JP2011100889A - Electrostatic chuck, method of manufacturing electrostatic chuck, and method of regenerating electrostatic chuck - Google Patents

Electrostatic chuck, method of manufacturing electrostatic chuck, and method of regenerating electrostatic chuck Download PDF

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Fumitomo Kawahara
史朋 河原
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck which can be manufactured easily while assuring high electric insulation. <P>SOLUTION: The electrostatic chuck includes an upper plate 12 having substrate holding electrodes 9a and 9b for holding a substrate S, a lower plate 14 having a plasma electrode for generating plasma, and a thermal fusion sheet 13 composed of a fluorine-containing ethylene polymer having a hydroxyl group and interposed between the upper plate 12 and the lower plate 14 in order to bond them each other while insulating electrically from each other. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

この発明は、プラズマ処理装置で用いられる静電チャックに係り、特に、誘電性を有する上部板と導電性を有する下部板との積層体からなる静電チャックに関する。
また、この発明は、このような静電チャックを製造する方法および再生する方法にも関している。
The present invention relates to an electrostatic chuck used in a plasma processing apparatus, and more particularly to an electrostatic chuck comprising a laminate of a dielectric upper plate and a conductive lower plate.
The present invention also relates to a method for manufacturing and regenerating such an electrostatic chuck.

基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマが発生する空間の下方で基板を損傷せずに保持するための静電チャックが用いられている。静電チャックは、誘電性を有する上部板と導電性を有する下部板とを接合した積層体からなる。   2. Description of the Related Art In a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate, an electrostatic chuck is used to hold the substrate without damage under a space where plasma is generated. The electrostatic chuck is composed of a laminate in which an upper plate having dielectric properties and a lower plate having conductivity are joined.

上部板の内部には基板保持用電極が設置されており、その電極に基板保持用直流電源から高電圧を印加して、上部板と上部板の上面に配置された基板との間に静電力を発生させることで、静電チャックに基板が保持される。一方、下部板は、プラズマを発生させるためのプラズマ用電極として機能する。上部板と下部板との間には、両者を電気的に絶縁する絶縁層が介在している。このような絶縁層には、高電圧を印加しても絶縁破壊を発生させないような材料(耐絶縁破壊特性を有する材料)を用いることが求められている。   A substrate holding electrode is installed inside the upper plate, and a high voltage is applied to the electrode from a DC power supply for holding the substrate, and an electrostatic force is placed between the upper plate and the substrate placed on the upper surface of the upper plate. By generating the above, the substrate is held by the electrostatic chuck. On the other hand, the lower plate functions as a plasma electrode for generating plasma. Between the upper plate and the lower plate, an insulating layer that electrically insulates both is interposed. For such an insulating layer, it is required to use a material that does not cause dielectric breakdown even when a high voltage is applied (a material having dielectric breakdown resistance).

そこで、例えば、特許文献1には、高い絶縁性を有する脆性材料を用いて形成した絶縁層を有する静電チャックが提案されている。この静電チャックでは、脆性材料をエアロゾルデポジション法により形成し、微小な空洞の発生を減少させた絶縁層を形成することで絶縁破壊の発生を抑制している。   Thus, for example, Patent Document 1 proposes an electrostatic chuck having an insulating layer formed using a brittle material having high insulating properties. In this electrostatic chuck, the occurrence of dielectric breakdown is suppressed by forming a brittle material by an aerosol deposition method and forming an insulating layer with reduced generation of minute cavities.

特開2008−227190号公報JP 2008-227190 A

しかしながら、エアロゾルデポジション法による脆性材料の形成やその加工には、多大の手間および時間が生じてしまうおそれがある。   However, the formation and processing of the brittle material by the aerosol deposition method may cause a great deal of labor and time.

この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、高い耐絶縁破壊特性を確保しつつも容易に製造することができる静電チャックを提供することを目的とする。
また、この発明は、このような静電チャックを製造する方法および再生する方法を提供することも目的としている。
The present invention has been made to solve such a conventional problem, and an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck which can be easily manufactured while ensuring high dielectric breakdown resistance.
Another object of the present invention is to provide a method for producing and regenerating such an electrostatic chuck.

