(57)【要約】【課題】基板のプラズマ処理後に基板をステージから容易に持ち上げることができるようにする。【解決手段】プラズマ処理装置１０は、支持体２６に固定された基板２８を載置するステージ３６と、基板２８を搬送するブレード２０と、ブレード２０を可動させる可動機構２４，２５と、を備えている。ブレード２０の表面の少なくとも一部が導電体で形成されている。導電体は接地されている。可動機構２４，２５は、ステージ２０上の少なくとも基板２８上に形成された導電膜２９に導電体を接触させるように、ブレード２０を可動させる。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持体に固定された基板を載置するステージと、
前記基板を搬送するブレードであって、表面の少なくとも一部が導電体で形成されており、前記導電体が接地されている、ブレードと、
前記ステージ上の少なくとも前記基板上に形成された導電膜に前記導電体を接触させるように、前記ブレードを可動させる可動機構と、を備えているプラズマ処理装置。
【請求項２】
前記ブレードはテーパ形状の先端を有する、請求項１に記載のプラズマ処理装置。
【請求項３】
前記導電体は、前記支持体に固定された前記基板を保持する保持部とは反対側の表面に形成されている、請求項１又は２に記載のプラズマ処理装置。
【請求項４】
前記ブレードは銅を含む金属で形成されている、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項５】
前記ブレードは、モリブデン又はアルミナを主成分とする基体を含む、請求項１から３のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項６】
前記ステージに設けられ、前記ステージ上の前記支持体を持ち上げるリフトピンをさらに有している、請求項１から５のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項７】
前記プラズマ処理装置は、さらにスパッタリング室を備える、請求項１から６のいずれか１項に記載のプラズマ処理装置。
【請求項８】
支持体に固定された基板をステージに載置する工程と、
前記ステージ上の前記基板をプラズマ処理する工程と、
少なくとも前記基板上に導体膜を形成する工程と、
表面の少なくとも一部が導電体で形成されており、前記導電体が接地されているブレードを移動させ、前記ステージ上の少なくとも前記基板上に形成された導体膜に前記導電体を接触させることにより、前記基板に帯電した電荷を除電する工程と、を備える、プラズマ処理方法。
【請求項９】
前記ステージから、前記支持体に固定された前記基板を持ち上げる工程をさらに備え、
前記基板を持ち上げる工程では、前記ステージに設けられたリフトピンによって、前記ステージから前記支持体を持ち上げ、
前記基板を持ち上げる工程の後に、前記支持体と前記ステージとの間に前記ブレードを挿入し、前記ブレードで前記支持体及び前記基板を保持しつつ搬送する工程をさらに有する、請求項８に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１０】
前記ブレードはテーパ形状の先端を有する、請求項８又は９に記載のプラズマ処理方法。
【請求項１１】
請求項８から１０のいずれか１項に記載のプラズマ処理方法を含む成膜方法であって、
前記プラズマ処理がＲＦエッチングであり、
前記ＲＦエッチングの後に、前記基板の表面と前記支持体の表面の一部とに前記導電膜を形成する、成膜方法。
【請求項１２】
前記導電膜はチタン膜及び銅膜である、請求項１１に記載の成膜方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、基板にプラズマを作用させて各種の処理を行うプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスでは、基板にプラズマを作用させて薄膜を形成する化学気相成長（ＣＶＤ）や、プラズマエッチングや、プラズマを利用して基板に薄膜を形成するスパッタリングなどが行われる（特許文献１及び特許文献２参照）。
【０００３】
例えば、ウエハにスパッタ法で金属薄膜を形成することがある。この場合、Ａｒプラズマを用いたＲＦプラズマエッチングにより、基板表面の酸化膜を除去し、それから、ウエハにスパッタ法で金属薄膜を形成することがある。このとき、貫通電極TSV（Through Silicon Via）が形成された薄膜化されたウエハは、通常、ＷＳＳ（Wafer support System）と呼ばれる絶縁性のガラス支持体の上に固定される。
