JPH07201962A - 静電チャック装置およびその製造方法 - Google Patents
静電チャック装置およびその製造方法Info
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- JPH07201962A JPH07201962A JP26648694A JP26648694A JPH07201962A JP H07201962 A JPH07201962 A JP H07201962A JP 26648694 A JP26648694 A JP 26648694A JP 26648694 A JP26648694 A JP 26648694A JP H07201962 A JPH07201962 A JP H07201962A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ワークピースと電極との間の静電引力によ
りワークピースを支持する静電チャック装置を提供す
る。 【構成】 静電チャックを構成する要素部品を機械加
工し、次に、陽極酸化を行って硬性の絶縁表面を形成
し、その後、取付台に載せてアセンブリを行い、ウェー
ハを支持できる優れた絶縁特性を持つクランプ平面を形
成する。冷却ガスが縁からのみ供給され、クランプ平面
とウェーハとの間のすきまの内部で拡散される。冷却ガ
スが、クランプ平面とウェーハとの間の平均的な間隔に
よって画定されるインピーダンスを通って放射状に流
れ、それによりガス圧が維持され、弾性シールを使用せ
ずに、クランプ平面全体に均一なガス圧が供給される。
りワークピースを支持する静電チャック装置を提供す
る。 【構成】 静電チャックを構成する要素部品を機械加
工し、次に、陽極酸化を行って硬性の絶縁表面を形成
し、その後、取付台に載せてアセンブリを行い、ウェー
ハを支持できる優れた絶縁特性を持つクランプ平面を形
成する。冷却ガスが縁からのみ供給され、クランプ平面
とウェーハとの間のすきまの内部で拡散される。冷却ガ
スが、クランプ平面とウェーハとの間の平均的な間隔に
よって画定されるインピーダンスを通って放射状に流
れ、それによりガス圧が維持され、弾性シールを使用せ
ずに、クランプ平面全体に均一なガス圧が供給される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電チャックに関し、具
体的には、ワークピースと静電チャックの１つまたは複
数の電極との間の静電引力により、ワークピースを支持
する装置に関するものである。
体的には、ワークピースと静電チャックの１つまたは複
数の電極との間の静電引力により、ワークピースを支持
する装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】静電チャックに関しては、過去１０年の
間に、広範囲にわたる仕事がなされてきた。１つの例は
米国特許第5,055,964号に記載されているものである。
本発明は、上記特許に記載のチャックに対する改良であ
る。ウェーハに関する作業に関しては、ＩＢＭ Technic
al Disclosure Bulletin 19巻6号（1976年11月）に「ガ
ス冷却」という論文がある。米国特許第3,993,123号に
は、隣接する表面の間の熱をガスを使って伝導する記載
があり、この記載によれば、公称同一平面の２つの表面
の不規則面の間にガスが存在し、インピーダンスの小さ
い供給領域からガスが拡散して、すきまに浸透する。ガ
ス圧は公称大気圧であって、したがって、ガスの平均自
由行路の等値、および両表面の間の平均距離によって特
徴づけられる遷移値よりも高い。
間に、広範囲にわたる仕事がなされてきた。１つの例は
米国特許第5,055,964号に記載されているものである。
本発明は、上記特許に記載のチャックに対する改良であ
る。ウェーハに関する作業に関しては、ＩＢＭ Technic
al Disclosure Bulletin 19巻6号（1976年11月）に「ガ
ス冷却」という論文がある。米国特許第3,993,123号に
は、隣接する表面の間の熱をガスを使って伝導する記載
があり、この記載によれば、公称同一平面の２つの表面
の不規則面の間にガスが存在し、インピーダンスの小さ
い供給領域からガスが拡散して、すきまに浸透する。ガ
ス圧は公称大気圧であって、したがって、ガスの平均自
由行路の等値、および両表面の間の平均距離によって特
徴づけられる遷移値よりも高い。
【０００３】この技術分野に通暁している人々にとって
の１つの問題は、チャックの製造、すなわち、腐食性の
ガスと高温とによってプラスチック絶縁物を有するチャ
ックの急速な破壊が起きるプラズマ・エッチング装置の
厳しい環境に耐えられるチャックの製造に関するもので
ある。
の１つの問題は、チャックの製造、すなわち、腐食性の
ガスと高温とによってプラスチック絶縁物を有するチャ
ックの急速な破壊が起きるプラズマ・エッチング装置の
厳しい環境に耐えられるチャックの製造に関するもので
ある。
【０００４】もう１つの問題は、半導体ウェーハを支持
する平面を製造し、その平面に冷却ガスの流路を形成す
ることであり、且つ、上記特許第3,993,123号に記載さ
れているような双極チャックの２つの電極の間の誘電性
コーティングを介して起こる絶縁破壊を回避するように
することである。
する平面を製造し、その平面に冷却ガスの流路を形成す
ることであり、且つ、上記特許第3,993,123号に記載さ
れているような双極チャックの２つの電極の間の誘電性
コーティングを介して起こる絶縁破壊を回避するように
することである。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】優れた絶縁特性を持
ち、かつ、非常に平坦なウェーハを支持するクランプ表
面を有する静電チャックを提供する。
ち、かつ、非常に平坦なウェーハを支持するクランプ表
面を有する静電チャックを提供する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、絶縁特性及び
クランプ表面平坦性に優れた静電チャックとその製造方
法に関する。それは、要素部品を機械加工し、さらに陽
極酸化を施して硬性の絶縁表面を作り、次に、取付台
（fixture）を用いてアセンブリを行う。
クランプ表面平坦性に優れた静電チャックとその製造方
法に関する。それは、要素部品を機械加工し、さらに陽
極酸化を施して硬性の絶縁表面を作り、次に、取付台
（fixture）を用いてアセンブリを行う。
【０００７】本発明の１つの特徴は、冷却ガスを縁から
のみ供給し、クランプ平面とウェーハとの間のすきまに
拡散させ、クランプ平面とウェーハとの間の平均的なす
きまによってできるインピーダンスを通してガスを放射
状に流すことにより所望のガス圧を維持し、そうするこ
とにより、弾性体シールを使用せずに、クランプ平面全
体に一様なガス圧を供給できることである。
のみ供給し、クランプ平面とウェーハとの間のすきまに
拡散させ、クランプ平面とウェーハとの間の平均的なす
きまによってできるインピーダンスを通してガスを放射
状に流すことにより所望のガス圧を維持し、そうするこ
とにより、弾性体シールを使用せずに、クランプ平面全
体に一様なガス圧を供給できることである。
【０００８】
【実施例】図１に、双極の、すなわち、分割された電極
を持つ静電チャックの分解図を示す。チャックのより大
きな部分、すなわち基部電極２００は機械加工によりつ
くられた電極凹部２７０を持ち、第２の電極すなわち環
状電極１００を保持する。チャックを明瞭に示すため
に、環状電極１００が軸５０に沿って配置されている様
子を図示してある。基部電極２００は高くなった中央ハ
ブ２５０を持ち、基部電極２００の環状の縁２２０と共
に頂面２１０を形成している。公知のように、ワークピ
ースの下部表面上の誘導電荷による静電引力、並びに、
電極１００および２００によって形成されたキャパシタ
からワークピースまで延びる外縁電界により、双極チャ
ックは半導体ウェーハあるいはその他のワークピースを
頂面２１０に引きつける。
を持つ静電チャックの分解図を示す。チャックのより大
きな部分、すなわち基部電極２００は機械加工によりつ
くられた電極凹部２７０を持ち、第２の電極すなわち環
状電極１００を保持する。チャックを明瞭に示すため
に、環状電極１００が軸５０に沿って配置されている様
子を図示してある。基部電極２００は高くなった中央ハ
ブ２５０を持ち、基部電極２００の環状の縁２２０と共
に頂面２１０を形成している。公知のように、ワークピ
ースの下部表面上の誘導電荷による静電引力、並びに、
電極１００および２００によって形成されたキャパシタ
からワークピースまで延びる外縁電界により、双極チャ
ックは半導体ウェーハあるいはその他のワークピースを
頂面２１０に引きつける。
【０００９】本発明は、良質の絶縁物質の薄い２つの層
の間に形成された電極の間の小さいギャップを使用する
ことにより、ワークピースに対する高いクランプ力を提
供し、且つ、上記米国特許第5,055,964号のチャックの
全表面が可能な限り平面であるという利点を維持するこ
とを目的とする。
の間に形成された電極の間の小さいギャップを使用する
ことにより、ワークピースに対する高いクランプ力を提
供し、且つ、上記米国特許第5,055,964号のチャックの
全表面が可能な限り平面であるという利点を維持するこ
とを目的とする。
【００１０】図１に示すように、環状電極１００は内側
に垂直表面１５５を持ち、対応する中央ハブ２５０の垂
直表面２５５と組み合わせると、両垂直表面の間に内側
の凹部ギャップができる。同様に、相対応する外側表面
１０５と２０５により、外側の凹部ギャップができる。
一貫性のあるクランプ力が持てるように、これらのギャ
ップを高い精度で画定でき、繰り返し作れることが重要
である。電極凹部２７０の底部には２つの開口２３０が
あり、ピンを下からこの開口を通して環状電極１００を
持ち上げ、頂面１１０が基部電極２００の頂面２１０と
同一平面になるようにする。このとき、２つ以上のピン
が使われる。環状電極１００の最初の厚さは、凹部２７
０の底部（酸化された凹部の深さ）と環状電極１００の
底部（即ち環状電極１００の酸化された厚さが持てるよ
うな）との間に、公称厚みが0.0254mm(0.001インチ)か
ら0.0762mm(0.003インチ)、典型的には0.0508mm(0.002
インチ)の結合ギャップができるように作られる。
に垂直表面１５５を持ち、対応する中央ハブ２５０の垂
直表面２５５と組み合わせると、両垂直表面の間に内側
の凹部ギャップができる。同様に、相対応する外側表面
１０５と２０５により、外側の凹部ギャップができる。
一貫性のあるクランプ力が持てるように、これらのギャ
ップを高い精度で画定でき、繰り返し作れることが重要
である。電極凹部２７０の底部には２つの開口２３０が
あり、ピンを下からこの開口を通して環状電極１００を
持ち上げ、頂面１１０が基部電極２００の頂面２１０と
同一平面になるようにする。このとき、２つ以上のピン
が使われる。環状電極１００の最初の厚さは、凹部２７
０の底部（酸化された凹部の深さ）と環状電極１００の
底部（即ち環状電極１００の酸化された厚さが持てるよ
うな）との間に、公称厚みが0.0254mm(0.001インチ)か
ら0.0762mm(0.003インチ)、典型的には0.0508mm(0.002
インチ)の結合ギャップができるように作られる。
【００１１】図２は、電極凹部２７０を含む基部電極２
００の断面図である。環状電極１００を基部電極２００
の上に示す。凹部２７０の中に、頂部丸み（radius）２
５６が中央ハブ表面２５０と垂直表面２５５との間に機
械加工されている。本発明の実施例では、この表面の曲
率半径は0.381mm（0.015インチ）である。これに対応す
る、垂直表面２５５と底部表面２６５の間の底部の角２
５８の曲率半径は1.524mm（0.060インチ）である。これ
らの丸みはカーバイド、セラミック、あるいはダイアモ
ンドの要具を用いた、数値制御された旋盤で機械加工す
ることが望ましい。対応する電極１００の頂部の丸み２
５６’、および底部の丸み２５８’の曲率半径は、それ
ぞれ0.381mm（0.015インチ）および2.286mm（0.090イン
チ）である。
００の断面図である。環状電極１００を基部電極２００
の上に示す。凹部２７０の中に、頂部丸み（radius）２
５６が中央ハブ表面２５０と垂直表面２５５との間に機
械加工されている。本発明の実施例では、この表面の曲
率半径は0.381mm（0.015インチ）である。これに対応す
る、垂直表面２５５と底部表面２６５の間の底部の角２
５８の曲率半径は1.524mm（0.060インチ）である。これ
らの丸みはカーバイド、セラミック、あるいはダイアモ
ンドの要具を用いた、数値制御された旋盤で機械加工す
ることが望ましい。対応する電極１００の頂部の丸み２
５６’、および底部の丸み２５８’の曲率半径は、それ
ぞれ0.381mm（0.015インチ）および2.286mm（0.090イン
チ）である。
【００１２】電極２００の最終的な切削は公称0.0508mm
（0.002インチ）の切削の深さの断面操作精度で作るこ
とが望ましく、また、ワークピースの回転速度は、高品
質の絶縁コーティングの形成がしやすいように、公称2
5.4ミクロン（2マイクロインチ）仕上がりの、なめらか
な表面が作れるものが望ましい。電極１００の全表面も
最終的に、頂面が上記の標準になるように機械加工され
る。
（0.002インチ）の切削の深さの断面操作精度で作るこ
とが望ましく、また、ワークピースの回転速度は、高品
質の絶縁コーティングの形成がしやすいように、公称2
5.4ミクロン（2マイクロインチ）仕上がりの、なめらか
な表面が作れるものが望ましい。電極１００の全表面も
最終的に、頂面が上記の標準になるように機械加工され
る。
【００１３】図３に、電極１００および２００をアセン
ブリしたときの詳細を示す。電極１００および２００は
それぞれ符号１０２および２０２がついた酸化表面層を
有している。これは、アルミライト（Alumilite（Alumi
num Company of America社の登録商標））のようなプロ
セスで形成され、丈夫で密度の高いコーティングを形成
し、最低限ミル規格の規格番号 MIL-A-8625 Type III C
lass 1 の要求仕様を満たすものである。参照しやすい
ようにこの種のコーティングはハード・コート酸化物と
称す。アルミニウム合金６０６１ーＴ６が基部の材料と
