JP2023018840A - 静電チャック、基板固定装置及び静電チャックの製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
以下、図1~図6に従って第1実施形態を説明する。
(基板固定装置10の構成)
図1(a)に示すように、基板固定装置10は、ベースプレート20と、ベースプレート20の上に配置された静電チャック30とを有している。静電チャック30は、例えば、シリコーン樹脂などの接着剤によりベースプレート20の上面に接合されている。なお、ベースプレート20に対して静電チャック30をネジにより固定してもよい。静電チャック30の上面には、図示しない吸着対象物が載置される。吸着対象物は、例えば、半導体ウェハ等の基板である。基板固定装置10は、静電チャック30の上に載置された吸着対象物を吸着保持する。
ベースプレート20の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。ベースプレート20は、例えば、静電チャック30上に載置される吸着対象物の形状に合わせて円板状に形成されている。ベースプレート20の直径は、例えば、150mm~500mm程度とすることができる。ベースプレート20の厚さは、例えば、10mm~50mm程度とすることができる。ここで、本明細書において、「円板状」とは、平面形状が円形状で所定の厚さを有するものを指す。なお、「円板状」においては、直径に対する厚さの大小は問わない。また、部分的に凹部や凸部が形成されているものも「円板状」に含まれるものとする。
ベースプレート20は、ベースプレート20を厚さ方向(図中上下方向)に貫通するガス流路21を有している。ガス流路21には、例えば、静電チャック30の上に載置される吸着対象物を冷却するためのガスが供給される。冷却用のガスとしては、不活性ガスを用いることができる。不活性ガスとしては、例えば、ヘリウム(He)ガスやアルゴン(Ar)ガスなどを用いることができる。ガス流路21は、ベースプレート20のうち静電チャック30と接続される上面から、その上面とは反対側の下面までを貫通するように形成されている。
静電チャック30は、絶縁基板40と、絶縁基板40に内蔵された静電電極70とを有している。
絶縁基板40の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。絶縁基板40は、例えば、静電チャック30の上に載置される吸着対象物の形状に合わせて円板状に形成されている。絶縁基板40の平面形状は、例えば、ベースプレート20の平面形状と同じ形状及び同じ大きさに形成されている。絶縁基板40の直径は、例えば、150mm~500mm程度とすることができる。絶縁基板40の厚さは、例えば、1mm~5mm程度とすることができる。なお、絶縁基板40の平面形状の大きさは、ベースプレート20の平面形状の大きさよりも小さくてもよい。
絶縁基板40は、絶縁基板40の反対面40Bから載置面40Aまでを貫通するガス孔50を有している。絶縁基板40は、複数のガス孔50を有している。複数のガス孔50は、複数のガス流路部23にそれぞれ対応して設けられている。複数のガス孔50は、複数のガス流路部23とそれぞれ連通するように形成されている。各ガス孔50には、例えば、載置面40Aに載置される吸着対象物を冷却するための不活性ガスが導入される。各ガス孔50には、例えば、各ガス流路部23から不活性ガスが導入される。
孔部51は、絶縁基板40の下方に開放するように形成されている。孔部51は、ガス流路21、具体的にはガス流路部23に連通している。孔部51は、例えば、絶縁基板40の反対面40Bから絶縁基板40の厚さ方向(図中上下方向)に沿って延びるように形成されている。孔部51は、絶縁基板40の厚さ方向に沿って直線状に延びるように形成されている。孔部51は、例えば、絶縁層41を厚さ方向に貫通するように形成されている。孔部51の上端部は、孔部53に連通している。孔部51の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。
図1(b)に示すように、孔部52は、絶縁基板40の上方に開放するように形成されている。孔部52は、例えば、絶縁基板40の載置面40Aから絶縁基板40の厚さ方向に沿って延びるように形成されている。孔部52は、絶縁基板40の厚さ方向に沿って直線状に延びるように形成されている。孔部52は、例えば、絶縁層43を厚さ方向に貫通するように形成されている。孔部52の下端部は、孔部53に連通している。孔部52の上端部は、不活性ガスをガス孔50の外部に排出するガス孔50の排出口である。孔部51の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。
