WO2022202147A1 - 静電チャック - Google Patents

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WO2022202147A1
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flow path
electrostatic chuck
cylindrical portion
ceramic substrate
peripheral surface
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賢一 赤羽
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京セラ株式会社
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    • 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

Definitions

  • the disclosed embodiments relate to electrostatic chucks.
  • an electrostatic chuck In the process of manufacturing semiconductor parts, an electrostatic chuck is used to hold an object to be processed, such as a semiconductor wafer to be plasma processed.
  • An electrostatic chuck is constructed, for example, by bonding a ceramic substrate in which electrodes are embedded to a metal base plate.
  • the electrostatic chuck is formed with a flow path for supplying heat transfer gas for temperature control to the object to be processed placed on the electrostatic chuck.
  • An electrostatic chuck has a ceramic substrate, a base plate, and an embedded member.
  • the ceramic substrate has a first surface on which an object to be processed is placed, a second surface located opposite to the first surface, and a first flow path passing through the first surface and the second surface.
  • the base plate is bonded to the second surface of the ceramic substrate and has through holes at least at positions corresponding to the first flow paths.
  • the embedding member is located in the through-hole and has a porous body facing the first flow path and a second flow path communicating with the first flow path via the porous body. The first flow path and the second flow path are positioned apart from each other when seen from above.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an electrostatic chuck according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the electrostatic chuck of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the structure of the ceramic substrate of the electrostatic chuck shown in FIG. 1, viewed from above.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck according to Modification 1 of the embodiment.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of the configuration of the ceramic substrate of the electrostatic chuck shown in FIG. 4, viewed from above.
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck according to Modification 2 of the embodiment.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an electrostatic chuck according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the electrostatic chuck of FIG.
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the structure of the ceramic substrate of the electrostatic chuck shown in
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of the configuration of the ceramic substrate of the electrostatic chuck of FIG. 6 viewed from above.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck according to Modification 3 of the embodiment.
  • 9 is a cross-sectional view of an embedded member included in the electrostatic chuck of FIG. 8.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck according to Modification 4 of the embodiment.
  • 11 is a cross-sectional view of an embedded member included in the electrostatic chuck of FIG. 10.
  • FIG. FIG. 12 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck according to Modification 5 of the embodiment.
  • 13 is a cross-sectional view of an embedded member included in the electrostatic chuck of FIG. 12.
  • FIG. 1 is a perspective view showing the configuration of an electrostatic chuck 100 according to an embodiment.
  • the electrostatic chuck 100 shown in FIG. 1 has a structure in which a ceramic substrate 110 and a base plate 120 are bonded together.
  • the ceramic substrate 110 uses electrostatic force to attract an object to be processed such as a semiconductor wafer.
  • the base plate 120 is a support member that supports the ceramic substrate 110 .
  • the base plate 120 is attached to, for example, a semiconductor manufacturing apparatus, and causes the electrostatic chuck 100 to function as a semiconductor holding device that holds an object to be processed such as a semiconductor wafer.
  • FIG. 2 is a schematic diagram showing a cross section of the electrostatic chuck 100 of FIG. As described above, the electrostatic chuck 100 is constructed by joining the ceramic substrate 110 and the base plate 120 together.
  • the ceramic substrate 110 is a member obtained by forming a raw material containing ceramic into a substantially disc shape.
  • the ceramic substrate 110 is mainly made of, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), yttria (Y 2 O 3 ), cordierite, silicon carbide (SiC), silicon nitride (Si 3 N 4 ), or the like. included as an ingredient.
  • the ceramic substrate 110 has a first surface 110a on which an object to be processed such as a semiconductor wafer is placed, and a second surface 110b opposite to the first surface 110a.
  • An object to be processed placed on the first surface 110a of the ceramic substrate 110 is processed by generating plasma above the first surface 110a.
  • Plasma can be generated by applying radio frequency power to opposing electrodes to excite the gas.
  • the electrode 111 is, for example, an electrostatic adsorption electrode, and is a conductive member containing metal such as platinum, tungsten, molybdenum. When a voltage is applied, the electrode 111 generates an electrostatic force to attract the object to be processed to the first surface 110 a of the ceramic substrate 110 .
  • the base plate 120 is joined to the second surface 110b of the ceramic substrate 110.
  • the base plate 120 may be bonded to the second surface 110b via a bonding material, for example.
  • a bonding material for example, an adhesive such as silicone resin can be used.
  • the base plate 120 is a metal circular member.
  • a metal material forming the base plate 120 for example, aluminum or stainless steel can be used.
  • the base plate 120 may have a space 121 inside.
  • the space 121 may be used as a coolant passage for passing a cooling medium such as cooling water or cooling gas.
  • the base plate 120 may also function as a high-frequency electrode to which high-frequency power for plasma generation is applied.
  • the ceramic substrate 110 is formed with a plurality of first flow paths 112 passing through the first surface 110a and the second surface 110b.
  • a through hole 122 is formed at least at a position corresponding to the first flow path 112 of the base plate 120, and an embedding member 130 is arranged in the through hole 122.
  • the embedded member 130 is, for example, a cylindrical member made of an insulating material such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ).
  • Al 2 O 3 aluminum oxide
  • the embedded member 130 protrudes toward the ceramic substrate 110 from the upper surface of the base plate 120 (that is, the surface bonded to the second surface 110 b ) to form the recess 113 .
  • the length of the first channel 112 is shortened at the position corresponding to the concave portion 113 of the ceramic substrate 110, so that plasma generation in the first channel 112 can be suppressed.
