JP3186008B2

JP3186008B2 - ウエハ保持装置

Info

Publication number: JP3186008B2
Application number: JP4828694A
Authority: JP
Inventors: 主人高橋; 直行田村; 陽一伊藤; 芳文小川; 弘之七田; 恒彦坪根
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1994-03-18
Filing date: 1994-03-18
Publication date: 2001-07-11
Anticipated expiration: 2016-07-11
Also published as: JPH07263528A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、ウエハ処理装置のウエ
ハ保持装置において、ウエハを静電気力を利用して保持
する装置および保持方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のウエハ処理装置のウエハ保持装置
は、特開平２−１４８８３７号公報や特開平２−２６７
２７１号公報のように、ウエハ外周部を爪状の部材で押
圧して保持する方式が一般的に使用されている。このよ
うなウエハ表面に接触する部材があると、接触部はウエ
ハの処理が阻害されてしまうという問題があるととも
に、接触部材もウエハとともに何らかの処理が行われ、
その結果接触部材に反応生成物などの異物源が付着した
り、接触部材が損傷を受け、それによって異物が発生す
るという可能性もある。

【０００３】また、ウエハを静電気力を用いて保持する
方式（以後、静電吸着と称する）のウエハ保持において
は、たとえば特開平２−１３５７５３号公報に示されて
いるように、誘電体からなる静電吸着部にウエハを載置
して高電圧を印加し、静電吸着力によりウエハの保持を
行っている。この場合、ウエハの外周部には特にウエハ
を押しつける部材などは記載されていない。したがっ
て、上記の例のような接触部材による異物発生の可能性
は解決されている。しかし、ウエハと静電吸着部材の配
置関係は、ウエハが最も上（ウエハ処理空間側）に位置
し、静電吸着部材はウエハの下方となるように、静電吸
着部材に段が設けられている。このような段があると、
ウエハ処理時のガス流れがウエハ外周部で急変し、ウエ
ハ処理に不均一が発生する場合も考えられる。

【０００４】また、特開昭６３−５６９２０号公報に記
載の例では、平坦な静電吸着部材の上にウエハが載置さ
れている。この場合は、ウエハ周辺の静電吸着部が、ウ
エハ処理時に損傷を受けたり、堆積物が生成したりする
ことが考えられ、次のウエハが搬送されてきた場合に、
搬送精度が十分でないと、損傷あるいは堆積部にウエハ
が載置されることとなり、搬送ミスやウエハ処理の不具
合が発生したりすると言う懸念がある。

【０００５】ウエハの受け渡しや搬送については、ウエ
ハを押し上げピンなどで上下に移動させ、ウエハをウエ
ハ保持部に載置した後、その位置でウエハ処理を実施す
る場合と、ウエハ処理に適した位置まで保持装置を移動
させる場合がある。前者の場合は特に問題はないが、後
者の場合は、保持部の搬送方法を信頼性の高いものとす
る必要がある。特開昭５９−１８６３２５号公報に記載
の例では、大気側に設置されたシリンダーの駆動軸に直
結された軸が減圧室に貫通しており、大気と減圧室はシ
ールリングによって隔離される。さらに、貫通した軸に
ウエハ保持装置が連結されていて、ウエハの上下が行わ
れている。ウエハ上下の際の大気と減圧室のシールは、
シールリングと貫通軸の摺動に依存している。このよう
な場合、シールリングが損傷しないように十分考慮する
必要がある。損傷が生じると、異物の原因となったり、
リークの原因となったりするので、特に、腐食性ガスや
プラズマ中でウエハ処理が実施される場合は、細心の注
意が必要となる。また、ウエハ保持装置である金属ブロ
ックを可動とした例で、特開昭５８−３２４１０号公報
の場合は、ウエハ処理装置に接続されたベローズが絶縁
体を介して前記金属ブロックにつながっている。しか
し、スパッタ装置のウエハ保持を示したこの例では、ウ
エハ処理装置（スパッタ室）の容器内壁から金属ブロッ
クにベローズが直接接続されており、ウエハ受け渡しの
場合に必要となる受け渡し機構部材の設置などを別途考
えなければならない。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】従来のウエハ保持は、
ウエハの処理面に何らかの部材を接触させているため、
接触部とその近傍から異物が発生しやすく、ウエハ処理
の歩留まりを低下させたり、ウエハ処理装置の清掃を頻
繁に行う必要があり装置の稼働率が低下するなどの問題
があった。また、ウエハ処理とウエハ受け渡し位置が異
なる場合に、ウエハ保持装置を上下に移動させる必要が
あったが、このときのウエハ処理室とその外界を遮断す
るのにエラストマーシール部の摺動で行っていたために
異物が発生しやすいと言う問題があった。さらに、ウエ
ハ処理がプラズマ中である場合は、エラストマーシール
が劣化しやすいという問題もある。また、ウエハ保持装
置の製作法を工夫し、ウエハ温度調節のための冷媒が漏
れたりする事を防止し、あるいはそのシールのためのエ
ラストマーシールの使用を廃止する事にある。

