JP2021118324A - Electrostatic chuck, electrostatic chuck device, and manufacturing method of electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、静電チャック、静電チャック装置、静電チャックの製造方法に関する。 The present disclosure relates to an electrostatic chuck, an electrostatic chuck device, and a method for manufacturing an electrostatic chuck.
従来、半導体製造装置の工程チャンバー内には、静電気力を利用してウェハを固定する静電チャックが設けられる。静電チャックにおいて、ウェハを固定する吸着板は、内部に吸着のための電極を含む(例えば、特許文献1,2参照)。 Conventionally, an electrostatic chuck for fixing a wafer by utilizing electrostatic force is provided in a process chamber of a semiconductor manufacturing apparatus. In the electrostatic chuck, the suction plate for fixing the wafer includes an electrode for suction inside (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
ところで、吸着板に含まれる電極は、導電性のペーストやスラリを焼結して形成される。この吸着板の製造工程において、吸着板にクラックが発生する場合がある。吸着板に生じるクラックは、静電チャックとしての特性低下を招く。 By the way, the electrodes included in the adsorption plate are formed by sintering a conductive paste or slurry. In the manufacturing process of this suction plate, cracks may occur in the suction plate. The cracks generated in the suction plate cause deterioration of the characteristics of the electrostatic chuck.
本開示の目的は、特性の低下が抑制された静電チャック、静電チャック装置、静電チャックの製造方法を提供することにある。 An object of the present disclosure is to provide an electrostatic chuck, an electrostatic chuck device, and a method for manufacturing an electrostatic chuck in which deterioration of characteristics is suppressed.
本開示の一態様である静電チャックは、静電気力によってワーク基板を固定する静電チャックであって、前記ワーク基板が載置される載置板と、前記載置板を支持する支持板と、前記載置板と前記支持板との間に配設され、前記載置板と前記支持板とを接合する中間接合層と、を備え、前記中間接合層は、前記載置板の内部領域に位置し、前記ワーク基板を前記載置板に吸着する静電気力を生じさせるための吸着電極と、前記吸着電極を囲むように配置された絶縁層と、を有し、前記中間接合層は、焼結によって前記載置板と前記支持板とを接合したものであり、前記吸着電極は、前記支持板の上面に配設された導電膜を焼結して形成され、前記絶縁層は、前記支持板の上面に配設された絶縁膜を焼結して形成され、前記導電膜の平均厚さ(μm)をCt、前記導電膜の固形分比(vol%)をCv、前記絶縁膜の平均厚さ(μm)をIt、前記絶縁膜の固形分比(vol%)をIvとしたとき、平均厚さIt,Ct及び固形分比Iv,Cvは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たす。
The electrostatic chuck according to one aspect of the present disclosure is an electrostatic chuck that fixes a work substrate by an electrostatic force, and includes a mounting plate on which the work substrate is mounted and a support plate that supports the above-mentioned mounting plate. An intermediate bonding layer, which is arranged between the above-mentioned mounting plate and the supporting plate and joins the previously described mounting plate and the supporting plate, is provided, and the intermediate joining layer is an internal region of the previously described mounting plate. The intermediate bonding layer has an adsorption electrode for generating an electrostatic force for adsorbing the work substrate to the above-mentioned mounting plate, and an insulating layer arranged so as to surround the adsorption electrode. The above-mentioned mounting plate and the support plate are joined by sintering, the adsorption electrode is formed by sintering a conductive film arranged on the upper surface of the support plate, and the insulating layer is the said. It is formed by sintering an insulating film arranged on the upper surface of the support plate, and the average thickness (μm) of the conductive film is Ct, the solid content ratio (vol%) of the conductive film is Cv, and the insulating film is formed. When the average thickness (μm) is It and the solid content ratio (vol%) of the insulating film is Iv, the average thickness It, Ct and the solid content ratio Iv, Cv are
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
Meet.
上記の静電チャックにおいて、前記導電膜と前記絶縁膜の厚さは50μm以上150μm以下であり、前記吸着電極と前記絶縁層との厚さは10μm以上50μm以下であり、前記吸着電極の厚さと前記絶縁層の厚さとの差は、±5μm以下であることが好ましい。 In the above electrostatic chuck, the thickness of the conductive film and the insulating film is 50 μm or more and 150 μm or less, and the thickness of the adsorption electrode and the insulating layer is 10 μm or more and 50 μm or less. The difference from the thickness of the insulating layer is preferably ± 5 μm or less.
上記の静電チャックにおいて、前記絶縁膜の固形分比は、体積分率で15vol%以上35vol%以下であり、前記導電膜の固形分比は、体積分率で25vol%以上45vol%以下であることが好ましい。 In the above electrostatic chuck, the solid content ratio of the insulating film is 15 vol% or more and 35 vol% or less in volume fraction, and the solid content ratio of the conductive film is 25 vol% or more and 45 vol% or less in volume fraction. Is preferable.
上記の静電チャックにおいて、前記絶縁膜は、Al2O3を主成分とする材料から構成され、前記導電膜は、Al2O3と炭化物又は高融点金属の混合物を主成分とする材料から構成されることが好ましい。 In the above electrostatic chuck, the insulating film is composed of a material containing Al 2 O 3 as a main component, and the conductive film is made of a material containing a mixture of Al 2 O 3 and a carbide or a refractory metal as a main component. It is preferably configured.
上記の静電チャックにおいて、前記載置板は、多結晶Al2O3、AlN、及び単結晶Al2O3のいずれか1つを構成材料とし、前記支持板は、多結晶Al2O3、AlN、及び単結晶Al2O3のいずれか1つを構成材料とすることが好ましい。 In the above electrostatic chuck, the mounting plate is a polycrystalline Al 2 O 3, AlN, and any one of the constituent material of the single crystal Al 2 O 3, the support plate, the polycrystalline Al 2 O 3 , AlN, and single crystal Al 2 O 3 are preferably used as the constituent materials.
