JP4819549B2 - Electrostatic chuck - Google Patents
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Description
本発明は、例えば半導体上ウェハを製造する際に使用される、エッチング装置、イオン注入装置、電子ビーム露光装置などにおいて、半導体ウェハの固定、平面度矯正、搬送用などに用いられる静電チャックに関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck used for fixing a semiconductor wafer, correcting flatness, conveying, etc. in an etching apparatus, an ion implantation apparatus, an electron beam exposure apparatus, and the like, which are used when manufacturing a wafer on a semiconductor, for example. .
従来より、例えば半導体製造装置においては、半導体ウェハ(例えばシリコンウェハ)を固定してドライエッチング等の加工を行ったり、半導体ウェハを吸着固定して反りを矯正したり、半導体ウェハを吸着して搬送するなどの目的で、静電チャックが使用されている。 Conventionally, for example, in a semiconductor manufacturing apparatus, a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer) is fixed and processing such as dry etching is performed, the semiconductor wafer is sucked and fixed to correct warpage, or the semiconductor wafer is sucked and transported. An electrostatic chuck is used for the purpose of, for example.
この種の静電チャックとしては、吸着用電極が埋設された円盤状のセラミック体と円盤状のアルミベースとを接合して一体化したものが知られている。また、半導体ウェハを加熱する目的で、セラミック体の内部に発熱体が埋設された静電チャックも知られている(特許文献1参照)。 As this type of electrostatic chuck, there is known an electrostatic chuck in which a disk-shaped ceramic body in which a suction electrode is embedded and a disk-shaped aluminum base are joined and integrated. There is also known an electrostatic chuck in which a heating element is embedded in a ceramic body for the purpose of heating a semiconductor wafer (see Patent Document 1).
この発熱体を備えた静電チャックとしては、半導体ウェハの加工精度を高めるために、半導体ウェハを加熱する表面における温度分布を均一にすることが要求されている。つまり、半導体ウェハの温度がばらつくと、例えばエッチングの加工精度が悪くなるので、発熱体によって、半導体ウェハ全面に渡って均一に加熱するようにしている。
しかしながら、上述したアルミベースには、例えば図10に示す様に、吸着用電極P1や発熱体P2に電流を流すための端子を設けるためなどに、板厚方向に貫通する貫通孔P3を設けるが、その貫通孔P3の部分では、アルミベースP4とセラミック体P5とが直接に接触しないことになるので、不都合が生じることがあった。 However, the above-described aluminum base is provided with a through-hole P3 penetrating in the plate thickness direction, for example, as shown in FIG. 10 in order to provide a terminal for flowing current to the adsorption electrode P1 and the heating element P2. In the portion of the through hole P3, the aluminum base P4 and the ceramic body P5 are not in direct contact with each other, which may cause inconvenience.
つまり、例えばエッチング処理中に、セラミック体P5の温度を瞬時に変化させる目的で、セラミック体P5を発熱させて同時にアルミベースP4を冷却する方法においては、アルミベースP4とセラミック体P5とが直接に接触しない貫通孔P3の部分では、発熱体P2の加熱によってセラミック体P5の温度が局所的に上昇してしまい、セラミック体P5の温度分布が悪くなるという問題があった。 That is, for example, in the method of heating the ceramic body P5 and simultaneously cooling the aluminum base P4 for the purpose of instantaneously changing the temperature of the ceramic body P5 during the etching process, the aluminum base P4 and the ceramic body P5 are directly connected. In the portion of the through hole P3 that does not contact, there is a problem that the temperature of the ceramic body P5 rises locally due to the heating of the heating element P2, and the temperature distribution of the ceramic body P5 deteriorates.
本発明は、前記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、セラミック体の温度分布を均一化することができる静電チャックを提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck capable of making the temperature distribution of the ceramic body uniform.
(1)請求項1の発明は、貫通孔を有する金属ベースに対して、前記貫通孔を覆うようにして一体化されるセラミック体を備えるとともに、前記セラミック体の内部に、吸着用電極と発熱体とを配置した静電チャックにおいて、前記金属ベースの貫通孔を前記セラミック体側に投影した投影領域と、該投影領域の面積重心を相似の中心として該投影領域を相似比で3倍に拡大するとともに該投影領域内を除いた外側領域と、を区別し、前記投影領域における単位面積当たりの発熱量を、前記外側領域における単位面積当たりの発熱量の50%以下とするように、前記発熱体を配置したことを特徴とする。
(1) The invention of
本発明は、静電チャックのセラミック体の構成を示したものであり、このセラミック体は(セラミック体より熱伝導率が大きな)金属ベースと一体にして用いられる。また、この静電チャックは、半導体上ウェハのような処理・加工対象(ワーク)を、静電引力によって吸着し、発熱体によって加熱することができるものである。 The present invention shows the configuration of a ceramic body of an electrostatic chuck, and this ceramic body is used integrally with a metal base (having a higher thermal conductivity than the ceramic body). In addition, this electrostatic chuck is capable of attracting a processing / working object (work) such as a wafer on a semiconductor by electrostatic attraction and heating it by a heating element.
