JP2610112B2 - 静電チャック装置 - Google Patents
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Description
体的には、ワークピースと静電チャックの1つまたは複
数の電極との間の静電引力により、ワークピースを支持
する装置に関するものである。
間に、広範囲にわたる仕事がなされてきた。1つの例は
米国特許第5,055,964号に記載されているものである。
う従来技術での問題を避けるのに使用できるチャックに
ついては、米国特許第5,103,367号に記載されている。
このチャックは交流を使って誘電体の分極を防いでい
る。
ックにより、処理中のウェーハの背面と静電チャック本
体の間に真空アークが形成されるのを抑制できるように
する。
抑制は、ウェーハ上のプラズマによって誘導される自己
バイアス電位の近くで導電性の保護環を介在させ、これ
により、最も近い電極とウェーハとの間に等電位領域を
画定し、その電極とウェーハとの間の電圧を容量分割す
ることにより行う。
を持つ静電チャックの分解図を示す。チャックのより大
きな部分、すなわち基部電極200は機械加工によりつ
くられた電極凹部270を持ち、第2の電極すなわち環
状電極100を保持する。チャックを明瞭に示すため
に、環状電極100が軸50に沿って配置されている様
子を図示してある。基部電極200は高くなった中央ハ
ブ250を持ち、基部電極200の環状の縁220と共
に頂面210を形成している。公知のように、ワークピ
ースの下部表面上の誘導電荷による静電引力、並びに、
電極100および200によって形成されたキャパシタ
からワークピースまで延びる外縁電界により、双極チャ
ックは半導体ウェーハあるいはその他のワークピースを
頂面210に引きつける。
に垂直表面155を持ち、対応する中央ハブ250の垂
直表面255と組み合わせると、両垂直表面の間に内側
の凹部ギャップができる。同様に、相対応する外側表面
105と205により、外側の凹部ギャップができる。
一貫性のあるクランプ力が持てるように、これらのギャ
ップを高い精度で画定でき、繰り返し作れることが重要
である。電極凹部270の底部には2つの開口230が
あり、ピンを下からこの開口を通して環状電極100を
持ち上げ、頂面110が基部電極200の頂面210と
同一平面になるようにする。環状電極100の最初の厚
さは、凹部270の底部(酸化された凹部の深さ)と環
状電極100の底部(即ち環状電極100の酸化された
厚さが持てるような)との間に、公称厚みが0.0254mm
(0.001インチ)から0.0762mm(0.003インチ)、典型的には
0.0508mm(0.002インチ)の結合ギャップができるように
作られる。
の陽極酸化、アルミナ、あるいは、他の絶縁体にかかわ
らず、コーティングが可能な限り非多孔性であって、そ
れにより、絶縁体の破壊電圧が可能な限り高くなるもの
でなければならない。絶縁破壊電圧が高くなればなるほ
ど両電極間のギャップが小さくなり得る。絶縁破壊電圧
は0.0254mm(0.001インチ)あたり少なくとも500ボル
トあることが望ましい。絶縁体102と202を適用し
て最終的な厚さを0.0508mm(0.002インチ)にすることが
望ましい。この用途では、多孔度が重要である。プラズ
マが小孔を通り電極に接触する可能性があると、プラズ
マを介してアークができるか、電極がプラズマ電位に至
り、その電極を引き離すことが起こり得る。
の外側部分の周囲に延びてガス配給溝を形成し、ガス
(例えばヘリウム)を両電極の頂面とウェーハの背面の
すきまに供給し、機械的な接触よりも大きな熱伝導が2
つの表面の間に与えられるようにしている。当業者には
明らかなように、チャックとウェーハの間の圧力を、チ
ャンバの公称圧力(0.5m Torr〜2 Torr)よりはるかに
大きな公称値(例えば10Torr)に保持する方法は、環状
通路515と周囲の真空との間の短い通路という障害物
「インピーダンス」を介して外側に向けてガスを流す方
