JPH05226292A - プラズマ処理開始方法 - Google Patents

プラズマ処理開始方法

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JPH05226292A
JPH05226292A JP5936792A JP5936792A JPH05226292A JP H05226292 A JPH05226292 A JP H05226292A JP 5936792 A JP5936792 A JP 5936792A JP 5936792 A JP5936792 A JP 5936792A JP H05226292 A JPH05226292 A JP H05226292A
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JP
Japan
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processed
electrostatic chuck
plasma
wafer
sheet
Prior art date
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Application number
JP5936792A
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English (en)
Inventor
Kazuo Fukazawa
和夫 深澤
Tatsu Nonaka
龍 野中
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Tokyo Electron Yamanashi Ltd
Original Assignee
Tokyo Electron Yamanashi Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 プラズマ生成前に冷却ガスの供給を可能とす
ることで、被処理体の温度上昇による損傷防止と、立ち
上がり時間の短縮を図る。 【構成】 接地状態にある載置案内手段40上に被処理
体1を置くことで該被処理体1を除電し、載置台10の
下部にある導電層16との間にクーロン力を作用させ
る。このクーロン力により被処理体1を載置台10上に
吸着保持した後、冷却ガスを供給し、その後にプラズマ
の生成を開始する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、プラズマ処理開始方法
に関する。
【0002】
【従来の技術】例えば半導体製造プロセスでは、真空雰
囲気にてプラズマエッチング等の各種処理を行ってい
る。この真空雰囲気での被処理体ウエハの固定は、静電
チャックを用いて行っている。いわゆるモノポール型の
静電チャックによる被処理体の吸着原理は次の通りであ
る。載置台表面には、2枚の絶縁層の間に一方の電極を
形成した静電チャックシートが設けられ、この一方の電
極と離れた位置に他方の電極が設けられる。例えばプラ
ズマエッチング装置では、他方の電極を接地して載置台
に高周波電力を供給すると、被処理体に臨んでプラズマ
が生成され、このプラズマを通して被処理体が接地され
ることになる。また、静電チャックシートの一方の電極
に高電圧を印加し、被処理体と一方の電極に正,負の電
荷を生じさせ、この間に働くクーロン力によって被処理
体を載置台側に吸着保持するものである。
【0003】また、この種の装置ではエッチング特性を
向上させるために、前記載置台に冷却部等の温調部を内
蔵し、載置台,静電チャックシートを介して被処理体の
温調を行うようにしている。この際、前記静電チャック
シートの吸着力では、この静電チャックシートと被処理
体との十分な接触圧力を確保することができず、静電チ
ャックシート,被処理体間での熱伝達特性が悪化してい
た。そこで、被処理体裏面と静電チャックシートとの間
に気体たとえばHeを充填し、この間での所定の圧力を
確保することにより熱伝達特性を改善している。
【0004】従来、この被処理体裏面と静電チャックシ
ートとの間への気体の充填は、プラズマ生成により被処
理体が載置台上に吸着保持された後に行なっていた。す
なわち、被処理体が吸着保存されないうちに気体を充填
した場合、被処理体が浮き上って位置ずれを生じるおそ
れがあったからである。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】従来のごとく、プラズ
マの生成開始後に被処理体裏面と静電チャックシートと
の間へ気体を充填した場合、プラズマエッチング開始に
ともなう被処理体の温度上昇を、気体が充填されるまで
の間調整することができず、被処理体に悪影響を及ぼす
おそれがあった。
【0006】また、プラズマ生成後、さらに被処理体裏
面と静電チャックシートとの間への気体充填工程を踏ま
なければならないため、プラズマ処理開始に至る立ち上
がりまでに時間がかかるという課題があった。
【0007】そこで、本発明の目的とするところは、プ
ラズマ処理開始の動作手順を改善することで、被処理体
の温度上昇による損傷を防止するとともに、立ち上がり
までの時間短縮を図ることのできるプラズマ処理開始方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、載置台上に配
置された静電チャックシートに静電吸着用電圧を印加
し、続いて、接地状態にある載置案内手段を用いて除電
された被処理体を静電チャックシート上に載置し、次い
