JP6195029B1 - 静電チャック - Google Patents
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Abstract
Description
例えば静電チャックに内蔵されたヒータの温度制御によって、これらの要求を満たす試みがなされている。しかし、これらの要求を同時に満足することは困難であった。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図1は、本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的斜視図である。
図2(a)及び図2(b)は、本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。
図1では、説明の便宜上、静電チャックの一部において断面図を表している。図2(a)は、例えば図1に表した切断面A1−A1における模式的断面図である。図2(b)は、図2(a)に表した領域B1の模式的拡大図である。
セラミック誘電体基板100は、ベースプレート300と離れた位置に設けられている。ヒータプレート200は、ベースプレート300と、セラミック誘電体基板100と、の間に設けられている。
図4(a)及び図4(b)は、本実施形態のヒータプレートを表す模式的斜視図である。
図5は、本実施形態のヒータプレートを表す模式的分解図である。
図6は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す模式的分解図である。
図3は、本実施形態のヒータプレートを上面(セラミック誘電体基板100の側の面)から眺めた模式的斜視図である。図4(a)は、本実施形態のヒータプレートを下面(ベースプレート300の側の面)から眺めた模式的斜視図である。図4(b)は、図4(a)に表した領域B2における模式的拡大図である。
これに対して、本実施形態では、第1の支持板210は、ヒータエレメント230およびバイパス層250を高周波から遮断する。これにより、第1の支持板210は、ヒータエレメント230が異常温度に発熱することを抑制することができる。
図7(a)及び図7(b)は、本実施形態の製造方法の一例を例示する模式的断面図である。
図8は、本実施形態の製造方法の他の一例を例示する模式的断面図である。
図7(a)は、バイパス層とヒータエレメントとを接合する前の状態を表す模式的断面図である。図7(b)は、バイパス層とヒータエレメントとを接合した後の状態を表す模式的断面図である。図8は、バイパス層と給電端子との接合工程の一例を例示する模式的断面図である。
なお、製造後のヒータプレート200に対しては、検査などが適宜行われる。
図10(a)及び図10(b)は、本実施形態にかかる静電チャックを表す電気回路図である。
図10(a)は、第1の支持板と第2の支持板とが電気的に接合された例を表す電気回路図である。図10(b)は、第1の支持板と第2の支持板とが電気的に接合されていない例を表す電気回路図である。
図11(a)及び図11(a)は、本実施形態のヒータプレートの具体例を例示する模式的平面図である。
図12(a)、図12(b)及び13は、本具体例のヒータエレメントを例示する模式的平面図である。
図14(a)及び図14(b)は、本具体例のバイパス層を例示する模式的平面図である。
図15(a)及び図15(b)は、本具体例のヒータプレートの一部を模式的に表す拡大図である。
図11(a)は、本具体例のヒータプレートを上面から眺めた模式的平面図である。図11(b)は、本具体例のヒータプレートを下面から眺めた模式的平面図である。図12(a)は、ヒータエレメントの領域の一例を例示する模式的平面図である。図12(b)及び図13は、ヒータエレメントの領域の他の一例を例示する模式的平面図である。
複数のバイパス層250のうちの少なくともいずれかが切り欠き部253を有するため、第2の支持板270は、第1の支持板210と接触可能である。
接合部255c、255dは、ヒータプレート200の中心203を中心とし接合部255e、255fを通る円とは異なる円の上に存在する。接合部255c、255dは、ヒータプレート200の中心203を中心とし接合部255g、255hを通る円とは異なる円の上に存在する。
接合部255e、255fは、ヒータプレート200の中心203を中心とし接合部255g、255hを通る円とは異なる円の上に存在する。
図16は、本実施形態のヒータプレートの一部を表す断面図である。
本実施形態において、ヒータ電極239は、複数の領域に独立して配置されている。例えば、図16に表したように、ヒータ電極239(ヒータエレメント230)は、第1の導電部21と、第2の導電部22と、を有する。第2の導電部22は、第1主面101と平行な面内方向Dp(例えばX方向)において第1の導電部21と離間している。第1の導電部21及び第2の導電部22は、ヒータ電極239の一部である。第1の導電部21と第2の導電部22との間の距離L1(第1の導電部21と第2の導電部22との間の離間部分の幅)は、例えば、500μm以上である。このように、ヒータ電極239が、複数の領域に配置されることによって、処理対象物Wの面内の温度を各領域ごとに制御することができる。
