【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[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a vacuum processing apparatus for performing a predetermined process on a semiconductor wafer by using plasma, and more particularly to a vacuum processing apparatus having means for measuring a charged state of a wafer after the plasma processing. .
[0002]
2. Description of the Related Art At present, in a vacuum processing apparatus such as a dry etching apparatus, as a method of supporting and fixing a semiconductor wafer, an electrostatic force is generated by applying an electric field between a wafer support and the semiconductor wafer. There is an electrostatic chuck (ESC) method in which a semiconductor wafer is attracted to a wafer support and fixed. The configuration of a conventional electrostatic chuck system will be described with reference to FIG. FIG. 4 schematically shows a dry etching apparatus having a conventional electrostatic chuck system. The upper electrode 1 is grounded, and a high frequency power supply 6 is connected between the upper electrode 1 and the lower electrode 2 via a blocking capacitor 8. The semiconductor wafer 4 mounted on the wafer support is processed by the plasma generated by the application of high-frequency power between the two electrodes. The wafer support of the present dry etching apparatus is composed of a lower electrode 2 and a surface insulating layer 3. When a constant DC voltage is applied to the lower electrode 2 by a DC power supply 7, an electrostatic attraction force is generated and a semiconductor support is formed. The wafer 4 is fixed. Here, by introducing He gas between the semiconductor wafer 4 and the wafer support through the He gas pipe 9, the temperature controllability of the semiconductor wafer 4 is improved.
[0003]
Further, in the step of performing the reactive ion etching, the semiconductor wafer 4 may be attracted to the wafer support table by the electric field generated by the self-bias even if the electric field is not applied by applying the voltage from the external power supply. Therefore, in a conventional semiconductor device manufacturing apparatus in which the output set value of the DC power supply 7 for obtaining the electrostatic attraction force is constant, the attraction force tends to fluctuate under the influence of an electric field generated during the process, and during the process, When the generated electric field cancels the electric field generated by the DC power supply 7, the attraction force is reduced. Further, when the electric field generated during the processing is in the same direction as the electric field generated by the DC power supply 7, a large residual adsorption force remains even after the processing is completed.
[0004]
For this reason, in a dry etching apparatus having a wafer transfer function, when the semiconductor wafer after the etching process is lifted up from the wafer support by pushing up the semiconductor wafer with the lift pins, if the residual suction force of the semiconductor wafer remains, the semiconductor wafer may jump up. In addition, since the position is easily shifted, the recovery by the transfer arm is impossible, and the semiconductor wafer itself may be broken when pushed up by the lift pin. In any case, it is necessary to open the vacuum processing chamber to the atmosphere, collect the semiconductor wafers, and clean the vacuum processing chamber. This causes problems such as product disposal, equipment inoperability, and an increase in the number of maintenance workers.
[0005]
Therefore, in order to solve such a problem, a conventional dry etching apparatus has a function of monitoring the charge amount of a wafer (for example, see Patent Document 1).
[0006]
FIG. 5 schematically shows a conventional dry etching apparatus having a function of monitoring the charge amount of a wafer. The upper electrode 1 is grounded, and a high frequency power supply 6 is connected between the upper electrode 1 and the lower electrode 2 via a blocking capacitor 8. The semiconductor wafer 4 mounted on the wafer support is processed by the plasma generated by the application of high-frequency power between the two electrodes. The wafer support of the present dry etching apparatus is composed of a lower electrode 2 and a surface insulating layer 3, and a DC power supply 7 connected between the lower electrode 2 and the ground is connected to a DC voltmeter 13 via a controller 10. The DC voltmeter 13 is connected to the potential sensor 12 fixed at a position adjacent to the wafer support inside the vacuum processing chamber 5. Since the output value of the DC power supply 7 is controlled by the potential including the self-bias measured by the potential sensor 12, a stable and sufficient suction force is generated during the process, and the suction force becomes 0 immediately before the process is completed. As a result, it is possible to appropriately perform the static elimination processing after the processing, and it is possible to solve a problem that an abnormality such as a jump of the semiconductor wafer 4 occurs.
