JP6428456B2 - Electrostatic chuck device - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャック装置に関するものである。 The present invention relates to an electrostatic chuck device.
プラズマエッチング装置、プラズマCVD装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus using plasma such as a plasma etching apparatus and a plasma CVD apparatus, an electrostatic chuck apparatus is used as an apparatus for simply mounting and fixing a wafer on a sample stage and maintaining the wafer at a desired temperature. Is used.
このような静電チャック装置としては、例えば、内部に静電吸着用の板状電極を埋設したセラミック基体と、内部に冷媒循環用の冷媒流路が形成されたベース部と、を接着層にて接合一体化したものが知られている(例えば特許文献1)。
近年の半導体の大口径化やパターンの微細化に伴い、静電チャック装置に求められる特性も高まっている。
特許文献2には、ベース部を貫通しセラミック基体の電極と接続される静電チャックの電極の形状を改良することで、半導体製造装置側端子に力が加わったとしてもその力の影響がセラミック基板に及ばないようにすることが記載されている。
特許文献3には吸着面の均熱性を向上させるため、セラミックス基板とベース部を接着する接着剤に低粘度熱硬化性接着剤を使うことで接着層を均一にすることが記載されている。
As such an electrostatic chuck device, for example, a ceramic base in which a plate electrode for electrostatic adsorption is embedded inside, and a base portion in which a refrigerant flow path for refrigerant circulation is formed inside are used as an adhesive layer. Are known to be joined and integrated (for example, Patent Document 1).
With the recent increase in semiconductor diameter and pattern miniaturization, characteristics required for electrostatic chuck devices are also increasing.
In Patent Document 2, even if force is applied to the semiconductor manufacturing apparatus side terminal by improving the shape of the electrode of the electrostatic chuck that penetrates the base portion and is connected to the electrode of the ceramic substrate, the influence of the force is influenced by the ceramic. It is described that it does not reach the substrate.
Patent Document 3 describes that the adhesive layer is made uniform by using a low-viscosity thermosetting adhesive as an adhesive for bonding the ceramic substrate and the base portion in order to improve the thermal uniformity of the adsorption surface.
静電チャック装置は、ウエハを載置する載置面の温度を均一に保つために設けられたヒータや、プラズマによる加熱、ベース部の冷却機能等によりベース部、セラミック基体、並びにこれらを接着する接着層が膨張、又は収縮する。これら部材の熱膨張率の差により、ベース部を貫通してセラミック基体に接続される電極に応力が発生して、電極の接続部が破損する虞があった。 The electrostatic chuck device adheres the base portion, the ceramic base, and these by a heater provided to keep the temperature of the mounting surface on which the wafer is placed, plasma heating, a cooling function of the base portion, and the like. The adhesive layer expands or contracts. Due to the difference in coefficient of thermal expansion of these members, stress may be generated in the electrode that penetrates the base portion and is connected to the ceramic base, and the connection portion of the electrode may be damaged.
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、冷却ベース部を挿通し静電チャック部に接続された電極ピンの先端部に応力が加わることを抑制して破損を防ぎ、信頼性を高めた静電チャック装置の提供を目的とする。 The present invention has been made in view of the above-described problems, and prevents damage by preventing stress from being applied to the tip portion of the electrode pin that is inserted through the cooling base portion and connected to the electrostatic chuck portion. An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device with improved performance.
本発明の静電チャック装置は、板状試料を設置する第1の面とその反対側の第2の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電チャック部の前記第2の面に固定された加熱部材と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する。 An electrostatic chuck apparatus according to the present invention includes a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and an electrostatic chuck portion including an internal electrode for electrostatic adsorption, A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion; a resin layer interposed between and bonded to the electrostatic chuck portion and the cooling base portion; and the electrostatic chuck portion A heating member fixed to the second surface, an electrode pin that is inserted through a through hole that penetrates the cooling base portion in the thickness direction, and has a tip connected to the heating member, and an outer periphery of the electrode pin And an outer peripheral resin layer extending from the resin layer between the inner periphery of the through hole and the outer periphery of the stress relaxation layer.
この構成によれば、電極ピンの外周に応力緩和層が設けられていることによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部と樹脂層とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピンに加わる応力を緩和することができる。したがって、電極ピン及び電極ピンと加熱部材との接続部の破損を防止できる。
ところで、応力緩和層として柔軟性の高い樹脂を用いる場合には、応力緩和層の熱伝導率が低くなることが懸念される。これにより、応力緩和層に接する静電チャック部は、冷却ベース部により十分に冷却されず、静電チャック部の均熱性が阻害される虞がある。
上記構成によれば、樹脂層が貫通孔の内周と応力緩和層の間に延出する外周樹脂層が形成される。この外周樹脂層は、応力緩和層の外周から冷却ベース部に熱を移動させる役割を果たすことができる。したがって、応力緩和層は効率よく冷却され、さらに静電チャック部の応力緩和層と接触する領域も効率よく冷却でき、静電チャック部の均熱性を向上できる。
According to this configuration, even if the electrostatic chuck portion and the resin layer are displaced due to the difference in thermal expansion coefficient due to the stress relaxation layer provided on the outer periphery of the electrode pin. The stress applied to the electrode pin can be relaxed. Therefore, it is possible to prevent the electrode pin and the connection portion between the electrode pin and the heating member from being damaged.
By the way, when using a highly flexible resin as the stress relaxation layer, there is a concern that the thermal conductivity of the stress relaxation layer is lowered. As a result, the electrostatic chuck portion in contact with the stress relaxation layer is not sufficiently cooled by the cooling base portion, and there is a possibility that the thermal uniformity of the electrostatic chuck portion is hindered.
According to the above configuration, the outer peripheral resin layer is formed in which the resin layer extends between the inner periphery of the through hole and the stress relaxation layer. This outer peripheral resin layer can play a role of transferring heat from the outer periphery of the stress relaxation layer to the cooling base portion. Therefore, the stress relieving layer is efficiently cooled, and the region in contact with the stress relieving layer of the electrostatic chuck portion can be efficiently cooled, so that the thermal uniformity of the electrostatic chuck portion can be improved.
また、実施形態に係る静電チャック装置は、板状試料を設置する第1の面とその反対側の第2の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第2の面から表出する内部電極端子と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する。 The electrostatic chuck device according to the embodiment has a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and includes an electrostatic chuck internal electrode. A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion, a resin layer interposed between and bonded to the electrostatic chuck portion and the cooling base portion, and the static An internal electrode terminal connected to the internal electrode for electroadsorption and exposed from the second surface of the electrostatic chuck portion, and a through-hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction are inserted into the internal electrode terminal. An electrode pin having a tip connected thereto, a stress relaxation layer provided on the outer periphery of the electrode pin, and an outer peripheral resin layer extending from the resin layer between the inner periphery of the through hole and the outer periphery of the stress relaxation layer .
この構成によれば、応力緩和層によって、熱膨張率の差に起因する電極ピンへの応力を緩和できる。したがって、電極ピン及び電極ピンと内部電極端子との接続部の破損を防止できる。
また、上記構成によれば、外周樹脂層を設けたことにより、応力緩和層が効率よく冷却でき、静電チャック部の均熱性を向上できる。
According to this structure, the stress to the electrode pin due to the difference in thermal expansion coefficient can be relaxed by the stress relaxation layer. Therefore, it is possible to prevent the electrode pin and the connection portion between the electrode pin and the internal electrode terminal from being damaged.
Moreover, according to the said structure, by providing the outer periphery resin layer, a stress relaxation layer can be cooled efficiently and the thermal uniformity of an electrostatic chuck part can be improved.
また、上記の静電チャック装置において、前記応力緩和層は、前記外周樹脂層より柔軟性を有する材料で形成されていてもよい。
この構成によれば、応力緩和層は、外周樹脂層の変形により生じる弾性変形力を緩和して電極ピンに加わる負荷を軽減できる。
In the electrostatic chuck device, the stress relaxation layer may be formed of a material that is more flexible than the outer peripheral resin layer.
According to this configuration, the stress relaxation layer can relieve the elastic deformation force generated by the deformation of the outer peripheral resin layer and reduce the load applied to the electrode pin.
上記の静電チャック装置において、前記応力緩和層のヤング率が1MPa以下であっても良い。 In the above electrostatic chuck device, the Young's modulus of the stress relaxation layer may be 1 MPa or less.
上記の静電チャック装置において、前記応力緩和層と前記外周樹脂層の間であって前記電極ピンを囲むように配置された絶縁性の遮蔽管を有していても良い。 The electrostatic chuck device may include an insulating shielding tube disposed between the stress relaxation layer and the outer peripheral resin layer so as to surround the electrode pin.
また、実施形態に係る静電チャック装置は、板状試料を設置する第1の面とその反対側の第2の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電チャック部の前記第2の面に固定された加熱部材と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する。 The electrostatic chuck device according to the embodiment has a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and includes an electrostatic chuck internal electrode. A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion, a resin layer interposed between and bonded to the electrostatic chuck portion and the cooling base portion, and the static A heating member fixed to the second surface of the electric chuck portion, an electrode pin having a tip connected to the heating member through a through hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction, and the resin layer It has an outer peripheral resin layer that extends to the inner periphery of the through hole and is formed on the outer periphery of the electrode pin via a gap.
