JP3296237B2 - ウエハの製造方法 - Google Patents
ウエハの製造方法Info
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- JP3296237B2 JP3296237B2 JP6932797A JP6932797A JP3296237B2 JP 3296237 B2 JP3296237 B2 JP 3296237B2 JP 6932797 A JP6932797 A JP 6932797A JP 6932797 A JP6932797 A JP 6932797A JP 3296237 B2 JP3296237 B2 JP 3296237B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おいて、ウエハをエッチング処理する際に、ウエハを静
電気で静電チャックに固定・保持することからなるウエ
ハの製造方法に関するものである。
おいて、ウエハをエッチング処理する際に、ウエハを静
電気で静電チャックに固定・保持することからなるウエ
ハの製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】図11は、特開平1−112745号公
報に開示された静電チャックを示す構成図、及びこの静
電チャックからウエハを離脱させる際にA電極に印加す
る電圧のタイムチャートである。図において、1はウエ
ハ、2はA電極、3はB電極、4は絶縁体膜、5はA電
極2に電圧を印加する電源、6はB電極3に電圧を印加
する電源である。
報に開示された静電チャックを示す構成図、及びこの静
電チャックからウエハを離脱させる際にA電極に印加す
る電圧のタイムチャートである。図において、1はウエ
ハ、2はA電極、3はB電極、4は絶縁体膜、5はA電
極2に電圧を印加する電源、6はB電極3に電圧を印加
する電源である。
【0003】次に動作について説明する。A電極2にプ
ラスの電圧、B電極3にマイナスの電圧を印加し、ウエ
ハ1に誘起したクーロン力によってウエハ1は絶縁体膜
4に静電吸着される。この状態で、プラズマなどによる
エッチング処理を行い、処理終了後、ウエハの離脱作業
に入る。ウエハ1は、プラズマなどに曝されていたため
マイナスの電荷を帯電しており、これが残留吸着力とな
って絶縁体膜4に吸着されている。そこで、図11
(b)に示すように、A電極2にプラスの電圧V0から
マイナスの電圧−V1、さらにプラスの電圧V2と印加電
圧の極性を交番させつつ絶対値を少しづつ小さくし、絶
縁体膜4にくり返し電圧を印加することによって、誘起
電荷を小さくし、残留吸着力を減少させ、ウエハ1を静
電チャックから離脱させるものである。なお、B電極3
は、A電極2と逆の極性の電圧を図11(b)のように
印加する。
ラスの電圧、B電極3にマイナスの電圧を印加し、ウエ
ハ1に誘起したクーロン力によってウエハ1は絶縁体膜
4に静電吸着される。この状態で、プラズマなどによる
エッチング処理を行い、処理終了後、ウエハの離脱作業
に入る。ウエハ1は、プラズマなどに曝されていたため
マイナスの電荷を帯電しており、これが残留吸着力とな
って絶縁体膜4に吸着されている。そこで、図11
(b)に示すように、A電極2にプラスの電圧V0から
マイナスの電圧−V1、さらにプラスの電圧V2と印加電
圧の極性を交番させつつ絶対値を少しづつ小さくし、絶
縁体膜4にくり返し電圧を印加することによって、誘起
電荷を小さくし、残留吸着力を減少させ、ウエハ1を静
電チャックから離脱させるものである。なお、B電極3
は、A電極2と逆の極性の電圧を図11(b)のように
印加する。
【0004】また、図12は、特開平6−120329
号公報に開示された静電チャックを示す構成図、及びこ
の静電チャックをウエハから離脱させる際に電極に印加
する電圧のタイムチャートである。図において、1はウ
エハ、2は負電圧が印加される円盤状のA電極、3はA
電極2を囲むように配置されたリング状のB電極で、A
電極2はB電極3よりもウエハ1との接触面積が大き
い。
号公報に開示された静電チャックを示す構成図、及びこ
の静電チャックをウエハから離脱させる際に電極に印加
する電圧のタイムチャートである。図において、1はウ
エハ、2は負電圧が印加される円盤状のA電極、3はA
電極2を囲むように配置されたリング状のB電極で、A
電極2はB電極3よりもウエハ1との接触面積が大き
い。
【0005】次に動作について説明する。ウエハ離脱作
業に入るまでの基本的な動作は上記図11に示す従来例
と同じである。A電極2にマイナスの電圧、B電極3に
プラスの電圧を印加し、ウエハ1に誘起したクーロン力
によってウエハ1は絶縁体膜4に静電吸着される。この
状態で、エッチングなどのウエハ処理を行い、処理終了
後、一旦電源をオフにしてウエハの離脱作業に入る。ウ
エハ処理時にA電極2、B電極3のそれぞれに印加した
電圧と同じ極性で且つ絶対値をさらに大きくした電圧を
印加する。これにより、ウエハ1と静電チャック間に大
きな吸着力が生じ、密着性が増加する。従って、ウエハ
1とA電極2及びB電極3との間の抵抗が小さくなるの
で、ウエハ1に帯電した負電荷はプラスの電荷を持った
B電極3に流れ込み、最終的には密着状態を和らげ、ウ
エハ1上の残留吸着力を減少させることができる。
業に入るまでの基本的な動作は上記図11に示す従来例
と同じである。A電極2にマイナスの電圧、B電極3に
プラスの電圧を印加し、ウエハ1に誘起したクーロン力
によってウエハ1は絶縁体膜4に静電吸着される。この
状態で、エッチングなどのウエハ処理を行い、処理終了
後、一旦電源をオフにしてウエハの離脱作業に入る。ウ
エハ処理時にA電極2、B電極3のそれぞれに印加した
電圧と同じ極性で且つ絶対値をさらに大きくした電圧を
印加する。これにより、ウエハ1と静電チャック間に大
きな吸着力が生じ、密着性が増加する。従って、ウエハ
1とA電極2及びB電極3との間の抵抗が小さくなるの
で、ウエハ1に帯電した負電荷はプラスの電荷を持った
B電極3に流れ込み、最終的には密着状態を和らげ、ウ
エハ1上の残留吸着力を減少させることができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電チャックは、ウエハの離脱方法において次のような
