JPH10107134A - 静電吸着装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】本発明は被処理試料の面内均一性を保持するの
に必要な温度分布とすることができる静電吸着装置を提
供する。 【解決手段】制御部９は、ウエハを静電吸着台２上に静
電吸着させ、ヘリウムガス供給部８からヘリウムガスを
ガス供給パイプ１４を介して冷却盤３ａ、３ｂ、３ｃに
供給する。制御部９は、温度センサ１０で計測されるウ
エハの温度分布データと、エンコーダ７による位置デー
タとに基づいて、昇降用駆動モータ６ａ、６ｂ、６ｃを
駆動させ、ウエハの裏面に当接する冷却盤３ａ、３ｂ、
３ｃの位置と面積とを制御することによって、ウエハを
所望の温度分布に制御することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電吸着装置に関
し、詳細には、半導体基板等の被処理試料を処理台上に
静電吸着させて処理を行う静電吸着装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、試料に対して一定の処理を行
う際に、その試料を静電力を利用して吸着固定するため
の静電吸着装置として静電チャック（Electrostatic Ch
uck ）などが用いられていた。この静電チャックは、試
料台上に静電層が設けられ、その試料台と被処理試料
（例えば、ウエハ）との間に電圧を印加し、両者の間に
発生するクーロン力によってウエハを吸着する機構であ
る。このような静電チャックは、ウエハの保持及び温度
制御を行うための試料台や搬送系等に用いられている。

【０００３】また、例えば、半導体製造装置などでは、
ウエハ上に高密度の集積回路を形成する回路パターンの
製造工程において、ドライエッチング処理あるいはＣＶ
Ｄ（Cemical Vapor Deposition system ）処理等が行わ
れるが、その際に上述の静電チャックによってウエハを
試料台上に固定して行っていた。このようなドライエッ
チング処理におけるエッチレートやＣＶＤ処理によるデ
ポレートは、少なくとも１枚のウエハ面内において均一
であることが望ましいが、処理条件が変化することによ
り面内均一性を保つことが非常に難しかった。

【０００４】そこで、従来の静電吸着装置では、ウエハ
を吸着して固定するとともに、ウエハ温度を制御するた
めの熱授受手段をウエハの載置面に配置したものが提案
されている（実開平３−７３４５３号公報参照）。

【０００５】また、従来の静電吸着装置では、上述した
エッチレートやデポレートのウエハ面内の均一性を得る
ために、電極間隔やガスの設定圧力等を変えることによ
り制御を行っていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の静電吸着装置にあっては、ウエハを静電吸着
用電極で静電吸着させるとともに、ウエハの載置面上に
配置された熱授受手段としてのヘリウムガス供給装置に
よりウエハの面内温度を均一化するように冷却していた
が、試料台の中央部にはウエハを持ち上げるウエハリフ
トピンが配置されているため、他の部分と比べると冷却
効率が悪く、ウエハの面内温度が不均一化し易いことか
ら、エッチレートやデポレートを均一化することが難し
いという問題があった。

【０００７】また、例えば、プラズマエッチングやプラ
ズマＣＶＤの場合は、プラズマ密度集中によってウエハ
の中央部のみエッチレートやデポレートが早くなり、面
内均一性が悪化したり、レジストが焦げたりする問題が
あった。

【０００８】この場合、上述したウエハ面内の不均一な
温度分布状況やプラズマ密度集中の度合いなどが予め分
かっていれば、それらの状況に応じてウエハ面内におけ
るエッチレートやデポレートが均一化するような電極間
隔としたり、ガス圧力を所定の圧力に設定しておけばよ
い。しかし、処理内容や処理条件に応じて均一化の条件
が異なってくることから、ウエハ面内におけるエッチレ
ートやデポレート等を常に均一化することは非常に困難
であった。

【０００９】そこで、請求項１記載の発明は、被処理試
料に対する処理内容や処理条件が変化しても、被処理試
料の面内均一性を保持するのに必要な温度分布状況を実
現するため、被処理試料に当接される分割された熱交換
部を熱交換部駆動手段で駆動することにより、被処理試
料を所望の温度分布とすることが可能となり、被処理試
料の面内均一性を得ることができる静電吸着装置を提供
することを目的としている。