  • the embedded member 130 has a porous body 131 at the end on the first channel 112 side. Since the porous body 131 is positioned at the end on the first flow path 112 side, when plasma is generated above the first surface 110a of the ceramic substrate 110, the plasma passes through the first flow path 112. It is possible to reduce the problem of reaching the base plate 120 side.
  • the porous body 131 is, for example, alumina porous body or other ceramic porous body.
  • the porous body 131 only needs to have voids to the extent that gas can flow, and the porosity of the porous body 131 is, for example, 40% or more and 60% or less.
  • the embedded member 130 is formed with a second channel 132 that communicates with the first channel 112 via the porous body 131 .
  • the second flow path 132 and the first flow path 112 form a continuous gas flow path from the lower surface of the base plate 120 to the upper surface (first surface 110a) of the ceramic substrate 110 via the porous body 131.
  • a heat transfer gas such as helium, may flow through the second flow path 132 and the first flow path 112, for example. By flowing the heat transfer gas through the second flow path 132 and the first flow path 112, the heat transfer gas is supplied to the back surface of the object to be processed placed on the first surface 110a of the ceramic substrate 110. , the heat transfer coefficient of the ceramic substrate 110 is improved.
  • the first flow path 112 and the second flow path 132 are positioned so as not to overlap each other in plan view (that is, when viewed from the direction perpendicular to the first surface 110a).
  • FIG. 3 is a plan view showing an example of the configuration of the ceramic substrate 110 of the electrostatic chuck 100 of FIG. 1 viewed from above.
  • FIG. 3 shows the first surface 110a of the ceramic substrate 110 in a disc shape.
  • the plurality of first flow paths 112 are located at positions surrounding the second flow paths 132 in plan view (that is, when viewed from a direction perpendicular to the first surface 110a).
  • the six first flow paths 112 are positioned at equal intervals on concentric circles around the central axis of one second flow path 132 .
  • first flow path 112 and the second flow path 132 are positioned linearly from the upper surface (first surface 110a) of the ceramic substrate 110 to the lower surface of the base plate 120.
  • first surface 110a the upper surface of the ceramic substrate 110
  • the porous body 131 and the second channel 132 As a result, abnormal discharge may occur in the porous body 131 and the second flow path 132 .
  • the first flow path 112 and the second flow path 132 are arranged at positions that do not overlap each other in plan view, and the first surface 110a and the A structure that bends in parallel directions, that is, a labyrinth gas flow path is formed.
  • the walls of the voids in the porous body 131 and the second It is deactivated by contact with the walls of the channel.
  • the electrostatic chuck 100 according to the present embodiment it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge in the first channel and the second channel.
  • the electrostatic chuck 100 according to the present embodiment, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge in each first flow path 112 due to an increase in the gas pressure of the heat transfer gas.
  • FIG. 4 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck 100 according to Modification 1 of the embodiment.
  • a plurality of second flow paths 132 communicating with the first flow paths 112 via porous bodies 131 are formed in the embedding member 130 according to the first modification.
  • the first flow path 112 and the second flow path 132 are similar to the first flow path 112 and the second flow path 132 shown in FIG. ) are positioned so as not to overlap each other.
  • FIG. 5 is a plan view showing an example of the configuration of the ceramic substrate 110 of the electrostatic chuck 100 of FIG. 4 viewed from above.
  • FIG. 5 shows the first surface 110a of the ceramic substrate 110 in a disc shape.
  • the plurality of second flow paths 132 are located at positions surrounding the first flow paths 112 in plan view (that is, when viewed from a direction perpendicular to the first surface 110a).
  • the four second flow paths 132 are positioned at equal intervals on concentric circles centered on the central position of the line segment connecting the two first flow paths 112 .
  • FIG. 6 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck 100 according to Modification 2 of the embodiment.
  • FIG. 7 is a plan view showing an example of the configuration of the ceramic substrate 110 of the electrostatic chuck 100 of FIG. 6 viewed from above.
  • FIG. 7 shows the first surface 110a of the ceramic substrate 110 in a disc shape.
  • the first flow path 112 and the second flow path 132 according to Modification 2 are provided in the first region and the second region, respectively.
  • the first region in which the first flow channel 112 is provided and the second region in which the second flow channel 132 is provided are positioned so as not to overlap each other in plan view (that is, when viewed from a direction perpendicular to the first surface 110a). , are located apart from each other.
  • the first region in which the first flow path 112 is provided and the second region in which the second flow path 132 is provided are positioned so as not to overlap each other in plan perspective view, and along a straight line L passing through the center of the ceramic substrate 110. located apart from each other.
  • the direction of expansion due to thermal expansion of the ceramic substrate 110 and the base plate 120 is controlled by the first flow path 112 and the second flow path 132 .
  • the two channels 132 can be in the same direction.
  • the electrostatic chuck 100 according to Modification 2 even if the ceramic substrate 110 and the base plate 120 thermally expand, the positional relationship between the first flow path 112 and the second flow path 132 does not change. It is possible to reduce problems associated with misalignment. 6 and 7, the first channel 112 and the second channel 132 are separated from each other along the straight line L. The direction in which the paths 132 are separated may be different from the direction along the straight line L.
  • the first channel 112 is located on one side and the other is located on the other side of the imaginary line including the center of the embedding member 130 when viewed through the plane.
  • the second flow path 132 may be located at A two-dot chain line shown in FIG. 7 is an imaginary line that includes the center of the embedding member when viewed through the plane.
