(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層、及び、前記第４の絶縁層上で前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間に設けられ、前記静電吸着電極と電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層と、
前記第２及び第３の絶縁層の間に設けられたヒータ電極と、
を備え、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層は、同時焼成された単一の焼結体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２のストリップは、第２の直流電源に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記吸着電極は、直流電源及び高周波エネルギー源に接続され、前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給することを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を有し、前記装置は前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に備え、前記外側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項６】
ヒートシンクベースを更に備え、前記第３の絶縁層は、前記ヒートシンクベースと前記ヒータ電極との間に配置されていることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項７】
前記電力分配電極パターンは、前記吸着電極と電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項８】
前記第２の絶縁層内に導電性のフィードスルーの複数のグループを更に備え、第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップに電気的に接続され、第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップに電気的に接続されていることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項９】
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層を軸方向に貫く開口を更に備え、前記開口は、前記装置にリフトピンを通すのに十分な大きさを有することを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項１０】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第１のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第１のグループと、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第２のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第２のグループと、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
前記第２及び第３の絶縁層間に設けられ、前記静電吸着電極と電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含む第１のメタライゼーション層と、
を備え、
前記第１、第２及び第３の絶縁層、前記吸着電極、並びに、前記第１のメタライゼーション層は、同時焼成された単一の焼結体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項１１】
前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２のストリップは、第２の直流電源に電気的に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性であることを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１２】
前記吸着電極は、直流電源及び高周波エネルギー源に電気的に接続され、前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上の基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給することを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１３】
第４の絶縁層と、前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間に配置されたヒータ電極とを更に備え、前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１４】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を含み、前記装置は前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に備え、前記外側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項１３に記載の静電チャック装置。
【請求項１５】
ヒートシンクベースを更に備え、前記第２の絶縁層は、前記ヒータシンクベースと前記吸着電極との間に配置されていることを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１６】
前記電力分配電極パターンは、前記２の絶縁層内の前記第２のグループのフィードスルーにより前記第２のストリップと電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を更に含むことを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１７】
前記第３の絶縁層内に導電フィードスルーのグループを更に備え、前記第３の絶縁層内のフィードスルーのグループは、前記第１のストリップと電気的に接続されていることを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１８】
前記第１、第２及び第３の絶縁層を軸方向に貫く開口を更に備え、前記開口は、前記装置にリフトピンを通するのに十分な大きさを有することを特徴とする請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１９】
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層と、前記第４の絶縁層上で前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間に設けられ、電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層とを更に備え、前記第２のメタライゼーション層は、前記第１のストリップと電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を含むことを特徴とする請求項１７に記載の静電チャック装置。
【請求項２０】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１の絶縁層の上側に、導電材料の第１及び第２のストリップの静電吸着電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを有する第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成し、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが前記第１のストリップに電気的に接触し、前記第２のグループのフィードスルーが前記第２のストリップに接触した焼結体を形成する同時焼成工程と、
を含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２１】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第３のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２２】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第４の絶縁層の上側に、導電材料のヒータ電極パターンを含む第４のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第４の絶縁層を前記第３の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２３】
