JP6530228B2 - 静電チャック - Google Patents
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Description
つまり、中心部と外周部とは、上述した範囲にて十分に分離されているので、中心部とは別に外周部の温度が変化しても、中心部は外周部の温度変化の影響を受けにくい。よって、中心部の温度を容易に均一化することができる。
本第2態様では、静電チャックの厚み方向において、第1態様より第4主面側に近い位置まで分離されている。例えば分離するために分離部として溝を設けた場合には、より深い溝が形成されている。よって、中心部は外周部からの温度の影響を一層受けにくいので、より一層好適に中心部の温度を均一化できる。
本第3態様は、外周部の構造を例示している。つまり、外周部は、外周側セラミック基板と外周側金属ベースとが重ね合わされたものである。
第4態様では、外周側冷却部によって、外周側金属ベース(従って外周部)を、例えば内周側冷却部とは独立して冷却することができる。
第5態様では、外周側冷却部は中心側冷却部より第1主面側に配置されており、よって、中心部と外周側冷却部との間には分離部がある。そのため、外周側冷却部で冷却した場合でも、その温度変化が中心部に伝わりにくいという効果がある。
(7)本発明の第7態様の静電チャックでは、前記中心側金属ベースは、前記外周側に延設された外周側延設部を備えるとともに、前記外周部の支柱は、前記外周側延設部に固定される構造を有する。
(8)本発明の第8態様の静電チャックでは、前記外周部の支柱の1又は複数には、前記外周側発熱体に接続される端子部及び前記外周側冷却部に連通する冷却流路の少なくとも一方を備えている。
(9)本発明の第9態様の静電チャックでは、前記中心側発熱体は、中心側から外周側に向かって配置されるとともに、独立して温度調節が可能な複数の部分発熱体から構成されている。
<以下に、本発明の各構成について説明する>
・静電チャック、中心部、中心側セラミック基板、中心側金属ベースの外形形状としては、平面視で、円形を採用できる。
・分離部としては、平面視で、中心部と外周部とを環状(例えば円環状)に分離するように、静電チャックの第1主面側に設けられた溝が挙げられる。
・セラミック基板としては、複数のセラミック層を積層して形成すると、内部に各種の構造を容易に形成できるので好適である。なお、静電チャックに用いられるセラミック基板は、電気絶縁性を有するセラミック絶縁板である。
a)まず、本実施例1の静電チャックの基本構造について説明する。
図1に示す様に、本実施例1の静電チャック1は、図1の上側にて半導体ウェハ3を吸着する装置であり、金属ベース(クーリングプレート)5とセラミックヒータ7とが積層されて接合されたものである。
図4に拡大して示すように、中心側セラミック基板19は、例えばインジウムからなる第1接合層36により、中心側金属ベース9に接合されている。同様に、外周側セラミック基板21は、例えばインジウムからなる第2接合層37により、外周側金属ベース11に接合されている。
このうち、中心部23は、中心側セラミック基板19と中心側金属ベース9とが積層された構造を有している。中心側セラミック基板19の内部には、図4の上方より、吸着用電極39、中心側発熱体41が配置されており、中心側金属ベース9の内部には、中心側冷却部31が設けられている。
なお、中心側金属ベース9と外周側金属ベース11とは環状の連結部13により一体となっており、この連結部13の上面が分離部27の底面27aを構成している。つまり、底面27aの高さは、中心側冷却部31の上端(第3主面C側の端部)31aの高さT1と下端(第4主面D側の端部)31bの高さT2との間の高さである。
<吸着用電極39>
吸着用電極39は、例えば平面形状が半円状の一対の電極39a、39b(図1参照)から構成されている。この吸着用電極39とは、静電チャック1を使用する場合には、両電極39a、39bの間に、直流高電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ3を吸着する静電引力(吸着力)を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ3を吸着して固定するものである。なお、吸着用電極39については、これ以外に、周知の各種の構成を採用できる。
図5(a)に示すように、中心側セラミック基板19には、中心側セラミック基板19の平面方向における各領域をそれぞれ加熱(従って温度調節)できるように、平面視で、複数の加熱ゾーン51が設定されている。
