JPH0269956A - Method and apparatus for electrostatically chucking - Google Patents
Method and apparatus for electrostatically chuckingInfo
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の１］的］
本発明は、半導体基板に各種処理を施す半導体集積回路
製造装置等に用いられるもので、特に半導体基板を温度
制御されたステージ上に保持するための静電チャック方
法及び静電チャック装置に関する。[Detailed Description of the Invention] [Objective of the Invention 1] The present invention is used in a semiconductor integrated circuit manufacturing apparatus, etc. that performs various treatments on a semiconductor substrate, and in particular, an apparatus that holds the semiconductor substrate on a temperature-controlled stage. The present invention relates to an electrostatic chuck method and an electrostatic chuck device.
（従来の技術）
近年、半導体集積回路は急速な発展を遂げ、現在はサブ
ミクロンサイズの素子を持つＬＳＩも試作されるに至っ
ている。一方、生産の効率向上をはかるため、Ｓｉウェ
ハは大口径化か進み、６インチ、８インチウェハが主流
となる日も近い。(Prior Art) In recent years, semiconductor integrated circuits have undergone rapid development, and LSIs having submicron-sized elements are now being prototyped. On the other hand, in order to improve production efficiency, Si wafers are becoming larger in diameter, and 6-inch and 8-inch wafers will soon become mainstream.
このようなウェハの大口径化に伴い、各種処理装置の形
態も次のように変化している。With the increase in the diameter of wafers, the forms of various processing apparatuses are also changing as follows.
エッチング、装置を例にとると、従来、小さな直径のウ
ェハを大きな処理チャンバを持つハツチ式エッチング、
装置で一度に多数枚処理することか可能であった。しか
し、大口径のウェハを１つのチャンバで一度に数多く均
一性、再現性良く処理することは極めて難しい。このた
め、バッチ式に代わり、ウェハを１枚ずつ処理する枚葉
式エッチング、装置が多く用いられるようになっている
。Taking etching equipment as an example, conventionally, a hatch type etching system with a large processing chamber was used to process small diameter wafers.
It was possible to process many sheets at once with the device. However, it is extremely difficult to process many large-diameter wafers at once with good uniformity and reproducibility in one chamber. For this reason, instead of the batch method, single-wafer etching systems that process wafers one by one are increasingly being used.
この枚葉式エッチング、装置では、生産性を高めるため
にバッチ式以上に高いエッチング、速度が要求される。This single-wafer type etching apparatus requires higher etching speed than the batch type in order to increase productivity.
反応性ガスのイオンを照射してエッチング、する反応性
イオンエッチング、装置（ＲＩ Ｅ）において高いエッ
チング、速度を得るためには、電極に印加する高周波電
力を高める等して高密度プラズマを形成し、大量のイオ
ンをウェハに照射しなければならない。その結果、ウェ
ハには多くの高周波゛電流が流れ、温度上昇は免れ得な
い。In order to obtain high etching speed in reactive ion etching equipment (RIE), which performs etching by irradiating reactive gas ions, high-density plasma is formed by increasing the high-frequency power applied to the electrodes. , a large amount of ions must be irradiated onto the wafer. As a result, a large amount of high-frequency current flows through the wafer, which inevitably causes a rise in temperature.
ＲＩＥ等でエッチング、マスクに用いられるレジストは
熱に弱く、また耐熱性のあるマスクを使用しても、昇温
によりエッチング、の特性は大きく変化する。従って、
ウェハを十分に冷却することか重要となる。ウェハを冷
却するためには、内部に冷却水を流す等して温度制御し
た電極の表面にウェハを密着させなければならない。ウ
ェハを電極表面に密着させるには、ウニノーの周辺部を
金属等の爪で押さえる方法があるか、この方法では爪の
存在かプラスマの分布を乱したり汚染源となったり、ま
た爪自体が昇温し新たな熱源となってしまう等の問題か
多い。The resist used as an etching mask in RIE or the like is sensitive to heat, and even if a heat-resistant mask is used, the etching characteristics change significantly as the temperature rises. Therefore,
It is important to cool the wafer sufficiently. In order to cool the wafer, the wafer must be brought into close contact with the surface of the electrode whose temperature is controlled by flowing cooling water inside. In order to bring the wafer into close contact with the electrode surface, is there a way to press the periphery of the Uni-No with metal claws? In this method, the presence of the claws may disturb the distribution of plasma, become a source of contamination, or the claws themselves may be exposed to elevated temperatures. There are many problems such as heating up and becoming a new heat source.
以上の問題はエッチング、装置以外のプロセス装置にお
いても同じであり、このような問題なしにウェハの温度
を制御することが重要である。そこで最近、電気力でウ
ェハを吸Ｗ Ｌ固定する静電チャック装置か考案されて
いる。この静電チャック装置では、冷却電極上に静電チ
ャック電極を設けるのみで、ウェハの表面側に新たな構
造物を設ける必要もなく、ウェハを電極に強固に吸着す
ることかできる。また、ウェハと静電チャック電極との
熱伝導性を良くするために、ウニ／＼裏面に数Ｔｏｒｒ
のカス（Ｈｅ Ｎ２等）を導入することか行われでお
り、これによりウニノ＼の冷却効率を大幅に向上するこ
とが可能となっている。The above problems are the same in process equipment other than etching equipment, and it is important to control the wafer temperature without such problems. Therefore, recently, an electrostatic chuck device has been devised that uses electric force to suck and fix the wafer. In this electrostatic chuck device, the wafer can be firmly attracted to the electrode by simply providing the electrostatic chuck electrode on the cooling electrode, without the need to provide a new structure on the surface side of the wafer. In addition, in order to improve the thermal conductivity between the wafer and the electrostatic chuck electrode, a few Torr was applied to the back surface of the wafer.
This has made it possible to significantly improve the cooling efficiency of UNINO\.
