(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁束を有するプロセスチャンバのための静電チャックであって、（ａ）基板を支持することに適合した上面を有するベースと、（ｂ）自身に電極を有する、該ベース上の絶縁体と、（ｃ）該ベースと絶縁体との間または該絶縁体内の強磁性マグネティックシャントとを有し、該チャックがプロセスチャンバ内で該基板を静電的に保持するために用いられる場合は、該マグネティックシャントがチャンバ内の磁束を、該マグネティックシャントと隣接する該基板の部分の上方で減少させる静電チャック。
【請求項２】
磁束を有するプロセスチャンバのための静電チャックであって、（ａ）基板を支持することに適合した上面を有するベースと、（ｂ）該ベース上の絶縁体と、（ｃ）少なくとも該電極の一部が強磁性材料を備える、請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
磁束内で基板を処理するためのプロセスチャンバであって、（ａ）該プロセスチャンバ内で磁束を発生させる磁束発生器と、（ｂ）請求項１に記載の静電チャックとを備えるプロセスチャンバ。
【請求項４】
該ベースが、６〜１０インチないし約１５２．４ｍｍ〜約２５４ｍｍの範囲にある直径を有する実質的に円形の板である請求項１に記載の静電チャック。
【請求項５】
該マグネティックシャントが実質的に平坦な形状ないし配置である請求項１に記載の静電チャック。
【請求項６】
該マグネティックシャントが該電極の周囲近傍に配置される請求項１に記載の静電チャック。
【請求項７】
該マグネティックシャントが環状である請求項１に記載の静電チャック。
【請求項８】
環状の該マグネティックシャントが、少なくとも約１００ｍｍの内径を有する請求項７に記載の静電チャック。
【請求項９】
環状の該マグネティックシャントが、約２２５ｍｍ未満の外径を有する請求項７に記載の静電チャック。
【請求項１０】
該マグネティックシャントが、約１００〜１，０００μｍの範囲にある厚さを有する請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１１】
該マグネティックシャントが連続的ないし繋がっている請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１２】
該マグネティックシャントがセグメントを有する請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１３】
該マグネティックシャントの該セグメントがそれぞれ、異なる厚さを有する請求項１２に記載の静電チャック。
【請求項１４】
該マグネティックシャントが少なくとも約１，０００の相対磁気浸透度を有する請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１５】
該マグネティックシャントが、鉄と、ニッケルと、コバルトと、これらの合金とからなる群より選択される材料を備える請求項１に記載の静電チャック。
【請求項１６】
内部で磁束が発生しているプロセスチャンバ内で用いられるための静電チャックであって、（ａ）上側支持面を有する、非強磁性材料のベースと、（ｂ）電極と、基板を支持することに適合する頂面とを有する、該ベースの該上側面上の絶縁体と、（ｃ）該絶縁体の該頂面の下方の、強磁性材料のマグネティックシャントであって、該絶縁体の周囲に向かう方向に選択的に、該強磁性材の濃度が高くなるような構成であるマグネティックシャントと、を備え、該電極が作動されて該基板を該チャックに静電的に保持し且つ磁束を利用した基板の処理が進行中の場合は、該マグネティックシャントが、該シャントの強磁性材料分布に従って、該基板上の磁束を減少させる静電チャック。
【請求項１７】
該マグネティックシャントが、平坦な形状ないし配置である請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項１８】
該マグネティックシャントが、環状の形状ないし配置である請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項１９】
該マグネティックシャントと該電極とが、単一の要素を備える請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項２０】
該マグネティックシャントが、該ベースの上方に配置される請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項２１】
該マグネティックシャントが、該ベースと該絶縁体との間で該ベースと接触して配置される請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項２２】
該マグネティックシャントが該絶縁体に位置される請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項２３】
該マグネティックシャントが該ベースに位置される請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項２４】
該絶縁体の頂面に平行な成分を磁束が含む請求項１６に記載の静電チャック。
【請求項２５】
磁束内で静電チャックを形成する方法であって、（ａ）基板を自身の上で支持することに適合するベースを形成するステップと、（ｂ）該ベースの上で強磁性材料を備えるマグネティックシャントを形成するステップと、（ｃ）電極を有する絶縁体を、該ベースの上で該マグネティックシャントに接して形成するステップとを備え、該チャックが磁束を含むチャンバ内で基板を保持するために用いられる際、該マグネティックシャントが該チャンバ内で磁束を、該シャントと隣接する基板の部分の上方で減少させる静電チャックの形成方法。
【請求項２６】
該マグネティックシャントが、該ベースに直接形成される請求項２５に記載の静電チャックの形成方法。
【請求項２７】