この構成によれば、電極ピンの外周に空隙が設けられていることによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部と樹脂層とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピンに応力が加わることがない。したがって、電極ピン及び電極ピンと加熱部材との接続部の破損を防止できる。
また、上記構成の静電チャック装置は、電極ピンの周囲に空隙を介して、外周樹脂層が形成される。外周樹脂層は、冷却ベース部の貫通孔の内周面で冷却ベース部と高面積の熱交換を行う。したがって、空隙の周囲の樹脂層は、その他の部分と比較して、冷却効率が高められている。したがって、静電チャック部において空隙の近傍であっても、他の部分と同等に冷却することができ、静電チャック部の均熱性を確保することができる。
According to this configuration, since the gap is provided on the outer periphery of the electrode pin, even if the positional deviation occurs between the electrostatic chuck portion and the resin layer due to the difference in thermal expansion coefficient, the electrode No stress is applied to the pin. Therefore, it is possible to prevent the electrode pin and the connection portion between the electrode pin and the heating member from being damaged.
In the electrostatic chuck device having the above-described configuration, the outer peripheral resin layer is formed around the electrode pin via a gap. The outer peripheral resin layer exchanges heat with the cooling base portion on the inner peripheral surface of the through hole of the cooling base portion. Therefore, the cooling efficiency of the resin layer around the voids is improved as compared with other portions. Therefore, even in the vicinity of the gap in the electrostatic chuck portion, the cooling can be performed in the same manner as other portions, and the thermal uniformity of the electrostatic chuck portion can be ensured.
また、実施形態に係る静電チャック装置は、板状試料を設置する第1の面とその反対側の第2の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第2の面から表出する内部電極端子と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する。 The electrostatic chuck device according to the embodiment has a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and includes an electrostatic chuck internal electrode. A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion, a resin layer interposed between and bonded to the electrostatic chuck portion and the cooling base portion, and the static An internal electrode terminal connected to the internal electrode for electroadsorption and exposed from the second surface of the electrostatic chuck portion, and a through-hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction are inserted into the internal electrode terminal. An electrode pin having a tip connected thereto, and an outer peripheral resin layer extending from the resin layer to the inner periphery of the through hole and formed on the outer periphery of the electrode pin via a gap.
この構成によれば、電極ピンの外周に空隙が設けられていることによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部と樹脂層とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピンに応力が加わることがない。したがって、電極ピン及び電極ピンと内部電極端子との接続部の破損を防止できる。
また、上記構成によれば、外周樹脂層を設けたことにより、空隙の周囲の樹脂層の冷却効率が高めることができ、静電チャック部の均熱性を確保することができる。
According to this configuration, since the gap is provided on the outer periphery of the electrode pin, even if the positional deviation occurs between the electrostatic chuck portion and the resin layer due to the difference in thermal expansion coefficient, the electrode No stress is applied to the pin. Therefore, it is possible to prevent the electrode pin and the connection portion between the electrode pin and the internal electrode terminal from being damaged.
Moreover, according to the said structure, by providing the outer periphery resin layer, the cooling efficiency of the resin layer around a space | gap can be improved, and the thermal uniformity of an electrostatic chuck part can be ensured.
上記の静電チャック装置において、前記外周樹脂層の内周に固着され前記電極ピンを囲むように配置された絶縁性の遮蔽管を有していても良い。 The electrostatic chuck device may include an insulating shielding tube that is fixed to the inner periphery of the outer peripheral resin layer and disposed so as to surround the electrode pin.
本発明の静電チャック装置によれば、電極ピンの先端部の外周に応力緩和層が設けられていることによって、電極ピンの先端部に加わる応力を抑制して電極ピンの先端部に破損が生じることを防ぐことができる。加えて、貫通孔と応力緩和層との間に外周層が設けられていることによって、静電チャック部の均熱性を確保できる。 According to the electrostatic chuck device of the present invention, since the stress relaxation layer is provided on the outer periphery of the tip portion of the electrode pin, the stress applied to the tip portion of the electrode pin is suppressed and the tip portion of the electrode pin is damaged. It can be prevented from occurring. In addition, since the outer peripheral layer is provided between the through hole and the stress relaxation layer, it is possible to ensure the thermal uniformity of the electrostatic chuck portion.
以下に静電チャック装置の各実施形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。 Embodiments of the electrostatic chuck device will be described below with reference to the drawings. In the drawings used in the following description, for the purpose of emphasizing the feature portion, the feature portion may be shown in an enlarged manner for convenience, and the dimensional ratios of the respective constituent elements are not always the same as in practice. Absent. In addition, for the same purpose, portions that are not characteristic may be omitted from illustration.
<<第1実施形態>>
図1(a)は、第1実施形態の静電チャック装置100を示す断面図である。また、図1(b)は、図1(a)の領域Aの拡大図である。
この静電チャック装置100は、板状試料Wを設置する円板状の静電チャック部20と、この静電チャック部20を冷却する円板状の冷却ベース部50と、これらを接着一体化する樹脂層80と、を有している。換言すると、この静電チャック装置100は、冷却ベース部50、樹脂層80、静電チャック部20がこの順に図1の+Z方向(高さ方向)に積層された構造を有する。
<< First Embodiment >>
FIG. 1A is a cross-sectional view showing the
The
静電チャック部20は、板状試料Wを載置する第1の面20aと、その反対側の第2の面20bとを有している。第2の面20bには接着材6と加熱部材(ヒータエレメント)7が設けられている。
また、静電チャック部20は、静電吸着用内部電極23と、この静電吸着用内部電極23から静電チャック部20の厚さ方向に延びる内部電極端子24を有している。
The
The
冷却ベース部50は、静電チャック部20と対向する第1の面50aと、その反対側であり静電チャック装置100の取付面となる第2の面50bとを有する。
冷却ベース部50は、厚さ方向に貫通する第1、第2の貫通孔51、52を備えている。第1、第2の貫通孔51、52には、それぞれ絶縁管(碍子)15が埋設されている。各絶縁管15には、それぞれ第1、第2の給電構造部30、40が内装されている。
The
The
第1の給電構造部30は、接続端子32、接続線33、電極ピン31、応力緩和層34と遮蔽管37を備えている。第2の給電構造部40は、接続端子42、接続線43、電極ピン41、応力緩和層44と遮蔽管47を備えている。
The first
以下、図1(a)、(b)を基に、各部の構成について詳細に説明する。
<静電チャック部>
静電チャック部20は、半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス基板等の板状試料Wを設置する載置板21と、この載置板21に対向配置された支持板22と、載置板21と支持板22の間に挟まれた静電吸着用内部電極23と、支持板22に埋設された内部電極端子24と、を有している。
Hereinafter, the configuration of each part will be described in detail with reference to FIGS. 1 (a) and 1 (b).
