JP2021141116A - 静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】異常放電を防止することが可能な静電チャックを提供する。【解決手段】第１の孔が形成された第１のセラミック板を準備する工程と、前記第１の孔とは水平方向において異なる位置に形成された第２の孔が形成された第２のセラミック板を準備する工程と、前記第１のセラミック板又は前記第２のセラミック板に、前記第１の孔と前記第２の孔とを接続する流路が形成されたスラリー層をスラリーにより形成する工程と、前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを前記スラリー層を介して積層させる工程と、前記スラリー層を介して積層させた前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを接合する工程と、を有する静電チャックの製造方法が提供される。【選択図】図３
Description
本開示は、静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置に関する。
半導体製造工程において、基板と静電チャックとの間の伝熱性を高めるため、静電チャックに設けた貫通孔から基板と静電チャックとの間の微小空間に伝熱ガスを供給することが知られている（例えば、特許文献１）。
また、特許文献２では、セラミックからなり上面に保持面を有するとともに内部に熱媒体の流路を有する基体と、流路の内表面を被覆している被覆膜とを具備した静電チャックを提案している。この被覆膜は、基体のセラミックよりも硬いセラミックからなる。
本開示は、異常放電を防止することが可能な静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置を提供する。
本開示の一の態様によれば、第１の孔が形成された第１のセラミック板を準備する工程と、前記第１の孔とは水平方向において異なる位置に形成された第２の孔が形成された第２のセラミック板を準備する工程と、前記第１のセラミック板又は前記第２のセラミック板に、前記第１の孔と前記第２の孔とを接続する流路が形成されたスラリー層をスラリーにより形成する工程と、前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを前記スラリー層を介して積層させる工程と、前記スラリー層を介して積層させた前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを接合する工程と、を有する静電チャックの製造方法が提供される。
一の側面によれば、異常放電を防止することが可能な静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置を提供することができる。
以下、図面を参照して本開示を実施するための形態について説明する。各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。
［基板処理装置］
一実施形態に係る基板処理装置１について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置１の一例を示す断面模式図である。基板処理装置１は、処理容器１０を備える。処理容器１０は、内部に処理空間１０ｓを提供する。処理容器１０は本体１２を含む。本体１２は、略円筒形状を有する。本体１２は、例えばアルミニウムから形成される。本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックであってよい。
一実施形態に係る基板処理装置１について、図１を用いて説明する。図１は、一実施形態に係る基板処理装置１の一例を示す断面模式図である。基板処理装置１は、処理容器１０を備える。処理容器１０は、内部に処理空間１０ｓを提供する。処理容器１０は本体１２を含む。本体１２は、略円筒形状を有する。本体１２は、例えばアルミニウムから形成される。本体１２の内壁面上には、耐腐食性を有する膜が設けられている。当該膜は、酸化アルミニウム、酸化イットリウムなどのセラミックであってよい。
本体１２の側壁には、通路１２ｐが形成されている。基板Ｗは、通路１２ｐを通して処理空間１０ｓと処理容器１０の外部との間で搬送される。通路１２ｐは、本体１２の側壁に沿って設けられるゲートバルブ１２ｇにより開閉される。
本体１２の底部上には、支持部１３が設けられている。支持部１３は、絶縁材料から形成される。支持部１３は、略円筒形状を有する。支持部１３は、処理空間１０ｓの中で、本体１２の底部から上方に延在している。支持部１３は、上部に載置台１４を有する。載置台１４は、処理空間１０ｓにおいて、基板Ｗを支持するように構成されている。
載置台１４は、基台１８及び静電チャック２０を有する。載置台１４は、電極プレート１６を更に有し得る。電極プレート１６は、アルミニウムなどの導体から形成され、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート１６上に設けられている。基台１８は、アルミニウムなどの導体から形成されて、略円盤形状を有する。基台１８は、電極プレート１６に電気的に接続されている。
基台１８の載置面には静電チャック２０が載置され、静電チャック２０が有する載置面２０ａには基板Ｗが載置される。静電チャック２０の本体は略円盤形状を有する。静電チャック２０は、セラミック等の誘電体から形成される。
