(57)【要約】基板保持機構は、表面と、前記表面上に前記表面の所定の領城を囲うように連続的に形成され、前記表面より高さが高い上面を有し外周面で画成された突起部とを備え、被処理基板を保持する載置台と、前記表面上、前記突起部で囲われた領域に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板と、側面を有し、前記静電吸着板上に設けられるとともに一部が前記上面に対面し、前記静電吸着板を保護する第１の保護部材と、少なくとも前記静電吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と前記第１の保護部材とを接着する接着剤層と、少なくとも前記接着剤層が隠れるように前記外周面と前記側面とを覆う第２の保護部材とを具備する。
2004084298.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面と、前記表面上に前記表面の所定の領城を囲うように連続的に形成され、前記表面より高さが高い上面を有し外周面で画成された突起部とを備え、被処理基板を保持する載置台と、
前記表面上、前記突起部で囲われた領域に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板と、
側面を有し、前記静電吸着板上に設けられるとともに一部が前記上面に対面し、前記静電吸着板を保護する第１の保護部材と、
少なくとも前記静電吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と前記第１の保護部材とを接着する接着剤層と、
少なくとも前記接着剤層が隠れるように前記外周面と前記側面とを覆う第２の保護部材と
を具備する基板保持機構。
【請求項２】
請求項１に記載の基板保持機構であって、前記第２の保護部材は、溶射により形成された皮膜である基板保持機構。
【請求項３】
請求項１に記載の基板保持機構であって、前記載置台と前記第１の保護部材とが熱膨張率がほぼ同じである基板保持機構。
【請求項４】
請求項１に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材はセラミックよりなり、前記載置台は、セラミック含有アルミニウム、チタン、モリブデン、またはタングステンである基板保持機構。
【請求項５】
請求項１に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材と前記突起部との間に隙聞が設けられ、前記隙間は１０μｍ〜３０μｍの大きさを有し、前記突起部の上面の幅が５０μｍ〜１５０μｍである基板保持機構。
【請求項６】
請求項１に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材、前記吸着板及び前記載置台に貫通した第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔内で、該第１の貫通孔に対し相対的に昇降可能に設けられ、基板の受け渡しを行うためのピンと、前記第１の貫通孔内で前記接着剤層が隠れるように設けられた第３の保護部材とを具備する基板保持機構。
【請求項７】
請求項６に記載の基板保持機構であって、前記第３の保護部材は、溶射により形成された皮膜である基板保持機構。
【請求項８】
請求項７に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材と前記吸着板とはそれぞれ、前記第１の貫通孔を構成する第１の穴と第２の穴とを有し、前記第２の穴の大きさは前記第１の穴の大きさより大きい基板保持機構。
【請求項９】
請求項１に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材、前記吸着板及び前記載置台に貫通した第２の貫通孔と、少なくとも前記第２の貫通孔を介して前記基板への熱伝達ガスを流すガス供給部と、前記第２の貫通孔に設けられ、前記接着剤層が隠れるように設けられた第４の保護部材とをさらに具備する基板保持機構。
【請求項１０】
請求項９に記載の基板保持機構であって、前記第４の保護部材は、溶射により形成された皮膜であることを特徴とする基板保持機構。
【請求項１１】
請求項１０に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材と前記吸着板とはそれぞれ、前記第２の貫通孔を構成する第３の穴と第４の穴とを有し、前記第４の穴の大きさは前記第３の穴の大きさより大きいことを特徴とする基板保持機構。
【請求項１２】
第１の側面を有し、被処理基板を保持する載置台と、
前記載置台上に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板と、
第２の側面を有し、前記静電吸着板上に設けられ、該静電吸着板を保護する第１の保護部材と、
少なくとも前記静電吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と前記第１の保護部材とを接着する第１の接着剤層と、
前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第２の接着剤層と
を具備する基板保持機構。
【請求項１３】
請求項１２に記載の基板保持機構であって、前記第２の接着剤層はシリコンを含む基板保持機構。
