JP6308871B2 - 静電チャック及び半導体・液晶製造装置 - Google Patents

Description

本発明は、ウェハなどを吸着する機構に使用される静電チャック及びそれを備えた半導体・液晶製造装置に関する。

従来、半導体ウェハプロセスなどで使用されるドライエッチング装置などの半導体製造装置では、ウェハ処理時のウェハ温度を制御するためにウェハを静電吸着して載置する静電チャックが設けられている。

特開２００８−４７６５７号公報 特開２０１３−２２９４６４号公報

後述する予備的事項の欄で説明するように、静電チャックの載置台は、セラミックスから形成されるため、電極が配置される凹部の位置精度を十分に確保できない。

このため、載置台の凹部がベースプレートの貫通孔の中心からずれて配置されると、給電端子又は載置台の電極とベースプレートとの距離が近くなり、放電が発生しやすい課題がある。

静電チャック及びそれを備えた半導体・液晶製造装置において、内部での放電の発生を防止することを目的とする。

以下の開示の一観点によれば、貫通孔を備えたベースプレートと、前記貫通孔の上端から突出する突出部を備え、前記貫通孔に挿入された筒状絶縁部品と、前記ベースプレートの上に配置された載置台と、前記載置台の下面に形成され、前記筒状絶縁部品の突出部がはめ込まれたへこみ部と、前記載置台のへこみ部に形成された凹部と、前記載置台の凹部に形成された電極と、前記筒状絶縁部品の内部に配置され、前記電極に接続された給電端子と、前記筒状絶縁部品の内側に配置され、径小部と、前記径小部の上側に配置された径大部と、挿通孔とを備え、前記挿通孔に前記給電端子が挿通されて固定された第１筒状導電部品と、前記筒状絶縁部品の内側に配置され、上面が前記第１筒状導電部品の径大部の下面に接する第２筒状導電部品と、前記第１筒状導電部品の径小部に接続されて配置され、外面が前記第２筒状導電部品に接する第３筒状導電部品とを有する静電チャックが提供される。

また、その開示の他の観点によれば、チャンバと、前記チャンバに取り付けられた静電チャックとを備え、前記静電チャックは、貫通孔を備えたベースプレートと、前記貫通孔の上端から突出する突出部を備え、前記貫通孔に挿入された筒状絶縁部品と、前記ベースプレートの上に配置された載置台と、前記載置台の下面に形成され、前記筒状絶縁部品の突出部がはめ込まれたへこみ部と、前記載置台のへこみ部に形成された凹部と、前記載置台の凹部に形成された電極と、前記筒状絶縁部品の内部に配置され、前記電極に接続された給電端子と、前記筒状絶縁部品の内側に配置され、径小部と、前記径小部の上側に配置された径大部と、挿通孔とを備え、前記挿通孔に前記給電端子が挿通されて固定された第１筒状導電部品と、前記筒状絶縁部品の内側に配置され、上面が前記第１筒状導電部品の径大部の下面に接する第２筒状導電部品と、前記第１筒状導電部品の径小部に接続されて配置され、外面が前記第２筒状導電部品に接する第３筒状導電部品とを有する半導体・液晶製造装置が提供される。

以下の開示によれば、静電チャックでは、載置台の下面にへこみ部を形成し、へこみ部の底面の内側に凹部を形成し、その凹部の底面に電極を配置している。そして、載置台のへこみ部に筒状絶縁部品をはめ込んでいる。

これにより、載置台の凹部がベースプレートの貫通穴の中心からずれるとしても、凹部の周囲に筒状絶縁部材が確実に配置されて絶縁性が強化されるので、内部での放電の発生が防止される。

図１は予備的事項に係る静電チャックの給電部の様子を示す部分断面図（その１）である。 図２は予備的事項に係る別の静電チャックの給電部の様子を示す部分断面図（その２）である。 図３は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その１）である。 図４は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その２）である。 図５は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その３）である。 図６（ａ）〜（ｃ）は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その４）である。 図７は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その５）である。 図８は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その６）である。 図９は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その７）である。 図１０は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その８）である。 図１１は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その９）である。 図１２は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その１０）である。 図１３は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その１１）である。 図１４は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その１２）である。 図１５は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その１３）である。 図１６は第１実施形態の静電チャックを示す断面図（その１）である。 図１７は第１実施形態の静電チャックを示す断面図（その２）である。 図１８は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その１）である。 図１９は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その２）である。 図２０は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その３）である。 図２１は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その４）である。 図２２は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その５）である。 図２３は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す断面図（その６）である。 図２４は第２実施形態の静電チャックを示す断面図（その１）である。 図２５は第２実施形態の静電チャックを示す断面図（その２）である。 図２６は第１実施形態の静電チャックを備えた半導体・液晶製造装置の一例を示す断面図である。

