JPH1064986A - 汚染抑制層を有する基板支持チャック及びその製造方法 - Google Patents

汚染抑制層を有する基板支持チャック及びその製造方法

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JPH1064986A
JPH1064986A JP10905497A JP10905497A JPH1064986A JP H1064986 A JPH1064986 A JP H1064986A JP 10905497 A JP10905497 A JP 10905497A JP 10905497 A JP10905497 A JP 10905497A JP H1064986 A JPH1064986 A JP H1064986A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】ワークピースの支持チャックの支持面上に堆積
された汚染抑制層を有するワークピースの支持チャック
とその製造方法を提供する。 【解決手段】この抑制層１００はアモルファス材料から
作られる。この材料は、ボロケイ酸塩、フルオロケイ酸
塩、ドープされたセラミックス、導電性酸化物膜、ダイ
アモンドの膜等を含む。抑制層１００は、化学気相堆積
（ＣＶＤ）、プラズマ増強ＣＶＤ、スパッタリング、フ
レームスプレー等を含むいろいろな材料の堆積技術の１
つを用いて、チャック１０４の支持面に形成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する分野】本願発明は、半導体処理システム
内に半導体ウェハを支持するための、基板支持チャック
に関する。特に、本願発明は、チャックに面するウェハ
の面が基板支持チャックに接触しないように、半導体ウ
ェハを支持する基板支持チャックの面に堆積された汚染
抑制層に関する。
【０００２】
【発明の背景】基板支持チャックは、半導体処理装置内
で基板を支持するために広く用いられている。高温のＰ
ＶＤ(physical vapor deposition: 物理蒸着法) のよう
な高温半導体処理装置に用いられるチャックの特定の形
式はセラミックの静電チャックである。これらのチャッ
クは、処理中に静止した位置に半導体ウェハ或いは他の
ワークピースを保持するために用いられる。この静電チ
ャックは、セラミックのチャック本体に内に埋め込まれ
た１以上の電極を有している。このセラミック材料は、
代表的には、窒化アルミニューム或いは例えば酸化チタ
ン（TiO2) 或いは同じような抵抗特性を有する他のセラ
ミック材料のような金属酸化物でドープされたアルミナ
である。この型のセラミックは高温で半導電性になる。
【０００３】使用する場合、ウェハは、チャック電圧が
電極に印加されると、チャック本体の表面に対して水平
に載る。高温におけるセラミック材料の導電性の性質の
ために、ウェハはジョンソン−ラーベック効果によって
セラミック支持体に対して保持される。このようなチャ
ックは、１９９２年５月２６日に発行された米国特許第
5,117,121号に開示されている。セラミック材料から作
られたチャック本体を用いる欠点の一つは、支持装置の
製造中に、セラミック材料が比較的滑らかな表面を生成
するために“ラップされる（磨かれる）" ことである。
このようなラッピング(lapping) は支持装置の表面上の
孔に付着し、或いはトラップされた粒子を生成させる。
これらの粒子は表面から完全に取り除くことは非常に困
難である。結果的に、セラミックの静電チャックに保持
された後のウェハの背面上には数万の汚染粒子があるこ
とが分かった。
【０００４】更に、セラミックチャックを製造するため
に、焼結プロセスを用いると、チャックの表面から容易
に取り除くことができるセラミック材料の“粒”を生じ
る。更に、ラッピングプロセスは、チャック本体の表面
を砕くかも知れない。結果的に、チャックが用いられる
と、粒子はこれらの砕けによって連続的に生成される。
また、ウェハの処理中に、セラミック材料はウェハの下
面からウェハの酸化物を削り落とし、プロセス環境へ汚
染物質を導入するすることになる。チャックの使用中、
粒子及び／又はセラミックの粒は、ウェハの下面に付着
して、他のチャンバに運び込まれ、ウェハ上に形成され
