JP2020102620A - 静電チャック - Google Patents
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Abstract
Description
この場合、各領域におけるガスの圧力を制御するためには、各領域がシールリングにより気密に仕切られるようにすることが好ましい。ところが、この様にするとウェーハ加工プロセスにおいて発生したパーティクルが、シールリングの部分に溜まりやすくなり、当該部分において不良が生じるなどの不具合が生じる恐れがある。
この場合でも、シールリング部分にパーティクルが溜まりやすい課題を解決するには至っていない。
そこで、各領域におけるガスの圧力を効果的に制御しつつ、シールリング部分におけるパーティクルの堆積を抑制することができる技術の開発が望まれていた。
また、この静電チャックによれば、領域と領域との境界の近傍において、ガスの圧力が変化する領域を小さくすることができるので、意図したガスの圧力となる領域を大きくすることができる。そのため、パーティクルが堆積するという課題を解決しつつ、各領域におけるガスの圧力を効果的に制御することができる。
なお、各図中において、ベースプレート50からセラミック誘電体基板11へ向かう方向をZ方向、Z方向と略直交する方向の1つをY方向、Z方向及びY方向に略直交する方向をX方向としている。
図1は、本実施の形態に係る静電チャック1を例示するための模式断面図である。
図2は、セラミック誘電体基板11、電極12、および第1多孔質部90を例示するための模式断面図である。
図1に示すように、静電チャック1には、セラミック誘電体基板11、電極12、第1多孔質部90、ベースプレート50、および第2多孔質部70を設けることができる。
なお、複数の溝14a、14bおよび複数のガス導入孔15に関する詳細は後述する。
電極12の形状は、例えば、セラミック誘電体基板11の第1主面11a及び第2主面11bに沿った薄膜状とすることができる。電極12は、対象物Wを吸着保持するための吸着電極である。電極12は、単極型でも双極型でもよい。図1に例示をした電極12は双極型であり、同一面上に2極の電極12が設けられている。
また、本発明においては、実質的にシールリングを設けずに、各領域におけるガスの圧力を効果的に制御することができればよく、部分的または局所的にシールリングを設けることを妨げるものではない。すなわち、実質的にシールリングを設けずに、各領域におけるガスの圧力を効果的に制御する効果を奏するのであれば、部分的または局所的にシールリングを設けていてもよい。
図3(a)は、比較例に係る溝14の配置およびガス導入孔15の配置を例示するための模式断面図である。
図3(a)においては、X方向において溝14を等間隔に設けている。すなわち、X方向における溝端部間距離L23を同じにしている。
図3(b)においては、X方向において領域100aと領域100b1、100b2との境界を挟んで設けられる2つの溝14a(境界溝)の溝端部間距離(境界溝間隔)をL21とし、溝14a(境界溝)と、この境界溝14aに隣接する、領域100a内に設けられた溝14a以外の溝14b(領域内溝)との、溝端部間距離(領域内溝間隔)をL22としている。この場合、L21<L22となっている。また、溝14a(境界溝)と、この境界溝14aに隣接する、領域100b1、100b2内に設けられた溝14a以外の溝14bとの、溝端部間距離をそれぞれL24としている。
また、ガス導入孔15を介して、領域100aに設けられた溝14aに供給されるガスの圧力をP1、領域100b1に設けられた溝14aに供給されるガスの圧力をP2としている。
図4中のAは、図3(a)に例示をした溝14の配置、ガス導入孔15の配置、および境界溝間隔と、領域内溝間隔とが等しい場合の例である。
図4中のBは、図3(b)に例示をした溝14a、溝14bの配置、ガス導入孔15の配置、および境界溝間隔が領域内溝間隔よりも小さい場合の例である。いずれの例においても領域間にシールリングは設けられていない。
また、シミュレーションにおいては、P1=3×P2とし、溝端部間距離L21を5mm、溝端部間距離L22を20mm、溝端部間距離L23を15mmとしている。X方向における領域100aの寸法を50mmとしている。
のでさらに好ましい。また、対象物Wの温度に面内分布が生じるのをより効果的に抑制することができる。
横軸の境界溝間隔は、隣接する領域の境界を挟んで設けられた2つの溝(境界溝)の溝端部間距離である。境界溝間隔の効果は、境界溝間隔自体の効果であり、例えば、図3(a)に例示をした距離L23でも、図3(b)に例示をした距離L21でも適用が可能である。
縦軸の乖離率は、それぞれの領域における平均圧力が、設定した圧力(意図した圧力)からどの程度解離しているかを表している。乖離率が大きくなれば、それぞれの領域における平均圧力と、意図した圧力との差が大きくなることを表している。