前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項２２に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２４】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を含み、前記チャック装置は前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に含み、前記外側ヒータ電極は導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項２３に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２５】
ヒータシンクベースを前記焼結体に取付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２６】
前記電力分配電極パターンは、放射状に広がる複数の脚を含むことを特徴とする請求項２１に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２７】
前記電力分配電極パターンは、放射状に広がる複数の脚を含むことを特徴とする請求項２２に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２８】
前記同時焼成工程の前に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項２９】
前記同時焼成工程の次に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取り付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項２０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３０】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１絶縁層を形成する工程と、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成して、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが互いに電気的に接触した焼結体を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３１】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３２】
導電材料の第１及び第２のストリップの静電吸着電極パターンを前記第１の絶縁層の上側に形成し、前記第１及び第２のグループのフィードスルーを前記第１のストリップに電気的に接触させ、前記第２のグループのフィードスルーを前記第２のストリップに電気的に接触させる工程を更に含むことを特徴とする請求項３０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３３】
電気的絶縁セラミック材料の上部絶縁層を前記吸着電極上に形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項３２に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３４】
前記上部絶縁層の露出面を研削し、前記吸着電極の上部と前記上部絶縁層の露出面との間を所定の距離にする工程を更に含むことを特徴とする請求項３３に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３５】
前記上部絶縁層のセラミック材料は未焼成の状態であり、前記上部絶縁層を形成する工程は、前記同時焼成工程の前に実行されることを特徴とする請求項３３に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３６】
前記吸着電極を形成する工程は、前記同時焼成工程の後に実行されることを特徴とする請求項３２に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項３７】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
前記第２及び第３の絶縁層の間に設けられ、前記吸着電極に電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含むメタライゼーション層と、
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層と、
前記第３及び第４の絶縁層の間に設けられたヒータ電極と、
を備え、
前記ヒータ電極は、分離した内部ヒータ電極及び外部ヒータ電極を含み、前記内部ヒータ電極及び前記外部ヒータ電極には、互いに異なる加熱作用を提供するように独立に電力が供給され、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層は、同時焼成された単一の焼結体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項３８】
前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２のストリップは、第２の直流電源に電気的に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性であることを特徴とする請求項３７に記載の静電チャック装置。
【請求項３９】
前記吸着電極は、直流電源及び高周波エネルギー源に接続され、前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給することを特徴とする請求項３７に記載の静電チャック装置。
【請求項４０】
前記内側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項３７に記載の静電チャック装置。
【請求項４１】
前記外側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項４０に記載の静電チャック装置。
【請求項４２】
ヒートシンクベースを更に備え、前記第４の絶縁層は、前記ヒートシンクベースと前記ヒータ電極との間に配置されていることを特徴とする請求項３７に記載の静電チャック装置。
【請求項４３】
前記第２の絶縁層内に導電性のフィードスルーの複数のグループを更に備え、第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップに電気的に接続され、第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップに電気的に接続され、前記第１及び第２のグループのフィードスルーは、前記第１及び第２のストリップに電力を分配するように構成されていることを特徴とする請求項３７に記載の静電チャック装置。
【請求項４４】
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層を軸方向に貫く開口を更に備え、前記開口は、前記装置にリフトピンを通すのに十分な大きさを有することを特徴とする請求項３７に記載の静電チャック装置。
【請求項４５】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
前記第２及び第３の絶縁層の間に設けられたヒータ電極と、
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層と、
前記第４の絶縁層上で前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間のメタライゼーション層とを備え、
前記メタライゼーション層は、前記吸着電極と電気的に接続された、導電材料の電力分配電極パターンを含み、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層は、同時焼成された単一の焼成体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項４６】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第１のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第１のグループと、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第２のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第２のグループと、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上で前記第２の絶縁層と前記第３の絶縁層との間の第１のメタライゼーション層と、