【００１０】請求項２記載の発明は、試料温度計測手段
により被処理試料の複数点の温度を計測し、その計測さ
れた温度分布に応じて制御手段が熱交換部駆動手段を駆
動することにより、被処理試料を所望の温度分布とする
ことが可能な静電吸着装置を提供することを目的として
いる。

【００１１】請求項３記載の発明は、位置計測手段によ
り各分割領域毎の熱交換部の垂直方向位置が計測され、
その計測された各熱交換部の垂直方向位置に基づいて熱
交換部駆動手段を駆動することにより、同心状の多重領
域に分割された熱交換部を被処理試料に対して所望の位
置と面積で当接させて、被処理試料を所望の温度分布と
することが可能な静電吸着装置を提供することを目的と
している。

【００１２】請求項４記載の発明は、被処理試料として
の半導体基板を真空容器内に配設してドライエッチング
処理やＣＶＤ処理等を行う際に、該半導体基板を静電吸
着させて固定するとともに、その温度分布を制御するこ
とにより、半導体基板における面内均一性を得ることが
可能な静電吸着装置を提供することを目的としている。

【００１３】

【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明の静
電吸着装置は、被処理試料を試料台上に載置して静電力
により吸着する静電吸着手段と、前記試料台上に静電吸
着された被処理試料に対して温度制御を行う温度制御手
段と、を備えた静電吸着装置において、前記試料台が前
記被処理試料の吸着位置を中心に同心状の多重領域に分
割され、各分割領域毎に前記被処理試料に対して熱交換
を行って温度を制御する前記温度制御手段の熱交換部が
設けられ、前記各分割領域毎の熱交換部を前記被処理試
料の載置面に対して垂直方向にそれぞれ別個に駆動させ
る熱交換部駆動手段を備えることにより、上記目的を達
成している。

【００１４】ここで、被処理試料としては、例えば、半
導体装置に用いられるシリコン基板等のウエハがある。
もちろん、被処理試料は、このウエハ以外にもクーロン
力の作用によって静電吸着が可能であり、かつ、温度制
御をしながら一定の処理がなされるものであれば材質、
形状等に制限されない。

【００１５】同心状の多重領域とは、所定の中心位置か
ら環状に拡がる複数の領域を意味しており、ここでは被
処理試料を載置する試料台が各環状領域毎に分割されて
いる。この環状領域の形状は、特に限定されず、円形、
楕円形、矩形あるいは三角形等が考えられる。例えば、
被処理試料と相似形であっても良いが、中心位置からの
熱伝導が等速度で放射状に伝わることを考慮すると被処
理試料の形状に関係なく円形の環状に形成されるのが望
ましい。

【００１６】熱交換部は、被処理試料と接触して熱交換
を行うことにより温度制御がなされるものであって、例
えば、試料台の被処理試料の載置面付近にヘリウムガス
（Ｈｅ）を流すパイプが埋設され、常時ヘリウムガスを
循環させながらヘリウム冷却が行われる。ここでは熱交
換部は、分割された多重領域毎に設けられている。

【００１７】熱交換部駆動手段は、上述したように多重
領域に分割され熱交換部が設けられた各試料台を載置面
に対して垂直方向に別個に駆動するものである。例え
ば、ＤＣサーボモータなどで構成されている場合は、一
定の目標値が与えられるとその目標値に基づいて個々の
多重領域を所定量だけ垂直方向に駆動させ、目標位置に
収束するように制御される。

【００１８】上記構成によれば、被処理試料を載置する
試料台が同心状の多重領域に分割され、各分割領域毎に
配置された熱交換部が熱交換部駆動手段により被処理試
料の載置面に対して垂直方向に個別に駆動され、被処理
試料の温度分布状況を適宜変更することができる。その
結果、被処理試料の処理内容や処理条件が変わったとし
ても被処理試料の温度分布をそれらの条件に応じて変え
ることにより、被処理試料における面内均一性を得るこ
とができる。

