JP5685408B2 - 薄膜形成方法、エッチング方法 - Google Patents

Description

本発明は、静電吸着装置に関する。

現在、真空処理装置の真空槽内で処理対象物である基板を吸着保持する装置として静電吸着装置が用いられている。
図７は従来の静電吸着装置１１０の内部構成図、図８は同Ｆ−Ｆ線切断断面図を示している。

静電吸着装置１１０は、表面が平面状にされた誘電体から成るステージ１１１と、ステージ１１１の内部に互いに離間して配置された第一、第二の電極１１２ａ、１１２ｂと、第一、第二の電極１１２ａ、１１２ｂに直流電圧を印加する静電吸着電源１１５とを有している。
第一、第二の電極１１２ａ、１１２ｂはここでは櫛の歯状に形成され、歯の部分が互いに一定距離だけ離間してかみ合う向きに向けられている。

静電吸着電源１１５は、正電圧を出力する正電極と、負電圧を出力する負電極とを有している。第一、第二の電極１１２ａ、１１２ｂは静電吸着電源１１５の互いに異なる極性の電極に電気的に接続されている。

ステージ１１１の表面に電気絶縁性を有する基板が配置された状態で、静電吸着電源１１５から第一、第二の電極１１２ａ、１１２ｂに互いに異なる極性の直流電圧が印加されると、ステージ１１１の内部に生じた誘電分極により、基板はステージ１１１の表面に静電吸着される。

プラズマを用いたドライエッチングプロセスにおいて、従来の静電吸着装置１１０では、一枚の基板に加工できる加工形状や深さは、基板の静電容量の面内分布が均一な場合には、一種類のみであった。

そのため、一枚の基板にエッチングの深さや膜厚の異なる複数種類のデバイスが形成されるいわゆる乗り合い基板の製作は困難であり、複数種類の加工形状を得たい場合には、複数枚の基板に互いに異なるプロセスを用いて形状を作成する事でしか対応できず、複数回プロセスを繰り返すことになるため効率が悪かった。

また、乗り合い基板等の静電容量の面内分布が均一ではない基板をエッチングする場合には、静電吸着装置１１０から受ける静電吸着力の大きさに面内で差が生じるため、面内で同一の加工レートでエッチングすることが難しいという問題があった。

特開２００３−０４５９５１号公報 特開２００６−２６１４８９号公報

本発明は上記従来技術の不都合を解決するために創作されたものであり、その目的は、基板を複数の区画に区分けしたとき、各区画を区画毎に異なる大きさの力で静電吸着できる静電吸着装置を提供することにある。

上記課題を解決するために本発明は、表面が平面状にされた誘電体から成るステージと、前記ステージの内部に互いに離間して配置された三個以上の静電吸着電極と、各前記静電吸着電極に直流電圧を印加する静電吸着電源と、を有する静電吸着装置を用いた薄膜形成方法であって、前記ステージの前記表面を、一の区画が他の区画に含まれることがなく、かつ各区画がそれぞれ複数個の前記静電吸着電極を含むように、複数の区画に区分けし、前記ステージ上に基板を配置して前記基板の表面に薄膜を形成するときに、各区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に同一の値の電圧を印加し、隣り合う二つの前記区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に互いに異なる値の電圧を印加して、前記基板の表面に形成する前記薄膜は、同じ前記区間内では同じ性質にし、前記区画毎には異なる性質にする薄膜形成方法である。
本発明は、各前記静電吸着電極の前記ステージの前記表面に平行な断面積は１ｃｍ²以下にする薄膜形成方法である。
本発明は、表面が平面状にされた誘電体から成るステージと、前記ステージの内部に互いに離間して配置された三個以上の静電吸着電極と、各前記静電吸着電極に直流電圧を印加する静電吸着電源と、を有する静電吸着装置を用いたエッチング方法であって、前記ステージの前記表面を、一の区画が他の区画に含まれることがなく、かつ各区画がそれぞれ複数個の前記静電吸着電極を含むように、複数の区画に区分けし、前記ステージ上に基板を配置して前記基板の表面に形成された薄膜をエッチングするときに、各区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に同一の値の電圧を印加し、隣り合う二つの前記区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に互いに異なる値の電圧を印加して、前記薄膜の前記エッチングは、前記区画毎に異なる速度にするエッチング方法である。
本発明は、各前記静電吸着電極の前記ステージの前記表面に平行な断面積は１ｃｍ ² 以下にするエッチング方法である。