を備え、
前記第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップの幅よりも小さい距離だけ互いに離隔した少なくとも２つのフィードスルーを含み、
前記第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップの幅よりも小さい距離だけ互いに離隔した少なくとも２つのフィードスルーを含み、
前記第１のメタライゼーション層は、前記第２の絶縁層中の前記第２のグループのフィードスルーにより前記第２のストリップに電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含み、
第１、第２及び第３の絶縁層は、同時焼成された単一の焼結体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項４７】
前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２のストリップは、第２の直流電源に電気的に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性であることを特徴とする請求項４６に記載の静電チャック装置。
【請求項４８】
前記吸着電極は、直流電源及び高周波エネルギー源に電気的に接続され、前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上の基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給し、前記フィードスルーは、前記第１及び第２のストリップに電力を分配するように構成されていることを特徴とする請求項４６に記載の静電チャック装置。
【請求項４９】
第４の絶縁層と、前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間に配置されたヒータ電極とを更に備え、前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項４６に記載の静電チャック装置。
【請求項５０】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を含み、前記装置は前記内側ヒータ電極を取り囲むように前記内側ヒータ電極と分離して設けられた外側ヒータ電極を更に備え、前記外側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項４９に記載の静動チャック装置。
【請求項５１】
ヒートシンクベースを更に備え、前記第２の絶縁層は、前記ヒータシンクベースと前記吸着電極との間に配置されていることを特徴とする請求項４６に記載の静電チャック装置。
【請求項５２】
前記第１、第２及び第３の絶縁層を軸方向に貫く開口を更に備え、前記開口は、前記装置にリフトピンを通するのに十分な大きさを有することを特徴とする請求項４６に記載の静電チャック装置。
【請求項５３】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第１のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第１のグループと、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第２のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第２のグループと、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
前記第３の絶縁層上で前記第２の絶縁層と前記第３の絶縁層との間の第１のメタライゼーション層と、
を更に備え、
前記第１のメタライゼーション層は、導電材料の電力分配電極パターンを備え、前記２の絶縁層内の前記第２のグループのフィードスルーにより前記第２のストリップと電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を含み、
前記第１、第２及び第３の絶縁層は、同時焼成された単一の焼結体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項５４】
前記第３の絶縁層内に導電フィードスルーのグループを更に備え、前記第３の絶縁層内のフィードスルーのグループは、前記第１のストリップと電気的に接続されていることを特徴とする請求項５３に記載の静電チャック装置。
【請求項５５】
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層と、前記第４の絶縁層上の第２のメタライゼーション層とを更に備え、前記第２のメタライゼーション層は、前記第１のストリップと電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を含むことを特徴とする請求項５４に記載の静電チャック装置。
【請求項５６】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１の絶縁層の上側に、導電材料の第１及び第２のストリップの静電吸着電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを有する第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取付ける工程と、
前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成し、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが前記第１のストリップに電気的に接触し、前記第２のグループのフィードスルーが前記第２のストリップに接触した焼結体を形成する工程と、
を含み、前記第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップの幅よりも小さい距離だけ互いに離隔した少なくとも２つのフィードスルーを含み、前記第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップの幅よりも小さい距離だけ互いに離隔した少なくとも２つのフィードスルーを含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項５７】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の第２の電力分配電極パターンを含む第３のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項５６に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項５８】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第４の絶縁層の上側に、導電材料のヒータ電極パターンを含む第４のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第４の絶縁層を前記第３の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項５７に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項５９】
前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項５８に記載のセラミック静電チャックの製造方法。
【請求項６０】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を含み、前記チャック装置は前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に含み、前記外側ヒータ電極は導電材料の渦巻状のストリップを含み、前記内側ヒータ電極及び前記外側ヒータ電極には、独立した電源によって電力が提供されることを特徴とする請求項５９に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項６１】
ヒータシンクベースを前記焼結体に取り付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項５６に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項６２】
