JP6413646B2 - 静電チャック装置 - Google Patents
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Description
[1]面方向および厚さ方向を有するセラミックス基材と、セラミックス基材に対して、セラミックス基材の厚さ方向に配置され、セラミックス基材を支持する支持体と、セラミックス基材および支持体の間に配置され、面方向および厚さ方向を有する高分子材料層とを含み、高分子材料層は、第1の高分子材料層および第1の高分子材料層と異なり第1の高分子材料層と面方向に隣接する第2の高分子材料層に少なくとも区画され、第1の高分子材料層および第2の高分子材料層が、それらの接合領域で、厚さ方向で重なる部分を有する静電チャック装置。
[2]高分子材料層が面方向の円形であり、円形の第2の高分子材料層が面方向の中心部に配置され、高分子材料層の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層が第2の高分子材料層の外側に配置されてなり、第1の高分子材料層が第2の高分子材料層のヤング率に比べて低いヤング率を有する上記[1]に記載の静電チャック装置。
[3]高分子材料層が面方向の円形であり、円形の第2の高分子材料層が面方向の中心部に配置され、高分子材料層の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層が第2の高分子材料層の外側に配置されてなり、第1の高分子材料層のプラズマに対する耐食性が、第2の高分子材料層の耐食性に比べて高い上記[1]または[2]に記載の静電チャック装置。
[4]高分子材料層の支持体側の面における第1の高分子材料層および第2の高分子材料層の接合線が、高分子材料層のセラミックス基材側の面における第1の高分子材料層および第2の高分子材料層の接合線に比べて、高分子材料層の面方向の中心側にある、上記[3]に記載の静電チャック装置。
[5]高分子材料層が面方向の円形であり、円形の第2の高分子材料層が面方向の中心部に配置され、高分子材料層の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層が第2の高分子材料層の外側に配置されてなり、第1の高分子材料層の熱伝導率が第2の高分子材料層の熱伝導率と異なる上記[1]〜[4]のいずれかに記載の静電チャック装置。
[6]第1の高分子材料層が樹脂およびフィラーを含み、第2の高分子材料層が、第1の高分子材料層の樹脂と同一の樹脂、ならびに第1の高分子材料層のフィラーと種類が異なるフィラー、または第1の高分子材料層におけるフィラーの含有量と異なる含有量のフィラーを含む上記[1]〜[5]のいずれかに記載の静電チャック装置。
[7]セラミックス基材の中に、セラミックス基材および高分子材料層の間に、または高分子材料層および支持体の間に、セラミックス基材を加熱する加熱部材を含む上記[1]〜[6]のいずれかに記載の静電チャック装置。
以下、図を参照して本発明の一実施形態における静電チャック装置を説明する。図1(a)は、本発明の一実施形態における静電チャック装置を説明するための概略模式断面図であり、図1(b)は、本発明の一実施形態の静電チャック装置における高分子材料層を説明するための平面図である。また、図2は、図1(b)の線分11における高分子材料層の断面図である。なお、図1(b)のXY平面の方向が面方向であり、図1(a)および図2のZ軸方向が厚さ方向である。
セラミックス基材2は、シリコンウエハなどの板状試料Wを載置する。セラミックス基材2の面方向の形状は、好ましくは円形である。セラミック基材2は、静電吸着用電極21を備えている。静電吸着用電極21は、耐久性、均熱性および生産の安定性などの観点から、セラミックス基材2に内蔵されていることが好ましい。また、静電チャック装置の製造コストを下げるために、セラミックス基材2の支持体側に静電吸着用電極21を設置してもよい。静電吸着用電極21は給電用端子22と接続しており、給電用端子22を通じて静電吸着用電極21に直流電圧が印加される。静電吸着用電極21に直流電圧が印加されると、セラミックス基材2における板状試料Wを載置する面に静電力が発生する。これにより、板状試料Wはセラミックス基材2に吸着し、板状試料Wはセラミックス基材2に固定される。
支持体3はセラミックス基材2を支持する。支持体3は、水および有機溶媒などの冷却媒体を流通させる流路31を内部に備えてもよい。水および有機溶媒などの冷却媒体を流路31に流通させることにより、セラミックス基材2に載置された板状試料Wを冷却することができ、セラミックス基材2における板状試料Wの載置面を所望の温度に制御することができる。給電用端子22および支持体3の間を絶縁するために、支持体3における給電用端子22周りに絶縁碍子32が設けられている。
面方向および厚さ方向を有する高分子材料層4は、セラミックス基材2および支持体3の間に配置される。なお、高分子材料層4およびセラミックス基材2の間、および/または、高分子材料層4および支持体3の間に他の層が配置されていてもよい。高分子材料層4は、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42に区画されている。第2の高分子材料層42は、第1の高分子材料層41と異なり、第1の高分子材料層と面方向に隣接する。たとえば、図1(b)に示すように、高分子材料層4が面方向の円形であり、円形の第2の高分子材料42が面方向の中心部に配置され、高分子材料層4の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層41が第2の高分子材料層42の外側に配置される。
