JPH05291562A - 静電チャック装置 - Google Patents

静電チャック装置

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JPH05291562A
JPH05291562A JP4088800A JP8880092A JPH05291562A JP H05291562 A JPH05291562 A JP H05291562A JP 4088800 A JP4088800 A JP 4088800A JP 8880092 A JP8880092 A JP 8880092A JP H05291562 A JPH05291562 A JP H05291562A
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JP
Japan
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electrode
sample
electrostatic
electrostatic chuck
insulating film
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JP4088800A
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English (en)
Inventor
Hiroshi Takeuchi
寛 竹内
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、信頼性,寿命の向上を図り得る静
電チャック装置を提供することを目的とする。 【構成】 金属製ステージ表面に第1の絶縁層を介し
て、同時に電界が印加されることのない、互いに分離し
てなる複数の電極からなる電極層と、この電極層の表面
を覆う第2の絶縁層とを具備してなる静電チャック装
置。 【効果】 本発明によれば、キズ・ピンホール等による
絶縁破壊を防止することができ、作動中において、静電
電極の絶縁膜にキズ・ピンホール等が生じても静電的な
吸着力を保持することができ、装置の信頼性、寿命の向
上が図れる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に用い
られる試料のチャッキング即ち静電チャック装置に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体素子の特性向上と高集積化
のため、スケーリング則による素子の縮小化が行なわれ
ている。最近では4MDRAMに見られる様に0.8μ
m程度の最小寸法を有する超々LSIの量産化も始まっ
ている。一方これら微細パターンを高精度に再現性良く
加工する製造装置の開発が盛んに行なわれている。これ
ら微細パターン加工精度が上記超々LSIの性能はもと
より量産に際しての歩留りに多大な影響を与えていると
いっても過言ではない。従って、微細パターンを加工す
る半導体製造装置としては、可能な限り、加工精度を高
め、再現性を維持する構造とならざるを得ない。
【0003】例えば微細パターンを形成する為には反応
性イオネッチング(RIE)装置が一般に用いられてい
る。図5は、RIEを行なうためのドライエッチング装
置の概略構成を示す断面図である。この装置では真空容
器(1)内のCF4 等の反応性ガスを導入し、容器
(1)内の圧力を10-1〜10-2Torrに保持すると共に
試料台となる陰極(2)に電源(3)から例えば13.
56MH3 の高周波電力を印加してプラズマ(5)を生
成する。これにより、陰極(2)は負電位にバイアスさ
れ、プラズマ(5)中の正イオンが陰極(2)上に加速
照射され、陰極2上の試料(4)がエッチングされるこ
とになる。上記ドライエッチング時の試料(4)の加熱
やイオン衝撃によるマスク材(フォトレジスト等)の熱
損傷(温度上昇)を押えることが、試料の加工精度を高
め再現性を維持する最も効果的で且つ基本的な方法であ
る。すなわち加工時に生じる試料の温度上昇を押さえ、
希望の値に保つ為に試料(4)を冷却する必要がある。
試料(4)を冷却する手段としては、陰極(2)を水等
で冷却し、試料(4)の熱を陰極(2)に逃がすのが一
般的であり、このために試料(4)と陰極(2)との良
好な密着性が求められる。この良好な密着性を得る手段
として、静電的な吸引力を利用した静電チャック装置が
提案されている。
【0004】6図は、従来の静電チャック装置の概略構
成を示す断面図である。試料台としての陰極(2)の上
が絶縁膜6aで被覆され、その上に静電チャック用電極
(7)が形成され、さらにその上に絶縁膜が被覆されて
いる。この構成において、静電チャック用電極(7)に
直流電圧を印加すると、試料(4)と電極(7)とが静
電的に吸引され、これにより試料(4)が陰極(2)上
に密着性良く吸引保持されることになる。尚、静電チャ