しかしなから、この種の方法にあっては次のような問題
があった。即ち、実際に静電チャックを、例えば反応性
イオンエッチング、装置に採用しエッチング、を行って
みると、初めの１枚１」は静電チャックの吸着力は十分
であるが、２枚目、３枚目とエッチング、を行っていく
うちに吸着力が低下する。However, this type of method has the following problems. In other words, when an electrostatic chuck is actually used in a reactive ion etching device for etching, the adsorption force of the electrostatic chuck is sufficient for the first sheet 1, but for the second sheet, As the third sheet is etched, the suction power decreases.
そして、ついにはウニｌ＼と静電チャック電極の間に導
入している冷却用のガスの圧力に耐えきれず、ウェハが
エッチング、中に静電チャック電極から剥かれる現象が
発生する。Eventually, the wafer cannot withstand the pressure of the cooling gas introduced between the sea urchin and the electrostatic chuck electrode, and the wafer is etched and peeled off from the electrostatic chuck electrode.
（発明か解決しようとする課題）
このように、従来の静電チャック装置では、被処理基板
の処理枚数が増えるに伴い吸着力が低下し、処理中に被
処理基板か静電チャ・ツク電極から剥がれる問題があっ
た。このため、高い信頼性を要求される生産装置に適用
することは困難であった。(Problem to be solved by the invention) As described above, in conventional electrostatic chuck devices, as the number of processed substrates increases, the adsorption force decreases, and during processing, the electrostatic chuck electrode There was a problem with it peeling off. For this reason, it has been difficult to apply it to production equipment that requires high reliability.
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その１
」的とするところは、処理枚数の増加に関係なく、１枚
１］の被処理基板と同様の吸着力を維持することかでき
、各種の生産装置に適用することのできる静電チャック
方法及び静電チャック装置を提供することにある。The present invention has been made in consideration of the above circumstances.
The aim is to develop an electrostatic chuck method and method that can maintain the same suction force as a single substrate regardless of the increase in the number of substrates to be processed, and can be applied to various production equipment. An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device.
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
本発明の利子は、静電チャックを使用して被処理基板を
所定の電極等に固定し処理を施す方法において、該被処
理基板を静電チャック電極から剥がす前に静電チャック
電極に前記処理中とは？テｊ号が逆の電圧を印加するこ
とにある。[Structure of the Invention] (Means for Solving the Problems) An object of the present invention is to fix the substrate to a predetermined electrode or the like using an electrostatic chuck and process the substrate. What is the process mentioned above on the electrostatic chuck electrode before it is peeled off from the electrostatic chuck electrode? The key is to apply the opposite voltage.
即ち本発明は、被処理基板をステージ上に固定するため
の静電チャック方法において、温度制御されたステージ
上の静電チャック電極上に被処理基板を載置したのち、
静電チャック電極と被処理基板との間に所定の電圧を印
加し該基板を静電気力により該電極に吸ル゛シ、次いで
この吸着した状態で被処理基板に所定の処理（例えば、
エッチング、、薄膜堆積及び不純物添加等の処理）を施
した後に、静電チャック電極と被処理基板との間に該基
板の処理中に印加していた電圧とは逆の符号の電圧を一
時的に印加し、しかるのち被処理基板を静電チャック電
極から剥がすようにした方法である。That is, the present invention provides an electrostatic chuck method for fixing a substrate to be processed on a stage, after placing the substrate to be processed on an electrostatic chuck electrode on a temperature-controlled stage.
A predetermined voltage is applied between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed, the substrate is attracted to the electrode by electrostatic force, and then the substrate to be processed is subjected to a predetermined process (for example,
After processing (e.g. etching, thin film deposition, impurity addition, etc.), a voltage of the opposite sign to the voltage applied during processing of the substrate is temporarily applied between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed. In this method, the substrate to be processed is peeled off from the electrostatic chuck electrode.
また本発明は、上記方法を実施するための静電チャック
装置において、温度制御されたステージ上に設けられた
静電チャック電極と、この静電チャック電極と該電極上
に載置される被処理基板との間に所定の電圧を印加する
手段と、前記静電チャック電極と被処理基板との間に前
記電圧とは逆の７０号の電圧を一時的に印加する手段と
、前記被処理基板を前記静電チャック電極から剥がす手
段とを具備してなるものである。The present invention also provides an electrostatic chuck device for carrying out the above method, including an electrostatic chuck electrode provided on a temperature-controlled stage, this electrostatic chuck electrode, and a workpiece placed on the electrode. means for applying a predetermined voltage between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed; means for temporarily applying a voltage of No. 70 opposite to the voltage between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed; and the substrate to be processed; and means for peeling off the electrostatic chuck electrode from the electrostatic chuck electrode.
（作 用）
本発明によれば、所定の処理を施した後の被処理基板を
剥かす前に、被処理基板と静電チャック電極との間に、
処理中のｒ電圧とは逆の電圧を印加することにより、静
電チャック電極を初期状態に戻すことかできる。従って
、処理枚数か増えても常に１枚１−１と同様の吸着力を
維持することかできる。つまり、被処理基板を静電チャ
ック電極上に同じ吸着力で再現性良く固定することがで
き、処理中の被処理基板の剥がれ等を未然に防止するこ
とか可能となる。(Function) According to the present invention, before peeling off the substrate to be processed after performing a predetermined process, between the substrate to be processed and the electrostatic chuck electrode,
By applying a voltage opposite to the r voltage during processing, the electrostatic chuck electrode can be returned to its initial state. Therefore, even if the number of sheets to be processed increases, it is possible to always maintain the same suction force for each sheet 1-1. In other words, the substrate to be processed can be fixed onto the electrostatic chuck electrode with the same adsorption force with good reproducibility, and it is possible to prevent the substrate to be processed from peeling off during processing.