【請求項１４】
請求項１２に記載の基板保持機構であって、前記第２の接着剤層は、前記第１の側面と前記第２の側面とを覆うように少なくとも前記静電吸着板と第１の保護部材とが接着される高さ位置に設けられている基板保持機構。
【請求項１５】
請求項１４に記載の基板保持機構であって、前記第２の接着剤層を囲うように設けられたボリイミド部材をさらに具備する基板保持機構。
【請求項１６】
請求項１２に記戯の基板保持機構であって、前記第２の接着剤層は前記第１の接着剤層を囲うように前記載置台と前記静電吸着板との間に設けられ、前記載置台と前記静電吸着板とを接着する基板保持機構。
【請求項１７】
請求項１２に記戯の基板保持機構であって、前記第１の保護部材、前記吸着板及び前記載置台を貫通する第１の貫通孔と、前記第１の貫通孔内で、該第１の貫通孔に対して相対的に昇降可能に設けられ、基板の受け渡しを行うピンと、前記第１の貫通孔内で前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第３の接着剤層とを具備する基板保持機構。
【請求項１８】
請求項１７に記載の基板保持機構であって、前記第３の接着剤層はシリコンを含む基板保持機構。
【請求項１９】
請求項１２に記載の基板保持機構であって、前記第１の保護部材、前記静電吸着板及び前記載置台に貫通した第２の貫通孔と、少なくとも前記第２の貫通孔を介して前記被処理基板に熱伝達ガスを流すガス供給部と、前記第２の貫通孔に設けられ、前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第４の接着剤層とをさらに具備する基板保持機構。
【請求項２０】
請求項１９に記戟の基板保持機構であって、前記第４の接着剤層はシリコンを含む基板保持機構。
【請求項２１】
表面と、前記表面上に前記表面の所定の領域を囲うように連続的に形成され、前記表面より高さが高い上面を有し外周面により画成された突起部とを有し、基板を保持する載置台と、前記表面上、前記突起部で囲われた領域に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板とを備えた基板保持機構の製造方法であって、
（Ａ）側面を有する第１の保護部材を、その一部が前記上面に対面するように前記静電吸着板上に接着剤層で接着する工程と、
（Ｂ）前記接着剤層を保護する第２の保護部材により、少なくとも前記接着剤層が隠れるように前記外周面と前記側面とを覆う工程と
を具備する基板保持機構の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１に記載の基板保持機構の製造方法であって、前記工程（Ｂ）は、溶射により前記第２の保護部材を形成する工程を含む基板保持機構の製造方法。
【請求項２３】
処理容器と、
前記処理容器中に設けられ、被処理基板を保持する基板保持機構とを備えた基板処理装置において、前記基板保持機構は、
表面と、前記表面上に前記表面の所定の領城を囲うように連続的に形成され、前記表面より高さが高い上面を有し外周面で画成された突起部とを備え、被処理基板を保持する載置台と、
前記表面上、前記突起部で囲われた領域に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板と、
側面を有し、前記静電吸着板上に設けられるとともに一部が前記上面に対面し、前記静電吸着板を保護する第１の保護部材と、
少なくとも前記静電吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と前記第１の保護部材とを接着する接着剤層と、
少なくとも前記接着剤層が隠れるように前記外周面と前記側面とを覆う第２の保護部材と
を具備する基板処理装置。
【請求項２４】
処理容器と、
前記処理容器中に設けられ、被処理基板を保持する基板保持機構とを備えた基板処理装置において、前記基板保持機構は、
第１の側面を有し、被処理基板を保持する載置台と、
前記載置台上に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板と、
第２の側面を有し、前記静電吸着板上に設けられ、該静電吸着板を保護する第１の保護部材と、
少なくとも前記静電吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と前記第１の保護部材とを接着する第１の接着剤層と、
前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第２の接着剤層と
を具備する基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】  本発明は、例えば半導体基板にＣＶＤやエッチング等の処理を施す基板処理装置及びその製造方法に関する。特に本発明は、かかる基板処理装置において基板を保持するために使われる静電チャックを用いた基板保持機構及びその製造方法に関する。
【背景技術】  半導体デバイスの製造するための工程は多数の工程からなる。例えば、半導体ウェハ（以下、ウェハという。）上に回路バターンを形成するための主な工程としては、ウェハを洗浄する洗浄工程、金属膜や絶縁膜を形成する成膜工程、フォトレジストで配線バターンを形成するフオトリソグラフィ工程、レジストパターンが形成されたウェハをエッチングするエッチング工程、その他不純物を注入する工程等がある。
