JPH07176586A - プラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 効率的で再現性のよい処理を行い得るプラズ
マ処理装置。 【構成】 この装置Ａ１は，試料基板１を着脱自在に保
持する静電チャック２を備え，この静電チャック２上に
保持された試料基板１を減圧下でプラズマ処理するため
のプラズマ処理室３と，プラズマ処理室３に隣接して配
備され，同処理室内の減圧状態を維持したままプラズマ
処理室３内からプラズマ処理後の試料基板１を大気中へ
搬出し，あるいは大気中からプラズマ処理すべき試料基
板１′をプラズマ処理室３内へ搬入するための予備室４
と，プラズマ処理室３内からプラズマ処理後の試料基板
１を予備室４へ搬出した後，予備室４から次にプラズマ
処理すべき試料基板１′をプラズマ処理室３内へ搬入す
る前に，プラズマ処理室３内の圧力を一旦約１Ｔｏｒｒ
以上７６０Ｔｏｒｒ以下に上昇させる第１の圧力調整機
構Ｂ１とから構成されている。上記構成により，効率的
で再現性のよい処理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，プラズマ処理装置に係
り，詳しくは減圧容器内にて処理ガスをプラズマ化し，
試料基板のエッチング，ＣＶＤ，スパッタリング等のプ
ラズマ処理を静電チャック上で行うプラズマ処理装置に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】図５は従来のプラズマ処理装置Ａ０の一
例における概略構成を示す模式図，図６は従来のプラズ
マ処理装置Ａ０の作動シーケンスを示す説明図である。
図５に示すごとく，従来のプラズマ処理装置Ａ０は，試
料基板１を着脱自在に保持する静電チャック２を備え，
この静電チャック２上に保持された試料基板１を，減圧
下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室３と，プラ
ズマ処理室３に隣接して配備され，プラズマ処理室３の
減圧状態を維持したままプラズマ処理室３内からプラズ
マ処理後の試料基板１を大気中へ搬出し，あるいは大気
中からプラズマ処理すべき試料基板１′をプラズマ処理
室３内へ搬入するためのロードロック室と呼ばれる予備
室４とを具備している。以下，この従来の装置Ａ０をよ
り具体化すると共に，特開平３−２３６２５５号公報に
て開示された作動シーケンスについて図５及び図６を参
照しつつ説明する。まず試料基板１を大気中から予備室
４を経由させてプラズマ処理室３へ搬入する。即ち，ゲ
ートバルブ５ａを開き，試料基板１を予備室４内のアー
ム６の上に自動又は手動にてセットする。セット後，ゲ
ートバルブ５ａを閉じてゲートバルブ５ｄを開ける。そ
して，真空ポンプ７ａを駆動することにより予備室４内
を減圧した後，ゲートバルブ５ｂを開ける。予め，ゲー
トバルブ５ｃを全開状態にして真空ポンプ７ｂを駆動す
ることによりプラズマ処理室３内も減圧しておけば，ゲ
ートバルブ５ｂの開動作により両室３，４内の圧力が等
しく減圧状態となる。この状態下にて，試料基板１を予
備室４からアーム６によってプラズマ処理室３に移動す
る。そして，プラズマ処理室３内の載置台８上に固定さ
れた静電チャック２上に配置する（図６中の）。次に
アーム６を予備室４に戻してゲートバルブ５ｂを閉じ
る。そして，処理ガス配管９より処理ガスをプラズマ処
理室３内に導入した後，マイクロ波発振器１０により発
生させたマイクロ波をプラズマ処理室３内に導入し，こ
こに電界を発生させる。同時に，電磁コイル１１を用い
て磁場を印加する。すると，電場と磁場との相互作用に
よるＥＣＲプラズマを発生する（図６中の）。次に静
電チャック２に直流電源１２からの電圧を印加して試料
基板１を静電吸着し，プラズマ処理装置での処理を行う
（図６中の）。そしてこの処理を終了する前に印加電
圧を０にして試料基板１の吸着を解除し（図６中の
），プラズマを停止して処理を終了する（図６中の
）。この後，ゲートバルブ５ｂを開けて先に述べた搬
入と逆の手順にて試料基板１を予備室４経由大気中へ搬
出する（図６中の）。従来はこのような一連の動作
〜を繰り返すことにより，試料基板の処理を行ってい
た。尚，図６中には各動作時のゲートバルブ５ｂ，５ｄ
の開閉状態とプラズマ処理室３内の圧力状態の変化とを
併記した。さらに，この従来の装置Ａ０には，プラズマ
処理室３内にてプラズマ処理された試料基板１を押し上
げるリフタ機構（不図示）を設けており，このリフタ機
構により試料基板１を押し上げることにより試料基板１
の静電チャック２からの離脱動作を容易に行うことがで
きた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記したような従来の
プラズマ処理装置Ａ０では以下のような問題があった。
通常，静電チャック２には電圧をかける導電体（不図
示）と吸着する試料基板１との間に絶縁体（不図示）を
挟んでいるが，この絶縁体は誘電体でもあり，この誘電
率が大きいものを使用すれば，それに従って大きな吸着
力がえられる。これは誘電体に電圧をかけた時，その内
部で分極をおこし，誘電率が大きいものほど分極の程度
が大きくなるからである。ところで，この分極にはヒス
テリシスがあるため，一旦分極した誘電体は印加してい