  • the second flow path 132 is formed in the cylindrical embedding member 130
  • the second flow path 132 is formed by a plurality of members obtained by dividing the embedding member 130. You may 8-13 below show other examples of the embedding member 130. FIG.
  • FIG. 8 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck 100 according to Modification 3 of the embodiment.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view of embedded member 130 included in electrostatic chuck 100 of FIG.
  • FIG. 9 shows a cross section taken along line II of FIG.
  • the embedding member 130 shown in FIGS. 8 and 9 is divided into a cylindrical portion 135 and a columnar portion 136 positioned within the cylindrical portion 135 .
  • the cylindrical portion 135 is positioned along the inner wall of the through hole 122 of the base plate 120 and has a space inside.
  • the columnar portion 136 is positioned in the space inside the cylindrical portion 135 with a gap from the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 .
  • the cylindrical portion 136 may be fixed to the porous body 131 with an adhesive or the like.
  • Second flow path 132 is formed by the inner peripheral surface of cylindrical portion 135 and the outer peripheral surface of cylindrical portion 136 .
  • the space between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136 serves as the second flow path 132 .
  • the second flow path 132 is formed in an annular shape surrounding the cylindrical portion 136 when viewed through the plane (that is, when viewed in a direction perpendicular to the first surface 110a).
  • the second flow path 132 is formed by the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136 in this way, even if stress is applied to the cylindrical portion 135 due to thermal expansion of the base plate 120, for example, Also, the stress is absorbed in the second channel 132 . For this reason, according to the electrostatic chuck 100 according to Modification 3, it is possible to reduce, for example, deterioration in performance due to heat cycles.
  • the second flow path 132 annularly surrounds the cylindrical portion 136, even if the cylindrical portion 135 is deformed by a long-term heat cycle and radially distorted, the cylindrical portion 136 will not be damaged. It is difficult to receive the external force that causes it. Therefore, according to the electrostatic chuck 100 according to Modification 3, it is possible to reduce the deterioration in performance due to the heat cycle over a long period of time.
  • FIG. 10 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck 100 according to Modification 4 of the embodiment.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view of embedded member 130 included in electrostatic chuck 100 of FIG.
  • FIG. 11 shows a cross section taken along line II-II of FIG.
  • the embedding member 130 shown in FIGS. 10 and 11 is divided into a cylindrical portion 135 and a cylindrical portion 136 .
  • the cylindrical portion 135 is positioned along the inner wall of the through hole 122 of the base plate 120, has a space inside, and has a groove 135a extending in the axial direction of the through hole 122 on its inner peripheral surface.
  • the cylindrical portion 135 includes a first same-diameter portion (a portion other than the groove 135a) having the same diameter as the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136, and a first different-diameter portion having a different diameter from the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136 (a groove 135a). part containing).
  • the cylindrical portion 136 is positioned in the space inside the cylindrical portion 135 along the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 .
  • the cylindrical portion 136 may be fixed to the porous body 131 with an adhesive or the like.
  • the second flow path 132 is formed by the inner wall surface of the groove 135 a and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136 .
  • the space between the first different diameter portion (the portion including the groove 135 a ) of the cylindrical portion 135 and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136 serves as the second flow path 132 .
  • the second flow path 132 is formed by the inner wall surface of the groove 135a and the outer peripheral surface of the cylindrical portion 136, so that the flow area of the second flow path 132 can be varied according to the depth of the groove 135a, for example. It can be expanded radially outward of the body 131 . Therefore, according to the electrostatic chuck 100 according to the fourth modification, for example, when the heat transfer gas is supplied to the back surface of the object to be processed placed on the first surface 110a, heat is transferred in the radial direction of the porous body 131. The gas becomes easier to flow, and abnormal discharge in the second flow path 132 can be suppressed.
  • cylindrical portion 136 may be positioned in the space inside the cylindrical portion 135 with a gap from the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 .
  • FIG. 12 is a schematic diagram showing a cross section of an electrostatic chuck 100 according to Modification 5 of the embodiment.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view of the embedding member 130 included in the electrostatic chuck 100 of FIG. 12.
  • FIG. FIG. 13 shows a cross section taken along line III-III in FIG.
  • the embedded member 130 shown in FIGS. 12 and 13 is divided into a cylindrical portion 135 and a columnar portion 136 .
  • the cylindrical portion 135 is positioned along the inner wall of the through hole 122 and has a space inside.
  • the cylindrical portion 136 is positioned in the space inside the cylindrical portion 135 along the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 and has a groove 136a extending in the axial direction of the through hole 122 on the outer peripheral surface.
  • the cylindrical portion 136 includes a second same-diameter portion (a portion other than the groove 136a) having the same diameter as the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135, and a second different-diameter portion having a different diameter from the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 ( a portion including the groove 136a).
  • the second flow path 132 is formed by the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 and the inner wall surface of the groove 136a.
  • the space between the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 and the second different diameter portion serves as the second flow path 132. As shown in FIG.
  • the inner peripheral surface of the cylindrical portion 135 and the inner wall surface of the groove 136a form the second flow path 132, so that the strength of the cylindrical portion 135, which is susceptible to stress due to thermal expansion of the base plate 120, can be maintained. can be done. For this reason, according to the electrostatic chuck 100 according to Modification 5, it is possible to reduce, for example, deterioration in performance due to heat cycles.
