JP2000114357A - 静電チャック装置 - Google Patents
静電チャック装置Info
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- JP2000114357A JP2000114357A JP27854598A JP27854598A JP2000114357A JP 2000114357 A JP2000114357 A JP 2000114357A JP 27854598 A JP27854598 A JP 27854598A JP 27854598 A JP27854598 A JP 27854598A JP 2000114357 A JP2000114357 A JP 2000114357A
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- substrate
- contact side
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 静電チャックと保持台を機械的接合よりも
大きな圧力で固定する事が可能で、ろう材を用いずに接
合し、かつ装置の温度変化に伴う応力発生を防ぐ為に接
合面の固定、非固定を自由に変更する事が可能で、装置
の加熱プロセスでの加熱効率を上げる事が可能で、装置
の接合面内に熱伝達ガスを供給しても短絡しない事が可
能な静電チャック装置を提供する。 【解決手段】 内部電極を基板接触側平面の内部と保
持台接触側平面の内部とに有する静電チャックと、該静
電チャックを保持しかつ内部に冷媒を通す流路を有する
保持台と、該静電チャックの内部電極に通電する電極端
子の周囲を真空減圧可能な気密室で覆った真空端子と、
該真空端子内部を真空にする真空ポンプ及びその排気パ
イプより成ることとした。
大きな圧力で固定する事が可能で、ろう材を用いずに接
合し、かつ装置の温度変化に伴う応力発生を防ぐ為に接
合面の固定、非固定を自由に変更する事が可能で、装置
の加熱プロセスでの加熱効率を上げる事が可能で、装置
の接合面内に熱伝達ガスを供給しても短絡しない事が可
能な静電チャック装置を提供する。 【解決手段】 内部電極を基板接触側平面の内部と保
持台接触側平面の内部とに有する静電チャックと、該静
電チャックを保持しかつ内部に冷媒を通す流路を有する
保持台と、該静電チャックの内部電極に通電する電極端
子の周囲を真空減圧可能な気密室で覆った真空端子と、
該真空端子内部を真空にする真空ポンプ及びその排気パ
イプより成ることとした。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スにおいて使用される静電チャック装置に関するもので
ある。
スにおいて使用される静電チャック装置に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】静電チャックと保持台は機械的強度、熱
伝達率を向上させる目的で接合され静電チャック装置と
して半導体製造プロセスのチャンバの一部分となる。従
来は、ねじや重り等の機械的な方法で接合させたり、特
開平9−283609号に見られるように、静電チャッ
クと保持台を全面ろう付けする方法で接合させたり、特
開平9−162272号に見られるように、静電チャッ
クで保持台を静電吸着する方法で接合させ、静電チャッ
ク装置としていた。
伝達率を向上させる目的で接合され静電チャック装置と
して半導体製造プロセスのチャンバの一部分となる。従
来は、ねじや重り等の機械的な方法で接合させたり、特
開平9−283609号に見られるように、静電チャッ
クと保持台を全面ろう付けする方法で接合させたり、特
開平9−162272号に見られるように、静電チャッ
クで保持台を静電吸着する方法で接合させ、静電チャッ
ク装置としていた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電チャックと保持台との接合方法では次のような問題
があった。機械的な接合方法の場合、接合面の接触圧力
が不均一になる事に起因する静電チャック装置の面内熱
伝達率の不均一が生じ、それにより基板の製膜または除
去加工が面内で不均一となってしまう。また、面内熱伝
達率を向上させるためには、静電チャックと保持台との
間の密着力を高める必要があるが、その為には各部材の
接合部に大きな内部引張、圧縮応力が発生する恐れがあ
り、ここに加熱、冷却のサイクルが加わる事により各部
材の変形、もしくは破壊の誘発が懸念される。同様に面
内熱伝達率を向上させるためには、静電チャックと保持
台との間に熱伝達ガスを流入させる方法が考えられる
が、機械的接合では熱伝達ガスのシール性が劣り、高真
空を要求されるプロセスチャンバ内に熱伝達ガスが漏れ
る恐れがある。
静電チャックと保持台との接合方法では次のような問題
があった。機械的な接合方法の場合、接合面の接触圧力
が不均一になる事に起因する静電チャック装置の面内熱
伝達率の不均一が生じ、それにより基板の製膜または除
去加工が面内で不均一となってしまう。また、面内熱伝
達率を向上させるためには、静電チャックと保持台との
間の密着力を高める必要があるが、その為には各部材の
接合部に大きな内部引張、圧縮応力が発生する恐れがあ
り、ここに加熱、冷却のサイクルが加わる事により各部
材の変形、もしくは破壊の誘発が懸念される。同様に面
内熱伝達率を向上させるためには、静電チャックと保持
台との間に熱伝達ガスを流入させる方法が考えられる
が、機械的接合では熱伝達ガスのシール性が劣り、高真
空を要求されるプロセスチャンバ内に熱伝達ガスが漏れ
る恐れがある。
【0004】また、ろう付けによる接合の場合、一般に
静電チャックと保持台の線膨張係数の差による引張、圧
縮応力が発生する。特に、300〜500℃の高温プロ
