JPH07176603A - 基板保持装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電チャックのチャック基板を薄くすること
およびベースの冷却水路面積を大きくすることを可能に
することによって基板に対する冷却能力を高めることが
でき、しかも静電チャックの高精度の仕上加工を可能に
することによって基板に対する吸着力を高めることがで
きるようにした基板保持装置を提供する。 【構成】 静電チャック４の裏面とベース１０との間
に、静電チャック４のチャック基板６を構成するセラミ
ックスよりも高熱伝導率およびベース１０を構成する材
料よりも高強度の材料から成り、上面が静電チャック４
の裏面に接合されているチャック補強板１４を設けた。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、例えばイオン注入装
置、イオンビームエッチング装置、薄膜形成装置等に用
いられるものであって、基板を静電気によって吸着する
静電チャックを備える基板保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】イオン注入装置等においては、現在、基
板表面へのパーティクル付着の問題がクローズアップさ
れており、基板を注入（処理）位置に固定するときに、
基板の上面に他の物が触れない固定手段が求められてい
る。その一つに静電チャックがある。

【０００３】図２は、静電チャックを備える従来の基板
保持装置の一例を示す断面図である。この基板保持装置
は、基板（例えばウェーハ）２を静電気によって吸着す
る静電チャック４と、それを支持するベース１０とを備
えており、両者はエポキシ接着剤で接着されている。

【０００４】基板２は、この例ではセラミックスの一種
であるＳiＣから成るチャック基板６の裏面に電極８を
形成したものである。静電チャックには、電極が二つの
双極型と、電極が一つの単極型とがあるが、この静電チ
ャック４は前者の例であり、対をなす二つの電極８を有
している（一方のみ図に表れている）。電極８は、チャ
ック基板６内に埋め込む場合もある。

【０００５】ベース１０は、この例では熱伝導の良いア
ルミニウムから成り、しかも内部に、冷却水を流す環状
の冷却水路１２を有している。

【０００６】静電チャック４上に基板２を載せた状態で
電極８に電圧を印加すると、基板２と電極８間に電荷が
溜まり、その間に働くクーロン力によって基板２が吸着
保持される。その状態で、基板２に対して例えばイオン
ビームを照射する等して処理を施すことができる。その
際に、基板２に与えられる熱は、静電チャック４を経由
してベース１０へ伝えられ、その内部の冷却水路１２に
流される冷却水によって運び去られる。このようにし
て、基板２の冷却が行われる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のようなセラミッ
クス製のチャック基板６を用いた静電チャック４は、チ
ャック基板６に他の樹脂等の絶縁物を用いたものに比べ
て、低い電圧で大きな吸着力を発生することができるの
で、基板２との接触熱抵抗が小さくなり、接触面での熱
伝導が良いという利点がある。

【０００８】しかし、接触面での熱伝導が良くても、セ
ラミックスは一般的に熱伝導があまり良くなく、従って
そのようなセラミックスを用いた静電チャック４そのも
のは熱伝導があまり良くないため、それによって基板２
に対する冷却能力が制限されていた。

【０００９】これに対しては、静電チャック４そのもの
の熱伝導を良くするために、チャック基板６を薄くする
という方法が考えられるが、チャック基板６の表面は、
吸着力を大きくするために、静電チャック４をベース１
０上に接着した状態で平面に仕上加工しなければならな
いのに、チャック基板６を薄くするとその剛性が低下す
るため、仕上加工が困難になるという別の問題が発生す
る。ちなみに、ベース１０は、熱伝導を良くするために
アルミニウムで形成されていて機械的強度が低く、しか
も内部に冷却水路１２を有しているため、静電チャック
４の仕上加工時の補強作用は弱い。

【００１０】また、上記のようにアルミニウム製のベー
ス１０は機械的強度が低く、冷却水路１２の面積をあま
り大きくすると水圧によって当該ベース１０の表面が凸
状に撓み、ひいてはその上の静電チャック４も撓み、そ
れによって基板２に対する吸着力が弱まるので、冷却水
路１２の面積をあまり大きくすることができず、これも
当該基板保持装置の冷却能力を低下させる原因になって
いる。

