JP6894000B2 - 静電チャックアセンブリ及び静電チャック - Google Patents

静電チャックアセンブリ及び静電チャック Download PDF

Info

Publication number
JP6894000B2
JP6894000B2 JP2019550476A JP2019550476A JP6894000B2 JP 6894000 B2 JP6894000 B2 JP 6894000B2 JP 2019550476 A JP2019550476 A JP 2019550476A JP 2019550476 A JP2019550476 A JP 2019550476A JP 6894000 B2 JP6894000 B2 JP 6894000B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mounting surface
focus ring
wafer
electrostatic chuck
electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2019550476A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2019088204A1 (ja
Inventor
達也 久野
達也 久野
育久 森岡
育久 森岡
賢一郎 相川
賢一郎 相川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Publication of JPWO2019088204A1 publication Critical patent/JPWO2019088204A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6894000B2 publication Critical patent/JP6894000B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32623—Mechanical discharge control means
    • H01J37/32642—Focus rings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67126—Apparatus for sealing, encapsulating, glassing, decapsulating or the like
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68735—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by edge profile or support profile
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/6875—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of individual support members, e.g. support posts or protrusions
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)

Description

本発明は、静電チャックアセンブリ、静電チャック及びフォーカスリングに関する。
従来より、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、プラズマアッシング装置などのプラズマ処理装置が知られている。こうしたプラズマ処理装置では、通常、真空チャンバ内にウエハを載置するためのウエハ載置装置が設置される。ウエハ載置装置は、プラズマ処理を施すウエハをウエハ載置面に吸着固定するための静電チャックと、この静電チャックを冷却する冷却板とを備えている。静電チャックとしては、絶縁体又は誘電体（多くはセラミックス）に内部電極が埋設されたものなどが用いられる。このようなウエハ載置装置では、ウエハをウエハ載置面に載置した状態で内部電極に直流電圧を印加して静電力（クーロン力又はジョンソン・ラーベック力）を発生させることにより、ウエハをウエハ載置面に吸着固定する。そして、この状態で、ウエハに接するようにプラズマを発生させる。ウエハ載置面の外周には、取替可能なフォーカスリングを設置することがある。フォーカスリングは、ウエハ載置面よりも低位のフォーカスリング載置面に載置され、ウエハの外周縁までプラズマを安定に発生させる役割や静電チャックの表面を保護する役割を有する。ウエハにプラズマ処理を施す際には、ウエハだけでなくこのフォーカスリングもプラズマに曝されることになるため温度が上昇する。静電チャックに吸着固定されたウエハは、静電チャックを介して冷却板によって冷却される。しかし、フォーカスリングは、静電チャックよりもかなり厚いため静電チャックに十分に吸着されずに温度上昇が過度になることがあり、それによってウエハの外周縁の温度が高くなり、プラズマ処理プロセスの歩留まりが悪くなるおそれがある。
そこで、特許文献１では、アルミアルマイト製の静電チャックにおいて、ウエハ載置面に用いる誘電体とフォーカスリング載置面に用いる誘電体の比抵抗率を異なるものとして、クーロン力でウエハを吸着し、ジョンソン・ラーベック力でフォーカスリングを吸着している。また、特許文献２では、同じセラミックス内にウエハ吸着用の電極とは別にフォーカスリング吸着用の電極を設け、フォーカスリング吸着用の電極に印加するチャック電圧だけをプラズマ処理の工程に応じて変更し、フォーカスリングが高温になりやすいエッチング工程ではチャック電圧を高くして吸着力を高めている。
特許第４５５９５９５号公報 特開２０１０−１８３０７４号公報
ところで、特許文献１，２には、フォーカスリング載置面とフォーカスリングとの間にヘリウムガスを供給し、フォーカスリング載置面とフォーカスリングとの間の熱伝達を円滑にすることが記載されている。しかしながら、特許文献１，２では、フォーカスリング載置面とフォーカスリングとの間に供給されたヘリウムガスがフォーカスリング載置面とフォーカスリングとの間に留まらずにその周囲に漏れてしまうことがあり、ヘリウムガスによる熱伝達が十分に行われないことがあった。このため、こうしたガスの漏れを抑制することが望まれていた。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、フォーカスリング載置面とフォーカスリングとの間に供給されたガスがその周囲に漏れてしまうことを抑制できる静電チャックアセンブリ、静電チャック及びフォーカスリングを提供することを主目的とする。
本発明の静電チャックアセンブリは、
円形表面であるウエハ載置面と比べて低位のフォーカスリング載置面を前記ウエハ載置面の外周部に有するセラミック体と、
前記セラミック体の内部のうち前記ウエハ載置面に対向する位置に埋設された第１電極と、
前記セラミック体の内部のうち前記フォーカスリング載置面に対向する位置に埋設された第２電極と、
前記フォーカスリング載置面の表面に設けられたガス溜め用の凹凸領域と、
前記フォーカスリング載置面に載置されたフォーカスリングと、
前記フォーカスリング載置面と前記フォーカスリングとの間であって前記凹凸領域を囲うように前記フォーカスリング載置面の内周側及び外周側に配置された一対の弾性環状シール材と、
を備えたものである。