図5(b)に示すように、外周側セラミック基板21には、円環状に外周側発熱体43が配置されている。
図示しないが、静電チャック1の吸着用電極39、中心側発熱体41、外周側発熱体43には、それぞれを作動させるために電源回路が接続されており、それらの動作は、マイコンを含む電子制御装置によって制御される。
(1)中心側セラミック基板19及び外周側セラミック基板21の原料として、主成分であるAl2O3:92重量%、MgO:1重量%、CaO:1重量%、SiO2:6重量%の各粉末を混合して、ボールミルで、50〜80時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
(3)次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、(各セラミック層に対応する)各アルミナグリーンシートを形成する。
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、スラリー状にして、メタライズインクとする。
(8)次に、カットした各積層シートを、還元雰囲気にて、1400〜1600℃の範囲(例えば、1550℃)にて5時間焼成(本焼成)し、各アルミナ質焼結体を作製する。
(11)これとは別に、金属ベース5を製造する。具体的には、金属板に対して切削加工等を行うことにより、中心側金属ベース9の高さを外周側金属ベース11の高さより低くするとともに、中心側金属ベース9と外周側金属ベース11との間に分離部27となる溝を形成する。
本実施例1の静電チャック1は、中心部23と外周部25との間に、第1主面A側から中心側冷却部31の第3主面C側の端部31aを超えた範囲の中心部23と、外周部25とを分離する溝である分離部27を備えているので、外周部25の温度が中心部23に伝わりにくい。
なお、実施例1と同様な構成には、同じ番号を使用する。
図7に示すように、本実施例2の静電チャック91では、前記実施例1と同様に、金属ベース5のうち、中心側金属ベース9の第3主面C側に、吸着用電極39及び中心側発熱体41を備えた中心側セラミック基板19を接合されている。同様に、外周側金属ベース11の第3主面C側に、外周側発熱体43を備えた外周側セラミック基板21が接合されている。
この分離部93は、実施例1よりも深い位置にまで形成されている。本実施例2では、「第1主面A側から中心側冷却部31の上端(第3主面C側の端部)31aを超えた範囲」は、第1主面A側から、中心側冷却部31の下端(第4主面D側の端部)31bの位置(高さ)T2と、第4主面Dの位置(高さ)との間の位置(高さ)に到る連続した範囲である。分離部93の底面93aは、中心側冷却部31の第4主面D側の端部31bの位置T2よりも第4主面D側に形成されている。
なお、実施例1と同様な構成には、同じ番号を使用する。
図8に示すように、本実施例3の静電チャック101では、金属ベース103の中心側金属ベース105の第3主面C側に、前記実施例1と同様に、吸着用電極39及び中心側発熱体41を備えた中心側セラミック基板19が接合されており、これにより、中心部107が構成されている。
図9に示すように、外周部111は、円環状の外周側環状部115と、外周側環状部115から図9の下方(第4主面D側)に向けて、同間隔にて伸びる4本の支柱117とを備えている。また、この支柱117は、図10に示すように、外周側延設部109に等間隔に4箇所に開けられた固定孔119に嵌め込まれて固定されている。
具体的には、図11(a)に示すように、他の(1本又は2本)の支柱117aでは、その内部に外周側冷却部127と連通に連通するように、支柱117aの軸方向に沿って1本(又は2本)の冷却流路141が形成されている。従って、この冷却流路141を用いて外周側冷却部127に冷却用流体を供給したり排出することができる。
本実施例3では、実施例1と同様な効果を奏する。また、上述した構成によって、中心部107と外周部111とを十分に分離できるので、中心部107は外周部111からの温度の影響を一層受けにくく、より一層好適に中心部107の温度を均一化できる。
また、外周側延設部109が延設された金属ベース103を用いるので、外周部111を、容易に且つ強固に金属ベース103に固定できる。
なお、外周部111の下部に、外周部111の高さを調節できる調節機構を設けてもよい。例えば固定ネジ133をねじ込む範囲を調節することによって、外周部111の高さを調節するようにしてもよい。その場合には、支持板121の上面と外周側延設部109との間の隙間に、異なる直径のパッキン131を用いたり、異なる厚みのスペーサを配置することができる。
