JP3230821B2 - プッシャーピン付き静電チャック - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、プッシャーピン付き静
電チャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】例えば半導体製造プロセスでは、真空雰
囲気にてプラズマエッチング等の各種処理を行ってい
る。この真空雰囲気での被処理体の固定は、静電チャッ
クを用いて行っている。いわゆるモノポール型の静電チ
ャックによる被処理体の吸着原理は下記の通りである。
載置台表面には、２枚の絶縁層の間に一方の電極を形成
した静電チャックシートが設けられ、この一方の電極と
離れた位置に他方の電極が設けられる。例えばプラズマ
エッチング装置では、他方の電極を接地して載置台に高
周波電力を供給すると、被処理体に臨んでプラズマが生
成され、このプラズマを通して被処理体が接地されるこ
とになる。また、一方の電極に高電圧を印加すると、被
処理体と一方の電極に正，負の電荷を生じさせ、この間
に働くクーロン力によって被処理体を載置台側に吸着保
持するものである。

【０００３】また、この真空処理室への被処理体の搬入
出は搬送アーム等によって行われるが、この搬送アーム
に対して被処理体を受け渡すために、静電チャック上に
載置された被処理体をプッシャーピンにより押し上げ、
被処理体と静電チャックとの間に搬送アームを挿入でき
るようにしている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような静電チャッ
クによりウエハの搬入出を行なっていると、静電チャツ
クが破壊することが判明した。本発明者はこの原因につ
いて探求した結果、次のことが原因であると考えられ
た。

【０００５】すなわち、この静電チャックにて被処理体
を吸着保持した状態での処理が終了した後には、プラズ
マの生成，静電チャックへの電圧印加がそれぞれ解除さ
れ、その後プッシャーピンを駆動して、被処理体を静電
チャックより引き離す駆動が行われる。この際、プラズ
マ生成を解除し、静電チャックへの電圧の印加を解除し
た後にあっては、被処理体は電気的にフローティング状
態であるので、被処理体には電荷が残留して帯電された
状態となっている。従って、静電チャックへの電圧印加
を解除した後にあっても、被処理体は静電チャックに吸
引された状態が維持されることになる。このような状態
にて、プッシャーピンを押し上げ駆動し、吸着状態にあ
る被処理体を静電チャックより無理やり引き離し駆動す
ると、プッシャーピンの端面と被処理体の対向面との間
に電界集中が生じ、放電によって静電チャックが破損し
てしまうという事実が確認された。

【０００６】そこで、本発明の目的とするところは、静
電チャックへの電圧の印加を解除した後にも引続き被吸
着体の帯電が維持するような場合にあっても、プッシャ
ーピンによって被吸着体を静電チャックより引き離す以
前に、被吸着体を除電することのできる比較的簡易な構
成のプッシャーピン付き静電チャックを提供することに
ある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は、載置台表面に
形成した一方の電極上に絶縁体を介して被吸着体を載置
し、この被吸着体と離れた位置に他方の電極を配置し、
一方の電極に高電圧を印加すると共に被吸着体を他方の
電極により異電位に設定し、クーロン力により上記被吸
着体を一方の電極に吸引保持し、電圧印加解除後にプッ
シャーピンを駆動して、上記被吸着体を引き離すプッシ
ャーピン付き静電チャックにおいて、上記プッシャーピ
ンにより上記被吸着体を除電可能に構成し、かつ、上記
プッシャーピンの除電経路途中にスイッチを設け、上記
プッシャーピンが上記被吸着体と接触した時にスイッチ
をオンして除電可能としたことを特徴とする。

【０００８】

【作用】本発明では、プッシャーピンが被吸着体を除電
できるように構成しているので、この被吸着体を静電チ
ャックより引き離す前に、プッシャーピンを被処理体に
接触させることで、帯電状態にある被吸着体を予め除電
することができる。従って、その後プッシャーピンの駆
動により被吸着体を静電チャックより引き離す際には、
被吸着体には何等の吸着力が作用していないため、無理
なく被吸着体を押し上げ駆動でき、静電チャックの破損
を防止できる。

