JP2013539913A - リフトピンを用いた静電デチャックのための極性領域 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体ウエハの静電チャック及びデチャックを行なう装置は、複数のゾーンを有する静電チャックを備える。各ゾーンは、半導体ウエハの底面に接触するリフトピンの周囲に１つ又は複数の極性領域を含む。装置は、さらに、リフトピンを制御する１つ又は複数のコントローラと、極性領域を制御する１つ又は複数のコントローラと、を備える。リフトピン用のコントローラは、１つ又は複数のセンサからデータを受信し、受信したデータを用いて、リフトピンの上向きの力を調整する。同様に、極性領域用のコントローラは、センサからデータを受信し、受信したデータを用いて、極性領域の電圧を調整する。
【選択図】図１２
【選択図】図１２
Description
多くの半導体処理設備の設計には、プラズマで半導体ウエハを処理する（たとえば、エッチングする又は蒸着処理する）処理チャンバが含まれている。設計には、多くの場合、静電チャック（ＥＳＣ）が含まれ、静電チャックは、静電チャック内の電極パターンを利用することにより、処理の際に半導体ウエハを固定する。電極パターンの設計が、固定の均一性に効果を与える可能性がある。
処理が完了すると、半導体ウエハは静電チャックから分離すなわちデチャックされ、処理チャンバから取り出し可能となる。ただし、残留電荷が効率的な分離を難しくする可能性がある。ここでも、電極パターンの設計が、このような分離の効率に効果を与える可能性がある。
残留電荷の問題を解決し、プロセスの自動化を推進するために、特に、半導体処理設備の設計では、静電チャックから半導体ウエハを離して、半導体ウエハをロボットアームで回収可能な位置まで持ち上げるリフトピンが用いられる。このようなリフトピンで発生する力をモニター及び制御していない場合には、リフトピンが半導体ウエハに損傷を与え、破壊してしまう可能性さえある。この点に関して、共有米国特許第6,648,857号に、特に、ヨーク構成で接続され、フィードバックループに連結されるリフトピン群が記載されている。
一実施形態において、半導体ウエハの静電チャック及びデチャックを行なう装置は、複数のゾーンを有する静電チャックを備える。各ゾーンは、半導体ウエハの底面に接触するリフトピンの周囲に１つ又は複数の極性領域を含む。装置は、さらに、リフトピンを制御する１つ又は複数のコントローラと、極性領域を制御する１つ又は複数のコントローラと、を備える。一実施形態において、リフトピン用のコントローラは、１つ又は複数のセンサからデータを受信し、受信したデータを用いて、リフトピンの上向きの力を調整する。同様に、一実施形態において、極性領域用のコントローラは、センサからデータを受信し、受信したデータを用いて、極性領域の電圧を調整する。
別の実施形態において、プロセスコントローラにより、半導体ウエハを処理する自動化された方法が実施される。プロセスコントローラは、最初に、処理チャンバ内で静電チャック上に半導体ウエハを載置する。静電チャックは複数のゾーンを備え、各ゾーンは空気圧で動くリフトピンの周囲に１つ又は複数の極性領域を含む。プロセスコントローラは、次に、１つ又は複数の極性領域に電圧を印加することによって、静電チャックに半導体ウエハを固定する。プロセスコントローラは半導体を処理した後、処理操作を終了する。そして、プロセスコントローラは、１つ又は複数のゾーンの１つ又は複数の極性領域に別の電圧を印加して、デチャックを開始させる。次に、プロセスコントローラは、リフトピンを用いた静電チャックからの半導体ウエハの持ち上げを開始する。プロセスコントローラは、センサを用いて、半導体と静電チャックとの間の静電力を測定し、半導体ウエハの損傷を防ぐように上向きの力を調整する。
別の実施形態において、半導体ウエハを処理する装置は、ＲＦ電源に接続される上部電極と、ＲＦ電源に接続される静電チャックとを有する処理チャンバを備える。静電チャックは複数のゾーンを備え、各ゾーンは半導体ウエハの底面に接触するリフトピンの周囲に１つ又は複数の極性領域を含む。
本発明の効果は、添付の図面と共に本発明の原理を例示する以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
実施形態を十分に理解するために、数多くの詳細を以下で説明する。ただし、当業者には自明のことであるが、これら詳細の一部を省略した実施形態も可能である。また、周知の実施詳細やプロセス操作に関しては詳述しない。
図１は、一実施形態において、処理チャンバ内で半導体ウエハを処理するためのシステムを示す概略図である。この図に示すように、システム１００は、たとえば、エッチング工程や蒸着工程により半導体ウエハを処理するために用いられる処理チャンバ１０２を備える。処理チャンバ１０２は、半導体ウエハ１０６を固定又は把持するように設計された静電チャック１０４ａを備える。処理チャンバ１０２は、処理の際にプラズマ領域１１２内に分配される処理ガスを受け取るように設計された上部電極１１４を備える。
プラズマ領域１１２は、上部電極１１４の表面と半導体ウエハ１０６の表面との間に形成される。上部電極１１４は、マッチングボックス１１６ａとＲＦ（高周波）電源１１８ａとに接続される。静電チャック１０４は、マッチングボックス１１６ｂとＲＦ電源１１８ｂとに接続される。処理チャンバ１０２は、処理の際に余分なガスを処理チャンバ１０２の内部から送出させる排出口１２０を備える。操作時には、たとえば、ＲＦ電源１１８ａは、上部電極１１４にバイアスをかけて、約２７ＭＨｚの周波数で作動する。ＲＦ電源１１８ａは、主に、プラズマ領域１１２内でプラズマ密度の大部分を生成する役割を果たし、一方、ＲＦ電源１１８ｂは、主に、プラズマ領域１１２内でバイアス電圧を発生させる役割を果たす。ＲＦ電源１１８ｂは、通常、約２ＭＨｚのより低い周波数で作動する。
