JPH09129716A

JPH09129716A - 静電吸着装置とその製造方法、ウエハ処理方法

Info

Publication number: JPH09129716A
Application number: JP28593795A
Authority: JP
Inventors: Seiichiro Sugano; 誠一郎菅野; Nobuo Tsumaki; 伸夫妻木; Taketo Usui; 建人臼井; Hiroyuki Kitsunai; 浩之橘内; Takeshi Yoshioka; 健吉岡; Nushito Takahashi; 主人高橋; Saburo Kanai; 三郎金井
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1995-11-02
Filing date: 1995-11-02
Publication date: 1997-05-16

Abstract

(57)【要約】【課題】プラズマの有無に係らずスイッチのオン／オ
フによってウエハの吸着脱離を行なうことができ、均一
なエッチング処理を行なうことができる静電吸着装置を
提供することである。【解決手段】外径がリング状電極１７の外径の７０パ
ーセント以上ある内電極１６を、互いに電気的に絶縁さ
れた状態で同心円状に配置し、この表面に表面が平坦な
誘電膜１５を形成する。そして、これら内電極とリング
状電極間に電位差を印加する。【効果】エッチング装置において、プラズマの有無に
係らずウエハの吸着脱離を行なうことができ、しかも均
一なエッチングを行なうことができる静電吸着装置を提
供できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置内のウエハの搬送時や、ウエハの処理を行なう際の
ウエハの固定に用いられる、静電気力を利用して被搬送
物を保持する静電吸着装置とその製造方法、及びウエハ
処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電気力を利用して被搬送物を保持する
方法は、特に半導体装置製造装置のウエハの搬送や各プ
ロセス中のウエハの固定に使用されている。ウエハの搬
送や固定を行なう際の保持方法としては、他にクランプ
を用いた機械的な保持方法等が考えられるが、静電気力
を用いる方が半導体ウエハの保持に関して有利な点が多
い。例えば、ウエハの処理面との機械的な接触部分がな
いために摩耗粉等によるウエハの汚染がない、ウエハ裏
面全面で吸着するのでウエハの反り、等を矯正でき、エ
ッチング等の微細加工の際に加工精度が確保される、吸
着面との接触がより確実となり、熱伝導性が改善され、
ウエハの温度制御が容易になる、等である。

【０００３】これまで処理中のウエハ固定に使用される
静電吸着装置の回路構成は、図４に示すモノポール型と
呼ばれるタイプのものが構造も単純であり主流である。
これは、一端で接地された直流電源１１を電極に接続
し、処理用のプラズマ７とプラズマに接しているチャン
バ６７（接地３８されている）を介して、ウエハ９を吸
着する方法である。図中、符号１０はイオンの入射を制
御してエッチング状態を制御するための交流電源、符号
６８は処理ガス１３のための吸入口、符号６９は排気口
をそれぞれ示している。

【０００４】しかし、この方法ではプラズマがない状態
ではウエハの固定を行なうことができないから、いくつ
かの問題がある。例えば、乾式エッチング過程ではイオ
ンや電子やラジカルがウエハに入射してくるために温度
が上昇するので、エッチング特性を改善するためにウエ
ハの裏面にガスを流して冷却することが行われている
が、モノポール型ではプラズマがない状態ではウエハの
吸着を行なうことができず、処理開始直後に冷却を行な
えないという温度制御性の問題がある。また、処理終了
後プラズマを切ってしまうとウエハは導通を取ることが
できず、ウエハに蓄えられた電荷が残り、残留吸着力が
発生し、次動作へ移れないという問題もある。さらに、
残留吸着力を取り除くために除電用のガスを流す等の対
策を施すと、これに要する時間が装置のスループットの
低下を惹き起こすという問題もある。

