JP6948822B2 - 基板処理装置及び基板取り外し方法 - Google Patents

基板処理装置及び基板取り外し方法 Download PDF

Info

Publication number
JP6948822B2
JP6948822B2 JP2017086675A JP2017086675A JP6948822B2 JP 6948822 B2 JP6948822 B2 JP 6948822B2 JP 2017086675 A JP2017086675 A JP 2017086675A JP 2017086675 A JP2017086675 A JP 2017086675A JP 6948822 B2 JP6948822 B2 JP 6948822B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gas
ionized
substrate
electrostatic chuck
processing apparatus
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017086675A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2018186179A (ja
Inventor
康弘 戸部
康弘 戸部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tokyo Electron Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Tokyo Electron Ltd filed Critical Tokyo Electron Ltd
Priority to JP2017086675A priority Critical patent/JP6948822B2/ja
Priority to US15/959,423 priority patent/US10651071B2/en
Publication of JP2018186179A publication Critical patent/JP2018186179A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6948822B2 publication Critical patent/JP6948822B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/3244—Gas supply means
    • H01J37/32449—Gas control, e.g. control of the gas flow
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67242—Apparatus for monitoring, sorting or marking
    • H01L21/67253—Process monitoring, e.g. flow or thickness monitoring
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68742—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a lifting arrangement, e.g. lift pins

