CN111684574A - 静电卡盘装置及静电卡盘装置的制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明的静电卡盘装置具备：载置台，设置有载置板状试样的载置面；圆环状的聚焦环；及冷却机构，冷却聚焦环，载置台具有围着载置面的周围设置的保持部，保持部上设置有包围载置面的周围的圆环状的槽部和向槽部的底面开口的贯穿孔，贯穿孔中插入有筒状的绝缘子，在保持部中，槽部的宽度方向两侧的上表面为与聚焦环接触并保持聚焦环的保持面，保持面满足下述条件(i)～(iii)。(i)表面粗糙度为0.05μm以下。(ii)平坦度为20μm以下。(iii)不具有沿与保持面交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部。

Description

静电卡盘装置及静电卡盘装置的制造方法
技术领域
本发明涉及一种静电卡盘装置及静电卡盘装置的制造方法。
本申请主张基于2018年2月20日于日本申请的日本专利申请2018-027750号的优先权，并将其内容援用于此。
背景技术
以往，在半导体制造工艺中使用的等离子体蚀刻装置中，使用了能够将晶片(板状试样)安装并固定在试样台上且能够将该晶片维持在所期望的温度的静电卡盘装置。该静电卡盘装置在上部具备围着晶片装载面配置于晶片吸附部的外周缘部的环部件(聚焦环)。
在传统的等离子体蚀刻装置中，若对固定在静电卡盘装置上的晶片照射等离子体，则该晶片的表面温度会上升。因此，为了抑制晶片的表面温度的上升，使冷却介质在静电卡盘装置的温度调整用基部中循环，从下侧对晶片进行了冷却。
并且，若对晶片照射等离子体，则聚焦环的表面温度与晶片相同地上升。由此，在上述温度调整用基部与聚焦环之间产生温度差，有时会产生晶片的表面温度的面内偏差。因此，已知一种冷却聚焦环以抑制聚焦环的表面温度的上升的技术。
例如，在专利文献1中，记载了一种静电卡盘装置，其在晶片的外周部设置有用于吸附聚焦环的第2静电吸附机构。在专利文献1中记载的静电卡盘装置中，通过使静电卡盘部以大于吸附晶片的力的力吸附聚焦环，并且向聚焦环的背面喷射冷却介质(冷却气体)对聚焦环的温度进行了调整。
并且，例如，在专利文献2中，记载了一种静电卡盘装置，其设置有分别向被静电卡盘部吸附的晶片吸附部和聚焦环供给传热气体的气体供给部。在专利文献2中记载的静电卡盘装置中，能够分别独立地控制晶片吸附部和聚焦环的温度。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2002-033376号公报
专利文献2：日本特开2012-134375号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
近年来，因等离子体蚀刻装置的高功率化，照射于晶片的等离子体的热能增加，聚焦环的表面温度变高。相对于此，有时会采用增加冷却气体的压力来冷却聚焦环的方法。然而，在如专利文献1及专利文献2中记载的传统的静电卡盘装置中，有时会无法充分控制聚焦环的表面温度。静电卡盘装置被要求进行进一步改进。
本发明是鉴于上述情况而完成的，其提供一种能够使板状试样的表面温度变得均匀的静电卡盘装置及其制造方法。
用于解决技术课题的手段
为了解决上述技术课题，发明人等进行深入研究的结果，发现冷却气体泄漏是无法充分控制聚焦环的表面温度的主要原因之一。并且，发现若增加冷却气体的压力，则冷却气体的泄漏量增加。因此，发现根据以下方式的静电卡盘装置，能够减少冷却气体的泄漏，并完成了本发明。
本发明的第一方式提供一种静电卡盘装置，其具备：载置台，设置有载置板状试样的载置面；圆环状的聚焦环；及冷却机构，冷却聚焦环，载置台具有围着载置面的周围设置的保持部，保持部上设置有包围载置面的周围的圆环状的槽部和向槽部的底面开口的贯穿孔，贯穿孔中插入有筒状的绝缘子，在保持部中，位于槽部的宽度方向两侧的保持部的上表面为与聚焦环接触并保持聚焦环的保持面，保持面满足下述条件(i)～(iii)。
(i)表面粗糙度为0.05μm以下。
(ii)平坦度为20μm以下。
(iii)不具有沿与保持面交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部。
本发明的第一方式优选所述保持部上设置有所述槽部、所述贯穿孔及沿保持部的厚度方向延伸的管路，所述槽部的底面和所述管路二维重叠，所述管路中插入有筒状的绝缘子。
本发明的第二方式提供一种静电卡盘装置的制造方法，其为制造上述静电卡盘装置的方法，包括：第1磨削工序，针对具有设置有载置板状试样的载置面和位于载置面的周围的贯穿孔的烧结体及插入于贯穿孔中的筒状的绝缘子的临时载置台，将载置面的周围的烧结体的表面磨削成圆环状；下挖烧结体来形成包围载置面的周围的槽部的工序；及第2磨削工序，再次磨削槽部的宽度方向两侧的上表面。