基板とステージとの間の熱抵抗を区画内では同一の値にし、異なる電圧が印加されている区画間では異なる値にすることができる。
基板に区画内では同一の形状を形成し、または同一の性質の薄膜を形成し、異なる電圧が印加されている区画間では異なる形状を形成し、または異なる性質の薄膜を形成することができる。

区画毎にエッチングの深さや膜厚が互いに異なる複数種類のデバイスを一枚の基板上に形成することができる。
静電容量の面内分布が均一ではない基板に、面内で同一の形状を形成し、または同一の性質の薄膜を形成できる。

本発明の静電吸着装置の内部構成図 本発明の静電吸着装置のＥ−Ｅ線切断断面図 本発明の静電吸着装置を有するプラズマエッチング装置の内部構成図 本発明の静電吸着装置を有するスパッタ成膜装置の内部構成図 本発明の静電吸着装置を有するＣＶＤ成膜装置の内部構成図 （ａ）、（ｂ）：静電吸着電極の形状と配置の例を説明するための図 従来の静電吸着装置の内部構成図 従来の静電吸着装置のＦ−Ｆ線切断断面図

＜静電吸着装置の構造＞
本発明の静電吸着装置の構造を説明する。
図１は静電吸着装置１０の内部構成図、図２は同Ｅ−Ｅ線切断断面図を示している。

静電吸着装置１０は、表面が平面状にされた誘電体から成るステージ１１と、ステージ１１の内部に互いに離間して配置された三個以上の静電吸着電極１２と、各静電吸着電極１２に直流電圧を印加する静電吸着電源１５とを有している。

図２を参照し、ここでは各静電吸着電極１２のステージ１１の表面に平行な断面形状は正方形であり、ステージ１１の表面に平行な一の平面上に行列状に配置されている。
図１を参照し、静電吸着電源１５は、接地電位に置かれた接地電極と、接地電位に対して正電位を出力する正電極と、接地電位に対して負電位を出力する負電極とを有している。

静電吸着装置１０は制御回路１４と制御装置１７とを有している。
制御回路１４はここでは、複数の変圧器１８と、複数の極性切替器１９とを有している。
各変圧器１８は、入力端子と、出力端子と、接地端子とを有している。各変圧器１８の接地端子は静電吸着電源１５の接地電極に電気的に接続され、出力端子はそれぞれ異なる静電吸着電極１２に電気的に接続され、入力端子はそれぞれ異なる極性切替器１９に電気的に接続されている。

各極性切替器１９は、制御装置１７から制御信号を受けると、制御信号に基づいて、静電吸着電源１５の正電極又は負電極のいずれか一方の電極と電気的に接続されるように構成され、すなわち変圧器１８の入力端子と静電吸着電源１５の正電極又は負電極のいずれか一方の電極とが電気的に接続されるようになっている。

各変圧器１８は、制御装置１７から制御信号を受けると、制御信号に基づいて、入力端子に印加された直流電圧の大きさを増幅又は減衰させて、出力端子から出力するように構成されている。

制御装置１７はここでは計算機であり、ステージ１１の表面を、一の区画が環状の区画に取り囲まれて、他の区画の内側に位置すること、即ち、一の区画が他の一区画に含まれることがなく、かつ各区画がそれぞれ複数個の静電吸着電極１２を含むように、複数の区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分けしたとき、各区画内Ａ〜Ｄに位置する静電吸着電極１２には区画毎に同一の値の電圧が印加され、隣り合う二つの区画内に位置する静電吸着電極１２には区画毎に互いに異なる値の電圧が印加されるように、各変圧器１８の電圧変化量と、各極性切替器１９が接続すべき静電吸着電源１５の電極とを決定するように構成されている。

制御装置１７はここでは、ステージ１１の表面上に配置された基板と、各静電吸着電極１２との相対位置関係があらかじめ分かるようにされており、基板に真空処理で形成されるべきパターンが予め定められている場合や、既にパターンが形成されている場合には、基板のパターンに従ってステージ１１の表面を区分けするようにされている。