Description

本発明は、基板処理装置及び基板取り外し方法に関する。
プラズマ処理後に静電チャックの電極に印加する電圧をオフした後、印加していた電圧と正負が逆の電圧を該電極に印加し、基板の裏面の残留電荷をプラズマ放電により除電し、静電チャックから基板を取り外す手法が提案されている。
また、基板と基板を載置する載置台との隙間に冷却用ガスを供給し、供給した冷却用ガスの圧力を測定し、隙間から漏れる冷却用ガスの量を検出して、検出結果に応じて冷却用ガスの圧力を調節しながら、基板を取り外す手法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
また、基板を円滑に取り外す方法として超音波を印加する手法が提案されている（例えば、特許文献２を参照）。さらに、真空チャンバの側面にＵＶ光照射装置を取り付け、チャンバに流したガスをイオン化し、基板及び静電チャックの全体にイオン化ガスを流す手法が提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
特開２００３−２８２６９１号公報 特開平１１−０５４６０４号公報 特開平０９−２６０４７５号公報
しかしながら、冷却用ガスの圧力上昇に伴い、静電吸着力を大きくした静電チャックでは、逆電圧の印加とプラズマ放電による残留電荷の除電や特許文献１の手法では、基板や静電チャック表面の誘電体、デポ膜に電荷が残留していることがある。この状態で、基板を載置台から取り外すと基板に負荷が加わり、位置ずれが発生したり、基板が割れてしまうことがある。
また、特許文献２の手法では、超音波印加時に基板が振動してゴミが発生し、基板に堆積して基板処理に悪影響を与えたり、静電チャックの表面にゴミが残留し、静電吸着エラーを起こす懸念がある。
さらに、残留電荷は、静電チャックの誘電体及び基板に存在するため、特許文献３の手法では、イオン化ガスの供給が直接的でなく、除電効率が悪く、その結果、基板の取り外しにかかる時間が長くなる懸念がある。
上記課題に対して、一側面では、本発明は、基板を静電チャックから円滑に取り外すことを目的とする。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、載置台の上の基板を静電吸着により保持する静電チャックと、圧力制御されたガスをイオン化させ、イオン化ガスを発生するイオン化ガス発生部と、絶縁材から形成され又は内側表面が絶縁処理され、発生した前記イオン化ガスを通過させるガス供給通路と、前記通過したイオン化ガスを、前記基板と前記静電チャックとの隙間に供給するガス供給管と、前記載置台の内部に設けられ、前記隙間に供給したガスを排気するガス排気通路と、を有し、前記イオン化ガス発生部において、絶縁材にＩＣＰコイルが巻かれている、基板処理装置が提供される。
一の側面によれば、基板を静電チャックから円滑に取り外すことができる。
一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す図。 一実施形態に係るウェハと静電チャックの界面の状態を説明するための図。 一実施形態に係る静電チャックの上面及びその周辺の構成例を示す図。 従来の基板取り外し処理の一例を示すフローチャート。 一実施形態に係る基板取り外し処理の一例を示すフローチャート。
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。
［基板処理装置の全体構成］
まず、基板処理装置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基板処理装置１は、容量結合型の平行平板基板処理装置であり、略円筒形の処理容器１０を有している。処理容器１０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。処理容器１０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。
載置台２０は、基板の一例であるウェハＷを載置する。載置台２０は、基台（ベース）２０ａ及び静電チャック２１を含む。基台２０ａは、導電性の金属、例えばアルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等で構成されており、下部電極としての機能を有する。静電チャック２１は、ウェハＷを静電吸着するための機能を有する。載置台２０は、絶縁板２２を介して導体の支持台２３に支持されている。また、載置台２０の上部の外周には、ウェハＷを囲むように、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング２５が設けられている。さらに、載置台２０、支持台２３及びフォーカスリング２５の外周面を囲むように、例えば石英等からなる円筒状のインシュレータリング２６が設けられている。
基台２０ａには、第１の整合器３３を介して第１のＲＦ電源３２が接続され、また、第２の整合器３５を介して第２のＲＦ電源３４が接続されている。第１のＲＦ電源３２は、プラズマ発生用のものであり、第１のＲＦ電源３２からは所定の周波数の高周波電力が載置台２０の基台２０ａに供給されるようになっている。また、第２のＲＦ電源３４は、イオン引き込み用（バイアス用）のものであり、第２のＲＦ電源３４からは第１のＲＦ電源３２より低い所定周波数の高周波電力が載置台２０の基台２０ａに供給されるように構成されている。
載置台２０の上方には、載置台２０と平行に対向するように、上部電極としての機能を有するガスシャワーヘッド４０が設けられており、ガスシャワーヘッド４０と載置台２０は、一対の電極（上部電極と下部電極）として機能する。なお、本実施形態では、第１のＲＦ電源３２から出力されるプラズマ発生用の高周波電力を、載置台２０の基台２０ａに印加するが、これに限らず、ガスシャワーヘッド４０に印加してもよい。
静電チャック２１は、絶縁体２１ｂの間に吸着電極２１ａを介在させた構造を有し、電極２１ａには直流電源１１２が接続されている。そして吸着電極２１ａに直流電源１１２から直流電圧が印加されることにより、ウェハＷが静電チャック２１に静電吸着される。
載置台２０の内部には、冷媒流路２４ａが形成されており、冷媒流路２４ａには、冷媒入口配管２４ｂ、冷媒出口配管２４ｃが接続されている。冷媒流路２４ａの中に例えば冷却水等の冷媒を循環させることによって、載置台２０を所定の温度に制御する。
また、ウェハＷの裏面に所定のガスを供給するためにガス供給管１６ａ，１６ｂ、及び載置台２０を貫通するガス供給通路１６ｃが設けられている。ガス供給管１６ａ，１６ｂは、イオン化ガス発生部１２に接続されている。ガス供給通路１６ｃは、絶縁材から形成されるか、内側表面が絶縁処理されている。プラズマ処理中、ガス供給源３０から供給されたヘリウムガス等の冷却用ガス（バックサイドガス）は、圧力制御部１１に入力され、所定の圧力に制御される。圧力制御されたガスは、ガス供給管１６ａを通過し、イオン化ガス発生部１２を通り、ガス供給管１６ｂ及びガス供給通路１６ｃを通過して、ウェハＷと静電チャック２１の隙間に供給される。
