JPH05275520A - 静電吸着装置及びプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、ウェーハを静電吸着する静電吸着装
置に関し、ウェーハ全面に均一な吸着力を得ることがで
き、ウェーハ表面全面に均一な温度分布を生じてさせる
ことのできる静電吸着装置を提供することを目的とす
る。 【構成】正電極２及び負電極４は、正電極２と負電極４
とが一定の間隔をおいて隣合い、正電極２と負電極４と
で構成される電界形成電極１４中央部から円周方向に螺
旋状に広がって形成されているように構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウェーハを静電吸着す
る静電吸着装置及びそれを用いたプラズマ処理装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＶＬＳＩの微細化が進み、真空中
でウェーハ処理を行う半導体製造装置の処理性能をさら
に向上させる必要が生じている。半導体製造装置におけ
るウェーハ処理の性能向上にとって、ウェーハの温度管
理を向上させてウェーハ表面が一定の温度分布を持つよ
うにすることが必要である。この真空中でのウェーハの
温度制御手段として、ウェーハを真空中で静電吸着させ
て保持する静電吸着装置が重要な役割を有している。静
電吸着装置は、ウェーハ処理時にウェーハを吸着保持す
ると共に、ウェーハに伝導された熱を静電吸着装置の電
極に伝達させてウェーハ表面の温度を制御することも目
的としているからである。

【０００３】従来の静電吸着装置には、１極式静電吸着
装置と２極式静電吸着装置があるが、ウェーハに電極を
設ける必要がない２極式静電吸着装置が主に真空中での
プラズマ処理時のウェーハ吸着手段として用いられてき
た。この２極式静電吸着装置の原理を図１５を用いて説
明する。ＤＣ電源６に接続された、電界形成電極である
正電極２及び負電極４上にウェーハ８を乗せて、ＤＣ電
源６から、正電極２に正電圧を印加し、負電極に負電圧
を印加すると、ウェーハ８は正電極２面及び負電極４面
に静電吸着される（図１５（ａ））。このときの吸着力
Ｆは、距離ｄ、誘電率ε、電極面積Ｓ、印加電圧Ｖとす
ると、ウェーハの電位は０Ｖであるから式１のように示
される。

【０００４】Ｆ＝εＶ² Ｓ／２ｄ² …（式１） さらに、図１５（ｂ）に示すように、ＲＦ電源１０を接
続して、正電極２及び負電極４にセルフバイアスを印加
し、ウェーハ上部にＲＦプラズマを発生させるプラズマ
処理装置に用いる静電吸着装置は、例えば平行平板型の
ＲＩＥ（反応性イオンエッチング）装置のウェーハ吸着
装置として用いられている。この場合は、ＲＦプラズマ
によるセルフバイアスが印加されることから正電極２と
負電極４とでは吸着力Ｆが異なる。正電極２での吸着力
Ｆ_A と、負電極４での吸着力Ｆ_Bは、セルフバイアス電
圧の大きさをＶ_RFとすると式２及び式３のように示され
る。

【０００５】 Ｆ_A ＝ε（Ｖ＋Ｖ_RF）² Ｓ／２ｄ² …（式２） Ｆ_B ＝ε｛（Ｖ−Ｖ_RF）² −（Ｖ＋Ｖ_RF）² ｝Ｓ／２ｄ
² ＝−２εＶＶ_RFＳ／ｄ² …（式３） 平行平板型のＲＩＥ装置のＲＦプラズマによるセルフバ
イアス電位は、数百ボルトから１Ｋボルト程度であり、
負電極に弱い反発力が生じる。