【００１９】この場合において、例えば、請求項２に記
載するように、前記静電吸着装置は、前記被処理試料の
温度分布を計測する温度分布計測手段と、前記温度分布
計測手段で計測された温度分布状況に応じて前記熱交換
部駆動手段を駆動して、前記分割領域毎の熱交換部が前
記被処理試料に当接する位置と面積とを変えて、前記被
処理試料の温度分布を制御する制御手段と、をさらに備
えていてもよい。

【００２０】ここで、温度分布計測手段は、試料台上に
載置される被処理試料の各点と接触して各部の温度を計
測する接触式の温度センサを用いてもよいが、赤外線を
利用して被処理試料を撮像することにより温度分布状況
を画像表示するサーモグラフィ技術を用いて、被処理試
料の温度分布状況を非接触で計測するようにしてもよ
い。

【００２１】制御手段は、温度分布計測手段で計測され
た温度分布状況に基づいて熱交換部駆動手段を駆動させ
て、分割領域毎の熱交換部が被処理試料に当接する位置
と面積とを変えることにより、被処理試料を所望の温度
分布となるように制御するものである。例えば、制御手
段は、ＣＰＵ（Central Processing Unit ）やＲＯＭ
（Read Only Memory）、ＲＡＭ（Random Access Memor
y）等で構成されており、ドライエッチング処理やＣＶ
Ｄ処理等の処理内容と、処理条件に応じて被処理試料と
してのウエハ面内のエッチングレートやデポレートを均
一化するための温度分布となるように熱交換部駆動手段
を制御する。ウエハの中心付近の温度が高い場合は、中
心付近の熱交換部（分割された試料台）を上昇させてウ
エハの裏面側に当接させることにより冷却効率を高め
る。また、ウエハの外周付近の温度が低い場合は、外周
付近の熱交換部を下降させてウエハの裏面から離反させ
ることにより、冷却を中止するようにする。

【００２２】上記構成によれば、温度分布計測手段によ
り被処理試料の温度分布が計測され、その計測された温
度分布状況に基づいて制御手段により熱交換部駆動手段
を駆動することができる。その結果、被処理試料の温度
分布状況をフィードバックしながら制御を行うため、所
望の温度分布となるように正確に温度制御をすることが
でき、被処理試料の処理結果における面内均一性を得る
ことができる。

【００２３】また、例えば、請求項３に記載するよう
に、前記静電吸着装置は、前記熱交換部の前記各分割領
域毎の垂直方向位置を計測する位置計測手段を、さらに
備え、前記位置計測手段により計測された前記各熱交換
部の垂直方向位置に基づいて前記熱交換部駆動手段を駆
動するものであってもよい。

【００２４】ここで、位置計測手段は、各分割領域毎に
設けられた熱交換部の垂直方向位置を計測するものであ
って、例えば、光電センサなどを用いて試料台の各分割
領域毎の垂直方向位置を計測したり、また、熱交換部駆
動手段の駆動量を計測するエンコーダを用いて基準位置
からの相対位置を計測をするようにしてもよい。

【００２５】上記構成によれば、位置計測手段により各
分割領域毎の熱交換部の垂直方向位置が計測され、その
計測された各熱交換部の垂直方向位置に基づいて熱交換
部駆動手段を駆動することができる。その結果、同心状
の多重領域に分割された熱交換部は、被処理試料に対し
て所望の位置と面積とで正確に当接され、被処理試料の
温度分布を正確に制御することができる。

【００２６】さらに、例えば、請求項４に記載するよう
に、前記静電吸着装置は、前記被処理試料としての半導
体基板を真空容器内に配設し、該半導体基板をドライエ
ッチング処理及びＣＶＤ処理を行う際に静電吸着させて
固定するものであってもよい。

【００２７】上記構成によれば、被処理試料として半導
体基板を用いて真空容器内に配設し、ドライエッチング
処理やＣＶＤ処理等を行う際に半導体基板を静電吸着さ
せるものであるが、処理中の半導体基板を所望の温度分
布に制御できることから、半導体基板におけるエッチン
グレートやデポレートの面内均一性を得ることができ
る。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。

