JPH0878510A - 静電チャックからの試料脱離方法及び静電チャック - Google Patents

静電チャックからの試料脱離方法及び静電チャック

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JPH0878510A
JPH0878510A JP20781394A JP20781394A JPH0878510A JP H0878510 A JPH0878510 A JP H0878510A JP 20781394 A JP20781394 A JP 20781394A JP 20781394 A JP20781394 A JP 20781394A JP H0878510 A JPH0878510 A JP H0878510A
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plasma
power supply
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Katsuo Katayama
克生 片山
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 脱離時間のバラツキを抑制し、脱離時間を更
に短縮する静電チャックからの試料脱離方法及びその実
施に使用する静電チャックを提供する。 【構成】 載置台6の近傍にはリング形状又はロッド
形状等の導電体11,11がチャンバ1の底壁3にそれと平
行に取付けてあり、底壁3からの距離は載置台6上の試
料Sと略同じである。導電体11,11は配線路10にて相互
に接続してあり、配線路10には接続端子12が設けてあ
る。また載置台6の電極8には切り替えスイッチ9の一
端が接続してあり、切り替えスイッチ9の他端は前述し
た接続端子12又は後述する電源端子15と接続可能になっ
ている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハ等の試料
を静電的に固定保持する静電チャックから試料を脱離す
る方法及びその実施に使用する静電チャックに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体ウェハ等の導電性の試料に、プラ
ズマを利用して成膜,エッチング,アッシング等の処理
を行うプラズマ処理装置にあっては、平板状の電極を絶
縁材にて被覆してあり、前記電極に直流電圧を印加し得
るようになした静電チャックが設けられており、該静電
チャック上に試料を載置して前記電極に直流電圧を印加
することによって絶縁材の表面及び試料を帯電させて試
料を静電的に固定保持させている。これによってプラズ
マ処理装置にて試料を高精度に処理することが可能にな
る。
【0003】図4は従来の静電チャックを備えたトライ
オード型のRIE(Reactive Ion Etching)装置
を示す側断面図であり、図中31は円筒状のチャンバであ
る。チャンバ31は、その上部壁32と底壁33との略中間部
分の側壁34が絶縁材にて形成してあり、その他の部分は
導電性の金属材にて形成してある。上部壁32には原料ガ
スを導入するガス導入管44が接続してあり、底壁33には
チャンバ31内を減圧すべく開口43が形成してある。チャ
ンバ31内には、上部壁32の内径と同じ寸法であり複数の
孔35a ,35a ,…が開設されたアース電極35が、側壁34
の絶縁材の部分に上部壁32と平行に固定してある。また
底壁33の略中央には、その内部に円板状の電極38を有
し、該電極38の周囲を絶縁材37にて被覆した載置台36が
前記アース電極35と平行に設けてあり、載置台35上には
半導体ウェハ等の試料Sが載置してある。
【0004】チャンバ31の上部壁32はコンデンサ53を介
して高周波の第1交流電源51の一端に接続してあり、載
置台36の電極37はコンデンサ54を介して第2交流電源52
の一端に接続してある。そして第1交流電源51及び第2
交流電源52の他端は接地してある。前述したコンデンサ
53,54によって上部壁32及び電極38にはバイアス電界が
印加される。
【0005】載置台36とコンデンサ54との間には誘導コ
イル55の一端が並列的に接続してあり、誘導コイル55の
他端は切り替えスイッチ39の一端に接続してある。そし
て切り替えスイッチ39の他端は、直流電源56からの電源
端子45,又は接地端子42と接続可能になっている。切り
