JP2000502837A - 基板クランプ用リップシール付き静電クランプ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 リップシール付き静電クランプ装置は、バキュームプロセスチャンバー内の基板を保持する。上記装置は、静電クランプ、静電クランプを取り囲むシール部材、シール部材を取り囲み、かつ静電クランプに対向するシール部材を保持するエッジリングを含む。シール部材は、静電クランプと基板間にシールを与える。このシールは、温度制御ガスのバキュームプロセスチャンバー内への漏れを防ぎ、静電クランプにプロセスガスが到達するのを防ぎ、かつ／あるいはバキュームプロセスチャンバー内の電弧の発生を防ぐ。加えて、弾性シール部材のシールしている表面と静電クランプ間に小さなギャップを与えることによって、ヘリウム分割チャネルが静電クランプの最上表面の外側に生成され、基板と静電クランプ間で利用可能な接触領域を最大にする。

Description

【発明の詳細な説明】 基板クランプ用リップシール付き静電クランプ 発明の背景 発明の分野 本発明は、バキュームプロセスチャンバー内の静電クランプ装置に関するもの であり、特に、静電クランプ及びバキュームプロセスチャンバー内の静電クラン プ用弾性シールを用いた装置に関するものである。関連技術の説明 通常、バキュームプロセスチャンバーは、エッチングあるいは堆積（depositi on）ガスをバキュームチャンバーに与え、そのガスをＲＦフィールドに適用する ことによって、基板上の物質のエッチング及び気相成長法（ＣＶＤ）に用いられ る。平行平板例、トランス対プラズマ（transformercoupled plasma）（ＴＣＰ ）、電子サイクロトロン共鳴（ＥＣＲ）反応（reactor）の例は、米国特許番号 ４，３４０，４６２号、４，９４８，４５８号、５，２００，２３２号に開示さ れている。基板は、基板ホルダーによって、プロセス中はバキュームチャンバー 内に保持される。従来の基板ホルダーには、機械的クランプと静電クランプ（Ｅ ＳＣ）が含まれる。機械的クランプ及びＥＳＣ静電基板ホルダーの例としては、 米国特許番号５，２６２，０２９号及び１９９５年３月１０日に出願された米国 特許出願番号０８／４０１，５２４号に示される。電極形成内の基板ホルダーは 、高周波（ＲＦ）電力をバキュームプロセスチャンバー内に供給でき、これにつ いては、米国特許番号４，５７９，６１８に開示されている。 通常、機械的クランプは、基板を取り囲み、基板周辺の最上部表面を押圧する クランプリングを用いる。また、機械的クランプリングの例としては、米国特許 番号４，６１５，７５５号、５，０１３，４００号、５，３ ２６，７２５号に開示されている。これらの周知の機械的クランプは基板のエッ ジ部を覆っているという事実があるために、機械的クランプはプロセス可能な基 板の領域を減らしてしまっている。機械的クランプのいくつかの付加的短所は、 クランプリングが基板のエッジを損傷したり、あるいはクランプリングが砕けて バキュームチャンバー内の基板を取り外したり、汚してしまう可能性がある。た とえ、機械的クランプが小基板への適用において使用するのに適しているとして も、機械的クランプを用いてフラットパネルディスプレイのような大基板をプロ セスする場合、基板と水冷された基板ホルダー間の熱伝導を上昇させるために用 いられるガス圧によって、そのパネルが湾曲してしまう可能性がある。 フラットパネルディスプレイを製造するために用いる基板は、薄さ０．７ｍｍ あるいは１．１ｍｍで、寸法３２０ｍｍ×３４０ｍｍ、３６０ｍｍ×４６５ｍｍ 、６００ｍｍ×７２０ｍｍであり、このような基板は、ラップトップコンピュー タのスクリーンに用いられる。フラットパネルディスプレイのプロセスについて は、１９９２年６月のＩＢＭ Ｊ．Ｒｅｓ．Ｄｅｖｅｌｏｐ．，Ｖ．３６，Ｎｏ ．１における「薄膜トランジスタプロセスにおける反応性イオンエッチング技術 」というタイトルが付けられたＹ．Ｋｕｏの記事に参照される。従来においては 、このような大きなフラットパネルディスプレイ基板は、機械的クランプの使用 によってプロセスチャンバー内に保持されていた。しかしながら、機械的クラン プは、上述したような欠点を有している。 フラットパネルディスプレイを含む基板及びそれより小さい基板は、あるプロ セスステップ間の基板ホルダーによって冷却される。