JPH08293486A - 真空処理方法及び装置 - Google Patents

真空処理方法及び装置

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JPH08293486A
JPH08293486A JP9824395A JP9824395A JPH08293486A JP H08293486 A JPH08293486 A JP H08293486A JP 9824395 A JP9824395 A JP 9824395A JP 9824395 A JP9824395 A JP 9824395A JP H08293486 A JPH08293486 A JP H08293486A
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JP
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insulating film
vacuum processing
sample
wafer
switch
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JP9824395A
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Yoichi Ito
陽一 伊藤
Hiroyuki Shichida
弘之 七田
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Hitachi Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【目的】停電あるいは誤動作により電源が遮断された場
合等の異常時においてもスル−プットの低下を防止する
のに好適な真空処理方法および装置を提供する。 【構成】静電吸着電極12と直流電源13の間にスイッ
チ15を設け、正常時にはプラズマ6を生成した状態で
スイッチ15を端子17と接続することにより静電吸着
電極12を抵抗18を介して接地し、異常時にはスイッ
チ15を端子19と接続して静電吸着電極12と直流電
源13を遮断するようにスイッチ15を操作する。下部
電極7にはウエハ1裏面と処理室27を連通するHeガ
ス抜き孔29とこの孔29を非通電時開放するOリング
を有する蓋31と、Heガス20の排気管32を非通電
時開放するバルブ33を介して冷却ガス導入配管23と
が処理室の間に設けてある。異常時には蓋、バルブを開
き、ウエハ裏面、冷却ガス導入配管23内に残留するH
eガスを差圧により処理室に排出する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、真空処理方法および装
置に係り、特に半導体素子基板(基板)等の試料を静電
吸着力により支持した状態で裏面に伝熱ガスを導入し
て、温度制御しながら処理するのに好適な真空処理方法
および装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来技術としては、例えば、特開昭60
−115226号公報記載のように処理中の基板を均一
に冷却するために静電吸着とガス冷却を併用する方法が
提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、処
理中に停電あるいは誤動作により異常が生じて電源が遮
断された場合に、基板裏面に残留する冷却ガス(伝熱ガ
ス)が基板と絶縁膜の表面粗さ程度の隙間から処理室に
排出されてガス圧力が減少するが、この時間は非常に長
く、この間、基板を支持するために絶縁膜の抵抗を高く
して静電吸着力の減少を遅くする必要がある。
【0004】このために、正常時においても除電時間が
長くなり、スル−プットが低下するという問題があっ
た。
【0005】逆に、絶縁膜の抵抗を低くして静電吸着力
をすみやかに低減すると正常時の除電時間は短くできる
が、しかし、異常時においてガス圧力により基板が浮き
上がって電極上でずれたり、電極から落下して搬送が困
難となり、基板を装置外に取り出すために処理室を大気
開放する必要が生じ、スル−プットが低下するという問
題があった。
【0006】本発明の目的は、正常時にはすみやかに残
留吸着力を低減でき、異常時には基板等の試料(ウエ
ハ)裏面の伝熱ガスが処理室に排出されるまで残留吸着
力によりウエハを支持することで、ウエハの浮き上がり
による電極上でのずれ、電極からの落下を防止して、高
いスル−プットで処理できる真空処理方法および装置を
提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記した問題を解決する
