WO2014042174A1 - 離脱制御方法及びプラズマ処理装置 - Google Patents

離脱制御方法及びプラズマ処理装置 Download PDF

Info

Publication number
WO2014042174A1
WO2014042174A1 PCT/JP2013/074492 JP2013074492W WO2014042174A1 WO 2014042174 A1 WO2014042174 A1 WO 2014042174A1 JP 2013074492 W JP2013074492 W JP 2013074492W WO 2014042174 A1 WO2014042174 A1 WO 2014042174A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
gas
pressure
electrostatic chuck
chamber
wafer
Prior art date
Application number
PCT/JP2013/074492
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
佐々木　淳一
正章 宮川
Original Assignee
東京エレクトロン株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 東京エレクトロン株式会社 filed Critical 東京エレクトロン株式会社
Priority to KR1020157003851A priority Critical patent/KR102149564B1/ko
Priority to US14/420,695 priority patent/US9966291B2/en
Publication of WO2014042174A1 publication Critical patent/WO2014042174A1/ja

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft

Definitions

  • the present invention relates to a separation control method and a plasma processing apparatus.
  • the plasma treatment is often performed in an atmosphere in which the inside of the treatment container is controlled to a reduced pressure state.
  • a to-be-processed object is mounted on the electrostatic chuck
  • ESC Electrostatic Chuck
  • the electrostatic chuck has a configuration in which a conductive sheet-like chuck electrode is sandwiched between dielectric members.
  • the object to be processed is adsorbed on the surface of the electrostatic chuck by the Coulomb force generated by applying a voltage from the DC voltage source to the chuck electrode.
  • the plasma processing is performed in such a state that the substrate to be processed is adsorbed on the surface of the electrostatic chuck.
  • a heat transfer gas may be supplied between the back surface of the wafer and the surface of the electrostatic chuck.
  • the application of voltage to the chuck electrode is stopped so as not to generate the Coulomb force, and the object to be processed is detached from the electrostatic chuck.
  • a detaching method there is a method in which a support pin incorporated in the mounting table is raised to lift the object to be processed from the electrostatic chuck.
  • a method of positively removing charges remaining on the substrate to be processed and the electrostatic chuck may be used. For example, after the application to the chuck electrode is stopped, an inert gas is introduced to maintain the inside of the chamber at a predetermined pressure, and further, a high-frequency power for plasma generation is applied, and the plasma is weak enough not to etch the substrate to be processed. There is a case where a static elimination process is performed to move the charges existing in the electrostatic chuck and the object to be processed into the plasma space.
  • Patent Document 1 after plasma processing, weak high-frequency power that does not etch the wafer is applied, and the heat transfer gas is stopped.
  • the ions or electrons in the plasma generated by the high-frequency power enter between the wafer surface and the holding surface of the electrostatic chuck, and neutralize residual charges that are charged on the wafer surface from the periphery of the wafer toward the center. To do. As the neutralization proceeds, the pins are raised to release the wafer.
  • reaction products may be deposited on the surface of the electrostatic chuck due to plasma treatment for a long time. If such a deposit accumulates electric charges, the amount of electric charges remaining on the surface of the electrostatic chuck increases as the plasma processing time elapses. In many cases, the charge remaining on the surface layer of the electrostatic chuck as described above cannot be removed even if the above-described charge removal process is performed. If the support pin is raised in a state where the electrostatic attraction force due to the residual charge remains, problems such as cracks and misalignment occur in the object to be processed.
  • an object of one aspect is to provide a separation control method and a plasma processing apparatus capable of preventing adsorption due to residual charges on the surface of an electrostatic chuck.
  • a detachment control method for detaching an object to be processed from an electrostatic chuck having a chuck electrode and electrostatically attracting the object to be processed A static elimination step of introducing an inert gas into the chamber after the plasma treatment and performing a static elimination treatment; After the static elimination step, a high pressure step of introducing a gas having a lower ionization energy than the helium gas and maintaining the pressure in the chamber at a pressure higher than the pressure in the plasma processing; A detachment step of detaching the workpiece from the electrostatic chuck with a support pin during or after maintaining the high pressure by the high pressure step;
  • a separation control method characterized by comprising:
  • An electrostatic chuck having a chuck electrode and electrostatically adsorbing a workpiece;
  • a controller that performs an ionizing process by introducing an inert gas into the chamber after the plasma process, The controller is After the static elimination step, a gas having a lower ionization energy than that of helium gas is introduced, and during or after maintaining the pressure in the chamber at a pressure higher than the pressure in the plasma processing, the object to be processed is supported by the static electricity with a support pin. Detach from the electric chuck, A plasma processing apparatus is provided.
  • Sectional drawing of the etching apparatus which concerns on one Embodiment The figure explaining the residual charge generation
  • variation of the voltage of the electrostatic chuck about the 1st wafer of FIG. The figure which showed the fluctuation
  • pressure step which concern on one Embodiment. 1 is a configuration diagram of an apparatus for measuring a surface potential of a wafer according to an embodiment.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view of a parallel plate etching apparatus of a lower two frequency application type in parallel plate plasma.
  • Etching apparatus 10 has chamber C in which the inside is kept airtight and electrically grounded.
  • the etching apparatus 10 is connected to a gas supply source 120.
  • the chamber C has a cylindrical shape, and is made of, for example, aluminum whose surface is anodized, and a mounting table 102 that supports the silicon substrate W is provided therein.
  • the mounting table 102 also functions as a lower electrode.
  • the mounting table 102 is supported by a conductive support table 104 and can be moved up and down by an elevating mechanism 107 via an insulating plate 103.
  • the elevating mechanism 107 is disposed in the chamber C and is covered with a bellows 108 made of stainless steel.
  • a bellows cover 109 is provided outside the bellows 108.
  • a focus ring 105 made of, for example, single crystal silicon is provided on the outer periphery above the mounting table 102. Further, a cylindrical inner wall member 103 a made of, for example, quartz is provided so as to surround the periphery of the mounting table 102 and the support table 104.
  • a first high frequency power supply 110a is connected to the mounting table 102 via a first matching unit 111a, and high frequency power for plasma generation at a predetermined frequency (for example, 40 MHz) is supplied from the first high frequency power supply 110a. It has become.
  • the mounting table 102 is connected to a second high-frequency power source 110b via a second matching unit 111b, and a high-frequency power for bias having a predetermined frequency (for example, 3.2 MHz) is supplied from the second high-frequency power source 110b. It has come to be.
  • a shower head 116 that functions as an upper electrode is provided above the mounting table 102 so as to face the mounting table 102 in parallel.
  • the shower head 116 and the mounting table 102 function as a pair of electrodes. It has become.
  • An electrostatic chuck 106 for electrostatically attracting the substrate W is provided on the upper surface of the mounting table 102.
  • the electrostatic chuck 106 has a structure in which a chuck electrode 106a is sandwiched between insulators 106b.
  • a DC voltage source 112 is connected to the chuck electrode 106a, and a DC voltage is applied to the electrode 106a from the DC voltage source 112, whereby the substrate W is attracted to the electrostatic chuck 106 by Coulomb force.
  • a coolant channel 104 a is formed inside the support body 104.
  • a refrigerant inlet pipe 104b and a refrigerant outlet pipe 104c are connected to the refrigerant flow path 104a.
  • the substrate W is controlled to a predetermined temperature by appropriately circulating, for example, cooling water or the like as a coolant in the coolant channel 104a.
  • the heat transfer gas supply source 85 supplies a heat transfer gas such as helium gas (He) or argon gas (Ar) to the back surface of the wafer W on the electrostatic chuck 106 through the gas supply line 130.
  • a heat transfer gas such as helium gas (He) or argon gas (Ar)
  • a plurality of (for example, three) support pins 81 for raising and lowering the wafer W are provided inside the mounting table 102 to transfer the wafer W to and from an external transfer arm (not shown).
  • the plurality of support pins 81 move up and down by the power of the motor 84 transmitted through the connecting member 82.
  • a bottom bellows 83 is provided in the through hole of the support pin 81 that penetrates toward the outside of the chamber C, and maintains airtightness between the vacuum side in the chamber C and the atmosphere side.
  • the shower head 116 is provided in the ceiling portion of the chamber C.
  • the shower head 116 has a main body 116a and an upper top plate 116b that forms an electrode plate.
  • the shower head 116 is supported on the side wall of the chamber C above the chamber C via an insulating member 145.
  • the main body 116a is made of a conductive material, for example, aluminum whose surface is anodized, and supports the upper top plate 116b in a detachable manner at the lower portion thereof.
  • a gas diffusion chamber 126a is provided inside the main body 116a, and a large number of gas flow holes 116d are formed at the bottom of the main body 116a so as to be positioned below the diffusion chamber 126a.
  • the upper top plate 116b is provided with a gas introduction hole 116e that communicates with the gas flow hole 116d so as to penetrate the upper top plate 116b in the thickness direction.
  • the gas supplied to the diffusion chamber 126a is introduced into the plasma processing space in the chamber C through the gas flow hole 116d and the gas introduction hole 116e in a shower shape.
  • the main body 116a and the like are provided with a pipe (not shown) for circulating the refrigerant, and the shower head 116 is cooled and adjusted to a desired temperature.
  • the main body 116a is formed with a gas inlet 116g for introducing gas into the diffusion chamber 126a.
  • a gas supply source 120 is connected to the gas inlet 116g.
  • the gas supply source 120 supplies an etching gas for performing an etching process on the wafer W during the process.
  • a variable DC voltage source 152 is electrically connected to the shower head 116 via a low pass filter (LPF) 151.
  • the variable DC voltage source 152 can be turned on / off by an on / off switch 153.
  • the on / off switch 153 is controlled to be turned on as necessary. As a result, a predetermined DC voltage is applied to the shower head 116.
  • a cylindrical grounding conductor 101a is provided so as to extend upward from the side wall of the chamber C above the height position of the shower head 116.
  • the cylindrical ground conductor 101a has a top plate on the top thereof.
  • An exhaust port 171 is formed at the bottom of the chamber C.
  • An exhaust device 173 is connected to the exhaust port 171.
  • the exhaust device 173 includes a vacuum pump, and depressurizes the inside of the chamber C to a predetermined degree of vacuum by operating the vacuum pump.
  • a gate valve 175 is provided on the side wall of the chamber C, and the substrate W is loaded or unloaded from the loading / unloading port 174 by opening and closing thereof.
