JPH10107134A - Electrostatic suction device - Google Patents

Electrostatic suction device

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JPH10107134A
JPH10107134A JP28033096A JP28033096A JPH10107134A JP H10107134 A JPH10107134 A JP H10107134A JP 28033096 A JP28033096 A JP 28033096A JP 28033096 A JP28033096 A JP 28033096A JP H10107134 A JPH10107134 A JP H10107134A
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JP
Japan
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sample
wafer
processed
temperature distribution
heat exchange
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Pending
Application number
JP28033096A
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Japanese (ja)
Inventor
Yukiyoshi Ishimoto
幸由 石本
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Ricoh Co Ltd
Original Assignee
Ricoh Co Ltd
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Publication date
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  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To realize temperature distribution necessary for keeping plane uniformity of a sample to be processed. SOLUTION: A control part 9 allows a wafer to be sucked electrostatically to an electrostatic suction table and supplies a helium gas to cooling discs 3a, 3b and 3c from a helium gas supply part 8 through a gas supply pipe 14. The control part 9 activates driving motors 6a, 6b and 6c for elevation according to the temperature distribution data of wafer measured by a temperature sensor 10 and the position data from an encoder 7, so as to control the position and area of the cooling discs 3a, 3b and 3c which are brought into contact with the rear surface of the wafer. Thus, the wafer can be controlled at desired temperature distribution.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、静電吸着装置に関
し、詳細には、半導体基板等の被処理試料を処理台上に
静電吸着させて処理を行う静電吸着装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic attraction device, and more particularly, to an electrostatic attraction device for performing a process by electrostatically attracting a sample such as a semiconductor substrate onto a processing table.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、試料に対して一定の処理を行
う際に、その試料を静電力を利用して吸着固定するため
の静電吸着装置として静電チャック(Electrostatic Ch
uck )などが用いられていた。この静電チャックは、試
料台上に静電層が設けられ、その試料台と被処理試料
(例えば、ウエハ)との間に電圧を印加し、両者の間に
発生するクーロン力によってウエハを吸着する機構であ
る。このような静電チャックは、ウエハの保持及び温度
制御を行うための試料台や搬送系等に用いられている。
2. Description of the Related Art Conventionally, an electrostatic chuck (Electrostatic Chuck) has been used as an electrostatic chucking device for holding a sample by electrostatic force when performing a predetermined process on the sample.
uck) was used. In this electrostatic chuck, an electrostatic layer is provided on a sample stage, a voltage is applied between the sample stage and a sample to be processed (eg, a wafer), and the wafer is attracted by Coulomb force generated between the two. It is a mechanism to do. Such an electrostatic chuck is used for a sample table, a transfer system, and the like for holding a wafer and controlling a temperature.

【0003】また、例えば、半導体製造装置などでは、
ウエハ上に高密度の集積回路を形成する回路パターンの
製造工程において、ドライエッチング処理あるいはCV
D(Cemical Vapor Deposition system )処理等が行わ
れるが、その際に上述の静電チャックによってウエハを
試料台上に固定して行っていた。このようなドライエッ
チング処理におけるエッチレートやCVD処理によるデ
ポレートは、少なくとも1枚のウエハ面内において均一
であることが望ましいが、処理条件が変化することによ
り面内均一性を保つことが非常に難しかった。
[0003] For example, in a semiconductor manufacturing apparatus or the like,
In the process of manufacturing a circuit pattern for forming a high-density integrated circuit on a wafer, dry etching or CV
D (Chemical Vapor Deposition system) processing or the like is performed. At this time, the wafer is fixed on the sample table by the above-mentioned electrostatic chuck. It is desirable that the etch rate in such a dry etching process and the deposition rate by the CVD process are uniform over at least one wafer surface, but it is very difficult to maintain in-plane uniformity due to changes in processing conditions. Was.

【0004】そこで、従来の静電吸着装置では、ウエハ
を吸着して固定するとともに、ウエハ温度を制御するた
めの熱授受手段をウエハの載置面に配置したものが提案
されている(実開平3−73453号公報参照)。
In view of the above, a conventional electrostatic attraction device has been proposed in which a wafer is attracted and fixed, and a heat transfer means for controlling the temperature of the wafer is arranged on a wafer mounting surface (actual flat plate). 3-73453).

【0005】また、従来の静電吸着装置では、上述した
エッチレートやデポレートのウエハ面内の均一性を得る
ために、電極間隔やガスの設定圧力等を変えることによ
り制御を行っていた。
Further, in the conventional electrostatic attraction device, in order to obtain the above-mentioned uniformity of the etching rate and the deposition rate in the wafer surface, the control is performed by changing the electrode interval, the set pressure of the gas, and the like.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の静電吸着装置にあっては、ウエハを静電吸着
用電極で静電吸着させるとともに、ウエハの載置面上に
配置された熱授受手段としてのヘリウムガス供給装置に
よりウエハの面内温度を均一化するように冷却していた
が、試料台の中央部にはウエハを持ち上げるウエハリフ
トピンが配置されているため、他の部分と比べると冷却
効率が悪く、ウエハの面内温度が不均一化し易いことか
ら、エッチレートやデポレートを均一化することが難し
いという問題があった。
However, in such a conventional electrostatic attraction device, the wafer is electrostatically attracted by the electrostatic attraction electrode, and the heat is placed on the wafer mounting surface. The wafer was cooled by a helium gas supply device as a transfer means so as to equalize the in-plane temperature of the wafer. However, since the wafer lift pins for lifting the wafer are arranged at the center of the sample table, the wafer is compared with other parts. In addition, the cooling efficiency is poor, and the in-plane temperature of the wafer is likely to be non-uniform, so that there is a problem that it is difficult to make the etch rate or the deposit uniform.

【0007】また、例えば、プラズマエッチングやプラ
ズマCVDの場合は、プラズマ密度集中によってウエハ
の中央部のみエッチレートやデポレートが早くなり、面
内均一性が悪化したり、レジストが焦げたりする問題が
あった。
For example, in the case of plasma etching or plasma CVD, the concentration of plasma density increases the etch rate and deposition rate only in the central portion of the wafer, deteriorating in-plane uniformity and burning the resist. Was.

【0008】この場合、上述したウエハ面内の不均一な
温度分布状況やプラズマ密度集中の度合いなどが予め分
かっていれば、それらの状況に応じてウエハ面内におけ
るエッチレートやデポレートが均一化するような電極間
隔としたり、ガス圧力を所定の圧力に設定しておけばよ
い。しかし、処理内容や処理条件に応じて均一化の条件
が異なってくることから、ウエハ面内におけるエッチレ
ートやデポレート等を常に均一化することは非常に困難
であった。
In this case, if the above-described non-uniform temperature distribution in the wafer surface and the degree of plasma density concentration are known in advance, the etch rate and the deposition rate in the wafer surface are made uniform according to these conditions. The electrode spacing may be set as described above, or the gas pressure may be set to a predetermined pressure. However, since uniforming conditions vary depending on processing contents and processing conditions, it has been extremely difficult to always uniform the etching rate, the deposition rate, and the like in the wafer surface.

【0009】そこで、請求項1記載の発明は、被処理試
料に対する処理内容や処理条件が変化しても、被処理試
料の面内均一性を保持するのに必要な温度分布状況を実
現するため、被処理試料に当接される分割された熱交換
部を熱交換部駆動手段で駆動することにより、被処理試
料を所望の温度分布とすることが可能となり、被処理試
料の面内均一性を得ることができる静電吸着装置を提供
することを目的としている。
Therefore, the present invention is intended to realize a temperature distribution state necessary to maintain the in-plane uniformity of a sample to be processed even when the processing content and processing conditions for the sample to be processed change. By driving the divided heat exchanging section contacting the sample to be processed by the heat exchanging section driving means, the sample to be processed can have a desired temperature distribution, and the in-plane uniformity of the sample to be processed can be improved. It is an object of the present invention to provide an electrostatic attraction device that can obtain the following.