（実施例） 以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。(Example) Hereinafter, details of the present invention will be explained with reference to illustrated embodiments.
第１図は本発明の一実施例に係わる静電チャック装置を
用いたドライエッチング、装置を示す概略構成図である
。図中１１は真空容器であり、この容器１１の上端開口
には絶縁環１２を介して電極（陽極）１３が取付けられ
ている。容器］１内の電極１３と対向する位置にはステ
ージとして作用する電極（陰極）１４か設けられている
。電極１４の内部には冷却水を通流するための流路１５
が形成されており、この流路１５は冷却水配管１６に接
続されている。そして、冷却水配管１６を介して電極］
４内の流路１５に冷却水を流すことにより、電極１４は
冷却されるものとなっている。FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing a dry etching device using an electrostatic chuck device according to an embodiment of the present invention. In the figure, reference numeral 11 denotes a vacuum container, and an electrode (anode) 13 is attached to the upper opening of the container 11 via an insulating ring 12. An electrode (cathode) 14 serving as a stage is provided at a position in the container 1 facing the electrode 13. Inside the electrode 14 there is a channel 15 for passing cooling water.
is formed, and this flow path 15 is connected to a cooling water pipe 16. and the electrode via the cooling water pipe 16]
The electrode 14 is cooled by flowing cooling water through the flow path 15 in the electrode 4 .
電極］４上には、静電チャック電極］７か固定されてお
り、この静電チャック電極１７上に被処理ウェハ１８か
載置される。この静電チャック電極１７は第２図に示す
如く、熱伝導の良い銅等の金属箔４１をポリイミドフィ
ルム等の絶縁膜４２で覆った構造であり、電極１４上に
接着等により固定されている。静？Ｉｆチャック電極１
７の金属箔４１には、高周波フィルタ１９を介して直流
電源（チャック用電源）２０か接続され、この電源２０
により金属箔４１に高′融圧が選択的に印加されるもの
となっている。An electrostatic chuck electrode [7] is fixed on the electrostatic chuck electrode [4], and a wafer 18 to be processed is placed on this electrostatic chuck electrode [17]. As shown in FIG. 2, this electrostatic chuck electrode 17 has a structure in which a metal foil 41 made of copper or the like with good thermal conductivity is covered with an insulating film 42 such as a polyimide film, and is fixed onto the electrode 14 by adhesive or the like. . Quiet? If chuck electrode 1
A DC power supply (chuck power supply) 20 is connected to the metal foil 41 of No. 7 through a high frequency filter 19.
As a result, a high melting pressure is selectively applied to the metal foil 41.
また、静電チャック電極１７の中央部には貫通穴が設け
られており、この貫通穴にはガス供給配管２１が接続さ
れている。配管２１にはガス源２２と共にロータリーポ
ンプ等の真空ポンプ２３及び圧力センサ２４が接続され
ている。そして、ガス源２２から配管２１内に冷却ガス
（例えば、Ｈｅ、Ｎ２）か供給されると共に、圧力セン
サ２４の検出圧力に応じて真空ポンプ２３で上記ガスか
排気され、これにより静電チャック電極１７とウェハ１
８との微小間隙に冷却カスか一定圧力で供給されるもの
となっている。Further, a through hole is provided in the center of the electrostatic chuck electrode 17, and a gas supply pipe 21 is connected to this through hole. A gas source 22, a vacuum pump 23 such as a rotary pump, and a pressure sensor 24 are connected to the pipe 21. A cooling gas (for example, He, N2) is supplied from the gas source 22 into the pipe 21, and the gas is exhausted by the vacuum pump 23 according to the pressure detected by the pressure sensor 24, thereby causing the electrostatic chuck electrode to 17 and wafer 1
Cooling scum is supplied at a constant pressure into the minute gap between the 8 and 8.
一方、前記電極１Ｂは接地され、前記電極１４にはマツ
チング回路２５を介して高周波電源２６か接続されてい
る。また、電極１３の大気側には永久磁石、電磁石等か
らなる磁界発生装置２７が設置されている。さらに、容
器１１内にはカス導入口２８からエッチング、ガスか供
給され、容器１］内に供給されたガスはυ１気口２９か
らＪｕｌ気される。そして、上記ガス供給、高周波電力
の印加及び磁界の印加により、電極１３．１４間てマク
ネトロン放電か生起してプラズマか発生ずるものとなっ
ている。On the other hand, the electrode 1B is grounded, and a high frequency power source 26 is connected to the electrode 14 via a matching circuit 25. Further, a magnetic field generating device 27 made of a permanent magnet, an electromagnet, etc. is installed on the atmospheric side of the electrode 13. Further, an etching gas is supplied into the container 11 from the waste introduction port 28, and the gas supplied into the container 1 is exhausted from the υ1 air port 29. By supplying the gas, applying high-frequency power, and applying a magnetic field, a Macnetron discharge occurs between the electrodes 13 and 14, and plasma is generated.
なお、前記マツチング回路２５は前記配管２］を介して
電極］４に接続されている。また、図中３０は放電によ
るプラズマ領域、３１は絶縁物、３２は排気口にプラズ
マが侵入するのを防止するための金属メツシュを示して
いる。また、第１図及び第２図には示さないか、静電チ
ャック電極１７から被処理ウェハ］８を剥がすためのプ
ツシ１］
ャピン４３か、静電チャック電極１７を貫通して設けら
れている。The matching circuit 25 is connected to the electrode 4 via the pipe 2. Further, in the figure, reference numeral 30 indicates a plasma region caused by discharge, 31 an insulator, and 32 a metal mesh for preventing plasma from entering the exhaust port. In addition, although not shown in FIGS. 1 and 2, there is a pusher pin 43 for peeling off the wafer to be processed 8 from the electrostatic chuck electrode 17, or a pusher pin 43 provided through the electrostatic chuck electrode 17. .