  • a dipole ring magnet 124 extending annularly or concentrically is disposed around the chamber C corresponding to the vertical position at the time of processing of the mounting table 102.
  • a vertical RF field is formed by the first high-frequency power source 110a, and a horizontal magnetic field is formed by the dipole ring magnet 124. Magnetron discharge using these orthogonal electromagnetic fields generates high-density plasma near the surface of the mounting table 102.
  • the control device 100 includes various parts attached to the etching device 10, such as a gas supply source 120, an exhaust device 173, high-frequency power sources 110a and 110b, matching units 111a and 111b, a DC voltage source 112, a motor 84, and a heat transfer gas supply source 85. To control.
  • the control device 100 includes a CPU (Central Processing Unit) 100a, a ROM (Read Only Memory) 100b, and a RAM (Random Access Memory) 100c.
  • the CPU 100a executes plasma processing according to various recipes stored in these storage areas.
  • the recipe includes process time, which is device control information for process conditions, chamber temperature (upper electrode temperature, chamber sidewall temperature, ESC temperature, etc.), pressure (gas exhaust), high frequency power and voltage, various process gas flow rates, The heat transfer gas flow rate is described.
  • the overall configuration of the etching apparatus 10 according to this embodiment has been described above.
  • FIG. 2 shows the state of charge on the surface of the electrostatic chuck when the electrostatic chuck 106 is not performing plasma processing or when the plasma processing time is relatively short.
  • the lower side of FIG. 2 shows the state of charge on the surface of the electrostatic chuck when the residual product Z adheres to the electrostatic chuck 106 due to the plasma treatment for a long time.
  • the electrostatic chuck 106 has a structure in which a conductive sheet-like chuck electrode 106a is sandwiched between dielectric members.
  • the wafer W is attracted to the electrostatic chuck 106 by the Coulomb force generated by applying a voltage from the DC voltage source 112 to the chuck electrode 106a, and then the etching processing is performed.
  • heat transfer gas He is supplied between the back surface of the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 106.
  • an inert gas is introduced into the chamber and maintained at a predetermined pressure to generate plasma.
  • the voltage application to the chuck electrode is stopped, and the plasma charge removal process is performed to remove the charges existing on the electrostatic chuck and the wafer W.
  • the support pins 81 are raised to lift the wafer W from the electrostatic chuck 106, and the wafer W is detached from the electrostatic chuck 106.
  • an insulating layer of the residual product Z is formed on the surface of the electrostatic chuck 106 by depositing deposits due to plasma treatment for a long time. Then, charges are accumulated in the insulating layer, and the charges accumulated in the insulating layer remain on the surface layer of the electrostatic chuck 106 even when voltage application to the chuck electrode 106 a is stopped. It is difficult to remove the remaining charge even if the above-described charge removal process is performed. As a result, the support pins 81 are raised in a state where the electrostatic adsorption force due to the residual charges remains, which causes the wafer W to be cracked or misaligned.
  • the surface of the electrostatic chuck 106 is formed by protrusions such as convex shapes, the residual product Z is deposited on the protrusion surface of the electrostatic chuck 106. Therefore, the region where charges are accumulated in relation to the oxide film on the back surface of the wafer is the surface of the protrusion, which may be about half the area of the back surface of the wafer. Therefore, when the protrusions are formed on the surface of the electrostatic chuck 106 as compared with the case where the protrusions on the surface of the electrostatic chuck 106 are not formed, higher density charges are accumulated.
  • the plasma itself used for plasma neutralization is generated by high-frequency power that is low enough not to etch the wafer, so the amount of ions and electrons that contribute to neutralization is also neutralized. In many cases, the amount is not reached. As a result, if residual charges accumulate at a higher density on the back surface of the wafer, the residual charges may not be sufficiently removed.
  • the torque value of the motor 84 that drives the support pins 81 increases. That is, the torque value can be an index that represents the attractive force that the wafer W is attracted to the electrostatic chuck 106. Further, the torque value is proportional to the voltage applied to the motor 84.
  • the state of the attractive force can be grasped.
  • the motor voltage value at the time of lift-up of the wafer W is about 0.4 V or more in the motor specification used in the present embodiment
  • physical damage such as cracking or chipping of the wafer W is caused. It has been found that the possibility of causing it is high. In this way, it is possible to empirically derive a state in which the wafer W used in the semiconductor manufacturing apparatus is destroyed from the motor voltage value.
  • the maximum value of the motor voltage value is about 0.409 V. Therefore, it is understood that there is a high possibility that the wafer W is damaged.
  • a gas having a lower ionization energy (a gas having a lower ionization voltage) than the helium gas generally used as a heat transfer gas is applied to the surface of the electrostatic chuck 106 and the back surface of the wafer W. Introduced in between, the space is made high pressure.
  • ionization energies shown in the table of FIG. 27 physics dictionary, editor: physics dictionary editorial committee, publisher: Yamazen, publisher: Baifukan Co., Ltd.
  • item "I" is the outermost from neutral atoms. Indicates the energy required to extract one electron from the shell.
  • a gas with low ionization energy (low ionization voltage) is more likely to exchange electrons. Therefore, in the present embodiment, a gas having a lower ionization energy than the helium gas is sufficiently supplied between the surface of the electrostatic chuck 106 and the back surface of the wafer W, so that it exists between the back surface of the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 106. Transfer of electrons between the residual charge and the supplied gas with low ionization energy can be promoted.
  • [C] in FIG. 3 is a conceptual diagram when argon gas (Ar) is supplied as an example of gas having lower ionization energy than helium gas.
  • Ar argon gas
  • charge exchange via argon gas is performed between the deposited film on the surface of the electrostatic chuck and the back surface of the wafer when the gas state is higher than when the pressure is low. It can be promoted more.
  • the charge remaining on the surface layer of the electrostatic chuck is neutralized through a gas whose ionization energy is lower than that of helium gas, and the motor voltage value is lowered, that is, the possibility of damaging the wafer W can be reduced. it can.
  • [B] in FIG. 3 is a process (hereinafter referred to as a high-pressure step) in which argon gas is introduced after plasma neutralization and the pressure between the back surface of the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 106 is maintained at a pressure higher than the pressure during plasma processing.
  • a high-pressure step argon gas is introduced after plasma neutralization and the pressure between the back surface of the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 106 is maintained at a pressure higher than the pressure during plasma processing.
  • [A] in FIG. 4 and [b] in FIG. 4 are experimental results of motor voltage values when helium gas generally used as a heat transfer gas is introduced between the back surface of the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 106. is there.
  • the high-pressure step is not performed in which the pressure between the back surface of the wafer W and the surface of the electrostatic chuck 106 is higher than the pressure during the plasma processing.
  • [b] in FIG. I do.
  • the maximum motor voltage value was 0.461 V
  • the maximum motor voltage value was 0.421 V. . Therefore, when helium gas is introduced, the motor voltage value does not change so much whether or not the high pressure step is executed, and the maximum motor voltage value is the threshold value 0. Since the value is larger than 4V, it can be seen that the possibility of wafer W damage is high.
  • the ionization energy of the helium gas “I” is about 24.6, and the helium gas exchanges electrons in the outermost shell to the extent that it contributes to the movement of residual charges. It is not an atom that is easily performed. Therefore, it can be said that it is necessary to supply atoms having ionization energy lower than that of helium gas in a high pressure step.
  • the table of FIG. 27 as an example of an atom having lower ionization energy than helium, “15.7” of argon, “14.5” of nitrogen, and “13.6” of oxygen can be cited.
  • the control device 100 includes a process execution unit 255, a control unit 260, a storage unit 265, and an acquisition unit 270.
  • the storage unit 265 stores a plurality of process recipes for executing the etching process in advance.
  • the process execution unit 255 selects a desired process recipe from a plurality of recipes stored in the storage unit 265, and controls the etching process according to the process recipe.
  • the etching process is performed using the etching apparatus 10 of FIG.
  • the control unit 260 controls each unit in the etching apparatus 10.
  • the controller 260 controls the voltage of the DC voltage source 112 in order to control the attachment / detachment of the electrostatic chuck 106, controls the gas supply source 120 in order to control the supply of gas to the chamber C, and supports pins
  • the heat transfer gas supply source 85 is controlled in order to control the raising / lowering of 81 and to control the supply of the heat transfer gas to the back surface of the wafer W.
  • the high frequency power supply 110a is controlled to apply high frequency power for plasma neutralization. Exhaust control by the exhaust device 173 is also performed.
  • the storage unit 265 can be realized as a RAM or a ROM using, for example, a semiconductor memory, a magnetic disk, or an optical disk.
  • the recipe may be provided by being stored in a storage medium and read into the storage unit 265 via a driver (not shown), or may be downloaded from a network (not shown) and stored in the storage unit 265. May be. Further, a DSP (Digital Signal Processor) may be used instead of the CPU in order to realize the functions of the above-described units.
  • the function of the control unit 260 may be realized by operating using software, or may be realized by operating using hardware.
  • the monitor 275 monitors the voltage of the electrostatic chuck 106 for at least 10 seconds after a predetermined time has passed in order to bring the pressure in the chamber C to a steady state (monitoring step).
  • the acquisition unit 270 acquires a detection value as a result of monitoring.
  • FIG. 6 is a flowchart showing a wafer W detachment control method according to this embodiment.
  • [A] of FIG. 7 is a time chart showing the wafer W detachment control method according to the present embodiment.
  • [B] of FIG. 7 is a time chart illustrating a wafer W separation control method to be compared.
  • the wafer W is detached from the electrostatic chuck 106 that electrostatically attracts the wafer W without being damaged.
  • the plasma (etching) processing step is mainly controlled and executed by the process execution unit 255.
  • the static elimination step, the high pressure step, and the separation step are mainly controlled by the control unit 260.
  • Step 1 in [a] of FIG. 7 corresponds to step S100, and in this embodiment, the argon gas is controlled to 800 sccm and the pressure is set to 80 mTorr (10.6 Pa).
  • Step 2 in [a] of FIG. 7 corresponds to step S101, and in this embodiment, 350 W of high frequency power (HF) is controlled to be applied to the lower electrode.
  • An etching apparatus that applies high frequency power (HF) to the upper electrode may be used.