【０００５】そこで、プラズマの有無に係らずウエハの
吸着脱離を行なうことができる静電吸着方法が提案され
ている。その例としては、ウエハ処理面の外周や裏面に
導通用の端子を接触させて導通を取る方法や、誘電体の
内部に正負の電極パターンを埋め込み、これらの電極間
に電位差を発生させる方法が提案されており、それぞれ
特開平５−１８３０４３および特開平６−１２０３２９
に開示されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】前述したように、従来
処理中のウエハ固定用の静電吸着装置では、モノポール
が構造も簡単であり主流であった。しかし、モノポール
型ではプラズマなしではウエハを固定することができな
いことに起因する種々の問題を有している。そこでプラ
ズマの有無に係わらないウエハ固定法が必要となるが、
その方法としては、ウエハの処理面の外周やウエハの裏
面に導電性の部材を接触させて接地電位を与える方法
（特開平５−１８３０４３）や、誘電膜の内部に正負の
電極パターンを埋め込みこれらの電極間に電位差を与え
る方法（特開平６−１２０３２９）が提案されている。

【０００７】しかしながら、特開平５−１８３０４３の
場合のように、ウエハ処理面の外周部に接地電位を与え
るための電極を接触させと、接触部で発生する摩耗粉が
素子上に付着し、素子破壊を惹き起こすおそれがある。
また、任意の裏面から導通を取る場合には、プラズマか
ら入射する電子や、静電吸着用の直流電源からの電流が
端子に集中するため、その上部の素子に素子破壊や耐圧
劣化を惹き起こすことが考えられる。さらに、ウエハ裏
面の接触する外周部に接地用電極を埋め込む構造とする
際には、接地用電極材質が誘電膜と異なるので（エッチ
ングレートは異なる) 、プラズマによるエッチング処理
の繰返しにより段差が発生する。その結果、導通を取れ
なくなり、ウエハを吸着することができなくなるという
問題が予想される。

【０００８】また、特開平６−１２０３２９の場合のよ
うに、誘電膜の中に異なる極性の電極を埋め込んだ静電
吸着装置では、電極パターンによりウエハ面内のエッチ
ングに不均一が発生すると考えられる。例えば、誘電膜
内に電極が存在すると熱伝導性に分布ができることは容
易に予想されるが、エッチングに及ぼす温度の影響は特
開平６−１２０３２９中でも明らかにされている。ま
た、誘電体内部に極性の異なる電極が存在するので、ウ
エハ上に蓄えられる電子に分布を発生させる可能性が高
い。その結果、プラズマに分布が発生し、不均一な処理
となる問題がある。

【０００９】本発明の第１の目的は、プラズマの有無に
関係なくウエハの吸着保持を行なうことができ、脱離時
に残留吸着力が早く低下する静電吸着装置を提供するこ
とである。また、このときウエハの処理面に異物が発生
することがない静電吸着装置を提供することである。さ
らに、ウエハを吸着する面の大部分の電位を同一とする
ために、ウエハに入射する電子やイオンの均一性のより
よい静電吸着方法を提供することにある。本発明の第２
の目的は、本発明の静電吸着装置の製造方法を提供する
ことである。本発明の第３の目的は、本発明の静電吸着
装置を用いたウエハの処理方法を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明による静電吸着装置においては、誘電膜内部
に外径がリング状電極の外径の７０パーセント以上の内
電極を互いに電気的に絶縁した状態で同心円状に配置
し、上記内電極と上記リング状電極間に電圧を印加す
る。その際、上記リング状電極の電位を上記内電極の電
位よりも高くする。また、リング状電極上の誘電膜の厚
みを内電極上の誘電膜の厚みよりも小さくすればより効
果的に達成可能となる。上記内電極および上記リング状
電極は下部ブロックに対して絶縁シートによって絶縁し
てもよいが、冷媒によって絶縁してもよい。さらに、ウ
エハの処理終了後にウエハに帯電した電荷の除電は、ウ
エハの処理中に印加した電位とは逆の電位を印加するこ
とにより達成される。

