Deprecated: The each() function is deprecated. This message will be suppressed on further calls in /home/zhenxiangba/zhenxiangba.com/public_html/phproxy-improved-master/index.php on line 456
JP7709480B2 - Electrostatic Chuck - Google Patents
[go: Go Back, main page]

JP7709480B2 - Electrostatic Chuck - Google Patents

Electrostatic Chuck

Info

Publication number
JP7709480B2
JP7709480B2 JP2023049639A JP2023049639A JP7709480B2 JP 7709480 B2 JP7709480 B2 JP 7709480B2 JP 2023049639 A JP2023049639 A JP 2023049639A JP 2023049639 A JP2023049639 A JP 2023049639A JP 7709480 B2 JP7709480 B2 JP 7709480B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hole
opening
electrode
radius
gas
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2023049639A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2024138917A (en
Inventor
亮輔 櫻井
啓祐 佐野
雅文 池口
純 白石
郁夫 板倉
大 籾山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toto Ltd
Original Assignee
Toto Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toto Ltd filed Critical Toto Ltd
Priority to JP2023049639A priority Critical patent/JP7709480B2/en
Priority to KR1020240015739A priority patent/KR102903412B1/en
Priority to TW113105881A priority patent/TW202439372A/en
Priority to US18/610,491 priority patent/US20240331985A1/en
Priority to JP2024131677A priority patent/JP2024153917A/en
Publication of JP2024138917A publication Critical patent/JP2024138917A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP7709480B2 publication Critical patent/JP7709480B2/en
Priority to KR1020250202766A priority patent/KR20260004276A/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Landscapes

  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Description

本発明は静電チャックに関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck.

例えばCVD装置等の半導体製造装置には、処理の対象となるシリコンウェハ等の基板を吸着し保持するための装置として、静電チャックが設けられる。静電チャックは、吸着電極が設けられた誘電体基板を備える。吸着電極に電圧が印加されると静電力が生じ、誘電体基板上に載置された基板が吸着され保持される。 For example, in semiconductor manufacturing equipment such as CVD equipment, an electrostatic chuck is provided as a device for attracting and holding a substrate such as a silicon wafer to be processed. The electrostatic chuck has a dielectric substrate on which an attraction electrode is provided. When a voltage is applied to the attraction electrode, an electrostatic force is generated, and the substrate placed on the dielectric substrate is attracted and held.

下記特許文献1に記載されているように、誘電体基板には、半導体製造装置においてプラズマを発生させるための一対の対向電極のうちの1つ、であるRF電極が内蔵されることもある。この場合、誘電体基板には、吸着電極とRF電極の両方が内蔵される。 As described in the following Patent Document 1, the dielectric substrate may have an RF electrode built in, which is one of a pair of opposing electrodes for generating plasma in a semiconductor manufacturing device. In this case, both the chucking electrode and the RF electrode are built into the dielectric substrate.

また、誘電体基板には、載置面を垂直に貫く貫通穴が形成されることが多い。このような貫通穴は、例えば、誘電体基板と基板との間にヘリウム等の不活性ガスを供給すること、等を目的として形成されるものである。貫通穴の内面において吸着電極等が露出することの無いように、吸着電極及びRF電極のそれぞれには、上面視で貫通穴と重なる部分に円形の開口が形成される。当該開口は、貫通穴と同心であり且つ貫通穴を包含するように形成される。 Furthermore, dielectric substrates often have through holes formed vertically through the mounting surface. Such through holes are formed, for example, for the purpose of supplying an inert gas such as helium between the dielectric substrate and the substrate. In order to prevent the chucking electrode and the like from being exposed on the inner surface of the through hole, circular openings are formed in the chucking electrode and the RF electrode at the portions that overlap the through hole in top view. The openings are formed so as to be concentric with the through hole and to encompass the through hole.