各静電吸着電極１２のステージ１１の表面に平行な断面積は１ｃｍ²以下にされている。従って、各区画Ａ〜Ｄの境界線の位置は１ｃｍ以下の単位で決定できるようになっている。
本発明の各静電吸着電極１２の断面の形状は、図２に示すような正方形に限定されず、円形状や多角形状のものも本発明に含まれる。

本発明の各静電吸着電極１２の配置は、各静電吸着電極１２が互いに離間して配置されていれば、図２のように行列状に配置されている場合に限定されず、図６（ａ）に示すように千鳥配列にされている場合も本発明に含まれる。

また、図６（ｂ）に示すように、各静電吸着電極１２の断面の形状は帯状であり、ステージ１１の表面に平行な一の平面上に、長手方向が互いに平行に向けられて長手方向と直角な方向に一列に並んで配置されているものも本発明に含まれる。

しかしながら、図６（ｂ）の構造よりも図２や図６（ａ）の構造の方が、各静電吸着電極１２の断面積が小さく、ステージ１１の区画を基板のパターンに合わせて細かく区分けすることができるため好ましい。

＜静電吸着装置を有する真空処理装置の第一例＞
本発明の静電吸着装置１０を有する真空処理装置の第一例としてプラズマエッチング装置を説明する。
図３はプラズマエッチング装置２０の内部構成図を示している。

プラズマエッチング装置２０は、真空槽２１と、真空排気装置２２と、本発明の静電吸着装置１０と、基板冷却装置２６と、エッチングガス導入部２３と、プラズマ生成手段とを有している。
静電吸着装置１０のステージ１１は真空槽２１内に配置され、制御回路１４と、静電吸着電源１５と、制御装置１７は真空槽２１の外側に配置されている。

プラズマ生成手段はここでは対向電極２７と、プラズマ生成電源２９とを有している。
対向電極２７はステージ１１の表面と離間して対面する位置に配置されている。プラズマ生成電源２９は対向電極２７に電気的に接続され、ここでは対向電極２７に高周波電圧を印加できるように構成されている。

ステージ１１には表面と裏面とを貫通する貫通孔が設けられ、基板冷却装置２６はステージ１１の裏面側から貫通孔に接続されている。基板冷却装置２６は貫通孔内に温度管理された冷却ガスを放出できるように構成されている。
ステージ１１の表面に基板２５が配置された状態で、基板冷却装置２６から冷却ガスを放出させると、冷却ガスはステージ１１の表面と基板２５の裏面との間を流れ、基板２５が冷却されるようになっている。

基板２５とステージ１１との間の熱抵抗が均一な場合には、基板２５の裏面全体が均一に冷却されるようになっている。
真空排気装置２２は真空槽２１内に接続され、真空槽２１内を真空排気できるように構成されている。エッチングガス導入部２３は真空槽２１内に接続され、真空槽２１内にエッチングガスを導入できるように構成されている。
真空槽２１は接地電位におかれている。

プラズマエッチング装置２０の使用方法を、ＧａＡｓ基板のエッチングを例に説明する。
まず、比較例として、真空排気装置２２により、真空槽２１内を真空排気する。以後真空排気を継続して、真空槽２１内の真空雰囲気を維持する。

真空槽２１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽２１内に電気絶縁性を有する基板２５を搬入し、ステージ１１の表面に載置する。ここでは基板２５に直径４インチのＧａＡｓ基板を用いる。基板２５の静電容量の面内分布は面内で均一にされている。

図２を参照し、ステージ１１の表面をここでは４つの区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分けし、静電吸着電源１５から各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内に位置する各静電吸着電極１２にいずれも１０Ｖの直流電圧を印加させる。
基板冷却装置２６から冷却ガスを放出させて、ステージ１１上の基板２５を冷却させ、以後冷却を継続する。

エッチングガス導入部２３から真空槽２１内にエッチングガスを導入する。ここではエッチングガスとしてＣｌ₂ガスを用いる。
プラズマ生成電源２９から対向電極２７に高周波電圧を印加すると、導入されたエッチングガスがプラズマ化される。

