JPH1064983A - ウエハステージ - Google Patents
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- JPH1064983A JPH1064983A JP21622596A JP21622596A JPH1064983A JP H1064983 A JPH1064983 A JP H1064983A JP 21622596 A JP21622596 A JP 21622596A JP 21622596 A JP21622596 A JP 21622596A JP H1064983 A JPH1064983 A JP H1064983A
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- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度制御性を上げた静電チャック技術の確立
により、高温加熱条件下、特に４００℃以上の条件下で
プラズマ処理を可能にする、ウエハステージの提供が望
まれている。 【解決手段】 静電チャック３と、静電チャック３の下
に配設された温調ジャケット２とからなるウエハステー
ジ１である。静電チャック３は、絶縁材料からなる誘電
体４と、誘電体４の下側に配設されたろう付け層からな
る電極５と、電極５の下側に配設された窒化アルミニウ
ム板６と、窒化アルミニウム板６の下側に配設されたヒ
ータ７と、窒化アルミニウム板６の下側に配設され、ヒ
ータ７の上側あるいは下側に配設された金属板８ａ（８
ｂ）とを備えている。温調ジャケット２は、無機繊維と
アルミニウムまたはアルミニウム合金とを高圧下で複合
してなる複合化アルミニウム材料から形成されており、
温調手段を備えている。
により、高温加熱条件下、特に４００℃以上の条件下で
プラズマ処理を可能にする、ウエハステージの提供が望
まれている。 【解決手段】 静電チャック３と、静電チャック３の下
に配設された温調ジャケット２とからなるウエハステー
ジ１である。静電チャック３は、絶縁材料からなる誘電
体４と、誘電体４の下側に配設されたろう付け層からな
る電極５と、電極５の下側に配設された窒化アルミニウ
ム板６と、窒化アルミニウム板６の下側に配設されたヒ
ータ７と、窒化アルミニウム板６の下側に配設され、ヒ
ータ７の上側あるいは下側に配設された金属板８ａ（８
ｂ）とを備えている。温調ジャケット２は、無機繊維と
アルミニウムまたはアルミニウム合金とを高圧下で複合
してなる複合化アルミニウム材料から形成されており、
温調手段を備えている。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体装置の
製造に用いられるウエハステージに係り、詳しくはウエ
ハを４００℃以上の高温に加熱してプラズマ処理を行う
プロセスに好適に用いられるウエハステージに関する。
製造に用いられるウエハステージに係り、詳しくはウエ
ハを４００℃以上の高温に加熱してプラズマ処理を行う
プロセスに好適に用いられるウエハステージに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体装置の製造においては、プラズマ
エッチングやプラズマＣＶＤなど、ウエハにプラズマ処
理を施すプロセスが多く知られている。このようなプラ
ズマプロセスにおいては、特にプラズマエッチングなど
においてその加工精度を上げるため低温でのエッチング
などが採用されつつあることから、ウエハの温度制御が
重要であることが認識されつつある。
エッチングやプラズマＣＶＤなど、ウエハにプラズマ処
理を施すプロセスが多く知られている。このようなプラ
ズマプロセスにおいては、特にプラズマエッチングなど
においてその加工精度を上げるため低温でのエッチング
などが採用されつつあることから、ウエハの温度制御が
重要であることが認識されつつある。
【０００３】ところで、近年では、ＬＳＩにおける多層
配線技術の進歩に伴い、配線材料として例えば低抵抗化
のためＣｕを用いたいといったような新材料への要求
や、ギャップフィル技術に高密度プラズマＣＶＤを採用
したいなどといった要求がなされるようになってきてお
り、前述したような低温下でプラズマ処理を行うプロセ
スだけでなく、高温下でプラズマ処理を行うプロセスに
ついてもその重要度が増してきている。
配線技術の進歩に伴い、配線材料として例えば低抵抗化
のためＣｕを用いたいといったような新材料への要求
や、ギャップフィル技術に高密度プラズマＣＶＤを採用
したいなどといった要求がなされるようになってきてお
り、前述したような低温下でプラズマ処理を行うプロセ
スだけでなく、高温下でプラズマ処理を行うプロセスに
ついてもその重要度が増してきている。
【０００４】ところが、このようなプラズマ処理では、
エッチングプロセスにおけるイオン衝撃、ギャップフィ
ルＣＶＤやバリアメタルＣＶＤプロセスにおける高密度
プラズマの照射などによる、プラズマからウエハへの大
きな入熱があり、例えばウエハの温度がプラズマ発生前
に比べて４０℃程度から１００℃程度以上も上昇してし
まうことがある。したがって、ウエハを保持するウエハ
ステージによってウエハを加熱し、高温下でプラズマ処
理するプロセスにおいても、プラズマからウエハへの入
熱の影響を抑え、ウエハを設定温度に制御することが重
要になっている。
エッチングプロセスにおけるイオン衝撃、ギャップフィ
ルＣＶＤやバリアメタルＣＶＤプロセスにおける高密度
プラズマの照射などによる、プラズマからウエハへの大
きな入熱があり、例えばウエハの温度がプラズマ発生前
に比べて４０℃程度から１００℃程度以上も上昇してし
まうことがある。したがって、ウエハを保持するウエハ
ステージによってウエハを加熱し、高温下でプラズマ処
理するプロセスにおいても、プラズマからウエハへの入
熱の影響を抑え、ウエハを設定温度に制御することが重
要になっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来で
は高温下においてこのようなウエハ温度制御が十分行わ
れておらず、プロセス処理中に前述した程度の温度上昇
が起こるのが当然とされ、このような温度上昇を見込ん
で予めウエハステージの温度を低めに設定し、プロセス
条件を組んでいるのが実状である。
は高温下においてこのようなウエハ温度制御が十分行わ
れておらず、プロセス処理中に前述した程度の温度上昇
が起こるのが当然とされ、このような温度上昇を見込ん
で予めウエハステージの温度を低めに設定し、プロセス
条件を組んでいるのが実状である。
【０００６】このような高温下でのプラズマプロセスに
おいて、ウエハの温度制御が十分できないのは以下の理
由による。 （１）ウエハステージによるウエハの加熱は、通常ウエ
ハステージに設けられたヒータによって行うが、ヒータ
による加熱のみでは、プラズマからの入熱による温度上
昇が抑えられない。 （２）ウエハステージとして、ウエハを吸着保持するた
めの静電チャックとこの静電チャックの温度調整を行う
金属製のジャケットとを備えたものを用いた場合、従来
では、ウエハとウエハステージとの密着性を向上させる
ことで、温度制御性を上げる静電チャック技術が確立さ
れていない。特に（２）については、高温では、静電チ
ャック用の誘電体としてポリイミド等の有機系膜が当然
使えないし、またセラミックスも体積固有抵抗が変化す
るため使いにくい。しかも、セラミックスは、静電チャ
ック中の他の金属材料や金属製ジャケットとの接合をど
うするかという問題もある。
おいて、ウエハの温度制御が十分できないのは以下の理
由による。 （１）ウエハステージによるウエハの加熱は、通常ウエ
ハステージに設けられたヒータによって行うが、ヒータ
による加熱のみでは、プラズマからの入熱による温度上
昇が抑えられない。 （２）ウエハステージとして、ウエハを吸着保持するた
めの静電チャックとこの静電チャックの温度調整を行う
金属製のジャケットとを備えたものを用いた場合、従来
では、ウエハとウエハステージとの密着性を向上させる
ことで、温度制御性を上げる静電チャック技術が確立さ
れていない。特に（２）については、高温では、静電チ
ャック用の誘電体としてポリイミド等の有機系膜が当然
使えないし、またセラミックスも体積固有抵抗が変化す
るため使いにくい。しかも、セラミックスは、静電チャ
ック中の他の金属材料や金属製ジャケットとの接合をど
うするかという問題もある。
【０００７】すなわち、一般に金属とセラミックスとの
線膨張係数は大きく異なるので、通常これらの接合に用
いられる溶射やろう付けでは、線膨張係数の違いから、
加熱状態にてセラミックスが破壊する可能性が高いから
である。特に、プラズマＣＶＤ処理を行うべくウエハの
温度を４００℃以上の高温に調整したい場合などでは、
