(57)【要約】【課題】パーティクルを発生させるネジを用いず、熱効率にも優れた新規な構造のウェハ支持装置を提供する。【解決手段】静電チャック１１と薄板部材１５と固定部材１７とを備えて構成されるウェハ支持装置１０であり、固定部材１７の脚部１８は、ウェハ載置領域を囲むように薄板部材に配置された開口１６を貫通してその上面より上方にまで突出し、その上端から係合部１９が内方に突出している。薄板部材および固定部材が静電チャックの静電吸着面に吸着固定されることにより、該薄板部材と該固定部材の係合部との間にウェハの周縁部を挟んでウェハを固定する。ウェハを上下から挟んだ状態で固定するので、通常の上向き使用だけでなく、下向きや垂直にして使用してもウェハが脱落しない。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一面が静電吸着面として働く静電チャックと、この静電チャックの静電吸着面に載置される薄板部材と、この薄板部材を厚み方向に貫通する複数の開口にそれぞれ挿入されてウェハを固定する固定部材とを有し、該固定部材は、薄板部材の開口を貫通してその上面より上方にまで突出する脚部と、該脚部の上端から内方に突出する係合部とを有して形成され、前記薄板部材および前記固定部材が静電チャックの静電吸着面に吸着固定されることにより、該薄板部材と該固定部材の係合部との間にウェハの周縁部を挟んでウェハを固定することを特徴とするウェハ支持装置。
【請求項２】
薄板部材の複数の開口が固定すべきウェハの寸法および形状に対応して該ウェハを囲む位置に形成されることを特徴とする、請求項１記載のウェハ支持装置。
【請求項３】
一の薄板部材に複数のウェハを固定可能であることを特徴とする、請求項１または２記載のウェハ支持装置。
【請求項４】
固定部材の係合部の内方突出長の範囲内で異なる寸法のウェハを固定可能であることを特徴とする、請求項１ないし３のいずれか一記載のウェハ支持装置。
【請求項５】
固定部材は、薄板部材の開口に脚部が挿入された状態において、その底面が開口縁の外側で薄板部材の表面との間にわずかな隙間を残して近接するように設けられた張出部を有することを特徴とする、請求項１ないし４のいずれか一記載のウェハ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＶＤ、スパッタ、イオン注入、エッチングなどの半導体製造のウェハプロセスでウェハを支持するために使用されるウェハ支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＣＶＤ、スパッタ、イオン注入、エッチングなどの半導体製造のウェハプロセスにおいて、ウェハ支持装置を用いてウェハを支持することは、ウェハの均熱化や、複数枚のウェハを一括処理する上で有用である。このようなウェハ支持装置の従来例が下記特許文献１に記載されている。
【０００３】
特許文献１記載のウェハ支持装置は、サセプタ２８の中央凹部２８ａの傾斜面２８ｂにウェハ１４を載置すると共に、該ウェハ１４の上面周縁部を複数のウェハ押さえ具１６で押さえることで、ウェハ１４を上下から挟み込むように支持する構成を有する（段落００２８〜００３７、図１など）。ウェハ押さえ具１６は、サセプタ２８を包囲するように配置された略円筒形状のホルダ１８にボルト２０で固定され、サセプタ２８の側面および上面に沿って延長し、凹部２８ａの傾斜面２８ｂに沿って斜め下方に向けて突出している。
【０００４】
このウェハ支持装置によれば、ウェハを上下から挟み込むようにして支持しているので、ウェハを垂直や下向きにした状態であってもウェハの脱落を防止して確実にウェハを支持することができる利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−０２５９８９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、このウェハ支持装置ではウェハ押さえ具１６を固定するためにネジ２０を用いており、このネジがパーティクルの発生源になるという大きな問題を抱えている。
【０００７】
また、ウェハ支持装置の材質（たとえばシリコン）によってはネジ加工を行うことが困難であるため、ウェハ支持装置として使用可能な材質に制限があり、あるいは加工精度を要求されることから製作時の収率が低下する。
【０００８】