上記目的を達成するために、本発明に係る静電チャックは、プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックであって、前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートとを備えたことを特徴とする。
ここで、前記下部板は、基板の温度を調節するための温度調節部を内蔵してもよい。
In order to achieve the above object, an electrostatic chuck according to the present invention is an electrostatic chuck that holds a substrate exposed to plasma by electrostatic force, and includes an upper electrode having a substrate holding electrode for holding the substrate. The upper plate is composed of a plate, a lower plate having a plasma electrode for generating plasma, and a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group, and is interposed between the upper plate and the lower plate And a heat-sealing sheet that joins the plate and the lower plate in a state of being electrically insulated from each other.
Here, the lower plate may include a temperature adjusting unit for adjusting the temperature of the substrate.

また、本発明に係る静電チャック製造方法は、プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの製造方法であって、前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される熱融着シートを介在させて積層し、前記熱融着シートの熱融着により前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする。   An electrostatic chuck manufacturing method according to the present invention is an electrostatic chuck manufacturing method for holding a substrate exposed to plasma by an electrostatic force, and includes an upper plate having a substrate holding electrode for holding the substrate. And a lower plate having a plasma electrode for generating the plasma, with a heat fusion sheet composed of a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group interposed therebetween, and the heat fusion The upper plate and the lower plate are joined in a state where they are electrically insulated from each other by thermal fusion of sheets.

さらに、本発明に係る静電チャック再生方法は、プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの再生方法であって、前記静電チャックは、前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートとを備え、使用済みの前記静電チャックを加熱して前記熱融着シートを溶融または軟化させ、前記上部板と前記下部板とを互いに分離し、前記上部板および前記下部板のうち一方を新たなものに交換すると共に他方を再利用し、新たな一方の上部板または下部板と再利用する他方の前記上部板または前記下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される新たな熱融着シートを介在させて積層し、前記新たな熱融着シートの熱融着により新たな前記一方の上部板または下部板と再利用する前記他方の上部板または下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする。
ここで、使用済みの前記静電チャックが加熱され前記上部板と前記下部板とに互いに分離された後、再利用される前記他方の上部板または下部板は洗浄により再利用に供され、新たな前記一方の上部板または下部板と接合されてもよい。
Furthermore, the electrostatic chuck regeneration method according to the present invention is a method for regenerating an electrostatic chuck in which a substrate exposed to plasma is retained by electrostatic force, and the electrostatic chuck retains the substrate for retaining the substrate. An upper plate having a working electrode, a lower plate having a plasma electrode for generating plasma, and a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group, and between the upper plate and the lower plate A heat-sealing sheet for interposing and joining the upper plate and the lower plate in an electrically insulated state, and heating the used electrostatic chuck to melt the heat-fusion sheet or Soften, separate the upper plate and the lower plate from each other, replace one of the upper plate and the lower plate with a new one and reuse the other, The part plate and the other reused upper plate or lower plate are laminated with a new heat-sealing sheet composed of a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group interposed therebetween, and the new plate The new upper plate or lower plate and the other upper plate or lower plate to be reused are joined in a state where they are electrically insulated from each other by heat-sealing of a heat-sealing sheet. .
Here, after the used electrostatic chuck is heated and separated into the upper plate and the lower plate, the other upper plate or the lower plate to be reused is reused by cleaning, and is renewed. The one upper plate or the lower plate may be joined.

本発明によれば、熱融着シートを用いることで、高い耐絶縁破壊特性を確保しつつも製造が容易な静電チャックを実現することができる。   According to the present invention, it is possible to realize an electrostatic chuck that is easy to manufacture while ensuring high dielectric breakdown resistance by using a heat-sealing sheet.

この発明の一実施形態に係る静電チャックを備えたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the plasma processing apparatus provided with the electrostatic chuck which concerns on one Embodiment of this invention. 静電チャックの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of an electrostatic chuck. 他の実施形態で用いられる静電チャックの構成を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the structure of the electrostatic chuck used in other embodiment.

以下に、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。   Hereinafter, the present invention will be described in detail based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.

図1に、本発明の一実施形態に係る静電チャック1を備えたプラズマ処理装置の構成を示す。プラズマ処理装置は、内部を外部から気密に保つ真空チャンバ2を有する。   FIG. 1 shows a configuration of a plasma processing apparatus including an electrostatic chuck 1 according to an embodiment of the present invention. The plasma processing apparatus has a vacuum chamber 2 that keeps the inside airtight from the outside.

