TW201740492A - 靜電吸盤 - Google Patents

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Yuichi Yoshii
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Kengo Maehata
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Abstract

提供一種靜電吸盤，其特徵在於包含：陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面，和與前述第一主表面相反側的第二主表面；底板，配設於前述第二主表面的側，支撐前述陶瓷介電質基板，前述底板具有通過調節前述處理對象物的溫度的介質之第一連通道，前述第一連通道具有頂面、側面及底面，前述頂面中的最大高度Sz之不均對前述第一連通道的高度的比為1%以下。

Description

靜電吸盤
本發明的態樣一般是關於靜電吸盤(electrostatic chuck)。
在進行蝕刻(etching)、CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉積)、濺鍍(sputtering)、離子注入(ion implantation)、灰化(ashing)等的電漿處理反應室(plasma processing chamber)內，靜電吸盤被使用當作吸附保持半導體晶圓(semiconductor wafer)或玻璃基板(glass substrate)等的處理對象物的手段(means)。靜電吸盤是將靜電吸附用電力施加於內建的電極，透過靜電力吸附晶圓等的基板。而且，在靜電吸盤配設有內建冷卻氣體等的流道的底板(base plate)或加熱器(heater)，據此可控制處理對象物的溫度。
近年來在蝕刻裝置等的電漿處理裝置中，為了提高產量(throughput)，或者為了對應處理對象物的材料的變化，進行電漿的高輸出化。伴隨著電漿的高輸出化，晶圓等的處理對象物的溫度變高。伴隨著電漿的高輸出化、高溫化，靜電吸盤被要求對處理對象物的高的冷卻性能。
另一方面，為了控制製程(process)的精度(例如藉由蝕刻加工的處理對象物的尺寸精度(dimensional accuracy))，被要求使處理對象物的溫度分布均勻化。例如被要求晶圓面內的溫度分布的均勻性。
靜電吸盤具有內建冷卻氣體等的流道的底板與加熱器的情形，晶圓的溫度分布取決於加熱器與底板之熱的交換。而且，在晶圓加工的製程中，藉由RF(Radio Frequency)電壓(射頻電壓：radio frequency voltage)(高頻電壓：high frequency voltage)的施加而使晶圓的溫度變高。然後藉由利用底板進行的冷卻控制溫度。因此，在晶圓的溫度分布反映有靜電吸盤的溫度控制性(底板的冷卻均勻性)或靜電吸盤的溫度分布。為了控制處理對象物的溫度分布，靜電吸盤的溫度分布的均勻性為重要的因素之一。 在這種靜電吸盤中，鑒於上述的製程的高輸出化、高溫化，比以往更被要求提高靜電吸盤的面內的溫度分布的均勻性，提高處理對象物的面內的溫度分布的均勻性。
[專利文獻1]：日本國特開2003-243371號公報
本發明是基於如此的課題的認識所進行的創作，其目的為提供一種靜電吸盤，可提高處理對象物的溫度分布的均勻性。
第一發明為一種靜電吸盤，其特徵在於包含：陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面(principal surface)，和與前述第一主表面相反側的第二主表面；底板，配設於前述第二主表面的側，支撐前述陶瓷介電質基板，前述底板具有通過調節前述處理對象物的溫度的介質(medium)之第一連通道(communication path)，前述第一連通道具有頂面、側面及底面，前述頂面中的最大高度Sz之不均對前述第一連通道的高度的比為1%以下。
依照該靜電吸盤，藉由第一連通道的頂面的最大高度Sz之不均小，可提高靜電吸盤的面內的溫度分布的均勻性，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第二發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明中，前述底板具有：前述第二主表面的側之第一部分；配設於前述第一部分的下方，與前述第一部分接合之第二部分，前述第一部分與前述第二部分的接合部位於比前述第一連通道的上下方向中的中央還下方。
依照該靜電吸盤，因接合部位於第一連通道的下方，故可減小第一連通道的頂面的最大高度Sz之不均。據此，可確保處理對象物的面內的溫度均勻性。
第三發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述頂面中的最大高度Sz之不均，前述側面中的最大高度Sz之不均及前述底面中的最大高度Sz之不均互異。
依照該靜電吸盤，第一連通道的各面中的最大高度Sz之不均，亦即表面粗糙度(surface roughness)的不均互異。在表面粗糙度的不均大的面中亂流容易發生，由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果變高。據此，可提高升降溫速率(ramp rate)。
第四發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第三發明中，前述頂面中的最大高度Sz之不均比前述側面中的最大高度Sz之不均小。
依照該靜電吸盤，藉由側面的表面粗糙度的不均大，使得亂流被促進，由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果變高。據此，可提高升降溫速率。
第五發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第三發明或第四發明中，前述頂面中的最大高度Sz之不均比前述底面中的最大高度Sz之不均小。
依照該靜電吸盤，藉由底面的表面粗糙度的不均大，使得亂流被促進，由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果變高。據此，可提高升降溫速率。
第六發明為一種靜電吸盤，其特徵在於包含：陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面，和與前述第一主表面相反側的第二主表面；金屬製底板，配設於前述第二主表面的側，支撐前述陶瓷介電質基板，前述底板具有通過調節前述處理對象物的溫度的介質之第一連通道，前述第一連通道具有頂面、側面及底面，前述頂面中的最大高度Sz之不均比前述側面中的最大高度Sz之不均小。
依照該靜電吸盤，藉由頂面中的表面粗糙度的不均小，可提高靜電吸盤的面內的溫度分布的均勻性，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。而且，藉由側面中的表面粗糙度的不均大，可提高由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果，可提高升降溫速率。
第七發明為一種靜電吸盤，其特徵在於包含：陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面，和與前述第一主表面相反側的第二主表面；金屬製底板，配設於前述第二主表面的側，支撐前述陶瓷介電質基板，前述底板具有通過調節前述處理對象物的溫度的介質之第一連通道，前述第一連通道具有頂面、側面及底面，前述頂面中的最大高度Sz之不均比前述底面中的最大高度Sz之不均小。
依照該靜電吸盤，藉由頂面中的表面粗糙度的不均小，可提高靜電吸盤的面內的溫度分布的均勻性，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。而且，藉由底面中的表面粗糙度的不均大，可提高由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果，可提高升降溫速率。
