JPH11145264A

JPH11145264A - 静電吸着ステージ及びこの静電吸着ステージを備えた基板処理装置

Info

Publication number: JPH11145264A
Application number: JP29040197A
Authority: JP
Inventors: Masahito Ishihara; 雅仁石原; Nobuyuki Takahashi; 信行高橋
Original assignee: Anelva Corp
Current assignee: Canon Anelva Corp
Priority date: 1997-09-06
Filing date: 1997-10-07
Publication date: 1999-05-28
Anticipated expiration: 2017-10-07
Also published as: JP3936785B2

Abstract

(57)【要約】【課題】誘電体ブロックの破損が無く、処理の際の基
板の温度条件の再現性が十分である静電吸着ステージを
備えるようにする。【解決手段】表面に静電気が誘起されて基板９が吸着
される誘電体ブロック２２は金属製のステージ本体２１
に固定具２７で固定されており、ステージ本体２１及び
誘電体ブロック２２を経由して基板９を加熱するヒータ
２６が備えられている。固定具２７は一端がステージ本
体２１に固定され、他端が誘電体ブロック２２の縁に係
止された板バネであり、誘電体ブロック２２とステージ
本体２１の熱膨張率の差によって変形する弾性を有す
る。ステージ本体２１は電気的に接地され、吸着された
基板９を臨む空間に放電が生じた際、シールド２８によ
り基板２の周囲での放電が抑制される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本願の発明は、表面に静電気
を誘起させてこの表面に基板を吸着する静電吸着ステー
ジ及びこのような静電吸着ステージを備えて基板に所定
の処理を施す基板処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＬＳＩ（大規模集積回路）等の電子製品
の製作においては、基板に対する各種の表面処理が行わ
れている。例えば、金属配線の形成工程では、アルミニ
ウム等よりなる金属製ターゲットをスパッタして金属薄
膜を作成する処理が盛んに行われているし、絶縁層の形
成工程では表面酸化処理等の処理が行われている。この
ような基板処理を行う基板処理装置は、静電気によって
基板を吸着する静電吸着ステージを備えていることが多
い。図５は、従来の静電吸着ステージを備えた基板処理
装置の概略構成を示す正面図である。この図５では、基
板処理装置の一例として、スパッタリング装置の例が示
されている。

【０００３】図５に示す基板処理装置は、排気系１１を
備えた処理チャンバー１と、処理チャンバー１内に配置
された静電吸着ステージ２と、処理チャンバー１内に被
スパッタ面を露出するようにして設けたターゲット３
と、処置チャンバー１内に所定のガスを導入するガス導
入手段４と、導入されたガスにスパッタ放電を生じさせ
てターゲット３をスパッタするためのスパッタ電源５と
から主に構成されている。

【０００４】スパッタ電源５は、例えば所定の負の高電
圧をターゲット３に印加するよう構成される。一方、処
理チャンバー１の器壁等は接地電位に維持され、ターゲ
ット３との間に電界が設定される。この電界によってス
パッタ放電が生じ、ターゲット３がスパッタされる。ス
パッタされたターゲット３の材料は、基板９の表面に達
して所定の薄膜を堆積する。

【０００５】尚、ターゲット３の背後にはマグネトロン
スパッタリングのための磁石機構６が設けられる。磁石
機構６は、中心磁石６１と中心磁石６１とを取り囲む周
状の周辺磁石６２とから構成される。図５に示すよう
に、磁石機構６によってターゲット３を貫くアーチ状の
磁力線６３が設定される。この磁力線６３とターゲット
３の表面とで形成される閉空間の内部に電子が閉じこめ
られ、スパッタ放電が高効率で維持される。このため、
高い成膜速度でスパッタリングが行われる。

