JPH07130828A - 半導体製造装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ウエハに対向する面を研磨を施さなくても常
に平滑状態としておくことができるようにする。 【構成】 ウエハを載置台１に載置してそのウエハに表
面処理を施す半導体製造装置において、載置台１の上
面、つまり絶縁体１２の上面を高誘電率を有しかつ金属
を含まない高分子薄膜１５で被覆する。また被覆する高
分子薄膜１５を、複数枚を剥離可能に積層した状態に構
成し、さらに高分子薄膜１５のウエハに対向する面に不
活性ガスの吹き出し口１６を例えば放射状に形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静電吸着によってウエ
ハを固定する載置台を備えたドライエッチング装置やプ
ラズマＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition) 装置等の半
導体製造装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ウエハ上に形成される素子が高度
に微細化されるに伴い、ドライエッチングやプラズマＣ
ＶＤ等の微細加工技術の分野においては、ウエハの温度
を高精度に制御することが求められている。例えばドラ
イエッチングの分野で最近注目を集めている低温エッチ
ングでは、低温に温度制御されている載置台にウエハを
密着させて、ウエハを低温に保持する技術が重要となっ
ている。

【０００３】このため最近では載置台として、ウエハと
の密着性が良くウエハを効率良く温度制御できる、静電
吸着を利用した所謂静電チャックを用いた載置台が盛ん
に使用されている。図６及び図７は、従来の静電チャッ
クを用いた載置台の一例を示したものである。

【０００４】図示したように載置台は、例えば基台３０
と、基台３０上に固着された静電チャック４０とで構成
されている。基台３０は、この載置台を備えた半導体製
造装置において、例えばプラズマを励起し制御するため
の電極の役割と、載置台に載置されたウエハＳを温度制
御する温度槽の役割とを兼ねている。このため、基台３
０にはブロッキングコンデンサー３１と高周波電源３２
が接続されている。また基台３０の内部には、冷媒又は
温媒を循環させる流路３３が設けられている。

【０００５】一方、静電チャック４０は、静電吸着用の
金属電極４１を絶縁体４２で被覆してなる。この金属電
極４１には、後述する如く絶縁体４２に誘電分極現象を
誘起するための直流電源４４が接続されている。なお絶
縁体４２と直流電源４４との間には、ＲＦカットフィル
ター４３が介在されている。また絶縁体４２は、例えば
高誘電率を有するＣａ、ＴｉやＢａ、Ｔｉを主成分とす
るセラミック材料からなり、セラミック材料を焼結し又
は熔射することによって加工される。

【０００６】さらに絶縁体４２の上面には、Ｈｅガス等
の不活性ガスの吹き出し溝４５が放射状に形成されてい
る。吹き出し溝４５は、基台３０によって温度制御され
ている載置台とウエハＳとの熱伝導性を良好にするため
に設けられるものであり、載置台の上面、つまり絶縁体
４２の上面に載置されたウエハＳの裏面に吹き出し溝４
５を介して不活性ガスが供給されるようになっている。

【０００７】上記静電チャック４０においては、直流電
源４４より金属電極４１に電圧が印加されると、それに
よって生じる電位差によって絶縁体４２に誘電分極現象
が起こる。そして、金属電極４１上と異符号の電荷が絶
縁体４２の上面に励起され、絶縁体４２の上面に載置さ
れたウエハＳとの間で静電気力が生じてウエハＳが吸着
保持される。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところが上記した載置
台においては、ウエハＳが静電チャック４０に吸着され
る瞬間に、ウエハＳの裏面とセラミック材料からなる絶
縁体４２の上面とが擦り合わされる。このため、絶縁体
４２の上面を滑らかに研磨して平滑としなければ、ウエ
ハＳが吸着される度に絶縁体４２の上面が削り取られて
ダストとなる微粒子が発生してしまうという欠点があっ
た。

【０００９】ダストの発生は、ウエハＳを汚染して歩留
りを著しく低下させるうえ、そのダストにはウエハＳ上
に形成される素子に悪影響を及ぼすＣａ、Ｔｉ、Ｂａ等
の金属成分が含まれているため好ましくない。

【００１０】また絶縁体４２の上面、すなわちウエハＳ
に対向する面を平滑とするための研磨は、セラミック材
料を焼結して加工した絶縁体４２の場合は可能である。
しかし、焼結では困難であるような複雑な形状の絶縁体
を熔射によって加工した場合には、加工表面に段差部分
が存在すると段差部分の角でセラミック材料が著しく薄
く被覆されてしまうため、上記した研磨を施すことがで
きないという問題もあった。

