JP2007258636A - Dry-etching method and its device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば半導体ウエハーあるいは誘電率の高い基板等の被エッチング基板等をドライエッチングする際に吸着保持するための静電チャックにおいて、被エッチング基板を静電チャックから離脱する場合のドライエッチング方法およびそのドライエッチング装置に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic chuck for attracting and holding, for example, a semiconductor wafer or a substrate to be etched such as a substrate having a high dielectric constant, etc., and a dry etching method for removing the substrate to be etched from the electrostatic chuck. And a dry etching apparatus for the same.
従来、この種のドライエッチング方法における薄板離脱方法としては、図4に示される様な構造を有していた。図4は従来の離脱方法の説明図である。図4を用いて従来技術について説明する。 Conventionally, a thin plate removing method in this type of dry etching method has a structure as shown in FIG. FIG. 4 is an explanatory diagram of a conventional separation method. The prior art will be described with reference to FIG.
載置台5の上面に静電チャック3を設け、静電チャック3内には一対の電極4を設け、電極4は電源15とスイッチ16とから構成されている。一方リフトピン19はリフト台20に接続され、リフト台が上下すると複数のリフトピン(一般に3〜4本)が同時に上下する構成とされている。
An electrostatic chuck 3 is provided on the upper surface of the mounting table 5, a pair of
例えば、処理室に搬入された被エッチング基板は静電チャック3上に載置され、スイッチ16をONにして電源15により直流電圧を印加することによりクーロン力、あるいは、ジョンソン・ラーベック力により、被エッチング基板1と静電チャック3との間に静電引力が発生し、静電チャック3上に被エッチング基板が吸着保持される。そしてプラズマエッチング処理を行った後に被エッチング基板1を取り出すには、スイッチ16をOFFにして直流電圧の印加を解除する。残留電荷が大きい場合には、例えばプラズマを被エッチング基板に照射して除電し、その後リフト台20を上昇させリフトピン19を静電チャック上面から突出させ被エッチング基板1を浮上させた後、搬送アーム21により被エッチング基板1を搬出する方法が取られていた。
For example, the substrate to be etched carried into the processing chamber is placed on the electrostatic chuck 3, and the
なお、この出願に関する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献1が知られている。
しかしながら、被エッチング基板が熱酸化処理されたウエハーや、被エッチング基板上に形成されている薄膜等が高誘電率材料の場合、残留吸着力がかなり大きくなる。また近年では被エッチング基板の厚さも薄くなり、リフトピン19を突き上げたときに被エッチング基板を破損してしまい、被エッチング基板を取り出せないという課題を有していた。
However, when the wafer to be etched is thermally oxidized, the thin film formed on the substrate to be etched, or the like is a high dielectric constant material, the residual adsorption force becomes considerably large. Further, in recent years, the thickness of the substrate to be etched has been reduced, and when the
本発明は、前記課題を解決しようとするものであり、被エッチング基板を静電チャックから取り出させて搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着を除去し、被エッチング基板の破損を防止するウエハーの取り出しを行うドライエッチング方法およびそのドライエッチング装置を提供することを目的とするものである。 The present invention is to solve the above-mentioned problems, and removes the substrate to be etched from the electrostatic chuck and removes the residual adsorption to the substrate to be etched before moving to the transfer process, thereby preventing the substrate to be etched from being damaged. It is an object of the present invention to provide a dry etching method and a dry etching apparatus for taking out a wafer.
前記目的を達成をするために、本発明は以下の構成を有するものである。 In order to achieve the above object, the present invention has the following configuration.
