JP2016100473A - Electrostatic chuck - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck in which the temperature distribution of the support face of a main body board for supporting a processing target object can be made uniform, and durability and reliability can be enhanced.SOLUTION: An electrostatic chuck 1 has a metal base 12 having a front surface 121 and a back surface 122, a main body board 11 which is disposed at the surface 121 side of the metal base 12, has a support face 111 for supporting a semiconductor wafer (processing target object) 8 and is formed of ceramic, a suction electrode 21 which is provided to the main body board 11 and sucks the semiconductor wafer 8, a resin part 13 disposed between the metal base 12 and the main body board 11, a first heater part 41 which is provided to the main body board 11 and comprises a heater electrode 411, and a second heater part 42 which is provided to the resin part 13 and comprises a heater electrode 421. Each of the first heater part 41 and the second heater part 42 has plural heating areas. The number of the heating areas of the second heater part 42 is larger than the number of the heating areas of the first heater part 41.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、静電チャックに関する。   The present invention relates to an electrostatic chuck.

従来、半導体製造装置では、半導体ウェハ(例えばシリコンウェハ)に対してドライエッチング(例えばプラズマエッチング)等の加工処理が行われている。このドライエッチング等の加工精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に支持しておく必要がある。半導体ウェハを支持する手段としては、静電チャックが知られている。   Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus, processing such as dry etching (for example, plasma etching) is performed on a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer). In order to increase processing accuracy such as dry etching, it is necessary to securely support the semiconductor wafer. An electrostatic chuck is known as means for supporting a semiconductor wafer.

静電チャックは、セラミックからなる本体基板、その本体基板に設けられた吸着用電極及びヒーター等を備えている。静電チャックは、吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハを本体基板の上面(支持面)に吸着支持する。また、ヒーターによって、本体基板の支持面に吸着支持された半導体ウェハを加熱する。   The electrostatic chuck includes a main body substrate made of ceramic, an adsorption electrode and a heater provided on the main body substrate. The electrostatic chuck attracts and supports the semiconductor wafer on the upper surface (support surface) of the main body substrate using electrostatic attraction generated when a voltage is applied to the attracting electrode. Further, the semiconductor wafer adsorbed and supported on the support surface of the main body substrate is heated by the heater.

ところで、本体基板の支持面に吸着支持された半導体ウェハの温度にばらつきが生じると加工精度が低下することから、加工精度を高めるためには半導体ウェハを吸着支持している本体基板の支持面の温度分布を均一化することが求められる。例えば、特許文献1には、同一平面上に配置されたヒーターを複数の領域に分割し、それぞれの領域で制御する静電チャックが開示されている。   By the way, if the temperature of the semiconductor wafer sucked and supported on the support surface of the main body substrate varies, the processing accuracy decreases. Therefore, in order to increase the processing accuracy, the support surface of the main substrate supporting the semiconductor wafer by suction is reduced. It is required to make the temperature distribution uniform. For example, Patent Document 1 discloses an electrostatic chuck in which a heater arranged on the same plane is divided into a plurality of regions and controlled in each region.

特開2010−225941号公報JP 2010-225941 A

しかしながら、前記特許文献1の静電チャックでは、ヒーターの各領域内で抵抗ばらつきが生じると、半導体ウェハを吸着支持している本体基板の支持面の温度分布にばらつきが生じ、温度分布の均一化を図ることができない場合がある。また、ヒーターの各領域で発熱温度に差があると、本体基板内部で熱応力が生じる。そのため、高温で長期間使用すると、この熱応力が繰り返し発生して本体基板の割れ等の不具合が生じる等、耐久性・信頼性の低下を招く場合がある。   However, in the electrostatic chuck of Patent Document 1, when resistance variation occurs in each region of the heater, the temperature distribution on the support surface of the main body substrate that sucks and supports the semiconductor wafer varies, and the temperature distribution becomes uniform. May not be possible. In addition, if there is a difference in heat generation temperature in each region of the heater, thermal stress is generated inside the main body substrate. For this reason, when used at a high temperature for a long period of time, this thermal stress may be repeatedly generated, resulting in a failure such as a crack in the main body substrate.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、被処理物を支持する本体基板の支持面の温度分布を均一化でき、かつ、耐久性及び信頼性を向上させることができる静電チャックを提供しようとするものである。   The present invention has been made in view of such a background, and is an electrostatic chuck capable of making the temperature distribution of the support surface of the main body substrate supporting the object to be processed uniform and improving the durability and reliability. Is to provide.

本発明は、表面及び裏面を有する金属ベースと、該金属ベースの前記表面側に配置され、被処理物を支持する支持面を有し、セラミックからなる本体基板と、該本体基板に設けられ、前記被処理物を吸着するための吸着用電極と、前記金属ベースと前記本体基板との間に配置された樹脂部と、前記本体基板に設けられ、ヒーター電極からなる第1ヒーター部と、前記樹脂部に設けられ、ヒーター電極からなる第2ヒーター部と、を備え、前記第1ヒーター部及び前記第2ヒーター部は、それぞれ複数の加熱領域を有し、前記第2ヒーター部の前記加熱領域の数は、前記第1ヒーター部の前記加熱領域の数よりも多いことを特徴とする静電チャックである。   The present invention includes a metal base having a front surface and a back surface, a support surface that is disposed on the front surface side of the metal base and supports an object to be processed, and is made of ceramic, and is provided on the main substrate. An adsorption electrode for adsorbing the object to be processed; a resin portion disposed between the metal base and the main body substrate; a first heater portion provided on the main body substrate and including a heater electrode; A second heater part formed of a heater electrode, and each of the first heater part and the second heater part has a plurality of heating areas, and the heating area of the second heater part Is more than the number of the heating regions of the first heater unit.

前記静電チャックは、本体基板に第1ヒーター部が設けられ、樹脂部に第2ヒーター部が設けられている。ヒーターを2層構成とすることにより、本体基板に設けた第1ヒーター部によって生じた支持面の温度分布のばらつきを、樹脂部に設けた第2ヒーター部によって調整し、均一化することができる。特に、第2ヒーター部の加熱領域の数は、第1ヒーター部の加熱領域の数よりも多いため、支持面の温度分布のばらつきを細かく調整でき、温度分布をより精度良く均一化できる。これにより、本体基板の支持面の温度分布を均一化できる。そして、本体基板の支持面に支持される被処理物の温度ばらつきも低減できる。   In the electrostatic chuck, a first heater part is provided on the main body substrate, and a second heater part is provided on the resin part. By adopting a two-layered heater, the variation in temperature distribution on the support surface caused by the first heater part provided on the main body substrate can be adjusted and made uniform by the second heater part provided on the resin part. . In particular, since the number of heating regions of the second heater unit is larger than the number of heating regions of the first heater unit, variation in the temperature distribution on the support surface can be finely adjusted, and the temperature distribution can be made uniform with higher accuracy. Thereby, the temperature distribution of the support surface of the main body substrate can be made uniform. And the temperature variation of the to-be-processed object supported by the support surface of a main body board | substrate can also be reduced.

