JP3021217B2

JP3021217B2 - 静電チャック

Info

Publication number: JP3021217B2
Application number: JP35470992A
Authority: JP
Inventors: 賢治石川; 光明小美野; 忠三井
Original assignee: Tokyo Electron Ltd
Current assignee: Tokyo Electron Ltd
Priority date: 1992-12-17
Filing date: 1992-12-17
Publication date: 2000-03-15
Anticipated expiration: 2015-03-15
Also published as: JPH06182645A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電チャックシートを
設けた静電チャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、処理装置においては、静電力
により被処理体をサセプタ上に吸着保持するための静電
チャックが採用されている。特に最近では、垂直なパタ
ーン形状と高い選択比を得るために、被処理体の反応表
面を低温化する低温処理方法が注目されているが、かか
る低温処理方法では、静電チャックは、被処理体の吸着
保持のみならず、被処理体の温度制御の面でも重要な役
割を果たすため、その構造に対する研究開発が進められ
ている。

【０００３】図９及び図１１に示すように、従来の静電
チャック１００は、例えばポリイミド樹脂製の静電チャ
ックシート１０１と、例えばアルミニウム製の円形サセ
プタ１０２とから構成されている。上記静電チャックシ
ート１０１は、一対のポリイミド樹脂フィルム１０３、
１０４を重ね合わせ、その中に銅箔などの薄い導電膜１
０５を封入してなるもので、上記サセプタ１０２の上面
の高台部分１０６に載置可能なように平坦な円形シート
状に形成されている。この静電チャック１００は、使用
時には、上記静電チャックシート１０１と被処理体Ｗ、
例えば半導体ウェハとの間に上記導電膜１０５を介して
電圧を印加し、両者の間に発生したクーロン力により上
記被処理体Ｗを吸着するように作用する。

【０００４】しかし、処理室などの真空雰囲気におい
て、上記静電チャック１００を用いて上記被処理体Ｗを
上記静電チャックシート１０１上に吸着保持すると、両
者の間に真空断熱層が形成されるので、上述のように被
処理体を低温処理する場合には、上記被処理体Ｗの反応
表面の温度制御に対する障害となるおそれがある。その
ため、上記静電チャックシート１０１と上記被処理体Ｗ
との間に、冷却ガス、例えばヘリウムなどの不活性ガス
を供給することにより、図９乃至図１１に示すように、
伝熱特性を促進する静電チャック構造が提案されてい
る。

【０００５】図示のように、上記サセプタ１０２の内部
には、図示しない冷媒源から冷却ガス供給管路１０７を
介して導入された冷却ガスを水平方向に流通させるため
の第１の流通路１０８と、その第１の流通路１０８から
冷却ガスを垂直方向に案内するための第２の流通路１０
９が形成されている。上記第１の流通路１０８は、図１
１に示すように、上記サセプタ１０２全体に冷却ガスを
流通させることが可能なように、格子状に張り巡らされ
ており、上記サセプタ１０２の側面にある加工用開口部
は封止部材１１０、例えばプラグなどにより封止されて
いる。また、上記第２の流通路１０９は、上記サセプタ
１０２の高台部１０６の表面に冷却ガスを放出するため
の開口１１１を有している。上記静電チャックシート１
０１は、そのシートを垂直方向に貫通する貫通孔１１２
を備えており、その貫通孔１１２の下方開口１１３は、
上記第２の流通路の上方開口１１１と整合する位置に配
置され、冷却ガスを、上記第１の流通路、上記第２の流
通路及び上記貫通孔１１２を順次介して、上記静電チャ
ックシート１１３と上記被処理体Ｗとの間の空間に供給
するように構成されている。

【０００６】しかしながら、上記のような構造を有する
静電チャック１００を製造するにあたっては、上記第１
の流通路１０８を形成するために、上記サセプタ１０１
の側面に加工用開口部を穿設する必要があり、しかも、
最終的にはその加工用開口部を何らかの手段により封止
せねばならないため、静電チャックの構造が複雑とな
り、比較的多くの製作工数を必要としていた。

