JP4929150B2 - 静電チャック及び基板温調固定装置 - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャック及び基板温調固定装置に係り、特に基体上に載置された吸着対象物を吸着する静電チャック及び基板温調固定装置に関する。
従来、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置を製造する際に使用される成膜装置（例えば、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置等）やプラズマエッチング装置は、基板（具体的には、例えば、シリコンウエハ）を真空の処理室内に精度良く保持するためのステージを有する。このようなステージとして、例えば、静電チャックを有する基板温調固定装置が提案されている。基板温調固定装置は、静電チャックにより基板を吸着保持し、吸着保持された基板が所定の温度となるように温度制御を行う装置である。
図１は、従来の基板温調固定装置１００を簡略化して例示する断面図である。図１を参照するに、基板温調固定装置１００は、静電チャック１０１と、接着層１０５と、ベースプレート１０６とを有する。１０７は、静電チャック１０１に吸着保持される基板である。静電チャック１０１は、基体１０２と、静電電極１０３とを有する。基体１０２は、ベースプレート１０６上に接着層１０５を介して固定されている。基体１０２は、セラミックスにより構成されている。
基体１０２の上面１０２ａの外縁部には平面視円環状の突起部である外周シールリング１０２ｂが設けられている。外周シールリング１０２ｂの平面視内側には、円柱形状の多数の突起部１０２ｃが平面視水玉模様状に点在するように設けられている。
静電電極１０３は、薄膜静電電極であり、基体１０２に内蔵されている。静電電極１０３は、基板温調固定装置１００の外部に設けられた直流電源（図示せず）に接続され、所定の電圧が印加されると、基板１０７を外周シールリング１０２ｂ及び複数の突起部１０２ｃの上面に吸着保持する。吸着保持力は、静電電極１０３に印加される電圧が高いほど強くなる。
ベースプレート１０６は、静電チャック１０１を支持するためのものである。ベースプレート１０６は、水路１０４、発熱体（図示せず）、環状のガス路１０８及び環状のガス路１０８に不活性ガスを導入するガス導入部１０８ａを内蔵しており、基体１０２を介して基板１０７の温度制御を行う。水路１０４は、ベースプレート１０６の下部に形成された冷却水導入部１０４ａと、冷却水排出部１０４ｂとを有する。冷却水導入部１０４ａ及び冷却水排出部１０４ｂは、基板温調固定装置１００の外部に設けられた冷却水制御装置（図示せず）に接続されている。
冷却水制御装置（図示せず）は、冷却水を冷却水導入部１０４ａから水路１０４に導入し、冷却水排出部１０４ｂから排出することにより、冷却水を循環させベースプレート１０６を冷却することで、接着層１０５を介して基体１０２を冷却する。発熱体（図示せず）は、電圧を印加されることで発熱し、接着層１０５を介して基体１０２を加熱する。
ガス導入部１０８ａの一端は環状のガス路１０８に接続され、他端はベースプレート１０６の下面１０６ｂの開口部１０８ａ１で終端する。又、基体１０２，接着層１０５，ベースプレート１０６には、基体１０２及び接着層１０５を貫通し、環状のガス路１０８に導入された不活性ガスを排出するガス排出部１０８ｂが形成されている。ガス排出部１０８ｂの一端はベースプレート１０６に内蔵された環状のガス路１０８に接続され、他端は基体１０２の上面１０２ａの開口部１０８ｂ１で終端する。
ガス導入部１０８ａの開口部１０８ａ１は、基板温調固定装置１００の外部に設けられたガス圧力制御装置（図示せず）に接続されている。ガス圧力制御装置（図示せず）は、不活性ガスの圧力を、例えば、０〜５０Ｔｏｒｒの範囲で可変し、不活性ガスを開口部１０８ａ１からガス導入部１０８ａを介して環状のガス路１０８に導入することができる。
環状のガス路１０８に導入された不活性ガスは、ガス排出部１０８ｂを介して開口部１０８ｂ１から排出され、基体１０２の上面１０２ａと基板１０７との間に形成された空間であるガス充填部１０９に充填され、基体１０２と基板１０７との間の熱伝導性が向上する。外周シールリング１０２ｂは、ガス充填部１０９に充填された不活性ガスが、ガス充填部１０９外に漏れることを防止するために設けられている。
ベースプレート１０６に内蔵されている環状のガス路１０８について、図２を参照しながら更に詳しく説明する。図２は、環状のガス路１０８の概略の経路を例示する平面模式図である。同図中、図１と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。なお、図１は従来の基板温調固定装置１００を簡略化して例示しているため、図１と図２とは一致しない部分がある。図２において、環状のガス路１０８は、ベースプレート１０６に内蔵されており、大中小３種類の同心円状の平面視円環状部を複数箇所で連結した構造である。環状のガス路１０８は、ベースプレート１０６の下面１０６ｂと略平行に形成されている。
ガス導入部１０８ａは、環状のガス路１０８と連通し、環状のガス路１０８からベースプレート１０６の下面１０６ｂに向かって形成され、ベースプレート１０６の下面１０６ｂの開口部１０８ａ１で終端する。図２において、開口部１０８ａ１はベースプレート１０６の下面１０６ｂに１カ所だけ設けられている。
