(57)【要約】【課題】半導体装置の製造におけるプラズマ処理の生産性を向上させる。【解決手段】半導体装置の製造方法は、（ａ）内部が真空排気によって減圧されたチャンバ内に設けられたステージに半導体ウエハを載置する工程、（ｂ）上記（ａ）工程の後、上記半導体ウエハを上記ステージによって吸着保持した状態で上記チャンバ内にプラズマを形成して上記半導体ウエハに所望のエッチング処理を行う工程、を有する。ここで、上記（ａ）工程の前に、上記チャンバ内に電気陰性度が窒素ガスより高い陰性ガスであるＯ2ガスを導入し、上記チャンバ内にＯ2プラズマを形成して上記ステージに残留する電荷を除去する。【選択図】図２
2018006392.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
（ａ）内部が真空排気によって減圧された真空容器内に設けられたステージに半導体ウエハを載置する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、前記半導体ウエハを前記ステージによって吸着保持した状態で前記真空容器内にプラズマを形成して前記半導体ウエハに所望の処理を行う工程、
を有し、
前記（ａ）工程の前に、前記真空容器内に電気陰性度が窒素ガスより高いプロセスガスを導入し、前記真空容器内にプラズマを形成して前記ステージに残留する電荷を除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記所望の処理として、前記半導体ウエハにエッチング処理を行う、半導体装置の製造方法。
【請求項３】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記プロセスガスは、酸素ガスまたはフッ素ガスである、半導体装置の製造方法。
【請求項４】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記真空容器内を５０ｍＴｏｒｒ以下に減圧する、半導体装置の製造方法。
【請求項５】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、前記真空容器から第１半導体ウエハを搬出し、前記搬出後、前記第１半導体ウエハと異なる第２半導体ウエハに対して前記（ａ）工程を行う前に、前記真空容器内に前記プロセスガスを導入し、前記真空容器内にプラズマを形成して前記ステージに残留する電荷を除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項６】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
所望のロットの１枚目の前記半導体ウエハに対して前記（ａ）工程を行う前に、前記真空容器内に前記プロセスガスを導入し、前記真空容器内にプラズマを形成して前記ステージに残留する電荷を除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項７】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
静電チャック方式により前記半導体ウエハを前記ステージによって吸着保持する、半導体装置の製造方法。
【請求項８】
請求項１に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、前記ステージ上でピン部材によって前記半導体ウエハを押し上げ、搬送アームに前記半導体ウエハを受け渡して前記半導体ウエハを搬出する、半導体装置の製造方法。
【請求項９】
（ａ）内部が真空排気によって減圧された真空容器内に設けられたステージに半導体ウエハを載置する工程、
（ｂ）前記（ａ）工程の後、静電チャック方式により前記半導体ウエハを前記ステージによって吸着保持した状態で前記真空容器内にプラズマを形成して前記半導体ウエハにエッチング処理を行う工程、
を有し、
前記（ａ）工程の前に、前記真空容器内に酸素ガスを導入し、前記真空容器内にプラズマを形成して前記ステージに残留する電荷を除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ａ）工程で、前記真空容器内を５０ｍＴｏｒｒ以下に減圧する、半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、前記真空容器から第１半導体ウエハを搬出し、前記搬出後、前記第１半導体ウエハと異なる第２半導体ウエハに対して前記（ａ）工程を行う前に、前記真空容器内に前記プロセスガスを導入し、前記真空容器内にプラズマを形成して前記ステージに残留する電荷を除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
所望のロットの１枚目の前記半導体ウエハに対して前記（ａ）工程を行う前に、前記真空容器内に前記プロセスガスを導入し、前記真空容器内にプラズマを形成して前記ステージに残留する電荷を除去する、半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
請求項９に記載の半導体装置の製造方法において、