【０００７】さらにまた、上記のような静電チャックシ
ート１０１を、処理室などの真空雰囲気で用いた場合に
は、上記サセプタ１０２の側面に開口する加工用の開口
部から冷却ガスが漏出するおそれがあり、かかる冷却ガ
スの漏出が、例えば１ｓｃｃｍを超過した場合には、製
品の選択比等に重大な影響を与えるため、何らかの対策
が必要であった。このようなリークトラブルを防止する
ために、図示の例では、例えばテーパ状プラグのような
封入部材１１０を上記開口部に螺合し、しかも耐真空用
接着剤により封止する試みが行われている。しかし、低
温処理を実施した場合には、テーパプラグ材料とサセプ
タ材料との線膨張係数の相違により両者の間に微少では
あるが隙間が生じる上、現在市販されている耐真空用接
着剤では、例えば−８０℃程度でガラス転移化し封止機
能が劣化するので、その隙間から冷却ガスが漏出するお
それがあり、問題となっていた。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的とするところは、上記のような従来の静電チャック
が有する問題点に鑑み、その構造が比較的簡単で、その
ため少ない製作工数で製造することが可能であるような
新規かつ改良された静電チャックシートを備えた静電チ
ャックを提供することである。

【０００９】さらに本発明の別の目的は、真空雰囲気下
で被処理体の低温処理を実施した場合であっても、静電
チャックに供給される伝熱媒体のリークトラブルの発生
を回避することが可能な新規かつ改良された静電チャッ
クを提供することである。さらにまた本発明の別の目的
は、静電チャックシートの裏面全体にわたり伝熱媒体を
均等な圧力で迅速に供給することが可能な新規かつ改良
された静電チャックを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に，本発明によれば，サセプタの表面に被処理体を静電
力で吸着保持するための静電チャックシートを設けた静
電チャックにおいて，上記サセプタの表面に上記静電チ
ャックシートの裏面全体にわたり冷却媒体を供給可能な
溝条を形成し，その溝条と冷却媒体源とを冷媒供給管路
により連通し，上記静電チャックシートにそのシートを
垂直方向に貫通する複数の孔を穿設し，それらの孔の開
口位置を上記溝条に沿ってかつその直上に配置したこと
を特徴とする静電チャックが提供される。

【００１１】さらに本発明の別の観点によれば，サセプ
タの表面に被処理体を静電力で吸着保持するための静電
チャックシートを設けた静電チャックにおいて，上記サ
セプタの表面に上記静電チャックシートの裏面全体にわ
たり冷却媒体を供給可能な溝条を形成し，その溝条と冷
却媒体源とを冷媒供給管路により連通し，その冷媒供給
管路の途中にリザーバ手段を設け，上記静電チャックシ
ートにそのシートを垂直方向に貫通する複数の孔を穿設
し，それらの孔の開口位置を上記溝条に沿ってかつその
直上に配置したことを特徴とする静電チャックが提供さ
れる。

【００１２】なお，本発明によれば，静電チャックのサ
セプタの表面に形成される上記溝条は，第１の深さを有
する深溝と第２の深さを有する浅溝とから成ることが好
ましく，それらの溝条の深さが，いずれも０．５ｍｍ〜
３ｍｍの範囲になるように構成することが好ましい。

【００１３】

【作用】本発明においては，サセプタの表面に静電チャ
ックシートの裏面全体にわたり冷却媒体を供給可能な溝
条が形成され，その溝条を介して静電チャックシートの
裏面全体にわたり冷却媒体が供給される。そのため，サ
セプタ内に加工用開口を設ける必要がないので，サセプ
タからの冷却媒体のリークトラブルを回避することがで
きる。また，上記溝条はサセプタの表面に容易に形成す
ることができるので，静電チャックの構造を簡略化し，
その製作工数を軽減することができる。さらに，サセプ
タの表面に形成された溝条から静電チャックシートの裏
面に直接冷却媒体を供給することができるので，静電チ
ャックシートと被処理体との間に均等な圧力の冷却媒体
を供給することできる。

【００１４】本発明の別の実施態様においては、冷媒供
給管路の途中にリザーバ手段を設け、冷却媒体源から供
給された冷却媒体を一時的に蓄えるように構成されてい
る。かかる構成により、静電チャックシートの裏面に供
給される冷却媒体の圧力の均等化が促進され、被処理体
と静電チャックシートとの間に安定した圧力の冷却媒体
を迅速に供給することができる。

【００１５】さらに本発明の別の実施態様においては，
サセプタの表面に形成される溝条が第１の深さを有する
深溝と第２の深さを有する浅溝とから構成される。その
結果，冷媒供給路から供給された冷却媒体の流通が深溝
から浅溝へと円滑に行われるので，静電チャックの性能
の向上を図ることができる。