該マグネティックシャントが、該絶縁体に形成される請求項２５に記載の静電チャックの形成方法。
【請求項２８】
該絶縁体の該電極が、該マグネティックシャントを備える請求項２５に記載の静電チャックの形成方法。
【請求項２９】
該マグネティックシャントが、電気メッキ、化学気相堆積法、又は物理気相堆積法から成る群より選択される方法により形成される請求項２５に記載の静電チャックの形成方法。
【請求項３０】
該マグネティックシャントが、鉄と、ニッケルと、コバルトと、これらの合金とから成る群より選択される請求項２５に記載の静電チャックの形成方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁束を含むプロセスチャンバ内で基板を保持するための静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造プロセスでは、基板処理において基板を保持するために静電チャックが用いられる。例えば、この静電チャックは、Ｂｒｉｇｌｉａらの米国特許第４，１８４，１８８号、Ｔｏｋｕｄａらの米国特許第４，３９９，０１６号、Ａｂｅらの米国特許第４，３８４，９１８号及び１９９４年１月３１日に出願の米国特許出願通し番号第０８／１８９，５６２号（Ｓｈａｍｏｕｉｌｉａｎらの  「静電チャック」）に記載されている。
【０００３】
代表的な静電チャックは、プロセスチャンバ内の支持体に固定されるように採用されたベースを備えている。このベースの上には、電気的に絶縁された電極が置かれ、このベースの下側には、代表的には、キャビティーが形成されている。このベース上の絶縁電極（ないしは絶縁された電極）には、電気的コネクタが電気的に接続して、ベースの底部と電気的に接触する。この電気的な接触は、ベースのキャビティーから延長する支持材によって支持されている。
【０００４】
使用中に、チャックはプロセスチャンバの支持体に固定され、ベースの底部の電気的接触が、支持体のコネクタに電圧を供給する。チャックの上側表面には、基板が置かれ、チャックの電極は、チャックとの電気的接触を介して印加された電圧により、基板に対して電気的なバイアス状態になる。この印加電力は、チャックの絶縁電極に静電気を蓄積させ、その結果、静電力が基板をチャックへと保持させる。
【０００５】
静電チャックは、堆積プロセスやエッチングプロセス等の半導体製造プロセスにおいて用いられる。代表的なエッチングプロセスでは、プロセスチャンバにエッチャントプロセスガスが導入され、プラズマが発生してプロセスガスを生成し、基板がエッチングされる。このエッチングプロセスにおいては、基板のエッチング均一性及びエッチング速度（エッチレイト）を高めるため、プロセスチャンバ内に磁束を発生させてもよい。代表的には、この磁束は、基板の表面に対して平行な成分を有している。基板表面の附近で、磁界が電子と反応種とを制限し、イオン化の衝突を増加させる。このようなエッチングプロセスでは典型的には、基板の中心部よりも基板の周囲部が速くエッチングされるが、その理由は、基板周囲部ではエッチャントガスの入場とガス状副生成物の除去とがより速く起こるからである。
【０００６】
このようなエッチングプロセスでは、ベースの下側のキャビティー内に置かれる環状マグネティックシャント（磁気分路）を用いて、この環状マグネティックシャントに隣接する基板の周囲部のエッチング速度をコントロールすることができる。このマグネティックシャントは、代表的には、磁束を誘引する強磁性物質を備えるので、マグネティックシャントの上の磁束は、基板表面と平行な方向からシャントの方へと向きを変える。その結果、基板の周囲部上の磁束が弱くなり、この部分におけるエッチング速度が減少する。この方法により、マグネティックシャントを用いて基板表面全体にわたったエッチング速度が制御されて、基板のエッチング均一性が得られる。基板エッチングの均一性が更に向上すれば、ＩＣチップの収率も更に向上し、基板表面全体を利用することも可能となる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、従来からのマグネティックシャントの配置には、問題が幾つかあった。１つは、従来からのマグネティックシャントは基板の上の磁束を均一に弱めていなかったことである。これは、従来のシャントは連続体でなく切れ目があり、これが不均一に弱める原因であると考えられている。従来のシャントは、通常は、ベースのキャビティー内に置かれ、ベースの支持体、突起物、水冷管やスクリューホルダ等の突起物を避けるように配置されている。このマグネティックシャントの非連続的な構造は、基板周囲部全体でのエッチング速度の不均一さを招いている。
【０００８】
従来のマグネティックシャントにおけるまた１つの問題はシャントによって、基板と支持体との間の熱移動が不均一になることであり、その理由は、シャントの連続部分と非連続部分では、熱移動の速度が異なるためである。熱移動の速度が不均一になれば、基板全体にわたって温度が不均一になり、その結果、エッチング速度も不均一になる。
【０００９】
従って、ウエハの表面全体にわたって、磁気の分路（シャンティング）を均一にし、且つ、基板と支持体との間の熱移動を均一にする静電チャックとマグネティックシャント配置とを有することが望ましい。また、マグネティックシャントを基板の近傍に配置して、基板にわたって磁気の分路を向上させることが好ましい。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明の静電チャックは、これらの要求を満足させる。この静電チャックは、基板を保持する上側表面を有するベースを備える。ベース上には、電極のついた絶縁体が備えられる。強磁性物質を有するマグネティックシャントは、このベースの上方に配置され、あるいは、ベースの下でベースにじかに隣接して配置される。静電チャックを用いて、磁束を有するプロセスチャンバ内で基板を静電的に保持する場合、チャック内のマグネティックシャントは、このマグネティックシャントの近傍である基板の部分でチャンバ内の磁束を弱める。
