(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
表面に静電気を誘起させて当該表面に基板を吸着する静電吸着ステージと、静電吸着ステージに吸着された基板を臨む空間に放電を生じさせる放電手段とを備え、当該静電吸着ステージに基板を吸着しながら当該基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置であって、
静電吸着ステージは、金属製のステージ本体と、表面に静電気が誘起されて基板が吸着される誘電体ブロックと、誘電体ブロックをステージ本体に固定する固定具とを有し、固定具は、誘電体ブロックとステージ本体との熱膨張率の差によって変形する弾性を有しており、
さらに、固定具を覆うよう設けられたシールドであって、放電による生成物が固定具に付着するのを防止するシールドが設けられていることを特徴とする基板処理装置。
【請求項２】
前記固定具は、一端がステージ本体に固定され、他端が誘電体ブロックの縁に係止された板バネであることを特徴とする請求項１記載の基板処理装置。
【請求項３】
前記ステージ本体及び誘電体ブロックを経由して熱を伝えることにより基板を加熱するヒータを備えていることを特徴とする請求項１又は２記載の基板処理装置。
【請求項４】
前記シールドは、前記誘電体ブロックから離間して設けられていることを特徴とする請求項３記載の基板処理装置。
【請求項５】
前記ステージ本体は電気的に接地されており、前記シールドは基板の周囲での放電を抑制するものであることを特徴とする請求項４記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本願の発明は、表面に静電気を誘起させてこの表面に基板を吸着する静電吸着ステージを備えて基板に所定の処理を施す基板処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＬＳＩ（大規模集積回路）等の電子製品の製作においては、基板に対する各種の表面処理が行われている。例えば、金属配線の形成工程では、アルミニウム等よりなる金属製ターゲットをスパッタして金属薄膜を作成する処理が盛んに行われているし、絶縁層の形成工程では表面酸化処理等の処理が行われている。
このような基板処理を行う基板処理装置は、静電気によって基板を吸着する静電吸着ステージを備えていることが多い。図５は、従来の静電吸着ステージを備えた基板処理装置の概略構成を示す正面図である。この図５では、基板処理装置の一例として、スパッタリング装置の例が示されている。
【０００３】
図５に示す基板処理装置は、排気系１１を備えた処理チャンバー１と、処理チャンバー１内に配置された静電吸着ステージ２と、処理チャンバー１内に被スパッタ面を露出するようにして設けたターゲット３と、処置チャンバー１内に所定のガスを導入するガス導入手段４と、導入されたガスにスパッタ放電を生じさせてターゲット３をスパッタするためのスパッタ電源５とから主に構成されている。
【０００４】
スパッタ電源５は、例えば所定の負の高電圧をターゲット３に印加するよう構成される。一方、処理チャンバー１の器壁等は接地電位に維持され、ターゲット３との間に電界が設定される。この電界によってスパッタ放電が生じ、ターゲット３がスパッタされる。スパッタされたターゲット３の材料は、基板９の表面に達して所定の薄膜を堆積する。
【０００５】
尚、ターゲット３の背後にはマグネトロンスパッタリングのための磁石機構６が設けられる。磁石機構６は、中心磁石６１と中心磁石６１とを取り囲む周状の周辺磁石６２とから構成される。図５に示すように、磁石機構６によってターゲット３を貫くアーチ状の磁力線６３が設定される。この磁力線６３とターゲット３の表面とで形成される閉空間の内部に電子が閉じこめられ、スパッタ放電が高効率で維持される。このため、高い成膜速度でスパッタリングが行われる。
【０００６】
一方、静電吸着ステージ２は、金属製のステージ本体２１と、表面に静電気が誘起されて基板９が吸着される誘電体ブロック２２と、誘電体ブロック２２内に設けられた一対の吸着電極２３と、一対の吸着電極２３の間に直流電圧を印加する吸着電源２４と、誘電体ブロック２２をステージ本体２１に固定する固定具２５と、ステージ本体２１内に設けられたヒータ２６とから主に構成されている。吸着電源２３によって一対の吸着電極２４に直流電圧が印加されると、誘電体ブロック２２内に誘電分極が生じ、誘電体ブロック２２の表面に静電気が誘起される。この静電気によって基板９が吸着される。より詳しくは、静電気によるクーロン力又は基板９と誘電体ブロックとの間の微小な空間に電界が集中することによるジョンソン・ラーベク力により、基板９が誘電体ブロック２２に吸着される。