【０００７】また、ウエハ処理装置の本来の目的である
ウエハ処理を確実にかつ均一に実施できるウエハ保持装
置を提供するため、本発明では、ウエハ処理のためのガ
ス流れを均一化することも目的の一つとしている。さら
に、静電気力によるウエハの保持をより確実にするた
め、たとえウエハが横方向に滑ったりしても、外周部の
部材で強制することも必要である。

【０００８】以上のような異物が低減されたウエハ保持
装置を提供し、かつ均一なウエハ処理を可能とすること
により、ウエハ処理の歩留まりを向上しウエハ処理装置
の稼働率を向上することが、本発明の解決すべき課題で
ある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の特徴は、ウエハ
の温度を調節する冷媒を循環させる流路を設けた金属部
材の一方の表面に該ウエハを静電気力で保持するための
誘電体薄膜を形成し、該金属部材の他方の表面に接して
電気絶縁部材を配置し、さらにある基準の電位に接地さ
れた電気良導体からなる基準電位部材を配置して、該三
種類の部材を誘電体薄膜付き金属部材、電気絶縁材料部
材、基準電位部材の順に重ねて固定し、該基準電位部材
側から該金属部材の冷媒流路に貫通する冷媒の供給およ
び吐出のための電気絶縁部材で側面が構成された冷媒流
路を設け、さらに該三種類の部材を貫通する少なくとも
三本以上の側壁が電気絶縁材料からなる貫通孔を設けて
ウエハ受け渡し機構に接続された移動可能な部材を挿入
し、かつ電気良導体からなるパイプ状の部材を該基準電
位部材に固定して該三種類の部材を支持し、該パイプ状
部材の内側に電気絶縁材料を介して電気良導体からなる
小径パイプ状部材を挿入し、該小径パイプ状部材を該基
準電位部材と該電気絶縁材料部材を貫通して該金属部材
に接続し、該小径パイプ部材を通じて該ウエハ保持のた
めの静電気力発生用電位と該ウエハ処理に必要なＲＦ電
圧を印加するように構成し、該小径パイプの内側の穴か
ら該ウエハの裏面と該誘電体薄膜表面間に気体を供給可
能とするよう該金属部材と該誘電体薄膜に側壁が電気絶
縁材料からなる貫通孔を設けたウエハ保持装置にある。
本発明によれば、ウエハ処理表面に接触する部材をなく
すことにより、異物低減が図れる。そのために、静電気
力を利用したウエハ保持装置を採用する。また、異物発
生源ともなるエラストマーシールの使用を極力制限でき
るウエハ保持装置の構造を採用する。つぎに、ＲＦ電力
をウエハに印加してバイアス電位を発生させてウエハ処
理を行う場合に、異常放電の発生を防止するため、ＲＦ
電力印加部と基準電位部が直接対向しないように電気絶
縁材料で両者を遮断した。このような処置を施した上
で、ウエハ受け渡しのためのピンを設置し、そのピンを
電気的に導通がとれるようにした。ピンとウエハが接触
することにより、ウエハに蓄積された電荷がウエハ受け
渡し時に取り除かれて残留電荷による静電吸着力が瞬時
に消えるので、ウエハが無理な力で押し上げられること
がない。

