CN109216253A - 静电卡盘的制造方法和静电卡盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够抑制在基板的背面发生的放电的静电卡盘的制造方法和静电卡盘。在该静电卡盘的制造方法中，该静电卡盘通过向第一电极层施加电压来吸附基板，所述静电卡盘的制造方法包括以下步骤：在基台上的第一树脂层上形成所述第一电极层的步骤；以及向所述第一电极层上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质，其中，喷镀所述陶瓷或含有陶瓷的物质的步骤包括以下步骤：利用等离子体生成气体来运送从给料机投入到喷嘴内的喷镀材料的粉末，从喷嘴的前端部的开口喷射该粉末；利用500W～10kW的电力使所喷射的等离子体生成气体解离，来生成与所述喷嘴具有共同的轴芯的等离子体；以及利用生成的等离子体使喷镀材料的粉末以液状在所述第一电极层上成膜。

Description

静电卡盘的制造方法和静电卡盘
技术领域
本发明涉及一种静电卡盘的制造方法和静电卡盘。
背景技术
提出了如下一种静电卡盘：对电极施加电压，通过库伦力对晶圆进行静电吸附来保持晶圆，以保持载置台上的晶圆(例如参照专利文献1)。
静电卡盘采取在电介质的内部包含电极层的构造。该电介质越厚，则静电电容越低，晶圆与载置台之间的电位差越大，在晶圆的背面引起放电的倾向越高。例如，在基台侧形成有多个供用于举起晶圆的销通过的孔、用于向晶圆与载置台之间供给的传热气体流通的孔等。当晶圆与基台之间的电位差大时，有时在形成于晶圆的背面的附近的多个孔的附近等发生异常放电。
专利文献1：日本特开2009-200393号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，在至今为止的静电卡盘中，电介质的材料使用陶瓷烧结料、或者使粒径为30μm以上的喷镀材料熔化后进行喷镀而成的陶瓷。因此，难以实现电介质的薄型化。其结果是，无法有效地抑制在晶圆的背面发生的放电。
针对上述课题，在一个方面中，本发明的目的在于提供一种能够抑制在基板的背面发生的放电的静电卡盘。
用于解决问题的方案
为了解决上述课题，根据一个方式，提供一种静电卡盘的制造方法，该静电卡盘通过向第一电极层施加电压来吸附基板，所述静电卡盘的制造方法的特征在于，包括以下步骤：在基台上的第一树脂层上形成所述第一电极层；以及向所述第一电极层上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质的步骤，其中，喷镀所述陶瓷或含有陶瓷的物质的步骤包括以下步骤：利用等离子体生成气体来运送从给料机投入到喷嘴内的喷镀材料的粉末，从喷嘴的前端部的开口喷射该粉末；利用500W～10kW的电力使所喷射的等离子体生成气体解离，来生成与所述喷嘴具有共同的轴芯的等离子体；以及利用生成的等离子体使喷镀材料的粉末以液状在所述第一电极层上成膜。
发明的效果
根据一个方面，提供一种能够抑制在基板的背面发生的放电的静电卡盘。
附图说明
图1是表示一个实施方式所涉及的基板处理装置的一例的图。
图2是表示第一实施方式所涉及的静电卡盘的结构的一例的图。
图3是表示第一实施方式所涉及的聚酰亚胺和氧化铝的物理属性值的图。
图4是表示第二实施方式所涉及的静电卡盘的结构的一例的图。
图5是表示第三实施方式所涉及的静电卡盘的结构的一例的图。
图6是表示第四实施方式所涉及的静电卡盘的结构的一例的图。
图7是表示第五实施方式所涉及的静电卡盘的结构的一例的图。
图8是表示第六实施方式所涉及的静电卡盘的结构的一例的图。
图9是表示一个实施方式所涉及的电极接触部和贯通孔的构造的一例的图。
图10是表示一个实施方式所涉及的等离子体喷镀装置的整体结构的一例的图。
图11是对一个实施方式所涉及的等离子体流与比较例进行比较的图。
附图标记说明
1：基板处理装置；2：处理容器(腔室)；3：载置台；10：静电卡盘；10a、10c：电极层；10b：电介质层；11：聚焦环；12：基台；12a：制冷剂流路；17：闸阀；20：气体喷头；21：屏蔽环；22：气体导入口；23：气体供给源；24a、24b：气体扩散室；25：气体供给孔；26：可变直流电源；30：直流电源；31：开关；32：第一高频电源；33：第一匹配器；34：第二高频电源；35：第二匹配器；36：冷却器；37：传热气体供给源；38：排气装置；100：控制装置；121：喷镀陶瓷；122、127：粘接层；123、125、126、128、129：聚酰亚胺层；121、124：喷镀陶瓷；150：等离子体喷镀装置；50；供给部；51：喷嘴；51a：流路；51b：开口；52：主体部；52b：凹陷部；52d：鼓出部；60：给料机；61：容器；62：致动器；101：控制部；40：气体供给部；41：气体供给源；47：直流电源；65：等离子体生成部；70：冷却单元；80：工作台；83：回收废弃机构；88：干燥室；C：腔室；U：等离子体生成空间。
具体实施方式
下面，参照附图来说明用于实施本发明的方式。此外，在本说明书和附图中，对实质上相同的结构标注相同的标记，由此省略重复的说明。
[基板处理装置的整体结构]
首先，参照图1来说明基板处理装置1的一例。本实施方式所涉及的基板处理装置1为电容耦合型的平行平板基板处理装置，并且具有大致圆筒形的处理容器(腔室)2。对处理容器2的内表面实施了铝阳极化处理(阳极氧化处理)。处理容器2的内部为利用等离子体进行蚀刻处理、成膜处理之类的等离子体处理的处理室。