ックの為には、試料(4)を接地する必要があるが、こ
れには、接地された電極(図示せず)を試料に接地させ
る、又はプラズマを介して試料(4)を接地すればよ
い。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】これら従来技術による
静電チャック装置による試料固定法の問題点としては、
試料裏面に付着した鋭利な異物等が試料と同時に試料ス
テージ上に搬送される。続いて静電チャック装置に高電
圧が印加され、試料に静電チャックが作用すると、試料
裏面に付着した異物が静電電極表面上のポリイミドフィ
ルムを突き破る。或は、静電チャック用電極を被覆する
ポリイミド膜の除電ため、試料のない状態でポリイミド
膜をプラズマに晒す必要があり、長時間の使用を経る
と、ポリイミド膜がエッチングされピンホールが生じる
ことがある。これらポリイミド膜の損傷の結果、プラズ
マ中の電子やイオンのため高電圧が印加された電極と試
料や陰極が絶縁不良となり静電チャック効果が損なわれ
る。この結果試料のステージに対する密着固定は外れ試
料温度の抑制制御が不可能となり、所望の加工精度仕上
りを得られなくなる。この為絶縁が破壊された、静電チ
ャック装置を正常に復帰する為に真空容器を大気開放し
正常な静電チャック装置と交換修理する必要が生じる。
この時、真空容器は、大気に晒される。このため修理復
帰後も暫く正常な加工精度特性が得られ難く所望の特性
を得るために時間を費すといった問題を有している。本
発明の目的は、上記事情に鑑みてなされたもので、静電
チャック装置の信頼性、寿命向上を図り得る構造を提供
することを目的とするものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明の骨子は、静電チ
ャック用の電極を複数に分割することにより、静電電極
表面上のポリイミドフィルムの局所的な絶縁破壊による
静電チャック装置修理を防止することにある。
【0007】即ち本発明は、金属製ステージ表面に絶縁
膜を介して静電チャック用電極を設け、該静電チャック
用電極を絶縁膜で被覆し該絶縁膜上に載置される導電体
若しくは、半導体からなる試料を静電的に吸着保持する
静電チャック装置において、前記静電電極をそれぞれ同
一面積,形状の複数に分割し、分割した各電極は各々が
課題電流が流れるのを静電電圧を切断することにより阻
止しかつ指定された次の静電電極に静電電界を印加する
ようにしものである。
【0008】
【作用】本発明によれば、分割された各電極は、面積,
形状共に同一でありながら同時に静電電界が印加されな
いために、静電チャック作動中の第1の静電電極表面上
のポリイミドフィルムの局所的な絶縁破壊が生じても、
他の部分の電極に静電電界を切替え静電チャック効果を
継続して使用することができる。このとき、静電電界を
切替えられた第2の電極は面積,形状共に同一であるた
め、第1の静電電極と同一の静電チャック効果が試料に
作用することになり、破壊された静電チャック装置の交
換修理による、真空容器の大気開放あるいは静電チャッ
ク装置固体間バラツキによる装置性能変化対策に時間を
費すと言う問題を解決することが可能になる。
【0009】
【実施例】以下本発明の詳細を図示の実施例によって説
明する。
【0010】図1は、本発明の第1の実施例に係わる静
電チャック装置の概略構成を示す断面図である。図中
(10)はドライエッチング装置等に用いられる試料台
(陰極)に相当するステージであり、このステージ(1
0)上には、絶縁膜(21)が被着されている。絶縁膜
(21)上には静電チャック用電極(30)が設けら
れ、さらに電極(30)上には絶縁膜(22)が被着さ
れている。そして、絶縁膜(22)上にSiウェハ等の
試料(40)が載置されるものとなっている。なお、電
極(30)は例えばCuから形成され、後述するように
複数組に分割されている。絶縁膜(21),(22)は
マイラフィルムや、ポリイミド等からなるもので絶縁膜
(22)の表面は平坦化されている。またステージ(1
0)は一般にAl板等から形成され、水等による冷却機
能11を具備している。このような構成において、電極
(30)に1KV程度のDC電圧を印加すると、試料
(40)には次式で与えられる静電気による吸引力Fが
働く、 F=(1/4)ε1 ・ε0 ・A・V2 ・(1/Z2
【0011】但し、ε1 は絶縁膜(22)の比誘電率、
ε0 は真空誘電率、Aは電極面積、Vは印加電圧、Zは
電極(30)表面から試料(40)までの距離である。
上記式より、絶縁膜(21),(22)にキズ,ピンホ
ール等が生じ電圧が印加された電極(30)と試料(4
0)或はステージ(10)とが短絡する絶縁破壊を起こす
と、吸引力Fが働かなくなることが判る。
【0012】図2は分割された電極(30)への電圧印
加方法を示す回路図である。電極(30)はn個の電極
301 ,302 ,〜,30n に分割されておりそれぞれ