【００２９】図１〜図３は、本発明の静電吸着装置の一
実施の形態を適用した静電チャックを示す図である。

【００３０】図１は、本実施の形態に係る静電チャック
１の静電吸着台２の平面構成図であり、図２は、図１の
静電吸着台２のＡ−Ａ線断面とこれに付随する静電チャ
ック１のその他の構成断面を示す図である。図１及び図
２において、静電チャック１は、静電吸着台２、冷却盤
３ａ，３ｂ，３ｃ、ウエハリフトピン４、下部電極５、
昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃ、エンコーダ７、ヘ
リウムガス供給部８、制御部９、温度センサ１０、直流
電源１１、コンデンサ１２、高周波電源１３、ガス供給
パイプ１４などで構成されている。

【００３１】静電吸着台２は、図示省略したウエハを載
置する載置面上（静電吸着台２の上面）に誘電層（吸着
用電極）が設けられ、この静電吸着台２とウエハとの間
に所定の電圧を印加することにより、その両者間にクー
ロン力を発生させ、被処理試料としてのウエハを載置す
る載置面上に吸着固定する静電吸着手段である。図２中
の静電吸着台２は、後述する冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃと
図上で交錯するため、ここでは一点鎖線の透明線で図示
してある。

【００３２】冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃは、ここでは上述
した静電吸着台２に形成された同心円状の多重の貫通孔
の形状に合わせて、重力方向（図２の紙面上下方向）に
摺動可能なように分割配置された温度制御手段としての
熱交換部である。この熱交換部は、後述するヘリウムガ
ス供給部８から供給されるヘリウムガス（Ｈｅ）をガス
供給パイプ１４を介してウエハ裏面側と当接する当接面
近くに配設された不図示の冷却用パイプに導びかれ、こ
れを循環させることにより、ウエハと冷却盤３ａ，３
ｂ，３ｃの当接面で熱交換される。冷却盤３ａ，３ｂ，
３ｃの構造は、図１に示されるように、ウエハの載置面
に対して垂直方向から見ると、同心円からなる多重の環
状領域で構成されており、ここではその環状領域がさら
に９０°毎に４分割されている。そして、同一径の環状
領域（３ａ，３ｂ，３ｃ）は、これを１単位として、後
述する昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃにより重力方
向に個別に駆動可能なように構成されている（図２中の
上下方向矢印参照）。

【００３３】ウエハリフトピン４は、静電吸着台２の中
央部に設けられ、ウエハを支持して上下動可能な４本の
ピンで構成されている。このウエハリフトピン４は、ウ
エハを搬送するウエハローダ等によりウエハを静電吸着
台２上へ載置したり、静電吸着台２から他の場所へ移動
させる際に、ウエハを持ち上げることで受け渡しを容易
にするものである。

【００３４】下部電極５は、後述する高周波電源１３か
ら供給される高周波電圧を印加することによって、プラ
ズマエッチングやプラズマＣＶＤ等のウエハ処理を行う
ものである。

【００３５】昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃは、同
心円からなる多重の環状領域で構成された複数の冷却盤
３ａ，３ｂ，３ｃを個別に上下動させる熱交換部駆動手
段である。ここでは、ＤＣサーボモータが用いられてお
り、所定の目標値が与えられると、その目標値に応じた
位置に収束するように駆動制御される。

【００３６】エンコーダ７は、上述した昇降用駆動モー
タ６ａ，６ｂ，６ｃであるＤＣサーボモータの駆動量を
計測することによって、冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃの熱交
換部の位置を計測する位置計測手段である。例えば、各
冷却盤を所定の基準位置に配置した状態で、エンコーダ
の値をリセットし、その基準位置からの駆動量をエンコ
ーダ７で計測することにより、各冷却盤３ａ，３ｂ，３
ｃにおける垂直方向の相対位置を把握することができ
る。

【００３７】ヘリウムガス供給部８は、冷却用のヘリウ
ムガス（Ｈｅ）をガス供給パイプ１４を介して各冷却盤
３ａ，３ｂ，３ｃへ循環供給して、ヘリウム冷却を行う
もので温度制御手段の一部を構成している。

