JP7844511B2

JP7844511B2 - 吸着基板

Info

Publication number: JP7844511B2
Application number: JP2023576991A
Authority: JP
Inventors: 保典川邊; 柾貴伊東
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2022-01-28
Filing date: 2023-01-26
Publication date: 2026-04-13
Anticipated expiration: 2043-01-26
Also published as: WO2023145839A1; JPWO2023145839A1

Description

開示の実施形態は、吸着基板に関する。

半導体ウェハなどの被処理体を保持する静電チャックが知られている。かかる静電チャックは、絶縁性を有する基体の内部に電極が位置する吸着基板を備える（例えば、特許文献１、２参照）。

特開２０１５－１６２４８１号公報特開２０２０－２５１０１号公報

実施形態の一態様に係る吸着基板は、絶縁性の基体と、導電層と、突出部とを備える。基体は、被処理体を保持する第１面および該第１面の反対側に位置する第２面を有する。導電層は、前記基体の内部に位置し、前記第１面に沿って延びている。突出部は、前記基体の内部に位置し、前記導電層から前記第２面側へ突出する。前記突出部は、前記導電層と接する第１端面と、前記第２面側に位置する第２端面とを有している。前記第１端面と前記第２端面との間の第１距離は、前記導電層の厚みの１／２倍よりも大きい。

図１は、第１の実施形態に係る吸着基板を有する静電チャックの一例を示す断面図である。図２は、図１に示す領域Ａの拡大図である。図３は、図１に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。図４Ａは、第１の実施形態に係る吸着基板が有する突出部の別の一例を示す断面図である。図４Ｂは、第１の実施形態に係る吸着基板が有する突出部の別の一例を示す断面図である。図５Ａは、第１の実施形態に係る吸着基板の別の一例を示す断面図である。図５Ｂは、第１の実施形態に係る吸着基板の別の一例を示す断面図である。図５Ｃは、第１の実施形態に係る吸着基板の別の一例を示す断面図である。図６は、第１の実施形態に係る静電チャックの別の一例を示す断面図である。図７は、第２の実施形態に係る吸着基板を有する静電チャックの一例を示す断面図である。図８は、図７に示す領域Ｃの拡大図である。

上述の構造では、吸着基板が有する基体と電極との界面にデラミネーションが存在する場合があった。

そこで、デラミネーションが存在しにくい吸着基板の提供が期待されている。

以下、添付図面を参照して、本願の開示する吸着基板の実施形態について説明する。なお、以下に示す実施形態によりこの開示が限定されるものではない。

＜第１の実施形態＞
図１は、第１の実施形態に係る吸着基板を有する静電チャックの一例を示す断面図である。図２は、図１に示す領域Ａの拡大図である。図３は、図１に示すＢ－Ｂ線に沿った断面図である。

静電チャック１は、吸着基板１０と、熱交換器２０と、接合材３０とを備えている。静電チャック１は、吸着基板１０の表面に生じる静電力を利用して例えば半導体ウェハなどの被処理体を吸着する。

吸着基板１０は、例えば、略円板状を有している。吸着基板１０は、例えば、直径が５０ｍｍ～４００ｍｍ、厚みが２ｍｍ～２０ｍｍの円板状であってもよい。吸着基板１０は、厚み方向に向かい合う第１面１０ａと第２面１０ｂとを有する。第１面１０ａは、被処理体を保持する保持面である。第２面１０ｂは、第１面１０ａの反対側に位置しており、接合材３０を用いて熱交換器２０に接合されていてもよい。

吸着基板１０は、基体１１と、導電層１２と、突出部１３と、導体１４を有する。基体１１は、絶縁性を有している。基体１１は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、イットリア（Ｙ_２Ｏ_３）などのセラミックを主成分として含有する。

導電層１２は、基体１１の内部に位置している。導電層１２は、第１面１０ａの近傍において、かかる第１面１０ａに沿って延びている。また、図３に示すように、導電層１２は、例えば、平面視で略円状である。導電層１２は、例えば、平面視した直径を３０ｍｍ～３９８ｍｍとすることができる。また、図２に示すように、導電層１２は、厚みｔ１を有している。導電層１２は、貴金属（たとえば、白金（Ｐｔ）やパラジウム（Ｐｄ）など）を主成分として含んでいる。