法である。環状通路515の内側の圧力は、オームの法
則にならって表現すれば、ウェーハと基部電極200と
の間の非常に狭い通り道というインピーダンスに流れを
掛けた値に等しい。したがって、表面の粗さ、およびチ
ャックとウェーハ600(図2参照)との間の引力によ
ってきまる「インピーダンス」が与えられたとき、所望
の範囲の圧力を保つのに十分な所定のガス量を流すこと
が重要であることがわかる。
極の頂面210と同一平面になる頂面を有する薄い導電
性部材265を持っている。また、保護環300は環状
の電界形成環302(図2参照)を持っていて、チャッ
クからワークピースの外側のプラズマに放射状に通じる
外縁の無線周波数(以下RFと略す)電界を形作る役を
している。
0が浮動基部260によって囲まれた、本発明の実施例
の1部の断面図を、部分的に描写図、部分的に図式図で
示す。チャックは対称的であるので、1面のみ示してあ
る。基部260は電極200から絶縁され、ウェーハ電
位に近い電位Vbaseに容量結合することにより浮動して
いる。ウェーハ600はプラズマと接触し、したがっ
て、時平均で、プラズマ電位Vpよりはるかに低い自己
バイアス電位Vsbにある。基部の正確な電圧は具体的な
装置の詳細な寸法と形状に依存する。プラズマ内で電子
雲を保つために、時平均プラズマ電位は装置内で常に最
高である。真空チャンバの壁は通常接地され、チャック
の電圧は、プラズマと壁との間の壁のキャパシタンス、
および、プラズマとウェーハとの間のウェーハのキャパ
シタンスの比に依存した中間的な電圧を持つ。チャック
は壁よりはるかに小さく、2つのキャパシタを介したR
F電流は等しくなければならないから、プラズマとチャ
ックの間の空間電荷層での電圧降下は、壁の空間電荷層
での電圧降下よりもはるかに大きくなければならない。
(例えばLam Research model 4520のような極めて対称
的な構造を持つチャンバでは、Vsbは殆どゼロになるこ
とがある。)したがって、ウェーハ上の時平均電圧Vsb
(前面、背面ともに実質的に等しくなる)は、典型的に
は接地電圧より小さい。
下のある電位でバイアスされる。電極をバイアスするに
は、予備的試験または計算をしてバイアス値を決めて行
うか、実時間でプラズマ電圧を測り、その測定された電
圧に関してバイアスするか、どちらかにより行える。
接続を示す。DC電圧は公称600ボルトであり、電極
200と100の間に印加される。用途により、電圧は
殆ど0ボルトから約800ボルトまでの間の広い範囲に
わたる。RF接続は、直径200mmのチャックに対し、13.
56MHzで公称1000ワットである。RF周波数と電力
は、チャックを載せるチャンバの製造者によって決めら
れ、エッチング・ガスのタイプ、エッチングされる物
質、ウェーハの大きさ、およびチャンバの大きさによっ
て変わる。RF電力はゼネレータ630から、2つのボ
ックス610と620に供給される。ボックス610と
620はそれぞれ電極200と100に接続された、通
常のインピーダンス整合と電力配給のサブ装置を表す。
通常のDC電源235は、図3に示すように低域通過フ
ィルタによって分離されていて、DCバイアスを供給す
る。当業者には明らかなように、RF電力は、電極20
0の上方でプラズマに結合されている電力と、電極10
0の上方でプラズマに結合されている電力との間の平衡
をとるために、いくつかの異なる点に供給することがで
きる。例えば、電極200に単一の供給を行い、ギャッ
プ112を介して電極100に容量結合をする方法、あ
るいは、電極のどちらか一方に直接接続させ、電極のも
う1つにはインピーダンス整合および電力平衡装置を接
続させる方法、あるいは、電極200および/または電
極100をいくつかの点で接続する方法がある。RF電
力の供給を、電極200と電極100の間の余分なキャ
パシタンスを補償し、プラズマの中に結合された電力を
2つの電極にとって等しくするために使うか、あるい
は、供給を意図的に不均衡にして、チャンバの寸法のち
