JP3725967B2 - 静電吸着した試料を離脱する方法 - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、プラズマエッチング装置、ＣＶＤ装置、スパッタ装置、またはイオンインプラ装置等の半導体処理装置の真空処理室内で静電吸着された被処理試料を試料台から離脱する方法に係り、特に試料をずらすことなく確実に試料台から離脱することができる試料の離脱方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、静電吸着保持された試料の離脱においては、例えば特開平６−２５２２５３号公報記載のように、バネの弾性力を用いて前記試料を押し上げ、離脱を行う静電チャックがある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
プラズマを用いた半導体表面処理プロセスにおいては、試料台上には被処理試料以外の物を配置しないで試料を保持するために例えばプラズマを用いたエッチング装置は、上記従来技術のような静電吸着保持を用いることができる。このような装置において、吸着力が消滅するのに要する時間は試料の種類、処理条件等によって変化するため、確実に吸着力を消滅させるにはある程度の時間を要し、スループットを低下させるという問題があった。しかも、吸着力が高い状態で次に処理するウエハとの交換のために、急激にウエハを押し上げてピンの押し上げによって試料台から脱離すると、場合によってはウエハずれやウエハの割損が発生し、正常なウエハの搬送が行えない可能性があった。
【０００４】
本発明の目的は、プロセス処理後の試料の搬送をすみやかにかつ確実に行うことのできる試料離脱方法および装置を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
上記目的は、真空室内にプラズマを発生させるとともに、試料台に静電吸着電圧を印加して前記試料台に配置した試料を静電吸着保持し、該静電吸着した試料を離脱する方法において、該試料台に逆電圧を印加して該静電吸着の解除処理を行った後に、試料押し上げ用のピンをパラメータによって設定された高さだけ押し上げ、そのパラメータによって設定された時間だけ静止させるステップを複数回繰り返し、該試料の反力によって該試料台から試料を離脱することで、達成される。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の一実施例を図１〜図３により説明する。
【０００７】
図１はプラズマ処理装置のプラズマ生成部、及び試料台の詳細を示した図であり、図２は本発明による試料離脱の機構を模式的に示した図、図３はエッチング処理の流れの１例を示した図である。本実施例はプラズマを生成する手段としてマイクロ波と磁界を利用した例である。１はマイクロ波を発生するマグネトロン、２はマイクロ波を伝搬する矩形の導波管、３は円形矩形変換導波管、４は円筒空洞部、５は磁場を発生するソレノイドコイル、６はマイクロ波透過窓（例えば石英製の平板）、７は真空容器、８は試料であるウエハを配置する試料台、９は試料台を上下に移動させる駆動機構、１０はプラズマ処理、例えばエッチング時に試料台に高周波バイアス電圧を印加するための高周波電源、１１は試料台に配置されるウエハを静電吸着させるための静電吸着用の電源である。真空容器７の内面には石英、セラミックなどの耐プラズマ性の材料で形成された円筒状の絶縁物カバー１２を設置してある。また、真空容器７の内部には電極である試料台８の近傍に接地電位の部材であるアース電極１３を配置する。アース電極１３は接地電位となっているバッファ室１４に電気的に接続され、真空容器７の内側に取り付けられ、絶縁物のカバー１２によって電気的に絶縁された真空容器７とプラズマ１５との電気導通性を確保する働きを持つ。
【０００８】
エッチング処理の際には真空ポンプおよびターボ分子ポンプ（図示省略）によって減圧された真空容器７の内部にガス導入経路１６を介してシャワープレート１７のガス吹き出し口よりプロセスガスを導入する。真空容器内部の圧力はバリアブルバルブによって調圧され、マグネトロン１から２．４５ＧＨｚのマイクロ波を発振させる。
【０００９】
