JP2503364B2 - ウエハの静電吸着装置、ウエハの静電吸着方法、ウエハの離脱方法及びドライエッチング方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハの静電吸着装置
及びウエハの静電吸着方法及びウエハの離脱方法に関
し、より詳しくは、ウエハを静電的に吸着・固定するた
めの２極式静電吸着装置及びウエハの静電吸着方法及び
ウエハの離脱方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体プロセスにおいて、ウエハ上に膜
を形成する際やウエハ上の膜をエッチングする際等にウ
エハを固定する必要が生じる。ウエハを固定させる方法
としては、ウエハの裏面を排気して吸着する方法、静電
吸着力を利用してウエハを静電吸着装置に吸着する方
法、或いは機械的に固定させる方法等がある。このうち
静電吸着力を利用してウエハを静電吸着する方法は、ウ
エハの素子形成面に接触することなくウエハを静電吸着
することができ、また真空中においても適用することが
できることから広範囲に利用されている。

【０００３】静電吸着装置としては、２極式静電吸着装
置が現在よく用いられている。これは絶縁体ステージ内
に埋め込まれた単数又は複数の電極からなる２組の電極
群間に直流電圧を印加し、ウエハと電極群との間に働く
クーロン力及びジョンソンラーベック力によりウエハを
吸着するものである。図１５は従来例の２極式静電チャ
ック（静電吸着装置）の側面図である。図中１は静電チ
ャックで、絶縁体ステージ２内にＡ電極３及びＢ電極４
が埋め込まれている。そして、Ａ電極３に負電圧を印加
し、かつＢ電極４に正電圧を印加することにより、ウエ
ハ６は絶縁体ステージ２上に静電吸着し、固定される。
なお、静電チャック１は図示しないＲＦ電極上に形成さ
れており、このＲＦ電極と処理室内の対向電極との間に
ＲＦ電力を印加することにより処理室内の処理ガスをプ
ラズマ化する。

【０００４】この２極式静電チャック１にウエハ６を固
定する場合、絶縁体ステージ２の対のＡ電極３，Ｂ電極
４にそれぞれ同じ大きさで、かつ極性が反対の電圧を印
加する。これにより、ウエハ６の裏面に絶縁体ステージ
２の表面上の電荷と異なる電荷が誘導され、ウエハ６と
絶縁体ステージ２とが静電吸着により吸着される。従っ
て、プラズマ放電開始前からウエハ６を静電チャック１
に固定できるという利点を有する。更に、プラズマの放
電が開始するとウエハ６に電子が到達してウエハ６が負
に帯電するので、Ａ電極３又はＢ電極４の正電圧により
ウエハ６には更に吸着力が加わることになる。

【０００５】また、この静電チャック１により吸着され
たウエハ６をプラズマ処理後に静電チャック１から離脱
させるには、絶縁体ステージ２の電極３，４間への直流
電圧印加を中止し、通常は絶縁体ステージ２内に収納さ
れているリフトピン５を絶縁体ステージ２上に突出させ
てウエハ６を絶縁体ステージ２からはがしたり、又はウ
エハ６と絶縁体ステージ２間に加圧気体を噴出させてウ
エハ６を静電チャック１からはがしたりする方法が一般
的である。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記の静電チ
ャック１に吸着されたウエハ６をプラズマ処理している
間、ウエハ６はプラズマ中のイオンや電子の衝突を受
け、ウエハ６の温度が上昇する。ウエハ６の温度が上昇
しすぎると、例えばエッチングマスクとなるレジスト膜
が変形し、精度のよいパターニングができない。また、
通常、ウエハ６の中心部が温度が低く、周辺部で高くな
る。ウエハ６内でこのような温度分布が不均一が生じる
と、エッチングレートもそれに対応してばらついてしま
い、精度のよいパターニングができない。

【０００７】更に、上記の方法によりウエハ６を離脱さ
せる際、静電チャック１のＡ電極３及びＢ電極４への直
流電圧印加を止めても、ウエハ６の残留電荷による吸着
力がウエハ６と絶縁体ステージ２との間に働いているこ
とが多分にある。ウエハ６に電荷が存在するままウエハ
６を離脱させようとしても離脱が困難であるばかりでな
く、ウエハ６と絶縁体ステージ２との間に放電現象を引
き起こしてウエハ６上の素子を破壊してしまうという問
題がある。また、ウエハ６に残留電荷が存在する状態で
ウエハ６を搬送すると、ウエハ６が導体近傍を通過する
際に、火花が発生し、ウエハ６上の素子に悪影響を及ぼ
してしまうという問題もある。

【０００８】本発明は、プラズマ処理中におけるウエハ
内の温度分布の均一性を向上させるとともに、プラズマ
処理終了後のウエハの残留電荷を減少させることができ
るウエハの静電吸着装置及びウエハの静電吸着方法及び
ウエハの離脱方法を提供することを目的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題は、第１に、負
電圧が印加される第１の電極と、正電圧が印加される第
２の電極と、前記第１の電極及び前記第２の電極上の絶
縁体ステージとを有し、前記第１の電極は前記第２の電
極よりも大きい面積を有することを特徴とするウエハの
静電吸着装置によって達成され、第２に、前記第１の電
極は中央部に配置され、かつ前記第２の電極は前記第１
の電極の周辺部に配置されていることを特徴とする第１
の発明に記載のウエハの静電吸着装置によって達成さ
れ、第３に、前記第１の電極は円形状を有し、かつ前記
第２の電極は環状を有し、前記第１の電極の周辺部に同
心円状に配置されていることを特徴とする第１又は第２
の発明に記載のウエハの静電吸着装置によって達成さ
れ、第４に、前記第２の電極は円形状を有し、かつ前記
第１の電極は環状を有し、前記第２の電極の周辺部に同
心円状に配置されていることを特徴とする第１の発明に
記載のウエハの静電吸着装置によって達成され、第５
に、前記第１の電極及び前記第２の電極はともに環状を
有し、それぞれ同心円状に配置されていることを特徴と
する第１又は第２の発明に記載のウエハの静電吸着装置
によって達成され、第６に、前記絶縁体ステージの抵抗
率は１０¹¹〜１０¹³Ωｃｍであることを特徴とする第１
乃至第５の発明のいずれかに記載のウエハの静電吸着装
置によって達成され、第７に、前記絶縁体ステージの材
料はセラミックであることを特徴とする第１乃至第６の
発明のいずれかに記載のウエハの静電吸着装置によって
達成され、第８に、第１の電極に負電圧を印加し、かつ
該第２の電極の周辺部に配置され、該第１の電極よりも
小さい面積を有する第２の電極に前記負電圧の絶対値と
ほぼ等しい正電圧を印加することにより、前記第１の電
極及び前記第２の電極上の絶縁体ステージにウエハを静
電吸着することを特徴とするウエハの静電吸着方法によ
って達成され、第９に、第３の電極に正電圧を印加し、
第４の電極に負電圧を印加することにより、前記第３の
電極及び前記第４の電極上の絶縁体ステージにウエハを
静電吸着させた後、前記第３の電極に前記正電圧よりも
大きい正電圧を印加し、前記第４の電極に前記負電圧よ
りも絶対値が大きい負電圧を印加し、その後、前記第３
の電極及び前記第４の電極の電圧を０ボルトにした後、
前記絶縁体ステージから前記ウエハを離脱させることを
特徴とするウエハの離脱方法によって達成され、第１０
に、プラズマエッチング装置を用いて被エッチング体を
ドライエッチングする方法であって、第１乃至第７の発
明のいずれかに記載の静電吸着装置を、プラズマを発生
させるための対の電極間に設置し、前記第１の電極に負
電圧を印加し、第２の電極に正電圧を印加して前記被エ
ッチング体を前記絶縁体ステージに静電的に吸着させた
状態で、前記被エッチング体をエッチングすることを特
徴とするドライエッチング方法によって達成される。

【００１０】

【作用】本発明の静電吸着装置においては、負電圧が印
加される第１の電極は正電圧が印加される第２の電極よ
りも大きい面積を有している。従って、本発明の静電吸
着方法のように、プラズマ処理前に予めほぼ等しい電圧
値の負及び正の電圧をそれぞれ第１及び第２の電極に印
加してウエハを静電吸着することにより、ウエハ表面に
は正及び負それぞれの電荷が誘起されるが、電極面積の
違いによりウエハ表面は負電荷が優勢になっている。こ
のため、プラズマ処理中にプラズマ中の負電荷が反発さ
れて、プラズマ中の負電荷をウエハ上に飛来するのが抑
制される。これにより、ウエハの帯電量が減少し、静電
チャックからのウエハの離脱が容易になるとともに、残
留電荷による放電を防止することができる。

【００１１】また、負電圧が印加される第１の電極は中
心部に配置され、かつ正電圧が印加される第２の電極は
前記第１の電極の周辺部に配置されている。従って、プ
ラズマ処理により静電吸着装置上のウエハが負に帯電し
ている場合、絶縁体ステージの周辺部に誘起された正電
荷との間で静電的に引き合うため、絶縁体ステージの周
辺部でのウエハと絶縁体ステージとの間の密着性が改善
される。これにより、熱伝導が改善され、ウエハ温度分
布の均一性が向上する。

