JP2006187110A - 静電吸着装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】安価で、生産性、熱伝導性及び耐久性に優れた静電吸着装置を提供する。
【解決手段】板状のセラミック誘電体2に設けられた凹部に収容されるように、セラミック誘電体2の反吸着面に設けられた吸着用電極5と、この吸着用電極5に連接され、セラミック誘電体2との熱膨張係数数差が3×10−6cm/cm・℃以下の材質からなり、金属膜が被覆されたバックアップ部材7と、バックアップ部材7、吸着用電極5、セラミック誘電体2を介して板状の被吸着材Wの温度を制御する冷却部材10を有する。
【選択図】図1
【解決手段】板状のセラミック誘電体2に設けられた凹部に収容されるように、セラミック誘電体2の反吸着面に設けられた吸着用電極5と、この吸着用電極5に連接され、セラミック誘電体2との熱膨張係数数差が3×10−6cm/cm・℃以下の材質からなり、金属膜が被覆されたバックアップ部材7と、バックアップ部材7、吸着用電極5、セラミック誘電体2を介して板状の被吸着材Wの温度を制御する冷却部材10を有する。
【選択図】図1
Description
本発明は静電吸着装置に係り、特に主として半導体装置、LCD等の製造工程で使用され、セラミック誘電体に吸着用電極等を収容する凹部が形成された静電吸着装置に関す。
一般に従来の静電吸着装置では、図2に示すように、ポリイミド等の樹脂を誘電層として使用している。この構造は製造が容易で、安価な静電吸着装置が実現できるが、半導体やLCDの製造工程で使用されるプラズマを応用した工程では、誘電層であるポリイミドがプラズマで浸食され耐久性、発塵性で問題がある。
また、図3に示すように、誘電層をセラミックスで形成した構造では、その製造は図1の構造に次いで容易であるがコストが高くなる。さらに、その耐プラズマ性は向上するが、側面に露出した接着層の耐プラズマ性が問題である。また、表面誘電層の加工時に接着層が剥離する場合があり歩留が低下する、接着層の熱伝導が悪いため吸着する試料の温度制御が劣化する等の問題がある。
さらに、図4に示す構造では、セラミックス部材中に吸着電極が埋設されている。この埋設は粉体中に吸着電極を配置しホットプレスで焼結する方法等が一般的である。この構造では、プラズマに晒される表面および側面が耐プラズマ性の高いセラミックスのため耐久性が高い。また、一般にセラミックスは樹脂に比べて熱伝導率が高く、特に熱伝導が大きい窒化アルミニウムを使用すると高精度な試料の温度制御が達成できるという特長がある。
しかし、高価なセラミック材料の使用量が多い、高価なホットプレス装置を使う焼結工程、および、難加工性のセラミックスの加工工程がコスト高になるという短所がある。
なお、図3に示す静電吸着装置に関連する先行技術としては特許文献1、図4に示す静電吸着装置に関連する先行技術としては特許文献2に記載の静電吸着装置がある。
特開平5−8140号公報
特開平9−134951号公報
本発明は上述した事情を考慮してなされたもので、安価で、生産性、熱伝導性及び耐久性に優れた静電吸着装置を提供することを目的とする。
上述した目的を達成するため、本発明に係る静電吸着装置は、被吸着材を吸着面に吸着する板状のセラミック誘電体と、このセラミック誘電体の反吸着面に凹部が形成されるようにセラミック誘電体の外周部に沿って設けられたセラミック突条部と、前記凹部に収容され、前記反吸着面に設けられた吸着用電極と、この吸着用電極に接続され電圧を印加する接続端子と、前記凹部に収容されるように前記反吸着面に連接され、かつ前記セラミック誘電体との熱膨張係数差が3×10−6cm/cm・℃以下の材質からなり、表面に金属膜が被覆されたバックアップ部材と、前記金属膜を介して前記バックアップ部材の一面と前記吸着用電極を連接させる接続層と、前記バックアップ部材の他面に連接され、前記バックアップ部材、前記接続層、前記吸着用電極、前記セラミック誘電体を介して前記被吸着材の温度を制御する冷却部材と、前記金属膜を介して前記バックアップ部材と前記冷却部材を連接させる連接手段を有することを特徴とする。
