静电吸盘及晶片处理装置的制作方法

日期:2019-05-16 04:58:01


本发明的形态一般涉及一种静电吸盘及晶片处理装置。



背景技术:

在进行蚀刻、CVD(Chemical Vapor Deposition)、溅镀、离子注入、灰化等的等离子处理燃烧室内,作为吸附保持半导体晶片、玻璃基板等处理对象物的方法而使用静电吸盘。

静电吸盘是通过在氧化铝等陶瓷基体材料之间夹入电极并进行烧成而制作。静电吸盘如下,对内置的电极外加静电吸附用电力,通过静电力吸附硅片等基板。

近几年,在利用等离子的蚀刻装置中,存在等离子的高输出化的趋势。伴随等离子的高输出化,供向晶片的热量变高。当供向晶片的热量比较低时,静电吸盘的温度变化比较小,用比较小型的冷机就能够应对。另外,当供向晶片的热量比较低时,为了在流程中使晶片达到所希望的温度,使用不需要冷媒的冷却用金属板或者改变冷机温度就能够充分应对。

但是,当供向晶片的热量比较高而陶瓷基体材料的温度上升时,晶片温度上升。这样,存在可用于晶片处理的材料被限定在高耐热性材料的问题。

另一方面,为了使晶片面内的温度分布均匀化,存在内置加热器的静电吸盘。

希望提高晶片面内的温度分布的均匀化。

专利文献1:日本国特开2008-300491号公报

专利文献2:日本国特开2004-312026号公报



技术实现要素:

本发明是基于这样的课题的认识而进行的,所要解决的技术问题是提供一种静电吸盘及晶片处理装置,其能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

根据本发明的一个形态,提供一种静电吸盘,具备:多结晶陶瓷烧结体即陶瓷电介体基板,具有放置处理对象物的第1主面与所述第1主面相反侧的第2主面;电极层,设置于所述陶瓷电介体基板;基座板,设置在所述第2主面侧而支撑所述陶瓷电介体基板;及加热器,设置在所述电极层与所述基座板之间,其特征为,所述基座板具有:通孔,贯通所述基座板;及连通路,使调整所述处理对象物温度的介质通过,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,所述加热器中的至少一部分存在于在从最接近所述通孔的所述连通路的第1部分观察时的所述通孔侧。

附图说明

图1是例示本实施方式所涉及的静电吸盘结构的模式化剖视图。

图2是表示本实施方式的通孔附近的模式化俯视图。

图3是表示本实施方式的通孔附近的模式化俯视图。

图4是表示本实施方式的加热器的折返部的模式化俯视图。

图5是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。

图6(a)及图6(b)是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。

图7(a)及图7(b)是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。

图8是例示周长比率与温度降低率之间关系的一个例子的曲线图。

图9是例示温度偏差与加热器面积率之间关系的一个例子的曲线图。

图10是例示温度偏差与连通路面积率之间关系的一个例子的曲线图。

图11是例示温度偏差与相对于连通路面积的加热器面积比例关系的一个例子的曲线图。

图12(a)及图12(b)是表示加热器折返部的模式化俯视图。

图13(a)及图13(b)是放大加热器折返部的模式化放大图。

图14是例示相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比与处理对象物面内的温差关系的一个例子的曲线图。

图15是例示相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比与处理对象物面内的温差关系的一个例子的表。

图16(a)~图16(e)是例示处理对象物面内的温度分布的一个例子的模式图。

图17(a)及图17(b)是例示本实施方式所涉及的其他静电吸盘的模式图。

图18是例示温度偏差与旁路电极的间隙宽度关系的一个例子的曲线图。

图19是例示温度偏差与旁路电极的间隙深度关系的一个例子的曲线图。

图20是例示本发明的其他实施方式所涉及的晶片处理装置的模式化剖视图。

符号说明

11-陶瓷电介体基板;11a-第1主面;11b-第2主面;12-电极层;13-凸部;14-槽;20-连接部;50-基座板;50a-上部;50b-下部;51-输入路;52-输出路;53-导入路;55-连通路;55a、55b、55c-部分;55d-中心;57-通孔;57a-中心轴;57b-直线;61-接触电极;80-吸附保持用电压;100、101-静电吸盘;110-静电吸盘用基板;111-第1电介层;112-第2电介层;131-加热器;131a、131b、131c-部分;131d-中心;131e-折返部;131f-圆形端部;132-加热器电极电流导入部、;133-加热器用电流;134-加热器;134e-折返部;134f-圆形端部;135-第1加热器;136-第2加热器;137-第1加热器;138-第2加热器;139-旁路电极;139a-第1旁路电极;139b-第2旁路电极;141-空间部;500-晶片处理装置;501-处理容器;502-处理气体导入口;503-排气口;504-高频电源;510-上部电极;551-主流路;552-副流路。

具体实施方式

第1发明是一种静电吸盘,具备:多结晶陶瓷烧结体即陶瓷电介体基板,具有放置处理对象物的第1主面与所述第1主面相反侧的第2主面;电极层,设置于所述陶瓷电介体基板;基座板,设置在所述第2主面侧而支撑所述陶瓷电介体基板;及加热器,设置在所述电极层与所述基座板之间,其特征为,所述基座板具有:通孔,贯通所述基座板;及连通路,使调整所述处理对象物温度的介质通过,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,所述加热器中的至少一部分存在于在从最接近所述通孔的所述连通路的第1部分观察时的所述通孔侧。