図示するシステムは、容量結合プラズマ用の処理チャンバを備えるものであるが、以下で説明する本発明は、上部電極を省略可能なトランス結合プラズマ（ＴＣＰ：transformer-coupled plasma）用の処理チャンバ等、他の処理チャンバにも適用可能である。すなわち、図１は例示に過ぎず、何ら発明を限定するものではない。
図２は、一実施形態において、静電チャック及びデチャック用のシステムを示す概略図である。この図に示すように、処理チャンバ１０２は、半導体ウエハ１０６を固定又は把持する静電チャック１０４を備える。別の実施形態において、半導体ウエハ１０６の代わりに、処理チャンバ１０２内での処理に適した他の基板でもよい。静電チャック１０４は、３本のリフトピン２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃ用の穴（又は通路）を備え、リフトピン２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃは、各々、対応する空気圧シリンダー２０４ａ、２０４ｂ又は２０４ｃに接続される。これらの空気圧シリンダーは、各々、対応するセンサ２０５ａ、２０５ｂ又は２０５ｃに連結される。操作時には、リフトピン２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃが、半導体ウエハ１０６の底面に対して上向きの力を働かせる。
空気圧コントローラ２０７は、空気圧シリンダー２０４ａ、２０４ｂ及び２０４ｃをそれぞれ制御する。一実施形態において、図２に示すように、空気圧コントローラ２０７は、各シリンダーに対して別々の制御モジュールを備える。ただし、別の実施形態において、空気圧コントローラ２０７がモジュール化されていなくてもよい。また、この図に示すように、センサ２０５ａ、２０５ｂ及び２０５ｃは、センサフィードバック・モジュール２１０にデータを提供する。このデータは、静電チャック１０４と半導体ウエハ１０６との間の静電力（たとえば、残留力又は後処理力）に関するものである。センサフィードバック・モジュール２１０は、このデータに基づくデータを、本実施形態においては閾値回路２０９を用いる活性化状態論理回路２０８に送信する。したがって、たとえば、本実施形態において、所定のセンサにより送信されたデータが所定の閾値よりも大きな静電力を示す場合には、活性化状態論理回路２０８は、受信したデータを用いて、空気圧コントローラ２０７に、所定のリフトピンのこれ以上の上方移動を停止させるようにしてもよい。
また、図２に示すように、センサフィードバック・モジュール２１０は、センサデータに基づくデータを電極回路コントローラ２１１に送信し、電極回路コントローラ２１１は静電チャック１０４における極性領域２１２（Ｐ１／Ｐ２）を制御する。詳細に関しては後述するが、半導体ウエハ１０６の均一なチャック及びデチャックが容易になるように、極性領域２１２を所定のパターンで配置するようにしてもよい。また、詳細に関しては後述するが、電極回路コントローラ２１１は、受信したデータを用いて、１つ又は複数の極性領域２１２（Ｐ１及び／又はＰ２）を調節し、静電チャック１０４と半導体ウエハ１０６との間の静電力を低下させることにより半導体ウエハ１０６のデチャックを容易にするようにしてもよい。
図３Ａは、一実施形態において、空気圧センサを備える空気圧リフトピンを示す概略図である。この図に示すように、空気圧シリンダー２０４は、リフトピン２０３を備え、導入管３０１を通って空気が流入する。空気圧センサ２０５は、空気圧シリンダー２０４に接続され、ピストン３０２の下のシリンダー内部の空気圧（たとえば、ｐｓｉ単位で）を測定する。空気圧センサ２０５は、空気圧シリンダー２０４の下に配置される。ただし、この位置は例示に過ぎない。別の実施形態において、空気圧センサ２０５を、空気圧シリンダー２０４の側面に配置するようにしてもよいし、あるいは、導入管３０１に接続させるようにしてもよい。リフトピン２０３が半導体ウエハに接している場合には、ピストン３０２の下のシリンダー２０４内部の空気圧（及び、導入管３０１内部の空気圧）は、静電チャックと半導体ウエハとの間の静電力に左右される。また、この図に示すように、空気圧センサ２０５は、空気圧の測定値を、ここでは図示しないが図２に関連して上述したセンサフィードバック・モジュールに送信する。
図３Ｂは、一実施形態において、圧電センサを備える空気圧リフトピンを示す概略図である。この図に示すように、空気圧シリンダー２０４は、リフトピン２０３を備え、導入管３０１を通って空気が流入する。圧電センサ２０５（たとえば、圧電材料で構成されるセンサ）は、空気圧シリンダー２０４に接続され、ピストン３０２の下のシリンダー内部の空気圧（たとえば、ｐｓｉ単位で）を測定する。圧電センサ２０５は、空気圧シリンダー２０４の下に配置される。ただし、この位置は例示に過ぎない。別の実施形態において、圧電センサ２０５を、空気圧シリンダー２０４の側面に配置するようにしてもよいし、あるいは、導入管３０１に接続させるようにしてもよい。リフトピン２０３が半導体ウエハに接している場合には、ピストン３０２の下のシリンダー２０４内部の空気圧（及び、導入管３０１内部の空気圧）は、静電チャックと半導体ウエハとの間の静電力に左右される。また、この図に示すように、圧電センサ２０５は、空気圧の測定値を、ここでは図示しないが図２に関連して上述したセンサフィードバック・モジュールに送信する。