ガス排出部１０８ｂは、環状のガス路１０８と連通し、環状のガス路１０８から基体１０２の上面１０２ａに向かって複数個形成され、基体１０２の上面１０２ａの複数の開口部１０８ｂ１で終端する。図２において、開口部１０８ｂ１は、基体１０２の上面１０２ａのガス充填部１０９に対応する部分に２７カ所設けられている。
なお、ベースプレート１０６に水路１０４及び環状のガス路１０８を形成する際に、電子ビーム溶接等が使用される。電子ビーム溶接とは、高真空中でフィラメント（陰極）を加熱して、放出した電子を高電圧で加速して電磁コイルで集束し、被溶接部に衝突させ、電子ビームの運動エネルギーを熱エネルギーに変換して溶接する方法である。
このように、従来の基板温調固定装置１００は、静電チャック１０１の基体１０２の上面１０２ａに形成された外周シールリング１０２ｂ及び多数の突起部１０２ｃの上面に基板１０７を吸着保持し、ベースプレート１０６に内蔵されている発熱体（図示せず）や水路１０４により、基板１０７の温度制御をするが、この際、ベースプレート１０６に設けられた環状のガス路１０８に不活性ガスを導入し、ガス充填部１０９に充填することにより、基体１０２と基板１０７との間の熱伝導性を向上させ、基板１０７の温度の均一化を図っている（例えば、特許文献１参照）。
又、基板１０７の温度の均一化を図る他の方法として、系統の異なる複数のガス路を形成する方法（例えば、特許文献２参照）や、電極ブロック中にスリットを設ける方法（例えば、特許文献３参照）等が提案されている。
近年では半導体デバイスの高密度化にともない、静電チャック１０１に吸着保持される基板１０７に対する緻密な温度管理が要求されている。基板１０７に対する緻密な温度管理を実現するためには、水路１０４に導入される冷却水の流量や、環状のガス路１０８に導入される不活性ガスの圧力を緻密に制御する必要がある。そのため、水路１０４及び環状のガス路１０８の経路は、いっそう複雑化する傾向にある。
特開２０００−３１７７６１号公報
特開２００５−４５２０７号公報
特開２００３−２４３３７１号公報
しかしながら、従来の基板温調固定装置１００においては、水路１０４及び環状のガス路１０８は、何れもベースプレート１０６内に設けられているため、ベースプレート１０６の構造が複雑化し、電子ビーム溶接等により加工されるので、ベースプレート１０６が高価になり、基板温調固定装置１００の製造コストが増加するという問題があった。
又、水路１０４及び環状のガス路１０８は、何れもベースプレート１０６内に設けられているため、環状のガス路１０８に導入された不活性ガスの温度が、ベースプレート１０６の温度に影響され、基板１０７の温度の均一化を妨げるという問題があった。
本発明は、上記に鑑みてなされたもので、製造コストの低減を図ることができるとともに、ベースプレートの温度に影響されず、吸着対象物の温度の均一化を図ることができる静電チャック及び基板温調固定装置を提供することを目的とする。
本発明は、静電電極が内蔵された基体の上面に載置される吸着対象物を吸着保持し、前記基体の上面と前記吸着対象物の下面とが形成する空間に、圧力を調整した不活性ガスを充填する静電チャックであって、前記基体は、前記基体の上面と略平行な所定パターンで形成されたガス路、及び、一端が前記ガス路に接続され他端が前記基体の上面の開口部で終端し、前記ガス路に導入された前記不活性ガスを前記空間に排出するガス排出部を内蔵し、前記基体は、体積抵抗率の異なる２つ以上の領域を有し、前記ガス路は前記体積抵抗率の最も低い領域に設けられていることを特徴とする。
本発明によれば、製造コストの低減を図ることができるとともに、ベースプレートの温度に影響されず、吸着対象物の温度の均一化を図ることができる静電チャック及び基板温調固定装置を提供することができる。
以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。
〈第１の実施の形態〉
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０を簡略化して例示する断面図である。図３を参照するに、基板温調固定装置１０は、静電チャック１１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。１７は、静電チャック１１に吸着保持される基板である。基板１７は、例えば、シリコンウエハ等である。
図３は、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０を簡略化して例示する断面図である。図３を参照するに、基板温調固定装置１０は、静電チャック１１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。１７は、静電チャック１１に吸着保持される基板である。基板１７は、例えば、シリコンウエハ等である。
静電チャック１１は、基体１２と、静電電極１３とを有するクーロン力型静電チャックである。基体１２は誘電体であり、ベースプレート１６上に接着層１５を介して固定されている。基体１２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができる。
基体１２の厚さｔ１は、例えば、２ｍｍ以上、基体１２の比誘電率（１ＫＨｚ）は、例えば、９〜１０、基体１２の体積抵抗率は、例えば、１０１２〜１０１６Ωｍとすることができる。基体１２は、ｎ層のグリーンシート１２ｌ１〜１２ｌｎを積層して焼成し、焼結させることにより作製される。なお、グリーンシートとは、例えば、セラミック粉末をバインダ、溶剤等と混合しシート状にしたものである。