真空チャンバ2内の上面には反応ガスを供給するためのガス供給口3が設置され、真空チャンバ2内の下面には反応ガスを排気するためのガス排気口4が設置されている。ガス供給口3は図示しないガス供給源に接続されており、ガス供給源によりプラズマを発生させるための反応ガスがガス供給口3を介して真空チャンバ2内に供給される。また、ガス排気口4は図示しない減圧装置に接続されており、減圧装置により真空チャンバ2内を所定の真空度にすると共に、反応ガスが供給されても真空チャンバ2内が所定の真空度を維持するよう調節を行う。減圧装置としては、真空ポンプ、クライオコイル等が利用できる。   A gas supply port 3 for supplying a reaction gas is installed on the upper surface in the vacuum chamber 2, and a gas exhaust port 4 for exhausting the reaction gas is installed on the lower surface in the vacuum chamber 2. The gas supply port 3 is connected to a gas supply source (not shown), and a reaction gas for generating plasma by the gas supply source is supplied into the vacuum chamber 2 through the gas supply port 3. Further, the gas exhaust port 4 is connected to a decompression device (not shown), and the vacuum chamber 2 has a predetermined degree of vacuum by the decompression device, and the vacuum chamber 2 has a predetermined degree of vacuum even when the reaction gas is supplied. Make adjustments to maintain. As the decompression device, a vacuum pump, a cryocoil, or the like can be used.

ガス供給口3は、導電性を有する材料で形成されたシャワーヘッド保持部材5と接続されている。シャワーヘッド保持部材5はその内部に中空の空間であるガス供給室6を有し、ガス供給室6にはガス供給口3から反応ガスが供給される。なお、シャワーヘッド保持部材5と真空チャンバ2とは互いに電気的に絶縁されている。
シャワーヘッド保持部材5の下側には、ガス供給室6の下面を覆うようにシャワーヘッド7が取り付けられている。シャワーヘッド7には、その上面から下面に貫通する複数の噴出孔8が形成されており、ガス供給室6から供給される反応ガスが複数の噴出孔8を介してシャワーヘッド7の下方に噴出される。また、シャワーヘッド7は導電性の材料で形成された上部電極を有し、シャワーヘッド7の下方にプラズマ発生空間Pが形成される。
The gas supply port 3 is connected to a shower head holding member 5 formed of a conductive material. The shower head holding member 5 has a gas supply chamber 6 that is a hollow space inside, and a reaction gas is supplied to the gas supply chamber 6 from the gas supply port 3. The shower head holding member 5 and the vacuum chamber 2 are electrically insulated from each other.
A shower head 7 is attached to the lower side of the shower head holding member 5 so as to cover the lower surface of the gas supply chamber 6. The shower head 7 is formed with a plurality of ejection holes 8 penetrating from the upper surface to the lower surface, and the reaction gas supplied from the gas supply chamber 6 is ejected below the shower head 7 through the plurality of ejection holes 8. Is done. The shower head 7 has an upper electrode made of a conductive material, and a plasma generation space P is formed below the shower head 7.

真空チャンバ2内の下部には、シャワーヘッド7と対向する位置にプラズマ発生空間Pを挟んで、静電チャック1が設置されている。静電チャック1は、シャワーヘッド7の上部電極とプラズマを発生させるための電極対を形成する下部電極を有する。下部電極は、シャワーヘッド7の上部電極と平行に設置され、接地されている。また、下部電極の上側には、誘電性の材料で囲まれた基板保持用電極9a,9bが配置されている。基板保持用電極9aおよび9bは、それぞれ平板形状を有すると共に互いに隣接して配置され、静電チャック1の上面と平行する向きに設置されている。基板保持用電極9a,9bに基板保持用直流電源10から電圧が印加されることによって、静電チャック1の上面に配置された基板Sが静電力により保持される。なお、静電チャック1と真空チャンバ2とは互いに電気的に絶縁されている。   In the lower part of the vacuum chamber 2, the electrostatic chuck 1 is installed at a position facing the shower head 7 with the plasma generation space P interposed therebetween. The electrostatic chuck 1 has an upper electrode of the shower head 7 and a lower electrode that forms an electrode pair for generating plasma. The lower electrode is installed in parallel with the upper electrode of the shower head 7 and is grounded. Further, substrate holding electrodes 9a and 9b surrounded by a dielectric material are disposed on the upper side of the lower electrode. The substrate holding electrodes 9a and 9b each have a flat plate shape and are disposed adjacent to each other, and are disposed in a direction parallel to the upper surface of the electrostatic chuck 1. When a voltage is applied to the substrate holding electrodes 9a and 9b from the substrate holding DC power supply 10, the substrate S disposed on the upper surface of the electrostatic chuck 1 is held by an electrostatic force. The electrostatic chuck 1 and the vacuum chamber 2 are electrically insulated from each other.