特に本発明では、投影領域における単位面積当たりの発熱量を、外側領域における単位面積当たりの発熱量の50%以下とするように、セラミック体の内部に発熱体が配置されているので、貫通孔に対応した部分(投影領域)のセラミック体の温度が過度に上昇しない。 Particularly in the present invention, since the heating element is disposed inside the ceramic body so that the heating value per unit area in the projection region is 50% or less of the heating value per unit area in the outer region, the through hole The temperature of the ceramic body corresponding to (projection area) does not rise excessively.
つまり、例えばエッチング処理中に、セラミック体の温度を瞬時に変化させる目的で、セラミック体を発熱させて同時に金属ベースを冷却する方法を実施する際には、金属ベースとセラミック体とが直接に接触しない貫通孔では、セラミック体の熱が金属ベース側に逃げにくく、よって、貫通孔の投影領域のセラミック体の温度が局所的に上昇し易いが、本発明では、貫通孔の投影領域の発熱量はその外周側の外側領域における発熱量より少ないので、その部分の温度上昇が少ない。 That is, for example, during the etching process, when the method of heating the ceramic body and simultaneously cooling the metal base is performed for the purpose of instantaneously changing the temperature of the ceramic body, the metal base and the ceramic body are in direct contact with each other. In the through hole that does not, the heat of the ceramic body is difficult to escape to the metal base side, and thus the temperature of the ceramic body in the projection area of the through hole tends to rise locally. Is less than the amount of heat generated in the outer region on the outer peripheral side, so that the temperature rise in that portion is small.
そのため、貫通孔の投影領域におけるセラミック体の温度が局所的に上昇しないので、セラミック体の温度分布(特にセラミック体のワーク側の表面の温度分布)を均一化することができる。それにより、ワーク全体を均一に加熱することができるので、ワークの加工精度等が向上するという効果がある。 Therefore, since the temperature of the ceramic body in the projection region of the through hole does not rise locally, the temperature distribution of the ceramic body (particularly the temperature distribution on the surface of the ceramic body on the workpiece side) can be made uniform. Thereby, since the whole workpiece | work can be heated uniformly, there exists an effect that the process precision etc. of a workpiece | work improve.
ここで、面積重心とは、投影領域を投影方向から見た場合の投影領域の面積の重心のことである。また、例えば貫通孔の投影領域が直径Tの円形の場合には、外側領域は中心が同じで直径3Tの円から投影領域を除いた円環の領域となる。 Here, the area centroid is the centroid of the area of the projection area when the projection area is viewed from the projection direction. For example, when the projection area of the through-hole is a circle having a diameter T, the outer area is an annular area having the same center and excluding the projection area from a circle having a diameter 3T.
尚、金属ベースやセラミック体としては板状のものが挙げられ、貫通孔としては、金属ベースをその厚み方向に貫く貫通孔が挙げられる。また、貫通孔をセラミック体で覆う場合には、貫通孔のセラミック体側の開口部分の全面積を覆うもの又は一部を覆うものが挙げられる。 In addition, a plate-shaped thing is mentioned as a metal base or a ceramic body, and a through-hole which penetrates a metal base in the thickness direction is mentioned as a through-hole. Moreover, when covering a through-hole with a ceramic body, what covers the whole area of the opening part by the side of the ceramic body of a through-hole, or what covers a part is mentioned.
(2)請求項2の発明は、前記投影領域及び外側領域にて、前記発熱体を同じ材料、厚み、幅で形成した場合、前記投影領域における発熱体の単位面積当たりの面積を、前記外側領域における発熱体の単位面積当たりの面積の50%以下としたことを特徴とする。 (2) In the invention of claim 2, when the heating element is formed with the same material, thickness, and width in the projection area and the outer area, the area per unit area of the heating element in the projection area is determined as the outer area. It is characterized by being 50% or less of the area per unit area of the heating element in the region.
本発明は、投影領域における発熱体と外側領域における発熱体とが、材料や形状が同じ同様な発熱体から形成されている場合を例示したものである。
(3)請求項3の発明は、貫通孔を有する金属ベースに対して、前記貫通孔を覆うようにして一体化されるセラミック体を備えるとともに、前記セラミック体の内部に、吸着用電極と発熱体とを配置した静電チャックにおいて、前記金属ベースの貫通孔を前記セラミック体側に投影した投影領域を避けて、前記発熱体を配置したことを特徴とする。
The present invention exemplifies a case where the heating element in the projection area and the heating element in the outer area are formed of similar heating elements of the same material and shape.
(3) The invention of
本発明では、発熱体は、貫通孔をセラミック体側に投影した投影領域を避けるようにして、セラミック体の内部に配置されているので、貫通孔に対応した部分(投影領域)のセラミック体の温度が過度に上昇しない。 In the present invention, the heating element is disposed inside the ceramic body so as to avoid the projection area in which the through hole is projected to the ceramic body side. Therefore, the temperature of the ceramic body in the portion corresponding to the through hole (projection area) Does not rise excessively.
上述した様に、セラミック体を発熱させて同時に金属ベースを冷却する方法を実施する際には、金属ベースとセラミック体とが直接に接触しない貫通孔では、セラミック体の熱が金属ベース側に逃げにくく、よって、貫通孔の投影領域のセラミック体の温度が局所的に上昇し易いが、本発明では、貫通孔の投影領域には発熱体が配置されていないので、その部分の温度上昇が少ない。 As described above, when the method of cooling the metal base at the same time by heating the ceramic body is performed, the heat of the ceramic body escapes to the metal base side in the through hole where the metal base and the ceramic body are not in direct contact. Therefore, the temperature of the ceramic body in the projection area of the through hole is likely to rise locally. However, in the present invention, since the heating element is not arranged in the projection area of the through hole, the temperature rise in that portion is small. .
そのため、セラミック体の温度分布を均一化することができるので、ワーク全体を均一に加熱することができ、よって、ワークの加工精度等が向上するという効果がある。
(4)請求項4の発明は、前記発熱体を線状に形成する場合に、前記投影領域の近傍にて、前記発熱体を略U字状に形成するとともに、前記略U字の凸側を前記投影領域側にしたことを特徴とする。
Therefore, since the temperature distribution of the ceramic body can be made uniform, the entire workpiece can be heated uniformly, and thus there is an effect that the machining accuracy of the workpiece is improved.
(4) In the invention of claim 4, when the heating element is formed in a linear shape, the heating element is formed in a substantially U shape in the vicinity of the projection region, and the convex side of the substantially U shape. Is the projection region side.
本発明では、投影領域の近くに線状の発熱体を配置する場合に、発熱体を投影領域の近接部分で略U字状に曲がるように配置する。これによって、投影領域を避けてスポット的にあけるように発熱体を配置することができる。 In the present invention, when a linear heating element is arranged near the projection area, the heating element is arranged so as to bend in a substantially U shape in the vicinity of the projection area. As a result, the heating element can be arranged so as to be spot-like while avoiding the projection area.
尚、投影領域を回避するように発熱体を配置する方法としては、例えば通常ならば投影領域上やその近傍を通過するように伸びる発熱体を、その幅方向に寄せて配置することが考えられ、そのときには、(寄せられた状態によっては)寄せられた部分では発熱体が密になって温度が上昇する恐れがあるが、本発明では、そのような恐れはない。 As a method of arranging the heating element so as to avoid the projection area, for example, it is conceivable to arrange the heating element extending so as to pass over the projection area or its vicinity in the width direction. At that time, there is a fear that the heating element becomes dense in the gathered portion (depending on the gathered state) and the temperature rises, but in the present invention, there is no such fear.
(5)請求項5の発明は、前記投影領域から1mm以上離して、前記発熱体を配置したことを特徴とする。
本発明では、発熱体は、投影領域から十分に離れて配置されているので、セラミック体の温度分布を確実に均一化することができる。
(5) The invention of
In the present invention, since the heating element is disposed sufficiently away from the projection region, the temperature distribution of the ceramic body can be made uniform uniformly.
(6)請求項6の発明は、前記セラミック体と前記金属ベースとを一体化したことを特徴とする。
本発明は、セラミック体と金属ベースとが接合等によって一体化された静電チャックを示している。
(6) The invention of claim 6 is characterized in that the ceramic body and the metal base are integrated.
