JPH1154604A - ウエハステージからのウエハ脱着方法 - Google Patents

ウエハステージからのウエハ脱着方法

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JPH1154604A
JPH1154604A JP21425797A JP21425797A JPH1154604A JP H1154604 A JPH1154604 A JP H1154604A JP 21425797 A JP21425797 A JP 21425797A JP 21425797 A JP21425797 A JP 21425797A JP H1154604 A JPH1154604 A JP H1154604A
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JP
Japan
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wafer
wafer stage
stage
electrostatic chuck
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JP21425797A
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Shingo Kadomura
新吾 門村
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Sony Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ジョンソンラーベック効果を吸着原理とする
静電チャック機構を備えたウエハステージにあっても、
残留電荷に起因してウエハが静電チャックに密着したま
ま剥がれないといったトラブルが起こるのを防止した、
ウエハステージからのウエハの脱着方法の提供が望まれ
ている。 【解決手段】 絶縁材料からなる誘電体3と導体からな
る電極とを有する静電チャック機構5を備えたウエハス
テージ1に静電チャック機構5によってウエハWを密着
固定し、ウエハWに処理を施した後、静電チャック機構
5からウエハWを脱着することによりウエハステージ1
からウエハWを脱着する際に、ウエハステージ1に超音
波を印加しつつ、ウエハを脱着する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハステージに
備えられた静電チャック機構からウエハを脱着すること
により、ウエハステージからウエハを脱着する方法に関
する。
【0002】
【従来の技術】近年のプラズマプロセス、特にドライエ
ッチングプロセスでは、高密度プラズマの使用が必須と
なっており、これに伴い、プラズマ照射時のウエハ温度
上昇を抑えるため、ウエハをウエハステージに密着固定
するため該ウエハステージに静電チャック機構を組み込
むことが提案され、一部に実施されている。静電チャッ
ク機構は、絶縁材料からなる誘電体と直流電圧印加電極
とが一体化されて構成されたものである。
【0003】ところで、静電チャック機構のウエハ吸着
力は、直流の印加電圧と誘電体の体積固有抵抗とによっ
て決まる。特に、体積固有抵抗は吸着原理そのものが変
わってくることから、その制御は重要である。一般に、
静電チャック用誘電体として体積固有抵抗が1014〔Ω
・cm〕以上の材料を用いている場合には、高抵抗型と
呼ばれ、基本的に直流電圧印加時のクーロン力だけでウ
エハをウエハステージに吸着させるようになっている。
したがって、この高抵抗型のものでは、クーロン力のみ
での吸着なので、除電時に残留電荷によるウエハの脱着
トラブルが起きることがないものの、高い吸着力を得る
場合それだけ高い印加電圧が必要となり、誘電体の耐圧
が問題になってしまう。そして、このような問題から誘
電体として使える材料が限られてしまい、結果として現
状では高抵抗型のものの実用が極めて困難になってい
る。
【0004】一方、静電チャック用誘電体として、体積
固有抵抗が1012〔Ω・cm〕以下の材料を用いる場合
には、直流電圧印加時のクーロン力のみでなく、誘電体
表面とウエハ裏面との間を流れる微少電流によって吸着
力を増す、いわゆるジョンソンラーベック効果が吸着原
理として用いられる。したがって、このものではそのジ
ョンソンラーベック効果によって比較的低い電圧でも高
い吸着力が得られるというメリットがあるものの、吸着
力が強い分、逆に誘電体からの残留電荷の除去が難し
く、一般的な除電プロセスである、直流電圧OFF→逆
電圧印加→除電用プラズマ放電という一連のシーケンス
では残留電荷を除去しきれず、ウエハがウエハステージ
の静電チャックに密着したまま剥がれないといったトラ
ブルが起こるおそれがある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、前述したよ
うに昨今のエッチングプロセスでは高密度プラズマの使
用に益々拍車がかかっており、これに伴って高精度の温
度制御が不可欠となっている。しかして、より高精度の
温度制御を行うためには静電チャックの吸着力も益々強
くして行く必要があるが、その場合に前記ジョンソンラ
ーベック効果を吸着原理として用いるものでは、静電チ
ャックからのウエハ脱着時における、前述した残留電荷
に起因するトラブルがプロセス上大きな障害となってい
る。
【0006】本発明は前記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、ジョンソンラーベック効
果を吸着原理とする静電チャック機構を備えたウエハス
