(57)【要約】【課題】静電チャック及び処理物に残留する電荷をより一層確実に除去できる処理物保持装置、静電チャックの制御方法及び半導体装置の製造方法を提供する。【解決手段】静電チャック２０上にウエハを載置し、電極２１ａ，２１ｂに相互に逆極性の電圧を印加して静電チャック２０にウエハを吸着する。ウエハに対しプラズマ処理が終了した後、逆極性電圧の印加、除電プラズマ処理、除電電圧の印加を順次行い、その後リフトピンを作動させてウエハを静電チャック２０から脱離する。ウエハを脱離する際に電極２１ａ，２１ｂの配線経路２４ａ，２４ｂに流れる電流を電流計３２ａ，３２ｂにより検出し、その検出結果に基づき、制御部３４は、次のウエハを処理する際の除電プラズマ処理時のプラズマ条件、並びに除電電圧の極性、電圧値及び印加時間を決定する。【選択図】図３
2011040658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極及び第２の電極を有する静電チャックと、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれ電圧を印加する電源と、
前記静電チャックの前記第１の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第１の電流計と、
前記静電チャックの前記第２の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第２の電流計と、
前記静電チャックから前記処理物を脱離するリフトピンと、
前記第１の電流計及び前記第２の電流計から信号を入力し、前記電源、前記プラズマ装置及び前記リフトピンを制御する制御部と
を有することを特徴とする処理物保持装置。
【請求項２】
前記制御部は、前記処理物をプラズマ処理した後に、前記電源及び前記プラズマ装置を制御して前記静電チャックの第１の電極及び第２の電極に前記プラズマ処理時に印加する電圧に対し逆極性の電圧を印加する逆電圧印加工程、前記処理物にプラズマを照射する除電プラズマ照射工程、前記静電チャックの第１の電極及び第２の電極に電圧を印加する除電電圧印加工程、及び前記リフトピンにより前記処理物を前記静電チャックから脱離する脱離工程を順次実施し、
前記脱離工程において前記第１の電流計及び前記第２の電流計から入力された信号に基づき、次の処理物を処理する際の前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマ条件、並びに前記除電電圧印加工程における印加電圧の極性、電圧値及び電圧印加時間を決定することを特徴とする請求項１に記載の処理物保持装置。
【請求項３】
静電チャックの第１の電極及び第２の電極に相互に逆極性の保持電圧の印加を開始して前記静電チャックに処理物を静電吸着させる保持電圧印加工程と、
前記処理物に対しプラズマ処理を実施するプラズマ処理工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極への保持電圧の印加を停止する工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に前記保持電圧印加工程における電圧と逆極性の電圧を印加する逆電圧印加工程と、
前記処理物にプラズマを照射する除電プラズマ照射工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する除電電圧印加工程と、
前記静電チャックから前記処理物を脱離させる処理物脱離工程とを順番に実施し、
前記処理物脱離工程で前記静電チャックから前記処理物を脱離させる際に前記第１の電極及び前記第２の電極の配線経路に流れる電流をそれぞれ検出し、その検出結果に基づき次の処理物を処理する際の前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマ条件、並びに前記除電電圧印加工程における印加電圧の極性、電圧値及び電圧印加時間を決定することを特徴とする静電チャックの制御方法。
【請求項４】
前記制御部は、前記処理物を脱離させる際に前記第１の電極及び前記第２の電極の配線経路に流れる電流に基づき、前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマガスの圧力、プラズマ生成ガス種、及びプラズマ照射時間の少なくとも１つの条件を変更することを特徴とする請求項３に記載の静電チャックの制御方法。
【請求項５】
静電チャックの第１の電極及び第２の電極に相互に逆極性の保持電圧の印加を開始して前記静電チャックに半導体ウエハを静電吸着させる保持電圧印加工程と、
前記半導体ウエハに対しプラズマ処理を実施するプラズマ処理工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極への保持電圧の印加を停止する工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に前記保持電圧印加工程における電圧と逆極性の電圧を印加する逆電圧印加工程と、
前記半導体ウエハにプラズマを照射する除電プラズマ照射工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する除電電圧印加工程と、
前記静電チャックから前記半導体ウエハを脱離させる半導体ウエハ脱離工程とを順番に実施し、