特開2011-119654号公報JP 2011-119654 A

基板の処理中においては、吸着電極は高電位となる一方で、RF電極は所定の低い電位(例えば、誘電体基板を支持するベースプレートと同じ接地電位)に保たれる。このとき、貫通穴においては、吸着電極の開口の縁から、RF電極の開口の縁に向かって強い電界が生じる。このような電界の方向は貫通穴の伸びる方向と同じであるから、貫通穴を通じた経路で絶縁破壊が起こってしまう可能性がある。 During substrate processing, the chucking electrode is at a high potential, while the RF electrode is kept at a predetermined low potential (for example, the same ground potential as the base plate supporting the dielectric substrate). At this time, a strong electric field is generated in the through-hole from the edge of the chucking electrode opening toward the edge of the RF electrode opening. Since the direction of this electric field is the same as the extension direction of the through-hole, there is a possibility that insulation breakdown will occur along the path through the through-hole.

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、貫通穴を通じた絶縁破壊の発生を抑制することのできる静電チャック、を提供することにある。 The present invention was made in consideration of these problems, and its purpose is to provide an electrostatic chuck that can suppress the occurrence of dielectric breakdown through the through holes.

上記課題を解決するために、本発明に係る静電チャックは、被吸着物が載置される載置面を有し、当該載置面に対し垂直に貫通穴が形成された誘電体基板と、誘電体基板の内部に埋め込まれたRF電極と、RF電極よりも載置面側となる位置において、誘電体基板の内部に埋め込まれた吸着電極と、を備える。載置面に対し垂直な方向から見た場合において、吸着電極には、貫通穴と同心であり且つ貫通穴を包含する円形の第1開口が形成されており、RF電極には、貫通穴と同心であり且つ貫通穴を包含する円形の第2開口が形成されている。この静電チャックでは、第2開口の半径が、第1開口の半径よりも大きい。 In order to solve the above problems, the electrostatic chuck according to the present invention includes a dielectric substrate having a mounting surface on which an object to be attracted is placed and in which a through hole is formed perpendicular to the mounting surface, an RF electrode embedded inside the dielectric substrate, and an adsorption electrode embedded inside the dielectric substrate at a position closer to the mounting surface than the RF electrode. When viewed from a direction perpendicular to the mounting surface, the adsorption electrode has a circular first opening formed therein that is concentric with and encompasses the through hole, and the RF electrode has a circular second opening formed therein that is concentric with and encompasses the through hole. In this electrostatic chuck, the radius of the second opening is larger than the radius of the first opening.

このような構成の静電チャックでは、RF電極に形成された第2開口の縁が、吸着電極に形成された第1開口の縁に比べて、貫通穴から遠い位置にある。貫通穴においては、第1開口の縁から第2開口の縁に向かう電界のうち、貫通穴の伸びる方向に沿った成分が小さくなるので、貫通穴を通じて絶縁破壊が生じる可能性を従来よりも低く抑えることができる。 In an electrostatic chuck having such a configuration, the edge of the second opening formed in the RF electrode is located farther from the through hole than the edge of the first opening formed in the chucking electrode. In the through hole, the component of the electric field from the edge of the first opening to the edge of the second opening along the direction in which the through hole extends is smaller, so that the possibility of dielectric breakdown occurring through the through hole can be reduced compared to conventional techniques.

また、本発明に係る静電チャックでは、第2開口の半径と第1開口の半径との差が2.7mm以下であることも好ましい。第2開口の半径を大きくするほど、第2開口の縁は貫通穴から遠ざかるので、貫通穴を通じた絶縁破壊の生じる可能性は低くなる。ただし、第2開口の半径を大きくし過ぎると、高電位となっている吸着電極の周りの電界が、第2開口を通じて他の部分にも影響を与えてしまい、当該部分で絶縁破壊を生じさせてしまう可能性がある。本発明者らが実験等により確認したところによれば、第2開口の半径と第1開口の半径との差を2.7mm以下とすれば、このような絶縁破壊の発生を防止できるという知見が得られている。 In the electrostatic chuck according to the present invention, it is also preferable that the difference between the radius of the second opening and the radius of the first opening is 2.7 mm or less. The larger the radius of the second opening, the farther the edge of the second opening is from the through hole, so the lower the possibility of dielectric breakdown through the through hole. However, if the radius of the second opening is made too large, the electric field around the chucking electrode, which is at a high potential, may affect other parts through the second opening, causing dielectric breakdown in those parts. According to the inventors' experimental confirmation, it has been found that such dielectric breakdown can be prevented by setting the difference between the radius of the second opening and the radius of the first opening to 2.7 mm or less.