【０００７】
また、ヒータ２６は、ステージ本体２１及び誘電体ブロック２２を経由して基板９を加熱する。ヒータ２６には、不図示の制御機構が設けられており、基板９を所定の温度に加熱し、当該温度を維持することが可能となっている。スパッタリングを始めとする多くの基板処理では、基板９を室温以上に加熱すると処理の効率や質が向上したりすることが多く、このため、このようなヒータ２６によって基板９を加熱制御している。
【０００８】
上記誘電体ブロック２２をステージ本体２１に固定する固定具２５は、図５に示すような断面がほぼＬ字状のリングである。固定具２５の一端はステージ本体２１にねじ止めによって固定され、他端は誘電体ブロック２２の周縁に係止されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
上記構成に係る従来の静電吸着ステージにおいて、誘電体ブロックはアルミナ等のセラミックスで構成されることが多く、ステージ本体はステンレス等の金属で構成される。この場合、誘電体ブロックとステージ本体との熱膨張率の違いから、誘電体ブロックが割れる等の破損が生ずる問題があった。
【００１０】
また、誘電体ブロックをステージ本体に固定する固定具は、ステージ本体と誘電体ブロックの双方に接触しているため、ヒータから基板への熱の伝達経路にもなっていた。この場合、スパッタリング等の放電を利用して処理を行う基板処理装置では、固定具は基板の周囲での放電を抑制するシールドとしても兼用されている。
そして、このような固定具には、放電による生成物例えばスパッタによってターゲットから放出された材料等が経時的に付着する場合がある。このような生成物の付着が多くなり、所定の厚さに堆積すると、内部応力によって剥離してパーティクルとなる。このパーティクルが基板に達すると、基板の汚損の原因となる。このため、多くの場合、所定回数処理を繰り返した後、固定具は新しいものに交換される。
【００１１】
しかしながら、新しい固定具は、表面に何も付着していないので、それまで使用していたものと熱容量等の熱的条件が異なる。固定具が熱の伝達路となっている従来の構成では、固定具を新しくした際に熱の伝達条件が変わってしまう。このため、加熱される基板の到達温度や温度分布等も変化してしまい、温度条件の再現性が不十分となっていた。
【００１２】
本願発明は、上記課題を解決するためになされたものである。即ち、本願発明は、誘電体ブロックの破損が無いようにし、また処理の際の基板の温度条件の再現性が十分である基板処理装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、請求項１記載の発明は、表面に静電気を誘起させて当該表面に基板を吸着する静電吸着ステージと、静電吸着ステージに吸着された基板を臨む空間に放電を生じさせる放電手段とを備え、当該静電吸着ステージに基板を吸着しながら当該基板の表面に所定の処理を施す基板処理装置であって、
静電吸着ステージは、金属製のステージ本体と、表面に静電気が誘起されて基板が吸着される誘電体ブロックと、誘電体ブロックをステージ本体に固定する固定具とを有し、固定具は、誘電体ブロックとステージ本体との熱膨張率の差によって変形する弾性を有しており、
さらに、固定具を覆うよう設けられたシールドであって、放電による生成物が固定具に付着するのを防止するシールドが設けられている。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、上記請求項１の構成において、前記固定具は、一端がステージ本体に固定され、他端が誘電体ブロックの縁に係止された板バネである。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、上記請求項１又は２の構成において、前記ステージ本体及び誘電体ブロックを経由して熱を伝えることにより基板を加熱するヒータを備えている。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、上記請求項３の構成において、前記シールドは、前記誘電体ブロックから離間して設けられている。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、上記請求項４の構成において、前記ステージ本体は電気的に接地されており、前記シールドは基板の周囲での放電を抑制するものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本願発明の実施の形態について説明する。