前記同時焼成工程の前に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項５６に記載のセラミック静電チャックの製造方法。
【請求項６３】
前記同時焼成工程の次に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取り付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項５６に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項６４】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１の絶縁層の上側に、導電材料の静電吸着電極パターンの第１及び第２のストリップを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、放射状に広がる複数の脚を含む導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の第２の電力分配電極パターンを含む第３のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
前記第１、第２及び第３の絶縁層を同時焼成して、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが前記第１のストリップに電気的に接触し、前記第２のグループのフィードスルーが前記第２のストリップに電気的に接触した焼結体を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項６５】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１の絶縁層の上側に、導電材料の静電吸着電極パターンの第１及び第２のストリップを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、放射状に広がる複数の脚を含む導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、放射状に広がる複数の脚を含む導電材料の第２の電力分配電極パターンを含む第３のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第４の絶縁層の上側に、導電材料のヒータ電極パターンを含む第４のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第４の絶縁層を前記第３の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層を同時焼成して、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが前記第１のストリップに電気的に接触し、前記第２のグループのフィードスルーが前記第２のストリップに電気的に接触した焼結体を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項６６】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
第２及び第３の絶縁層間に設けられ、前記吸着電極に電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層と、
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層と、
前記第３及び第４の絶縁層の間に設けられたヒータ電極とを備え、
ここで、前記吸着電極は、直流電源及び高周波エネルギー源に接続され、前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給し、
そして、前記装置は、更に、前記第１及び第２のストリップに電力を分配するように構成されたフィードスルーのグループと、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層を軸方向に貫く開口であって前記装置にリフトピンを通すのに十分な大きさを有する開口と、
を備え、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層は、同時焼成された単一の焼結体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項６７】
前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含む内側ヒータ電極を含むことを特徴とする請求項６６に記載の静電チャック装置。
【請求項６８】
前記ヒータ電極は、前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に備え、前記外側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項６７に記載の静電チャック装置。
【請求項６９】
前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２のストリップは、第２の直流電源に電気的に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性であることを特徴とする請求項６６に記載の静電チャック装置。
【請求項７０】
ヒートシンクベースを更に備え、前記第４の絶縁層は、前記ヒートシンクベースと前記ヒータ電極との間に配置されていることを特徴とする請求項６６に記載の静電チャック装置。
【請求項７１】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
電気的絶縁セラミック材料の第３の絶縁層と、
前記第２及び第３の絶縁層の間に設けられたヒータ電極と、
前記第２の絶縁層内に設けられた導電性のフィードスルーの複数のグループと、
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層と、
前記第４の絶縁層上で前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間の第１のメタライゼーション層と、
を備え、
前記複数のグループのフィードスルーにおいて、第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップに電気的に接続され、第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップに電気的に接続され、前記第１及び第２のフィードスルーは、前記第１及び第２のストリップに電力を分配するように構成され、
前記第１のメタライゼーション層は、前記第２の絶縁層中の前記第２のグループのフィードスルーによって前記第２のストリップに電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含み、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層は、同時焼成された単一の焼成体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項７２】
多層型の静電チャック装置であって、
電気的絶縁セラミック材料の第１の絶縁層と、
電気的絶縁セラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを含む静電吸着電極と、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第１のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第１のグループと、
前記第２の絶縁層を貫いて前記第２のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第２のグループと、
第３の絶縁層、及び、前記第３及び第２の絶縁層間に設けられ、渦巻状の導電材料のストリップを含むヒータ電極と、
前記第３の絶縁層中の、前記第１のストリップと電気的に接続されている電気的導電フィードスルーのグループと、
電気的絶縁セラミック材料の第４の絶縁層、及び、前記第４の絶縁層上で前記第３の絶縁層と前記第４の絶縁層との間に設けられ、前記第１のストリップに電気的に接続された導電材料の電力分配電極パターンを含む第１のメタライゼーション層と、
を備え、
前記第１及び第２のフィードスルーは、前記第１及び第２のストリップに電力を分配するように構成され、
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層は、同時焼成された単一の焼成体であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項７３】