【００１６】

【実施例】以下、本発明に基づく静電チャックシートを
備えた静電チャックについて、プラズマ処理装置に適用
した一実施例に基づいて、図面を参照しながら具体的に
説明する。最初に、図１に基づいて、本発明を適用可能
なプラズマエッチング装置の構成について説明する。

【００１７】このプラズマエッチング装置１は、アルミ
ニウム等の材料から成る内側枠２と外側枠３とから構成
される処理室４を備えている。内側枠２は、円筒壁部２
ａ、その円筒壁部２ａの下端から上方に若干の間隔を空
けて設けられた底部２ｂ、及びその円筒壁部２ａの下端
外周に設けられた外方折れ縁部２ｃとから構成されてい
る。他方、外側枠４は、円筒壁部３ａ及び頂部３ｂとか
ら構成されており、上記内側枠２を気密に覆うように上
記外方折れ縁部２ｃの上に載置される。

【００１８】上記外側枠４の上記円筒壁部３ａの上方に
は、図示しない処理ガス源より、処理ガス、例えばＨＦ
ガスなどを図示しないマスフローコントローラを介して
上記処理室４内に導入可能なガス供給管路５が設けられ
ている。また、上記円筒壁部３ａの他方側下方には、ガ
ス排気管路６が設けられており、図示しない真空ポンプ
により真空引きが可能な如く構成されている。

【００１９】上記外側枠３の上記頂部３ｂの上方には、
被処理体、例えば半導体ウェハＷの表面に水平磁界を形
成するための磁界発生装置、例えば永久磁石７が回転自
在に設けられており、この磁石による水平磁界と、これ
に直交する電界を形成することにより、マグネトロン放
電を発生させることができるように構成されている。

【００２０】図１に示すように、処理室４内には、被処
理体、例えば上記半導体ウェハＷを載置固定するための
サセプタアセンブリ８が配置される。このサセプタアセ
ンブリ８は、複数の絶縁部材９を介して上記内側枠２の
底部２ｂ上に載置されており、同時に、上記サセプタア
センブリ８の側面と上記内側枠２の円筒壁部２ａとの間
には、例えばＯリング状の絶縁部材１０が介装されてい
るので、上記サセプタアセンブリ８は、外部で接地され
ている上記内側枠２及び上記外側枠３から絶縁状態に保
持されるように構成されている。

【００２１】上記サセプタアセンブリ８は，図示の例で
は，３層構造（８ａ，８ｂ及び８ｃ）を有している。上
記サセプタアセンブリ８の上層の第１のサブサセプタ８
ａの表面（載置面）には，本発明に基づいて溝条１１が
形成されている。この第１のサブサセプタ８ａの上方に
は静電チャックシート１２が配置され，この静電チャッ
クシート１２の上方には被処理体，例えば半導体ウェハ
Ｗを載置することが可能に構成されている。

【００２２】図２及び図３に拡大して示すように、本発
明に基づく静電チャックは、アルミニウム製のサセプタ
８とポリイミド樹脂製の静電チャックシート１２とから
構成される。この静電チャックシート１２は、図９乃至
図１１に関連して説明した従来のシート同様に、一対の
ポリイミド樹脂フィルム１３及び１４を貼り合わせたも
ので、その中には銅箔などの薄い導電膜１５が封入され
ている。この導電膜１３は導電線１６を介して直流電源
１７に接続されている。また、上記静電チャックシート
１２は、図２に示すように、半導体ウェハＷの形状に合
わせて、通常は平坦な円形シートに形成されている。な
お、図示の例では理解を容易にするために、上記静電チ
ャックシート１２と上記サセプタ８とは互いに離隔する
ように示されているが、実際には、両者は接着剤などの
適当な接着手段により相互に密着封止され、上記溝条１
１に供給された冷却媒体が漏出することがないように構
成されている。

【００２３】作動時には、上記静電チャックシート１２
の上記導電膜１５に上記直流電源１７から高圧の直流電
圧、例えば２．０ＫＶが印加される。これにより、上記
静電チャックシート１２の表面に分極による静電気が発
生し、そのクーロン力により上記半導体ウェハＷが上記
静電チャックシート１２に吸着される。