在本发明的第二方式中，可以使用如下制造方法：在第2磨削工序中，使用砂轮的旋转轴方向上的长度长于槽部的宽度方向上的长度的砂轮。
在本发明的第二方式中，可以设为：通过所述第1磨削工序和形成所述槽部的工序来磨削插入有所述绝缘子的贯穿孔，在所述第2磨削工序中，不磨削插入有所述绝缘子的贯穿孔。
在本发明的第二方式中，可以设为：所述临时载置台在所述载置面的周围还具有插入有筒状的绝缘子且沿厚度方向延伸的管路，所述管路的一端未暴露在烧结体的表面上，通过所述第1磨削工序和形成所述槽部的工序，利用磨削形成从所述管路向槽部的底面开口的贯穿孔。
发明效果
根据本发明的一方式，提供一种能够使板状试样的表面温度变得均匀的静电卡盘装置及其制造方法。
附图说明
图1是表示本实施方式的静电卡盘装置的XZ平面上的概略剖视图。
图2是放大了图1的由α表示的区域的概略局部放大图。
图3是表示本实施方式的第1磨削工序的概略立体图。
图4是表示本实施方式的形成槽部16的工序的概略立体图。
图5是表示本实施方式的第2磨削工序的概略立体图。
图6是表示本实施方式的静电卡盘装置的变形例的XZ平面上的概略剖视图。
图7是表示实施例1中的槽部的宽度方向两侧的上表面(保持面)的表面形状的曲线图。
图8是表示比较例1中的槽部的宽度方向两侧的上表面的表面形状的曲线图。
图9是表示图2所示的区域的变形例的概略局部放大图。
具体实施方式
以下，参考附图对本发明所涉及的静电卡盘装置及其制造方法的实施方式进行说明。
另外，在以下说明中，为了更好地理解发明的宗旨而进行具体的说明，若无特别指定，则并不限定本发明。能够在不脱离发明的范围的情况下对数量、位置、大小或数值等进行变更、省略或追加。并且，在以下说明中使用的附图中，出于强调特征部分的目的，为了方便起见，有时放大示出了特征部分，各构成要件的尺寸和比率等可以与实际情况相同，或者也可以不同于实际情况。并且，出于相同目的，有时会省略非特征部分来进行图示。
＜静电卡盘装置＞
图1是表示本实施方式的静电卡盘装置的XZ平面上的概略剖视图。图2是放大了图1的由α表示的区域的概略局部放大图。
图1所示的静电卡盘装置10具备载置台11、聚焦环12及冷却机构13。
另外，在以下说明中，设定XYZ坐标系，并参考该XYZ坐标系对各部件的位置关系进行说明。此时，将载置台11的厚度方向设为Z轴方向，将与Z轴方向正交的一个方向设为X轴方向(图1左右方向)，将与Z轴方向和X轴方向正交的方向设为Y轴方向。在本实施方式中，Z轴方向为铅垂方向。
[载置台]
图1所示的载置台11设置有载置半导体晶片等板状试样W的载置面11a。载置台11具备吸附部件3和冷却基座5。
[吸附部件]
吸附部件3具备电介质基板24和电极层26。
图1所示的电介质基板24整体呈凸状，即形成有丘部，载置面11a相对较高。
电介质基板24的形成材料能够任意选择，但优选使用具有耐热性的陶瓷。作为这种陶瓷，可举出氮化铝(AlN)、氧化铝(alumina、Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、氧化钇(Y2O3)、赛隆(Sialon)、氮化硼(BN)或碳化硅(SiC)的烧结体。也可以为使用2种以上的所述材料的复合烧结体。
其中，电介质基板24的形成材料优选为碳化硅和氧化铝的复合材料。由此，能够增加电介质基板24的介电常数，板状试样W的静电吸附容易变得良好。并且，能够将杂质对板状试样W的风险抑制到较低水准。
电介质基板24的形成材料可以单独使用1种，也可以同时使用2种以上。
电介质基板24的形成材料的平均晶体粒径并无特别限定，但例如优选为10μm以下，更优选为2μm以下。若电介质基板24的形成材料的平均晶体粒径为10μm以下，则加工时碎裂或脱粒较少，趋于容易形成后述的槽部16。平均晶体粒径的下限值能够任意选择，但例如可例举出0.1μm、0.15μm或0.5μm等。
电极层26埋设于电介质基板24的内部。
在静电卡盘装置10的使用温度下，电极层26的体积电阻率优选为1.0×106Ω·cm以下，更优选为1.0×104Ω·cm以下。
电极层26的形成材料能够任意选择，但优选为导电性陶瓷。作为导电性陶瓷，可举出碳化硅(SiC)和氧化铝(Al2O3)的复合烧结体、氮化钽(TaN)和氧化铝(Al2O3)的复合烧结体、碳化钽(TaC)和氧化铝(Al2O3)的复合烧结体、碳化钼(Mo2C)和氧化铝(Al2O3)的复合烧结体等。
电极层26的厚度能够任意选择，但例如可以为10μm～50μm。
吸附部件3具有静电卡盘部14和保持部15。静电卡盘部14及保持部15的内部分别配置有上述电极层26。
在本实施方式中，有时将配置于吸附部件3的静电卡盘部14的电极层称为“电极层26A”。并且，有时将配置于吸附部件3的保持部15的电极层称为“电极层26B”。另外，在简称为“电极层26”时，是指电极层26A及电极层26B这两者。
电极层26A和电极层26B可以被电连接。
电介质基板24的静电卡盘部14的上表面高于电介质基板24的保持部15的上表面。
