JP2007110023A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】長寿命化を図ることができる静電吸着を用いた基板保持装置を提供する。
【解決手段】被処理基板を静電吸着して保持する基板保持装置であって、静電吸着のための電圧が印加される電極１０３が埋設され、前記被処理基板を吸着する吸着面１０２を有する吸着板１０１と、前記吸着板１０１が接着層１０４により接合される、前記吸着板１０１を支持する支持台２０１と、を備え、前記吸着板１０１の端部には段差形状２０１Ａが形成され、該段差形状２０１Ａが前記接着層１０４を介して前記支持台２０１に接合される。
【選択図】図２Ａ

Description

本発明は、静電吸着によって被処理基板を保持する基板保持装置に関する。

半導体製造工程に用いる半導体製造装置において、被処理基板であるウェハを保持する場合、静電吸着機構を用いた基板保持装置（静電チャックまたはＥＳＣとよぶ場合もある）が多く用いられている。

静電吸着機構を用いた基板保持装置では、被処理基板を保持するために、被処理基板のデバイス面に触れる必要がなく、このために被処理基板の全面に対して、成膜、エッチング、表面処理などの基板処理を施すことが可能であるため、半導体装置製造の歩留まりが良好となる特徴を有している。

例えば、静電吸着機構を用いた基板保持装置の構造の概略は、以下のようになっている。まず、静電吸着のための電圧が印加される電極が、誘電体（絶縁体）に埋設された構造よりなる吸着板（吸着構造）が構成され、前記吸着板が、該吸着板を支持する支持台に接合された構造を有している（例えば特許文献１、特許文献２参照）。
特開平５−３４７３５２号公報 特開２０００−２８８８５７号公報

しかし、上記の吸着板が支持台に接合される場合に用いられる接着剤が、半導体製造装置などで用いられるプラズマなどにより、エッチングされてしまう場合があった。半導体製造装置では、例えばエッチングなどを行う場合に、ＮＦ_３、Ｃ_ｘＦ_ｙなどのＦを含むエッチング性のガスを用いる場合がある。これらのエッチングガスがプラズマで解離されることにより生成されるＦラジカルやＦイオンなどにより、基板保持装置に用いられる接着剤がエッチングされてしまう場合があった。このため、接着剤の接着機能が低下し、基板保持装置の吸着力が不安定になる場合があり、また基板保持装置の寿命の低下が生じていた。

また、上記の接着剤のエッチング対策として、上記の特許文献２（特開２０００−２８８８５７号公報）には、接着剤が露出する部分をプラズマから気密に隔離する構造を有する基板保持装置が開示されている。しかし、このような気密保持構造を構成する場合には、Ｏリングなどのシール用の部材が必要となり、また該Ｏリングを収納する溝などを設ける必要があるために、気密保持構造を構成する部材の構造が複雑となってしまう問題が生じていた。

そこで、本発明では、上記の問題を解決した、新規で有用な基板保持装置を提供することを課題としている。

本発明の具体的な課題は、静電吸着を用いた基板保持装置の長寿命化を図ることである。

本発明は、上記の課題を、被処理基板を静電吸着して保持する基板保持装置であって、静電吸着のための電圧が印加される電極が埋設され、前記被処理基板を吸着する吸着面を有する吸着板と、前記吸着板が接着層により接合される、前記吸着板を支持する支持台と、を備え、前記吸着板の端部には段差形状が形成され、該段差形状が前記接着層を介して前記保持台に接合される構造であることを特徴とする基板保持装置により、解決する。

本発明によれば、静電吸着を用いた基板保持装置の長寿命化を図ることが可能となる。

また、前記段差形状が複数形成されていると、基板保持装置のさらなる長寿命化を図ることが可能となる。

また、前記支持台には、前記段差形状に対応する別の段差形状が形成され、前記段差形状と前記別の段差形状が前記接着層により接合されていると、基板保持装置のさらなる長寿命化を図ることが可能となる。

また、前記段差形状および前記別の段差形状が複数形成され、前記段差形状の厚さが前記吸着板の端部から該吸着板の中心部に向かって薄くなっていると、基板保持装置のさらなる長寿命化を図ることが可能となる。

また、前記接着層を構成する材料が、前記吸着板の端部の側と前記吸着板の中心部の側で異なることを特徴とすると、前記端部での接着層のダメージを低減し、基板保持装置の長寿命化を可能とする。