また、一方のヒーター(第1ヒーター部)は、本体基板に設けられ、他方のヒーター(第2ヒーター部)は、樹脂部に設けられている。特に、第2ヒーター部は、本体基板を構成するセラミックよりもヤング率が大きく、熱による変形で発生する応力が小さい樹脂部に設けられている。そのため、従来のようなヒーター間の発熱温度の差による熱応力の発生やそれに伴う本体基板の割れ等を抑制でき、耐久性及び信頼性を向上させることができる。これにより、高温で長期間使用する場合であっても、耐久性及び信頼性を十分に確保できる。   One heater (first heater part) is provided on the main body substrate, and the other heater (second heater part) is provided on the resin part. In particular, the second heater portion is provided in the resin portion having a Young's modulus larger than that of the ceramic constituting the main body substrate and a small stress generated by heat deformation. Therefore, it is possible to suppress the generation of thermal stress due to the difference in the heat generation temperature between the heaters as in the prior art and the accompanying cracking of the main body substrate, and the durability and reliability can be improved. Thereby, even if it is a case where it uses for a long time at high temperature, durability and reliability are fully securable.

このように、本発明によれば、被処理物を支持する本体基板の支持面の温度分布を均一化でき、かつ、耐久性及び信頼性を向上させることができる静電チャックを提供することができる。   As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrostatic chuck capable of making the temperature distribution on the support surface of the main body substrate supporting the object to be processed uniform and improving the durability and reliability. it can.

前記静電チャックにおいて、前記第1ヒーター部は、前記加熱領域同士の間に設けられ、前記加熱領域同士を隔てる境界領域をさらに有し、前記本体基板を厚み方向から見た場合に、前記第1ヒーター部の前記境界領域は、前記第2ヒーター部の前記加熱領域と重なり合うように配置されていてもよい。この場合には、本体基板の第1ヒーター部の境界領域で生じた支持面の温度分布のばらつきを、樹脂部の第2ヒーター部の加熱領域によって調整し、均一化することができる。   In the electrostatic chuck, the first heater portion is provided between the heating regions, further includes a boundary region that separates the heating regions, and when the main substrate is viewed from the thickness direction, The boundary region of one heater part may be arranged so as to overlap the heating region of the second heater part. In this case, the variation in temperature distribution of the support surface generated in the boundary region of the first heater portion of the main body substrate can be adjusted and uniformed by the heating region of the second heater portion of the resin portion.

前記静電チャックにおいて、本体基板に設けた第1ヒーター部によって生じた支持面の温度分布のばらつきを、樹脂部に設けた第2ヒーター部によって調整する場合、例えば、第1ヒーター部及び第2ヒーター部のヒーター出力を適宜調整すればよい。   In the electrostatic chuck, when the variation of the temperature distribution of the support surface generated by the first heater unit provided on the main body substrate is adjusted by the second heater unit provided on the resin unit, for example, the first heater unit and the second heater unit What is necessary is just to adjust the heater output of a heater part suitably.

前記本体基板は、セラミックからなる。つまり、樹脂からなる樹脂部に比べて熱伝導率が高い傾向にある。そのため、本体基板の支持面及びその支持面に支持された被処理物を加熱する主ヒーター(メインヒーター)を本体基板に設けた第1ヒーター部とし、調整用ヒーターを樹脂部に設けた第2ヒーター部とすることが好ましい。この場合、第1ヒーター部のヒーター出力の合計を第2ヒーター部のヒーター出力の合計よりも大きくすればよい。   The main body substrate is made of ceramic. That is, the thermal conductivity tends to be higher than that of the resin portion made of resin. Therefore, the main heater (main heater) for heating the support surface of the main body substrate and the workpiece supported on the support surface is the first heater portion provided on the main body substrate, and the adjustment heater is provided on the resin portion. A heater part is preferred. In this case, what is necessary is just to make the sum total of the heater output of a 1st heater part larger than the sum total of the heater output of a 2nd heater part.

前記本体基板は、その本体基板に設けた吸着用電極に対して電圧を印加した際に生じる静電引力を用いて、被処理物を吸着できるよう構成されている。被処理物としては、半導体ウェハ、ガラス基板等が挙げられる。   The main body substrate is configured to be capable of adsorbing an object to be processed using an electrostatic attraction generated when a voltage is applied to an adsorption electrode provided on the main body substrate. Examples of the object to be processed include a semiconductor wafer and a glass substrate.

前記本体基板は、例えば、積層した複数のセラミック層により構成することができる。このような構成にすると、本体基板の内部に各種の構造(例えばヒーター電極等)を容易に形成することができる。   The main body substrate can be composed of, for example, a plurality of laminated ceramic layers. With such a configuration, various structures (for example, heater electrodes) can be easily formed inside the main body substrate.

前記本体基板を構成するセラミック材料としては、例えば、アルミナ、イットリア(酸化イットリウム)、窒化アルミニウム、炭化珪素等を主成分とする焼結体を用いることができる。   As the ceramic material constituting the main body substrate, for example, a sintered body mainly composed of alumina, yttria (yttrium oxide), aluminum nitride, silicon carbide, or the like can be used.

前記吸着用電極及び前記第1ヒーター部の前記ヒーター電極を構成する導体の材料としては、特に限定されないが、同時焼成法によってこれらの導体及びセラミック部分(本体基板)を形成する場合、導体中の金属粉末は、本体基板の焼成温度よりも高融点である必要がある。導体中の金属粉末として、例えば、タングステン(W)、モリブデン(Mo)、これらの合金等を用いることができる。   The material of the conductor constituting the electrode for adsorption and the heater electrode of the first heater part is not particularly limited, but when these conductors and ceramic portion (main body substrate) are formed by a simultaneous firing method, The metal powder needs to have a melting point higher than the firing temperature of the main body substrate. As the metal powder in the conductor, for example, tungsten (W), molybdenum (Mo), and alloys thereof can be used.

前記金属ベースを構成する金属材料としては、チタン(Ti)、銅(Cu)、アルミニウム(Al)、これらの合金等を用いることができる。また、金属ベースには、冷却媒体を流通させる冷媒流路が設けられていてもよい。   As a metal material constituting the metal base, titanium (Ti), copper (Cu), aluminum (Al), an alloy thereof, or the like can be used. Further, the metal base may be provided with a refrigerant flow path for circulating the cooling medium.

前記樹脂部は、例えば、積層した複数の樹脂層により構成することができる。樹脂部を構成する樹脂材料としては、例えば、ポリイミド樹脂等を用いることができる。
前記第2ヒーター部の前記ヒーター電極を構成する導体の材料としては、例えば、銅(Cu)、ニッケル(Ni)合金、ステンレス等を用いることができる。
The resin part can be constituted by, for example, a plurality of laminated resin layers. For example, a polyimide resin or the like can be used as the resin material constituting the resin portion.
For example, copper (Cu), nickel (Ni) alloy, stainless steel, or the like can be used as the material of the conductor constituting the heater electrode of the second heater section.

前記樹脂部と前記本体基板とは、例えば、両者の間に接着層等を介して接合(接着)される。また、前記樹脂部と前記金属ベースとは、同様に、例えば、両者の間に接着層等を介して接合(接着)される。接着層を構成する材料としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料等を用いることができる。   The resin part and the main body substrate are bonded (adhered) to each other through an adhesive layer or the like, for example. Similarly, the resin part and the metal base are bonded (adhered) to each other through an adhesive layer or the like, for example. As a material constituting the adhesive layer, for example, a resin material such as a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, or a polyamide resin can be used.