がいの効果を補償し、ある部分により大きい電力を供給
してエッチングの均一性を保つようにすることもできよ
う。
5は薄い誘電物質のコーティング(電極100および2
00をコーティングしているのと同じアルミナでコーテ
ィングすることが望ましい)によって、プラズマ、電極
200、ウェーハ600、および、プラズマに蓄えられ
たエネルギから絶縁されている。保護環265はVsbに
近い電位にある。典型的な装置では、時平均プラズマ電
圧は+100V,対応するウェーハ電位(自己バイアス
電位)はマイナス300V,電極100および200は
0Vおよびマイナス600Vとすることができる。
65がない場合には、電極200の角222およびウェ
ーハ600の角602における高い電界によって引き起
こされる真空アーク(電極200、および、ウェーハ6
00またはプラズマの間の真空を介してのアーク放電)
が存在する。プラズマは電子に富み、電極200上のア
ルミナ絶縁は多孔性であるので、電子が小孔を通してア
ルミニウム電極の表面に浸透し放電開始を起こり易くす
る。熱電子の放射と瞬間電界が放電の発生に寄与する。
保護環265の主たる目的は、両電極の周辺において等
電位になる中間領域を作ることによって、ウェーハ60
0の背面の角、および/または、角領域のプラズマと電
極200との間の放電を防ぐことにある。これができる
のは、保護環265が導電性であり、電極200と保護
環265(Vsbの値またはVsbに近い値を持つ)との間
のキャパシタンスにかかる電位を降下させ、放電が起こ
る可能性を減らし、電極の角と表面の間の通り道を物理
的に遮断することにより、放電を起こす電子が流れない
ようにできるからである。
ーハ600の底部とその垂直距離が近く(名目的には接
触している)、したがって、電極200に接触するプラ
ズマの量を減らし、電極200の寿命を延ばす。熱伝導
ガスが、環状通路515から保護環265とウェーハ6
00との間の非常に狭い空間を通って真空に向けて流れ
出るので、当業者が予測するように、通常、ガス放電装
置の中で起こるように、ガスが電子とイオンの源にな
り、その領域での絶縁破壊の危険を増すはたらきをす
る。
の間に生ずる第2のキャパシタにより、保護環265の
上方部分でのウェーハ600へのRF結合が、電極20
0の上方でのRF結合にくらべて減少するという欠点が
ある。さらに、ウェーハ600が保護環265の全領域
に延び、また、誘電物質の電界形成環302の上方にウ
ェーハ600が意図的に張り出しているので、この部分
でのRF電力がさらに減少する。この張り出し部は保護
環265のプラズマへの露出を減少させるが、結合が減
るという犠牲を伴う。具体化として望ましいのは、保護
環265の幅は1〜1.5mmで、電界形成環302上方のウ
ェーハ600の張り出しは2mmである。さらに、電界形
成環302は外縁RF電界がプラズマの中に流れるよう
に形作るはたらきをするので、ウェーハの縁でのエッチ
ングの均一性が向上する。電界形成環302に適した物
質はアルミナまたは石英である。電界形成環302の水
平方向の寸法は、接地電位あるいは他の低い電位からの
オフセットを供することによってウェーハの上方の電界
を形作るように定められ、そうすることにより、ウェー
ハ上方の電界が、エッチングされる表面に対して垂直に
なるようにする。電界形成環302の厚さは、電界形成
環302上方でのプラズマへの結合をウェーハ600上
方での結合にくらべて減らし、したがって、その領域で
のプラズマが弱く励起され、電界形成環302が非常に
ゆっくりエッチングされるように定められる。電界形成
環の物質は腐食しにくいということのみでなく、プロセ
ス中に、電界形成環をエッチングした結果の反応生成物
が非干渉性であるということによって選ばれる。周波数
に依存するウェーハの導電性に起因して、周波数依存の
結合がウェーハのエッジ部に存在する。1013/cm3
のドーパント濃度を有する程度に軽くドープされた典型
的な基板では、ウェーハは400KHzで非常に高いR