図1(b)に示すように、孔部53は、絶縁基板40の厚さ方向において、孔部51と孔部52との間に設けられている。孔部53は、絶縁基板40の平面方向に延びるように形成されている。孔部53は、例えば、絶縁層42に設けられている。孔部53は、例えば、絶縁層42を厚さ方向に貫通するように設けられている。孔部53の下端部の一部が孔部51に連通している。孔部53の上端部の一部が孔部52に連通している。孔部53の形状及び大きさは、任意の形状及び任意の大きさにすることができる。
図1(b)及び図2に示すように、孔部51と孔部52とは、平面視において互いに重ならないように設けられている。孔部51は、孔部51の全体が平面視において孔部52と重ならないように設けられている。平面視において、孔部51の全体が孔部53に重なっており、孔部52の全体が孔部53に重なっている。孔部51は、例えば、平面視において、孔部53の内周面の近傍に設けられている。孔部51は、例えば、平面視において、孔部51の内周面の一部が孔部53の内周面の一部と重なるように設けられている。孔部52は、例えば、孔部53の内周面の近傍に設けられている。孔部52は、例えば、平面視において、孔部52の内周面の一部が孔部53の内周面の一部と重なるように設けられている。孔部51と孔部52とは、例えば、それら孔部51,52の全体が孔部53と平面視で重なる範囲内において、互いに最も離れた位置に設けられている。ここで、孔部53の内周面は、第1部分53Aと、第1部分53Aと孔部53の中心軸A1に対して点対称に配置された第2部分53Bとを有している。中心軸A1は、孔部53の平面中心を通り、絶縁基板40の厚さ方向に沿って延びている。本実施形態では、孔部51の内周面の一部が第1部分53Aと平面視において重なっており、孔部52の内周面の一部が第2部分53Bと平面視において重なっている。このため、孔部51,52において互いに最も離れた内周面同士の距離は、平面方向において、第1部分53Aと第2部分53Bとの間の距離、つまり孔部53の直径と等しくなる。
ガス孔50の内部には、通気性を有する多孔質体60が設けられている。多孔質体60は、例えば、ガス孔50のうち孔部53の内部に設けられている。多孔質体60は、多孔質体60の内部に気孔を有している。気孔は、多孔質体60の下側(孔部51側)から多孔質体60の上側(孔部52側)に向けてガスが通過できるように孔部51,52と連通している。多孔質体60は、例えば、アルミナビーズ等のセラミックビーズを孔部53の内部に多数設けることにより形成されている。多孔質体60としては、例えば、グラスファイバーや耐熱性樹脂スポンジなどを用いることもできる。多孔質体60は、例えば、孔部51,52には設けられていない。
図1(a)に示すように、静電電極70は、絶縁基板40の内部に設けられている。静電電極70は、例えば、膜状に形成された導電体層である。静電電極70は、例えば、絶縁基板40の内部において、載置面40Aの近傍に位置する部分に設けられている。静電電極70は、例えば、絶縁層42の上面に形成されている。静電電極70は、例えば、絶縁層42と絶縁層43とにより挟まれるように設けられている。静電電極70は、例えば、図示しない吸着用電源と電気的に接続される。静電電極70は、吸着用電源から印加される電圧により生じる静電力によって、載置面40Aに吸着対象物を固定する。静電電極70の材料としては、例えば、タングステン(W)やモリブデン(Mo)を用いることができる。なお、図1(a)では、1つの静電電極70として示しているが、実際には同一平面上に配置された複数の電極を含む。
次に、基板固定装置10の作用について説明する。
基板固定装置10は、例えば、図示しないチャンバ内に配置された状態で、静電チャック30の載置面40Aに吸着対象物が載置される。そして、チャンバ内に原料ガスを導入するとともに、ベースプレート20に高周波の電圧を印加することにより、プラズマを発生させて吸着対象物(例えば、ウェハ)に対する処理を実施する。このとき、ガス流路21及びガス孔50からなるガス供給部には、ガス供給源(図示略)からHeガス等の不活性ガスが導入される。不活性ガスは、ガス流路21、ガス孔50の孔部51、孔部53内の多孔質体60及び孔部52を順に通って、載置面40Aに載置された吸着対象物の下面に供給される。このようにプラズマを発生させている場合に、吸着対象物と金属製のベースプレート20との間で異常放電が発生する場合がある。異常放電の経路としては、図1(b)に示すように、ガス孔50における不活性ガスの排出口、つまり孔部52の上端部からガス孔50の内部を通ってベースプレート20に至る経路R1が挙げられる。経路R1は、例えば、孔部52の上端部からガス孔50の内部を通ってベースプレート20の上面に至る最短経路である。