上記エッチング工程において例えばブラズマを用いる場合や、成膜工程において例えばＣＶＤ装置により処理を行う場合、ウェハを真空チヤンバ内に搬入し、処理はかかる真空チャンバ内で行う。
ＣＶＤ装置やエッチング装置では、チャンバ内で被処理基板を保持するため、静電チャックが用いられる。
静電チャックとしては、チャック本体とウェハとの間に静電吸着シートを配設したものが一般的に使われている。前記チャック本体は高周波電圧を印加するための導電体よりなり、一方、前記静電吸着シートは例えば絶縁層としての２枚のボリイミドシートの間に銅等の導亀性シートを介在させたものであり、柔軟性を有している（例えば、特開平５−２００６４０号公報参照。）。
また静電チャックとして、静電吸着シート上に例えば溶射により、静電吸着シートを保護するためにセラミック皮膜を形成した構成が知られている。しかしこのような構成では、基板処理中にウェハがセラミック膜に吸着・保持されるため、セラミック膜が剥がれ、剥がれたセラミックがウェハに付着する等の問題が生じやすい。そこで最近では、溶射ではなく板状の焼結セラミック板を静電吸着シート上に接着剤で接着して設ける構成が使われている。
しかし、このようなセラミック板を接着剤で静電吸着シートに接着する従来の構成のＣＶＤ装置やエッチング装置では、例えば酸素系やフッ素系のプラズマを用いた場合、プラズマにより前記接着剤層が腐食する問題が生じる。このような腐食が生じると、ボリイミドなどの静電吸着シートやセラミック板が剥がれ、パーティクルが発生する。また接着剤層が腐食することにより、静電チャックの寿命が短くなる。
【発明の開示】
そこで本発明は上記の課題を解決した、新規で有用な基板保持機構およびその製造方法、さらにかかる基板保持機構を有する基板処理装置を提供することを概括的課題とする。
本発明のより具体的な課題は、セラミック板を静電吸着シートに接着剤層で固定する構成を有する基板保持機構において、前記接着剤層の腐食を防止し、長寿命化を図るとともに、発塵を軽減できる基板保持機構及びその製造方法、さらにかかる基板保持機構を有する基板処理装置を提供することにある。
本発明の他の課題は、
表面と、前記表面の所定の領城を囲うように連続的に形成され、前記表面より高さが高い上面を有し外周面で画成された突起部と有し、基板を保持する載置台と、
前記表面上、前記突起部で囲われた領域に設けられ、静電作用で基板を吸着する静電吸着板と、
側面を有し、前記静電吸着板上に設けられるとともに一部が前記上面に対面し、前記静電吸着板を保護する第１の保護部材と、
少なくとも前記静電吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と前記第１の保護部材とを接着する接着剤層と、
少なくとも前記接着剤層が隠れるように前記外周面と前記側面とを覆う第２の保護部材と
を具備する基板処理装置を提供することにある。
本発明によれば、載置台の表面上の突起部に囲われた領域に吸着板が乗せられ、この吸着板上に第１の保護部材が接着剤で接着される。また前記突起部の外周面と前記第１の保護部材の側面とを覆うように第２の保護部材を設ける。これにより前記接着剤層がプラズマや腐食性雰囲気から保護され、前記接着剤層の腐食が防止される。その結果、発塵を抑制でき、また基板処理装置の長寿命化が図れる。特に突起部を設けることで前記接着剤層が保護され、さらに、突起部の外周面と第１の保護部材の側面とを第２の保護部材で覆うことにより、前記接着剤層が確実に保護される。本発明において前記第２の保護部材は、その外周面の全部とその側面全部を覆う必要はなく、少なくとも前記第１の保護部材と前記突起部との対面する部分が隠れるように第２の保護部材が覆うので充分である。
本発明の一の形態では、前記第２の保護部材は、溶射により形成された皮膜である。溶射を使うことにより、容易に前記第２の保護部材を形成することができる。接着剤層が露出している個所に溶射で第２の保護部材を形成する場合は、その熱により接着剤層が炭化してしまう恐れがあるが、本発明によれば、前記突起部が設けられているため、溶射で前記突起部の外周面に第２の保護部材を形成しも、接着剤層が炭化する等の問題は生じない。
本発明の他の形態では、前記載置台と前記第１の保護部材とで熱膨張率がほぼ同じに設定される。熱膨張率が同じでない場合、溶射により第２の保護部材を形成する時に、載置台及び第１の保護部材のどちらか一方が他方より大きく膨張し、第２の保護部材が割れるおそれがある。膨張率をほぼ同じにすることで、そのような問題を回避することができる。前記第１の保護部材はセラミックよりなるのが好ましく、前記載置台は、セラミック含有アルミニウム、チタン、モリブデン、またはタングステンよりなるのが好ましい。
本発明の他の形態では、前記第１の保護部材と前記突起部との間に隙聞が生じるが、前記隙間は１０〜３０μｍの大きさに設定され、前記突起部の上面の幅は５０〜１５０μｍの大きさに設定される。すなわち、前記隙間の大きさが１０〜３０μｍである場合、前記突起部のアスペクト比が５以上となるように、前記上面の幅を５０〜１５０μｍとするのが好ましい。前記アスペクト比を５以上することにより、前記隙間が１０〜３０μｍである場合に、前記第２の保護部材を溶射により形成しても、その溶射の噴流が突起部の内部にある接着剤まで到達することがない。