このような冷却は、基板ホ ルダーとそれに対向する基板の表面間で、ヘリウムのような不活性ガスを用いて 実行される。例としては、米国特許番号５，１６０，１５２号、５，２３８，４ ９９号、５，３５０，４７９号、４，５３４，８１６号に参照される。冷却ガス は、典型的に基板ホルダー内のチャネルあるいは溝のパターンに充填され、機械 的クランプ装置によって基板がエッジだけに沿って保持される場合、その中央に 向かって湾曲する傾向があ る基板に後ろから圧力を与える。この湾曲の影響は、フラットパネルディスプレ イを製造に用いられるような大基板にも当てはまる。パネルの湾曲は、基板ホル ダーへの不均一な熱伝達を生じ、例えば、パネルのプロセスに不利益な影響を与 えるので望ましくない。 静電チャックは、基板の上部表面部にクランプリングが広がるのを避けること が要求される状況において、半導体を保持し、かつ基板をバキュームチャンバー 内へ導くために用いられる。モノポーラタイプの静電チャックは、単極を利用す る。例えば、米国特許番号４，６６５，４６３号に参照される。バイポーラタイ プの静電チャックは、絶縁層によって２つに分けられた電気的な電荷キャパシタ 面間の相互引力を利用する。例えば、米国特許番号４，６９２，８３６号、５， ０５５，９６４号に参照される。静電チャックは、通常、絶縁層が形成された電 極から構成される。絶縁層上に配置される導体あるいは半導体物質の基板は、電 極方向へ引き寄せられる。たとえ、静電引力が、導体及び半導体基板と静電チャ ック間で得られるとしても、このようなタイプの静電引力は絶縁物質を伴っては 得ることができない。導体及び半導体基板に関しては、それらが、基板の後しろ に与えられる冷却ガスの力を相殺し、また、基板が湾曲あるいはねじれないよう にする保持力を基板全体上に与えるので、静電チャックには有効でる。 静電チャックの利点は、フラットパネルディスプレイに用いることが特に好ま しい。しかしながら、フラットパネルディスプレイは、通常、ガラスのような不 導体物質で製造されるので、従来の静電チャックは用いることができなかった。 発明の要約 本発明は、絶縁基板のような単一基板をクランプする静電クランプ用の弾性シ ール部材を提供する。弾性シール部材は、基板がプロセスされるチャンバー内で 基板を保持する様々なタイプの静電クランプに用いられる。 弾性シール部材は、クランプと基板間の最大接触領域を可能とし、クランプの接 触によるプラズマを抑制することによって静電クランプの曲がる機会を最小化し 、基板の下側へ与えられる温度制御ガスによるチャンバー内のプロセスガスの汚 染を削減し、かつ／あるいはクランプハウジングの破片による基板の上部表面の 破片損傷を避ける。 本発明の１つの目的に従えば、クランプ装置は、静電クランプの上部表面に基 板を保持するために、基板にＤＣ電源の電荷を適用できる静電クランプを含むバ キュームプロセスチャンバー内で絶縁基板をクランプし、エッジリングは、静電 クランプを取り囲み、静電クランプの上部表面と実質的に共通平面となる上部表 面を有し、弾性シール部材は、静電クランプ及びエッジリング間に供給され、静 電クランプと基板間にシールを提供するように構成される。 本発明の他の目的に従えば、静電クランプの上部表面に基板を保持するために 、基板に静電電荷を適用する静電クランプを含むバキュームプロセスチャンバー 内で基板をクランプすることによって基板をプロセスする方法が提供され、静電 クランプを取り囲む弾性シール部材は、基板のプロセス中に静電クランプと基板 の下部表面間にガス密封シールを提供する。 図面の簡単な説明 本発明は、参照番号に対応する要素に対応する添付図面を参照してより詳細に 説明されるであろう。 図１は本発明に従うバキュームプロセスチャンバーの概要を示す図である。 図２は非圧位置での本発明のシール部材の断面図である。 図である。 図３は押圧位置での本発明のシール部材の断面図である。 を示す回路図である。 図４はシール部材の断面の詳細を示す図である。実施形態の詳細な説明 本発明に従うバキュームプロセスチャンバーは、エッチング、デポジション、 レジスト除去等の様々な半導体プラズマプロセスステップに用いて良い。図１に 示される例であるバキュームプロセスチャンバー１０には、ガス分割リング、シ ャワーヘッド電極等の適合装置によってプロセスガスがバキュームプロセスチャ ンバー１０へ与えられ、適合バキュームポンプ装置によってバキュームプロセス チャンバー１０内は真空に保持される。