【０００６】上記ＲＦプラズマを発生する従来の２極式
静電吸着装置を図１６及び図１７を用いて説明する。図
１６は、正電極２及び負電極４のウェーハ吸着面の電極
形状が半円形である従来の静電吸着装置の平面図を示し
ている。図示のように、半円の円弧が向合って、対称に
半円形状の正電極２と負電極４が配置されている。図１
７は図１６のＡ−Ａ断面での吸着力を示している。横軸
はＡ−Ａ断面でのウェーハの各位置を示し、縦軸はウェ
ーハの各位置に働く吸着力を示している。実線はＲＦプ
ラズマを発生させない状態、即ちセルフバイアスの印加
を行わないときの吸着力を示している。セルフバイアス
の印加がないので、正電極２と負電極４の吸着力は同じ
である。破線はＲＦプラズマを発生させる状態、即ちセ
ルフバイアスの印加を行ったときの吸着力を示してい
る。式２及び式３に示したように、セルフバイアス電圧
の大きさＶ_RF分だけ、セルフバイアスの印加がない２極
間の中間電位の状態より、正電極２では吸着力が増加
し、負電極４では弱い反発力が生じている。横軸の中央
部はウェーハ中心であり電極間の隙間であるので吸着力
は働いていない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】図１８は、従来の静電
吸着装置に吸着されたウェーハの温度分布等を示す図で
ある。図１８（ａ）は、図１６に示す静電吸着装置に静
電吸着され、図１７の破線で示されたＲＦプラズマを発
生させるためのセルフバイアスが印加されている状態で
のウェーハ８表面の温度分布を等温線で示したものであ
る。この状態においてウェーハ８表面は、負電極４側の
方が高温度であり正電極２側にいくにしたがって低温度
となり、ウェーハ８表面に不均一な温度分布が生じてい
る。

【０００８】ウェーハ８の温度分布が不均一となる原因
を図１８（ｂ）を用いて説明する。図１８（ｂ）は、図
１８（ａ）のＡ−Ａ断面でのウェーハ８の吸着状態を示
している。ウェーハは一般的に多層膜の内部応力により
球状に凹又は凸に反っているため、図１７の破線に示す
ような、正電極２には大きな吸着力が発生し、負電極４
の弱い反発力が働くような場合は、図１８（ｂ）に示す
ように、微小ではあるがウェーハ８は、負電極４側で負
電極４から剥離してしまう。

【０００９】ウェーハ８が負電極４側で剥離してしまう
と、ＲＩＥ等の真空中でウェーハ８を吸着保持してウェ
ーハ処理を行う際にウェーハ８に伝導された熱のうち、
ウェーハ８の正電極２側に伝導した熱は正電極２側に伝
達されるが、ウェーハ８の負電極４側に伝導した熱は負
電極２側に十分伝達させることができず、従って、負電
極側のウェーハ８が高温度になる。

【００１０】実際にＲＩＥチャンバに上記の従来の静電
吸着装置を用いた場合のウェーハの温度測定結果を図１
９に示す。横軸はウェーハの位置をウェーハの中心から
の距離で示している。便宜上ウェーハを中心から右半分
と左半分に分け、中心からの距離をプラス、マイナスで
表示している。縦軸はウェーハの温度を示している。デ
ータは、静電吸着装置のＤＣ電源の極性を切替えて、ウ
ェーハ左半分に正電圧、右半分に負電圧を印加した場合
のウェーハ温度と、ウェーハ左半分に負電圧、右半分に
正電圧を印加した場合のウェーハ温度をそれぞれ電力を
変えて図中の●、○、▲、△に示すように全４回計測し
たものである。各データとも、ウェーハの負電圧を印加
した電極側のウェーハ温度が上昇してしまいウェーハの
温度分布が不均一であることを示していると共に、各デ
ータ間の温度ばらつきが大きく、温度制御特性が悪いこ
とを示している。

【００１１】このように、従来の静電吸着装置では、正
電極２と負電極４とで生じる吸着力が異なり、電極とウ
ェーハとの間で十分な熱的接触を得ることができなくな
り、ウェーハ表面全面に不均一な温度分布が生じてしま
うという問題がある。従って、ＲＩＥ等によるプラズマ
処理等のウェーハ処理の性能を向上させる妨げとなって
いるという問題がある。

【００１２】本発明の目的は、ウェーハ全面に均一な吸
着力を得ることができ、ウェーハ表面全面に均一な温度
分布を生じてさせることのできる静電吸着装置及びそれ
を用いたプラズマ処理装置を提供することにある。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記目的は、正電極と負
電極とを有し、前記正電極に直流正電圧を印加し、前記
負電極に直流負電圧を印加してウェーハを静電吸着する
電界形成電極を備え、前記正電極と前記負電極にＲＦバ
イアス電圧を印加して前記ウェーハ表面にプラズマを発
生させる静電吸着装置において、前記電界形成電極の前
記正電極及び前記負電極は、前記ウェーハの所定面積の
どの所定形状にも存在するように配置されていることを
特徴とする静電吸着装置によって達成される。