根据该静电吸盘,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。由此,能够提高在不是通孔的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。另外,即使在通孔附近,也通过使最难以加热的冷点区域与最难以冷却的热点区域大致相同,从而能够容易处于加热与冷却的平衡,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第2发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,所述第1部分与所述通孔的中心轴之间的距离大于最接近所述通孔的所述加热器的第2部分与所述通孔的中心轴之间的距离。

根据该静电吸盘,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。由此,能够提高在不是通孔的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第3发明为如下静电吸盘,其特征为,在第2发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,通过所述第1部分和所述连通路中的所述通孔侧的任意2个部分的第1假想圆的中心,与通过所述第2部分和所述加热器中的所述通孔侧的任意2个部分的第2假想圆的中心之间的距离为0.2毫米以下。

根据该静电吸盘,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。由此,能够提高在不是通孔的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第4发明为如下静电吸盘,其特征为,在第2发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,通过所述第1部分和所述连通路中的所述通孔侧的任意2个部分的第1假想圆的中心,与通过所述第2部分和所述加热器中的所述通孔侧的任意2个部分的第2假想圆的中心重叠。

根据该静电吸盘,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。由此,能够提高在不是通孔的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第5发明为如下静电吸盘,其特征为,在第2~4中任意1个发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,在所述第1部分中的所述连通路的宽度比在所述第2部分中的所述加热器的宽度更宽。

根据该静电吸盘,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。由此,能够提高在不是通孔的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第6发明为如下静电吸盘,其特征为,在第3或4发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,相对于所述第2假想圆的圆周长度,所述第2假想圆与所述加热器相交的部分的长度为50%以上、80%以下。

根据该静电吸盘,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。由此,能够提高在不是通孔的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第7发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1~6中任意1个发明中,所述加热器具有:第1加热器,具有从第1方向朝着不同于所述第1方向的第2方向弯曲的第1折返部;及第2加热器,设置成接近所述第1加热器且具有从第3方向朝着不同于所述第3方向的第4方向弯曲的第2折返部,相对于所述第1折返部的圆形端部与所述第2折返部的圆形端部之间的距离,所述第1折返部与所述第2折返部之间的最接近距离为50%以上、小于100%。

根据该静电吸盘,由于在多个加热器的折返部接近的部位,为了规定空间部的密度而规定多个加热器彼此之间的接近距离,因此能够提高对处理对象物的温度控制性,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第8发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1~7中任意1个发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,相对于所述陶瓷电介体基板的面积,所述加热器的面积比例为20%以上、80%以下。

根据该静电吸盘,通过以适当的密度配置加热器,从而能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第9发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1~8中任意1个发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,相对于所述陶瓷电介体基板的面积,所述连通路的面积比例为20%以上、80%以下。

根据该静电吸盘,通过以适当的密度配置连通路,从而能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第10发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1~9中任意1个发明中,在垂直于所述第1主面的方向上观察时,相对于所述连通路的面积,所述加热器的面积比例为60%以上、180%以下。

根据该静电吸盘,通过都以适当的密度配置连通路及加热器,从而能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第11发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1~10中任意1个发明中,还具备多个旁路电极,其设置在所述电极层与所述基座板之间,电连接于所述加热器,所述多个旁路电极中的相互相邻的旁路电极彼此之间的距离为0.05毫米以上、10毫米以下。

根据该静电吸盘,通过设置旁路电极,从而能够提高加热器的配置自由度。而且,通过规定旁路电极间的间隙宽度,从而抑制起因于旁路电极间间隙的传热不均匀。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第12发明为如下静电吸盘,其特征为,在第1~10中任意1个发明中,还具备多个旁路电极,其设置在所述电极层与所述基座板之间,电连接于所述加热器,所述多个旁路电极中的相互相邻的旁路电极彼此之间的区域在沿向垂直于所述第1主面的方向上的长度为0.01毫米以上、1毫米以下。

根据该静电吸盘,通过设置旁路电极,从而能够提高加热器的配置自由度。而且,通过规定旁路电极间的间隙深度,从而抑制起因于旁路电极间间隙的传热不均匀。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

第13发明为一种晶片处理装置,其特征为,具备在第1~12中任意1个发明所涉及的静电吸盘。

根据该晶片处理装置,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

以下,参照附图对本发明的实施方式进行说明。并且,在各图中,对于相同的构成要素标注相同符号并适当省略详细说明。

图1是例示本实施方式所涉及的静电吸盘结构的模式化剖视图。

如图1所示,本实施方式所涉及的静电吸盘100具备:陶瓷电介体基板11、电极层12、加热器131、基座板50。陶瓷电介体基板11安装在基座板50上。

陶瓷电介体基板11是例如由多结晶陶瓷烧结体构成的平板状的基体材料,具有:放置半导体晶片等处理对象物W的第1主面11a;及第1主面11a相反侧的第2主面11b。

作为包含于陶瓷电介体基板11的结晶材料而例如可例举Al2O3、Y2O3及YAG等。通过使用这样的材料,从而能够提高陶瓷电介体基板11的红外线透过性、绝缘强度及抗等离子性。

电极层12设置在第1主面11a与第2主面11b之间。即,电极层12形成为插入于陶瓷电介体基板11中。电极层12呈一体地烧结于陶瓷电介体基板11。静电吸盘用基板110是包括陶瓷电介体基板11、设置于陶瓷电介体基板11的电极层12的板状结构物。

并且,电极层12并不限定为设置在第1主面11a与第2主面11b之间,还可以附加设置于第2主面11b。因此,电极层12并不限定为呈一体地烧结于陶瓷电介体基板11。

通过对静电吸盘100的电极层12外加吸附保持用电压80,从而在电极层12的第1主面11a侧产生电荷,通过静电力吸附保持处理对象物W。通过介由加热器电极电流导入部132使加热器131中流动加热器用电流133,从而能够发热而提高处理对象物W的温度。

