JP2021158334A - 静電チャック装置 - Google Patents

静電チャック装置 Download PDF

Info

Publication number
JP2021158334A
JP2021158334A JP2020175754A JP2020175754A JP2021158334A JP 2021158334 A JP2021158334 A JP 2021158334A JP 2020175754 A JP2020175754 A JP 2020175754A JP 2020175754 A JP2020175754 A JP 2020175754A JP 2021158334 A JP2021158334 A JP 2021158334A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrostatic chuck
chuck device
bonding agent
base
protrusions
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2020175754A
Other languages
English (en)
Inventor
義明 森谷
Yoshiaki Moriya
義明 森谷
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Samsung Electronics Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Priority to KR1020200167461A priority Critical patent/KR20210120806A/ko
Priority to US17/182,466 priority patent/US11575335B2/en
Publication of JP2021158334A publication Critical patent/JP2021158334A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23QDETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J5/00Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers
    • C09J5/06Adhesive processes in general; Adhesive processes not provided for elsewhere, e.g. relating to primers involving heating of the applied adhesive
    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C09DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09JADHESIVES; NON-MECHANICAL ASPECTS OF ADHESIVE PROCESSES IN GENERAL; ADHESIVE PROCESSES NOT PROVIDED FOR ELSEWHERE; USE OF MATERIALS AS ADHESIVES
    • C09J9/00Adhesives characterised by their physical nature or the effects produced, e.g. glue sticks
    • C09J9/02Electrically-conducting adhesives
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

【課題】吸着固定した基板を均一に冷却又は加熱することができる静電チャック装置を提供する。【解決手段】静電チャック装置は、静電チャック板と、静電チャック板の裏面に接合した接合剤を含む接合層と、接合層に接合した接合面31を含み、接合面31の中央部から外周部に向けて放射状に延びた複数の突起32が形成された基台30と、を備える。各突起32の中央部側の端部は、間隔を空けて配置されてもよい。静電チャック装置は、静電チャック板の吸着面に、静電気力により、試料を吸着固定させる。【選択図】図3

