JP2002043401A - 載置装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 チャック本体の固定に使用される高分子接着
剤又は低融点金属の露出部の腐食を防止すると共に、処
理の均一性を良好に維持し得る載置装置を提供する。 【解決手段】 真空処理装置の処理室に着脱可能に固定
された載置台（４）と、被処理物に電界を作用させるた
めの電圧を印加する導電性膜（２５）とこの導電性膜を
少なくとも両面から挟み込む絶縁性膜（２７ａ，２７
ｂ）とを有し、高分子接着剤又は低融点金属によって絶
縁性膜の外面の一方が載置台の表面に貼着されるチャッ
ク本体（１６）と、パッキング部材（６５）を介して、
チャック本体の周縁部を頂面方向から押圧する共に、チ
ャック本体の外周面を中心側に押圧して高分子接着剤又
は低融点金属の露出面を封止する金属製の押さえリング
部材（７０）と、被処理物の吸着、保持面に近接する押
さえリング部材の表面を被覆するフッ素系樹脂でなる保
護カバー部材（７６）とを備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、真空処理装置の処
理室に装着され、被処理物を載置し、静電力によって吸
着、保持する載置装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体装置の製造工程、液晶表示パネル
の製造工程、あるいは光ディスクの製造工程等の各種の
工程において、シリコンウェハ、ガラス基板等の円形又
は角形の被処理物の表面処理を行うために真空処理装置
が使用されている。この真空処理装置は、真空容器の内
部に搬入された被処理物に対してスパッタリング、エッ
チング、ベ一キング、あるいはアッシング等の処理を行
い、被処理物の表面に薄膜を形成したり、被処理物表面
に形成された薄膜に微細加工を施したりするための装置
である。

【０００３】真空処理装置の一つにダウンフロータイプ
のケミカルドライエッチング装置（以下、ＣＤＥ装置と
略記する）があり、このＣＤＥ装置は、処理室から分離
されたプラズマ発生室においてブロセスガスを活性化し
た後、このプロセスガス（反応性ガス）を処理室の内部
に導入して被処理物の表面に供給し、プロセスガス中の
中性ラジカル（中性活性種）によって被処理物表面の薄
膜をエッチング処理する装置である。ここで、プロセス
ガスには、酸素ガス、ＣＦ_４ガス等が使用される。

【０００４】また、真空処理装置の他の例として反応性
イオン性エッチング装置（以下、ＲＩＥ装置と略記す
る）があり、このＲＩＥ装置は、処理室の内部に供給さ
れたプロセスガスを高周波電圧を利用してプラズマ化
し、処理室内部に形成されたプラズマを利用して被処理
物のエッチング処理を行う装置である。

【０００５】真空処理装置のもう一つ他の例としてはマ
イクロ波プラズマエッチング装置があり、この装置は、
処理室の内部に供給されたプロセスガスにマイクロ波を
印加してマイクロ波励起プラズマを生成し、このプラズ
マを利用してエッチングを行う装置である。

【０００６】そして、上述した各真空処理装置の真空容
器の内部には、載置台に静電チャック装置を搭載してな
る載置装置が設けられており、このうち載置台の温度は
温度制御機構によって調節される。したがって、静電チ
ャック装置に載せられた被処理物は、温度制御された載
置台との熱伝導によってその温度が制御される。ここ
で、被処理物の温度制御には加熱制御及び冷却制御があ
る。

【０００７】また、静電チャック装置は被処理物を吸
着、固定するために、被処理物に電界を作用させる電圧
を印加する導電性膜と、この導電性膜を少なくとも両面
から挟み込む絶縁性膜とでなるチャック本体を有し、こ
のチャック本体が高分子接着剤又は低融点金属によって
載置台の表面に貼着される。これによって被処理物の裏
面と静電チャック装置の表面とが全面にわたって密着
し、熱伝達の面内均一性及び効率が向上する。

【０００８】さらに、静電チャック装置に吸着、固定さ
れた被処理物の裏面に熱伝達用のガスを導入し、このガ
スによって被処理物とチャック本体との間の熱伝達効率
をさらに向上させ、これによって被処理物の温度を適切
に制御できるようになされている。

