JP2004031502A - 静電吸着装置及びこれを用いた真空処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】基板上のデバイスパターン等の処理対象領域に対して影響を与えることなく、しかも効果的な吸着力を発揮しうる静電吸着装置及びこれを用いた真空処理装置を提供する。
【解決手段】本発明の静電チャック４の静電チャックプレート５は、誘電体中に複数の吸着電極６、７が設けられている。吸着電極６、７は、面積のほぼ等しい一対の幅広電極部６１、７１を有している。吸着電極６、７の幅広電極部６１、７１は、その面積比が、４：６〜６：４である。幅広電極部６１、７１の幅は、２ｍｍ以上とすることが好ましい。幅広電極部６１、７１の間隔は、１ｍｍより大きいことが好ましい。
【選択図】　図３

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、基板に対して成膜等の処理を行う装置において基板を静電気力で吸着保持する静電吸着装置に関し、特に絶縁性の基板を吸着保持する静電吸着装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、半導体プロセスでは、例えば基板に対して温度制御を行う手段として、静電吸着装置（静電チャック）が用いられている。
近年、シリコンウェハ等の半導体基板のみならず、絶縁性基板を吸着する静電吸着装置が案出されている。
【０００３】
このような静電吸着装置の場合、基板の吸着力は、微細なパターンによる吸着電極を形成してグラディエント力を強くすることができるが、グラディエント力を強くするには電場勾配を大きくする必要がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、このようにデバイスパターンが形成されていない絶縁性基板、たとえば素ガラスでは、電場を大きくすることに支障はないが、微細なＭＯＳなどのデバイスパターンが形成された基板に対しては、電場勾配を必要以上に高くするとゲートの絶縁破壊やゲートの電圧しきい値が変わるなどの問題を生じることがわかってきた。
【０００５】
その一方、電場を弱くすると絶縁破壊等は回避できても、肝心の吸着力が弱くなり実用に供せないという問題を生じてしまう。
【０００６】
本発明は、基板上のデバイスパターン等の処理対象領域に対して影響を与えることなく、しかも効果的な吸着力を発揮しうる静電吸着装置及びこれを用いた真空処理装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは前記目的を達成すべく鋭意努力を重ねた結果、誘電体中に設けられる一対の吸着電極の電極部を、面積をほぼ等しくするとともに幅広にすることによって前記課題を解決しうることを見い出し本発明を完成するに至った。
【０００８】
上記目的を達成するためになされた請求項１記載の発明は、誘電体中に複数の吸着電極が設けられた装置本体を有する静電吸着装置であって、前記吸着電極が、面積のほぼ等しい一対の幅広電極部を有している静電吸着装置である。
請求項２記載の発明は、請求項１において、前記一対の幅広電極部の面積比が、４：６〜６：４であるものである。
請求項３記載の発明は、請求項１又は２において、前記一対の幅広電極部の幅が、２ｍｍ以上であるものである。
請求項４記載の発明は、請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記一対の幅広電極部の間隔が、１ｍｍより大きいものである。
請求項５記載の発明は、請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記装置本体における吸着領域が、吸着対象物のデバイスパターンが形成された領域に対応するデバイス領域と、前記吸着対象物のデバイスパターンが形成されていない領域に対応する非デバイス領域とを有し、前記デバイス領域には、前記吸着電極の幅広電極部が設けられているものである。
請求項６記載の発明は、真空槽と、前記真空槽内に設けられた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の静電吸着装置とを備え、前記静電吸着装置によって吸着される処理対象物に対して所定の処理を行うように構成されている真空処理装置である。
【０００９】
本発明においては、誘電体中に設けられた複数の吸着電極が一対の幅広電極部を有していることから、電場勾配が必要以上に大きくなることはなく、また、これら一対の幅広電極部の面積がほぼ等しいことから、必要な吸着力を確保することが可能になる。
【００１０】
その結果、本発明によれば、吸着対象物に形成された種々のデバイスパターンに対する影響を抑える一方で、適切な吸着力で吸着対象物を吸着することが可能になる。
【００１１】
また、本発明においては、吸着電極の一対の幅広電極部の面積比が４：６〜６：４であること、一対の幅広電極部の幅が２ｍｍ以上であること、一対の幅広電極部の間隔が１ｍｍより大きくすることによって、吸着対象物に形成された種々のデバイスパターンに対する影響を最小限に抑える一方で、より適切な吸着力で吸着対象物を吸着することが可能になる。
