JP2021190603A - Holding device - Google Patents

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Abstract

To accurately measure the temperature of an object and reduce the temperature variation of the object.SOLUTION: A holding device according to the present disclosure includes an insulator 30 with front and back surfaces, a heater member having a heating element 41 arranged inside or on the back surface of the insulator 30, and a temperature measuring element arranged on the back side of the insulator 30, and holds an object on the surface of the insulator 30, and further includes a heat transfer portion 25 that is made of a material having higher thermal conductivity than the material forming the insulator 30, and is arranged from the vicinity of the temperature measuring element in the insulator 30 toward the surface side of the insulator 30.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本開示は、保持装置に関する。 The present disclosure relates to a holding device.

半導体を製造する際にウェハを保持する保持装置として、例えば静電チャックが用いられる。静電チャックは、吸着面を有するセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に設けられたチャック電極と、を備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス部材の吸着面にウェハを吸着して保持する。 For example, an electrostatic chuck is used as a holding device for holding a wafer when manufacturing a semiconductor. The electrostatic chuck includes a ceramic member having a suction surface and a chuck electrode provided inside the ceramic member, and utilizes the electrostatic attraction generated by applying a voltage to the chuck electrode. The wafer is sucked and held on the suction surface of the ceramic member.

静電チャックの吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理(成膜、エッチング等)の精度が低下するおそれがある。このため、静電チャックはウェハの温度を制御する必要があり、例えば、セラミックス部材の内部に複数のヒータ電極が設けられる。各ヒータ電極に電圧が印加されると、各ヒータ電極が発熱することによってセラミックス部材が加熱され、これにより、セラミックス部材の吸着面の温度(吸着面に保持されたウェハの温度)が所望の温度に近づくように制御される。 If the temperature of the wafer held on the suction surface of the electrostatic chuck does not reach a desired temperature, the accuracy of each process (film formation, etching, etc.) on the wafer may decrease. Therefore, the electrostatic chuck needs to control the temperature of the wafer, and for example, a plurality of heater electrodes are provided inside the ceramic member. When a voltage is applied to each heater electrode, the ceramic member is heated by the heat generated by each heater electrode, whereby the temperature of the suction surface of the ceramic member (the temperature of the wafer held on the suction surface) becomes a desired temperature. It is controlled to approach.

例えば、特開2016−72477号公報(下記特許文献1)の図2に記載の静電チャック1では、本体基板11の内部に複数のヒータ41が配設されている。ヒータ41は、本体基板11の内部において吸着用電極21よりも下方に配置されている。ヒータ41の直下には、ヒータ41の温度を測定するための温度センサ341が設けられているため、温度センサ341によってヒータ41の温度を測定し、測定された温度に基づいて基板表面111の温度を制御する。 For example, in the electrostatic chuck 1 described in FIG. 2 of JP-A-2016-72477 (Patent Document 1 below), a plurality of heaters 41 are arranged inside the main body substrate 11. The heater 41 is arranged inside the main body substrate 11 below the adsorption electrode 21. Since a temperature sensor 341 for measuring the temperature of the heater 41 is provided directly under the heater 41, the temperature of the heater 41 is measured by the temperature sensor 341, and the temperature of the substrate surface 111 is measured based on the measured temperature. To control.

特開2016−72477号公報Japanese Unexamined Patent Publication No. 2016-72477

しかしながら、基板表面111の温度を制御するのであれば、基板表面111の温度を精度よく測定することが好ましく、基板表面111の温度を精度よく測定するには、温度センサ341を基板表面111に近づけることが好ましい。ところが、温度センサ341を基板表面111に近づけていくと、温度センサ341が収容される内部穴34がその分だけ長くなるため、内部穴34における熱引き性能が悪化する。この結果、内部穴34の近傍がその周囲よりも高温になり、基板表面111の温度がばらつくことになる。このように基板表面111の温度を精度よく測定することで、基板表面111の温度ばらつきをなくすことは困難であった。 However, if the temperature of the substrate surface 111 is to be controlled, it is preferable to measure the temperature of the substrate surface 111 with high accuracy, and to measure the temperature of the substrate surface 111 with high accuracy, the temperature sensor 341 is brought closer to the substrate surface 111. Is preferable. However, when the temperature sensor 341 is brought closer to the substrate surface 111, the internal hole 34 in which the temperature sensor 341 is housed becomes longer by that amount, so that the heat drawing performance in the internal hole 34 deteriorates. As a result, the temperature in the vicinity of the internal hole 34 becomes higher than that in the vicinity thereof, and the temperature of the substrate surface 111 varies. By accurately measuring the temperature of the substrate surface 111 in this way, it has been difficult to eliminate the temperature variation of the substrate surface 111.

本開示の保持装置は、表面および裏面を有する絶縁体と、前記絶縁体の内部または前記裏面に配された発熱体を有するヒータ部材と、前記絶縁体の前記裏面側に配された測温素子と、を備え、前記絶縁体の前記表面上に対象物を保持する保持装置において、前記絶縁体を形成する材料よりも熱伝導率が大きい材料によって構成され、かつ、前記絶縁体における前記測温素子近傍から前記絶縁体の前記表面側に向かって配置される伝熱部を備えた保持装置である。 The holding device of the present disclosure includes an insulator having a front surface and a back surface, a heater member having a heating element arranged inside or on the back surface of the insulator, and a temperature measuring element arranged on the back surface side of the insulator. In a holding device that holds an object on the surface of the insulator, the insulator is made of a material having a higher thermal conductivity than the material forming the insulator, and the temperature of the insulator is measured. It is a holding device provided with a heat transfer portion arranged from the vicinity of the element toward the surface side of the insulator.