前記吸着電極は、直流電源及び高周波エネルギー源に接続され、前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給することを特徴とする請求項７２記載の静電チャック装置。
【請求項７４】
前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２のストリップは、第２の直流電源に電気的に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性であることを特徴とする請求項７２に記載の静電チャック装置。
【請求項７５】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を含み、前記装置は前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に備え、前記外側ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項７２に記載の静電チャック装置。
【請求項７６】
前記第４の絶縁層内に導電フィードスルーのグループを更に備え、前記第４の絶縁層内のフィードスルーのグループは、前記第１のストリップと電気的に接続されていることを特徴とする請求項６６に記載の静電チャック装置。
【請求項７７】
前記電力分配電極パターンは、前記第１のストリップと電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を更に含むことを特徴とする請求項７６に記載の静電チャック装置。
【請求項７８】
ヒートシンクベースを更に備え、前記第３の絶縁層は、前記ヒータシンクベースと前記吸着電極との間に配置されていることを特徴とする請求項７２に記載の静電チャック装置。
【請求項７９】
前記第１、第２、第３及び第４の絶縁層を軸方向に貫く開口を更に備え、前記開口は、前記装置にリフトピンを通するのに十分な大きさを有することを特徴とする請求項７２に記載の静電チャック装置。
【請求項８０】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１の絶縁層の上側に、導電材料の第１及び第２のストリップの静電吸着電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを有する第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取付ける工程と、
前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成し、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが前記第１のストリップに電気的に接触し、前記第２のグループのフィードスルーが前記第２のストリップに接触した焼結体を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８１】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の第２の電力分配電極パターンを含む第３のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項８０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８２】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第４の絶縁層の上側に、導電材料のヒータ電極パターンを含む第４のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第４の絶縁層を前記第３の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項８１に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８３】
前記ヒータ電極は、導電材料の渦巻状のストリップを含むことを特徴とする請求項８２に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８４】
前記ヒータ電極は内側ヒータ電極を含み、前記チャック装置は前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に含み、前記外側ヒータ電極は導電材料の渦巻状のストリップを含み、前記内部ヒータ電極及び前記外部ヒータ電極には、独立した電源によって電力が提供されることを特徴とする請求項８３に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８５】
ヒータシンクベースを前記焼結体に取り付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項８０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８６】
前記同時焼成工程の前に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取り付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項８０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８７】
前記同時焼成工程の次に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取り付ける工程を更に含むことを特徴とする請求項８０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８８】
セラミック静電チャック装置の製造方法であって、
前記方法は、導電材料の静電吸着パターンの第１及び第２ストリップを上側に有する第１の絶縁層を形成する工程を含み、ここで、前記第１の絶縁層は、導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含み、前記第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップに電気的に接続され、前記第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップに電気的に接続され、
そして、前記方法は、更に、
導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成して、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが互いに電気的に接触した焼結体を形成する工程と、
を含むことを特徴とするセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項８９】
未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層を形成する工程と、
前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取り付ける工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項８８に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項９０】
電気的絶縁セラミック材料の上部絶縁層を前記吸着電極上に形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項８８に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項９１】
前記上部絶縁層の露出面を研削し、前記吸着電極の上部と前記上部絶縁層の露出面との間を所定の距離にする工程を更に含むことを特徴とする請求項９０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項９２】
前記上部絶縁層のセラミック材料は未焼成の状態であり、前記上部絶縁層を形成する工程は、前記同時焼成工程の前に実行されることを特徴とする請求項９０に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【請求項９３】
前記吸着電極を形成する工程は、前記同時焼成工程の後に実行されることを特徴とする請求項８８に記載のセラミック静電チャック装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
発明の分野
本発明は、半導体デバイス及びフラットパネルディスプレイの製造に有用な静電チャック装置に関する。
発明の背景