本発明の一の形態では、前記第１の保護部材、前記吸着板及び前記載置台を貫通して第１の溝が形成され、前記第１の溝内には、該第１の溝に相対的に昇降可能で、基板の受け渡しを行うためのピンが設けられる。さらに、前記第１の溝内には、前記接着剤層が隠れるように設けられ第３の保護部材が設けられる。通常、かかる載置台には前記第１の保護部材まで貫通した第１の貫通孔が形成され、かかる第１の貫通孔内に基板受け渡し用のビンが挿通されている。本発明では、この第１の貫通孔内で接着剤が露出するのを避けるため、少なくともその露出都分を第３の保護部材で覆う。これにより、第１の貫通孔にプラズマが侵入しても接着剤層は保護される。ここで「相対的」とはピンが昇降してもよいし、載置台が昇降してもよいことを意味する。
本発明の他の形態では、前記第３の保護部材として、溶射により形成された皮膜を使う。溶射により、容易にかかる第３の保護部材を形成することができる。
本発明の他の形態では、前記第１の保護部材と前記静電吸着板とはそれぞれ、前記第１の貫通孔により形成された第１の穴と第２の穴とを有し、前記第２の穴の大きさを前記第１の穴の大きさより小さく設定する。これにより、溶射により第３の保護部材を形成する際に、例えば静電吸着板が含まれる吸着シートと第１の保護部材との隙間から溶射による噴流が流入して接着剤層が炭化する問題が防止される。
本発明の他の形態では、前記第１の保護部材、前記静電吸着板及び前記載置台を貫通した第２の貫通孔が形成され、さらに少なくとも前記第２の貫通孔内で基板への熱伝達用のガスを流すガス供給部と、前記第２の貫通孔に設けられ前記接着剤層が隠れるように設けられた第４の保護部材とがさらに設けられる。通常、載置台には第１の保護部材まで貫通した第２の貫通孔が形成され、その第２の貫通孔内に、例えば載置台から基板へ熱伝達させるためのガスを流入させる。本発明では、この第２の貫通孔内で接着剤層が露出するのを避けるため、少なくともその露出部分を第１の保護部材で覆う。これにより、第１の貫通孔にプラズマが入ってきても、前記接着剤層を保護することができる。載置台に設けられた第２の貫通孔は、必ずしも載置台をその下面まで貫通していなくてよく、載置台の側面に向けて貫通していてもよい。
本発明の他の形態では、前記第４の保護部材は、溶射により形成された皮膜よりなる。これにより容易に第４の保護部材を形成することができる。
本発明の他の形態では、前記第１の保護部材と前記静電吸着板とはそれぞれ、前記第２の貫通孔により形成された第３の穴と第４の穴とを有し、前記第４の穴の大きさは前記第３の穴の大きさより小さい。これにより、溶射により第４の保護部材が形成される際、例えば吸着板が含まれる吸着シートと第１の保護部材との隙間から溶射による噴流が流入して接着剤層が炭化する問題が回避される。
本発明の他の基板処理装置は、第１の側面を有し、基板を載置させる載置台と、前記載置台上に設けられ、静電作用で基板を吸着するための吸着板と、第２の側面を有し、前記吸着板上に設けられ、該吸着板を保護する第１の保護部材と、少なくとも前記吸着板と前記第１の保護部材との間に設けられ、前記静電吸着板と第１の保護部材とを接着する第１の接着剤層と、前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第２の接着剤層とを具備する。
本発明では、前記第１の接着剤層が隠れるように第２の接着剤層が設けられているため、プラズマから前記第１の接着剤層を保護することができ、前記第１の接着剤層の腐食を防止することができる。これにより発塵を抑制できるとともに、基板処理装置の長寿命化が図れる。
本発明の他の形態では、前記第２の接着剤層はシリコンを含む。前記第２の接着剤層としてシリコンを含む接着剤層を使った場合、例えばプラズマが酸素系のプラズマであれば、前記第２の接着剤層はプラズマにさらされても酸化して酸化シリコンとなるだけなので、第２の接着剤層のプラズマ耐性は問題にならない。
本発明の他の形態では、前記第２の接着剤層は、前記第１の側面と前記第２の側面とを覆うように少なくとも前記静電吸着板と第１の保護部材とが接着される高さ位置に設けられている。このような高さ位置に第２の接着剤層を設けることにより、前記第１の接着剤をブラズマから隔離することができる。また、このように第１の側面と第２の側面から第２の接着剤層を塗布するだけであるので、かかる基板保持構成は極めて容易に作製することができる。
本発明の他の形態では、前記第２の接着剤層を覆うように設けられたボリイミド部材をさらに具備する。これにより、前記第１の接着剤層のプラズマ耐性をさらに向上させることができる。
本発明の他の形態では、前記第２の接着剤層は、前記第１の接着剤層を囲うように前記載置台と前記吸着板との間に設けられ、前記載置台と吸着板とを接着する。本発明では、前記第２の接着剤が載置台と吸着板とを接着するという機能と、前記第１の接着剤を層プラズマから保護するという機能を兼ね備え、効率的である。
本発明の他の形態では、前記第１の保護部材、前記吸着板及び前記載置台を貫通して第１の貫通孔が形成され、前記第１の貫通孔内には、前記第１の貫通孔に対して相対的に昇降可能に設けられ、基板の受け渡しを行うピンが設けられており、さらに前記第１の貫通孔内に、前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第３の接着剤層が設けられている。この第３の接着剤層はシリコンを含んでいてもよい。また前記第２の接着剤層と第３の接着剤層とが同じ材料より構成されていてもよい。
