JP2021145114A - Susceptor and electrostatic chuck device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サセプタおよび静電チャック装置に関する。 The present invention relates to a susceptor and an electrostatic chuck device.
近年、IC、LSI、VLSI等の半導体の製造工程において使用されるドライエッチング装置や、CVD装置等においては、エッチングやCVDによる成膜をウエハ毎に均一に行うため、半導体ウエハ、液晶基板ガラス、プリント基板等の板状試料を、1枚ずつ処理する枚葉化がすすんでいる。この枚葉式プロセスにおいては、板状試料を1枚ずつ処理室内に保持するために、この板状試料をサセプタと称される試料台(台座)に載置し、所定の処理を施している。
このサセプタは、プラズマ中での使用に耐え、かつ高温での使用に耐え得る必要があることから、耐プラズマ性に優れ、熱伝導率が大きいことが要求される。このようなサセプタとしては、耐プラズマ性、熱伝導性に優れたセラミックス焼結体からなるサセプタが使用されている。
In recent years, in dry etching equipment and CVD equipment used in semiconductor manufacturing processes such as ICs, LSIs, and VLSIs, semiconductor wafers, liquid crystal substrate glass, etc. are used in order to uniformly perform film formation by etching or CVD for each wafer. Sheet-wafering is progressing in which plate-shaped samples such as printed substrates are processed one by one. In this single-wafer process, in order to hold the plate-shaped samples one by one in the processing chamber, the plate-shaped samples are placed on a sample table (pedestal) called a susceptor and subjected to a predetermined treatment. ..
Since this susceptor needs to be able to withstand use in plasma and high temperature, it is required to have excellent plasma resistance and high thermal conductivity. As such a susceptor, a susceptor made of a ceramics sintered body having excellent plasma resistance and thermal conductivity is used.
このようなサセプタには、その内部に電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電極、通電発熱させて板状試料を加熱するためのヒータ電極、高周波電力を通電してプラズマを発生させてプラズマ処理するためのプラズマ発生用電極等の内部電極を配設したものがある(例えば、特許文献1参照)。 Such a susceptor includes an electrode for an electrostatic chuck for generating an electric charge inside and fixing the plate-shaped sample by electrostatic attraction, a heater electrode for heating the plate-shaped sample by energizing and generating heat, and a high frequency. Some are provided with internal electrodes such as electrodes for generating plasma for generating plasma by energizing electric power (see, for example, Patent Document 1).
図7は、上記のような内部電極が内蔵されたサセプタの一例を示す断面図である。図7に示すサセプタ600は、図示しない板状試料を載置する載置板601と、この載置板601を支える支持板602と、この載置板601と支持板602に挟まれて保持される内部電極603と、この内部電極603に接するように支持板602内に埋設され、内部電極603に電流を供給する給電用端子604,604とを有する。
FIG. 7 is a cross-sectional view showing an example of a susceptor having a built-in internal electrode as described above. The
給電端子に電流を供給するために、給電用端子に対して電極ピンを押し当てて、給電用端子と電極ピンを接続する接続構造が知られている(例えば、特許文献2参照)。この接続構造は、給電用端子と電極ピンの接続部には、上記の載置板、支持板、内部電極等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かるため、そのせん断応力を緩和するために有効である。 A connection structure is known in which an electrode pin is pressed against a power supply terminal to connect the power supply terminal and the electrode pin in order to supply a current to the power supply terminal (see, for example, Patent Document 2). In this connection structure, shear stress due to the difference in linear expansion rate of the mounting plate, support plate, internal electrode, etc. is applied to the connection portion between the power feeding terminal and the electrode pin, so that the shear stress is relaxed. It is effective for.
しかしながら、特許文献2の接続構造では、平面状の給電端子に電極ピンを押し当てるため、接続部に、上記の載置板、支持板、内部電極等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かると、給電端子に対して電極ピンが傾いて、給電端子と電極ピンとの接触面積が変化し、電極ピンから給電端子へ所定量の電流を供給することができないという課題があった。
However, in the connection structure of
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、載置板、支持板、内部電極等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かって、給電端子に対して電極ピンが傾いても、給電端子と電極ピンとの接触面積の変化を抑制することができるサセプタ、およびサセプタを含む静電チャック装置を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and the electrode pins are tilted with respect to the feeding terminal due to shear stress caused by the difference in linear expansion rate of the mounting plate, the support plate, the internal electrodes, and the like. However, it is an object of the present invention to provide a susceptor capable of suppressing a change in the contact area between the power feeding terminal and the electrode pin, and an electrostatic chuck device including the susceptor.
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、試料を載置する載置面を有するセラミックス板の内部に設けられた電極と、該電極に接するように、前記セラミックス板を貫通して設けられる給電端子と、を備え、前記載置面とは反対側の面において、少なくとも前記給電端子を含み、前記載置面側に凹む凹部を有する、サセプタを提供する。 In order to solve the above problems, one aspect of the present invention is to penetrate an electrode provided inside a ceramic plate having a mounting surface on which a sample is placed and the ceramic plate so as to be in contact with the electrode. Provided is a susceptor comprising a power feeding terminal provided, and having at least the power feeding terminal on a surface opposite to the previously described mounting surface and having a recess recessed on the previously described mounting surface side.
