特許 6401901 基板処理方法及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6401901

(24)【登録日】2018年9月14日

(45)【発行日】2018年10月10日

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H05H 1/46 20060101AFI20181001BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20181001BHJP

   H01L 21/683 20060101ALI20181001BHJP

【ＦＩ】

   H05H1/46 M

   H01L21/302 106

   H01L21/68 R

【請求項の数】9

【全頁数】14

(21)【出願番号】特願2013-234871(P2013-234871)

(22)【出願日】2013年11月13日

(65)【公開番号】特開2015-95396(P2015-95396A)

(43)【公開日】2015年5月18日

【審査請求日】2016年8月24日

【前置審査】

(73)【特許権者】

【識別番号】000219967

【氏名又は名称】東京エレクトロン株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】浦川 理史

(72)【発明者】

【氏名】高橋 塁

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 正宏

【審査官】 佐藤 靖史

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２６４２２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００９／１４４９３８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１２−１６４９９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平１１−２７４１４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−２６９５５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００６−１３５０８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００８−２５１６７６（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０５Ｈ １／４６

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

内部に電極を有する絶縁部材を含む静電チャックを有し、前記静電チャック上に載置された基板にプラズマ処理を施す基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
予め設定された時間実行する第１工程の間前記電極に直流電圧の印加を行わず、前記基板を、第１のガス圧力を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、前記基板の裏面に第２のガス圧力で伝熱ガスを供給する、前記第１工程、
を含む、基板処理方法。

【請求項2】

前記第１のガス圧力に対する前記第２のガス圧力の比の値は、０よりも大きく１．２５以下の範囲内である、
請求項１に記載の基板処理方法。

【請求項3】

前記第１工程の後に、
前記電極に、負の直流電圧を印加する工程と、
前記電極への前記負の直流電圧の印加を停止する工程と、
を含む、請求項１又は２に記載の基板処理方法。

【請求項4】

前記第１工程の前に、
前記基板の裏面に第３のガス圧力で前記伝熱ガスを供給しながら、前記電極に正の直流電圧を印加する工程と、
前記基板の裏面への前記伝熱ガスの供給を停止する工程と、
前記電極への前記正の直流電圧の印加を停止する工程と、
前記電極に、前記正の直流電圧を再印加する工程と、
を含む第２工程を含む、
請求項１乃至３のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項5】

前記第２工程は、複数回繰り返して実施される、
請求項４に記載の基板処理方法。

【請求項6】

前記第１工程と前記第２工程との間に、
前記電極に、負の直流電圧を印加する工程と、
前記電極への前記負の直流電圧の印加を停止する工程と、
を含む、請求項４又は５に記載の基板処理方法。

【請求項7】

前記電極に正の直流電圧を印加する工程の間に、前記第３のガス圧力を変更する、
請求項４〜６のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項8】

前記電極に正の直流電圧を印加する工程の間に、前記第３のガス圧力は、段階的に減少する、
請求項４〜７のいずれか一項に記載の基板処理方法。

【請求項9】

基板処理装置であって、
基板を収容する処理容器と、
前記処理容器内に設けられ、基板を載置する載置台と、
前記処理容器内に設けられ、前記載置台と対向する電極板と、
前記処理容器内に所定のガスを供給するガス供給部と、
前記載置台又は前記電極板の少なくとも一方に高周波電力を印加する高周波電源と、
前記載置台の上部に設けられ、前記基板の載置面を形成し、内部に電極を有する絶縁部材を含む、静電チャックと、
前記電極に直流電圧を印加する直流電源と、
前記基板処理装置の作動を制御する制御部と、
を有し、
前記制御部は、
予め設定された時間実行する第１工程の間前記電極に直流電圧の印加を行わず、前記基板を、第１のガス圧力を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、前記基板の裏面に第２のガス圧力で伝熱ガスを供給するよう、前記基板処理装置を制御する、
基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