して望ましい。
ブリしたときの詳細を示す。電極１００および２００は
それぞれ符号１０２および２０２がついた酸化表面層を
有している。これは、アルミライト（Alumilite（Alumi
num Company of America社の登録商標））のようなプロ
セスで形成され、丈夫で密度の高いコーティングを形成
し、最低限ミル規格の規格番号 MIL-A-8625 Type III C
lass 1 の要求仕様を満たすものである。参照しやすい
ようにこの種のコーティングはハード・コート酸化物と
称す。アルミニウム合金６０６１ーＴ６が基部の材料と
して望ましい。
【００１４】丈夫で密度の高い酸化物を作るには、上記
物質を広くサンプリングしてテストを行い、満足すべき
ビレットを見つけることが重要であることが分かった。
当業者には明らかなように、処理ステップ、製造後のエ
イジング、結晶粒の大きさ、および化学的組成のすべて
が酸化物コーティングの質に影響を与える。最も単純な
選択方法は、テストピースを単に陽極酸化することであ
る。
物質を広くサンプリングしてテストを行い、満足すべき
ビレットを見つけることが重要であることが分かった。
当業者には明らかなように、処理ステップ、製造後のエ
イジング、結晶粒の大きさ、および化学的組成のすべて
が酸化物コーティングの質に影響を与える。最も単純な
選択方法は、テストピースを単に陽極酸化することであ
る。
【００１５】絶縁の主な要件としては、ハード・コート
の陽極酸化、アルミナ、あるいは、他の絶縁体にかかわ
らず、コーティングが可能な限り非多孔性であって、そ
れにより、絶縁体の破壊電圧が可能な限り高くなるもの
でなければならない。絶縁破壊電圧が高くなればなるほ
ど両電極間のギャップが小さくなり得る。絶縁破壊電圧
は0.0254mm(0.001インチ)あたり少なくとも５００ボル
トあることが望ましい。絶縁体１０２と２０２を適用し
て最終的な厚さを0.0508mm(0.002インチ)にすることが
望ましい。この用途では、多孔度が重要である。プラズ
マが小孔を通り電極に接触する可能性があると、プラズ
マを介してアークができるか、電極がプラズマ電位に至
り、その電極を引き離すことが起こり得る。
の陽極酸化、アルミナ、あるいは、他の絶縁体にかかわ
らず、コーティングが可能な限り非多孔性であって、そ
れにより、絶縁体の破壊電圧が可能な限り高くなるもの
でなければならない。絶縁破壊電圧が高くなればなるほ
ど両電極間のギャップが小さくなり得る。絶縁破壊電圧
は0.0254mm(0.001インチ)あたり少なくとも５００ボル
トあることが望ましい。絶縁体１０２と２０２を適用し
て最終的な厚さを0.0508mm(0.002インチ)にすることが
望ましい。この用途では、多孔度が重要である。プラズ
マが小孔を通り電極に接触する可能性があると、プラズ
マを介してアークができるか、電極がプラズマ電位に至
り、その電極を引き離すことが起こり得る。
【００１６】図３を用いて、アセンブリ工程の詳細を示
す。図の上方にアセンブリ取付台４００の部分の断面図
を示す。取付台４００には、環状電極１００の頂面１１
０に相対する表面４１０と、基部電極２００の頂面２２
０に相対する表面４２０との間に段差１２０がある。
この段差を設けた理由は、 接着剤（Epoxy Technologie
s of Billerica社のＨ７０Ｓエポキシのような熱伝導性
の絶縁エポキシが望ましい）が硬化工程で収縮し、環状
電極１００が基部電極２００の凹部２７０の中に引っ込
んでしまうことが分かったからである。勿論、エポキシ
や絶縁材料が異なれば収縮量が異なるから、収縮量が許
容できる範囲である場合には、アセンブリ工程におい
て、環状電極１００の頂面１１０を上げることが必ず必
要であるとは限らない。クランプ力とガス漏れは段差の
ある表面によって影響を受けるが、表面１１０と２２０
との段差が0.00508mm（0.0002インチ）であれば許容で
きるものであることがわかった。電極１００が突き出た
り斜めに傾いて形成されるとウェーハの外部エッジから
過剰なガス漏れが生じるので、均一な凹部を形成するこ
とが望ましい。したがって、機能的な制約から、環状電
極１００をゼロ以上0.00508mm（0.0002インチ）以下で
窪ませる程度の収縮でなければならない。符号１５４を
つけた太い線は電極１００と２００との間の公称ギャッ
プを充たす、公称厚さ0.0508mm（0.002インチ）のエポ
キシの存在を表す。酸化物の厚さの公差は±0.00508mm
（±0.0002インチ）で、層１０２と２０２との間のギャ
ップの公差は±0.0508mm（±0.002インチ）である。実
施例では、電極１００の内径および外径の公差は、それ
ぞれ、+0.0508mm（+0.002インチ）およびマイナス0.050
8mm（マイナス0.002インチ）であり、電極２００の内径
および外径の公差は、それぞれ、マイナス0.0508mm（マ
イナス0.002インチ）および+0.0508mm（+0.002インチ）
である。
す。図の上方にアセンブリ取付台４００の部分の断面図
を示す。取付台４００には、環状電極１００の頂面１１
０に相対する表面４１０と、基部電極２００の頂面２２
０に相対する表面４２０との間に段差１２０がある。
この段差を設けた理由は、 接着剤（Epoxy Technologie
s of Billerica社のＨ７０Ｓエポキシのような熱伝導性
の絶縁エポキシが望ましい）が硬化工程で収縮し、環状
電極１００が基部電極２００の凹部２７０の中に引っ込
んでしまうことが分かったからである。勿論、エポキシ
や絶縁材料が異なれば収縮量が異なるから、収縮量が許
容できる範囲である場合には、アセンブリ工程におい
て、環状電極１００の頂面１１０を上げることが必ず必
要であるとは限らない。クランプ力とガス漏れは段差の
ある表面によって影響を受けるが、表面１１０と２２０
との段差が0.00508mm（0.0002インチ）であれば許容で
きるものであることがわかった。電極１００が突き出た
り斜めに傾いて形成されるとウェーハの外部エッジから
過剰なガス漏れが生じるので、均一な凹部を形成するこ
とが望ましい。したがって、機能的な制約から、環状電
極１００をゼロ以上0.00508mm（0.0002インチ）以下で
窪ませる程度の収縮でなければならない。符号１５４を
つけた太い線は電極１００と２００との間の公称ギャッ
プを充たす、公称厚さ0.0508mm（0.002インチ）のエポ
キシの存在を表す。酸化物の厚さの公差は±0.00508mm
（±0.0002インチ）で、層１０２と２０２との間のギャ
ップの公差は±0.0508mm（±0.002インチ）である。実
施例では、電極１００の内径および外径の公差は、それ
ぞれ、+0.0508mm（+0.002インチ）およびマイナス0.050
8mm（マイナス0.002インチ）であり、電極２００の内径
および外径の公差は、それぞれ、マイナス0.0508mm（マ
イナス0.002インチ）および+0.0508mm（+0.002インチ）
である。
【００１７】図３の下部に、電極１００を表面４１０に
押し上げるのに使われる開口２３０の中の押し上げピン
２３２を示す。実施例では、電極１００が取付台４００
の下に置かれ、電極１００が押し上げられているが、こ
の逆の方向でアセンブリを行うこともできる。米国特許
第5,059,571号の記載では、電極１００および２００が
アセンブリの後で機械加工されるが、本発明の方法は、
上記米国特許に記載の方法とは別の方法である。２回目
の機械加工工程は優れた平坦を作るが、表面２５６およ
び２５６’に鋭い角部が形成されるという犠牲をともな
う。そのようにして作られた角部は、両電極間、あるい
はウェーハに対して、絶縁破壊を起こしやすい。
押し上げるのに使われる開口２３０の中の押し上げピン
２３２を示す。実施例では、電極１００が取付台４００
の下に置かれ、電極１００が押し上げられているが、こ
の逆の方向でアセンブリを行うこともできる。米国特許
第5,059,571号の記載では、電極１００および２００が
アセンブリの後で機械加工されるが、本発明の方法は、
上記米国特許に記載の方法とは別の方法である。２回目
の機械加工工程は優れた平坦を作るが、表面２５６およ
び２５６’に鋭い角部が形成されるという犠牲をともな
う。そのようにして作られた角部は、両電極間、あるい
はウェーハに対して、絶縁破壊を起こしやすい。
【００１８】環状電極１００の厚さは凹部２７０の公称
の深さより小さくし、接着工程後の底部の両表面の間
に、公称0.0508mm（0.002インチ）の底部ギャップ１１
２が作られる。このギャップの均一性は、プラズマを持
続させるようＲＦ電力がチャックを介して供給される、
プラズマによって引き起こされるエッチング工程に関連
する。ＲＦは通常、底部ギャップ１１２を介して電極１
００の領域において容量結合しているので、このキャパ
シタのインピーダンスのために、この領域ではより少な
いＲＦが供給され、エッチング工程がＲＦの量に高度に
敏感である場合、この領域でのエッチング工程も影響さ
れる。工程によりそれぞれＲＦ電力に対する敏感性が異
なるが、当業者であれば、工程の敏感性を測定すること
は容易であろう。ＲＦを印加しない工程で使用されるチ
ャックは上記の考慮による影響は受けず、従って、より
大きなギャップを持つことができる。あるいは、電極１
００および２００の各々に適切な適応回路を介してＲＦ
電力を直接供給する別の方法もある。
の深さより小さくし、接着工程後の底部の両表面の間
に、公称0.0508mm（0.002インチ）の底部ギャップ１１
２が作られる。このギャップの均一性は、プラズマを持
続させるようＲＦ電力がチャックを介して供給される、
プラズマによって引き起こされるエッチング工程に関連
する。ＲＦは通常、底部ギャップ１１２を介して電極１
００の領域において容量結合しているので、このキャパ
シタのインピーダンスのために、この領域ではより少な
いＲＦが供給され、エッチング工程がＲＦの量に高度に
敏感である場合、この領域でのエッチング工程も影響さ
れる。工程によりそれぞれＲＦ電力に対する敏感性が異
なるが、当業者であれば、工程の敏感性を測定すること
は容易であろう。ＲＦを印加しない工程で使用されるチ
ャックは上記の考慮による影響は受けず、従って、より
大きなギャップを持つことができる。あるいは、電極１
００および２００の各々に適切な適応回路を介してＲＦ
電力を直接供給する別の方法もある。
【００１９】図４に、本発明によるチャックの部分で、
ワークピースをガス冷却するための冷却ガスの流路の詳
細の断面図を、部分的に描写図で部分的に図式図で示
す。図４の右に示すように、ガス（例えばヘリウムまた
はアルゴン）が、冷却ガス流路５１０を通り、電極２０
０を通って上がり、電極２００の縁のまわりを通る環状
通路即ちガス配給溝５１５に達する。熱伝導性のガスが
環状のガス配給溝５１５から放射状に拡散し、両表面の
間のすきまの中の圧力とガス配給溝５１５の中のガス圧
とが等しくなった時に拡散は止む。ガスが出口まで沿っ
て流れる内部にはインピーダンスとなる通路がないの
で、ガス圧の降下はなく、従って、ガス圧は必然的に均
一である。
ワークピースをガス冷却するための冷却ガスの流路の詳
細の断面図を、部分的に描写図で部分的に図式図で示
す。図４の右に示すように、ガス（例えばヘリウムまた
はアルゴン）が、冷却ガス流路５１０を通り、電極２０
０を通って上がり、電極２００の縁のまわりを通る環状
通路即ちガス配給溝５１５に達する。熱伝導性のガスが
環状のガス配給溝５１５から放射状に拡散し、両表面の
間のすきまの中の圧力とガス配給溝５１５の中のガス圧
とが等しくなった時に拡散は止む。ガスが出口まで沿っ
て流れる内部にはインピーダンスとなる通路がないの
で、ガス圧の降下はなく、従って、ガス圧は必然的に均
一である。
【００２０】当業者には明らかなように、チャックとウ
ェーハの間の圧力を、チャンバの公称圧力（0.5m Torr
〜2 Torr）よりはるかに大きな公称値（例えば10 Tor
r）に保持する方法は、環状通路５１５と周囲の真空と
の間の短い通路という障害物「インピーダンス」を介し
て外側に向けてガスを流す方法である。環状通路５１５
の内側の圧力は、オームの法則にならって表現すれば、
ウェーハ６００と基部電極２００との間の非常に狭い通
り道というインピーダンスに流れを掛けた値に等しい。
したがって、表面の粗さ、およびチャックとウェーハ６
００（図４参照）との間の引力によってきまる「インピ
ーダンス」が与えられたとき、所望の範囲の圧力を保つ
のに十分な所定のガス量を流すことが重要であることが
わかる。上記の、ガス流を維持してガス圧を確立する手
法は、ガス流を妨げるＯリングシール、あるいは、他の
弾性シールを使う、例えば米国特許第5,103,367号にあ
る従来技術とは根本的に異なる。この種のシールは、そ
の外側エッジ部分がプラズマによる攻撃を受けやすい。
本発明によるガス供給方法の使用は、アルミニウム電
極、あるいは、上に述べた機械加工の方法に限らず、セ
ラミックまたは耐熱性金属等の多くのチャック物質にも
使用できる。
ェーハの間の圧力を、チャンバの公称圧力（0.5m Torr
〜2 Torr）よりはるかに大きな公称値（例えば10 Tor
r）に保持する方法は、環状通路５１５と周囲の真空と
の間の短い通路という障害物「インピーダンス」を介し
て外側に向けてガスを流す方法である。環状通路５１５
の内側の圧力は、オームの法則にならって表現すれば、
ウェーハ６００と基部電極２００との間の非常に狭い通
り道というインピーダンスに流れを掛けた値に等しい。
したがって、表面の粗さ、およびチャックとウェーハ６
００（図４参照）との間の引力によってきまる「インピ
ーダンス」が与えられたとき、所望の範囲の圧力を保つ
のに十分な所定のガス量を流すことが重要であることが
わかる。上記の、ガス流を維持してガス圧を確立する手
法は、ガス流を妨げるＯリングシール、あるいは、他の
弾性シールを使う、例えば米国特許第5,103,367号にあ
る従来技術とは根本的に異なる。この種のシールは、そ
の外側エッジ部分がプラズマによる攻撃を受けやすい。
本発明によるガス供給方法の使用は、アルミニウム電
極、あるいは、上に述べた機械加工の方法に限らず、セ
ラミックまたは耐熱性金属等の多くのチャック物質にも
使用できる。
【００２１】米国特許第4,512,931号には、機械的クラ
ンプを用い、ガス圧を等しくできるほどにガスが自由に
流れることができる少なくともウェーハと同じ厚さ（0.