た電圧を０にしても分極は完全に０にならない。すなわ
ち，印加していた電圧を０にしても吸着力が０には戻ら
ない。そのため，試料基板１を静電チャック２から取り
外すときに残留吸着力により試料基板１がすぐに離れ
ず，はねたり割れたりすることがあった。また，静電チ
ャックの吸着力の再現性が悪くなり，このため静電チャ
ック２を介して試料基板１をプラズマ加熱による性状変
化を防ぐために冷却する場合，その温度制御性の再現性
が悪くなることがある。これは，静電チャック２と載置
台８との間に熱伝導を促進するために導入されたガスの
プラズマ処理室３内へのリーク率が増大することによ
る。このため，プラズマ処理の結果が試料基板１毎に変
わってしまうという問題があった。そこで，試料基板１
を連続処理する場合は，静電チャック２に残留した電荷
の除去を確実にするため，試料基板１を取り出した後，
静電チャック２の表面をプラズマにさらし，静電チャッ
ク２の表面をスパッタすることにより電荷を除去するこ
とが考えられた（特開平４−９９００２４号公報）。し
かし，この場合，静電チャック２の表面をプラズマでス
パッタするので，例えば１回の処理で１０Åスパッタす
るとすれば，試料基板１を１００００枚処理すると静電
チャック２の表面は１０００００Å（１０μｍ）も削り
取られることになる。このため，静電チャック２の絶縁
体の厚さがうすくなり，表面が荒れて吸着力が変化し，
上記温度制御性を向上させるために試料基板１と静電チ
ャック２との間に充填しているガスがプラズマ処理室３
内に漏れる量が増加してプラズマ処理の再現性が悪くな
る。また，プラズマ処理終了後に放電をたてるので，そ
れにかかる時間の分だけ試料基板１を処理するスループ
ットが低下する。さらにスパッタされた静電チャック２
の中に入っていた不純物が試料基板１を汚染するおそれ
もあった。さらに，リフト機構により試料基板１を押し
上げることにより試料基板１の静電チャック２からの離
脱動作を行う場合，静電チャック２の残留吸着力の大き
さによっては試料基板１を破損するおそれがある。この
ため，従来は残留吸着力の除去を必要以上に行っている
ことが多く，効率のよい処理がなされているとはいい難
いものであった。本発明は，このような従来の技術にお
ける課題を解決するために，プラズマ処理装置を改良
し，効率的で再現性の良い処理を行い得るプラズマ処理
装置を提供することを目的とするものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に，第１の発明は，試料基板を着脱自在に保持する静電
チャックを備え，該静電チャック上に保持された試料基
板を減圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室
と，上記プラズマ処理室に隣接して配備され，プラズマ
処理室の減圧状態を維持したままプラズマ処理室内から
プラズマ処理後の試料基板を大気中へ搬出し，あるいは
大気中からプラズマ処理すべき試料基板をプラズマ処理
室内へ搬入するための予備室とを具備したプラズマ処理
装置において，上記プラズマ処理室内からプラズマ処理
後の試料基板を搬出側予備室へ搬出した後，搬入側予備
室から次にプラズマ処理すべき試料基板をプラズマ処理
室内へ搬入する前に，上記プラズマ処理室内の圧力を一
旦約１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下に上昇させる第
１の圧力調整機構を設けてなることを特徴とするプラズ
マ処理装置として構成されている。さらには，上記第１
の圧力調整機構が，複数枚の試料基板のプラズマ処理毎
に上記プラズマ処理室内の圧力上昇・回復を行ってなる
ことを特徴とするプラズマ処理装置である。第２の発明
は，試料基板を着脱自在に保持する静電チャックを備
え，該静電チャック上に保持された試料基板を減圧下で
プラズマ処理するためのプラズマ処理室と，上記プラズ
マ処理室内にてプラズマ処理された試料基板を上記静電
チャックから離脱させるように押し上げるリフタ機構と
を具備したプラズマ処理装置において，上記リフタ機構
により試料基板を押し上げるときの押し上げ力を検出す
る力センサと，上記力センサにより検出された押し上げ
力の値に応じて上記リフタ機構による試料基板の押し上
げ力を制御するリフタ制御機構とを設けてなることを特
徴とするプラズマ処理装置として構成されている。第３
の発明は，試料基板を着脱自在に保持する静電チャック
を備え，該静電チャック上に保持された試料基板を減圧
下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室と，上記プ
ラズマ処理室内にてプラズマ処理された試料基板を上記
静電チャックから離脱させるように押し上げるリフタ機
構とを具備したプラズマ処理装置において，上記リフタ
機構により試料基板を押し上げるときの押し上げ力を検
出する力センサと，上記力センサにより検出された押し
上げ力が所定値以上となったとき，上記プラズマ処理室
内の圧力を一旦約１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下に
上昇させる第２の圧力調整機構とを設けてなることを特
徴とするプラズマ処理装置として構成されている。