以下、本発明の実施の形態について、添付の図面を参照して説明する。

実施形態を説明する前に、基礎となる予備的事項について説明する。予備的事項に記載の静電チャックは、本発明の静電チャックの基礎となるものであり、公知技術ではない。

最初に、給電端子が載置台の接続電極にはんだ付けされるタイプの第１の静電チャックの問題点について説明する。

図１（ａ）に示すように、第１の静電チャックは、ベースプレート１００を備え、ベースプレート１００には貫通孔１２０が形成されている。ベースプレート１００の貫通孔１２０内には筒状絶縁部品２００が配置されている。

さらに、ベースプレート１００及び筒状絶縁部品２００の上に接着層２２０よって載置台３００が接着されている。載置台３００の下面には、筒状絶縁部品２００の空洞部を含む領域上に凹部３２０が形成されている。

載置台３００は凹部３２０の底面に接続電極Ｅを備えており、接続電極Ｅは載置台３００の内部に形成された静電電極（不図示）に接続されている。

また、筒状絶縁部品２００内から載置台３００の凹部３２０に給電端子Ｔが挿通され、載置台３００の接続電極Ｅに給電端子Ｔがはんだ層４２０によって接合されている。

このようにして、給電端子Ｔから接続電極Ｅに接続された静電電極（不図示）に電圧が印加される。

載置台３００はセラミックスから形成され、その作成方法としては、グリーンシートの表面や貫通孔に接続電極Ｅなどの導体層となるタングステンペーストを形成しておき、複数のグリーンシートを積層し、焼成する手法が採用される。

グリーンシートを焼結してセラミックスを形成する際に、収縮が発生するため十分な位置精度を確保できない課題がある。このため、図１（ｂ）に示すように、載置台３００の凹部３２０がベースプレート１００の貫通１２０の中心からかなりずれて配置されることがある。

このような状態となると、給電端子Ｔの接合部とベースプレート１００との距離が近くなりすぎ、接着層２２０だけでは両者を十分に絶縁することは困難になる。このため、給電端子Ｔの接合部とベースプレート１００との間で放電が発生し、接続電極Ｅに正常に電圧を印加できなくなるため、静電チャックとして機能しなくなる。

次に、給電端子が載置台の接続電極に弾性力で当接するタイプの第２の静電チャックの問題点について説明する。

図２（ａ）に示すように、第２の静電チャックでは、図１（ａ）と同様に、ベースプレート１００の貫通孔１２０内の上端側に筒状絶縁部品２００が配置されている。また同様に、ベースプレート１００及び筒状絶縁部品２００の上に接着層２２０によって載置台３００が接着されている。また同様に、載置台３００の凹部３２０の底面に接続電極Ｅが形成されている。

そして、ベースプレート１００の貫通孔１２０に給電端子Ｔを備えたコネクタ４００が配置されている。筒状絶縁部品２００内から載置台３００の凹部３２０に給電端子Ｔが挿通され、載置台３００の接続電極Ｅに給電端子Ｔが当接している。

給電端子Ｔはコネクタ４００内のばね（不図示）に連結されており、ばねの弾性力によって接続電極Ｅを押圧している。

このようにして、給電端子Ｔから接続電極Ｅに接続された静電電極（不図示）に電圧が印加される。

図２（ｂ）には、前述した図１（ｂ）と同様に、載置台３００の凹部３２０の位置がベースプレート１００の貫通孔１２０の中心からずれて配置された様子が示されている。この場合は、載置台３００の接続電極Ｅとベースプレート１００との距離が近くなりすぎ、接着層２２０だけでは両者を十分に絶縁することは困難になる。

このため、載置台３００の接続電極Ｅとベースプレート１００との間で放電が発生し、接続電極Ｅに正常に電圧を印加できなくなるため、静電チャックとして機能しなくなる。

以下に説明する実施形態の静電チャックは、前述した不具合を解消することができる。

（第１実施形態）
図３〜図１５は第１実施形態の静電チャックの製造方法を示す図、図１６及び図１７は第１実施形態の静電チャックを示す図である。第１実施形態では、静電チャックの製造方法を説明しながら、静電チャックの構造について説明する。

第１実施形態では、載置台の接続電極にはんだ層によって給電端子が接合されるタイプの静電チャックを例に挙げて説明する。

第１実施形態の静電チャックの製造方法では、図３に示すように、まず、アルミニウムなどの金属からなるベースプレート１０を用意する。図３では静電チャックの給電部分のベースプレート１０が部分的に描かれており、実際にはベースプレート１０は円盤状で形成されている。