前記（ｂ）工程の後、前記ステージ上でピン部材によって前記半導体ウエハを押し上げ、搬送アームに前記半導体ウエハを受け渡して前記半導体ウエハを搬出する、半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体ウエハにプラズマ処理を行う半導体装置の製造技術に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置のゲート電極の加工に用いられるプラズマエッチング装置として、ポリシリコンエッチャーと呼ばれるエッチング装置が知られている。ポリシリコンエッチャーでは、主に静電チャック方式によって半導体ウエハ（半導体基板、以降、単にウエハとも呼ぶ）をステージに吸着保持した状態でエッチング処理が行われる。
【０００３】
なお、静電チャック方式でウエハを吸着保持し、かつＵＶ光照射装置によりイオン化した不活性ガスで電荷を中和する旨が、例えば、特開平９−２６０４７５号公報（特許文献１）に開示されている。
【０００４】
また、静電チャック方式でウエハを吸着保持し、かつイオナイザーにより静電気を中和する旨が、例えば、特開２０１０−１６５７２６号公報（特許文献２）に開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平９−２６０４７５号公報
【特許文献２】特開２０１０−１６５７２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上記ポリシリコンエッチャーでは、ウエハに対するエッチング処理の終了後、チャンバ内に不活性ガスを導入してウエハの裏面の電荷を除電し、除電後、リフトピンを上昇させてウエハを押し上げ、搬送アームに対してウエハの受け渡しを行ってウエハを搬出している。その際、本願発明者は、セラミック製のステージの表面に残留した電荷により、ウエハの搬出エラーが発生することを見出した。
【０００７】
すなわち、ステージ上でリフトピンによってウエハを押し上げた際に、ウエハの位置ずれが引き起こされ、これによって、ウエハを搬送アームに受け渡す際の搬送エラーが発生する。
【０００８】
その他の課題と新規な特徴は、本明細書の記述および添付図面から明らかになるであろう。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一実施の形態による半導体装置の製造方法は、（ａ）内部が真空排気によって減圧された真空容器内に設けられたステージに半導体ウエハを載置する工程、（ｂ）上記（ａ）工程の後、上記半導体ウエハを上記ステージによって吸着保持した状態で上記真空容器内にプラズマを形成して上記半導体ウエハに所望の処理を行う工程、を有する。さらに、上記（ａ）工程の前に、上記真空容器内に電気陰性度が窒素ガスより高いプロセスガスを導入し、上記真空容器内にプラズマを形成して上記ステージに残留する電荷を除去する。
【００１０】
また、一実施の形態の他の半導体装置の製造方法は、（ａ）内部が真空排気によって減圧された真空容器内に設けられたステージに半導体ウエハを載置する工程、（ｂ）上記（ａ）工程の後、静電チャック方式により上記半導体ウエハを上記ステージによって吸着保持した状態で上記真空容器内にプラズマを形成して上記半導体ウエハにエッチング処理を行う工程、を有する。さらに、上記（ａ）工程の前に、上記真空容器内に酸素ガスを導入し、上記真空容器内にプラズマを形成して上記ステージに残留する電荷を除去する。
【発明の効果】
【００１１】
上記一実施の形態によれば、処理後の半導体ウエハを搬出する際の搬出エラーの発生を低減してプラズマ処理の生産性を向上させることができる。また、半導体ウエハの損傷を低減することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】実施の形態のエッチング装置の要部の構造の一例を示す概略図である。
【図２】実施の形態のウエハ搬出手順の一例を示す搬出フロー図である。
【図３】図２に示すウエハ搬出手順における主要手順の一例を示す概略図である。
【図４】図２に示すウエハ搬出手順における搬送アームへのウエハの受渡し状態の一例を示す概略図である。
【図５】図２に示すウエハ搬出手順における残留電荷放電時の状態の一例を示す概略図である。
【図６】図５に示す要部の拡大図である。
【図７】図２に示すウエハ搬出手順による効果の検証評価の条件の一例を示すデータ図である。
【図８】図７に示す条件に基づいて実施した検証評価の結果を示すグラフである。
【図９】図８に示す検証評価の結果から得られる好適条件の一例を示すデータ図である。
【図１０】図９に示す条件による検証評価から得られる効果を示すグラフである。
【図１１】図８に示す検証評価の結果から得られる効果を示すデータ図である。
【図１２】図２に示すウエハ搬出手順の残留電荷放電で導入されるガスの電気陰性度の範囲の一例を示す元素周期律表である。
【図１３】比較例のウエハ搬出手順を示す搬出フロー図である。
【図１４】図１３に示すウエハ搬出手順における主要手順を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下の実施の形態では特に必要なとき以外は同一または同様な部分の説明を原則として繰り返さない。
【００１４】
さらに、以下の実施の形態では便宜上その必要があるときは、複数のセクションまたは実施の形態に分割して説明するが、特に明示した場合を除き、それらはお互いに無関係なものではなく、一方は他方の一部または全部の変形例、詳細、補足説明などの関係にある。
【００１５】