セスで使用される静電チャック装置の場合、ろう付け温
度はその使用温度より高い融点をもつろう材を選定せね
ばならず、ろう付け温度と室温近くの常温定常状態の間
の温度差に起因する熱膨張の差はより大きいものとなり
引張、圧縮応力も大きくなる為、各部材の破壊が発生し
てしまう。一方、ろう材は各種金属の合金で構成されて
いるが、一般的に静電チャックを用いる各種エッチン
グ、CVD等のプロセス環境下では金属汚染が厳しく管
理されている為、忌避金属がろう材に含まれている場
合、ろう付けによる静電チャック装置は使用不可能とな
る。さらに、ろう材で一体化した静電チャック装置にお
いて、静電チャックの損耗による取替え時期に達した場
合、未だ機能の寿命に達していない保持台部を分離し
て、新しい静電チャックに再接合する事は、ろう材によ
っては清浄性を保つ点や寸法精度を保つ点から難しく、
静電チャック装置一式を新品に交換する必要があり、交
換コストが高いものとなる。また、ろう材で接合した静
電チャック装置では、その接合面の熱伝達率は良いので
あるが、基板の温度を上げるためにヒータで加熱をする
場合、その接合面熱伝達率が良いので静電チャックのみ
ならず保持台も加熱する必要があり、急峻な加熱プロセ
スでは多くのエネルギーが必要となる。
静電チャックと保持台の線膨張係数の差による引張、圧
縮応力が発生する。特に、300〜500℃の高温プロ
セスで使用される静電チャック装置の場合、ろう付け温
度はその使用温度より高い融点をもつろう材を選定せね
ばならず、ろう付け温度と室温近くの常温定常状態の間
の温度差に起因する熱膨張の差はより大きいものとなり
引張、圧縮応力も大きくなる為、各部材の破壊が発生し
てしまう。一方、ろう材は各種金属の合金で構成されて
いるが、一般的に静電チャックを用いる各種エッチン
グ、CVD等のプロセス環境下では金属汚染が厳しく管
理されている為、忌避金属がろう材に含まれている場
合、ろう付けによる静電チャック装置は使用不可能とな
る。さらに、ろう材で一体化した静電チャック装置にお
いて、静電チャックの損耗による取替え時期に達した場
合、未だ機能の寿命に達していない保持台部を分離し
て、新しい静電チャックに再接合する事は、ろう材によ
っては清浄性を保つ点や寸法精度を保つ点から難しく、
静電チャック装置一式を新品に交換する必要があり、交
換コストが高いものとなる。また、ろう材で接合した静
電チャック装置では、その接合面の熱伝達率は良いので
あるが、基板の温度を上げるためにヒータで加熱をする
場合、その接合面熱伝達率が良いので静電チャックのみ
ならず保持台も加熱する必要があり、急峻な加熱プロセ
スでは多くのエネルギーが必要となる。
【0005】また、静電チャック機構で保持台を吸着す
る方法は、静電チャックに吸着用や加熱用の電力を供給
する端子構造に工夫が必要である。保持台に貫通穴を設
け電線及び絶縁材をその内部に通す方法では、貫通穴、
絶縁材、電線の気密が不十分な場合その隙間より空気が
真空であるプロセスチャンバ内部に侵入する恐れがあ
る。また、保持台に真空電気導入端子を設置しプロセス
チャンバと保持台で密閉構造にして電力を真空電気導入
端子より供給する場合、静電チャックと保持台間の熱伝
達率を向上させるために熱伝達ガスを供給すると、電極
周りの圧力が上がり電気絶縁性を確保するのは難しくな
る。また、静電チャック装置全体を室温以下の冷却プロ
セスで使う場合、電線が大気に露出する部分と冷媒流路
が近接していると霜が付く場合が考えられ電極間の短絡
が発生する恐れがある。
る方法は、静電チャックに吸着用や加熱用の電力を供給
する端子構造に工夫が必要である。保持台に貫通穴を設
け電線及び絶縁材をその内部に通す方法では、貫通穴、
絶縁材、電線の気密が不十分な場合その隙間より空気が
真空であるプロセスチャンバ内部に侵入する恐れがあ
る。また、保持台に真空電気導入端子を設置しプロセス
チャンバと保持台で密閉構造にして電力を真空電気導入
端子より供給する場合、静電チャックと保持台間の熱伝
達率を向上させるために熱伝達ガスを供給すると、電極
周りの圧力が上がり電気絶縁性を確保するのは難しくな
る。また、静電チャック装置全体を室温以下の冷却プロ
セスで使う場合、電線が大気に露出する部分と冷媒流路
が近接していると霜が付く場合が考えられ電極間の短絡
が発生する恐れがある。
【0006】本発明は、上記課題を解決するためになさ
れたもので、本発明の目的は、静電チャックと保持台を
機械的接合よりも大きな圧力で固定する事が可能で、ろ
う材を用いずに接合し、かつ装置の温度変化に伴う応力
発生を防ぐ為に接合面の固定、非固定を自由に変更する
事が可能で、装置の加熱プロセスでの加熱効率を上げる
事が可能で、装置の接合面内に熱伝達ガスを供給しても
短絡しない事が可能な静電チャック装置を提供すること
にある。
れたもので、本発明の目的は、静電チャックと保持台を
機械的接合よりも大きな圧力で固定する事が可能で、ろ
う材を用いずに接合し、かつ装置の温度変化に伴う応力
発生を防ぐ為に接合面の固定、非固定を自由に変更する
事が可能で、装置の加熱プロセスでの加熱効率を上げる
事が可能で、装置の接合面内に熱伝達ガスを供給しても
短絡しない事が可能な静電チャック装置を提供すること
にある。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、内部電極を基板接触側平面の内部と保持台
接触側平面の内部とに有する静電チャックと、該静電チ
ャックを保持しかつ内部に冷媒を通す流路を有する保持
台と、該静電チャックの内部電極に通電する電極端子の
周囲を真空減圧可能な気密室で覆った真空端子と、該真
空端子内部を真空にする真空ポンプ及びその排気パイプ
より成ることとした。
に本発明は、内部電極を基板接触側平面の内部と保持台
接触側平面の内部とに有する静電チャックと、該静電チ