The present invention shows an electrostatic chuck in which a ceramic body and a metal base are integrated by bonding or the like.
(7)請求項7の発明は、前記セラミック体は、アルミナからなることを特徴とする。
本発明は、セラミック体の好ましい材質を例示したものである。尚、アルミナ以外には、窒化アルミニウム、イットリア等を採用できる。
(8)請求項8の発明は、前記セラミック体は、前記金属ベースの貫通孔に連通した凹部と、該凹部に形成されたメタライズ層と、該メタライズ層に接続された導電パターンと、該導電パターンに接続されたビアと、を備えることを特徴とする。
本発明は、セラミック体の好ましい構成を例示したものである。
(9)請求項9の発明は、前記凹部の内径より前記貫通孔の内径の方が大きいことを特徴とする。
本発明は、セラミック体の好ましい構成を例示したものである。
(7) The invention of
The present invention exemplifies a preferable material of the ceramic body. In addition to alumina, aluminum nitride, yttria, or the like can be used.
(8) In the invention according to claim 8, the ceramic body includes a recess communicating with the through hole of the metal base, a metallized layer formed in the recess, a conductive pattern connected to the metallized layer, and the conductive body. And a via connected to the pattern.
The present invention illustrates a preferred configuration of the ceramic body.
(9) The invention of claim 9 is characterized in that the inner diameter of the through hole is larger than the inner diameter of the recess.
The present invention illustrates a preferred configuration of the ceramic body.
次に、本発明の最良の形態の例(実施例)について説明する。 Next, an example (example) of the best mode of the present invention will be described.
a)まず、本実施例の静電チャックの構造について説明する。尚、図1は静電チャックの一部を破断して示す斜視図であり、図2は静電チャックの図1におけるA−A断面を示す説明図である。 a) First, the structure of the electrostatic chuck of this embodiment will be described. 1 is a perspective view showing a part of the electrostatic chuck in a broken state, and FIG. 2 is an explanatory view showing a cross section AA of the electrostatic chuck in FIG.
図1に示す様に、本実施例の静電チャック1は、図1の上方の吸着面(チャック面)3側にて、加熱対象(ワーク)である半導体ウェハ5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体7と、(例えば直径340mm×厚み20mmの)円盤状のアルミ合金製の金属ベース(アルミベース)9とが接合されたものである。
As shown in FIG. 1, the
このセラミック体7とアルミベース9とは、(同図上下方向の)互いの主面側にて、つまり、セラミック体7のチャック面3側と反対側の主面(セラミック側接合面)11にアルミベース9の主面(金属側接合面)13が相対するようにして、シリコン樹脂により全面にわたって接合されて一体化している。即ち、互いの板厚方向にて積層されるようにして一体化して、板状(円盤状)の静電チャック1が構成されている。
The
前記セラミック体7は、アルミナ質の焼結体を基体としており、露出する表面側(アルミベース9と反対側)が、前記チャック面3である。
また、セラミック体7の内部には、チャック面3側に、主としてタングステンからなる一対の吸着用電極(静電電極:内部電極)15、17が配置されており、アルミベース9側に、主としてタングステンからなる線状の発熱体19が配置されている。尚、発熱体19は、(配置された平面の)全面をほぼ均一に覆うように、渦巻き状に形成されている(図4参照)。
The
Inside the
一方、前記アルミベース9は、セラミック体7の全体を載置するように、セラミック体7より大径とされており、このアルミベース9には、アルミベース9を冷却するための冷媒流路21が設けられている。尚、アルミベース9の熱伝導率は、前記セラミック体7の熱伝導率よりも大である。
On the other hand, the aluminum base 9 has a larger diameter than the
更に、静電チャック1には、セラミック体7のチャック面3からアルミベース9の裏面(ベース面)23に到る冷却用ガス流路25、即ち、静電チャック1の板厚方向に貫通する冷却用ガス流路25が、6箇所に設けられている。
Further, the
そして、図2に拡大して示す様に、セラミック体7のアルミベース9側には、アルミベース9側に開口する複数の凹部27、29、31が設けられており、この凹部27〜31は、それぞれアルミベース9を厚み方向に貫く複数の貫通孔33、35、37に連通している。また、円柱状の凹部27〜31と円柱状の貫通孔33〜37は、その中心軸が共通であり、凹部27〜31の内径より貫通孔33〜37の内径の方が大きく設定されている。
As shown in an enlarged view in FIG. 2, a plurality of
