JP3218717B2 - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、半導体製造装置のウ
エハステージに利用されている静電チャックであって、
電極上の絶縁層の上に被吸着物を載せて電極と被吸着物
との間に直流電圧を印加し、被吸着物と電極との間に働
く静電吸引力により被吸着物を絶縁層表面に吸着すると
ともに電極と大地電位との間にＲＦ電圧が印加される静
電チャックの構造に関する。
エハステージに利用されている静電チャックであって、
電極上の絶縁層の上に被吸着物を載せて電極と被吸着物
との間に直流電圧を印加し、被吸着物と電極との間に働
く静電吸引力により被吸着物を絶縁層表面に吸着すると
ともに電極と大地電位との間にＲＦ電圧が印加される静
電チャックの構造に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２に本発明が対象とする静電チャック
の構造原理を示す。静電チャック本体は絶縁ベース２上
に電極１、絶縁層３が順に積層されてなり、絶縁層３の
上に半導体ウエハなどを載置する。そして、一平面内に
並べられた２個の電極１に直流電源５の正極と負極とを
接続することにより、２個の各電極１とウエハ４との間
に静電気力が発生する。静電気力によりウエハは全面に
わたって絶縁層側に吸着, 保持される。
の構造原理を示す。静電チャック本体は絶縁ベース２上
に電極１、絶縁層３が順に積層されてなり、絶縁層３の
上に半導体ウエハなどを載置する。そして、一平面内に
並べられた２個の電極１に直流電源５の正極と負極とを
接続することにより、２個の各電極１とウエハ４との間
に静電気力が発生する。静電気力によりウエハは全面に
わたって絶縁層側に吸着, 保持される。
【０００３】このときの静電吸着力 (クーロン力) は次
式により表される。 Ｆ＝１／２・ε・ (Ｖ／ｄ) 2 ここで、 ε：絶縁層の誘電率 Ｖ：電圧 ｄ：絶縁層の厚み ２個の吸着電極の形状は、面積が等しく対称であればど
のような形状であっても差支えないが、吸着力の均一化
をはかるためには、図３のような櫛歯状の電極が好まし
い。
式により表される。 Ｆ＝１／２・ε・ (Ｖ／ｄ) 2 ここで、 ε：絶縁層の誘電率 Ｖ：電圧 ｄ：絶縁層の厚み ２個の吸着電極の形状は、面積が等しく対称であればど
のような形状であっても差支えないが、吸着力の均一化
をはかるためには、図３のような櫛歯状の電極が好まし
い。
【０００４】静電チャックは、ウエハを全面で吸着保持
するため、機械的なチャッキングにくらべ冷却性能が優
れており、真空中でウエハをフェイスダウン保持する場
合は静電チャック以外に適当な方法がない。そのため、
従来からこの静電チャックは半導体製造装置用ウエハス
テージに利用されてきた。
するため、機械的なチャッキングにくらべ冷却性能が優
れており、真空中でウエハをフェイスダウン保持する場
合は静電チャック以外に適当な方法がない。そのため、
従来からこの静電チャックは半導体製造装置用ウエハス
テージに利用されてきた。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＣＶＤ (化学的気相成
長) 装置において、たとえばウエハ表面に形成したアル
ミ配線上に絶縁膜を形成するような場合にウエハにＲＦ
電圧を印加し、ＲＦ電圧の印加によってウエハ表面に現
れる対地負電位によりウエハ前面側のプラズマ粒子を加
速してスパッタエッチングを同時に行いながら薄膜形成
を行う場合がある。これは配線の段差を一様な厚さまた
は平坦にカバーするために行うプロセスである。このよ
うな成膜プロセスを行う場合、静電チャックを用いたウ
エハステージでは、図４のように、前記した吸着電極１
にＲＦ電圧を重畳し、ウエハにＲＦ電圧を印加してい
る。図４において、符号６がＲＦ電源であり、ＲＦ電圧
がコンデンサ１０を介して並列に各電極１に印加され
る。各電極１とウエハ４とはそれぞれコンデンサを形成
するから、ＲＦ電源６から出力されるＲＦ電流は各電極
１を通り絶縁層３を介してウエハ４からさらにプラズマ
中を通り、ウエハ４, 静電チャック, 取付けベース７を
収容する真空容器の壁面へ流れる。なお、直流電源回路
におけるインダクタンス１１は、ＲＦ電流が直流電源５
に侵入するのを防止するために設けられているものであ
り、コンデンサ１２は、各電極１とウエハ４との間に形