図１は、実施形態に係る静電吸着ステージの平面概略図、図２は、図１に示す静電吸着ステージにおいてシールドを取り除いた状態の平面概略図である。また、図３は、図１に示すＸ−Ｘでの断面を部分的に示した概略図であり、図４は、図１に示すＹ−Ｙでの断面を部分的に示した概略図である。
本実施形態の静電吸着ステージは、金属製のステージ本体２１と、表面に静電気が誘起されて基板が吸着される誘電体ブロック２２と、誘電体ブロック２２をステージ本体２１に固定する固定具２７とを有する。
【００１５】
ステージ本体２１は、ステンレス等の金属製であり、吸着する基板９よりも大きな径の円盤状である。誘電体ブロック２２は、アルミナ等のセラミックス製である。誘電体ブロック２２も円盤状であり、基板９を吸着する上面の直径は基板９より少し小さい。この誘電体ブロック２２内には、不図示の吸着電極が埋設されており、吸着電極には、不図示の吸着電源によって直流電圧が与えられる。
【００１６】
ステージ本体２１と誘電体ブロック２２との間には、緩衝材２９が設けられている。緩衝材２９は、ステージ本体２１と誘電体ブロック２２との熱膨張率の差を吸収するものである。緩衝材２９には、例えば薄いカーボン製のシートが採用される。
また、ステージ本体２１には、不図示のヒータが設けられている。ヒータとしては、例えば通電によりジュール熱を発生させるものが使用できる。
【００１７】
基板処理装置の発明の実施形態について説明すると、従来の同様にスパッタリング装置の例が基板処理装置の実施形態として採用できる。そして、図５に示す静電吸着ステージに代え、図１から図４に示す静電吸着ステージを採用する。その他の構成は、従来の装置と同様にできる。
【００１８】
本実施形態の静電吸着ステージの大きな特徴点を成す固定具２７は、誘電体ブロック２２とステージ本体２１との熱膨張率の差によって変形する弾性を有するものが採用されている。具体的には、固定具２７は、一端がステージ本体２１に固定され、他端が誘電体ブロック２２の縁に係止された板バネになっている。
図３に示す通り、固定具２７は、一端が断面Ｕ字状に折り曲げられてステージ本体２１にネジ止めされている。固定具２７の他端は、静電吸着ステージの中心軸に向けて延び、誘電体ブロック２２の周縁の上に載っている。図３に示す通り、固定具２７は、折れ曲がった部分から少し下方に傾斜している。
【００１９】
自由状態の固定具２７は、その他端が誘電体ブロック２２の周縁の少し下方に位置する状態である。誘電体ブロック２２は、この他端を少し持ち上げた状態で配置されている。このため、固定具２７の復元力は、誘電体ブロック２２を下方に押し下げるよう作用している。この結果、固定具２７によって誘電体ブロック２２がステージ本体２１に固定されている。より具体的に説明すると、固定具２７は例えばインコネル等の材料で形成され、誘電体ブロック２２を一個当たり２０ｋｇｆ程度の力で押し下げるよう構成される。
【００２０】
尚、図３に示す通り、固定具２７の折れ曲がった部分から少し他端よりの位置には、開口２７０が設けられている。そして、この開口２７０から挿入されたネジ２７１が固定具２７の一端をステージ本体２１にネジ止めしている。また、図２に示す通り、固定具２７は、誘電体ブロック２２の周囲に例えば８個均等間隔をおいて設けられている。尚、ステージ本体２１は接地電位であり、従って、固定具２７も接地電位である。
【００２１】
上記説明から分かるように、固定具２７は、誘電体ブロック２２とステージ本体２１との熱膨張率の差によって変形する。例えば、誘電体ブロック２２の熱膨張率がステージ本体２１より大きい場合、固定具２７の他端は少し上方に変位する。このため、熱膨張率の差によって誘電体ブロック２２が破損するのが防止される。
【００２２】
一方、本実施形態の静電吸着ステージにおいても、シールド２８が設けられている。シールド２８は、図３及び図４に示すような断面の円環状部材である。シールド２８の材質は、例えばＳＵＳ３０４等のステンレスである。図１に示すように、シールド２８は、誘電体ブロック２２の周囲を取り囲むようにして配置されている。このシールド２８は、図４に示すように、ステージ本体２１にネジ２８１によってネジ止めされている。ネジ止めの位置は、図１に示すように、４カ所程度である。尚、シールド２８はステージ本体２１に短絡されており、接地電位である。
