JP5292080B2

JP5292080B2 - 静電チャックのクリーニング方法

Info

Publication number: JP5292080B2
Application number: JP2008313504A
Authority: JP
Inventors: 浩二曽我部; 森本　　直樹
Original assignee: Ulvac Inc
Current assignee: Ulvac Inc
Priority date: 2008-12-09
Filing date: 2008-12-09
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2028-12-09
Also published as: JP2010140963A

Description

本発明は、シリコンウエハ等の被処理基板を吸着する静電チャックのクリーニング方法に関する。

半導体製造工程においては、所望のデバイス構造を得るために、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による各種成膜処理、イオン注入処理、エッチング処理等の各種処理が行われる。これらの処理を行う真空処理装置では、真空雰囲気中の処理室にて被処理基板を位置決め保持するために静電チャックが設けられている。

静電チャックは、電極を有するチャック本体と、チャック本体の表面を覆う誘電体から成るチャックプレートとを備えており、電極に電圧を印加することによりチャックプレートの表面に被処理基板を吸着する。また、処理によっては、被処理基板を加熱又は冷却することが必要になるため、被処理基板を加熱又は冷却する熱付与手段を組み込んだ静電チャックも知られている。

ところで、複数の処理工程を経た被処理基板の裏面には、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。このような被処理基板を静電チャックに吸着すると、チャックプレートの表面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、チャックプレートの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してしまう。

そこで、従来、チャックプレートの表面に堆積した汚染物質を除去するクリーニング方法として、特許文献１記載のものが知られている。このクリーニング方法では、静電チャックにプラズマエッチングを施して、汚染物質をチャックプレートの表面から剥がし、次に、被処理基板と同材質の基板をチャックプレートの表面に吸着して、汚染物質を基板に転写し、その後、基板を取り去ることで汚染物質を除去している。

然し、上記従来例の方法は、クリーニングのためにプラズマエッチングを行う関係で、設備費及びランニングコストが嵩む不具合がある。
特開２００２−２８０３６５号公報

本発明は、以上の点に鑑み、チャックプレートの表面に堆積した汚染物質を、プラズマエッチングを行うことなく、安価且つ簡便に除去できるようにした静電チャックのクリーニング方法を提供することをその課題としている。

上記課題を解決するために、本発明は、電極を有するチャック本体と、チャック本体の表面を覆う誘電体から成るチャックプレートと、電極に電圧を印加することでチャックプレートの表面に吸着される被処理基板を加熱又は冷却する熱付与手段とを備える静電チャックのクリーニング方法であって、チャックプレートの表面にダミー基板を吸着した状態で、熱付与手段によりダミー基板を加熱又は冷却し、ダミー基板とチャックプレートとの熱膨張差を生じさせることで、チャックプレートの表面に堆積した汚染物質をダミー基板が擦り取るクリーニング工程を有し、ダミー基板のチャックプレートに対する接触面の硬度は、被処理基板の硬度よりも高く、チャックプレートの硬度よりも低いことを特徴とする。

本発明の如くダミー基板を加熱又は冷却すると、ダミー基板とチャックプレートとの熱膨張差により、チャックプレートの表面に堆積した汚染物質がダミー基板で擦られる。ここで、ダミー基板のチャックプレートに対する接触面は被処理基板よりも高硬度であるため、ダミー基板により汚染物質が効率的に擦り取られる。また、ダミー基板のチャックプレートに対する接触面はチャックプレートよりも低硬度であるため、チャックプレートの表面に擦り傷が付くことはない。

そして、本発明では、静電チャックに従来から付設されている熱付与手段でダミー基板を加熱冷却するだけで済み、プラズマエッチングを行うものに比し、設備費及びランニングコストが安くなり、簡便にクリーニングを行うことができる。

尚、本発明において、チャックプレートが窒化アルミニウム製であり、被処理基板がシリコンウエハである場合、ダミー基板のチャックプレートに対する接触面は窒化シリコンで形成されていることが望ましい。