例えば金属製ジャケットとしてＡｌ製のジャケットを用
いても、静電チャックと金属製ジャケットとの線膨張係
数の違いによる影響がより大きくなって静電チャックの
破壊を防ぐのが難しくなり、したがってこれらを直接接
合することが極めて困難になっている。本発明は前記事
情に鑑みてなされもので、その目的とするところは、温
度制御性を上げた静電チャック技術の確立により、高温
加熱条件下、特に４００℃以上の条件下でプラズマ処理
を可能にするウエハステージを提供することにある。
線膨張係数は大きく異なるので、通常これらの接合に用
いられる溶射やろう付けでは、線膨張係数の違いから、
加熱状態にてセラミックスが破壊する可能性が高いから
である。特に、プラズマＣＶＤ処理を行うべくウエハの
温度を４００℃以上の高温に調整したい場合などでは、
例えば金属製ジャケットとしてＡｌ製のジャケットを用
いても、静電チャックと金属製ジャケットとの線膨張係
数の違いによる影響がより大きくなって静電チャックの
破壊を防ぐのが難しくなり、したがってこれらを直接接
合することが極めて困難になっている。本発明は前記事
情に鑑みてなされもので、その目的とするところは、温
度制御性を上げた静電チャック技術の確立により、高温
加熱条件下、特に４００℃以上の条件下でプラズマ処理
を可能にするウエハステージを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明のウエハステージ
では、静電チャックと、該静電チャックの下に配設され
た温調ジャケットとからなり、前記静電チャックは、絶
縁材料からなる誘電体と、該誘電体の下側に配設されて
該誘電体を固定するためのろう付け層からなる電極と、
該電極の下側に配設されて該電極により前記誘電体を固
定した窒化アルミニウム板と、該窒化アルミニウム板の
下側に配設されて前記誘電体を加熱するヒータと、前記
窒化アルミニウム板の下側に配設され、かつ前記ヒータ
の上側あるいは下側の少なくとも一方に配設された金属
板とを備え、前記温調ジャケットは、無機繊維とアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金とを高圧下で複合してな
る複合化アルミニウム材料から形成され、かつ温調手段
を備えたことを前記課題の解決手段とした。
では、静電チャックと、該静電チャックの下に配設され
た温調ジャケットとからなり、前記静電チャックは、絶
縁材料からなる誘電体と、該誘電体の下側に配設されて
該誘電体を固定するためのろう付け層からなる電極と、
該電極の下側に配設されて該電極により前記誘電体を固
定した窒化アルミニウム板と、該窒化アルミニウム板の
下側に配設されて前記誘電体を加熱するヒータと、前記
窒化アルミニウム板の下側に配設され、かつ前記ヒータ
の上側あるいは下側の少なくとも一方に配設された金属
板とを備え、前記温調ジャケットは、無機繊維とアルミ
ニウムまたはアルミニウム合金とを高圧下で複合してな
る複合化アルミニウム材料から形成され、かつ温調手段
を備えたことを前記課題の解決手段とした。
【０００９】このウエハステージによれば、静電チャッ
クにヒータが一体化されているので、ヒータによる加熱
によって熱が速やかに電極を介して誘電体に伝わり、こ
れにより誘電体上に載置・保持されるウエハが速やかに
加熱される。また、静電チャックにおける電極が前記誘
電体を固定するためのろう付け層によって形成されてい
るので、誘電体と電極との接合が確実になるとともに電
極を薄厚に形成することが可能になり、しかも、該電極
がろう材、すなわち熱伝導性の良好な金属あるいは合金
からなっているため、ヒータから誘電体への熱伝導が一
層速やかになる。また、電極とヒータとの間には、熱伝
導率が０．２３５〔cal/cm・sec ・℃〕と高い窒化アル
ミニウム板が設けられているので、ヒータから電極への
熱伝導が速やかになる。
クにヒータが一体化されているので、ヒータによる加熱
によって熱が速やかに電極を介して誘電体に伝わり、こ
れにより誘電体上に載置・保持されるウエハが速やかに
加熱される。また、静電チャックにおける電極が前記誘
電体を固定するためのろう付け層によって形成されてい
るので、誘電体と電極との接合が確実になるとともに電
極を薄厚に形成することが可能になり、しかも、該電極
がろう材、すなわち熱伝導性の良好な金属あるいは合金
からなっているため、ヒータから誘電体への熱伝導が一
層速やかになる。また、電極とヒータとの間には、熱伝
導率が０．２３５〔cal/cm・sec ・℃〕と高い窒化アル
ミニウム板が設けられているので、ヒータから電極への
熱伝導が速やかになる。
【００１０】また、ヒータの上側あるいは下側の少なく
とも一方に金属板が配設されているので、ろう付け層か
らなる電極を薄く形成しても、金属板によって静電チャ
ック全体の機械強度を十分に保持することが可能にな
る。さらに、金属板がヒータの上側にある場合には、該
金属板がヒータからの熱を窒化アルミニウム板側に速や
かに伝える伝熱板として機能し、金属板がヒータの下側
にある場合には、この静電チャックの下に配設された温
調ジャケットからの温熱あるいは冷熱をヒータ側に伝え
る伝熱板として機能する。また、このような構成の静電
チャックの下に温調手段を備えた温調ジャケットが配設
されているので、静電チャックに設けたヒータによって
ウエハを速やかに加熱するのに加え、温調ジャケットに
よって静電チャックを介してウエハの温度調整を行うこ
とが可能になる。
とも一方に金属板が配設されているので、ろう付け層か
らなる電極を薄く形成しても、金属板によって静電チャ
ック全体の機械強度を十分に保持することが可能にな
る。さらに、金属板がヒータの上側にある場合には、該
金属板がヒータからの熱を窒化アルミニウム板側に速や
かに伝える伝熱板として機能し、金属板がヒータの下側
にある場合には、この静電チャックの下に配設された温
調ジャケットからの温熱あるいは冷熱をヒータ側に伝え
る伝熱板として機能する。また、このような構成の静電
チャックの下に温調手段を備えた温調ジャケットが配設
されているので、静電チャックに設けたヒータによって
ウエハを速やかに加熱するのに加え、温調ジャケットに
よって静電チャックを介してウエハの温度調整を行うこ
とが可能になる。
【００１１】また、この温調ジャケットが、無機繊維と
アルミニウムまたはアルミニウム合金とを高圧下で複合
してなる複合化アルミニウム材料から形成されているの
で、この複合化アルミニウム材料が金属アルミニウムに
近い熱伝導率を有し、かつ線膨張係数が金属アルミニウ
ムに比べ低いことにより、この温調ジャケットと静電チ
ャックとを直接接合しても、温調ジャケットの線膨張係
数が静電チャック中の誘電体の線膨張係数に近くなって
いるため、これらの線膨張係数の違いによる誘電体等の
割れや剥離などが抑えられる。また、静電チャックと温
調ジャケットとについては、ろう付け層によって接合
し、これらを一体化するのが好ましく、このようにろう
付け層によって一体化した場合には、静電チャックと温
調ジャケットとの間の応力緩和を図ることが可能とな
り、さらに、温調ジャケットからの温熱あるいは冷熱を
より一層速やかに静電チャック側に伝えることも可能に
なる。
アルミニウムまたはアルミニウム合金とを高圧下で複合
してなる複合化アルミニウム材料から形成されているの
で、この複合化アルミニウム材料が金属アルミニウムに
近い熱伝導率を有し、かつ線膨張係数が金属アルミニウ
ムに比べ低いことにより、この温調ジャケットと静電チ
ャックとを直接接合しても、温調ジャケットの線膨張係
数が静電チャック中の誘電体の線膨張係数に近くなって
いるため、これらの線膨張係数の違いによる誘電体等の
割れや剥離などが抑えられる。また、静電チャックと温
調ジャケットとについては、ろう付け層によって接合
し、これらを一体化するのが好ましく、このようにろう
付け層によって一体化した場合には、静電チャックと温
調ジャケットとの間の応力緩和を図ることが可能とな
り、さらに、温調ジャケットからの温熱あるいは冷熱を
より一層速やかに静電チャック側に伝えることも可能に
なる。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳しく説明する。
図１は、本発明のウエハステージの一実施形態例を示す
図であり、図１中符号１はウエハステージである。この
ウエハステージ１は、温調ジャケット２上に静電チャッ
ク３が載置固定されて構成されたものである。温調ジャ
ケット２は、後述する温調手段（図示略）を備えて形成
されたもので、これにより温調手段からの温熱あるいは
冷熱をその上の静電チャック３に伝えるものとなってい
る。また、この温調ジャケット２は、アルミナ、炭化ケ
イ素、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等の無機