ャックを保持しかつ内部に冷媒を通す流路を有する保持
台と、該静電チャックの内部電極に通電する電極端子の
周囲を真空減圧可能な気密室で覆った真空端子と、該真
空端子内部を真空にする真空ポンプ及びその排気パイプ
より成ることとした。
【0008】静電チャック装置に真空端子構造を使用す
る為、静電チャックと保持台間に熱伝達ガスを導入して
も、内部電極への電極端子付近の真空度は常に低真空の
為、電極間の短絡は発生しない。静電チャック装置を冷
却プロセスに用いても、真空端子内部は真空で断熱され
ているため霜による短絡は発生しない。
る為、静電チャックと保持台間に熱伝達ガスを導入して
も、内部電極への電極端子付近の真空度は常に低真空の
為、電極間の短絡は発生しない。静電チャック装置を冷
却プロセスに用いても、真空端子内部は真空で断熱され
ているため霜による短絡は発生しない。
【0009】次に、前記静電チャック装置において、該
静電チャックが保持台を静電力で吸引する手段を有する
こととした。
静電チャックが保持台を静電力で吸引する手段を有する
こととした。
【0010】この手段により静電チャックは保持台に静
電力により吸引固定される。単位面積当たりの静電力は
機械的接合方法と比較して大きくする事ができ、また静
電力は静電チャック吸着面に均一に発現する為、接触圧
力も面内で均一化し、それによって熱伝達率も面内で均
一化される為、基板の製膜または除去加工が面内で均一
化する事ができる。また、加熱、冷却プロセスに合わせ
て静電力を変化させる事で、不要な内部応力の発生を押
さえ、破壊を防ぐ事ができる。また、単位面積当たりの
静電力は機械的結合方法と比較して大きい為、熱伝達ガ
スのシール性も向上でき、プロセスチャンバへの漏れを
低下させる事ができる。
電力により吸引固定される。単位面積当たりの静電力は
機械的接合方法と比較して大きくする事ができ、また静
電力は静電チャック吸着面に均一に発現する為、接触圧
力も面内で均一化し、それによって熱伝達率も面内で均
一化される為、基板の製膜または除去加工が面内で均一
化する事ができる。また、加熱、冷却プロセスに合わせ
て静電力を変化させる事で、不要な内部応力の発生を押
さえ、破壊を防ぐ事ができる。また、単位面積当たりの
静電力は機械的結合方法と比較して大きい為、熱伝達ガ
スのシール性も向上でき、プロセスチャンバへの漏れを
低下させる事ができる。
【0011】また、ろう材を用いない為、使用温度より
高いろう付け温度まで静電チャックと保持台を加熱する
必要がなく、ろう付け温度と常温定常状態の間の温度差
に起因する静電チャックと保持台の熱膨張の差による応
力および破壊の発生がなくなり、ろう材成分による汚染
も発生しない。また、静電力を落とした状態では静電チ
ャックと保持台は容易に分離できる構造の為、静電チャ
ックの保守管理または交換の場合、静電チャックのみの
交換が可能である。さらに、2つの面の静電力及び熱伝
達ガス圧力の独立制御により、基板と静電チャックと保
持台との間の熱伝達率が自由に制御でき、例えば基板と
静電チャックの間の熱伝達率を高くして、保持台を加熱
せずに効率よく基板を加熱したり、基板と静電チャック
装置全体の熱伝達率を高くして、プラズマ加熱等の外部
からの加熱による基板の温度上昇を防ぐ冷却が効率よく
できる。
高いろう付け温度まで静電チャックと保持台を加熱する
必要がなく、ろう付け温度と常温定常状態の間の温度差
に起因する静電チャックと保持台の熱膨張の差による応
力および破壊の発生がなくなり、ろう材成分による汚染
も発生しない。また、静電力を落とした状態では静電チ
ャックと保持台は容易に分離できる構造の為、静電チャ
ックの保守管理または交換の場合、静電チャックのみの
交換が可能である。さらに、2つの面の静電力及び熱伝
達ガス圧力の独立制御により、基板と静電チャックと保
持台との間の熱伝達率が自由に制御でき、例えば基板と
静電チャックの間の熱伝達率を高くして、保持台を加熱
せずに効率よく基板を加熱したり、基板と静電チャック
装置全体の熱伝達率を高くして、プラズマ加熱等の外部
からの加熱による基板の温度上昇を防ぐ冷却が効率よく
できる。
【0012】さらに、基板の温度を測定し、その温度の
変化を元に各静電力発生電圧及び各熱伝達ガス圧力を独
立して各々制御する事により、基板を所望の温度に制御
する事ができる。
変化を元に各静電力発生電圧及び各熱伝達ガス圧力を独
立して各々制御する事により、基板を所望の温度に制御
する事ができる。
【0013】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の一実施例につい
て具体的に説明する。図1は、静電チャックの断面図で
ある。静電チャック10は静電力を発生させる事のでき
る材料、例えばAl2O3、AlN、PBN等からなり、
基板接触側平面11eの内部と保持台接触側平面12e
の内部に内部電極11a、11b及び12a、12b
を、また内部に加熱用ヒータ13を形成している。11
a、11b及び12a、12bは各々対を成す双極電極
である。内部電極11a、11b、12a、12b及び
加熱用ヒータ13と静電チャック10の外部とは、配線
電極棒11c,11d、12c、12d、及び13c、
13dによって電気的導通を取れるように形成され、各
電極棒の先端部は、着脱可能なプラグ構造となってい
る。また静電チャック10内部を14a、14b、15
の穴が貫通している。各電極棒の先端部(電極端子)
が、着脱可能なプラグ構造となっているので、保持台に
静電チャックを取り付ける際の作業が簡略化される。す
なわち、保持台のプロセスチャンバ側と大気側の両側か
ら配線の接続作業を行う事なく、静電チャックを保持台
のプロセスチャンバ側から保持台に押し込むような方法
のみで配線の接続作業が終了する。また、静電チャック
の保守及び交換時にも、保持台から静電チャックを外す