第八發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第六發明或第七發明中，前述頂面中的最大高度Sz之不均對前述第一連通道的高度的比為1%以下。
依照該靜電吸盤，藉由第一連通道的頂面的最大高度Sz之不均小，可提高靜電吸盤的面內的溫度分布的均勻性，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第九發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述頂面的材料與前述底面的材料互異。
依照該靜電吸盤，藉由使頂面的材料與底面的材料互異，可使頂面的粗糙度與底面的粗糙度互異。例如可藉由底面使用銲料而使底面粗糙。粗糙的面中亂流被促進，可提高升降溫速率。
第十發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第九發明中，前述頂面的材料中的鋁的濃度比前述底面的材料中的鋁的濃度高。
依照該靜電吸盤，可藉由鋁的濃度使底面比頂面粗糙。例如頂面的材料使用鋁，底面的材料使用包含鋁以外的元素的鋁合金等的銲料。在粗糙的面中亂流被促進，可提高升降溫速率。
第十一發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述側面具有：前述第二主表面的側的第一區域；位於前述第一區域的下方的第二區域，前述第一區域中的最大高度Sz之不均比前述第二區域中的最大高度Sz之不均小。
依照該靜電吸盤，藉由第二區域的表面粗糙度之不均大，使得亂流被促進，由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果變高。據此，可提高升降溫速率。而且，藉由位於上方的第一區域中的表面粗糙度之不均小，可抑制在第一連通道的上部熱傳遞的不均。據此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第十二發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述側面具有：前述第二主表面的側的第一區域；位於前述第一區域的下方的第二區域，前述第一區域中的最大高度Sz之不均比前述底面中的最大高度Sz之不均小。
依照該靜電吸盤，藉由底面中的表面粗糙度之不均大，使得由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果變高，可提高升降溫速率。而且，藉由位於上方的第一區域中的表面粗糙度之不均小，可抑制在第一連通道的上部熱傳遞的不均。據此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第十三發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述側面具有：前述第二主表面的側的第一區域；位於前述第一區域的下方的第二區域，前述第一區域的材料中的鋁濃度比前述第二區域的材料中的鋁濃度高。
依照該靜電吸盤，可藉由鋁的濃度使第二區域比第一區域粗糙。例如第一區域的材料使用鋁，第二區域的材料使用包含鋁以外的元素的鋁合金等的銲料。在粗糙的面中亂流被促進，可提高升降溫速率。
第十四發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述底面與前述側面之中的下方的區域的任一個為攪拌前述介質之亂流促進部。
依照該靜電吸盤，藉由介質被攪拌，使得由流動於第一連通道的介質產生的溫度調節效果變高。據此，可提高升降溫速率。
第十五發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述頂面的材料與前述底板的內部的材料相同。
依照該靜電吸盤，藉由頂面的材料與底板的內部的材料相同，可抑制頂面的表面粗糙度的不均。
第十六發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述第一連通道的前述高度比前述第一連通道的寬度長。
依照該靜電吸盤，可在底板內更緊密地配置第一連通道。而且，可抑制調節溫度的介質的壓力損失(pressure loss)。據此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第十七發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第十六發明中，前述第一連通道的前述高度對前述第一連通道的前述寬度的比為比1大未滿6。
依照該靜電吸盤，可在底板內更緊密地配置第一連通道。而且，可抑制調節溫度的介質的壓力損失。因此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第十八發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述底板的前述第二主表面側的頂面與前述第一連通道的前述頂面之間的距離對前述第一連通道的前述高度的比為0.1以上10以下。
依照該靜電吸盤，可使高的升降溫速率與處理對象物的面內的溫度均勻性的提高並存。
第十九發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述第一連通道更具有連接前述頂面與前述側面之曲面狀的連接部。
依照該靜電吸盤，可抑制頂面與側面的連接部中的亂流的影響。據此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第二十發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述第一連通道具有：前述第二主表面的側的第一空間部；前述第一空間部的下方的第二空間部，前述第二空間部的寬度朝下方變窄。
依照該靜電吸盤，可寬廣地得到底板的接合面，可提高接合強度。在接合面使用銲料的情形下，可抑制銲料沿著第一連通道的側面上升到第一連通道的上部。據此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第二十一發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第一發明或第二發明中，前述底板具有：第一部分；配設於前述第一部分的上方，與前述第一部分接合之第三部分；配設於前述第一部分與前述第三部分之間，通過與流動於前述第一連通道的介質不同的氣體介質之第二連通道，前述第二連通道配設於前述第二主表面的側而不是前述第一連通道。
依照該靜電吸盤，藉由氣體介質通過第二連通道，可藉由規定的壓力將在與處理對象物之間進行熱傳遞的氣體介質供給到規定之處。
第二十二發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第二十一發明中，前述第一部分與前述第三部分的接合部位於比前述第二連通道的上下方向中的中央還下方，前述第二連通道具有：前述第二主表面的側的第三空間部；前述第三空間部的下方的第四空間部，前述第四空間部的寬度朝下方變窄。
依照該靜電吸盤，可寬廣地得到底板的接合面，可提高接合強度。在接合面使用銲料的情形下，可抑制銲料沿著第二連通道的側面上升到第二連通道的上部。據此，可提高處理對象物的面內的溫度均勻性。
第二十三發明為一種靜電吸盤，其特徵在於：在第二發明中，前述底板更具有：配設於前述第一部分的上方，與前述第一部分接合之第三部分；配設於前述第一部分與前述第三部分之間，氣體介質流動之第二連通道，前述第一部分與前述第三部分的接合部位於比前述第二連通道的上下方向中的中央還下方。
依照該靜電吸盤，因接合部位於第二連通道的下方，故可減小第二連通道的頂面的最大高度Sz的不均。據此，可確保處理對象物的面內的溫度均勻性。
以下就本發明的實施的形態，一邊參照圖面，一邊進行說明。此外各圖面中，對同樣的構成元件附加同一符號而適宜省略詳細的說明。 圖1是舉例說明與實施形態有關的靜電吸盤之剖面圖。 如圖1所示，與本實施形態有關的靜電吸盤110具有陶瓷介電質基板11與底板500。
陶瓷介電質基板11為例如由多晶陶瓷燒結體構成的平板狀的基材，具有：載置半導體晶圓等的處理對象物W的第一主表面11a，和與該第一主表面11a相反側的第二主表面11b。
