CN110783251A - 静电吸盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种静电吸盘，其能够在提高RF敏感性的同时提高等离子体密度的面内均匀性。具体而言，具备：陶瓷电介体基板，具有放置吸附对象物的第1主面及所述第1主面相反侧的第2主面；基座板，支撑陶瓷电介体基板；及至少一个第1电极层，设置在陶瓷电介体基板的内部，连接于高频电源，其特征为，在从基座板朝向陶瓷电介体基板的Z轴方向上，第1电极层设置在第1主面与第2主面之间，第1电极层具有第1主面侧的第1面及第1面相反侧的第2面，第2面的表面粗糙度大于第1面的表面粗糙度。

Description

静电吸盘
技术领域
本发明的形态一般涉及一种静电吸盘。
背景技术
在进行蚀刻、化学汽相沉积(CVD(Chemical Vapor Deposition))、溅镀、离子注入、灰化等的等离子处理燃烧室内，作为吸附保持半导体晶片、玻璃基板等处理对象物的手段而使用静电吸盘。静电吸盘如下，对内置的电极外加静电吸附用电力，通过静电力吸附硅片等基板。
当进行等离子处理时，例如从RF(Radio Frequency)电源(高频电源)对设置在燃烧室内的上部的上部电极及设置在比上部电极更靠下方的位置的下部电极外加电压，而产生等离子体。
在现有的静电吸盘中，将设置在静电吸盘的下部的基座板作为下部电极而产生等离子体。但是，在选择适当的频率而对等离子体密度的晶片面内分布要求进一步控制的状况下，基于这样的结构的等离子体控制则存在局限性。
于是，近几年尝试了如下方法，在设置于基座板上的电介体层中内置等离子体产生用的下部电极，由此提高等离子体控制性。但是，存在如下问题，只是在电介体层中内置下部电极，则有可能无法充分地得到等离子体密度的面内均匀性。
另外，近几年在提高等离子体密度的面内均匀性的基础上，要求进一步提高对RF输出的改变等的控制的敏感性(RF敏感性)。
专利文献1：日本国特开2008-277847号公报
专利文献2：日本国特开2011-119654号公报
专利文献3：日本国特开2004-103648号公报
专利文献4：日本国特开2016-201411号公报
发明内容
本发明者们发现了如下新问题，尤其当在陶瓷电介体基板的内部设置连接于高频电源的电极层，而且为了提高等离子体密度而将外加于电极层的电源大功率化时，因电极层的发热而燃烧室内环境发生变化，在等离子体密度的面内均匀性上出现不良影响。
本发明是基于这样的问题的认识而进行的，所要解决的技术问题是提供一种静电吸盘，其能够在提高RF敏感性的同时提高等离子体密度的面内均匀性。
第1发明是一种静电吸盘，具备：陶瓷电介体基板，具有放置吸附对象物的第1主面及所述第1主面相反侧的第2主面；基座板，支撑所述陶瓷电介体基板；及至少一个第1电极层，设置在所述陶瓷电介体基板的内部，连接于高频电源，其特征为，在从所述基座板朝向所述陶瓷电介体基板的Z轴方向上，所述第1电极层设置在所述第1主面与所述第2主面之间，所述第1电极层具有所述第1主面侧的第1面及所述第1面相反侧的第2面，所述第2面的表面粗糙度大于所述第1面的表面粗糙度。
根据该静电吸盘，通过将连接于高频电源的第1电极层设置在陶瓷电介体基板的内部，从而例如能够缩短比静电吸盘设置在更上方的等离子体产生用的上部电极与第1电极层(下部电极)之间的距离。由此，例如，与将基座板作为等离子体产生用的下部电极的情况等相比，能够通过较低的电力来提高等离子体密度。另外，根据该静电吸盘，由于使第2面的表面粗糙度大于第1面的表面粗糙度，因此能够加大第1电极层的具有冷却功能的基座板侧的面即第2面与陶瓷电介体基板的接触面积。由此，能够提高第1电极层(下部电极)的散热性，能够在提高RF敏感性的同时提高等离子体密度的面内均匀性。
第2发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1发明中，从所述第2面侧对所述第1电极层供电，所述第1面与所述第1主面之间的沿向所述Z轴方向的距离呈一定，在所述第1电极层的端部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离，小于在所述第1电极层的中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离。
根据该静电吸盘，由于使第1面与第1主面之间的沿向Z轴方向的距离呈一定，因此能够提高等离子体密度的面内均匀性。
一般来讲，当交流电流在电极上流动时，产生电流密度在电极表面上较高且越远离表面则越低的称为表皮效应的现象。已周知交流电流的频率越高则电流向表面的集中越大。本发明中，由于第1电极层连接于高频电源，因此认为在第1电极层中产生表皮效应，从高频电源外加的交流电流传递第1电极层的表面而流动。根据该静电吸盘，在从第2面侧连接于高频电源而被供电的第1电极层中，在第1电极层的端部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离，小于在第1电极层的中央部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离。因此，能够缩短从第2面到第1面的供电距离。由此，能够进一步提高对RF输出的改变等的控制的敏感性(RF敏感性)。
另外，根据该静电吸盘，由于使在第1电极层的端部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离，小于在第1电极层的中央部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离，因此能够相对加大具有冷却功能的位于基座板侧的第1电极层的第2面的表面积。由此，能够使第1电极层更加有效地进行散热，能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
第3发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1或第2发明中，所述第1电极层包含Ag、Pd及Pt中的至少任意一个。