バキュームプロセスチャンバー１０は、 外部コイルを通してＲＦ電力がチャンバーの外側へ適用され得る。しかしながら 、ＥＣＲ反応、平行平板反応、ヘリコン反応等のプラズマ反応以外のあらゆるタ イプの反応であり得る。 本発明に従う基板３０は、図２及び図３により詳細に示される静電クランプ３ ２及びシール部材３４を含むマウント装置によってバキュームプロセスチャンバ ー１０内にマウントされる。シール部材３４は、バキュームプロセスチャンバー １０の内側から静電クランプ３２を電気的に絶縁するセラミックエッジリング３ ６によって配置保持される。静電クランプ３２は、モノポーラ及び冷却チャネル ３８を含むアルミニウムのような電気的伝導物質であり得り、バキュームプロセ スチャンバー１０内にマウントされ、バキュームプロセスチャンバー１０の一部 でグランドされる。 シール部材３４は、モノポーラ及びバイポーラ静電チャックのような様々なタ イプのクランプシステムと一緒に用いられ得る。特に、シール部材３４は、プラ ズマあるいは非プラズマ環境においてモノポーラあるいはマルチポーラＥＳＣと 一緒に用いられ得る。それゆえ、本発明の実施形態では、プラズマ環境において 絶縁基板を保持するために用いるモノポーラチャックを参照して以下説明するが 、他のチャッキングシステムもまたシール部材３４を用いる得る。例えば、シー ル部材３４は、（１）モノポーラＥＳＣあるいはバイポーラ、プラズマ、非プラ ズマ、真空あるいは非真空環境内で半導体ウェハあるいは絶縁基板を保持するた めのマルチポーラあ るいはフラークスライン（flux-line）ＥＳＣ、あるいは（２）プラズマがクラ ンプ用に基板表面へイオンを与えるためには用いられず、むしろプラズマがモノ ポーラＥＳＣとプラズマプロセスチャンバの壁の一部であるグランド面との間に 電気回路を生成するプラズマ環境内で絶縁基板を保持するためのモノポーラＥＳ Ｃと一緒に用いられ得る。非プラズマ環境の場合、かつ／あるいは基板の下側に 冷却ガスを与えないＥＳＣの場合、シール部材３４は、不純物の生成からＥＳＣ を保護し、ＥＳＣハウジング内の破片から基板の汚れを防ぎ、かつ／あるいはバ キュームプロセスチャンバー１０内のプロセスガスによるＥＳＣの衝突を防ぐた めに用いられ得る。基板のガス冷却の場合、シール部材３４は、バキュームプロ セスチャンバー１０内への冷却ガスの漏れをも防ぐ。静電クランプ３２は、クラ ンプされる個々の基板をクランプするのに適するように、長方形、正方形、円あ るいは他の形状を持ち得る。 図１に示されるように、本発明の実施形態に従う静電クランプ３２は、長方形 であり、また、絶縁、非プラスティック、フラットパネルディスプレイに用いら れるガラスシートのような部材（例えば、コーニング７０５９）から製造される 大きめの加工品を保持するに適している高電圧モノポーラ静電クランプである。 静電クランプ３２は、ＤＣ電源４２の高電圧端子及びＤＣ電源４２のグランド端 子４４に接続される。 動作としては、絶縁基板３０が静電クランプ３２上に配置され、バキュームプ ロセスチャンバー１０内でプラズマが生成される。プラズマは、グランド（例え ば、バキュームプロセスチャンバー１０の壁）された基板から電気回路へ供給さ れ、イオン堆積を生じる絶縁基板３０表面へ電荷を供給する。例えば、高電圧Ｄ Ｃ電源４２が４０００から５０００ボルトの電圧を静電クランプ３２へ供給する 場合、絶縁基板３０を通る高電圧電荷が、静電クランプ３２を引き寄せるイオン （このイオンは、プラズマによって絶縁基板３０の上部表面へ前もって供給され る）を生じる引力を生成する。静電クランプ３２によって堆積するイオンに働く 引力は、絶縁基板３０を静電クランプ３２で保持する静電クランプ力として動作 する。静電ク ランプ３２によって生成される静電クランプ力は、絶縁基板３０と静電クランプ ３２間に与えられるヘリウムガスの抗力を越える十分な力であるべきである。 ＲＦバイアス電圧電源４６は、イオンエネルギーを制御するために、マッチン グネットワーク４８及び１つ以上のＤＣブロッキングキャパシタ５０を介して静 電クランプ３２と接続される。ＤＣ電源４２によって静電クランプ３２へ供給さ れる電圧は、要求される静電クランプ力を生成するために十分高くなければなら ず、典型的には、少なくとも４０００ボルトのオーダである。