このような構成においては、被処理ウェハ１８は図示し
ない搬送機構により、容器１１の外部から容器１］内に
搬送され、電極１４」二の静電チャック電極１７上に載
置される。一方、？ｌｉ極］４は冷却水の通流により冷
却されており、また静電チャック゛小極］７の金属箔４
］には直流高電圧（−１５〜−３ＫＶ）が印加されてい
る。その後、容器１］内に所定のガス（例えば、塩素や
弗素等のハロゲン元素を含むガス）を導入し、さらに電
極１．３，１．４間に高周波電力と共に磁界を印加する
。In such a configuration, the wafer 18 to be processed is transported from the outside of the container 11 into the container 1 by a transport mechanism (not shown) and placed on the electrostatic chuck electrode 17 of the electrode 14''. on the other hand,? The metal foil 4 of the electrostatic chuck [small pole] 7 is cooled by the flow of cooling water.
] A high DC voltage (-15 to -3 KV) is applied. Thereafter, a predetermined gas (for example, a gas containing a halogen element such as chlorine or fluorine) is introduced into the container 1], and a magnetic field is applied together with high frequency power between the electrodes 1.3 and 1.4.
これにより、電極１．３．１４間にマグネトロン放電に
よるプラズマが生成され、このプラズマによりウェハ１
８かエッチング、される。As a result, plasma is generated between the electrodes 1, 3 and 14 by magnetron discharge, and this plasma causes the wafer to
8 or etched.
このとき、プラズマを通じて被処理ウェハ１８とｆＩｂ
極１３との導通が取れ、その結果ウェハ］８と静電チャ
ック電極１７の金属箔４１との間に直流高電圧か印加さ
れ、静電チャックか作用し、ウェハ１８が静電チャック
電極］７」二に吸着固定される。ここで、静電チャック
電極１７は冷却された電極１４上に固定されており、静
電チャック電極１７とウェハ１８との微小間隙には熱伝
導性の良いＨｅ或いはＮ２が冷却ガスとして供給される
。At this time, the wafer to be processed 18 and fIb are connected to each other through plasma.
Conductivity is established with the pole 13, and as a result, a high DC voltage is applied between the wafer [8] and the metal foil 41 of the electrostatic chuck electrode 17, the electrostatic chuck acts, and the wafer 18 is connected to the electrostatic chuck electrode]7. ” It is fixed by suction. Here, the electrostatic chuck electrode 17 is fixed on the cooled electrode 14, and He or N2 with good thermal conductivity is supplied as a cooling gas to the minute gap between the electrostatic chuck electrode 17 and the wafer 18. .
このガスによる熱伝導率は被処理ウェハ］８と静電チャ
ック電極］７との距離かカスの平均自由行程より小さけ
ればそのガス圧力に比例する。従って、ガス圧力を制御
することにより、ウニノ＼１８の温度を制御することか
可能となる。Thermal conductivity due to this gas is proportional to the gas pressure if it is smaller than the distance between the wafer to be processed [8] and the electrostatic chuck electrode]7 or the mean free path of the dregs. Therefore, by controlling the gas pressure, it is possible to control the temperature of the sea urchin.
エッチング、終了後、ブツシャピン４３等を用いて被処
理ウェハ１８を静電チャック電極１７から剥がし、次の
ウェハの処理に移ることになるか、従来はウェハ１８の
処理枚数が増えてくると静電チャック電極１７による吸
着力か弱くなり、処理中にウェハ］８が静電チャック電
極１７から剥がれることがあった。そこで本実施例では
、エッチング、終了後、静電チャック電極］７の金属箔
４］にエッチング、中とは逆の十の電圧を一時的に印加
する。その後、被処理ウェハ１８をブツシャピン４３で
押し上げる等して、静電チャック電極１７から剥かず。After the etching is completed, the wafer 18 to be processed is peeled off from the electrostatic chuck electrode 17 using a pushpin 43 or the like and the next wafer is processed. The adsorption force by the chuck electrode 17 was weakened, and the wafer] 8 was sometimes peeled off from the electrostatic chuck electrode 17 during processing. Therefore, in this embodiment, after etching is completed, a voltage of 10, which is opposite to that during etching, is temporarily applied to the metal foil 4 of the electrostatic chuck electrode 7. Thereafter, the wafer 18 to be processed is pushed up with the push pin 43, etc., without being peeled off from the electrostatic chuck electrode 17.
以上の工程を繰返すことにより、被処理ウェハ１８を静
電チャック電極］７上に再現性良く吸着することが可能
となった。なお、エッチング、終了後に静電チャック電
極１７の金属箔４１に印加する電圧は、先に印加した電
圧と符号か逆で同じ大きさの電圧（Ｉ、５〜３ ＫＶ）
でよい。By repeating the above steps, it became possible to adsorb the wafer 18 to be processed onto the electrostatic chuck electrode] 7 with good reproducibility. Note that the voltage applied to the metal foil 41 of the electrostatic chuck electrode 17 after etching is a voltage of the same magnitude as the previously applied voltage (I, 5 to 3 KV), but with the opposite sign.
That's fine.
また、印加する時間は数秒程度の短時間で十分効果かあ
った。Further, the application time was sufficiently effective for a short period of about several seconds.
次に、被処理ウェハ］８の繰返し処理により吸着力か低
下する理由及び本発明により吸着の再現性が向上する理
由について、図面を参照して説明する。Next, the reason why the suction force decreases due to repeated processing of the wafer to be processed] 8 and the reason why the reproducibility of suction is improved by the present invention will be explained with reference to the drawings.