本発明の一実施形態における静電チャック装置1は以下のように変形することができる。
(変形例1)
図2に示すように、本発明の一実施形態の静電チャック装置1における第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の接合面43は平面の傾斜面であった。しかし、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42が、それらの接合領域44で、厚さ方向で重なる部分を有すれば、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の接合面43は平面の傾斜面でなくてもよい。
図1(b)に示すように、本発明の一実施形態における静電チャック装置1では、高分子材料層4のセラミックス基材2側の面における第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の接合線45は、高分子材料層4の支持体3側の面における第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の接合線46に比べて、高分子材料層4の中心に対して外側に位置していた。しかし、高分子材料層4のセラミックス基材2側の面における第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の接合線45は、高分子材料層4の支持体3側の面における第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の接合線46に比べて、高分子材料層4の中心側に位置していてもよい。この場合も、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42が、それらの接合領域44で、厚さ方向で重なる部分を有することができる。
本発明の一実施形態における静電チャック装置1では、第1の高分子材料層41は、第2の高分子材料層42のヤング率に比べて異なるヤング率を有していた。しかし、第1の高分子材料層41は、第2の高分子材料層42のプラズマに対する耐食性に比べて異なるプラズマに対する耐食性を有するようにしてもよい。たとえば、高分子材料層4が面方向の円形であり、円形の第2の高分子材料層42が面方向の中心部に配置され、高分子材料層4の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層41が第2の高分子材料層42の外側に配置されてなり、第1の高分子材料層41のプラズマに対する耐食性が、第2の高分子材料層42のプラズマに対する耐食性に比べて高くなるようにしてもよい。
本発明の一実施形態における静電チャック装置1では、第1の高分子材料層41は、第2の高分子材料層42のヤング率に比べて異なるヤング率を有していた。しかし、第1の高分子材料層41は、第2の高分子材料層42の耐食性に比べて異なる熱伝導率を有するようにしてもよい。たとえば、高分子材料層4が面方向の円形であり、円形の第2の高分子材料層42が面方向の中心部に配置され、高分子材料層4の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層41が第2の高分子材料層42の外側に配置されてなり、第1の高分子材料層41の熱伝導率が、第2の高分子材料層42の熱伝導率と異なるようにしてもよい。
図1(b)に示すように、本発明の一実施形態における静電チャック装置1では高分子材料層4の形状は円形であったが、高分子材料層の形状は円形に限定されない。たとえば、セラミックス基材の形状が矩形形状である場合、高分子材料層の形状も矩形形状にしてもよい。
図1(b)に示すように、本発明の一実施形態における静電チャック装置1では高分子材料層4では、円形の第2の高分子材料層42が面方向の中心部に配置され、高分子材料層4の面方向の中心に対して、第1の高分子材料層41が第2の高分子材料層42の外側に配置されている。しかし、高分子材料層4が、第1の高分子材料層41および第1の高分子材料層41と異なり第1の高分子材料層41と面方向に隣接する第2の高分子材料層42に少なくとも区画されていれば、図1(b)に示す第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の構成に限定されない。
静電チャック装置は、セラミックス基材の中に、セラミックス基材および高分子材料層の間に、または高分子材料層および支持体の間に、セラミックス基材を加熱する加熱部材をさらに含んでもよい。これにより、セラミックス基材2の上に載置された板状試料Wの温度をより自由に制御することができる。また、静電チャック装置が加熱部材を含むと、セラミックス基材2および支持体3の間の温度差がより大きくなるので、第1の高分子材料層および第2の高分子材料層の間に隙間が生じたり、第1の高分子材料層および第2の高分子材料層の間の接合面にクラックや剥離が生じたりしやすくなる。したがって、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42は、それらの接合領域で、厚さ方向で重なる部分をそれぞれ有することにより、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の間に隙間が生じることを抑制し、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の間の接合面43にクラックや剥離が生じることを抑制できるという本発明の効果がより顕著になる。また、第1の高分子材料層41および第2の高分子材料層42の間の接合面43で温度が不連続になったり、第1の高分子材料層41と第2の高分子材料層42と間の接合面43に気泡が存在して、第1接合材と第2接合材と間の境界で熱伝導が不均一になったりすることを抑制できるという本発明の効果もより顕著になる。
