JPH05299494A - 静電吸着装置 - Google Patents

静電吸着装置

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JPH05299494A
JPH05299494A JP10316192A JP10316192A JPH05299494A JP H05299494 A JPH05299494 A JP H05299494A JP 10316192 A JP10316192 A JP 10316192A JP 10316192 A JP10316192 A JP 10316192A JP H05299494 A JPH05299494 A JP H05299494A
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JP
Japan
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insulating film
wafer
electrode
electrostatic
area
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Withdrawn
Application number
JP10316192A
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English (en)
Inventor
Toshimasa Kisa
俊正 木佐
Naomichi Abe
直道 阿部
Moritaka Nakamura
守孝 中村
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、静電吸着装置に関し、ウェーハと
高周波印加電極間の静電容量を大きくしてプラズマのセ
ルフバイアス電位を高めることができ、イオンのウェー
ハへの入射効率を高めてウェーハの処理効率を向上させ
ることができる静電吸着装置を提供することを目的とす
る。 【構成】 高周波印加電極1上に第1の絶縁膜4が形成
され、該第1の絶縁膜4上に静電吸着電極5が形成さ
れ、該静電吸着電極5上に第2の絶縁膜7が形成され、
該第2の絶縁膜7上にウェーハ8が静電吸着されてなる
静電吸着装置において、該高周波印加電極1と該静電吸
着電極5間の該第1の絶縁膜4の膜厚を0.1mm以上1
mm以下にするか、あるいは該第1の絶縁膜4の比誘電
率を3以上にするか、あるいは該第1の絶縁膜4の面積
を該ウェーハ8面積の80%以上にするか、若しくは、該
第1の絶縁膜4の比抵抗を1012Ωcm以下にするように
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、静電吸着装置に係り、
プラズマCVD、プラズマエッチング等の処理部に用い
られる静電吸着装置に適用することができ、特に、ウェ
ーハと高周波印加電極間の静電容量を大きくしてイオン
のウェーハへの入射効率を高めることができる静電吸着
装置に関する。
【0002】近年、半導体製造工程等で、絶縁膜や導電
膜等の各膜の加工工程で用いられるプラズマCVD、プ
ラズマエッチング、スパッタエッチング、反応性スパッ
タエッチング、ECR、CVD、ECR エッチング等
の処理における処理部に静電吸着装置を用いることは、
プロセスの重要な制御要因である温度制御のために重要
な技術となってきつつある。
【0003】
【従来の技術】従来の半導体製造に用いられる静電吸着
装置においては、カプリングコンデンサーを介してRF
電源が接続されたRF電極上に絶縁膜が形成され、この
絶縁膜上にRFフィルターが接続された静電吸着電極が
形成され、この静電吸着電極上に絶縁膜が形成され、こ
の絶縁膜上にウェーハが静電吸着されてなるものが知ら
れている。この静電吸着装置はウェーハの平面度を矯正
するとともに、真空中での熱伝達を行う方法として用い
られていた。このため、静電吸着電極とウェーハ間の絶
縁膜について、絶縁耐圧がもつかぎり薄くする等して吸
着力を大きくする工夫がなされてきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、従来
の静電吸着装置では、静電吸着電極上に形成された絶縁
膜表面にウェーハを静電吸着するのを、ウェーハと静電
吸着電極間の絶縁膜を薄くする等規定して行っていたた
め、十分な静電吸着力でウェーハを絶縁膜表面に静電吸
着することができるという利点を有する。このため、静
電吸着電極と高周波印加電極との間の絶縁膜については
考慮されていず、この絶縁膜の静電容量は考慮されてい
なかった。このため、静電吸着電極と高周波印加電極と
の間の絶縁膜の厚さを機械的強度が十分となるように厚
く(3mm以上)すると、プラズマのセルフバイアス電