【００１４】また、上記目的は、上記静電吸着装置が取
付けられた処理室を有し、前記処理室内にプラズマを発
生させて前記静電吸着装置に吸着された前記ウェーハに
対してプラズマ処理をすることを特徴とするプラズマ処
理装置によって達成される。

【００１５】

【作用】本発明によれば、ウェーハの電位が正電極及び
負電極の中間電位ではない、例えばセルフバイアス電位
のようなときでも、ウェーハ全面について均一な吸着力
を得ることができ、ウェーハ温度のウェーハ内分布を最
小にすることができる。さらに本発明によれば、例えば
プラズマ処理時のウェーハ温度を一定に制御することに
よりウェーハ表面での反応を制御し、ウェーハ全面につ
いて均一の処理を行うことができる。

【００１６】

【実施例】本発明の第１の実施例による静電吸着装置及
びプラズマ処理装置を図１乃至図７を用いて説明する。
まず、本実施例による静電吸着装置の説明をする前に、
ウェーハの熱伝導について図１を用いて説明する。上述
の「発明が解決しようとする課題」においても説明した
ように、ウェーハは一般的に多層膜の内部応力により球
状に凹又は凸に反りが生じているので、静電吸着時の正
電極及び負電極により生じる吸着力を利用してウェーハ
表面の平面度の補正を行う必要がある。図１（ｂ）はウ
ェーハ８の反りが十分補正されないときのウェーハ８の
熱の流れを矢印付破線で示している。ウェーハ８は、正
電極及び負電極を内蔵した静電吸着電極１４表面にウェ
ーハ８中心部で保持されている。従って、ウェーハの温
度分布は図１（ａ）のように、ウェーハ中心部で低く、
ウェーハ８周辺部にいくに従い高くなる。それに対し
て、図１（ｄ）はウェーハ８の反りが十分補正されたと
きのウェーハ８の熱の流れを矢印付破線で示している。
ウェーハ８は静電吸着電極１４表面の広い範囲で吸着さ
れている。従って、ウェーハ８に伝導された熱の多くは
静電吸着電極１４表面にそのまま伝導し、図１（ｃ）に
示すウェーハ８の温度分布は、僅かにウェーハ８周辺部
の温度が高くなるだけでほぼ一定となる。

【００１７】従って、ＲＦプラズマを発生させる際のセ
ルフバイアスが印加されても、ウェーハ８の反りを十分
補正することができるような構造の正電極及び負電極を
形成する必要が生じる。そのためには、ウェーハ表面の
所定面積内に正電極と負電極の存在する比率を一定に
し、また正電極と不電極の隙間の比率を一定にして、ウ
ェーハ表面内のどの部分においても吸着力を一定にする
ことが必要となる。

【００１８】本実施例による静電吸着装置は、ウェーハ
８の反りを十分補正することができるような構造の正電
極及び負電極を用いたことに特徴を有している。図２を
用いて本実施例による静電吸着装置の正電極及び負電極
の構造を説明する。図２（ａ）は、ウェーハを保持する
静電吸着電極１４を構成する正電極２及び負電極４の平
面図である。正電極２及び負電極４は、正電極２と負電
極４とで構成される電界形成電極１４中央部から半径方
向に交互に繰返して同心円形状に形成されている。図２
（ａ）では、電界形成電極１４中央部に正電極２を形成
し、最外周に負電極４を形成した電界形成電極１４であ
る。図２（ｂ）は、図２（ａ）とは逆に、電界形成電極
１４中央部に負電極４を形成し、最外周に正電極２を形
成した電界形成電極１４である。