本発明の一態様においては、前記セラミックス板の厚み方向における前記凹部の内面の断面形状は、少なくとも1つの曲率若しくは二次関数で表される曲線状または双曲線状であってもよい。 In one aspect of the present invention, the cross-sectional shape of the inner surface of the recess in the thickness direction of the ceramic plate may be curved or hyperbolic represented by at least one curvature or a quadratic function.
本発明の一態様においては、前記内面を被覆する金属層を有していてもよい。 In one aspect of the present invention, it may have a metal layer that covers the inner surface.
本発明の一態様においては、前記金属層における前記内面とは反対側の面の算術平均粗さ(Ra)は2μm以上30μm以下であってもよい。 In one aspect of the present invention, the arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the metal layer opposite to the inner surface may be 2 μm or more and 30 μm or less.
本発明の一態様においては、前記電極および前記給電端子は、絶縁性物質と導電性物質の複合体であってもよい。 In one aspect of the present invention, the electrode and the feeding terminal may be a composite of an insulating substance and a conductive substance.
本発明の一態様においては、前記絶縁性物質は、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、酸化イットリウム(III)、イットリウム・アルミニウム・ガーネットおよびSmAlO3からなる群から選択される少なくとも1種であってもよい。 In one aspect of the invention, the insulating material is at least one selected from the group consisting of aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, yttrium oxide (III), yttrium aluminum garnet and SmAlO 3. May be good.
本発明の一態様においては、前記導電性物質は、Mo2C、Mo、WC、W、TaC、Ta、SiC、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも1種であってもよい。 In one aspect of the invention, the conductive material is at least one selected from the group consisting of Mo 2 C, Mo, WC, W, TaC, Ta, SiC, carbon black, carbon nanotubes and carbon nanofibers. There may be.
本発明の一態様は、セラミックスからなる静電チャック部材と、金属からなる温度調整用ベース部材とを、接着剤層を介して接合してなる静電チャック装置であって、前記静電チャック部材は、本発明の一態様に係るサセプタからなる静電チャック装置を提供する。 One aspect of the present invention is an electrostatic chuck device in which an electrostatic chuck member made of ceramics and a temperature control base member made of metal are joined via an adhesive layer, and the electrostatic chuck member. Provides an electrostatic chuck device comprising a susceptor according to one aspect of the present invention.
本発明によれば、載置板、支持板、内部電極等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かって、給電端子に対して電極ピンが傾いても、給電端子と電極ピンとの接触面積の変化を抑制することができるサセプタ、およびサセプタを含む静電チャック装置を提供することができる。 According to the present invention, even if the electrode pin is tilted with respect to the power supply terminal due to shear stress caused by the difference in linear expansion rate of the mounting plate, the support plate, the internal electrode, etc., the contact between the power supply terminal and the electrode pin A susceptor capable of suppressing a change in area and an electrostatic chuck device including the susceptor can be provided.
以下、図面を参照して本発明に係るサセプタおよび静電チャック装置の実施の形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、便宜上、特徴となる部分を拡大して示しており、各構成要素の寸法比率等は、実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更できる。 Hereinafter, embodiments of the susceptor and electrostatic chuck device according to the present invention will be described with reference to the drawings. It should be noted that the drawings used in the following description are shown by enlarging the characteristic portions for convenience, and the dimensional ratios and the like of each component may differ from the actual ones. Further, the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are examples, and the present invention is not limited thereto, and can be appropriately changed without changing the gist thereof.
[サセプタ]
図1は、本実施形態のサセプタを示す断面図である。図1に示すように、本実施形態のサセプタ1は、導電性物質を含む一対のセラミックス板2,3と、一対のセラミックス板2,3の間に介在する電極4と、電極4に接するように、セラミックス板2を貫通して設けられる給電端子5と、を備えている。
以下、セラミックス板2を第1のセラミックス板2、セラミックス板3を第2のセラミックス板3と言う。