这样，根据实施方式所涉及的静电吸盘，例如能够使用包含Ag、Pd及Pt等金属的第1电极层。
第4发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第3的任意一个发明中，所述第1电极层由金属与陶瓷的金属陶瓷所形成。
根据该静电吸盘，由于使第1电极层由金属陶瓷所形成，因此能够提高第1电极层与陶瓷电介体基板的贴紧性，同时能够提高第1电极层的强度。
第5发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第4的任意一个发明中，在所述第1电极层的中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离为1μm以上、500μm以下。
根据该静电吸盘，由于使在第1电极层的中央部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离(中央部处的第1电极层的厚度)处于该范围内，因此降低表皮效应的影响，进一步提高等离子体密度的面内均匀性，同时能够抑制RF敏感性下降。
第6发明为如下静电吸盘，其特征为，在第5发明中，在所述第1电极层的中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离为10μm以上、100μm以下。
根据该静电吸盘，由于使在第1电极层的中央部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离(中央部处的第1电极层的厚度)处于该范围内，因此降低表皮效应的影响，更加进一步提高等离子体密度的面内均匀性，同时能够抑制RF敏感性下降。
第7发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第6的任意一个发明中，所述陶瓷电介体基板包含氧化铝，所述陶瓷电介体基板中的所述氧化铝的浓度为90质量％以上。
根据该静电吸盘，由于使用了高纯度的氧化铝，因此能够提高陶瓷电介体基板的抗等离子性。
第8发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第7的任意一个发明中，还具备至少一个第2电极层，其设置在所述陶瓷电介体基板的内部，连接于吸附用电源，在所述Z轴方向上，所述第2电极层设置在所述第1电极层与所述第1主面之间。
这样，根据实施方式所涉及的静电吸盘，除了用于产生等离子体的下部电极即第1电极层以外，还可以设置用于吸附对象物的吸附电极即第2电极层。
第9发明为如下静电吸盘，其特征为，在第8发明中，所述第1电极层的所述第1面的面积合计，大于所述第2电极层的所述第1主面侧的面的面积合计。
根据该静电吸盘，由于使第1电极层的第1面的面积合计大于第2电极层的第1主面侧的面的面积合计，因此能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
第10发明为如下静电吸盘，其特征为，在第8或第9发明中，所述第1电极层的厚度大于所述第2电极层的厚度。
根据该静电吸盘，由于使第1电极层的厚度大于第2电极层的厚度，因此降低表皮效应的影响，能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
第11发明为如下静电吸盘，其特征为，在第8～第10的任意一个发明中，在所述Z轴方向上，所述第1电极层的一部分并不与所述第2电极层发生重叠。
根据该静电吸盘，在Z轴方向上，由于使第1电极层的一部分并不与第2电极层发生重叠，因此能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
第12发明为如下静电吸盘，其特征为，在第8～第11的任意一个发明中，所述第1电极层包含金属及陶瓷，所述第2电极层包含金属及陶瓷，对包含于所述第1电极层的所述金属的体积及所述陶瓷的体积之合计的所述金属的体积比例，大于对包含于所述第2电极层的所述金属的体积及所述陶瓷的体积之合计的所述金属的体积比例。
根据该静电吸盘，由于使包含于第1电极层的金属比例大于包含于第2电极层的金属比例，因此例如能够进一步减小从高频电源外加电压的第1电极层的电阻，能够提高等离子体密度的面内均匀性及RF敏感性。
第13发明为如下静电吸盘，其特征为，在第8～第11的任意一个发明中，所述第1电极层包含金属及陶瓷，所述第2电极层包含金属及陶瓷，包含于所述第1电极层的所述金属的体积，大于包含于所述第2电极层的所述金属的体积。
根据该静电吸盘，由于使包含于第1电极层的金属的体积大于包含于第2电极层的金属的体积，因此例如能够进一步减小从高频电源外加电压的第1电极层的电阻，能够提高等离子体密度的面内均匀性及RF敏感性。
第14发明为如下静电吸盘，其特征为，在第8～第13的任意一个发明中，所述第1电极层与所述第2电极层之间的沿向所述Z轴方向的距离，大于所述第1主面与所述第2电极层之间的沿向所述Z轴方向的距离。
根据该静电吸盘，由于使第1电极层与第2电极层之间的沿向Z轴的距离，大于第1主面与第2电极层之间的沿向Z轴的距离，因此即使在从高频电源外加电压时，也能够更加有效地抑制在第1电极层与第2电极层之间发生短路、绝缘破坏等不良情况。
第15发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第7的任意一个发明中，所述第1电极层连接于吸附用电源。
这样，根据实施方式所涉及的静电吸盘，在提高RF敏感性的同时，能够将用于产生等离子体的下部电极即电极层作为用于吸附对象物的吸附电极而加以使用。
第16发明为如下静电吸盘，其特征为，在第2发明中，所述端部的宽度大于在所述第1电极层的所述中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离。
根据该静电吸盘，由于使第1电极层的端部的宽度大于在第1电极层的中央部处的第2面与第1面之间的沿向Z轴方向的距离(即，在第1电极层的中央部处的厚度)，因此能够缩短供电距离。由此，能够进一步提高对RF输出的改变等的控制的敏感性(RF敏感性)。
根据本发明的形态，提供一种能够提高等离子体密度的面内均匀性的静电吸盘。