また、カーボンなど強度が低い材料を用いた場合はネジ部の強度を確保するために厚みを大きく取る必要が生じ、裏面側に設けたヒータ層による熱伝導効率が低下する。このため、ウェハを所定の温度に加熱するにはヒータ層の発熱温度を該ウェハ加熱温度よりも相当程度高く設定しなければならず、大きな電力消費を必要とする。また、厚くなると熱で反りが生じやすくなる。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は上記課題に鑑み、ネジを用いなくても確実にウェハを固定することができる構造とすることによりパーティクルの発生を防止し、しかも薄板構造とすることにより熱効率に優れ、反りも生じにくい新規なウェハ支持装置を提供することを目的とする。
【００１０】
この目的を達成するため、請求項１に係る発明は、少なくとも一面が静電吸着面として働く静電チャックと、この静電チャックの静電吸着面に載置される薄板部材と、この薄板部材を厚み方向に貫通する複数の開口にそれぞれ挿入されてウェハを固定する固定部材とを有し、該固定部材は、薄板部材の開口を貫通してその上面より上方にまで突出する脚部と、該脚部の上端から内方に突出する係合部とを有して形成され、前記薄板部材および前記固定部材が静電チャックの静電吸着面に吸着固定されることにより、該薄板部材と該固定部材の係合部との間にウェハの周縁部を挟んでウェハを固定することを特徴とするウェハ支持装置である。
【００１１】
請求項２に係る発明は、請求項１記載のウェハ支持装置において、薄板部材の複数の開口が固定すべきウェハの寸法および形状に対応して該ウェハを囲む位置に形成されることを特徴とする。
【００１２】
請求項３に係る発明は、請求項１または２記載のウェハ支持装置において、一の薄板部材に複数のウェハを固定可能であることを特徴とする。
【００１３】
請求項４に係る発明は、請求項１ないし３のいずれか一記載のウェハ支持装置において、固定部材の係合部の内方突出長の範囲内で異なる寸法のウェハを固定可能であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５に係る発明は、請求項１ないし４のいずれか一記載のウェハ支持装置において、固定部材は、薄板部材の開口に脚部が挿入された状態において、その底面が開口縁の外側で薄板部材の表面との間にわずかな隙間を残して近接するように設けられた張出部を有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１５】
本発明によれば、静電チャックの静電吸着面に薄板部材と固定部材とを吸着固定させることにより、薄板部材に載置したウェハは、その周縁部が該薄板部材と固定部材の係合部との間に挟み込まれて、確実に固定される。このように、本発明のウェハ支持装置によれば、ウェハを上下から挟んだ状態で固定するので、通常の上向き使用だけでなく、下向きや垂直にして使用してもウェハが脱落しない。すなわち、前記特許文献１記載の従来技術のようにネジを使用することなく同様の効果が得られるので、パーティクルの発生を防止することができる。
【００１６】
薄板部材は、シリコンウェハやカーボン薄板などの市販の薄板製品に固定部材の脚部を貫通させるための開口を加工すれば良く、また、固定部材についてもこれらの市販材料から容易に加工することができるので、装置全体の薄型化・低コスト化を実現することができる。薄板部材としてはたとえば０．４〜０．８ｍｍ程度のものを使用することができるため、静電チャックの静電吸着面に対する密着性が良好であり、この薄板部材を介してウェハへの伝熱効果を損なうことがない。反りも生じにくい。
【００１７】
また、ウェハの周縁部が、薄板部材に載置された状態でその反対側から固定部材の係合部によって押さえられることによってウェハが固定されるので、該係合部が薄板部材の開口縁より内方に突出する突出長の範囲内に収まる大きさであれば、異なる寸法のウェハを固定することが可能である。
【００１８】
また、固定部材の脚部を薄板部材の開口に挿入させた状態において、その底面が開口縁の外側で薄板部材の表面との間にわずかな隙間を残して近接するように張出部を固定部材に設けることにより、本発明のウェハ支持装置を用いて固定したウェハに対して薄膜形成を行ったときに、静電チャック吸着面に薄膜が付着することを防止する効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】本発明の一実施形態によるウェハ支持装置をその用法と共に示す断面図である。
【図２】このウェハ支持装置において薄板部材に形成される開口の配置および形状を例示する平面図（ａ）〜（ｃ）である。
【図３】このウェハ支持装置を垂直（ａ）および下向き（ｂ）にした用例を示す説明図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２０】