【０００４】
一般に、プラズマ処理は、処理室（反応室）と呼ばれるチャンバ内で行われる。チャンバ内には、ＷＳＳに固定された基板を載置するステージが設けられている。このステージ上の基板にプラズマを作用させて各種の処理を行う。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−１８２００１号
【特許文献２】特開平２−１１６２７２４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ＷＳＳは絶縁体であるため、プラズマ処理中に帯電し易い。ＷＳＳが帯電すると、基板（ウエハ）が載置されているステージと基板との間に静電気力による引力が発生する。これにより、ＷＳＳがステージに貼りつくことがある。
【０００７】
ＷＳＳを処理室から搬出する場合、ＷＳＳをステージから持ち上げる必要がある。しかし、チャージアップによりＷＳＳとステージとが吸着している場合、ＷＳＳをステージから持ち上げにくいという問題が生じることがある。
【０００８】
特許文献１は、プラズマ化学気相蒸着（プラズマＣＶＤ）によるプラズマ処理の後に、半導体基板をステージから離した状態で不活性ガスを流しながら除電することを開示している。これにより、次に行う成膜処理において、膜の異常成長を抑制することができるとされている。しかしながら、引用文献１に記載の方法では、半導体ウエハの除電前に、リフトピンによってウエハをステージから持ち上げている。つまり、引用文献１は、静電気力によりウエハをステージからリフトアップすることが困難になるという問題を一切考慮していない。
【０００９】
特許文献２は、半導体装置の製造に使用するスパッタ・エッチ装置を開示している。スパッタＲＦエッチング後に石英電極板とウエハとがガラス吸着のような密着を生じるという問題を解決するため、特許文献２に記載のスパッタ・エッチ装置では、電極板表面のウエハの載置面に座ぐりが設けられている。これにより、電極板とウエハの接触面積が小さくなるので、吸着現象の吸着力が低下するとされている。しかしながら、発生した電荷を除去するものではないため、静電気力による引力を除去するものではない。つまり、静電気力によりウエハをステージからリフトアップすることが困難になるという問題は未だ残っている。
【００１０】
したがって、帯電による静電気力の問題について、より改善されたプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法を提供することが望まれる。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
一実施形態におけるプラズマ処理装置は、支持体に固定された基板を載置するステージと、基板を搬送するブレードと、ブレードを可動させる可動機構と、を備えている。ブレードの表面の少なくとも一部が導電体で形成されている。導電体は接地されている。可動機構は、ステージ上の少なくとも基板上に形成された導電膜に導電体を接触させるように、ブレードを可動させる。
【００１２】
一実施形態におけるプラズマ処理方法は、支持体に固定された基板をステージに載置する工程と、ステージ上の基板をプラズマ処理する工程と、基板上に導体膜を形成する工程と、支持体に帯電した電荷を除電する工程と、を備える。除電する工程では、表面の少なくとも一部が導電体で形成されており、導電体が接地されているブレードを移動させ、ステージ上の少なくとも基板上に形成された導体膜に導電体を接触させる。
【００１３】
上記構成のプラズマ処理装置及びプラズマ処理方法によれば、プラズマ処理後に、ブレードの導電体を少なくとも基板上に形成された導体膜に接触させることにより、基板を除電することができる。そのため、基板とステージとの間の静電気力を排除することができる。その結果、ＷＳＳに固定された基板をステージから容易に持ち上げることができる。
【発明の効果】
【００１４】
上記構成によれば、基板をステージから容易に持ち上げることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】一実施形態におけるプラズマ処理装置の模式的上面図である。
【図２】第１の実施形態のプラズマ処理装置におけるブレードの模式的断面図である。
【図３】プラズマ処理後のＷＳＳに固定された基板の搬出を示す工程図である。
【図４】第１の実施形態のブレードを用いたＷＳＳ及び基板の除電の方法を示す図である。