また、本発明に係る静電チャックでは、貫通穴がガス供給用の穴であることも好ましい。貫通穴がガス供給用の穴である場合には、貫通穴の内側の圧力は、絶縁破壊が比較的生じやすい圧力域となる。このような場合には、上記のような本発明を適用することの効果が特に大きい。 In addition, in the electrostatic chuck according to the present invention, it is also preferable that the through-hole is a gas supply hole. When the through-hole is a gas supply hole, the pressure inside the through-hole is a pressure range in which dielectric breakdown is relatively likely to occur. In such a case, the effect of applying the present invention as described above is particularly large.

本発明によれば、貫通穴を通じた絶縁破壊の発生を抑制することのできる静電チャック、を提供することができる。 The present invention provides an electrostatic chuck that can suppress the occurrence of dielectric breakdown through a through hole.

本実施形態に係る静電チャックの構成を模式的に示す断面図である。1 is a cross-sectional view illustrating a schematic configuration of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. 図1に示される構造の一部を拡大して詳細に示す断面図である。FIG. 2 is an enlarged, detailed cross-sectional view of a portion of the structure shown in FIG. 1; RF電極等の形状と絶縁破壊の生じやすさとの関係について説明するための図である。1A to 1C are diagrams for explaining the relationship between the shape of an RF electrode or the like and the likelihood of dielectric breakdown. RF電極等の形状と絶縁破壊の生じやすさとの関係について説明するための図である。1A to 1C are diagrams for explaining the relationship between the shape of an RF electrode or the like and the likelihood of dielectric breakdown.

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。 The present embodiment will be described below with reference to the attached drawings. To facilitate understanding of the description, the same components in each drawing are denoted by the same reference numerals as much as possible, and duplicate descriptions will be omitted.

本実施形態に係る静電チャック10は、例えばCVD成膜装置のような不図示の半導体製造装置の内部において、処理対象となる基板Wを静電力によって吸着し保持するものである。基板Wは、例えばシリコンウェハである。静電チャック10は、半導体製造装置以外の装置に用いられてもよい。 The electrostatic chuck 10 according to this embodiment is configured to attract and hold a substrate W to be processed by electrostatic force inside a semiconductor manufacturing apparatus (not shown), such as a CVD film forming apparatus. The substrate W is, for example, a silicon wafer. The electrostatic chuck 10 may also be used in apparatus other than semiconductor manufacturing apparatus.

図1には、基板Wを吸着保持した状態の静電チャック10の構成が、模式的な断面図として示されている。静電チャック10は、誘電体基板100と、ベースプレート200と、接合層300と、を備える。 Figure 1 shows a schematic cross-sectional view of the configuration of an electrostatic chuck 10 when it attracts and holds a substrate W. The electrostatic chuck 10 includes a dielectric substrate 100, a base plate 200, and a bonding layer 300.

誘電体基板100は、セラミック焼結体からなる略円盤状の部材である。誘電体基板100は、例えば高純度の酸化アルミニウム(Al)を含むが、他の材料を含んでもよい。誘電体基板100におけるセラミックスの純度や種類、添加物等は、半導体製造装置において誘電体基板100に求められる耐プラズマ性等を考慮して、適宜設定することができる。 The dielectric substrate 100 is a substantially disk-shaped member made of a sintered ceramic body. The dielectric substrate 100 contains, for example, high-purity aluminum oxide (Al 2 O 3 ), but may contain other materials. The purity, type, and additives of the ceramics in the dielectric substrate 100 can be appropriately set in consideration of the plasma resistance and other properties required of the dielectric substrate 100 in semiconductor manufacturing equipment.