問題点を有していた。特開平1−112745号公報に
開示された静電チャックでは、ウエハ処理中の電圧V0
から−V1に変わったときが最も残留吸着力を減少させ
る効果が大きいが、その後のV2、−V3に続くにしたが
って、印加電圧が小さくなるために残留吸着力を減少さ
せる効果が小さくなってしまい、最初の−V1で減少し
きれなかった残留吸着力は、その後の電圧の印加によっ
て減少させることができない。
静電チャックは、ウエハの離脱方法において次のような
問題点を有していた。特開平1−112745号公報に
開示された静電チャックでは、ウエハ処理中の電圧V0
から−V1に変わったときが最も残留吸着力を減少させ
る効果が大きいが、その後のV2、−V3に続くにしたが
って、印加電圧が小さくなるために残留吸着力を減少さ
せる効果が小さくなってしまい、最初の−V1で減少し
きれなかった残留吸着力は、その後の電圧の印加によっ
て減少させることができない。
【0007】また、特開平6−120329号公報に開
示された静電チャックの使用方法では、ウエハ離脱前に
プラズマ処理中の印加電圧の絶対値よりも大きい電圧
を、しかも同じ極性で印加するので、当然、その電圧を
印加中の吸着力は大きくなる。吸着力が大きくなること
によってウエハとチャック間の密着性が増加し、ウエハ
に帯電したマイナス電荷が電極のプラス電荷に流れやす
くなるが、この方法ではかえって残留吸着力も大きくな
り、該公報に記載のように最終的に密着性を和らげるこ
とはできない。さらにまた、該公報に記載の発明は、ウ
エハのプラズマエッチング処理中も、静電チャックの電
極にプラス電圧とマイナス電圧の両方を印加しているた
め、マイナスの電荷に帯電したプラズマ中の異物がウエ
ハに付着しやすい。
示された静電チャックの使用方法では、ウエハ離脱前に
プラズマ処理中の印加電圧の絶対値よりも大きい電圧
を、しかも同じ極性で印加するので、当然、その電圧を
印加中の吸着力は大きくなる。吸着力が大きくなること
によってウエハとチャック間の密着性が増加し、ウエハ
に帯電したマイナス電荷が電極のプラス電荷に流れやす
くなるが、この方法ではかえって残留吸着力も大きくな
り、該公報に記載のように最終的に密着性を和らげるこ
とはできない。さらにまた、該公報に記載の発明は、ウ
エハのプラズマエッチング処理中も、静電チャックの電
極にプラス電圧とマイナス電圧の両方を印加しているた
め、マイナスの電荷に帯電したプラズマ中の異物がウエ
ハに付着しやすい。
【0008】以上のように、従来の静電チャックの使用
方法では、ウエハ処理終了後の残留吸着力を完全に減少
させることができずウエハの離脱が困難であるという問
題点を有していた。また、ウエハのプラズマエッチング
処理中に、ウエハに異物が付着するという問題点も有し
ていた。
方法では、ウエハ処理終了後の残留吸着力を完全に減少
させることができずウエハの離脱が困難であるという問
題点を有していた。また、ウエハのプラズマエッチング
処理中に、ウエハに異物が付着するという問題点も有し
ていた。
【0009】本発明は上記のような課題を解決するため
になされたもので、ウエハを容易に静電チャックから離
脱させることができると共に、製造されるウエハに異物
が付着しないウエハの製造方法を得ることを目的とす
る。
になされたもので、ウエハを容易に静電チャックから離
脱させることができると共に、製造されるウエハに異物
が付着しないウエハの製造方法を得ることを目的とす
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明に係るウエハの製
造方法は、二つの電極であるA電極及びB電極を有する
静電チャックに対して、前記電極に電圧を印加すること
によってウエハを吸着し、前記ウエハの処理を行い、前
記二つの電極間に電位差が生じ且つ、下記式で表される
ウエハの電位Vが前記ウエハに帯電した電荷の極性と反
対の極性になるような電圧VA及びVBを前記二つの電
極に印加して、前記ウエハを前記静電チャックから離脱
させることからなる。 V=(SA・VA+SB・VB)/(SA+SB) (式中、SAは前記A電極と前記ウエハとの接触面積、
VAは前記A電極に印加する離脱電圧、SBは前記B電
極と前記ウエハとの接触面積、VBは前記B電極に印加
する離脱電圧を、それぞれ示す。)
造方法は、二つの電極であるA電極及びB電極を有する
静電チャックに対して、前記電極に電圧を印加すること
によってウエハを吸着し、前記ウエハの処理を行い、前
記二つの電極間に電位差が生じ且つ、下記式で表される
ウエハの電位Vが前記ウエハに帯電した電荷の極性と反
対の極性になるような電圧VA及びVBを前記二つの電
極に印加して、前記ウエハを前記静電チャックから離脱
させることからなる。 V=(SA・VA+SB・VB)/(SA+SB) (式中、SAは前記A電極と前記ウエハとの接触面積、
VAは前記A電極に印加する離脱電圧、SBは前記B電
極と前記ウエハとの接触面積、VBは前記B電極に印加
する離脱電圧を、それぞれ示す。)
【0011】また、二つの電極間の電位差が100V以
上になるとき、ウエハと静電チャックとの間隙の圧力を
10Torr以下にするものである。
上になるとき、ウエハと静電チャックとの間隙の圧力を
10Torr以下にするものである。
【0012】また、前記ウエハの処理は、プラズマエッ
チング処理であり、前記プラズマエッチング処理は、二
つの電極にマイナスの電圧を印加して行うものである。
チング処理であり、前記プラズマエッチング処理は、二
つの電極にマイナスの電圧を印加して行うものである。
【0013】また、ウエハは、その処理面が下向きにな
るように静電チャックに取り付けられるものである。
るように静電チャックに取り付けられるものである。
【0014】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の実施の形態1に
よるウエハの製造方法に使用する静電チャックを示す上
面図及び断面図である。図において、1は被吸着物であ
るウエハ、2はA電極、3はB電極、4はA電極2及び
B電極3の表面を覆う絶縁体膜、5は主にA電極2に電
圧を供給するための電源、6は主にB電極3に電圧を供
給するための電源、7はウエハ1で覆うことができず且
つ静電チャックのプラズマにさらされる部分を保護する
