JP2001244319A - 静電チャックユニット - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 広い温度範囲においても体積抵抗率が安定化
しており、これにより吸脱着特定性が安定化した静電チ
ャックを提供するものである。 【解決手段】 少なくとも２個以上の静電チャック１
ａ，１ｂとベース板からなる静電チャックユニットであ
って、静電チャックを１ａ，１ｂを２水準の体積抵抗率
とし温度領域により吸着電圧を切り替えて吸着発生面１
ａ，１ｂを切り替えることにより広い範囲の温度領域に
対応できるようにした。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は主としてシリコンウ
エハやガラス基板等の試料を加工する半導体製造装置も
しくはフラットパネルディスプレイ製造装置に使用され
る静電チャックユニットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】静電チャックは半導体製造装置もしくは
フラットパネルディスプレイ製造装置の真空チャンバー
内に設置され、加工する基板を真空中で保持した状態で
エッチング、ＣＶＤ等の加工プロセスが行われる。近年
のデバイスの高密度化に伴い、静電チャックを含む製造
装置の反応プロセスにおいて、様々な反応温度でのプロ
セスが提案されており、真空チャンバー内で基板に直接
接触している静電チャックに対する作動温度に対する要
求も０℃以下から５００℃以上までの広い範囲にわたっ
ている。通常の、吸着用電極を内部に埋設させたセラミ
ック一体焼成型の静電チャックでは、静電チャックが使
用される装置のプロセス温度に応じてセラミックの体積
抵抗率を適宜変更して提供する事により、基板の吸脱着
特性ともれ電流のバランスをとる事ができる。具体的に
は、静電チャックが使用されるプロセス温度での体積抵
抗率を１０¹⁰〜１０¹¹Ωｃｍという値になるように素材
を選択する事によって、吸脱着が数秒以内かつ漏れ電流
が８インチで１０ｍＡ以下のジョンセンラーベック力タ
イプ静電チャックを提供できる。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電チャックでは次のような問題があった。静電チャッ
ク素材の体積抵抗率は温度依存性があり、使用プロセス
温度付近では１０¹⁰〜１０¹¹Ωｃｍという領域が確保さ
れていても、それ以外の温度の場合体積抵抗率が変化す
る。例えば低温側では体積抵抗率が上がり、吸脱着特性
が悪く、すなわち応答性が悪くなり、また、高温側では
体積抵抗率が下がり、吸着電圧印加時のもれ電流値が増
大し、電源の負荷が増大する。このような状況を回避す
る為には、静電チャックの吸着面と内部電極の間の誘電
層及び双極電極の場合はその電極間の体積抵抗率を、使
用プロセス温度が変化しても一定値に保つ必要がある
が、一体焼成の静電チャックでこれを実現する事は不可
能である。また、静電チャックの誘電層と双極電極間の
体積抵抗率に分布を持たせるような方法が考えられる
が、素材調合条件と焼成条件に分布を持たせる事は極め
て困難であり、実現性に乏しい。

【０００４】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、広い温度範囲においても
体積抵抗率が一定である静電チャックを提供するもので
ある。

【０００５】

【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、少なくとも２個以上の静電チャックとベー
ス板からなる静電チャックユニットであって、前記静電
チャックを複数の温度領域に対応できるようにしたこと
を特徴とする。静電チャックを２個以上の複数から構成
することにより、同一素材を一体焼成し、その為体積抵
抗率も単一しか設定できないという従来の静電チャック
の制限を無くす事ができる。

【０００６】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックの体積抵抗率が2水準以上である事を特徴とす
る。複数から構成された各々の静電チャック全てに、２
水準以上の体積抵抗率を割り付ける事により、複数の温
度域で体積抵抗率が適当になる静電チャックが提供でき
る。

【０００７】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックが扇形状である事を特徴とする。静電吸着する基
板が円形の場合、扇形状の静電チャックを用いる事で吸
着部が同一形状のまま等分された静電チャックユニット
が提供できる。

【０００８】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックが円形形状である事を特徴とする。小型の円形静
電チャックを複数個用いて静電チャックユニットを構成
する為、通常のシリコンウエハ用静電チャックと同様の
工程、設備で該静電チャックが製作可能となり、コスト
低減効果も期待できる。

【０００９】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックのうち1個が円形形状で、他がドーナツ状形状
で、同心状に配置してある事を特徴とする。同心円状に
各々の静電チャックを配置した静電チャックユニットの
為、円形の基板の熱膨張収縮の値の等しい部分と、体積
抵抗率の等しい部分とが周方向で一致する事になり、基
板の周方向における熱膨張収縮の異方性がなくなる。

