(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ウエハステージ上の絶縁体内に正負両電極を埋設した双極型の静電チャックにおいて、
前記それぞれの正負電極が、半径方向に延びる半径分の直線部と、この直線部両側から複数の枝状に延出した同心円のＣ字形状部とを備え、
前記直線部が互いに対向して直径方向となる略一直線上に位置し、前記正負電極のＣ字形状部が相互にくし歯状に入り込んで電極パターンを形成し、
前記直線部に電力供給用の接点を設けたことを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
ウエハステージ上の絶縁体内に正負両電極を埋設した双極型の静電チャックにおいて、
前記それぞれの正負電極が、複数の同心円のＣ字形状部と、径方向に隣接するＣ字形状部を連結する複数の短直線部とを備え、
前記正負電極のＣ字形状部が相互にくし歯状に入り込むと共に、前記短直線部が径方向に隣接する同極のＣ字形状部同士の間ごとに円周方向にずらして配置され、
前記短直線部に電力供給用の接点を設けたことを特徴とする静電チャック。
【請求項３】
さらに、ウエハリフトピンを、隣接するＣ字形状部の間であって、前記直線部を避けて設けたことを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、液晶ディスプレイ用薄膜トランジスタやアモルファスシリコン太陽電池などの種々の半導体薄膜デバイスの製造に用いられる双極型の静電チャックであって、簡単な電極パターンによってウエハ吸着領域のほぼ全域に安定で均一な吸着力を得ることができる静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】
静電チャックは、電極とウエハとの間に作用するクーロン力によってウエハをステージに吸着させるものであり、機械的なチャックに比べてウエハ下面をステージ上に略全面密着できウエハの冷却性能が優れているため、従来から半導体製造装置に多用されている。また、前記静電チャックには単極式と双極式があり、単極式の静電チャックはチャンバー内にプラズマを発生させないと吸着が起こらないため、プラズマ処理装置にしか用いることができないが、双極式の静電チャックは、プラズマの発生を必要とすることなく吸着を行うことができるという特徴がある。
【０００３】
図５は、従来の静電チャックの電極パターンを示す平面図である。この静電チャック５００は、表面の絶縁体内部に正負一対の同心円状の電極（電極パターン）５０１ａ、５０１ｂを埋設した構成であり、その一方の同心円状の電極５０１ａが正極となり、他方の同心円状の電極５０１ｂが負極となる。また、これら同心円状電極５０１ａ、５０１ｂは、静電チャック５００のウエハ吸着領域の全域に渡って形成されている。前記正極側の同心円状電極５０１ａは、半径方向に形成した直線部５０２ａと、この直線部５０２ａから枝状に且つ同心円状に複数延出した円弧部５０３ａとで構成し、全体的に円形になるように対向して配置したものである。対向する電極５０１ａ、５０１ａ同士は、最外周で接続されている。
【０００４】
他方、負極側の同心円状電極５０１ｂも同様の構成であるが、対向する電極５０２ｂ、５０２ｂ同士が中心部で結合している点が異なる。この正極および負極の電極５０１ａ、５０１ｂは、円弧部５０３ａ、５０３ｂにおいて相互にくし歯状に入り組んで形成されている。なお、これら電極パターン５０１ａ、５０１ｂは、フォトファブリケーション方法などによって精密に形成することができる。静電チャック５００の正負両電極５０１ａ、５０１ｂに電圧を印加すると、当該電極パターン５０１ａ、５０１ｂによってウエハ吸着領域のほぼ全域に安定した均一な吸着力が発生する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記のような静電チャック５００を用いたウエハステージでは、ウエハを分離するためのリフトピンを備えていることがある。このようなリフトピンは、ウエハステージに均等に設けたリフトピン穴から突き出るように設けられている。また、リフトピンによってウエハを確実に支持するため、３つのリフトピンを１２０度間隔で設けるのが好ましい（図示省略）。
【０００６】