ために石英などで作られたカバー、8は絶縁ベース、9
はフィルター、10は発生させるプラズマのインピーダ
ンスを整合させプラズマを広く均一に発生させるマッチ
ングボックス、11はプラズマを発生させるためのRF
電源、12は配線切替用のスイッチで、12aはA電極
2とB電極3とに別々に電圧を印加できる状態、12b
は電源5だけでA電極2とB電極3とに同時に電圧を印
加できる状態である。13は静電チャックを目的の温度
に保つための流体が通る冷媒流路、14はウエハ裏面に
Heガスを導入するためのガス導入口である。
よるウエハの製造方法に使用する静電チャックを示す上
面図及び断面図である。図において、1は被吸着物であ
るウエハ、2はA電極、3はB電極、4はA電極2及び
B電極3の表面を覆う絶縁体膜、5は主にA電極2に電
圧を供給するための電源、6は主にB電極3に電圧を供
給するための電源、7はウエハ1で覆うことができず且
つ静電チャックのプラズマにさらされる部分を保護する
ために石英などで作られたカバー、8は絶縁ベース、9
はフィルター、10は発生させるプラズマのインピーダ
ンスを整合させプラズマを広く均一に発生させるマッチ
ングボックス、11はプラズマを発生させるためのRF
電源、12は配線切替用のスイッチで、12aはA電極
2とB電極3とに別々に電圧を印加できる状態、12b
は電源5だけでA電極2とB電極3とに同時に電圧を印
加できる状態である。13は静電チャックを目的の温度
に保つための流体が通る冷媒流路、14はウエハ裏面に
Heガスを導入するためのガス導入口である。
【0015】A電極2は円盤形状であり、絶縁ベース8
上の中央に配置される。リング状のB電極3はA電極2
と同心円状に配置される。B電極3の直径は、使用する
ウエハのサイズ(例えば直径8インチ(約200m
m)、直径6インチ(約150mm)など)の外周より
1〜3mm程度小さい形状になっている。B電極3の直
径をウエハ1のサイズより大きくすることによって、ウ
エハ1上に発生させるプラズマの密度を均一にさせるこ
とができる。
上の中央に配置される。リング状のB電極3はA電極2
と同心円状に配置される。B電極3の直径は、使用する
ウエハのサイズ(例えば直径8インチ(約200m
m)、直径6インチ(約150mm)など)の外周より
1〜3mm程度小さい形状になっている。B電極3の直
径をウエハ1のサイズより大きくすることによって、ウ
エハ1上に発生させるプラズマの密度を均一にさせるこ
とができる。
【0016】また、本実施の形態では、A電極2のウエ
ハ1との接触面積は、B電極のウエハ1との接触面積よ
り大きくなっている。なお、A電極2の接触面積に対す
るB電極3の接触面積は、実験などから95対5〜70
対30の範囲が適当であることが分かっている。
ハ1との接触面積は、B電極のウエハ1との接触面積よ
り大きくなっている。なお、A電極2の接触面積に対す
るB電極3の接触面積は、実験などから95対5〜70
対30の範囲が適当であることが分かっている。
【0017】A電極2及びB電極3は絶縁体膜4を介し
てウエハ1と接触している。この絶縁体膜4は、Al2
O3とTiO2の混合物のセラミックプラズマ溶射によっ
て成膜される。Al2O3に対するTiO2の混合比は0
〜15wt%で、静電チャックの使用温度によってその
混合比を調整し、目的の温度での絶縁体膜4の抵抗率が
1013Ωcm以下になるようにする。ウエハ1との接
触部分の絶縁体膜4の厚さは数百μmで、望ましくは1
00〜400μmの厚さに研磨して仕上げる。ウエハ1
と絶縁体膜4との平面度は、A電極2とB電極3との段
差も含めて十数μm以内に仕上げる。ここで平面度と
は、ウエハ1と絶縁体膜4との接触面の垂直方向に対し
て最凸部と最凹部の差を指すものである。
てウエハ1と接触している。この絶縁体膜4は、Al2
O3とTiO2の混合物のセラミックプラズマ溶射によっ
て成膜される。Al2O3に対するTiO2の混合比は0
〜15wt%で、静電チャックの使用温度によってその
混合比を調整し、目的の温度での絶縁体膜4の抵抗率が
1013Ωcm以下になるようにする。ウエハ1との接
触部分の絶縁体膜4の厚さは数百μmで、望ましくは1
00〜400μmの厚さに研磨して仕上げる。ウエハ1
と絶縁体膜4との平面度は、A電極2とB電極3との段
差も含めて十数μm以内に仕上げる。ここで平面度と
は、ウエハ1と絶縁体膜4との接触面の垂直方向に対し
て最凸部と最凹部の差を指すものである。
【0018】また、A電極2とB電極3の隙間に相当す
る部分の電極表面上を覆う絶縁体膜4は、ウエハ1と接
触している絶縁体膜4より絶縁抵抗の高いAl2O3の溶
射膜であり、さらにA電極2とB電極3の隙間の間隔を
できるだけ小さく、望ましくは1mm程度以下にするこ
とによって、A電極2とB電極3との間の火花放電を防
ぐことができる。
る部分の電極表面上を覆う絶縁体膜4は、ウエハ1と接
触している絶縁体膜4より絶縁抵抗の高いAl2O3の溶
射膜であり、さらにA電極2とB電極3の隙間の間隔を
できるだけ小さく、望ましくは1mm程度以下にするこ
とによって、A電極2とB電極3との間の火花放電を防
ぐことができる。
【0019】図2は、本発明の実施の形態1による静電
チャックを設置するリアクティブイオンエッチング(以
下RIEと呼ぶ)装置を示す構成図である。図におい
て、20はウエハ1をエッチングする処理室、21は処
理室20と外界とを遮断するゲートシャッター、22は
ウエハ1を処理室20に搬入、搬出するウエハ搬送用ア
ーム、23は処理室20内にプラズマを発生させる対向
電極、24は例えば塩素ガスなどのエッチング用ガスの
導入バルブ、25はウエハ裏面に導入するHeガスの圧
力を調節するガスバルブ、26、27は静電チャックを
目的の温度に保つための流体が通る冷媒流路で、図1に
おける冷媒流路14と同種のものである。28はA電極
2及びB電極3と、対向電極23とにより発生させたプ
ラズマである。なお、図に示すように、静電チャック
は、ウエハ1を吸着したときにウエハ1の処理面が下向
きになるよう処理室20の天井部分に取り付けられる。
チャックを設置するリアクティブイオンエッチング(以
下RIEと呼ぶ)装置を示す構成図である。図におい
て、20はウエハ1をエッチングする処理室、21は処
理室20と外界とを遮断するゲートシャッター、22は