図5は、例えば、図3(a)、(b)における領域100aの圧力P1を20Torr(2666.4Pa)とし、領域100b2の圧力P3を60Torr(7999.2Pa)としてシミュレーションにより乖離率を求めたものである。
前述したように、境界溝間隔の効果は、境界溝間隔自体の効果であるため、前述した溝14a、14bの配置の工夫、前述したガス導入孔15の配置(境界溝にガス導入孔15を接続する)、後述する溝14cを適宜組み合わせれば、各領域におけるガスの圧力をさらに効果的に制御しつつ、シールリング部分におけるパーティクルの堆積を効果的に抑制することができる。
図6(b)は、「傾き乖離率」を説明するためのグラフ図である。
図7は、図6(a)におけるH部の拡大図である。
第1領域の圧力と第2領域の圧力とが理想的に分断されていれば、第1領域と第2領域との間の第1境界における圧力分布は、図6(b)に示すように、直線上に分布(線形に変化)すると考えられる。そのため、解析により求められた領域間における圧力分布から算術的に傾きを計算し、これと理想的な傾きとの乖離率(傾き乖離率)を求めれば、境界溝間隔の効果を評価することができる。
またさらに、図7から分かるように、境界溝の溝端部間距離である境界溝間隔が0mmを超え20mm以下であれば、傾き乖離率をさらに線形に近づけることができる。このことは、境界溝間隔が20mm以下であれば、傾き乖離率の増加をさらに抑制でき、ひいては、それぞれの領域における平均圧力が意図した圧力にさらに近くなることを意味している。
図8から分かる様に、第2溝が第2領域に少なくとも2つ設けられていれば、乖離率を格段に小さくすることができる。すなわち、第1領域(領域101)と第2領域(領域102)との間の第1境界(境界102a)の圧力を、第1領域の圧力と第2領域の圧力の平均値に近づけることができる。そのため、各領域の圧力をより狙った圧力に保持しやすくなる。
図9(a)においては、X方向において、領域100aと領域100b1、領域100aと領域100b2がそれぞれ隣接している。また、X方向において領域100aと領域100b1、100b2との境界を挟んで2つの溝14a(境界溝)が設けられている。また、領域100aの内部、および領域100b1、100b2の内部には溝14b(領域内溝)が設けられている。領域100aにおいては、領域100b1側の溝14aにガス導入孔15が接続され、領域100b2側の溝14aにはガス導入孔15が接続されていない。領域100b1においては、領域100a側の溝14aにガス導入孔15が接続されている。領域100b2においては、領域100a側の溝14aにガス導入孔15が接続されている。すなわち、領域100aにおいては、一方の溝14aのみにガス導入孔15が接続されている。
また、領域100aに設けられた溝14aに供給されるガスの圧力をP1、領域100b1、100b2に設けられた溝14aに供給されるガスの圧力をP2としている。
図9(b)においては、領域100aにおいて、領域100b1側の溝14a、および領域100b2側の溝14aにガス導入孔15が接続されている。
また、領域100aに設けられた溝14aに供給されるガスの圧力をP1、領域100b1、100b2に設けられた溝14aに供給されるガスの圧力をP2としている。
図10(a)は、図9(a)の場合である。
図10(b)は、図9(b)の場合である。
また、P1=3×P2とし、X方向における領域100aの寸法を50mmとしている。
これに対して、領域100aの領域100b1側においては、溝14aにガス導入孔15が接続されているので、図10(a)から分かるように、境界の近傍においてガスの圧力が変化する領域が小さくなる。そのため、意図したガスの圧力となる領域を大きくすることができる。
また、図10(b)から分かるように、境界を挟んで設けられた2つの溝14aのそれぞれにガス導入孔15を接続すれば、意図したガスの圧力となる領域をさらに大きくすることができ、より好ましい。
以上に説明したように、ガス導入孔15は、溝14a(境界溝)に接続することが好ましい。また、ガス導入孔15は、境界を挟んで設けられた2つの溝14aのそれぞれに接続することがより好ましい。なお、図9(b)に示した例においては、領域100aに2つのガス導入孔15が設けられている。例えば、この2つのガス導入孔15はいずれも、ひとつのガス供給路53(図1参照)と連通されていてもよい。
この様にすれば、境界溝同士をより近づけることが可能となり、ガスの圧力が変化する領域を小さくすることができる。そのため、意図したガスの圧力となる領域を大きくすることができる。
この様に、2つのガス導入孔15を対向位置に配置すれば、2つのガス導入孔15から供給された圧力の異なるガスが拮抗しあう。そのため、各領域の圧力をより狙った圧力に保持しやすくなる。