【００１０】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックが方形形状である事を特徴とする。静電吸着する
基板が方形の場合、方形形状の静電チャックを複数個用
いる事で吸着面を基板全面にまで拡大する事ができる。

【００１１】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックのうち1個が方形形状で、他が内側が方形に抜け
ている方形形状で、入れ子状に配置されている事を特徴
とする。円形基板向け同心円状配置の静電チャックユニ
ットと同様、疑似同心円状に各々の静電チャックを配置
した静電チャックユニットの為、円形の基板の熱膨張収
縮の値の等しい部分と、体積抵抗率の等しい部分とが辺
方向でほぼ一致する事になり、基板の辺方向における熱
膨張収縮の異方性が低下する。

【００１２】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックのうち異なる体積抵抗率のものが隣り合うように
配置されている事を特徴とする。異なる体積抵抗率の静
電チャックが隣り合うように配置されている為、各々の
静電チャックの形状が同一の場合、任意の吸着面部分で
の体積抵抗率分布が等しく配置される事となる。

【００１３】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックの配置が同心状もしくは入れ子状になっていて、
中心側から外側に向けて体積抵抗率を高いものから順に
配置させてある事を特徴とする。吸着させる基板の温度
を時間の経過と共に加熱するプロセスの場合、静電チャ
ックの最中心部をプロセス初期温度に合わせた体積抵抗
率に設定し、順次外側に行くに従ってより高温時に合わ
せたより高い体積抵抗率に設定する。基板のプロセス初
期は最中心部の静電チャックで吸着し、プロセス温度上
昇に連れてより外周側の静電チャックで吸着させるよう
にする。こうする事により、加熱プロセス中での静電チ
ャック素材と基板との線膨張係数の違いにより発生する
伸びを徐々に逃がす事になり、加熱時に基板に発生する
熱応力発生を低減化する事ができる。

【００１４】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックの配置が同心状もしくは入れ子状になっていて、
中心側から外側に向けて体積抵抗率を低いものから順に
配置させてある事を特徴とする。吸着させる基板の温度
を時間の経過と共に冷却するプロセスの場合、静電チャ
ックの最中心部をプロセス初期温度に合わせた体積抵抗
率に設定し、順次外側に行くに従ってより低温時に合わ
せたより低い体積抵抗率に設定する。基板のプロセス初
期は最中心部の静電チャックで吸着し、プロセス温度下
降に連れてより外周側の静電チャックで吸着させるよう
にする。こうする事により、冷却プロセス中での静電チ
ャック素材と基板との線膨張係数の違いにより発生する
縮みを徐々に逃がす事になり、冷却時に基板に発生する
熱応力発生を低減化する事ができる。吸着させる基板の
プロセス温度を時系列に冷却する場合、静電チャックの
最中心部を初期のプロセス温度に合わせた体積抵抗率に
設定し、順次外側に行くに従ってより低温時に体積抵抗
率が合うように設定する。基板吸着初期は、最中心部の
静電チャックで吸着し、プロセス温度下降に連れて外周
側の静電チャックで吸着させるようにする。こうする事
により、冷却初期からの静電チャック素材と基板との線
膨張係数の違いによる伸びを逃がす事になり、冷却時に
基板に発生する熱応力発生を低減化する事ができる。

【００１５】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックのうち同じ体積抵抗率のものの内部電極どうしを
電気的に導通させてある事を特徴とする。同じ体積抵抗
率の静電チャックが複数個配置されている場合、内部電
極同志を電気的に導通させてある為、同じ体積抵抗率の
静電チャックへの吸着電圧の印加、開放を同時に行う事
ができる。

【００１６】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャックのうち異なる体積抵抗率１水準毎に独立して吸着
電圧が印加できる事を特徴とする。各々の静電チャック
の、異なる体積抵抗率１水準毎に独立して吸着電圧が印
加、開放する事ができる為、静電チャックユニットの搭
載される装置のプロセス中の温度変化に合わせて最も適
切な体積抵抗率の静電チャックに選択的に印加電圧を与
える事ができる。

【００１７】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャック各々の静電吸着面に溝またはエンボスもしくはそ
の両方を配置してある事を特徴とする。吸着面に溝また
はエンボスを配置してある事で、静電チャックの実吸着
面積を減少させる事が可能で、静電チャックユニットト
ータルでの吸着面積に発生する総吸着力が過大な場合に
おいても、前記配置により適切な総吸着力に調整する事
ができる。また、静電チャックユニットが使用される装
置のプロセス中の温度変化に対する、静電チャックと基
板との線膨張係数の差に起因する基板こすれ現象に対し
てもこれを減少させる方法が可能となる。