<Electrostatic chuck>
The
これら載置板21及び支持板22は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、酸化アルミニウム−炭化ケイ素(Al2O3−SiC)複合焼結体、酸化アルミニウム(Al2O3)焼結体、窒化アルミニウム(AlN)焼結体、酸化イットリウム(Y2O3)焼結体等の、機械的な強度と腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなるものとすることが好ましい。
また、載置板21を上記のセラミックス焼結体とし、支持板22をポリイミドなどの絶縁性の樹脂とすることで、安価な構造としても良い。
The mounting
Moreover, it is good also as a cheap structure by making the mounting
載置板21の一面であり板状試料Wを設置する第1の面20aには、直径が板状試料Wの厚みより小さい突起部26が複数個形成されている。これらの突起部26が板状試料Wを支える構成となっている。
支持板22には、厚さ方向に貫通する孔22aが設けられている。この孔22aには、内部電極端子24が挿通する。
A plurality of
The
静電チャック部20の厚みは0.7mm以上かつ5.0mm以下が好ましい。静電チャック部20の厚みが0.7mmを下回ると、静電チャック部20の機械的強度を確保することができない。一方、静電チャック部20の厚みが5.0mmを上回ると、静電チャック部20の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Wの熱応答性が劣化し、さらには、静電チャック部20の横方向の熱伝達の増加により、板状試料Wの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難となる。
特に、載置板21の厚みは、0.3mm以上かつ2.0mm以下が好ましい。載置板21の厚みが0.3mmを下回ると、静電吸着用内部電極23に印加された電圧により放電する危険性が高まる。一方、2.0mmを超えると、板状試料Wを十分に吸着固定することができず、板状試料Wを十分に加熱することが困難となる。
The thickness of the
In particular, the thickness of the mounting
静電吸着用内部電極23は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Wを固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
静電吸着用内部電極23の材料は載置板21及び支持板22に使用する材料との熱膨張差や耐熱性などを考慮して選定される。例えば、静電吸着用内部電極23は、酸化アルミニウム−炭化タンタル(Al2O3−Ta4C5)導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン(Al2O3−W)導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素(Al2O3−SiC)導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン(AlN−W)導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル(AlN−Ta)導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン(Y2O3−Mo)導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)等の高融点金属や、銀(Ag)、炭素(C)等を使用することができる。
The
The material of the
この静電吸着用内部電極23の厚みは、特に限定されるものではないが、0.1μm以上かつ100μm以下が好ましく、特に好ましくは5μm以上かつ20μm以下である。
厚みが0.1μmを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが100μmを越えると、この静電吸着用内部電極23と載置板21及び支持板22との間の熱膨張率差に起因して、この静電吸着用内部電極23と載置板21及び支持板22との接合界面にクラックが入り易くなるからである。
このような厚みの静電吸着用内部電極23は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
The thickness of the electrostatic adsorption
If the thickness is less than 0.1 μm, sufficient electrical conductivity cannot be ensured. On the other hand, if the thickness exceeds 100 μm, the electrostatic chucking
The electrostatic adsorption
内部電極端子24は、静電吸着用内部電極23に直流電圧を印加するために設けられている。内部電極端子24は、静電吸着用内部電極23から孔22aを挿通して厚さ方向に延び、静電チャック部20の第2の面20bに露出している。
この内部電極端子24の材料は、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極23及び支持板22の熱膨張係数に近似したものが好ましい。例えば、静電吸着用内部電極23を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)、ニオブ(Nb)、コバール合金等の金属材料が好適に用いられる。
The
The material of the
<加熱部材>
加熱部材7は、静電チャック部20の第2の面20bに接着材6を介して所定のパターンで配設されている。
図2に第2の面20bに形成された加熱部材7の配設パターンの一例を示す。加熱部材7は、相互に独立した2つのヒータ(内ヒータ7a、外ヒータ7b)とから構成されている。内ヒータ7aは、第2の面20bの中心部に形成され、外ヒータ7bは、第2の面20bの周縁部であって、内ヒータ7aの外側に環状に形成されている。
<Heating member>
The
FIG. 2 shows an example of an arrangement pattern of the
内ヒータ7a及び外ヒータ7bは、それぞれが、帯状に蛇行させた金属材料のヒータパターンであり、第2の面20b全体に配設されている。
内ヒータ7a及び外ヒータ7bの端末部8には、図1に示す電極ピン31が接続される。電極ピン31から供給される電流によって、内ヒータ7a及び外ヒータ7bは発熱する。
加熱部材7の配設パターンは、上記のように相互に独立した2つ以上のヒータパターンにより構成してもよいが、1つのヒータパターンにより構成することもできる。しかしながら、本実施形態のように、複数の相互に独立したヒータ(内ヒータ7a、外ヒータ7b)により構成することで、内ヒータ7a及び外ヒータ7bを個々に制御して、載置板21の載置面に静電吸着により固定されている板状試料Wの面内温度分布を自由にかつ精度良く制御できる。
Each of the
The electrode pins 31 shown in FIG. 1 are connected to the
The arrangement pattern of the
加熱部材7は、厚みが0.2mm以下、好ましくは0.1mm以下の一定の厚みを有する。
加熱部材7の厚みが0.2mmを超えると、加熱部材7のパターン形状が板状試料Wの温度分布として反映され、板状試料Wの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になる。
また、加熱部材7を一定の厚みとすることで、加熱部材7の発熱量も加熱面全域で一定とすることができる。これにより、静電チャック部20の第1の面20aにおける温度分布を均一化できる。
The
If the thickness of the
Further, by setting the
加熱部材7は、非磁性の金属薄板からなることが好ましく、例えば、チタン(Ti)薄板、タングステン(W)薄板、モリブデン(Mo)薄板等をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工することで形成できる。
加熱部材7を非磁性金属で形成することで、静電チャック装置100を高周波雰囲気中で用いても加熱部材7が高周波により自己発熱しない。したがって、高周波雰囲気中であっても、板状試料Wの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となる。
The
By forming the
接着材6は、加熱部材7を静電チャック部20の第2の面20bに接着するために設けられており、加熱部材7と同一のパターン形状を有する。
接着材6は、シート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、耐熱性及び絶縁性を有するものであることが好ましく、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を採用できる。
接着材6の厚みは5μm以上100μm以下が好ましく、より好ましくは10μm以上50μm以下である。この接着材6の面内の厚みのバラツキは10μm以内が好ましい。接着材6の面内の厚みのバラツキが10μmを超えると、静電チャック部20と加熱部材7との面内間隔に10μmを超えるバラツキが生じる。その結果、加熱部材7から静電チャック部20に伝達される熱の面内均一性が低下し、静電チャック部20の載置面における面内温度が不均一となる虞がある。
The adhesive 6 is provided to bond the
The adhesive 6 is a sheet-like or film-like adhesive resin, and preferably has heat resistance and insulation, and a polyimide resin, a silicone resin, an epoxy resin, or the like can be employed.
The thickness of the adhesive 6 is preferably 5 μm or more and 100 μm or less, and more preferably 10 μm or more and 50 μm or less. The in-plane thickness variation of the adhesive 6 is preferably within 10 μm. If the in-plane thickness variation of the adhesive 6 exceeds 10 μm, the in-plane spacing between the
<冷却ベース部>
冷却ベース部50は、静電チャック部20を所望の温度に調整するためのもので、厚みのある円板形状を有する。
冷却ベース部50としては、例えば、内部に冷媒を循環させる流路(図示略)が形成された液冷ベース等が好適である。
冷却ベース部50を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銅(Cu)、銅合金、ステンレス鋼(SUS) 等が好適に用いられる。冷却ベース部50の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
また、冷却ベース部50の静電チャック部20と対向する第1の面50aに、ポリイミドなどの絶縁性樹脂シートを張り付け耐電圧特性を向上させても良い。
<Cooling base part>
The
As the
The material constituting the
Further, an insulating resin sheet such as polyimide may be attached to the
冷却ベース部50には、第1、第2の貫通孔51、52が設けられ、それぞれ絶縁管15が取り付けられている。第1の貫通孔51には、加熱部材7に給電する第1の給電構造部30が挿通されている。第2の貫通孔52には、内部電極端子24に給電する第2の給電構造部40が挿通されている。
またその他に、冷却ベース部50には、板状試料Wの処理工程でウエハを押し上げるリフトピンを挿通させるための貫通孔、並びに板状試料Wと静電チャック部20との間に供給する冷却ガスを供給するための貫通孔、等の目的に応じて複数の貫通孔が設けられている。
The
In addition, the
<絶縁管>
絶縁管15は、第1、第2の貫通孔51、52にそれぞれ埋設されている。絶縁管15には、加熱部材7又は内部電極端子24に電力を供給するための第1、第2の給電構造部30、40が内装されている。
絶縁管15の材料は樹脂製であってもセラミックス製であっても良いが、熱伝導、耐熱性、耐電圧、寸法精度、コストなどの面からセラミックス製とすることが好ましく、酸化アルミニウムなどを好適に採用できる。
また、絶縁管15に代えて、第1、第2の貫通孔51、52の内周面に絶縁性の膜を形成するなどして、第1、第2の給電構造部30、40と冷却ベース部50とを互いに絶縁しても良い。
<Insulation tube>
The insulating
The material of the insulating