図1に示すように、サセプタ1は、第1のセラミックス板2と、電極4と、第2のセラミックス板3とがこの順に積層されている。すなわち、サセプタ1は、第1のセラミックス板2と第2のセラミックス板3が、電極4を介して、接合一体化されてなる接合体である。
[Suceptor]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a susceptor of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the
Hereinafter, the
As shown in FIG. 1, in the
図1に示すように、第2のセラミックス板3は、試料(図示略)を載置する載置面3aを有する。すなわち、載置面3aは、第2のセラミックス板3における電極4とは反対側の面(上面)である。
As shown in FIG. 1, the second
図1に示すように、本実施形態のサセプタ1は、載置面3aとは反対側の面、すなわち、第1のセラミックス板2における電極4とは反対側の面(下面)2aにおいて、給電端子5を含み、載置面3a側に凹む凹部6を有する。本実施形態のサセプタ1では、給電端子5のみに凹部6が形成されている。また、凹部6の内面6a(開口部)は、第1のセラミックス板2と給電端子5の境界まで形成されている。さらに、セラミックス板2,3の厚み方向における凹部6の内面6aの断面形状は、少なくとも1つの曲率若しくは二次関数で表される曲線状または双曲線状であることが好ましい。すなわち、前記の凹部6の内面6aの断面形状は、1つまたは2つ以上の曲率で表される曲線状であってもよく、双曲線状であってもよい。凹部6の内面6aの断面形状の具体例としては、例えば、図1に示す弧状または円弧状が挙げられる。
As shown in FIG. 1, the
凹部6の内面6aの形状や大きさは、特に限定されないが、図1に示すように、給電端子5に押し当てて接続される電極ピン30の接続部31の先端部31Aの形状や大きさに応じて、適宜調整される。凹部6の内面6aの形状は、例えば、先端部31Aの外径31aに沿った形状をなしている。これにより、給電端子5に対して電極ピン30が傾いても、凹部6の内面6aと電極ピン30の先端部31Aとの接触面積を充分に確保し、これらの接触面積の変化を抑制することができる。
The shape and size of the
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3は、その重ね合わせ面の形状を同じくする。
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3の厚さは、特に限定されず、セラミックス接合体1の用途に応じて適宜調整される。
The first
The thicknesses of the first
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3は、同一組成または主成分が同一である。第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3は、絶縁性物質と導電性物質の複合体からなる。
The first
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3に含まれる絶縁性物質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化イットリウム(Y2O3)、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)等が挙げられる。
The insulating material contained in the first
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3に含まれる導電性物質は、特に限定されないが、例えば、炭化ケイ素(SiC)、酸化チタン(TiO2)、窒化チタン(TiN)、炭化チタン(TiC)、炭素(C)、カーボンナノチューブ(CNT)、カーボンナノファイバー、希土類酸化物、希土類フッ化物等が挙げられる。
The conductive material contained in the first
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3の材料は、体積固有抵抗値が1013Ω・cm以上かつ1015Ω・cm以下程度であり、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するものであれば、特に限定されない。このような材料としては、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)焼結体、窒化アルミニウム(AlN)焼結体、酸化アルミニウム(Al2O3)−炭化ケイ素(SiC)複合焼結体等が挙げられるが、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性の観点から、酸化アルミニウム(Al2O3)−炭化ケイ素(SiC)複合焼結体が好ましい。
The materials of the first
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径は、0.5μm以上かつ3.0μm以下であることが好ましく、1.0μm以上かつ2.0μm以下であることがより好ましい。
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径が0.5μm以上3.0μm以下であれば、緻密で耐電圧性が高く、耐久性の高い第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3を得ることができる。
The average primary particle diameters of the insulating substances constituting the first
When the average primary particle diameter of the insulating substances constituting the first
第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法は、次の通りである。日本電子社製の電解放出型走査電子顕微鏡(FE−SEM)で、第1のセラミックス板2および第2のセラミックス板3の厚み方向の切断面を観察し、インターセプト法により絶縁性物質200個の粒子径の平均を平均一次粒子径とする。
The method for measuring the average primary particle size of the insulating substance constituting the first
電極4は、高周波電力を通電してプラズマを発生させてプラズマ処理するためのプラズマ発生用電極、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電極、通電発熱させて板状試料を加熱するためのヒータ電極等として用いられるものである。電極4の形状(電極4を平面視した(厚さ方向から見た)場合の形状)や、大きさ(厚さや、電極4を平面視した(厚さ方向から見た)場合の面積)は、特に限定されず、サセプタ1の用途に応じて適宜調整される。
The
電極4は、絶縁性物質と導電性物質の複合体である。
The
電極4に含まれる絶縁性物質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、窒化ケイ素(Si3N4)、酸化イットリウム(III)(Y2O3)、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)およびSmAlO3からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。電極4に含まれる絶縁性物質は、第1のセラミック板2および第2のセラミック板3の主成分に合わせることが好ましい。
電極4が、導電性物質と絶縁性物質からなることにより、第1のセラミック板2および、第2のセラミック板3との接合強度並びに、電極としての機械的強度が強くなる。
電極4に含まれる絶縁性物質が、酸化アルミニウム(Al2O3)であることにより、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性が保たれる。