図17(a)は、ヒータエレメント230の一部を表し、図17(b)は、バイパス層250の一部を表す。また、図17(c)は、ヒータエレメント230及びバイパス層250の一部を表し、図17(d)は、ヒータエレメント230及びバイパス層250の変形例を表す。
各ヒータ電極239のそれぞれは、第1の支持板210側の第1面P1(上面)と、第2の支持板側の第2面P2(下面)と、を有する。第1面P1は、第1の樹脂層220と対向する。第2面P2は、第1面P1と反対側を向く。すなわち、第2面P2は、第2の樹脂層240と対向する。
図18(a)及び図18(c)に表したように、この例において、第1面P1の幅W1は、第2面P2の幅W2よりも広い。すなわち、ヒータ電極239の幅は、下方(べースプレート300側)に向かうほど狭くなる。同様に、図18(b)及び図18(c)に表したように、第3面P3の幅W3は、第4面P4の幅W4よりも広い。バイパス部251の幅は、下方に向かうほど狭くなる。
図19(a)及び図19(c)に表したように、この例において、第1面P1の幅W1は、第2面P2の幅W2よりも狭い。一方、図19(b)及び図19(c)に表したように第3面P3の幅W3は、第4面P4の幅W4よりも広い。この例において、第3面P3の第4面P4に対する幅の大小関係は、第1面P1の第2面P2に対する幅の大小関係と反対である。
図20(a)〜図20(c)に表したように、第1面P1の幅W1を、第2面P2の幅W2より広くし、第3面P3の幅W3を、第4面P4の幅W4より狭くしてもよい。また、図20(d)に表したように、バイパス層250をヒータエレメント230の上に設けてもよい。
図21(a)は、シミュレーションに用いたヒータ電極239のヒータパターンの一部を表す。図21(b)は、シミュレーション結果の一例を表す断面図である。
シミュレーションでは、図21(a)に表したヒータ電極239に電流を流した時の発熱量をCAE(Computer Aided Engineering)解析した。図21(b)では、発熱量の解析結果をハッチングの濃淡で表している。図21(b)では、ハッチングの濃淡の薄い部分が温度の低いところを表し、濃くなるに従って温度が高くなることを表している。
この例では、ヒータエレメント230は、第1の支持板210とバイパス層250との間に設けられている。また、バイパス層250は、ヒータエレメント230と第2の支持板270との間に設けられている。バイパス層250は、ヒータエレメント230よりも厚い。
図23(a)は、本実施形態の変形例にかかる静電チャックを表す模式的断面図である。図23(b)は、本変形例のヒータプレートを表す模式的断面図である。図23(a)および図23(b)は、例えば図1に表した切断面A1−A1における模式的断面図に相当する。
図24(a)は、第1の支持板が複数の支持部に分割された一例を表す。図24(b)及び図25は、第1の支持板が複数の支持部に分割された他の一例を表す。
図27(a)は、本具体例の給電端子を表す模式的平面図である。図27(b)は、本具体例の給電端子の接合方法を例示する模式的平面図である。
図28に表したように、この例では、バイパス層250が、第1の支持板210とヒータエレメント230との間に設けられる。より詳しくは、バイパス層250が、第1の支持板210と第1の樹脂層220との間に設けられ、第3の樹脂層260が、第1の支持板210とバイパス層250との間に設けられる。
この例では、実施形態に係る静電チャックは、前述の給電端子280の代わりに給電端子280aを有する。給電端子280aは、給電部(本体部)281aと、端子部281bと、を有する。給電端子280aは、例えば、コンタクトプローブである。
端子部281bは、給電端子280aの先端に設けられ、ヒータエレメント230又はバイパス層250に接触する。端子部281bは、給電部281aに対して摺動可能であり、給電端子280aは伸縮可能である。また、給電端子280aは、給電部281aに対して固定されたバネを内部に有する。端子部281bは、そのバネにより、給電端子280aが伸びるように付勢されている。
本実施形態にかかるウェーハ処理装置500は、処理容器501と、上部電極510と、図1〜図29に関して前述した静電チャック(例えば、静電チャック10)と、を備えている。処理容器501の天井には、処理ガスを内部に導入するための処理ガス導入口502が設けられている。処理容器501の底板には、内部を減圧排気するための排気口503が設けられている。また、上部電極510および静電チャック10には高周波電源504が接続され、上部電極510と静電チャック10とを有する一対の電極が、互いに所定の間隔を隔てて平行に対峙するようになっている。
図31に表したように、高周波電源504は、第1の支持板210と上部電極510との間、及び、第2の支持板270と上部電極510との間のみに電気的に接続してもよい。この場合にも、高周波電圧を印加する場所を処理対象物Wに近付け、効率的にプラズマを発生させることができる。
図32に表したように、この例では、高周波電源504が、ヒータエレメント230と電気的に接続されている。このように、高周波電圧は、ヒータエレメント230と上部電極510との間に印加してもよい。この場合にも、高周波電圧を印加する場所を処理対象物Wに近付け、効率的にプラズマを発生させることができる。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