本開示の静電チャック装置は、上記の静電チャックと、冷媒が流れる流路を有し、前記静電チャックを冷却する支持台と、前記静電チャックを前記支持台に接合する接合剤と、を有する。 The electrostatic chuck device of the present disclosure includes the above-mentioned electrostatic chuck, a support base having a flow path through which a refrigerant flows and cooling the electrostatic chuck, and a bonding agent for joining the electrostatic chuck to the support base. Has.
本開示の静電チャック装置は、上記の静電チャックと、冷媒が流れる流路を有し、前記静電チャックを冷却する支持台と、を備え、前記静電チャックは、前記支持台と直接接合されている。 The electrostatic chuck device of the present disclosure includes the above-mentioned electrostatic chuck and a support base for cooling the electrostatic chuck having a flow path through which a refrigerant flows, and the electrostatic chuck is directly connected to the support base. It is joined.
本開示の静電チャックの製造方法は、静電気力によってワーク基板を固定する静電チャックの製造方法であって、前記静電チャックは、前記ワーク基板が載置される載置板と、前記載置板を支持する支持板と、を有し、前記支持板となる第2の基板の上面に、導電性ペーストと絶縁性ペーストとを配置して導電膜と絶縁膜とを形成する工程と、前記導電膜及び前記絶縁膜の上に前記載置板となる第1の基板を配置し、加圧焼結して前記第1の基板と前記第2の基板とを互いに接合し、前記導電膜により吸着電極を形成し、前記絶縁膜により絶縁層を形成する工程と、を有し、前記導電膜の平均厚さ(μm)をCt、前記導電膜の固形分比(vol%)をCv、前記絶縁膜の平均厚さ(μm)をIt、前記絶縁膜の固形分比(vol%)をIvとしたとき、平均厚さIt,Ct及び固形分比Iv,Cvは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たす。
The method for manufacturing an electrostatic chuck of the present disclosure is a method for manufacturing an electrostatic chuck that fixes a work substrate by an electrostatic force. A step of forming a conductive film and an insulating film by arranging a conductive paste and an insulating paste on the upper surface of a second substrate which has a supporting plate for supporting the mounting plate and serves as the supporting plate. A first substrate to be the above-mentioned mounting plate is placed on the conductive film and the insulating film, pressure-stained to bond the first substrate and the second substrate to each other, and the conductive film is formed. The step of forming an adsorption electrode with the above and forming an insulating layer with the insulating film, the average thickness (μm) of the conductive film is Ct, and the solid content ratio (vol%) of the conductive film is Cv. When the average thickness (μm) of the insulating film is It and the solid content ratio (vol%) of the insulating film is Iv, the average thickness It, Ct and the solid content ratio Iv, Cv are
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
Meet.
本開示の一態様である静電チャック、静電チャック装置、静電チャックの製造方法によれば、特性の低下を抑制できる。 According to the electrostatic chuck, the electrostatic chuck device, and the method for manufacturing the electrostatic chuck, which is one aspect of the present disclosure, deterioration of characteristics can be suppressed.
以下、一実施形態を説明する。
なお、添付図面は、理解を容易にするために構成要素を拡大して示している場合がある。構成要素の寸法比率は実際のものと、または別の図面中のものと異なる場合がある。また、断面図では、理解を容易にするために、一部の構成要素のハッチングを省略している場合がある。
Hereinafter, one embodiment will be described.
In the attached drawings, the components may be enlarged for easy understanding. The dimensional ratios of the components may differ from the actual ones or those in another drawing. Further, in the cross-sectional view, hatching of some components may be omitted for easy understanding.
図1に示す静電チャック装置10は、静電気力を利用してワーク基板Wを吸着保持する。ワーク基板Wは、例えば半導体ウェハである。この静電チャック装置10は、ワーク基板Wを処理する基板処理装置内に設けられる。基板処理装置は、例えば、プラズマを生成してワーク基板Wを処理するものである。
The