  • the electrostatic chuck (eg, electrostatic chuck 100) according to the embodiment includes a ceramic substrate (eg, ceramic substrate 110), a base plate (eg, base plate 120), and an embedded member (eg, embedded member 130).
  • the ceramic substrate has a first surface (e.g., first surface 110a) on which an object to be processed is placed, a second surface (e.g., second surface 110b) opposite to the first surface, and a first surface. and a first flow path (eg, first flow path 112) passing through the second surface.
  • the base plate is bonded to the second surface of the ceramic substrate and has through holes (for example, through holes 122) at least at positions corresponding to the first channels.
  • the embedding member is located in the through-hole and includes a porous body (for example, the porous body 131) facing the first channel and a second channel (for example, the second channel) communicating with the first channel via the porous body. 2 channels 132).
  • the first flow path and the second flow path are positioned apart from each other when seen from above. As a result, it is possible to suppress the occurrence of abnormal discharge in the flow paths (that is, the first flow path and the second flow path).
  • the ceramic substrate according to the embodiment may have a plurality of first channels.
  • the plurality of first channels may be positioned surrounding the second channel in plan perspective view.
  • the embedding member according to the embodiment may have a plurality of second flow paths.
  • the plurality of second channels may surround the first channel in plan perspective view.
  • the embedding member according to the embodiment has a cylindrical portion (for example, cylindrical portion 135) and a columnar portion (for example, cylindrical portion 136) located in the cylindrical portion.
  • the second flow path may be between the outer peripheral surface of the part.
  • the second flow path according to the embodiment may be formed in a ring shape surrounding the pillar when seen from above. As a result, it is possible to reduce the deterioration of performance due to the heat cycle for a long period of time.
  • the cylindrical portion according to the embodiment has a first same-diameter portion having the same diameter as the outer peripheral surface and a first different-diameter portion having a different diameter. It may be a channel. Thereby, abnormal discharge in the second flow path can be suppressed.
  • the columnar portion according to the embodiment has a second same-diameter portion having the same diameter as the inner peripheral surface and a second different-diameter portion having a different diameter, and a space between the inner peripheral surface and the second different-diameter portion is It may be the second channel. As a result, it is possible to reduce deterioration in performance due to heat cycles.