ベースプレート１０はその厚み方向に貫通する貫通孔１２を備えている。また、ベースプレート１０の貫通孔１２内の上端側に、内壁が内側に突き出たリング状の突出部１４が形成されている。また、ベースプレート１０の貫通孔１２の下端側には、内壁が外側に後退したリング状の段差部１６が形成されている。

そして、ベースプレート１０の上面にスクリーンマスクを使用してシリコーン樹脂系の接着層１８を形成する。

次いで、図４に示すように、第１筒状絶縁部品２０を用意する。第１筒状絶縁部品２０は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）樹脂、又はポリエーテルイミド樹脂（ウルテム樹脂）などの絶縁樹脂材料から形成される。

第１筒状絶縁部品２０は、第１筒状部２２とその上の第２筒状部２４と備えている。第２筒状部２４の外径及び内径は、第１筒状部２２の外径及び内径よりも小さく設定されている。

第１筒状絶縁部品２０の第１筒状部２２の外径は、ベースプレート１０の貫通孔１２の中央部の内径に対応している。また、第１筒状絶縁部品２０の第２筒状部２４の外径は、ベースプレート１０の突出部１４の内径に対応している。

さらに、第２筒状絶縁部品３０を用意する。第２筒状絶縁部品３０の外径は、ベースプレート１０の段差部１６の内径に対応している。第２筒状絶縁部品３０は第1筒状絶縁部品２０と同じ絶縁樹脂材料から形成される。

そして、図５に示すように、ベースプレート１０の貫通孔１２に第１筒状絶縁部品２０を挿入する。このとき、第１筒状絶縁部品２０の第２筒状部２４の上端側がベースプレート１０の貫通孔１２の上端から突出する突出部Ｐとなる。さらに、第２筒状絶縁部品３０をベースプレート１０の段差部１６にねじ込んで固定する。

次に、図６（ａ）に示すように、グリーンシートを焼結する方法により、セラミックスから形成される載置台４０を作成する。セラミックス材料としては、例えば、酸化アルミニウムを主成分とするセラミックスが好適に使用される。

載置台４０では、一方の面に凹部Ｃが形成されており、凹部の底面に接続電極Ｅが露出して配置されている。また、載置台４０の内部に静電電極４２が形成されており、接続電極Ｅはビア導体ＶＣを介して静電電極４２に接続されている。

図６（ａ）の載置台４０は、グリーンシートの表面や貫通孔に接続電極Ｅ、静電電極４２及びビア導体ＶＣとなるタングステンペーストを形成しておき、複数のグリーンシートを積層し、焼成する手法により作成される。

予備的事項で説明したように、グリーンシートを焼結する方法では、収縮が発生するため凹部Ｃの十分な位置精度を確保できない課題がある。このため、本実施形態では、図６（ｂ）に示すように、載置台４０をルータ又はドリルなどで切削加工することにより、凹部Ｃの周囲にへこみ部Ｄを形成する。

このように、グリーンシートを焼結して凹部Ｃが形成されたセラミックス基板を得た後に、切削加工により凹部Ｃの周囲にへこみ部Ｄが形成される。このため、へこみ部Ｄは、前述した図５の第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐの位置に精度よく位置合わせされた状態で形成することができる。

凹部Ｃ及びその周囲に形成されるへこみ部Ｄの外形は、平面視して、例えば、円形状又は四角形状で形成される。

なお、第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐとの高い位置精度を厳密に必要としない廉価な静電チャックを製造する場合は、凹部Ｃ及びへこみ部Ｄをセラミックスの形成と同時に図６（ａ）の段階で形成することも可能である。

さらに、図６（ｃ）に示すように、はんだ層４６によって給電端子Ｔを載置台４０の接続電極Ｅに接合する。給電端子Ｔはコバールなどの金属から形成される。このようにして、給電端子Ｔが取り付けられた載置台４０が作成される。

あるいは、ろう材によって給電端子Ｔを載置台４０の接続電極Ｅに接合してもよい。この場合、例えば、銀ろうによって、コバールから形成された給電端子Ｔがタングステンから形成された載置台４０の接続電極Ｅに接合される。

続いて、図７に示すように、図６（ｃ）の載置台４０を上下反転させ、前述した図５のベースプレート１０を用意する。そして、載置台４０に取り付けられた給電端子Ｔを、ベースプレート１０に取り付けられた第１筒状絶縁部品２０の空洞部を挿通させる。