附图说明
图1是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的剖视图。
图2是模式化放大表示实施方式所涉及的静电吸盘的一部分的剖视图。
图3(a)～图3(c)是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的第1电极层的变形例的剖视图。
图4(a)及图4(b)是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的一部分的平面图。
图5(a)及图5(b)是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的一部分的平面图。
图6(a)及图6(b)是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的一部分的平面图。
图7是模式化表示具备实施方式所涉及的静电吸盘的晶片处理装置的剖视图。
图8是模式化表示实施方式所涉及的其他静电吸盘的剖视图。
图9是模式化放大表示实施方式所涉及的其他静电吸盘的一部分的剖视图。
图10(a)及图10(b)是模式化表示实施方式所涉及的其他静电吸盘的一部分的平面图。
图11是模式化表示具备实施方式所涉及的其他静电吸盘的晶片处理装置的剖视图。
图12(a)～图12(d)是模式化放大表示实施方式所涉及的第1电极层的端部的剖视图。
符号说明
10-陶瓷电介体基板；10a-第1主面；10b-第2主面；11、11A、11B-第1电极层；11a-第1面；11b-第2面；11c-中央部；11d-端部；11e-缘部；11p-孔；12-第2电极层；12a-第3面；12b-第4面；13-凸部；14-槽；15-贯通孔；20-连接部；50-基座板；50a-上部；50b-下部；51-输入路；52-输出路；53-气体导入路；55-连通路；60-粘接构件；100、100A-静电吸盘；500、500A-晶片处理装置；501-处理容器；502-处理气体导入口；503-排气口；504-高频电源；505-吸附用电源；510-上部电极；510a-下面；D1、D1c、D1d、D2c、D2d、D3、D4-距离；P-下端；R1、R2-区域；t-宽度；W-对象物。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。并且，在各附图中，对于相同的构成要素标注相同的符号并适当省略详细说明。
图1是例示实施方式所涉及的静电吸盘的模式化剖视图。
如图1所示，静电吸盘100具备陶瓷电介体基板10、第1电极层11、基座板50。
陶瓷电介体基板10是例如由烧结陶瓷形成的平板状的基体材料。例如，陶瓷电介体基板10含有氧化铝(Al2O3)。例如，陶瓷电介体基板10由高纯度的氧化铝所形成。陶瓷电介体基板10中的氧化铝的浓度为例如90质量％(mass％)以上、100mass％以下，优选95质量％(mass％)以上、100mass％以下，更优选99质量％(mass％)以上、100mass％以下。通过使用高纯度的氧化铝，能够提高陶瓷电介体基板10的抗等离子性。并且，可通过荧光X线分析等测定氧化铝的浓度。
陶瓷电介体基板10具有第1主面10a、第2主面10b。第1主面10a是放置吸附对象物W的面。第2主面10b是第1主面10a的相反侧的面。吸附对象物W是例如硅片等半导体基板。
并且，本申请说明书中，将从基座板50朝向陶瓷电介体基板10的方向作为Z轴方向。例如，如同各图中所例示，Z轴方向是连接第1主面10a与第2主面10b的方向。Z轴方向是例如大致垂直于第1主面10a及第2主面10b的方向。将与Z轴方向正交的1个方向作为X轴方向，将与Z轴方向、X轴方向正交的方向作为Y轴方向。本申请说明书中，“面内”为例如X-Y平面内。
在陶瓷电介体基板10的内部设置第1电极层11。第1电极层11设置在第1主面10a与第2主面10b之间。即，第1电极层11设置成插入于陶瓷电介体基板10中。第1电极层11例如还可以通过呈一体地烧结于陶瓷电介体基板10而被内置。
这样，由于使第1电极层11设置在陶瓷电介体基板10的内部，因此能够缩短比静电吸盘100设置在更上方的上部电极(图7的上部电极510)与第1电极层11(下部电极)之间的距离。由此，例如，与将基座板50作为下部电极的情况相比，能够通过较低的电力来提高等离子体密度。换言之，能够降低用于得到较高的等离子体密度所需的电力。
第1电极层11的形状是沿向陶瓷电介体基板10的第1主面10a及第2主面10b的薄膜状。关于第1电极层11的截面形状，在以后进行叙述。
第1电极层11连接于高频电源(图7的高频电源504)。通过从高频电源对上部电极(图7的上部电极510)及第1电极层11外加电压(高频电压)，从而在处理容器501内部产生等离子体。换言之，第1电极层11是用于产生等离子体的下部电极。高频电源对第1电极层11供给高频的AC(交流)电流。在此所讲的“高频”为例如200kHz以上。
第1电极层11例如是金属制。第1电极层11例如包含Ag、Pd及Pt中的至少任意一个。第1电极层11例如还可以包含金属、陶瓷。第1电极层11例如还可以由金属与陶瓷的金属陶瓷所形成。金属陶瓷是包含金属、陶瓷(氧化物、碳化物等)的复合材料。通过用金属陶瓷形成第1电极层11，从而能够提高第1电极层11与陶瓷电介体基板10的贴紧性。另外，能够提高第1电极层11的强度。
包含于金属陶瓷的金属例如包含Ag、Pd及Pt中的至少任意一个。另外，包含于金属陶瓷的陶瓷例如含有与陶瓷电介体基板10所包含的陶瓷相同的元素。通过由含有与包含于陶瓷电介体基板10的陶瓷相同元素的陶瓷的金属陶瓷来形成第1电极层11，从而能够减小第1电极层11的热膨胀率与陶瓷电介体基板10的热膨胀率之差。由此，提高第1电极层11与陶瓷电介体基板10的贴紧性，能够抑制剥离等不良情况发生。并且，包含于金属陶瓷的陶瓷还可以含有与包含于陶瓷电介体基板10的陶瓷不同的元素。