第３図は、従来のンーケンスて静電チャック電極１７に
＋の高電圧を印加して被処理ウェハ１８を吸着する時、
静電チャック電極１７の出力電流を１回のエッチング、
についてモニタした結果である。横軸か時間、縦軸が電
流値である。それぞれのピークは、■ウェハ１８を静電
チャック電極１７の上に乗せた時、■静電チャック電極
１７に高電圧を印加したとき、■容器］１内にエッチン
］４
クガスを導入したとき、■電極１３．１４間に高周波電
力を印加したとき、■静電チャック電極１７の高電圧を
オフしたとき、■高周波電力をオフしたとき、■ウェハ
１８を静電チャック電極１７から剥がしたとき、にそれ
ぞれ対応している。FIG. 3 shows that when a high voltage (+) is applied to the electrostatic chuck electrode 17 to attract a wafer 18 to be processed using a conventional electronic chuck,
The output current of the electrostatic chuck electrode 17 is etched once,
This is the result of monitoring. The horizontal axis is time, and the vertical axis is current value. The respective peaks are: (1) when the wafer 18 is placed on the electrostatic chuck electrode 17; (2) when a high voltage is applied to the electrostatic chuck electrode 17; (2) when an etching gas is introduced into the container]1; ■ When high frequency power is applied between the electrodes 13 and 14; ■ When the high voltage of the electrostatic chuck electrode 17 is turned off; ■ When the high frequency power is turned off; ■ When the wafer 18 is peeled off from the electrostatic chuck electrode 17. corresponds to each.
被処理ウェハ１８と静電チャック電極１７の金属箔４１
とは基本的にキャパシタを構成しているため直流の定常
電流はなく、ウニノ＼］８と金属箔４１の電位差により
電荷を蓄積したり、放電したりする′電流か流れるたけ
である。Wafer to be processed 18 and metal foil 41 of electrostatic chuck electrode 17
Since it basically constitutes a capacitor, there is no steady DC current, but only a current that accumulates or discharges charges due to the potential difference between the UNO\] 8 and the metal foil 41 flows.
繰返しエッチング、を行い、このデータを取っていくと
、第４図のように■と■のピークのみか次のような変化
かあることか判った。■については初めはピークは観察
されないが、エッチング、を繰返していくと徐々に−の
電流が現れ初め、ウニノ＼１８を静電チャック電極１７
上に載せたたけて十の電荷かチャック用電源２０に戻っ
ていることを示している。これは、第５図（ａ）に示す
ように、ウェハ１８を乗ぜる前に静電チャック電極１７
の表面に一電荷５］か残っており、これに引かれて］
５
静電チャック電極１７の絶縁膜４２の反対側（金属箔４
コ）に十の電荷５２かあったためと考えられる。即ち、
ウェハ１８が搬送されてきたとき、第５図（ｂ）に示ず
ように一電荷５１に近いウェハ１８の裏面側に新たな十
電荷５３が誘起される（＋電荷５３はブツシャピン４３
を通じて供給される）。その結果、静電チャック電極１
７の金属箔４１の十電荷５２が電源２０に戻ると考えら
れる（このとき電流計４４は一側に振れる）。When etching was repeated and the data was collected, it was found that there were only peaks of ■ and ■ as shown in Figure 4, or that there were changes as shown below. Regarding (2), no peak is observed at first, but as the etching process is repeated, - current gradually begins to appear, and the electrostatic chuck electrode 17
This shows that the ten charges placed on the top are returned to the chuck power supply 20. As shown in FIG. 5(a), the electrostatic chuck electrode 17 is
One charge 5] remains on the surface of the
5 The opposite side of the insulating film 42 of the electrostatic chuck electrode 17 (metal foil 4
This is thought to be because there was a charge of 52 on That is,
When the wafer 18 is transferred, a new charge 53 is induced on the back side of the wafer 18 near the one charge 51 as shown in FIG.
). As a result, the electrostatic chuck electrode 1
It is considered that the electric charge 52 of the metal foil 41 of No. 7 returns to the power source 20 (at this time, the ammeter 44 swings to one side).
一方、第４図で■については当初−側に大きくピークか
現れていたものかピーク高さが徐々に減少していく。そ
して、ある値以下になるとウェハ１８を吸着しなくなる
ことが判った。これは、第６図（ａ）のように静電チャ
ック電極１７の高電圧をオフした後でも、ウェハ１８と
静電チャック電極１７の金属箔４１にある一定の電位差
に対応する電荷５４．５５がいつも残留し、これが引き
合っている状態になっている。ここで、ウェハ１８はプ
ッンヤピン４３によって静電チャック電極］７から７り
かされ（第６図（ｂ））、ウェハ１８と金属箔４１にあ
った残留電荷５４．５５は、それぞれブツシャピン４３
（接地）とチャック用電源２０に逃げていく。従って、
このチャック用電源２０に逃げていく十電荷５６かエッ
チング、の回数が増加するに従い減少したことは、ウェ
ハ１８が剥がされた後の静電チャック電極１７上の残留
電荷（−電荷）５］か増加したことになる。なぜなら、
この残った分に対応する十電荷５７（金属箔４１の電荷
）は−電荷５１に引かれ、電源２０に戻ってこないため
である。即ち、■と同様に静電チャック電極１７上にコ
ミ荷５１が残留し、さらにこの瓜が増加していくものと
考えられる。On the other hand, in FIG. 4, for ■, the peak height initially appeared largely on the negative side, but the peak height gradually decreased. It was also found that the wafer 18 is no longer attracted when the value is below a certain value. This means that even after the high voltage of the electrostatic chuck electrode 17 is turned off as shown in FIG. always remains, and this is in a state of attraction. Here, the wafer 18 is removed from the electrostatic chuck electrode 7 by the push pin 43 (FIG. 6(b)), and the residual charges 54.55 on the wafer 18 and the metal foil 41 are removed by the push pin 43, respectively.
