JPH10199965A - Electrostatic chuck equipment of vacuum treatment equipment - Google Patents
Electrostatic chuck equipment of vacuum treatment equipmentInfo
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Landscapes
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- Drying Of Semiconductors (AREA)
Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理装置の静
電チャック装置に係り、特に絶縁層が成膜されたシリコ
ンウエハをプラズマ式ドライエッチングする真空処理装
置に好適な静電チャック装置に関するBACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck apparatus for a vacuum processing apparatus, and more particularly to an electrostatic chuck apparatus suitable for a vacuum processing apparatus for performing plasma-type dry etching of a silicon wafer having an insulating layer formed thereon.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体装置の製造工程ではドライエッチ
ング装置やCVD装置などの種々の真空処理装置が使用
されている。このドライエッチング装置の一種であるプ
ラズマ式のドライエッチング装置は、酸素ガスとCF4
ガスなどの混合ガスからなる反応性ガスをプラズマ発生
装置に導入し中性活性なラジカルを生成した後に、真空
チャンバー内に流入し、シリコンウエハをエッチングす
る。このウエハは、温度制御されたウエハ載置台に載置
されており、このウエハ載置台からの熱伝達によって所
定の温度に温度制御される。ウエハ載置台はウエハへの
熱伝達の効率を高めるために、静電チャック装置を有
し、この静電チャック装置は直流高電圧の印加によって
ウエハを静電吸着する。2. Description of the Related Art In a semiconductor device manufacturing process, various vacuum processing apparatuses such as a dry etching apparatus and a CVD apparatus are used. A plasma-type dry etching apparatus, which is a kind of the dry etching apparatus, includes oxygen gas and CF 4
A reactive gas composed of a mixed gas such as a gas is introduced into a plasma generator to generate neutral active radicals, and then flows into a vacuum chamber to etch a silicon wafer. The wafer is mounted on a temperature-controlled wafer mounting table, and the temperature is controlled to a predetermined temperature by heat transfer from the wafer mounting table. The wafer mounting table has an electrostatic chuck device to increase the efficiency of heat transfer to the wafer, and the electrostatic chuck device electrostatically attracts the wafer by applying a high DC voltage.
【0003】ウエハ載置台及び静電チャック装置にはウ
エハ冷却用ガスが流通するガス導入配管が貫通し、この
ガス導入配管は静電チャックに静電吸着されたウエハに
冷却用ガスを導入してウエハを冷却する。A gas introduction pipe through which a wafer cooling gas flows penetrates through the wafer mounting table and the electrostatic chuck device, and the gas introduction pipe introduces a cooling gas to the wafer electrostatically attracted to the electrostatic chuck. Cool the wafer.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の真空
処理装置の静電チャック装置は、直流高電圧の印加によ
って、静電チャックと接地されている真空チャンバー壁
との間において反応性ガスが火花放電することがあり、
これによってウエハの静電吸着不良が発生したり、半導
体装置の絶縁破壊を生ずるといった問題がある。However, in a conventional electrostatic chuck device of a vacuum processing apparatus, a reactive gas sparks between an electrostatic chuck and a grounded vacuum chamber wall by applying a high DC voltage. May discharge,
As a result, there are problems such as occurrence of defective electrostatic attraction of the wafer and dielectric breakdown of the semiconductor device.
【0005】これを更に詳細に説明すると、静電チャッ
ク装置に印加する直流高電圧の大きさやこの直流高電圧
印加時の真空チャンバーの真空圧や静電チャック装置と
真空チャンバー側壁及びウエハとの距離などの条件によ
っては、直流高電圧の印加時に、火花放電が静電チャッ
クと真空チャンバーの側壁との間において発生する。こ
の火花放電によって、静電チャック装置の表面に帯電が
起こり吸着力が弱まり、ウエハの吸着不良が生ずると共
に、ウエハに形成されたデバイスの絶縁破壊が発生す
る。This will be described in more detail. The magnitude of the DC high voltage applied to the electrostatic chuck device, the vacuum pressure of the vacuum chamber when the DC high voltage is applied, and the distance between the electrostatic chuck device and the side wall of the vacuum chamber and the wafer Depending on conditions such as the above, when a high DC voltage is applied, a spark discharge occurs between the electrostatic chuck and the side wall of the vacuum chamber. Due to this spark discharge, the surface of the electrostatic chuck device is charged and the attraction force is weakened, thereby causing poor suction of the wafer and causing dielectric breakdown of devices formed on the wafer.