繊維とアルミニウムまたはアルミニウム合金とを、高圧
下で複合してなる複合化アルミニウム材料から形成され
たもので、本実施形態例では、この複合化アルミニウム
材料としてＦＲＭ−Ａｌ（商品名）〔株式会社エー・エ
ム・テクノロジー製〕が用いられている。
図１は、本発明のウエハステージの一実施形態例を示す
図であり、図１中符号１はウエハステージである。この
ウエハステージ１は、温調ジャケット２上に静電チャッ
ク３が載置固定されて構成されたものである。温調ジャ
ケット２は、後述する温調手段（図示略）を備えて形成
されたもので、これにより温調手段からの温熱あるいは
冷熱をその上の静電チャック３に伝えるものとなってい
る。また、この温調ジャケット２は、アルミナ、炭化ケ
イ素、チタン酸カリウム、ホウ酸アルミニウム等の無機
繊維とアルミニウムまたはアルミニウム合金とを、高圧
下で複合してなる複合化アルミニウム材料から形成され
たもので、本実施形態例では、この複合化アルミニウム
材料としてＦＲＭ−Ａｌ（商品名）〔株式会社エー・エ
ム・テクノロジー製〕が用いられている。
【００１３】このＦＲＭ−Ａｌは、アルミナ繊維に金属
アルミニウムを含浸させたＦＲＭ層の両側に、金属アル
ミニウム層を形成して構成されたもので、全体としての
４００℃における線膨張係数が１３．６×１０-6／℃
と、４００℃における金属アルミニウムの線膨張係数が
２６×１０-6／℃であるのに比較してほぼ半分になった
ものである。また、このＦＲＭ−Ａｌは、全体としての
４００℃における熱伝導率が０．２７２〔cal/cm・sec
・℃〕と、４００℃における金属アルミニウムの熱伝導
率が０．５０２〔cal/cm・sec ・℃〕であるのと近い値
を有したものともなっている。
アルミニウムを含浸させたＦＲＭ層の両側に、金属アル
ミニウム層を形成して構成されたもので、全体としての
４００℃における線膨張係数が１３．６×１０-6／℃
と、４００℃における金属アルミニウムの線膨張係数が
２６×１０-6／℃であるのに比較してほぼ半分になった
ものである。また、このＦＲＭ−Ａｌは、全体としての
４００℃における熱伝導率が０．２７２〔cal/cm・sec
・℃〕と、４００℃における金属アルミニウムの熱伝導
率が０．５０２〔cal/cm・sec ・℃〕であるのと近い値
を有したものともなっている。
【００１４】静電チャック３は、絶縁材料からなる誘電
体４と、これの下面に設けられたろう付け層からなる電
極５と、電極５の下側に配設された窒化アルミニウム板
６と、該窒化アルミニウム板６の下側に配設されたヒー
タ７と、前記窒化アルミニウム板６の下側に配設され、
かつ前記ヒータ７の上下両側に配設された金属板８ａ、
８ｂとを備えて略円柱（円盤）状に構成されたものであ
る。
体４と、これの下面に設けられたろう付け層からなる電
極５と、電極５の下側に配設された窒化アルミニウム板
６と、該窒化アルミニウム板６の下側に配設されたヒー
タ７と、前記窒化アルミニウム板６の下側に配設され、
かつ前記ヒータ７の上下両側に配設された金属板８ａ、
８ｂとを備えて略円柱（円盤）状に構成されたものであ
る。
【００１５】誘電体４は、熱伝導率の高い絶縁材料、こ
の実施形態例では窒化アルミニウム（熱伝導率；０．２
３５〔cal/cm・sec ・℃〕）によって形成された厚さ
０．１ｍｍ程度の略円板状のもので、この例では予め作
製された焼結体からなっている。この誘電体４には、そ
の円板状の部分の側周縁にこれより下方に向かって延出
する筒状部４ａが形成され、また、その円板状の部分に
は、後述するように誘電体４上に載置保持されるウエハ
を押し上げるためのプッシャーピン（図示略）を、該誘
電体４の面上に突出させるための貫通穴４ｂが形成され
ている。さらに、この誘導体４の下面において貫通孔４
ｂの周辺部には、プッシャーピンがろう付け層からなる
電極５と接しないように該電極５の層厚と同じ高さの筒
部４ｃが形成されている。なお、この誘電体４として
は、窒化アルミニウム以外にも例えばサファイア（熱伝
導率；０．１〔cal/cm・sec ・℃〕）やアルミナ（熱伝
導率；０．０５〔cal/cm・sec ・℃〕）等のセラミック
ス板も使用可能である。
の実施形態例では窒化アルミニウム（熱伝導率；０．２
３５〔cal/cm・sec ・℃〕）によって形成された厚さ
０．１ｍｍ程度の略円板状のもので、この例では予め作
製された焼結体からなっている。この誘電体４には、そ
の円板状の部分の側周縁にこれより下方に向かって延出
する筒状部４ａが形成され、また、その円板状の部分に
は、後述するように誘電体４上に載置保持されるウエハ
を押し上げるためのプッシャーピン（図示略）を、該誘
電体４の面上に突出させるための貫通穴４ｂが形成され
ている。さらに、この誘導体４の下面において貫通孔４
ｂの周辺部には、プッシャーピンがろう付け層からなる
電極５と接しないように該電極５の層厚と同じ高さの筒
部４ｃが形成されている。なお、この誘電体４として
は、窒化アルミニウム以外にも例えばサファイア（熱伝
導率；０．１〔cal/cm・sec ・℃〕）やアルミナ（熱伝
導率；０．０５〔cal/cm・sec ・℃〕）等のセラミック
ス板も使用可能である。
【００１６】電極５は、前記窒化アルミニウム板６上に
誘電体４を固定するためのろう付け層、すなわち窒化ア
ルミニウム板６と誘電体４との間に設けられた厚さ０．
２ｍｍ程度のろう材により形成されたものである。この
ろう材として具体的には、チタン、スズ、アンチモン、
マグネシウムからなる合金等が挙げられる。このろう付
け層からなる電極５は、窒化アルミニウム板６の上面と
誘電体４との間に設けられるようになっており、これに
よりその側端は誘電体４の前記筒状部４ａに覆われてい
る。また、このろう付け層からなる電極５は、窒化アル
ミニウム板６の上面と誘電体４との間において、誘電体
４の前記筒部４ｃを避けて設けられており、これによっ
て該筒部４ｃを通るプッシャーピンと電極５とは接触し
ないようになっている。
誘電体４を固定するためのろう付け層、すなわち窒化ア
ルミニウム板６と誘電体４との間に設けられた厚さ０．
２ｍｍ程度のろう材により形成されたものである。この
ろう材として具体的には、チタン、スズ、アンチモン、
マグネシウムからなる合金等が挙げられる。このろう付
け層からなる電極５は、窒化アルミニウム板６の上面と
誘電体４との間に設けられるようになっており、これに
よりその側端は誘電体４の前記筒状部４ａに覆われてい
る。また、このろう付け層からなる電極５は、窒化アル
ミニウム板６の上面と誘電体４との間において、誘電体
４の前記筒部４ｃを避けて設けられており、これによっ
て該筒部４ｃを通るプッシャーピンと電極５とは接触し
ないようになっている。
【００１７】なお、この電極５には、図１中に示さない
ものの高圧電源が配線を介して接続されるようになって
おり、これにより該電極５に直流電圧が印加されると、
前記誘電体４が吸着力を発揮するようになっている。ま
た、この電極５には、図１中に示さないもののＲＦ電源
も配線を介して接続されるようになっている。すなわ
ち、この静電チャック３では、前述したように温調ジャ
ケット２が複合化アルミニウム材料から形成されている
ので、例えばＡｌからなる金属製ジャケットのようにこ
れをそのままＲＦ電極として使用することができないこ
とから、電極５がＲＦ電極としても用いられるのであ
る。
ものの高圧電源が配線を介して接続されるようになって
おり、これにより該電極５に直流電圧が印加されると、
前記誘電体４が吸着力を発揮するようになっている。ま
た、この電極５には、図１中に示さないもののＲＦ電源
も配線を介して接続されるようになっている。すなわ
ち、この静電チャック３では、前述したように温調ジャ
ケット２が複合化アルミニウム材料から形成されている
ので、例えばＡｌからなる金属製ジャケットのようにこ
れをそのままＲＦ電極として使用することができないこ
とから、電極５がＲＦ電極としても用いられるのであ
る。
【００１８】窒化アルミニウム板６は、この例では前記
電極５、すなわちろう付け層に当接する円板部６ａと、
この円板部６ａの側周縁より下方に向かって延出した筒
状部６ｂと、該筒状部６ｂの下端縁より外方に向かって
延出した鍔部６ｃを有して形成されたもので、全体が厚
さ２ｍｍ程度に形成されたものである。また、この窒化
アルミニウム板６は、前述したように高い熱伝導率
（０．２３５〔cal/cm・sec ・℃〕）を有するもので、
これによりこれの下に配設されるヒータ７から前記電極
５への熱伝導が速やかになされるようになっている。
電極５、すなわちろう付け層に当接する円板部６ａと、
この円板部６ａの側周縁より下方に向かって延出した筒
状部６ｂと、該筒状部６ｂの下端縁より外方に向かって
