JPH08172075A - ドライエッチング装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電吸着ステージを有するドライエッチング
装置において、エッチング処理終了後にウェハーを押し
上げ、ステージから脱離する際、ウェハーの位置がずれ
るのを防ぐ。 【構成】 エッチング処理室１２内の静電吸着ステージ
４に吸着されたウェハー７の外周部にウェハーガイド６
で備える。ウェハーガイド６はエッチング処理中に静電
吸着ステージ４内に位置し、エッチング処理終了後のウ
ェハー７を静電吸着ステージ４から脱離する前にウェハ
ー７の外周部に上昇し、ウェハー７の周縁をガイドす
る。これにより、ウェハー７が静電吸着ステージ４を脱
離する際に生じるウェハー７の位置ズレを防止すること
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、半導体製造装置に関
し、特に、静電吸着ステージを有するドライエッチング
装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】代表的な静電吸着ステージを備えたエッ
チング装置は図４に示すように、ウェハー７を収納した
カセット８が載置されるカセットステージ９と、カセッ
ト８内からウェハー７を取り出して搬送する搬送ロボッ
ト１０が設置された搬送室１１と、プラズマ処理により
エッチングを行う処理室１２とを有している。そしてウ
ェハー７を処理室１２内に搬入するには、搬送ロボット
１０によりカセットステージ９上に置かれたカセット８
内からウェハー７を取り出し、そのウェハー７を搬送室
１１内に一旦搬入し、この搬送室１１を排気することに
より真空状態にした後、ゲートバルブ１５を開いて搬送
室１１と処理室１２とを連通させ、搬送ロボット１０に
よりウェハー７を処理室１２内に搬送する。

【０００３】図５は、従来の静電吸着ステージ４を備え
る処理室１２を示す断面図である。図４（ａ）はエッチ
ング処理中を示す断面図であり、図４（ｂ）は、ウェハ
ーを静電吸着ステージから押し上げた状態を示す断面図
である。処理室１２内には、高周波電力を印加する対を
なす上部電極１及び下部電極３と、上部電極１内にガス
を供給するガス導入口２ａと、処理室１２内を排気する
排気口２ｂと、下部電極３上に設置された静電吸着ステ
ージ４と、カバーリング１３と、ウェハー７を昇降させ
るリフトピン５とが備えられている。

【０００４】図４の搬送ロボットにより処理室１２内に
搬送されたウェハー７は、その裏面がリフトピン５によ
り支えられ、リフトピン５が下降して静電吸着ステージ
４内に没したときに、ウェハー７は静電吸着ステージ４
上に載置される。処理室１２は、ガス導入口１からのガ
スを上部電極１のガス導入部１４より流した状態で数百
ｍＴｏｒｒから数十Ｔｏｒｒの範囲内のある一定の圧力
に保たれ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を上部電極１
と下部電極３との間に印加することによりプラズマを発
生させ、そのプラズマにより静電吸着ステージ４上のウ
ェハー７をエッチング処理する。

【０００５】プラズマ発生中に静電吸着ステージ４に正
又は負の直流電圧を印加すると、ウェハー７は静電気力
により静電吸着ステージ４に吸着され、静電吸着ステー
ジ４の図示しない加熱手段によりウェハーが均一に加熱
される。エッチング処理終了後に静電吸着ステージ４内
に備えられたリフトピン５は、ウェハー７の裏面を支え
てウェハー７を上方に押し上げる。リフトピン５で押し
上げられたウェハー７は図４に示す搬送ロボットにより
処理室１２外に搬出され、新たなウェハー７との入れ替
えが行われる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】静電吸着ステージを備
えるドライエッチング装置においては、エッチング処理
終了後にウェハーを押し上げて静電吸着ステージから引
き離す際、ウェハーに残留電荷が残り、ウェハーが静電
吸着ステージから離れないという現象が起こる。そのた
め従来のドライエッチング装置では、ウェハー７を押し
上げるリフトピン５から残留電荷を逃がすことにより、
ウェハー７に電荷が残留することを防止し、ウェハー７
を静電吸着ステージ４上から容易に引き離す方法が取ら
れている。