【００１１】そこでこの発明は、静電チャックのチャッ
ク基板を薄くすることおよびベースの冷却水路面積を大
きくすることを可能にすることによって基板に対する冷
却能力を高めることができ、しかも静電チャックの高精
度の仕上加工を可能にすることによって基板に対する吸
着力を高めることができるようにした基板保持装置を提
供することを主たる目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、この発明の基板保持装置は、前述したような静電チ
ャックの裏面とベースとの間に、静電チャックのチャッ
ク基板を構成するセラミックスよりも高熱伝導率および
ベースを構成する材料よりも高強度の材料から成り、上
面が静電チャックの裏面に接合されているチャック補強
板を設けたことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記構成によれば、チャック補強板が静電チャ
ックの補強作用をするので、静電チャックのチャック基
板を薄くすることが可能になると共に、チャック補強板
の材料はチャック基板のセラミックスよりも高熱伝導率
であるので、静電チャックとチャック補強板を合わせた
全体の熱伝導が良くなる。従って、基板に対する冷却能
力を高めることができる。

【００１４】しかも、チャック補強板はベースに対する
補強作用もするので、ベースをアルミニウムで形成して
いる場合でも、冷却水路の面積を大きくしてもベースの
撓み等を防止することができるため、同面積を大きくす
ることが可能になり、従ってこの観点からも基板に対す
る冷却能力を高めることができる。

【００１５】また、チャック補強板が静電チャックの補
強作用をするので、その仕上加工時の撓み等を防止する
ことが可能になり、それによって静電チャックの高精度
の仕上加工が可能になるので、基板に対する吸着力を高
めることができる。

【００１６】

【実施例】図１は、この発明の一実施例に係る基板保持
装置を部分的に示す断面図である。図２の従来例と同一
または相当する部分には同一符号を付し、以下において
は当該従来例との相違点を主に説明する。

【００１７】この実施例においては、前述したような静
電チャック４の裏面にチャック補強板１４を接合したも
のを、アルミニウム製のチャッククランパー１６によっ
てベース１０上に取り外し可能に固定している。

【００１８】静電チャック４のチャック基板６は、Ｓi
Ｃ（炭化シリコン）から成り、その厚さは約２ｍｍであ
る。

【００１９】チャック補強板１４は、ＡlＮ（窒化アル
ミニウム）から成り、その厚さは約８ｍｍである。

【００２０】静電チャック４とチャック補強板１４の接
合手段には、熱伝導率の良いエポキシ接着剤による接着
を採用している。

【００２１】ベース１０はアルミニウムから成り、その
上面部に凹部１８を形成し、その中に水路形成板２０を
埋め込むことによって、静電チャック４のほぼ前面に冷
却水路１２を形成している。しかも、冷却水路１２内の
冷却水がチャック補強板１４の裏面に接触して、チャッ
ク補強板１４を直接冷却する構造にしている。そのた
め、冷却水路１２の周囲にＯリングのようなパッキン２
２を設けて冷却水のシールを行っている。

【００２２】チャック補強板１４にＡlＮを使用したの
は、チャック基板６のＳiＣよりも熱伝導率が高く、ベ
ース１０のアルミニウムよりも機械的強度が高く、しか
も熱膨張率がＳiＣに近く、かつ絶縁性があるからであ
る。

【００２３】チャック補強板１４とチャック基板６の熱
膨張率の差を小さくしたのは、この差が大きいと、剥離
の原因になるので、それを防止する上で好ましいからで
ある。

【００２４】チャック補強板１４を絶縁性としたのは、
チャック補強板１４が冷却水と接触する構造であるた
め、静電チャック４の裏面の電極８からチャック補強板
１４を経由して冷却水へ電流が漏れるのを防止する上で
好ましいからである。なお、電極８の裏面はチャック補
強板１４を接合するためのエポキシ接着剤で覆われてい
るので通常はそれで絶縁されているが、その絶縁が完全
でない場合もあるから、上記のような配慮をしている。

【００２５】チャック補強板１４の材料の他の例として
は、モリブデン、インバー鋳鉄（セラミックスに近い熱
膨張率を有する鋳鉄）等の金属があるが、基板２への金
属のコンタミネーション（不純物混入）をできるだけ避
ける観点からは、ＡlＮの方が好ましい。