延出した鍔部６ｃを有して形成されたもので、全体が厚
さ２ｍｍ程度に形成されたものである。また、この窒化
アルミニウム板６は、前述したように高い熱伝導率
（０．２３５〔cal/cm・sec ・℃〕）を有するもので、
これによりこれの下に配設されるヒータ７から前記電極
５への熱伝導が速やかになされるようになっている。
【００１９】ヒータ７は、本実施形態例ではＦｅ、Ｃ
ｒ、Ａｌからなる合金であるヒートロイによって平面視
螺旋状に形成されたものとなっており、厚さ０．０４ｍ
ｍ程度の薄膜で、かつ幅２〜３ｍｍ程度に形成されたも
のである。なお、このヒータ７には、図示しないものの
電源が配線を介して接続されており、これによって２ｋ
Ｗ程度の発熱がなされるようになっている。また、この
ヒータ７には、その螺旋状となるヒータパターンの間隙
に絶縁材９が埋め込まれており、これによってヒータ７
は、絶縁材９により補強された状態で円盤形状を形成し
たものとなっている。ここで、絶縁材９としては、本実
施形態例では窒化アルミニウムが用いられている。
ｒ、Ａｌからなる合金であるヒートロイによって平面視
螺旋状に形成されたものとなっており、厚さ０．０４ｍ
ｍ程度の薄膜で、かつ幅２〜３ｍｍ程度に形成されたも
のである。なお、このヒータ７には、図示しないものの
電源が配線を介して接続されており、これによって２ｋ
Ｗ程度の発熱がなされるようになっている。また、この
ヒータ７には、その螺旋状となるヒータパターンの間隙
に絶縁材９が埋め込まれており、これによってヒータ７
は、絶縁材９により補強された状態で円盤形状を形成し
たものとなっている。ここで、絶縁材９としては、本実
施形態例では窒化アルミニウムが用いられている。
【００２０】また、このヒータ７と絶縁材９とからなる
円盤形状のものには、その上面に金属板８ａが、下面に
金属板８ｂがそれぞれ貼設されている。そして、このよ
うにして金属板８ａ、８ｂに挟着されたヒータ７は、こ
れら金属板８ａ、８ｂとともに、前記窒化アルミニウム
板６の筒状部６ｂ内に隙間なく納められたものとなって
いる。ここで、金属板８ａ、８ｂとしては、ヒータ７か
らの熱を速やかに誘電体４側に伝えるため、あるいは後
述するように温調ジャケット２からの温熱あるいは冷熱
を速やかにヒータ７側に伝えるため、熱伝導率の大きい
金属あるいは合金が好適とされ、本実施形態例では厚さ
１．５〜２．０ｍｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）板が用い
られている。
円盤形状のものには、その上面に金属板８ａが、下面に
金属板８ｂがそれぞれ貼設されている。そして、このよ
うにして金属板８ａ、８ｂに挟着されたヒータ７は、こ
れら金属板８ａ、８ｂとともに、前記窒化アルミニウム
板６の筒状部６ｂ内に隙間なく納められたものとなって
いる。ここで、金属板８ａ、８ｂとしては、ヒータ７か
らの熱を速やかに誘電体４側に伝えるため、あるいは後
述するように温調ジャケット２からの温熱あるいは冷熱
を速やかにヒータ７側に伝えるため、熱伝導率の大きい
金属あるいは合金が好適とされ、本実施形態例では厚さ
１．５〜２．０ｍｍ程度のモリブデン（Ｍｏ）板が用い
られている。
【００２１】これら金属板８ａ、８ｂには、それぞれそ
の内面、すなわちヒータ７側の面に酸化膜等からなる絶
縁被膜（図示略）が設けられており、これによってヒー
タ７から金属板８ａ、８ｂに電気が流れることが防止さ
れている。また、金属板８ａは窒化アルミニウム板６に
ろう付けによって接合されており、同様に金属板８ｂは
前記温調ジャケット２にろう付けによって接合されてい
る。金属板８ａ、８ｂのろう付けに用いられるろう材と
して具体的には、前記電極５となるろう材と同様に、チ
タン、スズ、アンチモン、マグネシウムからなる合金等
が挙げられる。なお、この静電チャック３には、前述し
たように誘電体４上に載置保持されるウエハを押し上げ
るためのプッシャーピン（図示略）が埋設され、さらに
該プッシャーピンには、これを誘電体４の面上に突出さ
せあるいは該面下に埋没させる出没機構（図示略）が接
続されている。
の内面、すなわちヒータ７側の面に酸化膜等からなる絶
縁被膜（図示略）が設けられており、これによってヒー
タ７から金属板８ａ、８ｂに電気が流れることが防止さ
れている。また、金属板８ａは窒化アルミニウム板６に
ろう付けによって接合されており、同様に金属板８ｂは
前記温調ジャケット２にろう付けによって接合されてい
る。金属板８ａ、８ｂのろう付けに用いられるろう材と
して具体的には、前記電極５となるろう材と同様に、チ
タン、スズ、アンチモン、マグネシウムからなる合金等
が挙げられる。なお、この静電チャック３には、前述し
たように誘電体４上に載置保持されるウエハを押し上げ
るためのプッシャーピン（図示略）が埋設され、さらに
該プッシャーピンには、これを誘電体４の面上に突出さ
せあるいは該面下に埋没させる出没機構（図示略）が接
続されている。
【００２２】次に、このようなウエハステージ１の使用
方法について、本実施形態例のウエハステージ１を図２
に示すＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）タイプのＣＶ
Ｄ装置１０に用いた例に基づいて説明する。まず、ＣＶ
Ｄ装置１０について説明すると、このＣＶＤ装置１０
は、チャンバー１１の上方にマイクロ波導波管１２が設
けられ、このマイクロ波導波管１２の周囲にソレノイド
コイル１３が備えられ、さらにマイクロ波導波管１２の
下部にマイクロ波導入窓１４が設けられて構成されたも
ので、チャンバー１１内に試料となるウエハＷを支持固
定するための前記ウエハステージ１を設けたものであ
る。チャンバー１１内には、マイクロ波導入窓１２の近
傍に配設された図示しないガス導入管からＯ2 、ＣＦ4
等の反応ガスが供給され、さらにウエハステージ１周辺
に配設されたガス導入リング１５から原料ガスであるＴ
ＥＯＳ（テトラエトキシシラン）が導入されるようにな
っている。なお、ウエハステージ１には、その電極５に
配線を介して高圧電源（図示略）が接続され、さらに配
線を介してＲＦ電源１６も接続されている。
方法について、本実施形態例のウエハステージ１を図２
に示すＥＣＲ（電子サイクロトロン共鳴）タイプのＣＶ
Ｄ装置１０に用いた例に基づいて説明する。まず、ＣＶ
Ｄ装置１０について説明すると、このＣＶＤ装置１０
は、チャンバー１１の上方にマイクロ波導波管１２が設
けられ、このマイクロ波導波管１２の周囲にソレノイド
コイル１３が備えられ、さらにマイクロ波導波管１２の
下部にマイクロ波導入窓１４が設けられて構成されたも
ので、チャンバー１１内に試料となるウエハＷを支持固
定するための前記ウエハステージ１を設けたものであ
る。チャンバー１１内には、マイクロ波導入窓１２の近
傍に配設された図示しないガス導入管からＯ2 、ＣＦ4
等の反応ガスが供給され、さらにウエハステージ１周辺
に配設されたガス導入リング１５から原料ガスであるＴ
ＥＯＳ（テトラエトキシシラン）が導入されるようにな
っている。なお、ウエハステージ１には、その電極５に
配線を介して高圧電源（図示略）が接続され、さらに配
線を介してＲＦ電源１６も接続されている。
【００２３】また、このウエハステージ１の前記温調ジ
ャケット２には、温調媒体用の配管１７、１８を介して
媒体供給装置１９が接続され、さらにウエハＷの温度を
計測するための蛍光ファイバ温度計２０が接続されてい
る。媒体供給装置１９は、Ｈｅガス等からなる−１００
℃以下のガス冷媒を供給するチラーなども用いることが
できるが、本実施形態例では、シリコンオイル等の５０
℃〜２００℃といった高温の媒体を配管１７に供給する
高熱媒体供給装置が用いられている。すなわち、この媒
体供給装置１９は、配管１７を介して高温媒体をウエハ
ステージ１の温調ジャケット２に供給し、かつ配管１８
を介して温調ジャケット２から返送された高温媒体を受
け入れさらにこれを所定温度に加熱または冷却するもの
で、このような高温媒体の循環によってウエハステージ
１上に支持固定されたウエハＷを静電チャック３のヒー
タ７とともに加熱しかつ温度調整するものである。そし
て、これら媒体供給装置１９、配管１７、１８、さらに
は媒体供給装置１９から温調ジャケット２に循環せしめ
られる高温媒体により、本発明における温調手段が構成
されているのである。
ャケット２には、温調媒体用の配管１７、１８を介して
媒体供給装置１９が接続され、さらにウエハＷの温度を
計測するための蛍光ファイバ温度計２０が接続されてい
る。媒体供給装置１９は、Ｈｅガス等からなる−１００
℃以下のガス冷媒を供給するチラーなども用いることが
できるが、本実施形態例では、シリコンオイル等の５０
℃〜２００℃といった高温の媒体を配管１７に供給する
高熱媒体供給装置が用いられている。すなわち、この媒
