JPH049473A - 基板処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、半導体装置の製造プロセスに使用されるエツ
チング装置やＣＶＤ装置のような基板処理装置に関する
。

Ｊ発明の概要コ 本発明は、ウェハと呼ばれているような被処理基板を載
置台に静電力で吸着するという静電保持機能と、被処理
基板の温度制御機能とを備えに基板処理装置において、 静電保持機能で被処理基板が載置台に確実に吸着されて
いる状態では、被処理基板の裏面に輸送される温度制御
機能用の熱交換ガスか流れないということから、当該熱
交換ガスの輸送流量にもとづいて、被処理基板の静電吸
着手段への静電吸着状態をモニタしたり、あるいは被処
理基板のアンロード工程を行ったりすることにより、被
処理法板の損傷を防ぎつつ着脱作業を能率良く行うこと
かできるようにしたものである。

１従来の技術Ｅ 半導体装置の製造プロセスに使用されているエツチング
装置やＣ〜’Ｄ装置等の基板処理装置には、エツチング
の異方性、下地に対する選択性１成膜Ｊ）平坦化等の点
から、ウェハなる被処理基板か例えば０°Ｃ以下、つ低
温となるように温度制御して、原料ゴｊスの反応最適化
を図ることが注目されてきてと）る５、このようなこと
から、温度制御機能を有する載置台に被処理基板を密着
して熱伝達率を上ｆる１こめ、被処理基板を載置台に静
電力で吸着する技術か使ミ゛曹−でいる（（株）大川出
版発行の応用機械工学、１９８９年５月号ゴ第１２８〜
１３３頁参照）。

二発明が解決しようとする課題二 前述しに基板処理装置では、エツチングや成膜というよ
うな目的とする処理か終了し１こ後、静電用電源をオフ
動作しても電荷が残留し、でおり、二の残留電荷が存在
する状態において、被処理基板を載置台から取り外すと
、残留電荷による静電力により被処理基板に無理な力か
作用し、被処理基板が損傷を受：するので、これを防止
するため、上記目的とする処理が終了して静電用電源を
オフ動作した後、残留電荷除去を行ってから被処理基板
を取り外している。しか１７、目的とする処理の所要時
間やその他の処理条件か異なると、残留電荷量か異なる
１、このようなことから、所要時ａＩｊや処理条件か異
なる毎に経験目１ｊにもと−）いて残留電荷除去時間を
変えているが、その所要時間や処理条件か異なる毎に経
験則を作るこ）は多大な労力と時間とを要して、作業性
か悪Ｌ１とい；）二とか指摘さ？−でいる。

「課題を解決するにめの手段］ そこで第１の発明にあっては、被処理基板を静電力で吸
着する静電吸着手段と、この静電吸着手段に吸着された
被処理基板の裏面に熱交換ガスを輸送する熱交換ガス輸
送手段と、の熱交換ガスの輸送流量を検出する熱交換ガ
ス流量検出手段と、この熱交換ガス検出手段からの検出
流量にもとづいて上記被処理基板の静電吸着手段への吸
着状態を判定する判別手段と、を備えている。

また、第２の発明にあっては、被処理基板を静電力で吸
着する静電吸着手段と、この静電吸着手段に吸着さ石ｆ
二披処理基板の裏面に熱交換ガスを輸送する熱交換ガス
輸送手段と、この熱交換ガスの輸送流量を検出する熱交
換ガス流量検出手段と、この熱交換ガス検出手段からの
検出流量にもとついて上記被処理捨板の静電吸着手段へ
の吸着状態を判定する判別手段と、この判別手段からの
静電吸着低１・゛の判定結果にもとづいて上記被処理基
板のアンロート工程を行う指示手段と、を備えてぃ二作
用］ 静電吸着手段で被処理基板を載置台に吸着しつつ、被処
理基板の裏面に熱交換ガスを輸送しである状態において
、被処理基板への例えはエツチングや成膜等というよう
な目的とする処理か終了しｆニ後、静電用電源をオフ動
作してから、例えば酸素プラズマガスの照射で電荷除去
を行うことにより、被処理基板と載置台との残留電荷量
か減少し、この残留電荷量の減少に伴って、上記熱交換
ガスか被処理基板と載置台との接触面間から逃げる。