プラズマ中の電子は基板２５に到達して、基板２５は負に帯電され、ステージ１１の表面に静電吸着される。静電吸着電極１２にはいずれも同じ大きさの正電圧が印加されており、基板２５の各区画Ａ〜Ｄ内に位置する各部分は同一の大きさの静電吸着力でステージ１１に吸着される。従って、基板２５とステージ１１との間の熱抵抗は各区画Ａ〜Ｄ間で同一にされ、基板２５の全体は均一に冷却される。

プラズマ中のラジカルは基板２５の表面に到達して、基板２５の表面がエッチングされる。
所定の時間エッチングを継続した後、プラズマ生成電源２９からの電圧供給を停止すると、プラズマが消失して、基板２５の静電吸着が解除される。

エッチングガス導入部２３からのエッチングガスの導入を停止し、基板冷却装置２６からの冷却ガスの放出を停止する。
真空槽２１内の真空雰囲気を維持しながら基板２５を真空槽２１の外側に搬出する。

基板２５の単位時間当たりに削られた深さである加工レートを各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分でそれぞれ求めると、各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分の加工レートはいずれも２０Å／ｍｉｎであった。

次いで、実施例として、真空槽２１内の真空雰囲気を維持しながら別の基板２５を搬入し、ステージ１１の表面上に載置する。基板２５には直径４インチのＧａＡｓ基板を用いる。基板２５の静電容量の面内分布は面内で均一にされている。

静電吸着電源１５から各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内に位置する静電吸着電極１２に、ここではそれぞれ０、２０、−２０、１０Ｖの直流電圧を印加させると、基板２５はステージ１１の表面に静電吸着される。
基板冷却装置２６から冷却ガスを放出させて、ステージ１１上の基板２５を冷却させ、以後冷却を継続する。

区画毎に異なる値の電圧が印加されているので、区画毎の静電吸着力の大きさは異なり、区画毎に基板２５とステージ１１との間の熱抵抗が異なっている。
比較例と同様にして、エッチングガス導入部２３から真空槽２１内にエッチングガスを導入する。エッチングガスにはＣｌ₂ガスを用いる。

プラズマ生成電源２９から対向電極２７に高周波電圧を印加すると、導入されたエッチングガスがプラズマ化される。プラズマ中のラジカルは基板２５の表面に到達して、基板２５の表面がエッチングされる。

所定の時間エッチングを継続した後、プラズマ生成電源２９からの電圧供給を停止し、エッチングガス導入部２３からのエッチングガスの導入を停止する。基板冷却装置２６からの冷却ガスの放出を停止する。

各区画Ａ〜Ｄ内に位置する静電吸着電極１２に以前とは逆極性の直流電圧を印加して、基板２５の静電吸着を解除させた後、真空槽２１内の真空雰囲気を維持しながら基板２５を真空槽２１の外側に搬出する。

基板２５の単位時間当たりに削られた深さである加工レートを各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分でそれぞれ求めると、各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する各部分の加工レートはそれぞれ２０、２０、３０、５Å／ｍｉｎであった。

比較例と実施例の計測結果を表１にまとめて示す。

つまり、各静電吸着電極１２に区画毎に異なる値の電圧を印加して基板２５を静電吸着させることで、区画毎に異なる加工レートでエッチングできることがわかる。

＜静電吸着装置を有する真空処理装置の第二例＞
本発明の静電吸着装置１０を有する真空処理装置の第二例としてスパッタ成膜装置を説明する。

図４はスパッタ成膜装置３０の内部構成図を示している。
スパッタ成膜装置３０は、真空槽３１と、真空排気装置３２と、本発明の静電吸着装置１０と、基板冷却装置３６と、スパッタガス導入部３３と、バッキングプレート３７と、スパッタ電源３９とを有している。
静電吸着装置１０のステージ１１は真空槽３１内に配置され、制御回路１４と、静電吸着電源１５と、制御装置１７は真空槽３１の外側に配置されている。

バッキングプレート３７はステージ１１の表面と離間して対面する位置に配置され、バッキングプレート３７のステージ１１の表面と対面する面にはターゲット３４が密着して固定されている。
スパッタ電源３９はバッキングプレート３７に電気的に接続され、ここではバッキングプレート３７に高周波電圧を印加できるように構成されている。