しかしながら、上記静電チャック５００では、正極および負極で電極５０１ａ、５０１ｂの半径方向直線部５０２ａ、５０２ｂが９０度間隔で形成されているから、リフトピン穴の１つ又は２つが当該直線部５０２ａ、５０２ｂ上に位置することになり、これを避けるようにして電極パターンを設計する必要がある。また、枝状形成した電極パターン５０１ａ、５０１ｂを対向させ、最外周或いは中心部で連結した構成である。このため、電極パターン５０１ａ、５０１ｂが複雑になるという問題点がある。
【０００７】
そこで、この発明は、上記に鑑みてなされたものであって、簡単な電極パターンによってウエハ吸着領域のほぼ全域に安定で均一な吸着力を得ることができる静電チャックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上述の目的を達成するために、請求項１に係る静電チャックは、ウエハステージ上の絶縁体内に正負両電極を埋設した双極型の静電チャックにおいて、前記それぞれの正負電極が、半径方向に延びる半径分の直線部と、この直線部両側から複数の枝状に延出した同心円のＣ字形状部とを備え、前記直線部が互いに対向して直径方向となる略一直線上に位置し、前記正負電極のＣ字形状部が相互にくし歯状に入り込んで電極パターンを形成し、前記直線部に電力供給用の接点を設けたことを特徴とする。
【０００９】
半径分の直線部からＣ字形状部を枝状に延出し、このＣ字形状部を相互にくし歯状に入れ込むと、全体的に円形となり、正負極が均一に分布した状態になる。また、半径分の直線部から枝状にＣ字形状部が延出する形状のため、電極パターンは比較的簡単である。この正負電極に直流電流を印加することでウエハとの間にクーロン力が働いて当該ウエハを吸着する。このとき、正負電極が均一に分布していることから、均一で安定な吸着力が得られるようになる。また、この静電チャックの電極パターンは枝状形成した複数のＣ字形状部を有する対称形状となっているから、前記直線部に接点を設けることで電極パターンの抵抗値が同じになる。これにより、より均一で安定な吸着力を得ることができる。
【００１０】
また、請求項２に係る静電チャックは、ウエハステージ上の絶縁体内に正負両電極を埋設した双極型の静電チャックにおいて、前記それぞれの正負電極が、複数の同心円のＣ字形状部と、径方向に隣接するＣ字形状部を連結する複数の短直線部とを備え、前記正負電極のＣ字形状部が相互にくし歯状に入り込むと共に、前記短直線部が径方向に隣接する同極のＣ字形状部同士の間ごとに円周方向にずらして配置され、前記短直線部に電力供給用の接点を設けたことを特徴とする。
【００１１】
すなわち、前記短直線部が径方向に隣接する同極のＣ字形状部同士の間ごとに円周方向にずらして配置され、前記短直線部に電力供給用の接点を設けたので、正負極のいずれか又は両方が偏在する部分を少なくできる。これにより、より均一で安定な吸着力を得ることができる。
【００１３】
また、請求項３に係る静電チャックは、上記静電チャックにおいて、さらに、ウエハリフトピンを、隣接するＣ字形状部の間であって、前記直線部を避けて設けたことを特徴とする。
【００１４】
ウエハリフトピンは、１２０度間隔で均等配置するようにするのが好ましい。この発明では、直線部が互いに対向して直径方向となる略一直線上に位置するから、この直線部を避ければ、ウエハリフトピンを１２０度間隔で設けることができる。そして、このウエハリフトピンを隣接するＣ字形状部の間に設けることで、当該ウエハリフトピンを回避するような複雑な電極パターンを形成する必要がなくなる。なお、ウエハリフトピンをＣ字形状部の間に設けることは、その中心がＣ字形状部の間に位置することを意味し、Ｃ字形状部と多少干渉する場合も含まれる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明につき図面を参照しつつ詳細に説明する。なお、この実施の形態によりこの発明が限定されるものではない。また、この実施の形態の構成要素には、当該技術に関する当業者が設計変更し得る内容が含まれる。
【００１８】
［実施の形態１］
図１は、この発明の実施の形態１にかかる静電チャックの電極パターンを示す平面図である。図２は、図１に示した静電チャックの断面図である。この静電チャック１００は、ウエハステージ１と、ウエハステージ１上に設けた絶縁体２と、絶縁体２に埋設した双極型電極３（電極パターン３）とを有する。正極の電極３ａおよび負極の電極３ｂは、半径方向に直線部３１ａ、３１ｂを有し、この直線部３１ａ、３１ｂから枝状に複数のＣ字形状部３２ａ、３２ｂを延出した形状となる。直線部３１ａ、３１ｂは、互いに対向して直径方向となる略一直線上に位置している。また、前記Ｃ字形状部３２ａ、３２ｂは複数の同心円パターンを形成され、相互にくし歯状に入り込むようになっている。