而且，靜電吸盤110具有電極層12。電極層12介設於第一主表面11a與第二主表面11b之間。也就是說，電極層12插入陶瓷介電質基板11之中而形成。電極層12被一體燒結於陶瓷介電質基板11。靜電吸盤用基板100是包含陶瓷介電質基板11與配設於陶瓷介電質基板11的電極層12的板狀的結構物(structure)。
靜電吸盤110例如為庫倫型靜電吸盤。陶瓷介電質基板11的體積電阻率(volume resistivity)例如為1×1014 Ω・cm以上。靜電吸盤110藉由對該電極層12施加吸附保持用電壓80而在電極層12的第一主表面11a側產生電荷，透過靜電力吸附保持處理對象物W。
此處，在本實施形態的說明中，擬稱連結第一主表面11a與第二主表面11b的方向為Z方向(上下方向)，稱與Z方向正交的方向之一為X方向，稱正交於Z方向及X方向的方向為Y方向。以由第二主表面11b朝第一主表面11a的方向當作上方向，以朝上方向的相反的方向當作下方向。
電極層12沿著陶瓷介電質基板11的第一主表面11a及第二主表面11b被配設。電極層12是用以吸附保持處理對象物W的吸附電極。電極層12既可以是單極型也可以是雙極型。而且，也可以是三極型或其他的多極型。電極層12的數量或配置可適宜選擇。圖1所示的電極層12為雙極型，在同一面上配設有2極的電極層12。
陶瓷介電質基板11具有：電極層12與第一主表面11a之間的第一介電層111，和電極層12與第二主表面11b之間的第二介電層112。陶瓷介電質基板11之中至少第一介電層111中的可見光的透射率例如為比0%大，3.7%以下。此處，可見光的透射率為將波長約600奈米(nanometer)(nm)的光照射到厚度1毫米(millimeter)(mm)的介電質(dielectric)的情形的透射率。
陶瓷介電質基板11所包含的結晶的材料為例如Al2 O3 、Y2 O3 及YAG的任一種。可藉由使用該材料，提高陶瓷介電質基板11中的可見光透過性、耐受電壓及電漿耐久性(plasma durability)。
陶瓷介電質基板11之中第一介電層111的厚度為例如100微米(micrometer)(μm)以上。若第一介電層111的厚度為100μm以上，則可維持靜電吸盤110中的充分的耐受電壓。第一介電層111的厚度大大地影響吸附力，為了使處理對象物W的溫度成所希望的溫度，可適宜設定。在實施形態中，第一介電層111的厚度可設定為例如100μm到1000μm，更佳可設定為100μm到500μm。
陶瓷介電質基板11之中第二介電層112的厚度也同樣地可適宜設定。在陶瓷介電質基板11配設電極層12的靜電吸盤用基板100的全體的厚度考慮陶瓷介電質基板11的機械強度(mechanical strength)與冷卻性，例如為0.5mm到7mm較佳。
底板500配設於陶瓷介電質基板11的第二主表面11b側，支撐陶瓷介電質基板11。也就是說，陶瓷介電質基板11(靜電吸盤用基板100)安裝於底板500之上。為了將陶瓷介電質基板11安裝於底板500，使用聚矽氧(silicone)等的耐熱樹脂(heat-resistant resin )、銦接合及硬銲(brazing)等。接著材料(adhesive material)可由工作溫度帶(operating temperature zone)或成本等的觀點適宜選擇。
底板500具有第一部分50a與第二部分50b。第一部分50a配設於上側(第二主表面11b側)，第二部分50b配設於第一部分50a的下方。
底板500例如為金屬製。底板500(第一部分50a與第二部分50b)的材料可使用例如鋁、鈦、鎳、鐵及鉻的至少任一種。底板500的材料也可以使用不銹鋼(stainless steel)。在底板500的表面進行例如利用鎳等的電鍍也可以。此外，[金屬製]之範圍除了底板500僅以金屬構成的情形之外，也包含底板500的一部分以金屬以外構成的情形。第一部分50a與第二部分50b藉由電子束熔接(electron beam welding)或硬銲等接合。
底板500具有連通道55(第一連通道)。連通道55為形成於第一部分50a與第二部分50b之間的空間。連通道55為一端側連接於輸入道51，他端側連接於輸出道52。
在連通道55通過有調節處理對象物W的溫度的介質。據此，底板500進行靜電吸盤用基板100及載置於其上的處理對象物W的溫度調節。例如在將靜電吸盤用基板100冷卻的情形下，使冷卻介質(cooling medium)由輸入道51流入，使其通過連通道55，使其由輸出道52流出。據此，可藉由冷卻介質吸收底板500的熱，將安裝於其上的靜電吸盤用基板100冷卻。作為調節處理對象物W的溫度的介質例如可使用水、乙二醇(ethylene glycol)、Fluorinert(3M公司製)或Galden(SOLVAY公司製)等。
另一方面，在將靜電吸盤用基板100保溫的情形下，也能將保溫介質注入到連通道55內。或者，也能使發熱元件(heating element)內建於靜電吸盤用基板100或底板500。如此，若透過底板500調節靜電吸盤用基板100的溫度，則可容易調節藉由靜電吸盤用基板100吸附保持的處理對象物W的溫度。
而且，在陶瓷介電質基板11的第一主表面11a側依照需要設置有凸部13，在凸部13之間設置有溝14。該溝14連通，在搭載於靜電吸盤110的處理對象物W的背面與溝14之間形成有空間。
在溝14連接有貫通底板500及陶瓷介電質基板11的導入道53。若在吸附保持處理對象物W的狀態下由導入道53導入氦(He)等的傳送氣體，則傳送氣體流到設置於處理對象物W與溝14之間的空間，可藉由傳送氣體直接將處理對象物W冷卻。
此處，可藉由適宜選擇凸部13的高度(溝14的深度)、凸部13及溝14的面積比率、形狀等，將處理對象物W的溫度或附著於處理對象物W的微粒(particle)控制於較佳的狀態。
在陶瓷介電質基板11的第二主表面11b配設有連接部20。在與連接部20的位置對應的底板500的上部配設有接觸電極(contact electrode)61。因此，若將靜電吸盤110安裝於底板500的上部，則接觸電極61與連接部20接觸，據此接觸電極61與電極層12就會透過連接部20而電導通。
接觸電極61使用例如活動探針(movable probe)。據此，可確實使接觸電極61與連接部20接觸，可將因接觸電極61的接觸造成的給予連接部20的損壞(damage)抑制於最小限度。此外，接觸電極61不被限定於上述，僅與連接部20接觸的構成，或藉由嵌合或螺合而與連接部20連接的構成等任何形態都可以。
圖2(a)~圖2(c)是舉例說明與實施形態有關的靜電吸盤的底板之俯視圖。 例如如圖2(a)所示，在由上方看底板500時，輸入道51與輸出道52配設於底板500的外周附近，在X方向中互相分離。連接輸入道51與輸出道52的連通道55具有複數個折回部55e。該折回部55e為連通道55在X-Y平面內彎曲的部分，在折回部55e中連通道55延伸的方向由某方向變化於其反方向。藉由複數個折回部55e，連通道55以由上方看時遍及底板500的略全體延伸的方式被配置。
連通道55的平面圖案也可以為如圖2(a)或圖2(c)所示的圖案。在圖2(b)的例子中，輸入道51配設於底板500的中央部，輸出道52配設於底板500的外周附近。連通道55的平面圖案為以輸入道51作為中心的渦狀。在圖2(c)的例子中，輸入道51及輸出道52配設於底板500的中央部，連通道55的平面圖案為以輸入道51及輸出道52作為中心的渦狀。在底板500的外周附近配設有折回部55e。此外，輸入道51的位置與輸出道52的位置調換也可以。
在實施形態中連通道55的平面圖案不限於圖示的例子。連通道55的平面圖案被適宜調整，以能均勻地調節靜電吸盤用基板100或處理對象物W的全體的溫度。
圖3是舉例說明與實施形態有關的靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 圖3是顯示例如正交於一部分的連通道55的延伸方向的平面中的剖面。也就是說，在圖3所示的連通道55，冷卻介質等流到對紙面垂直的方向。
如圖3所示，連通道55具有頂面55U與側面55S與底面55L。頂面55U及底面55L分別為沿著X-Y平面延伸的面，在Z方向中互相分離。側面55S為與X-Y平面交叉的面，連接頂面55U與底面55L。