【図５】第２の実施形態の搬送ブレードの模式的断面図である。
【図６】第２の実施形態のブレードを用いたＷＳＳ及び基板の除電の方法を示す図である。
【図７】一例における半導体装置の断面図である。
【図８】図７に示す半導体装置の製造工程の一ステップを示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の実施形態について図面を参照して説明する。
【００１７】
図１は、第１の実施形態におけるプラズマ処理装置の模式的上面図である。プラズマ処理装置１０は、基板を搬送するブレード２０と、処理室３１，３２，３３と、ロードロック室３４，３５と、を備えている。
【００１８】
処理室３１〜３３及びロードロック室３４，３５は任意の数だけ設けられていて良い。図１に示す例では、プラズマ処理装置１０は、第１の処理室３１と、第２の処理室３２と、第３の処理室３３と、第１のロードロック室３４と、第２のロードロック室３５と、を備えている。処理室３１〜３３及びロードロック室３４，３５は、円周状に並んで配置されていて良い。
【００１９】
各処理室３１〜３３には、基板が載置されるステージ３６が設けられている。各ステージ３６には、図３（ｃ）に示すリフトピン３８が設けられている。リフトピン３８は、ステージ３６内に引っ込んだり、ステージ３６から突出したりする。リフトピン３８がステージから突出することにより、基板はステージ３６から持ち上げられる。
【００２０】
図２は、基板としての半導体ウエハを保持したブレードの模式的断面図である。ブレード２０は、ガラス支持体（ＷＳＳ）２６上に接着層２７を介して設置された基板２８を保持することができる。具体的には、ブレード２０の上面にＷＳＳ２６を保持するホルダ２２が設けられている。ホルダ２２は、ゴムや石英等の絶縁体からなる。
【００２１】
基板２８としては、例えばシリコン基板（シリコンウエハ）のような半導体基板を用いることができる。接着層２７は、例えばＬＴＨＣ（Light to Heat Conversion）や液状の紫外線硬化剤（UV-Cure Liquid Adhesive）のような剥離可能な接着材が用いられる。
【００２２】
ブレード２０は、ブレード２０を可動させる可動機構２４，２５に取り付けられている。可動機構２４，２５は、ブレード２０を、互いに直交する３方向（ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向）に自由に移動させることができることが好ましい。
【００２３】
本実施形態では、可動機構は、アーム２４及び昇降回転機構２５を備えている。アーム２４は、ブレード２０を保持しており、昇降回転機構２５に取り付けられている。昇降回転機構２５は、回転軸まわりに回転することにより、ブレード２０を当該回転軸まわりに回転（公転）させることができる。これにより、昇降回転機構２５は、各処理室３１〜３３又は各ロードロック室３４，３５に対応する位置にブレード２０を移動させることができる。
【００２４】
また、昇降回転機構２５は、上昇及び下降可能に構成されている。これにより、昇降回転機構２５は、ブレード２０を上昇及び下降させることができる。
【００２５】
アーム２４は、昇降回転機構２５から遠ざかる方向と近づく方向にブレード２０を移動させることができる。これにより、ブレード２０は、各処理室３１〜３３又はロードロック室３４，３５へ、ＷＳＳ２６に固定された基板２８を搬入したり、各処理室３１〜３３又はロードロック室３４，３５から基板２８を搬出したりすることができる。
【００２６】
ブレード２０は、導電体から構成されていて良い。また、ブレード２０は、絶縁体の表面に金属コーティングされたものであっても良い。少なくともブレード２０の先端が導電部であり、この導電部が接地されていれば良い。本実施形態では、ブレード２０は、電気抵抗の低い金属材料、例えば銅を含む金属や銅等から構成されている。ブレード２０は、アーム２４に設けられた電気配線２３を通じて、グランドに電気的に接続されている。また、ブレード２０の先端２１はテーパ形状であることが好ましい。
【００２７】
図３は、プラズマ処理装置１０を用いて、基板２８を搬送する方法を示している。図３（ａ）は、処理室３１〜３３内のステージ３６上に置かれた基板２８を示している。基板２８は、ＷＳＳ２６に固定された状態で、ブレード２０によってステージ３６上に置かれる。
【００２８】