(ground) and escapes to the chuck power supply 20. Therefore,
The fact that the charge 56 escaping to the chuck power supply 20 decreases as the number of etching increases is due to the residual charge (-charge) 5] on the electrostatic chuck electrode 17 after the wafer 18 is peeled off. This means that there has been an increase. because,
This is because the remaining charge 57 (charge of the metal foil 41) is attracted to the - charge 51 and does not return to the power supply 20. That is, it is considered that, as in case (2), the waste particles 51 remain on the electrostatic chuck electrode 17, and the number of gourds increases further.
静電チャック電極１７上に一電荷５１か残留する原因は
種々考えられるか、例えば第７図のように、エッチング
、中に高エネルギーの放射線７１かウェハ・静電チャッ
ク電極間のガス７２を解離し、ウェハ１８から静電チャ
ック電極１７上に電荷の移動７３を起こしたり、ウェハ
１８を剥がすときにウェハ１８と静電チャック電極１７
との間の距離、ガス圧力、電界か放電を起こし易い条件
を通過するために短時間の放電が発生し電荷の移動が起
こる活か考えられるか、明らかとは言えない。There may be various reasons why a single charge 51 remains on the electrostatic chuck electrode 17.For example, as shown in FIG. This causes charge transfer 73 from the wafer 18 to the electrostatic chuck electrode 17, and when the wafer 18 is peeled off, the wafer 18 and the electrostatic chuck electrode 17
It is not clear whether it is conceivable that the distance between the two, the gas pressure, the electric field, or other conditions that are likely to cause a discharge would cause a short-term discharge to occur, resulting in the movement of charge.
なお、第７図中７４はは放射線により解離した十イオン
、７５は電子を示している。In FIG. 7, 74 indicates ten ions dissociated by radiation, and 75 indicates electrons.
上述のように静電チャック電極１７の表面に残留電荷５
１か存在すると、第８図のように次にウェハ１８を搬送
し吸着させるとき、ウェハ１８と静電チャック電極１７
との間に同じ高電圧８］を印加しても、実質的にウェハ
１８内に誘起される電荷８２は残留電荷５］の分たけ減
少する。従って、ウェハ１８に働く吸着力８３もその分
低下する。残留電荷５１が徐々に増加するとそれに伴い
吸着力８３が低下し、ついにはウェハ１８を吸着しなく
なる。As mentioned above, the residual charge 5 on the surface of the electrostatic chuck electrode 17
1 exists, when the wafer 18 is next transported and attracted as shown in FIG.
Even if the same high voltage 8] is applied between the wafer 18 and the wafer 18, the charge 82 actually induced in the wafer 18 is reduced by the residual charge 5]. Therefore, the suction force 83 acting on the wafer 18 is also reduced accordingly. As the residual charge 51 gradually increases, the attraction force 83 decreases, and eventually the wafer 18 is no longer attracted.
本実施例では、ウェハ１８を剥がす前に、エッチング、
中とは逆の電圧（エッチング、中に静電チャック電極１
７に十であれば−）を短時間（数秒）印加する。これに
より、例え高周波電力をオフした後でもウェハ１８と静
電チャック電極１７との間にはある電界か掛かり、第９
図（ａ）に示す如くウェハ１８及び静電チャック電極１
７に電荷か発生する。なお、図中９３は空間の容量、９
４はウェハ１８に発生する十電荷、９５は静′ｔヒチャ
ック電極１７に発生する一電荷を示している。そして、
前述の電荷の移動と同様の機構て、第９図（ｂ）に示す
ように、ウェハ１８を剥かした後に、故意に＋電荷９１
を静電チャック電極１７上に残留させることができる。In this embodiment, before peeling off the wafer 18, etching,
Electrostatic chuck electrode 1 during the opposite voltage (etching, during
If 7 is 10, -) is applied for a short time (several seconds). As a result, even after the high frequency power is turned off, a certain electric field is applied between the wafer 18 and the electrostatic chuck electrode 17.
As shown in Figure (a), the wafer 18 and the electrostatic chuck electrode 1
An electric charge is generated at 7. In addition, 93 in the figure is the space capacity, 9
4 indicates ten charges generated on the wafer 18, and 95 indicates one charge generated on the static chuck electrode 17. and,
As shown in FIG. 9(b), after the wafer 18 is peeled off, a positive charge 91 is intentionally transferred using a mechanism similar to the above-mentioned charge movement.
can remain on the electrostatic chuck electrode 17.
即ち、従来とは逆の電荷を残留させることができる。な
お、図中９６は電源２０に逃げる電荷、９７は静電チャ
ック電極１７の表面の残留電荷９１により静電チャック
電極１７の金属箔４］に残る電荷を示している。また、
高周波電力をオフする前に逆電圧に切り替えるとさらに
容易に逆電荷の残留かできる。但し、その時には、冷却
用のガスは電圧を切り替える前に切っておかなければな
らない。That is, it is possible to leave a charge opposite to that in the conventional case. In the figure, 96 indicates charges that escape to the power source 20, and 97 indicates charges remaining on the metal foil 4 of the electrostatic chuck electrode 17 due to residual charges 91 on the surface of the electrostatic chuck electrode 17. Also,
If you switch to the reverse voltage before turning off the high-frequency power, you can more easily eliminate the residual reverse charge. However, in that case, the cooling gas must be turned off before switching the voltage.
