JP4943085B2 - Electrostatic chuck apparatus and plasma processing apparatus - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャック装置及びプラズマ処理装置に関し、さらに詳しくは、電極に高周波を印加してプラズマを生成し、このプラズマにより半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料にプラズマ処理を施す高周波放電方式のプラズマ処理装置に用いて好適な静電チャック装置及びプラズマ処理装置に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic chuck apparatus and a plasma processing apparatus , and more specifically, generates a plasma by applying a high frequency to an electrode, and plasma processing is performed on a plate-like sample such as a semiconductor wafer, a metal wafer, or a glass plate by the plasma. The present invention relates to an electrostatic chuck device and a plasma processing apparatus suitable for use in a high-frequency discharge plasma processing apparatus.
従来、IC、LSI、VLSI等の半導体デバイス、あるいは液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ(Flat Panel Display : FPD)等の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマが多く利用されている。一般に、プラズマ処理装置は、プラズマを生成する方式として、グロー放電または高周波放電を利用する方式と、マイクロ波を利用する方式とに大別される。 Conventionally, in processing such as etching, deposition, oxidation, sputtering, etc. in a manufacturing process of semiconductor devices such as IC, LSI, VLSI, or flat panel displays (FPD) such as liquid crystal displays, the processing gas is relatively low temperature. In order to make a good reaction, a lot of plasma is used. In general, plasma processing apparatuses are roughly classified into a method using glow discharge or high-frequency discharge and a method using microwaves as a method for generating plasma.
図11は、従来の高周波放電方式のプラズマ処理装置に搭載される静電チャック装置の一例を示す断面図であり、この静電チャック装置1は、真空容器を兼ねるチャンバー(図示略)の下部に設けられ、静電チャック部2と、この静電チャック部2の底面に固定されて一体化された金属ベース部3とにより構成されている。
静電チャック部2は、上面を半導体ウエハ等の板状試料Wを載置して静電吸着する載置面4aとするとともに静電吸着用内部電極5を内蔵した基体4と、この静電吸着用内部電極5に直流電圧を印加する給電用端子6とにより構成され,この給電用端子6には高圧の直流電圧を印加する高圧直流電源7が接続されている。また、金属ベース部3は高周波発生用電極(下部電極)を兼ねるもので、高周波電圧発生用電源8に接続され、その内部に水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路9が形成されている。そして、チャンバーは接地されている。
FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of an electrostatic chuck device mounted on a conventional high-frequency discharge type plasma processing apparatus. The electrostatic chuck device 1 is provided at a lower portion of a chamber (not shown) that also serves as a vacuum container. The electrostatic chuck unit 2 is provided and the metal base unit 3 is fixed to and integrated with the bottom surface of the electrostatic chuck unit 2.
The electrostatic chuck unit 2 has an upper surface as a
この静電チャック装置1では、板状試料Wを載置面4aに載置し、高圧直流電源7により給電用端子6を介して静電吸着用内部電極5に直流電圧を印加することにより板状試料Wを静電吸着する。次いで、チャンバー内を真空にして処理ガスを導入し、高周波電圧発生用電源8により金属ベース部3(下部電極)と上部電極(図示略)との間に高周波電力を印加してチャンバー内に高周波電界を発生させる。高周波としては、一般に十数MHz以下の領域の周波数が用いられる。
この高周波電界により電子が加速され、この電子と処理ガスとの衝突電離によりプラズマが発生し、このプラズマにより各種処理を行うことができる。
In this electrostatic chuck device 1, a plate-like sample W is placed on a
Electrons are accelerated by the high-frequency electric field, and plasma is generated by impact ionization of the electrons and the processing gas, and various treatments can be performed by the plasma.
ところで、近年、プラズマ処理においては、プラズマ中のイオンエネルギーが低くかつ電子密度が高い「低エネルギー高密度プラズマ」を用いた処理に対する要求が大きくなってきている。この低エネルギー高密度プラズマを用いた処理では、プラズマを発生させる高周波電力の周波数が従来と比べて、例えば100MHzと非常に高くなる場合がある。このように、印加する電力の周波数を上昇させると、電界強度は、静電チャック部2の中央、即ち板状試料Wの中央に相当する領域で強くなる一方、その周縁部では弱くなる傾向がある。このため、電界強度の分布が不均一になると、発生するプラズマの電子密度も不均一となってしまい、板状試料Wの面内における位置により処理速度等が異なってくるため、面内均一性の良好な処理結果が得られないという問題が生じていた。 By the way, in recent years, in plasma processing, there is an increasing demand for processing using “low energy high density plasma” in which ion energy in plasma is low and electron density is high. In the processing using this low-energy high-density plasma, the frequency of the high-frequency power for generating the plasma may be very high, for example, 100 MHz, compared to the conventional case. As described above, when the frequency of the applied power is increased, the electric field strength tends to increase in the region corresponding to the center of the electrostatic chuck portion 2, that is, the center of the plate-like sample W, but weak in the peripheral portion. is there. For this reason, if the electric field intensity distribution is non-uniform, the electron density of the generated plasma will also be non-uniform, and the processing speed will vary depending on the position in the plane of the plate-like sample W. There has been a problem in that good processing results cannot be obtained.
このような問題を解消するために、図12に示すプラズマ処理装置が提案されている(特許文献1)。
このプラズマ処理装置11は、プラズマ処理の面内均一性を向上させるために、高周波電力を印加する下部電極(金属ベース部)12の上部電極13と対向する側の表面の中央部にセラミックス等の誘電体層14を埋設して電界強度分布を均一にしたものである。なお、図中、15は高周波発生用電源、PZはプラズマ、Eは電界強度、Wは板状試料である。
このプラズマ処理装置11では、高周波発生用電源15により下部電極12に高周波電力を印加すると、表皮効果により下部電極12の表面を伝播して上部に達した高周波電流は、板状試料Wの表面に沿って中央に向かいつつ、一部が下部電極12側に漏れ、その後、下部電極12の内部を外側へ向かって流れる。この過程で高周波電流は、誘電体層14が設けられている部分では、誘電体層14が設けられていない部分と比べてより深く潜めることによりTMモードの空洞円筒共振を発生させる。その結果、板状試料Wの面上からプラズマに供給する中央部分の電界強度が弱くなり、板状試料Wの面内の電界が均一になる。
In order to solve such a problem, a plasma processing apparatus shown in FIG. 12 has been proposed (Patent Document 1).
In order to improve the in-plane uniformity of the plasma processing, the
In this
ところで、プラズマ処理は、真空に近い減圧下にて行われる場合が多く、このような場合には、板状試料Wの固定に図13に示すような静電チャック装置が用いられることが多い。
この静電チャック装置16は、誘電体層17に導電性の静電吸着用内部電極18を内蔵した構造であり、例えばアルミナ等を溶射して形成された2つの誘電体層にて導電性の静電吸着用内部電極を挟持したものである。
この静電チャック装置16では、高圧直流電源7により静電吸着用内部電極18に高圧直流電力を印加して誘電体層17の表面に生じる静電吸着力を利用することにより,板状試料Wを静電吸着し固定している。
This
In this
ところで、上述した従来のプラズマ処理装置11では、下部電極12の上に静電チヤック装置16を設置して板状試料Wのプラズマ処理を行うと、高周波電流が静電チャック装置16の静電吸着用内部電極18を通過することができず、静電吸着用内部電極18で外側へ向かう流れが生じてしまうこととなる。
言い換えると、静電チャック装置16内に静電吸着用内部電極18が存在するために、プラズマPZからは誘電体層14が見えなくなってしまい、この誘電体層14が埋設された領域のプラズマの電位を低くするための効果が発揮できなくなってしまうこととなる。この結果、板状試料Wの中央部の上方のプラズマの電位が高く、周縁部の電位が低い状態となり、板状試料Wの中央部と周縁部とで処理速度が異なってしまうため、エッチング等のプラズマ処理における面内不均一の要因となっていた。
By the way, in the above-described conventional
In other words, because the electrostatic chucking
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、プラズマ処理装置に適用した場合に、プラズマ中の電界強度の面内均一性が向上し、板状試料に対して面内均一性の高いプラズマ処理を行うことができる静電チャック装置及びプラズマ処理装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and when applied to a plasma processing apparatus, the in-plane uniformity of the electric field strength in the plasma is improved, and the in-plane uniformity with respect to the plate-like sample is improved. It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck device and a plasma processing apparatus capable of performing high plasma processing.
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、下記の(1)、(2)のいずれかの構成とすれば、上記の課題を効率的に解決し得ることを知見し、本発明を完成するに至った。
(1)金属ベース部の静電チャック部側の主面に凹部を形成し、この凹部内に誘電体板を固定し、この誘電体板と静電チャック部とを、誘電率が誘電体板及び基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合するとともに、この誘電体板と凹部とを、誘電率が誘電体板及び基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合する。
(2)金属ベース部の静電チャック部側の主面に凹部を形成し、この凹部に静電チャック部を固定し、この静電チャック部と凹部とを、誘電率が基体より小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合する。
As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the above-described problems can be efficiently solved if any one of the following configurations (1) and (2) is adopted. The present invention has been completed.
(1) A concave portion is formed on the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, a dielectric plate is fixed in the concave portion, and the dielectric plate and the electrostatic chuck portion have a dielectric constant of a dielectric plate. The dielectric plate and the concave portion are bonded and bonded through an insulating adhesive / bonding agent layer smaller than any of the substrate and the substrate, and the dielectric bond is smaller than that of either the dielectric plate or the substrate. -Adhesion and bonding through the bonding agent layer.