実施形態1の静電チャックの構造を示す断面説明図である。FIG. 3 is an explanatory cross-sectional view showing the structure of the electrostatic chuck according to the first embodiment. 静電チャックの一部を拡大した断面説明図である。It is sectional explanatory drawing to which a part of electrostatic chuck was expanded. (A)は第1ヒーター部を示す平面図であり、(B)は第1ヒーター部の加熱領域を示す平面図である。(A) is a top view which shows a 1st heater part, (B) is a top view which shows the heating area | region of a 1st heater part. 第2ヒーター部の加熱領域を示す平面図である。It is a top view which shows the heating area | region of a 2nd heater part. (A)は第1樹脂層上に金属シートを接着する工程を示す断面説明図であり、(B)は第1樹脂層上に第2ヒーター部のヒーター電極を形成する工程を示す断面説明図である。(A) is sectional explanatory drawing which shows the process of adhere | attaching a metal sheet on a 1st resin layer, (B) is sectional explanatory drawing which shows the process of forming the heater electrode of a 2nd heater part on a 1st resin layer. It is. (A)は第1樹脂層上に第2樹脂層を載せる工程を示す断面説明図であり、(B)は第1樹脂層及び第2樹脂層を積層して圧着する工程を示す断面説明図である。(A) is sectional explanatory drawing which shows the process of mounting a 2nd resin layer on a 1st resin layer, (B) is sectional explanatory drawing which shows the process of laminating | stacking and crimping | bonding a 1st resin layer and a 2nd resin layer. It is.

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
(実施形態1)
図1〜図4に示すように、本実施形態の静電チャック1は、表面121及び裏面122を有する金属ベース12と、金属ベース12の表面121側に配置され、半導体ウェハ(被処理物)8を支持する支持面111を有し、セラミックからなる本体基板11と、本体基板11に設けられ、半導体ウェハ(被処理物)8を吸着するための吸着用電極21と、金属ベース12と本体基板11との間に配置された樹脂部13と、本体基板11に設けられ、ヒーター電極411からなる第1ヒーター部41と、樹脂部13に設けられ、ヒーター電極421からなる第2ヒーター部42と、を備えている。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(Embodiment 1)
As shown in FIGS. 1 to 4, the electrostatic chuck 1 of the present embodiment is disposed on a metal base 12 having a front surface 121 and a back surface 122, and on the front surface 121 side of the metal base 12, and is a semiconductor wafer (object to be processed). 8, a main body substrate 11 made of ceramic, an adsorption electrode 21 provided on the main body substrate 11 for adsorbing a semiconductor wafer (object to be processed) 8, a metal base 12, and a main body The resin part 13 disposed between the substrate 11, the first heater part 41 provided on the main body substrate 11 and made of the heater electrode 411, and the second heater part 42 provided on the resin part 13 and made of the heater electrode 421. And.

同図に示すように、第1ヒーター部41及び第2ヒーター部42は、それぞれ複数の加熱領域412、422を有している。第2ヒーター部42の加熱領域422の数は、第1ヒーター部41の加熱領域412の数よりも多い。以下、この静電チャック1について詳細に説明する。   As shown in the figure, the first heater section 41 and the second heater section 42 have a plurality of heating regions 412 and 422, respectively. The number of heating regions 422 of the second heater unit 42 is greater than the number of heating regions 412 of the first heater unit 41. Hereinafter, the electrostatic chuck 1 will be described in detail.

図1、図2に示すように、静電チャック1は、被処理物である半導体ウェハ8を吸着支持する装置である。静電チャック1は、本体基板11、金属ベース12、樹脂部13等を備えている。   As shown in FIGS. 1 and 2, the electrostatic chuck 1 is a device that sucks and supports a semiconductor wafer 8 that is an object to be processed. The electrostatic chuck 1 includes a main body substrate 11, a metal base 12, a resin portion 13, and the like.

本実施形態では、本体基板11側を上側、金属ベース12側を下側とする。上下方向とは、本体基板11と金属ベース12との積層方向であり、本体基板11及び金属ベース12の厚み方向である。上下方向(厚み方向)に直交する方向とは、静電チャック1が平面的に広がる方向(平面方向、面方向)である。   In the present embodiment, the main body substrate 11 side is the upper side, and the metal base 12 side is the lower side. The vertical direction is a stacking direction of the main body substrate 11 and the metal base 12, and is a thickness direction of the main body substrate 11 and the metal base 12. The direction orthogonal to the vertical direction (thickness direction) is a direction (planar direction, plane direction) in which the electrostatic chuck 1 spreads in a plane.

同図に示すように、本体基板11は、半導体ウェハ8を吸着支持する部材である。本体基板11は、表面(支持面)111及び裏面112を有し、円板状に形成されている。本体基板11の表面(支持面)111は、半導体ウェハ8を吸着して支持する面である。本体基板11は、複数のセラミック層(図示略)を積層して構成されている。各セラミック層は、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体からなる。   As shown in the figure, the main body substrate 11 is a member that supports the semiconductor wafer 8 by suction. The main body substrate 11 has a front surface (support surface) 111 and a back surface 112, and is formed in a disk shape. The surface (support surface) 111 of the main body substrate 11 is a surface that sucks and supports the semiconductor wafer 8. The main body substrate 11 is configured by laminating a plurality of ceramic layers (not shown). Each ceramic layer is made of an alumina sintered body containing alumina as a main component.

本体基板11の内部には、吸着用電極21が配置されている。吸着用電極21は、本体基板11の内部において、略同一平面上に配置されている。吸着用電極21は、平面視で円形状に形成されている。吸着用電極21は、直流高電圧を印加することにより静電引力を発生する。この静電引力により、半導体ウェハ8を本体基板11の表面(支持面)111に吸着して支持する。吸着用電極21は、タングステンからなる。   An adsorption electrode 21 is disposed inside the main body substrate 11. The adsorption electrode 21 is disposed on substantially the same plane inside the main body substrate 11. The adsorption electrode 21 is formed in a circular shape in plan view. The adsorption electrode 21 generates an electrostatic attractive force by applying a DC high voltage. By this electrostatic attraction, the semiconductor wafer 8 is attracted and supported on the surface (support surface) 111 of the main body substrate 11. The adsorption electrode 21 is made of tungsten.

吸着用電極21の下方側(金属ベース12側)には、ビア22が配置されている。ビア22は、本体基板11の中心軸に沿って上下方向に形成されている。ビア22は、吸着用電極21に接続されている。   A via 22 is disposed below the adsorption electrode 21 (on the metal base 12 side). The via 22 is formed in the vertical direction along the central axis of the main body substrate 11. The via 22 is connected to the adsorption electrode 21.

また、静電チャック1の内部には、金属ベース12の裏面122から本体基板11側に向かって上下方向に形成された内部穴31が設けられている。内部穴31には、筒状の絶縁部材311が嵌め込まれている。内部穴31の底面には、メタライズ層23が設けられている。メタライズ層23は、ビア22に接続されている。すなわち、吸着用電極21は、ビア22を介して、メタライズ層23に接続されている。   Further, inside the electrostatic chuck 1, an internal hole 31 formed in the vertical direction from the back surface 122 of the metal base 12 toward the main body substrate 11 is provided. A cylindrical insulating member 311 is fitted in the internal hole 31. A metallized layer 23 is provided on the bottom surface of the internal hole 31. The metallized layer 23 is connected to the via 22. That is, the adsorption electrode 21 is connected to the metallized layer 23 through the via 22.

メタライズ層23には、接続端子312が設けられている。接続端子312には、端子金具313が取り付けられている。端子金具313は、電源回路(図示略)に接続されている。吸着用電極21には、接続端子312等を介して、静電引力を発生させるための電力が供給される。   The metallized layer 23 is provided with connection terminals 312. A terminal fitting 313 is attached to the connection terminal 312. The terminal fitting 313 is connected to a power supply circuit (not shown). The suction electrode 21 is supplied with electric power for generating an electrostatic attractive force via the connection terminal 312 or the like.