【００１９】
また、正極の直線部３１ａの端部は、負極の最小径となるＣ字形状部３２ｂに入る円形となる。この電極パターン３は、フォトリソグラフィー・プロセスによって精密に形成することができる。延出するＣ字形状部３２ａ、３２ｂは、パターンの簡単化と、電極面積を大きくするために３本〜４本程度とするのが好ましい。なお、前記絶縁体２には、アルミナなどのセラミックスを用いる。
【００２０】
リフトピン穴４は、電極パターン３が形成されていない部分を穴の中心として配置する。リフトピン穴４は、１２０度間隔で３つ設けられており、それぞれ正極および負極の直線部３１ａ、３１ｂを避けて配置されている。このため、当該直線部３１ａ、３１ｂに影響を与えないから、複雑な回避形状が不用であり、それだけ形状を簡単にできる。また、前記電極パターン３は、ウエハステージ１上に設けた絶縁体２内に埋設されている。前記ウエハステージ１は、その内部に冷却水配管（図示省略）やリフトピン機構５等を内設している。また、正極および負極の電極３ａ、３ｂには、直流電源６が接続されている。
【００２１】
前記リフトピン機構５は、リフトピン穴４を貫通するアルミナ製のピンシャフト５１と、ピンシャフト５１が収容され且つヘリウムガスが導入されるフランジ５２と、ピンシャフト５１の昇降動作を行うエアシリンダー５３とから構成される。フランジ５２内は、ベローズ５４によって外気から遮断されている。また、ウエハステージ１の中央には、ヘリウム出口７が設けられている。
【００２２】
電極パターン３の直線部３１ａ、３１ｂの略中央には、直流電源６との接点８が設けられている。まず、この電極パターン３は、正極および負極の電極３ａ、３ｂでその幅が共に均一であり、面積および厚さとも略同一であること、電極パターン３が対称形状であり正極および負極で電極パターン３が極めて類似していることから、電極パターン３の抵抗値が略同じとなる。このため、正極と負極で対応する位置であれば、接点８をどの位置に設けても良く、それゆえ設計の自由度が極めて高いものとなっている。特に、接点８が単数の場合のみならず、複数設ける場合に有効である。
【００２３】
正極および負極の電極３ａ、３ｂに直流電流６を印加すると、ウエハＷと電極３との間にクーロン力が作用し、ウエハＷが電極３に吸着される。このとき、電極パターン３が上記のように形成されていることから、ウエハ吸着領域のほぼ全域でウエハＷに対するクーロン力が働くことになる。また、一般的に正極および負極の電極パターンはその面積を互いに等しくするのが好ましいが、この電極パターン３によれば、簡単な形状のパターンを用いておりリフトピン機構５に起因する形状の複雑化を最小にしているから、正負極の面積を等しくしやすい。
【００２４】
以上、この静電チャック１００によれば、簡単な電極パターン３によってウエハ吸着領域のほぼ全域に安定で均一な吸着力を得ることが可能になる。この結果、ウエハＷの温度ムラが解消されて、均一な加工が可能になる。
【００２５】
また、電極パターン３にＲＦ（ｒａｄｉｏ  ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）を重畳してスパッタエッチングを行う場合があるが、従来の静電チャックのように、対向する電極パターンを一部で接続すると、正負極のそれぞれで電流の集中が起こり難くなる。これに対して、この発明の静電チャック１００によれば、電流の集中が起こり難い部分が殆どない、くし歯形状の電極パターン３を採用しているため、電極３の発熱を抑制できるといった効果がある。
【００２６】
また、プラズマ処理装置に上記静電チャック１００を適用した場合、ウエハＷが負に帯電することで当該ウエハＷに誘起した負電荷と正極の電極３ａの正電荷との間で吸着力が作用するが、負極の電極３ｂとの間では斥力が働くことになる。しかしながら、正極および負極の電極パターン３が面積を同一にし、これらがくし歯状に入り込んで均一配置されているから、プラズマ処理装置に適用した場合でも全体的に密着性を向上させることが可能になる。
【００２７】
図３は、図１に示した電極パターンの変形例を示す平面図である。この電極パターンは、隣接するＣ字形状部３２ａ、３２ｂ間の直線部（短直線部）３３ａ、３３ｂを円周方向にずらして形成した点に特徴がある。短直線部３３ａ、３３ｂをずらして形成することにより正負極の一方が位置的に集中することを防止し、正負極をより均一に分布させることができる。この構成によってもウエハ吸着領域のほぼ全域に安定で均一な吸着力を得ることができ、特にプラズマ処理装置に適用する場合において優れた効果を奏する。