半導体ウェハその他の基板を吸着するための様々なタイプの静電チャック装置が、米国特許第3,993,509号、第4,184,188号、第4,384，918号、第4,431,473号、第4,554,611号、第4,502,094号、第4,645,218号、第4,665,463号、第4,692,836号、第4,724,510号、第4,842,683号、第4,897,171号、第4,962,441号、第5,055,964号、第5,103,367号、第5,110,438号、第5,117,121号、第5,160,152号、第5,179,498号、第5,326,725号、第5,350,479号及び英国特許第1,443,215号に開示されている。
セラミック材料を利用した多層型の静電チャック装置が、米国特許第5,151,845号及び第5,191,506号に開示されている。この米国特許第5,151,845号は、アルミナ、窒化シリコン、窒化アルミニウム、炭化シリコン等のベースプレートと、チタンがドープされたアルミナの第１及び第２層の夫々下方の面に銀／パラジウムの電極膜パターンがプリントされたものとを含み、両電極に個別選択的に、ウェハを吸着するための電圧を供給する構成を開示している。第5,191,506号は、0.05ｍｍ厚の上部セラミック層と、セラミック層上に設けられた、0.25ｍｍ間隔に分離された0.75ｍｍ幅のストリップ（strip）状の電導性の静電パターンと、セラミック支持層と、Kovar（29Ni/17Co/53Fe）のウェハ冷却メタルヒートシンクベースとを含む構成を開示している。
静電チャック装置は、成膜、エッチング、アッシングその他の処理の際のウェハの搬送及び支持に使用されている。例えば、このようなチャック装置は、プラズマ反応チャンバ中でウェハを保持するために使用されている。しかしながら、ウェハに関して実行される処理のタイプに応じて、チャック装置は、チャック装置に有害な影響を与え得るプラズマ及び／又は温度サイクルによる腐蝕作用を受ける。
ヒータを込み込んだ基板ホルダが知られている。例えば、米国特許第4,983,254号は、ヒータを含むウェハ支持ステージを開示している。この米国特許第4,983,254号は、ウェハを静電的に吸着（clamp）する構成を開示していない。
互いに異なる周波数の高周波が供給される電極や、直流及び高周波供給源に接続された電極が知られている。例えば、米国特許第4,579,618号は、インピーダンスマッチングによりＲＦ伝送を最適化するための接続回路を介して低周波電源及び高周波電源に接続され、製造対象物ホルダとして機能するボトム電極を開示している。米国特許第4,464,223号は、製造対象物を支持するためのボトム電極を開示している。このボトム電極は、プラズマチャンバ内に低周波の電界を生成するためにマッチング回路を介してＡＣ電源に接続されると共に、圧力や電力と独立に、プラズマにより引き起こされるＤＣバイアスの変化を補償するためにＤＣ電源にも接続されている。
発明の要約
本発明は、多層型の静電チャック装置であって、電気的に絶縁するセラミック材料の第１の絶縁層と、電気的に絶縁するセラミック材料の第２の絶縁層と、前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられた静電吸着電極とを備える静電チャック装置を提供する。静電吸着電極は、第１及び第２の導電材料のストリップを有する。この静電吸着装置は、セラミック材料を電気的に絶縁する第３の絶縁層と、前記第２及び第３の絶縁層の間に設けられたヒータ電極とを更に備える。
本発明の１つの態様によれば、前記第１のストリップは、第１の直流電源に電気的に接続され、前記第２ストリップは、第２の直流電源に電気的に接続され、前記第１及び第２の直流電源は、反対の極性である。更に、前記吸着電極は高周波エネルギー源に接続される。前記直流電源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に基板を静電吸着するために十分なエネルギーを供給し、前記高周波エネルギー源は、前記吸着電極に対して前記第１の絶縁層上に吸着された基板にプラズマ成膜の際のＲＦバイアスを供給するために十分なエネルギーを供給する。
本発明の他の態様によれば、前記ヒータ電極は、１又は２以上の導電材料の渦巻状のストリップを含む。例えば、前記ヒータ電極は、内側ヒータ電極と、前記内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を更に備える。このチャック装置は、ヒートシンクベースを更に備え、前記第３の絶縁層は、前記ヒートシンクベースと前記ヒータ電極との間に配置されている。
このチャック装置は、電気的に絶縁するセラミック材料の第４の絶縁層や、前記第４の絶縁層上のメタライゼーション層のような層を更に備えても良い。前記メタライゼーション層は、前記吸着電極と電気的に接続された、放射状に広がる複数の脚を含む。電力は、前記第２の絶縁層内に導電性のフィードスルーの複数のグループを介して前記吸着電極に供給され得る。第１のグループのフィードスルーは、前記第１のストリップに電気的に接続することができ、第２のグループのフィードスルーは、前記第２のストリップに電気的に接続することができる。このチャック装置は、前記第１、第２及び第３の絶縁層を軸方向に貫く開口を更に備え、前記開口の幾つかは、前記装置にリフトピンを通すのに十分な大きさを有するようにすることができる。。
本発明は、多層型の静電チャック装置であって、電気的に絶縁するセラミック材料の第１の絶縁層と、電気的に絶縁するセラミック材料の第２の絶縁層と、
前記第１及び第２の絶縁層の間に設けられ、第１及び第２の導電材料のストリップを有する静電吸着電極と、前記第２の絶縁層を貫いて前記第１のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第１のグループと、前記第２の絶縁層を貫いて前記第２のストリップと電気的に接触する導電フィードスルーの第２のグループとを備える静電チャック装置をも提供する。
本発明は、セラミック静電チャックの製造方法であって、（ａ）導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態（green state）の電気的絶縁セラミック材料を含む第１の絶縁層の上側に、導電材料の第１及び第２のストリップの静電吸着電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、（ｂ）導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを有する第２のメタライゼーション層を形成する工程と、（ｃ）前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取付ける工程と、（ｄ）前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成し、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが前記第１のストリップに電気的に接触し、前記第２のグループのフィードスルーが前記第２のストリップに接触した焼結体を形成する工程とを含む製造方法を提供する。
この製造方法は、未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第３のメタライゼーション層を形成する工程と、前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取付ける工程とを更に含んでも良い。この製造方法は、未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第４の絶縁層の上側に、導電材料のヒータ電極パターンを含む第４のメタライゼーション層を形成する工程と、前記同時焼成工程の前に、前記第４の絶縁層を前記第３の絶縁層の下側に取付ける工程とを含んでも良い。前記ヒータ電極は、１又は２以上の導電材料の渦巻状のストリップを含んでも良い。例えば、前記ヒータ電極は、内側ヒータ電極と、該内側ヒータ電極を取り囲む外側ヒータ電極を含んでも良い。この製造方法は、ヒータシンクベースを前記焼結体に取付ける工程と、前記同時焼成工程の前に、上部絶縁層を未焼成の状態の電気的絶縁材料の前記第１の絶縁層の上部に取付ける工程を含んでも良い。
本発明は、セラミック静電チャックの製造方法であって、（ａ）導電フィードスルーの第１及び第２のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第１絶縁層を形成する工程と、（ｂ）導電フィードスルーの第３のグループを有する未焼成の状態の電気的絶縁材料を含む第２の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第１のメタライゼーション層を形成する工程と、（ｃ）前記第２の絶縁層を前記第１の絶縁層の下側に取り付ける工程と、（ｄ）前記第１及び第２の絶縁層を同時焼成して、前記第１及び第３のグループのフィードスルーが互いに電気的に接触した焼結体を形成する工程とを含む製造方法をも提供する。