陶瓷电介体基板11具有:电极层12与第1主面11a之间的第1电介层111;及电极层12与第2主面11b之间的第2电介层112。加热器131例如内置于第2电介层112。但是,加热器131的设置方式并不限定于内置型,还可以在第1电介层111或第2电介层112上形成凹部而接合加热器金属,或者还可以将内置有加热器的电介体接合或层叠于第2电介层112。另外,加热器电极电流导入部132的形状并不特意限定于金属埋入及接合等。

在图1所示的静电吸盘100中,加热器131设置成比第2主面11b更靠近电极层12侧。但是,加热器131既可以设置在与第2主面11b相同的位置,还可以设置于在从第2主面11b观察时的电极层12的相反侧。

当加热器131设置成比第2主面11b更靠近电极层12侧时,例如还可以在印制电路基板(Green Sheet)上印刷电极及加热器,层叠的印制电路基板内置于烧成的烧结体内部。

当加热器131设置在与第2主面11b相同的位置时,例如既可以通过网板印刷等适当的方法形成于第2主面11b,还可以通过溶射、PVD(Physical Vapor Deposition)、CVD(Chemical Vapor Deposition)等方法形成。

并且,实施方式中,只要能够为了控制处理对象物W的面内温度分布而使用加热器131,则并不特意限定加热器131的位置、结构等。例如,既可以将加热器131设置在陶瓷电介体基板11内部,还可以作为与陶瓷电介体基板11不同的构件来设置。加热器131还可以夹在基座板50与陶瓷电介体基板11之间。加热器131还可以是导体、绝缘体的板及包含热电元件的加热器板。另外,既可以将加热器131内置于陶瓷,还可以在陶瓷电介体基板11的第2主面11b侧实施涂覆处理。并不特意限定加热器131的制造方法。

在此,在本实施方式的说明中,将连接第1主面11a与第2主面11b的方向称为Z方向,与Z方向正交的1个方向称为X方向,与Z方向、X方向直交的方向称为Y方向。

电极层12沿着第1主面11a及第2主面11b而设置。电极层12是用于吸附保持处理对象物W的吸附电极。电极层12既可以是单极型还可以是双极型。另外,电极层12还可以是三极型以及其他的多极型。适当选择电极层12的数量及电极层12的配置。图1所示的电极层12是双极型,在同一面上设置有2极电极层12。

优选在陶瓷电介体基板11中的至少第1电介层111的红外线分光透过率为20%以上。本实施方式中,红外线分光透过率是当换算成1mm厚度时的值。

由于在陶瓷电介体基板11中的至少第1电介层111的红外线分光透过率为20%以上,因此在将处理对象物W放置于第1主面11a的状态下从加热器131发出的红外线能够高效地透过陶瓷电介体基板11。从而,热难以积累在处理对象物W上,提高对处理对象物W的温度控制性。

例如,当在进行等离子处理的燃烧室内使用静电吸盘100时,伴随等离子能量的增加而处理对象物W的温度容易上升。在本实施方式的静电吸盘100中,因等离子能量而传递到处理对象物W的热高效地传递到陶瓷电介体基板11。而且,因加热器131而传递到陶瓷电介体基板11的热高效地传递到处理对象物W。从而,高效地进行传热而能够将处理对象物W容易维持在所希望的温度。

在本实施方式所涉及的静电吸盘100中,在第1电介层111的基础上,优选第2电介层112的红外线分光透过率也为20%以上。由于第1电介层111及第2电介层112的红外线分光透过率为20%以上,因此从加热器131发出的红外线更加高效地通过陶瓷电介体基板11,能够提高对处理对象物W的温度控制性。

如上所述,陶瓷电介体基板11安装在基座板50上。在将陶瓷电介体基板11安装于基座板50时,采用硅胶等耐热性树脂、铟接合及钎焊等。虽然接合材料从使用温度帯、成本等观点可适当选择,但是更优选红外线容易透过的材料。

基座板50例如分为铝制的上部50a与下部50b。在上部50a与下部50b的连接上可采用钎焊、电子束焊接、扩散接合等。但是,基座板50的制造方法并不限定于上述内容。

在上部50a与下部50b之间的边界部分,设置有连通路55。即,连通路55设置在基座板50内部。连通路55的一端连接于输入路51。连通路55的另一端连接于输出路52。

基座板50发挥对陶瓷电介体基板11进行温度调整的作用。例如,当冷却陶瓷电介体基板11时,通过输入路51向连通路55流入冷却介质,使冷却介质通过连通路55,通过输出路52使冷却介质从连通路55流出。由此,通过冷却介质吸收基座板50的热,能够冷却安装在其上的陶瓷电介体基板11。

另一方面,当加热陶瓷电介体基板11时,还可以向连通路55内流入加热介质。或者,还可以将加热器131内置于基座板50。这样,当通过基座板50调整陶瓷电介体基板11的温度时,能够容易调整由静电吸盘100吸附保持的处理对象物W的温度。

另外,在图1的截面上,连通路55的横向尺寸Dh(相当于后述的宽度D3)小于连通路55的纵向尺寸Dv(沿向Z方向的长度)。由此,能够提高对调整温度的介质的流动范围的控制性,同时能够提高在垂直于第1主面11a的方向上观察时设置有连通路55的区域的比例。例如,能够抑制调整温度的介质的压力损失,同时能够提高处理对象物W温度的面内均匀性。

另外,在陶瓷电介体基板11的第1主面11a侧,根据需要设置有凸部13。在相互相邻的凸部13之间设置有槽14。槽14相互连通。在搭载于静电吸盘100的处理对象物W的背面与槽14之间形成空间。

