JP6002416B2 - 吸着装置 - Google Patents

Description

この発明は、吸着装置に関する。

従来のウェハよりも薄型化されたウェハ（以下、薄型ウェハとする）は、薄型化されていないウェハ（以下、厚ウェハとする）に比べて反りが生じている。このため、ウェハに各種プロセス処理を行う際に、ウェハをステージに固定すると、薄型ウェハとステージとの間に隙間（以下、ギャップとする）が発生する。

例えば、ウェハにエッチングや裏面電極の成膜処理を行うときにはウェハを冷却し、ウェハにアッシングやおもて面電極の成膜処理を行うときにはウェハを加熱する。このような各種プロセス処理を薄型ウェハに対して行う際に薄型ウェハを冷却または加熱する場合、薄型ウェハとステージとの間にギャップが生じていることにより、薄型ウェハの表面および内部の温度にそれぞればらつきが生じる。ウェハの冷却または加熱は、ウェハが固定されたステージを冷却または加熱することで行うため、薄型ウェハとステージとの間に生じたギャップにより、薄型ウェハの、ステージから浮いている部分における温度を制御することができないからである。

薄型ウェハの表面および内部の温度にそれぞればらつきが生じた場合、薄型ウェハに行う各プロセス処理の精度がばらつくという問題が生じる。また、１枚の薄型ウェハに生じる温度差は、枚葉処理される複数の薄型ウェハでそれぞれ異なる。このため、薄型ウェハごとに各プロセス処理の精度がばらつくという問題が生じる。

薄型ウェハとステージとの間のギャップをなくし、薄型ウェハのおもて面または裏面全体をステージに接触させて固定する吸着装置として、静電チャック（ＥＳＣ：Ｅｌｅｃｔｒｏｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ）が公知である。静電チャックは、ウェハとステージとの間に電圧を印加し、両者の間に発生した力によってウェハをステージに固定する吸着装置である。このような静電チャックを備えた、薄型ウェハにデバイス構造を形成する各プロセス処理装置が増えている。

静電チャックを用いて薄型ウェハのおもて面または裏面全体をステージに接触させて固定することで、薄型ウェハとステージとの間にギャップができないため、薄型ウェハを冷却または加熱する際に、薄型ウェハの表面および内部の温度にばらつきが生じることを回避することができる。

静電チャックを備える処理装置として、セラミック製の基板載置面を持つ静電チャック部と、この静電チャック部の下部に連続するように、静電チャック部とともに一体成形された支持ブロックと、静電チャック部の中に埋め込まれ、基板載置面に基板を吸着保持するための電荷を生じさせる少なくとも１つの電極と、基板載置面から基板を離脱させるときに基板載置面に存在する電荷を除去するために、静電チャック部を構成する前記セラミック中に分散させた添加物粒子とを備え、セラミックに対する添加物粒子の含有率は、電極から支持ブロックのほうに向けて移行するに従って減少する装置が提案されている（例えば、下記特許文献１参照。）。

また、静電チャックを備える別の処理装置として、処理容器内に被処理体を載置する電気絶縁性の載置台を備えた枚葉式処理装置において、載置台の表面に、帯電した静電気を逃がすための導電性被膜を形成してなる装置が提案されている（例えば、下記特許文献２参照。）。

しかしながら、薄型ウェハは、厚ウェハに比べて例えば搬送時や電極成膜処理時に割れやすい。静電チャックのステージは、一般的にセラミックなど無機化合物の焼結体で形成されているため、割れや欠けが生じたウェハによって傷や汚れが生じやすい。このため、薄型ウェハに割れや欠けが生じた場合、静電チャックのステージは、割れや欠けが生じた薄型ウェハにより傷ついて劣化したり、薄型ウェハの欠片などによる汚れが生じるという問題が生じる。

静電チャックのステージ表面に劣化や汚れが生じた場合、例えばステージ表面を研削するなどにより、ステージ表面を平坦で清浄な状態に戻す再生処理を行う。しかしながら、ステージの再生処理にかかる費用は、例えば１００万円程度と高額であるという問題がある。

ステージ表面の劣化や汚れの発生を回避する吸着装置として、ステージの表面をポリイミド膜で保護した構成からなる静電チャックが公知である。図７は、従来の吸着装置について示す説明図である。図７に示すように、静電チャック１００は、ウェハ（以下、処理ウェハとする）１を固定するためのステージ１０１と、ステージ１０１の、処理ウェハ１が固定される側の表面（以下、おもて面とする）を保護するポリイミド保護膜１０２と、処理ウェハ１とステージ１０１との間に処理ウェハ１をステージ１０１に静電吸着する力を発生させる導電層１０３と、処理ウェハ１を冷却する冷却部１０４と、導電層１０３を電圧源１０６に接続する電圧配線１０５と、を備える。

静電チャック１００は、スパッタリング装置などの処理室１１０内に配置される。ステージ１０１のおもて面にポリイミド保護膜１０２を介して固定される処理ウェハ１は、処理室１１０内に備えられた金属ターゲット１１１に対向する。ポリイミド保護膜１０２は、ステージ１０１に接する側の面に粘着層（不図示）を有し、交換可能な状態でステージ１０１に貼り付けられている。このような静電チャック１００を備えた処理装置として、例えば、株式会社アルバックからＳＲＨ−４２０が提供されている。

また、ステージのおもて面をポリイミド膜で保護する構成の吸着装置として、緻密質セラミックスからなる基体の内部に電極板を備えた静電チャックにおいて、吸着面である該基体表面に厚さが５〜５０μｍのポリイミド樹脂からなる皮膜が形成され、その皮膜に皮膜の占める体積の５〜２０％の体積からなる冷却用の溝が形成されている装置が提案されている（例えば、下記特許文献３参照。）。

