JP2001110883A - 基板支持装置及びその伝熱方法 - Google Patents
基板支持装置及びその伝熱方法Info
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- JP2001110883A JP2001110883A JP27679299A JP27679299A JP2001110883A JP 2001110883 A JP2001110883 A JP 2001110883A JP 27679299 A JP27679299 A JP 27679299A JP 27679299 A JP27679299 A JP 27679299A JP 2001110883 A JP2001110883 A JP 2001110883A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ベース部材と静電チャックとを接合すること
なしに、ベース部材と静電チャックとの間の熱伝達効率
を向上させることができる基板支持装置及びその伝熱方
法を提供する。 【解決手段】 基板支持装置4は、加熱器または冷却器
を内蔵したベース部材5と、このベース部材5の上部に
伝熱用シート6を介して設けられ、半導体ウェハWを吸
着して保持する静電チャック7とを備えている。ベース
部材5には、伝熱用ガスを導くためのガス導入路13が
設けられている。また、ベース部材5の上面部には、第
1のガス導入路13と連通され、当該ガス導入路13に
より導入された伝熱用ガスを停滞させる第1のガス停滞
用溝14が形成されている。伝熱用ガスを第1のガス停
滞用溝14に供給されると、ベース部材5と静電チャッ
ク7との間の非接触部分に伝熱用ガスによる熱結合が発
生する。
なしに、ベース部材と静電チャックとの間の熱伝達効率
を向上させることができる基板支持装置及びその伝熱方
法を提供する。 【解決手段】 基板支持装置4は、加熱器または冷却器
を内蔵したベース部材5と、このベース部材5の上部に
伝熱用シート6を介して設けられ、半導体ウェハWを吸
着して保持する静電チャック7とを備えている。ベース
部材5には、伝熱用ガスを導くためのガス導入路13が
設けられている。また、ベース部材5の上面部には、第
1のガス導入路13と連通され、当該ガス導入路13に
より導入された伝熱用ガスを停滞させる第1のガス停滞
用溝14が形成されている。伝熱用ガスを第1のガス停
滞用溝14に供給されると、ベース部材5と静電チャッ
ク7との間の非接触部分に伝熱用ガスによる熱結合が発
生する。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、基板を吸着して保
持する静電チャックを備えた基板支持装置及びその伝熱
方法に関するものである。
持する静電チャックを備えた基板支持装置及びその伝熱
方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】スパッタリング装置といった半導体製造
装置は、一般的に、真空減圧される処理チャンバを備え
ており、この処理チャンバ内には、半導体ウェハ(基
板)を支持するための基板支持装置が配置されている。
基板支持装置としては、例えば、加熱器または冷却器が
内蔵されたベース部材と、このベース部材の上部に設け
られ、半導体ウェハを吸着して保持する静電チャックと
を備えたものがある。
装置は、一般的に、真空減圧される処理チャンバを備え
ており、この処理チャンバ内には、半導体ウェハ(基
板)を支持するための基板支持装置が配置されている。
基板支持装置としては、例えば、加熱器または冷却器が
内蔵されたベース部材と、このベース部材の上部に設け
られ、半導体ウェハを吸着して保持する静電チャックと
を備えたものがある。
【0003】このような基板支持装置の従来例を図3及
び図4に示す。図3は、ベース部材101の上面と静電
チャック102の下面がほぼ全面接触となるように、ベ
ース部材101と静電チャック102とを接着剤等によ
り直接接合したものである。図4は、ベース部材101
の上面と静電チャック102の下面との間に金属製の伝
熱用シート103を介在させ、その状態で環状のホルダ
ー104をベース部材101にボルト止めしたものであ
る。
び図4に示す。図3は、ベース部材101の上面と静電
チャック102の下面がほぼ全面接触となるように、ベ
ース部材101と静電チャック102とを接着剤等によ
り直接接合したものである。図4は、ベース部材101
の上面と静電チャック102の下面との間に金属製の伝
熱用シート103を介在させ、その状態で環状のホルダ
ー104をベース部材101にボルト止めしたものであ
る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図3に
示すような基板支持装置では、ベース部材101と静電
チャック102とが接合されているため、静電チャック
102のメンテナンス時や故障等による静電チャック1
02の交換時には、静電チャック102をベース部材1
01に対して取り外す必要があり、消耗品としてのコス
トが増大する。
示すような基板支持装置では、ベース部材101と静電
チャック102とが接合されているため、静電チャック
102のメンテナンス時や故障等による静電チャック1
02の交換時には、静電チャック102をベース部材1
01に対して取り外す必要があり、消耗品としてのコス
トが増大する。
【0005】一方、図4に示すような基板支持装置で