【００２８】
［実施の形態２］
図４は、この発明の実施の形態２にかかる静電チャックの電極パターンを示す平面図である。この静電チャック２００の電極２０１（電極パターン２０１）は、正極および負極の電極２０２ａ、２０２ｂが勾玉形状をしており、それぞれが中心部をもって点対称となるようにパターン化されている。この勾玉形状の電極２０２ａ、２０２ｂは、それぞれその終端が外周に進むにつれて幅細になっている。
【００２９】
さらに、勾玉形状の電極２０２ａ、２０２ｂの間には、正極および負極の電極２０３ａ、２０３ｂがＳ字形状に形成され、前記同様、その終端は外周に進むにつれて幅細になっている。これにより、正極の勾玉形状の電極２０２ａに隣接するのは、負極のＳ字形状の電極２０３ｂであり、負極の勾玉形状の電極２０２ｂに隣接するのは、正極のＳ字形状の電極２０３ａとなる。直流電源２０４との接点２０５は、勾玉形状の電極２０２ａ、２０２ｂの頭部分と、Ｓ字形状の電極２０３ａ、２０３ｂの途中部分に設けられている。
【００３０】
この電極パターン２０１によれば、殆の半径方向において３つの同極が存在し、さらに勾玉形状の電極２０２ａ、２０２ｂの面積を大きくとることができる。また、正極と負極とが対称構造となり且つ電極面積が全く同じとなる。このため、ウエハ吸着領域のほぼ全域に安定で均一な吸着力を得ることができる。また、プラズマ処理装置に適用した場合においても、殆どの半径方向に３つの正極が存在することになるから、安定的な吸着を得ることができる。さらに、電極パターン２０１にＲＦを重畳する場合、電流が集中する部分が殆どないため、電極パターン２０１の発熱を効果的に抑制できる。
【００３１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の静電チャック（請求項１）によれば、半径方向に延びる半径分の直線部と、この直線部両側から複数の枝状に延出した同心円のＣ字形状部とからなり、前記Ｃ字形状部が相互にくし歯状に入り込むことで正負電極のパターンを形成し、前記直線部に電力供給用の接点を設けたので、簡単な電極パターンにより均一で安定な吸着力を得ることができる。また、前記直線部に接点を設けることで電極パターンの抵抗値が同じになる。これにより、より均一で安定な吸着力を得ることができる。
【００３２】
また、この発明の静電チャック（請求項２）では、複数の同心円のＣ字形状部と、径方向に隣接するＣ字形状部を連結する複数の短直線部とから正負電極を構成し、前記Ｃ字形状部を相互にくし歯状に入り込むようにする。さらに、前記短直線部をその径方向に隣接する同極のＣ字形状部同士の間ごとに円周方向にずらして配置することで、正負極のいずれか又は両方が偏在する部分を少なくできる。これにより、静電チャックの吸着力をより均一で安定にすることができる。また、前記短直線部に電力供給用の接点を設けたので、電極パターンの抵抗値が同じになる。これにより、より均一で安定な吸着力を得ることができる。
【００３４】
また、この発明の静電チャック（請求項３）では、ウエハリフトピンを、隣接するＣ字形状部の間であって、前記直線部を避けて設けたので、静電チャックにウエハリフトピンを設けた場合でも、比較的簡単な電極パターンを形成すれば済むことになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施の形態１にかかる静電チャックの電極パターンを示す平面図である。
【図２】図１に示した静電チャックの断面図である。
【図３】図１に示した電極パターンの変形例を示す平面図である。
【図４】この発明の実施の形態２にかかる静電チャックの電極パターンを示す平面図である。
【図５】従来の静電チャックの電極パターンを示す平面図である。
【符号の説明】
１００  静電チャック
１          ウエハステージ
２          絶縁体
３          電極パターン
３ａ、３ｂ        電極
３１ａ、３１ｂ  直線部
３２ａ、３２ｂ  Ｃ字形状部
４          リフトピン穴
５          リフトピン機構
６          直流電源
７          ヘリウム出口
８          接点
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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