静電チャック２０には、載置面２０ａに対して平行に電極２０ｂが埋め込まれている。電極２０ｂは、膜状の電極である。電極２０ｂは、図示しないスイッチを介して直流電源５１に接続されている。電極２０ｂに直流電源５１から直流電圧が印加されると、静電チャック２０と基板Ｗとの間に静電引力が発生する。その静電引力により、基板Ｗが静電チャック２０に保持される。
静電チャック２０は、基板の周囲において段差部を有し、段差部の上面にエッジリング２５が配置される。エッジリング２５は、基板Ｗに対するプラズマ処理の面内均一性を向上させる。エッジリング２５は、シリコン、炭化シリコン、又は石英などから形成され得る。エッジリング２５は、基板の周囲に位置するリング部材の一例であり、フォーカスリングともいう。
静電チャック２０の内部であって、載置面２０ａと電極２０ｂとの間には流路２２ａが形成されている。載置面２０ａには、第１の孔２１ａが形成されている。また、静電チャック２０の下面２０ｃには、第２の孔２３ａが形成されている。第１の孔２１ａと第２の孔２３ａとは、流路２２ａを介して接続されている。第２の孔２３ａは、基台１８および電極プレート１６を貫通するガス供給ライン２４を介してガス源５２に接続されている。ガス源５２は、伝熱ガス（例えばＨｅガス）を供給する。伝熱ガスは、ガス供給ライン２４、第２の孔２３ａ、流路２２ａ及び第１の孔２１ａを通って、静電チャック２０の載置面２０ａと基板Ｗの裏面との間に供給される。
基台１８には、内部に冷媒等の温調媒体を流す流路１９ａが形成されている。温調媒体は、チラーユニット２６から入口配管１９ｂを通り、流路１９ａを流れ、出口配管１９ｃを通ってチラーユニット２６に戻される。これにより、静電チャック２０上に載置された基板Ｗの温度が、伝熱ガス及び温調媒体の制御により調整される。
基板処理装置１は、第１の高周波電源６２及び第２の高周波電源６４を備えている。第１の高周波電源６２は、プラズマの生成に適した第１の周波数の高周波電力を供給する。第１の周波数は、例えば２７ＭＨｚ〜１００ＭＨｚの範囲内の周波数であってもよい。第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して電極プレート１６に接続されている。整合器６６は、第１の高周波電源６２の出力インピーダンスと負荷側（プラズマ側）のインピーダンスを整合させる。なお、第１の高周波電源６２は、整合器６６を介して、上部電極３０に接続されていてもよい。第１の高周波電源６２は、一例のプラズマ生成部を構成している。
第２の高周波電源６４は、イオンを引き込むために適した第２の周波数の高周波電力を供給する。第２の周波数は、第１の周波数と異なる周波数であり、例えば４００ｋＨｚ〜１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数であってもよい。第２の高周波電源６４は、整合器６８を介して電極プレート１６に接続されている。整合器６８は、第２の高周波電源６４の出力インピーダンスと負荷側（プラズマ側）のインピーダンスを整合させる。
なお、第１の周波数の高周波電力を用いずに、第２の周波数の高周波電力を用いてプラズマを生成してもよい。この場合には、第２の周波数は、１３．５６ＭＨｚよりも大きな周波数、例えば４０ＭＨｚであってもよい。この場合、基板処理装置１は、第１の高周波電源６２及び整合器６６を備えなくてもよい。第２の高周波電源６４は一例のプラズマ生成部を構成する。
上部電極３０は、載置台１４に対向し、絶縁部材３２を介して処理容器１０の本体１２の上部開口を閉塞するように設けられている。上部電極３０は、天板３４及び支持体３６を有する。天板３４の下面は、処理空間１０ｓの側の下面であり、処理空間１０ｓを画成する。天板３４は、発生するジュール熱の少ない低抵抗の導電体又は半導体から形成され得る。天板３４は、天板３４をその板厚方向に貫通する複数のガス吐出孔３４aを有する。
支持体３６は、天板３４を着脱自在に支持する。支持体３６は、アルミニウムなどの導電性材料から形成される。支持体３６の内部には、ガス拡散室３６ａが設けられている。支持体３６は、ガス拡散室３６ａから下方に延びる複数のガス孔３６ｂを有する。複数のガス孔３６ｂは、複数のガス吐出孔３４ａにそれぞれ連通している。支持体３６には、ガス導入口３６ｃが形成されている。ガス導入口３６ｃは、ガス拡散室３６ａに接続している。ガス導入口３６ｃには、ガス供給管３８が接続されている。
ガス供給管３８には、バルブ群４２、流量制御器群４４、及びガスソース群４０が接続されている。ガスソース群４０、バルブ群４２、及び流量制御器群４４は、ガス供給部を構成している。ガスソース群４０は、複数のガスソースを含む。バルブ群４２は、複数の開閉バルブを含む。流量制御器群４４は、複数の流量制御器を含む。流量制御器群４４の複数の流量制御器の各々は、マスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器である。ガスソース群４０の複数のガスソースの各々は、バルブ群４２の対応の開閉バルブ、及び流量制御器群４４の対応の流量制御器を介して、ガス供給管３８に接続されている。
基板処理装置１では、本体１２の内壁面及び支持部１３の外周に沿って、シールド４６が着脱自在に設けられている。シールド４６は、本体１２に反応副生物が付着することを防止する。シールド４６は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜を形成することにより構成される。耐腐食性を有する膜は、酸化イットリウムなどのセラミックから形成され得る。