【００１１】
このマグネティックシャントは、様々な構成が可能である。その１つでは、マグネティックシャントはベースと絶縁体との間に位置し、ベースとじかに接触する。また１つの構成では、マグネティックシャントは絶縁体の内部にある。本発明の３番めの形式では、絶縁体の電極が強磁性の材料を有し、これがマグネティックシャントとして作用する。
【００１２】
また別の構成では、基板を支持するための基板支持体は、チャックのベース上に配置される。この基板支持体はその内部にキャビティーを備え、また基板支持体には絶縁電極（絶縁された電極）が備えられる。基板支持体のキャビティー内部には、強磁性のマグネティックシャントが備えられる。
【００１３】
本発明のまた別の形式では、ベースのすぐ下に直に隣接して、連続したマグネティックシャントが配置される。
【００１４】
マグネティックシャントは、好ましくは、連続した環状である。好ましくは、マグネティックシャントは、鉄、ニッケル、コバルト及びこれらの合金等の、強磁性材料製である。
【００１５】
【発明の実施の形態】
本発明の静電チャック２０は通常、ベース２２を備え、このベース２２上には電気的に絶縁された電極２４を有する。この電極は、絶縁体２６によって電気的に絶縁されている。電気的なコネクタストラップ２８が、チャックの電極２４を、チャックのベースにある高電圧の電気コネクタ３０に電気的に接続する。高電圧電気コネク３０は、支持材３２に支持される。マグネティックシャント３４は、チャックのベース２２の真上または直下で、隣接して、置かれる。また、チャック２０は内部にグルーヴ３６を有し、このグルーヴ３６は冷媒ガスを内部に保持してチャックに支持された基板を冷却する。
【００１６】
図１を参照して、本発明のチャック２０の操作を説明する。図１は、シリコンウエハ等の基板４２の処理に用いることが可能な、磁束を有する典型的なプロセスチャンバ４０を示す。通常は、この磁束は矢印４３の方向と平行な面に含まれる成分をもつ。ここに示される特別な具体例であるプロセスチャンバ４０は、基板４２のプラズマ処理に適しているものであるが、チャック２０の動作の例示のみのために与えられ、本発明の範囲を限定するために用いられるのではない。
【００１７】
プロセスチャンバ４０は通常、支持体４４を有し、この支持体４４の上に静電チャック２０を有する。チャック内の電極２４には外部第１電圧供給器４６が接続され、チャック２０の動作のための電圧を供給する。第１電圧供給器４６は、約１，０００〜３，０００ボルトの高電圧ＤＣソースを備え、この高電圧ＤＣソースは、１０ＭΩの抵抗器を介して電圧読みだしに接続されている。回路内で１ＭΩの抵抗器が回路を流れる電流を制限し、更なる電流フィルターとして５００ｐＦのキャパシタが具備される。
【００１８】
チャンバの支持体４４には、外部第２電圧供給器４８が接続されている。プロセスチャンバ４０の支持体４４は、代表的には、アルミニウム製であり、チャンバ内にプラズマを発生させるためのプロセス電極として機能する。第２電圧供給器４８が具備されることにより、チャンバ４２内の電気的接地表面５０に対して支持体４４に電気的なバイアスが与えられ、チャンバ４０内にプラズマが発生する。電圧供給器４８は、従来からのものであり、通常は、ライン電圧のインピーダンスにプロセスチャンバ４０のインピーダンスをマッチングさせるようなＲＦインピーダンスを、図１に示されるように、絶縁キャパシタと直列に接続されてる有する。
【００１９】
クーラントソース５２は、基板４２から熱を取り除き基板４２を一定の温度に維持するために用いられる。
【００２０】
また、プロセスチャンバ４０は、チャンバ４２を取り囲む円筒コイル５４を有する。コイル５４は、交流電流ソース５６に接続される。コイル５４に交流電流が与えられれば、コイル５４は、チャンバ４０内で基板４２表面に実質的に平行な成分をもつ磁束線４３を発生させる。基板４２の処理の間に、コイル５４に通じる交流は変化し、基板表面に平行な平面内で磁束線が回転し、プロセスチャンバ４０内においてより均一な時間平均磁場を形成する。時間平均磁場はより均一なプラズマ密度を与えるので、基板４２の表面全体にわたってより均一なエッチレイトが実現される。
【００２１】
使用中じは、チャック２０は支持体４４上に置かれる。基板４２がチャック２０上に置かれ、第１電圧供給器４４によって印加される電圧により、電極２４は基板に対して電気的にバイアスがかけられるため、基板４２及び電極２４には静電チャージが蓄積し、チャック２０が静電的に保持されるようになる。矢印５８で模式的に表されるように、マグネティックシャント３４は、シャント上の磁束を誘引し、シャント３４に近接した基板４２のこれらの部分の上の磁束を弱める。典型的には、マグネティックシャント３４は、強磁性材料を備え、絶縁体２６の周囲に向かって強磁性を増大させるような配置で分布している。
【００２２】
チャック２０の特徴については、以下に詳述する。
【００２３】
チャックのベース２２は、絶縁電極（絶縁された電極）２４を支持するために与えられる。一般に、ベースと基板４２との間の熱移動面積を最大にし、且つ、基板４２の支持のため広い面積を与えるように、ベースは、基板４２の形状とサイズと対応した形状とサイズを有している。例えば、基板４２がディスク形状であるならば、基板を支持するようなサイズが与えられた上面を有する円筒計のベースである。また、ベース２２は基板４２とは異なる形状を有していてもよく、また、基板４２のサイズとは異なるサイズを有していてもよい。典型的には、ベースはアルミニウム等の非強磁性材料製である。典型的には、ベースは、直径約１００ｍｍ〜２２５ｍｍ（４〜９インチ）、厚さ約１．５〜２ｃｍの直円柱である。
【００２４】
