特開 2024-104577 基板処理方法及び基板処理装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2024104577

(43)【公開日】2024-08-05

(54)【発明の名称】基板処理方法及び基板処理装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240729BHJP

   H01L 21/31 20060101ALI20240729BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240729BHJP

   C23C 14/50 20060101ALI20240729BHJP

   C23C 16/458 20060101ALI20240729BHJP

   H05B 3/20 20060101ALI20240729BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/31 D

H01L21/302 105A

C23C14/50 A

C23C16/458

H05B3/20 309

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2023008872

(22)【出願日】2023-01-24

(71)【出願人】

【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】110000305

【氏名又は名称】弁理士法人青莪

(72)【発明者】

【氏名】中畑 俊彦

(72)【発明者】

【氏名】中村 真也

(72)【発明者】

【氏名】三浦 英之

【テーマコード（参考）】

3K034

4K029

4K030

5F004

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

3K034AA02

3K034BA06

3K034BB06

3K034BC16

3K034JA10

4K029CA05

4K029DA08

4K029DC39

4K029JA01

4K029JA05

4K030GA02

4K030JA11

4K030JA17

4K030JA18

4K030KA23

4K030KA39

4K030KA46

5F004AA01

5F004BB12

5F004BB18

5F004BB22

5F004BB26

5F004BB29

5F004CA03

5F004CA04

5F004CA08

5F004CB12

5F045AA19

5F045AD04

5F045AD05

5F045AD06

5F045AD07

5F045AD08

5F045AD09

5F045BB02

5F045DP03

5F045EK07

5F045EM05

5F045EM09

5F045EM10

5F045GB05

5F131AA02

5F131AA03

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5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131BA23

5F131BA24

5F131BA37

5F131CA03

5F131CA09

5F131CA18

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB11

5F131EB81

(57)【要約】

【課題】比較的サイズの大きい基板Ｓｗの破損や位置ずれを招くことなく、基板をその全面に亘って静電吸着させて均等な所定温度まで加熱できる基板処理方法を提供する。
【解決手段】真空チャンバ内で所定温度に加熱されたチャックプレート５２の表面に基板Ｓｗを設置し、電極５３ａ～５３ｄに電圧を印加してチャックプレートの表面に基板を静電吸着させる。チャックプレートの表面に基板をその全面に亘って静電吸着させるのに必要な電極に印加する電圧を吸着電圧とし、チャックプレートの表面に基板を静電吸着させる前のチャックプレートと基板との温度差が予め設定される範囲を超えていると、吸着電圧を所定時間だけパルス状に印加する。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

真空チャンバ内で所定温度に加熱されたチャックプレートの表面に被処理基板を設置し、電極に電圧を印加してチャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させる工程を含む基板処理方法において、
チャックプレートの表面に被処理基板をその全面に亘って静電吸着させるのに必要な電極に印加する電圧を吸着電圧とし、チャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させる前のチャックプレートと被処理基板との温度差が予め設定される範囲を超えていると、吸着電圧を所定時間だけパルス状に印加する工程を更に含むことを特徴とする基板処理方法。

【請求項2】

前記チャックプレートに前記被処理基板を静電吸着させた後にその静電吸着を解除するときに、前記吸着電圧と同等の逆電圧を同等の周期及び印加時間でパルス状に印加する工程を更に含むことを特徴とする基板処理方法。

【請求項3】

請求項１または請求項２記載の基板処理方法であって、前記チャックプレートがＰＢＮ製のセラミックスプレートであり、当該チャックプレートに一対の電極が埋設されて当該一対の電極間に直流の前記吸着電圧を印加するものにおいて、
吸着電圧を０．４ｋＶ～０．６ｋＶの範囲とし、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を０．２５Ｈｚ～１０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間を２．２秒以下に設定したことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。

【請求項4】

請求項１または請求項２記載の基板処理方法であって、前記チャックプレートがＰＢＮ製のセラミックスプレートであり、当該チャックプレートに一対の電極が埋設されて当該一対の電極間に直流の前記吸着電圧を印加するものにおいて、
吸着電圧を０．６ｋＶ以上とし、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を０．２Ｈｚ～２０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間を１．８秒以下に設定したことを特徴とする請求項１記載の基板処理方法。

