JP2004087576A - 真空処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】従来の静電チャック方式のウェハ支持台上のウェハの帯電状態を測定する真空処理装置は電位センサを半導体ウェハの近傍に設置する構成であるため、電位センサ自身もエッチングされ、エッチングレート値や面内傾向特性に影響を与えると共に、このエッチングによってパーティクルを増加させる等のプロセス特性上の不具合が発生する。
【解決手段】真空処理室の内部にウェハを静電吸着する支持台を有し、この真空処理室の内外に移動する測定アームを備える真空処理装置であって、ウェハの表面電位を測定する電位センサを測定アームの一部に設け、この測定アームの一部が真空処理室内にある時のみ、ウェハの表面電位を測定する構成とする。
【選択図】図1
【解決手段】真空処理室の内部にウェハを静電吸着する支持台を有し、この真空処理室の内外に移動する測定アームを備える真空処理装置であって、ウェハの表面電位を測定する電位センサを測定アームの一部に設け、この測定アームの一部が真空処理室内にある時のみ、ウェハの表面電位を測定する構成とする。
【選択図】図1
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いて半導体ウェハに所定の処理を施す真空処理装置に関し、特にプラズマ処理後のウェハの帯電状態を測定する手段を備える真空処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、ドライエッチング装置等の真空処理装置においては、半導体ウェハを支持、固定する方法として、ウェハ支持台と半導体ウェハとの間に電界を作用させることによって静電力を生じさせて、半導体ウェハをウェハ支持台に吸着させて固定する静電チャック(ESC)方式がある。従来の静電チャック方式の構成を図4を用いて説明する。 図4は従来の静電チャック方式を有するドライエッチング装置の概略を示している。上部電極1は接地され、下部電極2との間に高周波電源6がブロッキングコンデンサ8を介して接続される。両電極間に高周波電力が印加され発生したプラズマによって、ウェハ支持台に設置された半導体ウェハ4に加工が施される。本ドライエッチング装置のウェハ支持台は、下部電極2と表面絶縁層3で構成され、直流電源7によって一定の直流電圧が下部電極2に印加されることによって、静電吸着力が発生して半導体ウェハ4が固定される。ここで、Heガス配管9を通して、半導体ウェハ4とウェハ支持台の間にHeガスが導入されることにより、半導体ウェハ4の温度制御性が高められる。
【0003】
また、反応性イオンエッチングを行う工程においては、外部電源から電圧を印加して電界を作用させなくても、自己バイアスによって発生する電界によって半導体ウェハ4がウェハ支持台に吸着することも生じる。したがって、静電吸着力を得るための直流電源7の出力設定値が一定である従来の半導体装置の製造装置では、工程処理中に発生する電界の影響で吸着力が変動しやすく、処理中に発生する電界が直流電源7による電界を相殺する場合は、吸着力が低下する。また、処理中に発生する電界が直流電源7による電界と同方向の場合は、処理が終了しても大きな残留吸着力が残る。
【0004】
この為、ウェハ搬送機能を有するドライエッチング装置においては、エッチング処理後の半導体ウェハをリフトピンで突き上げてウェハ支持台から持ち上げる際に、半導体ウェハの残留吸着力が残っていると、半導体ウェハは跳ね上がったり、位置ズレが生じやすいため、搬送アームによる回収が不可能であったり、リフトピンで突き上げた際に半導体ウェハ自身が割れることがある。いずれの場合も、真空処理室を大気開放して、半導体ウェハの回収と真空処理室の清掃が必要となり、製品の廃棄、装置の不稼動及びメンテ作業者の工数増加と言う問題が生じる。
【0005】
そこで、このような問題を解決するために、従来のドライエッチング装置は、ウェハ帯電量のモニタ機能を有している(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