特開平９−８１１４号公報 特開２００１−３３２４６５号公報 特開平９−３２３２３４号公報

しかしながら、発明者が鋭意研究を重ねた結果、次のような問題が発生することが判明した。図８は、図７に示す吸着装置のウェハ吸着時の状態を示す説明図である。図８に示す従来の静電チャック１００では、処理ウェハ１とステージ１０１との間に静電引力を発生させてステージ１０１に処理ウェハ１を固定したときに、ポリイミド保護膜１０２の内部に静電気（電荷１２０）が蓄積されやすい。

このため、静電チャック１００をオフ状態にしたとしても、ポリイミド保護膜１０２に蓄積された電荷１２０によって処理ウェハ１とステージ１０１との間に静電引力が発生し、処理ウェハ１がステージ１０１に貼り付きやすいため、処理ウェハ１をステージ１０１から離脱させにくくなるという問題が生じる。

静電チャック１００のオン時とは、導電層１０３に電圧が印加され、導電層１０３によって処理ウェハ１とステージ１０１との間に静電引力が発生している状態である。静電チャック１００のオフ時とは、導電層１０３への印加電圧が遮断された状態である。

静電チャック１００のオフ時に、ポリイミド保護膜１０２に蓄積された電荷１２０によって処理ウェハ１がステージ１０１に貼り付いているときに、ステージ１０１から処理ウェハ１を取りあげようとした場合、処理ウェハ１に局所的に応力がかかり、処理ウェハ１に欠けや割れが生じてしまう虞がある。また、ステージ１０１上から処理ウェハ１が跳ね上がり落下してしまう虞がある。

この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するため、ウェハをステージから容易に離脱することができる吸着装置を提供することを目的とする。また、上述した従来技術による問題点を解消するため、高い吸着力を有する吸着装置を提供することを目的とする。また、上述した従来技術による問題点を解消するため、ステージに劣化や汚れが生じることを回避することができる吸着装置を提供することを目的とする。

上述した課題を解決し、本発明の目的を達成するため、この発明にかかる吸着装置は、ウェハを固定するステージと、前記ステージの前記ウェハに接する側の表面を保護する保護膜と、前記ウェハと前記ステージとの間に、当該ウェハを当該ステージに固定する力を発生させる導電層と、前記保護膜に選択的に設けられた導電体と、を備えることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記導電体は、前記保護膜の前記ステージ側の表面に設けられていることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記導電体は、前記保護膜の前記ウェハが接する側の表面に設けられていることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記保護膜の表面の、前記導電体を設けた部分を除く部分の面積は、当該導電体を設けた部分の１倍以上５倍以下の面積であることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記導電体は、前記保護膜に複数設けられており、複数の前記導電体は、規則的に配置されていることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記導電体は、前記保護膜の内部に設けられていることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記保護膜の前記導電体を設けた深さにおける、当該導電体を設けた部分を除く部分の面積は、当該導電体を設けた部分の１倍以上５倍以下の面積であることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記導電体は、前記保護膜に複数設けられており、複数の前記導電体は、前記保護膜の表面に平行な方向に規則的に配置されていることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、複数の前記導電体は、マトリクス状に等間隔に配置されていることを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、隣り合う前記導電体の間隔は、当該導電体の幅と等しいことを特徴とする。

また、この発明にかかる吸着装置は、上述した発明において、前記導電体の幅は、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする。

上述した発明によれば、保護膜のステージ側の面に、導電体が等間隔に規則的に配置されていることで、静電チャック（吸着装置）のオン時に保護膜に蓄積される電荷を、電荷と異なる極性の導電層へ放電することができる。これにより、静電チャックのオフ時に、処理ウェハとステージとの間に静電引力を生じさせる電荷は保護膜内に存在しない。

また、保護膜のステージ側の面、保護膜のウェハ側の面、または保護膜の内部に規則的に導電体が配置されている。このため、静電チャックのオン時には、処理ウェハの全面にわたって均一な力で処理ウェハをステージに固定することができ、かつ静電チャックのオフ時には、ステージから処理ウェハを容易に離脱することができる。

また、保護膜のステージ側の面、保護膜のウェハ側の面、または保護膜の内部に規則的に導電体が配置されていることにより、静電チャックのオン時に、導電体を設けずポリイミド膜のみで保護されたステージを備える従来の静電チャック（図７参照）と同程度の静電引力を処理ウェハとステージとの間に発生させることができ、ステージから処理ウェハを剥がれにくくすることができる。

また、ステージが保護膜によって保護されていることにより、例えば割れや欠けが生じた処理ウェハによってステージが傷つき劣化したり、処理ウェハの欠片などによる汚れがステージに生じることを回避することができる。また、保護膜は交換可能な状態でステージに貼り付けられている。このため、保護膜に劣化や汚れが生じた場合でも、新しい保護膜に貼り換えることで、ステージを平坦で清浄な状態に再生することができる。

本発明にかかる吸着装置によれば、ウェハをステージから容易に離脱することができるという効果を奏する。また、高い吸着力を有する吸着装置を提供することができるという効果を奏する。また、ステージに劣化や汚れが生じることを回避することができるという効果を奏する。

実施の形態１にかかる吸着装置の要部について模式的に示す断面図である。 実施の形態１にかかる吸着装置を構成する部材の平面レイアウトについて示す平面図である。 実施の形態２にかかる吸着装置を構成する部材の平面レイアウトについて示す平面図である。 実施の形態３にかかる吸着装置について模式的に示す説明図である。 実施の形態４にかかる吸着装置について模式的に示す説明図である。 本発明にかかる吸着装置の特性について示す特性図である。 従来の吸着装置について示す説明図である。 図７に示す吸着装置のウェハ吸着時の状態を示す説明図である。

以下に添付図面を参照して、この発明にかかる吸着装置の好適な実施の形態を詳細に説明する。なお、以下の実施の形態の説明および添付図面において、同様の構成には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

