JPH0831919A - 静電チャック - Google Patents

静電チャック

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JPH0831919A
JPH0831919A JP19087394A JP19087394A JPH0831919A JP H0831919 A JPH0831919 A JP H0831919A JP 19087394 A JP19087394 A JP 19087394A JP 19087394 A JP19087394 A JP 19087394A JP H0831919 A JPH0831919 A JP H0831919A
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JP
Japan
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temperature
electrostatic chuck
ceramic
base material
measuring probe
Prior art date
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JP19087394A
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English (en)
Inventor
Yoshiaki Tatsumi
良昭 辰己
Seiichiro Miyata
征一郎 宮田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
MIYATA GIKEN KK
SOUZOU KAGAKU KK
SOZO KAGAKU KK
Original Assignee
MIYATA GIKEN KK
SOUZOU KAGAKU KK
SOZO KAGAKU KK
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 静電チェックで吸着した半導体基板の温度
を、高周波電界の影響を受けることなく操業中でもリア
ルタイムで連続測温できる新しい静電チャックの構造に
関わる。 【構成】 静電チャックの吸着面に穿孔した孔に光温度
計の測温プローブを埋入してなることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、静電チャックで吸着、
担持した半導体基板の実温度をリアルタイムで測温でき
る静電チャックの構造に関わるものである。
【0002】
【従来の技術】半導体基板にプラズマエッチング、CV
D加工等を行う場合、通常静電チャックで吸着担持して
行う。これらの加工処理では温度条件がその品質を大き
く左右するので、温度管理は非常に重要な課題である。
通常温度測定には熱電対が使用されるが、これらの加工
は、高周波電界の中で行われるために、熱電対にノイズ
電流が流れ、正確な温度を知ることができない。正確な
温度を知るためには一旦電界を切らなければならない。
しかしながら実操業中温度は時事刻々と変化するもので
あり、電界を切ったときの温度だけで品質を管理するの
は好ましくない。実操業中、被加工物の実温度を連続的
にリアルタイムで知ることができれば、製品品質をより
きめ細かく管理できる。
【0003】
【発明が解決する課題】本発明はかかる問題点に鑑みて
なされたもので、熱電対を使用せずに実操業中でも半導
体基板の温度を正確に測定できる、測温機能を持った新
しい静電チャックの構造を提供するものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】上記課題は次の構造を持
った静電チャックによって解決できる。すなわち、 1. 静電チャックの吸着面に穿孔した孔に光温度計の
測温プローブを埋入してなることを特徴とする静電チャ
ック。 2. 透光性のある誘電体セラミックが基盤材料のうえ
に貼着された構造の静電チャックにおいて、該透光性セ
ラミックの直下、該基盤材料の内部に光温度計の測温プ
ローブを埋入してなることを特徴とする静電チャック。 3.上記透光性セラミックの表面、あるいは裏面に光温
材料を貼着あるいは塗布してなることを特徴とする請求
項2に記載の静電チャック。 4. 誘電体セラミックが基盤材料のうえに貼着された
構造の静電チャックにおいて、セラミックの測温点を穿
孔し、該孔に光温材料を充填し、該充填部直下、該基盤
材料の内部に光温度計の測温プローブを埋入してなるこ
とを特徴とする静電チャック。 5.誘電体セラミックが基盤材料のうえに貼着された構
造の静電チャックにおいて、基盤材料の底面から誘電体
セラミックの内部まで穿孔し、該セラミックの穿孔部に
光温度計の測温プローブを埋入してなることを特徴とす
る静電チャック。静電チャックの吸着面に穿孔した孔に
光温度計の測温プローブを埋入してなることを特徴とす
る静電チャック。
【0005】