Description

本発明は、静電チャック装置に関する。
静電チャック(Electrostatic Chuck)装置は、ウェハ(Wafer)等の試料を静電気力により吸着する静電チャック板と、冷却機構を含む基台とを備える。静電チャック板を基台上に接合する接合剤に、インジウム(Indium)やアルミニウム(Aluminum)を用いる場合には、接合層の厚さは、マスキングテープ(Masking Tape)やワイヤー(Wire)によって制御されている。もしくは、接合層の厚さは、そのような厚さを制御する部材を導入せずに、接合剤を塗布する膜厚によって制御される場合もある。
例えば、特許文献1には、インジウムを用いた接合において、接合層の厚さは、マスキングテープを用いて制御されることが記載されている。
また、特許文献2には、接合層の厚さは、接合剤を塗布する膜厚または箔によって制御されることが記載されている。
特開2019−104964号公報 特許第3485390号公報
しかしながら、特許文献1の手法では、マスキングテープの厚さバラつきがそのまま接合層の厚さバラつきに反映されるために、接合層の厚さの精度を維持することが困難である。
また、ワイヤーを配置して接合層の厚さを制御する手法では、ワイヤーを配置する位置の特定が困難である。例えば、ワイヤーの配置によって、基台と静電チャック板との接触熱伝達(Heat Transfer)にバラつきが生じる。また、ワイヤーの配置によって、接合剤への異物の混入が起こりえる。これにより、局所的に接合剤の性質が変化し、応力集中の原因にもなる。
また、ワイヤーの配置によって、接合剤を分断してしまうことになり、熱膨張差による伸長や収縮の際に、接合剤の移動を阻害することもある。そのため、接合後の接合層の厚さにバラつきが生じ、接触熱伝達の不均一を生じやすい。また、熱膨張(Thermal Expansion)や熱収縮(Thermal Contraction)を伴う使用環境下では、接合剤の破損が生じやすい。ワイヤーの材質によって、接合時に必要な圧力を印加することができずに、接合層の厚さにバラつきが生じる場合もある。
このように、マスキングテープやワイヤーを用いる方法は、接合層の厚さを高精度で制御することが困難である。
特許文献2の手法では、接合層の厚さを調整するストッパーの役割を果たすものがないために、接合層の厚さバラつきを修正することが困難であり、結果として接合層の厚さを高精度で制御することができない。
その他、樹脂接着剤の場合には、樹脂接着剤の硬化体やセラミック板を用いて、接合層の厚さを制御する手法もある。しかしながら、硬化体の場合には荷重変形が起きてしまい、厚さ調整に必要な十分な荷重を印加することができない。セラミックス板を用いる場合には、ワイヤーと同様に応力集中が生じ、静電チャック板の破損に繋がることがある。
本発明は、上記問題に鑑みてなされたものであり、静電チャック板と基台との間の接合層の厚さを高精度で制御することができ、吸着固定した試料を均一に冷却又は加熱することができる静電チャック装置を提供する。
本発明に係る静電チャック装置は、静電チャック板と、前記静電チャック板の裏面に接合した接合剤を含む接合層と、前記接合層に接合した接合面を含み、前記接合面の中央部から外周部に向けて放射状に延びた複数の突起が形成された基台と、を備える。
上記静電チャック装置において、各突起の前記中央部側の端部は、間隔を空けて配置されてもよい。
上記静電チャック装置において、前記接合面は、前記中央部に前記端部に囲まれた平坦な中央平坦部を有してもよい。
上記静電チャック装置において、前記複数の前記突起は、前記突起が延びた方向の長さが第1長さの複数の第1突起と、前記第1長さよりも小さい第2長さの複数の第2突起と、を有し、前記第2突起の中央部側の端部を、前記第1突起の前記中央部側の端部よりも外周部側に配置されてもよい。
上記静電チャック装置において、前記第2突起の前記中央部側の端部の近傍には、前記接合面に穴が形成されてもよい。
上記静電チャック装置において、少なくとも2つの前記突起の前記中央部側の端部は、繋がってもよい。
上記静電チャック装置において、前記突起は、前記接合剤に埋設されてもよい。
上記静電チャック装置において、前記突起は、前記裏面に直接接触し、前記突起が前記裏面に接触した面積は、前記裏面の面積の60%以下でもよい。
上記静電チャック装置において、前記基台は、冷媒が流れる流路を含んでもよい。
上記静電チャック装置において、前記基台のヤング率は、200[GPa]以上であり、前記基台の熱膨張率と前記静電チャック板の熱膨張率との差は、1×10−6[/℃]以内であり、前記基台の熱伝導率は、50[W/(mK)]以上でもよい。
上記静電チャック装置において、前記基台は、アルミニウム、金属基複合材料、炭化シリコン及びシリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。
上記静電チャック装置において、前記静電チャック板は、内部電極を含み、酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム及び窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。
上記静電チャック装置において、前記接合剤は、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含むものか、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含む合金か、または、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうちの少なくともいずれかを含むものでもよい。
前記接合剤は、加熱硬化型樹脂を含み、4.0[W/(mK)]以上の熱伝導率を有し、−150[℃]において、1[GPa]以下のヤング率を有してもよい。
前記接合剤において、23[℃]から−150[℃]まで冷却した場合に、ヤング率の変化率は、500[%]未満であり、23[℃]から−150[℃]まで冷却した場合に、引張荷重は、12.6[cm]の面積当たり15倍以下でもよい。
前記接合剤は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち、少なくともいずれかを含み、260[℃]以上の分解温度を有してもよい。
前記接合剤は、熱伝導性フィラーを35[%]〜45[%]含み、前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満であり、前記接合剤の粘度は、10[Pa・s]以下でもよい。
前記接合剤の加熱硬化前の分解温度は、300[℃]以上であり、前記接合剤は、熱伝導性フィラーを含み、前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満でもよい。
前記接合剤に含まれる熱伝導性フィラーは、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ホウ素、炭化シリコンのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。
前記静電チャック板及び前記基台はともに、アルミニウム、酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含んでもよい。
前記静電チャック板及び前記基台の熱膨張差は、23[℃]から−100[℃]までの各温度において、1×10−6[/℃]以内でもよい。
本発明により、吸着固定した試料を均一に冷却又は加熱することができる静電チャック装置を提供することができる。
実施形態1に係る静電チャック装置を例示した断面図である。 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した平面図である。 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した斜視図である。 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した拡大図であり、図3のIV領域を拡大して示す。 実施形態1に係る静電チャック装置において、基台の突起を例示した断面斜視図である。 実施形態1に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。 実施形態1に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図6のVII−VII線の断面を示す。 実施形態1に係る静電チャック装置において、突起の間に配置された接合剤に生じる応力を算出するモデルを例示した図である。 実施形態1に係る静電チャック装置の製造方法を例示したフローチャート図である。 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した斜視図である。 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図11のXII−XII線の断面を示す。 実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図11のXII−XII線の断面を示す。 比較例に係る静電チャック装置において、基台の接合面を例示した斜視図である。
説明の明確化のため、以下の記載及び図面は、適宜、省略、及び簡略化がなされている。また、各図面において、同一の要素には同一の符号が付されており、必要に応じて重複説明は省略されている。
(実施形態1)