次に、基板固定装置10の製造方法について説明する。ここでは、静電チャック30の製造方法について詳述する。
本実施形態において、絶縁層41は第1絶縁層の一例、絶縁層42は第2絶縁層の一例、絶縁層43は第3絶縁層の一例、孔部51は第1孔部の一例、孔部52は第2孔部の一例、孔部53は第3孔部の一例である。また、グリーンシート81は第1グリーンシートの一例、グリーンシート82は第2グリーンシートの一例、グリーンシート83は第3グリーンシートの一例である。また、貫通孔82Xは第1貫通孔の一例、貫通孔81Xは第2貫通孔の一例、貫通孔83Yは第3貫通孔の一例、貫通孔83Xは第4貫通孔の一例である。
次に、本実施形態の効果を説明する。
(1)絶縁基板40の反対面40Bから載置面40Aに向かって延びる孔部51と、載置面40Aから反対面40Bに向かって延びる孔部52とを、平面視において互いに重ならないように設けるようにした。この構成によれば、ガス孔50の排出口である孔部52の上端部と、ベースプレート20の上面側に開口する孔部51の下端部とを平面方向にずらすことができる。このため、異常放電の経路R1の長さを、孔部51,52の平面方向におけるずれ量の分だけ絶縁基板40の厚さよりも長くできる。これにより、ガス孔50の内部に滞留するプラズマと不活性ガスとが衝突する確率を下げることができる。この結果、異常放電の発生を好適に抑制でき、異常放電に起因した絶縁破壊等の発生を好適に抑制できる。
以下、図7~図9に従って第2実施形態について説明する。この実施形態では、静電チャック30の製造方法が第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。先の図1~図6に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
続いて、図8(a)に示す工程では、グリーンシート82の上面に、例えばスクリーン印刷により、導電体パターン71を形成する。なお、導電体パターン71は、グリーンシート83の下面に形成されてもよい。
続いて、図9(a)に示す工程では、グリーンシート82を上側に配置した状態のグリーンシート81,82の上に、グリーンシート83を配置する。このとき、貫通孔83Yが平面視において貫通孔82Xと重なるように、且つ貫通孔83Yが平面視において貫通孔81Xと重ならないように、グリーンシート81,82,83が位置合わせされる。そして、グリーンシート81,82,83を積層して構造体80を形成する。
(第3実施形態)
以下、図10~図12に従って第3実施形態について説明する。この実施形態では、静電チャック30の製造方法が第1実施形態と異なっている。以下、第1実施形態との相違点を中心に説明する。先の図1~図9に示した部材と同一の部材にはそれぞれ同一の符号を付して示し、それら各要素についての詳細な説明は省略する。
続いて、図11(a)に示す工程では、グリーンシート82の上面に、例えばスクリーン印刷により、導電体パターン71を形成する。なお、導電体パターン71は、グリーンシート83の下面に形成されてもよい。
次に、貫通孔82Xにペースト材61を充填する。このとき、貫通孔82Xの一方(ここでは、下方側)の開口がグリーンシート81により塞がれているため、貫通孔82X内にペースト材61を容易に充填することができる。
(他の実施形態)
上記各実施形態は、以下のように変更して実施することができる。上記各実施形態及び以下の変更例は、技術的に矛盾しない範囲で互いに組み合わせて実施することができる。
・上記各実施形態では、孔部52を、孔部52の内周面の一部が平面視において孔部53の内周面の第2部分53Bと重なるように設けるようにしたが、孔部52の形成位置は特に限定されない。
・上記各実施形態では、孔部51の全体が平面視で孔部53と重なるようにしたが、これに限定されない。例えば、孔部51の一部のみが平面視で孔部53と重なるようにしてもよい。すなわち、孔部51と孔部53とを、平面視において、互いに部分的に重なるように設けるようにしてもよい。
・上記各実施形態における基板固定装置10は、半導体製造装置、例えばドライエッチング装置に適用される。ドライエッチング装置としては、例えば、平行平板型の反応性イオンエッチング(RIE:Reactive Ion Etching)装置を挙げることができる。また、基板固定装置10は、プラズマCVD(Chemical Vapor Deposition)装置やスパッタ装置などの半導体製造装置にも適用できる。
20 ベースプレート
21 ガス流路
30 静電チャック
40 絶縁基板
40A 載置面
40B 反対面
41 絶縁層(第1絶縁層)
42 絶縁層(第2絶縁層)
43 絶縁層(第3絶縁層)
50 ガス孔
51 孔部(第1孔部)
52 孔部(第2孔部)
53 孔部(第3孔部)