また、プラズマ処理後、ガス供給源３０から供給されたヘリウムガス等のイオン化用ガスは、圧力制御部１１に入力され、所定の圧力に制御される。圧力制御されたガスは、ガス供給管１６ａを通過し、イオン化ガス発生部１２にてイオン化され、これにより、イオン化ガスが発生する。イオン化ガスは、絶縁材に形成されたガス供給通路１３を通り、ガス供給管１６ｂ及びガス供給通路１６ｃを通過して、ウェハＷと静電チャック２１の隙間に供給される。
該隙間に供給された冷却用ガス及びイオン化ガスは、載置台２０の内部に設けられ、前記隙間に供給したガスを排気するガス排気通路１７を通って、ガス排気通路１７に接続される排気装置６５により排気される。
載置台２０には、複数、例えば３つのリフトピン１０３（ここでは２つのみ示す）が配設されている。図１には、２つのリフトピン１０３のみが図示されている。リフトピン１０３は、駆動部１０４に接続され、駆動部１０４により上下動される。
ガスシャワーヘッド４０は、本体部４０ａ及び天板４０ｂを有し、処理容器１０の天壁部分に設けられている。ガスシャワーヘッド４０は、絶縁性部材４１を介して処理容器１０に支持される。本体部４０ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に天板４０ｂを着脱自在に支持できるように構成されている。
本体部４０ａの内部には、中央側のガス拡散室５０ａ及び外周側のガス拡散室５０ｂが設けられている。各ガス拡散室５０ａ、５０ｂの下部の天板４０ｂには、処理容器１０側に開口する多数のガス孔５５が形成されている。
本体部４０ａには、ガス拡散室５０ａ、５０ｂへ処理ガスを導入するためのガス導入口４５が形成されている。ガス導入口４５にはガス供給配管４６が接続されており、ガス供給配管４６の他端には、ガス供給源３０が接続される。ガス供給源３０からプラズマエッチング等の所定の処理ガスが、ガス供給配管４６を介してガス拡散室５０ａ、５０ｂに供給される。ガス拡散室５０ａ、５０ｂにて拡散された処理ガスは、ガス孔５５を介して処理容器１０内にシャワー状に分散して供給される。
ガスシャワーヘッド４０には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）７１を介して可変直流電源７０が電気的に接続されている。可変直流電源７０は、オン・オフスイッチ７２により給電のオン・オフが可能に構成されている。可変直流電源７０の電流ならびにオン・オフスイッチ７２のオン・オフは、制御部１００によって制御される。なお、第１のＲＦ電源３２及び第２のＲＦ電源３４から高周波が載置台２０に印加されて処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じて制御部１００によりオン・オフスイッチ７２がオンとされる。これにより、上部電極としてのガスシャワーヘッド４０に所定の直流電圧が印加される。
処理容器１０の底部には、排気管６０が形成されており、排気管６０を介して排気装置６５が接続されている。排気装置６５は、真空ポンプを有しており、この真空ポンプを作動させることにより処理容器１０内を所定の真空度まで減圧する。一方、処理容器１０内の側壁には、ウェハＷの搬入出口６７が設けられており、この搬入出口６７には、当該搬入出口６７を開閉するゲートバルブ６８が設けられている。
基板処理装置１は、制御部１００によって、その動作が制御される。制御部１００には、ＣＰＵと、メモリと、ユーザインターフェースとが設けられている。ユーザインターフェースは、工程管理者が基板処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作を行うキーボードや、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示するディスプレイ等から構成されている。
メモリには、ＣＰＵの制御にて実現するための制御プログラム（ソフトウェア）や処理条件データ等が記憶されたレシピが格納されている。また、制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、コンピュータで読取り可能なコンピュータ記憶媒体（例えば、ハードディスク、ＣＤ、フレキシブルディスク、半導体メモリ等）などに格納された状態のものを利用してもよい。制御プログラムや処理条件データ等のレシピは、他の装置から、例えば専用回線を介して随時伝送させてオンラインで使用することも可能である。
ウェハＷの搬送時には、ゲートバルブ６８が開き、搬入出口６７からウェハＷが処理容器１０に搬入されると、リフトピン１０３が上昇し、ウェハＷはアームからリフトピン１０３に受け渡され、リフトピン１０３に支持される。リフトピン１０３は、駆動部１０４の駆動により上下動する。リフトピン１０３が下降し、ウェハＷが載置台２０に載置されると、直流電源１１２から吸着電極２１ａに直流電圧が印加され、ウェハＷが静電チャック２１に吸着され、保持される。
ガス供給源３０から処理容器１０内に処理ガスが供給される。第１のＲＦ電源３２から載置台２０にプラズマ生成用の高周波の電力が印加され、第２のＲＦ電源３４から載置台２０にイオンの引き込み用の高周波の電力が印加される。これにより、ウェハＷの上方に生成されたプラズマの作用とイオンの引き込みによりウェハＷに所定のプラズマ処理が施される。
プラズマ処理後、直流電源１１２から吸着電極２１ａへの直流電圧の印加が停止され、イオン化ガスをウェハＷと静電チャック２１との間の隙間に供給することで、除電が行われる。除電後、ウェハＷは、静電チャック２１から円滑かつ安全に剥がされ、リフトピン１０３の上昇によりリフトピン１０３に支持される。ゲートバルブ６８が開き、リフトピン１０３からアームへ受け渡されたウェハＷは、搬入出口６７から搬出される。
［残留電荷］
図２の右側は、左側に示す一実施形態に係るウェハＷと静電チャック２１の界面の状態を拡大した図である。ウェハＷと静電チャック２１の界面には、静電チャック２１表面のドット状に形成された凹凸により隙間があり、イオン化ガスが流れる空間となっている。
プラズマ処理終了後、静電チャック２１の吸着電極２１ａに印加する電圧をオフしても、静電チャック２１及び静電チャック２１や、その表面に付着した付着物に電荷が残留していることがある。この状態でウェハＷを取り外そうとすると、残留電荷によりウェハＷに負荷が加わり、位置ずれが発生したり、ウェハＷが割れてしまったりする。
これに対して、本実施形態にかかる基板処理装置１は、イオン化ガス発生部１２から発生したイオン化ガスをウェハＷと静電チャック２１の隙間に流す。図２に示すように、イオン化ガスの供給孔及びイオン化ガスの排気孔は、ドット間の凹みに設けられる方が好ましい。ドット間の凹みからイオン化ガスがウェハＷの裏面の全面に均一に行き渡り、また、イオン化ガスの排気がし易いためである。これにより、ウェハＷの裏面の全面に均一に行き渡ったイオン化ガスの作用によって、残留電荷を除去し、ウェハＷの取り外しをスムーズに行うことができる。
静電チャック２１は、ウェハＷと接触する複数の突起部を表面に有してもよい。本実施形態では、複数の突起部は、ドット状であり、複数の突起の配置は、同心円状、格子状、インボリュート曲線形状、放射状又はランダム形状のいずれかであってもよい。
［イオン化ガス供給システム］