基体１２の上面１２ａの外縁部には平面視円環状の突起部である外周シールリング１２ｂが設けられている。外周シールリング１２ｂの平面視内側には、円柱形状の多数の突起部１２ｃが平面視水玉模様状に点在するように設けられている。外周シールリング１２ｂと多数の突起部１２ｃの高さは同一である。突起部１２ｃは、円柱形状以外に、平面視６角形等の平面視多角形状や、直径の異なる複数の円柱を組み合わせた形状等でも構わない。基板１７は、外周シールリング１２ｂと多数の突起部１２ｃの上面に吸着保持される。
突起部１２ｃは、例えば、サンドブラスト加工により形成される。具体的には、基体１２の上面１２ａの突起部１２ｃを形成したい部分をマスクし、細かい粒子を気体の圧力により基体１２の上面１２ａに打ち付け、マスクされてない部分を削ることにより形成される。なお、突起部１２ｃは、基体１２の上面１２ａに均一に設けられていれば、どのような規則性に従って配置されても構わない。
基体１２の内部には、環状のガス路１８及び環状のガス路１８に導入された不活性ガスを排出するガス排出部１８ｂが形成されている。ガス排出部１８ｂの一端は環状のガス路１８に接続され、他端は基体１２の上面１２ａの開口部１８ｂ１で終端する。基体１２の一部，接着層１５，ベースプレート１６には、接着層１５及びベースプレート１６を貫通し、基体１２内の環状のガス路１８に不活性ガスを導入するガス導入部１８ａが形成されている。ガス導入部１８ａの一端は環状のガス路１８に接続され、他端はベースプレート１６の下面１６ｂの開口部１８ａ１で終端する。
ガス導入部１８ａの開口部１８ａ１は、基板温調固定装置１０の外部に設けられたガス圧力制御装置（図示せず）に接続されている。ガス圧力制御装置（図示せず）は、不活性ガスの圧力を、例えば、０〜５０Ｔｏｒｒの範囲で可変し、不活性ガスを開口部１８ａ１からガス導入部１８ａを介して環状のガス路１８に導入することができる。
環状のガス路１８に導入された不活性ガスは、ガス排出部１８ｂを介して開口部１８ｂ１から排出され、基体１２の上面１２ａと基板１７との間に形成された空間であるガス充填部１９に充填される。ガス充填部１９に充填された不活性ガスは、基体１２と基板１７との間の熱伝導性を向上させ、基板１７の温度の均一化を図る。外周シールリング１２ｂは、ガス充填部１９に充填された不活性ガスが、ガス充填部１９外に漏れることを防止するために設けられている。
静電電極１３は、薄膜電極であり、基体１２に内蔵されている。静電電極１３は、基板温調固定装置１０の外部に設けられた直流電源（図示せず）に接続され、所定の電圧が印加されると、基板１７を外周シールリング１２ｂと多数の突起部１２ｃの上面に吸着保持する。吸着保持力は、静電電極１３に印加される電圧が高いほど強くなる。静電電極１３は、単極形状でも、双極形状でも構わない。静電電極１３の材料としては、例えば、タングステン等を用いることができる。
接着層１５は、基体１２をベースプレート１６上に固定するために設けられている。接着層１５としては、例えば、熱伝導率の良いシリコン接着剤等を用いることができる。なお、基体１２をベースプレート１６上に固定するために、接着層１５の代わりにインジューム金属等を用いてもよいし、基体１２をベースプレート１６上にメカニカルに固定する構造としてもよい。
ベースプレート１６は、静電チャック１１を支持するためのものである。ベースプレート１６の材料としては、例えば、Ａｌ等を用いることができる。ベースプレート１６には、前述のベースプレート１６を貫通し基体１２内の環状のガス路１８に不活性ガスを導入するガス導入部１８ａの他に、水路１４、発熱体（図示せず）が設けられており、基体１２を介して基板１７の温度制御を行う。水路１４は、ベースプレート１６の下部に形成された冷却水導入部１４ａと、冷却水排出部１４ｂとを有する。冷却水導入部１４ａ及び冷却水排出部１４ｂは、基板温調固定装置１０の外部に設けられた冷却水制御装置（図示せず）に接続されている。
冷却水制御装置（図示せず）は、冷却水を冷却水導入部１４ａから水路１４に導入し、冷却水排出部１４ｂから排出することにより、冷却水を循環させベースプレート１６を冷却することで、接着層１５を介して基体１２を冷却する。発熱体（図示せず）は、電圧を印加されることで発熱し、接着層１５を介して基体１２を加熱する。
本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０は、従来の基板温調固定装置１００と異なり、Ａｌ等の金属からなるベースプレート１６の内部に環状のガス路１８を形成しないため、ベースプレート１６の構造が複雑化することはない。従って、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等により加工する必要がないため、ベースプレート１６が高価にならず、基板温調固定装置１０の製造コストの低減を図ることができる。
このように、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０は、静電チャック１１の基体１２の上面１２ａに形成された外周シールリング１２ｂと多数の突起部１２ｃの上面で基板１７を吸着保持し、ベースプレート１６に内蔵されている発熱体（図示せず）や水路１４により、基板１７の温度制御をする。又、基体１２の内部に環状のガス路１８を形成し、環状のガス路１８に導入した不活性ガスをガス充填部１９に充填されたることにより、基体１２と基板１７との間の熱伝導性を向上させ、基板１７の温度の均一化を図っている。