[0007]
[Patent Document 1] JP-A-11-135483 (page 2-3, FIG. 1)
[0008]
However, in Patent Document 1, since the potential sensor is installed near the semiconductor wafer, the potential sensor is also present in the vacuum processing chamber during the etching process. For this reason, in this configuration, since the potential sensor itself is also etched, the etching rate value and the in-plane tendency characteristics are affected, and the etching characteristic causes a change in the etching characteristics that particles are increased by this etching. In addition, such abnormal etching and contamination lead to damage of the potential sensor and easily cause abnormal discharge. Furthermore, when a product adheres to the potential sensor, or the surface of the sensor is etched or oxidized, the measured value of the sensor changes over time. In this known example, there is a possibility that such a defect in process characteristics may occur, and an important problem remains in implementation.
[0009]
An object of the present invention is to provide a vacuum processing apparatus having a wafer support table of an electrostatic chuck type and having a means for measuring a charged state of a wafer after plasma processing without causing a problem in process characteristics. Is to do.
[0010]
According to the present invention, there is provided a vacuum processing chamber having a support base for electrostatically adsorbing a wafer, and a measuring arm which moves into and out of the vacuum processing chamber. A potential sensor for measuring a surface potential of the wafer is provided in a part of the measurement arm.
[0011]
The potential sensor is provided at a lower portion of the measurement arm, and when a part of the measurement arm is in the vacuum processing chamber, the potential sensor is provided at a position facing the support base of the measurement arm, and a part of the measurement arm. Is a vacuum processing apparatus for measuring the surface potential of the wafer on the support table only when the wafer is in the vacuum processing chamber.
[0012]
When the surface potential of the wafer on the support table is larger or smaller than a predetermined value range, the apparatus has an alarm generating unit that issues an abnormal alarm and stops processing, and performs a charge removal of the wafer. It is a vacuum processing apparatus characterized by having means.
[0013]
The measurement arm has a wafer transfer function, and is a vacuum processing apparatus.
[0014]
That is, the present invention has a function of monitoring the charge amount of a plasma-processed semiconductor wafer in a vacuum processing chamber by installing a potential sensor below an arm that moves in and out of a vacuum processing chamber such as a wafer transfer arm. In addition, since the sensor can be retracted outside the vacuum processing chamber during plasma processing, the sensor has a function of stably monitoring the charge amount of the wafer after plasma processing without any influence on the process performance. A vacuum processing device can be realized.
[0015]
If the vacuum processing apparatus having the structure of the present invention is applied to a plasma processing apparatus such as a dry etching process for a semiconductor wafer, the charge amount of the semiconductor wafer after the plasma processing is measured using a potential sensor, and additional Since it has a function to perform static elimination, it is possible to stably and accurately perform the lifting operation of the lift pins and the transfer operation to and from the wafer transfer arm when unloading the plasma-processed wafer. Can be reduced.
[0016]
In addition, by providing the potential sensor at a position below the measurement arm such as a wafer transfer arm and facing the wafer, the positional accuracy when measuring the charge amount can be secured, and the potential sensor is provided outside the vacuum processing chamber during plasma processing. Since it is moved, it has no effect on the process characteristics and the like. Specifically, since the potential sensor itself is not etched by the etching process, there is no influence on the etching rate value or the in-plane tendency characteristic, and the increase in particles and the change in the etching characteristic do not occur. In addition, there is no possibility that the potential sensor is damaged or abnormal discharge is easily caused by etching abnormality or contamination. Further, since no product adheres to the potential sensor, the surface of the sensor is not etched or oxidized, the measured value of the sensor is stable and does not change over time.
[0017]
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A preferred embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS.