本実施形態の静電チャック装置10は、静電チャック(ESC:electrostatic chuck)20と、接合剤30と、支持台40とを有する。
図2に示すように、静電チャック20は、平面視で概略円形状である。静電チャック20は、載置板21、支持板22、中間接合層23を含む。なお、図2では、載置板21を透過して示している。載置板21及び支持板22は、平面視で概略円形状である。平面視は、図1に示す載置板21の上面21aと垂直な方向から物を視ることをいう。
The
As shown in FIG. 2, the
本実施形態において、載置板21は、サファイア基板である。サファイア基板は、酸化アルミニウム(Al2O3)の単結晶材料(単結晶Al2O3)である。サファイア基板は、粒界がなく、耐プラズマ性にすぐれている。載置板21を構成するサファイア基板は、結晶方位における所定の面、例えばc面を上面21aとするように構成されている。なお、a面を上面21aとするように構成されてもよい。サファイア基板である載置板21の熱膨張率は、400℃以下の範囲において7.7×10−6/K(毎ケルビン)である。サファイア基板の体積抵抗値は、1.0×1014Ω・cm以上である。この載置板21の厚さは、0.3mm以上、0.5mm以下であることが好ましい。なお、載置板21として、例えばアルミナセラミックス(多結晶Al2O3)基板、窒化アルミニウム(AlN)基板、等を用いることもできる。
In this embodiment, the mounting
図2に示すように、支持板22は、例えば、平面視で円形状である。図1に示すように、支持板22は、支持板22を厚さ方向に貫通する貫通孔22xを有している。貫通孔22xには、給電電極26が配設されている。給電電極26は、吸着電極24と電気的に接続されている。支持板22は、例えばアルミナセラミックス(Al2O3)基板を用いることができる。この支持板22の熱膨張率は、400℃以下の範囲において7.2×10−6/Kである。支持板22を構成するAl2O3の体積抵抗値は、1.0×1014Ω・cm以上である。給電電極26の材料としては、例えば、上述の吸着電極24と同様の材料を用いることができる。なお、支持板22として、例えばサファイア基板、AlN基板、等を用いることもできる。支持板22としてサファイア基板を用いる場合、載置板21の結晶方位による面と同じ面を上面とするように構成されたサファイア基板を用いることが好ましい。
As shown in FIG. 2, the
図1及び図2に示すように、中間接合層23は、吸着電極24と絶縁層25を含む。図1に示すように、吸着電極24は、載置板21と支持板22との間に設けられている。本実施形態において、吸着電極24は、平面視で概略円形状である。なお、吸着電極24は、所定のパターンにて形成することができる。また、吸着方式によって複数の吸着電極24が設けられても良い。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
吸着電極24は、酸化アルミニウム(Al2O3)及び導電材料を含む複合セラミックスである。導電材料は、炭化物又は高融点金属である。つまり、吸着電極24は、Al2O3と炭化物又は高融点金属の混合物を主の構成材料とするものである。炭化物としては、例えばアルミナチタンカーバイト材(AlTiC材)を用いることができる。AlTiC材は、Al2O3に炭化チタン(TiC)を分散させ、反応焼結で得るものである。AlTiC材の熱膨張率は、400℃以下の範囲において7.4×10−6/Kである。AlTiC材の体積抵抗値は、1.0×10−3Ω・cmであり、抵抗変化率は、−200℃以上400℃以下の範囲において20%以下である。酸化物系共晶点材料としては、例えば酸化イットリウム(Y2O3)、酸化イッテルビウム(Yb2O3)等を用いることができる。高融点金属としては、例えば、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)等を用いることができる。本実施形態において、吸着電極24は、上記のAl2O3粉末、AlTiC粉末、スクリーンオイルを含む導電ペーストを用いて形成される。
The
絶縁層25は、載置板21と支持板22との間であって、吸着電極24の周囲に設けられている。本実施形態において、絶縁層25は、平面視で概略円環状である。なお、吸着電極24が所定のパターンや複数設けられている場合には、絶縁層25はそれらを分離するように設けられる。絶縁層25は、少なくとも載置板21の周縁に沿って設けられる。絶縁層25は、Al2O3を主の構成材料とするものである。絶縁層25は、上記のAl2O3粉末、スクリーンオイル、樹脂成分を含む絶縁ペーストを用いて形成される。
The insulating
図3に示すように、吸着電極24の厚さT24は、10μm以上、50μm以下である。絶縁層25の厚さT25は、10μm以上、50μm以下である。吸着電極24の厚さT24と、絶縁層25の厚さT25との差は、吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25の厚さの10%以下である。例えば、吸着電極24の厚さT24を10μmとした場合、吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25の差は、±1μm以下である。また、吸着電極24の厚さT24又は絶縁層25の厚さT25を50μmとした場合、吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25の差ΔTは、±5μm以下である。吸着電極24の外側面24cと、絶縁層25の内側面25dとの間の距離は、例えば100μmである。
As shown in FIG. 3, the thickness T24 of the
吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25との差ΔTが±5μmより大きい場合、載置板21と支持板22との少なくとも一方に、クラックが生じ易くなる。吸着電極24と絶縁層25は、導電ペーストと絶縁ペーストを加圧焼結して形成される。したがって、焼結後、つまり、載置板21と支持板22とを中間接合層23により接合した後に、吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25との差ΔTが大きいと、載置板21と支持板22との少なくとも一方に生じる歪みによって、載置板21と支持板22の少なくとも一方にクラックが生じる。
When the difference ΔT between the thickness T24 of the
このような吸着電極24及び絶縁層25は、中間接合層23による接合前、つまり吸着電極24と絶縁層25の焼結前における膜の厚さを調整・管理することにより得られる。本願発明者等は、接合前における膜厚と、接合後の膜厚との関係を見いだし、本願発明に至った。
Such an
図4は、接合前の膜を示す。第2の基板822は、図1から図3に示す支持板22を形成するものである。この第2の基板822の上面822aは、導電膜824と絶縁膜825とが配置されている。導電膜824と絶縁膜825は、導電膜824の外側面824cと絶縁膜825の内側面825dとが互いに離れて配置されている。
FIG. 4 shows the membrane before joining. The