なお、本開示では、１つの導電層１２を有する単極構造である場合について例示しているが、導電層１２は１つに限られず、２つの導電層１２を有する双極構造であってもよい。

突出部１３は、基体１１の内部に位置している。突出部１３は、導電層１２から第２面１０ｂ側へ突出するように位置している。図２に示すように、突出部１３は、導電層１２と接する第１端面１３１と、第２面１０ｂ側に位置する第２端面１３２とを有している。また、図３に示すように、導電層１２には、平面視で略円状の柱状を有する複数の突出部１３が接続されていてもよい。なお、平面視した突出部１３の形状は、図３に示したものに限られず、例えば、楕円状または多角形状であってもよい。

図１に示すように、凹状の基体１１に突出部１３がはまり込むように位置しているため、例えば吸着基板１０が外力を受けた場合であっても、突出部１３が基体１１から外れにくくなることで突出部１３に接続された導電層１２が基体１１からはがれにくくなる。これにより、本実施形態に係る吸着基板１０によれば、デラミネーションが存在しにくい。

また、図２に示すように、突出部１３は、第１端面１３１と第２端面１３２との間の第１距離ｄ１を有している。かかる第１距離ｄ１は、導電層１２の厚みｔ１の１／２倍よりも大きい。また、第１距離ｄ１は、第１面１０ａと導電層１２との間の第２距離ｄ２よりも大きくてもよい。このように、導電層１２の表面に位置する微細な凹凸とは形状が異なる突出部１３を吸着基板１０が有することにより、デラミネーションの発生をさらに低減させることができる。ここで、厚みｔ１は、例えば２μｍ～２０μｍの範囲としてもよい。第１距離ｄ１は、１μｍ～３０００μｍとしてもよい。第１距離ｄ１は、５００μｍ以上であってもよい。また、第２距離ｄ２は、例えば３００μｍとすることができる。

突出部１３の材料は、例えば、導電層１２と同じであってもよい。これにより、突出部１３の材料を別途用意することなく、吸着基板１０を作製することができる。

また、突出部１３の材料は、導電層１２とは異なってもよい。導体１４は、外部に引き出された給電端子４０に接続されており、導電層１２には、導体１４を介して給電される。このため、突出部１３は、絶縁性を有していてもよい。突出部１３は、例えば、金属材料、炭素材料、または熱硬化性樹脂などを材料としてもよい。突出部１３は、基体１１とは異なるセラミックを材料としてもよい。

また、基体１１の内部には、例えば、ヒータやＲＦ（高周波）電極などが配置されていてもよい。

熱交換器２０は、吸着基板１０が有する熱を受け取り、外部に放熱する。熱交換器２０は、シリコーンなどの接合材３０によって吸着基板１０の第２面１０ｂに接合される。熱交換器２０は、冷却媒体を流す流路２１を有してもよい。実施形態に係る熱交換器２０は、アルミニウムなどの金属製であってもよいし、アルミナや炭化珪素などのセラミック製であってもよい。

なお、熱交換器２０が金属で構成される場合、かかる熱交換器２０を吸着基板１０のＲＦ電極として用いてもよい。また、熱交換器２０がセラミックで構成される場合、熱交換器２０の外表面に金属層を形成して、かかる金属層を静電チャック１のＲＦ電極として用いてもよい。

吸着基板１０は、図２に示すように、厚み方向において断面形状が一定の突出部１３を示したが、これに限られない。図４Ａ～図４Ｂは、第１の実施形態に係る吸着基板が有する突出部の他の一例を示す断面図である。

図４Ａに示すように、吸着基板１０は、第１端面１３１から第２端面１３２に向けて断面積が大きくなるように断面形状が変化するテーパー状の突出部１３を有してもよい。

このように、突出部１３がテーパー状を有していると、例えば吸着基板１０が外力を受けた場合であっても、突出部１３と基体１１との接触面積が増大することで突出部１３に接続された導電層１２が基体１１からはがれにくくなる。これにより、本実施形態に係る吸着基板１０によれば、デラミネーションの発生をさらに低減させることができる。