【００１１】

【発明の実施の形態】本発明による静電吸着装置では、
ウエハを誘電膜上に載置するだけで直流電源を含む電気
回路が形成されるので、プラズマの有無に係らずウエハ
の吸着脱離を行なうことができる。その結果、エッチン
グの開始直後から温度制御性のよい、またエッチング処
理終了後除電の速い静電吸着装置を提供できる。さら
に、ウエハの処理面には何も接触することがないので、
異物による汚染を最小限に抑えることができる。さら
に、被吸着物を保持する部分の電位をできるだけ同一と
しているので、プラズマエッチングのように電子やイオ
ンにより加工を行なうような過程ではより均一な加工を
実現することができる。

【００１２】また、リング状電極上の誘電膜を内電極に
比べて薄くすれば、上述した効果をより効果的に実現す
ることができる。さらに、ウエハの処理終了後に、ウエ
ハの処理中に印加した電位とは逆の電位を印加すれば、
さらにスループットのよいウエハ処理方法を実現するこ
とができる。以下，本発明の実施の形態を図面にしたが
って説明する。

【００１３】図１は本発明になる静電吸着装置の第１の
実施の形態を示すもので、図３は、図１の装置を有磁場
マイクロ波プラズマ処理装置に適用した１例を示す。最
初に、図３に示す装置の構成と動作を簡単に説明する。
大気空間３内に石英管２９を設置し、これにより構成さ
れる真空処理室１内に静電吸着装置８を用いてウエハ９
を固定する。この静電吸着装置８に本発明の静電吸着装
置を適用しているが、詳細は後述する。続いて真空処理
室１内に処理ガス１３を導入する。処理ガスは、導波管
４を通って導入されるマイクロ波５と放電管２の周りに
取り付けられたコイル６の相互作用によりプラズマ７状
態となっている。ウエハの処理（こゝではプラズマ乾式
エッチング処理）は、プラズマ７中のイオンやラジカル
や電子の入射により行なわれるが、特にイオンの入射を
制御してエッチング状態を制御するのが高周波電源１０
である。また、静電吸着装置８はプラズマにより構成さ
れるセルフバイアスによっても固定可能ではあるが、ウ
エハの裏面に冷却ガスを流してウエハを冷却するため
（こゝでは図示しない）、確実にウエハを固定する必要
があり直流電源１１および１１’を接続して、電極に電
圧を印加して静電吸着装置の吸着力を確保する。なお、
符号１２および１２’は吸着力をオン／オフするための
スイッチを示している。また符号３０は、余分な処理ガ
ス、および反応生成物の排気を表わしており、真空ポン
プ等に接続されている（こゝには図示しない）。

【００１４】引き続き、本発明の第１の実施の形態であ
る静電吸着装置の構成の詳細説明を図１を用いて行な
う。図中、符号１４はアルミ製のブロックを示してお
り、この内部に内電極１６とリング状電極１７を内蔵し
た焼結体の誘電膜１５が導電性の接着剤により固定され
ている。こゝで、内電極１６の外径はリング状電極１７
の外径の７０パーセントとしている。これら内電極とリ
ング状電極には、外部の直流電源１１から電力を供給で
きるように電線１８が接続されている。また、ブロック
１４には貫通孔１９が設けられており、この貫通孔内に
は外部のロッド２０の上下運動によりウエハ９を上下で
きるプッシャ２１が設けられている。ブロック１４は、
下部ブロック２２に螺子２４によりＯリング２３を挿ん
で固定されている。このＯリング２３は下部ブロック内
に設けられ、ブロック１４の裏面に付けられたフィン３
４により形成される通路２５を流れる冷媒が外部に漏れ
ないようにするためのものである。符号２６は、ブロッ
ク１４と下部ブロック２２を外部から電気的に絶縁する
ための絶縁ブロックを示し、符号２７は保護カバーを示
し、接地電位が与えられている。符号２８は、内電極１
６とリング状電極１７に直流電圧を印加する電線をブロ
ック１４、下部ブロック２２、絶縁ブロック２６から絶
縁するための絶縁筒を示している。なお、符号３５は、
ブロック１４が直接プラズマに曝されることを防ぐため
のサセプタを示しており、また符号３３はウエハの処理
中の温度をモニタする温度計を示している。