【００２４】図１乃至図３に示すように，上記静電チャ
ックシート１２には，そのシートを垂直方向に貫通する
複数の貫通孔１８が形成されている。この貫通孔１８
は，図２に示すように，上記サセプタ８の表面に形成さ
れた溝条１１に沿ってかつその溝条の真上に開口するよ
うに構成されている。この溝条１１には冷媒供給管路１
９が部分２０において開口しており，その冷媒供給管路
１９の他端は第１の冷媒源２１に連通しており，上記静
電チャック１２に適宜冷却媒体，例えばヘリウムなどの
不活性ガスを供給することが可能なように構成されてい
る。図示の例では上記静電チャック１１にはアルゴンや
ヘリウムなどの不活性ガスが供給されるが，これは例示
であって，封入される冷却媒体は，冷却源２６からの冷
却熱を最小限の熱損失で伝達可能であり，かつ，仮に漏
れが生じた場合であっても処理室４内の処理ガスと反応
し難い伝熱媒体であれば，上記例に限定されない。

【００２５】上記サセプタアセンブリ８の中層の第２の
サブサセプタ８ｂには、半導体ウェハＷの温度を調節す
るための温度調節装置、例えばヒータ２２が設けられて
いる。このヒータ２２は、図示しないヒータコントロー
ラに接続されており、上記サセプタアセンブリ８の温度
を監視する図示しない温度モニタからの信号に応じて、
温度制御を行うように構成されている。

【００２６】上記第１のサブサセプタ８ａは、上記第２
のサブサセプタ８ｂに対して、ボルト２３などの連結部
材を用いて、着脱自在に固定される。かかる構成によ
り、上記第１のサブサセプタ８ａが汚染された場合に、
高周波電源２４に接続されている上記第２のサブサセプ
タ８ｂとは別個に、上記第１のサブサセプタ８ａ部分の
みを交換することが可能となり、装置の保守が容易とな
る。

【００２７】前述のように、上記第１のサブサセプタ８
ａの側壁と上記内側枠２の円筒壁部２ａ内面との間には
Ｏリングなどの上記絶縁部材１０が介装されているの
で、処理室内に導入された処理ガスは上記第２のサブサ
セプタ８ｂよりも下方には到達せず、上記サセプタアセ
ンブリ８の中層及び下層（８ｂ及び８ｃ）の汚染が防止
される。

【００２８】上記サセプタアセンブリ８の下層の第３の
サブサセプタ８ｃの内部には、例えば液体窒素などの冷
媒２５を溜めるための冷媒溜２６が設置されている。こ
の冷媒溜２６は、パイプ２７によりバルブ２８を介して
液体窒素源２９に連通している。上記冷媒溜２６内に
は、図示しない液面モニタが配置されており、その液面
モニタからの信号に応答して上記バルブ２８を開閉する
ことにより、上記冷媒溜２６内の冷媒２５、例えば液体
窒素の供給量を制御するように構成されている。さら
に、上記冷媒溜２６内の内壁底面は、例えばポーラスに
形成され、核沸騰を起こすことができるようになってお
り、その内部の液体窒素を所定温度、例えば−１９６℃
に維持することができる。

【００２９】このように、第１、第２及び第３のサブサ
セプタ８ａ、８ｂ及び８ｃから成る上記サセプタアセン
ブリ８は、上記絶縁部材９及び１０により、上記処理室
４を構成する上記内側枠２及び外側枠３から絶縁され
て、電気的には同一極性のカソードカップリングを構成
し、中層の上記第２のサブサセプタ８ｂには、マッチン
グ装置３０を介して上記高周波電源２４が接続されてい
る。かくして、上記サセプタアセンブリ８と接地されて
いる外側枠３とにより対向電極が構成され、高周波電力
の印加により、電極間にプラズマ放電を発生させること
が可能である。

【００３０】なお、上記絶縁部材９及び１０により、上
記サセプタアセンブリ８と上記内側枠２との間には、相
互に連通する下部間隔３１及び側部間隔３２が形成され
るが、これらの間隔３１及び３２内は排気管路３３を介
して図示しない真空ポンプにより真空引きが可能なよう
に構成されている。

【００３１】さらに、本実施例に基づくサセプタアセン
ブリ８の上層の上記第１のサブサセプタ８ａと上記ヒー
タ２２を備えた中層の上記第２のサブサセプタ８ｂとの
間、及び中層の上記第２のサブサセプタ８ｂと下層の上
記第３のサブサセプタ８ｃとの間には、それぞれ間隔３
４及び３５が形成されている。これらの間隔は、例えば
Ｏリングのような封止部材３６及び３７により、それぞ
れ気密に構成されており、冷却ガス供給管路３８を介し
て第２のガス源３９からアルゴンやヘリウムなどの不活
性ガスを封入することが可能に構成されている。