成されるコンデンサ容量の相違をカバーして直流電源５
の電圧が各電極１とウエハ４との間に等分に分圧して印
加されるようにするための，容量が比較的大きいコンデ
ンサである。また、インダクタンス１３はＲＦ電流の侵
入防止、抵抗１４は直流電源５のショート防止と，直流
電圧が高電圧であることから感電時の電流抑制とを目的
として設けられているものである。
長) 装置において、たとえばウエハ表面に形成したアル
ミ配線上に絶縁膜を形成するような場合にウエハにＲＦ
電圧を印加し、ＲＦ電圧の印加によってウエハ表面に現
れる対地負電位によりウエハ前面側のプラズマ粒子を加
速してスパッタエッチングを同時に行いながら薄膜形成
を行う場合がある。これは配線の段差を一様な厚さまた
は平坦にカバーするために行うプロセスである。このよ
うな成膜プロセスを行う場合、静電チャックを用いたウ
エハステージでは、図４のように、前記した吸着電極１
にＲＦ電圧を重畳し、ウエハにＲＦ電圧を印加してい
る。図４において、符号６がＲＦ電源であり、ＲＦ電圧
がコンデンサ１０を介して並列に各電極１に印加され
る。各電極１とウエハ４とはそれぞれコンデンサを形成
するから、ＲＦ電源６から出力されるＲＦ電流は各電極
１を通り絶縁層３を介してウエハ４からさらにプラズマ
中を通り、ウエハ４, 静電チャック, 取付けベース７を
収容する真空容器の壁面へ流れる。なお、直流電源回路
におけるインダクタンス１１は、ＲＦ電流が直流電源５
に侵入するのを防止するために設けられているものであ
り、コンデンサ１２は、各電極１とウエハ４との間に形
成されるコンデンサ容量の相違をカバーして直流電源５
の電圧が各電極１とウエハ４との間に等分に分圧して印
加されるようにするための，容量が比較的大きいコンデ
ンサである。また、インダクタンス１３はＲＦ電流の侵
入防止、抵抗１４は直流電源５のショート防止と，直流
電圧が高電圧であることから感電時の電流抑制とを目的
として設けられているものである。
【０００６】ところで、電極１はＲＦ電流が流れること
によりジュール発熱し、温度上昇する。図３に示した櫛
歯状の電極で、図示した点からＲＦ給電した場合、静電
チャック上の温度分布は図５のようになり、成膜中の温
度分布を悪化させる。絶縁膜の形成速度はウエハ温度に
依存するため、ウエハの温度分布の悪化は膜厚分布の悪
化につながる。
によりジュール発熱し、温度上昇する。図３に示した櫛
歯状の電極で、図示した点からＲＦ給電した場合、静電
チャック上の温度分布は図５のようになり、成膜中の温
度分布を悪化させる。絶縁膜の形成速度はウエハ温度に
依存するため、ウエハの温度分布の悪化は膜厚分布の悪
化につながる。
【０００７】成膜プロセス上、ＲＦ電圧の印加は必須項
目であるため、ＲＦ電流による電極の発熱を抑える必要
がある。本発明の目的は、ＲＦ電源による電極の発熱
が、ウエハに形成する絶縁膜の形成速度に影響を与えな
い程度までに抑えられた静電チャックを提供することで
ある。
目であるため、ＲＦ電流による電極の発熱を抑える必要
がある。本発明の目的は、ＲＦ電源による電極の発熱
が、ウエハに形成する絶縁膜の形成速度に影響を与えな
い程度までに抑えられた静電チャックを提供することで
ある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記の目的は、本発明に
よれば、電極上の絶縁層の上に被吸着物を載せて前記電
極と被吸着物との間に直流電圧を印加し、被吸着物と前
記電極との間に働く静電吸着力により被吸着物を絶縁層
表面に吸着するとともに前記電極と大地電位との間にＲ
Ｆ電圧が印加される静電チャックにおいて、前記電極上
のＲＦ電圧給電点を被吸着物の絶縁層表面との接触面の
外に設け、かつ、前記電極上のＲＦ給電点を２個所より
多い複数点とする。ここで、電極が２層に形成され、絶
縁層表面より遠い２層目の電極にＲＦ導入端子を設ける
とともに２層目の電極を絶縁層表面に近い１層目の電極
に導体を介して接続し、該導体の位置を１層目の電極の
ＲＦ電圧給電点とすると好ましい。
よれば、電極上の絶縁層の上に被吸着物を載せて前記電
極と被吸着物との間に直流電圧を印加し、被吸着物と前
記電極との間に働く静電吸着力により被吸着物を絶縁層
表面に吸着するとともに前記電極と大地電位との間にＲ
Ｆ電圧が印加される静電チャックにおいて、前記電極上
のＲＦ電圧給電点を被吸着物の絶縁層表面との接触面の