(2) A concave portion is formed on the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, the electrostatic chuck portion is fixed to the concave portion, and the dielectric constant between the electrostatic chuck portion and the concave portion is smaller than that of the substrate. Adhesion and bonding through the adhesive / bonding agent layer.
すなわち、本発明の請求項1記載の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した基体と、この静電吸着用内部電極に直流電圧を印加する給電用端子とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、前記金属ベース部の前記静電チャック部側の主面に凹部が形成され、この凹部内に誘電体板が固定され、この誘電体板と前記静電チャック部とは、誘電率が前記誘電体板及び前記基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合され、前記誘電体板と前記凹部とは、誘電率が前記誘電体板及び前記基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合され、前記静電吸着用内部電極の体積固有抵抗は、1.0×10 −1 Ω・cm以上かつ1.0×10 8 Ω・cm以下であることを特徴とする。 That is, the electrostatic chuck device according to claim 1 of the present invention has a main surface as a mounting surface on which a plate-like sample is mounted and a substrate having a built-in electrostatic chucking internal electrode, and the electrostatic chucking device. An electrostatic chuck portion having a power feeding terminal for applying a DC voltage to the internal electrode, and a metal base portion fixed to and integrated with the other main surface of the base body of the electrostatic chuck portion to serve as a high frequency generating electrode A concave portion is formed on the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, and a dielectric plate is fixed in the concave portion, and the dielectric plate and the electrostatic chuck portion have a dielectric constant. Are bonded and bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer smaller than either of the dielectric plate and the substrate, and the dielectric plate and the recess have a dielectric constant of the dielectric plate and the substrate. Adhesion / bonding via a smaller insulating adhesive / bonding agent layer Is the volume resistivity of the internal electrode for electrostatic adsorption is equal to or less than 1.0 × 10 -1 Ω · cm or more and 1.0 × 10 8 Ω · cm.
本発明の請求項2記載の静電チャック装置は、請求項1記載の静電チャック装置において、前記誘電体板の厚みは、中央部から周縁部に向かって薄くなっていることを特徴とする。 The electrostatic chuck device according to a second aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to the first aspect, wherein the thickness of the dielectric plate is reduced from the central portion toward the peripheral portion. .
本発明の請求項3記載の静電チャック装置は、請求項1または2記載の静電チャック装置において、前記誘電体板と前記凹部とのクリアランスは、前記誘電体板が円形の場合は直径の0.1%以上であり、前記誘電体板が矩形の場合は該矩形の対角線の長さの0.1%以上であることを特徴とする。 The electrostatic chuck device according to a third aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to the first or second aspect, wherein the clearance between the dielectric plate and the concave portion is a diameter when the dielectric plate is circular. When the dielectric plate is rectangular, it is 0.1% or more of the length of the diagonal line of the rectangle.
本発明の請求項4記載の静電チャック装置は、請求項1、2または3記載の静電チャック装置において、前記誘電体板と前記凹部とのクリアランスは、2.0mm以下であることを特徴とする。 According to a fourth aspect of the present invention, in the electrostatic chuck device according to the first, second, or third aspect, a clearance between the dielectric plate and the recess is 2.0 mm or less. And
本発明の請求項5記載の静電チャック装置は、請求項1ないし4のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記凹部は、前記誘電体板の該凹部側の主面と相補形状であることを特徴とする。 The electrostatic chuck device according to a fifth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of the first to fourth aspects, wherein the concave portion is complementary to a main surface of the dielectric plate on the concave side. It is characterized by being.
本発明の請求項6記載の静電チャック装置は、請求項1ないし5のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記静電チャック部と前記金属ベース部との間の熱伝導度は、前記静電チャック部の全吸着領域に亘って均一であることを特徴とする。 An electrostatic chuck device according to a sixth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of the first to fifth aspects, wherein the thermal conductivity between the electrostatic chuck portion and the metal base portion is Further, it is uniform over the entire adsorption region of the electrostatic chuck portion.
本発明の請求項7記載の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した基体と、この静電吸着用内部電極に直流電圧を印加する給電用端子とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、前記金属ベース部の前記静電チャック部側の主面に凹部が形成され、この凹部に前記静電チャック部が固定され、前記静電チャック部と前記凹部とは、誘電率が前記基体より小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合され、前記静電吸着用内部電極の体積固有抵抗は、1.0×10 −1 Ω・cm以上かつ1.0×10 8 Ω・cm以下であることを特徴とする。 According to a seventh aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck device having a main surface as a placement surface on which a plate-like sample is placed and a substrate having a built-in electrostatic adsorption internal electrode, and the electrostatic adsorption internal electrode. An electrostatic chuck portion having a power supply terminal for applying a DC voltage to the base plate, and a metal base portion fixed to and integrated with the other main surface of the base of the electrostatic chuck portion and serving as a high frequency generating electrode. A concave portion is formed in a main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, and the electrostatic chuck portion is fixed to the concave portion. The electrostatic chuck portion and the concave portion have a dielectric constant of the base body. The volume specific resistance of the internal electrode for electrostatic adsorption is 1.0 × 10 −1 Ω · cm or more and 1.0 × 10 8 Ω, which are bonded and bonded through a smaller insulating bonding / bonding agent layer. -It is characterized by being cm or less .
本発明の請求項8記載の静電チャック装置は、請求項7記載の静電チャック装置において、前記基体の厚みは、中央部から周縁部に向かって薄くなっていることを特徴とする。 An electrostatic chuck device according to an eighth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to the seventh aspect, characterized in that the thickness of the substrate is reduced from the central portion toward the peripheral portion.
本発明の請求項9記載の静電チャック装置は、請求項7または8記載の静電チャック装置において、前記基体と前記凹部とのクリアランスは、前記基体が円形の場合は直径の0.1%以上であり、前記基体が矩形の場合は該矩形の対角線の長さの0.1%以上であることを特徴とする。
The electrostatic chuck device according to claim 9 of the present invention is the electrostatic chuck device according to
本発明の請求項10記載の静電チャック装置は、請求項7、8または9記載の静電チャック装置において、前記基体と前記凹部とのクリアランスは、2.0mm以下であることを特徴とする。 An electrostatic chuck device according to a tenth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to the seventh, eighth or ninth aspect, wherein a clearance between the base and the recess is 2.0 mm or less. .
本発明の請求項11記載の静電チャック装置は、請求項7ないし10のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記凹部は、前記基体の他の主面と相補形状であることを特徴とする。 An electrostatic chuck device according to an eleventh aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of the seventh to tenth aspects, wherein the concave portion is complementary to the other main surface of the base. Features.
本発明の請求項12記載の静電チャック装置は、請求項7ないし11のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記静電チャック部と前記金属ベース部との間の熱伝導度は、前記静電チャック部の全吸着領域に亘って均一であることを特徴とする。 The electrostatic chuck device according to claim 12 of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of claims 7 to 11, wherein the thermal conductivity between the electrostatic chuck portion and the metal base portion is Further, it is uniform over the entire adsorption region of the electrostatic chuck portion.
本発明の請求項13記載の静電チャック装置は、請求項1ないし12のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記絶縁性の接着・接合剤層は、窒化アルミニウム添加シリコーン系接着・接合剤からなることを特徴とする。 The electrostatic chuck device according to a thirteenth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of the first to twelfth aspects, wherein the insulating adhesive / bonding agent layer is an aluminum nitride-added silicone adhesive / It consists of a bonding agent.
本発明の請求項14記載の静電チャック装置は、請求項1ないし13のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記静電吸着用内部電極は、互いに絶縁された同心円状の複数の電極部からなり、これらの電極部それぞれに前記給電用端子が接続されていることを特徴とする。 The electrostatic chuck device according to a fourteenth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the electrostatic chucking internal electrodes are a plurality of concentric circles insulated from each other. It consists of an electrode part, The said terminal for electric power feeding is connected to each of these electrode parts, It is characterized by the above-mentioned.
本発明の請求項15記載の静電チャック装置は、請求項1ないし13のいずれか1項記載の静電チャック装置において、前記静電吸着用内部電極の中央部には、この静電吸着用内部電極の全面積の1/9以上かつ4/9以下の面積の開口が形成され、この開口には絶縁材料が充填されていることを特徴とする。
本発明の請求項16記載のプラズマ処理装置は、プラズマ処理を施すためのチャンバー内に、請求項1ないし15のいずれか1項記載の静電チャック装置を搭載してなることを特徴とする。
An electrostatic chuck device according to a fifteenth aspect of the present invention is the electrostatic chuck device according to any one of the first to thirteenth aspects, wherein the electrostatic chucking device has a central portion of the electrostatic chucking internal electrode. An opening having an area of 1/9 or more and 4/9 or less of the total area of the internal electrode is formed, and this opening is filled with an insulating material.
A plasma processing apparatus according to claim 16 of the present invention is characterized in that the electrostatic chuck apparatus according to any one of claims 1 to 15 is mounted in a chamber for performing plasma processing.