図5は従来のウェハ帯電量のモニタ機能を有するドライエッチング装置の概略を示している。上部電極1は接地され、下部電極2との間に高周波電源6がブロッキングコンデンサ8を介して接続される。両電極間に高周波電力が印加され発生したプラズマによって、ウェハ支持台に設置された半導体ウェハ4に加工が施される。本ドライエッチング装置のウェハ支持台は、下部電極2と表面絶縁層3で構成され、下部電極2と接地間に接続される直流電源7は制御装置10を介して直流電圧計13に接続され、この直流電圧計13は真空処理室5内部のウェハ支持台に隣合う位置に固定された電位センサ12と接続される。直流電源7の出力値は、電位センサ12によって測定された自己バイアスを含めた電位によって制御されるため、処理中には安定かつ十分な吸着力が生じ、処理終了直前には吸着力が0となるように処理後の適切な除電処理が可能となり、半導体ウェハ4の跳ね上がり等の異常が発生する問題を解決できる。
【0007】
【特許文献1】特開平11−135483号公報(第2−3頁、第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献1においては、電位センサを半導体ウェハの近傍に設置する構成であるため、エッチング処理時に電位センサも真空処理室内に存在する。このため、この構成では、電位センサ自身もエッチングされるために、エッチングレート値や面内傾向特性に影響を与えると共に、このエッチングによってパーティクルを増加させると言うエッチング特性の変化をもたらす。又、このようなエッチング異常や汚染は電位センサの破損を導くと共に、異常放電を発生させやすい。更に、電位センサに生成物が付着したり、センサの表面がエッチングされたり、酸化されたりすると、センサの測定値に経時的な変化を生じる要因となる。本公知例では、このようなプロセス特性上の不具合を発生させる可能性があり、実施において重要な課題を残している。
【0009】
本発明の目的は、静電チャック方式のウェハ支持台を有する真空処理装置において、プロセス特性上の不具合を発生させることなくプラズマ処理後のウェハの帯電状態を測定する手段を備える真空処理装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するため本発明においては、真空処理室の内部にウェハを静電吸着する支持台を有し、前記真空処理室の内外に移動する測定アームを備える真空処理装置であって、前記ウェハの表面電位を測定する電位センサは、前記測定アームの一部に設けられることを特徴とする真空処理装置である。
【0011】
前記電位センサは、前記測定アームの下部に設けられ、前記測定アームの一部が前記真空処理室内にある時に、前記測定アームの前記支持台と対面する位置に設けられ、前記測定アームの一部が前記真空処理室内にある時のみ、前記支持台上の前記ウェハの表面電位を測定することを特徴とする真空処理装置である。
【0012】
前記支持台上の前記ウェハの表面電位が、所定値の範囲よりも大きいか、或いは小さい場合は、異常アラームを出して処理を停止するアラーム発生手段を有し、前記ウェハの除電を行うウェハ除電手段を有することを特徴とする真空処理装置である。
【0013】
前記測定アームはウェハ搬送機能を有することを特徴とする真空処理装置である。
【0014】
即ち、本発明では、ウェハ搬送アーム等の真空処理室の内外に移動するアームの下部に電位センサを設置することにより、真空処理室内にてプラズマ処理済み半導体ウェハの帯電量をモニターする機能を有すると共に、プラズマ処理時には同センサを真空処理室外に退避させることが可能であるので、プロセス性能へ全く影響を及ぼすこと無く、安定してプラズマ処理後のウェハの帯電量をモニターできる機能を有する構成の真空処理装置を実現できる。
【0015】
本発明の構造を有する真空処理装置を半導体ウェハのドライエッチング加工等のプラズマ処理装置に適用すれば、プラズマ処理後の半導体ウェハの帯電量を電位センサを用いて測定し、必要に応じ追加的に除電を実施させる機能を有することから、プラズマ処理済みウェハの搬出において、リフトピンの突き上げ動作および、ウェハ搬送アームとの受け渡し動作を安定且つ正確に実施することが可能となり、ウェハの割れ、キズ発生を低減することができる。
【0016】
また、電位センサをウェハ搬送アーム等の測定アームの下部の、ウェハと対面する位置に設けることにより、帯電量測定時の位置精度も確保でき、更にプラズマ処理時には真空処理室の外に電位センサを移動させることから、プロセス特性等へ何の影響も与えることはない。具体的には、エッチング処理により電位センサ自身がエッチングされることはないため、エッチングレート値や面内傾向特性への影響は皆無であり、パーティクルの増加、エッチング特性の変化は生じない。又、エッチング異常や汚染による電位センサの破損や異常放電の発生が起こり易くなることもない。更に、電位センサに生成物が付着したり、センサの表面がエッチングされたり、酸化されたりすることがないため、センサの測定値は安定し、経時的な変化を生じることはない。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態について、図1〜図3を用いて説明する。