で、前記被処理体と静電チャックシート上面との間に冷
却ガスを供給し、その後、前記被処理体の周囲にプラズ
マを生成する、ことを特徴とするものである。
【0009】
【作用】被処理体は、接地状態にある載置案内手段を用
いて除電され、かつこの載置案内手段によって載置台上
の静電チャックシート上に載置さる。この工程の前に
て、静電チャックシートの導電層に静電吸着用電圧を印
加すると、被処理体は、導電層との間に働くクーロン力
によって、静電チャックシート上面に吸着される。した
がって、この後、プラズマ生成前に被処理体と静電チャ
ックシート上面との間に冷却ガスを供給しても、被処理
体が浮き上って位置ずれを生ずることがない。
【0010】かくして、プラズマ生成前に冷却ガスを供
給することにより、被処理体を冷却することができ、し
かもプラズマ生成と同時に正規の立ち上げが可能となる
ので、立ち上げ時間の短縮が図られる。
【0011】
【実施例】以下、本発明方法をマグネトロンプラズマエ
ッチング装置に適用した一実施例について、図面を参照
して具体的に説明する。
【0012】図2において被処理体であるウエハ1を吸
着保持する静電チャック10は、上下2枚の絶縁層とし
てのポリイミドシート12,14の間に、導電層として
の導電性シート16を介在配置することで構成してい
る。この静電チャック10には、上面より下面に貫通す
る3つの穴18(同図では2つのみ図示)が設けられ、
後述する載置案内手段としてのプッシャーピン40を挿
通可能としている。また、前記静電チャック10におけ
る導電性シート16には、給電経路100及びスイッチ
102を介してDC電源104が接続され、この導電性
シート16に高電圧を印加することで、後述する動作に
従い前記ウエハ1と導電性シート16との間にクーロン
力を作用させ、ウエハ1を静電チャック10に吸着保持
するように構成している。
【0013】前記静電チャック10は、第1のサセプタ
ー20の表面に載置固定される。この第1のサセプター
20は例えばアルミ製であり、その表面の静電チャック
10の周囲には、フォーカスリング22を配設してい
る。この第1のサセプター20は、その下面側にて第2
のサセプター24に着脱自在に固定されている。この第
2のサセプター24は、同様にアルミ製であり、冷却ジ
ャケット26を内蔵することで、第1のサセプター20
および静電チャック10を介してウエハ1を例えば−5
0℃〜−100℃程度に冷却している。尚、ウエハ1へ
の熱伝導性を高めるために、第1のサセプター20,第
2のサセプター24の間にガス例えばHeを導入するこ
とも可能である。さらに、ウエハ1と静電チャック10
との間に冷却ガス、例えばHeを導入する手段(図示せ
ず)を備えており、ウエハ1への熱伝導性を一層高めて
いる。また、前記第1,第2のサセプター20,24の
側面±よび底面を覆うように絶縁セラミック28が設け
られている。
【0014】処理室を形成するためのチャンバーは、上
部チャンバー30と下部チャンバー32とから構成され
る。前記下部チャンバー32は、静電チャック10およ
びフォーカスリング22の表面のみをチャンバー室内に
露出するように、前記絶縁セラミック28の側面および
底面を覆う有底筒状に形成されている。一方、前記上部
チャンバー30は、第1のサセプター20の上面側を覆
い、かつ、下部チャンバー32の側壁周囲を覆うように
筒状に形成され、その下端側が前記下部チャンバー32
と連結固定されている。
【0015】なお、前記第1のサセプター20,第2の
サセプター24,絶縁セラミック28および下部チャン
バー32には、前記静電チャック10の穴18と対向す
る位置に、前記プッシャーピン40を挿通するための穴
20a,24a,28a,32aがそれぞれ形成されて
いる。
【0016】この上部チャンバー30および下部チャン
バー32で構成されるチャンバー室内は真空引きが可能
であり、かつ、エッチングガスが導入可能である。尚、
本実施例では、上部チャンバー30を接地し、第1,第
2のサセプター20,24に、RF電源106からスイ
ッチ108を介してRF電力を供給することによって対
向電極を構成し、RIE方式のプラズマエッチング装置
を構成している。また、上部チャンバー30を接地する
ことで、これを静電チャック用の他方の電極として兼用
し、プラズマ生成時にはこのプラズマを通してウエハを
接地することができ、前記静電チャック12に高電圧を
印加することでいわゆるモノポール型の静電チャックを
構成し、ウエハ10を静電チャツク12上に吸着でき
る。さらに、前記ウエハ1と対向する位置であって、前
記上部チャンバー30の外側上方にて永久磁石を回転
し、ウエハ1の近傍にその面と平行な磁場を形成するこ
とで、マグネトロンエッチング装置を構成している。そ
して、チャンバー室内を真空引きした状態にて、エッチ
ングガスを導入し、上記対向電極間にエッチングガスに
よるプラズマを生成している。さらに、ウエハ1の近傍
に水平磁場を形成することで、イオンの飛翔方向がウエ
ハ1表面に垂直となり、異方性の高いエッチングが実現
できる。
【0017】次に、載置案内手段としてのプッシャーピ
ン40の構成について説明する。
【0018】プッシャーピン40は、その先端42が前
記静電チャック10の表面より上方に突出するように上
下動可能である。このプッシャーピン40の下側の固定
端44と、前記下部チャンバー32との間には、ベロー
ズ46が設けられ、プッシャーピン40の上下動経路を
大気に対して気密構造としている。このプッシャーピン