【０００５】

【作用】第１の発明によれば，静電チャック上に保持さ
れた試料基板がプラズマ処理室内にて減圧下でプラズマ
処理され，上記プラズマ処理室に隣接して配備された予
備室にて，プラズマ処理室の減圧状態を維持したままプ
ラズマ処理室内からプラズマ処理後の試料基板が大気中
へ搬出され，あるいは大気中からプラズマ処理すべき試
料基板がプラズマ処理室内へ搬入されるに際し，上記プ
ラズマ処理室内からプラズマ処理後の試料基板が搬出側
予備室へ搬出された後，搬入側予備室から次にプラズマ
処理すべき試料基板がプラズマ処理室内へ搬入される前
に，第１の圧力調整機構により上記プラズマ処理室内の
圧力が一旦約１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下に上昇
される。このようなプラズマ処理室内の圧力上昇は多量
のガス分子をプラズマ処理室内に導入することにより達
成されるが，これらのガス分子によって静電チャック表
面に溜まった残留電荷が緩和されるため，静電チャック
の吸着力の再現性が向上される。これに伴い，静電チャ
ックを介して試料基板を冷却する場合，その温度制御性
も改善される。さらに，上記第１の圧力調整機構が，複
数枚の試料基板のプラズマ処理毎に上記プラズマ室内の
圧力上昇・回復を行うように作用すれば，装置のスルー
プットが改善される。

【０００６】第２の発明によれば，静電チャック上に保
持された試料基板がプラズマ処理室内にて減圧下でプラ
ズマ処理され，該プラズマ処理された試料基板がリフタ
機構により上記静電チャックから離脱させられるように
押し上げられるに際し，上記リフタ機構により試料基板
が押し上げられるときの押し上げ力が力センサにより検
出され，上記力センサにより検出された押し上げ力の値
に応じて上記リフタ機構による試料基板の押し上げ力が
リフタ制御機構により制御される。上記力センサにより
検出される押し上げ力は静電チャックの残留吸着力の大
きさに対応する。従って，残留吸着力の大きさに応じた
試料基板の静電チャックからの離脱を行うことができ
る。これにより，試料基板の破損等のおそれがなくなる
ため，残留吸着力の除去タイミングに合わせて効率的な
処理を行うことができる。第３の発明によれば，静電チ
ャック上に保持された試料基板がプラズマ処理室内にて
減圧下でプラズマ処理され，該プラズマ処理された試料
基板がリフタ機構により上記静電チャックから離脱させ
られるように押し上げられるに際し，上記リフタ機構に
より試料基板が押し上げられるときの押し上げ力が力セ
ンサにより検出され，上記力センサにより検出された押
し上げ力の値が所定値以上になったとき，第２の圧力調
整機構により上記プラズマ室内の圧力が一旦約１Ｔｏｒ
ｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下に上昇される。このように上
記第２の圧力調整機構により静電チャックの上記押し上
げ力に対応する残留吸着力が有意値となったときのみ静
電チャック上の残留電荷を緩和することにより，装置の
スループットが改善される。従ってこの場合は，効率的
で再現性のよい処理を行うことができる。その結果，効
率的で再現性のよい処理を行い得るプラズマ処理装置を
得ることができる。