【００２６】静電チャック４とチャック補強板１４との
接合手段の他の例としては、この例のようにチャック基
板６の裏面に電極８が形成されている場合は、その電極
８を利用してメタライズによってチャック補強板１４を
接合する手段もあり、そのようにすれば接合による熱抵
抗が小さくて好ましいが、エポキシ接着剤に比べれば高
価になる。また、チャック補強板１４が導電性の場合は
電極８と導通するので、メタライズは好ましくない。

【００２７】ベース１０に冷却水路１２を形成するに
は、ベース１０に直接冷却水路１２を形成しても良い
が、この例のように水路形成板２０を用いると、水路パ
ターンを簡単に変更することができる。

【００２８】また、冷却水をチャック補強板１４の裏面
に直接当てないようにしても良いが、直接当てる方が冷
却能力がより高くなるので好ましい。

【００２９】この基板保持装置では、チャック補強板１
４が静電チャック４の補強作用をするので、静電チャッ
ク４のチャック基板６を薄くすることが可能になると共
に、チャック補強板１４の材料であるＡlＮはチャック
基板６の材料であるＳiＣよりも高熱伝導率（約２倍あ
る）であるので、静電チャック４とチャック補強板１４
を合わせた全体の熱伝導が良くなる。従って、基板２に
対する冷却能力を高めることができる。

【００３０】しかも、チャック補強板１４はベース１０
に対する補強作用もするので、ベース１０をアルミニウ
ムで形成している場合でも、冷却水路１２の面積を大き
くしてもベース１０の撓み等を防止することができるた
め、同面積を大きくすることが可能になり、従ってこの
観点からも基板２に対する冷却能力を高めることができ
る。その場合、この例のように冷却水路１２内の冷却水
がチャック補強板１４に直接接触するようにすれば、よ
り一層冷却能力を高めることができる。

【００３１】また、チャック補強板１４が静電チャック
４の補強作用をするので、その仕上加工時の撓み等を防
止することが可能になり、それによって静電チャック４
の高精度の仕上加工が可能になるので、基板２に対する
吸着力を高めることができる。

【００３２】その場合、静電チャック４およびチャック
補強板１４をベース１０上に固定したままで仕上加工し
ても良いが、静電チャック４およびチャック補強板１４
をこの例のようにチャッククランパー１６を用いてベー
ス１０上に取り外し可能に固定するようにしておけば、
静電チャック４とチャック補強板１４だけで表面の仕上
加工を行うことができるので、より高精度の仕上加工が
可能になる。

【００３３】

【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、静電チ
ャックの裏面とベースとの間に上記のような高熱伝導率
および高強度の材料から成るチャック補強板を設けたの
で、静電チャックのチャック基板を薄くすることが可能
になると共に、静電チャックとチャック補強板を合わせ
た全体の熱伝導が良くなるので、基板に対する冷却能力
を高めることができる。

【００３４】しかも、ベースの冷却水路の面積を大きく
してもチャック補強板によってベースの撓み等を防止す
ることができるため同面積を大きくすることが可能にな
り、従ってこの観点からも基板に対する冷却能力を高め
ることができる。

【００３５】また、チャック補強板によって静電チャッ
クの仕上加工時の撓み等を防止することが可能になり、
それによって静電チャックの高精度の仕上加工が可能に
なるので、基板に対する吸着力を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例に係る基板保持装置を部分
的に示す断面図である。

【図２】従来の基板保持装置の一例を部分的に示す断面
図である。

【符号の説明】

２ 基板 ４ 静電チャック ６ チャック基板 ８ 電極 １０ ベース １２ 冷却水路 １４ チャック補強板

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/265 21/3065 // Ｂ２３Ｑ 3/15 Ｄ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 セラミックス製のチャック基板の内部ま
   たは裏面に電極を有していて被吸着物である基板を静電
   気によって吸着する静電チャックと、この静電チャック
   を支持するベースであって冷却水を流す冷却水路を有す
   るものとを備える基板保持装置において、前記静電チャ
   ックの裏面とベースとの間に、静電チャックのチャック
   基板を構成するセラミックスよりも高熱伝導率およびベ
   ースを構成する材料よりも高強度の材料から成り、上面
   が静電チャックの裏面に接合されているチャック補強板
   を設けたことを特徴とする基板保持装置。