(First Embodiment) First, a first embodiment will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing a configuration of a vacuum processing apparatus used for dry etching according to the first embodiment of the present invention. The upper electrode 101 is grounded, and a high frequency power supply 106 is connected to the lower electrode 102 via an RF matcher 108. The semiconductor wafer 104 mounted on the electrostatic suction stage 114 is processed by the plasma generated by applying high-frequency power between the two electrodes. The wafer support of the present dry etching apparatus includes a lower electrode 102, an electrostatic chuck stage 114, a lift pin 115, and a He gas pipe 109 for cooling. A DC power supply 107 connected between the lower electrode 102 and the ground is controlled by a control (not shown). The apparatus is connected to an electrometer (not shown) via an apparatus, and the electrometer is connected to a potential sensor 112 fixed below a wafer transfer arm 116 that transfers the semiconductor wafer 104 into and out of the vacuum processing chamber 105. The potential sensor 112 is provided at a position facing the electrostatic attraction stage 114 of the wafer transfer arm 116 when a part of the wafer transfer arm 116 is in the vacuum processing chamber 105. The surface potential of the semiconductor wafer 104 on the electrostatic suction stage 114 is measured only when a part of the semiconductor device 116 is in the vacuum processing chamber 105.
[0018]
When the surface potential of the semiconductor wafer 104 on the electrostatic chuck stage 114 is larger or smaller than a certain range, an alarm issuance means for issuing an abnormal alarm and stopping the process, and removing the charge of the semiconductor wafer 104. For removing the wafer. The alarm generating means and the wafer discharging means include a control device (not shown) connected to the high-frequency power supply 106 and the DC power supply 107, a potential sensor 112 via an electrometer (not shown) connected to the control device, and the like. You.
[0019]
In the vacuum processing apparatus used for dry etching according to the first embodiment of the present invention, at the end of the dry etching processing, the gate valve 117 is opened, and a part of the wafer transfer arm 116 waiting in the transfer chamber 118 is evacuated. When entering the processing chamber 105, the surface potential of the semiconductor wafer 104 is measured by a potential sensor 112 installed at a position facing the surface of the semiconductor wafer 104 below the wafer transfer arm 116, and the residual attraction force is determined from the charge amount. Monitoring is performed and an alarm is generated and the wafer is neutralized by the control device. On the other hand, the potential sensor 112 is in a standby state in the transfer chamber 118 during the dry etching process. The wafer transfer arm 116 in FIG. 1 indicates a position on the way to enter the vacuum processing chamber 105 or to exit the vacuum processing chamber 105.
[0020]
FIG. 2 is a flowchart showing an operation step flow of the vacuum processing apparatus used for dry etching according to the first embodiment of the present invention.
[0021]
After the completion of the etching, the electrostatic chuck type wafer support is moved to an appropriate measurement position. Next, the gate valve 117 is opened, and the wafer transfer arm 116 is moved directly above the semiconductor wafer 104. Using the potential sensor 112, the potential of the semiconductor wafer 104 on the electrostatic suction stage 114 is measured, and the residual suction force is monitored based on the charge amount.
If the measured value A is within the range of the set values X and Y (X ≦ A ≦ Y) as a result of the charge amount measurement, the wafer transfer arm 116 is returned to the transfer chamber 118, and the semiconductor device is further lifted by the lift pins 115. The wafer 104 is lifted from the electrostatic suction stage 114, and the wafer is carried out.
Next, if the value of the measured value A is out of the set value range (A <X, Y <A), the wafer transfer arm 116 is returned to the transfer chamber 118, the gate valve 117 is closed, and the electrostatic suction is performed. The stage 114 is moved to the etching position as it is, an abnormal alarm is issued, and the processing is stopped.
[0022]
When the above-described abnormal alarm occurs, the semiconductor wafer 104 is subjected to static elimination processing by applying a DC power supply 107 and a high-frequency power supply 106 under etching conditions prepared in advance according to the value of the measurement value A. After the above operation, the operation of measuring the charge amount of the semiconductor wafer 104 is repeated again.
[0023]
Since the semiconductor wafer 104 has a function of measuring the charge amount of the semiconductor wafer 104 by using the potential sensor 112 and additionally performing charge elimination as necessary, the lifting operation of the lift pins 115 and the wafer The transfer operation with the transfer arm 116 can be performed stably and accurately, and the occurrence of cracks and scratches on the semiconductor wafer 104 can be reduced.
