JPH0727959B2 - ウエハ−保持機構 - Google Patents
ウエハ−保持機構Info
- Publication number
- JPH0727959B2 JPH0727959B2 JP3682386A JP3682386A JPH0727959B2 JP H0727959 B2 JPH0727959 B2 JP H0727959B2 JP 3682386 A JP3682386 A JP 3682386A JP 3682386 A JP3682386 A JP 3682386A JP H0727959 B2 JPH0727959 B2 JP H0727959B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- wafer
- gas
- electrostatic attraction
- electrostatic
- holding
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【発明の詳細な説明】 〔概要〕 半導体ウエハーを真空あるいは減圧条件の下でイオン注
入、スパッタ等の処理を行う場合、ウエハーの裏面側と
温調されたステージとの間にガスを導入して冷却の効率
化が行われる。本発明ではウエハーの保持に静電吸着機
構を用いる場合、吸着性能を改善せる構造について述べ
る。なお、この静電吸着というのは、ウエハー２と電極
9a,9b（以下これを電極９と呼ぶことがある）の間にか
かる電圧により、ウエハー２と電極９の表面に正負の電
荷が発生し、これらの間に働くクーロン力によってウエ
ハー２が静電吸着機構６に吸着される現象であって、こ
の時の吸着力の大きさはウエハー２と電極９間の距離に
よって決まることは周知である。
入、スパッタ等の処理を行う場合、ウエハーの裏面側と
温調されたステージとの間にガスを導入して冷却の効率
化が行われる。本発明ではウエハーの保持に静電吸着機
構を用いる場合、吸着性能を改善せる構造について述べ
る。なお、この静電吸着というのは、ウエハー２と電極
9a,9b（以下これを電極９と呼ぶことがある）の間にか
かる電圧により、ウエハー２と電極９の表面に正負の電
荷が発生し、これらの間に働くクーロン力によってウエ
ハー２が静電吸着機構６に吸着される現象であって、こ
の時の吸着力の大きさはウエハー２と電極９間の距離に
よって決まることは周知である。
〔産業上の利用分野〕 本発明は、半導体製造装置において、特に減圧条件で使
用する場合のウエハー保持機構の改良に関する。
用する場合のウエハー保持機構の改良に関する。
半導体のウエハー・プロセスにおいて、真空あるいは減
圧の条件下でスパッタ蒸着、エッチング、イオン注入等
の処理が行われる。
圧の条件下でスパッタ蒸着、エッチング、イオン注入等
の処理が行われる。
こられの工程で大きい面積を持つウエハー全面で迅速、
且つ均一なる処理を行うためには、工程でウエハー面で
発生する熱を速やかに除去することが望ましい。
且つ均一なる処理を行うためには、工程でウエハー面で
発生する熱を速やかに除去することが望ましい。
通常考えられる機械的なるウエハー保持機構では、ウエ
ハーの周囲をクランプで平面のステージに固定しても、
微視的には接触面積は極めて僅かであり、ウエハーの局
部的加熱によりウエハー面はステージより遊離して熱伝
導は極めて悪くなる。
ハーの周囲をクランプで平面のステージに固定しても、
微視的には接触面積は極めて僅かであり、ウエハーの局
部的加熱によりウエハー面はステージより遊離して熱伝
導は極めて悪くなる。
このため、ステージ面を平面でなく、凸状の曲面構造に
して接触を良くする方法、ウエハーとステージの間隙に
熱伝導の良好なるコーティング材を挟む方法、あるいは
ウエハー裏面とステージ間の狭いギャップにガス室を設
けガスの熱伝導を利用する方法等が提案されている。
して接触を良くする方法、ウエハーとステージの間隙に
熱伝導の良好なるコーティング材を挟む方法、あるいは
ウエハー裏面とステージ間の狭いギャップにガス室を設