【００１５】つぎに、内電極１６およびリング状電極１
７への直流電圧の印加方法を説明する。本実施例では、
内電極１６には電線１８’に対して、絶縁ガイド３
１’、コネクタ３２’、および高周波電源１０からの高
周波成分が接地電位に流れ込まないように設けられたブ
ロッキングコイル３６’を介して接地電位が与えられて
いる。一方、リング状電極１７は、内電極と同様に絶縁
ガイド３１とコネクタ３２およびブロッキングコイル３
６を介して、スイッチ３７の切替えに応じて、接地３８
または一端に接地電位が与えられた直流電源１１が接続
される。

【００１６】このように構成されたウエハの静電吸着装
置において、スイッチ３７を直流電源１１に接続すれば
内電極とリング状電極間に電位差を与えることができる
ため、プラズマの有無に係らずウエハを吸着することが
できる。また、このときスイッチの切替えによりリング
状電極１７に接地電位を与える場合にはプラズマから入
射していた電子や、静電吸着装置の直流電源から供給さ
れた電子は回路を通して除電されるので、素早くウエハ
を取り剥がすことができる。また、ウエハの吸着固定に
際してウエハの処理面に接触する部分がない構成となる
ため、異物による汚染を抑えることができる。

【００１７】図１の構成にて、内電極の外径をリング状
電極の外径の７０パーセントとしたが、その理由を詳し
く説明する。まず、図１の装置の等価回路を図１１に示
す。ウエハを吸着しているときの等価回路としては、直
流電源１１、スイッチ３７、ブロッキングコイル３６、
リング状電極１７上の誘電膜４９、ウエハ９、内電極１
６上の誘電膜３９、ブロッキングコイル３６’、接地３
８の直列回路と考えることができる。こゝで、リング状
電極上の誘電膜４９、内電極上の誘電膜３９は、それぞ
れ容量成分４０、４１と抵抗成分４２、４３の並列回路
と考えられる。こゝで、ウエハの抵抗率（１０Ωｃｍ程
度）は誘電膜の抵抗率（通常１０¹⁰Ωｃｍから１０¹³Ω
ｃｍ）に較べて非常に小さいので、無視できる程度と考
えられる。したがって、回路に印加される直流電圧は抵
抗成分４２、４３の抵抗値の比の割合で分担されること
になる。吸着力はウエハ９と各誘電膜４９、３９間に電
位差が発生したときに発生するから、抵抗成分４２、４
３の割合が重要になってくる。従来技術の中でも説明し
たように、プラズマを利用した技術では、誘電膜の中の
電極の電位がプラズマに影響を与えることが考えられる
ので、ウエハを支持する面は成可く同電位である方がよ
いことは明らかである。したがって、本実施例では内電
極の直径をできるだけ大きくする方がよいことになる
が、上記の理由により内電極に対してリング状電極が小
さ過ぎるとリング状電極上の抵抗が大き過ぎ、内電極上
に電圧が十分印加されないことになる。このような状況
下では、ウエハの冷却のためにウエハ裏面にヘリウム等
の冷却ガスを流すような場合、吸着力の弱い部分で冷却
ガス圧力により剥がれてしまうことが起こってくる。し
たがって、内電極に対してもガス圧に耐えるような吸着
力を発生しうる電圧が印加されなければならない。した
がって、内電極の直径を決定するのは直流電圧、吸着力
の二つであることがわかる。