基板温調固定装置１０において、基板１７が外周シールリング１２ｂと多数の突起部１２ｃの上面に吸着保持された際に、基体１２の厚さｔ１が薄いと、基板１７とベースプレート１６の端面との距離が短くなるため、アーキング（異常放電）が発生しやすい。静電電極１３に印加される電圧が高いほどアーキングの発生は顕著である。又、基板１７が外周シールリング１２ｂと多数の突起部１２ｃの上面に吸着保持された際に、基体１２の厚さｔ１が薄いと、基板１７と接着層１５の端面との距離が短くなるため、プラズマの回り込みにより接着層１５が劣化し、不活性ガスがガス充填部１９外に漏れる。
本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０は、基体１２の厚さｔ１を２ｍｍ以上とすることにより、基板１７とベースプレート１６の端面及び接着層１５の端面との距離を長くし、アーキングの発生や、プラズマの回り込みによる接着層１５の劣化を防止することができる。
基体１２の内部に設けられる環状のガス路１８について、図４及び図５を参照しながら更に詳しく説明する。図４は、環状のガス路１８の概略の経路を例示する平面模式図である。同図中、図３と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。なお、図３は基板温調固定装置１０を簡略化して例示しているため、図３と図４とは一致しない部分がある。
図４において、環状のガス路１８は、基体１２に内蔵されており、大小２種類の同心円状の平面視円環状部を複数箇所で連結した構造である。環状のガス路１８は、基体１２の上面１２ａと略平行に形成されている。大小２種類の同心円状の平面視円環状部の断面は、円形、楕円形、多角形等のどのような形状であっても構わない。又、大小２種類の同心円状の平面視円環状部は、同一の太さとしても異なる太さとしても構わない。
環状のガス路１８は、１種類の平面視円環状部からなる構造としてもよいし、同心円状の平面視円環状部を３種類以上設け、隣接する平面視円環状部を複数箇所で連結した構造としても構わない。ただし、環状のガス路１８を構成する複数の環状部は必ずしも同心円状に形成されていなくてもよく、又、平面視円環状でなく、例えば、平面視多角形状でも構わない。又、相互に連結せずに独立した平面視環状部を２種類以上設けた構造とし、各平面視環状部に連通するガス導入部を設けて各平面視環状部に導入する不活性ガスの圧力等を独立に制御しても構わない。
ガス導入部１８ａは、環状のガス路１８と連通し、環状のガス路１８からベースプレート１６の下面１６ｂに向かって形成され、接着層１５及びベースプレート１６を貫通し、ベースプレート１６の下面１６ｂの開口部１８ａ１で終端する。図４において、開口部１８ａ１はベースプレート１６の下面１６ｂに１カ所だけ設けられている。
ガス排出部１８ｂは、環状のガス路１８と連通し、環状のガス路１８から基体１２の上面１２ａに向かって複数個形成され、基体１２の上面１２ａの複数の開口部１８ｂ１で終端する。図４において、開口部１８ｂ１は基体１２の上面１２ａのガス充填部１９に対応する部分に２７カ所設けられている。
図５は、基体１２の各層におけるガス経路のパターンを例示する平面模式図である。図５（ａ）において、１２ｌｍは第ｍ層となるグリーンシート、１８ｌｍは第ｍ層１２ｌｍに形成されるガス経路のパターンを示している。図５（ｂ）において、１２ｌｍ＋１は、第ｍ＋１層となるグリーンシート、１８ｌｍ＋１は第ｍ＋１層１２ｌｍ＋１に形成されるガス経路のパターンを示している（１＜ｍ＜ｎ；ｍ，ｎは整数）。環状のガス路１８は、基体１２を構成するｎ層のグリーンシートのうちの一部である第ｍ層となるグリーンシート１２ｌｍ及び第ｍ＋１層となるグリーンシート１２ｌｍ＋１に予め図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すような所定のガス経路のパターン１８ｌｍ及び１８ｌｍ＋１を形成し、積層することにより基体１２の内部に作製される。
具体的には、始めに、ｎ層のグリーンシート１２ｌ１〜１２ｌｎが積層されて作製される基体１２の第ｍ層１２ｌｍ及び第ｍ＋１層１２ｌｍ＋１となる２枚のグリーンシートを用意する。次いで、第ｍ層１２ｌｍ及び第ｍ＋１層１２ｌｍ＋１となる２枚のグリーンシートそれぞれに、図５（ａ）及び図５（ｂ）に示すような所定のガス経路のパターン１８ｌｍ及び１８ｌｍ＋１を形成する。
次いで、所定のガス経路のパターン１８ｌｍ及び１８ｌｍ＋１が形成された２枚のグリーンシートを他の層となるグリーンシートとともに積層して、ｎ層のグリーンシート１２ｌ１〜１２ｌｎを熱圧着する。次いで、熱圧着したｎ層のグリーンシート１２ｌ１〜１２ｌｎの積層体を焼成し、焼結させる。これにより、第ｍ層１２ｌｍ及び第ｍ＋１層１２ｌｍ＋１が積層された部分に環状のガス路１８が形成された基体１２が製造される。なお、２枚以上のグリーンシートに所定のガス経路のパターンを形成し、積層して環状のガス路１８を形成しても構わない。
このように、所定のガス経路のパターンが形成された複数のグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、環状のガス路１８を基体１２の内部に容易に形成することができる。この際、環状のガス路１８をＡｌ等の金属からなるベースプレート１６の内部に形成する場合と異なり、電子ビーム溶接等を使用する必要はない。