Claims (30)
- 処理対象物を載置する第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有するセラミック誘電体基板と、
積層方向において前記セラミック誘電体基板とは離れた位置に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
前記セラミック誘電体基板と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータプレートと、
を備え、
前記ヒータプレートは、
金属を含む第1の支持板と、
金属を含む第2の支持板と、
前記第1の支持板と前記第2の支持板との間に設けられ電流が流れることにより発熱するヒータエレメントと、
前記第1の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第1の樹脂層と、
前記第2の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第2の樹脂層と、
を有し、
前記第1の支持板の前記第2の支持板側の面は、前記積層方向に沿ってみたときに、前記ヒータエレメントと重なる第1領域と、前記ヒータエレメントと重ならない第2領域と、を有し、
前記積層方向に対して平行な断面において、前記第2領域は、前記第1領域に比べて前記第2の支持板側に突出していることを特徴とする静電チャック。 - 処理対象物を載置する第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有するセラミック誘電体基板と、
積層方向において前記セラミック誘電体基板とは離れた位置に設けられ前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
前記セラミック誘電体基板と前記ベースプレートとの間に設けられたヒータプレートと、
を備え、
前記ヒータプレートは、
金属を含む第1の支持板と、
金属を含む第2の支持板と、
前記第1の支持板と前記第2の支持板との間に設けられ電流が流れることにより発熱するヒータエレメントと、
前記第1の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第1の樹脂層と、
前記第2の支持板と前記ヒータエレメントとの間に設けられた第2の樹脂層と、
を有し、
前記第2の支持板の前記第1の支持板側の面は、前記積層方向に沿ってみたときに、前記ヒータエレメントと重なる領域と、前記ヒータエレメントと重ならない領域と、を有し、
前記積層方向に対して平行な断面において、前記ヒータエレメントと重ならない前記領域は、前記ヒータエレメントと重なる前記領域に比べて前記第1の支持板側に突出していることを特徴とする静電チャック。 - 前記第2の支持板の前記第1の支持板側の面は、前記積層方向に沿ってみたときに、前記ヒータエレメントと重なる第3領域と、前記ヒータエレメントと重ならない第4領域と、を有し、
前記積層方向に対して平行な断面において、前記第4領域は、前記第3領域に比べて前記第1の支持板側に突出していることを特徴とする請求項1記載の静電チャック。 - 前記第1の支持板の前記第2の支持板側の面は、前記ヒータエレメントの形状にならった凹凸を有し、
前記第2の支持板の前記第1の支持板側の面は、前記ヒータエレメントの形状にならった凹凸を有することを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記第2領域と前記第4領域との間の前記積層方向に沿った距離は、前記第1領域と前記第3領域との間の前記積層方向に沿った距離よりも短いことを特徴とする請求項3記載の静電チャック。
- 前記第1領域と前記第2領域との間の前記積層方向に沿った距離は、前記第2領域と前記第4領域との間の前記積層方向に沿った距離よりも短く、
前記第3領域と前記第4領域との間の前記積層方向に沿った距離は、前記第2領域と前記第4領域との間の前記積層方向に沿った前記距離よりも短いことを特徴とする請求項3〜5のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータエレメントの前記第1の支持板側の面の幅は、前記ヒータエレメントの前記第2の支持板側の面の幅と異なることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記ヒータエレメントの前記第1の支持板側の面の幅は、前記ヒータエレメントの前記第2の支持板側の面の幅よりも狭いことを特徴とする請求項7記載の静電チャック。
- 前記ヒータエレメントの前記第1の支持板側の面の幅は、前記ヒータエレメントの前記第2の支持板側の面の幅よりも広いことを特徴とする請求項7記載の静電チャック。
- 前記断面において、前記ヒータエレメントの側面は、曲線状であることを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記ヒータエレメントの側面は、前記ヒータエレメントの前記第1の支持板側の面及び前記ヒータエレメントの前記第2の支持板側の面の少なくともいずれかよりも粗いことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1の支持板は、前記第2の支持板と電気的に接合されたことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1の支持板が前記第2の支持板と接合された領域の面積は、前記第1の支持板の上面の面積よりも狭く、前記第2の支持板の下面の面積よりも狭いことを特徴とする請求項12記載の静電チャック。