40の固定端44は、上下動プレート48に連結され、
この上下動プレート48の駆動に伴って上下動可能であ
る。前記上下動プレート48は、駆動源例えばパルスモ
ータ50と結合され、このパルスモータ50の回転力を
例えばボールねじ構造等により直線駆動力に変換し、前
記上下動プレート48の上下動を可能としている。この
パルスモータ50に対しては、モータ駆動部52からの
パルスが入力され、このパルスにしたがってモータ50
が回転駆動される。
【0019】本実施例装置の特徴的構成としては、前記
プッシャーピン40によりウエハ1の除電を行うように
構成したことである。すなわち、前記プッシャーピン4
0,固定端44および上下動プレート48はそれぞれ導
電性の金属にて形成され、上下動プレート48は開閉ス
イッチ49を介して接地されている。この開閉スイッチ
49はウエハの搬送時はクローズとされ、処理時にはオ
ープンとされる。
【0020】つぎに、上述のプラズマエッチング装置を
用いたプラズマ処理開始方法の実施例を説明する。
【0021】プッシャ−ピン40の上端には、あらかじ
め被処理体であるウエハ1が載置してある。プッシャー
ピン40は導電性の上下動プレート40を介して接地さ
れているため、プレッシャーピン40及びウエハ1は除
電された状態となっている。
【0022】この状態で、図1のタイミングチャートに
示すごとく、スイッチ102を接続し、静電チャック1
0の導電性シート16にDC電源104からの静電吸着
用電圧を印加する。これにより導電性シート16は正に
帯電する。続いて、モータ駆動部52からパルスモータ
50に対してパルスが入力され、このパルスにしたがい
パルスモータ50が駆動してプッシャーピン40を下降
させる。プッシャーピン40の下降にともない、プッシ
ャーピン40上のウエハ1は上述したとおり除電された
状態となっているため、このウエハ1と正に帯電した導
電性シート16との間にはクーロン力が作用している。
そのため、ウエハ1は静電チャック10に載置されると
同時に吸着保持された状態となる。
【0023】次いで、ウエハ1の裏面と静電チャック1
0の上面との間に冷却ガスを供給する。ウエハ1に対し
て冷却ガスの供給圧が作用しても、ウエハ1は静電チャ
ック10上で吸着保持状態にあるため、位置ずれを生じ
ることがない。
【0024】その後、あらかじめ真空引きしてあるチャ
ンバー室内にエッチングガスを導入し、スイッチ108
を接続してRF電源106をONすることによって、プ
ラズマを生成し、エッチング処理を開始する。上述した
ように、この処理開始時点では冷却ガスによるウエハ1
の温調状態が実現しているため、プラズマによるウエハ
1の温度上昇は制御される。また、エッチングガス導入
とともにプラズマエッチング処理の立上げが正規に行わ
れるので、シーケンス的にみて時間短縮が図られてい
る。
【0025】なお、プラズマエッチングが終了すると、
各種の稼動が停止され、すなわちプラズマの生成が解除
され、さらに冷却ガスの供給停止とともに導電性シート
16に対する電圧の印加が解除される。そして、その後
にプッシャーピン40の押上げ駆動が開始され、ウエハ
1を静電チャック10から引き離す。このとき、ウエハ
1に蓄積されていた電荷は、接地状態にあるプッシャー
ピン40を経由して除去されるため、ウエハ1と静電チ
ャック10との間には何らの吸着力も作用していない。
【0026】この発明方法は、上述した実施例に限定さ
れるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種
々の変形実施が可能である。
【0027】例えば、本発明方法は、モノポール型の静
電チャックを用い、被処理体と静電チャックシートとの
間に冷却ガスを供給して熱伝達を行なう他の装置、例え
ばプラズマCVD装置やスパッタ堆積装置等、種々のプ
ラズマ処理装置に適用可能である。
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば載
置案内手段を用いて被処理体をあらかじめ除電し、静電
吸着用の電圧が印加された導電層との間にクーロン力を
作用させることによって被処理体を載置台上に吸着保持
するので、プラズマ生成前に冷却ガスを供給することが
でき、その結果、被処理体の温度上昇による損傷を防止
するとともに立上りまでの時間短縮を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例かかるプラズマ処理開始方法の実施例を
示すタイミングチャートである。
【図2】本発明方法を実施するための装置例を示す概略
断面図である。
【符号の説明】
1 被処理体(ウエハ) 10 載置台(静電チャック) 16 導電層(導電性シート) 40 載置案内手段(プッシャーピン)

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 載置台上に配置された静電チャックシー
    トに静電吸着用電圧を印加し、 続いて、接地状態にある載置案内手段を用いて除電され
    た被処理体を静電チャックシート上に載置し、 次いで、前記被処理体と静電チャックシート上面との間
    に冷却ガスを供給し、 その後、前記被処理体の周囲にプラズマを生成する、 ことを特徴としたプラズマ処理開始方法。
JP5936792A 1992-02-13 1992-02-13 プラズマ処理開始方法 Pending JPH05226292A (ja)

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