特許 6982701 静電チャック、真空処理装置及び基板処理方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6982701

(24)【登録日】2021年11月24日

(45)【発行日】2021年12月17日

(54)【発明の名称】静電チャック、真空処理装置及び基板処理方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20211206BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20211206BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20211206BHJP

   H01L 21/205 20060101ALN20211206BHJP

   H01L 21/31 20060101ALN20211206BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H01L21/302 101G

   C23C14/50 A

   !H01L21/205

   !H01L21/31 B

【請求項の数】7

【全頁数】15

(21)【出願番号】特願2020-559708(P2020-559708)

(86)(22)【出願日】2019年8月8日

(86)【国際出願番号】JP2019031443

(87)【国際公開番号】WO2020115952

(87)【国際公開日】20200611

【審査請求日】2020年12月1日

(31)【優先権主張番号】特願2018-228266(P2018-228266)

(32)【優先日】2018年12月5日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000231464

【氏名又は名称】株式会社アルバック

(74)【代理人】

【識別番号】110003339

【氏名又は名称】特許業務法人南青山国際特許事務所

(74)【代理人】

【識別番号】100104215

【弁理士】

【氏名又は名称】大森 純一

(74)【代理人】

【識別番号】100196575

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 満

(74)【代理人】

【識別番号】100168181

【弁理士】

【氏名又は名称】中村 哲平

(74)【代理人】

【識別番号】100144211

【弁理士】

【氏名又は名称】日比野 幸信

(72)【発明者】

【氏名】酒田 現示

(72)【発明者】

【氏名】横尾 秀和

【審査官】 鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】 特開２００３−２８２６９０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１２−２１６７７４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １４／５０

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

基板を支持する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、弾性体で構成されたチャックプレートを具備し、前記基板を前記第１面で支持した際に前記基板と前記第１面との間において前記基板から放出されるガスを前記基板と前記第１面との間から排気する排気路が設けられ、前記第１面に、複数の凸部と、前記複数の凸部を囲む環状の凸部とが設けられ、前記複数の凸部の前記第１面からの高さが前記環状の凸部の高さ以下に構成され、
前記複数の凸部が形成された前記第１面に前記基板を載置し、前記第１面に前記基板を静電吸着することにより、前記第１面に前記基板が載置されたときの前記複数の凸部の前記第１面からの高さｈ_０を前記高さｈ_０よりも低い高さｈ_１に調整できる
静電チャック。

【請求項2】

請求項１に記載の静電チャックであって、
前記排気路は、
前記第１面に設けられた溝と、
前記溝に連通し、前記第１面から前記第２面にまで貫通する第１貫通孔と
を有する静電チャック。

【請求項3】

請求項２に記載の静電チャックであって、
前記溝は、
前記チャックプレートの中心から前記チャックプレートの外に向かう方向に延在する複数の第１溝部と、
前記複数の第１溝部に交差し、前記チャックプレートの前記中心を中心として環状に形成された複数の第２溝部と
を有する静電チャック。

【請求項4】

請求項１に記載の静電チャックであって、
前記排気路は、
前記第１面に設けられた線状の堤部と、
前記第１面から前記第２面にまで貫通する第１貫通孔と
を有する静電チャック。

【請求項5】

請求項２〜４のいずれか１つに記載の静電チャックであって、
前記チャックプレートの前記第２面に対向する第３面と、前記第３面と反対側の第４面とを有するチャック基体をさらに具備し、
前記チャック基体には、前記第３面から前記第４面にまで貫通する第２貫通孔が設けられ、前記第２貫通孔が前記第１貫通孔に連通可能に構成された
静電チャック。

【請求項6】

真空容器と、
前記真空容器に収容され、基板を支持する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、弾性体で構成されたチャックプレートを具備し、前記基板を前記第１面で支持した際に前記基板と前記第１面との間において前記基板から放出されるガスを前記基板と前記第１面との間から排気する排気路が設けられ、前記第１面に、複数の凸部と、前記複数の凸部を囲む環状の凸部とが設けられ、前記複数の凸部の前記第１面からの高さが前記環状の凸部の高さ以下に構成され、前記複数の凸部が形成された前記第１面に前記基板を載置し、前記第１面に前記基板を静電吸着することにより、前記第１面に前記基板が載置されたときの前記複数の凸部の前記第１面からの高さｈ_０を前記高さｈ_０よりも低い高さｈ_１に調整できる静電チャックと、
前記真空容器に収容され、前記静電チャックを支持する第５面と、前記第５面とは反対側の第６面とを有する支持台と、
前記支持台を囲み、前記静電チャックが配置される第１領域と、前記支持台が配置される第２領域とに前記真空容器の内部を区画する防着板と、
を具備し、
前記支持台には、前記排気路を通じて導かれた前記ガスを前記第２領域にまで排気する別の排気路が設けられている真空処理装置。

