JP6226092B2 - 静電チャック - Google Patents

静電チャック Download PDF

Info

Publication number
JP6226092B2
JP6226092B2 JP2017010353A JP2017010353A JP6226092B2 JP 6226092 B2 JP6226092 B2 JP 6226092B2 JP 2017010353 A JP2017010353 A JP 2017010353A JP 2017010353 A JP2017010353 A JP 2017010353A JP 6226092 B2 JP6226092 B2 JP 6226092B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
support plate
resin layer
heater
plate
electrostatic chuck
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2017010353A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2017168818A (ja
Inventor
淳平 上藤
淳平 上藤
佐々木 均
均 佐々木
康介 山口
康介 山口
健吾 前畑
健吾 前畑
雄一 吉井
雄一 吉井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to TW106108017A priority Critical patent/TWI621208B/zh
Priority to KR1020187025532A priority patent/KR102167282B1/ko
Priority to CN201780009357.8A priority patent/CN108604570B/zh
Priority to PCT/JP2017/009894 priority patent/WO2017159590A1/ja
Publication of JP2017168818A publication Critical patent/JP2017168818A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6226092B2 publication Critical patent/JP6226092B2/ja
Priority to US16/131,245 priority patent/US10923382B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833Details of electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32LAYERED PRODUCTS
    • B32BLAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B18/00Layered products essentially comprising ceramics, e.g. refractory products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6835Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using temporarily an auxiliary support