  • Step 2 in [a] of FIG. 7 also corresponds to step S102, and in this embodiment, control is performed so that a voltage is applied to the chuck electrode 106a (HV ON) in the middle of Step 2.
  • Step 3 and Step 4 in [a] of FIG. 7 correspond to Step S103.
  • heat transfer gas is supplied at the start of Step 3, and etching processing is performed under various process conditions based on the recipe in Step 4.
  • the neutralization step is a step for performing the neutralization process by introducing an inert gas into the chamber after the plasma process.
  • argon gas is introduced, and the inside of the chamber C is maintained at a predetermined pressure (S105).
  • the time T1 after Step 4 in [a] of FIG. 7 corresponds to Steps S104 to S106, and in this embodiment, the supply of process gas and high-frequency power is stopped. While the supply of heat transfer gas is gradually reduced and stopped, an argon gas of 600 sccm is introduced and the pressure in the chamber C is controlled to 150 mTorr.
  • the time T2 after Step 4 in [a] of FIG. 7 is a time for stabilization.
  • the voltage application to the chuck electrode 106a is stopped (0 V) after the time T2 elapses, and plasma neutralization is performed. Is called.
  • the processing up to this point is the same in the present embodiment shown in FIG. 7A and the wafer W detachment control method as a comparative example shown in FIG. 7B.
  • the wafer W detachment step shown in FIG. 7B is executed in that the high pressure step is executed as the wafer detachment step. Different.
  • argon gas is supplied as a gas having lower ionization energy than the helium gas at a flow rate higher than that in the static elimination processing step (S108). ).
  • the pressure in the chamber C is set and maintained at a pressure higher than the pressure in the plasma processing or the pressure in the charge removal processing step (S109).
  • a separation step for separating the wafer W from the electrostatic chuck 106 with the support pins 81 is executed (S110), and this processing is terminated.
  • the detachment step it is preferable that the wafer W is detached from the electrostatic chuck 106 by the support pins 81 after the pressure in the chamber C reaches a steady state.
  • the wafer W can be reliably detached from the electrostatic chuck 106 without damaging the wafer W.
  • the chamber pressure is maintained at a high pressure of 900 mT, argon gas 1400 sccm is introduced, and after holding for 30 seconds, the wafer W is detached by the support pins 81.
  • the flow rate of the argon gas introduced in the high pressure step is preferably larger than the flow rate of the argon gas in the static elimination step.
  • charge exchange can be further promoted between the insulating layer Z on the surface of the electrostatic chuck 106 and the back surface of the wafer W.
  • the inside of the chamber can be quickly controlled to a high pressure.
  • the wafer W is detached by the support pins while substantially maintaining the conditions for plasma neutralization, and the chamber C is not in a high pressure state when the wafer is detached. .
  • FIG. 8 is a diagram for explaining the fluctuation of the electrostatic chuck voltage in the high voltage step according to the embodiment.
  • [A] in FIG. 8 is a high-frequency power RF for plasma generation RF (T3 + T3 ′ (30 s)) in T1 (8 s) ⁇ T2 (2 s) ⁇ Delay (1 s) ⁇ high pressure step (T3 + T3 ′ (30 s)) in the time chart of FIG. W), electrostatic chuck voltage ESC_V (V), pressure in the chamber Pres.
  • a history during the process of (mT) and argon gas Ar (sccm) is shown. Further, as shown in FIG.
  • FIG. 8 shows a process history for four selected wafers among a plurality of wafers tested. Further, FIGS. 9 to 12 show process histories of the first, second, third, and fourth wafers of the four wafers shown in FIG. 8A separately. .
  • a high pressure step is performed in which the pressure is controlled to 900 mT and the argon gas is supplied at 1400 sccm and maintained for 30 seconds. Then, even though the voltage (ESC_V) applied to the electrostatic chuck 106 is stopped (0 V) when T2 has elapsed, the voltage of the electrostatic chuck 106 is fluctuated in all the wafers in the high voltage step.
  • FIG. 13 shows the pressure dependence of the voltage of the electrostatic chuck in the high voltage step according to this embodiment.
  • the pressure in the high pressure step was set to 50 mT, 100 mT, 300 mT, 500 mT, 600 mT, 700 mT, 800 mT, 850 mT, and 950 mT.
  • FIG. 13 shows the history of T1 (8 s) ⁇ T2 (2 s) ⁇ Delay (1 s) ⁇ high voltage power (HF), electrostatic chuck voltage, chamber pressure (variable), and argon gas during the high pressure step. Show.
  • FIG. 17 is a view showing an apparatus configuration including a surface potentiometer for measuring the surface potential of the wafer according to the present embodiment.
  • FIG. 18 is a diagram showing the measurement result of the surface potential of the wafer in the high voltage step of this embodiment.
  • the aluminum wiring 200 is connected to the wafer W mounted on the mounting table 102.
  • the aluminum wiring 200 passes through the chamber side wall 150 and extends outside the chamber C. Since the penetrating portion of the chamber side wall 150 is sealed by the O-ring 155, airtightness in the chamber C is maintained.
  • the aluminum wiring 200 is connected to the RF filter 201.
  • the RF filter 201 removes the high frequency component of the AC voltage AC and outputs only the DC voltage DC.
  • the aluminum wiring 20 is connected to a copper disk 202.
  • the disc 202 is placed on a table 203, and the table 203 is grounded.
  • the surface potential meter 204 is a non-contact type and measures the surface potential of the disc 202.
  • the measured value is sent to the PC 205 connected to the surface electrometer 204 and analyzed by the PC 205.
  • the value measured by the surface potential meter 204 is the same as the surface potential of the wafer W. Therefore, the surface potential of the wafer W can be measured by measuring the surface potential of the disc 202 using this apparatus.
  • the pressure in the chamber is 80 mT
  • the high frequency power for plasma generation is 400 W
  • the high frequency power for bias is 200 W
  • the voltage from the DC voltage source 112 is 150 V
  • the gas type and the gas flow rate C 4 F 8 / Ar / O 2 60.
  • Plasma treatment was performed under the process conditions of / 200/38 sccm and a process time of 10 s. Thereafter, the surface potential of the wafer in the high pressure step was measured. The result is shown in FIG.
  • FIG. 19 is a diagram showing the time dependence of the adsorption state in the high pressure step of the present embodiment.
  • the process conditions of the high pressure step at this time were a pressure of 900 mT, an argon gas of 1400 sccm, and a process time of 5 seconds, 10 seconds, 15 seconds, 20 seconds, and 30 seconds.
  • FIG. 19 shows the maximum motor voltage value when the wafer is detached with the support pins immediately after each set time has elapsed. Note that “Normal” in FIG. 19 indicates the maximum motor voltage value when the wafer is detached with the support pins under the low pressure process conditions of the chamber pressure of 150 mT and the argon gas of 600 sccm.
  • FIG. 20 is a diagram showing the gas dependence of the adsorption state in the high-pressure step of the present embodiment.
  • FIG. 21 to FIG. 23 are diagrams showing gas types and electrostatic chuck voltages in the high-pressure step of the present embodiment.
  • Normal indicates the maximum motor voltage value when the wafer is detached by the support pins under the low-pressure process conditions of the chamber pressure of 150 mT and the argon gas of 600 sccm.
  • two types of high-pressure steps with different gas types were selected.
  • 24, 25, and 26 show the experimental results when the gas type is changed in the high-pressure step in which the chamber internal pressure is set to 900 mT. 24, only argon gas 1400 sccm is supplied, only O 2 gas 1400 sccm is supplied in FIG. 25, and only N 2 gas 1400 sccm is supplied in FIG. Regardless of the gas type supplied in the high-pressure step, fluctuations in the voltage of the electrostatic chuck were detected.
  • the “gas having lower ionization energy than helium” that can be supplied in the high pressure step is not limited to argon gas (Ar), but a single gas of oxygen gas (O 2 ), nitrogen gas (N 2 ), and It was found that a mixed gas selected from two or more of argon gas, oxygen gas and nitrogen gas may be used.
  • a gas having an ionization energy smaller than the ionization energy “24.587” of helium disclosed in the table of FIG. 27 can be selected. it can.
  • a neutralization step in which an inert gas is introduced into the chamber after the plasma processing and the neutralization processing is performed, and a separation step in which the wafer W is separated from the electrostatic chuck 106 with the support pins.
  • a high-pressure step for maintaining the pressure in the chamber C at a pressure higher than that in the plasma processing by introducing a gas having a lower ionization energy than the helium gas. Can be prevented. As a result, it is possible to prevent the wafer W from being damaged when detached from the electrostatic chuck, and to increase productivity.
  • FIG. 28 is a flowchart for executing the separation control method according to the modification of the present embodiment.
  • FIG. 29 is a diagram for explaining a separation control method according to a modification.
  • steps S100 to S105 and the static elimination steps of steps S106 and S107 are the same as the separation control method of the present embodiment shown in FIG. 6 except that the monitoring of the electrostatic chuck voltage is started in S102. Therefore, the description is omitted here, and the high pressure step and the separation step after step S108 will be described.
  • argon gas is supplied at a higher flow rate as a gas having lower ionization energy than the helium gas (S108), and the pressure in the chamber C is set to a pressure higher than the pressure in the plasma processing (or the pressure in the static elimination processing). (S120).
  • S124 can be omitted, and if the voltage fluctuation of the electrostatic chuck is not detected during time T3 'in S122, the wafer may be removed immediately without executing S124.
  • the total time of the time T3 and the time T3 ' is the total time of the high pressure step, and may be, for example, 30 seconds. At this time, if the pressure fluctuation is within ⁇ 5%, it may be determined that the pressure has stabilized, the time T3 is terminated, and the time T3 'may be started.
  • the separation control method according to the modification of the present embodiment the residual charge on the surface layer of the electrostatic chuck can be reduced and adsorption can be prevented by providing the high voltage step. Furthermore, according to the modification of the present embodiment, if the residual charge on the surface of the electrostatic chuck cannot be reduced to a predetermined value or less by the separation control method according to the modification, the wafer W is detached. By stopping the processing, the wafer can be prevented from being damaged.
  • this Example has demonstrated the separation control method and the plasma processing apparatus which uses this separation control method, this invention is not limited to the said Example, Various deformation
  • the gas introduced into the chamber at the static elimination step and the gas introduced into the chamber at the high pressure step are the same gas, but the present invention is not limited thereto, and is different. Gas may be used. However, the gas supplied in the static elimination step and the high pressure step is preferably the same gas.
  • CCP capacitively coupled plasma
  • ICP inductively coupled plasma
  • IC helicon wave excited plasma
  • HWP Helicon Wave Plasma generation means
  • RLSA Random Slot Antenna
  • SPA Slot Plane Antenna
  • ECP electron cyclotron resonance plasma
  • the object to be processed in the present invention is not limited to a semiconductor wafer, and may be, for example, a large substrate for a flat panel display (FPD: Flat Panel Display), an EL element, or a substrate for a solar cell. .
  • FPD Flat Panel Display
  • EL element Organic Electrode