【００１２】本発明のウエハの離脱方法においては、ウ
エハ離脱時に、静電チャックの第３の電極及び第４の電
極への電圧印加を止める前に、プラズマ処理中に印加し
ていた電圧よりも大きな同一極性の電圧を各電極に印加
してウエハと静電チャックの間により大きな吸着力を働
かせ、ウエハと静電チャックの間の密着性を増加させて
いるので、ウエハと第３の電極及び第４の電極との間の
抵抗が小さくなって、ウエハ上の負電荷は正電圧が印加
された第３の電極に流れ込み、ウエハ上の残留電荷量が
減少する。

【００１３】これにより、ウエハが離脱し易くなるとと
もに、ウエハ離脱時の放電や搬送時の放電が防止され、
塵粒子のウエハ上への吸着が抑制される。

【００１４】また、本発明のドライエッチング方法にお
いては、上記の静電吸着装置と、静電吸着装置を挟んで
プラズマを形成するための対の電極とを有するプラズマ
エッチング装置を用い、被エッチング体をドライエッチ
ングしている。このため、プラズマ中の負電荷がウエハ
上に飛来するのを抑制することができるので、プラズマ
照射された後でもウエハの帯電量が少なくなり、静電チ
ャックからのウエハの離脱が容易になるとともに、残留
電荷による放電を防止することができる。

【００１５】更に、被エッチング体の周辺部と絶縁体ス
テージとの間の密着性が改善されてそれらの間の熱的コ
ンタクトが強化される。このため、ドライエッチング中
にイオン衝突によりウエハの温度が上昇しても、ウエハ
面内での温度分布の均一性を保持することができる。従
って、温度に依存するエッチングレートのウエハ面内で
不均一性が抑制され、被エッチング体のエッチング量が
均一化する。

【００１６】

【実施例】本発明の実施例に係るウエハの静電チャック
及びウエハの静電吸着及びウエハの離脱方法について図
面を参照しながら説明する。 （１）本発明の実施例に係る静電チャック及び該静電チ
ャックを具備するＲＩＥ装置 図１（ｂ）に、本発明の実施例に係る静電チャック（静
電吸着装置）を具備するＲＩＥ装置の概略図を示す。

【００１７】本実施例に用いたＲＩＥ装置は、２極式静
電吸着装置を備えたＲＩＥ装置であり、ウエハ１６を吸
着する静電チャック１１、ウエハ１６を処理室２２に搬
送する搬送室２１、及びウエハ１６にＲＩＥを行う処理
室２２からなる。台１９下部にはＲＦ電極２０が取り付
けられ、更にＲＦ電極２０はＲＦ電源２６に接続されて
いる。台１９上に形成された静電チャック１１は台１９
及び台１９下部のＲＦ電極２０とともに端部を中心とし
て回動可能に取り付けられており、静電チャック１１上
にウエハ１６を搬送室２１で吸着させた後、１／４回転
してウエハ１６を垂直に立てた状態で、処理室２２内で
ウエハ１６をプラズマ処理することができるようになっ
ている。

【００１８】搬送室２１内に静電チャック１１でウエハ
１６が吸着されている際に、プローブ２８及び電荷量測
定器２７でウエハ１６の蓄積電荷量を測定できるように
なっている。処理室２２には対向電極２５が設けられて
おり、ＲＦ電極２０と対向電極２５の間でプラズマが発
生できるようになっている。処理室２２には不図示の排
気口が取り付けられている。

【００１９】次に、上記静電チャック１１の詳細につい
て説明する。図１（ａ）は本発明の実施例に係る静電チ
ャックの詳細について説明する構成図で、上の図が上面
図、下の図は側面図である。台１９上に絶縁体ステージ
１２が形成され、絶縁体ステージ１２内にＡ電極（第１
の電極）１３，Ｂ電極（第２の電極）１４が埋め込まれ
ている。Ａ電極１３は円形状を有し、絶縁体ステージ１
５の中心部に配置されており、Ｂ電極１４は絶縁体ステ
ージ１２の周辺部にＡ電極１３に対して同心円状に配置
されている。また、Ａ電極１３の方がＢ電極１４よりも
大きい面積を有している。

【００２０】一般に、絶縁体ステージ１２の材料として
１０¹³Ωｃｍ以上の抵抗率を有するセラミック，シリコ
ン樹脂又は１０¹³Ωｃｍ以下の抵抗率を有するセラミッ
クが用いられる。１０¹³Ωｃｍ以上の抵抗率を有するセ
ラミックを用いた絶縁体ステージ１２では、高抵抗のた
め、ジョンソン−ラーベック力によるウエハ吸着があま
り期待できず、クーロン力による吸着を大きくするため
にＡ電極１３及びＢ電極１４に大きな印加電圧を必要と
する。このため、ウエハ裏面と静電チャック界面に電荷
が溜まりやすい。また、シリコン樹脂からなる絶縁体ス
テージ１２では、シリコン樹脂自体が帯電しやすいた
め、通常プラズマ処理後のウエハの帯電量が枚数を重ね
る毎に大きくなる現象が起こりやすい。更に、１０¹³Ω
ｃｍ以下の抵抗率を有するセラミックを用いた絶縁体ス
テージ１２では、低抵抗のためプラズマ照射中に絶縁体
ステージ１２中を電荷が動きやすく、ウエハ裏面と静電
チャック界面に電荷が溜まりやすい。

【００２１】絶縁体ステージ１２上部はウエハ１６を静
電吸着する吸着面が形成され、ウエハ１６が吸着される
ようになっいている。台１９及び絶縁体ステージ１２を
貫通して、ウエハ１６を静電チャック１１から離脱させ
る際の補助としてリフトピン１５が形成されている。リ
フトピン１５はウエハ１６を離脱する際に吸着面から突
出し、ウエハ１６を押すことができるようになってい
る。

【００２２】次に、静電チャック１１の使用方法を簡単
に説明する。まず、ウエハ１６を静電チャック１１上に
載せ、Ａ電極１３及びＢ電極１４にそれぞれ逆極性の直
流電圧を印加してウエハ１６を吸着・固定する。次い
で、ＲＦ電極２０をＲＦ電極２０の端部を中心として９
０度回動し、処理室２２の対向電極２５に対向する位置
にセットする。

【００２３】次に、対向電極２５とＲＦ電極２０との間
でＲＦ電力を印加して処理ガスをプラズマ化し、エッチ
ング処理を施す。次いで、エッチング処理が終われば、
静電チャック１１を元の位置に戻す。そして、絶縁体ス
テージ１２のＡ電極１３，Ｂ電極１４間への直流電圧印
加を止めた後、絶縁体ステージ１２内に収納されている
リフトピン１５を絶縁体ステージ１２上に突出させてこ
の静電チャック１１により吸着されたウエハ１６を静電
チャック１１から離脱させる。

【００２４】以上のように、本発明の実施例の静電チャ
ックによれば、負電圧が印加されるＡ電極１３は正電圧
が印加されるＢ電極１４よりも大きい面積を有してい
る。これにより、プラズマ処理前に吸着・固定されたウ
エハ１６表面はすでに負電荷が優勢になっている。この
ため、プラズマ処理中にプラズマ中の負電荷が反発され
て、プラズマ中の負電荷がウエハ１６上に飛来するのが
抑制される。従って、ウエハ１６の帯電量が減少し、静
電チャックからのウエハ１６の離脱が容易になるととも
に、残留電荷による放電が防止される。

【００２５】なお、図２（ａ），（ｂ）は以下に述べ
る、本発明のウエハの静電吸着方法及び離脱方法の実施
例について説明する際用いられるものである。図２
（ａ）は他の静電チャックの詳細について説明する構成
図で、上の図が上面図、下の図は側面図で、図１（ａ）
と同様に、Ａ電極13ａは円形状を有し、Ｂ電極14ａはド
ーナツ状を有し、Ａ電極13ａに対して同心円状に配置さ
れている。また、図１（ａ）とは異なり、Ａ電極13ａの
面積はＢ電極14ａの面積と等しくなっている。図中、他
の符号12ａは絶縁体ステージ、15ａは絶縁体ステージ12
ａを貫通し、絶縁体ステージ12ａ上のウエハ16ａを押し
上げるリフトピン、17ａはＡ電極13ａと接続する電源接
続配線、18ａはＢ電極14ａと接続する電源接続配線で、
以上が静電チャック11ａを構成する。

【００２６】図２（ｂ）は別の他の静電チャックの詳細
について説明する構成図で、上の図が上面図、下の図は
側面図で、Ａ電極13ｂは円形状を有し、Ｂ電極14ｂはド
ーナツ状を有し、図１（ａ）と逆に、Ａ電極13ｂはＢ電
極14ｂよりも小さい面積を有する。なお、上記の静電チ
ャックではＡ電極１３，13ａ，13ｂ及びＢ電極１４，14
ａ，14ｂとして連続している導電体を用いているが、少
なくともＡ電極１３，13ａ，13ｂ及びＢ電極１４，14
ａ，14ｂのうちいずれかが分割され、電極群を形成して
いる場合にも適用することができる。 （２）本発明の実施例に係るウエハの静電吸着方法及び
離脱方法 次に、図面を参照しながら、実施例に係るウエハの静電
吸着方法及び離脱方法について説明する。