【0010】請求項2記載の発明は、試料温度計測手段
により被処理試料の複数点の温度を計測し、その計測さ
れた温度分布に応じて制御手段が熱交換部駆動手段を駆
動することにより、被処理試料を所望の温度分布とする
ことが可能な静電吸着装置を提供することを目的として
いる。
According to a second aspect of the present invention, the temperature of a plurality of points on the sample to be processed is measured by the sample temperature measuring means, and the control means drives the heat exchange section driving means in accordance with the measured temperature distribution. It is another object of the present invention to provide an electrostatic attraction device capable of providing a target sample with a desired temperature distribution.

【0011】請求項3記載の発明は、位置計測手段によ
り各分割領域毎の熱交換部の垂直方向位置が計測され、
その計測された各熱交換部の垂直方向位置に基づいて熱
交換部駆動手段を駆動することにより、同心状の多重領
域に分割された熱交換部を被処理試料に対して所望の位
置と面積で当接させて、被処理試料を所望の温度分布と
することが可能な静電吸着装置を提供することを目的と
している。
According to a third aspect of the present invention, the vertical position of the heat exchange unit for each divided area is measured by the position measuring means.
By driving the heat exchanging unit driving means based on the measured vertical position of each heat exchanging unit, the heat exchanging unit divided into concentric multiple regions can have a desired position and area with respect to the sample to be processed. It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck capable of causing a sample to be processed to have a desired temperature distribution by being brought into contact with each other.

【0012】請求項4記載の発明は、被処理試料として
の半導体基板を真空容器内に配設してドライエッチング
処理やCVD処理等を行う際に、該半導体基板を静電吸
着させて固定するとともに、その温度分布を制御するこ
とにより、半導体基板における面内均一性を得ることが
可能な静電吸着装置を提供することを目的としている。
According to a fourth aspect of the present invention, when a semiconductor substrate as a sample to be processed is disposed in a vacuum vessel and dry etching or CVD is performed, the semiconductor substrate is electrostatically adsorbed and fixed. It is another object of the present invention to provide an electrostatic chuck capable of obtaining in-plane uniformity of a semiconductor substrate by controlling the temperature distribution.

【0013】[0013]

【課題を解決するための手段】請求項1記載の発明の静
電吸着装置は、被処理試料を試料台上に載置して静電力
により吸着する静電吸着手段と、前記試料台上に静電吸
着された被処理試料に対して温度制御を行う温度制御手
段と、を備えた静電吸着装置において、前記試料台が前
記被処理試料の吸着位置を中心に同心状の多重領域に分
割され、各分割領域毎に前記被処理試料に対して熱交換
を行って温度を制御する前記温度制御手段の熱交換部が
設けられ、前記各分割領域毎の熱交換部を前記被処理試
料の載置面に対して垂直方向にそれぞれ別個に駆動させ
る熱交換部駆動手段を備えることにより、上記目的を達
成している。
According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrostatic attraction device for mounting a sample to be processed on a sample table and adsorbing the sample by electrostatic force, and A temperature controller for performing temperature control on the sample to be electrostatically adsorbed, wherein the sample stage is divided into multiple concentric regions around the adsorption position of the sample to be processed. A heat exchange section of the temperature control means for controlling the temperature by performing heat exchange on the sample to be processed for each of the divided areas is provided, and a heat exchange section for each of the divided areas is provided for the sample to be processed. The object is achieved by providing a heat exchange unit driving unit that is driven separately in the direction perpendicular to the mounting surface.

【0014】ここで、被処理試料としては、例えば、半
導体装置に用いられるシリコン基板等のウエハがある。
もちろん、被処理試料は、このウエハ以外にもクーロン
力の作用によって静電吸着が可能であり、かつ、温度制
御をしながら一定の処理がなされるものであれば材質、
形状等に制限されない。
Here, as the sample to be processed, for example, there is a wafer such as a silicon substrate used for a semiconductor device.
Of course, the sample to be processed can be made of any material other than the wafer, as long as it can be electrostatically attracted by the action of Coulomb force and is subjected to a constant process while controlling the temperature.
It is not limited to the shape and the like.

【0015】同心状の多重領域とは、所定の中心位置か
ら環状に拡がる複数の領域を意味しており、ここでは被
処理試料を載置する試料台が各環状領域毎に分割されて
いる。この環状領域の形状は、特に限定されず、円形、
楕円形、矩形あるいは三角形等が考えられる。例えば、
被処理試料と相似形であっても良いが、中心位置からの
熱伝導が等速度で放射状に伝わることを考慮すると被処
理試料の形状に関係なく円形の環状に形成されるのが望
ましい。
The concentric multiplex area means a plurality of areas extending in a ring from a predetermined center position. Here, a sample table on which a sample to be processed is placed is divided for each ring area. The shape of the annular region is not particularly limited, and may be a circle,
Oval, rectangular or triangular shapes are possible. For example,
The shape may be similar to the sample to be processed, but in consideration of the fact that heat conduction from the center position is radially transmitted at a constant speed, it is preferable that the sample is formed in a circular ring regardless of the shape of the sample to be processed.

【0016】熱交換部は、被処理試料と接触して熱交換
を行うことにより温度制御がなされるものであって、例
えば、試料台の被処理試料の載置面付近にヘリウムガス
(He)を流すパイプが埋設され、常時ヘリウムガスを
循環させながらヘリウム冷却が行われる。ここでは熱交
換部は、分割された多重領域毎に設けられている。
The heat exchanging section controls the temperature by performing heat exchange by contacting with the sample to be processed. For example, helium gas (He) is provided near the surface of the sample stage on which the sample to be processed is placed. Helium cooling is performed while constantly circulating helium gas. Here, the heat exchange unit is provided for each of the divided multiple regions.

【0017】熱交換部駆動手段は、上述したように多重
領域に分割され熱交換部が設けられた各試料台を載置面
に対して垂直方向に別個に駆動するものである。例え
ば、DCサーボモータなどで構成されている場合は、一
定の目標値が与えられるとその目標値に基づいて個々の
多重領域を所定量だけ垂直方向に駆動させ、目標位置に
収束するように制御される。
The heat exchange section driving means separately drives each sample stage divided into multiple regions and provided with the heat exchange section as described above in a direction perpendicular to the mounting surface. For example, in the case of a DC servo motor, when a given target value is given, each multiplex area is driven in a vertical direction by a predetermined amount based on the given target value, and controlled so as to converge on the target position. Is done.

【0018】上記構成によれば、被処理試料を載置する
試料台が同心状の多重領域に分割され、各分割領域毎に
配置された熱交換部が熱交換部駆動手段により被処理試
料の載置面に対して垂直方向に個別に駆動され、被処理
試料の温度分布状況を適宜変更することができる。その
結果、被処理試料の処理内容や処理条件が変わったとし
ても被処理試料の温度分布をそれらの条件に応じて変え
ることにより、被処理試料における面内均一性を得るこ
とができる。
According to the above configuration, the sample stage on which the sample to be processed is placed is divided into concentric multiple regions, and the heat exchange units arranged for each of the divided regions are heated by the heat exchange unit driving means. It is individually driven in the direction perpendicular to the mounting surface, and the temperature distribution of the sample to be processed can be changed as appropriate. As a result, even if the processing content and processing conditions of the sample to be processed change, the in-plane uniformity of the sample to be processed can be obtained by changing the temperature distribution of the sample to be processed according to those conditions.

