(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマを生成する真空容器内に取付けられた静電チャックの電極に直流電圧を印加して、該電極の周囲を絶縁材により被覆してなる載置台の上に静電的に試料を固定し、脱離用のプラズマを前記試料の周囲に供給すると共に、直流電圧の印加を停止して前記試料を静電チャックから脱離する方法において、
前記真空容器の内部の前記載置台、及び該載置台上に載置される試料から離れた位置に導電体を配置し、試料を脱離するときに前記導電体及び前記電極を接続することを特徴とする静電チャックからの試料脱離方法。
【請求項２】
プラズマを生成する真空容器内に取付けられた電極に直流電圧を印加して、該電極の周囲を絶縁材により被覆してなる載置台の上に静電的に試料を固定し、脱離用のプラズマを前記試料の周囲に供給すると共に、直流電圧の印加を停止して前記試料を脱離する静電チャックにおいて、
前記真空容器の内部の前記載置台、及び該載置台上に載置される試料から離れた位置に配置した導電体と、前記導電体及び前記電極の間に介装されたスイッチとを備えることを特徴とする静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、半導体ウェハ等の試料を静電的に固定保持する静電チャックから試料を脱離する方法及びその実施に使用する静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウェハ等の導電性の試料に、プラズマを利用して成膜，エッチング，アッシング等の処理を行うプラズマ処理装置にあっては、平板状の電極を絶縁材にて被覆してあり、前記電極に直流電圧を印加し得るようになした静電チャックが設けられており、該静電チャック上に試料を載置して前記電極に直流電圧を印加することによって絶縁材の表面及び試料を帯電させて試料を静電的に固定保持させている。これによってプラズマ処理装置にて試料を高精度に処理することが可能になる。
【０００３】
図４は従来の静電チャックを備えたトライオード型のＲＩＥ（Ｒeactive   Ｉon  Ｅtching）装置を示す側断面図であり、図中31は円筒状のチャンバである。チャンバ31は、その上部壁32と底壁33との略中間部分の側壁34が絶縁材にて形成してあり、その他の部分は導電性の金属材にて形成してある。上部壁32には原料ガスを導入するガス導入管44が接続してあり、底壁33にはチャンバ31内を減圧すべく開口43が形成してある。チャンバ31内には、上部壁32の内径と同じ寸法であり複数の孔35a ，35a ，…が開設されたアース電極35が、側壁34の絶縁材の部分に上部壁32と平行に固定してある。また底壁33の略中央には、その内部に円板状の電極38を有し、該電極38の周囲を絶縁材37にて被覆した載置台36が前記アース電極35と平行に設けてあり、載置台35上には半導体ウェハ等の試料Ｓが載置してある。
【０００４】
チャンバ31の上部壁32はコンデンサ53を介して高周波の第１交流電源51の一端に接続してあり、載置台36の電極37はコンデンサ54を介して第２交流電源52の一端に接続してある。そして第１交流電源51及び第２交流電源52の他端は接地してある。前述したコンデンサ53，54によって上部壁32及び電極38にはバイアス電界が印加される。
【０００５】
載置台36とコンデンサ54との間には誘導コイル55の一端が並列的に接続してあり、誘導コイル55の他端は切り替えスイッチ39の一端に接続してある。そして切り替えスイッチ39の他端は、直流電源56からの電源端子45，又は接地端子42と接続可能になっている。切り替えスイッチ39を電源端子45に接続した場合、誘導コイル55によって高周波がカットされ、直流電源56が保護されると共に、コンデンサ54によって交流電源52が保護される。
【０００６】
このような装置によって試料Ｓをエッチング処理するには、チャンバ31に形成された開口43からの脱気によってチャンバ31内を所要の圧力に減圧し、交流電源51からの給電によって上部壁32とアース電極35との間に放電を発生させ、ガス導入管44からチャンバ31内に所定流量にて原料ガスを導入してプラズマを生成させる。そして、アース電極35に開設した孔35a ，35a ，…から載置台36上の試料Ｓの周囲にプラズマを供給すると共に、交流電源52からの給電によって生じる載置台36の電極38のバイアスによって、該試料Ｓに異方性のエッチング処理を行う。
【０００７】
このとき、脱気の開始前に、切り替えスイッチ39を直流電源56の電源端子45に接続して載置台36の電極38に直流電圧を印加し、絶縁材37の表面及び試料Ｓが帯電することによって生じる静電力によって試料Ｓを載置台36に固定する。そしてエッチング処理が終了した後、切り替えスイッチ39の接続を接地端子42に切り替えて載置台36及び試料Ｓの帯電を除去し、試料Ｓを載置台36から脱離する。
【０００８】