【請求項5】

真空チャンバ内に配置されて被処理基板が設置されるチャックプレートと、チャックプレートに組み付けられる電極に電圧を印加するチャック電源と、チャックプレートを所定温度に加熱する加熱手段とを備え、加熱されたチャックプレートの表面に被処理基板を設置した後に電極に電圧を印加してチャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着されるようにした基板処理装置において、
チャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させる前のチャックプレートと被処理基板との温度差を測定する測定手段を更に備え、
測定手段で測定した温度差が予め設定される範囲を超えていると、チャックプレートの表面に被処理基板をその全面に亘って静電吸着させるのに必要な電極に印加する電圧を吸着電圧とし、チャック電源によって吸着電圧を所定時間だけパルス状に印加するように構成したことを特徴とする基板処理装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板処理方法及び基板処理装置に関し、より詳しくは、真空雰囲気の真空チャンバ内で所定温度に加熱されたチャックプレートの表面に被処理基板を設置し、電極に電圧を印加してチャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させたときに、被処理基板がその全面に亘って静電吸着されて可及的速やかに均等な温度に加熱されるようにした基板処理方法及び基板処理装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体装置の製造工程には、シリコンウエハまたはシリコンカーバイトウエハなどの被処理基板（以下、「基板」という）の片面に対して成膜処理やドライエッチング処理といった各種の処理を施す工程があり、このような処理工程は、真空雰囲気が形成された真空処理装置の真空チャンバ内で実施される。真空チャンバ内には、通常、静電チャックを持つステージが設けられている。そして、静電チャックを構成するチャックプレートの表面に基板を設置した後、当該チャックプレートに組み付けた吸着用の電極に電圧を印加してチャックプレートの表面に静電吸着し、基板を位置決め保持した状態で各種の処理が施される。また、処理工程によっては、ステージにホットプレートなどの加熱手段を組み付け、基板をチャックプレートからの熱伝導で所定温度（例えば、３００℃）に加熱制御しながら処理を施すことがある。

【0003】

ここで、チャックプレートの表面に設置したときの（処理前の）基板には反りや歪を生じているものがある。このことから、基板を静電吸着するときに電極に対する印加電圧を段階的に増加させつつ矩形パルス状に電圧を印加することで基板をその全面に亘って静電吸着させ、その上で基板を所定温度に加熱する基板処理方法が知られている（例えば、特許文献１参照）。このように基板を静電吸着させた後に基板を加熱するのでは、真空チャンバ内で処理を開始するまでの時間が長くなるという問題がある。そこで、予めチャックプレートを所定温度に加熱し、この加熱されたチャックプレートの表面に基板を設置して静電吸着させる際に、電極に対する印加電圧を段階的に増加させつつ矩形パルス状に電圧を印加するという上記従来例を適用することが考えられる。

【0004】

このような手法では、基板サイズが小さい場合（例えば、８インチ）には、基板を静電吸着させながらその全面に亘って均等に加熱できる一方で、基板サイズが大きくなると（例えば、φ１２インチ）、基板の破損や位置ずれを招く場合があることが判明した。そこで、本願の発明者らは、鋭意研究を重ね、次のことを知見するのに至った。即ち、吸着開始当初の吸着電圧が比較的低電圧である状態では、基板変形の影響を大きく受けて基板の大部分が静電吸着されず、単位時間あたりの基板の昇温速度が遅い。そして、吸着電圧を高くすると、静電吸着される基板の部分が増加して基板も昇温するが、このとき、チャックプレートの表面に基板を静電吸着させる前のチャックプレートと基板との温度差によっては、瞬時に基板面内に大きな温度むらが生じ、これに起因して基板の破損や当該基板がチャックプレート上で跳ねて位置ずれを起こす場合があることを知見するのに至った。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】特開２００１－１５２３３５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