また、図４Ａに示すように、突出部１３は、第１端面１３１と第２端面１３２との間の距離である第３距離ｄ３を有している。かかる第３距離ｄ３は、例えば１μｍ以上であってもよい。また、第３距離ｄ３は、例えば０．５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲とすることができる。また、第１端面１３１の直径Ｄ１は、例えば０．３ｍｍ～２．５ｍｍとすることができる。第２端面１３２の直径Ｄ２は、例えば０．５ｍｍ～３．０ｍｍとすることができる。また、導電層１２の厚みｔ２は、例えば５μｍ～２０μｍの範囲とすることができる。

また、図４Ｂに示すように、吸着基板１０は、第１端面１３１から第２端面１３２に向けて断面積が小さくなるように断面形状が変化するテーパー状の突出部１３を有してもよい。

また、図４Ｂに示すように、突出部１３は、第１端面１３１と第２端面１３２との間の距離である第４距離ｄ４を有している。かかる第４距離ｄ４は、１μｍ以上であってもよい。例えば０．５ｍｍ～３．０ｍｍの範囲とすることができる。また、第１端面１３１の直径Ｄ３は、例えば０．５ｍｍ～３．０ｍｍとすることができる。第２端面１３２の直径Ｄ４は、例えば０．３ｍｍ～２．５ｍｍとすることができる。

本実施形態に係る吸着基板１０は、図３に示すように、複数の突出部１３が粗密なく分布している例について示したが、これに限られない。図５Ａ～図５Ｃは、第１の実施形態に係る吸着基板の他の一例を示す断面図である。

図５Ａに示すように、吸着基板１０は、平面視した導電層１２の外周領域１２２に位置する突出部１３が、内周領域１２１よりも密となるように位置してもよい。これにより、複数の突出部１３が粗密なく分布している場合と比較してデラミネーションをさらに生じにくくすることが期待できる。内周領域１２１は、例えば、平面視した導電層１２の直径Ｌに対し、直径Ｌ１≦０．６×Ｌを満たす部分とすることができる。外周領域１２２は、平面視した導電層１２のうち、内周領域１２１の外側に位置する残りの部分である。

図５Ｂに示すように、吸着基板１０は、平面視で同心円状に位置する円筒形状の突出部１３を有していてもよい。

また、図５Ｃに示すように、吸着基板１０は、平面視した導電層１２の輪郭１２ａよりも内側に突出部１３を有していてもよい。これにより、導電層１２の輪郭１２ａから生じるはがれを少なくすることができる。かかる場合、導電層１２の輪郭１２ａと輪郭１２ａに近接する突出部１３との間隔は、例えば１０ｍｍ～２０ｍｍとすることができる。なお、吸着基板にウェハを持ち上げるリフトピンが通る貫通孔がある場合、導電層１２は貫通孔を避けるように配置される。その場合、貫通孔の周囲の導電層に輪郭１２ａが存在し、その輪郭１２ａに近接する突出部１３との間隔を、例えば１０ｍｍ～２０ｍｍであることによって、輪郭１２ａから生じる導電層１２のはがれを少なくすることができる。また、隣り合う突出部１３同士の間隔は、例えば２０ｍｍとすることができる。なお、吸着基板１０が複数の導電層１２を有する場合、複数の導電層１２のそれぞれにつき突出部１３の配置を決定することができる。

図６は、第１の実施形態に係る静電チャックの別の一例を示す断面図である。図６に示す静電チャック１は、吸着基板１０に設けられた開口部１５から吸着基板１０の内部に挿入された給電端子４０により、ろう材その他の接続部１６を介して導電層１２への給電が可能となっている点で図１に示す静電チャック１と相違する。なお、図１および図６に示した導電層１２への給電の態様は例示に過ぎず、図示したものに限られない。

＜第２の実施形態＞
図７は、第２の実施形態に係る吸着基板を有する静電チャックの一例を示す断面図である。図８は、図７に示す領域Ｃの拡大図である。

本実施形態に係る吸着基板１０は、突出部１３が平坦部１７を有している点で第１の実施形態に係る吸着基板１０と相違する。

平坦部１７は、突出部１３の第２端面１３２に接続されており、吸着基板１０の第１面１０ａに沿って延びている。図８に示すように、平坦部１７を有する突出部１３は、断面視で階段状を有している。かかる突出部１３は、第１面１０ａ側から平面視した面積が平坦部１７と第１端面１３１および第２端面１３２の間に位置する部分とで相違している。

