(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
チャックベースと、
チャックベースの上方に配置されたヒータと、
前記ヒータの上方に設置され、内部に静電引力を発生するための電極が設置されている絶縁層と、を備える静電チャックであって、
前記チャックベースと前記ヒータとの間に積層されて断熱層を構成する断熱層シート材をさらに含み、
前記断熱層シート材は、個別に予め製造された断熱層シート材であり、
前記断熱層シート材が複数層の断熱フィルムを含むことを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記断熱フィルムの材料はポリイミドであり、前記複数層の断熱フィルムは真空ホットプレスを経て前記断熱層シート材を形成することを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記断熱フィルムの厚さが０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍであり、前記断熱層シート材の厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記断熱層シート材の上部表面が前記ヒータに接着され、前記断熱層シート材の下部表面が前記チャックベースに接着されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記絶縁層の材質がアルミナセラミックス又は窒化アルミニウムセラミックスであることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記絶縁層内に、前記絶縁層温度を均一になるように、温調ガスを導入するために用いられるガス導入通路がさらに設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記絶縁層と前記ヒータとの間に積層される金属層をさらに含むことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記チャックベース内に、前記静電チャックを冷却するための冷却液体を導入するために用いられる冷却チャネルが設けられていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック。
【請求項９】
ベースを含むチャンバであって、
請求項１から８のいずれか１項に記載の前記ベースに設置された静電チャックを含むことを特徴とするチャンバ。
【請求項１０】
請求項１に記載の静電チャックの製造方法であって、
少なくとも、
断熱層シート材を製造して獲得する断熱層シート材の製造ステップと、
断熱層シート材を前記チャックベースと前記ヒータとの間に積層して断熱層を形成する断熱層シート材の装着ステップと、
を含み、
前記断熱層シート材は、個別に予め製造された断熱層シート材であり、
前記断熱層シート材の製造ステップにおいて、まず複数層の断熱フィルムを獲得し、その後複数層の断熱フィルム全体を加工して断熱層シート材を形成することを特徴とする製造方法。
【請求項１１】
前記断熱層シート材の製造ステップにおいて、まず複数層の材料がポリイミドである断熱フィルムを製造し、その後真空ホットプレスプロセスを利用して複数層の断熱フィルムの全体を断熱層シート材に製造することを特徴とする請求項１０に記載の製造方法。
【請求項１２】
前記断熱層シート材の製造ステップにおいて、まず厚さが０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍである複数の断熱フィルムを製造し、その後真空ホットプレスプロセスを利用して複数層の断熱フィルムの全体を厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍである断熱層シート材に製造することを特徴とする請求項１１に記載の製造方法。
【請求項１３】