本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０によれば、環状のガス路１８を基体１２に内蔵することにより、ベースプレート１６の構造が複雑化せず、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等によって加工する必要がなくなるため、ベースプレート１６が高価になることを防止することが可能となり、基板温調固定装置１０の製造コストの低減を図ることができる。
又、環状のガス路１８は基体１２に内蔵されており、ベースプレート１６に内蔵されている発熱体や水路１４と分離されているため、環状のガス路１８に導入された不活性ガスの温度が、ベースプレート１６の温度に影響されることを防止することが可能となり、基板１７の温度の均一化を図ることができる。
〈第２の実施の形態〉
本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０において、例えば、基板１７がシリコンウエハである場合に、シリコンウエハである基板１７のエッチングを行う場合等に、ベースプレート１６にＲＦ（高周波）を印加する場合がある。ベースプレート１６にＲＦ（高周波）を印加すると、ガス路１８に電位差が生じ、ガス路１８内でアーキング（異常放電）が発生する場合がある。
本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０において、例えば、基板１７がシリコンウエハである場合に、シリコンウエハである基板１７のエッチングを行う場合等に、ベースプレート１６にＲＦ（高周波）を印加する場合がある。ベースプレート１６にＲＦ（高周波）を印加すると、ガス路１８に電位差が生じ、ガス路１８内でアーキング（異常放電）が発生する場合がある。
ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するためには、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施すことが有効である。第２の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の例を示すものである。
なお、従来の基板温調固定装置１００は、ガス路１０８をベースプレート１０６に内蔵しているが、ベースプレート１０６は、Ａｌ等の金属で構成されており、ガス路１０８内に電位差が生じにくいため、ガス路１０８内におけるアーキング発生はあまり問題にならない。
図６は、本発明の第２の実施の形態に係る基板温調固定装置２０を簡略化して例示する断面図である。同図中、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の構成部分については、同一符号を付し、その説明は省略する。図６を参照するに、基板温調固定装置２０は、静電チャック２１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。
静電チャック２１は、基体１２と、静電電極１３とを有するクーロン力型静電チャックである。基体１２は誘電体であり、ベースプレート１６上に接着層１５を介して固定されている。基体１２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができる。基体１２の内部には、環状のガス路１８及び環状のガス路１８に導入された不活性ガスを排出するガス排出部１８ｂが形成されている。基板温調固定装置１０と異なり、環状のガス路１８の内壁には、導電層２２が形成されている。
導電層２２は、環状のガス路１８の内壁に形成されている導電体からなる層である。導電層２２の材料としては、例えば、タングステン等を用いることができるが、導電体であればどのようなものを用いても構わない。導電層２２の厚さは、例えば、１０μｍとすることができる。
第１の実施の形態で説明したように、所定のガス経路のパターンが形成された複数のグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、環状のガス路１８を基体１２の内部に容易に形成することができる。この際、環状のガス路１８の内壁となる部分に、タングステン等を含む導電性のペーストをあらかじめ印刷したグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、導電層２２が内壁に形成された環状のガス路１８を基体１２の内部に容易に形成することができる。
本発明の第２の実施の形態に係る基板温調固定装置２０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様に、環状のガス路１８を基体１２に内蔵することにより、ベースプレート１６の構造が複雑化せず、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等によって加工する必要がなくなるため、ベースプレート１６が高価になることを防止することが可能となり、基板温調固定装置２０の製造コストの低減を図ることができる。
又、環状のガス路１８は基体１２に内蔵されており、ベースプレート１６に内蔵されている発熱体や水路１４と分離されているため、環状のガス路１８に導入された不活性ガスの温度が、ベースプレート１６の温度に影響されることを防止することが可能となり、基板１７の温度の均一化を図ることができる。
更に、環状のガス路１８の内壁に導電層２２を形成することにより、ガス路１８内に電位差が生じにくくなるため、環状のガス路１８内におけるアーキング発生を防止することができる。
