JP6725677B2 - 保持装置 - Google Patents
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Description
本開示の一側面においては、セラミックヒータのマルチゾーン化を促進する場合に、発熱体の抵抗値を高めることができる保持装置を提供することが望ましい。
このように、保持装置の他方の主面側に、発熱部に給電する構成である給電用導通部をまとめて配置してもよい。この場合には、一方の主面側には、発熱部に給電する構成を設けなくてもよい。例えばセラミックヒータを備えた静電チャックにおいて、セラミックヒータの一方の主面側を、半導体ウェハを吸着するための吸着面に用いるなど、所望の構成にできるという利点がある。
平面視で、給電用ビアや第1のビアのある部分は、各加熱ゾーン内の発熱体における給電用ビアや第1のビアのない部分に比べて温度が低くなるので、この保持装置では、平面視で、給電用ビアや第1のビアが重ならないように配置している。これによって、各加熱ゾーンの平面方向における温度分布を均一化することができる。
・保持基板は板状の部材であり、この保持基板としては、例えば、セラミックを主成分(50質量%以上)とするセラミック基板が挙げられる。また、保持基板としては、セラミック基板等の主面側に、内部等に発熱体を有する樹脂製のヒータ(例えば板状のヒータ)を貼り付けた複合基板が挙げられる。
・主面とは、保持基板の表面のうち、厚み方向における保持基板の主なる表面を示しており、厚み方向の垂直方向の側面とは異なる表面であって、側面の表面積より大きな表面積を有している。
・第1のビアや第2のビア等の各ビアは、層の厚み方向の両側を導通させるための構成であり、例えば、厚み方向に伸びて層を貫通する孔(貫通孔)に、導電材料として、例えばタングステン、モリブデン等が充填されたものや、前記孔の内周面等に、メッキ等によって、例えばタングステン、モリブデン等からなる導電層が形成されたものが挙げられる。
5…セラミックヒータ
13…発熱部
15…セラミック基板
23…給電用導電部
25a、25b…給電用ビア
25c…端子側ビア
27…内部配線層
H…直列発熱体
H1…第1の発熱体
H2…第2の発熱体
H3…第3の発熱体
V1…第1のビア
V2…第2のビア
[1.第1実施形態]
ここでは、保持装置の第1実施形態として、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックに用いられるセラミックヒータを例に挙げる。
[1−1.全体構成]
まず、本第1実施形態の静電チャックの構造について説明する。
<セラミックヒータ>
図2に模式的に示すように、セラミックヒータ5(従ってセラミック基板15)は、その第2の主面B側が、例えばシリコーンからなる接着剤層9により、金属ベース7の第3の主面C側に接合されている。
つまり、各直列発熱体Hは、独自に温度制御が可能なように、各第1の発熱体H1の両端(即ち一対の端部H1a、H1b)が、それぞれ給電用導電部23を介して、セラミック基板15の一方の側(即ち第2の主面B側)にて、各一対の給電用端子21に電気的に接続されている。
<金属ベース>
金属ベース7は、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る。金属ベース7には、前記冷却路17やリフトピン孔19以外に、前記電極用端子、給電用端子21が配置される貫通孔である貫通部31がそれぞれ形成されている。
<吸着用電極>
吸着用電極11は、例えば平面形状が円形の電極から構成されている。この吸着用電極11とは、静電チャック1を使用する場合には、直流高電圧が印加され、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。
[1−2.発熱体の構成]
次に、本第1実施形態の要部である発熱部13の構成について説明する。
この直列発熱体Hは、上述したように、異なる平面、即ち第1〜第3平面HM1〜HM3に配置された、第1の発熱体H1、第2の発熱体H2、第3の発熱体H3が、順次直列に接続されたものである。従って、発熱部13では、複数の第1の発熱体H1の全てに、それぞれ第2の発熱体H2が接続され、各第2の発熱体H2の全てに、それぞれ第3の発熱体H3が接続されている。