伴隨著電漿製程(plasma process)的高輸出化、高溫化，靜電吸盤被要求使高的冷卻性能(高升降溫速率)與溫度分布的均勻性並存。本案發明人發現不僅連通道的平面圖案，藉由控制連通道內的形狀(內表面的凹凸或剖面形狀)，使得處理對象物的溫度分布的均勻性提高。據此，能以高的水準使高升降溫速率與溫度分布的均勻性並存。藉由連通道內的形狀控制調節溫度的介質的流動，可滿足高升降溫速率與溫度分布的均勻性。
具體上本案發明人發現藉由頂面55U中的最大高度Sz之不均對連通道55的高度的比以1%以下，使得靜電吸盤110及處理對象物W的面內(X-Y平面內)的溫度分布的均勻性提高。
此處，連通道55的高度是指連通道55之沿著Z方向的長度(Lz)。Lz例如為8mm以上18mm以下。 在實施形態中各面中的最大高度Sz(μm)是藉由觀察各面(表面)而被測定。觀察可使用數位顯微鏡(digital microscope)，倍率例如為100倍左右。 圖4(a)及圖4(b)是舉例說明最大高度Sz的測定方法之示意圖。 圖4(a)是舉例說明觀察對象表面的觀察範圍R中的凹凸之示意剖面圖。在以任意的倍率測定的影像地圖(image map)中設表面的凹凸的最高點(點PH)的高度與表面的凹凸的最低點(點PL)的高度的差為最大高度Sz。換言之，最大高度Sz為在觀察範圍內自觀察範圍的平均面PA到最突出的點PH與最凹陷的點PL之間的對該平均面沿著垂直方向的長度。在觀察對象為頂面55U的情形下，在觀察範圍內頂面55U的最高點的Z方向中的位置，與頂面55U的最低點的Z方向中的位置的差為最大高度Sz(μm)。因此，表面越粗糙最大高度Sz(μm)越大。
而且，提及流道(連通道55等)內的最大高度Sz(表面粗糙度)的不均。 最大高度Sz是就例如面內的24點的測定點進行測定。圖4(b)是舉例說明連通道55的平面圖案為圖2(c)的例子的情形的測定點。附加1~24的數字之處對應測定點。 自位於由底板500的中心朝外周的一個方向上的連通道55選定3個測定點。該3個測定點以將底板的半徑3等分的位置當作大致的標準而選定。例如底板的半徑為150mm的情形，以距中心50mm的點、100 mm的點及150 mm的點當作測定點。於在僅離距中心上述的距離的位置無連通道55的情形是由最接近該位置的連通道55的一部分選定測定點。然後就由底板500的中心朝外周的8個方向的各個，如上述選定各3個測定點，測定點合計以24點。此外，8個方向是將圓周(底板的外周)略8等分而決定。也就是說，8個方向之中相鄰的兩個方向彼此所成的角度為45∘左右。而且，一個測定點(觀察範圍)的大小例如能以10(mm) ×10(mm)左右。
在上述的24點的測定點的各個中測定最大高度Sz。以所測定的24點的最大高度Sz之中最大值Sz-max與最小值Sz-min的差當作表面粗糙度(最大高度)的不均。
圖5是舉例說明靜電吸盤的構造與處理對象物的面內的溫度分布的均勻性的關係之圖表。 在圖5中處理對象物W例如為半導體晶圓。圖5的橫軸為頂面55U中的最大高度Sz之不均對連通道55的高度的比。也就是說，圖5的橫軸表示((Sz-max)-(Sz-min))/Lz(%)。
在算出圖5的橫軸的值時，使用數位顯微鏡(KEYENCE公司製，VHX-2000)，倍率以100倍。而且，作為測定點是由流道(連通道55)內的頂面55U的表面選擇上述24點。
圖5的橫軸的值為上述24點中的Sz的最大值(Sz-max)與Sz的最小值(Sz-min)的差除以連通道55的高度的值。在流道內的24點的表面粗糙度不均越大的底板，橫軸的值越大。此外，在計算比時應使Lz、Sz-max、Sz-min的單位一致成例如mm。
圖5的縱軸表示處理對象物面內的溫度不均/ΔT(%)。 [ΔT(℃)]為處理對象物W的溫度的變化寬。ΔT例如對應控制通過連通道55的介質的溫度的冷卻器(chiller)的溫度與處理對象物W的溫度的差。ΔT為例如因加熱器或RF電壓等而使其變化的處理對象物W的溫度的寬。也就是說，例如冷卻器的溫度調節介質等的設定溫度為T1(℃)，處理對象物W的溫度(例如平均溫度)為T2(℃)的情形，換言之藉由靜電吸盤使處理對象物W的溫度(平均溫度)由T2變化到T1的情形，ΔT=｜T2-T1｜。 [處理對象物面內的溫度不均(℃)]為僅使處理對象物W的溫度變化ΔT時的處理對象物W的面內(X-Y平面內)中的最高溫之處與最低溫之處的溫度差。
如圖5所示，橫軸的值一變大，縱軸的值就變大。也就是說，在頂面55U(由流道內的頂面55U選擇的24點)中的表面粗糙度不均一變大，處理對象物W的面內的溫度均勻性就降低。而且得知，以橫軸的值的1%附近為界線，圖表的斜度(slope)可看到變化。橫軸的值一超過1%，圖表的斜度就變得陡峭，處理對象物W的面內的溫度均勻性就容易降低。
可考慮為在連通道55的頂面55U(由流道內的頂面55U選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均大的情形下，在連通道55內的冷卻介質等與頂面55U之間的熱傳遞也產生不均。其結果，在載置於連通道55的上方的處理對象物W的溫度也產生不均。
因此在實施形態中，頂面55U中的最大高度Sz之不均對連通道55的高度的比以1%以下，較佳為以0.5%以下。據此，可提高處理對象物W的面內的溫度均勻性，可使處理對象物面內的溫度不均/ΔT為10%左右以下。
如前述，連通道55藉由第一部分50a與第二部分50b的接合而形成。若再度參照圖3，第一部分50a與第二部分50b的接合部50d位於比連通道55的Z方向中的中央C1還下方。在該例子中頂面55U及側面55S藉由第一部分50a形成，底面55L藉由第二部分50b形成。也就是說，接合部50d位於側面55S與底面55L的邊界附近。接合部50d的Z方向中的位置與底面55L的Z方向中的位置略相同。
在藉由電子束熔接或硬銲接合第一部分50a與第二部分50b時，有在接合部附近中連通道55的表面變粗糙的情形。相對於此，在實施形態中因接合部50d位於連通道55的下方，故連通道55的頂面55U(由流道內的頂面55U選擇的24點)中的表面粗糙度的不均因接合而變大被抑制。據此，可確保處理對象物W的面內的溫度均勻性。
而且，連通道55內的各面的粗糙度互異也可以。而且，連通道55內的各面中的表面粗糙度的不均互異也可以。也就是說，頂面55U(由流道內的頂面55U選擇的24點)中的表面粗糙度的不均、側面55S(由流道內的側面55S選擇的24點)中的表面粗糙度的不均及底面55L(由流道內的底面55L選擇的24點)中的表面粗糙度的不均互異也可以。
在冷卻介質等流到連通道55時，在表面粗糙度或表面粗糙度的不均大的面的附近，冷卻介質等藉由面的凹凸攪拌。據此，表面粗糙度或表面粗糙度的不均大的面當作例如亂流促進部發揮功能。亂流一發生，流動於連通道的冷卻介質等與底板500之間的熱交換被促進，冷卻效果等的溫度調節效果變高。而且，藉由表面粗糙度或表面粗糙度的不均大，使得表面積增大。據此，可提高升降溫速率。
在與實施形態有關的靜電吸盤110中，頂面55U(由流道內的頂面55U選擇的24點)中的表面粗糙度的不均比側面55S(由流道內的側面55S選擇的24點)中的表面粗糙度的不均小。而且，頂面55U中的凹凸高度的不均比底面55L(由流道內的底面55L選擇的24點)中的表面粗糙度的不均小。藉由減小頂面55U中的表面粗糙度的不均，如關於圖5說明的，提高面內的溫度均勻性。而且，藉由使底面55L及側面55S粗糙，使得亂流被促進。據此，可提高由流動於連通道55的介質所產生的溫度調節效果，可提高升降溫速率。
圖6是就升降溫速率進行說明之圖表。 升降溫速率(到每一單位時間的規定的溫度為止的溫度追蹤性)為升溫(ramp up)與降溫(ramp down)的平均，表示處理對象物W的溫度之對熱源的溫度追蹤性。也就是說，升降溫速率為在變更設定溫度時，對應處理對象物W到達該設定溫度的速度。升降溫速率越高，追蹤性越佳，升降溫速率與作業時間(tact time)有關。
因升溫(ramp up)及降溫(ramp down)為暫態現象(transient phenomenon)的響應(response)的指標，故使用時間常數的觀念。時間常數表示系統的溫度到達目標值的(1-e-1 )倍為止的時間(e為自然對數的底)。此乃意味著使用處理對象物的溫度到達目標值的約63.2%為止的時間。