前記半導体ウエハ脱離工程で前記静電チャックから前記半導体ウエハを脱離させる際に前記第１の電極及び前記第２の電極の配線経路に流れる電流をそれぞれ検出し、その検出結果に基づき次の半導体ウエハを処理する際の前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマ条件、並びに前記除電電圧印加工程における印加電圧の極性、電圧値及び電圧印加時間を決定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項６】
プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に設けられた、第１の電極及び第２の電極を有する静電チャックと、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれ電圧を印加する電源と、
前記静電チャックの前記第１の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第１の電流計と、
前記静電チャックの前記第２の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第２の電流計と、
前記静電チャックから前記処理物を脱離するリフトピンと、
前記第１の電流計及び前記第２の電流計から信号を入力し、前記電源、前記プラズマ装置及び前記リフトピンを制御する制御部と
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハ（半導体基板）等の処理物を静電気により吸着する処理物保持装置、静電チャックの制御方法及び半導体装置の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置製造プロセスにおいて、静電チャックは、例えば成膜装置やエッチング装置等のチャンバ内の所定の位置に半導体ウエハ（以下、単に「ウエハ」という）等の処理物を固定する際に使用されている。静電気チャックは、ウエハの素子形成面に接触することがないため素子形成面に疵をつけるおそれがなく、また真空又は減圧雰囲気でもウエハを確実に吸着できるという利点がある。
【０００３】
静電チャックには、電極を絶縁体により被覆してクーロン力によりウエハを吸着するクーロン型静電チャックと、電極を高抵抗材料により被覆してジョンソンラーベック力によりウエハを吸着するジョンソンラーベック型静電チャックとがある。クーロン型静電チャックでは電極とウエハとの間に基本的に電流は流れないが、ジョンソンラーベック型静電チャックでは電極とウエハとの間に極少量の電流が流れる。
【０００４】
ところで、静電チャックの表面は絶縁体又は高抵抗材料により覆われているため、静電チャックへの電圧供給を停止しても静電チャックの表面又はその近傍に電荷が残り、静電気によりウエハが静電チャックに吸着されたままになることがある。このような状態でリフトピンによりウエハを押し上げて静電チャックからウエハを脱離させようとすると、ウエハの位置がずれて搬送に支障をきたしたり、ウエハに疵をつけたり、極端な場合はウエハを破損してしまうこともある。そこで、プラズマ処理後に静電チャックの電極に逆極性の一定電圧を印加して、静電チャック及びウエハに蓄積された電荷を除去することが一般的に行われている。
【０００５】
クーロン型静電チャックでは逆極性の電圧の印加により静電チャックの表面に蓄積された電荷を比較的容易に除去することができる。しかし、ジョンソンラーベック型静電チャックでは、単に逆極性の一定電圧を印加しただけでは静電チャックに残った電荷を十分に除去することができない。そのため、ウエハを脱離させる際に静電チャックから流れる電流を測定し、その電流値に基づいて次のウエハを脱離させるときに静電チャックに印加する逆極性の電圧の電圧値と印加時間とを決定することが提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００７−１６５９１７号公報
【特許文献２】特開平６−１２０３２９号公報
【特許文献３】特表２０００−５１４２４７号公報
【特許文献４】特開昭６０−１８９９５０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、上述した従来の方法では、いずれも静電チャックに残った電荷の除去が十分でなく、静電チャックからウエハを脱離する際にウエハの位置がずれて搬出時に疵をつけたり、放電が発生してウエハを破損するおそれがある。
【０００８】
以上から、静電チャック及び処理物に残留する電荷をより一層確実に除去できる処理物保持装置、静電チャックの制御方法及び半導体装置の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
一観点によれば、第１の電極及び第２の電極を有する静電チャックと、前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれ電圧を印加する電源と、前記静電チャックの前記第１の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第１の電流計と、前記静電チャックの前記第２の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第２の電流計と、前記静電チャックから前記処理物を脱離するリフトピンと、前記第１の電流計及び前記第２の電流計から信号を入力し、前記電源、前記プラズマ装置及び前記リフトピンを制御する制御部とを有する処理物保持装置が提供される。
