JPH06151366A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウェハの歩留りを低下させることなく、ウェ
ハ離脱のための所要時間を有効に短縮することができる
ドライエッチング装置を提供する。 【構成】 ウェハ２上の薄膜をドライエッチングするよ
うになっているが、その上にウェハ２が載荷されこのウ
ェハ２を静電吸着し得るようにした保持台１を備えてい
る。保持台１の全部又は一部が形状記憶合金により形成
されている。保持台１は、温度変化に応じて、凹形状又
は凸形状に変形する。即ち、保持台１の保持面１ａは、
ドライエッチング中に所定温度以上になると所定の曲率
半径Ｒの凸型球面になり、又ドライエッチング前後で所
定温度以下になると所定の曲率半径Ｒ′の凹型球面にな
る。保持台１が、ウェハ処理工程の温度変化と整合する
ように形状変化し、これにより歩留りを低下させること
なく、ウェハ２の離脱を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体装置の製造に使
用するドライエッチング装置に係り、特に静電吸着を利
用したウェハ保持方式を採用するドライエッチング装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程において微細加工
技術としてドライエッチング法が用いられているが、こ
の方法に使用されるドライエッチング装置では、エッチ
ングされるべきウェハは、反応容器内でその保持台上の
所定位置にセットされ、そこに保持されるようになって
いる。従来、例えばプラズマエッチングに使用されるド
ライエッチング装置において、ウェハを保持するために
静電吸着方式が用いられ、保持台上にウェハを接触・保
持することにより、ドライエッチング時のウェハに対す
る冷却効果を得るようにしている。

【０００３】静電吸着方式によるウェハを保持方式で
は、ドライエッチング終了後にウェハをそのウェハ保持
台から離脱させる際、該ウェハ保持台には静電吸着を行
った時の静電荷が残存していて、この残存電荷によるウ
ェハ吸着力も大きく残っている。かかる状態でウェハ保
持台からウェハを離脱させようとすると、このウェハを
破損させる危険がある。このため、ウェハを破損させな
い程度の力でウェハ離脱可能になるように、残存電荷を
放電させてそのウェハ吸着力が減少するまで待つ必要が
ある。このように従来のドライエッチング装置では、ウ
ェハを離脱するためにかなりの時間がかかり、ウェハ処
理効率を低下させる原因となるので、その所要時間を低
減することが重要な課題となっていた。

【０００４】そこで、例えば特開平３−２３６２５５号
公報に記載された静電チャックの帯電除去方法によれ
ば、ドライエッチング終了後に、そのドライエッチング
用とは別の状態のプラズマを持続させるべく、一定の放
電を継続させ、そのプラズマを介してウェハ保持台の帯
電を除去するようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記公
報に記載の方法を用いる場合、所定のドライエッチング
終了後においても、なおプラズマ状態が継続して存在す
る。このためウェハに対するエッチングが更に進行し、
又は該ウェハに不必要なダメージ等を与え、かかるウェ
ハ上の半導体装置の歩留りを低下させるという問題があ
った。

【０００６】そこで本発明は、ドライエッチング終了
後、ウェハの歩留りを低下させることなく、ウェハ離脱
のための所要時間を有効に短縮することができるドライ
エッチング装置を提供することを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によるドライエッ
チング装置は、ウェハ上の薄膜をドライエッチングする
ようになっているが、その上にウェハが載荷され該ウェ
ハを静電吸着し得るようにした保持台を備え、この保持
台の全部又は一部が形状記憶合金により形成されてい
る。

【０００８】上記の場合、ウェハを載荷する上記保持台
は、温度変化に応じて、凹形状又は凸形状に変形する。
そして特に、上記保持台の保持面は、ドライエッチング
中に所定温度以上になると所定の曲率半径の凸型球面に
なり、又ドライエッチング前後で所定温度以下になると
所定の曲率半径の凹型球面になるようにしたものであ
る。

【０００９】

【作用】先ず、本発明で用いる形状記憶合金としては、
例えば、Ti-Ni-Cu, Ti-Ni, Ag-Cd又はCu-Al-Ni等の合金
が好適である。かかる形状記憶合金により形成された保
持台は、ドライエッチングに適した温度以上では凸形状
になり、その温度以下では凹形状になる。これによりド
ライエッチング中の昇温時には凸形状に、またドライエ
ッチング終了後の降温時には凹形状になる。従って、ド
ライエッチング終了後、ウェハとその保持台の保持面と
の接触面積が減少し、これにより保持台に電荷が残存し
ていても、その吸着力は直線的もしくは対数的に減少す
るので、残存電荷を短時間放電させるだけで、ウェハを
容易に離脱することができる。また、上記のように保持
台は、ウェハ処理工程の温度変化と整合するように、形
状変化するようにしたので、不必要なプラズマ処理を持
続させないで済み、これによりウェハ上の半導体装置の
歩留りを低下させることなく、ウェハの離脱を行うこと
ができる。