【００１８】仮に、印加電圧を５００Ｖ、ウエハ冷却ガ
ス圧力を９３３Ｐａ（７Ｔｏｒｒ）としたときに設定し
得る内電極のリング状電極に対する直径の割合を求めて
みる。誘電膜の材質はアルミナに酸化チタンを添加した
もので、抵抗率は１０¹²Ωｃｍである。この誘電膜の吸
着力特性を予め測定したのが図１２である。冷却ガス圧
力が９３３Ｐａのとき、ウエハ裏面に発生する力は９.
２ｇｆ／ｃｍ²程度である。したがって、吸着力として
は多少余裕を見て２０ｇｆ／ｃｍ²は確保する必要があ
ると判断すると、図１２から電圧としては１００Ｖ必要
であることがわかる。誘電膜の膜厚が同一であれば、電
極上の誘電膜の抵抗値は電極の面積に反比例する。した
がって、リング状電極上の誘電膜に４００Ｖ、内電極上
に１００Ｖが印加されるとすると、面積比はリング状電
極：内電極＝１：４の割合まで内電極を大きくできる。
このときの内電極の直径はリング状電極の８９パーセン
トとなる。したがって、この条件では内電極はリング状
電極の直径の８９パーセントまで広げても吸着力として
は問題ないことになる。本実施例ではリング状電極の外
径に対して内電極の外径が７０パーセントであったが、
このときは面積比は１：１となり、電圧が均等に分担さ
れ、ウヘハ面内で均一な吸着状態となっていた。逆に７
０パーセント以下では、内側の吸着力の方が大きくなっ
てしまう。このときの問題としては、通常エッチング処
理ではウエハ外周部ほど温度上昇が大きいので外周部で
の吸着力が内部に較べて小さいと熱的コンタクトが悪化
し、温度制御性が悪くなることが挙げられる。したがっ
て、エッチング処理用の静電吸着装置としては避ける方
がよいことは明らかである。以上の考え方により、同心
円状の電極を有する静電吸着装置においては内電極の直
径をリング状電極の直径の７０パーセント以上とするこ
とにより、より均一な処理が可能となる。

【００１９】尚、図１では、内電極に対して接地電位を
与えた例を示したが、必ずしもそうである必要はなく、
別の電源を利用して電圧を印加してもよいし、内電極と
リング状電極に印加した電圧をフローティング状態にし
てもよい。また、内電極１６を接地し、リング状電極１
７に正電位を印加しても、内電極１６に負電位を印加
し、リング状電極１７に正電位を印加してもよい。重要
なのは、各電極間に印加される電圧の大きさとその割合
である。ただし、実際のプロセスでは、処理中のウエハ
はプラズマからの電子の入射によりチャージアップし、
自己バイアス電位を持つため、内電極とウエハ、外電極
とウエハ間の電位差が前述したように適正となるように
設定する必要がある。

【００２０】図２に本発明になる静電吸着装置の第２の
実施の形態を示す。この装置では、約３００μｍの厚み
の誘電膜５０を溶射により製作している。図中におい
て、図１と異なる図番の説明を行なうと、符号４６、４
７がそれぞれ内電極、リング状電極であり、絶縁材４４
により互いに絶縁されている。また内電極とリング状電
極が下部ブロックを介して導通しないように絶縁シート
４８が設けられている。こゝで、内電極の外径はリング
状電極の外径の７０パーセントとなっている。この状態
で、下部ブロックすなわち内電極にスイッチ３７’の切
替えにより直流電源１１’を接続し、リング状電極には
図１と同様の手法により接地電位を印加すれば、ウエハ
を介して回路が構成され、ウエハ９を吸着できる。前に
述べた理由により直流電源１１’の極性は図１の直流電
源１１の極性とは逆になっている。

【００２１】このように構成された静電吸着装置におい
ては、図１の場合と同様の効果を期待できるほか、誘電
膜の厚みを焼結により形成した場合よりも小さくできる
ので、熱通過率のよい、つまり温度制御性のよい静電吸
着方法を提供することができる。

【００２２】尚、内電極４６とリング状電極４７が下部
ブロック２２を通して導通しないように絶縁シート４８
を設けたが、こゝをＯリング等によりシールした状態で
冷媒（フロリーナート等）により絶縁してもよい。この
とき、内電極と下部ブロック間に流れる冷媒の流路とは
別の冷媒の流路（図示しない）を構成すればより効果的
である。このような構成にすれば、リング状電極上の温
度制御性をさらに向上することができる。