【０００９】なお、一般に静電チャック装置にはプラス
電極又はマイナス電極のいずれか一方のみを備えた単極
型の装置と、プラス電極及ぴマイナス電極を一組備えた
双極型の装置と、二組以上のプラス電極及びマイナス電
極を備えた多極型の装置とがある。

【００１０】次に、従来の真空処理装置の一例として、
ＣＤＥ装置について図２を参照して説明する。図２にお
いて真空容器１はその内部に処理室２が形成されてお
り、真空容器１の底部には、シリコンウェハ等の被処理
物Ｗの温度を制御するための水冷ジャケット３が気密に
固定されている。

【００１１】水冷ジャケット３の上部には、被処理物Ｗ
を載置するための、金属製、例えばアルミニウムでなる
載置台４が設けられており、この載置台４には静電チャ
ック装置５が組み込まれている。水冷ジャケット３の内
部には温度制御機構の一部を構成する媒体通路６が形成
されており、温度調整された冷却水等の媒体Ｍが媒体配
管７を通して媒体通路６の内部に導入され、媒体配管８
を通して排出される。

【００１２】載置台４の外周部には枠状且つ環状の載置
台固定リング４５が設けられており、この載置台固定リ
ング４５は、図３に示したように取付ボルト４６によっ
て水冷ジャケット３の上面に固定されている。したがっ
て、載置台４は載置台固定リング４５を介して水冷ジャ
ケット３に固定されている。

【００１３】また、図２に示したように、真空容器１の
天板９を貫通するようにして活性種導入管１０が取り付
けられており、この活性種導入管１０の先端部は、処理
室２内に設けられたガス分散板１１に向けられている。
このガス分散板１１はシャワー状のノズルを形成してお
り、このシャワー状のノズルによって、活性種導入管１
０を介して処理室２の内部に導入されたプロセスガスＧ
が被処理物Ｗの表面全体にわたって均一に供給される。

【００１４】活性種導入管１０の途中には石英管１２が
設けられており、この石英管１２を取り囲むようにして
プラズマ発生装置１３が設けられている。そして、石英
管１２の内部に供給されたプロセスガスＧに対してプラ
ズマ発生装置１３からマイクロ波が印加される。する
と、石英管１２の内部でグロー放電が生じてプラズマが
生成され、プロセスガスＧが活性化されて活性種が生成
される。ここで、プロセスガスＧとしては、例えば、Ｃ
Ｆ_４及びＯ_２を含む混合ガスを使用することができる。

【００１５】プロセスガスＧが被処理物Ｗの表面全体に
わたって均一に供給されると、プロセスガス中の中性の
活性種（ラジカル）によって被処理物Ｗの表面の薄膜が
エッチングされる。ここで、処理室２は排気管１４を介
して真空ポンプ（図示せず）によって真空排気されてお
り、処理室２の内部の圧力は圧力計１５によって計測さ
れている。

【００１６】さらに、図２に示したようにＣＤＥ装置
は、被処理物Ｗの裏面側に冷却ガスを供給するための冷
却ガス供給機構１９を備えており、この冷却ガス供給機
構１９は、載置台４及びチャック本体１６を貫通して被
処理物Ｗの下方に開口している冷却ガス導入管２０を有
している。その冷却ガス導入管２０の途中には圧力計２
１及びガス流量コントロールバルブ２２が設けられてい
る。

【００１７】また、ガス流量コントロールバルブ２２よ
りも下流側の冷却ガス導入管２０の途中から排出配管２
３が分岐しており、この排出配管２３の途中には可変バ
ルブ２４が設けられている。そして、通常、圧力計２１
の計測値をフィードバックしてガス流量コントロールバ
ルブ２２の開度が自動的に調整され、５００Ｐａ前後の
圧力に維持される。

【００１８】図３は、載置台４及び静電チャック装置５
の一部を拡大して示した縦断面図である。図３に示した
ように、静電チャック装置５はチャック本体１６を備え
ており、チャック本体１６は複数の薄膜状部材によって
多層構造に構成されている。