必要とされる実際 の電圧は、絶縁基板３０の大きさ及び薄さや、絶縁クランプ３２上の陽極コーテ ィングのような様々な絶縁層の薄さ等に依存する。静電クランプ３２として用い 得るモノポーラ静電クランプの動作は、１９９５年８月１３日に出願された米国 特許出願番号０８／５４２，９５８号、１９９５年７月２９日に部分継続出願さ れた米国特許出願番号０８／５３６，９２３号により詳細に開示され、ここでの 開示は、これを参照することによって本発明に組み込まれる。 静電クランプ３２は、本発明で示される４つの問題点を有する継続中の特許出 願で説明されている。１つ目は、絶縁基板上に要求されるクランプ力を生成する ために必要とされる静電クランプ３２の超高電圧は、バキュームプロセスチャン バー１０内の静電クランプ３２からプラズマへの電弧（arcing）のリスクがある 。電弧は、バキュームプロセスチャンバー１０からのプラズマが静電クランプ３ ２へ接触する場合に生じ得る。２つ目は、温度制御用に静電クランプ３２の背後 へヘリウムを分割する静電クランプ３２の最上部表面内のリフトピンホール及び ヘリウム分割溝上での領域内のエッチングレートが削減される。この削減された エッチングレートは、リフトピンホール及びヘリウム分割溝の上方で直接的に基 板の表面のローカルＲＦフィールドを削減するハイＲＦインピーダンスを有する 小キャパシタとしてピンホール及びヘリウム分割溝が動作することで発生する。 これは、イオン駆動プラズマエッチングがバキュームプロセスチャンバー１０で 実行される場合に、ピンホール及びヘリウム分割溝上方で低エッチ ングレートをもたらす。この結果、エッチングされた基板は、ピンホールかつ／ あるいはヘリウム分割溝によって生じる要求されない不均一が含まれ得る。 ３つ目は、フラットパネルプロセス内で用いる基板の広範囲の周辺部のために 、基板の下の静電クランプ３２内の分割溝に与えられる多量のヘリウムは、バキ ュームプロセスチャンバー１０内へ漏れ得り、プロセスガスを汚染し得る。小型 の円形基板（例えば、６及び８インチウェハ）での漏れは、最外部の周辺ヘリウ ム溝と静電クランプ３２のエッジ間のシールランド幅が増大することによって、 許容可能なレベルにひんぱんに削減され得る。しかしながら、フラットパネルプ ロセスでのランド幅は、ヘリウムの漏れを十分に削減する十分な幅で形成されて いないので、パネルのエッジの周囲の領域が十分に冷却されない。 最後の４つ目は、シール部材３４は、プラズマ内の化学成分によって静電クラ ンプ３２の最上エッジの化学衝突を防ぎ、この化学衝突は、静電クランプ３２上 に腐食も堆積のどちらも含み得る。 本発明に従えば、絶縁基板を保持する静電クランプの上述の問題点は、静電ク ランプ３２のエッジ及びシール部材３４を保持するエッジリング３６の周囲に弾 性シール部材３４を与えることによって示される。本発明は、大型の絶縁基板を クランプするための高電圧静電クランプを用いて説明される。しかしながら、本 発明は、同様に、従来の低電圧モノポーラあるいはバイポーラ静電クランプを用 いて適用可能である。 弾性シール部材３４を用いた静電クランプ３４の拡大図を図２及び図３に示す 。弾性シール部材３４は、断面がくさび型であるベース部６０を含み、静電クラ ンプ３２の外表面に形成された溝６２に合うように構成される。ベース部６０は 、エッジリング３６の内表面６６によって溝６２内へしっかりと押し当てられて いる。シール部材３４のフレキシブル部６４の上部は、ベース部６０の外エッジ へと接続している。フレキシブル部６４の上部は、Ｓ字形状であり、絶縁基板３ ０と弾性的に接するように配置される自由端（free end）を有する。弾性シール 部材３４は、シリコンで形 成されるのが好ましい。しかしながら、デュポン（Dupont）が提供する”ＴＥＦ ＲＯＮ”、”ＶＩＴＯＮ”、”ＫＡＬＲＡＺ”、３Ｍが提供する”ＫＥＬ−Ｆ” 、Ｇｒｅｅｎｅ Ｔｗｅｅｄ＆Ｃｏ．、Ｉｎｃ．が提供する”ＣＨＥＭＲＡＺ” のようなＯリングタイプ部材を弾性シール部材３４に用いても良い。部材の選定 は、温度範囲及びプロセッサ内で期待される化学環境に依存する。 図２に示すように、シール部材３４のフレキシブル部６４の上部は、静電クラ ンプ３２の上部表面とエッジリング３６の実質的な共通面の間の上方に伸びてい る。静電クランプ３２が反転されると、図３に示されるように、基板３０には、 静電クランプ、かつ基板３０及び静電クランプ３２間の流体密封シールを曲げ形 成するフレキシブル部６４を生成する弾性シール部材３４に対向する下向きの力 が働く。 