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

　被処理体を静電吸着する静電チャックから被処理体を離脱させるための離脱制御方法であって、プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し、除電処理を行う除電ステップと、前記除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを導入し、前記チャンバ内の圧力を前記プラズマ処理における圧力又は前記除電ステップにおける圧力より高い圧力に維持する高圧ステップと、前記高圧ステップにより前記高い圧力を維持している間又は維持後、被処理体を支持ピンで前記静電チャックから離脱させる離脱ステップと、を有することを特徴とする離脱制御方法が提供される。

Description

離脱制御方法及びプラズマ処理装置
　本発明は、離脱制御方法及びプラズマ処理装置に関する。
　プラズマ処理は、処置容器内を減圧状態に制御した雰囲気にて行われることが多い。その際、被処理体は、処理容器内の載置台に設けられた静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ　Ｃｈｕｃｋ）上に載置される。
　静電チャックは、導電性のシート状のチャック電極の表裏を誘電部材にて挟んだ構成をしている。直流電圧源からチャック電極に電圧を印加することにより生じるクーロン力によって、被処理体を静電チャックの表面に吸着させる。プラズマ処理は、このように静電チャック表面に被処理基板が吸着した状態で行う。ウエハの裏面と静電チャックの表面の間には、伝熱ガスが供給される場合もある。
　プラズマ処理が終了した際には、チャック電極への電圧の印加を停止してクーロン力を発生しないようにし、被処理体を静電チャックから離脱させる。離脱方法としては、載置台内部に組み込まれた支持ピンを上昇させて、被処理体を静電チャックから持ち上げる方法がある。
　より確実に被処理基板を離脱させるために、被処理基板及び静電チャックに残留している電荷を積極的に除電する方法が用いられる場合もある。例えば、チャック電極への印加を停止した後に、不活性ガスを導入しチャンバ内を所定の圧力に維持し、更にプラズマ生成用の高周波電力を印加して、被処理基板をエッチングしない程度の弱いプラズマを生成して静電チャック及び被処理体に存在する電荷をプラズマ空間中に移動させる除電処理が行われる場合がある。
　例えば、特許文献１では、プラズマ処理後、前記ウエハをエッチングしない程度の弱い高周波電力を印加し、伝熱ガスを停止する。前記高周波電力で生成されるプラズマ中のイオン又は電子は、ウエハ表面と静電チャックの保持面との間に入り込み、ウエハの周縁部から中心に向かってウエハの表面に帯電する残留電荷を中和する。この中和の進行とともにピンを上昇させてウエハを離脱させる。
特許第３３１５１９７号公報
　ところが、長時間のプラズマ処理により、静電チャック表面に反応生成物が堆積する場合がある。このような堆積物が電荷を蓄積してしまうと、プラズマ処理時間の経過とともに、静電チャックの表面に残留する電荷量が増えていくことになる。このようにして静電チャックの表層に残留した電荷は、上述の除電処理を行っても除電することができない場合が多い。残留電荷による静電吸着力が残った状態で支持ピンを上昇させてしまうと、被処理体に割れやズレといった不具合が発生することになる。
　上記課題に対して、一側面によれば、静電チャック表層の残留電荷による吸着を防ぐことが可能な離脱制御方法及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。
　上記課題を解決するために、本発明の一の態様によれば、
　チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックから被処理体を離脱させるための離脱制御方法であって、
　プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し、除電処理を行う除電ステップと、
　前記除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを導入し、前記チャンバ内の圧力を前記プラズマ処理における圧力より高い圧力に維持する高圧ステップと、
　前記高圧ステップにより前記高い圧力を維持している間又は維持後、被処理体を支持ピンで前記静電チャックから離脱させる離脱ステップと、
　を有することを特徴とする離脱制御方法が提供される。
　また、上記課題を解決するために、本発明の他の態様によれば、
　チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックと、
　プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し除電処理を行う制御部と、を備え、
　前記制御部は、
　前記除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを導入し、前記チャンバ内の圧力を前記プラズマ処理における圧力より高い圧力に維持している間又は維持後、被処理体を支持ピンで前記静電チャックから離脱させる、
　ことを特徴とするプラズマ処理装置が提供される。
　一の態様によれば、静電チャックの表層の残留電荷による被処理体の吸着を防ぐことができる。
一実施形態に係るエッチング装置の断面図。 一実施形態に係る静電チャックでの残留電荷発生を説明する図。 一実施形態に係る高圧ステップによる残留電荷効果を説明する図。 一実施形態に係る高圧ステップのガス種による残留電荷効果を説明する図。 一実施形態に係る制御装置の機能構成図。 一実施形態に係る離脱制御方法を示したフローチャート。 一実施形態に係る離脱制御方法と比較する離脱制御方法とを示したタイムチャート。 一実施形態に係る高圧ステップを４枚のウエハについて行った場合の静電チャックの電圧の振れを示した図。 図８の１枚目のウエハについての静電チャックの電圧の振れを示した図。 図８の２枚目のウエハについての静電チャックの電圧の振れを示した図。 図８の３枚目のウエハについての静電チャックの電圧の振れを示した図。 図８の４枚目のウエハについての静電チャックの電圧の振れを示した図。 一実施形態に係る高圧ステップにおける圧力と静電チャック電圧を示した図。 一実施形態に係る高圧ステップにおける圧力と静電チャック電圧を示した図。 一実施形態に係る高圧ステップにおける圧力と静電チャック電圧を示した図。 一実施形態に係る高圧ステップにおける圧力と静電チャック電圧を示した図。 一実施形態に係るウエハの表面電位を計測する装置構成図。 一実施形態の高圧ステップにおけるウエハの表面電位の計測結果を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおける吸着状況の時間依存を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおける吸着状況のガス依存を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図。 一実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図。 中性原子から最外殻の電子１個を取り出すのに要するエネルギーを示した表。 一実施形態の変形例に係る離脱制御方法を示したフローチャート。 一実施形態の変形例に係る離脱制御方法を説明するための図。
　以下に添付図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複説明を省略する。
　［エッチング装置］
　まず、本発明の一実施形態に係るエッチング装置の一例を、図１を参照しながら説明する。図１は、平行平板プラズマにおいて下部２周波数印加型の平行平板エッチング装置の縦断面図である。
　エッチング装置１０は、内部が気密に保持され、電気的に接地されたチャンバＣを有している。エッチング装置１０は、ガス供給源１２０に接続されている。チャンバＣは円筒状であり、例えば表面を陽極酸化処理されたアルミニウム等から構成され、内部にはシリコン基板Ｗを支持する載置台１０２が設けられている。載置台１０２は、下部電極としても機能する。載置台１０２は、導体の支持台１０４に支持されており、絶縁板１０３を介して昇降機構１０７により昇降可能となっている。昇降機構１０７は、チャンバＣに配設され、ステンレス鋼よりなるベローズ１０８により覆われている。ベローズ１０８の外側にはベローズカバー１０９が設けられている。載置台１０２の上方の外周には、例えば単結晶シリコンで形成されたフォーカスリング１０５が設けられている。更に、載置台１０２及び支持台１０４の周囲を囲むように、例えば石英等からなる円筒状の内壁部材１０３ａが設けられている。
　載置台１０２には、第１の整合器１１１ａを介して第１の高周波電源１１０ａが接続され、第１の高周波電源１１０ａから所定周波数（例えば４０ＭＨｚ）のプラズマ生成用の高周波電力が供給されるようになっている。また、載置台１０２には、第２の整合器１１１ｂを介して第２の高周波電源１１０ｂが接続され、第２の高周波電源１１０ｂから所定周波数（例えば３．２ＭＨｚ）のバイアス用の高周波電力が供給されるようになっている。一方、載置台１０２の上方には、載置台１０２と平行に対向するように上部電極として機能するシャワーヘッド１１６が設けられており、シャワーヘッド１１６と載置台１０２とは一対の電極として機能するようになっている。
　載置台１０２の上面には、基板Ｗを静電吸着するための静電チャック１０６が設けられている。静電チャック１０６は、絶縁体１０６ｂの間にチャック電極１０６ａを挟み込んだ構造となっている。チャック電極１０６ａには直流電圧源１１２が接続され、直流電圧源１１２から電極１０６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によって基板Ｗが静電チャック１０６に吸着される。
　支持体１０４の内部には、冷媒流路１０４ａが形成されている。冷媒流路１０４ａには、冷媒入口配管１０４ｂ、冷媒出口配管１０４ｃが接続されている。冷媒流路１０４ａ中に適宜冷媒として例えば冷却水等を循環させることにより、基板Ｗを所定の温度に制御する。
　伝熱ガス供給源８５は、ヘリウムガス（Ｈｅ）やアルゴンガス（Ａｒ）等の伝熱ガスをガス供給ライン１３０に通して静電チャック１０６上のウエハＷ裏面に供給する。
　載置台１０２の内部には、外部の図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを昇降させる支持ピン８１が複数（例えば３本）設けられている。複数の支持ピン８１は、連結部材８２を介して伝えられるモータ８４の動力により上下動する。チャンバＣの外部へ向けて貫通する支持ピン８１の貫通孔には底部ベローズ８３が設けられ、チャンバＣ内の真空側と大気側との間の気密を保持する。
　シャワーヘッド１１６は、チャンバＣの天井部分に設けられている。シャワーヘッド１１６は、本体部１１６ａと電極板をなす上部天板１１６ｂとを有している。シャワーヘッド１１６は、絶縁性部材１４５を介してチャンバＣの上部にてチャンバＣの側壁に支持されている。本体部１１６ａは、導電性材料、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなり、その下部に上部天板１１６ｂを着脱可能に支持する。
　本体部１１６ａの内部には、ガスの拡散室１２６ａが設けられ、拡散室１２６ａの下部に位置するように、本体部１１６ａの底部には多数のガス通流孔１１６ｄが形成されている。上部天板１１６ｂには、上部天板１１６ｂを厚さ方向に貫通するようにガス導入孔１１６ｅがガス通流孔１１６ｄと連通するように設けられている。このような構成により、拡散室１２６ａに供給されたガスは、ガス通流孔１１６ｄ及びガス導入孔１１６ｅを介してチャンバＣ内のプラズマ処理空間にシャワー状に導入される。なお、本体部１１６ａ等には、冷媒を循環させるための図示しない配管が設けられ、シャワーヘッド１１６を冷却して所望の温度に調整する。
