JP2013162084A - Electrostatic chuck regenerating method - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャックの再生方法に関する。 The present invention relates to a method for regenerating an electrostatic chuck.
半導体製造工程において所望のデバイス構造を得るために、処理対象物たるシリコンウエハ(以下、「ウエハ」という)が配置される処理室にプラズマを発生させ、このプラズマを利用して基板に成膜処理、イオン注入処理やエッチング処理などの各種のプラズマ処理を実施することが知られている。これらのプラズマ処理装置には、処理室内で基板を位置決め保持するために所謂静電チャックと、この静電チャックを支持する基台とを備えた基板保持装置が設けられていることが一般的である。 In order to obtain a desired device structure in a semiconductor manufacturing process, plasma is generated in a processing chamber in which a silicon wafer (hereinafter referred to as “wafer”) as a processing target is placed, and film formation processing is performed on the substrate using this plasma. It is known to perform various plasma processes such as an ion implantation process and an etching process. These plasma processing apparatuses are generally provided with a substrate holding apparatus including a so-called electrostatic chuck and a base for supporting the electrostatic chuck for positioning and holding the substrate in the processing chamber. is there.
静電チャックとしては、所定の厚さを有する誘電体たるチャック本体と、このチャック本体に埋設した正負の電極とを備えたものが例えば特許文献1で知られている。このものでは、チャック本体の上面に、ウエハの裏面(所定の処理が行われる面と反対側)の外周縁部と面接触するリブ部を形成し、このリブ部で囲繞された内部空間に、同心状に複数個の支持部を立設して微細な凹凸形状を付与している。そして、基台に加熱手段及び冷却手段を組み込み、ウエハを加熱または冷却する場合には、上記内部空間にチャック本体に形成したガス通路を介してアルゴンガスやヘリウムガスなどの不活性ガスを供給してこの内部空間に不活性ガス雰囲気を形成することで、チャック本体からウエハへの熱伝達をアシストして、効率よくウエハの加熱または冷却できるようにしている。
For example,
ここで、複数の処理工程を経たウエハの裏面には、洗浄液残渣等の汚染物質(主に炭素、酸素を主成分とする)が付着している。このようなウエハを静電チャックに吸着すると、チャック本体表面の凹凸形状に汚染物質が転写されてしまう。そして、汚染物質の堆積が進行すると、チャック本体の凹凸表面に汚染物質から成る低抵抗層が形成されて静電チャックの吸着力が低下する。このように汚染物質が堆積した場合、プラズマや薬液を用いたクリーニング処理では、汚染物質を完全に除去することは困難である。 Here, contaminants such as cleaning liquid residues (mainly containing carbon and oxygen as main components) adhere to the back surface of the wafer that has undergone a plurality of processing steps. When such a wafer is attracted to the electrostatic chuck, the contaminant is transferred to the uneven shape on the surface of the chuck body. As the deposition of contaminants proceeds, a low-resistance layer made of contaminants is formed on the uneven surface of the chuck body, and the electrostatic chuck's attracting force decreases. When contaminants accumulate in this way, it is difficult to completely remove the contaminants by a cleaning process using plasma or chemicals.
従来では凹凸形状が付与されたチャック本体の吸着面を、グラインダ等を用いた切削加工により所定厚さに亘って除去して(削り取って)平坦面とし、この平坦面に凹凸形状を再度付与する再生工程を実施(例えば、1年毎)していた。そして、再生工程を繰り返すことで、チャック本体が絶縁破壊を起こす厚さまで薄くなると、このチャック本体は寿命であるとして、廃棄処分される。然し、チャック本体はセラミックス焼結体等で構成され、高価であるため、その寿命を長くしたいとの要請がある。他方、チャック本体を予め厚く形成しておくことも考えられるが、これでは、単位印加電圧当たりの吸着力が低下し、求められる吸着性能を得ることができない虞がある。 Conventionally, the chucking surface of the chuck body provided with an uneven shape is removed (cut) by a cutting process using a grinder or the like to make a flat surface, and the uneven shape is reapplied to the flat surface. A regeneration process was carried out (for example, every year). Then, by repeating the regeneration process, when the chuck body becomes thin enough to cause dielectric breakdown, the chuck body is disposed of as having a limited life. However, since the chuck body is composed of a ceramic sintered body and is expensive, there is a demand for extending its life. On the other hand, it is conceivable that the chuck body is formed thick in advance. However, in this case, the suction force per unit applied voltage may be reduced, and the required suction performance may not be obtained.