【0019】この場合において、例えば、請求項2に記
載するように、前記静電吸着装置は、前記被処理試料の
温度分布を計測する温度分布計測手段と、前記温度分布
計測手段で計測された温度分布状況に応じて前記熱交換
部駆動手段を駆動して、前記分割領域毎の熱交換部が前
記被処理試料に当接する位置と面積とを変えて、前記被
処理試料の温度分布を制御する制御手段と、をさらに備
えていてもよい。
In this case, for example, as described in claim 2, the electrostatic adsorption device measures the temperature distribution by the temperature distribution measuring means for measuring the temperature distribution of the sample to be processed and the temperature distribution measuring means. Controlling the temperature distribution of the sample to be processed by driving the heat exchanging unit driving means in accordance with the temperature distribution state and changing the position and area where the heat exchange unit for each of the divided regions abuts on the sample to be processed. Control means for performing the operation.

【0020】ここで、温度分布計測手段は、試料台上に
載置される被処理試料の各点と接触して各部の温度を計
測する接触式の温度センサを用いてもよいが、赤外線を
利用して被処理試料を撮像することにより温度分布状況
を画像表示するサーモグラフィ技術を用いて、被処理試
料の温度分布状況を非接触で計測するようにしてもよ
い。
Here, the temperature distribution measuring means may use a contact-type temperature sensor for measuring the temperature of each part by contacting each point of the sample to be processed placed on the sample stage. The temperature distribution state of the sample to be processed may be measured in a non-contact manner by using a thermography technique for displaying an image of the temperature distribution by imaging the sample to be processed.

【0021】制御手段は、温度分布計測手段で計測され
た温度分布状況に基づいて熱交換部駆動手段を駆動させ
て、分割領域毎の熱交換部が被処理試料に当接する位置
と面積とを変えることにより、被処理試料を所望の温度
分布となるように制御するものである。例えば、制御手
段は、CPU(Central Processing Unit )やROM
(Read Only Memory)、RAM(Random Access Memor
y)等で構成されており、ドライエッチング処理やCV
D処理等の処理内容と、処理条件に応じて被処理試料と
してのウエハ面内のエッチングレートやデポレートを均
一化するための温度分布となるように熱交換部駆動手段
を制御する。ウエハの中心付近の温度が高い場合は、中
心付近の熱交換部(分割された試料台)を上昇させてウ
エハの裏面側に当接させることにより冷却効率を高め
る。また、ウエハの外周付近の温度が低い場合は、外周
付近の熱交換部を下降させてウエハの裏面から離反させ
ることにより、冷却を中止するようにする。
The control means drives the heat exchanging section driving means based on the temperature distribution state measured by the temperature distribution measuring means, and determines the position and area of the heat exchange section for each divided area in contact with the sample to be processed. By changing the temperature, the sample to be processed is controlled to have a desired temperature distribution. For example, the control means may be a CPU (Central Processing Unit) or a ROM
(Read Only Memory), RAM (Random Access Memor)
y) etc., and dry etching and CV
The heat exchange unit driving means is controlled so as to have a temperature distribution for equalizing an etching rate and a deposition rate in a wafer surface as a sample to be processed according to processing contents such as the D processing and processing conditions. When the temperature near the center of the wafer is high, the cooling efficiency is increased by raising the heat exchange section (divided sample stage) near the center and bringing it into contact with the back side of the wafer. When the temperature near the outer periphery of the wafer is low, the cooling is stopped by lowering the heat exchange unit near the outer periphery to separate from the back surface of the wafer.

【0022】上記構成によれば、温度分布計測手段によ
り被処理試料の温度分布が計測され、その計測された温
度分布状況に基づいて制御手段により熱交換部駆動手段
を駆動することができる。その結果、被処理試料の温度
分布状況をフィードバックしながら制御を行うため、所
望の温度分布となるように正確に温度制御をすることが
でき、被処理試料の処理結果における面内均一性を得る
ことができる。
According to the above configuration, the temperature distribution of the sample to be processed is measured by the temperature distribution measuring means, and the heat exchange section driving means can be driven by the control means based on the measured temperature distribution state. As a result, since the control is performed while feeding back the temperature distribution state of the sample to be processed, the temperature can be accurately controlled so as to have a desired temperature distribution, and in-plane uniformity in the processing result of the sample to be processed is obtained. be able to.

【0023】また、例えば、請求項3に記載するよう
に、前記静電吸着装置は、前記熱交換部の前記各分割領
域毎の垂直方向位置を計測する位置計測手段を、さらに
備え、前記位置計測手段により計測された前記各熱交換
部の垂直方向位置に基づいて前記熱交換部駆動手段を駆
動するものであってもよい。
Further, for example, as set forth in claim 3, the electrostatic suction device further includes a position measuring means for measuring a vertical position of each of the divided areas of the heat exchange section, The heat exchange unit driving unit may be driven based on the vertical position of each of the heat exchange units measured by the measurement unit.

【0024】ここで、位置計測手段は、各分割領域毎に
設けられた熱交換部の垂直方向位置を計測するものであ
って、例えば、光電センサなどを用いて試料台の各分割
領域毎の垂直方向位置を計測したり、また、熱交換部駆
動手段の駆動量を計測するエンコーダを用いて基準位置
からの相対位置を計測をするようにしてもよい。
Here, the position measuring means measures the vertical position of the heat exchange section provided for each of the divided areas. For example, the position measuring means uses a photoelectric sensor or the like for each of the divided areas of the sample table. The position in the vertical direction may be measured, or the position relative to the reference position may be measured using an encoder that measures the amount of drive of the heat exchange section drive means.

【0025】上記構成によれば、位置計測手段により各
分割領域毎の熱交換部の垂直方向位置が計測され、その
計測された各熱交換部の垂直方向位置に基づいて熱交換
部駆動手段を駆動することができる。その結果、同心状
の多重領域に分割された熱交換部は、被処理試料に対し
て所望の位置と面積とで正確に当接され、被処理試料の
温度分布を正確に制御することができる。
According to the above configuration, the vertical position of the heat exchange section for each divided area is measured by the position measurement section, and the heat exchange section drive section is operated based on the measured vertical position of each heat exchange section. Can be driven. As a result, the heat exchange section divided into concentric multiple regions is accurately brought into contact with the sample to be processed at a desired position and area, and the temperature distribution of the sample to be processed can be accurately controlled. .

【0026】さらに、例えば、請求項4に記載するよう
に、前記静電吸着装置は、前記被処理試料としての半導
体基板を真空容器内に配設し、該半導体基板をドライエ
ッチング処理及びCVD処理を行う際に静電吸着させて
固定するものであってもよい。
Further, for example, as set forth in claim 4, in the electrostatic chuck, a semiconductor substrate as the sample to be processed is disposed in a vacuum vessel, and the semiconductor substrate is subjected to dry etching and CVD. May be fixed by electrostatic attraction when performing the above.

【0027】上記構成によれば、被処理試料として半導
体基板を用いて真空容器内に配設し、ドライエッチング
処理やCVD処理等を行う際に半導体基板を静電吸着さ
せるものであるが、処理中の半導体基板を所望の温度分
布に制御できることから、半導体基板におけるエッチン
グレートやデポレートの面内均一性を得ることができ
る。
According to the above structure, a semiconductor substrate is disposed in a vacuum vessel as a sample to be processed, and the semiconductor substrate is electrostatically attracted when performing a dry etching process, a CVD process, or the like. Since the semiconductor substrate inside can be controlled to have a desired temperature distribution, in-plane uniformity of the etching rate and the deposition rate of the semiconductor substrate can be obtained.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the embodiments described below are preferred embodiments of the present invention, and therefore, various technically preferable limitations are added. However, the scope of the present invention is not limited to the following description. The embodiments are not limited to these embodiments unless otherwise specified.