替えスイッチ39を電源端子45に接続した場合、誘導コイ
ル55によって高周波がカットされ、直流電源56が保護さ
れると共に、コンデンサ54によって交流電源52が保護さ
れる。
【0006】このような装置によって試料Sをエッチン
グ処理するには、チャンバ31に形成された開口43からの
脱気によってチャンバ31内を所要の圧力に減圧し、交流
電源51からの給電によって上部壁32とアース電極35との
間に放電を発生させ、ガス導入管44からチャンバ31内に
所定流量にて原料ガスを導入してプラズマを生成させ
る。そして、アース電極35に開設した孔35a ,35a ,…
から載置台36上の試料Sの周囲にプラズマを供給すると
共に、交流電源52からの給電によって生じる載置台36の
電極38のバイアスによって、該試料Sに異方性のエッチ
ング処理を行う。
【0007】このとき、脱気の開始前に、切り替えスイ
ッチ39を直流電源56の電源端子45に接続して載置台36の
電極38に直流電圧を印加し、絶縁材37の表面及び試料S
が帯電することによって生じる静電力によって試料Sを
載置台36に固定する。そしてエッチング処理が終了した
後、切り替えスイッチ39の接続を接地端子42に切り替え
て載置台36及び試料Sの帯電を除去し、試料Sを載置台
36から脱離する。
【0008】しかし、このような静電チャックではその
一部に絶縁領域を有する試料の帯電を迅速に除去し得な
いため、直流電圧の印加停止から試料の脱離までに要す
る時間が長く、プラズマ処理のスループットが低いとい
う問題があった。
【0009】そのため、特開平 3−243188号公報に記載
されている装置が提案されている。これは試料の処理が
終了した後に、切り替えスイッチの接続を接地端子に切
り替ると共に、原料ガスに代えてガス導入管から不活性
ガスを導入して脱離用プラズマを生成し、これを載置台
の周囲に供給しすることによって試料の帯電を積極的に
除去するものである。これによって試料の脱離時間が短
縮される。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た脱離用プラズマを用いる従来の方法にあっては、脱離
用プラズマにより試料はフローティング電位になるが、
静電チャックは接地されているためにフローティング電
位にはならず、試料と静電チャックとの間にフローティ
ング電位に相当する電圧がかかる。そのため脱離時間の
バラツキが大きく、試料を安定に脱離回収することが困
難であるという問題があった。
【0011】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、その目的とするところは脱離用プラズマが生
成されるチャンバ内に配置してあり載置台の電極に接続
してある導電体を備えることによって、脱離時間のバラ
ツキを抑制し、脱離時間を更に短縮する静電チャックか
らの試料脱離方法及びその実施に使用する静電チャック
を提供することにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】第1発明に係る静電チャ
ックからの試料脱離方法は、プラズマを生成する容器内
に取付けられた静電チャックの電極に直流電圧を印加し
て静電的に試料を固定し、脱離用のプラズマを前記試料
の周囲に供給すると共に、直流電圧の印加を停止して前
記試料を静電チャックから脱離する方法において、前記
プラズマが存在すべき領域に導電体を配置し、試料を脱
離するときに前記導電体及び前記電極を接続することを
特徴とする。
【0013】第2発明に係る静電チャックは、プラズマ
を生成する真空容器内に取付けられた電極に直流電圧を
印加して静電的に試料を固定し、脱離用のプラズマを前
記試料の周囲に供給すると共に、直流電圧の印加を停止
して前記試料を脱離する静電チャックにおいて、前記プ
ラズマが存在すべき領域に配置した導電体と、前記導電
体及び前記電極との間に介装されたスイッチを備えるこ
とを特徴とする。
【0014】
【作用】本発明にあっては、静電的に固定した試料を脱
離すべく、直流電圧の印加を停止すると共に脱離用のプ
ラズマを試料及び電極の周囲に供給すると、半導体ウェ
ハ等,導電体の試料はプラズマから供給される電子によ
ってフローティング電位になる。一方、脱離用のプラズ
マの生成領域及び供給領域等、プラズマが存在すべき領
域に導電体を配置すると、導電体は前同様にフローティ
ング電位になり、この導電体と静電チャックの電極とを
接続することによって該電極は速やかにフローティング