また、以下の実施の形態において、要素の数など（個数、数値、量、範囲などを含む）に言及する場合、特に明示した場合および原理的に明らかに特定の数に限定される場合などを除き、その特定の数に限定されるものではなく、特定の数以上でも以下でも良いものとする。
【００１６】
また、以下の実施の形態において、その構成要素（要素ステップ等も含む）は、特に明示した場合および原理的に明らかに必須であると考えられる場合等を除き、必ずしも必須のものではないことは言うまでもない。
【００１７】
また、以下の実施の形態において、構成要素等について、「Ａから成る」、「Ａより成る」、「Ａを有する」、「Ａを含む」と言うときは、特にその要素のみである旨明示した場合等を除き、それ以外の要素を排除するものでないことは言うまでもない。同様に、以下の実施の形態において、構成要素等の形状、位置関係等に言及するときは、特に明示した場合および原理的に明らかにそうでないと考えられる場合等を除き、実質的にその形状等に近似または類似するもの等を含むものとする。このことは、上記数値および範囲についても同様である。
【００１８】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、実施の形態を説明するための全図において、同一の機能を有する部材には同一の符号を付し、その繰り返しの説明は省略する。また、図面をわかりやすくするために平面図であってもハッチングを付す場合がある。
【００１９】
＜エッチング装置の構成＞
図１は実施の形態のエッチング装置の要部の構造の一例を示す概略図である。
【００２０】
本実施の形態の半導体装置の製造方法で用いられるエッチング装置の要部の構成について、図１を用いて説明する。
【００２１】
図１に示すプラズマ処理装置は、半導体デバイスの微細加工プロセスで用いられる処理装置であり、本実施の形態では、プラズマ処理装置の一例として、ドライエッチング処理を行うプラズマエッチング装置を取り上げて説明する。
【００２２】
プラズマエッチング装置１は、真空容器であるチャンバ３と、チャンバ３内に設けられ、かつ処理基板である半導体ウエハ（半導体基板、ウエハ）２が載置されるステージ４と、チャンバ３内を減圧（排気）する排気部９と、を有している。
【００２３】
本実施の形態のプラズマエッチング装置１は、セラミック製のステージ４を備えており、静電チャック（ESC:ElectrostaticChuck)方式によって半導体ウエハ２を吸着保持する場合を説明する。
【００２４】
また、エッチング処理等の所望の処理時は、排気部９によってチャンバ３内を減圧して真空状態とし、さらに、ガス導入部１０よりチャンバ３内に所望のガスが導入される。また、ステージ４内に設けられた下部電極４ａには高周波電源８から高周波電力が与えられる。そして、半導体ウエハ２は、静電チャック方式によってセラミック製のステージ４の表面に吸着保持される。
【００２５】
また、ステージ４には、後述する図３に示すように、処理後の半導体ウエハ２をステージ４から離脱させるための複数のリフトピン（ピン部材）４ｂが設けられており、リフトピン４ｂの上下動によって半導体ウエハ２のステージ４への載置もしくは離脱が行われる。
【００２６】
さらに、半導体ウエハ２のチャンバ３への搬入および搬出は、後述する図４に示すように、ロボット（図示せず）の搬送アーム１４を介して行う。すなわち、半導体ウエハ２をチャンバ３内に搬入する際には、半導体ウエハ２を保持した搬送アーム１４を進入させてステージ４上で待機し、そこにリフトピン４ｂを上昇させてステージ４から突出させていき、半導体ウエハ２を搬送アーム１４から受け取って保持する。
【００２７】
その後、リフトピン４ｂによって半導体ウエハ２を保持した状態でリフトピン４ｂが下降することで、半導体ウエハ２をステージ４上に載置する。
【００２８】
一方、半導体ウエハ２をチャンバ３の外に搬出する際には、処理後の半導体ウエハ２をリフトピン４ｂを上昇させてステージ４から半導体ウエハ２を離脱させ、リフトピン４ｂによって半導体ウエハ２を保持した状態で所定の高さまでリフトピン４ｂを上昇させて待機する。リフトピン４ｂによって保持された半導体ウエハ２に対して、その下方側に搬送アーム１４を進入させ、搬送アーム１４がリフトピン４ｂから半導体ウエハ２を受け取る。
【００２９】
その後、搬送アーム１４が半導体ウエハ２を保持した状態でチャンバ３から半導体ウエハ２を搬出する。
【００３０】
また、本実施の形態のプラズマエッチング装置１では、チャンバ３内に高密度プラズマを発生させるために、チャンバ３の直上に石英板７が配置され、さらにこの石英板７を介してコイル状のＴＣＰ（Transformer Coupled Plasma）電極５が設けられている。
【００３１】
そして、このＴＣＰ電極５に高周波電源６から高周波電力を与えることによって電磁波を発生させ、上記電磁波を石英板７を通してチャンバ３内に導入し、さらにチャンバ３内のガスを励起させることにより高密度プラズマを発生させる構造となっており、これにより、プラズマ処理を行う。
【００３２】
例えば、ポリシリコン膜等の堆積膜を除去するエッチング処理等では、ＮＦ3 ガスがチャンバ３内に導入され、プラズマ１１（この場合、ＮＦ3 プラズマ）を生成してエッチング処理が行われる。
【００３３】
その際、プラズマエッチング装置１では、チャンバ３内を５０ｍＴｏｒｒ以下、好ましくは１５ｍＴｏｒｒ程度に減圧した状態で、静電チャック方式でステージ４により半導体ウエハ２を吸着保持し、この状態で半導体ウエハ２にドライエッチング処理を行う。すなわち、本実施の形態のプラズマエッチング装置１では、チャンバ３内が低圧となるように減圧した雰囲気でエッチング処理等の所望の処理を行う。