The insulating substance contained in the
Since the
Since the insulating substance contained in the
電極4に含まれる導電性物質は、炭化モリブデン(Mo2C)、モリブデン(Mo)、炭化タングステン(WC)、タングステン(W)、炭化タンタル(TaC)、タンタル(Ta)、炭化ケイ素(SiC)、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。電極4に含まれる導電性物質が前記物質からなる群から選択される少なくとも1種であることにより、導電層の導電率を担保することができる。
Conductive material contained in the
電極4における絶縁性物質と導電性物質の含有量の比(配合比)は、特に限定されず、サセプタ1の用途に応じて適宜調整される。
The ratio (blending ratio) of the contents of the insulating substance and the conductive substance in the
給電端子5は、電極4に電流を供給するものである。給電端子5の形状(給電端子5を平面視した(厚さ方向から見た)場合の形状)や、大きさ(厚さや、給電端子5を平面視した(厚さ方向から見た)場合の面積)は、特に限定されず、サセプタ1の用途に応じて適宜調整される。
The
給電端子5は、絶縁性物質と導電性物質の複合体である。
The
給電端子5に含まれる絶縁性物質は、電極4に含まれる絶縁性物質と同様である。
給電端子5に含まれる導電性物質は、電極4に含まれる導電性物質と同様である。
The insulating substance contained in the
The conductive substance contained in the
給電端子5における絶縁性物質と導電性物質の含有量の比(配合比)は、特に限定されず、サセプタ1の用途に応じて適宜調整されるが、例えば、導電性物質の含有量が45質量%以上75%以下であることが好ましく、50質量%以上70質量%以下であることがより好ましく、55質量%以上65質量%以下であることがより好ましい。導電性物質の含有量が45質量%以上75質量%以下であれば、電極4に十分な電流を供給することができ、給電端子としての強度も兼ね備えることができる。
The ratio (blending ratio) of the content of the insulating substance and the conductive substance in the
本実施形態のサセプタ1によれば、載置面3aとは反対側の面において、給電端子5を含み、載置面3a側に凹む凹部6を有するため、セラミックス板2,3、電極4等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かって、給電端子5に対して電極ピン30が傾いても、給電端子5と電極ピン30との接触面積の変化を抑制することができる。また、セラミックス板2,3の厚み方向における凹部6の内面6aの断面形状は、少なくとも1つの曲率若しくは二次関数で表される曲線状または双曲線状であれば、セラミックス板2,3、電極4等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かって、給電端子5に対して電極ピン30が傾いても、給電端子5と電極ピン30との接触面積の変化を抑制する効果がより向上する。
According to the
なお、本実施形態では、第1のセラミックス板2と第2のセラミックス板3が別体である場合を例示したが、本発明に係るサセプタはこれに限定されない。本発明に係るサセプタは、第1のセラミックス板と第2のセラミックス板が一体化され、その内部に電極が設けられていてもよい。
In the present embodiment, the case where the first
[サセプタの製造方法]
以下、図1を参照しながら、本実施形態のサセプタの製造方法について説明する。
[Manufacturing method of susceptor]
Hereinafter, the method for producing the susceptor of the present embodiment will be described with reference to FIG.
スクリーン印刷法等の塗工法により、第1のセラミックス板2の上面2bに電極形成用ペーストを塗布し、電極4となる塗膜(電極塗膜)を形成する。
電極形成用ペーストとしては、電極4を形成する絶縁性物質および導電性物質を、溶媒に分散させたものが用いられる。
電極形成用ペースに含まれる溶媒としては、イソプロピルアルコール等が用いられる。
An electrode-forming paste is applied to the
As the electrode-forming paste, a paste in which an insulating substance and a conductive substance forming the
Isopropyl alcohol or the like is used as the solvent contained in the electrode forming pace.
次に、電極塗膜の第1のセラミックス板2と接する面とは反対側の面に、第2のセラミックス板3の下面3bが接するように、第2のセラミックス板3を積層する。
Next, the second
次に、第2のセラミックス板3に、例えば、ダイヤモンドドリルによる穴あけ加工、レーザー加工法、放電加工法、超音波加工法等により、その下面2aから電極4に至る貫通孔2Aを形成する。
Next, a through
次に、スクリーン印刷法等の塗工法により、貫通孔2A内に給電端子形成用ペーストを塗布し、給電端子5となる塗膜(導電性塗膜)を形成する。
給電端子形成用ペーストとしては、給電端子5を形成する絶縁性物質および導電性物質を、溶媒に分散させたものが用いられる。
給電端子形成用ペースに含まれる溶媒としては、イソプロピルアルコール等が用いられる。
Next, a paste for forming a power feeding terminal is applied into the through
As the feed terminal forming paste, a paste in which an insulating substance and a conductive substance forming the
Isopropyl alcohol or the like is used as the solvent contained in the pace for forming the feeding terminal.
次に、第1のセラミックス板2、電極4となる塗膜、給電端子5となる塗膜、および第2のセラミックス板3を含む積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する。積層体を、加熱しながら、厚さ方向に加圧する際の雰囲気は、真空、あるいはAr、He、N2等の不活性雰囲気が好ましい。
Next, the laminate including the first
前記の積層体を加熱する温度(熱処理温度)は、1600℃以上かつ1900℃以下であることが好ましく、1650℃以上かつ1850℃以下であることがより好ましい。
積層体を加熱する温度が1600℃以上かつ1900℃以下であれば、それぞれの塗膜に含まれる溶媒を揮発させて、第1のセラミックス板2と第2のセラミックス板3の間に、電極4を形成することができる。また、電極4を介して、第1のセラミックス板2と第2のセラミックス板3を接合一体化することができる。
The temperature for heating the laminate (heat treatment temperature) is preferably 1600 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower, and more preferably 1650 ° C. or higher and 1850 ° C. or lower.