【発明の効果】
【００１０】
上記一観点によれば、従来に比べて静電チャック及び処理物に残留する電荷をより一層確実に除去できる。これにより、半導体ウエハ等の処理物の位置ずれや破損等の不具合の発生を防止できる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、ＩＣＰ型エッチング装置の一例を示す模式図である。
【図２】図２は、ジョンソンラーベック型静電チャックの一例を示す断面図である。
【図３】図３は、実施形態に係る処理物保持装置の構成を示すブロック図である。
【図４】図４は、処理物保持装置を使用したプラズマ処理工程を示すタイミングチャートである。
【図５】図５は、各工程における静電チャック及びウエハの電荷蓄積状態を示す模式図（その１）である。
【図６】図６は、各工程における静電チャック及びウエハの電荷蓄積状態を示す模式図（その２）である。
【図７】図７は、実施形態に係る静電チャックの制御方法を含むプラズマ処理方法を示すフローチャート（その１）である。
【図８】図８は、実施形態に係る静電チャックの制御方法を含むプラズマ処理方法を示すフローチャート（その２）である。
【図９】図９は、印加電圧と電流値との関係を調べた結果の一例をプロットして示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、実施形態について説明する前に、実施形態の理解を容易にするための予備的事項について説明する。
【００１３】
図１はＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma：誘導結合プラズマ）型エッチング装置の一例を示す模式図である。
【００１４】
ＩＣＰ型エッチング装置１０は、チャンバ１１と、高周波コイル１２と、高周波（ＲＦ：Radio Frequency）電源１３とを有している。チャンバ１１にはガス供給源（図示せず）からプラズマ源となるガスが供給される。また、チャンバ１１は、排気管１４を介して真空装置（図示せず）に接続されている。この真空装置によりチャンバ１１内を一定の圧力に維持することができる。
【００１５】
チャンバ１１内には静電チャック２０が配置されており、この静電チャック２０により処理物（ウエハ）を静電吸着してチャンバ１１内の所定の位置に固定する。
【００１６】
チャンバ１１の上には高周波コイル１２が配置されている。この高周波コイル１２に高周波電源１３から高周波電流を供給すると、チャンバ１１内に高周波磁場が発生し、チャンバ１１内のガスが励起されてプラズマが発生する。エッチング時にはウエハにバイアス電圧が印加される。これにより、プラズマ中のイオンがプラズマと処理物との間に発生するシース電界により加速されて処理物に衝突し、処理物の表面がエッチングされる。
【００１７】
本実施形態では、静電チャック２０として、ジョンソンラーベック型静電チャックを使用する。図２はジョンソンラーベック型静電チャックの一例を示す断面図である。
【００１８】
静電チャック２０は円盤状の部材であり、一対の電極２１ａ，２１ｂを高抵抗材料で被覆した構造を有している。電極２１ａ，２１ｂには、配線経路２４ａ，２４ｂを介して相互に逆極性の電圧が印加され、静電チャック２０上に配置されたウエハをジョンソンラーベック力により吸着する。電極２１ａ，２１ｂを被覆する高抵抗材料は例えばＴｉ（チタン）等の導電性材料を混練した窒化アルミニウム又は酸化アルミニウム等のセラミックからなり、１０13Ωｃｍ以下（例えば１０9〜１０12Ωｃｍ）の抵抗率を有する。
【００１９】
また、静電チャック２０には、リフトピン２５が挿通するリフトピン挿通孔２２と、ウエハと静電チャック２０との間にＨｅ（ヘリウム）等の冷却ガスを供給するためのガス通流孔２３とが設けられている。
【００２０】
なお、図２では電極２１ａ，２１ｂが静電チャック２０の中心線を挟んで配置されている静電チャックを示しているが、一対の電極を同心円状に配置した静電チャックもある。
【００２１】
ところで、前述したように、静電チャックに残留した電荷を除去するために、従来からウエハ処理後に静電吸着時（チャッキング時）の電圧とは逆極性の一定電圧を印加することが行われている。しかし、ジョンソンラーベック型静電チャックでは、ウエハの状態、静電チャックやチャンバの温度、及びセラミックの経年変化などによりウエハに残留する電荷量が変化するため、逆極性電圧の電圧値や電圧印加時間の最適値は一定ではない。また、ウエハ及び静電チャックには、プラズマから供給される単極性の電荷も蓄積される。このため、単に静電チャックに逆極性の電圧を印加するだけでは、ウエハ及び静電チャックに残留する電荷を十分に除去することはできない。
【００２２】
以下、本実施形態について説明する。図３は、本実施形態に係る処理物保持装置の構成を示すブロック図である。なお、図３において、図１，図２と同一物には同一符号を付している。また、本実施形態においては、ＩＣＰ型エッチング装置において処理物（ウエハ）を保持する処理物保持装置について説明している。
【００２３】
図３に示すように、静電チャック制御装置３０は、ローパスフィルタ３１ａ，３１ｂと、電流計３２ａ，３２ｂと、直流電源３３ａ，３３ｂと、制御部３４とを有している。