上述したセンサは例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。したがって、別の実施形態において、センサは、歪ゲージやその他適当な代わりのセンサでもよい。
図４Ａは、一実施形態において、空気圧シリンダーの斜視図を示す図である。この図に示すように、空気圧シリンダー２０４は、絶縁層又は誘電体層４０１の下に導電層４０２を備える静電チャック１０４の下に配置される。半導体ウエハ１０６は、静電チャック１０４に把持される。一実施形態において、導電層４０２は、アルミニウム又は銅等の金属から形成されるものでもよく、また、絶縁層又は誘電体層４０１は、アルミナ（酸化アルミニウム）、石英、若しくはイットリウム等の材料又はセラミック材料から成形されるものでもよい。ただし、別の実施形態において、同様の特性を有する他の材料を用いるようにしてもよい。
図４Ｂは、一実施形態において、空気圧シリンダーの断面図を示す図である。この図に示すように、空気圧シリンダー２０４は、導入管４０３から流入する圧縮ガスを用いて、静電チャック１０４内の穴を通してリフトピン２０３を持ち上げて、リフトピン２０３を半導体ウエハ１０６に接触させる。図４Ａに示すように、静電チャック１０４は、絶縁層又は誘電体層４０１の下に導電層４０２を備える。一実施形態において、ガスとして、単純に空気を用いることができるが、別の実施形態において、他の適当なガス（たとえば、不活性ガス）を用いるようにしてもよい。また、一実施形態において、リフトピン２０３は、導電層４０２と同様の導電材料（たとえば、アルミニウム）から形成されるものでもよい。
図５は、別の実施形態において、リフトピン群とセンサピンとを示す図である。この図に示すように、静電チャック１０４は、絶縁層又は誘電体層４０１の下に導電層４０２を備える。３本のリフトピン２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃは、各々、静電チャック１０４を貫通して、対応するリフトアセンブリ４０３ａ、４０３ｂ及び４０３ｃに接続される。リフトアセンブリ４０３ａ、４０３ｂ及び４０３ｃは、以下の図を参照して説明するような（図示しない）ピンリフター・ヨークに各々接続される。前述した空気圧シリンダーと異なり、これらのリフトアセンブリの各々は、対応するセンサに連結されない。センサピン５０１は、図３に示すリフトピンと同様に、半導体ウエハと静電チャック１０４との間の静電力を測定する。センサピン５０１も、また、導電層４０２と同様の導電材料（たとえば、アルミニウム）から形成されるものでもよい。さらに、別の実施形態において、センサピン５０１を、空気圧センサ、圧電センサ、歪ゲージ等のセンサと連結するようにしてもよい。
図６は、一実施形態において、１つの空気圧シリンダーに接続可能なリフトピン群を示す図である。この図に示すように、３本のリフトピン２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃは、各々、対応するリフトアセンブリ４０３ａ、４０３ｂ及び４０３ｃに接続される。これらのリフトアセンブリは、各々、ピンリフター・ヨーク５０２に接続され、ピンリフター・ヨーク５０２は、図示しない空気圧シリンダーによってスポーク５０３ａ及び５０３ｃ（第３のスポークは図示されていない）から上方に持ち上げられる。同様に、リフトピンが貫通する静電チャックもこの図には図示されていない。一実施形態において、この図に示すピンリフター・ヨーク５０２を、図５に示すリフトピン２０３ａ、２０３ｂ及び２０３ｃと共に用いるようにしてもよい。
別の実施形態において、センサピンを、ピンリフター・ヨークに接続されるというよりむしろ自己の空気圧シリンダーを備えるリフトピンと共に用いるようにしてもよい。ただし、この実施形態では、リフトピンの空気圧シリンダーは対応するセンサを備えず、センサはセンサピンのみである。
図７は、一実施形態において、リフトピン用の穴（又は通路）の周囲にパターン化した極性領域が形成された複数のゾーンを備えるシステムを示す概略図である。ここで用いられる「穴の周囲」という用語は、穴の近傍に、穴に隣接して、穴の全周に、穴の一部の周囲に、又は、穴を中心として、パターン化した極性領域が配置されることを意味する。ただし、「中心」は、正確な中心を意味するのではなく、リフトピンの穴又は通路の中心のまわりを意味する。この図に示すように、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーンを備え、各ゾーンはリフトピン用の穴を中心として形成される。したがって、穴７０４ａを中心とするゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１ａを含み、極性領域７０１ａは、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３ａから誘電体領域７０２ａにより分離される。同様に、穴７０４ｂの周囲のゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１ｂを含み、極性領域７０１ｂは、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３ｂから誘電体領域７０２ｂにより分離される。また、穴７０４ｃの周囲のゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１ｃを含み、極性領域７０１ｃは、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３ｃから誘電体領域７０２ｃ（Ｄｉ）により分離される。ここで、各極性領域は、印加電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）の作用によりその極性（たとえば、正の極性又は負の極性）を獲得する。したがって、たとえば、極性領域７０３ａは、Ｐ１回路を介して印加電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を受ける埋め込み導電層（又は電極パターン）を備えるものでもよい。また、極性領域７０１ａは、Ｐ２回路を介して印加電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を受ける埋め込み導電層（又は電極パターン）を備えるものでもよい。