ステージ３６上の基板２８は、処理室内でプラズマ処理される。各処理室３１〜３３において、化学気相成長（ＣＶＤ）や、プラズマエッチングや、スパッタリングによる薄膜形成などの任意の処理が行われる。本実施形態では、第１の処理室３１で、基板２８に対して、ＡｒプラズマによるＲＦエッチングを行う。第２の処理室３２は、スパッタリングにより、基板２８にチタン（Ｔｉ）の薄膜を形成するスパッタリング室である。第３の処理室３３は、スパッタリングにより、基板２８に導電膜である銅（Ｃｕ）の薄膜を形成するスパッタリング室である。第２及び第３の処理室３２，３３でのスパッタリングにより、基板２８や接着層２７やＷＳＳ２６の表面に導電層２９が形成される。
【００２９】
処理室内でのプラズマ処理によって、基板２８及び導電層２９はプラスに帯電する。しかし、基板２８とステージとの間には絶縁体であるＷＳＳ２６や接着層２７があり、除電する事が困難となる。これにより、基板２８とステージ３６との間に静電気力が発生し、その結果、基板２８，接着剤２７，ＷＳＳ２６を含めた基体部３０がステージ３６に貼りつくことがある。
【００３０】
プラズマ処理後、ブレード２０を可動させ、ブレード２０を導電層２９の少なくとも一部分に接触させる（図３（ｂ）及び図４参照）。アーム２４は、ｘ方向、ｙ方向及びｚ方向に自由にブレード２０を可動させることができるため、ブレード２０を導電層２９に接触させることができる。
【００３１】
具体的には、ブレード２０の導電部を、導電層２９に当接させる。ブレード２０の導電部は接地されているため、基板２８および導電層２９の電荷は、ブレード２０の導電部を介してグランドへ流れる。これにより、基板２８を短時間で除電することができる。ブレード２０を導電層２９に接触させる際、まずブレード２０を上昇させてからブレード２０をＷＳＳ２６の方へ移動させ、それから、ブレードを下降させることが好ましい。
【００３２】
ブレード２０の先端は、基板（ウエハ）２８の形状に合わせたテーパ形状となっていることが好ましい。これにより、ＷＳＳ２６や接着層２７上の導電層２９に容易にブレード２０を接触させることができ、製品領域にブレード２０が接触する必要がなく、その結果、製品歩留りを低下させることもない。
【００３３】
基板２８が除電されると、基体部３０とステージ３６との間の静電気力が除去される。これにより、リフトピン３８によってＷＳＳ２６を容易にステージ３６から持ち上げることができる。その結果、ステージ３６からの基板２８の脱離不良による歩留まりの低下やスループットの低下を防止することができる。
【００３４】
ＷＳＳ２６をステージ３６から持ち上げると、ＷＳＳ２６とステージ３８との間に隙間が生じる。この隙間に、薄い刃型のブレード２０を挿入し、ブレード２０のホルダ２２上にＷＳＳ２６を載せる（図３（ｃ）参照）。なお、ブレード２０は、ステージ３６のリフトピン３８と干渉しない形状となっている。
【００３５】
それから、ブレード２０によって、ＷＳＳ２６に固定された基板２８を、処理室３１〜３３内から搬出する（図３（ｄ）参照）。必要に応じて、基板２８は、ブレード２０によって別の処理室内のステージ３６上に置かれる。
【００３６】
本実施形態では、基板２８を、第１の処理室３１、第２の処理室３２、第３の処理室３３の順に搬入する。これにより、基板２８に対し、ＲＦエッチング、Ｔｉの成膜、Ｃｕの成膜を順番に行う。このようにして、基板２８上にＣｕ／Ｔｉ薄膜を形成することができる。
【００３７】
図５は、基板２８としての半導体ウエハを保持した第２の実施形態のブレードの模式的断面図である。図６は、第２の実施形態のブレード４０を用いたＷＳＳ２６及び基板２８の除電の方法を示す図である。
【００３８】
ブレード４０は、強度の高い材質からなる基体４０ａと、基体４０ａの表面にコーティングされた導電部４０ｂと、を有する。基体４０ａは、その強度を考慮し、モリブデン或はアルミナ等のセラミックスを主成分とすることが好ましい。
【００３９】
導電部４０ｂは、電気抵抗の低いＣｕ等の金属材料であることが好ましい。導電部４０ｂとしての金属コーティングは、ホルダ２２とは反対側の表面に形成されている。導電部４０ｂは、ステージ３６上のＷＳＳ２６上に形成された導電層２９と接触できる位置、すなわちブレード４０のテーパ形状の先端４１にわたって延在している。ブレード４０の導電部４０ｂに、アーム２４を通じて電気配線２３が接続されている。この配線２３はグランドにつながっている。
【００４０】
ブレード４０のその他の構成は、第１の実施形態（図２及び図４参照）と同様であるため、その説明を省略する。
【００４１】