本開示によれば、対象物の温度を精度よく測定でき、対象物の温度ばらつきを低減できる。 According to the present disclosure, the temperature of the object can be measured accurately, and the temperature variation of the object can be reduced.

図1は、実施形態の静電チャックを一部破断して示す斜視図である。FIG. 1 is a perspective view showing the electrostatic chuck of the embodiment partially broken. 図2は、実施形態の静電チャックを厚み方向に破断しその一部を示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a part of the electrostatic chuck of the embodiment broken in the thickness direction.

[本開示の実施形態の説明]
最初に本開示の実施態様を列記して説明する。
(1)本開示の保持装置は、表面および裏面を有する絶縁体と、前記絶縁体の内部または前記裏面に配された発熱体を有するヒータ部材と、前記絶縁体の前記裏面側に配された測温素子と、を備え、前記絶縁体の前記表面上に対象物を保持する保持装置において、前記絶縁体を形成する材料よりも熱伝導率が大きい材料によって構成され、かつ、前記絶縁体における前記測温素子近傍から前記絶縁体の前記表面側に向かって配置される伝熱部を備えた保持装置である。
[Explanation of Embodiments of the present disclosure]
First, embodiments of the present disclosure will be listed and described.
(1) The holding device of the present disclosure is arranged on an insulator having a front surface and a back surface, a heater member having a heating element arranged inside or on the back surface of the insulator, and the back surface side of the insulator. In a holding device comprising a temperature measuring element and holding an object on the surface of the insulator, the insulator is made of a material having a higher thermal conductivity than the material forming the insulator, and is in the insulator. It is a holding device provided with a heat transfer portion arranged from the vicinity of the temperature measuring element toward the surface side of the insulator.

測温素子が絶縁体の裏面側に配されているから、絶縁体の内部に測温素子を配するための大きな空間が不要になり、測温素子の近傍で熱引き性能が低下することを抑制できる。絶縁体の表面の熱は伝熱部を伝って裏面側に向かい、測温素子によって測温されるため、絶縁体の表面の温度を精度よく測定できる。 Since the temperature measuring element is arranged on the back side of the insulator, a large space for arranging the temperature measuring element inside the insulator becomes unnecessary, and the heat drawing performance deteriorates in the vicinity of the temperature measuring element. Can be suppressed. Since the heat on the surface of the insulator is transmitted to the back surface side through the heat transfer portion and is measured by the temperature measuring element, the temperature on the surface of the insulator can be measured accurately.

(2)前記絶縁体は、前記裏面に対して前記表面側に凹んで設けられた凹部を有し、前記凹部の底面は、前記ヒータ部材よりも前記裏面側に配されており、前記測温素子の先端は前記凹部に配されていることが好ましい。
凹部の底面はヒータ部材よりも裏面側に設けられているから、凹部の大きさを最小限に留めることができ、凹部によって熱引き性能が低下することを抑制できる。
(2) The insulator has a recess provided on the front surface side with respect to the back surface, and the bottom surface of the recess is arranged on the back surface side of the heater member to measure the temperature. It is preferable that the tip of the element is arranged in the recess.
Since the bottom surface of the recess is provided on the back surface side of the heater member, the size of the recess can be kept to a minimum, and it is possible to prevent the recess from deteriorating the heat drawing performance.

(3)前記絶縁体の前記表面と略直交する方向を上下方向とし、前記表面側を上側とした場合に、前記絶縁体は、前記凹部と上下方向に重なり合う直上部分を有しており、前記伝熱部は、前記直上部分に配されていることが好ましい。
伝熱部が直上部分に配されているから、伝熱部の長さを最短にすることができ、絶縁体の表面の温度を迅速に測定できる。
(3) When the direction substantially orthogonal to the surface of the insulator is the vertical direction and the surface side is the upper side, the insulator has a portion directly above the recess and the concave portion in the vertical direction. The heat transfer portion is preferably arranged directly above the portion.
Since the heat transfer portion is arranged directly above the portion, the length of the heat transfer portion can be minimized, and the temperature of the surface of the insulator can be measured quickly.

(4)前記伝熱部は、前記絶縁体の外部に露出した端子接続部を備え、前記測温素子の先端は前記端子接続部に接触していることが好ましい。
測温素子の先端が端子接続部に接触しているため、伝熱部からの熱を測温素子の先端に直接伝えることができる。
(4) It is preferable that the heat transfer portion includes a terminal connection portion exposed to the outside of the insulator, and the tip of the temperature measuring element is in contact with the terminal connection portion.
Since the tip of the temperature measuring element is in contact with the terminal connection portion, the heat from the heat transfer portion can be directly transferred to the tip of the temperature measuring element.