本発明の一実施形態によるウェハ支持装置について図１を参照して説明する。このウェハ支持装置１０は、ＣＶＤ、スパッタ、イオン注入、エッチングなどの半導体製造のウェハプロセスにおいて処理対象のウェハを確実に支持ないし固定すると共に、該ウェハを所定温度に加熱するためのヒータ機構を兼ね備えたものとして構成されている。
【００２１】
ウェハ支持装置１０は、静電チャック１１を有する。静電チャック１１は、その少なくとも一面が静電吸着面として作用し得るものであればその材質や構成は特に限定されず、材料としてはセラミックス、樹脂、金属表面に電気絶縁性コーティングを施したものなどを使用することができ、また、電極パターンは単極型であっても双極型であっても良い。一例として、グラファイト基材をＰＢＮによるベースコートで絶縁し、このベースコートの表面にＰＧ電極を配置すると共に裏面には所定のヒータパターンを有するＰＧ発熱層を形成し、さらに全体をＰＢＮまたは微量カーボン添加ＰＢＮによるオーバーコート層で絶縁して、ヒータ機構付の静電チャック１１とすることができる（特許第２７５６９４４号参照）。この場合、静電チャック１１の表面に形成された電極層１２の上面が静電吸着面１３となり、裏面に形成された発熱層ヒータパターン１４の発熱が静電チャック１１を介して伝熱されてウェハを加熱する。
【００２２】
静電チャック１１自体の構造や作用については多くの従来技術によって公知であり、且つ、本発明の主題に直接的に関連しないので、図示および説明を省略する。本発明では、公知の構造の静電チャック１１のいずれをも採用可能である。また、静電チャック１１の裏面に形成されるヒータパターン１４の構造や作用についても同様である。なお、図中符号２１は、薄板部材１５および固定部材１７を地絡させるためのアースピンであるが、アースピン２１が設備されていない場合は、プラズマなどを介して電気的に地絡させても良い。
【００２３】
ウェハ支持装置１０は、さらに、静電チャック１１の静電吸着面１３に載置される薄板部材１５を有する。薄板部材１５は、高温または低温で静電吸着ができる範囲の比抵抗を有し、且つ、厚さ０．４〜０．８ｍｍ程度の薄板として得られるような加工性が良好な材料で形成され、具体的には窒化アルミ、ＳｉＣなどのセラミックス、金属、カーバイド、グラッシーカーボン、ガラスなどを用いることができるが、市販のシリコンウェハやカーボン薄板などを用いて加工（開口１６を形成）したものを薄板部材１５として用いることが特にコスト的に有利である。
【００２４】
薄板部材１５には、処理対象となるウェハＷの載置領域を取り巻くように、複数の開口１６が厚さ方向に貫通して形成される。この開口１６は、後述する固定部材の脚部を収容するものであり、該脚部の断面形状および寸法に略等しい形状および寸法を有するものとして形成される。
【００２５】
図２は薄板部材１５に形成される開口１６の配置および形状についての数例を示す。図２（ａ）では、円形のウェハＷを処理対象とする場合において、その載置領域を取り巻くように３つの矩形状の開口１６が１２０度間隔で形成されている。図２（ｂ）では、矩形のウェハＷを処理対象とする場合において、その載置領域を取り巻くように４つの矩形状の開口１６が９０度間隔で形成されている。
【００２６】
これらは例示にすぎず、後述する要領にて処理対象ウェハＷを確実に固定することができるものであれば、他の配置・形状例を採用しても良い。たとえば、図２（ａ）の場合において４つの矩形状開口１６を９０度間隔で配置しても良いし、図２（ｂ）の場合において４つの矩形状開口１６を矩形状ウェハＷの各頂点に近接させて位置させても良い。あるいは、図２（ｃ）に示すように、円形ウェハＷの周縁の弧形状に沿う円弧状の内面１６ａを有する形状の開口１６’を形成しても良く、このような開口形状とすれば、１８０度間隔で２つの開口１６’を対向配置させる実施形態も採用可能である。
【００２７】
なお、図１では一枚のウェハＷを固定するように示されているが、複数枚のウェハＷを同時に固定可能なウェハ支持装置１０として構成することも可能である。この場合、薄板部材１５としては静電チャック１１の静電吸着面１３とほぼ同サイズの大径のものを使用し、この大径薄板部材１５に複数のウェハ載置領域を設定し、各ウェハ載置領域を取り巻くように開口１６を配置・形成する。複数のウェハ載置領域はすべて同一の形状・大きさであっても良いし、異なる形状や大きさのウェハを同時に処理可能とするべく、異なる形状・大きさのウェハ載置領域を設定しても良い。
【００２８】
ウェハ支持装置１０は、さらに、固定部材１７を有する。固定部材１７は、薄板部材１５に設定されるウェハ載置領域ごとに、該ウェハ載置領域を取り巻く開口１６と同数用いられる。
【００２９】