【００１２】
さらに、本発明においては、装置本体における吸着領域がデバイス領域と非デバイス領域とを有し、デバイス領域に吸着電極の幅広電極部を設けるようにすれば、吸着対象物に形成された種々のデバイスパターンに対する影響を最小限に抑える一方で、より大きな吸着力で吸着対象物を吸着することが可能になる。
【００１３】
このように、本発明によれば、デバイスパターン等の処理対象領域に対して影響を与えることなく、しかも効果的な吸着力を発揮して円滑な処理を行うことが可能な真空処理装置を提供することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明に係る静電吸着装置の実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。
図１は、本発明に係る真空処理装置の一実施の形態の概略構成を示す図である。
図１に示すように、本実施の形態の真空処理装置１は、図示しない真空排気系に接続された真空処理槽２を有している。
【００１５】
真空処理槽２内の下部には、サセプタ３が設けられており、このサセプタ３の上部には、後述する基板（吸着対象物）１０を吸着保持する静電チャック（静電吸着装置）４が固定されている。
【００１６】
静電チャック４は、誘電体である例えばセラミックス材料を用いて所定形状に形成された静電チャックプレート（装置本体）５を有し、この静電チャックプレート５の内部には、後述する一対の双極型の吸着電極６、７が設けられている。
【００１７】
ここで、吸着電極６、７は、真空処理槽２の外部に配設された静電チャック電源８の図示しない接続端子に接続されている。
【００１８】
図２は、本実施の形態の静電チャックと吸着する基板の要部構成を示す斜視図、図３（ａ）は、同静電チャックの要部構成を示す平面図、図３（ｂ）は、同静電チャックの吸着電極の電極部の寸法関係を示す説明図である。
【００１９】
図２に示すように、本実施の形態の静電チャック４は、例えばガラス基板１１上に複数のデバイスパターン（処理対象領域）１２が形成された例えば矩形の基板１０を吸着するもので、この静電チャックプレート５は、基板１０と同様の形状で基板１０より若干大きく形成されている。
【００２０】
本実施の形態の吸着電極６、７は、正負一対の幅広電極部６１、７１を有している。
この幅広電極部６１、７１は、細長の長方形形状に形成され、静電チャックプレート５の長手方向に沿って一定の間隔をおいて複数設けられている。
【００２１】
本発明の場合、幅広電極部６１、７１の幅Ｗは特に限定されるものではないが、基板１０のデバイスパターン１２に対する影響を回避する観点からは、２ｍｍ以上にすることが好ましく、より好ましくは、後述する吸着電極６、７の電極部６１、７１の間隔Ｄだけ離間させて、デバイス領域５１の面積の１／２程度となるように大きさを定めるとよい。
【００２２】
また、幅広電極部６１、７１の間隔Ｄは特に限定されるものではないが、基板１０のデバイスパターン１２に対する影響を回避する観点からは、１ｍｍより大きくすることが好ましく、より好ましくは、０．１〜０．５ｍｍである。
【００２３】
そして、幅広電極部６１、７１は、それぞれの面積がほぼ等しくなるように構成されている。
【００２４】
本発明の場合、幅広電極部６１、７１の面積比については特に限定されるものではないが、吸着力を確保する観点からは、４：６〜６：４とすることが好ましく、より好ましくは５：５である。
【００２５】
さらに、吸着電極６、７の総面積についても特に限定されるものではないが、吸着力を確保する観点からは、基板１０のデバイスパターン１２の総面積の７０％以上にすることが好ましい。
【００２６】
さらにまた、吸着電極６、７の幅広電極部６１、７１は、基板１０を吸着する際に吸着力が偏らないように、例えば回転対称形に配置することが好ましい。
【００２７】
なお、通常の場合、吸着電極６、７の表面には保護層が形成される。この場合、保護層の厚さについては特に限定されるものではないが、吸着力を確保する観点からは、５００μｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは、５〜１００μｍである。
【００２８】
以上述べたように本実施の形態によれば、誘電体中に設けられた複数の吸着電極６、７が一対の幅広電極部６１、７１を有していることから、電場勾配が必要以上に大きくなることはなく、また、これら一対の幅広電極部６１、７１の面積がほぼ等しいことから、必要な吸着力を確保することができる。
【００２９】
その結果、本実施の形態によれば、基板１０に形成された種々のデバイスパターン１２に対する影響を抑える一方で、適切な吸着力で基板１０を吸着することができる。
【００３０】
そして、本実施の形態によれば、基板１０のデバイスパターン１２等の処理対象領域に対して影響を与えることなく、しかも効果的な吸着力を発揮して円滑な処理を行うことが可能な真空処理装置１を提供することができる。
【００３１】