また、本体基板11の内部には、ヒーター電極411からなる第1ヒーター部41(主ヒーター、メインヒーター)が配置されている。第1ヒーター部41は、本体基板11の内部において、吸着用電極21よりも下方側に配置されている。第1ヒーター部41は、本体基板11の内部において、略同一平面上に配置されている。ヒーター電極411は、タングステンからなる。第1ヒーター部41の詳細については後述する。   In addition, a first heater unit 41 (main heater, main heater) including a heater electrode 411 is disposed inside the main body substrate 11. The first heater unit 41 is disposed below the adsorption electrode 21 inside the main body substrate 11. The first heater portion 41 is disposed on substantially the same plane inside the main body substrate 11. The heater electrode 411 is made of tungsten. Details of the first heater unit 41 will be described later.

同図に示すように、樹脂部13は、本体基板11と金属ベース12との間に配置されている。樹脂部13は、2つの樹脂層(第1樹脂層131、第2樹脂層132)を積層して構成されている。第1樹脂層131及び第2樹脂層132は、ポリイミド樹脂からなる樹脂フィルムである。第1樹脂層131上には、ヒーター電極421からなる第2ヒーター部42(調整用ヒーター)が設けられている。   As shown in the figure, the resin portion 13 is disposed between the main body substrate 11 and the metal base 12. The resin part 13 is configured by laminating two resin layers (a first resin layer 131 and a second resin layer 132). The first resin layer 131 and the second resin layer 132 are resin films made of polyimide resin. On the 1st resin layer 131, the 2nd heater part 42 (heater for adjustment) which consists of the heater electrode 421 is provided.

第2ヒーター部42は、第1樹脂層131と第2樹脂層132との間に配置されている。すなわち、樹脂部13の内部には、ヒーター電極421からなる第2ヒーター部42が配置されている。第2ヒーター部42は、樹脂部13の内部において、略同一平面上に配置されている。ヒーター電極421は、ニッケル合金からなる。第2ヒーター部42の詳細については後述する。   The second heater unit 42 is disposed between the first resin layer 131 and the second resin layer 132. That is, the second heater portion 42 made of the heater electrode 421 is disposed inside the resin portion 13. The second heater part 42 is arranged on substantially the same plane inside the resin part 13. The heater electrode 421 is made of a nickel alloy. Details of the second heater section 42 will be described later.

樹脂部13と本体基板11とは、両者の間に配置された接着層141を介して接合されている。また、樹脂部13と金属ベース12とは、両者の間に配置された接着層142を介して接合されている。接着層141、142は、セラミックからなる本体基板11と金属ベース12との熱膨張差を緩和するような柔軟性のあるシリコーン樹脂製の接着剤(耐熱性を重視する場合はポリイミド樹脂製の接着剤)により構成されている。   The resin part 13 and the main body substrate 11 are joined via an adhesive layer 141 disposed therebetween. Moreover, the resin part 13 and the metal base 12 are joined via the contact bonding layer 142 arrange | positioned between both. The adhesive layers 141 and 142 are made of a flexible silicone resin adhesive that relaxes the difference in thermal expansion between the main body substrate 11 made of ceramic and the metal base 12 (adhesion made of polyimide resin when heat resistance is important). Agent).

同図に示すように、金属ベース12は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属製の冷却用部材(クーリングプレート)である。金属ベース12は、表面121及び裏面122を有し、円板状に形成されている。金属ベース12は、本体基板11の下方側に配置されている。   As shown in the figure, the metal base 12 is a metal cooling member (cooling plate) made of aluminum or an aluminum alloy. The metal base 12 has a front surface 121 and a back surface 122 and is formed in a disk shape. The metal base 12 is disposed below the main body substrate 11.

金属ベース12の内部には、冷却媒体(例えば、フッ素化液、純水等)を流通させる冷媒流路123が設けられている。冷媒流路123は、金属ベース12の内部において、略同一平面上に配置されている。冷媒流路123は、平面視で渦巻き状に形成されている。冷媒流路123は、その一端から冷却媒体を導入し、その他端から冷却媒体を排出するよう構成されている。   Inside the metal base 12, a coolant channel 123 is provided for circulating a cooling medium (for example, a fluorinated liquid, pure water, etc.). The coolant channel 123 is disposed on substantially the same plane inside the metal base 12. The refrigerant flow path 123 is formed in a spiral shape in plan view. The refrigerant channel 123 is configured to introduce a cooling medium from one end thereof and to discharge the cooling medium from the other end.

図示を省略したが、静電チャック1の内部には、半導体ウェハ8を冷却するヘリウム等の冷却用ガスの供給通路となる冷却用ガス供給路が設けられている。本体基板11の基板表面(吸着面)111には、冷却用ガス供給路が開口して形成された複数の冷却用開口部(図示略)及びその冷却用開口部から供給された冷却用ガスが本体基板11の基板表面(吸着面)111全体に広がるように形成された環状の冷却用溝部(図示略)が設けられている。   Although not shown, a cooling gas supply path serving as a supply path for a cooling gas such as helium for cooling the semiconductor wafer 8 is provided inside the electrostatic chuck 1. A plurality of cooling openings (not shown) formed by opening a cooling gas supply path and cooling gas supplied from the cooling openings are formed on the substrate surface (adsorption surface) 111 of the main body substrate 11. An annular cooling groove (not shown) formed so as to spread over the entire substrate surface (suction surface) 111 of the main body substrate 11 is provided.

このような構成の静電チャック1において、図3(A)に示すように、第1ヒーター部41は、分割された2つの加熱領域412を有する。第1ヒーター部41は、内側に配置された加熱領域412aと外側に配置された加熱領域412bとを有する。   In the electrostatic chuck 1 having such a configuration, as shown in FIG. 3A, the first heater unit 41 has two divided heating regions 412. The 1st heater part 41 has the heating area | region 412a arrange | positioned inside and the heating area | region 412b arrange | positioned outside.

加熱領域412a及び加熱領域412bには、それぞれヒーター電極411が略同一平面上に配置されている。長尺状のヒーター電極411は、加熱領域412a及び加熱領域412bのそれぞれの領域に配置されている。   In the heating area 412a and the heating area 412b, heater electrodes 411 are arranged on substantially the same plane. The long heater electrode 411 is disposed in each of the heating region 412a and the heating region 412b.

図3(B)に示すように、第1ヒーター部41は、加熱領域412(加熱領域412a、412b)同士の間に設けられ、加熱領域412(加熱領域412a、412b)同士を隔てる境界領域413を有する。第1ヒーター部41の境界領域413は、後述する第2ヒーター部42のいずれかの加熱領域422a〜422m(図4参照)と重なり合うように配置されている。本実施形態では、第1ヒーター部41の境界領域413の大部分が第2ヒーター部42のいずれかの加熱領域422a〜422mと重なり合うように配置されている。   As shown in FIG. 3B, the first heater section 41 is provided between the heating regions 412 (heating regions 412a, 412b), and a boundary region 413 that separates the heating regions 412 (heating regions 412a, 412b). Have The boundary region 413 of the first heater unit 41 is disposed so as to overlap with any one of the heating regions 422a to 422m (see FIG. 4) of the second heater unit 42 described later. In the present embodiment, most of the boundary region 413 of the first heater unit 41 is disposed so as to overlap with any one of the heating regions 422 a to 422 m of the second heater unit 42.