図11に示すように、セラミック誘電体基板11の第1主面11aには、複数の溝14cをさらに設けることができる。溝14cの幅(溝の延在方向に対して略垂直な方向の寸法)は、例えば、0.1mm以上1mm以下とすることができる。溝14cの深さ(Z方向における寸法)は、例えば、50μm以上150μm以下とすることができる。
例えば、図11に示すように、複数の溝14cは、セラミック誘電体基板11の中心を通る線上に設けることができる。なお、複数の溝14cは必ずしもセラミック誘電体基板11の中心を通る線上に設ける必要はない。また、直線状の溝14cを例示したが、溝14cが、溝14a、溝14bと連通可能な範囲において、曲線状の溝14cとしたり、直線状の部分と曲線状の部分を有する溝14cとしたりすることができる。複数の溝14cの数、配置、形状などは、対象物Wの大きさ、対象物Wにおける温度分布の要求仕様などに応じて適宜変更することができる。複数の溝14cの数、配置、形状などは、例えば、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
また、第1主面11aと対象物Wとの間にはドット13の高さだけ隙間があるので、ガス導入孔15が接続された溝14aに供給されたガスは、当該隙間を介して溝14bや他の溝14aに供給される。ところが、ドット13の頂部が摩耗して対象物Wと第1主面11aとの間の隙間が狭くなると、各領域内におけるガスの流れが阻害されて、圧力分布が生じるおそれがある。溝14cが設けられていれば、ドット13の頂部が摩耗して対象物Wと第1主面11aとの間の隙間が狭くなったとしても、溝14cを介して溝14bや他の溝14aにガスを供給することができる。そのため、領域内の圧力が所定の圧力となるまでの時間を大幅に短縮したり、領域内に圧力分布が生じるのを抑制したりすることができる。
近年、半導体集積回路の高密度化がさらに進み、更なる微細加工を達成するために、プラズマ密度も高密度化している。この高密度プラズマ下でのアーキングを抑制するために、ガス導入孔15の孔径を小さくすると、製造ばらつき等により個々のガス導入孔15において個体差が生じる恐れがある。本実施の形態によれば、各ガス導入孔15の孔径のばらつきの影響を抑え、且つ、境界102aに沿って延びる溝14aに、より確実に所定流量のガスを供給することができる。
この様にすれば、前述したものと同様に、各ガス導入孔15の孔径のばらつきの影響を抑え、且つ、境界102aに沿って延びる溝14aに、より確実にガスを供給することができる。
図12(a)は、比較例に係る溝14の配置を例示するための模式平面図である。
図12(a)においては、複数の溝14が基板110の表面に設けられている。複数の溝14は環状を呈し、基板110の中心110aを中心として同心状に等間隔で設けられている。なお、図12(a)においては、溝14cが設けられていない。
図12(b)は、溝14と溝14cの配置を例示するための模式平面図である。
図12(b)においては、複数の溝14と、この複数の溝14同士の少なくとも一部を連通させる複数の溝14cが設けられている。この例では、溝14cは、基板110の中心110aを通る線上に設けられている。複数の溝14は、溝14cを介して互いに接続されている。
図13中のEは、図12(a)に例示をした複数の溝14が設けられた場合である。
図13中のFは、図12(b)に例示をした複数の溝14と複数の溝14cが設けられた場合である。
図12(b)に例示をしたものの場合(Fの場合)には、所定の圧力(20Torr)にまで上昇させることができた。このことは、領域内に圧力分布が発生するのを抑制することができることを意味する。
また、Fの場合において、所定の圧力まで上昇させるのに必要な時間T1は、Eの場合において、所定の圧力の95%の圧力まで上昇させるのに必要な時間T2よりも短くなった。このことは、領域内の圧力が所定の圧力となるまでの時間を大幅に短縮できること、言い換えると、ガス制御ひいては温度制御の応答性を高めることができることを意味する。
図14(b)は、図14(a)におけるE部の拡大図である。
図14(c)は、図14(a)におけるF部の拡大図である。
図14(b)に示すように、溝14cは、例えば、セラミック誘電体基板11の中心から外周へ向けて引いた線と重なるように設けることができる。この場合、溝14aと溝14cとが接続された部分において、溝14aの接線と溝14cとがなす角度は90°とすることができる。
また、図14(c)に示すように、溝14cは、例えば、セラミック誘電体基板11の中心から外周へ向けて引いた線と重ならないようにしてもよい。この場合、溝14aと溝14cとが接続された部分において、溝14aの接線と溝14cとがなす角度は90°とはならない。