前記断熱層シート材の装着ステップにおいて、前記断熱層シート材の上部表面を前記ヒータに接着し、前記断熱層シート材の下部表面を前記チャックベースに接着して断熱層を形成することを特徴とする請求項１０から１２のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置の製造分野に関し、特に静電チャック、チャンバ及び静電チャックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般的に、チャックは、半導体の製造中において、プロセス過程に発生するウエハの移動又は位置ずれ現象を回避するために、ウエハを積載して固定するのに用いられる。静電チャックは、ウエハに対する機械的接触を減少させ、ウエハを効果的に加工可能な面積を拡大するなどの優位性を有するため、プロセスチャンバにおいて、よく静電チャックを使用してウエハを積載して固定する。
【０００３】
従来のチャックの構成は、図１に示すように、チャックベース５に下から上へ順に断熱接着層４、ヒータ３、金属層２と絶縁層１が設置され、絶縁層１の内部には２つの電極６が設置され、該２つの電極６は外部直流電源の正負の極に接続可能であるため、静電引力を発生して絶縁層１に載置されたウエハを固定することができる。ヒータ３には抵抗線が設置され、通電後に熱を発生してウエハを加熱することができ、加熱効率を向上させるために、ヒータ３とチャックベース５との間に断熱接着層４を設置し、チャックベース５への熱の伝達を阻止している。
【０００４】
一般的に、断熱接着層４としては良好な断熱性を有するシリコン樹脂接着剤が使用される。断熱接着層４を形成する方式は、ヒータ３とチャックベース５とを一体に接着して二者の間を断熱させるように、シリコン樹脂接着剤をヒータ３及び／又はチャックベース５に塗布してヒータ３とチャックベース５との間に断熱接着層４を形成する。良好な断熱効果を保つために、シリコン樹脂接着剤は厚く塗布しなければならない。しかしながら、シリコン樹脂接着剤を手動で塗布する場合、塗布の平面度を保証し難いため、後続のウエハの加工過程において、静電チャックにより固定されるウエハを一定の角度で傾斜させる恐れがあり、加熱時の温度の均一性に悪影響を与えるとともに、ウエハを加工するプロセス品質を低下させる恐れがある。なお、手動による塗布の方式を採用しても断熱接着層４の気密性を保証し難く、真空漏洩が発生しやすく、静電チャック全体の製造失敗を招く。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、上記に鑑み、静電チャックにおける断熱層シート材に良好な平面度を持たせるための静電チャック及びチャンバを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記課題を解決するために、本発明は、上方にヒータと、前記ヒータの上方に設置され、内部に静電引力を発生するための電極が設置された絶縁層とが設けられたチャックベースを含み、さらに、前記チャックベースと前記ヒータとの間に積層されて断熱層を構成する断熱層シート材を含む静電チャックを提供する。
【０００７】
また、前記断熱層シート材は、複数層の断熱フィルムを含む。
【０００８】
また、前記断熱フィルムの材料はポリイミドであり、前記複数層の断熱フィルムは真空ホットプレスを経て前記断熱層シート材を形成する。
【０００９】
また、前記断熱フィルムの厚さは０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍ（０．０４ｍｍ以上０．０６ｍｍ以下）であり、前記断熱層シート材の厚さは０．３ｍｍ〜０．６ｍｍ（０．３ｍｍ以上０．６ｍｍ以下）である。
【００１０】
また、前記断熱層シート材の上部表面は前記ヒータに接着され、前記断熱層シート材の下部表面は前記チャックベースに接着される。
【００１１】
また、前記絶縁層の材質は、アルミナセラミックス又は窒化アルミニウムセラミックスである。
【００１２】
また、前記絶縁層内には、前記絶縁層の温度が均一になるように、温調ガスを導入するのに用いられるガス導入通路がさらに設けられている。
【００１３】
また、前記静電チャックは、前記絶縁層と前記ヒータとの間に積層された金属層をさらに含む。
【００１４】
また、前記チャックベース内には、前記静電チャックを冷却するための冷却液体を導入するのに用いられる冷却チャネルが設けられている。
【００１５】
本発明の別の態様として、本発明は、ベースを含み、本発明の上記いずれかの解決手段による前記ベースに設置された静電チャックを更に含むチャンバをさらに提供する。
【００１６】