【0006】図6は、火花放電の有無と静電吸着力との
関係を示したグラフであり、このグラフから分かるよう
に、火花放電が発生した場合には、静電チャック装置の
静電吸着力が大幅に低減する。また、図7は火花放電の
有無と半導体装置のゲート酸化膜の不良率との関係を示
したグラフであり、このグラフから分かるように、火花
放電が発生した場合には、半導体装置のゲート酸化膜の
不良率が大幅に悪化する。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the presence or absence of a spark discharge and the electrostatic attraction force. As can be seen from this graph, when a spark discharge occurs, the electrostatic chuck of the electrostatic chuck device is used. The power is greatly reduced. FIG. 7 is a graph showing the relationship between the presence / absence of spark discharge and the defective rate of the gate oxide film of the semiconductor device. The defect rate of the film is greatly deteriorated.
【0007】このような火花放電を防止するためには、
静電チャック装置に印加する直流高電圧を低下すること
や、直流高電圧の印加時の真空チャンバーの真空度を高
める、即ち真空チャンバー内の圧力を更に低下すること
などが考えられる。しかしながら、直流高電圧の低下は
静電吸着力の低下をもたらすため望ましくなく、また直
流高電圧の印加時の真空チャンバーの真空度を高めるこ
とは、真空排気に長時間を要し、真空処理装置のスルー
プットの低下を招来するため望ましくない。In order to prevent such spark discharge,
It is conceivable to reduce the DC high voltage applied to the electrostatic chuck device, or to increase the degree of vacuum in the vacuum chamber when the DC high voltage is applied, that is, further reduce the pressure in the vacuum chamber. However, a decrease in the DC high voltage is not desirable because it causes a decrease in the electrostatic attraction force, and increasing the degree of vacuum in the vacuum chamber at the time of applying the DC high voltage requires a long time for evacuation and requires a vacuum processing apparatus. This is undesirable because it causes a decrease in throughput.
【0008】そこで、本発明の目的は、充分な静電吸着
力及び真空処理装置の高スループットを夫々保持しなが
ら、花火放電の発生を防止することができる真空処理装
置の静電チャック装置を提供することである。Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device of a vacuum processing apparatus capable of preventing occurrence of fireworks discharge while maintaining a sufficient electrostatic attraction force and high throughput of the vacuum processing apparatus. It is to be.
【0009】[0009]
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に請求項1に記載された発明は、真空チャンバー内に配
置され、被処理物を静電吸着する静電チャック部と、上
記真空チャンバーの外部から上記被処理物を受取ること
ができる上部位置と上記被処理物を上記静電チャック部
に載置することができる下部位置との間で昇降する昇降
装置とを具備する真空処理装置の静電チャック装置にお
いて、上記昇降装置が上記上部位置から降下して上記下
部位置よりも僅かに上方の所定位置に達したことを検出
して検出信号を発生する検出装置と、上記検出信号に応
じて直流高電圧を上記静電チャック部に印加する直流電
源とを具備することを特徴とするものである。According to one aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck unit disposed in a vacuum chamber for electrostatically adhering an object to be processed; A vacuum processing apparatus comprising: an elevating device that moves up and down between an upper position where the object can be received from the outside and a lower position where the object can be placed on the electrostatic chuck unit. In the electrostatic chuck device, a detecting device that detects that the elevating device descends from the upper position and reaches a predetermined position slightly above the lower position to generate a detection signal, and responds to the detection signal And a DC power supply for applying a DC high voltage to the electrostatic chuck section.
【0010】被処理物を保持した昇降装置が上部位置か
ら降下して、下部位置よりも僅かに上方の所定位置に達
すると、検出装置はこの昇降装置の所定位置への到達を
検出し、検出信号を発生する。直流電源はこの検出信号
に応じて直流高電圧を静電チャック部に印加する。この
後に、昇降装置が更に降下を続行して下部位置に達して
被処理物を静電チャック部に載置すると、静電チャック
部は被処理物を静電吸着する。When the elevating device holding the object to be processed is lowered from the upper position and reaches a predetermined position slightly above the lower position, the detecting device detects that the elevating device has reached the predetermined position. Generate a signal. The DC power supply applies a high DC voltage to the electrostatic chuck in response to the detection signal. Thereafter, when the elevating device further descends and reaches the lower position to place the workpiece on the electrostatic chuck, the electrostatic chuck attracts the workpiece electrostatically.