【００２３】つぎに、図５および図６に本発明の第３の
実施の形態を示す。図５は横断面図であり、図６は図中
Ａ部の拡大図である。これは図１のものとほぼ同様な構
造であるが、内電極５５上の誘電膜の厚みを３００μ
ｍ、リング状電極５６上の誘電膜の厚みを１００μｍと
し、内電極の直径をリング電極の直径の８６パーセント
としている点が異なっている。考え方としては、リング
状電極上の誘電膜の厚みを小さくすれば、この部分での
抵抗値を内電極上の誘電膜の抵抗値より小さくでき、そ
の分だけ内電極の面積を大きく取ることができるという
ものである。実際、上記の条件であれば、内電極とリン
グ状電極上の誘電膜の抵抗値はほゞ同一となり、直流電
圧は均等に印加される。このように構成されたウエハの
静電吸着装置においては、図１の場合と同様の効果を期
待できるほか、内電極の面積の割合を大きく取ることが
でき、ウエハ保持面内のより大きな部分の電極の電位が
同一となり、均一なエッチング処理を期待することがで
きる。

【００２４】尚、図５、６では、内電極とリング電極に
印加される電圧が均等に分割されるように面積比を選ん
だが、必ずしもこの通りである必要はない。例えば、図
１の場合と同様に、印加電圧が５００Ｖ、ウエハ冷却ガ
ス圧力が９３３Ｐａとしたときに設定し得る内電極のリ
ング状電極に対する直径の割合を求めてみると、９６パ
ーセントとなる。したがって、この条件ではウエハ上の
素子が載っている部分はほゞ内電極上に存在することと
なり、均一なエッチングを期待することが可能となる。

【００２５】図７および図８は、本発明の装置の第４の
実施の形態を示す図であり、図７は横断面図、図８は図
７中Ｂ部の拡大図である。これは図５、６と同様の考え
方に基づき、更に図２と同様に誘電膜５９を溶射により
形成した例を示す。こゝでは、誘電膜の厚みとしては、
内電極６０上で３００μｍ、リング状電極６１上で１０
０μｍとした。こゝで、印加した直流電圧が内電極とリ
ング状電極に均等に分割されるように、内電極の直径は
リング状電極の直径の８６パーセントとしている。しか
し、内電極の直径としては必ずしもこの値である必要は
なく、図５、６の場合で説明したように、印加電圧、裏
面ガス圧等の条件により、さらに広げることも可能であ
る。このように構成された静電吸着装置では、図５の実
施の形態で期待できる効果に加えて、誘電膜の厚みが小
さいために熱通過率が大きくなり、温度制御性の改善の
効果が期待できる。

【００２６】つぎに、本発明の図５および図７の静電吸
着装置の誘電膜の製作方法を説明する。図９は、図５の
装置の誘電膜の製膜方法を示している。まず、（１）に
示すように、アルミナに酸化チタンを適量混合したグリ
ーンシート５１を形成する。ここで、符号５２は、内電
極とリング状電極に電力を供給するための給電口、符号
５３は、温度計の端子の導入口を示している。また、符
号５４は、プッシャ用の孔部を示す。その後、（２）に
示すようにスクリーン印刷法によりタングステンの内電
極５５を２０μｍ付ける。このときリング状電極は付け
ていない。（３）この上に、（１）と同様に酸化チタン
を混合したアルミナのグリーンシート５７を形成する。
（４）つぎにスクリーン印刷法によりリング状電極５６
となるタングステン膜を形成する。（５）最終的に酸化
チタンを含むアルミナのグリーンシート５８を付け、そ
の後焼成すればよい。しかし、これだけでは静電チャッ
クとして十分な形状とはならないので、研削加工により
表面粗さ、平坦度を所望の値にする。こゝで注意しなけ
ればならないことは、焼成することにより全体が収縮す
るという点である。したがって、図５の装置のように、
内電極上の誘電膜の厚みを３００μｍとし、リング状電
極上の誘電膜の厚みを１００μｍとする場合には、焼成
後の厚みを予め把握しておけばよい。