F導電率を持ち、13.5MHzでは中程度の導電率を
持ち、40MHzでは低い導電率を持つ。
3に示したようにDC電源235により電極100およ
び200がバイアスされ、RFがゼネレータ630から
通常の整合網615を介して供給される。結合キャパシ
タ619およびダイオード618が、低域通過フィルタ
237を介して、モニタリング目的のための少量の電力
を、抵抗鎖613にわたす。抵抗鎖の上のタップがDC
電源235に基準を供給し、電極100および200が
その基準に関してバイアスされる。抵抗鎖613のR1
およびR2の比は、必要に応じて対称あるいは非対称形
で、所望のバイアスを供給できるように、最初の較正の
間に経験的にセットされる。
され、また、基部260と接触し、それにより、基部2
60が自己バイアス電位になっている別の実施例を示
す。感知ピン262は、プラズマの化学的特性により、
黒鉛、ドープされたSiあるいはSiC等の腐食しにく
い物質で作られる。感知ピン262はプラズマ電位を渡
すだけで少量の電流しか使わないので、導電性が高くな
くてもよい。感知ピン262は用途に応じ、都合のよい
数だけ使うことができる。DCとRF電力の接続は、図
2に示したように行われる。
してバイアスされる本発明のもう1つの実施例を示す。
図6の左側に示すように、誘電性の環300が、プラズ
マと接触している導電性要素310を通す1つまたは複
数のホールを持っている。導電性要素310は、プラズ
マの化学的特性により、黒鉛、ドープしたSiあるいは
SiC等の腐食しにくい物質でつくるのが望ましい。導
電性要素310は、Vsbを渡すだけで少量の電流しか使
わないので、導電性が高くなくてもよい。誘電性の環3
00の物質はアルミナ、石英、あるいは他の耐久性のあ
る誘電物質でよい。バイアス源235が、Vsbに関して
対称的に、電極100および200をバイアスするよう
に参照されている。1つの例では、プラズマ電圧は+1
00V、ウェーハ600上の自己バイアス電圧はマイナ
ス300V、電極100と200の間の電圧は600
V、電極100と200の上の電圧はそれぞれ0Vとマ
イナス600Vである。あるプロセスでは、プロセス中
にVsbが変動し得るので、バイアスが自動参照および自
動調整できることは本発明の優れた特徴である。当業者
には明らかなように、バイアス電圧は必要に応じ非対称
にすることもできる。例えば、縁の上のガス封印は電圧
の関数であるので、ある用途においては、縁の上の電圧
を高めることが有利な場合がある。当業者には明らかな
ように、図5に示した実施例を使用して、プラズマ基準
を供給することもできる。
電気的に結合されていない別の実施例を示す。この実施
例では、絶縁環111(実施例として、アルミナ、窒化
硼素、または比較的高い熱特性を持つ他の絶縁体で形成
されている)が、両電極の結合を解くのに十分な垂直方
向の厚さを持っている。実施例の200mmのチャックに対
しては、両電極間のキャパシタンスは500pF以下である
ことが望ましい。絶縁環111の形状は単純な環状では
なく、半径の内側の部分が高い形状のものである。コス
トをかけてもこのような方法を採用する理由は、電極1
00と200の間のキャパシタンスを減じ、RF電力配
分を調整するためである。
ピースをよく掴むための外縁電界を強くするためには比
較的小さく(0.508mm(0.020インチ))すべきであるが、
ギャップを小さくするとキャパシタンスが増える。絶縁
環111が表面まで延びていないのは、外縁電界からの
上述の制約と、セラミックの熱伝導率がアルミニウムの
熱伝導率よりはるかに小さいという理由による。したが
って、セラミックが表面まで延びている場合には、半径
方向に温度の不連続が起こり得る。当業者には明らかな
ように、最終的な寸法は、結合されたRF電力の半径方
向の差異、温度差、および、ウェーハのクランプ力に対
するプロセスの感度を含む、通常の工学上のトレードオ
フに依存する。この実施例では、絶縁環111の厚さは
主部分で3.175mm(0.125インチ)の厚さ、内側部分で8.