図4に示すように、第2ヒーター部42は、分割された13の加熱領域422(加熱領域422a〜422m)を有する。図示を省略したが、加熱領域422a〜422mには、それぞれヒーター電極421が略同一平面上に配置されている。長尺状のヒーター電極421は、加熱領域422a〜422mのそれぞれの領域に配置されている。   As shown in FIG. 4, the 2nd heater part 42 has the divided | segmented 13 heating area | regions 422 (heating area | region 422a-422m). Although not shown, heater electrodes 421 are disposed on substantially the same plane in the heating regions 422a to 422m, respectively. The long heater electrode 421 is disposed in each of the heating regions 422a to 422m.

第2ヒーター部42は、加熱領域412(加熱領域422a〜422m)同士の間に設けられ、加熱領域412(加熱領域422a〜422m)同士を隔てる境界領域423を有する。第2ヒーター部42の境界領域423は、第1ヒーター部41のいずれかの加熱領域412a、412b(図3(B)参照)と重なり合うように配置されている。本実施形態では、第2ヒーター部42の境界領域423の大部分が第1ヒーター部41のいずれかの加熱領域412a、412bと重なり合うように配置されている。   The second heater unit 42 includes a boundary region 423 that is provided between the heating regions 412 (heating regions 422a to 422m) and separates the heating regions 412 (heating regions 422a to 422m). The boundary region 423 of the second heater unit 42 is disposed so as to overlap with any one of the heating regions 412a and 412b (see FIG. 3B) of the first heater unit 41. In the present embodiment, most of the boundary region 423 of the second heater unit 42 is disposed so as to overlap with any one of the heating regions 412 a and 412 b of the first heater unit 41.

また、第1ヒーター部41と第2ヒーター部42とは、独立して別々に制御できるよう構成されている。第1ヒーター部41は、加熱領域412(加熱領域412a、412b)ごとに、ヒーター電極411のヒーター出力を独立して別々に制御できるよう構成されている。第2ヒーター部42は、加熱領域422(加熱領域422a〜422m)ごとに、ヒーター電極421のヒーター出力を独立して別々に制御できるよう構成されている。   Moreover, the 1st heater part 41 and the 2nd heater part 42 are comprised so that it can control independently separately. The 1st heater part 41 is comprised so that the heater output of the heater electrode 411 can be independently controlled separately for every heating area | region 412 (heating area | region 412a, 412b). The 2nd heater part 42 is comprised so that the heater output of the heater electrode 421 can be independently controlled separately for every heating area | region 422 (heating area | region 422a-422m).

図1に示すように、第1ヒーター部41の各加熱領域412に配置されたヒーター電極411は、本体基板11の内部に設けられたビア414、ドライバ(内部導電層)415、ビア416に電気的に接続されている。   As shown in FIG. 1, the heater electrode 411 disposed in each heating region 412 of the first heater unit 41 is electrically connected to the via 414, the driver (internal conductive layer) 415, and the via 416 provided in the main body substrate 11. Connected.

また、静電チャック1の内部には、金属ベース12の裏面122から本体基板11側に向かって上下方向に形成された内部穴32が設けられている。内部穴32には、筒状の絶縁部材321が嵌め込まれている。内部穴32の底面には、メタライズ層417が設けられている。メタライズ層417は、ビア416に接続されている。すなわち、ヒーター電極411は、ビア414、ドライバ415及びビア416を介して、メタライズ層417に接続されている。   Further, inside the electrostatic chuck 1, an internal hole 32 formed in the vertical direction from the back surface 122 of the metal base 12 toward the main body substrate 11 is provided. A cylindrical insulating member 321 is fitted in the internal hole 32. A metallized layer 417 is provided on the bottom surface of the internal hole 32. The metallized layer 417 is connected to the via 416. In other words, the heater electrode 411 is connected to the metallized layer 417 via the via 414, the driver 415, and the via 416.

メタライズ層417には、接続端子322が設けられている。接続端子322には、端子金具323が取り付けられている。端子金具323は、電源回路(図示略)に接続されている。第1ヒーター部41のヒーター電極411には、接続端子322等を介して、ヒーター電極411を発熱させるための電力が供給される。   A connection terminal 322 is provided on the metallized layer 417. A terminal fitting 323 is attached to the connection terminal 322. The terminal fitting 323 is connected to a power supply circuit (not shown). Electric power for heating the heater electrode 411 is supplied to the heater electrode 411 of the first heater unit 41 via the connection terminal 322 or the like.

なお、図1では、第1ヒーター部41の各加熱領域412(加熱領域412a、412b)に配置された複数のヒーター電極411のうち、1つのヒーター電極411について説明したが、他のヒーター電極411も同様である。すなわち、内部穴32は、ヒーター電極411の数だけ設けられている。   In addition, although FIG. 1 demonstrated one heater electrode 411 among several heater electrodes 411 arrange | positioned at each heating area | region 412 (heating area | region 412a, 412b) of the 1st heater part 41, the other heater electrode 411 is demonstrated. Is the same. That is, as many internal holes 32 as the number of heater electrodes 411 are provided.

同図に示すように、第2ヒーター部41の各加熱領域422に配置されたヒーター電極421は、樹脂部13及び接着層142の内部に設けられたビア424に電気的に接続されている。   As shown in the figure, the heater electrode 421 disposed in each heating region 422 of the second heater section 41 is electrically connected to a via 424 provided inside the resin section 13 and the adhesive layer 142.

また、静電チャック1の内部には、金属ベース12の裏面122から本体基板11側に向かって上下方向に形成された内部穴33が設けられている。内部穴33には、筒状の絶縁部材331が嵌め込まれている。内部穴33の底面には、メタライズ層427が設けられている。メタライズ層427は、ビア424に接続されている。すなわち、ヒーター電極421は、ビア424を介して、メタライズ層427に接続されている。   Further, inside the electrostatic chuck 1, an internal hole 33 formed in the vertical direction from the back surface 122 of the metal base 12 toward the main body substrate 11 is provided. A cylindrical insulating member 331 is fitted in the internal hole 33. A metallized layer 427 is provided on the bottom surface of the internal hole 33. The metallized layer 427 is connected to the via 424. That is, the heater electrode 421 is connected to the metallized layer 427 via the via 424.

メタライズ層427には、接続端子332が設けられている。接続端子332には、端子金具333が取り付けられている。端子金具333は、電源回路(図示略)に接続されている。第2ヒーター部42のヒーター電極421には、接続端子332等を介して、ヒーター電極421を発熱させるための電力が供給される。   A connection terminal 332 is provided on the metallized layer 427. A terminal fitting 333 is attached to the connection terminal 332. The terminal fitting 333 is connected to a power supply circuit (not shown). Electric power for heating the heater electrode 421 is supplied to the heater electrode 421 of the second heater section 42 via the connection terminal 332 and the like.

なお、図1では、第2ヒーター部42の各加熱領域422(加熱領域422a〜422m)に配置された複数のヒーター電極421のうち、1つのヒーター電極421について説明したが、他のヒーター電極421も同様である。すなわち、内部穴33は、ヒーター電極421の数だけ設けられている。   In addition, although FIG. 1 demonstrated one heater electrode 421 among the plurality of heater electrodes 421 arranged in each heating region 422 (heating regions 422a to 422m) of the second heater unit 42, other heater electrodes 421 are described. Is the same. That is, as many internal holes 33 as the number of heater electrodes 421 are provided.