テージにあっても、残留電荷に起因してウエハが静電チ
ャックに密着したまま剥がれないといったトラブルが起
こるのを防止したウエハステージからのウエハの脱着方
法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明のウエハステージ
からのウエハ脱着方法では、絶縁材料からなる誘電体と
導体からなる電極とを有する静電チャック機構を備えた
ウエハステージに前記静電チャック機構によってウエハ
を密着固定し、該ウエハに処理を施した後、該静電チャ
ック機構からウエハを脱着することによりウエハステー
ジからウエハを脱着するに際して、前記ウエハステージ
に超音波を印加しつつウエハを脱着することを前記課題
の解決手段とした。
【0008】この方法によれば、誘電体として例えばプ
ラズマ処理時における温度下において体積固有抵抗が1
12〔Ω・cm〕程度の材料を用いれば、ウエハ吸着時
においては直流電圧印加時のクーロン力のみでなく、静
電チャック表面とウエハ裏面との間を流れる微少電流に
よっても吸着力を増すことから、比較的低い直流電圧の
印加でウエハの静電吸着が可能になる。また、ウエハ脱
着時にウエハステージに超音波を印加して振動を与える
ので、この振動によってウエハにウエハステージから剥
がれる方向への物理的な力を与えることができ、したが
って多少の残留吸着力が残っていても、例えば各種の脱
着プロセスと組み合わせることによりウエハの脱着を容
易に行えるようになる。
【0009】ここで、組み合わせる脱着プロセスとして
は、除電プラズマや逆電圧印加等が採用可能である。ま
た、使用するウエハステージについては、静電チャック
機構に加えて超音波印加機構を備えているものが好適と
される。
【0010】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態例を図
面を参照して詳しく説明する。この実施形態例では、ウ
エハステージとして図1に示す構成のものを用いた。図
1において符号1はウエハステージであり、このウエハ
ステージ1は、Al(アルミニウム)製の温調ジャケッ
ト2の上面に静電チャック機構用の誘電体3を形成し、
底面に超音波印加機構となる超音波振動子4を設けて構
成されたものであり、温調ジャケット2を静電チャック
機構用の電極として機能させたものである。なお、この
温調ジャケット2にはその内部に温媒供給手段(図示
略)に接続される温媒配管(図示略)が設けられてお
り、これによって誘電体3上に吸着固定されるウエハを
所望する温度に精度良く調整できるようになっている。
【0011】誘電体3としては、本例ではAl2 3
射膜を用い、この溶射膜中に溶射時にTiO2 を約7.
5%含有させることで、得られる誘電体3の体積固有抵
抗を5×1011〔Ω・cm〕台に調整した。そして、こ
れによりウエハステージ1では、誘電体3と電極として
機能する温調ジャケット2とから、ジョンソンラーベッ
ク力でのウエハ吸着を可能とする静電チャック機構5を
構成した。超音波振動子4としては、特に限定されるこ
となく従来公知のものが用いられ、特に本例では直流電
圧により作動するものが用いられている。
【0012】また、本例では、図1に示したウエハステ
ージ1を図2に示すエッチング装置に組み込み、エッチ
ング処理を行うようにした。図2において符号10はI
CP型のエッチング装置であり、このエッチング装置1
0は、ソフトエッチチャンバー11内に図1に示したウ
エハステージ1を備えたものである。ソフトエッチチャ
ンバー11は、石英からなる周壁12と天板13とを有
してなるもので、周壁12の外面には誘導結合コイル1
4が設けられている。また、ウエハステージ1には高周
波電源15が接続され、さらに静電チャック5の電極と
なる温調ジャケット2、および超音波振動子4に直流電
圧を印加する直流電源16が接続されている。
【0013】次に、このようなエッチング装置10、お
よびウエハステージ1による、ウエハWへのエッチング
処理について説明する。まず、ウエハステージ1の誘電
体3上にウエハWを載置し、その状態で直流電源16を
オンして温調ジャケット2に直流電圧を印加し、誘電体
3に静電吸着力を発揮させてウエハWを誘電体3上に載
置固定する。また、温調ジャケット2の温媒配管(図示
略)内に温媒供給手段(図示略)から温媒を供給し、ウ
エハWを所定の温度(この例では50℃)に調整する。
【0014】そして、この状態のもとで以下に示す条件
により、図3(a)に示すように下地配線21上のSi
2 膜22に、レジストパターン23をマスクにしてエ
ッチングを行い、図3(b)に示すように溝配線用の溝
24を形成した。 エッチング条件 Gas ;C4 8 /CF4 /CO/Ar/O2 =10/2/50/150/2 SCCM 圧 ;3Pa ソースパワー ;1500W ボトムパワー ;800W(2MHz) ウエハ温度 ;50℃ 静電チャック用DCパワー;800W
【0015】このような溝配線用の溝24のエッチング
では、被エッチ面積が通常のコンタクトホールのエッチ
ングのときより大幅に広くなるため、いわゆるローディ
ング効果でエッチレートが低下しやすくなる。したがっ
て、高密度プラズマと高バイアス印加でエッチレートを
稼ぐ必要があるが、この要求を満たすエッチング条件下
では、入射フラックスが大幅に増加してしまい、イオン
衝撃でウエハ温度が上昇しやすくなってレジストがレテ
ィキュレーション(reticulation)をおこしやすくなっ
てしまう。これを防ぐには、より高い吸着力でウエハW
を誘電体3に密着させる必要があるが、その場合、前述
したように高い吸着力では残留電荷に起因してプロセス
終了後のウエハの脱着が行いにくくなってしまう。