圧の低下を招き、反応性スパッタエッチング処理等では
処理の異方性の低下、処理速度の低下という問題が発生
した。
【0005】そこで、本発明は、ウェーハと高周波印加
電極間の静電容量を大きくしてプラズマのセルフバイア
ス電位を高めることができ、イオンのウェーハへの入射
効率を高めてウェーハの処理効率を向上させることがで
きる静電吸着装置を提供することを目的としている。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明による静電吸着装
置は上記目的達成のため、高周波印加電極上に第1の絶
縁膜が形成され、該第1の絶縁膜上に静電吸着電極が形
成され、該静電吸着電極上に第2の絶縁膜が形成され、
該第2の絶縁膜上にウェーハが静電吸着されてなる静電
吸着装置において、該高周波印加電極と該静電吸着電極
間の該第1の絶縁膜の膜厚を0.1 mm以上1mm以下に
するか、あるいは該第1の絶縁膜の比誘電率を3以上に
するか、あるいは該第1の絶縁膜の面積を該ウェーハ面
積の80%以上にするか、若しくは該第1の絶縁膜の比抵
抗を1012Ωcm以下にするものである。
【0007】本発明においては、前記ウェーハと前記静
電吸着電極間の前記第2の絶縁膜の膜厚を0.1 mm以上
1mm以下にするか、あるいは該第2の絶縁膜の比誘電
率を3以上にするか、あるいは該第2の絶縁膜の面積を
該ウェーハ面積の80%以上にするか、若しくは該第2の
絶縁膜の比抵抗を1012Ωcm以下にする場合であっても
よく、この場合、本発明の効果を効率良く得ることがで
きる他、静電チェックの吸着力も十分得ることができ
る。
【0008】本発明においては、2極式静電吸着装置に
好ましく適用させることができる。本発明による静電吸
着装置は上記目的達成のため、静電吸着電極を兼ねた高
周波印加電極上に絶縁膜が形成され、該絶縁膜上にウェ
ーハが静電吸着されてなる静電吸着装置において、該静
電吸着電極を兼ねた高周波印加電極と該ウェーハ間の該
絶縁膜の膜厚を0.1 mm以上1mm以下にするか、ある
いは該絶縁膜の比誘電率を3以上にするか、あるいは該
絶縁膜の面積を該ウェーハ面積の80%以上にするか、若
しくは該絶縁膜の比抵抗を1012Ωcm以下にするもので
ある。
【0009】本発明において、膜厚の下限を0.1 mmと
したのは、0.1 mmより小さくすると、絶縁性能が著し
く劣ってしまい実用上好ましくないからであり、膜厚の
上限を1mmとしたのは、1mmより大きくすると、ウ
ェーハとRF電極間の静電容量が小さくなって実用上好
ましくないからである。また、比誘電率の上限を3とし
たのは、3より小さくすると、ウェーハとRF電極間の
静電容量が小さくなって実用上好ましくないからであ
り、また面積をウェーハ面積の80%以上にしたのは、80
%より小さくすると、ウェーハとRF電極間の静電容量
が小さくなって実用上好ましくないからである。なお、
面積はウェーハ面積の100 %以下が好ましく、この場
合、絶縁膜が(スパッタ等)処理されることなくウェー
ハのみを処理することができる。比抵抗の上限を1012Ω
cmとしたのは、1012Ωcmより大きくすると、ウェー
ハとRF電極間の結合容量が小さくなって実用上好まし
くないからである。
【0010】
【作用】図1は本発明の原理説明図のための静電吸着装
置の構成を示す断面図である。図1において、1はカプ
リングコンデンサー2を介してRF電源3と接続された
RF電極であり、4はこのRF電極1上に形成された絶
縁膜であり、5はこの絶縁膜4上に形成されたRFフィ
ルター6と接続された一極式の静電吸着電極であり、7
はこの静電吸着電極5上に形成された絶縁膜であり、8
はこの絶縁膜7上に静電吸着されるウェーハである。
【0011】図1に示す式から判るように、静電チェ
ックの吸着力Fは静電吸着電極5とウェーハ8間の絶縁
膜7の厚さ(距離da)を適宜小さくすることにより大
きくすることができる。また、式から判るように、
ウェーハ8のRF結合容量Cはウェーハ8とRF電極1
間の静電容量Cwを大きくすることにより大きくするこ
とができ、この静電容量CwはRF電極1と静電吸着電
極5間の絶縁膜4の厚さ(距離db)を薄くするか、あ
るいは比誘電率εを高くするか、若しくは面積Sを広く
とることにより大きくすることができる。
【0012】そこで、本発明では、静電吸着装置の静電
吸着電極5とRF電極1の間の絶縁膜4の膜厚(0.1 m
m以上1mm以下)を薄くするか、あるいは絶縁膜4の
比誘電率(3以上)を高くするか、あるいは絶縁膜4の
面積(ウェーハ8面積の80%以上)を広くとるか、若し
くは絶縁膜4の比抵抗(1012Ωcm以下)を低くするよ
うに構成したため、ウェーハ8とRF電極1間の静電容
量Cwを大きくすることができる。このため、プラズマ