本発明のさらに別のの態様として、本発明は、本発明による静電チャックを製造するのに用いられる静電チャックの製造方法をさらに提供する。該方法は、少なくとも、断熱層シート材を製造して得る断熱層シート材の製造ステップと、断熱層シート材を前記チャックベースと前記ヒータとの間に積層して断熱層を形成する断熱層シート材の装着ステップとを含む。
【００１７】
また、前記断熱層シート材の製造ステップにおいて、まず複数層の断熱フィルムを獲得し、その後複数層の断熱フィルムの全体を加工して断熱層シート材を形成する。
【００１８】
また、前記断熱層シート材の製造ステップにおいて、まず複数層の材料がポリイミドである断熱フィルムを製造し、その後真空ホットプレスプロセスを利用して複数層の断熱フィルムの全体を断熱層シート材に製造する。
【００１９】
また、前記断熱層シート材の製造ステップにおいて、まず複数の厚さが０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍである断熱フィルムを製造し、その後真空ホットプレスプロセスを利用して複数層の断熱フィルム全体を厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍである断熱層シート材に製造する。
【００２０】
また、前記断熱層シート材の装着ステップにおいて、前記断熱層シート材の上部表面を前記ヒータに接着し、前記断熱層シート材の下部表面を前記チャックベースに接着させて断熱層を形成する。
【発明の効果】
【００２１】
本発明による静電チャックにおいて、チャックベースとヒータとの間に予め製造した断熱層シート材を設置して断熱層を形成することにより、従来技術における断熱接着層の平面度を保証し難く且つ真空漏洩が発生しやすい問題を効果的に解消し、静電チャックの良品率だけでなく、該静電チャックを適用して半導体を加工する時のプロセス品質も向上している。さらに、本発明による静電チャックは、さらに、従来技術において手動で接着剤を塗布することにより断熱層を形成するプロセス過程における繰り返し塗布や、繰り返しレベリングなどの問題を回避することができ、静電チャックの加工の複雑性を低減している。
【００２２】
本発明によるチャンバには、本発明による静電チャックが含まれているため、該チャンバは、従来のチャンバの、その配置された静電チャックに断熱接着層の平面度が低くて真空漏洩が発生しやすいなどの問題が存在することによる半導体を加工する時のプロセス品質が悪いなどの問題を効果的に解消している。
【００２３】
本発明による静電チャックの製造方法は、まず断熱層シート材を製造し、その後製造した断熱層シート材をチャックベースとヒータとの間に積層して断熱層を形成する。このように、断熱層シート材は予め個別に製造されたものであるため、従来技術における断熱接着層の平面度が低く真空漏洩が発生しやすいなどの問題を効果的に解消することができ、これは静電チャックの良品率だけでなく、該静電チャックを適用して半導体を加工する時のプロセス品質も向上している。なお、本発明による静電チャックの製造方法は、さらに、従来技術において手動で接着剤を塗布することにより断熱層を形成するプロセス過程における繰り返し塗布や、繰り返しレベリングなどの問題を回避することができ、静電チャックの製造の複雑性を低減し、製造効率を向上している。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
図面は本発明に対する更なる理解を提供するためのものであり、明細書の一部を構成し、以下の具体的な実施形態とともに本発明を解釈するのに用いられるが、本発明に対する限定を構成しない。
【００２５】
【図１】従来の静電チャックの構成を例示的に示す図である。
【図２】本発明の一の実施例による静電チャックの構成を例示的に示す図である。
【図３】本発明の一の実施例による断熱層シート材の構成を例示的に示す図である。
【図４】本発明の一の実施例による他の静電チャックの構成を例示的に示す図である。
【図５】本発明の一の実施例による静電チャックの製造方法の流れを示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２６】
以下、図面に合わせて本発明の具体的な実施形態を詳細に説明する。理解すべきことは、ここに記載の具体的な実施形態は本発明を説明して解釈するためのものに過ぎず、本発明を限定するものではない。