外に設け、かつ、前記電極上のＲＦ給電点を２個所より
多い複数点とする。ここで、電極が２層に形成され、絶
縁層表面より遠い２層目の電極にＲＦ導入端子を設ける
とともに２層目の電極を絶縁層表面に近い１層目の電極
に導体を介して接続し、該導体の位置を１層目の電極の
ＲＦ電圧給電点とすると好ましい。
【０００９】
【作用】ＲＦ電流による発熱を抑えるためには、電極の
厚みを増し抵抗値を小さくすることが有効である。しか
し、現在、静電チャックの絶縁体ベースはセラミックが
主流であり、内部電極が厚いと焼成したときに割れが起
こり、製作することができない。現状の電極厚みは約１
５μｍであるが、これ以上厚くすることはむずかしい。
厚みを増し抵抗値を小さくすることが有効である。しか
し、現在、静電チャックの絶縁体ベースはセラミックが
主流であり、内部電極が厚いと焼成したときに割れが起
こり、製作することができない。現状の電極厚みは約１
５μｍであるが、これ以上厚くすることはむずかしい。
【００１０】したがって、電極発熱を抑えるためには、
給電点を多くし、電流の集中をなくすことが有効な手段
となる。また、給電端をウエハ配置面の外に配置し、発
熱部がウエハに影響のない領域にあるようにすることも
有効である。そして、これらの手段は、電極を２層構成
とすることにより、構造的に容易にその目的を達成する
ことができる。
給電点を多くし、電流の集中をなくすことが有効な手段
となる。また、給電端をウエハ配置面の外に配置し、発
熱部がウエハに影響のない領域にあるようにすることも
有効である。そして、これらの手段は、電極を２層構成
とすることにより、構造的に容易にその目的を達成する
ことができる。
【００１１】
【実施例】図１は本発明による静電チャックの一実施例
を説明する図である。静電チャック内部には、吸着用電
極１−１が吸着面 (絶縁層表面) 近傍 (吸着面からおよ
そ４００μｍの深さ) に埋め込まれている。さらに、吸
着面からおよそ３mmの位置にＲＦ導入用電極１−２が埋
め込まれている。吸着用電極１−１とＲＦ導入用電極１
−２とはウエハ載置領域外で導体で接続されている。接
続点数は合計１６箇所である。ＲＦ導入用電極１−２に
は外部からの電圧を導入するためのＲＦ導入端子１７が
２個設けられており、吸着用電極１−１とＲＦ電源とは
この端子を介して接続される。
を説明する図である。静電チャック内部には、吸着用電
極１−１が吸着面 (絶縁層表面) 近傍 (吸着面からおよ
そ４００μｍの深さ) に埋め込まれている。さらに、吸
着面からおよそ３mmの位置にＲＦ導入用電極１−２が埋
め込まれている。吸着用電極１−１とＲＦ導入用電極１
−２とはウエハ載置領域外で導体で接続されている。接
続点数は合計１６箇所である。ＲＦ導入用電極１−２に
は外部からの電圧を導入するためのＲＦ導入端子１７が
２個設けられており、吸着用電極１−１とＲＦ電源とは
この端子を介して接続される。
【００１２】この実施例では、ＲＦ電力の給電をＲＦ導
入用電極１−２を介して行うため、ＲＦ導入用電極１−
２が発熱した場合にも、ウエハ４との距離が大きいため
ウエハの温度分布に余り影響を与えない。ＲＦ導入用電
極１−２から吸着用電極１−１への給電は、多点で行わ
れるため、吸着用電極１−１内でのＲＦ電流の集中は小
さい。このため、吸着用電極１−１内での発熱はほとん
どない。さらに、ＲＦ導入用電極１−２と吸着用電極１
−１との接続は、ウエハ載置面外で行われているため、
ウエハへの熱の影響は ほとんどなくなる。
入用電極１−２を介して行うため、ＲＦ導入用電極１−
２が発熱した場合にも、ウエハ４との距離が大きいため
ウエハの温度分布に余り影響を与えない。ＲＦ導入用電
極１−２から吸着用電極１−１への給電は、多点で行わ
れるため、吸着用電極１−１内でのＲＦ電流の集中は小
さい。このため、吸着用電極１−１内での発熱はほとん
どない。さらに、ＲＦ導入用電極１−２と吸着用電極１
−１との接続は、ウエハ載置面外で行われているため、
ウエハへの熱の影響は ほとんどなくなる。
【００１３】図６に本実施例の電極構成による電極発熱
状態の実測結果を示す。ＲＦ電流による電極発熱による
静電チャック絶縁層表面における最大温度差はおよそ1.
２℃程度となった。そして、この温度上昇値はウエハの
成膜特性にほとんど影響のないレベルである。
状態の実測結果を示す。ＲＦ電流による電極発熱による
静電チャック絶縁層表面における最大温度差はおよそ1.