508mm以上（0.020インチ））のガスチャンバを持つチャ
ックの記載がある。密封は、ガスチャンバを画定するチ
ャックの外側エッジ部の高くなったリップに対して大き
な力でウェーハを押さえつける機械的クランプによって
得られる。クランプがエッジ部だけに適用されるので、
クランプ領域におけるクランプ圧力は、静電チャックの
中の引力よりは、少なくともクランプ領域の割合だけ大
きい。静電チャックに対するクランプ圧力が20 Torr
（チャックからウェーハを押し上げる冷却ガスの圧力）
の場合、全クランプ力は20 Torr × Atotal（Atotalは
チャックの全領域を表す）である。機械的にクランプさ
れたチャックが減少したクランプ領域Aclampの上で同じ
クランプ力を適用するには、クランプ領域での圧力は、
20 Torr(Atot al/Aclamp)でなければならない。例えば、
直径200mmのチャックでリップの幅が5mmの場合、Atotal
= π1002mm2、 Aclamp = π(1002 - 952)mm2、そし
て、 Atot al/Aclamp = 10.3である。このような機械的
にクランプされたチャックは静電チャックよりも少なく
とも１０倍のクランプ圧力を発揮するべきであり、密封
は圧力に従って単調に増える関数であるので、従って、
それに応じて良い密封ができる。
ンプを用い、ガス圧を等しくできるほどにガスが自由に
流れることができる少なくともウェーハと同じ厚さ（0.
508mm以上（0.020インチ））のガスチャンバを持つチャ
ックの記載がある。密封は、ガスチャンバを画定するチ
ャックの外側エッジ部の高くなったリップに対して大き
な力でウェーハを押さえつける機械的クランプによって
得られる。クランプがエッジ部だけに適用されるので、
クランプ領域におけるクランプ圧力は、静電チャックの
中の引力よりは、少なくともクランプ領域の割合だけ大
きい。静電チャックに対するクランプ圧力が20 Torr
（チャックからウェーハを押し上げる冷却ガスの圧力）
の場合、全クランプ力は20 Torr × Atotal（Atotalは
チャックの全領域を表す）である。機械的にクランプさ
れたチャックが減少したクランプ領域Aclampの上で同じ
クランプ力を適用するには、クランプ領域での圧力は、
20 Torr(Atot al/Aclamp)でなければならない。例えば、
直径200mmのチャックでリップの幅が5mmの場合、Atotal
= π1002mm2、 Aclamp = π(1002 - 952)mm2、そし
て、 Atot al/Aclamp = 10.3である。このような機械的
にクランプされたチャックは静電チャックよりも少なく
とも１０倍のクランプ圧力を発揮するべきであり、密封
は圧力に従って単調に増える関数であるので、従って、
それに応じて良い密封ができる。
【００２２】実施例では、公称長さ9.525mm（0.375イン
チ）の流路５１０の直径は0.762mm（0.030インチ）で、
その下の流路の直径は3.175mm（0.125インチ）である。
流路５１０はグロー放電を持続させるようなものであっ
てはならず、したがって、通常の隔壁あるいは他の手段
を用いてパッシェンの法則を満たさないようにし、グロ
ー放電が発生しないようにするべきである。長いガス流
路は、例えば石英管あるいは絶縁された管を用いて、チ
ャックと結合しないようにし、場合によっては、余計な
ガス量を減らすために、テフロンの細管を詰めるように
すべきである。
チ）の流路５１０の直径は0.762mm（0.030インチ）で、
その下の流路の直径は3.175mm（0.125インチ）である。
流路５１０はグロー放電を持続させるようなものであっ
てはならず、したがって、通常の隔壁あるいは他の手段
を用いてパッシェンの法則を満たさないようにし、グロ
ー放電が発生しないようにするべきである。長いガス流
路は、例えば石英管あるいは絶縁された管を用いて、チ
ャックと結合しないようにし、場合によっては、余計な
ガス量を減らすために、テフロンの細管を詰めるように
すべきである。
【００２３】ガス配給溝５１５は公称深さが0.508mm
（0.020インチ）で、電極２００の頂面２２０に接する
ところでの曲率半径が0.254mm（0.010インチ）、電極２
００の底部に接するところでの曲率半径が0.508mm（0.0
20インチ）である。ガス配給溝５１５と流路５１０とが
交叉するところは、必要に応じて丸みをつけても良い。
（0.020インチ）で、電極２００の頂面２２０に接する
ところでの曲率半径が0.254mm（0.010インチ）、電極２
００の底部に接するところでの曲率半径が0.508mm（0.0
20インチ）である。ガス配給溝５１５と流路５１０とが
交叉するところは、必要に応じて丸みをつけても良い。
【００２４】１連の環状溝を接続してインピーダンスの
少ない放射状の溝を形成する構成に比べて、上記の構
成、すなわち、周辺に沿った、インピーダンスの少ない
ガス配給溝を通してガスを環状（azimuthal）に配給
し、拡散によってガスを放射状に配給するようにした本
発明の構成の利点は、前者の場合、溝が交叉するところ
に鋭い角部が形成され、ウェーハにあたる冷却ガスを通
して、上記の角での高い電界によって、放電が発生する
危険があることである。当業者には明らかなように、冷
却ガスの流路には他の構成があることは公知のことであ
る。例えば、中央開口を用いて供給口とし、ガスを放射
状に真空の中に流す方法もある。しかし、この方法に
は、半径によってガス圧が異なり、したがって、冷却効
率が変動するという欠点がある。
少ない放射状の溝を形成する構成に比べて、上記の構
成、すなわち、周辺に沿った、インピーダンスの少ない
ガス配給溝を通してガスを環状（azimuthal）に配給
し、拡散によってガスを放射状に配給するようにした本
発明の構成の利点は、前者の場合、溝が交叉するところ
に鋭い角部が形成され、ウェーハにあたる冷却ガスを通
して、上記の角での高い電界によって、放電が発生する
危険があることである。当業者には明らかなように、冷
却ガスの流路には他の構成があることは公知のことであ
る。例えば、中央開口を用いて供給口とし、ガスを放射
状に真空の中に流す方法もある。しかし、この方法に
は、半径によってガス圧が異なり、したがって、冷却効
率が変動するという欠点がある。
【００２５】ガス圧は、平均自由行路が表面２１０とウ
ェーハ６００の背面との間の平均距離よりかなり小さく
するようにすることが望ましい。高圧状況と称せられる
この条件の下では、ガス膜の熱伝導率は、約1 Torrから
大気圧にいたる広い範囲の圧力に殆ど影響されない。低
圧状況の下で、平均自由行路が上記の平均距離に等しい
かより大きい場合、熱伝導率は圧力に対して指数関数的
に減少する。低圧状況下での操作については米国特許第
4,909,314号に記載がある。上記の特許で使用している
用語とは対照的に、本発明で使用している用語は標準的
な用法であり、「伝導」とは質量の流れを伴わない、粒
子の衝突の繰り返しによる熱伝導を意味し、「対流」と
は、通常、正味の質量の流れを伴い、エネルギーを持っ
た粒子が１つの場所から別の場所に運動することによる
熱伝導を意味する。したがって、低圧状況の下では、熱
伝導は対流によるものであり、熱せられたウェーハから
エネルギーを得た粒子が、衝突を伴わずに冷たい基部に
移動し、基部に衝突したときにエネルギーを放出する。
ェーハ６００の背面との間の平均距離よりかなり小さく
するようにすることが望ましい。高圧状況と称せられる
この条件の下では、ガス膜の熱伝導率は、約1 Torrから
大気圧にいたる広い範囲の圧力に殆ど影響されない。低
圧状況の下で、平均自由行路が上記の平均距離に等しい
かより大きい場合、熱伝導率は圧力に対して指数関数的
に減少する。低圧状況下での操作については米国特許第
4,909,314号に記載がある。上記の特許で使用している
用語とは対照的に、本発明で使用している用語は標準的
な用法であり、「伝導」とは質量の流れを伴わない、粒
子の衝突の繰り返しによる熱伝導を意味し、「対流」と
は、通常、正味の質量の流れを伴い、エネルギーを持っ
た粒子が１つの場所から別の場所に運動することによる
熱伝導を意味する。したがって、低圧状況の下では、熱
伝導は対流によるものであり、熱せられたウェーハから
エネルギーを得た粒子が、衝突を伴わずに冷たい基部に
移動し、基部に衝突したときにエネルギーを放出する。
【００２６】図４で、開口５５０は冷却流体（例えば
水）の流路を表し、流体はこの図の紙面に垂直に流れ
る。冷却水の使用は任意で、チャックによってワークピ
ースから除かねばならない熱に依存する。図４の左側
に、ＤＣ電圧とＲＦ電力の電気的接続を示す。ＤＣ電圧
は公称６００ボルトであり、電極２００と１００の間に
印加される。用途により、電圧は殆ど０ボルトから約８
００ボルトまでの間の広い範囲にわたる。ＲＦ接続は、
直径200mmのチャックに対し、13.56MHzで公称１０００
ワットである。ＲＦ周波数と電力は、チャックを載せる
チャンバの製造者によって決められ、エッチング・ガス
のタイプ、エッチングされる物質、ウェーハの大きさ、
およびチャンバの大きさによって変わる。ＲＦ電力はゼ
ネレータ６３０から、２つのボックス６１０と６２０に
供給される。ボックス６１０と６２０はそれぞれ電極２
００と１００に接続された、通常のインピーダンス整合
と電力配給のサブ装置を表す。通常のＤＣ電源２３５
は、図１１に示すように低域通過フィルタによって分離
されていて、ＤＣバイアスを供給する。当業者には明ら
かなように、ＲＦ電力は、電極２００の上方でプラズマ
に結合されている電力と、電極１００の上方でプラズマ
に結合されている電力との間の平衡をとるために、いく
つかの異なる点に供給することができる。例えば、電極
２００に単一の供給を行い、ギャップ１１２を介して電
極１００に容量結合をする方法、あるいは、電極のどち
らか一方に直接接続させ、電極のもう１つにはインピー
ダンス整合および電力平衡装置を接続させる方法、ある
いは、電極２００および／または電極１００をいくつか
の点で接続する方法がある。ＲＦ電力の供給を、電極２
００と電極１００との間の余分なキャパシタンスを補償
し、プラズマの中に結合された電力を２つの電極にとっ
て等しくするために使うか、あるいは、供給を意図的に
不均衡にして、チャンバの寸法のちがいの効果を補償
し、ある部分により大きい電力を供給してエッチングの
均一性を保つようにすることもできよう。
水）の流路を表し、流体はこの図の紙面に垂直に流れ
る。冷却水の使用は任意で、チャックによってワークピ
ースから除かねばならない熱に依存する。図４の左側
に、ＤＣ電圧とＲＦ電力の電気的接続を示す。ＤＣ電圧
は公称６００ボルトであり、電極２００と１００の間に
印加される。用途により、電圧は殆ど０ボルトから約８
００ボルトまでの間の広い範囲にわたる。ＲＦ接続は、
直径200mmのチャックに対し、13.56MHzで公称１０００
ワットである。ＲＦ周波数と電力は、チャックを載せる
チャンバの製造者によって決められ、エッチング・ガス
のタイプ、エッチングされる物質、ウェーハの大きさ、
およびチャンバの大きさによって変わる。ＲＦ電力はゼ
ネレータ６３０から、２つのボックス６１０と６２０に
供給される。ボックス６１０と６２０はそれぞれ電極２
００と１００に接続された、通常のインピーダンス整合
と電力配給のサブ装置を表す。通常のＤＣ電源２３５
は、図１１に示すように低域通過フィルタによって分離
されていて、ＤＣバイアスを供給する。当業者には明ら
かなように、ＲＦ電力は、電極２００の上方でプラズマ
に結合されている電力と、電極１００の上方でプラズマ
に結合されている電力との間の平衡をとるために、いく
つかの異なる点に供給することができる。例えば、電極
２００に単一の供給を行い、ギャップ１１２を介して電
極１００に容量結合をする方法、あるいは、電極のどち
らか一方に直接接続させ、電極のもう１つにはインピー
ダンス整合および電力平衡装置を接続させる方法、ある
いは、電極２００および／または電極１００をいくつか
の点で接続する方法がある。ＲＦ電力の供給を、電極２
００と電極１００との間の余分なキャパシタンスを補償
し、プラズマの中に結合された電力を２つの電極にとっ
て等しくするために使うか、あるいは、供給を意図的に
不均衡にして、チャンバの寸法のちがいの効果を補償
し、ある部分により大きい電力を供給してエッチングの
均一性を保つようにすることもできよう。
【００２７】チャックの用途は半導体ウェーハに限られ
ず、他の多くの材料にも使うことができる。ウェーハや
他のワークピースを掴んで移動するマテリアル・ハンド
リング装置に使うことができる。
ず、他の多くの材料にも使うことができる。ウェーハや
他のワークピースを掴んで移動するマテリアル・ハンド
リング装置に使うことができる。
【００２８】チャックのクランプ力を強化する任意のス
テップは、酸化物が形成された後、アセンブリの前また
は後に行う研磨ステップである。チャックが花崗岩ブロ
ックの表面、または他の非導電性の、不純物のない滑ら
かな表面の上に置かれ、455グラムないし2,270グラム
（1ないし5ポンド）の圧力で押さえる。上記のブロック
に載せたチャックを２分間ラビングした結果、ガス漏れ
率が２倍以上改善された。クランプ力はウェーハをチャ
ックからはずすのに必要なガス圧を測ることで容易に測
定できる。最初のクランプ力が満足できるレベルであれ
ば、チャックの電極に印加する電圧は減らすことがで
き、絶縁物質にかかる応力も減り、寿命も長くできる。
テップは、酸化物が形成された後、アセンブリの前また