基板処理装置として、プラズマを使用して半導体デバイス用のウエハ等の基板に対してエッチング等の所定の処理を施すプラズマ処理装置が広く知られている。プラズマ処理装置は、プラズマが内部で発生する処理容器、この処理容器内に配置され基板を載置する載置台、及び、この載置台の上部に配置され、基板を支持する静電チャック（ＥＳＣ）等を有して構成される。

【0003】

静電チャックは、導電性のシート状のチャック電極の両面を、誘電部材で挟んだ構成を有する。基板処理時においては、基板を載置台に載置した状態で、直流電圧源からチャック電極に電圧をオンすることにより生じる吸着力によって、基板を静電チャックに吸着させる。また、基板の処理後においては、静電チャック及び基板に存在する電荷を除電する処理が行われる。この除電処理後において、基板は、支持ピンを用いて静電チャックから持ち上げられることによって静電チャックから脱離され、次いで、基板処理装置から搬出される（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１４９９３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

しかしながら、基板処理の条件によっては、基板と静電チャックとの間に非常に強い吸着力が発生する。そのため、特許文献１等に記載された方法で基板及び静電チャックの除電処理を実施した場合であっても、基板と静電チャックとの間に吸着力が残ることがあった。基板と静電チャックとの間に吸着力が残った状態で、支持ピンにより基板を持ち上げた場合、基板に割れやズレが生じることがある。

【0006】

上記課題に対して、基板を静電チャックから脱離することが可能な基板処理方法を提供する。

【課題を解決するための手段】

【0007】

一の様態では、内部に電極を有する絶縁部材を含む静電チャックを有し、前記静電チャック上に載置された基板にプラズマ処理を施す基板処理装置を用いた基板処理方法であって、予め設定された時間実行する第１工程の間前記電極に直流電圧の印加を行わず、前記基板を、第１のガス圧力を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、前記基板の裏面に第２のガス圧力で伝熱ガスを供給する、前記第１工程、を含む、基板処理方法が提供される。

【発明の効果】

【0008】

基板を静電チャックから脱離することが可能な基板処理方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略構成図である。

【図2】静電チャックとウエハとの間の電気的な状態例を説明するための概略図である。

【図3】本実施形態に係る基板処理方法の一例のフロー図である。

【図4】本実施形態に係る基板処理方法における、静電チャックとウエハとの間の電気的な状態例を説明するための概略図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、添付図面を参照して本発明の実施形態について説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省略する。

【0011】

（基板処理装置）
先ず、本実施形態に係る基板処理方法を実施可能な基板処理装置の構成例について、説明する。本実施形態に係る基板処理装置としては、特に限定されないが、被処理体としての半導体ウエハＷ（以後、ウエハＷと呼ぶ）にＲＩＥ（Reactive Ion Etching）処理やアッシング処理等のプラズマ処理を施すことができる、平行平板型（容量結合型とも言う）のプラズマ処理装置が挙げられる。

【0012】

図１に、本実施形態に係る基板処理装置の一例の概略構成図を示す。

【0013】

本実施形態の基板処理装置１は、例えばアルミニウム又はステンレス鋼等の金属製の円筒型チャンバ（処理容器１０）を有している。処理容器１０は、一般的に、接地されている。処理容器１０内では、被処理体に対して、後述する本実施形態に係る基板処理方法や、エッチング処理等のプラズマ処理が施される。

【0014】

処理容器１０内には、被処理体としてのウエハＷを載置する載置台１２が設けられている。載置台１２は、例えばアルミニウム、チタン又はＳｉＣ等から構成され、絶縁性の筒状保持部１４を介して処理容器１０の底部から垂直上方に伸びる筒状支持部１６に支持されている。筒状保持部１４の上面には、載置台１２の上面を環状に囲む例えば石英から構成されるフォーカスリング１８が配置されている。フォーカスリング１８は、載置台１２の上方に発生したプラズマをウエハＷに向けて収束させる。

【0015】

処理容器１０の内側壁と筒状支持部１６の外側壁との間には、排気路２０が形成されている。排気路２０には環状のバッフル板２２が取り付けられている。排気路２０の底部には排気口２４が設けられ、排気管２６を介して排気装置２８に接続されている。