（実施の形態１）
図１は、実施の形態１にかかる吸着装置の要部について模式的に示す断面図である。図１に示すように、静電チャック（吸着装置）１０は、例えばスパッタリング装置、ドライアッシング装置、ドライエッチング装置などの、ウェハ（処理ウェハ）１にデバイス構造を形成するための各種プロセス処理装置の処理室５０内に配置される。各種プロセス処理装置によって処理される処理ウェハ１は、従来の薄型化されていないウェハ（厚ウェハ）であってもよいし、従来のウェハよりも薄型化されたウェハ（薄型ウェハ）であってもよいし。

静電チャック１０は、処理ウェハ１を固定するためのステージ１１と、ステージ１１の、処理ウェハ１が固定される側の表面（おもて面）を保護する保護膜１２と、保護膜１２に選択的に設けられた導電体２１と、電圧源１６からの印加電圧により処理ウェハ１とステージ１１との間に、処理ウェハ１をステージ１１に固定する力を発生させる導電層１３と、処理ウェハ１を冷却する冷却部１４と、導電層１３を電圧源１６に接続する電圧配線１５と、を備える。

静電チャック１０は、例えば電圧源１６から導電層１３に正電圧および負電圧を印加し、処理ウェハ１とステージ１１との間に発生させた力によって処理ウェハ１をステージ１１に固定（静電チャッキング）する吸着装置である。静電チャック１０の平面形状は、円形状であってもよい。具体的には、ステージ１１、保護膜１２、および導電層１３の平面形状は、円形状であってもよい。以下に、静電チャック１０の各構成部について説明する。

ステージ１１は、例えばセラミックなど無機化合物の焼結体からなる。ステージ１１のおもて面には、保護膜１２の粘着層２２側の面がステージ１１側となるように、保護膜１２が貼り付けられている。このため、処理ウェハ１は、保護膜１２を介してステージ１１のおもて面側に固定され、処理室５０内の例えば金属ターゲット５１に対向する。

ステージ１１のおもて面に保護膜１２を貼り付けることにより、ステージ１１のおもて面側に固定された処理ウェハ１が、ステージ１１の表面に接触することはない。このため、ステージ１１のおもて面側に固定される処理ウェハ１に割れや欠けが生じたとしても、ステージ１１のおもて面が、割れや欠けが生じた処理ウェハ１によって傷ついて劣化したり、処理ウェハ１の欠片などによる汚れが生じることを回避することができる。

保護膜１２の表面には、複数の導電体２１が一定の間隔をあけて選択的に設けられている。保護膜１２の表面に設けられた導電体２１は、粘着層２２によって覆われている。保護膜１２の厚さは、例えば１００μｍ以下であってもよい。粘着層２２の厚さは、例えば数μｍ以下程度であってもよい。導電体２１の厚さは、例えば１μｍ以下であってもよい。

後述するように、保護膜１２に導電体２１を設けることで、静電チャック１０のオン時に保護膜１２に蓄積される電荷２０を保護膜１２から逃げやすくすることができる。導電体２１の厚さが厚いほど導電体２１を含む保護膜１２全体の抵抗が低くなるので、保護膜１２に蓄積される電荷２０が保護膜１２から逃げやすくなる。このため、導電体２１の厚さは、保護膜１２および粘着層２２の厚さや抵抗率に合わせて適宜変更するのが好ましい。導電体２１についての説明は、後述する。

保護膜１２は、粘着層２２による粘着テープ状をなし、交換可能な状態でステージ１１のおもて面に貼り付けられている。このため、保護膜１２の処理ウェハ１が接触する側の面が、例えば割れや欠けが生じた処理ウェハ１によって傷つき劣化したり、処理ウェハ１の欠片などによる汚れが生じた場合に、新しい保護膜１２をステージ１１のおもて面に貼り付けることで、ステージ１１のおもて面側を平坦で清浄な状態に再生することができる。

保護膜１２は、保護膜１２に接する処理ウェハ１からうける応力によって変形しやすく、かつステージ１１から処理ウェハ１を離脱させたときに元の形状に戻る弾性率を有する材料からなる。具体的には、保護膜１２は、例えばポリイミド膜、樹脂膜などの絶縁膜である。これにより、例えばステージ１１のおもて面に対して凸状または凹状に反った薄型の処理ウェハ１を、ステージ１１のおもて面側に固定する場合でも、保護膜１２に接触する処理ウェハ１に局所的にかかる応力を低減することができる。これにより、処理ウェハ１に割れや欠けが生じることを防止することができる。

導電層１３は、ステージ１１と冷却部１４との間に設置され、ステージ１１および冷却部１４に接する。例えば、導電層１３のステージ１１に接する面の全面がステージ１１に接し、導電層１３の冷却部１４に接する面の全面が冷却部１４に接する。

ステージ１１と冷却部１４との間には、例えば複数の導電層１３が、ステージ１１のおもて面に平行な方向に並列に配置されている。複数の導電層１３は、それぞれステージ１１に接する。複数の導電層１３は、それぞれ電圧配線１５の一端に接続されている。電圧配線１５の他端には、電圧源１６が接続されている。

各導電層１３には電圧源１６から正電圧または負電圧が印加され、正電圧が印加された導電層１３は正電極として機能し、負電圧が印加された導電層１３は負電極として機能する。ステージ１１のおもて面に平行な方向に正電極として機能する導電層１３と、負電極として機能する導電層１３とが交互に配置された構成となるように、各導電層１３に正電圧および負電圧が印加される。

例えば、導電層１３がステージ１１のおもて面に平行な方向に並列して配置された第１，２の導電層３１，３２からなる場合、第１の導電層３１に正電圧を印加して正電極として機能させ、第２の導電層３２に負電圧を印加して負電極として機能させる。

ステージ１１の裏面側に設けられた第１の導電層３１および第２の導電層３２がそれぞれ正電極および負電極として機能することにより、ステージ１１のおもて面側に設置された処理ウェハ１の、ステージ１１側の表面が分極し、第１，２の導電層３１，３２との間に電位差が生じる。これにより、ステージ１１を介して第１の導電層３１に対向する処理ウェハ１の表面に負電荷があらわれ、ステージ１１を介して第２の導電層３２に対向する処理ウェハ１の表面に正電荷があらわれる。したがって、処理ウェハ１の第１の導電層３１に対向する部分と第１の導電層３１との間、および処理ウェハ１の第２の導電層３２に対向する部分と第２の導電層３２との間に、互いを吸引する静電引力（クーロン力）が発生し、処理ウェハ１がステージ１１のおもて面側に固定される（双極方式）。ここでは、保護膜１２に関する記載は省略するが、処理ウェハ１とステージ１１との間には、ステージ１１のおもて面を保護する保護膜１２が設けられている。

