JP7496250B2 - 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 - Google Patents
基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7496250B2 JP7496250B2 JP2020104068A JP2020104068A JP7496250B2 JP 7496250 B2 JP7496250 B2 JP 7496250B2 JP 2020104068 A JP2020104068 A JP 2020104068A JP 2020104068 A JP2020104068 A JP 2020104068A JP 7496250 B2 JP7496250 B2 JP 7496250B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- electrostatic chuck
- heater
- insulating resin
- base plate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 37
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title description 9
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 106
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 48
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 45
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 45
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 20
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 20
- 239000011888 foil Substances 0.000 claims description 16
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 claims description 12
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 12
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims description 11
- 238000005498 polishing Methods 0.000 claims description 6
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 3
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 3
- 239000002826 coolant Substances 0.000 claims 2
- 239000006087 Silane Coupling Agent Substances 0.000 description 10
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 9
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 9
- 238000000034 method Methods 0.000 description 9
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 7
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 7
- 239000000498 cooling water Substances 0.000 description 7
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 239000000112 cooling gas Substances 0.000 description 3
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 3
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 3
- JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 1,2,3-triazine Chemical compound C1=CN=NN=C1 JYEUMXHLPRZUAT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 1-[4-[[4-(2,5-dioxopyrrol-1-yl)phenyl]methyl]phenyl]pyrrole-2,5-dione Chemical compound O=C1C=CC(=O)N1C(C=C1)=CC=C1CC1=CC=C(N2C(C=CC2=O)=O)C=C1 XQUPVDVFXZDTLT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910001006 Constantan Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910000896 Manganin Inorganic materials 0.000 description 2
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920003192 poly(bis maleimide) Polymers 0.000 description 2
- 239000003507 refrigerant Substances 0.000 description 2