【００２４】
直流電源３３ａは、制御部３４からの信号に応じて、静電チャック２０の一方の電極２１ａに供給する直流電圧を発生する。また、直流電源３３ｂは、制御部３４からの信号に応じて、静電チャック２０の他方の電極２１ｂに供給する直流電圧を発生する。
【００２５】
電流計３２ａは、電極２１ａと直流電源３３ａとの間の配線経路２４ａに流れる電流の電流値及び向きを検出する。また、電流計３２ｂは、電極２１ｂと直流電源３３ｂとの間の配線経路２４ｂに流れる電流の電流値及び向きを検出する。これらの電流計３２ａ，３２ｂによる電流の検出結果は、制御部３４に出力される。
【００２６】
ローパスフィルタ３１ａは、電極２１ａと電流計３２ａとの間の配線経路２４ａ内に配置され、当該配線経路２４ａ内に流れる電流に重畳した交流成分（ＲＦ成分）を除去（カット）する。これと同様に、ローパスフィルタ３１ｂは、電極２１ｂと電流計３２ｂとの間の配線経路２４ｂ内に配置され、当該配線経路２４ｂ内に流れる電流に重畳した交流成分（ＲＦ成分）を除去（カット）する。
【００２７】
制御部３４は、電流計３１ａ，３１ｂの出力に応じて、直流電源３３ａ，３３ｂ及び高周波電源１３を制御する。
【００２８】
静電チャック２０に残留する電荷による不具合の発生を防止するためには、処理物及び静電チャック２０に帯電した電荷量を知ることが望ましい。そのために、本実施形態では、電極２１ａ，２１ｂと直流電源３２ａ，３２ｂとの間の配線経路２４ａ，２４ｂ内にそれぞれ電流計３２ａ，３２ｂを配置している。なお、本実施形態においては、静電チャック２０の２つの電極２１ａ，２１ｂの面積は同一であるとしている。
【００２９】
図４は上述した処理物保持装置を使用したプラズマ処理（プラズマエッチング）工程を示すタイミングチャートである。また、図５，図６は、各工程における静電チャック及びウエハ（処理物）の電荷蓄積状態を示す模式図である。なお、図４（ａ）は横軸に時間、縦軸に電極２１ａ，２１ｂに印加する電圧をとったタイミングチャートであり、図４（ｂ）は横軸に時間、縦軸に電極２１ａ，２１ｂの配線経路２４ａ，２４ｂに流れる電流をとったタイミングチャートである。図４（ａ），（ｂ）において実線は電極２１ｂに対する印加電圧又は電極２１ｂの配線経路２４ｂに流れる電流を示し、破線は電極２１ａに対する印加電圧又は電極２１ａの配線経路２４ａに流れる電流を示している。
【００３０】
図４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態では、（ｉ）静電チャックにウエハを吸着する吸着工程、（ii）プラズマエッチング工程、（iii）中間工程、（iv）逆極性の電圧を印加して残留電荷を除去する第１の電圧印加工程、（ｖ）プラズマ照射により残留電荷を除去する除電プラズマ照射工程、（vi）逆極性又は順極性の電圧を印加して残留電荷を除去する第２の電圧印加工程、（vii）リフトピンによりウエハを静電チャックから脱離させるリフトアップ工程、を順に実施する。以下、各工程の詳細を説明する。
【００３１】
（ｉ）吸着工程
吸着工程では、図５（ａ）に示すように、静電チャック２０の上にウエハ（処理物）４０を載置する。そして、図４（ａ），図５（ａ）に示すように、電極２１ａに負電圧を印加し、電極２１ｂに正電圧を印加する。
【００３２】
そうすると、電極２１ａの上方の静電チャック２０の表面に負の電荷が蓄積し、電極２１ｂの上方の静電チャック２０の表面に正の電荷が蓄積する。静電チャック２０の表面に蓄積したこれらの電荷により、ウエハ４０の下面側には静電チャック２０側の電荷に対し逆極性の電荷が誘起される。そして、静電チャック２０の表面の電荷とウエハ４０の下面側の電荷との間の静電気力により、ウエハ４０は静電チャック２０に吸着される。
【００３３】
図４（ｂ）に示すように、電極２１ａ，２１ｂにそれぞれ正負の電圧を印加したときには瞬間的に大きな電流が流れるが、その後電流は減少して一定の値になる。電極２１ａ，２１ｂに印加される電圧は、プラズマ処理が終了するまで一定に維持される。
【００３４】
なお、電極２１ａ，２１ｂに印加する電圧（保持電圧）は、例えば以下のように設定する。まず、静電チャック２０の上にテスト用のウエハを載置し、一方の電極２１ａに−１ｋＶ、他方の電極２１ｂに＋１ｋＶの電圧を印加する。これにより、ウエハは静電チャック２０に静電吸着される。
【００３５】
次に、ガス通流孔２３を介して静電チャック２０とウエハとの間にＨｅガス（冷却ガス）を導入する。そして、Ｈｅガスの圧力を、通常のプラズマエッチング時の圧力の２倍程度を維持するように制御する。その後、Ｈｅガスの圧力をモニターしながら、電極２１ａ，２１ｂに印加する電圧を徐々に下げる。電極２１ａ，２１ｂに印加する電圧がある程度低くなると、静電チャック２０による吸着力が低下し、圧力制御が崩れてＨｅガスの圧力が急激に低下する。このときの電圧を記録し、ウエハの吸着に必要な最小限の電圧を導出する。そして、この電圧に余裕分の電圧を付加して保持電圧とする。
【００３６】
（ii）プラズマエッチング工程
プラズマエッチング工程では、チャンバ１１内に所定のガスを供給するとともに、真空装置を稼働させてチャンバ１１内を所定の圧力に維持する。また、高周波電源１３から高周波コイル１２に高周波電流を供給し、チャンバ１１内にプラズマを発生させて、ウエハ４０をエッチングする。このプラズマエッチング工程では、図５（ｂ）に示すように、プラズマからウエハ４０及び静電チャック２０にイオン（単極性の電荷：この例では負イオン）が注入される。