ベース上の絶縁電極２４のサイズ及び形状は、基板４２のサイズ及び形状によっても変化する。例えば、図面に表されるように、基板４２がディスク形状ならば、絶縁電極２４も、基板４２に接触する電極の面積を最大となるように、ディスク形状である。電極２４の絶縁体２６の頂面は、基板４２を支持するために用いられる。電極２４は金属等の導電製材料製であり、例えば、銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、鉄及びこれらの合金である。典型的には、電極２４の厚さは、約１μｍ〜１００μｍ、更に典型的には、約１μｍ〜３０μｍである。
【００２５】
電極２４は、図１に示されるように連続的であってもよく、また、図２に示されるようにパターンを有していてもよい。好ましくは、電極２４は、幾つかの構成の１つにパターン化されていてもよい。パターン化構成の１つでは、電極２４は、相互に接続される造作を形成し、この造作は、グルーヴ３６が電極造作の間に形成されてもよく、このグルーヴ３６は基板４２を冷却するためのクーラントを保持するために与えられるものである。
【００２６】
別の構成では、パターン形成された電極２４は、バイポーラー電極として機能できるように、少なくとも１対の電極２４を有する。好適なバイポーラー電極は、Ｂｒｉｇｌｉａらの米国特許第４，１８４，１８８号、Ａｂｅらの米国特許第４，３８４，９１８号及びＴｓｕｋａｄａらの米国特許出願に記載されている。バイポーラー電極の構成が用いられれば、各電極対に電圧が印加されて、電極対が反対の極性を有するように維持される。このバイポーラー電極構成は、基板に電気的バイアスを与えずに、基板４２に静電チャージを蓄積せしめる。チャック２０が非プラズマプロセスで用いられる場合、即ち、基板４２に電気的バイアスを与えるチャージキャリアとして作用するプラズマ種が存在しない場合に、バイポーラー電極構成を有利に用いることができる。
【００２７】
電極２４は、絶縁体２６によりチャック２０から電気的に絶縁される。絶縁体２６は典型的には、ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニール、ポリプロピレン、ポリエーテルケトン類、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマー、セルロース、トリアセテート類、シリコン及びラバー等の、合成ポリマーを備える。
【００２８】
絶縁体２６の全体の厚さは、絶縁体２６を構成する絶縁材料の抵抗値と誘電定数によって変化する。典型的には、絶縁材料は、約１０13Ωｃｍ〜１０20Ωｃｍの範囲の抵抗値と、少なくとも約２、より好ましくは少なくとも約３の誘電定数を有する。誘電材料が、約３．５の誘電定数を有する場合は、絶縁体２６全体は、典型的には、厚さが約１０μｍ〜約５００μｍ、更に典型的には、約１００μｍ〜約３００μｍの厚さを有する。
【００２９】
絶縁体２６にポリイミドが用いられる場合は、絶縁体は少なくとも約１００ｖｏｌｔｓ／ｍｉｌ（３．９ｖｏｌｔｓ／ｍｉｃｒｏｎ）の誘電破壊強度(dielectric breakdown strength )、更に典型的には、少なくとも約１０００ｖｏｌｔｓ／ｍｉｌ（３９ｖｏｌｔｓ／ｍｉｃｒｏｎ）の誘電破壊強度を有する。
【００３０】
好ましくは、チャック２０が、基板を加熱するプロセスに用いられるように、絶縁体２６の頂面は、５０℃を越える温度に対して耐性を有し、更に好ましくは、１００℃を越える温度に対する耐性を有する。また、処理中に基板４２に発生する熱をチャックを介して発散できるように、絶縁材料は高い熱伝導度を有していることが好ましい。基板４２の過熱を排除する充分な熱移動を実現するために、絶縁体２６の熱伝導度は、少なくとも０．１０Ｗａｔｔｓ／ｍ／゜Ｋたるべきである。
【００３１】
また、絶縁材料は、熱伝導度とプラズマの腐食耐性とを向上させるため、高熱伝導性の充填材を有していてもよい。この充填材は、例えば、ダイヤモンド、アルミナ、ジルコニウムボライド、ボロンナイトライド及び窒化アルミニウム等である。好ましくは、充填材材料は、平均粒径約１０μｍ未満の粉体である。典型的には、充填材は、体積比率で約１０％〜８０％、更に典型的には約２０％〜５０％で、絶縁材料の中に分散している。
【００３２】
好ましくは、絶縁体２６は、間隔をおいて配置される複数のグルーヴ３６を自身に有し、このグルーヴ３６は、基板４２を冷却するクーラントソース５２からのクーラントを保持するように、サイズが与えられ分布される。グルーヴ３６は、交差するトレンチ（溝）のパターンで形成され、このトレンチは電極２４の造作の間にある。例えば、これとは別のグルーヴのパターンが、上記のＳｈａｍｏｕｉｌｉａｎらの特許に記載される。
【００３３】
更に、保護コーティング（図示されず）が、絶縁体２６の頂面に形成されて、チャック２０が腐食性のプロセス環境下で用いられる場合に、絶縁体２６を化学的劣化から保護する。好ましい保護コーティング及びその作り方は、１９９３年２月２２日出願の米国特許出願通し番号０８／０５２，０１８号であるＷｕらの”PROTECTIVE COATING FOR DIELECTRIC MATERIAL ON WAFER SUPPORT USED IN INTEGRATED CIRCUIT PROCESSING APPARATUS AND METHOD OF FORMING THE SAME”に詳しく記載されている。
【００３４】
また、チャック２０は、第１電圧供給器４６に電極２４を接続させる電気コネクタを有する。この電気コネクタは、ベース２２の底部上の高電圧コネクタ３０へ絶縁電極を接続する導電性ストラップ２８を有している。高電圧コネクタ３０は、図２（ｄ）に示されるように、ベース２２のキャビティーの中へ延長する支持材上に置かれている。
【００３５】
（マグネティックシャント）
好ましくは、チャック２０のマグネティックシャント３４は、連続的であり、自身に切れ目や非連続部分を有しない。この点が、従来技術と比較して顕著な改良点である。従来技術のシャントは非連続的であり、基板４２のシャントに隣接する部分で、基板４２のエッチングが不均一になる。従来技術のチャックの構成に固有の限界は、この従来からのシャントが切れ目や非連続部を有することに帰結する。本発明のマグネティックシャント及びチャック組立体は、連続的なシャントを使用せしめることにより、従来技術の制限を回避する。
