JP3292270B2 - 静電吸着装置 - Google Patents
静電吸着装置Info
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- JP3292270B2 JP3292270B2 JP3868895A JP3868895A JP3292270B2 JP 3292270 B2 JP3292270 B2 JP 3292270B2 JP 3868895 A JP3868895 A JP 3868895A JP 3868895 A JP3868895 A JP 3868895A JP 3292270 B2 JP3292270 B2 JP 3292270B2
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電吸着装置に関し、
特に、プラズマ処理装置内にウエハを吸着保持する静電
吸着装置に関する。
特に、プラズマ処理装置内にウエハを吸着保持する静電
吸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の静電吸着装置について、図４を参
照して説明する。図４は、従来の静電吸着装置の断面図
を示す。導電性のＲＦ電極５０の上に、静電チャック５
３が取り付けられている。静電チャック５３は、上面に
ウエハ５４を保持する誘電体部材５１と、その中に埋め
込まれた２つの電極５２ａ、５２ｂから構成されてい
る。
照して説明する。図４は、従来の静電吸着装置の断面図
を示す。導電性のＲＦ電極５０の上に、静電チャック５
３が取り付けられている。静電チャック５３は、上面に
ウエハ５４を保持する誘電体部材５１と、その中に埋め
込まれた２つの電極５２ａ、５２ｂから構成されてい
る。
【０００３】誘電体部材５１の上面にウエハ５４を載置
して電極５２ａ及び５２ｂにそれぞれ正電圧及び負電圧
を印加すると、ウエハ５４の各電極に対向する領域に反
対極性の電荷が誘起される。この電荷に働くクーロン力
によってウエハ５４は静電チャック５３に吸着固定され
る。
して電極５２ａ及び５２ｂにそれぞれ正電圧及び負電圧
を印加すると、ウエハ５４の各電極に対向する領域に反
対極性の電荷が誘起される。この電荷に働くクーロン力
によってウエハ５４は静電チャック５３に吸着固定され
る。
【０００４】ウエハ５４の上方にプラズマを発生させ、
ＲＦ電極５０に高周波電圧を印加すると、ＲＦ電極５０
とウエハ５４によって構成されるコンデンサがプラズマ
中を流れる電流により充放電を繰り返す。ＲＦ電極５０
に正電圧が印加されている期間には電子がウエハに入射
し、負電圧が印加されている期間には陽イオンがウエハ
に入射する。
ＲＦ電極５０に高周波電圧を印加すると、ＲＦ電極５０
とウエハ５４によって構成されるコンデンサがプラズマ
中を流れる電流により充放電を繰り返す。ＲＦ電極５０
に正電圧が印加されている期間には電子がウエハに入射
し、負電圧が印加されている期間には陽イオンがウエハ
に入射する。
【０００５】イオンは電子に比べて動きにくいため、高
周波電圧の周波数を１００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚとする
と、ウエハへのイオンの入射量が電子の入射量よりも少
なくなる。このため、ウエハは負に自己バイアスされ
る。この自己バイアス電圧により、正イオンがウエハに
効率よく入射する。正イオンがウエハに効率よく入射す
ることにより、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤ、
反応性スパッタエッチング等のプラズマ処理の効率が向
上する。
周波電圧の周波数を１００ｋＨｚ〜２０ＭＨｚとする
と、ウエハへのイオンの入射量が電子の入射量よりも少
なくなる。このため、ウエハは負に自己バイアスされ
る。この自己バイアス電圧により、正イオンがウエハに
効率よく入射する。正イオンがウエハに効率よく入射す
ることにより、プラズマエッチング、プラズマＣＶＤ、
反応性スパッタエッチング等のプラズマ処理の効率が向
上する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】プラズマ処理効率の向
上のため、プラズマ中の電子密度を増加させた高密度プ
ラズマの使用が注目されている。プラズマ中の電子密度
が増加すると、ウエハとプラズマとの間に形成されるシ
ース間隔が狭くなり、プラズマとウエハ間の静電容量が
大きくなる。プラズマ中から流入する電子の多くは、こ
のプラズマとウエハ間のコンデンサに蓄積される。この
ため、ウエハとＲＦ電極間のコンデンサに蓄積される電
子が減少し、自己バイアス電圧が低下する。
上のため、プラズマ中の電子密度を増加させた高密度プ
ラズマの使用が注目されている。プラズマ中の電子密度
が増加すると、ウエハとプラズマとの間に形成されるシ
ース間隔が狭くなり、プラズマとウエハ間の静電容量が
大きくなる。プラズマ中から流入する電子の多くは、こ
のプラズマとウエハ間のコンデンサに蓄積される。この
ため、ウエハとＲＦ電極間のコンデンサに蓄積される電
子が減少し、自己バイアス電圧が低下する。
【０００７】自己バイアス電圧が低下すると、プラズマ
処理効率が低下する。また、反応性スパッタエッチング