この静電チャックアセンブリの使用時には、ウエハ載置面にウエハを載置した状態で、第１電極及び第２電極の各々に電圧を印加する。すると、ウエハはウエハ載置面に吸着され、フォーカスリングはフォーカスリング載置面に吸着される。フォーカスリングをフォーカスリング載置面に吸着する際の吸着力は、クーロン力でもよいしジョンソン・ラーベック力でもよいが、ジョンソン・ラーベック力の方が好ましい。フォーカスリングはウエハに比べて厚いため反りを矯正して吸着しにくいが、弾性環状シール材がフォーカスリングの反りを吸収するため、フォーカスリングをフォーカスリング載置面にしっかりと吸着することができる。その結果、フォーカスリング載置面の凹凸領域は弾性環状シール材とフォーカスリングとによって気密又はほぼ気密になり、凹凸領域に供給されたガスの漏れを抑制することができる。更に、第１電極と第２電極とは独立しているため、それぞれに適した電圧を印加することができる。
本発明の静電チャックアセンブリにおいて、前記弾性環状シール材は、前記フォーカスリング載置面及び前記フォーカスリングの少なくとも一方に設けられた環状溝に嵌め込まれていてもよい。こうすれば、環状溝を利用して弾性環状シール材を容易にセットすることができる。なお、弾性環状シール材は、環状溝に嵌め込むことなく、フォーカスリング載置面の平坦部とフォーカスリングの平坦部とで挟んだ状態としてもよい。その場合、弾性環状シール材は、フォーカスリング載置面及びフォーカスリングの少なくとも一方に接着剤で接着されていてもよい。
本発明の静電チャックは、
円形表面であるウエハ載置面と比べて低位のフォーカスリング載置面を前記ウエハ載置面の外周部に有するセラミック体と、
前記セラミック体の内部のうち前記ウエハ載置面に対向する位置に埋設された第１電極と、
前記セラミック体の内部のうち前記フォーカスリング載置面に対向する位置に埋設された第２電極と、
前記フォーカスリング載置面の表面に設けられたガス溜め用の凹凸領域と、
前記フォーカス載置面の表面のうち前記凹凸領域を囲うように内周側及び外周側に設けられた一対の環状溝と、
を備えたものである。
この静電チャックの使用時には、ウエハ載置面にウエハを載置し、フォーカスリング載置面の一対の環状溝に弾性環状シール材を嵌め込んだあとその上にフォーカスリングを載置した状態で、第１電極及び第２電極の各々に電圧を印加する。すると、ウエハはウエハ載置面に吸着され、フォーカスリングはフォーカスリング載置面に吸着される。フォーカスリングをフォーカスリング載置面に吸着する際の吸着力は、クーロン力でもよいしジョンソン・ラーベック力でもよいが、ジョンソン・ラーベック力の方が好ましい。フォーカスリングはウエハに比べて厚いため反りを矯正して吸着しにくいが、フォーカスリング載置面の一対の環状溝に嵌め込まれた弾性環状シール材がフォーカスリングの反りを吸収するため、フォーカスリングをフォーカスリング載置面にしっかりと吸着することができる。その結果、フォーカスリング載置面の凹凸領域は一対の環状溝に嵌め込まれた弾性環状シール材とフォーカスリングとによって気密又はほぼ気密になり、凹凸領域に供給されたガスの漏れを抑制することができる。更に、第１電極と第２電極とは独立しているため、それぞれに適した電圧を印加することができる。
本発明の静電チャックアセンブリ又は静電チャックにおいて、前記セラミック体のうち、前記フォーカスリング載置面と前記第２電極との間の部分を除く主体は、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する第１セラミック部材で構成され、前記フォーカスリング載置面と前記第２電極との間の部分である副体は、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する第２セラミック部材で構成されていてもよい。こうすれば、静電チャックの使用時には、ウエハはクーロン力によりウエハ載置面に吸着され、フォーカスリングはクーロン力よりも強いジョンソン・ラーベック力によりフォーカスリング載置面に吸着される。ジョンソン・ラーベック力は吸着力が強いためフォーカスリングの反りを矯正してフォーカスリング載置面に吸着することができる。
本発明の静電チャックアセンブリ又は静電チャックにおいて、前記第１セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０15Ωｃｍ以上であり、前記第２セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下であることが好ましい。こうすれば、第１セラミック部材はクーロン力を発揮しやすく、第２セラミック部材はジョンソン・ラーベック力を発揮しやすい。使用温度は、ウエハにプラズマ処理を施すときの温度であり、例えば−１００℃〜１５０℃の間で適宜設定され、一般的には室温〜１５０℃の間で設定される。第２セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０11Ωｃｍ以下であるものとしてもよい。
本発明の静電チャックアセンブリ又は静電チャックにおいて、前記第２セラミック部材は、周期表４族元素がドープされたセラミックで形成されていることが好ましい。こうしたセラミックは溶射するのに適している。周期表４族元素としては、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウムなどが挙げられる。周期表４族元素のドープ量は、第２セラミック部材の体積抵抗率が使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下になるような範囲内で適宜設定してもよい。周期表４族元素がドープされた第２セラミック部材は、第１セラミック部材と主成分が同じであることが好ましい。こうすれば、第１セラミック部材と熱伝導率や熱膨張率を同程度とすることができる。
本発明の静電チャックアセンブリ又は静電チャックにおいて、前記第２セラミック部材の厚みばらつきは、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。こうすれば、第２セラミック部材において薄すぎる部分がなくなるため絶縁破壊が生じにくい。また、第２セラミック部材において厚すぎる部分がなくなるため除電に要する時間が比較的短くなる。
本発明の静電チャックアセンブリ又は静電チャックにおいて、前記第２電極は、双極電極であることが好ましい。こうすれば、ジョンソン・ラーベックタイプの静電チャックでしばしば問題となる残留電荷による脱着不具合などを予防するための除電処理などが容易になる。
本発明のフォーカスリングは、
静電チャックのフォーカスリング載置面に載置されるフォーカスリングであって、
前記フォーカスリングのうち前記静電チャックに載置される側の面の内周側及び外周側に設けられた一対の環状溝
を備え、
前記一対の環状溝は、前記フォーカスリング載置面に設けられたガス溜め用の凹凸領域の内周側と外周側とを囲うことが可能な位置に設けられている、
ものである。
このフォーカスリングの使用時には、フォーカスリングの一対の環状溝に弾性環状シール材を嵌め込んだあとフォーカスリングを静電チャックのフォーカスリング載置面に載置した状態で、フォーカスリングをフォーカスリング載置面に静電気力（クーロン力とかジョンソン・ラーベック力）により吸着させる。フォーカスリングはウエハに比べて厚いため反りを矯正して吸着しにくいが、フォーカスリングの一対の環状溝に嵌め込まれた弾性環状シール材がフォーカスリングの反りを吸収するため、フォーカスリングをフォーカスリング載置面にしっかりと吸着することができる。その結果、フォーカスリング載置面の凹凸領域は一対の環状溝に嵌め込まれた弾性環状シール材とフォーカスリングとによって気密又はほぼ気密になり、凹凸領域に供給されたガスの漏れを抑制することができる。
チャンバ８０に配置されたウエハ載置装置１０の縦断面図。 図１の静電チャックアセンブリ１５の部分拡大図。 静電チャックアセンブリ１５の組立手順を示す説明図。 静電チャックアセンブリ１５の別例の部分拡大図。 静電チャックアセンブリ１５の別例の部分拡大図。 静電チャックアセンブリ１５の別例の部分拡大図。 静電チャックアセンブリ１５の別例の部分拡大図。