【請求項7】

基板を支持する第１面と、前記第１面とは反対側の第２面とを有し、弾性体で構成されたチャックプレートを具備し、前記基板を前記第１面で支持した際に前記基板と前記第１面との間において前記基板から放出されるガスを前記基板と前記第１面との間から排気する排気路が前記チャックプレートに設けられた静電チャックを準備し、
凸状のエンボス加工により複数の凸部が形成された前記第１面に前記基板を載置し、
前記第１面に前記基板を静電吸着することにより、前記第１面に前記基板が載置されたときの前記複数の凸部の前記第１面からの高さｈ_０を前記高さｈ_０よりも低い高さｈ_１に調整し、
前記基板にプロセス加工を施し、
前記静電吸着を緩和することにより、前記プロセス加工中に発した前記ガスを前記基板と前記第１面との間から排気する
基板処理方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャック、真空処理装置及び基板処理方法に関する。

【背景技術】

【0002】

電子部品の製造工程では、電子部品の基材となる基板が減圧雰囲気でステージに支持され、成膜、エッチング、イオン注入等のプロセス加工が施される。プロセス加工は、例えば、基板が静電チャックに吸着された状態で行われる（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１２−２１６７７４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、静電チャックに吸着された状態で基板にイオン注入等のプロセス加工を施すと、該加工によって基板が暖められ、静電チャックと基板との間にガスが溜る場合がある。このような状態のまま、静電吸着を解除すると、残留ガスの急激な体積増加によって、基板が静電チャックから飛び上がる現象が起き得る。

【0005】

このような現象が起きると、プロセス加工が無事に終了しても、その後に基板の搬送不良が生じたり、あるいは基板に傷が付いたりする可能性がある。

【0006】

以上のような事情に鑑み、本発明の目的は、上記ガスの急激な体積増加を抑え、基板を安定して支持する静電チャック、真空処理装置及び基板処理方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る静電チャックは、基板を支持する第１面と、上記第１面とは反対側の第２面とを有するチャックプレートを具備する。チャックプレートには、上記基板を上記第１面で支持した際に上記基板と上記第１面との間において上記基板から放出されるガスを上記基板と上記第１面との間から排気する排気路が設けられている。

【0008】

このような静電チャックによれば、基板を第１面で支持した際に基板と第１面との間において基板から放出されるガスを基板と第１面との間から排気する排気路が設けられているので、静電吸着が解除されても急激なガスの体積膨脹が抑えられ、基板のチャックプレートからの飛び上がりが防止できる。

【0009】

静電チャックにおいては、上記排気路は、上記第１面に設けられた溝と、上記溝に連通し、上記第１面から上記第２面にまで貫通する第１貫通孔とを有してもよい。

【0010】

このような静電チャックによれば、排気路が第１面に設けられた溝と、溝に連通し、第１面から第２面にまで貫通する第１貫通孔を有しているため、基板から放出されるガスが排気路を通じて第２面側に効率よく排気される。

【0011】

静電チャックにおいては、上記溝は、上記チャックプレートの中心から上記チャックプレートの外に向かう方向に延在する複数の第１溝部と、上記複数の第１溝部に交差し、上記チャックプレートの上記中心を中心として環状に形成された複数の第２溝部とを有してもよい。

【0012】

このような静電チャックによれば、溝がチャックプレートの中心からチャックプレートの外に向かって延在する複数の第１溝部と、環状に形成された複数の第２溝部とを有しているため、基板から放出されるガスが溝を通じて第２面側に効率よく排気される。

【0013】

静電チャックにおいては、上記排気路は、上記第１面に設けられた線状の堤部と、上記第１面から上記第２面にまで貫通する第１貫通孔とを有してもよい。

【0014】

このような静電チャックによれば、排気路が第１面に設けられた堤部と、第１面から第２面にまで貫通する第１貫通孔を有しているため、基板から放出されるガスが排気路を通じて第２面側に効率よく排気される。