る回路に欠陥を生じさせる。１９８５年１２月２４日に
公開された特開昭６０−２６１３７７号公報は、エンボ
ス加工された支持表面を有するセラミックの静電チャッ
クを開示している。このエンボス加工はウェハに接触す
るセラミック支持体の表面積を減少する。結果的に、ウ
ェハに移される汚染粒子の数が減少する。しかし、この
ようなエンボス加工されたパターンは、セラミック材料
とウェハの下面の間である程度の接触が保たれる。ま
た、チャック上にワークピースを保持するために用いら
れた静電チャックはエンボス加工されたパターン内にあ
る粒子を変化させる。これらの粒子はウェハの下側に静
電的に引きつけられ、そこへ付着する。従って、汚染粒
子の数は減少するけれども、汚染はまだ実質的にある。
【０００５】同様に、低温処理（例えば、３００℃以
下）に用いられる基板支持チャックはウェハ処理を妨げ
る汚染粒子を生成することもある。この低温チャック
は、代表的にはアルミナのような誘電体材料から製造さ
れるウェハ支持表面を有する、機械的締めつけチャック
及び静電チャックを有する。これらの形式のチャック
は、使用中に、処理中にウェハの下面に付着する粒子汚
染を生成することも分かった。従って、この分野におい
て、チャック上に支持されている間、ウェハの下面に付
着する汚染粒子の量を減少する装置に対する必要性があ
る。
【０００６】
【発明の概要】従来装置に関連する欠点は、本願発明に
よる、チャックの表面上に堆積されてたコーティングに
よって克服される。より詳細には、本願発明は、チャッ
クの支持表面上に堆積された約５〜１０ミクロンの厚さ
を有する汚染抑制層である。ジョンソン−ラーベック効
果(Johnsen-Rahbek effect) を促進する半導電性表面を
形成するために、抑制層は、チャック表面材料と比較し
て、研磨の少ない、より滑らかである優れた接触特性を
有するドープされたアモルファス材料から作られる。図
示の抑制層の材料は、ボロケイ酸塩、フルオロケイ酸
塩、ドープされたアルミナ、ポリシリコン膜、導電性酸
化物膜、ダイアモンドのコーティング等を含む。
【０００７】抑制像は、チャック面上ある汚染物質や粒
をシールする。このように、ウェハは、抑制層によって
支持され、チャックの支持面によって直接支持されな
い。結果的に、チャック面に関してウェハとは離間さ
れ、チャック表面上の汚染物質がウェハの下面に付着し
ないことを確かにする。このようにして、ウェハとプロ
セスチャンバの汚染が実質的に減少する。
【０００８】
【実施の形態】理解を容易にするために、図面に共通の
同一の素子を示すために、可能な限り同一の参照番号が
用いられている。図１は、セラミックの静電チャック１
０４の支持面１０２の頂部に堆積された汚染抑制層１０
０の垂直断面図である。本発明の使用を示すために、図
１は半導体ウェハ１１２を支持する抑制層１００を示
す。図２は図１の（ウェハ１１２のない）層１００の上
面図である。本発明を最もよる理解するために、読者は
以下の記載を読む間、図１と図２を参照すべきである。
本発明の好適な実施の形態は、セラミックのチャックと
共に用いられているが、本発明は非セラミックの静電チ
ャック、機械的クランビングチャック等を含むあらゆる
形態のチャック上に基板を支持する場合に有用である。
本発明の１つの重要な特徴は、抑制層は、表面の材料が
ウェハの下面に接触しないように、チャック材料とは異
なる接触特性を有する材料から作られることである。結
果的に、チャックの表面は、本質的に、プロセスチャン
バの環境からシールされる。
【０００９】好適な実施の形態において、静電チャック
１０４はセラミックのチャック本体１０８内に埋め込ま
れた１以上の電極１０６を有する。２極対の電極が図示
されているが、これらの電極は、一極（モノポーラ）か
２極（バイポーラ）であればよい。更に、電極は、円
形、Ｄ形、固く組み合わされたもの等を含むいろいろな
形状を有することができる。セラミックのチャック本体
は、例えば、窒化アルミニウム或いは窒化ホウ素から作
られる。このような半導電性のセラミック材料は、半導
体ウェハの高温処理中にジョンソン−ラーベック効果を
促進する。他の半導電性のセラミックは、酸化チタン、
或いは酸化クロムでドープされたアルミナのような、有