【0016】

排気装置２８は、図示しない真空ポンプを有しており、処理容器１０内を所定の真空度まで減圧する。処理容器１０の側壁には、ウエハＷの搬入又は搬出時に開閉するゲートバルブ３０が取り付けられている。

【0017】

載置台１２には、給電棒３６および整合器３４を介してプラズマ生成用の高周波電源３２が電気的に接続されている。高周波電源３２は、例えば６０ＭＨｚの高周波電力を載置台１２に印加する。このようにして載置台１２は下部電極としても機能する。

【0018】

処理容器１０の天井部には、シャワーヘッド３８が、接地電位の上部電極として設けられている。高周波電源３２からのプラズマ生成用の高周波電力は、載置台１２とシャワーヘッド３８との間に容量的に印加される。

【0019】

載置台１２の上面には、ウエハＷを静電吸着力で保持するための静電チャック（ＥＳＣ）４０が設けられている。静電チャック４０は、導電膜からなるシート状のチャック電極４０ａを一対の誘電部材である誘電層部４０ｂ、４０ｃの間に挟みこんだものである。直流電圧源４２は、スイッチ４３を介してチャック電極４０ａに接続されている。なお、一般的に、静電チャック４０におけるウエハＷの載置面には、凹凸が形成されている。この凹凸は、例えば、静電チャック４０をエンボス加工することにより形成することができる。

【0020】

静電チャック４０は、直流電圧源４２から電圧が印加されることにより、吸着力でウエハＷを静電チャック４０上に吸着保持する。また、チャック電極４０ａに電圧を印加しない場合には、スイッチ４３によって接地部４４へと接続された状態となっている。以下、チャック電極４０ａに電圧印加しない状態は、チャック電極４０ａが接地された状態のことを意味する。

【0021】

静電チャック４０は、誘電層部４０ｂ、４０ｃの体積抵抗率が１×１０^１４Ωｃｍ以上であるクーロン型の静電チャックと、体積抵抗率が１×１０^９〜１２Ωｃｍ程度であるＪＲ（ジョンセン−ラーベック）力型の静電チャックと、体積抵抗率が１×１０^{１２〜１４}Ωｃｍ程度のＪＲ力型＋クーロン型の静電チャックとが存在する。後述する本実施形態の基板処理方法においては、いずれの型の静電チャックにも適用可能である。

【0022】

伝熱ガス供給源５２は、ヘリウム（Ｈｅ）ガス等の伝熱ガスを、ガス供給ライン５４を介して、静電チャック４０上のウエハＷ裏面に供給する。

【0023】

天井部のシャワーヘッド３８は、多数のガス通気孔５６ａを有する電極板５６と、この電極板５６を着脱可能に支持する電極支持体５８とを有する。電極支持体５８の内部には、バッファ室６０が設けられている。バッファ室６０のガス導入口６０ａには、ガス供給配管６４を介してガス供給源６２が連結されている。このような構成により、シャワーヘッド３８から処理容器１０内に、所望の処理ガスが供給される。

【0024】

載置台１２の内部には、外部の図示しない搬送アームとの間でウエハＷの受け渡しを行うためにウエハＷを昇降させる支持ピン８１が複数、例えば３本設けられている。複数の支持ピン８１は、連結部材８２を介して伝えられるモータ８４の動力によって上下動する。処理容器１０の外部へ向けて貫通する支持ピン８１の貫通孔には、底部ベローズ８３が設けられ、処理容器１０内の真空側と大気方との間の気密を保持する。

【0025】

処理容器１０の周囲には、環状又は同心状に延在する磁石６６が、上下２段に配置されている。処理容器１０内において、シャワーヘッド３８と載置台１２との間のプラズマ生成空間には、高周波電源３２により鉛直方向のＲＦ電界が形成され、高周波の放電により、載置台１２の表面近傍に高密度のプラズマが生成される。