〈第３の実施の形態〉
第３の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の他の例を示すものである。
第３の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の他の例を示すものである。
図７は、本発明の第３の実施の形態に係る基板温調固定装置３０を簡略化して例示する断面図である。同図中、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の構成部分については、同一符号を付し、その説明は省略する。図７を参照するに、基板温調固定装置３０は、静電チャック３１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。
静電チャック３１は、基体１２と、静電電極１３とを有するクーロン力型静電チャックである。基体１２は誘電体であり、ベースプレート１６上に接着層１５を介して固定されている。基体１２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができる。基体１２の内部には、環状のガス路１８及び環状のガス路１８に導入された不活性ガスを排出するガス排出部１８ｂが形成されている。基板温調固定装置１０と異なり、基体１２の内部の環状のガス路１８の上下及び左右には、導電層３２が形成されている。
導電層３２は、基体１２の内部の環状のガス路１８の上下及び左右に形成されている導電体からなる層である。導電層３２の材料としては、例えば、タングステン等を用いることができるが、導電体であればどのようなものを用いても構わない。導電層３２の厚さは、例えば、１０μｍとすることができる。
第１の実施の形態で説明したように、所定のガス経路のパターンが形成された複数のグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、環状のガス路１８を基体１２の内部に容易に形成することができる。この際、環状のガス路１８の上下及び左右となる部分に、タングステン等を含む導電性のペーストをあらかじめ印刷したグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、導電層３２が上下及び左右に形成された環状のガス路１８を基体１２の内部に容易に形成することができる
本発明の第３の実施の形態に係る基板温調固定装置３０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様に、環状のガス路１８を基体１２に内蔵することにより、ベースプレート１６の構造が複雑化せず、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等によって加工する必要がなくなるため、ベースプレート１６が高価になることを防止することが可能となり、基板温調固定装置３０の製造コストの低減を図ることができる。
本発明の第３の実施の形態に係る基板温調固定装置３０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様に、環状のガス路１８を基体１２に内蔵することにより、ベースプレート１６の構造が複雑化せず、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等によって加工する必要がなくなるため、ベースプレート１６が高価になることを防止することが可能となり、基板温調固定装置３０の製造コストの低減を図ることができる。
又、環状のガス路１８は基体１２に内蔵されており、ベースプレート１６に内蔵されている発熱体や水路１４と分離されているため、環状のガス路１８に導入された不活性ガスの温度が、ベースプレート１６の温度に影響されることを防止することが可能となり、基板１７の温度の均一化を図ることができる。
更に、環状のガス路１８の上下及び左右に導電層３２を形成することにより、ガス路１８内に電位差が生じにくくなるため、環状のガス路１８内におけるアーキング発生を防止することができる。
〈第４の実施の形態〉
第４の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の他の例を示すものである。
第４の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の他の例を示すものである。
図８は、本発明の第４の実施の形態に係る基板温調固定装置４０を簡略化して例示する断面図である。同図中、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の構成部分については、同一符号を付し、その説明は省略する。図８を参照するに、基板温調固定装置４０は、静電チャック４１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。
静電チャック４１は、基体４２と、静電電極１３とを有するクーロン力型静電チャックである。基体４２は誘電体であり、ベースプレート１６上に接着層１５を介して固定されている。基体４２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができる。
基体４２は、所定の体積抵抗率である第１領域４３と、第１領域４３よりも体積抵抗率の低い第２領域４４とを有する。第２領域４４の上下には、第１領域４３が設けられており、環状のガス路１８は、第１領域４３よりも体積抵抗率の低い第２領域４４に設けられている。