本発明は、以上の点に鑑み、チャック本体の寿命を長くすることができる静電チャックの再生方法を提供することをその課題とするものである。 In view of the above, it is an object of the present invention to provide a method for regenerating an electrostatic chuck that can extend the life of a chuck body.
上記課題を解決するために、被吸着体との吸着面に凹凸形状が付与された誘電体と、電極とを備え、この電極に電圧を印加して誘電体表面で被吸着体を静電吸着し、被吸着体の静電吸着を繰り返すことで吸着性能が低下したとき、前記凹凸形状が付与された誘電体の吸着面を所定厚さに亘って除去して平坦面とし、この平坦面に凹凸形状を再度付与する再生工程を含む本発明の静電チャックの再生方法は、前記吸着性能が最初に低下したとき、再生工程にかえて、前記吸着面の凹凸形状の表面を研削し、凸状の頂部のみを平坦面に加工する事前再生工程を行い、次に吸着性能が低下したときに上記再生工程を行うことを特徴とする。 In order to solve the above problems, a dielectric having an uneven surface on the surface to be adsorbed and an electrode are provided, and a voltage is applied to the electrode to electrostatically adsorb the adsorbed on the surface of the dielectric. When the adsorption performance decreases due to repeated electrostatic adsorption of the object to be adsorbed, the adsorption surface of the dielectric with the uneven shape is removed over a predetermined thickness to obtain a flat surface. The method for regenerating an electrostatic chuck according to the present invention including a regenerating step of re-applying the uneven shape is performed by grinding the uneven surface of the attraction surface instead of the regenerating step when the adsorption performance first decreases. A pre-regeneration step of processing only the top of the shape into a flat surface is performed, and then the regeneration step is performed when the adsorption performance is lowered.
本発明によれば、被吸着体の静電吸着を繰り返すことで吸着性能が低下した場合、従来の如く、チャック本体の凹凸形状を含む所定厚さ部分を削り取るのではなく、事前再生工程を行って吸着性能を回復させ、その上で更に吸着性能が低下したときに初めて再生工程を実施する、つまり、静電チャックを使用することで吸着性能が最初に低下した場合、先ず、チャック本体の凹凸形状の除去を伴わない事前再生工程を行い、この事前再生工程が実施された静電チャックを更に使用し、次に、吸着性能が低下したとき再生工程を実施する。これにより、絶縁破壊を生じる厚さに削り取られるまで期間を長くでき、その結果、チャック本体の長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, when the adsorption performance is deteriorated by repeating electrostatic adsorption of the object to be adsorbed, the pre-regeneration step is performed instead of scraping the predetermined thickness portion including the uneven shape of the chuck body as in the past. When the adsorption performance is recovered and the adsorption performance is further reduced, the regeneration process is performed for the first time, that is, when the adsorption performance is first reduced by using the electrostatic chuck, A pre-regeneration step without removing the shape is performed, the electrostatic chuck on which the pre-regeneration step has been performed is further used, and then the regeneration step is performed when the adsorption performance is deteriorated. Thereby, a period can be lengthened until it is scraped off to a thickness that causes dielectric breakdown, and as a result, the life of the chuck body can be extended.