本発明は、以上の知見に基づいてなされたものであり、比較的基板サイズが大きい場合でも、被処理基板の破損や位置ずれを招くことなく、可及的速やかに被処理基板をその全面に亘って静電吸着させて均等な所定温度まで加熱できるようにした基板処理方法及び基板処理装置を提供することをその課題とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内で所定温度に加熱されたチャックプレートの表面に被処理基板を設置し、電極に電圧を印加してチャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させる工程を含む基板処理方法において、チャックプレートの表面に被処理基板をその全面に亘って静電吸着させるのに必要な電極に印加する電圧を吸着電圧とし、チャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させる前のチャックプレートと被処理基板との温度差が予め設定される範囲を超えていると、吸着電圧を所定時間だけパルス状に印加する工程を更に含むことを特徴とする。

【0008】

本発明によれば、上記従来例のように電極に印加する電圧を段階的に増加させるのではなく、当初から吸着電圧、即ち、被処理基板がチャックプレートの表面にその全面に亘って静電気力で強制的に吸着できる電圧を電極に印加する。そして、チャックプレートと被処理基板との温度差が大きいときだけ（例えば、２００℃以上の場合）、吸着開始当初、周波数及び１パルス内における吸着電圧の印加時間を適宜設定して吸着電圧をパルス状に印加する。これにより、比較的基板サイズが大きい場合でも、基板面内での大きな温度むらの発生を抑制しながら、可及的速やかに被処理基板をその全面に亘って静電吸着させて均等な所定温度まで加熱できることが確認された。

【0009】

本発明においては、前記チャックプレートに前記被処理基板を静電吸着させた後にその静電吸着を解除するときに、前記吸着電圧と同等の逆電圧を同等の周期及び印加時間でパルス状に印加する工程を更に含むことが好ましい。これにより、真空チャンバ内での処理工程の実施後にステージ上から処理済みの被処理基板を取り出すために、被処理基板の静電吸着を解除したときに当該被処理基板がチャックプレート上で跳ねて位置ずれを起こすといったことが防止できる。

【0010】

なお、本発明において、前記チャックプレートがＰＢＮ（Pyrolytic Boron Nitride）製のセラミックスプレートであり、当該チャックプレートに一対の電極が埋設されて当該一対の電極間に直流の前記吸着電圧を印加する場合、吸着電圧が０．４ｋＶ～０．６ｋＶの範囲であれば、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を０．２５Ｈｚ～１０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間を２．２秒以下に設定すればよい。他方で、吸着電圧が０．６ｋＶ以上であれば、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を０．２Ｈｚ～２０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間を１．８秒以下に設定すればよい。

【0011】

また、上記課題を解決するために、本発明は、真空チャンバ内に配置されて被処理基板が設置されるチャックプレートと、チャックプレートに組み付けられる電極に電圧を印加するチャック電源と、チャックプレートを所定温度に加熱する加熱手段とを備え、加熱されたチャックプレートの表面に被処理基板を設置した後に電極に電圧を印加してチャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着されるようにした基板処理装置において、チャックプレートの表面に被処理基板を静電吸着させる前のチャックプレートと被処理基板との温度差を測定する測定手段を更に備え、測定手段で測定した温度差が予め設定される範囲を超えていると、チャックプレートの表面に被処理基板をその全面に亘って静電吸着させるのに必要な電極に印加する電圧を吸着電圧とし、チャック電源によって吸着電圧を所定時間だけパルス状に印加するように構成したことを特徴とする。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】本実施形態の基板処理方法を実施できる基板処理装置を備えるスパッタリング装置の模式断面図。

【図2】図１のＩＩ―ＩＩ線に沿う断面図

【図3】電極への電圧印加と基板の温度変化との関係を示すグラフ。

【発明を実施するための形態】

【0013】

以下、図面を参照して、被処理基板をφ１２インチのシリコンウエハ（以下、「基板Ｓｗ」という）、吸着用の電極を双極型のもの、処理工程を真空雰囲気中にてスパッタリング法により成膜するものを例に本発明の基板処理方法及び基板処理装置の実施形態を説明する。