は後に行う研磨ステップである。チャックが花崗岩ブロ
ックの表面、または他の非導電性の、不純物のない滑ら
かな表面の上に置かれ、455グラムないし2,270グラム
（1ないし5ポンド）の圧力で押さえる。上記のブロック
に載せたチャックを２分間ラビングした結果、ガス漏れ
率が２倍以上改善された。クランプ力はウェーハをチャ
ックからはずすのに必要なガス圧を測ることで容易に測
定できる。最初のクランプ力が満足できるレベルであれ
ば、チャックの電極に印加する電圧は減らすことがで
き、絶縁物質にかかる応力も減り、寿命も長くできる。
【００２９】接着剤として公称厚さ0.0254mmないし0.05
08mm（0.001ないし0.002インチ）に充填されたエポキシ
系のものを使用した場合、温度が２０℃以上のときに、
電極１００と２００との間にかなりの漏れ電流があるこ
とが分かった。アルミナおよび窒化物硼素のような典型
的な充填剤は双方とも良い絶縁物質であるので、これは
意外であった。この漏れは、陽極酸化工程の後に残った
移動イオンが酸化物コーティングを通して流れ、徐々に
コーティングを弱めることによって起こるものである。
したがって、有機コーティング、または、イオン移動の
低いエポキシを使って、移動イオンの流れを遮断するこ
とが望ましい。厚さ0.0254mm（0.001インチ）のポリイ
ミドの膜を電極１００と２００との間に挿入して、垂直
表面と電極１００の下部に沿って発生する漏れ電流を減
らすことができる。この手法をとった場合、温度１００
℃で、漏れ電流が10μA以上であったものを1μA以下に
減らすことができた。電極をポリイミド樹脂のような有
機物質に浸漬する方法も使うことができる。
08mm（0.001ないし0.002インチ）に充填されたエポキシ
系のものを使用した場合、温度が２０℃以上のときに、
電極１００と２００との間にかなりの漏れ電流があるこ
とが分かった。アルミナおよび窒化物硼素のような典型
的な充填剤は双方とも良い絶縁物質であるので、これは
意外であった。この漏れは、陽極酸化工程の後に残った
移動イオンが酸化物コーティングを通して流れ、徐々に
コーティングを弱めることによって起こるものである。
したがって、有機コーティング、または、イオン移動の
低いエポキシを使って、移動イオンの流れを遮断するこ
とが望ましい。厚さ0.0254mm（0.001インチ）のポリイ
ミドの膜を電極１００と２００との間に挿入して、垂直
表面と電極１００の下部に沿って発生する漏れ電流を減
らすことができる。この手法をとった場合、温度１００
℃で、漏れ電流が10μA以上であったものを1μA以下に
減らすことができた。電極をポリイミド樹脂のような有
機物質に浸漬する方法も使うことができる。
【００３０】図５に、チャックの電極１００および２０
０が浮動基部２６０によって囲まれた、本発明の別の実
施例の１部の断面図を、部分的に描写図、部分的に図式
図で示す。チャックは対称的であるので、１面のみ示し
てある。基部２６０は電極２００から絶縁され、ウェー
ハ電位に近い電位Ｖbaseに容量結合することにより浮動
している。電極１００および２００は参照端部２３６上
の電圧に関して、図１１に示した回路およびＤＣ電源２
３５によってバイアスされている。ウェーハ６００はプ
ラズマと接触し、したがって、時平均で、プラズマ電位
Ｖpよりはるかに低い自己バイアス電位Ｖsbにある。基
部の正確な電圧は具体的な装置の詳細な寸法と形状に依
存する。プラズマ内で電子雲を保つために、時平均プラ
ズマ電位は装置内で常に最高である。真空チャンバの壁
は通常接地され、チャックの電圧は、プラズマと壁との
間の壁のキャパシタンス、および、プラズマとウェーハ
との間のウェーハのキャパシタンスの比に依存した中間
的な電圧を持つ。チャックは壁よりはるかに小さく、２
つのキャパシタを介したＲＦ電流は等しくなければなら
ないから、プラズマとチャックとの間の空間電荷層での
電圧降下は、壁の空間電荷層での電圧降下よりもはるか
に大きくなければならない。（例えばLam Research mod
el 4520のような極めて対称的な構造を持つチャンバで
は、Ｖsbは殆どゼロになることがある。）したがって、
ウェーハ上の時平均電圧Ｖsb（前面、背面ともに実質的
に等しくなる）は、典型的には接地電圧より小さい。チ
ャックの２つの電極は、Ｖsbの上および下のある電位で
バイアスされる。電極をバイアスするには、予備的試験
または計算をしてバイアス値を決めて行うか、実時間で
プラズマ電圧を測り、その測定された電圧に関してバイ
アスするか、どちらかにより行える。
０が浮動基部２６０によって囲まれた、本発明の別の実
施例の１部の断面図を、部分的に描写図、部分的に図式
図で示す。チャックは対称的であるので、１面のみ示し
てある。基部２６０は電極２００から絶縁され、ウェー
ハ電位に近い電位Ｖbaseに容量結合することにより浮動
している。電極１００および２００は参照端部２３６上
の電圧に関して、図１１に示した回路およびＤＣ電源２
３５によってバイアスされている。ウェーハ６００はプ
ラズマと接触し、したがって、時平均で、プラズマ電位
Ｖpよりはるかに低い自己バイアス電位Ｖsbにある。基
部の正確な電圧は具体的な装置の詳細な寸法と形状に依
存する。プラズマ内で電子雲を保つために、時平均プラ
ズマ電位は装置内で常に最高である。真空チャンバの壁
は通常接地され、チャックの電圧は、プラズマと壁との
間の壁のキャパシタンス、および、プラズマとウェーハ
との間のウェーハのキャパシタンスの比に依存した中間
的な電圧を持つ。チャックは壁よりはるかに小さく、２
つのキャパシタを介したＲＦ電流は等しくなければなら
ないから、プラズマとチャックとの間の空間電荷層での
電圧降下は、壁の空間電荷層での電圧降下よりもはるか
に大きくなければならない。（例えばLam Research mod
el 4520のような極めて対称的な構造を持つチャンバで
は、Ｖsbは殆どゼロになることがある。）したがって、
ウェーハ上の時平均電圧Ｖsb（前面、背面ともに実質的
に等しくなる）は、典型的には接地電圧より小さい。チ
ャックの２つの電極は、Ｖsbの上および下のある電位で
バイアスされる。電極をバイアスするには、予備的試験
または計算をしてバイアス値を決めて行うか、実時間で
プラズマ電圧を測り、その測定された電圧に関してバイ
アスするか、どちらかにより行える。
【００３１】図５に示した実施例では、浮動保護環２６
５は薄い誘電物質のコーティング（電極１００および２
００をコーティングしているのと同じアルミナでコーテ
ィングすることが望ましい）によって、プラズマ、電極
２００、ウェーハ６００、および、プラズマに蓄えられ
たエネルギから絶縁されている。保護環２６５はＶsbに
近い電位にある。典型的な装置では、時平均プラズマ電
圧は＋１００Ｖ、対応するウェーハ電位（自己バイアス
電位）はマイナス３００Ｖ，電極１００および２００は
０Ｖおよびマイナス６００Ｖとすることができる。
５は薄い誘電物質のコーティング（電極１００および２
００をコーティングしているのと同じアルミナでコーテ
ィングすることが望ましい）によって、プラズマ、電極
２００、ウェーハ６００、および、プラズマに蓄えられ
たエネルギから絶縁されている。保護環２６５はＶsbに
近い電位にある。典型的な装置では、時平均プラズマ電
圧は＋１００Ｖ、対応するウェーハ電位（自己バイアス
電位）はマイナス３００Ｖ，電極１００および２００は
０Ｖおよびマイナス６００Ｖとすることができる。
【００３２】基部２６０の垂直部分において、保護環２
６５がない場合には、電極２００の角２０２およびウェ
ーハ６００の角６０２における高い電界によって引き起
こされる真空アーク（電極２００、および、ウェーハ６
００またはプラズマの間の真空を介してのアーク放電）
が存在する。プラズマは電子に富み、電極２００上のア
ルミナ絶縁は多孔性であるので、電子が小孔を通してア
ルミニウム電極の表面に浸透し放電開始を起こり易くす
る。熱電子の放射と瞬間電界が放電の発生に寄与する。
保護環２６５の主たる目的は、ウェーハ６００の背面の
角、および／または、角領域のプラズマと電極２００と
の間の放電を防ぐことにある。これは、保護環２６５に
より、電極２００と保護環２６５（Ｖsbの値またはＶsb
に近い値を持つ）との間のキャパシタンスにかかる電位
を降下させ、放電が起こる可能性を減らし、電極の角と
表面との間の通り道を物理的に遮断することにより、放
電を起こす電子が流れないようにできるからである。
６５がない場合には、電極２００の角２０２およびウェ
ーハ６００の角６０２における高い電界によって引き起
こされる真空アーク（電極２００、および、ウェーハ６
００またはプラズマの間の真空を介してのアーク放電）
が存在する。プラズマは電子に富み、電極２００上のア
ルミナ絶縁は多孔性であるので、電子が小孔を通してア
ルミニウム電極の表面に浸透し放電開始を起こり易くす
る。熱電子の放射と瞬間電界が放電の発生に寄与する。
保護環２６５の主たる目的は、ウェーハ６００の背面の
角、および／または、角領域のプラズマと電極２００と
の間の放電を防ぐことにある。これは、保護環２６５に
より、電極２００と保護環２６５（Ｖsbの値またはＶsb
に近い値を持つ）との間のキャパシタンスにかかる電位
を降下させ、放電が起こる可能性を減らし、電極の角と
表面との間の通り道を物理的に遮断することにより、放
電を起こす電子が流れないようにできるからである。
【００３３】さらに基部２６０の保護環２６５は、ウェ
ーハ６００の底部とその垂直距離が近く（名目的には接
触している）、したがって、電極２００に接触するプラ
ズマの量を減らし、電極２００の寿命を延ばす。熱伝導
ガスが、環状通路５１５から保護環２６５とウェーハ６
００との間の非常に狭い空間を通って真空に向けて流れ
出るので、当業者が予測するように、通常、ガス放電装
置の中で起こるように、ガスが電子とイオンの源にな
り、その領域での絶縁破壊の危険を増すはたらきをす
る。
ーハ６００の底部とその垂直距離が近く（名目的には接
触している）、したがって、電極２００に接触するプラ
ズマの量を減らし、電極２００の寿命を延ばす。熱伝導
ガスが、環状通路５１５から保護環２６５とウェーハ６
００との間の非常に狭い空間を通って真空に向けて流れ
出るので、当業者が予測するように、通常、ガス放電装
置の中で起こるように、ガスが電子とイオンの源にな
り、その領域での絶縁破壊の危険を増すはたらきをす
る。
【００３４】この配列には、電極２００と保護環２６５
の間に生ずる第２のキャパシタにより、保護環２６５の
上方部分でのウェーハ６００へのＲＦ結合が、電極２０
０の上方でのＲＦ結合にくらべて減少するという欠点が
ある。さらに、ウェーハ６００が保護環２６５の全領域
に延び、また、誘電物質の電界形成環３０２の上方にウ
ェーハ６００が意図的に張り出しているので、この部分
でのＲＦ電力がさらに減少する。この張り出し部は保護
環２６５のプラズマへの露出を減少させるが、結合が減
るという犠牲を伴う。具体化として望ましいのは、保護
環２６５の幅は1〜1.5mmで、電界形成環３０２上方のウ
ェーハ６００の張り出しは2mmである。さらに、電界形
成環３０２は外縁ＲＦ電界がプラズマの中に流れるよう
に形作るはたらきをするので、ウェーハの縁でのエッチ
ングの均一性が向上する。電界形成環３０２に適した物
質はアルミナまたは石英である。電界形成環３０２の水
平方向の寸法は、接地電位あるいは他の低い電位からの
オフセットを供することによってウェーハの上方の電界
を形作るように定められ、そうすることにより、ウェー
ハ上方の電界が、エッチングされる表面に対して垂直に
なるようにする。電界形成環３０２の厚さは、電界形成
環３０２上方でのプラズマへの結合をウェーハ６００上
方での結合にくらべて減らし、したがって、その領域で
のプラズマが弱く励起され、電界形成環３０２が非常に
ゆっくりエッチングされるように定められる。電界形成
環の物質は腐食しにくいということのみでなく、プロセ
ス中に、電界形成環をエッチングした結果の反応生成物
が非干渉性であるということによって選ばれる。周波数
に依存するウェーハの導電性に起因して、周波数依存の
結合がウェーハのエッジ部に存在する。１０13／ｃｍ3
のドーパント濃度を有する程度に軽くドープされた典型
的な基板では、ウェーハは４００ＫＨｚで非常に高いＲ
Ｆ導電率を持ち、１３.５ＭＨｚでは中程度の導電率を
持ち、４０ＭＨｚでは低い導電率を持つ。
の間に生ずる第２のキャパシタにより、保護環２６５の
上方部分でのウェーハ６００へのＲＦ結合が、電極２０
０の上方でのＲＦ結合にくらべて減少するという欠点が
ある。さらに、ウェーハ６００が保護環２６５の全領域
に延び、また、誘電物質の電界形成環３０２の上方にウ
ェーハ６００が意図的に張り出しているので、この部分
でのＲＦ電力がさらに減少する。この張り出し部は保護
環２６５のプラズマへの露出を減少させるが、結合が減
るという犠牲を伴う。具体化として望ましいのは、保護
環２６５の幅は1〜1.5mmで、電界形成環３０２上方のウ
ェーハ６００の張り出しは2mmである。さらに、電界形
成環３０２は外縁ＲＦ電界がプラズマの中に流れるよう
に形作るはたらきをするので、ウェーハの縁でのエッチ
ングの均一性が向上する。電界形成環３０２に適した物
質はアルミナまたは石英である。電界形成環３０２の水
平方向の寸法は、接地電位あるいは他の低い電位からの
オフセットを供することによってウェーハの上方の電界
を形作るように定められ、そうすることにより、ウェー
ハ上方の電界が、エッチングされる表面に対して垂直に
なるようにする。電界形成環３０２の厚さは、電界形成
環３０２上方でのプラズマへの結合をウェーハ６００上