この熱交換ガスの逃げによる熱交換ガスの流量を検出し
、この検出流量が設定流量を具りになることにより、被
処理基板を載置台から無理なく離脱ｔろことかできるも
のと認識オる１゜ Ｊ実施側御 第１図は基板処理装置として、電子サイア０トロン共鳴
（Ｅ　ＣＲ）とε界との・相互作用を＋１ｊ用したプラ
ズマＣＶＤ装置を示すものであって、これは、大まかに
は、装置本体１と、ＥＣＲ発生手段２と、磁界発生手段
３と、第１ガス供給手段４と、第２ガス供給手段５と、
冷却手段６と、静電吸着手段７と、熱交換ガス輸送手段
８と、熱交換ガス流量検出手段９と判別手段１０と指示
手段ＩＩとを備えている。

ここで、上記装置本体１は図外の排気手段により真空雰
囲気を形成し得る処理室Ｉ＆を備えている。この処理室
１ａの底部には絶縁材製の載置台ｌｂが設けである。こ
の載置台１ｂの上面はウェハと呼ばれている被処理基板
Ｗを配置するようになっており、この上面の被処理基板
配置部には、被処理基板Ｗの接触による汚れ防止の点か
ら、半径を異にする同心円形なる複数の溝１ｃが形成し
である。これらの溝１ｃは載置台１ｂの溝間部分に形成
された通路１ｄにより相互に連通している。

まｆ二、処理室１ａの上方にはプラズマ室１ｅか設けら
れている。このプラズマ室１ｅと処理室Ｉａとの間の隔
壁にはプラズマ引き出し窓Ｉｆが開口している。

ＥＣＲ発生手段２は図外の制御回路からの目的処理開始
信号で電源２ａをオン動作し、この電源２ａからの電力
でマグネトロン２ｂが例えば２．４５ＧＨｚ　　のマイ
クロ波を発生し、このマイクロ波を導波管２ｃでプラズ
マ室１ｅの土壁上に供給する一方、指示手段ｌＯからの
マイクロ波発振終了信号で電源２ａをオフ動作してマイ
クロ波の供給を停止する。

磁界発生手段３は前述の制御回路からの始業信号で電源
３ａをオン動作し、この電源３ａからの電力でプラズマ
室１ｅの周囲に配置された電磁コイル３ｂが磁界を発生
し、この磁界により磁場を形成する一方、上記制御回路
回路からの終業信号で電源３ａをオフ動作して磁界の発
生を停止する。

第１ガス供給手段４は原料ガスホンへ４ａから目的とす
る処理に使う原料ガスをマスフローコントローラ４ｂの
動作で管路４ｃに通してプラズマ室１ｅに供給する。こ
のマスフローコントローラ４ｂは、前述の制御回路から
の目的処理開始信号で管路４ｃに介装された図外の流量
制御弁を開弁じて原料ガスを流通するとともに、この原
料ガスの流量を検出し、この検出流量が予め設定された
設定流量となるように上記流量制御弁の開度を調整する
一方、前述の制御回路からの目的処理終了信号で上記流
量制御弁を閉弁して原料ガスの流通を遮断する。なお、
原料ガスボンベ４ａとマスフローコントローラ４ｂとは
、便宜上単数に図示しであるが、実際には、目的とする
処理に応じる原料ガスの種類に合う数だけ存在する。

第２ガス供給手段５は電荷除去ガスボンベ５ａから例え
ば酸素（Ｏ７）ガスのような電荷除去ガスをマスフロー
コントローラ５ｂの動作で管Ｍ５ｃに通してプラズマ室
１ｅに供給する。このマスフローコントローラ５ｂは、
前述の制御回路からの電荷除去開始信号（目的処理終了
信号）で管路５Ｃに介装された図外の流量制御弁を開弁
して電荷除去ガスを流通するとともに、この電荷除去ガ
スの流量を検出し、この検出流量が予め設定された設定
流量となるように上記流量制御弁の開度を調整する一方
、指示手段１０からの電荷除去終了信号Ｂで上記流量制
御弁を閉弁して電荷除去ガスの流通を遮断する。