誘電体基板100のうち図1における上方側の面110は、被吸着物である基板Wが載置される「載置面」となっている。また、誘電体基板100のうち図1における下方側の面120は、後述の接合層300を介してベースプレート200に接合される「被接合面」となっている。面110に対し垂直な方向に沿って、面110側から静電チャック10を見た場合の視点のことを、以下では「上面視」のようにも表記する。 The upper surface 110 of the dielectric substrate 100 in FIG. 1 is a "mounting surface" on which the substrate W, which is the object to be attracted, is placed. The lower surface 120 of the dielectric substrate 100 in FIG. 1 is a "bonding surface" that is bonded to the base plate 200 via a bonding layer 300 described below. The viewpoint when the electrostatic chuck 10 is viewed from the surface 110 side along a direction perpendicular to the surface 110 is hereinafter also referred to as "top view."

誘電体基板100の内部には吸着電極130が埋め込まれている。吸着電極130は、例えばタングステン等の金属材料により形成された薄い平板状の層であり、面110に対し平行となるように配置されている。吸着電極130の材料としては、タングステンの他、モリブデン、白金、パラジウム等を用いてもよい。給電路13を介して外部から吸着電極130に電圧が印加されると、面110と基板Wとの間に静電力が生じ、これにより基板Wが吸着保持される。吸着電極130は、所謂「単極」の電極として本実施形態のように1つだけ設けられていてもよいが、所謂「双極」の電極として2つ設けられていてもよい。 An adsorption electrode 130 is embedded inside the dielectric substrate 100. The adsorption electrode 130 is a thin, flat layer made of a metal material such as tungsten, and is arranged parallel to the surface 110. The material of the adsorption electrode 130 may be tungsten, molybdenum, platinum, palladium, or the like. When a voltage is applied to the adsorption electrode 130 from the outside via the power supply line 13, an electrostatic force is generated between the surface 110 and the substrate W, thereby adsorbing and holding the substrate W. The adsorption electrode 130 may be a so-called "monopolar" electrode, as in this embodiment, and only one electrode 130 may be provided, but may also be two electrodes, as so-called "bipolar" electrodes.

図1においては、給電路13の全体が簡略化して描かれている。給電路13のうち誘電体基板100の内部の部分は、例えば、導電体の充填された細長いビア(穴)として構成されており、その下端には不図示の電極端子が設けられている。給電路13のうちベースプレート200を貫いている部分は、上記の電極端子に一端が接続された導電性の金属部材(例えばバスバー)である。ベースプレート200には、給電路13を挿通するための不図示の貫通穴が形成されている。当該貫通穴の内面と給電路13との間には、例えば円筒状の絶縁部材が設けられていてもよい。 1, the entire power supply path 13 is depicted in a simplified form. The portion of the power supply path 13 inside the dielectric substrate 100 is configured, for example, as a long and narrow via (hole) filled with a conductor, and an electrode terminal (not shown) is provided at the lower end. The portion of the power supply path 13 that penetrates the base plate 200 is a conductive metal member (e.g., a bus bar) with one end connected to the electrode terminal. The base plate 200 is formed with a through hole (not shown) for inserting the power supply path 13. For example, a cylindrical insulating member may be provided between the inner surface of the through hole and the power supply path 13.