【０００７】

【実施例】以下添付図面を参照して，本発明（第１〜第
３の発明）を具体化した実施例につき説明し，本発明の
理解に供する。尚，以下の実施例は，本発明を具体化し
た一例であって，本発明の技術的範囲を限定する性格の
ものではない。ここに，図１は第１の発明の一実施例に
係るプラズマ処理装置Ａ１の概略構成を示す模式図，図
２はプラズマ処理装置Ａ１の作動シーケンスを示す説明
図，図３は第２の発明の一実施例に係るプラズマ処理装
置Ａ２の概略構成を示す模式図，図４は第３の発明の一
実施例に係るプラズマ処理装置Ａ３の概略構成を示す模
式図である。尚，前記図５に示した従来のプラズマ処理
装置Ａ０の一例における概略構成を示す模式図と共通す
る要素には同一の符号を使用する。図１に示すごとく第
１の発明の一実施例に係わるプラズマ処理装置Ａ１は，
試料基板１を着脱自在に保持する静電チャック２を備
え，この静電チャック２上に保持された試料基板１を減
圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室３と，プ
ラズマ処理室３に隣接して配備され，プラズマ処理室３
の減圧状態を維持したままプラズマ処理室３内からプラ
ズマ処理後の試料基板１を大気中へ搬出し，あるいは大
気中からプラズマ処理すべき試料基板１′をプラズマ処
理室３内へ搬入するためのロードロック室と呼ばれる予
備室４とを具備している点で従来例と同様である。しか
し，本実施例ではプラズマ処理室３内からプラズマ処理
後の試料基板１を予備室４へ搬出した後，予備室４から
次にプラズマ処理すべき試料基板１′をプラズマ処理室
３内へ搬入する前に，プラズマ処理室３内の圧力を一旦
約１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下に上昇させる第１
の圧力調整機構Ｂ１を設けている点で従来例と異なる。
また，第１の圧力調整機構Ｂ１は，複数枚の試料基板１
のプラズマ処理毎にプラズマ処理室３内の圧力上昇・回
復を行うようにしてもよく，この点でも従来例と異な
る。尚，ここでは予備室４は搬出側予備室と搬入側予備
室とを兼用しているが別個の予備室を設けてもよい。以
下，この装置Ａ１をさらに具体化すると共に，その作動
シーケンスについて図１及び図２を用いて概略説明す
る。