【0015】

静電チャックにおいては、上記第１面に、複数の凸部と、上記複数の凸部を囲む環状の凸部とが設けられ、上記複数の凸部の上記第１面からの高さが上記環状の凸部の高さ以下に構成されてもよい。

【0016】

このような静電チャックによれば、第１面に、凸状のエンボス加工が施されているので、基板から放出されるガスが第１面を経由し排気路を通じて第２面側に効率よく排気される。また、環状の凸部によりガスが基板とチャックプレートとの間から漏れにくくなる。

【0017】

静電チャックにおいては、上記チャックプレートの上記第２面に対向する第３面と、上記第３面と反対側の第４面とを有するチャック基体をさらに具備してもよい。上記チャック基体には、上記第３面から上記第４面にまで貫通する第２貫通孔が設けられ、上記第２貫通孔が上記第１貫通孔に連通可能に構成されてもよい。

【0018】

このような静電チャックによれば、チャックプレートの第２面に対向する第３面と、第３面と反対側の第４面とを有するチャック基体に、第３面から第４面にまで貫通する第２貫通孔が設けられているので、基板から放出されるガスが排気路を通じて第４面側に効率よく排気される。

【0019】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る真空処理装置は、真空容器と、上記静電チャックと、支持台と、防着板とを具備する。上記支持台は、上記真空容器に収容され、上記静電チャックを支持する第５面と、上記第５面とは反対側の第６面とを有する。上記防着板は、上記支持台を囲み、上記静電チャックが配置される第１領域と、上記支持台が配置される第２領域とに上記真空容器の内部を区画する。上記支持台には、上記排気路を通じて導かれた上記ガスを上記第２領域にまで排気する別の排気路が設けられている。

【0020】

このような真空処理装置によれば、排気路から導かれたガスが第２領域に排気されるので、静電吸着が解除されても急激なガスの体積膨脹が抑えられ、基板のチャックプレートからの飛び上がりが防止できる。

【0021】

上記目的を達成するため、本発明の一形態に係る基板処理方法では、上記静電チャックが準備される。凸状のエンボス加工により複数の凸部が形成された上記第１面に上記基板が載置される。上記第１面に上記基板を静電吸着することにより、上記第１面に上記基板が載置されたとき、上記複数の凸部の上記第１面からの高さｈ_０が上記高さｈ_０よりも低い高さｈ_１に調整される。上記基板にプロセス加工が施される。上記静電吸着を緩和することにより、上記プロセス加工中に発した上記ガスが上記基板と上記第１面との間から排気される。

【0022】

このような基板処理方法によれば、基板を第１面で支持した際に基板と第１面との間において基板から放出されるガスを基板と第１面との間から排気する排気路が設けられているので、静電吸着が解除されても急激なガスの体積膨脹が抑えられ、基板のチャックプレートからの飛び上がりが防止できる。

【発明の効果】

【0023】

以上述べたように、本発明によれば、上記ガスの急激な体積増加を抑え、基板を安定して支持する静電チャック、真空処理装置及び基板処理方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0024】

【図1】図（ａ）は、本実施形態の静電チャックの模式的平面図である。図（ｂ）は、図（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った模式的断面図である。

【図2】図（ａ）は、図１（ｂ）の破線ａ１で囲む領域の模式的断面図である。図（ｂ）は、図１（ｂ）の破線ａ２で囲む領域の模式的断面図である。

【図3】本実施形態の真空処理装置の模式的断面図である。

【図4】イオン注入装置のブロック構成図である。

【図5】図（ａ）、（ｂ）は、静電チャックの作用の一例を説明する模式的断面図である。

【図6】基板処理方法の一例を示す模式的断面図である。

【図7】本実施形態の変形例に係る静電チャックの模式的平面図である。

【発明を実施するための形態】

【0025】

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態を説明する。各図面には、ＸＹＺ軸座標が導入される場合がある。例えば、Ｘ軸方向またはＹ軸方向は、チャックプレート１０の面内方向であり、Ｚ軸方向は、チャックプレート１０の面内方向に対して直交する方向である。また、同一の部材または同一の機能を有する部材には同一の符号を付す場合があり、その部材を説明した後には適宜説明を省略する場合がある。

