JP6400273B2 - 静電チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電チャック装置に関する。

従来から、ウェーハを処理装置内で保持等するために静電チャック装置が用いられている。そして、このような静電チャック装置として、保持するウェーハの温度上昇を抑制するため、静電チャックを熱伝導性に優れた台座上に樹脂接着剤により接着したものが知られている。

しかしながら、樹脂接着剤は腐食性の高いプロセスガスにより侵食され易いため、係る静電チャック装置をプラズマエッチング処理装置等の腐食性の高いプロセスガスを用いた環境で長時間使用すると接着剤が侵食される場合があった。

このように接着剤が侵食されると、台座と静電チャックとの接合強度が低下し、静電チャックを構成するセラミック基板が形状変化する場合があった。セラミック基板の形状が変化すると、静電チャックとウェーハとの間に冷却ガスを供給している場合には、該ガスがリークして、ウェーハの裏面に充分なガスが供給できず、ウェーハを冷却できない場合や、処理装置内の雰囲気を悪化させる場合があった。また、侵食された接着面で、静電チャックと台座部との間での熱伝達が充分に行われなくなり、ウェーハの温度分布が悪化する等の問題があった。

このような接着部の侵食を抑制するため、例えば特許文献１には、静電チャックの側面に、その外周に沿って、凹部及び／又は凸部をリング状に設け、該凹部及び／又は凸部に係合するように絶縁リングを設けた静電チャック装置が開示されている。

特開２００３−１７９１２９号公報

しかしながら、特許文献１に開示された静電チャック装置においても接着剤が侵食される現象を十分に防げていなかった。例えば図１（Ａ）に示すように、絶縁リング１４と、静電チャック１２との間に隙間１５がある場合、プラズマエッチング処理装置などの腐食性の高いプロセスガスを用いた環境下では、該プロセスガスが侵入し、接合層１３が侵食されていた。

特にチャンバー内のクリーニングとして定期的に、図１（Ｂ）のように静電チャック１２上にウェーハ１６を保持していない状態、または、ウェーハ１６を浮かせた状態でクリーニングが行われる場合がある。この場合、上記の場合よりもさらに隙間１５にプロセスガスが侵入しやすくなっており、接合層１３が侵食されていた。

さらに、特許文献１に開示された静電チャック装置は、静電チャック１２の外周部分にさらに絶縁リング１４を設けるため、静電チャックの大きさによっては、絶縁リングのサイズも大きくなり、静電チャック装置全体が大型化し、重量も重くなるという問題もあった。

本発明は、上記従来技術の問題に鑑み、静電チャック装置を大型化することなく、静電チャックと台座部とを接着する接着部が侵食されることをより確実に抑制することができる静電チャック装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するため本発明は、側面を有する台座部と、
前記台座部上に配置され、上面及び側面を有する静電チャックと、
前記台座部と、前記静電チャックとの間に設けられ、前記台座部と前記静電チャックとを接着する樹脂接着剤が配置され、側面を有する接着部と、
前記台座部及び前記静電チャックの側面であって、前記接着部の側面を含む領域に、前記台座部、前記静電チャック、及び前記接着部の外周に沿って設けられ、上端部が前記静電チャックの上面よりも下側に位置する凹部と、
前記凹部に嵌合して設けられ、前記接着部の側面を覆うフォーカスリングと、を有し、
前記凹部は、
前記静電チャックの側面に設けられた下向きの面と、
前記静電チャック、及び前記台座部の側面に設けられた側面と、
前記台座部に設けられた上向きの面と、を有し、
前記接着部の側面は、前記凹部の側面に露出し、
前記フォーカスリングは、前記台座部上に配置され、前記静電チャックの上面の鉛直方向上方から見た場合に前記静電チャックの外周を囲うように構成されていると共に、その内周側が前記凹部に嵌合し、その内周面が前記凹部の側面を覆っている静電チャック装置を提供する。

本発明によれば、静電チャック装置を大型化することなく、静電チャックと台座部とを接着する接着部が侵食されることをより確実に抑制することができる静電チャック装置を提供することができる。

従来の静電チャック装置の断面図。 本発明の実施形態に係る静電チャック装置の断面図。 本発明の実施形態に係る静電チャック装置のフォーカスリングの説明図。 本発明の実施形態に係る静電チャック装置の断面図。