【００１９】すなわち、チャック本体１６は、金属薄膜
によって形成された導電性膜２５を備えており、この導
電性膜２５は、電圧が印加される電極板として機能す
る。導電性膜２５の両面には、ポリイミド樹脂フィルム
等の高分子有機材料によって形成された絶縁性膜２７
ａ，２７ｂが配置されており、これら一対の絶縁性膜２
７ａ，２７ｂによって導電性膜２５の全面が覆われてい
る。絶縁性膜２７ａ，２７ｂと導電性膜２５とは絶縁性
の高分子接着剤２６ａによって接着されている。

【００２０】さらに、下側の絶縁性膜２７ｂは絶縁性の
高分子接着剤２６ｂによって載置台４の表面４ａに接着
されている。また、上側の絶縁性膜２７ａの表面、すな
わち被処理物Ｗを載置する面にはポリ４フッ化エチレン
（ＰＴＦＥ）フィルム等のフッ素系樹脂からなる保護フ
ィルム２８が高分子接着剤２６ｃを用いて接着されてお
り、ポリイミド樹脂フィルム等の高分子有機材料よりな
る絶縁性膜２７ａ，２７ｂを保護している。

【００２１】また、図４は静電チャック装置５の他の構
成例を示しており、チャック本体１６の絶縁性膜２７
ａ，２７ｂがセラミック材料によって形成され、これら
のセラミック製の絶縁性膜２７ａ，２７ｂと金属製の導
電性膜２５とが、接着剤を用いることなく焼結によって
直接接合されている。この場合には上側の絶縁性膜２７
ａの表面に保護用の保護フィルム２８を設ける必要はな
い。また、下側のセラミック製絶縁性膜２７ｂの下面は
高分子接着剤又は低融点金属２６によって載置台４の表
面４ａに接着されている。

【００２２】導電性膜２５には図２に示した直流電源４
３が接続されており、この直流電源４３によって導電性
膜２５に電圧を印加するようになっている。そして、導
電性膜２５に電圧が印加されると、静電力によって載置
台４に被処理物Ｗが吸着固定される。また、導電性膜２
５と直流電源４３との間に電流計４４を接続することに
よって、導電性膜２５に流れる電流を観測することが可
能となり、これによって被処理物Ｗの有無を検知するこ
とができる。

【００２３】上述した従来の静電チャック装置において
は、チャック本体１６を載置台４の表面４ａに接着する
ための絶縁性の接着剤として、エポキシ系、アクリル
系、シリコーン系等の高分子接着剤が使用されている。

【００２４】また、絶縁性膜２７ａ，２７ｂがセラミッ
ク製の場合には、前記高分子接着剤以外にも低融点金属
によってチャック本体１６を載置台４の表面４ａに固定
する場合があるが、この場合の低融点金属には錫−鉛合
金の半田、インジウム等の融点の低い金属が使用されて
いる。

【００２５】ところで、図３に示したように保護フィル
ム２８と載置台４の表面４ａとの間の高分子接着剤２６
ｃの露出部４７は、載置台４の周縁位置において処理室
２の内部空間に露出している。また、図４に示したよう
に、セラミック製絶縁性膜２７ｂと載置台４の表面４ａ
との間の高分子接着剤又は低融点金属２６の露出部４７
も、載置台４の周縁位置において処理室２の内部空間に
露出している。

【００２６】このため、高分子接着剤又は低融点金属の
露出部４７は、被処理物Ｗを真空処理する際の反応性ガ
ス（腐食ガス、堆積ガス等）によって短時間のうちに腐
食してしまい、ダスト（パーティクル）の発生、金属汚
染、チャック本体１６の載置台４の表面４ａからの剥が
れ等が引き起こされる恐れがある。

【００２７】図５（ａ）、（ｂ）は、高分子接着剤又は
低融点金属の露出部４７の腐食を防止するための手段を
備えた載置装置の一例を示している。図５（ｂ）は図５
（ａ）のＢ部を拡大して示した縦断面図である。

【００２８】図５（ａ）、（ｂ）に示したように、この
載置装置は、載置台４及ぴチャック本体１６に圧接され
るフッ素樹脂リング６１と、このフッ素系樹脂リング６
１を固定するための押さえリング６２とを備えている。