【0026】

載置台１２の内部には、通常、冷媒管７０が設けられている。この冷媒管７０には、配管７２、７３を介してチラーユニット７１から所定温度の冷媒が循環供給される。また、静電チャック４０の内部には、ヒータ７５が埋設されている。ヒータ７５には、図示しない交流電源から所望の交流電圧が印加される。チラーユニット７１による冷却とヒータ７５による加熱とによって、静電チャック４０上のウエハＷの処理温度は所望の温度に調整される。

【0027】

基板処理装置１は、ウエハＷの裏面に供給される伝熱ガスの圧力や、伝熱ガスがウエハＷの裏面から漏れる漏れ流量を監視するための、モニタ８０を有する構成であっても良い。伝熱ガスの圧力を監視する場合、伝熱ガスの圧力値Ｐは、ウエハＷの裏面に取り付けられた図示しない圧力センサにより測定される。また、伝熱ガスの漏れ流量Ｆは、例えばウエハＷの側面近傍等に取り付けられる、図示しない流量センサにより測定される。

【0028】

基板処理装置１には、例えばガス供給源６２、排気装置２８、ヒータ７５、直流電圧源４２、スイッチ４３、整合器３４、高周波電源３２、伝熱ガス供給源５２、モータ８４及びチラーユニット７１等の基板処理装置１の各構成要素の動作を制御する制御部１００が設けられている。

【0029】

制御部１００は、図示しないＣＰＵ（Central Processing Unit）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memory）を有している。ＣＰＵは、これらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、少なくとも後述する本実施形態に係る基板処理方法を実施する。レシピには、プロセス条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種処理ガス流量、チャンバ内温度（例えば、上部電極温度、チャンバの側壁温度、ＥＳＣ温度）等が記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されていても良いし、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で、記憶領域の所定位置にセットするように構成されていても良い。

【0030】

（静電チャックに係る問題点）
次に、本実施形態の基板処理装置に係る静電チャックの問題点について、図を参照して説明する。本例では、静電チャック４０の誘電部材（誘電層部４０ｂ、４０ｃ）として、体積抵抗率が１×１０^１４Ωｃｍ程度のイットリア（Ｙ_２Ｏ_３）が溶射された誘電部材を使用したモデルで説明する。

【0031】

先ずは、新品又は問題のない静電チャックを用いた場合の例について、図２上図を参照して説明する。

【0032】

図２に、静電チャックとウエハとの間の電気的な状態例を説明するための概略図を示す。なお、図２（ａ−１）では、プラズマ処理時における電気的な状態例を示し、図２（ａ−２）では、除電処理時における電気的な状態例を示し、図２（ａ−３）では、支持ピンによってウエハ持ち上げる際の電気的な状態例を示す。

【0033】

静電チャック４０は、前述したように、Ｙ_２Ｏ_３の誘電部材の内部にシート状のチャック電極４０ａが挟み込まれた構成を有する。チャック電極４０ａには、直流電圧源４２から電圧がオン又はオフされる。

【0034】

図２（ａ−１）に示すように、プラズマ処理時には、チャック電極４０ａには、直流電圧源４２によって例えば正の直流電圧が印加される。これにより、チャック電極４０ａは正の電荷を帯び、静電チャック４０の上面に載置されたウエハＷは負の電荷を帯びる。この正の電荷と負の電荷とは平衡しており、この電位差に対応する吸着力が発生し、ウエハＷは静電チャック４０に吸着保持される。

【0035】

また、除電処理時においては、例えば図２（ａ−２）に示すように、チャック電極４０ａには、直流電圧源４２によって、プラズマ処理時に印加した正の直流電圧とは逆の負の直流電圧が印加される。この工程では、チャック電極４０ａの正の電荷が除電されると共に、ウエハＷの負の電荷が除電される。そして、図２（ａ−３）に示すように、チャック電極４０ａとウエハＷとが残留電荷を有していない状態で、ウエハＷを載置台から持ち上げることができる。

【0036】

次に、プラズマ処理等により、劣化した静電チャックを用いた場合の例について、図２下図を参照して、説明する。なお、図２（ｂ−１）では、プラズマ処理時における電気的な状態例を示し、図２（ｂ−２）では、除電処理時における電気的な状態例を示し、図２（ｂ−３）では、支持ピンによってウエハを持ち上げる際の電気的な状態例を示す。