(第1の実施の形態)まず、第1の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である。上部電極101は接地され、下部電極102との間に高周波電源106がRFマッチャー108を介して接続される。両電極間に高周波電力が印加され発生したプラズマによって、静電吸着ステージ114に設置された半導体ウェハ104に加工が施される。本ドライエッチング装置のウェハ支持台は、下部電極102と静電吸着ステージ114とリフトピン115及び冷却用Heガス配管109で構成され、下部電極102と接地間に接続される直流電源107は図示しない制御装置を介して図示しない電位計に接続され、この電位計は、真空処理室105内外に半導体ウェハ104を搬送するウェハ搬送アーム116の下部に固定された電位センサ112と接続される。電位センサ112は、ウェハ搬送アーム116の一部が真空処理室105内にある時に、ウェハ搬送アーム116の静電吸着ステージ114と対面する位置に設けられ、又、電位センサ112は、ウェハ搬送アーム116の一部が真空処理室105内にある時のみ、静電吸着ステージ114上の半導体ウェハ104の表面電位を測定する。
【0018】
静電吸着ステージ114上の半導体ウェハ104の表面電位が、ある一定の範囲の値よりも大きいか、或いは小さい場合は、異常アラームを出して処理を停止するアラーム発生手段と、半導体ウェハ104の除電を行うウェハ除電手段を有する。上記のアラーム発生手段及びウェハ除電手段は、高周波電源106と直流電源107とに接続された図示しない制御装置と、この制御装置に接続された図示しない電位計を介した電位センサ112等から構成される。
【0019】
本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置では、ドライエッチング処理終了時に、ゲートバルブ117が開いて、搬送室118に待機していたウェハ搬送アーム116の一部が真空処理室105に入る際に、ウェハ搬送アーム116の下部の半導体ウェハ104の面と対向する位置に設置されている電位センサ112によって半導体ウェハ104の表面電位を測定して帯電量から残留吸着力をモニターし、制御装置によりアラーム発生やウェハ除電を行い、一方、ドライエッチング処理中は、電位センサ112は搬送室118に待機している構成となっている。図1におけるウェハ搬送アーム116は真空処理室105に入る途中、又は真空処理室105から出る途中の位置を表わしている。
【0020】
図2は本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の動作ステップフローを示すフローチャート図である。
【0021】
エッチング終了後に、静電吸着型のウェハ支持台を、適切な測定位置へ移動させる。次に、ゲートバルブ117を開放し、ウェハ搬送アーム116を半導体ウェハ104の直上へ移動させる。電位センサ112を用いて、静電吸着ステージ114上の半導体ウェハ104の電位を測定して帯電量から残留吸着力をモニターする。
帯電量測定の結果において、測定値Aの値が設定値X、Yの範囲内(X≦A≦Y)であれば、ウェハ搬送アーム116を搬送室118に戻し、更に、リフトピン115にて半導体ウェハ104を静電吸着ステージ114より持ち上げ、ウェハ搬出を行う。
次に、測定値Aの値が設定値の範囲外(A<X、Y<A)であれば、ウェハ搬送アーム116を搬送室118に戻し、更に、ゲートバルブ117を閉鎖し、静電吸着ステージ114をそのままエッチングポジションに移動させて、異常アラームを発報すると共に、処理を停止する。
【0022】
上記の異常アラームの発生時は、測定値Aの値に応じてあらかじめ準備されたエッチング条件にて直流電源107及び高周波電源106の印加による半導体ウェハ104の除電処理等を実施する。上記実施後に、再度半導体ウェハ104の帯電量測定の動作を繰り返し実施する。
【0023】
半導体ウェハ104の帯電量を電位センサ112を用いて測定し、必要に応じて追加で除電を実施させる機能を有することから、プラズマ処理済み半導体ウェハ104の搬出において、リフトピン115の突き上げ動作および、ウェハ搬送アーム116との受け渡し動作を安定、且つ正確に実施することが可能となり、半導体ウェハ104の割れや傷の発生を低減できる。