【００３８】制御部９は、ＣＰＵやＲＯＭ、ＲＡＭ等で
構成されており、上述した昇降用駆動モータ６ａ，６
ｂ，６ｃ、エンコーダ７、ヘリウムガス供給部８及び後
述する温度センサ１０等と接続されて各種データを収集
し、制御コマンドを送って静電吸着装置全体を制御する
制御手段を構成している。制御部９のＲＯＭには、静電
吸着装置のシステムプログラムやウエハの温度分布制御
プログラム等が格納されており、これらの各プログラム
を実行するのに必要なシステムデータや各種データなど
も格納されている。ＲＡＭは、ＣＰＵのワークメモリと
して使用される。ＣＰＵは、ＲＯＭ内のプログラムに基
づいて、本実施形態にかかる静電吸着装置の各部を制御
することにより、ウエハを静電吸着台２上に静電吸着さ
せるとともに、ウエハを所望の温度分布となるように制
御する。

【００３９】温度センサ１０は、ウエハの温度分布を計
測する温度分布計測手段である。ここでは接触式の温度
センサであるサーミスタを用いたが、熱電対やＩＣ温度
センサ、放射温度計等の接触式あるいは非接触式の各種
温度センサを用いてウエハの温度分布を計測するように
してもよい。

【００４０】直流電源１１は、ウエハを静電吸着台２上
に吸着させるクーロン力を発生させるための電源であ
り、静電吸着手段の一部を構成している。

【００４１】コンデンサ１２は、直流電源１１のプラス
側と高周波電源１３との間に配置されている。

【００４２】高周波電源１３は、高周波電圧を下部電極
５に供給して、ウエハをプラズマエッチング処理やプラ
ズマＣＶＤ処理する場合のプラズマ発生用の電源として
用いられる。

【００４３】次に、作用を説明する。本実施形態にかか
る静電チャック１は、真空容器内において、ウエハをド
ライエッチング処理やＣＶＤ処理する際に、静電吸着台
２上にウエハを吸着固定した状態で処理がなされる。ウ
エハに対してドライエッチング処理やＣＶＤ処理を行う
場合は、ウエハ面内のエッチングレートやデポレートを
均一にする必要があるが、これを実現するためにウエハ
面内の温度分布の均一性が要求されている。このため、
本実施形態の静電チャック１は、ウエハを吸着固定した
状態で、処理中のウエハの温度分布が常に均一に制御で
きるようにした点に特徴がある。

【００４４】まず、不図示のウエハローダを用いて処理
されるウエハが搬送され、図１及び図２の静電吸着台２
上に吸着固定させる。この場合、ウエハリフトピン４
は、上げた状態でウエハローダによりウエハを載置さ
せ、ウエハローダを待避させた後、ウエハリフトピン４
を下げてウエハを静電吸着台２上に載置させる。この
時、静電吸着台２上の誘電層に直流電源１１からの直流
電圧が印加されており、静電吸着台２とウエハとの間に
発生するクーロン力により、ウエハが静電吸着台２に吸
着固定される。なお、図２では、静電吸着台２上にウエ
ハリフトピン４や冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃが突き出た状
態が示されているが、静電吸着台２上にウエハが吸着さ
れる上述の時点では、静電吸着台２の上面位置よりも下
がった位置にある。

【００４５】次に、ウエハの温度分布制御動作について
説明する。上述したように、静電吸着台２上に吸着され
たウエハは、真空容器内におけるガス温度分布の偏在化
や、静電吸着台２からの熱伝導によりウエハ面内の温度
分布が必ずしも均一化しない場合が発生する。この状態
で、プラズマエッチング処理やプラズマＣＶＤ処理を行
うと、ウエハ温度の違いに応じたエッチングレートやデ
ポレートで処理されるため、面内の均一性が得られなく
なり、製造される集積回路の歩留まりが悪化することが
考えられる。