【0026】

図１（ａ）は、本実施形態の静電チャックの模式的平面図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）のＡ−Ａ'線に沿った模式的断面図である。図２（ａ）は、図１（ｂ）の破線ａ１で囲む領域の模式的断面図である。図２（ｂ）は、図１（ｂ）の破線ａ２で囲む領域の模式的断面図である。

【0027】

図１（ａ）には、静電チャック１の平面を示すために基板９０が示されていない。図１（ｂ）〜図２（ｂ）には、静電チャック１に基板９０が載置された状態が示されている。

【0028】

静電チャック１は、例えば、真空容器内で処理される基板９０を吸着保持する静電チャックである。静電チャック１は、チャックプレート１０と、チャック基体２０とを具備する。基板９０は、例えば、半導体ウェーハである。

【0029】

チャックプレート１０は、基板９０を支持する上面１０ｕ（第１面）と、上面１０ｕとは反対側の下面１０ｄ（第２面）とを有する。チャックプレート１０の平面形状は、特に限らないが、例えば、円形である。チャックプレート１０は、弾性体であり、例えば、誘電体樹脂（例えば、シリコーン）で構成されている。

【0030】

チャックプレート１０は、その上面１０ｕ及び内部に排気路１００を有する。基板９０が上面１０ｕに支持された場合、基板９０と上面１０ｕとの間において基板９０から放出されるガスは、排気路１００によって基板９０と上面１０ｕとの間から排気される。

【0031】

排気路１００は、チャックプレート１０の上面１０ｕに設けられた溝１１０と、溝１１０に連通する貫通孔１２０（第１貫通孔）とを有する。

【0032】

溝１１０は、複数の溝部１１１（第１溝部）と、複数の溝部１１１に交差する複数の溝部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ（第２溝部）とを有する。溝１１０の平面形状は、図示された例に限らない。

【0033】

複数の溝部１１１は、チャックプレート１０の中心からチャックプレート１０の外に向かって放射状に延在する。複数の溝部１１１は、チャックプレート１０の中心を中心に、例えば、等間隔で並ぶ。複数の溝部１１１のそれぞれは、チャックプレート１０の中心付近に配置された貫通孔１２０と、チャックプレート１０の外周付近に配置された貫通孔１２０に連通している。さらに、複数の溝部１１１のそれぞれは、溝部１１２ｂを横切り、溝部１１２ｂに連通する。

【0034】

複数の溝部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃのそれぞれは、チャックプレート１０の中心を中心として環状に形成されている。複数の溝部１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃにおいて、溝部１１２ａは、チャックプレート１０の中心付近に配置され、溝部１１２ｃは、チャックプレート１０の外周付近に配置されている。溝部１１２ｂは、溝部１１２ａと溝部１１２ｃとの間に配置される。

【0035】

溝部１１２ａは、チャックプレート１０の中心付近に配置された複数の貫通孔１２０に連通している。溝部１１２ｃは、チャックプレート１０の外周付近に配置された複数の貫通孔１２０に連通している。溝部１１２ｂは、複数の溝部１１１に連通している。

【0036】

チャックプレート１０の上面１０ｕの少なくとも一部、例えば、全域には、凸状のエンボス加工が施されている（図２（ｂ））。図１（ａ）には、上面１０ｕにエンボス加工が施された領域１０Ｅが破線で示されている。このエンボス加工により上面１０ｕには、複数の凸部１１３が形成されている。複数の凸部１１３のそれぞれにおける上面は、上に凸の曲面となっている。複数の凸部１１３の上面１０ｕからの高さｈは、溝部１１１の上面１０ｕからの深さよりも低く構成されている。

【0037】

例えば、チャックプレート１０に基板９０が支持されていない場合、凸部１１３の高さｈは、３０μｍ以上１５０μｍ以下である。複数の凸部１１３のピッチは、１００μｍ以上５００μｍ以下である。この高さｈは、チャックプレート１０が弾性体であることから、チャックプレート１０が基板９０を吸引する吸引力によって変化する。例えば、吸引力が増加するにつれ、凸部１１３、１１３ｅが潰れて、高さｈが小さくなっていく。

【0038】

また、基板９０が上面１０ｕに支持されているとき、チャックプレート１０の平面内で隣接する凸部１１３の谷部１１４は、溝部１１１、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃのいずれかに連通している。