【００２７】（Ａ）本発明の実施例に係るウエハの静電
吸着方法 次に、ウエハ内の温度分布の均一性を向上するウエハの
静電吸着方法について説明する。 （ａ）確認実験 対の電極の位置及び該対の電極への直流電圧の印加方法
の違いによりウエハ内の温度分布の均一性がどのように
なるか確認する実験について図３（ａ），（ｂ）を参照
しながら説明する。

【００２８】図３（ａ）の上の図及び真ん中の図は実験
用の静電チャックの構成図で、静電チャックの外側だけ
にドーナツ状のＢ電極14ｃが埋め込まれている。Ｂ電極
14ｃには直流電源30ａにより＋３００Ｖが印加されてウ
エハ16ｃが吸着・固定されている。また、図３（ｂ）の
上の図及び真ん中の図は実験用の別の静電チャックの構
成図で、静電チャックの中心部だけに円形状のＡ電極13
ｃが埋め込まれている。Ａ電極13ｃの面積は図３（ａ）
のＢ電極14ｃの面積と等しくなっている。Ａ電極13ｃに
は直流電源29ａにより＋３００Ｖが印加されてウエハ16
ｄが吸着・固定されている。

【００２９】このような状態で、図６に示す装置を用い
て、アルゴン流量１００sccm、圧力0.1Torr 、電圧周波
数13.56 MHz 、ＲＦパワー３００Ｗの条件でプラズマを
発生させ、２分後にプラズマ照射を続けながらウエハ16
ａ表面全体の温度分布を赤外線カメラ３３により直接測
定した。なお、図６に示すように、ウエハ16ｃ，16ｄの
表面には感度を高めるため黒色塗料が塗られている。ま
た、赤外線カメラ３３に取り込まれた温度データはイン
フラアイ３４を介して変換され、温度に対応した色がビ
デオ３５に映し出される。

【００３０】ウエハ16ｃ，16ｄ内の温度分布の測定結果
をそれぞれ図３（ａ），（ｂ）の下の図に示す。図３
（ａ）のウエハ16ｃの場合、中心部温度45.6℃, 周辺部
温度61.6℃となり、図３（ｂ）のウエハ16ｄの場合、中
心部温度48.8℃, 周辺部温度82.0℃となった。これらの
２つの結果を比較すると、周辺部のＢ電極14ｃに正電圧
を印加して吸着されたウエハ16ｄの方が中心部のＡ電極
13ｃに正電圧を印加して吸着されたウエハ16ｃより面内
温度のばらつきは小さくなっている。

【００３１】これには、次のような理由が考えられる。
即ち、プラズマに曝されているウエハ16ｃ，16ｄはとも
に負に帯電しているが、ウエハ16ｄの方は、正電荷が絶
縁体ステージ12ａの周辺部に誘起されるため、特に絶縁
体ステージ12ａの周辺部で静電的な吸着力が強くなる。
このため、周辺部でのウエハ16ｄと絶縁体ステージ12ａ
との間の密着性が改善され、従って、周辺部での熱伝導
が向上したためだと考えられる。

【００３２】これにより、ウエハ内の温度分布を均一に
するためには、絶縁体ステージの周辺部のＢ電極に正電
圧を印加した方がよいという結論がえられた。以下、印
加電圧値，絶縁体ステージの材料及び電極の面積を変化
させた場合の実施例について説明し、各々の場合のウエ
ハ内の温度分布を比較する。 （ｂ）本発明の静電吸着方法に係る第１の実施例 第１の実施例に係る静電チャックとして図２（ａ）と同
じものが用いられ、また、絶縁体ステージ12ａの材料と
して抵抗率１０¹³Ωｃｍ以上を有するセラミックが用い
られている。第１の実施例に係る、中央部のＡ電極13ａ
及び周辺部のＢ電極14ａへの電圧の印加方法は図４
（ａ）に示されている。Ａ電極13ａには直流電源（ＤＣ
電源）29ｂにより−３００Ｖ、Ｂ電極14ａには直流電源
30ｂにより＋３００Ｖがそれぞれ印加されてウエハ16ｅ
が吸着・固定されている。

【００３３】比較例の静電チャックとして第１の実施例
と同一のものが用いられ、比較例の電圧印加方法は図４
（ｂ）に示されている。第１の実施例とは逆の極性で各
電極13ａ，14ａに直流電圧が印加されている。即ち、中
央部のＡ電極13ａには直流電源29ｃにより＋３００Ｖ、
周辺部のＢ電極14ａには直流電源30ｃにより−３００Ｖ
がそれぞれ印加されてウエハ16ｆが吸着・固定されてい
る。

【００３４】このような状態で、図６に示すＲＩＥ装置
を用いて、アルゴン流量１００sccm、圧力0.1Torr 、電
圧周波数13.56 MHz 、ＲＦパワー３００Ｗの条件でプラ
ズマを発生させ、２分後にプラズマ照射を続けながらウ
エハ16ｅ，16ｆ表面全体の温度分布を図６に示す赤外線
カメラ３３により直接測定した。ウエハ16ｅ，16ｆ内の
温度分布の測定結果をそれぞれ図４（ａ），（ｂ）の下
の図に示す。図４（ａ）のウエハ16ｅの場合、中心部温
度42.4℃, 周辺部温度58.4℃となり、図４（ｂ）のウエ
ハ16ｆの場合、中心部温度48.8℃, 周辺部温度80.8℃と
なった。

【００３５】これらの２つの結果を比較すると、周辺部
のＢ電極14ａに正電圧を印加して吸着されたウエハ16ｅ
の方が周辺部のＢ電極14ａに負電圧を印加して吸着され
たウエハ16ｆより面内温度のばらつきは小さくなってい
る。これは、ウエハ16ｅの方が、周辺部のＢ電極14ａに
印加された正電圧により、周辺部の絶縁体ステージ12ａ
との間の密着性が改善され、周辺部での熱伝導が向上し
たためと考えられる。

【００３６】（ｃ）本発明の静電吸着方法に係る第２の
実施例 第２の実施例に係る静電チャックとして図２（ａ）と同
じものが用いられ、また、絶縁体ステージ12ａの材料と
して抵抗率１０¹³Ωｃｍ以上を有するセラミックが用い
られている。第２の実施例に係る、中央部のＡ電極13ａ
及び周辺部のＢ電極14ａへの電圧の印加方法は図４
（ａ）に示されている。第１の実施例と異なるところ
は、中央部のＡ電極13ａには直流電源29ｂにより−1.5
kV、周辺部のＢ電極14ａには直流電源30ｂにより＋1.5
kVそれぞれ印加されてウエハ16ｅが吸着・固定されてい
ることである。

【００３７】また、比較例の静電チャックとして第２の
実施例と同一のものが用いられ、比較例の電圧印加方法
は図４（ｂ）に示されている。第２の実施例とは逆の極
性で各電極13ａ，14ａに直流電圧が印加されている。即
ち、中央部のＡ電極13ａには直流電源29ｂにより＋1.5
kV、周辺部のＢ電極14ａには直流電源30ｂにより−1.5
kVがそれぞれ印加されてウエハ16ｆが吸着・固定されて
いる。

【００３８】このような状態で、図１（ｂ）に示すＲＩ
Ｅ装置を用いて、窒素流量100sccm、圧力0.2Torr 、電
圧周波数13.56 MHz 、ＲＦパワー６００Ｗの条件でプラ
ズマを発生させ、１分後にプラズマ照射を続けながらウ
エハ16ｅ，16ｆの中心部と周辺部の２点の温度をウエハ
16ｅ，16ｆ表面に張りつけられたテンププレートを用い
て直接測定した。

【００３９】ウエハ16ｅ，16ｆ内の温度分布の測定結果
をそれぞれ表１に示す。表１によれば、第２の実施例の
ウエハ16ｅの場合、中心部温度47.0℃, 周辺部温度60.0
℃となり、比較例のウエハ16ｆの場合、中心部温度52.0
℃, 周辺部温度68.0℃となった。以上のように、ウエハ
16ｅの方が温度差が小さく、周辺部のＢ電極14ａに印加
された正電圧により、周辺部の絶縁体ステージ12ａとの
間の密着性が改善され、熱伝導が向上していることがわ
かる。また、第１の実施例との比較では、電極に印加さ
れた正電圧が大きくなっているだけ、密着性は更に改善
されるため、比較例のウエハ16ｆの中心部と周辺部間の
温度差は第１の実施例の比較例と比較して小さくなって
いる。

【００４０】（ｄ）本発明の静電吸着方法に係る第３の
実施例 第３の実施例に係る静電チャックとしてそれぞれ図２
（ａ）と同じものが用いられる。第２の実施例と異なる
ところは、絶縁体ステージ12ａの材料としてシリコン樹
脂が用いられていることである。また、第３の実施例に
係る、中央部のＡ電極13ａ及び周辺部のＢ電極14ａへの
電圧の印加方法は図４（ａ）に示されている。

【００４１】比較例の静電チャックとして第３の実施例
と同じものが用いられ、比較例に係る電圧印加方法は図
４（ｂ）に示されている。第３の実施例及び比較例の電
圧条件はそれぞれ第２の実施例の場合と同様である。こ
のような状態で、第２の実施例と同様にしてウエハ16
ｅ，16ｆの中心部と周辺部の２点の温度を直接測定し
た。