【００１９】これらの電界形成電極１４で得ることがで
きる吸着力を図３を用いて説明する。図３は図２のＡ−
Ａ断面での吸着力を示している。横軸はＡ−Ａ断面での
ウェーハの各位置を示し、縦軸はウェーハの各位置に働
く吸着力を示している。細い実線はＲＦプラズマを発生
させない状態、即ちセルフバイアスの印加を行わないと
きの吸着力を示している。セルフバイアスの印加がない
ので、図２（ａ）の電界形成電極１４でも図２（ｂ）の
電界形成電極１４でも正電極２と負電極４の吸着力は同
じである。

【００２０】太い実線及び破線はＲＦプラズマを発生さ
せた状態、即ちセルフバイアスの印加を行ったときの吸
着力を示している。式２及び式３に示したように、セル
フバイアス電圧の大きさＶ_RF分だけ、セルフバイアスの
印加がない２極間の中間電位の状態（図中細い実線）よ
り、正電極２では吸着力が増加し、負電極４では弱い反
発力が働いている。従って、中心部に正電極２が形成さ
れ最外周に負電極４が形成された図２（ａ）の電界形成
電極１４の吸着力（図３中太い実線）と、中心部に負電
極４が形成され最外周に正電極２が形成された図２
（ｂ）の電界形成電極１４の吸着力（図３中破線）は、
中間電位を挟んで反対側にあらわれる。

【００２１】図２（ａ）（ｂ）に示した同心円形状の正
及び負の電極２、４の電界形成電極１４にウェーハ８を
吸着させて得られるウェーハ８の温度分布を図４に示
す。図４（ａ）は、図２（ａ）に示す電界形成電極１４
を用い、図３の太い実線で示された吸着力で静電吸着さ
れたウェーハ８表面の温度分布を等温線で示したもので
ある。この状態においてウェーハ８表面は、ウェーハ８
中心部からウェーハ８周端部側に向かって温度が高くな
る。これは、電界形成電極１４の中心部が吸着力の大き
い正電極２であり、外周部が吸着力の小さい負電極４で
構成されているからである。従って、図４（ｂ）に示す
ように、ウェーハ８周辺部が電界形成電極１４に十分吸
着されず、電界形成電極１４への熱伝導が不十分となり
高温度になるからである。

【００２２】図４（ｃ）は、図２（ｂ）に示す電界形成
電極１４を用い、図３の破線で示された吸着力で静電吸
着されたウェーハ８表面の温度分布を等温線で示したも
のである。この状態においてウェーハ８表面は、ウェー
ハ８中心部からウェーハ８周端部側に向かって温度が高
くなる。しかし、図４（ａ）に示すよりもウェーハ８周
辺部での温度上昇は小さい。これは、電界形成電極１４
の中心部が弱い反発力の働く負電極４であり、外周部が
吸着力の大きい正電極２で構成されているからである。
従って、図４（ｄ）に示すように、ウェーハ８周辺部が
図４（ｂ）に示すものよりも電界形成電極１４に吸着さ
れるので、電界形成電極１４への熱伝導がより行われる
ので図４（ａ）よりも低温度になる。

【００２３】実際のプラズマ処理装置であるＲＩＥ装置
に、本実施例による電界形成電極１４を備えた静電吸着
装置を用いた場合のウェーハの温度測定結果を図７に示
す。図７の説明の前に、本実施例で用いたプラズマ処理
装置であるＲＩＥ装置を図５を用いて説明する。本実施
例に用いたＲＩＥ装置は、本実施例による電界形成電極
１４を備えた静電吸着装置を静電チャック２２に用いて
いる。静電チャック２２によりＳｉウェーハ２１を吸着
し保持する。静電チャック２２のウェーハ吸着保持面
は、処理室２３内に向けられている。処理室２３はＡｒ
プラズマを発生させるためのＡｒ導入口が設けられ、Ａ
ｒ流量を制御するマスフローコントローラ２４が取付け
られている。

【００２４】静電チャック２２下部のＲＦ電極２５は、
ＤＣ電源２７の極性を切替えることにより、中心から交
互に正又は負電極となるように繰返して同心円形状に形
成された電極である。このＲＦ電極２５は、水冷式であ
り、チラー２８により静電チャック２２の温度を制御す
るようになっている。静電チャック２２のＲＦ電極２５
にＤＣ電源２７から、＋１０００Ｖと−１０００Ｖの電
圧を印加し、静電チャック２２にＳｉウェーハ２１を吸
着させる。処理室２３内を排気後、処理ガスであるＡｒ
を導入して、ＲＦ電極２５に１３．５６ＭＨｚの高周波
電力をＲＦ電源２６から印加し、Ａｒプラズマを発生さ
せて所定の処理を行う。