【０００７】しかし、ウェハー７の裏面に絶縁膜等が付
着してリフトピン５との導通が取れない等の場合には、
ウェハー７に残留電荷が残る場合が生じ、この場合に、
リフトピン５によりウェハー７を静電吸着ステージ４か
ら無理に引き離そうとすると、ウェハー７が跳ね上り、
ウェハー７がリフトピン５上で横方向にズレて支持され
てしまうことがある。

【０００８】ウェハー７がリフトピン５上にズレて支持
されたままウェハー７を搬送すると、図４に示した搬送
ロボットでリフトピン５上のウェハー７を把持すること
ができずにリフトピン５上から落下させてしまったり、
また搬送ロボットのセンサでウェハーを検知できず故障
が発生したとしてドライエッチング装置の稼動を停止さ
せてしまったり、またウェハーがずれ落ち傾いた状態で
支持され、搬送ロボットと衝突してウェハー割れが発生
するなどのトラブルが生じる。

【０００９】残留電荷を逃がす方法として他にエッチン
グ処理終了後に不活性ガス等にてプラズマを生じさせて
ウェハー上の残留電荷を逃がし、ウェハーを静電吸着ス
テージから容易に引き離す方法が考えられるが、エッチ
ング処理終了後にウェハーのエッチング処理面が再びプ
ラズマに晒され、ウェハーの処理面が異常にエッチング
されてしまうという問題がある。

【００１０】本発明の目的は、残留電荷をもつウェハー
を静電吸着ステージから位置ズレすることなく引き離す
ようにしたドライエッチング装置を提供することにあ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明に係るドライエッチング装置は、静電吸着ス
テージと、リフト部と、ウェハーガイドとを有し、処理
室内の対をなす一方の電極からガスを導入しつつ電極の
対間に高周波電力を印加してプラズマを発生させ、該プ
ラズマによりウェハーをエッチング処理するドライエッ
チング装置であって、静電吸着ステージは、対をなす他
方の電極側に設けられ、静電力によりウェハーを吸着保
持するものであり、リフト部は、昇降可能に設けられ、
前記静電吸着ステージと、その上方のウェハー搬出入位
置との間にウェハーの裏面を支えて昇降し、ウェハーを
静電吸着ステージ上に載置し、或いはウェハーを静電吸
着ステージから離脱させてウェハー搬出入位置に押し上
げるものであり、ウェハーガイドは、前記静電吸着ステ
ージ上のウェハー周縁の要所に配置され、前記リフト部
にて押し上げられるウェハーの周縁をガイドするもので
ある。

【００１２】また、前記ウェハーガイドは、前記静電吸
着ステージ付近からウェハー搬出入位置付近の高さ位置
まで立上る立上り部を有し、該立上り部にてウェハーの
周縁をガイドするものである。

【００１３】また、前記ウェハーガイドは、ウェハーを
ガイドするウェハー周縁要所の動作位置と、ウェハーか
ら引き離された待機位置とに移動するものである。

【００１４】また、前記ウェハーガイドは、前記静電吸
着ステージ側で待機するものである。

【００１５】また、前記ウェハーガイドは、ガスを導入
する前記一方の電極側で待機するものである。

【００１６】また、前記ウェハーガイドは、ガイドピン
を有し、ガイドピンは、前記静電吸着ステージ上のウェ
ハー周縁要所に配置されるものである。

【００１７】また、前記ウェハーガイドは、型枠を有
し、型枠は、ウェハーの外形形状に倣って整形され、前
記静電吸着ステージ上のウェハー周縁要所に配置される
ものである。

【００１８】

【作用】ウェハーガイドを静電吸着ステージ上のウェハ
ー周縁要所に配置し、ウェハーをリフトピンにより静電
吸着ステージから押し上げる際に、ウェハーガイドを静
電吸着ステージ付近からウェハー搬出入位置付近の高さ
位置まで立上げて設け、ウェハーガイドの立上り部によ
りウェハーの周縁をガイドし、リフトピン上でのウェハ
ーの横方向への位置ズレを補正する。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図により説明する。