また、静電クランプ３２は基板３０と静電クランプ３２間の空間に与えられる ヘリウムあるいは他の希ガスを通すチャネル６８が提供される。ヘリウムチャネ ルは静電クランプ３２を貫いて伸びており、プラグ７２の対向端で終わっている 。ヘリウムは、静電クランプ３２及び弾性シール部材３４間の小ギャップ６９へ チャネル６８を接する上方に角度が付けられたチャネル７０を介して、シール部 材３４及び静電クランプ３２の間の空間を通される。本発明は、静電クランプの 上部表面に開口するチャネルにヘリウムを与える静電クランプの改良を提供し、 クランプ３２はギャップ６９からヘリウムが与えられることで、リフトピンホー ル７１に中断される以外は連続するクランプの上部表面を提供する。また、ヘリ ウムを分割するために上部表面に溝を提供する必要がない。その代わり、陽極処 理、機械処理、あるいは溶接噴射処理（bead-blasting）のような処理で静電ク ランプの上部表面を粗くすることによって、静電クランプの全体に渡って、ヘリ ウム冷却ガスを単純に循環させることができ、それにより、静電クランプ３２の 対向表面及び基板３０間の空間を満たすミクロ的な通気をヘリウムがもたらす。 静電クランプ３２は、絶縁体４０及び絶縁部材で形成されるエッジリン グ３６によってバキュームプロセスチャンバー１０の壁部４１から電気的に絶縁 される。絶縁体４０及びエッジリング３６の絶縁部材は、セラミックが好ましい 。しかしながら、プラズマ反応環境で用いるのに適する他の絶縁部材を用いるこ ともできる。 静電クランプ３２のエッジの外側の弾性シール部材３４の拡張部は、いくつか の利点をもたらす。第１に、バキュームプロセスチャンバー１０内へのヘリウム の漏れが、無視して良い量まで削減され、プロセスガス汚染の根源を実質的に避 ける。第２に、プロセスガス及びプラズマが静電クランプ３２へ達することを物 理的に防ぐ、それゆえ、電弧の機会、高漏量あるいは化学衝突の発生が大きく削 減される。第３に、弾性シール部材３４のシール部と静電クランプ３２のエッジ 間に小さいギャップを保持することによって、ヘリウム分割チャネルが静電クラ ンプ３２の上部表面の外側に生成される。このように、ヘリウムを与える必要が ある静電クランプ３２の上部表面のホール及び溝を取り除けるばかりでなく、静 電クランプ３２のエッジの途中で冷却を発生するとしてもシールランドを取り除 くことができる。最後に、基板位置の許容誤差及び弾性シール部材の接触面幅を 考慮して、冷却ガスで非接触が発生しない基板３０の領域を除くエッジに必要と されるサイズが削減される。 シール部材３４の一実施形態を図４に示す。図４に示されるように、ベース部 ６０は、底面壁８１．側壁８２、斜面壁８３及び側壁８４によって定義される。 可歪曲部６４は、下部８５、アーム８６及び先端部８７を含む。下部８５及び斜 面壁８３間は１３０°の角度で形成されている。下部８５は、半径Ｒ１のカーブ 部によってアーム８６と接合されている。先端部８７は、半径Ｒ２のカーブ部を 含む。たとえ、シール部材３４の大きさ及び構成が、シール部材３４用の選択及 び特定のチャックデザインに依存するとしても、以下に好ましいデザインを示す 。 図４に示すシール部材３４は、以下に示す大きさを有することができる。全体 としては、高さが０．４０１インチを有することができ、壁８１の幅は０．３４ ５インチを有することができる。壁８２は、０．０９１イン チの高さを有することができ、壁８４は０．２０７インチの高さを有することが できる。下部８５は０．０２５インチの高さを有することができ、アーム８６は ０．０２５インチの幅を有することができる。壁８３は１１．６°の角度となり 得り、アーム８６は１６．９°の角度となり得る。Ｒ１は０．０１５インチであ り得り、Ｒ２は０．０３０インチであり得る。弾性シール部材３４は、静電チャ ックの形状を有するモールドとしてモールド（むしろ成型）されているのが好ま しい。そのようにモールドされたシール部材は、静電チャックの矩形（あるいは 他の形状）表面の角周辺のシールを適切に確実にする。 シール部材の形状は、いくつかの利点がある。例えば、歪曲部６４はベース部 ６０の外側に接合されるから、歪曲部６４は、コンパクトな空間を示すベース部 ６０から離れて垂直方向へ移動する。