【0016】しかして、本実施形態例では、前記の高密
度プラズマと高バイアス印加による条件で図3(b)に
示したエッチングを行った後、静電チャック機構5用の
直流電圧の印加を停止し、その状態でウエハステージ1
に以下の条件で除電プラズマをかけつつ、該ウエハステ
ージ1に超音波振動子4によって超音波を印加し、ウエ
ハステージ1からウエハWを脱着した。 除電プラズマ条件 Gas ;Ar=50SCCM 圧 ;1Pa ソースパワー ;500W 超音波用直流電圧 ;100W
【0017】このような方法によれば、体積固有抵抗を
5×1011〔Ω・cm〕台とした誘電体3に高出力とな
るように直流電圧を印加したので、ジョンソンラーベッ
ク効果が吸着原理とし作用することにより吸着力が非常
に強くなっており、上記のプラズマ条件でも、レジスト
にダメージを生じることなく、図3(b)に示した溝配
線用溝24の加工を支障なく確実に行うことができた。
また、ウエハWの脱着についても、前記の除電プラズマ
時の超音波印加により、残留電荷に起因するトラブルを
起こすことなく容易にウエハの脱着を行うことができ
た。
【0018】なお、前記実施形態例では、ウエハステー
ジ1からのウエハWの脱着を、除電プラズマをかけつ
つ、ウエハステージ1に超音波を印加して行ったが、本
発明はこれに限定されることなく、他に例えば、以下の
条件で静電チャック5にエッチング処理時とは正負が逆
の電圧を印加しつつ、ウエハステージに超音波を印加し
て行ってもよい。 逆電圧印加条件 印加逆電圧 ;+500V 超音波用直流電圧 ;100W このように、除電プラズマに代えて超音波を印加しつつ
逆電圧を印加するようにしても、除電プラズマをかけつ
つ超音波を印加した場合と同様に、残留電荷に起因する
トラブルを起こすことなく容易にウエハの脱着を行うこ
とができた。
【0019】また、本発明は、除電プラズマをかけたり
逆電圧を印加するといった脱着プロセスと超音波印加と
を併用してウエハWの脱着を行ったが、これら脱着プロ
セスを併用することなく超音波印加のみでウエハWの脱
着を行ってもよく、その場合にも超音波による物理的な
力によってウエハWを支障なくウエハステージ1から脱
着することができる。さらに、本発明は前記の実施形態
例に用いた装置やサンプルなどに限定されることなく、
これらについても、本発明の主旨を逸脱しない範囲で適
宜選択可能である。
【0020】
【発明の効果】以上説明したように本発明のウエハステ
ージからのウエハ脱着方法は、静電チャックの吸着力を
上げるため、誘電体の体積固有抵抗を下げてジョンソン
ラーベック効果により高い吸着力でウエハを吸着させた
場合でも、ウエハ脱着時にウエハステージに超音波を印
加して振動を与えることにより、残留電荷に起因するト
ラブルを起こすことなく、ウエハをウエハステージから
容易に脱着することができる。したがって、本発明の脱
着方法を採用することにより、静電チャック機構の信頼
性を大幅に向上することができ、しかも高密度プラズマ
で入射フラックスを増やしたエッチング条件なども支障
なく採用できることから、エッチングなど各種のプロセ
スでの条件の自由度を大きくすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に用いられるウエハステージの一例の概
略構成を示す側面図である。
【図2】図1に示したウエハステージが備えられたエッ
チング装置の概略構成図である。
【図3】(a)、(b)は、図1に示した装置によるエ
ッチング方法の一例を、処理順に説明するための要部側
断面図である。
【符号の説明】
1…ウエハステージ、2…温調ジャケット、3…誘電
体、4…超音波振動子、5…静電チャック機構、10…
エッチング装置、14…高周波電源、15…直流電源、
W…ウエハ

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 絶縁材料からなる誘電体と導体からなる
    電極とを有する静電チャック機構を備えたウエハステー
    ジに前記静電チャック機構によってウエハを密着固定
    し、該ウエハに処理を施した後、該静電チャック機構か
    らウエハを脱着することによりウエハステージからウエ
    ハを脱着するに際して、 前記ウエハステージに超音波を印加しつつウエハを脱着
    することを特徴とするウエハステージからのウエハ脱着
    方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載のウエハステージからのウ
    エハ脱着方法において、 ウエハに処理を施した後静電チャック機構用の直流電圧
    の印加を停止し、その状態でウエハステージに除電プラ
    ズマをかけつつ該ウエハステージに超音波を印加してウ
    エハを脱着することを特徴とするウエハステージからの
    ウエハ脱着方法。
  3. 【請求項3】 請求項1記載のウエハステージからのウ
    エハ脱着方法において、 ウエハに処理を施した後静電チャック機構用の直流電圧
    の印加を停止し、その後静電チャックに前記処理時とは
    正負が逆の電圧を印加しつつ、ウエハステージに超音波
    を印加してウエハを脱着することを特徴とするウエハス
    テージからのウエハ脱着方法。
  4. 【請求項4】 請求項1記載のウエハステージからのウ
    エハ脱着方法において、 前記ウエハステージが、超音波印加機構を備えて構成さ
    れてなることを特徴とするウエハステージからのウエハ
    脱着方法。
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