図８では、図７のベースプレート１０及び載置台４０が上下反転した状態で示されている。図８に示すように、載置台４０に取り付けられた給電端子Ｔは、ベースプレート１０に取り付けられた第１筒状絶縁部品２０の内部に配置される。

さらに、ベースプレート１０に取り付けられた第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐが載置台４０のへこみ部Ｄにはめ込まれる。これにより、給電端子Ｔの接合部とベースプレート１０との間に第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐが配置されるため、両者を十分に絶縁することができる。

このようにして、ベースプレート１０が載置台４０に接着層１８で接着されると同時に、第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐの先端面が接着層１８で載置台４０のへこみ部Ｄに接着される。

次いで、図９に示すように、図８の構造体から第２筒状絶縁部品３０を一旦取り外す。そして、第１筒状絶縁部品２０と載置台４０との間から接着層１８が必要以上にはみ出している場合は、そのはみ出した接着層１８を除去する。

続いて、図１０に示すように、下側に径大部５０ａを備え、上側に径小部５０ｂを備え、内部に挿通孔５２が設けられた第１筒状導電部品５０を用意する。第１筒状導電部品５０は、銅などの金属材料から形成される。

後述する第２、第３筒状導電部品も同じ金属材料から形成される。第１筒状導電部品５０の径大部５０ａの外径は、第１筒状絶縁部品２０の第１筒状部２２の内径に対応するサイズとなっている。

そして、図１１に示すように、第１筒状導電部品５０の挿通孔５２に給電端子Ｔを挿通させて、第１筒状導電部品５０を第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐの裏面に配置する。さらに、第１筒状導電部品５０の径小部５０ｂをかしめ加工して給電端子Ｔとの接続部を固くとめる。

このようにして、給電端子Ｔの基端が第１筒状導電部品５０に連結され、給電端子Ｔの先端がはんだ層４６によって載置台４０の接続電極Ｅに接合された状態となる。

さらに、同じく図１１に示すように、第２筒状導電部品６０を用意する。第２筒状導電部品６０の外径は第１筒状絶縁部品２０の第１筒状部２２の内径に対応するサイズとなっている。また、第２筒状導電部品６０の内径は第１筒状導電部品５０の径小部５０ｂの外径より一回り大きなサイズになっている。

そして、図１２に示すように、第２筒状導電部品６０を第１筒状絶縁部品２０の内部に挿入し、第１筒状絶縁部品２０にねじ込む。

次いで、図１３に示すように、第３筒状導電部品７０を用意する。第３筒状導電部品７０の外径は第２筒状導電部品６０の内径に対応するサイズとなっている。また、第３筒状導電部品７０の内径は第１筒状導電部品５０の径小部５０ｂの外径に対応するサイズとなっている。

そして、図１４に示すように、第３筒状導電部品７０を第１筒状導電部品５０の径小部５０ｂにねじ込む。

その後に、図１５に示すように、前述した図９の工程で取り外した第２筒状絶縁部品３０をベースプレート１０にねじ込む。

図１６に示すように、図１５の構造体を上下反転させることにより、第１実施形態の静電チャック１が得られる。

図１６に示すように、第１実施形態の静電チャック１は、厚み方向に貫通孔１２を備えたベースプレート１０を備えている。ベースプレート１０の貫通孔１２内に第１筒状絶縁部品２０が挿入されている。

第１筒状絶縁部品２０は第１筒状部２２とそれより外径及び内径が小さい第２筒状部２４とを備えている。第１筒状絶縁部品２０の第２筒状部２４の上部がベースプレート１０の貫通孔１２の上端から突出する突出部Ｐとなっている。

また、第１筒状絶縁部品２０の空洞部内の第２筒状部２４の下に、内部に挿通孔５２が設けられた第１筒状導電部品５０が配置されている。第１筒状導電部品５０は径大部５０ａ及び径小部５０ｂから形成され、径大部５０ａが上側になって配置されている。

第１筒状導電部品５０の径大部５０ａの下に第２筒状導電部品６０が配置されている。第２筒状導電部品６０の外面が第１筒状絶縁部品２０の第１筒状部２２の内壁に配置されている。第２筒状導電部品６０は第１筒状導電部品５０に電気的に接続されている。

さらに、第２筒状導電部品６０の内側に第３筒状導電部品７０が配置され、第３筒状導電部品７０は第１筒状導電部品５０の径小部５０ｂにねじ止めされている。第３筒状導電部品７０は第１筒状導電部品５０及び第２筒状導電部品６０に電気的に接続されている。

また、第１筒状絶縁部品２０の下面及びベースプレート１０の段差部１６の上面に第２筒状絶縁部品３０が配置されている。第２筒状絶縁部品３０の外面がベースプレート１０の段差部１６の内壁に配置されている。