【００２９】フッ素系樹脂リング６１は、チャック本体
１６の表面の保護フィルム２８に圧接される環状の第１
圧接面６３と、パッキング部材として載置台４の側周面
４ｃに圧接される環状の第２圧接面６４と、第１圧接面
６３と第２圧接面６４とを連結する断面略Ｃ字状の連結
部６５と、から構成されている。ここで、フッ系樹脂リ
ング６１は４フッ化樹脂によって形成されており、好ま
しくはポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦＥ）によって形成
されている。

【００３０】押さえリング６２は、フッ素系樹脂リング
６１の連結部６５の上面に当接されると共に、取付ポル
ト６８によって載置台固定リング５０の上面に固定され
ている。ここで、押さえリング６２は、金属部材の表面
にフッ素系樹脂をコーティングして形成されている。な
お、載置台固定リング５０は取付ポルト５１によって水
冷ジャケット３の上面に固定されている。

【００３１】押さえリング６２によって押圧されたフッ
素系樹脂リング６１は、載置台固定リング５０のテーパ
ー面５３から受ける力の作用と相俟って、高分子接着剤
又は低融点金属の露出部４７を処理室２の内部空間から
気密に隔離する。これによって活性種を含むプロセスガ
スの露出部４７への回り込みを防止している。

【００３２】

【発明が解決しようとする課題】ところで、図５に示し
た従来の載置装置においては、押さえリング６２及び載
置台固定リング５０が金属材料によって形成されている
ために、例えばＯ_２リッチの条件の下でエッチングやア
ッシングを行った場合、押さえリング６２等を構成する
金属材料の影響によって被処理物Ｗの処理の均一性が劣
化するという問題があった。

【００３３】そこで、本発明は、静電チャック装置の固
定に使用される高分子接着剤又は低融点金属の露出部の
腐食を防止すると共に、処理の均一性を良好に維持し得
る載置装置を提供することを目的とする。

【００３４】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
真空処理装置の処理室に装着され、被処理物を載置し、
静電力によって吸着、保持する載置装置において、処理
室に着脱可能に固定される載置台と、被処理物に電界を
作用させるための電圧を印加する導電性膜とこの導電性
膜を少なくとも両面から挟み込む絶縁性膜とを有し、高
分子接着剤又は低融点金属によって絶縁性膜の外面の一
方が載置台の表面に貼着されるチャック本体と、断面形
状が鉤形のフッ素系樹脂でなるパッキング部材を介し
て、チャック本体の周縁部を頂面方向から押圧する共
に、チャック本体の外周面を中心側に押圧して高分子接
着剤又は低融点金属の露出面を封止する金属製の押さえ
リング部材と、被処理物の吸着、保持面に近接する押さ
えリング部材の表面を被覆するフッ素系樹脂でなる保護
カバー部材と、を備えたことを特徴とする。

【００３５】請求項２に係る発明は、請求項１に記載の
載置装置において、チャック本体は円板状をなし、押さ
えリング部材は、円筒状内周面と円環状表面と円筒状外
周面とを有し、保護カバーは、円筒状内周面及び円環状
表面の全てと、円筒状外周面の少なくとも一部を連続的
に覆うＣ字状の断面形状を有することを特徴とする。

【００３６】請求項３に係る発明は、請求項２に記載の
載置装置において、押さえリング部材の円環状表面に対
応する部位に、さら座ぐりが施された少なくとも一つの
ネジ孔を有し、フッ素系樹脂で形成された皿ネジをネジ
孔に通して押さえリングを載置台に固定したことを特徴
とする。

【００３７】請求項４に係る発明は、請求項３に記載の
載置装置において、保護カバーは押さえリング部材の円
環状表面に対応する部位に少なくとも一つのネジ孔を有
し、このネジ孔にフッ素系樹脂で形成されたネジを通し
て保護カバーを押さえリングに固定したことを特徴とす
る。