【００２７】図１０は、図７の装置の静電吸着装置の誘
電膜の製法を示す図である。まず（１）に示すように、
内電極６０とリング状電極６１を絶縁材６２により絶縁
した状態で同心円状に配置する。ここで、リング状電極
の誘電膜が形成される面と反対の面には、図７の所で説
明したように、絶縁シート４８が取り付けられている。
ここでは、アルミナを溶射して形成してある。このと
き、内電極に対してリング状電極が２００μｍ突出する
ようにしておく。その他、図中の引用番号を説明する
と、符号６３はプッシャ用の孔部、符号６４は温度計導
入口、符号６５は下部ブロックに固定するためのボルト
孔、符号６６は給電用螺子穴を示している。（２）その
後、アルミナに酸化チタンを適量混合した誘電膜４５を
溶射により形成する。このとき、形成された膜は溶射面
の形状に倣うので、リング状電極上で盛り上がった形状
となる。（３）そこで、最終的に研削および研磨加工に
より膜厚が内電極上で３００μｍ、リング状電極上で１
００μｍとなるようにする。

【００２８】以上、本発明の静電吸着装置の誘電膜で
は、特に表面に冷却ガスの通り溝を形成していないが、
必要に応じて研削により形成してもよい。また、図７の
装置のように、アルミ製の母材に直接溶射により誘電膜
を形成するような場合には、アルミの母材に最初に溝を
形成しておけば、溶射により形成された膜自体が溝を再
現した形状となるのでその後の作業が容易になる。

【００２９】図１４は本発明による静電吸着装置を用い
たウエハ処理方法を示し、図１３に示す従来のモノポー
ル型静電吸着装置のウエハ処理方法の１例と比較して説
明する。前述したように本発明の静電吸着装置では、ス
イッチの切替えによりウエハの吸着脱離が容易に行なえ
るが、実際のウエハでは裏面に酸化膜や窒化膜が付いて
いる場合も多く存在する。このような場合には、これら
の絶縁性の膜の電気的応答性が悪いために、ウエハに帯
電した電荷の除電時間が長くなることがある。そこで、
従来のモノポール型の静電吸着装置では、エッチング終
了後に処理ガスをそれとは異なる除電用のガス（Ａr）
で置換し、その後高周波を印加してプラズマを起こし、
そのときに直流的に逆電圧を印加する方法が行なわれて
いる。この方法では、除電用のガス置換の時間の他に、
さらに除電用ガスの排気時間を必要とする。したがって
処理終了後ウエハをアンロードするまでに約２５秒程度
を要していた。

【００３０】ところが、図１４に示すように、本発明の
静電吸着装置では、プラズマの有無に係らずに逆電圧を
印加することができるために、プロセスガスの排気時間
内に逆電圧を印加可能となり、処理終了後ウエハをアン
ロードするまでの時間が１０秒程度と短くてすむ。その
結果、スループットのよい処理方法を提供することがで
きるという効果を期待することができる。

【００３１】

【発明の効果】以上のように本発明によれば、外部に設
けられたスイッチの切替えによりウエハを任意に吸着脱
離可能となるので、取扱いの容易な静電吸着装置を提供
できる。また、ウエハの処理面やウエハの外周部に機械
的な接触がないので、異物が処理面に付着しにくいとい
う効果を期待できる。さらに、ウエハを支持する電極の
面の大部分は同電位であるので、エッチングや電子描画
装置等に使用した際にも均一性のよい静電吸着装置、お
よびそれを利用した装置を提供できる。また、ウエハの
処理終了後に処理中に印加した電位とは逆の電位を印加
することにより、より素早くウエハに蓄えられた電荷を
除電可能となるので、スループットのよいウエハ処理方
法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１の実施の形態の横断面図である。