【００３６】
マグネティックシャント３４は、基板４２の上方の磁束を均一に弱め、基板表面全体のエッチレイトをより均一にすることから、連続的なマグネティックシャント３４は利点を有する。この連続的シャントの別の利点は、このシャントが基板４２から支持体４４へ均一な熱移動を実現し、基板４２の表面全体の温度を均一にすることである。
【００３７】
マグネティックシャント３４は、典型的には、ニッケル、鉄、コバルト及びこれらの合金等の、高い相対磁気浸透度(relative magnetic permeability)を有する強磁性材料製である。磁気浸透度（μ）は、磁場により物質内に形成される磁束密度Ｂ（磁気誘導）を、磁場強度Ｈで除して定義される。相対磁気浸透度μr は、物質の浸透性の空気中の磁気浸透度との比であり、
μr   ＝μ／μ0 、
ここで、空気中の浸透度μ0 は、４Πｘ１０-7ｈｅｎｒｙ／ｍの値を有する。相対浸透度は無次元数であり、いかなる単位系にも依存しない。
【００３８】
強磁性材料は、少なくとも１００、更に典型的には５００、最も典型的には１，０００の相対磁気浸透度を有する。相対浸透度の値はＨの値とこの材料の過去の磁気歴に依存する。典型的には、鉄、ニッケル及びコバルト等の強磁性材料は、約１，０００のμの値を有する。Ｒｏｗｌａｎｄ  Ｒｉｎｇ法やＰｅｒｍｅａｍｅｔｅｒ等の従来からの技術が、材料の磁気浸透性の測定に使用可能である。
【００３９】
マグネティックシャント３４の磁気浸透性が高ければ、プロセスチャンバ４０内の磁束線４３に対してシャントのインダクタンスが低くなる。このことは、マグネティックシャント３４がシャントの上方の磁束線４３を引き寄せ、図１に示されるように基板４２のマグネティックシャントに隣接する部分の上方の磁束を弱める。
【００４０】
マグネティックシャント３４は、過剰なエッチング速度を呈する基板のこれらの部分の形状及びサイズに対応して配置される。この過剰なエッチング速度は、従来の技術を用いてエッチングされた基板を走査電子顕微鏡で測定することにより、過剰にエッチングされた領域の地図を作ることで決められる。従って、マグネティックシャント３４の形状及びサイズは、基板をエッチングするための特定のプロセスチャンバ、プロセスガス及びプロセス条件のエッチング性能、並びに、基板４２の形状及びサイズに依存する。
【００４１】
ほとんどの従来エッチングプロセスでは、基板４２の周囲のエッチングの方が、基板４２の中心部分のエッチングよりも急速になされる。従って、マグネティックシャントは典型的には、基板４２の周囲の方へ強磁性材料を優先的に濃縮するような構成である。なぜなら、半導体基板４２は通常は円形であり、マグネティックシャント３４は典型的には、基板４２の直径に対応した外径を有する環状であるからである。
【００４２】
図３には、適切なマグネティックシャント３４が示される。シャント３４は、少なくとも約１００ｍｍ（４インチ）の内径と、少なくとも約２００ｍｍ（８インチ）の外径とを有する。シャント３４の厚さは、シャント３４と基板４２との距離及びマグネティックシャント３４の磁気浸透度によって変化する。マグネティックシャント３４が基板４２に近接して位置する時には、もっと薄いシャントを用いてもよい。ニッケルを含有するシャントが基板４２から約１０ｍｍの位置にある場合の適切な厚さは、約１００μｍ〜１，０００μｍである。
【００４３】
連続したマグネティックシャントの形状は、従来技術ではないエッチングプロセスに対しては大きく異なってくる。例えば、別のエッチングプロセスでは、薄めの部分と厚めの部分とに別れるシャント３４を必要とし、基板４２の別々の部分でマグネティックシャント効果を選択的に高めたり減じたりしてもよい。
【００４４】
（マグネティックシャントの位置）
マグネティックシャント３４は、チャック２０ぼ別々の位置に配置される。好ましくは、シャント３４は、チャック２０のベース２２の上方で絶縁体２６の頂面の下方に位置し、シャントがチャックに保持される基板４２に接近する。基板４２がシャントに接近することによって、マグネティックシャントの分路効果が向上する。また、ベースはシャントと基板の間にないので、薄いシャントでも同等の磁気分路を提供できる。更に、薄いシャントでも、基板４２と支持体４４との間の熱移動を更に均一に且つ迅速にすることができるので、基板４２の温度を迅速且つ均一に制御できる。
【００４５】
図２（ａ）〜２（ｄ）に示されるように、チャックの構成をいくつか変えることにより、マグネティックシャントを基板に近づけることができるようになる。図２（ａ）に示される構成では、シャントはベースに直に接して配置される。この配置では、シャント３４がベース２２の構成要素として作製されるようになる。例えば、シャント３４は、電気メッキ(electroplating)等により、強磁性材料を用いてベース２２の上面をコーティングすることにより作製されてもよく、以下にこの詳細を説明する。また、シャント３４はベースの構成要素であるため、基板４２と支持体４４との間に、実質的に高い熱移動速度が得られる。
【００４６】
図２（ｂ）に示される構成では、マグネティックシャントは絶縁体２６に埋め込まれている。この構成では、シャント３４はディスク状の電極２４を包囲するリングとしての形状であってもよい。あるいは、シャント３４と電極２４とは、１つの部品であってもよい。また、シャント３４は図１に示されるように電極２４を構成要素としていてもよく、例えば電極２４が強磁性材料を備える場合で等である。これらの構成では、シャント３４はチャック２０上の絶縁体２６に埋め込まれている。これらの後者の構成は有利であり、その理由は、シャントと電極とを１つの要素として作製することができ、チャック２０の作製及び組立コストが低減されるからである。
【００４７】