本発明の請求項1に記載の発明は、特に、プラズマ処理中に静電チャックの吸着用電圧の印加を解除する工程と、被エッチング基板に対して静電チャックから離れる方向に被エッチング基板の一部を微小突出量だけ突き上げ部材を被エッチング基板の下面に対して突き上げる工程と、さらに被エッチング基板を突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段へ受け渡すという構成を有しており、これにより、被エッチング基板の一部が浮き上がり、プラズマにより裏面の残留電荷が除去され、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力が弱くなって容易に被エッチング基板を離脱することができるという作用効果を有する。
The invention described in
本発明の請求項2に記載の発明は、特に、静電チャックの吸着用電圧の印加を解除する工程と、被エッチング基板に対して静電チャックから離れる方向に被エッチング基板の一部を微小突出量だけ突き上げ部材を被エッチング基板の下面に対して突き上げる工程と、突き上げ部材で微小突出量まで突き上げた後、プラズマを発生させる工程と、さらに被エッチング基板を突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段に受け渡すという構成を有しており、これにより、被エッチング基板の一部が浮き上がりプラズマにより裏面の残留電荷が除去され、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力が弱くなっているという作用効果を有する。 The invention according to the second aspect of the present invention particularly includes the step of releasing the application of the chucking voltage of the electrostatic chuck, and a part of the substrate to be etched in a direction away from the electrostatic chuck with respect to the substrate to be etched. The step of pushing the pushing member up to the bottom surface of the substrate to be etched by the protruding amount, the step of pushing up the minute protruding amount by the pushing member and then generating plasma, and further pushing the substrate to be etched to the delivery position by the pushing member It has a configuration in which it is transferred from the electric chuck to the transfer means, so that a part of the substrate to be etched is lifted, the residual charge on the back surface is removed by the plasma, and the residual adsorption force is weakened when pushing up to the transfer position. It has the effect of.
本発明の請求項3に記載の発明は、特に、被エッチング基板の片側を微小量突き上げて裏面の残留電荷を弱めた後、突き上げ部材を降下させ、静電チャック上に載置した後、反対側の突き上げ部材を微小量まで突き上げて裏面の残留電荷をさらに弱くした後、突き上げ部材により受け渡し位置まで突き上げ、静電チャックから受け渡し手段へ受け渡すという構成を有しており、これにより、裏面の残留電荷の除去部分が拡大されるため、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力がより弱くなっているという作用効果を有する。 In the invention according to claim 3 of the present invention, in particular, after pushing up one side of the substrate to be etched by a small amount to weaken the residual charge on the back surface, the pushing member is lowered and placed on the electrostatic chuck, and then the opposite The push-up member on the side is pushed up to a minute amount to further weaken the residual charge on the back surface, and then pushed up to the transfer position by the push-up member and transferred from the electrostatic chuck to the transfer means. Since the portion where the residual charge is removed is enlarged, there is an effect that the residual attracting force is weaker when pushing up to the delivery position.
本発明の請求項4に記載の発明は、特に、微小量の突き上げする工程を、片側ずつ交互に複数回繰り返し、順次突き上げ量を増していくという構成を有しており、これにより、裏面の残留電荷の除去部分がさらに拡大されるため、受け渡し位置まで突き上げる時には残留吸着力がより弱くなっているという作用効果を有する。
The invention described in
本発明の請求項5に記載の発明は、特に、被エッチング基板を静電吸着可能な静電チャックと、前記静電チャック上の被エッチング基板の一部を微小突出する突き上げ部材と、独立して動作ができる反対側の一部を微小突出する突き上げ部材と、被エッチング基板を受け渡し位置まで突き上げ可能な突き上げ部材と、前記突き出し時にプラズマにより帯電除去する手段とを備えているという構成を有しており、これにより、微小量ずつ突き上げるたびに、基板の残留応力が減少し、薄板基板を破損することなく取り出しができるという作用効果を有する。
The invention according to
本発明の薄板離脱方法を用いるドライエッチング方法およびその装置は、被エッチング基板の一部をわずかに浮かせてプラズマを照射させ、静電チャックからわずかに浮かせてプラズマを照射させるという構成であり、搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着力を除去することができるという効果を有する。 The dry etching method and apparatus using the thin plate release method of the present invention are configured to slightly float a part of the substrate to be etched and irradiate the plasma, and slightly float from the electrostatic chuck and irradiate the plasma. There is an effect that the residual adsorptive force to the substrate to be etched can be removed before the process is started.
以下、実施の形態1を用いて、本発明の特に請求項1〜5に記載の発明について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, the first aspect of the present invention will be described with reference to the drawings.
なお、背景の技術において説明したものと同じ構成部材などについては、同じ符号を付与し詳細な説明は省略する。 Note that the same components and the like as those described in the background art are assigned the same reference numerals and detailed description thereof is omitted.