【００１８】本発明の好ましい様態として、前記静電チ
ャック各々の静電吸着面とベース板裏面と連通する貫通
穴を配置してある事を特徴とする。貫通穴を通じて熱伝
達性ガスを基板裏面に流す事ができ、より均一な基板温
度を得る事ができる。また、基板と静電チャックとの間
の熱伝達率が向上するため、静電チャックユニットが使
用される装置のプロセス中の温度が変化する場合でも、
基板の温度追従性を向上させる事が期待できる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な一実施例
について、具体的に説明する。図１は、本発明の静電チ
ャックの一形態を示す概略図である。各々の静電チャッ
ク１ａ及び１ｂは扇形状であり、その体積抵抗率は２水
準で、静電チャック１ａのグループと静電チャック１ｂ
のグループで異なる値となる。また、静電チャック１ａ
及び静電チャック１ｂの配置は互い違いになるようにし
ている。静電チャック１ａはプロセスの初期温度に合わ
せた体積抵抗率となっており、プロセスの進行に伴い吸
脱着特性が悪化、もしくは漏れ電流の増大により静電チ
ャック１ａの使用が難しくなった温度において、静電チ
ャック１ｂに吸着電圧を印加し、吸着発生面を切り替え
る。このように使用する事で、１水準の体積抵抗率でカ
バーできなかった広い温度領域を本発明の静電チャック
ユニットで対応する事が可能となる。

【００２０】図２は、複数の静電チャックのうち1個が
円形形状で、他がドーナツ状形状で、同心状に配置して
ある静電チャックユニットの一例である。同心円状に各
々の静電チャック２ａ、２ｂ、２ｃを配置してある為、
円形基板の熱膨張収縮の値の等しい部分と、体積抵抗率
の等しい部分とが周方向で一致する事になり、基板の周
方向における熱膨張収縮の異方性がなくなる。また、静
電チャック２ａの体積抵抗率をプロセス初期温度に合わ
せ、静電チャック２ｃの体積抵抗率はプロセス終了近く
の温度に合わせ、静電チャック２ｂの体積抵抗率はプロ
セスの中間温度に合わせる。プロセス初期は静電チャッ
ク２ａで吸着し、プロセス進行に伴う温度変化に合わ
せ、静電チャック２ｂ、２ｃと吸着する部分を変化させ
る。これによりプロセス中での温度変化に伴う基板の相
対的な伸縮を徐々に逃がす事になり、熱応力発生を低減
化する事ができる。

【００２１】図３は、中心の静電チャック３ａが方形形
状で、他が内側が方形に抜けている方形形状で、入れ子
状に配置されている静電チャックユニットの一例であ
る。同心円形状の静電チャックユニットと同様に、体積
抵抗率の配置を行う事で、基板の熱膨張収縮による応力
の緩和が図れる。

【００２２】図４は、内側が方形に抜けている方形形状
の静電チャックの構成の一例である。１枚物の一体焼成
品でこの形状を作るのは難しい為、図のように長方形の
静電チャック４ａ，４ｂを組み合せる事で比較的容易に
必要な形状を得る事が出来る。

【００２３】図５は、静電チャックに貫通穴を開け、更
にエンボス加工を施した静電チャックユニットの一例で
ある。静電チャック５ａ，５ｂの吸着面には貫通穴５ｃ
が施されており、またエンボス加工５ｄも施されてい
る。プロセス中に貫通穴５ｃを通じて熱伝達ガスを基板
と静電チャック吸着面に入れる。この時エンボス加工５
ｄがあるため基板裏面の大部分に熱伝達ガスを分配する
事ができ、基板の温度分布がより一定にする事ができ
る。

【００２４】図６は、方形形状の静電チャックを配置し
た静電チャックユニットの一例である。中心に近い位置
に、プロセス温度初期に合わせた体積抵抗率の静電チャ
ック６ａを配置し、その外側にプロセス温度末期に合わ
せた体積抵抗率の静電チャック６ｂを放射状に配置して
いる。また、静電チャックの吸着面と面一になるよう
に、熱板６ｃを配置している。基板への熱供給、基板か
らの熱排除はこの熱板６ｃを介して行い、基板の吸着は
静電チャック６ａ、６ｂが行う。静電チャック６ａ、６
ｂより熱伝導率の良い素材を熱板にする事で、プロセス
の温度勾配を急にする事が可能となる。