前記凹部27には、円筒状の内部接続端子39がメタライズ層41に接合されており、このメタライズ層41は、導電パターン43及びビア45を介して、(電気的に)発熱体19の一端に接続されている。尚、発熱体19の他端に接続される他方の凹部28(図4参照)も同様に形成されている。
A cylindrical
また、前記凹部29、31には、円筒状の内部接続端子47、49がメタライズ層51、53に接合されており、このメタライズ層51、53は、ビア46、48を介して、(電気的に)内部電極15、17に接続されている。
In addition, cylindrical
b)次に、本実施例の静電チャック1の要部について説明する。尚、図3(a)は静電チャック1の要部(例えば凹部27近傍)を拡大して示す断面図、図3(b)は貫通孔33の投影領域を示す説明図であり、図4は発熱体19のパターンを示す平面図である。
b) Next, the principal part of the
図3(a)に示す様に、本実施例では、発熱体19は、例えばアルミベース9の貫通孔33の上方(セラミック体7側)の投影領域Tを避けるように配置されている。
詳しくは、発熱体19は、円形の投影領域Tよりも径方向に1mm以上広い領域(大投影領域DT)内を避けるように配置されている。
As shown in FIG. 3A, in this embodiment, the
Specifically, the
また、図3(b)に示す様に、発熱体19は、投影領域Tの(同図における)上下方向では、左右方向に直線状に伸びているが、投影領域Tの左右方向では、投影領域Tの近傍にて左右対称に(投影領域T側を凸にして)略U字状に曲がって、投影領域Tと重ならないように配置されている。
Further, as shown in FIG. 3B, the
従って、この発熱体19の全体形状は、図4のようになる。つまり、発熱体19は、中心部分にある(内部電極15、17の電気接続用の)一対の凹部29、31を避けるように、すなわち、一対の凹部29、31に対応した貫通孔35、37を避けるように配置されている。
Therefore, the overall shape of the
また、左右の(発熱体19用の電気接続用の)一対の凹部27、28を避けるように、すなわち、一対の凹部27、28に対応した貫通孔33、34を避けるように配置されている。
Further, it is arranged so as to avoid the pair of
更に、発熱体19は、冷却用ガス流路25も同様に避けるように形成されている。つまり、前記図1に示す様に、冷却用ガス流路25は、セラミック体7を貫く貫通孔24と(その貫通孔24より径が大きく)アルミベース9を貫く貫通孔26とから構成されているので、径の大きな貫通孔26の投影領域を避けるように、発熱体19が配線されている。
Further, the
c)次に、本実施例の静電チャック1の製造方法について、図5に基づいて説明する。
(1)原料としては、主成分であるアルミナ粉末:92重量%に、MgO:1重量%、CaO:1重量%、SiO2:6重量%を混合して、ボールミルで、50〜80時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
c) Next, the manufacturing method of the
(1) As a raw material, alumina powder as a main component: 92% by weight, MgO: 1% by weight, CaO: 1% by weight, SiO 2 : 6% by weight are mixed and wetted by a ball mill for 50 to 80 hours. After pulverization, it is dehydrated and dried.
(2)次に、この粉末に、メタクリル酸イソブチルエステル:3重量%、ブチルエステル:3重量%、ニトロセルロース:1重量%、ジオクチルフタレート:0.5重量%を加え、更に溶剤として、トリクロール−エチレン、n−ブタノールを加え、ボールミルで混合して、流動性のあるスラリーとする。 (2) Next, methacrylic acid isobutyl ester: 3% by weight, butyl ester: 3% by weight, nitrocellulose: 1% by weight, dioctyl phthalate: 0.5% by weight were added to this powder, and trichlor was further added as a solvent. -Add ethylene and n-butanol and mix with a ball mill to form a fluid slurry.
(3)次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、厚さ0.8mmの第1〜第5アルミナグリーンシート51〜59を形成する。
この第1〜第5アルミナグリーンシート51〜59には、冷却用ガス流路25を形成するための貫通孔61〜69をそれぞれ6箇所に開ける。また、第3〜第5アルミナグリーンシート55〜59には、内部電極15、17用の凹部29、31を形成するための貫通孔75〜79をそれぞれ2箇所に開ける。更に、第5アルミナグリーンシート59には、発熱体19用の凹部27、28を形成するための貫通孔81を2箇所に開ける。
(3) Next, this slurry is defoamed under reduced pressure and then poured into a flat plate and slowly cooled, and the solvent is diffused to form first to fifth alumina
In the first to fifth alumina
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、前記と同様な方法によりスラリー状にして、メタライズインクとする。
(5)そして、第2アルミナグリーンシート53上に、前記メタライズインクを用いて、通常のスクリーン印刷法により、両内部電極15、17用の(図の斜線で示す)導電パターン71、73を印刷する。
(4) Further, a tungsten powder is mixed into the raw material powder for the alumina green sheet, and is made into a slurry by the same method as described above to obtain a metallized ink.