は、静電チャック102のメンテナンス時や交換時に
は、ホルダー104を外して静電チャック102だけを
抜けばよいため、消耗品としてのコストは少なくて済
む。しかし、ベース部材101及び静電チャック102
の表面は、実際には完全な平坦となっておらず、これら
の表面には微小(例えば数μm程度)の凹凸が多数存在
している。このため、ベース部材101と静電チャック
102との間に伝熱用シート103を介在させた状態で
ホルダー104を取り付けたときには、ベース部材10
1と伝熱用シート103との間には多くの微小の隙間が
生じてしまう。この場合には、ベース部材101の上面
と静電チャック102の下面とが点接触となり、これら
の間の熱伝達効率が低下する可能性がある。
は、静電チャック102のメンテナンス時や交換時に
は、ホルダー104を外して静電チャック102だけを
抜けばよいため、消耗品としてのコストは少なくて済
む。しかし、ベース部材101及び静電チャック102
の表面は、実際には完全な平坦となっておらず、これら
の表面には微小(例えば数μm程度)の凹凸が多数存在
している。このため、ベース部材101と静電チャック
102との間に伝熱用シート103を介在させた状態で
ホルダー104を取り付けたときには、ベース部材10
1と伝熱用シート103との間には多くの微小の隙間が
生じてしまう。この場合には、ベース部材101の上面
と静電チャック102の下面とが点接触となり、これら
の間の熱伝達効率が低下する可能性がある。
【0006】本発明の目的は、ベース部材と静電チャッ
クとを接合することなしに、ベース部材と静電チャック
との間の熱伝達効率を向上させることができる基板支持
装置及びその伝熱方法を提供することである。
クとを接合することなしに、ベース部材と静電チャック
との間の熱伝達効率を向上させることができる基板支持
装置及びその伝熱方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
め、本発明は、処理チャンバ内に設置され、伝熱用ガス
を導くためのガス導入路を有するベース部材と、ベース
部材の上部に設けられ、基板を吸着して保持する静電チ
ャックとを備え、ベース部材の上面部には、ガス導入路
と連通され、当該ガス導入路により導入された伝熱用ガ
スを停滞させる第1のガス停滞用溝が形成されている基
板支持装置を提供する。
め、本発明は、処理チャンバ内に設置され、伝熱用ガス
を導くためのガス導入路を有するベース部材と、ベース
部材の上部に設けられ、基板を吸着して保持する静電チ
ャックとを備え、ベース部材の上面部には、ガス導入路
と連通され、当該ガス導入路により導入された伝熱用ガ
スを停滞させる第1のガス停滞用溝が形成されている基
板支持装置を提供する。
【0008】以上のように構成した本発明においては、
伝熱用ガスを、ベース部材のガス導入路を介して第1の
ガス停滞用溝に供給する。このとき、ベース部材及び静
電チャックの表面に存在する微小の凹凸によりベース部
材と静電チャックとの間に微小の隙間が生じていても、
第1のガス停滞用溝に停滞している伝熱用ガスが溢れ出
てその隙間に流れ込む。このため、第1のガス停滞用溝
の部分だけでなく、ベース部材と静電チャックとの隙間
部分でも伝熱用ガスによる熱結合が起こり、熱移動が促
進される。したがって、ベース部材と静電チャックとを
接合しないことでこれらの間に非接触部分があっても、
ベース部材と静電チャックとの間の熱伝達効率を向上さ
せることができる。
伝熱用ガスを、ベース部材のガス導入路を介して第1の
ガス停滞用溝に供給する。このとき、ベース部材及び静
電チャックの表面に存在する微小の凹凸によりベース部
材と静電チャックとの間に微小の隙間が生じていても、
第1のガス停滞用溝に停滞している伝熱用ガスが溢れ出
てその隙間に流れ込む。このため、第1のガス停滞用溝
の部分だけでなく、ベース部材と静電チャックとの隙間
部分でも伝熱用ガスによる熱結合が起こり、熱移動が促
進される。したがって、ベース部材と静電チャックとを
接合しないことでこれらの間に非接触部分があっても、
ベース部材と静電チャックとの間の熱伝達効率を向上さ
せることができる。
【0009】上記基板支持装置において、好ましくは、
ベース部材と静電チャックとの間には、ベース部材の熱
を静電チャックに伝えるための弾性を有する伝熱部材が
介在されている。これにより、伝熱用ガスによる熱結合
と伝熱部材とで熱伝達が行われることになり、ベース部
材と静電チャックとの間の熱伝達効率がより向上する。
ベース部材と静電チャックとの間には、ベース部材の熱
を静電チャックに伝えるための弾性を有する伝熱部材が
介在されている。これにより、伝熱用ガスによる熱結合
と伝熱部材とで熱伝達が行われることになり、ベース部
材と静電チャックとの間の熱伝達効率がより向上する。
【0010】また、好ましくは、伝熱部材の周縁部に
は、第1のガス停滞用溝に停滞した伝熱用ガスの流出を
止めるためのシール部が設けられている。これにより、
伝熱用ガスとして、熱伝熱効率に優れたヘリウムガスを
使用した場合に、ヘリウムガスが処理チャンバ内に漏れ
ることが防止される。
は、第1のガス停滞用溝に停滞した伝熱用ガスの流出を
止めるためのシール部が設けられている。これにより、
伝熱用ガスとして、熱伝熱効率に優れたヘリウムガスを
使用した場合に、ヘリウムガスが処理チャンバ内に漏れ
ることが防止される。
【0011】さらに、好ましくは、第1のガス停滞用溝
は、ベース部材の周縁部に向かって放射状に延びている