この構成は、静電クランプの上部表面の外 部周辺内でヘリウムチャネルの必要性をなくし、基板間と静電チャック間の接触 領域を最大にする。また、空間６９内の冷却ヘリウムガス（例えば、２−３０Ｔ ｏｒｒ）によって圧力が加えられようにアーム８６は内側へ伸びている。その結 果、ヘリウム圧は、アーム８６を基板３０方向へ押し、先端８７と基板３０間に 圧力密封シールを与える。先端８７は静電チャック３２から外側に曲げられるこ とで、歪曲部６４の移動中でさえも、先端８７と基板の下側に最大接触を生成す る。歪曲部６４は、また、基板３０上で上方向にわずかな圧力を発生するので、 基板３０の重みは歪曲部６４を押しつぶす、あるいは基板３０は静電チャック上 で０．００８インチの位置に保持されるにすぎない。一方で、歪曲部６４が静電 クランプ上のかなり遠い位置で基板３０を保持する場合、静電クランプは、静電 クランプ上部表面に対向する基板に静電的クランプを与える十分な衝突力を生成 可能な状態にならないかもしれない。 要約すれば、本発明に従う弾性シール部材は、コンパクトシール構成を提供し ながら多くの厳しい要求を保っている。例えば、クランプ装置の動作範囲内に収 まるように、シール装置は、静電クランプの表面上でウェハを接合し、かつクラ ンプ装置の表面から少し離れた位置内にウェハを配置 するために半導体ウェハの重みで十分に曲がる。ウェハが狭い範囲の高さで外側 に保持された場合、ウェハ内で、静電力はウェハをクランプ状態に十分にならな いかもしれない。一方で、ウェハに流体タイプシールを与えるように動作する十 分な力を供給するシール装置が要求される。本発明に従うシール装置は、これら の２つの物体を適切に保持する。ウェハに冷却ガスが与えれる／クランプ装置の 接面に圧力が加えられる場合、ガス圧は、シールの先端をウェハの裏面へより密 接に接触させ、これにより、シールの接面を密封する。シール固有の幾何学的配 置は、シールの剥がれ、冷却剤の漏れを発生しない目的を達成する。シール装置 は、また、クランプ装置の表面内の溝の冷却を可能とし、ウェハの冷却位置を下 げていくことで、完全に冷却する。本発明のシール装置は、冷却溝をエッジフィ ードシステム（edge feed system）に置き換えている。しかしながら、このよう なエッジフィードシステムは、実質的に漏れが０であるガス接面内で、効果的に 用いられ得る。また、本発明に従うエッジフィードシステムは、ウェハ上の低い 位置での冷却をなくし、エッチングプロセス用により高いＲＦ力を用いることを 可能とし、その結果、より高いエッチングレートとウェハのプロセスのスループ ットの向上を得れる。付加的な利点としては、ガス分割溝あるいはクランプ装置 のセラミック面の表面の溝を不用とし、それによって、生産コストをなくし、か つセラミックの損傷する可能性の位置にあるセラミック面の構造的な妥協領域を なくす。シールのＳ字形状断面及び先端のデザインは、かなり限られた空間内で 利用できるように適合するシールの設計を可能にしながら、ウェハの裏面上での スライドを最小にする曲がりをシールに与える。その結果、クランプ装置のウェ ハの制約が削減され、ウェハエッジ温度のより均一性を提供し、かつ製造される 装置のウェハ上により大きい有効エリアを提供する。 本発明は実施形態を参照することで詳細に説明されたが、本発明の精神及び範 囲から逸脱しないで当業者によって様々な変更がなされることは言うまでもない 。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 バーンズ，マイケル，スコット アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94111 サン フランシスコ，デイヴィス コート 405 アパートメント 706

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １．プロセスチャンバー内の基板をクランプするクランプ装置であって、 静電クランプの上部表面へ前記基板を保持する静電クランプと、 前記静電クランプを取り囲み、該静電クランプの上部表面と実質的に共通平面 となる上部表面を有するエッジリングと、 前記静電クランプと前記エッジリング間に与えられ、該静電クランプと該基板 間にシールを与えるように構成される弾性シール部材と を備えることを特徴とするクランプ装置 ２．