Further, instead of the insulating
絶縁管15の内径は、例えば、5mm以上15mm以下とすることが好ましい。絶縁管15の内径を15mm以下とすることで、絶縁管15の周囲の均熱性を確保できる。また、絶縁管15の内径を5mm以上とすることで、絶縁管15の内部に第1、第2の給電構造部30、40を構成するための作業スペースを十分に確保できる。
絶縁管15の厚さは、例えば、0.5mm以上2.5mm以下とすることが好ましい。絶縁管15の厚さを2.5mm以下とすることで、絶縁管15の周囲の均熱性を確保できる。また、絶縁管15の厚さを0.5mm以上とすることで、絶縁管15に十分な強度を持たせ、組み立て時に破損することを防止できる。
The inner diameter of the insulating
The thickness of the insulating
絶縁管15は冷却ベース部50の貫通孔51、52に接着剤(図示略)を用いて固定されている。また、絶縁管15を貫通孔51、52に、熱伝導率の高いグリースを充填させた状態で嵌め合わせて取り付けても良い。いずれの場合であっても、貫通孔51、52の内周面と絶縁管15の外周面との間に、空隙が生じないように取り付けることが好ましい。これにより、絶縁管15とその周囲の冷却ベース部50の熱分布を均一にすることができる。
The insulating
絶縁管15の+Z側の上端15bは、冷却ベース部50の第1の面50aに対して突出させず連続する平坦な面(面一)とすることが好ましい。絶縁管15の上端15bと冷却ベース部50の上端を面一とすることで、冷却ベース部50の第1の面50a側に樹脂層80を形成する際に、樹脂層80に気泡が生じにくく樹脂層80を均一な熱特性とすることができる。
The
<給電構造部>
第1の給電構造部30は、接続端子32、接続線33、電極ピン31、応力緩和層34、遮蔽管37を有している。第1の給電構造部30の電極ピン31は、加熱部材7の端末部8に接続されている。
同様に、第2の給電構造部40は、接続端子42、接続線43、電極ピン41、応力緩和層44、遮蔽管47を有している。第2の給電構造部40の電極ピン41は、静電チャック部20の第2の面20bから露出する内部電極端子24の露出部24aに接続されている。
第1の給電構造部30と第2の給電構造部40とは、同様の構成を有し、以下に第1の給電構造部30に代表して図1(b)を基に説明を行う。第2の給電構造部40は、特別に記載した場合を除いて、第1の給電構造部30と同様の構成を有し同様の効果を奏するものである。
<Power supply structure>
The first
Similarly, the second
The first power
<電極ピン>
電極ピン31は、加熱部材7に接続される先端面31a側(+Z側)に設けられたツバ部31bと、このツバ部31bから立設された円柱部31cとを有している。円柱部31cの先端であり、電極ピン31のツバ部31bと反対側(−Z側)の下端部31dには、接続線33が接続される。
電極ピン31の長さは例えば、3mm以上10mm以下とすることが好ましい。電極ピン31は、加熱部材7に接続した状態で接続線33を溶接又は半田で接続する場合がある。このような場合に、電極ピン31の長さを3mm以上とすることで、溶接又は半田を溶融させるための熱が、接着材6に伝わりにくくなり、熱によって接着材6が劣化することを抑制できる。
電極ピン31の円柱部31cを雄ネジ部と雌ネジ部の分割構造とし、雄ネジ部と雌ネジ部の間に接続線33を挟み込んで接続を行っても良い。
<Electrode pin>
The
The length of the
The
円柱部31cの外径は、例えば、1.5mm以上5mm以下とすることが好ましい。円柱部31cの外径を5mm以下とすることで、第1の給電構造部30を小型化し、貫通孔51を小径とすることができる。これにより冷却ベース部50の均熱性の向上できる。また、円柱部31cの外径を1.5mm以上とすることで、電極ピン31の電気抵抗を十分に小さくして、電極ピン31の発熱を防止できる。
For example, the outer diameter of the
ツバ部31bの外径は、円柱部31cの外径の1.5倍以上とすることが好ましく、例えば、4mm以上14mm以下とすること好ましい。
ツバ部31bの外径を4mm以上14mm以下とすることで、電極ピン31の先端面31aと加熱部材7と接合する際の溶接面積を必要十分に確保できる。
ツバ部31bの厚さは例えば、0.1mm以上0.5mm以下とすることが好ましい。ツバ部31bを0.5mm以下とすることで、電極ピン31の外周に形成される応力緩和層34が、ツバ部31bと遮蔽管37との間に隙間なく入り込み均一な層を形成できる。
The outer diameter of the
By setting the outer diameter of the
The thickness of the
電極ピン31の材料は金属又は金属とセラミックスの複合体であり、加熱部材7の材料と同じ材料、若しくは加熱部材7の材料と同じ材料と他の材料の複合材料とすることが好ましい。
電極ピン31と加熱部材7との接合は、溶接、導電性接着剤又はロウ付けにより行うことができる。特に、接続抵抗が低く、接続工程で大きな熱が発生しにくい、電子ビーム溶接もしくはレーザービーム溶接で電極ピン31と加熱部材7との接合を行うことが好ましい。
接続抵抗が高い接続方法を採用すると、電極ピン31を介して加熱部材7に電流を流した際に接続部が発熱して、静電チャック部20の温度を精密に制御できなくなる虞がある。また、接続工程で大きな熱が発生する接続方法を採用すると、過剰な温度上昇により接着材6が劣化する虞がある。したがって、これらの懸念を排除できる電子ビーム溶接もしくはレーザービーム溶接を採用することが好ましい。また、電極ピン31と加熱部材7との接合を溶接により行う場合には、電極ピン31の材料を加熱部材7の材料と同じ材料と他の材料の複合材料とすることで、溶接の強度を高くすることができ、より好ましい。
The material of the
The
If a connection method having a high connection resistance is employed, the connection portion may generate heat when a current is passed through the
図1(a)に示すように、第2の給電構造部40の電極ピン41は、内部電極端子24に接続される先端面41a側(+Z側)に設けられたツバ部41bと、このツバ部41bから立設する円柱部41cとを有している。電極ピン41は、第1の給電構造部30の電極ピン31と同じものを用いることができるほか、内部電極端子24と同じ材料を用いても良い。
電極ピン41と内部電極端子24との接続は、溶接、導電性接着剤又はロウ付けで接合できる。電極ピン41及び内部電極端子24は、静電吸着用内部電極23に電圧を加えるためのものであり、大きな電流が流れることはない。したがって、電極ピン41と内部電極端子24との接続方法として、電気抵抗が比較的大きな接続方法である導電性接着剤により接続を採用できる。これにより、接続作業を簡易化できる。
As shown in FIG. 1A, the
The connection between the
<接続線>
図1(b)に示すように、接続線33は、電極ピン31と接続端子32を電気的に接続するために設けられている。
接続線33としては、可撓性を有する電気ケーブルを使用することが好ましく、例えば、銅線や銀線、及びこれらの撚り線の他、ばね材などを用いることができる。また、接続線33は、屈曲された状態で電極ピン31と接続端子32との間のスペースに収納されることが好ましい。
接続線33として可撓性を有する電気ケーブルを用い、屈曲させた状態で収納することで、冷却ベース部50が熱膨張及び熱収縮して、電極ピン31と接続端子32との距離が変わる場合であっても、この距離の変化を吸収できる。したがって、電極ピン31、接続端子32、並びにこれらの接続部に付加が加わることを防止できる。また、接続端子32に応力や衝撃が加わった場合には、電極ピン31に応力や衝撃が伝わることを防ぎ、電極ピン31及びその接続部に破損が生じることを防止できる。
<Connection line>
As shown in FIG. 1B, the
As the
When a flexible electric cable is used as the
<接続端子>
接続端子32は、雌型コネクタである。この接続端子32には、外部の電源から静電チャック装置100に電気を供給するための雄型コネクタ(図示略)が接続することができる。
接続端子32は導電性のものであればその材料は限定されない。
接続端子32は、接続線33によって電極ピン31と接続されている。接続端子32は、電極ピン31と接続線33を介して接続されているため、接続端子32に熱や機械適応力が加わった場合であっても、電極ピン31に影響が及びにくい。したがって、接続端子32と電極ピン31との接続は、はんだ付けや溶接、カシメなどの方法を採用できる。
また、接続端子32は、固定板16を介して、冷却ベース部50の貫通孔51に固定されている。
<Connection terminal>
The
The material of the
The
Further, the
固定板16は、貫通孔51の−Z側の開口部に取り付けられている。接続端子32と固定板16の固定、並びに固定板16と冷却ベース部50との固定は、例えばネジ止めによって行うことができる。また、固定板16は、絶縁管15と固定する構造となっていてもよい。固定板16の材料にはセラミックスや絶縁性樹脂などが適宜選定される。
The fixing
<遮蔽管>
遮蔽管37は、電極ピン31を内包してその外周を取り囲むように配置されている。遮蔽管37の内周と電極ピン31との間には、応力緩和層34が形成されている。遮蔽管37の外周には、樹脂層80が回り込むように入り込んでいる。即ち、遮蔽管37は、応力緩和層34と樹脂層80の間に配置されている。
遮蔽管37は、冷却ベース部50と静電チャック部20とを接着する接着工程において、硬化前の樹脂層80が応力緩和層34の下端部34a側(−Z側)に入り込むことを抑制する。
<Shielding tube>
The shielding
The shielding
遮蔽管37の静電チャック部20側(+Z側)の上端部37aは、加熱部材7と当接している。また、遮蔽管37の静電チャック部20と反対側(−Z側)の下端部37bは、接続端子32の外周に達する位置まで延びている。
遮蔽管37の長さは、遮蔽管37を乗り越えて硬化前の樹脂層80が応力緩和層34の下端部34a側に入り込むことが抑制できるものであればよい。したがって、遮蔽管37の下端部37bは、接続端子32の外周に達していなくても良い。
An
The length of the shielding
遮蔽管37の上端部37aは、加熱部材7と当接するが固定されていないことが好ましい。また、遮蔽管37は、下端部37b近傍において接続端子32の外周との間に隙間が形成されている。このように、遮蔽管37を固定させないことで、熱膨張、熱収縮に起因して樹脂層80と冷却ベース部50と対する位置ずれが生じた場合に、遮蔽管37は、樹脂層80に追随して移動することができる。
It is preferable that the
遮蔽管37と電極ピン31とは、接触していない。即ち、遮蔽管37は、その内周面37cと電極ピン31のツバ部31bの外周面31eとの間に所定の隙間を設けるように配置されている。隙間を設けることで、熱膨張、熱収縮に起因する樹脂層80の位置ずれに遮蔽管37が追随し電極ピン31に応力が加わることを抑制できる。
樹脂層80の位置ずれ量は、樹脂層80の材質や想定される温度、冷却ベース部50の大きさ等に依存して変わる。したがって、遮蔽管37の内周面37cとツバ部31bの外周面31eとの間の隙間の大きさは、樹脂層80の冷却ベース部50に対する位置ずれ量に応じて設定することが好ましい。一例として、1mm程度とすることができる。
The
The amount of displacement of the
遮蔽管37の外周面37dと絶縁管15の内周面15aとの間には、例えば、1mm以上5mm以下の隙間が設けられ、この隙間に樹脂層80が回り込んで外周樹脂層81が形成される。1mm以上5mm以下の隙間を設けることで、この隙間に樹脂層80を構成する材料が均一に回り込み、均一な外周樹脂層81を形成できる。
For example, a gap of 1 mm or more and 5 mm or less is provided between the outer
遮蔽管37の材質は金属や樹脂などから選定できるが、絶縁材料であることが好ましく、これによれば、電極ピン31の絶縁性を高めることができる。例えば、シリコーン系、テフロン(登録商標)系の樹脂を用いることができる。
遮蔽管37の厚さは、50μm以上1mm以下であることが好ましい。これによれば、十分な絶縁性能と強度を有する遮蔽管37とすることができる。
The material of the shielding
The thickness of the shielding
<応力緩和層>
応力緩和層34は、電極ピン31の外周と遮蔽管37の内周面37cの間に配置される。