方での結合にくらべて減らし、したがって、その領域で
のプラズマが弱く励起され、電界形成環３０２が非常に
ゆっくりエッチングされるように定められる。電界形成
環の物質は腐食しにくいということのみでなく、プロセ
ス中に、電界形成環をエッチングした結果の反応生成物
が非干渉性であるということによって選ばれる。周波数
に依存するウェーハの導電性に起因して、周波数依存の
結合がウェーハのエッジ部に存在する。１０13／ｃｍ3
のドーパント濃度を有する程度に軽くドープされた典型
的な基板では、ウェーハは４００ＫＨｚで非常に高いＲ
Ｆ導電率を持ち、１３.５ＭＨｚでは中程度の導電率を
持ち、４０ＭＨｚでは低い導電率を持つ。
【００３５】図６に電極１００および２００がＶsbに関
してバイアスされる本発明のもう１つの実施例を示す。
図６の右側に示すように、誘電性の環３００が、プラズ
マと接触している導電性要素３１０を通す１つまたは複
数のホールを持っている。導電性要素３１０は、プラズ
マの化学的特性により、黒鉛、ドープしたＳｉあるいは
ＳｉＣ等の腐食しにくい物質でつくるのが望ましい。導
電性要素３１０は、Ｖsbを渡すだけで少量の電流しか使
わないので、導電性が高くなくてもよい。誘電性の環３
００の物質はアルミナ、石英、あるいは他の耐久性のあ
る誘電物質でよい。電極１００および２００がＶsbに対
して対称的にバイアスするように、バイアス源２３５が
端子２３６で参照される。１つの例では、プラズマ電圧
は＋１００Ｖ、ウェーハ６００上の自己バイアス電圧は
マイナス３００Ｖ、電極１００と２００の間の電圧は６
００Ｖ、電極１００と２００の上の電圧はそれぞれ０Ｖ
とマイナス６００Ｖである。あるプロセスでは、プロセ
ス中にＶsbが変動し得るので、バイアスが自動参照およ
び自動調整できることは本発明の優れた特徴である。当
業者には明らかなように、バイアス電圧は必要に応じ非
対称にすることもできる。例えば、縁の上のガス封印は
電圧の関数であるので、ある用途においては、縁の上の
電圧を高めることが有利な場合がある。
してバイアスされる本発明のもう１つの実施例を示す。
図６の右側に示すように、誘電性の環３００が、プラズ
マと接触している導電性要素３１０を通す１つまたは複
数のホールを持っている。導電性要素３１０は、プラズ
マの化学的特性により、黒鉛、ドープしたＳｉあるいは
ＳｉＣ等の腐食しにくい物質でつくるのが望ましい。導
電性要素３１０は、Ｖsbを渡すだけで少量の電流しか使
わないので、導電性が高くなくてもよい。誘電性の環３
００の物質はアルミナ、石英、あるいは他の耐久性のあ
る誘電物質でよい。電極１００および２００がＶsbに対
して対称的にバイアスするように、バイアス源２３５が
端子２３６で参照される。１つの例では、プラズマ電圧
は＋１００Ｖ、ウェーハ６００上の自己バイアス電圧は
マイナス３００Ｖ、電極１００と２００の間の電圧は６
００Ｖ、電極１００と２００の上の電圧はそれぞれ０Ｖ
とマイナス６００Ｖである。あるプロセスでは、プロセ
ス中にＶsbが変動し得るので、バイアスが自動参照およ
び自動調整できることは本発明の優れた特徴である。当
業者には明らかなように、バイアス電圧は必要に応じ非
対称にすることもできる。例えば、縁の上のガス封印は
電圧の関数であるので、ある用途においては、縁の上の
電圧を高めることが有利な場合がある。
【００３６】図１１に、バイアスを制御するもう１つの
方法を示す。図１０に示したように、ＤＣ電源２３５に
より電極１００および２００がバイアスされ、ＲＦがゼ
ネレータ６３０から通常の整合網６１５を介して供給さ
れる。結合キャパシタ６１９およびダイオード６１８
が、低域通過フィルタ２３７を介して、モニタリング目
的のための少量の電力を、抵抗鎖６１３にわたす。抵抗
鎖の上のタップがＤＣ電源２３５に基準を供給する。抵
抗鎖６１３のＲ１およびＲ２の比は、必要に応じて対称
あるいは非対称形で、所望のバイアスを供給できるよう
に、最初の較正の間に経験的にセットされる。
方法を示す。図１０に示したように、ＤＣ電源２３５に
より電極１００および２００がバイアスされ、ＲＦがゼ
ネレータ６３０から通常の整合網６１５を介して供給さ
れる。結合キャパシタ６１９およびダイオード６１８
が、低域通過フィルタ２３７を介して、モニタリング目
的のための少量の電力を、抵抗鎖６１３にわたす。抵抗
鎖の上のタップがＤＣ電源２３５に基準を供給する。抵
抗鎖６１３のＲ１およびＲ２の比は、必要に応じて対称
あるいは非対称形で、所望のバイアスを供給できるよう
に、最初の較正の間に経験的にセットされる。
【００３７】米国特許第4,554,611号に記載されている
ような従来の技術のチャックにおいては、初期のチャッ
クに使われた非常に高い電圧と誘電物質により誘電物質
中の移動イオンが捕獲され誘電物質が分極するので、誘
電物質とウェーハとを組み合わせると、ウェーハをはず
す前にＤＣ引力電圧を切った後、かなりの減衰時間があ
った。米国特許第5,103,367号に記載の装置では、引き
つけ合う電極間にＡＣ励振を使用して電界を繰り返しゼ
ロに戻し、存在する可能性のある移動イオンによる執拗
な分極形成を阻止することにより、上記の問題を軽減し
ている。本発明にＡＣ励振を使用した場合には、ガス圧
力からの力の平衡をとっている値以下に電圧が降下した
時に、冷却ガスの圧力によって、ウェーハがチャックか
らはじけあがってしまう。ウェーハを200mmとしガス圧
力を10 Torrとした場合、ガス圧力の平衡をとるのに必
要な電圧は２００〜３００Ｖである。
ような従来の技術のチャックにおいては、初期のチャッ
クに使われた非常に高い電圧と誘電物質により誘電物質
中の移動イオンが捕獲され誘電物質が分極するので、誘
電物質とウェーハとを組み合わせると、ウェーハをはず
す前にＤＣ引力電圧を切った後、かなりの減衰時間があ
った。米国特許第5,103,367号に記載の装置では、引き
つけ合う電極間にＡＣ励振を使用して電界を繰り返しゼ
ロに戻し、存在する可能性のある移動イオンによる執拗
な分極形成を阻止することにより、上記の問題を軽減し
ている。本発明にＡＣ励振を使用した場合には、ガス圧
力からの力の平衡をとっている値以下に電圧が降下した
時に、冷却ガスの圧力によって、ウェーハがチャックか
らはじけあがってしまう。ウェーハを200mmとしガス圧
力を10 Torrとした場合、ガス圧力の平衡をとるのに必
要な電圧は２００〜３００Ｖである。
【００３８】本発明の装置においては、クランプ力の保
持が問題ではなく、より大きな関心事は、両電極とウェ
ーハとの間の誘電体の絶縁破壊である。本発明で使用さ
れる非常に薄い誘電体では、誘電体の厚さと絶縁破壊の
危険性との間に微妙なバランスがある。公知のように、
クランプ力は（Ｖ／ｄ）2に比例する。ここでＶは電圧
であり、ｄは誘電体の厚さである。したがって、厚さを
２倍にし、同じクランプ力を維持し絶縁破壊抵抗を増さ
ないようにするには、電圧も２倍にしなければならな
い。技術の教示することに反し、ＲＦ電圧とクランプ力
電圧を組み合わせると、ウェーハと電極との間に誘電体
の絶縁破壊が起き得ることがわかっている。従来の技
術、すなわち、非常に高い電圧とそれに対応する強い誘
電体を使うか、また、ＲＦを使ったとしてもクランプ力
電圧と同じ絶縁領域を介してＲＦを供給しない装置で
は、問題にならなかった。
持が問題ではなく、より大きな関心事は、両電極とウェ
ーハとの間の誘電体の絶縁破壊である。本発明で使用さ
れる非常に薄い誘電体では、誘電体の厚さと絶縁破壊の
危険性との間に微妙なバランスがある。公知のように、
クランプ力は（Ｖ／ｄ）2に比例する。ここでＶは電圧
であり、ｄは誘電体の厚さである。したがって、厚さを
２倍にし、同じクランプ力を維持し絶縁破壊抵抗を増さ
ないようにするには、電圧も２倍にしなければならな
い。技術の教示することに反し、ＲＦ電圧とクランプ力
電圧を組み合わせると、ウェーハと電極との間に誘電体
の絶縁破壊が起き得ることがわかっている。従来の技
術、すなわち、非常に高い電圧とそれに対応する強い誘
電体を使うか、また、ＲＦを使ったとしてもクランプ力
電圧と同じ絶縁領域を介してＲＦを供給しない装置で
は、問題にならなかった。
【００３９】当業者には明らかなように、ＲＦ電圧がＤ
Ｃクランプ力電圧に重ねられるので、ハード・コート絶
縁上の応力は周波数に依存する。ある用途においては、
電極とウェーハとの間のキャパシタンスにかかるＲＦ電
圧（∝１/ωC）は、ＤＣクランプ力電圧に加わると、絶
縁体の破壊電圧を超えることがある。この危険性が最も
高いのは、プラズマが４００ＫＨｚで励振される周波数
の低い装置（例えばLam System 4520）においてであ
る。
Ｃクランプ力電圧に重ねられるので、ハード・コート絶
縁上の応力は周波数に依存する。ある用途においては、
電極とウェーハとの間のキャパシタンスにかかるＲＦ電
圧（∝１/ωC）は、ＤＣクランプ力電圧に加わると、絶
縁体の破壊電圧を超えることがある。この危険性が最も
高いのは、プラズマが４００ＫＨｚで励振される周波数
の低い装置（例えばLam System 4520）においてであ
る。
【００４０】本発明を使用した装置において、例えば、
基部とウェーハとの間のキャパシタンスが約6,000pFで
ある場合、４００ＫＨｚのＲＦ電圧信号と公称２〜３Ａ
のＲＦ電流により、絶縁体にかかる２００〜４００Ｖの
ＲＦ電圧が作られる。
基部とウェーハとの間のキャパシタンスが約6,000pFで
ある場合、４００ＫＨｚのＲＦ電圧信号と公称２〜３Ａ
のＲＦ電流により、絶縁体にかかる２００〜４００Ｖの
ＲＦ電圧が作られる。
【００４１】前述の米国特許第5,103,367号は、本発明
とは根本的に異なる、１つの望ましいＲＦ実施例を教示
している。図８において、ＲＦ適用の望ましい実施例と
して薄膜絶縁体が開示されている。ＲＦがどのようにチ
ャックを通ってプラズマの中に供給されるか、すなわ
ち、電極との直接接触を通してか、あるいは、ＲＦ参照
電極を介しての容量結合によるのか、については何も教
示していない。また、上記の米国特許の装置において
は、ウェーハの外側のＲＦ参照電極の広範な領域がある
ことにより、ウェーハの上方よりもウェーハの外側でプ
ラズマがより強く励振されることを意味し、これは、Ｒ
Ｆ参照電極の腐食を大きく増し、エッチング工程に干渉
をするという不都合な点がある。
とは根本的に異なる、１つの望ましいＲＦ実施例を教示
している。図８において、ＲＦ適用の望ましい実施例と
して薄膜絶縁体が開示されている。ＲＦがどのようにチ
ャックを通ってプラズマの中に供給されるか、すなわ
ち、電極との直接接触を通してか、あるいは、ＲＦ参照
電極を介しての容量結合によるのか、については何も教
示していない。また、上記の米国特許の装置において
は、ウェーハの外側のＲＦ参照電極の広範な領域がある
ことにより、ウェーハの上方よりもウェーハの外側でプ
ラズマがより強く励振されることを意味し、これは、Ｒ
Ｆ参照電極の腐食を大きく増し、エッチング工程に干渉
をするという不都合な点がある。
【００４２】図７に本発明のチャックの別の実施例の詳
細、すなわち、電極１００および２００の頂面が、アセ
ンブリの後、最終的な大きさになるように機械加工され
る様子を示す。この方法は上記米国特許第5,055,964号
に記載の方法の改良であり、詳細は以下に述べる。図示
した領域はチャックの中央に近い電極１００および２０
０の間の接合部である。図７（Ａ）は、最初の陽極酸化
のステップ（このとき、頂面１１０および２１０はマス
クされて、陽極酸化されない）の後に、電極１００およ
び２００が位置合わせされ、接着された様子を拡大して
示す。垂直表面２５５および１５５は、凹部２７０およ
び電極１００の底部と同様に、陽極酸化されている。底
部の陽極酸化ステップはオプションで、使用する絶縁体
の質と許容できる電流漏れの程度に依存する。以下に述
べる位置合わせを行った後、両電極は絶縁エポキシ２５
４（例えばＨ７０Ｓ）で接着される。図７（Ａ）に示す
ように、両電極の最終的な頂面になる頂面の線２１０’
の上までエポキシが充填される。
細、すなわち、電極１００および２００の頂面が、アセ
ンブリの後、最終的な大きさになるように機械加工され
る様子を示す。この方法は上記米国特許第5,055,964号
に記載の方法の改良であり、詳細は以下に述べる。図示
した領域はチャックの中央に近い電極１００および２０
０の間の接合部である。図７（Ａ）は、最初の陽極酸化
のステップ（このとき、頂面１１０および２１０はマス
クされて、陽極酸化されない）の後に、電極１００およ
び２００が位置合わせされ、接着された様子を拡大して
示す。垂直表面２５５および１５５は、凹部２７０およ
び電極１００の底部と同様に、陽極酸化されている。底
部の陽極酸化ステップはオプションで、使用する絶縁体
の質と許容できる電流漏れの程度に依存する。以下に述
べる位置合わせを行った後、両電極は絶縁エポキシ２５
４（例えばＨ７０Ｓ）で接着される。図７（Ａ）に示す
ように、両電極の最終的な頂面になる頂面の線２１０’
の上までエポキシが充填される。
【００４３】図７（Ｂ）に示すように、両電極の頂面
が、最終の仕上げが101.6ミクロン（4マイクロインチ）
（実際的には50.8ミクロン（2マイクロインチ）に近
い）になるように機械加工され、丸み２５６および２５
６’も機械加工されている。機械加工ステップでは、先
ず陽極酸化コーティングにダイアモンド・スクライブで
刻みを付け、次にプランジ・カットを行う。プランジ・
カットは、おおよそ丸み２５６／２５６’の大きさのツ
ールをエポキシに突っ込み、このツールを電極１００の
外周に沿って動かす。実施例では、曲率半径２５６は0.