【００４２】ウエハ16ｅ，16ｆ内の温度分布の測定結果
をそれぞれ表１に示す。表１によれば、第３の実施例の
ウエハ16ｅの場合、中心部温度49.0℃, 周辺部温度62.0
℃となり、比較例のウエハ16ｆの場合、中心部温度53.0
℃, 周辺部温度70.0℃となった。以上のように、ウエハ
16ｅの方が温度差が小さく、周辺部のＢ電極14ａに印加
された正電圧により、周辺部の絶縁体ステージ12ａとの
間の密着性が改善され、熱伝導が向上していることがわ
かる。また、第２の実施例との比較では、ウエハ内の温
度分布の均一性は絶縁体ステージ12ａの材料の違いによ
り影響を受けないことがわかる。

【００４３】（ｅ）本発明の静電吸着方法に係る第４の
実施例 第４の実施例に係る静電チャックとしてそれぞれ図２
（ａ）と同じものが用いられる。第２及び第３の実施例
と異なるところは、絶縁体ステージ12ａの材料として１
０¹³Ωｃｍ以下の抵抗率を有するセラミックを用いてい
ることである。また、第４の実施例に係る、中央部のＡ
電極13ａ及び周辺部のＢ電極14ａへの電圧の印加方法は
図４（ａ）に示されている。

【００４４】比較例の静電チャックとして第４の実施例
と同じものが用いられ、比較例に係る電圧印加方法は図
４（ｂ）に示されている。第４の実施例及び比較例の電
圧条件はそれぞれ第２の実施例の場合と同様である。こ
のような状態で、第２の実施例と同様な条件でウエハ16
ｅ，16ｆの中心部と周辺部の２点の温度を直接測定し
た。

【００４５】ウエハ16ｅ，16ｆ内の温度分布の測定結果
をそれぞれ表１に示す。表１によれば、第４の実施例の
ウエハ16ｅの場合、中心部温度47.0℃, 周辺部温度59.0
℃となり、比較例のウエハ16ｆの場合、中心部50.0℃,
周辺部66.0℃となった。以上のように、ウエハ16ｅの方
が温度差が小さく、周辺部のＢ電極14ａに印加された正
電圧により、周辺部の絶縁体ステージ12ａとの間の密着
性が改善され、熱伝導が向上していることがわかる。ま
た、第２及び第３の実施例との比較では、ウエハ内の温
度分布の均一性は絶縁体ステージ12ａの材料の違いによ
り影響を受けないことがわかる。

【００４６】（ｆ）本発明の静電吸着方法に係る第５の
実施例 第５の実施例に係る静電チャックとして図１（ａ）と同
じものが用いられ、絶縁体ステージ１２の材料として抵
抗率１０¹³Ωｃｍ以上を有するセラミックが用いられて
いる。第１〜第４の実施例と異なるところは、中心部の
Ａ電極１３と周辺部のＢ電極１４の面積が等しくなく、
Ａ電極１３の方がＢ電極１４よりも大きい面積を有する
ことである。第５の実施例に係る、中央部のＡ電極１３
及び周辺部のＢ電極１４への電圧の印加方法は図５
（ａ）に示されている。Ａ電極１３には直流電源29ｄに
より−1.5 kV、Ｂ電極１４には直流電源30ｄにより＋1.
5 kVそれぞれ印加されてウエハ16ｇが吸着・固定されて
いる。

【００４７】比較例に係る静電チャックとして図２
（ｂ）と同じものが用いられ、絶縁体ステージ12ｂの材
料として抵抗率１０¹³Ωｃｍ以上を有するセラミックが
用いられている。第５の実施例とは逆に中心部のＡ電極
13ｂの方が周辺部のＢ電極14ｂよりも小さい面積を有し
ている。比較例の電圧印加方法は図５（ｂ）に示されて
いる。第５の実施例とは逆の極性で各電極13ｂ，14ｂに
直流電圧が印加されている。即ち、Ａ電極13ｂには直流
電源29ｅにより＋1.5 kV、Ｂ電極14ｂには直流電源30ｅ
により−1.5 kVそれぞれ印加されてウエハ16ｈが吸着・
固定されている。

【００４８】このような状態で、第２の実施例と同様な
条件でウエハ16ｇ，16ｈの中心部と周辺部の２点の温度
を直接測定した。ウエハ16ｇ，16ｈ内の温度分布の測定
結果をそれぞれ表１に示す。表１によれば、第５の実施
例のウエハ16ｇの場合、中心部温度43.0℃, 周辺部温度
55.0℃となり、比較例のウエハ16ｈの場合、中心部温度
48.0℃, 周辺部温度64.0℃となった。

【００４９】これらの２つの結果を比較すると、周辺部
のＢ電極１４に正電圧を印加して吸着されたウエハ16ｇ
の方が周辺部のＢ電極14ｂに負電圧を印加して吸着され
たウエハ16ｈより面内温度のばらつきは小さくなってい
る。これは、ウエハ16ｇの方が、周辺部のＢ電極１４に
印加された正電圧により、周辺部の絶縁体ステージ１２
との間の密着性が改善され、周辺部での熱伝導が向上し
たためと考えられる。また、第４の実施例との比較で
は、ウエハ内の温度分布の均一性はＢ電極１４，14ａの
面積の違いによりあまり影響を受けないことがわかる。

【００５０】（ｇ）本発明の静電吸着方法に係る第６の
実施例 第６の実施例に係る静電チャックとして図１（ａ）と同
じものが用いられ、第５の実施例と異なるところは、絶
縁体ステージ１２の材料としてシリコン樹脂が用いられ
ていることである。第６の実施例に係る、中央部のＡ電
極１３及び周辺部のＢ電極１４への電圧の印加方法は図
５（ａ）に示されている。

【００５１】比較例の静電チャックとして図２（ｂ）と
同じものが用いられ、比較例の電圧印加方法は図５
（ｂ）に示されている。第６の実施例及び比較例の電圧
条件はそれぞれ第５の実施例の場合と同様である。この
ような状態で、第２の実施例と同様な条件でウエハ16
ｇ，16ｈの中心部と周辺部の２点の温度を直接測定し
た。

【００５２】ウエハ16ｇ，16ｈ内の温度分布の測定結果
をそれぞれ表１に示す。表１によれば、第６の実施例の
ウエハ16ｇの場合、中心部温度45.0℃, 周辺部温度58.0
℃となり、比較例のウエハ16ｈの場合、中心部温度48.0
℃, 周辺部温度63.0℃となった。以上のように、ウエハ
16ｇの方が温度差が小さく、周辺部のＢ電極１４に印加
された正電圧により、周辺部の絶縁体ステージ１２との
間の密着性が改善され、周辺部での熱伝導が向上してい
ることがわかる。また、第５の実施例との比較では、ウ
エハ内の温度分布の均一性は絶縁体ステージ１２の材料
の違いにより影響を受けないことがわかる。

【００５３】（ｈ）本発明の静電吸着方法に係る第７の
実施例 第７の実施例に係る静電チャックとして図１（ａ）と同
じものが用いられ、第５及び第６の実施例と異なるとこ
ろは、絶縁体ステージ１２の材料として１０¹³Ωｃｍ以
下の抵抗率を有するセラミックを用いていることであ
る。第６の実施例に係る、中央部のＡ電極１３及び周辺
部のＢ電極１４への電圧の印加方法は図５（ａ）に示さ
れている。

【００５４】比較例の静電チャックとして図２（ｂ）と
同じものが用いられ、比較例の電圧印加方法は図５
（ｂ）に示されている。第７の実施例及び比較例の電圧
条件はそれぞれ第５の実施例の場合と同様である。この
ような状態で、第２の実施例と同様な条件でウエハ16
ｇ，16ｈの中心部と周辺部の２点の温度を直接測定し
た。

【００５５】ウエハ16ｇ，16ｈ内の温度分布の測定結果
をそれぞれ表１に示す。表１によれば、第７の実施例の
ウエハ16ｇの場合、中心部温度42.0℃, 周辺部温度55.0
℃となり、比較例のウエハ16ｈの場合、中心部温度46.0
℃, 周辺部温度64.0℃となった。このように、ウエハ16
ｇの方が温度差が小さく、周辺部のＢ電極１４に印加さ
れた正電圧により、周辺部の絶縁体ステージ１２との間
の密着性が改善されていることがわかる。また、第５及
び第６の実施例との比較では、ウエハ内の温度分布の均
一性は絶縁体ステージ１２の材料の違いにより影響を受
けないことがわかる。

【００５６】以上のように、本発明の第１〜第７の実施
例のウエハの静電吸着方法によれば、静電チャックの周
辺部のＢ電極14ａ，１４に正電圧を印加することによ
り、周辺部での静電吸着が強化されるので、ここでの熱
的コンタクトが強化される。これにより、ウエハの周辺
部での熱伝導が改善され、ウエハの温度分布の均一性が
向上する。

【００５７】また、プラズマ中でウエハを処理する際
に、静電チャックの周辺部のＢ電極14ａ，１４に正電圧
を印加することによりウエハ内の温度分布の均一性が向
上する結果、図１（ａ）に示す静電チャック１１と対向
電極２５との間に導入されたエッチングガスを静電チャ
ック１１の下のＲＦ電極２０と対向電極２５との間に高
周波電圧を印加してプラズマ化し、このプラズマガスに
より、ウエハ16ｅ，16ｇ上に形成された、例えば、酸化
膜やアルミニウム等の被エッチング体をドライエッチン
グする場合、イオン等の衝突によりウエハの温度が上昇
してもウエハ内での温度分布は均一化する。このため、
温度に依存するエッチングレートのウエハ面内での不均
一を抑制でき、これにより、ウエハ16ｅ，16ｇ内におけ
る被エッチング体のエッチング量の均一性が向上する。