第１，２の導電層３１，３２は、ステージ１１のおもて面側に固定された処理ウェハ１をステージ１１から離脱させたときに、処理ウェハ１の極性に偏りを生じさせない構成を有する。例えば、第１，２の導電層３１，３２への電圧源１６からの印加電圧の極性は、それぞれが任意に反転可能である。第１の導電層３１および第２の導電層３２にそれぞれ正電圧および負電圧を印加した後に、第１，２の導電層３１，３２への印加電圧の極性を適宜反転させることで、処理ウェハ１の表面にあらわれる正電荷および負電荷が処理ウェハ１の表面に固定されることを防止することができる。

第１，２の導電層３１，３２は、それぞれ櫛歯状の平面形状を有してもよい。この場合、第１，２の導電層３１，３２は、互いの櫛歯状の凹凸部が噛み合うように配置される（不図示）。櫛歯状の凹凸部が噛み合うように第１，２の導電層３１，３２を配置することにより、第１の導電層３１の凸部および第２の導電層３２の凸部が交互に繰り返し配置される。このため、第１の導電層３１に正電圧が印加され、第２の導電層３２に負電圧が印加されたときに、正電極と負電極とが交互に繰り返し配置された状態となる。

また、第１の導電層３１の凸部および第２の導電層３２の凸部が交互に繰り返し配置されることにより、例えば半円形状の平面形状を有する第１，２の導電層３１，３２の直線部分どうしを合わせた構成の導電層１３とする場合に比べて、処理ウェハ１の表面に正電荷および負電荷があらわれる範囲を細かく分けることができ、処理ウェハ１の極性に偏りを生じさせにくくすることができる。

冷却部１４は、導電層１３を介してステージ１１に接する。冷却部１４は、ステージ１１の温度を制御し、ステージ１１のおもて面側に貼り付けられた保護膜１２にほぼ全面が接触する処理ウェハ１を冷却する。冷却部１４に代えて、処理ウェハ１を加熱する加熱部（不図示）を備えてもよい。この場合、ステージ１１のおもて面に貼り付けられている保護膜１２は、加熱部によってステージ１１が加熱されたときに溶融しない程度の耐熱性を有する。

また、加熱部は、ステージ１１のおもて面に貼り付けられている保護膜１２を構成する材料の融点未満の温度で処理ウェハ１を加熱してもよい。例えば、ポリイミドからなる保護膜１２が用いられている場合、加熱部は、ポリイミドの融点である４００℃未満で処理ウェハ１を加熱する。

次に、導電体２１について詳細に説明する。上述したように、導電体２１は、保護膜１２のステージ１１側となる表面に選択的に設けられ、かつ粘着層２２によって覆われている。これにより、導電体２１は、処理ウェハ１およびステージ１１に接触しない。このため、保護膜１２の表面に設けた導電体２１によって、処理ウェハ１が傷ついたり、ステージ１１に劣化や汚れなどが生じることはない。

また、導電体２１の電位は固定されていない（例えば接地電位ではない）。このため、保護膜１２に導電体２１を設けることによって、静電チャック１０のオン時に、保護膜１２に蓄積された電荷２０が導電層１３へと逃げやすくなる。具体的には、放電されにくい保護膜１２の、ステージ１１から離れた部分に蓄積される電荷２０が導電層１３へと逃げやすくなる。

より具体的には、ステージ１１と保護膜１２との界面に導電体２１を設けることにより、静電チャック１０のオン時、導電体２１よりもステージ１１から離れた保護膜１２内に蓄積されている電荷２０は、導電体２１に引き寄せられ、さらに導電層１３へと放電される（図１の矢印参照）。静電チャック１０のオン時、保護膜１２内に蓄積されている電荷２０は、常時導電層１３へと放電される。このため、静電チャック１０のオフ時に、保護膜１２内に電荷２０は存在しない。

静電チャック１０のオフ時、保護膜１２内に電荷２０が存在しないため、処理ウェハ１とステージ１１との間に静電引力が発生し、処理ウェハ１がステージ１１に貼り付けられることはない。したがって、静電チャック１０のオフ時に、処理ウェハ１をステージ１１から離脱させやすくなる。静電チャック１０のオン時とは、導電層１３に電圧が印加され、導電層１３によって処理ウェハ１とステージ１１との間に静電引力が発生している状態である。静電チャック１０のオフ時とは、導電層１３への印加電圧が遮断された状態である。

より具体的には、静電チャック１０のオン時、保護膜１２には、正の電荷２０または負の電荷２０が蓄積される。例えば、導電層１３が第１，２の導電層３１，３２からなり、第１の導電層３１を正電極として機能させ、第２の導電層３２を負電極として機能させるときに、保護膜１２に負の電荷２０が蓄積された場合、保護膜１２に蓄積された負の電荷２０は、保護膜１２内の電荷２０自身の位置に近い導電体２１に引き寄せられた後、正電極として機能する第１の導電層３１へと放電される。また、保護膜１２に正の電荷２０が蓄積された場合、保護膜１２に蓄積された正の電荷２０は、保護膜１２内の電荷２０自身の位置に近い導電体２１に引き寄せられた後、負電極として機能する第２の導電層３２へと放電される。