前記プロセスチャンバーは、バキュームチャンバーであり、前記静電クラン プは、前記基板の温度を制御するために該基板の下部表面へ冷却ガスを与える少 なくとも１つのチャネルを含む ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。 ３．前記静電クランプの上部表面は、該静電クランプ内の前記チャネルに与えら れる冷却ガスが該静電クランプと前記基板の下部表面間を循環することを可能と する粗表面を有する ことを特徴とする請求項２に記載のクランプ装置。 ４．前記弾性シール部材は、前記静電クランプ及び前記エッジリングと、該静電 クランプと前記基板間にシールを与えるフレキシブルシール部の上部間にシール を形成するベース部を含む ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。 ５．前記フレキシブルシール部の上部は、Ｓ字形状部を有する ことを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。 ６．前記静電クランプは、前記弾性シール部材のベース部に到達する溝を 有する ことを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。 ７．前記静電クランプは、前記基板から下方向へ前記フレキシブルシール部を曲 げさせる十分なクランプ力を与え、該基板と該フレキシブルシール部間に流体密 封シールを保持する ことを特徴とする請求項４に記載のクランプ装置。 ８．前記静電クランプは、絶縁基板を保持するための高電圧静電クランプである ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。 ９．前記弾性シール部材は、シリコンから形成される ことを特徴とする請求項１に記載のクランプ装置。 １０．プロセスチャンバー内の基板をクランプするクランプ装置であって、 静電クランプの上部表面に前記基板を保持するために該基板に静電電荷を与え る静電クランプと、 前記静電クランプを取り囲み、該静電クランプと該静電クランプの上部表面に 配置される前記基板の下部表面間にガス密封シールを与えるように適合された弾 性シール部材と を備えることを特徴とするクランプ装置。 １１．前記静電クランプ及び前記弾性シール部材を取り囲む絶縁されたエッジリ ングを更に備え、前記エッジリングは、該弾性シール部材を保持し、前記プロセ スチャンバー内のプロセスガスから該静電クランプを電気的に絶縁する ことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ装置。 １２．前記プロセスチャンバーは、バキュームチャンバーであり、前記静電クラ ンプは、前記基板の温度を制御するために該基板の下部表面へ冷却ガスを与える 少なくとも１つのチャネルを含む ことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ装置。 １３．前記静電クランプの上部表面は、該静電クランプ内の前記チャネルに与え られる冷却ガスが該静電クランプと前記基板の下部表面間を循環することを可能 とする粗表面を有する ことを特徴とする請求項１２に記載のクランプ装置。 １４．前記弾性シール部材は、前記静電クランプ及び前記エッジリングと、該静 電クランプと前記基板間にシールを与えるフレキシブルシール部の上部間にシー ルを形成するベース部を含む ことを特徴とする請求項１１に記載のクランプ装置。 １５．前記フレキシブルシール部の上部は、Ｓ字形状部を有する ことを特徴とする請求項１４に記載のクランプ装置。 １６．前記静電クランプは、前記弾性シール部材のベース部に到達する溝を有す る ことを特徴とする請求項１４に記載のクランプ装置。 １７．前記静電クランプは、前記基板から下方向へ前記フレキシブルシール部を 曲げさせる十分なクランプ力を供給し、該基板と該フレキシブルシール部間に流 体密封シールを保持する ことを特徴とする請求項１４に記載のクランプ装置。 １８．前記静電クランプは、絶縁基板を保持するための高電圧静電クラン プである ことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ装置。 １９．前記弾性シール部材は、シリコンから形成される ことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ装置。 ２０．