以下に、発明を実施するための形態について図面を用いて説明するが、本発明はこれらの例によって限定されるものではない。

本実施形態では本発明の静電チャック装置の構成例について説明する。

本実施形態の静電チャック装置は、台座部と、前記台座部上に配置された静電チャックと、前記台座部と、前記静電チャックとの間に設けられ、前記台座部と前記静電チャックとを接着する樹脂接着剤が配置された接着部と、を有している。そして、前記台座部及び前記静電チャックの側面の、前記接着部を含む領域に、前記台座部及び前記静電チャックの外周に沿って設けられた凹部と、前記凹部に嵌合して設けられ、前記接着部を覆うフォーカスリングを有することを特徴とする。

本実施形態の静電チャック装置の断面図を図２に示す。

図２に示すように、本実施形態の静電チャック装置２０は、台座部２１上に、接着部２２を介して静電チャック２３が配置されている。

そして、台座部２１及び静電チャック２３の側面部分であって、接着部２２を含む領域に、台座部２１及び静電チャック２３の外周に沿って凹部２４が形成されている。さらに、該凹部に嵌合し、接着部２２（の側面側に露出する面）を覆うようにフォーカスリング２５が設けられている。この際、フォーカスリング２５は例えば図２に示すようにボルト２６により固定することができる。なお、静電チャック２３の上面である２３Ａにウェーハを吸着、保持することができる。

ここで、各部材について説明する。

台座部２１の材質は特に限定されるものではないが、静電チャック２３を介してウェーハからの熱を伝熱し、ウェーハを冷却する機能を有することから、熱伝導度に優れた材料であることが好ましい。例えば各種金属材料を用いることができ、アルミニウムやステンレス鋼、チタン等を好ましく用いることができる。台座部２１の形状は特に限定されるものではないが、通常、静電チャック２３は保持するウェーハの形状にあわせて円板形状を有していることから、台座部２１についても少なくとも静電チャック２３と対向する面については同様の形状を有していることが好ましい。

また、台座部２１には、ウェーハを冷却するためのガスの供給路や、静電チャック２３に電気を供給するための配線、リフトピン設置用の孔等、各種部材を設けることもできる。

接着部２２には、台座部２１と静電チャック２３とを接着するための樹脂接着剤が配置されている。該樹脂接着剤の種類については特に限定されるものではないが、例えばシリコーン系、エポキシ系やフェノール系の接着剤を好ましく用いることができる。

台座部２１と、静電チャック２３と、を確実に接着するため、図２に示すように台座部２１と、静電チャック２３との対向する面全体に渡って樹脂接着剤を塗布し、両者が接着されていることが好ましい。

静電チャック２３の構造についても特に限定されるものではない。例えば、図２に示すように、電極部２３１をその内部に含むセラミック基板２３２を有する構造とすることができる。また、例えば加熱を要する工程に使用する場合にはさらに内部に加熱用のヒーターを含む構成としたり、ウェーハを冷却するためのガスの供給孔や、リフトピン設置用の孔等を設けたりすることもできる。

静電チャック２３の形状は例えば保持するウェーハにあわせて円板形状とすることができる。サイズに関しても、特に限定されるものではなく、所望のウェーハを保持できるように選択すればよい。例えば、図２に示すように、保持するウェーハよりも小さいサイズとすることができる。また、保持するウェーハと同じ、または、保持するウェーハよりも大きいサイズでも良い。

凹部２４に関しては、上記のように、台座部２１及び静電チャック２３の側面部分であって、接着部２２を含む領域に、台座部２１及び静電チャック２３の外周に沿って形成されている。係る凹部は、図２に示すように台座部２１及び静電チャック２３の側面部分に渡って設けられていることが好ましい。このように設けることにより、接着部２２を含む広い範囲について、凹部２４に嵌合されるフォーカスリング２５により覆うことが可能になり、接着部２２へのプロセスガスの侵入をより確実に防ぐことができるためである。

また、凹部２４は、静電チャック２３と台座部２１の積層方向（図２中の高さ方向）のうち一部の領域に形成されていることが好ましい。特に、図２に示すように静電チャック２３と台座部２１の積層方向でみた、凹部２４の上端部は、静電チャック２３の上面よりも下側にあることが好ましい。また、凹部２４の下端部は、台座部２１の下面よりも上側にあることが好ましい。

凹部２４の形成方法は特に限定されるものではないが、例えば、台座部２１及び静電チャック２３のそれぞれに、予め凹部２４に対応した形状を形成しておき、両者を接着部２２により貼りあわせることより凹部２４とすることができる。

凹部２４の形状は特に限定されるものではなく、後述するフォーカスリング２５が嵌合するように形成されていればよい。例えば図２に示すように、フォーカスリングの内周面と対向する面が平坦な形状、特に、凹部の断面形状がコの字形状になるように加工することが、凹部加工の容易性の観点から好ましい。なお、上記形状以外にも例えばフォーカスリング２５と対向する面に凹部および／または凸部を有する形状とすることもできる。