本発明においては、前記再生工程を行う前に、吸着性能が低下する毎に事前再生工程を複数回実施することもできる。つまり、静電チャックを使用することで吸着性能が最初に低下した場合、先ず、チャック本体の凹凸形状の除去を伴わない事前再生工程を行い、この事前再生工程が実施された静電チャックを更に使用し、次に、吸着性能が低下したときもまた、事前再生工程を実施する。但し、二回目の事前再生処理を施した静電チャック上面の平面度(フラットネス)特性、表面粗さ(ラフネス)特性、ウエハ裏面におけるバーティクル特性、アシストガスの漏れ量や基板面内の温度分布特性等の吸着特性が、初期状態と略同等であることが条件となる。そして、更に吸着性能が低下したとき、事前再生処理ではもはや上記吸着特性が維持できないときに、再生工程を実施する。これにより、絶縁破壊を生じる厚さに削り取られるまで期間を更に長くでき、その結果、チャック本体の更なる長寿命化を図ることができる。 In the present invention, before the regeneration step, the pre-regeneration step can be performed a plurality of times each time the adsorption performance decreases. In other words, when the suction performance is first degraded by using the electrostatic chuck, first, a preliminary regeneration process is performed without removing the uneven shape of the chuck body, and the electrostatic chuck on which the preliminary regeneration process has been performed is further performed. Use and then perform a pre-regeneration step also when the adsorption performance is reduced. However, the flatness (flatness) characteristics, surface roughness (roughness) characteristics of the upper surface of the electrostatic chuck that has been subjected to the second pre-regeneration process, verticle characteristics on the backside of the wafer, the amount of leakage of assist gas, and the temperature distribution in the substrate surface The condition is that the adsorption characteristics such as the characteristics are substantially equal to the initial state. When the adsorption performance further decreases, the regeneration process is performed when the adsorption characteristics can no longer be maintained by the pre-regeneration process. Thereby, it is possible to further increase the period until it is scraped to a thickness that causes dielectric breakdown, and as a result, it is possible to further extend the life of the chuck body.
本発明において、前記吸着面の凹凸形状の表面の研削として、投射材を投射して研削を行うブラスト処理を用いればよい。 In the present invention, as the grinding of the uneven surface of the adsorption surface, a blasting process in which a projection material is projected and grinding is used.
以下に図面を参照して、被吸着体をウエハWとし、このウエハWを静電吸着する静電チャックECを例に本発明の実施形態の静電チャックの再生方法を説明する。以下では、図1を基準として、上、下等の方向示す用語を用いるものとする。 Hereinafter, a method for regenerating an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings, in which an object to be attracted is a wafer W and an electrostatic chuck EC that electrostatically attracts the wafer W is taken as an example. Hereinafter, terms indicating directions such as up and down are used with reference to FIG.
図1を参照して、ECは、本発明の再生方法の実施が可能な静電チャックであり、静電チャックECはチャック本体1を備える。チャック本体1は、窒化アルミや窒化ケイ素等の高電気抵抗を示すセラミックス焼結体で構成される。チャック本体1には、図示省略の絶縁層を介して正負一対の電極2a,2bが設けられ、両電極2a,2b間には、直流電源Eから直流電圧が印加されるようになっている。そして、チャック本体1は、図示省略の真空チャンバ内に設けられた、アルミニウム等の熱伝導の良い金属製で筒状の基台3の上面にその下面側を密着固定される。
With reference to FIG. 1, EC is an electrostatic chuck capable of performing the regeneration method of the present invention, and the electrostatic chuck EC includes a