【０００９】

【００１０】さらに、プッシャーピンが被吸着体と接触
した際に、除電経路途中のスイッチをオンすることで、
プッシャーピンが被吸着体に接触する以前での被吸着体
との間の放電を確実に防止できる。

【００１１】

【実施例】以下、本発明をプラズマエッチング装置に適
用されるプッシャーピン付き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。

【００１２】図１において被吸着体であるウエハ１を吸
着保持する静電チャック１０は、上下２枚の絶縁層とし
てのポリイミドシート１２，１４の間に、導電層として
の導電性シート１６を介在配置することで構成してい
る。この静電チャック１０には、上面より下面に貫通す
る３つの穴１８（同図では２つのみ図示）が設けられ、
後述するプッシャーピン４０を挿通可能としている。ま
た、前記静電チャック１０における導電性シート１６に
は、図示しない給電経路を介してＤＣ電源が接続され、
この導電性シート１６に高電圧を印加することで、後述
する動作に従い前記ウエハ１と導電性シート１６との間
にクーロン力を作用させ、ウエハ１を静電チャック１０
に吸着保持するように構成している。

【００１３】前記静電チャック１０は、第１のサセプタ
ー２０の表面に載置固定される。この第１のサセプター
２０は例えばアルミ製であり、その表面の静電チャック
１０の周囲には、フォーカスリング２２を配設してい
る。この第１のサセプター２０は、その下面側にて第２
のサセプター２４に着脱自在に固定されている。この第
２のサセプター２４は、同様にアルミ製であり、冷却ジ
ャケット２６を内蔵することで、第１のサセプター２０
および静電チャック１０を介してウエハ１を例えば−５
０℃〜−１００℃程度に冷却している。尚、ウエハ１へ
の熱伝導性を高めるために、第１のサセプター２０，第
２のサセプター２４の間にガス例えばＨｅを導入し、さ
らに、ウエハ１と静電チャック１０との間にガス例えば
Ｏ₂ を導入することも可能である。また、前記第１，第
２のサセプター２０，２６の側面および底面を覆うよう
に絶縁セラミック２８が設けられている。

【００１４】反応室を形成するためのチャンバーは、上
部チャンバー３０と下部チャンバー３２とから構成され
る。前記下部チャンバー３２は、静電チャック１０およ
びフォーカスリング２２の表面のみをチャンバー室内に
露出するように、前記絶縁セラミック２８の側面および
底面を覆う有底筒状に形成されている。一方、前記上部
チャンバー３０は、第１のサセプター２０の上面側を覆
い、かつ、下部チャンバー３２の側壁周囲を覆うように
筒状に形成され、その下端側が前記下部チャンバー３２
と連結固定されている。

【００１５】なお、前記第１のサセプター２０，第２の
サセプター２４，絶縁セラミック２８および下部チャン
バー３２には、前記静電チャック１０の穴１８と対向す
る位置に、前記プッシャーピン４０を挿通するための穴
２０ａ，２４ａ，２８ａ，３２ａがそれぞれ形成されて
いる。