636mm(0.340インチ)の厚さであった。電極100の内
径での公称の厚さは3.175mm(0.125インチ)であった。
側の縁210を欠いており、ガスを供給する環状通路5
15は電極100の中にあることに留意されたい。この
実施例は、図5に示したものと同様の保護環300も持
っている。また、図6の左側に示したような感知電極3
10も使うことができる。
路を表している。DC電源635はRFチョークにより
分離され、通常の方法でグラウンドに容量分路され、電
極100および200に、容量結合器と共に並列に接続
されている。容量結合器には、小さな固定キャパシタC
2が可変キャパシタC3と並列になっている。可変キャ
パシタC3は、電極200の上のプラズマとは異なる影
響を電極100の上のプラズマに与えるチャンバの形状
を反映した非均一な電界によって起こされるプラズマ生
成の半径方向の変動を調整し補償するために使用され
る。周波数に依存したウェーハの導電率により、この装
置はより高い周波数においてより良く機能する。
ような従来の技術のチャックにおいては、初期のチャッ
クに使われた非常に高い電圧と誘電物質により誘電物質
中の移動イオンが捕獲され誘電物質が分極するので、誘
電物質とウェーハとを組み合わせると、ウェーハをはず
す前にDC引力電圧を切った後、かなりの減衰時間があ
った。米国特許第5,103,367号に記載の装置では、引き
つけ合う電極間にAC励振を使用して電界を繰り返しゼ
ロに戻し、存在する可能性のある移動イオンによる執拗
な分極形成を阻止することにより、上記の問題を軽減し
ている。本発明にAC励振を使用した場合には、ガス圧
力からの力の平衡をとっている値以下に電圧が降下した
時に、冷却ガスの圧力によって、ウェーハがチャックか
らはじけあがってしまう。ウェーハを200mmとしガス圧
力を10 Torrとした場合、ガス圧力の平衡をとるのに必
要な電圧は200〜300Vである。
持が問題ではなく、より大きな関心事は、両電極とウェ
ーハの間の誘電体の絶縁破壊である。本発明で使用され
る非常に薄い誘電体では、誘電体の厚さと絶縁破壊の危
険性との間に微妙なバランスがある。公知のように、ク
ランプ力は(V/d)2に比例する。ここでVは電圧で
あり、dは誘電体の厚さである。したがって、厚さを2
倍にし、同じクランプ力を維持し絶縁破壊抵抗を増さな
いようにするには、電圧も2倍にしなければならない。
技術の教示することに反し、RF電圧とクランプ力電圧
を組み合わせると、ウェーハと電極の間に誘電体の絶縁
破壊が起き得ることがわかっている。従来の技術、すな
わち、非常に高い電圧とそれに対応する強い誘電体を使
うか、また、RFを使ったとしてもクランプ力電圧と同
じ絶縁領域を介してRFを供給しない装置では、問題に
ならなかった。
Cクランプ力電圧に重ねられるので、ハード・コート絶
縁上の応力は周波数に依存する。ある用途においては、
電極とウェーハとの間のキャパシタンスにかかるRF電
圧(∝1/ωC)は、DCクランプ力電圧に加わると、絶
縁体の破壊電圧を超えることがある。この危険性が最も
高いのは、プラズマが400KHzで励振される周波数
の低い装置(例えばLam System 4520)においてであ
る。本発明を使用した装置において、例えば、基部とウ
ェーハの間のキャパシタンスが約6,000pFである場合、
400KHzのRF電圧信号と公称2〜3AのRF電流
により、絶縁体にかかる200〜400VのRF電圧が
作られる。
とは根本的に異なる、1つの望ましいRF実施例を教示
している。図8において、RF適用の望ましい実施例と
して薄膜絶縁体が開示されている。RFがどのようにチ
ャックを通ってプラズマの中に供給されるか、すなわ
ち、電極との直接接触を通してか、あるいは、RF参照
電極を介しての容量結合によるのか、については何も教
示していない。また、上記の米国特許の装置において
は、ウェーハの外側のRF参照電極の広範な領域がある
ことにより、ウェーハの上方よりもウェーハの外側でプ
ラズマがより強く励振されることを意味し、これは、R
F参照電極の腐食を大きく増し、エッチング工程に干渉
をするという不都合な点がある。
の事項を開示する。 (1)真空環境でDC電位の静電引力により、ワークピ
ース半径を有するワークピースを保持する静電チャック
装置であって、ハード・コートのアルミナでコーティン
グした少なくとも2つの円転対称な同心円のアルミニウ