(5) On the second alumina
(6)また、第4アルミナグリーンシート57上に、周知のタングステンペーストを用いて、通常のスクリーン印刷法により、(図4に示す様に)発熱体19の導電パターンを印刷する。
(6) Further, a conductive pattern of the
(7)次に、第1〜第5アルミナグリーンシート51〜59を、各貫通孔が一致するようにして位置合わせして、熱圧着し、全体の厚みを約5mmとした積層シートを形成する。
尚、内部電極15、17及び発熱体19に関しては、ビア45、46、48により各アルミナグリーンシート53、57の裏面に引き出し、必要に応じて導電パターンと接続して、各凹部27〜31に露出するようにする。
(7) Next, the first to fifth alumina
The
(8)次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状(例えば8インチサイズの円板形状)にカットする。
(9)次に、カットしたシートを、還元雰囲気にて、1400〜1600℃にて焼成する。この焼成より、寸法が約20%小さくなるため、焼成後のセラミック体7の厚みは、約4mmとなる。
(8) Next, the thermocompression-bonded laminated sheet is cut into a predetermined disc shape (for example, an 8-inch size disc shape).
(9) Next, the cut sheet is fired at 1400 to 1600 ° C. in a reducing atmosphere. Since the size is reduced by about 20% by this firing, the thickness of the
(10)そして、焼成後に、研磨によって、セラミック体7の全厚みを3mmとするとともに、チャック面3の平面度が30μm以下となる加工する。
(11)次に、凹部27〜31に露出する導電パターンやビアにメタライズ層41、51、53を形成し、このメタライズ層41、51、53にニッケルメッキを施す。
(10) After firing, the entire thickness of the
(11) Next, metallized layers 41, 51, 53 are formed on the conductive patterns and vias exposed in the
(12)次に、内部接続端子39、47、49をロー付け又は半田付けして、セラミック体7を完成する。
(13)一方、上述したセラミック体7の製造工程とは別に、アルミベース9を周知の製造工程にて製造し、前記所定の寸法形状(円盤形状)に加工する。
(12) Next, the
(13) On the other hand, separately from the manufacturing process of the
(14)そして、セラミック体7とアルミベース9とを、シリコン樹脂を用いて接合して一体化する。これにより、静電チャック1が完成する。
d)次に、本実施例の効果について説明する。
(14) Then, the
d) Next, the effect of the present embodiment will be described.
本実施例の静電チャック1では、発熱体19は、貫通孔33〜37をセラミック体7側に投影した投影領域Tを避けるようにして配置されているので、貫通孔33〜37の部分(投影領域T)におけるセラミック体7の温度が過度に上昇しない。
In the
つまり、例えばエッチング処理中に、セラミック体7の温度を瞬時に変化させる目的で、セラミック体7を発熱させて同時にアルミベース9を冷却する方法を実施する際には、アルミベース9とセラミック体7とが直接に接触しない貫通孔33〜37では、セラミック体7の熱がアルミベース9側に逃げにくく、よって、貫通孔33〜37の投影領域Tのセラミック体7の温度が局所的に上昇し易いが、本実施例では、貫通孔33〜37の投影領域Tには発熱体19が配置されていないので、その部分の温度上昇が少ない。
That is, for example, when performing a method of heating the
そのため、貫通孔33〜37の投影領域Tにおけるセラミック体7の温度が局所的に上昇しないので、セラミック体7の温度分布を均一化することができる。それにより、半導体ウェハ5全体を均一に加熱することができるので、半導体ウェハ5の加工精度等が向上するという効果がある。
Therefore, since the temperature of the
特に、本実施例では、投影領域Tから1mm以上離して、発熱体19を配置しているので、発熱体19を投影領域Tから避けて配置した場合に比べて、セラミック体9の温度分布を好適に均一化することができる。
In particular, in this embodiment, the
また、本実施例では、投影領域Tの近くに線状の発熱体19を配置するとともに、発熱体19を投影領域Tの近接部分で略U字状に曲がるように配置している。これによって、発熱体19を密に配線することなく、投影領域Tを避けてスポット的にあけるように発熱体19を配置することができる。これによって、半導体ウェハ5の温度分布を一層均一化することができる。
In this embodiment, the
次に、実施例2について説明するが、前記実施例1と同様な箇所の説明は省略する。
図6に示す様に、本実施例の静電チャック101は、基本的に前記実施例1と同様な構成であるが、冷却用ガス流路103の形状が異なる。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same parts as the first embodiment will be omitted.