【００２５】次に、本実施例で用いたプラズマ処理装置
であるＲＩＥ装置におけるウェーハ温度測定の構成を図
６を用いて説明する。図５に示したＲＩＥ装置の処理室
２３にＺｎＳ製窓３１を取付け、このＺｎＳ製窓３１を
介して赤外線カメラ３０によりウェーハ２１の表面を撮
影する。撮影信号は赤外線サーモグラフィ２９（富士通
製ＩＮＦＲＡ−ＥＹＥ５６０）により測定され、ウェー
ハの温度分布を知ることができる。

【００２６】このようにして、測定されたウェーハの温
度分布を図７を用いて説明する。ＲＩＥ装置での処理条
件は、Ａｒの流量が５０ｓｃｃｍ、圧力１５０ｍＴｏｒ
ｒ，ＲＦパワー５００Ｗ又は３００Ｗである。プラズマ
処理開始後から２分後のウェーハ直径方向の各点の温度
を示す。横軸はウェーハの位置をウェーハの中心からの
距離で示している。便宜上ウェーハを中心から右半分と
左半分に分け、中心からの距離をプラス、マイナスで表
示している。縦軸はウェーハの温度を示している。

【００２７】データは、静電吸着装置のＤＣ電源２７の
極性を切替えて、ＲＦ電極２５の中心部が正電極２とな
り最外周部が負電極４となる場合と、中心部が負電極４
となり最外周部が正電極２となる場合とをそれぞれ電力
を変えて図中の●、○、▲、△に示すように全４回計測
したものである。最外周が負電極４になった場合にウェ
ーハ温度が上昇してしまう現象は残っているがウェーハ
の温度分布は、従来のデータ（図１９）と比較して均一
化され、各データ間の温度ばらつきも減少して、温度制
御特性が向上したことが分かる。

【００２８】本発明の第２の実施例による静電吸着装置
を図８乃至図１１を用いて説明する。図８を用いて本実
施例による静電吸着装置の正電極及び負電極の構造を説
明する。図８は、ウェーハを保持する静電吸着電極１４
を構成する正電極２及び負電極４の平面図である。正電
極２及び負電極４は、電界形成電極１４中央部から半径
方向に放射状に広がって、正電極２と負電極４とが円周
方向に交互に繰返して形成されている。本実施例では、
中心から放射上に広がる扇形の正電極２と、同じく扇形
の負電極４を交互に配置して１２個の電極が形成されて
いる。

【００２９】この電界形成電極１４で得られる吸着力を
図９を用いて説明する。図９（ａ）は本実施例による電
界形成電極１４の外周での吸着力を示している。横軸は
ウェーハ外周での各電極の配置を示す。即ち、横軸左端
の０度の位置に正電極２を配し、順に円周上の正負各電
極２、４を配置したものである。図中、正電極２を＋、
負電極４を−で示している。横軸の数字は角度を表して
いる。縦軸は吸着力を示している。図中、実線で示した
のはセルフバイアスを印加しない場合の吸着力を示して
いる。正電極２と負電極４共に吸着力は同じである。破
線で示したのはセルフバイアス印加時の吸着力を示して
いる。セルフバイアス電圧の大きさＶ_RF分だけ、セルフ
バイアスの印加がない２極間の中間電位の状態（図中実
線）より、正電極２では吸着力が増加し、負電極４では
弱い反発力が生じている。

【００３０】図９（ｂ）は図８のＡ−Ａ断面での吸着力
を示している。横軸はＡ−Ａ断面でのウェーハの位置を
示し、縦軸はウェーハの各位置に働く吸着力を示してい
る。細い実線はＲＦプラズマを発生させない状態、即ち
セルフバイアスの印加を行わないときの吸着力を示して
いる。太い実線及び破線はＲＦプラズマを発生させた状
態、即ちセルフバイアスの印加を行ったときの吸着力を
示している。本実施例による正負両電極２、４は電極の
中心から半径方向に広がる扇形をしているので、半径方
向に電極面積が大きくなり、吸着力は中心部から周端部
に向かって大きくなっている。また、正電極２の吸着力
は中間電位（細い実線）より大きく、負電極４の吸着力
は中間電位より小さい。