【００３８】請求項５に係る発明は、請求項１乃至４の
いずれか１項に記載の載置装置において、チャック本体
は被処理物を吸着、保持する頂面にフッ素系樹脂でなる
保護フィルムを備えたことを特徴とする。

【００３９】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図面に示す好適な
実施形態に基づいて詳細に説明する。図１（ａ）は本発
明に係る載置装置の一実施形態の構成を示す縦断面図で
あり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示したＡ部の拡大断面
図である。図中、従来装置を説明した図５と同一の符号
を付したものはそれぞれ同一の要素を示している。

【００４０】ここで、載置装置は、載置台４及びチャッ
ク本体１６に圧接されるフッ素系樹脂リング７２と、こ
のフッ素系樹脂リング７２を固定するための押さえリン
グ部材７０とを備えている。

【００４１】フッ素系樹脂リング７２は、チャック本体
１６の表面の保護フィルム２８に圧接される環状の第１
圧接面６３と、載置台４の側周面４ｃに圧接される環状
の第２圧接面６４と、第１圧接面６３と第２圧接面６４
とを連結する断面略Ｃ字状の連結部６５とから構成され
ている。ここで、フッ素系樹脂リング７２は４フッ化樹
脂によって形成されており、好ましくはポリ４フッ化エ
チレン〈ＰＴＦＥ）によって形成されている。

【００４２】押さえリング部材７０は、円筒状内周面と
円環状表面と円筒状外周面とを有し、フッ素系樹脂リン
グ７２の連結部６５の上面に当接されると共に、フッ素
系樹脂でなる一つ以上の皿ネジ７４によって載置台固定
リング７１の上面に固定されている。ここで、押さえリ
ング部材７０は、金属部材の表面にフッ素系樹脂をコー
ティングして形成されている。なお、載置台固定リング
７１は取付ポルト７３によって水冷ジャケット３の上面
に固定されている。

【００４３】押さえリング部材７０によって押圧された
フッ素系樹脂リング７２は、載置台固定リング７１のテ
ーパー面５３から受ける力の作用と相俟って、高分子接
着剤又は低融点金属の露出部４７を処理室２の内部空間
から気密に隔離する。これによって活性種を含むプロセ
スガスの露出部４７への回り込みを防止している。

【００４４】保護カバー部材７６は取付ネジ７５によっ
て押さえリング部材７０の上面に固定されている。ここ
で、保護カバー部材７６は４フッ化樹脂によって形成さ
れており、好ましくはポリ４フッ化エチレン（ＰＴＦ
Ｅ）によって形成されている。

【００４５】保護カバー部材７６を取り付けることによ
り、押さえリング部材７０、載置台固定リング７１、皿
ネジ７４が処理室２の内部空間から隔離される。

【００４６】なお、本実施形態による静電チャック装置
のチャック本体１６は、図３に示した構造のものでも、
図４に示した構造のものでも良く、あるいは他の構造の
ものでも良い。要するにチャック本体１６自体の構造如
何に拘らず、チャック本体１６が載置台４に高分子接着
剤又は低融点金属によって接着されており、しかも高分
子接着剤または低融点金属がチャック本体１６の周縁位
置において露出して、押さえリング等が金属部材で出来
ている場合に本実施形態を適用することができる。

【００４７】以上述べたように本実施形態によれば、チ
ャック本体１６の周縁位置において露出している高分子
接着剤又は低融点金属の露出部４７を、フッ素系樹脂リ
ング７２を有する押さえリング部材７０、載置台固定リ
ング７１によって処理室２の内部空間から気密に隔離す
ることができるので、被処理物Ｗの処理中において露出
部４７がプロセスガスに接触することがなく、長時間の
処理を行った場合でもプロセスガスによって露出部４７
が腐食することがなくなるため、ダストの発生、金属汚
染、チャック本体１６の載置台４の表面４ａからの剥が
れ等を防止することができる。

【００４８】また、本実施形態によれば保護カバー部材
７６はその全体がフッ素系樹脂で形成されており、被処
理物Ｗの周囲には金属部材が配置されていないので、例
えばＯ_２リッチのエッチング処理においても、金属部材
の影響により処理の均一性が劣化することがない。