次に、本実施形態にかかる基板処理装置１が有するイオン化ガス供給システムについて、詳しく説明する。イオン化ガス供給システムは、圧力制御部１１、イオン化ガス発生部１２、ガス供給管１６ａ，１６ｂ、ガス供給通路１６ｃ及びガス排気通路１７を有する。
圧力制御部１１は、冷却用ガス及びイオン化用ガスの圧力を制御する。ウェハＷをプラズマ処理中、圧力制御部１１には、ガス供給源３０からヘリウムガス（Ｈｅ）等の冷却用ガスが供給される。冷却用ガスは、圧力制御部１１にて圧力制御され、ガス供給管１６ａ，イオン化ガス発生部１２内の絶縁材のガス供給通路１３、ガス供給管１６ｂ及びガス供給通路１６ｃを通って、ウェハＷの裏面に供給され、ウェハＷと静電チャック２１の隙間に充填される。このとき、イオン化ガス発生部１２のＲＦ電源１５はオフし、絶縁材に巻かれているＩＣＰ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)コイル１４に電流は流れない。よって、プラズマ処理中、ガス供給通路１３を通る冷却用ガスは、イオン化されず、そのままガス供給管１６ｂ及びガス供給通路１６ｃを通って、ウェハＷの裏面に供給され、ウェハＷの温度調整に寄与する。ウェハＷの裏面に供給された冷却用ガスは、ガス排気通路１７を通って排気装置６５から排気される。
ウェハＷをプラズマ処理後、ガス供給源３０は冷却用ガスの供給が停止し、圧力制御部１１は、冷却用ガスを排気する。その後、圧力制御部１１には、ガス供給源３０から例えば、ヘリウムガス、アルゴン（Ａｒ）ガス及び酸素（Ｏ２）ガス等の酸素含有ガスがイオン化用ガスとして供給される。イオン化用ガスは希ガスであり得る。ただし、冷却用ガスとイオン化用ガスが、同一ガスの場合、ガス供給源３０はそのまま同一ガスを供給し、圧力制御部１１はガスを排気する必要はない。
イオン化用ガスは、圧力制御部１１にて圧力制御され、ガス供給管１６ａ，絶縁材のガス供給通路１３、ガス供給管１６ｂ及びガス供給通路１６ｃを通って、ウェハＷの裏面に供給され、ウェハＷと静電チャック２１の隙間に充填される。このとき、イオン化ガス発生部１２のＲＦ電源１５はオンし、絶縁材に巻かれているＩＣＰコイル１４に電流が流れ、絶縁材のガス供給通路１３内にプラズマが生成される。圧力制御されたガスは、ガス供給通路１３内を通る際、プラズマの作用によりイオン化され、イオン化ガスとなる。
イオン化ガスは、絶縁材から形成されたガス供給通路１３を通過してガス供給管１６ｂに運ばれる。ガス供給通路１３は、絶縁物から形成される。絶縁物は、例えばセラミックから形成されることが好ましい。セラミックの一例としては、アルミナ、イットリア、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムのいずれかであってもよい。このようにして、本実施形態では、制御部１００が、イオン化ガス発生部１２のＲＦ電源１５をオンすればＩＣＰによるソースを使用してイオン化ガスを供給でき、オフすればイオン化ガスの供給を停止できる。
圧力制御部１１からガスを運ぶＢＰ（Ｂａｃｋ Ｐｒｅｓｓｕｒｅ）Ｌｉｎｅのガス供給管１６ａ、１６ｂは、ステンレスの配管であり、静電チャック２１に冷却用ガスを流すために使用されている。本実施形態では、そのステンレスの配管の一部を絶縁材のガス供給通路１３に置き替え、絶縁材の周りにＩＣＰコイル１４を巻く。ＲＦ電源１５からＩＣＰコイル１４に高周波の電流を流すことによって、ガス供給通路１３の中を移動するガスをイオン化する。
さらに、本実施形態では、絶縁材のガス供給通路１３の外側からガスと非接触に高周波の電流をＩＣＰコイル１４に流すことでプラズマを生成し、プラズマによりガスをイオン化する機構を有する。そして、本実施形態では、発生させたイオン化ガスは絶縁材のガス供給通路１３を通過する。かかる機構により、イオン化ガス発生部１２にて発生したイオンがステンレス等の金属から構成される配管に奪われ、消失してしまうことを防ぐことができる。
これにより、ウェハＷの裏面と静電チャック２１の隙間に供給するイオン化ガスの、イオン効率の低下を防ぐことができる。この結果、プラズマ処理後、イオン化ガス発生部１２によってイオン化されたイオン化ガスは、ガス供給通路１３、ガス供給管１６ｂ及びガス供給通路１６ｃを通って、ウェハＷの裏面に供給され、イオン化ガスにより効率よく速やかに除電することができる。ウェハＷの裏面に供給されたイオン化ガスは、ガス排気通路１７を通って排気装置６５から排気される。
なお、本実施形態に係るイオン化ガス発生部１２は、ＩＣＰによりガスをイオン化した。しかし、これに限らず、イオン化ガス発生部は、ＩＣＰ、マイクロ波プラズマ及び直流（ＤＣ）放電によるプラズマのいずれかにより、ガスをイオン化させてもよい。
図３は、一実施形態に係る静電チャック２１の上面及びその周辺の構成例を示す。表面がドット状に形成された静電チャック２１の外周は、シールドバンド１０９によりシールされている。静電チャック２１の周囲のシールドバンド１０９の外側には、ウェハＷを囲むように載置台２０上にフォーカスリング２５が設けられている。さらに、フォーカスリング２５の外周を囲むように、環状部材のインシュレータリング２６が配置されている。
静電チャック２１には、イオン化ガス供給及び排気用の穴１６ｃ１が複数設けられている。イオン化ガス供給及び排気用の穴１６ｃ１は、冷却用ガス穴と兼用である。本実施形態では、イオン化ガス供給及び排気用の穴１６ｃ１は、同心円に複数配置される構成となっている。しかしながら、イオン化ガス供給及び排気用の穴１６ｃ１の配置はこれに限定されない。さらに、静電チャック２１には、３つのリフトピン用穴１０３ａが形成されている。
パッシェンの法則にて示されるグラフの極小点における圧力では、異常放電が生じ易い。この極小点を避けるために、ウェハＷの裏面と静電チャック２１の間の隙間の圧力を極小点における圧力よりも高くする等、該極小点の圧力からずらして、異常放電を生じ難くすることが考えられる。
また、ウェハＷの裏面と静電チャック２１の間の隙間の圧力を高める場合にはジョンソン・ラーベック力タイプのような静電吸着力の高い方式を採用することが考えられる。かかる方式ではクーロン力タイプに代表される静電吸着方式に比べ、残留電荷がより多く残る。このような場合においてイオン化ガスをウェハＷの裏面の全面において、ウェハと静電チャック間の隙間に均一に流すことで、ウェハＷの裏面と静電チャック２１に残留する電荷を素早くかつ十分に除去することができる。
このため、本実施形態では、静電チャック２１の表面にドット状の突出部を設け、ドット間の凹みの空間にイオン化ガスを通し、ウェハＷの裏面全面に均一にイオン化ガスを供給する。また、本実施形態では、静電チャック２１のドット状の突出部の上面の複数個所に微小な凹凸状の空間（例えば、図２の拡大図に示すイオン化ガスフロー空間）を設け、更にイオン化ガスをウェハＷの裏面の全面において、ウェハと静電チャック間の隙間に均一に流すことを実現する。これにより、ウェハＷと静電チャック２１間の隙間の圧力が高く、残留電荷が多い状態でもウェハＷの裏面と静電チャック２１に残留する電荷を素早くかつ十分に除去することができる。なお、クーロン力タイプやその他の静電吸着方式においても、本実施形態に係る基板取り外し方法は、当然有効である。