けガスの熱伝導を利用する方法等が提案されている。
これらの方法は下記公開特許により報告されている。
特開昭 58−132937 特開昭 58−213434 特開昭 58−213440 特開昭 58−213441 特開昭 58− 32410 本発明は、特にガスの熱伝導を利用してウエハーの冷却
を行うと共に、ウエハーの保持にはメカニカル・クラン
プを使用せずに、静電吸着機構を使用して、自動化を行
った場合の吸着機構の改良を行うものである。
を行うと共に、ウエハーの保持にはメカニカル・クラン
プを使用せずに、静電吸着機構を使用して、自動化を行
った場合の吸着機構の改良を行うものである。
従来の技術によるガスの熱伝導による冷却法と静電吸着
を利用せるウエハーの保持方法を、マグネトロン・スパ
ッタ蒸着装置を例として概略を第２図の断面図によって
説明する。
を利用せるウエハーの保持方法を、マグネトロン・スパ
ッタ蒸着装置を例として概略を第２図の断面図によって
説明する。
図面において、１は真空容器で排気孔11とアルゴン等の
ガス導入孔12を備えている。
ガス導入孔12を備えている。
３は蒸着材料よりなるターゲットで、マグネトロン・ス
パッタ装置の場合マグネット４と陽極５が配置される。
パッタ装置の場合マグネット４と陽極５が配置される。
２は被蒸着基板となるウエハーで、ウエハー２は静電吸
着機構６とヒートシンク７よりなるステージ８により保
持される。ヒートシンク７には冷却水を導入する冷却水
流入管13と冷却水排出管14が接続されて、処理期間中ヒ
ートシンク７を低温に冷却する。
着機構６とヒートシンク７よりなるステージ８により保
持される。ヒートシンク７には冷却水を導入する冷却水
流入管13と冷却水排出管14が接続されて、処理期間中ヒ
ートシンク７を低温に冷却する。
静電吸着機構６は、絶縁体のアルミナにより構成され、
内部に直流の電圧が印加される電極9a，9bが埋込まれて
いる。
内部に直流の電圧が印加される電極9a，9bが埋込まれて
いる。
静電吸着機構６とウエハー２との間は50μｍ以下の狭い
ギャップよりなるガス室10が設けられ、冷却ガスとして
He等のガスをガス導入管15を通じて導入される。
ギャップよりなるガス室10が設けられ、冷却ガスとして
He等のガスをガス導入管15を通じて導入される。
第２図では、ターゲット３とステージ間に印加される高
周波電源、静電吸着機構の電源等は省略している。
周波電源、静電吸着機構の電源等は省略している。
第２図のスパッタ装置を用いて蒸着処理を行う場合、ア
ルゴン・イオンによりスパッタされたターゲット材料よ
りなる原子は、ウエハー２上に被着して薄膜を形成する
がその際衝突エネルギーによりウエハー２を加熱する。
ルゴン・イオンによりスパッタされたターゲット材料よ
りなる原子は、ウエハー２上に被着して薄膜を形成する
がその際衝突エネルギーによりウエハー２を加熱する。
ウエハー２に発生せる熱量は、ガス室10内に導入されて
いるHeガスを介して、静電吸着機構６、ヒートシンク７
に伝達されて除去される。
いるHeガスを介して、静電吸着機構６、ヒートシンク７
に伝達されて除去される。
第２図のウエハー２と静電吸着機構６の部分のみの拡大
せる断面図を第３図（ａ），その静電吸着機構の上面図
を第３図（ｂ）に示す。
せる断面図を第３図（ａ），その静電吸着機構の上面図
を第３図（ｂ）に示す。
静電吸着機構６のウエハー対向面には、ガス室を形成す
るための複数の突起16が分散配置され、さらにその外周
辺には同じ目的でリング状の突起17が設けられている。
また、ガス導入管15は分岐してガス注入孔18が複数箇所
設けられている。
るための複数の突起16が分散配置され、さらにその外周
辺には同じ目的でリング状の突起17が設けられている。
また、ガス導入管15は分岐してガス注入孔18が複数箇所
設けられている。
上記従来の構造は、静電吸着機構６のウエハー対向面に
分散形成された突起16とその周囲に設けられたリング状
の突起17の上にウエハー２を配置することによって、ガ
ス室10を形成する構成になっているが、前記ウエハー２