例如考慮以冷卻器的溫度為30℃到90℃之60℃的升起(升溫：ramp up)。若考慮時間常數的63.2%，則因此處所稱的升溫為60℃的63.2%為38℃，故成為自30℃升溫到68℃為止時的每一秒的升溫溫度。另一方面，若考慮90℃到30℃為止的降下(降溫：ramp down)，考慮時間常數，則降溫成為自90℃降溫到52℃為止時的每一秒的降溫溫度。
圖7是舉例說明靜電吸盤的構造與升降溫速率的關係之圖表。 圖7的縱軸表示升降溫速率(℃/秒(s))。 圖7的橫軸表示(頂面中的最大高度Sz之不均)/(底面中的最大高度Sz之不均)(%)。也就是說，橫軸對應頂面55U中的最大高度Sz之不均對底面55L中的最大高度Sz之不均的比。而且，在圖7所示的資料中將頂面中的最大高度Sz之不均固定於1μm。
如圖7所示，橫軸的值為100%時，升降溫速率為0.85(℃/s)，熱傳遞係數(heat transfer coefficient)h(連通道內的介質與底板之間的平均的熱傳遞係數)為2546(W/m2 K)。橫軸的值為5%時，升降溫速率為0.88℃/s，熱傳遞係數h為2800(W/m2 K)。而且，橫軸的值為0.05%時，升降溫速率為0.91℃/s，熱傳遞係數h為3300(W/m2 K)。
如此在橫軸的值未滿100%的範圍中，隨著橫軸的值變小，熱傳遞係數h增大，升降溫速率變高。也就是說，頂面中的表面粗糙度的不均比底面中的表面粗糙度的不均小的情形，可藉由加大底面中的表面粗糙度的不均提高升降溫速率。此外，在橫軸的值為100%以上的範圍中，即使橫軸的值變大，熱傳遞係數h的變化也小。在實施形態中，(頂面中的最大高度Sz之不均)/(底面中的最大高度Sz之不均)未滿100%較佳，更佳為10%以下，最佳為5%以下。
而且，若連通道55的上部的上板厚度厚，則底板的熱容量變大，因此升降溫速率降低。此外，上板厚度是指底板500的頂面55U與連通道55的頂面55U之間的距離(圖3所示的Dz)。
圖8是舉例說明靜電吸盤的構造與升降溫速率的關係之圖表。 升降溫速率進行依照來自熱源的熱輸入量(heat input)的規格化。以升降溫速率(℃/秒(s))除以熱輸入量Y千瓦(kW)的值為縱軸。而且，圖8的橫軸表示上板厚度對連通道55的高度的比。也就是說，橫軸的值為Dz(mm)/Lz(mm)。
高升降溫速率的靜電吸盤(High Ramp rate ESC)所要求的規格例如圖8的縱軸的值(Ramp rate/Wattage)為0.05以上。因此，上板厚度對連通道55的高度的比以10以下較佳。而且，上板厚度對連通道55的高度的比以0.1以下由溫度均勻性的觀點很困難。在實施形態中，上板厚度對連通道55的高度的比以0.1以上10以下。據此，可使高的升降溫速率與處理對象物W的面內的溫度均勻性並存。
而且如圖3所示，連通道55的高度(長度(Lz))比連通道55的寬度(沿著對冷卻介質的流動方向及Z方向垂直的方向的長度(Lx))長。Lz/Lx比1大未滿6。Lx例如為3mm以上12mm以下。
圖9是舉例說明靜電吸盤的構造與特性的關係之圖表。 圖9的橫軸表示連通道55的高度對連通道55的寬度的比(Lz/Lx)，亦即連通道55的縱橫比(aspect ratio)。在圖8中連通道55的剖面積(對冷卻介質流動的方向垂直的平面中的剖面積)為一定，使縱橫比變化。
圖9的左縱軸表示冷卻介質通過連通道55時的每一單位長度的壓力損失(千帕/公尺：kPa/m)。圖8所示的特性CT1表示每一單位長度的壓力損失與縱橫比的關係。 而且，圖9的右縱軸與圖5的縱軸一樣表示處理對象物面內的溫度不均/ΔT(%)。圖9所示的特性CT2表示處理對象物面內的溫度不均/ΔT與縱橫比的關係。
如特性CT2所示，若縱橫比(Lz/Lx)變大，則處理對象物W的面內的溫度均勻性提高。因此，在實施形態中例如使縱橫比比1大。據此，可提高處理對象物W的面內的溫度均勻性，可使處理對象物面內的溫度不均/ΔT為10%左右以下。 另一方面，如特性CT1所示，若縱橫比(Lz/Lx)比1大，則每一單位長度的壓力損失變大。因此，在實施形態中縱橫比以未滿6。據此，可抑制壓力損失過大，同時可提高處理對象物W的面內的溫度均勻性。
藉由使連通道55的寬度(Lx)變窄，使X-Y平面內的連通道55的配置圖案的自由度提高。例如可緊密地配置連通道55。而且，藉由加長連通道55的高度(Lz)，可抑制連通道55中的冷卻介質等的壓力損失。藉由以上可更提高處理對象物W的面內的溫度均勻性。
此外，若設底板500的厚度(沿著Z方向的長度)為Lbp(mm)，則連通道的厚度/底板的厚度(=Lz/Lbp)為0.1以上0.9以下較佳，0.2以上0.8以下更佳，0.3以上0.7以下最佳。
圖10是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 在圖10所示的底板501取代關於圖1~7說明的連通道55具有連通道55a。連通道55a在剖面的形狀中與連通道55不同。關於此點以外，圖10所示的底板501與關於圖1~圖8說明的底板500一樣。圖10與圖3一樣顯示正交於連通道55a的延伸方向的平面中的剖面。
如圖10所示，連通道55a的側面55S具有第一區域R1與第二區域R2。第一區域R1位於陶瓷介電質基板11的第二主表面11b的側。第二區域R2位於比第一區域R1還下方。在該例子中第一區域R1為對Z方向略平行地延伸的區域，第二區域R2為對Z方向傾斜的區域。例如第二區域R2對應c面(倒角(chamfer))。沿著第二區域R2的Z軸方向的長度Lc例如為0.4mm以上3.0mm以下。一加長Lc，連通道的剖面積就變小，流速就變高。藉由適度地加長Lc，使得冷卻能力提高，連通道的下方中的變形被減少。
連通道55a的內部具有第一空間部S1與第二空間部S2。第一空間部S1位於陶瓷介電質基板11的第二主表面11b的側，與第一區域R1及頂面55U相接。第二空間部S2位於第一空間部S1的下方，與第二區域R2及底面55L相接。藉由第二區域R2的傾斜，使得第二空間部S2的寬度WS2朝下方由兩側變窄。也就是說，隨著朝下方，連通道55a的兩側面互相接近。據此，可擴大第一部分50a與第二部分50b的接合面積。
第一區域R1(由流道內的第一區域R1選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均比第二區域R2(由流道內的第二區域R2選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均小。而且，第一區域R1中的表面粗糙度的不均比底面55L中的表面粗糙度的不均小。藉由位於上方的第一區域R1中的表面粗糙度的不均小，可抑制在連通道55a的上部的熱傳遞的不均。據此，可提高處理對象物W的面內的溫度均勻性。
而且，藉由第二區域R2粗糙，使得在連通道55a的下部中亂流被促進。據此，可提高由流動於連通道55a的介質產生的溫度調節效果，可提高升降溫速率。
作為調整各面中的最大高度Sz(μm)的方法，可舉出形成第一部分50a及第二部分50b時的加工條件的調整。例如變更形成成為連通道55的溝時的研磨的條件等。
而且，也可以藉由變更形成各面的材料調整最大高度Sz(μm)。藉由頂面55U的材料與底面55L的材料不同，可使頂面55U的粗糙度與底面55L的粗糙度不同。
例如在接合鋁製的第一部分50a與鋁製的第二部分50b時使用硬銲的情形，藉由硬銲的銲料形成底面55L的至少一部分。銲料例如為包含鋁與鋁以外的元素(矽、鐵及銅等)的鋁合金。另一方面，頂面55U的材料例如與底板500的內部(底板500之中不包含連通道55或連通道55的表面的部分)的材料相同。例如頂面55U的材料為與第一部分50a的材料相同的鋁，不包含銲料。因此，頂面55U的材料中的鋁的濃度(每一單位體積的物質量)比底面55L的材料中的鋁的濃度高。藉由使頂面55U的材料與底板500的內部的材料相同，可抑制頂面55U的表面粗糙度的不均，藉由底面55L的材料使用銲料，可使底面55L粗糙。
而且，在側面55S中也藉由銲料形成第二區域R2的至少一部分。也就是說，第一區域R1的材料中的鋁的濃度比第二區域R2的材料中的鋁的濃度高。