【０００８】まず，試料基板１を大気中から予備室４を
経由させてプラズマ処理室３内へ搬入する。即ち，ゲー
トバルブ５ａを開き，試料基板１を予備室４内の，アー
ム６の上に自動又は手動にてセットする。この時ゲート
バルブ５ｂは閉状態であり，予備室４内は大気圧となっ
ている。次に，ゲートバルブ５ａを閉じ，ゲートバルブ
５ｄを開ける。真空ポンプ７ａを駆動することにより予
備室４内を減圧した後，ゲートバルブ５ｂを開状態とす
る。そして，アーム６によって試料基板１をプラズマ処
理室３内に移動させ，同室内の載置台８上に固定された
静電チャック２上に載置する（図２中の）。この時，
ゲートバルブ５ｃは開状態であり，プラズマ処理室３内
は真空ポンプ７ｂにより排気されているため，両室３，
４は等しく減圧状態となっている。そして，試料基板１
の搬入後，アーム６を予備室４に戻してゲートバルブ５
ｂを閉じる。一方，プラズマ処理室３内の圧力はゲート
バルブ５ｃの自動開度調整により制御状態となる。次
に，処理ガス配管９から処理ガスがプラズマ処理室３内
に導入されると共に，マイクロ波発振器１０により発生
させたマイクロ波もここに導入される。この状態で，プ
ラズマ処理室３内に電磁コイル１１により磁場を印加す
ることによりマイクロ波による電界と印加された磁場と
の相互作用を利用したいわゆるＥＣＲプラズマを発生さ
せる（図２の）。このプラズマ発生により，試料基板
１はプラズマを介して減圧容器であるプラズマ処理室３
に電気的に接続される。この後，静電チャック２の導電
体（不図示）に直流電源１２からの電圧を印加して，今
までの残留電荷をキャンセルし，処理を行う（図２の
）。この処理終了後，静電チャック２の印加電圧を切
り（図２の），プラズマ発生を停止する（図２の
）。しかる後，ゲートバルブ５ｂを開状態とすると共
に，ゲートバルブ５ｃを全開状態とする。この時，ゲー
トバルブ５ａは閉状態であるため，予備室４はプラズマ
処理室３と等しく減圧状態になる。この状態で，アーム
６を再び用いて静電チャック２から試料基板１を取り外
し，予備室４内に回収する（図２の）。回収後，ゲー
トバルブ５ｂを閉じる。ゲートバルブ５ｄを閉じて真空
ポンプ７ａを停止させた後，ゲートバルブ５ａを開け，
予備室４内の試料基板１を大気中へ搬出する。ここまで
は，従来例と同様である。

【０００９】しかし，この実施例では，図２の下方に示
すように，上記動作にてゲートバルブ５ｂを閉じると
同時に，ゲートバルブ５ｃをも閉状態とする。これらゲ
ートバルブ５ｂ，５ｃを共に閉状態とした後，処理ガス
配管９に接続されたパージガス導入用バルブ１３を開状
態としてパージガスをプラズマ処理室３に導入すること
により，プラズマ処理室３内の圧力を約１Ｔｏｒｒまで
上昇させる。この後，すぐにゲートバルブ５ｃを全開状
態にして，プラズマ処理室３内の圧力を元の減圧状態に
戻す。この時のプラズマ処理室３内の圧力は，例えばプ
ラズマ処理室３に備え付けの圧力センサ１４により検知
される。そして，次に処理すべき試料基板１′を前述し
た一連の手順と同様にプラズマ処理室３内へ搬入する。
ここで，上記各バルブ，即ちゲートバルブ５ｂ，５ｃ，
パージガス導入用バルブ１３の開閉動作は制御器１５よ
り発せられる指令に従う。制御器１５は予め設定された
プログラム及び圧力センサ１４からの検知値に基づいて
上記指令を発するものである。従ってゲートバルブ５
ｂ，５ｃ，パージガス導入用バルブ１３，圧力センサ１
４及び制御器１５が前記第１の圧力調整機構Ｂ１の構成
要素の一例である。この第１の圧力調整機構Ｂ１の動作
によるプラズマ処理室３内の圧力上昇時に，パージガス
として導入された多量のガス分子により，静電チャック
２表面に溜まった残留電荷が緩和され，静電チャック２
の吸着力の再現性を向上させることができる。本発明者
らは実験により上記圧力上昇値を約１Ｔｏｒｒ以上７６
０Ｔｏｒｒ以下とした時に静電チャック２の吸着力の再
現性が得られることを確認した。ただし，この圧力上昇
値はプラズマ処理室３内の減圧状態をなるべく維持して
装置のスループットをよくするためには極力小さくする
のが望ましい。この吸着力の再現性の向上に伴い，静電
チャック２と載置台８との間に熱伝導を促進するために
導入されたガスのプラズマ処理室３内へのリーク率が減
少するため，静電チャック２を介して試料基板１を冷却
する場合，その温度制御性も改善される。このため，試
料基板１のプラズマ処理状態の再現性がよくなる。ま
た，残留吸着力を極力小さくできるので，プラズマ処理
後に試料基板１を取り外す時に基板がはねたり，割れた
りすることもなくなる。さらに，プラズマによって静電
チャック２の表面をスパッタすることもないので，静電
チャック２の劣化や静電チャック２の表面荒れによる試
料基板１の汚染の恐れがなくなる。