另外，在该例子中，第1电极层11连接于吸附用电源(图7的吸附用电源505)。静电吸盘100如下，通过从吸附用电源对第1电极层11外加电压(吸附用电压)，从而在第1电极层11的第1主面10a侧产生电荷，利用静电力吸附保持对象物W。换言之，第1电极层11是用于吸附对象物W的吸附电极。根据实施方式，这样，将用于产生等离子体的下部电极即第1电极层11，还可以作为用于吸附对象物的吸附电极来加以使用。吸附用电源对第1电极层11供给直流(DC)电流或AC电流。吸附用电源例如是DC电源。吸附用电源例如还可以是AC电源。
第1电极层11上设置有向陶瓷电介体基板10的第2主面10b侧延伸的连接部20。连接部20例如是导通于第1电极层11的过孔(via)(实心型)、导通孔(Via Hole)(中空型)。连接部20还可以是通过钎焊等适当的方法进行连接的金属端子。
基座板50是支撑陶瓷电介体基板10的构件。陶瓷电介体基板10介由粘接构件60固定在基座板50上。作为粘接构件60，例如使用硅酮粘接剂。
基座板50例如是铝等的金属制。基座板50例如还可以是陶瓷制。基座板50例如分成上部50a与下部50b，在上部50a与下部50b之间设置有连通路55。连通路55的一端侧连接于输入路51，连通路55的另一端侧连接于输出路52。
基座板50也发挥静电吸盘100的温度调整的功能。例如，在对静电吸盘100进行冷却时，从输入路51流入氦气等冷却介质，通过连通路55之后从输出路52流出。由此，通过冷却介质吸收基座板50的热，能够冷却安装在其上的陶瓷电介体基板10。另一方面，在对静电吸盘100进行保温时，也可以在连通路55内放入保温介质。也可以将发热体内置于陶瓷电介体基板10、基座板50。通过调整基座板50、陶瓷电介体基板10的温度，能够调整被静电吸盘100所吸附保持的对象物W的温度。
在该例子中，在陶瓷电介体基板10的第1主面10a侧设置有槽14。槽14在从第1主面10a朝向第2主面10b的方向(Z轴方向)上凹下，在X-Y平面内连续延伸。如果将并未设置有槽14的部分作为凸部13，则对象物W放置在凸部13。第1主面10a是接触对象物W的背面的面。即，第1主面10a是包含凸部13的上面的平面。在放置于静电吸盘100的对象物W的背面与槽14之间形成空间。
陶瓷电介体基板10具有连接于槽14的贯通孔15。在从第2主面10b到第1主面10a的跨度上设置贯通孔15。即，贯通孔15从第2主面10b到第1主面10a为止在Z轴方向上延伸，贯通陶瓷电介体基板10。
通过适当选择凸部13的高度(槽14的深度)以及凸部13与槽14的面积比率、形状等，从而能够将对象物W的温度、附着于对象物W的颗粒控制在优选的状态。
将气体导入路53设置于基座板50。气体导入路53例如设置成贯通基座板50。气体导入路53还可以不贯通基座板50而从其他气体导入路53的途中发生分支而设置到陶瓷电介体基板10侧。另外，气体导入路53还可以设置在基座板50的多个部位。
气体导入路53连通于贯通孔15。即，流入气体导入路53的传热气体(氦(He)等)，在通过气体导入路53之后流入贯通孔15。
流入贯通孔15的传热气体，在通过贯通孔15之后流入设置在对象物W与槽14之间的空间。由此，利用传热气体能够直接冷却对象物W。
图2是模式化放大表示实施方式所涉及的静电吸盘的一部分的剖视图。
图3(a)～图3(c)是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的第1电极层的变形例的剖视图。
图2中放大表示图1所示的区域R1。
如图2所示，第1电极层11具有第1面11a、第2面11b。第1面11a是第1主面10a侧的面。第2面11b是第1面11a的相反侧的面。换言之，第1面11a是与第1主面10a相对的面。换言之，第2面11b是与第2主面10b相对的面。
第1电极层11中，第2面11b的表面粗糙度Ra2大于第1面11a的表面粗糙度Ra1。并且，本申请说明书中，表面粗糙度例如表示算术平均粗糙度(Ra)，可通过下述方法算出。
从静电吸盘100以包含第1电极层11的方式进行切出，对填充有树脂的部分进行研磨，之后使用SEM(Scanning Electron Microscope)进行观察。从以100～1000倍进行拍摄的SEM图像，通过依据JIS(日本工业标准)B 0601：2013的方法来算出算术平均粗糙度Ra。并且，使用描绘第1电极层11的第1面11a与陶瓷电介体基板10或空隙(空洞)的界面的轮廓曲线来算出第1面11a的表面粗糙度Ra1。使用描绘第1电极层11的第2面11b与陶瓷电介体基板10或空隙(空洞)的界面的轮廓曲线来算出第2面11b的表面粗糙度Ra2。
本发明者们发现了如下新问题，尤其在将连接于高频电源的第1电极层11设置在陶瓷电介体基板10的内部，而且为了提高等离子体密度而将外加于第1电极层11的高频电源大功率化时，第1电极层11发热而燃烧室(图8的处理容器501)内部环境发生变化，在等离子体密度的面内均匀性上出现不良影响。
与此相对，根据实施方式，由于使第2面11b的表面粗糙度Ra2大于第1面11a的表面粗糙度Ra1，因此能够加大第1电极层11的具有冷却功能的基座板50侧的面即第2面11b与陶瓷电介体基板10的接触面积。由此，能够提高第1电极层11(下部电极)的散热性，能够提高等离子体密度的面内均匀性。
第1面11a的表面粗糙度Ra1为例如0.1μm以上、10μm以下。第2面11b的表面粗糙度Ra2为例如0.2μm以上、20μm以下。
实施方式中，第1面11a与第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离D1例如呈一定。换言之，距离D1是从第1主面10a到第1电极层11的上面(第1面11a)为止的距离。在此，“一定”例如可以包括第1面11a的起伏等。例如，当通过扫描式电子显微镜(SEM)等以低倍率(例如100倍左右)观察静电吸盘100的截面时，距离D1大致呈一定即可。例如，在第1电极层11的中央部11c处的距离D1c与在第1电极层11的端部11d处的距离D1d之差为0±150μm。距离D1(距离D1c及距离D1d)为例如300μm左右。第1面11a为例如平行于第1主面10a的面。