【作用】本発明の中で使用している光温度計とは、米国
ラクストロン社のフロロブチック光ファイバー式温度計
に代表されるような、特定の蛍光物質に特定の波長の光
をあてて固有のスペクトルを発光させ、このスペクトル
の減衰時間が温度によって変わる性質を利用して測温す
る方法や、あるいは発光する輝度を測定して温度を知る
方法等、少なくとも光の持つある特性が温度によって変
化する性質をとらえて、この特性値の変化で温度を知る
温度計全般を総称するものである。また、本温度計は測
温プローブから計器本体までの光伝達に光ファイバーを
使用することを必須要件にするものでもない。これは適
宜選択すれば良い。本発明の中で使用している光温材料
とは、上記した米国ラクストロン社のフロロブチック光
ファイバー式温度計に使用される蛍光物質や、あるいは
放射率の優れた黒体材料等を意味するものである。測温
プローブとは、上記ラクストロン社の蛍光物質に代表さ
れる様な光温材料が被着された光ファイバーの先端部
分、あるいは光温材料が被測温物体に被着されている場
合は、この被着体からの放射光あるいは反射光を受ける
光ファイバーの先端部分そのものが測温プローブに相当
することとなる。あるいは被測温体の表面から直接放射
される光を受ける光ファイバー等の光伝達回路の先端部
分がこれに相当する。測温プローブの埋入は基盤材料あ
るいは誘電体セラミックに形成した穿孔部に測温プロー
ブを差し込み、必要に応じて穿孔部とプローブの隙間を
耐火物や接着材で埋めて固定するようにすれば良い。次
に本発明の作用を図面を参照しながら説明する。
【0006】図1は第1項発明を説明するための模式図
である。1は誘電体セラミック、2は基盤材料である。
通常1は1〜2mm程度の厚さ、2は熱伝導性の良いA
LNのようなセラミック、アルミニウムのような金属か
らなる。1は2に貼着されており、2は特殊な場合を除
いて通常水冷されている。なお、本発明では、この貼着
とは接着剤で接着された構造、あるいはろう付け、はん
だ付けされた一般的な接合構造を意味する。3は、誘電
体セラミック1の表面から基盤材料2の底部まで貫通し
た孔の中に充填された測温プローブである。図示してい
ないが、測温プローブ3から計器本体までは光ファイバ
ーの様な光伝達回路でつながれている。測温プローブの
先端は誘電体セラミックの表面レベルまで突き出されて
おり、シリコンウエハーが吸着されたとき、プローブの
先端はシリコンウエハーの表面に当接して表面の温度を
測定することとなる。
【0007】図2は第2項発明を説明するための模式図
である。本例は誘電体セラミックが誘光性セラミックか
らなる場合である。一般的に絶縁体セラミックは厚さを
調整することによって誘電性が出てくる。例えばサファ
イヤ、アルミナ、窒化アルミニウム、炭化ケイ素のよう
な絶縁体セラミックでも、100ミクロン程度の厚さに
なると、立派な誘電体となる。特にサファイヤ、窒化ア
ルミニウムはプラズマに対しても安定した性質があり、
理想的な材料である。本例は誘電体セラミックがサファ
イヤ、窒化アルミニウムのように透光性のある場合であ
る。本例の場合では、図1の場合のように測温プローブ
3を表面まで突き出させる必要はなく、透光性セラミッ
クの裏面の位置まで差し込んでおけば良い。シリコンウ
エハー底面から発せられた光は透光性セラミックの部分
を透過してプローブに入光する。本図でも図示していな
いが、測温プローブ3から計器本体までは光伝達回路に
よってつながれている。
【0008】図3は第3項発明を説明するための模式図
である。本例も誘電体セラミックが透光性セラミックか
らなる場合であるが、透光性セラミックの表面あるいは
裏面に上記した光温材料4を塗布、あるいは貼り着けた
場合である。表面に貼る場合は、吸着面の平坦度を損な
わないように図のように凹部をつくってここに被膜をつ
ける。裏面はそのまま貼ることができる。光温材料4を
塗布、あるいは貼着した部分の下の基盤材料は図のよう
に底部まで穿孔貫通され、測温プローブがこの中に埋入
されている。なお、測温プローブ3は必ずしも光温材料
4に完全密着する必要はなく、これは他の例にもすべて
共通する。
【0009】図4は第4項発明を説明するための模式図
である。本例は透光性、非透光性セラミックの両方に適
用できる場合で、特に非透光性の場合に有効な場合であ
る。誘電体セラミックには表面まで孔が貫通しており、
この孔の中に上記した光温材料4が充填され、この充填
部の下に測温プローブが治められる。充填された光温材
料はその儘では表面が脱落することがあり、また、汚れ
が付着するので、この面に透光性ガラスセラミックを被
覆するのが効果的である。
【0010】図5は第5項発明を説明するための模式図
である。本例は透光性、非透光性セラミックの両方に適
用できる場合で、特に非透光性の場合に有効な場合であ
る。誘電体セラミックには表面を一部残して孔が穿孔さ
れており、この孔の中に上記した測温プローブが治めら
れる。誘電体セラミック表面は操業中プラズマガスで損