【0029】図1〜図3は、本発明の静電吸着装置の一
実施の形態を適用した静電チャックを示す図である。
FIGS. 1 to 3 show an electrostatic chuck to which an embodiment of the electrostatic chuck of the present invention is applied.

【0030】図1は、本実施の形態に係る静電チャック
1の静電吸着台2の平面構成図であり、図2は、図1の
静電吸着台2のA−A線断面とこれに付随する静電チャ
ック1のその他の構成断面を示す図である。図1及び図
2において、静電チャック1は、静電吸着台2、冷却盤
3a,3b,3c、ウエハリフトピン4、下部電極5、
昇降用駆動モータ6a,6b,6c、エンコーダ7、ヘ
リウムガス供給部8、制御部9、温度センサ10、直流
電源11、コンデンサ12、高周波電源13、ガス供給
パイプ14などで構成されている。
FIG. 1 is a plan view of the electrostatic chuck table 2 of the electrostatic chuck 1 according to the present embodiment. FIG. 2 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck table 2 taken along line AA of FIG. FIG. 4 is a view showing another configuration cross section of the electrostatic chuck 1 accompanying the following. 1 and 2, an electrostatic chuck 1 includes an electrostatic chuck 2, a cooling board 3a, 3b, 3c, a wafer lift pin 4, a lower electrode 5,
It comprises a lifting drive motor 6a, 6b, 6c, an encoder 7, a helium gas supply unit 8, a control unit 9, a temperature sensor 10, a DC power supply 11, a capacitor 12, a high frequency power supply 13, a gas supply pipe 14, and the like.

【0031】静電吸着台2は、図示省略したウエハを載
置する載置面上(静電吸着台2の上面)に誘電層(吸着
用電極)が設けられ、この静電吸着台2とウエハとの間
に所定の電圧を印加することにより、その両者間にクー
ロン力を発生させ、被処理試料としてのウエハを載置す
る載置面上に吸着固定する静電吸着手段である。図2中
の静電吸着台2は、後述する冷却盤3a,3b,3cと
図上で交錯するため、ここでは一点鎖線の透明線で図示
してある。
The electrostatic chuck 2 has a dielectric layer (electrodes for suction) provided on a mounting surface (not shown) on which a wafer is mounted (the upper surface of the electrostatic chuck 2). This is an electrostatic attraction means for applying a predetermined voltage between the wafer and the wafer to generate a Coulomb force between the two and attracting and fixing the wafer on a mounting surface on which a wafer as a sample to be processed is mounted. Since the electrostatic chuck table 2 in FIG. 2 intersects cooling plates 3a, 3b, 3c, which will be described later, in the figure, it is shown here by a dashed line transparent line.

【0032】冷却盤3a,3b,3cは、ここでは上述
した静電吸着台2に形成された同心円状の多重の貫通孔
の形状に合わせて、重力方向(図2の紙面上下方向)に
摺動可能なように分割配置された温度制御手段としての
熱交換部である。この熱交換部は、後述するヘリウムガ
ス供給部8から供給されるヘリウムガス(He)をガス
供給パイプ14を介してウエハ裏面側と当接する当接面
近くに配設された不図示の冷却用パイプに導びかれ、こ
れを循環させることにより、ウエハと冷却盤3a,3
b,3cの当接面で熱交換される。冷却盤3a,3b,
3cの構造は、図1に示されるように、ウエハの載置面
に対して垂直方向から見ると、同心円からなる多重の環
状領域で構成されており、ここではその環状領域がさら
に90°毎に4分割されている。そして、同一径の環状
領域(3a,3b,3c)は、これを1単位として、後
述する昇降用駆動モータ6a,6b,6cにより重力方
向に個別に駆動可能なように構成されている(図2中の
上下方向矢印参照)。
The cooling plates 3a, 3b, 3c are slid in the direction of gravity (vertical direction in FIG. 2) according to the shape of the concentric multiple through-holes formed in the electrostatic chuck table 2 described above. It is a heat exchange section as a temperature control means which is divided so as to be movable. The heat exchanging section is provided with a helium gas (He) supplied from a helium gas supply section 8 to be described later through a gas supply pipe 14 for cooling (not shown) disposed near a contact surface that comes into contact with the wafer back side. By being guided by a pipe and circulating the same, the wafer and the cooling boards 3a, 3
Heat is exchanged at the contact surfaces b and 3c. Cooling boards 3a, 3b,
As shown in FIG. 1, the structure of 3c is composed of multiple concentric circular regions when viewed in a direction perpendicular to the wafer mounting surface. Is divided into four. The annular regions (3a, 3b, 3c) having the same diameter are configured so that they can be individually driven in the direction of gravity by lifting drive motors 6a, 6b, 6c, which will be described later, as one unit. 2).

【0033】ウエハリフトピン4は、静電吸着台2の中
央部に設けられ、ウエハを支持して上下動可能な4本の
ピンで構成されている。このウエハリフトピン4は、ウ
エハを搬送するウエハローダ等によりウエハを静電吸着
台2上へ載置したり、静電吸着台2から他の場所へ移動
させる際に、ウエハを持ち上げることで受け渡しを容易
にするものである。
The wafer lift pins 4 are provided at the center of the electrostatic chuck 2, and are composed of four pins that support the wafer and can move up and down. When the wafer lift pins 4 place the wafer on the electrostatic chucking table 2 by a wafer loader or the like that transports the wafer or move the wafer from the electrostatic chucking table 2 to another place, the wafer lift pins 4 lift the wafer to facilitate delivery. It is to be.

【0034】下部電極5は、後述する高周波電源13か
ら供給される高周波電圧を印加することによって、プラ
ズマエッチングやプラズマCVD等のウエハ処理を行う
ものである。
The lower electrode 5 performs wafer processing such as plasma etching and plasma CVD by applying a high-frequency voltage supplied from a high-frequency power supply 13 described later.

【0035】昇降用駆動モータ6a,6b,6cは、同
心円からなる多重の環状領域で構成された複数の冷却盤
3a,3b,3cを個別に上下動させる熱交換部駆動手
段である。ここでは、DCサーボモータが用いられてお
り、所定の目標値が与えられると、その目標値に応じた
位置に収束するように駆動制御される。
The lifting drive motors 6a, 6b, 6c are heat exchange section drive means for individually moving up and down a plurality of cooling boards 3a, 3b, 3c formed of concentric multiple annular regions. Here, a DC servomotor is used, and when a predetermined target value is given, drive control is performed so as to converge to a position corresponding to the target value.

【0036】エンコーダ7は、上述した昇降用駆動モー
タ6a,6b,6cであるDCサーボモータの駆動量を
計測することによって、冷却盤3a,3b,3cの熱交
換部の位置を計測する位置計測手段である。例えば、各
冷却盤を所定の基準位置に配置した状態で、エンコーダ
の値をリセットし、その基準位置からの駆動量をエンコ
ーダ7で計測することにより、各冷却盤3a,3b,3
cにおける垂直方向の相対位置を把握することができ
る。
The encoder 7 measures the position of the heat exchanging section of the cooling boards 3a, 3b, 3c by measuring the amount of drive of the DC servo motors, which are the above-described elevation drive motors 6a, 6b, 6c. Means. For example, in a state where each cooling board is arranged at a predetermined reference position, the value of the encoder is reset, and the amount of driving from the reference position is measured by the encoder 7, so that each cooling board 3a, 3b, 3
The relative position in the vertical direction at c can be grasped.

【0037】ヘリウムガス供給部8は、冷却用のヘリウ
ムガス(He)をガス供給パイプ14を介して各冷却盤
3a,3b,3cへ循環供給して、ヘリウム冷却を行う
もので温度制御手段の一部を構成している。
The helium gas supply section 8 circulates and supplies helium gas (He) for cooling to each of the cooling boards 3a, 3b, 3c through a gas supply pipe 14 to perform helium cooling. Make up part.