如图2所示，第1电极层11的端部(end portion)11d是包括第1电极层11的X-Y平面上的缘部(edge)11e的区域。第1电极层11的缘部11e是指位于第1面11a且在从Z轴方向观察时的第1电极层11与陶瓷电介体基板10的界面。第1电极层11的中央部11c是X-Y平面上位于2个端部11d之间的区域。关于第1电极层11的中央部11c及端部11d，在以后进行叙述。
这样，由于使第1面11a与第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离D1呈一定，因此能够使上部电极(图7的上部电极510)与第1电极层11(下部电极)之间的距离呈一定。由此，例如，与第1面11a和第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离D1并不呈一定的情况等相比，能够提高等离子体密度的面内均匀性。例如，在第1电极层11的截面形状为向上凸出的情况下等，与端部11d处的第1面11a和第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离不同于中央部11c处的第1面11a和第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离的情况相比，能够提高等离子体密度的面内均匀性。
在第1电极层11的端部11d处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2d，例如实质上相同于在第1电极层11的中央部11c处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2c。换言之，距离D2c是中央部11c处的第1电极层11的厚度。换言之，距离D2d是端部11d处的第1电极层11的厚度。即，端部11d处的第1电极层11的厚度实质上相同于中央部11c处的第1电极层11的厚度。第1电极层11的厚度例如呈一定。
第1电极层11的截面形状并不局限于此。如图3(a)～图3(c)所示，第1电极层11的截面形状优选向下凸出。更具体而言，在第1电极层11的端部11d处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2d，小于在第1电极层11的中央部11c处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2c。即，在这些例子中，端部11d处的第1电极层11的厚度小于中央部11c处的第1电极层11的厚度。例如，第1电极层11的厚度伴随从中央部11c朝向端部11d而变小。第1电极层11呈向第2面11b侧凸出的形状。
距离D2c为例如1μm以上、500μm以下，优选10μm以上、100μm以下，更优选20μm以上、70μm以下。通过使中央部11c处的第1电极层11的厚度(距离D2c)处于该范围内，从而能够降低表皮效应的影响，能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。例如，能够通过求出第1电极层11的在截面SEM(Scanning Electron Microscope)图像上的中央部11c处的3个点的厚度的平均值来求出距离D2c。本申请说明书中，将该平均值定义为距离D2c。
从第2面11b侧对第1电极层11供给高频电流。通常，当AC电流在电极层中流动时，产生电流密度在电极层的表面上较高且越远离表面则越低的表皮效应。另外，流动的AC电流越是高频则电流的表面集中越显著。即，从第2面11b侧流入第1电极层11的高频AC电流，传递第1电极层11的第2面11b而流入第1面11a。
实施方式中，由于使在第1电极层11的端部11d处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2d，小于在第1电极层11的中央部11c处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2c，因此能够缩短从被供电的第2面11b到第1面11a的供电距离。由此，能够进一步提高对RF输出的改变等的控制的敏感性(RF敏感性)。
另外，根据实施方式，在第1电极层11的端部11d处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2d，小于在第1电极层11的中央部11c处的第2面11b与第1面11a之间的沿向Z轴方向的距离D2c。例如，由于使第1电极层11呈向第2面11b侧(即，基座板50侧)凸出的形状，因此能够相对加大第1电极层11具有冷却功能的基座板50侧的面即第2面11b的表面积。由此，能够使第1电极层11更加有效地散热，能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
并且，在图3(a)的例子中，在中央部11c处，第1电极层11的厚度大致呈一定。换言之，在中央部11c处，第2面11b大致平行于第1面11a。另一方面，在端部11d处，第1电极层11的厚度从中央部11c侧朝着缘部11e变小。换言之，在端部11d处，第2面11b具有从中央部11c侧朝着缘部11e向上方倾斜的倾斜面。在该例子中，倾斜面呈平面状。如图3(b)所示，倾斜面还可以呈曲面状。
另外，例如图3(c)所示，第2面11b还可以具有从第2面11b在X-Y平面上的中心朝着缘部11e向上方倾斜的倾斜面。换言之，在中央部11c处，第1电极层11的厚度还可以并不一定。换言之，在中央部11c处，第2面11b还可以并不平行于第1面11a。另外，此时，如图3(c)所示，倾斜面还可以呈曲面状。
图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)、图6(a)、图6(b)是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的一部分的平面图。
这些图是静电吸盘100中在省略陶瓷电介体基板10中的比第1电极层11(第2面11b)更配置在基座板50侧(下侧)的部分及基座板50等的状态下从第2面11b侧(下侧)观察第1电极层11的平面图。