【００３２】上記間隔３４及び３５は、１〜１００μｍ
であり、好ましくは、５０μｍ程度に形成される。これ
らの間隔３４及び３５には、図示の例ではアルゴンやヘ
リウムなどの不活性ガスが封入されているが、これは例
示であって、封入される媒体は、冷却源２６からの冷却
熱を最小限の熱損失で伝達可能であり、かつ、仮に漏れ
が生じた場合であっても処理室４内の処理ガスと反応し
難い伝熱媒体であれば、上記例に限定されない。

【００３３】以上のように、本発明に基づく静電チャッ
クにおいては、サセプタ８の上面（載置面）に溝条１１
が形成され、その溝条１１を介して静電チャックシート
１２の裏面に均等なガス圧の冷却ガスを供給できるの
で、上記静電チャックシート１２に設けられた貫通孔１
８を介して、伝熱効率に優れる冷却ガスを静電チャック
シート１２と被処理体Ｗとの間の間隔３６に効率的に供
給することができる。なお、この間隔３６は、間隔３４
及び３５のように封止部材３６及び３７により封止され
ていないが、上述の通り、半導体ウェハＷは静電チャッ
クのクーロン力により上記静電チャックシート１２上に
載置固定されているので、このクーロン力により上記間
隔３６には、２０Ｔｏｒｒ未満の圧力を有する伝熱媒体
であれば封止することが可能である。

【００３４】次に図４に基づいて、上記プラズマエッチ
ング装置の製造工程における構成について説明する。な
お、既に説明したプラズマエッチング装置の同じ構成に
付いては、同一の番号を付けて説明を略す。

【００３５】図示のように、本発明に基づくマグネトロ
ンプラズマエッチング装置１の処理室４の外側枠３に
は、開閉自在に設けられたゲートバルブ５０を介して隣
接するロードロック室５１が接続するように構成されて
いる。

【００３６】このロードロック室５１には、搬送装置５
２、例えばアルミニウム製のアームを導電性テフロンに
よりコーティングして静電対策が施された搬送アームが
設けられている。また、上記ロードロック室５１には、
底面に設けられた排気口より排気管５３が接続され、真
空排気弁５４を介して真空ポンプ５５により真空引きが
可能なように構成されている。

【００３７】上記ロードロック室５１の側壁には、開閉
自在に設けられたゲートバルブ５６を介して隣接するカ
セット室５７が接続されるように構成されている。この
カセット室５７には、カセット５８を載置する載置台５
９が設けられており、このカセット５８には、被処理体
である半導体ウェハＷが２５枚収納することができるよ
うに構成されている。また、上記カセット室５７には、
底面に設けられた排気口より排気管６１が接続され、真
空排気弁６１を介して真空ポンプ５６により真空引きが
可能なように構成されている。また、上記カセット室５
７の他方の側壁には、開閉自在に設けられたゲートバル
ブ６２を介して大気に接するように構成されている。以
上のように、本発明に基づくプラズマエッチング装置１
は構成されている。

【００３８】次に、このプラズマエッチング装置の動作
説明を行う。大気との間に設けられたゲートバルブ６２
を開口して、被処理体Ｗを収納したカセット５８が図示
しない搬送ロボットにより、カセット室５７の載置台５
９の上に載置され、上記ゲートバルブ６２が閉口する。
上記カセット室５７に接続された真空排気弁６１が開口
して、真空ポンプ５５により上記カセット室５７が減圧
雰囲気、例えば１０^-1Ｔｏｒｒに排気される。

【００３９】次いで、ロードロック室５１とカセット室
５７の間のゲートバルブ５６が開口して、搬送アーム５
２により被処理体Ｗが上記カセット室５７に載置された
カセット５８より取り出され、保持されて上記ロードロ
ック室５１へ搬送され、上記ゲートバルブ５６が閉口す
る。上記ロードロック室５１に接続された真空排気弁５
３が開口して、真空ポンプ５５により上記ロードロック
室５１が減圧雰囲気、例えば１０^-3Ｔｏｒｒに排気され
る。

【００４０】この間処理室４内においては、冷却熱が冷
媒溜１９内の冷却源２０から伝達され、これにより上層
の第１のサブサセプタ１１が冷却された状態で、上記被
処理体Ｗが上記ロードロック室５１から搬送され載置さ
れるのを待機している。