マグネトロン１より発振された導波管２、円形矩形変換導波管３およびマイクロ波透過窓６を介して入射したマイクロ波と円筒空洞部４および真空容器７の外側に巻装された３段のソレノイドコイル５によ磁界の作用によって、プロセスガス中の電子は効率よくエネルギーを与えられ、電子サイクロトロン共鳴（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ、以下「ＥＣＲ」と略す）による高密度なプラズマ１５が生成される。プラズマが生成した後に静電吸着電源１１よりウエハを試料台８に吸着させるための直流電圧を出力する。プラズマ１５を介してアース電極１３、静電吸着電源１１および試料台８の間で構成される電気回路において、試料台８とウエハおよびウエハ自体が容量成分を持つため、静電吸着電源から出力された直流電圧は、試料台８とウエハとの間にチャージされ、これによりウエハが試料台８に吸着される。
【００１０】
ウエハが試料台８に吸着された後に、さらに高周波電源１０より高周波バイアス電圧を出力しプロセス処理を開始する。
【００１１】
その後、プロセス処理の終了に伴い、静電吸着されたウエハを静電吸着解除処理により試料台８から取り外したのを確認後、押し上げピン１８は上昇し、ウエハを押し上げウエハを試料台８から離脱させる。
【００１２】
ところが試料台に逆電圧を印加して上記の静電吸着解除処理を行う場合、多数のエッチング処理を行うと、エッチング反応生成物の試料台への堆積等により、吸着解除処理に最適な電圧値等のパラメータが変動する。このため、上記の除電解除処理が完全でないとき、もしくは余分な静電吸着処理による再吸着保持が発生等の理由で、ウエハの離脱ができていない場合がある。この場合は静電吸着解除処理をしたウエハを離脱する際に、図２(a)〜(d)のような離脱方法を用いる。押し上げピン１８をパラメータで設定可能な高さだけ上昇させ、そのパラメータで設定した時間だけピンを静止する。静止時間の間にウエハ１９の反力によって、周辺部が剥がれる。また１ステップ押し上げピン１８を上昇させ同様に静止させてウエハ１９の反力によって更に周辺部を剥がす。このステップを繰り返し、押し上げピン１８によりウエハを微細な高さ押し上げ、ウエハの反力を離脱に利用することで、ウエハがずれることなく確実に離脱を行うことができる。これらのエッチング処理の流れ図を図３に示す。
【００１３】
なおこの方法はマイクロ波を利用したＥＣＲプラズマを用いた半導体処理装置のみならず、ＲＦプラズマ等他方式のプラズマを用いた静電吸着方式の処理装置にも応用可能であることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】
本発明によれば、試料をずらすことなく確実に試料台から脱離することができるので、プロセス処理終了後の試料の搬送をすみやかにかつ確実に行うことができるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例のプラズマ処理装置のプラズマ生成部および試料台部の詳細を示した図である。
【図２】本発明によりウエハの離脱を行った実施例を模式的に示した図である。
【図３】本発明を用いたプラズマ処理装置によるエッチング処理の一例を示した図である。
【符号の説明】
１…マグネトロン、２…導波管、３…円形矩形導波管、４…円筒空洞部、５…ソレノイドコイル、６…マイクロ波透過窓、７…真空容器、８…試料台、９…試料台駆動機構、１０…高周波電源、１１…静電吸着電源、１２…絶縁物カバー、１３…アース電極、１４…バッファ室、１５…高密度プラズマ、１６…ガス導入経路、１７…シャワープレート、１８…押し上げピン、１９…ウエハ。

Claims (1)

  1. 真空室内にプラズマを発生させるとともに、試料台に静電吸着電圧を印加して前記試料台に配置した試料を静電吸着保持し、該静電吸着した試料を離脱する方法において、該試料台に逆電圧を印加して該静電吸着の解除処理を行った後に、試料押し上げ用のピンをパラメータによって設定された高さだけ押し上げ、そのパラメータによって設定された時間だけ静止させるステップを複数回繰り返し、該試料の反力によって該試料台から試料を離脱することを特徴とする静電吸着した試料を離脱する方法。
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