複数の導電体２１は、保護膜１２の表面に等間隔に規則的に配置されるのが好ましい。例えば、複数の導電体２１は、マトリクス状に等間隔に配置されるのが好ましい。これにより、その理由は、次の通りである。静電チャック１０のオン時、保護膜１２の、導電体２１と処理ウェハ１との間に挟まれた部分には、処理ウェハ１をステージ１１に固定する力は発生しない。導電体２１を等間隔に規則的に配置することで、処理ウェハ１とステージ１１との間に発生させた処理ウェハ１をステージ１１に固定する力を処理ウェハ１全面に均一に生じさせることができるからである。複数の導電体２１がマトリクス状に配置されることにより、保護膜１２の表面の、導電体２１が設けられた部分を除く部分は、格子状の平面形状をなす。

また、導電体２１を等間隔に規則的に配置していない場合、隣り合う導電体２１の間隔が広くなっている部分で、保護膜１２に蓄積された電荷２０を導電体２１に引き寄せにくくなる。このため、保護膜１２に蓄積された電荷２０が導電体２１へと移動する間隔を等間隔に規則的に配置することで、保護膜１２に蓄積された電荷２０を導電体２１に引き寄せやすくし、保護膜１２に蓄積された電荷２０が保護膜１２に局所的に残ることを回避することができるからである。

図２は、実施の形態１にかかる吸着装置を構成する部材の平面レイアウトについて示す平面図である。図２において、複数の導電体２１は、マトリクス状に等間隔に配置されている。これにより、保護膜１２の、導電体２１が設けられていない部分は、格子状の平面形状をなす。導電体２１の平面形状は、例えば矩形状であるのがよい。好ましくは、導電体２１の平面形状は、例えば正方形状であるのがよい。導電体２１の平面形状を矩形状とすることで、保護膜１２の表面の、導電体２１を設けた部分と、導電体２１を設けていない部分との面積比を正確に設定することができる。

保護膜１２の表面の、導電体２１を設けていない部分の面積は、導電体２１を設けた部分の１倍以上５倍以下の面積であるのが好ましい。好ましくは、保護膜１２の表面の、導電体２１を設けていない部分の面積は、導電体２１を設けた部分の３倍程度の面積であるのがよい。また、導電体２１の幅ｔ１は、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であるのがよい。好ましくは、導電体２１の幅ｔ１は、４ｍｍであるのがよい。また、隣り合う保護膜１２の間隔ｔ２は、例えば保護膜１２の幅ｔ１と等しいのが好ましい。

導電体２１を等間隔に規則的に配置し、かつ導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２を上記範囲内の寸法とすることで、静電チャック１０のオン時に、処理ウェハ１をステージ１１に固定する力を増大させることができ、かつ導電層１３へ放電されずに保護膜１２に残ってしまう電荷２０を低減することができる。これにより、保護膜１２の、導電体２１が設けられていない部分のみで、導電体２１を設けずポリイミド膜のみで保護されたステージを備える従来の静電チャック（図７参照）と同程度の静電引力を処理ウェハ１とステージ１１との間に発生させることができる。かつ、静電チャック１０のオフ時に、ステージ１１から処理ウェハ１を離脱しやすくすることができる。

また、冷却部１４によって、ステージ１１に固定された処理ウェハ１を冷却する際に、処理ウェハ１は、保護膜１２の、導電体２１が設けられていない部分を介して冷却される。導電体２１を等間隔に規則的に配置し、かつ導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２を上記範囲内の寸法とすることで、冷却部１４によって、ステージ１１に固定された処理ウェハ１の表面および内部の温度を制御性よく均一に冷却することができる。

図２に示す導電体２１の平面レイアウトは、保護膜１２の表面の、導電体２１を設けていない部分の面積を、導電体２１を設けた部分の面積の３倍程度に設定するための、導電体２１の平面レイアウトの一例である。例えば、図２に示すように、正方形状の導電体２１を等間隔に規則的に配置し、かつ導電体２１の幅ｔ１と同じ間隔ｔ２（＝ｔ１）でマトリクス状に等間隔に導電体２１を配置する。

このように導電体２１が配置された保護膜１２において、１つの導電体２１ａと、導電体２１ａの１頂点およびこの頂点を共有する２辺側に隣り合う３つの導電体２１ｂ，２１ｃ，２１ｄとの間で、導電体２１ａの１頂点およびこの頂点を共有する２辺を囲む、導電体２１ａを設けていない部分１２ａとを含む領域６１内で、導電体２１ａを設けていない部分１２ａの面積は、導電体２１ａを設けた部分の面積の３倍となる。

保護膜１２の表面全体における導電体２１の平面レイアウトは、導電体２１ａを設けた部分と導電体２１ａを設けていない部分１２ａとを含む領域６１と同様の平面レイアウトが複数隣り合って配置された状態となっている。このため、保護膜１２の表面全体において導電体２１を設けていない部分の面積は、導電体２１を設けた部分の面積の３倍程度となる。

導電体２１は、例えばスパッタリングによって形成される。具体的には、まず、フォトリソグラフィによって、ステージ１１に貼り付ける側の保護膜１２の表面に、導電体２１の形成領域が開口するレジストマスクを形成する。具体的には、導電体２１の形成領域が正方形状に開口する格子状の平面形状を有するレジストマスクを形成する。ついで、このレジストマスクをマスクとしてスパッタリングを行い、保護膜１２の裏面に、導電体２１となる金属膜を成長させる。ついで、保護膜１２の、導電体２１となる金属膜を成長させた表面に、導電体２１を覆うように粘着層２２を形成する。これにより、導電体２１が一体化したテープ状の導電体２１が完成する。

導電体２１が保護膜１２と一体化していることにより、ステージ１１に保護膜１２を貼り付けるだけで、処理ウェハ１とステージ１１との間に導電体２１を設けることができる。また、保護膜１２に劣化や汚れが生じた場合に、ステージ１１に保護膜１２を貼り付けるだけで、容易に、かつ早く導電体２１および保護膜１２をステージ１１のおもて面に設けることができる。また、ステージ１１に保護膜１２を貼り付けるだけで、処理ウェハ１とステージ１１との間に導電体２１を設けることができるので、導電体２１を設けるための特殊な加工をステージ１１に施す必要がない。このため、静電チャック１０の導入時のコストを抑えることができる。