【００２０】（実施例１）図１は、本発明の実施例１に
係るドライエッチング装置の処理室を示す断面図であ
る。

【００２１】図において、処理室１２内には、高周波電
力を印加する対をなす上部電極１及び下部電極３と、上
部電極１内にガスを供給するガス導入口２ａと、処理室
１２内を排気する排気口２ｂと、下部電極３上に設置さ
れた静電吸着ステージ４と、カバーリング１３と、ウェ
ハー７を昇降させるリフトピン５とが備えられている。
静電吸着ステージ４は、静電力によりウェハー７を吸着
保持するものである。静電吸着ステージ４にウェハー７
が静電力により吸着される原理は次のように説明され
る。すなわち処理室１２内にプラズマを発生させている
期間中に静電吸着ステージ４に直流電圧の正又は負を付
加することにより、プラズマを介してステージ４とウェ
ハー７との間に電位差が与えられることによって、静電
気力が生じ、この静電力によりウェハー７がステージ４
に吸着される。この技術は汎用のものである。またリフ
ト部をなすリフトピン５は、静電吸着ステージ４に昇降
可能に組込まれており、静電吸着ステージ４と、その上
方のウェハー搬出入位置Ａとの間にウェハー７の裏面を
支えて昇降し、ウェハー７を静電吸着ステージ４上に載
置し、或いはウェハー７を静電吸着ステージ４から離脱
させてウェハー搬出入位置Ａ（図１（ｃ）参照）に押し
上げるものである。リフトピン５は、ウェハー搬出入位
置Ａにて図４に示した搬送ロボット１０によりウェハー
７の移替えが行われ、そのウェハー７を昇降動作に伴っ
て静電吸着ステージ４上に着脱させる。

【００２２】さらに本発明は、処理室１２内にウェハー
ガイド６を有している。ウェハーガイド６は、静電吸着
ステージ４上のウェハー周縁要所に配置され、リフトピ
ン５に押し上げられるウェハー７の周縁をガイドするも
のであり、さらに詳しくは静電吸着ステージ４付近から
ウェハー搬出入位置Ａ付近の高さ位置Ｂ（図１（ｂ）参
照）まで立上る立上り部６ａを有し、立上り部６ａにて
ウェハー７の周縁をガイドするようになっている。

【００２３】またウェハーガイド６は、ウェハー７の周
縁をガイドするウェハー周縁要所の動作位置Ｃ（図１
（ｂ）参照）と、ウェハー７から引き離れた待機位置Ｄ
（図１（ａ）参照）とに移動する可動構造となってい
る。本発明の実施例１に係るウェハーガイド６は、静電
吸着ステージ４側に待機し、その待機位置Ｄからウェハ
ー７の周縁をガイドするウェハー周縁要所の動作位置Ｃ
に移動する可動構造のものである。

【００２４】以下、本発明の実施例１に係るウェハーガ
イド６の具体例を図１を用いて説明する。図に示すよう
に下部電極３，静電吸着ステージ４，カバーリング１３
には、静電吸着ステージ４上のウェハー７の外周縁部に
対応させて、上下に貫通する貫通穴１６が設けられ、ウ
ェハーガイド６は貫通孔１６内に昇降可能に組込まれて
いる。ウェハーガイド６は、その上端に前記立上り部６
ａが設けられ、その下端が図示しない昇降機に連結され
ている。

【００２５】図２（ａ）に示す実施例のウェハーガイド
６は、少なくとも３本以上のガイドピン１７を有してい
る。この場合、貫通孔１６は、静電吸着ステージ４上の
ウェハー周縁要所に少なくとも４個以上設けられてお
り、ウェハーガイド６のガイドピン１７は、各貫通孔１
６内に昇降可能に内装され、各ガイドピン１７は、その
上端に前記立上り部６ａが設けられ、その下端が図示し
ない昇降機に連結されている。尚、ガイドピン１７は、
ウエハー７の一部にオリエンテーションフラット７ａが
形成されているため、４個設けたが、オリエンテーショ
ンフラット７ａがない円形のウエハーの場合には少なく
とも３個設ければよく、要はウエハー７を回転させずに
横方向へのズレを阻止できる本数であれば、その数は限
定されない。