のみで分解作業が終了する。
て具体的に説明する。図1は、静電チャックの断面図で
ある。静電チャック10は静電力を発生させる事のでき
る材料、例えばAl2O3、AlN、PBN等からなり、
基板接触側平面11eの内部と保持台接触側平面12e
の内部に内部電極11a、11b及び12a、12b
を、また内部に加熱用ヒータ13を形成している。11
a、11b及び12a、12bは各々対を成す双極電極
である。内部電極11a、11b、12a、12b及び
加熱用ヒータ13と静電チャック10の外部とは、配線
電極棒11c,11d、12c、12d、及び13c、
13dによって電気的導通を取れるように形成され、各
電極棒の先端部は、着脱可能なプラグ構造となってい
る。また静電チャック10内部を14a、14b、15
の穴が貫通している。各電極棒の先端部(電極端子)
が、着脱可能なプラグ構造となっているので、保持台に
静電チャックを取り付ける際の作業が簡略化される。す
なわち、保持台のプロセスチャンバ側と大気側の両側か
ら配線の接続作業を行う事なく、静電チャックを保持台
のプロセスチャンバ側から保持台に押し込むような方法
のみで配線の接続作業が終了する。また、静電チャック
の保守及び交換時にも、保持台から静電チャックを外す
のみで分解作業が終了する。
【0014】図2は、保持台の断面図である。保持台2
0は静電チャック10に静電力で吸着される事が可能な
材料、例えばステンレス鋼、アルミニウム等からなり、
保持台20内部を穴21a、21bが貫通している。こ
の貫通穴21a、21bの端面は、保持台20の静電チ
ャック接触側平面22においては面一に、保持台20の
大気側平面23においてはそれより飛び出す構造とし、
また貫通穴21a、21bの大気側平面23より飛び出
した円筒部分に貫通穴21a、21bの中心軸と直行
し、かつ各々の中心軸が同軸となるように開けた穴21
c、21dを形成する。また、保持台20内部を穴24
a、24b、25、26a、26bが貫通している。こ
のうち貫通穴24a、24bは、静電チャック10の貫
通穴14a、14bと、また貫通穴25は静電チャック
10の貫通穴15と開口位置が一致するように形成す
る。また、保持台20内部には冷媒流路27cが形成さ
れ、冷媒出入口27a、27bによって外部と導通が取
れるように形成される。
0は静電チャック10に静電力で吸着される事が可能な
材料、例えばステンレス鋼、アルミニウム等からなり、
保持台20内部を穴21a、21bが貫通している。こ
の貫通穴21a、21bの端面は、保持台20の静電チ
ャック接触側平面22においては面一に、保持台20の
大気側平面23においてはそれより飛び出す構造とし、
また貫通穴21a、21bの大気側平面23より飛び出
した円筒部分に貫通穴21a、21bの中心軸と直行
し、かつ各々の中心軸が同軸となるように開けた穴21
c、21dを形成する。また、保持台20内部を穴24
a、24b、25、26a、26bが貫通している。こ
のうち貫通穴24a、24bは、静電チャック10の貫
通穴14a、14bと、また貫通穴25は静電チャック
10の貫通穴15と開口位置が一致するように形成す
る。また、保持台20内部には冷媒流路27cが形成さ
れ、冷媒出入口27a、27bによって外部と導通が取
れるように形成される。
【0015】図3は、真空用電気導入端子の断面図であ
る。図3(a)は、図2の右側下部に、図3(b)は、
図2の左側下部に取り付けられる。真空用電気導入端子
31a、31bは各々3系統の電気入力端子32a,3
2b、33a、33b、34a、34bと、脱着可能か
つその径方向の位置自由度をある程度確保でき、さらに
静電チャック10の配線用電極棒11c、11d、12
c、12d、13c、13d先端に設けられたプラグと
対をなす電極ジャック35a、35b、36a、36
b、37a、37bからなる。尚、本実施例においては
真空用電気導入端子を3系統を2個にまとめて説明した
が、下部構造との配管、配線取り合いや位置的制約条件
がある場合は、その真空用電気導入端子系統の数を1個
所にまとめたり、複数箇所に分散させる配置を行う事で
かかる問題点を解決できる。
る。図3(a)は、図2の右側下部に、図3(b)は、
図2の左側下部に取り付けられる。真空用電気導入端子
31a、31bは各々3系統の電気入力端子32a,3
2b、33a、33b、34a、34bと、脱着可能か
つその径方向の位置自由度をある程度確保でき、さらに
静電チャック10の配線用電極棒11c、11d、12
c、12d、13c、13d先端に設けられたプラグと
対をなす電極ジャック35a、35b、36a、36
b、37a、37bからなる。尚、本実施例においては
真空用電気導入端子を3系統を2個にまとめて説明した
が、下部構造との配管、配線取り合いや位置的制約条件
がある場合は、その真空用電気導入端子系統の数を1個
所にまとめたり、複数箇所に分散させる配置を行う事で
かかる問題点を解決できる。
【0016】図4は、静電チャック10、保持台20に
接続する配管図である。同図において、配管41は3つ
又状で、うち2個所を保持台20の貫通穴21c、21
dに接続できるようにする。配管42も3つ又状で、う
ち2個所を保持台20の貫通穴24a、24bに接続で
きるようにする。配管43は保持台20の貫通穴25に
接続できるようにする。配管44は3つ又状で、うち2
個所を保持台20の貫通穴26a、26bに接続できる
ようにする。配管45a、45bは保持台20の冷媒出
入口27a、27bに接続できるようにする。各配管は
気密、水密が十分に保たれる接続法で各々接続される。
接続する配管図である。同図において、配管41は3つ
又状で、うち2個所を保持台20の貫通穴21c、21
dに接続できるようにする。配管42も3つ又状で、う
ち2個所を保持台20の貫通穴24a、24bに接続で