【0037】

この実施形態においては、静電チャック４０の表層には、プラズマ処理等によって徐々に堆積した反応生成物４１ａが形成されている。一例として、静電チャック４０の誘電部材としてＹ_２Ｏ_３を使用した場合であって、フッ素含有ガスを用いたプラズマ処理を実施した場合には、フッ化イットリウム系の反応生成物４１ａ（ＹＦ系反応生成物）が、静電チャック４０の表層に形成されている。

【0038】

図２（ｂ−１）に示すように、プラズマ処理時においては、チャック電極４０ａには、直流電圧源４２によって例えば正の直流電圧が印加される。これにより、チャック電極４０ａは正の電荷を帯び、静電チャック４０の上面に載置されたウエハＷは負の電荷を帯びる。しかしながら、反応生成物４１ａは、体積抵抗率が小さいため、ウエハＷに帯電した負の電荷が、処理室内のガス成分等を介して、反応生成物４１ａ上に移動することがある。

【0039】

また、除電処理時においては、図２（ｂ−２）に示すように、チャック電極４０ａには、直流電圧源４２によって、プラズマ処理時に印加した正の直流電圧とは逆の負の直流電圧が印加される。しかしながら、反応生成物４１ａは、電位の変化が遅いため、除電処理時に残留電荷が存在する。この際、ウエハＷ上にも、反応生成物４１ａ上に残留する負の残留電荷に対応する正の残留電荷が、処理容器１０内のガス成分を介して再供給される。

【0040】

図２（ｂ−３）に示すような残留した電荷による吸着力が残った状態で、ウエハＷを持ち上げた場合、ウエハＷに割れやズレが生じることがある。反応生成物４１ａの膜厚が大きくなると、残留電荷も増加するため吸着力も大きくなり、ウエハＷの割れやズレ等のリスクも大きくなる。そのため、チャック電極４０ａ及びウエハＷを確実に除電することができる基板処理方法は、非常に重要である。

【0041】

（本実施形態に係る基板処理方法）
以上の背景に基づき、チャック電極４０ａ及びウエハＷを確実に除電することができる、本実施形態に係る基板処理方法について、説明する。本実施形態に係る基板処理方法は、制御部１０によって制御される。

【0042】

図３に、本実施形態に係る基板処理方法の一例のフロー図に示す。なお、図３に示す本実施形態に係る基板処理方法は、好ましい基板処理方法であり、必ずしも全ての工程を実施する必要はない。

【0043】

本実施形態に係る基板処理方法は、例えば、基板のプロセス処理（プラズマ処理）の後に実施される。そのため、先ずは、基板のプロセス処理の一例について、説明する。

【0044】

先ず、ウエハＷが処理室内へと搬入され、プラズマ処理が開始されると、プロセスガスが導入され、処理室内が所定の圧力に維持される（Ｓ７８）。次に、高周波電力を処理室内に導入し、プラズマを発生させる（Ｓ８０）。プラズマ発生後、チャック電極４０ａに電圧をオンしウエハを静電吸着させる（Ｓ８２）。その後、ウエハＷ裏面と静電チャック４０表面との間に伝熱ガスを供給し、その状態で所定時間プラズマ処理を行う（Ｓ８４）。プラズマ処理が終了したら、プロセスガス及び高周波電力をオフし（Ｓ８６）、伝熱ガスの供給をオフし（Ｓ８８）、チャック電極４０ａの電圧をオフする（Ｓ９０）。

【0045】

以上でプラズマ処理が終了し、本実施形態に係る基板処理が行われる。図３に示すように、本実施形態に係る基板処理方法は、
内部に電極を有する絶縁部材を含む静電チャックを有し、基板にプラズマ処理を施す基板処理装置を用いた基板処理方法であって、
前記基板を、第１のガス圧を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、前記基板の裏面に第２のガス圧で伝熱ガスを供給する、第１工程（Ｓ１００）を含む。