【0024】
また、電位センサ112の設置位置をウェハ搬送アーム116の直下に設けたことにより、帯電量測定時の位置精度も確保でき、更にエッチング処理時に真空処理室105の外にあることから、プロセス特性等へ何の影響も与えることはない。即ち、エッチング処理による電位センサ112自身のエッチングは回避されるために、エッチングレート値や面内傾向特性への影響は皆無で、パーティクルも増加しないため、エッチング特性の変化は生じない。又、エッチング異常や汚染、及び電位センサ112の破損も生じないために、異常放電は発生しない。更に、電位センサ112は生成物の付着、及びセンサ表面のエッチングや酸化がないために、センサの測定値は安定し、経時的に変化が生じることはない。
【0025】
(第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態について説明する。図3は本発明の第2の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である。図1と同じ構成部分は同じ符号を用いる。第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成においては、電位センサ112はウェハ搬送アームに設置したが、第2の実施の形態においては、センサー専用の測定アーム119を有し、電位センサ112は測定アーム119に設置される。測定アーム119は、半導体ウエハ104の表面に対向する位置に電位センサ112を固定し、第1の実施の形態におけるウェハ搬送アーム116と同じタイミングで動作する構成とし、プラズマ処理中は搬送室118に待機し、プラズマ処理終了時のゲートバブル117が開放した際に真空処理室105に入る様にすることによって、ウェハ搬送アーム116を測定アーム119に置きかえれば、その構成及び効果は、第1の実施の形態と同様となるため、ウェハ搬送アームに依るない構成でも実現可能となる。
【0026】
【発明の効果】本発明の真空処理装置により、半導体ウェハのドライエッチング加工等のプラズマ処理において、プラズマ処理後の半導体ウェハの帯電量を電位センサを用いて測定し、必要に応じ追加的に除電を実施させる機能を有することから、プラズマ処理済みウェハの搬出において、リフトピンの突き上げ動作および、ウェハ搬送アームとの受け渡し動作を安定且つ正確に実施することが可能となり、ウェハの割れ、キズ発生を低減することができる。
【0027】
また、電位センサをウェハ搬送アーム等の測定アームの下部の、ウェハと対面する位置に設けることにより、帯電量測定時の位置精度も確保でき、更にプラズマ処理時には真空処理室の外に電位センサを移動させることから、プロセス特性等へ影響を与えることなしに、半導体ウェハの帯電量を測定することができる。このため、エッチングレート値や面内傾向特性への影響は皆無であり、パーティクルの増加、エッチング特性の変化は生じない。又、エッチング異常や汚染による電位センサの破損や異常放電の発生が起こり易くなることもない。更に、電位センサに生成物が付着したり、センサの表面がエッチングされたり、酸化されたりすることがないため、センサの測定値は安定し、経時的な変化を生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の動作ステップフローを示すフローチャート図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である。
【図4】従来の静電チャック方式を有するドライエッチング装置の構成を示す略図である。
【図5】特開平11−135483で開示された静電チャック方式を有するドライエッチング装置の構成を示す略図である。
【符号の説明】
101 上部電極
102 下部電極
104 半導体ウェハ
105 真空処理室
106 高周波電源
107 直流電源
108 RFマッチャー
109 冷却用Heガス配管
112 電位センサ
114 静電吸着ステージ
115 リフトピン
116 ウェハ搬送アーム
117 ゲートバルブ
118 搬送室
119 測定アーム
