JPH08274153A - 試料処理方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】ウエハ吸着の信頼性向上およびプラズマ処理特
性の悪影響のない試料処理を行う。 【構成】ウエハを静電吸着力により試料台に保持してプ
ラズマ処理する方法において、弾性部材をアース電位に
しウエハを試料台に配置して弾性部材にウエハを当接さ
せ、次に試料台に負電圧を印加してウエハを試料台に静
電吸着させ、ウエハの静電吸着後にウエハ裏面に伝熱ガ
スを導入し、ウエハが目標の温度まで冷却されたら弾性
部材を電気的にフローティング状態にし、プラズマを発
生させてプラズマ処理を実施し、プラズマ処理が終了し
たらプラズマの消滅および伝熱ガスの供給停止を行い、
弾性部材を再びアース電位にし、他方試料台に正電圧を
一定時間印加し、その後試料台への電圧印加を停止し、
試料台からウエハを搬送する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は静電吸着を利用した試料
処理方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の装置として、例えば、特開昭６２
−２８６２４９号公報に記載のように、絶縁層内部また
は絶縁層と基材との境界部に第１の電極を設け、さらに
絶縁層を貫通する第２の電極を絶縁層表面に露出または
表面から突出させ、この両電極間に電圧を印加してウエ
ハを吸着するものがある。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】上記従来技術はウエハ
吸着の信頼性について配慮されておらず、第２の電極を
露出させた場合には、ソリを生じていないウエハを吸着
するのには良いが、ソリを生じたウエハを吸着する場合
は、第２の電極がウエハと接触せずに吸着できない恐れ
がある。また、逆に第２の電極を突出させた場合は、ソ
リを生じたウエハを吸着するのには良いが、ソリを生じ
ていないウエハを吸着する場合は、第２の電極が邪魔を
してウエハと絶縁層とが完全に密着せずに吸着できない
恐れがある。さらに、エッチング処理中にウエハとアー
ス電位である第２の電極とが接触しているので、ウエハ
に入射するイオンに不均一な分布を生じ、エッチング特
性、特にエッチング速度の均一性に悪影響を及ぼす恐れ
がある。

【０００４】本発明の目的は、ウエハ吸着の信頼性を向
上でき、かつ、プラズマ処理特性に悪影響を及ぼすこと
のない試料処理方法を提供することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、ウエハを静電吸着力により試料台に保持してプラズ
マ処理する試料処理方法において、弾性部材をアース電
位にしウエハを試料台に配置して弾性部材にウエハを当
接させ、次に試料台に負電圧を印加してウエハを試料台
に静電吸着させ、ウエハの静電吸着後にウエハ裏面に伝
熱ガスを導入し、ウエハが目標の温度まで冷却されたら
弾性部材を電気的にフローティング状態にし、プラズマ
を発生させてプラズマ処理を実施し、プラズマ処理が終
了したらプラズマの消滅および伝熱ガスの供給停止を行
い、弾性部材を再びアース電位にし、他方試料台に正電
圧を一定時間印加し、その後試料台への電圧印加を停止
し、試料台からウエハを搬送するようにしたものであ
る。

【０００６】

【作用】アース電位に接続可能な弾性部材をウエハ裏面
に設け、弾性部材をアース電位にしウエハを試料台に配
置して弾性部材にウエハを当接させ、次に試料台に負電
圧を印加してウエハを試料台に静電吸着させる。これに
より、弾性部材はウエハの自重と静電吸着力とにより試
料台表面と同一レベルまで変形を生じ、ウエハのソリの
有無にかかわらず確実に弾性部材をウエハに接触させる
ことができ、ウエハ吸着の信頼性を向上できる。ウエハ
の静電吸着後にウエハ裏面に伝熱ガスを導入し、ウエハ
が目標の温度まで冷却されたら弾性部材を電気的にフロ
ーティング状態にし、プラズマを発生させてプラズマ処
理を実施する。これにより、プラズマ中のイオンがウエ
ハを局部的に流れることもなく、プラズマ処理特性に及
ぼす悪影響を防止できる。プラズマ処理が終了したらプ
ラズマの消滅および伝熱ガスの供給停止を行い、弾性部
材を再びアース電位にし、他方試料台に正電圧を一定時
間印加し、その後試料台への電圧印加を停止させる。こ
れにより、試料台からのウエハの取り外しが容易に行
え、ウエハを試料台から搬送できる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図１ないし図４に
より説明する。この場合はプラズマ処理装置として、例
えば、有磁場マイクロ波装置に適用したものである。真
空室１の上部には、例えば、石英製の放電管２が設けて
あり、真空処理室を形成している。真空室１には、真空
処理室内にプラズマ処理、例えば、エッチング処理用の
処理ガスを供するガス供給源（図示省略）につながるガ
ス供給孔６が設けてあり、また、真空処理室内部を所定
圧力に減圧，排気する真空ポンプ９に圧力調整用のバル
ブ８を介してつながる排気口７が設けてある。

