(57)【要約】      （修正有）【課題】ウエハ処理装置において、処理室減圧時のウエハの移動を抑制する。【解決手段】真空処理室１０１に処理ガスを供給するガス供給装置１０９，１１０，１１１と、前記真空処理室内で試料を載置して保持する試料台１０４と、前記真空処理室内を排気する排気装置１０６と、前記真空処理室に高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置１０７，１０８とを備え、前記試料台上に配置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記試料台は載置した試料を上方に押し上げるプッシャーピンを備え、プラズマ処理の終了後、前記プッシャーピンを操作して試料を試料台から押し上げた状態で真空排気する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
真空処理室に処理ガスを供給するガス供給装置と、
前記真空処理室内で試料を載置して保持する試料台と、
前記真空処理室内を排気する排気装置と、
前記真空処理室に高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置とを備え、前記試料台上に配置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記試料台は載置した試料を上方に押し上げるプッシャーピンを備え、
プラズマ処理の終了後、真空排気するとき、前記プッシャーピンを操作して試料を試料台から、試料が浮かない上限の圧力であるガスの平均自由行程に相当する距離だけ試料を押し上げた状態で真空排気することを特徴とするプラズマ処理装置。  
【請求項２】
真空処理室に処理ガスを供給するガス供給装置と、
前記真空処理室内で試料を載置して保持する試料台と、
前記真空処理室内を排気する排気装置と、
前記真空処理室に高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置とを備え、前記試料台上に配置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、
前記試料台は載置した試料を上方に押し上げるプッシャーピンを備え、
プラズマ処理の終了後、真空排気するとき、前記プッシャーピンを操作して試料を試料台から、押し上げた状態で真空排気することを特徴とするプラズマ処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、プラズマ処理技術に係り、特に、処理室内における試料の移動を抑制することのできるプラズマ処理装置および処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
プラズマ処理装置は、加工する半導体デバイスの微細化に伴ない、様々な処理条件でプラズマ処理を行うことが求められるようになった。
【０００３】
プラズマ処理装置に設定する処理条件によっては、試料台に載置されたウエハ近傍におけるガス圧力が大きく変化する場合がある。このような場合には、前記ガス圧の変化に伴い、前記試料台上に載置したウエハの位置が意図に反して移動してしまうことがある。
【０００４】
なお、ウエハを試料台上に保持して固定する方法としては、ウエハを試料台に静電吸着により固定する方法、ウエハを機械的に押さえつける方法、あるいは試料台の外周部に突起物を形成し、形成した突起物にウエハの外周部を当接させることによりウエハの移動を制限する方法などが知られている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平６−３３３８５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ウエハを試料載置台上に吸着しに保持するために静電吸着を利用する場合、試料台は誘電体材料で被覆することが必要である。この場合、被覆する誘電体材料の耐熱温度、あるいは温度変化に対する誘電体材料の特性劣化を考慮すると、ウエハを温度調整する場合、温度調整範囲が制限される。
【０００７】
ウエハを試料台上に保持するために、ウエハを機械的に押圧すると、ウエハを傷付けたり、擦れた部分からの発塵による異物がウエハに付着することになる。また、ウエハの外周部に当接する突起物を試料台に形成した場合、ウエハが移動して突起物に衝突した場合、異物が発生し、ウエハを汚染することになる。
【０００８】
本発明はこれらの問題点に鑑みてなされたもので、処理室の減圧時におけるウエハの移動を抑制してウエハに異物が付着するのを抑制することのできるプラズマ処理装置を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題を解決するため、次のような手段を採用した。
【００１０】