一実施形態において、Ｐ１極性を有する極性領域の総表面積とＰ２極性を有する極性領域の総表面積とをほぼ等しくするようにしてもよい。半導体ウエハを把持又はチャックする際に、これら総表面積の各々に同じ電圧を印加して、反りを防止するようにしてもよい。ただし、別の実施形態において、Ｐ１極性を有する極性領域の総表面積とＰ２極性を有する極性領域の総表面積とを異ならせるとともに、これら総表面積の各々に異なる電圧を印加するようにしてもよい。
別の実施形態において、静電チャックをバイポーラ（双極性）ではなくユニポーラ（単極性）としてもよい。このような実施形態において、極性Ｐ２を有する極性領域が存在しないものでもよい。したがって、たとえば、１つのゾーン内の極性領域７０１ａ及び７０３ａを両方とも極性Ｐ１を有する領域とする一方で、誘電体領域７０２ａに分離されるとともに、絶縁層又は誘電体層４０１に形成されたリフトピン７０４ａ用の穴を中心として又は穴の周囲に形成されるものでもよい。
図８は、一実施形態において、センサピンとリフトピン用の穴を中心として、又は、穴の周囲に、パターン化した極性領域が形成された複数のゾーンとを備えるシステムを示す概略図である。図８の大部分は図７と同一である。すなわち、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーンを備え、各ゾーンはリフトピン用の穴の周囲に形成される。したがって、穴７０４ａの周囲のゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１ａを含み、極性領域７０１ａは、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３ａから誘電体領域７０２ａにより分離される。同様に、穴７０４ｂの周囲のゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１ｂを含み、極性領域７０１ｂは、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３ｂから誘電体領域７０２ｂにより分離される。また、穴７０４ｃの周囲のゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１ｃを含み、極性領域７０１ｃは、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３ｃから誘電体領域７０２ｃ（Ｄｉ）により分離される。
さらに、図８に、上述したようなセンサピン用の穴８０５を示す。したがって、図５Ｂに示すピンリフター・ヨークを有する実施形態やリフトピンの空気圧シリンダーが対応するセンサを持たない実施形態で図８の構成を利用可能である。
図９は、一実施形態において、リフトピン用の穴を中心として、又は、穴の周囲に、極性領域を形成する別のパターンを備えるシステムを示す概略図である。この図に示すように、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーン、すなわち、ゾーン１、ゾーン２及びゾーン３を備える。この例でも、各ゾーンはリフトピン用の穴の周囲に形成される。したがって、穴７０４の周囲のゾーンは、電気極性Ｐ１（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１を含み、極性領域７０１は、反対の電気極性Ｐ２を有する別の極性領域７０３から誘電体領域７０２により分離される。上述の実施形態では極性領域が半円状であるのに対して、この実施形態では極性領域がリング状である。
図１０は、一実施形態において、リフトピン用の穴の周囲に極性領域を形成するさらに別のパターンを備えるシステムを示す概略図である。この図に示すように、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーンを備え、各ゾーンはリフトピン用の穴の周囲に形成される。したがって、穴７０４の周囲のゾーンは、電気極性Ｐ１（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１を含み、極性領域７０１は、反対の電気極性Ｐ２を有する別の極性領域７０３から誘電体領域７０２により分離される。さらに、別の極性領域７０３は、誘電体領域１００１により、極性Ｐ１を有するまた別の極性領域１００２から分離される。図８〜図１０等に示す幾何学的パターンの代わりに、別の幾何学的パターンとしてもよい。すなわち、これらの図に示す幾何学的パターンは例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。
図示した上述の実施形態では、誘電体層４０１は３つのゾーンを備えるものであったが、別の実施形態において、２つのゾーンだけ、又は、４つ、５つ、６つ又はそれ以上のゾーンを備えるものでもよい。一般に、ゾーンの数は、リフトピンの数によって決まるが、リフトピンの数よりもゾーンの数が少ない実施形態やリフトピンの数よりもゾーンの数が多い実施形態も可能である。