When the temperature for heating the laminate is 1600 ° C. or higher and 1900 ° C. or lower, the solvent contained in each coating film is volatilized, and the
前記の積層体を厚さ方向に加圧する圧力(加圧力)は、1.0MPa以上かつ50.0MPa以下であることが好ましく、5.0MPa以上かつ20.0MPa以下であることがより好ましい。
積層体を厚さ方向に加圧する圧力が1.0MPa以上かつ50.0MPa以下であれば、第1のセラミックス板2と第2のセラミックス板3の間に、電極4を形成することができる。また、電極4を介して、第1のセラミックス板2と第2のセラミックス板3を接合一体化することができる。
The pressure (pressurizing pressure) for pressurizing the laminated body in the thickness direction is preferably 1.0 MPa or more and 50.0 MPa or less, and more preferably 5.0 MPa or more and 20.0 MPa or less.
When the pressure for pressurizing the laminate in the thickness direction is 1.0 MPa or more and 50.0 MPa or less, the
次に、レーザー加工法、放電加工法、超音波加工法等により、第1のセラミックス板2の下面2aにおいて、給電端子5を含み、載置面3a側に凹む凹部6を形成し、サセプタ1を得る。
Next, a
[静電チャック装置]
以下、図2を参照しながら、本発明の一実施形態に係る静電チャック装置について説明する。
[Electrostatic chuck device]
Hereinafter, the electrostatic chuck device according to the embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
図2は、本実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。なお、図2において、図1に示したセラミックス接合体と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図2に示すように、本実施形態の静電チャック装置100は、円板状の静電チャック部材102と、静電チャック部材102を所望の温度に調整する円板状の温度調節用ベース部材103と、これら静電チャック部材102および温度調整用ベース部材103を接合・一体化する接着剤層104と、を有している。本実施形態の静電チャック装置100では、静電チャック部材102が、例えば、上述の実施形態のサセプタ1からなる。ここでは、静電チャック部材102がサセプタ1からなる場合について説明する。
以下の説明においては、載置板111の載置面111a側を「上」、温度調整用ベース部材103側を「下」として記載し、各構成の相対位置を表すことがある。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing the electrostatic chuck device of the present embodiment. In FIG. 2, the same components as those of the ceramic joint shown in FIG. 1 are designated by the same reference numerals, and redundant description will be omitted.
As shown in FIG. 2, the
In the following description, the mounting
[静電チャック部材]
静電チャック部材102は、上面が半導体ウエハ等の板状試料を載置する載置面111aとされたセラミックスからなる載置板111と、載置板111の載置面111aとは反対の面側に設けられた支持板112と、これら載置板111と支持板112との間に挟持された静電吸着用電極113と、載置板111と支持板112とに挟持され静電吸着用電極113の周囲を囲む環状の絶縁材114と、静電吸着用電極113に接するように支持板112の貫通孔115内に設けられた給電端子116と、温度調節用ベース部材103の固定孔117内に設けられた電極ピン118と、を有している。
静電チャック部材102において、載置板111が上記の第2のセラミックス板3に相当し、支持板112が上記の第1のセラミックス板2に相当し、静電吸着用電極113が上記の電極4に相当し、給電端子116が上記の給電端子5に相当し、電極ピン118が電極ピン30に相当する。
[Electrostatic chuck member]
The
In the
[載置板]
載置板111の載置面111aには、半導体ウエハ等の板状試料を支持するための多数の突起が立設され(図示略)ている。さらに、載置板111の載置面111aの周縁部には、ヘリウム(He)等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部を一周するように、断面四角形状の環状突起部が設けられていてもよい。さらに、この載置面111a上の環状突起部に囲まれた領域には、環状突起部と高さが同一であり横断面が円形状かつ縦断面が略矩形状の複数の突起部が設けられていてもよい。
[Mounting board]
A large number of protrusions for supporting a plate-shaped sample such as a semiconductor wafer are erected on the mounting
載置板111の厚さは、0.3mm以上かつ3.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上かつ1.5mm以下であることがより好ましい。載置板111の厚さが0.3mm以上であれば、耐電圧性に優れる。一方、載置板111の厚さが3.0mm以下であれば、静電チャック部材102の静電吸着力が低下することがなく、載置板111の載置面111aに載置される板状試料と温度調整用ベース部材103との間の熱伝導性が低下することもなく、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。
The thickness of the mounting
[支持板]
支持板112は、載置板111と静電吸着用電極113を下側から支持している。
[Support plate]
The
支持板112の厚さは、0.3mm以上かつ3.0mm以下であることが好ましく、0.5mm以上かつ1.5mm以下であることがより好ましい。支持板112の厚さが0.3mm以上であれば、充分な耐電圧を確保することができる。一方、支持板112の厚さが3.0mm以下であれば、静電チャック部材102の静電吸着力が低下することがなく、載置板111の載置面111aに載置される板状試料と温度調整用ベース部材103との間の熱伝導性が低下することもなく、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。
The thickness of the
[静電吸着用電極]
静電吸着用電極113では、電圧を印加することにより、載置板111の載置面111aに板状試料を保持する静電吸着力が生じる。
[Electrode for electrostatic adsorption]
In the
静電吸着用電極113の厚さは、5μm以上かつ200μm以下であることが好ましく、10μm以上かつ100μm以下であることがより好ましい。静電吸着用電極113の厚さが5μm以上であれば、充分な導電性を確保することができる。一方、静電吸着用電極113の厚さが200μm以下であれば、載置板111の載置面111aに載置される板状試料と温度調整用ベース部材3との間の熱伝導性が低下することがなく、処理中の板状試料の温度を望ましい一定の温度に保つことができる。また、プラズマ透過性が低下することがなく、安定にプラズマを発生させることができる。