真空処理室に処理ガスを供給するガス供給装置と、前記真空処理室内で試料を載置して保持する試料台と、前記真空処理室内を排気する排気装置と、前記真空処理室に高周波エネルギを供給してプラズマを生成するプラズマ生成装置とを備え、前記試料台上に配置した試料にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、前記試料台は載置した試料を上方に押し上げるプッシャーピンを備え、プラズマ処理の終了後、真空排気するとき、前記プッシャーピンを操作して試料を試料台から、試料が浮かない上限の圧力であるガスの平均自由行程に相当する距離だけ試料を押し上げた状態で真空排気する。
【発明の効果】
【００１１】
本発明は、以上の構成を備えるため、処理室の減圧時におけるウエハの移動を抑制してウエハに異物が付着するのを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】プラズマ処理装置を説明する図である。
【図２】図１に示す試料台の詳細を説明する図である。
【図３】ウエハと基体との間に形成される空隙を示す図である。
【図４】プラズマ処理装置の処理を説明するフローチャートである。
【図５】従来のプラズマ処理装置の処理を説明するフローチャートである。
【図６】ウエハと試料台との間に形成する空隙について説明する図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の実施形態を添付図面を参照しながら説明する。図１は、プラズマ処理装置として、半導体ウエハをアッシング処理する装置の構成を示したものである。図において処理室１０１は、例えば、表面を陽極酸化処理したアルミ製の真空容器１０１ａ、石英製スリーブ１０２、アルミ製のプレート１０３を備え、処理室１０１内には，被処理物である半導体ウエハを載置するための試料台１０４を配置する。プラズマ生成用の高周波電力は石英製スリーブ１０２を介して処理室内に導入され、プロセスガスはアルミ製のプレート１０３に形成したガス導入口１１３を介して導入される。
【００１４】
処理室１０１の外側には高周波電源１０７から出力される高周波電力を放射するアンテナ１０８があり、前述のように石英製スリーブ１０２を経由して処理室１０１内に高周波電力を供給する。高周波電力の周波数は特に限定されないが、一般的には数百ｋＨｚから数百ＭＨｚである。処理室１０１には、マスフローコントローラー１０９、１１０、１１１、バルブ１１２、ガス導入口１１３を介してプロセスガスが導入される。プロセスガスは、前記排気設備により圧力調整が施され、圧力調整が施された状態で前記高周波電力を印加することによりプラズマを発生させる。
【００１５】
図２は、図１に示す試料台の詳細を説明する図である。図２に示すように、試料台１０４は被処理物である半導体ウエハ２０１を載置する基体２０２、プッシャー２０３、アルミナ製ピン２０４を備える。プッシャー２０３は、ウエハを試料台１０４上に搬入し、あるいは搬出する際にウエハを押し上げるのに使用される。ピン２０４は、ウエハ２０１を試料台の基体２０２上に載置したとき、異物や重金属汚染物質が付着するのを防止するために使用される。
【００１６】
図３は、ウエハ２０１を基体２０２上に載置した状態でプッシャー２０３を上下方向に駆動した際における、ウエハ２０１と基体２０２の間に形成される空隙を示す図である。
【００１７】
プッシャー２０３が下限位置にあるとき、ウエハ２０１と試料台２０２のすき間は、ピン２０４の高さ０．１５ｍｍと等しくなる、プッシャー２０３を上方に駆動するとウエハ２０１と試料台の基体２０２のすき間は０．１５ｍｍを超えて広がる。
【００１８】
図４は、本発明の実施形態にかかるプラズマ処理装置の処理を説明するフローチャートである。図４ではガスバルブ１１２の開閉、プロセスガスのオンオフ、処理室内ガス圧力、高周波電源１０７のオンオフ、プッシャー２０３の動作を示している。
【００１９】
基体２０２の上にウエハがない状態において、図示しないウエハ搬送機構によって基体２０２上にウエハ２０１が搬入され、搬入されたウエハはプッシャー２０３の上下動作によってプッシャーに受け渡され、受け渡されたウエハは基体２０２の上に載置される（ｔ１，ｔ２）。
【００２０】
次いで、ガスバルブ１１２を開き、マスフローコントローラ１０９，１１０，１１１によって流量を制御されたプロセスガスを処理室１０１に導入し、排気設備１０６によって排気しながら圧力を調整する（ｔ３，ｔ４）。高周波電源１０７をＯＮしてコイルアンテナ１０８と石英スリーブ１０２を経由して処理室１０１に高周波を導入する。導入された高周波電力とプロセスガスとの相互作用によりプラズマを生成し、生成されたプラズマによりウエハ２０１はプラズマ処理される（ｔ５，ｔ６）。
【００２１】
所定の時間が経過すると高周波電源１０７をＯＦＦにしてプラズマ処理を終了する（ｔ６）。プラズマ処理が終了すると、プッシャー２０３を上昇させてウエハ２０１を持ち上げ、ウエハ２０１と試料台２０２の間に形成される空隙を所定の値以上となるように保持する。この状態でガスバルブ１１２とマスフローコントローラ１０９，１１０，１１１をＯＦＦすると処理室内が減圧される（ｔ６，ｔ７）。
【００２２】
所定の圧力に減圧した後、基体２０２の上にあるウエハ２０１をプッシャー２０３から図示しないウエハ搬送機構に受け渡し、受け渡されたウエハは前記搬送機構により処理室１０１から搬出される（ｔ８，ｔ９）。