保護膜１２の表面に導電体２１を形成するためのスパッタリングは、例えば、処理ウェハ１にデバイス構造に形成するためのスパッタリング装置を用いて行ってもよい。このとき、導電体２１を形成するための材料として、処理ウェハ１にデバイス構造を形成するための材料を用いてもよい。具体的には、導電体２１は、ニッケル（Ｎｉ）や金（Ａｕ）など導電性の高い材料を主成分とする材料で構成されていてもよい。このように、既存の設備や材料を用いて導電体２１を形成することで、コストを低減することができる。

また、導電体２１は、保護膜１２に密着しやすい材料や、やわらかく変形しやすい材料からなるのが好ましい。具体的には、導電体２１は、例えば、アルミニウム（Ａｌ）や銅（Ｃｕ）などを主成分とする材料で構成されていてもよい。

静電チャック１０の動作について、導電層１３が第１，２の導電層３１，３２からなる場合を例に説明する。ステージ１１のおもて面に保護膜１２を介して処理ウェハ１を設置した後、例えば、第１の導電層３１に正電圧を印加し、かつ第２の導電層３２に負電圧を印加することで、静電チャック１０をオン状態にする。これにより、ステージ１１のおもて面側に設置された処理ウェハ１のステージ１１側の表面が分極し、第１，２の導電層３１，３２との間に電位差が生じる。そして、この電位差により、処理ウェハ１とステージ１１との間に静電引力が発生し、処理ウェハ１が保護膜１２を介してステージ１１のおもて面側に固定される。

静電チャック１０のオン時、保護膜１２には、正の電荷２０または負の電荷２０が蓄積されるが、ステージ１１と保護膜１２との界面に導電体２１が設けられていることにより、保護膜１２に蓄積された電荷２０は、導電体２１を通ってまたは導電体２１近傍に引き寄せられて、異なる極性を有する第１，２の導電層３１，３２へと放電される。具体的には、保護膜１２に負の電荷２０が蓄積された場合、負の電荷２０は、正電極として機能する第１の導電層３１へと放電される。保護膜１２に正の電荷２０が蓄積された場合、正の電荷２０は、負電極として機能する第２の導電層３２へと放電される。

ついで、処理ウェハ１が固定されたステージ１１を冷却部１４によって冷却することで、処理ウェハ１を冷却する。ついで、ステージ１１に固定された状態のまま、処理ウェハ１にデバイス構造を形成するための各種プロセス処理を行う。ついで、導電層１３への印加電圧を遮断し、処理ウェハ１への静電吸着力を消滅させる（オフ状態）。保護膜１２に蓄積される電荷２０は静電チャック１０のオン時に導電層１３に放電されているため、処理ウェハ１はステージ１１から容易に離脱される。これにより、静電チャック１０の一連の動作が終了される。

以上、説明したように、実施の形態１によれば、保護膜１２のステージ１１側の面に、導電体２１が等間隔に規則的に配置されていることで、静電チャック１０のオン時に保護膜１２に蓄積される電荷２０を、電荷２０と異なる極性の導電層１３へ放電することができる。これにより、静電チャック１０のオフ時に、処理ウェハ１とステージ１１との間に静電引力を生じさせる電荷２０は保護膜１２内に存在しない。したがって、ステージ１１から処理ウェハ１を容易に離脱することができる。

また、保護膜１２のステージ１１側の面に等間隔に規則的に導電体２１が配置されているため、静電チャック１０のオン時には、処理ウェハ１の全面にわたって均一な力で処理ウェハ１をステージ１１に固定することができ、かつ静電チャック１０のオフ時には、ステージ１１から処理ウェハ１を容易に離脱することができる。

また、保護膜１２のステージ１１側の面に等間隔に規則的に導電体２１が配置されていることにより、静電チャック１０のオン時に、導電体２１を設けずポリイミド膜のみで保護されたステージを備える従来の静電チャック（図７参照）と同程度の静電引力を処理ウェハ１とステージ１１との間に発生させることができ、ステージ１１から処理ウェハ１を剥がれにくくすることができる。

また、ステージ１１が保護膜１２によって保護されていることにより、例えば割れや欠けが生じた処理ウェハ１によってステージ１１が傷つき劣化したり、処理ウェハ１の欠片などによる汚れがステージ１１に生じることを回避することができる。また、保護膜１２は交換可能な状態でステージ１１に貼り付けられている。このため、保護膜１２に劣化や汚れが生じた場合でも、新しい保護膜１２に貼り換えることで、ステージ１１を平坦で清浄な状態に再生することができる。これにより、ステージ１１表面を研削するなど、ステージ１１自体を再生する処理を行う必要がない。したがって、ステージ表面をポリイミド膜で保護していない従来の静電チャック（例えば、上記特許文献１参照）よりも１／１０程度のコスト低減を図ることができる。

（実施の形態２）
図３は、実施の形態２にかかる吸着装置を構成する部材の平面レイアウトについて示す平面図である。実施の形態２にかかる静電チャック４１は、実施の形態１にかかる静電チャックにおいて、導電体の平面形状を正八角形状とした構成を有する。

図３に示す静電チャック４１においては、保護膜１２の表面に、対辺間の長さがｔ３の正八角形状の導電体２３が配置されている。導電体２３は、例えば、隣り合う導電体２３の各１辺が平行になるように、導電体２３の対辺間の長さ（導電体２３の幅）ｔ３と同じ間隔ｔ４（＝ｔ３）で規則的に島状に配置される。また、複数の導電体２３は、マトリクス状に等間隔に配置されている。これにより、保護膜１２の表面の、導電体２３を設けていない部分は、格子状の平面形状をなす。