【0039】

また、チャックプレート１０の外周には、基板９０に接する凸部１１３ｅが形成されている。凸部１１３ｅの高さは、凸部１１３の高さと同じである。凸部１１３ｅをＺ軸方向に上面視した場合、円環状になっている。すなわち、複数の凸部１１３は、凸部１１３ｅにより囲まれている。複数の凸部１１３の上面１０ｕからの高さは、環状の凸部１１３ｅの上面１０ｕからの高さ以下に構成されている。換言すれば、チャックプレート１０に基板９０が支持されているとき、凸部１１３と谷部１１４により構成される空間とは、基板９０と凸部１１３ｅとによってシールドされる。

【0040】

貫通孔１２０は、上面１０ｕから下面１０ｄにまで貫通する。複数の貫通孔１２０は、チャックプレート１０の中心からチャックプレート１０の外に向かって列状に並ぶ。また、複数の貫通孔１２０は、チャックプレート１０の中心を中心に、例えば、等間隔で並ぶ。例えば、複数の貫通孔１２０は、チャックプレート１０の中心を中心に６０°間隔で配置されている。

【0041】

チャック基体２０は、チャックプレート１０の下面１０ｄに対向する上面２０ｕ（第３面）と、上面２０ｕと反対側の下面２０ｄ（第４面）とを有する。この上面２０ｕとチャックプレート１０の下面１０ｄとは、接着剤層８０によって接合されている。チャック基体２０の平面形状は、例えば、円形である。チャック基体２０の外径は、チャックプレート１０の外径と同じとしてもよく、チャックプレート１０の外径よりも大きくてもよい。チャック基体２０の上面２０ｕは、例えば、平坦面である。

【0042】

チャック基体２０は、上面２０ｕから下面２０ｄにまで貫通する貫通孔２２０（第２貫通孔）を有する。チャックプレート１０がチャック基体２０に固定されたとき、貫通孔２２０は、貫通孔１２０に連通している。貫通孔２２０は、ネジが配置されるネジ孔としても機能する。チャック基体２０は、例えば、アルミニウム、ステンレス鋼等で構成されている。

【0043】

静電チャック１における排気路１００は、チャックプレート１０に設けられた溝１１０及び貫通孔１２０と、チャック基体２０に設けられた貫通孔２２０とによって構成される。複数の貫通孔２２０のそれぞれがチャック基体２０の上面２０ｕから下面２０ｄにまで貫通している必要はなく、例えば、複数の貫通孔２２０の少なくとも２つが合流し下面２０ｄにまで抜ける通路がチャック基体２０の内部に設けられてもよい。

【0044】

また、チャック基体２０の上面２０ｕには、上面２０ｕの面内方向に並ぶ電極４０、４１が設けられている。電極４０、４１とチャック基体２０との間には、絶縁層８１が設けられ、電極４０、４１とチャック基体２０とは絶縁が保たれている。電極４０と電極４１との間には、外部に設けられた電源４２により、例えば、直流電圧が印加される。これにより、チャックプレート１０の上面１０ｕでは、基板９０を吸引する静電力が生じて、上面１０ｕに基板９０が吸着保持される。また、チャック基体２０には、基板９０の温度を調節する温調機構が設けられてよい。

【0045】

図３は、本実施形態の真空処理装置の模式的断面図である。図３には、静電チャック１が真空容器内で支持台に取り付けられた様子が例示されている。

【0046】

真空処理装置５は、真空容器５１と、静電チャック１と、支持台５０と、防着板５２、排気機構５５と、搬送機構６０を具備する。

【0047】

真空容器５１は、減圧状態が維持可能な真空容器であり、静電チャック１、支持台５０、及び防着板５２を収容する。

【0048】

支持台５０は、静電チャック１を支持する上面５０ｕ（第５面）と、上面５０ｕとは反対側の下面５０ｄ（第６面）と、上面５０ｕと下面５０ｄとに連なる側面５０ｗとを有する。支持台５０には、基板９０の温度を調節する温調機構が設けられてよい。

【0049】

静電チャック１は、チャック基体２０の貫通孔２２０に配置されたネジ３０により、支持台５０に固定される。

【0050】

ネジ３０は、所謂、気抜きネジである。例えば、ネジ３０には、その中心線に沿ってネジ３０を貫通する貫通孔３２０が設けられている。この貫通孔３２０も排気路１００の一部として機能する。

【0051】

防着板５２は、真空容器５１内で、支持台５０を囲む。防着板５２の配置により、真空容器５１の内部は、静電チャック１が配置される第１領域Ｓ１（上部空間）と、支持台５０が配置される第２領域Ｓ２（下部空間）とに区画される。