【００４９】さらに、フッ素系樹脂リング７２を用いて
高分子接着剤又は低融点金属の露出部４７を隔離するよ
うにしたので、気密性が高まり、露出部４７の保護効果
を高めることができる。

【００５０】

【発明の効果】以上述べたように本発明によれば、静電
チャック本体の周縁位置において露出している高分子接
着剤又は低融点金属の露出部を押さえリングによって処
理室内から気密に隔離することができるので、被処理物
の処理中において露出部がプロセスガスに接触すること
がなく、このため、ダストの発生、金属汚染、チャック
本体の載置台表面からの剥がれ等を防止することができ
ると共に、保護カバー部材はフッ素系樹脂で形成されて
いるので、金属材料の存在による処理の均一性の劣化を
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る載置装置の一実施形態の構成を示
す縦断面図及びその一部を拡大して示した縦断面図。

【図２】従来の真空装置の一例として示したＣＤＥ装置
の縦断面図。

【図３】従来の載置装置の構成例を示す縦断面図。

【図４】従来の載置装置の他の構成例を示す縦断面図。

【図５】従来の載置装置のもう一つ他の構成例を示す縦
断面図及びその一部を拡大して示した縦断面図。

【符号の説明】

１ 真空容器 ２ 処理室 ４ 載置台 ４ａ 載置台の表面 １６ チャック本体 ２５ 導電性膜 ２６，２６ａ，２６ｂ，２６ｃ 高分子接着剤又は低融
点金属 ２７ａ，２７ｂ 絶縁性膜 ２８ 保護フィルム ４７ 露出部 ６５ 連結部（パッキング部材） ７０ 押さえリング部材 ７１ 載置台固定リング ７２ フッ素系樹脂リング ７４ 皿ネジ ７６ 保護カバー部材 ７７ Ｗ 被処理物

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】真空処理装置の処理室に装着され、被処理
   物を載置し、静電力によって吸着、保持する載置装置に
   おいて、 前記処理室に着脱可能に固定される載置台と、 前記被処理物に電界を作用させるための電圧を印加する
   導電性膜とこの導電性膜を少なくとも両面から挟み込む
   絶縁性膜とを有し、高分子接着剤又は低融点金属によっ
   て前記絶縁性膜の外面の一方が前記載置台の表面に貼着
   されるチャック本体と、 断面形状が鉤形のフッ素系樹脂でなるパッキング部材を
   介して、前記チャック本体の周縁部を頂面方向から押圧
   する共に、前記チャック本体の外周面を中心側に押圧し
   て前記高分子接着剤又は低融点金属の露出面を封止する
   金属製の押さえリング部材と、 前記被処理物の吸着、保持面に近接する前記押さえリン
   グ部材の表面を被覆するフッ素系樹脂でなる保護カバー
   部材と、 を備えたことを特徴とする載置装置。
2. 【請求項２】前記チャック本体は円板状をなし、前記押
   さえリング部材は、円筒状内周面と円環状表面と円筒状
   外周面とを有し、前記保護カバーは、前記円筒状内周面
   及び円環状表面の全てと、前記円筒状外周面の少なくと
   も一部を連続的に覆うＣ字状の断面形状を有することを
   特徴とする請求項１に記載の載置装置。
3. 【請求項３】前記押さえリング部材の前記円環状表面に
   対応する部位に、さら座ぐりが施された少なくとも一つ
   のネジ孔を有し、フッ素系樹脂で形成された皿ネジを前
   記ネジ孔に通して前記押さえリングを前記載置台に固定
   したことを特徴とする請求項２に記載の載置装置。
4. 【請求項４】前記保護カバーは前記押さえリング部材の
   前記円環状表面に対応する部位に少なくとも一つのネジ
   孔を有し、このネジ孔にフッ素系樹脂で形成されたネジ
   を通して前記保護カバーを前記押さえリングに固定した
   ことを特徴とする請求項３に記載の載置装置。
5. 【請求項５】前記チャック本体は被処理物を吸着、保持
   する頂面にフッ素系樹脂でなる保護フィルムを備えたこ
   とを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の
   載置装置。