(5)前記伝熱部は、前記表面側に位置する表面側端部を有し、前記表面側端部は、前記ヒータ部材よりも前記表面側に配されていることが好ましい。
伝熱部の表面側端部を絶縁体の表面に近づけることができるため、絶縁体の表面の温度をさらに精度よく測定できる。
(5) It is preferable that the heat transfer portion has a surface side end portion located on the surface side, and the surface side end portion is arranged on the surface side of the heater member.
Since the surface side end of the heat transfer portion can be brought close to the surface of the insulator, the temperature of the surface of the insulator can be measured more accurately.

[本開示の実施形態の詳細]
本開示の保持装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。なお、本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
[Details of Embodiments of the present disclosure]
Specific examples of the holding device of the present disclosure will be described below with reference to the drawings. It should be noted that the present disclosure is not limited to these examples, but is shown by the scope of claims and is intended to include all modifications within the meaning and scope equivalent to the scope of claims.

<静電チャック>
本開示の保持装置は、半導体ウェハ、ガラス基板など(以下「ウェハ80」という)を吸着保持できる静電チャック10である。静電チャック10は、図2に示すように、図示上方に向けられたチャック面21にて加熱対象(ワーク)であるウェハ80を吸着できるものであり、(例えば直径300mm×厚み3mmの)円盤状のセラミック基板20と、(例えば直径340mm×厚み20mmの)円盤状のベース部材60とが、ボンド材70によって接合されたものである。ベース部材60は、セラミック基板20の下側に配されている。
<Electrostatic chuck>
The holding device of the present disclosure is an electrostatic chuck 10 capable of adsorbing and holding a semiconductor wafer, a glass substrate, or the like (hereinafter referred to as “wafer 80”). As shown in FIG. 2, the electrostatic chuck 10 can adsorb a wafer 80, which is a heating target (work), on a chuck surface 21 facing upward in the drawing, and is a disk (for example, having a diameter of 300 mm and a thickness of 3 mm). The ceramic substrate 20 and the disk-shaped base member 60 (for example, having a diameter of 340 mm and a thickness of 20 mm) are joined by a bond material 70. The base member 60 is arranged on the lower side of the ceramic substrate 20.

静電チャック10は、減圧されたチャンバー内でプラズマを用いてエッチングなどを行うプロセスでウェハ80を載置するテーブルとして使用される。静電チャック10には、セラミック基板20とベース部材60の双方を上下方向に貫くピン挿通孔11が形成されている。このピン挿通孔11には図示しないリフトピンが挿通されており、このリフトピンを上方に移動させることでウェハ80をチャック面21から持ち上げることができる。 The electrostatic chuck 10 is used as a table on which the wafer 80 is placed in a process of etching or the like using plasma in a decompressed chamber. The electrostatic chuck 10 is formed with a pin insertion hole 11 that penetrates both the ceramic substrate 20 and the base member 60 in the vertical direction. A lift pin (not shown) is inserted through the pin insertion hole 11, and the wafer 80 can be lifted from the chuck surface 21 by moving the lift pin upward.

静電チャック10には、ピン挿通孔11とは別に、不活性ガスをチャック面21側に供給するための図示しない流路(ガス孔)が設けられている。不活性ガスとしては、例えばヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガスなどを用いることができる。ウェハ80とセラミック基板20との間に不活性ガスを流すことによって、ウェハ80とセラミック基板20との間の熱伝導を向上させることができる。 In addition to the pin insertion hole 11, the electrostatic chuck 10 is provided with a flow path (gas hole) (not shown) for supplying the inert gas to the chuck surface 21 side. As the inert gas, for example, an inert gas such as helium gas or nitrogen gas can be used. By flowing an inert gas between the wafer 80 and the ceramic substrate 20, the heat conduction between the wafer 80 and the ceramic substrate 20 can be improved.

<セラミック基板>
セラミック基板20は、セラミックからなる絶縁体30と、絶縁体30の内部に配されたヒータ電極40と、絶縁体30の内部においてヒータ電極40とチャック面21との間に配されたチャック電極50と、を有する。ヒータ電極40とチャック電極50は上下方向に並んで配置され、チャック面21に近い側にチャック電極50が配置され、チャック電極50の下側にヒータ電極40が配置されている。
<Ceramic substrate>
The ceramic substrate 20 includes an insulator 30 made of ceramic, a heater electrode 40 arranged inside the insulator 30, and a chuck electrode 50 arranged between the heater electrode 40 and the chuck surface 21 inside the insulator 30. And have. The heater electrode 40 and the chuck electrode 50 are arranged side by side in the vertical direction, the chuck electrode 50 is arranged on the side close to the chuck surface 21, and the heater electrode 40 is arranged on the lower side of the chuck electrode 50.

ヒータ電極40とチャック電極50には、それぞれ図示しない端子が接続されている。各端子はベース部材60を上下方向に貫通する形態で配置されている。各端子は図示しない電源にそれぞれ接続されており、各電源からの電力は各端子を通じてチャック電極50とヒータ電極40とに供給可能とされている。 Terminals (not shown) are connected to the heater electrode 40 and the chuck electrode 50, respectively. Each terminal is arranged so as to penetrate the base member 60 in the vertical direction. Each terminal is connected to a power source (not shown), and power from each power source can be supplied to the chuck electrode 50 and the heater electrode 40 through each terminal.