好適には、前記セラミック誘電体と前記セラミック枠は、同種の材質からなり、かつ、窒化アルミニウム、アルミナ、またはイットリアからなることを特徴とする。
また、好適には、前記セラミック突条部は、前記セラミック誘電体と別個に形成されたセラミック枠体であり、この両者間に介在するセラミック接着層により前記セラミック誘電体に一体的に設けられ、かつ、このセラミック接着層の材質は、YAGである。
また、好適には、前記バックアップ部材の材質は、炭素である。
本発明に係る静電吸着装置によれば、安価で、生産性、熱伝導性及び耐久性に優れた静電吸着装置を提供することができる。
以下、本発明に係る静電吸着装置の一実施形態について添付図面を参照して説明する。
図1は本発明に係る静電吸着装置の概念図である。
図1に示すように、本発明に係る静電吸着装置1は、円板状の被吸着材例えばウェーハWを吸着面2aに吸着する円板状のセラミック誘電体2を有し、このセラミック誘電体2の反吸着面2b側に凹部2cを形成するように、このセラミック誘電体2の外周部2dに沿って下方に突出するように設けられたセラミック突条部例えばリング状のセラミック枠3と、セラミック誘電体2とセラミック枠3を連接させるセラミック接着層4と、反吸着面2bに設けられた吸着用電極5と、この吸着用電極5に接続され電圧を印加する接続端子6を有している。
さらに、反吸着面2bには、凹部2cに収容され、セラミック誘電体2との熱膨張係数数差が3E−6cm/cm・℃以下の材質からなるバックアップ部材7が連接され、このバックアップ部材7の表面に形成された金属膜8と、この金属膜8を介してバックアップ部材7と吸着用電極5を連接させる接続層9と、バックアップ部材7の裏面に連接され、金属膜8が設けられたバックアップ部材7、接続層9、吸着用電極5、セラミック誘電体2を介して板状の被吸着材Wの温度を制御する冷却部材10と、金属膜8を介してバックアップ部材7と冷却部材10を連接させる連接手段11を有している。
上記セラミック誘電体は、高耐プラズマ性、高熱伝導の窒化アルミニウム(AlN)等のセラミックスで形成するのが好ましく、静電吸着装置の誘電体として十分な吸着力を得るために1mm以下に加工されている。なお、セラミック誘電体はAlNに限らずY2O3、Al2O3等の高耐プラズマ部材でもよい。
また、セラミック枠3は、セラミック誘電体2と同質の材質からなり、板厚が薄いセラミック誘電体2の補強、及び側面からのプラズマ侵食防止用である。セラミック接着層4例えばYAGを用いて、セラミック枠3をセラミック誘電体2に一体的に加熱接着することにより、凹部2bが設けられた枠付きのセラミック誘電体組立Aを形成し、材料の使用量、加工工数を削減する。なお、セラミック誘電体(組立)は、セラミック誘電体とセラミック枠との接合体が凹形状にニアネット成形体を焼成した一体成形でもよい。
このような高耐プラズマ部材を用いることにより、吸着用電極とバックアップ部材がセラミックスに比べて耐プラズマ性に劣っても、高耐プラズマ部材に設けられた凹部に収容され、冷却部材により凹部が実質的に閉塞されるので、プラズマによる吸着用電極、バックアップ部材の侵食が防がれる。
このセラミックス誘電体組立の凹部にメッキ、またはペーストを塗布、焼成して、例えばニッケル(Ni)、銀(Ag)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の耐熱金属、またはこれらを成分に含んだ吸着用電極が設けられる。これにより、吸着用電極はセラミックス内に埋設せずにセラミック誘電体に設けることが可能になる。
また、バックアップ部材7は、例えば炭素(C)等のセラミック誘電体2との熱膨張計数差が3E−6以下の材質からなり、このバックアップ部材7の表面には、メッキ、またはペーストを塗布、焼成して、例えばニッケル(Ni)、銀(Ag)、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、チタン(Ti)等の耐熱金属、またはこれらを成分に含んだ金属膜(層)8が形成されている。