载置台3用于载置作为基板的一例的半导体晶圆(以下称作“晶圆”。)。载置台3例如由铝(Al)、钛(Ti)、碳化硅(SiC)等形成。载置台3也作为下部电极发挥功能。
在载置台3的上侧设置有用于对晶圆W进行静电吸附的静电卡盘(ESC)10。静电卡盘10为在电介质层10b之间夹持有电极层10a的构造。电极层10a与直流电源30连接。当通过开关31的开闭而从直流电源30向电极层10a施加直流电压时，通过库伦力将晶圆W吸附于静电卡盘10。
在静电卡盘10的外周侧，以包围晶圆W的外缘部的方式载置圆环形的聚焦环11。聚焦环11例如由硅形成，发挥功能以使得等离子体在处理容器2中朝向晶圆W的表面汇聚，来提高等离子体处理的效率。
载置台3的下侧形成为基台12，由此，载置台3被保持于处理容器2的底部。在基台12的内部形成有制冷剂流路12a。从冷却器36输出的例如冷却水、盐水等冷却介质(以下也称作“制冷剂”。)流经制冷剂入口配管12b、制冷剂流路12a、制冷剂出口配管12c而循环。利用像这样循环的制冷剂对由金属构成的载置台3进行除热使之冷却。
传热气体供给源37通过传热气体供给线16向静电卡盘10的表面与晶圆W的背面之间供给He气体等传热气体。通过该结构，利用在制冷剂流路12a中循环的制冷剂和向晶圆W的背面供给的传热气体对静电卡盘10进行温度控制，由此将晶圆W控制为规定的温度。
载置台3经由第一匹配器33而与供给用于生成等离子体的第一频率的高频电力HF的第一高频电源32连接。另外，载置台3经由第二匹配器35而与供给用于产生偏压的第二频率的高频电力LF的第二高频电源34连接。第一频率例如可以为40MHz。另外，第二频率比第一频率低，例如可以为13.56MHz。在本实施方式中，向载置台3施加高频电力HF，但也可以向气体喷头20施加高频电力HF。
在处理容器2内生成等离子体时，第一匹配器33发挥功能，以使得第一高频电源32的内部阻抗与负载阻抗在表现得一致。在处理容器2内生成等离子体时，第二匹配器35发挥功能，以使得第二高频电源34的内部阻抗与负载阻抗表现得一致。
气体喷头20经由覆盖其外缘部的屏蔽环21而以封闭处理容器2的顶部的开口的方式安装。气体喷头20与可变直流电源26连接，从可变直流电源26向该气体喷头20输出负的直流电压(DC)。气体喷头20可以由硅形成。气体喷头20也作为与载置台3(下部电极)相向的相向电极(上部电极)发挥功能。
在气体喷头20形成有用于导入气体的气体导入口22。在气体喷头20的内部设置有从气体导入口22分支出来的中心侧的气体扩散室24a和边缘侧的气体扩散室24b。从气体供给源23输出的气体经由气体导入口22被供给到气体扩散室24a、24b，在气体扩散室24a、24b中扩散而从多个气体供给孔25朝向载置台3被导入。
在处理容器2的底面形成有排气口18，利用与排气口18连接的排气装置38对处理容器2内进行排气。由此，处理容器2内维持规定的真空度。在处理容器2的侧壁设置有闸阀17。在向处理容器2搬入晶圆W或从处理容器2搬出晶圆W时，闸阀17进行开闭。
在基板处理装置1设置有控制装置整体的动作的控制装置100。控制装置100具有CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)105、ROM(Read Only Memory：只读存储器)110以及RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)115。CPU 105按照RAM 115等存储区域中保存的制程来执行蚀刻等期望的等离子体处理。在制程中设定有装置的与工艺条件相应的控制信息即工艺时间、压力(气体的排气)、高频电力、电压、各种气体流量、处理容器内温度(上部电极温度、处理容器的侧壁温度、晶圆W温度、静电卡盘温度等)、从冷却器36输出的制冷剂的温度等。此外，制程和控制装置100所使用的程序可以存储于硬盘、半导体存储器中。另外，也可以将制程等以收容在CD-ROM、DVD等具有携带性且可由计算机读取的存储介质中的状态设置于规定位置，并进行读取。
在执行蚀刻、成膜之类的等离子体处理时，控制闸阀17的开闭来将晶圆W搬入到处理容器2并载置于载置台3。当从直流电源30向电极层10a施加正极性或负极性的直流电压时，将晶圆W静电吸附且保持于静电卡盘10。
在实施工艺时，从气体供给源23向处理容器2内供给期望的气体，并且从第一高频电源32向载置台3施加高频电力HF。也可以从第二高频电源34向载置台3施加高频电力LF。也可以从可变直流电源26向气体喷头20施加负的直流电压。由此，在晶圆W的上方，气体解离而生成等离子体，利用等离子体的作用对晶圆W实施等离子体处理。
在等离子体处理后，从直流电源30向电极层10a施加与静电吸附时的极性正负相反的直流电压，来对晶圆W的电荷进行除电。在除电后，晶圆W从静电卡盘10脱离，并且从闸阀17被搬出到处理容器2外。
[静电卡盘的制造]
接着，参照图2～图9对第一实施方式～第六实施方式所涉及的静电卡盘10的结构依次进行说明。
<第一实施方式>
首先，参照图2对第一实施方式所涉及的静电卡盘10的结构进行说明。静电卡盘10形成于基台12上。在基台12的外周侧存在凹陷部，在凹陷部中载置环形的聚焦环11。如在图2的(b)中将图2的(a)的左侧放大表示的那样，基台12的外周侧的凹陷部和基台12的侧壁被喷镀陶瓷121覆盖。