においては、エッチングの異方性が低下してしまう。自
己バイアス電圧の低下を補償するために、ウエハに直接
直流バイアス電圧を印加する方法が特開平５−１９０６
５５号に開示されている。この方法では、ウエハを伝導
電流が流れるため、ウエハに半導体素子が形成されてい
る場合には半導体素子の受けるダメージが問題になる。
処理効率が低下する。また、反応性スパッタエッチング
においては、エッチングの異方性が低下してしまう。自
己バイアス電圧の低下を補償するために、ウエハに直接
直流バイアス電圧を印加する方法が特開平５−１９０６
５５号に開示されている。この方法では、ウエハを伝導
電流が流れるため、ウエハに半導体素子が形成されてい
る場合には半導体素子の受けるダメージが問題になる。
【０００８】本発明の目的は、高密度プラズマを用いた
ときのウエハの自己バイアス電圧の低下を抑制し、効率
的なプラズマ処理を行うことができる静電吸着装置を提
供することである。
ときのウエハの自己バイアス電圧の低下を抑制し、効率
的なプラズマ処理を行うことができる静電吸着装置を提
供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の静電吸着装置
は、基板を保持するための平坦な上面を有する誘電体層
と、前記誘電体層の下に配置され、該誘電体層の上面の
上に配置された基板と共に、該誘電体層を挟んでコンデ
ンサを形成し、高周波電圧が印加される第１の電極と、
前記誘電体層の下に配置され、前記第１の電極と絶縁さ
れ、直流電極が印加される第２の電極とを有し、前記第
１の電極と前記誘電体層の上面との距離は、前記第２の
電極と前記誘電体層の上面との距離以下である。
は、基板を保持するための平坦な上面を有する誘電体層
と、前記誘電体層の下に配置され、該誘電体層の上面の
上に配置された基板と共に、該誘電体層を挟んでコンデ
ンサを形成し、高周波電圧が印加される第１の電極と、
前記誘電体層の下に配置され、前記第１の電極と絶縁さ
れ、直流電極が印加される第２の電極とを有し、前記第
１の電極と前記誘電体層の上面との距離は、前記第２の
電極と前記誘電体層の上面との距離以下である。
【００１０】前記第２の電極は、前記第１の電極の外周
を取り囲むように配置してもよい。また、前記第２の電
極を、リング状形状としてもよい。前記第２の電極を、
相互に絶縁された少なくとも２つの電極から構成しても
よい。前記第２の電極を、少なくとも２つのリング状の
電極から構成し、同心円状に配置してもよい。前記誘電
体層の体積抵抗率は１０9 Ω・ｃｍ〜１０13Ω・ｃｍと
してもよい。
を取り囲むように配置してもよい。また、前記第２の電
極を、リング状形状としてもよい。前記第２の電極を、
相互に絶縁された少なくとも２つの電極から構成しても
よい。前記第２の電極を、少なくとも２つのリング状の
電極から構成し、同心円状に配置してもよい。前記誘電
体層の体積抵抗率は１０9 Ω・ｃｍ〜１０13Ω・ｃｍと
してもよい。
【００１１】
【作用】自己バイアス用の高周波電極を静電チャック用
の直流電極よりもウエハに近づけて配置することによ
り、ウエハと高周波電極との間の静電容量を大きくする
ことができる。静電容量が大きくなれば、より効率的に
自己バイアス電圧が発生する。この自己バイアス電圧に
より正イオンがウエハ表面に入射し、プラズマ処理速度
を向上させることができる。
の直流電極よりもウエハに近づけて配置することによ
り、ウエハと高周波電極との間の静電容量を大きくする
ことができる。静電容量が大きくなれば、より効率的に
自己バイアス電圧が発生する。この自己バイアス電圧に
より正イオンがウエハ表面に入射し、プラズマ処理速度
を向上させることができる。
【００１２】静電チャック用の電極をウエハ外周部近傍
領域に配置することにより、ウエハ外周部を強く吸着す
ることができる。このため、ウエハ外周部におけるウエ
ハと静電チャックとの熱伝導が良好になりウエハ外周部
が内部に比べて高温になるのを抑制することができる。
静電チャック用電極をリング状にすることにより、円盤
状のウエハの外周部近傍領域を強く吸着することができ
る。静電チャック用の電極を２つに分割し、一方に正電
圧、他方に負電圧を印加することにより、ウエハを強く
吸着することができる。
領域に配置することにより、ウエハ外周部を強く吸着す
ることができる。このため、ウエハ外周部におけるウエ
ハと静電チャックとの熱伝導が良好になりウエハ外周部
が内部に比べて高温になるのを抑制することができる。
静電チャック用電極をリング状にすることにより、円盤
状のウエハの外周部近傍領域を強く吸着することができ
る。静電チャック用の電極を２つに分割し、一方に正電
圧、他方に負電圧を印加することにより、ウエハを強く
吸着することができる。
【００１３】ウエハと静電チャック用電極との間の誘電
体の抵抗率を１０9 Ω・ｃｍ〜１０ 13Ω・ｃｍとすれ
ば、ウエハを通してわずかに電流が流れる。この電流に
より、ウエハと電極間にジョンソンラーベック力が働
き、より強力にウエハを吸着することができる。
体の抵抗率を１０9 Ω・ｃｍ〜１０ 13Ω・ｃｍとすれ
ば、ウエハを通してわずかに電流が流れる。この電流に
より、ウエハと電極間にジョンソンラーベック力が働
き、より強力にウエハを吸着することができる。
【００１４】