762mm（0.030インチ）であった。当業者であっても、コ
ーティングを機械加工で除去することは思いつかないで
あろう。コーティングはもろく、機械加工でなめらかに
ならずに砕けてしまうので、陽極酸化されたハード・コ
ートを機械加工すると、その結果、表面が粗くなること
が分かっているからである。新たななめらかな表面を作
るために機械加工をさらに内側に延ばすことはできる
が、垂直表面内部に水平段差ができてしまう。これは、
過分な機械加工によることと、酸化物がアルミニウム中
に成長して酸化物が形成されるからである。このような
段差は、その段差のところで高い電界強度ができ、それ
に伴い電流漏れを起こす危険が増えるので、勿論望まし
くない。さらに、新しいエポキシと古いエポキシとの間
の界面が段差の垂直位置にできる。新しいエポキシと古
いエポキシとの間の接着は、１つのエポキシのかたまり
の内部の接着よりも均一でないので、上記の界面は電流
漏れにたいする抵抗が低い。少なくとも最小量のアルミ
ニウムが除去されるので、丸みにはある段差即ち鋭い変
化が形成されるのはやむをえない。丸み２５６と２５
６’を異なるように作ることもでき、その結果、段差を
垂直方向のある距離だけ離すことができる。さらに、当
業者には明らかなように、機械加工工程でアルミニウム
の粒子が生じ、これが、エポキシの中に留まり絶縁破壊
を起こす弱点の原因になる。アルミニウム粒子は手で除
くか、および／または、丸み２５６と２５６’を機械加
工した後にエポキシだけを除く２回目のプランジ・カッ
トを行い、これにより、残っているアルミニウム粒子を
除き、また、古いエポキシと新しいエポキシとの間の接
合部を低くして、その結果、接合部が、古い陽極酸化部
と新しい陽極酸化部との間の不連続部分と同じ高さにな
らないようにする。
が、最終の仕上げが101.6ミクロン（4マイクロインチ）
（実際的には50.8ミクロン（2マイクロインチ）に近
い）になるように機械加工され、丸み２５６および２５
６’も機械加工されている。機械加工ステップでは、先
ず陽極酸化コーティングにダイアモンド・スクライブで
刻みを付け、次にプランジ・カットを行う。プランジ・
カットは、おおよそ丸み２５６／２５６’の大きさのツ
ールをエポキシに突っ込み、このツールを電極１００の
外周に沿って動かす。実施例では、曲率半径２５６は0.
762mm（0.030インチ）であった。当業者であっても、コ
ーティングを機械加工で除去することは思いつかないで
あろう。コーティングはもろく、機械加工でなめらかに
ならずに砕けてしまうので、陽極酸化されたハード・コ
ートを機械加工すると、その結果、表面が粗くなること
が分かっているからである。新たななめらかな表面を作
るために機械加工をさらに内側に延ばすことはできる
が、垂直表面内部に水平段差ができてしまう。これは、
過分な機械加工によることと、酸化物がアルミニウム中
に成長して酸化物が形成されるからである。このような
段差は、その段差のところで高い電界強度ができ、それ
に伴い電流漏れを起こす危険が増えるので、勿論望まし
くない。さらに、新しいエポキシと古いエポキシとの間
の界面が段差の垂直位置にできる。新しいエポキシと古
いエポキシとの間の接着は、１つのエポキシのかたまり
の内部の接着よりも均一でないので、上記の界面は電流
漏れにたいする抵抗が低い。少なくとも最小量のアルミ
ニウムが除去されるので、丸みにはある段差即ち鋭い変
化が形成されるのはやむをえない。丸み２５６と２５
６’を異なるように作ることもでき、その結果、段差を
垂直方向のある距離だけ離すことができる。さらに、当
業者には明らかなように、機械加工工程でアルミニウム
の粒子が生じ、これが、エポキシの中に留まり絶縁破壊
を起こす弱点の原因になる。アルミニウム粒子は手で除
くか、および／または、丸み２５６と２５６’を機械加
工した後にエポキシだけを除く２回目のプランジ・カッ
トを行い、これにより、残っているアルミニウム粒子を
除き、また、古いエポキシと新しいエポキシとの間の接
合部を低くして、その結果、接合部が、古い陽極酸化部
と新しい陽極酸化部との間の不連続部分と同じ高さにな
らないようにする。
【００４４】製造ステップは以下の通りである。 １. 電極１００および２００の外側寸法を粗く機械加
工する。 ２. 凹部２７０を機械加工で仕上げる。電極２００
に、ジグで中央ドエルピンをつくる。 ３. 垂直表面１５５と２５５、および電極１００の底
部を機械加工で仕上げる。電極１００および２００に、
ジグでドエルピンが通る穴をつくる。 ４. 凹部２７０の垂直表面１５５と２５５、および電
極１００の底部を陽極酸化する。電極１００と２００の
頂面はマスクする。 ５. プランジ・カットする領域の底部にダイアモンド
・スクライブの先端で刻みを付ける。陽極酸化した表面
をポリイミドでコーティングする。ダイアモンド・スク
ライブで刻みをつけた線の上方の陽極酸化されたハード
コートを必要に応じて機械加工で除去する。 ６. ドエルピン位置合わせ（１マイクロアンプ以下の
手法）を用いて電極１００および２００を接着する。 ７. 丸み２５６と２５６’を機械加工でプランジ・カ
ットする。頂面２１０’およびチャックの外側表面全て
を機械加工で仕上げる。 ８. 表面２１０’およびチャックの外側表面を陽極酸
化する。 ９. プランジ・カットされた丸みを熱伝導性の絶縁エ
ポキシ２５４’で密封する。
工する。 ２. 凹部２７０を機械加工で仕上げる。電極２００
に、ジグで中央ドエルピンをつくる。 ３. 垂直表面１５５と２５５、および電極１００の底
部を機械加工で仕上げる。電極１００および２００に、
ジグでドエルピンが通る穴をつくる。 ４. 凹部２７０の垂直表面１５５と２５５、および電
極１００の底部を陽極酸化する。電極１００と２００の
頂面はマスクする。 ５. プランジ・カットする領域の底部にダイアモンド
・スクライブの先端で刻みを付ける。陽極酸化した表面
をポリイミドでコーティングする。ダイアモンド・スク
ライブで刻みをつけた線の上方の陽極酸化されたハード
コートを必要に応じて機械加工で除去する。 ６. ドエルピン位置合わせ（１マイクロアンプ以下の
手法）を用いて電極１００および２００を接着する。 ７. 丸み２５６と２５６’を機械加工でプランジ・カ
ットする。頂面２１０’およびチャックの外側表面全て
を機械加工で仕上げる。 ８. 表面２１０’およびチャックの外側表面を陽極酸
化する。 ９. プランジ・カットされた丸みを熱伝導性の絶縁エ
ポキシ２５４’で密封する。
【００４５】任意のステップとして、温度が２０℃以上
になるなら、両電極の間にポリイミドのシートを挿入し
てもよい。
になるなら、両電極の間にポリイミドのシートを挿入し
てもよい。
【００４６】図８に 容量結合によってＲＦ電力が環状
電極１００に供給されていた前述の実施例とは対照的
に、電極１００および２００が電気的にデカップリング
されている別の実施例を示す。この実施例では、絶縁環
１１１（実施例として、アルミナ、窒化硼素、または比
較的高い熱特性を持つ他の絶縁体で形成されている）
が、両電極をデカップリングするのに十分な垂直方向の
厚さを持っている。図６の実施例では、環の内側および
外側のエッジにおいて２つの段差があった。実施例の20
0mmのチャックに対しては、両電極間のキャパシタンス
は500pF以下であることが望ましい。絶縁環１１１の形
状は単純な環状ではなく、半径の内側の部分が高い形状
のものである。コストをかけてもこのような方法を採用
する理由は、電極１００と２００の間のキャパシタンス
を減じ、ＲＦ電力配分を調整するためである。
電極１００に供給されていた前述の実施例とは対照的
に、電極１００および２００が電気的にデカップリング
されている別の実施例を示す。この実施例では、絶縁環
１１１（実施例として、アルミナ、窒化硼素、または比
較的高い熱特性を持つ他の絶縁体で形成されている）
が、両電極をデカップリングするのに十分な垂直方向の
厚さを持っている。図６の実施例では、環の内側および
外側のエッジにおいて２つの段差があった。実施例の20
0mmのチャックに対しては、両電極間のキャパシタンス
は500pF以下であることが望ましい。絶縁環１１１の形
状は単純な環状ではなく、半径の内側の部分が高い形状
のものである。コストをかけてもこのような方法を採用
する理由は、電極１００と２００の間のキャパシタンス
を減じ、ＲＦ電力配分を調整するためである。
【００４７】両電極間の半径方向のギャップは、ワーク
ピースをよく掴むための外縁電界を強くするためには比
較的小さく（0.508mm(0.02インチ)）すべきであるが、
ギャップを小さくするとキャパシタンスが増える。絶縁
環１１１が表面まで延びていないのは、外縁電界からの
上述の制約と、セラミックの熱伝導率がアルミニウムの
熱伝導率よりはるかに小さいという理由による。したが
って、セラミックが表面まで延びている場合には、半径
方向に温度の不連続が起こり得る。当業者には明らかな
ように、最終的な寸法は、結合されたＲＦ電力の半径方
向の差異、温度差、および、ウェーハのクランプ力に対
するプロセスの感度を含む、通常の工学上のトレードオ
フに依存する。この実施例では、絶縁環１１１の厚さは
主部分で3.175mm（0.125インチ）の厚さ、内側部分で8.
636mm（0.340インチ）の厚さであった。電極１００の内
径での公称の厚さは3.175mm（0.125インチ）であった。
ピースをよく掴むための外縁電界を強くするためには比
較的小さく（0.508mm(0.02インチ)）すべきであるが、
ギャップを小さくするとキャパシタンスが増える。絶縁
環１１１が表面まで延びていないのは、外縁電界からの
上述の制約と、セラミックの熱伝導率がアルミニウムの
熱伝導率よりはるかに小さいという理由による。したが
って、セラミックが表面まで延びている場合には、半径
方向に温度の不連続が起こり得る。当業者には明らかな
ように、最終的な寸法は、結合されたＲＦ電力の半径方
向の差異、温度差、および、ウェーハのクランプ力に対
するプロセスの感度を含む、通常の工学上のトレードオ
フに依存する。この実施例では、絶縁環１１１の厚さは
主部分で3.175mm（0.125インチ）の厚さ、内側部分で8.