シャワーヘッド1の上部電極は、シャワーヘッド保持部材5を介して高周波電源11に接続されている。高周波電源11は、プラズマを発生させるための電力を供給する電源で、プラズマ処理装置に利用されている公知の高周波電源が利用できる。   The upper electrode of the shower head 1 is connected to a high frequency power source 11 through a shower head holding member 5. The high-frequency power source 11 is a power source that supplies power for generating plasma, and a known high-frequency power source used in a plasma processing apparatus can be used.

図2に静電チャック1の構成を示す。静電チャック1は、上部板12、熱融着シート13、および下部板14の積層体からなる。
上部板12は、誘電性を有する材料で形成され、その内部に基板保持用電極9a,9bを有する。基板保持用電極9a,9bは、上部板12の上面と平行に設置されている。上部板12を形成する材料としては、例えば、セラミックス、ポリイミド等が利用できる。
下部板14は、導電性を有する材料で形成され、シャワーヘッド7の上部電極と対をなす下部電極として機能する。下部板14を形成する材料としては、例えば、アルミニウム合金等が利用できる。
FIG. 2 shows the configuration of the electrostatic chuck 1. The electrostatic chuck 1 includes a laminated body of an upper plate 12, a heat fusion sheet 13 and a lower plate 14.
The upper plate 12 is made of a dielectric material and has substrate holding electrodes 9a and 9b therein. The substrate holding electrodes 9 a and 9 b are installed in parallel with the upper surface of the upper plate 12. As a material for forming the upper plate 12, for example, ceramics, polyimide, or the like can be used.
The lower plate 14 is formed of a conductive material and functions as a lower electrode that makes a pair with the upper electrode of the showerhead 7. As a material for forming the lower plate 14, for example, an aluminum alloy or the like can be used.

熱融着シート13は、上部板12と下部板14との間に介在して熱融着により両者を接合し、上部板12と下部板14とを互いに電気的に絶縁すると共に高い耐絶縁破壊特性を有する含フッ素重合体から形成される。このような熱融着シート13において、絶縁性は1016Ωcm以上であるのが好ましく、耐電圧は10kV以上であるのが好ましく、接着性は1kN/cm以上であるのが好ましい。熱融着シート13を形成する含フッ素重合体としては、例えば、特許第3885805号に開示のヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体等が利用できる。 The heat-sealing sheet 13 is interposed between the upper plate 12 and the lower plate 14 and joined to each other by heat-sealing to electrically insulate the upper plate 12 and the lower plate 14 from each other and to have high dielectric breakdown resistance. It is formed from a fluoropolymer having properties. In such a heat-sealing sheet 13, the insulation is preferably 10 16 Ωcm or more, the withstand voltage is preferably 10 kV or more, and the adhesiveness is preferably 1 kN / cm 2 or more. As the fluorine-containing polymer forming the heat-fusible sheet 13, for example, a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group disclosed in Japanese Patent No. 3885805 can be used.

上部板12、熱融着シート13、および下部板14を積層し、300〜350℃で10〜20分間の加熱を行うことで、熱融着シート13により上部板12と下部板14とを互いに接合することができる。
このように、高い耐絶縁破壊特性と接合性を有する熱融着シート13により上部板12と下部板14とを接合することで、静電チャック1の製造に伴う手間および時間の軽減を図ることができる。
また、このようにして熱融着された静電チャック1は、同じように300〜350℃で加熱することで熱融着シート13を溶融または軟化させることにより、上部板12および下部板14から熱融着シート13を取り外すことができる。
The upper plate 12, the heat fusion sheet 13, and the lower plate 14 are laminated and heated at 300 to 350 ° C. for 10 to 20 minutes, whereby the upper plate 12 and the lower plate 14 are connected to each other by the heat fusion sheet 13. Can be joined.
Thus, by joining the upper plate 12 and the lower plate 14 with the heat fusion sheet 13 having high dielectric breakdown resistance and bondability, labor and time associated with the manufacture of the electrostatic chuck 1 can be reduced. Can do.
In addition, the electrostatic chuck 1 heat-sealed in this way is heated at 300 to 350 ° C. in the same manner to melt or soften the heat-sealing sheet 13, so that the upper and lower plates 12 and 14 can The heat sealing sheet 13 can be removed.