しかし、このような静電チャックではその一部に絶縁領域を有する試料の帯電を迅速に除去し得ないため、直流電圧の印加停止から試料の脱離までに要する時間が長く、プラズマ処理のスループットが低いという問題があった。
【０００９】
そのため、特開平 3−243188号公報に記載されている装置が提案されている。これは試料の処理が終了した後に、切り替えスイッチの接続を接地端子に切り替ると共に、原料ガスに代えてガス導入管から不活性ガスを導入して脱離用プラズマを生成し、これを載置台の周囲に供給しすることによって試料の帯電を積極的に除去するものである。これによって試料の脱離時間が短縮される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前述した脱離用プラズマを用いる従来の方法にあっては、脱離用プラズマにより試料はフローティング電位になるが、静電チャックは接地されているためにフローティング電位にはならず、試料と静電チャックとの間にフローティング電位に相当する電圧がかかる。そのため脱離時間のバラツキが大きく、試料を安定に脱離回収することが困難であるという問題があった。
【００１１】
本発明はかかる事情に鑑みてなされたものであって、その目的とするところは脱離用プラズマが生成されるチャンバ内に配置してあり載置台の電極に接続してある導電体を備えることによって、脱離時間のバラツキを抑制し、脱離時間を更に短縮する静電チャックからの試料脱離方法及びその実施に使用する静電チャックを提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
第１発明に係る静電チャックからの試料脱離方法は、プラズマを生成する真空容器内に取付けられた静電チャックの電極に直流電圧を印加して、該電極の周囲を絶縁材により被覆してなる載置台の上に静電的に試料を固定し、脱離用のプラズマを前記試料の周囲に供給すると共に、直流電圧の印加を停止して前記試料を静電チャックから脱離する方法において、前記真空容器の内部の前記載置台、及び該載置台上に載置される試料から離れた位置に導電体を配置し、試料を脱離するときに前記導電体及び前記電極を接続することを特徴とする。
【００１３】
第２発明に係る静電チャックは、プラズマを生成する真空容器内に取付けられた電極に直流電圧を印加して、該電極の周囲を絶縁材により被覆してなる載置台の上に静電的に試料を固定し、脱離用のプラズマを前記試料の周囲に供給すると共に、直流電圧の印加を停止して前記試料を脱離する静電チャックにおいて、前記真空容器の内部の前記載置台、及び該載置台上に載置される試料から離れた位置に配置した導電体と、前記導電体及び前記電極の間に介装されたスイッチとを備えることを特徴とする。
【００１４】
【作用】
本発明にあっては、電極の周囲を絶縁材により被覆してなる載置台上に静電的に固定した半導体ウェハ等の試料を脱離すべく、前記電極への直流電圧の印加を停止すると共に脱離用のプラズマを試料の周囲に供給すると、該試料は脱離用のプラズマから供給される電子によってフローティング電位になる。一方、真空容器の内部に載置台及び該載置台上に載置される試料から離れて配置された導電体も同様に、前記脱離用のプラズマの存在によってフローティング電位になり、この導電体と静電チャックの電極とを接続することによって該電極は速やかにフローティング電位になる。これによって試料及び電極の間の電位差が短時間内に解消され、脱離時間が短縮されると共に、脱離時間のバラツキが抑制される。
【００１５】
【実施例】
以下本発明をその実施例を示す図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る静電チャックを備えたトライオード型のＲＩＥ装置を示す側断面図であり、図中１は円筒状のチャンバである。チャンバ１は、その上部壁２と底壁３との略中間部分の側壁４が絶縁材にて形成してあり、その他の部分は導電性の金属材にて形成してある。上部壁２には原料ガスを導入するガス導入管14が接続してあり、底壁３にはチャンバ１内を減圧すべく開口13が形成してある。チャンバ１内には、上部壁２の内径と同じ寸法であり複数の孔5a，5a，…が開設されたアース電極５が、側壁４の絶縁材の部分に上部壁２と平行に固定してある。また底壁３の略中央には、その内部に円板状の電極８を有し、該電極８の周囲を絶縁材７にて被覆した載置台６が前記アース電極５と平行に設けてあり、載置台６上には半導体ウェハ等の試料Ｓが載置してある。
【００１６】
載置台６の近傍にはリング形状又はロッド形状等の導電体11，11がチャンバ  １の底壁３にそれと平行に取付けてあり、底壁３からの距離は載置台６上の試料Ｓと略同じである。導電体11，11は配線路10にて相互に接続してあり、配線路10には接続端子12が設けてある。また載置台６の電極８には切り替えスイッチ９の一端が接続してあり、切り替えスイッチ９の他端は前述した接続端子12又は後述する電源端子15と接続可能になっている。なお導電体11，11の材料としては、アルミニウム合金，シリコン又はカーボン等金属汚染が発生し難いものが好ましい。