固定部材１７は、薄板部材１５の開口１６を貫通してその上面より上方にまで突出する高さを有する脚部１８と、この脚部１８の上端から内方に突出する係合部１９とを有する。脚部１８は開口１６と略同一の断面形状および寸法を有し、その高さは、薄板部材１５の厚さと処理対象ウェハＷの厚さとの合計厚と略同一に形成される。係合部１９は、脚部１８を開口１６に挿入させたとき（図１（ｂ））に、薄板部材１６の上方においてウェハＷ載置領域に入り込むような内方突出長を有する（図２（ａ）〜（ｃ）に点線で示す）。
【００３０】
この実施形態では、固定部材１７はさらに張出部２０を有するものとして示されている。張出部２０は、脚部１８を開口１６に挿入させたとき（図１（ｂ））に、その底面が開口１６縁の外側で薄板部材１５の表面との間にわずかな隙間を残して近接するような高さ位置に設けられる。張出部２０を設けることにより、このウェハ支持装置１０を用いて後述するようにしてウェハＷを固定して薄膜形成を行ったときに、静電チャック吸着面１３に薄膜が付着することを防止することができる。また、張出部２０の底面と薄板部材１５の表面との間にはわずかな隙間が残されているので、上記効果を発揮しつつ、ウェハＷを加熱したときに生ずる該ウェハの熱膨張および薄板部材１５と固定部材１７との熱膨張差を吸収することができる。
【００３１】
固定部材１７は、これら脚部１８および係合部１９（およびさらに張出部２０）を有するものとして、たとえば市販のブロック状のシリコン製品やカーボン製品から切り出して一体成形品として製作しても良いし、市販の薄板状のシリコン製品やカーボン製品から別部材として製作した各部を接着などで一体化して固定部材１７としても良い。
【００３２】
次に、このウェハ支持装置１０を用いてウェハＷを固定する際の用法について説明する。
【００３３】
まず、前述したように、市販のシリコンウェハやカーボン薄板などに、処理対象ウェハＷの一または複数のウェハ載置領域を取り巻くように複数の開口１６を形成して、薄板部材１５を準備する。また、薄板部材１５における各開口１６に挿入される脚部１８と該脚部の上端から内方に突出する係合部１９と、さらに本実施形態では張出部２０とを有してなる固定部材１７を準備する（図１（ａ））。
【００３４】
そして、薄板部材１５の各ウェハ載置領域に処理対象ウェハＷを載置し、その周縁部に固定部材１７の係合部１９を被せるようにして脚部１８を開口１６に上から挿入する。脚部１８の高さ（底面から係合部１９の下面まで）は、薄板部材１５とウェハＷの合計厚に略一致するように形成されるので、脚部１８の底面は薄板部材１５の下面と略面一になる（図１（ｂ））。
【００３５】
そして、このウェハホルダ組立体（図１（ｂ））を任意搬送装置（図示せず）でウェハプロセス処理室内に搬送して、静電チャック１１の静電吸着面１３に載置する（図１（ｃ））。あるいは、静電チャック１１の静電吸着面１３に薄板部材１５を載置させた後、その各ウェハ載置領域に処理対象ウェハＷを載置し、その周縁部に固定部材１７の係合部１９を被せるようにして脚部１８を開口１６に上から挿入することにより、図１（ｃ）に示す状態を得ても良い。
【００３６】
図１（ｃ）の状態において電極層１２に所定の電圧を印加すると、薄板部材１５および脚部１８が静電チャック１１の吸着面１３に静電的に吸着・固定される。固定部材１７は脚部１８を含めて一体に形成されているので、ウェハＷは薄板部材１５に載置され且つその周縁部が係合部１９に押さえ込まれることになり、これらの間で強固に機械的に固定される。
【００３７】
このようにして固定されたウェハＷは、ウェハ支持装置１０を上向きに使用する場合だけでなく、ウェハ支持装置１０を垂直にして（図３（ａ））も、あるいは下向きにして（図３（ｂ））も、脱落することなく、所定のウェハプロセスを行うことができる。所定のウェハプロセスが終了した後、垂直や下向きで使用した場合は元の状態（上向き）に戻した上で、静電チャック１１への印加電圧を解除して、ウェハホルダ組立体（図１（ｂ））を前記搬送装置によりウェハプロセス処理室から搬出する。薄板部材１５および脚部１８に対する静電吸着力は消失しているので、脚部１８を開口１６から引き抜いて固定部材１７を取り外すことにより、処理済のウェハＷを容易に取り出すことができる。図中の矢印は、発熱層１４からウェハＷへの熱の流れを示している。
【符号の説明】
【００３８】
１０  ウェハ支持装置
１１  静電チャック
１２  電極層
１３  静電吸着面
１４  発熱層
１５  薄板部材
１６，１６’  開口
１６ａ  円弧状内面
１７  固定部材
１８  脚部
１９  係合部
２０  張出部
２１  アースピン
【図１】
2013042049.tif 000003
【図２】
2013042049.tif 000004
【図３】
2013042049.tif 000005