第１領域４３の体積抵抗率は、例えば、１０１２〜１０１６Ωｍとすることができる。第２領域４４の体積抵抗率は、例えば、１０１０Ωｍ以下とすることができる。前述のように、基体４２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができるが、第２領域４４を構成するセラミックス等に、例えば、ＴｉやＣｒ等の導電性物質を含有させることにより体積抵抗率を下げることができる。
第１の実施の形態で説明したように、所定のガス経路のパターンが形成された複数のグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、環状のガス路１８を基体４２の内部に容易に形成することができる。この際、環状のガス路１８となる所定のガス経路のパターンが形成されたグリーンシートを含む所定の枚数のグリーンシートは、その上下に積層されるグリーンシートよりも、体積抵抗率の低いものを用い、それらを積層して焼成し、焼結させることにより、所定の体積抵抗率である第１領域４３と、第１領域４３よりも体積抵抗率の低い第２領域４４とを有し、第２領域４４に環状のガス路１８が形成された基体４２を容易に形成することができる。
本発明の第４の実施の形態に係る基板温調固定装置４０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様に、環状のガス路１８を基体４２に内蔵することにより、ベースプレート１６の構造が複雑化せず、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等によって加工する必要がなくなるため、ベースプレート１６が高価になることを防止することが可能となり、基板温調固定装置４０の製造コストの低減を図ることができる。
又、環状のガス路１８は基体４２に内蔵されており、ベースプレート１６に内蔵されている発熱体や水路１４と分離されているため、環状のガス路１８に導入された不活性ガスの温度が、ベースプレート１６の温度に影響されることを防止することが可能となり、基板１７の温度の均一化を図ることができる。
更に、所定の体積抵抗率である第１領域４３と、第１領域４３よりも体積抵抗率の低い第２領域４４とを形成し、第２領域４４に環状のガス路１８を設けることにより、ガス路１８内に電位差が生じにくくなるため、環状のガス路１８の内部で発生するアーキングを防止することができる。
〈第５の実施の形態〉
第５の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の他の例を示すものである。又、本発明の第５の実施の形態に係る基板温調固定装置５０は、本発明の第４の実施の形態に係る基板温調固定装置４０の変形例である。
第５の実施の形態は、ガス路１８内におけるアーキング発生を防止するために、ガス路１８内に電位差が生じにくい処理を施した静電チャックを有する基板温調固定装置の他の例を示すものである。又、本発明の第５の実施の形態に係る基板温調固定装置５０は、本発明の第４の実施の形態に係る基板温調固定装置４０の変形例である。
図９は、本発明の第５の実施の形態に係る基板温調固定装置５０を簡略化して例示する断面図である。同図中、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の構成部分については、同一符号を付し、その説明は省略する。図９を参照するに、基板温調固定装置５０は、静電チャック５１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。
静電チャック５１は、基体５２と、静電電極１３とを有するクーロン力型静電チャックである。基体５２は誘電体であり、ベースプレート１６上に接着層１５を介して固定されている。基体５２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができる。
基体５２は、所定の体積抵抗率である第１領域５３と、第１領域５３よりも体積抵抗率の低い第２領域５４とを有する。第２領域５４の上には、第１領域５３が設けられており、環状のガス路１８は、第１領域５３よりも体積抵抗率の低い第２領域５４に設けられている。
第１領域５３の体積抵抗率は、例えば、１０１２〜１０１６Ωｍとすることができる。第２領域５４の体積抵抗率は、例えば、１０１０Ωｍ以下とすることができる。前述のように、基体５２としては、例えば、Ａｌ２０３やＡｌＮ等を主成分とするセラミックス等を用いることができるが、第２領域５４を構成するセラミックス等に、例えば、ＴｉやＣｒ等の導電性物質を含有させることにより体積抵抗率を下げることができる。
第１の実施の形態で説明したように、所定のガス経路のパターンが形成された複数のグリーンシートを積層して焼成し、焼結させることにより、環状のガス路１８を基体５２の内部に容易に形成することができる。この際、環状のガス路１８となる所定のガス経路のパターンが形成されたグリーンシートを含む所定の枚数のグリーンシートは、その上側に積層されるグリーンシートよりも、体積抵抗率の低いものを用い、それらを積層して焼成し、焼結させることにより、所定の体積抵抗率である第１領域５３と、第１領域５３よりも体積抵抗率の低い第２領域５４とを有し、第２領域５４に環状のガス路１８が形成された基体５２を容易に形成することができる。