次に、図1に示した静電チャック1を備えたプラズマ処理装置の動作を説明する。   Next, the operation of the plasma processing apparatus provided with the electrostatic chuck 1 shown in FIG. 1 will be described.

まず、上部板12、熱融着シート13、および下部板14による積層体から構成される静電チャック1が、上部板12を上面にして真空チャンバ2内のシャワーヘッド7と対向する位置に固定される。静電チャック1の上部板12の上面には、所定の位置に基板Sが配置され、基板保持用直流電源10から基板保持用電極9a,9bに電圧が印加される。これにより、上部板12の内部に正の電位および負の電位がそれぞれ発生し、誘電分極された基板Sとの間に静電力が発生することで、上部板12の所定の位置に基板Sが保持される。
続いて、減圧装置によりガス排気口4から真空チャンバ2内の空気が排気され、真空チャンバ2内が所定の真空度になると、反応ガスがガス供給源からガス供給室6に供給される。減圧装置は、真空チャンバ2内の排気を調整し、反応ガスが供給されても真空チャンバ2内が所定の真空度になるよう調節している。
First, the electrostatic chuck 1 composed of a laminate of the upper plate 12, the heat sealing sheet 13 and the lower plate 14 is fixed at a position facing the shower head 7 in the vacuum chamber 2 with the upper plate 12 as the upper surface. Is done. A substrate S is disposed at a predetermined position on the upper surface of the upper plate 12 of the electrostatic chuck 1, and a voltage is applied from the substrate holding DC power supply 10 to the substrate holding electrodes 9a and 9b. As a result, a positive potential and a negative potential are generated inside the upper plate 12, and an electrostatic force is generated between the substrate S and the dielectric-polarized substrate S, so that the substrate S is placed at a predetermined position on the upper plate 12. Retained.
Subsequently, the air in the vacuum chamber 2 is exhausted from the gas exhaust port 4 by the decompression device, and when the inside of the vacuum chamber 2 reaches a predetermined degree of vacuum, the reaction gas is supplied from the gas supply source to the gas supply chamber 6. The decompression device adjusts the exhaust in the vacuum chamber 2 and adjusts the vacuum chamber 2 to have a predetermined degree of vacuum even when the reaction gas is supplied.

ガス供給室6に供給された反応ガスは、シャワーヘッド7に形成された複数の噴出孔8を介して、シャワーヘッド7と静電チャック1に保持された基板Sとの間に噴出される。一方、シャワーヘッド7には、高周波電源11から電圧が印加される。これにより、シャワーヘッド7の上部電極と静電チャック1の下部板14とで電極対が形成され、これらの間に噴出された反応ガスが励起されプラズマが発生する。
基板Sの表面が、このようにして発生したプラズマに曝され、基板Sにプラズマ処理が施される。
The reaction gas supplied to the gas supply chamber 6 is ejected between the shower head 7 and the substrate S held by the electrostatic chuck 1 through a plurality of ejection holes 8 formed in the shower head 7. On the other hand, a voltage is applied to the shower head 7 from a high frequency power supply 11. As a result, an electrode pair is formed by the upper electrode of the shower head 7 and the lower plate 14 of the electrostatic chuck 1, and the reactive gas ejected between them is excited to generate plasma.
The surface of the substrate S is exposed to the plasma thus generated, and the substrate S is subjected to plasma treatment.