また、前記接着層の熱伝導率が、前記吸着板の中心部の側において前記吸着板の端部の側より高くなるよう構成されていると、前記端部での接着層のダメージを低減するとともに、前記吸着板を効率よく冷却することが可能となる。

本発明によれば、静電吸着を用いた基板保持装置の長寿命化を図ることが可能となる。

次に、本発明の実施の形態に関して図面に基づき、以下に説明する。

図１は、本発明の実施例１による基板保持装置１００を模式的に示した断面図である。

図１を参照するに、本実施例による基板保持装置１００の概略は、静電吸着のための電圧が印加される電極１０３が埋設された略円板上の吸着板１０１が、該吸着板１０１を支持する支持台２０１に、接着層１０４を介して接合された構造となっている。

前記吸着板１０１は、例えばＡｌ_２Ｏ_３や、ＡｌＮ、またはＳｉＣなどのセラミック材料よりなり、当該セラミック材料に、例えばＷやMoなどよりなる前記電極１０３が埋設された構造となっている。

前記電極１０３は、接続ライン１０５を介して電源１０６に接続され、該電極１０３に電圧が印加される構造になっている。前記電極１０３に電圧が印加されることで、前記吸着板１０３の吸着面１０２（前記支持台２０１に接合される側と反対側の面）に、被処理基板を静電吸着により、保持することが可能になっている。

前記吸着板１０１は、薄く（例えば１〜２ｍｍ程度）形成されるため、前記支持台２０１は、前記吸着板１０１を支持して該吸着板１０１の反りや破損を防止する機能を有している。また、前記支持台２０１には流路２０２が形成され、当該流路２０２に冷却媒体を流すことで、前記吸着板１０１を冷却することが可能であり、さらには前記吸着板１０１を介して前記吸着板１０１に保持された被処理基板を冷却することが可能に構成されている。前記支持台２０１は、例えばＡｌまたはＡｌ合金により形成されるが、CrやCuなど他の材料を用いて形成してもよい。

上記の基板保持装置１００は、半導体製造装置、例えばエッチング装置やＣＶＤ装置、スパッタ装置、または表面処理装置などの処理容器内に設置され、基板処理を行う場合にウェハなどの被処理基板を静電吸着により保持するために用いられる。

従来の基板保持装置では、吸着板を支持台に接合するための接着層が、プラズマなどのダメージによりエッチングされて消失してしまう懸念があり、基板保持装置の寿命が短くなってしまう問題があった。

そこで、本実施例による基板保持装置では、前記吸着板１０１の端部の構造を以下に示すように構成し、基板保持装置の長寿命化を図っている。図２Ａは、図１に示した基板保持装置のＡ部（前記吸着板１０１の端部付近）の拡大図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、一部詳細な説明を省略する。

図２Ａを参照するに、前記吸着板１０１の端部には、段差形状１０１Ａが形成されている。前記段差形状１０１Ａは、例えば下に凸状の突起部よりなり、前記吸着板１０１の厚さが端部で厚くなるように形成されることにより構成され、当該段差形状１０１Ａが、前記接着層１０４により、前記支持台２０１に接合されている。

上記のように、前記吸着板２０１に前記段差形状１０１Ａが形成されているため、前記接着層１０４の長さが長くなり、プラズマなどにより当該接着層１０４がダメージを受けた場合でも前記接着層１０４が消失するまでに時間がかかり、前記基板保持装置１００の長寿命化が実現できる。

また、この場合、図２Ａに示すように、前記支持台２０１には、前記段差形状１０１Ａに対応する段差形状２０１Ａが形成され、前記段差形状１０１Ａと前記段差形状２０１Ａが前記接着層により接合されている。前記段差形状２０１Ａは、前記段差形状１０１Ａの下に凸の形状に対応する下に凹の形状を有しており、該段差形状１０１Ａと該段差形状２０１Ａが組み合わせられるようにして、前記接着層１０４を介して接合されている。上記のように構成されていると、前記接着層１０４は、前記段差形状１０１Ａ、２０１Ａの隙間を延伸するようにして前記吸着板１０１と前記支持台２０１の間に形成され、当該接着層１０４の消失を遅延させることが可能となり、好適である。