Description

本発明の態様は、一般的に、静電チャックに関する。
エッチング、CVD(Chemical Vapor Deposition)、スパッタリング、イオン注入、アッシングなどを行うプラズマ処理チャンバ内では、半導体ウェーハやガラス基板などの処理対象物を吸着保持する手段として、静電チャックが用いられている。静電チャックは、内蔵する電極に静電吸着用電力を印加し、シリコンウェーハ等の基板を静電力によって吸着するものである。
近年、トランジスタなどの半導体素子を含むICチップにおいて、小型化や処理速度の向上が求められている。これに伴い、ウェーハ上において半導体素子を形成する際に、エッチングなどの加工の精度を高めることが求められている。エッチングの加工精度とは、ウェーハの加工によって、設計通りの幅や深さを有するパターンを形成することができるかどうかを示す。エッチングなどの加工精度を高めることによって、半導体素子を微細化することができ、集積密度を高くすることができる。すなわち、加工精度を高めることによって、チップの小型化及び高速度化が可能となる。
エッチングなどの加工精度は、加工時のウェーハの温度に依存することが知られている。そこで、静電チャックを有する基板処理装置においては、加工時におけるウェーハの温度を安定して制御することが求められる。例えば、ウェーハ面内の温度分布を均一にする性能(温度均一性)が求められる。また、ウェーハ面内において温度に意図的に差をつける性能(温度制御性)が求められる。ウェーハの温度を制御する方法として、ヒータ(発熱体)や冷却板を内蔵する静電チャックを用いる方法が知られている。一般的に、温度均一性は、温度制御性とトレードオフの関係にある。
ウェーハの温度は、冷却板の温度のばらつき、ヒータの温度のばらつき、ヒータを支持する支持板の厚さのばらつき、ヒータの周囲に設けられる樹脂層の厚さのばらつき、などの影響を受ける。ヒータが静電チャックに内蔵される場合には、ヒータの内蔵方法(例えば接着方法)が重要な要素の1つである。
ウェーハ加工のプロセスでは、RF(Radio Frequency)電圧(高周波電圧)が印加される。RF電圧が印加されると、一般的なヒータは、高周波の影響を受けて発熱する。すると、ウェーハの温度が影響を受ける。また、RF電圧が印加されると、漏れ電流が設備側に流れる。そのため、フィルタなどの機構が設備側に必要となる。
プラズマエッチング装置などにおけるプロセスでは、様々な強度および様々な分布のプラズマがウェーハに照射される。プラズマがウェーハに照射される場合には、ウェーハの温度をプロセスに適した温度に制御すると同時に、温度均一性および温度制御性が求められる。さらに、生産性を向上させるためには、ウェーハの温度を所定の温度に比較的短い時間で到達させることが求められる。急激な温度変化や、熱の供給や、高周波電圧の印加がある。これらにより、静電チャックには熱的・電気的・機械的な負荷が発生することになる。静電チャックにはこれらの負荷に耐え、ウェーハ温度を制御する高い信頼性が求められる。このような要求を同時に満足することは、困難である。
特開2010−40644号公報
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、熱的・電気的・機械的な負荷に耐え得る、信頼性の高い静電チャックを提供することを目的とする。
第1の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、前記第1の導電部は、前記第1の樹脂層と対向する上面を有し、前記第1の空間部と前記第2の樹脂層との境界は、前記面内方向において前記第1の側端部から遠ざかるにつれて、前記上面を通り前記面内方向に延在する仮想面に近づくことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントの第1の導電部の端部に、第1の空間部(空隙)が設けられている。ヒータエレメントが熱膨張しても、第1の導電部は、第1の空間部を埋めるように変形する。このため、ヒータエレメントが熱膨張により変形したときに、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。従って、負荷に対する耐性が高く、信頼性を向上させることができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
また、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第2の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、前記第1の導電部は、前記第2の樹脂層と対向する下面を有し、前記第1の空間部と前記第1の樹脂層との境界は、前記面内方向において前記第1の導電部から遠ざかるにつれて、前記下面を通り前記面内方向に延在する仮想面に近づくことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントの第1の導電部の端部に、第1の空間部(空隙)が設けられている。ヒータエレメントが熱膨張しても、第1の導電部は、第1の空間部を埋めるように変形する。このため、ヒータエレメントが熱膨張により変形したときに、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。従って、負荷に対する耐性が高く、信頼性を向上させることができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
また、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第3の発明は、第1又は第2の発明において、前記第1の導電部は、前記面内方向において前記第1の側端部と離間した第2の側端部を有し、前記ヒータプレートは、前記第2の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第2の空間部を有することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントの第1の導電部の端部に、第2の空間部(空隙)が設けられている。ヒータエレメントが熱膨張しても、第1の導電部は、第2の空間部を埋めるように変形する。このため、ヒータエレメントが熱膨張により変形したときに、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第4の発明は、第1〜第3のいずれか1つの発明において、前記第1の空間部の前記積層方向に沿った幅は、前記第1の導電部の前記積層方向に沿った幅以下であることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第5の発明は、第1〜第4のいずれか1つの発明において、前記第1の空間部の前記積層方向に沿った幅は、前記面内方向において前記第1の側端部から遠ざかるにつれて狭くなることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第6の発明は、第1〜第5のいずれか1つの発明において、前記第1の導電部は、前記第1の樹脂層と対向する上面と、前記第2の樹脂層と対向する下面と、を有し、前記上面及び前記下面のうち一方の面の前記面内方向に沿った幅は、前記上面及び前記下面の他方の面の前記面内方向に沿った幅よりも狭いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第7の発明は、第6の発明において、前記第1の導電部の前記下面の前記面内方向に沿った前記は、前記第1の導電部の前記上面の前記面内方向に沿った前記よりも長いことを特徴とする静電チャックである。
ベースプレートがあるためにヒータエレメントの下方の温度が、ヒータエレメントの上方の温度よりも低くなり、上下方向において熱分布に偏りが生じることがある。この静電チャックによれば、このような上下方向における熱分布の偏りを抑制することができる。
第8の発明は、第6の発明において、前記第1の導電部の前記上面の前記面内方向に沿った前記は、前記第1の導電部の前記下面の前記面内方向に沿った前記よりも長いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントの上面が長いことにより、処理対象物が配置されるヒータエレメントの上方を熱しやすくすることができる。また、ヒータエレメントの下面が比較的短いことにより、ヒータエレメントの下方を冷ましやすくすることができる。これにより、温度追従性(ランプレート)を向上させることができる。
第9の発明は、第6〜第8のいずれか1つの発明において、前記一方の面と前記第1の導電部の側面とは、曲面によって接続されていることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第10の発明は、第6〜第9のいずれか1つの発明において、前記第1の導電部の側面は、前記他方の面よりも粗いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第11の発明は、第6〜第10のいずれか1つの発明において、前記第1の支持板及び前記第2の支持板のうち一方の支持板と、前記第1の導電部の前記積層方向における中央を通り前記面内方向に延在する中央仮想面と、の間の距離は、前記第1の支持板及び前記第2の支持板のうち他方の支持板と、前記中央仮想面と、の間の距離よりも短く、前記一方の面は、前記一方の支持板と前記中央仮想面との間に位置することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、熱膨張によりヒータエレメントが変形しても、空間部が埋められるため、第1の樹脂層及び第2の樹脂層に掛かる応力を低減することができる。したがって、ヒータエレメントと第1の樹脂層との剥離、及び、ヒータエレメントと第2の樹脂層との剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第12の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、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、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静電チャックである。
第13の発明は、第1〜第11のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントを高周波から遮断することができる。これにより、ヒータエレメントが異常温度に発熱することを抑制することができる。また、ヒータプレートのインピーダンスを抑えることができる。
第14の発明は、第13の発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントを高周波から遮断することができる。これにより、ヒータエレメントが異常温度に発熱することを抑制することができる。また、ヒータプレートのインピーダンスを抑えることができる。
第15の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、前記第1の支持板の上面は、第1の凹凸を有し、前記第2の支持板の下面は、第2の凹凸を有することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の支持板の上面が第1の凹凸を有するため、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第2の支持板の下面が第2の凹凸を有するため、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、第1の支持板の上面が第1の凹凸を有するため、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第16の発明は、第15の発明において、前記第1の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならい、前記第2の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならったことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第17の発明は、第16の発明において、前記第1の凹凸の凹部と、前記第2の凹凸の凹部と、の間の距離は、前記第1の凹凸の凸部と、前記第2の凹凸の凸部と、の間の距離よりも短いことを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第18の発明は、第15〜第17のいずれか1つの発明において、前記第1の凹凸の高さは、前記第2の凹凸の高さとは異なることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第1の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。また、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着面積をより広くすることができ、第2の支持板とヒータエレメントとの間の接着強度を向上させることができる。さらに、ヒータエレメントと処理対象物との間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。
第19の発明は、第1〜第18のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータ電極が複数の領域において互いに独立した状態で設けられているため、処理対象物の面内の温度を各領域ごとに独立して制御することができる。これにより、処理対象物の面内の温度に意図的に差をつけることができる(温度制御性)。
第20の発明は、第1〜第19のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントが互いに異なる層に独立した状態で設けられているため、処理対象物の面内の温度を各領域ごとに独立して制御することができる。これにより、処理対象物の面内の温度に意図的に差をつけることができる(温度制御性)。
第21の発明は、第1〜第19のいずれか1つの発明において、前記ヒータプレートは、前記第1の支持版と、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有することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。バイパス層が設けられることで、バイパス層が設けられていない場合と比較して熱容量が大きい端子をヒータエレメントに直接接合させなくともよい。これにより、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、バイパス層が設けられていない場合と比較して薄いヒータエレメントに端子を接合させなくともよい。これにより、ヒータプレートの信頼性を向上させることができる。
第22の発明は、第21の発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層を介してヒータエレメントに外部から電力を供給することができる。
第23の発明は、第21又は第22の発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。また、バイパス層の電気抵抗を抑え、バイパス層の発熱量を抑えることができる。
第24の発明は、第21〜第23のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントに電力を供給する端子の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。また、バイパス層の電気抵抗を抑え、バイパス層の発熱量を抑えることができる。
第25の発明は、第21〜第24のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層は、ヒータエレメントから供給された熱がベースプレートへ伝わることを抑制する。つまり、バイパス層は、バイパス層からみてベースプレートの側に対する断熱効果を有し、処理対象物の面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
第26の発明は、第21〜第24のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータプレートへの電圧供給を遮断した瞬間、最も温度が高いヒータエレメントの熱をベースプレートに素早く伝えることができ、処理対象物の温度を下げる際の温度追従性(ランプレート)をより向上させることができる。
第27の発明は、第21〜第26のいずれか1つの発明において、前記ヒータプレートは、前記バイパス層の側方に設けられた空間部をさらに有することを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層が熱膨張しても空間部を埋めるように変形する。このため、バイパス層に隣接する樹脂層などにかかる応力を低減することができる。従って、バイパス層に隣接する樹脂層などの剥離を抑制することができる。例えば、ヒータプレートの負荷に対する耐性を向上させ、静電チャックの信頼性をより向上させることができる。さらには、バイパス層に隣接する層の剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。
第28の発明は、第27の発明において、前記第1の空間部の断面積及び前記バイパス層の側方の前記空間部の断面積の大小関係は、前記ヒータエレメントの厚さ及び前記バイパス層の厚さの大小関係と同じであることを特徴とする静電チャックである。
厚みが厚いと、熱膨張による体積増加が大きくなる。このため、空間部の断面績が大きいほうが、隣接する層の剥離抑制に有利である。従って、この静電チャックによれば、第1の導電部及びバイパス層に隣接する層の剥離を、より抑制することができる。剥離の発生にともなう処理対象物の温度変化をより確実に抑制することができる。
第29の発明は、第27又は第28の発明において、前記第1の空間部の側端は、前記第1の導電部の厚さ方向の中央に対して前記第1の支持板側又は前記第2の支持板側にずれ、前記バイパス層の側方の前記空間部の側端は、前記バイパス層の厚さ方向の中央に対して前記第1の空間部の側端と同じ方向にずれることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の空間部及びバイパス層の空間部の形成に、複雑な方法などを用いる必要がなく、第1の空間部及びバイパス層の空間部の形成を容易にすることができる。
第30の発明は、第21〜第29のいずれか1つの発明において、前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と同じであることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1面及び第3面の幅が狭い場合には、第1面〜第4面に対して垂直な方向における熱分布のバラツキをより抑制することができる。反対に、第1面及び第3面の幅が広い場合には、第1面及び第3面側において熱を持ち易くするとともに、第2面及び第4面側において熱を冷まし易くし、温度追従性(ランプレート)をより向上させることができる。
第31の発明は、第21〜第29のいずれか1つの発明において、前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と反対であることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層の熱膨張によって加わる応力の方向を、ヒータエレメントの熱膨張によって加わる応力の方向と逆向きにすることができる。これにより、応力の影響をより抑制することができる。
第32の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層と、前記バイパス層の側方に設けられた空間部と、をさらに有し、前記第1の空間部の側端は、前記第1の導電部の厚さ方向の中央に対して前記第1の支持板側又は前記第2の支持板側にずれ、前記バイパス層の側方の前記空間部の側端は、前記バイパス層の厚さ方向の中央に対して前記第1の空間部の側端と同じ方向にずれることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の空間部及びバイパス層の空間部の形成に、複雑な方法などを用いる必要がなく、第1の空間部及びバイパス層の空間部の形成を容易にすることができる。
第33の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに有し、前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と同じであることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1面及び第3面の幅が狭い場合には、第1面〜第4面に対して垂直な方向における熱分布のバラツキをより抑制することができる。反対に、第1面及び第3面の幅が広い場合には、第1面及び第3面側において熱を持ち易くするとともに、第2面及び第4面側において熱を冷まし易くし、温度追従性(ランプレート)をより向上させることができる。
第34の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに有し、前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と反対であることを特徴とする静電チャックである。
この静電チャックによれば、バイパス層の熱膨張によって加わる応力の方向を、ヒータエレメントの熱膨張によって加わる応力の方向と逆向きにすることができる。これにより、応力の影響をより抑制することができる。
第35の発明は、第1〜第34のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、ヒータエレメントからみて第2の支持板の側において、ヒータエレメントに電力を供給する端子をより容易に接続することができる。
第36の発明は、第1〜第35のいずれか1つの発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の支持板の面内において意図的に径方向の温度差を設けることができる(温度制御性)。例えば、第1の支持板の面内において中央部から外周部にわたってステップ状に温度差を設けることができる。これにより、処理対象物の面内において意図的に温度差を設けることができる(温度制御性)。
第37の発明は、処理対象物が載置され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、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金属を含む第1の支持板と、前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、を有し、前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、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である。
この静電チャックによれば、第1の支持板に近接する層と第1の支持板との密着性を向上させることができる。これにより、設計通りの均熱性と耐電圧特性を実現することができる。
第38の発明は、第37の発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、第2の支持板に近接する層と第2の支持板との密着性を向上させることができる。これにより、設計通りの均熱性と耐電圧特性を実現することができる。
第39の発明は、第37又は第38の発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、設計通りの均熱性と耐電圧特性を実現できる。また、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。したがって、例えば「ヒータの加熱性能(昇温速度)」と、「温度均一性」「耐電圧信頼性」と、の両立が可能となる。
第40の発明は、第38の発明において、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静電チャックである。