【００２５】

【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。本発明は、主としてシリコンウエハやガラス基板
等の試料を加工する半導体製造装置もしくはフラットパ
ネルディスプレイ製造装置に使用される静電チャックユ
ニットに関するもので、広い温度範囲においても使用で
きるようにする為、少なくとも２個以上の静電チャック
とベース板からなる静電チャックユニットであって、前
記静電チャックの体積抵抗率が２水準以上にする事で、
１つのユニットで複数の体積抵抗率を持ち、複数の温度
範囲において適切な体積抵抗率を選択できる静電チャッ
クユニットが提供できる。また、前記静電チャックが扇
形状、円形形状、または方形形状をしており、同心円状
に並べ、更に体積抵抗率を中心から外側に向かって変化
させ、プロセス温度が変化していくに連れて、中心から
外側へ吸着させる静電チャックを切り替えていく事によ
り、線膨張係数の違いによる相対的な熱収縮が押さえら
れ、基板の熱応力が低減化される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す
概略図である。

【図２】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す
概略図である。

【図３】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す
概略図である。

【図４】本発明の静電チャックユニットの一部分の形態
を示す概略図である。

【図５】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す
概略図である。

【図６】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す
概略図である。

【符号の説明】

１ａ、１ｂ…静電チャック ２ａ、２ｂ、２ｃ…静電チャック ３ａ、３ｂ、３ｃ…静電チャック ４ａ、４ｂ…静電チャック ５ａ、５ｂ…静電チャック ５ｃ…貫通穴 ５ｄ…エンボス加工 ６ａ、６ｂ…静電チャック ６ｃ…熱板

Claims (14)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 少なくとも２個以上の静電チャックと
   ベース板からなる静電チャックユニットであって、前記
   静電チャックを複数の温度領域に対応できるようにした
   ことを特徴とする静電チャックユニット。
2. 【請求項２】 前記静電チャックの体積抵抗率が2水
   準以上である事を特徴とする請求項１に記載の静電チャ
   ックユニット。
3. 【請求項３】 前記静電チャックが扇形状である事を
   特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックユニ
   ット。
4. 【請求項４】 前記静電チャックが円形形状である事
   を特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックユ
   ニット。
5. 【請求項５】 前記静電チャックのうち1個が円形形
   状で、他がドーナツ状形状で、同心状に配置してある事
   を特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックユ
   ニット。
6. 【請求項６】 前記静電チャックが方形形状である事
   を特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックユ
   ニット。
7. 【請求項７】 前記静電チャックのうち1個が方形形
   状で、他が内側が方形に抜けている方形形状で、配置が
   入れ子状になっている事を特徴とする請求項１または２
   に記載の静電チャックユニット。
8. 【請求項８】 前記静電チャックのうち異なる体積抵
   抗率のものが隣り合うように配置されている事を特徴と
   する請求項１から７いずれかに記載の静電チャックユニ
   ット。
9. 【請求項９】 前記静電チャックの配置が同心状もし
   くは入れ子状になっていて、中心側から外側に向けて体
   積抵抗率を高いものから順に配置させてある事を特徴と
   する請求項１から８いずれかに記載の静電チャックユニ
   ット。
10. 【請求項１０】 前記静電チャックの配置が同心状も
    しくは入れ子状になっていて、中心側から外側に向けて
    体積抵抗率を低いものから順に配置させてある事を特徴
    とする請求項１から８いずれかに記載の静電チャックユ
    ニット。
11. 【請求項１１】 前記静電チャックのうち同じ体積抵
    抗率のものの内部電極どうしを電気的に導通させてある
    事を特徴とする請求項１から１０いずれかに記載の静電
    チャックユニット。
12. 【請求項１２】 前記静電チャックのうち異なる体積
    抵抗率１水準毎に独立して吸着電圧が印加できる事を特
    徴とする請求項１から１１いずれかに記載の静電チャッ
    クユニット。
13. 【請求項１３】 前記静電チャック各々の静電吸着面
    に溝またはエンボスもしくはその両方を配置してある事
    を特徴とする請求項１から１２いずれかに記載の静電チ
    ャックユニット。
14. 【請求項１４】 前記静電チャック各々の静電吸着面
    とベース板裏面と連通する貫通穴を配置してある事を特
    徴とする請求項１から１３いずれかに記載の静電チャッ
    クユニット。