以下、実施形態1に係る静電チャック装置を説明する。まず、<静電チャック装置の構成>を説明する。その後、静電チャック装置を構成する<静電チャック板>、<接合層>及び<基台>の各構成を説明する。そして、<静電チャック装置の製造方法>を説明する。次に、実施形態1を変形させた<変形例>、及び、実施形態1との比較のために、<比較例>を説明する。その後、実施形態1、変形例及び比較例についての<静電チャック装置の評価>を、<実施例1−1>〜<実施例1−4>として説明する。
<静電チャック装置の構成>
図1は、実施形態1に係る静電チャック装置を例示した断面図である。図1に示すように、静電チャック装置1は、静電チャック板10と、接合層20と、基台30と、を備えている。静電チャック装置1は、静電チャック板10の吸着面11に、静電気力により、試料を吸着固定させる。試料は、例えば、板状のウェハ、スパッタリングターゲット等である。なお、試料は、吸着面11に吸着されるものであれば、ウェハ、スパッタリングターゲット等に限らない。
ここで、静電チャック装置1の説明の便宜のために、XYZ直交座標軸系を導入する。静電チャック板10の吸着面11に直交する方向をZ軸方向とする。静電チャック板10の吸着面11に平行な面をXY平面とする。例えば、静電チャック板10の吸着面11側を上方とし、+Z軸方向とする。静電チャック板10の裏面12側を下方とし、−Z軸方向とする。なお、上方及び下方は、静電チャック装置1の説明の便宜上のものであり、実際の静電チャック装置1の使用時に配置される向きを示したものではない。
<静電チャック板>
静電チャック板10は、板状であり、試料を静電気力により吸着させる吸着面11、及び、吸着面11の反対側の裏面12を有している。静電チャック板10は、例えば、円板状である。なお、静電チャック板10は、円板状に限らず、矩形の板状等、形状にはこだわらない。
静電チャック板10は、内部に図示しない内部電極を含んでいる。静電チャック板10は、内部電極に電圧を印加し、試料を静電気力によって吸着面11に吸着固定させる。
静電チャック板10は、材料として、例えば、セラミックス(Ceramics)を含んでいる。静電チャック板10は、例えば、酸化アルミニウム(Al)及び窒化アルミニウム(AlN)のうち、少なくともいずれかを含むものでもよい。
表1は、材料特性の比較を例示した表である。下記の表1には、酸化アルミニウム(Al)、金属基複合材料(Metal Matrix Composites、以下、MMCと呼ぶ。)、窒化アルミニウム(AlN)、炭化シリコン(SiC)、インジウム(Indiumu)及びシリコーン樹脂(Silicone)における密度[kg/m]、熱膨張率[10−6/℃]、ヤング率[GPa]、ポワソン比及び熱伝導率[W/(mK)]を示す。
Figure 2021158334
表1に示すように、静電チャック板10の材料を、酸化アルミニウム(Al)とし、基台30の材料を金属基複合材料(MMC)とした場合には、静電チャック板10と基台30との熱膨張率の差を1×10−6[/℃]以下にすることができる。また、静電チャック板10の材料を、窒化アルミニウム(AlN)とし、基台30の材料を炭化シリコン(SiC)とした場合には、静電チャック板10と基台30との熱膨張率の差を1×10−6[/℃]以下にすることができる。このような材料を用いることにより、静電チャック板10と基台30との間に発生する応力を緩和することができる。
<接合層>
接合層20は、静電チャック板10と、基台30との間に配置されている。接合層20は、静電チャック板10の裏面12及び基台30の接合面31に接合した接合剤を含んでいる。接合剤は、例えば、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうち、少なくともいずれかを含むものでもよい。また、接合剤は、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうち、少なくともいずれかを含む合金でもよい。さらに、接合剤は、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうち、少なくともいずれかを含むものでもよい。
例えば、表1に示すように、接合剤を、インジウムまたはシリコーン樹脂とした場合には、静電チャック板10及び基台30と、接合剤との間で、熱膨張率が大きく異なるが、本実施形態の静電チャック装置1では、以下で示す基台30の突起32によって、熱膨張率の差の影響を低減することができる。
接合層20を構成する接合剤の気孔の含有率を気孔率とすると、接合剤の気孔率は、5%以下が望ましい。これにより、静電チャック板10と基台30との間で、熱伝導率及び熱伝達率を向上させ、熱膨張及び熱収縮による破損を抑制することができる。
<基台>
基台30は、静電チャック板10の裏面12に接合層20を介して接合されている。基台30において、接合層20に接合した面を接合面31と呼ぶ。よって、基台30は、接合層20に接合した接合面31を含む。
基台30は、剛性を有する材料を含むものが好ましい。例えば、基台30は、材料として、アルミニウム(Al)、金属基複合材料(MMC)、炭化シリコン(SiC)及びシリコン(Si)のうち、少なくともいずれかを含んでもよい。表1を用いて、前述したように、適宜、材料を選択することにより、静電チャック板10と基台30との熱膨張率の差を1×10−6[/℃]以下にすることができる。
基台30は、ヤング率が200[GPa]以上の材料を含むことが望ましい。ヤング率を200[GPa]以上とすることにより、基台30の材料に剛性を持たせることができる。よって、任意の圧力で静電チャック板10を、接合層20を介して接合面31にしっかりと押すことができる。これにより、接合面31に形成させた突起32を利用して、静電チャック板10と基台30との間の接合剤を含む接合層20の厚さを高精度で制御することができる。
また、基台30の熱伝導率は、50[W/(mK)]以上であることが好ましい。これにより、基台30から接合層20を介して静電チャック板10への熱伝達を向上させることができる。
図2は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の接合面31を例示した平面図である。図3は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の接合面31を例示した斜視図である。図4は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の接合面31を例示した拡大図であり、図3のIV領域を拡大して示す。図5は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、基台30の突起32を例示した断面斜視図である。なお、図が煩雑にならないように、いくつかの突起32及び穴36にのみ符号を付し、いくつかの突起32及び穴36の符号を省略している。
図2〜図5に示すように、基台30の接合面31には、複数の突起32が形成されている。複数の突起32は、接合面31の中央部から外周部に向けて放射状に延びている。各突起32の中央部側の端部は、隣り合う突起32の中央部側の端部と、間隔を空けて配置されている。よって、接合面31は、中央部に、各突起32の中央部側の端部に囲まれた平坦な中央平坦部33を有している。
基台30の接合面31は、中央部に形成された平坦な中央平坦部33と、中央平坦部33を囲むように環状に形成された突起配置部34と、突起配置部34を囲むように環状に形成された外周部35と、を有している。複数の突起32は、突起配置部34に形成されている。
図5に示すように、突起32の幅32wは、例えば、5〜10[mm]である。突起32の高さ32hは、例えば、50[μm]〜1[mm]であり、好ましくは、100[μm]である。なお、突起32の幅32w及び高さ32hは、これらの値に限らず、適宜変更してもよい。
図2及び図3に示すように、複数の突起32は、突起32が延びた方向の長さが異なる複数の突起32p及び複数の突起32qを有してもよい。突起32qの長さは、突起32pの長さよりも小さい(突起32pの長さ>突起32qの長さ)。そして、突起32qの中央平坦部33側の端部を、突起32pの中央平坦部33側の端部よりも外周部35側に配置させている。なお、突起32p及び突起32qを総称して、突起32と呼ぶ。
突起32pの中央平坦部33側の端部は、中央平坦部33と突起配置部34との境界に位置している。突起32qの中央平坦部33側の端部は、中央平坦部33と突起配置部34との境界よりも突起配置部34側に位置している。突起32p及び突起32qの外周部35側の端部は、突起配置部34と外周部35との境界に位置している。中央平坦部33の直径は、例えば、直径300[mm]の接合面31の場合において、50[mm]以上が好ましい。
突起32は、接合層20において、接合剤に埋設されてもよい。突起32は、静電チャック板10の裏面12に直接接触してもよい。そして、突起32が静電チャック板10の裏面12に接触した面積は、裏面12の面積の60%以下であることが好ましい。これにより、静電チャック板10と基台30との間で、熱伝達率を向上させることができる。また、接合剤の熱膨張及び熱収縮による破損を抑制することができる。
基台30は、冷媒が流れる図示しない流路を含んでもよい。例えば、基台30は、流路を内蔵している。基台30の接合面31には、穴36が形成されてもよい。穴36には、例えば、静電チャック板10の内部電極の配線等を通してもよい。穴36を形成する場合には、突起32qの中央部側の端部の近傍に形成することが好ましい。これにより、中央平坦部33の面積を大きくすることができ、接合剤の熱膨張及び熱収縮による破損を抑制することができる。