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマを用いて半導体ウェハに所定の処理を施す真空処理装置に関し、特にプラズマ処理後のウェハの帯電状態を測定する手段を備える真空処理装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】現在、ドライエッチング装置等の真空処理装置においては、半導体ウェハを支持、固定する方法として、ウェハ支持台と半導体ウェハとの間に電界を作用させることによって静電力を生じさせて、半導体ウェハをウェハ支持台に吸着させて固定する静電チャック(ESC)方式がある。従来の静電チャック方式の構成を図4を用いて説明する。 図4は従来の静電チャック方式を有するドライエッチング装置の概略を示している。上部電極1は接地され、下部電極2との間に高周波電源6がブロッキングコンデンサ8を介して接続される。両電極間に高周波電力が印加され発生したプラズマによって、ウェハ支持台に設置された半導体ウェハ4に加工が施される。本ドライエッチング装置のウェハ支持台は、下部電極2と表面絶縁層3で構成され、直流電源7によって一定の直流電圧が下部電極2に印加されることによって、静電吸着力が発生して半導体ウェハ4が固定される。ここで、Heガス配管9を通して、半導体ウェハ4とウェハ支持台の間にHeガスが導入されることにより、半導体ウェハ4の温度制御性が高められる。
【0003】
また、反応性イオンエッチングを行う工程においては、外部電源から電圧を印加して電界を作用させなくても、自己バイアスによって発生する電界によって半導体ウェハ4がウェハ支持台に吸着することも生じる。したがって、静電吸着力を得るための直流電源7の出力設定値が一定である従来の半導体装置の製造装置では、工程処理中に発生する電界の影響で吸着力が変動しやすく、処理中に発生する電界が直流電源7による電界を相殺する場合は、吸着力が低下する。また、処理中に発生する電界が直流電源7による電界と同方向の場合は、処理が終了しても大きな残留吸着力が残る。
【0004】
この為、ウェハ搬送機能を有するドライエッチング装置においては、エッチング処理後の半導体ウェハをリフトピンで突き上げてウェハ支持台から持ち上げる際に、半導体ウェハの残留吸着力が残っていると、半導体ウェハは跳ね上がったり、位置ズレが生じやすいため、搬送アームによる回収が不可能であったり、リフトピンで突き上げた際に半導体ウェハ自身が割れることがある。いずれの場合も、真空処理室を大気開放して、半導体ウェハの回収と真空処理室の清掃が必要となり、製品の廃棄、装置の不稼動及びメンテ作業者の工数増加と言う問題が生じる。
【0005】
そこで、このような問題を解決するために、従来のドライエッチング装置は、ウェハ帯電量のモニタ機能を有している(例えば、特許文献1参照。)。
【0006】
図5は従来のウェハ帯電量のモニタ機能を有するドライエッチング装置の概略を示している。上部電極1は接地され、下部電極2との間に高周波電源6がブロッキングコンデンサ8を介して接続される。両電極間に高周波電力が印加され発生したプラズマによって、ウェハ支持台に設置された半導体ウェハ4に加工が施される。本ドライエッチング装置のウェハ支持台は、下部電極2と表面絶縁層3で構成され、下部電極2と接地間に接続される直流電源7は制御装置10を介して直流電圧計13に接続され、この直流電圧計13は真空処理室5内部のウェハ支持台に隣合う位置に固定された電位センサ12と接続される。直流電源7の出力値は、電位センサ12によって測定された自己バイアスを含めた電位によって制御されるため、処理中には安定かつ十分な吸着力が生じ、処理終了直前には吸着力が0となるように処理後の適切な除電処理が可能となり、半導体ウェハ4の跳ね上がり等の異常が発生する問題を解決できる。
【0007】
【特許文献1】特開平11−135483号公報(第2−3頁、第1図)
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許文献1においては、電位センサを半導体ウェハの近傍に設置する構成であるため、エッチング処理時に電位センサも真空処理室内に存在する。このため、この構成では、電位センサ自身もエッチングされるために、エッチングレート値や面内傾向特性に影響を与えると共に、このエッチングによってパーティクルを増加させると言うエッチング特性の変化をもたらす。又、このようなエッチング異常や汚染は電位センサの破損を導くと共に、異常放電を発生させやすい。更に、電位センサに生成物が付着したり、センサの表面がエッチングされたり、酸化されたりすると、センサの測定値に経時的な変化を生じる要因となる。本公知例では、このようなプロセス特性上の不具合を発生させる可能性があり、実施において重要な課題を残している。