本発明の第５の実施の形態に係る基板温調固定装置５０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様に、環状のガス路１８を基体５２に内蔵することにより、ベースプレート１６の構造が複雑化せず、ベースプレート１６を電子ビーム溶接等によって加工する必要がなくなるため、ベースプレート１６が高価になることを防止することが可能となり、基板温調固定装置５０の製造コストの低減を図ることができる。
又、環状のガス路１８は基体５２に内蔵されており、ベースプレート１６に内蔵されている発熱体や水路１４と分離されているため、環状のガス路１８に導入された不活性ガスの温度が、ベースプレート１６の温度に影響されることを防止することが可能となり、基板１７の温度の均一化を図ることができる。
更に、所定の体積抵抗率である第１領域５３と、第１領域５３よりも体積抵抗率の低い第２領域５４とを形成し、第２領域５４に環状のガス路１８を設けることにより、ガス路１８内に電位差が生じにくくなるため、環状のガス路１８の内部で発生するアーキングを防止することができる。
以上、本発明の好ましい実施の形態について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態に種々の変形及び置換を加えることができる。
例えば、第２の実施の形態と第３の実施の形態や第４の実施の形態とを組み合わせても構わないし、他の組み合わせとしても構わない。
１０，２０，３０，４０，５０，１００ 基板温調固定装置
１１，２１，３１，４１，５１，１０１ 静電チャック
１２，４２，５２，１０２ 基体
１２ａ，１０２ａ 基体の上面
１２ｂ，１０２ｂ 外周シールリング
１２ｃ，１０２ｃ 複数の突起部
１２ｌｍ 第ｍ層のグリーンシート
１２ｌｎ 第ｍ＋１層のグリーンシート
１２ｌ１〜１２ｌｎ 第１層〜第ｎ層のグリーンシート
１３，１０３ 静電電極
１４，１０４ 水路
１４ａ，１０４ａ 冷却水導入部
１４ｂ，１０４ｂ 冷却水排出部
１５，１０５ 接着層
１６，１０６ ベースプレート
１６ｂ，１０６ｂ ベースプレートの下面
１７，１０７ 基板
１８，１０８ 環状のガス路
１８ａ，１０８ａ ガス導入部
１８ａ１，１０８ａ１ ガス導入部の開口部
１８ｂ，１０８ｂ ガス排出部
１８ｂ１，１０８ｂ１ ガス排出部の開口部
１８ｌｍ 第ｍ層１２ｌｍのガス経路のパターン
１８ｌｍ＋１ 第ｍ＋１層１２ｌ２のガス経路のパターン
１９，１０９ ガス充填部
２２，３２ 導電層
４３，５３ 第１領域
４４，５４ 第２領域
ｔ１ 厚さ
１１，２１，３１，４１，５１，１０１ 静電チャック
１２，４２，５２，１０２ 基体
１２ａ，１０２ａ 基体の上面
１２ｂ，１０２ｂ 外周シールリング
１２ｃ，１０２ｃ 複数の突起部
１２ｌｍ 第ｍ層のグリーンシート
１２ｌｎ 第ｍ＋１層のグリーンシート
１２ｌ１〜１２ｌｎ 第１層〜第ｎ層のグリーンシート
１３，１０３ 静電電極
１４，１０４ 水路
１４ａ，１０４ａ 冷却水導入部
１４ｂ，１０４ｂ 冷却水排出部
１５，１０５ 接着層
１６，１０６ ベースプレート
１６ｂ，１０６ｂ ベースプレートの下面
１７，１０７ 基板
１８，１０８ 環状のガス路
１８ａ，１０８ａ ガス導入部
１８ａ１，１０８ａ１ ガス導入部の開口部
１８ｂ，１０８ｂ ガス排出部
１８ｂ１，１０８ｂ１ ガス排出部の開口部
１８ｌｍ 第ｍ層１２ｌｍのガス経路のパターン
１８ｌｍ＋１ 第ｍ＋１層１２ｌ２のガス経路のパターン
１９，１０９ ガス充填部
２２，３２ 導電層
４３，５３ 第１領域
４４，５４ 第２領域
ｔ１ 厚さ
Claims (8)
- 静電電極が内蔵された基体の上面に載置される吸着対象物を吸着保持し、前記基体の上面と前記吸着対象物の下面とが形成する空間に、圧力を調整した不活性ガスを充填する静電チャックであって、
前記基体は、前記基体の上面と略平行な所定パターンで形成されたガス路、及び、一端が前記ガス路に接続され他端が前記基体の上面の開口部で終端し、前記ガス路に導入された前記不活性ガスを前記空間に排出するガス排出部を内蔵し、
前記基体は、体積抵抗率の異なる２つ以上の領域を有し、前記ガス路は前記体積抵抗率の最も低い領域に設けられていることを特徴とする静電チャック。 - 前記ガス路は、平面視環状形状を有しており、複数の平面視環状部を複数箇所で連結した構造であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
- 前記ガス路の内壁には、導電体からなる層が形成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
- 前記ガス路の上下及び左右には、導電体からなる層が形成されていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の静電チャック。
- 前記ガス路が設けられている領域の体積抵抗率は、１０１０Ωｍ以下であることを特徴とする請求項１乃至４の何れか一項記載の静電チャック。
- 請求項１乃至５の何れか一項記載の静電チャックと、前記静電チャックを支持するベースプレートとを有する基板温調固定装置。
- 前記ベースプレートは、前記静電チャックの前記基体に内蔵された前記ガス路に、前記不活性ガスを導入するガス導入部を内蔵することを特徴とする請求項６記載の基板温調固定装置。
- 前記ベースプレートは、更に、前記静電チャックを加熱する発熱体と、前記静電チャックを冷却する水路とを内蔵することを特徴とする請求項７記載の基板温調固定装置。
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