱ガスの圧力が１５Ｔｏｒｒ程度と相当高くな
っており、このためプラズマ処理時に半導体基板Ａに供
給された伝熱ガスが十分に排気されないうちに直流電圧
のみの供給を停止すると、試料台５に対する半導体基板
Ａの静電吸着力が低くなり、これら圧力差によって半導
体基板Ａが試料台５から飛び跳ねる。また、直流電圧お
よび伝熱ガスの供給を停止するとともに、高周波電力の
供給を１０秒程度続行すると、真空処理室２ａ内に対す
る処理ガスが供給されているため、温度制御がない状態
で半導体基板Ａの表面（被処理面）にプラズマ処理が施
され、半導体基板Ａに悪影響を及ぼす。

【００２７】次に、直流電圧および高周波電力を所定時
間の経過後に同時に再供給する（工程）。この場合、
直流電圧および高周波電力の同時再供給が、工程にお
ける直流電圧，高周波電力および伝熱ガスの同時供給停
止から伝熱ガスを排気するに十分な時間（１０秒以上）
経過後に行われる。これにより、半導体基板Ａおよび試
料台５に残留する電荷が均一に分布する。

【００２８】その後、直流電圧および高周波電力の供給
を順次停止する（工程）。この場合、直流電圧の供給
停止後に高周波電力を供給するため、半導体基板Ａおよ
び試料台５に残留する電荷が除去される。この残留電荷
（残留吸着力）の除去は、高周波電力の停止による逆起
電力の発生をできるだけ小さくするために、高周波電力
の供給量を漸次小さくする（緩和放電）ことにより行わ
れる。なお、高周波電力の供給時間が、半導体基板Ａに
プラズマ処理が施されない時間（５秒程度）に設定され
る。

【００２９】そして、リフトピン６が上昇し、プラズマ
処理済みの半導体基板Ａを上方に押圧して試料台５から
離脱させる（工程）。この場合、リフトピン６のリフ
ト量を漸次大きくすることにより、半導体基板Ａの良好
な保持姿勢が得られる。このようにして、プラズマ処理
後における半導体基板を保持することができる。

【００３０】したがって、本実施形態においては、プラ
ズマ処理済み試料の離脱が、直流電圧，高周波電力およ
び伝熱ガスの供給を同時に停止し、次に直流電圧および
高周波電力を所定時間の経過後に同時に再供給し、その
後直流電圧および高周波電力の供給を順次停止すること
により行われる。また、本実施形態においては、半導体
基板Ａの離脱時に半導体基板Ａおよび試料台５に不均一
に残留した電荷を除去することができるから、半導体基
板Ａを保持する場合の半導体基板Ａの傾斜発生を防止す
ることができる。

【００３１】なお、本実施形態において、工程〜の
処理は、従来と同様にして行われる。すなわち、工程
においてはそれぞれ真空容器２内に対して半導体基板Ａ
が搬入され、工程においては真空容器２内に対して処
理ガスが供給され、工程においては下部電極４に対し
て高周波電力，直流電圧および半導体基板Ａに対して伝
熱ガスが供給され、工程においては半導体基板Ａに対
してプラズマ処理が施される。

【００３２】また、本実施形態においては、試料台５か
らの半導体基板Ａの離脱がリフトピン６の上昇動作によ
って行われる場合について説明したが、本発明はこれに
限定されず、リフトピン６を固定した状態で試料台６の
下降動作によって行うものでも実施形態と同様の効果を
奏する。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、プ
ラズマ処理済み試料の離脱が、直流電圧，高周波電力お
よび伝熱ガスの供給を同時に停止し、次に直流電圧およ
び高周波電力を所定時間の経過後に同時に再供給し、そ
の後直流電圧および高周波電力の供給を順次停止するこ
とにより行われるので、プラズマ処理後における高周波
電力の供給時間設定作業を簡単に行うことができる。

【００３４】また、試料離脱時に試料および試料台に不
均一に残留した電荷を除去することができるから、試料
を保持する場合の試料の傾斜発生を防止することがで
き、試料の搬出時における良好な保持状態を得ることが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第一実施形態に係るプラズマ処理済み
試料の保持方法の実施に用いられるプラズマ処理装置を
示す断面図である。

【図２】本発明の第一実施形態に係るプラズマ処理済み
試料の保持方法を説明するために示すタイムチャートで
ある。

【図３】従来におけるプラズマ処理済み試料の保持方法
の実施に用いられるプラズマ処理装置を示す断面図であ
る。

【図４】従来のプラズマ処理済み試料の保持方法を説明
するために示すタイムチャートである。

【符号の説明】

１ プラズマ処理装置 ２ 真空容器 ２ａ 真空処理室 ２Ａ ガス供給口 ２Ｂ ガス排気口 ３ 上部電極 ４ 下部電極 ５ 試料台 ５ａ ガス供給路 ６ リフトピン ７ ブロッキングコンデンサ ８ 高周波電源 ９ 直流電源 Ａ 半導体基板

Claims (6)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 予め直流電圧の印加によって真空容器内
   の試料台に静電吸着された試料の非処理面に温度制御用
   の伝熱ガスを供給するとともに、 高周波電力の印加によって前記真空容器内の処理ガスを
   プラズマ化し、前記試料の被処理面にプラズマ処理を施
   してから、 このプラズマ処理済み試料を前記試料台より離脱させて
   保持する方法において、 前記プラズマ処理済み試料を離脱させるにあたり、直流
   電圧，高周波電力および伝熱ガスの供給を同時に停止
   し、 次に、このうち直流電圧および高周波電力を所定時間の
   経過後に同時に再供給し、 その後、これら直流電圧および高周波電力の供給を順次
   停止することを特徴とするプラズマ処理済み試料の保持
   方法。
2. 【請求項２】 直流電圧，高周波電力および伝熱ガスの
   同時供給停止から直流電圧および高周波電力の同時再供
   給までの時間内に、伝熱ガスを排気することを特徴とす
   る請求項１記載のプラズマ処理済み試料の保持方法。
3. 【請求項３】 直流電圧および高周波電力の同時再供給
   後における高周波電力の供給停止を、電力供給量を漸次
   小さくすることにより行うことを特徴とする請求項１ま
   たは２記載のプラズマ処理済み試料の保持方法。
4. 【請求項４】 前記試料台上からのプラズマ処理済み試
   料の離脱を、リフトピンの上昇によるプラズマ処理済み
   試料への押圧によって行うことを特徴とする請求項１，
   ２または３記載のプラズマ処理済み試料の保持方法。
5. 【請求項５】 前記リフトピンによるリフト量を漸次大
   きくしてプラズマ処理済み試料を離脱させることを特徴
   とする請求項４記載のプラズマ処理済み試料の保持方
   法。
6. 【請求項６】 前記プラズマ処理がドライエッチング処
   理であることを特徴とする請求項１〜５のうちいずれか
   一記載のプラズマ処理済み試料の保持方法。