また、ベースプレート１０の上には載置台４０が接着層１８によって接着されて配置されている。

載置台４０の下面には、へこみ部Ｄが形成されている。へこみ部Ｄは、第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐの位置に対応して配置されている。また、へこみ部Ｄの底面には凹部Ｃが形成されている。凹部Ｃは第１筒状絶縁部品２０の空洞部の位置に対応して配置されている。

そして、載置台４０のへこみ部Ｄに第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐがはめ込まれている。載置台４０の凹部Ｃの底面には接続電極Ｅが形成されている。接続電極Ｅはビア導体ＶＣを介して載置台４０の内部に形成された静電電極４２に接続されている。

さらに、載置台４０の接続電極Ｅに、はんだ層４６による接合によって給電端子Ｔの先端が接続されている。あるいは、給電端子Ｔがろう材によって載置台４０の接続電極Ｅに接合されていてもよい。給電端子Ｔの基端は第１筒状導電部品５０の挿通孔５２に挿通されて連結され、第１筒状導電部品５０に電気的に接続されている。

第１筒状導電部品５０、第２筒状導電部品６０及び第３筒状導電部品７０と給電端子Ｔによりコネクタ６が構築されている。そして、コネクタ６の第３筒状導電部品７０の内壁にバナナジャックなどがねじ止めされる。

このようにして、第３筒状導電部品７０から第１筒状導電部品５０を介して給電端子Ｔに電圧が供給される。さらに、給電端子Ｔから接続電極Ｅ及びビア導体ＶＣを介して静電電極４２に電圧が印加される。

載置台４０の静電電極４２にプラス（＋）電圧が印加されると、静電電極４２がプラス（＋）電荷に帯電し、シリコンウェハなどの被吸着体にマイナス（−）電荷が誘起される。これにより、被吸着体がクーロン力によって載置台４０に吸着する。

第１実施形態の静電チャック１では、前述したように、載置台４０の凹部Ｃの周囲に形成されたへこみ部Ｄは、第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐに位置に対応するように位置精度よく形成される。そして、載置台４０のへこみ部Ｄに第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐが配置されている。

図１７には、載置台４０の凹部Ｃがベースプレート１０の貫通孔１２の中心からずれて配置された静電チャック１ａが示されている。前述したように、載置台４０の凹部Ｃはグリーンシートを焼結して形成されるため、十分な位置精度を確保できないためである。

しかし、本実施形態では、載置台４０の凹部Ｃがずれて配置されるとしても、ベースプレート１０に取り付けられた第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐの位置に対応するように、載置台４０の凹部Ｃの周囲にへこみ部Ｄを位置精度よく形成することができる。

前述したように、へこみ部Ｄはグリーンシートを焼結する際に形成されるのではなく、グリーンシートを焼結した後に、ルータやドリルなどの切削加工によって形成されるからである。

このため、図１７に示すように、載置台４０の凹部Ｃがずれて配置されるとしても、凹部Ｃの周囲のへこみ部Ｄに第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐを精度よく配置することができる。

従って、載置台４０の凹部Ｃがずれて給電端子Ｔの接合部がベースプレート１０に近づくとしても、給電端子Ｔの接合部とベースプレート１０との間（Ａで示された部分）に第１筒状絶縁部品２０の突出部Ｐが確実に配置される。これにより、給電端子Ｔの接合部とベースプレート１０との間の絶縁性が強化される。

よって、給電端子Ｔの接合部とベースプレート１０との間で放電が発生することが防止される。その結果、静電チャックの耐久性が向上し、静電チャックのライフタイムを伸ばすことができるので、信頼性の高い静電チャックを構築することができる。

また、シリコンウェハなどの被吸着体の大口径化により、載置台４０の凹部Ｃの位置精度がさらに悪くなる傾向がある。本実施形態の静電チャックの構造を採用することにより、大口径化する場合であっても高い信頼性を確保することができる。

図１７の静電チャック１ａにおいて、載置台４０の凹部Ｃがずれて配置されていること以外は、図１６の静電チャック１と同一である。

なお、図１６及び図１７の静電チャック１，１ａがヒータを備えていてもよい。ベースプレート１０と載置台４０の間にヒータが配置されていてもよいし、載置台４０内にヒータが内蔵されていてもよい。