支持部１３と本体１２の側壁との間には、バッフルプレート４８が設けられている。バッフルプレート４８は、例えば、アルミニウムから形成された母材の表面に耐腐食性を有する膜（酸化イットリウムなどの膜）を形成することにより構成される。バッフルプレート４８には、複数の貫通孔が形成されている。バッフルプレート４８の下方、且つ、本体１２の底部には、排気口１２ｅが設けられている。排気口１２ｅには、排気管５３を介して排気装置５０が接続されている。排気装置５０は、圧力調整弁及びターボ分子ポンプなどの真空ポンプを含む。
処理容器１０内には、処理ガスが処理空間１０ｓに供給される。また、第１の周波数及び／又は第２の周波数の高周波電力が載置台１４に印加され、これにより上部電極３０と基台１８との間で高周波電界が生成され、放電によりガスからプラズマが生成される。
基板処理装置１は、制御部８０を更に備え得る。制御部８０は、プロセッサ、メモリなどの記憶部、入力装置、表示装置、信号の入出力インターフェイス等を備えるコンピュータであり得る。制御部８０は、基板処理装置１の各部を制御する。制御部８０では、入力装置を用いて、オペレータが基板処理装置１を管理するためにコマンドの入力操作等を行うことができる。また、制御部８０では、表示装置により、基板処理装置１の稼働状況を可視化して表示することができる。さらに、記憶部には、制御プログラム及びレシピデータが格納されている。制御プログラムは、基板処理装置１で各種処理を実行するために、プロセッサによって実行される。プロセッサが、制御プログラムを実行し、レシピデータに従って基板処理装置１の各部を制御する。
［流路］
次に、静電チャック２０の内部に形成された、伝熱ガスを流す流路２２ａについて、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係る静電チャック２０に形成された流路２２ａの一例を示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面の一例を示す図である。
次に、静電チャック２０の内部に形成された、伝熱ガスを流す流路２２ａについて、図２及び図３を参照しながら説明する。図２は、一実施形態に係る静電チャック２０に形成された流路２２ａの一例を示す図である。図３は、図２のＡ−Ａ断面の一例を示す図である。
図２は、静電チャック２０の内部に形成された流路２２ａを平面視した図である。流路２２ａは、静電チャック２０の内部に略逆Ｃ型に形成された流路２２ａ１と、流路２２ａ１から内側に分岐する１本の流路２２ａ２と、流路２２ａ１から外側に分岐する６本の流路２２ａ３とを有する。流路２２ａ１は、主流路の一例であり、流路２２ａ３は副流路の一例である。
第１の孔２１ａは、同心円上に６つ形成され、６本の流路２２ａ３を介して流路２２ａ１に接続されている。ただし、第１の孔２１ａの個数はこれに限られない。第２の孔２３ａは、静電チャック２０の略中心に形成され、流路２２ａ２を介して流路２２ａ１に接続されている。第１の孔２１ａの開口は、第２の孔２３ａの開口よりも小さい。すなわち、第１の孔２１ａの開口の面積は、第２の孔２３ａの開口の面積よりも小さい。第１の孔２１ａ及び第２の孔２３ａの形状は、丸であってもよいし、四角形等の多角形であってもよい。
後述する実施形態に係る静電チャック２０の製造方法により、図２のＡ−Ａ断面である図３に示すように、静電チャック２０は、第１の孔２１ａを有する第１のセラミック板２１と、第２の孔２３ａを有し、第１のセラミック板２１に積層される第２のセラミック板２３とを有する。そして、積層した第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３との間に、第１の孔２１ａと第２の孔２３ａとを接続する所望の高さの流路２２ａ（流路２２ａ１〜流路２２ａ３）が形成される。流路２２ａの高さは、所望の高さに形成される。一例としては、流路２２ａの高さは５μｍ〜３０μｍである。
６つの第１の孔２１ａ及び第２の孔２３ａとは、平面視で重ならない位置に形成されている。すなわち、第２の孔２３ａは、６つの第１の孔２１ａとは水平方向において異なる位置に形成されている。また、実施形態に係る静電チャック２０の製造方法では、流路２２ａの高さを５μｍ〜３０μｍの範囲内に薄くできる。
図２に戻り、主流路の一例である流路２２ａ１の幅は、副流路の一例である流路２２ａ３の幅より広い。流路２２ａ１には、ガス供給ライン２４及び流路２２ａ２を介してガス源５２が接続されている。これにより、ガス源５２から供給された伝熱ガスを、流路２２ａ３よりも広い流路２２ａ１の空間で拡散させた後、流路２２ａ１よりも狭い流路２２ａ３の空間に供給させる。これにより、伝熱ガスを静電チャック２０の載置面２０ａと基板Ｗの裏面との間に均一に導入させることができる。
なお、図３に示す流路２２ａが形成されるスラリー層２２は、静電チャック２０を製造する際、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３との間にスラリーを塗布することで作成される。便宜上、図３ではスラリー層２２を第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３との間に示している。しかし、静電チャック２０の製造時、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とをスラリー層２２を介して積層させた状態で焼成すると、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とが接合され、その際にスラリー層２２と一体化する。すなわち、第１のセラミック板２１、第２のセラミック板２３およびスラリー層２２により、単一のセラミック板２８が形成される。したがって、焼成後の静電チャック２０では、スラリー層２２は、層としては存在せず、セラミック板２８の内部に流路２２ａ１の空間が形成された状態となる。