図１を参照して、Ｃは、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による各種成膜処理、イオン注入処理、エッチング処理等の処理を行う真空処理装置の処理室(図示せず)内に配置される静電チャックを示している。静電チャックＣは、処理室の底部に配置される金属製のベース板１と、ベース板１上に固定される絶縁体から成るチャック本体２と、チャック本体２の表面を覆う窒化アルミニウム等の誘電体から成るチャックプレート３とを備えている。

チャック本体２の表面には、正負の電極４_１，４_２が埋設されている。正電極４_１と負電極４_２は、例えば櫛歯状に形成されて、その歯の部分が互いに非接触の状態で噛み合うように配置されている。これら電極４_１，４_２間には、図示省略した電源から直流電圧を印加できるようになっている。

チャックプレート３の表面には、外周部の環状のリブ３ａと、リブ３ａの内方に位置する多数の突起３ｂとが形成されており、シリコンウエハ等の被処理基板Ｗがリブ３ａ及び突起３ｂの上端面に接するようにして載置される。そして、正負の電極４_１，４_２間に直流電圧を印加することで発生する静電気力により、被処理基板Ｗがチャックプレート３の表面に吸着される。

静電チャックＣは、更に、被処理基板Ｗを加熱又は冷却する熱付与手段５を備えている。熱付与手段５は、ベース板１に形成した、高温又は低温の熱媒体を流すジャケット部５ａと、アルゴン等の不活性ガスから成る伝熱用ガスをチャックプレート３の表面の突起３ｂ間の空隙に供給する、ベース板１、チャック本体２及びチャックプレート３に形成したガス供給路５ｂとで構成されている。ジャケット部５ａに高温又は低温の熱媒体を流すと共にガス供給路５ｂから伝熱用ガスを供給すると、リブ３ａ及び突起３ｂの上端面に吸着する被処理基板Ｗへのジャケット部５ａからの熱伝達が伝熱用ガスによりアシストされ、被処理基板Ｗが効率良く加熱又は冷却される。

ところで、被処理基板Ｗの吸着を繰り返すと、チャックプレート３の表面に、被処理基板Ｗの裏面に付着していた炭素、酸素を主成分とする汚染物質が付着堆積し、チャックプレート３の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Ｃの吸着力が低下してしまう。そこで、被処理基板Ｗの吸着枚数が所定数(例えば、１００枚)に達する度に、チャックプレート３の表面に堆積した汚染物質を除去するクリーニングを行うようにしている。

本実施形態では、図２に示す如く、チャックプレート３にダミー基板６を載置し、正負の電極４_１，４_２間に直流電圧を印加して、チャックプレート３の表面にダミー基板６を吸着した状態で、熱付与手段５によりダミー基板６を加熱又は冷却することによりクリーニングを行っている。

ここで、ダミー基板６は、被処理基板Ｗと同径、同材質の基材６ａのチャックプレート３に対する接触面(下面)に、被処理基板Ｗの硬度よりも高硬度で、且つ、チャックプレート３の硬度よりも低硬度の被覆層６ｂを形成して成るものである。

ダミー基板６を上記の如く加熱又は冷却すると、ダミー基板６とチャックプレート３との熱膨張差により、チャックプレート３の表面に堆積した汚染物質Ｓがダミー基板６で擦られる。そして、ダミー基板６のチャックプレート３に対する接触面、即ち、被覆層６ｂは被処理基板Ｗよりも高硬度であるため、ダミー基板６により汚染物質が効率的に擦り取られる。尚、被覆層６ｂはチャックプレート３よりも低硬度であるため、チャックプレート３の表面に擦り傷が付くことはない。

以上のことを確かめるため試験を行った。試験では、被処理基板Ｗをシリコンウエハとし、チャックプレート３として、直径３００ｍｍの窒化アルミニウム製のものを用い、ダミー基板６として、直径３００ｍｍのシリコン製の基材６ａに窒化シリコンから成る被覆層６ｂを形成して成るものを用いた。尚、シリコンの硬度は７３３Ｈｖ、窒化アルミニウムの硬度と熱膨張係数は夫々１１００Ｈｖ、６．０×１０^−６／℃、窒化シリコンの硬度と熱膨張係数は夫々９５７Ｈｖ、３．０×１０^−６／℃である。