[0024]
In addition, since the position of the potential sensor 112 is provided immediately below the wafer transfer arm 116, the position accuracy at the time of measuring the charge amount can be ensured. Further, since it is outside the vacuum processing chamber 105 during the etching process, the process characteristics Has no effect on That is, since the etching of the potential sensor 112 itself due to the etching process is avoided, there is no influence on the etching rate value and the in-plane tendency characteristics, and the particles do not increase, so that the etching characteristics do not change. In addition, since abnormal etching and contamination and damage to the potential sensor 112 do not occur, abnormal discharge does not occur. Further, since the potential sensor 112 does not adhere to products and does not etch or oxidize the sensor surface, the measured value of the sensor is stable and does not change over time.
[0025]
(Second Embodiment) Next, a second embodiment will be described. FIG. 3 is a schematic diagram showing a configuration of a vacuum processing apparatus used for dry etching according to the second embodiment of the present invention. The same components as those in FIG. 1 are denoted by the same reference numerals. In the configuration of the vacuum processing apparatus used for dry etching according to the first embodiment, the potential sensor 112 is provided on the wafer transfer arm. However, in the second embodiment, the potential sensor 112 has a sensor-specific measurement arm 119. , The potential sensor 112 is installed on the measurement arm 119. The measurement arm 119 has a configuration in which the potential sensor 112 is fixed at a position facing the surface of the semiconductor wafer 104 and operates at the same timing as the wafer transfer arm 116 in the first embodiment. If the wafer transfer arm 116 is replaced by the measurement arm 119 by waiting and entering the vacuum processing chamber 105 when the gate bubble 117 at the end of the plasma processing is opened, the configuration and effect are the first. Since the configuration is the same as that of the embodiment, it can be realized even with a configuration not depending on the wafer transfer arm.
[0026]
According to the vacuum processing apparatus of the present invention, in plasma processing such as dry etching of a semiconductor wafer, the charge amount of the semiconductor wafer after the plasma processing is measured using a potential sensor, and if necessary, additional charge removal is performed. Function to carry out the plasma processing process, it is possible to stably and accurately perform the lifting operation of the lift pins and the transfer operation to and from the wafer transfer arm when unloading the plasma-processed wafer, thereby reducing the occurrence of cracks and scratches on the wafer. can do.
[0027]
In addition, by providing the potential sensor at a position below the measurement arm such as the wafer transfer arm and facing the wafer, positional accuracy when measuring the charge amount can be secured, and the potential sensor can be provided outside the vacuum processing chamber during plasma processing. By moving the semiconductor wafer, the charge amount of the semiconductor wafer can be measured without affecting process characteristics and the like. For this reason, there is no influence on the etching rate value or the in-plane tendency characteristics, and no increase in particles and no change in etching characteristics occur. In addition, there is no possibility that the potential sensor is damaged or abnormal discharge is easily caused by etching abnormality or contamination. Further, since no products adhere to the potential sensor, the surface of the sensor is not etched or oxidized, the measured value of the sensor is stable and does not change with time.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic view showing a configuration of a vacuum processing apparatus used for dry etching according to a first embodiment of the present invention. FIG. 2 is a vacuum processing used for dry etching according to a first embodiment of the present invention. It is a flowchart figure which shows the operation | movement step flow of an apparatus.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vacuum processing apparatus used for dry etching according to a second embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a schematic view showing a configuration of a conventional dry etching apparatus having an electrostatic chuck system.
FIG. 5 is a schematic view showing a configuration of a dry etching apparatus having an electrostatic chuck system disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H11-135483.
[Explanation of symbols]
101 Upper electrode 102 Lower electrode 104 Semiconductor wafer 105 Vacuum processing chamber 106 High frequency power supply 107 DC power supply 108 RF matcher 109 Cooling He gas pipe 112 Potential sensor 114 Electrostatic suction stage 115 Lift pin 116 Wafer transfer arm 117 Gate valve 118 Transfer chamber 119 Measurement arm