図４は、本発明の他の実施の形態における電極の構成を示す平面図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３２】
図４に示すように、本実施の形態の場合は、吸着電極６、７の幅広電極部６１Ａ、７１Ａを入れ子形状に形成したものである。
【００３３】
本実施の形態の場合、吸着電極６、７の幅広電極部６１Ａ、７１Ａの幅及び間隔等については上記実施の形態と同一の条件である。
【００３４】
このような構成を有する本実施の形態によれば、吸着電極６、７の電極部６１Ａ、７１Ａが入れ子形状に形成されているので、正負の吸着電極６、７の存在に起因する吸着力の差あるいは残留吸着力の差を平均化することができるというメリットがある。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００３５】
図５は、本発明のさらに他の実施の形態における電極の構成を示す平面図であり、以下、上記実施の形態と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００３６】
図５に示すように、本実施の形態の場合は、リング状に形成した幅広電極部６１Ｂと、この幅広電極部６１Ｂの内側に形成した矩形状の幅広電極部７１Ｂとを有している。
【００３７】
本実施の形態の場合、吸着電極６、７の幅広電極部６１Ｂ、７１Ｂの幅及び間隔等については上記実施の形態と同一の条件である。
【００３８】
このような構成を有する本実施の形態によれば、電極構造が単純であるため、製造が容易になるというメリットがある。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００３９】
図６（ａ）は、本発明のさらに他の実施の形態の要部構成を示す平面図、図６（ｂ）は、同実施の形態の電極の構成を示す概略図であり、以下上記実施の形態と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００４０】
図７（ａ）は、同静電チャックの非デバイス領域における幅広電極部の寸法関係を示す説明図で、図６（ｂ）の一点鎖線で示す部分Ａを拡大して示す図、図７（ｂ）は、同静電チャックのデバイス領域における幅広電極部の寸法関係を示す説明図である。
【００４１】
図６（ａ）に示すように、本実施の形態の静電チャック４Ｃは、基板１０のデバイスパターン１２に対応する領域（以下「デバイス領域」という。）５１と、基板１０のデバイスパターン１２が形成されていない領域に対応する領域（以下「非デバイス領域」という。）５２とに分けられた静電チャックプレート５Ｃを有している。
【００４２】
そして、図６（ｂ）に示すように、本実施の形態の静電チャックプレート５は、デバイス領域５１と非デバイス領域５２とにおける吸着電極６、７の粗密構造が異なるように構成されている。すなわち、デバイス領域５１における電場勾配が、非デバイス領域５２における電場勾配より小さくなるように、デバイス領域５１に、上述した幅広電極部６１Ｃ、７１Ｃが形成されている。
【００４３】
この場合、各吸着電極６、７は、それぞれデバイス領域５１と非デバイス領域５２において直列に接続されており、デバイス領域５１における吸着電極６、７の幅広電極部６１Ｃ、７１Ｃの幅Ｗが非デバイス領域５２における電極部６２Ｃ、７２Ｃの幅ｗより大きくなるように形成されている。
【００４４】
図７（ａ）（ｂ）に示すように、本発明の場合、デバイス領域５１における幅広電極部６１Ｃ、７１Ｃの幅Ｗは特に限定されるものではないが、上記実施の形態と同様に、基板１０のデバイスパターン１２に対する影響を回避する観点から、１ｍｍ以上にすることが好ましく、より好ましくは、１〜３ｍｍである。
【００４５】
また、非デバイス領域５２における電極部６２Ｃ、７２Ｃの幅ｗも特に限定されるものではないが、吸着力を確保する観点からは、１ｍｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは、０．１〜０．３ｍｍである。
【００４６】
一方、デバイス領域５１における幅広電極部６１Ｃ、７１Ｃの形状は特に限定されるものではないが、図６（ｂ）に示す例のように矩形形状に形成すると、デバイス領域５１の面積に対応させて製作しやすいというメリットがある。
【００４７】
一方、非デバイス領域５２における電極部６２Ｃ、７２Ｃの形状は特に限定されるものではないが、図６（ｂ）に示す例のように入れ子形状に形成すると、より大きな吸着力を確保できるというメリットがある。
【００４８】
また、本実施の形態においては、デバイス領域５１における幅広電極部６１Ｃ、７１Ｃの間隔Ｄが非デバイス領域５２における電極部の間隔ｄより大きくなるように形成されている。
【００４９】
本発明の場合、デバイス領域５１における幅広電極部６１Ｃ、７１Ｃの間隔Ｄは特に限定されるものではないが、基板１０のデバイスパターン１２に対する影響を回避する観点からは、１ｍｍより大きくすることが好ましく、より好ましくは、１〜３ｍｍである。
【００５０】