導電膜824は、焼結により図1から図3に示す吸着電極24となるものである。この導電膜824の平均厚さCtは、40μm以上150μm以下である。平均厚さCtは、例えば所定の範囲における厚さの平均値である。導電膜824は、Al2O3と炭化物又は高融点金属の混合物を主の構成材料とする膜である。例えば、導電膜824は、アルミナ粉末と樹脂分とスクリーンオイルとを含む。導電膜824の固形分比Cvは、25vol%以上45vol%以下である。固形分比(vol%)は、体積分率であり、混合前の全ての成分の体積の合計に対する混合物中の固形成分の体積の割合である。
The
絶縁膜825は、焼結により図1から図3に示す絶縁層25となるものである。この絶縁膜825の平均厚さItは、40μm以上150μm以下である。平均厚さItは、例えば所定の範囲における察差の平均値である。絶縁膜825は、Al2O3を主の構成材料とする膜である。絶縁膜825は、アルミナ粉末と樹脂分とスクリーンオイルとを含む。絶縁膜825の固形分比Ivは、15vol%以上35vol%以下である。
The insulating
そして、絶縁膜825と導電膜824との比{=(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)}と平均厚さCt,Itは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たす。上記したように、導電膜824は、Al2O3粉末,AlTiC粉末、スクリーンオイルを含む導電ペーストにより形成される。また、絶縁膜825は、Al2O3粉末、スクリーンオイル、樹脂成分を含む絶縁ペーストにより形成される。つまり、導電ペーストと絶縁ペーストは、上記の絶縁膜825の固形分比Ivと導電膜824の固形分比Cvとを満足するように秤量・混練して形成される。そして、これらの導電膜824及び絶縁膜825を焼成することにより得られる吸着電極24及び絶縁層25は、それらの厚さT24,T25の差ΔTが所望の範囲(±5μm以下)となる。
The ratio of the insulating
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
Meet. As described above, the
上記のように、静電チャック20は、サファイア基板からなる載置板21と、アルミナセラミックスからなる支持板22との間に、AlTiC材を含む吸着電極24が配設された基板である。つまり、本実施形態の静電チャック20は、接着材等の接合剤を用いていない。
As described above, the
図1に示すように、静電チャック20は、接合剤30を介して支持台40の上面40aに接合されている。接合剤30は、例えば、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性を有する接着性樹脂の接着剤、ロウ材、等を用いることができる。
As shown in FIG. 1, the
支持台40は、内部に流路41を有している。流路41は、冷媒が流れる流路であり、供給源60から冷媒が流路41に供給される。冷媒としては、ヘリウム(He)や窒素(N2)等のガス、水、専用有機溶剤等を用いることができる。これにより、静電チャック装置10は、静電チャック20に吸着したワーク基板Wを冷却する。
The
支持台40は、取出電極42を有している。取出電極42は、静電チャック20の給電電極26に接続される。取出電極42は、電源70に接続される。電源70は、ワーク基板Wを吸着するために必要な電圧を、取出電極42及び給電電極26を介して吸着電極24に供給する。
The
図1に示す静電チャック装置10は、フォーカスリング50を有する。フォーカスリング50は静電チャック20の縁領域に配置される。フォーカスリング50はリング形状を有し、静電チャック20の周縁に沿って配置される。フォーカスリング50の上面は外側部51が内側部52より高くなるように段差を有する。フォーカスリング50の上面の内側部52は静電チャック20の上面と同一高さに位置される。フォーカスリング50の上面の内側部52は静電チャック20の外側に位置されたワーク基板Wの縁領域を支持する。フォーカスリング50の上面の外側部51はワーク基板Wの縁領域を囲むように位置される。フォーカスリング50はプラズマが形成される領域の中心にワーク基板Wが位置するように電気場形成領域を拡張させる。これによって、ワーク基板Wの全体領域にかけてプラズマが均一に形成され、ワーク基板Wの各領域が均一に処理される。
The
(製造工程)
次に、上記の静電チャック20の製造工程を説明する。
なお、説明の便宜上、最終的に静電チャック20の各構成要素となる部材については、最終的な構成要素となる名称及び符号を付して説明する場合がある。
(Manufacturing process)
Next, the manufacturing process of the
For convenience of explanation, the members that will eventually become each component of the
図5に示すように、サファイア板からなる第1の基板821を、所望の形状に機械加工する。所望の形状としては、例えば円形板状である。第1の基板821の厚さは、例えば3mmである。
As shown in FIG. 5, the
図6に示すように、Al2O3からなる第2の基板822を所定の形状に機械加工する。所望の形状としては、例えば貫通孔822xを有する円形板状である。第2の基板822の厚さは、例えば3mmである。
As shown in FIG. 6, the second substrate 822 made of Al 2 O 3 is machined into a predetermined shape. The desired shape is, for example, a circular plate having a through
図7に示すように、第2の基板822の貫通孔822xに、給電電極826を形成する。給電電極826は、例えば、貫通孔822xに対応する円柱状の部材を貫通孔822xに挿入して形成することができる。また、給電電極826は、貫通孔822xに導電ペーストを充填して形成することができる。
As shown in FIG. 7, the feeding
図8に示すように、第2の基板822の上面822aに、導電膜824及び絶縁膜825を配置する。導電膜824は、導電ペーストを例えばスクリーン印刷法等の塗工法にて塗布し、仮焼成することにより形成される。絶縁膜825は、絶縁ペーストを例えばスクリーン印刷法等の塗工法にて塗布し、仮焼成することができる。仮焼成として、例えば所定の減圧雰囲気において、例えば100℃以上に加熱する。
As shown in FIG. 8, the
図8に示す導電膜824と絶縁膜825とを形成する工程では、導電ペーストと絶縁ペーストとを第2の基板822の上面822aに塗布する工程と、塗布した導電ペーストと絶縁ペーストとを乾燥・脱脂する工程とを含む。
In the step of forming the
図12に示すように、スクリーン印刷法により、導電ペーストと絶縁ペーストとを第2の基板822の上面822aに塗布し、導電膜824pと絶縁膜825pを形成する。導電ペーストは、Al2O3粉末,AlTiC粉末、スクリーンオイルを含む。絶縁ペーストは、Al2O3粉末、スクリーンオイル、樹脂成分を含む。