【００２７】
本発明の一態様として、静電チャックを提供し、図２〜図４に示すように、該静電チャックには下から上へチャックベース１０、断熱層４０、ヒータ２０と絶縁層３０が設置されることができる。
【００２８】
また、絶縁層３０内には静電引力を発生するための電極３１がさらに設置されている。２つの電極３１は外部直流電源の正負の極に接続可能であるため、絶縁層３０において静電引力が発生されてウエハを固定する。一般的に、電極３１のリード線は絶縁層３０の内部から静電チャックを貫通してチャックベース１０の底部表面から引出されて外部直流電源に接続される。
【００２９】
断熱層４０は予め製造された断熱層シート材を加工して得たものである。該断熱層シート材の材料としては高温断熱材料、例えばポリイミド（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）を用いることができる。静電チャックを製造する時、断熱層シート材をチャックベース１０とヒータ２０との形状に適合する形状に製造し、且つそれをチャックベース１０とヒータ２０との間に載置して断熱層を形成し、該静電チャックが半導体処理プロセスに適用される時、該断熱層４０は、ヒータ２０により発生される熱量がチャックベース１０へ伝達することを阻止することができる。そして、絶縁層３０から引出される電極３１のリード線が断熱層４０を貫通してチャックベース１０の底部表面に到達できるように、断熱層４０に該当の貫通孔を設け、電極３１のリード線を通らせることができる。
【００３０】
本発明による静電チャックには予め製造された断熱層シート材が用いられてチャックベース１０とヒータ２０との断熱を実現し、該断熱層シート材は予め加工して製造可能、すなわち、該断熱層シート材は予め且つ個別に製造することができるため、その平面度を良好に制御することができる。そのため、従来技術に比べて、本発明による静電チャックは、従来のヒータ３及び／又はチャックベース５に手動塗布で断熱接着層を形成する時に発生する平面度を保証し難く真空漏洩が発生しやすい問題を解消し、同時に静電チャックの加工の難易度を低減している。
【００３１】
さらに、図３に示すように、断熱層シート材は複数層の断熱フィルム４１を含むことができる。具体的に、複数層の断熱フィルム４１は一層ずつ積層されて断熱層シート材を形成することができ、このように、該断熱層シート材により形成される断熱層４０により良い断熱効果を持たせることができる。実際の応用において、断熱層シート材が上記構成を採用する時、所望の断熱層シート材の厚さ及び断熱性能を獲得するために、実際のニーズに応じて断熱フィルム４１の層数を柔軟に調整することができる。
【００３２】
さらに、ポリイミドが良好な断熱性能及び優れた総合性能を有するため、断熱フィルム４１の材料としてはポリイミドを使用してもよく、複数層のポリイミドフィルムを一層ずつ積層して一体に接続した後に断熱層シート材を形成してもよい。具体的に、複数層のポリイミドフィルムを一層ずつ接着した後に断熱層シート材を形成することができ、又は、複数層のポリイミドフィルムに真空ホットプレスを経たせて断熱層シート材を形成させることができ、例えば、複数層のポリイミドフィルムを真空ホットプレス機を利用して真空状態で圧着し一体に接続させて断熱層シート材を形成することができる。真空ホットプレスを用いることにより、複数層のポリイミドフィルムを確実に接続させることができ、且つ加工しやすく、そのため、該方式は本発明の一つの好ましい実施形態である。
【００３３】
さらに、ポリイミド製の断熱フィルム４１の厚さは０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍであってもよく、断熱層シート材の厚さは０．３ｍｍ〜０．６ｍｍであってもよい。好ましくは、厚さが０．０５ｍｍであるポリイミドフィルムを選択することができ、加工しやすく且つ好ましい断熱効果を得るために、複数層のポリイミドフィルムにより形成される断熱層シート材の厚さは０．３ｍｍ〜０．６ｍｍの間であってもよい。上記から理解できることは、上記は本発明による好ましい実施形態に過ぎず、実際の応用において、必要に応じて断熱層シート材の厚さを調整することができ、例えば、ヒータ２０の加熱温度が高く又は出力が大きい場合、断熱フィルム４１の数を適宜に増加して断熱層シート材の厚さを増加することができ、断熱効果を向上させ、ヒータ２０の加熱温度がやや低く又は出力が小さい場合は、少ない数の断熱フィルム４１を用いて加工の複雑性を低減することができる。