部分を有する。これにより、伝熱用ガスをベース部材の
上面部の内側から外側まで効率よく供給することができ
る。
は、ベース部材の周縁部に向かって放射状に延びている
部分を有する。これにより、伝熱用ガスをベース部材の
上面部の内側から外側まで効率よく供給することができ
る。
【0012】また、静電チャックの上面部には、ガス導
入路と連通され、当該ガス導入路により導入された伝熱
用ガスを停滞させる第2のガス停滞用溝が形成されてい
る。これにより、静電チャックと基板との間の熱伝達効
率をも向上させることができる。また、第1のガス停滞
用溝に供給される伝熱用ガスをそのまま第2のガス停滞
用溝にも供給するので、使用する伝熱用ガスが1種類で
済み、かつ伝熱用ガスの供給系の構成を簡単化すること
ができる。
入路と連通され、当該ガス導入路により導入された伝熱
用ガスを停滞させる第2のガス停滞用溝が形成されてい
る。これにより、静電チャックと基板との間の熱伝達効
率をも向上させることができる。また、第1のガス停滞
用溝に供給される伝熱用ガスをそのまま第2のガス停滞
用溝にも供給するので、使用する伝熱用ガスが1種類で
済み、かつ伝熱用ガスの供給系の構成を簡単化すること
ができる。
【0013】また、上記の目的を達成するため、本発明
は、処理チャンバ内に設置されたベース部材と、このベ
ース部材の上部に設けられ、基板を吸着して保持する静
電チャックとを備えた基板支持装置の伝熱方法であっ
て、ベース部材として、上面に開口し伝熱用ガスを導く
ための第1のガス導入路を有するものを用い、伝熱用ガ
スを、第1のガス導入路を介してベース部材と静電チャ
ックとの間に供給する基板支持装置の伝熱方法を提供す
る。
は、処理チャンバ内に設置されたベース部材と、このベ
ース部材の上部に設けられ、基板を吸着して保持する静
電チャックとを備えた基板支持装置の伝熱方法であっ
て、ベース部材として、上面に開口し伝熱用ガスを導く
ための第1のガス導入路を有するものを用い、伝熱用ガ
スを、第1のガス導入路を介してベース部材と静電チャ
ックとの間に供給する基板支持装置の伝熱方法を提供す
る。
【0014】このように伝熱用ガスをベース部材と静電
チャックとの間に供給することにより、ベース部材と静
電チャックとの間に微小の隙間が生じていても、伝熱用
ガスがその隙間に流れ込み、この部分に伝熱用ガスによ
る熱結合が起こる。したがって、上述したように、ベー
ス部材と静電チャックとを接合しなくても、ベース部材
と静電チャックとの間の熱伝達効率を向上させることが
できる。
チャックとの間に供給することにより、ベース部材と静
電チャックとの間に微小の隙間が生じていても、伝熱用
ガスがその隙間に流れ込み、この部分に伝熱用ガスによ
る熱結合が起こる。したがって、上述したように、ベー
ス部材と静電チャックとを接合しなくても、ベース部材
と静電チャックとの間の熱伝達効率を向上させることが
できる。
【0015】上記基板支持装置の伝熱方法において、好
ましくは、静電チャックとして、第1のガス導入路と連
通され且つ上面に開口し、伝熱用ガスを導くための第2
のガス導入路を有するものを用い、静電チャックに基板
が保持された後、伝熱用ガスを、第1のガス導入路及び
第2のガス導入路を介して静電チャックと基板との間に
供給する。これにより、静電チャックと基板との間の熱
伝達効率をも向上させることができる。
ましくは、静電チャックとして、第1のガス導入路と連
通され且つ上面に開口し、伝熱用ガスを導くための第2
のガス導入路を有するものを用い、静電チャックに基板
が保持された後、伝熱用ガスを、第1のガス導入路及び
第2のガス導入路を介して静電チャックと基板との間に
供給する。これにより、静電チャックと基板との間の熱
伝達効率をも向上させることができる。
【0016】また、好ましくは、伝熱用ガスを供給する
ときに、伝熱用ガスの供給圧力を1〜30Torrにな
るように調整する。これにより、高い熱伝達効率を確保
しつつ、伝熱用ガスの供給圧力が静電チャックの吸着力
に打ち勝って基板が静電チャックから外れてしまうこと
が防止される。
ときに、伝熱用ガスの供給圧力を1〜30Torrにな
るように調整する。これにより、高い熱伝達効率を確保
しつつ、伝熱用ガスの供給圧力が静電チャックの吸着力
に打ち勝って基板が静電チャックから外れてしまうこと
が防止される。
【0017】例えば、伝熱用ガスとして、ヘリウムガ
ス、アルゴンガス及び窒素ガスのいずれかを使用する。
ス、アルゴンガス及び窒素ガスのいずれかを使用する。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る基板支持装置
の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
の好適な実施形態について図面を参照して説明する。
【0019】図1は、本発明に係る基板支持装置を備え
たスパッタリング装置を示す概略構成図である。同図に
おいて、スパッタリング装置1は、真空減圧される処理
チャンバ2を備えており、この処理チャンバ2の上部に
は、陰極を形成するターゲット3が設けられている。ま
た、処理チャンバ2内には、半導体ウェハ(基板)Wを
支持するための基板支持装置4が設置されている。
たスパッタリング装置を示す概略構成図である。同図に
おいて、スパッタリング装置1は、真空減圧される処理
チャンバ2を備えており、この処理チャンバ2の上部に
は、陰極を形成するターゲット3が設けられている。ま