図1は、本発明の実施の形態1における装置の断面概略図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of an apparatus according to
図1において、載置台5の上面に静電チャック3を設けており、処理室26の内部に設置されており、上下に昇降できるように構成されている。
In FIG. 1, the electrostatic chuck 3 is provided on the upper surface of the mounting table 5, is installed inside the
静電チャックの中には一対の電極が埋設して構成され、載置台5に挿通され給電線の一端側に電気的に接続され、この給電線の他端側の間には、処理室26の下方側においてスイッチ16を介して直流電源15が接続されている。
A pair of electrodes are embedded in the electrostatic chuck, and are inserted into the mounting table 5 and electrically connected to one end side of the power supply line. A
前記載置台5には例えば突き上げ部材となる4本のリフトピン7,10が設けられている。これらのリフトピンは2本のリフトピン7と2本のリフトピン10が図3に示すようにそれぞれのリフト台に取り付けられている。リフト台8はモータ9によって、リフト台11はモータ12によって昇降できる構成となっている。さらにモータ9、12はリフトベース13に取り付けられ、エアーシリンダー14によって昇降できる構成となっている。
The mounting table 5 is provided with, for example, four
次に装置全体構成について説明する。処理室26の上部側のプラズマ室25内に高周波電源30により36.56MHzの高周波電力を印加し、マッチング回路29を介し、アンテナ28に印加する。一方プラズマ室25の上部からプラズマガス用としてハロゲンガス供給装置22よりCF4ガスを導入する。また不活性ガス供給装置23よりArガスを、酸素ガス供給装置24よりO2ガス等のプラズマガスを導入し混合ガスとしてもかまわない。これによりプラズマ室25にプラズマを発生させる構成としている。
Next, the overall configuration of the apparatus will be described. A high frequency power of 36.56 MHz is applied from the high
また、処理室26を真空に引くための真空ポンプ34,35とプラズマガスを流したときにガス圧をコントロールするためのオリフィスバルブ33を備えた構成としている。さらに被エッチング基板を搬入、搬出するためのゲートバルブ27が設けられており、トランスファー室(図示せず)から被エッチング基板1を受け渡しするための搬送アーム21が出入りできる構成としている。
Further,
次にICPプラズマ装置を例にとって本発明の実施の形態について説明する。トランスファー室から受け渡し手段である搬送アーム21により載置台5上に被エッチング基板1を受け渡す。この受け渡しはエアーシリンダー14によりリフトベース13を上昇させリフト台8,11を介してリフトピン7,10を上昇させ、被エッチング基板1を受け取る。次に搬送アーム21が戻り上昇していたリフトピン7,10がエアーシリンダー14によってリフトベース13を降下させることによって静電チャック3の上面よりも降下する。これにより、被エッチング基板1は静電チャック3上に載置される。この時スイッチ16をONにして静電チャック3の電極4に吸着用電圧が印加され、静電吸着される。そして被エッチング基板1の冷却効果を高めるため10℃の冷媒18を流しており、さらにHeガス17を流す。その後所定のプロセス位置まで載置台5を上昇させ、ハロゲンガス供給装置22よりCF4ガス、不活性ガス供給装置23よりArガスをプラズマ室25に導入し、高周波電源30に電力を印加し、プラズマを発生させ、被エッチング基板1をドライエッチング処理する。エッチング処理が終了すると高周波電源30をOFFにし、CF4ガス、Arガスを停止させ、オリフィスバルブ33を全開にし、処理室26内を高真空にして、エッチングガスを排気する。所定の真空度になれば不活性ガス供給装置23からArガスを導入し、オリフィスバルブ33でガス圧をコントロールした後、高周波電源30で電力を印加させ除電用のプラズマを発生させる。続いてこのプラズマ雰囲気中にて被エッチング基板1を保持する静電チャック3を解除(吸着用電圧の印加を解除)し、モータ9によってリフト台8を上昇させリフトピン7が静電チャック表面より微小突出量、例えば0.5mm、だけ突出させる。図2(a)はこの様子を説明する図である。リフトピン7が微小突出量だけ突出すると被エッチング基板1に残留電荷による静電吸着力が残っていても端部は弱いので被エッチング基板1の端部が浮き上がる。このときまだ大部分は残留吸着力により静電チャックに吸着されたままである。この浮き上がった隙間にプラズマが廻り込み残留電荷が除去される。所定時間過ぎればリフトピン7を一旦下降させ、次にモータ12によりリフト台11を上昇させ他方のリフトピン10によって微小突出量、例えば前記同様に0.5mmだけ突出させる。図2(b)はこの様子を説明する図である。作用としては前記リフトピン7を動作させ除電したのと同じである。
Next, an embodiment of the present invention will be described taking an ICP plasma apparatus as an example. The
ここで、残留応力が小さい場合は前記動作の片側動作だけでも薄板基板を破損することはない。しかし、残留応力が大きく静電吸着力が大きい場合には除電エリアを徐々に増やす必要があるので、両方の動作を行う。さらにこれらを複数回繰り返すことにより、静電吸着力をより低下させることができる。ここでリフトピンを突き上げる時の微小突出量は0.5mmとしたが、これは被エッチング基板が局所的に突き上げられて湾曲しても破壊しない程度の量であればどれだけでもよく、その量は被エッチング基板1の外形サイズ、厚み、弾性係数等によりきまる。