【０００６】一方、静電吸着ステージ２は、金属製のス
テージ本体２１と、表面に静電気が誘起されて基板９が
吸着される誘電体ブロック２２と、誘電体ブロック２２
内に設けられた一対の吸着電極２３と、一対の吸着電極
２３の間に直流電圧を印加する吸着電源２４と、誘電体
ブロック２２をステージ本体２１に固定する固定具２５
と、ステージ本体２１内に設けられたヒータ２６とから
主に構成されている。吸着電源２３によって一対の吸着
電極２４に直流電圧が印加されると、誘電体ブロック２
２内に誘電分極が生じ、誘電体ブロック２２の表面に静
電気が誘起される。この静電気によって基板９が吸着さ
れる。より詳しくは、静電気によるクーロン力又は基板
９と誘電体ブロックとの間の微小な空間に電界が集中す
ることによるジョンソン・ラーベク力により、基板９が
誘電体ブロック２２に吸着される。

【０００７】また、ヒータ２６は、ステージ本体２１及
び誘電体ブロック２２を経由して基板９を加熱する。ヒ
ータ２６には、不図示の制御機構が設けられており、基
板９を所定の温度に加熱し、当該温度を維持することが
可能となっている。スパッタリングを始めとする多くの
基板処理では、基板９を室温以上に加熱すると処理の効
率や質が向上したりすることが多く、このため、このよ
うなヒータ２６によって基板９を加熱制御している。

【０００８】上記誘電体ブロック２２をステージ本体２
１に固定する固定具２５は、図５に示すような断面がほ
ぼＬ字状のリングである。固定具２５の一端はステージ
本体２１にねじ止めによって固定され、他端は誘電体ブ
ロック２２の周縁に係止されている。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】上記構成に係る従来の
静電吸着ステージにおいて、誘電体ブロックはアルミナ
等のセラミックスで構成されることが多く、ステージ本
体はステンレス等の金属で構成される。この場合、誘電
体ブロックとステージ本体との熱膨張率の違いから、誘
電体ブロックが割れる等の破損が生ずる問題があった。

【００１０】また、誘電体ブロックをステージ本体に固
定する固定具は、ステージ本体と誘電体ブロックの双方
に接触しているため、ヒータから基板への熱の伝達経路
にもなっていた。この場合、スパッタリング等の放電を
利用して処理を行う基板処理装置では、固定具は基板の
周囲での放電を抑制するシールドとしても兼用されてい
る。そして、このような固定具には、放電による生成物
例えばスパッタによってターゲットから放出された材料
等が経時的に付着する場合がある。このような生成物の
付着が多くなり、所定の厚さに堆積すると、内部応力に
よって剥離してパーティクルとなる。このパーティクル
が基板に達すると、基板の汚損の原因となる。このた
め、多くの場合、所定回数処理を繰り返した後、固定具
は新しいものに交換される。

【００１１】しかしながら、新しい固定具は、表面に何
も付着していないので、それまで使用していたものと熱
容量等の熱的条件が異なる。固定具が熱の伝達路となっ
ている従来の構成では、固定具を新しくした際に熱の伝
達条件が変わってしまう。このため、加熱される基板の
到達温度や温度分布等も変化してい、温度条件の再現性
が不十分となっていた。