本実施形態に係る静電チャック２０は、セラミック板２８の下面に形成された第２の孔２３ａに供給された伝熱ガスが、セラミック板２８の内部に設けられた流路２２ａを介して、第１の孔２１ａから基板Ｗの裏面に供給されるように構成されている。したがって、載置面２０ａに設けた伝熱ガス供給孔（第１の孔２１ａ）をセラミック板２８を貫通する貫通孔とした場合と比較して、孔の縦方向の長さを短くすることができる。これにより、第１の孔２１ａ内における電子の加速が抑制され、第１の孔２１ａ内における放電を抑制することができる。
また、第１の孔２１ａは、セラミック板２８の内部に設けられた流路２２ａを介して設けられている。したがって、基台１８に設けられた流路１９ａの形状に制約を受けることなく第１の孔２１ａを設けることができる。このため、開口が小さな第１の孔２１ａを複数設けることが容易となる。第１の孔２１ａの開口を小さくすることにより、載置面２０ａにおいて基板Ｗに対する温度の特異点を減らし、温度制御性を高めることができる。
また、第２の孔２３ａは、第１の孔２１ａとは水平方向において異なる位置に形成されている。すなわち、第１の孔２１ａと第２の孔２３ａとは直線上に配置されていない。このため、処理容器１０内のクリーニングなどにおいて、基板Ｗが無い状態でプラズマを生成した際に、第２の孔２３ａおよびガス供給ライン２４にプラズマが侵入することを抑制することができる。このため、第２の孔２３ａまたはガス供給ライン２４の内部または壁面に、プラズマ耐性が低い材料で構成された部材を配置することができる。
なお、図３に示した一例では、電極２０ｂは流路２２ａの下に設けているが、流路２２ａの上に形成してもよい。ただし、第１の孔２１ａの縦方向の長さをより短くすることができるため、電極２０ｂは流路２２ａの下に設けることが好ましい。
［静電チャックの製造方法］
次に、静電チャック２０の製造方法の一例について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５は、一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法の一例を説明するための図である。
次に、静電チャック２０の製造方法の一例について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は、一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法の一例を示すフローチャートである。図５は、一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法の一例を説明するための図である。
図４の処理が開始されると、第１の孔２１ａを有し、焼成した第１のセラミック板２１と、第２の孔２３ａを有し、焼成した第２のセラミック板２３とを準備する（ステップＳ１）。第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３は、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）（以下、「アルミナ」ともいう。）の焼結体、又は炭化シリコン（ＳｉＣ）が添加されたアルミナの焼結体であることが好ましい。第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３は、同じ材料であってもよいし、異なる材料であってもよい。
例えば、図５（ｂ）には、第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３の一例が示されている。第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３は同一の直径を有する同一の大きさの円盤状の板状部材である。第１のセラミック板２１は予め焼成されており、第１のセラミック板２１には６つの第１の孔２１ａが形成されている。同様に、第２のセラミック板２３は予め焼成されており、第２のセラミック板２３には１つの第２の孔２３ａが形成されている。
図４の次のステップでは、スクリーン印刷により第２のセラミック板２３の上に、流路２２ａを有する誘電体のスラリー層２２を形成する（ステップＳ２）。これにより、図５（ｂ）に示すように、第２のセラミック板２３上に流路２２ａ（流路２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３）を有するスラリー層２２が形成される。具体的には、流路２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３となる部分をマスキングし、それ以外にスラリー２２ｂを塗布する。これにより、第２のセラミック板２３上に流路２２ａ１、２２ａ２、２２ａ３となる部分が空間となったスラリー層２２が形成される。