（第２実施形態）
図１８〜図２３は第２実施形態の静電チャックの製造方法を示す図、図２４及び図２５は第２実施形態の静電チャックを示す図である。

第２実施形態では、載置台の接続電極に弾性力を有する給電端子が当接して接続されるタイプの静電チャックを例に挙げて説明する。

第２実施形態の静電チャックの製造方法では、図１８に示すように、まず、厚み方向に貫通孔１２を備えたベースプレート１０を用意する。ベースプレート１０では、貫通孔１２の上端側に、内壁が外側に後退した第１段差部１２ａが形成され、貫通孔１２の下端側に、内壁が外側に後退した第２段差部１２ｂが形成されている。

さらに、ベースプレート１０の上面に、スクリーンマスクを使用してシリコーン樹脂系の接着層１９を形成する。

次いで、図１９に示すように、前述した第１実施形態の図６（ｂ）と同一構造の載置台４０を用意する。

さらに、図２０に示すように、第１筒状絶縁部品２１を用意する。第１筒状絶縁部品２１は、下側の第１筒状部２１ａと上側の第２筒状部２１ｂとを備えている。第１筒状絶縁部品２１の内径は全体にわたって同じであり、第２筒状部２１ｂの外径は第１筒状部２１ａの外径よりも大きく設定されている。

第１筒状絶縁部品２１は、前述した第１実施形態の第１、第２筒状絶縁部品２０，３０と同じ絶縁樹脂材料から形成される。

そして、第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの上部にエポキシ樹脂系の接着層（不図示）を塗布し、第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂを載置台４０のへこみ部Ｄに接着してはめ込む。

第1実施形態で説明したように、載置台４０の凹部Ｃの周囲に形成されたへこみ部Ｄは、第１筒状絶縁部品２１に対応するように位置精度よく形成される。このため、載置台４０の凹部Ｃがずれて配置されるとしても、載置台４０のへこみ部Ｄに第１筒状絶縁部品２１を位置精度よく配置することができる。

載置台４０の下面から突出する部分の第２筒状部２１ｂがベースプレート１０の第１段差部１２ａに対応するようになっている。

次いで、図２１に示すように、図２０の載置台４０の下面側をベースプレート１０の上に接着層１９によって接着して配置する。このとき、載置台４０に取り付けられた第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの下部がベースプレート１０の第１段差部１２ａに配置され、第１筒状部２１ａの外面がベースプレート１０の貫通孔１２の内壁に配置される。

続いて、図２２に示すように、細長状の第２筒状絶縁部品３１を用意する。第２筒状絶縁部品３１は、下側筒状部３１ａ、中間筒状部３１ｂ及び上側筒状部３１ｃを備えて、下側から上側に向けて外径及び内径が段階的に小さくなる形状を有する。

さらに、細長状の導電部品５１を用意する。導電部品５１は、内部にばねなどの弾性体を有する筒状部材５３ａを備えたホルダ５３と、筒状部材５３ａ内の弾性体に連結された給電端子Ｔとを備えている。

導電部品５１の外面の形状は上記した第２筒状絶縁部品３１に内面の形状に対応している。そして、導電部品５１のホルダ５３にエポキシ樹脂系の接着層（不図示）を塗布し、第２筒状絶縁部品３１の内部に導電部品５１を挿入して両者を内部で接着させる。

これにより、図２３に示すように、第２筒状絶縁部品３１及び導電部品５１によってコネクタ７が構築される。コネクタ７では、第２筒状絶縁部品３１の上側筒状部３１ｃの先端から導電部品５１の給電端子Ｔが突き出ている。給電端子Ｔは導電部品５１内の弾性体に連結されているため、上下方向に弾性力を有する。

次いで、図２３及び図２４に示すように、コネクタ７を前述した図２１の構造体のベースプレート１０の貫通孔１２に挿入する。そして、図２４に示すように、コネクタ７の下側筒状部３１ａのねじ山（不図示）をベースプレート１０の貫通孔１２の第２段差部１２ｂのねじ山（不図示）にねじ止めする。

これにより、コネクタ７の給電端子Ｔが第１筒状絶縁部品２１の内部に挿通され、給電端子Ｔの先端が載置台４０の接続電極Ｅに当接する。給電端子Ｔは弾性体の作用によって接続電極Ｅを押圧した状態で固定される。

このようにして、コネクタ７の給電端子Ｔから載置台４０の接続電極Ｅに電圧が供給され、ビア導体ＶＣを介して静電電極４２に電圧が印加される。

以上により、第２実施形態の静電チャック２が得られる。

第２実施形態の静電チャック２は、厚み方向に貫通孔１２を備えたベースプレート１０を備えている。前述した構造の第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの下部がベースプレート１０の貫通穴１２の先端側の第1段差部１２ａに配置されている。そして、第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの上部が貫通孔１２の上端から突出する突出部Ｐとして配置される。