【００１０】

【実施例】以下、図１乃至図６に基づき、本発明のドラ
イエッチング装置の一実施例を説明する。図１及び図２
は本発明に係る保持台１の構成例を示している。この実
施例では保持台１は例えばＴｉ−Ｎｉ（４９％；５１
％）を材料とする形状記憶合金により形成され、図１の
図示例では８分割構成となっいる。なお、この８分割構
成以外で複数分割することができ、更に保持台１はその
ような複数分割構成とせず、一体構成としてもよい。

【００１１】保持台１の保持面１ａ上にウェハ２が保持
され得るようになっているが、この保持面１ａは温度変
化に対応して凹形状又は凸形状に変形する。即ち、保持
台１の温度が、ドライエッチング中の温度である−１２
℃以上になると、図２（ａ）に示したように保持面１ａ
はその曲率半径Ｒ＝２０００ｍｍ程度の凸形状になる。
また、保持台１の温度が、ドライエッチングの開始前も
しくは終了後の温度である−３０℃以下になると、図２
（ｂ）に示したように保持面１ａはその曲率半径Ｒ′＝
３０００ｍｍ程度の凹形状になる。上記保持面１ａの上
記曲率半径Ｒ又はＲ′は、保持すべきウェハ２のサイズ
に応じて適宜選定することができる。

【００１２】保持台１の中央部には、図１及び図２に示
されるように、ウェハ２を保持面１ａから上下させるた
めのリフトピン３が設けられている。ここで本発明装置
において、上記リフトピン３等によって上記ウェハ２を
保持台１上に載置もしくは離脱させる場合の手順等を図
３に基づき説明する。先ず、図３（ａ）に示したような
ウェハ２のための搬送アーム４を用いて、この搬送アー
ム４上に担持されたウェハ２を図３（ｂ）に示したよう
に、保持台１上方まで移動させる。そして、リフトピン
３を上昇させて、図３（ｃ）に示したように、該リフト
ピン３によって搬送アーム４からウェハ２を僅かに浮上
させる。その後、搬送アーム４を保持台１から退避さ
せ、更に図３（ｄ）に示したように、リフトピン３を下
降させ、これによりウェハ２は保持台１上の所定位置に
載置される。

【００１３】なお、保持台１上に載置されたウェハ２を
離脱させる場合には、上記とは逆の手順により、リフト
ピン３等が作動するが、かかるリフトピン３及び搬送ア
ーム４等の作動は、例えばロボットハンド等を使用する
ことにより自動的に行うことができる。

【００１４】次に、図４は本発明のドライエッチング装
置の全体構成を示している。図において、５は保持台１
に接続された直流電源、６は冷却装置、７はマグネトロ
ン、８は励磁コイル、９は放電管である。図５はかかる
ドライエッチング装置におけるウェハ処理時の保持台１
の温度変化を示している。先ずウェハ処理前には、冷却
装置６により−４０℃に保持されており、そしてウェハ
処理開始と共にウェハ２がプラズマに曝されるため、保
持台１の温度が上昇する。ウェハ処理中は２０℃程度ま
で昇温して、その温度で飽和している。この後、ウェハ
処理終了と共に上記プラズマが消滅するため、保持台１
の温度は下降し始める。保持台１はかかる温度変化の間
に、図５に示されるように−３０℃以下では前述した凹
形状になり、また−１２℃以上では凸形状になる。

【００１５】本発明のドライエッチング装置では、ウェ
ハ処理前にウェハ２は保持台１上に載荷され、放電管９
内に所定のハロゲンガスもしくはハロゲン化合物ガスを
導入した後、一定圧力まで減圧・排気される。この後、
マグネトロン７からのマイクロ波１０と励磁コイル８に
形成された磁界との作用により、上記放電管９内にプラ
ズマが形成される。一方、保持台１に対して直流電源５
によって直流電圧が印加され、これにより保持台１はそ
の上のウェハ２を静電吸着する。このとき、保持台１及
びウェハ２は、冷却装置６によって−４０℃程度の温度
に保持されており、従って該保持台１は図２（ｂ）に示
したように凹形状になっている。