【００１０】さらに，第１の圧力調整機構Ｂ１を複数枚
の試料基板１のプラズマ処理毎にプラズマ処理室３内の
圧力上昇・回復を行うようにすることもできる。その場
合，上記の如く１枚毎に同操作を行う場合に比べて装置
のスループットがよくなり，効率的な処理を行うことが
できる。上記第１の発明では，試料基板１を１枚あるい
は複数枚処理する毎に静電チャック２の吸着力の再現を
行っているが，残留吸着力の大きさに応じて行えばさら
にスループットがよくなると考えられる。第２，３の発
明はこの点に着目したものであり，まず第２の発明につ
いて述べる。図３に示す如く，第２の発明の一実施例に
係るプラズマ処理装置Ａ２は，試料基板１を着脱自在に
保持する静電チャック２を備え，この静電チャック２上
に保持された試料基板１を減圧下でプラズマ処理するた
めのプラズマ処理室３と，プラズマ処理室３内にてプラ
ズマ処理された試料基板１を静電チャックから離脱させ
るように押し上げるリフタ機構Ｃとを具備している点で
従来例と同様である。しかし，本実施例では，リフタ機
構Ｃにより試料基板１を押し上げるときの押し上げ力を
検出する力センサＤと，力センサＤにより検出された押
し上げ力の値に応じてリフタ機構Ｃによる試料基板１の
押し上げ力を制御するリフタ制御機構Ｅとを設けている
点で従来例と異なる。以下，この装置Ａ２をより具体化
すると共に，その動作についても概略説明する。上記力
センサＤとしては，例えば市販の圧力サンサ１６と，モ
ニタ１７とを用いることができる。そして，この圧力サ
ンサ１６をリフタ機構Ｃのリフトピン１８の下方に設置
することにより試料基板１（ウエハ）を静電チャック２
から離脱する際の押圧力を検出する。例えば，残留吸着
力は試料基板１の単位面積当たり１０ｇ／ｃｍ² であっ
たとしても，６インチウエハ全体で１．７ｋｇ，８イン
チウエハ全体では約３．１４ｋｇの力になるので上記圧
力センサ１６等で容易に測定することができる。従っ
て，残留吸着力の許容値から圧力センサ１６によって検
出できる範囲内で押圧力の上昇の許容値を決定できる。
リフトピン１８は圧力センサ１６のさらに下方に接続さ
れたエアシリンダあるいはモータなどの駆動源１９によ
って上下方向に駆動される。リフトピン１８が試料基板
１に当たった時に圧力センサ１６で有意な押圧力の上昇
が感知された場合は，リフタ制御機構Ｅであるリフト上
下コントローラ２０に異常信号が送られ，このコントロ
ーラ２０によってリフタピン１８をすぐに下げて試料基
板１の離脱動作を中断するか，もしくは動作速度を減じ
る等の制御がなされる。これによって，有意な残留電荷
つまり残留吸着力があることを，試料基板１が割れた
り，はねたりする前に知ることができる。従って，試料
基板１の破損等のおそれがなくなるため，残留吸着力の
除去のタイミングに合わせて効率的な処理を行うことが
できる。

【００１１】第３の発明は，残留吸着力の除去のタイミ
ングに関するものであり，引き続いてこの第３の発明に
ついて述べる。図４に示す如く，第３の発明の一実施例
に係るプラズマ処理装置Ａ３では，リフタ機構Ｃにより
試料基板１を押し上げたときの押し上げ力を検出する力
センサＤと，力センサＤにより検出された押し上げ力が
所定値以上となったとき，プラズマ処理室３内の圧力を
一旦約１Ｔｏｒｒ以上７６０以下に上昇させる第２の圧
力調整機構Ｂ２とを設けた点で従来例と異なる。上記所
定値は例えば前記押圧力の上昇の許容値とすればよい。
以下，この装置Ａ３をより具体化すると共に，その動作
について概略説明する。ここでも前記装置Ａ２と同様，
力センサＤとしては例えば市販の圧力センサ１６と，モ
ニタ１７とを用いるが，この装置Ａ３では，リフタピン
１８と駆動源１９とからなるリフタ機構Ｃの動作中，圧
力センサ１６で有意の押圧力の上昇が感知された場合，
第２の圧力調整機構Ｂ２により次の動作を行う。又，必
要に応じてリフタ機構Ｃの動作を中断等する 即ち，ゲートバルブ５ｂ，５ｃを共に閉状態とした後，
処理ガス配管９に接続されたパージガス導入用バルブ１
３を開状態としてパージガスをプラズマ処理室３に導入
することにより，プラズマ処理室３内の圧力を約１Ｔｏ
ｒｒまで上昇させる。この後，すぐにゲートバルブ５ｃ
を全開状態にして，プラズマ処理室３内の圧力を元の減
圧状態に戻す。この時のプラズマ処理室３内の圧力は，
例えばプラズマ処理室３に備え付けの圧力センサ１４に
より検知される。そして，試料基板１を再びリフト機構
Ｃを用いて静電チャック２から離脱し，プラズマ処理室
３から搬出する。しかる後，次に処理すべき試料基板
１′を前述した第１の発明の実施例装置Ａ１における一
連の手順と同様にプラズマ処理室３内へ搬入する。ここ
で，上記各バルブ，即ちゲートバルブ５ｂ，５ｃ，パー
ジガス導入用バルブ１３の開閉動作は制御器１５′より
発せられる指令に従う。制御器１５′は予め設定された
プログラム及び圧力センサ１４及び力センサＤのモニタ
１７からの検知値に基づいて上記指令を発するものであ
る。従ってゲートバルブ５ｂ，５ｃ，パージガス導入用
バルブ１３，圧力センサ１４，力センサＤ及び制御器１
５′が前記第２の圧力調整機構Ｂ２の構成要素の一例で
ある。