フォーカスリング２５は、凹部２４に嵌合し、前記接着部２２を覆うように設けられている。フォーカスリング２５は、凹部２４と同様に、台座部２１及び静電チャックの外周に沿って、外周全体に渡って形成され、プロセスガス等の接着部２２への侵入を防いでいる。

ここで、フォーカスリング２５の構成例について図３を用いて説明する。図３（Ａ）がフォーカスリング２５の上面図、図３（Ｂ）が図３（Ａ）のＡ−Ａ´線での断面図を示している。

フォーカスリング２５は、凹部２４に嵌合し、接着部２２を覆うように形成できれば良く、その形状については特に限定されるものではないが、例えば、図３（Ａ）に示したように環状形状（リング形状）を有していることが好ましい。

また、上記のように凹部２４の形状としては、その断面形状がコの字形状になるように形成することが好ましいことから、フォーカスリング２５についてもこれに対応した形状とすることが好ましい。すなわち、図３（Ｂ）に示すようにその内周面が平坦な面、すなわち、凹凸を有していない形状とすることが好ましい。

図２にもあるようにフォーカスリング２５は、台座部２１と静電チャック２３とを接着した物の側面部に形成された凹部２４に設けられているが、係る接着部２２を破壊することなくフォーカスリング２５を装着、取り外しできるよう構成されていることが好ましい。このため、フォーカスリング２５は複数に分割できるように構成されていることが好ましい。具体的には例えば図３（Ａ）に示すように、分割部２５１において分割できるように構成する、すなわち、その周方向に複数に分割することができることが好ましい。このように構成することにより、台座部２１と静電チャック２３との接着部２２を破壊することなくフォーカスリングを装着、取り外しできるため、フォーカスリング２５のみを洗浄したり、交換したりすることができる。

フォーカスリング２５を周方向に複数に分割できるように構成した場合、分割したフォーカスリング２５同士を接合する部分、すなわち分割部（接合部）２５１の形状は特に限定されるものではない。例えば分割したフォーカスリング同士の対向する面に凹凸形状を形成し、互いに噛み合わさるように構成することが好ましい。具体的な構成例を図３（Ｃ）に示す。図３（Ｃ）は、図３（Ａ）において、ブロック矢印Ｂの方向から見た分割部（接合部）２５１の構成例を示している。図３（Ｃ）に示すように、分割されたフォーカスリングの対向する面に、互いに噛み合わせるように凹凸を形成することにより、該分割部（接合部）での密着性を高めることができ好ましい。なお、凹凸の形状は特に限定されるものではなく、任意に選択することができる。

凹部２４に、フォーカスリング２５を嵌合した際に、少なくともフォーカスリング２５の内周面と、凹部２４のフォーカスリング２５の内周面と対向する面との間は隙間がないように形成されていることが好ましい。すなわち、フォーカスリングの内周面と、凹部２４のフォーカスリング２５の内周面と対向する面とは、対応する形状を有するように形成されていることが好ましい。

また、図２のように、フォーカスリング２５の上下の面と、凹部２４の上下の面との間についても隙間がないように形成されていることがより好ましい。このように形成することにより、接着部２２へのプロセスガス等の侵入をより確実に防ぐことが可能になる。なお、ここでいう隙間がないとは、両者の対向する面が対応する形状を有していることを意味し、加工精度等を考慮した微小な隙間までないことを意味するものではない。

フォーカスリング２５の材料は特に限定されるものではないが、用いるプロセスガスに対して耐食性を有するものであることが好ましい。例えば、シリコン、石英、セラミック材料や、フッ素系樹脂等により好ましく構成することができる。なお、ここでのセラミック材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｙ_２Ｏ_３、ＭｇＯ、ＺｒＯ_２等を主成分としたセラミック、又は溶射等によるこれらの被膜形成体を好ましく用いることができる。また、フッ素系樹脂としては、ＰＦＡなどを好ましく用いることができる。

フォーカスリング２５は、図２に示すようにボルト２６により、台座部２１に固定することができる。図２、図３（Ｂ）においては、フォーカスリング２５の上面側から、ボルトを挿入し固定する形態を示しているが、係る形態に限定されるものではなく、例えば台座部２１の下面側や、フォーカスリング２５の側面からボルトを挿入し、固定するように構成することもできる。なお、フォーカスリング２５の側面からボルトを挿入する場合には、接着部２２とボルトとが離隔して配置されるように、すなわち、接着部２２近傍にボルトが配置されないように構成することが好ましい。