【００３４】
なお、エッチング処理において高周波電源６に印加する電圧は、例えば２０００Ｖであり、出力１０００Ｗであるが、この電圧が印加されると、半導体ウエハ２と、ステージ４の静電チャック（ＥＳＣ）との間に電流が流れる。その結果、上記静電チャックの表面と半導体ウエハ２の表面とが電荷を保有するが、＋の電荷と−の電荷とで静電吸着が行われ、半導体ウエハ２が吸着保持される。
【００３５】
＜ウエハ搬出手順＞
図１３は比較例のウエハ搬出手順を示す搬出フロー図、図１４は図１３に示すウエハ搬出手順における主要手順を示す概略図である。なお、図１４において、ステージ４に記載された−（マイナス）は電荷を表している。
【００３６】
まず、図１３および図１４を用いて、本願発明者が比較検討を行ったエッチング処理後のウエハ搬出手順について説明する。
【００３７】
図１３に示す半導体ウエハの搬出フロー図において、エッチング処理終了の後、高周波電源停止を行う。ここでは、図１に示すプラズマエッチング装置１における高周波電源６を停止する。
【００３８】
次に、ＥＳＣ−高電圧電源停止を行う。ここでは、プラズマエッチング装置１のステージ４に設けられた下部電極４ａに印加されている高周波電源８を停止する。
【００３９】
次に、ウエハ裏面の除電を行うためのガスの導入である不活性ガス導入を行う。ここでは、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスをチャンバ３内に導入する。その後、ウエハ裏面−電荷除去を行う。ここでは、チャンバ３内にガス導入部１０を介してアルゴンガスを導入して、図１４のプラズマ除電に示すように半導体ウエハ２上にＡｒプラズマ１２を形成し、この状態で、例えば、−１０００Ｖの逆高電圧をステージ４の下部電極４ａに印加して半導体ウエハ２の裏面の除電を行う。
【００４０】
除電完了後、図１３に示すリフトピン上昇を行う。ここでは、図１４のウエハ搬出に示すように、除電済みの半導体ウエハ２をリフトピン（ピン部材）４ｂによって押し上げステージ４から上方に向けて離脱させる。
【００４１】
次に、図１３および図１４に示すウエハ搬出を行う。ここでは、リフトピン４ｂによって押し上げられた半導体ウエハ２を、後述する図４に示す搬送アーム１４に受け渡し、搬送アーム１４によってチャンバ３から搬出する。
【００４２】
搬出後、図１４の次ウエハ搬入に示すように、次に処理を行う半導体ウエハ２を搬送アーム１４を用いてチャンバ３内に搬入して、さらにリフトピン４ｂに受け渡してステージ４上に載置する。この時、Ａ部に示すようにステージ４の表面には、−（マイナス）の残留電荷が僅かに存在する状態となっている。
【００４３】
そして、この半導体ウエハ２に対して所望のエッチング処理を行った後（エッチング処理終了）、図１３に示すウエハ搬出フローに沿って、かつ上述と同様の条件で、高周波電源停止、ＥＳＣ−高電圧電源停止、不活性ガス導入、ウエハ裏面−電荷除去をそれぞれ行い、電荷除去後、リフトピン上昇を行う。
【００４４】
その際、リフトピン４ｂで半導体ウエハ２を押し上げた時に半導体ウエハ２の位置ずれが発生する。これは、１枚目に処理した半導体ウエハ２を搬出した際に、ステージ４の表面に残留していた−電荷の影響によるものと考えられる。
【００４５】
すなわち、上記電荷除電の工程において、ほとんどの−電荷は、ステージ４から放出されるが、ある一定量の僅かな電荷がステージ４の静電チャックに残留し（図１４のＡ部参照）、この残留した電荷の影響で、リフトピン４ｂによって押し上げられた半導体ウエハ２において位置ずれが発生することを本願発明者は見出した。
【００４６】
そして、リフトピン４ｂによって押し上げられた半導体ウエハ２において、規定量より大きな位置ずれが発生していると、搬送エラーとなって処理が停止してしまいプラズマ処理の生産性および効率が低下するという課題が発生する。
【００４７】
さらに、上記規定量より大きな位置ずれが発生すると、半導体ウエハ２が傾いて割れたり、損傷する等の課題も発生する。
【００４８】
次に、上記課題を解決する本実施の形態のプラズマエッチング装置１を用いたウエハ搬出手順について説明する。
【００４９】
図２は実施の形態のウエハ搬出手順の一例を示す搬出フロー図、図３は図２に示すウエハ搬出手順における主要手順の一例を示す概略図、図４は図２に示すウエハ搬出手順における搬送アームへのウエハの受渡し状態の一例を示す概略図、図５は図２に示すウエハ搬出手順における残留電荷放電時の状態の一例を示す概略図、図６は図５に示す要部の拡大図である。なお、図３において、ステージ４に記載された−（マイナス）は電荷を表している。
【００５０】
本実施の形態のエッチング処理後のウエハ搬出手順について説明する。
【００５１】
図２に示すフロー図において、エッチング処理終了の後、高周波電源停止を行う。ここでは、図１に示すプラズマエッチング装置１における高周波電源６を停止する。次に、ＥＳＣ−高電圧電源停止を行う。ここでは、ステージ４に設けられた下部電極４ａに印加されている高周波電源８を停止する。
【００５２】
次に、除電を行うためのガスの導入である不活性ガス導入を行う。ここでは、例えば、アルゴン（Ａｒ）ガスをチャンバ３内に導入する。次に、ウエハ裏面−電荷除去を行う。ここでは、チャンバ３内にアルゴンガスを導入して、図３のプラズマ除電に示すようにＡｒプラズマ１２を形成し、この状態で、例えば、−１０００Ｖの逆高電圧をステージ４の下部電極４ａに印加して半導体ウエハ２の裏面の除電を行う。