体供給装置１９は、配管１７を介して高温媒体をウエハ
ステージ１の温調ジャケット２に供給し、かつ配管１８
を介して温調ジャケット２から返送された高温媒体を受
け入れさらにこれを所定温度に加熱または冷却するもの
で、このような高温媒体の循環によってウエハステージ
１上に支持固定されたウエハＷを静電チャック３のヒー
タ７とともに加熱しかつ温度調整するものである。そし
て、これら媒体供給装置１９、配管１７、１８、さらに
は媒体供給装置１９から温調ジャケット２に循環せしめ
られる高温媒体により、本発明における温調手段が構成
されているのである。
【００２４】媒体供給装置１９に接続された配管１７に
は高温での動作が可能な制御バルブ２１が配設され、ま
た配管１７と配管１８との間のバイパス配管２２にも高
温での動作が可能な制御バルブ２１が配設されている。
ここで、ウエハＷの加熱は、ウエハＷの設定温度にもよ
るものの、通常は主に静電チャック３のヒータ７によっ
て加熱を行う。一方、媒体供給装置１９から高温媒体が
循環されることによる温調ジャケット２での加熱は、む
しろウエハＷの温度安定のため、さらにはプラズマ発生
による入熱を相殺するために、逆にヒータやプラズマに
よって設定温度以上に加熱されたウエハＷを、設定温度
にまで冷却するために用いられる。
は高温での動作が可能な制御バルブ２１が配設され、ま
た配管１７と配管１８との間のバイパス配管２２にも高
温での動作が可能な制御バルブ２１が配設されている。
ここで、ウエハＷの加熱は、ウエハＷの設定温度にもよ
るものの、通常は主に静電チャック３のヒータ７によっ
て加熱を行う。一方、媒体供給装置１９から高温媒体が
循環されることによる温調ジャケット２での加熱は、む
しろウエハＷの温度安定のため、さらにはプラズマ発生
による入熱を相殺するために、逆にヒータやプラズマに
よって設定温度以上に加熱されたウエハＷを、設定温度
にまで冷却するために用いられる。
【００２５】例えば、プラズマ処理プロセスにおけるウ
エハＷの設定温度を４００℃とする場合、ヒータ７によ
る加熱条件として例えば４５０℃〜５００℃程度にウエ
ハＷを加熱するようにしておき、一方、温調ジャケット
２に循環させる高温媒体の温度を例えば２００℃程度に
しておく。そして、このようなヒータ７による加熱と温
調ジャケット２からの加熱により、ウエハＷを設定温度
である４００℃に制御する。このようにして制御された
ウエハＷは、前述したように、プラズマ発生による大き
な入熱によって温度上昇が起こるが、その際、媒体供給
装置１９から供給される高温媒体の温度またはその流量
により、設定温度を維持するように制御される。
エハＷの設定温度を４００℃とする場合、ヒータ７によ
る加熱条件として例えば４５０℃〜５００℃程度にウエ
ハＷを加熱するようにしておき、一方、温調ジャケット
２に循環させる高温媒体の温度を例えば２００℃程度に
しておく。そして、このようなヒータ７による加熱と温
調ジャケット２からの加熱により、ウエハＷを設定温度
である４００℃に制御する。このようにして制御された
ウエハＷは、前述したように、プラズマ発生による大き
な入熱によって温度上昇が起こるが、その際、媒体供給
装置１９から供給される高温媒体の温度またはその流量
により、設定温度を維持するように制御される。
【００２６】すなわち、ウエハステージ１の温調ジャケ
ット２をプラズマ発生前に比べて冷却し、プラズマ発生
による入熱を相殺すべくウエハＷの温度を設定した温度
にまで冷却するには、蛍光ファイバ温度計２０で検知さ
れた温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）２３で検出
し、ここで予め設定されたウエハＷの温度との差から、
予め実験や計算によって決定された温度となるように媒
体供給装置１９によって高温媒体を冷却し、または予め
実験や計算によって決定された流量となるように制御装
置２３で前記制御バルブ２１、２１の開閉度を制御す
る。
ット２をプラズマ発生前に比べて冷却し、プラズマ発生
による入熱を相殺すべくウエハＷの温度を設定した温度
にまで冷却するには、蛍光ファイバ温度計２０で検知さ
れた温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）２３で検出
し、ここで予め設定されたウエハＷの温度との差から、
予め実験や計算によって決定された温度となるように媒
体供給装置１９によって高温媒体を冷却し、または予め
実験や計算によって決定された流量となるように制御装
置２３で前記制御バルブ２１、２１の開閉度を制御す
る。
【００２７】次に、このようなＣＶＤ装置１０を用いた
プラズマＣＶＤ処理の一例を、図３（ａ）、（ｂ）を参
照して説明する。この例では、図３（ａ）に示すように
ウエハＷ上にＳｉＯ2 膜３１を介して形成された複数の
Ａｌ配線３２…上に、ギャップフィル用ＳｉＯＦの成膜
を行うようにした。
プラズマＣＶＤ処理の一例を、図３（ａ）、（ｂ）を参
照して説明する。この例では、図３（ａ）に示すように
ウエハＷ上にＳｉＯ2 膜３１を介して形成された複数の
Ａｌ配線３２…上に、ギャップフィル用ＳｉＯＦの成膜
を行うようにした。
【００２８】まず、図３（ａ）の状態に形成されたウエ
ハＷを、ウエハステージ１上にセットし、このウエハＷ
をＣＶＤの条件温度（設定温度）である４００℃に加熱
調整する。ウエハＷの加熱調整としては、静電チャック
３のヒータ７によってウエハＷの温度が４００℃を越え
るように加熱しつつ、この４００℃を越える分を相殺す
るように媒体供給装置１９から２００℃に加熱調整され
たシリコンオイル（高温媒体）を温調ジャケット２に供
給循環させ、ウエハＷの温度を設定温度である４００℃
に調整する。
ハＷを、ウエハステージ１上にセットし、このウエハＷ
をＣＶＤの条件温度（設定温度）である４００℃に加熱
調整する。ウエハＷの加熱調整としては、静電チャック
３のヒータ７によってウエハＷの温度が４００℃を越え
るように加熱しつつ、この４００℃を越える分を相殺す
るように媒体供給装置１９から２００℃に加熱調整され
たシリコンオイル（高温媒体）を温調ジャケット２に供
給循環させ、ウエハＷの温度を設定温度である４００℃
に調整する。
【００２９】このようにしてウエハＷを設定温度に調整
したら、以下の条件でプラズマＣＶＤ処理を行う。 原料ガス ；ＴＥＯＳ／Ｏ2 ／ＣＦ4 １０／
５０／３０sccm 圧 ；０．５Ｐａ ソースパワー ；２５００Ｗ ＲＦバイアス ；５００Ｗ ウエハステージ温度；４００℃
したら、以下の条件でプラズマＣＶＤ処理を行う。 原料ガス ；ＴＥＯＳ／Ｏ2 ／ＣＦ4 １０／
５０／３０sccm 圧 ；０．５Ｐａ ソースパワー ；２５００Ｗ ＲＦバイアス ；５００Ｗ ウエハステージ温度；４００℃
【００３０】ここで、このようなプラズマＣＶＤにおい
ては、プラズマの発生によってウエハＷに大きな入熱が
あるものの、蛍光ファイバ温度計２０で検知された温度
を制御装置（ＰＩＤコントローラ）２３で検出し、この
検出値に基づいて高温媒体の温度または流量を調整する
ことにより、温調ジャケット２に送る熱量を少なくして
プラズマ発生によるウエハＷへの入熱分を相殺し、ウエ
ハＷの温度を設定温度に維持している。このような条件
のプラズマＣＶＤにより、図３（ｂ）に示すように緻密
で良好な膜質のＳｉＯＦ膜３３を形成することができ、
これにより良好なギャップフィルを行うことができた。
ては、プラズマの発生によってウエハＷに大きな入熱が
あるものの、蛍光ファイバ温度計２０で検知された温度
を制御装置（ＰＩＤコントローラ）２３で検出し、この
検出値に基づいて高温媒体の温度または流量を調整する
ことにより、温調ジャケット２に送る熱量を少なくして
プラズマ発生によるウエハＷへの入熱分を相殺し、ウエ
ハＷの温度を設定温度に維持している。このような条件
のプラズマＣＶＤにより、図３（ｂ）に示すように緻密
で良好な膜質のＳｉＯＦ膜３３を形成することができ、
これにより良好なギャップフィルを行うことができた。
【００３１】なお、従来では、ウエハＷの保持固定に静
電チャックを用いていても、この静電チャックを温調ジ
ャケットに接合していなかったり、温調ジャケットによ
るウエハステージ全体の冷却（すなわち、ヒータによる
加熱に対する相対的な冷却）を実施していなかったの
で、プラズマ発生に伴う入熱による温度上昇分を見込ん
でウエハステージによる加熱をウエハＷが２００℃程度
となるようにし、高温での成膜を実施していたが、ウエ
ハステージ１を用いた本例では、最初からウエハＷを設
定温度（４００℃）に調整した状態で処理を行った。そ
して、このようなウエハステージ１を用いた温度制御方
式では、プラズマ発生前から発生後までにかけてのウエ
ハＷの最大温度上昇分ΔＴを、約２０℃に抑えることが
きた。すなわち、このウエハステージ１を用いたプラズ