ム電極を有し、該電極が合わさって1つの平坦なクラン
プ平面を形成し、上記アルミニウム電極の少なくとも1
つがその中にガス供給手段を備えており、さらに該装置
において、上記の少なくとも2つの電極の外側の電極が
上記ワークピース半径よりも保護環のはばだけ小さい外
側半径の電極を有し、上記外側電極が、上記ワークピー
スより張り出し部分だけ小さい外側半径を有する導電性
保護環で囲まれ、上記保護環は、その頂面が上記クラン
プ平面と実質的に同一平面にあり、上記外側電極から絶
縁層分離され、且つ上記外側電極および上記ワークピー
スに容量結合しており、それにより、上記保護環は、上
記ワークピースの電位に実質的に等しい等電位領域を上
記ワークピースと上記外側電極との間に確立することに
より、上記ワークピースおよび上記外側電極の間の真空
アークを抑制するようにしたことを特徴とする静電チャ
ック装置。ここで、上記保護環のはばとは、保護環のワ
ークピースに対向している面における半径方向の距離を
いう。 (2)RF電力が、上記の少なくとも2つのアルミニウ
ム電極に供給され該電極から上記ワークピースに結合さ
れ、且つ該RF電力が上記保護環に容量結合され、そこ
から上記外側電極の半径より大きな半径部分のワークピ
ース部分に容量結合されていることをさらに特徴とす
る、上記(1)に記載の静電チャック装置。 (3)環状の誘電性電界形成環が、上記保護環から半径
に沿って外側に向けて配置され、上記保護環の外側半径
に実質的に等しい電界形状のための内側半径を有し、そ
れにより、上記ワークピースが上記環状誘電性電界形成
環と重なることをさらに特徴とする、上記(2)に記載
の静電チャック装置。 (4)上記アルミニウム電極の一方が環状を有し上記ア
ルミニウム電極の他方の凹部の中で支持され、上記両電
極がその間に少なくとも1つの界面を有し、RF電力が
上記両電極に直接接続され、該RF電力が上記外側電極
から上記保護環に容量結合され、上記両電極が、上記両
電極の間の上記界面に隣接する半径方向に沿った領域に
あって十分な厚みを持つ環状の絶縁性部材によって分離
されていることをさらに特徴とする、上記(3)に記載
の静電チャック装置。 (5)ガスが、上記外側電極の上記頂面の上の配給溝か
ら半径に沿って外側に向かい上記ワークピースおよび上
記保護環の間を流れることをさらに特徴とする、上記
(1)に記載の静電チャック装置。 (6)RF電力が、上記の少なくとも2つのアルミニウ
ム電極に供給され、該電極から上記ワークピースに結合
され、且つ上記RF電力が上記保護環に容量結合され、
そこから、上記外側電極の半径より大きな半径部分のワ
ークピース部分に容量結合されていることをさらに特徴
とする、上記(5)に記載の静電チャック装置。 (7)環状の誘電性電界形成環が、上記保護環から半径
に沿って外側に向けて配置され、上記保護環の外側半径
に実質的に等しい電界形状のための内側半径を有し、そ
れにより、上記ワークピースが上記環状誘電性電界形成
環と重なることをさらに特徴とする、上記(6)に記載
の静電チャック装置。 (8)上記アルミニウム電極の一方が環状を有し上記ア
ルミニウム電極の他方の凹部の中で支持され、上記両電
極がその間に少なくとも1つの界面を有し、RF電力が
上記両電極に直接接続され、RF電力が上記外側電極か
ら上記保護環に容量結合され、上記両電極が、上記両電
極の間の上記界面に隣接する半径方向に沿った領域にあ
って十分な厚みを持つ環状の絶縁性部材によって分離さ
れていることをさらに特徴とする、上記(7)に記載の
静電チャック装置。 (9)真空環境でDC電位の静電引力により、ワークピ
ース半径を有するワークピースを保持する静電チャック
装置であって、ハード・コートのアルミナでコーティン
グした少なくとも2つの円転対称な同心円のアルミニウ
ム電極を有し、該電極が合わさって1つの平坦なクラン
プ平面を形成し、上記アルミニウム電極の少なくとも1
つがその中にガス供給手段を備えており、さらに該装置
において、上記の少なくとも2つの電極の外側の電極が
上記ワークピース半径よりも保護環のはばだけ小さい外
側半径の電極を有し、上記外側電極が、上記ワークピー
スより張り出し部分だけ小さい外側半径を有する導電性
保護環で囲まれ、上記保護環は、その頂面が上記クラン
プ平面と実質的に同一平面にあって上記外側電極から絶
縁層分離され、上記導電性保護環が該保護環から延びプ
ラズマに露出している少なくとも1つの感知ピンを有し