応力緩和層34は、樹脂層80と静電チャック部20(特に支持板22)との熱膨張差により発生する際の応力を緩和するために設けられる。樹脂層80と静電チャック部20は、互いに熱膨張係数が異なる。したがって、温度変化により樹脂層80は、静電チャック部20に対して相対的な位置ずれを生じる。電極ピン31は、静電チャック部20に接着材6を介して固定された加熱部材7に溶接等の接続方法で接続されているため、樹脂層80の位置ずれに追随することができない。応力緩和層34は、電極ピン31の外周に設けられていることによって、樹脂層80がずれた場合であっても、電極ピン31に加わる応力を軽減できる。これによって、電極ピン31自身の破損や、電極ピン31と加熱部材7との接続部の破損を防ぐことができ、静電チャック装置100の信頼性を高めることができる。
<Stress relaxation layer>
The
The
また、応力緩和層34を設けることで、電極ピン31の周囲の均熱性を高めることができる。応力緩和層34の周囲には、遮蔽管37を介して外周樹脂層81が形成されている。外周樹脂層81は、樹脂層80から遮蔽管37と絶縁管15の間の隙間に延出している。この外周樹脂層81は、樹脂層80と同じ樹脂材料からなるため、高い熱伝導性を有している。したがって、応力緩和層34は、外周樹脂層81に遮蔽管37を介して効率よく熱を伝えることができ電極ピン31の周囲と樹脂層80との熱分布を均一にすることができる。
Further, by providing the
応力緩和層34の下端部34a側(−Z側)であって、応力緩和層34と接続端子32との間には、空隙9が形成されていることが好ましい。この空隙9は、応力緩和層34が変形した際に構成する材料が入り込む領域として機能する。このような空隙9は、応力緩和層34として、発泡性の材料等の体積を変えて変形できる材料である場合には、設けなくても良い。
It is preferable that a
応力緩和層34の外径(即ち、本実施形態において遮蔽管37の内径)は、電極ピン31が接続される加熱部材7の幅よりも小さくすることが好ましい。これにより、応力緩和層34が加熱部材7の幅方向に内包され、応力緩和層34と樹脂層80との熱伝導率の差が均熱性を阻害することを抑制できる。
The outer diameter of the stress relaxation layer 34 (that is, the inner diameter of the shielding
応力緩和層34は、接着性を有する材料から構成させることで電極ピン31及び遮蔽管37と接着させることができる。また、応力緩和層34と電極ピン31とを接着剤を介し接着固定しても良い。応力緩和層34と電極ピン31とを接着固定することで、製造時に応力緩和層34が電極ピン31に対して位置がずれすることを防止できる。
The
応力緩和層34としては、柔軟性の樹脂材料を使用することが好ましい。具体的には、応力緩和層34のヤング率は1MPa以下とすることが好ましく、0.3MPa以下とすることがより好ましい。例えば柔軟性のシリコーン樹脂などの樹脂自体のヤング率が低い材料の他、発泡性ポリイミドなど空孔により応力が緩和できるものを用いることができる。また、応力緩和層34としてシリコーンゴムを用いてもよい。
応力緩和層34は、樹脂層80に使用する材料に比べ、熱伝導率、耐電圧、強度などで劣る材料からも選定してもよい。
As the
The
応力緩和層34は、外周樹脂層81より柔軟性を有する材料で形成されている。より具体的には、応力緩和層34のヤング率は、外周樹脂層81のヤング率より低い。これにより応力緩和層34は、外周樹脂層81の変形により生じる弾性変形力を緩和して電極ピン31に加わる負荷を軽減できる。
The
図1(a)に示す第2の給電構造部40の応力緩和層44も第1の給電構造部30と同様の構造を有する。即ち、応力緩和層44は、電極ピン41の外周と遮蔽管47の内周面の間に配置される。電極ピン41は、内部電極端子24に接続されているため、樹脂層80の静電チャック部20に対するずれに追随することができない。応力緩和層44が設けられていることによって、樹脂層80と静電チャック部20とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン41に加わる応力を軽減でき、電極ピン41自身の破損や、電極ピン41と内部電極端子24との接続部の破損を防ぐことができる。さらに、応力緩和層44は、応力緩和層34と同様に、外周樹脂層81より柔軟性を有する材料で形成されている。これにより応力緩和層44は、外周樹脂層81の変形により生じる弾性変形力を緩和できる。
また、応力緩和層44が設けられていることで、電極ピン41の周囲の均熱性を高めるという効果も奏する。
The
Further, since the
<樹脂層80>
図1(a)に示すように、樹脂層80は、静電チャック部20の第2の面20bと冷却ベース部50の第1の面50aの間に介在する。樹脂層80は、加熱部材7が接着された静電チャック部20と冷却ベース部50とを接着一体化するとともに、熱応力の緩和作用を有する。
樹脂層80は、その内部や、静電チャック部20の第2の面20b、加熱部材7の下面(−Z側の面)、並びに冷却ベース部50の第1の面50aとの界面に空隙や欠陥が少ないことが望まれる。空隙や欠陥が形成されていると、熱伝達性が低下して板状試料Wの均熱性が阻害される虞がある。
<
As shown in FIG. 1A, the
The
この樹脂層80は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体またはアクリル樹脂で形成されている。樹脂層80は、流動性ある樹脂組成物を静電チャック部20と冷却ベース部の間に充填した後に加熱硬化させることで形成することが好ましい。冷却ベース部50の第1の面50aには加熱部材7が設けられており、これにより凹凸が形成されている。また、冷却ベース部50の第1の面50a及び静電チャック部20の第2の面20bは必ずしも平坦ではない。流動性の樹脂組成物を冷却ベース部50と静電チャック部20の間に充填させた後に硬化させて樹脂層80を形成することで、静電チャック部20と冷却ベース部50の凹凸に起因して樹脂層80に空隙が生じることを抑制できる。これにより、樹脂層80の熱伝導特性を面内に均一にすることが出来、静電チャック部20の均熱性を高めることが出来る。
The
シリコーン系樹脂組成物は、耐熱性、弾性に優れた樹脂であり、シロキサン結合(Si−O−Si)を有するケイ素化合物を含む。このシリコーン系樹脂組成物は、例えば、下記の式(1)または式(2)の化学式で表すことができる。 The silicone-based resin composition is a resin excellent in heat resistance and elasticity, and includes a silicon compound having a siloxane bond (Si—O—Si). This silicone resin composition can be represented, for example, by the chemical formula of the following formula (1) or formula (2).
このようなシリコーン樹脂としては、特に、熱硬化温度が70℃以上140℃以下のシリコーン樹脂が好ましい。
ここで、熱硬化温度が70℃を下回ると、静電チャック部20の支持板22と、冷却ベース部50とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が始まってしまい、作業性に劣ることとなるので好ましくない。一方、熱硬化温度が140℃を超えると、静電チャック部20の支持板22と、冷却ベース部50との熱膨張差が大きく、静電チャック部20の支持板22と、冷却ベース部50との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じる虞があるので好ましくない。
As such a silicone resin, a silicone resin having a thermosetting temperature of 70 ° C. or higher and 140 ° C. or lower is particularly preferable.
Here, when the thermosetting temperature is lower than 70 ° C., when the
このシリコーン樹脂としては、硬化後のヤング率が8MPa以下の樹脂が好ましい。ここで、硬化後のヤング率が8MPaを超えると、樹脂層80に昇温、降温の熱サイクルが負荷された際に、支持板22と冷却ベース部50との熱膨張差を吸収することができず、樹脂層80の耐久性が低下するので、好ましくない。
The silicone resin is preferably a resin having a Young's modulus after curing of 8 MPa or less. Here, when the Young's modulus after curing exceeds 8 MPa, the thermal expansion difference between the
この樹脂層80には、平均粒径が1μm以上かつ10μm以下の無機酸化物、無機窒化物、無機酸窒化物からなるフィラー、例えば、窒化アルミニウム(AlN)粒子の表面に酸化ケイ素(SiO2)からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子が含有されていることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、樹脂層80の熱伝達率を制御することができる。
The
The surface-coated aluminum nitride (AlN) particles are mixed to improve the thermal conductivity of the silicone resin, and the heat transfer rate of the
すなわち、表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子の混入率を高めることにより、樹脂層80を構成する有機系接着剤の熱伝達率を大きくすることができる。
また、窒化アルミニウム(AlN)粒子の表面に酸化ケイ素(SiO2)からなる被覆層が形成されているので、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム(AlN)粒子と比較して優れた耐水性を有している。したがって、シリコーン系樹脂組成物を主成分とする樹脂層80の耐久性を確保することができ、その結果、静電チャック装置100の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
That is, by increasing the mixing rate of the surface-coated aluminum nitride (AlN) particles, the heat transfer rate of the organic adhesive constituting the
In addition, since a coating layer made of silicon oxide (SiO 2 ) is formed on the surface of aluminum nitride (AlN) particles, it has superior water resistance compared to simple aluminum nitride (AlN) particles that are not surface-coated. have. Therefore, the durability of the
また、この表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子は、窒化アルミニウム(AlN)粒子の表面が、優れた耐水性を有する酸化ケイ素(SiO2)からなる被覆層により被覆されているので、窒化アルミニウム(AlN)が大気中の水により加水分解される虞が無く、窒化アルミニウム(AlN)の熱伝達率が低下する虞もなく、樹脂層80の耐久性が向上する。
なお、この表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子は、半導体ウエハ等の板状試料Wへの汚染源となる虞もなく、この点からも好ましいフィラーということができる。
Further, since the surface-coated aluminum nitride (AlN) particles are coated with a coating layer made of silicon oxide (SiO 2 ) having excellent water resistance, the surface of the aluminum nitride (AlN) particles is aluminum nitride (AlN). ) Is not hydrolyzed by water in the atmosphere, the heat transfer rate of aluminum nitride (AlN) is not lowered, and the durability of the
The surface-coated aluminum nitride (AlN) particles do not have a risk of becoming a contamination source for the plate-like sample W such as a semiconductor wafer, and can be said to be a preferable filler from this point.