圖11是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 在圖11所示的底板502取代關於圖10說明的連通道55a具有連通道55b。連通道55b在剖面的形狀中與連通道55a不同。關於此點以外，圖11所示的底板502與關於圖10說明的底板501一樣。圖11與圖10一樣顯示正交於連通道55b的延伸方向的平面中的剖面。
連通道55b具有連接頂面55U與側面55S的曲面狀的連接部55C。冷卻介質的流道的端為大大地受到亂流(壁亂流(wall turbulence))的影響的部分。例如若連通道55b的頂面55U與側面55S的連接部55C為彎曲成直角的形狀，則在該部分中亂流的影響變大。若在連通道55b之中存在亂流的影響大的部分與小的部分，則溫度均勻性往往會降低。相對於此，藉由使頂面55U與側面55S的連接部55C成曲面狀，可抑制連接部55C中的亂流的影響與連接部55C的周邊中的亂流的影響的差。據此，可提高處理對象物W的面內的溫度均勻性。
圖12(a)及圖12(b) 是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 在圖12(a)所示的底板503具有第三部分50c及連通道56(第二連通道)。關於此點以外，圖12(a)所示的底板503與關於圖10說明的底板501一樣。圖12顯示與關於圖10的說明一樣的平面中的剖面。
第三部分50c配設於第一部分50a的上方。也就是說，第三部分50c配設於第一部分50a與陶瓷介電質基板11的第二主表面11b之間。
第三部分50c的材料可使用例如鋁。而且，第一部分50a與第三部分50c藉由電子束熔接或硬銲等接合。
連通道56為設於第一部分50a與第三部分50c之間的空間。在連通道56可使與流過連通道55的介質不同的介質(氣體)通過。據此，進行陶瓷介電質基板11及載置於其上的處理對象物W的溫度調節。例如在連通道56作為冷卻介質是流過氦等。
藉由除了連通道55之外還配設連通道56，使得調節溫度的介質所流過的區域的配置圖案的自由度提高。例如能以規定的壓力將調節溫度的介質供給至底板的規定之處。
圖12(b)是將圖12(a)的連通道56的近旁放大而顯示。 如圖12(b)所示，連通道56具有頂面56U與側面56S與底面56L。頂面56U及底面56L分別為沿著X-Y平面延伸的面，在Z方向中互相分離。側面56S為與X-Y平面交叉的面，連接頂面56U與底面56L。
而且，第一部分50a與第三部分50c的接合部50e位於比連通道56的Z方向中的中央C2還下方。在該例子中頂面56U及側面56S藉由第三部分50c形成，底面56L藉由第一部分50a形成。也就是說，接合部50e位於側面56S與底面56L的邊界附近。接合部50e的Z方向中的位置與底面56L的Z方向中的位置略相同。
也就是說，在該例子中第一連通道55a藉由設於第一部分50a的底面的凹部(開口部)形成，且第二連通道56藉由設於第三部分50c的底面的凹部(開口部)形成。
在藉由電子束熔接或硬銲接合第一部分50a與第三部分50c時，有在接合部附近中連通道56的表面變粗糙的情形。相對於此，藉由接合部50e位於連通道56的下方，與關於圖3說明的連通道55的情形一樣，連通道56的頂面56U中的表面粗糙度的不均因接合而變大被抑制。
連通道56的側面56S具有第三區域R3與第四區域R4。第三區域R3對Z方向略平行地延伸，第四區域R4對Z方向傾斜。而且，連通道56的內部具有第三空間部S3與第四空間部S4。第三空間部S3與第三區域R3和頂面56U相接。第四空間部S4位於第三空間部S3的下方，與第四空間部S4和底面56L相接。第四空間部S4的寬度WS4朝下方變窄。也就是說隨著朝下方，連通道56的兩側面互相接近。據此，可擴大第一部分50a與第三部分50c的接合面積。
而且，例如頂面56U(由流道內的頂面56U選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均比底面56L(由流道內的底面56L選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均小，比第四區域R4(由流道內的第四區域R4選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均小。而且，第三區域R3(由流道內的第三區域R3選擇的24點)中的表面粗糙度(最大高度Sz)的不均比第四區域R4中的表面粗糙度的不均小。據此，與關於連通道55的說明一樣，可提高處理對象物W的面內的溫度均勻性及升降溫速率。此外，與關於連通道55的說明一樣，可藉由研磨或接合的條件調整各面的最大高度Sz(μm)。
圖13是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 在圖13所示的底板504取代連通道56具有連通道57(第二連通道)。關於此點以外，底板504與關於圖12說明的底板503一樣。
連通道57與連通道56一樣為藉由硬銲等互相接合的第一部分50a與第三部分50c之間的空間。在連通道57通過有用以調節處理對象物W的溫度的介質(氣體)。
連通道57具有頂面57U與側面57S與底面57L。在該例子中頂面57U藉由第三部分50c形成，側面57S及底面57L藉由第一部分50a形成。也就是說，第一部分50a與第三部分50c的接合部50e位於側面57S與底面57L的邊界附近。接合部50e的Z方向中的位置與底面57L的Z方向中的位置略相同。如此，第一部分50a與第三部分50c的接合部50e位於比第二連通道(連通道57)的Z方向中的中央還上方也可以。
圖14是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤之斜視圖。 在圖14中為了說明的方便起見，在靜電吸盤的一部分中顯示剖面圖。在圖14所示的靜電吸盤110a具有加熱板(heater plate)200。關於此點以外，靜電吸盤110a與前述的靜電吸盤一樣。
加熱板200配設於底板500與靜電吸盤用基板100之間。例如在底板500與加熱板200之間設有接著劑。而且，在加熱板200與靜電吸盤用基板100之間設有接著劑。作為接著劑的材料例如可舉出具有較高的導熱性(thermal conductivity)的聚矽氧(silicone)等的耐熱樹脂(heat-resistant resin)。加熱板200藉由流過加熱器用電流而發熱，與加熱板200不發熱的情形比較可提高處理對象物W的溫度。此外，底板500為前述的底板501~504的任一個都可以。而且，也能使未圖示的加熱器內建於底板500。
例如藉由以流動於底板500內的連通道55的冷媒將加熱板200的發熱冷卻，可控制處理對象物W的溫度。也就是說，藉由加熱板200與底板500之間的熱的交換控制陶瓷介電質基板11與處理對象物W的溫度。因底板500將配設於其上的加熱板200冷卻，故處理對象物W的溫度取決於連通道55的頂面中的熱傳遞的均勻性。
如此，即使在配設加熱板200的情形下也與關於前述的底板500~504的說明一樣，可藉由控制底板的連通道(連通道55、55a、55b、56、57)的形狀提高處理對象物W的溫度分布的均勻性。而且，可提高升降溫速率。
以上針對本發明的實施的形態進行了說明。但是，本發明不是被限定於該等的記述。關於前述的實施的形態，熟習該項技術者適宜加入了設計變更只要也具備本發明的特徵就包含於本發明的範圍。例如陶瓷介電質基板或底板所具備的各元件的形狀、尺寸、材質、配置、設置形態等並非被限定於舉例說明者，可適宜變更。 而且，前述的各實施的形態所具備的各元件在技術上盡可能可組合，組合該等元件者只要也包含本發明的特徵就包含於本發明的範圍。
依照本發明的態樣，可提供一種靜電吸盤，可提高處理對象物的溫度分布的均勻性。