【0046】

また、本実施形態に係る基板処理方法は、好ましくは、Ｓ１００の工程の前に、
前記ウエハの裏面に第３のガス圧で前記伝熱ガスを供給しながら、前記チャック電極に正の直流電圧を印加する工程（Ｓ９２）と、
前記ウエハの裏面への前記伝熱ガスの供給を停止する工程（Ｓ９４）と、
前記チャック電極への前記正の直流電圧の印加を停止する工程（Ｓ９６）と、
前記チャック電極に、前記正の直流電圧を再印加する工程（Ｓ９８）と、
を含む、第２工程を含む。

【0047】

さらに、本実施形態に係る基板処理方法は、好ましくは、第１工程において、及び／又は第２工程と第１工程との間に、
前記チャック電極に、負の直流電圧を印加する工程（Ｓ１００'）と、
前記チャック電極への負の直流電圧の印加を停止する工程（Ｓ１００"）と、
を含む。

【0048】

本実施形態に係る基板処理方法の効果について、図４を参照して説明する。図４に、本実施形態に係る基板処理方法における、静電チャックとウエハとの間の電気的な状態例を説明するための概略図に示す。

【0049】

図４（ａ−１）は、図２（ａ−１）を用いて前述したように、プラズマ処理時における電気的な状態である。チャック電極４０ａには、直流電圧源４２によって正の直流電圧が印加される。これにより、チャック電極４０ａは、正の電荷を帯び、静電チャック４０の上面に載置されるウエハＷは、負の電荷を帯びる。しかしながら、反応生成物４１ａは、体積抵抗率が小さいため、ウエハＷに帯電した負の電荷が、反応生成物４１ａ上に移動する。

【0050】

本実施形態においては、除電処理において、図４（ａ−２）に示すように、（第１のガス圧を有する）処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、ウエハＷの裏面に（第２のガス圧で）伝熱ガスを供給する。

【0051】

本実施形態においては、ウエハＷの電荷を、処理ガスのプラズマを用いたプラズマ除電によって、処理ガス及びプラズマを介して逃がす処理を施す。それと共に、プラズマ処理時において反応生成物４１ａに移動した電荷を、伝熱ガス及び伝熱ガス供給ライン５４を介して逃がす。これにより、図４（ａ−３）に示すように、チャック電極４０ａ及びウエハＷの電荷を略ゼロにすることができる。

【0052】

また、本実施形態に係る基板処理では、伝熱ガスを供給することにより、静電チャック４０の温度が下がる。これにより、静電チャックの誘電体の体積抵抗率が下がるため、静電チャック４０の電荷の除去が容易になる。

【0053】

なお、第１のガス圧Ｐ１に対する第２のガス圧Ｐ２の比の値Ｐ２／Ｐ１は、０よりも大きければ特に限定されないが、ウエハＷの裏面に伝熱ガスを供給することによる、ウエハＷの載置台からの脱離を防ぐ観点から、１．２５以下とすることが好ましい。

【0054】

そして、図４（ａ−２"）に示すように、処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、チャック電極４０ａに、負の直流電圧を印加する。これにより、チャック電極４０ａに残留する正の電荷が逃がされ、チャック電極４０ａ、ウエハＷ及び反応生成物４１ａの全てにおいて、電荷が０の状態にすることができる。

【0055】

図４（ａ−２"）における、チャック電極４０ａに、負の直流電圧を印加する工程は、ウエハＷの裏面に第２のガス圧で伝熱ガスを供給しながら実施しても良いし、伝熱ガスの供給を停止した状態で実施しても良い。

【0056】

また、図４（ａ−２"）における、チャック電極４０ａに、負の直流電圧を印加する工程は、チャック電極４０ａに、負の直流電圧を印加する工程と、チャック電極４０ａに印加されている負の直流電圧の印加を停止する工程とを、繰り返し実施する構成であっても良い。これらの工程を繰り返し実施することにより、より確実に、チャック電極４０ａの除電を実施することができる。

【0057】

また、図４（ａ−２'）に示すように、本実施形態に係る基板処理方法の前に、第１のガス圧を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、チャック電極４０ａに、正の直流電圧を印加する、第２工程を実施することが好ましい。