また、第2ヒーター部42についても、第1ヒーター部41のヒーター電極411の下方にドライバ(内部導電層)415を形成したのと同様に、ヒーター電極421の下方にドライバ(内部導電層)を形成することにより、端子位置を任意の位置に移動させることができる。   Further, the driver (internal conductive layer) is provided below the heater electrode 421 in the same manner as the driver (internal conductive layer) 415 is formed below the heater electrode 411 of the first heater unit 41 for the second heater portion 42. By forming, the terminal position can be moved to an arbitrary position.

次に、本実施形態の静電チャック1の製造方法について説明する。
まず、本体基板11を作製する。具体的には、純度99.9%のアルミナ粉末(平均粒径0.4μm)、樹脂、可塑剤、分散剤、溶剤等を混合し、スラリーを作製する。このスラリーをドクターブレード法等によりシート形状に成形する。これにより、アルミナを主成分とするグリーンシートを作製する。本実施形態では、本体基板11となる複数のグリーンシートを作製する。
Next, a method for manufacturing the electrostatic chuck 1 of this embodiment will be described.
First, the main body substrate 11 is produced. Specifically, alumina powder (average particle size 0.4 μm) having a purity of 99.9%, a resin, a plasticizer, a dispersant, a solvent, and the like are mixed to prepare a slurry. This slurry is formed into a sheet shape by a doctor blade method or the like. Thereby, the green sheet which has an alumina as a main component is produced. In the present embodiment, a plurality of green sheets to be the main body substrate 11 are produced.

また、タングステン粉末に、本体基板11との密着性を高めるための前述のグリーンシート用のアルミナ粉末を混合し、さらに樹脂、溶剤等を混合し、導体用ペーストを作製する。   Further, the above-described alumina powder for green sheet for enhancing the adhesion to the main body substrate 11 is mixed with the tungsten powder, and further, a resin, a solvent, and the like are mixed to prepare a conductor paste.

次いで、複数のグリーンシートに対して、内部穴31となる空間、冷却用ガス供給路等の冷却ガスの流路となる空間、ビア22、414、416となるスルーホール等を必要箇所に形成する。そして、ビア22、414、416となる位置に形成したスルーホール内に、導体用ペーストを充填する。また、複数のグリーンシートにおいて、吸着用電極21、第1ヒーター部41のヒーター電極411、ドライバ415を形成する位置に、スクリーン印刷等の方法により、導体用ペーストを塗布する。   Next, a space serving as an internal hole 31, a space serving as a cooling gas flow path such as a cooling gas supply path, and a through hole serving as vias 22, 414, and 416 are formed in a plurality of necessary positions on the plurality of green sheets. . Then, the conductor paste is filled into the through holes formed at the positions to be the vias 22, 414, and 416. Further, a conductor paste is applied to the positions where the adsorption electrode 21, the heater electrode 411 of the first heater section 41, and the driver 415 are formed in a plurality of green sheets by a method such as screen printing.

次いで、複数のセラミックグリーンシートを互いに位置合わせして積層し、熱圧着することにより、積層体を得る。積層体は、所定の形状にカットする。そして、積層体をN雰囲気中で脱脂する。その後、加湿したN/H雰囲気中、1600℃で焼成する。これにより、吸着用電極21、第1ヒーター部41のヒーター電極411等が設けられた本体基板11を得る。 Next, a plurality of ceramic green sheets are aligned with each other, stacked, and thermocompression bonded to obtain a stacked body. The laminate is cut into a predetermined shape. Then, degrease the stack in an N 2 atmosphere. Thereafter, firing is performed at 1600 ° C. in a humidified N 2 / H 2 atmosphere. Thereby, the main body substrate 11 provided with the electrode 21 for adsorption, the heater electrode 411 of the first heater unit 41, and the like is obtained.

次いで、樹脂部13を作製する。具体的には、図5(A)に示すように、ポリイミド樹脂からなる樹脂フィルムである第1樹脂層131に、ビア424となるスルーホールを必要箇所に形成する。そして、そのスルーホール内に導体用ペーストを充填する。これにより、ビア424を形成する。その後、第1樹脂層131上にニッケル合金からなる薄膜の金属シート400を接着する。   Subsequently, the resin part 13 is produced. Specifically, as shown in FIG. 5A, a through hole to be a via 424 is formed in a required portion in the first resin layer 131 which is a resin film made of polyimide resin. Then, the through-hole is filled with a conductor paste. Thereby, a via 424 is formed. Thereafter, a thin metal sheet 400 made of a nickel alloy is bonded onto the first resin layer 131.

次いで、図5(B)に示すように、第2ヒーター部42のヒーター電極421の配線パターンを形成するために、金属シート400の表面にレジスト膜(図示略)を形成し、配線形状にパターニングする。そして、化学エッチング処理をし、配線形状に金属シート400を加工する。その後、レジスト膜を剥離させる。これにより、第1樹脂層131上に、第2ヒーター部42のヒーター電極421を形成する。   Next, as shown in FIG. 5B, in order to form a wiring pattern of the heater electrode 421 of the second heater section 42, a resist film (not shown) is formed on the surface of the metal sheet 400 and patterned into a wiring shape. To do. Then, a chemical etching process is performed to process the metal sheet 400 into a wiring shape. Thereafter, the resist film is peeled off. As a result, the heater electrode 421 of the second heater section 42 is formed on the first resin layer 131.

次いで、図6(A)に示すように、第2ヒーター部42のヒーター電極421を形成した第1樹脂層131上に、ポリイミド樹脂からなる樹脂フィルムである第2樹脂層132を載せる。そして、図6(B)に示すように、第1樹脂層131及び第2樹脂層132を圧着する。これにより、第2ヒーター部42のヒーター電極421等が設けられた樹脂部13を得る。   Next, as shown in FIG. 6A, a second resin layer 132, which is a resin film made of polyimide resin, is placed on the first resin layer 131 on which the heater electrode 421 of the second heater section 42 is formed. Then, as shown in FIG. 6B, the first resin layer 131 and the second resin layer 132 are pressure-bonded. Thereby, the resin part 13 provided with the heater electrode 421 and the like of the second heater part 42 is obtained.

次いで、金属ベース12と樹脂部13とをシリコーン樹脂製の接着剤(接着層142)により接合(接着)する。また、本体基板11と樹脂部13とを同様にシリコーン樹脂製の接着剤(接着層141)により接合(接着)する。以上により、静電チャック1を得る。   Next, the metal base 12 and the resin portion 13 are joined (adhered) with an adhesive (adhesive layer 142) made of silicone resin. Similarly, the main body substrate 11 and the resin portion 13 are joined (adhered) with an adhesive (adhesive layer 141) made of silicone resin. Thus, the electrostatic chuck 1 is obtained.

次に、本実施形態の静電チャック1の作用効果について説明する。
本実施形態の静電チャック1は、本体基板11に第1ヒーター部41が設けられ、樹脂部13に第2ヒーター部42が設けられている。ヒーターを2層構成とすることにより、本体基板11に設けた第1ヒーター部41によって生じた支持面111の温度分布のばらつきを、樹脂部13に設けた第2ヒーター部42によって調整し、均一化することができる。特に、第2ヒーター部42の加熱領域422(422a〜422m)の数は、第1ヒーター部41の加熱領域412(412a、412b)の数よりも多いため、支持面111の温度分布のばらつきを細かく調整でき、温度分布をより精度良く均一化できる。これにより、本体基板11の支持面111の温度分布を均一化できる。そして、本体基板11の支持面111に支持される半導体ウェハ(被処理物)8の温度ばらつきも低減できる。
Next, the effect of the electrostatic chuck 1 of this embodiment will be described.
In the electrostatic chuck 1 of this embodiment, a first heater part 41 is provided on the main body substrate 11, and a second heater part 42 is provided on the resin part 13. By adopting a two-layered heater, the variation in the temperature distribution of the support surface 111 caused by the first heater part 41 provided on the main body substrate 11 is adjusted by the second heater part 42 provided on the resin part 13 to be uniform. Can be In particular, since the number of the heating regions 422 (422a to 422m) of the second heater unit 42 is larger than the number of the heating regions 412 (412a, 412b) of the first heater unit 41, variation in the temperature distribution of the support surface 111 is caused. It can be finely adjusted and the temperature distribution can be made uniform with higher accuracy. Thereby, the temperature distribution of the support surface 111 of the main body substrate 11 can be made uniform. And the temperature dispersion | variation of the semiconductor wafer (to-be-processed object) 8 supported by the support surface 111 of the main body board | substrate 11 can also be reduced.