ために、電極にウエハ裏面と処理室を連通する伝熱ガス
抜き孔を設けるとともにこの孔を非通電時開放する蓋を
設け、さらに伝熱ガス導入配管と処理室を非通電時に連
通するバルブを設ける。
【0008】次に、静電吸着電極の残留吸着力の減少の
時定数をコントロ−ルする方法としては、以下の二つの
方法が考えられる。
【0009】まず、一つ目は、直流電源と絶縁膜とスイ
ッチにより構成された静電吸着回路と並列に抵抗を設け
る。そして、正常時には処理終了後ウエハを解放する際
にプラズマを生成した状態で絶縁膜を抵抗を介して接地
し、異常時には直流電源と絶縁膜を遮断するようにスイ
ッチを動作する。
【0010】次に、二つ目は、静電吸着回路に抵抗とコ
ンデンサの並列回路を直列に設け、さらにスイッチを介
して並列に抵抗を設ける。そして、正常時には処理終了
後ウエハを解放する際にプラズマを生成した状態で絶縁
膜を抵抗を介して接地し、異常時には直流電源と絶縁膜
を抵抗とコンデンサの並列回路を介して接続するように
スイッチを動作する。
【0011】
【作用】処理中に停電あるいは誤動作により電源が遮断
される等の異常が発生するとウエハ裏面への伝熱ガスの
供給が停止されるとともに、ウエハ裏面と処理室を連通
する蓋と伝熱ガス導入配管と処理室を連通するバルブが
開くのでウエハ裏面と伝熱ガス導入配管に残留する伝熱
ガスが処理室との差圧により処理室に排出される。異常
時にはこのように動作するので、ウエハ裏面と伝熱ガス
導入配管を処理室と同圧力まで排出する時間を、従来技
術に比べて短くできる。したがって、この時間だけ残留
吸着力によりウエハを支持すれば良いことになり、絶縁
膜の抵抗を従来技術より低くすることができ、正常時に
ウエハを解放する際にスル-プットが低下しないように
残留吸着力をすみやかに低減できる。
【0012】次に、上記の二つの方法について静電吸着
電極の残留吸着力の減少の時定数を考える。
【0013】まず、一つ目では正常時の残留吸着力の減
少の時定数は、絶縁膜の抵抗と絶縁膜とウエハの隙間の
静電容量の積、異常時には絶縁膜とウエハの接触抵抗と
隙間の静電容量の積となる。したがって、通常は、絶縁
膜の抵抗に比べて絶縁膜とウエハの接触抵抗の方が高
く、正常時に比べて異常時の残留吸着力の減少の時定数
を長くすることができる。
【0014】次に、二つ目では正常時の残留吸着力の減
少の時定数は、一つ目と同じである。しかし、異常時の
時定数は、可変抵抗とコンデンサの並列回路の可変抵抗
を絶縁膜の抵抗よりも高く、しかもコンデンサの静電容
量を絶縁膜とウエハの隙間の静電容量より大きくするこ
とにより、並列回路の可変抵抗の抵抗値とコンデンサの
静電容量の積となり絶縁膜の抵抗、ウエハの種類等に無
関係に任意の値に調整できることになる。
【0015】
【実施例】以下、本発明の第1の実施例を適用した、い
わゆる、有磁場マイクロ波エッチング装置の構成につい
て図1および図2により説明する。なお、ウエハ1の静
電吸着は、モノポ−ル方式を適用している。
【0016】図1において、ウエハ1のエッチングは、
放電管2内に導入したプロセスガス3をマイクロ波4と
ソレノイド5による磁場の相互作用によりプラズマ6化
し、さらに、下部電極7に高周波電源8により高周波を
印加して、ウエハ1に入射するイオンのエネルギ−を制
御しながら行う。ウエハ1のエッチングが終了すると該
エッチング済みウエハ1は、ウエハ押し上げ装置9の作
動により下部電極7から搬送装置に(図示省略)渡され
た後、該搬送装置により他の場所に搬送される。また、
下部電極7上には、電極10表面にAl23を主成分と
した絶縁膜11を設けた静電吸着電極12が固定されて
おり、さらに、下部電極7と直流電源13の間に高周波
を遮断するフィルタ14を介してスイッチ15が設けて
あり、スイッチ15を端子16と接続することにより静
電吸着電極12に直流電圧を印加でき、端子17と接続
することにより静電吸着電極12を抵抗18を介して接
地でき、端子19と接続することにより静電吸着電極1
2を他の回路と遮断できるようにしてある。
【0017】一方、エッチングされるウエハ1の冷却
は、スイッチ15を端子16と接続して絶縁膜11とウ
エハ1間に直流電圧を印加した後、前述した方法により
プラズマ6を生成することにより生じる静電吸着力によ
りウエハ1を支持した状態で、Heガス20をマスフロ
−コントロ−ラ21により流量を調整して、バルブ22
を開いて冷却ガス導入配管23を通してウエハ1裏面に
導入することにより行う。そして、処理が終了するとH
eガス20をバルブ24を開いて真空ポンプ25により
排気し、圧力計26により検出される圧力が処理室27