【００３１】図８に示した本実施例による放射状の正及
び負電極２、４の電界形成電極１４にウェーハ８を吸着
させて得られるウェーハ８の温度分布を図１０に示す。
図１０（ａ）は、図８に示す電界形成電極１４を用い、
図９で示されたセルフバイアス印加時の吸着力で静電吸
着されたウェーハ８表面の温度分布を等温線で示したも
のである。この状態においてウェーハ８表面は、全体的
にはウェーハ８中心部の温度が低く、ウェーハ周端部に
向かって温度が高くなっている。そして、それは一様に
高くなるのではなく、半径方向で位置によりばらつきが
生じている。しかし、第１の実施例の静電吸着装置の温
度分布である図４（ｃ）に近い温度分布であり、従来の
静電吸着装置よりも温度分布が一定である面積が増加し
ている。図１０（ｂ）に示すように、ウェーハ８周辺部
も電界形成電極１４にほぼ十分吸着されている。

【００３２】実際のプラズマ処理装置であるＲＩＥ装置
に、本実施例による電界形成電極１４を備えた静電吸着
装置を用いた場合のウェーハの温度測定結果を図１１に
示す。ＲＩＥ装置での処理条件は、第１の実施例と同様
である。ＲＩＥ装置のＲＦ電極２５の電極形状は、中央
部から半径方向に放射状に広がって、正電極と負電極と
が円周方向に交互に繰返して形成されるものである。

【００３３】横軸はウェーハの位置をウェーハの中心か
らの距離で示している。便宜上ウェーハを中心から右半
分と左半分に分け、中心からの距離をプラス、マイナス
で表示している。縦軸はウェーハの温度を示している。
データは、静電吸着装置のＤＣ電源２７の極性を切替え
て、ＲＦ電極２５の放射状に形成されたそれぞれの電極
の正負を計測毎に切替えて、図中の●、○、▲、△に示
すように全４回計測したものである。ウェーハの温度分
布は、従来のデータと比較して均一化され、さらに第１
の実施例によるデータよりも各データ間の温度ばらつき
も減少して、温度制御特性が向上したことが分かる。

【００３４】本発明の第３の実施例による静電吸着装置
を図１２乃至図１４を用いて説明する。本実施例による
静電吸着装置も、第１及び第２の実施例と同様にウェー
ハ８の反りを十分補正することができるような構造の正
電極及び負電極を用いたことに特徴を有している。図１
２を用いて本実施例による静電吸着装置の正電極及び負
電極の構造を説明する。図１２は、ウェーハを保持する
静電吸着電極１４を構成する正電極２及び負電極４の平
面図である。正電極２及び負電極４は、正電極２と負電
極４とが一定の間隔をおいて隣合い、正電極２と負電極
４とで構成される電界形成電極１４中央部から円周方向
に螺旋状に広がって形成されている。

【００３５】螺旋状の両電極の幅を一定にし、両電極の
隙間の幅もウェーハ全面について等しくなるように配置
している。本実施例においては、螺旋状の電極幅は２ｍ
ｍであり、電極隙間も２ｍｍである。６インチウェーハ
の面積１７７ｃｍ² に対し、その１／１０である１７．
７ｃｍ² 当り、正電極２が４．４ｃｍ² 、負電極４が
４．４ｃｍ² の面積を有し、電極隙間が８．８ｃｍ² の
面積を有するようになっている。その比率はウェーハ全
面について一定になるようになっている。

【００３６】こうすることにより、吸着されるウェーハ
表面のどの部分（所定面積）に着目しても正電極２と不
電極４とが存在するようになる。従って、ＲＦプラズマ
の発生のためにセルフバイアスが印加されても、吸着さ
れるウェーハ表面のどの部分も吸着力が一定となり、ウ
ェーハの平面度を補正する補正力が一定となる。図１２
に示した２重螺旋構造の正及び負の電極２、４の電界形
成電極１４にウェーハ８を吸着させて得られるウェーハ
８の温度分布を図１３に示す。