【0058】

より具体的には、第１のガス圧を有する処理ガスのプラズマによってプラズマ除電した状態で、
ウエハＷの裏面に第３のガス圧で伝熱ガスを供給しながら、チャック電極４０ａに正の直流電圧を印加する工程と、
ウエハＷの裏面への伝熱ガスの供給を停止する工程と、
チャック電極４０ａへの正の直流電圧の印加を停止する工程と、
チャック電極４０ａに、正の直流電圧を再印加する工程と、
を含む、第２工程を実施することが好ましい。

【0059】

これにより、ウエハＷから反応生成物４１ａへと移動した負の電荷が、正の電荷を帯電するチャック電極４０ａ側へと引き寄せられるため、後の第１工程（即ち、図４（ａ−２）で説明した工程）による伝熱ガス及び伝熱ガス供給ライン５４を介した除電が容易となる。そのため、上述した工程を実施することにより、Ｓ１００の第１工程のプロセス時間を短縮することができる。

【0060】

第３のガス圧は、特に制限はなく、第２のガス力と同じであっても良いし、異なっていても良い。また、プロセスの途中で第３のガス圧を変更する構成であっても良い。

【0061】

この第２工程は、複数回繰り返し実施する構成であっても良い。これらの工程を繰り返し実施することにより、より確実に、チャック電極４０ａの除電を実施することができる。

【0062】

なお、前述したように、第２工程と第１工程との間に、チャック電極４０ａに、負の直流電圧を印加する工程（Ｓ１００'）と、チャック電極４０ａへの負の直流電圧の印加を停止する工程（Ｓ１００"）とを実施しても良い。

【0063】

以下、具体的な実施形態を参照して、本発明をより詳細に説明する。

【0064】

（第１の実施形態）
本実施形態に係る基板処理方法により、ウエハＷ及び静電チャックを効率よく除電できることを確認した実施形態について、説明する。

【0065】

所定のプラズマ処理が施されたウエハＷに対して、処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、基板の裏面に伝熱ガスを供給した。そして、伝熱ガスの供給から所定の時間経過後、チャック電極に所定の時間負の直流電圧を印加し、この負の直流電圧の印加を停止した。

【0066】

除電プロセスの詳細なプロセス条件は、
［全除電プロセスの条件］
除電プロセスの全処理時間：１８６秒
［プラズマ除電条件］
処理ガスのガス圧：８００ｍＴｏｒｒ
処理ガス：Ａｒ／Ｏ_２＝１３００／２００ｓｃｃｍ
［伝熱ガスの供給条件］
伝熱ガスの種類：Ｈｅ
ガス圧：１Ｔｏｒｒ
［負の直流電圧の印加条件］
負の直流電圧の値：−３ｋＶ
負の直流電圧の印加時間：５０秒
とした。

【0067】

また、比較の実施形態として、
［全除電プロセスの条件］
除電プロセスの全処理時間：７０秒
［プラズマ除電条件］
処理ガスのガス圧：８００ｍＴｏｒｒ
処理ガス：Ａｒ／Ｏ_２＝１３００／２００ｓｃｃｍ
のみを実施した。

【0068】

本実施形態における基板処理方法（除電方法）の評価は、除電プロセス後のウエハを支持ピンにより持ち上げる際の、支持ピンがウエハの裏面に当接してからウエハが載置台から離間するまでの、デチャックトルクの変化量（％）を測定することにより行った。なお、ウエハを持ち上げる際に、ウエハの割れを確実に防ぐ為には、デチャックトルクの変化量が、２０％以下、好ましくは１６％以下であることが、好ましい。

【0069】

また、本実施形態における基板処理方法（除電方法）の評価は、基板処理装置への搬入時及び搬出時における、搬入出ユニットに対するウエハ位置のズレを測定することでも行った。搬出時とは、基板処理装置に搬入されたウエハに対して、プラズマ処理及び除電処理を経て、基板処理装置からウエハを搬出することを意味する。