【００５３】
除電完了後、図２に示すリフトピン上昇を行う。ここでは、図３のウエハ搬出に示すように、除電済みの半導体ウエハ２をリフトピン（ピン部材）４ｂによって押し上げステージ４から上方に向けて離脱させる。
【００５４】
次に、図２および図３に示すウエハ搬出を行う。ここでは、リフトピン４ｂによって押し上げられた半導体ウエハ２を、図４に示す搬送アーム１４に受け渡し、搬送アーム１４によって半導体ウエハ２を保持してチャンバ３から搬出する。
【００５５】
搬出後、図２に示す陰性ガス導入を行う。ここでは、陰性ガスとして、電気陰性度が窒素ガスより高いプロセスガスである酸素（Ｏ2）ガスをガス導入部１０を介してチャンバ３内に導入する。
【００５６】
導入後、図２に示す残留電荷放電を行う。ここでは、例えば、出力１０００Ｗの高周波電源６を印加する。これにより、図５に示すように、ステージ４上にＯ2プラズマ１３が形成され、このＯ2プラズマ１３によって図２および図３に示す残留電荷放電が行われる。すなわち、チャンバ３内にＯ2プラズマ１３を形成して、図６に示すようにステージ４の表面に残留する−（マイナス）電荷（Ａ部）を除去する。この時のＯ2プラズマ１３は、Ｏ＋２ｅ-＝Ｏ2-である。
【００５７】
次に、図３の次ウエハ搬入に示すように、次に処理を行う半導体ウエハ２を搬送アーム１４を用いてチャンバ３内に搬入して、ステージ４上に搬送する。さらにステージ４上でリフトピン４ｂに受け渡してリフトピン４ｂを下降させることで半導体ウエハ２をステージ４上に載置する。この時、ステージ４の表面には、残留電荷は無しの状態となっている。
【００５８】
そして、この半導体ウエハ２に対して所望のエッチング処理を行った後（エッチング処理終了）、図２に示すウエハ搬出フローに沿って、上述と同様の条件および手順により、高周波電源停止、ＥＳＣ−高電圧電源停止、不活性ガス導入、ウエハ裏面−電荷除去をそれぞれ行い、電荷除去後、リフトピン上昇を行う。
【００５９】
上記リフトピン上昇では、ステージ４上でリフトピン４ｂによって半導体ウエハ２を押し上げる。その際、ステージ４の表面は、残留電荷が存在しない状態となっているため、リフトピン４ｂで半導体ウエハ２を押し上げた際にも半導体ウエハ２の位置ずれは発生することはなく、所定の位置（規定の範囲の位置）に半導体ウエハ２を押し上げることができる。
【００６０】
その後、リフトピン４ｂによって押し上げられた半導体ウエハ２を搬送アーム１４に受け渡す。この時、半導体ウエハ２は上記所定の位置（規定の範囲の位置）に押し上げられているため、搬送エラーとはならずに搬送アーム１４に半導体ウエハ２を受け渡すことができる。そして、搬送アーム１４によって保持した状態で半導体ウエハ２をチャンバ３から外に搬出する。
【００６１】
本実施の形態の半導体装置の製造方法によれば、減圧された状態のチャンバ３内のステージ４上に半導体ウエハ２を載置する前に、チャンバ３内にＯ2ガスを導入し、さらにチャンバ３内にＯ2プラズマ１３を形成してステージ４に残留する電荷を除去することで、処理後の半導体ウエハ２を搬出する際の搬出エラーの発生を低減してプラズマ処理の生産性を向上させることができる。
【００６２】
すなわち、リフトピン４ｂを上昇させて１枚目の半導体ウエハ２を搬出した後、低圧（５０ｍＴｏｒｒ以下）で、Ｏ2ガス等の陰性ガスを用いてプラズマ放電を形成して、セラミック製のステージ４の表面の残留電荷を除去する。より具体的には、リフトピン４ｂを上昇させて１枚目の処理済みの半導体ウエハ２をチャンバ３の外に搬出し、その後、チャンバ３内にＯ2プラズマ１３を放電することで、セラミック製のステージ４の表面に残存する残留電荷を除去する。
【００６３】
これにより、半導体ウエハ２の搬出エラー等の搬送エラーを低減してプラズマ処理の生産性を向上できるとともに、プラズマエッチング装置１を用いたプラズマ処理の効率も向上させることができる。
【００６４】
また、搬出エラー等の搬送エラーを低減することで、静電チャックの使用寿命を延ばすことができ、プラズマ処理におけるコスト削減を図ることができる。
【００６５】
図１４に示す比較例のフローでは、Ａ部に示す残留電荷がステージ４の表面に残存した状態で次の半導体ウエハ２を処理するため、半導体ウエハ２の搬送エラーが発生し易い。これに対して、図３に示す本実施の形態のフローでは、Ｏ2プラズマ１３の放電により、残留電荷をウエハ毎にリセット（除去）するため、半導体ウエハ２の搬送エラーの発生を低減することができる。
【００６６】
また、処理後の半導体ウエハ２を搬出する際の搬出エラーの発生を低減できることにより、半導体ウエハ２の損傷を低減することができる。
【００６７】
ここで、陰性ガス導入および残留電荷放電の工程を実施するタイミングについて説明する。
【００６８】
プラズマエッチング装置１を起動後、まず、所望のロットの１枚目の半導体ウエハ（第１半導体ウエハ）２をエッチング処理し、さらに、図２に示すウエハ搬出フローに沿って、高周波電源停止、ＥＳＣ−高電圧電源停止、不活性ガス導入、ウエハ裏面−電荷除去、リフトピン上昇およびウエハ搬出（第１半導体ウエハの搬出）までを行う。
【００６９】
