JP2015142100A - 電極内蔵プレートおよび静電チャック - Google Patents
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Abstract
【課題】 高電圧の印加やプロセス環境に耐えつつ、、被吸着物を吸着して保持することが可能であるとともに、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれの少ない電極内蔵プレートおよびこの電極内蔵プレートからなる静電チャックを提供する。
【解決手段】 セラミックスからなるとともに一体型に形成され、電極領域1sと、電極領域1sおよび外部に繋がる開口部3とを備える基体1と、電極2とを有し、電極2は、銀または銅からなり、電極領域1sに位置しており、厚みが50μm以上である電極内蔵プレート。
【選択図】 図1
【解決手段】 セラミックスからなるとともに一体型に形成され、電極領域1sと、電極領域1sおよび外部に繋がる開口部3とを備える基体1と、電極2とを有し、電極2は、銀または銅からなり、電極領域1sに位置しており、厚みが50μm以上である電極内蔵プレート。
【選択図】 図1
Description
本発明は、電極内蔵プレートおよび静電チャックに関する。
半導体製造装置を用いた半導体デバイスの製造工程において、ドライエッチング、化学気相成長(CVD)、プラズマ処理が行われている。そして、このような処理においては、被処理物(例えば、ウエハ)の保持に、絶縁性を有するセラミックスの内部に電極を備えた電極内蔵プレートが用いられている。なお、被処理物を保持にあたっては、基体の内部の電極に直流電圧を印加することによって生じるクーロン力等の静電気による吸着が利用される。
そして、このような電極内蔵プレートとして、特許文献1には、内部にチャック用電極層及び電気ヒーター用の抵抗発熱体を備えたセラミック製の静電チャックであって、チャック用電極層を内部に備えて一体で焼成されたチャック用電極層含有セラミック基板と、これとは別の焼成済みセラミック基板との間に、一定厚さの金属板又は一定断面の金属線から、平面状に形成された電気ヒーター用の抵抗発熱体を挟み込み、接着剤により両セラミック基板を接着することで、内部に該抵抗発熱体を設けてなる静電チャックが提案されている。
また、特許文献2には、上面に基板を載置する窒化アルミニウム(AlN)、アルミナ(Al2O3)、イットリア(Y2O3)、窒化シリコン(Si3N4)、炭化シリコン(SiC)、窒化ボロン(BN)のいずれか一つからなるセラミックス基体と、前記セラミックス基体の上部側に埋め込まれ、導電ペーストの焼成物からなる板状の第1導体と、前記セラミックス基体の内部に設けられ、前記第1導体の下面に接するメッシュ状の第2導体と、前記セラミックス基体の下面から前記セラミックス基体の一部を貫通して前記第2導体に接続された電極端子とを備え、前記第1導体を形成する導電ペーストは、少なくともモリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)のいずれかからなる高融点金属もしくはこれらの炭化物を含み、前記第1導体を形成する導電ペーストは、5重量%〜30重量%のセラミックス基体と同一のセラミックス粉体を含み、前記第1導体の厚さは、10μm〜30μmである基板保持体が提案されている。
特許文献1に記載の静電チャックは、静電チャックを構成するチャック用電極層含有セラミック基板が接着剤により接着されているものであるため、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれが高い。
また、特許文献2に記載の基板保持体は、セラミックスと電極とが同時焼成により形成されるものであり、接着剤や接合剤を用いておらず接合層が無いため、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれが少ないものであるが、同時焼成でセラミックスと電極とを形成するには、高融点の金属であるモリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、タングステン(W)等を用いなければならい。
しかしながら、これらの金属は、電気抵抗が高く、熱伝導率が低く、電極厚みを厚いものとすることができないことから、吸着力をさらに向上させるべく高電圧を印加したときの大電流により発熱して高温になったり、プロセス環境の温度の影響を受けたりした場合に、セラミックスを破損させるなどの不具合が生じる。なお、セラミックスと電極とを同時焼成により形成可能な金属として白金があるが、白金は高価であり、実用的ではない。
今般において吸処理物の保持に用いられる電極内蔵プレートには、高電圧の印加やプロセス環境に耐えつつ、被吸着物を吸着して保持することが可能であるとともに、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれの少ないことが求められている。
本発明は、上記要求を満たすべく案出されたものであり、高電圧の印加やプロセス環境に耐えつつ、被吸着物を吸着して保持することが可能であるとともに、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれの少ない電極内蔵プレートおよびこの電極内蔵プレートからなる静電チャックを提供するものである。
本発明の電極内蔵プレートは、セラミックスからなるとともに一体型に形成され、電極領域と、該電極領域および外部に繋がる開口部とを備える基体と、電極とを有し、該電極は、銀または銅からなり、前記電極領域に位置しており、厚みが50μm以上であることを特徴とするものである。
また、本発明の静電チャックは、上記構成の本発明の電極内蔵プレートからなることを特徴とするものである。