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はチャンバ８０に配置されたウエハ載置装置１０の縦断面図であり、図２は図１の静電チャックアセンブリ１５の部分拡大図であり、図３は静電チャックアセンブリ１５の組立手順を示す説明図である。
ウエハ載置装置１０は、ウエハＷにプラズマを利用してエッチングやＣＶＤなどを行う装置であり、半導体プロセス用のチャンバ８０の底面に固定されて用いられる。ウエハ載置装置１０は、静電チャックアセンブリ１５のほか、冷却板７０を備えており、静電チャックアセンブリ１５は、静電チャック２０と、フォーカスリング５０と、一対のＯリング６０とを備えている。
静電チャック２０は、円板状のセラミック体２２を備えている。セラミック体２２は、ウエハＷを載置する円形のウエハ載置面２２ａと、このウエハ載置面２２ａの外周にてウエハ載置面２２ａより一段低くなるように形成された環状のフォーカスリング（Ｆ／Ｒ）載置面２８ａとを有している。セラミック体２２の内部のうちウエハ載置面２２ａに対向する位置には、ウエハ吸着用電極３２が埋設されている。ウエハ載置面２２ａの直径は、ウエハＷの直径よりも小さくなるように形成されている。このため、ウエハ載置面２２ａにウエハＷを載置した状態では、ウエハＷの外周縁がウエハ載置面２２ａからはみ出すことになる。また、セラミック体２２のＦ／Ｒ載置面２８ａに対向する位置には、ウエハ吸着用電極３２とは独立してフォーカスリング（Ｆ／Ｒ）吸着用電極３８が設けられている。セラミック体２２は、ウエハ載置面２２ａとは反対側の裏面２２ｂにて、ボンディングシート７５を介して冷却板７０に接着される。
セラミック体２２は、第１セラミック部材２７と第２セラミック部材２８とを備えている。第２セラミック部材２８は、セラミック体２２のうちＦ／Ｒ吸着用電極３８の下面よりも上側の環状部分であり、第１セラミック部材２７は、セラミック体２２のうち第２セラミック部材２８以外の部分である。第１セラミック部材２７は、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有するものであり、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウムなどのセラミック材料からなる部材である。使用温度（例えば常温〜１５０℃の間で設定される温度。以下同じ。）において体積抵抗率が１×１０15Ωｃｍ以上であれば、十分にクーロン力を発揮できる。第２セラミック部材２８は、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有するものであり、第１セラミック部材２７のセラミック材料に周期表４族元素（例えばチタン）がドープされた材料からなる部材である。使用温度において体積抵抗率が１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下（好ましくは１×１０8Ωｃｍ以上１×１０11Ωｃｍ以下）であれば、十分にジョンソン・ラーベック力を発揮できる。第２セラミック部材２８は、厚みが０．０５ｍｍ〜２ｍｍ、厚みばらつきが０．５ｍｍ以下となるように形成されている。第２セラミック部材２８は、本実施形態では溶射膜とした。
セラミック体２２のウエハ載置面２２ａには、ガス溜め用の凹凸領域２３が設けられている。凹凸領域２３は、ウエハ載置面２２ａの全面にわたって設けられている。凹凸領域２３には、エンボス加工により複数の凹凸が形成されている。凹凸領域２３に設けられた凹部２３ｃとウエハ載置面２２ａに載置されるウエハＷとの間には、熱伝導用のガス（例えばＨｅガス）が裏面２２ｂからウエハ載置面２２ａまで貫通するガス供給路２３ｄから供給されるようになっている。セラミック体２２のＦ／Ｒ載置面２８ａには、ガス溜め用の凹凸領域２９が設けられている。凹凸領域２９は、Ｆ／Ｒ載置面２８ａと同軸の円環状の領域であり、エンボス加工により複数の凹凸が形成されている。凹凸領域２９に設けられた凹部２９ｃとＦ／Ｒ載置面２８ａに載置されるフォーカスリング５０との間には、熱伝導用のガス（例えばＨｅガス）がガス供給路２９ｄから供給されるようになっている。ガス供給路２９ｄは、セラミック体２２の裏面２２ｂからＦ／Ｒ載置面２８ａまでを貫通するように設けられている。
ウエハ吸着用電極３２は、導電性のあるメッシュ又はプレートで作製され、ウエハ載置面２２ａと平行（実質的に平行な場合を含む、以下同じ）に設けられている。ウエハ吸着用電極３２の裏面は、セラミック体２２の裏面２２ｂから差し込まれた図示しない給電棒に接続されている。ウエハ吸着用電極３２には、この給電棒を介して直流電圧が印加されるようになっている。
Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は、導電性のある印刷パターンで作製された双極電極であり、対をなす櫛歯電極が離間して環状段差面２４ａの表面に設けられている。Ｆ／Ｒ吸着用電極３８の裏面は、セラミック体２２の裏面２２ｂから差し込まれた図示しない給電棒に接続されている。Ｆ／Ｒ吸着用電極３８には、この給電棒を介して直流電圧が印加されるようになっている。
フォーカスリング５０は、例えば、金属シリコン製の部材であり、静電チャック２０のＦ／Ｒ載置面２８ａに載置されるリング本体５２を有している。リング本体５２の上端部には内周に沿って断面Ｌ字状の環状段差面５２ａが形成されている。環状段差面５２ａは、ウエハＷと干渉しないように、外径がウエハＷやウエハ載置面２２ａの直径よりもわずかに大きく形成されている。こうしたフォーカスリング５０は、ウエハＷ及び静電チャック２０を保護する役割を有する。なお、フォーカスリング５０は、Ｆ／Ｒ載置面２８ａに接着されることなく、単にＦ／Ｒ載置面２８ａに載置されている。フォーカスリング５０の材質は、プラズマ処理がプラズマエッチングの場合には、ウエハＷのエッチング対象膜の種類に応じて適宜選択される。図３に示すように、リング本体５２の裏面５２ｂ（静電チャック２０に載置される側の面）のうち、静電チャック２０に載置されたときにＦ／Ｒ載置面２８ａの凹凸領域２９に対向する対向領域５４の内周側と外周側には、対向領域５４を囲うように、一対の環状溝である内周溝５５及び外周溝５７が設けられている。内周溝５５及び外周溝５７は、リング本体５２と同軸の環状溝であり、断面Ｕ字状に形成されている。
１対のＯリング６０は、小径Ｏリング６５及び大径Ｏリング６７を備えている。Ｏリング６５，６７は、パーフルオロエーテルなどのフッ素ゴムで形成されたＯリングであり、小径Ｏリング６５はフォーカスリング５０の内周溝５５に嵌め込まれ、大径Ｏリング６７はフォーカスリング５０の外周溝５７に嵌め込まれている。こうしたＯリング６５，６７は、フォーカスリング５０の反りを吸収してフォーカスリング５０をＦ／Ｒ載置面２８ａにしっかりと吸着し、Ｆ／Ｒ載置面２８ａの凹凸領域２９に供給されたガスの漏れを抑制する役割を有する。
冷却板７０は、アルミニウムやアルミニウム合金などに代表される金属からなる円板状のプレートであり、内部に冷媒が循環可能な冷媒通路７２を備えている。この冷媒通路７２は、チャンバ８０を貫通する冷媒供給路及び冷媒排出路に接続されており、冷媒排出路から排出された冷媒は温度調整されたあと再び冷媒供給路に戻される。
次に、静電チャックアセンブリ１５の組立例について図３を用いて説明する。まず、上述した静電チャック２０、フォーカスリング５０及びＯリング６５，６７を用意する。そして、フォーカスリング５０の内周溝５５に小径Ｏリング６５を嵌め込み、外周溝５７に大径Ｏリング６７を嵌め込む。その後、Ｏリング６５，６７を嵌め込んだフォーカスリング５０を、静電チャック２０のＦ／Ｒ載置面２８ａ上に載置する。このとき、フォーカスリング５０の内周溝５５と外周溝５７及びそこに嵌め込まれた小径Ｏリング６５と大径Ｏリング６７がＦ／Ｒ載置面２８ａに設けられた凹凸領域２９の内周側と外周側を囲うようにフォーカスリング５０を載置する。これにより、Ｆ／Ｒ載置面２８ａの凹凸領域２９は、Ｏリング６５，６７とフォーカスリング５０の対向領域５４とによって気密又はほぼ気密となる。