図１１Ａは、一実施形態において、２つの極性領域を形成するシステムを示す概略図である。この図に示すように、半導体ウエハ１０６は、静電チャック１０４の絶縁層又は誘電体層４０１により把持される。絶縁層又は誘電体層４０１の内部に、「電極パターン」とも称される２つの埋め込み導電層１１０１ａ及び１１０１ｂが形成される。たとえば、共有米国特許第7,525,787号参照。これらの埋め込み導電層は、タングステン等の金属から形成可能であるが、別の実施形態において、（銅等の他の金属を含む）他の適当な材料を用いるようにしてもよい。一実施形態において、絶縁層又は誘電体層４０１の厚さＡは、約0.02〜0.06インチ（0.508〜1.524ｍｍ）の範囲でもよく、埋め込み導電層１１０１ａ及び１１０１ｂの厚さＢは、0.0001〜0.0005インチ（0.00254〜0.0127ｍｍ）の範囲でもよい。
また、図１１Ａに示すように、各埋め込み層は、半導体ウエハと静電チャックとの間の静電力に寄与する（たとえば、正の極性又は負の極性の）極性領域を形成する対応回路に接続される。したがって、埋め込み導電層１１０１ａはＰ１（極１）回路２１２ａに接続され、また、埋め込み導電層１１０１ｂはＰ２（極２）回路２１２ｂに接続される。図１１Ａは、静電チャック１０４と半導体ウエハ１０６とに交差する左側のＳ字状の線で示すように、図示及び説明の便宜上、一部を切り取った図である。切り取る前の構造において、誘電体層４０１がさらに別の埋め込み導電層を備えるものでもよい。
図１１Ｂは、一実施形態において、誘電体層の回路を用いて２つの極性領域を形成するシステムを示す概略図である。この図に示すように、半導体ウエハ１０６は、静電チャック１０４の絶縁層又は誘電体層４０１により把持される。絶縁層又は誘電体層４０１の内部に、２つの埋め込み導電層１１０１ａ及び１１０１ｂが形成される。さらに、絶縁層又は誘電体層４０１の内部に、２つの電気的接続１１０２ａ及び１１０２ｂが形成される。電気的接続１１０２ａは、（たとえば、誘電体層４０１に形成された穴を介して）埋め込み導電層１１０１ａをＰ１（極１）回路２１２ａに接続し、極性領域（たとえば、正の極性又は負の極性）を形成する。同様に、電気的接続１１０２ｂは、（たとえば、誘電体層４０１に形成された穴を介して）埋め込み導電層１１０１ｂをＰ２（極２）回路２１２ｂに接続し、極性領域（たとえば、正の極性又は負の極性）を形成する。図１１Ｂも、静電チャック１０４と半導体ウエハ１０６とに交差する左側のＳ字状の線で示すように、図示及び説明の便宜上、一部を切り取った図である。切り取る前の構造において、誘電体層４０１がさらに別の埋め込み導電層を備えるものでもよい。
図１１Ｂに示すような埋め込み導電層及び電気的接続を備える誘電体層は、既存の微細加工又は微細製造技術を用いて製造可能である。
図１２は、一実施形態において、リフトピン用の穴の周囲にパターン化した極性領域が形成された複数のゾーンを備えるシステムの断面図を示す概略図である。この図に示すように、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーンを備え、各ゾーンはリフトピン用の穴の周囲に形成される。したがって、穴７０４の周囲のゾーンは、電気極性Ｐ２（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１を含み、極性領域７０１は、反対の電気極性Ｐ１を有する別の極性領域７０３から誘電体領域７０２により分離される。
断面図１２０１は、絶縁層又は誘電体層４０１を、その回路とこの層を貫通するリフトピン２０３のうちの２つと共に示す。リフトピンは、各々、対応する空気圧シリンダー２０４を備える。断面図１２０１に示すように、Ｐ１回路２１２ａは極性領域７０３に接続され、Ｐ２回路２１２ｂは極性領域７０１に接続される。前述したように、各極性領域は、タングステン等の材料から形成され、回路に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加する際に領域の極性（正の極性又は負の極性）を形成する埋め込み導電層を備える。
図１３は、一実施形態において、リフトピン用の穴の周囲にパターン化した極性領域が形成された複数のゾーンを備えるシステムの電気回路を示す概略図である。この図に示すように、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーンを備え、各ゾーンはリフトピン用の穴の周囲に形成される。したがって、穴７０４の周囲のゾーンは、電気極性Ｐ１（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１を含み、極性領域７０１は、反対の電気極性Ｐ２を有する別の極性領域７０３から誘電体領域７０２により分離される。さらに、別の極性領域７０３は、誘電体領域１００１により、極性Ｐ１を有するまた別の極性領域１００２から分離される。絶縁層又は誘電体層４０１は、さらに、センサピン５０１用の穴を備える。この図に示すように、Ｐ１回路２１２ａは極性領域７０１及び１００１に接続され、Ｐ２回路２１２ｂは極性回路７０３に接続される。前述したように、各極性領域は、タングステン等の材料から形成され、回路に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加する際に領域の極性（正の極性又は負の極性）を形成する埋め込み導電層を備える。
図１４は、一実施形態において、リフトピン用の穴の周囲にパターン化した極性領域が形成された複数のゾーンを備えるシステムの別の電気回路を示す概略図である。この図に示すように、静電チャックの絶縁層又は誘電体層４０１は３つのゾーンを備え、各ゾーンはリフトピン用の穴の周囲に形成される。したがって、穴７０４の周囲のゾーンは、電気極性Ｐ１（たとえば、正の極性又は負の極性）を有する極性領域７０１を含み、極性領域７０１は、反対の電気極性Ｐ２を有する別の極性領域７０３から誘電体領域７０２により分離される。さらに、別の極性領域７０３は、誘電体領域１００１により、極性Ｐ１を有するまた別の極性領域１００２から分離される。