As shown in FIG. 12, the conductive paste and the insulating paste are applied to the
1回の塗布処理において導電ペーストと絶縁ペーストにより形成される導電膜824pと絶縁膜825pの膜厚は、例えば20μm〜30μmである。また、1回の塗布処理により形成される導電膜824pの膜厚は、絶縁膜825pの膜厚よりも大きい。したがって、塗布処理と乾燥・脱脂する処理とを複数回繰り返すことにより導電ペースト及び絶縁ペーストを重ね塗りすることにより、所望の厚さの導電膜824及び絶縁膜825が得られる。また、1回の塗布処理により形成される導電膜824pの膜厚と絶縁膜825pの膜厚とが異なることから、導電ペーストの塗布と脱脂・乾燥する処理回数と、絶縁ペーストの塗布と脱脂。乾燥する処理回数は互いに異なる。
The film thickness of the
このように形成した導電膜824の平均厚さCtと絶縁膜825の平均厚さItとを測定する。平均厚さの測定の一例を説明する。
図13に示すように、円形の第2の基板822の内側に導電膜824を形成し、その導電膜824を囲むように絶縁膜825を形成する。図13にて一点鎖線にて示す4本の測定線L0,L90,L180,L270に沿って導電膜824と絶縁膜825の厚さを非接触にて測定する。なお、測定線の数、測定線の位置は任意に変更することができる。
The average thickness Ct of the
As shown in FIG. 13, a
図14に示すように、非接触式の測定器800を用いる。測定器800は、例えばレーザ光を用い、そのレーザ光が反射する面までの距離を測定するセンサである。測定器800を、第2の基板822の上面822aと平行に移動させる。そして、測定器800により、測定器800から導電膜824の上面824aまでの距離と、測定器800から第2の基板822の上面822aまでの距離と、測定器800から絶縁膜825の上面825aまでの距離をそれぞれ測定する。測定器800から導電膜824の上面824aまでの距離と、測定器800から第2の基板822の上面822aまでの距離との差を導電膜824の厚さとする。この厚さを図13に示す測定線L0(,L90,L180,L270)に沿って複数回測定し、複数の測定結果を平均して平均厚さCtを得る。同様に、測定器800から絶縁膜825の上面825aまでの距離と、測定器800から第2の基板822の上面822aまでの距離との差を絶縁膜825の厚さとする。この厚さを図13に示す測定線L0(,L90,L180,L270)に沿って複数回測定し、複数の測定結果を平均して平均厚さItを得る。
As shown in FIG. 14, a
図9に示すように、導電膜824及び絶縁膜825を配置した第2の基板822の上に、第1の基板821を載置する。
図10に示すように、第1の基板821と第2の基板822とを接合する中間接合層23を形成する。中間接合層23は、吸着電極24と絶縁層25とを含む。吸着電極24は、例えば加圧焼結法により図9に示す導電膜824を加圧焼結して形成される。絶縁層25は、例えば加圧焼結法により図9に示す絶縁膜825を加圧焼結して形成される。加圧焼結としては、ホットプレス焼結を用いることができる。焼成条件として、プレス圧は例えば10MPaであり、焼成温度は例えば1500℃であり、焼成時間は例えば2時間である。なお、加圧焼結として、例えば放電プラズマ(SPS)焼結、熱間静水圧加圧(HIP)焼結、超高圧合成焼結、ガス加圧焼結、等を用いることもできる。
As shown in FIG. 9, the
As shown in FIG. 10, an
次に、第1の基板821と第2の基板822にクラックが生じていないことを確認する。この確認には、例えば目視と超音波探傷評価を用いることができる。
図11に示すように、平面研削及び研磨加工により図10に示す第1の基板821と第2の基板822とを加工し、所望の厚さの載置板21及び支持板22を形成する。載置板21の所望の厚さは、例えば0.3mmである。また、支持板22の厚さは、例えば0.3mmである。また、図10に示す給電電極826を加工して図11に示す給電電極26を形成する。
Next, it is confirmed that the
As shown in FIG. 11, the
以上の工程により、載置板21及び支持板22と、吸着電極24と絶縁層25を含む中間接合層23と、給電電極26を有する静電チャック20が形成される。
次に、静電チャック20を、図1に示す接合剤30を介して支持台40に接合する。これにより、静電チャック20と支持台40を有する静電チャック装置10が形成される。
Through the above steps, the mounting
Next, the
次に、静電チャック装置10の評価方法を説明する。
上記のように構成した静電チャック装置10において、静電チャック20にワーク基板Wを吸着固定する。そして、ワーク基板Wに流れる電流値を測定する。載置板21にクラックが生じていると、クラックが無い載置板21にワーク基板Wを吸着固定した場合と比べ、電流値が大きくなる。従って、ワーク基板Wに流れる電流値によって、載置板21におけるクラックの有無を判定できる。
Next, an evaluation method of the
In the
また、ワーク基板Wを静電チャック装置10に吸着した状態で、環境温度を所定範囲で変化させる。環境温度の範囲としては、例えば、−200℃から200℃までとする。そして、ワーク基板Wに流れる電流値を測定することで、サファイア基板よりなる載置板21の抵抗値の変化を確認できる。また、ワーク基板Wの表面電位の変化、例えば立ち上がりを測定することで、給電電極26及び吸着電極24の抵抗値の変化を確認できる。
Further, the environmental temperature is changed within a predetermined range while the work substrate W is attracted to the
[作用]
静電チャック20は、ワーク基板Wが載置される載置板21と、載置板21を支持する支持板22と、載置板21と支持板22との間に配設され、載置板21と支持板22とを接合する中間接合層23とを備える。中間接合層23は、載置板21の内部領域に位置し、ワーク基板Wを吸着する静電気力を生じさせるための吸着電極24と、吸着電極24を囲むように配置された絶縁層25と、を有する。中間接合層23は、焼結によって載置板21と支持板22とを接合したものであり、吸着電極24は、支持板22となる第2の基板822の上面822aに配設された導電膜824を焼結して形成され、絶縁層25は、支持板22となる第2の基板822の上面822aに配設された絶縁膜825を焼結して形成される。導電膜824と絶縁膜825は、導電膜824の平均厚さ(μm)をCt、導電膜824の固形分比(vol%)をCv、絶縁膜825の平均厚さ(μm)をIt、絶縁膜825の固形分比(vol%)をIvとしたとき、平均厚さIt,Ct及び固形分比Iv,Cvは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たすものである。
[Action]
The
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
It satisfies.