そして、上記１枚目のウエハ搬出後、１枚目の半導体ウエハ（第１半導体ウエハ）２とは異なる２枚目の半導体ウエハ（第２半導体ウエハ）２をステージ４上に載置する前の段階で、陰性ガス導入および残留電荷放電の工程を実施してステージ４の表面から電荷を除去する。
【００７０】
すなわち、プラズマエッチング装置１を起動した後、１枚目の半導体ウエハ（第１半導体ウエハ）２をエッチング処理し、処理後、高周波電源停止、ＥＳＣ−高電圧電源停止、不活性ガス導入、ウエハ裏面−電荷除去およびリフトピン上昇を行って、この半導体ウエハ２をチャンバ３の外に搬出する。
【００７１】
その後、２枚目の半導体ウエハ（第２半導体ウエハ）２をチャンバ３内のステージ４に載置する前に、チャンバ３内にプロセスガスを導入し、チャンバ３内に所望のプラズマを形成してステージ４に残留する電荷を除去する。
【００７２】
なお、プラズマエッチング装置１を起動した後、最初の１枚目の半導体ウエハ２については、ステージ４の表面に電荷は差程残存していない。したがって、少なくとも２枚目の半導体ウエハ（第２半導体ウエハ）２をチャンバ３内のステージ４に載置する前に、ステージ４の表面の残留電荷の除去を行えばよい。
【００７３】
あるいは、プラズマエッチング装置１を起動した後、所望のロットの１枚目の半導体ウエハ２をチャンバ３内のステージ４に載置する前の段階で、チャンバ３内にプロセスガスを導入し、チャンバ３内に所望のプラズマを形成してステージ４に残留する電荷を除去してもよい。
【００７４】
つまり、プラズマエッチング装置１を起動した後、最初の１枚目の半導体ウエハ２をステージ４に載置する前の段階で、チャンバ３内に所望のプラズマを形成してステージ４に残留する電荷を除去してもよい。
【００７５】
以上のように、陰性ガス導入および残留電荷放電の工程を実施するタイミングについては、１枚目の半導体ウエハ２をエッチング処理した後、少なくとも２枚目の半導体ウエハ２をステージ４上に載置する前の段階であれば、陰性ガス導入および残留電荷放電の工程は、如何なるタイミングで行ってもよい。
【００７６】
＜効果の検証評価とその結果について＞
図７は図２に示すウエハ搬出手順による効果の検証評価の条件の一例を示すデータ図、図８は図７に示す条件に基づいて実施した検証評価の結果を示すグラフ、図９は図８に示す検証評価の結果から得られる好適条件の一例を示すデータ図である。さらに、図１０は図９に示す条件による検証評価から得られる効果を示すグラフ、図１１は図８に示す検証評価の結果から得られる効果を示すデータ図である。
【００７７】
図７に示す検証評価は、ＮＦ3ガスを用いたステップ（以降、ステップ１とも呼ぶ）と、Ｏ2ガスを用いたステップ（以降、ステップ２とも呼ぶ）とを、それぞれ＃１〜４として評価したものである。ＮＦ3ガスは、エッチング処理において、主に、シリコン（Ｓｉ）系の堆積膜の除去に使用されるガスであり、一方、Ｏ2ガスは、主に、カーボン（Ｃ）系の堆積膜の除去に使用されるガスである。
【００７８】
図７に示す＃１の評価では、ステップ１（ＮＦ3ガス）を３０秒間実施し、ステップ１に連続してステップ２（Ｏ2ガス）を８秒間実施している。
【００７９】
また、＃２の評価では、ステップ１（ＮＦ3ガス）を４５秒間実施し、ステップ１に連続してステップ２（Ｏ2ガス）を８秒間実施している。つまり、ステップ１（ＮＦ3ガス）のみを１５秒長く実施している（ＮＦ3ガスを流す時間を延長）。
【００８０】
また、＃３の評価では、ステップ１（ＮＦ3ガス）を２０秒間実施し、ステップ１に連続してステップ２（Ｏ2ガス）を４０秒間実施している。
【００８１】
さらに、＃４の評価では、ステップ１（ＮＦ3ガス）を２０秒間実施し、ステップ１に連続してステップ２（Ｏ2ガス）を６０秒間実施している。つまり、ステップ２（Ｏ2ガス）のみを２０秒長く実施している（Ｏ2ガスを流す時間を延長）。
【００８２】
なお、＃１〜４の評価においては、それぞれの評価の間に３０分間ずつインターバルを設けており、このインターバルにおいて、チャンバ３内のクリーニングを行ってチャンバ３内の雰囲気をリセットしている。
【００８３】
これらの条件の基で、図８は、リフトピン４ｂによって半導体ウエハ２を押し上げた際の半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量を測定したものである。
【００８４】
図８に示すように、＃１の評価では、５枚の半導体ウエハ２のずれ量の測定値が示されており、＃２の評価では、３枚の半導体ウエハ２のずれ量の測定値が示されている。また、＃３の評価では、２枚の半導体ウエハ２のずれ量の測定値が示されており、＃４の評価でも、同様に２枚の半導体ウエハ２のずれ量の測定値が示されている。
【００８５】
図８に示すずれ量の測定値では、半導体ウエハ２のずれ量が５０００μｍを越えた場合に搬送エラーとなることから、その場合、ずれ判定をＮＧと判断しており、一方、半導体ウエハ２のずれ量が５０００μｍより小さい場合には搬送エラーにはならないため、ずれ判定はＯＫと判断している。
【００８６】
つまり、本実施の形態では、図３に示すリフトピン４ｂによって押し上げられた半導体ウエハ２が所定の位置（規定の範囲の位置）に配置されている（ＯＫ）か否（ＮＧ）かの判定基準を、上記ずれ量の５０００μｍと設定しており、したがって、図８においては、、ずれ量５０００μｍが、ずれ判定値とされている。
【００８７】