図11に例示をしたものの場合には、第1主面11aを同心円状に複数の領域101〜104に分割している。これに対し、図15に例示をしたものの場合には、第1主面11aを互いに密着した複数の領域105に分割している。複数の領域105は、並べて設けることができる。複数の領域105の外形形状には特に限定はないが、互いに密着することができる形状とすることが好ましい。複数の領域105は、例えば、三角形や四角形などの多角形とすることができる。図15に例示をした領域105の外形形状は、正六角形である。複数の領域105の外形形状、数、配置などは、対象物Wの大きさ、対象物Wにおける温度分布の要求仕様などに応じて適宜変更することができる。複数の領域105の外形形状、数、配置などは、例えば、実験やシミュレーションを行うことで適宜決定することができる。
図16は、本実施の形態に係る処理装置200を例示するための模式図である。
図16に示すように、処理装置200には、静電チャック1、電源210、媒体供給部220、および供給部230を設けることができる。
電源210は、静電チャック1に設けられた電極12と電気的に接続されている。電源210は、例えば、直流電源とすることができる。電源210は、電極12に所定の電圧を印加する。また、電源210には、電圧の印加と、電圧の印加の停止とを切り替えるスイッチを設けることもできる。
媒体供給部220は、例えば、収納部221、制御弁222、および排出部223を有する。
ガス供給部231は、ヘリウムなどのガスを収納した高圧ボンベや工場配管などとすることができる。なお、1つのガス供給部231が設けられる場合を例示したが、複数のガス供給部231が設けられるようにしてもよい。
また、処理装置200は、複数のリフトピンと、複数のリフトピンを昇降させる駆動装置を備えることができる。対象物Wを搬送装置から受け取ったり、対象物Wを搬送装置に受け渡したりする際には、リフトピンが駆動装置により上昇し第1主面11aから突出する。搬送装置から受け取った対象物Wを第1主面11aに載置する際には、リフトピンが駆動装置により下降しセラミック誘電体基板11の内部に収納される。
Claims (7)
- ベースプレートと、
前記ベースプレートの上に設けられ、外部に露出する第1主面を有するセラミック誘電体基板と、
を備え、
前記第1主面は、少なくとも、第1領域と、前記第1領域に隣接する第2領域と、を含み、
前記第1主面の前記第1領域には、複数の第1溝と、前記複数の第1溝の少なくとも1つと接続された少なくとも1つの第1ガス導入孔と、が設けられ、
前記複数の第1溝は、前記第1領域と前記第2領域との間の第1境界に最も近接して設けられ、前記第1境界に沿って延びる第1境界溝を含み、
前記第1主面の前記第2領域には、複数の第2溝と、前記複数の第2溝の少なくとも1つと接続された少なくとも1つの第2ガス導入孔と、が設けられ、
前記複数の第2溝は、前記第1境界に最も近接して設けられ、前記第1境界に沿って延びる第2境界溝を含み、
前記第1境界溝と前記第2境界溝との間の溝端部間距離は、0mmを超え60mm以下であることを特徴とする静電チャック。 - 前記第1境界溝と前記第2境界溝との間の溝端部間距離は、0mmを超え20mm以下であることを特徴とする請求項1記載の静電チャック。
- 前記ベースプレートから前記セラミック誘電体基板へ向かう第1方向に垂直な平面に投影したときに、前記第1ガス導入孔の少なくとも一部が、前記第1境界溝と重なることを特徴とする請求項1または2に記載の静電チャック。
- 前記ベースプレートから前記セラミック誘電体基板へ向かう第1方向に垂直な平面に投影したときに、前記第2ガス導入孔の少なくとも一部が、前記第2境界溝と重なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1ガス導入孔の中心と前記第2ガス導入孔の中心とを結ぶ線と、前記第1境界とがなす角度は90°未満であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1ガス導入孔の中心と前記第2ガス導入孔の中心とを結ぶ線と、前記第1境界とがなす角度は90°であることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記複数の第1溝は、前記第1境界溝とは異なる少なくとも1つの第1領域内溝と、
前記第1主面に設けられたリフトピン孔と、をさらに備え、
前記リフトピン孔と前記第1境界溝との間の距離は、前記リフトピン孔と、前記リフトピン孔に最も近い前記第1領域内溝との間の距離よりも大きいことを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の静電チャック。
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