ここで、プラズマの発生による温度変化により、静電チャック1の上部板12と下部板14との熱膨張係数の差に起因して両者の形状が変化するおそれがあるが、熱融着シート13が上部板12と下部板14との摩擦を緩衝することによりパーティクルの発生を抑制することができ、プラズマ処理面の品質を向上させることが可能となる。   Here, due to a temperature change caused by the generation of plasma, the shape of the upper plate 12 and the lower plate 14 of the electrostatic chuck 1 may change due to the difference in thermal expansion coefficient. However, by buffering the friction between the upper plate 12 and the lower plate 14, the generation of particles can be suppressed, and the quality of the plasma-treated surface can be improved.

プラズマ処理が完了すると、次の基板Sを静電チャック1に保持させ、同様の作業を繰り返す。ここで、静電チャック1の上部板12は、プラズマによる腐食や静電チャック用電極9a,9bの不具合により使用不能となるおそれがある。このような場合であっても、剥離可能な熱融着シート13により、使用不能となった上部板12のみを交換し使用可能な下部板14を再利用して静電チャック1を再生させることができる。
例えば、真空チャンバ2から静電チャック1を取り外し、300〜350℃で熱融着シート13が溶融または軟化するまで加熱処理を行い、上部板12と下部板14とを互いに分離する。続いて、使用不能となった上部板12を新しいものと交換し、新たな上部板12、新たな熱融着シート13、および洗浄された下部板14を積層して、300〜350℃で10〜20分間の加熱処理を行い、熱融着シート13の熱融着により新たな上部板12と再利用された下部板14とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合して静電チャック1を再生させることができる。
また、静電チャック1の下部板14が使用不能となった場合であっても、同様にして、剥離可能な熱融着シート13により、使用不能となった下部板14のみを交換し使用可能な上部板12を再利用して静電チャック1を再生させることができる。
When the plasma processing is completed, the next substrate S is held on the electrostatic chuck 1 and the same operation is repeated. Here, the upper plate 12 of the electrostatic chuck 1 may be unusable due to corrosion by plasma or malfunction of the electrodes 9a and 9b for electrostatic chuck. Even in such a case, the electrostatic chuck 1 can be regenerated by replacing only the unusable upper plate 12 with the peelable heat-sealing sheet 13 and reusing the usable lower plate 14. Can do.
For example, the electrostatic chuck 1 is removed from the vacuum chamber 2 and heat treatment is performed at 300 to 350 ° C. until the heat-sealing sheet 13 is melted or softened, thereby separating the upper plate 12 and the lower plate 14 from each other. Subsequently, the unusable upper plate 12 is replaced with a new one, and a new upper plate 12, a new heat-sealing sheet 13, and a washed lower plate 14 are stacked, and the upper plate 12 is heated at 300 to 350 ° C. The electrostatic chuck 1 is bonded after the heat treatment for ˜20 minutes is performed and the new upper plate 12 and the reused lower plate 14 are electrically insulated from each other by heat fusion of the heat fusion sheet 13. Can be played.
Even when the lower plate 14 of the electrostatic chuck 1 becomes unusable, only the lower plate 14 that has become unusable can be replaced and used by the heat-bondable sheet 13 that can be peeled off. The electrostatic chuck 1 can be regenerated by reusing the upper plate 12.

このように、静電チャック1を構成する上部板12または下部板14の一方が使用不能となっても、使用可能な他方の上部板12または下部板14に付着した熱融着シート13の残骸を洗浄等の簡便な処理を行って取り除くだけで再利用でき、簡単な作業で静電チャック1を再生させることができる。
なお、本実施形態の使用可能な他方の上部板12または下部板14は、洗浄することにより再利用に供されているが、他方の上部板12または下部板14から熱融着シート13などの付着物を除去できればよく、例えば、その表面を掻き取るまたは研磨するなどして再利用に供してもよい。
Thus, even if one of the upper plate 12 and the lower plate 14 constituting the electrostatic chuck 1 becomes unusable, the remnant of the heat-sealing sheet 13 attached to the other usable upper plate 12 or lower plate 14 The electrostatic chuck 1 can be reused by simply removing it by performing a simple process such as cleaning, and the electrostatic chuck 1 can be regenerated by a simple operation.
The other upper plate 12 or the lower plate 14 that can be used in the present embodiment is reused by washing, but the other upper plate 12 or the lower plate 14 can be used as a heat-sealing sheet 13 or the like. It is only necessary that the deposits can be removed. For example, the surface may be scraped or polished to be reused.