本発明の他の形態では、前記第１の保護部材、前記吸着板及び前記載置台を貫通して第２の貫通孔が形成され、さらに前記第２の貫通孔には、少なくとも前記第２の貫通孔内で基板への熱伝達用のガスを流すガス供給部と、前記第１の接着剤層が隠れるように設けられた第４の接着剤層とがさらに設けられる。この第４の接着剤層はシリコンを含んでいてもよく、また上記第２の接着剤層、第３の接着剤層、第４の接着剤層は同じ材料より構成されてもよい。
本発明に係る基板処理装置の製造方法は、表面と、前記表面の所定の領域を囲うように連続的に形成され、前記表面より高さが高い上面を有し、外周面で画成された突起部とを有した基板を載置させる載置台と、前記突起部で囲われた内側で前記表面上に設けられ、静電作用で基板を吸着するための静電吸着板とを備えた基板処理装置の製造方法であって、
（Ａ）側面を有する第１の保護部材を、その一部が前記上面に対面するように、前記静電吸着板上に接着剤で接着する工程と、
（Ｂ）前記接着剤を保護する第２の保護部材を、少なくとも前記接着剤が隠れるように、前記外周面と前記側面とを覆う工程とを具備する。
本発明によれば例えばプラズマから接着剤を保護することができ、接着剤の腐食を防止することができる。これによりパーティクルの発生を抑えることができる。また基板処理装置の長寿命化が図れる。特に突起部を設けることで接満剤が保護され、さらに、突起部の外周面と第１の保護部材の側面とを第２の保護部材で覆うことにより確実に接着剤が保護される。
【図面の簡単な説明】  図１は、発明の一実施の形態に係るプラズマエッチング装置の断面図；
図２は、載置台、静電吸着シート、保護部材を分解して示す斜視図；
図３は、図１における破線Ａで示す部分を拡大した断面図；
図４は、図１における破線Ｂで示す部分を拡大した断面図；
図５は、図１における破線Ｃで示す部分を拡大した断面図；
図６は、他の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図；
図７は、他の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図；
図８は、他の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図；
図９は、他の実施の形態に係る基板処理装置の要部を示す断面図である。
発明を実施するための最良の態様
以下、本発明の実施の形態を図面に基づき説明する。
［第１実施例］
図１は本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の断面図である。
図１のプラズマエッチング装置は、真空チャンバ１２と、前記真空チャンバ１２内でウェハＷを保持するためのテーブル６と、前記真空チャンバ１２内に電界と直交する方向に磁界を形成するための例えばマグネット部８と、前記真空チャンバ１２内にブラズマを発生させるためのＲＦ電源１０とを備えている。
前記真空チャンバ１２は容器壁を兼用する。
前記真空チヤンバ１２には排気口１６が設けられ、前記排気口１６には真空ボンプ１７が接続されている。前記真空ボンプ１７により前記真空チャンバ１２内の圧力を１〜１００Ｐａ程度まで減圧することができる。また前記真空チャンバ１２にはエッチングガスを供給するためのガス導入口１８が設けられている。前記ガス導入口１８には、エッチングガス、例えば酸素系ガス、フッ素系ガス、塩素系ガス等のエッチングガスを供給するエッチングガス供給部１９が、供給管２２を介して接続されている。エッチングガスは真空チャンバ１２内をクリーニングするクリーニングガスとしても用いられる。
前記真空チャンバ１２中にはテーブル６が、耐熱材料、例えばセラミックで形成された電気絶縁部２０を介して設置されている。前記真空チャンバ１２とテーブル６とは電気的に絶縁されており、前記テーブル６は下部電極を構成する載置台３２を有している。前記載置台３２は例えばセラミック含有アルミニウム、チタン、モリブデン、またはタングステンよりなる。これらの材料は、後述するように保護部材４１の熱膨張率とほぼ同じとなるように選択されている。前記載置台３２は、リード線３３、キャパシタ３５を介してＲＦ電源１０に接続されている。また前記チャンバ１２は上部電極を構成し、リード線３６を介して接地されている。これらの電極は平行平板電極を構成するように配置されている。
図２に示すように、前記載置台３２の上部には突起部１５がその外周に沿って周状に形成されている。別の言い方をすれば、この載置台３２はその上部に凹部を形成されている。前記突起部１５で囲われた内側（凹部）には、載置台３２の表面３２ａ上に嵌め込まれるように、ウェハＷを静電吸着するため、静電吸着シート４０が設けられている。さらに静電吸着シート４０上には前記静電吸着シート４０を覆うように、静電吸着シート４０を保護する保護部材４１が設けられている。前記保護部材４１は例えば焼結セラミックよりなり、ウェハＷは、かかる保護部材４１上に載置される。前記保護部材４１として焼結セラミックを使うことにより、ウェハＷが吸着してもセラミックが剥がれてパーティクルが発生することが防止される。なお、載置台３２にはウェハの温度調節を行うため、冷却流体等を循環させる流体通路２４が形成されている。