スラリー層２２を形成するために塗布するスラリー２２ｂは、アルミナの粉末又は炭化シリコンが添加されたアルミナの粉末を溶媒に混合（分散）させたものであり、ペーストともいう。溶媒は、フッ素系やフェノール系の溶液であり、この溶液にアルミナの粉末等を混合させる。なお、ステップＳ２において、スラリー層２２は、第１のセラミック板２１の面に形成してもよい。
図４の次のステップでは、第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３を、スラリー層２２を介して積層させる（ステップＳ３）。これにより、スラリー層２２を挟み込んで第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３が積層される。
図４の次のステップでは、垂直方向に圧力を掛けながら焼成し、スラリー層２２を介して積層した第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３を接合し（ステップＳ４）、本処理を終了する。
かかる静電チャック２０の製造方法では、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とをスラリー層２２を介して積層させた状態で焼成し、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とを接合する。これにより、第１のセラミック板２１と、スラリー層２２と、第２のセラミック板２３とは一体化してセラミック板２８となり、スラリー層２２は消失する。この結果、一体化したセラミック板２８の内部に、流路２２ａが形成される。スラリー層２２はペースト状であるため、流路２２ａは、５μｍ〜３０μｍ程度の高さに形成できる。このようにして流路２２ａを薄く形成できるため、第１の孔２１ａの縦方向の長さを短くすることができる。
図５（ａ）は、比較例としてスラリーを加圧形成して固めたグリーンシートを用いた場合の静電チャックの製造方法の一例を示す図である。
図５（ａ）の例では、上板となるグリーンシート１２１、流路１２２ａが形成されたグリーンシート１２２、下板となるグリーンシート１２３を積層させる。そして、積層させた各グリーンシート１２１、１２２、１２３の間にスラリーを塗った後、焼成する。
図５（ａ）に示す各グリーンシート１２１、１２２、１２３は焼成前であるため、焼成後の第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３と比較して柔らかい。よって、グリーンシートを用いた場合、実施形態に係る静電チャック２０の製造方法のように加圧しながら焼成すると、各グリーンシート１２１、１２２、１２３が変形してしまう可能性がある。このため、グリーンシートは、加圧しながら焼成することは困難である。また、流路１２２ａが形成されたグリーンシート１２２は、他のグリーンシート１２１、１２３と独立したシートであるため、ある程度の厚みが必要となり、本実施形態のように５μｍ〜３０μｍ程度の流路１２２ａを形成することは困難である。
これに対して、本実施形態にかかる静電チャック２０の製造方法では、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３との間に約５μｍ〜３０μｍの厚さのスラリー層２２を塗布した後に焼成する。このとき、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３は予め焼成されており、グリーンシートと比較して強度が高い。よって、焼成時に第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３に圧力をかけても変形が生じず、焼成時に第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とを押し固めることができる。
実施形態に係る静電チャック２０の製造方法によれば、第１の孔２１ａの縦方向の長さを短くすることができる。これにより、第１の孔２１ａ及びその付近にて異常放電が発生することを防止できる。
なお、電極２０ｂは、図４のステップＳ１にて準備する第１のセラミック板２１または第２のセラミック板２３に予め形成しておいてもよいし、ステップＳ４にて形成してもよい。ステップＳ４にて電極２０ｂを形成する場合、ステップＳ１において第２のセラミック板２３の第２の孔２３ａと同じ位置に孔が形成された第３のセラミック板を準備する。第３のセラミック板の上に導電性ペーストを塗布し、ステップＳ３にて第２のセラミック板２３を第３のセラミック板の上に積層させる。ステップＳ４にて焼成すれば、流路２２ａの下に電極２０ｂを有する静電チャック２０を得ることができる。流路２２ａの上に電極２０ｂを設けるときは、第１のセラミック板２１の第１の孔２１ａと同じ位置に孔が形成されたセラミック板を第３のセラミック板として準備し、同様の手順で作成することができる。ただし、第１の孔２１ａの径は第２の孔２３ａの径よりも小さく、かつ第１の孔２１ａの数は第２の孔２３ａの数よりも多いため、精密な位置合わせが必要となる。したがって、流路２２ａの下に電極２０ｂを形成するのが好ましい。
［電極内の流路］
実施形態に係る静電チャック２０の製造方法では、電極２０ｂ内に流路を形成してもよい。つまり、図３に示す電極２０ｂをスラリー層で形成してもよい。図６は、一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法の他の例を説明するための図である。図７は、図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す図である。