【0014】

図１を参照して、本実施形態の基板処理装置を備えるスパッタリング装置Ｓｍは、真空雰囲気の形成が可能な真空チャンバ１を有する。真空チャンバ１の上面開口にはカソードユニット２が着脱自在に取り付けられている。カソードユニット２は、ターゲット２１と、このターゲット２１の上方に配置される磁石ユニット２２とで構成される。ターゲット２１としては、基板Ｓｗ表面に成膜しようとする膜に応じて、アルミニウム、銅、チタンやアルミナ製などの公知のものが利用される。ターゲット２１は、バッキングプレート２１ａに取り付けた状態で、そのスパッタ面２１ｂを下方にした姿勢で真空チャンバ１の上壁に設けた真空シール兼用の絶縁体３１を介して真空チャンバ１の上部に取り付けられる。

【0015】

ターゲット２１には、ターゲット種に応じて直流電源や交流電源などから構成されるスパッタ電源２１ｃからの出力２１ｄが接続され、ターゲット種に応じて、例えば負の電位を持つ直流電力や所定周波数の高周波電力（交流電力）が投入される。磁石ユニット２２は、ターゲット２１のスパッタ面２１ｂの下方空間に磁場を発生させ、スパッタリング時にスパッタ面２１ｂの下方で電離した電子等を捕捉してターゲット２１から飛散したスパッタ粒子を効率よくイオン化する公知の閉鎖磁場若しくはカスプ磁場構造を有するものである。真空チャンバ１の側壁にはガス管４１が接続され、図外のマスフローコントローラを介して流量制御されたスパッタガスが真空チャンバ１内に導入される。スパッタガスには、真空チャンバ１にプラズマを形成する際に導入されるアルゴンガス等の希ガスだけでなく、酸素ガスや窒素ガスなどの反応ガスも含まれる。真空チャンバ１の側壁にはまた排気口４２が開設され、排気口４２には、図外のターボ分子ポンプやロータリポンプなどで構成される真空ポンプに通じる排気管４３が接続され、真空チャンバ１内を一定速度で真空排気し、スパッタリングによる成膜時には、スパッタガスを導入した状態で真空チャンバ１が所定圧力に保持される。そして、真空チャンバ１の下部にターゲット２１に対向させて本実施形態の基板処理装置を構成するステージ５が配置されている。なお、図１中、符号６１，６２は、防着板である。

【0016】

図２も参照して、ステージ５は、真空チャンバ１の下部に設けた絶縁体３２を介して設置される、筒状の輪郭を持つ金属製（例えばＳＵＳ製）の基台５１と、この基台５１の上面に設けたチャックプレート５２とを有する。基台５１には、特に図示して説明しないが、図外のチラーユニットから供給される冷媒を循環させる冷媒循環路が形成され、基板Ｓｗを所定温度範囲に制御する際に選択的に基台５１を冷却できるようにしている。チャックプレート５２はＰＢＮ製のセラミックスプレートであり、基台５１の上面より一回り小さい外径を有する。チャックプレート５２にはまた、静電気力で基板Ｓｗを静電吸着するための吸着用の正負一対の電極５３ａ～５３ｄが夫々埋設されている。各対の電極５３ａ～５３ｄは、所定面積の金属板で構成され、電源ケーブル５４ａ，５４ｂを介してチャック電源５５ａ，５５ｂに夫々接続されている。チャック電源５５ａ，５５ｂとしては公知のものが利用でき、特に図示して説明しないが、各対の電極５３ａ～５３ｄに対して任意の波形で所定範囲の直流電圧を印加できる電圧制御回路と、各対の電極５３ａ～５３ｄに逆電圧を印加する逆電圧印加回路とを備える。吸着電圧は、予め実験的に求められ、反りや歪を生じているφ１２インチの基板Ｓｗをその全面に亘って静電気力で強制的に吸着できる電圧（例えば、０．４ｋＶ～１ｋＶ）に設定される。