　本体部１１６ａには、拡散室１２６ａへガスを導入するためのガス導入口１１６ｇが形成されている。ガス導入口１１６ｇには、ガス供給源１２０が接続されている。ガス供給源１２０は、プロセス中、ウエハＷにエッチング処理を実行するためのエッチングガスを供給する。
　シャワーヘッド１１６には、ローパスフィルタ（ＬＰＦ）１５１を介して可変直流電圧源１５２が電気的に接続されている。可変直流電圧源１５２は、オン・オフスイッチ１５３により給電のオン・オフが可能となっている。第１の高周波電源１１０ａ及び第２の高周波電源１１０ｂから高周波が載置台１０２に印加され、プラズマ処理空間にプラズマが発生する際には、必要に応じてオン・オフスイッチ１５３をオンに制御する。これにより、シャワーヘッド１１６に所定の直流電圧が印加される。
　チャンバＣの側壁からシャワーヘッド１１６の高さ位置よりも上方に延びるように円筒状の接地導体１０１ａが設けられている。この円筒状の接地導体１０１ａは、その上部に天板を有している。チャンバＣの底部には、排気口１７１が形成されている。排気口１７１には、排気装置１７３が接続されている。排気装置１７３は、真空ポンプを有し、真空ポンプを作動させることによりチャンバＣ内を所定の真空度まで減圧する。チャンバＣの側壁にはゲートバルブ１７５が設けられ、その開閉により搬入出口１７４から基板Ｗを搬入又は搬出する。
　載置台１０２の処理時における上下方向の位置に対応するチャンバＣの周囲には、環状又は同心状に延在するダイポールリング磁石１２４が配置されている。
　かかる構成により、載置台１０２とシャワーヘッド１１６との間の空間には、第１の高周波電源１１０ａにより鉛直方向のＲＦ電界が形成されるとともに、ダイポールリング磁石１２４により水平磁界が形成される。これらの直交電磁界を用いるマグネトロン放電により、載置台１０２の表面近傍に高密度のプラズマが生成される。
　制御装置１００は、エッチング装置１０に取り付けられた各部、たとえばガス供給源１２０、排気装置１７３、高周波電源１１０ａ、１１０ｂ、整合器１１１ａ、１１１ｂ、直流電圧源１１２、モータ８４及び伝熱ガス供給源８５を制御する。
　制御装置１００は、ＣＰＵ（Central　Processing　Unit）１００ａ，ＲＯＭ（Read　Only　Memory）１００ｂ、ＲＡＭ（Random　Access　Memory）１００ｃを有する。ＣＰＵ１００ａはこれらの記憶領域に格納された各種レシピに従ってプラズマ処理を実行する。レシピにはプロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、チャンバ内温度（上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度など）、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種プロセスガス流量、伝熱ガス流量などが記載されている。以上、本実施形態に係るエッチング装置１０の全体構成について説明した。
　［静電チャック表面の残留電荷］
　次に、プラズマ処理による静電チャック表面の状態変化によって発生する残留電荷の状態について、図２を参照しながら説明する。図２の上側は、静電チャック１０６がプラズマ処理を行っていない、もしくはプラズマ処理時間が比較的短い場合の静電チャック表面の電荷の状態を示す。図２の下側は、長時間のプラズマ処理により、静電チャック１０６に残留生成物Ｚが付着している場合の静電チャック表面の電荷の状態を示す。
　まず、図２の上側の静電チャック１０６がプラズマ処理を行っていない、もしくはプラズマ処理時間が比較的短い場合について説明する。静電チャック１０６は、導電性のシート状のチャック電極１０６ａの表裏を誘電部材にて挟んだ構成をしている。プラズマ処理においては、直流電圧源１１２からチャック電極１０６ａに電圧を印加することにより生じるクーロン力によってウエハＷを静電チャック１０６に吸着させた上でエッチング処理を行う。その際にはウエハＷの裏面と静電チャック１０６の表面の間に伝熱ガス（Ｈｅ）が供給されている。また、エッチング処理後、チャック電極１０６ａへの電圧印加を停止した状態において静電チャック１０６からウエハＷを離脱させる際には、不活性ガスをチャンバ内へ導入し所定の圧力に維持し、プラズマ生成用の高周波電力を印加しながら弱いプラズマを生成した状態で、チャック電極への電圧印加を停止し、静電チャック及びウエハＷに存在する電荷を除電するプラズマ除電処理が行われる。プラズマ除電処理後、支持ピン８１を上昇させてウエハＷを静電チャック１０６から持ち上げ、ウエハＷを静電チャック１０６から離脱させる。
　ところが、図２の下側に示したように、静電チャック１０６の表面には、長時間のプラズマ処理により、堆積物が付着することによって残留生成物Ｚの絶縁層が形成される。そうすると、絶縁層に電荷が蓄積され、チャック電極１０６ａへの電圧印加を停止しても絶縁層に蓄積された電荷は静電チャック１０６の表層に残留することになる。この残留した電荷は上述の除電処理を行っても除電することが難しい。その結果、残留電荷による静電吸着力が残った状態で支持ピン８１を上昇することにより、ウエハＷに割れやズレが生じる原因となる。
　特に、静電チャック１０６の表面が、凸形状等の突起により形成されている場合には、静電チャック１０６の突起表面に残留生成物Ｚが堆積する。よって、ウエハ裏面の酸化膜との関係で電荷が蓄積する領域は突起の表面となり、ウエハ裏面の面積の約半分程度となる場合もある。したがって、静電チャック１０６の表面の突起が形成されていない場合に比べて、静電チャック１０６表面に突起が形成された場合は、より高密度の電荷が蓄積されることとなる。
　一方、プラズマ除電に用いるプラズマ自体は、ウエハへのエッチング処理が行われない程度の低い高周波電力により生ずるものであるから、除電に寄与するイオン、電子の量も蓄積した電荷を中和するまでには至らない程度の発生量となっている場合が多い。その結果、ウエハの裏面に、より高い密度で残留電荷が蓄積する場合には、その残留電荷を十分に除去できないことがある。そして、このような残留吸着がある状態で、ウエハＷを支持ピン８１により上昇させると、支持ピン８１を駆動するモータ８４のトルク値が高くなる。つまり、トルク値は、ウエハＷが静電チャック１０６に吸着する吸着力を表す指標となりうる。更に、トルク値はモータ８４に印加する電圧に比例する。したがって、モータ８４の電圧値をモニターすることで、吸着力の状態を把握することができる。例えば、プラズマ除電方法において、ウエハＷのリフトアップの際のモータ電圧値は、本実施形態で用いたモータ仕様においては約０．４Ｖ以上になると、ウエハＷの割れや欠けといった物理的な損傷を引き起こす可能性が高くなることがわかっている。このようにしてモータ電圧値から半導体製造装置に使用されるウエハＷが破壊に至る状態を経験上導き出すことができる。図３の［ａ］に示した従来のプラズマ除電では、モータ電圧値の最大値は約０．４０９Ｖとなっているので、ウエハＷが損傷する可能性は高くなっていることがわかる。
　［高圧ステップ／ガス種］
　本実施形態にかかるウエハ離脱の制御方法では、伝熱ガスとして一般に用いられているヘリウムガスよりも、よりイオン化エネルギーが低いガス（電離電圧の低いガス）を静電チャック１０６表面とウエハＷ裏面との間に導入し、その空間を高圧にする。図２７の表（物理学辞典、編者：物理学辞典編集委員会、発行者：山本格、発行所：株式会社培風館）に示したイオン化エネルギーのうち項目「Ｉ」は、中性原子から最外殻の電子１個を取り出すのに要するエネルギーを示す。
　イオン化エネルギーが低い（電離電圧が低い）ガスは、より電子の授受が行われ易い。したがって、本実施形態においては、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを静電チャック１０６表面とウエハＷ裏面との間に十分に供給することにより、ウエハＷ裏面と静電チャック１０６表面間に存在する残留電荷と供給されたイオン化エネルギーが低いガスとの間における電子の授受を促進させることができる。
　図３の［ｃ］は、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスの一例としてアルゴンガス（Ａｒ）が供給された場合の概念図である。プラズマ除電後、アルゴンガスを供給することによりウエハＷ裏面と静電チャック１０６表面との間をアルゴンガスが充填されている高圧状態にすることで、残留電荷とアルゴンガスとの間において電子の授受を促進させ、残留電荷の除電を行う。図３の［ｃ］に示したように、ガス状態が低圧力の場合より高圧力の場合のほうが、静電チャック表面の堆積膜とウエハ裏面との間で、アルゴンガスを介した電荷交換をより促進することができる。このようにして、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを介して、静電チャックの表層に残留した電荷の除電を行い、モータ電圧値を下げる、すなわちウエハＷの損傷する可能性を低減することができる。
　図３の［ｂ］は、プラズマ除電後、アルゴンガスを導入し、ウエハＷ裏面と静電チャック１０６表面の間の圧力をプラズマ処理中の圧力より高い圧力に維持する処理（以下、高圧ステップと呼ぶ。）を行った実験結果である。この実験結果によれば、モータ電圧値の最大値は約０．２７１Ｖであった。この値は、ウエハＷの損傷を判定するための閾値である０．４Ｖより小さい値である。よって、この実験結果によれば、高圧ステップ後、スムーズにウエハＷを静電チャック１０６から離脱させることができることが分かった。つまり、プラズマ除電後、アルゴンガス等のヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを供給し、ウエハＷ裏面と静電チャック１０６表面の間を高圧にし、ガスの吸着による除電を行うことにより、支持ピン８１を昇降する際のトルクを下げることができる。これにより、ウエハを損傷なく静電チャック１０６から離脱させることができることが証明された。
　図４の［ａ］及び図４の［ｂ］は、伝熱ガスとして一般に用いられているヘリウムガスをウエハＷ裏面と静電チャック１０６表面の間に導入した場合のモータ電圧値の実験結果である。図４の［ａ］では、ウエハＷ裏面と静電チャック１０６表面の間の圧力をプラズマ処理中の圧力より高い圧力にする高圧ステップは行わないが、図４の［ｂ］は、前記高圧ステップを行う。
　これによれば、図４の［ａ］の場合、最大モータ電圧値は０．４６１Ｖであったのに対して、図４の［ｂ］の場合、最大モータ電圧値は０．４２１Ｖであった。よって、ヘリウムガスを導入した場合には、高圧ステップを実行してもしなくても、モータ電圧値はさほど変わらず、いずれも最大モータ電圧値は、ウエハＷの損傷を判定するための閾値０．４Ｖより大きい値となるため、ウエハＷ損傷の可能性が高くなっていることがわかる。
　図２７の表を参照すると、中性原子の場合「Ｉ」のヘリウムガスのイオン化エネルギーは約２４．６であり、ヘリウムガスは、残留電荷の移動に寄与する程、最外殻の電子の授受が行われ易い原子とはいえない。従って、ヘリウムガスより低いイオン化エネルギーを有する原子を高圧ステップで供給することが必要であるといえる。図２７の表では、ヘリウムより低いイオン化エネルギーを有する原子の一例として、アルゴンの「１５．７」、窒素の「１４．５」、酸素の「１３．６」が挙げられる。
　［制御部の機能構成］
　次に、除電処理も含めたプロセス処理を制御する制御装置１００の機能構成について、図５を参照しながら説明する。制御装置１００は、プロセス実行部２５５、制御部２６０、記憶部２６５及び取得部２７０を有する。