【0009】
本発明の目的は、静電チャック方式のウェハ支持台を有する真空処理装置において、プロセス特性上の不具合を発生させることなくプラズマ処理後のウェハの帯電状態を測定する手段を備える真空処理装置を提供することにある。
【0010】
【課題を解決するための手段】上述の課題を解決するため本発明においては、真空処理室の内部にウェハを静電吸着する支持台を有し、前記真空処理室の内外に移動する測定アームを備える真空処理装置であって、前記ウェハの表面電位を測定する電位センサは、前記測定アームの一部に設けられることを特徴とする真空処理装置である。
【0011】
前記電位センサは、前記測定アームの下部に設けられ、前記測定アームの一部が前記真空処理室内にある時に、前記測定アームの前記支持台と対面する位置に設けられ、前記測定アームの一部が前記真空処理室内にある時のみ、前記支持台上の前記ウェハの表面電位を測定することを特徴とする真空処理装置である。
【0012】
前記支持台上の前記ウェハの表面電位が、所定値の範囲よりも大きいか、或いは小さい場合は、異常アラームを出して処理を停止するアラーム発生手段を有し、前記ウェハの除電を行うウェハ除電手段を有することを特徴とする真空処理装置である。
【0013】
前記測定アームはウェハ搬送機能を有することを特徴とする真空処理装置である。
【0014】
即ち、本発明では、ウェハ搬送アーム等の真空処理室の内外に移動するアームの下部に電位センサを設置することにより、真空処理室内にてプラズマ処理済み半導体ウェハの帯電量をモニターする機能を有すると共に、プラズマ処理時には同センサを真空処理室外に退避させることが可能であるので、プロセス性能へ全く影響を及ぼすこと無く、安定してプラズマ処理後のウェハの帯電量をモニターできる機能を有する構成の真空処理装置を実現できる。
【0015】
本発明の構造を有する真空処理装置を半導体ウェハのドライエッチング加工等のプラズマ処理装置に適用すれば、プラズマ処理後の半導体ウェハの帯電量を電位センサを用いて測定し、必要に応じ追加的に除電を実施させる機能を有することから、プラズマ処理済みウェハの搬出において、リフトピンの突き上げ動作および、ウェハ搬送アームとの受け渡し動作を安定且つ正確に実施することが可能となり、ウェハの割れ、キズ発生を低減することができる。
【0016】
また、電位センサをウェハ搬送アーム等の測定アームの下部の、ウェハと対面する位置に設けることにより、帯電量測定時の位置精度も確保でき、更にプラズマ処理時には真空処理室の外に電位センサを移動させることから、プロセス特性等へ何の影響も与えることはない。具体的には、エッチング処理により電位センサ自身がエッチングされることはないため、エッチングレート値や面内傾向特性への影響は皆無であり、パーティクルの増加、エッチング特性の変化は生じない。又、エッチング異常や汚染による電位センサの破損や異常放電の発生が起こり易くなることもない。更に、電位センサに生成物が付着したり、センサの表面がエッチングされたり、酸化されたりすることがないため、センサの測定値は安定し、経時的な変化を生じることはない。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の好適な実施の形態について、図1〜図3を用いて説明する。
(第1の実施の形態)まず、第1の実施の形態について説明する。図1は本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である。上部電極101は接地され、下部電極102との間に高周波電源106がRFマッチャー108を介して接続される。両電極間に高周波電力が印加され発生したプラズマによって、静電吸着ステージ114に設置された半導体ウェハ104に加工が施される。本ドライエッチング装置のウェハ支持台は、下部電極102と静電吸着ステージ114とリフトピン115及び冷却用Heガス配管109で構成され、下部電極102と接地間に接続される直流電源107は図示しない制御装置を介して図示しない電位計に接続され、この電位計は、真空処理室105内外に半導体ウェハ104を搬送するウェハ搬送アーム116の下部に固定された電位センサ112と接続される。電位センサ112は、ウェハ搬送アーム116の一部が真空処理室105内にある時に、ウェハ搬送アーム116の静電吸着ステージ114と対面する位置に設けられ、又、電位センサ112は、ウェハ搬送アーム116の一部が真空処理室105内にある時のみ、静電吸着ステージ114上の半導体ウェハ104の表面電位を測定する。