ボルト２６の材料としては特に限定されるものではないが、絶縁材料であることが好ましく、例えば、セラミック材料や樹脂を好ましく用いることができる。樹脂としてはフッ素系樹脂を好ましく用いることができる。また、ボルト２６はフォーカスリング２５と同じ材料により構成されていることがより好ましい。

本実施形態の静電チャック装置においては、上述のように台座部２１及び静電チャック２３の側面に形成された凹部に嵌合してフォーカスリング２５が設けられている。このため、フォーカスリング２５の外径は、後述するボルト２６を設置する幅の分だけ静電チャック２３の外周よりも大きくなる程度であり、静電チャック装置を大型化することなく、接着部２２の侵食を防ぐことができる。

上記のように、フォーカスリング２５の上面側からボルト２６を挿入し、フォーカスリング２５を台座部２１に固定する場合、図３（Ｂ）に示すように、フォーカスリング２５に該ボルト２６を挿入するためのボルト用の穴２５２を設けることができる。この場合、係るボルト用の穴内にプロセス中に発生した物質が入ったり、ボルト２６がプロセス中に破損したりすることを防止するため、図４に示すように、フォーカスリング２５の上部には、上部フォーカスリング４１を設けることができる。

上部フォーカスリング４１については上記ボルト用の穴を塞ぐような形状に形成されていればよく、その形状については特に限定されるものではない。例えば、図４に示すように、容易に装着、取り外しができるように、上部フォーカスリング４１の内周が、静電チャック２３の外周よりも、大きくなるように構成されていることが好ましい。また、装置の大型化を防ぐために、上部フォーカスリング４１の外周は、フォーカスリング２５の外周と同じ、または、それよりも小さいことが好ましい。

上部フォーカスリング４１の材質については特に限定されるものではないが、フォーカスリング２５と同様に、用いるプロセスガスに対して耐食性を有するものであることが好ましく、フォーカスリング２５と同じ材料により構成されていることが好ましい。

以上、本実施形態の静電チャック装置について説明してきたが、係る静電チャック装置によれば、接着部２２がフォーカスリング２５に覆われているため、接着部２２へのプロセスガス等の侵入をより確実に防ぎ、接着部２２の侵食を抑制することが可能になる。また、静電チャック２３の外周よりも小径の凹部を形成し、該凹部にフォーカスリング２５を設置する形態としているため。静電チャック装置の大型化させることなく、上記効果を得ることができる。

２０ 静電チャック装置
２１ 台座部
２２ 接着部
２３ 静電チャック
２４ 凹部
２５ フォーカスリング
４１ 上部フォーカスリング

Claims (5)

1. 側面を有する台座部と、
   前記台座部上に配置され、上面及び側面を有する静電チャックと、
   前記台座部と、前記静電チャックとの間に設けられ、前記台座部と前記静電チャックとを接着する樹脂接着剤が配置され、側面を有する接着部と、
   前記台座部及び前記静電チャックの側面であって、前記接着部の側面を含む領域に、前記台座部、前記静電チャック、及び前記接着部の外周に沿って設けられ、上端部が前記静電チャックの上面よりも下側に位置する凹部と、
   前記凹部に嵌合して設けられ、前記接着部の側面を覆うフォーカスリングと、を有し、
   前記凹部は、
   前記静電チャックの側面に設けられた下向きの面と、
   前記静電チャック、及び前記台座部の側面に設けられた側面と、
   前記台座部に設けられた上向きの面と、を有し、
   前記接着部の側面は、前記凹部の側面に露出し、
   前記フォーカスリングは、前記台座部上に配置され、前記静電チャックの上面の鉛直方向上方から見た場合に前記静電チャックの外周を囲うように構成されていると共に、その内周側が前記凹部に嵌合し、その内周面が前記凹部の側面を覆っている静電チャック装置。
2. 前記フォーカスリングは複数に分割できる請求項１に記載の静電チャック装置。
3. 前記フォーカスリングは環状形状を有しており、その周方向に複数に分割することができる請求項１または２に記載の静電チャック装置。
4. 前記フォーカスリングの上部には、上部フォーカスリングが設けられている請求項１乃至３いずれか一項に記載の静電チャック装置。
5. 複数に分割された前記フォーカスリングの部材は、凹形状の表面が形成された一の部材と、前記凹形状の表面に対向する凸形状の表面が形成されたもう一方の部材とを有し、
   前記凹形状の表面が形成された一の部材と、前記凸形状の表面が形成されたもう一方の部材とは、互いに噛み合わさるように構成されている、請求項３に記載の静電チャック装置。

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