如图4(a)、图4(b)、图5(a)、图5(b)、图6(a)、图6(b)所示，静电吸盘100中例如设置沿着X-Y平面扩大的至少1个第1电极层11。第1电极层11的数量例如既可以如图4(a)及图4(b)所示地是1个，还可以如图5(a)及图5(b)所示地是2个，也可以如图6(a)及图6(b)所示地是3个以上(在该例子中是4个)。当设置多个第1电极层11时，第1电极层11分别例如既可以位于同一平面上，还可以在Z轴方向上位于不同的平面上。
在图4(a)及图4(b)所示的例子中，当沿着Z轴方向观察时呈圆形的第1电极层11，例如配置成第1电极层11的中心与陶瓷电介体基板10的中心发生重叠。第1电极层11的缘部11e例如对于陶瓷电介体基板10的缘部呈同心圆状。在该例子中，第1电极层11的端部11d呈环状地配置在陶瓷电介体基板10的外周侧。
在图5(a)及图5(b)所示的例子中，例如内侧的第1电极层11A与外侧的第1电极层11B以同心圆状被设置。内侧的第1电极层11A例如当沿着Z轴方向观察时呈圆形。外侧的第1电极层11B例如当沿着Z轴方向观察时呈围住内侧的第1电极层11A的圆环形。内侧的第1电极层11A及外侧的第1电极层11B分别例如以内侧的第1电极层11A的中心与陶瓷电介体基板10的中心发生重叠的同心圆状被配置。在该例子中，外侧的第1电极层11B的端部11d分别以环状配置在陶瓷电介体基板10的中心侧及陶瓷电介体基板10的外周侧。另外，内侧的第1电极层11A的端部11d以环状配置在陶瓷电介体基板的外周侧。并且，第1电极层11的数量并不局限于2个，还可以以同心圆状配置3个以上的第1电极层11。
在图6(a)及图6(b)所示的例子中，当沿着Z轴方向观察时呈圆形的多个第1电极层11分别例如配置在相对于陶瓷电介体基板10的中心呈点对称的位置。并且，1个第1电极层11还可以配置成该第1电极层11的中心与陶瓷电介体基板10的中心发生重叠。换言之，1个第1电极层11还可以配置在陶瓷电介体基板10的中央。在该例子中，各第1电极层11的端部11d以环状配置在各第1电极层11的外周侧。
另外，如图4(b)、图5(b)、图6(b)所示，第1电极层11中还可以设置有在Z轴方向上贯通第1电极层11的孔11p。当设置孔11p时，在孔11p的外周附近也配置端部11d。
实施方式中，即使在这些端部11d的任意部位，还可以使端部11d处的第1面11a与第2面11b之间的距离D2d和中央部11c处的第1面11a与第2面11b之间的距离D2c的关系满足D2d＜D2c。另一方面，在发挥本发明的效果的范围内，并不排除包含并不满足D2d＜D2c的部位。换言之，实施方式中，在如上所述的端部11d的至少一部分中，优选满足D2d＜D2c。例如，如果端部11d中满足D2d＜D2c的部位较多，则能够进一步提高RF敏感性。
如上所述，第1电极层11的中央部11c是X-Y平面上位于2个端部11d之间的区域。例如，在第1电极层11中，还可以将端部11d以外的全部区域视为中央部11c。换言之，在第1电极层11中，例如可以将缘部11e的附近视为端部11d，将除此以外的部位视为中央部11c。
以下，对第1电极层11设置在内部的陶瓷电介体基板10的制作方法进行说明。
第1电极层11设置在内部的陶瓷电介体基板10，例如可通过在使第1主面10a侧朝下的状态下对各层进行层叠并对层叠体进行烧结而制作。更具体而言，例如在成为包含第1主面10a的陶瓷层的第1层上层叠第1电极层11。在第1电极层11上层叠成为包含第2主面10b的陶瓷层的第2层。之后，对该层叠体进行烧结。
第1电极层11例如通过网板印刷、糊剂塗布(旋涂、涂敷、喷墨打印、点胶等)及蒸镀等所形成。例如，在使第1主面10a朝下的状态下，能够分多次对各层进行层叠而形成第1电极层11。此时，例如通过调整层叠条件等，能够使第1电极层11的第2面11b的表面粗糙度Ra2与第1面11a的表面粗糙度Ra1的关系满足Ra1＜Ra2。
图7是模式化表示具备实施方式所涉及的静电吸盘的晶片处理装置的剖视图。
如图7所示，晶片处理装置500具备处理容器501、高频电源504、吸附用电源505、上部电极510、静电吸盘100。在处理容器501的顶面上设置有用于向内部导入处理气体的处理气体导入口502及上部电极510。在处理容器501的底板上设置有用于对内部进行减压排气的排气口503。静电吸盘100在处理容器501的内部配置在上部电极510之下。静电吸盘100的第1电极层11及上部电极510连接于高频电源504。另外，在该例子中，静电吸盘100的第1电极层11连接于吸附用电源505。
第1电极层11与上部电极510相互隔着规定间隔被大致平行设置。更具体而言，第1电极层11的第1面11a大致平行于上部电极510的下面510a。另外，陶瓷电介体基板10的第1主面10a大致平行于上部电极510的下面510a。对象物W放置于位于第1电极层11与上部电极510之间的第1主面10a。
当从高频电源504对第1电极层11及上部电极510外加电压(高频电压)时，产生高频放电而导入处理容器501内的处理气体被等离子体所励起、活性化，从而对象物W得到处理。
当从吸附用电源505对第1电极层11外加电压(吸附用电压)时，在第1电极层11的第1主面10a侧产生电荷，通过静电力将对象物W吸附保持于静电吸盘100。
图8是模式化表示实施方式所涉及的其他静电吸盘的剖视图。
图9是模式化放大表示实施方式所涉及的其他静电吸盘的一部分的剖视图。
图9中放大表示图8所示的区域R2。
如图8及图9所示，静电吸盘100A中在陶瓷电介体基板10的内部，除了第1电极层11以外还设置第2电极层12。第2电极层12在Z轴方向上位于第1主面10a与第1电极层11之间。换言之，第1电极层11在Z轴方向上位于第2电极层12与第2主面10b之间。第2电极层12例如呈一体地烧结于陶瓷电介体基板10。
第2电极层12的形状是沿向陶瓷电介体基板10的第1主面10a及第2主面10b的薄膜状。第2电极层12例如是金属制。第2电极层12例如包含Ag、Pd、Pt、Mo及W中的至少任意一个。第2电极层12例如还可以包含金属、陶瓷。
当第1电极层11包含金属、陶瓷且第2电极层12包含金属、陶瓷时，对包含于第1电极层11的金属的体积及陶瓷的体积合计的金属的体积比例，优选大于对包含于第2电极层12的金属的体积及陶瓷的体积合计的金属的体积比例。