冷却手段６は冷却ガスボンベ６ａから例えば窒素（Ｎ）
ガスやフロンガスのような冷却媒体をマスフローコント
ローラ６ｂの動作で管路６Ｃに通して載置台１ｂに袋小
路状に形成された空洞６ｄに供給する。このマスフロー
コントローラ６ｂは、前述の制御回路からの始業信号で
管路６Ｃに介装された図外の流量制御弁開弁して冷却媒
体を流通するとともに、この冷却媒体の流量を検出し、
この検出流量が予め設定されｆ二段定流量となるように
上記流量制御弁の開度を調整する一方、上記制御回路か
らの終業信号で上記ｅＬ量制御弁を閉弁して冷却媒体の
供給を遮断する。

静電吸着手段７は載置台１ｂの溝１ｃと空洞６ｄとの間
の部分に電極７ａを設け、この電極７ａに電源７ｂから
直流電圧を印加し、例えば電極７ａにプラスの電荷を帯
電し、載置台１ｂ上に配置された被処理基板Ｗにマイナ
スの電荷を帯電するとし）うよう７こ、電極７ａ±被処
理基板Ｗ？二電荷を帯ｉＬ、この帯電で電極７ａと被処
理基板〜゛との間に生しる静電気による引き合う力によ
り、被処理基板Ｗを載置台１　ｂ−ｈに吸着する。上記
電源７ｂは前述の制御回路からの目的処理開始信号でオ
ン動作して直流電圧を電極７ａに供給する一方、上記制
御回路からの目的処理終了信号でオフ動作して電極７ａ
への直流電圧供給を停止する。

熱交換ガス輸送手段８は熱交換ガスボンベ８ａから例え
ばヘリウム（Ｈｅ　）ガスのような熱交換ガスをマスフ
ローコントローラ８ｂの７ｍ作で管路８ｃに通して載置
台１ｂの溝１ｃに供給し、もって熱交換ガスを載置台１
ｂ上に配置された被処理基板Ｗの裏面（載置台１ｂ−１
ｍに配置されて溝１ｃを覆う而）に輸送する。このマス
フローコントローラ８ｂは、前述の制御回路かろの目的
処理開始信号で管路８ｃに介装された図外の流量制御弁
を開弁して熱交換ガスを流通するとともに、この熱交換
ガスの流量を検出し、この検出流量が予め設定された設
定流用となるように上記流量制御弁の開開を調整する一
方、指示手段１０からの熱交換終了信号りて上記流量制
御弁を閉弁して熱交換ガスの流通を遮断する。

熱交換ガス流量検出手段９は熱交換ガス輸送手段８の熱
交換ガスボンベ８ａから被処理基板〜°に向けて輸送さ
れる熱交換ガスの流量を検出し、この検出流量に応した
電気量を出力するものであって、この実施例では、熱交
換ガス輸送手段８のマスフローコントローラ８ｂか熱交
換ガスの実際Ｃつ流量を検出し、この検出流量に応じた
電気量を演Ｗ回路にフィードバックするようになってい
ることから、このマスフローコントローラ８ｂの検出流
量に応じて出力される電気量を、Ｌ２熱交換ガスの検出
流量として使用するとい：）ように、マスフローコント
ローラ８ｂで構成しである。