この図に示すように、２１２（ＰＩＮ−１）におけるＰ１回路は極性領域７０１及び１００１に接続され、２１２におけるＰ２回路は極性回路７０３に接続される。各ゾーンは、それぞれ対応するＰ１−Ｐ２回路、たとえば、ＰＩＮ−１、ＰＩＮ−２及びＰＩＮ−３を有する。この回路構成は、１つのＰ１回路と１つのＰ２回路とが３つのゾーンすべてに接続される図１３の回路構成とは異なる。図１３の回路構成では、別々のゾーンのＰ１領域に別々の電圧を印加することはできない。これに対して、図１４に示す回路構成では、たとえば、第１のゾーンのＰ１、第２のゾーンのＰ１及び第３のゾーンのＰ１にそれぞれ異なる電圧を印加することが可能である。
図１５は、一実施形態において、センサピンを有する静電チャックを備える処理チャンバ内で半導体ウエハを処理するプロセスを示すフローチャート図である。プロセスコントローラの観点から、このプロセスを説明する。ここで、プロセスコントローラは、一実施形態において、Linux（登録商標）又はWindows（登録商標）オペレーティングシステムのｘ８６プロセッサ・プラットフォーム上で実行されるアプリケーションプログラムを備えるものでもよい。
プロセスの工程１５０１で、プロセスコントローラは、処理チャンバ内において、前述したように各々リフトピンの周囲に形成された極性領域のパターンを含む複数のゾーンを備える静電チャック上に半導体ウエハを載置する。工程１５０２で、プロセスコントローラは、ゾーン内の極性領域の１つまたは複数に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加することにより、半導体ウエハを静電チャックに固定する。次に、工程１５０３で、プロセスコントローラは、プラズマを発生させ、発生したプラズマを用いて、基板をエッチングする、基板上に材料を蒸着させる、又は、その他の半導体製造作業を行なうことにより、半導体ウエハを処理する。
工程１５０４で、プロセスコントローラは、処理を終了する。工程１５０５で、プロセスコントローラは、リフトピンを用いた静電チャックからの半導体ウエハの持ち上げを開始する。次に、工程１５０６で、プロセスコントローラは、上述したセンサピンを用いて、半導体ウエハと静電チャックとの間の静電力を測定する。工程１５０７で、プロセスコントローラは、センサピンの測定結果に基づいて、リフトピンの上向きの力（たとえば、空気圧）を調整する。
図１６は、一実施形態において、センサピンを有する静電チャックを備える処理チャンバ内で半導体ウエハを処理する別のプロセスを示すフローチャート図である。プロセスの工程１６０１で、プロセスコントローラは、処理チャンバ内において、前述したように各々リフトピンの周囲に形成された極性領域のパターンを含む複数のゾーンを備える静電チャック上に半導体ウエハを載置する。工程１６０２で、プロセスコントローラは、ゾーン内の極性領域の１つまたは複数に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加することにより、半導体ウエハを静電チャックに固定する。次に、工程１６０３で、プロセスコントローラは、プラズマを発生させ、発生したプラズマを用いて、基板をエッチングする、基板上に材料を蒸着させる、又は、その他の半導体製造作業を行なうことにより、半導体ウエハを処理する。
工程１６０４で、プロセスコントローラは、処理を終了し、極性領域に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加することによりデチャックを開始する。このような電圧の印加は図１５に示すプロセスでは実行されない。このようなデチャック電圧に関しては、米国特許第5,612,850号に記載されている。次に、図１６に示すプロセスの工程１６０５で、リフトピンを用いた静電チャックからの半導体ウエハの持ち上げを開始する。次に、工程１６０６で、プロセスコントローラは、上述したセンサピンを用いて、半導体ウエハと静電チャックとの間の静電力を測定する。工程１６０７で、プロセスコントローラは、センサピンの測定結果に基づいて、リフトピンの上向きの力（たとえば、空気圧）及び／又はデチャック電圧を調整する。
図１７は、一実施形態において、リフトピンと１対１に対応するセンサを有する静電チャックを備える処理チャンバ内で半導体ウエハを処理するプロセスを示すフローチャート図である。プロセスコントローラの観点から、このプロセスを説明する。ここで、プロセスコントローラは、一実施形態において、Linux（登録商標）又はWindows（登録商標）オペレーティングシステムのｘ８６プロセッサ・プラットフォーム上で実行されるアプリケーションプログラムを備えるものでもよい。
プロセスの工程１７０１で、プロセスコントローラは、処理チャンバ内において、前述したように各々リフトピンの周囲に形成された極性領域のパターンを含む複数のゾーンを備える静電チャック上に半導体ウエハを載置する。工程１７０２で、プロセスコントローラは、ゾーン内の極性領域の１つまたは複数に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加することにより、半導体ウエハを静電チャックに固定する。次に、工程１７０３で、プロセスコントローラは、プラズマを発生させ、発生したプラズマを用いて、基板をエッチングする、基板上に材料を蒸着させる、又は、その他の半導体製造作業を行なうことにより、半導体ウエハを処理する。