きるようにする。配管43は保持台20の貫通穴25に
接続できるようにする。配管44は3つ又状で、うち2
個所を保持台20の貫通穴26a、26bに接続できる
ようにする。配管45a、45bは保持台20の冷媒出
入口27a、27bに接続できるようにする。各配管は
気密、水密が十分に保たれる接続法で各々接続される。
【0017】図5は、静電チャック装置の断面図であ
る。保持台20はその外周を気密に保てるように台座5
2と一体化され、その上部に静電チャック10を、その
下部に真空用電気導入端子31a、31b及び配管類
を、各貫通穴及び電極プラグとジャックが合うように組
み付けられる。台座52は絶縁用リング53を挟んでプ
ロセスチャンバ54と組み付けられ、プロセスチャンバ
54内部は高真空に引けるような気密構造となるよう
に、また例えばプラズマを用いるプロセスに静電チャッ
ク装置を使用する場合は静電チャック10全面に高周波
がかかるような構造とする。プロセスチャンバ54には
排気口55を設け、ここから真空ポンプ61に接続され
る。電気入力端子32a、32bは基板吸着電源62
に、同端子33a、33bは保持台吸着電源63に、同
端子34a、34bは加熱用ヒータ電源64に接続され
る。配管41は真空ポンプ61に、配管42は基板−静
電チャック熱伝達ガス圧力制御弁65に、配管43は基
板温度測定装置66に、配管44は静電チャック−保持
台熱伝達ガス圧力制御弁67に、配管45a、45bは
冷媒チラー68に接続される。また基板吸着電源62、
保持台吸着電源63、加熱用ヒータ電源64、基板−静
電チャック熱伝達ガス圧力制御弁65、基板温度測定装
置66、静電チャック−保持台熱伝達ガス圧力制御弁6
7、冷媒チラー68の入出力信号ケーブルは、基板温度
制御装置69に接続される。
る。保持台20はその外周を気密に保てるように台座5
2と一体化され、その上部に静電チャック10を、その
下部に真空用電気導入端子31a、31b及び配管類
を、各貫通穴及び電極プラグとジャックが合うように組
み付けられる。台座52は絶縁用リング53を挟んでプ
ロセスチャンバ54と組み付けられ、プロセスチャンバ
54内部は高真空に引けるような気密構造となるよう
に、また例えばプラズマを用いるプロセスに静電チャッ
ク装置を使用する場合は静電チャック10全面に高周波
がかかるような構造とする。プロセスチャンバ54には
排気口55を設け、ここから真空ポンプ61に接続され
る。電気入力端子32a、32bは基板吸着電源62
に、同端子33a、33bは保持台吸着電源63に、同
端子34a、34bは加熱用ヒータ電源64に接続され
る。配管41は真空ポンプ61に、配管42は基板−静
電チャック熱伝達ガス圧力制御弁65に、配管43は基
板温度測定装置66に、配管44は静電チャック−保持
台熱伝達ガス圧力制御弁67に、配管45a、45bは
冷媒チラー68に接続される。また基板吸着電源62、
保持台吸着電源63、加熱用ヒータ電源64、基板−静
電チャック熱伝達ガス圧力制御弁65、基板温度測定装
置66、静電チャック−保持台熱伝達ガス圧力制御弁6
7、冷媒チラー68の入出力信号ケーブルは、基板温度
制御装置69に接続される。
【0018】次に動作工程を説明する。表1は、静電チ
ャック装置の時系列での動作状態である。
ャック装置の時系列での動作状態である。
【0019】
【表1】
【0020】ここで、No.は工程番号、プロセスは各
工程、RF加熱は静電チャック装置の外部からのRF高
周波による加熱の有無、基板吸着は基板吸着電源62の
通電状態、基板側ガスは基板−静電チャック熱伝達ガス
圧力制御弁65の開閉状態、加熱ヒータは加熱用ヒータ
電源64の通電状態、保持台吸着は保持台吸着電源63
の通電状態、保持台側ガスは静電チャック−保持台熱伝
達ガス圧力制御弁67の開閉状態を表す。各工程での各
装置のON/OFF表示は、電源はON/OFFを、圧
力制御弁は開/閉を表す。
工程、RF加熱は静電チャック装置の外部からのRF高
周波による加熱の有無、基板吸着は基板吸着電源62の
通電状態、基板側ガスは基板−静電チャック熱伝達ガス
圧力制御弁65の開閉状態、加熱ヒータは加熱用ヒータ
電源64の通電状態、保持台吸着は保持台吸着電源63
の通電状態、保持台側ガスは静電チャック−保持台熱伝
達ガス圧力制御弁67の開閉状態を表す。各工程での各
装置のON/OFF表示は、電源はON/OFFを、圧
力制御弁は開/閉を表す。
【0021】工程No.1は事前加熱、すなわち基板5
1搬入前の静電チャック10事前加熱工程であり、加熱
用ヒータ13のみ通電し、静電チャック10と保持台2
0の間の熱伝達率を下げて加熱効率を高めるため、保持
台吸着OFF、保持台側ガスOFFとする。また、基板
51搬入前なので、基板吸着OFF、基板側ガスOFF
である。
1搬入前の静電チャック10事前加熱工程であり、加熱
用ヒータ13のみ通電し、静電チャック10と保持台2
0の間の熱伝達率を下げて加熱効率を高めるため、保持
台吸着OFF、保持台側ガスOFFとする。また、基板
51搬入前なので、基板吸着OFF、基板側ガスOFF
である。
【0022】工程No.2は基板搬入、すなわちプロセ
スチャンバ54内に基板51を搬入し、静電チャック1
0に基板51を静置する工程であり、ここでの各制御は
工程No.1と同じである。
スチャンバ54内に基板51を搬入し、静電チャック1
0に基板51を静置する工程であり、ここでの各制御は
工程No.1と同じである。
【0023】工程No.3は基板加熱1、すなわち静電
チャック10の加熱用ヒータ13からの熱による基板5
1の加熱工程であり、加熱ヒータONのまま、基板吸着
ON、基板側ガスONとし、加熱用ヒータ13からの熱
が基板51に十分伝わるようにし、かつ保持台吸着OF
F、保持台側ガスOFFとし、保持台20に加熱用ヒー
タ13の熱が漏れ出さないようにする。