【００２３】
本実施形態においては、前記ウエハ２０１と試料台２０２の間に形成される空隙を、ウエハが浮かない上限の圧力であるガスの平均自由行程に相当する距離に設定する。このように設定すれば、ウエハ２０１が試料台２０２の上を意図せずに移動することを回避できる。
【００２４】
図５は、従来のプラズマ処理装置の処理を説明するフローチャートである。
【００２５】
図５ではガスバルブ１１２の開閉、プロセスガスのオンオフ、処理室内ガス圧力、高周波電源１０７のオンオフ、プッシャー２０３の動作を示している。
【００２６】
基体２０２の上にウエハがない状態において、図示しないウエハ搬送機構によって基体２０２上にウエハ２０１が搬入され、搬入されたウエハはプッシャー２０３の上下動作によってプッシャーに受け渡され、受け渡されたウエハは基体２０２の上に載置される（ｔ１，ｔ２）。
【００２７】
次いで、ガスバルブ１１２を開き、マスフローコントローラ１０９，１１０，１１１によって流量を制御されたプロセスガスを処理室１０１に導入し、排気設備１０６によって排気しながら圧力を調整される（ｔ３，ｔ４）。高周波電源１０７をＯＮしてコイルアンテナ１０８と石英スリーブ１０２を経由して処理室１０１に高周波を導入する。導入された高周波電力とプロセスガスとの相互作用によりプラズマを生成し、生成されたプラズマによりウエハ２０１はプラズマ処理される（ｔ５，ｔ６）。
【００２８】
所定の時間が経過すると高周波電源１０７をＯＦＦにしてプラズマ処理を終了する（ｔ６）。プラズマ処理が終了すると、ガスバルブ１１２とマスフローコントローラ１０９，１１０，１１１をＯＦＦにして処理室内を減圧する（ｔ６，ｔ７）。
【００２９】
所定の圧力に減圧した後、基体２０２の上にあるウエハ２０１をプッシャー２０３から図示しないウエハ搬送機構に受け渡し、受け渡されたウエハは前記搬送機構により処理室１０１から搬出される（ｔ８，ｔ９）
この例の場合、例えば処理圧力５３３Ｐａでプラズマ処理した後の真空排気時（ｔ６，ｔ８）に処理室１０１内を減圧しても、ウエハ２０１と試料台２０２の間の空間は狭隘であるため処理室と同じようには減圧されない。
【００３０】
このため、ウエハ２０１と試料台２０２の間の空間の圧力と、処理室内圧力の差圧により、ウエハ２０１が浮き上がり、意図せずに試料台２０２の上を移動してしまう。
【００３１】
これに対して、本実施形態のように、処理室内圧力５３３Ｐａでプラズマ処理した後の真空排気時にプッシャー２０３によりウエハを持ち上げてウエハ２０１と試料台２０２の間に形成される空隙を３．３ｍｍに広げると、試料台２０２上のウエハ２０１の位置は変化しない。
【００３２】
プラズマ処理した後の真空排気時にプッシャー２０３を上げることにより形成されるウエハ２０１と試料台２０２間に形成される空隙は、ウエハの重さやプラズマ処理圧力の値、排気処理設備１０６の排気速度、試料台２０２の表面粗さや形状によって、適宜に設定するとよい。
【００３３】
図６は、減圧時に起こるウエハの移動を阻止するために必要とされるウエハ２０１と試料台２０２の空隙について説明する図である。図に示しように３００ｍｍ径のウエハの場合、ウエハの単位面積当たりの重さを考慮すると、ウエハの浮き上がりを阻止するためにウエハ２０１と試料台２０２間に形成される空隙に許される圧力の限度は１７．７Ｐａ（処理室内圧力は無視する）である。なお、このときの前記空隙内ガスの平均自由行程は０．５９７ｍｍである。
【００３４】
同様に、２００ｍｍ径のウエハの場合に許される圧力の限度は１６．６Ｐａで平均自由行程は０．６３７ｍｍ、４５０ｍｍ径ウエハの厚みを１ｍｍと仮定した場合に許される圧力の限度は２２．９Ｐａで平均自由行程は０．０４６２ｍｍであることがわかる。
【００３５】
すなわち、ウエハの単位面積あたりの重量に釣り合うガス圧力を求め、求めたガス圧力のガスの平均自由行程に相当する距離だけ、真空排気時にウエハをプッシャーにより持ち上げておくことにより、真空排気時におけるウエハの浮上を抑制することができる。
【００３６】
以上説明したように、本実施形態によれば、処理室の減圧時に、プッシャーによりウエハを持ち上げてウエハと試料台の間に形成される空隙を広くするので、減圧時におけるウエハの移動を抑制することができる。また、前記移動に伴う発塵を抑制することができる。
【符号の説明】
【００３７】
１０１  処理室
１０２  石英スリーブ
１０３  プレート
１０４  試料台
１０５  排気口  
１０６  排気設備
１０７  高周波電源
１０８  コイルアンテナ  
１０９，１１０，１１１  マスフローコントローラ
１１２  バルブ
１１３  ガス導入口  
２０１  半導体ウエハ
２０２  試料台の基台
２０３  プッシャー
２０４  ピン  
【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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