また、チャック本体1の上面には、ウエハW裏面の外周縁部が面接触可能な環状のリブ部11と、リブ部11で囲繞された内部空間12で同心状に立設された複数個の棒状の支持部13とを備える。そして、チャック本体1の上面にウエハWを載置した後、直流電源Eにより両電極2a,2b間に直流電圧を印加することで発生する静電気力でウエハWがチャックプレート2の表面で吸着される。また、チャック本体1には、上下方向に貫通するガス通路14が設けられている。この場合、基台3に形成した透孔31を通して、流量制御されたアルゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスからなるアシストガスが内部空間12に形成されるようにしている。基台3には、特に図示して説明しないが、抵抗加熱式ヒータ等の加熱手段や冷媒循環による冷却手段が設けられ、ウエハWを温度制御し得る構成となっている。この場合、内部空間12に不活性ガスを供給してガス雰囲気を形成することで、ウエハWへの熱伝達をアシストして効率よく加熱または冷却できる。
Further, on the upper surface of the chuck
次に、チャック本体1の製造方法を説明する。先ず、所定厚さの窒化アルミのセラミックス焼結体を用意し、このセラミックス焼結体のウエハWの吸着面(図1中、上面)に、所定パターンでレジストマスクを形成する。次に、レジストマスク越しに例えばブラスト処理によりアルミナ等の投射材を投射してレジストマスクで覆われていない上面を研削することで、チャック本体1の周囲にリブ部11が残ると共に、その内部に同心状に支持部13が残るようにしてチャック本体1の吸着面に凹凸形状を付与する。この場合、リブ部11及び支持部13の高さが例えば10μm程度となるようにする。なお、凹凸形状自体やその加工法を上記に限定されるものはない。次に、吸着面たるリブ部11の上面及び各支持部13の上面を、研磨材や研磨布を用いた公知のポリッシング加工により平坦面にする。最後に、チャック本体1を、公知の方法で洗浄する。
Next, a method for manufacturing the
ところで、複数の処理工程を経たウエハWの裏面には、洗浄液残渣等の汚染物質(主に炭素、酸素を主成分とする)が付着している。このようなウエハWを静電チャックECに吸着すると、図2(a)中、最上側の図のように、チャック本体1表面の凹凸形状、具体的には、リブ部11及び支持部13の上面や側面に汚染物質Pが転写されてしまう。そして、汚染物質Pの堆積が進行すると、チャック本体1の凹凸形状の表面に汚染物質Pから成る低抵抗層が形成されて静電チャックECの吸着力が低下する。このような場合、チャック本体1に対する再生工程が行われる。即ち、図2(b)を参照して、チャック本体1の吸着面を、グラインダ等を用いた切削加工により所定厚さ(即ち、リブ部11及び支持部13が形成された、チャック本体1の上面から所定厚さ(10μm以上)部分)に亘って除去する(削り取る)。これにより、図2(a)中、上から2番目の図のように、チャック本体1の吸着面が平坦面1aとなる。次いで、この平坦面1aに所定パターンでレジストマスクMPを形成し、レジストマスクMP越しに例えばブラスト処理によりアルミナ等の投射材を投射してレジストマスクMPで覆われていない上面を研削することで、チャック本体1の周囲にリブ部11が残ると共に、その内部に同心状に支持部13が残るようにしてチャック本体1の吸着面に凹凸形状を付与する。そして、図2(b)に示す如く再生工程を繰り返す(通常は3回程度)ことで、チャック本体1の厚さが所定より薄くなると、絶縁破壊を起こしたりして吸着性能が維持できない。これにより、チャック本体1は寿命であるとして、廃棄処分されるが、その寿命を長くすることが望まれる。
Incidentally, contaminants such as cleaning liquid residues (mainly carbon and oxygen as main components) adhere to the back surface of the wafer W that has undergone a plurality of processing steps. When such a wafer W is attracted to the electrostatic chuck EC, as shown in the uppermost drawing in FIG. 2A, the uneven shape on the surface of the
本実施形態では、チャック本体1の凹凸表面に汚染物質Pから成る低抵抗層が形成されて静電チャックECの吸着力が最初に低下したとき(図2(a)中、最上側の状態)、上記再生工程にかえて、事前再生工程を行う。即ち、図3を参照して、ブラスト処理によりリブ部11及び支持部13の表面に投射材を投射して凹凸形状の表面を研削することで、該表面に付着した汚染物質Pを除去する。この場合、投射材として、粒径200μmのSiC等を用い、リブ部11及び支持部13の上面から汚染物質Pを除去して2〜3μm(例えば、支持部13の当初の高さの1/3以上の範囲)程度だけ研削されるようにする。そして、汚染物質Pを除去されると、凸状の頂部、即ち、吸着面たるリブ部11の上面及び各支持部13の上面13aを、研磨材や研磨布を用いた公知のポリッシング加工により平坦面にする。
In the present embodiment, when the low resistance layer made of the contaminant P is formed on the uneven surface of the
本発明者らの実験によれば、事前再生処理を施した静電チャックEC上面の平面度(フラットネス)特性、表面粗さ(ラフネス)特性、ウエハ裏面におけるバーティクル特性、アシストガスの漏れ量や基板面内の温度分布特性等の吸着特性は、初期状態と略同等であることが確認された。 According to the experiments of the present inventors, the flatness (flatness) characteristics, the surface roughness (roughness) characteristics of the upper surface of the electrostatic chuck EC subjected to the pre-regeneration processing, the verticle characteristics on the back surface of the wafer, the amount of leakage of assist gas, It was confirmed that the adsorption characteristics such as the temperature distribution characteristic in the substrate surface are substantially equal to the initial state.