この製造方法は、未焼成の状態の電気的絶縁セラミック材料を含む第３の絶縁層の上側に、導電材料の電力分配電極パターンを含む第２のメタライゼーション層を形成する工程と、前記同時焼成工程の前に、前記第３の絶縁層を前記第２の絶縁層の下側に取付ける工程とを更に含んでも良い。導電材料の第１及び第２のストリップの静電吸着電極パターンを前記第１の絶縁層の上側に形成し、前記第１及び第２のグループのフィードスルーを前記第１のストリップに電気的に接触させ、前記第２のグループのフィードスルーを前記第２のストリップの電気的に接触させても良い。電気的絶縁セラミック材料の上部絶縁層を前記吸着電極上に形成しても良いし、前記上部絶縁層の露出面を研削及び／又は研磨し、前記吸着電極の上部と前記上部絶縁層の露出面との間を所定の距離にしても良い。前記上部絶縁層のセラミック材料を未焼成の状態とし、前記上部絶縁層を形成する工程を、前記同時焼成工程の前又は後に実行しても良い。
【図面の簡単な説明】
図１は、本発明に係るチャックの分解図である。
図２は、図１に示す各層の組み立て図である。
図３は、本発明に係る他のチャックの上面図である。
図４は、図３に示すチャックの側面図である。
図５〜図１０は、図３及び図４に示すチャックの各層の詳細を示す図である。
図１１は、本発明に係るヒータに好適な電極パターンを示す図である。
好適な実施例の説明
本発明は、性能、コスト及び／又は製造の容易性の点で既存のチャック装置よりも優れた利点を提供する多層静電チャック及び／又は搬送装置を提供する。
本発明に係る静電チャックは、例えばＣＶＤ、ＰＶＤ又はエッチング等の処理において、半導体ウェハ若しくはガラス基板（即ち、フラットパネルディスプレイ）の搬送、保持及び／又は温度制御に使用され得る。この静電チャックは、ウェハ／フラットパネルディスプレイ基板の処理及び／又は搬送の際にそれらを保持するために使用され得る。この静電チャックには、プラズマ成膜（plasma assisted deposition）の際に基板に高ＲＦバイアス電圧を印加する機能を更に備えても良い。本発明の好適な実施の形態によれば、この静電チャックは、アルミナ、窒化アルミニウムその他のセラミック材料を材料とする。更に、この静電チャックには、ウェハを一定の温度に予備加熱し該ウェハの処理中に該ウェハを一定の温度に維持するためのヒータを埋め込んでも良い。
本発明の１つの態様によれば、耐火メタライザーション（refractorymetallization：例えば、タングステン等の金属）と同時焼成（cofire）したアルミナテープ層が静電チャックの材料として使用される。この技術は、セラミック層に多層金属層を埋め込んだチャックの設計を極めて容易にすることができるという利点を有する。例えば、この静電チャックには、吸着及びＲＦ用の電極を含めることができるし、必要に応じて、セラミック材料中に埋め込んだヒータ電極を含めることもできる。本発明に係る静電チャックは、１０ワット／平方ｃｍ程度の大きさのＲＦバイアスを可能にする。更に、セラミック層を使用することにより、陽極酸化及び火炎溶射等の技術に関連する多ホールの発生を避けることができる。このような多ホールが存在すると、吸着のためにより高い電圧を必要とするという欠点がある。
本発明に係るチャックは、エッチング、ＣＶＤ、ＰＶＤ等によりシリコンウェハを処理する際に使用され得る。本発明に係るチャックによれば、印加電圧1500voltで30Torrの吸着圧力が達成される。更に、このような吸着力は、チャックとウェハの下側との間のヘリウムのリークが１sccm未満で達成される。更に、本発明に係るチャックによれば、上部の誘電層をウェハとチャックとの間にヘリウム熱伝達媒体のための溝を設けることが可能な厚さとし、チャックが使用される反応チャンバ内で実行される特定の処理に応じて該誘電層の表面を最適に仕上げることが可能である。
本発明に係るチャックは、フラットパネルディスプレイの吸着に特に有用である。このようなディスプレイは典型的にはガラスである。このチャックは、このようなガラス基板を吸着圧力5Torr、印加電圧2000voltで吸着することができる。本発明に係るチャックは、隣り合うセラミック層の間にメタライザーション（metallization）を挟んだ多層のセラミック材料を利用する。この構成により、ヒータ電極は１組のセラミック層の間に挟まれ、吸着電極は他の１組のセラミック層の間に挟まれる。更に、セラミック材料で構成されるため、チャックは酸化プラズマに晒されてもダメージを受けない。チャックが成膜を実行する反応チャンバ内で使用される場合、成膜副産物は、チャックにダメージを与えることなく該チャックから化学的に除去することができる。
本発明に係るチャックは、隣り合うセラミック層の間に１又は２以上のヒータ電極を組み込むんだり、他の組のセラミック層の間に配置することができる。チャックが、成膜が実行される反応チャンバ内で使用される場合、各ヒータには互いに異なる加熱作用を提供するために独立に電力を供給することができる。例えば、１つのヒータをチャックの中央部に配置し、他のヒータをチャックの周辺部に配置した場合、プラズマの不均一性及び／又はエッジ効果を補償するようにヒータに電力を供給することができる。ヒータは、金属のエッチング等の際に、ウェハの搬送中の温度を制御することにも使用することができる。
このチャックは様々な方法で製造することができる。例えば、耐火金属の吸着電極／ＲＦ電極／ヒータ電極を有する全セラミック層を同時に焼結することができる。他方、このチャックは、吸着電極／ＲＦ電極／ヒータ電極の各金属層を適宜有する様々なセラミック層を個別的に焼結して、段階的にチャックを完成させても良い。例えば、ＲＦ電極／ヒータ電極を適宜備える全セラミック層を焼結して、静電吸着電極層を含まないチャックを形成しても良い。この吸着電極は、結果物を平坦にするために研削した後に形成しても良い。電極群が形成された後、上部誘電層、例えば、ドープされたアルミナ、純粋なアルミナ、単結晶サファイア等が静電吸着電極層の上に形成される。このセラミックチャックは、ヒートシンクベース上に支持され得る。例えば、該ベースは、酸化アルミニウム、ステンレススチール、モリブデン、窒化アルミニウム等の非磁性材料からなる。
図１は、本発明の１つの実施の形態に係るチャック１の分解図である。このチャックは、上部絶縁層２と、交互に噛み合った第１及び第２の吸着電極を含むメタライゼーション３と、絶縁層４と、一方の吸着電極に電力を分配するためのメタライゼーション５と、絶縁層６と、他方の吸着電極に電力を分配するためのメタライゼーション７と、絶縁層８と、内側及び外側ヒータ電極を含むメタライゼーション９と、絶縁層１０と、ヒータ電極に電力を分配するためのメタライゼーション１１と、絶縁層１２と、絶縁層１３とを備える。更に、フィードスルー１４が絶縁層４に設けられ、フィードスルー１５が絶縁層６に設けられ、フィードスルー１６が絶縁層８に設けられ、フィードスルー１７が絶縁層１０に設けられ、フィードスルー１８が絶縁層１２に設けられ、フィードスルー１９が絶縁層１３に設けられている。全体の構成を貫通する１又は２以上のホール２０を設けて、絶縁層２上に支持された基板の下側に、リフトピン及び／又は温度プローブ及び／又はヘリウム等の熱伝達流体を接触させ得るようにしても良い。
メタライゼーション層１１は、内側ヒータ電極９ａ及び外側ヒータ電極９ｂに電力を分配する。特に、導電路１１ａ，１１ｂ，１１ｃ及び１１ｄの広い末端部は、導電部材１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ及び１１ｈに夫々電気的に接続される。導電部材１１ｅ，１１ｆ，１１ｇ及び１１ｈは、フィードスルーホール１８及び１９のうちの４つの中に配置される。導電路１１ａ及び１１ｂの細い末端部は、夫々内側ヒータ電極９ａを形成するコイルの内側及び外側部分に接続され、導電路１１ｃ及び１１ｄの細い末端部は、夫々外側ヒータ電極９ｂを形成するコイルの内側及び外側部分に接続される。
図２は、図１に示すチャック１を組み立てた状態を示す図である。図２に示すように、メタライゼーション層５、７の放射状に広がった脚は、各脚が６０度の間隔で配置されている。更に、チャック１は５つの開口２０を含み、その内の３つは１２０度の間隔で配置され、ウェハの裏面にリフトピン及びヘリウムを提供するために使用される。また、他の２つの開口は、温度プローブを通すために使用される。
図３〜図１０は、本発明に係る他の実施の形態を示す。この内、図３はチャック２１の上面図、図４は図３に示すチャックの側面図である。図４に示すように、チャック２１は、上部絶縁層２２と、ウェハに静電吸着力を印加する他、絶縁層２２上に載置された基板を処理するために使用されるプラズマガスにＲＦバイアスを供給するための交互に噛み合った第１及び第２電極を含むメタライゼーション層２３とを備える。絶縁層２４は、絶縁層２６からメタライゼーション層２５を分離し、メタライゼーション層２７は絶縁層２６及び絶縁層２８の間に配置される。メタライゼーション層２５は、メタライゼーション層２３を含む電極の一方に電力を供給する。メタライゼーション層２７は、メタライゼーション層２３を含む電極の他方に電力を供給する。各層２４〜２９の詳細は、図５〜図９に示されている。