この静電チャックによれば、第1の支持板に近接する層と第1の支持板との密着性が高い。また、第2の支持板に近接する層と第2の支持板との密着性が高い。これにより、設計通りの均熱性と耐電圧特性を実現できる。また、処理対象物の温度を上昇させる速度を向上させることができる。したがって、例えば「ヒータの加熱性能(昇温速度)」と、「温度均一性」「耐電圧信頼性」と、の両立が可能となる。
本発明の態様によれば、熱的・電気的・機械的な負荷に耐え得る、信頼性の高い静電チャックが提供される。
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。 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。 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。 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。 本実施形態のヒータプレートの写真像である。 図8(a)〜図8(d)は、ヒータプレートを表す断面図である。 図9(a)及び図9(b)は、ヒータプレートを表す断面図である。 図10(a)及び図10(b)は、本実施形態のヒータプレートの変形例の一部を表す断面図である。 図11(a)及び図11(b)は、本実施形態のヒータプレートの変形例の一部を表す断面図である。 図12(a)及び図12(b)は、本実施形態のヒータプレートの変形例の一部を表す断面図である。 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14(a)及び図14(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。 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。 本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的分解図である。 図17(a)及び図17(b)は、静電チャックを表す電気回路図である。 図18(a)及び図18(b)は、本実施形態のヒータプレートの具体例を表す模式的平面図である。 図19(a)及び図19(b)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。 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21(a)及び図21(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22(a)〜図22(c)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23(a)及び図23(b)は、本実施形態のヒータプレートの表面の形状を説明する模式図である。 本実施形態のヒータプレートを表す模式的断面図である。 図25(a)及び図25(b)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26(a)及び図26(b)は、本実施形態の第1の支持板の変形例を表す模式的平面図である。 本実施形態の第1の支持板の変形例を表す模式的平面図である。 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29(a)〜図29(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。 図30(a)〜図30(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。 図31(a)〜図31(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。 図32(a)〜図32(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。
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。
本実施形態にかかる静電チャック10は、セラミック誘電体基板100と、ヒータプレート200と、ベースプレート300と、を備える。
セラミック誘電体基板100は、ベースプレート300と積層方向(Z方向)において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。
ベースプレート300とヒータプレート200との間には、接着剤403が設けられている。ヒータプレート200とセラミック誘電体基板100との間には、接着剤403が設けられている。接着剤403の材料としては、比較的高い熱伝導性を有するシリコーン等の耐熱性樹脂が挙げられる。接着剤403の厚さは、例えば約0.1ミリメートル(mm)以上、1.0mm以下程度である。接着剤403の厚さは、ベースプレート300とヒータプレート200との間の距離、あるいはヒータプレート200とセラミック誘電体基板100との間の距離と同じである。
セラミック誘電体基板100は、例えば多結晶セラミック焼結体による平板状の基材であり、半導体ウェーハ等の処理対象物Wが載置される第1主面101と、第1主面101とは反対側の第2主面102と、を有する。
ここで、本実施形態の説明においては、第1主面101と第2主面102とを結ぶ方向をZ方向、Z方向と直交する方向の1つをX方向、Z方向及びX方向に直交する方向をY方向ということにする。Z方向は、ベースプレート300、ヒータプレート200、およびセラミック誘電体基板100の積層方向と実質的に平行である。本実施形態の説明において、面内方向とは、X方向及びY方向を含む平面と平行な1つの方向である。
セラミック誘電体基板100に含まれる結晶の材料としては、例えばAl、Y及びYAGなどが挙げられる。このような材料を用いることで、セラミック誘電体基板100における赤外線透過性、絶縁耐性及びプラズマ耐久性を高めることができる。
セラミック誘電体基板100の内部には、電極層111が設けられている。電極層111は、第1主面101と、第2主面102と、の間に介設されている。すなわち、電極層111は、セラミック誘電体基板100の中に挿入されるように形成されている。電極層111は、セラミック誘電体基板100に一体焼結されている。
なお、電極層111は、第1主面101と、第2主面102と、の間に介設されていることに限定されず、第2主面102に付設されていてもよい。
静電チャック10は、電極層111に吸着保持用電圧を印加することによって、電極層111の第1主面101側に電荷を発生させ、静電力によって処理対象物Wを吸着保持する。
ヒータプレート200は、ヒータ用電流が流れることによって発熱し、ヒータプレート200が発熱しない場合と比較して処理対象物Wの温度を上げることができる。
電極層111は、第1主面101及び第2主面102に沿って設けられている。電極層111は、処理対象物Wを吸着保持するための吸着電極である。電極層111は、単極型でも双極型でもよい。また、電極層111は、三極型やその他の多極型であってもよい。電極層111の数や電極層111の配置は、適宜選択される。
セラミック誘電体基板100は、電極層111と第1主面101との間の第1誘電層107と、電極層111と第2主面102との間の第2誘電層109と、を有する。セラミック誘電体基板100のうち少なくとも第1誘電層107における赤外線分光透過率は、20%以上であることが好ましい。本実施形態において、赤外線分光透過率は、厚さ1mm換算での値である。
セラミック誘電体基板100のうち少なくとも第1誘電層107における赤外線分光透過率が20%以上あることで、第1主面101に処理対象物Wを載置した状態でヒータプレート200から放出される赤外線がセラミック誘電体基板100を効率良く透過することができる。したがって、処理対象物Wに熱が蓄積し難くなり、処理対象物Wの温度の制御性が高まる。
例えば、プラズマ処理を行うチャンバ内で静電チャック10が使用される場合、プラズマパワーの増加に伴い処理対象物Wの温度は上昇しやすくなる。本実施形態の静電チャック10では、プラズマパワーによって処理対象物Wに伝わった熱がセラミック誘電体基板100に効率良く伝わる。さらに、ヒータプレート200によってセラミック誘電体基板100に伝わった熱が処理対象物Wに効率よく伝わる。したがって、効率良く熱が伝えられ、処理対象物Wを所望の温度に維持しやすくなる。
本実施形態に係る静電チャック10では、第1誘電層107に加え、第2誘電層109における赤外線分光透過率も20%以上あることが望ましい。第1誘電層107及び第2誘電層109の赤外線分光透過率が20%以上あることで、ヒータプレート200から放出される赤外線がさらに効率良くセラミック誘電体基板100を透過することになり、処理対象物Wの温度制御性を高めることができる。
ベースプレート300は、セラミック誘電体基板100の第2主面102側に設けられ、ヒータプレート200を介してセラミック誘電体基板100を支持する。ベースプレート300には、連通路301が設けられている。つまり、連通路301は、ベースプレート300の内部に設けられている。ベースプレート300の材料としては、例えばアルミニウムが挙げられる。
ベースプレート300は、セラミック誘電体基板100の温度調整を行う役目を果たす。例えば、セラミック誘電体基板100を冷却する場合には、連通路301へ冷却媒体を流入させる。流入した冷却媒体は、連通路301を通過し、連通路301から流出する。これにより、冷却媒体によってベースプレート300の熱を吸収し、その上に取り付けられたセラミック誘電体基板100を冷却することができる。
一方、セラミック誘電体基板100を加熱する場合には、連通路301内に加熱媒体を入れることも可能である。又は、ベースプレート300に図示しないヒータを内蔵させることも可能である。このように、ベースプレート300によりセラミック誘電体基板100の温度が調整されると、静電チャック10で吸着保持される処理対象物Wの温度を容易に調整することができる。
また、セラミック誘電体基板100の第1主面101側には、必要に応じて凸部113が設けられている。互いに隣り合う凸部113の間には、溝115が設けられている。溝115は、互いに連通している。静電チャック10に搭載された処理対象物Wの裏面と、溝115と、の間には、空間が形成される。
溝115には、ベースプレート300及びセラミック誘電体基板100を貫通する導入路321が接続されている。処理対象物Wを吸着保持した状態で導入路321からヘリウム(He)等の伝達ガスを導入すると、処理対象物Wと溝115との間に設けられた空間に伝達ガスが流れ、処理対象物Wを伝達ガスによって直接加熱もしくは冷却することができるようになる。
図3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。
図5に表したように、本実施形態のヒータプレート200は、第1の支持板210と、第1の樹脂層220と、ヒータエレメント(発熱層)230と、第2の樹脂層240と、第2の支持板270と、給電端子280と、を有する。図3に表したように、第1の支持板210の面211(上面)は、ヒータプレート200の上面を形成する。図4に表したように、第2の支持板270の面271(下面)は、ヒータプレート200の下面を形成する。第1の支持板210及び第2の支持板270は、ヒータエレメント230などを支持する支持板である。この例において、第1支持板210及び第2支持板270は、第1の樹脂層220と、ヒータエレメント230と、第2の樹脂層240と、を挟み、これらを支持する。
第1の支持板210は、セラミック誘電体基板100とベースプレート300との間に設けられている。第2の支持板270は、第1の支持板210とベースプレート300との間に設けられている。第1の樹脂層220は、第1の支持板210と、第2の支持板270と、の間に設けられている。第2の樹脂層240は、第1の樹脂層220と第2の支持板270との間に設けられている。ヒータエレメント230は、第1の樹脂層220と第2の樹脂層240との間に設けられている。
第1の支持板210は、比較的高い熱伝導率を有する。第1の支持板210の材料としては、例えばアルミニウム、銅、およびニッケルの少なくともいずれかを含む金属や、多層構造のグラファイトなどが挙げられる。一般に二律背反の関係にある「処理対象物の面内温度均一性」と「高スループット」とを両立させる観点、及びチャンバへの汚染や磁性の観点から、第1の支持板210の材料としては、アルミニウム又はアルミニウム合金が適している。第1の支持板210の厚さ(Z方向の長さ)は、例えば約0.1mm以上、5.0mm以下程度である。より好ましくは、第1の支持板210の厚さは、例えば0.3mm以上、1.0mm以下程度である。第1の支持板210は、ヒータプレート200の面内の温度分布の均一化を向上させる。第1の支持板210は、ヒータプレート200の反りを抑制する。第1の支持板210は、ヒータプレート200とセラミック誘電体基板100との間の接着の強度を向上させる。
処理対象物Wの処理プロセスでは、RF(Radio Frequency)電圧(高周波電圧)が印加される。高周波電圧が印加されると、ヒータエレメント230は、高周波の影響を受けて発熱することがある。すると、ヒータエレメント230の温度制御性が低下する。
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。
第2の支持板270の材料、厚さ、および機能は、求められる性能、寸法などに応じて自由に設定することができる。例えば、第2の支持板270の材料、厚さ、および機能は、第1の支持板210の材料、厚さ、および機能とそれぞれ同じとすることができる。第1の支持板210は、第2の支持板270と電気的に接合されている。ここで、本願明細書において「接合」という範囲には、接触が含まれる。第2の支持板270と、第1の支持板210と、の間の電気的な接合の詳細については、後述する。
このように、第1の支持板210及び第2の支持板270は、比較的高い熱伝導率を有する。これにより、第1の支持板210及び第2の支持板270は、ヒータエレメント230から供給される熱の熱拡散性を向上させる。また、第1の支持板210及び第2の支持板270は、適度な厚さ及び剛性を有することにより、例えば、ヒータプレート200の反りを抑制する。さらに、第1の支持板210及び第2の支持板270は、例えば、ウェーハ処理装置の電極などに印加されるRF電圧に対するシールド性を向上させる。例えば、ヒータエレメント230に対するRF電圧の影響を抑制する。このように、第1の支持板210及び第2の支持板270は、熱拡散の機能と、反り抑制の機能と、RF電圧に対するシールドの機能と、を有する。
第1の樹脂層220の材料としては、例えばポリイミドやポリアミドイミドなどが挙げられる。第1の樹脂層220の厚さ(Z方向の長さ)は、20μm以上、0.20mm以下程度であり、例えば50μmである。第1の樹脂層220は、第1の支持板210とヒータエレメント230とを互いに接合する。第1の樹脂層220は、第1の支持板210とヒータエレメント230との間を電気的に絶縁する。このように、第1の樹脂層220は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。
第2の樹脂層240の材料および厚さは、第1の樹脂層220の材料および厚さとそれぞれ同程度である。
第2の樹脂層240は、ヒータエレメント230と第2の支持板270とを互いに接合する。第2の樹脂層240は、ヒータエレメント230と第2の支持板270との間を電気的に絶縁する。このように、第2の樹脂層240は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。
ヒータエレメント230の材料としては、例えばステンレス、チタン、クロム、ニッケル、銅、およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属などが挙げられる。ヒータエレメント230の厚さ(Z方向の長さ)は、10μm以上、0.20mm以下程度であり、例えば30μmである。ヒータエレメント230は、第1の支持板210および第2の支持板270とは電気的に絶縁されている。
ヒータエレメント230は、電流が流れると発熱し、処理対象物Wの温度を制御する。例えば、ヒータエレメント230は、処理対象物Wを所定の温度に加熱する。例えば、ヒータエレメント230は、処理対象物Wの面内の温度分布を均一にする。例えば、ヒータエレメント230は、処理対象物Wの面内の温度に意図的に差をつける。ヒータエレメント230は、帯状のヒータ電極239を有する。
給電端子280は、ヒータエレメント230と電気的に接合されている。ヒータプレート200がベースプレート300とセラミック誘電体基板100との間に設けられた状態において、給電端子280は、ヒータプレート200からベースプレート300へ向かって設けられている。給電端子280は、静電チャック10の外部から供給された電力をヒータエレメント230に供給する。
ヒータプレート200は、複数の給電端子280を有する。図3〜図5に表したヒータプレート200は、8つの給電端子280を有する。給電端子280の数は、「8」には限定されない。1つの給電端子280は、1つのヒータ電極239と電気的に接合されている。孔273は、第2の支持板270を貫通している。給電端子280は、孔273を通してヒータ電極239と電気的に接合されている。
図5に表した矢印Caおよび矢印Cbのように、電力が静電チャック10の外部から給電端子280に供給されると、電流は、図5に表した矢印Ccのように、ヒータエレメント230の所定のゾーン(領域)を流れる。ヒータエレメント230のゾーンの詳細については、後述する。ヒータエレメント230へ流れた電流は、図5に表した矢印Cdおよび矢印Ceのように、給電端子280へ流れ、給電端子280から静電チャック10の外部へ流れる。
このように、ヒータエレメント230と給電端子280との接合部には、電流がヒータエレメント230に入る部分と、電流がヒータエレメント230から出る部分と、が存在する。つまり、ヒータエレメント230と給電端子280との接合部には、ペアが存在する。図3〜図5に表したヒータプレート200は8つの給電端子280を有するため、ヒータエレメント230と給電端子280との接合部には、4つのペアが存在する。
本実施形態によれば、ヒータエレメント230は、第1の支持板210と、第2の支持板270と、の間に設けられている。これにより、ヒータプレート200の面内の温度分布の均一化を向上させ、処理対象物Wの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、第1の支持板210および第2の支持板270は、ヒータエレメント230(および後述のバイパス層250)を高周波から遮断し、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。
前述したように、給電端子280は、ヒータプレート200からベースプレート300へ向かって設けられている。そのため、ベースプレート300の下面303(図2(a)および図2(b)参照)の側からソケットなどと呼ばれる部材を介して給電端子280に電力を供給することができる。これにより、静電チャック10が設置されるチャンバ内に給電端子280が露出することを抑えつつ、ヒータの配線が実現される。
次に、本実施形態のヒータプレート200の製造方法について、説明する。
本実施形態にかかるヒータプレート200の製造方法では、例えば、まずアルミニウムの機械加工を行うことで、第1の支持板210および第2の支持板270を製造する。第1の支持板210および第2の支持板270の検査は、例えば三次元測定器などを用いて行われる。
次に、例えば、ポリイミドフィルムをレーザ、機械加工、型抜き、あるいは溶解などによりカットすることで、第1の樹脂層220、および第2の樹脂層240を製造する。第1の樹脂層220、および第2の樹脂層240の検査は、例えば目視などを用いて行われる。
次に、ステンレス、チタン、クロム、ニッケル、銅、およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属をフォトリソグラフィ技術や印刷技術を利用しエッチング、機械加工、型抜きなどによりカットすることで、ヒータパターンを形成する。これにより、ヒータエレメント230を製造する。また、ヒータエレメント230の抵抗値の測定などが行われる。
続いて、ヒータプレート200の各部材を積層した積層体を圧着する。
このようにして、本実施形態のヒータプレート200が製造される。
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。
本実施形態に係るヒータプレート200の構造について、図面を参照しつつ、さらに説明する。
図6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。
図7は、本実施形態のヒータプレートの写真像である。図7では、図6に表した領域B3に対応する断面を観察している。
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6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、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(第1の導電部21と第2の導電部22との間の離間部分235の幅L8)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。なお、ヒータ電極239のパターンの具体例については、図19(a)、図19(b)及び図20に関して後述する。
第1の導電部21は、側端部21a(第1の側端部)と、側端部21b(第2の側端部)と、を有する。側端部21a及び側端部21bは、第1の導電部21の面内方向Dpにおける両端部である。側端部21aは、第2の導電部22側に位置する。側端部21bは、側端部21aとは反対側の端部であり、面内方向Dpにおいて側端部21aと離間している。
同様に、第2の導電部22は、側端部22a(第3の側端部)と、側端部22b(第4の側端部)と、を有する。側端部22a及び側端部22bは、第2の導電部22の面内方向Dpにおける両端部である。側端部22aは、第1の導電部21側に位置する。側端部22bは、側端部22aとは反対側の端部であり、面内方向Dpにおいて側端部22aと離間している。
ヒータプレート200は、第1〜第4の空間部23a〜23dを有する。
第1の空間部23aは、側端部21aと、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、によって区画された(囲まれた)空間である。第1の空間部23aは、面内方向Dpにおいて側端部21aと隣接しており、第1の導電部21と第2の導電部22との間に位置する。
第2の空間部23bは、側端部21bと、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、によって区画された空間である。第2の空間部23aは、面内方向Dpにおいて側端部21bと隣接している。第1の導電部21は、第1の空間部23aと第2の空間部23bとの間に位置する。
第3の空間部23cは、側端部22aと、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、によって区画された空間である。第3の空間部23cは、面内方向Dpにおいて側端部22aと隣接しており、第1の導電部21と第2の導電部22との間に位置する。
第4の空間部23dは、側端部22bと、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、によって区画された空間である。第4の空間部23dは、面内方向Dpにおいて側端部22bと隣接している。第2の導電部22は、第3の空間部23cと第4の空間部23dとの間に位置する。
第1の空間部23aのZ方向に沿った幅L2は、第1の導電部21のZ方向に沿った幅L1以下である。第2の空間部23bのZ方向に沿った幅は、第1の導電部21のZ方向に沿った幅以下である。同様に、第3の空間部23cのZ方向に沿った幅、及び、第4の空間部23dのZ方谷に沿った幅は、それぞれ、第2の導電部22のZ方向に沿った幅以下である。