在设置于基台12的上表面的粘接层122上形成聚酰亚胺层123，由此将聚酰亚胺层123粘接于基台12。电极层10a形成于聚酰亚胺层123上，被聚酰亚胺层123和喷镀陶瓷124夹持。在第一实施方式中，由聚酰亚胺层123和喷镀陶瓷124形成电介质层10b，由电极层10a、聚酰亚胺层123以及喷镀陶瓷124形成静电卡盘10。
对第一实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法进行说明。对于基台12，向外周侧的凹陷部和基台12的侧壁喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质即喷镀陶瓷121，并且在基台12的上表面设置有粘接层122。
在第一步骤中，在基台12上的粘接层122上形成聚酰亚胺层123。关于聚酰亚胺层123，可以将片状的聚酰亚胺粘贴或涂布在粘接层122上。在进行涂布的情况下，也可以不设置粘接层122。即，在涂布的情况下，既可以将聚酰亚胺层123直接涂在基台12上，也可以将聚酰亚胺层123涂在粘接层122上。聚酰亚胺层123为第一树脂层的一例。第一树脂层能够是聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂中的任一种树脂的层。在本实施方式中，聚酰亚胺层123和粘接层122形成于基台12的上表面，不形成于基台12的侧面。
接着，在第二步骤中，在聚酰亚胺层123上形成电极层10a。电极层10a为第一电极层的一例。第一电极层由金属构成。关于电极层10a和后述的电介质层10b，可以使用本实施方式所涉及的基板处理装置1进行成膜。
接着，在第三步骤中，向电极层10a上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质即喷镀陶瓷124。在本实施方式和第二实施方式～第六实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法中，利用后述的等离子体喷镀装置对喷镀陶瓷进行等离子体喷镀。
根据第一实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，电极层10a的下层料使用聚酰亚胺料，上层料使用陶瓷喷镀。由此，能够使静电卡盘10薄型化。例如，将静电卡盘10的喷镀陶瓷124的厚度形成为0.6mm左右，将静电卡盘10的整体的厚度形成为小于1mm。
对利用聚酰亚胺料形成第一树脂层和后述的第二树脂层的优点进行说明。使用电介质层10b的相对介电常数ε和电介质层10b的厚度d，根据(1)式来计算静电卡盘10的静电电容C。
C＝ε0×ε×(S/d)···(1)
其中，ε0：真空介电常数，ε：相对介电常数，S：电介质层10b的面积，d：电介质层10b的厚度
例如，在想要确保某一绝缘值[kV]的情况下，若将氧化铝的板厚度设为1，则聚酰亚胺的板厚度能够实现为氧化铝的板厚度的1/21。这是因为，如图3的上排所示，聚酰亚胺的介质击穿电压为氧化铝(陶瓷)的介质击穿电压的21倍。
因此，如图3的下排所示，即使聚酰亚胺的相对介电常数为氧化铝的相对介电常数的1/3，当以相同厚度进行比较时，聚酰亚胺层123的静电电容也为氧化铝的静电电容的7倍(＝21/3)。
另外，利用后述的等离子体喷镀装置对喷镀陶瓷121、124进行等离子体喷镀，由此能够使厚度减薄到0.6mm左右。以往，电极层10a的上层料使用电介质的烧结板，最低也要具有1mm以上的厚度，例如1mm～4mm。根据以上，以往的静电卡盘10的厚度最低也为1mm以上的厚度。相对于此，根据本实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，能够使静电卡盘10的整体的厚度形成为小于1mm。
如图2的(c)所示，也可以是以覆盖聚酰亚胺层123和粘接层122的方式进行喷镀陶瓷124的喷镀。据此，抗等离子体性比喷镀陶瓷124的抗等离子体性低的聚酰亚胺层123和粘接层122不暴露在等离子体中。由此，能够避免聚酰亚胺层123和粘接层122暴露在等离子体中而发生腐蚀所产生的静电卡盘10的寿命的缩短。
<第二实施方式>
接着，参照图4对第二实施方式所涉及的静电卡盘10的结构进行说明。第二实施方式所涉及的静电卡盘10与图2所示的第一实施方式所涉及的静电卡盘10的结构的不同点在于，聚酰亚胺层为两层。
具体地说，在第二实施方式所涉及的静电卡盘10中，如图4的(a)和图4的(b)所示，在聚酰亚胺层123与喷镀陶瓷124之间形成有聚酰亚胺层125。本实施方式所涉及的聚酰亚胺层123为第一树脂层的一例，聚酰亚胺层125为第二树脂层的一例。在本实施方式中，通过设聚酰亚胺层为两层，聚酰亚胺的介质击穿电压高，因此能够使静电卡盘10进一步变薄。
聚酰亚胺层125与聚酰亚胺层123可以为相同的材料，也可以为不同的材料。聚酰亚胺层123、125薄，因此即使是使用不同的材料也能够毫无问题地确保密合性。
第一树脂层与第二树脂层的组合能够是聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂中的相同种类或不同种类的树脂的任意组合。也就是说，第一树脂层可以为聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂中的任一种树脂，同样，第二树脂层也可以为聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂中的任一种树脂。