突出部１３は、第３端面１７１と第４端面１７２とを有している。第３端面１７１は、第２端面１３２と接している。第４端面１７２は、第３端面１７１から離れて位置している。突出部１３のうち、第３端面１７１と第４端面１７２との間に位置する部分が、平坦部１７である。

突出部１３が平坦部１７を有することにより、例えば吸着基板１０が外力を受けた場合であっても、突出部１３が基体１１からさらに外れにくくなることで、突出部１３に接続された導電層１２が基体１１からはがれにくくなる。これにより、本実施形態に係る吸着基板１０によれば、デラミネーションが存在しにくくなる。

第１端面１３１の直径Ｄ５は、例えば０．３ｍｍ～２．５ｍｍとすることができる。第４端面１７２の直径Ｄ６は、例えば０．５ｍｍ～３．０ｍｍとすることができる。第２端面１３２の直径は、第１端面１３１の直径Ｄ５と同じであってもよく、異なっていてもよい。また、第３端面１７１の直径は、第４端面１７２の直径Ｄ６と同じであってもよく、異なっていてもよい。

また、第１面１０ａ側から平面視した平坦部１７の面積は、第２端面１３２の面積よりも大きくてもよい。これにより、デラミネーションがさらに低減される。

また、平坦部１７は、導電層１２よりも第１面１０ａ側から平面視した面積が小さくてもよい。これにより、突出部１３が、平坦部１７ごと基体１１から外れる不具合が生じにくくなる。特に、第１端面１３１から第２端面１３２までの部分を第１面１０ａ側から平面視した突出部１３の面積が、第１面１０ａ側から平面視した平坦部１７の面積の５％～８５％となるように平坦部１７を位置させると、デラミネーションの発生をさらに低減させることができる。さらに、第１端面１３１から第２端面１３２までの部分を第１面１０ａ側から平面視した突出部１３の面積が、第１面１０ａ側から平面視した平坦部１７の面積の５％～３０％となるように平坦部１７を位置させると、デラミネーションがさらに存在しにくくなる。

また、平坦部１７は、厚みｔ３を有している。かかる厚みｔ３は、突出部１３の第１端面１３１と第２端面１３２との間の第１距離ｄ１よりも小さくてもよい。また、平坦部１７の厚みｔ３は、導電層１２の厚みｔ１よりも大きくてもよい。ここで、厚みｔ３は、例えば１μｍ以上であってもよい。また、厚みｔ３は、２μｍ～２０μｍの範囲であってもよい。また、厚みｔ３は、０．５μｍ～３．０μｍであってもよい。

また、平坦部１７の厚みｔ３は、導電層１２の厚みｔ１よりも大きくてもよい。ここで、厚みｔ３は、例えば厚みｔ１の２倍～１００倍の範囲とすることができる。

平坦部１７の材料は、例えば、突出部１３の他の部分と同じであってもよい。また、平坦部１７の材料は、導電層１２と同じであってもよい。

なお、平坦部１７は、導電層１２から突出する突出部１３のそれぞれに位置してもよいし、一部にのみ有してもよい。また、平坦部１７は、２以上の突出部１３を跨ぐように位置してもよい。

なお、平坦部１７を有する突出部１３の形状は、図８に示したものに限られない。例えば、第１端面１３１の直径が、第４端面１７２の直径よりも大きくなるように形成されてもよい。また、突出部１３のうち、第１端面１３１および第２端面１３２の間の導電層１２側に位置する部分が、ＸＹ平面に沿う第１方向（例えば、Ｙ軸方向）に延びる柱状を有し、平坦部１７が、第１方向に交差する第２方向（例えば、Ｘ軸方向）に延びる柱状を有することにより、平面視で略Ｘ字状の突出部１３となっていてもよい。

このように、突出部１３が平坦部１７を有することで、厚み方向（Ｚ軸方向）において突出部１３の断面形状が変化している。これにより、突出部１３は、表面積が増大する。このため、突出部１３と基体１１との接触面積が増大し、突出部１３に接続された導電層１２が基体１１からはがれにくくなる。これにより、図８に示す吸着基板１０によれば、デラミネーションの発生をさらに低減させることができる。