マＣＶＤの例では、従来のごとく予め設定温度を低くし
ておいて成膜を行うことにより、時間の経過に伴って成
膜温度が変化し、これにより得られる膜がその厚み方向
で膜質が異なってしまうといった不都合が生じていたの
を、回避することができるのである。
電チャックを用いていても、この静電チャックを温調ジ
ャケットに接合していなかったり、温調ジャケットによ
るウエハステージ全体の冷却（すなわち、ヒータによる
加熱に対する相対的な冷却）を実施していなかったの
で、プラズマ発生に伴う入熱による温度上昇分を見込ん
でウエハステージによる加熱をウエハＷが２００℃程度
となるようにし、高温での成膜を実施していたが、ウエ
ハステージ１を用いた本例では、最初からウエハＷを設
定温度（４００℃）に調整した状態で処理を行った。そ
して、このようなウエハステージ１を用いた温度制御方
式では、プラズマ発生前から発生後までにかけてのウエ
ハＷの最大温度上昇分ΔＴを、約２０℃に抑えることが
きた。すなわち、このウエハステージ１を用いたプラズ
マＣＶＤの例では、従来のごとく予め設定温度を低くし
ておいて成膜を行うことにより、時間の経過に伴って成
膜温度が変化し、これにより得られる膜がその厚み方向
で膜質が異なってしまうといった不都合が生じていたの
を、回避することができるのである。
【００３２】次に、ＣＶＤ装置１０を用いたプラズマＣ
ＶＤ処理の他の例を、図４（ａ）〜（ｂ）を参照して説
明する。この例では、図４（ａ）に示すようにウエハＷ
上にＳｉＯ2 膜４１が形成され、このＳｉＯ2 膜４１に
アスペクト比４のコンタクトホール４２が形成されたウ
エハＷの、コンタクトホール４２内にＴｉ膜、ＴｉＮ膜
を形成するようにした。なお、この例では、ガス導入リ
ング１５からＴｉＣｌ4 を導入するようにし、さらにマ
イクロ波導入窓１４周辺の図示しないガス導入口からＨ
2 やＮ2 を導入するようにした。
ＶＤ処理の他の例を、図４（ａ）〜（ｂ）を参照して説
明する。この例では、図４（ａ）に示すようにウエハＷ
上にＳｉＯ2 膜４１が形成され、このＳｉＯ2 膜４１に
アスペクト比４のコンタクトホール４２が形成されたウ
エハＷの、コンタクトホール４２内にＴｉ膜、ＴｉＮ膜
を形成するようにした。なお、この例では、ガス導入リ
ング１５からＴｉＣｌ4 を導入するようにし、さらにマ
イクロ波導入窓１４周辺の図示しないガス導入口からＨ
2 やＮ2 を導入するようにした。
【００３３】まず、図４（ａ）の状態に形成されたウエ
ハＷを、先の例と同様にしてウエハステージ１上にセッ
トし、このウエハＷをＣＶＤの条件温度（設定温度）で
ある５００℃に加熱調整する。ウエハＷの加熱調整とし
ては、先の例と同様に静電チャック３のヒータ７によっ
てウエハＷの温度が５００℃を越えるように加熱しつ
つ、この５００℃を越える分を相殺するように媒体供給
装置１９から２００℃に加熱調整されたシリコンオイル
（高温媒体）を温調ジャケット２に供給循環させ、ウエ
ハＷの温度を設定温度である５００℃に調整する。
ハＷを、先の例と同様にしてウエハステージ１上にセッ
トし、このウエハＷをＣＶＤの条件温度（設定温度）で
ある５００℃に加熱調整する。ウエハＷの加熱調整とし
ては、先の例と同様に静電チャック３のヒータ７によっ
てウエハＷの温度が５００℃を越えるように加熱しつ
つ、この５００℃を越える分を相殺するように媒体供給
装置１９から２００℃に加熱調整されたシリコンオイル
（高温媒体）を温調ジャケット２に供給循環させ、ウエ
ハＷの温度を設定温度である５００℃に調整する。
【００３４】このようにしてウエハＷを設定温度に調整
したら、以下の条件でプラズマＣＶＤ処理を行ない、図
４（ｂ）に示すようにＴｉ膜４３を形成する。 原料ガス ；ＴｉＣｌ4 ／Ｈ2 ／Ａｒ ３／１
００／１００sccm 圧 ；０．５Ｐａ ソースパワー ；２５００Ｗ ＲＦバイアス ；０Ｗ ウエハステージ温度；５００℃ 続いて、以下の条件でプラズマＣＶＤ処理を行ない、図
４（ｂ）に示すようにＴｉＮ膜４４を形成する。 原料ガス ；ＴｉＣｌ4 ／Ｈ2 ／Ｎ2 ／Ａｒ
１５／１００／５／１００sccm 圧 ；０．５Ｐａ ソースパワー ；２５００Ｗ ＲＦバイアス ；０Ｗ ウエハステージ温度；５００℃
したら、以下の条件でプラズマＣＶＤ処理を行ない、図
４（ｂ）に示すようにＴｉ膜４３を形成する。 原料ガス ；ＴｉＣｌ4 ／Ｈ2 ／Ａｒ ３／１
００／１００sccm 圧 ；０．５Ｐａ ソースパワー ；２５００Ｗ ＲＦバイアス ；０Ｗ ウエハステージ温度；５００℃ 続いて、以下の条件でプラズマＣＶＤ処理を行ない、図
４（ｂ）に示すようにＴｉＮ膜４４を形成する。 原料ガス ；ＴｉＣｌ4 ／Ｈ2 ／Ｎ2 ／Ａｒ
１５／１００／５／１００sccm 圧 ；０．５Ｐａ ソースパワー ；２５００Ｗ ＲＦバイアス ；０Ｗ ウエハステージ温度；５００℃
【００３５】ここで、このようなプラズマＣＶＤにおい
ては、プラズマの発生によってウエハＷに大きな入熱が
あるものの、先の例と同様に蛍光ファイバ温度計２０で
検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）２３
で検出し、この検出値に基づいて高温媒体の温度または
流量を調整することにより、温調ジャケット２に送る熱
量を少なくしてプラズマ発生によるウエハＷへの入熱分
を相殺し、ウエハＷの温度を設定温度に維持している。
このような条件のプラズマＣＶＤにより、図４（ｂ）に
示したように緻密で低塩素濃度のＴｉ膜４３、ＴｉＮ膜
４４からなるバリアメタルを形成することができた。
ては、プラズマの発生によってウエハＷに大きな入熱が
あるものの、先の例と同様に蛍光ファイバ温度計２０で
検知された温度を制御装置（ＰＩＤコントローラ）２３
で検出し、この検出値に基づいて高温媒体の温度または
流量を調整することにより、温調ジャケット２に送る熱
量を少なくしてプラズマ発生によるウエハＷへの入熱分
を相殺し、ウエハＷの温度を設定温度に維持している。
このような条件のプラズマＣＶＤにより、図４（ｂ）に
示したように緻密で低塩素濃度のＴｉ膜４３、ＴｉＮ膜
４４からなるバリアメタルを形成することができた。
【００３６】なお、従来では、前述したようにウエハＷ
の保持固定に静電チャックを用いていても、この静電チ
ャックを温調ジャケットに接合していなかったり、温調
ジャケットによるウエハステージ全体の冷却（すなわ
ち、ヒータによる加熱に対する相対的な冷却）を実施し
ていなかったので、プラズマ発生に伴う入熱による温度
上昇分を見込んでウエハステージによる加熱をウエハＷ
が３００℃程度となるようにし、高温での成膜を実施し
ていたが、ウエハステージ１を用いた本例では、最初か
らウエハＷを設定温度（５００℃）に調整した状態で処
理を行った。そして、このようなウエハステージ１を用
いた温度制御方式では、プラズマ発生前から発生後まで
にかけてのウエハＷの最大温度上昇分ΔＴを、約２０℃
に抑えることがきた。すなわち、このウエハステージ１
を用いたプラズマＣＶＤの例では、従来のごとく予め設
定温度を低くしておいて成膜を行うことにより、時間の
経過に伴って成膜温度が変化し、これにより得られる膜
がその厚み方向で膜質が異なってしまうといった不都合
を回避し、塩素濃度が０．２％以下の良好な膜質のバリ
アメタルを形成することができた。
の保持固定に静電チャックを用いていても、この静電チ
ャックを温調ジャケットに接合していなかったり、温調
ジャケットによるウエハステージ全体の冷却（すなわ
ち、ヒータによる加熱に対する相対的な冷却）を実施し
ていなかったので、プラズマ発生に伴う入熱による温度
上昇分を見込んでウエハステージによる加熱をウエハＷ
が３００℃程度となるようにし、高温での成膜を実施し
ていたが、ウエハステージ１を用いた本例では、最初か
らウエハＷを設定温度（５００℃）に調整した状態で処
理を行った。そして、このようなウエハステージ１を用
いた温度制御方式では、プラズマ発生前から発生後まで
にかけてのウエハＷの最大温度上昇分ΔＴを、約２０℃
に抑えることがきた。すなわち、このウエハステージ１
を用いたプラズマＣＶＤの例では、従来のごとく予め設
定温度を低くしておいて成膜を行うことにより、時間の
経過に伴って成膜温度が変化し、これにより得られる膜
がその厚み方向で膜質が異なってしまうといった不都合
を回避し、塩素濃度が０．２％以下の良好な膜質のバリ
アメタルを形成することができた。
【００３７】以上述べたように図１に示したウエハステ
ージ１にあっては、特にウエハＷを高温に設定する場
合、静電チャック３に一体化したヒータ７で設定温度を
越える温度にウエハＷを加熱しつつ、温調ジャケット２
によってヒータ７による設定温度を越える分を相殺する
ようにウエハＷへの加熱の度合いを抑えて加熱すること
により、ウエハＷの温度を設定温度に安定させることが