【００４６】このため、本実施形態に係る静電チャック
１では、静電吸着台２の下から同心円状に多重の環状領
域からなる熱交換部としての冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃを
上下動可能として、冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃの上端面を
ウエハの裏面側に当接させ、その当接面で熱交換が行わ
れることにより、ウエハの温度分布を制御するものであ
る。

【００４７】具体的には、図２に示される静電吸着台２
上に配置されたサーミスタから成る温度センサ１０
（ａ，ｂ，ｃ）により、ウエハの中心付近から外周方向
に至るまでの温度が計測されて、その計測温度データが
制御部９に逐次入力される。

【００４８】また、昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃ
は、冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃをそれぞれ個別に重力方向
に上下動させるものである。ここでは、冷却盤３ａ，３
ｂ，３ｃの上端面が静電吸着台２に吸着されたウエハの
裏面に均等に当接する位置を基準位置とし、この位置に
各冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃが来た時にエンコーダ７をリ
セットする。そして、静電吸着台２上にウエハが載置さ
れる時点では、静電吸着台２の上面位置よりも冷却盤３
ａ，３ｂ，３ｃの上端面が下がった位置に移動するよう
に制御部９により制御される。

【００４９】さらに、制御部９は、各冷却盤３ａ，３
ｂ，３ｃをヘリウム冷却するために、ヘリウムガス供給
部８からガス供給パイプ１４を介してヘリウムガスを循
環供給させる。

【００５０】そして、制御部９は、上述した温度センサ
１０（ａ，ｂ，ｃ）からのウエハ各部の計測温度データ
に基づいて、ウエハ面内の温度が均一となるように温度
分布制御を行う。図３の（ａ）〜（ｃ）は、冷却盤３
ａ，３ｂ，３ｃを個別に上下動させてウエハ２０の温度
分布を制御する状態を説明する図である。なお、図３中
に示した上下方向矢印は、熱交換が行われている状態を
示す印であり、矢印が多いと熱交換効率が高く、矢印の
数が少ないと熱交換効率が低いことを意味している。

【００５１】図３（ａ）は、静電吸着台２（図示省略）
に吸着固定されたウエハ２０に対して、昇降用駆動モー
タ６ａ，６ｂ，６ｃによってエンコーダ７の基準位置ま
で冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃを駆動させた状態が示されて
いる。すなわち、各冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃの上端面が
ウエハ２０の裏面側に均等に当接した状態で、全ての冷
却盤によって熱交換が行われている状態である。この図
３（ａ）の状態が最も冷却効率が高く、ウエハ２０の温
度が全体的に均一に上昇している場合は、制御部９がこ
の位置に冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃを制御して、全体的に
ウエハの温度を下げるようにする。

【００５２】図３（ｂ）は、静電吸着台２（図示省略）
に吸着固定されたウエハ２０に対して、昇降用駆動モー
タ６ａ，６ｂ，６ｃにより、冷却盤３ａは基準位置と
し、冷却盤３ｂはそれよりもやや低い位置とし、冷却盤
３ｃは冷却盤３ｂよりもさらに低い位置となるように制
御部９で制御したものである。この時の制御部９による
制御動作は、昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃをエン
コーダ７の値によって正確に位置制御することができ
る。この図３（ｂ）に示される冷却盤３ａ，３ｂ，３ｃ
とウエハ２０との関係は、ウエハ２０の中心部で熱交換
（冷却）効率が高く、外周方向にいくにしたがって熱交
換効率が低くなる場合である。従って、ウエハ２０の中
心部の温度が高く、周辺部にいくにしたがって温度が低
い温度分布状況の場合に、図３（ｂ）のように駆動制御
されることになる。

【００５３】図３（ｃ）は、静電吸着台２（図示省略）
に吸着固定されたウエハ２０に対して、昇降用駆動モー
タ６ａ，６ｂ，６ｃにより、冷却盤３ｃは基準位置と
し、冷却盤３ｂはそれよりもやや低い位置とし、冷却盤
３ａは冷却盤３ｂよりもさらに低い位置となるように制
御部９で制御したものである。この時の制御部９による
制御動作は、図３（ｂ）と同様にエンコーダ７の値によ
って昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃを正確に位置制
御することができる。この図３（ｃ）に示される冷却盤
３ａ，３ｂ，３ｃとウエハ２０との関係は、ウエハ２０
の中心部で熱交換効率が低く、外周方向にいくにしたが
って熱交換（冷却）効率が高くなる場合である。従って
この場合は、ウエハ２０の外周部の温度が高く、中心部
にいくにしたがって温度が低い温度分布状況の場合に、
図３（ｃ）のように駆動制御されることになる。