本発明の請求項1の静電チャック装置によれば、金属ベース部の静電チャック部側の主面に凹部を形成し、この凹部内に誘電体板を固定し、この誘電体板と静電チャック部とを、誘電率が誘電体板及び基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合し、誘電体板と凹部とを、誘電率が誘電体板及び基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合したので、金属ベース部に高周波電圧を印加した場合に、高周波電流が絶縁性の接着・接合剤層を通過することができ、高周波電流が絶縁性の接着・接合剤層を伝わって外縁部方向に向かって流れるのを阻止することができ、静電チャック部の表面の電界強度を均一化することができる。したがって、板状試料の表面におけるプラズマ密度を平坦化することができ、その結果、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。 According to the electrostatic chuck device of the first aspect of the present invention, the concave portion is formed in the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, and the dielectric plate is fixed in the concave portion. The electric chuck portion is bonded / bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer having a dielectric constant smaller than that of either the dielectric plate or the substrate, and the dielectric plate and the concave portion are bonded to each other. Since it is bonded and bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer smaller than any of the substrates, high-frequency current must pass through the insulating adhesive / bonding agent layer when a high-frequency voltage is applied to the metal base. It is possible to prevent the high-frequency current from flowing in the direction of the outer edge portion through the insulating adhesive / bonding agent layer, and the electric field strength on the surface of the electrostatic chuck portion can be made uniform. Therefore, the plasma density on the surface of the plate-like sample can be flattened, and as a result, uniform plasma treatment can be performed over the entire surface of the plate-like sample.
また、誘電体板と凹部とを、誘電率が誘電体板及び基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合したので、金属ベース部に高周波電圧を印加した場合に、誘電体板が、表皮効果により電流が金属ベース部の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを有効に阻止することができ、静電チャック部の表面の電界強度を均一化することができる。したがって、板状試料の表面におけるプラズマ密度を平坦化することができ、その結果、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。 In addition, since the dielectric plate and the concave portion are bonded / bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer having a dielectric constant smaller than that of either the dielectric plate or the substrate, a high frequency voltage is applied to the metal base portion In addition, the dielectric plate can effectively prevent the current from flowing from the peripheral portion of the surface of the metal base portion toward the center portion due to the skin effect, and the electric field strength on the surface of the electrostatic chuck portion is made uniform. be able to. Therefore, the plasma density on the surface of the plate-like sample can be flattened, and as a result, uniform plasma treatment can be performed over the entire surface of the plate-like sample.
本発明の請求項2の静電チャック装置によれば、誘電体板の厚みを、中央部から周縁部に向かって薄くしたので、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができ、板状試料の表面におけるプラズマ密度をより均一化することができる。 According to the electrostatic chuck device of claim 2 of the present invention, since the thickness of the dielectric plate is decreased from the central portion toward the peripheral portion, the plasma distribution that is denser toward the central portion can be flattened. And the plasma density on the surface of the plate-like sample can be made more uniform.
本発明の請求項3の静電チャック装置によれば、誘電体板と凹部とのクリアランスを、誘電体板が円形の場合は直径の0.1%以上とし、誘電体板が矩形の場合は該矩形の対角線の長さの0.1%以上としたので、誘電体板と金属ベース部との熱膨張係数の差に起因する金属ベース部の反り、この反りに伴う誘電体板や静電チャック部の基体の破損、金属ベース部と誘電体板との間における接着・接合剤層の剥離、誘電体板と静電チャック部との間における接着・接合剤層の剥離を防止することができる。 According to the electrostatic chuck device of claim 3 of the present invention, the clearance between the dielectric plate and the concave portion is set to 0.1% or more of the diameter when the dielectric plate is circular, and when the dielectric plate is rectangular. Since the length of the rectangular diagonal line is 0.1% or more, the warp of the metal base due to the difference in the thermal expansion coefficient between the dielectric plate and the metal base, the dielectric plate and electrostatic It can prevent damage to the base of the chuck, peeling of the adhesive / bonding layer between the metal base and the dielectric plate, and peeling of the bonding / bonding layer between the dielectric plate and the electrostatic chuck. it can.
本発明の請求項4記載の静電チャック装置によれば、誘電体板と凹部とのクリアランスを2.0mm以下としたので、板状試料の面内均熱性を向上させることができ、プラズマ処理の均一化を図ることができる。
According to the electrostatic chuck device of
本発明の請求項5記載の静電チャック装置によれば、凹部を、誘電体板の該凹部側の主面と相補形状としたので、金属ベース部と誘電体板との間の位置決め及び固定を容易かつ確実にすることができる。 According to the electrostatic chuck device of the fifth aspect of the present invention, since the concave portion has a complementary shape with the main surface of the dielectric plate on the concave portion side, positioning and fixing between the metal base portion and the dielectric plate are performed. Can be made easy and reliable.
本発明の請求項6記載の静電チャック装置によれば、静電チャック部と金属ベース部との間の熱伝導度を静電チャック部の全吸着領域に亘って均一としたので、板状試料の面内均熱性を向上させることができ、プラズマ処理の均一化を図ることができる。
According to the electrostatic chuck device of
本発明の請求項7記載の静電チャック装置によれば、金属ベース部の静電チャック部側の主面に凹部を形成し、この凹部に静電チャック部を固定し、静電チャック部と凹部とを、誘電率が基体より小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合したので、金属ベース部に高周波電圧を印加した場合に、静電チャック部が、表皮効果により電流が金属ベース部の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを有効に阻止することができ、静電チャック部の表面の電界強度を均一化することができる。したがって、板状試料の表面におけるプラズマ密度を平坦化することができ、その結果、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。
また、金属ベース部の凹部に静電チャック部を固定したので、金属ベース部と静電チャック部との間の位置決め及び固定を容易に行うことができる。
According to the electrostatic chuck device of the present invention, the concave portion is formed in the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, and the electrostatic chuck portion is fixed to the concave portion. Since the concave portion is bonded / bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer whose dielectric constant is smaller than that of the base, when a high frequency voltage is applied to the metal base portion, the electrostatic chuck portion causes an electric current due to the skin effect. It is possible to effectively prevent the flow from the peripheral portion of the surface of the metal base portion toward the center portion, and the electric field strength on the surface of the electrostatic chuck portion can be made uniform. Therefore, the plasma density on the surface of the plate-like sample can be flattened, and as a result, uniform plasma treatment can be performed over the entire surface of the plate-like sample.
Further, since the electrostatic chuck portion is fixed to the concave portion of the metal base portion, positioning and fixing between the metal base portion and the electrostatic chuck portion can be easily performed.
本発明の請求項8記載の静電チャック装置によれば、基体の厚みを、中央部から周縁部に向かって薄くしたので、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができ、板状試料の表面におけるプラズマ密度をより均一化することができる。 According to the electrostatic chuck device of the eighth aspect of the present invention, since the thickness of the substrate is reduced from the central portion toward the peripheral portion, the plasma distribution that is denser toward the central portion can be flattened. The plasma density on the surface of the plate sample can be made more uniform.
本発明の請求項9記載の静電チャック装置によれば、基体と凹部とのクリアランスを、基体が円形の場合は直径の0.1%以上とし、基体が矩形の場合は該矩形の対角線の長さの0.1%以上としたので、静電チャック部の基体と金属ベース部との熱膨張係数の差に起因する金属ベース部の反り、この反りに伴う静電チャック部の基体の破損、金属ベース部と静電チャック部の基体との間における接着・接合剤層の剥離を防止することができる。 According to the electrostatic chuck device of the ninth aspect of the present invention, the clearance between the base and the recess is 0.1% or more of the diameter when the base is circular, and the rectangular diagonal line when the base is rectangular. Since the length is 0.1% or more, the base of the electrostatic chuck part is warped due to the difference in thermal expansion coefficient between the base of the electrostatic chuck part and the metal base part, and the base of the electrostatic chuck part is damaged due to this warp. Further, peeling of the adhesive / bonding agent layer between the metal base portion and the base of the electrostatic chuck portion can be prevented.
本発明の請求項10記載の静電チャック装置によれば、基体と凹部とのクリアランスを2.0mm以下としたので、板状試料の面内均熱性を向上させることができ、プラズマ処理の均一化を図ることができる。 According to the electrostatic chuck device of claim 10 of the present invention, since the clearance between the substrate and the recess is 2.0 mm or less, the in-plane heat uniformity of the plate-like sample can be improved, and the plasma processing is uniform. Can be achieved.
本発明の請求項11記載の静電チャック装置によれば、凹部を、基体の他の主面と相補形状としたので、金属ベース部と基体との間の位置決め及び固定を容易かつ確実にすることができる。 According to the electrostatic chuck device of the eleventh aspect of the present invention, since the concave portion has a shape complementary to the other main surface of the base body, positioning and fixing between the metal base portion and the base body can be easily and reliably performed. be able to.
本発明の請求項12記載の静電チャック装置によれば、静電チャック部と金属ベース部との間の熱伝導度を静電チャック部の全吸着領域に亘って均一としたので、板状試料の面内均熱性を向上させることができ、プラズマ処理の均一化を図ることができる。 According to the electrostatic chuck device of the twelfth aspect of the present invention, since the thermal conductivity between the electrostatic chuck portion and the metal base portion is uniform over the entire adsorption region of the electrostatic chuck portion, The in-plane thermal uniformity of the sample can be improved, and the plasma processing can be made uniform.