【００１０】また、ウエハ表面のガス流れを均一化する
ために、ウエハの外周部にガス流れ均一化部材（サセプ
タと称することにする。）を設けた。サセプタは、その
表面がウエハ表面か上方にあり、ウエハ外周面でガス流
れが急変しないようにサセプタ表面をウエハ表面よりわ
ずかに高くしてある。また、ウエハ外周部に対向する面
をウエハ面と略垂直となるようにし、ウエハの横方向の
動きや横滑りを強制する。さらに、ウエハ外周部のウエ
ハ裏面に対向するカバー部材とウエハ裏面間には、ウエ
ハの処理に伴う反応生成物やプラズマが回り込み、ウエ
ハ裏面に異物が付着する場合があるが、これは、ウエハ
裏面とカバー部材間の距離を小さくすることで防止し
た。

【００１１】

【作用】以上述べたように、ウエハに付着する異物が発
生源を極力排除したので、それによる異物の低減が図ら
れた。さらに、ガス流れが均一化されウエハ処理の面内
均一性の向上が図れる。また、ウエハ保持装置の構造と
製作方法の工夫によりウエハ温度測定やウエハ有無検出
器が容易に設置でき、装置の信頼性向上や、使い勝手の
向上が図れる。

【００１２】

【実施例】本発明の実施例を、図面を用いて説明する。
図１は本発明の実施例の一例を示したものである。図１
において、ウエハ１が金属部材２の上に形状された誘電
体薄膜３の上に保持されている。さらに、金属部材２の
下は絶縁部材４、ベース５と続き、支柱６で支持され
る。金属部材２には、ウエハ１の温度を調節するための
冷媒を流す冷媒流路７が形成され、この冷媒流路７に冷
媒を供給するために、ベース５を、絶縁部材４を通して
貫通孔が設けられ、冷媒供給部８が設置される。また、
ウエハ受け渡しピン９が金属部材２、絶縁部材４、ベー
ス５への貫通孔に挿入されており、その貫通孔の側壁
は、電気絶縁材料からなる絶縁管１０で形成される。ウ
エハ受け渡しピン９は、支柱６の周囲に設けられたガイ
ド１１で案内され、図には示していない上下機構により
支柱６の軸方向に移動させられ、ウエハ１の受け渡しが
行われる。また、この支柱６の内側には、絶縁材１２を
介してＲＦ供給軸１３が設置され、さらにＲＦ供給軸１
３はパイプ状となっていて、その内側はウエハ冷却ガス
供給孔１４となっている。絶縁部材１２はベース５を貫
通して絶縁部材４まで達している。ＲＦ供給軸１３は絶
縁部材４を貫通し金属部材２に達しており、ＲＦ供給軸
１３の他端（図は下側）は、図には示していないが、ウ
エハ１を誘電体薄膜３に保持するために高電圧およびウ
エハ１に高周波バイアスを印加するための各電源に接続
される。なお、図１には、ウエハの有無をチェックする
ためのウエハ検出器１５を設置した。この位置には、ウ
エハ温度検出器も設置可能である。そして、ウエハ１の
外周部にはサセプタ１６（誘電体薄膜３と金属部材２の
カバー）が設置され、ウエハ処理のためのガス流れを均
一化する。また、サセプタ１６の内周部表面はウエハ１
の裏面と対向している。サセプタ１６はアルミナなどの
電気絶縁材料からなり、金属部材２、絶縁部材４、ベー
ス５の外周部をカバーしている。

【００１３】図１に示したウエハ保持装置は、たとえば
図２に示すようなプラズマ雰囲気で使用される。図２は
マイクロ波プラズマエッチング装置の模式図であるが、
以下エッチング装置に本発明のウエハ保持装置を適用し
た場合を例として説明する。

【００１４】真空容器１７に、ウエハ保持装置１８、真
空ポンプ１９、エッチングガス供給部２０、が設置され
る。さらに、ウエハ処理室２１には石英窓２２を通して
マイクロ波が導入される。マイクロ波は、マグネトロン
２３で発生させられ導波管２４を経てウエハ処理室２１
に導かれる。また、ウエハ保持装置１８には、静電吸着
のための直流電源２５とエッチングに必要なバイアス電
圧をウエハ１に印加するためのＲＦ電源２６が接続され
る。ＲＦ供給軸１３は中空構造となっていて、ウエハ１
温度調節のためのガス（ヘリウムなど）がガス供給孔２
７から導入される。ウエハ処理室２１にはプラズマ２８
が発生させられ、これによりウエハ処理が行われる。