【００３７】
プラズマエッチング工程では、図４（ａ），（ｂ）に示すように、電極２１ａ，２１ｂに印加される電圧は一定であるが、ウエハ４０に注入された単極性の電荷により電極２１ａ，２１ｂの配線経路２４ａ，２４ｂに流れる電流は変化する。
【００３８】
（iii）中間工程
プラズマ処理が終了し、静電チャック２０の電極２１ａ，２１ｂへの電圧の印加を停止する。このとき、図５（ｃ）に示すように、ウエハ４０及び静電チャック２０の各部にはプラズマエッチング時と同じ極性の電荷が残留する。
【００３９】
（iv）第１の電圧印加工程
第１の電圧印加工程では、静電チャック２０の電極２１ａ，２１ｂに、保持電圧に対し逆極性の電圧（以下、「逆電圧」ともいう）を印加する。これにより、図５（ｄ）に示すように、静電チャック２０とウエハ４０との間に残留する電荷の大部分が除去される。
【００４０】
逆電圧の電圧値及び印加時間は、予め実験的に決定しておく。例えば、逆電圧印加時間を２秒間とし、種々の電圧を印加してリフトアップ時に電極２１ａ，２１ｂの配線経路２４ａ，２４ｂに流れる電流が最小となる電圧値を求め、これを逆電圧の電圧値とする。
【００４１】
（ｖ）除電プラズマ照射工程
逆電圧の印加により、図５（ｄ）に示すように静電チャック２０とウエハ４０との間に残留する電荷の大部分を除去することができるが、ウエハ４０の上面側にはプラズマから注入された単極性の電荷の多くが残留している。そこで、除電プラズマ照射工程では、主に単極性の電荷を除去することを目的とし、図６（ａ）に示すようにウエハ４０にプラズマを照射する。これにより、ウエハ４０の上面側に残留する単極性の電荷を除去することができる。
【００４２】
除電プラズマ照射工程で使用するプラズマ生成ガスは、ウエハ４０に対する影響が少ないことが望ましい。このため、プラズマ生成ガスとして、反応が起こり難いアルゴン（Ａｒ）等の不活性ガスを使用することが好ましい。また、プラズマエッチング処理後にアッシング処理を行ってレジストマスク除去する場合には、プラズマ生成ガスとして酸素やオゾンなどを用いることもできる。
【００４３】
第１の電圧印加工程の後にウエハ（処理物）４０及び静電チャック２０に残留する単極性の電荷は、正のときと負のときとがある。従って、正の電荷を除去する除電プラズマ照射条件（例えばプラズマから負の電荷を注入する条件）と、負の電荷を除去する除電プラズマ照射条件（例えばプラズマを介して負の電荷を逃がす条件）とを用意する必要がある。
【００４４】
本実施形態では、ウエハ４０及び静電チャック２０に残留する単極性の電荷が正の場合、プラズマ生成ガスとしてアルゴンを使用し、ガス流量が５０sccm（standard cc/min）、プラズマガス圧力が５mTorr（約０．６６７Ｐａ）、ＲＦパワーが２００Ｗの条件でプラズマを発生させる。また、ウエハ４０及び静電チャック２０に残留する単極性の電荷が負の場合は、プラズマ生成ガスとしてアルゴンを使用し、ガス流量が５０sccm、プラズマガス圧力が３０mTorr（約４．０Ｐａ）、ＲＦパワーが２００Ｗの条件でプラズマガスを発生させる。以下、前者の条件を第１の除電プラズマ照射条件Ａと呼び、後者の条件を第２の除電プラズマ照射条件Ｂと呼ぶ。
【００４５】
なお、本実施形態では、第１の除電プラズマ照射条件Ａと第２の除電プラズマ照射条件Ｂとの違いは圧力が異なることにある。しかし、第１の除電プラズマ照射条件Ａは正の電荷を除去可能な条件、第２の除電プラズマ照射条件Ｂは負の電荷を除去可能な条件を満足するものであればよく、上記の条件に限定されない。例えば、プラズマガス圧力とプラズマ照射時間、又はプラズマ生成ガスとプラズマ照射時間が異なる第１及び第２のプラズマ照射条件を設定してもよい。
【００４６】
（vi）第２の電圧印加工程
除電プラズマ照射工程までで大まかな除電は終了するが、静電チャック２０の経年変化やウエハ４０の状態によって除電の程度には変化が生じる。この変化により、例えば図６（ｂ）に示すように静電チャック２０及びウエハ４０に電荷が残留し、このままの状態でリフトアップするとウエハの位置ずれやウエハ割れ等の不具合を引き起こすおそれがある。
【００４７】
そこで、本実施形態では、再度静電チャック２０に電圧を印加する。この場合、電極２１ａ，２１ｂに残留する電荷の極性に応じて保持電圧に対し逆極性の電圧又は同極性の電圧を印加する。以下、この第２の電圧印加工程で印加する電圧を、除電電圧という。除電電圧の電圧値及び印加時間は、ウエハ４０及び静電チャック２０に残留する電荷の量に応じて調整する。
【００４８】
（vii）リフトアップ工程
上述の各工程により除電が終了したウエハ４０に対し、リフトピン２５を作動させて静電チャック２０からウエハ４０を脱離させる。この場合、ウエハ４０及び静電チャック２０に若干残留する電荷により、図４（ｂ）に示すように配線経路に電流が流れることがある。しかし、リフトアップ工程においてウエハ４０及び静電チャック２０に残留する電荷の量は極めて少ないため、ウエハの位置ずれや破損等の不具合の発生は回避される。
【００４９】
図７，図８は、本実施形態に係る静電チャックの制御方法を含むプラズマ処理（プラズマエッチング）方法を示すフローチャートである。
【００５０】