はこれらの突起16,17を覆う形で配置されることになる
ので、この突起16,17の高さ（背丈）分だけ静電吸着機
構６内に設けられた電極9a,9bとの距離は大きくなる。
ウエハー２と電極9a,9b間お距離が大きいとこれらの間
に働くクーロン力は逆に小さくなるので、ガスによる熱
伝導を良くすべくガス室10内のガスの圧力を高くした場
合に、静電吸着機構６がウエハー２を十分保持できなく
なって、“ガス洩れ現象”や“ウエハー脱落現象”等の
障害が発生する。
分散形成された突起16とその周囲に設けられたリング状
の突起17の上にウエハー２を配置することによって、ガ
ス室10を形成する構成になっているが、前記ウエハー２
はこれらの突起16,17を覆う形で配置されることになる
ので、この突起16,17の高さ（背丈）分だけ静電吸着機
構６内に設けられた電極9a,9bとの距離は大きくなる。
ウエハー２と電極9a,9b間お距離が大きいとこれらの間
に働くクーロン力は逆に小さくなるので、ガスによる熱
伝導を良くすべくガス室10内のガスの圧力を高くした場
合に、静電吸着機構６がウエハー２を十分保持できなく
なって、“ガス洩れ現象”や“ウエハー脱落現象”等の
障害が発生する。
本発明によるウエハー保持機構は、第１図に示すよう
に、静電吸着機構６のウエハー対向面の中央部領域19に
選択的に突起16を設け、この突起16を中心部に位置決め
する形でウエハー２を配置することによって、当該ウエ
ハーをその中央部が張り出した凸板状に変形させ、凸板
状に変形したことのウエハー２と前記静電吸着機構６と
によって微小間隔を維持してなる包囲されたガス室10を
形成させる構造になっている。
に、静電吸着機構６のウエハー対向面の中央部領域19に
選択的に突起16を設け、この突起16を中心部に位置決め
する形でウエハー２を配置することによって、当該ウエ
ハーをその中央部が張り出した凸板状に変形させ、凸板
状に変形したことのウエハー２と前記静電吸着機構６と
によって微小間隔を維持してなる包囲されたガス室10を
形成させる構造になっている。
このウエハー保持機構は、ウエハー２をその中央部が張
り出した凸板状に変形させて保持する構造になっている
ことから、ウエハー２と電極9a,9bとの距離が小さくな
る部分（ウエハー２の外周縁部分がこれに該当する）が
多くなってウエハー２に対する吸着性が向上し、結果的
にガス室10内の冷却用のガスの圧力を高くしても、冷却
用のガスがガス室10から漏洩する現象や、ウエハー２が
静電吸着機構６から脱落する現象が発生しがたくなり、
ウエハー保持機構の動作が著しく安定する。
り出した凸板状に変形させて保持する構造になっている
ことから、ウエハー２と電極9a,9bとの距離が小さくな
る部分（ウエハー２の外周縁部分がこれに該当する）が
多くなってウエハー２に対する吸着性が向上し、結果的
にガス室10内の冷却用のガスの圧力を高くしても、冷却
用のガスがガス室10から漏洩する現象や、ウエハー２が
静電吸着機構６から脱落する現象が発生しがたくなり、
ウエハー保持機構の動作が著しく安定する。
また、吸着力も大きくなり、その結果導入する冷却ガス
圧を大にすることが可能となり、ガスの冷却効果が大き
くなる。ここで、ガス冷却と併用した時に、吸着力が大
きくなることを、第１図（ａ）及び第３図（ａ）を参照
しつつ説明する。静電吸着とガス冷却を併用する際は、
まずウエハー２を静電吸着機構６に吸着させた後、吸着
されたウエハーと静電吸着機構６との間に形成されるガ
ス室10内に冷却ガスを導入し、このガスの分子がウエハ
ーの熱を静電吸着機構６に運ぶように作用することを利
用して、ウエハーと静電吸着機構６との間の熱伝導を向
上させる。
圧を大にすることが可能となり、ガスの冷却効果が大き
くなる。ここで、ガス冷却と併用した時に、吸着力が大
きくなることを、第１図（ａ）及び第３図（ａ）を参照
しつつ説明する。静電吸着とガス冷却を併用する際は、
まずウエハー２を静電吸着機構６に吸着させた後、吸着
されたウエハーと静電吸着機構６との間に形成されるガ
ス室10内に冷却ガスを導入し、このガスの分子がウエハ