また、一方のヒーター(第1ヒーター部41)は、本体基板11に設けられ、他方のヒーター(第2ヒーター部42)は、樹脂部13に設けられている。特に、第2ヒーター部42は、本体基板11を構成するセラミックよりもヤング率が大きく、熱による変形で発生する応力が小さい樹脂部13に設けられている。そのため、従来のようなヒーター間の発熱温度の差による熱応力の発生やそれに伴う本体基板11の割れ等を抑制でき、耐久性及び信頼性を向上させることができる。これにより、高温で長期間使用する場合であっても、耐久性及び信頼性を十分に確保できる。   One heater (first heater portion 41) is provided on the main body substrate 11, and the other heater (second heater portion 42) is provided on the resin portion 13. In particular, the second heater portion 42 is provided in the resin portion 13 having a Young's modulus larger than that of the ceramic constituting the main body substrate 11 and less stress generated by deformation due to heat. Therefore, it is possible to suppress the generation of thermal stress due to the difference in heat generation temperature between the heaters and the cracking of the main body substrate 11 accompanying the conventional heat generation, and it is possible to improve durability and reliability. Thereby, even if it is a case where it uses for a long time at high temperature, durability and reliability are fully securable.

また、本実施形態の静電チャック1において、第1ヒーター部41は、加熱領域412同士の間に設けられ、加熱領域412同士を隔てる境界領域413をさらに有する。そして、本体基板11の厚み方向から見た場合に、第1ヒーター部41の境界領域413は、第2ヒーター部42の加熱領域422と重なり合うように配置されている。そのため、本体基板11の第1ヒーター部41の境界領域413で生じた支持面111の温度分布のばらつきを、樹脂部13の第2ヒーター部42の加熱領域422によって調整し、均一化することができる。   Further, in the electrostatic chuck 1 of the present embodiment, the first heater unit 41 further includes a boundary region 413 that is provided between the heating regions 412 and separates the heating regions 412. And when it sees from the thickness direction of the main body board | substrate 11, the boundary area | region 413 of the 1st heater part 41 is arrange | positioned so that the heating area | region 422 of the 2nd heater part 42 may overlap. Therefore, the variation in the temperature distribution of the support surface 111 generated in the boundary region 413 of the first heater unit 41 of the main body substrate 11 can be adjusted and uniformed by the heating region 422 of the second heater unit 42 of the resin unit 13. it can.

このように、本実施形態によれば、半導体ウェハ(被処理物)8を支持する本体基板11の支持面111の温度分布を均一化でき、かつ、耐久性及び信頼性を向上させることができる静電チャック1を提供することができる。   Thus, according to the present embodiment, the temperature distribution of the support surface 111 of the main body substrate 11 that supports the semiconductor wafer (object to be processed) 8 can be made uniform, and the durability and reliability can be improved. An electrostatic chuck 1 can be provided.

なお、本実施形態では、前述の方法で本体基板11を作製したが、他の方法で本体基板11を作製することもできる。例えば、純度99.9%のアルミナ粉末(平均粒径0.4μm)、樹脂、分散剤等を混合し、スラリーを作製する。このスラリーをスプレードライヤにより噴霧乾燥させ、アルミナ造粒顆粒を作製する。アルミナ造粒顆粒を金型に充填し、プレス成型する。得られた成形体上に、吸着用電極21用のモリブデン製金属金網、第1ヒーター部41のヒーター電極411用のモリブデン製発熱体を置き、その上にアルミナ造粒顆粒を充填し、再度プレス成型する。得られた成形体をカーボンサヤにセットし、ホットプレス法(N雰囲気、加圧:10MPa)により焼成する。これにより、吸着用電極21、第1ヒーター部41のヒーター電極411等が設けられた本体基板11を作製することができる。 In this embodiment, the main body substrate 11 is manufactured by the above-described method, but the main body substrate 11 can also be manufactured by other methods. For example, a 99.9% pure alumina powder (average particle size 0.4 μm), a resin, a dispersant, and the like are mixed to prepare a slurry. This slurry is spray-dried by a spray dryer to produce alumina granulated granules. Alumina granulated granules are filled into a mold and press-molded. A molybdenum metal wire mesh for the adsorption electrode 21 and a molybdenum heating element for the heater electrode 411 of the first heater section 41 are placed on the obtained molded body, and alumina granulated granules are filled thereon, and then pressed again. Mold. The obtained molded body is set in a carbon sheath and fired by a hot press method (N 2 atmosphere, pressure: 10 MPa). Thereby, the main body substrate 11 provided with the adsorption electrode 21, the heater electrode 411 of the first heater portion 41, and the like can be manufactured.

(実験例)
本実験例では、複数の静電チャック(実施例1、比較例1、2)を準備し、それぞれの静電チャックの性能(表面温度分布、信頼性)を評価した。
(Experimental example)
In this experimental example, a plurality of electrostatic chucks (Example 1, Comparative Examples 1 and 2) were prepared, and the performance (surface temperature distribution, reliability) of each electrostatic chuck was evaluated.

実施例1の静電チャックは、前述の実施形態1の静電チャックと同じ構成である。すなわち、メインヒーターである第1ヒーター部を本体基板に設け、調整用ヒーターである第2ヒーターを樹脂部に設けている。   The electrostatic chuck of Example 1 has the same configuration as the electrostatic chuck of Embodiment 1 described above. In other words, a first heater portion that is a main heater is provided on the main body substrate, and a second heater that is an adjustment heater is provided on the resin portion.

比較例1の静電チャックは、樹脂部に第2ヒーター部が設けられていない点が前述の実施形態1の静電チャックと異なる。比較例2の静電チャックは、本体基板に第1ヒーター部及び第2ヒーター部が上から順に設けられ、樹脂部に第2ヒーター部が設けられていない点が前述の実施形態1の静電チャックと異なる。   The electrostatic chuck of Comparative Example 1 is different from the electrostatic chuck of Embodiment 1 described above in that the second heater part is not provided in the resin part. The electrostatic chuck of Comparative Example 2 is that the first heater part and the second heater part are provided in order from the top on the main body substrate, and the second heater part is not provided on the resin part. Different from chuck.

表面温度分布の評価は、静電チャックの本体基板の表面(支持面)の温度を上げ、その支持面の温度分布、具体的には最高温度と最低温度との差(温度差)を測定した。なお、支持面の設定温度は、70℃、120℃の2種類とした。   The surface temperature distribution was evaluated by increasing the surface temperature (support surface) of the main substrate of the electrostatic chuck and measuring the temperature distribution on the support surface, specifically the difference between the maximum and minimum temperatures (temperature difference). . In addition, the set temperature of a support surface was made into two types, 70 degreeC and 120 degreeC.