のセルフバイアス電位を高めることができ、イオンのウ
ェーハ8への入射効率を高めてウェーハ8の処理効率を
向上させることができる。これについては図面を用いて
具体的に説明する。なお、ここでは絶縁膜4と絶縁膜7
のトータル膜厚(RF電極1とウェーハ8間の距離da
+db)を振っている場合を示しているが、式から判
るように少なくとも絶縁膜4の膜厚(距離da)を小さ
くすれば本発明の効果を得ることができる。
【0013】本発明では、図2に示す様に、ウェーハ8
とRF電極1間の絶縁膜4、7の厚さを薄くすると、R
F電極1とウェーハ8間の静電容量Cwを増加させるこ
とができるのが判る。これに伴い、RFのカプリングコ
ンデンサーとの合成容量Cも図3に示すように増加させ
ることができる。そして、これに伴い、図4に示すよう
に、ウェーハのRFバイアス電位も高くすることがで
き、イオンのウェーハへの入射効率を高くすることがで
きる。更に、図5に示すように、エッチングレートを大
きくすることができる。なお、図5はSiO2 の反応性
スパッタエッチングにおけるエッチングレートを示す図
である。
【0014】
【実施例】以下、本発明を図面に基づいて説明する。 (実施例1)図6は、本発明の実施例1に則した静電吸
着装置の構造を示す断面図であり、ここでは一極式の静
電吸着装置を示している。図6において、図1と同一符
号は同一または担当部分を示す。本実施例では、静電吸
着装置の静電吸着電極5とRF電極1間の絶縁膜4の膜
厚と、静電吸着電極5とウェーハ8間の絶縁膜7の膜厚
を各々0.3mmにして構成する。このため、前述の如く
静電チェックの吸着力を十分とった状態でウェーハ8と
RF電極1間の静電容量を大きくすることができ、プラ
ズマのセルフバイアス電位を高めることができる。従っ
て、イオンのウェーハ8への入射効率を高めてウェーハ
8の処理効率を向上させることができる。
【0015】なお、実施例1では、絶縁膜4、7の膜厚
を小さくしてRF電極1とウェーハ8間の静電容量を大
きくする場合について説明したが、本発明においては、
絶縁膜4、7の比誘電率(3以上)を大きくする場合
や、絶縁膜4、7面積を(ウェーハ8面積に対して80%
以上)を広くする場合、あるいは絶縁膜4、7の比抵抗
(1012Ωcm以下)を小さくする場合であってもよい。 (実施例2)図7は本発明の実施例2に則した静電吸着
装置の構造を示す断面図であり、ここでは2極式の静電
吸着装置を示している。図7において、図1、6と同一
符号は同一または相当部分を示す。本実施例は2極式の
静電吸着電極5を用いて構成した場合であり、実施例1
と同様に静電吸着電極5とRF電極1間の絶縁膜4の膜
厚と、静電吸着電極5とウェーハ8間の絶縁膜7の膜厚
とを各々0.3mmにして構成する。このため、前述の如
く静電チェックの吸着力を十分とった状態でウェーハ8
をRF電極1間の静電容量を大きくすることができ、プ
ラズマのセルフバイアス電位を高めることができる。従
って、イオンのウェーハ8への入射効率を高めてウェー
ハ8の処理効率を向上させることができる。
【0016】なお、実施例2では、絶縁膜4、7の膜厚
を小さくしてRF電極1とウェーハ8間の静電容量を大
きくする場合について説明したが、本発明においては、
絶縁膜4、7の比誘電率(3以上)を大きくする場合
や、絶縁膜4、7面積(ウェーハ8面積に対して80%以
上)を広くする場合、あるいは絶縁膜4、7の比抵抗を
(1012Ωcm以下)を小さくする場合であってもよい。 (実施例3)図8は、本発明の実施例3に則した静電吸
着装置の構造を示す断面図であり、ここでは一極式の静
電吸着装置を示している。図8において、図1、6、7
と同一符号は同一または相当部分を示し、11は静電吸着
電極を兼ねた高周波印加電極であり、12はこの静電吸着
電極を兼ねた高周波印加電極11に形成された絶縁膜であ
る。
【0017】本実施例では、静電吸着装置の静電吸着電
極を兼ねた高周波印加電極11とウェーハ8間の絶縁膜12
の膜厚を0.3mmにして構成する。このため、この静電
チェックの吸着力を十分とった状態でウェーハ8と静電
吸着電極を兼ねた高周波印加電極11間の静電容量を大き
くすることができ、プラズマのセルフバイアス2電位を
高めることができる。従って、イオンのウェーハ8への
入射効率を高めてウェーハ8の処理効率を向上させるこ
とができる。
【0018】なお、実施例3では、絶縁膜12の膜厚を小
さくして静電吸着電極を兼ねた高周波印加電極11とウェ
ーハ8間の静電容量を大きくする場合について説明した
が、本発明においては、絶縁膜12の比誘電率(3以上)
を大きくする場合や、絶縁膜12の面積(ウェーハ8面積
に対して80%以上)を広くする場合、あるいは絶縁膜12
の比抵抗(1012Ωcm以下)を小さくする場合であって
もよい。
【0019】