この表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子は、被覆層中のSiとシリコーン系樹脂組成物とにより強固な結合状態を得ることが可能であるから、樹脂層80の伸び性を向上させることが可能である。これにより、静電チャック部20の支持板22の熱膨張率と冷却ベース部50の熱膨張率との差に起因する熱応力を緩和することができ、静電チャック部20と冷却ベース部50とを精度よく、強固に接着することができる。また、使用時の熱サイクル負荷に対する耐久性が充分となるので、静電チャック装置100の耐久性が向上する。
Since the surface-coated aluminum nitride (AlN) particles can obtain a strong bonding state with Si in the coating layer and the silicone-based resin composition, the stretchability of the
この表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子の平均粒径は、1μm以上かつ10μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以上かつ5μm以下である。
ここで、この表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子の平均粒径が1μmを下回ると、粒子同士の接触が不十分となり、結果的に熱伝達率が低下する虞があり、また、粒径が細か過ぎると、取扱等の作業性の低下を招くこととなり、好ましくない。一方、平均粒径が10μmを越えると、接着層の厚みにばらつきが生じ易くなるので好ましくない。
The average particle diameter of the surface-coated aluminum nitride (AlN) particles is preferably 1 μm or more and 10 μm or less, more preferably 2 μm or more and 5 μm or less.
Here, when the average particle size of the surface-coated aluminum nitride (AlN) particles is less than 1 μm, the contact between the particles becomes insufficient, and as a result, the heat transfer rate may be lowered, and the particle size is small. If it is too much, workability such as handling is reduced, which is not preferable. On the other hand, if the average particle diameter exceeds 10 μm, the thickness of the adhesive layer tends to vary, which is not preferable.
また、この樹脂層80は、ヤング率が1GPa以下で、柔軟性(ショア硬さがA100以下)を有する熱硬化型アクリル樹脂接着剤で形成されていてもよい。この場合は、フィラーは含有していてもよく、含有していなくともよい。
Further, the
<外周樹脂層>
図1(b)に示すように、樹脂層80は、遮蔽管37の外周面37dと絶縁管15の内周面15aとの間に回り込んで外周樹脂層81を形成する。
この外周樹脂層81は、樹脂層80と同じ樹脂材料からなり、例えば上述したフィラーを含有することにより熱伝導率が高められている。これに対して、応力緩和層34を構成する樹脂材料は、柔軟性を維持するためにフィラーを含有させていないか、含有させていてもわずかな量となる。この場合、応力緩和層34の熱伝導率は、樹脂層80と比較して低くなる。また、応力緩和層34を構成する樹脂材料として発泡性のものを用いる場合には、熱伝導率は非常に小さくなってしまう。応力緩和層34の熱伝導率が低いことで、応力緩和層34の周囲において、静電チャック部20の均熱性が阻害される虞がある。
本実施形態の静電チャック装置100は、外周樹脂層81を形成することにより、応力緩和層34は、遮蔽管37を介して外周樹脂層81に熱を伝えることができる。これにより、電極ピン31の周囲の均熱性を高めることができる。
<Outer peripheral resin layer>
As shown in FIG. 1B, the
The outer
In the
また、外周樹脂層81は、冷却ベース部50の貫通孔51に埋設された絶縁管15の内周面15aに接触している。外周樹脂層81は、絶縁管15の内周面15aに広がって形成されていることで、冷却ベース部50と高効率で熱交換が行われる。したがって、応力緩和層34は、外周樹脂層81を介して効率よく冷却されて、静電チャック部20の均熱性を向上できる。
The outer
外周樹脂層81は、樹脂層80が遮蔽管37と絶縁管15の間に回り込むことで形成し、樹脂層80と連続した層とすることが好ましい。
例えば、外周樹脂層81として、樹脂層80と異なる種類の材料を用いた場合や、樹脂層80を形成後に別途樹脂を注入させて形成させた場合には、外周樹脂層81の層内に樹脂の境界部が形成され、外周樹脂層81を絶縁層として機能させることが出来ない。
外周樹脂層81を樹脂層80と連続した層とすることで、外周樹脂層81を絶縁層として機能させ第1の給電構造部30と冷却ベース部5との間の絶縁破壊を好適に防ぐことが出来る。
The outer
For example, when a different kind of material from the
By making the outer
<製造方法>
次に、この静電チャック装置100の製造方法について説明する。
まず、酸化アルミニウム−炭化ケイ素(Al2O3−SiC)複合焼結体または酸化イットリウム(Y2O3)焼結体により板状の載置板21及び支持板22を作製する。この場合、炭化ケイ素粉末及び酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末または酸化イットリウム粉末を所望の形状に成形し、その後、例えば1400℃〜2000℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、載置板21及び支持板22を得ることができる。
<Manufacturing method>
Next, a method for manufacturing the
First, the plate-shaped mounting
次いで、支持板22に、内部電極端子24を嵌め込み保持するための固定孔を複数個形成する。
次いで、内部電極端子24を、支持板22の固定孔に密着固定し得る大きさ、形状となるように作製する。この内部電極端子24の作製方法としては、例えば、内部電極端子24を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。
Next, a plurality of fixing holes for fitting and holding the
Next, the
このとき、内部電極端子24に用いられる導電性セラミックス粉末としては、静電吸着用内部電極23と同様の材質からなる導電性セラミックス粉末が好ましい。
また、内部電極端子24を金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。
At this time, the conductive ceramic powder used for the
In addition, when the
次いで、内部電極端子24が嵌め込まれた支持板22の表面の所定領域に、内部電極端子24に接触するように、上記の導電性セラミックス粉末等の導電材料を有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し、乾燥して、静電吸着用内部電極23とする。
この塗布法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。また、他の方法としては、蒸着法あるいはスパッタリング法により上記の高融点金属の薄膜を成膜する方法、上記の導電性セラミックスあるいは高融点金属からなる薄板を配設して静電吸着用内部電極23とする方法等がある。
Next, for electrostatic adsorption, a conductive material such as the conductive ceramic powder is dispersed in an organic solvent so as to come into contact with the
As this coating method, it is desirable to use a screen printing method or the like because it is necessary to apply the film to a uniform thickness. Other methods include forming a thin film of the above-mentioned refractory metal by vapor deposition or sputtering, or arranging an electroconductive ceramic or refractory metal thin plate to provide an internal electrode for electrostatic adsorption. 23 and the like.
また、支持板22上の静電吸着用内部電極23を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板21及び支持板22と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層を形成する。この絶縁材層は、例えば、載置板21及び支持板22と同一組成または主成分が同一の絶縁材料粉末を有機溶媒に分散した塗布液を、上記所定領域にスクリーン印刷等で塗布し、乾燥することにより形成することができる。
Further, in order to improve insulation, corrosion resistance, and plasma resistance in a region other than the region where the electrostatic adsorption
次いで、支持板22上の静電吸着用内部電極23及び絶縁材層の上に載置板21を重ね合わせ、次いで、これらを高温、高圧下にてホットプレスして一体化する。このホットプレスにおける雰囲気は、真空、あるいはAr、He、N2等の不活性雰囲気が好ましい。また、ホットプレスにおける一軸加圧の際の圧力は5MPa〜10MPaが好ましく、温度は1400℃〜1850℃が好ましい。
Next, the mounting
このホットプレスにより、静電吸着用内部電極23は焼成されて導電性複合焼結体からなる静電吸着用内部電極23となる。同時に、支持板22及び載置板21は、接合一体化される。
また、内部電極端子24は、高温、高圧下でのホットプレスで再焼成され、支持板22の固定孔に密着固定される。
そして、これら接合体の上下面、外周、及びガス穴等を機械加工し、静電チャック部20とする。
By this hot pressing, the electrostatic adsorption
The
Then, the upper and lower surfaces, outer periphery, gas holes, and the like of these joined bodies are machined to form the
次いで、この静電チャック部20の第2の面20bの所定の領域に、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有しかつ加熱部材7と同一のパターン形状のシート状またはフィルム状の接着性樹脂を貼着し、接着材6とする。
この接着材6は、静電チャック部20の第2の面20bに、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有する接着性樹脂シートまたは接着性樹脂フィルムを貼着し、このシートまたはフィルムに加熱部材7と同一のパターンを形成することによっても作製することができる。
Next, in a predetermined region of the
This adhesive 6 is adhered to the
次いで、この接着材6上に、厚みが0.2mm以下、好ましくは0.1mm以下の一定の厚みを有する、例えば、チタン(Ti)薄板、タングステン(W)薄板、モリブデン(Mo)薄板等の非磁性金属薄板を貼着し、この非磁性金属薄板をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工し、加熱部材7とする。
これにより、静電チャック部20の第2の面20bに所望のヒータパターンを有する加熱部材7が接着材6を介して形成された加熱部材7付きの静電チャック部20が得られる。
Next, the adhesive 6 has a constant thickness of 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm or less, such as a titanium (Ti) thin plate, a tungsten (W) thin plate, a molybdenum (Mo) thin plate, or the like. A nonmagnetic metal thin plate is attached, and this nonmagnetic metal thin plate is etched into a desired heater pattern by a photolithography method to obtain a
Thereby, the
次いで、所定の大きさ及び形状の電極ピン31、41を作製する。この電極ピン31、41の作製方法は、上述した内部電極端子24の作製方法と同様、例えば、電極ピン31、41を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。
また、電極ピン31、41を金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。
Next, electrode pins 31 and 41 having a predetermined size and shape are produced. The manufacturing method of the electrode pins 31 and 41 is the same as the manufacturing method of the
Moreover, when the electrode pins 31 and 41 are made of metal, a method of using a refractory metal and a metal working method such as a grinding method or powder metallurgy, or the like can be used.