次に、静電チャックアセンブリ１５の使用例について図１を用いて説明する。静電チャックアセンブリ１５を備えたウエハ載置装置１０は、チャンバ８０の底面に固定されて使用される。チャンバ８０の天井面には、プロセスガスを多数のガス噴射孔からチャンバ８０内部へ放出するシャワーヘッド９０が配置されている。
静電チャック２０のウエハ載置面２２ａには、円板状のウエハＷが載置される。ウエハＷはウエハ吸着用電極３２に電圧が印加されることによりクーロン力によってウエハ載置面２２ａに静電吸着される。ウエハＷの温度は、冷却板７０の冷媒通路７２へ供給する冷媒の温度を調整することによって制御できる。このとき、ウエハＷとウエハ載置面２２ａの凹部２３ｃとの間に熱伝導を良好にするためにＨｅガスを供給する。ウエハＷの温度制御は、図示しない温度検出センサによってウエハの温度を検出し、その温度が目標温度となるようにフィードバックすることにより実行される。
静電チャック２０のＦ／Ｒ載置面２８ａには、円環状のフォーカスリング５０が載置される。フォーカスリング５０は、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８に電圧が印加されることによりジョンソン・ラーベック力によってＦ／Ｒ載置面２８ａに静電吸着される。フォーカスリング５０は、冷却板７０の冷媒通路７２へ供給する冷媒の温度を調整することによって制御できる。このとき、フォーカスリング５０とＦ／Ｒ載置面２８ａの凹部２９ｃとの間に熱伝導を良好にするためにＨｅガスを供給する。フォーカスリング５０の温度制御は、図示しない温度検出センサによってフォーカスリング５０の温度を検出し、その温度が目標温度となるようにフィードバックすることにより実行される。
この状態で、チャンバ８０の内部を所定の真空雰囲気（又は減圧雰囲気）になるように設定し、シャワーヘッド９０からプロセスガスを供給しながら冷却板７０とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させる。そして、そのプラズマを利用してウエハにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。
ウエハＷがプラズマ処理されるのに伴ってフォーカスリング５０も消耗するが、フォーカスリング５０は厚さが厚いため、フォーカスリング５０の交換は複数枚のウエハＷを処理したあとに行われる。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のセラミック体２２が本発明のセラミック体に相当し、ウエハ吸着用電極３２が第１電極に相当し、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８が第２電極に相当する。また、一対のＯリング６０が一対の弾性環状シール材に相当する。
以上説明した第１実施形態の静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０では、これらの使用時には、ウエハ載置面２２ａにウエハＷを載置した状態で、ウエハ吸着用電極３２及びＦ／Ｒ吸着用電極３８の各々に電圧を印加する。すると、ウエハＷはウエハ載置面２２ａに吸着され、フォーカスリング５０はＦ／Ｒ載置面２８ａに吸着される。フォーカスリング５０はウエハＷに比べて厚いため反りを矯正して吸着しにくいが、Ｏリング６５，６７がフォーカスリング５０の反りを吸収するため、フォーカスリング５０をＦ／Ｒ載置面２８ａにしっかりと吸着することができる。その結果、Ｆ／Ｒ載置面２８ａの凹凸領域２９はＯリング６５，６７とフォーカスリング５０とによって気密又はほぼ気密になり、凹凸領域２９に供給されたガスの漏れを抑制することができる。このため、こうした静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０を有するウエハ載置装置１０では、凹凸領域２９に供給されたガスの熱伝導を利用して、フォーカスリング５０を十分に冷却できる。更に、ウエハ吸着用電極３２とＦ／Ｒ吸着用電極３８とは独立しているため、それぞれに適した電圧を印加することができる。
また、静電チャックアセンブリ１５において、一対のＯリング６０は、フォーカスリング５０に設けられた環状の溝５５，５７に嵌め込まれているため、溝５５，５７を利用してＯリング６５，６７を容易にセットすることができる。
更に、静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０において、セラミック体のうち、第１セラミック部材２７は、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する材料で構成され、第２セラミック部材２８は、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する材料で構成されている。このため、静電チャック２０の使用時には、ウエハＷはクーロン力によりウエハ載置面２２ａに吸着され、フォーカスリング５０はクーロン力よりも強いジョンソン・ラーベック力によりＲ／Ｆ載置面２８ａに吸着される。ジョンソン・ラーベック力は吸着力が強いためフォーカスリング５０の反りを矯正してＦ／Ｒ載置面２８ａに吸着することができる。
更にまた、静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０において、第１セラミック部材２７の体積抵抗率は、１×１０15Ωｃｍ以上であり、第２セラミック部材２８の体積抵抗率は、１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下である。このため、第１セラミック部材２７はクーロン力を発揮しやすく、第２セラミック部材２８はジョンソン・ラーベック力を発揮しやすい。
そして、静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０において、第２セラミック部材２８は、周期表４族元素がドープされたセラミックで形成されており、こうしたセラミックは溶射するのに適している。
そしてまた、静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０において、第２セラミック部材２８の厚みばらつきは、０．５ｍｍ以下であるため、第２セラミック部材２８において薄すぎる部分がなくなるため絶縁破壊が生じにくい。また、第２セラミック部材２８において厚すぎる部分がなくなるため除電に要する時間が比較的短くなる。
そして更に、静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０において、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は、双極電極であるため、ジョンソン・ラーベックタイプの静電チャックでしばしば問題となる残留電荷による脱着不具合などを予防するための除電処理などが容易になる。