- 238000007650 screen-printing Methods 0.000 description 2
- 239000004925 Acrylic resin Substances 0.000 description 1
- 229920000178 Acrylic resin Polymers 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 238000007517 polishing process Methods 0.000 description 1
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 description 1
- 239000009719 polyimide resin Substances 0.000 description 1
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 1
- 239000013464 silicone adhesive Substances 0.000 description 1
- 229920002050 silicone resin Polymers 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
- H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
- H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
- B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
- B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
- H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
- H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
- H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
-
- H—ELECTRICITY
- H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
- H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B1/00—Details of electric heating devices
- H05B1/02—Automatic switching arrangements specially adapted to apparatus ; Control of heating devices
- H05B1/0227—Applications
- H05B1/023—Industrial applications
- H05B1/0233—Industrial applications for semiconductors manufacturing
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/02—Details
- H05B3/03—Electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/10—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor
- H05B3/12—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material
- H05B3/14—Heating elements characterised by the composition or nature of the materials or by the arrangement of the conductor characterised by the composition or nature of the conductive material the material being non-metallic
- H05B3/141—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds
- H05B3/143—Conductive ceramics, e.g. metal oxides, metal carbides, barium titanate, ferrites, zirconia, vitrous compounds applied to semiconductors, e.g. wafers heating
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
- H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
- H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
- H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
- H05B3/286—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an organic material, e.g. plastic
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B3/00—Ohmic-resistance heating
- H05B3/68—Heating arrangements specially adapted for cooking plates or analogous hot-plates
- H05B3/74—Non-metallic plates, e.g. vitroceramic, ceramic or glassceramic hobs, also including power or control circuits