例如，聚酰亚胺层123、125可以由两层聚酰亚胺形成，也可以由两层硅酮形成，也可以由两层环氧形成，也可以由两层丙烯酸树脂形成。另外，聚酰亚胺层123、125可以为在聚酰亚胺层上形成硅酮层的图案、在聚酰亚胺层上形成环氧层的图案、在聚酰亚胺层上形成丙烯酸树脂层的图案、在硅酮层上形成环氧层的图案、在硅酮层上形成丙烯酸树脂层的图案、第一树脂层与第二树脂层的材料的所有的其它组合。
对第二实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法进行说明。在第一步骤中，对于附有喷镀陶瓷121和粘接层122的基台12，在基台12上的粘接层122上形成聚酰亚胺层123。在涂布聚酰亚胺层123的情况下，也可以不设置粘接层122。接着，在第二步骤中，在聚酰亚胺层123上形成电极层10a。
接着，在第三步骤中形成聚酰亚胺层125，之后，在第四步骤中，向聚酰亚胺层125上进行喷镀陶瓷124的喷镀。
根据第二实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，利用两层作为下层料的聚酰亚胺对电极层10a进行层压，上层料使用陶瓷喷镀。在该结构中，通过设置介质击穿电压高的两层聚酰亚胺树脂，能够使静电卡盘10进一步薄型化。
在第二实施方式中也是，聚酰亚胺层123、125和粘接层122形成于基台12的上表面，不形成于基台12的侧面。另外，如图4的(c)所示，可以是以覆盖聚酰亚胺层123、125和粘接层122的方式对喷镀陶瓷124进行喷镀。据此，抗等离子体性比喷镀陶瓷124的抗等离子体性低的聚酰亚胺层123、125和粘接层122不暴露在等离子体中。由此，聚酰亚胺层123、125和粘接层122不会暴露在等离子体中而腐蚀，从而能够延长静电卡盘10的寿命。
<第三实施方式>
接着，参照图5对第三实施方式所涉及的静电卡盘10的结构进行说明。第三实施方式所涉及的静电卡盘10与图2的第一实施方式的不同点在于：聚酰亚胺层123和粘接层122形成为在基台12的侧面和凹陷部的上表面延伸；以及将聚焦环11用的电极层10c与电极层10a相分别地设置。
对第三实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法进行说明。在第一步骤中，在基台12的侧面和凹陷部的上表面延伸地形成的粘接层122上形成聚酰亚胺层123。
接着，在第二步骤中，在聚酰亚胺层123上的中央侧形成电极层10a，在聚酰亚胺层123上的外周侧形成电极层10c。电极层10c为第二电极层的一例。第二电极层由金属构成。电极层10a为施加直流电压以对晶圆W进行静电吸附的电极，电极层10c为施加直流电压以对聚焦环11进行静电吸附的电极。
接着，在第三步骤中，向电极层10c上进行喷镀陶瓷121的喷镀，向电极层10a上进行喷镀陶瓷124的喷镀。本实施方式所涉及的聚酰亚胺层123为第一树脂层的一例。
根据第三实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，电极层10a、10c的下层料使用聚酰亚胺料，上层料使用陶瓷喷镀。由此，能够将晶圆W用的具有电极层10a的静电卡盘10与聚焦环11用的具有电极层10c的静电吸附机构形成为一体，并且能够使静电卡盘10和静电吸附机构薄型化。
<第四实施方式>
接着，参照图6对第四实施方式所涉及的静电卡盘10的结构进行说明。与图5的第三实施方式进行比较，第四实施方式所涉及的静电卡盘10的不同点在于聚酰亚胺层为两层。
对第四实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法进行说明。在第一步骤中，在基台12的侧面和凹陷部的上表面延伸地形成的粘接层122上形成聚酰亚胺层123。
接着，在第二步骤中，在聚酰亚胺层123上的中央侧形成电极层10a，在聚酰亚胺层123上的外周侧形成电极层10c。
接着，在第三步骤中，在电极层10c上形成聚酰亚胺层126，在电极层10a上形成聚酰亚胺层125。之后，通过第四步骤向聚酰亚胺层126上进行喷镀陶瓷121的喷镀，并且向聚酰亚胺层125上进行喷镀陶瓷124的喷镀。本实施方式所涉及的聚酰亚胺层123为第一树脂层的一例，聚酰亚胺层125、126为第二树脂层的一例。
根据第四实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，层压电极层10a、10c而成的静电卡盘10的下层料使用两层的聚酰亚胺料，上层料使用陶瓷喷镀。由此，能够将晶圆W用的静电卡盘10与聚焦环11用的静电吸附机构形成为一体，从而能够进一步实现薄型化。
<第五实施方式>
接着，参照图7对第五实施方式所涉及的静电卡盘10的结构进行说明。与图5的第三实施方式进行比较，第五实施方式所涉及的静电卡盘10与在基台12的整面存在聚酰亚胺层和粘接层的第三实施方式的不同点在于，在基台12的侧面不存在聚酰亚胺层和粘接层。
对第五实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法进行说明。在第一步骤中，在形成于基台12的上表面的粘接层122上形成聚酰亚胺层123，在相分离地形成于基台12的凹陷部的上表面的粘接层127上形成聚酰亚胺层128。
接着，在第二步骤中，在聚酰亚胺层123上形成电极层10a，在聚酰亚胺层128上形成电极层10c。接着，在第三步骤中，向电极层10c上进行喷镀陶瓷121的喷镀，向电极层10a上进行喷镀陶瓷124的喷镀。聚酰亚胺层123、128为第一树脂层的一例。
根据第五实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，作为在基台12的整面上形成电极层10a、10c的下层料的聚酰亚胺层和粘接层的代替，只在基台12的上表面形成上述聚酰亚胺层和粘接层。由此，无需在基台12的侧面形成聚酰亚胺层和粘接层，从而能够更容易地形成聚酰亚胺层和粘接层。其结果是，能够使晶圆W用的静电卡盘10与聚焦环11用的静电吸附机构形成为一体且薄型化，从而能够更容易地形成这些构造。
<第六实施方式>
接着，参照图8来说明第六实施方式所涉及的静电卡盘10的结构。与图6的第四实施方式进行比较，第六实施方式所涉及的静电卡盘10与在基台12的整面存在聚酰亚胺层的第四实施方式的不同点在于，在基台12的侧面不存在聚酰亚胺层。
对第六实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法进行说明。在第一步骤中，在形成于基台12的上表面的粘接层122上形成聚酰亚胺层123，在相分离地形成于基台12的凹陷部的上表面的粘接层127上形成聚酰亚胺层128。
接着，在第二步骤中，在聚酰亚胺层123上形成电极层10a，在聚酰亚胺层128上形成电极层10c。
接着，在第三步骤中，在电极层10c上形成聚酰亚胺层129，在电极层10a上形成聚酰亚胺层125。之后，在第四步骤中，向聚酰亚胺层129上进行喷镀陶瓷121的喷镀，向聚酰亚胺层125上进行喷镀陶瓷124的喷镀。聚酰亚胺层123、128为第一树脂层的一例，聚酰亚胺层125、129为第二树脂层的一例。
根据第六实施方式所涉及的静电卡盘的制造方法，层压电极层10a、10c而成的静电卡盘10的下层料使用两层的聚酰亚胺料，上层料使用陶瓷喷镀。由此，能够更容易地形成一体成形且进一步薄型化后的晶圆W用的静电卡盘10和聚焦环11用的静电吸附机构。
[电极接触部和贯通孔的构造]
接着，参照图9对与电极层10a、10c之间的接触部和贯通孔附近的构造进行说明。图9的(a)表示与电极层10a之间的接触部的构造的一例，图9的(b)表示贯通孔的构造的一例。与电极层10c之间的接触部的构造同与电极层10a之间的接触部的构造相同，因此在此省略说明。
作为与电极层10a之间的接触部的制造方法，首先在形成于基台12的电极用的贯通孔中装设电介质的套筒130，之后在基台12和套筒130上的粘接层122上形成聚酰亚胺层123。之后，向形成在聚酰亚胺层123上的电极层10a上进行喷镀陶瓷124的喷镀。将与直流电源30连接的供电棒131的前端部***到套筒130的内部，并且使该供电棒131的前端部与电极层10a抵接。由此，形成与电极层10a之间的接触部。
图9的(b)所示的贯通孔例如为形成于基台12侧的孔，是供用于举起晶圆W的销通过的孔、He等传热气体流通的孔等。作为贯通孔的制造方法，例如在形成于基台12的电极用的贯通孔中装设电介质的套筒130，之后在基台12和套筒130上的粘接层122上形成聚酰亚胺层123。之后，向形成在聚酰亚胺层123上的电极层10a上进行喷镀陶瓷124的喷镀。套筒130的内部成为贯通孔132，晶圆W举起用的销、传热气体能够通过该贯通孔132。
以上，根据各实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法，能够使静电卡盘10薄型化，能够提高静电电容。例如，对利用聚酰亚胺料和硅酮形成静电卡盘10的电介质层的情况下的合成静电电容C1进行说明。
在直径为300mm的基台12的上表面形成厚度为25μm、相对介电常数为3.2的聚酰亚胺料，并且在其上形成厚度为40μm、相对介电常数为2.7的硅酮。在该情况下，基于式(1)，静电电容C1为27660pF。
相对于此，在直径为300mm的基台12的上表面形成厚度为100μm、相对介电常数为9.9的氧化铝陶瓷板材时，基于上述式(1)，静电电容C2为6196pF。
用电抗Xc来表示静电卡盘10的陶瓷板材的电流的不易流动性，利用频率f和静电电容C，使用以下的式(2)进行计算。
Xc＝1/(2πfC)···(2)
当将在向静电卡盘10的电极施加规定的直流电压时流过的电流设为I时，利用式(3)来表示施加于聚酰亚胺和硅酮的电介质层、以及陶瓷板材的电压Vc。
Vc＝Xc×I···(3)
根据式(2)和式(3)，聚酰亚胺和硅酮的电介质层的合成静电电容C1比陶瓷板材的静电电容C2大，因此电抗Xc小，能够使电压Vc也就是晶圆W与静电卡盘10之间的电位差下降。
以上，根据各实施方式所涉及的静电卡盘10，通过使静电卡盘10薄型化能够显著地提高静电电容。由此，能够减小晶圆W与基台12之间的电位差。由此，根据本实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法，能够提供一种能够抑制在晶圆W的背面发生的放电的静电卡盘10。
另外，根据各实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法，电介质层不使用陶瓷烧结料，而使用聚酰亚胺层和喷镀陶瓷。在制作时，陶瓷烧结料在焙烧炉内的处理时间长，而成为静电卡盘10的制造时间变长的主要原因。因而，根据本实施方式和后述的各实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法，相比于以往能够缩短静电卡盘10的制造时间。
[变形]
在第一实施方式～第六实施方式所涉及的静电卡盘10的制造方法中，喷镀陶瓷121、124的喷镀材料可以为陶瓷或在陶瓷中添加金属而成的复合材料。具体地说，喷镀陶瓷121、124的喷镀材料可以为氧化铝(Al2O3)、在氧化铝中添加金属的添加料而成的复合材料、氧化钇(Y2O3)或在氧化钇中添加金属的添加料而成的复合材料。此时，金属的添加料可以为钛、铝或碳化硅(SiC)。例如，能够使用在氧化铝中添加钛、铝或碳化硅(SiC)而成的材料、在氧化钇中添加钛、铝或碳化硅(SiC)而成的材料。
[等离子体喷镀装置]
在上述各实施方式所设涉及的静电卡盘10中，通过陶瓷喷镀能够将电介质制造为0.6mm左右的薄度。因此，使用本发明的一个实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150形成喷镀陶瓷121、124。下面，参照图10来说明本实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150的结构的一例。
等离子体喷镀装置150从喷嘴51的前端部的开口51b喷射喷镀材料的粉末，一边利用由高速的气体形成的等离子体流P的热使该粉末熔化，一边朝向基台12喷出该粉末，来在基台12上形成喷镀陶瓷121、124。
在本实施方式中，作为喷镀材料的粉末的一例，使用粒径为1μm～20μm的氧化铝的微粉末(粉)(以下称作“氧化铝粉末R1”。)。但是，喷镀材料的粉末为上述陶瓷或在陶瓷中添加金属而成的复合材料且粒径为1μm～20μm即可。
本实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150如后述那样以低能量使喷镀材料熔化，因此喷镀材料的粉末不升华而能够以液状的状态存在来进行成膜。因此，作为本实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150的优点之一，即使为融点低的特定的喷镀材料也能够使用本实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150进行喷镀成膜。
等离子体喷镀装置150包括供给部50、控制部101、气体供给部40、等离子体生成部65、腔室C、回收废弃机构83以及干燥室88。供给部50具有喷嘴51和给料机60。氧化铝粉末R1被收纳在给料机60内的容器61中。氧化铝粉末R1是粒径为1μm～20μm的微粉末。给料机60向喷嘴51供给氧化铝粉末R1。利用等离子体生成气体在喷嘴51内运送氧化铝粉末R1，从前端部的开口51b喷射该氧化铝粉末R1。
在给料机60设置有致动器62。喷嘴51为棒状的环形构件，在其内部形成有用于运送氧化铝粉末R1的流路51a。喷嘴51的流路51a与容器61内连通。通过致动器62的动力使容器61振动，由此从容器61向喷嘴51内的流路51a投入氧化铝粉末R1。
将氧化铝粉末R1与等离子体生成气体一同供给到喷嘴51。等离子体生成气体为用于生成等离子体的气体，还作为在流路51a中运送氧化铝粉末R1的载气发挥功能。在气体供给部40中，从气体供给源41供给等离子体生成气体，通过阀46和质量流量控制器(MFC：massflow controller)对等离子体生成气体进行开闭和流量控制，通过管道42将等离子体生成气体供给到喷嘴51内的流路51a。作为等离子体生成气体，能够利用Ar气体、He气体、N2气体、H2气体以及这些各种气体组合而成的气体。在本实施方式中，列举供给Ar气体来作为等离子体生成气体的情况为例进行说明。
喷嘴51将等离子体生成部65的主体部52贯通，该喷嘴51的前端部突出到等离子体生成空间U中。利用等离子体生成气体将氧化铝粉末R1运送到喷嘴51的前端部，将该氧化铝粉末R1与等离子体生成气体一同从前端部的开口51b喷射到等离子体生成空间U中。
喷嘴51由金属形成。主体部52由绝缘材料形成。主体部52在中央部具有贯通口52a。喷嘴51的前方部分51c***到主体部52的贯通口52a中。喷嘴51的前方部分51c与直流电源47连接，也作为用于从直流电源47供给电流的电极(阴极)发挥功能。
等离子体生成空间U为主要由主体部52的凹陷部52b和鼓出部52d限定出的空间，喷嘴51的前端部突出到等离子体生成空间U中。鼓出部52d在一端部与设置于主体部52的外壁的金属板52c连结。金属板52c与直流电源47连接。由此，金属板52c和鼓出部52d作为电极(阳极)发挥功能。
从直流电源47向电极间供给500W～10kW的电力，由此在喷嘴51的前端部与鼓出部52d之间发生放电。由此，等离子体生成部65使从喷嘴51喷射到等离子体生成空间U的氩气体解离，来生成氩等离子体。
另外，将氩气体以涡流状供给到等离子体生成空间U中。具体地进行说明，从气体供给源41供给氩气体，通过阀46和质量流量控制器(MFC)对氩气体进行开闭和流量控制，该氩气体通过管道43后在主体部52内流动，并且沿横向被供给到等离子体生成空间U中。
在主体部52设置有多个向等离子体生成空间U导入的氩气体的供给流路。由此，氩气体从多个供给流路沿横向以涡流状被供给到等离子体生成空间U中。由此，防止生成的等离子体的扩散，等离子体流P线性地偏转。由此，等离子体生成部65使从喷嘴51的前端部喷射的等离子体生成气体解离，来生成与喷嘴51具有共同的轴芯O的等离子体流P。此外，在本实施方式中，所谓的“具有共同的轴芯”是指供给部50(喷嘴51)的中心轴与等离子体流的吹送方向的中心轴一致或者为大致相同的方向。
根据该结构，氧化铝粉末R1通过由高速的氩气体形成的等离子体流P的热而熔化并且朝向基台12的表面被喷出，由此形成喷镀陶瓷124。同样，在基台12的外周侧形成喷镀陶瓷喷嘴121。
在主体部52的内部形成有制冷剂流路72。从冷却单元70供给的制冷剂通过阀74、75的开闭而在制冷剂管71、制冷剂流路72、制冷剂管73中流通来进行循环，并返回冷却单元70。由此，使主体部52冷却，防止主体部52由于等离子体的热而成为高温。此外，在腔室C的侧壁安装有用于对腔室C的内部进行视觉观察的窗82。
[轴芯构造]
在具有该结构的本实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150中，如图11的(b)所示，成为供给部50的喷嘴51与等离子体流P具有共同的轴芯的构造。由此，能够使氧化铝粉末R1的喷出方向与等离子体流P的前进方向相同。也就是说，将氧化铝粉末R1沿与等离子体流P相同的轴进行供给。由此，能够提高喷镀的指向性，从而在基台12的特定的面形成氧化铝陶瓷的薄膜。
相对于此，在比较例的等离子体喷镀装置9中，如图11的(a)所示，从沿与形成于喷嘴8的前方的等离子体流P垂直的方向设置的供给管7向等离子体流P沿垂直方向供给喷镀粒子的粉末。因此，当喷镀用粉末R2的粒径小时，该粉末R2在等离子体流P的边界处被排斥，而无法进入等离子体内。因此，在比较例的等离子体喷镀装置9的情况下，如图11的(a)的下表所示，喷镀材料的粉末R2的粒径为30μm～100μm。相对于此，如图11的(b)的下表所示，本实施方式所涉及的等离子体喷镀装置150中使用的喷镀材料的粉末R1的粒径为1μm～20μm。因而，相比于本实施方式中使用的喷镀材料的粉末R1，比较例中使用的喷镀材料的粉末R2的粒径增大至10倍左右，体积增大至1000倍左右。
因而，在比较例的等离子体喷镀装置9的情况下，利用等离子体来使喷镀材料的粉末R2熔化，因此必须使从直流电源供给的电力量为本实施方式的等离子体喷镀装置150的情况下的电力量的2倍以上。其结果是，需要最大电力量大的更高价的直流电源。
相对于此，在本实施方式的等离子体喷镀装置150的情况下，喷镀材料的粉末R1为粒径为数μm左右的微粒子，以比较例的1/10左右的给料量一点一点进行供给。由此，相比于以往能够减小用于使喷镀材料的粉末熔化的电力量。在本实施方式中，只要能够确保500W～10kW的输出电力量即可，因此能够使用最大电力量小的直流电源47来进行等离子体喷镀。因此，不需要高价的热源，能够减小等离子体喷镀时的电力消耗，从而能够降低成本。另外，由此，本实施方式的等离子体喷镀装置150能够使装置的总重量为比较例的等离子体喷镀装置9的总重量的约1/10。
另外，在本实施方式的等离子体喷镀装置150的情况下，具有使供给部50的喷嘴51与等离子体流P具有共同的轴芯的构造，氧化铝粉末R1的喷出方向为与等离子体流P的前进方向相同的方向。因此，喷镀具有指向性，能够在基台12的上表面、侧面、角部进行陶瓷喷镀。
[腔室]
返回图10，对等离子体喷镀装置150的腔室C进行说明。腔室C为圆柱状的中空的容器，例如由铝、不锈钢、石英形成。腔室C利用顶板来支承主体部52，将供给部50和等离子体生成部65设为密闭空间。基台12置于在腔室C的底部81配置的工作台80。在本实施方式中，将腔室C的内部减压为规定的压力。但是，不一定对腔室C的内部进行减压。
腔室C的内部被氩气体填充。氩气体从气体供给源41通过管道45而供给到腔室C内。但是，向腔室C的内部填充的气体不限于氩气体，只要是非活性气体即可。
回收废弃机构83响应于阀85的开闭，通过排气管84吸入腔室C的内部的氩气体和氧化铝粉末，并将氧化铝粉末废弃。
干燥室88与腔室C相邻地设置，形成被除湿为规定的湿度的密闭空间。另外，利用排气装置89将干燥室88减压到规定的压力。但是，也可以不对干燥室88进行减压。将实施陶瓷喷镀后的基台12从闸阀86、87搬送到干燥室88中，并运送到下一个工序。
[控制部]
等离子体喷镀装置150具有控制部101。控制部101控制等离子体喷镀装置150。控制部101控制气体供给源41、给料机60(致动器62)、直流电源47、冷却单元70以及回收废弃机构83等。
控制部101选择用于对特定的喷镀材料进行等离子体喷镀的制程或程序，基于该制程或程序来控制等离子体喷镀装置150的各部。
具体地说，控制部101执行以下各步骤。由此，能够在基台12上形成约0.6mm左右的喷镀陶瓷121、124。上述步骤包括：
·利用等离子体生成气体来运送从给料机60投入到喷嘴51内的氧化铝等喷镀材料的粉末R1，从喷嘴51的前端部的开口51b喷射该粉末R1
·利用从直流电源47输出的500W～10kW的电力使所喷射的等离子体生成气体解离，来生成与喷嘴51具有共同的轴芯的等离子体
·利用生成的等离子体使喷镀材料的粉末以液状成膜，来形成喷镀陶瓷
以上，基于上述实施方式对静电卡盘的制造方法和静电卡盘进行了说明，但本发明所涉及的静电卡盘的制造方法和静电卡盘不限定为上述实施方式，在本发明的范围内能够进行各种变形和改进。上述多个实施方式所记载的事项能够在不矛盾的范围内进行组合。
本发明所涉及的基板处理装置能够应用于Capacitively Coupled Plasma(CCP：电容耦合等离子体)、Inductively Coupled Plasma(ICP：电感耦合等离子体)、RadialLine Slot Antenna(径向线缝隙天线)、Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR：电子回旋共振等离子体)、Helicon Wave Plasma(HWP：螺旋波等离子体)等任意类型中。
在本说明书中，列举半导体晶圆W作为基板的一例进行了说明。但是，基板不限于此，也可以为使用于LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)、FPD(Flat PanelDisplay：平板显示器)中的各种基板、光掩模、CD基板、印刷电路板等。

Claims (15)

1.一种静电卡盘的制造方法，该静电卡盘通过向第一电极层施加电压来吸附基板，所述静电卡盘的制造方法的特征在于，包括以下步骤：
在基台上的第一树脂层上形成所述第一电极层；以及
向所述第一电极层上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质，
其中，喷镀所述陶瓷或含有陶瓷的物质的步骤包括以下步骤：
利用等离子体生成气体来运送从给料机投入到喷嘴内的喷镀材料的粉末，从喷嘴的前端部的开口喷射该粉末；
利用500W～10kW的电力使所喷射的等离子体生成气体解离，来生成与所述喷嘴具有共同的轴芯的等离子体；以及
利用生成的等离子体使喷镀材料的粉末以液状在所述第一电极层上成膜。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述喷镀材料为陶瓷或在陶瓷中添加金属而成的复合材料。
3.根据权利要求2所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述喷镀材料为Al2O3、在Al2O3中添加金属的添加料而成的复合材料、Y2O3或在Y2O3中添加金属的添加料而成的复合材料中的任一种材料。
4.根据权利要求3所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述金属的添加料为钛、铝或碳化硅。
5.根据权利要求1～4中的任一项所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述喷镀材料的粉末的粒径为1μm～20μm。
6.根据权利要求1～5中的任一项所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
具有在向第一树脂层上形成所述第一电极层的步骤之后、且向所述第一电极层上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质的步骤之前形成第二树脂层的步骤。
7.根据权利要求1～6中的任一项所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述第一树脂层为聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂中的任一种树脂。
8.根据权利要求6所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述第一树脂层与所述第二树脂层的组合为聚酰亚胺树脂、硅酮树脂、环氧树脂以及丙烯酸树脂中的相同种类或不同种类的树脂的任意组合。
9.根据权利要求1～8中的任一项所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
以覆盖所述第一树脂层的方式喷镀所述陶瓷或含有陶瓷的物质。
10.根据权利要求9所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
包括在所述第一树脂层上形成聚焦环用的第二电极层的步骤，
在该静电卡盘的制造方法中，向所述第一电极层和所述第二电极层上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质。
11.根据权利要求10所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述第一树脂层形成于所述基台的上表面，不形成于该基台的侧面。
12.根据权利要求6或8所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
以覆盖所述第一树脂层和所述第二树脂层的方式喷镀所述陶瓷或含有陶瓷的物质。
13.根据权利要求12所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
在所述第一树脂层上形成聚焦环用的第二电极层；以及
在所述第一电极层和所述第二电极层上形成所述第二树脂层，
在该静电卡盘的制造方法中，向所述第二树脂层上喷镀陶瓷或含有陶瓷的物质。
14.根据权利要求13所述的静电卡盘的制造方法，其特征在于，
所述第一树脂层和所述第二树脂层形成于所述基台的上表面，不形成于该基台的侧面。
15.一种静电卡盘，通过向第一电极层施加电压来吸附基板，所述静电卡盘的特征在于，具有；
基台上的第一树脂层；
所述第一电极层，其层叠在所述第一树脂层上；以及
陶瓷或含有陶瓷的物质，其层叠于在述第一电极层上，
其中，所述陶瓷或含有陶瓷的物质为使用1μm～20μm的粒径的喷镀材料的粉末进行喷镀而得到的厚度小于1mm的层。
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