- 前記ヒータエレメントは、帯状のヒータ電極を有し、
前記ヒータ電極は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられたことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータエレメントは、複数設けられ、
前記複数の前記ヒータエレメントは、互いに異なる層に独立した状態で設けられたことを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータエレメントと、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜15のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1の支持板の前記第2の支持板側の面は、前記積層方向に沿ってみたときに、前記バイパス層と重なる第1部分と、前記バイパス層と重ならない第2部分と、を有し、
前記第2の支持板の前記第1の支持板側の面は、前記積層方向に沿ってみたときに、前記バイパス層と重なる第3部分と、前記バイパス層と重ならない第4部分と、を有し、
前記第1部分と前記第2部分との間の前記積層方向に沿った距離は、前記第3と前記4部分との間の前記積層方向に沿った距離より短いことを特徴とする請求項16記載の静電チャック。 - 前記ヒータエレメントは、前記バイパス層と電気的に接合され、前記第1の支持板および前記第2の支持板とは電気的に絶縁されたことを特徴とする請求項16または17に記載の静電チャック。
- 前記バイパス層の厚さは、前記第1の樹脂層の厚さよりも厚いことを特徴とする請求項16〜18のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記バイパス層の厚さは、前記ヒータエレメントの厚さよりも厚いことを特徴とする請求項16〜19のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記バイパス層は、前記ヒータエレメントと、前記ベースプレートと、の間に設けられたことを特徴とする請求項16〜20のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記バイパス層は、前記ヒータエレメントと、前記セラミック誘電体基板と、の間に設けられたことを特徴とする請求項16〜20のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記バイパス層の上面の幅に対する前記バイパス層の下面の幅の大小関係は、前記ヒータエレメントの上面の幅に対する前記ヒータエレメントの下面の幅の大小関係と同じであることを特徴とする請求項16〜22のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記バイパス層の上面の幅に対する前記バイパス層の下面の幅の大小関係は、前記ヒータエレメントの上面の幅に対する前記ヒータエレメントの下面の幅の大小関係と反対であることを特徴とする請求項16〜22のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1の支持板の上面の面積は、前記第2の支持板の下面の面積よりも広いことを特徴とする請求項1〜24のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1の支持板は、複数の支持部を有し、
前記複数の支持部は、互いに独立した状態で設けられたことを特徴とする請求項1〜25のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備えたことを特徴とする請求項1〜26のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続されるピン部と、
前記ピン部よりも細い導線部と、
前記導線部と接続された支持部と、
前記支持部と接続され前記ヒータエレメントと接合された接合部と、
を有することを特徴とする請求項27記載の静電チャック。 - 前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続されるピン部と、
前記ピン部よりも細い導線部と、
前記導線部と接続された支持部と、
前記支持部と接続され前記バイパス層と接合された接合部と、
を有し、前記バイパス層を介して前記電力を前記ヒータエレメントに供給することを特徴とする請求項16〜24のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される給電部と、
前記給電部と接続され、前記ヒータプレートに押圧された端子部と、
を有することを特徴とする請求項1〜26のいずれか1つに記載の静電チャック。
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