槽14中连接有贯通基座板50及陶瓷电介体基板11的导入路53。当在吸附保持有处理对象物W的状态下从导入路53导入氦(He)等传热气体时,传热气体在设置于处理对象物W与槽14之间的空间中流动,能够通过传热气体直接加热或冷却处理对象物W。

基座板50上例如设置有提升销孔、传感器孔等通孔57。提升销孔(图1中是导入路53右侧的通孔57)贯通基座板50及陶瓷电介体基板11。提升销孔中插入从静电吸盘100去除放置于第1主面11a的处理对象物W的销(未图示)。传感器孔(图1中是导入路53左侧的通孔57)贯通基座板50。传感器孔中设置探测陶瓷电介体基板11温度的传感器(未图示)。即,通孔57有时贯通基座板50及陶瓷电介体基板11,另一方面也有时贯通基座板50不贯通陶瓷电介体基板11。并且,通孔57并不限定于提升销孔、传感器孔等。

在陶瓷电介体基板11的第2主面11b及第2电介层112上设置有连接部20。在与连接部20位置对应的基座板50的上部50a,设置有接触电极61。从而,当将静电吸盘100安装于基座板50的上部50a时,接触电极61接触连接部20。由此,介由连接部20电导通接触电极61与电极层12。

接触电极61例如使用可动式探针。由此,能够实现接触电极61与连接部20的确实接触。另外,能够将因接触电极61接触连接部20而产生的连接部20损伤抑制为最小限度。并且,接触电极61并不局限于上述内容,也可以是只是与连接部20接触的结构或通过嵌合、螺合而与连接部20连接等的任意方式。

图2是表示本实施方式的通孔附近的模式化俯视图。

图2是在图1所示的箭头A方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。换言之,图2是在垂直于第1主面11a的方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。并且,在图2所示的模式化俯视图中,为了便于说明,用实线表示了加热器131及连通路55,而不是用虚线表示。

如图2所示,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,加热器131中的至少一部分存在于在从最接近通孔57的连通路55的部分(第1部分)55a观察时的通孔57侧。“最接近通孔57的部分”是指例如在垂直于第1主面11a的方向上观察时最接近通孔57的中心轴57a的部分。在图2所示的连通路55中,最接近通孔57的部分是部分55a。

在垂直于第1主面11a的方向上观察时,通孔57的中心轴57a与最接近通孔57的连通路55的部分55a之间的距离D1大于通孔57的中心轴57a与最接近通孔57的加热器131的部分(第2部分)131a之间的距离D2。

在垂直于第1主面11a的方向上观察时,在最接近通孔57的连通路55的部分55a处的连通路55的宽度D3大于在最接近通孔57的加热器131的部分131a处的加热器131的宽度D4。宽度D3例如为约5毫米(mm)以上、10mm以下的左右。宽度D4例如为约0.5mm以上、3mm以下的左右。

在垂直于第1主面11a的方向上观察时,通孔57的直径D7(参照图3)例如为0.05mm以上、10mm以下。

在垂直于第1主面11a的方向上观察时,包含加热器131的部分131a的一部分及包含连通路55的部分55a的一部分优选分别具有包围通孔57的形状。包围通孔57的形状是指在从通孔57观察时向外侧凸出的形状,优选呈以通孔57为中心的大致圆弧状。

如图2所示,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,将与加热器131的内侧(通孔57侧)直径近似的圆作为第2假想圆C2。或者,如图2所示,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,将通过最接近通孔57的加热器131的部分131a和加热器131中的通孔57侧(内侧)的任意2个部分(图2中的部分131b及部分131c)的圆作为第2假想圆C2。此时,第2假想圆C2与加热器131相交的部分(图2中的圆弧CA1及圆弧CA2)的长度相对于第2假想圆C2的圆周长度成为50%以上、80%以下。

连通路55的位置及加热器131的位置例如利用X线CT(Computed Tomography)测定。只是加热器131的位置,则例如使用超声波探伤器就能够测定。通过使用扫描电子显微镜(Scanning Electron Microscopy:SEM)等显微镜进行截面观察等破坏检查,从而还能够观察连通路55的位置及加热器131的位置。

根据本实施方式,通过使最难以加热的部位与最难以冷却的部位大致相同,从而能够限定处理对象物面内的无法控制温度调整的范围。本实施方式中,最难以加热的部位及最难以冷却的部位是通孔57附近的部位。由此,能够提高在不是通孔57的其他区域中的处理对象物面内的温度分布的均匀化。另外,即使在通孔57附近,也通过使最难以加热的冷点区域与最难以冷却的热点区域大致相同,从而能够容易处于加热与冷却的平衡,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

图3是表示本实施方式的通孔附近的模式化俯视图。

图4是表示本实施方式的加热器的折返部的模式化俯视图。

图3是在从图1所示的箭头A方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。换言之,图3是在垂直于第1主面11a的方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。并且,在图3所示的模式化俯视图中,为了便于说明,用实线表示了加热器131及连通路55,而不是用虚线表示。

如图2所示,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,将与连通路55的内侧(通孔57侧)半径近似的圆作为第1假想圆C1。或者,如图2所示,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,将通过最接近通孔57的连通路55的部分55a和连通路55中的通孔57侧(内侧)的任意2个部分(图3中的部分55b及部分55c)的圆作为第1假想圆C1。此时,第1假想圆C1的中心55d与第2假想圆C2的中心131d之间的距离D5为0.2mm以内。此时,如图4所示,加热器131的折返部131e外侧(外周)的部分(圆形部)的尺寸D6例如为约0.6mm以上、1mm以下(R0.6以上、R1以下)的左右。