　記憶部２６５には、エッチング処理を実行するための複数のプロセスレシピが予め記憶されている。プロセス実行部２５５は、記憶部２６５に記憶された複数のレシピのうち、所望のプロセスレシピを選択してそのプロセスレシピに従いエッチング処理を制御する。エッチング処理は、図１のエッチング装置１０を使用して実行される。
　制御部２６０は、エッチング装置１０内の各部を制御する。特に、本実施形態では、制御部２６０にて行われる制御のうち、静電チャック１０６の脱着についての制御を中心に説明する。制御部２６０は、静電チャック１０６の脱着を制御するために、直流電圧源１１２の電圧を制御し、チャンバＣへのガスの供給を制御するために、ガス供給源１２０を制御し、支持ピン８１の昇降を制御し、ウエハＷ裏面への伝熱ガスの供給を制御するために、伝熱ガス供給源８５を制御する。また、プラズマ除電のための高周波電力の印加のために、高周波電源１１０ａを制御する。排気装置１７３による排気制御も行う。
　記憶部２６５は、例えば半導体メモリ、磁気ディスク、または光学ディスクなどを用いてＲＡＭ、ＲＯＭとして実現されうる。レシピは、記憶媒体に格納して提供され、図示しないドライバを介して記憶部２６５に読み込まれるものであってもよく、また、図示しないネットワークからダウンロードされて記憶部２６５に格納されるものであってもよい。また、上記各部の機能を実現するために、ＣＰＵに代えてＤＳＰ（Digital　Signal　Processor）が用いられてもよい。なお、制御部２６０の機能は、ソフトウエアを用いて動作することにより実現されてもよく、ハードウエアを用いて動作することにより実現されてもよい。
　モニタ２７５は、チャンバＣ内の圧力を定常状態にするために予め定められた時間経過後、少なくとも１０秒間、静電チャック１０６の電圧をモニタする（監視ステップ）。取得部２７０は、モニタした結果の検出値を取得する。以上、本実施形態に係る制御装置１００の機能構成について説明した。
　[離脱制御方法]
　次に、本実施形態に係る離脱制御方法について、図６及び図７を参照しながら説明する。図６は、本実施形態に係るウエハＷの離脱制御方法を示したフローチャートである。図７の［ａ］は、本実施形態に係るウエハＷの離脱制御方法を示したタイムチャートである。図７の［ｂ］は、比較するウエハＷの離脱制御方法を示したタイムチャートである。本実施形態に係る離脱制御方法では、ウエハＷを静電吸着する静電チャック１０６からウエハＷを損傷させることなく離脱させる。
　プラズマ（エッチング）処理ステップは、主にプロセス実行部２５５により制御、実行される。除電ステップ、高圧ステップおよび離脱ステップは、主に制御部２６０により制御される。
　まず、ウエハＷがチャンバ内へ搬入され、プラズマ処理ステップが実行される。最初に、プロセスガスが導入され、チャンバ内が所定の圧力に維持される（Ｓ１００）。図７の［ａ］のＳｔｅｐ１はステップＳ１００に対応し、本実施形態では、アルゴンガス８００ｓｃｃｍ、圧力８０ｍＴｏｒｒ（１０．６Ｐａ）に制御される。
　次に、高周波電力をチャンバＣ内に導入し、プラズマを発生させる（Ｓ１０１）。図７の［ａ］のＳｔｅｐ２はステップＳ１０１に対応し、本実施形態では、３５０Ｗの高周波電力（ＨＦ）を下部電極に印加するように制御される。なお、上部電極に高周波電力（ＨＦ）を印加するエッチング装置を使用してもよい。
　次に、プラズマ発生後、チャック電極１０６ａに電圧を印加し、ウエハＷを静電吸着させる（Ｓ１０２）。図７の［ａ］のＳｔｅｐ２はステップＳ１０２にも対応し、本実施形態では、Ｓｔｅｐ２の途中でチャック電極１０６ａに電圧を印加（ＨＶ　ＯＮ）するように制御される。
　安定化後、ウエハＷの裏面と静電チャック１０６の表面の間に伝熱ガスとして機能するヘリウムガスを供給し、その状態で所定時間プロセス（エッチング処理）を行う（Ｓ１０３）。図７の［ａ］のＳｔｅｐ３、Ｓｔｅｐ４はステップＳ１０３に対応し、本実施形態では、Ｓｔｅｐ３の開始時に伝熱ガスが供給され、Ｓｔｅｐ４でレシピに基づき各種プロセス条件下でエッチング処理が実行される。
　プロセス終了後、プロセスガス及び高周波電力の供給を停止し（Ｓ１０４）、伝熱ガスの供給を停止する（Ｓ１０５）。次に、除電ステップが実行される。除電ステップは、プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し除電処理を行うステップである。除電ステップでは、まず、アルゴンガスを導入し、チャンバＣ内を所定の圧力に維持する（Ｓ１０５）。図７の［ａ］のＳｔｅｐ４後の時間Ｔ１はステップＳ１０４～Ｓ１０６に対応し、本実施形態では、プロセスガス及び高周波電力の供給を停止する。伝熱ガスの供給を徐々に減らして停止しながら、６００ｓｃｃｍのアルゴンガスを導入するとともに、チャンバＣ内の圧力を１５０ｍＴｏｒｒに制御する。
　安定化後、チャック電極１０６ａへの電圧印加を停止（０Ｖ）し、弱いプラズマを生成しながら除電する（Ｓ１０７：プラズマ除電)。図７の［ａ］のＳｔｅｐ４後のＴ２時間は安定化のための時間であり、本実施形態では、Ｔ２時間経過後、チャック電極１０６ａへの電圧印加を停止（０Ｖ）し、プラズマ除電が行われる。ここまでの処理は、図７の［ａ］に示した本実施形態、及び図７の［ｂ］に示した比較例としてのウエハＷの離脱制御方法では変わりはない。ただし、図７の［ａ］に示した本実施形態のウエハＷの離脱制御方法では、ウエハ離脱ステップとして高圧ステップを実行する点で、図７の［ｂ］に示したウエハＷの離脱ステップと異なる。
　具体的には、図７の［ａ］に示した高圧ステップでは、除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスとしてアルゴンガスを除電処理ステップにおける流量より多い流量に制御して供給する（Ｓ１０８）。チャンバＣ内の圧力をプラズマ処理における圧力又は除電処理ステップにおける圧力より高い圧力に設定及び維持する（Ｓ１０９）。
　高圧ステップ中又は高圧ステップ後、ウエハＷを支持ピン８１で静電チャック１０６から離脱させる離脱ステップを実行し（Ｓ１１０）、本処理を終了する。離脱ステップは、チャンバＣ内の圧力が定常状態になってからウエハＷを支持ピン８１で静電チャック１０６から離脱させることが好ましい。これにより、ウエハＷを損傷させることなく、確実に静電チャック１０６から離脱させることができる。本実施形態では、チャンバ圧力を９００ｍＴの高圧に維持し、アルゴンガス１４００ｓｃｃｍを導入し、３０秒保持後、支持ピン８１によるウエハＷの離脱が行われる。
　上述のように高圧ステップにて導入するアルゴンガスの流量は、除電ステップにおけるアルゴンガスの流量より多いことが好ましい。これにより、静電チャック１０６の表面の絶縁層ＺとウエハＷ裏面との間で電荷交換をより促進することができる。また、ガス流量を増加させることにより、チャンバ内を迅速に高圧に制御できる。
　これに対して、比較例のウエハの離脱ステップでは、プラズマ除電時の条件を概ね保持したままで支持ピンによるウエハＷの離脱が行われ、ウエハ離脱時、チャンバＣ内は高圧状態になっていない。
　[効果の例]
　以下では、上記実施形態の離脱制御方法による効果について説明する。図８は、一実施形態に係る高圧ステップにおける静電チャック電圧の振れを説明するための図である。図８の［ａ］は、図７のタイムチャートのうち、Ｔ１（８ｓ）→Ｔ２（２ｓ）→Ｄｅｌａｙ（１ｓ）→高圧ステップ（Ｔ３＋Ｔ３’（３０ｓ））における、プラズマ生成用の高周波電力ＲＦ（Ｗ）、静電チャックの電圧ＥＳＣ＿Ｖ（Ｖ）、チャンバ内の圧力Ｐｒｅｓ．（ｍＴ）、アルゴンガスＡｒ（ｓｃｃｍ）のプロセス中の履歴を示す。また、図８の［ｂ］に示したように、１０枚以上のウエハについて実験を行った結果、本離脱制御方法により発生するウエハ離脱時の最大モータ電圧値は、０．２５ｖより若干小さい値で安定していることが分かった。図８の［ａ］は、実験した複数枚のウエハのうち、選択した４枚のウエハについてのプロセス履歴を示す。更に、図９～図１２には、図８の［ａ］に示した４枚のウエハのうち、１枚目、２枚目、３枚目、４枚目のウエハのプロセス履歴を別々に示す。
　Ｔ２経過後、圧力を９００ｍＴと高圧に制御し、かつ、アルゴンガス１４００ｓｃｃｍを供給して、３０秒維持する高圧ステップを実行する。そうすると、Ｔ２経過時に静電チャック１０６へ印加する電圧（ＥＳＣ＿Ｖ）を停止（０Ｖ）したにもかかわらず、高圧ステップにて、すべてのウエハで静電チャック１０６の電圧に振れが発生している。図８の破線の楕円内の静電チャック１０６の電圧ＥＳＣ＿Ｖ及び図９～図１２に示した静電チャック１０６の電圧ＥＳＣ＿Ｖである。これは、図３の［ｃ］の高圧力の場合に示したように、イオン化エネルギーの低いアルゴンガスが介在した残留電荷の移動を検出した結果であると考えられる。つまり、イオン化エネルギーの低いアルゴンガスにより、静電チャック１０６表面の絶縁層ＺとウエハＷ裏面との間で電荷交換をより促進することができる。これにより、静電チャック１０６の表面の残留電荷を減少させることができる。以上から、高圧ステップの実行により、ウエハの損傷のリスクは低くなることが実証された。
（高圧ステップ／圧力）
　次に、高圧ステップにおける圧力依存について実験した結果を、図１３を参照しながら説明する。図１３は、本実施形態に係る高圧ステップにおける静電チャックの電圧の圧力依存を示す。
　高圧ステップにおける圧力は、５０ｍＴ，１００ｍＴ、３００ｍＴ，５００ｍＴ、６００ｍＴ，７００ｍＴ，８００ｍＴ、８５０ｍＴ，９５０ｍＴに設定した。図１３は、Ｔ１（８ｓ）→Ｔ２（２ｓ）→Ｄｅｌａｙ（１ｓ）→高圧ステップにおける、高周波電力（ＨＦ）、静電チャックの電圧、チャンバ内圧力（可変）、アルゴンガスのプロセス中の履歴を示す。
　これによれば、Ｔ２時間経過後、静電チャック１０６への電圧印加を停止（０Ｖ）したにもかかわらず、アルゴンガスを１４００ｓｃｃｍ供給し、上記のいずれかの圧力に制御した高圧ステップにて、静電チャック１０６の電圧に振れが発生している。
　具体的には、図１４に示したように、９５０ｍＴに圧力を設定した場合、チャック電圧のピークが２回見られた。図１５に示したように、６００ｍＴに圧力を設定した場合、チャック電圧のピークが１回見られた。６００ｍＴ～９５０ｍＴの間の圧力においても図示は省略するが、チャック電圧のピークが見られた。
　これに対して、５００ｍＴ以下に圧力を設定した場合、チャック電圧のピークは見られなかった。５０ｍＴに圧力を設定した場合の図示は省略するが、たとえば、図１６に示したように、５００ｍＴ、３００ｍＴ、１００ｍＴに圧力を設定した場合、チャック電圧のピークは見られない。
　この結果から、低圧に設定するほど、静電チャックの電圧の振れは生じにくい傾向があり、低圧になるほど残留電荷の移動が減ることがわかった。特に、５００ｍＴ以下では静電チャックの電圧のピークはまったく検出されなかった。
　更に、高圧ステップ後、ウエハＷを支持ピンで離脱する際、１００ｍＴに圧力を設定した場合、ウエハＷは割れ、３００ｍＴ及び５００ｍＴに圧力を設定した場合、ウエハＷに跳ねが生じたことを目視により検出した。
　以上から、高圧ステップにおいては、チャンバ内の圧力を５００ｍＴ（６６．７Ｐａ）より大きい値に設定することが好ましいことがわかった。
（高圧ステップ／圧力とウエハの表面電位）
　以上の高圧ステップにおける残留電荷の移動は、ウエハの表面電位を測定することにより明らかにできる。図１７は、本実施形態に係るウエハの表面電位を計測するための表面電位計を含む装置構成を示した図である。図１８は、本実施形態の高圧ステップにおけるウエハの表面電位の計測結果を示した図である。