これにより、ウェハＷの裏面と静電チャック２１の隙間の圧力と除電効率との関係に基づき、残留電荷の除去及び圧力の最適化を行うことで、プラズマ処理後のウェハＷを静電チャック２１からスムーズに取り外すことができる。
さらに、図１に示すように、本実施形態に係る基板処理装置１では、ガス排気用の構造物が処理容器１０の内部に設けられていない。これにより、パーティクルの発生源を減らすことができ、プラズマの均一化を図り、処理中にパーティクルによる悪影響を受けずに安定して処理を行うことができる。
例えば、ウェハＷの裏面と静電チャック２１の隙間からガスを排気するガス排気通路１７は静電チャック２１の内部に形成され、排気経路が静電チャック２１内部で完結している。これにより、本実施形態に係る基板処理装置１では、インシュレータリング２６が設けられている場合であっても、ウェハＷの裏面をモニタ可能である。また、ウェハＷの裏面でガスの流れが完結するので、処理ガスの排気に影響を与えない。
［基板取り外し処理］
次に、従来の基板取り外し処理について図４を参照しながら説明した後、本実施形態に係る基板取り外し処理について図５を参照しながら説明する。図４は、従来の基板取り外し処理（除電処理を含む）の一例を示すフローチャートである。
（従来の基板取り外し処理）
図４に示す従来の基板取り外し処理では、まず、制御部１００は、プラズマ処理が終了したかを判定する（ステップＳ１０）。制御部１００は、プラズマ処理が終了したと判定した場合、ガス供給源３０からヘリウム（Ｈｅ）ガス等の冷却用ガスの供給を停止し、圧力制御部１１から冷却用ガスを排気する（ステップＳ１２）。
次に、制御部１００は、静電チャック２１の吸着電極２１ａに印加する電圧ＨＶを停止する（ステップＳ１４）。次に、制御部１００は、吸着電極２１ａに印加していた電圧ＨＶとは正負が逆の電圧（逆電圧）を印加する（ステップＳ１６）。
次に、制御部１００は、プラズマを生成して、ウェハＷの裏面と静電チャック２１の上面に残留する電荷をプラズマ放電させ、残留電荷を除去する。（ステップＳ１８）。除電後、制御部１００は、リフトピン１０３を上昇させ、ウェハＷを静電チャックから取り外す（ステップＳ２０）。制御部１００は、ウェハＷをリフトピン１０３に保持させ、アームに受け渡して基板処理装置１からウェハＷを搬出する。
（本実施形態の基板取り外し処理）
以上に説明した従来の基板取り外し処理に対して、本実施形態では、図５に示す手順でウェハＷの取り外しが行われる。図５は、一実施形態に係る基板取り外し処理（除電処理を含む）の一例を示すフローチャートである。
本実施形態の基板取り外し処理では、まず、制御部１００は、プラズマ処理が終了したかを判定する（ステップＳ１０）。制御部１００は、プラズマ処理が終了したと判定した場合、ガス供給源３０からヘリウム（Ｈｅ）ガス等の冷却用ガスの供給を停止し、圧力制御部１１から冷却用ガスを排気する（ステップＳ１２）。
次に、制御部１００は、静電チャック２１の吸着電極２１ａに印加する電圧ＨＶを停止する（ステップＳ１４）。次に、制御部１００は、圧力制御部１１により圧力制御されたイオン化ガスをウェハＷと静電チャック２１の隙間に供給する（ステップＳ３０）。具体的には、制御部１００は、圧力制御部１１により圧力制御されたガスを、イオン化ガス発生部１２によってイオン化する。これにより発生したイオン化ガスは、絶縁材から形成されたガス供給通路１３及びガス供給管１６ａ、１６ｂを通ってウェハＷと静電チャック２１の隙間に供給される。
次に、制御部１００は、ウェハＷと静電チャック２１の隙間へのイオン化ガスの供給を停止する（ステップＳ３２）。そして、制御部１００は、ウェハＷと静電チャック２１の隙間へ供給されたイオン化ガスを、載置台２０の内部に設けられたガス排気通路１７から排気する（ステップＳ３４）。
次に、制御部１００は、除電が十分か否かを判定する（ステップＳ３６）。除電が十分か否かを判定する一例としては、ウェハ離脱前にウェハを微小振動させ，そのときに静電チャック２１の吸着電極２１ａに発生する誘導電流を測定する事でウェハ残留電荷量を算出する方法がある。例えば、出願番号が特願２０１６−２５１５７２の明細書の段落００７１〜段落００７８及び図８には、ウェハを微小振動させたときに吸着電極２１ａに発生する誘導電流ｉ３（ｔ）を用いたウェハ残留電荷量の算出及び除電処理の一例が開示されている。誘導電流ｉ３（ｔ）は、段落００６３の（１５）式により算出することができる。ただし、除電が十分か否かを判定する方法は、上記方法に限らない。
制御部１００は、除電が不十分であると判定した場合、ステップＳ３０に戻り、ステップ３０〜Ｓ３４の除電処理を繰り返し実行する。ステップＳ３６において、制御部１００が、除電は十分であると判定した場合、除電が完了したと判断し（ステップＳ３８）、制御部１００は、リフトピン１０３を上昇させ、ウェハＷを静電チャックから取り外す（ステップＳ２０）。制御部１００は、ウェハＷをリフトピン１０３に保持させ、アームに受け渡して基板処理装置１からウェハＷを搬出する。
なお、本実施形態に係る基板取り外し処理では、吸着電極２１ａへの電圧ＨＶの印加を停止した後、イオン化ガスを供給する前に逆電圧を印加してもよい。
以上に説明したように、本実施形態の基板処理装置１及び基板取り外し処理によれば、ウェハＷと静電チャック２１間の隙間の残留電荷を十分かつ速やかに除去でき、円滑かつ安全にウェハＷの取り外しが可能となる。また、冷却用ガスとイオン化ガスの供給経路を共用させることで追加コストを抑えることができる。
以上、基板処理装置及び基板取り外し処理を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる基板処理装置及び基板取り外し処理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。
例えば、静電チャック２１による静電吸着方法は、クーロン力タイプ、ジョンソン・ラーベックタイプ及びグラディエントのいずれも適用することができる。
また、本発明に係る基板処理装置及び基板取り外し処理において除電する電荷は、正電荷及び負電荷のいずれも適用可能である。
また、本発明に係る基板処理装置は、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。
本明細書では、基板の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、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 基板処理装置
１０ 処理容器
１１ 圧力制御部
１２ イオン化ガス発生部
１３ ガス供給通路
１４ ＩＣＰコイル
１５ ＲＦ電源
１６ａ、１６ｂ ガス供給管
１７ ガス排気通路
２０ 載置台（下部電極）
２１ 静電チャック
２１ａ 吸着電極
２１ｂ 絶縁体
２４ａ 冷媒流路
２５ フォーカスリング
２６ インシュレータリング
３０ ガス供給源
３２ 第１のＲＦ電源
３４ 第２のＲＦ電源
４０ ガスシャワーヘッド（上部電極）
４０ａ 本体部
４０ｂ 天板
６５ 排気装置
７０ 可変直流電源
１００ 制御部
１１２ 直流電源

