JPH03194948A - 静電チャック - Google Patents

静電チャック

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JPH03194948A
JPH03194948A JP1333592A JP33359289A JPH03194948A JP H03194948 A JPH03194948 A JP H03194948A JP 1333592 A JP1333592 A JP 1333592A JP 33359289 A JP33359289 A JP 33359289A JP H03194948 A JPH03194948 A JP H03194948A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は、ウェハ等の被支持体をクーロン力により吸着
する静電チャックに関する。
(従来の技術) 静電チャックの吸着原理は、絶縁層を介して対向配置さ
れるウェハ等の吸着物と電極との間に電圧を印加して、
吸着物と電極に正、負の電荷を生じさせ、この間に働く
クーロン力によって吸着物を吸引保持するものである。
この種の静電チャックとして、第3図、第4図に示すも
のが提供されている。
第3図に示すものは、アルミ製のサセプタ本体10とウ
ェハ12との間に静電吸着シート14を配設したもので
、この静電吸着シート14と一体的に給電用シート16
を設けている。そして、前記サセプタ本体10の表面が
円形である場合には、前記静電吸着シート14もこれと
合せて円形に形成され、給電用シート16は帯状に形成
され、前記サセプタ本体10の側面を辿って裏面側に引
出されている。前記静電吸着シート14および給電用シ
ート16は、共に絶縁層としての2枚のポリイミドシー
ト18.18の間に銅等の導電性シート24を介在配置
したものであり、各シート14゜16は柔軟性を有して
いる。
一方、第4図に示す静電チャックは、アルミ製のサセプ
タ本体10上にセラミック22を配設し、このセラミッ
ク22の内部に、ウェハ12と平行に導電性シート20
を配設したもので、この内部の導電性シート20に対す
る給電としての給電用ビン24が、セラミック22の裏
面側に突出するように設けられている。
尚、サセプタ本体10の裏面側での給電は、真空中では
放電が発生するため、大気中で行うように構成されてい
る。
(発明が解決しようとする課題) 近年では、上記のような静電チャックを、低温化あるい
は高温化で使用する要求がある。例えば、プラズマエツ
チング装置に用いられる静電チャックを、−150℃程
度まで冷却すると、異方性の高いエツチングが行われる
ことが確認されている。一方、プラズマCVD装置では
、サセプタ温度を500℃〜600℃の高温化に設定し
て用いる必要がある。
ここで、第3図に示す静電チャックに用いられるポリイ
ミドシート18は、耐寒性は一150℃前後まで有する
が、耐熱性は300℃程度までしか保障し得ず、このよ
うなポリイミドシート18を有する静電チャックを上記
のプラズマCVD装置には使用することはできない。
一方、第4図に示す静電チャックのように、絶縁層とし
てセラミック22を用いた場合には、上記使用温度での
耐寒、耐熱性を有する点で、ポリイミドシート18より
も優れている。
しかしながら、第3図、第4図に示す静電チャックの共
通の問題として、下記の点が指摘できる。
第3図、第4図に示す静電チャフ、りでは、積層される
部材間の熱膨張率が異なり、すなわち、導電層と絶縁層
、あるいは絶縁層とサセプタ本体との熱膨張率が著しく
異なっているため、たとえ各部材が耐寒、耐熱性を有し
たとしても、この静電チャックを低温化あるいは高温化
に設定すると、両者間の熱膨張率の相違によりその間に
介在する接着剤が剥れたり、あるいは絶縁層に割れが生
ずる等の問題が生じていた。
そこで、本発明の目的とするところは、低温から高温域
にわたるいずれの温度条件下でも使用できる静電チャッ
クを提供することにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段) 第1の発明は、クーロン力により被支持体を支持する静
電チャックにおいて、 上記サセプタ本体表面にコーティングされ、上記サセプ
タ本体とほぼ等しい熱膨張率の絶縁層を具備することを
特徴とする。
第2の発明は、サセプタ本体と、 このサセプタ本体表面にコーティングされ、上記サセプ
タ本体とほぼ等しい熱膨張率の第1の絶縁層と、 この第1の絶縁層上にコーティングされ、上記第1の絶
縁層とほぼ等しい熱膨張率の導電層と、この導電層上に
コーティングされ、上記導電層とほぼ等しい熱膨張率の
第2の絶縁層と、を有し、上記第2の絶縁層上に配設さ
れる被支持体と上記導電層との間に電圧を印加すること
により、上記被支持体をクーロン力により保持するもの
である。
(作 用) 第1の発明によれば、サセプタ本体表面にコーティング
される絶縁層は、このサセプタ本体とほぼ等しい熱膨張
率を有しているので、この静電チャックの設定温度を低
温から高温にわたるいずれの温度条件に設定しても、絶