【００３７】図１３（ａ）は、図１２に示す電界形成電
極１４を用い、ほぼ一定の吸着力で静電吸着されたウェ
ーハ８表面の温度分布を等温線で示したものである。こ
の状態においてウェーハ８表面は、ウェーハ８中心部か
ら広い面積に亘って低温度の領域が分布し、僅かにウェ
ーハ８周端部側で温度が少し高くなる。図１３（ｂ）に
示すように、ウェーハ８中心部から広い範囲が電界形成
電極１４に十分吸着されており、僅かにウェーハ８周端
部側で若干の剥離が認められる程度である。

【００３８】このように、ウェーハの平面度補正が良好
に行うことができるので、ウェーハの温度分布を一定に
することができ、さらに本実施例による静電吸着装置に
よればウェーハに対する冷却性能も一段と改善される。
また、本実施例の螺旋状電極とすることにより、第１の
実施例における同心円形状の電極構造に比較して、同心
円形状の電極を用いる場合に必要であった、残留電荷を
生じさせないために印加電圧の極性をウェーハ１枚おき
に切替える際に生じる極性切替えの影響がなくなる。従
って、正負の電極の極性切替えを行っても温度制御性能
の変化がなく、残留電荷の問題も生じない。

【００３９】実際のプラズマ処理装置であるＲＩＥ装置
に、本実施例による電界形成電極１４を備えた静電吸着
装置を用いた場合のウェーハの温度測定結果を図１４に
示す。ＲＩＥ装置での処理条件は、第１の実施例による
ものと同一である。横軸はウェーハの位置をウェーハの
中心からの距離で示している。便宜上ウェーハを中心か
ら右半分と左半分に分け、中心からの距離をプラス、マ
イナスで表示している。縦軸はウェーハの温度を示して
いる。

【００４０】データは、静電吸着装置のＤＣ電源２７の
極性を切替えて、螺旋状構造のＲＦ電極２５の二つの電
極のうちの一方（Ａ電極）に正電圧を印加し、他方（Ｂ
電極）に負電圧を印加した場合と、Ａ電極に負電圧を印
加し、Ｂ電極に正電圧を印加した場合とをそれぞれ電力
を変えて図中の●、○、▲、△に示すように全４回計測
したものである。図１４から明らかなように、ウェーハ
最外周でウェーハ温度が若干上昇する程度であり、ウェ
ーハの温度分布は従来のデータ（図１９）及び第１及び
第２の実施例のデータ（図７、図１１）と比較してより
均一化され、各データ間の温度ばらつきはほとんどなく
なっている。また、全４回の計測全体でも、ウェーハの
温度は８０度℃以下であり、冷却特性にも優れているこ
とが分かる。このように、本実施例による静電吸着装置
によれば、ウェーハの温度制御特性が著しく向上させる
ことができる。

【００４１】本発明は、上記実施例に限らず種々の変形
が可能である。例えば、上記実施例においては、正負の
電極形状を同心円、放射状、螺旋状にしたが、正電極と
負電極との間隔が２〜８ｍｍとなるように形成され、ウ
ェーハの単位面積（例えばウェーハ面積の１／１０）当
りの正負の電極の割合が１：１であり、且つの電極間隙
間の面積が一定比率であるようにすれば、正、負電極が
交互に形成された、例えば、さらに細かい同心円形状、
放射状形状等にすること、また細かい櫛歯形状にして
も、上記実施例と同様な効果を得ることができる。

【００４２】また、上記実施例では、ＲＩＥ装置に本発
明を適用したが、他のプラズマ処理装置、例えば、プラ
ズマＣＶＤ装置、スパッタリング装置、その他のエッチ
ング装置等に本発明を適用することができる。

【００４３】

【発明の効果】以上の通り、本発明によれば、ウェーハ
の電位が正電極及び不電極の中間電位ではない、例えば
セルフバイアス電位のようなときでも、ウェーハ全面に
ついて均一な吸着力を得ることができ、ウェーハ温度の
ウェーハ内分布を最小にすることができる。