更优选第1假想圆C1的中心55d与第2假想圆C2的中心131d之间的距离为0mm。即,更优选第1假想圆C1的中心55d与第2假想圆C2的中心131d重叠。

图5是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。

与图2及图3同样,图5是在从图1所示的箭头A方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。

图5所示的在通孔57附近的加热器131的配置图像不同于图2及图3所示的在通孔57附近的加热器131的配置图像。在图2及图3所示的通孔57附近,上侧加热器131是连接的。另一方面,在图5所示的通孔57附近,上侧加热器131并不连续。即使在图2、图3及图5所示的任意一个例子的情况下,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,加热器131的配置图像(patterm)相对于通过通孔57的中心轴57a的任意直线57b也呈左右对称。当通孔57为提升销孔时,加热器131的配置图像相对于通过通孔57的中心轴57a的任意直线57b呈左右对称的情况比较多。

即使在图5所示的加热器131的配置图像的情况下,在垂直于第1主面11a的垂直方向上观察时,加热器131中的至少一部分在从最接近通孔57的连通路55的部分55a观察时也存在于通孔57侧。另外,相对于第2假想圆C2的圆周长度,第2假想圆C2与加热器131相交的部分(图5中的圆弧CA1、圆弧CA2及圆弧CA3)的长度为50%以上、80%以下。距离D1、距离D2、宽度D3、宽度D4、距离D5及尺寸D6如同关于图2及图3进行前述的内容。

图6(a)及图6(b)是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。与图2及图3同样,图6(a)及图6(b)是在从图1所示的箭头A方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。

图6(a)中上侧加热器131的平面形状的曲率大于在图2及图3所示的通孔57附近的上侧加热器131的平面形状的曲率。图6(a)中,上侧加热器131的一部分在通孔57附近与连通路55的一部分在Z方向上重叠。图6(b)中,加热器131由沿着X-Y平面以直线状延伸的图像所构成。即使在图6(a)及图6(b)所示的例子中,距离D1、距离D2、宽度D3、宽度D4及距离D5也如同关于图2及图3进行前述的内容。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。

图7(a)及图7(b)是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。图7(a)及图7(b)是表示本实施方式的其他通孔附近的模式化俯视图。与图2及图3同样,图7(a)及图7(b)是在从图1所示的箭头A方向上观察静电吸盘100时的模式化俯视图。

在图7(a)及图7(b)所示的例子中,连通路55的配置图像不同于图2及图3所示的例子。在图7(a)及图7(b)的例子中,连通路55在通孔57附近分支为主流路551与副流路552。如图7(a)所示,副流路552的宽度D8a比主流路551的宽度D3更窄。另外,如图7(b)所示,副流路552的宽度D8b比主流路551的宽度D3更窄。并且,在垂直于第1主面11a的方向上观察时,流路宽度是相对于冷却介质流入的方向沿向大致垂直的方向的流路长度。

本申请说明书中,当连通路55如此发生分支时,“最接近通孔57的连通路55的部分55a”是指“最接近通孔57的主流路551的部分”。此时,即使在图7(a)及图7(b)所示的例子中,距离D1、距离D2、宽度D3、宽度D4及距离D5也如同关于图2及图3进行前述的内容。

图8是例示周长比率与温度降低率之间关系的一个例子的曲线图。

图8所示的曲线图的横轴表示第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度与第2假想圆C2的圆周长度之间的比(第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度/第2假想圆C2的圆周长度(%))。图8所示的曲线图的纵轴表示相对于平均温度的温度降低率(%)。

如图8所示,当第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度与第2假想圆C2的圆周长度之间的比变高时,相对于平均温度的温度降低率变低。优选相对于平均温度的温度降低率为10%以下。当相对于以平均温度的温度降低率高于10%时,难以适当地加热通孔57附近的区域。

即,当第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度与第2假想圆C2的圆周长度之间的比小于约50%时,在通孔57附近加热器131不足。因此,难以适当地加热通孔57附近的区域。换言之,通孔57附近的区域有时会成为冷点。

另一方面,当第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度与第2假想圆C2的圆周长度之间比高于80%时,在通孔57附近加热器131过剩。因此,有可能难以确保加热器131彼此之间的绝缘距离。

据此,优选第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度与第2假想圆C2的圆周长度之间比为50%以上、80%以下。

另外,优选第2假想圆C2和加热器131相交的部分的长度与第2假想圆C2的圆周长度之间比为70%以上、80%以下。此时,能够确保加热器131彼此之间的绝缘距离,同时能够将较多的加热器131设置在通孔57附近。

图9是例示温度偏差与加热器面积率之间关系的一个例子的曲线图。

图9所示的曲线图的横轴表示加热器面积率(%)。加热器面积率是在垂直于第1主面11a的方向上观察时的相对于陶瓷电介体基板11面积的加热器131的面积比例。

图9的左侧纵轴表示放置于静电吸盘且温度被控制的处理对象物W(例如晶片)的温度偏差ΔT(℃)。温度偏差ΔT是在处理对象物W面内(X-Y平面内)的最高温部位与最低温部位的温差。

图9的右侧纵轴表示处理对象物W的离基准的温度偏差的比Rt(%)。例如,当通过静电吸盘将处理对象物W的温度从温度T1改变为温度T2时,表示成比Rt(%)=(温度偏差ΔT)/(温度T2-温度T1)×100。