【００４１】次いで、ロードロック室５１と処理室４の
間のゲートバルブ５０が開口して、上記搬送アーム５２
により被処理体Ｗが上記処理室４へ搬送され、上記第１
のサブサセプタ１１上に載置され、本発明に基づいて構
成された静電チャック１２により固定され、上記ゲート
バルブ５０が閉口する。上記処理室４は、真空排気弁６
３を開口することにより、真空ポンプ５５を介して減圧
雰囲気、例えば１０^-5Ｔｏｒｒに予め排気されている。

【００４２】さらに、図１に示す第２のガスコントロー
ラ３５により、上記被処理体Ｗの裏面空間３３に対して
所定の圧力に調整された、例えばヘリウムなどの不活性
ガスが供給され、冷却された上記第１のサブサセプタ１
１により上記被処理体Ｗが適切な温度まで冷却される。
しかる後、処理ガス、例えばＨＦガスなどのガスが、図
示しないマスフローコントローラを介してガス供給管路
５から処理室４内に導入される。

【００４３】本実施例においては、内側枠２及び外側枠
３が接地されており、サセプタアセンブリ８が一体的な
下部電極を構成するので、中層の第２のサブサセプタ１
２に高周波電源１７から高周波電力を供給することによ
り、対向電極が形成され、導入された処理ガスによるＲ
ＩＥ方式のプラズマエッチングが可能なように構成され
る。さらに、上記処理室４の上方に配置された永久磁石
７を回転し、半導体ウェハＷの近傍にその面と平行な磁
場を形成することで、イオンを半導体ウェハＷに対して
垂直に方向付けることが可能となり、異方性の高いエッ
チングを達成することができる。

【００４４】所望のエッチング処理が終了すると、上記
高周波電源１７を停止し、プラズマの発生を止めると共
に、処理ガスの供給も停止する。さらに、上記処理室４
内の処理ガスや反応生成物を置換するために、窒素など
の不活性ガスを上記処理室４内に導入すると共に、真空
ポンプ５５による排気が行われる。また、上記静電チャ
ックシート１２と被処理体Ｗとの間に供給されていた冷
却ガスも排気され、その後チャッキングが停止されて、
被処理体は搬送可能状態で待機する。

【００４５】上記処理室４内の残留処理ガスや反応生成
物が十分に排気された後に、上記処理室４の側面に設け
られたゲートバルブ５０が開口され、隣接するロードロ
ック室５１より搬送アーム５２が処理室４内の被処理体
Ｗの位置まで移動し、被処理体Ｗを保持して、上記ロー
ドロック室５１に搬送し、上記ゲートバルブ５０を閉口
する。このロードロック室において、被処理体Ｗはヒー
タにより室温、例えば１８℃まで昇温され、その後上記
ロードロック室５１よりカセット室５７を介して大気に
搬出される。以上が、本発明に基づくマグネトロンプラ
ズマエッチング装置１を用いた実施例の動作説明であ
る。

【００４６】次に、図２及び図５乃至図７を参照しなが
ら、サセプタ８の表面に形成される溝条１１の構造及び
作用について説明する。図２に示す実施例では、上記溝
条１１は、ほぼ均一の深さを有しており、図示の通りサ
セプタ８の表面に張り巡らされている。溝条１１の寸法
は、幅と深さの割合がほぼ１：２になるように構成され
ており、図示の例では、幅が１．２ｍｍで深さが１．５
ｍｍに構成されている。溝条１１の寸法や割合は、この
例示に限定されることはないが、幅を狭くしすぎると冷
却ガスの循環を妨げるおそれがあり、これに対して幅を
広げすぎた場合には、ポリイミド樹脂から構成される静
電チャックシート１２が冷却ガスの供給により膨らみ、
被処理体Ｗの保持吸着を良好に行うことができないおそ
れがある。また、深さを薄くしすぎた場合には、上記サ
セプタ８の表面に上記静電チャックシート１２を接着す
るための接着剤が漏れてこの溝条１１を閉塞させるおそ
れがある。