そして更にまた、静電チャックアセンブリ１５又は静電チャック２０において、第２セラミック部材２８が溶射膜であるため、比較的簡単に第２セラミック部材２８を形成することができる。また、第２セラミック部材２８は、第１セラミック部材２７のセラミック材料と主成分が同じ材料であるため、熱伝導率や熱膨張率などを第１セラミック部材２７と同程度とすることができる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、フォーカスリング５０の裏面５２ｂに設けた内周溝５５及び外周溝５７に小径Ｏリング６５及び大径Ｏリング６７をそれぞれ嵌め込んだが、図４に示すように、フォーカスリング５０の裏面５２ｂを平坦とし、Ｆ／Ｒ載置面２８ａに設けた内周溝１２５及び外周溝１２７にそれぞれ小径Ｏリング６５及び大径Ｏリング６７を嵌め込んでもよい。あるいは、図５に示すように、フォーカスリング５０の裏面５２ｂを平坦にすると共に、Ｆ／Ｒ載置面２８ａの凹凸領域２９以外の領域も平坦にし、フォーカスリング５０の裏面５２ｂとＦ／Ｒ載置面２８ａの凹凸領域２９以外の領域とで小径Ｏリング６５及び大径Ｏリング６７を挟んでもよい。あるいは、図６に示すように、フォーカスリング５０の裏面５２ｂの内周に沿って設けた断面Ｌ字状の切り欠き溝２５５に小径Ｏリング６５を配置すると共に、Ｆ／Ｒ載置面２８ａの外周に沿って設けた断面Ｌ字状の切り欠き溝２２７に大径Ｏリング６７を配置してもよい。図６において、切り欠き溝２５５や切り欠き溝２２７に代えて、図２の内周溝５５や図４の外周溝１２７のような断面Ｕ字状の環状溝を形成してもよい。あるいは、図７に示すように、フォーカスリング５０の裏面５２ｂに深さの浅い内周溝３５５と外周溝３５７を設け、Ｆ／Ｒ載置面のうちそれらの溝に対向する位置にも深さの浅い内周溝３２５と外周溝３２７を設け、小径Ｏリング６５を両方の内周溝３５５，３２５に嵌め込み、大径Ｏリング６７を両方の外周溝３５７，３２７に嵌め込んでもよい。いずれにしても、上述した実施形態と同様、Ｆ／Ｒ載置面２８ａとフォーカスリング５０との間に供給されたガスがその周囲に漏れてしまうことを抑制できる。なお、図５では、Ｆ／Ｒ載置面２８ａとフォーカスリング５０との距離が開くため、上述した実施形態や他の実施形態よりもフォーカスリング５０の冷却効率やフォーカスリング５０とＦ／Ｒ載置面２８ａとの間に働く吸着力が落ちる傾向にある。図７では、フォーカスリング５０及びＦ／Ｒ載置面２８ａの両方に内周溝３５５，３２５と外周溝３５７，３２７を形成し、両方の内周溝３５５，３２５に小径Ｏリング６５を嵌め込み、両方の外周溝３５７，３２７に大径Ｏリング６７を嵌め込むため、フォーカスリング５０の位置決めが容易になる。
上述した実施形態では、セラミック体２２を第１セラミック部材２７と第２セラミック部材２８とで構成したが、セラミック体２２を第１セラミック部材２７の材料で一体に形成してもよい。こうすれば、フォーカスリング５０はＦ／Ｒ載置面２８ａにクーロン力により吸着される。
上述した実施形態では、フォーカスリングは、リング本体５２の上端部に環状段差面５２ａが形成されているものとしたが、環状段差面５２ａを省略してもよい。また、フォーカスリングの外周側には、リング本体５２の裏面５２ｂから下方に伸びるスカート部が形成されていてもよい。
上述した実施形態では、弾性環状シール材としてＯリングを用いたが、低ヤング率のシール材であれば特に限定されず、各種パッキンなどを用いることができる。また、弾性環状シール材はフッ素ゴムで形成されたものとしたが、弾性材料で形成されたものであればよく、例えば、フッ素樹脂で形成されたものとしてもよいし、シリコーン樹脂やシリコーンゴムで形成されたものとしてもよい。また、弾性環状シール材は、静電チャック２０やフォーカスリング５０に接着して用いてもよい。
上述した実施形態では、第２セラミック部材２８として溶射膜を用いたが、溶射膜に代えて、エアロゾルデポジション法などの他のコーティング技術を用いて生成させた被膜としてもよい。溶射やこれらのコーティング方法では、厚みを比較的精度よく制御できるため、所望の吸着力を発揮する被膜を得ることが容易であり、得られた被膜は絶縁の確保にも適している。なお、溶射法としては、一般的な溶射法のほか、コールドスプレー法やサスペンションプラズマ溶射法などの各種の溶射法を採用できる。
上述した実施形態では、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は双極電極としたが、単極電極でもよい。また、上述した実施形態において、ウエハ吸着用電極３２は、単極電極でもよいし、双極電極でもよい。Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は、ウエハ吸着用電極３２と同様の電極としてもよい。
上述した実施形態において、セラミック体２２の内部のうちウエハ載置面２２ａに対向する位置には、さらに高周波（ＲＦ）電極やヒータ電極が埋設されていてもよい。ＲＦ電極は、導電性のメッシュで作製され、ウエハ載置面２２ａと平行に設けられる。ＲＦ電極の裏面は、セラミック体２２の裏面２２ｂから差し込まれた図示しない給電棒に接続される。ＲＦ電極には、この給電棒を介してＲＦ電圧が印加される。ヒータ電極は、導電性のあるコイルまたは印刷パターンで作製された抵抗発熱体であり、ウエハ載置面２２ａと平行にウエハ載置面２２ａに対向する全域にわたって一筆書きの要領で一端から他端まで配線される。ヒータ電極の一端と他端は、セラミック体２２の裏面２２ｂから差し込まれた一対の給電棒に接続される。ヒータ電極には、この給電棒を介して電圧が印加される。同様に、セラミック体２２の内部のうちＦ／Ｒ載置面２８ａに対向する位置には、ＲＦ電極やヒータ電極が埋設されていてもよい。
上述した実施形態では、静電チャック２０の裏面２２ｂに冷却板７０をボンディングシート７５で接着したが、例えば、冷却板７０がＳｉ−ＳｉＣ−Ｔｉなどのセラミック複合材料で作製されている場合には静電チャック２０の裏面２２ｂに冷却板７０をＴＣＢ（Thermal compression bonding）により接合してもよい。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する方法をいう。
上述した実施形態において、ウエハＷを昇降するリフトピンを設けてもよい。その場合、リフトピンを挿通する挿通穴は、チャンバ８０、冷却板７０、ボンディングシート７５及び静電チャック２０を貫通するように設ければよい。
上述した実施形態では、冷却板７０とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させたが、ウエハ吸着用電極３２やＦ／Ｒ吸着用電極３８などの静電電極とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させてもよい。また、上述したように、さらにＲＦ電極を設け、ＲＦ電極とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させてもよい。
本出願は、２０１７年１１月６日に出願された米国仮出願第６２／５８１９００号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明は、半導体製造装置に利用可能であり、特にハイパワー化が進むプラズマエッチングプロセスに用いる半導体製造装置に適している。
１０ ウエハ載置装置、１５ 静電チャックアセンブリ、２０ 静電チャック、２２ セラミック体、２２ａ ウエハ載置面、２２ｂ 裏面、２３ 凹凸領域、２３ｃ 凹部、２３ｄ ガス供給路、２４ａ 環状段差面、２７ 第１セラミック部材、２８ 第２セラミック部材、２８ａ フォーカスリング載置面、２９ 凹凸領域、２９ｃ 凹部、２９ｄ ガス供給路、３２ ウエハ吸着用電極、３８ フォーカスリング吸着用電極、５０ フォーカスリング、５２ リング本体、５２ａ 環状段差面、５２ｂ 裏面、５４ 対向領域、５５，３５５ 内周溝、５７，３５７ 外周溝、６０ Ｏリング、６５ 小径Ｏリング、６７ 大径Ｏリング、７０ 冷却板、７２ 冷媒通路、７５ ボンディングシート、８０ チャンバ、９０ シャワーヘッド、１２５，３２５ 内周溝、１２７，３２７ 外周溝、２２７，２５５ 切り欠き溝、Ｗ ウエハ。