图9中,在关于图1进行说明的静电吸盘中,能够通过改变加热器131宽度或稠密配置加热器131来改变加热器面积率。如图9所示,当加热器面积率为20%以下时,温度偏差ΔT为5℃以上,比Rt为10%以上。当加热器面积率进一步降低时,温度偏差ΔT及比Rt急剧增加。认为之所以这样是因为如下原因,当稀松配置加热器131时,远离加热器131的区域难以被加热。

另一方面,即使在加热器面积率为80%以上时,温度偏差ΔT也为5℃以上,比Rt也为10%以上。当加热器面积率进一步增加时,温度偏差ΔT及比Rt急剧增加。认为之所以这样是因为如下原因,例如稠密配置有加热器131的区域容易被加热,另一方面,未配置有加热器131的区域保持难以被加热的状态。因此,温差变得显著。

另外,加热器面积率也被温度偏差以外的要因所限制。例如为了确保绝缘距离,优选加热器131彼此之间的最接近距离为0.2mm以上、5mm以下,优选从加热器131到陶瓷电介体基板11外周之间的距离为0.05mm以上、7mm以下。因此,加热器面积率小于100%。例如,当加热器面积率为90%以上时,加热器-加热器之间的绝缘耐压变得不充分,当加热器面积率为85%以上时,加热器-外周之间的绝缘耐压变得不充分。

通过以上,实施方式中,优选加热器面积率为20%以上、80%以下。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。更优选加热器面积率为40%以上、60%以下。由此,能够使温度偏差ΔT为2℃以下,使比Rt为4%以下。

图10是例示温度偏差与连通路面积率之间关系的一个例子的曲线图。图10的横轴表示连通路面积率(%)。连通路面积率是在垂直于第1主面11a的方向上观察时的相对于陶瓷电介体基板11面积的连通路55的面积比例。

与图9的左侧纵轴同样,图10的左侧纵轴表示温度偏差ΔT(℃)。与图9的右侧纵轴同样,图10的右侧纵轴表示离基准的温度偏差的比Rt(%)。

图10中,在关于图1进行说明的静电吸盘中,能够通过改变连通路55宽度或稠密配置连通路55来改变加连通路面积率。在该例子中,使冷却介质通过连通路55。

如图10所示,当连通路面积率为20%以下时,温度偏差ΔT为5℃以上,比Rt为10%以上。当连通路面积率进一步降低时,温度偏差ΔT及比Rt急剧增加。认为之所以这样是因为如下原因,例如当稀松配置连通路55时,远离连通路55的区域容易成为热点。

另一方面,即使在连通路面积率为80%以上时,温度偏差ΔT也为5℃以上,比Rt也为10%以上。当连通路面积率进一步增加时,温度偏差ΔT及比Rt急剧增加。认为之所以这样是因为如下原因,例如稠密配置有连通路55的区域容易被冷却,另一方面,未配置有连通路55的区域保持难以被冷却的状态。因此,温差变得显著。

连通路面积率也被温度偏差以外的要因所限制。例如为了确保强度,优选连通路55彼此之间的最接近距离为0.3mm以上、15mm以下,优选从连通路55到基座板50外周(上部50a外周)为止的距离为0.3mm以上10mm以下。因此,连通路面积率小于100%。

通过以上,实施方式中,优选连通路面积率为20%以上、80%以下。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。更优选连通路面积率为40%以上、60%以下。由此,能够使温度偏差ΔT为2℃以下,使比Rt为4%以下。

图11是例示温度偏差与相对于连通路面积的加热器面积比例关系的一个例子的曲线图。

图11的横轴表示相对于连通路面积的加热器面积的比例。该比例通过(加热器面积)/(连通路面积)(%)来算出。加热器面积是在垂直于第1主面11a的方向上观察时加热器131所具有的面积。连通路面积是在垂直于第1主面11a的方向上观察时连通路55所具有的面积。

与图9的左侧纵轴同样,图11的左侧纵轴表示温度偏差ΔT(℃)。与图9的右侧纵轴同样,图11的右侧纵轴表示离基准的温度偏差的比Rt(%)。

图11中,在关于图1进行说明的静电吸盘中,通过改变加热器131宽度及连通路55宽度或稠密配置加热器131及连通路55,从而能够改变相对于连通路面积的加热器的面积比例。在此,加热器131宽度的最小值为0.5mm,连通路55宽度的最小值为1mm。另外,在该例子中,使冷却介质通过连通路55。对处理对象物W的温度控制如下,使冷却介质在连通路55中流动,同时用加热器131进行加热。

如图11所示,当相对于连通路面积的加热器面积的比例为60%以下时,温度偏差ΔT为5℃以上,比Rt为10%以上。当相对于连通路面积的加热器面积的比例进一步降低时,温度偏差ΔT及比Rt急剧增加。认为之所以这样是因为如下原因,相对于加热器131的连通路55的密度高,容易产生冷点。

另一方面,即使在相对于连通路面积的加热器面积的比例为180%以上时,温度偏差ΔT也为5℃以上,比Rt也为10%以上。当相对于连通路面积的加热器面积的比例进一步增加时,温度偏差ΔT及比Rt急剧增加。认为之所以这样是因为如下原因,相对于连通路55的加热器131的密度高,容易产生热点。

通过以上,实施方式中,优选将加热器131及连通路55都适度稠密地配置。优选相对于连通路面积的加热器面积的比例为60%以上、180%以下。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。更优选相对于连通路面积的加热器面积的比例为100%以上、140%以下。由此,能够使温度偏差ΔT为2℃以下,使比Rt为4%以下。