【0038】制御部9は、CPUやROM、RAM等で
構成されており、上述した昇降用駆動モータ6a,6
b,6c、エンコーダ7、ヘリウムガス供給部8及び後
述する温度センサ10等と接続されて各種データを収集
し、制御コマンドを送って静電吸着装置全体を制御する
制御手段を構成している。制御部9のROMには、静電
吸着装置のシステムプログラムやウエハの温度分布制御
プログラム等が格納されており、これらの各プログラム
を実行するのに必要なシステムデータや各種データなど
も格納されている。RAMは、CPUのワークメモリと
して使用される。CPUは、ROM内のプログラムに基
づいて、本実施形態にかかる静電吸着装置の各部を制御
することにより、ウエハを静電吸着台2上に静電吸着さ
せるとともに、ウエハを所望の温度分布となるように制
御する。
The control unit 9 comprises a CPU, a ROM, a RAM, and the like.
b, 6c, an encoder 7, a helium gas supply unit 8, and a temperature sensor 10 to be described later, which collect various data, send control commands, and control the whole electrostatic adsorption device. The ROM of the control unit 9 stores a system program of the electrostatic chuck device, a temperature distribution control program of the wafer, and the like, and also stores system data and various data necessary for executing each of these programs. I have. The RAM is used as a work memory of the CPU. The CPU controls each part of the electrostatic suction device according to the present embodiment based on a program in the ROM to cause the wafer to be electrostatically sucked on the electrostatic suction table 2 and to adjust the wafer to a desired temperature distribution. Control so that

【0039】温度センサ10は、ウエハの温度分布を計
測する温度分布計測手段である。ここでは接触式の温度
センサであるサーミスタを用いたが、熱電対やIC温度
センサ、放射温度計等の接触式あるいは非接触式の各種
温度センサを用いてウエハの温度分布を計測するように
してもよい。
The temperature sensor 10 is a temperature distribution measuring means for measuring the temperature distribution of the wafer. Here, a thermistor, which is a contact-type temperature sensor, is used, but the temperature distribution of the wafer is measured using various contact-type or non-contact-type temperature sensors such as a thermocouple, an IC temperature sensor, and a radiation thermometer. Is also good.

【0040】直流電源11は、ウエハを静電吸着台2上
に吸着させるクーロン力を発生させるための電源であ
り、静電吸着手段の一部を構成している。
The DC power supply 11 is a power supply for generating a Coulomb force for attracting the wafer onto the electrostatic attraction table 2 and constitutes a part of the electrostatic attraction means.

【0041】コンデンサ12は、直流電源11のプラス
側と高周波電源13との間に配置されている。
The capacitor 12 is arranged between the positive side of the DC power supply 11 and the high frequency power supply 13.

【0042】高周波電源13は、高周波電圧を下部電極
5に供給して、ウエハをプラズマエッチング処理やプラ
ズマCVD処理する場合のプラズマ発生用の電源として
用いられる。
The high-frequency power supply 13 supplies a high-frequency voltage to the lower electrode 5 and is used as a power supply for generating plasma when the wafer is subjected to plasma etching or plasma CVD.

【0043】次に、作用を説明する。本実施形態にかか
る静電チャック1は、真空容器内において、ウエハをド
ライエッチング処理やCVD処理する際に、静電吸着台
2上にウエハを吸着固定した状態で処理がなされる。ウ
エハに対してドライエッチング処理やCVD処理を行う
場合は、ウエハ面内のエッチングレートやデポレートを
均一にする必要があるが、これを実現するためにウエハ
面内の温度分布の均一性が要求されている。このため、
本実施形態の静電チャック1は、ウエハを吸着固定した
状態で、処理中のウエハの温度分布が常に均一に制御で
きるようにした点に特徴がある。
Next, the operation will be described. In the electrostatic chuck 1 according to the present embodiment, when dry etching or CVD processing is performed on a wafer in a vacuum vessel, the processing is performed while the wafer is suction-fixed on the electrostatic suction table 2. When performing a dry etching process or a CVD process on a wafer, it is necessary to make the etching rate and the deposition rate in the wafer surface uniform, but in order to achieve this, uniformity of the temperature distribution in the wafer surface is required. ing. For this reason,
The electrostatic chuck 1 according to the present embodiment is characterized in that the temperature distribution of a wafer being processed can always be controlled uniformly while the wafer is fixed by suction.

【0044】まず、不図示のウエハローダを用いて処理
されるウエハが搬送され、図1及び図2の静電吸着台2
上に吸着固定させる。この場合、ウエハリフトピン4
は、上げた状態でウエハローダによりウエハを載置さ
せ、ウエハローダを待避させた後、ウエハリフトピン4
を下げてウエハを静電吸着台2上に載置させる。この
時、静電吸着台2上の誘電層に直流電源11からの直流
電圧が印加されており、静電吸着台2とウエハとの間に
発生するクーロン力により、ウエハが静電吸着台2に吸
着固定される。なお、図2では、静電吸着台2上にウエ
ハリフトピン4や冷却盤3a,3b,3cが突き出た状
態が示されているが、静電吸着台2上にウエハが吸着さ
れる上述の時点では、静電吸着台2の上面位置よりも下
がった位置にある。
First, a wafer to be processed is transported by using a wafer loader (not shown), and is transferred to the electrostatic chuck table 2 shown in FIGS.
Absorb and fix on top. In this case, the wafer lift pins 4
After the wafer is loaded by the wafer loader in the raised state and the wafer loader is retracted, the wafer lift pins 4
Is lowered, and the wafer is placed on the electrostatic attraction table 2. At this time, a DC voltage from the DC power supply 11 is applied to the dielectric layer on the electrostatic chucking table 2, and the wafer is moved by the Coulomb force generated between the electrostatic chucking table 2 and the wafer. Is fixed by suction. FIG. 2 shows a state in which the wafer lift pins 4 and the cooling boards 3a, 3b, 3c protrude above the electrostatic chucking table 2. In this case, the position is lower than the upper surface position of the electrostatic chucking table 2.

【0045】次に、ウエハの温度分布制御動作について
説明する。上述したように、静電吸着台2上に吸着され
たウエハは、真空容器内におけるガス温度分布の偏在化
や、静電吸着台2からの熱伝導によりウエハ面内の温度
分布が必ずしも均一化しない場合が発生する。この状態
で、プラズマエッチング処理やプラズマCVD処理を行
うと、ウエハ温度の違いに応じたエッチングレートやデ
ポレートで処理されるため、面内の均一性が得られなく
なり、製造される集積回路の歩留まりが悪化することが
考えられる。
Next, the operation of controlling the temperature distribution of the wafer will be described. As described above, the wafer adsorbed on the electrostatic chuck 2 has a gas temperature distribution unevenly distributed in the vacuum vessel and the temperature distribution in the wafer surface is not necessarily uniform due to heat conduction from the electrostatic chuck 2. If not happen. If plasma etching or plasma CVD is performed in this state, the wafer is processed at an etching rate or a deposition rate corresponding to a difference in wafer temperature, so that in-plane uniformity cannot be obtained and the yield of integrated circuits to be manufactured is reduced. It may be worse.