【００１２】本願発明は、上記課題を解決するためにな
されたものである。即ち、本願発明は、誘電体ブロック
の破損の無い実用的な静電吸着ステージを提供し、また
処理の際の基板の温度条件の再現性が十分である基板処
理装置を提供することを目的とする。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、請求項１記載の発明は、表面に静電気を誘起させて
当該表面に基板を吸着する静電吸着ステージであって、
金属製のステージ本体と、表面に静電気が誘起されて基
板が吸着される誘電体ブロックと、誘電体ブロックをス
テージ本体に固定する固定具とを有し、固定具は、誘電
体ブロックとステージ本体との熱膨張率の差によって変
形する弾性を有している。また、上記課題を解決するた
め、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成におい
て、前記固定具は、一端がステージ本体に固定され、他
端が誘電体ブロックの縁に係止された板バネである。ま
た、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、
上記請求項１又は２の構成において、前記ステージ本体
及び誘電体ブロックを経由して熱を伝えることにより基
板を加熱するヒータを備えている。また、上記課題を解
決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項１、２
又は３記載の静電吸着ステージを備え、当該静電吸着ス
テージに基板を吸着しながら当該基板の表面に所定の処
理を施すよう構成されている。また、上記課題を解決す
るため、請求項５記載の発明は、上記請求項４の構成に
おいて、前記静電吸着ステージに吸着された基板を臨む
空間に放電を生じさせる放電手段を備え、前記ステージ
本体は電気的に接地されているとともに、基板の周囲で
の放電を抑制するシールドが設けられており、このシー
ルドは、前記誘電体ブロックから離間している。また、
上記課題を解決するため、請求項６記載の発明は、上記
請求項４又は５の構成において、前記シールドは、前記
固定具を覆うよう設けられており、放電による生成物が
前記固定具に付着するのが前記シールドによって防止さ
れている。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本願発明の実施の形態につ
いて説明する。図１は、実施形態に係る静電吸着ステー
ジの平面概略図、図２は、図１に示す静電吸着ステージ
においてシールドを取り除いた状態の平面概略図であ
る。また、図３は、図１に示すＸ−Ｘでの断面を部分的
に示した概略図であり、図４は、図１に示すＹ−Ｙでの
断面を部分的に示した概略図である。本実施形態の静電
吸着ステージは、金属製のステージ本体２１と、表面に
静電気が誘起されて基板が吸着される誘電体ブロック２
２と、誘電体ブロック２２をステージ本体２１に固定す
る固定具２７とを有する。

【００１５】ステージ本体２１は、ステンレス等の金属
製であり、吸着する基板９よりも大きな径の円盤状であ
る。誘電体ブロック２２は、アルミナ等のセラミックス
製である。誘電体ブロック２２も円盤状であり、基板９
を吸着する上面の直径は基板９より少し小さい。この誘
電体ブロック２２内には、不図示の吸着電極が埋設され
ており、吸着電極には、不図示の吸着電源によって直流
電圧が与えられる。

【００１６】ステージ本体２１と誘電体ブロック２２と
の間には、緩衝材２９が設けられている。緩衝材２９
は、ステージ本体２１と誘電体ブロック２２との熱膨張
率の差を吸収するものである。緩衝材２９には、例えば
薄いカーボン製のシートが採用される。また、ステージ
本体２１には、不図示のヒータが設けられている。ヒー
タとしては、例えば通電によりジュール熱を発生させる
ものが使用できる。

【００１７】基板処理装置の発明の実施形態について説
明すると、従来の同様にスパッタリング装置の例が基板
処理装置の実施形態として採用できる。そして、図５に
示す静電吸着ステージに代え、図１から図４に示す静電
吸着ステージを採用する。その他の構成は、従来の装置
と同様にできる。

【００１８】本実施形態の静電吸着ステージの大きな特
徴点を成す固定具２７は、誘電体ブロック２２とステー
ジ本体２１との熱膨張率の差によって変形する弾性を有
するものが採用されている。具体的には、固定具２７
は、一端がステージ本体２１に固定され、他端が誘電体
ブロック２２の縁に係止された板バネになっている。図
３に示す通り、固定具２７は、一端が断面Ｕ字状に折り
曲げられてステージ本体２１にネジ止めされている。固
定具２７の他端は、静電吸着ステージの中心軸に向けて
延び、誘電体ブロック２２の周縁の上に載っている。図
３に示す通り、固定具２７は、折れ曲がった部分から少
し下方に傾斜している。