ステージ１１には表面と裏面とを貫通する貫通孔が設けられ、基板冷却装置３６はステージ１１の裏面側から貫通孔に接続されている。基板冷却装置３６は貫通孔内に温度管理された冷却ガスを放出できるように構成されている。

ステージ１１の表面に基板３５が配置された状態で、基板冷却装置３６から冷却ガスを放出させると、冷却ガスはステージ１１の表面と基板３５の裏面との間を流れて、基板３５が冷却されるようになっている。

基板３５とステージ１１との間の熱抵抗が均一な場合には、基板３５の裏面全体が均一に冷却されるようになっている。
真空排気装置３２は真空槽３１内に接続され、真空槽３１内を真空排気できるように構成されている。スパッタガス導入部３３は真空槽３１内に接続され、真空槽３１内にスパッタガスを導入できるように構成されている。

真空槽３１は接地電位におかれている。
スパッタ成膜装置３０の使用方法を、ＴｉＯ_x薄膜のスパッタ成膜を例に説明する（ｘは０より大きく２以下の実数である）。

まず、比較例として、真空排気装置３２により、真空槽３１内を真空排気する。以後真空排気を継続して、真空槽３１内の真空雰囲気を維持する。
バッキングプレート３７の表面にはあらかじめＴｉＯ_xのターゲット３４が固定されている。

真空槽３１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽３１内に電気絶縁性を有する基板３５を搬入し、ステージ１１の表面に載置する。基板３５の静電容量の面内分布は面内で均一にされている。

図２を参照し、ステージ１１の表面をここでは４つの区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分けし、静電吸着電源１５から各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内に位置する各静電吸着電極１２にいずれも１０Ｖの直流電圧を印加させる。
図４を参照し、基板冷却装置３６から冷却ガスを放出させて、ステージ１１上の基板３５を冷却させ、以後冷却を継続する。

スパッタガス導入部３３から真空槽３１内にスパッタガスを導入する。ここではスパッタガスとしてＡｒガスを用いる。
スパッタ電源３９からバッキングプレート３７に高周波電圧を印加すると、導入されたスパッタガスがプラズマ化される。

プラズマ中の電子は基板３５に到達して、基板３５は負に帯電され、ステージ１１の表面に静電吸着される。静電吸着電極１２にはいずれも同じ大きさの正電圧が印加されており、基板３５の各区画Ａ〜Ｄ内に位置する各部分は同一の大きさの静電吸着力でステージ１１に吸着される。従って、基板３５とステージ１１との間の熱抵抗は各区画Ａ〜Ｄ間で同一にされ、基板３５の全体は均一に冷却される。

プラズマ中のイオンはターゲット３４の表面に入射して、ターゲット３４をスパッタする。ターゲット３４から放出されたＴｉＯ_xの粒子は、基板３５の表面に到達して、基板３５の表面にＴｉＯ_xの薄膜が成膜される。
所定の時間スパッタを継続した後、スパッタ電源３９からの電圧供給を停止すると、プラズマが消失して、基板３５の静電吸着が解除される。

スパッタガス導入部３３からのスパッタガスの導入を停止し、基板冷却装置３６からの冷却ガスの放出を停止する。
真空槽３１内の真空雰囲気を維持しながら基板３５を真空槽３１の外側に搬出する。

基板３５に形成されたＴｉＯ_xの薄膜の体積抵抗率を各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分でそれぞれ求めると、各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分の体積抵抗率はいずれも１０¹⁴Ω／ｃｍ³であった。

次いで、実施例として、真空槽３１内の真空雰囲気を維持しながら別の基板３５を搬入し、ステージ１１の表面上に載置する。基板３５の静電容量の面内分布は面内で均一にされている。
静電吸着電源１５から各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内の静電吸着電極１２に、ここではそれぞれ０、２０、−２０、１０Ｖの直流電圧を印加させると、基板３５はステージ１１の表面に静電吸着される。

基板冷却装置３６から冷却ガスを放出させて、ステージ１１上の基板３５を冷却させ、以後冷却を継続する。
区画毎に異なる値の電圧が印加されているので、区画毎の静電吸着力の大きさは異なり、区画毎に基板３５とステージ１１との間の熱抵抗が異なっている。
比較例と同様にして、スパッタガス導入部３３から真空槽３１内にスパッタガスを導入する。