図6は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。図7は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図6のVII−VII線の断面を示す。
図6及び図7に示すように、基台30の接合面31には、放射状に延びた複数の突起32が形成されている。接合剤は、冷却中において熱収縮する。接合剤が熱収縮する方向21は、接合面31において、半径方向である。よって、突起32が延びる方向と、接合剤の熱収縮の方向21があっているので、静電チャック板10及び基台30と、接合層20との間に発生する応力を緩和することができる。なお、このような応力緩和は、静電チャック装置1の製造過程における冷却時だけでなく、静電チャック装置1の使用時における昇温時の熱膨張及び降温時の熱収縮にも有効である。
また、基台30の接合面31には中央平坦部33が形成されている。中央平坦部33において、接合剤の伸びや縮みを調整することができる。よって、製造過程における冷却時の熱収縮、使用時における昇温時の熱膨張及び降温時の熱収縮の際に、接合剤は自由に変形することができる。これにより、接合層20の熱膨張又は熱収縮によるひけや欠陥を抑制することができる。
接合層20の厚さによって、突起32の配置のピッチを最適化することが好ましい。例えば、接合層20の厚さが小さい場合には、突起32のピッチを大きくする。そうすると、水平方向に平べったい接合剤を含む接合層20となる。一方、接合層20の厚さが大きい場合には、突起32のピッチを小さくする。そうすると、鉛直方向に細長い接合剤を含む接合層20となる。両者の接合層20に含まれる接合剤は同量とすることができる。
図8は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、突起32の間に配置された接合剤に生じる応力を算出するモデルを例示した図である。基台30の熱膨張率が小さいので、図8に示すように、温度T[℃]から温度T+ΔT[℃]に変化した場合において、接合剤の応力σ及び接合剤に生じる力Fは、以下の(1)式及び(2)式で算出される。ここで、αは熱膨張率を示し、ΔTは温度差を示し、Eはヤング率を示し、Aは接合剤の断面積を示す。断面積Aは、突起32の間の接合剤の高さH及び幅Wより算出される。
σ=−αΔTE (1)
F=−αΔTEA (2)
表2は、接合剤をインジウムとして、応力σを算出するパラメータを例示したものである。
Figure 2021158334
ここで、表2に示すように、熱膨張率α=30×10−6[/℃]、ヤング率E=11.5[GPa]、温度差ΔT=−250[℃]とすると、応力σ=86.25[MPa]と算出される。応力σが正の値の場合には引張応力を示し、応力σが負の場合には圧縮応力を示す。また、力Fが正の値の場合には引張荷重を示し、力Fが負の場合には圧縮荷重を示す。
表3は、実施形態1に係る静電チャック装置1において、突起32の間に配置された接合剤の断面積A及び生じる力Fを例示したものである。
Figure 2021158334
表3に示すように、接合剤の断面積Aが大きくなるほど、接合剤に生じる力Fが大きくなる。例えば、接合剤の高さHを一定にした場合には、接合剤の幅Wが大きいほど、力Fが大きくなる。また、接合剤の幅Wを一定にした場合には、接合剤の高さHが大きいほど、力Fが大きくなる。したがって、接合層20に生じる力を均一にするためには、接合剤の断面積Aを一定にすることが好ましい。
本実施形態では、複数の突起32は、接合面31において放射状に延びている。よって、隣り合う突起32の間隔は、外周部35側ほど広くなる。すなわち、外周部50側ほど接合剤の幅Wが大きくなる。そこで、複数の突起32は、複数の突起32pと、突起32pの長さよりも小さい長さの複数の突起32qと、を有するようにしている。そして、突起32qの中央平坦部33側の端部を、突起32pの中央平坦部33側の端部よりも外周部35側に配置させている。これにより、接合剤の外周部35側の幅Wを小さくすることができるので、接合剤に生じる力Fを均一化することができる。
<静電チャック装置の製造方法>
次に、静電チャック装置1の製造方法を説明する。図9は、実施形態1に係る静電チャック装置1の製造方法を例示したフローチャート図である。図9のステップS11に示すように、基台30に流路を形成する。例えば、基台30の下部を構成する下部部材に機械加工を施して流路となる溝を形成する。そして、溝を形成した下部部材に、基台30の上部を構成する上部部材をAlロウ材で接合する。これにより、流路を内包する。こうして、基台30に流路を形成する。
次に、ステップS12に示すように、突起32を形成する。例えば、上部部材及び下部部材を接合後に、再度、基台30に機械加工を施して、必要な形状に加工する。その後、基台30の接合面31に、サンドブラスト加工等で突起32を形成する。
突起32は、静電チャック板10の裏面12に形成させてもよいと考えられるかもしれない。しかしながら、静電チャック板10は、薄く、接合時に変形しやすい。よって、十分な厚さを有し、変形しにくい基台30の接合面31に形成することが好ましい。
突起32の配置は、接合層20の厚さに合わせて可変である。例えば、接合層20の接合力に影響しない程度に、突起32のピッチを、5〜50[mm]の範囲で変化させてもよい。突起32のピッチは、接合層20が厚い場合には狭く、薄い場合には広くすることが好ましい。
なお、基台30の絶縁化処理のために、酸化アルミニウム(Al)材を溶射法で基台30表面に成膜してもよい。その場合には、成膜した溶射膜に同様の突起32を形成してもよい。
次に、ステップS13に示すように、静電チャック板10と基台30とを接合層を介して接合する。例えば、内部電極を含む静電チャック板10の裏面12と、基台30の接合面31とに、インジウム材を載置し、200[℃]に加熱する。インジウム材料が溶けたところで、基台30の接合面31に静電チャック板10の裏面12を貼り合わせる。そして、静電チャック板10側から荷重を印加する。荷重は、例えば、3[kPa]である。なお、荷重はなくてもよいが、精密に厚さを制御するためには、1[kPa]以上の荷重を印加することが好ましい。荷重を印加したまま、例えば、30[min]加熱する。その後、加熱を停止し、室温まで冷却する。インジウムが固化したことを確認する。このようにして、静電チャック装置1を製造することができる。
<変形例>
次に、本実施形態の変形例に係る静電チャック装置を説明する。本変形例の静電チャック装置は、複数の突起32の形状が実施形態1と異なる。具体的には、変形例の複数の突起32は、中央部で繋がっている。
図10は、実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、基台30aの接合面31aを例示した斜視図である。図10に示すように、本変形例の静電チャック装置において、複数の突起32aは、接合面31aにおいて、中央部から外周部に向けて放射状に延びていること、複数の突起32aは、複数の突起32paと、突起32paの長さよりも小さい長さの複数の突起32qaを有することは、実施形態1と同様である。しかしながら、変形例の基台30aの接合面31aには、中央平坦部33が形成されていない。複数の突起32paの中央部側の端部は、中央において相互に繋がっている。
図11は、実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した平面図である。図12及び図13は、実施形態1の変形例に係る静電チャック装置において、冷却中の接合剤の熱収縮過程を例示した断面図であり、図11のXII−XII線の断面を示す。
図11に示すように、本変形例でも、突起32aの延びる方向と、接合剤の熱収縮の方向21とが合っているので、静電チャック板10及び基台30aと、接合層20との間に発生する応力を緩和することができる。
一方、本変形例では、基台30aの接合面31aには中央平坦部33が形成されていない。突起32aの中央部側の端部は、中央において繋がっている。よって、硬化後の熱収縮により、接合面31aの中央における突起32aの交点近傍において、欠陥が発生する。例えば、中央部の突起32aを繋げた部分から接合剤が剥離する。
具体的には、図12に示すように、変形例の静電チャック装置1aにおいて、硬化処理中は、接合剤は、静電チャック板10と基台30aとの間に充填される。その後、図13に示すように、硬化後の収縮で中央近傍の接合剤は剥離する。このように、本変形例では、静電チャック板10及び基台30aと、接合剤とで熱膨張率が異なるために、中央部の突起32aの側面において、接合剤の伸長と収縮が生じる。よって、中央部の接合層20において、ストレス耐性が低減し、中央部の突起32a周辺から、接合剤の剥離が起きやすい。
<比較例>
次に、比較例に係る静電チャック装置を説明する。図14は、比較例に係る静電チャック装置において、基台130の接合面131を例示した斜視図である。図14に示すように、比較例の静電チャック装置においては、基台130の接合面131上に、同心円状の複数の突起132が形成されている。突起132は、例えば、任意の直径の複数のワイヤーを同心円状に配置することによって形成される。それ以外の構成は、実施形態1と同様である。
<静電チャック装置の評価>
次に、実施形態1、変形例及び比較例に係る静電チャック装置の評価について説明する。静電チャック装置の評価項目は、1.接合層20の厚さ、2.接合層20の欠陥、3.温度サイクル試験、及び、4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキである。