11‧‧‧陶瓷介電質基板 11a‧‧‧第一主表面 11b‧‧‧第二主表面 12‧‧‧電極層 13‧‧‧凸部 14‧‧‧溝 20‧‧‧連接部 50a‧‧‧第一部分 50b‧‧‧第二部分 50c‧‧‧第三部分 50d、50e‧‧‧接合部 51‧‧‧輸入道 52‧‧‧輸出道 53‧‧‧導入道 55、55a、55b、56、57‧‧‧連通道 55e‧‧‧折回部 55C‧‧‧連接部 55L、56L、57L‧‧‧底面 55S、56S、57S‧‧‧側面 55U、56U、57U‧‧‧頂面 61‧‧‧接觸電極 80‧‧‧吸附保持用電壓 100‧‧‧靜電吸盤用基板 110、110a‧‧‧靜電吸盤 111‧‧‧第一介電層 112‧‧‧第二介電層 200‧‧‧加熱板 500、501、502、503、504‧‧‧底板 C1‧‧‧中央 R1‧‧‧第一區域 R2‧‧‧第二區域 R3‧‧‧第三區域 R4‧‧‧第四區域 S1‧‧‧第一空間部 S2‧‧‧第二空間部 S3‧‧‧第三空間部 S4‧‧‧第四空間部 Sz‧‧‧最大高度 W‧‧‧處理對象物
圖1是舉例說明與實施形態有關的靜電吸盤之剖面圖。 圖2(a)~(c)是舉例說明與實施形態有關的靜電吸盤的底板之俯視圖。 圖3是舉例說明與實施形態有關的靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 圖4(a)及(b)是舉例說明最大高度Sz的測定方法之示意圖(schematic diagram)。 圖5是舉例說明靜電吸盤的構造與處理對象物的面內的溫度分布的均勻性的關係之圖表。 圖6是就升降溫速率進行說明之圖表。 圖7是舉例說明靜電吸盤的構造與升降溫速率的關係之圖表。 圖8是舉例說明靜電吸盤的構造與升降溫速率的關係之圖表。 圖9是舉例說明靜電吸盤的構造與特性的關係之圖表。 圖10是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 圖11是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 圖12(a)及(b)是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 圖13是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤的底板的一部分之剖面圖。 圖14是舉例說明與實施形態有關的另一靜電吸盤之斜視圖。
11‧‧‧陶瓷介電質基板
11a‧‧‧第一主表面
11b‧‧‧第二主表面
12‧‧‧電極層
13‧‧‧凸部
14‧‧‧溝
20‧‧‧連接部
50a‧‧‧第一部分
50b‧‧‧第二部分
51‧‧‧輸入道
52‧‧‧輸出道
53‧‧‧導入道
55‧‧‧連通道
61‧‧‧接觸電極
80‧‧‧吸附保持用電壓
100‧‧‧靜電吸盤用基板
110‧‧‧靜電吸盤
111‧‧‧第一介電層
112‧‧‧第二介電層
500‧‧‧底板
W‧‧‧處理對象物

Claims (26)

  1. 一種靜電吸盤，其特徵在於包含： 陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面，和與該第一主表面相反側的第二主表面；以及 底板，配設於該第二主表面的側，支撐該陶瓷介電質基板， 該底板具有通過調節該處理對象物的溫度的介質之第一連通道， 該第一連通道具有頂面、側面及底面， 該頂面中的最大高度Sz之不均對該第一連通道的高度的比為1%以下。
  2. 如申請專利範圍第1項之靜電吸盤，其中該底板具有： 該第二主表面的側之第一部分；以及 配設於該第一部分的下方，與該第一部分接合之第二部分， 該第一部分與該第二部分的接合部位於比該第一連通道的上下方向中的中央還下方。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該頂面中的最大高度Sz之不均，該側面中的最大高度Sz之不均及該底面中的最大高度Sz之不均互異。
  4. 如申請專利範圍第3項之靜電吸盤，其中該頂面中的最大高度Sz之不均比該側面中的最大高度Sz之不均小。
  5. 如申請專利範圍第3項之靜電吸盤，其中該頂面中的最大高度Sz之不均比該底面中的最大高度Sz之不均小。
  6. 一種靜電吸盤，其特徵在於包含： 陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面，和與該第一主表面相反側的第二主表面；以及 金屬製底板，配設於該第二主表面的側，支撐該陶瓷介電質基板， 該底板具有通過調節該處理對象物的溫度的介質之第一連通道， 該第一連通道具有頂面、側面及底面， 該頂面中的最大高度Sz之不均比該側面中的最大高度Sz之不均小。
  7. 一種靜電吸盤，其特徵在於包含： 陶瓷介電質基板，具有：載置處理對象物的第一主表面，和與該第一主表面相反側的第二主表面；以及 金屬製底板，配設於該第二主表面的側，支撐該陶瓷介電質基板， 該底板具有通過調節該處理對象物的溫度的介質之第一連通道， 該第一連通道具有頂面、側面及底面， 該頂面中的最大高度Sz之不均比該底面中的最大高度Sz之不均小。
  8. 如申請專利範圍第6項或第7項之靜電吸盤，其中該頂面中的最大高度Sz之不均對該第一連通道的高度的比為1%以下。
  9. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該頂面的材料與該底面的材料互異。
  10. 如申請專利範圍第9項之靜電吸盤，其中該頂面的材料中的鋁的濃度比該底面的材料中的鋁的濃度高。
  11. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該側面具有： 該第二主表面的側的第一區域；以及 位於該第一區域的下方的第二區域， 該第一區域中的最大高度Sz之不均比該第二區域中的最大高度Sz之不均小。
  12. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該側面具有： 該第二主表面的側的第一區域；以及 位於該第一區域的下方的第二區域， 該第一區域中的最大高度Sz之不均比該底面中的最大高度Sz之不均小。
  13. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該側面具有： 該第二主表面的側的第一區域；以及 位於該第一區域的下方的第二區域， 該第一區域的材料中的鋁濃度比該第二區域的材料中的鋁濃度高。
  14. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該底面與該側面之中的下方的區域的任一個為攪拌該介質之亂流促進部。
  15. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該頂面的材料與該底板的內部的材料相同。
  16. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該第一連通道的該高度比該第一連通道的寬度長。
  17. 如申請專利範圍第16項之靜電吸盤，其中該第一連通道的該高度對該第一連通道的該寬度的比為比1大未滿6。
  18. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該底板的該第二主表面側的頂面與該第一連通道的該頂面之間的距離對該第一連通道的該高度的比為0.1以上10以下。
  19. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該第一連通道更具有連接該頂面與該側面之曲面狀的連接部。
  20. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該第一連通道具有： 該第二主表面的側的第一空間部；以及 該第一空間部的下方的第二空間部， 該第二空間部的寬度朝下方變窄。
  21. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中該底板具有： 第一部分； 配設於該第一部分的上方，與該第一部分接合之第三部分；以及 配設於該第一部分與該第三部分之間，通過與流動於該第一連通道的介質不同的氣體介質之第二連通道， 該第二連通道配設於該第二主表面的側而不是該第一連通道。
  22. 如申請專利範圍第21項之靜電吸盤，其中該第一部分與該第三部分的接合部位於比該第二連通道的上下方向中的中央還下方， 該第二連通道具有： 該第二主表面的側的第三空間部；以及 該第三空間部的下方的第四空間部， 該第四空間部的寬度朝下方變窄。
