JP7412684B2 - 静電チャック - Google Patents
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Description
なお、孔が3次元的に分散する例については図10を参照しつつ後述する。
図1に表したように、本実施形態に係る静電チャック110は、セラミック誘電体基板11と、ベースプレート50と、第1多孔質部90と、を備える。
また、図2(c)、(d)は、他の実施形態に係る孔部15cを例示するための模式断面図である。
なお、煩雑となるのを避けるために、図2(a)、(c)、(d)においてはドット13(例えば、図1を参照)を省いて描いている。
この場合、セラミック誘電体基板11の酸化アルミニウムの純度は、第1多孔質部90の酸化アルミニウムの純度よりも高くすることができる。この様にすれば、静電チャック110の耐プラズマ性等の性能を確保し、かつ、第1多孔質部90の機械的強度を確保することができる。一例としては、第1多孔質部90に微量の添加物を含有させることにより、第1多孔質部90の焼結が促進され、気孔の制御や機械的強度の確保が可能となる。
図3(a)は、Z方向に沿って見た第1多孔質部90の平面図であり、図3(b)は、第1多孔質部90のZY平面における断面図である。
例えば、多孔領域の気孔率が大きくなると、ガスの流量が大きくなる一方、アーク放電に対する耐性及び剛性が低下する。これに対して、密部分95を設けることにより、気孔率を大きくした場合でも、アーク放電に対する耐性及び剛性の低下を抑制することができる。
図4は、Z方向に沿って見た第1多孔質部90の一部を示し、図3(a)の拡大図に相当する。
Z方向に沿って見たときに、複数の疎部分94のそれぞれは、略六角形(略正六角形)である。Z方向に沿って見たときに、複数の疎部分94は、多孔領域91の中心部に位置する第1疎部分94aと、第1疎部分94aを囲む6つの疎部分94(第2~第7疎部分94b~94g)を有する。
図5に示すように、この例では、疎部分94は、複数の孔96と、複数の孔96同士の間に設けられた壁部97と、を有する。
近年、半導体の高集積化を目的とした回路線幅の細線化、回路ピッチの微細化がさらに進行している。静電チャックには更なるハイパワーが印加され、より高いレベルでの吸着対象物の温度コントロールが求められている。こうした背景より、ハイパワー環境下においてもアーク放電を確実に抑制しつつ、ガス流量を十分に確保するとともに、その流量を高精度に制御することが求められている。本実施の形態に係る静電チャック110では、ヘリウム供給孔(ガス導入路53)でのアーク放電防止のために従来から設けられているセラミックプラグ(第1多孔質部90)において、その孔径(孔96の径)を例えば数~十数μmのレベルにまで小さくしている(孔96の径の詳細については後述)。径がこのレベルにまで小さくなると、ガスの流量制御が困難となる恐れがある。そこで、本発明においては、例えば、孔96を、Z方向に沿うようにその形状をさらに工夫している。具体的には、従来は比較的大きな孔で流量を確保し、かつ、その形状を3次元的に複雑にすることでアーク放電防止を達成していた。一方、本発明では、孔96を例えばその径が数~十数μmのレベルにまで微細にすることでアーク放電防止を達成し、逆にその形状を単純化することにより流量を確保している。つまり、従来とは全く異なる思想に基づき本発明に想到したものである。
図6(a)及び図6(b)は、Z方向に沿って見た第1多孔質部90の一部を示し、1つの疎部分94内の孔96を示す拡大図である。
複数の孔96の径のばらつきを抑制することがさらに好ましい。径のばらつきを小さくすることで、流れるガスの流量および絶縁耐圧をより精密に制御することが可能となる。複数の孔96の径のばらつきとして、上記孔96の径の算出において取得した100個分の円相当径の累積分布を利用することができる。具体的には、粒度分布測定に一般に用いられる、累積分布50vol%のときの粒子径D50(メジアン径)及び累積分布90vol%のときの粒子径D90の概念を適用し、横軸を孔径(μm)、縦軸を相対孔量(%)とした孔96の累積分布グラフを用い、その孔径の累積分布50vol%のときの孔径(D50径に相当)および累積分布90vol%のときの孔径(D90径に相当)を求める。複数の孔96の径のばらつきが、D50:D90≦1:2の関係を満たす程度に抑制されることが好ましい。
図3(a)の平面図のような画像を取得し、画像解析により、多孔領域91に占める複数の疎部分94の割合R1を算出する。画像の取得には、走査型電子顕微鏡(例えば、日立ハイテクノロジーズ、S-3000)を用いる。加速電圧を15kV、倍率を30倍としてBSE像を取得する。例えば、画像サイズは、1280×960画素であり、画像階調は256階調である。
Win-ROOFVer6.5を用いた割合R1の算出は以下のようにすることができる。
評価範囲ROI1(図3(a)を参照)を、全ての疎部分94を含む最小の円(又は楕円)とする。
単一閾値(例えば0)による二値化処理を行い、評価範囲ROI1の面積S1を算出する。
2つの閾値(例えば0及び136)による二値化処理を行い、評価範囲ROI1内の複数の疎部分94の合計の面積S2を算出する。この際、疎部分94内の穴埋め処理、及び、ノイズと考えられる小さい面積の領域の削除(閾値:0.002以下)を行う。また、2つの閾値は、画像の明るさやコントラストによって適宜調整する。
面積S1に対する、面積S2の割合として、割合R1を算出する。すなわち、割合R1(%)=(面積S2)/(面積S1)×100である。
Win-ROOFVer6.5を用いた割合R1の算出は以下のようにすることができる。
評価範囲ROI2(図5を参照)を、疎部分94の形状を近似する六角形とする。評価範囲ROI2内に1つの疎部分94に設けられたすべての孔96が含まれる。
単一閾値(例えば0)による二値化処理を行い、評価範囲ROI2の面積S3を算出する。
2つの閾値(例えば0及び96)による二値化処理を行い、評価範囲ROI2内の複数の孔96の合計の面積S4を算出する。この際、孔96内の穴埋め処理、及び、ノイズと考えられる小さい面積の領域の削除(閾値:1以下)を行う。また、2つの閾値は、画像の明るさやコントラストによって適宜調整する。
