JP6476489B2 - 静電クランプ方法及び装置 - Google Patents
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Description
H=h(Twafer−Ttable)+e12ssb(Twafer 4−Ttable 4)Wm-2 (1)
式中、
H Wm-2は、ウェーハとテーブルとの間の熱流束、
Twafer Kは、ウェーハ温度、
Ttable Kは、テーブル温度、
h Wm-2K-1は、線形伝導熱伝達係数、
e12は、放射熱伝達に関する一対の表面の有効放射率、
Ssb Wm-2K-4は、ステファン−ボルツマン定数である。
i)第1及び第2の極性の各々のオン時間(ton)は、
a)ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の圧力で保持されるように、十分な分極電荷をウェーハに発生させるのに必要な時間(T1)を上回り、
b)定常又は一定電圧及びプラズマの存在の間に、ウェーハを第1の所定量だけテーブルから分離する時間(T2)を下回り、
c)印加電圧が印加された後、プラズマが存在しない場合にウェーハを第2の所定量だけ基板から分離する時間(T3)を下回る、
ように予め選択され、
ii)第1及び第2の極性の間で切替わる時間(ts)は、時間(T1)を下回り、2秒未満である、
方法を提供する。
i)第1及び第2の極性の各々のオン時間(ton)は、
a)ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の圧力で保持されるように、十分な分極電荷をウェーハに発生させるのに必要な時間(T1)を上回り、
b)定常又は一定電圧及びプラズマの存在の間に、ウェーハを第1の所定量だけテーブルから分離する時間(T2)を下回り、
c)印加電圧が印加された後、プラズマが存在しない場合にウェーハを第2の所定量だけ基板から分離する時間(T3)を下回る、
ように予め選択され、
ii)第1及び第2の極性の間で切替わる時間(ts)は、時間(T1)を下回り、2秒未満である、
装置を提供する。
i)第1及び第2の極性の各々のオン時間(ton)は、
a)ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の圧力で保持されるように、十分な分極電荷をウェーハに発生させるのに必要な時間(T1)を上回り、
b)定常又は一定電圧及びプラズマの存在の間に、ウェーハを第1の所定量だけテーブルから分離する時間(T2)を下回り、
c)印加電圧が印加された後、プラズマが存在しない場合にウェーハを第2の所定量だけ基板から分離する時間(T3)を下回る、
ように予め選択され、
ii)第1及び第2の極性の間で切替わる時間(ts)は、時間(T1)を下回り、2秒未満である、
方法を提供する。
T1:ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の(背面)圧力で保持されるように、十分な分極電荷をウェーハに発生させるのに必要な時間。
T2:定常又は一定電圧を利用するプラズマによるクランプの損失時間(端部電荷移動を特徴付ける)。
T3:ESC電圧の印加後の、プラズマが存在しない場合のクランプの損失時間(ESC電極を取り囲むESC誘電体の内部の電荷移動を特徴付ける)。
1.プラズマが存在しない状態でウェーハを定常又は一定電圧下でクランプし、(背面)ガス圧を、低いガス漏出流(好ましくは2sccm未満の)の5〜15Torrの範囲で確立する。
2.所定の期間後、クランプ電圧をゼロに設定し、ガス漏出流を次の瞬間に観察する。
3.クランプ電圧が除去された後、ガス流が2秒で20%程度増加する最小クランプ電圧オン時間が確立されるまで、繰り返されるクランプイベントで期間を変える。これは、ウェーハを電圧切替え中に保持するのに十分な分極電荷がウェーハ内に存在する時間を規定する。プラズマを用いたクランプ中の各電圧反転イベントの間の期間は、この期間に等しいか又はこれよりも長い。
1.ウェーハを定常又は一定電圧下でクランプしてプラズマを当てる。クランプ損失の時間を記録する。
2.極性を反転して試験を繰り返す。同様に時間を記録する。
3.使用する切替え時間を、2つの時間のうちの短い時間(T2)未満になるように選択する。