(静电卡盘部)
静电卡盘部14上配置有向电极层26通电的供电用端子27。通过从供电用端子27向电极层26通电，电介质基板24的静电卡盘部14能够表现出静电吸附力。供电用端子27的一端与电极层26A的下表面连接。另一方面，供电用端子27的另一端与外部电源(省略图示)电连接。
供电用端子27的周围被绝缘子28覆盖。图1所示的绝缘子28为圆筒状的壳体。绝缘子28具有在内部容纳供电用端子27的空间。由此，将供电用端子27与绝缘子28的外部绝缘。
电介质基板24的静电卡盘部14的上表面(+Z侧的面)为上述载置面11a。载置面11a可以为俯视下的圆形，能够载置圆盘状的晶片等。
(保持部)
本实施方式的保持部15以包围载置面11a的周围的方式形成为圆环状。
保持部15上设置有槽部16和多个贯穿孔25。
槽部16以包围载置面11a的周围的方式形成为圆环状。冷却气体在槽部16内扩散。保持部15的上表面(保持面)上配置有聚焦环12。由此，从与冷却气体接触的部分开始冷却聚焦环。
在保持部15中，槽部16的宽度方向两侧的上表面为与聚焦环12接触并保持聚焦环12的保持面15a。保持面15a抑制向槽部16流通的冷却气体泄漏到外部。
在本实施方式中，有时将具有保持面15a的带状的结构体称为密封带17。密封带17由在外侧保持聚焦环的密封带17A和在比密封带17A更靠内侧保持聚焦环的密封带17B构成。密封带17以保持面15a与聚焦环12接触，并进行密封以防止向槽部16流通的冷却气体泄漏到外部。
多个贯穿孔25向槽部16的底面16a开口。
本实施方式的保持部15通过对电介质基板24的原料(即，对不具有保持部的结构体)进行后述的磨削加工来形成。
[冷却基座]
本实施方式的冷却基座5设置成与吸附部件3的下表面接触。吸附部件3与冷却基座5例如由硅酮系等的粘接剂粘接。图1所示的冷却基座5为圆盘状。冷却基座5上设置有多个流路29。
流路29优选使水或有机溶剂等冷却用介质循环。由此，能够将吸附部件3的热量释放到冷却基座5来冷却吸附部件3。其结果，载置于载置面11a上的板状试样W被冷却，能够将板状试样W的温度抑制到较低水准。
作为冷却基座5的形成材料，能够任意选择，但只要为导热性、导电性、加工性优异的金属或包括这些金属的复合材料，则无特别限制。例如，优选使用铝(Al)、铝合金、铜(Cu)、铜合金、不锈钢(SUS)、钛等。
[聚焦环]
在半导体制造工艺中的等离子体蚀刻等处理工序中，聚焦环12被控制成与板状试样W成为大致相同的温度。
本实施方式的聚焦环12在载置台11上以包围载置面11a的周围的方式配置成圆环状。本实施方式的聚焦环12配置成在俯视下其整体与保持部15重叠，并由保持部15保持。聚焦环12的内径大于吸附部件3的静电卡盘部14的直径。聚焦环12可以在上表面的内侧具有高低差部。
在本实施方式中，聚焦环12沿上述保持部15的周向设置。并且，聚焦环12沿上述槽部16的周向设置。
从容易将聚焦环12静电吸附于载置台11上的观点考虑，聚焦环12的形成材料的体积电阻率优选较低。并且，从容易控制聚焦环12的温度的观点考虑，聚焦环12的形成材料的导热率优选较高。作为具有这种特性的聚焦环12的形成材料，例如可举出陶瓷。例如，在将静电卡盘装置10用于氧化膜蚀刻的情况下，聚焦环12的形成材料优选使用多晶硅、碳化硅等。
另外，聚焦环12的与保持部接触的部分(面)的表面粗糙度能够任意选择，但优选为0.05μm以下，更优选为0.01μm以下。并且，所述部分(面)的平坦度能够任意选择，但优选为20μm以下，更优选为15μm以下。
[冷却机构]
本实施方式的冷却机构13具备多个绝缘子(玻璃部件)32。多个绝缘子32的内侧分别为气体流路20。
多个气体流路20向槽部16供给冷却气体。作为在本实施方式中使用的冷却气体，能够任意选择，但例如可举出He气体。
多个气体流路20上经由压力控制阀23连接有供给冷却气体的冷却气体供给源22。压力控制阀23调整流量，以使冷却气体的压力成为预定的压力。另外，从冷却气体供给源22供给冷却气体的气体流路20的数量可以为1条，也可以为2条以上的多条。
冷却机构13经由1个或多个气体流路20向槽部16供给冷却气体。由此，冷却机构13能够冷却聚焦环12。
本实施方式的多个绝缘子32插入于多个贯穿孔25中。多个绝缘子32为筒状的壳体。并且，多个绝缘子32的端部为向槽部16的底面16a开口且与槽部16连通的气孔21。多个气孔21离散地形成于槽部16的底面16a上。
多个绝缘子32的形成材料能够任意选择，但优选具有绝缘性及机械强度。并且，绝缘子32的形成材料的导热率优选与电介质基板24的形成材料的导热率相同。作为具有这种特性的多个绝缘子32的形成材料，例如可举出陶瓷。作为用作多个绝缘子32的形成材料的陶瓷的优选例，可举出氧化铝(Al2O3)。
发明人等进行研究的结果，发现有时会因磨削加工而在保持部15的表面上形成连续的周期性的凹凸结构(波纹)。
