JP2694668B2 - 基板保持装置 - Google Patents

基板保持装置

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JP2694668B2
JP2694668B2 JP1136866A JP13686689A JP2694668B2 JP 2694668 B2 JP2694668 B2 JP 2694668B2 JP 1136866 A JP1136866 A JP 1136866A JP 13686689 A JP13686689 A JP 13686689A JP 2694668 B2 JP2694668 B2 JP 2694668B2
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正文 田辺
正志 菊池
俊雄 林
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日本真空技術株式会社
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Description

【発明の詳細な説明】 (産業上の利用分野) 本発明は、ドライエッチング装置、プラズマCVD装
置、スパッタリング装置、イオン注入装置等の半導体製
造装置に使用される基板保持装置に関する。
(従来の技術) 従来、上記の半導体製造装置に於いて、半導体基板
を、真空室内に設けた水冷電極の前面に取付けた静電チ
ャック電極に保持させ、該基板を冷却し乍らこれにエッ
チング等の処理を施すことが行なわれている。
該静電チャック電極は、例えばSi等の半導体を合成樹
脂等の絶縁体で覆った構成を有し、これを水冷電極の前
面に機械的に押しつけるか、真空グリス或は有機系接着
剤などにより該前面に固定している。
(発明が解決しようとする課題) 該静電チャック電極を機械的に水冷電極へ押しつけた
場合、両電極間に多少とも空間が生じ、また接着剤等で
固定した場合には熱伝導率の悪い接着剤等が介在するの
で、いずれの場合も両電極間の熱交換効率が悪く、静電
チャック電極上の基板の冷却効率が良くない欠点があ
る。更に、接着剤等を使用した場合、真空中へ接着剤等
からガスが放出されるので、例えばドライエッチング等
の半導体製造プロセスに於いては放出ガスが不純物とし
て悪影響を及ぼす上にプラズマからの熱によって接着剤
等が剥離する不都合があった。
本発明は、上記の欠点、不都合を解決し、基板の良好
な冷却が得られると共に放出ガスが少なくしかも熱的に
安定して固着出来る基板保持装置を提供することを目的
とするものである。
(課題を解決するための手段) 本発明では、真空室内に設けた水冷電極の前面に、静
電チャック電極を介して基板を静電吸着するようにした
ものに於いて、該静電チャック電極を、2枚のセラミッ
ク絶縁基板の間に導電パターンを介在させると共に両セ
ラミック絶縁基板を貫通する冷却ガス導入孔を設けて一
体に焼結して形成し、これを金属ボンディングにより該
水冷電極の前面に一体に取付けすることにより、前記目
的を達成するようにした。
この場合、前記セラミック基板をAl2O3で作成すると
共に前記水冷電極をAlで作成し、該セラミック基板の背
面にCrの層とCuの層を順次形成したのち更にInの層を形
成し、該水冷電極の前面にInの層を形成し、該セラミッ
ク基板の背面を水冷電極の前面に低温の加熱により金属
ボンディングすることが好ましい。
(作用) 静電チャック電極の導電パターンに高圧直流電圧を印
加し、該電極の板面に発生する静電気により処理される
べき基板を吸着する。該基板に例えばエッチングを施す
場合、冷却電極にカソードとなるように電圧を印加し、
該冷却電極と適当なアノードとの間にプラズマ放電を発
生させて真空室内の不活性ガスをイオン化し、基板に突
入するイオンによってエッチングが行なわれる。
基板はエッチングにより発熱するが、該基板を吸着す
る静電チャック電極は金属ボンディングによって冷却水
の循環する冷却電極に密着固定されているので、静電チ
ャック電極と冷却電極との間の熱交換効率が良く、しか
も静電チャック電極に貫通して設けられた冷却ガス導入
孔から基板に対して冷却ガスを吹き付け出来るので、発
熱する基板を冷たい静電チャック電極との接触と冷却ガ
スの吹き付けとによって低い温度に冷却することが出来
る。また、金属ボンディングによって取付けられた静電
チャック電極は、プラズマから熱が作用しても容易に剥
れることがなく、耐熱性も良好になり、水冷電極との間
の熱伝導性が大幅に向上し、前記冷却ガスと共に冷却電
極による冷却力が強力に作用するので、基板をより低温
に維持出来る。
(実施例) 本発明の実施例を図面第1図に基づき説明すると、同
図に於て符号(1)は真空室(2)の室壁(2a)に設け
たAl製の水冷電極、(3)は該水冷電極(1)の前面に
形成した凹部(4)内に取付固定された静電チャック電
極、(5)は該静電チャック電極(3)の静電気により
吸着され、ドライエッチング、或はプラズマCVDやスパ
ッタリングの成膜処理、或はイオン注入等の処理が施さ
れるシリコン等の基板を示す。
該水冷電極(1)は、その内部に冷却水が循環する冷
却空間(6)を備えると共に内部を貫通する冷却ガスの
流通孔(7)及び2本のリード線挿通孔(8a)(8b)を
備え、該リード線挿通孔(8a)(8b)にはセラミック絶
縁体からなる円筒(9)(9)を夫々嵌着した。
該静電チャック電極(3)は、前面のAl2O3等のセラ
ミック絶縁基板(10)の内面にCu、Al等を蒸着、塗布等
により2つの導電パターン(11a)(11b)を形成したの
ちこれを挟んでセラミック絶縁基板(12)を重ね、一体
に焼結し、更に、その背面から前面へと貫通する冷却ガ
ス導入孔(13)及び導電パターン(11a)(11b)へのリ
ード線の導孔(14a)(14b)を開孔して形成されるもの
で、水冷電極(1)の凹部(4)内に金属ボンディング
(15)により該静電チャック電極(3)を一体に取付け
固定した。その取付けに際して、水冷電極(1)の流通
孔(7)及びリード線挿通孔(8a)(8b)を、静電チャ
ック電極(3)の冷却ガス導入孔(13)及び導孔(14
a)(14b)に夫々合致させて取付けられる。
尚、静電チャック電極(3)のセラミック絶縁基板
(12)がAl2O3であり、水冷電極(1)がAl製である場
合、第4図示のように該セラミック絶縁基板(12)の背
面に、Crの層(12a)とCuの層(12b)を蒸着により順次
に形成したのち更に湿式メッキによりInの層(12c)を
形成し、水冷電極(1)の凹部(4)内にInの層(4a)
を湿式メッキで形成しておく。そして静電チャック電極
(3)を水冷電極(1)の凹部(4)に収めて両電極
(1)(3)に形成したInの層(4a)(12c)同士を対
向させ、約150℃以下の低温で両Inの層同士を融着させ
ることにより、両電極(1)(3)を強固に接着する金
属ボンディング(15)を行なうようにした。
(16)は、各導電パターン(11a)(11b)へスイッチ
(17a)(17b)とリード線(18a)(18b)を介して接続
される高圧直流電源である。
図示の装置をリアクティブイオンエッチング装置に使
用した場合の作動を説明すると、直流電源(16)から導
電パターン(11a)(11b)に直流高電圧を印加して静電
チャック電極(3)の前面に静電気を発生させ、そこに
真空室(2)内に運び込まれる基板(5)を静電吸着す
る。次いで流通孔(7)及び冷却ガス導入孔(13)から
冷却ガスを導入し、基板(5)と静電チャック電極
(3)との微少なすきまを介して真空室(2)内へと流
す。そして水冷電極(1)にエッチング電源から通電
し、アノードとの間にプラズマを発生させると、基板
(5)がスパッタエッチングされ、これに伴って基板
(5)が発熱するが、その熱の一部は静電チャック装置
(3)から金属ボンディング(15)を介して水冷電極
(1)へと流れ、残りの熱は冷却ガス導入孔(13)から
の冷却ガスにより奪われる。
冷却ガス圧を10Torr、静電チャック電極(3)への電
圧を2KVとし、エッチング電源のパワーを変化させ乍
ら、リアクティブイオンエッチングを行なったところ、
基板(5)の上面の温度及び静電チャック電極(3)の
前面の温度は、夫々第2図の曲線A及びBで示すように
わずかに30℃を越えるだけで、高い冷却効率が得られ
た。尚、冷却ガスの圧力を変えた場合の基板(5)の温
度変化は第3図の曲線Cで示す通りであり、これによれ
ば、静電チャック電極(3)の電圧を一定に保った状態
で、冷却ガスの圧力を変えるだけで広い温度範囲の処理
を行なえることが分る。
(発明の効果) 以上のように本発明によるときは、2枚のセラミック
絶縁基板間に導電パターンを介在させて一体に焼結する
ことにより形成した静電チャック電極を、金属ボンディ
ングにより水冷電極に取付けしたので、放出ガスが少な
く不純物を混入させずに基板の処理を行なえ、両電極間
の熱交換効率が向上し、取付けの耐久性も良く、静電チ
ャック電極を貫通して冷却ガスのガス導入孔を設けるよ
うにしたので、静電吸着された基板を水冷電極による冷
却と共に冷却ガスによっても冷却することが出来、熱に
より損傷し易い基板を安全に処理することが出来る等の
効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の実施例の截断側面図、第2図は基板と
静電チャック電極の温度変化の線図、第3図は冷却ガス
圧の変化に基づく基板の温度変化の線図、第4図は金属
ボンディングの拡大断面図である。 (1)…水冷電極、(2)…真空室、(3)…静電チャ
ック電極、(5)…基板、(10)(12)…セラミック絶
縁基板、(11a)(11b)…導電パターン、(13)…冷却
ガス導入孔、(15)…金属ボンディング
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H01L 21/3065 H01L 21/302 B

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空室内に設けた水冷電極の前面に、静電
    チャック電極を介して基板を静電吸着するようにしたも
    のに於いて、該静電チャック電極を、2枚のセラミック
    絶縁基板の間に導電パターンを介在させると共に両セラ
    ミック絶縁基板を貫通する冷却ガス導入孔を設けて一体
    に焼結して形成し、これを金属ボンディングにより該水
    冷電極の前面に一体に取付けしたことを特徴とする基板
    保持装置。
  2. 【請求項2】前記セラミック基板をAl2O3で作成すると
    共に前記水冷電極をAlで作成し、該セラミック基板の背
    面にCrの層とCuの層を順次形成したのち更にInの層を形
    成し、該水冷電極の前面にInの層を形成し、該セラミッ
    ク基板の背面を水冷電極の前面に低温の加熱により金属
    ボンディングすることを特徴とする請求項1に記載の基
    板保持装置。
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