【００３４】
さらに、断熱層４０の上部表面はヒータ２０に接着でき、断熱層４０の下部表面はチャックベース１０に接着できる。すなわち、本発明の好ましい実施形態として、予め製造された断熱層４０は接着の方式によりそれぞれヒータ２０とチャックベース１０とに接続されて固定されることができる。
【００３５】
さらに、アルミナセラミックスと窒化アルミニウムセラミックスはいずれも良好な絶縁性、耐高温性及び高い機械的強度と熱伝導性を有するため、絶縁層３０の材質はアルミナセラミックス又は窒化アルミニウムセラミックスであってもよい。
【００３６】
さらに、図４に示すように、絶縁層３０の上部表面には突起物３２が設置され、２つずつ隣接する突起物３２の間には窪みが形成されている。そして、絶縁層３０内にはさらにガス導入通路３３が設置され、該ガス導入通路３３は絶縁層３０の上部表面における窪みと連通し、前記窪みへガスを導入するのに用いられる。具体的に、絶縁層３０の上部表面には複数の突起物３２が設置されることができ、ウエハが絶縁層３０に載置された時、ウエハの下部表面は突起物３２と接触し、絶縁層３０の内部にはガス導入通路３３が設置されることができ、該ガス導入通路３３は、加熱ガスが突起物３２の間の窪み部に満たされるように、外部から絶縁層３０の上部表面における窪みへ例えば加熱ガスのような温調ガスを導入することができ、上記構成を用いる場合、絶縁層３０からの熱及び加熱ガスからの熱を利用してウエハをより均一に加熱することができる。ガス導入通路３３の数は実際のニーズに応じて設置することができ、好ましくは、ガス導入通路３３を絶縁層３０の外側寄りの部分に設け、絶縁層３０の上部表面におけるエッジ部に近接する窪みと連通させることができる。ガス導入通路３３内へ導入された加熱ガスは一定の熱量を有する不活性ガス、例えばヘリウムガス、アルゴンなどであってもよい。
【００３７】
さらに、図４に示すように、該静電チャックは、絶縁層３０とヒータ２０との間に積層された金属層５０をさらに含むことができる。具体的に、ヒータ２０に金属層５０を設置し、絶縁層３０を金属層５０に設置することができ、上記方式を用いることにより、ヒータ２０にまず金属層５０を加熱させ、その後金属層５０を介して熱を絶縁層３０に伝達させることができ、金属層５０は平板の金属であってもよく、このように、熱をより均一に絶縁層３０に伝達することができる。金属層５０はアルミニウムにより製造されてもよく、熱伝導性が良好な接着剤を用いて金属層５０をそれぞれ絶縁層３０とヒータ２０とに接着して固定することができる。
【００３８】
さらに、チャックベース１０内には、該静電チャックを冷却するための冷却液体を導入することが可能な冷却チャネル１１を設置することができる。具体的に、静電チャックを利用してウエハの温度を制御する過程に、静電チャックが熱平衡状態に達するように、冷却チャネル１１内に冷却液体を導入することができ、なお、該冷却チャネル１１を設置することで、静電チャックの温度を下げなければならない時に温度を迅速に下げることができる。
【００３９】
上記は本発明による静電チャックに対する説明であり、上記から分かるように、本発明はチャックベースとヒータとの間に予め製造された断熱層シート材を設置して断熱層を形成することにより、従来技術において断熱接着層の平面度を保証し難く、且つ真空漏洩が発生しやすい問題を効果的に解消し、静電チャックの良品率だけでなく、該静電チャックを適用して半導体を加工する時のプロセス品質も向上している。さらに、本発明による静電チャックは、従来技術において手動で接着剤を塗布することにより断熱層を形成するプロセス過程における繰り返し塗布や、繰り返しレベリングなどの問題を回避することができ、静電チャックの加工の複雑性を低減している。
【００４０】
本発明の別の態様として、ベースを含み、上記本発明による上記ベースに設置された静電チャックをさらに含むチャンバをさらに提供する。
【００４１】
本発明によるチャンバには本発明による静電チャックが含まれるため、従来のチャンバの、その配置される静電チャックに断熱接着層の平面度が低く真空漏洩が発生しやすいなどの問題が存在することによる半導体を加工する時のプロセス品質が悪いなどの問題を効果的に解消している。