まず、ステップＳ１１において、初期条件を設定する。ここでは、第２の電圧印加工程で印加する除電電圧Ｖを０、除電プラズマ照射工程におけるプラズマ照射条件Ｐを第１の除電プラズマ照射条件Ａ（図７，図８では便宜上“Ａ”で示す）、除電プラズマ照射時間ｔを１０秒とする。ここで、第１の除電プラズマ照射条件Ａは電極２１ａ側の電位を下げて電極２１ｂ側の電位を上げる条件であり、第２の除電プラズマ照射条件Ｂは電極２１ｂ側の電位を下げて電極２１ａ側の電位を上げる条件である。第１の除電プラズマ条件Ａと第２の除電プラズマ条件Ｂとではプラズマのシース電位とウエハ４０の電位との間の電位差が異なる。このような電位差の違いにより、電極２１ａ側又は電極２１ｂ側の電位の昇降を行うことができる。
【００５１】
次に、ステップＳ１２において、エッチング装置１０のチャンバ１１内にウエハ４０を搬入し、静電チャック２０上に載置する。その後、ステップＳ１３において、制御部３５は直流電源３３ａ，３３ｂを制御し、静電チャック２０に保持電圧を印加する。これにより、ウエハ４０が静電チャック２０上に静電吸着される。
【００５２】
次に、ステップＳ１４において、プラズマ処理を実施する。すなわち、チャンバ１１内に所定のガスを供給し、高周波電源１３から高周波コイル１２に高周波電流を供給する。これにより、チャンバ１１内のガスが励起されてプラズマが発生し、ウエハ４０の表面がエッチングされる。
【００５３】
プラズマエッチングが終了した後、ステップＳ１５に移行して、制御部３４は直流電源３３ａ，３３ｂを制御して電極２１ａ，２１ｂへの保持電圧の印加を停止する。
【００５４】
次に、ステップＳ１６において、制御部３４は、直流電源３３ａ，３３ｂを制御して、電極２１ａ，２１ｂに逆電圧を印加する。逆電圧の電圧値及び電圧印加時間は、予め前述の（iv）で説明したようにして設定しておく。
【００５５】
次に、ステップＳ１７において、ウエハ４０及び静電チャック２０に除電プラズマを照射する。最初のループではステップＳ１１で設定した初期値が有効であり、第１のプラズマ照射条件Ａ、すなわちプラズマ種としてアルゴンガスを使用し、ガス流量が５０sccm、圧力が５mTorr、ＲＦパワーが２００Ｗの条件でプラズマを発生させる。また、プラズマ照射時間ｔは１０秒間である。
【００５６】
除電プラズマ照射工程が終了した後、ステップＳ１８に移行する。そして、制御部３４は直流電源３３ａ，３３ｂを制御して、電極２１ａ，２１ｂに除電電圧（第２の電圧）を印加する。但し、除電電圧Ｖの初期値は０であるので、最初のループでは電極２１ａ，２１ｂに除電電圧は印加されない。
【００５７】
次に、ステップＳ１９において、リフトピン２５をリフトアップして、静電チャック２０からウエハ４０を脱離させる。このとき、電流計３２ａ，３２ｂにより各電極２１ａ，２１ｂの配線経路２４ａ，２４ｂに流れる電流を検出する。ここでは、電極２１ａの配線経路２４ａに流れる最大電流をＩa、電極２１ｂの配線経路２４ｂに流れる最大電流をＩbとする。制御部３４は、これらの電流計３２ａ，３２ｂの出力から、電流平均Ｉm＝（Ｉa＋Ｉb）／２を計算する。
【００５８】
次に、ステップＳ２０において、制御部３４は、電流Ｉaと電流Ｉbとの差の絶対値（｜Ｉa−Ｉb｜）を計算し、その結果が５μＡよりも大きいか否かを判定する。そして、電流Ｉaと電流Ｉbとの差の絶対値が５μＡよりも大きいとき（ＹＥＳのとき）、すなわち除電プラズマの照射条件が適切でないときは、ステップＳ２１に移行する。一方、電流Ｉaと電流Ｉbとの差の絶対値が５μＡ以下のとき（ＮＯのとき）、すなわち除電プラズマ照射時の条件が適切であるときは、ステップＳ２８に移行する。
【００５９】
ステップＳ２１からステップＳ２７までは除電プラズマの照射条件を適切化する工程である。ステップＳ２１では、電流Ｉaが電流Ｉbよりも大きいか否か、すなわち残留する単極性の電荷が電極２１ａ側の電荷と同じか否かを判定する。電流Ｉaが電流Ｉbよりも大きいとき（ＹＥＳのとき）、すなわち残留する単極性の電荷が電極２１ａ側の電荷と同じときはステップＳ２１からステップＳ２２に移行する。また、電流Ｉbが電流Ｉaよりも大きいとき（ＮＯのとき）、すなわち残留する単極性の電荷が電極２１ｂ側の電荷と同じときはステップＳ２１からステップＳ２３に移行する。
【００６０】
ステップＳ２２では、現在設定されているプラズマ照射条件Ｐが第１の除電プラズマ照射条件Ａか否かを判定する。電極２１ａ側の電流Ｉaが電極２１ｂ側の電流Ｉbよりも大きいときに第２のプラズマ照射条件Ｂでプラズマ照射を行うと、電極２１ａ側の電荷がより増加してしまう。従って、ステップＳ２２においてプラズマ照射条件Ｐが第１の除電プラズマ照射条件Ａでないとき（ＮＯのとき）はステップＳ２４に移行し、プラズマ照射条件Ｐを第１の除電プラズマ照射条件Ａ（“Ａ”）に変更する。その後、ステップＳ２８に移行する。
【００６１】
また、ステップＳ２２において、プラズマ照射条件Ｐが第１の除電プラズマ照射条件Ａのとき（ＹＥＳのとき）は、ステップＳ２５に移行し、除電プラズマ照射時間ｔを延長する。これにより、電極２１ａ側の電位をより大きく下げることができる。本実施形態では、除電プラズマ照射時間ｔを１．１倍して得た値を新たに除電プラズマ照射時間ｔとする。その後、ステップＳ２８に移行する。
【００６２】
一方、ステップＳ２１からステップＳ２３に移行した場合、ステップＳ２３において現在設定されているプラズマ照射条件Ｐが第２の除電プラズマ照射条件Ｂ（“Ｂ”）か否かを判定する。そして、現在設定されているプラズマ照射条件Ｐが第２の除電プラズマ照射条件Ｂであると判定したとき（ＹＥＳのとき）は、ステップＳ２６に移行し、除電プラズマ照射時間ｔを延長（１．１倍）する。その後、ステップＳ２８に移行する