傷を受けることがあるために表面層は数十ミクロンのこ
したものである。測定数値はセラミック直下部分の温度
をさすことになるが、一定温度補正すれば真の温度を推
定できる。
【0011】
【実施例】実施例によって本発明を説明する。 実施例1 静電チャックの構造 誘電体:アルミナ系の誘電体セラミック(φ150×2
t)を使用。電極は双極方式で、セラミック焼成前に、
グリーンシートにタングステンペーストでプラス、マイ
ナス二つのパターンを印刷して形成し、この印刷面にさ
らに同じグリーンシートを重ねて同時焼成したものを使
った。 基盤材料 :水冷用の溝を内蔵したアルミニウム基盤を
使用した。 誘電体と基盤材料は接着剤で貼着したものを使用した。 測温部の構造 誘電体表面から基盤材料の底面までφ2mmの貫通孔を
開け、この孔の中にφ1mmの光ファイバー式温度計の
測温プローブを誘電体表面のレベルまで差し込み無機接
着剤で固定した。 温度測定 静電チャックにシリコンウエハーを吸着して高周波電界
をかけてプラズマ加工を行い、加工中の実温度と高周波
電界を切った直後の実温度の変化を測定した。 結果 加工中の実温度と高周波電界を切った直後の実温度に変
化は認められなかった。本来電界を切った直後の実温度
は切る前の実温度と等しいはずであり、この温度に差が
あると言うことは高周波電界の影響を受けて正確な温度
が表示されてないことを意味する。差がないと言うこと
は、高周波電界の影響を受けてないことを意味し、高周
波電界下でも正確に測温できることを意味している。本
例の結果によって、本発明は高周波電界下でも正確に測
温できることを確認できた。
【0012】実施例2 静電チャックの構造 誘電体:サファイア(φ150×0.1mm)を使用。
電極は単極方式で、サファイア裏面にCrをスパッタリ
ングしてメタライズ。 基盤 :0.2mm、φ150mmのアルミナ円盤を使
用。 サファイアとアルミナ円盤は接着剤で接着。 測温部の構造 アルミナ円盤の底面からサファイア面までφ2mmの孔
を開け、この孔の中にφ1mmの光ファイバー式温度計
の測温プローブをサファイア面まで差し込み無機接着剤
で固定した。 温度測定 シリコンウエハーの片面にK熱電対(アルメルークロメ
ル)を接着し、もう一方の面を静電吸着した シリコンウエハーの温度を変えて熱電対の示す温度と本
例の温度計の示す温度を比較した。温度範囲は、常温か
ら200℃までの温度で測定した。熱電対と本温度計の
温度差は、±1℃であった。
【0013】
【発明の効果】
1.静電チェックで吸着した半導体基板の温度を、操業
中でも高周波電界の影響を受けることなくリアルタイム
で連続測温できる。 2.精度が良い。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1は本発明の第1項発明を説明するための模
式図である。
【図2】図2は本発明の第2項発明を説明するための模
式図である。
【図3】図3は本発明の第3項発明を説明するための模
式図である。
【図4】図4は本発明の第4項発明を説明するための模
式図である。
【図5】図5は本発明の第5項発明を説明するための模
式図である。
【符号の説明】
1…誘電体セラミック 2…基盤材料 3…測温プローブ 4…光温材料

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 静電チャックの吸着面に穿孔した孔に光
    温度計の測温プローブを埋入してなることを特徴とする
    静電チャック。
  2. 【請求項2】 透光性のある誘電体セラミックが基盤材
    料のうえに貼着された構造の静電チャックにおいて、該
    透光性セラミックの直下、該基盤材料の内部に光温度計
    の測温プローブを埋入してなることを特徴とする静電チ
    ャック。
  3. 【請求項3】 上記透光性セラミックの表面、あるいは
    裏面に光温材料を貼着あるいは塗布してなることを特徴
    とする請求項2に記載の静電チャック。
  4. 【請求項4】 誘電体セラミックが基盤材料のうえに貼
    着された構造の静電チャックにおいて、セラミックの測
    温点を穿孔し、該孔に光温材料を充填し、該充填部直
    下、該基盤材料の内部に光温度計の測温プローブを埋入
    してなることを特徴とする静電チャック。
  5. 【請求項5】誘電体セラミックが基盤材料のうえに貼着
    された構造の静電チャックにおいて、基盤材料の底面か
    ら誘電体セラミックの内部まで穿孔し、該セラミックの
    穿孔部に光温度計の測温プローブを埋入してなることを
    特徴とする静電チャック。
JP19087394A 1994-07-11 1994-07-11 静電チャック Pending JPH0831919A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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