Claims (11)

  1. 載置台の上の基板を静電吸着により保持する静電チャックと、
    圧力制御されたガスをイオン化させ、イオン化ガスを発生するイオン化ガス発生部と、
    絶縁材から形成され又は内側表面が絶縁処理され、発生した前記イオン化ガスを通過させるガス供給通路と、
    前記通過したイオン化ガスを、前記基板と前記静電チャックとの隙間に供給するガス供給管と、
    前記載置台の内部に設けられ、前記隙間に供給したガスを排気するガス排気通路と、
    を有し、
    前記イオン化ガス発生部において、絶縁材にＩＣＰコイルが巻かれている、
    基板処理装置。
  2. 前記静電チャックは、前記基板と接触する複数の突起部を表面に有する、
    請求項１に記載の基板処理装置。
  3. 前記複数の突起部の配置は、同心円状、格子状、インボリュート曲線形状、放射状又はランダム形状のいずれかである、
    請求項２に記載の基板処理装置。
  4. イオン化させる前記ガスは、酸素含有ガスである、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  5. イオン化させる前記ガスは、希ガスである、
    請求項１〜３のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  6. 前記ガス供給通路は、絶縁物から形成される、
    請求項１〜５のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  7. 前記絶縁物は、セラミックから形成される、
    請求項６に記載の基板処理装置。
  8. 前記セラミックは、アルミナ、イットリア、ジルコニア、窒化珪素、炭化珪素、窒化アルミニウムのいずれかである、
    請求項７に記載の基板処理装置。
  9. 前記イオン化ガス発生部は、前記圧力制御されたガスと非接触にイオン化ガスを発生させる、
    請求項１〜８のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  10. 前記基板を囲むように前記載置台の上に設けられたフォーカスリングと、
    前記フォーカスリングの外周面を囲むように配置される環状部材とを有し、
    前記環状部材は、絶縁体から形成されている、
    請求項１〜９のいずれか一項に記載の基板処理装置。
  11. イオン化ガス発生部において、絶縁材にＩＣＰコイルが巻かれている、基板処理装置において、載置台の上の基板を、静電吸着により保持する静電チャックから取り外す基板取り外し方法であって、
    圧力制御されたガスを前記イオン化ガス発生部によりイオン化し、イオン化ガスを発生し、
    絶縁材から形成され又は内側表面が絶縁処理されたガス供給通路に、発生した前記イオン化ガスを通過させ、
    前記通過したイオン化ガスを、前記基板と前記静電チャックとの隙間に供給し、
    前記隙間に供給したガスを、前記載置台の内部に設けられたガス排気通路から排気し、
    前記載置台の上の基板を前記静電チャックから取り外す、
    基板取り外し方法。
JP2017086675A 2017-04-25 2017-04-25 基板処理装置及び基板取り外し方法 Active JP6948822B2 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017086675A JP6948822B2 (ja) 2017-04-25 2017-04-25 基板処理装置及び基板取り外し方法
US15/959,423 US10651071B2 (en) 2017-04-25 2018-04-23 Substrate processing apparatus and substrate removing method