た、処理チャンバ2内には、半導体ウェハ(基板)Wを
支持するための基板支持装置4が設置されている。
【0020】基板支持装置4は、ターゲット3に対して
平行に対向配置され、陽極を形成する断面円形状のベー
ス部材5と、このベース部材5の上部に伝熱用シート
(伝熱部材)6を介して設けられ、半導体ウェハWを吸
着して保持する断面円形状の静電チャック7と、この静
電チャック7をベース部材5に固定するための環状のホ
ルダー8とを備えている。静電チャック7の周縁部には
段部7aが形成されており、この段部7aに、ホルダー
8の上部に設けられた突出部8aが乗っかった状態で、
ホルダー8をベース部材5にボルト止めすることで、静
電チャック7がベース部材5に固定されている。
平行に対向配置され、陽極を形成する断面円形状のベー
ス部材5と、このベース部材5の上部に伝熱用シート
(伝熱部材)6を介して設けられ、半導体ウェハWを吸
着して保持する断面円形状の静電チャック7と、この静
電チャック7をベース部材5に固定するための環状のホ
ルダー8とを備えている。静電チャック7の周縁部には
段部7aが形成されており、この段部7aに、ホルダー
8の上部に設けられた突出部8aが乗っかった状態で、
ホルダー8をベース部材5にボルト止めすることで、静
電チャック7がベース部材5に固定されている。
【0021】ベース部材5は、金属(例えば、ステンレ
ススチール、ニッケル、アルミニウム等)で形成され、
加熱器又は冷却器が内蔵されている。また、ベース部材
5には、電気リード線9を介して直流電源10が接続さ
れており、この直流電源10によりベース部材5を通電
すると、ベース部材5(陽極)とターゲット3(陰極)
との間にプラズマが発生する。
ススチール、ニッケル、アルミニウム等)で形成され、
加熱器又は冷却器が内蔵されている。また、ベース部材
5には、電気リード線9を介して直流電源10が接続さ
れており、この直流電源10によりベース部材5を通電
すると、ベース部材5(陽極)とターゲット3(陰極)
との間にプラズマが発生する。
【0022】静電チャック7は、セラミック(例えば、
ボロンナイトライド(BN,PBN)、窒化アルミニウ
ム、アルミナ(酸化アルミニウム)等)で形成されてい
る。また、静電チャック7には、電気リード線11を介
して直流電源12が接続されており、この直流電源12
により静電チャック7を通電すると、静電チャック7と
半導体ウェハWとの間にクーロン力が発生し、半導体ウ
ェハWが静電チャック7に吸着される。
ボロンナイトライド(BN,PBN)、窒化アルミニウ
ム、アルミナ(酸化アルミニウム)等)で形成されてい
る。また、静電チャック7には、電気リード線11を介
して直流電源12が接続されており、この直流電源12
により静電チャック7を通電すると、静電チャック7と
半導体ウェハWとの間にクーロン力が発生し、半導体ウ
ェハWが静電チャック7に吸着される。
【0023】ベース部材5には、ガス供給源(図示せ
ず)からの伝熱用ガスを導くための第1のガス導入路1
3が設けられている。この第1のガス導入路13は、そ
の中心部を垂直方向に延び且つ上面に開口している。ベ
ース部材5の上面部には、第1のガス導入路13と連通
され、当該ガス導入路13により導入された伝熱用ガス
を停滞させる第1のガス停滞用溝14が形成されてい
る。
ず)からの伝熱用ガスを導くための第1のガス導入路1
3が設けられている。この第1のガス導入路13は、そ
の中心部を垂直方向に延び且つ上面に開口している。ベ
ース部材5の上面部には、第1のガス導入路13と連通
され、当該ガス導入路13により導入された伝熱用ガス
を停滞させる第1のガス停滞用溝14が形成されてい
る。
【0024】第1のガス停滞用溝14は、図2に示すよ
うに、第1のガス導入路13と連通され放射状に延びる
複数の直線溝部14aと、この直線溝部14aに連通さ
れた環状溝部14bと、この環状溝部14bの内側に形
成され、終端部を有する複数の湾曲溝部14cとからな
っている。第1のガス停滞用溝14をそのような直線溝
部14a、環状溝部14b、湾曲溝部14cで形成した
のは、第1のガス導入路13からの伝熱用ガスがベース
部材5の上面部の内側から外側まで効率よく供給される
ようにするためである。なお、第1のガス停滞用溝14
は、幅が例えば2mmであり、深さが例えば1mmとな
っている。また、伝熱用ガスとしては、熱交換効率に優
れているヘリウムガスが使用される。
うに、第1のガス導入路13と連通され放射状に延びる
複数の直線溝部14aと、この直線溝部14aに連通さ
れた環状溝部14bと、この環状溝部14bの内側に形
成され、終端部を有する複数の湾曲溝部14cとからな
っている。第1のガス停滞用溝14をそのような直線溝
部14a、環状溝部14b、湾曲溝部14cで形成した
のは、第1のガス導入路13からの伝熱用ガスがベース
部材5の上面部の内側から外側まで効率よく供給される
ようにするためである。なお、第1のガス停滞用溝14
は、幅が例えば2mmであり、深さが例えば1mmとな
っている。また、伝熱用ガスとしては、熱交換効率に優
れているヘリウムガスが使用される。
【0025】静電チャック7には、第1のガス導入路1
3と連通され、中心部を垂直方向に延び且つ上面に開口
した第2のガス導入路15が形成されている。そして、
静電チャック7の上面部には、第2のガス導入路15と
連通され、当該ガス導入路15により導入された伝熱用
ガスを停滞させる第2のガス停滞用溝16が形成されて
いる。この第2のガス停滞用溝16は、図示はしない