ウエハ1を処理室20に搬入、搬出するウエハ搬送用ア
ーム、23は処理室20内にプラズマを発生させる対向
電極、24は例えば塩素ガスなどのエッチング用ガスの
導入バルブ、25はウエハ裏面に導入するHeガスの圧
力を調節するガスバルブ、26、27は静電チャックを
目的の温度に保つための流体が通る冷媒流路で、図1に
おける冷媒流路14と同種のものである。28はA電極
2及びB電極3と、対向電極23とにより発生させたプ
ラズマである。なお、図に示すように、静電チャック
は、ウエハ1を吸着したときにウエハ1の処理面が下向
きになるよう処理室20の天井部分に取り付けられる。
【0020】次に、本発明によるウエハの製造方法にお
けるウエハ離脱時の電圧印加の理論について説明する。
図3は、本発明による静電チャックを説明するための図
である。A電極2とウエハ1との接触面積をSA、B電
極3とウエハ1との接触面積をSB、A電極2に印加す
る離脱電圧(静電チャックからウエハを離脱させるため
に印加する電圧)をVA、B電極3に印加する離脱電圧
をVB、A電極2の誘電体膜で作られる静電容量をC
A、B電極3の誘電体膜で作られる静電容量をCB、誘
電体膜の厚さをd、誘電率をεとすると、A電極2とB
電極3に離脱電圧を印加した場合のウエハ1の電位V
は、以下のような式で表される。 CA(VA−V)=CB(V−VB) V=(CA・VA+CB・VB)/(CA+CB) (1) ここで、 CA=ε・SA/d (2) CB=ε・SB/d (3) であるので、(1)式に(2)、(3)式をそれぞれ代
入すると、 V=(SA・VA+SB・VB)/(SA+SB) (4) となる。
けるウエハ離脱時の電圧印加の理論について説明する。
図3は、本発明による静電チャックを説明するための図
である。A電極2とウエハ1との接触面積をSA、B電
極3とウエハ1との接触面積をSB、A電極2に印加す
る離脱電圧(静電チャックからウエハを離脱させるため
に印加する電圧)をVA、B電極3に印加する離脱電圧
をVB、A電極2の誘電体膜で作られる静電容量をC
A、B電極3の誘電体膜で作られる静電容量をCB、誘
電体膜の厚さをd、誘電率をεとすると、A電極2とB
電極3に離脱電圧を印加した場合のウエハ1の電位V
は、以下のような式で表される。 CA(VA−V)=CB(V−VB) V=(CA・VA+CB・VB)/(CA+CB) (1) ここで、 CA=ε・SA/d (2) CB=ε・SB/d (3) であるので、(1)式に(2)、(3)式をそれぞれ代
入すると、 V=(SA・VA+SB・VB)/(SA+SB) (4) となる。
【0021】ウエハ処理中に、ウエハがプラズマに曝さ
れるとウエハはマイナスの電荷を帯電し、ウエハ処理終
了後もこの電荷がウエハ中に残ることにより残留吸着力
となり、ウエハと静電チャックとの離脱が困難となる。
本発明は、このマイナスに帯電したウエハが、マイナス
とは反対の極性であるプラスの電位を持つようにするこ
とによって電荷を中和し、残留吸着力を減少させるもの
である。従って、式(4)におけるウエハ電位Vがプラ
スになるように、接触面積SA、SB、離脱電圧VA、
VBを設定すれば良い。なお、マイナスの電荷が早く中
和されるためには、回路に流れる電流を多くさせる必要
があるので、二つの電極間に電位差が生じるように電圧
を印加しなければならない。以上の条件を踏まえて、本
実施の形態では、接触面積をSA>SBにし、二つの電
極でそれぞれ異なる極性、同じ絶対値の離脱電圧を印加
して、ウエハ電位Vをプラスにする場合について説明す
る。
れるとウエハはマイナスの電荷を帯電し、ウエハ処理終
了後もこの電荷がウエハ中に残ることにより残留吸着力
となり、ウエハと静電チャックとの離脱が困難となる。
本発明は、このマイナスに帯電したウエハが、マイナス
とは反対の極性であるプラスの電位を持つようにするこ
とによって電荷を中和し、残留吸着力を減少させるもの
である。従って、式(4)におけるウエハ電位Vがプラ
スになるように、接触面積SA、SB、離脱電圧VA、
VBを設定すれば良い。なお、マイナスの電荷が早く中
和されるためには、回路に流れる電流を多くさせる必要
があるので、二つの電極間に電位差が生じるように電圧
を印加しなければならない。以上の条件を踏まえて、本
実施の形態では、接触面積をSA>SBにし、二つの電
極でそれぞれ異なる極性、同じ絶対値の離脱電圧を印加
して、ウエハ電位Vをプラスにする場合について説明す
る。
【0022】次に、具体的な動作について説明する。図
4は、本発明の実施の形態1による静電チャックの電圧
印加のタイムチャートである。処理面を下向きにしてア
ーム22で搬送されてきたウエハ1は、アーム22が上
昇することによって軽く静電チャック表面に押し当てら
れる。切替スイッチ12をA電極とB電極とに別々に電
圧を印加できる状態(12aの状態)にして、A電極2
に−400V、B電極3に+400Vを印加して、ウエ
ハ1を絶縁体膜4上に静電吸着させる。なお、A電極2
とB電極3には100V以上の電位差、望ましくは50
0V〜1000Vの電位差が生じるように電圧を印加す
る。静電チャックの吸着力がウエハ1を保持するのに十
分な大きさになるまで数秒間待った後、アーム22を元
の高さまで戻して、処理室20から外に移動させ、ゲー
トシャッター21を閉め、エッチングガス導入バルブ2
4を開いて、処理室20内のエッチング処理の準備が完
了する。
4は、本発明の実施の形態1による静電チャックの電圧
印加のタイムチャートである。処理面を下向きにしてア
ーム22で搬送されてきたウエハ1は、アーム22が上
昇することによって軽く静電チャック表面に押し当てら
れる。切替スイッチ12をA電極とB電極とに別々に電
圧を印加できる状態(12aの状態)にして、A電極2
に−400V、B電極3に+400Vを印加して、ウエ
ハ1を絶縁体膜4上に静電吸着させる。なお、A電極2
とB電極3には100V以上の電位差、望ましくは50
0V〜1000Vの電位差が生じるように電圧を印加す
る。静電チャックの吸着力がウエハ1を保持するのに十
分な大きさになるまで数秒間待った後、アーム22を元
の高さまで戻して、処理室20から外に移動させ、ゲー
トシャッター21を閉め、エッチングガス導入バルブ2
4を開いて、処理室20内のエッチング処理の準備が完