面積S3に対する面積S4の割合として、割合R2を算出する。すなわち、割合R2(%)=(面積S4)/(面積S3)×100である。
図7(a)は、Z方向に沿って見た第1多孔質部90の平面図であり、図7(b)は、図7(a)の一部の拡大図に相当する。
図7(a)及び図7(b)に示すように、この例では、疎部分94の平面形状は、円形である。このように、疎部分94の平面形状は、六角形でなくてもよい。
図8は、図2に示す領域Bの拡大図に相当する。すなわち、図8は、第1多孔質部90(緻密領域93)とセラミック誘電体基板11との界面F1の近傍を示す。なお、この例では、第1多孔質部90及びセラミック誘電体基板11の材料には、酸化アルミニウムが用いられている。
図9(a)は、図8に示した第1領域90pの一部の拡大図である。図9(b)は、図8に示した第1基板領域11pの一部の拡大図である。
また、複数の孔の径のばらつきを小さくすることができるので、アーク放電のより効果的な抑制を図ることができる。
図10は、セラミック多孔体71の断面の一部の拡大図である。
セラミック多孔体71に設けられた複数の孔71pは、セラミック多孔体71の内部において、X方向、Y方向及びZ方向に3次元的に分散されている。言い換えれば、セラミック多孔体71は、X方向、Y方向及びZ方向に広がる3次元的な網状構造である。複数の孔71pは、セラミック多孔体71において例えばランダムに分散されている。
図11は、図2(a)と同様に、第1多孔質部90の周辺を例示する。
この例では、セラミック誘電体基板11に設けられた貫通孔15には、孔部15b(第1多孔質部90と溝14とを連結する連結孔)が設けられていない。例えば、貫通孔15の径(X方向に沿った長さ)は、Z方向において変化せず、略一定である。
図12は、図2(a)と同様に、第1多孔質部90の周辺を例示する。
この例では、第1多孔質部90は、セラミック誘電体基板11と一体化されていない。
Claims (12)
- 吸着の対象物を載置する第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し、ガス導入路を有するベースプレートと、
前記ベースプレートと、前記セラミック誘電体基板の前記第1主面と、の間であって、前記ガス導入路と対向する位置に設けられた第1多孔質部と、
前記第1多孔質部と前記ガス導入路との間に設けられた第2多孔質部と、
を備え、
前記第1多孔質部は、複数の孔を有する複数の疎部分と、前記疎部分の密度よりも高い密度を有する密部分と、を有し、
前記複数の疎部分のそれぞれは、前記ベースプレートから前記セラミック誘電体基板へ向かう第1方向に延び、
前記密部分は、前記複数の疎部分同士の間に位置し、
前記疎部分は、前記孔と、前記孔との間に設けられた壁部を有し、
前記第1方向に略直交する第2方向において、前記壁部の寸法の最小値は、前記密部分の寸法の最小値よりも小さく、前記第1方向を含む平面視において前記第1多孔質部と前記第2多孔質部との間に空間が設けられることを特徴とする静電チャック。 - 前記第2方向において、前記複数の疎部分のそれぞれに設けられた前記複数の孔の寸法は、前記密部分の寸法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。
- 前記複数の疎部分のそれぞれに設けられた前記複数の孔の縦横比は、30以上である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2方向において、前記複数の疎部分のそれぞれに設けられた前記複数の孔の寸法は、1マイクロメートル以上20マイクロメートル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。
- 前記第1方向に沿って見たときに、前記複数の孔は、前記疎部分の中心部に位置する第1孔を含み、
前記複数の孔のうち前記第1孔と隣接し前記第1孔を囲む孔の数は、6であ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。 - 前記第1主面と前記第2主面との間に設けられた電極をさらに備え、
前記第1多孔質部に設けられた多孔領域と前記電極との間の第2方向における距離は、前記第1主面と前記電極との間の第1方向における距離よりも長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。 - 前記第2方向において、前記第2多孔質部の寸法は、前記第1多孔質部の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項1~6のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第2多孔質部は、複数の孔を有し、
前記第2多孔質部に設けられた前記複数の孔の径の平均値は、前記第1多孔質部に設けられた複数の孔の径の平均値よりも大きい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2多孔質部は、複数の孔を有し、
前記第1多孔質部に設けられた前記複数の孔の径のばらつきは、前記第2多孔質部に設けられた複数の孔の径のばらつきよりも小さい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方向において、前記第2多孔質部の寸法は、前記第1多孔質部の寸法よりも大きいことを特徴とする請求項1~9のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記第2多孔質部に設けられた複数の孔は、前記第1多孔質部に設けられた複数の孔よりも3次元的に分散し、
前記第1方向に貫通する孔の割合は、前記第2多孔質部よりも前記第1多孔質部の方が多いことを特徴とする請求項1~10のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記第1多孔質部および前記セラミック誘電体基板は、酸化アルミニウムを主成分として含み、
前記セラミック誘電体基板の前記酸化アルミニウムの純度は、前記第1多孔質部の前記酸化アルミニウムの純度よりも高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。
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