【００４７】作動時には、この溝条１１内に、５乃至１
５Ｔｏｒｒ、好ましくは１０Ｔｏｒｒの圧力を有する冷
却ガスが冷媒源２１から管路１９及び開口２０を介して
供給され、次いで、この溝条１１から上記静電チャック
シート１２の貫通孔１８を介して、上記静電チャックシ
ート１２と上記被処理体Ｗとの間の間隔３６に冷却ガス
が供給される。停止時には、上記間隔３６に冷却ガスが
残ったままの状態で、チャッキングを停止すると、残留
ガスの圧力のために被処理体Ｗがサセプタ８から跳ねる
おそれがあるため、まず、上記静電チャックシート１２
と上記被処理体Ｗとの間の間隔３６から冷却ガスが真空
引きされ、その後、チャッキングが停止される。

【００４８】また本発明の別の実施例によれば、図５乃
至図７に示す実施例のように、サセプタ８の上面に形成
される溝条１１を、第１の深さを有する深溝３７と第２
の深さを有する浅溝３８とから構成することも可能であ
る。図示の例では、深溝３７を二重線で、浅溝３８を一
重線で示し、さらに、被処理体Ｗを上下動するためのプ
ッシャーピン用孔３９が示されている。このように深溝
３７と浅溝３８とから構成することにより、開口２０か
ら供給された冷却ガスを、まず深溝３７により効率的に
かつ迅速にサセプタ表面の全体に供給し、その後、浅溝
３８によりサセプタ表面の細かい部分にまで冷却ガスを
行き渡らすことができる。かかる構成により、上記静電
チャックシート１２の裏面に冷却ガスを均等な圧力で効
率的にかつ迅速に行き渡らせることができる。

【００４９】サセプタ８の表面に形成される溝条１１に
ついては、図５の例では、周囲及びその周囲と冷却ガス
供給用開口２０とを結ぶ線を深溝で形成し、さらに葉脈
状に浅溝を形成している。図６の例では、図５の例と同
様に周囲及びその周囲と冷却ガス供給用開口２０とを結
ぶ線を深溝で形成し、さらに格子状に浅溝を張り巡らす
構成としている。また図７の例では、深溝を同心円状に
配置すると共に、浅溝を放射線状に配置している。しか
し、溝条１１の形状については、サセプタ８の表面、す
なわち静電チャックシート１２の裏面全体に冷却ガスを
均等な圧力で効率的にかつ迅速に行き渡らせることがで
きるものであれば、図示の例に限定されず、様々な態様
を本発明の範囲内で構成することが可能である。

【００５０】次に，上記のように構成された静電チャッ
クの作用効果について説明する。図３及び図９を比較す
れば容易に理解されるように，本発明に基づく静電チャ
ック構造では，図９に示す従来の静電チャック構造とは
異なり加工用開口をサセプタに形成する必要がないの
で，リークトラブルが生じ難い上に，静電チャックの構
造，特にサセプタ部分の構造が簡略化され，従って製作
工数の軽減を図ることができる。また，本発明によれ
ば，サセプタ８の上面（載置面）に単に溝条１１を形成
するだけで，冷媒源２１から管路１９及び開口２０を介
して供給された冷却媒体，例えばヘリウムやアルゴンな
どの不活性ガスを，静電チャックシート１２の裏面全体
に均等な圧力で迅速に行き渡らせることが可能である。
その結果，上記静電チャックシート１２に設けられた貫
通孔から上記被処理体Ｗと上記静電チャックシート１２
との間の間隔３６に均等な圧力の冷却媒体を迅速に行き
渡らせることが可能となる。かくして，上記のように低
温処理を実行した場合に，被処理体の温度制御を容易か
つ正確に実施することができ，製品の歩留まりの向上を
図ることができる。

【００５１】さらに、本発明に基づく静電チャックのさ
らに別の実施例について、図８を参照しながら説明す
る。なお、図８に示す静電チャックでは、リザーバ手段
４０を冷媒供給管路１９の途中に設けた以外の構成につ
いては、図３に示す静電チャックと同様なので、既に説
明したものと同じ構成部材については、同一の番号を付
して説明を省略することとする。

【００５２】図８に示すようにリザーバ手段４０を冷媒
供給管路１９の途中に設けることにより、冷媒源２１か
ら供給された冷却媒体の圧力を均等化すると共に、供給
速度の迅速化を図ることが可能である。なお、サセプタ
８内にリザーバ手段を形成するための継ぎ目４１は、冷
却媒体の漏出が生じないように、溶接などの手段により
封止される。