尤其，形成于保持面15a上的波纹被推断为是冷却气体泄漏的主要原因。因此，在本实施方式的静电卡盘装置10中，要求控制保持面15a的波纹。
本实施方式的保持面15a的表面粗糙度为0.05μm以下。以下，有时将其称为条件(i)。保持面15a的表面粗糙度优选为0.02μm以下。
本说明书的表面粗糙度为所谓的中心线平均表面粗糙度Ra。本说明书的表面粗糙度根据JISB0601使用表面粗糙度形状测定仪(TOKYOSEIMITSUCO.,LTD.制、SURFCOM1500SD3)来测定。在该测定中，针对槽部16的宽度方向上的外侧17A及内侧17B的上表面(保持面)15a的表面粗糙度，分别在同心圆周上按120°间隔对各自3个位置(共6个位置)进行测定，并采用其平均值。
本实施方式的保持面15a的平坦度为20μm以下。以下，有时将其称为条件(ii)。保持面15a的平坦度优选为15μm以下。
本说明书的平坦度根据JISB6191使用三维测定仪(TOKYOSEIMITSUCO.,LTD.制、RVA800A)来测定。在该测定中，首先，针对槽部16的宽度方向上的外侧17A及内侧17B的上表面(保持面)15a的三维坐标，分别在同心圆周上按45°间隔对各自8个位置(共16个位置)进行测定。接着，使用这些测定值，通过最小二乘法求出来自各测定点的平方和变最小的最小二乘平面。采用距该最小二乘平面的上侧最远的点与距下侧最远的点的长度的绝对值之和。
并且，在上述形成于保持面15a上的波纹中，保持面的高度的极大值和极小值交替反复。在此，保持部15中的波纹的极大值是指，在保持部15的宽度方向上局部地观察到的+Z方向上的最大值。并且，保持部15中的波纹的极小值是指，在保持部15的宽度方向上局部地观察到的-Z方向上的最大值。
推断上述极大值和极小值反复的周期越长，所静电吸附的聚焦环12越容易跟随保持面15a的波纹。通过聚焦环12跟随保持面15a的波纹，能够减小保持部15的密封带17处的间隙，减少冷却气体的泄漏量。另外，容易跟随波纹表示，容易进一步减小聚焦环与保持面之间的间隙。保持面的表面优选没有波纹，但通过控制表面的波纹的值，即使有波纹，也能够获得目标结果。
在本实施方式中，形成于保持面15a上的波纹的周期优选为60度(°)以上。认为当波纹的周期为60度以上时，聚焦环12能够充分跟随保持面15a的凹凸。波纹的周期可以为由相邻的具有极大值的位置和圆环的中心形成的角度。周期例如能够根据后述的表面轮廓求出。
发明人等进行研究的结果，即使满足上述条件，有一些能够均匀地控制板状试样W的表面温度，但有一些则无法均匀地控制板状试样W的表面温度。通过进行评价及观察，确认到无法控制温度的那些在保持面15a上在短于波纹的周期的范围内形成有微小的凹部。推断该凹部是如后述受绝缘子32的影响而形成的。
在本实施方式的静电卡盘装置10中，保持面15a不具有沿与保持部15的周向交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部。以下，有时将其称为条件(iii)。
若存在沿与保持部15的周向交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部，则聚焦环12不易跟随凹部，冷却气体有可能从该凹部泄漏。在本实施方式的静电卡盘装置10中，不存在这种深度1.0μm以上的凹部，因此能够减少冷却气体的泄漏量。
本说明书中的凹部的深度可根据通过以下方法测定的表面轮廓求出。表面轮廓的测定使用三维测定仪(TOKYOSEIMITSUCO.,LTD.制、RVA800A)。表面轮廓通过针对槽部16的宽度方向上的外侧17A的上表面(保持面)15a的三维坐标，在同心圆周上按1°间隔对各自360个位置(共360个位置)进行测定来获得。在使用该表面轮廓在波纹的周期60°的范围内从连接相邻的峰部的顶点的切线朝向谷部绘制垂线时，将切线至谷部的距离设为本说明书中的凹部的深度。另外，所述相邻的2个峰部为包括在60°的范围内的峰部。即，相对于中心的一个峰部至另一个峰部的角度包括在60°的范围内。在60°的范围内不存在相邻的峰部的情况下，判断为在该范围内没有凹部。
如上所述，通过保持面15a满足上述条件(i)～(iii)，能够减小保持部15的保持面15a与聚焦环12之间的间隙。由此，能够减少从该间隙泄漏的冷却气体的量。其结果，在本实施方式中，容易控制冷却气体的压力。因此，静电卡盘装置10容易控制聚焦环12的温度，能够使板状试样W的表面温度变得均匀。
根据如上所述的结构，能够实现能够使板状试样的表面温度变得均匀的静电卡盘装置。
＜静电卡盘装置的制造方法＞
参考图3～图5对可获得上述静电卡盘装置10的制造方法进行说明。
本实施方式的静电卡盘装置10的制造方法包括第1磨削工序、形成槽部16的工序及第2磨削工序。关于除第1磨削工序、形成槽部16的工序及第2磨削工序以外的工序，能够实施通过公知的静电卡盘装置的制造方法来进行的工序。