図７に示す＃１の評価では、１枚目の半導体ウエハ２と２枚目の半導体ウエハ２では、ずれ量の測定値が５０００μｍより小さく、ずれ判定はＯＫであったのに対して、３枚目の半導体ウエハ２と４枚目の半導体ウエハ２と５枚目の半導体ウエハ２は、ずれ量の測定値が５０００μｍを越えており、ずれ判定はＮＧとなっている。すなわち、傾向として、半導体ウエハ２の着工が進むにつれて半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量が増加しているのが分かる。
【００８８】
＃２の評価では、１枚目の半導体ウエハ２と２枚目の半導体ウエハ２では、ずれ量の測定値が５０００μｍより小さく、ずれ判定はＯＫであったのに対して、３枚目の半導体ウエハ２は、ずれ量の測定値が５０００μｍを越えており、ずれ判定はＮＧとなっている。すなわち、傾向として、半導体ウエハ２の着工が進むにつれて半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量が増加しているのが分かり、＃１の評価結果とほぼ同様の傾向であることが分かる。
【００８９】
これにより、図７に示す＃１から＃２の評価に対してＮＦ3ガスステップを１５秒延長したことは効果が無いことが分かる。
【００９０】
また、＃３の評価では、１枚目の半導体ウエハ２と２枚目の半導体ウエハに対して、両方ともずれ量の測定値が３０００μｍ前後であり、ずれ量は５０００μｍより大幅に小さく、ずれ判定はＯＫであった。また、１枚目の半導体ウエハ２より２枚目の半導体ウエハ２の方が測定値が小さいため、傾向として、半導体ウエハ２の着工が進んでもずれ量の測定値は５０００μｍを越えないものと判断できる。
【００９１】
また、＃４の評価では、１枚目の半導体ウエハ２と２枚目の半導体ウエハ２に対して、両方ともずれ量の測定値が１００〜２００μｍ前後であり、＃３の測定値に比較しても大幅にずれ量が小さくなった。そして、＃４の測定値も＃３の評価と同様にずれ量が５０００μｍより大幅に小さく、ずれ判定はＯＫであった。
【００９２】
なお、１枚目の半導体ウエハ２と２枚目の半導体ウエハ２のずれ量の測定値がほぼ等しいため、傾向として、＃３の評価と同様に、半導体ウエハ２の着工が進んでもずれ量の測定値は５０００μｍを越えないものと判断できる。
【００９３】
＃３と＃４の評価結果より、図７に示す＃３から＃４の評価に対してＯ2ガスステップを２０秒延長したのは、＃４の測定値が＃３の測定値に比較しても大幅にずれ量が小さくなっているため、有効であることが分かる。
【００９４】
以上のようにＯ2ガスステップの時間を延長することは、半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量を小さくすることに非常に有効であると言える。
【００９５】
そこで、図９に示す条件を用いて半導体ウエハ１００枚に対して位置ずれのずれ量を評価した結果を示したものが図１０である。詳細には、上述のようにＯ2ガスステップの時間を延長することは、半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量を小さくすることに有効であることが分かったため、図９に示すように、ステップ１（ＮＦ3ガス）を２０秒とし、ステップ２（Ｏ2ガス）を７０秒とする評価を新たに１００枚の半導体ウエハ２に対して行った。
【００９６】
その際、チャンバ３内の圧力は、ステップ１（ＮＦ3ガス）が６５ｍＴｏｒｒであり、ステップ２（Ｏ2ガス）が１５ｍＴｏｒｒである。すなわち、ステップ２（Ｏ2ガス）は、５０ｍＴｏｒｒ以下の低圧の雰囲気で評価を実施した。
【００９７】
そして、図７に示す＃１の条件で、同様に１００枚の半導体ウエハ２に対して評価を行った。
【００９８】
図１０では、Ｏ2ガスステップの時間を７０秒に延長した評価と、＃１の条件の評価とで、半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量のばらつきの範囲を示している。図１０に示すように、ステップ１（ＮＦ3ガス）３０秒＋ステップ２（Ｏ2ガス）８秒の評価では、測定値のばらつきの上限が９０００μｍ近くまであり、ずれ判定値の５０００μｍを大幅に越えている。これに対して、ステップ１（ＮＦ3ガス）２０秒＋ステップ２（Ｏ2ガス）７０秒の評価では、ずれ量の測定値のばらつきの上限が２０００μｍ未満と非常に小さく、ずれ判定値の５０００μｍより大幅に下回っている。すなわち、ステップ１（ＮＦ3ガス）３０秒＋ステップ２（Ｏ2ガス）８秒の評価に対して、ステップ１（ＮＦ3ガス）２０秒＋ステップ２（Ｏ2ガス）７０秒の評価の方が、測定値のばらつきの上限も小さく（ずれ判定値の５０００μｍより大幅に小さい）、さらにばらつきの範囲も非常に小さい。
【００９９】
図１０の結果より、Ｏ2ガスを導入することで半導体ウエハ２の位置ずれのずれ量に対して効果を得ることができるとともに、より長い時間Ｏ2ガスを導入することで、半導体ウエハ２のずれ量に対してさらに大きな効果を得ることができる。
【０１００】
以上により、図１１に示すように、ステップ１（ＮＦ3ガス）においては、その時間を増加しても効果が得られなかったのに対して、ステップ２（Ｏ2ガス）においては、その時間を増加すると大きな効果が得られることが分かった。
【０１０１】
＜使用ガスの電気陰性度について＞
図１２は図２に示すウエハ搬出手順の残留電荷放電で導入されるガスの電気陰性度の範囲の一例を示す元素周期律表である。
【０１０２】