1.接合層20の厚さは、三次元測定装置を使用して、静電チャック装置全体の厚さから接合層20の厚さを算出する。2.接合層20の欠陥は、静電チャック装置の静電チャック板10側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。3.温度サイクル試験は、静電チャック装置に、−100[℃]〜100[℃]の温度サイクル試験を30回実施し、試験後に再度、超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキは、静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定させた状態で、3[kW]の入熱を与えたときのウェハ基板の温度バラつきを測定する。
<実施例1−1>
実施例1−1の静電チャック装置は、前述の(実施形態1)において説明した静電チャック装置に基づいており、基台30の中央部に突起32が形成されていない中央平坦部を有する構成である。基台30の材料は、炭化シリコン−アルミニウム(SiC−Al)複合材料であり、静電チャック板10の材料は、酸化アルミニウム(Al)であり、接合層20の材料は、インジウムである。また、基台30の接合面31は、図2〜図5で示した形状の複数の突起32を有し、突起32の高さは、100[μm]である。
1.接合層20の厚さ
実施例1−1の静電チャック装置では、接合層20の厚さが、100±25[μm]の範囲内であり、合格である。
2.接合層20の欠陥
実施例1−1の静電チャック装置では、接合層20に大きな欠陥がなく、接合面積が99[%]以上で合格である。
3.温度サイクル試験
実施例1−1の静電チャック装置では、温度サイクル試験の前後で欠陥検査の結果に変化なく、合格である。
4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1−1の静電チャック装置では、ウェハ基板の温度バラツキは、±3[℃]以内であり、合格である。
<実施例1−2>
実施例1−2の静電チャック装置は、前述の(実施形態1)において説明した静電チャック装置に基づいており、基台30の中央部に突起32が形成されていない中央平坦部を有する構成である。基台30の材料は、炭化シリコン(SiC)に、酸化アルミニウム(Al)の溶射膜を形成したものであり、静電チャック板10の材料は、窒化アルミニウム(AlN)である。また、基台30の接合面31は、図2〜図5で示した形状の複数の突起32を有し、突起32の高さは、100[μm]である。
1.接合層20の厚さ
実施例1−2の静電チャック装置では、接合層20の厚さが、100±25[μm]の範囲内であり、合格である。
2.接合層20の欠陥
実施例1−2の静電チャック装置では、接合層20に大きな欠陥がなく、接合面積が99[%]以上で合格である。
3.温度サイクル試験
実施例1−2の静電チャック装置では、温度サイクル試験の前後で欠陥検査の結果に変化なく、合格である。
4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1−2の静電チャック装置では、ウェハ基板の温度バラツキは、±3[℃]以内であり、合格である。
<実施例1−3>
実施例1−3の静電チャック装置は、前述の<変形例>において説明した静電チャック装置に基づいており、基台30の中央部において突起32が繋がっている構成である。基台30の材料は、炭化シリコン−アルミニウム(SiC−Al)複合材料に、酸化アルミニウム(Al)の溶射膜を形成したものであり、静電チャック板10の材料は、酸化アルミニウム(Al)であり、接合層20の材料は、インジウムである。また、基台30aの接合面31aは、図10で示した形状の複数の突起32aを有し、突起32aの高さは、100[μm]である。
1.接合層20の厚さ
実施例1−3の静電チャック装置では、接合層20の厚さが、100±25[μm]の範囲内であり、合格である。
2.接合層20の欠陥
実施例1−3の静電チャック装置では、中央部の突起32を繋げた部分から接合剤が剥離していることが確認された。
3.温度サイクル試験
実施例1−3の静電チャック装置では、中央部の突起32を繋げた部分から接合剤が剥離していることが確認された。
4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1−3の静電チャック装置では、ウェハ基板の中央部が異常に冷却されていることが確認された。
<実施例1−4>
実施例1−4の静電チャック装置は、前述の<比較例>において説明した静電チャック装置に基づいており、同心円状の突起132が形成された構成である。基台30の材料は、炭化シリコン−アルミニウム(SiC−Al)複合材料であり、静電チャック板10の材料は、酸化アルミニウム(Al)であり、接合層20の材料は、インジウムである。また、基台30の接合面31上には、図14で示すように、任意の直径の複数の突起132が同心円状に配置されている。突起32の高さは、100[μm]である。
1.接合層20の厚さ
実施例1−4の静電チャック装置では、接合層20の厚さのバラツキが、100±50[μm]であり、不合格である。
4.ウェハを試料として加熱したときの温度バラツキ
実施例1−4の静電チャック装置では、ウェハ基板の面内の温度バラツキが、±7[℃]であり、不合格である。
次に、本実施形態及び変形例の静電チャック装置の効果を説明する。本実施形態及び変形例の静電チャック装置1及び1aは、基台30及び30a(以下、まとめて基台30と呼ぶ。接合面31a及び突起32aもそれぞれまとめて接合面31及び突起32と呼ぶ。)の接合面31に放射状に延びた複数の突起32を有している。よって、突起32の延びる方向は、接合剤の熱膨張及び熱収縮の方向21に沿っている。これにより、静電チャック板10、接合層20、基台30の熱膨張率の差による応力を緩和することができ、接合層20の厚さを均一化することができる。よって、熱伝達を均一化することができる。
一方、比較例の静電チャック装置では、突起132は同心円状の形状となっており、接合剤の熱膨張及び熱収縮の方向21に沿っていない。よって、静電チャック板10、接合層20、基台130の熱膨張率の差による応力を緩和することができず、接合層20の厚さを均一化することができない。
本実施形態及び変形例の静電チャック装置1及び1aは、基台30に剛性材料を用いているので、基台30に静電チャック板10を接合する際に、圧力を印加しても変形を抑制することができる。よって、突起32により制御される接合層20の厚さの精度を向上させることができる。また、突起32は、接合剤に埋設されるように配置されている。これにより、接合剤に生じる応力を高精度で算出することができ、熱応力を緩和することができる。
基台30の突起32が静電チャック板10の裏面12に接触した面積は、裏面12の面積の60%以下である。よって、接合層20は、応力に耐えられる接合力を有することができる。また、熱伝達を高精度で制御することができる。
また、静電チャック板10及び基台30と、熱膨張差が大きく異なる接合剤を使用して接合層20を形成することができる。よって、接合剤の種類及び使用温度の範囲を広げることができ、使用用途の選択肢を広げることができる。
複数の突起32は、複数の突起32pと、突起32pよりも長さが小さい複数の突起32qと、を有する。そして、突起32qの中央平坦部33側の端部を、突起32pの中央平坦部33側の端部よりも外周部35側に配置させている。これにより、接合剤に生じる力Fを均一化することができる。
本実施形態の静電チャック装置1では、基台30の接合面31に中央平坦部33が形成されている。よって、接合層20の熱膨張又は熱収縮によるひけや欠陥を抑制することができる。
静電チャック板10の内部電極の配線等を通す穴を突起32qの中央平坦部33側の端部の近傍に形成しているので、接合剤に生じる力Fの均一化を阻害しない。また、中央平坦部33の機能を阻害しない。
(実施形態2)
次に、実施形態2に係る静電チャック装置を説明する。前述のように、静電チャック装置における静電チャック板10と、基台30との間の接合技術においては、用途に応じて、樹脂製接合剤を用いてもよい。静電チャック板10と基台30との間の接合剤は、静電チャック板10と基台30との間の熱応力を緩和する機能、及び、静電チャック板10に吸着固定された試料に流入する熱を基台30にスムーズに伝達する機能を主に担う。
但し、樹脂性接合剤を用いる場合には、使用される樹脂(シリコーン、エポキシ、アクリル等)のガラス転移点及び分解点等により、静電チャック装置への使用可能温度が決定される。そのため、静電チャック装置への使用可能温度幅は狭くなることが多い。
また、樹脂は、そもそも熱伝導率が低く、静電チャック板10に吸着された試料に流入した熱をスムーズに基台30に伝達することを阻害してしまう。そのため、低熱伝導性を改善するために、高熱伝導性の材料をフィラーとして加えられる。例えば、窒化アルミニウム(AlN)や酸化アルミニウム(Al)のフィラーを添加して熱伝導率を改善している。このフィラー添加の影響によって、特に、ヤング率(弾性率)の低いシリコーン接合剤では、硬化体のヤング率が上昇してしまい、熱応力の緩和能力が著しく低下してしまう。また、フィラーを多く添加しすぎると接合剤のハンドリング性が低下してしまい、作業効率を低下させてしまう。
そこで、本実施形態では、ガラス転移温度が低く、フィラーが添加されていても室温から極低温域におけるヤング率の上昇量が抑えられる樹脂製接合剤を用いる。樹脂は、熱膨張係数が大きいため、まずは、静電チャック板10及び基台30の熱膨張率を一致させることで、余計な熱応力が掛からない構成としている。その上で、フィラー入り接合剤の硬化条件を最適化することによって、室温域から極低温域の幅広い温度帯で使用することが可能な静電チャック装置を提供する。以下で、樹脂性接合剤を用いた<実施例2−1>〜<実施例2−4>を説明する。