  • the first flow channel and the second flow channel according to the embodiment are separated from each other by an imaginary line including the center of the embedded member when viewed through the plane.
  • a channel may be located and a second channel may be located on the other side.
  • a two-dot chain line shown in FIG. 7 is an imaginary line that includes the center of the embedding member when viewed through the plane.
  • electrostatic chuck 110 ceramic substrate 110a first surface 110b second surface 112 first channel 120 base plate 122 through hole 130 embedded member 131 porous body 132 second channel 135 cylindrical portions 135a, 136a groove 136 cylindrical portion

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Abstract

静電チャックは、セラミック基板と、ベースプレートと、埋込部材とを有する。セラミック基板は、被処理体が載置される第１面と、該第１面の反対に位置する第２面と、第１面及び第２面を貫通する第１流路とを有する。ベースプレートは、セラミック基板の第２面に接合され、少なくとも第１流路に対応する位置に貫通孔を有する。埋込部材は、貫通孔内に位置し、第１流路に対向する多孔体及び該多孔体を介して第１流路と連通する第２流路を有する。第１流路及び第２流路は、平面透視で離れて位置する。

Description

静電チャック
　開示の実施形態は、静電チャックに関する。
　半導体部品を製造するプロセスにおいては、プラズマ処理の対象となる半導体ウェハなどの被処理体を保持するために、静電チャックが使用されている。静電チャックは、例えば、電極が埋設されたセラミック基板を金属製のベースプレートに接合して構成されている。静電チャックには、静電チャック上に載置された被処理体へ温調用の伝熱ガスを供給するための流路が形成されている。
　また、流路へのプラズマの侵入を抑制する観点から、流路内に多孔体を配置した静電チャックが提案されている（例えば、特許文献１参照）。
特開２０１９－１６５２２３号公報
　実施形態の一態様による静電チャックは、セラミック基板と、ベースプレートと、埋込部材とを有する。セラミック基板は、被処理体が載置される第１面と、該第１面の反対に位置する第２面と、第１面及び第２面を貫通する第１流路とを有する。ベースプレートは、セラミック基板の第２面に接合され、少なくとも第１流路に対応する位置に貫通孔を有する。埋込部材は、貫通孔内に位置し、第１流路に対向する多孔体及び該多孔体を介して第１流路と連通する第２流路を有する。第１流路及び第２流路は、平面透視で離れて位置する。
図１は、実施形態に係る静電チャックの構成を示す斜視図である。 図２は、図１の静電チャックの断面を示す模式図である。 図３は、図１の静電チャックが有するセラミック基板を上方向から見た構成の一例を示す平面図である。 図４は、実施形態の変形例１に係る静電チャックの断面を示す模式図である。 図５は、図４の静電チャックが有するセラミック基板を上方向から見た構成の一例を示す平面図である。 図６は、実施形態の変形例２に係る静電チャックの断面を示す模式図である。 図７は、図６の静電チャックが有するセラミック基板を上方向から見た構成の一例を示す平面図である。 図８は、実施形態の変形例３に係る静電チャックの断面を示す模式図である。 図９は、図８の静電チャックが有する埋込部材の断面図である。 図１０は、実施形態の変形例４に係る静電チャックの断面を示す模式図である。 図１１は、図１０の静電チャックが有する埋込部材の断面図である。 図１２は、実施形態の変形例５に係る静電チャックの断面を示す模式図である。 図１３は、図１２の静電チャックが有する埋込部材の断面図である。
　以下、添付図面を参照して、本願の開示する静電チャック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本開示が限定されるものではない。また、図面は模式的なものであり、各要素の寸法の関係、各要素の比率などは、現実と異なる場合があることに留意する必要がある。さらに、図面の相互間においても、互いの寸法の関係や比率が異なる部分が含まれている場合がある。
　また、以下に示す実施形態では、「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」といった表現が用いられる場合があるが、これらの表現は、厳密に「一定」、「直交」、「垂直」あるいは「平行」であることを要しない。すなわち、上記した各表現は、たとえば製造精度、設置精度などのずれを許容するものとする。
＜実施形態＞
　図１は、実施形態に係る静電チャック１００の構成を示す斜視図である。図１に示す静電チャック１００は、セラミック基板１１０とベースプレート１２０とが接合された構造を有する。
　セラミック基板１１０は、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。
　ベースプレート１２０は、セラミック基板１１０を支持する支持部材である。ベースプレート１２０は、例えば半導体製造装置などに取り付けられ、静電チャック１００を、半導体ウェハなどの被処理体を保持する半導体保持装置として機能させる。
　図２は、図１の静電チャック１００の断面を示す模式図である。上述の通り、静電チャック１００は、セラミック基板１１０とベースプレート１２０とが接合されて構成されている。
　セラミック基板１１０は、セラミックを含有する原料を略円板状に成形した部材である。セラミック基板１１０は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、イットリア（Ｙ２Ｏ３）、コージェライト、炭化珪素（ＳｉＣ）、窒化珪素（Ｓｉ３Ｎ４）などを主成分として含んでいる。