并且,相对于图9的加热器面积率、图10的连通路面积率及图11的相对于连通路面积的加热器面积的比例既可以分别相对于静电吸盘100的吸附面整体而算出,也可以相对于被静电吸盘100外周所围住的范围而算出,还可以在静电吸盘100中的50mm×50mm左右的范围内算出。加热器面积率、连通路面积率及相对于连通路面积的加热器面积的比例还可以使用分别从多个(3处左右)50mm×50mm范围算出的值的平均值。

图12是表示加热器折返部的模式化俯视图。

图13是放大加热器折返部的模式化放大图。

图12(a)是表示本实施方式的加热器折返部的模式化俯视图。图12(b)是表示比较例的加热器折返部的模式化俯视图。图13(a)是放大图12(a)所示的区域AR1的模式化放大图。图13(b)是放大图12(b)所示的区域AR2的模式化放大图。

图12(a)表示多个加热器131的折返部131e接近的状态。加热器131的折返部131e是从第1方向朝着不同于第1方向的第2方向弯曲的部分。图12(b)表示多个加热器134的折返部134e接近的状态。加热器134的折返部134e是从第3方向朝着不同于第3方向的第4方向弯曲的部分。在图12(a)所示的加热器131的配置图像中,第1加热器135接近第2加热器136。在图12(b)所示的加热器134的配置图像中,第1加热器137接近第2加热器138。

当第1加热器135的折返部131e(第1折返部)与第2加热器136的折返部131e(第2折返部)之间的空间部141面积较大时,对处理对象物W的温度控制性降低,有可能难以提高处理对象物W面内的温度分布的均匀化。与此相对,当第1加热器135的折返部131e与第2加热器136的折返部131e之间的空间部141的面积适当时,能够提高对处理对象物W的温度控制性,能够提高处理对象物W面内的温度分布的均匀化。

在此,如图13(a)所示,本实施方式中,将第1加热器135与第2加热器136之间的最接近距离表示为“D11”。第1加热器135的折返部131e的圆形端部131f与第2加热器136的折返部131e的圆形端部131f之间的距离表示为“D12”。

本申请说明书中,“圆形端部”是指圆形部与直线部的交点。

如图13(b)所示,比较例中,将第1加热器137与第2加热器138之间的最接近距离表示为“D13”。将第1加热器137的折返部134e的圆形端部134f与第2加热器138的折返部134e的圆形端部134f之间的距离表示为“D14”。

此时,本实施方式中,最接近距离D11与圆形端部131f彼此之间的距离D12之比(D11/D12)为50%以上、小于100%。换言之,相对于圆形端部131f彼此之间的距离D12,最接近距离D11为50%以上、小于100%。

与此相对,比较例中,最接近距离D13与圆形端部134f彼此之间的距离D14之比(D13/D14)为小于50%。换言之,相对于圆形端部134f彼此之间的距离D14,最接近距离D13为小于50%。

根据本实施方式,在多个加热器131的折返部131e接近的部位,通过为了规定空间部141的密度而规定多个加热器131彼此之间的接近距离,从而能够提高对处理对象物W的温度控制性,能够提高处理对象物W面内的温度分布的均匀化。

参照附图对相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比进一步进行说明。

图14是例示相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比与处理对象物面内的温差关系的一个例子的曲线图。

图15是例示相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比与处理对象物面内的温差关系的一个例子的表。

图16是例示处理对象物面内的温度分布的一个例子的模式图。

本发明者对相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比(最接近距离/圆形端部彼此之间距离的)与处理对象物面内的温差关系进行了研究。如图15的表所示,本发明者对当相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比为22%(情况1)、26%(情况2)、33%(情况3)、50%(情况4)、67%(情况5)及80%(情况6)时的处理对象物W面内的温差进行了研究。

研究结果的一个例子如同图14~图16(e)所示。即,如图14及图15所示,当相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比变高时,处理对象物W面内的温差降低。在将处理对象物W面内的温差做成1℃以下时,需要将相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比做成50%以上、小于100%。如图16(c)~图16(e)所示,当相对于圆形端部彼此之间距离的最接近距离比为50%以上、小于100%时,抑制在第1加热器135的折返部131e与第2加热器136的折返部131e之间的空间部141的温度降低。

图17(a)及图17(b)是例示本实施方式所涉及的其他静电吸盘的模式图。

图17(a)表示实施方式所涉及的静电吸盘101的模式化剖视图。图17(a)相当于放大图1所示的截面的一部分的模式化剖视图。

图17(a)所例示的静电吸盘101具有旁路电极139。除此以外,对静电吸盘101能够适用与关于图1进行说明的静电吸盘100相同的说明。虽然图17(a)所示的例子是加热器板结构,但是还可以在陶瓷内部内置加热器、旁路电极,并不限定结构、制造方法。

旁路电极139在Z方向上设置于基座板50与电极层12之间。在该例子中,旁路电极139在Z方向上位于基座板50与加热器131之间。但是,旁路电极139的位置并不局限于此。例如,旁路电极139在Z方向上还可以位于电极层12与加热器131之间。

旁路电极139的材料例如可例举至少包含不锈钢、钛、铬、镍、铜及铝中至少任意一个的金属等。旁路电极139电连接于加热器131。另外,旁路电极139电连接于端子62。介由端子62及旁路电极139,能够使加热器用电流133(参照图1)在加热器131中流动。通过设置这样的旁路电极139,从而能够进一步提高端子62及加热器131的配置自由度。另外,由于加热器131并不直接接触端子62,因此能够抑制加热器131受损伤。