一方、非デバイス領域５２における電極部６２Ｃ、７２Ｃの間隔ｄも特に限定されるものではないが、吸着力を確保する観点からは、１ｍｍ以下にすることが好ましく、より好ましくは、０．１〜０．３ｍｍである。
【００５１】
このような構成を有する本実施の形態によれば、吸着電極６、７のデバイス領域５１における電場勾配が小さくなるため、基板１０のデバイスパターン１２に対する影響を最小限に抑える一方で、適切な吸着力で基板１０を吸着することが可能になる。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５２】
図８は、本発明のさらに他の実施の形態における電極の構成を示す平面図であり、以下上記実施の形態と対応する部分については同一の符号を付しその詳細な説明を省略する。
【００５３】
図８に示すように、本実施の形態の場合は、静電チャック４のデバイス領域５１において、吸着電極６、７の電極部６１Ｄ、７１Ｄを入れ子形状に形成したものである。
【００５４】
本実施の形態の場合、デバイス領域５１における電極部６１Ｄ、７１Ｄの幅及び間隔については上記実施の形態と同一の条件である。
【００５５】
また、非デバイス領域５２における電極部６２Ｄ、７２Ｄの幅及び間隔についても上記実施の形態と同一の条件である。
【００５６】
このような構成を有する本実施の形態によれば、吸着電極６、７の電極部６１Ｄ、７１Ｄが入れ子形状に形成されているので、正負の吸着電極６、７の存在に起因する吸着力の差あるいは残留吸着力の差を平均化することができるというメリットがある。その他の構成及び作用効果については上述の実施の形態と同一であるのでその詳細な説明を省略する。
【００５７】
なお、本発明は上述の実施の形態に限られることなく、種々の変更を行うことができる。
例えば、吸着電極の幅広電極部の形状、大きさ、数等については、上述した実施の形態のものに限られず、基板の処理対象領域に応じて適宜変更することができる。
【００５８】
さらに、本発明は、種々のデバイスパターンが形成された基板に対して適用することができ、また、基板の種類も種々の基板に適用することができる。
【００５９】
さらにまた、本発明は、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置をはじめとして種々の真空処理装置に適用することができるものである。
【００６０】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、静電吸着時に必要な吸着力を確保する一方で、基板のデバイスパターン等の処理対象領域への影響を最小限に抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る真空処理装置の一実施の形態の概略構成図
【図２】同実施の形態の静電チャックと吸着する基板の要部構成を示す斜視図
【図３】（ａ）：同静電チャックの要部構成を示す平面図
（ｂ）：同静電チャックの吸着電極の電極部の寸法関係を示す説明図
【図４】本発明の他の実施の形態における電極の構成を示す平面図
【図５】本発明のさらに他の実施の形態における電極の構成を示す平面図
【図６】（ａ）：本発明のさらに他の実施の形態の要部構成を示す平面図
（ｂ）：同実施の形態の電極の構成を示す概略図
【図７】（ａ）：同静電チャックの非デバイス領域における幅広電極部の寸法関係を示す説明図で、図６（ｂ）の一点鎖線で示す部分Ａの拡大図
（ｂ）：同静電チャックのデバイス領域における幅広電極部の寸法関係を示す説明図
【図８】本発明のさらに他の実施の形態における電極の構成を示す平面図
【符号の説明】
１…真空処理装置　２…真空槽　４…静電チャック（静電吸着装置）　５…静電チャックプレート（装置本体）　６、７…吸着電極　１０…基板（吸着対象物）
６１、７１…幅広電極部

Claims (6)

1. 誘電体中に複数の吸着電極が設けられた装置本体を有する静電吸着装置であって、
   前記吸着電極が、面積のほぼ等しい一対の幅広電極部を有している静電吸着装置。
2. 請求項１において、前記一対の幅広電極部の面積比が、４：６〜６：４である静電吸着装置。
3. 請求項１又は２において、前記一対の幅広電極部の幅が、２ｍｍ以上である静電吸着装置。
4. 請求項１乃至３のいずれかにおいて、前記一対の幅広電極部の間隔が、１ｍｍより大きい静電吸着装置。
5. 請求項１乃至４のいずれかにおいて、前記装置本体における吸着領域が、吸着対象物のデバイスパターンが形成された領域に対応するデバイス領域と、前記吸着対象物のデバイスパターンが形成されていない領域に対応する非デバイス領域とを有し、前記デバイス領域には、前記吸着電極の幅広電極部が設けられている静電吸着装置。
6. 真空槽と、
   前記真空槽内に設けられた請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の静電吸着装置とを備え、
   前記静電吸着装置によって吸着される処理対象物に対して所定の処理を行うように構成されている真空処理装置。

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