このように構成された静電チャック20は、焼結により形成された吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25の差ΔTが小さく、接合における載置板21と支持板22との歪みが少ないため、載置板21と支持板22とにおけるクラックの発生を抑制できる。
In the
導電膜824と絶縁膜825の厚さは50μm以上150μm以下であり、吸着電極24と絶縁層25との厚さは10μm以上50μm以下である。そして、吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25との差ΔTは、±5μm以下である。このように、載置板21と支持板22とを接合する中間接合層23を構成する吸着電極24及び絶縁層25の厚さT24,T25を管理することができるため、個体差の少ない静電チャック20が得られる。
The thickness of the
[実施例]
次に、静電チャックの実施例及び比較例を挙げて説明する。
以下に示す実施例1,2、比較例1,2において、導電膜824の固形分比Cvは38.4vol%、固形分比Ivは20.1vol%である。
[Example]
Next, an example and a comparative example of the electrostatic chuck will be described.
In Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 shown below, the solid content ratio Cv of the
(実施例1)
図5、図9、図10に示す第1の基板821について、c面サファイア基板を用いた。
図13に示す測定線L0,L90,L180,L270において、導電膜824の平均厚さCt(μm)は、41.7,55.9,40.0,50.8、絶縁膜825の平均厚さIt(μm)は、67.4,90.6,68.2,80.1であった。そして、測定線L0,L90,L180,L270における導電膜824と絶縁膜825との比{=(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)}は、0.85,0.85,0.89,0.82であった。
(Example 1)
A c-plane sapphire substrate was used for the
In the measurement lines L0, L90, L180, and L270 shown in FIG. 13, the average thickness Ct (μm) of the
(実施例2)
図5、図9、図10に示す第1の基板821について、a面サファイア基板を用いた。
図13に示す測定線L0,L90,L180,L270において、導電膜824の平均厚さCt(μm)は、45.2,75.3,50.1,66.0、絶縁膜825の平均厚さIt(μm)は、57.1,104.1,70.0,104.0であった。そして、測定線L0,L90,L180,L270における導電膜824と絶縁膜825との比{=(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)}は、0.66,0.72,0.73,0.82であった。
(Example 2)
An a-side sapphire substrate was used for the
In the measurement lines L0, L90, L180, and L270 shown in FIG. 13, the average thickness Ct (μm) of the
(比較例1)
図5、図9、図10に示す第1の基板821について、c面サファイア基板を用いた。
図13に示す測定線L0,L90,L180,L270において、導電膜824の平均厚さCt(μm)は、68.5,63.0,84.0,74.9、絶縁膜825の平均厚さIt(μm)は、55.0,49.6,83.9,81.5であった。そして、測定線L0,L90,L180,L270における導電膜824と絶縁膜825との比{=(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)}は、0.42,0.41,0.52,0.57であった。
(Comparative Example 1)
A c-plane sapphire substrate was used for the
In the measurement lines L0, L90, L180, and L270 shown in FIG. 13, the average thickness Ct (μm) of the
(比較例2)
図5、図9、図10に示す第1の基板821について、a面サファイア基板を用いた。
図13に示す測定線L0,L90,L180,L270において、導電膜824の平均厚さCt(μm)は、79.0,45.1,70.8,39.2、絶縁膜825の平均厚さIt(μm)は、53.6,38.0,55.5,38.6であった。そして、測定線L0,L90,L180,L270における導電膜824と絶縁膜825との比{=(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)}は、0.42,0.58,0.50,0.51であった。
(Comparative Example 2)
An a-side sapphire substrate was used for the
In the measurement lines L0, L90, L180, and L270 shown in FIG. 13, the average thickness Ct (μm) of the
(結果)
比較例1,2は、第1の基板821にクラックが確認された。これに対し、実施例1,2は、第1の基板821にクラックが確認されなかった。
(result)
In Comparative Examples 1 and 2, cracks were confirmed in the
図16は、比較例の静電チャック装置100を示す。なお、説明の便宜上、この比較例の静電チャック装置100の構成部材について、上記した本実施形態の静電チャック装置100と同様の構成部材には同じ符号を付す。
FIG. 16 shows an
図16に示す比較例の静電チャック装置100の静電チャック110において、載置板21は、接合剤111を介して支持板22に接合されている。載置板21は、厚さが薄い(例えば0.3mm)ため、載置板21を支持板22に接合する接合剤111は、この静電チャック装置100を内包した処理装置、例えばプラズマ処理装置において生成するプラズマの影響を強く受ける。これにより、接合剤111が腐食されて、発塵や放電が発生し易くなる。
In the
図1に示す本実施形態の静電チャック装置10は、ワーク基板Wを吸着固定する静電チャック20と、静電チャック20を冷却する冷媒が流れる流路を有する支持台40とを有する。静電チャック20は、ワーク基板Wが載置される載置板21と、載置板21を支持する支持板22と、載置板21と支持板22との間に配設され、ワーク基板Wを吸着する静電気力を生じさせるための吸着電極24と、を備える。載置板21はサファイア基板であり、支持板22はアルミナセラミックスである。吸着電極24は、−200℃以上、400℃以下の範囲において抵抗変化率が20%以下である。
The
載置板21と支持板22とは、吸着電極24と絶縁層25を介して一体接合されている。すなわち、本実施形態の静電チャック装置10では、静電チャック20に接合剤が用いられていないため、発塵や放電の発生が抑制される。なお、本実施形態の静電チャック装置10では、静電チャック20と支持台40との接合に接合剤30を用いている。しかし、この接合剤30は、静電チャック20の上面、つまり載置板21から離れているためプラズマの影響を受け難く、発塵は発生し難い。
The mounting
[効果]
以上記述したように、本実施形態によれば、以下の効果を奏する。
(1)静電チャック20は、ワーク基板Wが載置される載置板21と、載置板21を支持する支持板22と、載置板21と支持板22との間に配設され、載置板21と支持板22とを接合する中間接合層23とを備える。中間接合層23は、載置板21の内部領域に位置し、ワーク基板Wを吸着する静電気力を生じさせるための吸着電極24と、吸着電極24を囲むように配置された絶縁層25と、を有する。中間接合層23は、焼結によって載置板21と支持板22とを接合したものであり、吸着電極24は、支持板22となる第2の基板822の上面822aに配設された導電膜824を焼結して形成され、絶縁層25は、支持板22となる第2の基板822の上面822aに配設された絶縁膜825を焼結して形成される。導電膜824と絶縁膜825は、導電膜824の平均厚さ(μm)をCt、導電膜824の固形分比(vol%)をCv、絶縁膜825の平均厚さ(μm)をIt、絶縁膜825の固形分比(vol%)をIvとしたとき、平均厚さIt,Ct及び固形分比Iv,Cvは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たすものである。
[effect]
As described above, according to the present embodiment, the following effects are obtained.