  23. 如申請專利範圍第2項之靜電吸盤，其中該底板更具有： 配設於該第一部分的上方，與該第一部分接合之第三部分；以及 配設於該第一部分與該第三部分之間，氣體介質流動之第二連通道， 該第一部分與該第三部分的接合部位於比該第二連通道的上下方向中的中央還下方。
  24. 如申請專利範圍第6項或第7項之靜電吸盤，其中該頂面的材料與該底面的材料互異。
  25. 如申請專利範圍第6項或第7項之靜電吸盤，其中該側面具有： 該第二主表面的側的第一區域；以及 位於該第一區域的下方的第二區域， 該第一區域中的最大高度Sz之不均比該第二區域中的最大高度Sz之不均小。
  26. 如申請專利範圍第6項或第7項之靜電吸盤，其中該第一連通道更具有連接該頂面與該側面之曲面狀的連接部。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111902926A (zh) * 2018-03-29 2020-11-06 应用材料公司 静电吸盘和基板处理设备

Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US11229968B2 (en) * 2011-11-30 2022-01-25 Watlow Electric Manufacturing Company Semiconductor substrate support with multiple electrodes and method for making same
US10475687B2 (en) * 2014-11-20 2019-11-12 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Electrostatic chuck device
US11848177B2 (en) 2018-02-23 2023-12-19 Lam Research Corporation Multi-plate electrostatic chucks with ceramic baseplates
US11133211B2 (en) 2018-08-22 2021-09-28 Lam Research Corporation Ceramic baseplate with channels having non-square corners
US11967517B2 (en) 2019-02-12 2024-04-23 Lam Research Corporation Electrostatic chuck with ceramic monolithic body
JP7365815B2 (ja) * 2019-08-09 2023-10-20 東京エレクトロン株式会社 載置台及び基板処理装置
US11610792B2 (en) * 2019-08-16 2023-03-21 Applied Materials, Inc. Heated substrate support with thermal baffles
WO2021201108A1 (ja) * 2020-03-31 2021-10-07 京セラ株式会社 流路部材およびその製造方法
JP7338675B2 (ja) * 2021-12-24 2023-09-05 住友大阪セメント株式会社 静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法
JP7338674B2 (ja) * 2021-12-24 2023-09-05 住友大阪セメント株式会社 静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法
JP2023146611A (ja) 2022-03-29 2023-10-12 Toto株式会社 静電チャック
KR20230161746A (ko) * 2022-05-19 2023-11-28 뉴브이테크주식회사 웨이퍼용 척 및 그 제조방법
JP7343069B1 (ja) 2023-03-27 2023-09-12 Toto株式会社 静電チャック

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4209057B2 (ja) * 1999-12-01 2009-01-14 東京エレクトロン株式会社 セラミックスヒーターならびにそれを用いた基板処理装置および基板処理方法
JP3742349B2 (ja) 2002-02-15 2006-02-01 株式会社日立製作所 プラズマ処理装置
US20060105182A1 (en) * 2004-11-16 2006-05-18 Applied Materials, Inc. Erosion resistant textured chamber surface
JP2005150506A (ja) * 2003-11-18 2005-06-09 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置
KR100666039B1 (ko) * 2003-12-05 2007-01-10 동경 엘렉트론 주식회사 정전척
US7544251B2 (en) * 2004-10-07 2009-06-09 Applied Materials, Inc. Method and apparatus for controlling temperature of a substrate
JP4564973B2 (ja) 2007-01-26 2010-10-20 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置
JP4886876B2 (ja) * 2010-05-31 2012-02-29 株式会社日立ハイテクノロジーズ プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
JP5848043B2 (ja) * 2011-06-30 2016-01-27 京セラ株式会社 載置用部材
JP5441021B1 (ja) * 2012-09-12 2014-03-12 Ｔｏｔｏ株式会社 静電チャック
JP6034402B2 (ja) * 2012-11-29 2016-11-30 京セラ株式会社 静電チャック
JP6080571B2 (ja) * 2013-01-31 2017-02-15 東京エレクトロン株式会社 載置台及びプラズマ処理装置
JP5633766B2 (ja) * 2013-03-29 2014-12-03 Toto株式会社 静電チャック
JP6119430B2 (ja) * 2013-05-31 2017-04-26 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP6240028B2 (ja) * 2014-05-20 2017-11-29 京セラ株式会社 試料保持具
JP6349228B2 (ja) * 2014-10-22 2018-06-27 新光電気工業株式会社 静電チャック及びその静電チャックに使用されるベース部材

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111902926A (zh) * 2018-03-29 2020-11-06 应用材料公司 静电吸盘和基板处理设备

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Publication number Publication date
CN108780774A (zh) 2018-11-09
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JP6183567B1 (ja) 2017-08-23
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KR102167283B1 (ko) 2020-10-19
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