【0018】
静電吸着ステージ114上の半導体ウェハ104の表面電位が、ある一定の範囲の値よりも大きいか、或いは小さい場合は、異常アラームを出して処理を停止するアラーム発生手段と、半導体ウェハ104の除電を行うウェハ除電手段を有する。上記のアラーム発生手段及びウェハ除電手段は、高周波電源106と直流電源107とに接続された図示しない制御装置と、この制御装置に接続された図示しない電位計を介した電位センサ112等から構成される。
【0019】
本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置では、ドライエッチング処理終了時に、ゲートバルブ117が開いて、搬送室118に待機していたウェハ搬送アーム116の一部が真空処理室105に入る際に、ウェハ搬送アーム116の下部の半導体ウェハ104の面と対向する位置に設置されている電位センサ112によって半導体ウェハ104の表面電位を測定して帯電量から残留吸着力をモニターし、制御装置によりアラーム発生やウェハ除電を行い、一方、ドライエッチング処理中は、電位センサ112は搬送室118に待機している構成となっている。図1におけるウェハ搬送アーム116は真空処理室105に入る途中、又は真空処理室105から出る途中の位置を表わしている。
【0020】
図2は本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の動作ステップフローを示すフローチャート図である。
【0021】
エッチング終了後に、静電吸着型のウェハ支持台を、適切な測定位置へ移動させる。次に、ゲートバルブ117を開放し、ウェハ搬送アーム116を半導体ウェハ104の直上へ移動させる。電位センサ112を用いて、静電吸着ステージ114上の半導体ウェハ104の電位を測定して帯電量から残留吸着力をモニターする。
帯電量測定の結果において、測定値Aの値が設定値X、Yの範囲内(X≦A≦Y)であれば、ウェハ搬送アーム116を搬送室118に戻し、更に、リフトピン115にて半導体ウェハ104を静電吸着ステージ114より持ち上げ、ウェハ搬出を行う。
次に、測定値Aの値が設定値の範囲外(A<X、Y<A)であれば、ウェハ搬送アーム116を搬送室118に戻し、更に、ゲートバルブ117を閉鎖し、静電吸着ステージ114をそのままエッチングポジションに移動させて、異常アラームを発報すると共に、処理を停止する。
【0022】
上記の異常アラームの発生時は、測定値Aの値に応じてあらかじめ準備されたエッチング条件にて直流電源107及び高周波電源106の印加による半導体ウェハ104の除電処理等を実施する。上記実施後に、再度半導体ウェハ104の帯電量測定の動作を繰り返し実施する。
【0023】
半導体ウェハ104の帯電量を電位センサ112を用いて測定し、必要に応じて追加で除電を実施させる機能を有することから、プラズマ処理済み半導体ウェハ104の搬出において、リフトピン115の突き上げ動作および、ウェハ搬送アーム116との受け渡し動作を安定、且つ正確に実施することが可能となり、半導体ウェハ104の割れや傷の発生を低減できる。
【0024】
また、電位センサ112の設置位置をウェハ搬送アーム116の直下に設けたことにより、帯電量測定時の位置精度も確保でき、更にエッチング処理時に真空処理室105の外にあることから、プロセス特性等へ何の影響も与えることはない。即ち、エッチング処理による電位センサ112自身のエッチングは回避されるために、エッチングレート値や面内傾向特性への影響は皆無で、パーティクルも増加しないため、エッチング特性の変化は生じない。又、エッチング異常や汚染、及び電位センサ112の破損も生じないために、異常放電は発生しない。更に、電位センサ112は生成物の付着、及びセンサ表面のエッチングや酸化がないために、センサの測定値は安定し、経時的に変化が生じることはない。
【0025】
(第2の実施の形態)次に、第2の実施の形態について説明する。図3は本発明の第2の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である。図1と同じ構成部分は同じ符号を用いる。第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成においては、電位センサ112はウェハ搬送アームに設置したが、第2の実施の形態においては、センサー専用の測定アーム119を有し、電位センサ112は測定アーム119に設置される。測定アーム119は、半導体ウエハ104の表面に対向する位置に電位センサ112を固定し、第1の実施の形態におけるウェハ搬送アーム116と同じタイミングで動作する構成とし、プラズマ処理中は搬送室118に待機し、プラズマ処理終了時のゲートバブル117が開放した際に真空処理室105に入る様にすることによって、ウェハ搬送アーム116を測定アーム119に置きかえれば、その構成及び効果は、第1の実施の形態と同様となるため、ウェハ搬送アームに依るない構成でも実現可能となる。