【０００８】放電管２の外側には、放電管２を囲んで導
波管３が設けてあり、さらにその外側には放電管２内に
磁界を発生させるソレノイドコイル５が設けてある。導
波管３の端部にはマイクロ波を発するマグネトロン４が
設けてある。

【０００９】真空室１の底部には、絶縁材１０を介して
被処理物であるウエハ１８を配置可能な試料台１１が設
けてある。試料台１１の上面には、絶縁膜１７が、例え
ば、コーティングして設けてあり、ウエハ１８は絶縁膜
１７上に配置される。試料台１１には、高周波電源およ
びローパスフィルタ２８を介して直流電源２２が接続し
てあり、試料台１１に高周波電力および直流電圧を印加
可能になっている。直流電源２２は切換スイッチ２３に
よって正負の電圧に切換え可能となっている。

【００１０】試料台１１内には、冷媒流路１２が設けて
あり、試料台１１を冷却可能な冷媒を循環させる冷媒供
給装置１３が接続してある。試料台１１の中央部には、
ウエハ１８の搬送時に用いる押上ピン１４が設けてあ
り、押上ピン１４は押上装置１５に連結されている。試
料台１１中央の押上ピン１４が設けられた空間の隙間に
は、バルブ１９およびマスフローコントローラ２０を介
して伝熱ガスである、例えば、Ｈｅガスが供給可能にな
っており、ウエハ１８の裏面に供給可能となっている。
また、該隙間にはバルブ２１を介して真空ポンプ９につ
ながるＨｅガスの排気流路が設けてある。

【００１１】さらに、試料台１１の上部には、図２およ
び図３に詳述したように、試料台１１の上面の凸部の外
側でウエハ１８の裏面に対応する位置に弾性部材である
導電板バネ２５が設けてあり、導電板バネ２５はサセプ
タ２４に支持されてネジ２６で固定してある。導電板バ
ネ２５にはリード線２７が接続してあり、他端はローパ
スフィルタ２８およびスイッチ２９を介してアースに接
地してある。リード線２７は、フィードスルー３１およ
び３２を通して真空室１外に出される。

【００１２】直流電源装置２２の切換スイッチ２３とス
イッチ２９は、制御装置３０からの制御信号によって作
動可能に接続されている。制御装置３０は、ウエハ１８
を静電吸着する場合、切換スイッチ２３を接点ａに接続
し、負電圧を試料台１１に印加し、スイッチ２９をアー
スに接続する。制御装置３０は、ウエハ１８のプラズマ
処理中はスイッチ２９を切って電気的にフローティング
状態にする。なお、場合によっては処理中もアースに接
続したままであっても良い。制御装置３０は、ウエハ１
８を試料台１１から外す場合、切換スイッチ２３を接点
ｂに接続し、正電圧を試料台１１に印加し、このとき
は、スイッチ２９をアースに接続する。

【００１３】このように構成された装置により、真空処
理室内にガス供給孔６から導入した処理ガスを、マグネ
トロン４によって発生させたマイクロ波電界とソレノイ
ドコイル５によって発生させた磁界との相互作用を利用
してプラズマ化し、また、高周波電源１６によって高周
波電力を試料台１１に印加して、ウエハ１８に入射する
プラズマ中のイオンのエネルギを制御しながらウエハ１
８をエッチング処理する。

【００１４】このとき、試料台１１は冷媒供給装置１３
によって冷媒流路１２に供給される冷媒によって冷却さ
れる。これにより、ウエハ１８裏面に供給されたＨｅガ
スを熱伝達媒体としてウエハ１８が冷却される。このと
き、バルブ１９は開で、バルブ２１は閉である。

【００１５】なお、ここで、ウエハ１８が試料台１１に
配置されて保持され、処理が行なわれた後、ウエハ１８
を試料台１１から外すまでの工程を図４により説明す
る。まず、スイッチ２９によって導電板バネ２５をアー
ス電位にし（これをステップ３１に示す。）、この状態
で搬送装置によりウエハ１８を試料台１１上に配置する
（これをステップ３２に示す）。なお、ウエハ１８の配
置の詳しくは図示を省略した搬送手段によって真空処理
室内にウエハ１８が搬入され、該搬入されたウエハ１８
を押上ピン１４が上昇することで受け取り、搬送手段が
逃げた後押上ピン１４が下降してウエハ１８を試料台１
１上に配置する。これにより、ウエハ１８が試料台１１
上に配置されると、ウエハ１８裏面に導電板バネ２５が
接触する。