前記載置台３２には、前記載置台３２を貫通した第１の貫通孔２６が、例えば３つ形成されている。これらの貫通孔２６に対応するように、静電吸着シート４０に穴４０ａが形成され、さらに保護部材４１にも穴４１ａが形成されている。図１に示すように、この貫通孔２６、穴４０ａ、４１ａには、例えば３本のビン２７が挿通されており、これらのピン２７は、例えばエアシリンダやボールネジ等を用いた駆動装置２８により上下に昇降可能に構成されている。これによりこのエッチング装置１と外部との間でウェハＷの受け渡しすることができる。
また載置台３２、静電吸着シート４０、保護部材４１にはそれらを貫通する第２の貫通孔２９が形成されている。この貫通孔２９にはヘリウムガス供給部３０からヘリウムガスが供給される。ヘリウムガスは熱伝達用のガスであり、静電チャック２２とウェハＷとの間に、例えば１０Ｔｏｒｒ（１．３３×１０３Ｐａ）の圧力になるよう充填される。これにより、ウェハＷと静電チャック２２との間の温度差を５℃以下に抑えることができる。熱伝達ガスとしてはヘリウムに限られずネオン（Ｎｅ）、アルゴン（Ａｒ）等でもよい。またこのヘリウムガスは、プラズマ処理中に載置台３２と保護部材４１との間で放電を防止するためのガスとしても利用できる。
図１に示すように、前記静電吸着シート４０は、静電吸着板として導電性シート４５を有している。前記導電性シート４５は例えば銅からなる。前記導電性シート４５はリード線６５に電気的に接続され、このリード線６５は直流電源６７に接続されている。これにより直流電源６７から例えば２ＫＶの直流電圧がリード線介して導電シート４５に印加される。なお、載置台３２に設けられた第３の貫通孔４２はそのリード線６５を通すためのものである。導電性シート４５は例えば１０μｍの厚さを有している。ボリイミドシートは例えば２５μｍの厚さを有している。
マグネット部８は、真空チャンバ１２内の電極間に、例えばウェハＷの表面に平行な水平磁場を形成する機能を有する。例えばマグネット部は水平に設けられた支持部材３７と、この支持部材３７に支持された永久磁石３８と、これらを回転させるモータ３９とを有している。
図３は、図１における破線Ａで示す部分を拡大した断面図である。
図３を参照するに、前記静電吸着シート４０は、例えば接着剤層４７により載置台３２の表面３２ａ（図２参照）に接着されている。前記静電吸着シート４０は下層に絶縁体であるボリイミドシート４６を有し、このボリィミドシート４６上に接着剤４１で覆われた上記導電シート４５が接着されている。また前記接着剤４４により、静電吸着シート４０は保護部材４１に接着されている。前記保護部材４１は、その保護部材４１の周縁部分で、上記突起部１５の上面１５ａとの間に形成される隙間を介して、前記上面１５ａと対面している。ただし、この隙間は積極的に設けているわけではない。すなわち、実際に保護部材４１が静電吸着シート４０を介して載置台の突起部１５と接着する際には、わずかな隙間ｄが形成されてしまうのが避けられない。前記隙間ｄの大きさ（ギャップ距離）が例えば１０μｍ〜３０μｍである場合、前記突起部の上面１５ａの幅ｅが例えば５０μｍ〜１５０μｍとしている。さらに、この隙間ｄが隠れるように、例えば溶射により形成された保護セラミック２５が設けられている。つまり保護セラミック２５は接着剤４４、４７等をチャンバ１２内の処理空間から隔離するように設けられている。具体的には、保護セラミック２５は突起部の外周面１５ｂと保護部材４１の側面３１ｃとを覆うように周状に形成されている。
前記隙間ｄの大きさが１０μｍ〜３０μｍである場合、前記突起部１５のアスペクト比を５以上とするため、前記上面１５ａの幅を５０μｍ〜１５０μｍとしている。ここで前記アスペクト比を５以上としたのは、隙間ｄが１０μｍ〜３０μｍである場合であって、保護セラミック２５を溶射により形成する場合に、その溶射の噴流が接着剤層４４、４７まで到達しないようにするためである。溶射の噴流が接着剤層４４、４７まで到達すると接着剤が炭化するおそれがある。
本実施の形態では、保護セラミック２５を設けたので、プラズマから層接着剤４４、４７を保護することができ、接着層剤４４、４７の腐食を防止することができる。また、これによりバーティクルの発生、すなわち発塵を抑えることができる。また保護セラミック２５を設けたことにより、このような静電チャック、あるいは静電チャックを用いたエッチング装置１の長寿命化を図ることができる。
本実施の形態では、先にも説明したように前記載置台３２に特に突起部１５を設け、前記突起部１５の内側に接着剤４４を含む静電吸着シート４０を設けている。これにより接着剤層４４、４７が保護され、さらに、突起部１５の外周面１５ｂと保護部材４１の側面４１ｃとを保護セラミック２５で覆うことにより、確実に接着剤層４４、４７が保護される。
本実施の形態では、保護セラミック２５は溶射であるので容易に形成することができる。例えば仮に接着剤層４４、４７が露出している箇所に溶射で保護セラミック２５を形成する場合は、その熱により接着剤層が炭化してしまう問題が生じる。しかしながら、本実施の形態によれば突起部１５が設けられ、その外周面１５ｂに溶射で保護セラミック２５を形成しているので、接着剤層４４、４７が炭化する等の問題は生じない。
本実施の形態では、上述したように載置台３２の材料の熱膨張率を保護部材４１の熱膨張率とほぼ同じとなるようにしている。熱膨張率が同じでない場合、溶射により保護セラミック２５を形成する時に、前記載置台３２及び保持部材４１のどちらか一方が他方より大きく膨張し、溶射で形成した保護セラミック２５が割れるおそれがある。膨張率をほぼ同じにすることでそのような問題を回避することができる。