本発明の電極内蔵プレートによれば、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれが少ない。また、高電圧の印加やプロセス環境に耐えつつ、被吸着物を吸着して保持することできる。
また、本発明の静電チャックによれば、上記構成の本発明の電極内蔵プレートからなることから、被吸着物の保持に対する信頼性が高くなるとともに、各種処理の効率を向上させることができる。
以下、本実施形態の電極内蔵プレートの一例について図面を参照しながら説明する。図1は、本実施形態の電極内蔵プレートの一例を示す、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるA−A’線での断面図である。なお、電極2は、上面視において視認できるものではないが、位置関係を明確にするため、図1(a)の上面図において点線で示している。また、以降の図において同一の部材については、同一の番号を付するものとする。
図1に示すように、本実施形態の電極内蔵プレート10は、基体1と電極2とを有している。そして、基体1は、セラミックスからなるとともに一体型に形成されている。なお、ここでいう一体型とは、基体1の断面等を走査型電子顕微鏡等を用いて、例えば3000倍の倍率で観察したとしても、接着剤や接合剤を用いた形跡である接合層が確認されないもののことを指す。そして、基体1は、内部に設けられた電極領域1sと、電極領域1sおよび外部に繋がる開口部3を備えている。
このように、本実施形態の電極内蔵プレート10は、基体1が、セラミックスからなることにより絶縁性に優れる。また、一体型に形成されていることにより、腐食性ガスやプラズマ環境下における汚染のおそれが少ない。
次に、電極2は、銀または銅からなり、基体1の電極領域1sに位置しており、50μm以上の厚みを有する。このように、電極2が、銀または銅からなることにより電気抵抗が低いことに加え、厚みが50μm以上であることから、高電圧の印加やプロセス環境に耐えつつ、被吸着物を吸着して保持することができる。また、電極2が銀または銅からなることにより熱伝導率が高いことから、プロセス環境により電極内蔵プレート10が受けた熱を効率よく放熱することができ、半導体デバイスの製造工程において、より微細な加工を可能とすることができる。なお、開口部3は、図示していないが、高電圧を印加する電源と電極2とを繋ぐ、配線の経路として用いることができる。また、開口部3は複数設けても構わない。
次に、図2は、本実施形態の電極内蔵プレートの他の例を示す、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるB−B’線での断面図である。なお、支柱4は、電極2同様に上面視において視認できるものではないが、位置関係を明確にするため、図2(a)の上面図において点線で示している。
図2に示す例の電極内蔵プレート20と、図1に示す例の電極内蔵プレート10との違いは、電極領域1sにセラミックスからなる支柱を有していることにある。このように、電極領域1sにセラミックスからなる支柱を有しているときには、電極内蔵プレート20の剛性を高めることができる。このように、剛性が高いときには、電極内蔵プレート20の表面の加工において、加工時に掛かる大きな力によって変形が少ないため、平面度や平坦度を小さくすることができる。なお、支柱4は、図2に示すように、支柱4同士の間隔が規則性があるように配置されることが好適である。
次に、図3は、本実施形態の電極内蔵プレートの他の例を示す、(a)は上面図であり、(b)は(a)におけるB−B’線での断面図である。
図3においては、基体1が、流体の流入口5aと流出口5bと流入口5aから流出口5bに繋がる流路5cとを備え、電極2の下方に流路5cが位置している例を示している。なお、流路5cの経路については図示していないが、経路はスパイラル状であり、図3(b)はこのスパイラル状の流路5cの断面を示している。このように、基体1が、流体の流入口5aと、流出口5bと、流入口5aから流出口5bに繋がる流路5cとを備え、電極2の下方に流路5cが位置しているときには、流路5cに冷媒を流すことにより、高電圧を印加したときの大電流により電極2が発熱したとしても温度の調整が可能となることから、基体1の破損等の不具合をより抑制することができる。
そして、本実施形態の静電チャックは、図1〜図3に示すような電極内蔵プレート10〜30からなることから、被吸着物の保持に対する信頼性が高くなるとともに、各種処理の効率を向上させることができる。
次に、本実施形態の電極内蔵プレートの作製方法の一例について図4を用いて説明する。
ここで、セラミックスからなる基体としては、酸化アルミニウム質焼結体、酸化ジルコニウム質焼結体、酸化アルミニウムおよび酸化ジルコニウムの複合焼結体、酸化イットリウム質焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化ボロン質焼結体、炭化珪素質焼結体等を用いることができる。
まず、それぞれの焼結体の主成分となる原料粉末、焼結助剤、バインダ、溶媒等を用いてスラリーを作製する。そして、このスラリーを用いてドクターブレード法でグリーンシートを作製し、このグリーンシートを金型で打ち抜く若しくはレーザー加工により、図4(a)に示すような所望形状の成形体を得る。または、このスラリーを噴霧乾燥して造粒された顆粒を得た後、この顆粒を圧延したグリーンシートを金型で打ち抜く若しくはレーザー加工により、図4(a)に示すような所望形状の成形体を得る。上部の3つは、開口部となる小さい孔を有する成形体であり、中部の3つは、電極領域となる大きい孔を有するものであり、下部の3つは、孔を有していない成形体である。このように、積層するグリーンシートの枚数を変更することによって、電極領域の厚みを変更することができる。
