JPH033252A - 試料保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 り墓よ五五里ユＩ 本発明は試料保持装置、より詳細には静電吸着作用を利
用して試料を吸着保持する静電チャックのごとき試料保
持装置に関し、特に、半導体集積回路の製造において、
試料を高真空下において吸着保持する場合などに用いら
れる試料保持装置に関する。

藍困Ω並１ 例えば、電子サイクロトロン共鳴（ＥｌｅｃｔｒｏｎＣ
ｙｃｌｏｔｒｏｎ　Ｒｅ５ｏｎａｎｃｅｌ　を利用して
生成されるＥＣＲプラズマにより、試料の表面上に所望
物質の薄膜を形成するためのＣＶ　Ｄ　（Ｃｈｅ＋＋＋
１ｃａｌ　ＶａｐｅｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）装置、あ
るいは試料の表面上に微細な回路パターンなどを形成す
るためのドライエツチング装置などの半導体集積回路の
製造装置においては、前記試料を、高真空状態に維持さ
れた処理室内に保持するために静電吸着力を利用した試
料保持装置が広く用いられている。

一般にこの種の試料保持装置は、第４図に示すような概
略構成となっている。すなわち、ＳＵＳ、Ａｊなどで形
成されたベースプレート１０に絶縁体材料を用いて形成
された試料台１１が載置され、この試料台１１には電極
１２が埋設され、試料台１１の上面に試料１６が載置さ
れている。そして、電極１２には交流分をカットする電
源用フィルター１３及び直流電源１４が接続されている
。

また、ベースプレートｌＯには、このベースプレート１
０に高周波を印加するための２００Ｗ−１，５ＫＷの高
周波印加用電源１５が接続されている。

従って、試料台１１中に埋設された電極１２に直流電源
１４かもフィルター１３を介して静電圧が印加されると
試料台１１が絶縁体などから形成されているため電極１
２と試料１６との間にコンデンサが形成され、電極１２
と試料１６の裏面との間に静電荷が蓄積される。そして
、これら蓄積された静電荷によって試料１６が試料台１
１上面に吸着され、試料台１１に固定される。

また、プラズマ生成室（図示せず）で生成されたプラズ
マは発散磁界に従って、ベースプレートｌＯおよび試料
台１１に向って矢印で示すごとくに流れる。この時ベー
スブレー）−１０に高周波印加用電源１５からの高周波
が印加されると、ベースプレート１０と試料台１１との
間に形成されるコンデンサを介して試料１６に高周波が
印加されることとなる。プラズマ中の負の電荷を有する
電子は正の電荷を有するイオンに比べて極端に質量が小
さいため、高周波に対して反応して移動する速度は大き
くなり、この移動速度の違いから、電子が統計的に多く
ベースプレート１０および試料１６の表面に捕捉され、
ベースプレートｌＯおよび試料１６の表面に負の電荷が
蓄積される。この蓄積された負の電荷により形成される
電界にプラズマ中の正の電荷を有するイオンが入ってく
ると、このイオンは略垂直的に試料１６上に吸引され、
このベースプレートｌＯ上に試料台１１を介して載置さ
れている試料１６にエツチング加工などが方向性よく効
率的に施されるようになっている。

この場合、ベースプレート１０と試料台１１との間に形
成されるコンデンサーを０２、試料台１１と試料１６と
の間に形成されるコンデンサーなＣ３、ベースプレート
ｌＯとプラズマとの間に形成されるコンデンサーをＣ４
として試料保持装置周辺の等価回路を表示すると第５図
のようになる。

日が　′しよ　とする課題 ところが上記に説明した従来の構成では、ベースプレー
トｌＯと試料台１１との間に形成されるコンデンサー６
２が試料台１１の大きさや材質などで決定されること、
試料台１１と電極１２との距離が通常１０ｍｍ以上とな
ること、およびプラズマを均一に試料１６に照射するた
めにベースプレートｌＯを大きくしている（一般に試料
の４倍程度の面積とする）ことなどによって前記ベース
プレート１０と試料台１１との間に形成されるコンデン
サーＣ２が非常に小さくなっている。このため、試料１
６にプラズマを照射しながらベースプレート１０に高周
波を印加しても、セルフバイアスがベースプレート１０
の表面により多く表われ、試料１６の表面にはほとんど
表われない、換言すれば、ベースプレートｌＯに印加し
た高周波のほとんどがベースプレート１０の表面で消費
され、従って試料１６上での大きなセルフバイアスを得
るためには大容量の高周波印加用電源１５を必要とする
などの問題があった。