【００２３】
図３及び図４に示す通り、シールド２８は誘電体ブロック２２には接触しておらず、離間している。このため、シールド２８から誘電体ブロック２２には熱が伝導しないようになっている。従って、シールド２８に生成物が堆積して交換する際にも、シールド２８の交換によって熱の伝達状態が大きく変わってしまうことがない。勿論、シールド２８から誘電体ブロック２２には、輻射や対流によって熱が伝わる可能性があるが、輻射は接触による熱の伝達に比べると遙かに小さいし、真空状態では対流による伝達も少ない。そして、このような輻射や対流による熱の伝達は、たとえあったとしても、シールド２８の交換によってはその条件は殆ど変化しない。
このため、本実施形態の基板処理装置では、シールド２８を交換した際も基板９の加熱状態が変化することがなく、温度条件の十分な再現性を有して基板９の処理を行うことができる。
【００２４】
また、図３に示す通り、固定具２７はシールド２８によって覆われた状態となっており、放電による生成物が固定具２７に付着するのが防止されている。このため、長期間静電吸着ステージを使用しても、固定具２７を交換する必要性は生じない。固定具２７に生成物が付着する構成だと、所定期間の後に固定具２７を交換する必要性が生ずる。この場合には、従来と同様の問題を生じてしまう恐れがある。
【００２５】
尚、シールド２８以外の部材で固定具２７を覆ったり、表面に凹凸を形成する等して生成物が堆積しても剥離しないような構成の固定具２７を設けたり、生成物が飛来しない位置に固定具２７を設けたりするような構成を採用することも可能である。
【００２６】
上記説明では、固定具２７の例として板バネを採り上げたが、他の構成も可能である。例えば、ステージ本体２１にＬ状の部材を取り付け、その先端にコイルスプリングを介して押さえ板を設け、この押さえ板が誘電体ブロック２２の周縁を上から押さえるような構成でもよい。この場合、これら全体が「固定具」である。
【００２７】
また、上記説明では、基板処理装置の例としてスパッタリング装置を採り上げたが、エッチング装置やＣＶＤ（化学蒸着）装置等の各種の基板処理装置について本願発明を適用することが可能である。
さらに、ヒータを用いない場合でも、静電吸着ステージは加熱される場合がある。例えば、放電を生じさせたり又はプラズマを形成したりしながら処理する装置の場合、そのような放電やプラズマによって静電吸着ステージはかなり加熱される。従って、このような装置については、ヒータを用いていない場合でも、誘電体ブロック２２の破損が防止されたり、基板９の温度条件の再現性が向上したりする効果が得られる。
【００２８】
尚、静電吸着ステージの基板処理装置以外の用途としては、例えば基板９の検査を行う検査装置等が挙げられる。このような装置についても、本実施形態の静電吸着ステージの構成は有効である。
【００２９】
【発明の効果】
以上説明した通り、本願の請求項１、２又は３の基板処理装置によれば、誘電体ブロックとステージ本体との熱膨張率の差によって変形する弾性を有する固定具によって両者が固定されるので、熱膨張率の差による誘電体ブロックの破損が防止される。
また、請求項４の基板処理装置によれば、上記効果に加え、シールドが誘電体ブロックから離間して設けられているので、シールドから誘電体ブロックに熱が伝導しない。従って、シールドを交換した場合にも熱の伝達状態が大きく変わってしまうことがなく、温度条件の十分な再現性を有して基板処理を行うことができる。
また、請求項５の発明によれば、上記効果に加え、基板の周囲での放電が抑制される。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施形態に係る静電吸着ステージの平面概略図である。
【図２】図１に示す静電吸着ステージにおいてシールドを取り除いた状態の平面概略図である。
【図３】図１に示すＸ−Ｘでの断面を部分的に示した概略図である。
【図４】図１に示すＹ−Ｙでの断面を部分的に示した概略図である。
【図５】従来の静電吸着ステージを備えた基板処理装置の概略構成を示す正面図である。
【符号の説明】
１  処理チャンバー
２  静電吸着ステージ
２１  ステージ本体
２２  誘電体ブロック
２７  固定具
２７１  ネジ
２８  シールド
２８１  ネジ
【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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