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/016—Heaters using particular connecting means
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/017—Manufacturing methods or apparatus for heaters
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
- H05B2203/00—Aspects relating to Ohmic resistive heating covered by group H05B3/00
- H05B2203/035—Electrical circuits used in resistive heating apparatus
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
本発明は、基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法に関する。
一般に、例えば半導体部品を製造する場合などにウエハを吸着して保持する基板固定装置には、電極を内蔵するセラミック板を用いて構成される静電チャック（ＥＳＣ：Electrostatic Chuck）が備えられている。基板固定装置は、静電チャックがベースプレートに固定された構造を有し、セラミック板に内蔵された電極に電圧を印加することにより、静電力を利用して静電チャックにウエハを吸着する。静電チャックにウエハを吸着して保持することにより、ウエハに対する例えば微細加工やエッチングなどのプロセスが効率的に行われる。
このような静電チャックには、ウエハの温度を調節する温度調節機能が付与されることがある。具体的には、例えば金属ペーストのスクリーン印刷によってヒーター電極が形成され、このヒーター電極がセラミック板の形成時に同時に焼成されることがある。また、ウエハ載置面において高い均熱性を得るために、絶縁樹脂の金属圧延箔にフォトリソグラフィを用いたエッチングを施し、外付けのヒーター電極を形成する技術も考案されている。
ところで、最近では、ウエハに対する加工の微細化が進んでおり、ウエハを吸着する静電チャックにもより高い均熱性能が要求されている。すなわち、静電チャックの吸着面全体を等しい温度に制御することが求められている。
しかしながら、高い均熱性が得られる外付けのヒーター電極が用いられる場合でも、ヒーター電極をセラミック板に接着するための絶縁樹脂の厚さが不均一となり、十分な均熱性が得られないことがあるという問題がある。すなわち、静電チャックのセラミック板に積層される絶縁樹脂及びヒーター電極の層の厚さが不均一となり、セラミック板の吸着面の温度が十分に均一とならないことがある。
具体的には、絶縁樹脂及びヒーター電極の層は、加圧されることによってセラミック板に接着されるが、このとき、絶縁樹脂の流動性が高いと、外周部の絶縁樹脂が外方へ流出し、中央部と外周部とでは厚さが異なる絶縁樹脂及びヒーター電極の層が形成される。また、絶縁樹脂の流動性が低い場合は、セラミック板への接着時に加圧されても厚さのばらつきが残存し、厚さが一様でない絶縁樹脂及びヒーター電極の層が形成される。
開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、十分に高い均熱性を得ることができる基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法を提供することを目的とする。
本願が開示する基板固定装置は、１つの態様において、ベースプレートと、前記ベースプレートに固定され、静電力によって基板を吸着する静電チャックとを有し、前記静電チャックは、セラミックを用いて形成され、前記基板に接触して前記基板を吸着保持する吸着層と、前記吸着層と前記ベースプレートの間に積層された全体の厚さが均一の加熱層であって、前記吸着層によって保持される前記基板を加熱する加熱層とを有する。
本願が開示する基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法の１つの態様によれば、十分に高い均熱性を得ることができるという効果を奏する。
以下、本願が開示する基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。
図１は、一実施の形態に係る基板固定装置１００の構成を示す斜視図である。図１に示す基板固定装置１００は、ベースプレート１１０に静電チャック１２０が接着された構造を有する。
ベースプレート１１０は、例えばアルミニウムなどの金属製の円形部材である。ベースプレート１１０は、静電チャック１２０を固定する基材である。ベースプレート１１０は、例えば半導体製造装置などに取り付けられ、基板固定装置１００を、ウエハを保持する半導体保持装置として機能させる。
静電チャック１２０は、静電力を利用して例えばウエハなどの対象物を吸着しつつ、対象物の温度を調節する。すなわち、静電チャック１２０は、対象物を吸着するセラミック層と、対象物を加熱するヒーター層とを積層して形成されている。静電チャック１２０の径は、ベースプレート１１０の径よりも小さく、ベースプレート１１０の中央に固定される。このとき、静電チャック１２０のヒーター層がベースプレート１１０に接着されることにより、静電チャック１２０がベースプレート１１０に固定される。ヒーター層の上面にはセラミック層が積層され、対象物を吸着する吸着面が露出する。
図２は、図１のＩ－Ｉ線断面を示す模式図である。図２に示すように、基板固定装置１００は、ベースプレート１１０に静電チャック１２０が接着されて構成される。
ベースプレート１１０は、内部に冷却水の流路となる冷却水路１１１を有する、例えば厚さ２０～５０ｍｍ程度の金属製の部材である。ベースプレート１１０は、基板固定装置１００の外部から冷却水路１１１へ流入する冷却水によって、静電チャック１２０を冷却する。静電チャック１２０が冷却される結果、静電チャック１２０に吸着される例えばウエハなどの対象物が冷却される。
なお、ベースプレート１１０は、冷却水路１１１の代わりに、冷却ガスの流路となる冷却ガス路を有していても良い。要するに、ベースプレート１１０は、例えば冷却水及び冷却ガスなどの冷媒を通過させる冷媒通路を有していれば良い。