这样，由于使包含于第1电极层11的金属比例大于包含于第2电极层12的金属比例，因此例如能够进一步减小从高频电源外加电压的第1电极层11的电阻，能够提高等离子体密度的面内均匀性及RF敏感性。
实施方式中，能够通过SEM-EDX(Energy Dispersive X-raySpectroscopy)观察第1电极层11及第2电极层12的截面并通过图像解析求出对金属的体积及陶瓷的体积合计的金属的体积比例。更具体而言，取得第1电极层11及第2电极层12的截面SEM-EDX图像，通过EDX成分分析对陶瓷与金属进行分类，通过图像解析求出陶瓷与金属的面积比率，从而能够算出对金属的体积及陶瓷的体积合计的金属的体积比例。
当第1电极层11包含金属、陶瓷且第2电极层12包含金属、陶瓷时，包含于第1电极层11的金属的体积，优选大于包含于第2电极层12的金属的体积。
这样，由于使包含于第1电极层11的金属体积大于包含于第2电极层12的金属体积，因此例如能够进一步减小从高频电源外加电压的第1电极层11的电阻，能够提高等离子体密度的面内均匀性及RF敏感性。
第2电极层12连接于吸附用电源(图11的吸附用电源505)。静电吸盘100A从吸附用电源对第2电极层12外加电压(吸附用电压)，从而在第2电极层12的第1主面10a侧产生电荷，通过静电力吸附保持对象物W。换言之，第2电极层12是用于吸附对象物W的吸附电极。吸附用电源对第2电极层12供给直流(DC)电流或AC电流。这样，根据实施方式，除了用于产生等离子体的下部电极即第1电极层11以外，还可以设置用于吸附对象物的吸附电极即第2电极层12。
在该例子中，第2电极层12上设置有向陶瓷电介体基板10的第2主面10b侧延伸的连接部20。连接部20例如是导通于第2电极层12的过孔(实心型)、导通孔(中空型)。连接部20还可以是通过钎焊等的适当的方法进行连接的金属端子。
如图9所示，第2电极层12具有：第1主面10a侧的第3面12a；及第3面12a的相反侧的第4面12b。换言之，第4面12b是与第1电极层11相对的面。换言之，第4面12b是与第1电极层11的第1面11a相对的面。
第3面12a还可以是平行于第1主面10a的面。第3面12a与第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离D3例如呈一定。换言之，距离D3是从第1主面10a到第2电极层12的上面(第3面12a)为止的距离。
既优选第4面12b是平行于第3面12a的面。也优选第4面12b是平行于第1主面10a的面。更具体而言，也优选第4面12b与第3面12a之间的沿向Z轴方向的距离D4呈一定。换言之，距离D4是第2电极层12的厚度。例如，能够通过求出第2电极层12的截面SEM图像上的3个点的厚度的平均值来求出第2电极层12的平均厚度。
第1电极层11的平均厚度例如大于第2电极层12的平均厚度。由于使第1电极层11的平均厚度大于第2电极层12的平均厚度，因此能够降低表皮效应的影响，能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
第1电极层11与第2电极层12之间的沿向Z轴方向的距离(即，第1面11a与第4面12b之间的沿向Z轴方向的距离)D5，例如大于第1主面10a与第2电极层12之间的沿向Z轴方向的距离(即，第3面12a与第1主面10a之间的沿向Z轴方向的距离)D3。
这样，由于使距离D5大于距离D3，因此即使在从高频电源外加电压时，也能够更加有效地抑制在第1电极层11与第2电极层12之间发生短路、绝缘破坏等不良情况。
图10(a)及图10(b)是模式化表示实施方式所涉及的其他静电吸盘的一部分的平面图。
这些图是静电吸盘100A中在省略陶瓷电介体基板10中的比第2电极层12(第3面12a)更配置在第1主面10a侧(上侧)的部分的状态下从第3面12a侧(上侧)观察第2电极层12的平面图。
如图10(a)及图10(b)所示，第2电极层12既可以是单极型还可以是双极型。当第2电极层12为单极型时，如图10(a)所示，设置沿着X-Y平面扩大的1个第2电极层12。例如，当沿着Z轴方向观察时，第2电极层12大致呈圆形。另一方面，当第2电极层12为双极型时，如图10(b)所示，设置沿着X-Y平面扩大且位于同一平面上的2个第2电极层12。例如，当沿着Z轴方向观察时，第2电极层12分别大致呈半圆形。第2电极层12例如还可以呈沿着X-Y平面扩大的图形(pattern)。
Z轴方向上，第1电极层11的一部分例如并不重叠于第2电极层12。另外，第1电极层11的第1面11a(第1主面10a侧的面)的面积合计，例如大于第2电极层12的第3面12a(第1主面10a侧的面)的面积合计。换言之，当沿着Z轴方向观察时，第1电极层11的面积合计大于第2电极层12的面积合计。由此，能够进一步提高等离子体密度的面内均匀性。
图11是模式化表示具备实施方式所涉及的其他静电吸盘的晶片处理装置的剖视图。
如图11所示，晶片处理装置500A中将静电吸盘100变更为图8所示的静电吸盘100A，除此之外实质上相同于图7所示的晶片处理装置500。
晶片处理装置500A中，吸附用电源505连接于静电吸盘100A的第2电极层12，而不是连接于静电吸盘100A的第1电极层11。当从吸附用电源505对第2电极层12外加电压(吸附用电压)时，在第2电极层12的第1主面10a侧产生电荷，通过静电力将对象物W吸附保持于静电吸盘100A。
图12(a)～图12(d)是模式化放大表示实施方式所涉及的第1电极层的端部的剖视图。
如图12(a)～图12(d)所示，剖视观察时的第1电极层11的端部11d的X轴方向的长度即宽度t，例如大于在第1电极层11的中央部11c处厚度D2c(厚度D2c＜宽度t)。换言之，端部11d的宽度t是第2面11b的倾斜面的宽度。即，宽度t是第2面11b的倾斜面的下端P(倾斜刚结束的部位)与缘部11e之间的X轴方向的长度。这样，由于使端部11d的宽度t大于在第1电极层11的中央部11c处的厚度D2c，因此能够缩短供电距离。由此，能够进一步提高对RF输出的改变等的控制的敏感性(RF敏感性)。