【0046】このため、本実施形態に係る静電チャック
1では、静電吸着台2の下から同心円状に多重の環状領
域からなる熱交換部としての冷却盤3a,3b,3cを
上下動可能として、冷却盤3a,3b,3cの上端面を
ウエハの裏面側に当接させ、その当接面で熱交換が行わ
れることにより、ウエハの温度分布を制御するものであ
る。
For this reason, in the electrostatic chuck 1 according to the present embodiment, the cooling plates 3a, 3b, 3c as a heat exchange portion composed of multiple concentric annular regions from below the electrostatic chuck table 2 can be moved up and down. The upper end surfaces of the cooling boards 3a, 3b, 3c are brought into contact with the back surface of the wafer, and heat exchange is performed on the contact surface, thereby controlling the temperature distribution of the wafer.

【0047】具体的には、図2に示される静電吸着台2
上に配置されたサーミスタから成る温度センサ10
(a,b,c)により、ウエハの中心付近から外周方向
に至るまでの温度が計測されて、その計測温度データが
制御部9に逐次入力される。
More specifically, the electrostatic chuck 2 shown in FIG.
Temperature sensor 10 comprising a thermistor disposed thereon
By (a, b, c), the temperature from the vicinity of the center of the wafer to the outer peripheral direction is measured, and the measured temperature data is sequentially input to the control unit 9.

【0048】また、昇降用駆動モータ6a,6b,6c
は、冷却盤3a,3b,3cをそれぞれ個別に重力方向
に上下動させるものである。ここでは、冷却盤3a,3
b,3cの上端面が静電吸着台2に吸着されたウエハの
裏面に均等に当接する位置を基準位置とし、この位置に
各冷却盤3a,3b,3cが来た時にエンコーダ7をリ
セットする。そして、静電吸着台2上にウエハが載置さ
れる時点では、静電吸着台2の上面位置よりも冷却盤3
a,3b,3cの上端面が下がった位置に移動するよう
に制御部9により制御される。
The lifting drive motors 6a, 6b, 6c
Is for individually moving the cooling boards 3a, 3b, 3c up and down in the direction of gravity. Here, the cooling boards 3a, 3
A position where the upper end surfaces of b and 3c are evenly in contact with the back surface of the wafer sucked on the electrostatic chuck table 2 is set as a reference position, and the encoder 7 is reset when each of the cooling boards 3a, 3b and 3c comes to this position. . When the wafer is placed on the electrostatic chuck 2, the cooling platen 3 is positioned higher than the upper surface of the electrostatic chuck 2.
The control unit 9 controls so that the upper end surfaces of a, 3b, and 3c move to the lower positions.

【0049】さらに、制御部9は、各冷却盤3a,3
b,3cをヘリウム冷却するために、ヘリウムガス供給
部8からガス供給パイプ14を介してヘリウムガスを循
環供給させる。
Further, the control unit 9 controls each of the cooling boards 3a, 3
Helium gas is circulated and supplied from the helium gas supply unit 8 via the gas supply pipe 14 in order to helium cool b and 3c.

【0050】そして、制御部9は、上述した温度センサ
10(a,b,c)からのウエハ各部の計測温度データ
に基づいて、ウエハ面内の温度が均一となるように温度
分布制御を行う。図3の(a)〜(c)は、冷却盤3
a,3b,3cを個別に上下動させてウエハ20の温度
分布を制御する状態を説明する図である。なお、図3中
に示した上下方向矢印は、熱交換が行われている状態を
示す印であり、矢印が多いと熱交換効率が高く、矢印の
数が少ないと熱交換効率が低いことを意味している。
The controller 9 controls the temperature distribution based on the measured temperature data of each part of the wafer from the temperature sensor 10 (a, b, c) so that the temperature in the wafer surface becomes uniform. . FIGS. 3A to 3C show the cooling board 3.
FIG. 4 is a diagram illustrating a state in which the temperature distribution of the wafer 20 is controlled by individually moving a, 3b, and 3c up and down. Note that the up and down arrows shown in FIG. 3 are marks indicating a state in which heat exchange is being performed, and that the larger the number of arrows, the higher the heat exchange efficiency, and the smaller the number of arrows, the lower the heat exchange efficiency. Means.

【0051】図3(a)は、静電吸着台2(図示省略)
に吸着固定されたウエハ20に対して、昇降用駆動モー
タ6a,6b,6cによってエンコーダ7の基準位置ま
で冷却盤3a,3b,3cを駆動させた状態が示されて
いる。すなわち、各冷却盤3a,3b,3cの上端面が
ウエハ20の裏面側に均等に当接した状態で、全ての冷
却盤によって熱交換が行われている状態である。この図
3(a)の状態が最も冷却効率が高く、ウエハ20の温
度が全体的に均一に上昇している場合は、制御部9がこ
の位置に冷却盤3a,3b,3cを制御して、全体的に
ウエハの温度を下げるようにする。
FIG. 3A shows an electrostatic chuck table 2 (not shown).
2 shows a state in which the cooling boards 3a, 3b, 3c are driven to the reference position of the encoder 7 by the lifting drive motors 6a, 6b, 6c with respect to the wafer 20 suction-fixed. That is, in a state where the upper end surfaces of the cooling boards 3a, 3b, 3c are evenly in contact with the back side of the wafer 20, heat is being exchanged by all the cooling boards. In the state shown in FIG. 3A, the cooling efficiency is the highest, and when the temperature of the wafer 20 is uniformly rising as a whole, the control unit 9 controls the cooling boards 3a, 3b, 3c to this position. , So as to lower the temperature of the wafer as a whole.

【0052】図3(b)は、静電吸着台2(図示省略)
に吸着固定されたウエハ20に対して、昇降用駆動モー
タ6a,6b,6cにより、冷却盤3aは基準位置と
し、冷却盤3bはそれよりもやや低い位置とし、冷却盤
3cは冷却盤3bよりもさらに低い位置となるように制
御部9で制御したものである。この時の制御部9による
制御動作は、昇降用駆動モータ6a,6b,6cをエン
コーダ7の値によって正確に位置制御することができ
る。この図3(b)に示される冷却盤3a,3b,3c
とウエハ20との関係は、ウエハ20の中心部で熱交換
(冷却)効率が高く、外周方向にいくにしたがって熱交
換効率が低くなる場合である。従って、ウエハ20の中
心部の温度が高く、周辺部にいくにしたがって温度が低
い温度分布状況の場合に、図3(b)のように駆動制御
されることになる。
FIG. 3B shows an electrostatic chuck table 2 (not shown).
The cooling platen 3a is set at a reference position, the cooling platen 3b is set at a position slightly lower than the reference position, and the cooling platen 3c is set at a position lower than the cooling platen 3b by the drive motors 6a, 6b, 6c for raising and lowering the wafer 20 sucked and fixed on the cooling platen 3b. Is also controlled by the control unit 9 so as to be at a lower position. At this time, the control operation by the control unit 9 allows the position of the elevation drive motors 6a, 6b, 6c to be accurately controlled by the value of the encoder 7. Cooling boards 3a, 3b, 3c shown in FIG.
Is a case where the heat exchange (cooling) efficiency is high at the center of the wafer 20 and the heat exchange efficiency decreases toward the outer periphery. Accordingly, when the temperature of the central portion of the wafer 20 is high and the temperature is low toward the peripheral portion, the driving is controlled as shown in FIG. 3B.