ベースプレート１０及び第1筒状絶縁部品２１の上には接着層１９によって前述した構造の載置台４０が接着されて配置されている。第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの突出部Ｐが載置台４０のへこみ部Ｄにはめ込まれている。

また、ベースプレート１０の貫通孔１２に前述した構造のコネクタ７がねじ止めされて配置されている。コネクタ７の給電端子Ｔの先端が載置台４０の接続電極Ｅに当接して接続されている。給電端子Ｔの基端はコネクタ７内の弾性体に連結されており、弾性体の作用によって接続電極Ｅを押圧して固定されている。

このようにして、コネクタ７の給電端子Ｔから載置台４０の接続電極Ｅに電圧が供給され、ビア導体ＶＣを介して静電電極４２に電圧が印加される。

第２実施形態の静電チャック２では、前述した第1実施形態の静電チャック１と同様に、載置台４０の凹部Ｃの周囲に形成されたへこみ部Ｄは、第１筒状絶縁部品２１に対応するように位置精度よく形成される。そして、載置台４０のへこみ部Ｄに第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの突出部Ｐが配置されている。

図２５には、載置台４０の凹部Ｃがベースプレート１０の貫通孔１２の中心からずれて配置された静電チャック２ａが示されている。しかし、第１実施形態と同様に、載置台４０の凹部Ｃがずれて配置されるとしても、第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂの突出部Ｐに対応するように、載置台４０の凹部Ｃの周囲にへこみ部Ｄを位置精度よく形成することができる。

このため、載置台４０の凹部Ｃがずれて接続電極Ｅがベースプレート１０に近づくとしても、接続電極Ｅとベースプレート１０との間（Ｂで示された部分）に第１筒状絶縁部品２１の第２筒状部２１ｂが確実に配置される。

これにより、第２実施形態では、載置台４０の接続電極Ｅとベースプレート１０との間で放電が発生することが防止される。

第２実施形態の図２４及び図２５の静電チャック２，２ａにおいても、ヒータを備えていてもよい。

次に、前述した実施形態の静電チャックを備えた半導体・液晶製造装置について説明する。以下の説明では、実施形態の図１６の静電チャック１を備えたドライエッチング装置を例に挙げて説明する。図２６は実施形態のドライエッチング装置を示す断面図である。図２６に示すように、ドライエッチング装置３として平行平板型ＲＩＥ装置が例示されている。

ドライエッチング装置３はチャンバ８０を備え、チャンバ８０の下側に下部電極９０が配置されている。下部電極９０の表面側には前述した実施形態の静電チャック１（図１６）が取り付けられている。

各種のエッチングプロセスに応じて、冷却水を循環させて冷却するタイプの静電チャック、あるいは、ヒータによって加熱するタイプの静チャックなどが選択される。

静電チャック１の周囲には保護用の石英リング８２が配置されている。下部電極９０及び静電チャック１にはＲＦ電力を印加するための高周波電源８４が接続されている。高周波電源８４にはＲＦ電力の出力のマッチングをとるためのＲＦマッチャ（不図示）が接続されている。

チャンバ８０の上側には下部電極９０の対向電極となる上部電極９２が配置されており、上部電極９２は接地されている。上部電極９２にはガス導入管９４が連結されており、所定のエッチングガスがチャンバ８０内に導入される。

チャンバ８０の下部には排気管９６が接続され、排気管９６の末端には真空ポンプが取り付けられている。これにより、エッチングにより生成した反応生成物などが排気管９６を通して外部の排ガス処理装置に排気されるようになっている。チャンバ８０の近傍の排気管９６にはＡＰＣバルブ９８（自動圧力コントロールバルブ）が設けられており、チャンバ８０内が設定圧力になるようにＡＰＣバルブ９８の開度が自動調整される。

本実施形態のドライエッチング装置３では、静電チャック１の上に半導体ウェハ５が搬送されて載置される。そして、静電チャック１の静電電極４２（図１６）に所定の電圧を印加することにより、半導体ウェハ５を静電チャック１に吸着させる。

その後に、ガス導入管９４から塩素系やフッ素系などのハロゲンガスがチャンバ８０に導入され、チャンバ８０内がＡＰＣバルブ９８の機能によって所定の圧力に設定される。そして、高周波電源８４から下部電極９０及び静電チャック１にＲＦ電力が印加されることにより、チャンバ８０内にプラズマが生成される。

静電チャック１にＲＦ電力を印加することにより静電チャック１側に負のセルフバイアスが形成され、その結果プラズマ中の正イオンが静電チャック１側に加速される。被エッチング層としては、例えば、ポリシリコン層、シリコン酸化層、又は配線材料のアルミニウム合金層などがある。