【００５８】

【表１】

【００５９】（Ｂ）本発明の実施例に係るウエハの静電
吸着方法 次に、処理後のウエハを静電チャックから容易に離脱す
ることが可能な静電吸着方法について説明する。これに
は、正電圧が印加されるＢ電極と、Ｂ電極の面積よりも
大きな面積をもち、負電圧が印加されるＡ電極とを有す
る静電チャックにウエハを吸着し、処理する方法（図７
（ａ））と、負電圧を正電圧よりも大きくしてウエハを
吸着した状態で処理する方法（図７（ｂ））とがある。

【００６０】図７（ａ），（ｂ）を参照しながら本発明
のウエハの静電吸着方法の原理について説明する。図７
（ａ）は正電圧が印加されるＢ電極１４と、Ｂ電極１４
の面積よりも大きな面積をもち、負電圧が印加されるＡ
電極１３とを有する静電チャックにウエハ16ｉを吸着
し、処理する方法について示した模式図で、負電圧が印
加されるＡ電極１３の面積が正電圧が印加されるＢ電極
１４の面積よりも大きいため、プラズマ中の負電荷のウ
エハ16ｉ上への飛来が制限される。このため、ウエハ16
ｉは負に帯電しにくくなる。

【００６１】また、図７（ｂ）は、負電圧が印加される
Ａ電極13ａ又はＢ電極14ａと正電圧が印加されるＢ電極
14ａ又はＡ電極13ａとの面積は同じで、負電圧の絶対値
が正電圧よりも大きい場合を示したもので、負電圧の絶
対値が正電圧よりも大きいため、プラズマ中の負電荷の
ウエハ16ｋ又は16ｌ表面への飛来が抑制される。このた
め、ウエハ16ｋ又は16ｌは負に帯電しにくくなる。

【００６２】Ｂ電極１４と、Ｂ電極１４の面積よりも
大きな面積のＡ電極１３とを有する２極式静電チャック
にウエハ16ｉを吸着した状態でプラズマ処理する方法 以下、第８〜第１０の各実施例について説明する。表２
に第８，第１０の実施例についてプラズマ処理後のウエ
ハ上の蓄積電荷量の結果を示し、図８（ｃ）にプラズマ
照射を繰り返した場合のプラズマ処理後のウエハ上の蓄
積電荷量の変化の様子について示す。

【００６３】（ａ）第８の実施例 第８の実施例に用いられる静電チャックとして図１
（ａ）の静電チャックを用いる。図８（ａ）に直流電源
の接続方法について示す。面積の大きいＡ電極１３にＤ
Ｃ電源29ｆ−1.5 kV印加し、面積の小さいＢ電極１４に
ＤＣ電源30ｆにより＋1.5 kV印加する。

【００６４】なお、比較例に用いられる静電チャックと
して図２（ａ）の静電チャックを用いる。Ａ電極13ａの
面積はＢ電極14ａの面積と等しくなっており、図８
（ｂ）に直流電源の接続方法について示す。Ａ電極13ａ
にＤＣ電源29ｇにより−1.5 kV印加し、Ｂ電極14ａにＤ
Ｃ電源30ｇにより＋1.5 kV印加する。ともに絶縁体ステ
ージ１２，12ａの材料として体積抵抗率１０¹³Ωｃｍ以
上を有するセラミックが用いられている。

【００６５】このような状態で、図１（ｂ）に示すＲＩ
Ｅ装置を用いて、窒素流量100sccm、圧力0.2Torr 、電
圧周波数13.56 MHz 、ＲＦパワー６００Ｗの条件でプラ
ズマを発生させ、ウエハ16ｉ，16ｊをプラズマに曝した
後、１分後に搬送室２１に戻し、ウエハ16ｉ，16ｊ表面
と接続されたプローブ２８を介して電荷量測定器２７に
よりウエハ16ｉ，16ｊ表面の電荷量を測定した。

【００６６】ウエハ16ｉ，16ｊの蓄積電荷量の測定結果
をそれぞれ表２に示す。表２によれば、第８の実施例の
ウエハ16ｉの場合、蓄積電荷量−0.5 Ｃであった。Ａ電
極１３及びＢ電極１４に大きい電圧を印加しているにも
かかわらず、ウエハ16ｉの蓄積電荷量は小さい。一方、
比較例のウエハ16ｊの場合、蓄積電荷量−2.5 Ｃであっ
た。

【００６７】このように、ウエハ16ｊと比較してウエハ
16ｉの方が蓄積電荷量が小さく、負電圧の印加された、
面積の大きいＡ電極１３により、プラズマ中の電子の飛
来が抑制されていることを示す。 （ｂ）第９の実施例 本発明の第９の実施例ではプラズマ照射を繰り返した場
合のウエハ上の蓄積電荷量の変化の様子について観察し
た。

【００６８】第９の実施例に用いられる静電チャックと
して図１（ａ）の静電チャックを用いる。図８（ａ）に
直流電源の接続方法について示す。面積の大きいＡ電極
１３にＤＣ電源29ｆにより−1.5 kVが印加され、面積の
小さいＢ電極１４にＤＣ電源30ｆにより＋1.5 kVが印加
される。なお、比較例に用いられる静電チャックとして
図２（ａ）の静電チャックを用いる。Ａ電極13ａの面積
はＢ電極14ａの面積と等しくなっており、図８（ｂ）に
直流電源の接続方法について示す。Ａ電極13ａにＤＣ電
源29ｇにより−1.5 kVが印加され、Ｂ電極14ａにＤＣ電
源30ｇにより＋1.5 kVが印加される。ともに絶縁体ステ
ージ１２，12ａの材料としてシリコン樹脂が用いられて
いる。

【００６９】このような状態で、第８の実施例と同様に
してウエハ16ｉ，16ｊ表面の電荷量を測定した。測定後
に、再びプラズマ照射を行う。これを１０回繰り返す。
ウエハ16ｉ，16ｊの蓄積電荷量の測定結果をそれぞれ図
８（ｃ）に示す。図８（ｃ）によれば、第９の実施例の
ウエハ16ｉの場合、蓄積電荷量は殆ど無く、またプラズ
マ照射回数を繰り返しても蓄積電荷は殆ど生じない。絶
縁体ステージ１２として帯電しやすいシリコン樹脂を用
いているにもかかわらず、ウエハ16ｉの蓄積電荷量は小
さい。一方、比較例のウエハ16ｊの場合、一回目のプラ
ズマ照射により、−1.5 Ｃの蓄積電荷量が生じ、プラズ
マ照射回数を繰り返す毎に蓄積電荷量が漸増していく。
そして、１０回目で、−3.0 Ｃ以上の蓄積電荷量が生じ
る。

【００７０】このように、ウエハ16ｊと比較してウエハ
16ｉの方が蓄積電荷量が小さく、負電圧の印加された、
面積の大きいＡ電極１３により、プラズマ中の電子の飛
来が抑制されていることを示している。 （ｃ）第１０の実施例 第１０の実施例に用いられる静電チャックとして図１
（ａ）の静電チャックを用いる。図８（ａ）に直流電源
の接続方法について示す。面積の大きいＡ電極１３にＤ
Ｃ電源29ｆにより−1.5 kV印加し、面積の小さいＢ電極
１４にＤＣ電源30ｆにより＋1.5 kV印加する。なお、比
較例に用いられる静電チャックとして図２（ａ）の静電
チャックを用いる。Ａ電極13ａの面積はＢ電極14ａの面
積と等しくなっており、図８（ｂ）に直流電源の接続方
法について示す。Ａ電極13ａにＤＣ電源29ｇにより−1.
5 kV印加し、Ｂ電極14ａにＤＣ電源30ｇにより＋1.5 kV
印加する。ともに絶縁体ステージ１２，12ａの材料とし
て抵抗率１０¹³Ωｃｍ以下を有するセラミックが用いら
れている。

【００７１】このような状態で、第８の実施例と同様に
してウエハ16ｉ，16ｊ表面の電荷量を測定した。ウエハ
16ｉ，16ｊの蓄積電荷量の測定結果をそれぞれ表２に示
す。表２によれば、第１０の実施例のウエハ16ｉの場
合、蓄積電荷量−0.5 Ｃとなった。絶縁体ステージ１２
として電荷が移動しやすく、吸着界面に溜まりやすい低
抵抗のセラミックを用いているにもかかわらず、ウエハ
16ｉの蓄積電荷量は小さい。比較例のウエハ16ｊの場
合、蓄積電荷量−2.5 Ｃとなった。

【００７２】このように、ウエハ16ｊと比較してウエハ
16ｉの方が蓄積電荷量が小さく、負電圧の印加された、
面積の大きいＡ電極１３により、プラズマ中の電子の飛
来が抑制されていることを示している。以上のように、
本発明の第８〜第１０の実施例の静電吸着方法によれ
ば、大きい面積を有するＡ電極１３に負電圧を印加して
いるので、プラズマ処理前に吸着・固定されたウエハ16
ｉ表面はすでに負電荷が優勢になっている。このため、
プラズマ処理中にプラズマ中の負電荷が反発されて、プ
ラズマ中の負電荷がウエハ16ｉ上に飛来するのが抑制さ
れる。従って、ウエハ16ｉの帯電量が減少し、静電チャ
ックからのウエハ16ｉの離脱が容易になるとともに、残
留電荷による放電が防止される。