本発明の請求項13記載の静電チャック装置によれば、絶縁性の接着・接合剤層を窒化アルミニウム添加シリコーン系接着・接合剤としたので、絶縁性に優れた窒化アルミニウム添加シリコーン系接着・接合剤を用いることで、誘電体板と静電チャック部との間及び誘電体板と凹部との間、または、静電チャック部と凹部との間、の絶縁性を向上させることができる。したがって、板状試料の表面におけるプラズマ密度をさらに均一化することができる。
According to the electrostatic chuck device of
本発明の請求項14記載の静電チャック装置によれば、静電吸着用内部電極を互いに絶縁された同心円状の複数の電極部により構成し、これらの電極部それぞれに給電用端子を接続したので、高周波電圧を印加した場合に、高周波電流が静電吸着用内部電極を経由して外縁部方向に向かって流れるのを有効に阻止することができ、中心部ほど高密度であったプラズマ分布をさらに平坦化することができる。 According to the electrostatic chuck device of the fourteenth aspect of the present invention, the electrostatic adsorption internal electrode is constituted by a plurality of concentric electrode parts insulated from each other, and a power feeding terminal is connected to each of these electrode parts. Therefore, when a high-frequency voltage is applied, it is possible to effectively prevent the high-frequency current from flowing toward the outer edge via the internal electrode for electrostatic adsorption, and the plasma distribution having a higher density at the center. Can be further planarized.
本発明の請求項15記載の静電チャック装置によれば、静電吸着用内部電極の中央部に、この静電吸着用内部電極の全面積の1/9以上かつ4/9以下の面積の開口を形成し、この開口に絶縁材料を充填したので、高周波電圧を印加した場合に、高周波電流が静電吸着用内部電極を経由して外縁部方向に向かって流れるのを有効に阻止することができ、中心部ほど高密度であったプラズマ分布をさらに平坦化することができる。 According to the electrostatic chuck device of the fifteenth aspect of the present invention, the central portion of the electrostatic adsorption internal electrode has an area of 1/9 or more and 4/9 or less of the total area of the electrostatic adsorption internal electrode. Since an opening is formed and this opening is filled with an insulating material, when a high-frequency voltage is applied, the high-frequency current is effectively prevented from flowing toward the outer edge via the internal electrode for electrostatic attraction. It is possible to further flatten the plasma distribution having a higher density at the center.
本発明の静電チャック装置及びプラズマ処理装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、以下の各実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode for carrying out the electrostatic chuck device and the plasma processing apparatus of the present invention will be described.
The following embodiments are specifically described for better understanding of the gist of the invention, and do not limit the present invention unless otherwise specified.
[第1の実施形態]
図1は、本発明の第1の実施形態の単極型の静電チャック装置を示す断面図であり、この静電チャック装置21は、静電チャック部22と、金属ベース部23と、誘電体板24とにより構成されている。
静電チャック部22は、上面(一主面)を板状試料Wを載置する載置面とし静電吸着用内部電極25を内蔵した円板状の基体26と、この静電吸着用内部電極25に直流電圧を印加する給電用端子27とにより構成されている。
[First Embodiment]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a monopolar electrostatic chuck device according to a first embodiment of the present invention. This
The
基体26は、上面31aが半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料Wを載置するための載置面とされた円板状の載置板31と、この載置板31の下面(他の一主面)側に対向配置された円板状の支持板32と、載置板31と支持板32との間に挟持された円形状の静電吸着用内部電極25と、この内部電極25の外周側にこれを囲む様に設けられた環状の絶縁材層33とを主体として構成されている。
The
一方、金属ベース部23には、その内部に水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路28が形成され、上記の載置面に載置される板状試料Wの温度を所望の温度に維持することができるように構成されている。この金属ベース部23は高周波発生用電極を兼ねている。
この金属ベース部23の静電チャック部22側の表面(主面)には、円形状の凹部34が形成され、この凹部34内には絶縁性の接着・接合剤層35を介して誘電体板24が接着・固定され、この誘電体板24と静電チャック部22の支持板32とは、絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合されている。
On the other hand, in the
A circular
ここで、誘電体板24と凹部34とを、誘電率が誘電体板24及び基体26の支持板32のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合したことにより、金属ベース部23に高周波電圧を印加した場合に、誘電体板24が、表皮効果により電流が金属ベース部23の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを有効に阻止し、静電チャック部22の表面における電界強度が均一化される。これにより、板状試料Wの表面におけるプラズマ密度が平坦化され、よって、板状試料Wの全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことが可能になる。
Here, the dielectric plate 24 and the
また、誘電体板24と静電チャック部22の支持板32とを、誘電率が誘電体板24及び基体26の支持板32のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合したことにより、金属ベース部23に高周波電圧を印加した場合に、高周波電流が絶縁性の接着・接合剤層35を通過し、高周波電流が絶縁性の接着・接合剤層35を伝わって外縁部方向に向かって流れるのを有効に阻止し、静電チャック部22の表面の電界強度を均一化する。これにより、板状試料Wの表面におけるプラズマ密度が平坦化され、よって、板状試料Wの全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことが可能になる。
Further, the dielectric plate 24 and the
また、誘電体板24の厚みを薄くすることもできる。例えば、絶縁性の接着・接合剤として熱伝導度が良好なものを用いた場合、金属ベース部23と静電チャック部22との間の熱伝導度が向上し、したがって、板状試料Wの面内均熱性が向上し、よって、板状試料Wの全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことが可能になる。
In addition, the thickness of the dielectric plate 24 can be reduced. For example, when an insulating adhesive / bonding agent having a good thermal conductivity is used, the thermal conductivity between the
誘電体板24と凹部34とのクリアランスは、誘電体板24が円形の場合は直径の0.1%以上が好ましく、より好ましくは0.3%以上である。また、誘電体板24が矩形の場合は該矩形の対角線の長さの0.1%以上が好ましく、より好ましくは0.2%以上、さらに好ましくは0.3%以上である。
When the dielectric plate 24 is circular, the clearance between the dielectric plate 24 and the
ここで、誘電体板24と凹部34とのクリアランスが、誘電体板24が円形の場合は直径の0.1%を、誘電体板24が矩形の場合は該矩形の対角線の長さの0.1%をそれぞれ下回ると、誘電体板24と金属ベース部23との熱膨張係数の差に起因する金属ベース部23の反りが生じ易くなり、この反りに伴って誘電体板24や静電チャック部22の基体26に破損が生じたり、金属ベース部23と誘電体板24との間の接着・接合剤層35が剥離したり、誘電体板24と静電チャック部22の基体26との間の接着・接合剤層35が剥離したり等が生じる虞がある。
Here, the clearance between the dielectric plate 24 and the
また、誘電体板24と凹部34とのクリアランスは、数値範囲による場合、2.0mm以下が好ましく、より好ましくは1.5mm以下、さらに好ましくは1.0mm以下である。
誘電体板24と凹部34とのクリアランスが2.0mmを上回ると、板状試料Wの面内均熱性が低下してプラズマ処理の均一化を図ることができなくなる虞がある。
Further, the clearance between the dielectric plate 24 and the
If the clearance between the dielectric plate 24 and the
絶縁性の接着・接合剤層35は、誘電率が誘電体板24及び基体26の支持板32のいずれよりも小さいものであればよく、例えば、誘電体板24及び支持板32が、酸化アルミニウム(Al2O3)焼結体または窒化アルミニウム(AlN)焼結体からなる場合、誘電率が酸化アルミニウム(Al2O3)焼結体及び窒化アルミニウム(AlN)焼結体より小さい窒化アルミニウム添加シリコーン系接着・接合剤が好適である。
The insulating adhesive /
ここで、絶縁性の接着・接合剤層35の誘電率を、誘電体板24及び支持板32のいずれよりも小さいとした理由は、静電吸着用内部電極25と金属ベース部23との間の電気容量を小さくすることができ、より効果的に静電チャック部22の中央部の電界強度を下げ、プラズマの均一化を図ると共に、静電吸着力の応答性を向上させることができるからである。
Here, the reason why the dielectric constant of the insulating adhesive /
この絶縁性の接着・接合剤層35の熱伝導率は、0.3W/m2K以上が好ましく、より好ましくは0.5W/m2K以上、さらに好ましくは1.0W/m2K以上である。
ここで、絶縁性の接着・接合剤層35の熱伝導率を0.3W/m2K以上と限定した理由は、熱伝導率が0.3W/m2K未満では、金属ベース部23から板状試料Wへの熱伝導度が低下し、板状試料Wを所望の一定の温度に維持することが困難になるからである。
The thermal conductivity of the insulating adhesive-
Here, the reason why the thermal conductivity of the insulating adhesive /
この絶縁性の接着・接合剤層35については、静電チャック部22の全吸着領域に亘って熱伝導度が同一となるよう、金属ベース部23と誘電体板24との間、誘電体板24と静電チャック部22の支持板32との間、それぞれの絶縁性の接着・接合剤層35の材質及び厚みを調整することにより、静電チャック部22と金属ベース部23との熱伝導率を均一化することができ、板状試料Wの面内均熱性を向上させることができる。
With respect to the insulating adhesive /
例えば、誘電体板24の形状が、中心部が厚く周縁部が薄い、同心円の階段状または円錐状の場合には、絶縁性の接着・接合剤層35の中心部を薄く、周縁部を厚くすればよい。
これにより、板状試料Wの面内均熱性が向上し、プラズマ処理の均一化が図られることとなる。
For example, when the shape of the dielectric plate 24 is a concentric stepped or conical shape with a thick central part and a thin peripheral part, the central part of the insulating adhesive /
Thereby, the in-plane thermal uniformity of the plate-like sample W is improved, and the plasma processing is made uniform.