図3に示すように、セラミック基板15(従ってセラミックヒータ5)には、平面視で、複数の加熱ゾーンKZが設定されており、各加熱ゾーンKZには、各加熱ゾーンKZの温度を独立して調節できるように、上述した構成の直列発熱体Hが1つずつ配置されている。
次に、第1の発熱体H1、第2の発熱体H2、第3の発熱体H3のそれぞれの平面形状について、図4及び図5に基づいて説明する。
なお、図5に示すように、例えば第3平面HM3においては、各加熱ゾーンKZは他の加熱ゾーンKZと隣り合うように多数配置されており、各加熱ゾーンKZに各第3の発熱体H3がそれぞれ配置されている。なお、他の第2、第1平面HM2、HM1においても、平面視で、各加熱ゾーンKZの配置や平面形状は同一である。
次に、第1の発熱体H1、第2の発熱体H2、第3の発熱体H3を重ね合わせた場合の位置関係について、図4及び図6に基づいて説明する。なお、図6のビア配置は説明上図4と一致していない部分がある。
しかも、平面視で、第1のビアV1と第3の発熱体H3とが、一部が重なるように配置され、かつ、第2のビアV2と第1の発熱体H1とが、一部が重なるように配置されている。
[1−3.製造方法]
次に、本第1実施形態の静電チャック1の製造方法について、簡単に説明する。
(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、各セラミック層となる各アルミナグリーンシートを形成する。
(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、スラリー状にして、メタライズインクとする。
(7)次に、熱圧着した各積層シートを、それぞれ所定の形状(即ち円板形状)にカットする。
(9)そして、焼成後に、各アルミナ焼結体に対して、例えば第1の主面A側の加工など必要な加工を行って、セラミック基板15を作製する。
(11)これとは別に、金属ベース7を製造する。具体的には、金属板に対して切削加工等を行うことにより金属ベース7を形成する。
(13)次に、各内部孔33に対応して、給電用端子21等を配置して、静電チャック1を完成する。
[1−4.効果]
次に、本第1実施形態の効果について説明する。
つまり、平面視で、給電用ビア25a、25bや第1のビアV1のある部分は、直列発熱体Hの線状部Lが形成されている部分に比べて温度が低くなるので、本第1実施形態では、平面視で、給電用ビア25a、25bと第1のビアV1とが重ならないように配置している。これによって、各加熱ゾーンKZの平面方向における温度分布を均一化することができる。
[1−5.文言の関係]
本第1実施形態の、セラミックヒータ5、発熱部13、セラミック基板15、給電用導電部23、給電用ビア25a、25b、端子側ビア25c、内部配線層27、第1の発熱体H1、第2の発熱体H2、第3の発熱体H2、第1のビアV1、第2のビアV2は、それぞれ、本開示の、保持装置、発熱部、保持基板、給電用導電部、給電用ビア、端子側ビア、内部配線層、第1の発熱体、第2の発熱体、第3の発熱体、第1のビア、第2のビアの一例に相当する。
[2.第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明するが、第1実施形態と同様な内容については、説明を省略又は簡略化する。なお、第1実施形態と同様な構成には、同様な番号を付す。
図7A、図7Bに示すように、本第2実施形態では、セラミックヒータ5の第1の主面A側に、第1実施形態の第3の発熱体H3と同様な形状の第2の発熱体H2を備えている。また、第2の主面B側に、第1実施形態の第2の発熱体H2と同様な形状の第1の発熱体H1を備えている。第1、第2の発熱体H1、H2の配置を、厚み方向において第1の主面A側から見た場合には、図7Cのようになる。なお、図7Cでは、第1、第2の発熱体H1、H2を重ねて表示している。
本第2実施形態は、第1実施形態と同様な効果を奏する。
[3.他の実施形態]
本開示は前記実施形態になんら限定されるものではなく、本開示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。
(2)また、セラミックヒータとしては、静電チャックに限らず、真空チャックなど他の用途に用いることができる。