このように、保護膜１２の表面に正八角形状の導電体２３を配置することで、１つの導電体２３ａと、この導電体２３ａの１辺およびこの１辺の各端部に接する２辺に隣り合う３つの導電体２３ｂ，２３ｃ，２３ｄとの間で、導電体２３ａの連続する３辺を囲む、導電体２３ａを設けていない部分１２ａとを含む領域６２内で、導電体２３ａを設けていない部分１２ａの面積は、導電体２３ａを設けた部分の面積の３倍程度となる。したがって、保護膜１２の表面全体において導電体２３を設けていない部分の面積は、導電体２３を設けた部分の面積の３倍程度となる。

導電体２３の幅ｔ３は、実施の形態１にかかる静電チャックに備えられた導電体２１の幅と同様の条件で設定される。図３に示す静電チャック４１のステージ、保護膜、導電層、冷却部、電圧配線、電圧源（不図示）は、実施の形態１にかかる静電チャックと同様である。

以上、説明したように、実施の形態２によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態３）
図４は、実施の形態３にかかる吸着装置について模式的に示す説明図である。実施の形態３にかかる静電チャック４２は、実施の形態１にかかる静電チャックにおいて、保護膜１２の内部に導電体２４を配置した構成を有する。

図４に示す静電チャック４２において、導電体２４は、保護膜１２の内部に選択的に設けられている。導電体２４は、保護膜１２に接する処理ウェハ１の主面に平行な方向に、かつ等間隔に規則的に配置されている。導電体２４の平面形状および平面レイアウトは、実施の形態１，２の導電体２１，２３と同様である。図４に示す静電チャック４２のステージ１１、保護膜１２、導電層１３、冷却部１４、電圧配線１５、電圧源１６は、実施の形態１にかかる静電チャックと同様である。図４に示す静電チャック４２の動作は、実施の形態１にかかる静電チャックと同様である。

保護膜１２の内部に導電体２４を形成する方法について説明する。例えば、保護膜１２を、複数のポリイミド膜が積層されてなる積層膜とする。保護膜１２となる積層膜のうち、保護膜１２の下層となるポリイミド膜（以下、下層膜とする）を積層する。ついで、フォトリソグラフィによって、下層膜の表面に、導電体２４の形成領域が開口するレジストマスクを形成する。ついで、レジストマスクをマスクとして、実施の形態１と同様にスパッタリングを行い、下層膜の表面に導電体２４となる金属膜を選択的に形成する。ついで、下層膜の、導電体２４を形成した側の表面に、保護膜１２となる積層膜のうち、保護膜１２の上層となるポリイミド膜（以下、上層膜とする）を積層する。ついで、保護膜１２の表面に粘着層２２を形成する。これにより、内部に導電体２４が形成されたテープ状の保護膜１２が完成する。粘着層２２は、保護膜１２の上層膜側の表面に形成してもよいし、保護膜１２の下層側の表面に形成してもよい。

以上、説明したように、実施の形態３によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施の形態４）
図５は、実施の形態４にかかる吸着装置について模式的に示す説明図である。実施の形態４にかかる静電チャック４３は、実施の形態１にかかる静電チャックにおいて、保護膜１２の処理ウェハ１が接する側の面に導電体２５を配置した構成を有する。

図５に示す静電チャック４３において、導電体２５は、保護膜１２の処理ウェハ１に接する側の表面に選択的に設けられている。導電体２５の平面形状および平面レイアウトは、実施の形態１，２の導電体２１，２３と同様である。図５に示す静電チャック４３のステージ１１、保護膜１２、導電層１３、冷却部１４、電圧配線１５、電圧源１６は、実施の形態１にかかる静電チャックと同様である。図５に示す静電チャック４３の動作は、実施の形態１にかかる静電チャックと同様である。

図５に示す静電チャック４３において、保護膜１２は、実施の形態１と同様に、容易に変形するやわらかい材料からなる。このため、保護膜１２の、導電体２５が設けられた側の表面に接する処理ウェハ１により導電体２５がステージ１１側に押し込まれた場合に、保護膜１２は容易に変形する。このため、保護膜１２の、導電体２５が設けられた側の表面に処理ウェハ１が接触したときに、導電体２５の処理ウェハ１側の表面と、保護膜１２の処理ウェハ１側の、導電体２５が設けられていない部分の表面とがほぼ同じ高さとなる。これにより、保護膜１２および導電体２５の処理ウェハ１側の表面に、処理ウェハ１ほぼ全面を接触させることができる。したがって、図１に示す静電チャックと同様に、ステージ１１から処理ウェハ１を剥がれにくくすることができ、かつ冷却部１４によって処理ウェハ１を効率的に均一に冷却することができる。

保護膜１２の処理ウェハ１側となる表面に導電体２５を形成する方法は、実施の形態１の、保護膜１２のステージ１１側となる表面に導電体を形成する方法とほぼ同様である。具体的には、保護膜１２の処理ウェハ１側となる表面に実施の形態１と同様に導電体２５を形成した後、保護膜１２の、導電体２５を形成した面に対して反対側の面に粘着層２２を形成すればよい。

以上、説明したように、実施の形態４によれば、実施の形態１と同様の効果を得ることができる。

（実施例）
導電体２１の幅および隣り合う導電体２１の間隔の最適な条件について検証した。図６は、本発明にかかる吸着装置の特性について示す特性図である。まず、実施の形態１に従い、導電体２１を選択的に設けた複数の保護膜１２を用意した。各保護膜１２は、それぞれ、導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２が異なる構成となっている。複数の導電体２１は、保護膜１２のステージ１１側の表面にマトリクス状に等間隔に配置した。これにより、保護膜１２の、導電体２１が設けられていない部分は、格子状の平面形状をなしている。導電体２１の平面形状は、正方形状とした。保護膜１２の表面の、導電体２１を設けていない部分の面積を、保護膜１２の導電体２１を設けた部分の面積の３倍とした。導電体２１の幅（１辺の長さ）ｔ１は、１ｍｍ〜１０ｍｍの間とした。隣り合う導電体２１の間隔ｔ２は、導電体２１の幅ｔ１と等しい寸法とした（ｔ１＝ｔ２）。導電体２１の厚さは、３００ｎｍ程度とした。