【００１９】自由状態の固定具２７は、その他端が誘電
体ブロック２２の周縁の少し下方に位置する状態であ
る。誘電体ブロック２２は、この他端を少し持ち上げた
状態で配置されている。このため、固定具２７の復元力
は、誘電体ブロック２２を下方に押し下げるよう作用し
ている。この結果、固定具２７によって誘電体ブロック
２２がステージ本体２１に固定されている。より具体的
に説明すると、固定具２７は例えばインコネル等の材料
で形成され、誘電体ブロック２２を一個当たり２０ｋｇ
ｆ程度の力で押し下げるよう構成される。

【００２０】尚、図３に示す通り、固定具２７の折れ曲
がった部分から少し他端よりの位置には、開口２７０が
設けられている。そして、この開口２７０から挿入され
たネジ２７１が固定具２７の一端をステージ本体２１に
ネジ止めしている。また、図２に示す通り、固定具２７
は、誘電体ブロック２２の周囲に例えば８個均等間隔を
おいて設けられている。尚、ステージ本体２１は接地電
位であり、従って、固定具２７も接地電位である。

【００２１】上記説明から分かるように、固定具２７
は、誘電体ブロック２２とステージ本体２１との熱膨張
率の差によって変形する。例えば、誘電体ブロック２２
の熱膨張率がステージ本体２１より大きい場合、固定具
２７の他端は少し上方に変位する。このため、熱膨張率
の差によって誘電体ブロック２２が破損するのが防止さ
れる。

【００２２】一方、本実施形態の静電吸着ステージにお
いても、シールド２８が設けられている。シールド２８
は、図３及び図４に示すような断面の円環状部材であ
る。シールド２８の材質は、例えばＳＵＳ３０４等のス
テンレスである。図１に示すように、シールド２８は、
誘電体ブロック２２の周囲を取り囲むようにして配置さ
れている。このシールド２８は、図４に示すように、ス
テージ本体２１にネジ２８１によってネジ止めされてい
る。ネジ止めの位置は、図１に示すように、４カ所程度
である。尚、シールド２８はステージ本体２１に短絡さ
れており、接地電位である。

【００２３】図３及び図４に示す通り、シールド２８は
誘電体ブロック２２には接触しておらず、離間してい
る。このため、シールド２８から誘電体ブロック２２に
は熱が伝導しないようになっている。従って、シールド
２８に生成物が堆積して交換する際にも、シールド２８
の交換によって熱の伝達状態が大きく変わってしまうこ
とがない。勿論、シールド２８から誘電体ブロック２２
には、輻射や対流によって熱が伝わる可能性があるが、
輻射は接触による熱の伝達に比べると遙かに小さいし、
真空状態では対流による伝達も少ない。そして、このよ
うな輻射や対流による熱の伝達は、たとえあったとして
も、シールド２８の交換によってはその条件は殆ど変化
しない。このため、本実施形態の基板処理装置では、シ
ールド２８を交換した際も基板９の加熱状態が変化する
ことがなく、温度条件の十分な再現性を有して基板９の
処理を行うことができる。

【００２４】また、図３に示す通り、固定具２７はシー
ルド２８によって覆われた状態となっており、放電によ
る生成物が固定具２７に付着するのが防止されている。
このため、長期間静電吸着ステージを使用しても、固定
具２７を交換する必要性は生じない。固定具２７に生成
物が付着する構成だと、所定期間の後に固定具２７を交
換する必要性が生ずる。この場合には、従来と同様の問
題を生じてしまう恐れがある。

【００２５】尚、シールド２８以外の部材で固定具２７
を覆ったり、表面に凹凸を形成する等して生成物が堆積
しても剥離しないような構成の固定具２７を設けたり、
生成物が飛来しない位置に固定具２７を設けたりするよ
うな構成を採用することも可能である。

【００２６】上記説明では、固定具２７の例として板バ
ネを採り上げたが、他の構成も可能である。例えば、ス
テージ本体２１にＬ状の部材を取り付け、その先端にコ
イルスプリングを介して押さえ板を設け、この押さえ板
が誘電体ブロック２２の周縁を上から押さえるような構
成でもよい。この場合、これら全体が「固定具」であ
る。