【００２６】図２（ｂ）に示す実施例のウェハーガイド
６は、型枠（斜線を施した部分）１８を有しており、型
枠１８は、ウェハー７の外形形状に倣って整形され、静
電吸着ステージ４上のウェハー周縁要所に配置されるも
のであり、型枠１８の内周側に前記立上り部６ａが設け
られている。この場合、貫通孔１６は、環状にウェハー
周縁を取囲んで設けられている。尚、型枠１８は、ウェ
ハー周縁の全周を取囲むリング状のものとしたが、その
周方向に複数に分割した型枠を用いてもよく、さらには
円周の一部をなす型枠１８を所定ピッチの空スペースを
もって周方向に配置したものでもよい。

【００２７】次に動作について説明する。処理室１２内
に搬送されたウェハー７は、その裏面がリフトピン５に
より支えられ、リフトピン５が下降するのに伴い静電吸
着ステージ４に載置される。処理室１２はガス導入口１
からのガスをガス導入部１４から流した状態で数百ｍＴ
ｏｒｒから数十Ｔｏｒｒの範囲内のある一定圧力に保た
れ、１３．５６ＭＨｚの高周波電力を下部電極３と上部
電極１との間に印加することによりプラズマを発生さ
せ、静電吸着ステージ４上のウェハー７をエッチング処
理する。プラズマ発生中に静電吸着ステージ４に正又は
負の直流電圧を印加すると、ウェハー７は静電気力によ
り静電吸着ステージ４に吸着される。

【００２８】図１（ａ）はエッチング処理中の処理室を
示す断面図である。エッチング処理終了後ウェハー７を
リフトピン５にて持ち上げる前にウェハーガイド６がウ
ェハー７の外周部に上昇し、ウェハーガイド６は、静電
吸着ステージ４付近からウェハー搬出入位置Ａ付近の高
さ位置Ｂまで立上り、その立上り部６ａがウェハー７の
周縁をガイドする位置に配置される（図１（ｂ）参
照）。

【００２９】図１（ｂ）は、ウェハー７をリフトピン５
により持ち上げる直前の処理室１２の断面図である。ウ
ェハー７の周縁とウェハーガイド６の立上り部６ａとの
隙間は、ウェハー７の搬送の精度を考えると約１ｍｍ前
後が望ましい。次に静電吸着ステージ４内に備えられた
リフトピン５によりウェハー７を押し上げ、静電吸着ス
テージ４から引き離す。この際、残留電荷によりウェハ
ー７が飛び跳ねるが、ウェハー７は、その周縁がウェハ
ーガイド６に拘束され、リフトピン５上でのウェハー７
の横方向へのずれを約１ｍｍ前後に押さえることができ
る。この約１ｍｍ前後のずれは、搬送ロボット１０のウ
ェハー積載位置の形状を一般的なテーパーをつけた落と
し込み形状にすることにより、修正できる。図１（ｃ）
はウェハーをウェハー搬出入位置Ａまでリフトアップし
た処理室１２の断面図である。ウェハー搬出入位置Ａに
リフトピン５により押し上げられたウェハー７は、搬送
室１１に設けられた搬送ロボット１０により入れ替えが
行われる。

【００３０】（実施例２）図３は、本発明の実施例２に
係るドライエッチング装置の処理室を示す断面図であ
る。

【００３１】実施例１の場合には、ウェハー周縁のカバ
ーリング１３上に貫通孔１６が設けられてしまい、ウェ
ハー７をエッチング処理する際に、貫通孔１６によって
エッチング処理中のプラズマ状態が不均一になってしま
うことがある。