【００１２】このように，第２の圧力調整機構Ｂ２によ
り静電チャック２の残留吸着力が有意値となったときに
のみ，静電チャック２上の残留電荷を緩和することによ
り装置のスループットが改善される。従って，この場合
は効率的で再現性のよい処理を行うことができる。さら
に，上記第１〜第３の発明を組合せ適用することも可能
である。その結果，効率的で再現性のよい処理を行い得
るプラズマ処理装置を得ることができる。尚，上記実施
例装置Ａ１〜Ａ３では，プラズマ処理としてエッチング
処理を行う場合を想定したが，実使用に際してはその他
のプラズマ処理，例えばスパッタリングやＣＶＤ等にも
適用することができる。尚，上記実施例装置Ａ１〜Ａ３
では，パージガスをプラズマ処理室３内に導入するに際
し，パージガス導入用バルブ１３を処理ガス配管９に接
続しているが，実使用に際しては直接パージガスをプラ
ズマ処理室３に導入してもなんら支障はない。尚，上記
実施例装置Ａ１〜Ａ３では，真空ポンプ７ｂを常時作動
させ，ゲートバルブ５ｃの開閉によりプラズマ処理室３
内の減圧状態の制御を行うようにしているが，実使用に
際しては，真空ポンプ７ｂの能力制御により同様の効果
を持たせることもできる。その場合はゲートバルブ５ｃ
は常に全開の状態にて使用され，真空ポンプ７ｂが上記
第１の圧力調整機構Ｂ１又は第２の圧力調整機構Ｂ２の
一部を構成する。

【００１３】

【発明の効果】第１の発明に係わるプラズマ処理装置
は，上記したように構成されているため，プラズマ処理
室内の圧力上昇時には，パージガスとして導入された多
量のガス分子により，静電チャック表面に溜まった残留
電荷が緩和され，静電チャックの吸着力の再現性を向上
させることができる。これに伴い，静電チャックを介し
て試料基板を冷却する場合，その温度制御性も改善され
る。このため，試料基板のプラズマ処理状態の再現性が
よくなる。また，残留吸着力を極力小さくできるので，
プラズマ処理後に試料基板を取り出す時に基板がはねた
り，割れたりすることもなくなる。さらに，プラズマに
よって静電チャックの表面をスパッタすることもないの
で，静電チャックの劣化や静電チャックの表面荒れによ
る試料基板の汚染のおそれがなくなる。さらに，圧力調
整機構は複数枚の試料基板のプラズマ処理毎にプラズマ
処理室内の圧力上昇・回復を行うようにすることもでき
る。その場合，上記の如く１枚毎に同操作を行う場合に
比べて装置のスループットがよくなり，効率的な処理を
行うことができる。第２の発明によれば，上記力センサ
により検出される押し上げ力は静電チャックの残留吸着
力の大きさに対応する。従って，残留吸着力の大きさに
応じた試料基板の静電チャックからの離脱を行うことが
できる。これにより，試料基板の破損等のおそれがなく
なるため，残留吸着力の除去タイミングに合わせ併せて
効率的な処理を行うことができる。第３の発明によれ
ば，上記第２の圧力調整機構により静電チャックの上記
押し上げ力に対応する残留吸着力が有意値となったとき
のみ静電チャック上の残留電荷を緩和することにより，
装置のスループットが改善される。従ってこの場合は，
効率的で再現性のよい処理を行うことができる。その結
果，効率的で再現性のよい処理を行い得るプラズマ処理
装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 第１の発明の一実施例に係るプラズマ処理装
置Ａ１の概略構成を示す模式図。