【００１５】図２に示していないが、真空容器１７はバ
ルブを介して大気からウエハ１を導入あるいは搬出する
ための別の真空室と接続されている。このウエハ搬送機
構を用いて真空室１７に搬送されたウエハ１は、図２に
二点鎖線で示された搬送位置で受け渡しが行われる。そ
のため、ウエハ保持装置１８は搬送位置まで下げられ
る。この位置でウエハ受け渡しピン９を上下させること
により、ウエハ１が受け渡され誘電体薄膜面３に載置さ
れる。なお、ウエハ１の温度を調節するための冷媒は、
別に設けられた冷媒温度調節器を経て冷媒供給８から導
入されて冷媒流路７を循環し、すでに金属部材２、誘電
体薄膜３の温度を所定の温度に調節している。ウエハ１
がウエハ保持装置１８に載置されると、ウエハ検出器１
５から導入されたレーザー光線がウエハ裏面で反射し、
反射光が信号として検出されてウエハ１の載置が確認さ
れる。ウエハの有無検出器を、貫通孔に設置されたウエ
ハの温度を計測する検出器の信号で行うよう構成しても
良い。また、図１には示していないが、ウエハ検出器１
５と同じようにして設けられたウエハ温度検出器（蛍光
温度計）によりウエハ温度が検出開始される。エッチン
グガスが供給され、マイクロ波が導入されると放電が開
始される。このような状態で、静電吸着のための直流電
圧が直流電源２５から供給され、プラズマ２８を介して
静電吸着のための電気回路が形成され、ウエハ１が誘電
体薄膜３に吸着される。次に、ガス供給孔２７からヘリ
ウムガスが供給されると、ヘリウムガスを介したウエハ
温度制御が進行する。この状態で、エッチングの準備が
完了したので、マイクロ波を所定の値に設置したりＲＦ
電圧を印加することで、エッチングが行われる。エッチ
ング処理が終了すると、ＲＦ電圧印加を停止する。この
ときプラズマ２８はまだ存在している。すなわちウエハ
１は静電吸着されたままである。エッチングガスの供給
を停止し、場合によっては静電吸着の際に蓄積された電
荷を除去するためにエッチングガスの代わりにアルゴン
などの非エッチングガスを導入し、除電を行う。この間
に、ヘリウムガスの供給を停止し、ウエハ１の裏面から
ウエハ１を押し上げる力を取り除いておく。除電が終了
したら、アルゴンガス供給を停止し、静電吸着用直流電
圧印加も停止する。エッチングガスや除電ガスが排気さ
れ、高真空となったところで、ウエハ保持装置１８の下
方への移動と、ウエハ１を搬出するための工程が開始さ
れる。搬出工程は導入工程の逆の手順で実施され、さら
に、新たなウエハが次のエッチングのために導入され
る。このようにして、エッチングが実施される。

【００１６】以下、本発明の効果を順に説明する。ウエ
ハ表面におけるエッチングガス及びエッチングで生成さ
れた反応生成物（ガス）は、ウエハ１表面で、ほぼ一様
な濃度で分布するが、ウエハ外周部においては、反応生
成物の発生場所がウエハ外にないことガス流れのための
流路境界が急変することなどから、周辺部のエッチング
特性が中心部とは異なる恐れがある。そこで、本発明で
は、ウエハ１の表面より上方（あるいは同一面）にガス
流れの急変を防止するためにウエハ１の上方にサセプタ
１６を配置している。サセプタ１６の面があるため、エ
ッチングガスや反応生成物の流れが、ウエハ外周部でわ
ずかに上方に向い、エッチングガス、反応生成物の滞留
効果が現れ、あたかもウエハ外周部にエッチング反応部
あるかのような現象を示すこととなる。そのため、ウエ
ハ外周部においても、エッチングが均一に実施されるこ
とになる。

【００１７】さらに、上記のほかに、ウエハ１の外周面
はサセプタ１６に収納された状態となっているため、何
らかの異常事態により静電吸着が消失し、ウエハ１が裏
面に供給されているヘリウムガスの圧力で動いたとして
も、サセプタ１６の側壁でウエハ１が大きくずれるのを
阻止できるため、ウエハ受け渡しが不可能となってエッ
チング室を大気開放しなければならないといった事態を
防止できるという効果もある。なお、この時、サセプタ
１６のウエハ外周面に対向する面がほぼ垂直であるた
め、ウエハ１が横滑りしても、サセプタ１６の面がテ−
パ状となっている場合と異なり、サセプタ１６の水平面
にウエハ1が乗り上げることもない。

【００１８】次に、ウエハ１の外周部の裏面とサセプタ
１６間の隙間について述べる。図３にウエハ外周部の拡
大図を示す。ウエハ処理面側では、プラズマ２８が発生
しており、エッチングガスや反応生成物が飛び交ってい
る。したがって、ウエハ１の裏面とサセプタ１６の隙間
が広いと、それらが隙間に侵入し、ウエハ裏面などに堆
積する。これは、ウエハ裏面の異物となるため、歩留ま
りの低下などをきたすことがあるので、好ましくない。
そこで、両者の隙間を極力小さくすれば、エッチングガ
スや反応生成物の進入を低減でき、ウエハ裏面の異物を
減らすことができる。別に実施した試験の結果によれ
ば、この隙間を０．３ｍｍ以下にすると、上記効果が顕
著であった。

【００１９】さて、前述したエッチング処理は、ＲＦ電
圧をウエハ１に印加して実施している。この際、直接Ｒ
Ｆ電圧が印加される金属部材２とベース５との間で異常
放電が発生することがある。この異常放電が発生する
と、ＲＦ電圧がウエハ１に正常に印加されなくなり、エ
ッチングそのものが正常ではなくなる。これは、エッチ
ングに限らずＲＦ電圧を利用してプラズマを発生させる
方式のウエハ処理装置に一般的に言えることである。こ
れを防ぐため、本発明のウエハ保持装置では、ＲＦ印加
部と異なる電位にあるベース５を空間的に遮断できるよ
うに絶縁管１０を挿入した。これにより異常放電が防止
できる。

【００２０】ウエハ１の受け渡しについて述べる。ウエ
ハ１は静電吸着されるが、この際にウエハ１には電荷が
蓄積される。この電荷はウエハ１を誘電体薄膜３に吸着
させておく能力があり、静電吸着用の直流電源２５のス
イッチを切ってもウエハ１は静電吸着されている。そこ
で、蓄積電荷が消失するまで、ウエハ１の搬送を持ちな
ければならない。また、消失の有無も判定しなければな
らないなどの問題がある。そこで、図４に示したよう
に、ウエハ受け渡しピン９を、例えば炭化シリコンなど
のような、わずかに導電性のある材料としておく。こう
することにより、蓄積電荷は、ウエハ受け渡しピン９を
通じて接地ラインに流れ、速やかに消失される。これに
より、ウエハ受け渡し事故もなく、信頼性の高いウエハ
受け渡しが可能となる。なお、ウエハ受け渡しピン９を
通じた接地回路をプラズマ発生中は切断することも可能
であり、接地ラインとＲＦ印加部が接近しているため、
異常放電が発生するような場合に採用すればよい。

【００２１】ウエハ１の受け渡しは、ウエハ受け渡しピ
ン９の上下によって実行されるが、ウエハ１が振動しな
がら受け渡しされると異常が発生したりするため、滑ら
かにウエハ受け渡しピン９が上下しなければならない。
そのガイドを確実にするため、本発明では、支柱６にガ
イド１１を設置した。これにより、ウエハ受け渡しピン
９が上下機構のために異常に長くなることもなく、信頼
性の高いウエハ受け渡しが可能となった。

【００２２】さて、上記のように、信頼性の高いウエハ
保持装置の要素が明らかになったが、次に、ウエハ１の
受け渡し位置とウエハ処理位置（図２に示したウエハ位
置に相当）が異なる場合の問題点解決方法について述べ
る。