【実施例】図４に示す従来例において、プラズマ処理時
の自己バイアス電圧の低下を抑制するためには、ウエハ
５４とＲＦ電極５０で構成されたコンデンサ及びプラズ
マで構成された抵抗からなる電気回路の時定数を大きく
すればよい。このためには、ウエハ５４とＲＦ電極５０
で構成されたコンデンサの静電容量を大きくすればよ
い。
の自己バイアス電圧の低下を抑制するためには、ウエハ
５４とＲＦ電極５０で構成されたコンデンサ及びプラズ
マで構成された抵抗からなる電気回路の時定数を大きく
すればよい。このためには、ウエハ５４とＲＦ電極５０
で構成されたコンデンサの静電容量を大きくすればよ
い。
【００１５】静電容量を大きくするためには、コンデン
サの電極の面積を大きくするか、電極間の距離を短くす
るか、または誘電体の誘電率を大きくすればよい。電極
の面積は処理対象ウエハの大きさによって決まる。ま
た、静電チャック用の電極５２ａと５２ｂ間には通常２
〜４ｋＶ程度の電位差ができるため、誘電体部材５１に
は高い絶縁耐性が要求される。このため、誘電体部材５
１として使用可能な誘電体材料が制限され、誘電率を大
きくするにも限度がある。
サの電極の面積を大きくするか、電極間の距離を短くす
るか、または誘電体の誘電率を大きくすればよい。電極
の面積は処理対象ウエハの大きさによって決まる。ま
た、静電チャック用の電極５２ａと５２ｂ間には通常２
〜４ｋＶ程度の電位差ができるため、誘電体部材５１に
は高い絶縁耐性が要求される。このため、誘電体部材５
１として使用可能な誘電体材料が制限され、誘電率を大
きくするにも限度がある。
【００１６】従って、静電容量を大きくするためには、
ウエハ５４とＲＦ電極５０との距離を短くすることが有
効である。図４に示す静電チャックの構造では、ＲＦ電
極５０とウエハ５４との間に電極５２ａ、５２ｂが配置
されているため、ウエハ５４とＲＦ電極５０との距離を
短くすることは困難である。また、誘電体部材５１の厚
さが薄くなるため、機械的強度も弱くなる。
ウエハ５４とＲＦ電極５０との距離を短くすることが有
効である。図４に示す静電チャックの構造では、ＲＦ電
極５０とウエハ５４との間に電極５２ａ、５２ｂが配置
されているため、ウエハ５４とＲＦ電極５０との距離を
短くすることは困難である。また、誘電体部材５１の厚
さが薄くなるため、機械的強度も弱くなる。
【００１７】次に、図１を参照して、上記問題点を解決
した本発明の実施例による静電チャックの構造を説明す
る。図１（Ａ）は、本発明の実施例による静電チャック
１０の平面図、図１（Ｂ）は断面図を示す。図１（Ｂ）
に示すように、平坦な上面を有するセラミック等の誘電
体部材１内に、例えば銅で形成されたＲＦ電極２及び直
流電極３が埋め込まれている。処理ウエハは、誘電体部
材１の上面に載置される。ＲＦ電極２と直流電極３とは
同一平面内に配置されており、ウエハ載置面と両電極と
の距離は等しい。
した本発明の実施例による静電チャックの構造を説明す
る。図１（Ａ）は、本発明の実施例による静電チャック
１０の平面図、図１（Ｂ）は断面図を示す。図１（Ｂ）
に示すように、平坦な上面を有するセラミック等の誘電
体部材１内に、例えば銅で形成されたＲＦ電極２及び直
流電極３が埋め込まれている。処理ウエハは、誘電体部
材１の上面に載置される。ＲＦ電極２と直流電極３とは
同一平面内に配置されており、ウエハ載置面と両電極と
の距離は等しい。
【００１８】図１（Ａ）に示すように、直流電極３はウ
エハ載置面の外周部近傍領域に、ＲＦ電極２を取り囲む
ように配置されている。各電極は、処理対象ウエハの形
状に合わせて、円形状もしくはリング状にされている。
また、直流電極３は２つの電極３ａ、３ｂに分割され、
相互に同心円状に配置されている。
エハ載置面の外周部近傍領域に、ＲＦ電極２を取り囲む
ように配置されている。各電極は、処理対象ウエハの形
状に合わせて、円形状もしくはリング状にされている。
また、直流電極３は２つの電極３ａ、３ｂに分割され、
相互に同心円状に配置されている。
【００１９】図１（Ｂ）に示すように、ＲＦ電極２に
は、マッチング回路６を介して高周波電源５から高周波
電圧が印加される。直流電極３ａには、ローパスフィル
タ８ａを介して直流電源７ａから負電圧が印加され、直
流電極３ｂには、ローパスフィルタ８ｂを介して直流電
源７ｂから正電圧が印加される。
は、マッチング回路６を介して高周波電源５から高周波
電圧が印加される。直流電極３ａには、ローパスフィル
タ８ａを介して直流電源７ａから負電圧が印加され、直
流電極３ｂには、ローパスフィルタ８ｂを介して直流電
源７ｂから正電圧が印加される。
【００２０】例えば、６インチウエハを吸着する場合、
誘電体部材１を６インチよりも１ｃｍ程度小さい径と
し、厚さを約１ｃｍ、ウエハ載置面とＲＦ電極２との距
離ｄを０．５ｍｍ程度、ＲＦ電極２、直流電極３ａ、３
ｂの各隙間は約１ｍｍとすればよい。
誘電体部材１を６インチよりも１ｃｍ程度小さい径と
し、厚さを約１ｃｍ、ウエハ載置面とＲＦ電極２との距
離ｄを０．５ｍｍ程度、ＲＦ電極２、直流電極３ａ、３
ｂの各隙間は約１ｍｍとすればよい。
【００２１】図２は、図１に示す静電チャック１０を組
み込んだプラズマ処理装置の一例を示す。真空排気可能
な処理容器２０内の上方にプラズマ発生室２２、下方に