て上記保護環を上記プラズマ電位に高め、それにより、
上記保護環は、上記プラズマ電位に実質的に等しい等電
位領域を上記ワークピースおよび上記外側電極の間に確
立することにより、上記ワークピースおよび上記外側電
極の間の真空アークを抑制するようにしたことを特徴と
する静電チャック装置。 (10)RF電力が、上記の少なくとも2つのアルミニ
ウム電極に供給され該電極から上記ワークピースに結合
され、且つ該RF電力が上記保護環に容量結合され、そ
こから上記外側電極の半径より大きな半径部分のワーク
ピース部分に容量結合されていることをさらに特徴とす
る、上記(9)に記載の静電チャック装置。 (11)環状の誘電性電界形成環が、上記保護環から半
径に沿って外側に向けて配置され、上記保護環の外側半
径に実質的に等しい電界形状のための内側半径を有し、
それにより、上記ワークピースが上記環状誘電性電界形
成環と重なることをさらに特徴とする、上記(10)に
記載の静電チャック装置。 (12)上記アルミニウム電極の一方が環状を有し上記
アルミニウム電極の他方の凹部の中で支持され、上記両
電極がその間に少なくとも1つの界面を有し、RF電力
が上記両電極に直接接続され、該RF電力が上記外側電
極から上記保護環に容量結合され、上記両電極が、上記
両電極の間の上記界面に隣接する半径方向に沿った領域
にあって十分な厚みを持つ環状の絶縁性部材によって分
離されていることをさらに特徴とする、上記(11)に
記載の静電チャック装置。
C励振を使用して電界を繰り返しゼロに戻し、移動イオ
ンによる誘電体の分極を防ぎ、電流を切ってもクランプ
力が持続するという問題を軽減する装置があった。本発
明は、ウェーハの上のプラズマにより誘導された自己バ
イアス電位の近くで導電性の保護環を介在させ、ウェー
ハと、そのウェーハに最も近い電極との間に等電位領域
を画定し、その電極とウェーハとの間の電圧を容量分割
し、静電チャックが、プロセス中のウェーハの背面と静
電チャック本体との間に真空アークが形成されるのを抑
制できるようにしたものである。これにより、真空環境
で、DC電位の静電引力によりワークピースを保持する
静電チャック装置を構成するものである。
回路図。
極 515 環状通路即ちガス配給溝 600 ウェーハ 602 ウェーハの角 610、620 インピーダンス整合及び
電力配給装置 613 抵抗鎖 615 整合網 618 ダイオード 619 結合キャパシタ 630 ゼネレータ 635 DC電源
Claims (12)
- 【請求項1】 真空環境でDC電位の静電引力により、
ワークピース半径を有するワークピースを保持する静電
チャック装置であって、ハード・コートのアルミナでコ
ーティングした少なくとも2つの円転対称な同心円のア
ルミニウム電極を有し、該電極が合わさって1つの平坦
なクランプ平面を形成し、上記アルミニウム電極の少な
くとも1つがその中にガス供給手段を備えており、さら
に該装置において、 上記の少なくとも2つの電極の外側の電極が上記ワーク
ピース半径よりも保護環のはばだけ小さい外側半径の電
極を有し、 上記外側電極が、上記ワークピースより張り出し部分だ
け小さい外側半径を有する導電性保護環で囲まれ、上記
保護環は、その頂面が上記クランプ平面と実質的に同一
平面にあり、上記外側電極から絶縁層分離され、且つ上
記外側電極および上記ワークピースに容量結合してお
り、それにより、上記保護環は、上記ワークピースの電
位に実質的に等しい等電位領域を上記ワークピースと上
記外側電極との間に確立することにより、上記ワークピ
ースおよび上記外側電極の間の真空アークを抑制するよ
うにしたことを特徴とする静電チャック装置。 - 【請求項2】 RF電力が、上記の少なくとも2つのア
ルミニウム電極に供給され該電極から上記ワークピース
に結合され、且つ該RF電力が上記保護環に容量結合さ
れ、そこから上記外側電極の半径より大きな半径部分の
ワークピース部分に容量結合されていることをさらに特
徴とする、請求項1に記載の静電チャック装置。 - 【請求項3】 環状の誘電性電界形成環が、上記保護環
から半径に沿って外側に向けて配置され、上記保護環の
外側半径に実質的に等しい電界形状のための内側半径を
有し、それにより、上記ワークピースが上記環状誘電性
電界形成環と重なることをさらに特徴とする、請求項2
に記載の静電チャック装置。 - 【請求項4】 上記アルミニウム電極の一方が環状を有