了する。
【0023】次に、切替スイッチ12を12bに切り替
え、電源5のみでA電極2とB電極3の両方にマイナス
の電圧(ここでは−200V)を印加する。さらに、R
F電源11をオンにして、A電極2及びB電極3と対向
電極23との間にプラズマ28を発生させ、ウエハ1の
エッチング処理を始める。切替スイッチ12を切り替え
てからプラズマを発生させるまでの間、わずかながら絶
縁体膜4に電圧が印加されない時間があるが、この時間
が数秒程度であれば、残留吸着力でウエハ1を保持する
ことができるのでウエハ1が落下することはない。
え、電源5のみでA電極2とB電極3の両方にマイナス
の電圧(ここでは−200V)を印加する。さらに、R
F電源11をオンにして、A電極2及びB電極3と対向
電極23との間にプラズマ28を発生させ、ウエハ1の
エッチング処理を始める。切替スイッチ12を切り替え
てからプラズマを発生させるまでの間、わずかながら絶
縁体膜4に電圧が印加されない時間があるが、この時間
が数秒程度であれば、残留吸着力でウエハ1を保持する
ことができるのでウエハ1が落下することはない。
【0024】ここで、ウエハ1のプラズマエッチング処
理中に、A電極2とB電極3に印加する電圧をマイナス
にする理由について説明する。図5は、従来の方法を採
用した場合のウエハに付着する異物数を示す図(下
図)、及び本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法を採用した場合のウエハに付着する異物数を示す図
(上図)である。図から分かるように、従来例は最大で
50個以上の異物が検出されたが、本実施の形態によれ
ば、最大で3個と極めて少なくすることができる。プラ
ズマ中に異物が存在する場合、その異物はマイナスの電
荷に帯電する。この時、本実施の形態のように、A電極
及びB電極に印加する電圧がマイナスであれば、異物が
帯電している電荷と同じになり、異物とウエハとは反発
しあうため、ウエハに異物が付着しにくくなる。なお、
本実施の形態のように、ウエハの処理面が下向きになる
ようにウエハを静電チャックに取り付ければ、ウエハに
付着した異物が重力で落下するので、さらに付着する異
物数を低減することができる。
理中に、A電極2とB電極3に印加する電圧をマイナス
にする理由について説明する。図5は、従来の方法を採
用した場合のウエハに付着する異物数を示す図(下
図)、及び本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法を採用した場合のウエハに付着する異物数を示す図
(上図)である。図から分かるように、従来例は最大で
50個以上の異物が検出されたが、本実施の形態によれ
ば、最大で3個と極めて少なくすることができる。プラ
ズマ中に異物が存在する場合、その異物はマイナスの電
荷に帯電する。この時、本実施の形態のように、A電極
及びB電極に印加する電圧がマイナスであれば、異物が
帯電している電荷と同じになり、異物とウエハとは反発
しあうため、ウエハに異物が付着しにくくなる。なお、
本実施の形態のように、ウエハの処理面が下向きになる
ようにウエハを静電チャックに取り付ければ、ウエハに
付着した異物が重力で落下するので、さらに付着する異
物数を低減することができる。
【0025】プラズマ28が発生後、ガスバルブ25を
開いて、ウエハ1と絶縁体膜4との間隙に2〜15To
rr程度の圧力のHeガスを導入する。静電チャック
は、冷媒流路13、26、27を流れる冷媒によって一
定の温度に保たれているので、ウエハ1と静電チャック
との間隙にHeガスを導入することによって、ウエハ1
と静電チャックとの熱伝達性を高め、ウエハ1を目的の
温度に均一に納めることができる。
開いて、ウエハ1と絶縁体膜4との間隙に2〜15To
rr程度の圧力のHeガスを導入する。静電チャック
は、冷媒流路13、26、27を流れる冷媒によって一
定の温度に保たれているので、ウエハ1と静電チャック
との間隙にHeガスを導入することによって、ウエハ1
と静電チャックとの熱伝達性を高め、ウエハ1を目的の
温度に均一に納めることができる。
【0026】なお、プラズマ28の発生により、ウエハ
1は自己バイアスが発生しマイナスの電位を持つことに
なるので、ウエハ1の安定した吸着ができなくなる恐れ
があるが、その時は、電源5から各電極に印加する電圧
を自己バイアスより大きいマイナスの電圧を印加するこ
とによって、ウエハ1を安定して吸着させることができ
る。例えば、自己バイアスが−100〜−300V程度
であれば、それより大きい−400〜−1000Vを印
加する。
1は自己バイアスが発生しマイナスの電位を持つことに
なるので、ウエハ1の安定した吸着ができなくなる恐れ
があるが、その時は、電源5から各電極に印加する電圧
を自己バイアスより大きいマイナスの電圧を印加するこ
とによって、ウエハ1を安定して吸着させることができ
る。例えば、自己バイアスが−100〜−300V程度
であれば、それより大きい−400〜−1000Vを印
加する。
【0027】ウエハ処理終了直前にHeガスは抜いて、
ウエハ1の裏面と静電チャック表面の間隙の圧力を10
Torr以下の圧力にし、離脱電圧を印加するときに火
花放電が起きないようにする。その理由は、離脱電圧を
印加すると両電極間の電位差が100V以上になり、ウ
エハ1と静電チャックとの間隙に数Torr以上の圧力
のガスが存在する場合、Paschen則より火花放電
が発生する可能性があるからである。Paschen則
とは、電極間の距離とガスの圧力との積と、火花放電が
発生する電圧との関係を現した法則で、図6に示すの曲
線の関係にある。本実施の形態では、電極間の距離が1
mm程度であるので、電極間の電位差が100V以上に
なるとき、ガス圧を10Torr以上にすると火花放電
を起こす可能性が大きくなることが分かる。
ウエハ1の裏面と静電チャック表面の間隙の圧力を10
Torr以下の圧力にし、離脱電圧を印加するときに火
花放電が起きないようにする。その理由は、離脱電圧を
印加すると両電極間の電位差が100V以上になり、ウ
エハ1と静電チャックとの間隙に数Torr以上の圧力
のガスが存在する場合、Paschen則より火花放電
が発生する可能性があるからである。Paschen則
とは、電極間の距離とガスの圧力との積と、火花放電が