【0011】被処理物と静電チャック部との間隔が小さ
い状態で直流高電圧が静電チャック部に印加されるた
め、真空チャンバー内の真空度を特別に高めることな
く、かつ静電チャック装置に印加する直流高電圧を特別
に低下させることなく、火花放電の発生を防止すること
ができる。従って、真空処理装置の高スループットを維
持することができると共に、充分な静電吸着力を保つこ
とができる。Since a high DC voltage is applied to the electrostatic chuck in a state in which the distance between the workpiece and the electrostatic chuck is small, the degree of vacuum in the vacuum chamber is not particularly increased, and the electrostatic chuck device is not used. It is possible to prevent the occurrence of spark discharge without lowering the DC high voltage applied to the battery. Therefore, the high throughput of the vacuum processing apparatus can be maintained, and a sufficient electrostatic attraction force can be maintained.
【0012】請求項2に記載された発明は、請求項1に
記載の真空処理装置の静電チャック装置において、上記
直流高電圧が印加された時の上記真空チャンバー内の圧
力は約2Pa以下であり、上記検出装置は上記昇降装置
に保持された被処理物と上記静電チャック部との距離が
約5mm以下になったことを検出して上記検出信号を発
生し、上記直流電源が印加する上記直流高電圧は約30
00V以下であることを特徴とするものである。約30
00V以下の直流高電圧の印加時に、真空チャンバー内
の圧力が約2Pa以下でありかつ被処理物と静電チャッ
ク部との距離が約5mm以下であれば、火花放電は発生
しない。約2Pa以下の真空度は比較的短時間で達成す
ることができ、約3000Vの直流高電圧は、充分な静
電吸着力を発生する。According to a second aspect of the present invention, in the electrostatic chuck device of the vacuum processing apparatus according to the first aspect, the pressure in the vacuum chamber when the high DC voltage is applied is about 2 Pa or less. The detection device detects that the distance between the object to be processed held by the lifting device and the electrostatic chuck portion is about 5 mm or less, generates the detection signal, and applies the DC power. The DC high voltage is about 30
It is characterized by being less than 00V. About 30
No spark discharge occurs if the pressure in the vacuum chamber is about 2 Pa or less and the distance between the workpiece and the electrostatic chuck section is about 5 mm or less when a DC high voltage of 00 V or less is applied. A degree of vacuum of about 2 Pa or less can be achieved in a relatively short time, and a DC high voltage of about 3000 V generates a sufficient electrostatic attraction force.
【0013】請求項3に記載された発明は、請求項2に
記載の真空処理装置の静電チャック装置において、上記
真空処理装置はプラズマ式のドライエッチング装置であ
り、上記被処理物はシリコンウエハであり、表面に厚さ
が約2μm以下の絶縁層が成膜されていることを特徴と
するものである。本静電チャック装置は、厚さが約2μ
m以下の絶縁層を有するシリコンウエハをドライエッチ
ングするプラズマ式のドライエッチング装置に好適であ
る。According to a third aspect of the present invention, in the electrostatic chuck device of the vacuum processing apparatus according to the second aspect, the vacuum processing apparatus is a plasma type dry etching apparatus, and the object to be processed is a silicon wafer. And an insulating layer having a thickness of about 2 μm or less is formed on the surface. This electrostatic chuck device has a thickness of about 2μ.
It is suitable for a plasma-type dry etching apparatus for dry-etching a silicon wafer having an insulating layer of m or less.
【0014】[0014]
【発明の実施の形態】以下に本発明による真空処理装置
の静電チャック装置の実施例を図1乃至図2を参照して
説明する。図1において、真空チャンバー1は接地さ
れ、この真空チャンバー1の内部には反応性ガス分散板
2が配置され、この反応性ガス分散板2には反応性ガス
導入管3が接続されている。この反応性ガスガス導入管
3は真空チャンバー1の外部に延在し、その途中にプラ
ズマ発生装置4が設置されている。真空チャンバー1に
は、排気管5が接続されると共に、真空チャンバー1の
内部の圧力を検出する圧力計6が設置されている。ま
た、真空チャンバー1の底部にはウエハ載置台7が気密
に固定され、このウエハ載置台7の内部には温度制御機
構の一部を構成する媒体通路8が形成されている。この
媒体通路8にはその入口配管9及び出口配管10が夫々
接続されている。温度調節用の媒体が入口配管9から流
入し媒体通路8を流通し出口配管10から流出して、こ
れによってウエハ載置台7の温度を所定の温度に制御す
る。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of an electrostatic chuck device of a vacuum processing apparatus according to the present invention will be described below with reference to FIGS. In FIG. 1, a vacuum chamber 1 is grounded, and a reactive gas dispersion plate 2 is disposed inside the vacuum chamber 1, and a reactive gas introduction pipe 3 is connected to the reactive gas dispersion plate 2. The reactive gas introduction pipe 3 extends outside the vacuum chamber 1, and a plasma generator 4 is installed in the middle thereof. An exhaust pipe 5 is connected to the vacuum chamber 1, and a pressure gauge 6 for detecting a pressure inside the vacuum chamber 1 is provided. A wafer mounting table 7 is hermetically fixed to the bottom of the vacuum chamber 1, and a medium passage 8 forming a part of a temperature control mechanism is formed inside the wafer mounting table 7. An inlet pipe 9 and an outlet pipe 10 are connected to the medium passage 8, respectively. A temperature controlling medium flows in from the inlet pipe 9, flows through the medium passage 8 and flows out from the outlet pipe 10, thereby controlling the temperature of the wafer mounting table 7 to a predetermined temperature.