内と同圧力になるとスイッチ15を端子17と接続する
ことにより、絶縁膜11の両端を接地して残留吸着力を
低減する。その後、プラズマ6を消滅して、ウエハ1の
搬送を行う。
【0018】また、下部電極7には、ウエハ1裏面と処
理室27を連通する絶縁パイプ28により電極10と絶
縁されたHeガス抜き孔29とこの孔29を非通電時開
放するOリング30を有する蓋31が設けてあり、さら
に、Heガス20の排気管32を非通電時開放するバル
ブ33が冷却ガス導入配管23と処理室27の間に設け
てある。正常時は、例えばソレノイドを用いたアクチュ
エ−タ34により蓋31は、下部電極7に押し付けられ
て、Heガス抜き孔29は封止されており、さらに、バ
ルブ33も閉じており、冷却ガス導入配管23と処理室
27は遮断されている。しかし、停電等の異常時には逆
に蓋31、バルブ33が開き、ウエハ1裏面、冷却ガス
導入配管23内に残留するHeガス20を処理室27と
の差圧により処理室27に排出する。
【0019】また、下部電極7は、サ−キュレ−タ35
により冷媒36を循環することにより所定の温度に温調
されている。
【0020】次に、本発明の第1の実施例について正常
時、異常時のウエハ1裏面のHeガス20の圧力と静電
吸着電極12の残留吸着力の関係について図3、図4に
より説明する。
【0021】まず、正常時については、図3に示すよう
にエッチング処理が終了するとウエハ1裏面のHeガス
20をバルブ24を開いて真空ポンプ25により強制的
に排気するのでウエハ1裏面のHeガス20の圧力は、
1秒後に処理室27と同圧力となる。その後、プラズ
マ6を生成した状態でスイッチ15を端子17と接続す
ることにより、絶縁膜11の両端を接地して残留吸着力
をt2秒で減少させ、ウエハ1を搬送する。なお、He
ガス20を排気する時間t1は非常に短く、排気の開始
と同時にスイッチ15を端子17と接続して残留吸着力
を除電することにより、さらにスル−プットの向上を図
ることができる。
【0022】次に、異常時については、図4に示すよう
にウエハ1の処理中に異常が発生すると蓋31、バルブ
33が開き、ウエハ1裏面、冷却ガス導入配管23内に
残留するHeガス20が処理室27との差圧により処理
室27に排出され、正常時の排気時間t1より長いt3
後に処理室27と同圧力となる。よって、この間プラズ
マ6が消滅してもウエハ1が裏面のHeガス20の圧力
により浮き上がらないようにスイッチ15を端子19と
接続して絶縁膜11と直流電源13を遮断して吸着力を
残留させる。
【0023】次に、正常時、異常時の残留吸着力を測定
した結果を図5に示す。測定は、抵抗が約5×107Ω
の絶縁膜11を用いて行った。この結果より、正常時の
残留吸着力は、約7秒後に約0.02N/cm2まで低減
できており、スル−プットが低下するという問題を生じ
なかった。また、異常時の残留吸着力は、印加電圧に依
存するがプラズマ6が消滅して約10秒後においても約
0.4N/cm2の吸着力が残留しており、この間にウエ
ハ1裏面、冷却ガス導入配管23に残留するHeガス2
0を処理室27に排出でき、ウエハ1の浮き上がりによ
るウエハ1のずれ、落下によりスル−プットが低下する
という問題を生じなかった。
【0024】しかし、異常時にプラズマ6が消滅した際
の残留吸着力は、絶縁膜11の抵抗が低いほど速く減少
する傾向にあり、適用できる絶縁膜11の抵抗には下限
がある。
【0025】次に、第2の実施例を適用したエッチング
装置の構成について図6により説明する。第1の実施例
と異なるのは、直流電源13、スイッチ15、絶縁膜1
1により構成される静電吸着回路に可変抵抗37とコン
デンサ38の並列回路を直列に設け、異常時にスイッチ
15により直流電源13と絶縁膜11を並列回路を介し
て接続するようにしたところである。
【0026】次に、正常時、異常時の残留吸着力を測定
した結果を図7に示す。測定は、抵抗が第1の実施例で
は適用できないさらに低い約5×105Ωの絶縁膜11
を用い、可変抵抗37の抵抗を1×107Ω、コンデン
サ38の静電容量を3×10~6Fとして行った。本実施
例では、絶縁膜11の抵抗を第1の実施例に比べてさら
に低くできるので正常時の残留吸着力を瞬時に約0.0
2N/cm2まで低減でき、スル−プットをさらに向上で
きた。また、異常時の残留吸着力は、印加電圧に依存す
るが約10秒後においても約0.4N/cm2の吸着力が
残留しており、第1の実施例と同様の効果が絶縁膜11
の抵抗、ウエハ1の種類によらず得られた。 また、異
常時にプラズマ6が消滅した際の残留吸着力の減少の時
定数は、絶縁膜11の抵抗により変化することができ、
抵抗値を最適化して、ウエハ1を裏面のHeガス20が