Claims (3)

  1. 円形表面であるウエハ載置面と比べて低位のフォーカスリング載置面を前記ウエハ載置面の外周部に有するセラミック体と、
    前記セラミック体の内部のうち前記ウエハ載置面に対向する位置に埋設された第１電極と、
    前記セラミック体の内部のうち前記フォーカスリング載置面に対向する位置に埋設された第２電極と、
    前記フォーカスリング載置面の表面に設けられたガス溜め用の凹凸領域と、
    前記フォーカスリング載置面に載置されたフォーカスリングと、
    前記フォーカスリング載置面と前記フォーカスリングとの間であって前記凹凸領域を囲うように前記フォーカスリング載置面の内周側及び外周側に配置された一対の弾性環状シール材と、
    を備え、
    前記セラミック体のうち、前記フォーカスリング載置面と前記第２電極との間の部分を除く主体は、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する第１セラミック部材で構成され、前記フォーカスリング載置面と前記第２電極との間の部分である副体は、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する第２セラミック部材で構成されている、
    静電チャックアセンブリ。
  2. 前記弾性環状シール材は、前記フォーカスリング載置面及び前記フォーカスリングの少なくとも一方に設けられた環状溝に嵌め込まれている、
    請求項１に記載の静電チャックアセンブリ。
  3. 円形表面であるウエハ載置面と比べて低位のフォーカスリング載置面を前記ウエハ載置面の外周部に有するセラミック体と、
    前記セラミック体の内部のうち前記ウエハ載置面に対向する位置に埋設された第１電極と、
    前記セラミック体の内部のうち前記フォーカスリング載置面に対向する位置に埋設された第２電極と、
    前記フォーカスリング載置面の表面に設けられたガス溜め用の凹凸領域と、
    前記フォーカスリング載置面の表面のうち前記凹凸領域を囲うように内周側及び外周側に設けられた一対の環状溝と、
    を備え、
    前記セラミック体のうち、前記フォーカスリング載置面と前記第２電極との間の部分を除く主体は、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する第１セラミック部材で構成され、前記フォーカスリング載置面と前記第２電極との間の部分である副体は、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する第２セラミック部材で構成されている、
    静電チャック。
JP2019550476A 2017-11-06 2018-10-31 静電チャックアセンブリ及び静電チャック Active JP6894000B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US201762581900P 2017-11-06 2017-11-06
US62/581,900 2017-11-06
PCT/JP2018/040590 WO2019088204A1 (ja) 2017-11-06 2018-10-31 静電チャックアセンブリ、静電チャック及びフォーカスリング