【0017】

基台５１とチャックプレート５２との間には、例えば窒化アルミニウム製のホットプレート５６が介設されている。ホットプレート５６には、例えば電気ヒータ等の加熱手段５６ａが組み込まれ、電気ヒータに通電して所定温度範囲（例えば、１００℃～５００℃）に加熱できる。この場合、チャックプレート５２にヒータを内蔵してチャックプレート５２とホットプレート５６とを一体に形成することもできる。ホットプレート５６にはまた、熱電対などの測定手段としての温度センサ５７が組み込まれ、温度センサ５７の測温部（図示せず）がチャックプレート５２の下面に当接してチャックプレート５２の温度を測定できる。なお、特に図示して説明しないが、ステージ５には公知の構造を持つ基板リフト機構が設けられ、図外の搬送ロボットとの間で基板Ｓｗの受け渡しができるようにしている。上記スパッタリング装置Ｓｍは、マイクロコンピュータ、記憶素子やシーケンサ等を備えた制御ユニットＣＵを備え、制御ユニットＣＵは、スパッタ電源２１ｃ、チャック電源５５ａ，５５ｂ、マスフローコントローラや真空ポンプといった各部品の作動を統括して制御する。詳細は後述するが、制御ユニットＣＵは、本実施形態の基板処理装置の構成要素ともなり、温度センサ５７からの入力に応じてチャック電源５５ａ，５５ｂの各対の電極５３ａ～５３ｄへの電圧の印加も制御する。以下に、上記スパッタリング装置Ｓｍを用いて基板Ｓｗの下面に所定膜を成膜する場合を例に本実施形態の基板処理方法を説明する。

【0018】

真空雰囲気の真空チャンバ１内にてステージ５への基板Ｓｗの設置に先立って、成膜時に加熱しようとする基板Ｓｗの温度に応じて、加熱手段５６ａを作動させてホットプレート５６、ひいては、チャックプレート５２を所定温度に加熱する。温度センサ５７で測定したチャックプレート５２の温度が所定値に達すると、搬送ロボット及び基板リフト機構によりステージ５に基板Ｓｗが設置される。このとき、制御ユニットＣＵには、成膜前の基板Ｓｗの温度が入力される。ステージ５への基板Ｓｗの設置の直前に基板Ｓｗの温度を温度センサ（図示せず）で測定し、この測定した温度を制御ユニットＣＵに入力するようにしてもよい。そして、制御ユニットＣＵは、この入力された温度と温度センサ５７で測定された温度との温度差が所定値以上か否かを判別し、所定値（例えば、２００℃）より低い場合には、チャック電源５５ａ，５５ｂにより一定の直流電圧が各対の電極５３ａ～５３ｄに連続して印加する。このときの吸着電圧は、上述したように基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着するのに必要な電圧（例えば、０．４ｋＶ～１ｋＶ）に設定される。なお、吸着電圧の上限は、チャック電源５５ａ，５５ｂの設計値に応じて適宜設定される。これにより、基板Ｓｗがチャックプレート５２にその全面に亘って静電吸着されて均等な所定温度まで加熱される。

【0019】

他方で、温度差が所定値以上の場合には、制御ユニットＣＵは、図３に示すように、電圧印加開始から所定時間だけチャック電源５５ａ，５５ｂにより上記と同等の直流電圧がパルス状に電極５３ａ～５３ｄに印加する。吸着電圧が０．４ｋＶ～０．６ｋＶの範囲であれば、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数が０．２５Ｈｚ～１０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間が２．２秒以下に設定され、吸着電圧を０．６ｋＶ以上であれば、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を０．２Ｈｚ～２０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間が１．８秒以下に設定される。パルス状に吸着電圧を印加する時間は、例えば、基板Ｓｗ面内の温度むらの範囲に応じて適宜設定される。これにより、図３中に実線で示すように、基板Ｓｗの部分の急激な温度上昇を抑制して大きな温度むらの発生を抑制しながら、可及的速やかに基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着させて均等な所定温度まで加熱できる。そして、所定時間が経過すると、制御ユニットＣＵは、基板Ｓｗが所定温度に加熱されたと判断し、公知の方法でターゲット２１をスパッタリングして基板Ｓｗ表面に所定の薄膜が成膜される。