２℃程度となった。そして、この温度上昇値はウエハの
成膜特性にほとんど影響のないレベルである。
【００１４】
【発明の効果】本発明においては、静電チャックを以上
のように構成したので、以下に記載する効果が得られ
る。請求項１の静電チャックでは、ＲＦ電流による電極
上の発熱点が被吸着物の外部に位置し、成膜時の被吸着
物への温度の影響が小さくなり、従来と比べ、膜厚分布
の向上が可能になった。さらに、ＲＦ電圧給電点１点当
たりの電流値が小さくなり、実施例で示したように、給
電点を１６点としたものではウエハの成膜特性に殆ど影
響のないレベルまで小さくなった。したがって、上記二
つの手段を併せて実施することにより、電極の温度上昇
の影響を実質的に無視できる程度まで低減させることが
できる。
のように構成したので、以下に記載する効果が得られ
る。請求項１の静電チャックでは、ＲＦ電流による電極
上の発熱点が被吸着物の外部に位置し、成膜時の被吸着
物への温度の影響が小さくなり、従来と比べ、膜厚分布
の向上が可能になった。さらに、ＲＦ電圧給電点１点当
たりの電流値が小さくなり、実施例で示したように、給
電点を１６点としたものではウエハの成膜特性に殆ど影
響のないレベルまで小さくなった。したがって、上記二
つの手段を併せて実施することにより、電極の温度上昇
の影響を実質的に無視できる程度まで低減させることが
できる。
【００１５】請求項２の静電チャックでは電極を２層構
造としたので、吸着用電極へのＲＦ電流の供給が構造的
に容易となり、上記２手段の効果をより容易に発揮させ
ることができる。
造としたので、吸着用電極へのＲＦ電流の供給が構造的
に容易となり、上記２手段の効果をより容易に発揮させ
ることができる。
【００１６】
【図１】本発明による電極構成の一実施例を示す図
【図２】本発明が対象とする静電チャックの構造原理を
示す模式図
示す模式図
【図３】従来の静電チャックの電極パターンの一例と、
ＲＦ電圧給電点の位置とを示す平面図
ＲＦ電圧給電点の位置とを示す平面図
【図４】ウエハへの絶縁膜形成時にスパッタエッチング
を行うためのＲＦ電源を接続した静電チャックウエハス
テージの構成図
を行うためのＲＦ電源を接続した静電チャックウエハス
テージの構成図
【図５】従来型静電チャックの電極発熱による温度上昇
の一例を示す図
の一例を示す図
【図６】本発明の静電チャックの電極発熱による温度上
昇の一例を示す図
昇の一例を示す図
１ 電極 １−１吸着用電極 １−２ＲＦ導入用電極 ３ 絶縁層 ４ ウエハ（被吸着物） ５ 直流電源 ６ ＲＦ電源 １７ ＲＦ導入端子
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 B23Q 3/15 H02N 13/00 H01L 21/203 - 21/205 H01L 21/22 - 21/24 H01L 21/302 H01L 21/31 H01L 21/363 H01L 21/365 H01L 21/38 - 21/40 H01L 21/469 H01L 21/86 C23C 16/00 - 16/56
Claims (2)
- 【請求項１】電極上の絶縁層の上に被吸着物を載せて前
記電極と被吸着物との間に直流電圧を印加し、被吸着物
と前記電極との間に働く静電吸着力により被吸着物を絶
縁層表面に吸着するとともに前記電極と大地電位との間
にＲＦ電圧が印加される静電チャックにおいて、前記電
極上のＲＦ電圧給電点を被吸着物の絶縁層表面との接触
面の外に設け、かつ、前記電極上のＲＦ給電点を２個所
より多い複数点としたことを特徴とする静電チャック。 - 【請求項２】請求項１に記載の静電チャックにおいて、
電極が２層に形成され、絶縁層表面より遠い２層目の電
極にＲＦ導入端子を設けるとともに２層目の電極を絶縁
層表面に近い１層目の電極に導体を介して接続し、該導
体の位置を１層目の電極のＲＦ電圧給電点としたことを
特徴とする静電チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22445892A JP3218717B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22445892A JP3218717B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0677309A JPH0677309A (ja) | 1994-03-18 |
| JP3218717B2 true JP3218717B2 (ja) | 2001-10-15 |
Family
ID=16814098
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22445892A Expired - Fee Related JP3218717B2 (ja) | 1992-08-25 | 1992-08-25 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3218717B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004061941A1 (ja) | 2002-12-26 | 2004-07-22 | Mitsubishi Heavy Industries, Ltd. | 静電チャック |
| CN112331607B (zh) * | 2020-10-28 | 2024-03-26 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘及半导体工艺设备 |
| CN112490173B (zh) * | 2020-11-26 | 2024-01-05 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘系统和半导体加工设备 |
-
1992
- 1992-08-25 JP JP22445892A patent/JP3218717B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0677309A (ja) | 1994-03-18 |
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