本実施の形態の半導体装置の製造方法では、図２に示す陰性ガス導入工程で陰性ガスを導入し、チャンバ３内に上記陰性ガスを導入した状態で残留電荷放電を実施し、これによってセラミック製のステージ４の表面の電荷を除去する。したがって、使用ガスの電気陰性度が大きく関わっている。
【０１０３】
電気陰性度は、分子内の原子が電子を引き寄せる強さの相対的な尺度である。異種の原子同士が化学結合しているとすると、この時、各原子における電子の電荷分布は、これら原子が孤立していた場合と異なる分布をとる。これは結合の相手の原子からの影響によるものであり、原子の種類により電子を引きつける強さに違いが存在するためである。
【０１０４】
そして、この電子を引きつける強さは、原子の種類ごとの相対的なものとして、その尺度を決めることができ、この尺度が電気陰性度である。
【０１０５】
なお、図７〜図１０の評価結果より、ＮＦ3ガスでは、半導体ウエハ２の位置ずれに対して効果が得られなかったことが分かっている。そして、ＮＦ3ガスには窒素（Ｎ）が含まれており、かつ図１２に示す元素周期律表により、窒素の電気陰性度は、３．０４である。したがって、本実施の形態の半導体装置の製造方法（プラズマエッチング装置１による残留電荷放電）で用いるガスは、窒素より電気陰性度が高い元素のガスを用いなければならない。つまり、電気陰性度が窒素ガスより高いガスを用いて残留電荷放電を行う必要がある。
【０１０６】
具体的には、図２に示す陰性ガス導入工程で陰性ガスとして窒素より電気陰性度が高い元素のガスを導入し、チャンバ３内に上記陰性ガスを導入した状態で残留電荷放電を実施する。
【０１０７】
ここで、図１２より、電気陰性度が３．０４より大きな元素は、塩素（Ｃｌ）＝３．１６、酸素（Ｏ）＝３．４４、フッ素（Ｆ）＝３．９８であり、これらの元素のうちの何れかのガスを、図２に示す陰性ガス導入工程でチャンバ３内に導入して残留電荷放電を行うことにより、ステージ４の表面の電荷を引き寄せてステージ４から電荷を除去することができる。
【０１０８】
なお、塩素、酸素およびフッ素のうち、電気陰性度の大きさから、酸素ガスもしくはフッ素ガスを用いることがより好ましく、図７〜図１０の評価結果より、５０ｍＴｏｒｒ以下の低圧の雰囲気で酸素ガス（Ｏ2ガス）を使用してＯ2プラズマ１３を形成することが好適であると言える。
【０１０９】
以上、本発明者によってなされた発明を実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明はこれまで記載した実施の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。
【０１１０】
例えば、上記実施の形態では、プラズマ処理装置によるプラズマ処理がドライエッチングの場合を一例として取り上げて説明したが、上記プラズマ処理装置によるプラズマ処理は、ドライエッチングに限定されずに、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition)やスパッタリング等の処理であってもよい。
【０１１１】
また、上記実施の形態では、プラズマエッチング装置のステージがセラミック製からなる場合を説明したが、上記ステージは、比較的誘電率が高い材料であれば、セラミック以外の他の材料から形成されていてもよい。
【０１１２】
また、上記実施の形態では、半導体ウエハの位置ずれのずれ量による判定を行う際のずれ判定値が、５０００μｍを設定した場合を説明したが、上記ずれ判定値は、５０００μｍに限定されるものではなく、５０００μｍ以外の数値を設定してもよい。
【符号の説明】
【０１１３】
１  プラズマエッチング装置（プラズマ処理装置）
２  半導体ウエハ（半導体基板、ウエハ）
３  チャンバ（真空容器）
４  ステージ
４ａ  下部電極
４ｂ  リフトピン（ピン部材）
５  ＴＣＰ電極
６  高周波電源
７  石英板
８  高周波電源
９  排気部
１０  ガス導入部
１１  プラズマ
１２  Ａｒプラズマ
１３  Ｏ2プラズマ
１４  搬送アーム
【図１】
2018006392.tif 000003
【図２】
2018006392.tif 000004
【図３】
2018006392.tif 000005
【図４】
2018006392.tif 000006
【図５】
2018006392.tif 000007
【図６】
2018006392.tif 000008
【図７】
2018006392.tif 000009
【図８】
2018006392.tif 000010
【図９】
2018006392.tif 000011
【図１０】
2018006392.tif 000012
【図１１】
2018006392.tif 000013
【図１２】
2018006392.tif 000014
【図１３】
2018006392.tif 000015
【図１４】
2018006392.tif 000016
【手続補正書】
【提出日】平成29年5月15日(2017.5.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３４】
なお、エッチング処理において半導体ウエハ２と、ステージ４の静電チャック（ＥＳＣ）との間に電流が流れると、上記静電チャックの表面と半導体ウエハ２の表面とが電荷を保有するが、＋の電荷と−の電荷とで静電吸着が行われ、半導体ウエハ２が吸着保持される。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１０】
2018006392.tif 000017