また、上記の基板保持装置１００は、以下の実施例２乃至実施例４（図２Ｂ乃至図２Ｄ）に示すように変形することも可能である。ただし以下の図２Ｂ乃至図２Ｄは、本実施例の図２Ａに対応し、本実施例で説明した部分には同一の参照符号を付し、詳細な説明を省略する。また、特に説明しない部分は、本実施例の場合と同様とする。

図２Ｂは、本発明の実施例２による基板保持装置の一部拡大図である。本実施例の場合には、前記吸着板１０１の端部と、当該端部に対応する前記支持台２０１とに、それぞれ複数の段差形状が形成されている。まず、前記吸着板１０１の端部には、段差形状１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄが隣接して形成されている。また、前記支持台２０１には、前記段差形状１０１Ｂ、１０１Ｃ、１０１Ｄに対応して、それぞれ段差形状２０１Ｂ、２０１Ｃ、２０１Ｄが形成されている。すなわち、段差形状１０１Ｂと段差形状２０１、段差形状１０１Ｃと段差形状２０１Ｃ、および段差形状１０１Ｄと段差形状２０１Ｄが、それぞれ対応して組み合わせられている。前記接着層１０４は、これらの段差形状の隙間を延伸するようにして前記吸着板１０１と前記支持台２０１の間に形成され、このために当該接着層１０４の消失を上記の実施例１に比べてさらに遅延させることが可能となり、好適である。

また、この場合、前記吸着板１０１に形成された複数の段差形状の厚さは、前記吸着板１０１の端部から該吸着板１０１の中心部に向かって薄くなっている（段差形状の厚さが、前記段差形状１０１Ｂ乃至前記段差形状１０１Ｄにかけて薄くなっている）と、前記接着層１０４の消失を遅延させる効果が大きくなり、好ましい。

図２Ｃは、本発明の実施例３による基板保持装置の一部拡大図である。本実施例の場合には、前記吸着板１０１の端部付近に、凹部よりなる段差形状１０１Ｅ，１０１Ｆが形成され、当該段差形状（凹部）に、前記接着層１０４が浸透した構造になっている。このため、当該接着層１０４の消失を遅延させることが可能となっている。

このように、段差形状は前記吸着板１０１にのみ形成し、前記支持台２０１に形成しないように構成してもよい。

図２Ｄは、本発明の実施例４による基板保持装置の一部拡大図である。本実施例の場合実施例１の接着層１０４に相当する部分の材料が、前記吸着板１０１の端部と中心部で異なるように構成されている。

前記吸着板１０１の端部（前記段差形状１０１Ａが形成されている部分）と前記支持台２０１の間には、接着層１０４Ａが挿入され、前記吸着板１０１の中心部と前記支持台２０１の間には、当該接着層１０４Ａと材料が異なる接着層１０４Ｂがそれぞれ挿入され、前記吸着板１０１と前記支持台２０１を接合している。

例えば、前記接着層１０４Ａには、プラズマに対してより耐性の大きいエポキシ系の接着剤が用いられ、前記接着層１０４Ｂには、プラズマに対する耐性は前記接着層１０４Ａより劣るものの、当該接着層１０４Ａより熱伝導率の高いシリコン系の接着剤が用いられている。

上記の構成とすることで、前記支持台２０１による前記吸着板１０１（被処理基板）の冷却効率を高く保持しながら、一方で、端部における接着層のプラズマによるダメージを低減することが可能となっている。

次に、例えば上記の実施例１に示した基板保持装置１００を用いた、基板処理装置の一例について以下に示す。

図３は、前記基板保持装置１００を用いた基板処理装置３００を模式的に示した断面図である。ただし図中、先に説明した部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。

図３を参照するに、前記基板処理装置３００は、内部に内部空間３０１Ａが画成される処理容器３０１を有している。前記内部空間３０１Ａには前記基板保持装置１００が設置され、該基板保持装置１００の前記吸着面１０２には、例えばシリコンウェハよりなる被処理基板Ｗが保持される。

また、前記内部空間３０１Ａは、前記処理容器３０１に接続された排気ライン３０８から排気され、減圧状態が保持されるよう構成されている。前記ガスライン３０８には、排気ポンプ３１０が接続され、また前記ガスライン３０８に圧力調整バルブ３０９が設置されることで、前記内部空間３０１Ａを所望の圧力に減圧することが可能になっている。