The thickness of the
[絶縁材]
絶縁材114は、静電吸着用電極113を囲繞して腐食性ガスおよびそのプラズマから静電吸着用電極113を保護するためのものである。
絶縁材114により、載置板111と支持板112とが、静電吸着用電極113を介して接合一体化されている。
[Insulating material]
The insulating
The mounting
絶縁材114は、載置板111と支持板112の境界部、すなわち静電吸着用電極113形成部以外の外縁部領域を接合するために設けられたものである。絶縁材114の形状(絶縁材114を平面視した(厚さ方向から見た)場合の形状)は、特に限定されず、静電吸着用電極113の形状に応じて適宜調整される。
本実施形態の静電チャック装置100では、絶縁材114の厚さは、静電吸着用電極113の厚さと等しくなっている。
The insulating
In the
絶縁材114は、絶縁性物質からなる。
絶縁材114を構成する絶縁性物質は、特に限定されないが、載置板111および支持板112の主成分と同じにすることが好ましく、例えば、酸化アルミニウム(Al2O3)、窒化アルミニウム(AlN)、酸化イットリウム(Y2O3)、イットリウム・アルミニウム・ガーネット(YAG)等が挙げられる。絶縁材114を構成する絶縁性物質は、酸化アルミニウム(Al2O3)であることが好ましい。絶縁材114を構成する絶縁性物質が、酸化アルミニウム(Al2O3)であることにより、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性が保たれる。
The insulating
The insulating material constituting the insulating
絶縁材114を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径は、1.6μm以上かつ10.0μm以下であることが好ましく、1.6μm以上かつ6.0μm以下であることがより好ましい。
絶縁材114を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径が1.6μm以上であれば、充分な耐電圧性を得ることができる。一方、絶縁材114を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径が10.0μm以下であれば、研削等の加工性がよい。
The average primary particle size of the insulating substance constituting the insulating
When the average primary particle size of the insulating substance constituting the insulating
絶縁材114を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法は、載置板111および支持板112を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法と同様である。
The method for measuring the average primary particle size of the insulating substance constituting the insulating
[給電端子]
給電端子116は、静電吸着用電極113に電流を供給するものである。
給電端子116の数、形状等は、静電吸着用電極113の形態、すなわち単極型か、双極型かにより決定される。
[Power supply terminal]
The
The number, shape, and the like of the
[電極ピン]
電極ピン118は、給電端子116に電流を供給するものである。電極ピン118は、例えば、図1に示す電極ピン30のような構造をなしている。電極ピン30は、給電端子5に押し当てて接続される接続部31と、接続部31における先端部31Aとは反対側に設けられたバネ32とを有する。バネ32の弾性力により、先端部31Aを給電端子116に押し当てることにより、給電端子116と電極ピン118が接続される。
[Electrode pin]
The
[温度調整用ベース部材]
温度調整用ベース部材103は、金属およびセラミックスの少なくとも一方からなる厚みのある円板状のものである。温度調整用ベース部材103の躯体は、プラズマ発生用内部電極を兼ねた構成とされている。温度調整用ベース部材103の躯体の内部には、水、Heガス、N2ガス等の冷却媒体を循環させる流路121が形成されている。
[Temperature adjustment base member]
The temperature
温度調整用ベース部材103の躯体は、外部の高周波電源122に接続されている。また、温度調整用ベース部材103の固定孔117内には、その外周が絶縁材料123により囲繞された電極ピン118が、絶縁材料123を介して固定されている。電極ピン118は、外部の直流電源124に接続されている。
The skeleton of the temperature
温度調整用ベース部材103を構成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限されるものではない。温度調整用ベース部材3を構成する材料としては、例えば、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼(SUS)、チタン(Ti)等が好適に用いられる。
温度調整用ベース部材103における少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理またはポリイミド系樹脂による樹脂コーティングが施されていることが好ましい。また、温度調整用ベース部材103の全面が、前記のアルマイト処理または樹脂コーティングが施されていることがより好ましい。
The material constituting the temperature
At least the surface of the temperature
温度調整用ベース部材103にアルマイト処理または樹脂コーティングを施すことにより、温度調整用ベース部材103の耐プラズマ性が向上するとともに、異常放電が防止される。したがって、温度調整用ベース部材103の耐プラズマ安定性が向上し、また、温度調整用ベース部材103の表面傷の発生も防止することができる。
By applying an alumite treatment or a resin coating to the temperature
[接着剤層]
接着剤層104は、静電チャック部102と、冷却用ベース部103とを接着一体化するものである。
[Adhesive layer]
The
接着剤層104の厚さは、100μm以上かつ200μm以下であることが好ましく、130μm以上かつ170μm以下であることがより好ましい。
接着剤層104の厚さが上記の範囲内であれば、静電チャック部102と冷却用ベース部103との間の接着強度を十分に保持することができる。また、静電チャック部102と冷却用ベース部103との間の熱伝導性を十分に確保することができる。
The thickness of the
When the thickness of the
接着剤層104は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。
シリコーン系樹脂組成物は、シロキサン結合(Si−O−Si)を有するケイ素化合物であり、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるので、より好ましい。
The
The silicone-based resin composition is a silicon compound having a siloxane bond (Si—O—Si), and is more preferable because it is a resin having excellent heat resistance and elasticity.