また、ステップＳ２３において現在設定されているプラズマ照射条件Ｐが第２の除電プラズマ照射条件Ｂでないと判定したとき（ＮＯのとき）は、ステップＳ２７に移行し、プラズマ照射条件Ｐを第２の脱離のプラズマ照射条件Ｂに変更する。その後、ステップＳ２８に移行する。
【００６３】
ステップＳ２８は、除電電圧を最適化する工程である。ここでは、除電電圧Ｖの値をｋ×Ｉmに変更する。ここで、ｋは電極２１ａ，２１ｂに印加する電圧と電極２１ａ，２１ｂがら流れる電流との関係から導出される定数であり、具体的には以下のような実験を行って決定される。
【００６４】
例えば第１の電圧印加工程で電極２１ａ，２１ｂに印加する逆電圧が７００Ｖの場合、第２の電圧印加工程で逆電圧の１／２の電圧を印加し、リフトアップ時に電極２１ａ，２１ｂから流れる電流を測定する。これと同様に、第２の電圧印加工程で印加する電圧を種々変化させて、リフトアップ時に電極２１ａ，２１ｂから流れる電流を測定する。そして、それらの結果から、印加電圧と電流値との関係を求める。図９は、印加電圧と電流値との関係を調べた結果の一例をプロットして示す図である。例えばこの図９から、電圧値をｘとし、電流値をｙとしたときにｙ＝０．０３４５ｘ＋２２．２２８の関係式が得られる。この直線の傾きの符号を反転させた値、すなわち−０．０３４５を定数ｋの値とする。
【００６５】
次に、ステップＳ２９において、ウエハをチャンバから搬出する。その後、ステップＳ３０において、次のウエハがあるか否かを判定する。次のウエハがある場合（ＹＥＳの場合）は、ステップＳ１２に戻って上述した処理を繰り返す。また、次のウエハがない場合（ＮＯの場合）は、処理を終了する。
【００６６】
本実施形態では、上述したようにリフトアップ時に流れる電流を測定し、その結果を次のウエハの除電プラズマ照射時の条件、及び次のウエハの除電電圧の電圧値又は印加時間にフィードバックする。これにより、静電チャック２０に蓄積される電荷を従来に比べてより一層低減することができ、ウエハ（処理物）の位置ずれや破損等の不具合の発生を防止することができる。
【００６７】
なお、除電電圧（第２の電圧印加工程）を印加する替わりに、逆電圧（第１の電圧印加工程）の電圧値や印加時間を変化させることも考えられる。しかし、逆電圧の電圧値を変えてしまうと、その後の除電プラズマ処理の効果が変化してしまうため、除電プラズマ照射による除電が難しくなる。従って、本実施形態では逆電圧は一定とし、除電プラズマ照射処理後に除電電圧（逆極性又は順極性）の電圧を印加している。
【００６８】
上記の実施形態は、半導体装置の製造に利用することができる。また、上記の実施形態ではプラズマエッチング装置における静電チャックの制御について説明したが、上記に開示した技術をプラズマ成膜装置における静電チャックの制御に適用することもできる。
【００６９】
以上説明した各実施形態に関し、更に以下の付記を開示する。
【００７０】
（付記１）第１の電極及び第２の電極を有する静電チャックと、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれ電圧を印加する電源と、
前記静電チャックの前記第１の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第１の電流計と、
前記静電チャックの前記第２の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第２の電流計と、
前記静電チャックから前記処理物を脱離するリフトピンと、
前記第１の電流計及び前記第２の電流計から信号を入力し、前記電源、前記プラズマ装置及び前記リフトピンを制御する制御部と
を有することを特徴とする処理物保持装置。
【００７１】
（付記２）前記制御部は、前記処理物をプラズマ処理した後に、前記電源及び前記プラズマ装置を制御して前記静電チャックの第１の電極及び第２の電極に前記プラズマ処理時に印加する電圧に対し逆極性の電圧を印加する逆電圧印加工程、前記処理物にプラズマを照射する除電プラズマ照射工程、前記静電チャックの第１の電極及び第２の電極に電圧を印加する除電電圧印加工程、及び前記リフトピンにより前記処理物を前記静電チャックから脱離する脱離工程を順次実施し、
前記脱離工程において前記第１の電流計及び前記第２の電流計から入力された信号に基づき、次の処理物を処理する際の前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマ条件、並びに前記除電電圧印加工程における印加電圧の極性、電圧値及び電圧印加時間を決定することを特徴とする付記１に記載の処理物保持装置。
【００７２】
（付記３）前記プラズマ装置が、ＩＣＰ型エッチング装置であることを特徴とする付記１又は２に記載の処理物保持装置。
【００７３】
（付記４）前記静電チャックの前記第１の電極と前記第１の電流計との間、及び前記第２の電極と前記第２の電流計との間にそれぞれ高周波成分をカットするローパスフィルタが設けられていることを特徴とする付記１乃至３のいずれか１項に記載の処理物保持装置。
【００７４】
（付記５）静電チャックの第１の電極及び第２の電極に相互に逆極性の保持電圧の印加を開始して前記静電チャックに処理物を静電吸着させる保持電圧印加工程と、