静電チャック１２０は、セラミック層１２１と、ヒーター層１２２とを有し、ヒーター層１２２がベースプレート１１０に接着される。
セラミック層１２１は、内部に電極１２３を有しセラミックからなる、例えば厚さ４．５ｍｍ程度の層である。セラミックは、例えば酸化アルミニウムを用いて作製されたグリーンシートを焼成することにより得られる。セラミック層１２１の電極１２３に電圧が印加されると、セラミック層１２１は、静電力によって例えばウエハなどの対象物を吸着する。すなわち、図２においては、セラミック層１２１の上面が吸着面となり、電極１２３への電圧印加時には、対象物が吸着面に吸着される。
ヒーター層１２２は、ヒーター電極１２４とヒーター電極１２４を被覆する絶縁樹脂とからなる、例えば厚さ２００μｍ（＝０．２ｍｍ）程度の層である。ヒーター層１２２は、形成時に表面の絶縁樹脂が精密研磨されることにより、全体の厚さが均一である。すなわち、ヒーター層１２２の全域で厚さがほぼ等しく、最も厚い部分と最も薄い部分との厚さの差は、例えばヒーター層１２２の厚さの０．２％以下である。このため、ヒーター層１２２の熱の伝達特性が均一となり、セラミック層１２１の全域がベースプレート１１０によって均一に冷却される。
ヒーター層１２２を形成する絶縁樹脂としては、例えば高熱伝導率及び高耐熱性を有するエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を用いることができる。また、絶縁樹脂にアルミナや窒化アルミニウム等のフィラーを含有させることで、ヒーター層１２２の熱伝導率を向上させることができる。ヒーター電極１２４の上面からセラミック層１２１までの絶縁樹脂の厚さは、７０μｍ以上とすることが好ましい。
ヒーター層１２２のヒーター電極１２４に電圧が印加されると、ヒーター電極１２４が発熱することによりセラミック層１２１が加熱され、セラミック層１２１に吸着される対象物が加熱される。そして、ヒーター層１２２は、ヒーター電極１２４による加熱と、ベースプレート１１０による冷却とによってセラミック層１２１の温度を調整し、セラミック層１２１に吸着される対象物の温度を所望の温度に調節する。このとき、ヒーター層１２２の厚さが均一であるため、セラミック層１２１の温度を部位によらず一様に調節することができる。すなわち、静電チャック１２０は、十分に高い均熱性を得ることができる。
ヒーター電極１２４としては、例えば、ＣＮ４９（コンスタンタン）（Ｃｕ／Ｎｉ／Ｍｎ／Ｆｅの合金）、ゼラニン（Ｃｕ／Ｍｎ／Ｓｎの合金）、マンガニン（Ｃｕ／Ｍｎ／Ｎｉの合金）等の合金を用いることができる。また、ヒーター電極１２４の厚さは、２５～５０μｍ程度とすることができる。
図３は、図２のＡの部分を拡大して示す図である。図３に示すように、ヒーター層１２２は、シランカップリング剤層１３１及び接着剤層１３２によって、ベースプレート１１０に接着されている。
シランカップリング剤層１３１は、接着剤層１３２によるヒーター層１２２の絶縁樹脂とベースプレートとの接着性を向上する。接着剤層１３２は、ヒーター層１２２をベースプレート１１０に接着する。接着剤層１３２を形成する接着剤としては、例えばシリコーン系接着剤を用いることができる。この接着剤の熱伝導率は、２．００Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。また、シランカップリング剤層１３１及び接着剤層１３２の厚さは、例えば０．１～３ｍｍ程度とすることができる。なお、接着剤層１３２は、１層から形成しても良く、複数層から形成しても良い。
次いで、上記のように構成された基板固定装置１００の製造方法について、図４に示すフロー図を参照しながら説明する。
まず、対象物を吸着するセラミック層１２１が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば酸化アルミニウムを主材料とする複数のグリーンシートが作製され、適宜、グリーンシートの一面に電極１２３が形成される。電極１２３は、例えばグリーンシートの表面に金属ペーストをスクリーン印刷することにより、形成することができる。そして、複数のグリーンシートが積層され焼成されることにより、セラミック層１２１が形成される。セラミック層１２１は、例えば図５に示すように、内部に電極１２３の層を有する。
セラミック層１２１が形成されると、セラミック層１２１に表面に金属箔を有する絶縁樹脂からなる金属箔層がセラミック層１２１の一面に積層される（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば図６に示すように、絶縁樹脂１２２ａの表面に金属箔１２４ａを有する金属箔層がセラミック層１２１に積層される。絶縁樹脂１２２ａとしては、例えば高熱伝導率及び高耐熱性を有するエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等を用いることができる。この絶縁樹脂１２２ａの熱伝導率は、例えば２．００Ｗ／ｍＫと高いことが好ましく、熱膨張率は、例えば３０以下と低いことが好ましい。また、絶縁樹脂１２２ａの弾性率は、例えば１０ＧＰａ以下と低いことが好ましい。絶縁樹脂１２２ａには、例えばアルミナや窒化アルミニウム等のフィラーを含有させることで、熱伝導率を向上させることができる。絶縁樹脂１２２ａの厚さは、例えば１００μｍ以下である。
一方、金属箔１２４ａの材料としては、ヒーター電極１２４の材料として例示した圧延合金を用いることができる。すなわち、金属箔１２４ａは、例えば、ＣＮ４９（コンスタンタン）（Ｃｕ／Ｎｉ／Ｍｎ／Ｆｅの合金）、ゼラニン（Ｃｕ／Ｍｎ／Ｓｎの合金）、マンガニン（Ｃｕ／Ｍｎ／Ｎｉの合金）等の合金からなる。金属箔１２４ａの厚さは、例えば２５～５０μｍ程度である。
金属箔１２４ａは、例えばフォトリソグラフィを用いたエッチングが施されることにより、所望のヒーターパターンが形成される（ステップＳ１０３）。すなわち、金属箔１２４ａの上面にレジストが形成され、レジストが露光及び現像されることにより、ヒーター電極１２４として残す部分を被覆するレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンに被覆されずに露出する金属箔１２４ａがエッチングにより除去されることにより、例えば図７に示すように、所望のパターンのヒーター電極１２４が形成される。ここでは、断面形状が略台形のヒーター電極１２４が形成されている。