＜吸着基板の作製＞
吸着基板１０は、例えば、以下のように作製することができる。

（１）基体原料の内部に導電層材料および突出部材料を位置させた成形体を得る。

（２）上記（１）で得た成形体を焼成する。これにより、基体原料、導電層材料および突出部材料の形状および組成に応じた基体１１、導電層１２および突出部１３を有する吸着基板１０が得られる。

以上のように、実施形態に係る吸着基板１０は、絶縁性の基体１１と、導電層１２と、突出部１３とを備える。基体１１は、被処理体を保持する第１面１０ａおよび第１面の反対側に位置する第２面１０ｂを有する。導電層１２は、基体１１の内部に位置し、第１面１０ａに沿って延びている。突出部１３は、基体１１の内部に位置し、導電層１２から第２面１０ｂ側へ突出する。突出部１３は、導電層１２と接する第１端面１３１と、第２面１０ｂ側に位置する第２端面１３２とを有している。第１端面１３１と第２端面１３２との間の第１距離ｄ１は、導電層１２の厚みｔ１の１／２倍よりも大きい。これにより、デラミネーションが存在しにくくなる。

さらなる効果や変形例は、当業者によって容易に導き出すことができる。このため、本開示のより広範な態様は、以上のように表しかつ記述した特定の詳細および代表的な実施形態に限定されるものではない。したがって、添付の請求の範囲およびその均等物によって定義される総括的な発明の概念の精神または範囲から逸脱することなく、様々な変更が可能である。

１静電チャック
１０吸着基板
１０ａ第１面
１０ｂ第２面
１１基体
１２導電層
１３突出部
１７平坦部
２０熱交換器
３０接合材
１３１第１端面
１３２第２端面
ｄ１第１距離
ｄ２第２距離
ｄ３第３距離
ｄ４第４距離
ｔ１導電層の厚み
ｔ２導電層の厚み
ｔ３平坦部の厚み

Claims

被処理体を保持する第１面および該第１面の反対側に位置する第２面を有する絶縁性の基体と、
前記基体の内部に位置し、前記第１面に沿って延びる導電層と、
前記基体の内部に位置し、前記導電層から前記第２面側へ突出する少なくとも一つの突出部と
を備え、
前記突出部は、前記導電層と接する第１端面と、前記第２面側に位置する第２端面とを有しており、
該第２端面は、前記基体の内部にて少なくとも一部が前記基体と対向し、直接または間接に接しており、
前記第１端面と前記第２端面との間の第１距離は、前記導電層の厚みの１／２倍よりも大きい、吸着基板。
前記第１距離は、前記第１面と前記導電層との間の第２距離よりも大きい、請求項１に記載の吸着基板。
前記突出部は、厚み方向において断面形状が変化している、請求項１に記載の吸着基板。
前記突出部は、テーパー状である、請求項３に記載の吸着基板。
前記突出部は、前記第２端面に接続され、前記第１面に沿って延びる平坦部を有しており、
該平坦部は、前記基体の内部に位置し、前記第２端面と接する第３端面と、該第３端面の反対に位置する第４端面とを有し、該第４端面は前記基体と対向し、直接または間接に接しており、
前記第１面側から平面視した前記平坦部の面積は、前記第２端面の面積よりも大きい、請求項１に記載の吸着基板。
前記突出部は、前記第２端面に接続され、前記第１面に沿って延びる平坦部を有しており、
該平坦部は、前記基体の内部に位置し、前記第２端面と接する第３端面と、該第３端面の反対に位置する第４端面とを有し、該第４端面は前記基体と対向し、直接または間接に接しており、
前記平坦部は、前記導電層よりも前記第１面側から平面視した面積が小さい、請求項１に記載の吸着基板。
前記第１面側から平面視した前記突出部の面積は、前記第１面側から平面視した前記平坦部の面積の５％～３０％である、請求項６に記載の吸着基板。
前記吸着基板は、前記導電層からそれぞれ突出する複数の突出部を有しており、
前記平坦部は、前記複数の突出部の前記第２端面にそれぞれに接続されている、請求項５～７のいずれか１つに記載の吸着基板。
前記平坦部の厚みは、前記導電層の厚みよりも大きい、請求項５～７のいずれか１つに記載の吸着基板。