　セラミック基板１１０は、半導体ウェハなどの被処理体が載置される第１面１１０ａ及び当該第１面１１０ａとは反対側の第２面１１０ｂを有する。セラミック基板１１０の第１面１１０ａに載置された被処理体は、第１面１１０ａよりも上方においてプラズマを発生させることにより、処理される。プラズマは、対向する電極に高周波電力を印加してガスを励起させることによって、発生させることができる。
　セラミック基板１１０の内部には、電極１１１が設けられる。電極１１１は、例えば、静電吸着用電極であり、白金やタングステン、モリブデンなどの金属を含有する導電部材である。電極１１１は、電圧が印加されると静電力を発生させてセラミック基板１１０の第１面１１０ａに被処理体を吸着させる。
　ベースプレート１２０は、セラミック基板１１０の第２面１１０ｂに接合されている。ベースプレート１２０は、例えば、接合材を介して第２面１１０ｂに接合されてもよい。接合材としては、例えば、シリコーン樹脂などの接着剤を用いることができる。
　ベースプレート１２０は、金属製の円形部材である。ベースプレート１２０を形成する金属材料としては、例えば、アルミニウムやステンレス鋼を用いることができる。
　ベースプレート１２０は、内部に空間１２１を有してもよい。空間１２１は、冷却水や冷却ガスなどの冷却媒体を通過させる冷媒通路として利用されてもよい。また、ベースプレート１２０は、プラズマ発生用の高周波電力が印加される高周波電極としての機能を兼ねてもよい。
　セラミック基板１１０には、図２に示すように、第１面１１０ａ及び第２面１１０ｂを貫通する複数の第１流路１１２が形成されている。
　また、ベースプレート１２０の少なくとも第１流路１１２に対応する位置には、貫通孔１２２が形成されており、貫通孔１２２内には、埋込部材１３０が配置されている。
　埋込部材１３０は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）などの絶縁性材料からなる円柱状部材である。埋込部材１３０は、セラミック基板１１０の第２面１１０ｂに凹部１１３が設けられる場合、ベースプレート１２０の上面（つまり、第２面１１０ｂと接合される面）よりもセラミック基板１１０側に突出して凹部１１３に嵌合されてもよい。これにより、セラミック基板１１０の凹部１１３に対応する位置において、第１流路１１２の長さが短くなることから、第１流路１１２内でのプラズマの発生を抑制することができる。
　埋込部材１３０は、第１流路１１２側の端部に多孔体１３１を有している。第１流路１１２側の端部に多孔体１３１が位置することにより、セラミック基板１１０の第１面１１０ａよりも上方においてプラズマを発生させた際に、そのプラズマが第１流路１１２を通過してベースプレート１２０側へ到達する不具合を低減することができる。
　多孔体１３１は、例えば、アルミナ多孔体やその他のセラミック多孔体である。多孔体１３１は、気体（ガス）の流動が可能となる程度に空隙を有していればよく、多孔体１３１の空隙率は、例えば、４０％以上６０％以下である。
　また、埋込部材１３０には、多孔体１３１を介して第１流路１１２と連通する第２流路１３２が形成されている。第２流路１３２及び第１流路１１２は、ベースプレート１２０の下面から多孔体１３１を経由してセラミック基板１１０の上面（第１面１１０ａ）まで連続するガス流路を形成している。第２流路１３２及び第１流路１１２には、例えば、ヘリウムなどの伝熱ガスを流してもよい。第２流路１３２及び第１流路１１２に伝熱ガスを流すことにより、その伝熱ガスがセラミック基板１１０の第１面１１０ａに載置される被処理体の裏面へ供給され、被処理体とセラミック基板１１０の熱伝達率が向上する。
　第１流路１１２及び第２流路１３２は、平面視で（つまり、第１面１１０ａに垂直な方向から見て）互いに重ならない位置に位置している。
　図３は、図１の静電チャック１００が有するセラミック基板１１０を上方向から見た構成の一例を示す平面図である。図３には、セラミック基板１１０の第１面１１０ａが円板状に示されている。複数の第１流路１１２は、平面視で（つまり、第１面１１０ａに垂直な方向から見て）第２流路１３２を囲む位置に位置している。図３の例では、６つの第１流路１１２が、１つの第２流路１３２の中心軸を中心とする同心円上に等間隔で位置している。
　ところで、例えば、第１流路１１２及び第２流路１３２が、セラミック基板１１０の上面（第１面１１０ａ）からベースプレート１２０の下面に至るまで直線状に位置する場合を仮定する。この場合、第１面１１０ａよりも上方においてプラズマを発生させた際に、プラズマ中の荷電粒子が、高いエネルギーを保ったまま第１流路１１２に進入し、多孔体１３１や第２流路１３２へ至り、多孔体１３１や第２流路１３２で異常放電が発生する可能性がある。
　これに対して、本実施形態では、図２及び図３に示したように、第１流路１１２及び第２流路１３２を平面視で互いに重ならない位置に配置させて、第１面１１０ａと平行な方向に屈曲する構造、つまりラビリンス構造のガス流路を形成する。これにより、第１面１１０ａよりも上方においてプラズマを発生させた際に、そのプラズマ中の荷電粒子が第１流路１１２に進入した場合であっても、多孔体１３１における空隙の壁面や第２流路の壁面と接触して失活する。その結果、本実施形態に係る静電チャック１００によれば、第１流路及び第２流路での異常放電の発生を抑制することができる。
　また、複数の第１流路１１２を平面視で第２流路１３２を囲む位置に位置させることにより、第１面１１０ａに載置される被処理体の裏面に伝熱ガスを供給する際に、その伝熱ガスが各第１流路１１２に分散されて各第１流路１１２でのガス圧が低減する。その結果、本実施形態に係る静電チャック１００によれば、伝熱ガスのガス圧の増加に伴う各第１流路１１２での異常放電の発生を抑制することができる。
＜変形例＞
　なお、第１流路１１２及び第２流路１３２の各々の数及び配置は、図２及び図３の例に限られない。図４は、実施形態の変形例１に係る静電チャック１００の断面を示す模式図である。
　図４に示すように、変形例１に係る埋込部材１３０には、多孔体１３１を介して第１流路１１２と連通する複数の第２流路１３２が形成されている。第１流路１１２及び第２流路１３２は、図２に示した第１流路１１２及び第２流路１３２と同様に、平面視で（つまり、第１面１１０ａに垂直な方向から見て）互いに重ならない位置に位置している。