また、支持板32及び金属ベース部23の中央部近傍には、給電用端子挿入孔36が形成され、この給電用端子挿入孔36には、静電吸着用内部電極25に直流電圧を印加するための給電用端子27が円筒状の碍子37を介して挿入されている。この給電用端子27の上端部は静電吸着用内部電極25に電気的に接続されている。
また、載置板31、支持板32、静電吸着用内部電極25及び金属ベース部23には、これらを貫通する冷却ガス導入孔38が形成され、この冷却ガス導入孔38により載置板31と板状試料Wの下面との隙間にHe等の冷却ガスが供給されるようになっている。
Further, a power feeding
Further, the mounting
この載置板31の上面31aは、1枚の板状試料Wを搭載し、この板状試料Wを静電吸着力により静電吸着する静電吸着面とされ、この上面(静電吸着面)31aには、この上面31aに沿う断面が略円形状の円柱状の突起部が複数個設けられ(図示略)、これらの突起部各々の頂面は、上面31aに平行とされている。
また、この上面31aの周縁部には、He等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部に沿って連続し、かつ突起部の高さと同じ高さの壁部(図示略)が、この上面31aの周縁部を一巡するように形成されている。
An
In addition, a wall (not shown) that is continuous along the peripheral edge and has the same height as the protrusion is provided at the peripheral edge of the
このように構成された静電チャック装置21は、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置のチャンバー内に搭載され、載置面である上面31aに板状試料Wを載置し、静電吸着用内部電極25に給電用端子27を介して所定の直流電圧を印加することにより、静電気力を利用して板状試料Wを吸着固定しつつ、高周波発生用電極を兼ねる金属ベース部23とチャンバーとの間に高周波電圧を印加して載置板31上にプラズマを発生させることにより、板状試料Wに各種のプラズマ処理を施すことができるように構成されている。
The
次に、この静電チャック装置の各構成要素についてさらに詳しく説明する。
「載置板及び支持板」
載置板31及び支持板32は、ともに、セラミックスからなるものである。
このセラミックスとしては、窒化アルミニウム(AlN)、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化ケイ素(Si3N4)、酸化ジルコニウム(ZrO2)、サイアロン、窒化ホウ素(BN)、炭化ケイ素(SiC)から選択された1種からなるセラミックス、あるいは2種以上を含む複合セラミックスが好ましい。
Next, each component of the electrostatic chuck device will be described in more detail.
"Mounting plate and support plate"
Both the mounting
Examples of the ceramic include aluminum nitride (AlN), aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon nitride (Si 3 N 4 ), zirconium oxide (ZrO 2 ), sialon, boron nitride (BN), and silicon carbide (SiC). The selected one type of ceramics or composite ceramics containing two or more types is preferred.
また、これらを構成する材料は、単一であっても混合物であってもよいが、熱膨張係数が可能な限り内部電極25の熱膨張係数に近似したもので、しかも焼結し易いものが好ましい。また、載置板31の上面31a側は静電吸着面となるから、特に誘電率が高い材質であって、静電吸着する板状試料Wに対して不純物とならないものを選択することが好ましい。
以上のことを考慮すれば、載置板31及び支持板32は、実質的に1重量%以上かつ20重量%以下の炭化ケイ素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体が好ましい。
In addition, the material constituting these may be a single material or a mixture, but those having a thermal expansion coefficient that is as close as possible to the thermal expansion coefficient of the
In consideration of the above, the mounting
この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体として、酸化アルミニウム(Al2O3)と、表面を酸化ケイ素(SiO2)で被覆した炭化ケイ素(SiC)とからなる複合焼結体とし、炭化ケイ素(SiC)の含有率を複合焼結体全体に対して5重量%以上かつ15重量%以下とすると、室温(25℃)における体積固有抵抗は、1.0×1014Ω・cm以上となり、クーロン型の静電チャック装置の載置板31として好適である。さらに、耐磨耗性に優れ、ウエハの汚染やパーティクルの発生の原因とならず、しかも、耐プラズマ性が向上したものとなっている。
As this silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, a composite sintered body composed of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and silicon carbide (SiC) whose surface is coated with silicon oxide (SiO 2 ) is used. When the content of SiC) is 5% by weight or more and 15% by weight or less with respect to the entire composite sintered body, the volume resistivity at room temperature (25 ° C.) is 1.0 × 10 14 Ω · cm or more, and Coulomb It is suitable as a mounting
また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体として、酸化アルミニウム(Al2O3)と炭化ケイ素(SiC)とからなる複合焼結体とし、炭化ケイ素(SiC)の含有率を複合焼結体全体に対して5重量%以上かつ15重量%以下とすると、室温(25℃)における体積固有抵抗は、1.0×109Ω・cm以上かつ1.0×1012Ω・cm以下となり、ジョンソン・ラーベック型の静電チャック装置の載置板31として好適である。さらに、耐磨耗性に優れ、ウエハの汚染やパーティクルの発生の原因とならず、しかも、耐プラズマ性が向上したものとなっている。
Moreover, as this silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, a composite sintered body made of aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and silicon carbide (SiC) is used, and the content of silicon carbide (SiC) is changed to a composite sintered body. When it is 5 wt% or more and 15 wt% or less with respect to the whole, the volume resistivity at room temperature (25 ° C.) is 1.0 × 10 9 Ω · cm or more and 1.0 × 10 12 Ω · cm or less, It is suitable as the mounting
また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化ケイ素粒子の平均粒子径は0.2μm以下が好ましい。
炭化ケイ素粒子の平均粒子径が0.2μmを超えると、プラズマ照射時の電場が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化ケイ素粒子の部分に集中し、炭化ケイ素粒子の周辺が損傷を受け易くなるからである。
Moreover, the average particle diameter of the silicon carbide particles in this silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is preferably 0.2 μm or less.
When the average particle diameter of the silicon carbide particles exceeds 0.2 μm, the electric field during plasma irradiation concentrates on the silicon carbide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, and the periphery of the silicon carbide particles is damaged. It is because it becomes easy.
また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体における酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は2μm以下が好ましい。
酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が2μmを超えると、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体がプラズマエッチングされ、スパッタ痕が形成され易くなり、表面粗さが粗くなるからである。
The average particle diameter of the aluminum oxide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is preferably 2 μm or less.
This is because if the average particle diameter of the aluminum oxide particles exceeds 2 μm, the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is plasma-etched, and it becomes easy to form sputter marks and the surface roughness becomes rough.
「静電吸着用内部電極」
静電吸着用内部電極25は、厚みが10μm〜50μm程度の平板状のセラミックスが用いられ、静電チャック装置の使用温度下における体積固有抵抗は、1.0×10−1Ω・cm以上かつ1.0×108Ω・cm以下が好ましく、より好ましくは1.0×102Ω・cm以上かつ1.0×104Ω・cm以下である。
"Electrode for electrostatic adsorption"
The electrostatic chucking
ここで、体積固有抵抗の範囲を上記のように限定した理由は、体積固有抵抗が1.0×10−1Ω・cmを下回ると、金属ベース部23に高周波電圧を印加した場合に、高周波電流が静電吸着用内部電極25を通過することができず、静電チャック部22の表面の電界強度を均一化することができず、したがって、プラズマの均一化を図ることができないからであり、一方、体積固有抵抗が1.0×108Ω・cmを越えると、静電吸着用内部電極25が実質的に絶縁体となり、静電吸着用の内部電極としての機能を発現することができず、静電吸着力が発現しないか、もしくは静電吸着力の応答性が低下して所要の静電吸着力の発現までに長時間を要することとなるからである。
Here, the reason why the range of the volume resistivity is limited as described above is that when the volume resistivity falls below 1.0 × 10 −1 Ω · cm, a high frequency voltage is applied to the
静電吸着用内部電極25を構成するセラミックスとしては、次に挙げるような各種の複合焼結体が挙げられる。
(1)酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、炭化ケイ素(SiC)等の半導体セラミックスを添加した複合焼結体。
(2)酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、窒化タンタル(TaN)、炭化タンタル(TaC)、炭化モリブデン(Mo2C)等の導電性セラミックスを添加した複合焼結体。
(3)酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、タンタル(Ta)等の高融点金属を添加した複合焼結体。
(4)酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、炭素(C)等の導電材料を添加した複合焼結体。
Examples of ceramics constituting the
(1) A composite sintered body obtained by adding semiconductor ceramics such as silicon carbide (SiC) to insulating ceramics such as aluminum oxide.
(2) A composite sintered body obtained by adding conductive ceramics such as tantalum nitride (TaN), tantalum carbide (TaC), molybdenum carbide (Mo 2 C) to insulating ceramics such as aluminum oxide.
(3) A composite sintered body obtained by adding a high melting point metal such as molybdenum (Mo), tungsten (W), or tantalum (Ta) to an insulating ceramic such as aluminum oxide.
(4) A composite sintered body obtained by adding a conductive material such as carbon (C) to insulating ceramics such as aluminum oxide.