前述したように、本実施形態の静電チャック１では、静電チャック１にＲＦ電力を印加する際に、内部での放電の発生が防止される。このため、載置台４０の静電電極４２に電圧を安定して印加できるため、多数の半導体ウェハ５を連続して信頼性よく吸着させることができる。

図２６では、本実施形態の静電チャック１をドライエッチング装置に適用したが、プラズマＣＶＤ装置又はスパッタ装置などの半導体デバイス及び液晶ディスプレイの製造プロセスで使用される各種の半導体・液晶製造装置に適用することができる。

１，１ａ，２，２ａ…静電チャック、３…ドライエッチング装置、５…半導体ウェハ、６，７…コネクタ、１０…ベースプレート、１２…貫通孔、１２ａ…第１段差部、１２ｂ…第２段差部、１４，Ｐ…突出部、１６…段差部、１８，１９…接着層、２０…第１筒状絶縁部品、２２…第１筒状部、２４…第２筒状部、３０，３１…第２筒状絶縁部品、３１ａ…下側筒状部、３１ｂ…中間筒状部、３１ｃ…上側筒状部、４０…載置台、４２…静電電極、４６…はんだ層、５０…第１筒状導電部品、５０ａ…径大部、５０ｂ…径小部、５１…導電部品、５２…挿通孔、５３ａ…筒状部材、５３…ホルダ、６０…第２筒状導電部品、７０…第３筒状導電部品、８０…チャンバ、８２…石英リング、８４…高周波電源、９０…下部電極、９２…上部電極、９４…ガス導入管、９６…排気管、９８…ＡＰＣバルブ、Ｅ…接続電極、Ｔ…給電端子、Ｃ…凹部、Ｄ…へこみ部、ＶＣ…ビア導体。

Claims (6)

1. 貫通孔を備えたベースプレートと、
   前記貫通孔の上端から突出する突出部を備え、前記貫通孔に挿入された筒状絶縁部品と、
   前記ベースプレートの上に配置された載置台と、
   前記載置台の下面に形成され、前記筒状絶縁部品の突出部がはめ込まれたへこみ部と、
   前記載置台のへこみ部に形成された凹部と、
   前記載置台の凹部に形成された電極と、
   前記筒状絶縁部品の内部に配置され、前記電極に接続された給電端子と、
   前記筒状絶縁部品の内側に配置され、径小部と、前記径小部の上側に配置された径大部と、挿通孔とを備え、前記挿通孔に前記給電端子が挿通されて固定された第１筒状導電部品と、
   前記筒状絶縁部品の内側に配置され、上面が前記第１筒状導電部品の径大部の下面に接する第２筒状導電部品と、
   前記第１筒状導電部品の径小部に接続されて配置され、外面が前記第２筒状導電部品に接する第３筒状導電部品と
   を有することを特徴とする静電チャック。
2. 前記給電端子の基端が前記第１筒状導電部品に固定され、前記給電端子の先端がはんだ層又はろう材によって前記載置台の電極に接合されていることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
3. 前記給電端子の基端が前記第１筒状導電部品の内部に設けられた弾性体に接続され、前記給電端子の先端が前記弾性体の弾性力によって前記載置台の電極に当接していることを特徴とする請求項１に静電チャック。
4. 前記載置台の凹部は、前記ベースプレートの貫通孔の中心からずれて配置されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静電チャック。
5. 前記載置台は、セラミックスから形成されることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電チャック。
6. チャンバと、
   前記チャンバに取り付けられた静電チャックとを備え、
   前記静電チャックは、
   貫通孔を備えたベースプレートと、
   前記貫通孔の上端から突出する突出部を備え、前記貫通孔に挿入された筒状絶縁部品と、
   前記ベースプレートの上に配置された載置台と、
   前記載置台の下面に形成され、前記筒状絶縁部品の突出部がはめ込まれたへこみ部と、
   前記載置台のへこみ部に形成された凹部と、
   前記載置台の凹部に形成された電極と、
   前記筒状絶縁部品の内部に配置され、前記電極に接続された給電端子と、
   前記筒状絶縁部品の内側に配置され、径小部と、前記径小部の上側に配置された径大部と、挿通孔とを備え、前記挿通孔に前記給電端子が挿通されて固定された第１筒状導電部品と、
   前記筒状絶縁部品の内側に配置され、上面が前記第１筒状導電部品の径大部の下面に接する第２筒状導電部品と、
   前記第１筒状導電部品の径小部に接続されて配置され、外面が前記第２筒状導電部品に接する第３筒状導電部品と
   を有することを特徴とする半導体・液晶製造装置。

Images