【００２７】また、上記説明では、基板処理装置の例と
してスパッタリング装置を採り上げたが、エッチング装
置やＣＶＤ（化学蒸着）装置等の各種の基板処理装置に
ついて本願発明を適用することが可能である。さらに、
ヒータを用いない場合でも、静電吸着ステージは加熱さ
れる場合がある。例えば、放電を生じさせたり又はプラ
ズマを形成したりしながら処理する装置の場合、そのよ
うな放電やプラズマによって静電吸着ステージはかなり
加熱される。従って、このような装置については、ヒー
タを用いていない場合でも、誘電体ブロック２２の破損
が防止されたり、基板９の温度条件の再現性が向上した
りする効果が得られる。

【００２８】尚、静電吸着ステージの基板処理装置以外
の用途としては、例えば基板９の検査を行う検査装置等
が挙げられる。このような装置についても、本実施形態
の静電吸着ステージの構成は有効である。

【００２９】

【発明の効果】以上説明した通り、本願の請求項１、２
又は３の静電吸着ステージの発明によれば、誘電体ブロ
ックとステージ本体との熱膨張率の差によって変形する
弾性を有する固定具によって両者が固定されるので、熱
膨張率の差による誘電体ブロックの破損が防止される。
また、請求項４の発明によれば、上記効果により、実用
的な基板処理装置が提供される。また、請求項５の発明
によれば、シールドが誘電体ブロックに接触せずに離間
しているので、生成物が堆積したシールドを交換した際
にも基板の温度条件の再現性の低下の問題は生じない。
このため、良質な基板処理を常に行うことができる。さ
らに、請求項６の発明によれば、固定具がシールドによ
って覆われて生成物が付着しないようになっているの
で、この点でさらに好適な構成となっている。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施形態に係る静電吸着ステージの平面概略図
である。

【図２】図１に示す静電吸着ステージにおいてシールド
を取り除いた状態の平面概略図である。

【図３】図１に示すＸ−Ｘでの断面を部分的に示した概
略図である。

【図４】図１に示すＹ−Ｙでの断面を部分的に示した概
略図である。

【図５】従来の静電吸着ステージを備えた基板処理装置
の概略構成を示す正面図である。

【符号の説明】

１処理チャンバー２静電吸着ステージ２１ステージ本体２２誘電体ブロック２７固定具２７１ネジ２８シールド２８１ネジ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に静電気を誘起させて当該表面に基
板を吸着する静電吸着ステージであって、金属製のステ
ージ本体と、表面に静電気が誘起されて基板が吸着され
る誘電体ブロックと、誘電体ブロックをステージ本体に
固定する固定具とを有し、固定具は、誘電体ブロックと
ステージ本体との熱膨張率の差によって変形する弾性を
有していることを特徴とする静電吸着ステージ。
【請求項２】前記固定具は、一端がステージ本体に固
定され、他端が誘電体ブロックの縁に係止された板バネ
であることを特徴とする請求項１記載の静電吸着ステー
ジ。
【請求項３】前記ステージ本体及び誘電体ブロックを
経由して熱を伝えることにより基板を加熱するヒータを
備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電
吸着ステージ。
【請求項４】請求項１、２又は３記載の静電吸着ステ
ージを備え、当該静電吸着ステージに基板を吸着しなが
ら当該基板の表面に所定の処理を施すよう構成されてい
ることを特徴とする基板処理装置。
【請求項５】前記静電吸着ステージに吸着された基板
を臨む空間に放電を生じさせる放電手段を備え、前記ス
テージ本体は電気的に接地されているとともに、基板の
周囲での放電を抑制するシールドが設けられており、こ
のシールドは、前記誘電体ブロックから離間しているこ
とを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【請求項６】前記シールドは、前記固定具を覆うよう
設けられており、放電による生成物が前記固定具に付着
するのが前記シールドによって防止されていることを特
徴とする請求項４又は５記載の基板処理装置。