用な高温チャック材料を形成することもできる。もし、
チャックが低温でのみ用いられるなら、アルミナのよう
な他のセラミック及び／又は誘電体材料が、チャック本
体を形成するために用いられる。他のセラミックの静電
チャックは１９９３年６月７日に出願された米国特許出
願番号第08/073,028に開示されている。非セラミックの
静電チャックの例は、１９８０年１月１５日に発行され
た米国特許第 4,184,188号及び１９８３年５月２４日に
発行された米国特許第4,384,918号に開示されている。
【００１０】抑制層１００は、代表的に化学気相堆積
（ＣＶＤ）法を用いて、チャック本体１０８の支持表面
１０２上に堆積される。他の堆積は、スパッタリング、
プラズマ増強ＣＶＤ、フレームスプレイ等を含む。抑制
層の材料は、チャックの表面材料と比較して優れた接触
特性を有する。例えば、コーティング材料は、チャック
の表面材料より一般的に削りにくく、より滑らかである
（即ち、少ない粒子を生成する）。典型的には、セラミ
ックのチャック上に抑制層を形成するために用いられる
材料は、例えばドープされたガラスのような材料で、構
造上アモルファスである。これらの材料は、ボロケイ酸
塩、フロオロケイ酸塩等を含む。層１００として用いる
ことができる他の材料は、導電性酸化物の膜、ポリシリ
コン膜、及び半導電性セラミック、例えば窒化アルミニ
ウム、窒化ホウ素等の薄く（約５μの厚さ）堆積された
層を含む。この薄く（約５μの厚さ）堆積されたセラミ
ックは、ラッピングや焼結の必要がなく、また砕けるこ
ともなく、多孔性でもない。結果的に、チャック本体に
用いられたと同じ材料の薄く堆積された層は、チャック
本体のラップされた表面のように汚染粒子を生成しない
し、保持もしない。
【００１１】更に、抑制層を形成するために、５μｍの
厚さ以下のダイアモンドコーティングを用いることもで
きる。この薄い層は、チャック上にウェハを保持するジ
ョンソン−ラーベック効果を実質的に妨げない。この薄
いダイヤモンドコーティングは、とりわけ、熱いフィラ
メント堆積或いはプラズマ増強ＣＶＤのような堆積技術
を用いて形成される。要約すれば、どんな材料でも、抑
制層の材料はおよそ５〜１０μｍの予め定められた厚さ
に堆積される。この層は、静電チャックの全面のわたっ
て平らに、且つコンフォーマル(conformal) に堆積され
る。ウェハからチャック本体へ熱伝達を容易にするため
に、熱伝達媒体、例えばヘリウムのようなガスがウェハ
１１２の裏面と抑制層の上面間のすきま空間へくみ上げ
られる。この冷却技術は、“裏面冷却”として知られて
いる。熱伝達媒体は、チャック本体と抑制層を介して形
成されるポート１１０を介してウェハの裏側へ与えられ
る。この媒体は、代表的には２〜３０sccmの速度でウェ
ハの下側に供給される。この裏側冷却は、この分野にお
いて良く知られ、例えば、１９９３年７月２０日にテン
プマン他に与えられた米国特許 5,228,501号に開示され
ている。他の熱伝達媒体の分配チャネル１１４はガラス
層の表面に形成されて、ウェハ下側にわたって熱伝達媒
体の分配を助ける。
【００１２】チャネルは、代表的には、チャックの表面
に切り込まれ、且つ抑制層がチャック表面を覆って、抑
制層にチャネルを形成する。しかし、チャネルは抑制層
の堆積中にマスクを用いて形成されるか、硬化された抑
制層の材料に切り取られることができる。セラミックの
チャックと共に本発明の汚染抑制層を用いると、ウェハ
とプロセスチャンバ環境の粒子汚染を実質的に押さえる
ことができる。重要なことは、抑制層はクランピングプ
ロセスを著しく妨げないし、或いは静電チャック上にウ
ェハを保持するクランピング力に影響を与えないことで
ある。本発明の教示を含むいろいろな実施の形態が示さ
れ、詳細に述べられたが、この分野の通常の知識を有す
るものはこれらの教示を含む他の多くの変形された実施
の形態を容易に考えることができるであろう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の汚染抑制層を含むセラミックの静電チ
ャックの垂直断面図である。
【図２】図１のセラミックの静電チャックの上面図であ
る。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ワークピースの支持チャックの支持面上