次いで、第1の給電構造部30を構成する電極ピン31、接続線33、接続端子32をそれぞれ接続する。同様に、第2の給電構造部40を構成する電極ピン41、接続線43、接続端子42をそれぞれ接続する。電極ピン31、41と接続線33、43との接続は溶接又は半田付けにより行うことができる。また、接続線33、43と接続端子32、42との接続はカシメにより行うことができる。
Next, the
次いで、電極ピン31を加熱部材7に、電子ビーム溶接により接続する。また、電極ピン41を内部電極端子24に導電性接着剤により接続する。
以上の工程により、静電チャック部20から、電極ピン31、41、接続線33、43を介し接続端子32、42までが電気的に接続された構成となる。
Next, the
Through the above steps, the
次いで、電極ピン31、41外周に柔軟性の樹脂を接着して、応力緩和層34、44を形成する。さらに、この応力緩和層34、44の外周に遮蔽管37、47を配置する。
応力緩和層34、44を形成する工程は、電極ピン31、41の周囲に予め遮蔽管37、47を配置した後に、未硬化の応力緩和層34、44を遮蔽管37、47の内側に流し込み硬化させることで行っても良い。
Next, a flexible resin is adhered to the outer periphery of the electrode pins 31 and 41 to form the stress relaxation layers 34 and 44. Further, shielding
In the step of forming the stress relaxation layers 34 and 44, after the
一方、アルミニウム(Al)、アルミニウム合金、銅(Cu)、銅合金、ステンレス鋼(SUS) 等からなる金属材料に機械加工を施し、必要に応じて、この金属材料の内部に冷媒を循環させる流路等を形成する。
この冷却ベース部50の少なくともプラズマに曝される面には、アルマイト処理を施すか、あるいはアルミナ等の絶縁膜を成膜することが好ましい。
次いで、貫通孔51、52を形成する。さらに、これらの貫通孔51、52に、接着剤(図示略)により絶縁管15を内挿固定する。
On the other hand, a metal material made of aluminum (Al), aluminum alloy, copper (Cu), copper alloy, stainless steel (SUS), etc. is machined, and a coolant is circulated inside the metal material as necessary. Form roads.
It is preferable that at least the surface of the
Next, the through
次いで、冷却ベース部50の第1の面50aの縁部近傍にスペーサ(図示略)を貼付する。
次いで、冷却ベース部50の第1の面50aの所定領域に、例えば、シリコーン系樹脂組成物からなる接着剤を塗布する。この接着剤は、樹脂層80を構成する未硬化の樹脂である。接着剤の塗布量は、静電チャック部20と冷却ベース部50とがスペーサにより一定の間隔を保持した状態で接合一体化できるように、所定量の範囲内とする。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等が挙げられるが、冷却ベース部50上の所定領域に精度良く形成する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが好ましい。
Next, a spacer (not shown) is attached near the edge of the
Next, an adhesive made of, for example, a silicone resin composition is applied to a predetermined region of the
Examples of the method for applying the adhesive include manual application using a spatula and the like, as well as a bar coating method and a screen printing method. However, it is necessary to form the adhesive in a predetermined region on the
塗布後、静電チャック部20と冷却ベース部50とを接着剤及び所定厚さのスペーサを介して重ね合わせる。
この重ね合わせる工程において、静電チャック部20から垂下する電極ピン31、41、遮蔽管37、47、接続線33、43、接続端子32、42を、貫通孔51、52に埋設された絶縁管15の内部に挿通させる。
次いで、静電チャック部20と冷却ベース部50との間隔がスペーサの厚みになるまで落し込み、押し出された余分な接着剤を除去した後に、接着剤を硬化させ樹脂層80を形成する。
After the application, the
In this superposition process, the electrode pins 31 and 41, the shielding
Next, the space between the
このように、液状の接着剤を冷却ベース部50の第1の面50aに塗布して、上方から静電チャック部20を押し付けることで、絶縁管15の外周と遮蔽管37、47の間の隙間に液状の接着剤が回り込む。さらにこの回り込んだ接着剤を硬化させることで、樹脂層80から延出する外周樹脂層81が形成できる。
As described above, the liquid adhesive is applied to the
次いで、固定板16を、貫通孔51、52の−Z側の開口部に取り付ける。さらに、静電チャック部20から垂下する接続端子32、42を固定板16に固定する。
以上により、静電チャック部20及び冷却ベース部50は、樹脂層80を介して接合一体化され、本実施形態の静電チャック装置100が得られることとなる。
Next, the fixing
As described above, the
第1実施形態の静電チャック装置100は、電極ピン31、41の外周に応力緩和層34、44が設けられている。これによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部20と樹脂層80とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン31、41に加わる応力を緩和することができる。したがって、電極ピン31、41の破損や、電極ピン31、41と内部電極端子24又は加熱部材7との接続部の破損を防止できる。
In the
また、第1実施形態の静電チャック装置100は、樹脂層80が絶縁管15の内周と遮蔽管37、47の外周の間に延出した外周樹脂層81を有している。この外周樹脂層81は、応力緩和層34、44の外周から遮蔽管37、47を介し、冷却ベース部50に熱を移動させる役割を果たすことができる。したがって、応力緩和層34、44は効率よく冷却される。さらに、静電チャック部20の応力緩和層34、44と接触する領域も効率よく冷却でき、静電チャック部20の均熱性を向上できる。
Further, the
さらに、第1実施形態の静電チャック装置100は、応力緩和層34、44が、外周樹脂層81より柔軟性を有する材料で形成されている。熱膨張等に起因して外周樹脂層81が変形した場合、外周樹脂層81の弾性変形力は、遮蔽管37、47および応力緩和層34、44を介して電極ピン31、41に負荷を与える。応力緩和層34、44が、外周樹脂層81より柔軟性を有することで、弾性変形力の伝達経路で柔軟に変形して応力を緩和する。これにより、電極ピン31、41に加わる負荷を軽減できる。これにより、電極ピン31、41自身の破損や、電極ピン31、41の接続部の破損を防止できる。
Furthermore, in the
<<第2実施形態>>
図3は、第2実施形態の静電チャック装置200を示す断面図である。以下に、図3を基に静電チャック装置200について説明する。なお、上述の第1実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第2実施形態の静電チャック装置200は、第1、第2の給電構造部230、240に第1実施形態における遮蔽管37、47(図1(a)参照)を有していない点が異なる。
<< Second Embodiment >>
FIG. 3 is a cross-sectional view showing the
The
この静電チャック装置200は、板状試料Wを設置する円板状の静電チャック部20と、この静電チャック部20を冷却する円板状の冷却ベース部250と、これらを接着一体化する樹脂層280と、を有している。
冷却ベース部250は、厚さ方向に貫通する第1、第2の貫通孔251、252を備えている。第1、第2の貫通孔251、252には、それぞれ絶縁管15が埋設されている。各絶縁管15には、それぞれ第1、第2の給電構造部230、240が内装されている。
また、絶縁管15の内周面と第1、第2の給電構造部230、240の間には、樹脂層280から延出する外周樹脂層281が形成されている。
The
The
Further, an outer
第1の給電構造部230は、接続端子32、接続線33、電極ピン31、応力緩和層234を有している。第1の給電構造部230の電極ピン31は、加熱部材7の端末部8に接続されている。
第1の給電構造部230の応力緩和層234は、電極ピン31の外周にされている。また、応力緩和層234の外周と絶縁管15の内周面との間には、樹脂層280から延出する外周樹脂層281が形成されている。
The first power
The
同様に、第2の給電構造部240は、接続端子42、接続線43、電極ピン41、応力緩和層244を有している。第2の給電構造部240の電極ピン41は、静電チャック部20の第2の面20bから露出する内部電極端子24に接続されている。
第2の給電構造部240の応力緩和層244は、電極ピン41の外周にされている。また、応力緩和層244の外周と絶縁管15の内周面との間には、樹脂層280から延出する外周樹脂層281が形成されている。
Similarly, the second
The
応力緩和層234、244は、樹脂層280と静電チャック部20(特に支持板22)との熱膨張差により発生する際の応力を緩和するために設けられる。応力緩和層234、244が設けられていることによって、樹脂層280が温度変化によって静電チャック部20に対して相対的な位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン31、41に加わる応力を軽減できる。これによって、電極ピン31、41自身の破損や、電極ピン31、41の接続部の破損を防ぐことができ、静電チャック装置200の信頼性を高めることができる。
The stress relaxation layers 234 and 244 are provided in order to relieve stress generated when a difference in thermal expansion occurs between the
また、第1実施形態と同様に、応力緩和層234、244は、外周樹脂層281より柔軟性を有する材料で形成されている。熱膨張等に起因して外周樹脂層281が変形した場合、外周樹脂層281の弾性変形力は、応力緩和層234、244を介して電極ピン31、41に負荷を与える。応力緩和層234、244が、外周樹脂層281より柔軟性を有することで、弾性変形力の伝達経路において柔軟に変形して応力を緩和し電極ピン31、41に加わる負荷を軽減することができる。これにより、電極ピン31、41自身の破損や、電極ピン31、41の接続部の破損を防止できる。
Similarly to the first embodiment, the stress relaxation layers 234 and 244 are formed of a material that is more flexible than the outer
応力緩和層234、244の周囲であって絶縁管15との隙間には、それぞれ外周樹脂層281が形成されている。外周樹脂層281は、樹脂層280と同じ樹脂材料からなるため、高い熱伝導性を有している。したがって、応力緩和層234、244は、外周樹脂層281に効率よく熱を伝えることができ電極ピン31、41の周囲と樹脂層280との熱分布を均一にすることができる。この外周樹脂層281は、応力緩和層234、244の外周から冷却ベース部250に熱を移動させる役割を果たすことができる。したがって、応力緩和層234、244は効率よく冷却される。さらに、静電チャック部20の応力緩和層234、244と接触する領域も効率よく冷却でき、静電チャック部20の均熱性を向上できる。
Outer peripheral resin layers 281 are formed around the stress relaxation layers 234 and 244 and in the gap with the insulating
<<第3実施形態>>
図4は、第3実施形態の静電チャック装置300を示す断面図である。以下に、図4を基に静電チャック装置300について説明する。なお、上述の第1実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第3実施形態の静電チャック装置300は、第1、第2の給電構造部330、340に第1実施形態における遮蔽管37、47並びに応力緩和層34、44(図1(a)参照)を有していない点が異なる。
<< Third Embodiment >>
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an
In the
この静電チャック装置300は、板状試料Wを設置する円板状の静電チャック部20と、この静電チャック部20を冷却する円板状の冷却ベース部350と、これらを接着一体化する樹脂層380と、を有している。
冷却ベース部350は、厚さ方向に貫通する第1、第2の貫通孔351、352を備えている。第1、第2の貫通孔351、352には、それぞれ絶縁管15が埋設されている。各絶縁管15には、それぞれ第1、第2の給電構造部330、340が内装されている。
また、絶縁管15の内周面と第1、第2の給電構造部330、340の間には、樹脂層380から延出する外周樹脂層381が形成されている。
The
The
Further, an outer
第1の給電構造部330は、接続端子32、接続線33、電極ピン31を有している。第1の給電構造部330の電極ピン31は、加熱部材7の端末部8に接続されている。