【００２３】図５は、ウエハ保持装置の全体構成を示し
たものである。上部は、ほぼ図１と同じである。図１と
異なる部分は、絶縁部材４をＲＦが印加される金属部材
２の外周側面を被うようにした点である。このようにす
ることで、ＲＦ印加部と接地部の間の沿面距離が長くな
り、より一層異常放電に対する防止効果が向上する。

【００２４】ウエハ受け渡し位置とウエハ処理装置の間
を上下させるため、本発明ではウエハ保持装置の支柱６
とフランジ２９間にベローズ３０を設けた。大気とウエ
ハ処理室の真空シールを兼ねており、図５には示してい
ないが大気側に設けられた支柱６のガイドと上下機構に
より、ベローズ３０は伸縮する。本発明では、ベローズ
３０の径が最小となるように、支柱６とフランジ２９間
に設けるようにした。ベローズ３０の径が小さいと、ウ
エハ受け渡し機構に負荷される力も小さくてすむため、
上下機構部の簡略化や高精度化が容易に達成される。エ
ラストマーシールを用いた摺動部を設ける場合に比較し
て、摺動部の磨耗から発生する異物が排除されること
や、真空シールに対する信頼性が向上することは言うま
でもない。

【００２５】このようにして、ウエハ保持装置の上下運
動が行われるが、ベローズ３０や、その他の支柱６、ウ
エハ受け渡しピン９などがプラズマに曝されることは、
エッチング生成物が付着して異物となる問題や、これら
の材料の耐プラズマ性の点から好ましくない。そこで、
本発明においては、互いに交差する円筒形のカバー３
１、３２をベース５とフランジ２９に設けた。カバー３
１とカバー３２は互いに重なり合っており、ウエハ保持
装置が上下しても重なり合いが消失することの無いよう
な寸法とした。このカバー３１、３２は、いずれも接地
電位に維持されており、常にカバー内の部材はプラズマ
から隔離され、汚染から保護される。

【００２６】以上に示した例のように、本発明によれ
ば、異物が少なくかつ均一なウエハ処理が行われるウエ
ハ保持装置及び保持方法が達成できる。

【００２７】なお、本発明が適用されるのは、エッチン
グ装置に限定されるものでなく、静電吸着でウエハ（被
処理物）を保持する必要のあるウエハ処理装置と処理方
法において、広く応用できることは勿論である。

【００２８】ところが、上記のウエハ保持装置を製作す
るという観点で図１や図５を見ると、金属部材２の製作
が、冷媒流路７があるために困難であることがわかる。
勿論、金属部材２を２個の部材に分けて製作し、エラス
トマーシールで冷媒をシールすることにより、同じ効果
が得られる部材を構成することができる。しかし、この
方法では、シール部が必要であるため、余分な締結部や
容積を必要としたり、図１に示すような金属部材２を貫
通する穴を設ける場合に、各々の穴にそれぞれシールを
必要とするといった煩雑さ、複雑さ、ひいては信頼性の
低下といった問題が生じてしまう。そこで、本発明で
は、金属部材２を、製作の段階で一体物としてしまう方
法を採用した。その例を図６、７に示した。また、図８
に説明図を示した。冷媒流路７は、図８に示すように、
冷媒供給孔３３から冷媒吐出孔３４まで連続した流路と
なっている。この冷媒流路７を機械加工で製作すること
は、図８のようにオープンとなった状態であれば可能で
ある。図８のような部材を２個製作し、両者を重ね合せ
て外周部を溶接で接合すれば、外観上は図１の金属部材
２と同じものが製作できる。しかし、図８に示したシー
ル面３５は、その部部に貫通孔（たとえば図１の絶縁管
１０が挿入されている孔）を設ける必要がある。したが
って、金属部材２の外周部のみ接合したのでは、本部材
を完成させることができない。

【００２９】本発明では、これを解決するため、一つ
は、ロストワックス法を用いた。この例を図６に示し
た。はじめにワックスで、冷媒流路７とほぼ同じ形状の
部材を製作する。次に外側が金属部材２の外形とほぼ同
じ形状の型を用意し、ワックスで製作した流路の型を内
部に設置して、鋳込む。次に、ワックスを除去すると、
金属部材２が完成する。