そして、導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２に対する静電チャック１０の特性を、次のように検証した。まず、静電チャック１０のステージ１１のおもて面に、検証対象の保護膜１２を貼り付けた。ついで、静電チャック１０をオン状態にし、ステージ１１のおもて面に保護膜１２を介して処理ウェハ１を固定した。この状態で、冷却部１４によってステージ１１を介して処理ウェハ１を冷却した後、処理ウェハ１の温度を測定した。ついで、静電チャック１０をオフ状態にした後、処理ウェハ１の、ステージ１１側の面に対して反対側の面に備え付けたばね秤を持ち上げて、ステージ１１から処理ウェハ１を剥がし、このときの処理ウェハ１を引っ張る力を測定した。処理ウェハ１を引っ張る力は、１２０ｋｇｆ／ｃｍ²以上１８０ｋｇｆ／ｃｍ²以下とした。上記一連の処理を検証対象のすべての保護膜１２に対して行った。その結果を図６に示す。

図６の横軸に、導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２を示す。図６の左側の縦軸に、処理ウェハ１の剥がれやすさを示す。図６の右の縦軸に、処理ウェハ１の温度を示す。図６において、処理ウェハ１に割れや欠けが発生しない場合を剥がれやすいとし、処理ウェハ１に割れや欠けが発生した場合、または処理ウェハ１がステージ１１から離れなかったり、ステージ１１から跳ね上がって落下してしまった場合を剥がれにくいとした。

図６に示す結果より、導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２が４ｍｍであるときに、静電チャック１０のオフ時に、最も弱い力で、ステージ１１から処理ウェハ１を剥がすことができた。このとき、処理ウェハ１に割れや欠けが発生することなく、また、処理ウェハ１がステージ１１から跳ね上がることもなかった。かつ、静電チャック１０のオン時に、処理ウェハ１の表面および内部を効率よく冷却することができた。また、図示を省略するが、静電チャック１０のオン時、従来の静電チャック（例えば、図７、上記特許文献１参照）と同程度の静電引力で、処理ウェハ１をステージ１１のおもて面に固定することができることが確認された。

また、静電チャック１０のオフ時に、処理ウェハ１に割れや欠け、跳ね上がりが発生することなくステージ１１から処理ウェハ１を剥がすことができ、かつ静電チャック１０のオン時に、処理ウェハ１の表面および内部の温度で効率よく冷却することができる許容範囲７０は、導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２が３ｍｍ以上６ｍｍ以下であるときであることが確認された。

一方、導電体２１の幅ｔ１および隣り合う導電体２１の間隔ｔ２が３ｍｍより小さく６ｍｍより大きい場合には、静電チャック１０のオフ時に、ステージ１１から処理ウェハ１を剥がすことができなかったり、また、ステージ１１から処理ウェハ１を剥がす際に処理ウェハ１に割れや欠けが生じたり、ステージ１１から跳ね上がって落下してしまった。また、静電チャック１０のオン時に、処理ウェハ１の表面および内部を所望の温度で均一に冷却することができないことが確認された。

以上において本発明では、上述した実施の形態に限らず、保護膜の処理ウェハ側の表面、保護膜のステージ側の表面、および保護膜の内部のうちの２箇所以上に導電層を設けることも可能である。また、双極方式の導電層を例に説明しているが、単極方式の導電層を備えてもよい。また、導電体が設けられた保護膜は、従来の静電チャックのステージに適用することも可能である。また、導電体を保護膜に配置する際の導電体の平面レイアウトは、保護膜の表面の、導電体を設けていない部分の面積が導電体を設けた部分の１倍以上５倍以下の面積であればよく、上述した平面レイアウトに限らず、他の規則的な平面レイアウトを適用してもよい。

以上のように、本発明にかかる吸着装置は、従来のウェハよりも薄型化されたウェハ（薄型ウェハ）にデバイス構造を形成するための各プロセス処理を行う処理装置に備えられ、当該薄型ウェハを吸着する吸着装置に有用である。

１ 処理ウェハ
１０ 静電チャック
１１ ステージ
１２ 保護膜
１３，３１，３２ 導電層
１４ 冷却部
１５ 電圧配線
１６ 電圧源
２１ 導電体
２２ 粘着層
５０ 処理室
５１ 金属ターゲット

Claims (9)

1. ウェハを固定するためのステージと、
   前記ステージの前記ウェハに接する側の表面を保護する保護膜と、
   前記ステージの下に配置され、前記ウェハを前記ステージに固定する力を発生させる導電層と、
   前記保護膜の前記ステージ側の表面または前記保護膜の内部に選択的に設けられた導電体と、
   を備えることを特徴とする吸着装置。
2. 前記導電体は、前記保護膜の前記ステージ側の表面に設けられ、粘着層によって覆われていることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
3. 前記保護膜の表面の、前記導電体を設けた部分を除く部分の面積は、当該導電体を設けた部分の１倍以上５倍以下の面積であることを特徴とする請求項２に記載の吸着装置。
4. 前記導電体は、前記保護膜に複数設けられており、
   複数の前記導電体は、規則的に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一つに記載の吸着装置。
5. 前記導電体は、前記保護膜の内部に設けられ、前記保護膜の前記導電体を設けた深さにおける、当該導電体を設けた部分を除く部分の面積は、当該導電体を設けた部分の１倍以上５倍以下の面積であることを特徴とする請求項１に記載の吸着装置。
6. 前記導電体は、前記保護膜に複数設けられており、
   複数の前記導電体は、前記保護膜の表面に平行な方向に規則的に配置されていることを特徴とする請求項５に記載の吸着装置。
7. 複数の前記導電体は、マトリクス状に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項４または６に記載の吸着装置。
8. 隣り合う前記導電体の間隔は、当該導電体の幅と等しいことを特徴とする請求項４、６または７のいずれか一つに記載の吸着装置。
9. 前記導電体の幅は、３ｍｍ以上６ｍｍ以下であることを特徴とする請求項８に記載の吸着装置。
   

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