JP6641608B1 - 静電チャック - Google Patents
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Abstract
Description
一般に、交流電流が電極を流れる場合には、電流密度が電極表面で高く、表面から離れると低くなる表皮効果と呼ばれる現象が生じる。交流電流の周波数が高くなるほど電流の表面への集中が大きくなることが知られている。本発明では、第1電極層は高周波電源と接続されるため、第1電極層において表皮効果が生じ、高周波電源から印加された交流電流は、第1電極層の表面を伝って流れると考えられる。この静電チャックによれば、第2面側から高周波電源と接続され給電される第1電極層において、第1電極層の端部における第2面と第1面との間のZ軸方向に沿う距離を、第1電極層の中央部における第2面と第1面との間のZ軸方向に沿う距離よりも小さくしている。そのため、第2面から第1面までの給電距離を短くすることができる。これにより、RF出力の変更などの制御に対する応答性(RF応答性)を高めることができる。
また、従来、誘電体基板の内部に吸着用電源と接続される第2電極層を設けることがなされていた。これに加えて、高周波電源と接続される第1電極層をセラミック誘電体基板の内部に設け、さらに、プラズマ密度を高めるために第1電極層に印加される電源をハイパワー化する場合には特に、第1電極層の発熱によりチャンバ内環境が変化し、プラズマ密度の面内均一性に悪影響が出るという新たな課題を見出した。この静電チャックによれば、第1電極層の端部における第2面と第1面との間のZ軸方向に沿う距離を、第1電極層の中央部における第2面と第1面との間のZ軸方向に沿う距離よりも小さくすることで、冷却機能を有するベースプレート側に位置する第1電極層の第2面の表面積を相対的に大きくすることができる。これにより、第1電極層をより効果的に放熱させることができ、プラズマ密度の面内均一性をより高めることができる。
第2の発明は、第1の発明において、前記第1電極層は、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板の外周側に位置する第1部分と、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板において前記第1部分よりも内側に位置する第2部分と、を有し、前記第1部分は、前記第1端部及び前記第2端部を有し、前記第2部分は、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板において前記第2端部よりも内側に位置する第3端部を有し、前記第1電極層の前記第3端部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離は、前記第1電極層の中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離よりも小さいことを特徴とする静電チャックである。
図1に表したように、静電チャック100は、セラミック誘電体基板10と、第1電極層11と、第2電極層12と、ベースプレート50と、を備える。
図3(a)及び図3(b)は、実施形態に係る静電チャックの第1電極層の変形例を模式的に表す断面図である。
図2は、図1に示す領域R1を拡大して示す。
これらの図は、静電チャック100において、セラミック誘電体基板10のうち第1電極層11(第2面11b)よりもベースプレート50側(下側)に位置する部分、及び、ベースプレート50などを省略した状態で、第2面11b側(下側)から第1電極層11を見た平面図である。
これらの図は、静電チャック100において、セラミック誘電体基板10のうち第2電極層12(第3面12a)よりも第1主面10a側(上側)に位置する部分を省略した状態で、第3面12a側(上側)から第2電極層12を見た平面図である。
図8に表したように、ウェーハ処理装置500は、処理容器501と、高周波電源504と、吸着用電源505と、上部電極510と、静電チャック100と、を備えている。処理容器501の天井には、処理ガスを内部に導入するための処理ガス導入口502、及び、上部電極510が設けられている。処理容器501の底板には、内部を減圧排気するための排気口503が設けられている。静電チャック100は、処理容器501の内部において、上部電極510の下に配置されている。静電チャック100の第1電極層11及び上部電極510は、高周波電源504と接続されている。静電チャック100の第2電極層12は、吸着用電源505と接続されている。
図9(a)〜図9(d)に表したように、断面視における第1電極層11の端部11dのX軸方向の長さである幅tは、例えば、第1電極層11の中央部11cにおける厚さD2cよりも大きい(厚さD2c<幅t)。端部11dの幅tは、換言すれば、第2面11bの傾斜面の幅である。つまり、幅tは、第2面11bの傾斜面の下端P(傾斜が終わるところ)と縁部11eとの間のX軸方向の長さである。このように、端部11dの幅tを第1電極層11の中央部11cにおける厚さD2cよりも大きくすることで、給電距離を短くすることができる。これにより、RF出力の変更などの制御に対する応答性(RF応答性)をより高めることができる。
Claims (15)
- 吸着の対象物が載置される第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有するセラミック誘電体基板と、
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の内部に設けられ、高周波電源と接続される少なくとも1つの第1電極層と、
前記セラミック誘電体基板の内部に設けられ、吸着用電源と接続される少なくとも1つの第2電極層と、
を備え、
