JP6870768B2 - 静電チャック - Google Patents
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Description
この静電チャックによれば、ウエハを吸着する第1静電チャック部をセラミック誘電体基板で構成する一方、フォーカスリングを吸着する第2静電チャック部をセラミック層で構成し、さらにセラミック層の緻密度をセラミック誘電体基板よりも小さくしている。外周部分にあたる第2静電チャック部のセラミック層の緻密度を比較的低下させているため、フォーカスリングに供給されるガス量を増やすとともに、外周部分に均一にガスをいきわたらせることができる。また、第1静電チャック部をセラミック誘電体基板で構成してウエハ吸着部分における低パーティクルおよび耐プラズマを確保しつつ、第2静電チャック部をセラミック層で構成し、その緻密度を下げる(多孔質)ことで外周部分における熱の課題を効果的に解決することができ、低パーティクルと均熱とを両立して、デバイスの歩留まりを向上させることができる。
図1に表したように、静電チャック900は、導電性のベースプレート50と、ウエハWを吸着可能に構成された第1静電チャック部100と、フォーカスリングFを吸着可能に構成された第2静電チャック部200と、を備える。
図1に示すように、第1部分51の上面の高さ(Z軸方向の位置)は、第2面の上面の高さよりも高い。ベースプレート50は第2部分52が第1部分51よりも低い階段形状になっている。第2部分52が静電チャック900の外周Pの一部を構成している。第1部分51は静電チャック900の中央Cを含んでいる。
セラミック誘電体基板30は、ウエハW側の第1主面30aと、第1主面30aと反対側の第2主面30bと、を有する。貫通孔35は、第1主面30aに設けられた複数の溝34と連通しており、ガス導入路53から導入された冷却ガスを溝34を介して第1主面30a全体に分配する。第1主面30aには複数の凸部33が設けられる。第1吸着電極10に電圧が印加されると、ウエハWが凸部33を介して第1静電チャック部100に吸着保持される。
セラミック層40は、第2静電チャック部200がフォーカスリングFを吸着した際にフォーカスリングFと接する第1層41を少なくとも有する。第1層41は、フォーカスリングF側の第1上面41uと、第1上面41uとは反対側の第1下面41bとを有している。第2吸着電極20は、第1上面41u側の第2電極上面20uと、第2電極上面20uとは反対側の第2電極下面20bとを備えている。第2吸着電極20に電圧が印加されると、フォーカスリングFが第1上面41uにより第2静電チャック部200に吸着保持される。
従来より、ウエハエッジ近傍のエッチング状態を均一化させる方法、構造として、ウエハの外周にフォーカスリングと称されるリング状の部材を配置し、エッチングプロセス時のウエハ中央部と外周部のプラズマ環境を均一化させ、エッチングの偏りを抑制する技術が採用されている。エッチングの偏りを抑制する手法の一つに、エッジリング部の領域に温度制御手法を組み込むことで、ウエハエッジ近傍のエッチング状態を均一化させる手法が挙げられる。
なお、セラミック層40表面(第1上面41u)に、溝や凸部(ドット)を設けてもよい(図示しない)。
セラミック層40、セラミック誘電体基板30それぞれの断面画像を取得する。画像の取得には走査型電子顕微鏡SEM(Scanning Electron Microscope)を用いる。セラミック層40を例に説明すると、セラミック層40の断面を含むよう第2静電チャック部200を切断し、サンプルの断面を樹脂包埋して機械研磨を行う。具体的にはセラミック層40を含むようにZ軸方向に貫通するように試験片を採取する。採取方法は、例えば、ヘリカル加工、ウォータージェット切断加工などである。なおイオンミリング法により観察断面を作成しても良い。試験片の断面を鏡面が出るまで研磨し、サンプルをPt蒸着してSEM観察を行う。観察倍率は断面組織を適切に観察できる200〜3000倍程度(一例として500倍など)とし、加速電圧5kV〜15kV程度とする。ばらつきを把握するために5視野の観察を行う。第1層41とセラミック誘電体基板30の緻密度の大小が目視にて判断が困難な場合には、これらの観察像について、市販の二次元画像解析ソフト「Win Roof」にて解析し、気孔率を算出して大小関係を比較することができる。気孔率が少ないほど緻密度が高い。気孔率を算出する場合、気孔率は5視野の平均値とする。セラミック誘電体基板30についても同様に緻密度を評価することができる。
図4(a)、(b)に示すように、この例では目視により、第1層41の緻密度は、セラミック誘電体基板30の緻密度よりも小さいことがわかる。
図2は第2静電チャック部200の拡大図である。
図2に示す例では、セラミック層40はベースプレート50の第2部分52と第1層41との間に設けられた第2層42をさらに備えている。第2層42は、第1層41側の第2上面42uと、第2上面42uとは反対側の第2下面42bとを有している。この例では、第2吸着電極20は第1層41と第2層42との間に設けられる。より具体的には、第2吸着電極20は、第1下面41bと第2上面42uとの間に設けられる。なお、吸着電極20を第1層41に内蔵、すなわち、第1上面41uと第1下面41bとの間に第2吸着電極20を配置してもよい。
この例では、第1層41の少なくとも一部は第2層42と接して設けられ、第1層41と第2層42との間には境界面B(boundary)が設けられている。具体的には第2上面42uの少なくとも一部は第1下面41bと接して設けられている。なお、第1層41と第2層42との間に他の層を備えていてもよい。
第1層41の厚さは、例えば、セラミック誘電体基板30の厚さよりも小さい。すなわち第1層41のほうがセラミック誘電体基板30よりも薄い。そのため、より熱量がたまりやすい外周側(第2部分52)に位置する第2静電チャック部200のセラミック層40(第1層41)を相対的に薄くしているため、フォーカスリングFの効果的な冷却が可能となる。
ここで、「表面粗さ」とは、例えば、算術平均粗さ(Ra)を意味し、下記の方法で算出することが可能である。ここでは、セラミック層40の第1上面41uと第2下面42bを例にとって説明する。第1上面41uおよび第2下面42bを含むように試験片を切り出し、樹脂埋めしたものを研磨した後、SEM(Scanning Electron Microscope)を用い観察する。100〜1000倍で撮影したSEM画像からJIS B 0601:2013に準拠した方法にて、算術平均粗さRaを算出する。なお、第2下面42bの表面粗さRa-2bは、第2下面42bとベースプレート50の第2部分52との界面をなぞった輪郭曲線を用いて算出する。
図3(a)および図3(b)を用いて、セラミック層40のエッジ部40eを含むエッジ領域Eの変形例について説明する。
図3(a)に示すように、静電チャック900において、例えば、第1層41は、第1上面41uおよび第1下面41bに対して垂直であって、第1静電チャック部100側の第1内側面41i(図2参照)と、第1内側面41iと反対側の第1外側面41oとを含み、第1外側面41oが第2層42で被覆されている。
図3(a)、(b)に示す静電チャック900においては、低パーティクルおよび耐プラズマ性と、冷却性および均熱性と、を両立させることができる。
セラミック誘電体基板30は、第1主面30aと、第2主面30bと、を有する。第1主面30aは、吸着の対象物であるウエハWが載置される面である。第2主面30bは、第1主面30aとは反対側の面である。吸着の対象物であるウエハWとは、例えば、シリコンウエハなどの半導体基板である。
第1吸着電極10は、吸着用電源(図5の吸着用電源505)と接続される。第1静電チャック部100において、吸着用電源から第1吸着電極10に電圧(吸着用電圧)を印加することによって、第1吸着電極10の第1主面30a側に電荷を発生させ、静電力によって対象物であるウエハWを吸着保持する。吸着用電源は、直流(DC)電流または交流(AC)電流を第1吸着電極10に供給する。吸着用電源は、例えば、DC電源である。吸着用電源は、例えば、AC電源であってもよい。
図1に示すように、この例では、第3主面40aはZ軸方向においてセラミック誘電体基板30の第2主面30bよりも下側に位置している。
第2吸着電極20は、吸着用電源(図5の吸着用電源506)と接続される。第2静電チャック部200において、吸着用電源から第2吸着電極20に電圧(吸着用電圧)を印加することによって、第2吸着電極20の第3主面40a側に電荷を発生させ、静電力によって対象物であるフォーカスリングFを吸着保持する。吸着用電源は、直流(DC)電流またはAC電流を第2吸着電極20に供給する。吸着用電源は、例えば、DC電源である。吸着用電源は、例えば、AC電源であってもよい。
第1吸着電極10用の電源と第2吸着電極20用の電源とは別々であってもよいし、同じであってもよい。
接続部82は第2吸着電極20とベースプレート50とを電気的に接続するよう設けられ、吸着用電源(図5の吸着用電源506)がベースプレートに接続されていてもよい。
例えば、セラミック層40において、第1層41と第2層42との間であって、第2吸着電極20と接する第3層(図示しない)をさらに設け、この第3層と接続部82とを接して設けてもよい。
貫通孔45に流入した伝達ガスは、貫通孔45を通過した後に、対象物であるフォーカスリングFを直接冷却する。静電チャック900において、第1層41は、例えば溶射により形成された場合、その緻密度が低いため、伝達ガスは例えば、第1層41内を拡散することができる。したがって、第1層41の第1上面41u全体に伝達ガスをいきわたらせることができ、フォーカスリングFをより効率よく冷却することができる。
ここで、第1吸着電極10および/または第2吸着電極20の厚さとは、第1吸着電極10および/または第2吸着電極20のZ軸方向の長さをいう。
第2静電チャック部200を形成した後、第1静電チャック部100を接着部材60を介してベースプレート50の第1部分51上に設けてもよい。
図5に表したように、ウエハ処理装置500は、処理容器501と、高周波電源504と、吸着用電源505と、上部電極510と、静電チャック900と、を備えている。処理容器501の天井には、処理ガスを内部に導入するための処理ガス導入口502、及び、上部電極510が設けられている。処理容器501の底板には、内部を減圧排気するための排気口503が設けられている。第1静電チャック部100は、処理容器501の内部において、上部電極510の下に配置されている。第1静電チャック部100において、第1吸着電極10は、吸着用電源505と接続されている。第2静電チャック部200において、第2吸着電極20は、吸着用電源506と接続されている。
図7は、実施形態の変形例に係る静電チャックの一部を拡大して模式的に表す断面図である。
図8(a)および図8(b)は、実施形態の変形例に係る静電チャックの一部を拡大して模式的に表す断面図である。
図9は、実施形態の変形例に係る静電チャックを備えたウエハ処理装置を模式的に表す断面図である。
図6、図7、図8(a)、図8(b)、及び図9に表したように、実施形態の変形例に係る静電チャック900Aでは、セラミック層40において、第2吸着電極20が省略されている。セラミック層40は、第1層41と、第2層42と、を有し、第1層41と第2層42とは、境界面Bを介して直接接するように設けられている。
第1吸着電極10用の電源とベースプレート50用の電源とは別々であってもよいし、同じであってもよい。
Claims (8)
- 第1部分と、前記第1部分の外周に設けられる第2部分と、を有し、冷却ガスが導入されるガス導入路が設けられた導電性のベースプレートと、
前記第1部分の上に設けられ、ウエハを吸着可能に構成されており、前記ガス導入路と連通する少なくとも一つの貫通孔を有するセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に内蔵された第1吸着電極と、を備えた第1静電チャック部と、
前記第2部分の上に設けられ、フォーカスリングを吸着可能に構成されており、冷却ガスが導入可能な少なくとも一つの貫通孔を有するセラミック層を備えた第2静電チャック部と、
を備え、
前記セラミック層は、前記第2静電チャック部が前記フォーカスリングを吸着した際に前記フォーカスリングと接する第1層と、前記第2部分と前記第1層との間に設けられた第2層と、を少なくとも有し、前記第1層の緻密度は前記セラミック誘電体基板の緻密度よりも小さくなるよう構成され、
前記第1層は、前記フォーカスリング側の第1上面と、前記第1上面とは反対側の第1下面とを有し、