ーの熱を静電吸着機構６に運ぶように作用することを利
用して、ウエハーと静電吸着機構６との間の熱伝導を向
上させる。
さて本発明の構成では、第１図（ａ）に示すごとく吸着
前のウエハー2aは平坦な平板状である。そしてこの時ウ
エハー2aの表面側のＡ点と吸着される側のＢ点の圧力は
等しい。従って、この状態のウエハー2aを最初に静電吸
着する際の吸着力は、1/h＋ｄに比例するが、その吸着
力がウエハー2aをたわめて曲げることに足る強さであれ
ば第１図（ａ）のウエハー２のごとく当該ウエハーをそ
の中央部が張り出した凸板状になるように変形させて吸
着させることができる。一旦このように吸着された後
は、ウエハー２の周縁部では、ウエハーと電極との距離
がｄにまで縮まるのは、吸着力は1/dに比例するように
なり、吸着前その力が大きくなる。従って、このように
強い力で吸着されたウエハーと静電吸着機構との間のガ
ス室10に、その後ガスを導入し、ガス室10内のＢ点の圧
力が従来より高くしてもウエハーを確実に保持すること
ができ、その結果より熱伝導を良くすることができ、冷
却効果が向上する。
前のウエハー2aは平坦な平板状である。そしてこの時ウ
エハー2aの表面側のＡ点と吸着される側のＢ点の圧力は
等しい。従って、この状態のウエハー2aを最初に静電吸
着する際の吸着力は、1/h＋ｄに比例するが、その吸着
力がウエハー2aをたわめて曲げることに足る強さであれ
ば第１図（ａ）のウエハー２のごとく当該ウエハーをそ
の中央部が張り出した凸板状になるように変形させて吸
着させることができる。一旦このように吸着された後
は、ウエハー２の周縁部では、ウエハーと電極との距離
がｄにまで縮まるのは、吸着力は1/dに比例するように
なり、吸着前その力が大きくなる。従って、このように
強い力で吸着されたウエハーと静電吸着機構との間のガ
ス室10に、その後ガスを導入し、ガス室10内のＢ点の圧
力が従来より高くしてもウエハーを確実に保持すること
ができ、その結果より熱伝導を良くすることができ、冷
却効果が向上する。
これに対して、従来の静電吸着機構６では、第３図
（ａ）に示すように、ウエハーの形状はその吸着前と吸
着後で何らかわるところがないから、吸着力も1/h＋ｄ
に比例する弱い力のままである。従って、ウエハーと静
電吸着機構との間のガス室10内の圧力が高くなると、ウ
エハーを保持するのが困難になり、“ガス洩れ現象”や
“ウエハー脱落現象”等の障害が発生すやすくなるの
で、ガス室10内の圧力が高くして冷却効果を向上させる
のに限界がある。
（ａ）に示すように、ウエハーの形状はその吸着前と吸
着後で何らかわるところがないから、吸着力も1/h＋ｄ
に比例する弱い力のままである。従って、ウエハーと静
電吸着機構との間のガス室10内の圧力が高くなると、ウ
エハーを保持するのが困難になり、“ガス洩れ現象”や
“ウエハー脱落現象”等の障害が発生すやすくなるの
で、ガス室10内の圧力が高くして冷却効果を向上させる
のに限界がある。
本発明による一実施例を図面により詳細説明する。第１
図（ａ），（ｂ）は静電吸着機構にウエハーを吸着せる
状態の断面図（ａ）と静電吸着機構の上面図（ｂ）を示
す。
図（ａ），（ｂ）は静電吸着機構にウエハーを吸着せる
状態の断面図（ａ）と静電吸着機構の上面図（ｂ）を示
す。
従来の技術の項において用いた符号と同一のものは説明
を省略する。
を省略する。
第１図では静電吸着機構のウエハーに対向する面上の周
縁部に第３図のごときリング状の突起17は設けず、突起
16もウエハーに対向する面の中央部領域19に選択的に形
成されている。
縁部に第３図のごときリング状の突起17は設けず、突起
16もウエハーに対向する面の中央部領域19に選択的に形
成されている。
第１図（ｂ）では突起16を４本形成せる図面を示してい
るが、突起の数はこれに制約されない。突起は高さ10〜
10μｍの微小寸法より選ばれる。
るが、突起の数はこれに制約されない。突起は高さ10〜
10μｍの微小寸法より選ばれる。
静電吸着機構の電極9a，9bには電源20が接続され、約1.