图17(b)是例示本实施方式的旁路电极的模式化俯视图。

如图17(b)所示,静电吸盘101中设置多个旁路电极139。在垂直于第1主面11a的方向上观察时,优选第1主面11a呈大致圆形,优选多个旁路电极139与第1主面11a的大致整体重叠。在该例子中,设置有8个旁路电极139。旁路电极139各自的平面形状例如呈大致扇形。该扇形是被沿向第1主面11a外周的圆弧与该圆弧的2个半径所包围的形状。但是,例如旁路电极还可以呈大致梳齿形或大致圆形,并不限定旁路电极的形状。

另外,静电吸盘101中设置有间隙G1。间隙G1是相互相邻的2个旁路电极139(例如,第1旁路电极139a及第2旁路电极139b)之间的区域。这样,通过如分割圆似地设置多个旁路电极139,从而例如能够提高供向加热器131的电流的面内均匀性。

图18是例示温度偏差与旁路电极的间隙宽度关系的一个例子的曲线图。

图18的横轴表示旁路电极139的间隙宽度D15。间隙宽度D15是图17(b)所示的间隙G1的宽度。换言之,间隙宽度D15是在静电吸盘101的周向上相互相邻的2个旁路电极139间的距离。与图9的左侧纵轴同样,图18的左侧纵轴表示温度偏差ΔT(℃)。与图9的右侧纵轴同样,图18的右侧纵轴表示离基准的温度偏差的比Rt(%)。

图18例示在静电吸盘101中当改变多个间隙宽度D15时的特性。如图18所示,当间隙宽度D15为10mm以下时,温度偏差ΔT为5℃以下,比Rt为10%以下。认为之所以这样是因为间隙G1容易发挥如绝热层那样的功能。另外,当间隙宽度D15小于0.05mm时,旁路电极139间的耐压有可能降低。实施方式中,优选间隙宽度D15为0.05mm以上、10mm以下。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。更优选间隙宽度D15为0.05mm以上、7.5mm以下,进一步优选0.05mm以上、2.0mm以下。

图19是例示温度偏差与旁路电极的间隙深度关系的一个例子的曲线图。

图19的横轴表示旁路电极139的间隙深度D16。间隙深度D16是图17(a)所示的间隙G1的深度(相对于第1主面11a沿向垂直方向的长度)。换言之,间隙深度D16相当于旁路电极139的厚度。与图9的左侧纵轴同样,图19的左侧纵轴表示温度偏差ΔT(℃)。与图9的右侧纵轴同样,图19的右侧纵轴表示离基准的温度偏差的比Rt(%)。

图19例示在静电吸盘101中当改变间隙深度D16时的特性。如图19所示,当间隙深度D16为1mm以下时,温度偏差ΔT为5℃以下,比Rt为10%以下。实施方式中,优选间隙深度D16为0.01mm以上、1mm以下。由此,能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。更优选间隙深度D16为0.01mm以上、0.8mm以下,还优选0.01mm以上、0.4mm以下。

图20是例示本发明的其他实施方式所涉及的晶片处理装置的模式化剖视图。

本实施方式所涉及的晶片处理装置500具备:处理容器501;上部电极510;及关于图1~图19进行前述的静电吸盘(例如静电吸盘100)。在处理容器501的顶面上设置有用于向内部导入处理气体的处理气体导入口502。在处理容器501的底板上设置有用于对内部进行减压排气的排气口503。另外,将高频电源504连接于上部电极510及静电吸盘100,具有上部电极510与静电吸盘10的一对电极相互隔着规定间隔平行对峙。

在本实施方式所涉及的晶片处理装置500中,当对上部电极510与静电吸盘10之间外加高频电压时,产生高频放电而导入处理容器501内的处理气体被等离子所励起、活性化,处理对象物W得到处理。并且,作为处理对象物W可例示半导体基板(晶片)。但是,处理对象物W并不限定于半导体基板(晶片),例如还可以是用于液晶显示装置的玻璃基板等。

将高频电源504电连接于静电吸盘100的基座板50。如上所述,基座板50使用铝等金属材料。即,基座板50具有导电性。由此,高频电压被外加于上部电极510与基座板50之间。

虽然如晶片处理装置500这种结构的装置一般被称为平行平板型RIE(Reactive Ion Etching)装置,但是本实施方式所涉及的静电吸盘100并不限定于适用于该装置。例如,可广泛地应用于ECR(Electron Cyclotron Resonance)蚀刻装置、电介耦合等离子处理装置、螺旋波等离子处理装置、等离子分离型等离子处理装置、表面波等离子处理装置、等离子CVD(Chemical Vapor Deposition)装置等所谓减压处理装置。另外,将本实施方式所涉及的静电吸盘100还可以广泛地应用于如曝光装置、检查装置这样的大气压下进行处理、检查的基板处理装置。但是,如果考虑本实施方式所涉及的静电吸盘100所具有的较高耐等离子性,则优选将静电吸盘100应用于等离子处理装置。并且,在上述装置的结构之内,由于能够将公知的结构应用于本实施方式所涉及的静电吸盘100以外的部分,因此省略其说明。

以上,说明了本发明的实施方式。但是本发明并不局限于上述记述。关于前述的实施方式,只要具备本发明的特征,则本领域技术人员追加适当设计变更的发明也包含在本发明的范围内。例如,静电吸盘100、静电吸盘用基板110及基座板50等所具备的各要素的形状、尺寸、材质、配置等以及加热器131、通孔57的设置方式等,并不局限于例示的内容,而是可进行适当变更。

另外,前述的各实施方式所具备的各要素,在技术上可行的范围内能够进行组合,组合这些的发明只要包含本发明的特征,则也包含在本发明的范围内。

根据本发明的一个形态,提供一种静电吸盘及晶片处理装置,其能够提高处理对象物面内的温度分布的均匀化。



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