【００１１】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、ウエハに対向する面を研磨を施さなくても常に平
滑状態としておくことができる載置台を備えた半導体製
造装置を提供することを目的としている。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、ウエハを載置台に載置してそのウエハに表
面処理を施す半導体製造装置において、前記載置台の上
面を、高誘電率を有しかつ金属を含まない高分子薄膜で
被覆するようにしたものである。また上記装置におい
て、載置台の上面に被覆された高分子薄膜は、複数枚を
剥離可能に積層した状態に構成されるようにしたもので
ある。さらに上記装置において、前記高分子薄膜には、
その前記ウエハに対向する面に不活性ガスの吹き出し口
を形成するようにしたものである。

【００１３】

【作用】載置台の上面を高分子薄膜で被覆すると、その
載置台の上面は平滑となるため、該上面にウエハが吸着
保持された際にその上面が削り取られることがない。ま
た、前記高分子薄膜を複数枚を剥離可能に積層した状態
とすると、最上層の高分子薄膜を剥離することにより載
置台の上面は再生されるので、該上面は常に平滑な状態
に維持される。さらに、前記高分子薄膜に形成された不
活性ガスの吹き出し口から、前記載置台と前記ウエハと
の間に前記不活性ガスを供給することで、前記載置台と
前記ウエハの熱伝導性が向上し、前記ウエハは効率良く
温度制御される。

【００１４】

【実施例】以下、本発明に係る半導体製造装置の実施例
を図面に基づいて説明する。図１、図２はそれぞれ、本
発明の半導体製造装置の第１の例の要部概略図、要部断
面図であり、載置台を示したものである。図示したよう
にこの載置台１は、基台３０と、基台３０上に固着され
た静電チャック１０とで構成されている。

【００１５】基台３０は、Ａｌ合金を削り出し等の方法
で例えば円板状に加工し、プラズマ等に晒される部分に
陽極酸化法等により不動態処理を施すことにより形成さ
れている。また基台３０は、この載置台１を備えた半導
体製造装置において、例えばプラズマを励起し制御する
ための電極の役割と、載置台１に載置されたウエハＳを
温度制御する温度槽の役割とを兼ねている。このため、
基台３０にはブロッキングコンデンサー３１と高周波電
源３２が接続されている。さらに基台３０の内部には、
冷媒又は温媒を循環させる流路３３が設けられている。

【００１６】一方、静電チャック１０は例えば基台３０
と略同じ大きさの円板状をなし、平板状の静電吸着用の
金属電極１１を絶縁体１２で被覆してなる。この金属電
極１１には、絶縁体１２に誘電分極現象を誘起するため
の直流電源１４が接続されている。なお絶縁体１２と直
流電源１４との間には、半導体製造装置内で発生させる
プラズマからの高周波を遮断するためのＲＦカットフィ
ルター１３が介在されている。

【００１７】また絶縁体１２は、例えば高誘電率を有す
るＣａ、ＴｉやＢａ、Ｔｉを主成分とするセラミック材
料で加工されており、またその上面には、図示しないＨ
ｅガス等の不活性ガスの吹き出し溝が放射状に形成され
ている。吹き出し溝には、例えばその略中心箇所に、図
示しない不活性ガスの供給管が載置台１の下方から接続
されている。すなわち、不活性ガスの供給管は基台３
０、絶縁体１２及び金属電極１１を貫通する状態で吹き
出し溝の略中心に接続されている。

【００１８】ところで、この実施例においてその特徴と
するところは、絶縁体１２の上面を高分子薄膜１５で被
覆し、載置台１の上面を平滑とした点にある。すなわち
高分子薄膜１５は、電気的に絶縁された高誘電率を有し
かつ金属を含まない、例えばポリイミドや含フッ素系の
ポリマー等で構成される。また高分子薄膜１５は、絶縁
体１２の上面の吹き出し溝による分割形状に合わせて扇
状に形成され、絶縁体１２の上面全体に、吹き出し溝に
対応して所定の隙間を設けた状態で被着される。つまり
高分子薄膜１５は、ウエハＳに対向する面に不活性ガス
の吹き出し口１６が形成された状態となっている。

【００１９】このような高分子薄膜１５は、絶縁体１２
の上面に一枚又は複数枚を剥離可能に積層した状態に設
けられる。このとき、扇状の高分子薄膜１５は絶縁体１
２の上面のいずれの箇所においても同じ枚数分が被着さ
れる。そして上記したような高分子薄膜１５の被着によ
って、載置台１の上面が平滑化される。

【００２０】なお図１及び図２では、剥離可能に積層し
た高分子薄膜１５を被着した場合を示している。そして
扇状に形成されかつ積層化された各高分子薄膜１５は、
上記と同様に絶縁体１２の上面の吹き出し溝に対応して
所定の隙間を設けた状態で、つまりウエハＳに対向する
面に不活性ガスの吹き出し口１６を形成した状態で配置
されている。