そして、ヒーター電極１２４を被覆する絶縁樹脂が積層される（ステップＳ１０４）。具体的には、半硬化状態の絶縁樹脂が絶縁樹脂１２２ａ及びヒーター電極１２４を被覆するように積層され、加熱及び加圧されることにより、ヒーター電極１２４を被覆する絶縁樹脂が硬化する。この結果、例えば図８に示すように、セラミック層１２１に積層されたヒーター層１２２が形成される。
絶縁樹脂を硬化する際には絶縁樹脂の全面に加圧されるが、このとき、絶縁樹脂の流動性が高いと外周部の絶縁樹脂が外方へ流出し、図８に示すように、ヒーター層１２２の中央部１２２ｂよりも外周部１２２ｃが薄くなり、ヒーター層１２２の厚さが不均一となる。また、絶縁樹脂の流動性が低い場合には、加圧されても厚さのばらつきが残存し、表面が平坦でなく厚さが一様でないヒーター層１２２が形成される。
そこで、例えば研磨装置によって、ヒーター層１２２の表面が精密研磨される（ステップＳ１０５）。この精密研磨では、例えばヒーター層１２２の最も厚い部分と最も薄い部分との厚さの差が、ヒーター層の厚さの０．２％以下となるように、高い精度で実行される。結果として、例えば図９に示すように、ヒーター層１２２の厚さを均一化することができ、セラミック層１２１と厚さが均一のヒーター層１２２とを有する静電チャック１２０が得られる。
そして、静電チャック１２０は、接着剤によってベースプレート１１０に接着される（ステップＳ１０６）。具体的には、ヒーター層１２２の精密研磨された面がシランカップリング剤及び接着剤によってベースプレート１１０に接着される。このとき、ヒーター層１２２の面が精密研磨されているため、この表面が適度に粗化されており、接着剤によるベースプレート１１０とヒーター層１２２との密着性が良好となる。ベースプレート１１０に静電チャック１２０が接着されることにより、基板固定装置１００が完成する。
この基板固定装置１００では、精密研磨によりヒーター層１２２の厚さが均一となっているため、ヒーター電極１２４からの加熱とベースプレート１１０からの冷却とによってセラミック層１２１の温度が調節される場合に、十分に高い均熱性を得ることができる。
以上のように、本実施の形態によれば、ヒーター電極を被覆する絶縁樹脂の表面を精密研磨することにより、ヒーター電極を被覆する絶縁樹脂からなるヒーター層の厚さを均一にし、このヒーター層とセラミック層とを有する静電チャックがベースプレートに接着されている。このため、ヒーター層及びベースプレートからセラミック層へ熱が均一に伝導し、セラミック層の全面の均熱性を高めることができる。換言すれば、セラミック層によって例えばウエハなどを吸着する基板固定装置が、十分に高い均熱性を得ることができる。
なお、上記一実施の形態においては、シランカップリング剤及び接着剤を用いて静電チャック１２０がベースプレート１１０に接着されるものとしたが、シランカップリング剤層１３１及び接着剤層１３２の厚さの均一化を図るようにしても良い。具体的には、例えば図１０に示すように、ベースプレート１１０から突起して静電チャック１２０を支持する支持部材２０１を配置し、ベースプレート１１０と静電チャック１２０の間の距離が一定に保たれるようにする。そして、支持部材２０１の周囲にシランカップリング剤層１３１及び接着剤層１３２を形成することにより、シランカップリング剤層１３１及び接着剤層１３２の厚さの均一化を図ることができる。このとき、複数の支持部材２０１がベースプレート１１０と静電チャック１２０の間に配置されても良い。支持部材２０１としては、例えばシランカップリング剤及び接着剤よりも弾性率が高いシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂及びポリイミド樹脂などを成形したものを用いることができる。
１１０ ベースプレート
１１１ 冷却水路
１２０ 静電チャック
１２１ セラミック層
１２２ ヒーター層
１２２ａ 絶縁樹脂
１２３ 電極
１２４ ヒーター電極
１２４ａ 金属箔
１３１ シランカップリング剤層
１３２ 接着剤層
２０１ 支持部材
１１１ 冷却水路
１２０ 静電チャック
１２１ セラミック層
１２２ ヒーター層
１２２ａ 絶縁樹脂
１２３ 電極
１２４ ヒーター電極
１２４ａ 金属箔
１３１ シランカップリング剤層
１３２ 接着剤層
２０１ 支持部材
Claims (8)
- ベースプレートと、
前記ベースプレートに固定され、静電力によって基板を吸着する静電チャックとを有し、
前記静電チャックは、
セラミックを用いて形成され、前記基板に接触して前記基板を吸着保持する吸着層と、
前記吸着層と前記ベースプレートの間に積層された全体の厚さが均一の加熱層であって、前記吸着層によって保持される前記基板を加熱する加熱層と
を有し、
前記加熱層は、
電圧が印加されることにより発熱するヒーター電極であって、前記ベースプレート側に位置する第１面と、前記第１面の反対側かつ前記吸着層側に位置する第２面とを有するヒーター電極と、
前記ヒーター電極の少なくとも前記第１面を被覆する絶縁樹脂と
を有し、
前記絶縁樹脂は、
前記ヒーター電極の前記第１面に接する面の反対側に研磨面を有する
ことを特徴とする基板固定装置。 - 前記吸着層は、
電圧を印加可能な電極と、
前記電極を囲むセラミックと
を有することを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。 - 前記絶縁樹脂は、
フィラーを含有することを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。 - 前記ベースプレートは、
冷媒を通過させる冷媒通路を有することを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。 - 前記静電チャックと前記ベースプレートを接着する接着層をさらに有することを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。
- 前記ベースプレートから突起して前記静電チャックを支持する支持部材をさらに有し、
前記接着層は、
前記支持部材の周囲に形成される