図２（ｃ）に示される構成では、マグネティックシャント３４はベース２２の基板支持体７０に配置される。基板支持体７０は、基板を支持するための頂面を有し、また、支持体７０はキャビティー７２を自身の中に有する。典型的には、基板支持体７０は、ベース２２から外側へ延長する周囲側壁７４を有する。カバープレート７６は、側壁７４を覆ってフィットするようにその大きさが決められて、基板支持体７０の頂面を形成する。この構成では、マグネティックシャント３４は、基板支持体７０内部にフィットするようにサイズが決められる。この配置では、シャント３４が特定の基板プロセスに対して最適なシャンティング（分路）を与えることができるようになる。
【００４８】
図２（ｄ）に示される構成では、マグネティックシャント３４は、ベース２２の直下且つ隣接して配置される。典型的には、ベース２２はベースの下にキャビティー８０を有する。支持材３２は、キャビティー８０内まで延長し、高電圧コネクタ３０を支持するために具備される。本発明のチャックでは、連続的な環状マグネティックシャント３４が支持材３２とベース２２の間のギャップ８２内に延長する。キャビティー８０は、ベースから下方に伸びる周囲壁８４によって画成される。
【００４９】
【実施例】
（作製方法）
本発明に従った静電チャック２０の好ましい作製方法を以下に説明する。図２（ａ）に示されるチャック２０の形式を作製するプロセスを先ず説明し、そして、別の形式のチャックを作るための製造方法の説明を後で行う。
【００５０】
図２（ａ）に示されるチャックの形式は、一般には以下を備える：（ａ）基板を支持するための上面を有するベース２２と、（ｂ）ベース２２上にあり電極２４が埋め込まれた絶縁体２６と、（ｃ）ベース２２上で強磁性物質を備えるマグネティックシャント３４であって、シャント３４の少なくとも一部は、絶縁体２６と隣接している。
【００５１】
チャック２０のベース２２は、典型的には、アルミニウムプレートから機械加工され、厚さ約１．５〜１．８ｃｍ、直径約１００〜３００ｍｍの直円柱状に切断され、典型的には約１２７〜２０３ｍｍ（５〜８インチ）の範囲の基板の直径とマッチする。従来のアルミニウム切削技術を用いて、プレートの表面粗さが約１μｍ未満となるまで、アルミニウムプレートの上面及び下面は切削される。プレートの表面切削は、ベース２２が支持体４４とベース２２上に置かれる基板に均一に接触するためには不可欠であり、基板４２と支持体４４との間に効率的な熱移動をさせる。切削後、プレートはきちんと洗浄されて、切削屑が除去される。
【００５２】
ベース２２の形成後、強磁性物質を含むマグネティックシャント２４は、ベース２２の上方且つ直に接触して形成される。マグネティックシャント３４は、電気メッキ、化学気相堆積及びスパッタコーティング等の物理気相堆積等の、様々な技術で形成されてもよい。鉄又はニッケルまたはこれらの合金を電気メッキするための適切な技術は、一般的には、Ｙｏｋｏｉの米国特許第５，１６０，４２３号、Ｙｏｋｏｉの米国特許第４，９６０，６５３号、ＬｅＢｌａｎｃの米国特許第４，７８０，３４２号、Ｋａｎｄｌｅｒの米国特許第３，６１７，３４３号及びＭａｒｋｅｒの米国特許第３，６５５，５３２号に記載されている。
【００５３】
絶縁電極２４は別に作製され、シャント３４上に接着される。絶縁電極２４は、例えば、前述の米国特許出願通し番号０８／１８９，５６２号に記載されるような、多くの方法で作製することができる。好ましい方法は、絶縁層と導電層とを含む多層フィルムを用いる方法であってもよい。この導電層には、例えば、厚さ２５〜１２５μｍのポリイミド絶縁層が形成された銅の層を備える「Ｒ／ＦＬＥＸ  １１００」（Ｒｏｇｅｒｓ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ）であってもよい。この多層フィルムの銅の層は、エッチングされ、削り取られあるいは砕かれて、パターン化された電極の形状をなす。銅の層をエッチングして電極２４を形成するために、従来のエッチングプロセスは全て用いることができる。典型的なエッチングプロセスでは、ＲＩＳＴＯＮ（ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ）等のフォトレジスト材料の均一な層が電極層に塗布されてもよい。Ａｂｅらの米国特許第４，９５２，５２８号、Ｓｃｈｎｕｒらの米国特許第５，０７９，６００号、Ｄａｓらの米国特許第５，２２１，４２２号等に記載される従来からのフォトリソグラフ法は、銅の層上にパターン化された保護的レジスト層を形成するために用いられる。
【００５４】
そして、パターン化されたフォトレジストを上に戴く電極層は、ウェット又はドライケミカルエッチング法を用いてエッチングされる。適当なウェットケミカルエッチング法は、塩化第二鉄、過硫酸ナトリウム又は酸又は塩基等のエッチャントに、フィルムの電極層を電極層がエッチングされるまで浸漬する操作を含む。適切なドライエッチングプロセスは、Ｆｒａｎｃｏらの米国特許第３，６１５，９５１号、Ｄｏｕｇｌａｓの米国特許第５，１００，４９９号、Ｈａｌｌらの米国特許第５，１６７，７４８号、Ｃａｔｈｅｙの米国特許第５，１８５，０５８号、Ｓｈｉｎｏｈａｒａの米国特許第５，２００，０３２号、Ｃｈｅｎらの米国特許第５，２１５，６１９号、及びＫａｄｏｍｕｒａらの第５，２２１，４３０号に記載されている。
【００５５】
電極層がエッチングされた後、銅の層が絶縁層に埋め込まれるように、第２の絶縁フィルムがパターン化された銅の層を覆って接着される。適切な絶縁フィルムは、ポリイミドフィルムのＫＡＰＴＯＮ（ＤｕＰｏｎｔ  ｄｅ  Ｎｅｍｏｕｒｓ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｃｏ）、ＡＰＩＱＵＥＯ（Ｋａｎｅｇａｆｕｃｈｉ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｉｎｄｕｓ．）、ＵＰＩＬＥＸ（Ｕｂｅ  Ｉｎｄｕｓ．Ｌｔｄ．）、ＮＩＴＯＭＩＤＯ（Ｎｉｔｔｏ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｉｎｄｕｓ．Ｌｔｄ．）及びＳＵＰＥＲＩＯＲ  ＦＩＬＭ（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ  Ｐｌａｓｔｉｃｓ  Ｉｎｄｕｓ．Ｌｔｄ．）が含まれる。