【００２１】ここで、高分子薄膜１５を積層化する方法
として、例えば上層の高分子薄膜１５と下層の高分子薄
膜１５との間に粘着剤等を介在させる方法が考えられ
る。その場合の粘着剤は、半導体製造装置においてウエ
ハＳを処理する温度に耐えうる幅広い温度帯域に有効で
あり、かつプラズマ等に対して耐久性があるものが用い
られる。

【００２２】しかも、上層の高分子薄膜１５を剥離した
際に下層の高分子薄膜１５に残らないように粘着剤を介
在させることが条件となる。例えば高分子薄膜１５の下
面をプラズマ放電処理して親水性を持たせる等して予め
粘着性を高めておけば、上層の高分子薄膜１５を剥離し
た際に粘着剤は上層の高分子薄膜１５側の下面側にくっ
ついていくので、下層の高分子薄膜１５に残ることが防
止される。そして上記した静電チャック１０と基台３０
とは、接着剤又は加熱圧着等によって密着固定される。

【００２３】上記のように構成された載置台１において
は、載置台１の上面にウエハＳを載置して直流電源１４
より金属電極１１に電圧を印加すると、それによって生
じる電位差によって絶縁体１２に誘電分極現象が起こ
る。そして、金属電極１１上と異符号の電荷が絶縁体１
２の上面に励起されると共に高分子薄膜１５のウエハＳ
に対向する面、つまり載置台１の上面にも励起され、ウ
エハＳとの間で静電気力が生じてウエハＳが吸着保持さ
れる。このときウエハＳの裏面と載置台１の上面とが擦
り合わされるが、載置台１の上面は高分子薄膜１５によ
って平滑となっているので、擦り合わせによってダスト
は生じない。

【００２４】また、高分子薄膜１５は剥離可能に積層化
されているので、例えば半導体製造装置内で発生させる
プラズマによって異常放電等が起き、最上層の高分子薄
膜１５に損傷が生じた場合には、その高分子薄膜１５を
剥離することができる。最上層の高分子薄膜１５を剥離
することで、載置台１の上面を再び平滑でかつ損傷のな
い状態とすることができ、即座に再使用可能な状態とす
ることができる。そして、この剥離作業によって載置台
１の上面は常に平滑な状態に維持される。なお、剥離に
際しては、絶縁体１２の上面のいずれの箇所においても
同じ枚数分の高分子薄膜１５が被着されているように行
う。

【００２５】さらに上記した載置台１においては、不活
性ガスの供給管から不活性ガスを供給すると、吹き出し
溝を介して高分子薄膜１５のウエハＳに対向する面の吹
き出し口１６から不活性ガスが吹き出される。そして吹
き出された不活性ガスは、高分子薄膜１５とウエハＳと
の極狭い隙間に入る。したがって絶縁体１２の上面に高
分子薄膜１５を設けても、載置台１とウエハＳとの間の
熱伝導性が低下することはなく、載置台１との熱伝導に
よるウエハＳの温度制御が効率良く行われる。

【００２６】なお、基台３０は、従来と同様にウエハＳ
を処理する際にその処理温度に合わせて流路３３に冷媒
又は温媒が循環され、温度制御される。また、ウエハＳ
を処理する際に高周波電源３２から電圧が印加されて、
半導体製造装置における電極となる。

【００２７】図３、図４はそれぞれ、本発明の半導体製
造装置の第２の例の要部概略図、要部断面図である。こ
の実施例において上記実施例と相異する点は、絶縁体１
２の上面を被覆する一枚の高分子薄膜２５を扇状に分割
せず、絶縁体１２の上面全体に対応する大きさとした点
である。

【００２８】すなわち、上記実施例と同様に不活性ガス
の吹き出し溝が形成された例えば平面視略円形の絶縁体
１２の上面に、同じ大きさの略円形の高分子薄膜２５を
被覆する。この高分子薄膜２５は、一枚又は複数枚を剥
離可能に積層された状態に構成されており、ウエハＳに
対向する面には例えば円形の不活性ガスの吹き出し口２
６が複数個形成されている。

【００２９】なお図３及び図４では、複数枚の高分子薄
膜２５を積層化して設けた場合を示しており、最上層に
形成された吹き出し口２６は、積層化された全ての高分
子薄膜２５を貫通する状態でいずれの高分子薄膜２５に
も形成されている。また一枚又は複数枚を積層した状態
に設けられた各高分子薄膜２５には、その周縁に突片２
７が設けられている。突片２７は、高分子薄膜２５と同
じ材料からなり、例えば高分子薄膜２５に一体的に形成
されている。