処理室２１が画定されている。プラズマ発生室２２には
ガス導入管２６から処理ガスが導入され、処理室２１に
設けられたガス排気管２７から排気される。処理室２１
の下方に静電チャック１０が取り付けられている。プラ
ズマ処理時には、静電チャック１０のウエハ載置面に処
理ウエハ１１が吸着される。
み込んだプラズマ処理装置の一例を示す。真空排気可能
な処理容器２０内の上方にプラズマ発生室２２、下方に
処理室２１が画定されている。プラズマ発生室２２には
ガス導入管２６から処理ガスが導入され、処理室２１に
設けられたガス排気管２７から排気される。処理室２１
の下方に静電チャック１０が取り付けられている。プラ
ズマ処理時には、静電チャック１０のウエハ載置面に処
理ウエハ１１が吸着される。
【００２２】プラズマ発生室２２の周囲に、高周波コイ
ル２３が巻かれている。高周波コイル２３には、マッチ
ング回路２４を通してＲＦ電源２５から高周波電流が流
される。プラズマ発生室２２内に処理ガスを導入し、高
周波コイル２３に高周波電流を流すと、誘導性プラズマ
が発生する。プラズマ中のイオンが自己バイアスされた
ウエハ１１に入射して、ウエハ１１の表面がプラズマ処
理される。
ル２３が巻かれている。高周波コイル２３には、マッチ
ング回路２４を通してＲＦ電源２５から高周波電流が流
される。プラズマ発生室２２内に処理ガスを導入し、高
周波コイル２３に高周波電流を流すと、誘導性プラズマ
が発生する。プラズマ中のイオンが自己バイアスされた
ウエハ１１に入射して、ウエハ１１の表面がプラズマ処
理される。
【００２３】図１に示す構造の静電チャックでは、ウエ
ハ載置面とＲＦ電極２との間に直流電極がないため、図
４の従来例に比べてウエハとＲＦ電極との距離ｄを短く
することが容易になる。距離ｄを短くすることにより、
ウエハとＲＦ電極で形成されるコンデンサの静電容量を
大きくすることができる。このため、上述のように、高
密度プラズマを使用した場合でも比較的大きな自己バイ
アス電圧が発生する。
ハ載置面とＲＦ電極２との間に直流電極がないため、図
４の従来例に比べてウエハとＲＦ電極との距離ｄを短く
することが容易になる。距離ｄを短くすることにより、
ウエハとＲＦ電極で形成されるコンデンサの静電容量を
大きくすることができる。このため、上述のように、高
密度プラズマを使用した場合でも比較的大きな自己バイ
アス電圧が発生する。
【００２４】図１（Ｂ）では、ＲＦ電極２と直流電極３
が同一平面内に配置されている場合について説明した
が、ＲＦ電極２を直流電極３よりもウエハ載置面に近づ
けてもよい。逆に、十分な静電容量が得られるのであれ
ばＲＦ電極２を直流電極３よりもウエハ載置面から離し
てもよい。例えば、ＲＦ電極２とウエハ間との静電容量
が１０００ｐＦ以上あれば、十分な自己バイアス電圧を
確保することができる。図１（Ａ）のＲＦ電極２の直径
が５ｃｍのとき比誘電率が１４．３９以上の絶縁体を使
用すれば、ＲＦ電極２とウエハ載置面との間隔ｄが１ｍ
ｍでも１０００ｐＦの静電容量を確保することができ
る。
が同一平面内に配置されている場合について説明した
が、ＲＦ電極２を直流電極３よりもウエハ載置面に近づ
けてもよい。逆に、十分な静電容量が得られるのであれ
ばＲＦ電極２を直流電極３よりもウエハ載置面から離し
てもよい。例えば、ＲＦ電極２とウエハ間との静電容量
が１０００ｐＦ以上あれば、十分な自己バイアス電圧を
確保することができる。図１（Ａ）のＲＦ電極２の直径
が５ｃｍのとき比誘電率が１４．３９以上の絶縁体を使
用すれば、ＲＦ電極２とウエハ載置面との間隔ｄが１ｍ
ｍでも１０００ｐＦの静電容量を確保することができ
る。
【００２５】円形のＲＦ電極２、円環状の直流電極３
ａ、３ｂを用いる場合を説明したが、吸着すべき対象物
の形状に合わせた他の形状としてもよい。例えば、オリ
エンテーションフラットに合わせて、円及び円環の一部
を切り欠いた形状や多角形の形状を用いてもよい。
ａ、３ｂを用いる場合を説明したが、吸着すべき対象物
の形状に合わせた他の形状としてもよい。例えば、オリ
エンテーションフラットに合わせて、円及び円環の一部
を切り欠いた形状や多角形の形状を用いてもよい。
【００２６】直流電極３ａに正電圧、直流電極３ｂに負
電圧を印加することにより、ウエハ載置面に載置したウ
エハを静電吸着することができる。静電吸着の一つの目
的は、静電チャックを通してプラズマ処理中のウエハの
温度制御を行うことである。プラズマ処理中のウエハの
温度上昇はウエハ外周部近傍領域から始まる傾向があ
る。
電圧を印加することにより、ウエハ載置面に載置したウ
エハを静電吸着することができる。静電吸着の一つの目
的は、静電チャックを通してプラズマ処理中のウエハの
温度制御を行うことである。プラズマ処理中のウエハの
温度上昇はウエハ外周部近傍領域から始まる傾向があ
る。
【００２７】図１（Ａ）に示すように、静電吸着用の直
流電極３をウエハ吸着面の外周部近傍領域に配置する
と、ウエハ外周部近傍領域を強く吸着する。従って、ウ
エハ外周部近傍領域で静電チャックとの熱伝導が良好に
なり、ウエハ外周部の局所的な温度上昇を抑制すること
ができる。また、プラズマ処理中ウエハは負に帯電する
ため、正電極により強く吸着する。従って、２つに分割
した直流電極のうち外側の電極に正電圧を印加すること
が好ましい。