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2017086675A JP6948822B2 (ja) 2017-04-25 2017-04-25 基板処理装置及び基板取り外し方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2018186179A JP2018186179A (ja) 2018-11-22
JP6948822B2 true JP6948822B2 (ja) 2021-10-13

Family

ID=63854083

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017086675A Active JP6948822B2 (ja) 2017-04-25 2017-04-25 基板処理装置及び基板取り外し方法

Country Status (2)

Country Link
US (1) US10651071B2 (ja)
JP (1) JP6948822B2 (ja)

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11289355B2 (en) 2017-06-02 2022-03-29 Lam Research Corporation Electrostatic chuck for use in semiconductor processing
JP6851270B2 (ja) * 2017-06-16 2021-03-31 東京エレクトロン株式会社 静電吸着方法
US10825645B2 (en) * 2017-08-17 2020-11-03 Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. System and method for reduced workpiece adhesion due to electrostatic charge during removal from a processing station
US11086233B2 (en) * 2018-03-20 2021-08-10 Lam Research Corporation Protective coating for electrostatic chucks
KR20220006536A (ko) * 2019-05-10 2022-01-17 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 정전기 클램프를 포함한 장치 및 방법
JP7344726B2 (ja) * 2019-09-13 2023-09-14 東京エレクトロン株式会社 塗布処理方法、塗布処理装置及び記憶媒体
JP7361306B2 (ja) * 2019-12-27 2023-10-16 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 プラズマ処理装置、プラズマ処理方法ならびに素子チップの製造方法
JP2021141116A (ja) * 2020-03-02 2021-09-16 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置
CN111341719B (zh) * 2020-03-18 2023-04-14 北京北方华创微电子装备有限公司 承载装置、半导体设备及残余电荷的检测方法
KR20240001170A (ko) * 2021-04-26 2024-01-03 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 하부 전극 기구, 기판 처리 장치 및 기판 처리 방법