可从以包括第1电极层11的方式进行切断的样品的截面图像求出倾斜面的下端P。实施方式中，例如样品的至少1个部位满足上述关系(厚度D2c＜宽度t)。实施方式中，更优选样品的多个部位满足上述关系(厚度D2c＜宽度t)。
另外，第2面11b的倾斜面的角度θ例如为10度以上、80度以下，优选20度以上、60度以下。当将连接缘部11e与第2面11b的倾斜面的下端P(倾斜刚结束的部位)的直线作为线L时，能够用由第1面11a与线L所形成的角度(劣角)来表示角度θ。通过减小角度θ，能够缩短供电距离。由此，能够进一步提高对RF输出的改变等的控制的敏感性(RF敏感性)。
并且，虽然在这些图中下端P与缘部11e之间呈曲线状的截面形状，但是下端P与缘部11e之间并不局限于此，还可以是直线状的截面形状。通过做成直线状，例如能够进一步缩短供电距离。
如以上说明，根据实施方式能够提供一种静电吸盘，其能够在提高RF敏感性的同时提高等离子体密度的面内均匀性。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不局限于上述的内容。另外，关于前述的实施方式，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员适当加以设计变更的技术也包含在本发明的范围内。例如，静电吸盘所具备的各要素的形状、尺寸、材质、配置、设置方式等并不局限于例示的内容，而是可进行适当变更。另外，只要技术上可行，则可对前述的各实施方式所具备的各要素进行组合，组合这些后的技术只要包含本发明的特征，则也包含在本发明的范围内。

Claims (16)

1.一种静电吸盘，具备：
陶瓷电介体基板，具有放置吸附对象物的第1主面及所述第1主面相反侧的第2主面；
基座板，支撑所述陶瓷电介体基板；
及至少一个第1电极层，设置在所述陶瓷电介体基板的内部，连接于高频电源，其特征为，
在从所述基座板朝向所述陶瓷电介体基板的Z轴方向上，所述第1电极层设置在所述第1主面与所述第2主面之间，
所述第1电极层具有所述第1主面侧的第1面及所述第1面相反侧的第2面，
所述第2面的表面粗糙度大于所述第1面的表面粗糙度。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征为，
从所述第2面侧对所述第1电极层供电，
所述第1面与所述第1主面之间的沿向所述Z轴方向的距离呈一定，
在所述第1电极层的端部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离，小于在所述第1电极层的中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离。
3.根据权利要求1或2所述的静电吸盘，其特征为，所述第1电极层包含Ag、Pd及Pt中的至少任意一个。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述第1电极层由金属与陶瓷的金属陶瓷所形成。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，在所述第1电极层的中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离为1μm以上、500μm以下。
6.根据权利要求5所述的静电吸盘，其特征为，在所述第1电极层的中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离为10μm以上、100μm以下。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，
所述陶瓷电介体基板包含氧化铝，
所述陶瓷电介体基板中的所述氧化铝的浓度为90质量％以上。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，
还具备至少一个第2电极层，其设置在所述陶瓷电介体基板的内部，连接于吸附用电源，
在所述Z轴方向上，所述第2电极层设置在所述第1电极层与所述第1主面之间。
9.根据权利要求8所述的静电吸盘，其特征为，所述第1电极层的所述第1面的面积合计，大于所述第2电极层的所述第1主面侧的面的面积合计。
10.根据权利要求8或9所述的静电吸盘，其特征为，所述第1电极层的厚度大于所述第2电极层的厚度。
11.根据权利要求8～10中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，在所述Z轴方向上，所述第1电极层的一部分并不与所述第2电极层发生重叠。
12.根据权利要求8～11中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，
所述第1电极层包含金属及陶瓷，
所述第2电极层包含金属及陶瓷，
对包含于所述第1电极层的所述金属的体积及所述陶瓷的体积之合计的所述金属的体积比例，大于对包含于所述第2电极层的所述金属的体积及所述陶瓷的体积之合计的所述金属的体积比例。
13.根据权利要求8～11中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，
所述第1电极层包含金属及陶瓷，
所述第2电极层包含金属及陶瓷，
包含于所述第1电极层的所述金属的体积，大于包含于所述第2电极层的所述金属的体积。
14.根据权利要求8～13中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述第1电极层与所述第2电极层之间的沿向所述Z轴方向的距离，大于所述第1主面与所述第2电极层之间的沿向所述Z轴方向的距离。
15.根据权利要求1～7中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述第1电极层连接于吸附用电源。
16.根据权利要求2所述的静电吸盘，其特征为，所述端部的宽度大于在所述第1电极层的所述中央部处的所述第2面与所述第1面之间的沿向所述Z轴方向的距离。
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