前記処理物に対しプラズマ処理を実施するプラズマ処理工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極への保持電圧の印加を停止する工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に前記保持電圧印加工程における電圧と逆極性の電圧を印加する逆電圧印加工程と、
前記処理物にプラズマを照射する除電プラズマ照射工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する除電電圧印加工程と、
前記静電チャックから前記処理物を脱離させる処理物脱離工程とを順番に実施し、
前記処理物脱離工程で前記静電チャックから前記処理物を脱離させる際に前記第１の電極及び前記第２の電極の配線経路に流れる電流をそれぞれ検出し、その検出結果に基づき次の処理物を処理する際の前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマ条件、並びに前記除電電圧印加工程における印加電圧の極性、電圧値及び電圧印加時間を決定することを特徴とする静電チャックの制御方法。
【００７５】
（付記６）前記除電プラズマ照射工程では、プラズマ生成ガスとして不活性ガスを使用することを特徴とする付記５に記載の静電チャックの制御方法。
【００７６】
（付記７）前記制御部は、前記処理物を脱離させる際に前記第１の電極及び前記第２の電極の配線経路に流れる電流に基づき、前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマガスの圧力、プラズマ生成ガス種、及びプラズマ照射時間の少なくとも１つの条件を変更することを特徴とする付記５又は６に記載の静電チャックの制御方法。
【００７７】
（付記８）前記静電チャックが、ジョンソンラーベック型静電チャックであることを特徴とする付記５乃至７のいずれか１項に記載の静電チャックの制御方法。
【００７８】
（付記９）前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極の面積が同一であることを特徴とする付記５乃至８のいずれか１項に記載の静電チャックの制御方法。
【００７９】
（付記１０）静電チャックの第１の電極及び第２の電極に相互に逆極性の保持電圧の印加を開始して前記静電チャックに半導体ウエハを静電吸着させる保持電圧印加工程と、
前記半導体ウエハに対しプラズマ処理を実施するプラズマ処理工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極への保持電圧の印加を停止する工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に前記保持電圧印加工程における電圧と逆極性の電圧を印加する逆電圧印加工程と、
前記半導体ウエハにプラズマを照射する除電プラズマ照射工程と、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極に電圧を印加する除電電圧印加工程と、
前記静電チャックから前記半導体ウエハを脱離させる半導体ウエハ脱離工程とを順番に実施し、
前記半導体ウエハ脱離工程で前記静電チャックから前記半導体ウエハを脱離させる際に前記第１の電極及び前記第２の電極の配線経路に流れる電流をそれぞれ検出し、その検出結果に基づき次の半導体ウエハを処理する際の前記除電プラズマ照射工程におけるプラズマ条件、並びに前記除電電圧印加工程における印加電圧の極性、電圧値及び電圧印加時間を決定することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【００８０】
（付記１１）プラズマ処理チャンバと、
前記プラズマ処理チャンバ内に設けられた、第１の電極及び第２の電極を有する静電チャックと、
前記静電チャックの前記第１の電極及び前記第２の電極にそれぞれ電圧を印加する電源と、
前記静電チャックの前記第１の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第１の電流計と、
前記静電チャックの前記第２の電極の配線経路に流れる電流の向き及び電流値を検出する第２の電流計と、
前記静電チャックから前記処理物を脱離するリフトピンと、
前記第１の電流計及び前記第２の電流計から信号を入力し、前記電源、前記プラズマ装置及び前記リフトピンを制御する制御部と
を有することを特徴とするプラズマ処理装置。
【符号の説明】
【００８１】
１０…ＩＣＰ型エッチング装置、１１…チャンバ、１２…高周波コイル、１３…高周波電源、１４…排気管、２０…静電チャック、２１ａ，２１ｂ…電極、２２…リフトピン挿通孔、２３…ガス通流孔、２４ａ，２４ｂ…配線経路、２５…リフトピン、３０…静電チャック制御装置、３１ａ，３１ｂ…ローパスフィルタ、３２ａ，３２ｂ…電流計、３３ａ，３３ｂ…直流電源、３４…制御部、４０…ウエハ。
【図１】
2011040658.tif 000003
【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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【図９】
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