图3是表示本实施方式的第1磨削工序的概略立体图。在本实施方式的第1磨削工序中，一边使圆筒状的第1砂轮G1旋转，一边磨削临时载置台200。
临时载置台200具有烧结体150、多个筒状的绝缘子32及冷却基座5。烧结体150上设置有载置板状试样W的载置面11a(参考图1)。载置面11a的周围设置有多个贯穿孔25。所述贯穿孔25可以以任意选择的数量和位置设置。贯穿孔25可以等间隔设置。并且，烧结体150上设置有电极层26B。在临时载置台200中，烧结体150与冷却基座5由硅酮系等的粘接剂(未图示)粘接。
另一方面，多个筒状的绝缘子32插入于上述贯穿孔25中。
在本实施方式的第1磨削工序中，针对多个绝缘子32的一端暴露在烧结体150的表面上的临时载置台200，将载置面11a的周围的表面150a与多个绝缘子32的一端一并磨削成圆环状。
另外，在第1磨削工序之前，临时载置台200的烧结体150的上主面可以为没有高低差的平坦的表面。例如，通过进行第1磨削工序，能够形成包围载置面11a的周围的连续的1个高低差。所述高低差可以具有载置面11a的侧面和在俯视下为圆环状的1个底面(保持面)。或者，在第1磨削工序之前，临时载置台200的烧结体150的上主面上可以设置有载置面。
在本实施方式的第1磨削工序中，例如能够使用旋转磨削机等。
在本实施方式的第1磨削工序中，将临时载置台200磨削成载置面11a的周围的表面150a优选满足下述条件(i)及条件(ii)。
(i)表面粗糙度为0.05μm以下。
(ii)平坦度为20μm以下。
通常，若通过砂轮磨削烧结体，则会产生磨削热。第1砂轮G1的转速越快，热值越大。若热值增加，则有时烧结体与冷却基座之间的上述粘接剂会固化收缩。有时会因该固化收缩而在烧结体150的表面150a上产生波纹。其结果，有时表面150a的平坦度会降低。
第1砂轮G1的转速最好通过进行预备实验来设定成表面150a满足上述条件(i)及条件(ii)的速度。
发明人等进行研究的结果，发现在本实施方式的第1磨削工序中，即使满足上述条件(i)及条件(ii)，有时也会在载置面11a的周围的表面150a上形成上述微小的凹部30。作为形成该凹部30的主要原因，发明人等如下考虑。
在本实施方式的第1磨削工序中，在绝缘子32的一端暴露在烧结体150的表面上的部分同时磨削绝缘子32和烧结体150。并且，绝缘子32在内侧不具有磨削的对象。另一方面，在绝缘子32的一端未暴露在烧结体150的表面上的部分仅磨削烧结体150。
如此，在临时载置台200中，磨削的对象根据磨削的位置而不同。因此，认为在临时载置台200中，存在容易磨削的部位和不易磨削的部位。在本实施方式中，推断该差异作为微小的凹部30而显现。
图4是表示本实施方式的形成槽部16的工序的概略立体图。在本实施方式的形成槽部16的工序中，在第1磨削工序之后，下挖暴露在保持面上的绝缘子32和绝缘子32的周围的烧结体150来形成包围载置面11a的周围的槽部16。另外，此时，夹着槽部16的保持面的2个上表面(两个)不被下挖。如图4所示，在俯视下，所述保持面的下方不包括插入有绝缘子的贯穿孔或管路。在本实施方式的形成槽部16的工序中，能够进行任意选择的加工，例如能够使用旋转加工或喷砂加工等，能够优选使用喷砂加工。
作为在喷砂加工中使用的介质，优选使用氧化铝(alumina、Al2O3)、碳化硅、玻璃珠等。介质优选为400目以下(可通过300目)。喷砂加工中的介质的吐出压力例如优选设为0.1MPa以下，更优选设为0.05MPa以下。
图5是表示本实施方式的第2磨削工序的立体图。在本实施方式的第2磨削工序中，一边使圆筒状的第2砂轮G2旋转，一边再次磨削槽部16的宽度方向两侧的密封带17A及密封带17B的上表面(保持面)151a。另外，第2砂轮G2可以与第1砂轮G1相同或不同。
在本实施方式的第2磨削工序中，例如能够使用旋转磨削机等。
在本实施方式的第2磨削工序中，磨削位于槽部16的宽度方向两侧的密封带17A及密封带17B的上表面151a。由此，使在上述第1磨削工序中形成的微小的凹部30变得平坦。在本实施方式的第2磨削工序中，磨削位于槽部16的宽度方向两侧的密封带17A及密封带17B的上表面151a，以满足上述条件(i)及条件(ii)。其结果，获得的静电卡盘装置10的保持面15a在满足上述条件(i)及条件(ii)的同时满足下述条件(iii)。
(iii)不具有沿与聚焦环12的周向交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部30。
另外，所述凹部的长度和宽度不受限定，只要为能够测定深度的值即可。
在本实施方式的第2磨削工序中，优选使用砂轮的旋转轴方向上的长度长于槽部16的宽度方向上的长度的砂轮。由此，通过仅使第2砂轮G2与保持部15接触，能够选择性地磨削保持面151a。第2砂轮G2的旋转轴方向上的长度优选至少长于保持部的一个上表面，更优选与保持部的总宽度(2个上表面的宽度和槽部的宽度的总计)相同或大于保持部的总宽度。