図５は、絶縁層２４の詳細を示す。特に、絶縁層２４は、メタライゼーション層２３を含む電極の一方に電気的なエネルギーを供給するための導電材料で満たされた電気的フィードスルー開口３４を含む。５つの開口３５は、絶縁層２２上に支持された基板の下側にリフトピン及び／又は温度プローブ及び／又はヘリウム等の冷却媒体を移動させるために設けられている。電気的フィードスルー３４は、別個のホールのグループを構成する。例えば、吸着電極が、約１０ｍｍ幅で約０．５ｍｍ間隔で配置されたストリップを含む場合、電気的フィードスルー３４は、直径約０．０２inchのホールを互いに例えば４ｍｍ隔てて配置される。従って、５つのホールが円の第１セグメント上に位置し、５つのホールがより直径の大きい円の第２セグメント上に位置し、５つのホールが更に直径が大きい円のセグメント上に位置し、各円は放射方向に約４ｍｍ隔てられ、各円の各セグメント上の各ホールは約４ｍｍ隔てられている。更に、ホールのグループは、例えば、ホールの３つの別個のグループが、互いに１２０度の間隔をもって放射状に延びる各パターンの円周上で互いに間隔をもつように、配置されている。多数のホールを使用することにより、電極が必要とする電力の要求を満たすことができる。すなわち、数個のホールだけを使用する場合、ホールの中の導電材料は抵抗として作用し、チャックを加熱させることになる。他方、電気的なフィードスルーとして多数のホールを設けると、チャックの加熱を最小限としつつ電極に高密度で電力を供給することができる。図６は、メタライゼーション層２５の詳細を示す。特に、メタライゼーション層２５は、互いに１２０度の間隔をなすようにして放射状に広がる３つの脚３６を含む。メタライゼーション層２５は、電気的なフィードスルー３４内に満たされた導電材料と電気的に接触する。すなわち、メタライゼーション層２５は、メタライゼーション層２３を含む電極の一方に電力を分配する。
図７は、絶縁層２６の詳細を示す。絶縁層２６は、図５にも示されたフィードスルー３４と開口３５とを有する。更に、絶縁層２６は、メタライゼーション層２５に電力を供給するための電気的なフィードスルー３７を含む。
図８は、メタライゼーション層２７の詳細を示す。メタライゼーション層２７は、１２０度の間隔で放射状に広がる脚３８を含む。メタライゼーション層２７は、中央に開口を有しない点でメタライゼーション層２５と相違する。メタライゼーション層２５の中央部は、電気的なフィードスルー３４によりメタライゼーション層２７をメタライゼーション層２３の中央部に配置された電極に接続することを可能にする。
図９は、絶縁層２８の詳細を示す。絶縁層２８は、メタライゼーション層２５に電力を供給するための電気的なフィードスルー３７と、リフトピン及び／又は温度プローブ及び／又はヘリウムガスを通すための開口３５とを含む。更に、絶縁層２８は、メタライゼーション層２７も電力を供給するための電気的なフィードスルー３９を含む。絶縁層２９〜３２は、絶縁層２８と同一である。図１０は、絶縁層３９の詳細図を示す。特に、絶縁層３９は、開口３５と、電気的なフィードスルー３７，３９に夫々電力を供給するための電気的な導電部４０，４１とを含む。
この静電チャック電極３、２３は、プラズマ成膜の際に基板にＲＦバイアスを供給するために使用される。この場合、吸着電極には、基板をチャックに吸着するために十分な直流電圧及び基板にＲＦバイアスを供給するために十分な高周波エネルギーが供給される。これらの目的を達成するための電源及び関連する回路は、当業者には自明である。例えば、米国特許第４，４６４，２２３号の主題は本願の一部をなし、製造対象物を支持するための電極にＤＣ及びＲＦ電力を供給する電源及び回路を開示している。
本発明に係るセラミックチャックは、様々なセラミック及びメタライゼーション層を同時焼成（cofire）するか、或いはセラミックチャック全体の一部のみを同時焼成することにより製造される。例えば、上部の絶縁層２２及び／又はメタライゼーション層２３は、焼結体を形成するためにチャックの他の部分が焼かれた後に形成される。上部層２２は、適切な絶縁材料、例えば酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムにより形成される。上部層２２の材料は、適切な厚さ、例えば０．０２８inchの厚さを有するグリーンシート（green sheet）として、粉末の形態で形成される。この上部層が焼かれた後、上部層２２は、静電吸着力を調整する目的で適切な厚さにされ得る。例えば、上部層は、０．００８inchの厚さにされ得る。
メタライゼーション層は、種々の適切な処理によりセラミックのグリーンシート上に形成される。例えばタングステンのような電気的な導電性のあるペーストを、シルクスクリーン技術によりアルミナシート上に所望のパターンで形成することができる。他方、メタライゼーション層を形成した後に、それを所望のパターンの吸着電極を形成するためにエッチングすることもできる。メタライゼーション層２３の場合、このパターンは、アルミナシートの平面に垂直方向の高さとして０．０００８inch、アルミナシートの平面に平行な面の幅として１０ｍｍを有する交互のリングを含み、各リングが約０．５ｍｍの間隙をもって分離されたものであっても良い。
絶縁層２４、２６及び２８内の電気的なフィードスルーホール３４は、適切な直径としつ適切な間隔をもって配置すれば良い。例えば、各ホールを０．０２inchとしつつ４ｍｍの間隔をもって配置すれば良い。ホールの個数は、フィードスルー内に設けられる電気的な導電材料の抵抗による加熱に起因するチャックの望ましくない温度上昇が発生しないように、電極の電力密度に適合させる。
メタライゼーション層２５，２７は、適切な導電性材料、例えばタングステンをアルミナ上にシルクスクリーン技術により形成することにより形成される。メタライゼーション層２５、２７は、アルミナシートの平面に平行な方向の脚の幅が約２０ｍｍとし、該アルミナシートに垂直な方向の厚さが約０．０００８inchとすることができる。
図１及び図２に示すように、このチャック１はヒータ電極を有する。例えば、メタライゼーション層９は、電力フィード及びリフトピン／温度プローブのためのホールを迂回する部分を有する２つのグループの渦巻状のリングを含む。このヒータ電極は、チャック１上に吸着されたウェハを処理する際の不均一な熱の分布を補償するために使用することができる。例えば、ヒータの一方は、層９の直径の約６６％の内側グループのリングを有する。また、他方のヒータは、層９の直径の外側３３％の外側グループのリングを有する。各ヒータには、各ヒータを独立に制御可能な個別電源により電力が供給される。例えば、各ヒータには、４つの内部連結部を有し、その２つが内側ヒータに接続され、他の２つが外側ヒータに接続されたメタライゼーション層１１により電力が供給される。メタライゼーション層１１は、前述の他のメタライゼーション層に適用される方法と同様に、アルミナシート上にシルクスクリーン技術により形成される。
動作時におけるチャックの平坦性を維持するため（例えば、チャックの加熱又は冷却の際の湾曲を避ける）、層２〜１３は、図１に示す構成のように、鏡像をなすように重ねても良い。すなわち、層２〜１３によりセラミックチャックの半分を構成し、層１３以降の残り部分を他の組の層２〜１３により構成すると共に、絶縁層２がチャックの上部及び下部に配置されるように当該他の組の層２〜１３を反対の順番にしてチャックの残り部分を構成しても良い。他方、所望の数のメタライゼーション層をチャックの片側にのみ設けても良い。
図１は、好適なヒータ電極のパターンの詳細を示す。このヒータ電極９は、内側ヒータ電極９ａと外側ヒータ電極９ｂとを含む。ヒータ９は、主に成膜処理を実行する前に所望の温度にウェハを加熱するために使用するため、チャックを基板の搬送にのみ使用する場合（例えば、チャック１，２１が好適な搬送機構、例えば垂直移動可能な台、間接ロボットアーム等に搭載される場合）やエッチングに使用される場合には本発明のチャック装置にヒータを設ける必要はない。
以上の説明は、原理、好適な実施の形態及び本発明の動作モードの説明である。しかしながら、本発明は、上記の特定の実施の形態に限定して解釈すべきではない。すなわち、上記の実施の形態は、本発明を限定するものではなく、説明するものであり、請求項に記載された本発明の範囲を逸脱しない範囲で当業者が上記の実施の形態を変形し得ることを理解されたい。
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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