ヒータ電極239の互いに離間した領域同士の間においては、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、は接している。例えば、図6においては、第1の空間部23aのZ方向に沿った幅L2は、面内方向Dpにおいて側端部21aから遠ざかるにつれて、狭くなっている。そして、第1の樹脂層220は、第1の導電部21と第2の導電部22との間において、第2の樹脂層240と接している。例えば、第1の空間部23aの面内方向Dpに沿った長さL3は、第1の導電部21のZ方向に沿った幅L1の1倍以上15倍以下程度である。第1の導電部21のZ方向に沿った幅L1は、例えば、30μm(10μm以上50μm以下)である。
この例では、第1の空間部23aは、側端部21aから遠ざかるにつれて、上側及び下側から潰れされた形状を有している。すなわち、第1の空間部23aと第1の樹脂層220との境界は、面内方向Dpにおいて側端部21aから遠ざかるにつれて、図6に示した仮想面P1(仮想線)に近づく。また、第1の空間部23aと第2の樹脂層240との境界は、面内方向Dpにおいて側端部21aから遠ざかるにつれて、仮想面P1に近づく。なお、仮想面P1は、第1導電部21のZ方向における中央付近を通り、面内方向Dpに平行な面である。第2〜第4の空間部23b〜23dも、同様に、上側及び下側から潰された形状を有している。
ヒータ電極239に電流が流れて、ヒータプレート200が発熱すると、ヒータ電極239の熱膨張が生じる。例えば、第1の樹脂層220の熱膨張係数と、ヒータ電極239の熱膨張係数とは、異なることがある。また、例えば、第1の樹脂層220の温度と、ヒータ電極239の温度とは、異なることがある。このため、ヒータ電極239が熱膨張によって変形すると、第1の樹脂層220に応力が掛かる。この応力によって、第1の樹脂層220とヒータ電極239との剥離が生じることがある。剥離が生じた領域においては、ヒータ電極239から処理対象物Wへの熱伝導が阻害される。このため、処理対象物Wの温度が局所的に低下することがある。
同様に、第2の樹脂層240とヒータ電極239とが剥離することがある。剥離が生じた領域においては、ヒータ電極239から冷却媒体への熱伝導が阻害される。このため、処理対象物Wの温度が局所的に上昇することがある。処理対象物Wに局所的な温度の変化が生じると、エッチングなどの加工の精度が低くなる。その結果、半導体チップなどの歩留まりが低下することがある。
これに対して、実施形態に係る静電チャックにおいては、複数の領域に分離して設けられたヒータ電極239の各側端部に、空隙(第1〜第4の空間部23a〜23dなど)が設けられている。これにより、例えば、ヒータ電極239は、空隙に向かって膨張することができる。ヒータ電極239が熱膨張によって変形しても、空隙が埋められるため、第1の樹脂層220及び第2の樹脂層240に掛かる応力を低減することができる。これにより、ヒータ電極239と第1の樹脂層220との剥離、及び、ヒータ電極239と第2の樹脂層240との剥離を抑制することができる。したがって、熱伝導が局所的に阻害されることを抑制し、処理対象物Wの局所的な温度変化を抑制することができる。すなわち、温度均一性及び温度制御性を向上させ、処理対象物の温度を安定して制御することができる。エッチングなどの加工精度及び歩留まりを向上させることができる。
本願発明者は、上述の応力の低減について、シミュレーションによる評価を行った。
図8(a)〜図8(d)、図9(a)及び図9(b)は、ヒータプレートを表す断面図である。
図8(a)〜図8(d)は、シミュレーションの条件を表している。図8(a)は、シミュレーションに用いたヒータプレートの構造を示す。図8(b)及び図8(c)は、図8(a)に表した領域B4の拡大断面図である。図8(b)は、比較例に係るヒータプレートH1の構造を示し、図8(c)は、実施例に係るヒータプレートH2の構造を示す。
実施例に係るヒータプレートH2は、上述のヒータプレート200と同様に、空間部23を有する。空間部23は、ヒータエレメント230(ヒータ電極239)の側端部と、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、によって区画されている。比較例に係るヒータプレートH1においては、空間部23が設けられていない。これ以外については、ヒータプレートH1は、ヒータプレートH2と同様である。
図8(d)に表したように、Z方向における変位を拘束した状態において、ヒータエレメント230が発熱したときに、ヒータプレートに生じる応力を計算した。
図9(a)及び図9(b)は、シミュレーションの結果を表している。図9(a)は、比較例に係るヒータプレートH1において、第1の樹脂層220及び第2の樹脂層240に生じる応力の大きさを示す。図9(b)は、実施例に係るヒータプレートH2において、第1の樹脂層220及び第2の樹脂層240に生じる応力の大きさを示す。
図9(a)及び図9(b)に表したように、応力は、ヒータエレメント230の側端部付近において大きい。また、実施例に係るヒータプレートH2に生じる応力は、比較例に係るヒータプレートH1に生じる応力よりも小さい。例えば、ヒータプレートH1における応力の最大値は、110メガパスカル程度である。一方、ヒータプレートH2における応力の最大値は、54メガパスカル程度である。
以上説明したように、実施形態に係る静電チャックにおいては、ヒータエレメントの側端部に隣接する空間部が設けられることにより、第1の樹脂層220及び第2の樹脂層240に生じる応力を緩和することができる。これにより、剥離を抑制し、処理対象物の温度を安定して制御することができる。
既に述べたとおり、本実施形態のヒータプレート200は、圧着により形成される。圧着の圧力が小さいと各部材同士の接着が不十分となり、熱伝導が阻害される。このため、十分な圧力でヒータプレート200の各部材が圧着される。このとき、ヒータ電極239の側端部の空間は、上側及び下側から潰される。このため、第1〜第4の空間部23a〜23dが小さくなり、熱膨張によって生じる応力を十分に低減できないことがある。圧着条件や積層体の構成(材料など)を調整することで、適度な大きさの第1〜第4の空間部23a〜23dを形成することができる。また、第1〜第4の空間部23a〜23dが大きすぎる場合は、第1の樹脂層220と第2の樹脂層240との接触が不十分となり、熱伝導が阻害されることがある。
図10(a)及び図10(b)は、本実施形態のヒータプレートの変形例の一部を表す断面図である。
図10(a)に表した例においては、第1の空間部23aは、側端部21aから遠ざかるにつれて、下側から潰された形状を有している。すなわち、第1の空間部23aと第2の樹脂層240との境界は、面内方向Dpにおいて側端部21aから遠ざかるにつれて、図10(a)に示した仮想面P2(仮想線)に近づく。また、第1の空間部23aと第1の樹脂層220との境界は、仮想面P2に沿って延びている。なお、仮想面P2は、第1の導電部21の上面21Uを通り、面内方向Dpに延在する面である。上面21Uは、第1の樹脂層220と対向する面であり、第1の導電部21は、上面21Uにおいて第1の樹脂層220と接している。第2〜第4の空間部23b〜23dも、同様に、下側から潰された形状を有している。
図10(b)に表した例においては、第1の空間部23aは、側端部21aから遠ざかるにつれて、上側から潰された形状を有している。すなわち、第1の空間部23aと第1の樹脂層220との境界は、面内方向Dpにおいて側端部21aから遠ざかるにつれて、図10(b)に示した仮想面P3(仮想線)に近づく。また、第1の空間部23aと第2の樹脂層240との境界は、仮想面P3に沿って延びている。なお、仮想面P3は、第1の導電部21の下面21Lを通り、面内方向Dpに延在する面である。下面21Lは、第2の樹脂層240と対向する面であり、第1の導電部21は、下面21Lにおいて第2の樹脂層240と接している。第2〜第4の空間部23b〜23dも、同様に、下側から潰された形状を有している。
第1〜第4の空間部23a〜23dが上側及び下側のいずれか一方から潰された形状であることにより、両側から潰された形状に比べて、圧着時に第1〜第4の空間部23a〜23dの大きさを確保しやすい。圧着条件や積層体の構成(材料など)を調整することにより、第1〜第4の空間部23a〜23dの形状を調整することができる。
図6、図10(a)及び図10(b)に表した例では、上面21Uの面内方向Dpに沿った幅は、下面21Lの面内方向Dpに沿った幅と略同じである。
図11(a)及び図11(b)は、本実施形態のヒータプレートの変形例の一部を表す断面図である。
図11(a)及び図11(b)に表した例においては、ヒータ電極239の上面の幅は、ヒータ電極239の下面の幅と異なる。具体的には、例えば、第1の導電部21の上面21Uの面内方向Dpに沿った幅L4は、第1の導電部21の下面21Lの面内方向Dpに沿った幅L5とは異なる。言い換えると、上面21U及び下面21Lのうち一方の面の面内方向Dpに沿った幅は、上面21U及び下面21Lのうち他方の面の面内方向Dpに沿った幅よりも短い。
図11(a)は、ヒータ電極239の上面の幅が、ヒータ電極239の下面の幅よりも狭い例を示す。例えば、幅L4は、幅L5よりも狭い。図11(b)は、ヒータ電極239の下面の幅が、ヒータ電極239の上面の幅よりも狭い例を示す。例えば、幅L5は、幅L4よりも狭い。
ヒータ電極239は、上面と下面とをつなぐ側面を有する。側面は、ヒータ電極239と隣接する空間部(空隙)に接する面である。この側面は、ヒータ電極239の上面及び下面のうち面内方向に沿った幅が広い方の面よりも粗い。
例えば、第1の導電部21は、上面21Uと下面21Lとをつなぐ側面S1及び側面S2を有する。側面S1は、第1の空間部23aと接する面であり、側面S2は、第2の空間部23bと接する面である。側面S1及び側面S2のそれぞれは、上面21U及び下面21Lのうち面内方向Dpに沿った幅が広い方の面よりも粗い。例えば、図11(a)に表した例では、側面S1及び側面S2のそれぞれは、下面21Lよりも粗い。また、図11(b)に表した例では、側面S1及び側面S2のそれぞれは、上面21Uよりも粗い。
上面21U及び下面21Lのうち幅が狭い方の面と、側面とは、曲面によって接続されている。例えば、図11(a)に表した例では、側面S1と上面21Uとの接続部B5、及び側面S2と上面21Uとの接続部B6は、曲面状である。図11(b)に表した例では、側面S1と下面21Lとの接続部B7、及び側面S2と下面21Lとの接続部B8は、曲面状である。すなわち、ヒータ電極239の角が丸められている。
例えば、角を丸めることにより、応力の集中が抑制される。図11(a)に表した例では、ヒータ電極239の熱膨張によって第1の樹脂層220に掛かる応力が抑制される。これにより、ヒータ電極239と第1の樹脂層220との剥離をより抑制することができる。したがって、ヒータ電極239から処理対象物Wへの熱伝導の安定性が向上する。
一方、図11(b)に表した例では、ヒータ電極239の熱膨張によって第2の樹脂層240に掛かる応力が抑制される。これにより、ヒータ電極239と第2の樹脂層240との剥離をより抑制することができる。したがって、ヒータ電極239から冷却媒体への熱伝導の安定性が向上する。
図12(a)及び図12(b)は、本実施形態のヒータプレートの変形例の一部を表す断面図である。
図12(a)及び図12(b)に表した例においても、ヒータ電極239の上面の幅は、ヒータ電極239の下面の幅と異なる。この例では、ヒータ電極239の上面及び下面のうち、幅が狭い方の面に接する樹脂層の形状は、ヒータ電極239の配置にならった凹凸を有する。また、その樹脂層と接する支持板も凹凸を有する。凹凸によって層同士の接着面積が広くなり、接着強度を向上させることができる。
例えば、図12(a)に表した例では、上面21Uの面内方向Dpに沿った幅L4は、下面21Lの面内方向Dpに沿った幅L5よりも狭い。上面21Uは、仮想面P1(中央仮想面)と第1の支持板210との間に位置する。第1の支持板210と仮想面P1との間の距離L6(最短距離)は、第2の支持板270と仮想面P1と間の距離よりも短い。
図12(b)に表した例では、下面21Lの面内方向Dpに沿った幅L5は、上面21Uの面内方向Dpに沿った幅L4よりも狭い。下面21Lは、仮想面P1と第2の支持板270との間に位置する。第2の支持板270と仮想面P1との間の距離L7は、第1の支持板210と仮想面P1との間の距離L6よりも短い。
図10(a)〜図12(b)に関して説明した変形例に係るヒータプレートにおいても、ヒータ電極239の各端部に空間部が設けられている。これにより、図6〜図9(b)に関する説明と同様に、ヒータ電極239と第1の樹脂層220との剥離、及び、ヒータ電極239と第2の樹脂層240との剥離を抑制することができる。処理対象物の温度を安定して制御することができる。
図13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13に表したように、ヒータプレート200は、バイパス層250と、第3の樹脂層260と、を有していてもよい。バイパス層250は、第2の樹脂層240と第2の支持板270との間に設けられている。第3の樹脂層260は、バイパス層250と、第2の支持板270と、の間に設けられている。これ以外については、図13に表した変形例のヒータプレートには、上述のヒータプレートと同様の説明を適用できる。
第3の樹脂層260は、バイパス層250と第2の支持板270とを互いに接合する。第3の樹脂層260は、バイパス層250と第2の支持板270との間を電気的に絶縁する。このように、第3の樹脂層260は、電気絶縁の機能と、面接合の機能と、を有する。第3の樹脂層260の材料および厚さは、第1の樹脂層220の材料および厚さとそれぞれ同程度である。
この例では、第2の樹脂層240は、ヒータエレメント230とバイパス層250とを互いに接合する。第2の樹脂層240は、ヒータエレメント230とバイパス層250との間を電気的に絶縁する。
バイパス層250は、第1の支持板210と略平行に配置され、第2の支持板270と略平行に配置されている。バイパス層250は、複数のバイパス部251を有する。バイパス層250は、例えば8つのバイパス部251を有する。バイパス部251の数は、「8」には限定されない。バイパス層250は、板状を呈する。バイパス層250の面(バイパス部251の面251a)に対して垂直にみたときに、バイパス層250の面積は、ヒータエレメント230の面積(ヒータ電極239の面積)よりも広い。この詳細については、後述する。
バイパス層250は、導電性を有する。バイパス層250は、第1の支持板210および第2の支持板270とは電気的に絶縁されている。バイパス層250の材料としては、例えばステンレスを含む金属などが挙げられる。バイパス層250の厚さ(Z方向の長さ)は、例えば約0.03mm以上、0.30mm以下程度である。バイパス層250の厚さは、第1の樹脂層220の厚さよりも厚い。バイパス層250の厚さは、第2の樹脂層240の厚さよりも厚い。バイパス層250の厚さは、第3の樹脂層260の厚さよりも厚い。
例えば、バイパス層250の材料は、ヒータエレメント230の材料と同じである。一方で、バイパス層250の厚さは、ヒータエレメント230の厚さよりも厚い。そのため、バイパス層250の電気抵抗は、ヒータエレメント230の電気抵抗よりも低い。これにより、バイパス層250の材料がヒータエレメント230の材料と同じ場合でも、バイパス層250がヒータエレメント230のように発熱することを抑えることができる。つまり、バイパス層250の電気抵抗を抑え、バイパス層250の発熱量を抑えることができる。なお、バイパス層250の電気抵抗を抑え、バイパス層250の発熱量を抑える手段は、バイパス層250の厚さではなく、体積抵抗率が比較的低い材料を用いることで実現されてもよい。すなわち、バイパス層250の材料は、ヒータエレメント230の材料と異なってもよい。バイパス層250の材料としては、例えばステンレス、チタン、クロム、ニッケル、銅、およびアルミニウムの少なくともいずれかを含む金属などが挙げられる。
給電端子280は、バイパス層250を介してヒータエレメント230と電気的に接合されている。1つの給電端子280は、1つのバイパス層250と電気的に接合されている。図13に表した矢印C1および矢印C2のように、電力が静電チャック10の外部から給電端子280に供給されると、電流は、給電端子280からバイパス層250へ流れる。図13に表した矢印C3および矢印C4のように、バイパス層250へ流れた電流は、バイパス層250からヒータエレメント230へ流れる。図13に表した矢印C5および矢印C6のように、ヒータエレメント230へ流れた電流は、ヒータエレメント230の所定のゾーン(領域)を流れ、ヒータエレメント230からバイパス層250へ流れる。図13に表した矢印C7および矢印C8のように、バイパス層250へ流れた電流は、バイパス層250から給電端子280へ流れる。図13に表した矢印C9のように、給電端子280へ流れた電流は、静電チャック10の外部へ流れる。
前述したように、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。つまり、バイパス層250は、ヒータエレメント230と、ベースプレート300と、の間に設けられている。ステンレスの熱伝導率は、アルミニウムの熱伝導率および銅の熱伝導率よりも低い。そのため、バイパス層250は、ヒータエレメント230から供給された熱が第2の支持板270へ伝わることを抑制する。つまり、バイパス層250は、バイパス層250からみて第2の支持板270の側に対する断熱効果を有し、処理対象物Wの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
バイパス層250は、給電端子280の配置に対してより大きい自由度を持たせることができる。バイパス層250が設けられることで、バイパス層250が設けられていない場合と比較して熱容量が大きい給電端子をヒータエレメント230に直接接合させなくともよい。これにより、処理対象物Wの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。また、バイパス層250が設けられていない場合と比較して薄いヒータエレメント230に給電端子280を接合させなくともよい。これにより、ヒータプレート200の信頼性を向上させることができる。
次に、図13に表したヒータプレートの製造方法について説明する。
図14(a)及び図14(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15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14(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14(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15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。
まず、図5に関して説明した製造方法と同様にして、ヒータプレート200の各部材を準備する。続いて、図14(a)および図14(b)に表したように、ヒータエレメント230とバイパス層250との接合を行う。ヒータエレメント230とバイパス層250との接合は、はんだ付け、ろう付け、溶接、あるいは接触などにより行われる。図14(a)に表したように、第2の樹脂層240には、孔241が設けられている。孔241は、第2の樹脂層240を貫通している。例えば、図14(a)に表した矢印C11のように、バイパス層250の側からスポット溶接を行うことで、ヒータエレメント230とバイパス層250とを接合する。
なお、ヒータエレメント230とバイパス層250との接合は、溶接には限定されない。例えば、ヒータエレメント230とバイパス層250との接合は、レーザ光を利用した接合、半田付け、ろう付け、あるいは接触などにより行われてもよい。その後、ヒータプレート200の各部材を積層した積層体を圧着する。
続いて、図15に表したように、給電端子280とバイパス層250との接合を行う。給電端子280とバイパス層250との接合は、溶接、レーザ、はんだ付け、あるいはろう付けなどにより行われる。図15に表したように、第2の支持板270には、孔273が設けられている。孔273は、第2の支持板270を貫通している。これは、図4(b)に関して前述した通りである。第3の樹脂層260には、孔261が設けられている。孔261は、第3の樹脂層260を貫通している。図15に表した矢印C13のように、第2の支持板270から第1の支持板210へ向かって溶接、レーザ、はんだ付け、あるいはろう付けなどを行うことで、給電端子280とバイパス層250とを接合する。
このようにして、本実施形態のヒータプレート200が製造される。
以下の説明においては、ヒータプレートがバイパス層250及び第3の樹脂層260を有する場合を例に挙げる。但し、実施形態においては、図5〜図12に関して説明したヒータプレートと同様に、バイパス層250及び第3の樹脂層260を省略してもよい。バイパス層250及び第3の樹脂層260以外の構成は、同様であるため、詳細な説明は省略する。
図16は、本実施形態にかかる静電チャックを表す模式的分解図である。
図17(a)及び図17(b)は、静電チャックを表す電気回路図である。
図17(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17(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16および図17(a)に表したように、第1の支持板210は、第2の支持板270と電気的に接合されている。第1の支持板210と第2の支持板270との接合は、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、あるいは接触などにより行われる。
例えば、図17(b)に表したように、第1の支持板210が第2の支持板270と電気的に確実に接合されていないと、第1の支持板210が第2の支持板270と電気的に接合されたり、あるいは電気的に接合されなかったりすることがある。すると、プラズマを発生させたときのエッチングレートにばらつきが生ずることがある。また、第1の支持板210が第2の支持板270と電気的に接合されていなくとも、プラズマを発生させると電流がヒータエレメント230に流れ、ヒータエレメント230が発熱することがある。言い換えれば、第1の支持板210が第2の支持板270と電気的に確実に接合されていないと、ヒータエレメント230がヒータ用電流以外の電流により発熱することがある。
これに対して、本実施形態にかかる静電チャック10では、図17(a)に表したように、第1の支持板210は、第2の支持板270と電気的に接合されている。これにより、電流が第1の支持板210から第2の支持板270へ流れ、あるいは電流が第2の支持板270から第1の支持板210へ流れ、プラズマを発生させたときのエッチングレートにばらつきが生ずることを抑えることができる。また、ヒータエレメント230がヒータ用電流以外の電流により発熱することを抑えることができる。
さらに、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とができる。これにより、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。また、ヒータプレート200のインピーダンスを抑えることができる。
次に、本実施形態のヒータプレート200の具体例について、図面を参照しつつ説明する。
図18(a)及び図18(b)は、本実施形態のヒータプレートの具体例を表す模式的平面図である。
図19(a)、図19(b)及び図20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21(a)及び図21(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22(a)〜図22(c)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18(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18(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19(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19(b)及び図20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。
図21に表したように、バイパス層250の複数のバイパス部251のうちの少なくともいずれかは、縁部に切り欠き部253を有する。図20に表したバイパス層250では、4個の切り欠き部253が設けられている。切り欠き部253の数は、「4」には限定されない。