が、第1のガス停滞用溝14と同様に、直線溝部、環状
溝部、湾曲溝部からなっている。
3と連通され、中心部を垂直方向に延び且つ上面に開口
した第2のガス導入路15が形成されている。そして、
静電チャック7の上面部には、第2のガス導入路15と
連通され、当該ガス導入路15により導入された伝熱用
ガスを停滞させる第2のガス停滞用溝16が形成されて
いる。この第2のガス停滞用溝16は、図示はしない
が、第1のガス停滞用溝14と同様に、直線溝部、環状
溝部、湾曲溝部からなっている。
【0026】なお、第1のガス導入路13には、伝熱用
ガスの供給圧力を測定するための圧力計17が接続され
ている。
ガスの供給圧力を測定するための圧力計17が接続され
ている。
【0027】伝熱用シート6は、弾性を有する金属(例
えば、無酸素銅、アルミニウム、インジウム等)製のシ
ートである。ベース部材5と静電チャック7との間にお
ける伝熱効率の観点から、伝熱用シート6には、スリッ
ト加工や溝加工が施されている。
えば、無酸素銅、アルミニウム、インジウム等)製のシ
ートである。ベース部材5と静電チャック7との間にお
ける伝熱効率の観点から、伝熱用シート6には、スリッ
ト加工や溝加工が施されている。
【0028】また、伝熱用シート6の周縁部には、第1
のガス停滞用溝14に停滞した伝熱用ガスの流出を止め
るためのOリング(シール部)18が設けられている。
なお、伝熱用ガスの流出を止める手段は、特にそのよう
なOリング18に限られず、例えば伝熱用シートの周縁
部を折り曲げてシール部を形成するようにしてもよい。
のガス停滞用溝14に停滞した伝熱用ガスの流出を止め
るためのOリング(シール部)18が設けられている。
なお、伝熱用ガスの流出を止める手段は、特にそのよう
なOリング18に限られず、例えば伝熱用シートの周縁
部を折り曲げてシール部を形成するようにしてもよい。
【0029】以上のように構成したスパッタリング装置
1において、成膜プロセスを行う場合、半導体ウェハW
を処理チャンバ2内に導入して静電チャック7上に置い
た後、直流電源12を投入して静電チャック7を通電
し、半導体ウェハWを静電チャック7上に固定する。
1において、成膜プロセスを行う場合、半導体ウェハW
を処理チャンバ2内に導入して静電チャック7上に置い
た後、直流電源12を投入して静電チャック7を通電
し、半導体ウェハWを静電チャック7上に固定する。
【0030】そして、ガス供給源(図示せず)からの伝
熱用ガスを、第1のガス導入路13を介して第1のガス
停滞用溝14に供給し、更に第2のガス導入路15を介
して第2のガス停滞用溝16に供給する。
熱用ガスを、第1のガス導入路13を介して第1のガス
停滞用溝14に供給し、更に第2のガス導入路15を介
して第2のガス停滞用溝16に供給する。
【0031】このとき、第1のガス導入路13に接続さ
れた圧力計17の測定値に基づいて、圧力が10Tor
r程度になるように伝熱用ガスを供給する。ここで、伝
熱用ガスの供給圧力を10Torr程度とするのは、伝
熱用ガスとして使用するヘリウムガスの熱伝達効率がほ
ぼ10Torrで飽和する特性を持っていることを考慮
してのことである。これにより、ヘリウムガスによる熱
伝達が効率良く行われると共に、ヘリウムガスの供給圧
力が静電チャック7の吸着力よりも大きすぎて半導体ウ
ェハWが静電チャック7から外れてしまうことが防止さ
れる。なお、伝熱用ガスの圧力制御は、オペレータが圧
力計17を見ながらバルブ(図示せず)を手動操作して
もよいし、あるいは圧力計17の測定結果をコントロー
ラに取り込んでバルブを自動制御するようにしてもよ
い。
れた圧力計17の測定値に基づいて、圧力が10Tor
r程度になるように伝熱用ガスを供給する。ここで、伝
熱用ガスの供給圧力を10Torr程度とするのは、伝
熱用ガスとして使用するヘリウムガスの熱伝達効率がほ
ぼ10Torrで飽和する特性を持っていることを考慮
してのことである。これにより、ヘリウムガスによる熱
伝達が効率良く行われると共に、ヘリウムガスの供給圧
力が静電チャック7の吸着力よりも大きすぎて半導体ウ
ェハWが静電チャック7から外れてしまうことが防止さ
れる。なお、伝熱用ガスの圧力制御は、オペレータが圧
力計17を見ながらバルブ(図示せず)を手動操作して
もよいし、あるいは圧力計17の測定結果をコントロー
ラに取り込んでバルブを自動制御するようにしてもよ
い。
【0032】このように伝熱用ガスを第1のガス停滞用
溝14に供給することにより、ベース部材5の表面に存
在する微小(例えば数μm程度)の凹凸によりベース部
材5と伝熱用シート6との間に多くの微小の間隙が生じ
ていても、伝熱用ガスが第1のガス停滞用溝14から溢
れ出てその間隙の中に流れ込む。このため、第1のガス
停滞用溝14の部分およびベース部材5と伝熱用シート
6との間の間隙部分、つまりベース部材5と伝熱用シー
ト6とが接触しない部分で伝熱用ガスによる熱結合が起
こり、熱移動が促進される。また、伝熱用シート6には
スリット加工や溝加工が施されているため、伝熱用ガス
が伝熱用シート6と静電チャック7との間の間隙部分に
も流れ込む。これにより、ベース部材5と静電チャック
7との間で、効率の良い熱伝達が行われる。
溝14に供給することにより、ベース部材5の表面に存
在する微小(例えば数μm程度)の凹凸によりベース部
材5と伝熱用シート6との間に多くの微小の間隙が生じ
ていても、伝熱用ガスが第1のガス停滞用溝14から溢
れ出てその間隙の中に流れ込む。このため、第1のガス