なお、従来の構成では通常電極１２と試料１６下面との
間は０．５ｍｍ程度であり、電極１２とベースプレート
ｌＯとの間が１０ｍｍ以上あることおよびベースプレー
トＩＯと試料台１１との面積比が約４：ｌであることな
どからベースプレート１０に印加された高周波は３％程
度しか試料１６に影響を与えていなかった。

本発明は上記した問題点に鑑み発明されたものであって
、試料にプラズマを照射しながらベースプレートに高周
波を印加した場合、高周波電源の容量を大きくしなくて
も試料に大きなセルフバイアスが得られ、試料表面に微
細な回路バクーンなどを形成させるドライエツチングな
どが効率よくしかも精度よく行なえる試料保持装置を提
供することを目的としている。

課　を　゛するための　！ 上記した目的を達成するために本発明に係る試料保持装
置は、ベースプレートと、電極が埋設された試料台など
とから構成される試料保持装置において、前記ベースプ
レートに絶縁体層を介して高周波導入板が付設され、か
つ、前記電極と該高周波導入板とが配線されていること
を特徴とするものである。

止 上記した構成によればベースプレートに絶縁体層を介し
て高周波導入板が付設され、かつ、前記電極と該高周波
導入板とが配線されているので、前記ベースプレートと
試料台との間に形成されるコンデンサーと、前記ベース
プレートと前記高周波導入板との間に形成されるコンデ
ンサーとが並列的に構成される。従って、これらのコン
デンサーの合成されたかたちのコンデンサーが前記ベー
スプレートと前記試料台との間に形成されたコンデンサ
ーと同様の働きをし、前記ベースプレートに印加した高
周波が効率よく、試料に伝播される。従って高周波電源
の容量を太き（して、試料に高周波を働かせる必要もな
くなる。

！施廻 以下、本発明に係る試料保持装置の実施例を図面に基づ
いて説明する。

なお、従来例と同一機能の部品には同一の符合を付すこ
ととする。

第１図において、１０は５ＬＩＳ、　Ａｆｆｉなどで形
成されたベースプレートであり、このベースプレートｌ
Ｏに絶縁体材料であるセラミックなどで形成された試料
台１１が載置され、この試料台１１には電極１２が埋設
されている。電極１２には電源部から侵入する交流分を
カットするための電源用フィルター１３と直流電源１４
とが接続されている。また、ベースプレートｌＯには、
このベースプレー）−１０に高周波を印加するための高
周波印加用電源１５が接続され、さらに、ベースプレー
ト１０には絶縁体層２０を介してＳＵＳやＡＩで形成さ
れた高周波導入板２１が付設されている。そして、この
高周波導入板２１は直流電源１４からフィルター１３を
経て電極１２へ配線されている配線２２と接続されてい
る。

従って、試料台１１中に埋設された電極１２に直流電源
１４かもフィルター１３を介して静電圧が印加されると
試料台１１が絶縁体などから形成されているため電極１
２と試料１６との間にコンデンサーが形成され、電極１
２と試料１６の裏面との間に静電荷が蓄積される。そし
て、これら蓄積された静電荷によって試料１６が試料台
１１上面に吸着され、試料台１１に固定される。また、
プラズマ生成室（図示せず）で生成されたプラズマは発
散磁界に従って、ベースプレートｌＯおよび試料台１１
に向って矢印で示すごとくに流れる。この時ベースプレ
ート１０に高周波印加用電源１５からの高周波が印加さ
れると、ベースプレートｌＯと試料台１１との間に形成
されるコンデンサを介して試料１６に高周波が印加され
ることとなる。プラズマ中の負の電荷を有する電子は正
の電荷を有するイオンに比べて極端に質量が小さいため
、高周波に対して反応して移動する速度は大きくなり、
この移動速度の違いから、電子が統計的に多くベースプ
レートｌＯおよび試料１６の表面に浦捉され、ベースプ
レートｌＯおよび試料１６の表面に負の電荷が蓄積され
る。この場合、ベースプレートｌＯと試料台１１との間
に形成されるコンデンサーを０２、ベースプレート１０
と高周波導入板２１との間に形成されるコンデンサーを
Ｃ１、試料台１１と試料１６との間に形成されるコンデ
ンサーをＣ，ベースプレートｌＯとプラズマとの間に形
成されるコンデンサーを６４として本実施例に係る試料
保持装置周辺の等価回路を表示すると第２図のようにな
る。すなわち、従来の方法では、ベースプレートｌＯに
高周波を印加してもこの高周波が試料１６に効果を与え
るベースプレート１０と試料台１１との間に形成される
コンデンサー６２が非常に小さく、試料１６上での効果
はほとんどなかった（約３％程度）。