【００４４】さらに本発明によれば、例えばプラズマ処
理時のウェーハ温度を一定に制御することによりウェー
ハ表面での反応を制御し、ウェーハ全面について均一の
処理を行うことができるので、より精密なＶＬＳＩの量
産が可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】ウェーハの熱伝導について説明する図である。

【図２】本発明の第１の実施例による静電吸着装置の電
極構造を説明する図である。

【図３】本発明の第１の実施例による静電吸着装置の吸
着力を示す図である。

【図４】本発明の第１の実施例による静電吸着装置に吸
着されたウェーハの温度分布等を示す図である。

【図５】第１の本実施例で用いたＲＩＥ装置を示す図で
ある。

【図６】第１の実施例で用いたウェーハ温度測定の構成
を示す図である。

【図７】第１の実施例の静電吸着装置を用いたウェーハ
温度測定結果を示す図である。

【図８】本発明の第２の実施例による静電吸着装置の電
極構造を説明する図である。

【図９】本発明の第２の実施例による静電吸着装置の吸
着力を示す図である。

【図１０】本発明の第２の実施例による静電吸着装置に
吸着されたウェーハの温度分布等を示す図である。

【図１１】第２の実施例の静電吸着装置を用いたウェー
ハ温度測定結果を示す図である。

【図１２】本発明の第３の実施例による静電吸着装置の
電極構造を説明する図である。

【図１３】本発明の第３の実施例による静電吸着装置に
吸着されたウェーハの温度分布等を示す図である。

【図１４】第３の実施例の静電吸着装置を用いたウェー
ハ温度測定結果を示す図である。

【図１５】２極式静電吸着装置の原理を説明する図であ
る。

【図１６】従来の静電吸着装置を説明する図である。

【図１７】従来の静電吸着装置の吸着力を示す図であ
る。

【図１８】従来の静電吸着装置に吸着されたウェーハの
温度分布等を示す図である。

【図１９】従来の静電吸着装置を用いたウェーハ温度測
定結果を示す図である。

【符号の説明】

２…正電極 ４…負電極 ６…ＤＣ電源 ８…ウェーハ １０…ＲＦ電源 １４…電界形成電極 ２１…Ｓｉウェーハ ２２…静電チャック ２３…処理室 ２４…マスフローコントローラ ２５…ＲＦ電極 ２６…ＲＦ電源 ２７…ＤＣ電源 ２８…チラー ２９…赤外線サーモグラフィ ３０…赤外線カメラ ３１…ＺｎＳ製窓

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 正電極と負電極とを有し、前記正電極に
   直流正電圧を印加し、前記負電極に直流負電圧を印加し
   てウェーハを静電吸着する電界形成電極を備え、前記正
   電極と前記負電極にＲＦバイアス電圧を印加して前記ウ
   ェーハ表面にプラズマを発生させる静電吸着装置におい
   て、 前記電界形成電極の前記正電極及び前記負電極は、前記
   ウェーハの所定面積のどの所定形状にも存在するように
   配置されていることを特徴とする静電吸着装置。
2. 【請求項２】 請求項１記載の静電吸着装置において、 前記正電極と前記負電極は、前記電界形成電極中央部か
   ら半径方向に交互に配置された同心円形状であることを
   特徴とする静電吸着装置。
3. 【請求項３】 請求項１記載の静電吸着装置において、 前記正電極及び前記負電極は、前記電界形成電極中央部
   から半径方向に放射状に形成され、前記正電極と前記負
   電極とが円周方向に交互に配置されていることを特徴と
   する静電吸着装置。
4. 【請求項４】 請求項１記載の静電吸着装置において、 前記正電極及び前記負電極は、前記正電極と前記負電極
   とが隣り合って前記電界形成電極中央部から螺旋状に広
   がって形成されていることを特徴とする静電吸着装置。
5. 【請求項５】 請求項１乃至４のいずれかに記載の静電
   吸着装置が取付けられた処理室を有し、前記処理室内に
   プラズマを発生させて前記静電吸着装置に吸着された前
   記ウェーハに対してプラズマ処理をすることを特徴とす
   るプラズマ処理装置。