独立に静電スイッチ60(601 ,602 ,〜,6
n )および過電流防止機構例えば、リレースイッチ7
0(701 ,702 ,〜,70n )を介して電源50に
接続されている。尚各過電流防止のリレースイッチは各
々n+1の静電スイッチを連動して作動させる回路とな
っている。
【0013】ここで、例えば電極301 を被覆する絶縁膜
(22)にキズが付き試料(40)と電極(301 )が
短絡すると過電流が流れ、この電流により過電流防止リ
レー(701 )が作動し電極(301 )には電圧が印加
されなくなり、以降、絶縁破壊は起こらなくなる。引続
き過電流防止リレー(701 )の作動信号により静電ス
イッチ(302 )が動作し電極(302 )による静電吸
引力が試料(40)に働き付着保持することが可能とな
る。
【0014】かくして本実施例によれば、電極30を複
数に分割し、該分割した面積,形状の同等な各電極30
1 〜30n を、各々静電スイッチ601 〜60n および
過電流防止リレーを介して電源50に接続しているので
絶縁膜(22),(22)に局所的なキズ,ピンホール
等が生じても、絶縁破壊を招くことなく、試料(40)
への静電吸引力を保持することができる。従って、ドラ
イエッチング装置等に使用した場合、ステージ(陰極)
への試料の固定保持を確実に行なうことができ、静電チ
ャック装置修理に費す時間短縮および修理時の大気開放
によるエッチング条件変動をなくすることができ、半導
体素子製造歩留り向上等に寄与することが可能となる。
【0015】図3は本発明の静電チャック装置の電極形
状(パターン)の一例を示したもので、図3の(a),
(b)は3分割された角状及び、リング状の組み合せ静
電電極であり、図4は扇状に3分割された電極がさらに
各々3分割された静電電極である。但し、扇状電極内の
各々分割された電極は扇電極間では同時に電圧が印加さ
れる回路が構成となっている。面積,形状同一電極とは
静電吸着される試料に対し同等に吸引力が作用するパタ
ーンであれば図示した限りでないことは明らかである。
【0016】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、静
電チャックのための電極を複数に分割、各々を面積,形
状共同一にすると共に、各電極それぞれに静電スイッ
チ、過電流防止リレーを介して電圧を印加する構成とし
ているので、キズ,ピンホール等による絶縁破壊を防止
することができ、作動中の静電電極の絶縁膜にキズ,ピ
ンホール等が生じても静電的な吸着力を保持することが
可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の第1の実施例に係わる静電チャック
装置の概略構成を示す断面図。
【図2】 上記実施例における電極への電圧印加方法を
説明するための回路図。
【図3】 本発明の静電電極構成パターンの一例を示す
平面図。
【図4】 本発明の他の実施例のパターンを示す平面
図。
【図5】 従来の静電チャック装置の概略構成を示す断
面図。
【図6】 従来の他の例を示す断面図。
【符号の説明】
10…ステージ(陰極) 21,22…絶縁膜 30…静電チャック電極 40…試料(Siウェハ) 50…静電チャック電源 60…静電スイッチ 70…過電流防止リレー

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】真空容器と、該真空容器内に試料が載置さ
    れる金属製ステージと対向して設置される高周波電極
    と、少なくとも1種以上の反応ガスを導入する手段とを
    有してなる半導体製造装置に於いて、上記金属製ステー
    ジ表面に第1の絶縁層を介して、同時に電界が印加され
    ることのない、互いに分離してなる複数の電極からなる
    電極層と、該電極層の表面を覆う第2の絶縁層とを具備
    してなることを特徴とする静電チャック装置。
  2. 【請求項2】前記金属製ステージの表面に第1の絶縁層
    を介して、互いに分離してなる複数の電極は、各々同一
    面積であることと、同一形状であることを特徴とする請
    求項1記載の静電チャック装置。
  3. 【請求項3】前記分離してなる複数の電極は各々が過電
    電流が流れることを阻止する機構を有し、且つ過大電流
    阻止機能の作動と同時に指定された静電電極に静電電圧
    を印加する機構を具備してなることを特徴とする請求項
    1記載の静電チャック装置。
JP4088800A 1992-04-09 1992-04-09 静電チャック装置 Pending JPH05291562A (ja)

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Cited By (4)

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