再生された静電チャック1は、真空チャンバ2内に取り付けられ、上部板12および下部板14のうち一方が再び使用不能となるまで同様に使用される。   The regenerated electrostatic chuck 1 is mounted in the vacuum chamber 2 and used in the same manner until one of the upper plate 12 and the lower plate 14 becomes unusable again.

本実施形態によれば、高い耐絶縁破壊特性と接合性を有する熱融着シート13により上部板12と下部板14とを接合することで、静電チャック1の製造に伴う手間および時間の軽減を図ることができる。また、熱融着シート13が上部板12と下部板14との摩擦を緩衝することによりパーティクルの発生を抑制することができ、プラズマ処理された基板Sの品質を向上させることが可能となる。さらに、静電チャック1を構成する上部板12または下部板14の一方が使用不能となっても、使用可能な他方の上部板12または下部板14を洗浄等の簡便な処理を行うだけで再利用でき、簡単な作業で静電チャック1を再生させることができる。   According to this embodiment, the upper plate 12 and the lower plate 14 are bonded by the heat-bonding sheet 13 having high dielectric breakdown resistance and bondability, thereby reducing labor and time associated with the manufacture of the electrostatic chuck 1. Can be achieved. Further, the heat-bonding sheet 13 can suppress the generation of particles by buffering the friction between the upper plate 12 and the lower plate 14, and the quality of the plasma-treated substrate S can be improved. Further, even if one of the upper plate 12 and the lower plate 14 constituting the electrostatic chuck 1 becomes unusable, the other upper plate 12 or the lower plate 14 that can be used can be reused only by performing a simple process such as cleaning. The electrostatic chuck 1 can be regenerated with a simple operation.

なお、静電チャック1の下部板14は、図3に示すような、冷却装置および加熱装置の少なくとも1つを備えた温度調節部15を内蔵することで上部板12の上面に保持される基板Sの温度を調節してもよい。冷却装置,加熱装置からの温度は下部板14から熱融着シート13を介して上部板12へと伝達されるが、含フッ素重合体から形成される熱融着シート13は高い熱伝導率を有するため、温度調節部15による基板Sの温度調節を向上させることができる。   Note that the lower plate 14 of the electrostatic chuck 1 is a substrate that is held on the upper surface of the upper plate 12 by incorporating a temperature adjusting unit 15 that includes at least one of a cooling device and a heating device, as shown in FIG. The temperature of S may be adjusted. The temperature from the cooling device and the heating device is transmitted from the lower plate 14 to the upper plate 12 through the heat-bonding sheet 13, but the heat-bonding sheet 13 formed from the fluoropolymer has a high thermal conductivity. Therefore, the temperature adjustment of the substrate S by the temperature adjustment unit 15 can be improved.

また、本実施形態において、静電チャック1の上面に配置された基板Sを静電力により保持するための電極は、2対の電極を使ったいわゆる双極方式の基板保持用電極9a,9bを用いて説明したが、上部板12に唯一の電極を有する単極方式を用いてもよい。   In the present embodiment, the electrodes for holding the substrate S disposed on the upper surface of the electrostatic chuck 1 by electrostatic force use so-called bipolar type substrate holding electrodes 9a and 9b using two pairs of electrodes. As described above, a single-pole system having a single electrode on the upper plate 12 may be used.

また、本実施形態において、静電チャックは、反応ガスを用いて基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において用いられているが、同じくプラズマを発生させ反応ガスと共に原料ガスを用いて半導体基板上に成膜を行う半導体製造装置に同様に適用することができ、パーティクルの発生を抑制して高品質の膜形成を行うことが可能となる。   In this embodiment, the electrostatic chuck is used in a plasma processing apparatus that performs plasma processing on a substrate using a reactive gas. Similarly, the electrostatic chuck generates plasma and uses a source gas together with the reactive gas on a semiconductor substrate. The present invention can be similarly applied to a semiconductor manufacturing apparatus that performs film formation, and it becomes possible to form a high-quality film while suppressing generation of particles.