【0015】ウエハ載置台7の上には静電チャック部1
1が接着剤によって接着固定され、この静電チャック部
11は、金属薄膜製の静電電極12と、この静電電極1
2の全面を被覆するポリイミド樹脂のような高分子有機
材料からなる絶縁膜13と、この絶縁膜13の上面に接
着剤によって接着された弗素樹脂14とから構成され
る。なお、ウエハWが接触する弗素樹脂14は、絶縁膜
13の上面だけでなく載置台7の上面にも延在してい
る。静電電極12には電流計15を介して直流の高圧電
源16に接続され、この直流高圧電源16は約3000
Vの直流の高電圧を発生する。直流高圧電源16は、ス
イッチ装置SWを有し、このスイッチ装置SWの閉成に
よって静電電極12に約3000Vの直流高電圧を印加
する。また、電流計15は電極12に流れる電流を検出
して、火花放電の有無を検出することができる。An electrostatic chuck 1 is placed on the wafer mounting table 7.
The electrostatic chuck portion 11 includes an electrostatic electrode 12 made of a metal thin film and the electrostatic electrode 1.
The insulating film 13 is composed of an insulating film 13 made of a high molecular organic material such as a polyimide resin, and a fluororesin 14 bonded to the upper surface of the insulating film 13 with an adhesive. The fluorine resin 14 with which the wafer W comes into contact extends not only on the upper surface of the insulating film 13 but also on the upper surface of the mounting table 7. The electrostatic electrode 12 is connected to a DC high-voltage power supply 16 through an ammeter 15 and the DC high-voltage power supply 16
It generates a DC high voltage of V. The DC high-voltage power supply 16 has a switch device SW, and applies a DC high voltage of about 3000 V to the electrostatic electrode 12 by closing the switch device SW. Also, the ammeter 15 can detect the presence or absence of spark discharge by detecting the current flowing through the electrode 12.
【0016】ウエハ載置台7の中央及び静電チャック部
11の中央には冷却用ガスの導入配管17が貫通し、こ
の導入配管17の上端は静電チャック部11の表面に開
口している。導入配管17の途中には圧力計18及び流
量制御弁19が設置され、更に導入配管17は流量制御
弁19よりも下流側において分岐し排出配管20が接続
され、この排出配管20には可変弁21が設置されてい
る。ウエハ冷却用のガスが導入配管17に流入し流量制
御弁19を通って、静電チャック部11に載置されるウ
エハWを冷却する。なお、このウエハ冷却用のガスの圧
力は、圧力計18の測定値で約1000Paである。A cooling gas introduction pipe 17 penetrates through the center of the wafer mounting table 7 and the center of the electrostatic chuck section 11, and the upper end of the introduction pipe 17 is open to the surface of the electrostatic chuck section 11. A pressure gauge 18 and a flow control valve 19 are installed in the middle of the introduction pipe 17, and the introduction pipe 17 branches off downstream of the flow control valve 19 and is connected to a discharge pipe 20. 21 are installed. The gas for cooling the wafer flows into the introduction pipe 17 and passes through the flow control valve 19 to cool the wafer W mounted on the electrostatic chuck unit 11. The pressure of the gas for cooling the wafer is about 1000 Pa as measured by the pressure gauge 18.
【0017】図1及び図2に示したように、ウエハ載置
台7及び静電チャック部11には3本のウエハ昇降ピン
22が貫通している。これらのウエハ昇降ピン22の下
端は連結板23を介して昇降シャフト24に固定され、
この昇降シャフト24は駆動モーター25によって上下
方向に昇降移動される。駆動モーター25は昇降ピン2
2を、ウエハWの受渡しを行う上部位置とウエハWを静
電チャック部11に載置することができる下部位置との
間で昇降する。As shown in FIGS. 1 and 2, three wafer elevating pins 22 penetrate the wafer mounting table 7 and the electrostatic chuck section 11. The lower ends of these wafer elevating pins 22 are fixed to an elevating shaft 24 via a connecting plate 23,
The lifting shaft 24 is vertically moved by a driving motor 25. The drive motor 25 is a lifting pin 2
2 is moved up and down between an upper position where the wafer W is transferred and a lower position where the wafer W can be placed on the electrostatic chuck unit 11.
【0018】昇降シャフト24には所定の位置に検出用
の突起26が突設され、三個の位置検出センサー27、
28、29は、突起26が夫々に対向したことを検出す
ることによって、ウエハ昇降ピン22の上下方向位置を
検出する。具体的には、上部位置検出センサー27は突
起26の位置に基づき、ウエハ昇降ピン22がウエハW
の受渡しを行う上部位置にあることを検出して、検出信
号を発生する。下部位置検出センサー28は突起26の
位置に基づき、ウエハ昇降ピン22がウエハWを静電チ
ャック部11に載置する下部位置にあることを検出し
て、検出信号を発生する。直流高電圧印加位置検出セン
サー29は、昇降ピン22が上部位置から下降してウエ
ハWと静電チャック部11との距離が非常に小さくなっ
たこと、具体的には約5mmになったことを突起26の
位置に基づき検出して、検出信号を発生する。A projection 26 for detection is projected from a predetermined position on the elevating shaft 24, and three position detection sensors 27,
28 and 29 detect the vertical position of the wafer elevating pins 22 by detecting that the protrusions 26 face each other. Specifically, the upper position detection sensor 27 detects the position of the projection 26, and
Detects that it is at the upper position where the transfer of the data is performed, and generates a detection signal. The lower position detection sensor 28 detects that the wafer elevating pin 22 is at a lower position where the wafer W is placed on the electrostatic chuck unit 11 based on the position of the projection 26, and generates a detection signal. The DC high voltage application position detection sensor 29 indicates that the distance between the wafer W and the electrostatic chuck unit 11 has become extremely small as the elevating pins 22 have been lowered from the upper position, specifically, about 5 mm. Detection is performed based on the position of the projection 26 to generate a detection signal.
【0019】図2に示したように、真空チャンバー1の
外部にはウエハ搬送装置30が設置され、このウエハ搬
送装置30の搬送アーム31は真空チャンバー1に設け
られた不図示のゲートを介してウエハWを搬送して、上
部位置にあるウエハ昇降ピン22に載置する。As shown in FIG. 2, a wafer transfer device 30 is provided outside the vacuum chamber 1, and a transfer arm 31 of the wafer transfer device 30 is connected via a gate (not shown) provided in the vacuum chamber 1. The wafer W is transported and placed on the wafer elevating pins 22 at the upper position.
【0020】次に、この実施例の作用を説明する。図2
に示したウエハ搬送装置30がウエハWを、上部位置に
ある昇降ピン22に載置する。また、真空チャンバー1
の内部が真空排気され、その圧力が約2Paに達する
と、モーター25が昇降シャフト24を介して昇降ピン
22を下降駆動する。こうして、昇降ピン22が降下し
て検出用の突起26が直流高電圧印加位置検出センサー
29に対向する位置に達すると、即ちウエハWと静電チ
ャック部11との間隔が約5mmに達すると、直流高電
圧印加位置検出センサー29がこの突起26を検出し、
検出信号を発生する。この検出信号に応じて、図示を省
略した制御装置が直流高電圧源16のスイッチ装置SW
を閉成して、約3000Vの直流高電圧を静電電極12
に印加する。Next, the operation of this embodiment will be described. FIG.
The wafer transfer device 30 places the wafer W on the elevating pins 22 at the upper position. In addition, vacuum chamber 1
Is evacuated, and when the pressure reaches about 2 Pa, the motor 25 drives the lifting pin 22 downward through the lifting shaft 24. Thus, when the elevating pin 22 descends and the projection 26 for detection reaches the position facing the DC high voltage application position detection sensor 29, that is, when the distance between the wafer W and the electrostatic chuck unit 11 reaches about 5 mm, A DC high voltage application position detection sensor 29 detects the protrusion 26,
Generate a detection signal. In response to this detection signal, a control device (not shown) switches the switch device SW of the DC high-voltage source 16.