温度制御ガスを分割するためのギャップは、前記静電クランプのエッジと 前記弾性シール部材の間に与えられる ことを特徴とする請求項１０に記載のクランプ装置。 ２１．プロセス中の基板を保持するための静電クランプを有するプロセスチャン バー内の基板をプロセスするプロセス方法であって、 前記プロセスチャンバーの前記静電クランプの上部の位置に前記基板を配置し 、該静電クランプは、該静電クランプの表面の上部で基板を保持するように伸び るフレキシブルシール部を有する弾性シール部材によって取り囲まれ、 前記静電クランプの上部表面に対向する基板に電気的に衝突するように該静電 クランプへ十分な電力を供給することによって前記基板をクランプし、前記フレ キシブルシール部は、該基板の下部表面に流体密封シールを与え、 前記基板をプロセスする ことを特徴とするプロセス方法。 ２２．前記基板の下部表面と前記静電クランプの上表面部間に熱伝導ガスを更に 与える ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２３．前記基板の上部表面は、前記プロセス中のプラズマ環境内でエッチングさ れる ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２４．前記基板の上部表面は、前記プロセス中にコーティングされる ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２５．前記プロセスチャンバーは、ＥＣＲ反応、ＴＣＰ反応あるいは平行平板反 応の一部である ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２６．前記静電クランプは、モノポーラ静電チャックであり、前記基板は、フラ ットパネルディスプレイ製造に用いるのに適するガラスパネルである ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２７．前記静電クランプは、バイポーラ静電チャックであり、前記基板は、半導 体ウェハである ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２８．前記静電クランプは、前記クランプ中に少なくとも４０００ボルトのＤＣ 電源が与えられるモノポーラ静電チャックである ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ２９．前記弾性シール部材と前記静電クランプの外部周辺間のギャップ内を開口 する該静電クランプ内の１つ以上のチャネルを介してヘリウムを通すことによっ て、前記基板の下部表面と該静電クランプの上部表面間の空間に前記ヘリウムが 与えられる ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ３０．前記静電クランプは、アルミニウムであり、該静電クランプの上部 表面は、陽極処理され、更に、前記陽極された表面と前記基板の下部表面間にヘ リウムガスを与える ことを特徴とする請求項２１に記載のプロセス方法。 ３１．静電チャック上で保持される基板の下部表面をシールするための弾性シー ル部材であって、 前記静電チャックの外部周辺と接合されるように適合された連続ベース部と、 前記ベース部から伸びる連続可歪曲部と、前記可歪曲部は、前記静電チャック上 に配置される基板の下側に接合される該ベース部へ歪曲可能である ことを特徴とする弾性シール部材。 ３２．前記可歪曲部は、アームと先端を含み、前記アームは前記ベース部の外部 に付く一端と、該先端に付く一端を有する ことを特徴とする請求項３１に記載の弾性シール部材。 ３３．前記アームは、前記ベース部の内側方向へ伸び、前記ベース部とで鋭角を 形成する ことを特徴とする請求項３２に記載の弾性シール部材。 ３４．前記先端は、前記静電チャックに保持される基板の下側に流体密封シール を与える曲表面を含む ことを特徴とする請求項３２に記載の弾性シール部材。 ３５．前記歪曲部は、半導体基板の重みに基づいて動的に移動する ことを特徴とする請求項３１に記載の弾性シール部材。 ３６．前記ベース部は、静電チャックの形状に合うように適合された正方形状パ ス、長方形状パス、円形状パスに伸びる ことを特徴とする請求項３１に記載の弾性シール部材。 ３７．前記ベース部は、くさび形状であり、前記歪曲部は断面がＳ字形状である ことを特徴とする請求項３１に記載の弾性シール部材。