実施形態に係る静電チャック２０の製造方法では、電極２０ｂ内に流路を形成してもよい。つまり、図３に示す電極２０ｂをスラリー層で形成してもよい。図６は、一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法の他の例を説明するための図である。図７は、図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す図である。
ここでは、図５（ｂ）に示す誘電体のスラリー層２２の替わりに、図６に示す導電体のスラリー層２０ｂ１を第２のセラミック板２３上に形成する。この場合、図２のＡ−Ａ断面の他の例である図７に示すように、図１に示す電極２０ｂが導電体のスラリー層２０ｂ１により形成され、導電体のスラリー層２０ｂ１の内部に流路２２ａが形成される。流路２２ａが流路２２ａ１〜２２ａ３を有する点は、図５（ｂ）に示す流路２２ａと同様であるため、ここでは説明を省略する。なお、流路２２ａの形状は、図５（ｂ）及び図６に示す例に限られず、第１の孔２１ａと第２の孔２３ａとを接続でき、かつ第１の孔２１ａと第２の孔２３ａとが水平方向において異なる位置に形成されればどのような構成であってもよい。
図７の電極２０ｂとなるスラリー層２０ｂ１を形成するために塗布するスラリー２０ｂ１１（図６参照）は、導電性粉末を溶媒に混合（分散）させたものである。溶媒は、フッ素系やフェノール系の溶液であり、この溶液に導電性粉末を混合させる。導電性粉末は、炭化タングステン（ＷＣ）、炭化モリブデン（ＭｏＣ）、炭化タンタル（ＴａＣ）のいずれかであってもよい。
導電体のスラリー層２０ｂ１が第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３との間から露出すると、導電体がプラズマに曝され処理容器１０内の金属汚染の原因となる。そこで、図６に示すように、導電体のスラリー層２０ｂ１を形成するスラリー２０ｂ１１を、第２のセラミック板２３上の内側に円状に塗布し、スラリー２０ｂ１１と隙間を設けて、その外周にスラリー２０ｂ１１を覆うように誘電体のスラリー層２７ｂを形成するスラリー２７ｂ１を塗布する。導電体のスラリー層２０ｂ１及び誘電体のスラリー層２７ｂの形成は、スクリーン印刷により行われる。例えば、スラリー層２７ｂ及び隙間の部分をマスキングして導電体のスラリー２０ｂ１１を塗布し、その後、導電体のスラリー層２０ｂ１及び隙間の部分をマスキングして誘電体のスラリー２７ｂ１を塗布することにより誘電体のスラリー層２７ｂを形成してもよい。
このようにして第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３との間に約５μｍ〜３０μｍの厚さの流路２２ａを有する導電層のスラリー層２０ｂ１及び誘電体のスラリー層２７ｂを隙間を設けて形成する。隙間を設けることで、導電層のスラリー層２０ｂ１と誘電体のスラリー層２７ｂとが混合することを回避できる。スラリー層２０ｂ１及びスラリー層２７ｂを形成後、第１のセラミック板２１と、スラリー層２０ｂ１及びスラリー層２７ｂと、第２のセラミック板２３とを積層させ、加圧しながら焼成する。このとき、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３は予め焼成されているため、ある程度の強度を持っている。よって、焼成時に第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３に圧力をかけても変形が生じず、第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とを垂直方向に押し固めることができる。この結果、第１のセラミック板２１及び第２のセラミック板２３がスラリー層２０ｂ１及びスラリー層２７ｂと一体化して、図７に示す電極２０ｂ及び誘電体層２７が形成される。これにより、導電性部材（電極２０ｂ）の内部に５μｍ〜３０μｍ程度の流路２２ａを形成することができる。この場合にも、流路２２ａは第１の孔２１ａと第２の孔２３ａと接続され、伝熱ガスを流すことができる。また、誘電体層２７が電極２０ｂを覆うことにより、電極２０ｂがプラズマに曝され、金属汚染が生じることを回避できる。
［ポーラス状の流路］
実施形態に係る静電チャック２０の製造方法では、スラリー層２２、スラリー層２０ｂ１及びスラリー層２７ｂを以下の手法で焼成することにより、流路２２ａを有するポーラス層として形成してもよい。
実施形態に係る静電チャック２０の製造方法では、スラリー層２２、スラリー層２０ｂ１及びスラリー層２７ｂを以下の手法で焼成することにより、流路２２ａを有するポーラス層として形成してもよい。
例えば、焼成時、温度を１２００℃〜１７００℃に一定に制御すると、スラリー層はポーラス状になり難い。これに対して、焼成時の初期温度を７００℃〜８００℃に制御し、所与の時間経過後、１２００℃〜１７００℃に制御することで、スラリー層をポーラス状に形成することができる。また、スラリーの粉末と溶媒との比率を変えることによって、スラリー層をポーラス状に形成してもよいし、ポーラスの気孔率を変えてもよい。
図８は、図２のＡ−Ａ断面の他の例を示す図である。流路２２ａを有するポーラス層２９を形成することにより、図８に示すようにセラミック板２８の側面の一部はポーラス状となる。流路２２ａにヘリウムガス等の伝熱ガスを流すと、流路２２ａからポーラス層２９の気孔に伝熱ガスが入り込み、セラミック板２８の側面から伝熱ガスが漏洩する。これにより、静電チャック２０の側面に反応生成物が付着することを抑制できる。