与在第1磨削工序中使用的第1砂轮G1相同地，第2砂轮G1的转速越快，热值越大。若热值增加，则有时上述粘接剂会固化收缩。有时会因该固化收缩而在保持面151a产生波纹。其结果，有时保持面151a的平坦度会降低。
第2砂轮G2的转速最好通过进行预备实验来设定成保持面151a满足上述条件(i)～(iii)的速度。
并且，如上所述，可以在第1磨削工序中磨削加工成满足上述条件(i)及条件(ii)，但也可以在第2磨削工序中磨削加工成满足上述条件(i)及条件(ii)。在后者的情况下，只要将旋转轴方向上的长度与保持部15的总宽度大致相同的砂轮用作第2砂轮G2，以使密封带17A和密封带17B成为相同的表面状态即可。
根据如上所述的方法，获得的静电卡盘装置10的保持面15a可满足上述条件(i)～(iii)。其结果，能够制造能够使板状试样的表面温度变得均匀的静电卡盘装置。
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但各实施方式中的各结构及它们的组合等为一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内，能够进行结构的追加、省略、替换及其他变更。并且，本发明不受实施方式的限定。
在本实施方式的静电卡盘装置10中，示出了多个绝缘子32的端部向槽部16的底面16a开口的例子，但并不限定于此。在本发明的一方式的静电卡盘装置中，在俯视槽部时，只要多个绝缘子和槽部的底面二维重叠即可。例如，所述绝缘子32的端部可以不向槽部16的底面16a开口，而能够位于保持部15的内部。
参考图6对本实施方式的静电卡盘装置的变形例进行说明。图6是表示本实施方式的静电卡盘装置的变形例的X平面上的概略剖视图。图6是相当于图2的图。与图2的静电卡盘装置10的不同点在于，静电卡盘110的保持部15上设置有沿保持部15的厚度方向(Z方向)延伸且端部不向槽部16的底面16a开口的多个管路125。多个管路125的内部空间120分别用于使与电极层26电连接的配线等通过的目的。
例如可以向图6的槽部16流通从除管路125以外的管供给的冷却气体。供给冷却气体的管的例子并无特别限定。例如可举出在图6的静电卡盘装置中也使用如图2中记载的插入有筒状的玻璃且向槽部的底面开口的贯穿孔等。
多个管路125中分别插入有多个绝缘子132。这些多个绝缘子132的端部未暴露在槽部16的底面16a上。槽部16的底面16a和管路125二维重叠，即在俯视下重叠。
在本实施方式的静电卡盘装置10的制造方法中使用的临时载置台200的多个绝缘子32的一端暴露在烧结体150的表面上，但并不限定于此。
例如，也可以使用尽管包括沿厚度方向延伸、插入有绝缘子且一端未暴露在表面(磨削表面)上的多个管路但不具有贯穿孔的临时载置台200的烧结体150。通过使用这种临时载置台200，可以通过磨削工序来形成贯穿孔，如图2那样将管路和玻璃的一端暴露在槽部内的表面上，或者也可以即使进行磨削工序，也如图6那样不将管路和玻璃暴露在槽部内的表面上。可以通过彼此改变所述临时载置台200中的一端未暴露的所述管路的高度、长度和位置，通过磨削工序来形成包括贯穿孔和管路这两者的保持部。
临时载置台200的烧结体150可以具有被部分插入有玻璃且所述玻璃未暴露在表面上的贯穿孔。在磨削工序中，贯穿孔和玻璃的一端可以如图2所示暴露在槽部内的表面上，也可以仅贯穿孔暴露在槽部内的表面上。
或者，也可以使用包括暴露在表面上的贯穿孔和未暴露的管路这两者及插入于它们中的玻璃的临时载置台200。在所形成的静电卡盘装置包括如上所述的贯穿孔和管路这两者的情况下，它们可以彼此连通或不连通。
在本发明的一方式的静电卡盘装置的制造方法中使用的临时载置台中，在俯视载置面的周围的烧结体时，只要多个绝缘子和载置面的周围的烧结体的表面二维重叠即可。在使用这种临时载置台来制造图1所示的静电卡盘装置10的情况下，能够在第1磨削工序和第2磨削工序中的至少一个工序中与烧结体150一并加工多个绝缘子32的一端。
对制造图6的静电卡盘装置110的制造方法进行说明。在制造静电卡盘装置110的制造方法中使用的临时载置台中，多个绝缘子132的一端未暴露在烧结体150的表面上。在俯视下，在这种临时载置台的载置面11a的周围，存在多个绝缘子132的区域和不存在多个绝缘子132的区域的弹性模量不同。因此，在进行第1磨削工序或第2磨削工序时，若将第1砂轮G1或第2砂轮G2按压在烧结体150的磨削面上，则有时各区域的厚度方向(Z轴方向)上的变形量会产生差异。因此，认为会因该变形量的差异而在载置面11a的周围的表面150a上形成微小的凹部。根据如上所述的制造方法，能够抑制在载置面11a的周围的表面150a上形成微小的凹部。
在制造图6所示的静电卡盘装置110的情况下，临时载置台使用多个绝缘子132的一端未暴露在烧结体150的表面上的材料。在第1磨削工序及第2磨削工序中，不将多个绝缘子132的一端与烧结体150一并进行加工。