【００７３】なお、上記第８〜第１０の実施例では、外
側のＢ電極１４に正電圧を印加し、内側のＡ電極１３に
負電圧を印加しているが、ウエハ16ｉ内の温度分布の均
一性が問題にならないような場合には、逆に、外側のＢ
電極１４に負電圧を印加し、内側のＡ電極１３に正電圧
を印加してもよい。 負電圧を正電圧よりも大きくして２極式静電チャック
にウエハ16ｋを静電吸着した状態でプラズマ処理する方
法 次に、図９（ａ）〜（ｃ），図１０（ａ），（ｂ）を参
照しながら、本発明の第１１〜第１３の実施例に係るウ
エハの静電吸着方法について説明する。図９（ｃ）に、
特に帯電しやすいシリコン樹脂からなる静電チャックを
用いてプラズマ処理を異なるウエハに続けて行った場合
のウエハの蓄積電荷量の変化の様子について示す。

【００７４】（ａ）第１１の実施例 第１１の実施例に用いられる静電チャックとして図２
（ａ）の静電チャックを用いる。Ａ電極13ａの面積はＢ
電極14ａの面積と等しくなっており、図９（ａ）に直流
電源の接続方法について示す。内側のＡ電極13ａにＤＣ
電源29ｈにより正電圧＋１kVを印加し、外側のＢ電極14
ａにＤＣ電源30ｈにより該正電圧よりも絶対値の大きい
負電圧−1.5 kVを印加する。また、別の例として、内側
のＡ電極13ａにＤＣ電源29ｈにより正電圧＋1.5 kVを印
加し、外側のＢ電極14ａにＤＣ電源30ｈにより前記正電
圧よりも絶対値の大きい負電圧−2.0 kVを印加する。以
上により、静電チャックにウエハ16ｋが静電吸着され
る。

【００７５】なお、比較例に用いられる静電チャックと
して第１１の実施例と同じ図２（ａ）の静電チャックを
用いる。図９（ｂ）に直流電源の接続方法について示
す。第１１の実施例とは逆にＢ電極14ａにＤＣ電源30ｉ
により一定の負電圧−１kVを印加しておき、Ａ電極13ａ
にＤＣ電源29ｉにより正電圧＋1.5 ，＋2.0 kVを印加す
る。以上により、静電チャックにウエハ16ｌが静電吸着
される。

【００７６】ともに絶縁体ステージ12ａの材料として抵
抗率１０¹³Ωｃｍ以上を有するセラミックが用いられて
いる。このような状態で、図１（ｂ）に示すＲＩＥ装置
を用いて、窒素流量100sccm、圧力0.2Torr 、電圧周波
数13.56 MHz 、ＲＦパワー６００Ｗの条件でプラズマを
発生させ、ウエハ16ｋ，16ｌをプラズマに曝した後、１
分後に搬送室２１に戻し、ウエハ16ｋ，16ｌ表面と接続
されたプローブ２８を介して電荷量測定器２７によりウ
エハ16ｋ，16ｌ表面の電荷量を測定した。

【００７７】ウエハ16ｋ，16ｌの蓄積電荷量の測定結果
をそれぞれ図１０（ａ）に示す。図１０（ａ）によれ
ば、第１１の実施例のウエハ16ｋの場合、Ｂ電極14ａの
電圧が−1.5 kVのとき蓄積電荷量−0.32Ｃ，Ｂ電極14ａ
の電圧が−2.0 kVのとき蓄積電荷量＋0.54Ｃであった。
Ａ電極13ａ及びＢ電極14ａに大きい電圧を印加している
にもかかわらず、ウエハ16ｋの蓄積電荷量は小さい。ま
た、比較例のウエハ16ｌの場合、Ａ電極13ａの電圧が＋
1.5 kVのとき蓄積電荷量−2.5 Ｃ, Ａ電極13ａの電圧が
＋2.0 kVのとき蓄積電荷量−2.85Ｃであった。

【００７８】以上のように、ウエハ16ｌと比較してウエ
ハ16ｋの方が蓄積電荷量が小さく、Ａ電極13ａの正電圧
よりも絶対値の大きいＢ電極14ａの負電圧により、静電
チャックへのプラズマ中の電子の飛来が抑制されている
ことを示している。 （ｂ）第１２の実施例 本第１２の実施例では、特に帯電しやすいシリコン樹脂
からなる静電チャックを用いてプラズマ処理を異なるウ
エハに続けて行った場合の蓄積電荷量の変化の様子につ
いて観察した。

【００７９】第１２の実施例に用いられる静電チャック
として図２（ａ）の静電チャックを用いる。Ａ電極13ａ
の面積はＢ電極14ａの面積と等しくなっており、図９
（ａ）に直流電源の接続方法について示す。内側のＡ電
極13ａにＤＣ電源29ｈにより正電圧＋0.5 kVを印加し、
外側のＢ電極14ａにＤＣ電源30ｈによりＡ電極13ａの正
電圧よりも絶対値が大きい負電圧−1.5 kVを印加する。

【００８０】また、比較例に用いられる静電チャックと
して第１１の実施例と同じ図２（ａ）の静電チャックを
用いる。図９（ｂ）に直流電源の接続方法について示
す。第１１の実施例とは異なり、Ａ電極13ａにＤＣ電源
29ｉにより正電圧＋1.0 kVを印加し、Ｂ電極14ａにもＤ
Ｃ電源30ｉによりＡ電極13ａの正電圧と絶対値が等しい
負電圧−1.0 kVを印加する。更に、別の比較例として、
第１２の実施例とはＡ電極13ａ及びＢ電極14ａに印加す
る直流電圧の極性を逆にして、Ａ電極13ａに負電圧−0.
5 kVを印加し、Ｂ電極14ａにＡ電極13ａの正電圧よりも
絶対値が大きい正電圧＋1.5 kVを印加する。

【００８１】いずれも絶縁体ステージ12ａの材料として
シリコン樹脂が用いられている。このような状態で、第
１１の実施例と同様にしてウエハの蓄積電荷量を測定し
た。次にウエハを取り替えて同じ処理を施した後、ウエ
ハの蓄積電荷量を測定した。これを１０枚のウエハにつ
いて続けて行った。ウエハ16ｋ，16ｌの蓄積電荷量の測
定結果をそれぞれ図９（ｃ）に示す。図９（ｃ）によれ
ば、第１２の実施例のウエハ16ｉの場合、蓄積電荷量は
殆ど無く、また処理枚数を重ねてもウエハ16ｋの蓄積電
荷は殆ど生じない。絶縁体ステージ１２として帯電しや
すいシリコン樹脂を用いているにもかかわらず、ウエハ
16ｋの蓄積電荷量は小さい。一方、比較例のウエハ16ｌ
の場合、1 枚目のプラズマ照射により、−1.0 Ｃ弱の蓄
積電荷量が生じ、処理枚数を重ねる毎にウエハ16ｌの蓄
積電荷量が漸増していく。そして、１０枚目で、−1.5
Ｃ程度の蓄積電荷量が生じている。また、別の比較例の
場合には、比較例の場合よりも更に蓄積電荷量は大き
く、１０枚目で、−2.0 Ｃ以上の蓄積電荷量が生じてい
る。

【００８２】以上のように、ウエハ16ｌと比較してウエ
ハ16ｋの方が蓄積電荷量が小さく、Ａ電極13ａの正電圧
よりも絶対値の大きいＢ電極14ａの負電圧により、プラ
ズマ中の電子の飛来が抑制されていることを示してい
る。 （ｃ）第１３の実施例 第１３の実施例に用いられる静電チャックとして図２
（ａ）の静電チャックを用いる。Ａ電極13ａの面積はＢ
電極14ａの面積と等しくなっており、図９（ａ）に直流
電源の接続方法について示す。内側のＡ電極13ａにＤＣ
電源29ｈにより一定の正電圧＋0.5 kVを印加しておき、
外側のＢ電極14ａにＤＣ電源30ｈにより負電圧−0.75，
−1.0 ，−1.5 kVを印加する。なお、比較例に用いられ
る静電チャックとして第１３の実施例と同じ図２（ａ）
の静電チャックを用いる。図９（ｂ）に直流電源の接続
方法について示す。第１３の実施例とは逆にＢ電極14ａ
にＤＣ電源30ｉにより一定の負電圧−0.5 kVを印加して
おき、Ａ電極13ａにＤＣ電源29ｉにより正電圧＋0.5 ，
＋0.75，＋1.0 ，＋1.5 kVを印加する。ともに絶縁体ス
テージ12ａの材料として体積抵抗率１０¹³Ωｃｍ以下を
有するセラミックが用いられている。