【００５６】
絶縁体２６内のグルーヴ３６は、典型的には、絶縁電極にわたって適当なグルーヴパターンにアウタンプアウトされる。そして、スタンプアウトされた絶縁電極２４は、従来の圧力及び温度を基礎とする接着剤を用いてベースに接着されて、図２に示されるように、チャックを形成する。
【００５７】
図２（ｄ）に示されるように、絶縁電気コネクタストラップ２８が次いで、導電性接着剤を用いて電極２４のセグメントに張り付けられる。電気コネクタストラップ２８は、従来の圧力及び温度を基礎とする接着剤を用いて、ベース２２とベース２２の底部の支持材３２に接着される。次いで、高電圧電気コネクタ３０が絶縁電気コネクタストラップ２８に電気的に接着されて、チャック２０の電極２４を外部電圧供給器へと接続させる、ベース２２の底部の高電圧コネクタをなす。
【００５８】
図２（ｂ）に示される形式のチャックは、以下の手順で作製が可能である。例えば、上掲のＫＡＰＴＯＮ、ＡＰＩＱＵＥＯ、ＵＰＩＬＥＸ、ＮＩＴＯＭＩＤ等の電気絶縁ポリマーフィルムが選択されて、電極２４及びマグネティックシャント３４の層が絶縁フィルム上に形成される。
【００５９】
電極２４及びシャント３４層は、例えば、電気メッキ、化学気相堆積法及び物理気相堆積法等を含む様々な技術により形成されてもよい。これらの層の形成プロセスの好適な方法は、以下のステップを含む多段階プロセスである：（ｉ）絶縁層上に「種（たね）」クロム層をスパッタ堆積するステップ、（ｉｉ）スパッタされたクロム層をレジスト層でコーティングするステップ。（ｉｉｉ）所望の電極又はシャント構成に対応したパターンにレジスト層をパターニングするステップ、そして（ｉｖ）種（たね）クロム層のレジストでコーティングされていない部分上に金属を電気メッキし、電極又はシャントを形成するステップ。
【００６０】
電極２４及びシャント３４が異なる金属で形成される場合、このプロセスは２度行われ、最初は電極２４の電気メッキのため、２番目はシャント３４の電気メッキのためである。電極及びシャントが同じ金属を備える場合は、プロセスは一度行われればよい。
【００６１】
多段階電気メッキプロセスの第１のステップでは、クロム層が絶縁フィルム上にスパッタされて、電気メッキされる金属の核成長のための「種（たね）」が得られる。クロム層は典型的には、約１００〜２００μｍの厚さまでスパッタされる。従来からのクロムスパッタ技術、例えば、米国特許第４，１３１，５３０号、米国特許第４，０２２，９４７号、米国特許第４，３９２，９９２号及び"Sputter Deposition onto Plastics",Thorton,J.A.,Proceedings 18th American Conference of Society of Vacuum Coaters,Key Biscayne,Florida,April 7-9(1975),pages 8-26   が適当である。
【００６２】
次のステップでは、ＲＥＩＳＴＯＮ等のレジスト層が、クロム「種」層上に塗布される。前掲したフォトリソグラフィーの方法を用いて、電極２４又はシャント３４に所望の構成に対応したパターンにフォトレジストをパターニングする。パターニングされたレジスト層は、電気メッキの間、レジストでコーティングされた部分に電気メッキ金属が堆積するのを防止する。
【００６３】
電気メッキのステップでは、レジストがコーティングされた絶縁フィルムは、電気メッキされて、レジストがコーティングされた部分の合間に、パターニングされた電極２４が形成される。従来の銅メッキ技術は、電極２４を形成するのに適しており、これらは例えば、Ｓｏｎｎｅｎｂｕｒｇらの米国特許第５，２５２，１９６号、Ｂｅｒｎａｒｄｓらの米国特許第５，００４，５２５号、Ｌｕｃｅらの米国特許第４，８９８，６４７号及びＭｉｌｉｊｋｏｖｉｃの米国特許第４，９４８，４７４号等である。従来のニッケルメッキ技術はシャント３４の形成に適しており、例えば、上記の特許に開示されている。
【００６４】
チャック２０へ電極２４とシャント３４とを形成した後、残留レジストとクロムは、チャック２０からエッチングされる。残留レジストは、ウェットケミカルエッチング又はプラズマエッチング法により除去される。適切なウェットケミカルエッチング法は、８０℃に加熱されたＮ−メチルピロリドン(N-methylpyrolidone)の溶液にチャック２０を約１０分間浸漬する操作を含む。あるいは、Ｉｒｖｉｎｇらの米国特許第３，８３７，８５６号、Ｎｅｉｓｉｕｓらの米国特許第４，７８６，５７８号及びＦｕｊｉｍｕｒａらの米国特許第４，９３８，８３９号に一般的に開示されるような、酸素プラズマを利用する等のプラズマエッチング技術も、残留レジストのエッチングに用いることができる。残留レジストを除去した後、チャック２０を過硫酸ナトリウム溶液に浸漬した後過マンガン酸カリウム溶液に浸漬する等のウェットケミカルエッチングのステップによって、残留クロムが除去される。
【００６５】
そして、第２の電気絶縁性フィルムが、絶縁材料のシートの形態（上述の如く）で、あるいは、露出した電極及びシャントに対して、電気絶縁性の液体をスプレー、ディッピング、ペインティング、スピンコーティング又はシルクスクリーニングすることにより、電極２４及びシャント３４の上を覆って形成される。絶縁材料のシートが被せられる場合、この絶縁性シートは電極及びシャント全体をカバーする程度に充分大きなサイズを与えられる。
【００６６】
絶縁材料のシートが電極２４及びシャント３４に接着された場合、上側絶縁層にグルーヴパターンをエッチングすることにより、グルーヴ３６が形成されてもよい。あるいは、液体絶縁材料が電極及びシャント上に塗布された場合、粘性液体絶縁材料が電極２４とシャント３４の間のトレンチに流れ込んでグルーヴ３６を形成してもよい。
【００６７】