スパッタ電源３９からバッキングプレート３７に高周波電圧を印加すると、導入されたスパッタガスがプラズマ化される。プラズマ中のイオンはターゲット３４の表面に入射して、ターゲット３４の表面をスパッタする。ターゲット３４から放出されたＴｉＯ_xの粒子は、基板３５の表面に到達して、基板３５の表面にＴｉＯ_xの薄膜が成膜される。

所定の時間スパッタを継続した後、スパッタ電源３９からの電圧供給を停止し、スパッタガス導入部３３からのスパッタガスの導入を停止する。基板冷却装置３６からの冷却ガスの放出を停止する。

各区画Ａ〜Ｄ内に位置する静電吸着電極１２に以前とは逆極性の直流電圧を印加して、基板３５の静電吸着を解除させた後、真空槽３１内の真空雰囲気を維持しながら基板３５を真空槽３１の外側に搬出する。

基板３５に形成されたＴｉＯ_xの薄膜の体積抵抗率を各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分でそれぞれ求めると、各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する各部分の体積抵抗率はそれぞれ１０¹³、１０¹²、１０¹²、１０¹⁴Ω／ｃｍ³であった。

比較例と実施例の計測結果を表２にまとめて示す。

つまり、各静電吸着電極１２に区画毎に異なる値の電圧を印加して基板３５を吸着させることで、区画毎に異なる体積抵抗率のＴｉＯ_x薄膜を成膜できることがわかる。

＜静電吸着装置の第三の実施例＞
本発明の静電吸着装置１０を有する真空処理装置の第三例としてプラズマＣＶＤ成膜装置を説明する。
図５はＣＶＤ成膜装置４０の内部構成図を示している。

ＣＶＤ成膜装置４０は、真空槽４１と、真空排気装置４２と、本発明の静電吸着装置１０と、基板加熱装置と、シャワープレート４７と、原料ガス源４４と、反応ガス源４３と、プラズマ生成電源４９とを有している。
静電吸着装置１０のステージ１１は真空槽４１内に配置され、制御回路１４と、静電吸着電源１５と、制御装置１７は真空槽４１の外側に配置されている。

シャワープレート４７は中空の筐体であり、一面に複数の放出孔が設けられている。
シャワープレート４７はステージ１１の表面と離間して対面する位置に配置され、放出孔が設けられた面はステージ１１の表面と対面するように向けられている。

原料ガス源４４と反応ガス源４３は、それぞれ原料ガスと、原料ガスと混ざると反応する反応ガスとを放出するように構成されている。
原料ガス源４４と反応ガス源４３はそれぞれシャワープレート４７に接続され、原料ガス源４４から放出された原料ガスと反応ガス源４３から放出された反応ガスは、シャワープレート４７の放出孔に到達するまでは互いに混ざることはなく、放出孔から真空槽４１内に放出されてから混ざるようにされている。

シャワープレート４７にはプラズマ生成電源４９が電気的に接続され、シャワープレート４７に高周波電圧を印加できるように構成されている。
基板加熱装置はここでは電熱抵抗が埋め込まれたホットプレート４８と、加熱電源５０とを有している。ホットプレート４８はステージ１１の裏面に配置され、加熱電源５０はホットプレート４８内部の電熱抵抗に電気的に接続されている。

加熱電源５０から電熱抵抗に直流電流を流すと、電熱抵抗は発熱して、ステージ１１と、ステージ１１上に配置された基板４５とを加熱するようになっている。
基板４５とステージ１１との間の熱抵抗が均一な場合には、基板４５の裏面全体が均一に加熱されるようになっている。
真空排気装置４２は真空槽４１内に接続され、真空槽４１内を真空排気できるように構成されている。
真空槽４１は接地電位におかれている。

ＣＶＤ成膜装置４０の使用方法をＳｉＮ薄膜のＣＶＤ成膜を例に説明する。
まず、比較例として、真空排気装置４２により、真空槽４１内を真空排気する。以後真空排気を継続して、真空槽４１内の真空雰囲気を維持する。

真空槽４１内の真空雰囲気を維持したまま、真空槽４１内に電気絶縁性を有する基板４５を搬入し、ステージ１１の表面に載置する。基板４５の静電容量の面内分布は面内で均一にされている。