【００１６】次に、上記プラズマの輻射熱及びウェハ２
の反応熱により、保持台１の温度が上昇し始め、−１２
℃以上の温度になった時点から保持台１は凸形状（図２
（ａ）参照）に変形する。このように保持台１が凸形状
になっているため、ウェハ２の反りによる接触面積の減
少を有効に防止し、且つ静電吸着によるウェハ２に対す
る吸着力を強めることができる。そして、かかる処理
中、保持台１の温度は２０℃程度まで昇温して、その温
度で飽和しているため、保持台１は凸形状の状態のまま
保持される。

【００１７】この後、ウェハ処理を終了すべく、プラズ
マ形成を停止すると共に、直流電源５による電圧印加を
解除する。これにより保持台１の温度が下降し始め、−
３０℃以下の温度になった時点から保持台１は再び凹形
状に変形する。これによりウェハ２の接触面積が減少
し、保持台１に静電吸着時の電荷が残存していても、保
持台１からウェハ２を容易に且つ確実に離脱させること
ができる。

【００１８】図６は、ウェハ処理終了にウェハ２が離脱
可能となるまでに必要な時間とウェハ吸着力との関係
を、従来のドライエッチング装置との関係において示し
ている。この図６から明らかなように、従来装置では保
持台に残存した電荷による吸着力が、所定値以下に低下
するまでに１５分程度必要であったが、これに対して本
発明のドライエッチング装置によれば、高々２０秒程度
に減少し、離脱可能時間は格段に短縮する。

【００１９】以上、本発明を実施例に基づき具体的に説
明したが、本発明は前述の実施例に限定されるものでな
く、また前述の実施例は本発明の技術思想に基づく各種
の有効な変形が可能である。例えば、保持台１を形成す
る形状記憶合金しては、ウェハ処理温度に適した変態開
始もしくは終了温度を持つ合金組織のものを適宜選定す
ることができ、合金種類を変更することも可能である。
また、保持台１全体を形状記憶合金により形成するので
はなく、保持台１として所定の形状変化を得るに必要な
部分だけ、保持台１の一部を形状記憶合金により形成す
ることも可能である。さらに、保持台１の曲率半径Ｒ，
Ｒ′は、ウェハ２のサイズに見合った冷却効果が得られ
るように、適宜設定することができ、上記実施例の場合
と同様な作用効果を得ることができる。

【００２０】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、静
電吸着を用いたドライエッチング装置において、ウェハ
上の半導体装置の歩留りの低下させることなく、ウェハ
を容易且つ確実に離脱させることができる等の利点を有
している。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のドライエッチング装置の一実施例によ
るウェハの保持台の平面図である。

【図２】上記保持台の温度変化による形状変化例を示
し、（ａ）は昇温時の形状を、又（ｂ）は降温時の形状
のそれぞれ正面図である。

【図３】本発明のドライエッチング装置におけるウェハ
の保持台に対する載置・離脱手順等を説明する図であ
る。

【図４】本発明の上記ドライエッチング装置の全体構成
を示す図である。

【図５】本発明の上記ドライエッチング装置におけるウ
ェハ処理工程における保持台温度の経時的変化を示す図
である。

【図６】本発明の上記ドライエッチング装置におけるウ
ェハ離脱可能となるまでの経過時間とウェハ吸着力との
関係を、従来技術との関係において示す図である。

【符号の説明】

１ 保持台 ２ ウェハ ３ リフトピン ４ 搬送アーム ５ 直流電源 ６ 冷却装置 ７ マグネトロン ８ 励磁コイル ９ 放電管 １０ マイクロ波

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウェハ上の薄膜をドライエッチングする
   ための装置において、その上に上記ウェハが載荷され該
   ウェハを静電吸着し得るようにした保持台を備え、この
   保持台の全部又は一部が形状記憶合金により形成されて
   いることを特徴とするドライエッチング装置。
2. 【請求項２】 上記ウェハを載荷する上記保持台は、そ
   の温度変化に応じて、凹形状又は凸形状に変形すること
   を特徴とする請求項１に記載のドライエッチング装置。
3. 【請求項３】 上記保持台の保持面は、ドライエッチン
   グ中に所定温度以上になると所定の曲率半径の凸型球面
   になり、又ドライエッチング前後で所定温度以下になる
   と所定の曲率半径の凹型球面になるようにしたことを特
   徴とする請求項２に記載のドライエッチング装置。