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。
図18(a)および図18(b)に表したように、第1の支持板210は、領域B11〜領域B14および領域B31〜領域B34において第2の支持板270と電気的に接合されている。なお、領域B11〜領域B14のそれぞれは、領域B31〜領域B34のそれぞれと対応している。つまり、図18(a)〜図20に表した具体例では、第1の支持板210は、4つの領域で第2の支持板270と電気的に接合されており、8つの領域で第2の支持板270と電気的に接合されているわけではない。
図22(a)〜図22(c)は、領域B31(領域B11)の一例を表す拡大図である。図22(a)は、領域B31の模式的平面図であり、図22(b)は、領域B31の模式的断面図であり、図22(c)は、図22(b)の一部をさらに拡大した断面図である。図22(b)は、図22(a)の切断面A2−A2を模式的に表す。なお、他の領域B12〜領域B14および領域B32〜領域B34は、領域B11、B31と同様であるから、詳細な説明は省略する。
図22(a)〜図22(c)に表したように、領域B31には、接合領域JAが設けられている。接合領域JAは、第1の支持板210と第2の支持板270とを互いに接合する。接合領域JAは、バイパス層250の切り欠き部253に対応して第1の支持板210及び第2の支持板270の外縁に設けられる。接合領域JAは、例えば、第2の支持板270側からレーザ溶接することによって形成される。これにより、接合領域JAは、スポット状に形成される。接合領域JAは、第1の支持板210側から形成してもよい。なお、接合領域JAの形成方法は、レーザ溶接に限ることなく、他の方法でもよい。接合領域JAの形状は、スポット状に限ることなく、楕円状、半円状、又は角形状などでもよい。
第1の支持板210が第2の支持板270と接合された接合領域JAの面積は、第1の支持板210の面211(図3参照)の面積よりも狭い。接合領域JAの面積は、面211の面積からヒータエレメント230の面積を引いた差分の面積よりも狭い。換言すれば、接合領域JAの面積は、第1の支持板210のうちの面211と平行な平面に投影した時にヒータエレメント230と重ならない領域の面積よりも狭い。第1の支持板210が第2の支持板270と接合された接合領域JAの面積は、第2の支持板270の面271(図4(a)参照)の面積よりも狭い。接合領域JAの面積は、面271の面積からヒータエレメント230の面積を引いた差分の面積よりも狭い。換言すれば、接合領域JAの面積は、第2の支持板270のうちの面271と平行な平面に投影した時にヒータエレメント230と重ならない領域の面積よりも狭い。
スポット状に形成された接合領域JAの直径は、例えば、1mm(0.5mm以上3mm以下)である。一方、第1の支持板210及び第2の支持板270の直径は、例えば、300mmである。第1の支持板210及び第2の支持板270の直径は、保持する処理対象物Wに応じて設定される。このように、接合領域JAの面積は、第1の支持板210の面211の面積及び第2の支持板270の面271の面積に比べて十分に小さい。接合領域JAの面積は、例えば、面211の面積(面271の面積)の1/5000以下である。ここで、接合領域JAの面積とは、より詳しくは、第1の支持板210の面211と平行な平面に投影した時の面積である。換言すれば、接合領域JAの面積は、上面視における面積である。
この例では、領域B11〜領域B14および領域B31〜領域B34に対応した4つの接合領域JAが設けられる。接合領域JAの数は、4つに限らない。接合領域JAの数は、任意の数でよい。例えば、30°おきに12個の接合領域JAを第1の支持板210及び第2の支持板270に設けてもよい。また、接合領域JAの形状は、スポット状に限らない。接合領域JAの形状は、楕円状、角状、又は線状などでもよい。接合領域JAは、例えば、第1の支持板210及び第2の支持板270の外縁に沿う環状に形成してもよい。
第2の支持板270は、孔273(図4(b)および図15参照)を有する。一方で、第1の支持板210は、給電端子280を通す孔を有していない。そのため、第1の支持板210の面211の面積は、第2の支持板270の面271の面積よりも広い。
図19(a)に表した具体例では、ヒータ電極239は、略円を描くように配置されている。ヒータ電極239は、第1の領域231と、第2の領域232と、第3の領域233と、第4の領域234と、に配置されている。第1の領域231は、ヒータエレメント230の中央部に位置する。第2の領域232は、第1の領域231の外側に位置する。第3の領域233は、第2の領域232の外側に位置する。第4の領域234は、第3の領域233の外側に位置する。
第1の領域231に配置されたヒータ電極239は、第2の領域232に配置されたヒータ電極239とは電気的に接合されていない。第2の領域232に配置されたヒータ電極239は、第3の領域233に配置されたヒータ電極239とは電気的に接合されていない。第3の領域233に配置されたヒータ電極239は、第4の領域234に配置されたヒータ電極239とは電気的に接合されていない。つまり、ヒータ電極239は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられている。
例えば、図5に関して説明した第1の導電部21は、第2の領域232に配置されたヒータ電極239であり、第2の導電部22は、第3の領域233に配置されたヒータ電極239である。あるいは、第1の導電部21が、第3の領域233に配置されたヒータ電極239であり、第2の導電部22が、第4の領域234に配置されたヒータ電極239であってもよい。
図22(c)に表したように、ヒータプレート200は、バイパス層250の側方に設けられた空間部50を有する。空間部50は、換言すれば、バイパス層250の側端部と、第2の樹脂層240と、第3の樹脂層260と、によって区画された空間である。
ヒータエレメント230の側方に設けられた第1の空間部23aの断面積及びバイパス層250の側方に設けられた空間部50の断面積の大小関係は、ヒータエレメント230の厚さ及びバイパス層250の厚さの大小関係と同じである。
この例では、バイパス層250の厚さの方が、ヒータエレメント230の厚さよりも厚い。従って、この例では、バイパス層250の側方の空間部50の断面積の方が、ヒータエレメント230の側方の第1の空間部23aの断面積よりも大きい。これとは反対に、ヒータエレメント230の厚さの方が、バイパス層250の厚さよりも厚い場合には、第1の空間部23aの断面積の方が、空間部50の断面積よりも大きくなる。
第1の樹脂層220は、第2の樹脂層240と接しており、第1の空間部23aは、ヒータエレメント230の側端部から離間する方向に側端23sを有する。側端23sは、換言すれば、第1の樹脂層220と第2の樹脂層240との接触面の端部である。同様に、第3の樹脂層260は、第2の樹脂層240と接しており、空間部50は、バイパス層250の側端部から離間する方向に側端50sを有する。
第1の空間部23aの側端23sは、ヒータエレメント230(第1の導電部21)の厚さ方向の中央に対して第1の支持板210側又は第2の支持板270側にずれる。バイパス層250の側方の空間部50の側端50sは、バイパス層250の厚さ方向の中央に対して第1の空間部23aの側端23sと同じ方向にずれる。
この例において、第1の空間部23aの側端23sは、第1の支持板210側にずれている。従って、空間部50の側端50sも、第1の支持板210側にずれている。これとは反対に、側端23sが第2の支持板270側にずれた場合には、側端50sも、第2の支持板270側にずれる。
例えば、積層した各部材を圧着してヒータプレート200を製造する場合に、第1の支持板210側への押圧力が強い場合には、図22(c)に表したように、側端23s及び側端50sが、第1の支持板210側にずれる。反対に、第2の支持板270側への押圧力が強い場合には、側端23s及び側端50sが、第2の支持板270側にずれる。
このように、バイパス層250の側方に空間部50を設けた場合には、バイパス層250が熱膨張しても空間部50を埋めるように変形する。このため、バイパス層250に隣接する第2の樹脂層240や第3の樹脂層260などにかかる応力を低減することができる。従って、バイパス層250に隣接する第2の樹脂層240や第3の樹脂層260などの剥離を抑制することができる。例えば、ヒータプレート200の負荷に対する耐性を向上させ、静電チャック10の信頼性をより向上させることができる。さらには、バイパス層250に隣接する層の剥離によって生じる処理対象物Wの温度変化を抑制することができる。
ヒータエレメント230やバイパス層250において、厚みが厚いと、熱膨張による体積増加が大きくなる。このため、空間部の断面績が大きいほうが、隣接する層の剥離抑制に有利である。従って、第1の空間部23aの断面積及び空間部50の断面積の大小関係を、ヒータエレメント230の厚さ及びバイパス層250の厚さの大小関係と同じとすることにより、ヒータエレメント230及びバイパス層250に隣接する層の剥離を、より抑制することができる。剥離の発生にともなう処理対象物Wの温度変化をより確実に抑制することができる。
また、空間部50の側端50sを第1の空間部23aの側端23sと同じ方向にずらすことにより、第1の空間部23a及び空間部50の形成に、複雑な方法などを用いる必要がなく、第1の空間部23s及び空間部50の形成を容易にすることができる。例えば、積層した各部材を圧着してヒータプレート200を製造することにより、第1の空間部23s及び空間部50を形成することができる。
図19(b)に表した具体例では、ヒータ電極239は、略扇形の少なくとも一部を描くように配置されている。ヒータ電極239は、第1の領域231aと、第2の領域231bと、第3の領域231cと、第4の領域231dと、第5の領域231eと、第6の領域231fと、第7の領域232aと、第8の領域232bと、第9の領域232cと、第10の領域232dと、第11の領域232eと、第12の領域232fと、に配置されている。任意の領域に配置されたヒータ電極239は、他の領域に配置されたヒータ電極239とは電気的に接合されていない。つまり、ヒータ電極239は、複数の領域において互いに独立した状態で設けられている。図19(a)および図19(b)に表したように、ヒータ電極239が配置される領域は、特には限定されない。
図20に表した具体例では、ヒータエレメント230がさらに多くの領域を有する。図20のヒータエレメント230では、図19(a)で示した第1の領域231が、さらに4つの領域231a〜231dに分割されている。また、図19(a)で示した第2の領域232が、さらに8つの領域232a〜232hに分割されている。また、図19(a)で示した第3の領域233が、さらに8つの領域233a〜233hに分割されている。そして、図19(a)で示した第4の領域234が、さらに16の領域234a〜234pに分割されている。このように、ヒータ電極239が配置されるヒータエレメント230の領域の数及び形状は、任意でよい。
図21(a)に表したように、バイパス層250のバイパス部251は、扇形を呈する。複数の扇形のバイパス部251が互いに離間して並べられ、バイパス層250は、全体として略円形を呈する。図21(a)に表したように、隣り合うバイパス部251の間の離間部分257は、バイパス層250の中心259から径方向に延在している。言い換えれば、隣り合うバイパス部251の間の離間部分257は、バイパス層250の中心259から放射状に延在している。バイパス部251の面251aの面積は、離間部分257の面積よりも広い。バイパス層250の面積(バイパス部251の面251aの面積)は、ヒータエレメント230の面積(ヒータ電極239の面積)よりも広い。
図21(b)に表したように、バイパス層250の複数のバイパス部251の形状は、例えば、湾曲した扇形状でもよい。このように、バイパス層250に設けられる複数のバイパス部251の数及び形状は、任意でよい。
図18(a)〜図21(b)に関する以下の説明では、図19(a)に表したヒータエレメント230の領域を例に挙げる。ヒータ電極239が略円を描くように配置され、複数の扇形のバイパス部251が互いに離間して並べられている。そのため、バイパス部251の面251aに対して垂直にみたときに、ヒータ電極239は、隣り合うバイパス部251の間の離間部分257と交差する。また、バイパス部251の面251aに対して垂直にみたときに、隣り合うヒータエレメント230の各領域(第1の領域231、第2の領域232、第3の領域233、および第4の領域234)の間の離間部分235は、隣り合うバイパス部251の間の離間部分257と交差する。
図18(a)および図18(b)に表したように、ヒータエレメント230とバイパス層250との接合部255a〜255hのそれぞれと、ヒータプレート200の中心203と、を結ぶ複数の仮想線は、互いに重ならない。言い換えれば、ヒータエレメント230とバイパス層250との接合部255a〜255hは、ヒータプレート200の中心203からみて互いに異なる方向に配置されている。図18(b)に表したように、給電端子280は、接合部255a〜255hのそれぞれと、ヒータプレート200の中心203と、を結ぶ仮想線の上に存在する。
接合部255a、255bは、第1の領域231に配置されたヒータ電極239とバイパス層250とを接合する部分である。接合部255a、255bは、第1の領域231に対応している。接合部255aおよび接合部255bのいずれか一方は、電流がヒータエレメント230に入る部分である。接合部255aおよび接合部255bのいずれか他方は、電流がヒータエレメント230から出る部分である。
接合部255c、255dは、第2の領域232に配置されたヒータ電極239とバイパス層250とを接合する部分である。接合部255c、255dは、第2の領域232に対応している。接合部255cおよび接合部255dのいずれか一方は、電流がヒータエレメント230に入る部分である。接合部255cおよび接合部255dのいずれか他方は、電流がヒータエレメント230から出る部分である。
接合部255e、255fは、第3の領域233に配置されたヒータ電極239とバイパス層250とを接合する部分である。接合部255e、255fは、第3の領域233に対応している。接合部255eおよび接合部255fのいずれか一方は、電流がヒータエレメント230に入る部分である。接合部255eおよび接合部255fのいずれか他方は、電流がヒータエレメント230から出る部分である。
接合部255g、255hは、第4の領域234に配置されたヒータ電極239とバイパス層250とを接合する部分である。接合部255g、255hは、第4の領域234に対応している。接合部255gおよび接合部255hのいずれか一方は、電流がヒータエレメント230に入る部分である。接合部255gおよび接合部25hのいずれか他方は、電流がヒータエレメント230から出る部分である。
接合部255a、255bは、ヒータプレート200の中心203を中心とし接合部255c、255dを通る円とは異なる円の上に存在する。接合部255a、255b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255a、255b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18(a)および図18(b)に表したように、ヒータプレート200は、リフトピン孔201を有する。図18(a)および図18(b)に表した具体例では、ヒータプレート200は、3つのリフトピン孔201を有する。リフトピン孔201の数は、「3」には限定されない。給電端子280は、リフトピン孔201からみてヒータプレート200の中心203の側の領域に設けられている。
本具体例によれば、ヒータ電極239が、複数の領域に配置されているため、処理対象物Wの面内の温度を各領域ごとに独立して制御することができる。これにより、処理対象物Wの面内の温度に意図的に差をつけることができる(温度制御性)。
図23(a)及び図23(b)は、本実施形態のヒータプレートの表面の形状を説明する模式図である。
図23(a)は、本発明者が第2の支持板270の面271の形状を測定した結果の一例を例示するグラフ図である。図23(b)は、本実施形態のヒータプレート200の表面の形状を説明する模式的断面図である。
前述したように、ヒータプレート200の各部材は、積層された状態で圧着される。このとき、図23(b)に表したように、第1の支持板210の面211(上面)には、第1の凹凸が生ずる。および第2の支持板270の面271(下面)には、第2の凹凸が生ずる。また、第1の支持板210の面213(下面)には、第3の凹凸が生ずる。第2の支持板270の面275(上面)には、第4の凹凸が生ずる。
本発明者は、第2の支持板270の面271の形状を測定した。測定結果の一例は、図23(a)に表した通りである。図23(a)および図23(b)に表したように、第1の支持板210の面211(上面)の形状および第2の支持板270の面271の形状は、ヒータエレメント230の形状あるいはヒータエレメント230の配置にならっている。ヒータエレメント230の形状とは、ヒータエレメント230の厚さおよびヒータエレメント230の幅(ヒータ電極239の幅)をいう。
第1の支持板210の面211の凹部211a(第1の凹凸の凹部211a)と、第2の支持板270の面271の凹部271a(第2の凹凸の凹部271a)と、の間のZ方向の距離D1は、第1の支持板210の面211の凸部211b(第1の凹凸の凸部211b)と、第2の支持板270の面271の凸部271b(第2の凹凸の凸部271b)と、の間のZ方向の距離D2よりも短い。
第1の支持板210の面211の凹部211aと、第1の支持板210の面211の凸部211bと、の間のZ方向の距離D3(第1の支持板210の面211の凹凸高さ:第1の凹凸の高さ)は、第2の支持板270の面271の凹部271aと、第2の支持板270の面271の凸部271bと、の間のZ方向の距離D4(第2の支持板270の面271の凹凸高さ:第2の凹凸の高さ)よりも短い。つまり、第1の支持板210の面211の凹凸高さ(第1の凹凸の高さ)は、第2の支持板270の面271の凹凸高さ(第2の凹凸の高さ)よりも低い。
第2の支持板270の面271の凹部271aの幅は、隣り合う2つのヒータ電極239の間の領域(ヒータエレメント230のスリット部)の幅と同程度である。第2の支持板270の面271の凹部271aの幅は、例えば、隣り合う2つのヒータ電極239の間の領域の幅の0.25倍以上2.5倍以下である。
第2の支持板270の面271の凸部271bの幅は、ヒータ電極239の幅と同程度である。第2の支持板270の面271の凸部271bの幅は、例えば、ヒータ電極239の幅の0.8倍以上1.2倍以下である。
また、第2の支持板270の面271の凹凸高さD4は、ヒータエレメント230の厚さ(ヒータ電極239の厚さ)と同程度である。第2の支持板270の凹凸高さD4は、ヒータエレメント230の厚さの0.8倍以上1.2倍以下である。
同様に、第1の支持板210の面211の凹部211aの幅は、隣り合う2つのヒータ電極239の間の領域の幅と同程度である。第1の支持板210の面211の凸部211bの幅は、ヒータ電極239の幅と同程度である。一方、第1の支持板210の面211の凹凸高さD3は、ヒータエレメント230の厚さよりも低い。
第2の支持板270の面271の高さは、凸部271bから隣接する凹部271aに向かって、なだらかに変化する。第2の支持板270の面271の高さは、例えば、凸部271bの幅方向の中心から、隣接する凹部271aの幅方向の中心に向かって連続的に減少する。凸部271bの幅方向の中心とは、より詳しくは、面271のうちのヒータ電極239の幅方向の中心とZ方向において重なる位置である。凹部271aの幅方向の中心とは、より詳しくは、面271のうちの隣り合う2つのヒータ電極239の間の領域の幅方向の中心とZ方向において重なる位置である。
このように、第2の支持板270の面271の高さは、ヒータ電極239と重なる部分を頂点とし、ヒータ電極239と重ならない部分を最下点とする波状に変化する。同様に、第1の支持板210の面211の高さは、ヒータ電極239と重なる部分を頂点とし、ヒータ電極239と重ならない部分を最下点とする波状に変化する。
本実施形態によれば、第1の支持板210の面211が第1の凹凸を有するため、第1の支持板210とヒータエレメント230との間の接着面積をより広くすることができ、第1の支持板210とヒータエレメント230との間の接着強度を向上させることができる。また、その第1の凹凸によって、第1の支持板210と接着剤403との接着面積もより広くすることができる。これにより、第1の支持板210と接着剤403との接合強度も向上させることができる。また、第1の支持板210が凹凸を有することにより、第1の支持板210の剛性が高くなる。このため、第1の支持板210が薄くてもヒータプレート200の反りや変形を低減することができる。これにより、例えば一般に背反の関係にある、「ヒータプレートの反りの低減」と、高スループットに影響する「熱容量の低減」と、を両立することができる。また、第2の支持板270の面271が第2の凹凸を有するため、第2の支持板270とバイパス層250との間の接着面積をより広くすることができ、第2の支持板270とバイパス層250との間の接着強度を向上させることができる。また、その第2の凹凸によって、第2の支持板270と接着剤403との接着面積もより広くすることができる。これにより、第2の支持板270と接着剤403との接合強度も向上させることができる。また、第2の支持板270が凹凸を有することにより、第2の支持板270の剛性が高くなる。このため、第2の支持板270が薄くてもヒータプレート200の反りや変形を低減することができる。これにより、例えば一般に背反の関係にある、「ヒータプレートの反りの低減」と、高スループットに影響する「熱容量の低減」と、を両立することができる。さらに、第1の支持板210の面211が第1の凹凸を有するため、ヒータエレメント230と処理対象物Wとの間の距離をより短くすることができる。これにより、処理対象物Wの温度を上昇させる速度を向上させることができる。
なお、例えば圧着条件や積層体の構成(材料など)によって、第1、2の凹凸高さを制御することができる。
第1の支持板210は、第2の支持板270側の面213と、面213とは反対側の面211と、を有する。面213は、第1の樹脂層220と対向し、例えば、第1の樹脂層220と接する。
第1の支持板210の面213は、第1領域R1と、第2領域R2と、を有する。第1領域R1は、Z方向に沿って見たとき(上面視)に、ヒータ電極239(ヒータエレメント230)と重なる。例えば、第1領域R1は、Z方向に沿ってみたときに、第1の導電部21又は第2の導電部22と重なる。第2領域R2は、Z方向に沿って見たときに、ヒータ電極239(ヒータエレメント230)と重ならない。
静電チャック10においては、図23(b)に示したZ方向に対して平行な断面において、第2領域R2は、第1領域R1に比べて、第2の支持板270側に突出している。換言すれば、第2領域R2のZ方向における位置は、第1領域R1のZ方向における位置と、第2の支持板270と、の間である。
すなわち、第1の支持板210の面213(下面)は、ヒータエレメント230の形状にならった凹凸を有する。第1領域R1は、第1の支持板210の凹部に対応し、第2領域R2は、第1の支持板210の凸部に対応する。同様に、第1の支持板210の面211(上面)においても、ヒータエレメント230の形状にならった凹凸が形成されている。
第2の支持板270は、第1の支持板210側の面275(上面)と、面275とは反対側の面271(下面)と、を有する。面275は、第3の樹脂層260(又は第2の樹脂層240)と対向し、例えば、第3の樹脂層260(又は第2の樹脂層240)と接する。
第2の支持板270の面275(上面)は、第3領域R3と、第4領域R4と、を有する。第3領域R3は、Z方向に沿ってみたときに、ヒータエレメント230と重なる。例えば、第3領域R3は、Z方向に沿ってみたときに、第1の導電部21又は第2の導電部22と重なる。第4領域R4は、Z方向に沿ってみたときに、ヒータエレメント230と重ならない。
図23(b)に示した断面において、第4領域R4は、第3領域R3に比べて、第1の支持板210側に突出している。換言すれば、第4領域R4のZ方向における位置は、第3領域R3のZ方向における位置と、第1の支持板210と、の間である。