誘電体基板100の内部には、上記の吸着電極130に加えて、RF電極140も埋め込まれている。RF電極140は、半導体製造装置においてプラズマを発生させるための一対の対向電極のうちの1つ、として設けられている。対向電極のうちのもう一つは、半導体製造装置において静電チャック10よりも上方側となる位置に設けられる。これらの対向電極の間に高周波の交流電圧が印加されると、基板Wの上方側においてプラズマが発生し、基板Wに対する成膜やエッチング等の処理に供される。 In addition to the above-mentioned chucking electrode 130, an RF electrode 140 is also embedded inside the dielectric substrate 100. The RF electrode 140 is provided as one of a pair of opposing electrodes for generating plasma in the semiconductor manufacturing apparatus. The other of the opposing electrodes is provided at a position above the electrostatic chuck 10 in the semiconductor manufacturing apparatus. When a high-frequency AC voltage is applied between these opposing electrodes, plasma is generated above the substrate W, and is used for processing such as film formation and etching on the substrate W.

RF電極140は、吸着電極130と同様に、例えばタングステン等の金属材料により形成された薄い平板状の層である。RF電極140の材料としては、タングステンの他、モリブデン、白金、パラジウム等を用いてもよい。RF電極140は、吸着電極130よりも面120側となる位置に埋め込まれている。換言すれば、吸着電極130は、RF電極140よりも面110側となる位置に埋め込まれている。RF電極140は、吸着電極130と同様に、面110や吸着電極130に対して平行となるように配置されている。RF電極140は、上面視において略円形の単一の電極である。 The RF electrode 140, like the adsorption electrode 130, is a thin, flat layer made of a metal material such as tungsten. In addition to tungsten, molybdenum, platinum, palladium, etc. may be used as the material of the RF electrode 140. The RF electrode 140 is embedded at a position closer to the surface 120 than the adsorption electrode 130. In other words, the adsorption electrode 130 is embedded at a position closer to the surface 110 than the RF electrode 140. Like the adsorption electrode 130, the RF electrode 140 is arranged so as to be parallel to the surface 110 and the adsorption electrode 130. The RF electrode 140 is a single electrode that is approximately circular when viewed from above.

RF電極140のうち、上面視で給電路13と重なる分には、開口143が形成されている。開口143を形成しておくことにより、給電路13とRF電極140との間の絶縁が確保されている。 An opening 143 is formed in the RF electrode 140 in a portion that overlaps with the power supply line 13 in a top view. By forming the opening 143, insulation between the power supply line 13 and the RF electrode 140 is ensured.

図1に示されるように、RF電極140には給電路14が接続されている。給電路14は、RF電極140ともう一方の対向電極との間に高周波の交流電圧を印加する際に、RF電極140の電位をベースプレート200の電位と一致させるために設けられた電路である。図1においては、給電路14の全体が簡略化して描かれている。給電路14は、例えば、一端がRF電極140に繋がっており、他端が面120から下方に向けて突出するように形成された電極端子として構成される。給電路14のうち上記のように突出している部分は、ベースプレート200の面120に形成された不図示の凹部に埋め込まれており、ベースプレート200の金属部分に対して繋がっている。 As shown in FIG. 1, the RF electrode 140 is connected to the power supply line 14. The power supply line 14 is an electric path provided to match the potential of the RF electrode 140 with the potential of the base plate 200 when a high-frequency AC voltage is applied between the RF electrode 140 and the other opposing electrode. In FIG. 1, the entire power supply line 14 is illustrated in a simplified form. The power supply line 14 is configured, for example, as an electrode terminal having one end connected to the RF electrode 140 and the other end formed to protrude downward from the surface 120. The protruding portion of the power supply line 14 as described above is embedded in a recess (not shown) formed in the surface 120 of the base plate 200 and is connected to a metal portion of the base plate 200.