【0053】図3(c)は、静電吸着台2(図示省略)
に吸着固定されたウエハ20に対して、昇降用駆動モー
タ6a,6b,6cにより、冷却盤3cは基準位置と
し、冷却盤3bはそれよりもやや低い位置とし、冷却盤
3aは冷却盤3bよりもさらに低い位置となるように制
御部9で制御したものである。この時の制御部9による
制御動作は、図3(b)と同様にエンコーダ7の値によ
って昇降用駆動モータ6a,6b,6cを正確に位置制
御することができる。この図3(c)に示される冷却盤
3a,3b,3cとウエハ20との関係は、ウエハ20
の中心部で熱交換効率が低く、外周方向にいくにしたが
って熱交換(冷却)効率が高くなる場合である。従って
この場合は、ウエハ20の外周部の温度が高く、中心部
にいくにしたがって温度が低い温度分布状況の場合に、
図3(c)のように駆動制御されることになる。
FIG. 3C shows the electrostatic chuck table 2 (not shown).
The cooling plate 3c is set at a reference position, the cooling plate 3b is set at a position slightly lower than the reference position, and the cooling plate 3a is set at a lower position than the cooling plate 3b by the drive motors 6a, 6b, 6c for raising and lowering the wafer 20 sucked and fixed. Is also controlled by the control unit 9 so as to be at a lower position. At this time, the control operation by the control unit 9 can accurately control the position of the elevation drive motors 6a, 6b, 6c by the value of the encoder 7 as in FIG. 3B. The relationship between cooling boards 3a, 3b, 3c and wafer 20 shown in FIG.
In this case, the heat exchange efficiency is low at the center of the area, and the heat exchange (cooling) efficiency increases toward the outer periphery. Therefore, in this case, in the case of a temperature distribution situation in which the temperature at the outer peripheral portion of the wafer 20 is high and the temperature is lower toward the central portion,
Drive control is performed as shown in FIG.

【0054】また、図示していないが、上記以外にも、
ウエハ20の温度分布状況によっては、冷却盤3aと3
cをウエハ20の裏面に当接させて熱交換(冷却)効率
を高くし、冷却盤3bだけ下げて熱交換効率を低くして
もよく、また、この逆で、冷却盤3bだけウエハ20の
裏面に当接させて熱交換(冷却)効率を高くし、冷却盤
3aと3cをこれよりも下げて熱交換効率を低くするよ
うにしてもよい。
Although not shown, other than the above,
Depending on the temperature distribution of the wafer 20, the cooling boards 3a and 3
c may be brought into contact with the back surface of the wafer 20 to increase the heat exchange (cooling) efficiency and lower the heat exchange efficiency by lowering only the cooling platen 3b, and vice versa. The heat exchange (cooling) efficiency may be increased by contacting the back surface, and the cooling boards 3a and 3c may be lowered to lower the heat exchange efficiency.

【0055】以上のように、制御部9は、冷却盤3a,
3b,3cを昇降用駆動モータ6a,6b,6cによっ
て重力方向に上下動させることにより、冷却盤3a,3
b,3cがウエハ20の裏面に当接(又は近接)する位
置と面積とを変えることによって、熱交換効率を部分的
に変化させることが可能となり、ウエハ20の温度分布
が不均一であっても均一化することができる。
As described above, the control unit 9 controls the cooling boards 3a,
The cooling boards 3a, 3c are moved up and down in the direction of gravity by the drive motors 6a, 6b, 6c for lifting and lowering.
By changing the position and area where b, 3c abuts (or approaches) the back surface of the wafer 20, the heat exchange efficiency can be partially changed, and the temperature distribution of the wafer 20 is non-uniform. Can also be made uniform.

【0056】このように、上記実施形態によれば、温度
センサ10によりウエハの温度分布を計測し、その計測
された温度分布状況に基づいて、制御部9により昇降用
駆動モータ6a,6b,6cを駆動しながら、冷却盤3
a,3b,3cのウエハに対する当接位置をフィードバ
ック制御しているため、ウエハ面内が所望の温度分布と
なるように正確に温度制御をすることが可能となる。
As described above, according to the above-described embodiment, the temperature distribution of the wafer is measured by the temperature sensor 10, and based on the measured temperature distribution, the control unit 9 controls the elevation drive motors 6 a, 6 b, 6 c. While driving the cooling board 3
Since the contact positions of a, 3b, and 3c with respect to the wafer are feedback-controlled, the temperature can be accurately controlled so that a desired temperature distribution is obtained in the wafer surface.

【0057】また、上記実施形態によれば、温度分布が
均一化されたウエハを用いて、高周波電源13により下
部電極5に高周波電圧を印加しながらプラズマエッチン
グ処理やプラズマCVD処理すると、ウエハ面内におけ
るエッチングレートやデポレートが均一されるため、歩
留まりの良好な集積回路を製造することができる。
Further, according to the above-described embodiment, when a plasma etching process or a plasma CVD process is performed using a wafer having a uniform temperature distribution while applying a high-frequency voltage to the lower electrode 5 by the high-frequency power supply 13, Since the etching rate and the deposition rate are uniform, an integrated circuit having a good yield can be manufactured.

【0058】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
Although the invention made by the inventor has been specifically described based on the preferred embodiments, the invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications can be made without departing from the gist of the invention. It goes without saying that it is possible.

【0059】例えば、上記実施の形態においては、ウエ
ハと熱交換を行う同心円からなる環状の冷却盤を3重構
造(3a,3b,3c)としたが、これよりもさらに多
重化することにより、一層細かい温度分布制御を行うこ
とができる。また、円形以外の矩形や三角形などの多重
構造としたり、あるいは、マトリクス状に配置して各冷
却盤を昇降させることにより、温度制御を行うようにし
ても良い。
For example, in the above embodiment, the annular cooling plate composed of concentric circles for exchanging heat with the wafer has a triple structure (3a, 3b, 3c), but by further multiplexing, More detailed temperature distribution control can be performed. Further, the temperature control may be performed by using a multi-layered structure such as a rectangle other than a circle or a triangle, or by arranging and cooling each cooling board in a matrix.

【0060】また、上記実施の形態においては、ウエハ
の温度分布を計測する温度センサ10として、接触式の
サーミスタを用いたが、これに限定されず、これ以外の
接触式センサ、あるいは、非接触式センサとして、例え
ば放射温度計等を用いて温度分布状態を計測するように
してもよい。
Further, in the above embodiment, a contact-type thermistor is used as the temperature sensor 10 for measuring the temperature distribution of the wafer. However, the present invention is not limited to this, and other contact-type sensors or non-contact thermistors may be used. As a type sensor, for example, a radiation thermometer or the like may be used to measure the temperature distribution state.

【0061】さらに、上記実施の形態においては、冷却
盤3a,3b,3cの位置を昇降用駆動モータ6a,6
b,6cによって駆動制御する際に、制御部9はエンコ
ーダ7の値を見ながら位置制御を行っていたが、予め冷
却盤3a,3b,3cの各位置をパターン化しておき、
DCサーボモータの目標値として制御部9内のRAMや
ROMに予め持たせておくことにより、より迅速に制御
動作を行うことが可能となる。
Further, in the above embodiment, the positions of the cooling boards 3a, 3b, 3c are adjusted by the drive motors 6a, 6
When the drive is controlled by b and 6c, the control unit 9 performs the position control while watching the value of the encoder 7. However, the positions of the cooling boards 3a, 3b and 3c are patterned in advance,
By previously storing the target value of the DC servomotor in the RAM or ROM in the control unit 9, the control operation can be performed more quickly.

【0062】また、上記実施の形態においては、ウエハ
の温度分布を計測する温度センサ10として、接触式の
サーミスタを用いたが、これに限定されず、これ以外の
接触式センサ、あるいは、非接触式センサとして、例え
ば放射温度計等を用いて温度分布状態を計測するように
してもよい。
In the above embodiment, a contact-type thermistor is used as the temperature sensor 10 for measuring the temperature distribution of the wafer. However, the present invention is not limited to this, and other contact-type sensors or non-contact thermistors may be used. As a type sensor, for example, a radiation thermometer or the like may be used to measure the temperature distribution state.