【発明の効果】本発明によれば、ウェーハと高周波印加
電極間の静電容量を大きくしてプラズマのセルフバイア
ス電位を高めることができ、イオンのウェーハへの入射
効率を高めてウェーハの処理効率を向上させることがで
きるという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理説明のための静電吸着装置の構造
を示す断面図である。
【図2】本発明の原理説明のためのRF電極とウェーハ
間距離を振った時のウェーハとRF電極間の静電容量を
示す図である。
【図3】本発明の原理説明のためのRF電極とウェーハ
間距離を振った時のウェーハのRF結合容量を示す図で
ある。
【図4】本発明の原理説明のためのRF電極とウェーハ
間距離を振った時のRFバイアス電位を示す図である。
【図5】本発明の原理説明のためのRF電極とウェーハ
間距離を振った時のSiO2 エッチングレートを示す図
である。
【図6】本発明の実施例1に則した静電吸着装置の構造
を示す断面図である。
【図7】本発明の実施例2に則した静電吸着装置の構造
を示す断面図である。
【図8】本発明の実施例3に則した静電吸着装置の構造
を示す断面図である。
【符号の説明】
1 RF電極 2 カプリングコンデンサー 3 RF電源 4 絶縁膜 5、5a、5b 静電吸着電極 6 RFフィルター 7 絶縁膜 8 ウェーハ 11 静電吸着電極を兼ねた高周波印加電極 12 絶縁膜

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 高周波印加電極(1)上に第1の絶縁膜
    (4)が形成され、該第1の絶縁膜(4)上に静電吸着
    電極(5)が形成され、該静電吸着電極(5)上に第2
    の絶縁膜(7)が形成され、該第2の絶縁膜(7)上に
    ウェーハ(8)が静電吸着されてなる静電吸着装置にお
    いて、 該高周波印加電極(1)と該静電吸着電極(5)間の該
    第1の絶縁膜(4)の膜厚を0.1 mm以上1mm以下に
    するか、あるいは該第1の絶縁膜(4)の比誘電率を3
    以上にするか、あるいは該第1の絶縁膜(4)の面積を
    該ウェーハ(8)面積の80%以上にするか、若しくは該
    第1の絶縁膜(4)の比抵抗を1012Ωcm以下にするこ
    とを特徴とする静電吸着装置
  2. 【請求項2】 前記ウェーハ(8)と前記静電吸着電極
    (5)間の前記第2の絶縁膜(7)の膜厚を0.1 mm以
    上1mm以下にするか、あるいは該第2の絶縁膜(7)
    の比誘電率を3以上にするか、あるいは該第2の絶縁膜
    (7)の面積を該ウェーハ(8)面積の80%以上にする
    か、若しくは該第2の絶縁膜の比抵抗を1012Ωcm以下
    にすることを特徴とする請求項1記載の静電吸着装置。
  3. 【請求項3】 前記装置は2極式静電吸着装置であるこ
    とを特徴とする請求項1乃至4記載の静電吸着装置。
  4. 【請求項4】 静電吸着電極を兼ねた高周波印加電極
    (11)上に絶縁膜(12)が形成され、該絶縁膜(12)上
    にウェーハ(8)が静電吸着されてなる静電吸着装置に
    おいて、 該静電吸着電極を兼ねた高周波印加電極(11)と該ウェ
    ーハ(8)間の該絶縁膜(12)の膜厚を0.1 mm以上1
    mm以下にするか、あるいは該絶縁膜(12) の比誘電率
    を3以上にするか、あるいは該絶縁膜(12)の面積を該
    ウェーハ(8)面積の80%以上にするか、若しくは該絶
    縁膜(12)の比抵抗を1012Ωcm以下にすることを特徴
    とする静電吸着装置。
JP10316192A 1992-04-22 1992-04-22 静電吸着装置 Withdrawn JPH05299494A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162618A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP2023010808A (ja) * 2017-09-29 2023-01-20 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2015162618A (ja) * 2014-02-28 2015-09-07 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
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Legal Events

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Effective date: 19990706