工程１７０４で、プロセスコントローラは、処理を終了する。工程１７０５で、プロセスコントローラは、リフトピンを用いた静電チャックからの半導体ウエハの持ち上げを開始する。次に、工程１７０６で、プロセスコントローラは、前述したようにリフトピンと１対１に対応するセンサを用いて、半導体ウエハと静電チャックとの間の静電力を測定する。工程１７０７で、プロセスコントローラは、センサの測定結果に基づいて、リフトピンの上向きの力（たとえば、空気圧）を調整する。
図１８は、一実施形態において、リフトピンと１対１に対応するセンサを有する静電チャックを備える処理チャンバ内で半導体ウエハを処理する別のプロセスを示すフローチャート図である。プロセスの工程１８０１で、プロセスコントローラは、処理チャンバ内において、前述したように各々リフトピンの周囲に形成された極性領域のパターンを含む複数のゾーンを備える静電チャック上に半導体ウエハを載置する。工程１８０２で、プロセスコントローラは、ゾーン内の極性領域の１つまたは複数に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加することにより、半導体ウエハを静電チャックに固定する。次に、工程１８０３で、プロセスコントローラは、プラズマを発生させ、発生したプラズマを用いて、基板をエッチングする、基板上に材料を蒸着させる、又は、その他の半導体製造作業を行なうことにより、半導体ウエハを処理する。
工程１８０４で、プロセスコントローラは、処理を終了し、１つ又は複数の極性領域に電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）を印加することによりデチャックを開始する。このような電圧の印加は図１７に示すプロセスでは実行されない。次に、図１８に示すプロセスの工程１８０５で、リフトピンを用いた静電チャックからの半導体ウエハの持ち上げを開始する。次に、工程１８０６で、プロセスコントローラは、前述したようにリフトピンと１対１に対応するセンサを用いて、半導体ウエハと静電チャックとの間の静電力を測定する。工程１８０７で、プロセスコントローラは、センサの測定結果に基づいて、極性領域におけるデチャック電圧を調整する。次に工程１８０８で、プロセスコントローラは、センサの測定結果に基づいて、リフトピンの上向きの力（たとえば、空気圧）を調整する。
図１８で説明したプロセスは、印加電圧（たとえば、直流電圧すなわちＤＣ電圧）及びリフトピンと１対１に対応するセンサの両方を用いて、半導体ウエハを静電チャックから分離させている。電圧の印加及びリフトピンの上向きの力をゾーンごとに変化させ、静電力がリフトピンによる半導体ウエハに対する損傷を引き起こす可能性のある位置に関して「ピンポイント」調整を行なうようにしてもよい。
別の実施形態において、１つ又は複数の極性領域に印加される電圧（大きさ及び時間）は、所定の式に基づくものでもよい。この式は、ウエハ上で実施されると考えられる処理に基づいて定義されるものでもよい。たとえば、特定の種類のエッチングレシピが想定される場合に、所定の予期デチャック電圧及び持続時間を適用するようにしてもよい。一実施形態において、チャック上に導電パターンを配置することにより（すなわち、極性領域を定義することにより）、持ち上げ点におけるデチャックをより効果的に実施することができる。
上述した実施形態を念頭において、本発明は、コンピュータシステム内に記憶されるデータが関与する様々なコンピュータ実施操作を採用するようにしてもよい。これらの操作は、物理量の物理的な操作を必要とする作業である。必ずではないが、通常、これらの量は、記憶、移動、結合、比較及びその他の操作が可能な電気信号や磁気信号の形態をとる。さらに、多くの場合、実施される操作は、生成、特定、判定又は比較等の観点から説明される。
本発明の一部を形成する上述した操作は、いずれも、機械操作としても有用である。本発明は、また、これらの操作を実施するデバイスまたは装置に関する。装置は、上述したキャリアネットワーク等の必要な目的のために特別に構成されるものでもよいし、あるいは、コンピュータに格納されるコンピュータプログラムによって選択的に起動される又は構成される汎用コンピュータでもよい。具体的には、様々な汎用機を、本明細書の記載に従って書かれたコンピュータプログラムと共に用いるものでもよいし、必要な操作を実行するための専用装置を構成するほうがより便利な場合もある。
本発明を、コンピュータ読み取り可能な媒体上のコンピュータ読み取り可能なコードとして実現するようにしてもよい。コンピュータ読み取り可能な媒体は、後にコンピュータシステムによって読み取り可能なデータを記憶できる任意のデータ記憶装置である。コンピュータ読み取り可能な媒体の例としては、ハードディスクドライブ、ネットワーク接続ストレージ（ＮＡＳ：network attached storage）、リード・オンリ・メモリ、ランダム・アクセス・メモリ、ＣＤ−ＲＯＭ、ＣＤ−Ｒ、ＣＤ−ＲＷ、ＤＶＤ、フラッシュメモリ、磁気テープ並びにその他の光学的及び非光学的データ記憶装置が挙げられる。コンピュータ読み取り可能な媒体をネットワーク結合コンピュータシステム上で分配して、コンピュータ読み取り可能なコードを分散して格納及び実行するようにしてもよい。
以上、理解を助ける目的で実施形態を詳細に説明したが、添付の特許請求の範囲内で変更及び変形が可能であることは明らかである。たとえば、別の実施形態において、静電チャックをバイポーラやユニポーラでなくトリポーラ（三極性）としてもよい（たとえば、極性領域は、正の極性又は負の極性に加えて大きさにも関連付けられるものでもよい）。したがって、上述した実施形態は例示に過ぎず、何ら本発明を限定するものではない。本発明は、上述した詳細に限定されるものではなく、添付の特許請求の範囲及びその等価の範囲内で変形可能である。