すなわち、第2の支持板270の面275(上面)は、ヒータエレメント230の形状にならった凹凸を有する。第3領域R3は、第2の支持板270の凹部に対応し、第4領域R4は、第2の支持板270の凸部に対応する。同様に、第2の支持板270の面271(下面)においても、ヒータエレメント230の形状にならった凹凸が形成されている。
第2領域R2と第4領域R4との間のZ方向に沿った距離D5は、第1領域R1と第3領域R3との間のZ方向に沿った距離D6よりも短い。
このように、第1の支持板210と第2の支持板270には、凹凸が形成されている。このような凹凸は、ヒータプレート200において積層された各部材の密着性が高いことにより、形成される。すなわち、第1の支持板210の面213(下面)に凹凸が形成されているため、面213に近接した層(例えば第1の樹脂層220)と面213との密着性が高い。また、第2の支持板270の面275(上面)に凹凸が形成されているため、面275に近接した層(例えば第3の樹脂層260)と面275との密着性が高い。これにより、第1の支持板210の剥離及び第2の支持板270の剥離を抑制することができ、信頼性を向上させることができる。例えば、局所的な剥離による、熱の不均一や耐電圧特性の低下を抑制することができる。設計通りの均熱性と耐電圧特性を実現することができる。
また、密着性が高いことにより、ヒータプレート200の熱伝導性を向上させることができる。また、第1の支持板210の凹凸によって、例えばヒータエレメント230と処理対象物との間の距離を短くすることができる。これにより、処理対象物の温度の上昇速度を向上させることができる。したがって、例えば、「ヒータの加熱性能(昇温速度)」と、「温度均一性」「耐電圧信頼性」と、の両立が可能となる。
第1領域R1と第2領域R2との間のZ方向に沿った距離D7は、距離D5よりも短い。また、第3領域R3と第4領域R4との間のZ方向に沿った距離D8は、距離D5よりも短い。
距離D7が長すぎる場合、第1の支持板210の面213に形成された凹凸が大きすぎ、第1の支持板210や第1の樹脂層220に生じる歪が大きすぎることがある。また、距離D8が長すぎる場合、第2の支持板270に形成された凹凸が大きすぎ、第2の支持板270や第2の樹脂層240に生じる歪みが大きすぎることがある。
これに対して、静電チャック10においては、距離D7及び距離D8のそれぞれは、距離D5よりも短い。これにより、第1の支持板210に近接する層と第1の支持板210との密着性を確保しつつ、第1の支持板210や第1の樹脂層220に生じる歪が大きくなりすぎることを防げる。また、第2の支持板270に近接する層と第2の支持板270との密着性を確保しつつ、第2の支持板270や第3の樹脂層260に生じる歪が大きくなりすぎることを防げる。
ヒータプレート200においては、ヒータエレメント230の発熱により、ヒータエレメント230自身に歪(熱歪)が生じやすい。そこで、図23(b)に示した例では、距離D7を距離D8よりも短くしている。つまり、ヒータエレメント230側の第1の支持板210等の構造的な歪を、バイパス層250側の第2の支持板270等の構造的な歪よりも小さくしている。これにより、ヒータプレート200全体の熱歪に対する耐性を向上させることができる。
なお、実施形態においては、距離D7及び距離D8のいずれかは、略ゼロであってもよい。すなわち、面213および面275のいずれかは、フラットであってもよい。面213及び面275のいずれかに凹凸が形成されていればよい。
図24は、本実施形態のヒータプレートを表す模式的断面図である。
図24に表したように、バイパス層250及び第3の樹脂層260を有しないヒータプレート200においても、第1の支持板210及び第2の支持板270は、ヒータエレメント230の形状にならった凹凸を有する。
この例においても、第1の支持板210の面211には、第1の凹凸が生ずる。および第2の支持板270の面271には、第2の凹凸が生ずる。また、第1の支持板210の面213には、第3の凹凸が生ずる。第2の支持板270の面275には、第4の凹凸が生ずる。Z方向に対して平行な断面において、第2領域R2は、第1領域R1に比べて、第2の支持板270側に突出している。Z方向に対して平行な断面において、第4領域R4は、第3領域R3に比べて、第1の支持板210側に突出している。この例においても、各距離D1〜D8の関係は、図23に関して説明した各距離D1〜D8の関係と同じである。
図25(a)及び図25(b)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25(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25(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24(a)および図25(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25(a)に表した静電チャック10aは、セラミック誘電体基板100と、ヒータプレート200aと、べースプレート300と、を備える。セラミック誘電体基板100およびべースプレート300は、図1および図2に関して前述した通りである。
図25(b)に表したように、本具体例のヒータプレート200aは、複数のヒータエレメントを有する。図25(b)に表したヒータプレート200aは、第1の樹脂層220と、第1のヒータエレメント(発熱層)230aと、第2の樹脂層240と、第2のヒータエレメント(発熱層)230bと、第3の樹脂層260と、バイパス層250と、第4の樹脂層290と、第2の支持板270と、を有する。
第1の樹脂層220は、第1の支持板210と、第2の支持板270と、の間に設けられている。第1のヒータエレメント230aは、第1の樹脂層220と、第2の支持板270と、の間に設けられている。第2の樹脂層240は、第1のヒータエレメント230aと、第2の支持板270と、の間に設けられている。第2のヒータエレメント230bは、第2の樹脂層240と、第2の支持板270と、の間に設けられている。第3の樹脂層260は、第2のヒータエレメント230b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、第3の樹脂層260と、第2の支持板270と、の間に設けられている。第4の樹脂層290は、バイパス層250と、第2の支持板270と、の間に設けられている。つまり、本具体例では、第1のヒータエレメント230aは、第2のヒータエレメント230bとは異なる層に独立した状態で設けられている。
第1の支持板210と、第1の樹脂層220と、第2の樹脂層240と、第3の樹脂層260と、バイパス層250と、第2の支持板270と、のそれぞれの材料、厚さ、および機能は、図3〜図5及び図13に関して前述した通りである。第1のヒータエレメント230aおよび第2のヒータエレメント230bのそれぞれの材料、厚さ、および機能は、図3〜図5に関して前述したヒータエレメント230と同じである。第4の樹脂層290は、図3〜図5に関して前述した第1の樹脂層220と同じである。
本変形例によれば、第1のヒータエレメント230aが第2のヒータエレメント230bとは異なる層において独立して配置されているため、処理対象物Wの面内の温度を所定の領域ごとに独立して制御することができる。
図26(a)、図26(b)及び図27は、本実施形態の第1の支持板の変形例を表す模式的平面図である。
図28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26(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26(b)及び図27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28では、説明の便宜上、図26(a)に表したヒータプレートと、第1の支持板の上面の温度のグラフ図と、を併せて表している。図28に表したグラフ図は、第1の支持板の上面の温度の一例である。図28に表したグラフ図の横軸は、第1の支持板210aの上面の位置を表している。図28に表したグラフ図の縦軸は、第1の支持板210aの上面の温度を表している。なお、図28では、説明の便宜上、バイパス層250および第3の樹脂層260を省略している。
図26(a)および図26(b)に表した変形例では、第1の支持板210aは、複数の支持部に分割されている。より具体的には、図26(a)に表した変形例では、第1の支持板210aは、同心円状に複数の支持部に分割され、第1の支持部216と、第2の支持部217と、第3の支持部218と、第4の支持部219と、を有する。図26(b)に表した変形例では、第1の支持板210bは、同心円状かつ放射状に複数の支持部に分割され、第1の支持部216aと、第2の支持部216bと、第3の支持部216cと、第4の支持部216dと、第5の支持部216eと、第6の支持部216fと、第7の支持部217aと、第8の支持部217bと、第9の支持部217cと、第10の支持部217dと、第11の支持部217eと、第12の支持部217fと、を有する。
図27に表した変形例において、第1の支持板210cは、さらに多くの支持部を有する。図27の第1の支持板210cでは、図26(a)で示した第1の支持部216が、さらに4つの支持部216a〜216dに分割されている。また、図26(a)で示した第2の支持部217が、さらに8つの支持部217a〜217hに分割されている。また、図26(a)で示した第3の支持部218が、さらに8つの領域218a〜218hに分割されている。そして、図26(a)で示した第4の支持部219が、さらに16の支持部219a〜219pに分割されている。このように、第1の支持板210に設けられる支持部の数及び形状は、任意でよい。
第1の樹脂層220と、ヒータエレメント230と、第2の樹脂層240と、バイパス層250と、第3の樹脂層260と、第2の支持板270と、給電端子280と、のそれぞれは、図3〜図5及び図13に関して前述した通りである。
図26(a)〜図28に関する以下の説明では、図26(a)に表した第1の支持板210aを例に挙げる。図28に表したように、第1の支持部216は、ヒータエレメント230の第1の領域231の上に設けられ、ヒータエレメント230の第1の領域231に対応している。第2の支持部217は、ヒータエレメント230の第2の領域232の上に設けられ、ヒータエレメント230の第2の領域232に対応している。第3の支持部218は、ヒータエレメント230の第3の領域233の上に設けられ、ヒータエレメント230の第3の領域233に対応している。第4の支持部219は、ヒータエレメント230の第4の領域234の上に設けられ、ヒータエレメント230の第4の領域234に対応している。
第1の支持部216は、第2の支持部217とは電気的に接合されていない。第2の支持部217は、第3の支持部218とは電気的に接合されていない。第3の支持部218は、第4の支持部219とは電気的に接合されていない。すなわち、複数の支持部216〜219は、互いに独立した状態で設けられている。
本変形例によれば、第1の支持板210a、210b、210cの面内において意図的に径方向の温度差を設けることができる(温度制御性)。例えば図28に表したグラフ図のように、第1の支持部216から第4の支持部219にわたってステップ状に温度差を設けることができる。これにより、処理対象物Wの面内において意図的に温度差を設けることができる(温度制御性)。
図29(a)〜図29(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。
図29(a)は、ヒータエレメント230の一部を表し、図29(b)は、バイパス層250の一部を表す。また、図29(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29(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MP1(上面)と、第2の支持板側の第2面MP2(下面)と、を有する。第1面MP1は、第1の樹脂層220と対向する。第2面MP2は、第1面MP1と反対側を向く。すなわち、第2面MP2は、第2の樹脂層240と対向する。
第1面MP1の幅W1は、第2面MP2の幅W2と異なる。この例において、第1面MP1の幅W1は、第2面MP2の幅W2よりも狭い。すなわち、ヒータ電極239の幅は、上方(セラミック誘電体基板100側)に向かうほど狭くなる。
各ヒータ電極239は、第1面MP1と第2面MP2とを接続する一対の側面SF1を有する。図29(a)に示したZ方向に対して平行な断面において、側面SF1は、曲線状である。各側面SF1は、例えば、凹曲面状である。各側面SF1は、例えば、平面状でもよい。第1面MP1と側面SF1との成す角度θ1は、第2面MP2と側面SF1との成す角度θ2と異なる。これにより、例えば、熱膨張によるヒータ変形による樹脂層への応力の緩和によるヒータエレメント230に近接する樹脂層の剥離の低減と、均熱性や温度追従性といった熱的特性を両立することができる。また、側面SF1の表面粗さは、第1面MP1及び第2面MP2の少なくとも一方の表面粗さよりも粗い。これにより、例えば、側面部分での密着性を向上させ、ヒータエレメント230に近接する層の剥離をより抑制することができる。
第1面MP1は、例えば、第1の樹脂層220に接触する。第2面MP2は、例えば、第2の樹脂層240に接触する。
図29(b)及び図29(c)に表したように、バイパス部251(バイパス層250)は、第3の導電部33と、第4の導電部34と、を有する。第4の導電部34は、面内方向Dp(例えばX方向)において第3の導電部33と離間している。第3の導電部33及び第4の導電部34は、バイパス部251の一部である。空間部50は、例えば、第3の導電部33及び第4の導電部34のそれぞれの側方に設けられる。換言すれば、空間部50は、複数のバイパス部251のそれぞれの側方に設けられる。
各バイパス部251のそれぞれは、第1の支持板210側の第3面MP3(上面)と、第2の支持板270側の第4面MP4(下面)と、を有する。第3面MP3は、第2の樹脂層240と対向する。第4面MP4は、第3面MP3と反対側を向く。すなわち、第4面MP4は、第3の樹脂層260と対向する。
第3面MP3の幅W3は、第4面MP4の幅W4と異なる。この例において、第3面MP3の幅W3は、第4面MP4の幅W4よりも狭い。すなわち、バイパス部251の幅は、上方(セラミック誘電体基板100側)に向かうほど狭くなる。この例において、第3面MP3の第4面MP4に対する幅の大小関係は、第1面MP1の第2面MP2に対する幅の大小関係と同じである。
各バイパス部251は、第3面MP3と第4面MP4とを接続する一対の側面SF2を有する。各側面SF2は、例えば、凹曲面状である。各側面SF2は、例えば、平面状でもよい。第3面MP3と側面SF2との成す角度θ3は、第4面MP4と側面SF2との成す角度θ4と異なる。また、側面SF2の表面粗さは、第3面MP3及び第4面MP4の少なくとも一方の表面粗さよりも粗い。
第3面MP3は、例えば、第2の樹脂層240に接触する。第4面MP4は、例えば、第3の樹脂層260に接触する。
このように、本実施形態に係る静電チャック10では、第1面MP1の幅W1が、第2面MP2の幅W2と異なる。これにより、熱膨張によってヒータエレメント230が変形しても、第1の樹脂層220などに掛かる応力を低減することができる。これにより、ヒータエレメント230に近接する層(例えば、第1の樹脂層220)の剥離を抑制することができる。剥離によって生じる処理対象物の温度変化を抑制することができる。従って、静電チャックの信頼性を向上させることができる。
また、静電チャック10では、第1面MP1の幅W1が、第2面MP2の幅W2よりも狭い。これにより、第1面MP1との接触面積が小さくなり、第1面MP1に接触する層に加わる応力を低減し、第1面MP1に接触する層の剥離を抑制することができる。例えば、第1の樹脂層220の剥離を抑制することができる。また、ベースプレート300に熱が逃げやすい第2面MP2側の発熱量が、第1面MP1側の発熱量よりも多くなり、第1面MP1及び第2面MP2に対して垂直な上下方向(Z方向)における熱分布のバラツキを抑制することができる。例えば、均熱性をより向上させることができる。
また、静電チャック10では、側面SF1が、凹曲面状である。これにより、側面SF1に近接する層に加わる応力を低減し、側面SF1に近接する層の剥離を抑制することができる。
また、静電チャック10では、第1面MP1と側面SF1との成す角度θ1が、第2面MP2と側面SF1との成す角度θ2と異なる。これにより、熱膨張によるヒータ変形による樹脂層への応力の緩和により、ヒータエレメント230に近接する第1の樹脂層220及び第2の樹脂層240の剥離の低減と、均熱性や温度追従性といった熱的特性を両立することができる。
また、静電チャック10では、第3面MP3の第4面MP4に対する幅の大小関係が、第1面MP1の第2面MP2に対する幅の大小関係と同じである。そして、静電チャック10では、第1面MP1及び第3面MP3の幅が、第2面MP2及び第4面MP4の幅よりも狭い。この場合、Z方向における熱分布のバラツキをより抑制することができる。
なお、図29(a)〜図29(c)では、バイパス層250の上にヒータエレメント230を設けている。これに限ることなく、例えば、図29(d)に表したように、ヒータエレメント230の上にバイパス層250を設けてもよい。すなわち、バイパス層250は、ヒータエレメント230とセラミック誘電体基板100と、の間に設けてもよい。
この例では、第1の樹脂層220とヒータエレメント230との間に、バイパス層250が設けられ、ヒータエレメント230とバイパス層250との間に、第3の樹脂層260が設けられている。例えば、第1の支持板210と第1の樹脂層220との間にバイパス層250を設け、第1の支持板210とバイパス層250との間に、第3の樹脂層260を設けてもよい。
図29(d)に表したように、ヒータエレメント230の上にバイパス層250を設けた場合には、ヒータプレート200への電圧供給を遮断した瞬間、最も温度が高いヒータエレメント230の熱をベースプレート300に素早く伝えることができ、処理対象物Wの温度を下げる際の温度追従性(ランプレート)をより向上させることができる。バイパス層250を配置する位置は、第1の支持板210と第2の支持板270との間の任意の位置でよい。
図30(a)〜図30(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。
図30(a)及び図30(c)に表したように、この例において、第1面MP1の幅W1は、第2面MP2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30(b)及び図30(c)に表したように、第3面MP3の幅W3は、第4面MP4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。
このように、第1面MP1の幅W1は、第2面MP2の幅W2より広くてもよい。この場合、第2面MP2に接触する層に加わる応力を低減し、第2面MP2に接触する層の剥離を抑制することができる。また、第1面MP1側において熱を持ち易くするとともに、第2面MP2側において熱を冷まし易くし、温度追従性(ランプレート)をより向上させることができる。
また、この例では、第3面MP3の第4面MP4に対する幅の大小関係が、第1面MP1の第2面MP2に対する幅の大小関係と同じであり、第1面MP1及び第3面MP3の幅が、第2面MP2及び第4面MP4の幅よりも広い。この場合には、第1面MP1及び第3面MP3側において熱を持ち易くするとともに、第2面MP2及び第4面MP4側において熱を冷まし易くし、温度追従性をより向上させることができる。また、図30(d)に表したように、バイパス層250は、ヒータエレメント230の上に設けてもよい。
図31(a)〜図31(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。
図31(a)及び図31(c)に表したように、この例において、第1面MP1の幅W1は、第2面MP2の幅W2よりも狭い。一方、図31(b)及び図31(c)に表したように第3面MP3の幅W3は、第4面MP4の幅W4よりも広い。この例において、第3面MP3の第4面MP4に対する幅の大小関係は、第1面MP1の第2面MP2に対する幅の大小関係と反対である。
このように、第3面MP3の第4面MP4に対する幅の大小関係は、第1面MP1の第2面MP2に対する幅の大小関係と反対でもよい。この場合、バイパス層250の熱膨張によって加わる応力の方向を、ヒータエレメント230の熱膨張によって加わる応力の方向と逆向きにすることができる。これにより、応力の影響をより抑制することができる。なお、図31(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32(a)〜図32(d)は、本実施形態のヒータプレートの変形例を表す断面図である。
図32(a)〜図32(c)に表したように、第1面MP1の幅W1を、第2面MP2の幅W2より広くし、第3面MP3の幅W3を、第4面MP4の幅W4より狭くしてもよい。また、図32(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。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、ヒータプレート200、200a、200bなどが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などやヒータエレメント230、第1のヒータエレメント230a、第2のヒータエレメント230b、およびバイパス層250の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
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。
10 静電チャック、 10a 静電チャック、 21 第1の導電部、 21L 下面、 21U 上面、 21a 側端部(第1の側端部)、 21b 側端部(第2の側端部)、 22 第2の導電部、 22a 側端部(第3の側端部)、 22b 側端部(第4の側端部)、 23 空間部、 23a 空間部(第1の空間部)、 23b 空間部(第2の空間部)、 23c 空間部(第3の空間部)、 23d 空間部(第4の空間部)、 25h 接合部、 100 セラミック誘電体基板、 101 第1主面、 102 第2主面、 107 第1誘電層、 109 第2誘電層、 111 電極層、 113 凸部、 115 溝、 200、200a ヒータプレート、 201 リフトピン孔、 203 中心、 210、210a、210b、210c 第1の支持板、 211 面、 211a 凹部、 211b 凸部、 213 面、 216 第1の支持部、 216a 第1の支持部、 216b 第2の支持部、 216c 第3の支持部、 216d 第4の支持部、 216e 第5の支持部、 216f 第6の支持部、 217 第2の支持部、 217a 第7の支持部、 217b 第8の支持部、 217c 第9の支持部、 217d 第10の支持部、 217e 第11の支持部、 217f 第12の支持部、 218 第3の支持部、 219 第4の支持部、 220 第1の樹脂層、 230、230a、230b ヒータエレメント、 231 第1の領域、 231a 第1の領域、 231b 第2の領域、 231c 第3の領域、 231d 第4の領域、 231e 第5の領域、 231f 第6の領域、 232 第2の領域、 232a 第7の領域、 232b 第8の領域、 232c 第9の領域、 232d 第10の領域、 232e 第11の領域、 232f 第12の領域、 233 第3の領域、 234 第4の領域、 235 離間部分、 239 ヒータ電極、 240 第2の樹脂層、 241 孔、 250 バイパス層、 251 バイパス部、 251a 面、 253 切り欠き部、 255a、255b、255c、255d、255e、255f、255g、255h 接合部、 257 離間部分、 259 中心、 260 第3の樹脂層、 261 孔、 270 支持板、 271 面、 271a 凹部、 271b 凸部、 273 孔、 275 面、 280 給電端子、 290 第4の樹脂層、 300 ベースプレート301 連通路、 303 下面、 321 導入路、 403 接着剤、 W 処理対象物