【図２】第２の実施の形態の横断面図である。

【図３】図１の装置の有磁場マイクロ波プラズマ処理装
置への適用例を示す図である。

【図４】モノポール型静電吸着装置の回路構成を示す図
である。

【図５】第３の実施の形態の横断面図である。

【図６】図５中のＡ部拡大図である。

【図７】第４の実施の形態の横断面図である。

【図８】図７中のＢ部の拡大図である。

【図９】図５の装置の誘電膜の製作方法を示す図であ
る。

【図１０】図７の装置の誘電膜の製作方法を示す図であ
る。

【図１１】図１の装置の等価回路である。

【図１２】誘電膜の電圧−吸着力特性を示すグラフであ
る。

【図１３】モノポール型静電吸着装置のウエハ処理方法
の一例を示す図である。

【図１４】本発明の静電吸着装置を用いたウエハ処理方
法の一例を示す図である。

【符号の説明】

１真空処理室２放電管３大気空間４導波管５マイクロ波６コイル７プラズマ８静電吸着装置９ウエハ１０高周波電源１１、１１’ 直流電源１２、１２’ スイッチ１３処理ガス１４ブロック１５誘電膜１６内電極１７リング状電極１８、１８’ 電線１９貫通孔２０ロッド２１プッシャ２２下部ブロック２３０リング２４螺子２５通路２６絶縁ブロック２７保護カバー２８絶縁筒２９石英管３０排気３１、３１’ 絶縁ガイド３２、３２’ コネクタ３３温度計３４フィン３５サセプタ３６、３６’ ブロッキングコイル３７、３７’ スイッチ３８接地３９内電極上誘電膜４０容量成分４１容量成分４２抵抗成分４３抵抗成分４４絶縁材４５誘電膜４６内電極４７リング状電極４８絶縁シート４９リング状電極上誘電膜５０誘電膜５１グリーンシート５２給電口５３温度計導入口５４プッシャ用孔５５内電極５６リング状電極５７グリーンシート５８グリーンシート５９誘電膜６０内電極６１リング状電極６２絶縁材６３プッシャ用孔部６４温度計導入口６５ボルト孔６６給電用螺子穴６７チャンバ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者橘内浩之茨城県土浦市神立町502番地株式会社日立製作所機械研究所内 (72)発明者吉岡健山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場 (72)発明者高橋主人山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場 (72)発明者金井三郎山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】互いに電気的に絶縁された状態で同心円
状に配置された内電極とリング状電極、上記内電極およ
び上記リング状電極に付けられた表面が平坦な誘電膜、
上記内電極とリング状電極間に上記誘電膜上の物質を静
電的に吸着保持するのに十分な電位差を与える手段を含
み、上記内電極の外径が上記リング状電極の外径の７０
パーセント以上であることを特徴とする静電吸着装置。
【請求項２】上記リング状電極上の誘電膜の厚みが上
記内電極上の誘電膜の厚みよりも小さいことを特徴とす
る、請求項１記載の静電吸着装置。
【請求項３】上記リング状電極の電位が上記内電極の
電位よりも高いことを特徴とする、請求項１または２記
載の静電吸着装置。
【請求項４】上記内電極および上記リング状電極が冷
媒を介して下部ブロックから絶縁されていることを特徴
とする、請求項１〜３の内のいずれか一つに記載の静電
吸着装置。
【請求項５】請求項１〜４の内のいずれか一つに記載
の静電吸着装置で使用される上記内電極および上記リン
グ状電極上の誘電膜が、溶射または焼結により付けられ
ることを特徴とする静電吸着装置の製造方法。
【請求項６】請求項１〜４の内のいずれか一つに記載
の静電吸着装置を使用するウエハの処理方法であって、
ウエハの処理終了後にウエハに帯電した電荷の除電を、
上記内電極および上記リング状電極にウエハの処理中に
印加した電位とは逆の電位を印加することにより行なう
ことを特徴とするウエハ処理方法。