　図５は、図４の静電チャック１００が有するセラミック基板１１０を上方向から見た構成の一例を示す平面図である。図５には、セラミック基板１１０の第１面１１０ａが円板状に示されている。複数の第２流路１３２は、平面視で（つまり、第１面１１０ａに垂直な方向から見て）第１流路１１２を囲む位置に位置している。図５の例では、４つの第２流路１３２が、２つの第１流路１１２を結ぶ線分の中心位置を中心とする同心円上に等間隔で位置している。複数の第２流路１３２を平面視で第１流路１１２を囲む位置に位置させることにより、第１面１１０ａに載置される被処理体の裏面に伝熱ガスを供給する際に、その伝熱ガスが各第２流路１３２に分散されて各第２流路１３２でのガス圧が低減する。その結果、本変形例１に係る静電チャック１００によれば、伝熱ガスのガス圧の増加に伴う各第２流路１３２での異常放電の発生を抑制することができる。
　図６は、実施形態の変形例２に係る静電チャック１００の断面を示す模式図である。図７は、図６の静電チャック１００が有するセラミック基板１１０を上方向から見た構成の一例を示す平面図である。図７には、セラミック基板１１０の第１面１１０ａが円板状に示されている。
　図６及び図７に示すように、変形例２に係る第１流路１１２及び第２流路１３２は、それぞれ第１領域及び第２領域に設けられている。第１流路１１２が設けられる第１領域及び第２流路１３２が設けられる第２領域は、平面透視で（つまり、第１面１１０ａに垂直な方向から見て）互いに重ならない位置であって、互いに離隔した位置に位置している。例えば、第１流路１１２が設けられる第１領域及び第２流路１３２が設けられる第２領域は、平面透視で互いに重ならない位置であって、セラミック基板１１０の中心を通る直線Ｌに沿って互いに離隔した位置に位置している。第１流路１１２及び第２流路１３２を平面視で互いに重ならず且つ互いに離隔した位置に位置させることにより、セラミック基板１１０及びベースプレート１２０の熱膨張による膨張方向を第１流路１１２及び第２流路１３２で同一の方向とすることができる。その結果、本変形例２に係る静電チャック１００によれば、セラミック基板１１０及びベースプレート１２０の熱膨張が生じた場合であっても、第１流路１１２及び第２流路１３２の位置関係のズレに伴う不具合を低減することができる。なお、図６及び図７の例では、第１流路１１２及び第２流路１３２が直線Ｌに沿って互いに離隔した位置に位置する例を説明したが、第１流路１１２及び第２流路１３２が離隔する方向は、直線Ｌに沿う方向とは異なる方向であってもよい。
　また、別の観点によれば、図６及び図７に示すように、平面透視したときの埋込部材１３０の中心を含む仮想線を境として、一方に第１流路１１２が位置し、他方に第２流路１３２が位置していてもよい。図７に示す二点鎖線は、平面透視したときの埋込部材の中心を含む仮想線である。これにより、荷電粒子が第２流路１３２にまで及びにくく、第２流路１３２での異常放電の発生が少ない。
　また、上記の実施形態では、円柱状の埋込部材１３０に第２流路１３２を形成した場合を例に説明したが、埋込部材１３０を分割した複数の部材により第２流路１３２を形成してもよい。以下の図８～１３では、埋込部材１３０の他の例を示す。
　図８は、実施形態の変形例３に係る静電チャック１００の断面を示す模式図である。図９は、図８の静電チャック１００が有する埋込部材１３０の断面図である。図９では、図８のＩ－Ｉ線における矢視断面が示されている。
　図８及び図９に示す埋込部材１３０は、円筒部１３５と、円筒部１３５内に位置する円柱部１３６とに分割されている。円筒部１３５は、ベースプレート１２０の貫通孔１２２の内壁に沿って位置し、内部に空間を有している。円柱部１３６は、円筒部１３５の内周面と間隔を空けて円筒部１３５内の空間に位置している。円柱部１３６は、接着剤などにより多孔体１３１に固定されてもよい。第２流路１３２は、円筒部１３５の内周面と円柱部１３６の外周面とにより形成されている。言い換えると、円筒部１３５の内周面と円柱部１３６の外周面との間の空間が第２流路１３２となっている。より詳細には、第２流路１３２は、平面透視で（つまり、第１面１１０ａに垂直な方向から見て）円柱部１３６を囲む環状に形成されている。
　このように、円筒部１３５の内周面と円柱部１３６の外周面とで第２流路１３２が形成されることにより、例えばベースプレート１２０の熱膨張により円筒部１３５に応力が加わる場合であっても、該応力が第２流路１３２において吸収される。このため、変形例３に係る静電チャック１００によれば、例えば、ヒートサイクルに伴う性能低下を低減することができる。
　また、第２流路１３２が円柱部１３６を環状に囲むことにより、例えば円筒部１３５が長期のヒートサイクルにより変形し、径方向の歪みが生じた場合であっても、円柱部１３６が損傷を発生させるような外力を受けにくい。このため、変形例３に係る静電チャック１００によれば、ヒートサイクルに伴う性能低下を長期的に低減することができる。
　図１０は、実施形態の変形例４に係る静電チャック１００の断面を示す模式図である。図１１は、図１０の静電チャック１００が有する埋込部材１３０の断面図である。図１１では、図１０のＩＩ－ＩＩ線における矢視断面が示されている。
　図１０及び図１１に示す埋込部材１３０は、円筒部１３５と円柱部１３６とに分割されている。円筒部１３５は、ベースプレート１２０の貫通孔１２２の内壁に沿って位置し、内部に空間を有し、内周面に貫通孔１２２の軸方向に延びる溝１３５ａを有している。言い換えると、円筒部１３５は、円柱部１３６の外周面と径が同じ第１同径部（溝１３５ａを除く部分）と、円柱部１３６の外周面と径が異なる第１異径部（溝１３５ａを含む部分）とを有している。円柱部１３６は、円筒部１３５の内周面に沿って円筒部１３５内の空間に位置している。円柱部１３６は、接着剤などにより多孔体１３１に固定されてもよい。第２流路１３２は、溝１３５ａの内壁面と円柱部１３６の外周面とにより形成されている。言い換えると、円筒部１３５の第１異径部（溝１３５ａを含む部分）と円柱部１３６の外周面との間の空間が第２流路１３２となっている。
　このように、溝１３５ａの内壁面と円柱部１３６の外周面とで第２流路１３２が形成されることにより、例えば溝１３５ａの深さに応じて第２流路１３２の流路面積を多孔体１３１の径方向の外側に拡大させることができる。このため、変形例４に係る静電チャック１００によれば、例えば第１面１１０ａに載置される被処理体の裏面に伝熱ガスを供給する際に、多孔体１３１の径方向へ伝熱ガスが流動し易くなり、第２流路１３２での異常放電を抑制することができる。
　なお、円柱部１３６は、円筒部１３５の内周面と間隔を空けて円筒部１３５内の空間に位置してもよい。
　図１２は、実施形態の変形例５に係る静電チャック１００の断面を示す模式図である。図１３は、図１２の静電チャック１００が有する埋込部材１３０の断面図である。図１３では、図１２のＩＩＩ－ＩＩＩ線における矢視断面が示されている。