チャック10の加熱用ヒータ13からの熱による基板5
1の加熱工程であり、加熱ヒータONのまま、基板吸着
ON、基板側ガスONとし、加熱用ヒータ13からの熱
が基板51に十分伝わるようにし、かつ保持台吸着OF
F、保持台側ガスOFFとし、保持台20に加熱用ヒー
タ13の熱が漏れ出さないようにする。
【0024】工程No.4は基板加熱2、すなわち静電
チャック装置外部からのRF高周波加熱による基板51
の加熱工程であり、加熱ヒータOFFとし、基板吸着、
基板側ガス、保持台吸着、保持台側ガスの各々は、基板
51の温度によってON/OFFの制御を行い、所望の
基板温度に制御する。
チャック装置外部からのRF高周波加熱による基板51
の加熱工程であり、加熱ヒータOFFとし、基板吸着、
基板側ガス、保持台吸着、保持台側ガスの各々は、基板
51の温度によってON/OFFの制御を行い、所望の
基板温度に制御する。
【0025】工程No.5は基板冷却、すなわち加熱に
よる基板51加工プロセスを終了させ室温であるプロセ
スチャンバ54外に基板51を搬出するために基板51
を冷却する工程であり、加熱ヒータOFFとし、基板吸
着、基板側ガス、保持台吸着、保持台側ガスの各々は全
てONとして基板51の残存熱が速やかに保持台20に
伝達するようにする。
よる基板51加工プロセスを終了させ室温であるプロセ
スチャンバ54外に基板51を搬出するために基板51
を冷却する工程であり、加熱ヒータOFFとし、基板吸
着、基板側ガス、保持台吸着、保持台側ガスの各々は全
てONとして基板51の残存熱が速やかに保持台20に
伝達するようにする。
【0026】工程No.6は基板搬出工程であり、全て
をOFFにして基板51を搬出する。続いて、静電チャ
ック10の基板接触側平面11e及び保持台接触側平面
12eの熱伝達ガス封止構造について説明する。
をOFFにして基板51を搬出する。続いて、静電チャ
ック10の基板接触側平面11e及び保持台接触側平面
12eの熱伝達ガス封止構造について説明する。
【0027】図6は基板51、静電チャック10及び保
持台20の外周部の断面図である。静電チャック10の
基板接触側平面11eには基板−静電チャック熱伝達ガ
ス流路溝71aが、保持台接触側平面12eには静電チ
ャック−保持台熱伝達ガス流路溝71bが形成される
が、静電チャック10外周にリング状にランド72a、
72bが設けられ、これにより熱伝達ガスのプロセスチ
ャンバ54内への漏れ低減化を図る事ができる。
持台20の外周部の断面図である。静電チャック10の
基板接触側平面11eには基板−静電チャック熱伝達ガ
ス流路溝71aが、保持台接触側平面12eには静電チ
ャック−保持台熱伝達ガス流路溝71bが形成される
が、静電チャック10外周にリング状にランド72a、
72bが設けられ、これにより熱伝達ガスのプロセスチ
ャンバ54内への漏れ低減化を図る事ができる。
【0028】図7は基板51、静電チャック10及び保
持台20の貫通穴21a、21b付近の断面図である。
静電チャック10の保持台接触側平面12eには静電チ
ャック−保持台ガス流路溝71bが形成されるが、貫通
穴21a、21bの周辺部にリング状にランド73が設
けられ、これにより熱伝達ガスの貫通穴21a、21b
への漏れ低減化を図る事ができる。また、ここに漏れた
熱伝達ガスは、各電極棒間の短絡を起こす真空圧力に達
する前に、貫通穴21a,21bと静電チャック10と
真空用電気導入端子31a、31bによって閉鎖された
真空端子空間から穴21c、21d、配管41を通って
速やかに真空ポンプ61により排出されるため、短絡を
起こす事はない。
持台20の貫通穴21a、21b付近の断面図である。
静電チャック10の保持台接触側平面12eには静電チ
ャック−保持台ガス流路溝71bが形成されるが、貫通
穴21a、21bの周辺部にリング状にランド73が設
けられ、これにより熱伝達ガスの貫通穴21a、21b
への漏れ低減化を図る事ができる。また、ここに漏れた
熱伝達ガスは、各電極棒間の短絡を起こす真空圧力に達
する前に、貫通穴21a,21bと静電チャック10と
真空用電気導入端子31a、31bによって閉鎖された
真空端子空間から穴21c、21d、配管41を通って
速やかに真空ポンプ61により排出されるため、短絡を
起こす事はない。
【0029】図8は基板51、静電チャック10及び保
持台20の、静電チャック10の貫通穴14a、14b
及び保持台20の貫通穴24a、24b付近の断面図で
ある。基板−静電チャック熱伝達ガス圧力制御弁65で
圧力制御された熱伝達ガスは配管42、保持台20の貫
通穴24a,24b、静電チャック10の貫通穴14
a、14bを通り基板−静電チャック熱伝達ガス流路溝
71aに導入されるが、静電チャック10の貫通穴14
a、14bの保持台側端面周辺部にリング状にランド7
4が設けられ、これにより熱伝達ガスの静電チャック−
保持台熱伝達ガス流路溝71bへの漏れ低減化を図る事
ができる。これにより、基板−静電チャック熱伝達ガス
圧力と静電チャック−保持台熱伝達ガス圧力との2系統
を各々独立して制御する事が可能となる。
持台20の、静電チャック10の貫通穴14a、14b
及び保持台20の貫通穴24a、24b付近の断面図で
ある。基板−静電チャック熱伝達ガス圧力制御弁65で
圧力制御された熱伝達ガスは配管42、保持台20の貫
通穴24a,24b、静電チャック10の貫通穴14
a、14bを通り基板−静電チャック熱伝達ガス流路溝
71aに導入されるが、静電チャック10の貫通穴14
a、14bの保持台側端面周辺部にリング状にランド7
4が設けられ、これにより熱伝達ガスの静電チャック−
保持台熱伝達ガス流路溝71bへの漏れ低減化を図る事
ができる。これにより、基板−静電チャック熱伝達ガス
圧力と静電チャック−保持台熱伝達ガス圧力との2系統