図４は、図１における破線Ｂで示す部分の拡大断面図である。これはピン２７が挿通されている第１の貫通孔２６を拡大して示したものである。
図４を参照するに、前記第１の貫通孔２６には例えば絶縁体でなるスリーブ５２が設けられている。前記保護部材４１の穴４１ａには溶射により形成された保護セラミック５０が設けられている。具体的には、保護セラミック５０は、静電吸着シート４０に含まれる接着剤層４４、４７が隠れるように穴４１ａの内壁面に周状に形成されている。これにより、わずかな隙間ｆが原因で流入してくるブラズマから接着剤層４４、４７を保護することができる。この保護セラミック５０は上記保護セラミック２５と同じ材料を用いても構わない。
また、前記静電吸着シート４０にあけられた穴４０ａの径は保護部材４１にあけられた穴４１ａの径より大きい。具体的には上記と同様に隙間ｆのアスペクト比を５以上とすることが好ましい。これにより、溶射により保護セラミック５０が形成される際、隙間ｆから溶射による噴流が流入して接着剤４４、４７等が炭化することを防止することができる。
図５は、図１における破線Ｃで示す部分の拡大断面図である。これはヘリウムガスが供給される第２の貫通孔２９を拡大して示したものである。
図５を参照するに、前記第２の貫通孔２９内において、保護部材４１と載置台３２との間に挟み込まれるようにフィルタ５７が設置されている。このフィルタ５７は、プラズマ処理中、保護部材４１と載置台３２との間の放電を防止するためのものである。保護部材４１の穴４１ｂには溶射により形成された保護セラミック層５５が設けられている。具体的には前記保護セラミック層５５は、静電吸着シート４０に含まれる接着剤層４４、４７が隠されるように、前記穴４１ｂの内壁面に、周状に形成されている。これにより、わずかな隙間ｇが原因で流入してくるプラズマから接着剤層４４、４７を保護することができる。この保護セラミック５５は上記保護セラミック２５、５０と同じ材料を用いても構わない。
また、静電吸着シート４０にあけられた穴４０ｂの径は保護部材４１にあけられた穴４１ｂの径より大きい。具体的には上記と同様に隙間ｇのアスペクト比を５以上とすることが好ましい。これにより、溶射により保護セラミック層５０が形成される際、隙聞ｆから溶射の噴流が流入し、接着剤層４４、４７等を炭化させる問題が回避される。
次に、このように榊成されたプラズマエッチング装置１における動作を説明する。
まずピン２７が所定の受け渡し位置まで上昇すると、外部の搬送装置がウェハを、真空チャンバ１２に設置された図示しないゲートパルブを介してピン２７上に載置する。前記搬送装置がチャンバ１２から出るとゲートバルブが閉められ、真空ボンプ１７が作動し、チャンバ１２内が所定の圧カ、例えば１〜１００Ｐａに減圧される。一方、前記ピン２７は下降し、その結果前記ウェハＷは、前記テープル６上の保護部材４１上に載置される。さらに前記処理容器１２が所定の圧力に減圧されると、エッチングガス供給部１９からガス導入口１８を介して前記真空チャンバ１２内にエッチングガスが導入される。
この状態でＲＦ電源１０より、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波電力を上部電極１２と下部電極３２との間に印加され、さらに永久磁石３８がモータ３９によって回転し電極間に磁場が形成される。その結果、電極間に存在する電子がサイクロン運動を行い、電子がエッチングガスの分子に衝突することによって分子が電離してイオン化し、プラズマが発生する。発生したプラズマは、下部電極３２上に保持されているウェハＷの上面に作用し、ウェハＷの表面で化学反応を生じ、所望のケミカルエッチングが行われる。
前記プラズマが上部電極１２と下部電極３２との間に発生した場合、前記ウェハは発生したプラズマを介して上部電極と導通し、その結果、前記ウェハには負の電荷が蓄積される。そのため、正の亀荷が蓄積される静電吸着シートとウェハとの間のクーロンカが増加し、静電チャックの吸着カが高められる。即ち、かかる構成では、ブラズマが発生している期間のみウェハがテーブル６に静電吸着されることになる。
プラズマ処理が終了すると真空チャンバ１２内のガスは排気され、さらに例えば不活性ガスを導入してチャンバ１２内を常圧にする。さらにウェハを支持したビン２７が上昇し、このようにして持ち上げられたウェハＷは、ゲートバルブを介して外部の搬送装置により取り出される。
この工程の後、ゲートバルブは再び閉じられ、前記真空チャンバ１２は所定の圧力にまで減圧される。さらに前記エッチングガス供給部１９からクリーニングガスを供給し、同様にプラズマを発生させることにより、前記真空チャンバ１２内がクリーニングされる。
本実施の形態では、上述したように第１の貫通孔２６、第２の貫通孔２９に保護セラミック層５０、５５をそれぞれ設けているので、ウェハがチャンバ１２内にない状態でクリーニングすることができる。従来、このような貫通孔内には本実施の形態のような保護セラミック５０、５５は形成されていない。したがって従来は、クリーニング時に例えばダミーウェハをテーブル６上に保持し、かかる貫通孔を隠すことで、貫通孔内に露出する接着剤層をプラズマから保護する必要があった。これに対し本実施の形態では、かかるダミーウェハを使うことなく、クリーニングを行うことができる。これにより、エッチング処理を終えてからダミーウェハを真空チャンバ１２内に搬入する手間が省け、基板処理のスループットを格段に向上させることができる。