5KVの電圧が印加される。
5KVの電圧が印加される。
導入されるHeガスの圧力は従来の構造では2Torr以上で
吸着不能の問題が発生したが、第１図構造では5Torrの
圧力でも安定して吸着可能であり、熱伝導特性も改善さ
れた。
吸着不能の問題が発生したが、第１図構造では5Torrの
圧力でも安定して吸着可能であり、熱伝導特性も改善さ
れた。
本発明のウエハー保持機構を使用して、一例としてCHF3
＋CF4ガスを用い、PSG膜をRFパワー3W/cm2でRIE方によ
るエッチングを行った。
＋CF4ガスを用い、PSG膜をRFパワー3W/cm2でRIE方によ
るエッチングを行った。
その結果、従来の構造では1Torr Heガス圧にてエッチン
グ・レートは最大7000Å/min、分布±６％であったが、
本発明の構造では、5TorrのHeガス圧が使用可能でエッ
チング・レートも最大9500Å/min、分布±３％と優れた
結果を得ている。
グ・レートは最大7000Å/min、分布±６％であったが、
本発明の構造では、5TorrのHeガス圧が使用可能でエッ
チング・レートも最大9500Å/min、分布±３％と優れた
結果を得ている。
以上に説明せるごとく、本発明のウエハー保持機構を使
用することにより静電吸着機構の吸着力は著しく改善さ
れ、冷却ガス圧を大とすることが可能となり冷却効率も
改善される。
用することにより静電吸着機構の吸着力は著しく改善さ
れ、冷却ガス圧を大とすることが可能となり冷却効率も
改善される。
第１図（ａ），（ｂ）は本発明のウエハー保持機構の構
造を説明する図、 第２図は従来のマグネトロン・スパッタ装置を説明する
断面図、 第３図（ａ），（ｂ）は従来のウエハー保持機構の構造
を説明する図、 を示す。 図面において、 １は真空容器、２はウエハー、３はターゲット、４はマ
グネット、５は陽極、６は静電吸着機構、７はヒートシ
ンク、８はステージ、９は静電吸着機構の電極、10はガ
ス室、11は排気孔、12はガス導入孔、13は冷却水の流入
管、14は冷却水の排出管、15はガス導入管、16は突起、
17はリング状突起、18はガス注入孔、19は中央部領域、
20は電源、 をそれぞれ示す。
造を説明する図、 第２図は従来のマグネトロン・スパッタ装置を説明する
断面図、 第３図（ａ），（ｂ）は従来のウエハー保持機構の構造
を説明する図、 を示す。 図面において、 １は真空容器、２はウエハー、３はターゲット、４はマ
グネット、５は陽極、６は静電吸着機構、７はヒートシ
ンク、８はステージ、９は静電吸着機構の電極、10はガ
ス室、11は排気孔、12はガス導入孔、13は冷却水の流入
管、14は冷却水の排出管、15はガス導入管、16は突起、
17はリング状突起、18はガス注入孔、19は中央部領域、
20は電源、 をそれぞれ示す。
Claims (1)
- 【請求項１】減圧雰囲気に処理すべき一主面を曝すよう
にしてウエハーを保持する静電吸着機構と該吸着保持さ
れたウエハーの他の面に接触させるべきガスを供給する
ガス供給口とを備えたウエハー保持機構であって、 静電吸着機構６のウエハー対向面の中央部領域に選択的
に突起16を設け、該突起16と保持すべきウエハー２の中
央部とが対向するように配置して該ウエハー２を静電吸
着機構６に吸着保持させることにより、該ウエハー２を
前記一主面側に張り出した凸状形状をなすように変形さ
せ、 該凸状に変形したウエハー２と静電吸着機構６とによっ
て間隔を維持して包囲されてなり前記ガス供給口に連通
するガス室10が形成されるように構成されてなることを
特徴とするウエハー保持機構。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3682386A JPH0727959B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | ウエハ−保持機構 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3682386A JPH0727959B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | ウエハ−保持機構 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62208647A JPS62208647A (ja) | 1987-09-12 |
| JPH0727959B2 true JPH0727959B2 (ja) | 1995-03-29 |
Family
ID=12480474