停滞用溝14の部分およびベース部材5と伝熱用シート
6との間の間隙部分、つまりベース部材5と伝熱用シー
ト6とが接触しない部分で伝熱用ガスによる熱結合が起
こり、熱移動が促進される。また、伝熱用シート6には
スリット加工や溝加工が施されているため、伝熱用ガス
が伝熱用シート6と静電チャック7との間の間隙部分に
も流れ込む。これにより、ベース部材5と静電チャック
7との間で、効率の良い熱伝達が行われる。
【0033】また、伝熱用ガスを第2のガス停滞用溝1
6にも供給することにより、静電チャック7と半導体ウ
ェハWとの間に多くの微小の間隙が生じていても、伝熱
用ガスが第2のガス停滞用溝16から溢れ出てその間隙
の中に流れ込む。これにより、静電チャック7と半導体
ウェハWとの間でも、効率の良い熱伝達が行われる。
6にも供給することにより、静電チャック7と半導体ウ
ェハWとの間に多くの微小の間隙が生じていても、伝熱
用ガスが第2のガス停滞用溝16から溢れ出てその間隙
の中に流れ込む。これにより、静電チャック7と半導体
ウェハWとの間でも、効率の良い熱伝達が行われる。
【0034】次いで、処理チャンバ2と接続された真空
排気系を作動させ、処理チャンバ2内を所定の真空度に
なるまで減圧する。そして、処理チャンバ2内にアルゴ
ンガスを導入すると共に、直流電源10を投入して、ベ
ース部材5(陽極)とターゲット3(陰極)との間に電
力を印加する。すると、これら電極間にプラズマ放電が
起こり、アルゴンイオンがターゲット3に衝突し、そこ
からスパッタされる粒子が半導体ウェハW上に堆積して
薄膜が形成される。
排気系を作動させ、処理チャンバ2内を所定の真空度に
なるまで減圧する。そして、処理チャンバ2内にアルゴ
ンガスを導入すると共に、直流電源10を投入して、ベ
ース部材5(陽極)とターゲット3(陰極)との間に電
力を印加する。すると、これら電極間にプラズマ放電が
起こり、アルゴンイオンがターゲット3に衝突し、そこ
からスパッタされる粒子が半導体ウェハW上に堆積して
薄膜が形成される。
【0035】以上のように本実施形態にあっては、ベー
ス部材5と静電チャック7との間に伝熱用ガスを供給し
て熱結合を起こすようにしたので、ベース部材5と静電
チャック7とを接合することなしに、ベース部材5と静
電チャック7との間の熱伝達効率を向上させることがで
きる。また、ベース部材5と静電チャック7とを接合し
なくてすむため、静電チャック7のメンテナンス時や故
障時による静電チャック7の交換時には、ホルダー8を
外して静電チャック7だけを抜き出せばよく、消耗品と
してのコストが低減する。
ス部材5と静電チャック7との間に伝熱用ガスを供給し
て熱結合を起こすようにしたので、ベース部材5と静電
チャック7とを接合することなしに、ベース部材5と静
電チャック7との間の熱伝達効率を向上させることがで
きる。また、ベース部材5と静電チャック7とを接合し
なくてすむため、静電チャック7のメンテナンス時や故
障時による静電チャック7の交換時には、ホルダー8を
外して静電チャック7だけを抜き出せばよく、消耗品と
してのコストが低減する。
【0036】また、静電チャック7と半導体ウェハWと
の間にも伝熱用ガスを供給するので、ベース部材5と静
電チャック7との間の熱伝達効率に加えて、静電チャッ
ク7と半導体ウェハWとの間の熱伝達効率も向上する。
これにより、成膜プロセス時において、半導体ウェハW
の温度分布の均一性が向上する。このとき、ベース部材
5と静電チャック7との間に供給される伝熱用ガスと、
静電チャック7と半導体ウェハWとの間に供給される伝
熱用ガスとを共通化したので、伝熱用ガスの供給系が簡
略化される。
の間にも伝熱用ガスを供給するので、ベース部材5と静
電チャック7との間の熱伝達効率に加えて、静電チャッ
ク7と半導体ウェハWとの間の熱伝達効率も向上する。
これにより、成膜プロセス時において、半導体ウェハW
の温度分布の均一性が向上する。このとき、ベース部材
5と静電チャック7との間に供給される伝熱用ガスと、
静電チャック7と半導体ウェハWとの間に供給される伝
熱用ガスとを共通化したので、伝熱用ガスの供給系が簡
略化される。
【0037】さらに、伝熱用シート6の周縁部にOリン
グ18を設けたので、処理チャンバ2内に漏れるヘリウ
ムガスの量が少なくなり、成膜プロセスに与える影響を
少なくすることができる。
グ18を設けたので、処理チャンバ2内に漏れるヘリウ
ムガスの量が少なくなり、成膜プロセスに与える影響を
少なくすることができる。
【0038】以上、本発明の好適な実施形態について述
べたが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言
うまでもない。例えば、本実施形態では、静電チャック
7にガス導入路15及びガス停滞用溝16を形成し、静
電チャック7と半導体ウェハWとの間に伝熱用ガスを供
給するようにしたが、高温(例えば、200〜600
度)下でのみ成膜処理を行う場合は、静電チャックに上
記のようなガス導入路及びガス停滞用溝は設けなくても
よい。この場合には、静電チャック7と半導体ウェハW
との間で十分な熱交換が得られなくなる可能性がある
が、その後電極間にプラズマ放電を起こした時に生じる
熱により半導体ウェハWの温度が十分に加熱されるた
め、特に問題はない。また、この場合には、静電チャッ
クの構造が簡単になる。
べたが、本発明は上記実施形態に限定されないことは言
うまでもない。例えば、本実施形態では、静電チャック