【００５４】また、図示していないが、上記以外にも、
ウエハ２０の温度分布状況によっては、冷却盤３ａと３
ｃをウエハ２０の裏面に当接させて熱交換（冷却）効率
を高くし、冷却盤３ｂだけ下げて熱交換効率を低くして
もよく、また、この逆で、冷却盤３ｂだけウエハ２０の
裏面に当接させて熱交換（冷却）効率を高くし、冷却盤
３ａと３ｃをこれよりも下げて熱交換効率を低くするよ
うにしてもよい。

【００５５】以上のように、制御部９は、冷却盤３ａ，
３ｂ，３ｃを昇降用駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃによっ
て重力方向に上下動させることにより、冷却盤３ａ，３
ｂ，３ｃがウエハ２０の裏面に当接（又は近接）する位
置と面積とを変えることによって、熱交換効率を部分的
に変化させることが可能となり、ウエハ２０の温度分布
が不均一であっても均一化することができる。

【００５６】このように、上記実施形態によれば、温度
センサ１０によりウエハの温度分布を計測し、その計測
された温度分布状況に基づいて、制御部９により昇降用
駆動モータ６ａ，６ｂ，６ｃを駆動しながら、冷却盤３
ａ，３ｂ，３ｃのウエハに対する当接位置をフィードバ
ック制御しているため、ウエハ面内が所望の温度分布と
なるように正確に温度制御をすることが可能となる。

【００５７】また、上記実施形態によれば、温度分布が
均一化されたウエハを用いて、高周波電源１３により下
部電極５に高周波電圧を印加しながらプラズマエッチン
グ処理やプラズマＣＶＤ処理すると、ウエハ面内におけ
るエッチングレートやデポレートが均一されるため、歩
留まりの良好な集積回路を製造することができる。

【００５８】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。

【００５９】例えば、上記実施の形態においては、ウエ
ハと熱交換を行う同心円からなる環状の冷却盤を３重構
造（３ａ，３ｂ，３ｃ）としたが、これよりもさらに多
重化することにより、一層細かい温度分布制御を行うこ
とができる。また、円形以外の矩形や三角形などの多重
構造としたり、あるいは、マトリクス状に配置して各冷
却盤を昇降させることにより、温度制御を行うようにし
ても良い。

【００６０】また、上記実施の形態においては、ウエハ
の温度分布を計測する温度センサ１０として、接触式の
サーミスタを用いたが、これに限定されず、これ以外の
接触式センサ、あるいは、非接触式センサとして、例え
ば放射温度計等を用いて温度分布状態を計測するように
してもよい。

【００６１】さらに、上記実施の形態においては、冷却
盤３ａ，３ｂ，３ｃの位置を昇降用駆動モータ６ａ，６
ｂ，６ｃによって駆動制御する際に、制御部９はエンコ
ーダ７の値を見ながら位置制御を行っていたが、予め冷
却盤３ａ，３ｂ，３ｃの各位置をパターン化しておき、
ＤＣサーボモータの目標値として制御部９内のＲＡＭや
ＲＯＭに予め持たせておくことにより、より迅速に制御
動作を行うことが可能となる。

【００６２】また、上記実施の形態においては、ウエハ
の温度分布を計測する温度センサ１０として、接触式の
サーミスタを用いたが、これに限定されず、これ以外の
接触式センサ、あるいは、非接触式センサとして、例え
ば放射温度計等を用いて温度分布状態を計測するように
してもよい。

【００６３】また、上記実施の形態においては、ウエハ
の温度分布を均一化するように制御したがこれに限定さ
れず、上記実施形態とは逆に、エッチングレートやデポ
レートを部分的に変更するなどのために、温度分布を意
識的に変えて制御するようにしてもよい。