【００１６】次に、制御装置３０によって切換スイッチ
２３を操作し、直流電源装置２２によって試料台１１に
負電圧を印加し、ウエハ１８を試料台１１上に静電吸着
させる（これをステップ３３に示す。）。この状態でバ
ルブ１９を開いてＨｅガスをウエハ１８裏面に導入する
（これをステップ３４に示す。）。これにより、ウエハ
１８の温度は試料台１１の温度とほぼ同じ温度まで急激
に下がる。そして、ウエハ１８が目標の温度まで冷却さ
れると（これをステップ３５に示す。）、導電板バネ２
５をスイッチ２９を切って電気的にフローティング状態
にし（これをステップ３６に示す。）、プラズマを発生
させてエッチング処理を開始する（これをステップ３７
に示す。） その後、エッチング処理が終了するとプラズマを消滅さ
せる（これをステップ３８に示す。）。これとともにバ
ルブ１９を閉めてＨｅガスを止め（これをステップ３９
に示す。）、再びスイッチ２９によって導電板バネ２５
をアース電位にする（これをステップ４０に示す。）。
そして、この状態で制御装置３０によって切換スイッチ
２３を操作し、直流電源装置２２によって試料台１１に
正電圧を一定時間印加する（これをステップ４１に示
す。）。これにより、絶縁膜８に帯電している電荷を消
去し、ウエハ７の取りはずしを容易にする。そして、一
定時間たつと切換スイッチ２３をフローティング状態に
し、直流電源装置２２からの出力を０Ｖにし（これをス
テップ４２に示す。）、バルブ２１を開いて伝熱ガス供
給用の流路内を排気する（これをステップ４３に示
す。）。

【００１７】以上の動作により１回のエッチング処理が
終了し、搬送装置によりウエハ７を他のステーションに
搬送する（これをステップ４４に示す。）。

【００１８】以上、本一実施例によれば、ウエハ１８が
試料台１１に配置されることにより、ウエハ１８裏面で
導電板バネ２５がウエハ１８に当接し、導電板２５はウ
エハ１８の自重または、静電吸着力によってウエハ１８
に押されてたわみ、ウエハ１８が試料台１１に確実に吸
着保持される。これにより、ウエハ吸着の信頼性が向上
する。また、プラズマ処理中は、スイッチ２９を電気的
フローティング状態にして、ウエハ処理を行なうので、
プラズマ中のイオンがウエハ１８を局部的に流れること
はなく、プラズマ処理特性に悪影響を及ぼすことがな
い。また、ウエハの取り外し時には、試料台１１に正電
圧を印加できるので、ウエハ１８の取り外しが簡単に行
なえる。また、導電板バネ２５はサセプタ２４とウエハ
１８とによって覆われており、ウエハ１８裏面から漏れ
るＨｅガスによって保護され、プラズマが導電板バネ２
５部に入り込むことがないので、導電板バネに損傷を与
えることはない。

【００１９】次に、本発明の他の実施例を図５および図
６により説明する。本図において前記図１ないし図３と
同符号は同一部材を示し説明を省略する。本図が図１お
よび図２と異なる点は、導電板バネ２５を押上ピン１４
の上端部に設けた点である。この場合、リード線２７は
押上ピン１４の内部を通って真空室１外に出る。

【００２０】上記のように構成された装置では、前記一
実施例と同様なステップで処理される。これにより、前
記一実施例と同様な効果を得ることができる。また、本
実施例では、導電板バネ２５を押上ピン１４部に設けて
いるので、試料台の構成が簡単になるという効果があ
る。なお、本実施例では弾性部材を導電板バネとした
が、板バネまたはコイルばね等の弾性部材の先端に導電
材を設けるようにしても良い。

【００２１】

【発明の効果】本発明によれば、ウエハ吸着の信頼性を
向上でき、しかもプラズマ処理特性に悪影響を及ぼすこ
とを防ぐことができるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例であるプラズマ処理装置
を示す構成図である。

【図２】図１の導電板バネ部詳細断面図である。

【図３】図２をＡから見た平面図である。

【図４】図１の装置を用いて本発明を実施するステップ
図である。

【図５】本発明の第２の実施例であるプラズマ処理装置
を示す構成図である。

【図６】図５の導板バネ部の詳細断面図である。

【符号の説明】

２…放電管、４…マグネトロン、５…ソレノイドコイ
ル、１１…試料台、１４…押上ピン、１７…絶縁膜、１
８…ウエハ、２２…直流電源装置、２３…切換スイッ
チ、２５…導電板バネ、２９…スイッチ、３０…制御装
置。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ウエハを静電吸着力により試料台に保持し
   てプラズマ処理する試料処理方法において、弾性部材を
   アース電位にしウエハを前記試料台に配置して前記弾性
   部材に前記ウエハを当接させ、次に前記試料台に負電圧
   を印加して前記ウエハを前記試料台に静電吸着させ、前
   記ウエハの静電吸着後に前記ウエハ裏面に伝熱ガスを導
   入し、前記ウエハが目標の温度まで冷却されたら前記弾
   性部材を電気的にフローティング状態にし、プラズマを
   発生させてプラズマ処理を実施し、前記プラズマ処理が
   終了したら前記プラズマの消滅および伝熱ガスの供給停
   止を行い、前記弾性部材を再びアース電位にし、他方前
   記試料台に正電圧を一定時間印加し、その後前記試料台
   への電圧印加を停止し、前記試料台から前記ウエハを搬
   送することを特徴とする試料処理方法。