【００５３】

【発明の効果】以上のように，本発明に基づく静電チャ
ックによれば，サセプタの表面に静電チャックシートの
裏面全体にわたり冷却媒体を供給可能な溝条が形成さ
れ，その溝条を介して静電チャックシートの裏面全体に
わたり冷却媒体が供給される。そのため，サセプタ内に
加工用開口を設ける必要がないので，サセプタからの冷
却媒体のリークトラブルを回避することができる。ま
た，上記溝条はサセプタの表面に容易に形成することが
できるので，静電チャックの構造を簡略化し，その製作
工数を軽減することができる。さらに，サセプタの表面
に形成された溝条から静電チャックシートの裏面に直接
冷却媒体を供給することができるので，静電チャックシ
ートと被処理体との間に均等な圧力の冷却媒体を供給す
ることできる。

【００５４】また、冷媒供給管路の途中にリザーバ手段
を設け、冷却媒体源から供給された冷却媒体を一時的に
蓄えるように構成することにより、静電チャックシート
の裏面に供給される冷却媒体の圧力の均等化が促進さ
れ、被処理体と静電チャックシートとの間に安定した圧
力の冷却媒体を迅速に供給することができる。

【００５５】さらにまた，サセプタの表面に形成される
溝条を第１の深さを有する深溝と第２の深さを有する浅
溝とから構成することにより，冷媒供給路から供給され
た冷却媒体の流通が深溝から浅溝へと円滑に行うことが
できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したマグネトロン式プラズマエッ
チング装置の一実施例の略断面図である。

【図２】本発明に基づいて構成された静電チャックの分
解見取図である。

【図３】本発明に基づいて構成された静電チャックの一
実施例の略断面図である。

【図４】図１に示すプラズマエッチング装置の製造工程
における一実施例の略断面図である。

【図５】本発明に基づいて溝条が形成されたサセプタの
一実施例の平面図である。

【図６】本発明に基づいて溝条が形成されたサセプタの
別の実施例の平面図である。

【図７】本発明に基づいて溝条が形成されたサセプタの
さらに別の実施例の平面図である。

【図８】本発明に基づいて構成された静電チャックの別
の実施例の略断面図である。

【図９】本発明に基づいて構成された静電チャックのさ
らに別の実施例の略断面図である。

【図１０】従来の静電チャックの分解見取図である。

【図１１】従来の静電チャックの概略的な平面図であ
る。

【符号の説明】

８サセプタ１１溝条１２静電チャックシート１３、１４ポリイミド樹脂フィルム１５銅箔１８貫通孔１９冷媒供給管路２０開口２１冷媒源３６間隔

フロントページの続き (56)参考文献特開平１−200625（ＪＰ，Ａ) 特開平１−251735（ＪＰ，Ａ) 特開昭64−34627（ＪＰ，Ａ) 特開平５−217951（ＪＰ，Ａ) 実開昭58−146635（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) B23Q 3/15 H01L 21/3065 H01L 21/68 H01L 23/40 H02N 13/00

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】サセプタの表面に被処理体を静電力で吸
着保持するための静電チャックシートを設けた静電チャ
ックにおいて，上記サセプタの表面に上記静電チャックシートの裏面全
体にわたり冷却媒体を供給可能な溝条を形成し，その溝
条と冷却媒体源とを冷媒供給管路により連通し，上記静
電チャックシートにそのシートを垂直方向に貫通する複
数の孔を穿設し，それらの孔の開口位置を上記溝条に沿
ってかつその直上に配置したことを特徴とする静電チャ
ック。
【請求項２】サセプタの表面に被処理体を静電力で吸
着保持するための静電チャックシートを設けた静電チャ
ックにおいて，上記サセプタの表面に上記静電チャックシートの裏面全
体にわたり冷却媒体を供給可能な溝条を形成し，その溝
条と冷却媒体源とを冷媒供給管路により連通し，その冷
媒供給管路の途中にリザーバ手段を設け，上記静電チャ
ックシートにそのシートを垂直方向に貫通する複数の孔
を穿設し，それらの孔の開口位置を上記溝条に沿ってか
つその直上に配置したことを特徴とする静電チャック。
【請求項３】上記溝条が，第１の深さを有する深溝と
第２の深さを有する浅溝とから成ることを特徴とする，
請求項１又は２に記載の静電チャック。
【請求項４】上記溝条の深さが，いずれも０．５ｍｍ
〜３ｍｍの範囲にあることを特徴とする，請求項１乃至
請求項３のいずれかに記載の静電チャック。