<絶縁体>
絶縁体30は上面34および下面35を有し、複数のセラミック層が積層されたものである。以下においては絶縁体30の上面34と直交する軸線の方向を上下方向として説明する。ここで、直交とは、軸線と上面34が90°の角度で交わる場合のみならず、85から90°の角度で交わる場合も含むものとする。絶縁体30の上面34は、図2に示すように、セラミック基板20のチャック面21より下方に位置している。一方、絶縁体30の下面35は、セラミック基板20の下面と同じ高さに位置している。絶縁体30は、アルミナ、窒化アルミニウム、イットリア、またはアルミナと炭化珪素の複合材などを主成分とする焼結体である。絶縁体30の熱膨張係数は、3から8ppm/℃の範囲(例えば7.6ppm/℃)であり、その熱伝導率は、10から150W/m・Kである。
<Insulator>
The insulator 30 has an upper surface 34 and a lower surface 35, and is formed by laminating a plurality of ceramic layers. In the following, the direction of the axis orthogonal to the upper surface 34 of the insulator 30 will be described as the vertical direction. Here, orthogonality includes not only the case where the axis and the upper surface 34 intersect at an angle of 90 ° but also the case where the axis intersects at an angle of 85 to 90 °. As shown in FIG. 2, the upper surface 34 of the insulator 30 is located below the chuck surface 21 of the ceramic substrate 20. On the other hand, the lower surface 35 of the insulator 30 is located at the same height as the lower surface of the ceramic substrate 20. The insulator 30 is a sintered body containing alumina, aluminum nitride, yttria, or a composite material of alumina and silicon carbide as a main component. The coefficient of thermal expansion of the insulator 30 is in the range of 3 to 8 ppm / ° C. (for example, 7.6 ppm / ° C.), and its thermal conductivity is 10 to 150 W / m · K.

<ヒータ電極>
絶縁体30の内部には、ヒータ電極40を構成する複数の発熱体41が配されている。発熱体41は、タングステン、モリブデン、またはこれらの合金、またはこれらの炭化物を主成分として構成されている。
<Heater electrode>
Inside the insulator 30, a plurality of heating elements 41 constituting the heater electrode 40 are arranged. The heating element 41 is mainly composed of tungsten, molybdenum, an alloy thereof, or a carbide thereof.

本開示のヒータ電極40は絶縁体30の内部に配されているものの、絶縁体30の表面や絶縁体30とは別体のヒータ部材(ポリイミドヒータ)の内部に配されているものでもよい。本開示の発熱体41としては、導体ペーストを印刷した導電パターンを焼結した導電体を使用しているものの、金属箔、金属メッシュなどを使用してもよい。 Although the heater electrode 40 of the present disclosure is arranged inside the insulator 30, it may be arranged inside the surface of the insulator 30 or inside a heater member (polyimide heater) separate from the insulator 30. As the heating element 41 of the present disclosure, although a conductor obtained by sintering a conductive pattern printed with a conductor paste is used, a metal foil, a metal mesh, or the like may be used.

<チャック電極>
チャック電極50は、タングステン、モリブデン、またはこれらの合金を主成分として構成されている。チャック電極50は、電圧を印加することで静電吸着力を発現するものである。静電吸着力の種類としては、クーロン力、ジョンセン・ラーベック力、またはグラディエント力などを用いることができる。本開示のチャック電極50としては、導体ペーストを印刷した導電パターンを焼結した導電体を使用しているものの、金属箔、金属メッシュなどを使用してもよい。
<Chuck electrode>
The chuck electrode 50 is composed mainly of tungsten, molybdenum, or an alloy thereof. The chuck electrode 50 exhibits an electrostatic adsorption force by applying a voltage. As the type of electrostatic attraction force, Coulomb force, Johnsen-Rahbek force, gradient force and the like can be used. As the chuck electrode 50 of the present disclosure, although a conductor obtained by sintering a conductive pattern printed with a conductor paste is used, a metal foil, a metal mesh, or the like may be used.

<ベース部材>
ベース部材60は、アルミニウム、アルミニウム合金、金属とセラミックスの複合体(Al−SiC)、またはセラミックス(SiC)を主成分として構成されている。ベース部材60は、セラミック基板20の全体を載置できるように、セラミック基板20より大径とされている。ベース部材60は、冷媒を流す冷媒流路61を有している。ベース部材60の熱膨張係数は、5から9ppm/℃の範囲(例えば6.9ppm/℃)で、熱伝導率は、180W/m・Kであり、絶縁体30と比べて高い熱伝導性を有している。
<Base member>
The base member 60 is mainly composed of aluminum, an aluminum alloy, a composite of metal and ceramics (Al—SiC), or ceramics (SiC). The base member 60 has a larger diameter than the ceramic substrate 20 so that the entire ceramic substrate 20 can be mounted. The base member 60 has a refrigerant flow path 61 through which a refrigerant flows. The coefficient of thermal expansion of the base member 60 is in the range of 5 to 9 ppm / ° C. (for example, 6.9 ppm / ° C.), and the thermal conductivity is 180 W / m · K, which is higher than that of the insulator 30. Have.

<ボンド材>
ベース部材60の上面62とセラミック基板20の下面との間には、ボンド材70が配置されている。ボンド材70は、シリコーン樹脂またはエポキシ樹脂を主成分として構成されている。本開示のボンド材70は、ペースト状やシート状のシリコーン接着剤を使用したものである。ボンド材70は、セラミック基板20とベース部材60を接着する役割以外に、セラミック基板20とベース部材60との間の熱伝導を行う役割と、セラミック基板20とベース部材60の熱膨張に起因する応力を緩和する役割と、を果たしている。
<Bond material>
A bond material 70 is arranged between the upper surface 62 of the base member 60 and the lower surface of the ceramic substrate 20. The bond material 70 is composed mainly of a silicone resin or an epoxy resin. The bond material 70 of the present disclosure uses a paste-like or sheet-like silicone adhesive. The bond material 70 is caused by the role of conducting heat conduction between the ceramic substrate 20 and the base member 60 and the thermal expansion of the ceramic substrate 20 and the base member 60, in addition to the role of adhering the ceramic substrate 20 and the base member 60. It plays a role in relieving stress.

<温度センサ>
本開示の静電チャック10は、絶縁体30の上面34およびセラミック基板20のチャック面21の温度を測定するための温度センサ90を備えている。温度センサ90は、ベース部材60の内部からセラミック基板20の下端部にかけて上下方向に長い棒状とされており、熱電対やサーミスタなどの測温素子を有している。温度センサ90の先端は、温度を検知するための端子91とされている。なお、本開示の温度センサ90に代えて、チップ状のサーミスタを絶縁体30の下端部に埋設するようにしてもよい。
<Temperature sensor>
The electrostatic chuck 10 of the present disclosure includes a temperature sensor 90 for measuring the temperature of the upper surface 34 of the insulator 30 and the chuck surface 21 of the ceramic substrate 20. The temperature sensor 90 has a rod shape that is long in the vertical direction from the inside of the base member 60 to the lower end of the ceramic substrate 20, and has a temperature measuring element such as a thermocouple or a thermistor. The tip of the temperature sensor 90 is a terminal 91 for detecting the temperature. Instead of the temperature sensor 90 of the present disclosure, a chip-shaped thermistor may be embedded in the lower end portion of the insulator 30.

ベース部材60の内部には、温度センサ90を収容するための内部孔63が設けられており、内部孔63の内周には、温度センサ90の外周を囲むように、電気絶縁性を有する絶縁筒64が配置されている。絶縁体30の下面35において内部孔63と対応する位置には、端子91を収容するための凹部31が設けられている。 An internal hole 63 for accommodating the temperature sensor 90 is provided inside the base member 60, and the inner circumference of the internal hole 63 is insulated so as to surround the outer periphery of the temperature sensor 90 and having electrical insulation. A cylinder 64 is arranged. A recess 31 for accommodating the terminal 91 is provided at a position corresponding to the internal hole 63 on the lower surface 35 of the insulator 30.

凹部31は絶縁体30に設けられ、下方に開口する有底の凹部31とされている。凹部31の内面のうち絶縁体30の上面34側の内面は底面32とされている。底面32は、ヒータ電極40よりも絶縁体30の下面35側に配されている。底面32には、絶縁体30の外部に露出した端子接続部26が形成されており、この端子接続部26の表面には、めっきが形成されている。温度センサ90の端子91は、端子接続部26に接触した状態で凹部31に配されている。端子接続部26の材料としては、例えばタングステン、モリブデン、またはこれらの合金を主に用いられる。 The recess 31 is provided in the insulator 30 and is a bottomed recess 31 that opens downward. Of the inner surfaces of the recess 31, the inner surface of the insulator 30 on the upper surface 34 side is the bottom surface 32. The bottom surface 32 is arranged on the lower surface 35 side of the insulator 30 with respect to the heater electrode 40. A terminal connection portion 26 exposed to the outside of the insulator 30 is formed on the bottom surface 32, and plating is formed on the surface of the terminal connection portion 26. The terminal 91 of the temperature sensor 90 is arranged in the recess 31 in a state of being in contact with the terminal connection portion 26. As the material of the terminal connection portion 26, for example, tungsten, molybdenum, or an alloy thereof is mainly used.

<伝熱部>
さて、本開示のセラミック基板20は、絶縁体30を形成する材料よりも熱伝導率が大きい材料によって構成され、絶縁体30における温度センサ90の端子91から上面34側に向かう伝熱部25を備えている。伝熱部25は、上記した端子接続部26と、水平方向に延びる複数の内部配線27と、上下方向に延びる複数のビア28と、によって構成されている。伝熱部25は導電性とされているものの、通電のためには用いられないダミー回路である。伝熱部25は絶縁体30の内部に埋設されているため、絶縁体30の内部に伝熱部25を収容するための空間は形成されていない。伝熱部25は、絶縁体30を形成する材料よりも熱伝導率が大きい材料によって構成されている。伝熱部25の材料としては、例えばタングステン、モリブデン、またはこれらの合金を主に用いられる。
<Heat transfer part>
The ceramic substrate 20 of the present disclosure is made of a material having a higher thermal conductivity than the material forming the insulator 30, and has a heat transfer portion 25 directed from the terminal 91 of the temperature sensor 90 in the insulator 30 toward the upper surface 34 side. I have. The heat transfer portion 25 is composed of the terminal connection portion 26 described above, a plurality of internal wirings 27 extending in the horizontal direction, and a plurality of vias 28 extending in the vertical direction. Although the heat transfer unit 25 is conductive, it is a dummy circuit that is not used for energization. Since the heat transfer portion 25 is embedded inside the insulator 30, no space for accommodating the heat transfer portion 25 is formed inside the insulator 30. The heat transfer portion 25 is made of a material having a higher thermal conductivity than the material forming the insulator 30. As the material of the heat transfer unit 25, for example, tungsten, molybdenum, or an alloy thereof is mainly used.

伝熱部25は、端子接続部26の上面にビア28が接合され、ビア28の上端に内部配線27が接合され、以降、ビア28と内部配線27が交互に配された構成である。本開示の伝熱部25の上端は内部配線27によって構成され、上面側端部25Uとされている。絶縁体30は、凹部31と上下方向に重なり合う直上部分33を有しており、伝熱部25は、直上部分33において上下方向に延びる形態で配されている。伝熱部25の上面側端部25Uは、ヒータ電極40よりも上方でかつチャック電極50よりも下方に配されている。 The heat transfer portion 25 has a configuration in which a via 28 is joined to the upper surface of the terminal connection portion 26, an internal wiring 27 is joined to the upper end of the via 28, and thereafter, the via 28 and the internal wiring 27 are alternately arranged. The upper end of the heat transfer portion 25 of the present disclosure is composed of the internal wiring 27, and is the upper end side end portion 25U. The insulator 30 has a directly above portion 33 that overlaps the recess 31 in the vertical direction, and the heat transfer portion 25 is arranged in a form extending in the vertical direction in the directly above portion 33. The upper surface side end portion 25U of the heat transfer portion 25 is arranged above the heater electrode 40 and below the chuck electrode 50.

伝熱部25は絶縁体30よりも熱伝導率が大きいから、絶縁体30の上面34の熱は主として伝熱部25を介して端子接続部26に迅速に伝わる。このため、絶縁体30の上面34の温度と端子接続部26の温度とを近づけることができる。端子接続部26に伝わる熱は、温度センサ90の端子91によって測温される。また、絶縁体30における伝熱部25の周囲に空間が形成されていないため、熱引き性能の低下によって伝熱部25の周囲の温度が高くなることはない。この結果、チャック面21に吸着保持されたウェハ80の温度を精度よく測定でき、ウェハ80の温度ばらつきを低減できる。 Since the heat transfer portion 25 has a higher thermal conductivity than the insulator 30, the heat of the upper surface 34 of the insulator 30 is rapidly transferred to the terminal connection portion 26 mainly via the heat transfer portion 25. Therefore, the temperature of the upper surface 34 of the insulator 30 and the temperature of the terminal connection portion 26 can be brought close to each other. The heat transferred to the terminal connection portion 26 is measured by the terminal 91 of the temperature sensor 90. Further, since no space is formed around the heat transfer portion 25 in the insulator 30, the temperature around the heat transfer portion 25 does not increase due to the deterioration of the heat transfer performance. As a result, the temperature of the wafer 80 adsorbed and held on the chuck surface 21 can be accurately measured, and the temperature variation of the wafer 80 can be reduced.

<本実施形態の効果>
以上のように本実施形態の静電チャック10は、上面34および下面35を有する絶縁体30と、絶縁体30の内部に配された発熱体41を有するヒータ電極40と、絶縁体30の下面35側に配された温度センサ90と、を備え、絶縁体30の上面34上にウェハ80を保持する静電チャック10において、絶縁体30を形成する材料よりも熱伝導率が大きい材料によって構成され、かつ、絶縁体30における温度センサ90近傍から絶縁体30の上面34側に向かって配置される伝熱部25を備えた静電チャック10である。
<Effect of this embodiment>
As described above, the electrostatic chuck 10 of the present embodiment has an insulator 30 having an upper surface 34 and a lower surface 35, a heater electrode 40 having a heating element 41 arranged inside the insulator 30, and a lower surface of the insulator 30. In the electrostatic chuck 10 having a temperature sensor 90 arranged on the 35 side and holding the wafer 80 on the upper surface 34 of the insulator 30, it is made of a material having a higher thermal conductivity than the material forming the insulator 30. The electrostatic chuck 10 is provided with a heat transfer portion 25 arranged from the vicinity of the temperature sensor 90 in the insulator 30 toward the upper surface 34 side of the insulator 30.

温度センサ90が絶縁体30の下面35側に配されているから、絶縁体30の内部に温度センサ90を配するための大きな空間が不要になり、温度センサ90の近傍で熱引き性能が低下することを抑制できる。絶縁体30の上面34の熱は伝熱部25を伝って下面35側に向かい、温度センサ90によって測温されるため、絶縁体30の上面34の温度を精度よく測定できる。 Since the temperature sensor 90 is arranged on the lower surface 35 side of the insulator 30, a large space for arranging the temperature sensor 90 inside the insulator 30 becomes unnecessary, and the heat drawing performance deteriorates in the vicinity of the temperature sensor 90. Can be suppressed. Since the heat of the upper surface 34 of the insulator 30 is transmitted to the lower surface 35 side through the heat transfer portion 25 and is measured by the temperature sensor 90, the temperature of the upper surface 34 of the insulator 30 can be measured accurately.

絶縁体30は、下面35に対して上面34側に凹んで設けられた凹部31を有し、凹部31の底面32は、ヒータ電極40よりも下面35側に配されており、温度センサ90の先端は凹部31に配されていることが好ましい。
凹部31の底面32はヒータ電極40よりも下面35側に設けられているから、凹部31の大きさを最小限に留めることができ、凹部31によって熱引き性能が低下することを抑制できる。
The insulator 30 has a recess 31 recessed on the upper surface 34 side with respect to the lower surface 35, and the bottom surface 32 of the recess 31 is arranged on the lower surface 35 side of the heater electrode 40, and the temperature sensor 90 has a recess 31. The tip is preferably arranged in the recess 31.
Since the bottom surface 32 of the recess 31 is provided on the lower surface 35 side of the heater electrode 40, the size of the recess 31 can be kept to a minimum, and it is possible to prevent the recess 31 from deteriorating the heat drawing performance.

絶縁体30の上面34と略直交する方向を上下方向とし、上面34側を上側とした場合に、絶縁体30は、凹部31と上下方向に重なり合う直上部分33を有しており、伝熱部25は、直上部分33に配されていることが好ましい。
伝熱部25が直上部分33に配されているから、伝熱部25の長さを最短にすることができ、絶縁体30の上面34の温度を迅速に測定できる。
When the direction substantially orthogonal to the upper surface 34 of the insulator 30 is the vertical direction and the upper surface 34 side is the upper side, the insulator 30 has a directly above portion 33 that overlaps the recess 31 in the vertical direction, and is a heat transfer unit. 25 is preferably arranged on the directly above portion 33.
Since the heat transfer portion 25 is arranged on the directly above portion 33, the length of the heat transfer portion 25 can be minimized, and the temperature of the upper surface 34 of the insulator 30 can be quickly measured.

伝熱部25は、絶縁体30の外部に露出した端子接続部26を備え、温度センサ90の端子91は端子接続部26に接触していることが好ましい。
温度センサ90の端子91が端子接続部26に接触しているため、伝熱部25からの熱を温度センサ90の端子91に直接伝えることができる。
It is preferable that the heat transfer portion 25 includes a terminal connection portion 26 exposed to the outside of the insulator 30, and the terminal 91 of the temperature sensor 90 is in contact with the terminal connection portion 26.
Since the terminal 91 of the temperature sensor 90 is in contact with the terminal connection portion 26, the heat from the heat transfer portion 25 can be directly transferred to the terminal 91 of the temperature sensor 90.

伝熱部25は、上面34側に位置する上面側端部25Uを有し、上面側端部25Uは、ヒータ電極40よりも上面34側に配されていることが好ましい。
伝熱部25の上面側端部25Uを絶縁体30の上面34に近づけることができるため、絶縁体30の上面34の温度をさらに精度よく測定できる。
It is preferable that the heat transfer portion 25 has an upper surface side end portion 25U located on the upper surface side 34 side, and the upper surface side end portion 25U is arranged on the upper surface side 34 side of the heater electrode 40.
Since the upper surface side end portion 25U of the heat transfer portion 25 can be brought closer to the upper surface 34 of the insulator 30, the temperature of the upper surface 34 of the insulator 30 can be measured more accurately.

<他の実施形態>
(1)上記実施形態では、伝熱部25の下面35側の端部が温度センサ90の端子91に接触しているものの、伝熱部の下面35側の端部が温度センサ90の端子91に接触しておらず、端子91の近傍に配されているものでもよい。
<Other embodiments>
(1) In the above embodiment, although the end portion of the heat transfer portion 25 on the lower surface 35 side is in contact with the terminal 91 of the temperature sensor 90, the end portion of the heat transfer portion on the lower surface 35 side is the terminal 91 of the temperature sensor 90. It may be the one which is not in contact with the terminal 91 and is arranged in the vicinity of the terminal 91.

(2)上記実施形態では、温度センサ90の端子91が凹部31に配されているものの、端子91が絶縁体30の下面35に配されているものでもよい。 (2) In the above embodiment, although the terminal 91 of the temperature sensor 90 is arranged in the recess 31, the terminal 91 may be arranged in the lower surface 35 of the insulator 30.

(3)上記実施形態では、伝熱部25が凹部31の直上部分33において上下方向に延びて配されているものの、伝熱部の一部が凹部31から斜め上方向に延びて直上部分33以外の領域に配されているものでもよい。 (3) In the above embodiment, although the heat transfer portion 25 is arranged so as to extend in the vertical direction in the portion 33 directly above the recess 31, a part of the heat transfer portion extends diagonally upward from the recess 31 and is directly above the portion 33. It may be arranged in an area other than the above.

(4)上記実施形態では、端子接続部26が絶縁体30の外部に露出しているものの、端子接続部が下面35付近において絶縁体30の内部に埋設されているものでもよい。 (4) In the above embodiment, although the terminal connection portion 26 is exposed to the outside of the insulator 30, the terminal connection portion may be embedded inside the insulator 30 in the vicinity of the lower surface 35.

(5)上記実施形態では、伝熱部25の温度が周囲と同じであることを前提にして説明しているが、例えば伝熱部25が周囲よりも温度が低い温度特異点になる場合には、伝熱部25の周囲のヒータ電極40を加熱するように温度調整を行ってもよい。 (5) In the above embodiment, the description is made on the premise that the temperature of the heat transfer unit 25 is the same as that of the surroundings. However, for example, when the heat transfer unit 25 has a temperature singularity lower than that of the surroundings. May adjust the temperature so as to heat the heater electrode 40 around the heat transfer unit 25.

(6)上記実施形態では、伝熱部25がビア28と内部配線27によって構成されているが、伝熱部として金属のバルク体を入れる形態でもよい。 (6) In the above embodiment, the heat transfer portion 25 is composed of the via 28 and the internal wiring 27, but a metal bulk body may be inserted as the heat transfer portion.

10…静電チャック 11…ピン挿通孔
20…セラミック基板 21…チャック面 25…伝熱部 25U…上面側端部(表面側端部) 26…端子接続部 27…内部配線 28…ビア
30…絶縁体 31…凹部 32…底面 33…直上部分 34…上面(表面) 35…下面(裏面)
40…ヒータ電極(ヒータ部材) 41…発熱体
50…チャック電極
60…ベース部材 61…冷媒流路 62…上面 63…内部孔 64…絶縁筒
70…ボンド材
80…ウェハ(対象物)
90…温度センサ 91…端子(先端)
10 ... Electrostatic chuck 11 ... Pin insertion hole 20 ... Ceramic substrate 21 ... Chuck surface 25 ... Heat transfer part 25U ... Top surface side end (front surface side end) 26 ... Terminal connection 27 ... Internal wiring 28 ... Via 30 ... Insulation Body 31 ... Recessed portion 32 ... Bottom surface 33 ... Directly above part 34 ... Top surface (front surface) 35 ... Bottom surface (back surface)
40 ... Heater electrode (heater member) 41 ... Heating element 50 ... Chuck electrode 60 ... Base member 61 ... Refrigerant flow path 62 ... Top surface 63 ... Internal hole 64 ... Insulation cylinder 70 ... Bond material 80 ... Wafer (object)
90 ... Temperature sensor 91 ... Terminal (tip)

Claims (5)

表面および裏面を有する絶縁体と、
前記絶縁体の内部または前記裏面に配された発熱体を有するヒータ部材と、
前記絶縁体の前記裏面側に配された測温素子と、を備え、前記絶縁体の前記表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記絶縁体を形成する材料よりも熱伝導率が大きい材料によって構成され、かつ、前記絶縁体における前記測温素子近傍から前記絶縁体の前記表面側に向かって配置される伝熱部を備えた保持装置。
Insulators with front and back surfaces and
A heater member having a heating element arranged inside or on the back surface of the insulator, and
In a holding device comprising a temperature measuring element arranged on the back surface side of the insulator and holding an object on the surface of the insulator.
It is made of a material having a higher thermal conductivity than the material forming the insulator, and has a heat transfer portion arranged from the vicinity of the temperature measuring element in the insulator toward the surface side of the insulator. Holding device.
前記絶縁体は、前記裏面に対して前記表面側に凹んで設けられた凹部を有し、
前記凹部の底面は、前記ヒータ部材よりも前記裏面側に配されており、
前記測温素子の先端は前記凹部に配されている、請求項1に記載の保持装置。
The insulator has a recess provided on the front surface side with respect to the back surface.
The bottom surface of the recess is arranged on the back surface side of the heater member.
The holding device according to claim 1, wherein the tip of the temperature measuring element is arranged in the recess.
前記絶縁体の前記表面と略直交する方向を上下方向とし、前記表面側を上側とした場合に、前記絶縁体は、前記凹部と上下方向に重なり合う直上部分を有しており、
前記伝熱部は、前記直上部分に配されている、請求項2に記載の保持装置。
When the direction substantially orthogonal to the surface of the insulator is the vertical direction and the surface side is the upper side, the insulator has a portion directly above the recess and the concave portion in the vertical direction.
The holding device according to claim 2, wherein the heat transfer unit is arranged directly above the heat transfer unit.
前記伝熱部は、前記絶縁体の外部に露出した端子接続部を備え、前記測温素子の先端は前記端子接続部に接触している、請求項1から請求項3のいずれか1項に記載の保持装置。 The heat transfer portion includes a terminal connection portion exposed to the outside of the insulator, and the tip of the temperature measuring element is in contact with the terminal connection portion, according to any one of claims 1 to 3. The holding device described. 前記伝熱部は、前記表面側に位置する表面側端部を有し、
前記表面側端部は、前記ヒータ部材よりも前記表面側に配されている、請求項1から請求項4のいずれか1項に記載の保持装置。
The heat transfer portion has a surface side end portion located on the surface side, and has a surface side end portion.
The holding device according to any one of claims 1 to 4, wherein the surface side end portion is arranged on the surface side of the heater member.
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