次に、事前再生処理を行ったチャック本体1でウエハWの吸着を繰り返し(つまり、静電チャックとして再度使用することで)、上記の如く、チャック本体1の凹凸表面に汚染物質Pから成る低抵抗層が形成されて静電チャックECの吸着力が次に低下したときには、原則として上記に従い再生工程を行う。但し、上記の如く、更に事前再生工程を実施しても、上記吸着特性が未だ維持できるような場合には、更に事前再生工程を実施することもできる。これら事前再生工程、(及び更なる事前再生工程)、再生工程を繰り返し、絶縁破壊を起こす厚さまで薄くなると、このチャック本体1は寿命であるとして、廃棄処分される。
Next, the
上記実施形態によれば、チャック本体1の凹凸形状を含む所定厚さ部分を削り取るのではなく、事前再生工程を行って吸着性能を回復させ、その上で更に吸着性能が低下したときに初めて再生工程を実施する、つまり、再生工程の前段階で、チャック本体1の凹凸形状の除去を伴わない事前再生工程を行うため、絶縁破壊を生じる厚さに削り取られるまで期間を長くでき、その結果、チャック本体の長寿命化を図ることができる。
According to the above-described embodiment, the predetermined thickness portion including the uneven shape of the
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記のものに限定されるものではない。上記実施形態では、チャック本体1の吸着面の凹凸形状の表面の研削として、投射材を投射して研削を行うブラスト処理を用いるものを例に説明したが、汚染物質Pから成る低抵抗層を含む凹凸形状の表面部分を効率よく研削できるものであれば、他の研削方法を用いることができる。また、本発明では、正負の一対の電極2a、2bを備えた所謂バイポーラ型のものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、例えばモノポーラ型のものであってもよい。更に、誘電体層を削り取って再生するものであれば、本発明は広く適用することができる。
As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not limited to said thing. In the above-described embodiment, as an example of the grinding of the uneven surface of the suction surface of the
EC…静電チャック、W…被吸着体、1…チャック本体、2a,2b…電極、11…リブ部(凹凸形状)、13…支持部(凹凸形状)、13a…支持部の表面。
EC ... electrostatic chuck, W ... adsorbed body, 1 ... chuck body, 2a, 2b ... electrode, 11 ... rib portion (uneven shape), 13 ... support portion (uneven shape), 13a ... surface of the support portion.
Claims (3)
前記吸着性能が最初に低下したとき、再生工程にかえて、前記吸着面の凹凸形状の表面を研削し、凸状の頂部のみを平坦面に加工する事前再生工程を行い、次に吸着性能が低下したときに上記再生工程を行うことを特徴とする静電チャックの再生方法。 A dielectric having an uneven shape on the surface to be adsorbed and an electrode, and an electrode, a voltage is applied to the electrode to electrostatically adsorb the adsorbed on the surface of the dielectric, and the electrostatic of the adsorbed When the adsorption performance is deteriorated by repeating adsorption, the regeneration process of removing the adsorption surface of the dielectric provided with the uneven shape over a predetermined thickness to form a flat surface, and again applying the uneven shape to the flat surface In an electrostatic chuck regeneration method including:
When the adsorption performance first decreases, in place of the regeneration process, the uneven surface of the adsorption surface is ground, and a pre-regeneration process is performed in which only the convex top is processed into a flat surface. A method for regenerating an electrostatic chuck, wherein the regenerating step is performed when the voltage drops.
The method for regenerating an electrostatic chuck according to claim 1 or 2, wherein a blasting process for projecting and projecting a projection material is used for grinding the uneven surface of the attraction surface.
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