発生する電圧との関係を現した法則で、図6に示すの曲
線の関係にある。本実施の形態では、電極間の距離が1
mm程度であるので、電極間の電位差が100V以上に
なるとき、ガス圧を10Torr以上にすると火花放電
を起こす可能性が大きくなることが分かる。
【0028】ウエハ1のエッチング処理が終わった後、
ガスバルブ25を閉じて、RF電源11をoff、切替
スイッチ12を12aに戻し、それぞれの電極に電圧を
印加して、ウエハ1を離脱させる作業を始める。離脱電
圧として、A電極2に+600V、B電極3に−600
Vを印加する。図7は、このときの残留吸着力を示す図
である。図に示すように、最初19gf/cm2程度あ
った残留吸着力が、上記離脱電圧を1秒程度印加するこ
とによりゼロになることが分かる。
ガスバルブ25を閉じて、RF電源11をoff、切替
スイッチ12を12aに戻し、それぞれの電極に電圧を
印加して、ウエハ1を離脱させる作業を始める。離脱電
圧として、A電極2に+600V、B電極3に−600
Vを印加する。図7は、このときの残留吸着力を示す図
である。図に示すように、最初19gf/cm2程度あ
った残留吸着力が、上記離脱電圧を1秒程度印加するこ
とによりゼロになることが分かる。
【0029】また、図8は、ウエハ1が静電チャックに
接触する面に10000Åのシリコン酸化膜がある場合
の残留吸着力を示す図である。図に示すように、最初数
十gf/cm2あった残留吸着力が、上記離脱電圧を2
5秒程度電圧を印加することにより5gf/cm2まで
小さくすることができる。これで、ウエハを離脱させる
ことができなかったら、さらに離脱電圧の極性を反転さ
せて、A電極2に−600V、B電極3に+600Vを
印加すると、さらに残留吸着力を小さくすることができ
る。ウエハ裏面に酸化膜などがある場合、酸化膜中に存
在するマイナスの電荷とウエハ中に存在するマイナスの
電荷の減少する速度が違うので、2、3回極性を交番さ
せつつ電圧を印加すると離脱させやすくなる。
接触する面に10000Åのシリコン酸化膜がある場合
の残留吸着力を示す図である。図に示すように、最初数
十gf/cm2あった残留吸着力が、上記離脱電圧を2
5秒程度電圧を印加することにより5gf/cm2まで
小さくすることができる。これで、ウエハを離脱させる
ことができなかったら、さらに離脱電圧の極性を反転さ
せて、A電極2に−600V、B電極3に+600Vを
印加すると、さらに残留吸着力を小さくすることができ
る。ウエハ裏面に酸化膜などがある場合、酸化膜中に存
在するマイナスの電荷とウエハ中に存在するマイナスの
電荷の減少する速度が違うので、2、3回極性を交番さ
せつつ電圧を印加すると離脱させやすくなる。
【0030】離脱電圧を印加している間に処理室20内
の残留ガスを排気し、ゲートシャッター21を開いて、
搬送アーム22を静電チャック13の真下まで移動さ
る。離脱電圧の印加が終了した段階で、ウエハ1は非常
に弱い吸着力で静電チャック13に吸着しているので、
ここでHeガスバルブを制御し、ウエハ1裏面から小さ
い圧力を加えると、静電チャック13からウエハ1がス
ムーズに離脱できる。
の残留ガスを排気し、ゲートシャッター21を開いて、
搬送アーム22を静電チャック13の真下まで移動さ
る。離脱電圧の印加が終了した段階で、ウエハ1は非常
に弱い吸着力で静電チャック13に吸着しているので、
ここでHeガスバルブを制御し、ウエハ1裏面から小さ
い圧力を加えると、静電チャック13からウエハ1がス
ムーズに離脱できる。
【0031】実施の形態2.上記実施の形態1では、A
電極2のウエハ1との接触面積が、B電極のウエハ1と
の接触面積より大きく、二つの電極に印加する電圧の極
性がそれぞれ異なり、両離脱電圧の絶対値が同一という
条件で説明を行ってきたが、上述したように、上記式
(4)におけるウエハ電位Vがプラスになるように、接
触面積SA、SB、離脱電圧VA、VBを設定し、且つ
二つの電極間に電位差が生じるように電圧を印加すれば
良いので、上記実施の形態1で設定した条件以外にも多
様な設定が可能である。本実施の形態では、その一例と
して、接触面積SAとSBが同じで、二つの電極に印加
する電圧の極性がそれぞれ異なり、離脱電圧VAとVB
の絶対値もそれぞれ異なる場合について説明する。
電極2のウエハ1との接触面積が、B電極のウエハ1と
の接触面積より大きく、二つの電極に印加する電圧の極
性がそれぞれ異なり、両離脱電圧の絶対値が同一という
条件で説明を行ってきたが、上述したように、上記式
(4)におけるウエハ電位Vがプラスになるように、接
触面積SA、SB、離脱電圧VA、VBを設定し、且つ
二つの電極間に電位差が生じるように電圧を印加すれば
良いので、上記実施の形態1で設定した条件以外にも多
様な設定が可能である。本実施の形態では、その一例と
して、接触面積SAとSBが同じで、二つの電極に印加
する電圧の極性がそれぞれ異なり、離脱電圧VAとVB
の絶対値もそれぞれ異なる場合について説明する。
【0032】図9は、本実施の形態2によるウエハの製
造方法に使用する静電チャックを示す断面図である。A
電極2とウエハ1との接触面積と、B電極3とウエハ1
との接触面積とが同一であること以外は、上記実施の形
態1の図1に示す静電チャックと同じ構造である。
造方法に使用する静電チャックを示す断面図である。A
電極2とウエハ1との接触面積と、B電極3とウエハ1
との接触面積とが同一であること以外は、上記実施の形
態1の図1に示す静電チャックと同じ構造である。
【0033】次に動作について説明する。図10は、本
発明の実施の形態2による静電チャックの電圧印加のタ
イムチャートである。上記実施の形態1と同様に、A電
極2に−400V、B電極3に+400Vを印加して、
ウエハ1を絶縁体膜4上に静電吸着させ、エッチング処
理の準備をする。次に、切替スイッチ12を12bに切
り替え、A電極2とB電極3で−200Vを印加すると
共にRF電源11をオンにして、プラズマを発生させて
ウエハ1のエッチング処理を開始する。また、ウエハ1
の温度を安定させるためにHeガスを導入する。ウエハ
1のエッチング処理が終わった後、RF電源11をof
f、切替スイッチ12を12aに戻し、それぞれの電極
に電圧を印加して、ウエハ1を離脱させる作業を始め