試験は、チャックプレート３の表面に汚染物質として(Ｃ)(Ｎ)(Ｏ)(Ｈ)から成る厚さ１０ｎｍの膜を形成し、このチャックプレート３の表面にダミー基板６を吸着した状態で、ダミー基板６を４５０℃に加熱して３分間保持した後、吸着を終了してダミー基板６をチャックプレート３上から回収するという作業を数回繰り返し、クリーニングを行った。比較のため、上記と同様の膜を形成したチャックプレート３の表面にシリコンウエハを吸着した状態で、シリコンウエハを上記と同様に加熱することを数回繰り返した。そして、クリーニングをする前と後で、チャックプレート３の表面に新品のシリコンウエハ(直径３００ｍｍ)を載置し、正負の電極４_１，４_２間に０．６ｋＶの直流電圧を印加して、吸着力を測定した。吸着力の測定は、シリコンウエハ裏面にＡｒガスを充填させ、シリコンウエハとチャックプレート３との隙間から洩れるＡｒガス量を計測することで行った。

この漏れ量は、クリーニング前は０．３６ｓｃｃｍであったが、上記ダミー基板６を用いてクリーニングを行った後は０．０３６ｓｃｃｍになり、シリコンウエハを用いてクリーニングを行った後は０．０８ｓｃｃｍになった。このことから、チャックプレート３に対する接触面の硬度が被処理基板Ｗよりも高硬度のダミー基板６を用いてクリーニングを行うことにより、吸着力が回復すること、即ち、チャックプレート３の表面に堆積した汚染物質を効率的に除去できることが分かる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されない。例えば、熱付与手段５として、上記実施形態のジャケット部５ａに代えてヒータを用いることも可能である。また、クリーニングに際し、ダミー基板６を例えば−２０℃程度まで冷却してから常温に戻すようにしてもよい。また、チャックプレート３の材質は窒化アルミニウム以外の誘電体であってもよい。この場合、ダミー基板６の被覆層６ｂの材質は、硬度がチャックプレート３よりも低く、被処理基板Ｗより高くなるという条件を満たす限り、窒化シリコン以外のものであってもよい。また、上記実施形態の静電チャックＣは正負の電極４_１，４_２を有する双極型であるが、単極型の静電チャックのクリーニングにも同様に本発明を適用できる。

静電チャックの構成を示す模式的断面図。本発明のクリーニング方法の実施に用いるダミー基板の模式的断面図。

符号の説明

Ｗ…被処理基板、Ｃ…静電チャック、２…チャック本体、３…チャックプレート、４_１，４_２…電極、５…熱付与手段、６…ダミー基板、６ｂ…被覆層(ダミー基板のチャックプレートに対する接触面)。

Claims

電極を有するチャック本体と、チャック本体の表面を覆う誘電体から成るチャックプレートと、電極に電圧を印加することでチャックプレートの表面に吸着される被処理基板を加熱又は冷却する熱付与手段とを備える静電チャックのクリーニング方法であって、
チャックプレートの表面にダミー基板を吸着した状態で、熱付与手段によりダミー基板を加熱又は冷却し、ダミー基板とチャックプレートとの熱膨張差を生じさせることで、チャックプレートの表面に堆積した汚染物質をダミー基板が擦り取るクリーニング工程を有し、
ダミー基板のチャックプレートに対する接触面の硬度は、被処理基板の硬度よりも高く、チャックプレートの硬度よりも低いことを特徴とする静電チャックのクリーニング方法。
請求項１記載の静電チャックのクリーニング方法であって、前記チャックプレートは窒化アルミニウム製であり、前記被処理基板はシリコンウエハであるものにおいて、前記ダミー基板のチャックプレートに対する接触面は窒化シリコンで形成されていることを特徴とする静電チャックのクリーニング方法。