を各々独立して制御する事が可能となる。
【0030】図9は基板51、静電チャック10及び保
持台20の、保持台20の貫通穴26a、26b付近の
断面図である。静電チャック−保持台熱伝達ガス圧力制
御弁67で圧力制御された熱伝達ガスは配管44、保持
台20の貫通穴26a,26bを通り静電チャック−保
持台熱伝達ガス流路溝71bに導入される。
持台20の、保持台20の貫通穴26a、26b付近の
断面図である。静電チャック−保持台熱伝達ガス圧力制
御弁67で圧力制御された熱伝達ガスは配管44、保持
台20の貫通穴26a,26bを通り静電チャック−保
持台熱伝達ガス流路溝71bに導入される。
【0031】図10は基板51、静電チャック10及び
保持台20の、静電チャック10貫通穴15及び保持台
20の貫通穴25付近の断面図である。基板温度測定装
置69から出た測定子は、配管43、保持台20の貫通
穴25、静電チャック10の貫通穴15を通り基板51
に達し基板51の温度を測定するが、静電チャック10
の貫通穴15の両端面周辺部にリング状にランド75
a、75bが設けられ、これにより基板−静電チャック
熱伝達ガス及び静電チャック−保持台熱伝達ガスの貫通
穴15、25への漏れ低減化を図る事ができる。
保持台20の、静電チャック10貫通穴15及び保持台
20の貫通穴25付近の断面図である。基板温度測定装
置69から出た測定子は、配管43、保持台20の貫通
穴25、静電チャック10の貫通穴15を通り基板51
に達し基板51の温度を測定するが、静電チャック10
の貫通穴15の両端面周辺部にリング状にランド75
a、75bが設けられ、これにより基板−静電チャック
熱伝達ガス及び静電チャック−保持台熱伝達ガスの貫通
穴15、25への漏れ低減化を図る事ができる。
【0032】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。本発明の静電チャック装置は、静電チャックと保
持台を機械的接合またはろう材接合以外の方法で接合で
き、かつ真空端子及び熱伝達ガスの漏れ低減化処置を施
してあるため、その接合圧力と、基板と静電チャック及
び静電チャックと保持台の2接触界面の熱伝達率を独立
して制御する事が可能なため、基板の加熱、冷却を速や
かに行う事ができ、エッチングやCVDプロセス等、静
電チャック装置を用いるプロセスをスループット良く実
施する事ができる。
する。本発明の静電チャック装置は、静電チャックと保
持台を機械的接合またはろう材接合以外の方法で接合で
き、かつ真空端子及び熱伝達ガスの漏れ低減化処置を施
してあるため、その接合圧力と、基板と静電チャック及
び静電チャックと保持台の2接触界面の熱伝達率を独立
して制御する事が可能なため、基板の加熱、冷却を速や
かに行う事ができ、エッチングやCVDプロセス等、静
電チャック装置を用いるプロセスをスループット良く実
施する事ができる。
【図1】本発明の静電チャックの一形態を示す概略断面
図である。
図である。
【図2】本発明の保持台の一形態を示す概略断面図であ
る。
る。
【図3】本発明の電極部分の一形態を示す概略断面図で
ある。
ある。
【図4】本発明の保持台配管部の一形態を示す概略断面
図である。
図である。
【図5】本発明の静電チャック装置の一形態を示す概略
断面図である。
断面図である。
【図6】本発明の静電チャック装置の一形態の拡大部を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図7】本発明の静電チャック装置の一形態の拡大部を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図8】本発明の静電チャック装置の一形態の拡大部を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図9】本発明の静電チャック装置の一形態の拡大部を
示す概略断面図である。
示す概略断面図である。
【図10】本発明の静電チャック装置の一形態の拡大部
を示す概略断面図である。
を示す概略断面図である。
10 静電チャック 11a、11b 内部電極 11c、11d 配線電極棒 11e 基板接触側平面 12a、12b 内部電極 12c、12d 配線電極棒 12e 保持台接触側平面 13 加熱用ヒータ 13c、13d 配線電極棒 14a、14b、15 貫通穴 20 保持台 21a、21b 貫通穴 21c、21d 穴 22 静電チャック接触側平面 23 大気側平面 24a、24b 貫通穴 25 貫通穴 26a、26b 貫通穴 27a、27b 冷媒出入口 27c 冷媒流路 31a、31b 真空用電気導入端子 32a、32b 電気入力端子 33a、33b 電気入力端子 34a、34b 電気入力端子 35a、35b 電極ジャック 36a、36b 電極ジャック 37a、37b 電極ジャック 41 配管 42 配管 43 配管 44 配管 45a、45b 配管 51 基板 52 台座 53 絶縁用リング 54 プロセスチャンバ 55 排気口 61 真空ポンプ 62 基板吸着電源 63 保持台吸着電源 64 加熱用ヒータ電源 65 基板−静電チャック熱伝達ガス
圧力制御弁 66 基板温度測定装置 67 静電チャック−保持台熱伝達ガ
ス圧力制御弁 68 冷媒チラー 69 基板温度制御装置 71a 基板−静電チャック熱伝達ガス
流路溝 71b 静電チャック−保持台熱伝達ガ
ス流路溝 72a、72b ランド 73 ランド 74 ランド 75a、75b ランド
圧力制御弁 66 基板温度測定装置 67 静電チャック−保持台熱伝達ガ
ス圧力制御弁 68 冷媒チラー 69 基板温度制御装置 71a 基板−静電チャック熱伝達ガス
流路溝 71b 静電チャック−保持台熱伝達ガ