【００３０】このような載置台２では、上記実施例と同
様に、不活性ガスの供給管から不活性ガスを供給する
と、吹き出し溝を介して高分子薄膜２５のウエハＳに対
向する面の吹き出し口２６から不活性ガスが吹き出され
る。そして吹き出された不活性ガスは、高分子薄膜２５
とウエハＳとの極狭い隙間に入る。したがってこの実施
例においても、載置台２とウエハＳとの間の熱伝導性が
低下することはなく、載置台２との熱伝導によるウエハ
Ｓの温度制御が効率良く行われる。

【００３１】また高分子薄膜２５は、一枚が絶縁体１２
の上面全体に対応する大きさに形成されており、その周
縁には突片２７が設けられているので、絶縁体１２の上
面全体の高分子薄膜２５の剥離が容易となり、剥離作業
を効率良く行うことができる。そして、この剥離作業に
よって載置台２の上面は常に平滑な状態に維持されるこ
ととなる。

【００３２】図５は本発明の半導体製造装置の第３の例
の要部平面図である。この実施例においては、上記した
第２の実施例と吹き出し口５６の形状が相異している。
すなわち、吹き出し口５６は絶縁体１２の吹き出し溝に
対応するように、円形をなす高分子薄膜５５の略中心か
ら周縁に向けて放射状に形成されている。これと共に放
射状の各吹き出し口５６からは、隣接する吹き出し口５
６へ向けて同心円状に分岐吹き出し口５６ａが形成され
ている。

【００３３】この吹き出し口５６は高分子薄膜５５の周
縁に到達しない状態に形成されており、また分岐吹き出
し口５６ａも隣接する吹き出し口５６に到達しない状態
に形成されている。つまり、一枚の高分子薄膜５５は吹
き出し口５６及び分岐吹き出し口５６ａによって分割さ
れておらず、一枚が完全につながった状態となってい
る。さらに高分子薄膜５５には、第２の実施例と同様に
周縁に突片５７が設けられている。

【００３４】この実施例においては、高分子薄膜５５か
らの不活性ガスの吹き出しが効率良く行われ、不活性ガ
スは高分子薄膜５５とウエハＳとの極狭い隙間にまんべ
んなく行き渡る。したがってこの実施例においては、こ
のような高分子薄膜５５を設けた載置台３との熱伝導に
よるウエハＳの温度制御がより効率良く行われる。しか
も高分子薄膜５５は一枚がつながって形成されており、
かつ突片５７が設けられているので、絶縁体１２の上面
全体の高分子薄膜５５の剥離が容易となり、剥離作業を
効率良く行うことができる。

【００３５】

【発明の効果】以上説明したように本発明においては、
載置台の上面を高分子薄膜で被覆するので、前記載置台
の上面を常に平滑にしておくことができ、ウエハを載置
台に保持させる際の前記ウエハと前記載置台とが擦れ合
うことによるダストの発生を防止することができる。し
たがって、前記ウエハの表面を良好に処理することがで
き、前記ウエハの汚染による歩留りの低下を防止するこ
とが可能となる。

【００３６】また前記高分子薄膜を複数枚を剥離可能に
積層化することで、最上層の高分子薄膜が損傷した場合
でも、その高分子薄膜を剥離することによって載置台の
上面を再び平滑でかつ損傷のない状態とすることがで
き、即座に再使用可能な状態とすることができる。さら
に前記高分子薄膜に、前記ウエハに対向する面に不活性
ガスの吹き出し口を形成することで、載置台との熱伝導
による前記ウエハの温度制御が効率良く行われるので、
良好に表面処理が施されたウエハを製造することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造装置の第１の例を示した要
部概略図である。

【図２】本発明の半導体製造装置の第１の例を示した要
部断面図である。

【図３】本発明の半導体製造装置の第２の例を示した要
部概略図である。

【図４】本発明の半導体製造装置の第２の例を示した要
部断面図である。

【図５】本発明の半導体製造装置の第３の例を示した要
部平面図である。

【図６】従来の載置台の一例を示した概略図である。

【図７】従来の載置台の一例を示した断面図である。

【符号の説明】

１、２、３ 載置台 １５、２５、５５ 高分子薄膜 １６、２６、５６ 吹き出し口 ５６ａ 分岐吹き出し口 Ｓ ウエハ

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ウエハを載置台に載置してそのウエハに
   表面処理を施す半導体製造装置において、 前記載置台の上面を、高誘電率を有しかつ金属を含まな
   い高分子薄膜で被覆したことを特徴とする半導体製造装
   置。
2. 【請求項２】 前記載置台の上面に被覆された高分子薄
   膜は、複数枚を剥離可能に積層した状態に構成されてい
   ることを特徴とする請求項１記載の半導体製造装置。
3. 【請求項３】 前記高分子薄膜には、その前記ウエハに
   対向する面に不活性ガスの吹き出し口を形成したことを
   特徴とする請求項１又は請求項２記載の半導体製造装
   置。