Here, when the residual stress is small, the thin plate substrate is not damaged only by the one-side operation of the operation. However, when the residual stress is large and the electrostatic adsorption force is large, it is necessary to gradually increase the static elimination area, so both operations are performed. Furthermore, the electrostatic attraction force can be further reduced by repeating these multiple times. Here, the minute protrusion amount when pushing up the lift pin is 0.5 mm, but this may be any amount that does not break even if the substrate to be etched is locally pushed up and curved, It depends on the outer size, thickness, elastic modulus, etc. of the
このように除電処理をした後、Arガスの供給を停止すると共に高周波電源30をOFFにしてプラズマを停止させる。次にリフトピン7、10の高さを同じにした後、エアーシリンダー14によりリフトベース13を上昇させて、被エッチング基板1をリフトピン7、10で持ち上げる。次いで受け渡し手段である搬送アーム21がリフトピン7、10の間に挿入し、リフトピン7、10を下降させ静電チャック3上から離脱させた被エッチング基板1を搬送アーム21に受け渡し、トランスファー室に搬出される。図2(c)がこの動作を説明する図である。
After performing the static elimination process in this manner, the supply of Ar gas is stopped and the high
このように本実施の形態では静電チャック3の吸着電力の印加を解除した後、リフトピン7、10を一気に被エッチング基板1の受け渡し位置に応じた突出量だけ突き上げるのではなく、被エッチング基板1を破壊しない程度に一部をリフトピン7、10で浮かし、残留電荷をプラズマにより徐々に除電し、残留吸着力を低下させてから、受け渡し位置まで突出させるため、被エッチング基板1を破損させることはない。なお、リフトピン7、10で浮かす前にプラズマを発生させてもよい。
As described above, in the present embodiment, after the application of the chucking power of the electrostatic chuck 3 is canceled, the lift pins 7 and 10 are not pushed up at a stretch by the protruding position corresponding to the delivery position of the
また、リフトピン7、10を複数回繰り返し、何度も突き上げることにより残留吸着力を弱める場合には、0.5mmずつ段階的に突き上げ量を増やす事により、繰り返し回数を減らしてスムースに被エッチング基板を取り出すことができる。もちろん段階的なリフトピンの突出量は0.5mmに限られたものではない。 In addition, when the residual adsorption force is weakened by repeating the lift pins 7 and 10 a plurality of times and pushing up several times, the number of repetitions is reduced by increasing the push-up amount stepwise by 0.5 mm, and the substrate to be etched can be smoothly done. Can be taken out. Of course, the protruding amount of the lift pins in stages is not limited to 0.5 mm.
また、本実施の形態ではリフトピンを用いた方式で説明したが、リフトピンを用いずに、例えば基板の周辺部をハンドリングする方式でもよい。また、本発明が適用される装置はICPプラズマ装置に限らずCCPプラズマ装置、ECRプラズマ装置、ヘリコン波プラズマ装置等でも適用できる。 In the present embodiment, a method using lift pins has been described. However, for example, a method of handling a peripheral portion of a substrate may be used without using lift pins. The apparatus to which the present invention is applied is not limited to the ICP plasma apparatus, but can be applied to a CCP plasma apparatus, an ECR plasma apparatus, a helicon wave plasma apparatus, and the like.