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2019088204A1 JPWO2019088204A1 (ja) 2020-11-19
JP6894000B2 true JP6894000B2 (ja) 2021-06-23

Family

ID=66333588

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2019550476A Active JP6894000B2 (ja) 2017-11-06 2018-10-31 静電チャックアセンブリ及び静電チャック

Country Status (6)

Country Link
US (1) US11610798B2 (ja)
JP (1) JP6894000B2 (ja)
KR (1) KR102387008B1 (ja)
CN (1) CN111226309B (ja)
TW (1) TWI761621B (ja)
WO (1) WO2019088204A1 (ja)

Families Citing this family (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10555412B2 (en) 2018-05-10 2020-02-04 Applied Materials, Inc. Method of controlling ion energy distribution using a pulse generator with a current-return output stage
JP7204350B2 (ja) * 2018-06-12 2023-01-16 東京エレクトロン株式会社 載置台、基板処理装置及びエッジリング
JP7228989B2 (ja) 2018-11-05 2023-02-27 東京エレクトロン株式会社 載置台、エッジリングの位置決め方法及び基板処理装置
US11476145B2 (en) 2018-11-20 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Automatic ESC bias compensation when using pulsed DC bias
CN113169026B (zh) 2019-01-22 2024-04-26 应用材料公司 用于控制脉冲电压波形的反馈回路
US11508554B2 (en) 2019-01-24 2022-11-22 Applied Materials, Inc. High voltage filter assembly
JP7394556B2 (ja) * 2019-08-09 2023-12-08 東京エレクトロン株式会社 載置台及び基板処理装置
WO2021044885A1 (ja) * 2019-09-06 2021-03-11 Toto株式会社 静電チャック
CN110634727B (zh) * 2019-11-18 2020-02-21 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种等离子体处理装置及其调节方法
JP7390880B2 (ja) 2019-12-05 2023-12-04 東京エレクトロン株式会社 エッジリング及び基板処理装置
US11551916B2 (en) * 2020-03-20 2023-01-10 Applied Materials, Inc. Sheath and temperature control of a process kit in a substrate processing chamber
KR20220164013A (ko) * 2020-04-02 2022-12-12 램 리써치 코포레이션 통합된 시일들 (seals) 을 갖는 냉각된 에지 링
US11462388B2 (en) 2020-07-31 2022-10-04 Applied Materials, Inc. Plasma processing assembly using pulsed-voltage and radio-frequency power
CN114188205A (zh) * 2020-09-14 2022-03-15 中微半导体设备(上海)股份有限公司 一种静电装置、其所在的基片处理系统及其置换清洁方法
CN112397366B (zh) * 2020-11-05 2023-07-14 北京北方华创微电子装备有限公司 一种承载装置及半导体反应腔室
JP6842225B1 (ja) * 2020-11-12 2021-03-17 ハイソル株式会社 チャックユニット及びチャックユニットの温度制御方法
US11901157B2 (en) 2020-11-16 2024-02-13 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11798790B2 (en) 2020-11-16 2023-10-24 Applied Materials, Inc. Apparatus and methods for controlling ion energy distribution
US11495470B1 (en) 2021-04-16 2022-11-08 Applied Materials, Inc. Method of enhancing etching selectivity using a pulsed plasma
US11791138B2 (en) 2021-05-12 2023-10-17 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11948780B2 (en) 2021-05-12 2024-04-02 Applied Materials, Inc. Automatic electrostatic chuck bias compensation during plasma processing
US11967483B2 (en) 2021-06-02 2024-04-23 Applied Materials, Inc. Plasma excitation with ion energy control
US20220399185A1 (en) 2021-06-09 2022-12-15 Applied Materials, Inc. Plasma chamber and chamber component cleaning methods
US11810760B2 (en) 2021-06-16 2023-11-07 Applied Materials, Inc. Apparatus and method of ion current compensation
US11569066B2 (en) 2021-06-23 2023-01-31 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications
US11776788B2 (en) 2021-06-28 2023-10-03 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage boost for substrate processing
US11476090B1 (en) 2021-08-24 2022-10-18 Applied Materials, Inc. Voltage pulse time-domain multiplexing
TW202341343A (zh) * 2021-12-23 2023-10-16 日商東京威力科創股份有限公司 基板支持器及電漿處理裝置
JP2023149659A (ja) 2022-03-31 2023-10-13 日本碍子株式会社 ウエハ載置台
US11972924B2 (en) 2022-06-08 2024-04-30 Applied Materials, Inc. Pulsed voltage source for plasma processing applications