ス流路溝 72a、72b ランド 73 ランド 74 ランド 75a、75b ランド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C016 GA10 5F031 CA02 HA02 HA18 HA37 HA38 HA39 MA28 MA32
Claims (10)
- 【請求項1】 内部電極を基板接触側平面の内部と保持
台接触側平面の内部とに有する静電チャックと、該静電
チャックを保持しかつ内部に冷媒を通す流路を有する保
持台と、該静電チャックの内部電極に通電する電極端子
と、その周囲を真空減圧可能な気密室で覆った真空端子
と、該真空端子内部を真空にする真空ポンプ及びその排
気パイプより成ることを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項2】 前記静電チャックが保持台を静電力で吸
引する手段を有することを特徴とする請求項1記載の静
電チャック装置。 - 【請求項3】 前記電極端子を着脱可能な構造としたこ
とを特徴とする請求項1または2記載の静電チャック装
置。 - 【請求項4】 前記基板接触側平面と保持台接触側平面
に導通する1系統以上の熱伝達ガス流路を有することを
特徴とする請求項1〜3記載の静電チャック装置。 - 【請求項5】 前記静電チャック内部に加熱ヒータを有
することを特徴とする請求項1〜4いずれか記載の静電
チャック装置。 - 【請求項6】 前記保持台内部に加熱ヒータを有するこ
とを特徴とする請求項1〜5いずれか記載の静電チャッ
ク装置。 - 【請求項7】 前記基板接触側平面と保持台接触側平面
に導通する前記熱伝達ガス圧力を各々独立に制御できる
2系統以上のガス流路を有することを特徴とする請求項
1〜6いずれか記載の静電チャック装置。 - 【請求項8】 前記基板接触側内部電極と保持台接触側
内部電極に印可する電圧を各々独立に制御する手段を有
することを特徴とする請求項1〜7いずれか記載の静電
チャック装置。 - 【請求項9】 前記静電チャックの基板接触側平面と保
持台接触側平面のいずれか一方または両方に凹部を設
け、基板と前記静電チャック間および前記静電チャック
と前記保持台間のいずれか一方または両方に前記ガスを
流入または排出させる際により早い時間で圧力均一化す
る手段を有することを特徴とする請求項1〜8いずれか
記載の静電チャック装置。 - 【請求項10】 前記基板温度を測定装置と、計測制御
用コンピュータと、前記熱伝達ガス圧力制御装置と、前
記内部電極印可電圧制御装置を有することを特徴とする
請求項1〜9いずれか記載の静電チャック装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27854598A JP2000114357A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 静電チャック装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27854598A JP2000114357A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 静電チャック装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2000114357A true JP2000114357A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17598759
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27854598A Pending JP2000114357A (ja) | 1998-09-30 | 1998-09-30 | 静電チャック装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2000114357A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1291903A2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same |
JP2015228406A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 株式会社日本セラテック | 静電チャック |
-
1998
- 1998-09-30 JP JP27854598A patent/JP2000114357A/ja active Pending
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1291903A2 (en) * | 2001-09-11 | 2003-03-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same |
EP1291903A3 (en) * | 2001-09-11 | 2006-05-17 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same |
US7264699B2 (en) | 2001-09-11 | 2007-09-04 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Workpiece holder for processing apparatus, and processing apparatus using the same |
JP2015228406A (ja) * | 2014-05-30 | 2015-12-17 | 株式会社日本セラテック | 静電チャック |
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