JP2023031603A - 基板固定装置 - Google Patents

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Hiroki Oguro
裕輔 木下
Yusuke Kinoshita
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Abstract

【課題】静電吸着部材が薄い場合であっても、放電を抑制することができる基板固定装置を提供する。【解決手段】基板固定装置は、貫通孔が形成されたベースプレートと、前記貫通孔の内側に挿通された電極ピンと、前記電極ピンが接続された吸着電極を含む静電吸着部材と、を有し、前記ベースプレートは、前記静電吸着部材に対向する第１面を備えた金属部材を有し、前記第１面に、前記貫通孔に連通し、前記第１面に垂直な方向からの平面視で前記貫通孔を包含する凹部が形成されている。【選択図】図１

Description

本開示は、基板固定装置に関する。
ウェハ等の基板の固定に用いられる基板固定装置として、吸着電極を内蔵する静電吸着部材に、電極ピン用の開口部と、開口部のベースプレート側の端部近傍の凹部とが形成された基板固定装置が知られている。凹部が形成されていることで、電極ピンの吸着電極との接続部とベースプレートとの距離が大きくなり、接続部とベースプレートとの間の放電が抑制される。
特開２０１５－２２５９５２号公報 特開２００７－２５８６１５号公報
静電吸着部材が薄い場合、十分な深さの凹部を形成することができず、放電を抑制しにくくなるおそれがある。
本開示は、静電吸着部材が薄い場合であっても、放電を抑制することができる基板固定装置を提供することを目的とする。
本開示の一形態によれば、貫通孔が形成されたベースプレートと、前記貫通孔の内側に挿通された電極ピンと、前記電極ピンが接続された吸着電極を含む静電吸着部材と、を有し、前記ベースプレートは、前記静電吸着部材に対向する第１面を備えた金属部材を有し、前記第１面に、前記貫通孔に連通し、前記第１面に垂直な方向からの平面視で前記貫通孔を包含する凹部が形成されている基板固定装置が提供される。
本開示によれば、静電吸着部材が薄い場合であっても、放電を抑制することができる。
第１実施形態に係る基板固定装置を示す断面図である。 第１実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示す断面図（その１）である。 第１実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示す断面図（その２）である。 第１実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示す断面図（その３）である。 参考例に係る基板固定装置を示す断面図である。 第２実施形態に係る基板固定装置を示す断面図である。 第２実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示す断面図（その１）である。 第２実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示す断面図（その２）である。
以下、本開示の実施形態について添付の図面を参照しながら具体的に説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の機能構成を有する構成要素については、同一の符号を付することにより重複した説明を省くことがある。
（第１実施形態）
まず、第１実施形態について説明する。第１実施形態は基板固定装置に関する。
［基板固定装置の構成］
図１は、第１実施形態に係る基板固定装置を示す断面図である。図１に示すように、第１実施形態に係る基板固定装置１は、主要な構成要素として、ベースプレート１００と、静電吸着部材２００と、電極ピン３００と、絶縁スリーブ４００と、接着層５００とを有する。
ベースプレート１００は、板状の金属部材１１０と、絶縁膜１２０とを有する。
金属部材１１０の厚さは、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。金属部材１１０は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、チタン又はチタン合金から形成される。金属部材１１０に、金属部材１１０を厚さ方向に貫通する貫通孔１１１が形成されている。貫通孔１１１の形状は、例えば略円形状である。貫通孔１１１の直径は５ｍｍ～６ｍｍ程度である。貫通孔１１１の内側に電極ピン３００が挿通される。金属部材１１０は第１面１１０Ａを有する。第１面１１０Ａの上に静電吸着部材２００が設けられる。金属部材１１０の第１面１１０Ａに、第１面１１０Ａに垂直な方向からの平面視で貫通孔１１１を包含する座ぐりのような凹部１１２が形成されている。凹部１１２は貫通孔１１１に連通する。凹部１１２の形状は、例えば略円形状である。凹部１１２の直径Ｄ１は８ｍｍ～１２ｍｍ程度である。凹部１１２の深さＤ２は１．５ｍｍ～２．５ｍｍ程度である。貫通孔１１１の中心軸と凹部１１２の中心軸とは、略一致している。
金属部材１１０は、プラズマを制御するための電極等として利用することもできる。金属部材１１０に所定の高周波電力を給電することで、発生したプラズマ状態にあるイオン等を静電吸着部材２００上に吸着されたウェハ等の基板に衝突させるためのエネルギーを制御し、エッチング処理を効果的に行うことができる。
絶縁膜１２０は、第１面１１０Ａと、凹部１１２の側壁面及び底面とに形成されている。絶縁膜１２０は、例えば酸化アルミニウム膜である。絶縁膜１２０の厚さは０．２ｍｍ～０．４ｍｍ程度である。絶縁膜１２０は、例えば金属部材１１０がアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている場合、金属部材１１０のアルマイト処理又は金属部材１１０への酸化アルミニウムの溶射により形成することができる。
静電吸着部材２００は、板状のセラミック部材２１０と、吸着電極２２０とを有する。吸着電極２２０はセラミック部材２１０に内蔵されている。セラミック部材２１０は、金属部材１１０の第１面１１０Ａに対向する第２面２１０Ａを有する。セラミック部材２１０の第２面２１０Ａに、吸着電極２２０に達する開口部２１１が形成されている。第１面１１０Ａに垂直な方向からの平面視で、開口部２１１は貫通孔１１１の内側にあり、吸着電極２２０は貫通孔１１１と重なる。静電吸着部材２００が更にヒータを有していてもよい。
電極ピン３００は略円柱状の形状を有し、貫通孔１１１の内側に挿通され、開口部２１１内で接合材３１０により吸着電極２２０に接合されている。電極ピン３００の吸着電極２２０に接する部分の直径Ｄ３は１．３ｍｍ～１．７ｍｍ程度である。接合材３１０は、例えばはんだ材又はろう材である。つまり、電極ピン３００は吸着電極２２０に、例えばはんだ付け又はろう付けされている。電極ピン３００から吸着電極２２０に印加される電圧の大きさは、例えば３０００Ｖ～６０００Ｖ程度である。
絶縁スリーブ４００は、筒状の基部４０１と、フランジ部４０２とを備える。基部４０１は、貫通孔１１１の内側に配置され、基部４０１の内側を電極ピン３００が挿通する。基部４０１は電極ピン３００の側面を覆う。基部４０１の厚さは、電極ピン３００の外面と貫通孔１１１の内壁面との間の距離と同程度である。フランジ部４０２は、基部４０１の静電吸着部材２００側の端部から径方向の外側に突出した部分である。フランジ部４０２は、凹部１１２の底面と静電吸着部材２００の第２面２１０Ａとの間に位置し、凹部１１２の底と静電吸着部材２００とに挟まれている。絶縁スリーブ４００の材料は、ポリイミド等の有機絶縁体又はアルミナ等の無機絶縁体である。絶縁スリーブ４００は第１筒状絶縁部品の一例である。基部４０１は第１基部の一例である。
接着層５００は、静電吸着部材２００と絶縁膜１２０及び絶縁スリーブ４００とを接着し、絶縁膜１２０及び金属部材１１０と絶縁スリーブ４００とを接着し、絶縁スリーブ４００と電極ピン３００とを接着する。絶縁スリーブ４００の基部４０１が接着層５００により金属部材１１０に接着されている。接着層５００の材料は、例えばシリコーン樹脂等の絶縁性の樹脂である。接着層５００にアルミナ又は窒化アルミニウム等のフィラーが含有されていてもよい。
［基板固定装置の製造方法］
次に、基板固定装置１の製造方法について説明する。図２～図４は、第１実施形態に係る基板固定装置１の製造方法を示す断面図である。
まず、図２（ａ）に示すように、セラミック部材２１０と、吸着電極２２０とを有し、セラミック部材２１０に開口部２１１が形成された静電吸着部材２００を準備する。
次に、図２（ｂ）に示すように、電極ピン３００をはんだ付け又はろう付けにより、開口部２１１内で吸着電極２２０に接合する。
また、図３（ａ）に示すように、貫通孔１１１及び凹部１１２が形成された金属部材１１０と、絶縁膜１２０とを有するベースプレート１００を準備する。絶縁膜１２０は、例えば金属部材１１０がアルミニウム又はアルミニウム合金から形成されている場合、金属部材１１０のアルマイト処理又は金属部材１１０への酸化アルミニウムの溶射により形成することができる。
次に、図３（ｂ）に示すように、流動性を備えた接着剤５１０を、塗布等により絶縁膜１２０の表面と、金属部材１１０の表面とに設ける。
次に、図４（ａ）に示すように、フランジ部４０２が凹部１１２の底に引っ掛かるようにして、絶縁スリーブ４００を金属部材１１０の第１面１１０Ａの側から凹部１１２及び貫通孔１１１内に挿入する。この結果、凹部１１２内に設けられていた接着剤５１０の一部が第１面１１０Ａの上方に移動する。また、貫通孔１１１の内壁面上の接着剤５１０に基部４０１が接触する。
次に、図４（ｂ）に示すように、電極ピン３００を金属部材１１０の第１面１１０Ａの側から絶縁スリーブ４００の内側に挿入しながら、セラミック部材２１０の第２面２１０Ａを接着剤５１０に接触させる。そして、静電吸着部材２００をベースプレート１００に向けて押し付けて貼り合わせる。この結果、ベースプレート１００と静電吸着部材２００との間の接着剤５１０が、セラミック部材２１０、絶縁スリーブ４００及び電極ピン３００の周囲の隙間に広がる。次に、接着剤５１０のキュア（硬化処理）を行うことで、接着剤５１０から接着層５００が形成される。
このようにして、第１実施形態に係る基板固定装置１を製造することができる。
ここで、参考例と比較しながら第１実施形態の効果について説明する。図５は、参考例に係る基板固定装置を示す断面図である。
参考例に係る基板固定装置９は、主として、ベースプレートの構成の点で第１実施形態と相違する。図５に示すように、ベースプレート１００に代えてベースプレート９００が設けられている。ベースプレート９００は、金属部材１１０と同様の材料からなる金属部材９１０から構成される。金属部材９１０に、貫通孔１１１と同様の貫通孔９１１が形成されているが、凹部は形成されていない。また、絶縁膜１２０が形成されていない。更に、絶縁スリーブ４００に代えて円筒状の絶縁スリーブ９３０が設けられている。他の構成は第１実施形態と同様である。
第１実施形態を参考例と比較すると、ベースプレート１００の金属部材１１０に凹部が形成されているため、接合材３１０とベースプレート１００との間の最短距離Ｌ１が、接合材３１０とベースプレート９００との間の最短距離Ｌ２よりも大きい。ここで、最短距離Ｌ１及びＬ２は、放電を阻害しやすいセラミック部材２１０を含まない経路における距離である。例えば、最短距離Ｌ２が２ｍｍ程度であるのに対し、最短距離Ｌ１は５ｍｍ～６ｍｍ程度である。このため、第１実施形態によれば、金属部材１１０の形状の観点から、放電を生じにくくすることができる。
また、第１実施形態では、ベースプレート１００が絶縁膜１２０を有する。このため、第１実施形態によれば、絶縁性の観点からも、放電を生じにくくすることができる。
従って、第１実施形態によれば、静電吸着部材２００の厚さに拘わらず、放電を抑制することができる。また、放電の抑制により、基板固定装置１の寿命を長期化することができる。
（第２実施形態）
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、主として絶縁スリーブの構成の点で第１実施形態と相違する。
［基板固定装置の構成］
図６は、第２実施形態に係る基板固定装置を示す断面図である。図６に示すように、第２実施形態に係る基板固定装置１は、第１実施形態における絶縁スリーブ４００に代えて、絶縁スリーブ６００及び７００を有する。
絶縁スリーブ６００は、筒状の基部６０１と、フランジ部６０２とを備える。基部６０１は、貫通孔１１１の内側に配置され、基部６０１の内側を電極ピン３００が挿通する。基部６０１は電極ピン３００の側面を覆う。基部６０１の厚さは、電極ピン３００の外面と貫通孔１１１の内壁面との間の距離の半分程度である。フランジ部６０２は、基部６０１の静電吸着部材２００側の端部から径方向の外側に突出した部分である。フランジ部６０２は、フランジ部４０２と同様に、凹部１１２の底面と静電吸着部材２００の第２面２１０Ａとの間に位置し、凹部１１２の底と静電吸着部材２００とに挟まれている。絶縁スリーブ６００の材料は、ポリイミド等の有機絶縁体又はアルミナ等の無機絶縁体である。絶縁スリーブ６００は第１筒状絶縁部品の一例である。基部６０１は第１基部の一例である。
絶縁スリーブ７００は、筒状の基部７０１と、内側突出部７０２とを備える。基部７０１は、貫通孔１１１の内側で基部６０１の外側に配置されている。つまり、基部７０１は、貫通孔１１１の径方向で、基部６０１と金属部材１１０との間に設けられている。基部６０１と基部７０１とが互いに接触している。基部７０１はフランジ部６０２にも接触している。基部７０１の厚さは、電極ピン３００の外面と貫通孔１１１の内壁面との間の距離の半分程度である。内側突出部７０２は、基部７０１の静電吸着部材２００側と反対側の端部から径方向の内側に突出した部分である。内側突出部７０２が絶縁スリーブ６００の基部６０１の静電吸着部材２００側と反対側の端部に接触している。絶縁スリーブ７００の材料は、ポリイミド等の有機絶縁体又はアルミナ等の無機絶縁体である。絶縁スリーブ７００は第２筒状絶縁部品の一例である。基部７０１は第２基部の一例である。
他の構成は第１実施形態と同様である。
［基板固定装置の製造方法］
次に、基板固定装置２の製造方法について説明する。図７～図８は、第２実施形態に係る基板固定装置２の製造方法を示す断面図である。
まず、第１実施形態と同様に、静電吸着部材２００を準備し、電極ピン３００をはんだ付け又はろう付けにより、開口部２１１内で吸着電極２２０に接合する（図２（ｂ）参照）。
また、第１実施形態と同様に、ベースプレート１００を準備する（図３（ａ）参照）。次に、図７（ａ）に示すように、流動性を備えた接着剤５２０を、塗布等により絶縁膜１２０の表面に設ける。
次に、図７（ｂ）に示すように、フランジ部６０２が凹部１１２の底に引っ掛かるようにして、絶縁スリーブ６００を金属部材１１０の第１面１１０Ａの側から凹部１１２及び貫通孔１１１内に挿入する。この結果、凹部１１２内に設けられていた接着剤５２０の一部が第１面１１０Ａの上方に移動する。また、貫通孔１１１の内壁面と基部６０１との間には隙間が存在する。
次に、図８（ａ）に示すように、電極ピン３００を金属部材１１０の第１面１１０Ａの側から絶縁スリーブ６００の内側に挿入しながら、セラミック部材２１０の第２面２１０Ａを接着剤５２０に接触させる。そして、静電吸着部材２００をベースプレート１００に向けて押し付けて貼り合わせる。この結果、ベースプレート１００と静電吸着部材２００との間の接着剤５２０が、セラミック部材２１０、絶縁スリーブ６００及び電極ピン３００の周囲の隙間に広がる。次に、接着剤５２０のキュア（硬化処理）を行うことで、接着剤５２０から接着層５２１が形成される。
次に、図８（ｂ）に示すように、基部７０１の内側突出部７０２が設けられていない側の端部がフランジ部６０２に接するようにして、絶縁スリーブ７００を金属部材１１０の第１面１１０Ａとは反対側から貫通孔１１１内に挿入する。内側突出部７０２が基部６０１に接触してもよい。このとき、絶縁スリーブ７００の外側面に流動性を備えた接着剤を設けておく。挿入の後、絶縁スリーブ７００に設けておいた接着剤のキュア（硬化処理）を行うことで、接着層５２１を含む接着層５００が形成される。
第２実施形態によっても第１実施形態と同様の効果を得ることができる。また、第２実施形態では、ベースプレート１００と静電吸着部材２００とを互いに貼り合わせた後に、絶縁スリーブ７００を配置することができる。
以上、好ましい実施の形態等について詳説したが、上述した実施の形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。
１、２：基板固定装置
１００：ベースプレート
１１０：金属部材
１１１：貫通孔
１１２：凹部
１２０：絶縁膜
２００：静電吸着部材
３００：電極ピン
４００、６００、７００：絶縁スリーブ
５００：接着層

Claims (9)

  1. 貫通孔が形成されたベースプレートと、
    前記貫通孔の内側に挿通された電極ピンと、
    前記電極ピンが接続された吸着電極を含む静電吸着部材と、
    を有し、
    前記ベースプレートは、前記静電吸着部材に対向する第１面を備えた金属部材を有し、
    前記第１面に、前記貫通孔に連通し、前記第１面に垂直な方向からの平面視で前記貫通孔を包含する凹部が形成されていることを特徴とする基板固定装置。
  2. 前記凹部の直径は８ｍｍ～１２ｍｍであり、
    前記凹部の深さは１．５ｍｍ～２．５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。
  3. 前記ベースプレートは、前記凹部の側壁面及び底面を覆う絶縁膜を有することを特徴とする請求項１又は請求項２に記載の基板固定装置。
  4. 前記絶縁膜の厚さは０．２ｍｍ～０．４ｍｍであることを特徴とする請求項３に記載の基板固定装置。
  5. 前記貫通孔内に配置された第１筒状絶縁部品を有し、
    前記第１筒状絶縁部品は、
    前記電極ピンが挿通する筒状の第１基部と、
    前記第１基部から径方向で外側に突出し、前記凹部の底と前記静電吸着部材とに挟まれたフランジ部と、
    を有する請求項１乃至４のいずれか１項に記載の基板固定装置。
  6. 前記第１基部は、前記電極ピンに接着されていることを特徴とする請求項５に記載の基板固定装置。
  7. 前記第１基部は、前記金属部材にも接着されていることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の基板固定装置。
  8. 前記第１基部と前記金属部材との間に配置された第２基部を含む第２筒状絶縁部品を有することを特徴とする請求項５又は請求項６に記載の基板固定装置。
  9. 前記第２基部は、前記金属部材に接着されていることを特徴とする請求項８に記載の基板固定装置。
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