【００３２】そこで、本発明の実施例２では、ウェハー
ガイド６を上部電極１側に待機させたものである。実施
例２は、上部電極１の下面に貫通孔１６を設け、貫通孔
１６内にウェハーガイド６を組込み、ウェハー７をリフ
トピン５により押し上げる際に、ウェハーガイド６を貫
通孔１６から下方に繰出し、ウェハー７の周縁をガイド
させるようにしたものである。

【００３３】実施例２のウェハーガイド６は、静電吸着
ステージ４付近からウェハー搬出入位置Ａ付近の高さ位
置Ｂ（図３（ｂ）参照）まで立上がる立上り部６ａが下
端に設けられ、その上端が図示しない昇降機に連結され
ている。実施例２のウェハーガイド６としては、図３
（ａ）に示す実施例のガイドピン１７を有するウェハー
ガイド、或いは図３（ｂ）に示す実施例の型枠１８を有
するウェハーガイドを用いることができる。

【００３４】図３（ａ）はエッチング処理中の処理室１
２の断面図である。ウェハーガイド６は、エッチング処
理中は上部電極１内に繰り入れられて収容されている。
エッチング処理後ウェハー７をリフトピン５にて持ち上
げる前に、ウェハーガイド６はウェハー７の外周部に下
降し、その立上り部６ａが静電吸着ステージ４付近から
ウェハー搬出入位置Ａ付近の高さ位置Ｂまで立上がって
配置され、ウェハー７の周縁をガイドするため、ウェハ
ー脱離時にウェハー７がリフトピン５上で横方向にずれ
るのを防止する役目を果たす。

【００３５】図３（ｂ）はウェハー７をリフトピン５に
より持ち上げる直前の処理室１２の断面図である。ウェ
ハー７の周縁とウェハーガイド６の立上り部６ａとの隙
間は、搬送の精度を考えると約１ｍｍ前後が望ましい。

【００３６】図３（ｃ）はウェハー７をウェハー搬出入
位置Ａまでリフトアップし、ウェハーガイド６がガス導
入部まで上昇した時の処理室１２の断面図である。ウェ
ハー７をリフトアップしたあとウェハーガイド６は上部
電極１内まで上昇し、その後処理室１２に設けられた搬
送ロボット１０によりリフトピン５上のウェハー７を入
れ替える。本実施例ではウェハーガイド６が上部電極１
内に繰り入れられているため、静電吸着ステージ４上の
ウェハー７の周縁には、実施例１のような貫通孔１６の
ような穴等がなくエッチング処理中にプラズマ状態が不
均一になる等の影響を与えない。また、静電吸着ステー
ジ４及び下部電極３の構造が簡略され、製作やメンテナ
ンスが容易となる。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ウ
ェハーガイドを静電吸着ステージ上のウェハー周縁要所
に配置し、ウェハーをリフトピンにより静電吸着ステー
ジから押し上げる際に、ウェハーガイドを静電吸着ステ
ージ付近からウェハー搬出入位置付近の高さ位置まで立
上げて設け、ウェハーガイドの立上り部によりウェハー
の周縁をガイドするため、ウェハーの離脱時にリフトピ
ン上でのウェハーの横方向への位置ズレを補正すること
ができ、ウェハー搬送ミスやウェハー割れを防ぐことが
できる。

【００３８】さらにウェハーガイドは、ウェハーをガイ
ドするウェハー周縁の要所の動作位置と、ウェハーから
引き離された待機位置とに移動するため、ウェハガイド
がエッチング処理中のプラズマ状態に悪影響を及ぼすこ
とを回避できる。

【００３９】さらにウェハーガイドは、静電吸着ステー
ジ側或いはガスを導入する電極側のいずれにも待機させ
ることができ、ドライエッチングの設計に自由度を増す
ことができる。

【００４０】さらにウェハーガイドをガス導入の電極側
に待機させることにより、ウェハー周縁にはエッチング
処理中のプラズマ状態に悪影響を及ぼす干渉物がなく、
前記プラズマ状態を均一に保つことができる。