これらの材料は、導電性成分の添加量を制御することにより体積固有抵抗を1.0×10−1Ω・cm以上かつ1.0×108Ω・cm以下の範囲内に容易に制御することができる。特に、載置板31及び支持板32を共にセラミックスで形成した場合には熱膨張係数が近似したものとなるので、静電吸着用内部電極25を形成する材料として好適である。
These materials easily control the volume resistivity within the range of 1.0 × 10 −1 Ω · cm or more and 1.0 × 10 8 Ω · cm or less by controlling the addition amount of the conductive component. be able to. In particular, when both the mounting
静電吸着用内部電極25の形状や大きさについては、適宜調整が可能である。また、静電吸着用内部電極25の全領域が1.0×10−1Ω・cm以上かつ1.0×108Ω・cm以下の範囲内の体積固有抵抗値を有する材料で形成されている必要はなく、静電吸着用内部電極25の全領域の50%以上、好ましくは70%以上の領域が1.0×10−1Ω・cm以上かつ1.0×108Ω・cm以下の範囲内の体積固有抵抗を有する材料で形成されていればよい。
The shape and size of the
「絶縁材層」
絶縁材層33は、載置板誘電体板31と支持板32とを接合一体化するためのものであり、また、静電吸着用内部電極25をプラズマや腐食性ガスから保護するためのものである。この絶縁材層33を構成する材料としては、載置板31及び支持板32と主成分が同一の絶縁性材料が好ましく、例えば、載置板31及び支持板32が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている場合には、酸化アルミニウム(Al2O3)とするのが好ましい。
"Insulation layer"
The insulating
「誘電体板」
金属ベース部23に埋め込まれた誘電体板24は、静電チャック部22の中央部の電界強度を低下させるためのものであり、金属ベース部23に高周波電力を印加した場合の静電チャック部22の表面の電界強度がさらに均一化する。これにより、プラズマ密度がさらに均一化される。
このような誘電体板24としては、絶縁性に優れ、かつ、熱伝導度が良好なセラミックスが好ましく、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)焼結体、窒化アルミニウム(AlN)焼結体等を挙げることができる。
"Dielectric plate"
The dielectric plate 24 embedded in the
Such a dielectric plate 24 is preferably a ceramic having excellent insulation and good thermal conductivity, such as an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, and the like. Can be mentioned.
この誘電体板24の厚みは、2mm以上かつ15mm以下が好ましく、より好ましくは4mm以上かつ8mm以下である。
この誘電体板24の厚みが2mmを下回ると、静電チャック部22の中央部の電界強度を低下させるのに充分な効果が得られず、一方、誘電体板24の厚みが15mmを越えると、金属ベース部23から板状試料Wへの熱伝導度が低下し、板状試料Wを所望の一定の温度に維持することが困難になる。
The thickness of the dielectric plate 24 is preferably 2 mm or more and 15 mm or less, more preferably 4 mm or more and 8 mm or less.
If the thickness of the dielectric plate 24 is less than 2 mm, an effect sufficient to reduce the electric field strength at the center of the
この誘電体板24と静電チャック部22の支持板32とを接着・接合する絶縁性の接着・接合剤層35としては、絶縁性に優れるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、シリコーン系接着剤に絶縁性セラミックスである窒化アルミニウム(AlN)粉末やアルミナ(Al203)粉末を添加したものが好適に用いられる。
The insulating adhesive /
ここで、絶縁性の接着・接合剤層35を用いた理由は、導電性の接着・接合剤層を介して誘電体板24と支持板32とを接着・接合すると、高周波電流が導電性の接着・接合剤層を通過することができず、導電性の接着・接合剤層を伝わって外縁部方向に向かって流れることとなり、プラズマの均一化を図ることができなくなるからである。
ここでは、誘電体板24を凹部34内に、絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・固定した構成としたが、誘電体板24と凹部34との接着・接合部分を相補形状とし、誘電体板24と凹部34とを嵌合する構成としてもよい。
Here, the reason why the insulating adhesive /
Here, the dielectric plate 24 is bonded and fixed in the
「静電チャック装置の製造方法」
本実施形態の静電チャック装置の製造方法について説明する。
ここでは、載置板31及び支持板32を、実質的に1重量%〜20重量%の炭化ケイ素を含む炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を用いて製造する場合を例にとり説明する。
用いる炭化ケイ素(SiC)の原料粉末としては、平均粒子径が0.1μm以下の炭化ケイ素粉末を用いることが好ましい。
"Manufacturing method of electrostatic chuck device"
A method for manufacturing the electrostatic chuck device of this embodiment will be described.
Here, the case where the mounting
As the raw material powder of silicon carbide (SiC) to be used, it is preferable to use silicon carbide powder having an average particle size of 0.1 μm or less.
その理由は、炭化ケイ素(SiC)粉末の平均粒子径が0.1μmを越えると、得られた炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体は、炭化ケイ素粒子の平均粒子径が0.2μmを超えることとなり、載置板31及び支持板32の強度向上の効果が小さくなるからである。
また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる載置板31は、プラズマに曝されたときに電場が炭化ケイ素(SiC)粒子の部分に集中して大きな損傷を受け易くなり、プラズマ耐性が低く、プラズマ損傷後の静電吸着力が低下する虞があるからである。
The reason is that when the average particle diameter of silicon carbide (SiC) powder exceeds 0.1 μm, the obtained silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body has an average particle diameter of silicon carbide particles exceeding 0.2 μm. This is because the effect of improving the strength of the mounting
In addition, the mounting
この炭化ケイ素(SiC)粉末としては、プラズマCVD法により得られた粉末が好ましく、特に、非酸化性雰囲気のプラズマ中に、シラン化合物またはハロゲン化ケイ素と炭化水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を1×105Pa(1気圧)から1.33×10Pa(0.1Torr)の範囲で制御しつつ気相反応させることにより得られた平均粒子径が0.1μm以下の超微粉末が、焼結性に優れ、高純度であり、粒子形状が球状であるために成形時の分散性が良好であるので、好ましい。 As this silicon carbide (SiC) powder, a powder obtained by a plasma CVD method is preferable, and in particular, a silane compound or silicon halide and hydrocarbon source gas is introduced into the plasma in a non-oxidizing atmosphere, and the reaction system Ultrafine powder having an average particle diameter of 0.1 μm or less obtained by performing a gas phase reaction while controlling the pressure in the range of 1 × 10 5 Pa (1 atm) to 1.33 × 10 Pa (0.1 Torr) However, it is preferable since it has excellent sinterability, high purity, and good particle dispersibility during molding due to its spherical shape.
一方、酸化アルミニウム(Al203)の原料粉末としては、平均粒子径が1μm以下の酸化アルミニウム(Al203)粉末を用いることが好ましい。
その理由は、平均粒子径が1μmを越える酸化アルミニウム(Al203)粉末を用いて得られた炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体においては、複合焼結体中の酸化アルミニウム(Al203)粒子の平均粒子径が2μmを越えるために、載置板31の板状試料を載置する側の上面31aがプラズマによりエッチングされ易くなるために、スパッタ痕が形成されることとなり、この上面31aの表面粗さが粗くなり、静電チャック装置21の静電吸着力が低下する虞があるからである。
なお、使用する酸化アルミニウム(Al203)粉末としては、平均粒子径が1μm以下でありかつ高純度のものであればよく、特段限定されない。
On the other hand, the raw material powder of aluminum oxide (Al 2 0 3), the following aluminum oxide average particle diameter of 1μm (Al 2 0 3) is preferably used powder.
The reason is that aluminum oxide (Al 2 0 3) silicon carbide was obtained using a powder having an average particle size exceeds 1 [mu] m - In the aluminum oxide composite sintered body, aluminum oxide in the composite sintered body (Al 2 0 3 ) Since the average particle diameter of the particles exceeds 2 μm, the
The aluminum oxide (Al 2 0 3 ) powder to be used is not particularly limited as long as it has an average particle diameter of 1 μm or less and high purity.
次いで、上記の炭化ケイ素(SiC)粉末と酸化アルミニウム(Al203)粉末とを、所望の体積固有抵抗値が得られる比率となるよう、秤量、混合する。
次いで、得られた混合粉を、金型を用いて所定形状に成形し、その後、得られた成形体を、例えば、ホットプレス(HP)を用いて、加圧しながら焼成し、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得る。
Next, the silicon carbide (SiC) powder and the aluminum oxide (Al 2 O 3 ) powder are weighed and mixed so that a desired volume specific resistance value can be obtained.
Next, the obtained mixed powder is molded into a predetermined shape using a mold, and then the obtained molded body is fired while being pressed using, for example, a hot press (HP), and silicon carbide-oxidized An aluminum composite sintered body is obtained.
ホットプレス(HP)の条件としては、加圧力は、特に制限されるものではないが、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得る場合には、例えば、5〜40MPaが好ましい。加圧力が5MPaを下回ると、充分な焼結密度の複合焼結体が得られず、一方、加圧力が40MPaを超えると、黒鉛等からなる治具が変形損耗するからである。 As the conditions for hot pressing (HP), the applied pressure is not particularly limited, but when obtaining a silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, for example, 5-40 MPa is preferable. This is because if the applied pressure is less than 5 MPa, a composite sintered body having a sufficient sintered density cannot be obtained, while if the applied pressure exceeds 40 MPa, a jig made of graphite or the like is deformed and worn.
また、焼成する際の温度としては、1650〜1850℃が好ましい。焼成温度が1650℃未満であると、充分緻密な炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得ることができず、一方、1850℃を超えると、焼成過程にて焼結体の分解や粒成長が生じ易くなるからである。
また、焼成時の雰囲気としては、炭化ケイ素の酸化を防止するという観点で、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気等の不活性雰囲気が好ましい。
この様にして得られた2枚の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体のうち、一方の複合焼結体の所定位置に給電用端子挿入孔36を機械加工により形成し、支持板32とする。
Moreover, as a temperature at the time of baking, 1650-1850 degreeC is preferable. When the firing temperature is less than 1650 ° C., a sufficiently dense silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body cannot be obtained. On the other hand, when the firing temperature exceeds 1850 ° C., decomposition and grain growth of the sintered body occur during the firing process. This is because it tends to occur.