【図２】 プラズマ処理装置Ａ１の作動シーケンスを示
す説明図。

【図３】 第２の発明の一実施例に係るプラズマ処理装
置Ａ２の概略構成を示す模式図。

【図４】 第３の発明の一実施例に係るプラズマ処理装
置Ａ３の概略構成を示す模式図。

【図５】 従来のプラズマ処理装置Ａ０の一例における
概略構成を示す模式図。

【図６】 従来のプラズマ処理装置Ａ０の作動シーケン
スを示す説明図。

【符号の説明】

Ａ１〜Ａ３…プラズマ処理装置 Ｂ１…第１の圧力調整機構 Ｂ２…第２の圧力調整機構 Ｃ…リフト機構 Ｄ…力センサ Ｅ…リフタ制御機構 １，１′…試料基板 ２…静電チャック ３…プラズマ処理室 ４…予備室 ５ａ，５ｂ，５ｃ，５ｄ…ゲートバルブ １３…パージガス導入用バルブ １４…圧力センサ １５，１５′…制御器

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/3065

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 試料基板を着脱自在に保持する静電チャ
   ックを備え，該静電チャック上に保持された試料基板を
   減圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室と，上
   記プラズマ処理室に隣接して配備され，プラズマ処理室
   の減圧状態を維持したままプラズマ処理室内からプラズ
   マ処理後の試料基板を大気中へ搬出し，あるいは大気中
   からプラズマ処理すべき試料基板をプラズマ処理室内へ
   搬入するための予備室とを具備したプラズマ処理装置に
   おいて，上記プラズマ処理室内からプラズマ処理後の試
   料基板を搬出側予備室へ搬出した後，搬入側予備室から
   次にプラズマ処理すべき試料基板をプラズマ処理室内へ
   搬入する前に，上記プラズマ処理室内の圧力を一旦約１
   Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以下に上昇させる第１の圧
   力調整機構を設けてなることを特徴とするプラズマ処理
   装置。
2. 【請求項２】 上記第１の圧力調整機構が，複数枚の試
   料基板のプラズマ処理毎に上記プラズマ処理室内の圧力
   上昇・回復を行ってなることを特徴とする請求項１記載
   のプラズマ処理装置。
3. 【請求項３】 試料基板を着脱自在に保持する静電チャ
   ックを備え，該静電チャック上に保持された試料基板を
   減圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室と，上
   記プラズマ処理室内にてプラズマ処理された試料基板を
   上記静電チャックから離脱させるように押し上げるリフ
   タ機構とを具備したプラズマ処理装置において，上記リ
   フタ機構により試料基板を押し上げるときの押し上げ力
   を検出する力センサと，上記力センサにより検出された
   押し上げ力の値に応じて上記リフタ機構による試料基板
   の押し上げ力を制御するリフタ制御機構とを設けてなる
   ことを特徴とするプラズマ処理装置。
4. 【請求項４】 試料基板を着脱自在に保持する静電チャ
   ックを備え，該静電チャック上に保持された試料基板を
   減圧下でプラズマ処理するためのプラズマ処理室と，上
   記プラズマ処理室内にてプラズマ処理された試料基板を
   上記静電チャックから離脱させるように押し上げるリフ
   タ機構とを具備したプラズマ処理装置において，上記リ
   フタ機構により試料基板を押し上げるときの押し上げ力
   を検出する力センサと，上記力センサにより検出された
   押し上げ力が所定値以上となったとき，上記プラズマ処
   理室内の圧力を一旦約１Ｔｏｒｒ以上７６０Ｔｏｒｒ以
   下に上昇させる第２の圧力調整機構とを設けてなること
   を特徴とするプラズマ処理装置。