    に堆積された、支持表面と離間した関係でワークピース
    を支持するための汚染抑制層を有するワークピースを支
    持する装置。
  2. 【請求項２】前記汚染抑制層は、ドープされたガラスで
    あることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  3. 【請求項３】前記ドープされたガラスは、ホウケイ酸塩
    であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  4. 【請求項４】前記ドープされたガラスは、フルオロケイ
    酸塩であることを特徴とする請求項２に記載の装置。
  5. 【請求項５】前記前記支持面は、セラミック材料から作
    られていることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  6. 【請求項６】前記セラミック材料は、約３００℃の温度
    で半導電性であることを特徴とする請求項５に記載の装
    置。
  7. 【請求項７】前記セラミック材料は、窒化アルミニウ
    ム、窒化ホウ素或いは導電性酸化物でドープされたアル
    ミナであることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  8. 【請求項８】前記支持面は、誘電体材料から作られてい
    ることを特徴とする請求項１に記載の装置。
  9. 【請求項９】前記ワークピースを支持する装置であっ
    て、 支持面の下に埋め込まれた複数の電極を有するセラミッ
    クの静電チャックと、 前記セラミックの静電チャックに近いワークピースを支
    持する前記セラミックの静電チャックの支持表面上に堆
    積された層であって、前記層はドープされたガラスから
    作られている層、を有する装置。
  10. 【請求項１０】前記静電チャックは、窒化アルミニウ
    ム、窒化ホウ素或いは導電性酸化物でドープされたアル
    ミナであることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  11. 【請求項１１】前記ドープされたガラスは、ボロケイ酸
    塩であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  12. 【請求項１２】前記ドープされたガラスは、フルオロケ
    イ酸塩であることを特徴とする請求項９に記載の装置。
  13. 【請求項１３】ワークピースの支持チャックを製造する
    方法であって、 支持部材を有するするワークピースの支持チャックを与
    えるステップと、 前記支持部材の支持面にわたって一様な層としてアモル
    ファス材料を堆積して汚染抑制層を形成するステップ、
    を有することを特徴とする方法。
  14. 【請求項１４】前記堆積するステップは、化学的気相堆
    積法を用いてアモルファス材料を堆積するステップを有
    することを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  15. 【請求項１５】前記アモルファス材料は、ボロケイ酸塩
    であることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  16. 【請求項１６】前記支持部材は、セラミック材料から作
    られていることを特徴とする請求項１３に記載の方法。
  17. 【請求項１７】前記セラミック材料は、およそ３００℃
    以上の温度で半導電性であることを特徴とする請求項１
    ６に記載の方法。
  18. 【請求項１８】前記セラミック材料は、窒化アルミニウ
    ム、窒化ホウ素或いは導電性酸化物でドープされたアル
    ミナであることを特徴とする請求項１６に記載の方法。
JP10905497A 1996-05-08 1997-04-25 汚染抑制層を有する基板支持チャック及びその製造方法 Withdrawn JPH1064986A (ja)

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