【００１７】
チャンバ１の上部壁２はコンデンサ23を介して高周波の第１交流電源21の一端に接続してあり、電源端子15はコンデンサ24を介して第２交流電源22の一端に接続してある。そして第１交流電源21及び第２交流電源22の他端は接地してある。前述したコンデンサ23，24によって上部壁２及び電極８にはバイアスが印加される。
【００１８】
電源端子15とコンデンサ24との間には誘導コイル25の一端が並列的に接続してあり、誘導コイル25の他端は直流電源26に接続してある。これによって、誘導コイル25によって高周波がカットされて直流電源26が保護されると共に、コンデンサ24によって交流電源22が保護される。
【００１９】
このような装置によって試料Ｓをエッチング処理するには、チャンバ１に形成された開口13からの脱気によってチャンバ１内を所要に圧力に減圧し、交流電源21からの給電によって上部壁２とアース電極５との間に放電を発生させ、ガス導入管14からチャンバ１内に所定流量にて原料ガスを導入してプラズマを生成させる。そして、アース電極５に開設した孔5a，5a，…から載置台６上の試料Ｓの周囲にプラズマを供給すると共に、交流電源22からの給電によって生じる載置台６の電極８のバイアスによって、該試料Ｓに異方性のエッチング処理を行う。
【００２０】
このとき、脱気の開始前に、切り替えスイッチ９を電源端子15に接続して載置台６の電極８に直流電圧を印加し、絶縁材７の表面及び試料Ｓが帯電することによって生じる静電力によって試料Ｓを載置台６に固定すると共に、載置台６の電極８に交流電圧を印加して異方性エッチングを実現する。そしてエッチング処理が終了した後、前記原料ガスに代えて、不活性ガス又は窒素ガス等，試料Ｓに影響を与えない脱離用ガスを導入して脱離用プラズマを生成すると共に、切り替えスイッチ９の接続を接続端子12に切り替えて直流電圧の印加を停止し、脱離用プラズマにて試料Ｓを，導電体11，11にて載置台６の電極８を共にフローティング電位にし、試料Ｓを載置台６から脱離する。
【００２１】
図２は本発明の他の実施例を示す模式的断面図である。本実施例では、導電体11をチャンバ１の上部壁２とアース電極５との間に配置してある。これによって前同様、載置台６の電極８を速やかにフローティング電位にすることができる。
【００２２】
次に本発明方法と従来方法との比較試験を行った結果について説明する。
次に示す条件にてエッチング処理を２分間行った。
エッチングガス          ：ＣＦ4 ／ＣＨＦ3 ＝５０／５０  ｓｃｃｍ
ガス圧力                ：２００ｍＴｏｒｒ
第１交流電源高周波数パワ：５００Ｗ（１３．５６ＭＨｚ）
第２交流電源高周波数パワ：４００Ｗ（４００ＭＨｚ）
直流電源電圧            ：８００Ｖ
エッチング処理終了後、切り替えスイッチを切り替えると共に、次の条件にて脱離用プラズマを生成し、試料の脱離に要する時間を０．５秒単位で測定した。
脱離用ガス              ：Ｎ2 ＝１００  ｓｃｃｍ
ガス圧力                ：１００ｍＴｏｒｒ
第１交流電源高周波数パワ：５００Ｗ
【００２３】
図３は比較試験の結果を示すヒストグラムであり、白抜きは本発明例を、斜線は従来例を示している。図３から明らかな如く、最も頻度が多かった脱離時間は従来例では４秒であったが、本発明例ではその１／２の２秒であった。また脱離時間のバラツキは従来例では３．５秒あったが、本発明例では２．５秒と１秒間低減していた。
【００２４】
なお、本実施例では静電チャックをトライオード型のＲＩＥ装置に適用した場合について説明したが、本発明はこれに限らず、例えば電子サイクロトロン共鳴励起を利用してプラズマを生成する装置にも適用し得ることはいうまでもない。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述した如く本発明にあっては、脱離時間が短縮されるためプラズマ処置装置のスループットが向上し、脱離時間のバラツキが低減されるため試料の脱離回収が安定して行うことができる等、優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る静電チャックを備えたトライオード型のＲＩＥ装置を示す側断面図である。
【図２】本発明の他の実施例を示す模式的断面図である。
【図３】比較試験の結果を示すヒストグラムである。
【図４】従来の静電チャックを備えたトライオード型のＲＩＥ装置を示す側断面図である。
【符号の説明】
１    チャンバ
２    上部壁
３    底壁
５    アース電極
６    載置台
７    絶縁材
８    電極
９    切り替えスイッチ
１０  配線路
１１  導電体
１２  接続端子
１５  電源端子
【図１】
0003748580.tif 000002
【図２】
0003748580.tif 000003
【図３】
0003748580.tif 000004
【図４】
0003748580.tif 000005