1.プラズマが存在しない状態でウェーハを定常又は一定電圧下でクランプし、圧力(典型的には背面ガス圧)を低いヘリウム漏出流(2sccm未満)の5〜15Torrの範囲で確立する。
2.所定の期間後、クランプ電圧をゼロに設定し、ヘリウム漏出流を次の瞬間に観察する。
3.クランプ電圧が除去された後、ヘリウム流が2秒で20%増加する最小クランプ電圧オン時間が確立されるまで、繰り返されるクランプイベントで期間を変える。これは、ウェーハを電圧切替え中に保持するのに十分な分極電荷がウェーハ内に存在する時間を規定する。プラズマを用いたクランプ中の各電圧反転イベントの間の期間は、この期間に等しいか又はこれよりも長い。
1.ウェーハを定常又は一定電圧下でクランプしてプラズマを当てる。ヘリウム流が急上昇するか(クランプ機能が完全に失われたことを示す)、又は20%を超えて増加するまで(クランプ機能が部分的な失われたことを示す)、ヘリウム流を観察する。時間を記録する。
2.極性を反転して試験を繰り返す。同様に時間を記録する。端部での静電チャック電極の異なる部分が、界面で透過するより可動性の高い電荷を引き寄せるか又は寄せ付けない傾向がある極性をもつことができるので、時間は異なるであろう。
3.使用する切替え時間を、2つの時間のうちの短い時間未満になるように選択する。
2 ハウジング
3 テーブル
4 上壁
5 誘導コイル
6 電源
7 開口部
8 電源
Claims (17)
- プラズマ処理中に誘電体ウェーハを互いにかみ合うように配置された電極が埋め込まれた処理テーブルに静電クランプする方法であって、
反対の第1及び第2の極性のそれぞれの電圧を隣接する電極に印加するステップを含み、分極電荷が、それぞれの下部の電極に対して反対の極性で前記ウェーハに誘発され、結果的に、前記ウェーハを前記テーブルに静電クランプし、
所定の時間(ton)の後に、前記電圧の極性を反転させて分極を形成し静電クランプを継続するステップをさらに含み、
i)前記第1及び第2の極性の各々のオン時間(ton)は、
a)前記ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の圧力で保持されるように、十分な分極電荷を前記ウェーハに発生させるのに必要な時間(T1)を上回り、 b)一定電圧及びプラズマの存在の間に、前記ウェーハを第1の所定量だけ前記テーブルから分離する時間(T2)を下回り、
c)印加電圧が印加された後、プラズマが存在しない場合に前記ウェーハを第2の所定量だけ基板から分離する時間(T3)を下回る、
ように予め選択され、
ii)前記第1及び第2の極性の間で切替わる時間(ts)は、前記時間(T1)を下回り且つ2秒未満である、
ことを特徴とする方法。 - 前記第1及び第2の所定量は、実質的に同じである、請求項1に記載の方法。
- 前記時間T2及びT3は、試験ウェーハに対する実験によって求められる、請求項1又は2に記載の方法。
- 前記第1及び第2の所定量は、前記テーブルと前記ウェーハ又は試験ウェーハとの間にガスを定圧下で注入することによって規定され、前記第1及び第2の所定量は、ガス流がそれぞれの所定の量だけ、例えば20〜25%だけ増加した際の状態に対応する、請求項1から3のいずれかに記載の方法。
- 前記ガス流量が比較される初期状態は、5〜15Torrの範囲のガス圧及び2sccm未満のガス流を含む、請求項4に記載の方法。
- 前記ガスは、ヘリウムを含む、請求項4又は5に記載の方法。
- 前記時間(T1)は、以下のステップ、すなわち、
i.プラズマが存在しない場合にウェーハを一定電圧下でクランプし、(背面)ガス圧を、低いガス漏出流(好ましくは2sccm未満)でもって好ましくは5〜15Torrの範囲で確立すること、
ii.ある期間の後、前記クランプ電圧をゼロに設定し、前記ガス漏出流を次の瞬間に観察すること、
iii.前記クランプ電圧が除去された後、前記ガス流が2秒で20%増加する最小クランプ電圧オン時間が確立されるまで、繰り返されるクランプイベントで期間を変えること、によって決定する、請求項1から6のいずれかに記載の方法。 - 前記時間(T2)は、
i)前記ウェーハ又は試験ウェーハを一定電圧の下でクランプし、プラズマを当て、前記ウェーハが前記第1の所定量だけ前記基板から分離する第1の時間を記録し、