Claims (28)
- 静電チャック及びデチャックを行なう装置であって、
複数のゾーンを備える静電チャックであって、各ゾーンは、基板の底面に接触するリフトピンの周囲に１つ又は複数の極性領域を含む、静電チャックと、
前記リフトピンを制御する１つ又は複数のコントローラと、
前記極性領域を制御する１つ又は複数のコントローラと、
を備える装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
前記リフトピンが、さらに空気圧シリンダを備える、装置。 - 請求項２に記載の装置であって、
各リフトピンが、別々のセンサに関連付けられる、装置。 - 請求項３に記載の装置であって、
前記センサが、前記リフトピン用のコントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 請求項４に記載の装置であって、
１つのコントローラが、すべてのリフトピンに接続される、装置。 - 請求項４に記載の装置であって、
別々のコントローラが、各リフトピンに接続される、装置。 - 請求項６に記載の装置であって、
前記センサが、前記リフトピン用のコントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 請求項３に記載の装置であって、
１つのコントローラが、すべての前記極性領域に接続される、装置。 - 請求項８に記載の装置であって、
前記センサが、前記極性領域用のコントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 請求項３に記載の装置であって、
別々のコントローラが、各極性領域に接続される、装置。 - 請求項１０に記載の装置であって、
前記センサが、各極性領域用の各コントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 請求項１に記載の装置であって、
さらに、センサピンを備える、装置。 - 請求項１２に記載の装置であって、
前記センサピンが、前記リフトピン用のコントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 請求項１３に記載の装置であって、
１つのコントローラが、すべての極性領域に接続される、装置。 - 請求項１４に記載の装置であって、
前記センサピンが、前記極性領域用のコントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 請求項１３に記載の装置であって、
別々のコントローラが、各極性領域に接続される、装置。 - 請求項１６に記載の装置であって、
前記センサピンが、各極性領域用の各コントローラにフィードバックを提供する、装置。 - 集積回路を製造するための基板を処理する自動化された方法であって、
処理チャンバ内で静電チャック上に前記基板を載置する工程であって、前記静電チャックが複数のゾーンを備え、各ゾーンが、空気圧で動くリフトピンの周囲に１つ又は複数の極性領域を含む、工程と、
前記１つ又は複数の極性領域に電圧を印加することによって、前記静電チャックに前記基板を固定する工程と、
前記基板を処理する工程と、
前記処理の操作を終了する工程と、
前記１つ又は複数のゾーンの前記１つ又は複数の極性領域に別の電圧を印加して、デチャックを開始させる工程と、
１つ又は複数のリフトピンを前記基板の底面に接触させる工程と、
センサを用いて、前記基板と前記静電チャックとの間の静電力を測定する工程と、を備える方法。 - 請求項１８に記載の方法であって、さらに、
１つ又は複数のリフトピンの空気圧を調整する工程を備える、方法。 - 請求項１８に記載の方法であって、さらに、
１つ又は複数のゾーンの１つ又は複数の極性領域の電圧を調整する工程を備える、方法。 - 請求項１８に記載の方法であって、
前記基板を処理する工程が、プラズマを発生させ、前記発生したプラズマを用いて、
前記基板をエッチングする、
前記基板上に材料を蒸着させる、又は、
他の半導体製造作業を行なう、工程を備える、方法。 - 半導体ウエハを処理するチャンバであって、
基板を支持するように構成される静電チャックであって、基板が存在する場合に前記基板に係合するリフトピンを収容する複数の穴を有し、前記複数の穴の各々の少なくとも一部を囲むように構成される複数の極性領域を含む静電チャックを備える、チャンバ。 - 請求項２２に記載のチャンバであって、
前記複数の極性領域の各々が、幾何学的パターンと、前記幾何学的パターンに接続される電圧源とを有する、チャンバ。 - 請求項２２に記載のチャンバであって、
前記複数の極性領域の各々が、同じ電圧に接続される、チャンバ。 - 請求項２２に記載のチャンバであって、
前記複数の極性領域の各々が、異なる電圧に接続される、チャンバ。 - 請求項２２に記載のチャンバであって、
前記複数の極性領域の各々が、ゾーンを規定し、各ゾーンが電圧源に接続される、チャンバ。 - 請求項２２に記載のチャンバであって、
前記静電チャックが、
金属ベースと、
前記金属ベース上に配置される誘電体層であって、前記基板の支持面を規定する誘電体層と、
前記誘電体層内に配置される、導電金属から形成される幾何学的パターンと、
前記導電材料に電圧を印加する回路であって、前記誘電体層内に配置される回路と、を備えるチャンバ。 - 請求項２７に記載のチャンバであって、
前記穴が、前記金属ベースと前記誘電体層とを貫通するように形成される、チャンバ。
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