(1) The
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
It satisfies.
このように構成された静電チャック20は、焼結により形成された吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25の差ΔTが小さく、接合における載置板21と支持板22との歪みが少ないため、載置板21と支持板22とにおけるクラックの発生を抑制できる。
In the
(2)導電膜824と絶縁膜825の厚さは50μm以上150μm以下であり、吸着電極24と絶縁層25との厚さは10μm以上50μm以下である。そして、吸着電極24の厚さT24と絶縁層25の厚さT25との差ΔTは、±5μm以下である。このように、載置板21と支持板22とを接合する中間接合層23を構成する吸着電極24及び絶縁層25の厚さT24,T25を管理することができるため、個体差の少ない静電チャック20が得られる。
(2) The thickness of the
<変更例>
尚、上記各実施形態は、以下の態様で実施してもよい。
・上記実施形態に対し、静電チャック20を支持台40に直接接合してもよい。
<Change example>
In addition, each of the above-mentioned embodiments may be carried out in the following embodiments.
-For the above embodiment, the
図15は、変更例の静電チャック装置10aを示す。この静電チャック装置10aは、支持台40と静電チャック20とを有している。この静電チャック20は、上記実施形態の接合剤30を用いずに、支持台40の上面40aに直接接合されている。静電チャック20と支持台40とを直接接合する方法としては、常温接合を用いることができる。
FIG. 15 shows a modified example of the electrostatic chuck device 10a. The electrostatic chuck device 10a has a
・上記形態に対し、導電ペーストとして、酸化チタン(TiO2)等の他の導電材料を含むものとしてもよい。
・上記実施形態に対し、静電チャック20にヒータが埋め込まれても良い。なお、ヒータは、支持台40に埋め込まれもよい。
-For the above form, the conductive paste may contain other conductive materials such as titanium oxide (TiO 2).
-For the above embodiment, a heater may be embedded in the
・上記実施形態では、半導体ウェハをワーク基板Wとしたが、他のワーク基板、例えば液晶表示素子等に用いられる基板としてもよい。
・以上の説明は本発明の技術思想を例示的に説明したものに過ぎず、当業者であれば、本発明の本質から逸脱しない範囲で多様な修正及び変形が可能である。したがって、開示した実施形態は本発明の技術思想を限定するためのものでなく、単に説明するためのものであり、このような実施形態によって本発明の技術思想の範囲は限定されない。本発明の保護範囲は特許請求の範囲によって解釈しなければならず、それと同等な範囲内にある全て技術思想は本発明の権利範囲に含まれる。
-In the above embodiment, the semiconductor wafer is used as the work substrate W, but it may be used as another work substrate, for example, a substrate used for a liquid crystal display element or the like.
-The above description is merely an exemplary explanation of the technical idea of the present invention, and a person skilled in the art can make various modifications and modifications within a range that does not deviate from the essence of the present invention. Therefore, the disclosed embodiments are not for limiting the technical idea of the present invention, but merely for explaining, and such an embodiment does not limit the scope of the technical idea of the present invention. The scope of protection of the present invention must be construed according to the scope of claims, and all technical ideas within the equivalent scope are included in the scope of rights of the present invention.
10,10a…静電チャック装置
20…静電チャック
21…載置板
21a…上面
22…支持板
22x…貫通孔
23…中間接合層
24…吸着電極
24c…外側面
25…絶縁層
25d…内側面
26…給電電極
30…接合剤
40…支持台
40a…上面
41…流路
42…取出電極
50…フォーカスリング
51…外側部
52…内側部
60…供給源
70…電源
100…静電チャック装置
110…静電チャック
111…接合剤
800…測定器
821…第1の基板
822…第2の基板
822a…上面
822x…貫通孔
824…導電膜
824a…上面
824p…導電膜
825…絶縁膜
825a…上面
825p…絶縁膜
826…給電電極
ΔT…差
Ct,It…平均厚さ
Cv,Iv…固形分比
L0,L90,L180,L270…測定線
T24,T25…厚さ
W…ワーク基板
10, 10a ...
Claims (8)
前記ワーク基板が載置される載置板と、
前記載置板を支持する支持板と、
前記載置板と前記支持板との間に配設され、前記載置板と前記支持板とを接合する中間接合層と、
を備え、
前記中間接合層は、前記載置板の内部領域に位置し、前記ワーク基板を前記載置板に吸着する静電気力を生じさせるための吸着電極と、前記吸着電極を囲むように配置された絶縁層と、を有し、
前記中間接合層は、焼結によって前記載置板と前記支持板とを接合したものであり、前記吸着電極は、前記支持板の上面に配設された導電膜を焼結して形成され、前記絶縁層は、前記支持板の上面に配設された絶縁膜を焼結して形成され、
前記導電膜の平均厚さ(μm)をCt、前記導電膜の固形分比(vol%)をCv、前記絶縁膜の平均厚さ(μm)をIt、前記絶縁膜の固形分比(vol%)をIvとしたとき、平均厚さIt,Ct及び固形分比Iv,Cvは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たす、静電チャック。 An electrostatic chuck that fixes the work board by electrostatic force.