る。離脱電圧として、A電極2に+600V、B電極3
に−400Vを印加する。本実施の形態では、A電極2
とウエハ1との接触面積と、B電極3とウエハ1との接
触面積とが同一、即ちSA=SBであるため、二つの離
脱電圧の絶対値を同一にすると、上記式(4)により、
ウエハ電位Vはゼロになってしまう。従って、ウエハ電
位Vをプラスにするために離脱電圧の絶対値を変えてい
る。
発明の実施の形態2による静電チャックの電圧印加のタ
イムチャートである。上記実施の形態1と同様に、A電
極2に−400V、B電極3に+400Vを印加して、
ウエハ1を絶縁体膜4上に静電吸着させ、エッチング処
理の準備をする。次に、切替スイッチ12を12bに切
り替え、A電極2とB電極3で−200Vを印加すると
共にRF電源11をオンにして、プラズマを発生させて
ウエハ1のエッチング処理を開始する。また、ウエハ1
の温度を安定させるためにHeガスを導入する。ウエハ
1のエッチング処理が終わった後、RF電源11をof
f、切替スイッチ12を12aに戻し、それぞれの電極
に電圧を印加して、ウエハ1を離脱させる作業を始め
る。離脱電圧として、A電極2に+600V、B電極3
に−400Vを印加する。本実施の形態では、A電極2
とウエハ1との接触面積と、B電極3とウエハ1との接
触面積とが同一、即ちSA=SBであるため、二つの離
脱電圧の絶対値を同一にすると、上記式(4)により、
ウエハ電位Vはゼロになってしまう。従って、ウエハ電
位Vをプラスにするために離脱電圧の絶対値を変えてい
る。
【0034】なお、上記実施の形態1及び2では、ウエ
ハがプラズマによってマイナスの電荷を帯電する場合に
ついて説明したが、ウエハの種類によってはプラスの電
荷に帯電することもある。その場合、上記式(4)にお
けるウエハ電位Vがマイナスになるように、接触面積S
A、SB、離脱電圧VA、VBを設定すれば良い。
ハがプラズマによってマイナスの電荷を帯電する場合に
ついて説明したが、ウエハの種類によってはプラスの電
荷に帯電することもある。その場合、上記式(4)にお
けるウエハ電位Vがマイナスになるように、接触面積S
A、SB、離脱電圧VA、VBを設定すれば良い。
【0035】また、プラズマ発生中にA電極2、B電極
3に印加する電圧を両方とも同じ絶対値のマイナス電圧
にしているが、上述したようなウエハへの異物付着低減
効果を期待しなければプラス電圧でも良い。また、必ず
しも両電極とも同じ極性の電圧、同じ絶対値の電圧を印
加する必要はない。それぞれの電極に異なる極性の電
圧、または極性は同じだが絶対値が違う電圧を印加する
場合には、両電極間に電位差が生じ、上述したPasc
hen則により火花放電の可能性が大きくなるため、ウ
エハ裏面にHeガスを導入しないようにする。
3に印加する電圧を両方とも同じ絶対値のマイナス電圧
にしているが、上述したようなウエハへの異物付着低減
効果を期待しなければプラス電圧でも良い。また、必ず
しも両電極とも同じ極性の電圧、同じ絶対値の電圧を印
加する必要はない。それぞれの電極に異なる極性の電
圧、または極性は同じだが絶対値が違う電圧を印加する
場合には、両電極間に電位差が生じ、上述したPasc
hen則により火花放電の可能性が大きくなるため、ウ
エハ裏面にHeガスを導入しないようにする。
【0036】また、絶縁体膜4の材料はセラミックプラ
ズマ溶射によって成膜したものを用いたが、他の絶縁体
材料、例えば、ポリミド、窒化シリコン(SiN)、ア
ルマイト層、熱分解窒化ホウ素(PBN)などを用いて
も同様の効果を得ることができる。
ズマ溶射によって成膜したものを用いたが、他の絶縁体
材料、例えば、ポリミド、窒化シリコン(SiN)、ア
ルマイト層、熱分解窒化ホウ素(PBN)などを用いて
も同様の効果を得ることができる。
【0037】また、本発明のウエハの製造方法に用いる
静電チャックをRIE装置に設置した場合について説明
したが、他の半導体製造装置、例えば、CVD装置、ス
パッタ装置、ステッパ装置、ウエハ搬送装置などにも使
用可能である。
静電チャックをRIE装置に設置した場合について説明
したが、他の半導体製造装置、例えば、CVD装置、ス
パッタ装置、ステッパ装置、ウエハ搬送装置などにも使
用可能である。
【0038】
【発明の効果】以上のように、請求項1記載の発明によ
れば、静電チャックからウエハを離脱させる際に、二つ
の電極間に電位差が生じ、且つ、上記式で表されるウエ
ハの電位Vがウエハに帯電した電荷の極性と反対の極性
になるような電圧VA及びVBを前記二つの電極に印加
するので、ウエハを容易に静電チャックから離脱させる
効果が得られる。
れば、静電チャックからウエハを離脱させる際に、二つ
の電極間に電位差が生じ、且つ、上記式で表されるウエ
ハの電位Vがウエハに帯電した電荷の極性と反対の極性
になるような電圧VA及びVBを前記二つの電極に印加
するので、ウエハを容易に静電チャックから離脱させる
効果が得られる。
【0039】また、請求項2記載の発明によれば、二つ
の電極間の電位差が100V以上になるとき、ウエハと
静電チャックとの間隙の圧力を10Torr以下にする
ので、離脱電圧印加時の火花放電を防ぐ効果が得られ
る。
の電極間の電位差が100V以上になるとき、ウエハと
静電チャックとの間隙の圧力を10Torr以下にする
ので、離脱電圧印加時の火花放電を防ぐ効果が得られ
る。
【0040】また、請求項3記載の発明によれば、静電
チャックに吸着されたウエハをプラズマエッチングする
際に、二つの電極にマイナスの電圧を印加するので、ウ
エハに付着する異物を減らす効果が得られる。
チャックに吸着されたウエハをプラズマエッチングする
際に、二つの電極にマイナスの電圧を印加するので、ウ
エハに付着する異物を減らす効果が得られる。
【0041】また、請求項4記載の発明によれば、ウエ
ハは、その処理面が下向きになるように静電チャックに
取り付けられるので、ウエハに付着する異物を減らす効
果が得られる。
ハは、その処理面が下向きになるように静電チャックに
取り付けられるので、ウエハに付着する異物を減らす効
果が得られる。
【図1】 本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法に使用する静電チャックを示す上面図及び断面図であ
る。
法に使用する静電チャックを示す上面図及び断面図であ