As shown in FIG. 6, the
本実施例では、冷却用ガス流路103は、セラミック体105の厚み方向に伸びる流路107、109だけではなく、チャック面111と並行に伸びる流路(同図左右方向)113も備えている。
In this embodiment, the cooling
また、発熱体115は、横方向に伸びる冷却用ガス流路113の上方に配置され、内部電極117、119は発熱体115より上方に配置されている。
更に、前記冷却用ガス流路103のうち、セラミック体105を厚み方向に貫く流路109は、セラミック体105を貫く貫通孔121と(その貫通孔121より径が大きく)アルミベース123を貫く貫通孔125とから構成されている。
The
Further, in the cooling
従って、発熱体115は、前記実施例1と同様に、径の大きな貫通孔125の投影領域を避けるように配置されている。
尚、図7に示す様に、セラミック体131内部で冷却用ガス流路133が曲がって、冷却用ガス流路133が静電チャック135を厚み方向に(直線状に)貫いていない場合も、同様に、アルミベース137の貫通孔139の上方(セラミック体131側)への投影領域を避けるように、発熱体141が配置される。
Accordingly, the
As shown in FIG. 7, the cooling
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。 Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
次に、実施例3について説明するが、前記実施例1と同様な箇所の説明は省略する。
本実施例の静電チャック150は、図8に示す様に、アルミベース151の貫通孔153に対応する投影領域T(又は大投影領域DT)を避けるように、発熱体155を配置する。
Next, although Example 3 will be described, description of the same parts as those in Example 1 will be omitted.
As shown in FIG. 8, the electrostatic chuck 150 of this embodiment has a
つまり、発熱体155を(他の発熱体156に)平行に配置すれば、投影領域Tを横断するような場合には、投影領域Tを迂回するように、即ち投影領域Tに対して凹状となるように発熱体155を湾曲する様に曲げて配置する。
That is, if the
これによっても、上述したセラミック体157の温度を均一化するという効果が得られる。
This also provides the effect of making the temperature of the
次に、実施例4について説明するが、前記実施例1と同様な箇所の説明は省略する。
図9に示す様に、本実施例の静電チャック161は、基本的に前記実施例1と同様な構成であるが、発熱体163の形成位置が異なる。
Next, Example 4 will be described, but the description of the same part as Example 1 will be omitted.
As shown in FIG. 9, the
本実施例では、発熱体163は、投影領域Tの内部にも形成されているが、この発熱体163は、投影領域Tにおけるセラミック体165の温度が過度に上昇しないように設定されている。
In this embodiment, the
具体的には、直径10mmの円形の投影領域Tと、(投影領域Tの面積重心を相似の中心として投影領域を相似比で3倍に拡大し且つ投影領域T内を除いた)外径30mmの円環の外側領域STとを分けた場合、投影領域Tにおける単位面積当たりの発熱量が外側領域STにおける単位面積当たりの発熱量の50%以下(例えば45%)となるように発熱体163が形成されている。
Specifically, a circular projection area T having a diameter of 10 mm, and an outer diameter of 30 mm (excluding the projection area T with the area ratio centroid of the projection area T being a similar center and the projection area being enlarged three times by the similarity ratio) When the outer region ST is separated from the outer region ST, the
つまり、発熱体163は、投影領域Tと外側領域STとにおいて、同じ材料(タングステンにセラミックを数十%添加したもの)、厚み(20μm)、幅(1.5mm)であるので、投影領域Tにおける発熱体163の単位面積当たりの面積は外側領域STにおける発熱体の単位面積当たりの面積の50%以下(例えば45%)に設定されている。
In other words, the
本実施例においても、前記実施例1と同様な効果を奏する。
尚、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
Also in the present embodiment, the same effects as in the first embodiment can be obtained.
In addition, this invention is not limited to the said Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from the summary of this invention.
(1)例えば本発明は、前記実施例1の様なバイポーラ型の静電チャックに限らず、モノポーラ型の静電チャックにも適用できる。
(2)また、アルミベースに冷媒を流すトンネルを設けたが、それとは別に(又はそれとともに)温媒を流すトンネルを設けてもよい。
(1) For example, the present invention can be applied not only to the bipolar electrostatic chuck as in the first embodiment but also to a monopolar electrostatic chuck.