できる。また、プラズマ発生に伴う入熱があっても、ヒ
ータ７の温度を調整し、あるいは温調ジャケット２に備
えられた温調手段を調整することによって該入熱分を相
殺することができ、これによりプラズマ処理中にウエハ
Ｗの温度が大きく変化するのを防止することができる。
ージ１にあっては、特にウエハＷを高温に設定する場
合、静電チャック３に一体化したヒータ７で設定温度を
越える温度にウエハＷを加熱しつつ、温調ジャケット２
によってヒータ７による設定温度を越える分を相殺する
ようにウエハＷへの加熱の度合いを抑えて加熱すること
により、ウエハＷの温度を設定温度に安定させることが
できる。また、プラズマ発生に伴う入熱があっても、ヒ
ータ７の温度を調整し、あるいは温調ジャケット２に備
えられた温調手段を調整することによって該入熱分を相
殺することができ、これによりプラズマ処理中にウエハ
Ｗの温度が大きく変化するのを防止することができる。
【００３８】また、静電チャック３においては、金属板
８ａ、８ｂとして線膨張係数が５．７×１０-6／℃と、
窒化アルミニウム板６の線膨張係数（５．１×１０-6／
℃）に近い値を有し、かつ熱伝導率が０．３７０〔cal/
cm・sec ・℃〕のモリブデンを用いていることから、ウ
エハステージ１が温度変化に伴う熱ストレスを受けて
も、この熱ストレスに起因して、窒化アルミニウム板６
やこれの上に配設される誘電体４に割れや剥離が生じる
といったことを抑えることができる。
８ａ、８ｂとして線膨張係数が５．７×１０-6／℃と、
窒化アルミニウム板６の線膨張係数（５．１×１０-6／
℃）に近い値を有し、かつ熱伝導率が０．３７０〔cal/
cm・sec ・℃〕のモリブデンを用いていることから、ウ
エハステージ１が温度変化に伴う熱ストレスを受けて
も、この熱ストレスに起因して、窒化アルミニウム板６
やこれの上に配設される誘電体４に割れや剥離が生じる
といったことを抑えることができる。
【００３９】また、温調ジャケット２が複合化アルミニ
ウム材料から形成されているので、この複合化アルミニ
ウム材料が金属アルミニウムに近い熱伝導率を有し、か
つ線膨張係数が金属アルミニウムに比べ低いことによ
り、この温調ジャケット２と静電チャック３とを直接接
合しても、温調ジャケット２の線膨張係数が静電チャッ
ク３中の誘電体４や窒化アルミニウム板６の線膨張係数
に近くなっているため、これらの線膨張係数の違いによ
る誘電体４等の割れや剥離などを抑えることができる。
したがって、このウエハステージ１では、従来困難であ
った４００℃以上でのプラズマ処理での使用にも耐え得
るとともに、このような高温でのプラズマ処理を安定し
た温度条件のもとで行えるようにすることができる。
ウム材料から形成されているので、この複合化アルミニ
ウム材料が金属アルミニウムに近い熱伝導率を有し、か
つ線膨張係数が金属アルミニウムに比べ低いことによ
り、この温調ジャケット２と静電チャック３とを直接接
合しても、温調ジャケット２の線膨張係数が静電チャッ
ク３中の誘電体４や窒化アルミニウム板６の線膨張係数
に近くなっているため、これらの線膨張係数の違いによ
る誘電体４等の割れや剥離などを抑えることができる。
したがって、このウエハステージ１では、従来困難であ
った４００℃以上でのプラズマ処理での使用にも耐え得
るとともに、このような高温でのプラズマ処理を安定し
た温度条件のもとで行えるようにすることができる。
【００４０】さらに、温調ジャケット２と金属板８ｂと
の間、金属板８ａと窒化アルミニウム板６との間、さら
に窒化アルミニウム板６と誘電体４との間を全てろう付
けで接合していることから、これらろう材の線膨張係数
を窒化アルミニウムの線膨張係数とモリブデンの線膨張
係数との間の値となるように、あるいはこれらに近い値
となるように調整することにより、ウエハステージ１の
温度変化に伴う熱ストレスの影響をより確実に緩和する
ことができる。また、特に温調ジャケット２と金属板８
ｂとの間、すなわち温調ジャケット２と静電チャック３
との間をろう付け層で接合しているので、温調ジャケッ
ト２からの温熱あるいは冷熱をより速やかに静電チャッ
ク３側に伝えることができ、これによりウエハＷの温度
制御性を高めることができる。
の間、金属板８ａと窒化アルミニウム板６との間、さら
に窒化アルミニウム板６と誘電体４との間を全てろう付
けで接合していることから、これらろう材の線膨張係数
を窒化アルミニウムの線膨張係数とモリブデンの線膨張
係数との間の値となるように、あるいはこれらに近い値
となるように調整することにより、ウエハステージ１の
温度変化に伴う熱ストレスの影響をより確実に緩和する
ことができる。また、特に温調ジャケット２と金属板８
ｂとの間、すなわち温調ジャケット２と静電チャック３
との間をろう付け層で接合しているので、温調ジャケッ
ト２からの温熱あるいは冷熱をより速やかに静電チャッ
ク３側に伝えることができ、これによりウエハＷの温度
制御性を高めることができる。
【００４１】また、電極５は、その側端が誘電体４の筒
状部４ａに覆われており、さらに窒化アルミニウム板６
の上面と誘電体４との間においては筒部４ｃによってプ
ッシャーピンから絶縁されているため、このウエハステ
ージ１をプラズマ処理装置によるプラズマ処理に用いた
とき、プラズマによって電極５にリーク電流が発生する
のを防止することができる。なお、前記実施形態例にお
いては、主にウエハＷを４００℃以上の高温に設定する
場合について説明したが、本発明のウエハステージで
は、ウエハＷを４００℃未満の高温や常温、あるいは低
温に設定する場合にも用いることができるのはもちろん
である。
状部４ａに覆われており、さらに窒化アルミニウム板６
の上面と誘電体４との間においては筒部４ｃによってプ
ッシャーピンから絶縁されているため、このウエハステ
ージ１をプラズマ処理装置によるプラズマ処理に用いた
とき、プラズマによって電極５にリーク電流が発生する
のを防止することができる。なお、前記実施形態例にお
いては、主にウエハＷを４００℃以上の高温に設定する
場合について説明したが、本発明のウエハステージで
は、ウエハＷを４００℃未満の高温や常温、あるいは低
温に設定する場合にも用いることができるのはもちろん
である。
【００４２】
【発明の効果】以上説明したように本発明のウエハステ
ージは、静電チャックにヒータが一体化されているの
で、ヒータによる加熱によって熱を速やかに誘電体に伝
え、これにより誘電体上に載置・保持されるウエハを速
やかに加熱することができ、かつ、この静電チャックの
下に温調手段を備えた温調ジャケットが配設されている
ので、静電チャックに設けたヒータによってウエハを速
やかに加熱するのに加え、温調ジャケットによって静電
チャックを介してウエハの温度調整を行うことができ
る。したがって、このウエハステージは、ウエハ温度を
二重に制御することができることから、ウエハに対する
温度制御性を高めたものとなり、これにより例えばプラ
ズマ処理のプロセス精度を向上させることができる。
ージは、静電チャックにヒータが一体化されているの
で、ヒータによる加熱によって熱を速やかに誘電体に伝
え、これにより誘電体上に載置・保持されるウエハを速
やかに加熱することができ、かつ、この静電チャックの
下に温調手段を備えた温調ジャケットが配設されている
ので、静電チャックに設けたヒータによってウエハを速
やかに加熱するのに加え、温調ジャケットによって静電
チャックを介してウエハの温度調整を行うことができ
る。したがって、このウエハステージは、ウエハ温度を
二重に制御することができることから、ウエハに対する
温度制御性を高めたものとなり、これにより例えばプラ
ズマ処理のプロセス精度を向上させることができる。
【００４３】また、静電チャックにおける電極が誘電体
を固定するためのろう付け層によって形成されているの
で、誘電体と電極との接合が確実になるとともに電極を
薄厚に形成することができ、しかも、該電極がろう材、
すなわち熱伝導性の良好な金属あるいは合金からなって
いるため、ヒータから誘電体への熱伝導が一層速やかに
なり、ウエハに対する温度制御性がより高いものとな
る。また、電極とヒータとの間に、熱伝導率が０．２３
５〔cal/cm・sec ・℃〕と高い窒化アルミニウム板が設
けられているので、ヒータから電極への熱伝導がより速
やかになり、これによってもウエハに対する温度制御性
が高められることになる。
を固定するためのろう付け層によって形成されているの
で、誘電体と電極との接合が確実になるとともに電極を
薄厚に形成することができ、しかも、該電極がろう材、
すなわち熱伝導性の良好な金属あるいは合金からなって
いるため、ヒータから誘電体への熱伝導が一層速やかに
なり、ウエハに対する温度制御性がより高いものとな
る。また、電極とヒータとの間に、熱伝導率が０．２３