Is closed, and a DC high voltage of about 3000 V is applied to the electrostatic electrode 12.
Is applied.
【0021】その後、更に昇降ピン22が降下して下部
位置に達すると、ウエハWは静電チャック部11に載置
され静電チャック部11によって静電吸着される。モー
ター25は、昇降ピン22の下部位置への到達を検出し
た下部位置検出センサー28の検出信号に基づき停止さ
れる。また、ウエハWはウエハ載置台7からの熱伝導に
よって所定温度に温度制御される。Thereafter, when the elevating pins 22 further descend to reach the lower position, the wafer W is placed on the electrostatic chuck section 11 and is electrostatically attracted to the wafer W by the electrostatic chuck section 11. The motor 25 is stopped based on a detection signal of the lower position detection sensor 28 that has detected that the lift pin 22 has reached the lower position. The temperature of the wafer W is controlled to a predetermined temperature by heat conduction from the wafer mounting table 7.
【0022】その後に、プラズマによって活性化された
反応性ガスがガス導入管3からガス分散板2を介して真
空チャンバー1の室内に導入され、静電チャック部11
に静電吸着されたウエハWをエッチングする。このエッ
チングが終了すると、静電チャック部11の電極12へ
の通電が断たれ、その後に、モーター25が昇降ピン2
2を上昇させる。昇降ピン22が上部位置に達すると、
モーター25は上部位置検出センサー27の検出信号に
基づき停止される。エッチング済みのウエハWは、真空
チャンバー1から外部に搬出される。Thereafter, the reactive gas activated by the plasma is introduced into the chamber of the vacuum chamber 1 from the gas introduction pipe 3 through the gas dispersion plate 2 and the electrostatic chuck 11
The wafer W electrostatically attracted to the substrate is etched. When this etching is completed, the power supply to the electrode 12 of the electrostatic chuck section 11 is cut off, and then the motor 25
Raise 2. When the lifting pin 22 reaches the upper position,
The motor 25 is stopped based on the detection signal of the upper position detection sensor 27. The etched wafer W is carried out of the vacuum chamber 1 to the outside.
【0023】以上の実施例では、静電電極12に印加す
る直流電圧を約3000Vとし、この直流電圧印加時の
真空チャンバー内の圧力を約2Paとし、かつ直流電圧
印加時のウエハWと静電電極12との距離を約5mmと
した。このような条件設定が火花放電の発生を防止し、
かつ真空処理装置のスループットを向上することを例証
した実験結果を、図3乃至図5に基づき次に説明する。In the above embodiment, the DC voltage applied to the electrostatic electrode 12 is about 3000 V, the pressure in the vacuum chamber when this DC voltage is applied is about 2 Pa, and the wafer W when the DC voltage is applied is The distance from the electrode 12 was about 5 mm. Such a condition setting prevents the occurrence of spark discharge,
Experimental results illustrating that the throughput of the vacuum processing apparatus is improved will be described below with reference to FIGS.
【0024】なお、以下の実験は、図1に示したウエハ
Wと真空チャンバー1の側壁との間隔Dが100mmで
あった。また、図3乃至図5のグラフにおいて、プロッ
ト値を結んだ折れ線よりも低い圧力では火花放電が発生
しないことを示している。In the following experiment, the distance D between the wafer W shown in FIG. 1 and the side wall of the vacuum chamber 1 was 100 mm. Further, in the graphs of FIGS. 3 to 5, it is shown that spark discharge does not occur at a pressure lower than the broken line connecting the plot values.
【0025】図3は、静電チャック電極12に印加され
る直流電圧と真空チャンバー(処理室)内の圧力との関
係を示したグラフである。なお、使用した被処理物は熱
酸化膜、即ち絶縁膜の厚さが2μmのシリコンウエハで
あり、図1に示したシリコンウエハWと静電電極12と
の距離Hを約30mmとした。FIG. 3 is a graph showing the relationship between the DC voltage applied to the electrostatic chuck electrode 12 and the pressure in the vacuum chamber (processing chamber). The processing object used was a thermal oxide film, that is, a silicon wafer having an insulating film thickness of 2 μm, and the distance H between the silicon wafer W and the electrostatic electrode 12 shown in FIG.
