JP2014072356A - Electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、例えば、半導体ウェハの固定、半導体ウェハの平面度の矯正、半導体ウェハの搬送などに用いられる静電チャックに関するものである。 The present invention relates to an electrostatic chuck used for fixing a semiconductor wafer, correcting the flatness of the semiconductor wafer, transporting the semiconductor wafer, and the like.
従来より、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対して、ドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の処理が行われている。このドライエッチングの精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に固定しておく必要があるので、半導体ウェハを固定する固定手段として、静電引力によって半導体ウェハを固定する静電チャックが提案されている（例えば特許文献１参照）。 Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus, a process such as dry etching (for example, plasma etching) is performed on a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer). In order to increase the accuracy of this dry etching, it is necessary to securely fix the semiconductor wafer. Therefore, an electrostatic chuck for fixing the semiconductor wafer by electrostatic attraction has been proposed as a fixing means for fixing the semiconductor wafer. (For example, refer to Patent Document 1).
具体的には、特許文献１に記載の静電チャックでは、セラミック絶縁板の内部に吸着用電極を有しており、その吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハをセラミック絶縁板の上面（吸着面）に吸着させるようになっている。 Specifically, the electrostatic chuck described in Patent Document 1 has a suction electrode inside a ceramic insulating plate, and uses electrostatic attraction generated when a voltage is applied to the suction electrode. The semiconductor wafer is adsorbed on the upper surface (adsorption surface) of the ceramic insulating plate.
また、この種の静電チャックとしては、セラミック絶縁板の下面（接合面）に、例えば樹脂材料や金属材料からなる接着剤層（ボンディング層）を介して、クーリングプレートとして機能する金属ベースが接合されたものが知られている。 In this type of electrostatic chuck, a metal base that functions as a cooling plate is bonded to the lower surface (bonding surface) of a ceramic insulating plate via an adhesive layer (bonding layer) made of, for example, a resin material or a metal material. Is known.
この接着剤層としては、セラミック絶縁板の熱膨張係数と金属ベースの熱膨張係数との差が大きいため、通常、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能な樹脂材料、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂材料が用いられている。 As this adhesive layer, since there is a large difference between the thermal expansion coefficient of the ceramic insulating plate and the thermal expansion coefficient of the metal base, it is usually an elastically deformable resin material having a function as a cushioning material, such as a silicone resin or an acrylic resin. Resin materials such as epoxy resin, polyimide resin, polyamideimide resin, and polyamide resin are used.
しかしながら、セラミック絶縁板に吸着された半導体ウェハに対して加工を行う場合、例えばプラズマエッチング加工を行う場合には、ハロゲンガス等の腐食性ガスが使用されるので、この腐食性ガスによってセラミック絶縁板と金属ベースとの間の接着剤層が腐食すること（損なわれること）があった。そのため、静電チャックの耐久性が低下し、その寿命が短くなることがあった。 However, when processing a semiconductor wafer adsorbed on the ceramic insulating plate, for example, when performing plasma etching processing, a corrosive gas such as a halogen gas is used. The adhesive layer between the metal and the metal base may corrode (be damaged). For this reason, the durability of the electrostatic chuck may be reduced, and the life thereof may be shortened.
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミック絶縁板と金属ベースとの間の接着剤層の腐食を防止し、静電チャックの耐久性を高めることができる静電チャックを提供することにある。 The present invention has been made in view of the problems described above, and an object of the present invention is to prevent the corrosion of the adhesive layer between the ceramic insulating plate and the metal base and to increase the durability of the electrostatic chuck. It is to provide an electric chuck.
（１）本発明は、第１態様として、第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有するセラミック絶縁板と、前記セラミック絶縁板の前記第２主面側に接着剤層を介して接合された金属ベースとを備え、前記吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて被吸着物を前記第１主面に吸着させる静電チャックにおいて、前記接着剤層の厚み方向と垂直の平面方向にて、該接着剤層より外側には、前記セラミック絶縁板と前記金属ベースとに挟まれた外周空間を備え、更に、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベ
ースには、前記外周空間に対して前記静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路を備えることを特徴とする。
(1) As a first aspect of the present invention, a ceramic insulating plate having a first main surface and a second main surface and having an adsorption electrode, and an adhesive layer on the second main surface side of the ceramic insulating plate An electrostatic chuck for adsorbing an object to be adsorbed to the first main surface using an electrostatic attractive force generated when a voltage is applied to the adsorption electrode. An outer peripheral space sandwiched between the ceramic insulating plate and the metal base outside the adhesive layer in a plane direction perpendicular to the thickness direction of the agent layer, and further comprising the ceramic insulating plate or the metal base Is provided with a gas supply path for supplying a working gas having a pressure higher than that of the gas in the space around the electrostatic chuck to the outer peripheral space.
本第１態様では、接着剤層の厚み方向と垂直の平面方向において、その接着剤層より外側（外周側）には、セラミック絶縁板と金属ベースとに挟まれた外周空間を備えるとともに、セラミック絶縁板又は金属ベースには、外周空間に対して静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路を備えている。 In the first aspect, in the plane direction perpendicular to the thickness direction of the adhesive layer, an outer peripheral space sandwiched between the ceramic insulating plate and the metal base is provided on the outer side (outer peripheral side) of the adhesive layer. The insulating plate or the metal base is provided with a gas supply path for supplying a working gas having a pressure higher than that of the gas in the space around the electrostatic chuck to the outer peripheral space.
つまり、本第１態様では、ガス供給路を介して外周空間に供給される作動ガスの圧力は、静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧であるので、その作動ガスを外周空間に供給することによって、周囲の空間から外周空間内へのガス（外部ガス）の侵入を防止することができる。 In other words, in the first aspect, the pressure of the working gas supplied to the outer peripheral space through the gas supply path is higher than the pressure of the gas in the space around the electrostatic chuck, so that the working gas is transferred to the outer peripheral space. By supplying, gas (external gas) can be prevented from entering from the surrounding space into the outer peripheral space.
従って、セラミック絶縁板に吸着された被吸着物（例えば半導体ウェハ）に対して加工を行う場合、例えばプラズマエッチング加工を行う場合には、通常、ハロゲンガス等の腐食性ガスが使用されるが、この様な加工の際に、ガス供給路を介して外周空間に作動ガス（例えば冷却用ガス）を供給することにより、腐食性ガスがセラミック絶縁板と金属ベースとの間の接着剤層に到達することを防止できる。 Therefore, when processing an object to be adsorbed (for example, a semiconductor wafer) adsorbed on a ceramic insulating plate, for example, when performing plasma etching processing, a corrosive gas such as halogen gas is usually used. During such processing, corrosive gas reaches the adhesive layer between the ceramic insulating plate and the metal base by supplying working gas (for example, cooling gas) to the outer peripheral space through the gas supply path. Can be prevented.
これにより、腐食ガスによって接着剤層が腐食すること（損なわれること）を防止できるので、静電チャックの耐久性が向上し、その寿命が長くなるという顕著な効果を奏する。 Thereby, the adhesive layer can be prevented from being corroded (damaged) by the corrosive gas, so that the durability of the electrostatic chuck is improved and the service life is increased.
（２）本発明では、第２態様として、前記外周空間のうち前記ガス供給路が開口する空間と前記周囲の空間との間に連通路を有し、該連通路には、前記作動ガスが前記ガス供給路を介して前記外周空間に供給されることにより、前記周囲の空間から前記外周空間への前記周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部を備えたことを特徴とする。 (2) In the present invention, as a second aspect, there is a communication path between a space where the gas supply path opens in the outer peripheral space and the surrounding space, and the working gas is contained in the communication path. A gas regulating unit is provided that prevents gas in the surrounding space from entering from the surrounding space into the outer circumferential space by being supplied to the outer circumferential space through the gas supply path.
なお、ここで連通路とは、外周空間の作動ガスが供給される空間と周囲の空間との間の連通部分を示している。
本第２態様では、外周空間（詳しくは、ガス供給路が開口する部分を含む空間）と周囲の空間との間の連通路に、ガス規制部を備えている。このガス規制部は、作動ガスがガス供給路を介して外周空間に供給されることにより、周囲の空間から外周空間への周囲の空間のガスの侵入を防止するものである。
Here, the communication path indicates a communication portion between the space where the working gas in the outer peripheral space is supplied and the surrounding space.
In the second aspect, the gas regulating portion is provided in the communication path between the outer peripheral space (specifically, the space including the portion where the gas supply path opens) and the surrounding space. The gas regulating unit prevents gas in the surrounding space from entering the outer space from the surrounding space by supplying the working gas to the outer space via the gas supply path.
つまり、外周空間と周囲の空間との間の連通路に、ガス規制部を備えることにより、一層効果的に、周囲のガスが外周空間に侵入することを防止することができる。
（３）本発明では、第３態様として、 前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される作動ガスの圧力によって変形して前記連通路を閉鎖又は狭くする弾性部材であることを特徴とする。
In other words, by providing the communication path between the outer peripheral space and the surrounding space with the gas regulating portion, it is possible to more effectively prevent the surrounding gas from entering the outer peripheral space.
(3) In the present invention, as a third aspect, the gas regulating portion is an elastic member that is deformed by the pressure of the working gas supplied to the outer peripheral space to close or narrow the communication path. .
本第３態様は、ガス規制部の好ましい態様を例示したものである。
本第３態様に用いられるガス規制部は、弾性部材であり、作動ガスの圧力によって変形して連通路を閉鎖又は狭くする。よって、より一層効果的に、周囲のガスが外周空間に侵入することを防止することができる。なお、連通路は、狭くするよりは閉鎖する方が好ましい。
The third aspect exemplifies a preferable aspect of the gas regulating unit.
The gas regulating portion used in the third aspect is an elastic member, and is deformed by the pressure of the working gas to close or narrow the communication path. Therefore, it is possible to prevent the surrounding gas from entering the outer peripheral space even more effectively. The communication path is preferably closed rather than narrowed.
（４）本発明では、第４態様として、前記ガス規制部は、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベースに固定される環状の固定部と、該固定部に前記連通路を閉塞するように立設された弾性を有する環状の膜部と、を備えたことを特徴とする。 (4) In the present invention, as a fourth aspect, the gas restricting portion is erected so as to close the communication path at the fixing portion and an annular fixing portion fixed to the ceramic insulating plate or the metal base. And an annular film portion having elasticity.
本第４態様は、弾性部材であるガス規制部の好ましい構成を例示したものである。
本第４態様では、環状の固定部によってガス規制部自身を固定でき、その固定部に立設された弾性を有する環状の膜部によって、効果的に連通路を遮断することができる。
The fourth aspect exemplifies a preferable configuration of the gas regulating portion that is an elastic member.
In the fourth aspect, the gas restricting portion itself can be fixed by the annular fixing portion, and the communication path can be effectively blocked by the elastic annular film portion standing on the fixing portion.
（５）本発明では、第５態様として、前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される前記作動ガスの一部が、自身の多孔質の構造を通して前記周囲の空間に流出可能な多孔質部材であることを特徴とする。 (5) In the present invention, as a fifth aspect, as the fifth aspect, the gas regulating portion is a porous material in which a part of the working gas supplied to the outer peripheral space can flow out to the surrounding space through its own porous structure. It is a member.
本第５態様は、ガス規制部の好ましい態様を例示したものである。
本第５態様で用いられるガス規制部は、多孔質部材であるので、外周空間に供給される作動ガスの一部が、ガス規制部自身を通過して周囲の空間に流出する。これにより、周囲空間からのガスが外周空間内に侵入することを防止できる。
The fifth aspect exemplifies a preferable aspect of the gas regulating unit.
Since the gas regulating part used in the fifth aspect is a porous member, a part of the working gas supplied to the outer peripheral space flows out to the surrounding space through the gas regulating part itself. Thereby, it is possible to prevent gas from the surrounding space from entering the outer peripheral space.
（６）本発明では、第６態様として、前記作動ガスは、前記セラミック絶縁板に吸着された被吸着物を冷却する冷却用ガスであることを特徴とする。
本第６態様は、作動ガスの好ましい態様を例示したものである。
(6) In the present invention, as a sixth aspect, the working gas is a cooling gas that cools an object to be adsorbed by the ceramic insulating plate.
The sixth aspect exemplifies a preferable aspect of the working gas.
本第６態様では、作動ガスとして、静電チャックを用いる際に通常使用される冷却用ガスを利用できるので、別途作動ガスを準備する必要がなく、製造工程等を簡易化することができる。 In the sixth aspect, since the cooling gas that is normally used when using the electrostatic chuck can be used as the working gas, it is not necessary to prepare a working gas separately, and the manufacturing process and the like can be simplified.
なお、以下に、上述した本発明の各構成について説明する。
・セラミック絶縁板としては、複数のセラミック層を積層した構成を採用でき、この構成の場合は、内部に各種の構造を容易に形成できるので好適である。
Hereinafter, each configuration of the present invention described above will be described.
-As a ceramic insulating board, the structure which laminated | stacked the several ceramic layer can be employ | adopted, and since various structures can be easily formed in an inside in this structure, it is suitable.
また、セラミック絶縁板の内部の構成としては、セラミック絶縁板を加熱するヒータや、（被吸着物を冷却する）冷却用ガスが流れる冷却用ガス流路を設けることが好ましい。
・セラミック絶縁板（複数のセラミック層からなる場合には、各セラミック層）を構成する材料としては、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックを主成分とする焼結体などが挙げられる。また、用途に応じて、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよいし、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよい。
Further, as the internal structure of the ceramic insulating plate, it is preferable to provide a heater for heating the ceramic insulating plate and a cooling gas flow path through which a cooling gas (cooling the adsorbed object) flows.
-High-temperature fired ceramics such as alumina, yttria (yttrium oxide), aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, silicon nitride, etc. are used as the material constituting the ceramic insulating plate (or each ceramic layer if it is composed of multiple ceramic layers) And the like, and the like. Depending on the application, a sintered body mainly composed of a low-temperature fired ceramic such as a glass ceramic obtained by adding an inorganic ceramic filler such as alumina to a borosilicate glass or a lead borosilicate glass may be selected. Alternatively, a sintered body mainly composed of a dielectric ceramic such as barium titanate, lead titanate, or strontium titanate may be selected.
なお、半導体製造におけるドライエッチングなどの各処理においては、プラズマを用いた技術が種々採用され、プラズマを用いた処理においては、ハロゲンガスなどの腐食性ガスが多用されている。このため、腐食性ガスやプラズマに晒される静電チャックには、高い耐食性が要求される。従って、前記セラミック絶縁板は、腐食性ガスやプラズマに対する耐食性がある材料、例えば、アルミナやイットリアを主成分とする材料からなることが好ましい。 In each process such as dry etching in semiconductor manufacturing, various techniques using plasma are employed, and in processes using plasma, corrosive gas such as halogen gas is frequently used. For this reason, high corrosion resistance is required for the electrostatic chuck exposed to corrosive gas or plasma. Therefore, the ceramic insulating plate is preferably made of a material having corrosion resistance against corrosive gas or plasma, for example, a material mainly composed of alumina or yttria.
・吸着用電極、ヒータを構成する導体の材料としては特に限定されないが、同時焼成法によってこれらの導体及びセラミック絶縁板を形成する場合、導体中の金属粉末は、セラミック絶縁板の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック絶縁板がいわゆる高温焼成セラミック（例えばアルミナ等）からなる場合には、導体中の金属粉末として、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等やそれらの合金が選択可能である。セラミック絶縁板がいわゆる低温焼成セラミック（例えばガラスセラミック等）からなる場合には、導体中の金属粉末として、銅（Ｃｕ）ま
たは銀（Ａｇ）等やそれらの合金が選択可能である。また、セラミック絶縁板が高誘電率セラミック（例えばチタン酸バリウム等）からなる場合には、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等やそれらの合金が選択可能である。
-The material of the conductor constituting the electrode for adsorption and the heater is not particularly limited, but when these conductors and ceramic insulating plate are formed by the simultaneous firing method, the metal powder in the conductor is higher than the firing temperature of the ceramic insulating plate. Must have a high melting point. For example, when the ceramic insulating plate is made of a so-called high-temperature fired ceramic (for example, alumina), nickel (Ni), tungsten (W), molybdenum (Mo), manganese (Mn), or the like can be used as the metal powder in the conductor. These alloys can be selected. When the ceramic insulating plate is made of a so-called low-temperature fired ceramic (for example, glass ceramic), copper (Cu), silver (Ag), or an alloy thereof can be selected as the metal powder in the conductor. When the ceramic insulating plate is made of a high dielectric constant ceramic (for example, barium titanate), nickel (Ni), copper (Cu), silver (Ag), palladium (Pd), platinum (Pt), etc. These alloys can be selected.
なお、吸着用電極、ヒータは、金属粉末を含む導体ペーストを用い、従来周知の手法、例えば印刷法等により塗布された後、焼成することで形成される。
・冷却用ガスとしては、ヘリウムガスや窒素ガスなどの不活性ガスを挙げることができる。
The adsorption electrode and the heater are formed by using a conductive paste containing a metal powder and applying the paste by a conventionally known method, for example, a printing method, followed by baking.
-As a cooling gas, inert gas, such as helium gas and nitrogen gas, can be mentioned.
・金属ベースの材料としては、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどを挙げることができる。
・接着剤層を形成する材料は、セラミック絶縁板と金属ベースとを接合させる力が大きい材料であることが好ましく、例えばインジウム、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂材料を選択することができる。しかし、セラミック絶縁板の熱膨張係数と金属ベースの熱膨張係数との差が大きいため、接着剤層は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能な樹脂材料からなることが特に好ましい。
-As a metal base material, copper, aluminum, iron, titanium, etc. can be mentioned.
-The material for forming the adhesive layer is preferably a material having a large force for joining the ceramic insulating plate and the metal base. For example, indium, silicone resin, acrylic resin, epoxy resin, polyimide resin, polyamideimide resin, polyamide A resin material such as a resin can be selected. However, since the difference between the thermal expansion coefficient of the ceramic insulating plate and the thermal expansion coefficient of the metal base is large, the adhesive layer is particularly preferably made of an elastically deformable resin material having a function as a buffer material.
以下に、本発明を実施するための形態（実施例）について説明する。 Below, the form (Example) for implementing this invention is demonstrated.
ここでは、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックを例に挙げる。
ａ）まず、本実施例の静電チャックの構造について説明する。
図１に示す様に、本実施例の静電チャック１は、図１の上側にて半導体ウェハ３を吸着する装置であり、第１主面（吸着面）５及び第２主面７を有する（例えば直径３００ｍｍ×厚み３ｍｍの）円盤状のセラミック絶縁板９と、（例えば直径３４０ｍｍ×厚み２０ｍｍの）円盤状の金属ベース（クーリングプレート）１１とを、例えばシリコーン樹脂からなる接着剤層１３を介して接合したものである。
Here, for example, an electrostatic chuck capable of attracting and holding a semiconductor wafer is taken as an example.
a) First, the structure of the electrostatic chuck of this embodiment will be described.
As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 1 of the present embodiment is a device that sucks the
特に、本実施例では、接着剤層１３の厚み方向と垂直の平面方向において、その接着剤層１３より外側（外周側）に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とに挟まれた外周空間１５を備えるとともに、セラミック絶縁板９には、外周空間１５に対して静電チャック１の周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路１７を備えている。
In particular, in this embodiment, the outer
以下、各構成について説明する。
前記セラミック絶縁板９は、後述する複数のセラミック層が積層されたものであり、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。このセラミック絶縁板９の内部には、半導体ウェハ３を冷却するヘリウム等の冷却用ガスを供給するトンネルである冷却用ガス供給路２１が設けられ、その吸着面５には、冷却用ガス供給路２１が開口する複数の冷却用開口部２３や、冷却用開口部２３から供給された冷却用ガスが吸着面５全体に広がるように設けられた環状の冷却用溝２５が設けられている。
Each configuration will be described below.
The ceramic insulating
一方、前記金属ベース１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属製であり、その内部には、セラミック絶縁板９を冷却する冷却用液体（例えば水）が充填される冷却用空間２７が設けられている。
On the other hand, the
更に、図２に詳細に示すように、前記セラミック絶縁板９においては、９層の第１〜第９セラミック層３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９が積層されている。詳しくは、セラミック絶縁板９の中心部分４１は、第１〜第８セラミック層３１〜３８が積層されているが、その中心部分４１の（第２主面７側の）外周部分４３、即ち中心部分４１よりも外側に環状に張り出している部分は、第６〜第８セラミック層３６〜３８からなり、更に、第８セラミック層３８の金属ベース１１側の外縁部には、環状の第９セラミック層３９が積層されている。
Further, as shown in detail in FIG. 2, in the ceramic insulating
前記セラミック絶縁板９の中心部分４１の構成は、基本的に従来とほぼ同様であり、その内部において、吸着面５の（同図）下方には、例えば平面形状が半円状の一対の吸着用電極４５、４７（図１参照）が形成されている。ここでは、第２、第３セラミック層３２、３３の間に吸着用電極４５、４７が形成されている。
The structure of the
この吸着用電極４５、４７とは、静電チャック１を使用する場合には、両吸着用電極４５、４７の間に、直流高電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ３を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ３を吸着して固定するものである。
When the electrostatic chuck 1 is used, the chucking
また、吸着用電極４５、４７の（同図）下方には、従来と同様に、例えば同一平面にて軸中心を回るように螺旋状に巻き回されたヒータ（発熱体）４９が形成されている。ここでは、第５、第６セラミック層３５、３６の間にヒータ４９が形成されている。
A heater (heating element) 49 that is spirally wound around the axis center in the same plane, for example, is formed below the attracting
特に、本実施例では、上述のように、接着剤層１３より外周側に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とに挟まれた環状の外周空間１５を備えるとともに、外周空間１５に対して外部より（作動ガスとして）前記冷却用ガスを供給するために、セラミック絶縁板９中に設けられた前記ガス供給路１７と、金属ベース１１を厚み方向に貫通して前記ガス供給路１７と連通する貫通孔５１とを備えている。
In particular, in the present embodiment, as described above, an annular outer
つまり、ガス供給路１７の先端の開口部５３は、外周空間１５に開口しているので、冷却用ガスを、貫通孔５１からガス供給路１７を介して外周空間１５内に供給することができる。
That is, since the
また、静電チャック１は、外周空間１５のうちガス供給路１７が開口する空間と前記周囲の空間との間に連通路５５を有しており、この連通路５５（詳しくは連通路５５の外周空間１５側）には、冷却用ガスがガス供給路１７を介して外周空間１５に供給されることにより、周囲の空間から外周空間１５への周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部５７を備えている。なお、ガス規制部５７の下流側（同図右側）における連通路５５の厚みは、接着剤層１３（従って外周空間１５）の厚みよりは小さく設定されている。
Further, the electrostatic chuck 1 has a
このガス規制部５７は、図３に示すように、外周空間１５に供給される冷却用ガスの圧力によって変形して連通路５５を閉鎖する例えばフッ素ゴムからなる弾性部材である。
詳しくは、ガス規制部５７は、（Ａ−Ａ断面が）逆Ｔ字状の環状の部材であり、金属ベース１１に固定される環状の固定部５９と、固定部５９の厚み方向の一方の表面から連通路５５を閉塞するように立設された環状の膜部６１とからなる。この膜部６１は、図３（ｂ）の矢印方向に変形して傾斜することが可能であり、外周空間１５に冷却用ガスが供給されると、矢印方向に傾いて、連通路５５を遮断する。
As shown in FIG. 3, the
Specifically, the
なお、固定部５９は、金属ベース１１の外周空間１５側に表面に設けられた凹部６３に嵌め込まれて固定されるが、接着剤等によって移動しないように固定することが望ましい。
In addition, although the fixing | fixed
ｂ）次に、本実施例の静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。
(1)図示しないが、原料としては、主成分であるＡｌ2Ｏ3：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ2：６重量％の各粉末を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
b) Next, a method for manufacturing the electrostatic chuck 1 of this embodiment will be briefly described.
(1) Although not shown in the figure, as raw materials, Al 2 O 3 : 92% by weight, MgO: 1% by weight, CaO: 1% by weight, SiO 2 : 6% by weight of the main ingredients are mixed, After wet grinding with a ball mill for 50 to 80 hours, dehydration drying is performed.
(2)次に、この粉末に、メタクリル酸イソブチルエステル：３重量％、ブチルエステル：３重量％、ニトロセルロース：１重量％、ジオクチルフタレート：０．５重量％を加え、更に溶剤として、トリクロール−エチレン、ｎ−ブタノールを加え、ボールミルで混合して、流動性のあるスラリーとする。 (2) Next, methacrylic acid isobutyl ester: 3% by weight, butyl ester: 3% by weight, nitrocellulose: 1% by weight, dioctyl phthalate: 0.5% by weight were added to this powder, and trichlor was further added as a solvent. -Add ethylene and n-butanol and mix with a ball mill to form a fluid slurry.
(3)次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、厚さ０．８ｍｍの（第１〜第９セラミック層３１〜３９に対応する）第１〜第９アルミナグリーンシートを形成する。
(3) Next, this slurry was degassed under reduced pressure, and then poured out into a flat plate and gradually cooled to diffuse the solvent, corresponding to the first to ninth
そして、この第１〜第９アルミナグリーンシートに対して、冷却用ガス供給路２１やガス供給路１７など冷却ガスの流路となる空間や貫通孔、更には（図示しない）ビアとなるスルーホールを、必要箇所に開ける。
The first to ninth alumina green sheets have spaces and through holes for cooling gas flow paths such as the cooling
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、前記と同様な方法によりスラリー状にして、メタライズインクとする。
(5)そして、吸着用電極４５、４７、ヒータ４９、（図示しない）内部導電層を形成するために、前記メタライズインクを用いて、吸着用電極４５、４７、ヒータ４９などの形成箇所に対応したアルミナグリーンシート上に、通常のスクリーン印刷法により、各パターンを印刷する。なお、ビアを形成するために、スルーホールに対して、メタライズインクを充填する。
(4) Further, a tungsten powder is mixed into the raw material powder for the alumina green sheet, and is made into a slurry by the same method as described above to obtain a metallized ink.
(5) Then, in order to form the
(6)次に、前記第１〜第９アルミナグリーンシートを、冷却用ガスの流路などが形成されるように位置合わせして、熱圧着し、積層シートを形成する。
(7)次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状（例えば８インチサイズの円板形状）にカットする。
(6) Next, the first to ninth alumina green sheets are aligned so as to form a cooling gas flow path and the like, and thermocompression-bonded to form a laminated sheet.
(7) Next, the thermocompression-bonded laminated sheet is cut into a predetermined disc shape (for example, an 8-inch size disc shape).
(8)次に、カットしたシートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃の範囲（例えば１９５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、アルミナ質焼結体を作製する。
(9)そして、焼成後に、アルミナ焼結体に対して研磨等を行って、セラミック絶縁板９を作成する。
(8) Next, the cut sheet is fired (main firing) in a reducing atmosphere in the range of 1400 to 1600 ° C. (for example, 1950 ° C.) for 5 hours to produce an alumina sintered body.
(9) After firing, the alumina sintered body is polished and the ceramic insulating
(10)次に、セラミック絶縁板９に、図示しないメタライズ層や内部接続端子を設ける。
(11)次に、（冷却用ガスの流路となる貫通孔５１等を設けた）金属ベース１１の凹部６
３に、ガス規制部５７の固定部５９を嵌め込んで固定する。
(10) Next, a metallized layer and internal connection terminals (not shown) are provided on the ceramic insulating
(11) Next, the concave portion 6 of the metal base 11 (provided with a through
3, the fixing
(12)次に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とを組み合わせる際に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１との間の外周空間１５内を形成するとともに、その外周空間１５内にガス規制部５７が収容されるようにして、例えばシリコーン樹脂を用いて、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とを接合して一体化する。これにより、静電チャック１が完成する。
(12) Next, when the ceramic insulating
ｃ）次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例では、外周空間１５と周囲の空間との間に連通路５５を有しており、その連通路５５に弾性部材であるガス規制部５７を備えている。このガス規制部５７は、連通路５５におけるガスの流路を小さくするとともに、ガス供給路１７を介して外周空間１５に供給される冷却用ガスにより、周囲の空間から外周空間１５へのガス（外部ガス）の侵入を防止することができる。
c) Next, the effect of the present embodiment will be described.
In this embodiment, a
つまり、ガス規制部５７の膜部６１は、外周空間１５に供給される冷却用ガスの圧力によって変形して、詳しくは、膜部６１が外周側に倒れて第９セラミック層３９の内周面に接触することにより、連通路５５を閉鎖する。
That is, the
従って、セラミック絶縁板９に吸着された半導体ウェハ３に対して加工を行う場合、例えばプラズマエッチング加工を行う場合には、ハロゲンガス等の腐食性ガスが使用されるが、この様な加工の際に、ガス供給路１７を介して外周空間１５に冷却用ガスを供給することにより、連通路５５を閉じることができるので、腐食性ガスによってセラミック絶縁板９と金属ベース１１との間の接着剤層１３が腐食すること（損なわれること）を防止できる。
Accordingly, when processing the
そのため、静電チャック１の耐久性が向上し、その寿命が長くなるという顕著な効果を奏する。
なお、ガス規制部５７によって、完全に連通路５５を閉じてもよいが、若干の隙間があって、外周空間１５から僅かに冷却用ガスが外部に漏出するようにしてもよい。
Therefore, the durability of the electrostatic chuck 1 is improved, and the remarkable effect is obtained that the life is extended.
The
なお、外周空間１５の圧力と外部の空間との圧力の差は、外周空間１５の方が外部の空間より、例えば１０ｔｏｒｒ以上高圧にすれば、十分な腐食防止の効果が得られる。
In addition, if the pressure difference between the
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
図４に示すように、本実施例の静電チャック７１は、前記実施例１と同様に、図４の上方の吸着面７３側にて半導体ウェハ３を吸着するものであり、円盤状のセラミック絶縁板７５と、円盤状の金属ベース７７とを、接着剤層７９を介して接合したものである。
Next, the second embodiment will be described, but the description of the same parts as the first embodiment will be omitted.
As shown in FIG. 4, the
本実施例２においても、接着剤層７９の外周側に、セラミック絶縁板７５と金属ベース７７とに挟まれた外周空間８１を備えるとともに、外周空間８１内において、連通路８３のガスの流れを規制する（前記実施例１と同様な形状の弾性部材である）ガス規制部８５を備えている。
Also in the second embodiment, an outer
特に、本実施例２では、外周空間８１に冷却用ガスを供給するガス供給路８７として、金属ベース７７を厚み方向に貫通して、外周空間８１に開口する貫通孔８７が設けられている。
In particular, in the second embodiment, as the
本実施例２においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。 Also in the second embodiment, the same effects as in the first embodiment are obtained.
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
図５に示すように、本実施例の静電チャック９１は、前記実施例１と同様に、図５の上方の吸着面９３側にて半導体ウェハ３を吸着するものであり、円盤状のセラミック絶縁板９５と、円盤状の金属ベース９７とを、接着剤層９９を介して接合したものである。
Next, although Example 3 will be described, description of the same parts as those in Example 1 will be omitted.
As shown in FIG. 5, the
本実施例３においても、接着剤層９９の外周側に、セラミック絶縁板９５と金属ベース９７とに挟まれた外周空間１０１を備えるとともに、外周空間１０１に連通するように、（セラミック絶縁板９５内に設けられた）ガス供給路１０３と（金属ベース９７を貫通する）貫通孔１０５とを備えている。
Also in the third embodiment, the outer
特に、本実施例３では、外周空間１０１の連通路１０７に、連通路１０７を遮るように配置された多孔質の環状のガス規制部１０９を備えている。
なお、このガス規制部１０９は、ガス供給路１０３の下流側にて、ガス供給路１０３の開口部１１１を塞がないように、金属ベース９７の凹部１１３に嵌め込まれるとともに、セラミック絶縁板９５と金属ベース９７とに挟まれることによって、がたつかないように固定されている。
In particular, in the third embodiment, a porous annular
The
本実施例では、半導体ウェハ３の例えばエッチング加工を行う際に、ガス供給路１０３から外周空間１０１に冷却用ガスを供給すると、冷却用ガスは多孔質のガス規制部１０９の内部を通って僅かに外部に漏出するので、外部から腐食性ガスが外周空間１０１内に侵入することがない。
In this embodiment, when the
よって、前記実施例１と同様な効果を奏する。
尚、本発明は前記実施形態や実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
Therefore, the same effects as those of the first embodiment can be obtained.
In addition, this invention is not limited to the said embodiment and Example at all, and it cannot be overemphasized that it can implement with a various aspect in the range which does not deviate from this invention.
（１）例えば前記実施例１では、セラミック絶縁体の内部に（冷却用ガスを供給する）ガス供給路を設け、一方、前記実施例２では、金属ベースにガス供給路を設けたが、両方にガス供給路を設けてもよい。 (1) For example, in the first embodiment, the gas supply path (supplying the cooling gas) is provided inside the ceramic insulator, while in the second embodiment, the gas supply path is provided in the metal base. A gas supply path may be provided.
（２）また、例えば図６に示すように、前記実施例１と同様にガス供給路１２１や外周空間１２３を設けるが、その際に、実施例１の様なガス規制部を配置せずに、外周空間１２３に対して十分に流路の小さな連通路１２５を設けるようにしてもよい。例えば外周空間１２３（従ってシリコーン樹脂の接着剤層１２７）の厚みの１／１０以下の連通路１２５を設けてもよい。この場合にも、外周空間１２３に供給される冷却用ガスは連通路１２５から吹き出すように動作するので、腐食性ガスの侵入を防止することができる。
(2) Further, for example, as shown in FIG. 6, the
１、７１、９１…静電チャック
３…半導体ウェハ
５、７３、９３…第１主面（吸着面）
７…第２主面
９、７５、９５…セラミック絶縁板
１１、７７、９７…金属ベース
１３、７９、９９、１２７…接着剤層
１５、８１、１０１、１２３…外周空間
１７、８７、１０３、１２１…ガス供給路
４５、４７…吸着用電極
５５、８３、１０７、１２５…連通路
５７、８５、１０９…ガス規制部
DESCRIPTION OF
7 ... Second
Claims (6)
前記接着剤層の厚み方向と垂直の平面方向にて、該接着剤層より外側には、前記セラミック絶縁板と前記金属ベースとに挟まれた外周空間を備え、
更に、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベースには、前記外周空間に対して前記静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路を備えることを特徴とする静電チャック。 A ceramic insulating plate having a first main surface and a second main surface, and having a suction electrode; and a metal base bonded to the second main surface side of the ceramic insulating plate via an adhesive layer; In an electrostatic chuck that attracts an object to be adsorbed to the first main surface using electrostatic attraction generated when a voltage is applied to the adsorption electrode.
In the plane direction perpendicular to the thickness direction of the adhesive layer, outside the adhesive layer is provided with an outer peripheral space sandwiched between the ceramic insulating plate and the metal base,
Further, the ceramic insulating plate or the metal base is provided with a gas supply path for supplying a working gas having a pressure higher than the gas pressure in the space around the electrostatic chuck to the outer peripheral space. Electric chuck.
前記連通路には、前記作動ガスが前記ガス供給路を介して前記外周空間に供給されることにより、前記周囲の空間から前記外周空間への前記周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部を備えたことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。 Among the outer peripheral spaces, there is a communication path between the space where the gas supply path opens and the surrounding space,
In the communication path, the working gas is supplied to the outer peripheral space through the gas supply path, thereby preventing gas from entering the peripheral space from the peripheral space to the outer peripheral space. The electrostatic chuck according to claim 1, further comprising a portion.
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