前記第1電極層は、前記ベースプレートから前記セラミック誘電体基板に向かうZ軸方向において、前記第1主面と前記第2主面との間に設けられ、
前記第2電極層は、前記Z軸方向において、前記第1電極層と前記第1主面との間に設けられ、
前記第1電極層は、前記第1主面側の第1面と、前記第1面とは反対側の第2面と、を有し、前記第2面側から給電される静電チャックにおいて、
前記第1電極層は、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板の外周側に位置する第1端部と、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板において前記第1端部よりも内側に位置する第2端部と、を有し、
前記第1面と前記第1主面との間の前記Z軸方向に沿う距離は一定であり、
前記第1電極層の前記第1端部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離は、前記第1電極層の中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離よりも小さく、
前記第1電極層の前記第2端部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離は、前記第1電極層の中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離よりも小さいことを特徴とする静電チャック。 - 前記第1電極層は、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板の外周側に位置する第1部分と、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板において前記第1部分よりも内側に位置する第2部分と、を有し、
前記第1部分は、前記第1端部及び前記第2端部を有し、
前記第2部分は、前記Z軸方向に垂直な平面に投影したときに前記セラミック誘電体基板において前記第2端部よりも内側に位置する第3端部を有し、
前記第1電極層の前記第3端部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離は、前記第1電極層の中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離よりも小さいことを特徴とする請求項1記載の静電チャック。 - 前記第1電極層の前記第1面の面積の合計は、前記第2電極層の前記第1主面側の面の面積の合計よりも大きいことを特徴とする請求項1または2に記載の静電チャック。
- 前記Z軸方向において、前記第1電極層の一部は、前記第2電極層と重ならないことを特徴とする請求項1または2に記載の静電チャック。
- 前記第1電極層の厚さは、前記第2電極層の厚さよりも大きい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。
- 前記第1電極層の中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離は、1μm以上500μm以下である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。
- 前記第1電極層の中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離は、10μm以上100μm以下であることを特徴とする請求項6記載の静電チャック。
- 前記第1電極層は、Ag、Pd、及びPtの少なくともいずれかを含むことを特徴とする請求項1〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第1電極層は、金属とセラミックスとのサーメットからなることを特徴とする請求項1〜8のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記セラミックスは、前記セラミック誘電体基板に含まれるセラミックスと同じ元素を含むことを特徴とする請求項9記載の静電チャック。
- 前記セラミックスは、前記セラミック誘電体基板に含まれるセラミックスとは異なる元素を含むことを特徴とする請求項9記載の静電チャック。
- 前記第1電極層は、金属とセラミックスとを含み、
前記第2電極層は、金属とセラミックスとを含み、
前記第1電極層に含まれる前記金属の体積と前記セラミックスの体積との合計に対する前記金属の体積の割合は、前記第2電極層に含まれる前記金属の体積と前記セラミックスの体積との合計に対する前記金属の体積の割合よりも大きいことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記第1電極層は、金属とセラミックスとを含み、
前記第2電極層は、金属とセラミックスとを含み、
前記第1電極層に含まれる前記金属の体積は、前記第2電極層に含まれる前記金属の体積よりも大きいことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記セラミック誘電体基板は、酸化アルミニウムを含み、
前記セラミック誘電体基板における前記酸化アルミニウムの濃度は、90質量%以上であることを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記第1端部及び前記第2端部の少なくとも一方の幅は、前記第1電極層の前記中央部における前記第2面と前記第1面との間の前記Z軸方向に沿う距離よりも大きいことを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の静電チャック。
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