［静電チャックの再生］
次に、再生時の実施形態に係る静電チャックの製造方法について、図９を参照しながら説明する。図９は、再生時の実施形態に係る静電チャックの製造方法の一例を示すフローチャートである。
次に、再生時の実施形態に係る静電チャックの製造方法について、図９を参照しながら説明する。図９は、再生時の実施形態に係る静電チャックの製造方法の一例を示すフローチャートである。
図９の処理が開始されると、第１のセラミック板２１を削り、第２のセラミック板２３を露出させる（ステップＳ１１）。次に、第１の孔２１ａを有する、新たな第１のセラミック板２１を準備する（ステップＳ１２）。
次に、スクリーン印刷により第２のセラミック板２３に、第１の孔２１ａと第２の孔２３ａとを接続する流路２２ａが形成されたスラリー層２２を形成する（ステップＳ１３）。新たな第１のセラミック板２１上にスラリー層２２を形成してもよい。
次に、新たな第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とをスラリー層２２を介して積層させる（ステップＳ１４）。次に、スラリー層２２を焼成し、新たな第１のセラミック板２１と第２のセラミック板２３とを接合し、静電チャック２０を再生し（ステップＳ１５）、本処理を終了する。
これによれば、プラズマに曝露される第１のセラミック板２１を新しい第１のセラミック板２１に交換して実施形態に係る静電チャックの製造方法を実行することで、異常放電を防止することが可能な静電チャックを再生することができる。
なお、本実施形態の静電チャック２０の製造方法で使用するスラリー層は、所与の粉末をフッ素系やフェノール系の溶液に分散させたものに限られない。例えば、本実施形態の静電チャック２０の製造方法で使用するスラリー層は、所与の粉末を溶液、焼結助剤、バインダを予め定められた量添加して、所与の粒径となるまで粉砕することで生成してもよい。添加する焼結助剤としては、Ｂ４Ｃ系、希土類酸化物−Ａｌ２Ｏ３系の焼結助剤を用いることができる。また、添加するバインダとしては、合成樹脂であればよい。例えば、バインダは、ロジンエステル、エチルセルロース、エチルヒドロキシエチルセルロース、ブチラール樹脂、フェノール樹脂、ポリエチレンオキサイド系樹脂、ポリ（２−エチルオキサゾリン）系樹脂、ポリビニルピロリドン系樹脂を用いることができる。バインダは、ポリアクリル酸系樹脂等、ポリメタクリル酸系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、アクリル樹脂、ポリビニルブチラール樹脂、アルキッド樹脂、ポリベンジル、ポリｍ−ジビニルベンゼン、ポリスチレン等であってもよい。
以上に説明したように、本実施形態の静電チャック２０の製造方法によれば、異常放電を防止することが可能な静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置を提供することができる。また、本実施形態の静電チャック２０の製造方法によれば、異常放電を防止することが可能な静電チャック２０を再生することができる。
今回開示された一実施形態に係る静電チャックの製造方法、静電チャック及び基板処理装置は、すべての点において例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。上記の実施形態は、添付の請求の範囲及びその主旨を逸脱することなく、様々な形態で変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で他の構成も取り得ることができ、また、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
例えば、図３の例では、電極２０ｂおよび流路２２ａを基板Ｗを載置する載置面２０ａの下部のみに設けているが、エッジリング２５を載置する段差部の下部にも設けてもよい。
本開示の基板処理装置は、Atomic Layer Deposition(ALD)装置、Capacitively Coupled Plasma(CCP)、Inductively Coupled Plasma(ICP)、Radial Line Slot Antenna(RLSA)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR)、Helicon Wave Plasma(HWP)のいずれのタイプの装置でも適用可能である。
また、基板処理装置の一例としてプラズマ処理装置を挙げて説明したが、基板処理装置は、基板に所定の処理（例えば、成膜処理、エッチング処理等）を施す装置であればよく、プラズマ処理装置に限定されるものではない。
１ 基板処理装置
１０ 処理容器
１０ｓ 処理空間
１４ 載置台
１６ 電極プレート
１８ 基台
２０ 静電チャック
２０ａ 載置面
２０ｂ 電極
２１ 第１のセラミック板
２１ａ 第１の孔
２１ｂ 副流路
２２ａ 流路
２３ 第２のセラミック板
２３ａ 第２の孔
２４ ガス供給ライン
２３ｂ 主流路
２６ チラーユニット
２８ セラミック板
３０ 上部電極
５２ ガス源
８０ 制御部
Ｗ 基板
１０ 処理容器
１０ｓ 処理空間
１４ 載置台
１６ 電極プレート
１８ 基台
２０ 静電チャック
２０ａ 載置面
２０ｂ 電極
２１ 第１のセラミック板
２１ａ 第１の孔
２１ｂ 副流路
２２ａ 流路
２３ 第２のセラミック板
２３ａ 第２の孔
２４ ガス供給ライン
２３ｂ 主流路
２６ チラーユニット