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10303288A (ja) 1997-04-26 1998-11-13 Anelva Corp プラズマ処理装置用基板ホルダー
JP4592916B2 (ja) 2000-04-25 2010-12-08 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置装置
JP4559595B2 (ja) 2000-07-17 2010-10-06 東京エレクトロン株式会社 被処理体の載置装置及びプラズマ処理装置
US6475336B1 (en) 2000-10-06 2002-11-05 Lam Research Corporation Electrostatically clamped edge ring for plasma processing
JP3996002B2 (ja) * 2002-07-10 2007-10-24 東京エレクトロン株式会社 真空処理装置
JP2004179364A (ja) * 2002-11-27 2004-06-24 Kyocera Corp 静電チャック
US20040261946A1 (en) * 2003-04-24 2004-12-30 Tokyo Electron Limited Plasma processing apparatus, focus ring, and susceptor
JP4547182B2 (ja) * 2003-04-24 2010-09-22 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5492578B2 (ja) 2003-04-24 2014-05-14 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2006319043A (ja) 2005-05-11 2006-11-24 Hitachi High-Technologies Corp プラズマ処理装置
JP2008078208A (ja) * 2006-09-19 2008-04-03 Tokyo Electron Ltd フォーカスリング及びプラズマ処理装置
KR100849179B1 (ko) * 2007-01-10 2008-07-30 삼성전자주식회사 갭 발생방지구조 및 이를 갖는 플라즈마 처리설비
JP4677474B2 (ja) 2008-07-28 2011-04-27 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置用基板ホルダーにおける特性補正リングの温度制御方法及びプラズマ処理装置用基板ホルダー
US8449679B2 (en) 2008-08-15 2013-05-28 Lam Research Corporation Temperature controlled hot edge ring assembly
JP5642531B2 (ja) * 2010-12-22 2014-12-17 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP6285620B2 (ja) 2011-08-26 2018-02-28 新光電気工業株式会社 静電チャック及び半導体・液晶製造装置
JP6689020B2 (ja) * 2013-08-21 2020-04-28 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP5798677B2 (ja) * 2014-10-29 2015-10-21 東京エレクトロン株式会社 基板処理装置及び基板処理方法
JP2017126727A (ja) * 2016-01-15 2017-07-20 東京エレクトロン株式会社 載置台の構造及び半導体処理装置
JP6723660B2 (ja) * 2017-03-24 2020-07-15 住友重機械イオンテクノロジー株式会社 ウェハ保持装置及びウェハ着脱方法
JP6811144B2 (ja) * 2017-05-30 2021-01-13 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置の静電チャックを運用する方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPWO2019088204A1 (ja) 2020-11-19
CN111226309A (zh) 2020-06-02
CN111226309B (zh) 2023-09-19
KR20200052973A (ko) 2020-05-15
TWI761621B (zh) 2022-04-21
WO2019088204A1 (ja) 2019-05-09
KR102387008B1 (ko) 2022-04-18
US20200251371A1 (en) 2020-08-06
TW201933530A (zh) 2019-08-16
US11610798B2 (en) 2023-03-21

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6894000B2 (ja) 静電チャックアセンブリ及び静電チャック
JP6518024B1 (ja) 静電チャック及びその製法
US9101038B2 (en) Electrostatic chuck including declamping electrode and method of declamping
JP6728196B2 (ja) 高温ポリマー接合によって金属ベースに接合されたセラミックス静電チャック
US10804081B2 (en) Edge ring dimensioned to extend lifetime of elastomer seal in a plasma processing chamber
JP6173313B2 (ja) ウエハ背面のプラズマ支援デチャックを備えた静電チャック
JP6670576B2 (ja) 均一なｒｆ電力供給のための導電性ガスケットを含むｅｓｃアセンブリ
US9437400B2 (en) Insulated dielectric window assembly of an inductively coupled plasma processing apparatus
TWI823273B (zh) 靜電吸盤及等離子體反應裝置
TW201916092A (zh) 用於電漿處理設備之冷卻聚焦環
TWI603413B (zh) Semiconductor manufacturing equipment
KR101413206B1 (ko) 정전척
WO2022004211A1 (ja) 静電チャック装置
JP2007258607A (ja) 静電チャック
JP4218822B2 (ja) 真空断熱層を有する載置機構
US20230118651A1 (en) Replaceable electrostatic chuck outer ring for edge arcing mitigation
TWI732446B (zh) 電漿處理裝置
WO2023136814A1 (en) Plasma radical edge ring barrier seal
KR20100090560A (ko) 전류 억제구조를 구비한 존슨 라벡형 정전척 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20200422

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20201201

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210129

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20210330

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20210415

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20210525

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20210602

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6894000

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150