Claims (40)

  1. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    前記第1の導電部は、前記第1の樹脂層と対向する上面を有し、
    前記第1の空間部と前記第2の樹脂層との境界は、前記面内方向において前記第1の側端部から遠ざかるにつれて、前記上面を通り前記面内方向に延在する仮想面に近づくことを特徴とする静電チャック。
  2. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    前記第1の導電部は、前記第2の樹脂層と対向する下面を有し、
    前記第1の空間部と前記第1の樹脂層との境界は、前記面内方向において前記第1の導電部から遠ざかるにつれて、前記下面を通り前記面内方向に延在する仮想面に近づくことを特徴とする静電チャック。
  3. 前記第1の導電部は、前記面内方向において前記第1の側端部と離間した第2の側端部を有し、
    前記ヒータプレートは、前記第2の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第2の空間部を有することを特徴とする請求項1又は2に記載の静電チャック。
  4. 前記第1の空間部の前記積層方向に沿った幅は、前記第1の導電部の前記積層方向に沿った幅以下であ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。
  5. 前記第1の空間部の前記積層方向に沿った幅は、前記面内方向において前記第1の側端部から遠ざかるにつれて狭くなることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1つに記載の静電チャック。
  6. 前記第1の導電部は、前記第1の樹脂層と対向する上面と、前記第2の樹脂層と対向する下面と、を有し、
    前記上面及び前記下面のうち一方の面の前記面内方向に沿った幅は、前記上面及び前記下面の他方の面の前記面内方向に沿った幅よりも狭いことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1つに記載の静電チャック。
  7. 前記第1の導電部の前記下面の前記面内方向に沿った前記は、前記第1の導電部の前記上面の前記面内方向に沿った前記よりも長いことを特徴とする請求項6記載の静電チャック。
  8. 前記第1の導電部の前記上面の前記面内方向に沿った前記は、前記第1の導電部の前記下面の前記面内方向に沿った前記よりも長いことを特徴とする請求項6記載の静電チャック。
  9. 前記一方の面と前記第1の導電部の側面とは、曲面によって接続されていることを特徴とする請求項6〜8のいずれか1つに記載の静電チャック。
  10. 前記第1の導電部の側面は、前記他方の面よりも粗いことを特徴とする請求項6〜9のいずれか1つに記載の静電チャック。
  11. 前記第1の支持板及び前記第2の支持板のうち一方の支持板と、前記第1の導電部の前記積層方向における中央を通り前記面内方向に延在する中央仮想面と、の間の距離は、前記第1の支持板及び前記第2の支持板のうち他方の支持板と、前記中央仮想面と、の間の距離よりも短く、
    前記一方の面は、前記一方の支持板と前記中央仮想面との間に位置することを特徴とする請求項6〜10のいずれか1つに記載の静電チャック。
  12. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    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、
    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静電チャック。
  13. 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。
  14. 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13記載の静電チャック。
  15. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    前記第1の支持板の上面は、第1の凹凸を有し、
    前記第2の支持板の下面は、第2の凹凸を有することを特徴とする静電チャック。
  16. 前記第1の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならい、
    前記第2の凹凸は、前記ヒータエレメントの形状にならったことを特徴とする請求項15記載の静電チャック。
  17. 前記第1の凹凸の凹部と、前記第2の凹凸の凹部と、の間の距離は、前記第1の凹凸の凸部と、前記第2の凹凸の凸部と、の間の距離よりも短いことを特徴とする請求項16記載の静電チャック。
  18. 前記第1の凹凸の高さは、前記第2の凹凸の高さとは異なることを特徴とする請求項15〜17のいずれか1つに記載の静電チャック。
  19. 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1〜18のいずれか1つに記載の静電チャック。
  20. 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1〜19のいずれか1つに記載の静電チャック。
  21. 前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに有することを特徴とする請求項1〜19のいずれか1つに記載の静電チャック。
  22. 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21記載の静電チャック。
  23. 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21又は22に記載の静電チャック。
  24. 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21〜23のいずれか1つに記載の静電チャック。
  25. 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21〜24のいずれか1つに記載の静電チャック。
  26. 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21〜24のいずれか1つに記載の静電チャック。
  27. 前記ヒータプレートは、前記バイパス層の側方に設けられた空間部をさらに有することを特徴とする請求項21〜26のいずれか1つに記載の静電チャック。
  28. 前記第1の空間部の断面積及び前記バイパス層の側方の前記空間部の断面積の大小関係は、前記ヒータエレメントの厚さ及び前記バイパス層の厚さの大小関係と同じであることを特徴とする請求項27記載の静電チャック。
  29. 前記第1の空間部の側端は、前記第1の導電部の厚さ方向の中央に対して前記第1の支持板側又は前記第2の支持板側にずれ、
    前記バイパス層の側方の前記空間部の側端は、前記バイパス層の厚さ方向の中央に対して前記第1の空間部の側端と同じ方向にずれることを特徴とする請求項27又は28に記載の静電チャック。
  30. 前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、
    前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、
    前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、
    前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、
    前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と同じであることを特徴とする請求項21〜29のいずれか1つに記載の静電チャック。
  31. 前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、
    前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、
    前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、
    前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、
    前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と反対であることを特徴とする請求項21〜29のいずれか1つに記載の静電チャック。
  32. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層と、前記バイパス層の側方に設けられた空間部と、をさらに有し、
    前記第1の空間部の側端は、前記第1の導電部の厚さ方向の中央に対して前記第1の支持板側又は前記第2の支持板側にずれ、
    前記バイパス層の側方の前記空間部の側端は、前記バイパス層の厚さ方向の中央に対して前記第1の空間部の側端と同じ方向にずれることを特徴とする静電チャック。
  33. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに有し、
    前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、
    前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、
    前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、
    前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、
    前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と同じであることを特徴とする静電チャック。
  34. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    前記ヒータプレートは、前記第1の支持板と、前記第2の支持板と、の間に設けられ導電性を有するバイパス層をさらに有し、
    前記ヒータエレメントは、前記第1の支持板側の第1面と、前記第2の支持板側の第2面と、を有し、
    前記第1面の幅は、前記第2面の幅と異なり、
    前記バイパス層は、前記第1の支持板側の第3面と、前記第2の支持板側の第4面と、を有し、
    前記第3面の幅は、前記第4面の幅と異なり、
    前記第3面の前記第4面に対する幅の大小関係は、前記第1面の前記第2面に対する幅の大小関係と反対であることを特徴とする静電チャック。
  35. 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1〜34のいずれか1つに記載の静電チャック。
  36. 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1〜35のいずれか1つに記載の静電チャック。
  37. 処理対象物が載置され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、
    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金属を含む第1の支持板と、
    前記第1の支持板と前記ベースプレートとの間に設けられ金属を含む第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た第1の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の支持板との間に設けられた第2の樹脂層と、
    前記第1の樹脂層と前記第2の樹脂層との間に設けられ、第1の導電部と、前記積層方向に対して垂直な面内方向において前記第1の導電部と離間した第2の導電部と、を有し、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の導電部の前記面内方向における第1の側端部と、前記第1の樹脂層と、前記第2の樹脂層と、によって区画された第1の空間部と、
    を有し、
    前記第1の樹脂層は、前記第1の導電部と前記第2の導電部との間において、前記第2の樹脂層と接し、
    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。
  38. 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37記載の静電チャック。
  39. 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37又は38に記載の静電チャック。
  40. 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38記載の静電チャック。
JP2017010353A 2016-03-14 2017-01-24 静電チャック Active JP6226092B2 (ja)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
TW106108017A TWI621208B (zh) 2016-03-14 2017-03-10 Electrostatic chuck
KR1020187025532A KR102167282B1 (ko) 2016-03-14 2017-03-13 정전 척
CN201780009357.8A CN108604570B (zh) 2016-03-14 2017-03-13 静电吸盘
PCT/JP2017/009894 WO2017159590A1 (ja) 2016-03-14 2017-03-13 静電チャック
US16/131,245 US10923382B2 (en) 2016-03-14 2018-09-14 Electrostatic chuck