【００６４】

【発明の効果】請求項１記載の発明の静電吸着装置によ
れば、被処理試料に対する処理内容や処理条件が変化し
ても、被処理試料の面内均一性を保持するのに必要な温
度分布状況を実現するので、被処理試料に当接される分
割された熱交換部を熱交換部駆動手段で駆動することに
より、被処理試料を所望の温度分布とすることができ、
被処理試料の面内均一性を得ることができる。

【００６５】請求項２記載の発明の静電吸着装置によれ
ば、試料温度計測手段により被処理試料の複数点の温度
を計測し、その計測された温度分布に応じて制御手段が
熱交換部駆動手段を駆動するので、被処理試料を所望の
温度分布とすることができる。

【００６６】請求項３記載の発明の静電吸着装置によれ
ば、位置計測手段により各分割領域毎の熱交換部の垂直
方向位置が計測され、その計測された各熱交換部の垂直
方向位置に基づいて熱交換部駆動手段を駆動するので、
同心状の多重領域に分割された熱交換部を被処理試料に
対して所望の位置と面積で当接させることが可能とな
り、被処理試料を所望の温度分布とすることができる。

【００６７】請求項４記載の発明の静電吸着装置によれ
ば、被処理試料としての半導体基板を真空容器内に配設
してドライエッチング処理やＣＶＤ処理等を行う際に、
該半導体基板を静電吸着させて固定するとともに、その
温度分布を制御するので、半導体基板における面内均一
性を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施の形態に係る静電チャックの静電吸着台
の平面構成図。

【図２】図１の静電吸着台のＡ−Ａ線断面とこれに付随
する静電チャックのその他の構成断面を示す図。

【図３】冷却盤を個別に上下動させてウエハの温度分布
を制御する状態を説明する図。

【符号の説明】

１ 静電チャック ２ 静電吸着台 ３ａ，３ｂ，３ｃ 冷却盤 ６ａ，６ｂ，６ｃ 昇降用駆動モータ ７ エンコーダ ８ ヘリウムガス供給部 ９ 制御部 １０ 温度センサ １１ 直流電源 １４ ガス供給パイプ ２０ ウエハ

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】被処理試料を試料台上に載置して静電力に
   より吸着する静電吸着手段と、前記試料台上に静電吸着
   された被処理試料に対して温度制御を行う温度制御手段
   と、を備えた静電吸着装置において、前記試料台が前記
   被処理試料の吸着位置を中心に同心状の多重領域に分割
   され、各分割領域毎に前記被処理試料に対して熱交換を
   行って温度を制御する前記温度制御手段の熱交換部が設
   けられ、前記各分割領域毎の熱交換部を前記被処理試料
   の載置面に対して垂直方向にそれぞれ別個に駆動させる
   熱交換部駆動手段を備えていることを特徴とする静電吸
   着装置。
2. 【請求項２】前記静電吸着装置は、前記被処理試料の温
   度分布を計測する温度分布計測手段と、前記温度分布計
   測手段で計測された温度分布状況に応じて前記熱交換部
   駆動手段を駆動して、前記分割領域毎の熱交換部が前記
   被処理試料に当接する位置と面積とを変えて、前記被処
   理試料の温度分布を制御する制御手段と、をさらに備え
   たことを特徴とする請求項１に記載の静電吸着装置。
3. 【請求項３】前記静電吸着装置は、前記熱交換部の前記
   各分割領域毎の垂直方向位置を計測する位置計測手段
   を、さらに備え、前記位置計測手段により計測された前
   記各熱交換部の垂直方向位置に基づいて前記熱交換部駆
   動手段を駆動することを特徴とする請求項１または請求
   項２記載の静電吸着装置。
4. 【請求項４】前記静電吸着装置は、前記被処理試料とし
   ての半導体基板を真空容器内に配設し、該半導体基板を
   ドライエッチング処理及びＣＶＤ処理を行う際に静電吸
   着させて固定することを特徴とする請求項１から請求項
   ３のいずれかに記載の静電吸着装置。