本発明にかかる薄板基板離脱方法を用いるドライエッチング方法およびそのドライエッチング装置は、被エッチング基板の一部をわずかに浮かせてプラズマを照射させ、静電チャックからわずかに浮かせてプラズマを照射させるという構成であり、搬送工程に移る前に被エッチング基板に対する残留吸着力を除去することができるという効果を有し、半導体ウエハー、あるいは誘電率の高い基板等の被エッチング基板等を吸着保持するための静電チャックにおいて、被エッチング基板を静電チャックから取り出す薄板基板離脱工程を有したドライエッチング方法およびドライエッチング装置などの用途として有用である。 A dry etching method using the thin substrate removal method and the dry etching apparatus according to the present invention are configured such that a part of a substrate to be etched is slightly floated and irradiated with plasma, and is slightly floated from an electrostatic chuck and irradiated with plasma. It has the effect of removing the residual adsorption force to the substrate to be etched before moving to the transfer process, and is used to adsorb and hold a substrate to be etched such as a semiconductor wafer or a substrate having a high dielectric constant. The electric chuck is useful for applications such as a dry etching method and a dry etching apparatus having a thin plate substrate removing step of taking out the substrate to be etched from the electrostatic chuck.
1 被エッチング基板
2 ガイドリング
3 静電チャック
4 電極
5 載置台
6 絶縁体
7 リフトピン
8 リフト台
9 モータ
10 リフトピン
11 リフト台
12 モータ
13 リフトベース
14 エアーシリンダー
15 直流電源
16 スイッチ
17 Heガス
18 冷媒
19 リフトピン
20 リフト台
21 搬送アーム
22 ハロゲンガス供給装置
23 不活性ガス供給装置
24 酸素ガス供給装置
25 プラズマ室
26 処理室
27 ゲートバルブ
28 アンテナ
29 マッチング回路
30 高周波電源
31 マッチング回路
32 バイアス電源
33 オリフィスバルブ
34 真空ポンプ
35 真空ポンプ
DESCRIPTION OF
Claims (5)
ドライエッチング処理後のプラズマ雰囲気中で上記被エッチング基板を保持する静電チャックの電圧印加を解除し、
突き上げ部材により上記被エッチング基板を微小突出量だけ突き上げ、さらに所定時間経過後、突き上げ部材により上記被エッチング基板を受け渡し手段まで突き上げて受け渡し手段に受け渡してドライエッチング処理後の上記被エッチング基板を静電チャック上から離脱させることを特徴とするドライエッチング方法。 In a dry etching method for dry etching a substrate to be etched electrostatically adsorbed on an electrostatic chuck,
Release the voltage application of the electrostatic chuck that holds the substrate to be etched in the plasma atmosphere after the dry etching process,
The substrate to be etched is pushed up by a minute protrusion amount by a push-up member, and after a predetermined time has passed, the substrate to be etched is pushed up to the delivery means by the push-up member and delivered to the delivery means, and the substrate to be etched after dry etching is electrostatically A dry etching method characterized in that it is released from the chuck.
ドライエッチング処理後の上記被エッチング基板を保持する静電チャックの電圧印加を解除し、
突き上げ部材により上記被エッチング基板を微小突出量だけ突き上げ、プラズマを発生させ、
さらに突き上げ部材により上記被エッチング基板を受け渡し手段まで突き上げて受け渡し手段に受け渡してドライエッチング処理後の上記被エッチング基板を静電チャック上から離脱させることを特徴とするドライエッチング方法。 In a dry etching method for dry etching a substrate to be etched electrostatically adsorbed on an electrostatic chuck,
Release the voltage application of the electrostatic chuck holding the substrate to be etched after the dry etching process,
The above-mentioned substrate to be etched is pushed up by a minute protruding amount by a pushing-up member to generate plasma,
Further, a dry etching method characterized in that the substrate to be etched is pushed up to a delivery means by a push-up member, delivered to the delivery means, and the substrate to be etched after dry etching is detached from the electrostatic chuck.
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