る。
【図2】 本発明の実施の形態1における静電チャック
を設置するRIE装置を示す構成図である
を設置するRIE装置を示す構成図である
【図3】 本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法における静電チャックを説明するための図である。
法における静電チャックを説明するための図である。
【図4】 本発明の実施の形態1における静電チャック
の電圧印加のタイムチャートである。
の電圧印加のタイムチャートである。
【図5】 本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法における静電チャックを説明するための図である。
法における静電チャックを説明するための図である。
【図6】 本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法における静電チャックを説明するための図である。
法における静電チャックを説明するための図である。
【図7】 本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法における静電チャックを説明するための図である。
法における静電チャックを説明するための図である。
【図8】 本発明の実施の形態1によるウエハの製造方
法における静電チャックを説明するための図である。
法における静電チャックを説明するための図である。
【図9】 本発明の実施の形態2によるウエハの製造方
法に使用する静電チャックを示す断面図である。
法に使用する静電チャックを示す断面図である。
【図10】 本発明の実施の形態2における静電チャッ
クの電圧印加のタイムチャートである。
クの電圧印加のタイムチャートである。
【図11】 従来の静電チャックを示す断面図である。
【図12】 従来の別の静電チャックを示す断面図であ
る。
る。
1 ウエハ、2 A電極、3 B電極、4 絶縁体膜、
5、6 電源、7 カバー、8 絶縁ベース、9 フィ
ルター、10 マッチングボックス、11 RF電源、
12 切替スイッチ、13 冷媒流路、14 ガス導入
口、20 ウエハ処理チャンバー、21 ゲートシャッ
ター、22 ウエハ搬送アーム、23 対向電極、24
エッチングガス導入バルブ、25 Heガス導入バル
ブ、26、27 冷媒流路、28 プラズマ
5、6 電源、7 カバー、8 絶縁ベース、9 フィ
ルター、10 マッチングボックス、11 RF電源、
12 切替スイッチ、13 冷媒流路、14 ガス導入
口、20 ウエハ処理チャンバー、21 ゲートシャッ
ター、22 ウエハ搬送アーム、23 対向電極、24
エッチングガス導入バルブ、25 Heガス導入バル
ブ、26、27 冷媒流路、28 プラズマ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/68
Claims (4)
- 【請求項1】 二つの電極であるA電極及びB電極を有
する静電チャックに対して、前記電極に電圧を印加する
ことによってウエハを吸着し、 前記ウエハの処理を行い、 前記二つの電極間に電位差が生じ且つ、下記式で表され
るウエハの電位Vが前記ウエハに帯電した電荷の極性と
反対の極性になるような電圧VA及びVBを前記二つの
電極に印加して、前記ウエハを前記静電チャックから離
脱させることからなることを特徴とするウエハの製造方
法。V=(SA・VA+SB・VB)/(SA+SB) (式中、SAは前記A電極と前記ウエハとの接触面積、
VAは前記A電極に印加する離脱電圧、SBは前記B電
極と前記ウエハとの接触面積、VBは前記B電極に印加
する離脱電圧を、それぞれ示す。) - 【請求項2】 二つの電極間の電位差が100V以上に
なるとき、ウエハと静電チャックとの間隙の圧力を10
Torr以下にすることを特徴とする請求項1記載のウ
エハの製造方法。 - 【請求項3】 ウエハの処理は、プラズマエッチング処
理であり、 前記 プラズマエッチング処理は、二つの電極にマイナス
の電圧を印加して行うことを特徴とする請求項1または
2記載のウエハの製造方法。 - 【請求項4】 ウエハは、その処理面が下向きになるよ
うに静電チャックに取り付けられることを特徴とする請
求項3記載のウエハの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6932797A JP3296237B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | ウエハの製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6932797A JP3296237B2 (ja) | 1997-03-24 | 1997-03-24 | ウエハの製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10270539A JPH10270539A (ja) | 1998-10-09 |
JP3296237B2 true JP3296237B2 (ja) | 2002-06-24 |
Family
ID=13399353
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Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
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Country Status (1)
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---|---|
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Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN102487029A (zh) * | 2010-12-02 | 2012-06-06 | 北京北方微电子基地设备工艺研究中心有限责任公司 | 静电卡盘和具有它的等离子体装置 |
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