【００３０】本発明の別の実施例を図７に示した。これ
は、冷媒流路７を予め機械加工した金属部材３８（仮に
これを（上）と記した）と金属部材３９（これを（下）
と記した）を、接合材料４０を間に狭んで重ね合わす。
金属部材２がアルミニウムあるいはアルミニウム合金で
あれば、接合部材４０を融点の低いアルミニウム合金
（シリコン含有アルミニウム合金など）とする。このよ
うにした上で、真空中に保持して加圧し、約６００℃ま
で昇温すると、融点の低い接合部材４０が融けて、金属
部材（上）３８および（下）３９と反応し、互いに接合
される。このような拡散接合法を用いれば、図８に示し
たシール面３５も確実に接合されるので、貫通孔３７を
なんら特別の配慮をせずに加工できる。拡散接合は、一
組に限定されず多数を同時に接合できるので、予め金属
部材３８、３９を製作しておき、多量に接合すれば、コ
スト的にも特に問題ない。

【００３１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、静
電吸着によるウエハ保持を、ウエハ受渡しの時の横滑り
防止やウエハ裏面のガスによる浮き上がり防止のために
ウエハ表面にウエイト等の部材を用いることなく確実に
実行できるので、ウエハ処理における異物発生が低減で
き、ウエハ処理の歩留まりが向上するという効果が期待
できる。また、異物低減のためにウエハ処理装置を清掃
しなければならなくなるまでに稼働できる期間が長くな
るので、装置の稼働率が向上するという効果もある。さ
らに、ウエハ表面のガス流れを均一化するためにウエハ
外周部をウエハ表面と略同一面としたため、面内均一性
の優れたウエハ処理が実行されるという効果もある。ま
た、ウエハ保持装置を製作する上で、冷媒シールのため
に必要なエラストマーシールが不用になるので、ウエハ
保持装置の製作が容易になるという効果もある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例ウエハ保持装置の説明図であ
る。

【図２】本発明のウエハ保持装置を用いたウエハ処理装
置の説明図である。

【図３】ウエハ保持装置のウエハ外周部拡大図である。

【図４】ウエハ受け渡し時の蓄積電荷の除去方法を示し
た説明図である。

【図５】本発明のウエハ保持装置の他の実施例の説明図
である。

【図６】ウエハ保持装置の冷媒流路形成方法の実施例の
説明図である。

【図７】本発明の他の実施例の説明図である。

【図８】冷媒流路の説明図である。

【符号の説明】

１…ウエハ、２…金属部材、３…誘電体薄膜、４…絶縁
部材、５…ベース、６支柱…、７…冷媒流路、８…冷媒
供給部、９…ウエハ受け渡しピン、１０…絶縁管、１１
…ガイド、１２…絶縁材、１３…ＲＦ供給軸、１４…ガ
ス供給孔、１５ウエハ検出器…、１６…サセプタ、１７
…ウエハ保持装置、１９…真空ポンプ、２０…エッチン
グガス供給部、２１…ウエハ処理室、２２…石英窓、２
３…マグネトロン、２４…導波管、２５…直流電源、２
６…ＲＦ電源、２７…ガス供給孔、２８…プラズマ、２
９…フランジ、３０…ベローズ、３１…カバー、３２…
カバー、３３…冷媒供給孔、３４…冷媒吐出孔、３５…
シール面、３６…ロストワックス、３７…貫通孔、３８
…金属部材（上）、３９…金属部材（下）、４０…接合
部材。

フロントページの続き (72)発明者小川芳文山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者七田弘之山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (72)発明者坪根恒彦山口県下松市大字東豊井794番地株式会社日立製作所笠戸工場内 (56)参考文献特開平５−217951（ＪＰ，Ａ) 特開平５−267435（ＪＰ，Ａ) 特開平５−226292（ＪＰ，Ａ) 特開昭63−227021（ＪＰ，Ａ) 特開平２−69956（ＪＰ，Ａ) 特開平５−67672（ＪＰ，Ａ) 特開平４−3927（ＪＰ，Ａ) 特開平６−69159（ＪＰ，Ａ) 特開平２−211650（ＪＰ，Ａ) 特開平５−114583（ＪＰ，Ａ) 実開昭64−19186（ＪＰ，Ｕ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H01L 21/68