　図１７に示した表面電位計を含む装置構成について簡単に説明する。チャンバＣ内にてアルミ配線２００を載置台１０２に載置されたウエハＷに接続される。アルミ配線２００は、チャンバ側壁１５０を貫通させて、チャンバＣ外まで這わせる。チャンバ側壁１５０の貫通部分はＯリング１５５により封止されるため、チャンバＣ内の気密は保持される。チャンバＣ外において、アルミ配線２００はＲＦフィルタ２０１に接続される。ＲＦフィルタ２０１では、交流電圧ＡＣの高周波成分を取り除き、直流電圧ＤＣのみ出力する。ＲＦフィルタ２０１の出力側にて、アルミ配線２０は銅の円板２０２に接続される。円板２０２は台２０３に置かれ、台２０３は接地されている。表面電位計２０４は、非接触式であり、円板２０２の表面電位を測定する。測定値は、表面電位計２０４に接続されたＰＣ２０５に送られ、ＰＣ２０５で解析される。表面電位計２０４による測定値は、ウエハＷの表面電位と同電位である。よって、本装置を用いて、円板２０２の表面電位を測定することにより、ウエハＷの表面電位を計測することができる。
　本実施形態では、チャンバ内圧力８０ｍＴ，プラズマ生成用の高周波電力４００Ｗ、バイアス用の高周波電力２００Ｗ、直流電圧源１１２からの電圧１５０Ｖ、ガス種及びガス流量Ｃ４Ｆ８／Ａｒ／Ｏ２＝６０／２００／３８ｓｃｃｍ、プロセス時間１０ｓのプロセス条件下でプラズマ処理を行った。その後、高圧ステップにおけるウエハの表面電位を測定した。その結果を図１８に示す。
　図１８を考察すると、高圧ステップにおけるチャンバ内圧力を９００ｍＴ，６００ｍＴ，３００ｍＴ，１００ｍＴと設定した場合、高圧に設定するほど、ウエハの表面電位が下がることがわかった。これは、高圧ステップにおけるチャンバ内圧力を高圧に設定するほど、イオン化エネルギーの低いアルゴンガスを介在させて静電チャック表面の残留電荷の移動が促進され、ウエハの表面電位が低くなったと考えられる。
　また、いずれの圧力の場合にも、高圧ステップ開始後、７秒程度でウエハの表面電位が安定していることがわかる。よって、高圧ステップ開始後、１０秒以内に残留電荷の移動はほぼ収束することが予測される。
（高圧ステップ／プロセス時間）
　次に、高圧ステップにおけるプロセス時間を可変にした場合の実験結果について、図１９を参照しながら説明する。図１９は、本実施形態の高圧ステップにおける吸着状況の時間依存を示した図である。
　このときの高圧ステップのプロセス条件は、圧力９００ｍＴ，アルゴンガス１４００ｓｃｃｍの状態で、プロセス時間を５秒、１０秒、１５秒、２０秒、３０秒に設定した。各設定時間経過後直ちに支持ピンでウエハを離脱させた場合の最大モータ電圧値を図１９に示す。なお、図１９のＮｏｒｍａｌ（ノーマル）には、チャンバ内圧力１５０ｍＴ、アルゴンガス６００ｓｃｃｍの低圧プロセス条件において、支持ピンでウエハを離脱させた場合の最大モータ電圧値が示される。
　これによれば、高圧ステップにおけるプロセス時間が１５秒より短くなると、最大モータ電圧値は上昇することがわかった。
（高圧ステップ／ガス種）
　次に、高圧ステップのガス種を変化させた場合の実験結果について、図２０～図２３を参照しながら説明する。図２０は、本実施形態の高圧ステップにおける吸着状況のガス依存を示した図である。図２１～図２３は、本実施形態の高圧ステップにおけるガス種と静電チャックの電圧を示した図である。
　図２０では、Ｎｏｒｍａｌ（ノーマル）には、チャンバ内圧力１５０ｍＴ、アルゴンガス６００ｓｃｃｍの低圧プロセス条件において、支持ピンでウエハを離脱させた場合の最大モータ電圧値が示される。
　また、比較例（Ｒｅｆ．）における高圧ステップにおけるプロセス条件は、圧力９５０ｍＴ（１２６．６Ｐａ）、ガス種Ａｒ＝１４００ｓｃｃｍである。これに対して、ガス種を変更させた高圧ステップを２種類選択した。一つは、圧力９５０ｍＴ、ガス種及びガス流量Ｏ２／Ａｒ＝６００／１４００ｓｃｃｍの混合ガスである。もう一つは、圧力１１５０ｍＴ（１５３．３Ｐａ）、ガス種及びガス流量Ｎ２＝２０００ｓｃｃｍの単一ガスである。
　実験結果によれば、比較例である圧力９５０ｍＴ、ガス種Ａｒ＝１４００ｓｃｃｍの単一ガスの場合と比較して、Ｏ２及びＡｒの混合ガスの場合、Ｎ２の単一ガスの場合のいずれも、ノーマルの場合と比べて最大モータ電圧値は小さくなっていることがわかる。
　また、図２１に示したノーマル（チャンバ内圧力１５０ｍＴ、アルゴンガス６００ｓｃｃｍの低圧プロセス条件）の場合、静電チャックの電圧の振れは検出されなかった。
　一方、図２２に示した圧力９５０ｍＴ、ガス種及びガス流量Ａｒ／Ｏ２＝１４００／６００ｓｃｃｍの混合ガスの場合には、静電チャックの電圧の振れが検出された。同様に、図２３に示した圧力１１５０ｍＴ、ガス種及びガス流量Ａｒ／Ｏ２＝１４００／６００ｓｃｃｍの混合ガスの場合にも、静電チャックの電圧の振れは検出された。
　図２４、図２５、図２６は、チャンバ内圧力を９００ｍＴに設定した高圧ステップにおいて、ガス種を替えた場合の実験結果である。図２４では、アルゴンガス１４００ｓｃｃｍのみ、図２５では、Ｏ２ガス１４００ｓｃｃｍのみ、図２６では、Ｎ２ガス１４００ｓｃｃｍのみを供給する。高圧ステップにおいていずれのガス種を供給しても、静電チャックの電圧の振れは検出された。
　以上から、高圧ステップにて供給可能な「ヘリウムよりイオン化エネルギーが低いガス」としては、アルゴンガス（Ａｒ）に限らず、酸素ガス（Ｏ２）、窒素ガス（Ｎ２）の単一ガス、及びアルゴンガス、酸素ガス、窒素ガスから２種以上選択された混合ガスであってもよいことがわかった。その他、高圧ステップにて供給可能な「ヘリウムよりイオン化エネルギーが低いガス」としては、図２７の表に開示されるヘリウムのイオン化エネルギー「２４．５８７」より小さいイオン化エネルギーを持つガスを選択することができる。
　以上、本実施形態に係る離脱制御方法によれば、プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し、除電処理を行う除電ステップと、ウエハＷを支持ピンで静電チャック１０６から離脱させる離脱ステップとの間に、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを導入し、チャンバＣ内の圧力をプラズマ処理における圧力より高い圧力に維持する高圧ステップを設けたことにより、静電チャック表層の残留電荷による吸着を防ぐことができる。この結果、静電チャックからの離脱時にウエハＷに損傷を与えることを防止し、生産性を高めることができる。
　[離脱制御方法の変形例]
　最後に、本実施形態の変形例に係るウエハＷの離脱制御方法について、図２８及び図２９を参照しながら説明する。図２８は、本実施形態の変形例に係る離脱制御方法を実行するためのフローチャートである。図２９は、変形例に係る離脱制御方法を説明するための図である。
　ステップＳ１００～Ｓ１０５のプラズマ処理ステップ、ステップＳ１０６及びＳ１０７の除電ステップは、Ｓ１０２にて静電チャックの電圧のモニタを開始する点を除き、図６に示した本実施形態の離脱制御方法と同様であるため、ここでは説明を省略し、ステップＳ１０８以降の高圧ステップ及び離脱ステップについて説明する。
　除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスとしてアルゴンガスをより流量を増やして供給し（Ｓ１０８）、チャンバＣ内の圧力をプラズマ処理における圧力（又は除電処理における圧力）より高い圧力に設定する（Ｓ１２０）。
　予め定められた時間Ｔ３が経過したか判定し（Ｓ１２１）、時間Ｔ３経過後（圧力安定化後）、時間Ｔ３’の間に所定以上の静電チャックの電圧変動を検出したかを判定する（Ｓ１２２）。検出した場合、静電チャック表層に所定量以上の残留電荷が存在すると判定し、ウエハの離脱を停止し（Ｓ１２３）、本処理を終了する。図２９の［ａ］では、時間Ｔ３’の間に静電チャックの電圧変動Ｅ３を検出したため、ウエハの離脱を停止する。
　Ｓ１２２で静電チャックの電圧変動を検出しなかった場合、時間Ｔ４の間に所定以上の静電チャックの電圧変動を検出したかを判定する（Ｓ１２４）。検出しなかった場合、ウエハを離脱し（Ｓ１２５）、本処理を終了する。図２９の［ｂ］では、時間Ｔ３’及び時間Ｔ４の間に静電チャックの電圧変動を検出しなかったため、支持ピンでウエハを離脱する。
　一方、Ｓ１２４で静電チャックの電圧変動を検出した場合、ウエハの離脱を停止させ（Ｓ１２５）、本処理を終了する。図２９の［ａ］にて仮に時間Ｔ３’の間に静電チャックの電圧変動がなかった場合であっても、時間Ｔ４の間に静電チャックの電圧変動Ｅ４を検出した場合、ウエハの離脱を停止する。
　なお、Ｓ１２４は省略可能であり、Ｓ１２２で時間Ｔ３’の間に静電チャックの電圧変動を検出しなかった場合、Ｓ１２４を実行せずに直ちにウエハを離脱してもよい。
　また、時間Ｔ３と時間Ｔ３’の合計時間は、高圧ステップの総時間であり、例えば３０秒であってもよい。このとき、圧力の変動が±５％以内になったら圧力が安定したと判定し、時間Ｔ３を終了し、時間Ｔ３’を開始してもよい。
　以上、本実施形態の変形例に係る離脱制御方法によっても、高圧ステップを設けたことにより、静電チャック表層の残留電荷を減らし、吸着を防ぐことができる。更に、本実施形態の変形例によれば、変形例に係る離脱制御方法によっても、万が一、静電チャック表層の残留電荷を所定値以下まで減らすことができなかった場合には、ウエハＷの離脱処理を停止することにより、ウエハの破損を防ぐことができる。
　以上、本離脱制御方法及び該離脱制御方法を使用するプラズマ処理装置を実施例により説明したが、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。また、実施形態及び変形例が複数存在する場合、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
　例えば、上記実施形態及び変形例では、除電ステップにてチャンバ内に導入するガスと、高圧ステップにてチャンバ内に導入するガスとは同一ガスである例を示したが、これに限らず、異なるガスであってもよい。ただし、除電ステップと高圧ステップにて供給するガスは同一ガスであるほうが好ましい。
　また、例えば、本発明に係るプラズマを発生させる手段としては、容量結合型プラズマ(ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)発生手段、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)発生手段、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）発生手段、ＲＬＳＡ（Radial Line Slot Antenna）マイクロ波プラズマやＳＰＡ（Slot Plane Antenna）プラズマを含むマイクロ波励起表面波プラズマ発生手段、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＰ：Electron Cyclotron resonance Plasma）発生手段、上記発生手段を用いたリモートプラズマ発生手段等を用いることができる。
　本発明においてプラズマ処理を施される被処理体は、半導体ウエハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ(FPD:Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。
　本国際出願は、２０１２年９月１２日に出願された日本国特許出願２０１２－２００５１８号に基づく優先権及び２０１２年９月２０日に出願された米国仮出願６１／７０３４１０号に基づく優先権を主張するものであり、その全内容を本国際出願に援用する。
　１０：エッチング装置、８１：支持ピン、８５：伝熱ガス供給源、１００：制御装置、１０６：静電チャック、１０６ａ：チャック電極、１１０ａ：第１の高周波電源、１１２：直流電圧源、１２０：ガス供給源、２０４：表面電位計、２５５：プロセス実行部、２６０：制御部、２６５：記憶部、２７０：取得部、２７５：モニタ、Ｃ：チャンバ