判別手段１０は、残留電荷除去、′つ動作中にお（＋る
熱交換ガス流量検出手段９からの検出流量に乙とついて
、被処理基板Ｗの静電板６手段７へＯ吸着状態を判定４
−ろもので♂・）って、具体的には前述の制御回路から
の電荷除去開始信号により熱交換ガス流量検出手段９か
らの検出流量を取り込み、この熱交換ガスの検出流量が
予め設定された設定流量以上の場合は静電吸着手段７か
静電力で被処理基板〜Ｔを載置台１ｂに確実に吸着して
いるものと判定して静電吸着信号を出力する一方、上記
熱交換ガスの検出流量が設定流量以上の場合は静電吸着
手段７の残留電荷量が少なくなり（静電力が弱くなり）
被処理基板Ｗを載置台１ｂから無理なく離脱し得るもの
と判定して電荷除去終了信号を出力する一方、この電荷
除去終了信号の出力により上記熱交換ガス流量検出手段
９からの検出流量取り込みを停止する。

指示手段１１は、判別手段１０からの出力信号を入力し
、この人力信号が上記静電吸着信号から電荷除去終了信
号に切り替わった際、上記ＥＣＲ発生手段２の電源２ａ
にマイクロ波発振終了信号、八を出力し、第２ガス供給
手段５のマスフローコ〉トローラ５ｂに電荷除去終了信
号Ｂを出力し、熱交換ガス輸送手段８のマスフローコン
トローラ８　ｂに熱交換終了信号Ｃを出力し、これらＥ
ＣＲ発生手段２．第２ガス供給手段５．熱交換ガス輸送
手段８それぞれの動作を停止し、もって被処理基１ｗの
アンロード工程を行う。

この実施例構造によれは、■先オ、エツチングあるいは
成膜等の目的とする処理を行い、■次に、残留電荷の除
去を行う。これを具体的に説明する。

■　目的とする処理について、 冷却手段６からの冷却媒体を空洞６ｄに供給して載置台
１ｂか所定の温度に制御されている状態において、被処
理基板Ｗを処理室１ａの載置台１ｂ上に配置しＲ後、静
電吸着手段７を静電吸着動作して上記被処理基板Ｗを載
置台１ｂに吸着保持し、熱交換ガス輸送手段８から熱交
換ガスを被処理基板〜゛の裏面に輸送するとともに、処
理室１ａを真空雰囲気に設定し、第１ガス供給手段４か
ら１種類あるいは２種類以北の原料ガスをプラズマ室１
ｅに供給し、ＥＣＲ発生手段２からマイクロ波をプラズ
マ室１ｃＪ−に供給し、磁界発生手段３からの磁界によ
りプラズマ室ｌｅ内の原料ガスをプラズマガスに生成し
、このプラズマガス流を磁場に２分ってプラズマ引き出
し窓】ｆから処理室１２側に引き出して被処理基板Ｗに
照射し、もって、エツチングや成膜等の目的とする処理
を行う。

■　残留電荷の除去について、 上記目的とする処理の終了に引き続いて、静電吸着手段
７の電源７ａがオフ動作するとともに、マスフローコン
トローラ４ｂの閉弁動作で第１ガス供給手段４からの原
料ガスのプラズマ室１ｅへの供給を停止し、図外の排気
手段によりプラズマ室１ｅと処理室１ａとにおける原料
ガスの残留濃度が低下した状態において、第２ガス供給
手段２から電荷除去ガスをプラズマ室１ｅに供給する。