【0052】

支持台５０には、上面５０ｕから下面５０ｄにまで、または、上面５０ｕから側面５０ｗにまで貫通し、排気路１００に連通する貫通孔５２０が設けられている。支持台５０に、別の排気路としても貫通孔５２０が設けられたことから、静電チャック１の排気路１００を通じて導かれた放出ガスは、第２領域Ｓ２にまで排気される。

【0053】

搬送機構６０は、例えば、搬送アームであって、基板９０の外周を係止し、基板９０を静電チャック１から上昇させたり、静電チャック１に向けて下降させたりする。また、搬送機構６０は、静電チャック１から上昇させた基板９０を真空容器１０から搬出したり、あるいは、基板９０を真空容器１０に搬入させたりすることができる。なお、基板９０の昇降については、所謂、押上ピンを利用してもよい。

【0054】

また、真空処理装置５には、支持台５０を回転させる回転機構、支持台５０を上下に昇降させる昇降機構等が設けられてもよい。また、真空処理装置５には、排気機構５５のほか、第１領域Ｓ１を排気する排気機構を設けてもよい。

【0055】

真空処理装置５は、例えば、スパッタリング、化学気相成長法、イオン注入等に適用される。本実施形態では、一例として、真空処理装置５がイオン注入装置のエンドステーションに適用される例を示す。

【0056】

図４は、イオン注入装置のブロック構成図である。

【0057】

イオン注入装置１０００は、イオン源１００１と、質量分離器１００２と、質量分離スリット１００３と、加速管１００４と、四重極レンズ１００５と、走査器１００６と、平行化装置１００７と、エンドステーションである真空処理装置５とを具備する。

【0058】

イオン源１００１は、イオンを生成する。質量分離器１００２は、イオン、電子等の荷電粒子が磁場又は電場中で偏向される性質を利用して、磁場あるいは電場、又はその双方を発生して、基板９０中に注入したいイオン種を特定する。 加速管１００４は、質量分離スリット１００３を通過した所望のイオン種を加速または減速する。加速管１００４は、複数の電極対に高電圧を印加して、静電界の作用により、イオンを所望の注入エネルギーに加速または減速する。四重極レンズ１００５は、加速管１００４を通過したイオンのビーム形状を調整する。

【0059】

走査器１００６は、四重極レンズ１００５を通過したビーム状のイオンＣの進行方向と直交する方向に一様な外部電界を発生し、この電界の極性や強度を変化させることによりイオンの偏向角度を制御する。走査器１００６は、平行化装置１００７の入力段に向けて所定方向にイオンビームを走査する。平行化装置１００７は、イオンビームの広がりを抑え、一軸方向に走査された、基板９０の表面に入射するイオンビームを形成する。平行化装置１００７は、イオンビームを１つの軸方向に走査するビーム走査部として機能する。真空処理装置５に収容された基板９０には、イオンビームが照射される。

【0060】

本実施形態に係る静電チャック１の作用について説明する。

【0061】

図５（ａ）、（ｂ）は、静電チャックの作用の一例を説明する模式的断面図である。

【0062】

基板９０の表面には、素子を形成するため、ウェーハプロセスが施される。さらに、ウェーハプロセスの一環として、基板９０の裏面にイオン注入が施される場合がある。本実施形態では、裏面へのイオン注入を想定し、チャックプレート１０に支持される側の基板面を基板９０の表面、その反対側の面を基板９０の裏面とする。

【0063】

この場合、素子が形成された基板９０の表面は、チャックプレート１０に接触指示されることから、基板９０の表面には、レジスト等の保護層９１が塗布される（図５（ａ））。

【0064】

この状態で、基板９０の裏面にイオン注入が施されると、イオン照射によって基板９０が暖まり、保護層９１から、例えば、水蒸気、炭化ガス等のガスが放出される。

【0065】

ここで、仮に静電チャック１に排気路１００、凸部１１３、１１３ｅが設けられていない場合に起り得る現象を考えてみる。

【0066】

この場合、基板９０は、静電吸着によってチャックプレート１０に強固に押し付けられる。さらに、放出ガスにとっては、排気路１００のような逃げ道がない。従って、イオン注入によって保護層９１から発生したガスは、基板９０とチャックプレート１０との間に残留しやすくなる。