例えば、AlNよりなるセラミック誘電体2の熱膨張計数は4.44×10−6cm/cm・℃であり、C(石墨)よりなるバックアップ部材7の熱膨張計数は4.30×10−6cm/cm・℃でその差が小さい。このため、例えば、AuSnをはじめとするAuロー、またはAgロー等よりなる接続層9でセラミック誘電体2とバックアップ部材7の接続工程においても、接続温度と常温の熱膨張差による歪みが小さく抑えられ、反りや割れ発生がない信頼性が高い接続が可能である。一般に、接続温度は高い方が形成される接続層の信頼性が高いので好ましい。なお、接続層は金属または高熱伝導フィラーを含んだ高熱伝導接着樹脂でもよい。
接続端子6は、バックアップ部材7に形成された取出口7aを介して、吸着用電極5に例えばロー付け等の手段により接続され、吸着用電極5に電圧を印加するようになっている。吸着用電極への電圧印加は、上記のようにバックアップ部材に設けられた取出口を介して接続端子による構造に限らず、金属製の接続層、バックアップ部材の表面に表面側と裏面側の両側を接続するように被覆された金属膜を介してバックアップ部材の冷却部材との接着面から電圧を印加することもできる。この場合、バックアップ部材に接続端子の取出口を形成する工程を省略できる利点がある。
冷却部材10は、冷却水の流路等を内部に形成した例えばアルミニウム(Al)、銅(Cu)の高熱伝導金属、またはこれらを含む高熱伝導合金よりなり、バックアップ部材7の裏面に接続層9により接着されている。この場合は、接続層9を形成した後の工程のため、接続層9の形成温度より低温で行い、接続層9への影響を抑える必要がある。そのため、より低温の接続手段を選定する必要がある。
具体的には、高熱伝導樹脂またはSn、In、In合金、PbSn等の低温半田が適している。冷却部材10は水冷等の手段で冷却されており、その表面温度は100℃以下であるため、接続手段11には耐熱性は要求されない。なお、この接続手段は熱伝導グリース等介したネジ止め等の機械的手段でもよく、また、複数の吸着用電極が必要な場合、あるいは吸着用電極の他にRF電極等の電極が必要な場合、吸着用電極と加熱用ヒータが必要な場合、吸着用電極と温度センサが必要な場合等には、吸着用電極以外の電極等をセラミック誘電体内部に埋設してもよい。または、複数のセラミック誘電体を積層して、セラミック誘電体を形成してもよい。
本静電吸着装置は上記のような構造を有し、このセラミック誘電体(組立)に凹部2bを形成したので、吸着用電極5がセラミックス内に埋設させずにセラミック誘電体2の反対面2cに設けることができ、高価格なセラミック使用量の削減、加工の削減、電極埋設工程の削減が可能となり、生産性に優れ、また、セラミック誘電体2を保持するバックアップ部材7にセラミック誘電体2との熱膨張計数差が3×10−6cm/cm・℃以下であり安価な材質である炭素を採用したので、図4に示す従来例に比べて、大幅なコストダウンが可能となり、製造コストはほぼ30〜40%の削減が可能となり、さらに、バックアップ部材7と吸着用電極5を高熱伝導の金属ロー材からなる接続層で接続したので、熱伝導性に優れ、また、高耐プラズマ部材に設けられ実質的に閉塞された凹部2cに吸着用電極5とバックアップ部材7が収容され、加えて、バックアップ部材7の裏面より冷却部材10で冷却する構造になっているので、耐久性がある。
さらに、静電吸着装置の特性を決定するセラミック誘電体に種々の材質が適用可能となり、さらに、セラミック誘電体の体積抵抗率を5×109〜1×1012Ωcmにすれば、ジャンセン・ラーベック力方式の静電吸着装置が実現でき、体積抵抗率を5×1013Ωcm以上にすればクーロン力方式の静電吸着装置が実現できる。用途により両方式の静電吸着装置を製造する場合にも1つの製造ライン、製造工程で製造することができる。
上述のような本実施形態の静電吸着装置によれば、安価で、生産性、熱伝導性及び耐久性に優れた静電吸着装置が実現される。
1 静電吸着装置
2 セラミック誘電体
3 セラミック枠
4 セラミック接着層
5 吸着用電極
6 接続端子
7 バックアップ部材
8 金属膜
9 接続層
10 冷却部材
11 連接手段
2 セラミック誘電体
3 セラミック枠
4 セラミック接着層
5 吸着用電極
6 接続端子
7 バックアップ部材
8 金属膜
9 接続層
10 冷却部材
11 連接手段
Claims (4)