第1の給電構造部330の電極ピン31の外周には、所定の隙間(空隙301)を介して外周樹脂層381が形成されている。
同様に、第2の給電構造部340は、接続端子42、接続線43、電極ピン41を有している。第2の給電構造部340の電極ピン41は、静電チャック部20の第2の面20bから露出する内部電極端子24に接続されている。
第2の給電構造部340の電極ピン41の外周には、所定の隙間(空隙401)を介して外周樹脂層381が形成されている。
The first
An outer
Similarly, the second
An outer
電極ピン31、41の外周に空隙301、401が設けられていることによって、樹脂層380が温度変化によって静電チャック部20に対して相対的な位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン31、41に応力が加わることがない。これによって、電極ピン31、41自身の破損や、電極ピン31、41の接続部の破損を防ぐことができ、静電チャック装置300の信頼性を高めることができる。
Since the
本実施形態の静電チャック装置300は、電極ピン31、41の周囲に空隙301、401を介して、外周樹脂層381が形成される。外周樹脂層381は、冷却ベース部350の第1、第2の貫通孔351、352にそれぞれ埋設された絶縁管15の内周面に接触している。外周樹脂層381は、絶縁管15の内周面に広がって形成されていることで、冷却ベース部350と高効率で熱交換が行われる。したがって、空隙301、401の周囲の樹脂層380は、その他の部分と比較して、冷却効率が高められている。したがって、静電チャック部20において空隙301、401の近傍であっても、他の部分と同等に冷却することができ、静電チャック部20の均熱性を確保することができる。
In the
空隙301、401は、電極ピン31、41の周囲に仮設の樹脂層(以下、仮設樹脂層)を設けた状態で、静電チャック装置300を組み立てて、最終工程として仮設樹脂層を除去することで形成することが好ましい。仮設樹脂層を除去する方法としては、熱や有機溶剤を利用して溶解させる方法などを用いることができる。この場合は、仮設樹脂層の構成材料として熱や有機溶剤により溶解するものを用いることが好ましい。仮設樹脂層を除去する方法を採用することで、機械加工を行うことなく空隙301、401を形成できるため、周囲の部材に損傷を与える虞がない。また、機械加工を行う場合と比較して、空隙301、401形成後の洗浄が容易となる。
The
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。 Although various embodiments of the present invention have been described above, each configuration in each embodiment and combinations thereof are examples, and addition, omission, replacement, and configuration of configurations are within the scope not departing from the spirit of the present invention. And other changes are possible. Further, the present invention is not limited by the embodiment.
6…接着材、7…加熱部材(ヒータエレメント)、9、301、401…空隙(隙間)、15…絶縁管(碍子)、16…固定板、20…静電チャック部、20a…第1の面、20b…第2の面、23…静電吸着用内部電極、24…内部電極端子、30、40、230、240、330、440…給電構造部、31、41…電極ピン、32、42…接続端子、33、43…接続線、34、44、234、244…応力緩和層、37、47…遮蔽管、40…第2の給電構造部、50、250、350…冷却ベース部、51、52、251、252、351、352…貫通孔、80、280、380…樹脂層、81、281、381…外周樹脂層、100、200、300…静電チャック装置、W…板状試料
6 ... Adhesive, 7 ... Heating member (heater element), 9, 301, 401 ... Air gap (gap), 15 ... Insulating tube (insulator), 16 ... Fixed plate, 20 ... Electrostatic chuck, 20a ... First Surface, 20b ... second surface, 23 ... internal electrode for electrostatic attraction, 24 ... internal electrode terminal, 30, 40, 230, 240, 330, 440 ... feeding structure, 31,41 ... electrode pin, 32,42
Claims (8)
前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電チャック部の前記第2の面に固定された加熱部材と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、
前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する静電チャック装置。 An electrostatic chuck portion having a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and including an internal electrode for electrostatic adsorption;
A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion;
A resin layer interposed between and adhering between the electrostatic chuck portion and the cooling base portion;
A heating member fixed to the second surface of the electrostatic chuck portion;
An electrode pin inserted through a through hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction and having a tip connected to the heating member;
A stress relaxation layer provided on the outer periphery of the electrode pin;
An electrostatic chuck device having an outer peripheral resin layer extending from the resin layer between an inner periphery of the through hole and an outer periphery of the stress relaxation layer.
前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第2の面から表出する内部電極端子と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、
前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する静電チャック装置。 An electrostatic chuck portion having a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and including an internal electrode for electrostatic adsorption;
A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion;
A resin layer interposed between and adhering between the electrostatic chuck portion and the cooling base portion;
An internal electrode terminal connected to the electrostatic chuck internal electrode and exposed from the second surface of the electrostatic chuck portion;
An electrode pin inserted through a through hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction and having a tip connected to the internal electrode terminal;
A stress relaxation layer provided on the outer periphery of the electrode pin;
An electrostatic chuck device having an outer peripheral resin layer extending from the resin layer between an inner periphery of the through hole and an outer periphery of the stress relaxation layer.
前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電チャック部の前記第2の面に固定された加熱部材と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する静電チャック装置。 An electrostatic chuck portion having a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and including an internal electrode for electrostatic adsorption;
A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion;
A resin layer interposed between and adhering between the electrostatic chuck portion and the cooling base portion;
A heating member fixed to the second surface of the electrostatic chuck portion;
An electrode pin inserted through a through hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction and having a tip connected to the heating member;
An electrostatic chuck device having an outer peripheral resin layer extending from the resin layer to the inner periphery of the through hole and formed on the outer periphery of the electrode pin via a gap.
前記第2の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第2の面から表出する内部電極端子と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する静電チャック装置。 An electrostatic chuck portion having a first surface on which a plate-like sample is placed and a second surface opposite to the first surface, and including an internal electrode for electrostatic adsorption;
A cooling base portion disposed on the second surface side for cooling the electrostatic chuck portion;
A resin layer interposed between and adhering between the electrostatic chuck portion and the cooling base portion;
An internal electrode terminal connected to the electrostatic chuck internal electrode and exposed from the second surface of the electrostatic chuck portion;
An electrode pin inserted through a through hole penetrating the cooling base portion in the thickness direction and having a tip connected to the internal electrode terminal;
An electrostatic chuck device having an outer peripheral resin layer extending from the resin layer to the inner periphery of the through hole and formed on the outer periphery of the electrode pin via a gap.
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