流電極３をウエハ吸着面の外周部近傍領域に配置する
と、ウエハ外周部近傍領域を強く吸着する。従って、ウ
エハ外周部近傍領域で静電チャックとの熱伝導が良好に
なり、ウエハ外周部の局所的な温度上昇を抑制すること
ができる。また、プラズマ処理中ウエハは負に帯電する
ため、正電極により強く吸着する。従って、２つに分割
した直流電極のうち外側の電極に正電圧を印加すること
が好ましい。
【００２８】図１では、静電吸着用の直流電極として、
正電圧印加用と負電圧印加用の２つの電極を設けた双極
式の場合を示したが、１つの電極のみを設けた単極式と
してもよい。単極式の場合には、ウエハが負に帯電して
いるプラズマ処理中は強く吸着することができるが、ウ
エハが帯電していないときの吸着力は弱い。プラズマ処
理中以外に強く吸着する必要がない場合には、構造が簡
単な単極式としてもよい。
正電圧印加用と負電圧印加用の２つの電極を設けた双極
式の場合を示したが、１つの電極のみを設けた単極式と
してもよい。単極式の場合には、ウエハが負に帯電して
いるプラズマ処理中は強く吸着することができるが、ウ
エハが帯電していないときの吸着力は弱い。プラズマ処
理中以外に強く吸着する必要がない場合には、構造が簡
単な単極式としてもよい。
【００２９】図１に示す静電チャックの静電吸着用電極
は、従来のものに比べて小さいため、吸着力が弱い。よ
り強い吸着力を得たい場合には、誘電体部材１の体積抵
抗率を１０9 〜１０13Ω・ｃｍとすることが好ましい。
誘電体部材１の体積抵抗率を１０9 〜１０13Ω・ｃｍと
することにより、直流電極３とウエハ間に微小電流が流
れ、クーロン力のみでなくジョンソンラーベック力も働
き、大きな吸着力を得ることができる。
は、従来のものに比べて小さいため、吸着力が弱い。よ
り強い吸着力を得たい場合には、誘電体部材１の体積抵
抗率を１０9 〜１０13Ω・ｃｍとすることが好ましい。
誘電体部材１の体積抵抗率を１０9 〜１０13Ω・ｃｍと
することにより、直流電極３とウエハ間に微小電流が流
れ、クーロン力のみでなくジョンソンラーベック力も働
き、大きな吸着力を得ることができる。
【００３０】上記実施例は、プラズマの電子密度が高く
なり、自己バイアス電圧が印加されにくくなった場合に
特に有効である。特に、プラズマの電子密度が１０11ｃ
ｍ-3以上のときに効果が高い。
なり、自己バイアス電圧が印加されにくくなった場合に
特に有効である。特に、プラズマの電子密度が１０11ｃ
ｍ-3以上のときに効果が高い。
【００３１】次に、図３を参照して実験結果を示しつ
つ、上記実施例の効果を説明する。図３（Ａ）は、実験
に使用した静電チャックの平面図、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）の一点鎖線Ｂ１−Ｂ１における断面図を示す。図
３（Ａ）に示すように、複数の扇形の電極２ａ〜２ｈが
セラミック製の誘電体部材１内の同一平面内に配置され
ている。各扇形電極２ａ〜２ｈは相互に絶縁されてお
り、単独に異なる電圧を印加することができる。
つ、上記実施例の効果を説明する。図３（Ａ）は、実験
に使用した静電チャックの平面図、図３（Ｂ）は図３
（Ａ）の一点鎖線Ｂ１−Ｂ１における断面図を示す。図
３（Ａ）に示すように、複数の扇形の電極２ａ〜２ｈが
セラミック製の誘電体部材１内の同一平面内に配置され
ている。各扇形電極２ａ〜２ｈは相互に絶縁されてお
り、単独に異なる電圧を印加することができる。
【００３２】図３に示す静電チャック１０を図２のプラ
ズマ処理装置に取り付けてＳｉＯ2膜のエッチングレー
トを測定した。使用したガスはＣＦ4 、ガス流量は１０
０ｓｃｃｍ、処理容器内の圧力は２０ｍｔｏｒｒ、コイ
ル２３に高周波電流を流すためのＲＦ電源２５の周波数
は１３．５６ＭＨｚ、電力は１ｋＷ、基板バイアス用高
周波電源５の周波数は１００ｋＨｚ、電力は５００Ｗで
ある。
ズマ処理装置に取り付けてＳｉＯ2膜のエッチングレー
トを測定した。使用したガスはＣＦ4 、ガス流量は１０
０ｓｃｃｍ、処理容器内の圧力は２０ｍｔｏｒｒ、コイ
ル２３に高周波電流を流すためのＲＦ電源２５の周波数
は１３．５６ＭＨｚ、電力は１ｋＷ、基板バイアス用高
周波電源５の周波数は１００ｋＨｚ、電力は５００Ｗで
ある。
【００３３】扇形電極２ａ〜２ｈのうち、一部を静電吸
着用の直流電源７ａもしくは７ｂに接続し、残りの扇形
電極を高周波電源５に接続した。また、参考のために全
ての扇形電極を直流電源７ａもしくは７ｂに接続して図
４に示す従来構成の静電チャックについてもエッチング
レートを測定した。高周波電源５に接続する扇形電極の
個数を変えれば、ウエハと扇形電極間の静電容量が変化
するため、図１（Ｂ）に示すウエハ載置面とＲＦ電極２
との間の距離ｄを変化させたと同等の効果が得られる。
着用の直流電源７ａもしくは７ｂに接続し、残りの扇形
電極を高周波電源５に接続した。また、参考のために全
ての扇形電極を直流電源７ａもしくは７ｂに接続して図
４に示す従来構成の静電チャックについてもエッチング
レートを測定した。高周波電源５に接続する扇形電極の
個数を変えれば、ウエハと扇形電極間の静電容量が変化
するため、図１（Ｂ）に示すウエハ載置面とＲＦ電極２
との間の距離ｄを変化させたと同等の効果が得られる。
【００３４】表１に実験結果を示す。