排出されるまで浮き上がらないよう支持しても同様の効
果が得られる。
【0027】以上の実施例では、絶縁膜を接地し除電す
るようにしているが、ウエハを接地して除電するように
しても良い。
【0028】また、以上の実施例では、ウエハ1の静電
吸着方法としてモノポ−ル方式について説明したが、ダ
イポ−ル方式についても同様に適用できる。
【0029】つまり、処理中に停電あるいは誤動作によ
り異常が生じて電源が遮断された場合、ダイポールへ通
電する静電吸着用の電源も遮断される。
【0030】この電源の遮断により、静電吸着力の発生
が停止される。そして、その後の吸着力の残留期間中
に、上記したモノポール方式での場合と同様にしてウエ
ハ裏面の伝熱ガスが排出される。
【0031】その後、絶縁膜やウエハが接地されて除電
される。
【0032】このようなダイポール方式でも、上記モノ
ポール方式での効果と同様の上記効果が得られる。
【0033】更に、以上の実施例では、試料を真空処理
する装置として、有磁場マイクロ波エッチング装置を例
に採り説明したが、特にこれに限定されるものではな
い。
【0034】つまり、他方式のエッチング装置や、プラ
ズマCVD装置,減圧CVD装置,スパッタ装置,MB
E装置等の真空成膜装置や、イオン注入装置や、電子ビ
ーム照射・処理装置等の試料を真空処理する装置にも適
用できる。
【0035】尚、これらの真空処理装置では、試料は、
冷却、または加熱されることで、真空処理期間中に所定
温度に制御される。
【0036】
【発明の効果】本発明によれば、正常時、停電あるいは
誤動作により電源が遮断された場合等の異常時において
もスル−プットの低下を防止できる真空処理方法および
装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施例を適用した有磁場マイク
ロ波エッチング装置の全体構成を示した図である。
【図2】図1の静電吸着電極の冷却ガス抜き孔近傍を示
した図である。
【図3】本発明の第1の実施例の正常時の残留吸着力と
ウエハ裏面のガス圧力の関係を示した図である。
【図4】本発明の第1の実施例の異常時の残留吸着力と
ウエハ裏面のガス圧力の関係を示した図である。
【図5】本発明の第1の実施例の正常時、異常時の残留
吸着力の測定結果を示した図である。
【図6】本発明の第2の実施例を適用した有磁場マイク
ロ波エッチング装置の全体構成を示した図である。
【図7】本発明の第2の実施例の正常時、異常時の残留
吸着力の測定結果を示した図である。
【符号の説明】
11…絶縁膜、 12…静電吸着電極、13…直流電
源、15…スイッチ、18…抵抗、29…Heガス抜き
孔、31…蓋、32…排気管、33…バルブ、34…ア
クチュエ−タ、37…可変抵抗、38…コンデンサ。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】試料を、絶縁膜との間に発生させた静電吸
    着力により支持した状態で前記試料裏面に伝熱ガスを導
    入して処理する真空処理方法において、 正常時には前記絶縁膜を接地して除電するステップと、 異常時には吸着力を残留させ、該残留期間中に前記試料
    裏面の伝熱ガスを排出し、そして、前記絶縁膜を接地し
    て除電するステップとを有することを特徴とする真空処
    理方法。
  2. 【請求項2】請求項第1項記載の真空処理方法におい
    て、異常時にスイッチにより前記絶縁膜と静電吸着用の
    直流電源を遮断して吸着力を残留させることを特徴とす
    る真空処理方法。
  3. 【請求項3】請求項第1項記載の真空処理方法におい
    て、異常時にスイッチにより絶縁膜と静電吸着用の直流
    電源を抵抗とコンデンサの並列回路を介して接続して吸
    着力を残留させることを特徴とする真空処理方法。
  4. 【請求項4】試料を、絶縁膜との間に発生させた静電吸
    着力により支持した状態で前記試料裏面に伝熱ガスを導
    入して処理する真空処理装置において、 前記試料裏面、前記伝熱ガスの導入配管をそれぞれ前記
    試料が処理される処理室と連通する非通電時開放する蓋
    とバルブを設け、 静電吸着用の直流電源とスイッチと前記絶縁膜により構
    成される静電吸着回路と並列に抵抗を設けたことを特徴
    とする真空処理装置。
  5. 【請求項5】請求項第4項記載の真空処理装置におい
    て、前記静電吸着回路に抵抗とコンデンサの並列回路を
    直列に設けたことを特徴とする真空処理装置。
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