上記のプラズマ装置１０は、半導体装置の製造装置として用いることができる。図７は、製造しようとする半導体装置５０の一部の断面を一例として示している。半導体装置５０は、半導体基板５１と、半導体基板５１の一方の面に形成された絶縁膜５２〜５７と、これらの絶縁膜中に形成された配線層６０〜６２と、を有する。半導体基板５１はシリコンから形成することができる。
【００４２】
半導体装置５０は、半導体基板５１を貫通する貫通配線（貫通電極）７０を備えている。各配線層６０〜６２と貫通電極７０とを接続するプラグ６３が設けられている。プラグ６３はタングステンから形成することができる。半導体基板５１には、貫通電極７０を取り囲むＴＳＶトレンチ７４が形成されている。貫通電極７０の一端部は、半導体基板５１から突出し、バンプ電極を構成している。半導体基板５１のバンプ電極が形成されている方の一面には、保護膜７５としてシリコン窒化膜が形成されている。
【００４３】
バンプ電極７０から最も遠くに位置する配線層６２上には、保護膜としてシリコン窒化膜７６及び別のバンプ電極７７が形成されている。
【００４４】
次に、このような半導体装置の製造方法の一部について説明する。半導体基板５１の一方の面を処理するため、図８に示すように、バンプ電極７７及び保護膜７６上に接着層２７を介して支持体２６を貼り付ける。なお、図８に示す半導体装置は、図７に示す状態と上下逆向きに描かれている。
【００４５】
接着層は、例えばＬＴＨＣ（Light to Heat Conversion）や液状の紫外線硬化剤（UV-Cure Liquid Adhesive）のような剥離可能な接着材が用いられる。支持体２６に固定された半導体装置５０は、ステージ３６上に置かれる。
【００４６】
次に、図８に示すように、半導体基板５１に、貫通電極用の穴部８３を形成する。穴部８３は、エッチング等により形成することができる。穴部８３は、半導体基板５１を貫通することが好ましい
次に、ブレード２０により、支持体２６に固定された半導体基板（ウエハ）５１を、第１の処理室３１のステージ３６上へ搬送する。第１の処理室３１では、ＲＦエッチングを行うことで、ステージ３６上の半導体基板５１の表面の酸化膜を除去する。
【００４７】
ＲＦエッチングの後、図３に示す方法で、支持体２６及びウエハを除電し、支持体２６に固定されたウエハをブレード２０に保持する。それから、ブレード２０によって、支持体２６に固定されたウエハを、第２の処理室３２のステージ３６上へ搬送する。第２の処理室３２では、半導体基板５１の穴部８３の表面にＴｉ層の導電層をスパッタ法により形成する。
【００４８】
次に、ブレード２０で、支持体２６に固定されたウエハを、第３の処理室３３のステージ３６上へ搬送する。第３の処理室３３では、半導体基板５１の穴部８３の表面にＣｕ層の導電層をスパッタ法により形成する。このようにして、穴部の表面に、例えばＣｕ／Ｔｉ層７１から成るシード層が形成される。
【００４９】
次に、穴部８３に貫通電極７０を形成する。貫通電極７０は、例えば電気めっき法により金属材料を析出させることによって形成することができる。シード層７１は、めっき法で金属を析出させるための電気伝導層として利用される。析出させる金属材料は、例えば銅を用いることが出来る。胴の析出後、胴の表面に、別の金属膜、例えばＡｕ／Ｎｉ層７２を形成しても良い。
【００５０】
このようにして、半導体基板５１を貫通する貫通電極７０を形成することができる。上記のように、図１に示すプラズマ処理装置は、半導体装置の製造装置または製造方法に利用することができる。
【００５１】
以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々変更可能であることは言うまでもない。
【００５２】
例えば、基板を移動させるブレード、ブレードの搬送機構及び帯電した基板／ＷＳＳを除電する方法等は、図１に示す装置の他、プラズマＣＶＤ装置や、プラズマを利用したスパッタ装置や、プラズマエッチング装置などの任意のプラズマ処理装置に適用できる。
【符号の説明】
【００５３】
１０  プラズマ処理装置
２０，４０  ブレード
２１，４１  ブレードの先端
２２  ホルダ
２３  電気配線
２４  アーム
２５  昇降回転機構
２６  支持体（ＷＳＳ）
２７  接着層
２８  基板
２９  導電層
３０  基体部
３１，３２，３３  処理室
３４，３５  ロードロック室
３６  ステージ
３８  リフトピン
４０ａ  基体
４０ｂ  導電部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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