なお、実施例3と同様な構成には、同じ番号を使用する。
図12に示すように、本実施例4の静電チャック151では、金属ベース153の中心側金属ベース155の第3主面C側に、前記実施例1と同様に、吸着用電極39及び中心側発熱体41を備えた中心側セラミック基板19が接合されており、これにより、中心部157が構成されている。
特に本実施例4では、金属ベース153は、その第4主面D側が、図示しない固定ネジによって、円盤形状の基台161に取り付けられ、後述する外周部163も固定ネジ165によって基台161に取り付けられている。
なお、支柱117の張出部171と基台161との間にスペーサを配置することによって、外周部111の高さを調節することができる。
(1)例えば、本発明は、外周側金属ベースに外周側冷却部を設けないものにも適用できる。
(3)前記各実施例では、第1主面側から中心側冷却部の第3主面側の端部を超えた範囲の中心部と、外周部とを分離する空間(間隙)を設けたが、断熱材を設けることで分離してもよい。しかしながら、中心部と外周部との熱の移動を減らすためには、中心部と外周部との間に間隙を設ける方が好ましい。
3…半導体ウェハ
9、105、155…中心側金属ベース
11…外周側金属ベース
19…中心側セラミック基板
21…外周側セラミック基板
23、105、157…中心部
25、111、163…外周部
27、93、113、167…分離部
31…中心側冷却部
33、127…外周側冷却部
41…中心側発熱体
43…外周側発熱体
109、159…外周側延設部
115…外周側環状部
117、117a、117b…支柱
141…冷却流路
A…第1主面
B…第2主面
C…第3主面
D…第4主面
Claims (7)
- 第1主面及び第2主面を有し前記第1主面側にて被加工物を吸着する中心側セラミック基板と、第3主面及び第4主面を有し前記中心側セラミック基板の第2主面側に前記第3主面が配置される中心側金属ベースと、を備えた中心部と、
前記中心部の外周側を囲むように配置された外周部と、
を備えるとともに、
前記中心側セラミック基板は、前記被加工物を吸着する吸着用電極と前記被加工物を加熱する中心側発熱体とを備え、
前記中心側金属ベースは、周囲を冷却する中心側冷却部を備え、
前記外周部は、外周側セラミック基板と、該外周側セラミック基板に配置されて前記中心側発熱体とは独立して温度調節が可能な外周側発熱体と、
を備えた静電チャックにおいて、
前記第1主面側から前記中心側冷却部の前記第3主面側の端部を超えた範囲の前記中心部と、前記外周部とが分離され、
前記外周部は、前記中心部の外周を囲む環状の外周側環状部と、前記外周側環状部から前記第4主面側に伸びて該外周側環状部を支持する複数の支柱と、を備え、
前記中心側金属ベースの外周側には、該中心側金属ベースから延びるように、外周側延設部が設けられており、該外周側延設部に前記外周部における前記支柱が取り付けられていることを特徴とする静電チャック。 - 前記中心部と前記外周部とは、空間である分離部により分離されており、前記分離部は、前記第1主面側に開口するとともに前記第4主面側に開口していることを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。
- 前記外周側環状部に、前記外周側発熱体を備えるとともに、前記分離部において、前記外周側環状部側の第1分離部の幅は、前記支柱側の第2分離部の幅よりも大であることを特徴とする請求項2に記載の静電チャック。
- 前記外周側環状部に、前記外周側発熱体と、周囲を冷却する環状の外周側冷却部と、を備えたことを特徴とする請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 前記外周部の前記支柱の1又は複数に、前記外周側冷却部に連通する冷却流路を備えたことを特徴とする請求項4に記載の静電チャック。
- 前記外周部の高さを調節できる調整機構を備えたことを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 前記中心側発熱体は、中心側から外周側に向かって配置されるとともに、独立して温度調節が可能な複数の部分発熱体から構成されていることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電チャック。
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