【００１６】この上部チャンバー３０および下部チャン
バー３２で構成されるチャンバー室内は真空引きが可能
であり、かつ、エッチングガスが導入可能である。尚、
本実施例では、上部チャンバー３０を接地し、第１，第
２のサセプター２０，２４にＲＦ電力を供給することに
よって対向電極を構成し、ＲＩＥ方式のプラズマエッチ
ング装置を構成している。また、上部チャンバー３０を
接地することで、これを静電チャツク用の他方の電極と
して兼用し、プラズマ生成時にはこのプラズマを通して
ウエハを接地することができ、前記静電チャック１２に
高電圧を印加することでいわゆるモノポール型の静電チ
ャックを構成し、ウエハ１０を静電チャツク１２上に吸
着できる。さらに、前記ウエハ１と対向する位置であっ
て、前記上部チャンバー３０の外側上方にて永久磁石を
回転し、ウエハ１の近傍にその面と平行な磁場を形成す
ることで、マグネトロンエッング装置を構成している。
そして、チャンバー室内を真空引きした状態にて、エッ
チングガスを導入し、上記対向電極間にエッチングガス
によるプラズマを生成している。さらに、ウエハ１の近
傍に水平磁場を形成することで、イオンの飛翔方向がウ
エハ１表面に垂直となり、異方性の高いエッチングが実
現できる。

【００１７】次に、プッシャーピン４０の構成について
説明する。

【００１８】プッシャーピン４０は、その先端４２が前
記静電チャック１０の表面より上方に突出するように上
下動可能である。このプッシャーピン４０の下側の固定
端４４と、前記下部チャンバー３２との間には、ベロー
ズ４６が設けられ、プッシャーピン４０の上下動経路を
大気に対して気密構造としている。このプッシャーピン
４０の固定端４４は、上下動プレート４８に連結され、
この上下動プレート４８の駆動に伴って上下動可能であ
る。前記上下動プレート４８は、駆動源例えばパルスモ
ータ５０と結合され、このパルスモータ５０の回転力を
例えばボールねじ構造等により直線駆動力に変換し、前
記上下動プレート４８の上下動を可能としている。この
パルスモータ５０に対しては、モータ駆動部５２からの
パルスが入力され、このパルスにしたがってモータ５０
が回転駆動される。プッシャーピン４０の下死点より何
パルス後に、プッシャーピン４０の先端４２がウエハ１
に接触するか否かが予め分っており、このパルス駆動に
より先端４２がウエハ１の裏面と接触した状態にて一旦
停止され、その後ウエハ１を静電チャック１０より引き
離すように押し上げ駆動される。

【００１９】本実施例装置の特徴的構成としては、前記
プッシャーピン４０によりウエハ１の除電を行うように
構成したことである。すなわち、前記プッシャーピン４
０，固定端４４および上下動プレート４８はそれぞれ導
電性の金属にて形成され、上下動プレート４８はスイッ
チ６０を介して接地されている。このスイッチ６０は、
前記パルスモータ５０の駆動により、プッシャーピン４
０がウエハ１の裏面と接触して停止した後にＯＮ駆動さ
れ、このスイッチ６０がＯＮされることによりプッシャ
ーピン４０を接地し、ウエハ１の除電が可能となってい
る。

【００２０】次に、作用について説明する。

【００２１】反応室へのウエハ１の搬入は、上部チャン
バー３０に設けられているゲールバルブ（図示せず）を
開放し、搬送アームによってウエハ１を静電チャック１
０の上方に配置する。その後、パルスモータ駆動により
プッシャーピン４０が静電チャック１０の上方に突出駆
動され、このプッシャーピン４０の先端４２にウエハ１
が載置される。その後パルスモータ５０を逆回転駆動
し、プッシャーピン４０を下方に押し下げ駆動すること
で、ウエハ１を静電チャック１０上に配置できる。この
ようにしてウエハ１のセッテングが終了した後に、対向
電極へのＲＦパワーの印加，エッチングガスの導入，永
久磁石の回転駆動による水平磁場の形成等により、プラ
ズマエッチング工程が開始されることになる。また、静
電チャック１０の導電性シート１６に対して高電圧を印
加し、一方ウエハ１はプラズマを通して上部チャンバー
３０と導通するので接地させることができ、ウエハ１，
導電性シート１６間にクーロン力に作用させて静電チャ
ック１０表面にウエハ１を吸着保持できる。