ii)反転した極性電圧でステップi)を繰り返して、前記ウェーハが前記第1の所定量だけ前記基板から分離する第2の時間を記録し、
iii)前記第1及び第2の時間のうち値の低い方としてT2を選択する、
ことによって決定する、請求項1から7のいずれかに記載の方法。 - 前記時間(T3)は、プラズマが存在しない場合に、例えば、10Torrのガス(背面)圧力で定常クランプ電圧を印加するステップと、前記ウェーハが前記テーブルと分離するまでガス流をモニタするステップとによって求める、請求項1から8のいずれかに記載の方法。
- 前記電圧の前記極性は、所定の位相オフセットで反転する、請求項1から9のいずれかに記載の方法。
- 前記ウェーハの基材は、サファイヤ、水晶、ガラス、又は炭化珪素を含む、請求項1から10のいずれかに記載の方法。
- 前記ウェーハは、絶縁基部上に非絶縁層を含む、請求項1から11のいずれかに記載の方法。
- 前記ウェーハの周りに、好ましくは前記ウェーハの表面より上方に突出するエッジリングを準備するステップを更に含む、請求項1から12のいずれかに記載の方法。
- 前記ウェーハが獲得したDCオフセット電圧を測定又は推定するステップと、前記電極に印加された電圧を前記オフセット電圧だけ接地からオフセットするステップを更に含む、請求項1から13のいずれかに記載の方法。
- 内部に互いにかみ合うように配置された電極が埋め込まれた処理テーブルが設けられ、使用時に上部に誘電体ウェーハが配置されるプラズマ発生チャンバと、
前記互いにかみ合うように配置された電極に結合された電圧源と、
反対の第1及び第2の極性のそれぞれの電圧を隣接する電極に印加するように前記電圧源を制御するようにプログラムされた制御システムと、を含み、分極電荷が、それぞれの下部の電極に対して反対の極性で前記ウェーハに誘発され、結果的に、前記ウェーハを前記テーブルに静電クランプし、所定の時間(ton)の後に、前記電圧の極性を反転させ分極を形成し静電クランプを継続する、プラズマ処理装置であって、
i)前記第1及び第2の極性の各々のオン時間(ton)は、
a)前記ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の圧力で保持されるように、十分な分極電荷を前記ウェーハに発生させるのに必要な時間(T1)を上回り、 b)一定電圧及びプラズマの存在の間に、前記ウェーハを第1の所定量だけ前記テーブルから分離する時間(T2)を下回り、
c)印加電圧が印加された後、プラズマが存在しない場合に前記ウェーハを第2の所定量だけ基板から分離する時間(T3)を下回る、
ように予め選択され、
ii)前記第1及び第2の極性の間で切替わる時間(ts)は、前記時間(T1)を下回り且つ2秒未満である、
ことを特徴とする装置。 - 前記制御システムは、プラズマ処理中に前記誘電体ウェーハを前記処理テーブルに静電クランプするように構成された請求項15に記載の装置。
- 請求項15又は16に記載のプラズマ処理装置の制御システムに以下の方法を実行させるためのプログラムを記憶した記録媒体であって、前記方法は、
前記電圧源を用いて反対の第1及び第2の極性のそれぞれの電圧を隣接する電極に印加するステップを含み、分極電荷が、それぞれの下部の電極に対して反対の極性で前記ウェーハに誘発され、結果的に、前記ウェーハを前記テーブルに静電クランプし、
所定の時間(ton)の後に、前記電圧源を用いて前記電圧の極性を反転させて分極を形成し静電クランプを継続するステップをさらに含み、
i)前記第1及び第2の極性の各々のオン時間(ton)は、
a)前記ウェーハがクランプ電圧の除去後少なくとも2秒間、所要の圧力で保持されるように、十分な分極電荷を前記ウェーハに発生させるのに必要な時間(T1)を上回り、 b)一定電圧及びプラズマの存在の間に、前記ウェーハを第1の所定量だけ前記テーブルから分離する時間(T2)を下回り、
c)印加電圧が印加された後、プラズマが存在しない場合に前記ウェーハを第2の所定量だけ前記基板から分離する時間(T3)を下回る、
ように予め選択され、
ii)前記第1及び第2の極性の間で切替わる時間(ts)は、前記時間(T1)を下回り且つ2秒未満である、
ことを特徴とする記録媒体。
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