電気メッキのかわりに、電極２４及びシャント３４は次の複数のステップにより形成されてもよい：（ｉ）化学又は物理気相堆積法によって絶縁層の上に連続的な金属層を堆積するステップ；（ｉｉ）上記に開示される従来の技術を用いて、金属層の上にパターニングしたレジスト層を形成するステップ；そして、（ｉｉｉ）ウェットケミカルエッチングプロセス又はプラズマアクティベイテッドエッチングプロセスによって、レジストでコーティングされた部分の間の露出した金属層の部分をエッチングするステップ。適切なウェットケミカルエッチングプロセスは、Ｆｒａｎｃｏらの米国特許第３，６１５，９５１号、Ｄｏｕｇｌａｓの米国特許第５，１００，４９９号、Ｈａｌｌらの米国特許第５，１６７，７４８号、Ｃａｔｈｅｙの米国特許第５，１８５，０５８号、Ｓｈｉｎｏｈａｒａの米国特許第５，２００，０３２号、Ｃｈｅｎらの米国特許第５，２１５，６１９号、及びＫａｄｏｍｕｒａらの第５，２２１，４３０号に一般的に記載されている。
【００６８】
図２（ｃ）及び図２（ｄ）に示される本発明の形式のものは、マグネティックシャント３４が別々の部分として形成される点を除いて、上記の技術と実質的に同じ技術を用いて作製される。典型的には、マグネティックシャントは、ニッケル等の強磁性材料のプレートから、従来の加工技術によって機械加工される。
【００６９】
図２（ｄ）に示されるチャックのベース２２は、アルミニウムプレートを所望の形状に機械加工することにより形成される。電気コネクタ支持材３２は、支持材をアルミニウム溶接した後、ベース２２の底面を切削して滑らかな接触面を得ることにより形成される。
【００７０】
（チャックの使用法）
図１に示されるように、本発明に従ったプロセスは、シリコン又はガリウムヒ素等の半導体ウエハを備える基板４２に対して実施される。プロセスの実施にあたり、プロセスチャンバ４０は、約１〜約５００ｍＴｏｒｒまで、更に典型的には約１０〜約１００ｍＴｏｒｒにまで脱気される。基板４２は、ロードロックトランスファチャンバ（図示されず）からチャンバ４０へと移送され、チャンバ４０内の支持体４４上の静電チャック２０の上に置かれる。
【００７１】
プロセスチャンバ４０内に、１つ以上の加圧ガスのソースを用いて、エッチャントプロセスガスが導入される。例えば、Ｃｌ2 、ＢＣｌ3 、ＣＣｌ4 、ＳｉＣｌ4 、ＣＦ4 、ＮＦ3 及びこれらの混合物等の、従来からのハロゲン含有エッチャントガスが、基板のエッチングに用いることができ、このことは、S.Wolf and R.N.Tauber,Silicon Processing for the VLSI Era, Vol.1,Chap. 16: Dry Etching for VLSI, Lattice Press, Sunset Beach,California(1986) に一般的に述べられている。
【００７２】
そして、電圧供給器４８が活性化され、電気的接地面５０に関して支持体４４に電気的バイアスを与え、チャンバ４０内にプロセスガスからのプラズマが発生する。チャンバ４０を包囲するコイル５４に交流電流が供給され、チャンバ内でエッチングプラズマの均一性を向上するための磁場をチャンバ４０内に発生させる。プラズマアクティベーテッドエッチャント種は、基板４２に衝突してこれをエッチングする。
【００７３】
静電チャック２０のマグネティックシャント３２は、マグネティックシャント３４の上方の部分の磁場を弱め、基板４２のこれらの領域での過剰なエッチングを防止し、基板４２のエッチングの均一性を高める。また、マグネティックシャント３４は、基板４２から更に均一な熱移動を実現し、エッチングの均一性を更に向上させる。
【００７４】
特定の好適な形式に関して本発明を非常に詳細に説明してきたが、この分野の熟練者には、本発明の多くの変形が可能であろう。例えば、ベースの部分を強磁性材料製とし、マグネティックシャントとして作用させてもよい。また、このチャックは、化学気相堆積法、物理気相堆積法又はスパッタリングプロセスで用いられてもよい。従って、この特許請求の範囲の本質と範囲は、ここに記載された好ましい具体例の説明によって制限を受けることはない。
【００７５】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の静電チャックによれば、ウエハの表面全体にわたって、磁気の分路（シャンティング）が均一になり、且つ、基板と支持体との間の熱移動を均一になる静電チャックとマグネティックシャント構成とが提供される。
【００７６】
従って、エッチング速度も基板全面にわたって均一になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックを有するプロセスチャンバの正面断面図である。
【図２】本発明のチャックの側面断面図であり、（ａ）はチャックのベースの上にマグネティックシャントが配置されたチャック、（ｂ）はチャックの絶縁体内にマグネティックシャントが配置されたチャック、（ｃ）はチャックのベース上の基板支持体に位置するマグネティックシャントを有するチャック、（ｄ）はチャックのベースのキャビティー内に位置する連続的マグネティックシャントを有するチャックを、それぞれ表す。
【図３】本発明の連続的なマグネティックシャントの斜視図である。
【符号の説明】
２０…静電チャック、２２…ベース、２４…電極、２６…絶縁体、２８…コネクタストラップ、３０…コネクタ、３２…支持材、３４…マグネティックシャント、３６…グルーヴ、４０…プロセスチャンバ、４２…基板、４３…矢印、４４…支持体、４６…外部第１電圧供給器、４８…外部第２電圧供給器、５０…接地表面、５２…クーラントソース、５４…円筒コイル、５６…交流電流ソース、５８…矢印、７０…基板支持体、７２…キャビティー、７４…側壁、７６…カバープレート、８０…キャビティー、８２…ギャップ、８４…周囲壁。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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