(2) Moreover, although the tunnel which flows a refrigerant | coolant is provided in the aluminum base, you may provide the tunnel which flows a heating medium separately from (or with it).
(3)更に、前記実施例1では、冷却用ガス流路をリフトピンを挿入する貫通孔として利用したが、リフトピン専用の貫通孔であっても、本発明は適用できる。つまり、リフトピン用の貫通孔も、通常は、セラミック体側の貫通孔の径よりアルミベース側の貫通孔の径が大きいので、アルミベース側の貫通孔の投影領域を避けるように発熱体を配置する。 (3) Further, in the first embodiment, the cooling gas flow path is used as a through hole into which the lift pin is inserted. However, the present invention can also be applied to a through hole dedicated to the lift pin. In other words, since the diameter of the through hole on the aluminum base side of the through hole for the lift pin is usually larger than the diameter of the through hole on the ceramic body side, the heating element is arranged so as to avoid the projection area of the through hole on the aluminum base side. .
(4)また、前記実施例1では、1本の渦巻き状の発熱体を形成したが、内側(中心軸)側と外側とに分けて2本以上の発熱体を形成してもよい。例えば内側では前記実施例1と同様な渦巻き状等の内側発熱体を形成し、その内側発熱体の外側(外周側)に、内側発熱体の周囲を回るように、環状又は渦巻き状等の外側発熱体を形成してもよい。これにより、内側発熱体と外側発熱体のON・OFFや温度制御を別個に行うことができる。 (4) In the first embodiment, one spiral heating element is formed, but two or more heating elements may be formed separately on the inner side (center axis) side and the outer side. For example, on the inner side, a spiral-like inner heating element similar to that of the first embodiment is formed, and on the outer side (outer peripheral side) of the inner heating element, an outer side such as a ring or a spiral is formed so as to go around the inner heating element. A heating element may be formed. Thereby, ON / OFF and temperature control of an inner side heat generating body and an outer side heat generating body can be performed separately.
1、101、135、150、161…静電チャック
3…チャック面
5…半導体ウェハ
7、105、131、157、165…セラミック体
9、123、137、151…金属ベース(アルミベース)
15、17、117、119…内部電極
19、115、141、155、156、163…発熱体
27、28、29、31…凹部
24、26、33、35、37、34、61、63、65、67、69、75、77、 79、121、125、139、153…貫通孔
DESCRIPTION OF
15, 17, 117, 119 ...
Claims (9)
前記セラミック体の内部に、吸着用電極と発熱体とを配置した静電チャックにおいて、
前記金属ベースの貫通孔を前記セラミック体側に投影した投影領域と、該投影領域の面積重心を相似の中心として該投影領域を相似比で3倍に拡大するとともに該投影領域内を除いた外側領域と、を区別し、
前記投影領域における単位面積当たりの発熱量を、前記外側領域における単位面積当たりの発熱量の50%以下とするように、前記発熱体を配置したことを特徴とする静電チャック。 With a ceramic body integrated so as to cover the through-hole with respect to the metal base having the through-hole,
In an electrostatic chuck in which an adsorption electrode and a heating element are arranged inside the ceramic body,
A projection region in which the metal-based through-hole is projected on the ceramic body side, and an outer region excluding the inside of the projection region while the projection region is enlarged three times by the similarity ratio with the area centroid of the projection region as the center of similarity And
The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the heating element is arranged so that a heat generation amount per unit area in the projection region is 50% or less of a heat generation amount per unit area in the outer region.
前記投影領域における発熱体の単位面積当たりの面積を、前記外側領域における発熱体の単位面積当たりの面積の50%以下としたことを特徴とする前記請求項1に記載の静電チャック。 When the heating element is formed with the same material, thickness, and width in the projection region and the outer region,
2. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein an area per unit area of the heating element in the projection area is 50% or less of an area per unit area of the heating element in the outer area.
前記セラミック体の内部に、吸着用電極と発熱体とを配置した静電チャックにおいて、
前記金属ベースの貫通孔を前記セラミック体側に投影した投影領域を避けて、前記発熱体を配置したことを特徴とする静電チャック。 With a ceramic body integrated so as to cover the through-hole with respect to the metal base having the through-hole,
In an electrostatic chuck in which an adsorption electrode and a heating element are arranged inside the ceramic body,
An electrostatic chuck characterized in that the heating element is arranged avoiding a projection region in which the through hole of the metal base is projected to the ceramic body side.
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