636mm（0.340インチ）の厚さであった。電極１００の内
径での公称の厚さは3.175mm（0.125インチ）であった。
【００４８】この実施例では、図１の実施例で示した外
側の縁２１０を欠いており、ガスを供給する環状通路５
１５は電極１００の中にあることに留意されたい。ま
た、この実施例には、絶縁性の電界形成環３００があ
る。図６に示した感知電極３１０も使うことができる。
ボックス６１５は図９に示す結合回路を表しており、Ｄ
Ｃ電源６３５はＲＦチョークにより分離され、通常の方
法でグラウンドに容量分路され、電極１００および２０
０に、容量結合器と共に並列に接続されている。容量結
合器には、小さな固定キャパシタＣ２が可変キャパシタ
Ｃ３と並列になっている。可変キャパシタＣ３は、電極
２００の上のプラズマとは異なる影響を電極１００の上
のプラズマに与えるチャンバの形状を反映した非均一な
電界によって起こされるプラズマ生成の半径方向の変動
を調整し補償するために使用される。周波数に依存した
ウェーハの導電率により、この装置はより高い周波数に
おいてより良く機能する。
側の縁２１０を欠いており、ガスを供給する環状通路５
１５は電極１００の中にあることに留意されたい。ま
た、この実施例には、絶縁性の電界形成環３００があ
る。図６に示した感知電極３１０も使うことができる。
ボックス６１５は図９に示す結合回路を表しており、Ｄ
Ｃ電源６３５はＲＦチョークにより分離され、通常の方
法でグラウンドに容量分路され、電極１００および２０
０に、容量結合器と共に並列に接続されている。容量結
合器には、小さな固定キャパシタＣ２が可変キャパシタ
Ｃ３と並列になっている。可変キャパシタＣ３は、電極
２００の上のプラズマとは異なる影響を電極１００の上
のプラズマに与えるチャンバの形状を反映した非均一な
電界によって起こされるプラズマ生成の半径方向の変動
を調整し補償するために使用される。周波数に依存した
ウェーハの導電率により、この装置はより高い周波数に
おいてより良く機能する。
【００４９】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。 （１）静電引力によってワークピースを保持する静電チ
ャックを製造する方法であって、アルミニウム合金で基
部電極を機械加工により製作し、第２の電極を受ける電
極凹部を上記基部電極の頂面に機械加工し、上記電極凹
部は、第１の曲率半径を持つ第１の遷移領域により上記
頂面に接続する内側および外側の凹部側面と、第２の曲
率半径を持つ第２の遷移領域により上記凹部の両側面に
接続し上記頂面から凹部の深さ分だけ下方の凹部底面と
を有し、それにより、凹部横軸距離を画定するステップ
と、上記凹部横軸距離に関連させた第２の横軸距離と、
上記凹部深さに関連させた第２の厚さとを以て、上記第
２の電極を上記凹部に合致するように機械加工するステ
ップと、上記基部電極および上記第２の電極を酸化アル
ミニウムの電極厚さに酸化し、それにより、上記基部電
極が酸化された凹部横軸距離と酸化された凹部深さを持
つ酸化された凹部を持ち、上記第２の電極が酸化された
第２の横軸距離と酸化された第２の深さを持つように
し、さらに、上記の酸化アルミニウムの厚さと上記凹部
横軸距離と上記第２の横軸距離とが互いに関連して、上
記基部電極と上記第２の電極がアセンブルされたとき
に、該両電極の間に内側および外側の凹部ギャップが形
成されるようにするステップと、上記の凹部側面および
上記第２の電極の側面の少なくとも１つを結合剤でコー
ティングするステップと、上記基部および第２の電極を
アセンブルし、上記両電極の頂面をそれに対応する参照
取付台の基部および第２の電極の参照表面に押しつけ、
上記第２電極の上記頂面が上記結合剤の収縮量の分だけ
本来の上記第２電極の上記頂面に関連して置かれ、それ
により、上記結合剤が収縮し、上記第２の電極の上記頂
面が上記基部電極の上記頂面の下方の最終的位置まで引
っ込むように、上記参照取付台の上記第２の電極の表面
が上記参照取付台の上記基部電極の表面に関連して置か
れるステップと、を有する製造方法。 （２）上記参照取付台の上記第２の電極の表面を上記参
照取付台の上記基部電極の表面に対して上記第２電極の
上記頂面が上記収縮量の分だけ上記基部電極の上記頂面
より上方に広がっているようにオフセット量だけくぼま
せることを特徴とする、上記（１）に記載の方法。 （３）上記基部および第２の電極をアセンブルするステ
ップが、有機絶縁膜片を上記基部電極と上記第２電極と
の間の上記内側および外側の凹部ギャップに挿入するス
テップを含み、上記結合剤により上記絶縁膜と上記基部
および第２電極とを結合することを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （４）上記基部および第２電極を機械加工するステップ
が、円転対称な同心円の上記基部および第２電極を機械
加工し、上記基部および第２電極の少なくとも１つの頂
面に、放射状のガス配給溝を作らずに、少なくとも１つ
の環状のガス配給溝を作ることを含み、それにより、ク
ランプ平面に沿って流れるガス流に低いインピーダンス
の放射状流路がないようにしたことを特徴とする、上記
（１又は２）に記載の方法。 （５）上記基部電極と上記第２電極との間に容量結合さ
れているＲＦ電力を所定の閾量以下に下げるのに十分な
デカップリング厚さを持つデカップリング絶縁体によっ
て、上記基部電極から上記第２電極を分離するステップ
をさらに有する、上記（１ないし４のいずれか１つ）に
記載の方法。 （６）プラズマ・チャンバの中においてＤＣ電位の静電
引力によりワークピース半径を有するワークピースを静
電チャックのクランプ平面上に保持するために使用する
静電チャック装置であって、上記ワークピースは作動中
に頂面をプラズマに露出され、上記チャックは上記ワー
クピースの上記頂面の反対側の背面と接触するクランプ
平面上に誘電物質によるコーティングを有する少なくと
も２つの円転対称な同心円の導電性電極を有しており、
さらに上記電極は、上記クランプ平面内および上記の少
なくとも２つの電極の間に電極間絶縁部材のはばを有す
る少なくとも１つの電極間絶縁部材によって分離され、
上記チャックが、上記の少なくとも２つの同心円電極の
外側電極の上記クランプ平面に形成された、上記チャッ
クの半径よりインピーダンス距離の分だけ小さい半径を
有する環状のガス供給溝をさらに有し、上記環状ガス供
給溝が、上記外側電極を通って、冷却ガス圧に維持され
ている冷却ガス源に接続され、それにより、上記冷却ガ
スが上記クランプ平面と上記ワークピースとの間のすき
まを通って内側に向けて放射状に拡散し、上記冷却ガス
が、上記クランプ平面と上記ワークピースとの間の上記
インピーダンス距離に沿ったすきまによって形成された
インピーダンスを通って外に向かって放射状に流れるこ
とにより、上記ガス供給溝の中で上記の冷却ガス圧を維
持することを特徴とする、静電チャック装置。 （７）上記クランプ平面が環状のガス配給溝のみを持っ
ていることを特徴とする、上記（６）に記載の装置。 （８）上記環状ガス供給溝が唯一のガス源であることを
特徴とする、上記（６又は７）に記載の装置。 （９）上記の少なくとも２つの電極の第１の電極が、上
記の２つの円転対称な電極の中央における上記クランプ
平面の中央部分と上記ガス供給溝を持つ上記クランプ平
面の外側部分とを形成し、上記少なくとも２つの電極の
第２の電極が、上記クランプ平面の上記中央部分および
上記外側部分との間の中間部分を形成することを特徴と
する、上記（６）に記載の装置。 （１０）ＤＣ電力源の端子が上記の少なくとも２つの電
極に接続されていて、上記第１電極に電圧を印加し、上
記第２電極と上記ワークピースとの間よりも上記第１電
極と上記ワークピースとの間により大きなクランプ力が
存在するようにしたことをさらに特徴とする、上記
（９）に記載の装置。 （１１）上記の少なくとも２つの電極の第１の電極が、
上記の２つの円転対称な電極の中央における上記クラン
プ平面の中央部分を形成し、上記の少なくとも２つの電
極の第２の電極が、上記のガス供給溝を含む上記クラン
プ平面の外側部分を形成することを特徴とする、上記
（６）に記載の装置。 （１２）ＤＣ電力源の端子が上記の少なくとも２つの電
極に接続されていて、上記第２電極に電圧を印加し、上
記第１電極と上記ワークピースとの間よりも上記第２電
極と上記ワークピースとの間により大きなクランプ力が
存在するようにしたことをさらに特徴とする、上記（１
１）に記載の装置。 （１３）上記基部電極と上記第２電極との間に容量結合
されたＲＦ電力を所定の閾量以下に下げるのに十分なデ
カップリング厚さを持つデカップリング絶縁体をさらに
有し、これにより上記基部電極から上記第２電極を分離
することを特徴とする、上記（９又は１１）に記載の装
置。 （１４）ＲＦ配分回路をさらに有し、上記基部および第
２の電極に異なる量のＲＦ電力を配分することを特徴と
する、上記（１０又は１２）に記載の装置。
の事項を開示する。 （１）静電引力によってワークピースを保持する静電チ
ャックを製造する方法であって、アルミニウム合金で基
部電極を機械加工により製作し、第２の電極を受ける電
極凹部を上記基部電極の頂面に機械加工し、上記電極凹
部は、第１の曲率半径を持つ第１の遷移領域により上記
頂面に接続する内側および外側の凹部側面と、第２の曲
率半径を持つ第２の遷移領域により上記凹部の両側面に
接続し上記頂面から凹部の深さ分だけ下方の凹部底面と
を有し、それにより、凹部横軸距離を画定するステップ
と、上記凹部横軸距離に関連させた第２の横軸距離と、
上記凹部深さに関連させた第２の厚さとを以て、上記第
２の電極を上記凹部に合致するように機械加工するステ
ップと、上記基部電極および上記第２の電極を酸化アル
ミニウムの電極厚さに酸化し、それにより、上記基部電
極が酸化された凹部横軸距離と酸化された凹部深さを持
つ酸化された凹部を持ち、上記第２の電極が酸化された
第２の横軸距離と酸化された第２の深さを持つように
し、さらに、上記の酸化アルミニウムの厚さと上記凹部
横軸距離と上記第２の横軸距離とが互いに関連して、上
記基部電極と上記第２の電極がアセンブルされたとき
に、該両電極の間に内側および外側の凹部ギャップが形
成されるようにするステップと、上記の凹部側面および
上記第２の電極の側面の少なくとも１つを結合剤でコー
ティングするステップと、上記基部および第２の電極を
アセンブルし、上記両電極の頂面をそれに対応する参照
取付台の基部および第２の電極の参照表面に押しつけ、
上記第２電極の上記頂面が上記結合剤の収縮量の分だけ
本来の上記第２電極の上記頂面に関連して置かれ、それ
により、上記結合剤が収縮し、上記第２の電極の上記頂
面が上記基部電極の上記頂面の下方の最終的位置まで引
っ込むように、上記参照取付台の上記第２の電極の表面
が上記参照取付台の上記基部電極の表面に関連して置か
れるステップと、を有する製造方法。 （２）上記参照取付台の上記第２の電極の表面を上記参
照取付台の上記基部電極の表面に対して上記第２電極の
上記頂面が上記収縮量の分だけ上記基部電極の上記頂面
より上方に広がっているようにオフセット量だけくぼま
せることを特徴とする、上記（１）に記載の方法。 （３）上記基部および第２の電極をアセンブルするステ
ップが、有機絶縁膜片を上記基部電極と上記第２電極と
の間の上記内側および外側の凹部ギャップに挿入するス
テップを含み、上記結合剤により上記絶縁膜と上記基部
および第２電極とを結合することを特徴とする、上記
（１）に記載の方法。 （４）上記基部および第２電極を機械加工するステップ
が、円転対称な同心円の上記基部および第２電極を機械
加工し、上記基部および第２電極の少なくとも１つの頂
面に、放射状のガス配給溝を作らずに、少なくとも１つ
の環状のガス配給溝を作ることを含み、それにより、ク
ランプ平面に沿って流れるガス流に低いインピーダンス
の放射状流路がないようにしたことを特徴とする、上記
（１又は２）に記載の方法。 （５）上記基部電極と上記第２電極との間に容量結合さ
れているＲＦ電力を所定の閾量以下に下げるのに十分な
デカップリング厚さを持つデカップリング絶縁体によっ
て、上記基部電極から上記第２電極を分離するステップ
をさらに有する、上記（１ないし４のいずれか１つ）に
記載の方法。 （６）プラズマ・チャンバの中においてＤＣ電位の静電
引力によりワークピース半径を有するワークピースを静
電チャックのクランプ平面上に保持するために使用する
静電チャック装置であって、上記ワークピースは作動中
に頂面をプラズマに露出され、上記チャックは上記ワー
クピースの上記頂面の反対側の背面と接触するクランプ
平面上に誘電物質によるコーティングを有する少なくと
も２つの円転対称な同心円の導電性電極を有しており、
さらに上記電極は、上記クランプ平面内および上記の少
なくとも２つの電極の間に電極間絶縁部材のはばを有す
る少なくとも１つの電極間絶縁部材によって分離され、
上記チャックが、上記の少なくとも２つの同心円電極の
外側電極の上記クランプ平面に形成された、上記チャッ
クの半径よりインピーダンス距離の分だけ小さい半径を
有する環状のガス供給溝をさらに有し、上記環状ガス供
給溝が、上記外側電極を通って、冷却ガス圧に維持され
ている冷却ガス源に接続され、それにより、上記冷却ガ
スが上記クランプ平面と上記ワークピースとの間のすき
まを通って内側に向けて放射状に拡散し、上記冷却ガス
が、上記クランプ平面と上記ワークピースとの間の上記
インピーダンス距離に沿ったすきまによって形成された
インピーダンスを通って外に向かって放射状に流れるこ
とにより、上記ガス供給溝の中で上記の冷却ガス圧を維
持することを特徴とする、静電チャック装置。 （７）上記クランプ平面が環状のガス配給溝のみを持っ
ていることを特徴とする、上記（６）に記載の装置。 （８）上記環状ガス供給溝が唯一のガス源であることを
特徴とする、上記（６又は７）に記載の装置。 （９）上記の少なくとも２つの電極の第１の電極が、上
記の２つの円転対称な電極の中央における上記クランプ
平面の中央部分と上記ガス供給溝を持つ上記クランプ平
面の外側部分とを形成し、上記少なくとも２つの電極の
第２の電極が、上記クランプ平面の上記中央部分および
上記外側部分との間の中間部分を形成することを特徴と