【００２２】プラズマエッチングが終了すると、各種の
稼動が停止され、すなわちプラズマの生成が解除され、
さらに静電チャック１０の導電性シート１６に対する高
電圧の印加が解除される。そして、この後にプッシャー
ピン４０の押し上げ駆動が開始される。

【００２３】このプッシャーピン４０の押し上げ駆動に
際して、まずモータ駆動部５０により所定数のパルスが
パルスモータ５０に入力される。この所定数のパルスと
は、プッシャーピン４０の先端４２が、静電チャック１
０に載置されているウエハ１の裏面に接触するまでの駆
動に要するパルスである。この際のプッシャーピン４０
の押し上げ駆動の間は、プッシャーピン４０の除電経路
途中に配置されているスイッチ６０はＯＦＦされてい
る。そして、上記のパルス駆動によりプッシャーピン４
０の先端４２がウエハ１の裏面と接触した位置にて、プ
ッシャーピン４０の押し上げ駆動が停止され、その後ス
イッチ６０がＯＮされる。ここで、前記ウエハ１には電
荷が残留し、かつ、電気的にフローティング状態にある
ので帯電状態が維持されている。そこで、スイッチ６０
をＯＮすることにより、プッシャーピン４０，固定端４
４，上下動プレート４８およびスイッチ６０を経由する
ことでウエハ１の除電経路を構成する。従って、ウエハ
１に蓄積されている電荷は上記除電経路を経由して除去
され、ウエハ１のチャージアップが解消されることにな
る。このようなウエハ１の除電動作後に、再度モータ駆
動部５２よりパルスモータ５０に向けてパルスが入力さ
れ、ウエハ１を搬送アームに受け渡す位置までプッシャ
ーピン４０を押し上げ駆動することになる。この際、ウ
エハ１は予めチャージアップが解消されているので、ウ
エハ１と静電チャック１０との間には何等の吸着力も作
用せず、プッシャーピン４０の押し上げ駆動によりウエ
ハ１を静電チャック１０より円滑に引き離すことが可能
となる。従って、静電チャック１０には何等のダメージ
も生ずることはない。

【００２４】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。

【００２５】例えば、プッシャーピン４０がウエハ１に
接触したことを検知する手段としてセンサ等を用いるこ
ともできる。また、本発明は、上記実施例のような処理
用チャックとして用いるものに限らず、真空雰囲気での
搬送用チャック等各種の分野に適用可能である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば静
電チャックへの電圧の印加解除後にあって、かつ、被吸
着体に電荷が蓄積することによりチャージアップしてい
る場合に、プッシャーピンによって被吸着体を静電チャ
ックより引き離す以前に、このプッシャーピンを利用し
て被吸着体を予め除電することができるので、被吸着体
を円滑に引き離し駆動でき、静電チャックの破損を防止
することによりその長寿命化を確保できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を適用したプラズマエッチンク装置の概
略断面図である。

【符号の説明】

１ 被吸着体（ウエハ） １０ 静電チャック １２ 導電体 １６ 絶縁層 ４０ プッシャーピン ５０，５２ プッシャーピン駆動部 ６０ スイッチ

フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68 B23Q 3/15

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 載置台表面に形成した一方の電極上に絶
   縁体を介して被吸着体を載置し、この被吸着体と離れた
   位置に他方の電極を配置し、一方の電極に高電圧を印加
   すると共に被吸着体を他方の電極により異電位に設定
   し、クーロン力により上記被吸着体を一方の電極に吸引
   保持し、電圧印加解除後にプッシャーピンを駆動して、
   上記被吸着体を引き離すプッシャーピン付き静電チャッ
   クにおいて、 上記プッシャーピンにより上記被吸着体を除電可能に構
   成し、かつ、上記プッシャーピンの除電経路途中にスイ
   ッチを設け、上記プッシャーピンが上記被吸着体と接触
   した時にスイッチをオンして除電可能としたことを特徴
   とするプッシャーピン付き静電チャック。