【0070】

本実施形態における、デチャックトルクの変化量は１１．４％であり、ウエハ位置のズレは０．２ｍｍであった。また、比較の実施形態における、デチャックトルクの変化量は１６〜２０％であり、ウエハ位置のズレは１〜３ｍｍであった。

【0071】

これらの結果から、本実施形態に係る基板処理方法は、プラズマ処理後のウエハ及び静電チャックを確実に除電でき、ウエハを静電チャックから安全に持ち上げることがわかった。

【0072】

（第２の実施形態）
本実施形態に係る基板処理方法の前に、チャック電極に正の直流電圧を印加する工程を追加することによる効果を確認した実施形態について、説明する。

【0073】

所定のプラズマ処理が施されたウエハＷに対して、前処理として、
ウエハの裏面に５Ｔｏｒｒの圧力で伝熱ガスを供給しながら、チャック電極に正の直流電圧を印加した。所定の時間経過後に、伝熱ガスの圧力を１Ｔｏｒｒへと減圧し、更に伝熱ガスの供給を停止した。次に、正の直流電圧の印加を停止し、所定の時間後、正の直流電圧を再印加する処理を施した。これらの一連の工程を、およそ５秒で実施し、この一連の工程を５回繰り返した。

【0074】

前処理のプロセス条件は、
プラズマ処理ガスのガス圧：８００ｍＴｏｒｒ
プラズマ処理ガス：Ａｒ／Ｏ_２＝１３００／２００ｓｃｃｍ
伝熱ガスの種類：Ｈｅ
伝熱ガスのガス圧：（５Ｔｏｒｒ→１Ｔｏｒｒ→０Ｔｏｒｒ）×５回
正の直流電圧の値：＋２ｋＶ
とした。

【0075】

そして、前処理後のウエハＷに対して、処理ガスのプラズマによってプラズマ除電しながら、基板の裏面に伝熱ガスを供給した。そして、伝熱ガスの供給から所定の時間経過後、チャック電極に所定の時間負の直流電圧を印加し、この負の直流電圧の印加を停止した。

【0076】

前処理を含む除電プロセスの詳細なプロセス条件は、
［全除電プロセスの条件］
前処理を含む除電プロセスの全処理時間：６０秒（そのうち、前処理時間は５秒×５回＝２５秒）
［プラズマ除電条件］
プラズマ処理ガスのガス圧：８００ｍＴｏｒｒ
プラズマ処理ガス：Ａｒ／Ｏ_２＝１３００／２００ｓｃｃｍ
［伝熱ガスの供給条件］
伝熱ガスの種類：Ｈｅ
伝熱ガスのガス圧：１Ｔｏｒｒ
［負の直流電圧の印加条件］
負の直流電圧の値：−３ｋＶ
負の直流電圧の印加時間：２０秒
とした。

【0077】

本実施形態において、第１の実施形態と同様に、デチャックトルクの変化量及びウエハ位置のズレを測定した。その結果、デチャックトルクの変化量は１５％であり、ウエハ位置のズレは０．２〜０．５ｍｍであった。

【0078】

本実施形態は、上述の通り、前処理を含む全除電プロセスのプロセス時間は６０秒であった。第１の実施形態と第２の実施形態とにおける全除電プロセスのプロセス時間の比較から、チャック電極に正の直流電圧を印加する工程を追加することによって、大幅に除電プロセスのプロセス時間を短縮できることがわかった。

【0079】

また、第２の実施形態の基板処理方法であっても、デチャックトルクの変化量及びウエハ位置のズレは、十分な値であることがわかった。

【符号の説明】

【0080】

１ プラズマ処理装置
１０ 処理容器
１２ 載置台（下部電極）
２８ 排気装置
３２ 高周波電源
３８ シャワーヘッド(上部電極)
４０ 静電チャック（ＥＳＣ）
４０ａ チャック電極
４０ｂ、４０ｃ 誘電層部（誘電部材）
４２ 直流電圧源
５２ 伝熱ガス供給源
６２ ガス供給源
７１ チラーユニット
７５ ヒ−タ
８０ モニタ
８１ 支持ピン
８４ モータ
１００ 制御部
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】