加熱部材5Fは、所定のパターンを有する帯状の発熱体であり、不図示の給電用端子から供給される電流によって発熱する。加熱部材5Fが発熱すると、セラミックス基材2は加熱され、これにより、セラミックス基材2に載置された板状試料Wは加熱される。
接着剤層6Fは、加熱部材5Fに加熱されたセラミックス基材2および支持体3の間の熱応力を緩和する。接着剤層6Fの厚さは、好ましくは50〜500μmである。接着剤層6Fの厚さが50μmよりも小さいと、セラミックス2および支持体3の間の熱伝導性は良好になるものの、熱応力緩和が不充分となり、割れやクラックが生じやすくなる。一方、接着剤層6Fの厚さが500μmを超えると、セラミックス2および支持体3の間の熱伝導性を十分確保することができない場合がある。
絶縁部材7Fは、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂などの絶縁性および耐電圧性を有するフィルム状またはシート状の樹脂である。絶縁部材7Fにより、加熱部材5Fおよび支持体3の間の絶縁性が確保される。
2,200 セラミックス基材
3 支持体
4,4A〜4E 高分子材料層
5F 加熱部材
6F 接着剤層
7F 絶縁部材
21 静電吸着用電極
22 給電用端子
31 流路
32 絶縁碍子
41,41D,41E 第1の高分子材料層
42,42D,42E 第2の高分子材料層
43,43A〜43C 接合面
44 接合領域
45,45D,45E,46,46D,46E 接合線
48D,48E 第3の高分子材料層
410,410C,420C 高分子材料ペースト
420 高分子材料シート
Claims (8)
- 面方向および厚さ方向を有するセラミックス基材と、
前記セラミックス基材に対して、前記セラミックス基材の厚さ方向に配置され、前記セラミックス基材を支持する支持体と、
前記セラミックス基材および前記支持体の間に配置され、面方向および厚さ方向を有する高分子材料層とを含み、
前記高分子材料層は、第1の高分子材料層および該第1の高分子材料層と異なり該第1の高分子材料層と面方向に隣接し、該第1の高分子材料層と接合する第2の高分子材料層に少なくとも区画され、
前記第1の高分子材料層および前記第2の高分子材料層が、それらの接合領域で、厚さ方向で重なる部分を有する静電チャック装置。 - 前記高分子材料層の厚さが40〜500μmである請求項1に記載の静電チャック装置。
- 前記高分子材料層が面方向の円形であり、円形の前記第2の高分子材料層が面方向の中心部に配置され、
前記高分子材料層の面方向の中心に対して、前記第1の高分子材料層が前記第2の高分子材料層の外側に配置されてなり、
前記第1の高分子材料層が前記第2の高分子材料層のヤング率に比べて低いヤング率を有する請求項1又は2に記載の静電チャック装置。 - 前記高分子材料層が面方向の円形であり、円形の前記第2の高分子材料層が面方向の中心部に配置され、
前記高分子材料層の面方向の中心に対して、前記第1の高分子材料層が前記第2の高分子材料層の外側に配置されてなり、
前記第1の高分子材料層のプラズマに対する耐食性が、前記第2の高分子材料層のプラズマに対する耐食性に比べて高い請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電チャック装置。 - 前記高分子材料層の前記支持体側の面における前記第1の高分子材料層および前記第2の高分子材料層の接合線が、前記高分子材料層の前記セラミックス基材側の面における前記第1の高分子材料層および前記第2の高分子材料層の接合線に比べて、前記高分子材料層の面方向の中心側にある、請求項4に記載の静電チャック装置。
- 前記高分子材料層が面方向の円形であり、円形の前記第2の高分子材料層が面方向の中心部に配置され、
前記高分子材料層の面方向の中心に対して、前記第1の高分子材料層が前記第2の高分子材料層の外側に配置されてなり、
前記第1の高分子材料層の熱伝導率が前記第2の高分子材料層の熱伝導率と異なる請求項1〜5のいずれか1項に記載の静電チャック装置。 - 前記第1の高分子材料層が樹脂およびフィラーを含み、
前記第2の高分子材料層が、前記第1の高分子材料層の樹脂と同一の樹脂、ならびに前記第1の高分子材料層の前記フィラーと種類が異なるフィラー、または前記第1の高分子材料層における前記フィラーの含有量と異なる含有量の前記フィラーを含む請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電チャック装置。 - 前記セラミックス基材の中に、前記セラミックス基材および前記高分子材料層の間に、または前記高分子材料層および前記支持体の間に、前記セラミックス基材を加熱する加熱部材を含む請求項1〜7のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
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