このようなシリコーン系樹脂組成物としては、特に、熱硬化温度が70℃〜140℃のシリコーン樹脂が好ましい。
ここで、熱硬化温度が70℃を下回ると、静電チャック部102と冷却用ベース部103とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が十分に進まないことから、作業性に劣ることになるため好ましくない。一方、熱硬化温度が140℃を超えると、静電チャック部102および冷却用ベース部103との熱膨張差が大きく、静電チャック部102と冷却用ベース部103との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じることがあるため好ましくない。
As such a silicone-based resin composition, a silicone resin having a thermosetting temperature of 70 ° C. to 140 ° C. is particularly preferable.
Here, if the thermosetting temperature is lower than 70 ° C., when the
本実施形態の静電チャック装置100によれば、静電チャック部材102がサセプタ1からなるため、給電端子116に対して電極ピン118が傾いても、静電チャック部材102の載置面111aとは反対側の面に設けられた給電端子116を含む凹部の内面と電極ピン118の先端部との接触面積を充分に確保し、これらの接触面積の変化を抑制することができる。
According to the
以下、本実施形態の静電チャック装置の製造方法について説明する。 Hereinafter, a method of manufacturing the electrostatic chuck device of this embodiment will be described.
上述のようにして得られたサセプタ1からなる静電チャック部材102を用意する。
The
冷却用ベース部103の一主面103aの所定領域に、シリコーン系樹脂組成物からなる接着剤を塗布する。ここで、接着剤の塗布量を、静電チャック部102と冷却用ベース部103とが接合一体化できるように調整する。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
An adhesive made of a silicone-based resin composition is applied to a predetermined region of one
Examples of the method for applying this adhesive include a bar coating method, a screen printing method, and the like, in addition to manually applying the adhesive using a spatula or the like.
冷却用ベース部103の一主面103aに接着剤を塗布した後、静電チャック部102と、接着剤を塗布した冷却用ベース部103とを重ね合わせる。
また、電極ピン118を、冷却用ベース部103中に穿孔された固定孔117に挿入し嵌め込む。
次いで、静電チャック部102を冷却用ベース部103に対して所定の圧力にて押圧し、静電チャック部102と冷却用ベース部103を接合一体化する。これにより、静電チャック部102と冷却用ベース部103が接着剤層104を介して接合一体化されたものとなる。
After applying the adhesive to one
Further, the
Next, the
以上により、静電チャック部102および冷却用ベース部103は、接着剤層104を介して接合一体化された本実施形態の静電チャック装置100が得られる。
As described above, the
なお、本実施形態に係る板状試料としては、半導体ウエハに限るものではなく、例えば、液晶ディスプレイ(LCD)、プラズマディスプレイ(PDP)、有機ELディスプレイ等の平板型ディスプレイ(FPD)用ガラス基板等であってもよい。また、その基板の形状や大きさに合わせて本実施形態の静電チャック装置を設計すればよい。 The plate-shaped sample according to the present embodiment is not limited to a semiconductor wafer, and is, for example, a glass substrate for a flat plate display (FPD) such as a liquid crystal display (LCD), a plasma display (PDP), or an organic EL display. It may be. Further, the electrostatic chuck device of the present embodiment may be designed according to the shape and size of the substrate.
[他の実施形態]
なお、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。
[Other Embodiments]
The present invention is not limited to the above embodiment.
例えば、図3〜図6に示すような第1変形例〜第4変形例に係るサセプタ200,300,400,500を採用してもよい。なお、第1変形例〜第5変形例に係るサセプタ200,300,400,500では、前記実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
For example, the
図3に示す第1変形例のサセプタ200は、第1のセラミックス板2の下面2aにおいて、給電端子5および第1のセラミックス板2を含み、載置面3a側に凹む凹部6を有する。すなわち、凹部6の内面6aは、給電端子5からなる中央部6Aと、中央部6Aの外縁に沿う外縁部6Bとから形成されている。これにより、給電端子5に対する電極ピン30の傾き(ずれ)が大きくなっても、凹部6の内面6aと電極ピン30の先端部31Aとの接触面積を充分に確保し、これらの接触面積の変化を抑制することができる。
The
図4に示す第2変形例のサセプタ300は、第1のセラミックス板2の下面2aにおいて、給電端子5を含み、載置面3a側に凹む凹部6を有する。本変形例のサセプタ300では、給電端子5のみに凹部6が形成され、凹部6の内面6a(開口部)は、第1のセラミックス板2と給電端子5の境界まで至らない。これにより、給電端子5に対する電極ピン30の傾き(ずれ)を小さくして、凹部6の内面6aと電極ピン30の先端部31Aとの接触面積を充分に確保し、これらの接触面積の変化を抑制することができる。
The
図5に示す第3変形例のサセプタ400は、第1のセラミックス板2の下面2aにおいて、給電端子5および第1のセラミックス板2を含み、載置面3a側に凹む凹部6を有する。さらに、サセプタ400は、凹部6の内面6aを被覆する金属層410を有する。本変形例のサセプタ400では、金属層410が凹部6の内面6aに沿って形成され、金属層410が載置面3a側に凹む凹部411を有する。また、第1のセラミックス板2の厚み方向における凹部411の内面411aの断面形状は、少なくとも1つの曲率若しくは二次関数で表される曲線状または双曲線状であることが好ましい。
The
金属層410は、導電性物質からなる。金属層410を構成する導電性物質としては、特に限定されないが、例えば、Ag、Cu、In、Ti、Sn等が挙げられ、これらを単独で用いてもよいし、複合して用いてもよい。
The
金属層410における凹部6の内面6aとは反対側の面(凹部411の内面411a)の算術平均粗さ(Ra)は2μm以上30μm以下であることが好ましく、4μm以上25μm以下であることがより好ましく、6μm以上20μm以下であることがさらに好ましい。
凹部411の内面411aの算術平均粗さ(Ra)が2μm以上30μm以下であれば、給電ピン30から十分な電流を給電端子5に供給することができる上、給電端子5の摩耗性を小さくすることができる。
The arithmetic mean roughness (Ra) of the surface of the
When the arithmetic mean roughness (Ra) of the
凹部411の内面411aの算術平均粗さ(Ra)は、東京精密社製の触針式の表面粗さ計を用いて、JIS B 0601:2013「製品の幾何特性仕様(GPS)−表面性状:輪郭曲線方式−用語,定義及び表面性状パラメータ」に準じて測定する。
The arithmetic mean roughness (Ra) of the
金属層410を設けることにより、給電端子5と給電ピン30との接続による抵抗を下げて、これらの導通を向上することができる。
By providing the
図6に示す第4変形例のサセプタ500は、第1のセラミックス板2の下面2aにおいて、給電端子5のみを含み、載置面3a側に凹む凹部6を有する。さらに、サセプタ400は、凹部6の内面6aを被覆する金属層510を有する。本変形例のサセプタ500では、金属層510が凹部6の内面6aに沿って形成され、金属層510が載置面3a側に凹む凹部511を有する。また、第1のセラミックス板2の厚み方向における凹部511の内面511aの断面形状は、少なくとも1つの曲率若しくは二次関数で表される曲線状または双曲線状であることが好ましい。金属層510は、導電性物質からなる。金属層510を構成する導電性物質は、金属層410を構成する導電性物質と同じものが挙げられる。金属層510を設けることにより、給電端子5と給電ピン30との接続による抵抗を下げて、これらの導通を向上することができる。
The
本発明のサセプタは、載置面とは反対側の面において、給電端子を含み、載置面側に凹む凹部を有するため、セラミックス板、電極等の線膨張率の差に起因するせん断応力が掛かって、給電端子に対して電極ピンが傾いても、給電端子と電極ピンとの接触面積の変化を抑制することができるものであるから、静電チャック装置の静電チャック部材に好適に用いられ、その有用性は非常に大きいものである。 Since the susceptor of the present invention includes a feeding terminal on the surface opposite to the mounting surface and has a recessed recess on the mounting surface side, shear stress due to the difference in linear expansion rate of the ceramic plate, electrodes, etc. is generated. Even if the electrode pin is tilted with respect to the power feeding terminal, the change in the contact area between the power feeding terminal and the electrode pin can be suppressed. Therefore, it is suitably used as an electrostatic chuck member of an electrostatic chuck device. , Its usefulness is very great.
1 サセプタ
2 セラミックス板(第1のセラミックス板)
3 セラミックス板(第2のセラミックス板)
4 電極
5 給電端子
6 凹部
30 電極ピン
100 静電チャック装置
102 静電チャック部材
103 温度調整用ベース部材
104 接着剤層
111 載置板
112 支持板
113 静電吸着用電極
114 絶縁材
115 貫通孔
116 給電端子
117 固定孔
118 電極ピン
121 流路
122 高周波電源
123 絶縁材料
124 直流電源
1
3 Ceramic plate (second ceramic plate)
4
Claims (8)
前記載置面とは反対側の面において、少なくとも前記給電端子を含み、前記載置面側に凹む凹部を有する、サセプタ。 It is provided with an electrode provided inside a ceramic plate having a mounting surface on which a sample is placed, and a feeding terminal provided through the ceramic plate so as to be in contact with the electrode.
A susceptor having a recess on the surface opposite to the previously described mounting surface, including at least the power feeding terminal and having a recess on the previously described mounting surface side.
前記静電チャック部材は、請求項1〜7のいずれか1項に記載のサセプタからなる、静電チャック装置。 An electrostatic chuck device in which an electrostatic chuck member made of ceramics and a temperature control base member made of metal are joined via an adhesive layer.
The electrostatic chuck member is an electrostatic chuck device comprising the susceptor according to any one of claims 1 to 7.
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