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3682386A Expired - Lifetime JPH0727959B2 (ja) | 1986-02-20 | 1986-02-20 | ウエハ−保持機構 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0727959B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2613296B2 (ja) * | 1989-09-20 | 1997-05-21 | 株式会社日立製作所 | 真空処理方法及び装置 |
| JPH0446547U (ja) * | 1990-08-22 | 1992-04-21 | ||
| TW277139B (ja) * | 1993-09-16 | 1996-06-01 | Hitachi Seisakusyo Kk | |
| JP2793499B2 (ja) * | 1994-03-31 | 1998-09-03 | 日本碍子株式会社 | 被保持体の保持構造 |
| EP0947884B1 (en) * | 1998-03-31 | 2004-03-10 | ASML Netherlands B.V. | Lithographic projection apparatus with substrate holder |
| CN102349145B (zh) * | 2009-01-11 | 2015-05-27 | 应用材料公司 | 用于传送基板的静电末端执行器设备、系统和方法 |
-
1986
- 1986-02-20 JP JP3682386A patent/JPH0727959B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62208647A (ja) | 1987-09-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US4968374A (en) | Plasma etching apparatus with dielectrically isolated electrodes | |
| JP4079992B2 (ja) | 導電性被処理体を載置部材に締め付けるための装置及び静電クランピング方法 | |
| US5403459A (en) | Cleaning of a PVD chamber containing a collimator | |
| JP2680338B2 (ja) | 静電チャック装置 | |
| JPH05166757A (ja) | 被処理体の温調装置 | |
| KR20010042592A (ko) | 웨이퍼 미립자 오염 정도가 낮은 정전 웨이퍼 클램프 | |
| JP2000502837A (ja) | 基板クランプ用リップシール付き静電クランプ | |
| JPH0718438A (ja) | 静電チャック装置 | |
| TW201001530A (en) | Electrode structure and substrate processing apparatus | |
| TW200525682A (en) | Step edge insert ring for process chamber | |
| US5284539A (en) | Method of making segmented pyrolytic graphite sputtering targets | |
| JP2767282B2 (ja) | 基板保持装置 | |
| JPH0727959B2 (ja) | ウエハ−保持機構 | |
| JPH08191059A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH0752749B2 (ja) | ウエハ−保持機構 | |
| JP2000252261A (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH01200625A (ja) | 半導体ウェーハ処理装置 | |
| JPH0618182B2 (ja) | ドライエッチング装置 | |
| JP4602528B2 (ja) | プラズマ処理装置 | |
| JPH05226462A (ja) | 静電チャック | |
| JPH08319588A (ja) | プラズマエッチング装置 | |
| JPH0360916B2 (ja) | ||
| JP4039645B2 (ja) | 真空処理装置 | |
| JP2574838B2 (ja) | Ａｌのスパッタエッチング装置 | |
| JPH03255625A (ja) | 半導体製造装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |