JP2023160287A - 静電チャック装置 - Google Patents
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Abstract
【課題】３００℃以上に加熱されるウェハ基板の温度のばらつきを低減できる静電チャック装置を提供すること。【解決手段】静電チャック装置１００は、冷媒が流通可能な冷却流路を内部に有する基台１０１と、基台１０１の上に形成された断熱層１０２と、断熱層１０２の上に形成された均熱板１０４と、断熱層１０２と均熱板１０４との間に存在する発熱体１０３と、均熱板１０４の上に形成された、セラミックスを含む絶縁層１０５と、絶縁層１０５の上に形成された、絶縁層１０５の面積より小さい導電層１０６と、導電層１０６の上に形成された、セラミックスを含む誘電層１０７と、を備えるようにした。【選択図】図１
Description
本発明は静電チャック装置に関する。
半導体製造プロセス、特にドライエッチング、イオン注入、ＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition）、ＰＶＤ(Physical Vapor Deposition)で使用される製造装置向けの静電チャックにおいて、微細化がすすみ、要求されるエッチング選択比を実現するには、エッチングの打ち込みエネルギーだけでは、不足する状況がある。そこで内蔵されたヒーター加熱により、処理基板温度を高温化して、エネルギーのアシストする方法が検討されている。
このような方法では、ウェハ基板は３００℃以上（例えば５００℃）に加熱するが、エッチング雰囲気は７０℃以下に冷却しているので、ウェハ基板は加熱されると共に熱が逃げることになる。この結果、加熱のばらつきがウェハ基板の温度のばらつきに大きく反映されてしまうという問題があった。
一実施形態の静電チャック装置は、冷媒が流通可能な冷却流路を内部に有する基台と、前記基台の上に形成された断熱層と、前記断熱層の上に形成された均熱板と、前記断熱層と前記均熱板との間に存在する発熱体と、前記均熱板の上に形成された、セラミックスを含む絶縁層と、前記絶縁層の上に形成された、前記絶縁層の面積より小さい導電層と、前記導電層の上に形成された、セラミックスを含む誘電層と、を備えるようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、３００℃以上に加熱されるウェハ基板の温度のばらつきを低減できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記発熱体はＴｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ及びＭｏのいずれか一つ以上を含み、前記発熱体は電力を供給することで３００℃以上に発熱することができ、前記断熱層はＡｌ，Ｓｉ及びＹのいずれか一つ以上を含み、前記断熱層の熱伝導率は３．０Ｗ／ｍＫ以下であるようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、ウェハ基板の温度を効率よく３００℃以上に加熱できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記誘電層の上に形成された緻密膜層を備え、前記基台は前記絶縁層、前記導電層、前記誘電層及び緻密膜層を構成する素材の熱膨張率の差が１×１０－５／℃以内であり、５０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する素材であるようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、剥離及び破壊を低減できる。また、誘電層がプラズマに曝されず、摩耗しにくい。
一実施形態の静電チャック装置は、前記絶縁層の厚さが３００～６００ｕｍであり、前記誘電層の厚さが３００～６００ｕｍであり、前記導電層の厚さが５～３００ｕｍであるようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、絶縁層及び誘電層を溶射による積層で実現できる。この結果、溶射膜を使用した静電チャックであることから安価で、修理しやすくなる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記絶縁層の厚さが１～２ｍｍであり、前記誘電層の厚さが３００～７００ｕｍであり、前記導電層の厚さが５～３００ｕｍであるセラミックス材であり、前記絶縁層は、前記基台に金属ロウ材で固定されているようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、絶縁層及び誘電層をセラミックで実現できる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、絶縁層及び誘電層をセラミックで実現できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記基台は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉのいずれか一つ以上を含むようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、チップを３００℃以上する場合に、基台の変形を低減できる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、チップを３００℃以上する場合に、基台の変形を低減できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記絶縁層及び前記誘電層は、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗのいずれか一つ以上を含み、前記絶縁層及び前記誘電層は、４００℃における体積抵抗値が１．０×１０１０Ω・ｃｍ以上であるようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、短絡を低減できる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、短絡を低減できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記導電層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌのいずれか一つ以上を含むようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、プラズマに曝されたり摺動されたりしても摩耗しにくい。
一実施形態の静電チャック装置によれば、プラズマに曝されたり摺動されたりしても摩耗しにくい。
一実施形態の静電チャック装置は、前記緻密膜層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙのいずれか一つ以上を含むようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、プラズマに曝されたり摺動されたりしても摩耗しにくい。
一実施形態の静電チャック装置によれば、プラズマに曝されたり摺動されたりしても摩耗しにくい。
一実施形態の静電チャック装置は、前記絶縁層、前記導電層及び前記誘電層は、プラズマ溶射法、ＣＶＤ、スパッタ法、イオンプレーティング法もしくは１００ｕｍ以下の厚みである箔から形成するようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、熱抵抗を最小限に抑制できる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、熱抵抗を最小限に抑制できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記発熱体は、直径５００ｕｍ～１０ｍｍのワイヤを、平均径１０ｍｍ以下のコイル状に加工されたものとした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、発熱体の熱膨張や熱収縮が発生して断線する懸念を低減できる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、発熱体の熱膨張や熱収縮が発生して断線する懸念を低減できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記発熱体は、厚み１００ｕｍ～５ｍｍの箔で、発熱体形状にレーザー、ウェットエッチング、ブラスト加工のいずれか一つの方法で作成されたものとした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、静電チャック装置の厚みを低減できる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、静電チャック装置の厚みを低減できる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記発熱体はＣ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ、Ｍｏのいずれか一つ以上を含み、前記均熱板は、前記発熱体の厚み方向に対して垂直方向と水平方向で異なる熱伝導率を有する素材で製作されたものとした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、基板への熱伝達がよりスムーズにできる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、基板への熱伝達がよりスムーズにできる。
一実施形態の静電チャック装置は、前記誘電層の上に直径０．５～５ｍｍ、高さ５～５０ｕｍの凸部が、誘電層の一方向の面の面積の５０％以下になるように形成されているようにした。
一実施形態の静電チャック装置によれば、Ｓｉウェハの裏面にゴミが噛む確率を下げることができる。また、凹部に流れるガスで熱伝導が均一にできる。
一実施形態の静電チャック装置によれば、Ｓｉウェハの裏面にゴミが噛む確率を下げることができる。また、凹部に流れるガスで熱伝導が均一にできる。
本発明の静電チャック装置によれば、３００℃以上に加熱されるウェハ基板の温度のばらつきを低減できる。
実施の形態１
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は実施の形態１にかかる静電チャック装置の概略構成の一例を示す断面図である。図１において、静電チャック装置１００は、基台１０１と、断熱層１０２と、発熱体１０３と、均熱板１０４と、絶縁層１０５と、導電層１０６と、誘電層１０７と、緻密膜層１０８（有無は任意）を備える。
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図１は実施の形態１にかかる静電チャック装置の概略構成の一例を示す断面図である。図１において、静電チャック装置１００は、基台１０１と、断熱層１０２と、発熱体１０３と、均熱板１０４と、絶縁層１０５と、導電層１０６と、誘電層１０７と、緻密膜層１０８（有無は任意）を備える。
基台１０１は、冷媒が流通可能な冷却流路１１１－１～１１１－ｎを内部に有する。例えば、基台１０１は、チタンであってもよい。基台１０１は絶縁層１０５、導電層１０６、誘電層１０７及び緻密膜層１０８を構成する素材の熱膨張率の差が１×１０－５／℃以内であることが望ましい。また、基台１０１は、５０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する素材であることが望ましい。基台１０１は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。
断熱層１０２は、基台１０１の上に形成されている。断熱層１０２はＡｌ，Ｓｉ及びＹのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。また、断熱層１０２の熱伝導率は３．０Ｗ／ｍＫ以下であるようにしてもよい。
発熱体１０３は、断熱層１０２と均熱板１０４との間に存在する。例えば、断熱層１０２に溝を形成し、この溝に発熱体１０３を配置するようにしてもよい。発熱体１０３はＴｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ及びＭｏのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。発熱体１０３は電力を供給することで３００℃以上に発熱するものが好適である。例えば、発熱体１０３は、直径５００ｕｍ～１０ｍｍのワイヤを、平均径１０ｍｍ以下のコイル状に加工されたものが好適である。また、発熱体１０３は、厚み１００ｕｍ～５ｍｍの箔で、発熱体形状にレーザー、ウェットエッチング、ブラスト加工のいずれか一つの方法で作成されたものであってもよい。発熱体１０３はＣ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ、Ｍｏのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。
均熱板１０４は、発熱体１０３で生じた熱を静電チャックにより吸着された基板（例えばＳｉウェハ）にできる限り均等に伝える構成である。具体的には、均熱板１０４は、発熱体１０３で生じた熱を直径方向に広げる。均熱板１０４は、１５０Ｗ／ｍＫ以上の高熱伝導性を有することが望ましい。また、均熱板１０４は、１．０ｘ１０１０Ω＊ｃｍ以上電気絶縁性を有することが望ましい。また、均熱板１０４は、７ｘ１０－６／Ｋ以下の低熱膨張率を有することが望ましい。例えば、均熱板１０４は、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）であってもよい。また、均熱板１０４は、発熱体１０３の厚み方向に対して垂直方向と水平方向で異なる熱伝導率を有する素材で製作されたものが望ましい。そして、均熱板１０４は、断熱層１０２の上に形成されている。
絶縁層１０５は、発熱体１０３の上に形成されている。また、絶縁層１０５は、セラミックスを含む。例えば、絶縁層１０５は、Ａｌ２Ｏ３溶射膜であってもよい。絶縁層１０５の厚さは、３００～６００ｕｍのＡｌ２Ｏ３溶射膜であることが望ましい。また、絶縁層１０５は、厚さが１～２ｍｍのセラミックス材であってもよい。絶縁層１０５は、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。絶縁層１０５は、４００℃における体積抵抗値が１．０×１０１０Ω・ｃｍ以上であることがのぞましい。
導電層１０６は、絶縁層１０５の上に形成されている。導電層１０６は、吸着電極として機能する。導電層１０６は、絶縁層１０５の面積より小さい。Ｔｉ膜であってもよい。導電層１０６の厚さは、５～３００ｕｍであることが望ましい。導電層１０６は、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。
誘電層１０７は、導電層１０６の上に形成される。また、誘電層１０７は、セラミックスを含む。例えば、誘電層１０７は、Ａｌ２Ｏ３溶射膜であってもよい。誘電層１０７の厚さは３００～６００ｕｍであることが望ましい。また誘電層１０７の厚さは３００～７００ｕｍであってもよい。誘電層１０７は、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。誘電層１０７は、４００℃における体積抵抗値が１．０×１０１０Ω・ｃｍ以上であることがのぞましい。誘電層１０７の上に直径０．５～５ｍｍ、高さ５～５０ｕｍの凸部が、誘電層の一方向の面の面積の５０％以下になるように形成されてもよい。
絶縁層１０５、導電層１０６及び誘電層１０７は、プラズマ溶射法、ＣＶＤ、スパッタ法、イオンプレーティング法もしくは１００ｕｍ以下の厚みである箔から形成するようにしてもよい。
緻密膜層１０８は、誘電層１０７の上に形成される。緻密膜層１０８は、任意の構成である。例えば、緻密膜層１０８は、Ａｌ２Ｏ３膜またはＹ２Ｏ３膜であってもよい。緻密膜層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙのいずれか一つ以上を含むようにしてもよい。緻密膜層１０８は、必須の構成ではなく、任意に備える構成である。
次に実施例について説明する。
（実施例１）
実施例１の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・導電層１０６：Ｔｉ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・緻密膜１０８：Ａｌ２Ｏ３膜
実施例１の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・導電層１０６：Ｔｉ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・緻密膜１０８：Ａｌ２Ｏ３膜
次に実施例１の静電チャック装置１００の組み立てについて説明する。
まず、基台１０１を形成する。機械加工を施して冷却流路１１１－１～１１１－ｎになる溝を加工したチタン板を活性金属ロウ材もしくはチタンの拡散現象で接合して冷却流路１１１－１～１１１－ｎを内包する。チタン板同士の接合後に再度機械加工を施して必要な形状に加工する。
まず、基台１０１を形成する。機械加工を施して冷却流路１１１－１～１１１－ｎになる溝を加工したチタン板を活性金属ロウ材もしくはチタンの拡散現象で接合して冷却流路１１１－１～１１１－ｎを内包する。チタン板同士の接合後に再度機械加工を施して必要な形状に加工する。
次に断熱層１０２が、基台１０１の上に形成される。そして、断熱層１０２の断熱材に機械加工を施して、必要な形状に加工すると共に、発熱体１０３が入る溝を作製する。
そして、発熱体１０３に必要な直径のチタン製ワイヤをコイル状に加工して、発熱体１０３の終端に溶接で給電用端子を取り付ける。そして、給電用端子が付いた発熱体１０３を断熱層１０２上の溝にはめ込む。
さらに、発熱体１０３入り断熱層１０２を、無機系接着剤を用いて、機械加工で必要な形状にしたＡｌＮセラミックス製の均熱板１０４を接着固定する。
次に、均熱板１０４と発熱体１０３が組み込まれた断熱層１０２をシリコーン接着剤でチタン製の基台１０１上に作製された設置面に固定する。
必要な絶縁碍子部品を冷却基台に取り付けた後に、基台の絶縁化処理の為にＡｌ２Ｏ３材を溶射法で表面に成膜することにより、絶縁層１０５が形成される。
必要な絶縁碍子部品を冷却基台に取り付けた後に、基台の絶縁化処理の為にＡｌ２Ｏ３材を溶射法で表面に成膜することにより、絶縁層１０５が形成される。
成膜後、絶縁層１０５の載置面側表面に、載置面の直径よりも小さく、チタン膜を溶射法で成膜することにより導電層１０６が形成される。
溶射後、チタン膜の導電層１０６を覆い隠すように、Ａｌ２Ｏ３材を溶射法で成膜することにより、誘電層１０７が形成される。
溶射後、チタン膜の導電層１０６を覆い隠すように、Ａｌ２Ｏ３材を溶射法で成膜することにより、誘電層１０７が形成される。
Ａｌ２Ｏ３溶射膜表面を研磨加工した後に、凸部を作製する為にブラスト加工をする。
そして、イオンプレーティング法でＡｌ２Ｏ３膜を５ｕｍ厚さだけ成膜することにより、緻密膜１０８が形成される。
以上の組み立てられた静電チャック装置１００の評価方法は以下の通りである。
そして、イオンプレーティング法でＡｌ２Ｏ３膜を５ｕｍ厚さだけ成膜することにより、緻密膜１０８が形成される。
以上の組み立てられた静電チャック装置１００の評価方法は以下の通りである。
この誘電チャック装置１００の緻密膜１０８側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。積層膜間に大きな欠陥がなく、接合面積が９９％以上で合格とする。
この誘電チャック装置１００内の発熱体１０３に電流を流して被吸着物（ウェハ）の温度が３００℃以上になることを確認する。
被吸着物（ウェハ）の吸脱着サイクルを３００回実施後に発塵に変化がないことを確認する。
上記の試験後に再度超音波探傷装置で欠陥検査を実施して、接合後と変化がないことを確認する。
静電チャック装置１００にウェハ基板を吸着固定した状態で、３ｋＷの入熱を与えたときのウェハ温度バラつきを測定したところ、ウェハ基板の温度のばらつきが、±３℃以内を確認した。
実施例１と同様にウェハ基板の温度のばらつきが、±３℃以内を確認した例を、以下の実施例２および実施例３に示す。
（実施例２）
実施例２の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・導電層１０６：Ｔｉ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・緻密膜１０８：Ｙ２Ｏ３膜
実施例２の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・導電層１０６：Ｔｉ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・緻密膜１０８：Ｙ２Ｏ３膜
（実施例３）
実施例３の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・導電層１０６：ＴｉＮ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・緻密膜１０８：無し
実施例３の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・導電層１０６：ＴｉＮ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３溶射膜
・緻密膜１０８：無し
このように実施の形態１の静電チャック装置によれば、３００℃以上に加熱されるウェハ基板の温度のばらつきを低減できる。
（実施例４）
実施例１～３では、絶縁層１０５および誘電層１０７を溶射膜としているが、実施例４では、絶縁層１０５および誘電層１０７をセラミックスで構成した例について説明する。
実施例１～３では、絶縁層１０５および誘電層１０７を溶射膜としているが、実施例４では、絶縁層１０５および誘電層１０７をセラミックスで構成した例について説明する。
実施例４の静電チャック装置１００の材質は以下の通りである。
・基台１０１：チタン
・接合層：チタン合金系活性金属ロウ材
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３セラミックス
・導電層１０６：ＴｉＮ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３セラミックス
・基台１０１：チタン
・接合層：チタン合金系活性金属ロウ材
・絶縁層１０５：Ａｌ２Ｏ３セラミックス
・導電層１０６：ＴｉＮ膜
・誘電層１０７：Ａｌ２Ｏ３セラミックス
次に実施例４の静電チャック装置１００の組み立てについて説明する。
まず、基台１０１を形成する。機械加工を施して冷却流路１１１－１～１１１－ｎになる溝を加工したチタン板を活性金属ロウ材もしくはチタンの拡散現象で接合して冷却流路１１１－１～１１１－ｎを内包する。チタン板同士の接合後に再度機械加工を施して必要な形状に加工する。
まず、基台１０１を形成する。機械加工を施して冷却流路１１１－１～１１１－ｎになる溝を加工したチタン板を活性金属ロウ材もしくはチタンの拡散現象で接合して冷却流路１１１－１～１１１－ｎを内包する。チタン板同士の接合後に再度機械加工を施して必要な形状に加工する。
次に断熱層１０２が、基台１０１の上に形成される。そして、断熱層１０２の断熱材に機械加工を施して、必要な形状に加工すると共に、発熱体１０３が入る溝を作製する。
そして、発熱体１０３に必要な直径のチタン製ワイヤをコイル状に加工して、発熱体１０３の終端に溶接で給電用端子を取り付ける。そして、給電用端子が付いた発熱体１０３を断熱層１０２上の溝にはめ込む。
さらに、発熱体１０３入り断熱層１０２を、無機系接着剤を用いて、機械加工で必要な形状にしたＡｌＮセラミックス製の均熱板１０４を接着固定する。
次に、均熱板１０４と発熱体１０３が組み込まれた断熱層１０２をシリコーン接着剤でチタン製の基台１０１上に作製された設置面に固定する。
必要な絶縁碍子部品を冷却基台に取り付けた後に、基台の絶縁化処理の為にＡｌ２Ｏ３材を溶射法で表面に成膜することにより、絶縁層１０５が形成される。
導電層１０６及び誘電層１０７は、既知のセラミックヒータの製造方法で内部電極（すなわち導電層１０６）を埋設して製作する。
・導電層１０６及び誘電層１０７と、基台１０１の絶縁層１０５の接合面間にチタン合金系の活性金属ロウ材を挟んで３ｋＰａになるように荷重を印加して７００℃で３時間加熱する。なお、荷重は印加なくても良いが、精密に厚みを制御する場合には１ｋＰａ以上の荷重をかけることが望ましい。
・導電層１０６及び誘電層１０７と、基台１０１の絶縁層１０５の接合面間にチタン合金系の活性金属ロウ材を挟んで３ｋＰａになるように荷重を印加して７００℃で３時間加熱する。なお、荷重は印加なくても良いが、精密に厚みを制御する場合には１ｋＰａ以上の荷重をかけることが望ましい。
荷重を印加したまま３時間後に加熱を停止して冷却する。
室温まで冷却してロウ材が固化したことを確認する。
室温まで冷却してロウ材が固化したことを確認する。
この誘電チャック装置の誘電層１０７側から超音波探傷装置で接合層の欠陥検査を実施する。
誘電層１０７と絶縁層１０５の間の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。
誘電層１０７と絶縁層１０５の間の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。
ロウ付け後に、誘電層１０７の表面を研磨加工して、誘電層１０７の厚みが０．５ｍｍになるように加工する。
その後、誘電層１０７の研磨面上にサンドブラスト加工でφ１ｍｍ×３０ｕｍ高さの凸部を形成する。
その後、誘電層１０７の研磨面上にサンドブラスト加工でφ１ｍｍ×３０ｕｍ高さの凸部を形成する。
以上の組み立てられた静電チャック装置１００の評価方法は以下の通りである。
この誘電チャック装置１００の緻密膜１０８側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。積層膜間に大きな欠陥がなく、接合面積が９９％以上で合格とする。
この誘電チャック装置１００の緻密膜１０８側から超音波探傷装置で欠陥検査を実施する。積層膜間に大きな欠陥がなく、接合面積が９９％以上で合格とする。
この誘電チャック装置１００内の発熱体１０３に電流を流して被吸着物（ウェハ）の温度が３００℃以上になることを確認する。
被吸着物（ウェハ）の吸脱着サイクルを３００回実施後に発塵に変化がないことを確認する。
上記の試験後に再度超音波探傷装置で欠陥検査を実施して、接合後と変化がないことを確認する。
静電チャック装置１００にウェハ基板を吸着固定した状態で、３ｋＷの入熱を与えたときのウェハ温度バラつきを測定したところ、ウェハ基板の温度のばらつきが、±３℃以内を確認した。
このように、実施の形態１の静電チャック装置によれば、実施形態１の静電チャック装置によれば、絶縁層及び誘電層をセラミックで実現できる。
また、実施形態１の静電チャック装置によれば、ウェハ基板の温度を効率よく３００℃以上に加熱できる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、剥離及び破壊を低減できる。また、誘電層がプラズマに曝されず、摩耗しにくい。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、絶縁層及び誘電層を溶射による積層で実現できる。この結果、溶射膜を使用した静電チャックであることから安価で、修理しやすくなる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、チップを３００℃以上する場合に、基台の変形を低減できる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、短絡を低減できる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、プラズマに曝されたり摺動されたりしても摩耗しにくい。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、熱抵抗を最小限に抑制できる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、発熱体の熱膨張や熱収縮が発生して断線する懸念を低減できる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、静電チャック装置の厚みを低減できる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、基板への熱伝達がよりスムーズにできる。また、実施形態１の静電チャック装置によれば、Ｓｉウェハの裏面にゴミが噛む確率を下げることができる。また、凹部に流れるガスで熱伝導が均一にできる。
なお、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、各層の間に接着または接合をするための層を有しても良い。
１００ 静電チャック装置
１０１ 基台
１０２ 断熱層
１０３ 発熱体
１０４ 均熱板
１０５ 絶縁層
１０６ 導電層
１０７ 誘電層
１０８ 緻密膜層
１１１－１～１１１－ｎ 冷却流路
１０１ 基台
１０２ 断熱層
１０３ 発熱体
１０４ 均熱板
１０５ 絶縁層
１０６ 導電層
１０７ 誘電層
１０８ 緻密膜層
１１１－１～１１１－ｎ 冷却流路
Claims (14)
- 冷媒が流通可能な冷却流路を内部に有する基台と、
前記基台の上に形成された断熱層と、
前記断熱層の上に形成された均熱板と、
前記断熱層と前記均熱板との間に存在する発熱体と、
前記均熱板の上に形成された、セラミックスを含む絶縁層と、
前記絶縁層の上に形成された、前記絶縁層の面積より小さい導電層と、
前記導電層の上に形成された、セラミックスを含む誘電層と、
を備える静電チャック装置。 - 前記発熱体はＴｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ及びＭｏのいずれか一つ以上を含み、前記発熱体は電力を供給することで３００℃以上に発熱することができ、
前記断熱層はＡｌ，Ｓｉ及びＹのいずれか一つ以上を含み、
前記断熱層の熱伝導率は３．０Ｗ／ｍＫ以下である請求項１記載の静電チャック装置。 - 前記誘電層の上に形成された緻密膜層を備え、
前記基台は前記絶縁層、前記導電層、前記誘電層及び緻密膜層を構成する素材の熱膨張率の差が１×１０－５／℃以内であり、５０Ｗ／ｍＫ以上の熱伝導率を有する素材である請求項１記載の静電チャック装置。 - 前記絶縁層の厚さが３００～６００ｕｍであり、前記誘電層の厚さが３００～６００ｕｍであり、前記導電層の厚さが５～３００ｕｍである請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記絶縁層の厚さが１～２ｍｍであり、前記誘電層の厚さが３００～７００ｕｍであり、前記導電層の厚さが５～３００ｕｍであるセラミックス材であり、
前記絶縁層は、前記基台に金属ロウ材で固定されている請求項１記載の静電チャック装置。 - 前記基台は、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉのいずれか一つ以上を含む請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記絶縁層及び前記誘電層は、Ａｌ、Ｙ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｗのいずれか一つ以上を含み、
前記絶縁層及び前記誘電層は、４００℃における体積抵抗値が１．０×１０１０Ω・ｃｍ以上である請求項１記載の静電チャック装置。 - 前記導電層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌのいずれか一つ以上を含む請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記緻密膜層は、Ｔｉ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙのいずれか一つ以上を含む請求項３記載の静電チャック装置。
- 前記絶縁層、前記導電層及び前記誘電層は、プラズマ溶射法、ＣＶＤ、スパッタ法、イオンプレーティング法もしくは１００ｕｍ以下の厚みである箔から形成されている請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記発熱体は、直径５００ｕｍ～１０ｍｍのワイヤを、平均径１０ｍｍ以下のコイル状に加工されたものである請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記発熱体は、厚み１００ｕｍ～５ｍｍの箔で、発熱体形状にレーザー、ウェットエッチング、ブラスト加工のいずれか一つの方法で作成されたものである請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記発熱体はＣ、Ｗ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｙ、Ｍｏのいずれか一つ以上を含み、
前記均熱板は、前記発熱体の厚み方向に対して垂直方向と水平方向で異なる熱伝導率を有する素材で製作されたものである請求項１記載の静電チャック装置。 - 前記誘電層の上に直径０．５～５ｍｍ、高さ５～５０ｕｍの凸部が、誘電層の一方向の面の面積の５０％以下になるように形成されている請求項１記載の静電チャック装置。
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