A mounting plate on which the work board is mounted and
A support plate that supports the above-mentioned mounting plate and
An intermediate bonding layer, which is arranged between the above-mentioned mounting plate and the support plate and joins the above-mentioned mounting plate and the support plate,
With
The intermediate bonding layer is located in the inner region of the above-mentioned mounting plate, and has an adsorption electrode for generating an electrostatic force for adsorbing the work substrate to the above-mentioned mounting plate and insulation arranged so as to surround the adsorption electrode. With layers,
The intermediate bonding layer is obtained by bonding the above-mentioned mounting plate and the support plate by sintering, and the adsorption electrode is formed by sintering a conductive film arranged on the upper surface of the support plate. The insulating layer is formed by sintering an insulating film arranged on the upper surface of the support plate.
The average thickness (μm) of the conductive film is Ct, the solid content ratio (vol%) of the conductive film is Cv, the average thickness (μm) of the insulating film is It, and the solid content ratio (vol%) of the insulating film. ) Is Iv, the average thickness It, Ct and the solid content ratio Iv, Cv are
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
Satisfy, electrostatic chuck.
前記吸着電極と前記絶縁層との厚さは10μm以上50μm以下であり、
前記吸着電極の厚さと前記絶縁層の厚さとの差は、±5μm以下である、
請求項1に記載の静電チャック。 The thickness of the conductive film and the insulating film is 50 μm or more and 150 μm or less.
The thickness of the adsorption electrode and the insulating layer is 10 μm or more and 50 μm or less.
The difference between the thickness of the adsorption electrode and the thickness of the insulating layer is ± 5 μm or less.
The electrostatic chuck according to claim 1.
前記導電膜の固形分比は、体積分率で25vol%以上45vol%以下である、
請求項1又は請求項2に記載の静電チャック。 The solid content ratio of the insulating film is 15 vol% or more and 35 vol% or less in terms of volume fraction.
The solid content ratio of the conductive film is 25 vol% or more and 45 vol% or less in terms of volume fraction.
The electrostatic chuck according to claim 1 or 2.
前記導電膜は、Al2O3と炭化物又は高融点金属の混合物を主成分とする材料から構成される、
請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の静電チャック。 The insulating film is made of a material containing Al 2 O 3 as a main component.
The conductive film is composed of a material containing a mixture of Al 2 O 3 and a carbide or a refractory metal as a main component.
The electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 3.
前記支持板は、多結晶Al2O3、AlN、及び単結晶Al2O3のいずれか1つを構成材料とする、
請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の静電チャック。 The mounting plate is a polycrystalline Al 2 O 3, AlN, and any one of the constituent material of the single crystal Al 2 O 3,
The support plate is a polycrystalline Al 2 O 3, AlN, and any one of the constituent material of the single crystal Al 2 O 3,
The electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 4.
冷媒が流れる流路を有し、前記静電チャックを冷却する支持台と、
前記静電チャックを前記支持台に接合する接合剤と、
を有する静電チャック装置。 The electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 5.
A support base that has a flow path through which the refrigerant flows and cools the electrostatic chuck, and
A bonding agent that joins the electrostatic chuck to the support base,
Electrostatic chuck device with.
冷媒が流れる流路を有し、前記静電チャックを冷却する支持台と、
を備え、
前記静電チャックは、前記支持台と直接接合されている、
静電チャック装置。 The electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 5.
A support base that has a flow path through which the refrigerant flows and cools the electrostatic chuck, and
With
The electrostatic chuck is directly joined to the support.
Electrostatic chuck device.
前記静電チャックは、前記ワーク基板が載置される載置板と、前記載置板を支持する支持板と、を有し、
前記支持板となる第2の基板の上面に、導電性ペーストと絶縁性ペーストとを配置して導電膜と絶縁膜とを形成する工程と、
前記導電膜及び前記絶縁膜の上に前記載置板となる第1の基板を配置し、加圧焼結して前記第1の基板と前記第2の基板とを互いに接合し、前記導電膜により吸着電極を形成し、前記絶縁膜により絶縁層を形成する工程と、
を有し、
前記導電膜の平均厚さ(μm)をCt、前記導電膜の固形分比(vol%)をCv、前記絶縁膜の平均厚さ(μm)をIt、前記絶縁膜の固形分比(vol%)をIvとしたとき、平均厚さIt,Ct及び固形分比Iv,Cvは、
0.6≦(It×Iv÷100)÷(Ct×Cv÷100)≦0.9
It>Ct
を満たす、静電チャックの製造方法。 It is a manufacturing method of an electrostatic chuck that fixes a work substrate by electrostatic force.
The electrostatic chuck has a mounting plate on which the work substrate is mounted and a support plate for supporting the mounting plate described above.
A step of arranging the conductive paste and the insulating paste on the upper surface of the second substrate to be the support plate to form the conductive film and the insulating film.
A first substrate to be the above-mentioned mounting plate is placed on the conductive film and the insulating film, and pressure sintering is performed to bond the first substrate and the second substrate to each other, and the conductive film is formed. And the step of forming an adsorption electrode with the insulating film and forming an insulating layer with the insulating film.
Have,
The average thickness (μm) of the conductive film is Ct, the solid content ratio (vol%) of the conductive film is Cv, the average thickness (μm) of the insulating film is It, and the solid content ratio (vol%) of the insulating film. ) Is Iv, the average thickness It, Ct and the solid content ratio Iv, Cv are
0.6 ≤ (It x Iv ÷ 100) ÷ (Ct x Cv ÷ 100) ≤ 0.9
It> Ct
A method of manufacturing an electrostatic chuck that meets the requirements.
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