Moreover, as an atmosphere at the time of baking, inert atmospheres, such as argon atmosphere and nitrogen atmosphere, are preferable from a viewpoint of preventing the oxidation of silicon carbide.
Of the two silicon carbide-aluminum oxide composite sintered bodies obtained in this manner, a power supply
また、静電吸着用内部電極を形成するための塗布剤として、酸化アルミニウム(Al203)等の絶縁性セラミックス粉末に、炭化モリブデン(Mo2C)等の導電性材料粉末を、静電チャック装置の使用温度下における体積固有抵抗が1.0×10−1Ω・cm以上かつ1.0×108Ω・cm以下となるような割合で添加してペースト化された塗布剤を作製し、この塗布剤を支持板32の静電吸着用内部電極を形成する領域内に塗布して導電層を形成し、この導電層を形成した領域の外側の領域に、酸化アルミニウム(Al203)等の絶縁性セラミックス粉末を含むペースト化された塗布剤を塗布し、絶縁層を形成する。
In addition, as a coating agent for forming the internal electrode for electrostatic adsorption, an electrically conductive material powder such as molybdenum carbide (Mo 2 C) is electrostatically applied to an insulating ceramic powder such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ). A paste-like coating agent is prepared by adding the specific volume resistance of the chuck device at a working temperature of 1.0 × 10 −1 Ω · cm to 1.0 × 10 8 Ω · cm. Then, this coating agent is applied to the region of the
次いで、支持板32の給電用端子挿入孔36に円筒状の碍子37を介して給電用端子27を挿入し、この支持板32の導電層及び絶縁層が形成されている面と、載置板31とを重ね合わせ、次いで、これら載置板31及び支持板32を、例えば、1600℃以上に加熱しながら加圧し、上記の導電層により静電吸着用内部電極25を形成するとともに、絶縁層により接合層となる絶縁材層33を形成し、載置板31及び支持板32を静電吸着用内部電極25及び絶縁材層33を介して接合する。そして、載置面となる載置板31の上面31aをRa(中心線平均粗さ)が0.3μmとなるよう研磨し、静電チャック部22とする。
Next, the
一方、アルミニウム(Al)板を用いて、表面に円形状の凹部34が形成され内部に冷却用媒体を循環させる流路28が形成された金属ベース部23を作製する。また、酸化アルミニウム(Al203)粉末を成形、焼成して酸化アルミニウム焼結体からなる誘電体板24を作製する。
次いで、金属ベース部23の凹部34の内面全面に絶縁性の接着・接合剤を塗布し、次いで、この絶縁性の接着・接合剤上に誘電体板24を接着・接合し、この誘電体板24を含む金属ベース部23上に絶縁性の接着・接合剤を塗布し、この絶縁性の接着・接合剤上に静電チャック部22を接着・接合する。
On the other hand, an aluminum (Al) plate is used to produce a
Next, an insulating adhesive / bonding agent is applied to the entire inner surface of the
この接着・接合に際しては、静電チャック部22の全吸着領域に亘って熱伝導度が同一となるよう、例えば、静電チャック部22の中心部における熱伝導度と、静電チャック部22の周縁部における熱伝導度が同一となるよう、接着・接合剤の材質や塗布時の厚みを調整することにより、板状試料Wの面内均熱性を向上させることができ、プラズマ処理の均一化を図ることができる。
In this bonding / bonding, for example, the thermal conductivity at the center of the
この接着・接合過程で、誘電体板24は、金属ベース部23の凹部34内に絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・固定され、静電チャック部22の支持板32は、金属ベース部23及び誘電体板24に絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・固定される。
以上により、本実施形態の静電チャック装置を得ることができる。
In this bonding / bonding process, the dielectric plate 24 is bonded and fixed in the
As described above, the electrostatic chuck device of this embodiment can be obtained.
以上説明したように、本実施形態の静電チャック装置によれば、金属ベース部23の静電チャック部22側の表面に円形状の凹部34を形成し、この凹部34内に絶縁性の接着・接合剤層35を介して誘電体板24を接着・固定し、この誘電体板24と静電チャック部22の支持板32とを絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合し、この絶縁性の接着・接合剤層35の誘電率を誘電体板24及び基体26の支持板32のいずれよりも小さいこととしたので、板状試料Wの表面におけるプラズマ密度を平坦化することができ、板状試料Wの全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。
As described above, according to the electrostatic chuck device of the present embodiment, the circular
[第2の実施形態]
図2は、本発明の第2の実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、本実施形態の静電チャック装置41が第1の実施形態の静電チャック装置21と異なる点は、金属ベース部23の静電チャック部22側の表面(主面)に、静電チャック部22の下面と同一形状でありかつ深さが静電チャック部22の高さと比べて浅い凹部42を形成し、この凹部42と静電チャック部22の下部の支持板32とを、誘電率が基体26を構成する支持板32よりも小さい絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合した点である。
[Second Embodiment]
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the electrostatic chuck device of the second embodiment of the present invention. The
この静電チャック装置では、静電チャック部22と凹部42とを、誘電率が基体26を構成する支持板32より小さい絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合したことにより、金属ベース部23に高周波電圧を印加した場合に、静電チャック部22が、表皮効果により電流が金属ベース部23の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを有効に阻止し、静電チャック部の表面の電界強度を均一化する。
In this electrostatic chuck device, the
この凹部42と基体26とのクリアランスは、基体26が円形の場合は直径の0.1%以上が好ましく、より好ましくは0.2%以上、さらに好ましくは0.3%以上である。また、基体26が矩形の場合は、その対角線の長さの0.1%以上が好ましく、より好ましくは0.2%以上、さらに好ましくは0.3%以上である。
When the
ここで、凹部34と基体26とのクリアランスが0.1%を下回ると、基体26と金属ベース部23との熱膨張係数の差に起因する金属ベース部23の反りが生じ易く、この反りに伴って静電チャック部22の基体26に破損が生じたり、金属ベース部23と基体26との間の接着・接合剤層35に剥離が生じる虞がある。
また、凹部42と基体26とのクリアランスは、数値範囲としては、2.0mm以下が好ましく、より好ましくは1.5mm以下、さらに好ましくは1.0mm以下である。
凹部42と基体26とのクリアランスが2.0mmを上回ると、板状試料Wの面内均熱性が低下してプラズマ処理の均一化を図ることができない虞がある。
Here, if the clearance between the
Further, the clearance between the
If the clearance between the
本実施形態の静電チャック装置41によれば、凹部42と静電チャック部22の下部の支持板32とを、誘電率が支持板32よりも小さい絶縁性の接着・接合剤層35を介して接着・接合したので、板状試料Wの表面におけるプラズマ密度を平坦化することができ、板状試料Wの全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。
また、金属ベース部23と静電チャック部22との間の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる。
According to the
Further, positioning and fixing between the
[第3の実施形態]
図3は、本発明の第3の実施形態の静電チャック装置の誘電体板を示す断面図であり、本実施形態の誘電体板51が第1の実施形態の誘電体板24と異なる点は、誘電体板51の厚みが中央部から周縁部に向かって同心円状に漸次薄くなる様に、誘電体板51の下面51aを円錐状とした点である。
この誘電体板51を用いる場合、金属ベース部23に誘電体板51の下面51aと相補形状の凹部52を形成すると、金属ベース部23と誘電体板51との間の位置決め及び固定が容易かつ確実になる。
[Third Embodiment]
FIG. 3 is a cross-sectional view showing a dielectric plate of an electrostatic chuck device according to a third embodiment of the present invention. The
When the
本実施形態の誘電体板51によれば、厚みを中央部から周縁部に向かって同心円状に漸次薄くなる様にしたので、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができ、板状試料の表面におけるプラズマ密度をより均一化することができる。
また、金属ベース部23に、誘電体板51の下面51aと相補形状の凹部52を形成すれば、金属ベース部23と誘電体板51との間の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる。
According to the
Further, if the
[第4の実施形態]
図4は、本発明の第4の実施形態の静電チャック装置の誘電体板を示す断面図であり、本実施形態の誘電体板61が第1の実施形態の誘電体板24と異なる点は、誘電体板61の厚みが中央部から周縁部に向かって同心円状に段階的に薄くなる様に、誘電体板61の下面61aを断面階段状とした点である。
この誘電体板61を用いる場合、金属ベース部23に誘電体板61の下面61aと相補形状の凹部62を形成すると、金属ベース部23と誘電体板61との間の位置決め及び固定が容易かつ確実になる。
[Fourth Embodiment]
FIG. 4 is a cross-sectional view showing a dielectric plate of an electrostatic chuck device according to a fourth embodiment of the present invention. The
When this
本実施形態の誘電体板61によれば、厚みを中央部から周縁部に向かって同心円状に段階的に薄くなる様にしたので、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができ、板状試料の表面におけるプラズマ密度をより均一化することができる。
また、金属ベース部23に、誘電体板61の下面61aと相補形状の凹部62を形成すれば、金属ベース部23と誘電体板61との間の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる。
According to the
Further, if the
[第5の実施形態]
図5は、本発明の第5の実施形態の静電チャック装置の支持板を示す断面図であり、本実施形態の支持板71が第2の実施形態の支持板32と異なる点は、支持板71の厚みが中央部から周縁部に向かって同心円状に漸次薄くなる様に、支持板71の下面71aを円錐状とした点である。
この支持板71を用いる場合、金属ベース部23に支持板71の下面71aと相補形状の凹部72を形成すると、金属ベース部23と支持板71との間の位置決め及び固定が容易かつ確実になる。
[Fifth Embodiment]
FIG. 5 is a cross-sectional view showing a support plate of an electrostatic chuck device according to a fifth embodiment of the present invention. The
When the
本実施形態の支持板71によれば、厚みを中央部から周縁部に向かって同心円状に漸次薄くなる様にしたので、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができ、板状試料の表面におけるプラズマ密度をより均一化することができる。
また、金属ベース部23に、支持板71の下面71aと相補形状の凹部72を形成すれば、金属ベース部23と支持板71との間の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる。
According to the
Further, if the
[第6の実施形態]