しかし、本実施例においては、ベースプレート１０と高
周波導入板２１との間に絶縁体層２０が介装されて、こ
れらベースプレート１０と高周波導入板２１との間にコ
ンデンサー０３が形成され、かつ、このコンデンサー〇
、がベースプレート１０と試料台１１との間に形成され
るコンデンサーＣ２と並列的に形成されている。このた
め、ベースプレート１０の高周波を印加した場合この高
周波が試料１６に効果を与えるコンデンサー容量は前記
コンデンサーＣ２とコンデンサー〇、とが合成されたか
たちのコンデンサー容量となり、ベースプレートｌＯに
印加された高周波のベースプレー）１０上で消費される
電力と試料１６に効果を与えるために消費される電力と
の比は（１）式で示され、非常に大きな効果を試料１６
に与えることができる。

１／（１／（Ｃ２＋Ｃ８１＋ｔ／Ｃ＋）／［ｃ４＋ｘ／
（ｔ／（ｃｔ＋ｃｉｌ　＋ｔ／ｃ＋）］・・・・・・　
（１１ また、高周波導入板２１の面積を調整することによって
ベースプレートｌＯと高周波導入板２１との間に形成さ
れるコンデンサー〇、の容量を変化させることができる
。このコンデンサー〇、の容量を調整することによって
ベースプレートｌＯに印加される高周波の試料１６への
効果を調整することができ、試料１６でのエツチング速
度などの調整が可能となる。

なお、ベースプレートｌＯに印加された高周波が試料１
６にどの程度効果を与えているかを確かめるために、試
料１６上のセルフバイアスＶｄｃを従来の試料保持装置
と本実施例に係る試料保持装置とで比較測定した結果を
、縦軸をセルフバイアスＶｄｃ　、横軸を高周波出力ｉ
ｌｌ　として第３図に示す。

このように、本実施例に係る試料保持装置が従来の試料
保持装置よりも７倍以上も大きなセルフバイアスＶｄｃ
が得られ、試料のエツチング加工などに多大の効果を与
えることが判る。

及亘五盈盟 以上の説明からも明らかなように１本発明に係る試料保
持装置は、ベースプレートに絶縁体層を介して高周波導
入板が付設され、かつ、前記電極と該高周波導入板とが
配線されているので前記ベースプレートと前記高周波導
入板との間にコンデンサーが形成される。そして、この
高周波導入板と試料台に埋設された電極とが配線されて
いるため、前記ベースプレートと前記高周波導入板との
間に形成されたコンデンサー（Ｃ１）と前記ベースプレ
ートと前記試料台との間に形成されるコンデンサー（Ｃ
２）とが並列的に接続形成されることになり、見掛は上
、前記ベースプレートと前記試料台との間に形成される
コンデンサー（Ｃ２）を非常に大きくしたように作用す
る。

このため、前記ベースプレートに印加された高周波は非
常に効率よく試料に高周波の効果を与えることになる。

従って、プラズマの試料への入射の方向性を良（して、
エツチングにおける加工精度を高めることができると共
に、エツチングの効率あるいは薄膜材料の堆積速度を高
めることもできる。

また、１ｉｉ７紀高周波導入板の大きさ（面積）を適当
に選択することによって、ベースプレートに印加する高
周波の出力を調整することな（試料への効果を調整する
ことができる。換言すればプラズマ出力、高周波出力を
一定にしておいても、前記高周波導入板の大きさを選択
することによって、試料の加工状態（例えば試料表面上
に微細な回路パターンなどを形成するための薄膜の堆積
速度あるいはエツチング速度など）を最適なものに選択
調整することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る試料保持装置の一実施例を示す概
略断面図、第２図は第１図の等価回路図、第３図は本実
施例に係る試料台でのセルフバイアスと従来の試料台で
のセルフバイアスの大きさを示すグラフ、第４図、第５
図は従来の試料保持装置の概略断面図およびその等価回
路図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ベースプレートと、電極が埋設された試料台など
   とから構成される試料保持装置において、前記ベースプ
   レートに絶縁体層を介して高周波導入板が付設され、か
   つ、前記電極と該高周波導入板とが配線されていること
   を特徴とする試料保持装置。