1 静電チャック、2 真空チャンバ、3 ガス供給口、4 ガス排気口、5 シャワーヘッド保持部材、6 ガス供給室、7 シャワーヘッド、8 噴出孔、9a,9b 基板保持用電極、10 基板保持用直流電源、11 高周波電源、12 上部板、13 熱融着シート、14 下部板、15 温度調節部、S 基板、P プラズマ発生空間 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic chuck, 2 Vacuum chamber, 3 Gas supply port, 4 Gas exhaust port, 5 Shower head holding member, 6 Gas supply chamber, 7 Shower head, 8 Ejection hole, 9a, 9b Substrate holding electrode, 10 Substrate holding DC power source, 11 high frequency power source, 12 upper plate, 13 heat fusion sheet, 14 lower plate, 15 temperature control unit, S substrate, P plasma generation space

Claims (5)

プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックであって、
前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、
前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、
ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートと
を備えたことを特徴とする静電チャック。
An electrostatic chuck for holding a substrate exposed to plasma by electrostatic force,
An upper plate having a substrate holding electrode for holding the substrate;
A lower plate having a plasma electrode for generating the plasma;
A heat composed of a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group and being joined between the upper plate and the lower plate in a state where the upper plate and the lower plate are electrically insulated from each other. An electrostatic chuck comprising a fusing sheet.
前記下部板は、基板の温度を調節するための温度調節部を内蔵することを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。   The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the lower plate includes a temperature adjusting unit for adjusting a temperature of the substrate. プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの製造方法であって、
前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される熱融着シートを介在させて積層し、
前記熱融着シートの熱融着により前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする静電チャック製造方法。
A method of manufacturing an electrostatic chuck for holding a substrate exposed to plasma by electrostatic force,
An upper plate having a substrate holding electrode for holding the substrate and a lower plate having a plasma electrode for generating plasma are composed of a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group therebetween. Laminate with a heat-sealing sheet interposed,
An electrostatic chuck manufacturing method, wherein the upper plate and the lower plate are joined in a state of being electrically insulated from each other by heat fusion of the heat fusion sheet.
プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの再生方法であって、
前記静電チャックは、
前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、
前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、
ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートと
を備え、
使用済みの前記静電チャックを加熱して前記熱融着シートを溶融または軟化させ、
前記上部板と前記下部板とを互いに分離し、
前記上部板および前記下部板のうち一方を新たなものに交換すると共に他方を再利用し、
新たな一方の上部板または下部板と再利用する他方の前記上部板または前記下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される新たな熱融着シートを介在させて積層し、
前記新たな熱融着シートの熱融着により新たな前記一方の上部板または下部板と再利用する前記他方の上部板または下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする静電チャック再生方法。
A method for regenerating an electrostatic chuck for holding a substrate exposed to plasma by electrostatic force,
The electrostatic chuck is
An upper plate having a substrate holding electrode for holding the substrate;
A lower plate having a plasma electrode for generating the plasma;
A heat composed of a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group and being joined between the upper plate and the lower plate in a state where the upper plate and the lower plate are electrically insulated from each other. A fusion sheet and
Heating the used electrostatic chuck to melt or soften the thermal fusion sheet,
Separating the upper plate and the lower plate from each other;
Replace one of the upper plate and the lower plate with a new one and reuse the other,
A new heat-bonding sheet composed of a fluorine-containing ethylenic polymer having a hydroxyl group between the new upper plate or lower plate and the other upper plate or lower plate to be reused is interposed therebetween. Laminating,
The new one upper plate or lower plate and the other upper plate or lower plate to be reused are joined in a state of being electrically insulated from each other by heat fusion of the new heat fusion sheet. An electrostatic chuck regeneration method.
使用済みの前記静電チャックが加熱され前記上部板と前記下部板とに互いに分離された後、再利用される前記他方の上部板または下部板は洗浄により再利用に供され、新たな前記一方の上部板または下部板と接合されることを特徴とする請求項4に記載の静電チャック再生方法。   After the used electrostatic chuck is heated and separated into the upper plate and the lower plate, the other upper plate or lower plate to be reused is reused by cleaning, and the new one The electrostatic chuck regeneration method according to claim 4, wherein the electrostatic chuck is joined to the upper plate or the lower plate.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2013516084A (en) * 2009-12-29 2013-05-09 ノベルス・システムズ・インコーポレーテッド Electrostatic chuck and repair method thereof
CN110473824A (en) * 2019-09-05 2019-11-19 苏州芯慧联半导体科技有限公司 A kind of semiconductor renewable electrostatic chuck and its manufacturing method

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