また、前記処理容器３０１の、前記基板保持装置１００が設置されている側に対向する側には、例えばシャワーヘッド構造よりなる処理ガス供給部３０２が設置されている。前記処理ガス供給部３０２には、ガスライン３０５から処理ガスが供給される構造になっている。前記処理ガス供給部３０２に供給された処理ガスは、該処理ガス供給部３０２に形成された複数のガス穴３０２Ａから、前記内部空間３０１Ａに供給される。

前記ガスライン３０５には、バルブ３０６、および質量流量コントローラ（ＭＦＣ）３０７が設置され、処理ガス供給源（図示せず）から供給される処理ガスは、前記ＭＦＣ３０７により流量が制御されて前記処理ガス供給部３０２に供給される。

また、前記処理ガス供給部３０２には、電源３０４が電源ライン３０３によって接続され、高周波電力が印加される構造になっている。前記処理ガス供給部３０２に高周波電力が印加されることで、前記内部空間３０１Ａに供給された処理ガスがプラズマ励起され、前記被処理基板Ｗの基板処理が実施されることになる。

上記の基板処理装置において、例えば処理ガスにＣＦ系のエッチングのためのガスを用いることで、被処理基板上に形成された絶縁膜のプラズマエッチングをすることができる。

この場合、実施例１の記載で先に説明したように、前記基板保持装置１００は、前記吸着板１０１と前記支持台２０１の接合に用いられている前記接着層１０４の消失が従来に比べて時間がかかる特徴があり、前記基板保持装置１００の長寿命化が可能となっている。

このため、上記の基板処理装置のメンテナンスサイクルが長くなり、基板処理の効率が良好となり、好ましい。

また、上記の基板保持装置１００が適用可能な基板処理装置は、エッチングに限定されず、例えばＣＶＤ、スパッタリング、プラズマによる表面処理、その他の様々な基板処理に適用可能であることは明らかである。

以上、本発明を好ましい実施例について説明したが、本発明は上記の特定の実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した要旨内において様々な変形・変更が可能である。

本発明によれば、静電吸着を用いた基板保持装置の長寿命化を図ることが可能となる。

実施例１による基板保持装置を示す図である。 図１の基板保持装置の一部拡大図である。 実施例２による基板保持装置を示す図である。 実施例３による基板保持装置を示す図である。 実施例４による基板保持装置を示す図である。 実施例１の基板保持装置を用いた基板処理装置の一例である。

符号の説明

１００ 基板保持装置
１０１ 吸着板
１０１Ａ，１０１Ｂ，１０１Ｃ，１０１Ｄ，１０１Ｅ，１０１Ｆ，２０１Ａ，２０１Ｂ，２０１Ｃ，２０１Ｄ 段差形状
１０２ 吸着面
１０３ 電極
１０４，１０４Ｂ，１０４Ａ 接着層
１０５ 電源ライン
１０６ 電源
２０１ 支持台
２０２ 流路
３００ 基板処理装置
３０１ 処理容器
３０１Ａ 内部空間
３０２ 処理ガス供給部
３０３ 電源ライン
３０４ 電源
３０５ ガスライン
３０６ バルブ
３０７ ＭＦＣ
３０８ 排気ライン
３０９ 圧力調整バルブ
３１０ 排気ポンプ

Claims (6)

1. 被処理基板を静電吸着して保持する基板保持装置であって、
   静電吸着のための電圧が印加される電極が埋設され、前記被処理基板を吸着する吸着面を有する吸着板と、
   前記吸着板が接着層により接合される、前記吸着板を支持する支持台と、を備え、
   前記吸着板の端部には段差形状が形成され、該段差形状が前記接着層を介して前記保持台に接合される構造であることを特徴とする基板保持装置。
2. 前記段差形状が複数形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板保持装置。
3. 前記支持台には、前記段差形状に対応する別の段差形状が形成され、前記段差形状と前記別の段差形状が前記接着層により接合されていることを特徴とする請求項１または２記載の基板保持装置。
4. 前記段差形状および前記別の段差形状が複数形成され、前記段差形状の厚さが前記吸着板の端部から該吸着板の中心部に向かって薄くなっていることを特徴とする請求項３記載の基板保持装置。
5. 前記接着層を構成する材料が、前記吸着板の端部の側と前記吸着板の中心部の側で異なることを特徴とする請求項１乃至４のうち、いずれか１項記載の基板保持装置。
6. 前記接着層の熱伝導率が、前記吸着板の中心部の側において前記吸着板の端部の側より高くなるよう構成されていることを特徴とする請求項５記載の基板保持装置。

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