ことを特徴とする請求項５記載の基板固定装置。 - セラミックを用いて形成され、静電力によって対象物を吸着保持する吸着層と、
前記吸着層に積層された全体の厚さが均一の加熱層であって、前記吸着層によって保持される前記対象物を加熱する加熱層と
を有し、
前記加熱層は、
電圧が印加されることにより発熱するヒーター電極であって、第１面と、前記第１面の反対側かつ前記吸着層側に位置する第２面とを有するヒーター電極と、
前記ヒーター電極の少なくとも前記第１面を被覆する絶縁樹脂と
を有し、
前記絶縁樹脂は、
前記ヒーター電極の前記第１面に接する面の反対側に研磨面を有する
ことを特徴とする静電チャック。 - 電極と当該電極を囲むセラミックからなるセラミック層を形成し、
表面に金属箔を有する絶縁樹脂からなる金属箔層を前記セラミック層に積層し、
前記金属箔から、第１面と、前記第１面の反対側かつ前記セラミック層側に位置する第２面とを有するヒーターパターンを形成し、
前記ヒーターパターンの少なくとも前記第１面を被覆するように絶縁樹脂を積層し、
積層された絶縁樹脂の、前記ヒーターパターンの前記第１面に接する面とは反対側に位置する表面を研磨する
工程を有することを特徴とする静電チャックの製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020104068A JP7496250B2 (ja) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 |
| KR1020210074629A KR20210155761A (ko) | 2020-06-16 | 2021-06-09 | 기판 고정 장치, 정전 척, 및 정전 척의 제조 방법 |
| US17/346,781 US11830752B2 (en) | 2020-06-16 | 2021-06-14 | Substrate fixing device, electrostatic chuck, and method of manufacturing electrostatic chuck |
| TW110121592A TW202213578A (zh) | 2020-06-16 | 2021-06-15 | 基板固定裝置、靜電夾盤及靜電夾盤之製造方法 |
| CN202110665641.9A CN113808990A (zh) | 2020-06-16 | 2021-06-16 | 基板固定装置、静电吸盘及制造静电吸盘的方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2020104068A JP7496250B2 (ja) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2021197485A JP2021197485A (ja) | 2021-12-27 |
| JP7496250B2 true JP7496250B2 (ja) | 2024-06-06 |
Family
ID=78825916
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2020104068A Active JP7496250B2 (ja) | 2020-06-16 | 2020-06-16 | 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US11830752B2 (ja) |
| JP (1) | JP7496250B2 (ja) |
| KR (1) | KR20210155761A (ja) |
| CN (1) | CN113808990A (ja) |
| TW (1) | TW202213578A (ja) |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003258072A (ja) | 2002-03-07 | 2003-09-12 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス−金属接合体 |
| JP2005277074A (ja) | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Kyocera Corp | ウェハ支持部材とその製造方法 |
| JP2011061049A (ja) | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 静電チャック |
| JP2011091297A (ja) | 2009-10-26 | 2011-05-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
| US20160035610A1 (en) | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Myoung Soo Park | Electrostatic chuck assemblies having recessed support surfaces, semiconductor fabricating apparatuses having the same, and plasma treatment methods using the same |
| JP2018026427A (ja) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 新光電気工業株式会社 | 基板固定装置及びその製造方法 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP6380177B2 (ja) * | 2015-03-12 | 2018-08-29 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック装置 |
| CN107195578B (zh) * | 2017-07-17 | 2019-11-29 | 北京北方华创微电子装备有限公司 | 静电卡盘 |
-
2020
- 2020-06-16 JP JP2020104068A patent/JP7496250B2/ja active Active