【0026】このグラフから明らかなように、充分な静
電吸着力を発生する3000Vの直流電圧を印加した時
に、火花放電の発生を防止するには真空チャンバー内の
圧力を0.5Pa以下にする必要がある。しかしなが
ら、本実施例で使用した2Paの圧力から0.5Paの
圧力まで排気するために要する時間は、2Paまでの排
気に要する時間の約10倍である。従って、0.5Pa
まで減圧することは、スループットの大幅な低下をもた
らし望ましくない。As is clear from this graph, when a DC voltage of 3000 V that generates a sufficient electrostatic attraction force is applied, the pressure in the vacuum chamber is set to 0.5 Pa or less to prevent the generation of spark discharge. There is a need. However, the time required for evacuation from the pressure of 2 Pa used in the present embodiment to the pressure of 0.5 Pa is about ten times the time required for evacuation up to 2 Pa. Therefore, 0.5 Pa
Depressurizing to a maximum results in a significant decrease in throughput, which is undesirable.
【0027】図4は、シリコンウエハの熱酸化膜の厚さ
と真空チャンバー(処理室)内の圧力との関係を示した
グラフである。なお、静電電極12に印加する直流電圧
は約3000Vとし、シリコンウエハWと静電電極12
との間の距離Hは約30mmであった。このグラフから
明らかなように、シリコンウエハの絶縁膜の厚さが2μ
mであっても、真空チャンバー内の圧力を0.5Pa以
下にすれば、火花放電の発生を防止することができる。
しかしながら、上述のように、0.5Paまでの減圧は
スループットの大幅な低下をもたらし望ましくない。図
5は、被処理物Wと静電チャック電極12との距離Hと
真空チャンバー(処理室)内の圧力との関係を示したグ
ラフである。なお、使用した被処理物は熱酸化膜、即ち
絶縁膜の厚さが2μmのシリコンウエハであり、直流電
圧は3000Vであった。FIG. 4 is a graph showing the relationship between the thickness of the thermal oxide film on the silicon wafer and the pressure in the vacuum chamber (processing chamber). The DC voltage applied to the electrostatic electrode 12 was about 3000 V, and the silicon wafer W was
Was about 30 mm. As is clear from this graph, the thickness of the insulating film of the silicon wafer is 2 μm.
Even when the pressure is m, spark pressure can be prevented from occurring if the pressure in the vacuum chamber is set to 0.5 Pa or less.
However, as described above, reducing the pressure to 0.5 Pa undesirably results in a large decrease in throughput. FIG. 5 is a graph showing the relationship between the distance H between the workpiece W and the electrostatic chuck electrode 12 and the pressure in the vacuum chamber (processing chamber). The processing object used was a thermal oxide film, that is, a silicon wafer having an insulating film thickness of 2 μm, and a DC voltage of 3000 V.
【0028】このグラフから明らかなように、被処理物
Wと静電チャック電極12との距離Hを5mm以下にす
ることによって、真空チャンバー内の圧力が2Paであ
っても火花放電が発生しない。以上の図3乃至図5に示
した実験結果のグラフから明らかなように、被処理物W
と静電チャック電極12との距離Hが5mm以下になっ
た時点で、3000Vの直流電圧を静電電極12に印加
すれば、真空チャンバー内の圧力が2Paであっても火
花放電の発生を防止することができる。As is clear from this graph, spark discharge does not occur even if the pressure in the vacuum chamber is 2 Pa by setting the distance H between the workpiece W and the electrostatic chuck electrode 12 to 5 mm or less. As is clear from the graphs of the experimental results shown in FIGS.
Applying a DC voltage of 3000V to the electrostatic electrode 12 when the distance H between the electrode and the electrostatic chuck electrode 12 becomes 5 mm or less prevents generation of spark discharge even when the pressure in the vacuum chamber is 2 Pa. can do.
【0029】[0029]
【発明の効果】以上の説明から明らかなように本発明に
よれば、被処理物と静電チャック部との間隔が小さい状
態で直流高電圧を静電チャック部に印加することによっ
て、真空チャンバー内の圧力を特別に減圧することな
く、かつ直流高電圧を特別に低下させることなく、火花
放電の発生を防止することができる。従って、真空処理
装置の高スループットを図ることができると共に、充分
な静電吸着力を保つことができる。As apparent from the above description, according to the present invention, a vacuum chamber is applied by applying a high DC voltage to the electrostatic chuck while the distance between the workpiece and the electrostatic chuck is small. The occurrence of spark discharge can be prevented without particularly reducing the internal pressure and without particularly reducing the DC high voltage. Therefore, high throughput of the vacuum processing apparatus can be achieved, and a sufficient electrostatic attraction force can be maintained.
【図1】本発明による真空処理装置の静電チャック装置
の実施例を概略的に示した断面図。FIG. 1 is a sectional view schematically showing an embodiment of an electrostatic chuck device of a vacuum processing apparatus according to the present invention.