【００４１】さらにウェハーガイドには、ガイドピン又
は型枠を選定して用いることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１のドライエッチング装置のエ
ッチング処理室の構造を示す断面図であり、（ａ）はエ
ッチング処理中、（ｂ）はウェハーのリフトアップ時、
（ｃ）はウェハーのリフトアップ後の処理室をそれぞれ
示す断面図である。

【図２】（ａ）は本発明のウェハーガイドがガイドピン
を有する実施例を示す平面図、（ｂ）は本発明のウェハ
ーガイドが型枠を有する実施例を示す平面図である。

【図３】本発明の実施例２のドライエッチング装置のエ
ッチング処理室の構造を示す断面図であり、（ａ）はエ
ッチング処理中、（ｂ）はウェハーのリフトアップ時、
（ｃ）はウェハーのリフトアップ後の処理室をそれぞれ
示す断面図である。

【図４】ドライエッチング装置を示す全体図である。

【図５】従来のドライエッチング装置のエッチング処理
室の構造を示す断面図であり、（ａ）はエッチング処理
中、（ｂ）はウェハーのリフトアップ後の処理室をそれ
ぞれ示す断面図である。

【符号の説明】

１ 上部電極 ２ａ ガス導入口 ２ｂ 排気口 ３ 下部電極 ４ 静電吸着ステージ ５ リフトピン ６ ウェハーガイド ６ａ 立上り部 ７ ウェハー ８ カセット ９ カセットステージ １０ 搬送ロボット １１ 搬送室 １２ 処理室 １３ カバーリング １４ ガス導入部 １５ ゲートバルブ

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電吸着ステージと、リフト部と、ウェ
   ハーガイドとを有し、処理室内の対をなす一方の電極か
   らガスを導入しつつ電極の対間に高周波電力を印加して
   プラズマを発生させ、該プラズマによりウェハーをエッ
   チング処理するドライエッチング装置であって、 静電吸着ステージは、対をなす他方の電極側に設けら
   れ、静電力によりウェハーを吸着保持するものであり、 リフト部は、昇降可能に設けられ、前記静電吸着ステー
   ジと、その上方のウェハー搬出入位置との間にウェハー
   の裏面を支えて昇降し、ウェハーを静電吸着ステージ上
   に載置し、或いはウェハーを静電吸着ステージから離脱
   させてウェハー搬出入位置に押し上げるものであり、 ウェハーガイドは、前記静電吸着ステージ上のウェハー
   周縁の要所に配置され、前記リフト部にて押し上げられ
   るウェハーの周縁をガイドするものであることを特徴と
   するドライエッチング装置。
2. 【請求項２】 前記ウェハーガイドは、前記静電吸着ス
   テージ付近からウェハー搬出入位置付近の高さ位置まで
   立上る立上り部を有し、該立上り部にてウェハーの周縁
   をガイドするものであ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】 前記ウェハーガイドは、ウェハーをガイ
   ドするウェハー周縁要所の動作位置と、ウェハーから引
   き離された待機位置とに移動するものであることを特徴
   とする請求項１又は２に記載のドライエッチング装置。
4. 【請求項４】 前記ウェハーガイドは、前記静電吸着ス
   テージ側で待機するものであることを特徴とする請求項
   ３に記載のドライエッチング装置。
5. 【請求項５】 前記ウェハーガイドは、ガスを導入する
   前記一方の電極側で待機するものであることを特徴とす
   る請求項３に記載のドライエッチング装置。
6. 【請求項６】 前記ウェハーガイドは、ガイドピンを有
   し、 ガイドピンは、前記静電吸着ステージ上のウェハー周縁
   要所に配置されるものであることを特徴とする請求項
   １，２，３，４又は５に記載のドライエッチング装置。
7. 【請求項７】 前記ウェハーガイドは、型枠を有し、 型枠は、ウェハーの外形形状に倣って整形され、前記静
   電吸着ステージ上のウェハー周縁要所に配置されるもの
   であることを特徴とする請求項１，２，３，４又は５に
   記載のドライエッチング装置。