電位になる。これによって試料及び電極の間の電位差が
短時間内に解消され、脱離時間が短縮されると共に、脱
離時間のバラツキが抑制される。
【0015】
【実施例】以下本発明をその実施例を示す図面に基づい
て具体的に説明する。図1は本発明に係る静電チャック
を備えたトライオード型のRIE装置を示す側断面図で
あり、図中1は円筒状のチャンバである。チャンバ1
は、その上部壁2と底壁3との略中間部分の側壁4が絶
縁材にて形成してあり、その他の部分は導電性の金属材
にて形成してある。上部壁2には原料ガスを導入するガ
ス導入管14が接続してあり、底壁3にはチャンバ1内を
減圧すべく開口13が形成してある。チャンバ1内には、
上部壁2の内径と同じ寸法であり複数の孔5a,5a,…が
開設されたアース電極5が、側壁4の絶縁材の部分に上
部壁2と平行に固定してある。また底壁3の略中央に
は、その内部に円板状の電極8を有し、該電極8の周囲
を絶縁材7にて被覆した載置台6が前記アース電極5と
平行に設けてあり、載置台6上には半導体ウェハ等の試
料Sが載置してある。
【0016】載置台6の近傍にはリング形状又はロッド
形状等の導電体11,11がチャンバ1の底壁3にそれと平
行に取付けてあり、底壁3からの距離は載置台6上の試
料Sと略同じである。導電体11,11は配線路10にて相互
に接続してあり、配線路10には接続端子12が設けてあ
る。また載置台6の電極8には切り替えスイッチ9の一
端が接続してあり、切り替えスイッチ9の他端は前述し
た接続端子12又は後述する電源端子15と接続可能になっ
ている。なお導電体11,11の材料としては、アルミニウ
ム合金,シリコン又はカーボン等金属汚染が発生し難い
ものが好ましい。
【0017】チャンバ1の上部壁2はコンデンサ23を介
して高周波の第1交流電源21の一端に接続してあり、電
源端子15はコンデンサ24を介して第2交流電源22の一端
に接続してある。そして第1交流電源21及び第2交流電
源22の他端は接地してある。前述したコンデンサ23,24
によって上部壁2及び電極8にはバイアスが印加され
る。
【0018】電源端子15とコンデンサ24との間には誘導
コイル25の一端が並列的に接続してあり、誘導コイル25
の他端は直流電源26に接続してある。これによって、誘
導コイル25によって高周波がカットされて直流電源26が
保護されると共に、コンデンサ24によって交流電源22が
保護される。
【0019】このような装置によって試料Sをエッチン
グ処理するには、チャンバ1に形成された開口13からの
脱気によってチャンバ1内を所要に圧力に減圧し、交流
電源21からの給電によって上部壁2とアース電極5との
間に放電を発生させ、ガス導入管14からチャンバ1内に
所定流量にて原料ガスを導入してプラズマを生成させ
る。そして、アース電極5に開設した孔5a,5a,…から
載置台6上の試料Sの周囲にプラズマを供給すると共
に、交流電源22からの給電によって生じる載置台6の電
極8のバイアスによって、該試料Sに異方性のエッチン
グ処理を行う。
【0020】このとき、脱気の開始前に、切り替えスイ
ッチ9を電源端子15に接続して載置台6の電極8に直流
電圧を印加し、絶縁材7の表面及び試料Sが帯電するこ
とによって生じる静電力によって試料Sを載置台6に固
定すると共に、載置台6の電極8に交流電圧を印加して
異方性エッチングを実現する。そしてエッチング処理が
終了した後、前記原料ガスに代えて、不活性ガス又は窒
素ガス等,試料Sに影響を与えない脱離用ガスを導入し
て脱離用プラズマを生成すると共に、切り替えスイッチ
9の接続を接続端子12に切り替えて直流電圧の印加を停
止し、脱離用プラズマにて試料Sを,導電体11,11にて
載置台6の電極8を共にフローティング電位にし、試料
Sを載置台6から脱離する。
【0021】図2は本発明の他の実施例を示す模式的断
面図である。本実施例では、導電体11をチャンバ1の上
部壁2とアース電極5との間に配置してある。これによ
って前同様、載置台6の電極8を速やかにフローティン
グ電位にすることができる。
【0022】次に本発明方法と従来方法との比較試験を
行った結果について説明する。次に示す条件にてエッチ
ング処理を2分間行った。 エッチングガス :CF4 /CHF3 =50/50 sccm ガス圧力 :200mTorr 第1交流電源高周波数パワ:500W(13.56MHz) 第2交流電源高周波数パワ:400W(400MHz) 直流電源電圧 :800V エッチング処理終了後、切り替えスイッチを切り替える