53A 第1部分
53B 第2部分
60 多孔質体
61 ペースト材
70 静電電極
81 グリーンシート(第1グリーンシート)
81X 貫通孔(第2貫通孔)
82 グリーンシート(第2グリーンシート)
82X 貫通孔(第1貫通孔)
83 グリーンシート(第3グリーンシート)
83X 貫通孔(第4貫通孔)
83Y 貫通孔(第3貫通孔)
A1 中心軸
R1 経路
Claims (10)
- 吸着対象物が載置される載置面と、前記載置面と反対側に設けられた反対面とを有する絶縁基板と、
前記反対面から前記載置面までを貫通するガス孔と、を有し、
前記ガス孔は、前記反対面から前記載置面に向かって延びる第1孔部と、前記載置面から前記反対面に向かって延びる第2孔部と、前記第1孔部と前記第2孔部との間に設けられ、前記第1孔部と前記第2孔部とを連通する第3孔部とを有し、
前記第1孔部は、平面視において、前記第2孔部と重ならないように設けられている静電チャック。 - 前記第3孔部は、前記第1孔部及び前記第2孔部よりも平面形状が大きく形成されている請求項1に記載の静電チャック。
- 前記第1孔部は、平面視において、前記第1孔部の全体が前記第3孔部と重なるように設けられており、
前記第2孔部は、平面視において、前記第2孔部の全体が前記第3孔部と重なるように設けられている請求項2に記載の静電チャック。 - 前記第3孔部の内周面は、第1部分と、前記第1部分と前記第3孔部の中心軸に対して点対称に配置された第2部分とを有し、
前記第1孔部は、平面視において、前記第1孔部の内周面の一部が前記第1部分と重なるように設けられており、
前記第2孔部は、平面視において、前記第2孔部の内周面の一部が前記第2部分と重なるように設けられている請求項3に記載の静電チャック。 - 前記第3孔部の内部に設けられた多孔質体を更に有する請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 前記絶縁基板は、前記反対面を有する第1絶縁層と、前記第1絶縁層上に積層された第2絶縁層と、前記載置面を有し、前記第2絶縁層上に積層された第3絶縁層とを有し、
前記第1孔部は、前記第1絶縁層を厚さ方向に貫通しており、
前記第2孔部は、前記第3絶縁層を厚さ方向に貫通しており、
前記第3孔部は、前記第2絶縁層を厚さ方向に貫通している請求項1から請求項5のいずれか1項に記載の静電チャック。 - 請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の静電チャックと、
前記静電チャックの前記反対面に接合されたベースプレートと、を有する基板固定装置。 - 第1グリーンシートと、第1貫通孔を有する第2グリーンシートと、第3グリーンシートとを準備する工程と、
前記第1グリーンシート上に前記第2グリーンシートを積層する工程と、
前記第1貫通孔の内部に、セラミックビーズと溶媒とを含むペースト材を充填する工程と、
前記第2グリーンシート上に前記第3グリーンシートを積層する工程と、
互いに積層された前記第1グリーンシートと前記第2グリーンシートと前記第3グリーンシートとを焼成する工程と、
前記第1グリーンシートを厚さ方向に貫通する第2貫通孔を形成する工程と、
前記第3グリーンシートを厚さ方向に貫通する第3貫通孔を形成する工程と、を有し、
前記焼成する工程では、前記溶媒を揮発させるとともに前記セラミックビーズを焼結させることにより、前記第1貫通孔内に多孔質体が形成され、
前記第1貫通孔は、前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とを連通するように形成され、
前記第2貫通孔と前記第3貫通孔とは、平面視において互いに重ならないように形成される静電チャックの製造方法。 - 前記第2グリーンシート上に前記第3グリーンシートを積層する工程の前に、前記第3グリーンシートを厚さ方向に貫通する第4貫通孔を形成する工程を有し、
前記焼成する工程の後に、前記第2貫通孔を形成する工程と前記第3貫通孔を形成する工程とを実施し、
前記第3貫通孔を形成する工程では、前記第4貫通孔の開口幅を大きくするように前記第3貫通孔が形成される請求項8に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記第1グリーンシート上に前記第2グリーンシートを積層する工程の前に、前記第2貫通孔を形成する工程を実施し、
前記第2グリーンシート上に前記第3グリーンシートを積層する工程の前に、前記第3貫通孔を形成する工程を実施する請求項8に記載の静電チャックの製造方法。
Priority Applications (5)
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