前記第2層は、前記第1層側の第2上面と、前記第2上面とは反対側の第2下面とを有し、
前記第1上面の表面粗さは、前記第2下面の表面粗さよりも小さい、静電チャック。 - 第1部分と、前記第1部分の外周に設けられる第2部分と、を有し、冷却ガスが導入されるガス導入路が設けられた導電性のベースプレートと、
前記第1部分の上に設けられ、ウエハを吸着可能に構成されており、前記ガス導入路と連通する少なくとも一つの貫通孔を有するセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に内蔵された第1吸着電極と、を備えた第1静電チャック部と、
前記第2部分の上に設けられ、フォーカスリングを吸着可能に構成されており、冷却ガスが導入可能な少なくとも一つの貫通孔を有するセラミック層を備えた第2静電チャック部と、
を備え、
前記セラミック層は、前記第2静電チャック部が前記フォーカスリングを吸着した際に前記フォーカスリングと接する第1層と、前記第2部分と前記第1層との間に設けられた第2層と、を少なくとも有し、前記第1層の緻密度は前記セラミック誘電体基板の緻密度よりも小さくなるよう構成され、
前記第1層は、前記フォーカスリング側の第1上面と、前記第1上面とは反対側の第1下面とを有し、
前記第1層と前記第2層とは接して設けられ、前記第1層と前記第2層との間には境界面(boundary)が設けられており、前記第1上面の表面粗さは、前記境界面の表面粗さよりも小さい、静電チャック。 - 第1部分と、前記第1部分の外周に設けられる第2部分と、を有し、冷却ガスが導入されるガス導入路が設けられた導電性のベースプレートと、
前記第1部分の上に設けられ、ウエハを吸着可能に構成されており、前記ガス導入路と連通する少なくとも一つの貫通孔を有するセラミック誘電体基板と、前記セラミック誘電体基板に内蔵された第1吸着電極と、を備えた第1静電チャック部と、
前記第2部分の上に設けられ、フォーカスリングを吸着可能に構成されており、冷却ガスが導入可能な少なくとも一つの貫通孔を有するセラミック層を備えた第2静電チャック部と、
を備え、
前記セラミック層は、前記第2静電チャック部が前記フォーカスリングを吸着した際に前記フォーカスリングと接する第1層と、前記第2部分と前記第1層との間に設けられた第2層と、を少なくとも有し、前記第1層の緻密度は前記セラミック誘電体基板の緻密度よりも小さくなるよう構成され、
前記第2静電チャック部は、前記セラミック層に内蔵された第2吸着電極をさらに備え、
前記第1層は、前記フォーカスリング側の第1上面と、前記第1上面とは反対側の第1下面とを有し、
前記第2層は前記第1層側の第2上面と、前記第2上面とは反対側の第2下面とを有し、
前記第2吸着電極は前記第1下面と前記第2上面との間に設けられ、
前記第2吸着電極は、前記第1上面側の第2電極上面と、前記第2電極上面とは反対側の前記第2電極下面とを備え、
前記第2電極上面の表面粗さは、前記第2電極下面の表面粗さよりも小さい、静電チャック。 - 前記第2層の緻密度は前記第1層の緻密度よりも大きい、請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1層の緻密度は前記第2層の緻密度よりも大きい、請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1層は、前記第1上面および前記第1下面に対して垂直であって、前記第1静電チャック部側の第1内側面と、前記第1内側面と反対側の第1外側面とを含み、
前記第1外側面が前記第2層で被覆された、請求項1〜5のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記セラミック層のエッジ部を含むエッジ領域は、前記第1層と前記第2層とを含み、前記第1上面側になるほど前記第1層の割合が増加する、請求項6に記載の静電チャック。
- 前記セラミック層において、前記第1上面のエッジ部は面取りされている、請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。
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