このように、エッチング、中とは逆の電荷が残った状態
で次のウェハ１８を搬送し、静電チャック電極１７上に
乗せると、第３図の■のピークは十−逆方向に出る。次
に、静電チャック電極１７に＋の電圧が印加され、続い
て高周波′電力がオンとなる。このとき、ウェハ１８と
静電チャック電極］７の金属箔４１との間の電界は残留
した電荷の形成していた電界と逆であり、後者によって
実質的にウェハ１８と静電チャック電極］７との間に働
くクーロン力か弱められることは全くない。In this way, when the next wafer 18 is transferred with a charge opposite to that during etching remaining and is placed on the electrostatic chuck electrode 17, the peak marked ■ in FIG. 3 appears in the opposite direction. Next, a positive voltage is applied to the electrostatic chuck electrode 17, and then the high frequency power is turned on. At this time, the electric field between the wafer 18 and the metal foil 41 of the electrostatic chuck electrode]7 is opposite to the electric field formed by the remaining charges, and the latter substantially causes the electric field between the wafer 18 and the electrostatic chuck electrode]7 The Coulomb force acting between the two is not weakened at all.
エッチング、中にはウェハ１８と静電チャック電極１７
との間である程度の電荷の移動が生じるため十の残留電
荷は減少し一電荷か蓄積し始めると考えられるか、１回
のエッチング、中ではその量は僅かでありウェハ１８が
剥がれることはない。Etching, including wafer 18 and electrostatic chuck electrode 17
It is thought that a certain amount of charge transfer occurs between the wafer 18 and the wafer 18, so that the residual charge decreases and one charge begins to accumulate.In one etching, the amount is small and the wafer 18 will not be peeled off. .
本発明者等の実験によれば、先と同様にエッチング、後
にウェハ１８を静電チャック電極１７から剥がすときの
電流値■を測定したところ、第１０図に示すように、電
流値■に−の大きなピークが観７１＋１１され、エッチ
ング、を繰返してもそのピーク値は変化しないことか確
認された。つまり、再現性良くウェハ１８の吸青かでき
ることか確認された。According to experiments conducted by the present inventors, when the current value (■) was measured when the wafer 18 was peeled off from the electrostatic chuck electrode 17 after etching in the same manner as before, as shown in FIG. A large peak of 71+11 was observed, and it was confirmed that the peak value did not change even if etching was repeated. In other words, it was confirmed that blue absorption of the wafer 18 could be achieved with good reproducibility.
以上の例とは逆に、エッチング、中に静電チャック電極
１７に一電圧、ウェハ１８に十電圧、エラチング後はそ
れぞれ逆の電圧を印加するようにし、電流値を観測して
いくと、やはり同様に変化なくウェハ１８を吸着できる
ことを確認した。本発明を使用しない場合では、エッチ
ング、中に静電チャック電極１７に一電圧を印加した方
がウェハ剥がれに至る時間は長い。これはウェハ１８か
らの電子の放出による電荷の移動が、ウェハ１８を＋側
にすることで無くなるためと考えられる。従って、本発
明においても、エッチング、中に静電チャック電極１７
に一電圧を印加する方が望ましい。Contrary to the above example, one voltage is applied to the electrostatic chuck electrode 17 during etching, ten voltages are applied to the wafer 18, and the opposite voltages are applied after etching, and the current values are observed. It was also confirmed that the wafer 18 could be suctioned without any change. When the present invention is not used, it takes longer for the wafer to peel off if one voltage is applied to the electrostatic chuck electrode 17 during etching. This is considered to be because the movement of charges due to electron emission from the wafer 18 is eliminated by setting the wafer 18 to the + side. Therefore, in the present invention, the electrostatic chuck electrode 17 is etched during etching.
It is preferable to apply one voltage to
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。実施例では、プラズマに磁界を与えて高密度のプラ
ズマを形成するマグネトロン放電を使用した装置におい
て説明したが、本発明は通常のエッチング、装置に適用
できるのも勿論である。Note that the present invention is not limited to the embodiments described above. In the embodiments, an apparatus using magnetron discharge that applies a magnetic field to plasma to form high-density plasma has been described, but the present invention can of course be applied to ordinary etching apparatuses.
さらに、エッチング、装置に限らず、プラズマを使用し
た堆積装置や不純物添加装置等にも全く同様に適用する
ことができる。また、プラズマを使用しなくても、ウェ
ハに電圧を印加する手段を備えさえすれば、ウェハを静
電吸着させ固定するいか２］
なる装置においても実施可能である。その他、本発明の
要旨を逸脱しない範囲で、種々変形して実施することか
できる。Furthermore, the present invention is not limited to etching devices, but can be similarly applied to deposition devices using plasma, impurity addition devices, and the like. Further, even without using plasma, the present invention can be implemented in an apparatus that electrostatically attracts and fixes a wafer as long as it is provided with a means for applying a voltage to the wafer. In addition, various modifications can be made without departing from the gist of the present invention.
［発明の効果］
以上詳述したように本発明によれば、該被処理基板を静
電チャック電極から剥がす前に静電チャック電極に前記
処理中とは符号が逆の電圧を印加することにより、処理
枚数の増加に関係なく、１枚目の被処理基板と同様の吸
着力を維持することができる。従って、被処理基板を静
電チャック電極上に同じ吸着力で再現性良く固定するこ
とができ、処理中の被処理基板の剥がれ等を未然に防止
することか可能となり、各種の生産装置に信頼性良く適
用することができる。[Effects of the Invention] As detailed above, according to the present invention, by applying a voltage having a sign opposite to that during the processing to the electrostatic chuck electrode before peeling off the substrate to be processed from the electrostatic chuck electrode, Regardless of the increase in the number of substrates to be processed, it is possible to maintain the same adsorption force as that of the first substrate to be processed. Therefore, the substrate to be processed can be fixed on the electrostatic chuck electrode with the same adsorption force with good reproducibility, and it is possible to prevent the substrate from peeling off during processing, making it reliable for various production equipment. It can be easily applied.