【００３５】
【表１】
【００３６】扇形電極２ａ〜２ｈを全て静電吸着用の直
流電極として使用し図４の構成としたとき、ウエハとＲ
Ｆ電極間の静電容量は３００ｐＦであった。このときの
自己バイアスは−１００Ｖ、エッチングレートは６０ｎ
ｍ／ｍｉｎであった。扇形電極の一部を高周波電源に接
続してウエハとＲＦ電極間の静電容量を大きくすると、
表１に示すように自己バイアス電圧の絶対値が大きくな
り、エッチングレートも増加した。また、ウエハとＲＦ
電極間の静電容量が大きいほどエッチングレートが大き
いことがわかる。
流電極として使用し図４の構成としたとき、ウエハとＲ
Ｆ電極間の静電容量は３００ｐＦであった。このときの
自己バイアスは−１００Ｖ、エッチングレートは６０ｎ
ｍ／ｍｉｎであった。扇形電極の一部を高周波電源に接
続してウエハとＲＦ電極間の静電容量を大きくすると、
表１に示すように自己バイアス電圧の絶対値が大きくな
り、エッチングレートも増加した。また、ウエハとＲＦ
電極間の静電容量が大きいほどエッチングレートが大き
いことがわかる。
【００３７】このように、ウエハとＲＦ電極間の静電容
量を大きくすることにより、大きな自己バイアス電圧を
発生し、エッチングレートを増加させることができた。
上記実験では、ＲＦ電極の面積を大きくして静電容量を
増加させたが、ＲＦ電極をウエハ載置面に近づけて静電
容量を増加させても同様の結果が得られるであろう。こ
のことから、図１（Ｂ）において、ＲＦ電極２を直流電
極３に比べてウエハ載置面の近くに、もしくは直流電極
３と同一平面内に配置することが好ましいといえる。ま
た、ＲＦ電極２の面積を直流電極３の面積よりも大きく
することが好ましい。
量を大きくすることにより、大きな自己バイアス電圧を
発生し、エッチングレートを増加させることができた。
上記実験では、ＲＦ電極の面積を大きくして静電容量を
増加させたが、ＲＦ電極をウエハ載置面に近づけて静電
容量を増加させても同様の結果が得られるであろう。こ
のことから、図１（Ｂ）において、ＲＦ電極２を直流電
極３に比べてウエハ載置面の近くに、もしくは直流電極
３と同一平面内に配置することが好ましいといえる。ま
た、ＲＦ電極２の面積を直流電極３の面積よりも大きく
することが好ましい。
【００３８】また、上記実験では、ＳｉＯ2 膜のエッチ
ングを行う場合について示したが、自己バイアス電圧を
利用してイオンをウエハに入射させるプラズマ処理を行
う場合にも、ウエハとＲＦ電極間の静電容量を大きくす
ることにより処理速度を増加することができるであろ
う。例えば、プラズマＣＶＤ等にも適用できるであろ
う。
ングを行う場合について示したが、自己バイアス電圧を
利用してイオンをウエハに入射させるプラズマ処理を行
う場合にも、ウエハとＲＦ電極間の静電容量を大きくす
ることにより処理速度を増加することができるであろ
う。例えば、プラズマＣＶＤ等にも適用できるであろ
う。
【００３９】上記実施例では、誘電体部材としてセラミ
ックを使用した場合について説明したが、その他の誘電
体材料を使用してもよい。例えば、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）、ゴム、ガラスエポキシ、ポリイミド等の高分子膜
を使用してもよい。
ックを使用した場合について説明したが、その他の誘電
体材料を使用してもよい。例えば、アルミナ（Ａｌ2 Ｏ
3 ）、ゴム、ガラスエポキシ、ポリイミド等の高分子膜
を使用してもよい。
【００４０】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ウエハを静電チャックに吸着してプラズマ容器内に配置
し、ウエハに効率的に自己バイアス電圧を発生させるこ
とができる。これにより、プラズマ処理速度を向上させ
ることができる。
ウエハを静電チャックに吸着してプラズマ容器内に配置
し、ウエハに効率的に自己バイアス電圧を発生させるこ
とができる。これにより、プラズマ処理速度を向上させ
ることができる。
【図１】本発明の実施例による静電チャックの平面図、
断面図及び電源系統図である。
断面図及び電源系統図である。
【図２】本発明の実施例で使用したプラズマ処理装置の
概略断面図と電源系統図である。
概略断面図と電源系統図である。
【図３】実施例の効果確認実験で使用した静電チャック
の平面図及び断面図である。
の平面図及び断面図である。
【図４】従来例による静電チャックの断面図及び電源系
統図である。
統図である。
１、５１ 誘電体部材 ２、５０ ＲＦ電極 ３、５２ａ、５２ｂ 直流電極 ５、２５ 高周波電源 ６、２４ マッチング回路 ７ａ、７ｂ 直流電源 ８ａ、８ｂ ローパスフィルタ １０、５３ 静電チャック １１、５４ ウエハ ２０ 処理容器 ２１ 処理室 ２２ プラズマ発生室 ２３ コイル ２６ ガス導入管 ２７ ガス排気管
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/3065 Ｈ０１Ｌ 21/302 Ｂ
Claims (7)
- 【請求項１】 基板を保持するための平坦な上面を有す
る誘電体層と、 前記誘電体層の下に配置され、該誘電体層の上面の上に
配置された基板と共に、該誘電体層を挟んでコンデンサ