【0020】

基板Ｓｗへの成膜が終了すると、チャック電源５５ａ，５５ｂにより各対の電極５３ａ～５３ｄに対して逆電圧が印加されてチャックプレート５２からの基板Ｓｗの静電吸着が解除される。この場合、制御ユニットＣＵは、静電吸着時の電圧印加状態に応じてチャック電源５５ａ，５５ｂにより電極５３ａ～５３ｄに対して逆電圧を印加する。即ち、基板Ｓｗの温度と温度センサ５７で測定された温度との温度差が所定値より低いことで、チャック電源５５ａ，５５ｂにより一定の直流電圧が電極に連続して印加した場合には、同等の逆電圧を連続して印加する。他方で、温度差が所定値以上であることでパルス状に電圧印加した場合には、チャック電源５５ａ，５５ｂにより電極５３ａ～５３ｄに対して印加するものと同等の電圧を同等の周期及び印加時間でパルス状に印加する。これにより、基板Ｓｗの静電吸着を解除したときに基板Ｓｗがチャックプレート５２上で跳ねて位置ずれを起こすといったことが防止できることが確認された。チャックプレート５２からの基板Ｓｗの静電吸着が解除されると、搬送ロボット及び基板リフト機構によりステージ５から成膜済みの基板Ｓｗが搬送される。

【0021】

以上の効果を確認するために、図１に示すスパッタリング装置Ｓｍのステージ５を用いて次の実験を行った。即ち、基板Ｓｗをφ１２インチのシリコンウエハとし、各対の電極５３ａ～５３ｄへの印加電圧を０．４ｋＶに設定した。そして、加熱手段５６ａを作動させてチャックプレート５２を所定温度に加熱した後、チャックプレート５２に基板Ｓｗを設置し、基板Ｓｗを静電吸着しながら加熱した。試料１では、基板Ｓｗの温度と温度センサ５７で測定された温度との温度差が２００℃の状態でチャックプレート５２に基板Ｓｗを設置し、０．４ｋＶで各対の電極５３ａ～５３ｄに連続して電圧印加したところ、基板Ｓｗの破損や位置ずれを招くことなく、短時間で基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着させて均等な所定温度まで加熱できた。試料２では、温度差が２５０℃の状態でチャックプレート５２に基板Ｓｗを設置し、０．４ｋＶで各対の電極５３ａ～５３ｄに連続して電圧印加したところ、数秒後に基板Ｓｗがチャックプレート５２上で跳ねて位置ずれを起こした。そこで、試料３では、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を１Ｈｚ、１パルス内における吸着電圧の印加時間を２．０秒に設定し、温度差が２５０℃の状態でチャックプレート５２に基板Ｓｗを設置した後に、０．４ｋＶで各対の電極５３ａ～５３ｄにパルス状に６０秒間電圧印加した。これによれば、基板Ｓｗの破損や位置ずれは見られず、また、基板Ｓｗ中心及び基板Ｓｗ中心を通って互いに直交する線上の各２点の温度を測定したところ、平均温度は２５１．１℃、最大の温度差は１０℃であり、基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着させて所望の温度まで均等に加熱できることが確認された。なお、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数が０．２５Ｈｚ～１０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間が２．２秒以下であれば、同等の効果が得られることが確認された。但し、短い時間で基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着させて加熱するには、吸着電圧の印加時間が、４秒以上であることが好ましい。

【0022】

次に、各対の電極５３ａ～５３ｄへの印加電圧を０．６ｋＶに設定した。そして、加熱手段５６ａを作動させてチャックプレート５２を所定温度に加熱した後、チャックプレート５２に基板Ｓｗを設置し、基板Ｓｗを静電吸着しながら加熱した。試料４では、基板Ｓｗの温度と温度センサ５７で測定された温度との温度差が３５０℃の状態でチャックプレート５２に基板Ｓｗを設置し、０．６ｋＶで各対の電極５３ａ～５３ｄに連続して電圧印加したところ、上記同様、十数秒経過すると、基板Ｓｗがチャックプレート５２上で跳ねて位置ずれを起こし、場合によっては基板Ｓｗが破損した。そこで、試料５では、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数を５Ｈｚ、１パルス内における吸着電圧の印加時間を１．２秒に設定し、温度差が３５０℃の状態でチャックプレート５２に基板Ｓｗを設置した後に、０．６ｋＶで各対の電極５３ａ～５３ｄにパルス状に６０秒間電圧印加した。これによれば、上記同様、基板Ｓｗの破損や位置ずれは見られず、また、基板Ｓｗ中心及び基板Ｓｗ中心を通って互いに直交する線上の各２点の温度を測定したところ、平均温度は３５１．４℃、最大の温度差は２０℃であり、基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着させて所望の温度まで均等に加熱できることが確認された。なお、パルス状に吸着電圧を印加するときの周波数が０．２Ｈｚ～２０Ｈｚの範囲及び１パルス内における吸着電圧の印加時間が１．８秒以下であれば、同等の効果が得られることが確認された。但し、短い時間で基板Ｓｗをその全面に亘って静電吸着させて加熱するには、吸着電圧の印加時間が、５秒以上であることが好ましい。