【0026】
【発明の効果】本発明の真空処理装置により、半導体ウェハのドライエッチング加工等のプラズマ処理において、プラズマ処理後の半導体ウェハの帯電量を電位センサを用いて測定し、必要に応じ追加的に除電を実施させる機能を有することから、プラズマ処理済みウェハの搬出において、リフトピンの突き上げ動作および、ウェハ搬送アームとの受け渡し動作を安定且つ正確に実施することが可能となり、ウェハの割れ、キズ発生を低減することができる。
【0027】
また、電位センサをウェハ搬送アーム等の測定アームの下部の、ウェハと対面する位置に設けることにより、帯電量測定時の位置精度も確保でき、更にプラズマ処理時には真空処理室の外に電位センサを移動させることから、プロセス特性等へ影響を与えることなしに、半導体ウェハの帯電量を測定することができる。このため、エッチングレート値や面内傾向特性への影響は皆無であり、パーティクルの増加、エッチング特性の変化は生じない。又、エッチング異常や汚染による電位センサの破損や異常放電の発生が起こり易くなることもない。更に、電位センサに生成物が付着したり、センサの表面がエッチングされたり、酸化されたりすることがないため、センサの測定値は安定し、経時的な変化を生じることはない。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である
【図2】本発明の第1の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の動作ステップフローを示すフローチャート図である。
【図3】本発明の第2の実施の形態におけるドライエッチングに用いられる真空処理装置の構成を示す略図である。
【図4】従来の静電チャック方式を有するドライエッチング装置の構成を示す略図である。
【図5】特開平11−135483で開示された静電チャック方式を有するドライエッチング装置の構成を示す略図である。
【符号の説明】
101 上部電極
102 下部電極
104 半導体ウェハ
105 真空処理室
106 高周波電源
107 直流電源
108 RFマッチャー
109 冷却用Heガス配管
112 電位センサ
114 静電吸着ステージ
115 リフトピン
116 ウェハ搬送アーム
117 ゲートバルブ
118 搬送室
119 測定アーム
Claims (7)
- 真空処理室の内部にウェハを静電吸着する支持台を有し、前記真空処理室の内外に移動する測定アームを備える真空処理装置であって、前記ウェハの表面電位を測定する電位センサは、前記測定アームの一部に設けられることを特徴とする真空処理装置。
- 前記電位センサは、前記測定アームの下部に設けられることを特徴とする請求項1に記載の真空処理装置。
- 前記電位センサは、前記測定アームの一部が前記真空処理室内にある時に、前記測定アームの前記支持台と対面する位置に設けられることを特徴とする請求項1又は2に記載の真空処理装置。
- 前記電位センサは、前記測定アームの一部が前記真空処理室内にある時のみ、前記支持台上の前記ウェハの表面電位を測定することを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の真空処理装置。
- 前記支持台上の前記ウェハの表面電位が、所定値の範囲よりも大きいか、或いは小さい場合は、異常アラームを出して処理を停止するアラーム発生手段を有することを特徴とする請求項1乃至4のいずれかに記載の真空処理装置。
- 前記支持台上の前記ウェハの表面電位が、所定値の範囲よりも大きいか、或いは小さい場合は、前記ウェハの除電を行うウェハ除電手段を有することを特徴とする請求項1乃至5のいずれかに記載の真空処理装置。
- 前記測定アームはウェハ搬送機能を有することを特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載の真空処理装置。
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