すると、上記電荷除去ガスがプラズマガスになるととも
に磁場に沿って被処理基板Ｗに照射する。

このときの条件は、 ｇ　、ｔ　ｉ　ｊ　ガス　Ｃｏｔ）：５０ｓｃｃｓＥ　
ＣＲａ、　＝　手ｉ　２の’ｊＵ　３：　　Ｉ　０００
Ｗ／　ｃｍ’ｉ　％　Ｑ　ｑ　′：、Ｒ３の二１　（磁
場）　　＋　　８７５　　Ｇａｕｓｓ圧　　　　　　　
　　　　　　力　；　　７　　Ｘ　　ｌ　　Ｏ−’　　
ｔｏｒｒとしに。この残留電荷の除去動作（目的処理終
了から電荷除去終了までの間における動作）において、
電荷除去ガスとしての０．プラズマガスか被処理基板Ｗ
に照射さイーるに従って、被処理基板Ｗに帯電していた
電荷かＯ，プラズマガス中の酸素イオンで中和するとと
もに、この中和に伴って電極７ａの残留電荷も消滅し、
もって被処理基板Ｗと電極７ａとの間の残留電荷量が減
少する。そして、この残留電荷量の減少に応じて、被処
理基板Ｗの載置台１ｂへの静電吸着力が弱くなり、熱交
換ガスか被処理基板Ｗと載置台１ｂとの接触面間から処
理室ｌａ内に流出し、熱交換ガス流量検出手段９での検
出流量か次第に増加する。そして、この検出流量が判別
手段１０での設定流量としての例えば５０％以上になる
と、判別手段１０が被処理基板Ｗを無理なく離脱し得る
ものと判定して電荷除去終了信号を指示手段１１に出力
する。すると、指示手段１１が少なくともＥＣＲ発生手
段２、第２ガス供給手段５．熱交換ガス輸送手段８それ
ぞれの動作を停止した後、被処理基板ＷのアンローＦ（
離脱搬送）工程を行う。上記設定流量５０％とは、被処
理基板Ｗを載置台１ｂから取り外し１こ状態て熱交換ガ
スがマスフローコントローラ８ｂを介して流れるであろ
う、熱交換ガスの全流量に対する割合である。上記被処
理基板Ｗのアンロード前に、処理室１ａを図外のロード
ロック機構でロードロックするか、あるいはロードロッ
ク機構を持たない場合は排気手段を停止する。

なお、本発明は直配実施例に限定されるものではなく、
図示は省略するが、例えば熱交換ガスとしてのＨｅガス
をＮガスやフロンガス等の冷却媒体で冷却し、この冷却
されたＨｅガスを溝１ｃに輸送し、冷却手段６を使用す
ることなく、被処理基板Ｗの温度制御を行うことも可能
である。

また、冷却媒体の代わりにガスのような加熱媒体を使用
して、被処理基板Ｗを加熱するようにしても良い。

二発明の効果コ 以上のように本発明によれば、被処理基板を載置台に静
電吸着しつつ、被処理基板の裏面に熱交換ガスを輸送し
である状態において、被処理基板への目的とする処理が
終了した後、静電用電源をオフ動作してから、被処理基
板と載置台との電荷除去を行って、被処理基板と載置台
との残留電荷量を減少し、熱交換ガスが被処理基板と載
置台との接触面間から逃げ、この熱交換ガスの逃げによ
る熱交換ガスの流量を検出し、この検出流量が設定流量
以上であるか否かを判定しているので、目的とする処理
の所要時間や処理条件が異なる場合でも、経験則を予め
準備しなくとも、被処理基板に損傷を与えることなく、
被処理基板を載置台から無理なく離脱することができる
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の基板処理装置を示す構成図
である。 Ｗ・・被処理基板、７・・・静電吸着手段、８・・・熱
交換ガス輸送手段、９・熱交換ガス流量検出手段（マス
フローコントローラ）、１０・・・ＩＪ　利手段、ＩＩ
・・指示手段。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）被処理基板を静電力で吸着する静電吸着手段と、 この静電吸着手段に吸着された被処理基板の裏面に熱交
   換ガスを輸送する熱交換ガス輸送手段と、この熱交換ガ
   スの輸送流量を検出する熱交換ガス流量検出手段と、 この熱交換ガス検出手段からの検出流量にもとづいて上
   記被処理基板の静電吸着手段への吸着状態を判定する判
   別手段と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。
2. （２）被処理基板を静電力で吸着する静電吸着手段と、 この静電吸着手段に吸着された被処理基板の裏面に熱交
   換ガスを輸送する熱交換ガス輸送手段と、この熱交換ガ
   スの輸送流量を検出する熱交換ガス流量検出手段と、 この熱交換ガス検出手段からの検出流量にもとづいて上
   記被処理基板の静電吸着手段への吸着状態を判定する判
   別手段と、 この判別手段からの静電吸着低下の判定結果にもとづい
   て上記被処理基板のアンロード工程を行う指示手段と、 を備えたことを特徴とする基板処理装置。