　図１２及び図１３に示す埋込部材１３０は、円筒部１３５と円柱部１３６とに分割されている。円筒部１３５は、貫通孔１２２の内壁に沿って位置し、内部に空間を有している。円柱部１３６は、円筒部１３５の内周面に沿って円筒部１３５内の空間に位置し、外周面に貫通孔１２２の軸方向に延びる溝１３６ａを有している。言い換えると、円柱部１３６は、円筒部１３５の内周面と径が同じ第２同径部（溝１３６ａを除く部分）と、円筒部１３５の内周面と径が異なる第２異径部（溝１３６ａを含む部分）とを有している。第２流路１３２は、円筒部１３５の内周面と溝１３６ａの内壁面とにより形成されている。言い換えると、円筒部１３５の内周面と第２異径部（溝１３６ａを含む部分）との間の空間が第２流路１３２となっている。
　このように、円筒部１３５の内周面と溝１３６ａの内壁面とで第２流路１３２が形成されることにより、ベースプレート１２０の熱膨張により応力を受け易い円筒部１３５の強度を維持することができる。このため、変形例５に係る静電チャック１００によれば、例えば、ヒートサイクルに伴う性能低下を低減することができる。
　以上のように、実施形態に係る静電チャック（例えば、静電チャック１００）は、セラミック基板（例えば、セラミック基板１１０）と、ベースプレート（例えば、ベースプレート１２０）と、埋込部材（例えば、埋込部材１３０）とを有する。セラミック基板は、被処理体が載置される第１面（例えば、第１面１１０ａ）と、該第１面の反対に位置する第２面（例えば、第２面１１０ｂ）と、第１面及び第２面を貫通する第１流路（例えば、第１流路１１２）とを有する。ベースプレートは、セラミック基板の第２面に接合され、少なくとも第１流路に対応する位置に貫通孔（例えば、貫通孔１２２）を有する。埋込部材は、貫通孔内に位置し、第１流路に対向する多孔体（例えば、多孔体１３１）及び該多孔体を介して第１流路と連通する第２流路（例えば、第２流路１３２）を有する。第１流路及び第２流路は、平面透視で離れて位置する。これにより、流路（つまり、第１流路及び第２流路）での異常放電の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係るセラミック基板は、複数の第１流路を有してもよい。複数の第１流路は、平面透視で第２流路を囲んで位置してもよい。これにより、伝熱ガスのガス圧の増加に伴う各第１流路での異常放電の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る埋込部材は、複数の第２流路を有してもよい。複数の第２流路は、平面透視で第１流路を囲んで位置してもよい。これにより、伝熱ガスのガス圧の増加に伴う各第２流路での異常放電の発生を抑制することができる。
　また、実施形態に係る埋込部材は、筒部（例えば、円筒部１３５）と、該筒部内に位置する柱部（例えば、円柱部１３６）とを有し、筒部の内周面と柱部の外周面との間が第２流路であってもよい。これにより、ヒートサイクルに伴う性能低下を低減することができる。
　また、実施形態に係る第２流路は、平面透視で柱部を囲む環状に形成されてもよい。これにより、ヒートサイクルに伴う性能低下を長期的に低減することができる。
　また、実施形態に係る筒部は、外周面と径が同じ第１同径部と、径が異なる第１異径部とを有し、第１異径部と外周面との間が第２流路であってもよい。これにより、第２流路での異常放電を抑制することができる。
　また、実施形態に係る柱部は、内周面と径が同じ第２同径部と、径が異なる第２異径部とを有し、内周面と第２異径部との間が第２流路であってもよい。これにより、ヒートサイクルに伴う性能低下を低減することができる。
　また、実施形態に係る第１流路及び前記第２流路は、図６および図７に示すように、平面透視したときの埋込部材の中心を含む仮想線を境として、一方に第１流路が位置し、他方に第２流路が位置していてもよい。図７に示す二点鎖線は、平面透視したときの埋込部材の中心を含む仮想線である。これにより、荷電粒子が第２流路にまで及びにくく、第２流路での異常放電の発生が少ない。
　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、本発明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。
１００　静電チャック
１１０　セラミック基板
１１０ａ　第１面
１１０ｂ　第２面
１１２　第１流路
１２０　ベースプレート
１２２　貫通孔
１３０　埋込部材
１３１　多孔体
１３２　第２流路
１３５　円筒部
１３５ａ，１３６ａ　溝
１３６　円柱部

Claims (10)

  1. 　被処理体が載置される第１面と、該第１面の反対に位置する第２面と、前記第１面及び前記第２面を貫通する第１流路とを有するセラミック基板と、
    　前記セラミック基板の前記第２面に接合され、少なくとも前記第１流路に対応する位置に貫通孔を有するベースプレートと、
    　前記貫通孔内に位置し、前記第１流路に対向する多孔体及び該多孔体を介して前記第１流路と連通する第２流路を有する埋込部材と
    　を有し、
    　前記第１流路及び前記第２流路は、平面透視で離れて位置する、静電チャック。
  2. 　前記第１流路が複数である、請求項１に記載の静電チャック。
  3. 　複数の前記第１流路は、平面透視で前記第２流路を囲んで位置する、請求項２に記載の静電チャック。
  4. 　前記第２流路が複数である、請求項１または請求項２に記載の静電チャック。
  5. 　複数の前記第２流路は、平面透視で前記第１流路を囲んで位置する、請求項１、請求項２または請求項４に記載の静電チャック。
  6. 　前記埋込部材は、
    　筒部と、該筒部内に位置する柱部とを有し、
    　前記筒部の内周面と前記柱部の外周面との間が前記第２流路である、請求項１～請求項５のいずれか一つに記載の静電チャック。
  7. 　前記第２流路は、平面透視で前記柱部を囲む環状に形成される、請求項６に記載の静電チャック。
  8. 　前記筒部は、前記外周面と径が同じ第１同径部と、径が異なる第１異径部とを有し、
    　前記第１異径部と前記外周面との間が前記第２流路である、請求項６または請求項７に記載の静電チャック。
  9. 　前記柱部は、前記内周面と径が同じ第２同径部と、径が異なる第２異径部とを有し、
    　前記内周面と前記第２異径部との間が前記第２流路である、請求項６または請求項７に記載の静電チャック。
  10. 　平面透視したときの埋込部材の中心を含む仮想線を境として、一方に第１流路が位置し、他方に第２流路が位置している、請求項１に記載の静電チャック。
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