縁層自体が破損したり、あるいは絶縁層とサセプタ本体
との間の接合に支障が生ずることもない。そして、サセ
プタ本体と被支持体との間に電圧を印加することで、従
来と同様にクーロン力によって被支持体をチャックする
ことができる。なお、この静電チャックを平行平板を構
成する一方の電極として利用することも可能である。
第2の発明によれば、サセプタ本体上に第1の絶縁層、
導電層、第2の絶縁層がそれぞれ順にコーティングされ
ることになるが、積層される各部材間の熱膨張率がほぼ
等しく設定されているので、この静電チャックを低温か
ら高温にわたるいずれの温度条件下に設定したとしても
、その接合面に支障が生ずることもない。
(実施例) 以下、本発明をプラズマエツチング装置の半導体ウェハ
載置台に使用される静電チャックに適用した一実施例に
ついて、図面を参照して具体的に説明する。
第1実施例 第1図において、静電チャックは、サセプタ本体30と
、その表面側にコーティングされる絶縁層32とから構
成され、前記絶縁層32上に被支持体であるウェハ12
をクーロン力によってチャック可能としている。
前記絶縁層32は、窒化アルミニウム(A / N)に
て構成され、この窒化アルミニウムは一り00℃〜10
00℃程度での温度下にて使用に耐え得る耐寒耐熱性を
有している。
一方、前記サセプタ本体30は導電体例えばカーボンに
て構成されている。カーボンは、導電性を有すると共に
、その組成により前記絶縁層32を構成する窒化アルミ
ニウムの熱膨張率とほぼ等しいものを選択することが可
能である。なお、図示してはいないが、前記サセプタ本
体30にて冷却、加熱等の温度調整制御機構が内蔵され
、この際ウェハ12との間の熱交換は絶縁層32を介し
て行われるが、この絶縁層32を窒化アルミニウムにて
構成することにより、所定の熱伝導度を確保することが
できる。
前記サセプタ本体30表面への絶縁層32の膜付けは、
本実施例では気相成長によるCVD処理によって実行し
ている。この際、絶縁層32を構成する窒化アルミニウ
ムはCVDによって膜付けできることが確認されており
、本実施例では例えば200μmの膜厚にて絶縁層32
を前記サセプタ本体30の全表面に膜付けしている。尚
、サセプタ本体30の全表面に必ずしも膜付けする必要
はなく、少なくともウェハ12の対向面に膜付けされれ
ば足りる。
サセプタ本体30への給電は、このサセプタ本体30の
裏面側の絶縁層32を一部欠落させることで可能である
。この部分には、RF電源34が接続されると共に、コ
イルLおよび抵抗Cからなるフィルタ38を介してDC
電源36が接続されている。
次に、作用について説明する。
この静電チャックでの吸着は、ウエノ112を接地し、
サセプタ本体30にDC電源36による高電圧を印加す
ることで、ウエノ112とサセプタ本体30に正、負電
荷を生じさせ、この間に働くクーロン力によってウニI
\12を絶縁層32上に吸着保持するものである。一方
、この静電チャックはプラズマエツチング装置の平行平
板電極の一方の電極を構成するため、同時にサセプタ本
体30にRF電源34からのRFパワーを印加している
この際、フィルタ38を設けることにより、RF電流が
DC?[源36側に流れ込むことを防止できる。上記の
ような作用により、この静電チャックをウェハ12のチ
ャックとして、かつ、プラズマエツチングに必要な平行
平板の一方の電極として兼用することが可能となる。
ここで、ウェハ12のエツチングを行う際には、サセプ
タ本体30を例えば−150℃程度まで冷却することに
より、異方性の高いエツチングを行うことができる。従
って、第1図には図示していないが、サセプタ本体30
に例えば冷媒用ジャケットを設け、検証媒体を循環する
ことによりサセプタ本体30.絶縁層32を介してウェ
ハ12の冷却を行っている。
このように、静電チャックは一150℃という低温化に
設定されることになるが、本実施例では前記絶縁層32
として窒化アルミニウムを採用しているので、この窒化
アルミニウムは一200℃程度までの耐寒性を有し、上
記の使用温度においても絶縁層32が劣化することはな
い。しかも、窒化アルミニウムで構成された絶縁層32
とほぼ等しい熱膨張率を有する組成のカーボン材により
サセプタ本体30を構成しているので、両者間の熱膨張
率の相違によってその接合面に支障が生ずることをも確
実に防止できる。
ところで、ウェハ12を効率良く冷却するためには、こ
のウェハ12.サセプタ本体30との間に高電圧を印加
することにより生ずるクーロン力だけでは良好な熱伝導
を行うことは不可能であり、実際には前記ウェハ12と
サセプタ本体30との間にガス例えばHeを導入し、上
記クーロン力により密閉された領域でのガスによる熱伝
導により、効率のよい冷却を行う必要がある。この際、
ウェハ12と絶縁層32との間のギャップを10μm程
度に維持する必要があるが、本実施例ではサセプタ本体
30にCVD処理によって絶縁層32をコーティングし
ているため、絶縁層32の面上の平面度をかなり良好と
することができ、上記ギャップを10μm以下に押える
ことで効率の良い冷却が可能である。
このように、本実施例では一150℃という低温下にお