例如，上述保持部15上可以设置有加热器(省略图示)。由此，通过对聚焦环12进行加热，能够将聚焦环12的温度控制成与板状试样W大致相同的温度。
如图9所示，槽部16的底面16a可以具有以与电介质基板24相同的材料形成且设置成低于保持面15a的凸部。凸部的形状和大小能够任意选择。由此，能够在不妨碍冷却气体的流通的情况下使保持部15的静电吸附变得良好。其结果，能够均匀地冷却聚焦环12(或板状试样W)的表面温度。
实施例
以下，通过实施例对本发明进行说明，但本发明并不限定于这些实施例。在以下实施例中，将He气体用作冷却气体。
[表面粗糙度的测定]
根据JISB0601使用表面粗糙度形状测定仪(TOKYOSEIMITSUCO.,LTD.制、SURFCOM1500SD3)对表面粗糙度进行了测定。在该测定中，针对槽部的宽度方向上的内侧及外侧的上表面(保持面)的表面粗糙度，分别在同心圆周上按120°间隔对各自3个位置(共6个位置)进行测定，并采用了其平均值。
[平坦度的测定]
根据JISB6191使用三维测定仪(TOKYOSEIMITSUCO.,LTD.制、RVA800A)对平坦度进行了测定。在该测定中，首先，针对槽部的宽度方向上的内侧及外侧的上表面(保持面)的三维坐标，分别在同心圆周上按45°间隔对各自8个位置(共16个位置)进行测定。接着，使用这些测定值，通过最小二乘法求出了来自各测定点的平方和变最小的最小二乘平面。采用了距该最小二乘平面的上侧最远的点与距下侧最远的点的长度的绝对值之和。
[凹部的深度的测定]
凹部的深度根据通过以下方法测定的表面轮廓求出。表面轮廓的测定使用了三维测定仪(TOKYOSEIMITSUCO.,LTD.制、RVA800A)。对槽部的宽度方向上的外侧的上表面(保持面)及内侧的上表面(保持面)的三维坐标进行了测定。具体而言，通过分别在圆周上按1°间隔对各自360个位置(共360个位置)进行测定，得到表面轮廓。在使用该表面轮廓在波纹的周期60°的范围内从连接相邻的峰部的顶点的切线朝向谷部绘制垂线时，将切线至谷部的距离设为凹部的深度。表面轮廓示于图7和图8。在60°的范围内不存在相邻的峰部的情况下，判断为没有凹部。在同心圆周上改变位置测定多次，确认到即使改变位置，也获得相似的结果。
[He气体的泄漏量的评价]
将静电卡盘装置搭载于等离子体蚀刻装置，并以直流2.5kV的外加电压将直径350mm的硅晶片(环状试样)吸附固定于静电卡盘装置的载置面。此时，以6.66kPa的压力从气孔引入He气体，并在真空(＜0.5Pa)条件下，测定He气体的泄漏量，并进行了评价。
在该评价中，将He气体的泄漏量为1sccm以下的设为“○”(合格)。
并且，将He气体的泄漏量超出1sccm的视为不良品，设为“×”(不合格)。
另外，1sccm表示0.1MPa、0℃的条件下的每分钟的气体的流量(单位：cm3)。
＜静电卡盘装置的制造＞
[实施例1]
准备了在成为载置台的载置面的部分的周围设置有多个贯穿孔的烧结体(φ350mm、Al2O3-SiC制)。经由硅酮系粘接剂将该烧结体和在与烧结体的贯穿孔二维重叠的位置设置有多个贯穿孔的冷却基座(铝制)层叠。通过将该层叠体在100℃下加热5小时，粘接了烧结体和冷却基座。
另外，所述烧结体和所述冷却基座使用了具有相同的直径的圆筒型。
接着，在由烧结体的贯穿孔和冷却基座的贯穿孔形成的贯穿孔中插入多个绝缘子(Al2O3制)，得到临时载置台。
接着，利用旋转磨削机使用碳化硅砂轮1000号(第1砂轮)将位于成为载置面的部分的周围的所述烧结体的表面部分磨削成圆环状(第1磨削加工)。利用该磨削，形成了保持聚焦环的保持面。另外，被磨削的部分包括插入有所述绝缘子的贯穿孔。另外，碳化硅砂轮的型号数越大，磨粒越小。并且，将第1磨削加工中的砂轮转速(旋转速度)设为80m/s。
接着，对位于载置面的周围的被磨削的面(保持面)进行喷砂加工，并下挖绝缘子和绝缘子的周围的烧结体来形成了包围载置面的周围的槽部(形成槽部的工序)。喷砂加工是使用碳化硅介质(400目以下(可通过300目))在吐出压力0.03MPa的条件下进行的。
而且，再次利用旋转磨削机使用碳化硅砂轮1000号(第2砂轮)磨削了所形成的槽部的宽度方向上的两侧的上表面(第2磨削加工)。并且，将第2磨削加工中的砂轮转速设为80m/s。如此，制造了静电卡盘装置。
对在第2磨削工序之后获得的槽部的宽度方向上的上表面(保持面)测定了表面粗糙度、平坦度及凹部的深度。
[实施例2]
将第1磨削加工及第2磨削加工中的砂轮转速设为100m/s，除此之外是以与实施例1相同的方式进行的。
[实施例3]
将第1磨削加工及第2磨削加工中的砂轮转速设为110m/s，除此之外是以与实施例1相同的方式进行的。
[实施例4]
将碳化硅砂轮600号用作第1砂轮及第2砂轮，除此之外是以与实施例2相同的方式进行的。