7にガス導入路15及びガス停滞用溝16を形成し、静
電チャック7と半導体ウェハWとの間に伝熱用ガスを供
給するようにしたが、高温(例えば、200〜600
度)下でのみ成膜処理を行う場合は、静電チャックに上
記のようなガス導入路及びガス停滞用溝は設けなくても
よい。この場合には、静電チャック7と半導体ウェハW
との間で十分な熱交換が得られなくなる可能性がある
が、その後電極間にプラズマ放電を起こした時に生じる
熱により半導体ウェハWの温度が十分に加熱されるた
め、特に問題はない。また、この場合には、静電チャッ
クの構造が簡単になる。
【0039】また、ベース部材5と静電チャック7との
間に金属製の伝熱用シート6を介在させるようにした
が、ベース部材5で発生した熱を静電チャック7に伝え
るための伝熱部材は、特にそのような伝熱用シート6に
限られず、例えばスチールウールを束ねたものや、弾性
を有する金属製の多孔質部材等であってもよい。また、
このような伝熱部材は、必ずしも設けなくてもよい。
間に金属製の伝熱用シート6を介在させるようにした
が、ベース部材5で発生した熱を静電チャック7に伝え
るための伝熱部材は、特にそのような伝熱用シート6に
限られず、例えばスチールウールを束ねたものや、弾性
を有する金属製の多孔質部材等であってもよい。また、
このような伝熱部材は、必ずしも設けなくてもよい。
【0040】さらに、使用する伝熱用ガスはヘリウムガ
スに限られず、アプリケーションによっては、アルゴン
ガスや窒素ガスでもよい。アルゴンガスや窒素ガスを使
用する場合には、これらのガスが処理チャンバ2内に多
少漏れても、成膜処理に与える影響は極めて少ないの
で、上記実施形態のように伝熱用シートの周縁部にシー
ル部を設ける必要が無く、伝熱用シートの構造を簡単に
できる。
スに限られず、アプリケーションによっては、アルゴン
ガスや窒素ガスでもよい。アルゴンガスや窒素ガスを使
用する場合には、これらのガスが処理チャンバ2内に多
少漏れても、成膜処理に与える影響は極めて少ないの
で、上記実施形態のように伝熱用シートの周縁部にシー
ル部を設ける必要が無く、伝熱用シートの構造を簡単に
できる。
【0041】また、伝熱用ガスを第1のガス停滞用溝1
4及び第2のガス停滞用溝16に供給する際、伝熱用ガ
スの供給圧力が10Torr程度になるように制御した
が、伝熱用ガスによる熱伝達効率を向上させ、かつ半導
体ウェハWが静電チャック7から外れることを防止する
には、伝熱用ガスの供給圧力が1〜30Torrとなる
ように調整すればよい。
4及び第2のガス停滞用溝16に供給する際、伝熱用ガ
スの供給圧力が10Torr程度になるように制御した
が、伝熱用ガスによる熱伝達効率を向上させ、かつ半導
体ウェハWが静電チャック7から外れることを防止する
には、伝熱用ガスの供給圧力が1〜30Torrとなる
ように調整すればよい。
【0042】さらに、第1のガス停滞用溝14を直線溝
部14a、環状溝部14b、湾曲溝部14cからなるも
のとしたが、第1のガス停滞用溝は特にこれには限られ
ない。ただし、伝熱用ガスをベース部材5の上面部の内
側から外側まで十分に供給できるようにするには、第1
のガス停滞用溝の一部または全部をベース部材5の縁部
に向かって放射状に延びるように形成するのが好まし
い。また、第1のガス導入路13は、ベース部材5の上
面まで垂直方向に延びているが、途中から放射状に斜め
上方に屈曲させるようにしてもよい。また、静電チャッ
ク7に第1のガス導入路13と連通する第2のガス導入
路15を形成し、この第2のガス導入路15に第2のガ
ス停滞用溝16を連通させるようにしたが、そのような
第2のガス導入路15は設けずに、第1のガス停滞用溝
14と第2のガス停滞用溝16とを直接連通させるよう
にしてもよい。
部14a、環状溝部14b、湾曲溝部14cからなるも
のとしたが、第1のガス停滞用溝は特にこれには限られ
ない。ただし、伝熱用ガスをベース部材5の上面部の内
側から外側まで十分に供給できるようにするには、第1
のガス停滞用溝の一部または全部をベース部材5の縁部
に向かって放射状に延びるように形成するのが好まし
い。また、第1のガス導入路13は、ベース部材5の上
面まで垂直方向に延びているが、途中から放射状に斜め
上方に屈曲させるようにしてもよい。また、静電チャッ
ク7に第1のガス導入路13と連通する第2のガス導入
路15を形成し、この第2のガス導入路15に第2のガ
ス停滞用溝16を連通させるようにしたが、そのような
第2のガス導入路15は設けずに、第1のガス停滞用溝
14と第2のガス停滞用溝16とを直接連通させるよう
にしてもよい。
【0043】また、本実施形態の基板支持装置はスパッ
タリング装置に備えられているが、本発明は、スパッタ
リング装置以外の装置にも適用できることは言うまでも
ない。
タリング装置に備えられているが、本発明は、スパッタ
リング装置以外の装置にも適用できることは言うまでも
ない。
【0044】
【発明の効果】本発明によれば、ベース部材と静電チャ
ックとの間に伝熱用ガスを供給するようにしたので、ベ
ース部材と静電チャックとを接合しなくても、ベース部
材と静電チャックとの間の熱伝達効率を向上させること
ができる。
ックとの間に伝熱用ガスを供給するようにしたので、ベ
ース部材と静電チャックとを接合しなくても、ベース部
材と静電チャックとの間の熱伝達効率を向上させること
ができる。
【図1】本発明に係る基板支持装置を備えたスパッタリ
ング装置を示す概略構成図である。
ング装置を示す概略構成図である。