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハの温度を調節する冷媒を循環させる
流路を設けた金属部材の一方の表面に該ウエハを静電気
力で保持するための誘電体薄膜を形成し、該金属部材の
他方の表面に接して電気絶縁部材を配置し、さらにある
基準の電位に接地された電気良導体からなる基準電位部
材を配置して、該三種類の部材を誘電体薄膜付き金属部
材、電気絶縁材料部材、基準電位部材の順に重ねて固定
し、該基準電位部材側から該金属部材の冷媒流路に貫通する
冷媒の供給および吐出のための電気絶縁部材で側面が構
成された冷媒流路を設け、さらに該三種類の部材を貫通する少なくとも三本以上の
側壁が電気絶縁材料からなる貫通孔を設けてウエハ受け
渡し機構に接続された移動可能な部材を挿入し、かつ電
気良導体からなるパイプ状の部材を該基準電位部材に固
定して該三種類の部材を支持し、該パイプ状部材の内側に電気絶縁材料を介して電気良導
体からなる小径パイプ状部材を挿入し、該小径パイプ状
部材を該基準電位部材と該電気絶縁材料部材を貫通して
該金属部材に接続し、該小径パイプ部材を通じて該ウエ
ハ保持のための静電気力発生用電位と該ウエハ処理に必
要なＲＦ電圧を印加するように構成し、該小径パイプの内側の穴から該ウエハの裏面と該誘電体
薄膜表面間に気体を供給可能とするよう該金属部材と該
誘電体薄膜に側壁が電気絶縁材料からなる貫通孔を設け
たことを特徴とするウエハ保持装置。
【請求項２】請求項１に記載のウエハ保持装置におい
て、ウエハの受け渡し機構に接続された移動可能な部材
を、電気的に導通のある材料で製作したことを特徴とす
るウエハ保持装置。
【請求項３】請求項１または２に記載のウエハ保持装置
において、該ウエハの受け渡しのための貫通孔に挿入さ
れた移動可能な部材を移動させるためのガイドを、該パ
イプ状部材の外側に設けたことを特徴とするウエハ保持
装置。
【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載のウエハ
保持装置において、ウエハ保持装置をウエハ処理装置に
設置するためのフランジに固定する方法を、該パイプ状
部材と該フランジ間に設けた伸縮可能なベローズとし、
ウエハ処理に好適な位置にウエハを配置するための該ウ
エハ保持装置の移動を、該ベローズの伸縮で行うことを
特徴とするウエハ保持装置。
【請求項５】請求項１乃至４のいずれかに記載のウエハ
保持装置において、該基準電位部材の外周部に略円筒状
のカバーを設け、さらに該カバーと径の異なる略円筒状
の部材を該フランジに固定し、該ウエハ保持装置の上下
運動において該円筒状部材の重なりにより、該円筒状部
材の内側が履われているようにしたことを特徴とするウ
エハ保持装置。
【請求項６】請求項１乃至５のいずれかに記載のウエハ
保持装置において、該三種類の部材に側壁が電気絶縁材
料で履われた貫通孔を設け、該誘電体薄膜に保持された
ウエハの温度を計測する検出器を貫通孔に設置したこと
を特徴とするウエハ保持装置。
【請求項７】請求項１乃至５のいずれかに記載のウエハ
保持装置において、該三種類の部材に側壁が電気絶縁材
料で履われた貫通孔を設け、該誘電体薄膜に保持された
ウエハの有無を検出するための検出器を該貫通孔に設置
したことを特徴とするウエハ保持装置。
【請求項８】請求項７に記載のウエハ保持装置におい
て、該ウエハの有無検出器を、貫通孔に設置されたウエ
ハの温度を計測する検出器の信号で行うように構成した
ことを特徴とするウエハ保持装置。
【請求項９】請求項５に記載のウエハ保持装置におい
て、該誘電体薄膜と該金属部材を履ったカバー部材と該
ウエハの外周部裏面とが対向する部分の間隙を、０．３
ｍｍ以下としたことを特徴とするウエハ保持装置。