[比较例1]
未进行第2磨削工序，除此之外是以与实施例1相同的方式进行的。
对在形成槽部的工序之后获得的槽部的宽度方向上的上表面(保持面)测定了表面粗糙度、平坦度及凹部的深度。
[比较例2]
未进行第2磨削工序，除此之外是以与实施例3相同的方式进行的。
对在形成槽部的工序之后获得的槽部的宽度方向上的上表面(保持面)测定了表面粗糙度、平坦度及凹部的深度。
将实施例及比较例的评价结果示于图7及图8以及表1。图7是表示实施例1中的槽部的宽度方向两侧的上表面(保持面)的表面形状的曲线图。图8是表示比较例1中的槽部的宽度方向两侧的上表面的表面形状的曲线图。图7及图8的纵轴为以第一个测定点为基准时的保持面的高度。并且，横轴为波纹的周期。
[表1]
Figure BDA0002619011610000181
如表1所示，可知满足下述条件(i)～(iii)的实施例1～4的静电卡盘装置的He气体的泄漏量为1sccm以下，He气体的泄漏量较少。由此，认为在实施例1～4的静电卡盘装置中容易控制He气体的压力，能够使晶片的表面温度变得均匀。
(i)表面粗糙度为0.05μm以下。
(ii)平坦度为20μm以下。
(iii)不具有沿与聚焦环的周向交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部。
另一方面，可知不满足上述条件(i)～(iii)的比较例1及比较例2的静电卡盘装置的He气体的泄漏量超出1sccm，He气体的泄漏量较多。由此，认为在比较例1及比较例2的静电卡盘装置中难以控制He气体的压力，难以使晶片的表面温度变得均匀。
由以上结果确认到本发明是有用的。
产业上的可利用性
提供一种能够使板状试样的表面温度变得均匀的静电卡盘装置。
标号说明
3-吸附部件
5-冷却基座
10、110-静电卡盘装置
11-载置台
11a-载置面
12-聚焦环
13-冷却机构
14-静电卡盘部
15-保持部
15a、151a-上表面(保持面)
16-槽部
16a-底面
17-密封带
17A-密封带(外侧)
17B-密封带(内侧)
20-气体流路
21-气孔
22-冷却气体供给源
23-压力控制阀
24-电介质基板
25-贯穿孔
26-电极层
26A-配置于静电卡盘部的电极层
26B-配置于保持部的电极层
27-供电用端子
28-绝缘子
29-流路
30-凹部
32、132-绝缘子
120-管路的内部空间
125-管路
150-烧结体
150a-表面
200-临时载置台
W-板状试样
α-区域
G1-第1砂轮
G2-第2砂轮

Claims (6)

1.一种静电卡盘装置，其具备：
载置台，设置有载置板状试样的载置面；
圆环状的聚焦环；及
冷却机构，冷却所述聚焦环，
所述载置台具有围着所述载置面的周围设置的保持部，
所述保持部上设置有包围所述载置面的周围的圆环状的槽部和向所述槽部的底面开口的贯穿孔，
所述贯穿孔中插入有筒状的绝缘子，
在所述保持部中，位于所述槽部的宽度方向两侧的保持部的上表面为与所述聚焦环接触并保持所述聚焦环的保持面，
所述保持面满足下述条件(i)～(iii)：
(i)表面粗糙度为0.05μm以下；
(ii)平坦度为20μm以下；
(iii)不具有沿与所述保持面交叉的方向延伸的深度1.0μm以上的凹部。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘装置，其中，
所述保持部上设置有所述槽部、所述贯穿孔及沿所述保持部的厚度方向延伸的管路，
所述槽部的底面和所述管路二维重叠，
所述管路中插入有筒状的绝缘子。
3.一种静电卡盘装置的制造方法，其为制造权利要求1或2所述的静电卡盘装置的方法，包括：
准备临时载置台的工序，所述临时载置台具有烧结体及筒状的绝缘子，所述烧结体设置有载置板状试样的载置面和位于所述载置面的周围的贯穿孔，所述筒状的绝缘子插入于所述贯穿孔中；
第1磨削工序，将所述载置面的周围的所述烧结体的表面磨削成圆环状；
下挖所述烧结体来形成包围所述载置面的周围的槽部的工序；及
第2磨削工序，再次磨削所述槽部的宽度方向两侧的上表面。
4.根据权利要求3所述的静电卡盘装置的制造方法，其中，
在所述第2磨削工序中，使用砂轮的旋转轴方向上的长度长于所述槽部的宽度方向上的长度的砂轮。
5.根据权利要求3的静电卡盘装置的制造方法，其中，
通过所述第1磨削工序和形成所述槽部的工序来磨削插入有所述绝缘子的贯穿孔，
在所述第2磨削工序中，不磨削插入有所述绝缘子的贯穿孔。
6.根据权利要求3的静电卡盘装置的制造方法，其中，
所述临时载置台在所述载置面的周围还具有插入有筒状的绝缘子且沿厚度方向延伸的管路，
所述管路的一端未暴露在烧结体的表面上，
通过所述第1磨削工序和形成所述槽部的工序，利用磨削形成从所述管路向所述槽部的底面开口的贯穿孔。
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