【図2】図1のII−II線断面図である。
【図3】従来における基板支持装置の一例を示す概略構
成図である。
成図である。
【図4】従来における他の基板支持装置を示す概略構成
図である。
図である。
【符号の説明】 2…処理チャンバ、4…基板支持装置、5…ベース部
材、6…伝熱用シート(伝熱部材)、7…静電チャッ
ク、13…第1のガス導入路、14…第1のガス停滞用
溝、15…第2のガス導入路、16…第2のガス停滞用
溝、18…Oリング(シール部)、W…半導体ウェハ
(基板)
材、6…伝熱用シート(伝熱部材)、7…静電チャッ
ク、13…第1のガス導入路、14…第1のガス停滞用
溝、15…第2のガス導入路、16…第2のガス停滞用
溝、18…Oリング(シール部)、W…半導体ウェハ
(基板)
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小野 真徳 千葉県成田市新泉14−3野毛平工業団地内 アプライド マテリアルズ ジャパン 株式会社内 Fターム(参考) 5F031 CA02 HA10 HA16 HA37 HA39 HA40 MA29 5F103 AA08 BB41
Claims (9)
- 【請求項1】 処理チャンバ内に設置され、伝熱用ガス
を導くためのガス導入路を有するベース部材と、 前記ベース部材の上部に設けられ、基板を吸着して保持
する静電チャックとを備え、 前記ベース部材の上面部には、前記ガス導入路と連通さ
れ、当該ガス導入路により導入された前記伝熱用ガスを
停滞させる第1のガス停滞用溝が形成されている基板支
持装置。 - 【請求項2】 前記ベース部材と前記静電チャックとの
間には、前記ベース部材の熱を前記静電チャックに伝え
るための弾性を有する伝熱部材が介在されている請求項
1記載の基板支持装置。 - 【請求項3】 前記伝熱部材の周縁部には、前記第1の
ガス停滞用溝に停滞した前記伝熱用ガスの流出を止める
ためのシール部が設けられている請求項2記載の基板支
持装置。 - 【請求項4】 前記第1のガス停滞用溝は、前記ベース
部材の周縁部に向かって放射状に延びている部分を有す
る請求項1〜3のいずれか一項記載の基板支持装置。 - 【請求項5】 前記静電チャックの上面部には、前記ガ
ス導入路と連通され、当該ガス導入路により導入された
前記伝熱用ガスを停滞させる第2のガス停滞用溝が形成
されている請求項1〜4のいずれか一項記載の基板支持
装置。 - 【請求項6】 処理チャンバ内に設置されたベース部材
と、このベース部材の上部に設けられ、基板を吸着して
保持する静電チャックとを備えた基板支持装置の伝熱方
法であって、 前記ベース部材として、上面に開口し伝熱用ガスを導く
ための第1のガス導入路を有するものを用い、前記伝熱
用ガスを、前記第1のガス導入路を介して前記ベース部
材と前記静電チャックとの間に供給する基板支持装置の
伝熱方法。 - 【請求項7】 前記静電チャックとして、前記第1のガ
ス導入路と連通され且つ上面に開口し、前記伝熱用ガス
を導くための第2のガス導入路を有するものを用い、前
記静電チャックに前記基板が保持された後、前記伝熱用
ガスを、前記第1のガス導入路及び前記第2のガス導入
路を介して前記静電チャックと前記基板との間に供給す
る請求項6記載の基板支持装置の伝熱方法。 - 【請求項8】 前記伝熱用ガスを供給するときに、前記
伝熱用ガスの供給圧力を1〜30Torrになるように
調整する請求項6または7記載の基板支持装置の伝熱方
法。 - 【請求項9】 前記伝熱用ガスとして、ヘリウムガス、
アルゴンガス及び窒素ガスのいずれかを使用する請求項
6〜8のいずれか一項記載の基板支持装置の伝熱方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27679299A JP2001110883A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 基板支持装置及びその伝熱方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP27679299A JP2001110883A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 基板支持装置及びその伝熱方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2001110883A true JP2001110883A (ja) | 2001-04-20 |
Family
ID=17574450
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP27679299A Withdrawn JP2001110883A (ja) | 1999-09-29 | 1999-09-29 | 基板支持装置及びその伝熱方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2001110883A (ja) |
Cited By (22)
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-
1999
- 1999-09-29 JP JP27679299A patent/JP2001110883A/ja not_active Withdrawn
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