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2016049902 2016-03-14
JP2016049902 2016-03-14

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017197103A Division JP2018019097A (ja) 2016-03-14 2017-10-10 静電チャック

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2017168818A JP2017168818A (ja) 2017-09-21
JP6226092B2 true JP6226092B2 (ja) 2017-11-08

Family

ID=59909170

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017010353A Active JP6226092B2 (ja) 2016-03-14 2017-01-24 静電チャック
JP2017197103A Pending JP2018019097A (ja) 2016-03-14 2017-10-10 静電チャック

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017197103A Pending JP2018019097A (ja) 2016-03-14 2017-10-10 静電チャック

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10923382B2 (ja)
JP (2) JP6226092B2 (ja)
KR (1) KR102167282B1 (ja)
CN (1) CN108604570B (ja)
TW (1) TWI621208B (ja)

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20140116622A1 (en) * 2012-10-31 2014-05-01 Semes Co. Ltd. Electrostatic chuck and substrate processing apparatus
JP6226092B2 (ja) * 2016-03-14 2017-11-08 Toto株式会社 静電チャック
JP6238097B1 (ja) * 2016-07-20 2017-11-29 Toto株式会社 静電チャック
US11923227B2 (en) 2018-04-27 2024-03-05 Kyocera Corporation Electrostatic chuck and method for manufacturing same
JP6773917B2 (ja) * 2018-07-04 2020-10-21 日本碍子株式会社 ウエハ支持台
US11398397B2 (en) * 2018-11-21 2022-07-26 Samsung Electronics Co., Ltd. Electrostatic chuck and plasma processing apparatus including the same
US20200312694A1 (en) * 2019-03-28 2020-10-01 Toto Ltd. Electrostatic chuck
JP2022050211A (ja) * 2020-09-17 2022-03-30 東京エレクトロン株式会社 回転機構および基板処理装置
JP2023146610A (ja) 2022-03-29 2023-10-12 Toto株式会社 静電チャック

Family Cites Families (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5113248U (ja) * 1974-07-17 1976-01-30
JPS62133721A (ja) * 1985-12-05 1987-06-16 Anelva Corp 基体ホルダ−
JP3208029B2 (ja) * 1994-11-22 2001-09-10 株式会社巴川製紙所 静電チャック装置およびその作製方法
US5691876A (en) * 1995-01-31 1997-11-25 Applied Materials, Inc. High temperature polyimide electrostatic chuck
JPH1064984A (ja) * 1996-08-16 1998-03-06 Sony Corp ウエハステージ
JP2000243821A (ja) * 1999-02-22 2000-09-08 Kyocera Corp ウエハ支持部材
US6795292B2 (en) * 2001-05-15 2004-09-21 Dennis Grimard Apparatus for regulating temperature of a process kit in a semiconductor wafer-processing chamber
US20040027781A1 (en) * 2002-08-12 2004-02-12 Hiroji Hanawa Low loss RF bias electrode for a plasma reactor with enhanced wafer edge RF coupling and highly efficient wafer cooling
JP4066329B2 (ja) * 2002-09-05 2008-03-26 太平洋セメント株式会社 静電チャックの製造方法およびそれを用いて得られた静電チャック
US7582186B2 (en) * 2002-12-20 2009-09-01 Tokyo Electron Limited Method and apparatus for an improved focus ring in a plasma processing system
DE112005001661T5 (de) * 2004-07-15 2007-05-31 Dai Nippon Printing Co., Ltd. Halbleitervorrichtung, Substrat zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung und Verfahren zum Herstellen derselben
JP2008115440A (ja) * 2006-11-06 2008-05-22 Shinko Electric Ind Co Ltd 基板加熱装置
JP5163349B2 (ja) 2008-08-01 2013-03-13 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
US8449679B2 (en) * 2008-08-15 2013-05-28 Lam Research Corporation Temperature controlled hot edge ring assembly
JP5734834B2 (ja) * 2009-02-20 2015-06-17 日本碍子株式会社 セラミックス−金属接合体の製法
US8637794B2 (en) * 2009-10-21 2014-01-28 Lam Research Corporation Heating plate with planar heating zones for semiconductor processing
JP5267603B2 (ja) * 2010-03-24 2013-08-21 Toto株式会社 静電チャック
JP5557164B2 (ja) * 2010-03-24 2014-07-23 Toto株式会社 静電チャック
JP5381879B2 (ja) * 2010-04-08 2014-01-08 住友電気工業株式会社 ウェハ加熱用ヒータユニットおよびそれを搭載した半導体製造装置
US8791392B2 (en) * 2010-10-22 2014-07-29 Lam Research Corporation Methods of fault detection for multiplexed heater array
JP5732941B2 (ja) * 2011-03-16 2015-06-10 東京エレクトロン株式会社 プラズマエッチング装置及びプラズマエッチング方法
JP5458050B2 (ja) * 2011-03-30 2014-04-02 日本碍子株式会社 静電チャックの製法
BR112014004907A2 (pt) * 2011-08-30 2017-03-28 Watlow Electric Mfg método e sistema para controlar uma matriz térmica
US8461674B2 (en) * 2011-09-21 2013-06-11 Lam Research Corporation Thermal plate with planar thermal zones for semiconductor processing
US9324589B2 (en) * 2012-02-28 2016-04-26 Lam Research Corporation Multiplexed heater array using AC drive for semiconductor processing
US9412579B2 (en) * 2012-04-26 2016-08-09 Applied Materials, Inc. Methods and apparatus for controlling substrate uniformity
US9281226B2 (en) * 2012-04-26 2016-03-08 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having reduced power loss
JP6133549B2 (ja) * 2012-04-26 2017-05-24 新光電気工業株式会社 配線基板及び配線基板の製造方法
US10049948B2 (en) * 2012-11-30 2018-08-14 Lam Research Corporation Power switching system for ESC with array of thermal control elements
JP6077301B2 (ja) * 2012-12-28 2017-02-08 日本特殊陶業株式会社 静電チャック
JP6080571B2 (ja) * 2013-01-31 2017-02-15 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
KR102101407B1 (ko) * 2013-03-14 2020-04-16 삼성전자주식회사 자기 저항 메모리 장치 및 그 제조 방법
JP5811513B2 (ja) * 2014-03-27 2015-11-11 Toto株式会社 静電チャック
JP6226092B2 (ja) * 2016-03-14 2017-11-08 Toto株式会社 静電チャック
JP6238097B1 (ja) * 2016-07-20 2017-11-29 Toto株式会社 静電チャック
JP6195029B1 (ja) * 2016-07-20 2017-09-13 Toto株式会社 静電チャック

Also Published As

Publication number Publication date
US20190019715A1 (en) 2019-01-17
KR102167282B1 (ko) 2020-10-19
KR20180110036A (ko) 2018-10-08
CN108604570A (zh) 2018-09-28
CN108604570B (zh) 2023-05-05
JP2018019097A (ja) 2018-02-01
JP2017168818A (ja) 2017-09-21
TW201732999A (zh) 2017-09-16
TWI621208B (zh) 2018-04-11
US10923382B2 (en) 2021-02-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6226092B2 (ja) 静電チャック
JP5962833B2 (ja) 静電チャック
JP6195029B1 (ja) 静電チャック
JP6238098B1 (ja) 静電チャック
JP6341457B1 (ja) 静電チャック
JP6238097B1 (ja) 静電チャック
WO2018016588A1 (ja) 静電チャック
WO2017159590A1 (ja) 静電チャック
WO2018016587A1 (ja) 静電チャック
WO2016114399A1 (ja) 静電チャック

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170126

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20170126

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170223

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170421

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170714

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170901

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170912

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170925

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6226092

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150