- 被吸着材を吸着面に吸着する板状のセラミック誘電体と、
このセラミック誘電体の反吸着面に凹部が形成されるようにセラミック誘電体の外周部に沿って設けられたセラミック突条部と、
前記凹部に収容され、前記反吸着面に設けられた吸着用電極と、
この吸着用電極に接続され電圧を印加する接続端子と、
前記凹部に収容されるように前記反吸着面に連接され、かつ前記セラミック誘電体との熱膨張係数差が3×10−6cm/cm・℃以下の材質からなり、表面に金属膜が被覆されたバックアップ部材と、
前記金属膜を介して前記バックアップ部材の一面と前記吸着用電極を連接させる接続層と、
前記バックアップ部材の他面に連接され、前記バックアップ部材、前記接続層、前記吸着用電極、前記セラミック誘電体を介して前記被吸着材の温度を制御する冷却部材と、
前記金属膜を介して前記バックアップ部材と前記冷却部材を連接させる連接手段
を有することを特徴とする静電吸着装置。 - 前記セラミック誘電体と前記セラミック突条部は、同種の材質からなり、かつ、窒化アルミニウム、アルミナ、またはイットリアからなることを特徴とする請求項1に記載の静電吸着装置。
- 前記セラミック突条部は、前記セラミック誘電体と別個に形成されたセラミック枠体であり、この両者間に介在するセラミック接着層により前記セラミック誘電体に一体的に設けられ、かつ、このセラミック接着層の材質は、YAGであることを特徴とする請求項2に記載の静電吸着装置。
- 前記バックアップ部材の材質は、炭素であることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の静電吸着装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP2004377731A JP2006187110A (ja) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | 静電吸着装置 |
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JP2004377731A Withdrawn JP2006187110A (ja) | 2004-12-27 | 2004-12-27 | 静電吸着装置 |
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Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014138164A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 静電チャック装置 |
CN107527851A (zh) * | 2016-06-20 | 2017-12-29 | 北京华卓精科科技股份有限公司 | 陶瓷静电卡盘装置及其制备工艺 |
WO2023286812A1 (ja) * | 2021-07-13 | 2023-01-19 | 京セラ株式会社 | 静電チャック |
-
2004
- 2004-12-27 JP JP2004377731A patent/JP2006187110A/ja not_active Withdrawn
Cited By (4)
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JP2014138164A (ja) * | 2013-01-18 | 2014-07-28 | Sumitomo Osaka Cement Co Ltd | 静電チャック装置 |
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CN107527851B (zh) * | 2016-06-20 | 2023-09-01 | 北京华卓精科科技股份有限公司 | 陶瓷静电卡盘装置及其制备工艺 |
WO2023286812A1 (ja) * | 2021-07-13 | 2023-01-19 | 京セラ株式会社 | 静電チャック |
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