【００４２】
本発明のさらに別のの態様として、本発明は、前記各実施例による静電チャックを製造するのに用いられる静電チャックの製造方法をさらに提供する。図５に示すように、該方法は少なくとも、断熱層シート材を製造し獲得する断熱層シート材の製造ステップ１１０と、断熱層シート材をチャックベースとヒータとの間に積層する断熱層シート材の装着ステップ１２０とを含む。
【００４３】
具体的に、断熱層シート材の製造ステップ１１０において、まず一つの断熱フィルムを製造し、その後前記一つの断熱フィルムを複数層に折畳んで複数層の断熱フィルムを形成し、又は、まず複数の断熱フィルムを製造し、その後前記複数の断熱フィルム層を積層して複数層の断熱フィルムを形成し、最後に、複数層の断熱フィルムを断熱層シート材に製造する。例えば、真空ホットプレスプロセスを利用して複数層の断熱フィルムを断熱層シート材に製造することができる。実際の応用において、ポリイミドは良好な断熱性能及び優れた総合性能を有するため、断熱フィルムの材料としてはポリイミドを選択し使用することができる。そして、単層の断熱フィルムの厚さを０．０４ｍｍ〜０．０６ｍｍとし、その後真空ホットプレスプロセスを利用して複数層の断熱フィルムを厚さが０．３ｍｍ〜０．６ｍｍである断熱層シート材に製造することができる。
【００４４】
断熱層シート材の製造ステップ１２０において、断熱層シート材の上部表面をヒータに接着し、断熱層シート材の下部表面をチャックベースに接着することにより、断熱層シート材をチャックベースとヒータとの間に積層し、静電チャックを形成する。
【００４５】
なお、本発明による静電チャックの製造方法は、ガス導入通路の設置ステップをさらに含み、すなわち、絶縁層の温度が均一になるように、絶縁層内に、例えば加熱ガスのような温調ガスを導入するのに用いられるガス導入通路を設ける。
【００４６】
さらに、本発明による静電チャックの製造方法は、金属層の設置ステップをさらに含み、すなわち、より均一に熱を絶縁層に伝達させるために、金属層を前記絶縁層と前記ヒータとの間に積層する。
【００４７】
さらに、本発明による静電チャックの製造方法は、冷却チャネルの設置ステップをさらに含み、すなわち、チャックベース内に該静電チャックを冷却するための冷却液体を導入するのに用いられる冷却チャネルを設置する。
【００４８】
ガス導入通路、金属層と冷却チャネルに関するより詳細な説明は、前記図４に合わせなされた説明を参照することができ、ここで詳細な説明を省略する。
【００４９】
本発明による静電チャックの製造方法は、まず断熱層シート材を製造し、その後、製造された断熱層シート材をチャックベースとヒータとの間に積層して断熱層を形成する。このように、断熱層シート材は予め個別に製造されたものであるため、従来技術における断熱接着層の平面度が低く真空漏洩が発生しやすいなどの問題を効果的に解消することができ、よって、静電チャックの良品率だけでなく、該静電チャックを適用して半導体を加工する時のプロセス品質も向上している。なお、本発明による静電チャックの製造方法は、さらに、従来技術において手動で接着剤を塗布することにより断熱層を形成するプロセス過程における繰り返し塗布や、繰り返しレベリングなどの問題を回避することができ、静電チャックの製造の複雑性を低減し、製造効率を向上している。
【００５０】
上記から分かるように、以上の実施形態は本発明の原理を説明するために採用した例示的な実施形態に過ぎず、本発明はこれに限定されるものではない。当業者にとって、本発明の精神と趣旨を逸脱しない限り、種々の変形や改良を実施することができ、これらの変形や改良も本発明の保護範囲に含まれるとみなされる。
【符号の説明】
【００５１】
１、３０・・絶縁層
２、５０・・金属層
３、２０・・ヒータ
４・・断熱接着層
５、１０・・チャックベース
６、３１・・電極
１１・・冷却チャネル
３２・・突起物
３３・・ガス導入通路
４０・・断熱層
４１・・断熱フィルム
【図１】
0006524098.tif 000002
【図２】
0006524098.tif 000003
【図３】
0006524098.tif 000004
【図４】
0006524098.tif 000005
【図５】
0006524098.tif 000006