し上記アルミニウム電極の他方の凹部の中で支持され、
上記両電極がその間に少なくとも1つの界面を有し、 RF電力が上記両電極に直接接続され、該RF電力が上
記外側電極から上記保護環に容量結合され、 上記両電極が、上記両電極の間の上記界面に隣接する半
径方向に沿った領域にあって十分な厚みを持つ環状の絶
縁性部材によって分離されていることをさらに特徴とす
る、請求項3に記載の静電チャック装置。 - 【請求項5】 ガスが、上記外側電極の上記頂面の上の
配給溝から半径に沿って外側に向かい上記ワークピース
および上記保護環の間を流れることをさらに特徴とする
請求項1に記載の静電チャック装置。 - 【請求項6】 RF電力が、上記の少なくとも2つのア
ルミニウム電極に供給され、該電極から上記ワークピー
スに結合され、且つ上記RF電力が上記保護環に容量結
合され、そこから、上記外側電極の半径より大きな半径
部分のワークピース部分に容量結合されていることをさ
らに特徴とする、請求項5に記載の静電チャック装置。 - 【請求項7】 環状の誘電性電界形成環が、上記保護環
から半径に沿って外側に向けて配置され、上記保護環の
外側半径に実質的に等しい電界形状のための内側半径を
有し、それにより、上記ワークピースが上記環状誘電性
電界形成環と重なることをさらに特徴とする、請求項6
に記載の静電チャック装置。 - 【請求項8】 上記アルミニウム電極の一方が環状を有
し上記アルミニウム電極の他方の凹部の中で支持され、
上記両電極がその間に少なくとも1つの界面を有し、 RF電力が上記両電極に直接接続され、RF電力が上記
外側電極から上記保護環に容量結合され、 上記両電極が、上記両電極の間の上記界面に隣接する半
径方向に沿った領域にあって十分な厚みを持つ環状の絶
縁性部材によって分離されていることをさらに特徴とす
る、請求項7に記載の静電チャック装置。 - 【請求項9】 真空環境でDC電位の静電引力により、
ワークピース半径を有するワークピースを保持する静電
チャック装置であって、ハード・コートのアルミナでコ
ーティングした少なくとも2つの円転対称な同心円のア
ルミニウム電極を有し、該電極が合わさって1つの平坦
なクランプ平面を形成し、上記アルミニウム電極の少な
くとも1つがその中にガス供給手段を備えており、さら
に該装置において、 上記の少なくとも2つの電極の外側の電極が上記ワーク
ピース半径よりも保護環のはばだけ小さい外側半径の電
極を有し、 上記外側電極が、上記ワークピースより張り出し部分だ
け小さい外側半径を有する導電性保護環で囲まれ、上記
保護環は、その頂面が上記クランプ平面と実質的に同一
平面にあって上記外側電極から絶縁層分離され、 上記導電性保護環が該保護環から延びプラズマに露出し
ている少なくとも1つの感知ピンを有して上記保護環を
上記プラズマ電位に高め、それにより、上記保護環は、
上記プラズマ電位に実質的に等しい等電位領域を上記ワ
ークピースおよび上記外側電極の間に確立することによ
り、上記ワークピースおよび上記外側電極の間の真空ア
ークを抑制するようにしたことを特徴とする静電チャッ
ク装置。 - 【請求項10】RF電力が、上記の少なくとも2つのア
ルミニウム電極に供給され該電極から上記ワークピース
に結合され、且つ該RF電力が上記保護環に容量結合さ
れ、そこから上記外側電極の半径より大きな半径部分の
ワークピース部分に容量結合されていることをさらに特
徴とする、請求項9に記載の静電チャック装置。 - 【請求項11】環状の誘電性電界形成環が、上記保護環
から半径に沿って外側に向けて配置され、上記保護環の
外側半径に実質的に等しい電界形状のための内側半径を
有し、それにより、上記ワークピースが上記環状誘電性
電界形成環と重なることをさらに特徴とする、請求項1
0に記載の静電チャック装置。 - 【請求項12】上記アルミニウム電極の一方が環状を有
し上記アルミニウム電極の他方の凹部の中で支持され、
上記両電極がその間に少なくとも1つの界面を有し、 RF電力が上記両電極に直接接続され、該RF電力が上
記外側電極から上記保護環に容量結合され、 上記両電極が、上記両電極の間の上記界面に隣接する半
径方向に沿った領域にあって十分な厚みを持つ環状の絶
縁性部材によって分離されていることをさらに特徴とす
る請求項11に記載の静電チャック装置。
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