【００８３】このような状態で、第１１の実施例と同様
にしてウエハ16ｋ，16ｌ表面の蓄積電荷量を測定した。
ウエハ16ｋ，16ｌの蓄積電荷量の測定結果をそれぞれ図
１０（ｂ）に示す。図１０（ｂ）によれば、第１３の実
施例のウエハ16ｋの場合、Ｂ電極14ａの電圧が−0.75 k
V のとき蓄積電荷量−2.28Ｃ, Ｂ電極14ａの電圧が−1.
0 kVのとき蓄積電荷量−0.96Ｃ, Ｂ電極14ａの電圧が−
1.5 kVのとき蓄積電荷量−0.75Ｃであった。負電圧を増
していくに伴い、蓄積電荷量は減少していく。低抵抗の
絶縁体ステージを用いているにもかかわらず、ウエハ16
ｋの蓄積電荷量は小さい。また、比較例のウエハ16ｌの
場合、Ａ電極13ａの電圧が＋0.5 kVのとき蓄積電荷量−
4.4 Ｃ, Ａ電極13ａの電圧が＋0.75 kV のとき蓄積電荷
量−3.52Ｃ, Ａ電極13ａの電圧が＋1.0 kVのとき蓄積電
荷量−3.52Ｃ，Ａ電極13ａの電圧が＋1.5 kVのとき蓄積
電荷量−2.24Ｃであった。

【００８４】このように、ウエハ16ｌと比較してウエハ
16ｋの方が蓄積電荷量が小さく、Ａ電極13ａの正電圧よ
りも絶対値の大きいＢ電極14ａの負電圧により、静電チ
ャックへのプラズマ中の電子の飛来が抑制されているこ
とを示している。以上のように、本発明の第１１〜第１
３の実施例の静電吸着方法によれば、負電荷を印加すべ
きＢ電極12ａに正電圧よりも大きい絶対値の負電圧を印
加することにより、絶縁体ステージ12ａを介してウエハ
16ｋを吸着・固定している。従って、プラズマ処理前に
吸着・固定されたウエハ16ｋ表面はすでに負電荷が優勢
になっている。このため、プラズマ処理中にプラズマ中
の負電荷が反発されて、プラズマ処理中にプラズマ中の
負電荷がウエハ16ｋ上に飛来するのが抑制される。従っ
て、ウエハ16ｋの帯電量が減少し、静電チャックからの
ウエハ16ｋの離脱が容易になるとともに、残留電荷によ
る放電が防止される。

【００８５】なお、第１１〜第１３の実施例では、外側
のＢ電極14ａに負電圧を印加し、内側のＡ電極13ａに正
電圧を印加しているが、外側のＢ電極14ａに正電圧を印
加し、内側のＡ電極13ａに負電圧を印加してもよい。こ
れにより、ウエハ内の温度分布の均一性も同時に向上さ
せることができる。

【００８６】

【表２】

【００８７】（Ｃ）本発明の実施例に係る静電吸着され
たウエハの離脱方法 本実施例に係る静電吸着されたウエハの離脱方法につい
て図面を参照しながら説明する。図１１（ａ），（ｂ）
は原理説明図で、ウエハ16ｍを静電チャック11ａから離
脱させる際に、ＤＣ電圧を一時的に高くすることにより
ウエハ16ｍと静電チャック11ａのＡ電極13ａ，Ｂ電極14
ａとの間の抵抗を小さくし、これにより、ウエハ16ｍ上
の負電荷を静電チャック11ａのＢ電極14ａに逃すように
してウエハ16ｍの離脱を容易にし、またウエハ16ｍの離
脱時の放電を抑制するようにしたことに特徴を有してい
る。用いた静電チャックはＡ電極13ａとＢ電極14ａとの
面積が等しいもので、図２（ａ）にその構成を示す。

【００８８】次に、図１２，図１３（ａ）〜（ｃ）を用
いて本実施例によるウエハ離脱方法を簡単に説明する。
図１２は本実施例のウエハ離脱方法を説明するタイムチ
ャートを示し、図１３（ａ）〜（ｃ）はウエハを吸着
し、プラズマ処理を経てウエハを離脱するという一連の
処理工程において静電チャック11ａのＡ電極13ａ，Ｂ電
極14ａに印加する電圧の状態を示す。

【００８９】まず、図１３（ａ）に示すように、静電チ
ャック11ａ内のＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａはそれぞれ電源
接続配線17ａ，18ａを介して負電圧を供給するＤＣ電源
29ｊ及び正電圧を供給するＤＣ電源30ｊに接続する。そ
して、Ｂ電極14ａに例えば＋３００Ｖの正電圧を印加
し、Ａ電極13ａに−３００Ｖの負電圧を印加して絶縁体
ステージ12ａにウエハ16ｍを静電吸着させる。

【００９０】続いて、ＲＦ電極２０と対向電極２５との
間にＲＦバイアス電圧を印加してウエハ16ｍの表面にプ
ラズマを発生させる。すると、プラズマ中の電子がウエ
ハ16ｍ表面に飛来し、ウエハ16ｍは負に帯電する。図１
１（ａ）はプラズマによるウエハ処理中にウエハ16ｍに
負電荷が蓄積した状態を示している。ＤＣ電源30ｊから
Ｂ電極14ａに正電圧が印加され、ＤＣ電源29ｊからＡ電
極13ａに負電圧が印加されて静電チャック11ａ上面にウ
エハ16ａが吸着されている状態である。

【００９１】プラズマ処理が終了すると、一旦ＤＣ電源
29ｊ，30ｊをオフしてＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａの電圧を
０Ｖにする（図１２のＡので示す期間）。次に、図１３
（ｂ）に示すように、プラズマ処理時にＡ電極13ａ，Ｂ
電極14ａに印加されていた電圧と同符号で絶対値が大き
い電圧をそれぞれＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａに印加する。
このとき、図１１（ｂ）に示すように、ウエハ16ｍと静
電チャック11ａ間にはより大きな吸着力が働き、ウエハ
16ｍと静電チャック11ａは密着性が増加する。従って、
ウエハ16ｍと静電チャック11ａ間の密着性が増し、これ
によりウエハ16ｍからＢ電極14ａに負電荷が流れ込み易
くなり、ウエハ16ｍ上の電荷は減少する。

【００９２】次に、図１３（ｃ）に示すように、Ａ電極
13ａ，Ｂ電極14ａの電圧を０Ｖにする。こうするとウエ
ハ16ｍ上の残留電荷が消滅して、ウエハ16ｍを容易に静
電チャック11ａから離脱させることができるようにな
る。このようにウエハ16ｍと静電チャック11ａの密着性
を向上させてウエハ16ｍ上の残留電荷を少なくさせるこ
とにより容易にウエハ16ｍを離脱させることができ、ま
た、ウエハ離脱時の放電を抑制することができるように
なる。

【００９３】なお、図１２中、Ａで示す期間は０秒以上
であればよく、従って、プラズマ処理後にＡ電極13ａ，
Ｂ電極14ａの電圧を０Ｖにしないでいきなり絶対値の大
きな電圧を印加してもよい。また、プラズマ処理中にウ
エハ16ｍと静電チャック11ａのＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａ
の抵抗を小さくするとウエハ16ｍと静電チャック11ａの
Ａ電極13ａ，Ｂ電極14ａとの間にプラズマによる電流が
ながれてウエハ16ｍ上の素子に悪影響を及ぼすので、プ
ラズマ処理中には静電チャック11ａのＡ電極13ａ，Ｂ電
極14ａの印加電圧を大きくしないように留意する必要が
ある。

【００９４】次に、図１（ｂ）に示すＲＩＥ装置を用い
て、窒素流量１００sccm、圧力0.2Torr 、電圧周波数1
3.56 MHz 、ＲＦパワー６００Ｗの条件でプラズマを発
生させ、１分間ウエハ16ｍに照射し、その後搬送室２１
内でウエハ16ｍの電荷量をプローブ２８及び電荷量測定
器２７で測定した。本実施例には抵抗率１×１０¹²Ωｃ
ｍのセラミックを絶縁体ステージ12ａとした静電チャッ
ク11ａを使用した。プラズマ中ではこの静電チャック11
ａのＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａに±３００Ｖの電圧を印加
してウエハ16ｍを静電吸着・固定している。

【００９５】本実施例によるウエハ離脱方法を用いた結
果を図１４に示す。横軸は静電チャック11ａのＡ電極13
ａ，Ｂ電極14ａへの電圧印加を終了する前に印加してい
た電圧（Ｖ）であり、縦軸は静電チャック11ａのＡ電極
13ａ，Ｂ電極14ａへの電圧印加を終了させた後のウエハ
16ｍの蓄積電荷量（×１０^-6Ｃ）を示している。図１４
中、ａはプラズマ照射後に印加電圧を増加させることな
く、静電チャック11ａに印加している電圧をほぼ０Ｖに
した場合のウエハ16ｍ上の蓄積電荷量を示している。ウ
エハ16ｍ上には約−７×１０^-6Ｃの残留電荷が蓄積され
ている。

【００９６】図１４中、ｂはプラズマ照射後、静電チャ
ック11ａのＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａに印加している電圧
を０Ｖにする前に、Ｂ電極14ａに＋５００Ｖ、Ａ電極13
ａに−５００Ｖの電圧を印加して、ウエハ16ｍと静電チ
ャック11ａ間の吸着力を増加させてから電圧をほぼ０Ｖ
にしたものである。ウエハ16ｍには約−３×１０^-6Ｃの
残留電荷が蓄積されている。