第１図は本発明の一実施例に係わる静電チャック装置を
用いたドライエッチング、装置を示す概略構成図、第２
図は上記装置の静電チャック部及び陰極部構成を拡大し
て示す断面図、第３図乃至第１０図はそれぞれ本実施例
の作用を説明するためのもので、第３図はエッチング、
プロセスにおけるチャック用電源の出力電流変化を示す
特性図、第４図は従来方法におけるエッチング、回数に
よる電流ピーク値の変化を示す特性図、第５図乃至第９
図は電荷の残留及び移動を示す模式図、第１０図は本実
施例方法におけるエッチング、回数による電流ピーク値
の変化を示す特性図である。
１１・・・真空容器、１３・・・電極（陽極）、１４・
・ステージ兼用電極（陰極）、］６・・・冷却水配管、
１７・・・静電チャック装置、１８・・・被処理ウェハ
、２０・・・チャック用電源、２１・・・ガス供給配管
、２６・・・高周波電源、２７・・磁界発生装置、４１
金属箔、４２・絶縁膜。
出願人代理人 弁理士 鈴江武彦FIG. 1 is a schematic configuration diagram showing dry etching using an electrostatic chuck device according to an embodiment of the present invention, and FIG.
The figure is an enlarged cross-sectional view showing the structure of the electrostatic chuck part and the cathode part of the above-mentioned apparatus, and FIGS. 3 to 10 are for explaining the operation of this embodiment, respectively.
A characteristic diagram showing changes in the output current of the chuck power supply during the process. Figure 4 is a characteristic diagram showing changes in current peak value depending on etching and number of times in the conventional method. Figures 5 to 9.
The figure is a schematic diagram showing the residual and movement of charges, and FIG. 10 is a characteristic diagram showing the change in current peak value depending on the number of times of etching in the method of this embodiment. 11... Vacuum container, 13... Electrode (anode), 14...
・Stage electrode (cathode), ]6...Cooling water piping,
17... Electrostatic chuck device, 18... Wafer to be processed, 20... Power source for chuck, 21... Gas supply piping, 26... High frequency power source, 27... Magnetic field generator, 41
Metal foil, 42/insulating film. Applicant's agent Patent attorney Takehiko Suzue
Claims (7)
に被処理基板を載置する工程と、前記静電チャック電極
と被処理基板との間に所定の電圧を印加し該基板を静電
気力により該電極に吸着する工程と、前記被処理基板を
前記静電チャック電極に吸着した状態で該基板に所定の
処理を施した後に、前記静電チャック電極と被処理基板
との間に前記電圧とは逆の符号の電圧を一時的に印加す
る工程と、次いで前記被処理基板を前記静電チャック電
極から剥がす工程とを含むことを特徴とする静電チャッ
ク方法。(1) A process of placing a substrate to be processed on an electrostatic chuck electrode on a temperature-controlled stage, and applying a predetermined voltage between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed, and applying an electrostatic force to the substrate. and applying the voltage between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed after performing a predetermined process on the substrate while the substrate is attracted to the electrostatic chuck electrode. An electrostatic chucking method characterized by comprising the steps of: temporarily applying a voltage with a sign opposite to that of the electrostatic chuck electrode; and then peeling off the substrate to be processed from the electrostatic chuck electrode.
堆積又は不純物添加であることを特徴とする請求項１記
載の静電チャック方法。(2) The electrostatic chuck method according to claim 1, wherein the processing performed on the substrate to be processed is etching, thin film deposition, or impurity addition.
極と被処理基板との間に冷却用のガスを導入し、且つそ
のガス圧を一定に保つことを特徴とする請求項１記載の
静電チャック方法。(3) A cooling gas is introduced between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed during processing of the substrate to be processed, and the gas pressure is kept constant. electrostatic chuck method.
処理電極との間に印加する電圧は、静電チャック電極に
対して被処理基板側が負であることを特徴とする請求項
１記載の静電チャック方法。(4) The voltage applied between the electrostatic chuck electrode and the processed electrode during processing of the processed substrate is negative on the processed substrate side with respect to the electrostatic chuck electrode. Electrostatic chuck method described.
に収容されており、前記被処理基板に印加する電圧は、
減圧にされたこの処理容器内に形成されたプラズマを介
して該容器内壁から供給されることを特徴とする請求項
１記載の静電チャック方法。(5) The stage and the electrostatic chuck electrode are housed in a processing container, and the voltage applied to the substrate to be processed is
2. The electrostatic chuck method according to claim 1, wherein the electrostatic chuck is supplied from the inner wall of the processing container via plasma formed in the processing container which is under reduced pressure.
ック電極と、この静電チャック電極と該電極上に載置さ
れる被処理基板との間に所定の電圧を印加する手段と、
前記静電チャック電極と被処理基板との間に前記電圧と
は逆の符号の電圧を一時的に印加する手段と、前記被処
理基板を前記静電チャック電極から剥がす手段とを具備
してなることを特徴とする静電チャック装置。(6) means for applying a predetermined voltage between an electrostatic chuck electrode provided on a temperature-controlled stage and a substrate to be processed placed on the electrostatic chuck electrode;
The method includes means for temporarily applying a voltage having a sign opposite to the voltage between the electrostatic chuck electrode and the substrate to be processed, and a means for peeling the substrate to be processed from the electrostatic chuck electrode. An electrostatic chuck device characterized by:
性薄膜を挟んだ構造であり、前記ステージ上に接着固定
されていることを特徴とする請求項６記載の静電チャッ
ク装置。(7) The electrostatic chuck device according to claim 6, wherein the electrostatic chuck electrode has a structure in which a conductive thin film is sandwiched between insulating thin films, and is adhesively fixed on the stage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63221630A JPH0269956A (en) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | Method and apparatus for electrostatically chucking |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63221630A JPH0269956A (en) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | Method and apparatus for electrostatically chucking |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0269956A true JPH0269956A (en) | 1990-03-08 |
Family
ID=16769778
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63221630A Pending JPH0269956A (en) | 1988-09-05 | 1988-09-05 | Method and apparatus for electrostatically chucking |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0269956A (en) |
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