支持面の設定温度が70℃(120℃)の場合には、静電チャックを真空チャンバーにセットし、金属ベースの冷媒流路に20℃の冷却水を流した。そして、支持面の最高温度が65℃(115℃)となるように、主ヒーターである第1ヒーター部の2つの加熱領域のヒーター出力をそれぞれ調整した。支持面の温度分布は、赤外線カメラを用いて測定した。その後、調整用ヒーターである第2ヒーター部を用いて、支持面の最高温度の部分はあと5℃分、その他の部分は5℃+α分の温度を上げ、支持面の最高温度が70℃(120℃)となり、支持面全体が均一な温度となるように、第2ヒーター部の13の加熱領域のヒーター出力をそれぞれ調整した。なお、比較例1の静電チャックは、第1ヒーター部のみで支持面の最高温度が70℃(120℃)となるように調整した。   When the set temperature of the support surface was 70 ° C. (120 ° C.), the electrostatic chuck was set in a vacuum chamber, and cooling water at 20 ° C. was allowed to flow through the metal-based coolant channel. Then, the heater outputs of the two heating regions of the first heater unit, which is the main heater, were adjusted so that the maximum temperature of the support surface was 65 ° C. (115 ° C.). The temperature distribution on the support surface was measured using an infrared camera. Then, using the second heater part, which is an adjustment heater, the temperature of the maximum temperature of the support surface is increased by 5 ° C., the temperature of the other portions is increased by 5 ° C. + α, and the maximum temperature of the support surface is 70 ° C. ( 120 ° C.), and the heater output of each of the 13 heating regions of the second heater unit was adjusted so that the entire support surface had a uniform temperature. The electrostatic chuck of Comparative Example 1 was adjusted so that the maximum temperature of the support surface was 70 ° C. (120 ° C.) with only the first heater portion.

信頼性の評価は、静電チャックの本体基板の表面(支持面)の温度を30℃と120℃とで繰り返し調整し(30℃→120℃→30℃→120℃・・・)、3000回の熱サイクル試験後の本体基板や樹脂部等の状態を超音波探傷等により評価した。   Evaluation of reliability is performed by repeatedly adjusting the temperature of the surface (support surface) of the main body substrate of the electrostatic chuck at 30 ° C. and 120 ° C. (30 ° C. → 120 ° C. → 30 ° C. → 120 ° C ....) 3000 times The state of the main body substrate and the resin part after the thermal cycle test was evaluated by ultrasonic flaw detection or the like.


表1に評価結果を示す。同表からわかるように、実施例1の静電チャックは、比較例1、2の静電チャックよりも、支持面の温度ばらつきが小さく、支持面の温度分布を均一化できている。また、実施例1の静電チャックは、熱サイクル試験後に異常が発生しなかったが、比較例2の静電チャックは、熱サイクル試験後に本体基板の割れが発生した。

Table 1 shows the evaluation results. As can be seen from the table, the electrostatic chuck of Example 1 has a smaller temperature variation on the support surface than the electrostatic chucks of Comparative Examples 1 and 2, and the temperature distribution on the support surface can be made uniform. Further, the electrostatic chuck of Example 1 had no abnormality after the thermal cycle test, but the electrostatic chuck of Comparative Example 2 had cracks in the main substrate after the thermal cycle test.

以上の結果から、本発明の静電チャックは、主ヒーターである第1ヒーター部を本体基板に設け、調整用ヒーターである第2ヒーター部を樹脂部に設け、さらに第2ヒーター部の加熱領域の数を第1ヒーター部の加熱領域の数よりも多くしたことにより、被処理物を支持する本体基板の支持面の温度分布を均一化でき、かつ、耐久性及び信頼性の向上が可能であることがわかった。   From the above results, the electrostatic chuck of the present invention is provided with the first heater part as the main heater on the main body substrate, the second heater part as the adjustment heater on the resin part, and the heating area of the second heater part. By increasing the number of the heaters more than the number of heating areas of the first heater unit, the temperature distribution on the support surface of the main body substrate that supports the object to be processed can be made uniform, and the durability and reliability can be improved. I found out.

(その他の実施形態)
本発明は、前述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
(Other embodiments)
It goes without saying that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and can be implemented in various modes without departing from the present invention.

(1)前述の実施形態では、第1ヒーター部が2つの加熱領域に分割され、第2ヒーター部が13の加熱領域に分割されていたが、加熱領域の数はこれに限定されるものではなく、種々変更が可能である。調整用のヒーターである第2ヒーター部の加熱領域が多くなればなるほど、本体基板の支持面の温度分布のばらつきを第2ヒーター部によって調整し、支持面の温度分布の均一性を高めることができる。   (1) In the above-described embodiment, the first heater unit is divided into two heating regions and the second heater unit is divided into 13 heating regions. However, the number of heating regions is not limited to this. Various modifications are possible. The more the heating area of the second heater part, which is an adjustment heater, increases, the more the temperature distribution variation of the support surface of the main body substrate is adjusted by the second heater part, and the uniformity of the temperature distribution of the support surface is improved. it can.

1…静電チャック
11…本体基板
111…支持面
12…金属ベース
121…表面
122…裏面
13…樹脂部
21…吸着用電極
41…第1ヒーター部
411…ヒーター電極
412…加熱領域
42…第2ヒーター部
421…ヒーター電極
422…加熱領域
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrostatic chuck 11 ... Main body substrate 111 ... Support surface 12 ... Metal base 121 ... Front surface 122 ... Back surface 13 ... Resin part 21 ... Electrode for adsorption 41 ... 1st heater part 411 ... Heater electrode 412 ... Heating area 42 ... 2nd Heater part 421 ... heater electrode 422 ... heating area

Claims (2)

表面及び裏面を有する金属ベースと、
該金属ベースの前記表面側に配置され、被処理物を支持する支持面を有し、セラミックからなる本体基板と、
該本体基板に設けられ、前記被処理物を吸着するための吸着用電極と、
前記金属ベースと前記本体基板との間に配置された樹脂部と、
前記本体基板に設けられ、ヒーター電極からなる第1ヒーター部と、
前記樹脂部に設けられ、ヒーター電極からなる第2ヒーター部と、を備え、
前記第1ヒーター部及び前記第2ヒーター部は、それぞれ複数の加熱領域を有し、
前記第2ヒーター部の前記加熱領域の数は、前記第1ヒーター部の前記加熱領域の数よりも多いことを特徴とする静電チャック。
A metal base having a front surface and a back surface;
A main body substrate which is disposed on the surface side of the metal base and has a support surface for supporting an object to be processed, and is made of ceramic;
An adsorption electrode provided on the main substrate for adsorbing the workpiece;
A resin portion disposed between the metal base and the main body substrate;
A first heater portion provided on the main body substrate and including a heater electrode;
A second heater part made of a heater electrode provided in the resin part,
Each of the first heater part and the second heater part has a plurality of heating regions,
The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the number of the heating regions of the second heater unit is greater than the number of the heating regions of the first heater unit.
前記第1ヒーター部は、前記加熱領域同士の間に設けられ、前記加熱領域同士を隔てる境界領域をさらに有し、前記本体基板の厚み方向から見た場合に、前記第1ヒーター部の前記境界領域は、前記第2ヒーター部の前記加熱領域と重なり合うように配置されていることを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。   The first heater portion is provided between the heating regions, further includes a boundary region that separates the heating regions, and when viewed from the thickness direction of the main body substrate, the boundary of the first heater unit The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the region is disposed so as to overlap the heating region of the second heater unit.
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