【００９７】図１４中、ｃはプラズマ照射後、静電チャ
ック11ａのＡ電極13ａ，Ｂ電極14ａに印加している電圧
を０Ｖにする前に、Ｂ電極14ａに＋1000Ｖ、Ａ電極13ａ
に−1000Ｖの電圧を印加して、ウエハ16ｍと静電チャッ
ク11ａ間の吸着力を増加させてから電圧をほぼ０Ｖにし
たものである。ウエハ16ｍには約−0.5 ×１０^-6Ｃの残
留電荷が蓄積されている。

【００９８】以上の図１４に示す結果から、Ａ電極13
ａ，Ｂ電極14ａへの印加電圧をほぼ０Ｖにする前にＡ電
極13ａ，Ｂ電極14ａに印加している電圧の絶対値を大き
くするとウエハ16ｍ上の残留電荷を少なくすることがで
きる。これにより、残留吸着力を減少させることがで
き、またウエハ16ｍと絶縁体ステージ12ａ間の放電現象
も抑制することができる。

【００９９】なお、上記（Ｃ）の実施例では、外側のＢ
電極14ａに正電圧を印加し、内側のＡ電極13ａに負電圧
を印加しているが、ウエハ内の温度分布の均一性が問題
にならないような場合には、逆に、外側のＢ電極14ａに
負電圧を印加し、内側のＡ電極13ａに正電圧を印加して
もよい。更に、Ａ電極及びＢ電極とも円形状のものを用
いているが、方形状その他の形状のものを用いることも
できる。

【０１００】

【発明の効果】本発明によれば、負電圧が印加される第
１の電極は正電圧が印加される第２の電極よりも大きい
面積を有している。また、プラズマ処理前にほぼ等しい
電圧値の負及び正の電圧をそれぞれ前記第１及び第２の
電極に印加してウエハを静電吸着している。従って、電
極面積の違いによりウエハ表面は負電荷が優勢になり、
プラズマ中の負電荷がウエハ上に飛来するのを抑制する
ことができるので、ウエハの帯電量が減少し、静電チャ
ックからのウエハの離脱が容易になるとともに、残留電
荷による放電を防止することができる。

【０１０１】また、負電圧が印加される第１の電極は中
心部に配置され、かつ正電圧が印加される第２の電極は
前記第１の周辺部に配置されている。これにより、周辺
部での熱伝導が改善され、ウエハの温度分布が均一化す
る。

【０１０２】本発明のウエハの離脱方法においては、ウ
エハを静電チャックから離脱する直前に、より大きな電
圧を対の電極に印加している。従って、ウエハと静電チ
ャックの間の抵抗を小さくすることで、ウエハ上の電荷
を静電チャックの電極に逃がしてウエハ離脱を容易に
し、かつウエハ離脱時の放電を抑制したウエハ離脱方法
を実現することができる。

【０１０３】また、本発明のドライエッチング方法にお
いては、上記の静電吸着装置と、静電吸着装置を挟んで
プラズマを形成するための対の電極とを有するプラズマ
エッチング装置を用い、被エッチング体をドライエッチ
ングしている。このため、プラズマ中の負電荷がウエハ
上に飛来するのを抑制することができるので、プラズマ
照射された後のウエハの帯電量が減少し、静電チャック
からのウエハの離脱が容易になるとともに、残留電荷に
よる放電を防止することができる。

【０１０４】更に、被エッチング体の周辺部と絶縁体ス
テージとの間の密着性が改善されてそれらの間の熱的コ
ンタクトが強化される。これにより、熱伝導が改善され
て、ウエハ内の温度分布の均一性が増すため、被エッチ
ング体のエッチング量の分布が均一化する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係るウエハの静電チャック及
びＲＩＥ装置の構成図である。

【図２】本発明の実施例に係るウエハの静電吸着方法及
びウエハの離脱方法に用いられる静電チャックの構成図
である。

【図３】本発明のウエハの静電吸着方法に係る実験につ
いての説明図である。

【図４】本発明のウエハの静電吸着方法の第１〜第４の
実施例に係る電極へのＤＣ電源の接続方法の説明図であ
る。

【図５】本発明のウエハの静電吸着方法の第５〜第７の
実施例に係る電極へのＤＣ電源の接続方法の説明図であ
る。

【図６】本発明のウエハの静電吸着方法の第１の実施例
に係るウエハ表面の温度測定に用いられる装置説明図で
ある。

【図７】本発明のウエハの静電吸着方法の第８〜第１３
の実施例に係るウエハの離脱原理についての説明図であ
る。

【図８】本発明のウエハの静電吸着方法の第８〜第１０
の実施例に係る電極へのＤＣ電源の接続方法及び蓄積電
荷量についての説明図である。

【図９】本発明のウエハの静電吸着方法の第１１〜第１
３の実施例に係る電極へのＤＣ電源の接続方法及び蓄積
電荷量についての説明図（その１）である。

【図１０】本発明のウエハの静電吸着方法の第１１〜第
１３の実施例に係る電極へのＤＣ電源の接続方法及び蓄
積電荷量についての説明図（その２）である。

【図１１】本発明のウエハの離脱方法の原理説明図であ
る。

【図１２】本発明のウエハの離脱方法の実施例に係るタ
イムチャートである。

【図１３】本発明のウエハの離脱方法の実施例に係る電
極へのＤＣ電源の接続方法についての説明図である。

【図１４】本発明のウエハの離脱方法の実施例に係る蓄
積電荷量についての特性図である。

【図１５】従来例に係るウエハの静電チャックの構成図
である。

【符号の説明】

１１ 静電チャック（静電吸着装置）、 １２ 絶縁体ステージ、 １３ Ａ電極、 １４ Ｂ電極、 １５ リフトピン、 １６，16ａ〜16ｍ ウエハ、 １７，17ａ〜17ｃ，１８，18ａ〜18ｃ 電源接続配線、 １９ 台、 ２０ ＲＦ電極、 ２１ 搬送室、 ２２ 処理室、 ２３ ガス導入口、 ２４ 排気口、 ２５ 対向電極、 ２６ ＲＦ電源、 ２７ 電荷量測定器、 ２８ プローブ、 29ａ〜29ｊ，30ａ〜30ｊ 直流電源、 ３１ 黒色塗料、 ３２ ＺｎＳ窓、 ３３ 赤外線カメラ、 ３４ インフラアイ、 ３５ ビデオ。

Claims (10)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 負電圧が印加される第１の電極と、正電
   圧が印加される第２の電極と、前記第１の電極及び前記
   第２の電極上の絶縁体ステージとを有し、 前記第１の電極は前記第２の電極よりも大きい面積を有
   することを特徴とするウエハの静電吸着装置。
2. 【請求項２】 前記第１の電極は中央部に配置され、か
   つ前記第２の電極は前記第１の電極の周辺部に配置され
   ていることを特徴とする請求項１記載のウエハの静電吸
   着装置。
3. 【請求項３】 前記第１の電極は円形状を有し、かつ前
   記第２の電極は環状を有し、前記第１の電極の周辺部に
   同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１又
   は請求項２記載のウエハの静電吸着装置。
4. 【請求項４】 前記第２の電極は円形状を有し、かつ前
   記第１の電極は環状を有し、前記第２の電極の周辺部に
   同心円状に配置されていることを特徴とする請求項１記
   載のウエハの静電吸着装置。
5. 【請求項５】 前記第１の電極及び前記第２の電極はと
   もに環状を有し、それぞれ同心円状に配置されているこ
   とを特徴とする請求項１又は請求項２記載のウエハの静
   電吸着装置。
6. 【請求項６】 前記絶縁体ステージの抵抗率は１０¹¹〜
   １０¹³Ωｃｍであることを特徴とする請求項１乃至請求
   項５のいずれかに記載のウエハの静電吸着装置。
7. 【請求項７】 前記絶縁体ステージの材料はセラミック
   であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれ
   かに記載のウエハの静電吸着装置。
8. 【請求項８】 第１の電極に負電圧を印加し、かつ該第
   ２の電極の周辺部に配置され、該第１の電極よりも小さ
   い面積を有する第２の電極に前記負電圧の絶対値とほぼ
   等しい正電圧を印加することにより、前記第１の電極及
   び前記第２の電極上の絶縁体ステージにウエハを静電吸
   着することを特徴とするウエハの静電吸着方法。
9. 【請求項９】 第３の電極に正電圧を印加し、第４の電
   極に負電圧を印加することにより、前記第３の電極及び
   前記第４の電極上の絶縁体ステージにウエハを静電吸着
   させた後、前記第３の電極に前記正電圧よりも大きい正
   電圧を印加し、前記第４の電極に前記負電圧よりも絶対
   値が大きい負電圧を印加し、その後、前記第３の電極及
   び前記第４の電極の電圧を０ボルトにした後、前記絶縁
   体ステージから前記ウエハを離脱させることを特徴とす
   るウエハの離脱方法。
10. 【請求項１０】 プラズマエッチング装置を用いて被エ
    ッチング体をドライエッチングする方法であって、 請求項１乃至請求項７のいずれかに記載の静電吸着装置
    を、プラズマを発生させるための対の電極間に設置し、 前記第１の電極に負電圧を印加し、第２の電極に正電圧
    を印加して前記被エッチング体を前記絶縁体ステージに
    静電的に吸着させた状態で、前記被エッチング体をエッ
    チングすることを特徴とするドライエッチング方法。