例えばセラミック層の内部又は表面(樹脂ヒータ側の表面)に静電電極を有する第1層と、例えばポリイミドからなる樹脂層の内部に、上述した各実施形態と同様に、第1〜第3の発熱体、内部配線層、各ビア等を配置した第2層(即ち樹脂ヒータ)とを積層した構成を採用できる。
例えば、「ビア(例えば第1、第2のビア)で接続されて一つの発熱部を構成する発熱体が、3以上の異なる面に配置されている場合に、厚み方向にて隣り合う発熱体同士を接続するビアのうち、厚み方向にて異なる位置に設けられたビア同士は、平面視で、少なくとも一部が重ならないように配置されている構成」を採用できる。
Claims (7)
- 厚み方向の一方に主面を有する保持基板を備えるとともに、
前記保持基板の内部に、通電により発熱する発熱部が配置された保持装置において、
前記発熱部は、前記保持基板の厚み方向と直交する平面方向に配置された複数の第1の発熱体と、前記厚み方向において前記複数の第1の発熱体よりも前記一方の主面側に配置された第2の発熱体と、を備え、
前記複数の第1の発熱体のいずれかと前記第2の発熱体とは、前記保持基板内にて前記厚み方向に伸びている第1のビアによって電気的に直列に接続され、
前記保持基板は、前記厚み方向から見た平面視で、前記平面方向において複数の加熱ゾーンに区分されており、且つ、該複数の加熱ゾーンのうち少なくとも一つに、前記複数の第1の発熱体のいずれかと前記第2の発熱体とが配置されており、
前記複数の第1の発熱体のいずれかと前記第2の発熱体とは、前記保持基板内にて前記厚み方向に伸びている前記第1のビアによって電気的に直列に接続されて直列発熱体を構成し、
前記保持基板は、前記厚み方向から見た平面視で、前記平面方向において複数の加熱ゾーンに区分されるとともに、各加熱ゾーンには、各加熱ゾーンの温度を独立して調節できるように、前記直列発熱体が1つずつ配置されていることを特徴とする保持装置。 - 外部からの電力を受ける端子に電気的に接続される給電用導電部を備えるとともに、
前記給電用導電部は、
前記複数の第1の発熱体のいずれかに電気的に接続された給電用ビアと、
前記給電用ビアに電気的に接続され、導電性を有する内部配線層と、
前記内部配線層と電気的に接続されるとともに、前記端子に電気的に接続される端子側ビアと、
を備えたことを特徴とする請求項1に記載の保持装置。 - 前記給電用導電部は、
前記保持基板において前記一方の主面側と反対側の他方の主面側に設けられていることを特徴とする請求項2に記載の保持装置。 - 前記平面視で、前記給電用ビアと前記第1のビアとは、少なくとも一部が重ならないように配置されていることを特徴とする請求項2又は3に記載の保持装置。
- 前記発熱部は、前記厚み方向において、前記複数の第1の発熱体および前記第2の発熱体とは異なる位置に配置された第3の発熱体を備え、
前記第2の発熱体と前記第3の発熱体とは、前記厚み方向に伸びている第2のビアによって電気的に直列に接続され、
前記第1のビアと前記第2のビアとは、前記平面視で、少なくとも一部が重ならないように配置されていることを特徴とする請求項1〜4のいずれか1項に記載の保持装置。 - 前記発熱部は、前記厚み方向において、前記複数の第1の発熱体および前記第2の発熱体とは異なる位置に配置された第3の発熱体を備え、
前記第2の発熱体と前記第3の発熱体とは、前記厚み方向に伸びている第2のビアによって電気的に直列に接続され、
前記平面視で、前記第1のビアと前記第3の発熱体とが、少なくとも一部が重なるように配置され、且つ、前記平面視で、前記第2のビアと前記複数の第1の発熱体のいずれかとが、少なくとも一部が重なるように配置されていることを特徴とする請求項1〜5のいずれか1項に記載の保持装置。 - 前記平面視で、前記複数の第1の発熱体のうち少なくとも一つは、前記第1のビアの周囲に配置された第1部分と、前記第1のビアに対して前記第1部分より離れた箇所に配置された第2部分とを、有し、前記第1部分の単位面積当たりの発熱量は、前記第2部分の単位面積当たりの発熱量よりも大であることを特徴とする請求項1〜6のいずれか1項に記載の保持装置。
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