そして、これらを積層面に、上記スラリーを塗布して積層し、加圧する。この加圧した状態を示すのが図4(b)である。次に、所定時間乾燥させる。そして、使用した原料粉末に応じた焼成雰囲気および焼成温度で焼成することにより、図4(c)に示すような、セラミックスからなるとともに一体型に形成され、電極領域1sと、電極領域1sおよび外部に繋がる開口部3を有する基体1を得ることができる。なお、この基体の作製方法は一例であり、他の成形体方法を用いてもよいことはいうまでもない。
また、外形状を整えたり、平面度や平坦度を小さくしたりすべく、焼成後に研磨加工等を行なってもよい。
また、電極領域1sにセラミックスからなる支柱4を形成するときには、例えば、粉末プレス法により支柱4となる成形体を形成し、図4(b)に示す積層時に所定の位置に配置すればよい。
さらに、流体の流入口5aと、流出口5bと、流入口5aから流出口5bに繋がる流路5cとを備え、電極2の下方に流路5cが位置する図3に示す電極内蔵プレート30を得るには、流体の流入口5a、流出口5b、流入口5aから流出口5bに繋がる流路5cを形成可能な複数の成形体を形成して積層すればよい。
次に、電極2を形成するためのペーストを作製する。まず、銀または銅の粉末と、有機ビヒクルとを用いてペーストを作製する。ペースト作製においては、ペーストを焼成する時の収縮を抑制するために、銀を主成分とする粉末を使用する場合にはスズ、銅を主成分とする粉末を使用する場合には銅酸化物などを入れることが好適である。また、電極領域1sにおいて電極2との接合性を高めるためにガラスフリットを添加しても構わない。そして、図4(d)に示すように、作製したペーストを開口部3より電極領域1sに流し込む。電極領域1sが満たされたら、ペーストを流し込むのをやめて、ペーストに使用した粉末に合わせた焼成雰囲気および焼成温度で焼成することにより電極を形成することができる。
なお、開口部3を複数設けた場合には、複数の開口部3のうち一つからペーストを流し込み、それ以外の開口部3から真空引きを行うことによって、電極領域1sにおけるペーストの充填性を向上することができる。
以上のような作製方法により、本実施形態の電極内蔵プレートを得ることができる。
以上、本発明について詳細に説明したが、本発明は上述の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において、種々の変更、改良等が可能である。
なお、電極内蔵プレートを静電チャックとして使用する場合について説明したが、銀または銅からなる電極を放熱部とし、例えば、半導体素子用や、半導体製造装置用等の熱交換器と使用すれば、放熱特性に優れた熱交換器として使用することもできる。
1:基体
1s:内部電極領域
2:電極
3:開口部
4:支柱
5a:流入口
5b:流出口
5c:流路
10,20,30:電極内蔵プレート
1s:内部電極領域
2:電極
3:開口部
4:支柱
5a:流入口
5b:流出口
5c:流路
10,20,30:電極内蔵プレート
Claims (5)
- セラミックスからなるとともに一体型に形成され、電極領域と、該電極領域および外部に繋がる開口部とを備える基体と、電極とを有し、該電極は、銀または銅からなり、前記電極領域に位置しており、厚みが50μm以上であることを特徴とする電極内蔵プレート。
- 前記電極領域に、セラミックスからなる支柱を有していることを特徴とする請求項1に記載の電極内蔵プレート。
- 前記基体が、流体の流入口と流出口と前記流入口から前記流出口に繋がる流路とを備え、前記電極の下方に前記流路が位置していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の電極内蔵プレート。
- 前記流路が、セラミックスからなる隔壁により仕切られていることを特徴とする請求項3に記載の電極内蔵プレート。
- 請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電極内蔵プレートからなることを特徴とする静電チャック。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014015702A JP2015142100A (ja) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | 電極内蔵プレートおよび静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2014015702A JP2015142100A (ja) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | 電極内蔵プレートおよび静電チャック |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2015142100A true JP2015142100A (ja) | 2015-08-03 |
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Family Applications (1)
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JP2014015702A Pending JP2015142100A (ja) | 2014-01-30 | 2014-01-30 | 電極内蔵プレートおよび静電チャック |
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2014
- 2014-01-30 JP JP2014015702A patent/JP2015142100A/ja active Pending
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