する、上記（６）に記載の装置。 （１０）ＤＣ電力源の端子が上記の少なくとも２つの電
極に接続されていて、上記第１電極に電圧を印加し、上
記第２電極と上記ワークピースとの間よりも上記第１電
極と上記ワークピースとの間により大きなクランプ力が
存在するようにしたことをさらに特徴とする、上記
（９）に記載の装置。 （１１）上記の少なくとも２つの電極の第１の電極が、
上記の２つの円転対称な電極の中央における上記クラン
プ平面の中央部分を形成し、上記の少なくとも２つの電
極の第２の電極が、上記のガス供給溝を含む上記クラン
プ平面の外側部分を形成することを特徴とする、上記
（６）に記載の装置。 （１２）ＤＣ電力源の端子が上記の少なくとも２つの電
極に接続されていて、上記第２電極に電圧を印加し、上
記第１電極と上記ワークピースとの間よりも上記第２電
極と上記ワークピースとの間により大きなクランプ力が
存在するようにしたことをさらに特徴とする、上記（１
１）に記載の装置。 （１３）上記基部電極と上記第２電極との間に容量結合
されたＲＦ電力を所定の閾量以下に下げるのに十分なデ
カップリング厚さを持つデカップリング絶縁体をさらに
有し、これにより上記基部電極から上記第２電極を分離
することを特徴とする、上記（９又は１１）に記載の装
置。 （１４）ＲＦ配分回路をさらに有し、上記基部および第
２の電極に異なる量のＲＦ電力を配分することを特徴と
する、上記（１０又は１２）に記載の装置。
【００５０】
【発明の効果】上述のように、本発明では、静電チャッ
クの電極が、ウェーハ上のプラズマによって誘導された
自己バイアス電位に関してバイアスされ、プロセス中に
おけるウェーハ電位の変動があっても、絶縁破壊に対す
る向上した抵抗が得られるようにしたものである。ま
た、導電性の保護環を自己バイアス電位において介在さ
せ、ウェーハとそのウェーハに最も近い電極との間に等
電位領域を画定し、それにより、プロセス中のウェーハ
の背面と静電チャック本体の間に真空アークが形成され
るのを抑制できるようにしたものである。以上の構成に
より、真空環境でＤＣ電位の静電引力によりワークピー
スを保持する静電チャック装置を提供する。該装置の製
造は、構成要素部品を機械加工し、次に陽極酸化して硬
性の絶縁表面を形成し、その後、取付台に載せてアセン
ブリを行い、ウェーハを保持するクランプ平面を形成す
ることにより行う。冷却ガスが縁からのみ供給され、ク
ランプ平面とウェーハとの間のすきまの内部で拡散され
る。冷却ガスがクランプ平面とウェーハとの間の平均的
な間隔によって画定されるインピーダンスを通って放射
状に流れてガス圧が維持され、弾性シールを使用せず
に、クランプ平面全体に均一なガス圧が供給される。
クの電極が、ウェーハ上のプラズマによって誘導された
自己バイアス電位に関してバイアスされ、プロセス中に
おけるウェーハ電位の変動があっても、絶縁破壊に対す
る向上した抵抗が得られるようにしたものである。ま
た、導電性の保護環を自己バイアス電位において介在さ
せ、ウェーハとそのウェーハに最も近い電極との間に等
電位領域を画定し、それにより、プロセス中のウェーハ
の背面と静電チャック本体の間に真空アークが形成され
るのを抑制できるようにしたものである。以上の構成に
より、真空環境でＤＣ電位の静電引力によりワークピー
スを保持する静電チャック装置を提供する。該装置の製
造は、構成要素部品を機械加工し、次に陽極酸化して硬
性の絶縁表面を形成し、その後、取付台に載せてアセン
ブリを行い、ウェーハを保持するクランプ平面を形成す
ることにより行う。冷却ガスが縁からのみ供給され、ク
ランプ平面とウェーハとの間のすきまの内部で拡散され
る。冷却ガスがクランプ平面とウェーハとの間の平均的
な間隔によって画定されるインピーダンスを通って放射
状に流れてガス圧が維持され、弾性シールを使用せず
に、クランプ平面全体に均一なガス圧が供給される。
【図１】本発明によるチャックの拡大斜視図。
【図２】図１に示したチャックの１部分の断面図。
【図３】図１に示したチャックの１部分の詳細図。
【図４】図１に示したチャックのガス冷却機構部分の詳
細断面図。
細断面図。
【図５】本発明の別の実施例の断面図。
【図６】本発明のまた別の実施例の断面図。
【図７】本発明のチャックのアセンブリのステップを示
す。
す。
【図８】ＲＦがデカップリングされた別の実施例を示
す。
す。
【図９】本発明で使用されるデカップリング回路。
【図１０】本発明で使用する電源の略回路図。
【図１１】本発明で使用する電源をバイアスする方法を
示す略回路図。
示す略回路図。
５０ 軸 １００ 環状電極 １０２、２０２ 絶縁体 １１０、２１０、２１０’ 頂面 １１１ 絶縁環 １１２ 底部ギャップ １０５、２０５ 外側表面 １２０ 段差 １５４ エポキシ １５５、２５５ 垂直表面 ２００ 基部電極 ２０２ 基部電極２００の角 ２１０ 基部電極の縁 ２２０ 環状の縁およびその頂面 ２３０ 開口 ２３２ 押し上げピン ２３５、６３５ ＤＣ電源 ２３６ 参照端部 ２３７ 低域通過フィルタ ２５０ 中央ハブ ２５４、２５４’ エポキシ ２５６、２５６’ 頂部の丸みまたは角 ２５８、２５８’ 底部の丸みまたは角 ２６０ 底部表面または浮動基部 ２６５ 浮動保護環 ２７０ 電極凹部 ３００ 誘電性の環または電界形
成環 ３０２ 電界形成環 ３１０ 導電性要素または感知電
極 ４００ アセンブリ取付台 ４１０ 表面１１０に相対する表
面 ４２０ 表面２２０に相対する表
面 ５１０、５１２ 冷却ガス流路 ５１５ 環状通路即ちガス配給溝 ５５０ ガス流路の開口 ６００ ウェーハ ６０２ ウェーハ６００の角 ６１０、６２０ インピーダンス整合及び
電力配給装置 ６１３ 抵抗鎖 ６１５ 整合網または結合回路 ６１８ ダイオード ６１９ 結合キャパシタ ６３０ ゼネレータ
成環 ３０２ 電界形成環 ３１０ 導電性要素または感知電
極 ４００ アセンブリ取付台 ４１０ 表面１１０に相対する表
面 ４２０ 表面２２０に相対する表
面 ５１０、５１２ 冷却ガス流路 ５１５ 環状通路即ちガス配給溝 ５５０ ガス流路の開口 ６００ ウェーハ ６０２ ウェーハ６００の角 ６１０、６２０ インピーダンス整合及び
電力配給装置 ６１３ 抵抗鎖 ６１５ 整合網または結合回路 ６１８ ダイオード ６１９ 結合キャパシタ ６３０ ゼネレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョン・ハワード・ケラー アメリカ合衆国12550ニューヨーク州ニュ ーバーグ、オデル・サークル 28ビー (72)発明者 ジョセフ・スキナー・ローガン アメリカ合衆国02835ロードアイランド州 ジェームスタウン、シーサイド・ドライブ 149 (72)発明者 レイモンド・ロバート・ラッケル アメリカ合衆国10524ニューヨーク州ギャ リソン、インディアン・ブルック・ロード （番地なし) (72)発明者 ロバート・イーライ・トムキン アメリカ合衆国12569ニューヨーク州プレ ザントバレー、 ホワイトフォード・ドラ イブ 243 (72)発明者 ロバート・ピーター・ウェストフィール ド、ジュニア アメリカ合衆国12549ニューヨーク州モン ゴメリー、ワシントン・アベニュー 90
Claims (14)
- 【請求項１】 静電引力によってワークピースを保持す
る静電チャックを製造する方法であって、 アルミニウム合金で基部電極を機械加工により製作し、
第２の電極を受ける電極凹部を上記基部電極の頂面に機
械加工し、上記電極凹部は、第１の曲率半径を持つ第１
の遷移領域により上記頂面に接続する内側および外側の
凹部側面と、第２の曲率半径を持つ第２の遷移領域によ
り上記凹部の両側面に接続し上記頂面から凹部の深さ分
だけ下方の凹部底面とを有し、それにより、凹部横軸距
離を画定するステップと、 上記凹部横軸距離に関連させた第２の横軸距離と、上記
凹部深さに関連させた第２の厚さとを以て、上記第２の
電極を上記凹部に合致するように機械加工するステップ
と、 上記基部電極および上記第２の電極を酸化アルミニウム
の電極厚さに酸化し、それにより、上記基部電極が酸化
された凹部横軸距離と酸化された凹部深さを持つ酸化さ
れた凹部を持ち、上記第２の電極が酸化された第２の横
軸距離と酸化された第２の深さを持つようにし、さら
に、上記の酸化アルミニウムの厚さと上記凹部横軸距離
と上記第２の横軸距離とが互いに関連して、上記基部電
極と上記第２の電極がアセンブルされたときに、該両電
極の間に内側および外側の凹部ギャップが形成されるよ
うにするステップと、 上記の凹部側面および上記第２の電極の側面の少なくと
も１つを結合剤でコーティングするステップと、 上記基部および第２の電極をアセンブルし、上記両電極
の頂面をそれに対応する参照取付台の基部および第２の
電極の参照表面に押しつけ、上記第２電極の上記頂面が
上記結合剤の収縮量の分だけ本来の上記第２電極の上記
頂面に関連して置かれ、それにより、上記結合剤が収縮
し、上記第２の電極の上記頂面が上記基部電極の上記頂
面の下方の最終的位置まで引っ込むように、上記参照取
付台の上記第２の電極の表面が上記参照取付台の上記基
部電極の表面に関連して置かれるステップと、 を有する製造方法。 - 【請求項２】 上記参照取付台の上記第２の電極の表面
を上記参照取付台の上記基部電極の表面に対して上記第
２電極の上記頂面が上記収縮量の分だけ上記基部電極の
上記頂面より上方に広がっているようにオフセット量だ
けくぼませることを特徴とする、請求項１に記載の方
法。 - 【請求項３】 上記基部および第２の電極をアセンブル
するステップが、有機絶縁膜片を上記基部電極と上記第
２電極との間の上記内側および外側の凹部ギャップに挿
入するステップを含み、上記結合剤により上記絶縁膜と
上記基部および第２電極とを結合することを特徴とす
る、請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 上記基部および第２電極を機械加工する
ステップが、円転対称な同心円の上記基部および第２電
極を機械加工し、上記基部および第２電極の少なくとも
１つの頂面に、放射状のガス配給溝を作らずに、少なく
とも１つの環状のガス配給溝を作ることを含み、それに
より、クランプ平面に沿って流れるガス流に低いインピ
ーダンスの放射状流路がないようにしたことを特徴とす
る、請求項１又は２に記載の方法。 - 【請求項５】 上記基部電極と上記第２電極との間に容
量結合されているＲＦ電力を所定の閾量以下に下げるの
に十分なデカップリング厚さを持つデカップリング絶縁
体によって、上記基部電極から上記第２電極を分離する
ステップをさらに有する、請求項１ないし４のいずれか
１つに記載の方法。 - 【請求項６】プラズマ・チャンバの中においてＤＣ電位
の静電引力によりワークピース半径を有するワークピー
スを静電チャックのクランプ平面上に保持するために使
用する静電チャック装置であって、上記ワークピースは
作動中に頂面をプラズマに露出され、上記チャックは上
記ワークピースの上記頂面の反対側の背面と接触するク
ランプ平面上に誘電物質によるコーティングを有する少
なくとも２つの円転対称な同心円の導電性電極を有して
おり、さらに上記電極は、上記クランプ平面内および上
記の少なくとも２つの電極の間に電極間絶縁部材のはば
を有する少なくとも１つの電極間絶縁部材によって分離
され、 上記チャックが、上記の少なくとも２つの同心円電極の
外側電極の上記クランプ平面に形成された、上記チャッ
クの半径よりインピーダンス距離の分だけ小さい半径を
有する環状のガス供給溝をさらに有し、 上記環状ガス供給溝が、上記外側電極を通って、冷却ガ
ス圧に維持されている冷却ガス源に接続され、それによ
り、上記冷却ガスが上記クランプ平面と上記ワークピー
スとの間のすきまを通って内側に向けて放射状に拡散
し、 上記冷却ガスが、上記クランプ平面と上記ワークピース
との間の上記インピーダンス距離に沿ったすきまによっ
て形成されたインピーダンスを通って外に向かって放射
状に流れることにより、上記ガス供給溝の中で上記の冷
却ガス圧を維持することを特徴とする、静電チャック装
置。 - 【請求項７】上記クランプ平面が環状のガス配給溝のみ
を持っていることを特徴とする、請求項６に記載の装
置。 - 【請求項８】上記環状ガス供給溝が唯一のガス源である
ことを特徴とする、請求項６又は７に記載の装置。 - 【請求項９】上記の少なくとも２つの電極の第１の電極
が、上記の２つの円転対称な電極の中央における上記ク
ランプ平面の中央部分と上記ガス供給溝を持つ上記クラ
ンプ平面の外側部分とを形成し、上記少なくとも２つの
電極の第２の電極が、上記クランプ平面の上記中央部分
および上記外側部分との間の中間部分を形成することを
特徴とする、請求項６に記載の装置。 - 【請求項１０】ＤＣ電力源の端子が上記の少なくとも２
つの電極に接続されていて、上記第１電極に電圧を印加
し、上記第２電極と上記ワークピースとの間よりも上記
第１電極と上記ワークピースとの間により大きなクラン
プ力が存在するようにしたことをさらに特徴とする、請
求項９に記載の装置。 - 【請求項１１】上記の少なくとも２つの電極の第１の電
極が、上記の２つの円転対称な電極の中央における上記
クランプ平面の中央部分を形成し、上記の少なくとも２
つの電極の第２の電極が、上記のガス供給溝を含む上記
クランプ平面の外側部分を形成することを特徴とする、
請求項６に記載の装置。 - 【請求項１２】ＤＣ電力源の端子が上記の少なくとも２
つの電極に接続されていて、上記第２電極に電圧を印加
し、上記第１電極と上記ワークピースとの間よりも上記
第２電極と上記ワークピースとの間により大きなクラン
プ力が存在するようにしたことをさらに特徴とする、請
求項１１に記載の装置。 - 【請求項１３】上記基部電極と上記第２電極との間に容
量結合されたＲＦ電力を所定の閾量以下に下げるのに十
分なデカップリング厚さを持つデカップリング絶縁体を
さらに有し、これにより上記基部電極から上記第２電極
を分離することを特徴とする、請求項９又は１１に記載
の装置。 - 【請求項１４】ＲＦ配分回路をさらに有し、上記基部お
よび第２の電極に異なる量のＲＦ電力を配分することを
特徴とする、請求項１０又は１２に記載の装置。
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