<実施例2−1>
実施例2−1の静電チャック装置は、前述の実施形態1において説明した静電チャック装置に基づいた構成である。基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
A.材料
・基台 :SiC−Al複合材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :窒化物フィラー入りシリコーン接着剤(4.5[W/mK])
B.製造方法
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、まず、前述の実施形態1の静電チャック装置の製造方法と同様に、図9のステップS11及びステップS12を行う。
次に、ステップS13において、静電チャック板10及び基台30に接合剤を塗布し、真空中において50[℃]で30[min]の脱泡処理を行う。そして、静電チャック板10と基台30とを貼り合わせ、6[kPa]の圧力を印加して、再度、真空中において50[℃]で30[min]の脱泡処理を行う。
次に、大気圧に開放後、圧力を9[kPa]に増加させ、60[min]静置する。その後、そのままの状態で、90[℃]に昇温し、20[h]静置して、硬化処理を実施する。そして、圧力を印加したまま、30[℃]以下になるまで冷却する。室温まで冷却し、接合剤が硬化したことを確認する。
C.評価方法
次に、静電チャック装置の評価方法を説明する。三次元測定装置を使用して、静電チャック装置の全体の厚みから変形を算出する。本実施例2−1では、平面度は80[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。
静電チャック装置の静電チャック板10側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。接合層に大きな欠陥がなく、接合面積が99[%]以上で合格とする。静電チャック装置を、−150[℃]〜100[℃]の温度サイクル試験を30回実施する。温度サイクル試験後に、再度、超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。本実施例2−1では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層に大きな欠陥がなく、合格であることを確認した。
静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、−150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度を測定する。本実施例2−1では、ウェハ温度は、−135[℃]であり、合格であることを確認した。
D.引張荷重評価
専用治具を機械加工で形成する。静電チャック装置の製造方法と同様の条件、作業内容で、静電チャック板10の代わりに専用治具を接合させる。そして、サンプルを所定温度(23[℃]、−150[℃])に冷却させる。冷却されたサンプルを万能試験機に取り付けた後に、上下に引っ張る。接合された専用治具が接合層20で破断した時の荷重を計測する。
<実施例2−2>
次に、実施例2−2を説明する。実施例2−2の静電チャック装置において、基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
A.材料
・基台 :SiC−Al複合材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :フィラー無しシリコーン接着剤(0.15[W/mK])
B.製造方法
実施例2−1と同様である。
C.評価方法
本実施例2−2では、平面度は80[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。本実施例2−2では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層20に変化がなく、合格であることを確認した。静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、−150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度は、−95[℃]であり、合格であることを確認した。
<実施例2−3>
次に、実施例2−3を説明する。実施例2−3の静電チャック装置において、基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
A.材料
・基台 :SiC−Al複合材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :酸化物フィラー入りシリコーン接着剤(0.5[W/mK])
B.製造方法
実施例2−1と同様である。
C.評価方法
本実施例2−3では、平面度は80[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。本実施例2−3では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層20に変化がなく、合格であることを確認した。静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、−150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度は、−110[℃]であり、合格であることを確認した。
<実施例2−4>
次に、実施例2−4を説明する。実施例2−4の静電チャック装置において、基台30、静電チャック板10、及び、接合剤に含まれる各材料は、以下のとおりである。
A.材料
・基台 :Al材料
・静電チャック板:Al
・接合剤 :窒化物フィラー入りシリコーン接着剤(4.5[W/mK])
B.製造方法
実施例2−1と同様である。
C.評価方法
本実施例2−4では、平面度は90〜110[μm]以下に入っており、合格であることを確認した。本実施例2−4では、温度サイクル試験前及び試験後ともに接合層20に変化がなく、合格であることを確認した。静電チャック板10にウェハ基板を吸着固定し、−150[℃]に冷却した状態で、5.5[kW]の入熱があったときのウェハ温度は、−135[℃]であり、合格であることを確認した。
このような実施例を踏まえれば、例えば、接合剤は、加熱硬化型樹脂を含み、4.0[W/(mK)]以上の熱伝導率を有するのが好ましい。窒化物フィラー入りシリコーン接着剤の場合には、実施例2−1及び実施例2−4に示すように、熱伝導率が4.5[W/mK]で、高評価を示す。
また、接合剤は、−150[℃]において、1[GPa]以下のヤング率を有するものが好ましい。また、接合剤において、23[℃]から−150[℃]まで冷却した場合のヤング率の変化率は、500[%]未満であることが好ましい。また、接合剤において、23[℃]から−150[℃]まで冷却した場合の引張荷重は、12.6[cm]の面積当たり15倍以下であるものが好ましい。
接合剤は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち、少なくともいずれかを含むことが好ましい。また、接合剤は、260[℃]以上の分解温度を有するものが好ましい。すなわち、接合剤は、260[℃]未満で分解せずに使用可能である。
接合剤は、熱伝導性フィラーを35[%]〜45[%]含むことが好ましい。熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満であることが好ましい。熱伝導性フィラーの90[%]が粒径25[μm]以下であり、熱伝導性フィラーの50[%]が粒径10[μm]未満であることが好ましい。また、接合剤の粘度は、10[Pa・s]以下であることが好ましい。
接合剤の加熱硬化前の分解温度は、300[℃]以上であることが好ましい。接合剤に含まれる熱伝導性フィラーは、窒化アルミニウム(AlN)、窒化シリコン(Si)、窒化ホウ素、炭化シリコン(SiC)のうち、少なくともいずれかを含むことが好ましい。
静電チャック板10及び基台30はともに、アルミニウム(Al)、酸化イットリウム、炭化シリコン(SiC)、酸化アルミニウム(Al)、窒化アルミニウム(AlN)のうち、少なくともいずれかを含むことが好ましい。静電チャック板10及び基台30の熱膨張差は、23[℃]から−100[℃]までの各温度において、1×10−6[/℃]以下であることが好ましい。
次に、本実施形態の効果を説明する。本実施形態の静電チャック装置は、−100[℃]程度の極低温域でも使用可能とすることができる。具体的には、静電チャック装置において、極低温域でも接合層20のヤング率は上昇しない。よって、静電チャック装置の熱応力を緩和し続けることができる。また、熱応力を緩和することができるので、使用中の過度な変形を抑制することができる。さらに、試料を載置するステージの変形を少なくすることができるので、試料の温度を均一に制御することができる。また、高熱伝導性であることから接合層20の熱の伝達を向上させることができる。これ以外の構成及び効果は、実施形態1の記載に含まれている。
本発明は上記実施の形態に限られたものではなく、趣旨を逸脱しない範囲で適宜変更することが可能である。例えば、実施形態1、2及び変形例の各構成は、相互に組み合わせることができる。
1、1a 静電チャック装置
10 静電チャック板
11 吸着面
12 裏面
20 接合層
21 方向
30、30a、130 基台
31、31a、131 接合面
32、32a、32p、32pa、32q、32qa、132 突起
32h 高さ
32w 幅
33 中央平坦部
34 突起配置部
35 外周部
36 穴

Claims (21)

  1. 静電チャック板と、
    前記静電チャック板の裏面に接合した接合剤を含む接合層と、
    前記接合層に接合した接合面を含み、前記接合面の中央部から外周部に向けて放射状に延びた複数の突起が形成された基台と、
    を備えた静電チャック装置。
  2. 各突起の中央部側の端部は、間隔を空けて配置されている、
    請求項1に記載の静電チャック装置。
  3. 前記接合面は、前記中央部に前記端部に囲まれた平坦な中央平坦部を有する、
    請求項2に記載の静電チャック装置。
  4. 少なくとも2つの前記突起の中央部側の端部は、繋がっている、
    請求項1に記載の静電チャック装置。
  5. 前記複数の前記突起は、
    前記突起が延びた方向の長さが第1長さの複数の第1突起と、
    前記第1長さよりも小さい第2長さの複数の第2突起と、
    を有し、
    前記第2突起の中央部側の端部を、前記第1突起の前記中央部側の端部よりも外周部側に配置された、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  6. 前記第2突起の前記中央部側の端部の近傍には、前記接合面に穴が形成された、
    請求項5に記載の静電チャック装置。
  7. 前記突起は、前記接合剤に埋設された、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  8. 前記突起は、前記裏面に直接接触し、
    前記突起が前記裏面に接触した面積は、前記裏面の面積の60%以下である、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  9. 前記基台は、冷媒が流れる流路を含む、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  10. 前記基台のヤング率は、200[GPa]以上であり、
    前記基台の熱膨張率と前記静電チャック板の熱膨張率との差は、1×10−6[/℃]以内であり、
    前記基台の熱伝導率は、50[W/(mK)]以上である、
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  11. 前記基台は、アルミニウム、金属基複合材料、炭化シリコン及びシリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含む、
    請求項1〜10のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  12. 前記静電チャック板は、
    内部電極を含み、
    酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含む、
    請求項1〜11のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  13. 前記接合剤は、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含むものか、インジウム、アルミニウム、銀及びスズのうちの少なくともいずれかを含む合金か、または、シリコーン樹脂、アクリル樹脂及びエポキシ樹脂のうちの少なくともいずれかを含むものである、
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  14. 前記接合剤は、加熱硬化型樹脂を含み、
    前記接合剤は、4.0[W/(mK)]以上の熱伝導率を有し、−150[℃]において、1[GPa]以下のヤング率を有する、
    請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  15. 前記接合剤において、23[℃]から−150[℃]まで冷却した場合のヤング率の変化率は、500[%]未満であり、23[℃]から−150[℃]まで冷却した場合の引張荷重は、12.6[cm]の面積当たり15倍以下である、
    請求項14に記載の静電チャック装置。
  16. 前記接合剤は、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂のうち、少なくともいずれかを含み、260[℃]以上の分解温度を有する、
    請求項14または15に記載の静電チャック装置。
  17. 前記接合剤は、熱伝導性フィラーを35[%]〜45[%]含み、
    前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満であり、
    前記接合剤の粘度は、10[Pa・s]以下である、
    請求項14〜16のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  18. 前記接合剤の加熱硬化前の分解温度は、300[℃]以上であり、
    前記接合剤は、熱伝導性フィラーを含み、
    前記熱伝導性フィラーは、粒径D90で25[μm]以下であり、粒径D50で10[μm]未満である、
    請求項14〜17のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  19. 前記熱伝導性フィラーは、窒化アルミニウム、窒化シリコン、窒化ホウ素、炭化シリコンのうち、少なくともいずれかを含む、
    請求項17または18に記載の静電チャック装置。
  20. 前記静電チャック板及び前記基台はともに、アルミニウム、酸化イットリウム、炭化シリコン、酸化アルミニウム、窒化アルミニウムのうち、少なくともいずれかを含む、
    請求項14〜19のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  21. 前記静電チャック板及び前記基台の熱膨張差は、23[℃]から−100[℃]までの各温度において、1×10−6[/℃]以内である、
    請求項14〜20のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
JP2020175754A 2020-03-26 2020-10-20 静電チャック装置 Pending JP2021158334A (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020200167461A KR20210120806A (ko) 2020-03-26 2020-12-03 정전 척 장치
US17/182,466 US11575335B2 (en) 2020-03-26 2021-02-23 Electrostatic chuck device

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2020055394 2020-03-26
JP2020055394 2020-03-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2021158334A true JP2021158334A (ja) 2021-10-07

Family

ID=77918423

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2020175754A Pending JP2021158334A (ja) 2020-03-26 2020-10-20 静電チャック装置

Country Status (2)

Country Link
JP (1) JP2021158334A (ja)
KR (1) KR20210120806A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7537585B1 (ja) 2023-10-10 2024-08-21 Toto株式会社 静電チャック
WO2024195792A1 (ja) * 2023-03-22 2024-09-26 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3485390B2 (ja) 1995-07-28 2004-01-13 京セラ株式会社 静電チャック
JP7118630B2 (ja) 2017-12-12 2022-08-16 デクセリアルズ株式会社 スパッタリングターゲットを製造する方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024195792A1 (ja) * 2023-03-22 2024-09-26 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP7537585B1 (ja) 2023-10-10 2024-08-21 Toto株式会社 静電チャック

Also Published As

Publication number Publication date
KR20210120806A (ko) 2021-10-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6432474B2 (ja) 静電チャック
US20030178638A1 (en) Semiconductor mounting system
JP6627936B1 (ja) 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法
JP6580999B2 (ja) 保持装置
JP6859309B2 (ja) 保持装置
JP2021158334A (ja) 静電チャック装置
JP2024046684A (ja) 保持装置
WO2020066237A1 (ja) 静電チャック装置
JP2017126641A (ja) 保持装置
JP6060889B2 (ja) ウエハ加熱用ヒータユニット
JP7415732B2 (ja) 静電チャック装置
JP6449802B2 (ja) 半導体製造用部品
JP6580975B2 (ja) 静電チャックの製造方法
JP2023071003A (ja) 静電チャック
JP2019012847A (ja) 半導体製造用部品
JP2021044305A (ja) 保持装置および保持装置の製造方法
TW202308857A (zh) 靜電夾盤及靜電夾盤之製造方法
JP2006143580A (ja) 接合体及びその製造方法
JP2016103560A (ja) 試料保持具
JP6580974B2 (ja) 静電チャックの製造方法
JP2005158962A (ja) 静電チャック及びその製造方法
JP6616363B2 (ja) 保持装置
US11575335B2 (en) Electrostatic chuck device
TWI771587B (zh) 保持裝置及保持裝置的製造方法
JP7551670B2 (ja) 保持装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20230802

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20240822

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240917

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20241003

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20250128