例えば本発明によれば、１枚のウェハのエッチング処理を終えて、次のウェハが前記真空チャンバ１２に搬入するまでの間にクリーニングを行うことができる。
［第２実施例］
図６、図７、図８および図９は、他の実施の形態に係る静電チャックの要部の拡大断面図である。これらの図で示す部分は、上記実施の形態における図３に示す部分に対応する。
図６を参照するに、本実施例による静電チャックでは、載置台１３２上に接着剤層１４７を介してボリイミドシート１４６が接着され、この上に接着剤層１４４を介して導電シート１４５が設けられている。このような静電吸着シートを含む接着層１４９を囲うように別の接着剤層７１が形成されている。これによりセラミックよりなる保護部材１４１が、接着剤層１４９と接着剤層７１とにより前記載置台１３２に接着される。前記接着剤層７１は例えばシリコンを含有したもので、酸素系のプラズマに対し比較的高い耐性を有するものを使うのが好ましい。別のガスによるブラズマであれば、そのガスに耐性を有する物質を前記接着剤層７１に含有させておけばよい。このような構成によっても接着剤層１４４、１４７等をプラズマから保護することができる。これによりバーティクルの発生を防止でき、基板処理装置の長寿命化が図れる。
図７に示す静電チャックは、図６に示したものに、突起部２１５を加えたものである。この突起部２１５の内側に上記同様の接着剤層２４０が設けられ、さらに接着剤層２４９を囲うように別の接着剤層２７１が形成されている。この接着剤層２７１も例えばシリコンを含有したもので、酸素系のプラズマに対し比較的高い耐性を有する。別のガスによるプラズマであればそのガスに耐性を有する物質を前記接着剤層２７１に含有させておけばよい。このような構成によれば、突起部２１５の内側に接着剤層２７１が設けられているので、接着剤層１４４、１４７等をブラズマから保護することができるとともに、さらに接着剤層２７１自体の耐性をも向上させることができる。また図６に示す装置よりさらに長寿命化が図れる。
図８に示す静電チャックは載置台３３２の段部３３４上に、接着剤層３４９によって保護部材３４１が貼り付けられている。そして別の接着剤層３７１が前記接着剤層３４９を隠すように周状に貼り付けられている。具体的には、保護部材３４１の側面３４２、接着剤層３４９の側面３５０、段部３３４の側面３３３に貼り付けられている。接着剤層３７１は例えばシリコンを含有したもので、酸素系のブラズマに対し比較的高い耐性を有する。別のガスによるプラズマであればそのガスに耐性を有する物質を接着剤層２７１に含有させておけばよい。このような構成によっても接着剤層３４９をプラズマから保護することができる。これによりパーティクルの発生を防止でき、装置の長寿命化が図れる。
図９に示す静電チャックは、図８に示す接着剤層３７１を囲うようにボリイミドテープ３７２が貼り付けられている。このような構成によっても接着剤層３４９をプラズマから保護することができる。これによりバーティクルの発生を防止でき、図８に示す装置よりさらに長寿命化が図れる。
また、図６〜図９に示した静電チャックでは、上記の実施の形態で説明したような溶射は行わないので、載置台と保護部材の熱膨張率を合わせる必要はない。熱膨張率が違っても、接着剤層７１、２７１、３７１は柔軟性があるため破損するおそれはない。
本発明は以上説明した実施の形態には限定されるものではなく、種々の変形が可能である。
例えば上記実施の形態ではエッチング装置について説明したが、ＣＶＤ装置等のプラズマを用いた装置であれば本発明は適用可能である。
ウェハ受け渡し用のピンが挿通された第１の貫通孔２６（図４参照）、ガス供給用の第２の貫通孔２９（図５参照）の保護セラミック層５０、５５に代えて、別の接着剤層を用いるようにしてもよい。この別の接着剤層としては、図６〜図９に示す実施の形態で用いた別の接着剤層７１、２７１、３７１等と同じ接着剤を用いればよい。
また、図６〜図９で示した実施の形態における図示しないピン用の貫通孔、ガス用の貫通孔においても、図４、図５に示すのと同様な保護セラミック層を設けるようにしてもよいし、別の接着剤層７１、２７１、３７１等と同じ接着剤を用いるようにしてもよい。
【産業上の利用可能性】  以上説明したように、本発明によれば、基板処理装置で使われ接着剤層を含む基板保持台において、かかる接着剤層の腐食を防止し、発塵を抑制し、基板処理装置の長寿命化を図ることができる。
【図１】
2004084298.tif 000003
【図２】
2004084298.tif 000004
【図３】
2004084298.tif 000005
【図４】
2004084298.tif 000006
【図５】
2004084298.tif 000007
【図６】
2004084298.tif 000008
【図７】
2004084298.tif 000009
【図８】
2004084298.tif 000010
【図９】
2004084298.tif 000011
【国際調査報告】
2004084298.tif 000012
2004084298.tif 000013
2004084298.tif 000014
2004084298.tif 000015