を形成し、高周波電圧が印加される第１の電極と、 前記誘電体層の下に配置され、前記第１の電極と絶縁さ
れ、直流電極が印加される第２の電極とを有し、 前記第１の電極と前記誘電体層の上面との距離は、前記
第２の電極と前記誘電体層の上面との距離以下である静
電吸着装置。 - 【請求項２】 基板を保持するための平坦な上面を有す
る誘電体層と、 前記誘電体層の下に配置され、高周波電圧が印加される
第１の電極と、 前記誘電体層の下に配置され、前記第１の電極と絶縁さ
れ、直流電極が印加される第２の電極とを有し、 前記第１の電極と前記誘電体層の上面との距離は、前記
第２の電極と前記誘電体層の上面との距離以下であり、
前記誘電体層の上方から見たとき、前記第２の電極は、
前記第１の電極を取り囲むように配置されている静電吸
着装置。 - 【請求項３】 前記第２の電極は、リング状形状である
請求項２に記載の静電吸着装置。 - 【請求項４】 前記第２の電極は、相互に絶縁された少
なくとも２つの電極を含む請求項１に記載の静電吸着装
置。 - 【請求項５】 基板を保持するための平坦な上面を有す
る誘電体層と、 前記誘電体層の下に配置され、高周波電圧が印加される
第１の電極と、 前記誘電体層の下に配置され、前記第１の電極と絶縁さ
れ、直流電極が印加される第２の電極とを有し、 前記第１の電極と前記誘電体層の上面との距離は、前記
第２の電極と前記誘電体層の上面との距離以下であり、 前記第２の電極は、相互に絶縁され、同心円状に配置さ
れた少なくとも２つのリング状の電極を含む静電吸着装
置。 - 【請求項６】 前記誘電体層の体積抵抗率は１０9Ω・
ｃｍ〜１０13Ω・ｃｍである請求項１に記載の静電吸着
装置。 - 【請求項７】 基板を保持するための平坦な上面を有す
る誘電体層と、 前記誘電体層の下に配置され、高周波電圧が印加される
第１の電極と、 前記誘電体層の下に配置され、前記第１の電極と絶縁さ
れ、直流電圧が印加され、前記誘電体層の上方から見た
とき、前記第１の電極の外周を取り囲むように配置され
ている第２の電極とを有し、 前記誘電体層の上面に導体板を載置したとき、該導体板
と前記第１の電極との間の静電容量が１０００ｐＦ以上
である静電吸着装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3868895A JP3292270B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 静電吸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3868895A JP3292270B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 静電吸着装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08236602A JPH08236602A (ja) | 1996-09-13 |
| JP3292270B2 true JP3292270B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=12532243
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3868895A Expired - Lifetime JP3292270B2 (ja) | 1995-02-27 | 1995-02-27 | 静電吸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292270B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
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|---|---|---|---|---|
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| JP4666740B2 (ja) * | 2000-10-06 | 2011-04-06 | 川崎マイクロエレクトロニクス株式会社 | 半導体製造装置、被処理基板表面の処理方法およびプラズマ生成物の付着状態の観察方法 |
| KR101415551B1 (ko) * | 2008-01-25 | 2014-07-04 | (주)소슬 | 정전척, 이의 제조 방법 및 이를 포함하는 기판 처리 장치 |
| JP5938716B2 (ja) * | 2013-11-01 | 2016-06-22 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法 |
| JP6346855B2 (ja) | 2014-12-25 | 2018-06-20 | 東京エレクトロン株式会社 | 静電吸着方法及び基板処理装置 |
| JP6684428B2 (ja) * | 2016-04-23 | 2020-04-22 | 株式会社クリエイティブテクノロジー | 静電チャック |
| US10510575B2 (en) * | 2017-09-20 | 2019-12-17 | Applied Materials, Inc. | Substrate support with multiple embedded electrodes |