と共に、次の条件にて脱離用プラズマを生成し、試料の
脱離に要する時間を0.5秒単位で測定した。 脱離用ガス :N2 =100 sccm ガス圧力 :100mTorr 第1交流電源高周波数パワ:500W
【0023】図3は比較試験の結果を示すヒストグラム
であり、白抜きは本発明例を、斜線は従来例を示してい
る。図3から明らかな如く、最も頻度が多かった脱離時
間は従来例では4秒であったが、本発明例ではその1/
2の2秒であった。また脱離時間のバラツキは従来例で
は3.5秒あったが、本発明例では2.5秒と1秒間低
減していた。
【0024】なお、本実施例では静電チャックをトライ
オード型のRIE装置に適用した場合について説明した
が、本発明はこれに限らず、例えば電子サイクロトロン
共鳴励起を利用してプラズマを生成する装置にも適用し
得ることはいうまでもない。
【0025】
【発明の効果】以上詳述した如く本発明にあっては、脱
離時間が短縮されるためプラズマ処置装置のスループッ
トが向上し、脱離時間のバラツキが低減されるため試料
の脱離回収が安定して行うことができる等、優れた効果
を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る静電チャックを備えたトライオー
ド型のRIE装置を示す側断面図である。
【図2】本発明の他の実施例を示す模式的断面図であ
る。
【図3】比較試験の結果を示すヒストグラムである。
【図4】従来の静電チャックを備えたトライオード型の
RIE装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
1 チャンバ 2 上部壁 3 底壁 5 アース電極 6 載置台 7 絶縁材 8 電極 9 切り替えスイッチ 10 配線路 11 導電体 12 接続端子 15 電源端子
───────────────────────────────────────────────────── 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 (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 プラズマを生成する容器内に取付けられ
    た静電チャックの電極に直流電圧を印加して静電的に試
    料を固定し、脱離用のプラズマを前記試料の周囲に供給
    すると共に、直流電圧の印加を停止して前記試料を静電
    チャックから脱離する方法において、 前記プラズマが存在すべき領域に導電体を配置し、試料
    を脱離するときに前記導電体及び前記電極を接続するこ
    とを特徴とする静電チャックからの試料脱離方法。
  2. 【請求項2】 プラズマを生成する真空容器内に取付け
    られた電極に直流電圧を印加して静電的に試料を固定
    し、脱離用のプラズマを前記試料の周囲に供給すると共
    に、直流電圧の印加を停止して前記試料を脱離する静電
    チャックにおいて、 前記プラズマが存在すべき領域に配置した導電体と、前
    記導電体及び前記電極との間に介装されたスイッチを備
    えることを特徴とする静電チャック。
JP20781394A 1994-08-31 1994-08-31 静電チャックからの試料脱離方法及び静電チャック Expired - Lifetime JP3748580B2 (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10896843B2 (en) 2017-03-24 2021-01-19 Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. Wafer holding device and wafer chucking and dechucking method

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US10896843B2 (en) 2017-03-24 2021-01-19 Sumitomo Heavy Industries Ion Technology Co., Ltd. Wafer holding device and wafer chucking and dechucking method

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