【0067】

この状態のまま、イオン注入の完了後に基板９０の静電吸着を解除すると、基板９０と、チャックプレート１０との間に溜った放出ガスが急激に膨脹して、基板９０がチャックプレート１０から飛び上がる現象が起こり得る。この結果、イオン注入が無事に終了したとしても、その後に基板９０の搬送不良が生じたり、あるいは基板９０の表面に傷がついたりする可能性がある。

【0068】

さらに、イオン注入中に基板９０とチャックプレート１０との間に溜った放出ガスが第１領域Ｓ１に漏れだした場合には、イオンビームが放出ガスに晒される。これにより、イオンビームの方向が変わったり、イオンが中和されたり、イオンビームのエネルギーが減少したりする。

【0069】

これに対し、図５（ａ）には、本実施形態の静電チャック１を用いた場合の作用が示されている。

【0070】

上述したように、基板９０の裏面にイオン注入が施されると、裏面へのイオン照射に基板９０が暖まり、保護層９１からはガスが放出する。但し、静電チャック１を用いた場合には、静電吸着時には、チャックプレート１０外周に設けられた凸部１１３ｅにより、チャックプレート１０と基板９０との間が封止される。これにより、放出ガスは、基板９０とチャックプレート１０との間から漏れにくくなる。

【0071】

一方、漏れないまま、放出ガスがチャックプレート１０と基板９０との間に溜ったとしても、チャックプレート１０の上面１０ｕには、複数の凸部１１３が離間して並んでいる。このため、放出ガスは、隣接する凸部１１３の間の谷部１１４を通じて、溝部１１１、１１２ａ〜１１２ｃを経由し、貫通孔１２０を介して、チャックプレート１０の下面１０ｄの側に流れていく。

【0072】

さらに、貫通孔１２０は、チャック基体２０の貫通孔２２０に連通している。これにより、放出ガスは、チャック基体２０の上面２０ｕから下面２０ｄに向かって効率よく排気される。この放出ガスの流れが図５（ａ）では簡易的に矢印Ｇで表されている。

【0073】

また、静電チャック１が支持台５０に取り付けられても、チャック基体２０の貫通孔２２０が支持台５０の貫通孔５２０に連通し、ネジ３０には貫通孔３２０が設けられているために、放出ガスは、貫通孔３２０、貫通孔５２０を経由して、支持台５０の上面５０ｕから下面５０ｄに向かって効率よく排気される（図５（ｂ））。

【0074】

特に、基板９０と、支持台５０の下面５０ｄとは、防着板５２により区分けされている。また、第２領域Ｓ２は、排気機構５５により真空引されている。このため、第２領域Ｓ２に放出されたガスは、第２領域Ｓ２で排気機構５５により排気される。これにより、放出ガスは、第１領域Ｓ１にまで漏れにくくなる。

【0075】

このように、本実施形態によれば、イオン注入工程が終了して、静電吸着が解除されても、基板９０とチャックプレート１０との間には、ガスが残留しにくくなる。これにより、放出ガスの急激な体積膨張によって基板９０がチャックプレート１０から飛び上がるという現象が回避される。また、放出ガスが第１領域Ｓ１に漏れにくくなることから、イオンビームの方向が変わったり、イオンが中和されたり、イオンビームのエネルギーが減少したりすることがなくなる。

【0076】

また、イオン注入により保護層９１から放出されたガスは、自然に排気路１００を通じて真空容器５１外に排気されるため、保護層９１の脱ガス処理（アニール処理）が不要になる。すなわち、静電チャック１を用いれば、ウェーハプロセスの生産性が向上する。

【0077】

また、基板９０とチャックプレート１０との間でのガス膨脹による基板９０の静電チャック１からの外れと、放出ガスの排気とをより確実に行うには、下記の処理方法を適用してもよい。

【0078】

図６（ａ）〜図６（ｄ）は、基板処理方法の一例を示す模式的断面図である。

【0079】

例えば、図６（ａ）に示すように、静電チャック１が準備され、その上面１０ｕに基板９０が載置される。この状態での凸部１１３の高さをｈ_０とする。

【0080】

次に、図６（ｂ）に示すように、上面１０ｕに基板９０が静電吸着される。これにより、凸部１１３、１１３ｅが潰れて、凸部１１３の高さが高さｈ_０よりも低い高さｈ_１に調整される。このときの静電吸着力は、基板９０にプロセス加工が施されても、確実に基板９０がチャックプレート１０から外れない程度に調整される。