【0063】また、上記実施の形態においては、ウエハ
の温度分布を均一化するように制御したがこれに限定さ
れず、上記実施形態とは逆に、エッチングレートやデポ
レートを部分的に変更するなどのために、温度分布を意
識的に変えて制御するようにしてもよい。
In the above embodiment, the control is performed so as to make the temperature distribution of the wafer uniform. However, the present invention is not limited to this. For example, in contrast to the above embodiment, the etching rate and the deposition rate are partially changed. For this purpose, the temperature distribution may be consciously changed and controlled.

【0064】[0064]

【発明の効果】請求項1記載の発明の静電吸着装置によ
れば、被処理試料に対する処理内容や処理条件が変化し
ても、被処理試料の面内均一性を保持するのに必要な温
度分布状況を実現するので、被処理試料に当接される分
割された熱交換部を熱交換部駆動手段で駆動することに
より、被処理試料を所望の温度分布とすることができ、
被処理試料の面内均一性を得ることができる。
According to the first aspect of the present invention, even if the processing content and processing conditions for the sample to be processed change, it is necessary to maintain the in-plane uniformity of the sample to be processed. Since the temperature distribution state is realized, the sample to be processed can have a desired temperature distribution by driving the divided heat exchange unit that is in contact with the sample to be processed by the heat exchange unit driving unit,
In-plane uniformity of the sample to be processed can be obtained.

【0065】請求項2記載の発明の静電吸着装置によれ
ば、試料温度計測手段により被処理試料の複数点の温度
を計測し、その計測された温度分布に応じて制御手段が
熱交換部駆動手段を駆動するので、被処理試料を所望の
温度分布とすることができる。
According to the second aspect of the present invention, the temperature of a plurality of points of the sample to be processed is measured by the sample temperature measuring means, and the control means is controlled by the heat exchange unit in accordance with the measured temperature distribution. Since the driving means is driven, the sample to be processed can have a desired temperature distribution.

【0066】請求項3記載の発明の静電吸着装置によれ
ば、位置計測手段により各分割領域毎の熱交換部の垂直
方向位置が計測され、その計測された各熱交換部の垂直
方向位置に基づいて熱交換部駆動手段を駆動するので、
同心状の多重領域に分割された熱交換部を被処理試料に
対して所望の位置と面積で当接させることが可能とな
り、被処理試料を所望の温度分布とすることができる。
According to the third aspect of the present invention, the vertical position of the heat exchanging unit for each divided area is measured by the position measuring means, and the measured vertical position of each heat exchanging unit is measured. Drives the heat exchange unit driving means based on
The heat exchange section divided into concentric multiple regions can be brought into contact with the sample to be processed at a desired position and area, and the sample to be processed can have a desired temperature distribution.

【0067】請求項4記載の発明の静電吸着装置によれ
ば、被処理試料としての半導体基板を真空容器内に配設
してドライエッチング処理やCVD処理等を行う際に、
該半導体基板を静電吸着させて固定するとともに、その
温度分布を制御するので、半導体基板における面内均一
性を得ることができる。
According to the electrostatic attraction device of the present invention, when a semiconductor substrate as a sample to be processed is placed in a vacuum vessel and dry etching or CVD is performed,
Since the semiconductor substrate is electrostatically attracted and fixed and the temperature distribution is controlled, in-plane uniformity of the semiconductor substrate can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本実施の形態に係る静電チャックの静電吸着台
の平面構成図。
FIG. 1 is a plan view of an electrostatic chuck table of an electrostatic chuck according to an embodiment.

【図2】図1の静電吸着台のA−A線断面とこれに付随
する静電チャックのその他の構成断面を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing a cross section taken along line AA of the electrostatic chuck table of FIG. 1 and other configuration cross sections of the electrostatic chuck attached thereto.

【図3】冷却盤を個別に上下動させてウエハの温度分布
を制御する状態を説明する図。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a cooling board is individually moved up and down to control a temperature distribution of a wafer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 静電チャック 2 静電吸着台 3a,3b,3c 冷却盤 6a,6b,6c 昇降用駆動モータ 7 エンコーダ 8 ヘリウムガス供給部 9 制御部 10 温度センサ 11 直流電源 14 ガス供給パイプ 20 ウエハ REFERENCE SIGNS LIST 1 electrostatic chuck 2 electrostatic chuck table 3 a, 3 b, 3 c cooling board 6 a, 6 b, 6 c lifting / lowering drive motor 7 encoder 8 helium gas supply unit 9 control unit 10 temperature sensor 11 DC power supply 14 gas supply pipe 20 wafer

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】被処理試料を試料台上に載置して静電力に
より吸着する静電吸着手段と、前記試料台上に静電吸着
された被処理試料に対して温度制御を行う温度制御手段
と、を備えた静電吸着装置において、前記試料台が前記
被処理試料の吸着位置を中心に同心状の多重領域に分割
され、各分割領域毎に前記被処理試料に対して熱交換を
行って温度を制御する前記温度制御手段の熱交換部が設
けられ、前記各分割領域毎の熱交換部を前記被処理試料
の載置面に対して垂直方向にそれぞれ別個に駆動させる
熱交換部駆動手段を備えていることを特徴とする静電吸
着装置。
1. An electrostatic attraction means for mounting a sample to be processed on a sample table and adsorbing the sample by electrostatic force, and a temperature control for controlling the temperature of the sample electrostatically adsorbed on the sample table. Means, the sample stage is divided into multiple concentric regions around the adsorption position of the sample to be processed, and heat exchange is performed on the sample to be processed in each divided region. A heat exchange unit of the temperature control means for controlling the temperature by performing the heat exchange unit, wherein the heat exchange unit for separately driving the heat exchange units for each of the divided regions in a direction perpendicular to the mounting surface of the sample to be processed An electrostatic attraction device comprising a driving means.
【請求項2】前記静電吸着装置は、前記被処理試料の温
度分布を計測する温度分布計測手段と、前記温度分布計
測手段で計測された温度分布状況に応じて前記熱交換部
駆動手段を駆動して、前記分割領域毎の熱交換部が前記
被処理試料に当接する位置と面積とを変えて、前記被処
理試料の温度分布を制御する制御手段と、をさらに備え
たことを特徴とする請求項1に記載の静電吸着装置。
2. The apparatus according to claim 1, wherein the electrostatic adsorption device includes: a temperature distribution measuring unit for measuring a temperature distribution of the sample to be processed; and a heat distribution unit driving unit according to a temperature distribution state measured by the temperature distribution measuring unit. And a control unit for controlling a temperature distribution of the sample to be processed by changing a position and an area where the heat exchange unit of each of the divided regions is in contact with the sample to be processed. The electrostatic attraction device according to claim 1.
【請求項3】前記静電吸着装置は、前記熱交換部の前記
各分割領域毎の垂直方向位置を計測する位置計測手段
を、さらに備え、前記位置計測手段により計測された前
記各熱交換部の垂直方向位置に基づいて前記熱交換部駆
動手段を駆動することを特徴とする請求項1または請求
項2記載の静電吸着装置。
3. The electrostatic chuck according to claim 1, further comprising: a position measuring unit for measuring a vertical position of each of the divided regions of the heat exchanging unit, wherein each of the heat exchanging units measured by the position measuring unit is measured. The electrostatic attraction device according to claim 1 or 2, wherein the heat exchanging unit driving means is driven based on the vertical position of the device.
【請求項4】前記静電吸着装置は、前記被処理試料とし
ての半導体基板を真空容器内に配設し、該半導体基板を
ドライエッチング処理及びCVD処理を行う際に静電吸
着させて固定することを特徴とする請求項1から請求項
3のいずれかに記載の静電吸着装置。
4. The electrostatic chuck device according to claim 1, wherein the semiconductor substrate as the sample to be processed is disposed in a vacuum vessel, and the semiconductor substrate is electrostatically attracted and fixed when performing a dry etching process and a CVD process. The electrostatic attraction device according to any one of claims 1 to 3, wherein:
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