図２を参照し、ステージ１１の表面をここでは４つの区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに区分けし、静電吸着電源１５から各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内に位置する各静電吸着電極１２にいずれも１０Ｖの直流電圧を印加させる。
図５を参照し、加熱電源５０からホットプレート４８内部の電熱抵抗に直流電流を流して、ステージ１１上の基板４５を加熱させ、以後加熱を継続する。

ここでは原料ガスにＳｉＨ₄ガスを使用し、反応ガスにＮＨ₃ガスを使用する。
原料ガス源４４と反応ガス源４３から原料ガスと反応ガスをそれぞれ放出させると、原料ガスと反応ガスはシャワープレート４７の放出孔から真空槽４１内に放出されて混じり合う。

プラズマ生成電源４９からシャワープレート４７に高周波電圧を印加すると、放出された原料ガスと反応ガスがプラズマ化される。
プラズマ中の電子は基板４５に到達して、基板４５は負に帯電され、ステージ１１の表面に静電吸着される。静電吸着電極１２にはいずれも同じ大きさの正電圧が印加されており、基板４５の各区画Ａ〜Ｄ内に位置する各部分は同一の大きさの静電吸着力でステージ１１に吸着される。従って、基板４５とステージ１１との間の熱抵抗は各区画Ａ〜Ｄ間で同一にされ、基板４５の全体は均一に加熱される。

プラズマ中のラジカルは加熱された基板４５上で化学反応を起こし、基板４５の表面にＳｉＮの薄膜が形成される。
所定の時間ＣＶＤ成膜を継続した後、プラズマ生成電源４９からの電圧供給を停止すると、プラズマが消失して、基板４５の静電吸着が解除される。

原料ガス源４４と反応ガス源４３からの原料ガスと反応ガスの放出を停止し、加熱電源５０からの電流供給を停止する。
真空槽４１内の真空雰囲気を維持しながら基板４５を真空槽４１の外側に搬出する。

基板４５に形成されたＳｉＮの薄膜の屈折率を各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分でそれぞれ求めると、各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分の屈折率はいずれも１．９であった。

次いで、実施例として、真空槽４１内の真空雰囲気を維持しながら別の基板４５を搬入し、ステージ１１の表面上に載置する。基板４５の静電容量の面内分布は面内で均一にされている。
静電吸着電源１５から各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ内に位置する静電吸着電極１２に、ここではそれぞれ０、２０、−２０、１０Ｖの直流電圧を印加させると、基板４５はステージ１１の表面に静電吸着される。

加熱電源５０からホットプレート４８内部の電熱抵抗に直流電流を流して、ステージ１１上の基板４５を加熱させ、以後加熱を継続する。
区画毎に異なる値の電圧が印加されているので、区画毎の静電吸着力の大きさは異なり、区画毎に基板４５とステージ１１との間の熱抵抗が異なっている。

比較例と同様にして、原料ガス源４４と反応ガス源４３から原料ガスと反応ガスをそれぞれ放出させると、原料ガスと反応ガスはシャワープレート４７の放出孔から真空槽４１内に放出されて混じり合う。

プラズマ生成電源４９からシャワープレート４７に高周波電圧を印加すると、放出された原料ガスと反応ガスがプラズマ化される。プラズマ中のラジカルは加熱された基板４５上で化学反応を起こし、基板４５の表面にＳｉＮの薄膜が形成される。

所定の時間ＣＶＤ成膜を継続した後、プラズマ生成電源４９からの電圧供給を停止し、原料ガス源４４と反応ガス源４３からの原料ガスと反応ガスの放出を停止する。加熱電源５０からの電流供給を停止する。

各区画Ａ〜Ｄ内に位置する静電吸着電極１２に以前とは逆極性の直流電圧を印加して、基板４５の静電吸着を解除させた後、真空槽４１内の真空雰囲気を維持しながら基板４５を真空槽４１の外側に搬出する。

基板４５に形成されたＳｉＮの薄膜の屈折率を各区画Ａ〜Ｄに対応する各部分でそれぞれ求めると、各区画Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに対応する各部分の屈折率はそれぞれ１．８、１．９、２．１、１．９であった。