Claims (8)

  1. 　被処理体を静電吸着する静電チャックから被処理体を離脱させるための離脱制御方法であって、
    　プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し、除電処理を行う除電ステップと、
    　前記除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを導入し、前記チャンバ内の圧力を前記プラズマ処理における圧力又は前記除電ステップにおける圧力より高い圧力に維持する高圧ステップと、
    　前記高圧ステップにより前記高い圧力を維持している間又は前記高い圧力を維持した後、被処理体を支持ピンで前記静電チャックから離脱させる離脱ステップと、
    　を有することを特徴とする離脱制御方法。
  2. 　前記高圧ステップは、前記チャンバ内の圧力を５００ｍＴ（６６．７Ｐａ）より大きい値に設定することを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  3. 　前記離脱ステップは、前記チャンバ内の圧力が定常状態になってから被処理体を前記支持ピンで前記静電チャックから離脱することを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  4. 　前記高圧ステップにて導入するガスの流量は、前記除電ステップにて導入するガスの流量より多いことを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  5. 　前記高圧ステップにて導入するガスは、Ｎ２ガス、Ｏ２ガス、Ａｒガス又はこれらのガスのうちの少なくとも２以上の混合ガスであることを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  6. 　前記チャンバ内の圧力を定常状態にするために予め定められた時間経過後、少なくとも１０秒間、前記静電チャックの電圧をモニタする監視ステップを更に有し、
    　前記離脱ステップは、前記監視ステップにて前記静電チャックの電圧に所定以上の変動を検出した場合、前記支持ピンで被処理体を離脱する処理を停止することを特徴とする請求項１に記載の離脱制御方法。
  7. 　チャック電極を有し、被処理体を静電吸着する静電チャックと、
    　プラズマ処理後にチャンバ内に不活性ガスを導入し、除電処理を行う制御部と、を備え、
    　前記制御部は、
    　前記除電ステップ後、ヘリウムガスよりイオン化エネルギーが低いガスを導入し、前記チャンバ内の圧力を前記プラズマ処理における圧力より高い圧力又は前記除電処理における圧力に維持している間又は維持後、被処理体を支持ピンで前記静電チャックから離脱させる、
    　ことを特徴とするプラズマ処理装置。
  8. 　前記静電チャックの表面は凸形状等の突起を有することを特徴とする請求項７のプラズマ処理装置。
PCT/JP2013/074492 2012-09-12 2013-09-11 離脱制御方法及びプラズマ処理装置 WO2014042174A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020157003851A KR102149564B1 (ko) 2012-09-12 2013-09-11 이탈 제어 방법 및 플라즈마 처리 장치
US14/420,695 US9966291B2 (en) 2012-09-12 2013-09-11 De-chuck control method and plasma processing apparatus

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2012200518A JP6132497B2 (ja) 2012-09-12 2012-09-12 離脱制御方法及びプラズマ処理装置
JP2012-200518 2012-09-12
US201261703410P 2012-09-20 2012-09-20
US61/703,410 2012-09-20

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2014042174A1 true WO2014042174A1 (ja) 2014-03-20

Family

ID=50278284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2013/074492 WO2014042174A1 (ja) 2012-09-12 2013-09-11 離脱制御方法及びプラズマ処理装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US9966291B2 (ja)
JP (1) JP6132497B2 (ja)
KR (1) KR102149564B1 (ja)
TW (1) TWI597776B (ja)
WO (1) WO2014042174A1 (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6472230B2 (ja) * 2014-12-12 2019-02-20 株式会社アルバック 真空処理方法
JP6505027B2 (ja) * 2016-01-04 2019-04-24 株式会社日立ハイテクノロジーズ 試料の離脱方法およびプラズマ処理装置
JP6708358B2 (ja) * 2016-08-03 2020-06-10 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置及び試料の離脱方法
JP6727068B2 (ja) 2016-08-08 2020-07-22 株式会社日立ハイテク プラズマ処理装置およびプラズマ処理方法
CN108376659B (zh) * 2018-01-30 2020-08-04 上海华力微电子有限公司 一种静电吸盘除静电时的氦气压力控制系统及方法
US11521838B2 (en) * 2018-12-18 2022-12-06 Applied Materials, Inc. Integrated cleaning process for substrate etching
TW202137323A (zh) * 2020-01-29 2021-10-01 日商東京威力科創股份有限公司 基板處理方法及基板處理系統
JP2022042122A (ja) * 2020-09-02 2022-03-14 東京エレクトロン株式会社 基板処理システム及び状態監視方法
JP2023067369A (ja) 2021-11-01 2023-05-16 東京エレクトロン株式会社 クリーニング方法、基板の処理方法及びプラズマ処理装置

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547910A (ja) * 1991-08-19 1993-02-26 Tadahiro Omi 静電吸着装置
JP2003282691A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Nec Kyushu Ltd ウェハ保持用静電チャックおよびウェハの剥離方法
JP2010272709A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置，基板脱離方法，プログラム

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547910Y2 (ja) 1987-03-05 1993-12-17
JP2635195B2 (ja) * 1990-02-19 1997-07-30 株式会社日立製作所 静電チャックの帯電除去方法
JP3315197B2 (ja) 1993-05-17 2002-08-19 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
JP2817585B2 (ja) * 1993-09-10 1998-10-30 住友金属工業株式会社 試料の離脱方法
TW288253B (ja) * 1994-02-03 1996-10-11 Aneruba Kk
JP3671379B2 (ja) * 1994-02-03 2005-07-13 アネルバ株式会社 静電吸着された被処理基板の離脱機構を持つプラズマ処理装置および静電吸着された被処理基板の離脱方法
JP3162272B2 (ja) * 1995-08-22 2001-04-25 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理方法
JPH11260897A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 基板の取り扱い方法と装置、それに用いる吸着検査方法、装置
US20030236004A1 (en) * 2002-06-24 2003-12-25 Applied Materials, Inc. Dechucking with N2/O2 plasma
JP2004047511A (ja) * 2002-07-08 2004-02-12 Tokyo Electron Ltd 離脱方法、処理方法、静電吸着装置および処理装置
US8520360B2 (en) * 2011-07-19 2013-08-27 Lam Research Corporation Electrostatic chuck with wafer backside plasma assisted dechuck

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0547910A (ja) * 1991-08-19 1993-02-26 Tadahiro Omi 静電吸着装置
JP2003282691A (ja) * 2002-03-26 2003-10-03 Nec Kyushu Ltd ウェハ保持用静電チャックおよびウェハの剥離方法
JP2010272709A (ja) * 2009-05-22 2010-12-02 Tokyo Electron Ltd 基板処理装置，基板脱離方法，プログラム

Also Published As

Publication number Publication date
KR102149564B1 (ko) 2020-08-28
TW201428844A (zh) 2014-07-16
TWI597776B (zh) 2017-09-01
US20150194330A1 (en) 2015-07-09
JP2014056928A (ja) 2014-03-27
KR20150053899A (ko) 2015-05-19
US9966291B2 (en) 2018-05-08
JP6132497B2 (ja) 2017-05-24

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6132497B2 (ja) 離脱制御方法及びプラズマ処理装置
KR102418245B1 (ko) 플라즈마 처리 방법 및 플라즈마 처리 장치
JP6071514B2 (ja) 静電チャックの改質方法及びプラズマ処理装置
TWI502681B (zh) 在解除夾持時用以降低電壓尖峰之方法及設備
US10163610B2 (en) Extreme edge sheath and wafer profile tuning through edge-localized ion trajectory control and plasma operation
JP6013740B2 (ja) 離脱制御方法及びプラズマ処理装置の制御装置
US6213050B1 (en) Enhanced plasma mode and computer system for plasma immersion ion implantation
EP2911187A1 (en) Etching method
JP7115942B2 (ja) 載置台、基板処理装置、エッジリング及びエッジリングの搬送方法
KR102569911B1 (ko) 포커스 링 및 기판 처리 장치
JP2011035266A (ja) プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
KR102526304B1 (ko) 이탈 제어 방법 및 플라즈마 처리 장치
US10043637B2 (en) Plasma processing apparatus and particle adhesion preventing method
US20080242086A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
KR20150069514A (ko) 에칭 방법
JP4642809B2 (ja) プラズマ処理方法及びプラズマ処理装置
US9253862B2 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
CN105702572B (zh) 等离子体蚀刻方法
US20190244791A1 (en) Raising-and-lowering mechanism, stage and plasma processing apparatus
US20140299576A1 (en) Plasma processing method and plasma processing apparatus
JP6273188B2 (ja) プラズマ処理方法
TWI698928B (zh) 電漿處理方法
JP2009141069A (ja) プラズマ処理装置及び処理方法

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 13836531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 14420695

Country of ref document: US

ENP Entry into the national phase

Ref document number: 20157003851

Country of ref document: KR

Kind code of ref document: A

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 13836531

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1