| US10555412B2 (en) | 2018-05-10 | 2020-02-04 | Applied Materials, Inc. | Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage |
| US11476145B2 (en) | 2018-11-20 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias |
| JP7451540B2 (ja) | 2019-01-22 | 2024-03-18 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | パルス状電圧波形を制御するためのフィードバックループ |
| US11508554B2 (en) | 2019-01-24 | 2022-11-22 | Applied Materials, Inc. | High voltage filter assembly |
| KR102376754B1 (ko) * | 2020-05-18 | 2022-03-18 | 재단법인 구미전자정보기술원 | 유기물 패터닝 공정을 통한 투명 정전척 제조 방법 |
| US11462389B2 (en) | 2020-07-31 | 2022-10-04 | Applied Materials, Inc. | Pulsed-voltage hardware assembly for use in a plasma processing system |
| JP2021010026A (ja) * | 2020-10-15 | 2021-01-28 | 東京エレクトロン株式会社 | 基板処理装置及び基板処理方法 |
| US11901157B2 (en) | 2020-11-16 | 2024-02-13 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and methods for controlling ion energy distribution |
| US11495470B1 (en) | 2021-04-16 | 2022-11-08 | Applied Materials, Inc. | Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma |
| US11948780B2 (en) | 2021-05-12 | 2024-04-02 | Applied Materials, Inc. | Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing |
| US11791138B2 (en) | 2021-05-12 | 2023-10-17 | Applied Materials, Inc. | Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing |
| US11967483B2 (en) | 2021-06-02 | 2024-04-23 | Applied Materials, Inc. | Plasma excitation with ion energy control |
| US20220399185A1 (en) | 2021-06-09 | 2022-12-15 | Applied Materials, Inc. | Plasma chamber and chamber component cleaning methods |
| US11810760B2 (en) | 2021-06-16 | 2023-11-07 | Applied Materials, Inc. | Apparatus and method of ion current compensation |
| US11569066B2 (en) | 2021-06-23 | 2023-01-31 | Applied Materials, Inc. | Pulsed voltage source for plasma processing applications |
| US11476090B1 (en) | 2021-08-24 | 2022-10-18 | Applied Materials, Inc. | Voltage pulse time-domain multiplexing |
| US11972924B2 (en) | 2022-06-08 | 2024-04-30 | Applied Materials, Inc. | Pulsed voltage source for plasma processing applications |
-
1995
- 1995-02-27 JP JP3868895A patent/JP3292270B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08236602A (ja) | 1996-09-13 |
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