【0081】

次に、図６（ｃ）に示すように、基板９０にイオン注入等のプロセス加工が施される。この際、保護層９１からはガスＧが放出される。放出ガスＧは、排気路１００、貫通孔５２０を経由して、第２領域Ｓ２にまで排気される。但し、凸部１１３の高さが高さｈ_０よりも低い高さｈ_１になっているため、谷部１１４のコンダクタンスが相対的に低くなっている。

【0082】

このため、基板９０とチャックプレート１０との間には、プロセス加工中に若干のガスＧが残留する可能性がある。この状態で、静電吸着を解除すると、残留ガスの急激な体積膨張によって基板９０がチャックプレート１０から飛び上がる可能性がある。

【0083】

これを回避するために、プロセス加工終了後、静電吸着を突然解除せずに、静電吸着を緩和しながら放出ガスＧを基板９０とチャックプレート１０の上面１０ｕとの間から排気する。

【0084】

例えば、図６（ｄ）に示すように、静電吸着を高さがｈ_１であるときよりも弱く調整して、高さをｈ_２（ｈ_１≦ｈ_２≦ｈ_０）になるように調整する。高さｈ_１からｈ_２へは、連続的に変えてもよく、段階的に変えてもよい。

【0085】

これにより、谷部１１４の容量は、高さがｈ_１であるときよりも上昇して谷部１１４のコンダクタンスが上昇する。この結果、プロセス加工中に発したガスＧは、基板９０とチャックプレート１０の上面１０ｕとの間から確実に排気される。この後、静電吸着を解除して、基板９０を搬送機構６０により搬送する。

【0086】

または、図６（ｃ）に例示するイオン注入が完了したら、静電吸着を連続的または段階的に緩和して、高さがｈ_０またはｈ_０近くになるまで静電吸着を解除してもよい。

【0087】

このような基板処理方法によれば、静電吸着が解除されても急激な放出ガスによる体積膨脹が抑えられ、基板９０のチャックプレート１０からの飛び上がりが防止できる。

【0088】

（変形例）

【0089】

図７は、本実施形態の変形例に係る静電チャックの模式的平面図である。

【0090】

静電チャック２においては、排気路１００が上面１０ｕに設けられた線状の堤部１３０と、貫通孔１２０とを有する。

【0091】

堤部１３０は、複数の堤部１３１（第１堤部）と、複数の堤部１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ（第２堤部）とを有する。複数の堤部１３１（第１堤部）のそれぞれは、チャックプレート１０の中心からチャックプレート１０の外に向かう方向に延在する。複数の堤部１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃは、複数の堤部１３１に交差し、チャックプレート１０の中心を中心として環状に形成されている。複数の堤部１３１及び複数の堤部１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃの上面１０ｕからの高さは、凸部１１３ｅの高さ以下に構成されている。

【0092】

このような構成でも、放出ガスＧは、基板９０とチャックプレート１０との間を潜り、いずれかの貫通孔１２０にまで到達する。そして、放出ガスＧは、貫通孔１２０を介して基板９０とチャックプレート１０との間から排気される。

【0093】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態にのみ限定されるものではなく種々変更を加え得ることは勿論である。各実施形態は、独立の形態とは限らず、技術的に可能な限り複合することができる。

【符号の説明】

【0094】

１、２…静電チャック
１ａ、２ａ…破線
５…真空処理装置
１０…チャックプレート
１００…排気路
１０Ｅ…領域
１０ｄ、２０ｄ、５０ｄ…下面
１０ｕ、２０ｕ、５０ｕ…上面
１１０…溝
１１１、１１２ａ、１１２ｂ、１１２ｃ…溝部
１１３、１１３ｅ…凸部
１１４…谷部
１２０、２２０、３２０、５２０…貫通孔
１３０、１３１、１３２ａ、１３２ｂ、１３２ｃ…堤部
２０…チャック基体
３０…ネジ
４０、４１…電極
４２…電源
５０…支持台
５０ｗ…側面
５１…真空容器
５２…防着板
５５…排気機構
６０…搬送機構
８０…接着剤層
８１…絶縁層
９０…基板
９１…保護層
１０００…イオン注入装置
１００１…イオン源
１００２…質量分離器
１００３…質量分離スリット
１００４…加速管
１００５…四重極レンズ
１００６…走査器
１００７…平行化装置

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】