いても使用可能な静電チャックを提供できるが、この静
電チャックの構成が、サセプタ本体30の表面にCVD
によって窒化アルミニウムの絶縁層32をコーティング
することによって実現できるので、従来のような第3図
、第4図に示す静電チャックと比べてその製造コストを
大幅に低減するとか可能となる。
また、この静電チャックは、絶縁層32が窒化アルミニ
ウムで構成されているため、 1000℃付近の高温に
も耐久性があり、かつ、絶縁層32とサセプタ本体30
との熱膨張率がほぼ等しく設定されているので、この静
電チャックを例えばプラズマCVD装置用のチャックと
して使用し、600℃程度にウェハ12を加熱しても、
絶縁層32の破壊および絶縁層32とサセプタ本体30
との間の接合に支障が生ずることがない。
第2実施例 この第2実施例は、第2図に示すように、サセプタ本体
40の表面に第1の絶縁層42をコーティングし、さら
にこの第2の絶縁層42の表面に導電層44をコーティ
ングし、この導電層44の表面に第2の絶縁層46をコ
ーティングして構成される。尚、上記各コーティングは
例えばCVD処理によって行われ、第1.第2の絶縁層
42゜46および導電層44は、ウェハ12を支持する
面よりサセプタ本体40の側面を辿ってその裏面側まで
引き出されるようにコーティングされている。
ここで、サセプタ本体40および導電層44は、第1実
施例におけるサセプタ本体30と同一のカーボン材で形
成され、一方、第1.第2の絶縁層42.46は、第1
実施例における絶縁層32と同様な窒化アルミニウム(
A I N)で構成されている。
このような装置においては、ウェハ12を接地し、大気
中にさらされているサセプタ本体40の裏面側にて前記
導電層44に高電圧を印加することにより、第2の絶縁
層46上にてウェハ12をクーロン力により吸着保持可
能である。さらに、サセプタ本体40にRF雷電圧印加
することで、プラズマエツチング装置の平行平板電極を
構成する一方の電極として使用可能である。
このような静電チャックによれば、第1.第2の絶縁層
42.46が耐寒耐熱性を有するので、この静電チャッ
クを低温から高温にわたるいずれの温度条件下で使用し
たとしても、絶縁層が劣化することはない。しかも、積
層される各部材は共に熱膨張率がほぼ等しく設定されて
いるので、低温、高温条件で使用したとしても、各部材
の接合面に支障が生ずることはない。
尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく、本
発明の要旨の範囲内で種々の変形実施が可能である。
例えば、上記実施例での各部材の材質については一例に
すぎず、絶縁層32.第1.第2の絶縁層42.46に
ついては、耐寒耐熱性を有することが条件とされ、好ま
しくは熱伝導度の良いものを採択すべきである。一方、
サセプタ本体30゜サセプタ本体40あるいは導電層4
4としては、上記絶縁層とほぼ熱膨張率が等しいことが
条件であり、その材質については各種のものを採用し得
る。
また、絶縁層等の接合については、上記実施例のような
CVDによるものに限らず、例えば接着剤を用いた接合
であってもよく、接合される両部材の熱膨張率がほぼ等
しければ、各種の温度条件によっても接合面に亀裂等が
生ずることがない。
[発明の効果] 以上説明したように本発明によれば、低温から高温にわ
たるいずれの条件で使用しても、絶縁層が劣化せず、し
かもこの絶縁層の接合面に亀裂が等の生ずることがない
静電チャックを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、第1の発明を適用した静電チャックの概略断
面図、 第2図は、第2の発明を適用した静電チャックの概略断
面図、 第3図および第4図は、それぞれ従来の静電チャックを
説明するための概略断面図である。 12・・・被処理体、 30.40・・・サセプタ本体、 32・・・絶縁層、 42・・・第1の絶縁層、 44・・・導電層、 46・・・第2の絶縁層。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)クーロン力により被支持体をサセプタ本体に支持
    する静電チャックにおいて、 上記サセプタ本体表面にコーティングされ、上記サセプ
    タ本体とほぼ等しい熱膨張率を有する絶縁層を具備した
    ことを特徴とする静電チャック。
  2. (2)サセプタ本体と、 このサセプタ本体表面にコーティングされ、上記サセプ
    タ本体とほぼ等しい熱膨張率の第1の絶縁層と、 この第1の絶縁層上にコーティングされ、上記第1の絶
    縁層とほぼ等しい熱膨張率の導電層と、この導電層上に
    コーティングされ、上記導電層とほぼ等しい熱膨張率の
    第2の絶縁層と、 を有し、上記第2の絶縁層上に配設される被支持体と上
    記導電層との間に電圧を印加することにより、上記被支
    持体をクーロン力により保持することを特徴とする静電
    チャック。
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