Family Cites Families (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5542559A (en) * 1993-02-16 1996-08-06 Tokyo Electron Kabushiki Kaisha Plasma treatment apparatus
JPH09219441A (ja) * 1996-02-08 1997-08-19 Fujitsu Ltd 静電チャックからの被処理基板離脱方法及び製造装置
JP3163973B2 (ja) 1996-03-26 2001-05-08 日本電気株式会社 半導体ウエハ・チャック装置及び半導体ウエハの剥離方法
JPH1154604A (ja) 1997-08-08 1999-02-26 Sony Corp ウエハステージからのウエハ脱着方法
US6500299B1 (en) * 1999-07-22 2002-12-31 Applied Materials Inc. Chamber having improved gas feed-through and method
JP2002009139A (ja) * 2000-06-20 2002-01-11 Nikon Corp 静電チャック
JP2003282691A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Nec Kyushu Ltd ウェハ保持用静電チャックおよびウェハの剥離方法
JP2004241420A (ja) * 2003-02-03 2004-08-26 Toshiba Matsushita Display Technology Co Ltd 処理装置
JP4666575B2 (ja) * 2004-11-08 2011-04-06 東京エレクトロン株式会社 セラミック溶射部材の製造方法、該方法を実行するためのプログラム、記憶媒体、及びセラミック溶射部材
JP5188696B2 (ja) * 2006-11-01 2013-04-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ ウエハ載置用電極
JP5066730B2 (ja) * 2008-02-27 2012-11-07 ヤマハ発動機株式会社 船舶用推進システム
JP5591573B2 (ja) * 2009-03-30 2014-09-17 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP2011040658A (ja) * 2009-08-17 2011-02-24 Fujitsu Semiconductor Ltd 処理物保持装置、静電チャックの制御方法及び半導体装置の製造方法
US8520360B2 (en) * 2011-07-19 2013-08-27 Lam Research Corporation Electrostatic chuck with wafer backside plasma assisted dechuck
JP5829509B2 (ja) * 2011-12-20 2015-12-09 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
KR102037542B1 (ko) * 2012-01-17 2019-10-28 도쿄엘렉트론가부시키가이샤 기판 배치대 및 플라즈마 처리 장치
JP2015220413A (ja) * 2014-05-20 2015-12-07 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置
US10654147B2 (en) * 2017-10-17 2020-05-19 Applied Materials, Inc. Polishing of electrostatic substrate support geometries

Also Published As

Publication number Publication date
US20180308738A1 (en) 2018-10-25
US10651071B2 (en) 2020-05-12
JP2018186179A (ja) 2018-11-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6948822B2 (ja) 基板処理装置及び基板取り外し方法
TWI553729B (zh) Plasma processing method
JP6869034B2 (ja) プラズマ処理装置
JP6812224B2 (ja) 基板処理装置及び載置台
JP5231038B2 (ja) プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法、ならびに記憶媒体
JP5317424B2 (ja) プラズマ処理装置
TWI445114B (zh) A substrate processing device and a focusing ring
KR101720670B1 (ko) 기판 처리 장치 및 그 클리닝 방법 및 프로그램을 기록한 기록매체
TW200913056A (en) Plasma processing apparatus, plasma processing method and storage medium
JP6552346B2 (ja) 基板処理装置
JP2000323460A (ja) プラズマエッチング装置
WO2016056399A1 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
KR20100020927A (ko) 포커스 링, 플라즈마 처리 장치 및 플라즈마 처리 방법
KR101898079B1 (ko) 플라즈마 처리 장치
JP2021128956A (ja) 載置台、プラズマ処理装置及びクリーニング処理方法
JP5432629B2 (ja) バッフル板及びプラズマ処理装置
JP2017010993A (ja) プラズマ処理方法
TW201535511A (zh) 電漿處理裝置
TW201943014A (zh) 被處理體的載置裝置及處理裝置
JP5302813B2 (ja) 堆積物対策用カバー及びプラズマ処理装置
JP7357513B2 (ja) プラズマ処理装置
KR20200015428A (ko) 기판 처리 장치들 및 기판 처리 방법들
JP2021108334A (ja) 載置台、基板処理装置及び伝熱ガス供給方法
JP7391283B2 (ja) 基板保持方法及び基板処理装置
JP7113733B2 (ja) 基板処理装置用構造物及び基板処理装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20191115

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20200909

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20200915

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20201027

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210216

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210413

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210824

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210921

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6948822

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150