比較例と実施例の計測結果を表３にまとめて示す。

つまり、各静電吸着電極１２に区画毎に異なる値の電圧を印加して基板４５を吸着させることで、区画毎に異なる屈折率のＳｉＮ薄膜を成膜できることがわかる。

上記説明の実施例では、静電容量の面内分布が均一な基板に対して、各区画内に位置する静電吸着電極に区画毎に異なる値の電圧を印加して、基板の各区画内に位置する互いに異なる部分を互いに異なる大きさの力で静電吸着させ、互いに異なる形状を形成させ、または互いに異なる性質の薄膜を形成させたが、本発明は、静電容量の面内分布が均一ではない基板に対して、面内分布が分かっている場合には、面内分布に従って区画を区分けし、各区画内に位置する静電吸着電極に区画毎に異なる値の電圧を印加して、基板の面内を同一の大きさの力で静電吸着させ、面内で同一の形状を形成させ、または面内で同一の性質の薄膜を形成させることもできる。

本発明の静電吸着装置１０を有する真空処理装置２０、３０、４０のプラズマ生成手段は、真空槽内に導入されたガスをプラズマ化できるならば上記構成に限定されず、平行平板型、マグネトロン型、ＥＣＲ型、ヘリコン型、ＩＣＰ型等の他の公知技術で構成することもできる。

本発明の静電吸着装置１０は、上述のように、プラズマエッチング装置２０と、スパッタ成膜装置３０と、ＣＶＤ成膜装置４０とで使用するものに限定されず、プラズマアッシング装置等の基板の処理にプラズマを使用する他の真空処理装置で使用することもできる。

また本発明の静電吸着装置１０は、少なくとも一の区画内に位置する静電吸着電極に正電圧が印加され、他の区画内に位置する静電吸着電極に負電圧が印加されて双極型の静電吸着装置として使用される場合には、真空蒸着装置等の基板の処理にプラズマを使用しない真空処理装置で使用することもできる。

本発明の静電吸着装置１０で吸着対象とする基板や基板に形成する薄膜は、電気絶縁性を有するものであれば上述の材質に限定されず、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＰＺＴ、ＬｉＮｂＯ₃、ＳｉＣ等の材質も用いることができる。

１０……静電吸着装置
１１……ステージ
１２……静電吸着電極
１５……静電吸着電源

Claims (4)

1. 表面が平面状にされた誘電体から成るステージと、
   前記ステージの内部に互いに離間して配置された三個以上の静電吸着電極と、
   各前記静電吸着電極に直流電圧を印加する静電吸着電源と、
   を有する静電吸着装置を用いた薄膜形成方法であって、
   前記ステージの前記表面を、一の区画が他の区画に含まれることがなく、かつ各区画がそれぞれ複数個の前記静電吸着電極を含むように、複数の区画に区分けし、
   前記ステージ上に基板を配置して前記基板の表面に薄膜を形成するときに、
   各区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に同一の値の電圧を印加し、
   隣り合う二つの前記区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に互いに異なる値の電圧を印加して、
   前記基板の表面に形成する前記薄膜は、同じ前記区間内では同じ性質にし、前記区画毎には異なる性質にする薄膜形成方法。
2. 各前記静電吸着電極の前記ステージの前記表面に平行な断面積は１ｃｍ²以下にする請求項１記載の薄膜形成方法。
3. 表面が平面状にされた誘電体から成るステージと、
   前記ステージの内部に互いに離間して配置された三個以上の静電吸着電極と、
   各前記静電吸着電極に直流電圧を印加する静電吸着電源と、
   を有する静電吸着装置を用いたエッチング方法であって、
   前記ステージの前記表面を、一の区画が他の区画に含まれることがなく、かつ各区画がそれぞれ複数個の前記静電吸着電極を含むように、複数の区画に区分けし、
   前記ステージ上に基板を配置して前記基板の表面に形成された薄膜をエッチングするときに、
   各区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に同一の値の電圧を印加し、
   隣り合う二つの前記区画内に位置する前記静電吸着電極には区画毎に互いに異なる値の電圧を印加して、
   前記薄膜の前記エッチングは、前記区画毎に異なる速度にするエッチング方法。
4. 各前記静電吸着電極の前記ステージの前記表面に平行な断面積は１ｃｍ²以下にする請求項３記載のエッチング方法。

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