２８ セラミック板
３０ 上部電極
５２ ガス源
８０ 制御部
Ｗ 基板
Claims (20)
- 第１の孔が形成された第１のセラミック板を準備する工程と、
前記第１の孔とは水平方向において異なる位置に形成された第２の孔が形成された第２のセラミック板を準備する工程と、
前記第１のセラミック板又は前記第２のセラミック板に、前記第１の孔と前記第２の孔とを接続する流路が形成されたスラリー層をスラリーにより形成する工程と、
前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを前記スラリー層を介して積層させる工程と、
前記スラリー層を介して積層させた前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを接合する工程と、
を有する静電チャックの製造方法。 - 前記第１のセラミック板及び前記第２のセラミック板は、酸化アルミニウムの焼結体、又は炭化シリコンが添加された酸化アルミニウムの焼結体である、
請求項１に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記スラリーは、酸化アルミニウムの粉末又は炭化シリコンが添加された酸化アルミニウムの粉末を溶媒に混合させることにより形成される、
請求項１又は２に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記第１のセラミック板又は前記第２のセラミック板は、電極を有する、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記スラリーは、導電性粉末を溶媒に混合させることにより形成される、
請求項１又は２に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記導電性粉末は、炭化タングステン、炭化モリブデン、炭化タンタルの何れかである、
請求項５に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記スラリー層は、スクリーン印刷により形成される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記流路は、主流路と、前記主流路と接続し、かつ前記主流路より幅の狭い副流路とを含む、
請求項１〜７のいずれか一項に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記主流路は、前記第２の孔と接続され、前記副流路は、前記第１の孔と接続されるように構成される、
請求項８に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記第１の孔の開口は、前記第２の孔の開口よりも小さい、
請求項１〜９のいずれか一項に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記流路の高さは、５μｍ〜３０μｍである、
請求項１〜１０のいずれか一項に記載の静電チャックの製造方法。 - 前記第１のセラミック板を削り、前記第２のセラミック板を露出させる工程と、
第１の孔を有する新たな第１のセラミック板を準備する工程と、
新たな前記第１のセラミック板又は前記第２のセラミック板に、前記第１の孔と前記第２の孔とを接続する流路が形成されたスラリー層をスラリーにより形成する工程と、
新たな前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを前記スラリー層を介して積層させる工程と、
前記スラリー層を介して積層させた新たな前記第１のセラミック板と前記第２のセラミック板とを接合し、静電チャックを再生する工程と、を有する
請求項１〜１１のいずれか一項に記載の静電チャックの製造方法。 - セラミック板を有する静電チャックであって、
前記セラミック板は、
上面に第１の孔が形成され、
下面に前記第１の孔とは水平方向において異なる位置に第２の孔が形成され、
前記第１の孔と前記第２の孔とを接続する流路が内部に形成された、
静電チャック。 - 前記流路は、導電性部材により形成された、
請求項１３に記載の静電チャック。 - 前記流路は、ポーラス状に形成された、
請求項１３に記載の静電チャック。 - 前記流路は、主流路と、前記主流路と接続し、かつ前記主流路より幅の狭い副流路とを含み、
前記主流路は、前記第２の孔と接続され、前記副流路は、前記第１の孔と接続された、
請求項１３〜１５のいずれか一項に記載の静電チャック。 - 前記第１の孔の開口は、前記第２の孔の開口よりも小さい、
請求項１３〜１６のいずれか一項に記載の静電チャック。 - 処理容器と、
前記処理容器内に配置され、基板を載置する載置台と、
前記載置台に設けられ、上面に基板を保持するセラミック板を有する静電チャックと、を有し、
前記静電チャックは、
前記セラミック板の前記上面に第１の孔が形成され、
前記セラミック板の下面に前記第１の孔とは水平方向において異なる位置に第２の開口孔が形成され、
前記第１の孔と前記第２の孔とを接続する流路が前記セラミック板の内部に形成された
基板処理装置。 - 前記第２の孔は、ガス供給ラインを介してガス源に接続されるように構成される、
請求項１８に記載の基板処理装置。 - 前記流路は、ポーラス状に形成されるように構成される、
請求項１８又は１９に記載の基板処理装置。
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