【0023】

次に、試料５において、チャックプレート５２からの基板Ｓｗの静電吸着を解除するときに、チャック電源５５ａ，５５ｂにより各対の電極５３ａ～５３ｄに対して逆電圧を印加した。このとき、電極５３ａ～５３ｄに対して印加するものと同等の逆電圧を連続して印加すると、基板Ｓｗがチャックプレート５２上で跳ねることが確認された。他方で、吸着時に電極５３ａ～５３ｄに対して印加したものと同等の逆電圧を同等の周期及び印加時間でパルス状に印加すると、基板Ｓｗがチャックプレート５２上で跳ねて位置ずれを起こすといったことが見られず、良好に基板Ｓｗの静電吸着を解除できることが確認された。

【0024】

参考実験として、基板Ｓｗとチャックプレート５２の温度との温度差が３５０℃の状態でチャックプレート５２に基板Ｓｗを設置し、０．２ｋＶで各対の電極５３ａ～５３ｄに３０秒間連続して電圧印加し、基板Ｓｗ中心及び基板Ｓｗ中心を通って互いに直交する線上の各２点の温度を測定したところ、一の測定点では３００℃近くまで昇温したが、その他の測定点の平均温度は約２６０℃、最大の温度差は５８℃であった。これにより、基板サイズが大きい場合、吸着電圧が比較的低いと、基板Ｓｗ変形の影響を大きく受けてその大部分が静電吸着されず、大きな温度むら生じていることが判る。そして、吸着電圧を０．４ｋＶに高めたところ、更に大きな温度むらが発生し、これに起因して基板Ｓｗがチャックプレート５２上で跳ねて位置ずれを起こした。

【0025】

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明の技術思想の範囲を逸脱しない限り、種々の変形が可能である。上記実施形態では、処理工程をスパッタリング法による成膜処理としたが、これに限定されるものではなく、基板温度を制御しつつエッチング、ＣＶＤ等の他の処理を行う場合にも本発明は適用することができる。また、上記実施形態では、静電チャックとして双極型を例に説明したが、これに限定されるものではく、単極型のものにも本発明は適用することができる。更に、上記実施形態では、チャックプレートをＰＢＮ製としたものを例に説明したが、これに限定されるものではなく、他のセラミックスプレート、例えばアルミナ、窒化アルミニウムや窒化シリコンを用いることができる。この場合、チャックプレートの材質に応じて、パルス状に印加するときの温度差、印加電圧、吸着開始当初、周波数及び１パルス内における吸着電圧の印加時間が適宜設定される。特に、ＰＢＮ製のチャックプレートと同等の吸着力を有する他のセラミックスプレートであれば、同等の吸着力を発生させる印可電圧において、上記実施例で説明した温度差、吸着開始当初、周波数及び１パルス内における吸着電圧の印加時間を採用することができる。

【符号の説明】

【0026】

１…真空チャンバ、５…ステージ（真空処理装置の構成要素）、５２…チャックプレート，５３ａ～５３ｄ…吸着用の電極、５５ａ，５５ｂ…チャック電源（真空処理装置の構成要素）、５６…ホットプレート（加熱手段の構成要素）、５７…温度センサ（測定手段：真空処理装置の構成要素）、Ｓｗ…被処理基板（基板）、Ｓｍ…スパッタリング装置。

【図1】

【図2】

【図3】