【図2】実施例の一部を拡大して示した詳細断面図。FIG. 2 is a detailed sectional view showing a part of the embodiment in an enlarged manner.
【図3】静電チャック電極に印加される直流電圧と処理
室内の圧力との関係を示したグラフ。FIG. 3 is a graph showing a relationship between a DC voltage applied to an electrostatic chuck electrode and a pressure in a processing chamber.
【図4】被処理物の熱酸化膜の厚さと処理室内の圧力と
の関係を示したグラフ。FIG. 4 is a graph showing a relationship between a thickness of a thermal oxide film of a processing object and a pressure in a processing chamber.
【図5】被処理物と静電チャック電極との距離Hと処理
室内の圧力との関係を示したグラフ。FIG. 5 is a graph showing a relationship between a distance H between an object to be processed and an electrostatic chuck electrode and a pressure in a processing chamber.
【図6】火花放電の有無と静電吸着力との関係を示した
グラフ。FIG. 6 is a graph showing the relationship between the presence or absence of spark discharge and the electrostatic attraction force.
【図7】火花放電の有無と半導体装置のゲート酸化膜の
不良率との関係を示したグラフ。FIG. 7 is a graph showing the relationship between the presence or absence of spark discharge and the defect rate of a gate oxide film of a semiconductor device.
1 真空チャンバー 11 静電チャック部 16 直流高圧電源 22 ウエハ昇降装置(ウエハ昇降ピン) 29 検出装置(直流高電圧印加位置検出センサー) W 被処理物(ウエハ) DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Vacuum chamber 11 Electrostatic chuck part 16 DC high voltage power supply 22 Wafer elevating device (wafer elevating pin) 29 Detection device (DC high voltage application position detection sensor) W Workpiece (wafer)
Claims (3)
静電吸着する静電チャック部と、上記真空チャンバーの
外部から上記被処理物を受取ることができる上部位置と
上記被処理物を上記静電チャック部に載置することがで
きる下部位置との間で昇降する昇降装置とを具備する真
空処理装置の静電チャック装置において、上記昇降装置
が上記上部位置から降下して上記下部位置よりも僅かに
上方の所定位置に達したことを検出して検出信号を発生
する検出装置と、上記検出信号に応じて直流高電圧を上
記静電チャック部に印加する直流電源とを具備すること
を特徴とする真空処理装置の静電チャック装置。1. An electrostatic chuck unit disposed in a vacuum chamber for electrostatically adhering an object to be processed, an upper position capable of receiving the object to be processed from the outside of the vacuum chamber, and the above-mentioned object to be processed. An elevating device that moves up and down between a lower position that can be placed on the electrostatic chuck unit, and an elevating device that descends from the upper position and moves down from the lower position. And a DC power supply for applying a DC high voltage to the electrostatic chuck portion in accordance with the detection signal. Characteristic electrostatic chuck device for vacuum processing equipment.
チャンバー内の圧力は約2Pa以下であり、上記検出装
置は上記昇降装置に保持された被処理物と上記静電チャ
ック部との距離が約5mm以下になったことを検出して
上記検出信号を発生し、上記直流電源が印加する上記直
流高電圧は約3000V以下であることを特徴とする請
求項1に記載の真空処理装置の静電チャック装置。2. The pressure in the vacuum chamber when the high DC voltage is applied is about 2 Pa or less, and the detecting device is configured to move the workpiece held by the elevating device and the electrostatic chuck. The vacuum processing apparatus according to claim 1, wherein the detection signal is generated by detecting that the distance has become about 5 mm or less, and the DC high voltage applied by the DC power supply is about 3000 V or less. Electrostatic chuck device.
ッチング装置であり、上記被処理物はシリコンウエハで
あり、表面に厚さが約2μm以下の絶縁層が成膜されて
いることを特徴とする請求項2に記載の真空処理装置の
静電チャック装置。3. The vacuum processing apparatus is a plasma-type dry etching apparatus, wherein the object to be processed is a silicon wafer, and an insulating layer having a thickness of about 2 μm or less is formed on the surface. An electrostatic chuck device for a vacuum processing apparatus according to claim 2.
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00280197A JP3907256B2 (en) | 1997-01-10 | 1997-01-10 | Electrostatic chuck device for vacuum processing equipment |
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Publication Number | Publication Date |
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JPH10199965A true JPH10199965A (en) | 1998-07-31 |
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1997
- 1997-01-10 JP JP00280197A patent/JP3907256B2/en not_active Expired - Lifetime
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