図6は、本発明の第6の実施形態の静電チャック装置の支持板を示す断面図であり、本実施形態の支持板81が第2の実施形態の支持板32と異なる点は、支持板81の厚みが中央部から周縁部に向かって同心円状かつ段階的に薄くなる様に、支持板81の下面81aを断面階段状とした点である。
この支持板81を用いる場合、金属ベース部23に支持板81の下面81aと相補形状の凹部82を形成すると、金属ベース部23と支持板81との間の位置決め及び固定が容易かつ確実になる。
[Sixth Embodiment]
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a support plate of an electrostatic chuck device according to a sixth embodiment of the present invention. The
When the
本実施形態の支持板81によれば、厚みを中央部から周縁部に向かって同心円状かつ段階的に薄くなる様にしたので、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができ、板状試料の表面におけるプラズマ密度をより均一化することができる。
また、金属ベース部23に、支持板81の下面81aと相補形状の凹部82を形成すれば、金属ベース部23と支持板81との間の位置決め及び固定を容易かつ確実に行うことができる。
According to the
Further, if the
[第7の実施形態]
図7は、本発明の第7の実施形態の静電チャック装置の基体を示す断面図であり、本実施形態の基体91が第1の実施形態の基体26と異なる点は、載置板31と支持板32との間に挟持された静電吸着用内部電極が、同心円状の複数の電極部93〜95により構成され、これらの電極部93〜95それぞれの間及び中心部それぞれに絶縁材層96が形成され、これらの電極部93〜95それぞれに給電用端子27、…が接続され、給電用端子27、…は直流電源97を介して接地されている点である。
[Seventh Embodiment]
FIG. 7 is a cross-sectional view showing a base body of an electrostatic chuck device according to a seventh embodiment of the present invention. The difference between the base body 91 of the present embodiment and the
本実施形態の静電チャック装置によれば、静電吸着用内部電極を同心円状の複数の電極部93〜95により構成し、これらの電極部93〜95間及び中心部に絶縁材層96を形成し、これらの電極部93〜95それぞれに給電用端子27、…を接続したので、高周波電圧が印加された場合においても、高周波電流が静電吸着用内部電極を経由して流れるのを防止することができ、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができる。
According to the electrostatic chuck device of this embodiment, the internal electrode for electrostatic attraction is constituted by a plurality of
[第8の実施形態]
図8は、本発明の第8の実施形態の双極型の静電チャック装置の基体を示す断面図であり、本実施形態の基体101が第7の実施形態の基体91と異なる点は、複数の電極部93〜95それぞれに給電用端子27、27を介して直流電源97が接続されて双極型の静電チャック装置とされている点である。
本実施形態においても、第7の実施形態と全く同様の効果を奏することができる。
[Eighth Embodiment]
FIG. 8 is a cross-sectional view showing a base body of a bipolar electrostatic chuck apparatus according to the eighth embodiment of the present invention. The
In this embodiment, the same effect as that of the seventh embodiment can be obtained.
[第9の実施形態]
図9は、本発明の第9の実施形態の静電チャック装置の静電吸着用内部電極を示す平面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極111が第1の実施形態の静電吸着用内部電極25と異なる点は、中央部に、この静電吸着用内部電極111の全面積の1/9以上かつ4/9以下の面積の円形状の開口112が形成され、この開口112に絶縁材層96が充填されている点である。
[Ninth Embodiment]
FIG. 9 is a plan view showing an internal electrode for electrostatic attraction of an electrostatic chuck device according to a ninth embodiment of the present invention, and the internal electrode for
この静電吸着用内部電極111では、中央部に、この静電吸着用内部電極111の全面積の1/9以上かつ4/9以下の面積の開口112を形成し、この開口112を絶縁材層96で充填したことにより、高周波電圧が印加された場合においても、高周波電流は静電吸着用内部電極111を経由して外縁部方向に向かって流れ難くなり、中心部ほど高密度であったプラズマ分布が平坦化される。
In the electrostatic adsorption
本実施形態の静電チャック装置によれば、静電吸着用内部電極111の中央部に、この静電吸着用内部電極111の全面積の1/9以上かつ4/9以下の面積の開口112を形成し、この開口112を絶縁材層96で充填したので、高周波電圧が印加された場合においても、高周波電流が静電吸着用内部電極111を経由して外縁部方向に向かって流れるのを防止することができ、中心部ほど高密度であったプラズマ分布を平坦化することができる。
According to the electrostatic chuck device of this embodiment, the
[第10の実施形態]
図10は、本発明の第10の実施形態の静電チャック装置の静電吸着用内部電極を示す平面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極121が第9の実施形態の静電吸着用内部電極111と異なる点は、全体形状を矩形状とし、その中央部に、この静電吸着用内部電極121の全面積の1/9以上かつ4/9以下の面積の矩形状の開口122が形成され、この開口122に絶縁材層96が充填されている点である。
本実施形態においても、第9の実施形態と全く同様の効果を奏することができる。
[Tenth embodiment]
FIG. 10 is a plan view showing an internal electrode for electrostatic attraction of an electrostatic chuck device according to a tenth embodiment of the present invention, and the
In this embodiment, the same effect as that of the ninth embodiment can be obtained.
21 静電チャック装置
22 静電チャック部
23 金属ベース部
24 誘電体板
25 静電吸着用内部電極
26 基体
27 給電用端子
28 流路
31 載置板
31a 上面
32 支持板
33 絶縁材層
34 凹部
35 絶縁性の接着・接合剤層
36 給電用端子挿入孔
37 碍子
38 冷却ガス導入孔
41 静電チャック装置
42 凹部
51 誘電体板
51a 下面
52 凹部
61 誘電体板
61a 下面
62 凹部
71 支持板
71a 下面
72 凹部
81 支持板
81a 下面
82 凹部
91 基体
93〜95 電極部
96 絶縁材層
97 直流電源
101 基体
111 静電吸着用内部電極
112 開口
121 静電吸着用内部電極
121 開口
W 板状試料
DESCRIPTION OF
Claims (16)
この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、
前記金属ベース部の前記静電チャック部側の主面に凹部が形成され、この凹部内に誘電体板が固定され、
この誘電体板と前記静電チャック部とは、誘電率が前記誘電体板及び前記基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合され、
前記誘電体板と前記凹部とは、誘電率が前記誘電体板及び前記基体のいずれよりも小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合され、
前記静電吸着用内部電極の体積固有抵抗は、1.0×10 −1 Ω・cm以上かつ1.0×10 8 Ω・cm以下であることを特徴とする静電チャック装置。 A static surface having a main surface as a mounting surface on which a plate-like sample is placed and a built-in electrostatic adsorption internal electrode, and a power supply terminal for applying a DC voltage to the electrostatic adsorption internal electrode. An electric chuck,
It is fixed to and integrated with the other main surface of the base of the electrostatic chuck portion, and includes a metal base portion that serves as a high-frequency generating electrode.
A concave portion is formed in the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, and a dielectric plate is fixed in the concave portion,
The dielectric plate and the electrostatic chuck portion are bonded and bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer having a dielectric constant smaller than that of either the dielectric plate or the base body,
The dielectric plate and the recess are bonded / bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer having a dielectric constant smaller than that of either the dielectric plate or the substrate ,
The electrostatic chuck apparatus characterized in that a volume specific resistance of the internal electrode for electrostatic adsorption is 1.0 × 10 −1 Ω · cm or more and 1.0 × 10 8 Ω · cm or less .
この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、
前記金属ベース部の前記静電チャック部側の主面に凹部が形成され、この凹部に前記静電チャック部が固定され、
前記静電チャック部と前記凹部とは、誘電率が前記基体より小さい絶縁性の接着・接合剤層を介して接着・接合され、
前記静電吸着用内部電極の体積固有抵抗は、1.0×10 −1 Ω・cm以上かつ1.0×10 8 Ω・cm以下であることを特徴とする静電チャック装置。 A static surface having a main surface as a mounting surface on which a plate-like sample is placed and a built-in electrostatic adsorption internal electrode, and a power supply terminal for applying a DC voltage to the electrostatic adsorption internal electrode. An electric chuck,
It is fixed to and integrated with the other main surface of the base of the electrostatic chuck portion, and includes a metal base portion that serves as a high-frequency generating electrode.
A concave portion is formed on the main surface of the metal base portion on the electrostatic chuck portion side, and the electrostatic chuck portion is fixed to the concave portion,
The electrostatic chuck portion and the concave portion are bonded and bonded via an insulating adhesive / bonding agent layer having a dielectric constant smaller than that of the substrate ,
The electrostatic chuck apparatus characterized in that a volume specific resistance of the internal electrode for electrostatic adsorption is 1.0 × 10 −1 Ω · cm or more and 1.0 × 10 8 Ω · cm or less .
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