-
2021
- 2021-06-09 KR KR1020210074629A patent/KR20210155761A/ko active Search and Examination
- 2021-06-14 US US17/346,781 patent/US11830752B2/en active Active
- 2021-06-15 TW TW110121592A patent/TW202213578A/zh unknown
- 2021-06-16 CN CN202110665641.9A patent/CN113808990A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003258072A (ja) | 2002-03-07 | 2003-09-12 | Ngk Insulators Ltd | セラミックス−金属接合体 |
| JP2005277074A (ja) | 2004-03-24 | 2005-10-06 | Kyocera Corp | ウェハ支持部材とその製造方法 |
| JP2011061049A (ja) | 2009-09-11 | 2011-03-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | 静電チャック |
| JP2011091297A (ja) | 2009-10-26 | 2011-05-06 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
| US20160035610A1 (en) | 2014-07-30 | 2016-02-04 | Myoung Soo Park | Electrostatic chuck assemblies having recessed support surfaces, semiconductor fabricating apparatuses having the same, and plasma treatment methods using the same |
| JP2018026427A (ja) | 2016-08-09 | 2018-02-15 | 新光電気工業株式会社 | 基板固定装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20210391203A1 (en) | 2021-12-16 |
| TW202213578A (zh) | 2022-04-01 |
| CN113808990A (zh) | 2021-12-17 |
| KR20210155761A (ko) | 2021-12-23 |
| JP2021197485A (ja) | 2021-12-27 |
| US11830752B2 (en) | 2023-11-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US9269600B2 (en) | Electrostatic chuck device | |
| US7068489B2 (en) | Electrostatic chuck for holding wafer | |
| JP4349952B2 (ja) | ウェハ支持部材とその製造方法 | |
| JP5507198B2 (ja) | 静電チャック | |
| JP6708518B2 (ja) | 基板固定装置及びその製造方法 | |
| US20130148253A1 (en) | Substrate temperature adjusting-fixing device and manufacturing method thereof | |
| KR101897012B1 (ko) | 워크처리장치 | |
| JP2016171185A (ja) | 静電チャック装置 | |
| JP7329917B2 (ja) | 基板固定装置 | |
| TWI836092B (zh) | 基板固定裝置及其製造方法 | |
| JP7496250B2 (ja) | 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法 | |
| JP4744015B2 (ja) | ウエハ支持部材 | |
| JP5381879B2 (ja) | ウェハ加熱用ヒータユニットおよびそれを搭載した半導体製造装置 | |
| JP2022175500A (ja) | 静電チャック及び静電チャックの製造方法 | |
| JP2022148714A (ja) | 静電チャック、基板固定装置 | |
| JP2024000905A (ja) | 基板固定装置及び基板固定装置の製造方法 | |
| JP2023183628A (ja) | 基板固定装置及び基板固定装置の製造方法 | |
| KR20220092383A (ko) | 정전 척, 그 제조 방법, 및 기판 고정 장치 | |
| JP2024030799A (ja) | 基板固定装置及び基板固定装置の製造方法 | |
| JP2022094466A (ja) | 静電チャック装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20230111 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20231026 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20231121 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20240110 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20240507 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20240527 |
|
| R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7496250 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |