JP6341457B1 - 静電チャック - Google Patents
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Abstract
Description
図2(a)及び図2(b)は、本実施形態に係る静電チャックを例示する模式的断面図である。
図1では、説明の便宜上、静電チャックの一部において断面図を表している。図2(a)は、例えば図1に表した切断面A1−A1における模式的断面図である。図2(b)は、図2(a)に表した領域B1の模式的拡大図である。
図4(a)及び図4(b)は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的斜視図である。
図5は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的分解図である。
図6は、本実施形態に係るヒータプレートの変形例を例示する模式的分解図である。
図3は、本実施形態のヒータプレートを上面(セラミック誘電体基板100の側の面)から眺めた模式的斜視図である。図4(a)は、本実施形態のヒータプレートを下面(ベースプレート300の側の面)から眺めた模式的斜視図である。図4(b)は、図4(a)に表した領域B2における模式的拡大図である。
これに対して、本実施形態では、第1の支持板210は、第1のヒータエレメント230a、第2のヒータエレメント230b及びバイパス層250を高周波から遮断する。これにより、第1の支持板210は、第1及び第2のヒータエレメント230a、230bが異常温度に発熱することを抑制することができる。
同様に、第2のヒータエレメント230bとバイパス層250との接合部には、電流が第2のヒータエレメント230bに入る部分Binと、電流が第2のヒータエレメント230bから出る部分Boutと、が存在する。つまり、第2のヒータエレメント230bとバイパス層250との接合部には、ペアが存在する。
図3〜図5に表したヒータプレート200は8つの給電端子280を有する。この例では、第1のヒータエレメント230aとバイパス層250との接合部のペアの数と、第2のヒータエレメント230bとバイパス層250との接合部のペアの数と、の合計は、4である。例えば、第1のヒータエレメント230aに流れる電流及び第2のヒータエレメント230bに流れる電流は、別々に制御される。ただし、第1のヒータエレメント230aに接続されるバイパス部251と、第2のヒータエレメント230bに接続されるバイパス部251と、を適宜共通としてもよい。
第1のヒータエレメント230aの長さとは、第1のヒータエレメント230aに電流が入る部分Ainから、第1のヒータエレメント230aから電流が出る部分Aoutまでの、電流が流れる経路の長さである。すなわち、第1のヒータエレメント230aの長さは、図5の矢印C5で示す電流の経路の長さである。
同様に、第2のヒータエレメント230bの長さとは、第2のヒータエレメント230bに電流が入る部分Binから、第2のヒータエレメント230bから電流が出る部分Boutまでの、電流が流れる経路の長さである。すなわち、第2のヒータエレメント230bの長さは、図5の矢印C15で示す電流の経路の長さである。
同様に、第2のヒータエレメント230bの電気抵抗とは、第2のヒータエレメント230bに電流が入る部分Binと、第2のヒータエレメント230bから電流が出る部分Boutと、の間の電気抵抗である。すなわち、第2のヒータエレメント230bの電気抵抗は、図5の矢印C15で示す経路における電気抵抗である。
図8(a)〜図8(c)及び図9(a)〜図9(c)は、計算に用いたモデルを例示する模式図である。
図8(a)は、計算に用いた静電チャックのモデルの斜視図である。50mm×100mmの直方体状の領域についての計算を行った。図8(b)は、図8(a)に示す切断面A2−A2における模式的断面図である。図8(c)は、図8(b)に示す領域B4の模式的拡大図である。
図9(b)は、図9(a)のうち、第2のヒータエレメント230bのパターンのみを示す。図9(c)は、図9(a)のうち、第1のヒータエレメント230aのパターンのみを示す。言い換えれば、図9(a)は、図9(b)と図9(c)を重ねた図である。
図10の横軸は、図8(b)に示す断面におけるY方向の位置Px(mm)を表し、図10の縦軸は、処理対象物Wの温度Tw(℃)を表す。図10の実線は、第2のヒータエレメント230bのみを用いた場合の処理対象物Wの温度分布を表す。図10の破線は、第1のヒータエレメント230a及び第2のヒータエレメント230bの両方を用いた場合の処理対象物Wの温度分布を表す。
図11(a)及び図11(b)は、本実施形態に係る製造方法の一例を例示する模式的断面図である。
図12は、本実施形態に係る製造方法の他の一例を例示する模式的断面図である。
図11(a)は、バイパス層とヒータエレメントとを接合する前の状態を例示する模式的断面図である。図11(b)は、バイパス層とヒータエレメントとを接合した後の状態を例示する模式的断面図である。図12は、バイパス層と給電端子との接合工程の一例を例示する模式的断面図である。
なお、製造後のヒータプレート200に対しては、検査などが適宜行われる。
図13に表したように、第1の支持板210は、第2の支持板270と電気的に接合されている。第1の支持板210と第2の支持板270との接合は、例えば、溶接、レーザ光を利用した接合、半田付け、あるいは接触などにより行われる。
図14(a)及び図14(b)は、本実施形態に係るヒータプレートを例示する模式的平面図である。図14(a)は、ヒータプレートを上面から眺めた様子を表し、図14(b)はヒータプレートを下面から眺めた様子を示す。
図14(a)及び図14(b)に表したように、第1の支持板210は、領域B11〜領域B14及び領域B31〜領域B34において第2の支持板270と電気的に接合されている。なお、領域B11〜領域B14のそれぞれは、領域B31〜領域B34のそれぞれと対応している。つまり、この例では、第1の支持板210は、4つの領域で第2の支持板270と電気的に接合されており、8つの領域で第2の支持板270と電気的に接合されているわけではない。
図15(a)及び図15(b)は、領域B31(領域B11)の一例を表す。図15(a)は、領域B31の模式的平面図であり、図15(b)は、領域B31の模式的断面図である。図15(b)は、図15(a)の切断面A3−A3を模式的に表す。なお、他の領域B12〜領域B14及び領域B32〜領域B34は、領域B11、B31と同様であるから、詳細な説明は省略する。
図16(b)は、図16(a)に示す領域B6に設けられた第2ヒータ電極239bを例示する拡大図である。図16(c)は、図16(a)に示す領域B7に設けられた第2ヒータ電極239bを例示する拡大図である。図示を省略するが、図16(b)に示す第2ヒータ電極239b及び図16(c)に示す第2ヒータ電極239bのそれぞれは、一続きのパターンである。このように、各第2ヒータ領域R2に、一続きの帯状の第2ヒータ電極239bが設けられる。
このように、複数の第2ヒータ電極239bは、複数の領域において互いに独立した状態で設けられている。換言すれば、複数の第2ヒータ電極239bは、互いに電気的に接続されていない。これにより、第2ヒータ電極239bごとに電圧を印加することができる。すなわち、処理対象物Wの面内の温度を第2ヒータ領域R2ごとに独立して制御することができる。
図17(b)は、図17(a)に示す領域B8に設けられた第1ヒータ電極239aを例示する拡大図である。図17(c)は、図17(a)に示す領域B9に設けられた第1ヒータ電極239aを例示する拡大図である。図示を省略するが、図17(b)に示す第1ヒータ電極239a及び図17(c)に示す第1ヒータ電極239aは、それぞれ、一続きのパターンである。このように、各第1ヒータ領域R1に、一続きの帯状の第1ヒータ電極239aが設けられる。
第1のヒータエレメント230aにおける抵抗密度とは、1つの第1ヒータ領域R1の面積に対する、その第1ヒータ領域R1に配置された第1ヒータ電極239aの電気抵抗の比である。すなわち、第1のヒータエレメント230aにおける抵抗密度は、(第1ヒータ電極239aの電気抵抗)/(第1ヒータ領域R1の面積)により算出される。
同様に、第2のヒータエレメント230bにおける抵抗密度とは、1つの第2ヒータ領域R2の面積に対する、その第2ヒータ領域R2に配置された第2ヒータ電極239bの電気抵抗の比である。すなわち、第2のヒータエレメント230bにおける抵抗密度は、(第2ヒータ電極239bの電気抵抗)/(第2ヒータ領域R2の面積)により算出される。
図18(a)〜図18(f)は、本実施形態に係るヒータエレメントを説明する模式的平面図である。
図18(a)に示す例では、ヒータプレート200は、複数の領域R(Ra〜Rf)に分割されている。領域Rは、第1ヒータ領域R1及び第2ヒータ領域R2のいずれかを表す。複数の領域Rには、複数のヒータ電極239が設けられる。領域Rが第1ヒータ領域R1である場合は、ヒータ電極239は第1ヒータ電極239aとする。領域Rが第2ヒータ領域R2である場合は、ヒータ電極239は第2ヒータ電極239bとする。
バイパス層250の複数のバイパス部251のうちの少なくともいずれかは、縁部に切り欠き部253を有する。この例では、バイパス層250に、4個の切り欠き部253が設けられている。切り欠き部253の数は、「4」には限定されない。
複数のバイパス層250のうちの少なくともいずれかが切り欠き部253を有するため、第2の支持板270は、第1の支持板210と接触可能である。また、図15(a)及び図15(b)に関して説明した接合領域JAは、バイパス層250の切り欠き部253に対応して第1の支持板210及び第2の支持板270の外縁に設けられる。
図20に表したように、この例において、バイパス層250は、第1のヒータエレメント230a及び第2のヒータエレメント230bの両方と電気的に接続されている。すなわち、1つのバイパス部251が、第1のヒータエレメント230a(第1ヒータ電極239a)と接続されており、第2のヒータエレメント230b(第2ヒータ電極239b)とも接続されている。言い換えると、第1のヒータエレメント230aへの電力供給及び第2のヒータエレメント230bへの電力供給に共通のバイパス層250が用いられている。
1つの第1ヒータ電極239aは、電流の入り口に対応する第1接続部233a及び電流の出口に対応する第1接続部233aの、2つの第1接続部233aを有する。
2つの第1接続部233aは、それぞれ、互いに異なるバイパス部251に接続される。一方は高電位のバイパス部251であり、他方は低電位のバイパス部251である。複数の第1ヒータ電極239aにおいて、一方のバイパス部251(例えば低電位のバイパス部251)を共通化してもよい。
ダミーのヒータ電極を設けることにより、ヒータプレート200の凹凸を改善し、処理対象物Wの面内の温度分布の均一性を向上させることができる。
図24に示した例では、図1〜図23に関して説明したヒータプレート200と比べて、第1のヒータエレメント230aと第2のヒータエレメント230bとの積層順が異なる。図1〜図23に示した例では、第1のヒータエレメント230aは、第2のヒータエレメント230bよりも上方に位置する。換言すれば、第1のヒータエレメント230aは、第1主面101と第2のヒータエレメント230bとの間に設けられる。
第1の支持板210及び第2の支持板270の少なくともいずれかには、第1の支持板210と第2の支持板270との間に設けられた層の厚さに応じて、凹凸が形成される。すなわち、第1の支持板210及び第2の支持板270の少なくともいずれかは、深さが互いに異なる複数種類の凹部を有する。なお、図示を省略するが、第1の樹脂層220、第1のヒータエレメント230a、第2の樹脂層240、第2のヒータエレメント230b、第3の樹脂層245、バイパス層250、及び第4の樹脂層260の少なくともいずれかにも、複数種類の凹凸が形成される。
凹部213aの深さは、部分Q1と部分Q2との間のZ方向に沿った距離L1である。凹部213bの深さは、部分Q1と部分Q3との間のZ方向に沿った距離L2である。凹部213cの深さは、部分Q1と部分Q4との間のZ方向に沿った距離L3である。距離L1、距離L2及び距離L3は互いに異なる。
凹部273aの深さは、部分Q5と部分Q6との間のZ方向に沿った距離L4である。凹部273bの深さは、部分Q5と部分Q7との間のZ方向に沿った距離L5である。凹部273cの深さは、部分Q5と部分Q8との間のZ方向に沿った距離L6である。距離L4、距離L5及び距離L6は互いに異なる。
図26(a)は、ヒータプレートの模式的分解図である。実施形態においては、低出力ヒータが複数の層に設けられてもよい。例えば、図26(a)に示した例においては、ヒータプレート200は、第3のヒータエレメント230cと、樹脂層246と、をさらに有する。第3のヒータエレメント230cは、例えば第1のヒータエレメント230aと同様の低出力ヒータである。なお、この例において、バイパス層250及び第4の樹脂層260は省略されている。
図26(b)のようにZ方向に沿って見たときに、第3のヒータエレメント230c(第3ヒータ電極239c)は、折れ曲がり部23を有する。Z方向に沿って見たときに、第3のヒータエレメント230cの折れ曲がり部23の数は、第2のヒータエレメント230bの折れ曲がり部の数よりも多い。
図27に表したように、この例では、バイパス層250が、第1の支持板210と第1のヒータエレメント230aとの間に設けられる。より詳しくは、バイパス層250が、第1の支持板210と第1の樹脂層220との間に設けられ、第4の樹脂層260が、第1の支持板210とバイパス層250との間に設けられる。
図28に表したように、第2のヒータエレメント230bは、接続領域236を有する。接続領域236は、第2のヒータエレメント230bに電力を供給する導電体(この例ではバイパス層250)が接続された領域である。接続領域236は、上記の第2接続部233bを含む。接続領域236は、第2のヒータエレメント230bに電流が入る部分Bin(図5参照)及び第2のヒータエレメント230bから電流が出る部分Bout(図5参照)のいずれかを含む。バイパス層250が設けられない場合は、接続領域236は、例えば第2のヒータエレメント230bと給電端子との接合部に対応する。
図29(a)は、本具体例の給電端子を表す模式的平面図である。図29(b)は、本具体例の給電端子の接合方法を例示する模式的平面図である。
この例では、実施形態に係る静電チャックは、前述の給電端子280の代わりに給電端子280aを有する。給電端子280aは、給電部(本体部)281aと、端子部281bと、を有する。給電端子280aは、例えば、コンタクトプローブである。
端子部281bは、給電端子280aの先端に設けられ、第1のヒータエレメント230a及び第2のヒータエレメント230bの少なくともいずれかまたはバイパス層250に接触する。端子部281bは、給電部281aに対して摺動可能であり、給電端子280aは伸縮可能である。また、給電端子280aは、給電部281aに対して固定されたバネを内部に有する。端子部281bは、そのバネにより、給電端子280aが伸びるように付勢されている。
このように、第1給電端子及び第2給電端子の一方が、給電端子280であり、他方が給電端子280aであってもよい。なお、第1給電端子及び第2給電端子の両方が給電端子280であってもよいし、第1給電端子及び第2給電端子の両方が給電端子280aであってもよい。
本実施形態に係るウェーハ処理装置500は、処理容器501と、上部電極510と、図1〜図27に関して前述した静電チャック(例えば、静電チャック10)と、を備えている。処理容器501の天井には、処理ガスを内部に導入するための処理ガス導入口502が設けられている。処理容器501の底板には、内部を減圧排気するための排気口503が設けられている。また、上部電極510及び静電チャック10には高周波電源504が接続され、上部電極510と静電チャック10とを有する一対の電極が、互いに所定の間隔を隔てて平行に対峙するようになっている。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
Claims (20)
- 処理対象物が載置される第1主面を有するセラミック誘電体基板と、
前記セラミック誘電体基板に設けられた電極層と、
前記セラミック誘電体基板を支持するベースプレートと、
前記ベースプレートと前記第1主面との間に設けられたヒータプレートと、
を備え、
前記ヒータプレートは、
電流が流れることにより発熱する第1のヒータエレメントと、
電流が流れることにより発熱する第2のヒータエレメントと、
を有し、
前記第1主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第1のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第2のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第1のヒータエレメントは、前記第2のヒータエレメントの隙間に位置する部分を有することを特徴とする静電チャック。 - 前記ヒータプレートは、複数の第1ヒータ領域と、複数の第2ヒータ領域と、を有し、
前記第1のヒータエレメントは、前記複数の第1ヒータ領域において互いに独立して設けられた複数の第1ヒータ電極を有し、
前記第2のヒータエレメントは、前記複数の第2ヒータ領域において互いに独立して設けられた複数の第2ヒータ電極を有し、
前記第1ヒータ領域の数は、前記第2ヒータ領域の数よりも大きいことを特徴とする請求項1記載の静電チャック。 - 前記第1ヒータ電極の電気抵抗は、前記第2ヒータ電極の電気抵抗よりも高いことを特徴とする請求項2記載の静電チャック。
- 前記第2のヒータエレメントは、前記第2のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された接続領域を有し、
前記第1主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第1のヒータエレメントの少なくとも一部は、前記接続領域と重なることを特徴とする請求項1〜3のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータプレートは、導電性を有し前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの少なくともいずれかと電気的に接続されたバイパス層をさらに有することを特徴とする請求項2または3に記載の静電チャック。
- 前記バイパス層は、前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの両方と電気的に接続されたことを特徴とする請求項5記載の静電チャック。
- 前記バイパス層は、複数のバイパス部を有し、
前記第1のヒータエレメントと電気的に接続された前記バイパス部の数は、前記第1ヒータ領域の数の2倍以下であることを特徴とする請求項5または6に記載の静電チャック。 - 前記複数の前記第1ヒータ領域のいずれかには、前記第1ヒータ電極が設けられないことを特徴とする請求項2、3、5〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記複数の前記第1ヒータ領域のいずれかには、前記第1ヒータ電極が設けられず、
前記ヒータプレートは、前記第1ヒータ電極が設けられない前記第1ヒータ領域に設けられた導電部を有し、
前記導電部は、外部から給電されないことを特徴とする請求項2、3、5〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータプレートは、電流が流れることにより発熱する第3のヒータエレメントをさらに有し、
前記第3のヒータエレメントは、前記第1のヒータエレメントが設けられた層及び前記第2のヒータエレメントが設けられた層とは異なる層に設けられ、
前記第1主面に対して垂直な方向に沿って見たときに、前記第3のヒータエレメントの折れ曲がりは、前記第2のヒータエレメントの折れ曲がりよりも多く、前記第3のヒータエレメントは、前記第2のヒータエレメントの隙間に位置する部分を有することを特徴とする請求項1〜9のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記第1のヒータエレメントは、前記第1主面と前記第2のヒータエレメントとの間に設けられたことを特徴とする請求項1〜10のいずれか1つに記載の静電チャック。
- 前記ヒータプレートは、第1の支持板及び第2の支持板の少なくともいずれかをさらに有し、
前記第1の支持板は、前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの上に設けられ、
前記第2の支持板は、前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの下に設けられ、
前記第1の支持板の熱伝導率は、前記第1のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第2のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、
前記第2の支持板の熱伝導率は、前記第1のヒータエレメントの熱伝導率よりも高く、前記第2のヒータエレメントの熱伝導率よりも高いことを特徴とする請求項1〜11のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記第1の支持板及び前記第2の支持板の少なくともいずれかは、深さが互いに異なる複数種類の凹部を有することを特徴とする請求項12記載の静電チャック。
- 前記第1のヒータエレメントは、前記第1のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された第1接続部を有し、
前記第2のヒータエレメントは、前記第2のヒータエレメントに電力を供給する導電体が接続された第2接続部を有し、
前記第1接続部の幅は、前記第2接続部の幅よりも狭いことを特徴とする請求項1〜13のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される接続部材と、
前記接続部材よりも細い導線部と、
前記導線部と接続された支持部と、
前記支持部と接続され前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの少なくともいずれかと接合された接合部と、
を有し、前記電力を前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの少なくともいずれかに供給することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される給電部と、
前記給電部と接続され、前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの少なくともいずれかに押圧された端子部と、
を有することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第1給電端子と、前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第2給電端子と、をさらに備え、
前記第1給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される給電部と、
前記給電部と接続され、前記第1のヒータエレメントに押圧された端子部と、
を有し、電力を前記第1のヒータエレメントに供給し、
前記第2給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される接続部材と、
前記接続部材よりも細い導線部と、
前記導線部と接続された支持部と、
前記支持部と接続され前記第2のヒータエレメントと接合された接合部と、
を有し、電力を前記第2のヒータエレメントに供給することを特徴とする請求項1〜14のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される接続部材と、
前記接続部材よりも細い導線部と、
前記導線部と接続された支持部と、
前記支持部と接続され前記バイパス層と接合された接合部と、
を有し、前記バイパス層を介して前記電力を前記第1のヒータエレメント及び前記第2のヒータエレメントの少なくともいずれかに供給することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する給電端子をさらに備え、
前記給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される給電部と、
前記給電部と接続され、前記バイパス層に押圧された端子部と、
を有することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。 - 前記ベースプレートに設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第1給電端子と、前記ヒータプレートから前記ベースプレートに向かって設けられ、前記ヒータプレートに電力を供給する第2給電端子と、をさらに備え、
前記第1給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される給電部と、
前記給電部と接続され、前記バイパス層に押圧された端子部と、
を有し、電力を前記第1のヒータエレメントに供給し、
前記第2給電端子は、
外部から電力を供給するソケットと接続される接続部材と、
前記接続部材よりも細い導線部と、
前記導線部と接続された支持部と、
前記支持部と接続され前記バイパス層と接合された接合部と、
を有し、前記バイパス層を介して電力を前記第2のヒータエレメントに供給することを特徴とする請求項5〜7のいずれか1つに記載の静電チャック。
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