５〔cal/cm・sec ・℃〕と高い窒化アルミニウム板が設
けられているので、ヒータから電極への熱伝導がより速
やかになり、これによってもウエハに対する温度制御性
が高められることになる。
【００４４】また、ヒータの上側あるいは下側の少なく
とも一方に金属板が配設されているので、ろう付け層か
らなる電極を薄く形成しても、金属板によって静電チャ
ック全体の機械強度を十分に保持することができる。さ
らに、金属板がヒータの上側にある場合には、該金属板
がヒータからの熱を窒化アルミニウム板側に速やかに伝
える伝熱板として機能し、金属板がヒータの下側にある
場合には、この静電チャックの下に配設された温調ジャ
ケットからの温熱あるいは冷熱をヒータ側に伝える伝熱
板として機能することから、やはり熱伝導性が良くなる
ことにより、ウエハに対する温度制御性が高まる。
とも一方に金属板が配設されているので、ろう付け層か
らなる電極を薄く形成しても、金属板によって静電チャ
ック全体の機械強度を十分に保持することができる。さ
らに、金属板がヒータの上側にある場合には、該金属板
がヒータからの熱を窒化アルミニウム板側に速やかに伝
える伝熱板として機能し、金属板がヒータの下側にある
場合には、この静電チャックの下に配設された温調ジャ
ケットからの温熱あるいは冷熱をヒータ側に伝える伝熱
板として機能することから、やはり熱伝導性が良くなる
ことにより、ウエハに対する温度制御性が高まる。
【００４５】また、温調ジャケットが複合化アルミニウ
ム材料から形成されているので、この複合化アルミニウ
ム材料が金属アルミニウムに近い熱伝導率を有し、かつ
線膨張係数が金属アルミニウムに比べ低いことにより、
この温調ジャケットと静電チャックとを直接接合して
も、温調ジャケットの線膨張係数が静電チャック中の誘
電体や窒化アルミニウム板の線膨張係数に近くなってい
るため、これらの線膨張係数の違いによる誘電体等の割
れや剥離などを抑えることができる。したがって、この
ウエハステージでは、従来困難であった４００℃以上で
のプラズマ処理での使用にも耐え得るとともに、このよ
うな高温でのプラズマ処理を安定した温度条件のもとで
行えるようにすることができる。
ム材料から形成されているので、この複合化アルミニウ
ム材料が金属アルミニウムに近い熱伝導率を有し、かつ
線膨張係数が金属アルミニウムに比べ低いことにより、
この温調ジャケットと静電チャックとを直接接合して
も、温調ジャケットの線膨張係数が静電チャック中の誘
電体や窒化アルミニウム板の線膨張係数に近くなってい
るため、これらの線膨張係数の違いによる誘電体等の割
れや剥離などを抑えることができる。したがって、この
ウエハステージでは、従来困難であった４００℃以上で
のプラズマ処理での使用にも耐え得るとともに、このよ
うな高温でのプラズマ処理を安定した温度条件のもとで
行えるようにすることができる。
【図１】本発明のウエハステージの概略構成を示す図で
あり、静電チャックのみを断面視した側断面図である。
あり、静電チャックのみを断面視した側断面図である。
【図２】図１に示したウエハステージを用いたプラズマ
ＣＶＤ装置の概略構成図である。
ＣＶＤ装置の概略構成図である。
【図３】（ａ）、（ｂ）は図２に示した装置によるプラ
ズマＣＶＤ処理の一例を処理順に説明するための要部側
断面図である。
ズマＣＶＤ処理の一例を処理順に説明するための要部側
断面図である。
【図４】（ａ）、（ｂ）は図２に示した装置によるプラ
ズマＣＶＤ処理の他の例を処理順に説明するための要部
側断面図である。
ズマＣＶＤ処理の他の例を処理順に説明するための要部
側断面図である。
１ ウエハステージ ２ 温調ジャケット ３ 静
電チャック ４ 誘電体 ５ 電極 ６ 窒化アルミニウム板
７ ヒータ ８ａ、８ｂ 金属板 １７、１８ 配管 １９ 媒
体供給装置 Ｗ ウエハ
電チャック ４ 誘電体 ５ 電極 ６ 窒化アルミニウム板
７ ヒータ ８ａ、８ｂ 金属板 １７、１８ 配管 １９ 媒
体供給装置 Ｗ ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平野 信介 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 宮下 欣也 神奈川県川崎市高津区下作延802 株式会 社創造科学内 (72)発明者 辰巳 良昭 神奈川県川崎市高津区下作延802 株式会 社創造科学内 (72)発明者 宮田 征一郎 神奈川県川崎市高津区下作延802 株式会 社創造科学内
Claims (2)
- 【請求項１】 静電チャックと、該静電チャックの下に
配設された温調ジャケットとからなるウエハステージで
あって、 前記静電チャックは、絶縁材料からなる誘電体と、 該誘電体の下側に配設されて該誘電体を固定するための
ろう付け層からなる電極と、 該電極の下側に配設されて該電極により前記誘電体を固
定した窒化アルミニウム板と、 該窒化アルミニウム板の下側に配設されて前記誘電体を
加熱するヒータと、 前記窒化アルミニウム板の下側に配設され、かつ前記ヒ
ータの上側あるいは下側の少なくとも一方に配設された
金属板とを備えてなり、 前記温調ジャケットは、無機繊維とアルミニウムまたは
アルミニウム合金とを高圧下で複合してなる複合化アル
ミニウム材料から形成され、かつ温調手段を備えてなる
ことを特徴とするウエハステージ。 - 【請求項２】 前記静電チャックと温調ジャケットと
は、ろう付け層を介して接合され一体化されていること
を特徴とする請求項１記載のウエハステージ。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21622596A JPH1064983A (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | ウエハステージ |
| US08/910,329 US5968273A (en) | 1996-08-16 | 1997-08-13 | Wafer stage for manufacturing a semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21622596A JPH1064983A (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | ウエハステージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064983A true JPH1064983A (ja) | 1998-03-06 |
Family
ID=16685244
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21622596A Pending JPH1064983A (ja) | 1996-08-16 | 1996-08-16 | ウエハステージ |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5968273A (ja) |
| JP (1) | JPH1064983A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP2007035878A (ja) * | 2005-07-26 | 2007-02-08 | Kyocera Corp | ウェハ保持体およびその製造方法 |
| JP2019033231A (ja) * | 2017-08-09 | 2019-02-28 | 東京エレクトロン株式会社 | プラズマ処理装置 |
| CN113454761A (zh) * | 2019-03-01 | 2021-09-28 | 日本发条株式会社 | 载物台以及载物台的制造方法 |
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| US6669783B2 (en) | 2001-06-28 | 2003-12-30 | Lam Research Corporation | High temperature electrostatic chuck |
| JP2004095770A (ja) * | 2002-08-30 | 2004-03-25 | Tokyo Electron Ltd | 処理装置 |
| JP3975944B2 (ja) * | 2003-02-27 | 2007-09-12 | 住友電気工業株式会社 | 半導体あるいは液晶製造装置用保持体およびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置 |
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