誘電体基板100と基板Wとの間には空間SPが形成されている。半導体製造装置において成膜等の処理が行われる際には、空間SPには、後述のガス穴150を介して外部から温度調整用のヘリウムガスが供給される。誘電体基板100と基板Wとの間にヘリウムガスを介在させることで、両者間の熱抵抗が調整され、これにより基板Wの温度が適温に保たれる。尚、空間SPに供給される温度調整用のガスは、ヘリウムとは異なる種類のガスであってもよい。 A space SP is formed between the dielectric substrate 100 and the substrate W. When processing such as film formation is performed in the semiconductor manufacturing device, helium gas for temperature adjustment is supplied to the space SP from the outside through a gas hole 150 described below. By providing helium gas between the dielectric substrate 100 and the substrate W, the thermal resistance between them is adjusted, thereby maintaining the temperature of the substrate W at an appropriate temperature. The temperature adjustment gas supplied to the space SP may be a type of gas other than helium.

吸着面である面110上にはシールリング111やドット112が設けられており、空間SPはこれらの周囲に形成されている。 A seal ring 111 and dots 112 are provided on the surface 110, which is the adsorption surface, and a space SP is formed around these.

シールリング111は、最外周となる位置において空間SPを区画する壁である。シールリング111の上端は面110の一部となっており、基板Wに当接する。尚、空間SPを分割するように複数のシールリング111が設けられていてもよい。このような構成とすることで、それぞれの空間SPにおけるヘリウムガスの圧力を個別に調整し、処理中における基板Wの表面温度分布を均一に近づけることが可能となる。 The seal ring 111 is a wall that divides the space SP at the outermost position. The upper end of the seal ring 111 forms part of the surface 110 and abuts against the substrate W. Note that multiple seal rings 111 may be provided to divide the space SP. With this configuration, it is possible to individually adjust the helium gas pressure in each space SP and make the surface temperature distribution of the substrate W during processing more uniform.

図1等において符号「116」が付されている部分は、空間SPの底面である。以下では、当該部分のことを「底面116」とも称する。シールリング111は、次に述べるドット112と共に、面110の一部を底面116の位置まで掘り下げた結果として形成されている。 The portion marked with the reference symbol "116" in FIG. 1 and other figures is the bottom surface of the space SP. Hereinafter, this portion will also be referred to as the "bottom surface 116." The seal ring 111, together with the dots 112 described below, is formed as a result of digging down a portion of the surface 110 to the position of the bottom surface 116.

ドット112は、底面116から突出する円形の突起である。ドット112は複数設けられており、誘電体基板100の吸着面において略均等に分散配置されている。それぞれのドット112の上端は、面110の一部となっており、基板Wに当接する。このようなドット112を複数設けておくことで、基板Wの撓みが抑制される。 The dots 112 are circular protrusions that protrude from the bottom surface 116. A plurality of dots 112 are provided, and are distributed approximately evenly on the adsorption surface of the dielectric substrate 100. The upper end of each dot 112 forms part of the surface 110 and abuts against the substrate W. By providing a plurality of such dots 112, deflection of the substrate W is suppressed.

空間SPの底面116には、溝113が形成されている。溝113は、底面116から更に面120側へと後退させるように形成された溝である。溝113は、ガス穴150から供給されるヘリウムガスを、空間SP内に素早く拡散させ、空間SP内の圧力分布を短時間のうちに略均一とすることを目的として形成されている。 A groove 113 is formed in the bottom surface 116 of the space SP. The groove 113 is formed so as to retreat further from the bottom surface 116 toward the surface 120. The groove 113 is formed for the purpose of quickly diffusing the helium gas supplied from the gas hole 150 into the space SP and making the pressure distribution in the space SP approximately uniform within a short period of time.

誘電体基板100には、面120から面110側に向かって垂直に伸びるガス穴150が形成されており、当該ガス穴150が、図2に示される貫通穴151を介して空間SPに繋がっている。ガス穴150は複数個形成されているが、図1においてはそのうちの1つのみが図示されている。 The dielectric substrate 100 has gas holes 150 extending vertically from the surface 120 toward the surface 110, and the gas holes 150 are connected to the space SP via the through holes 151 shown in FIG. 2. Multiple gas holes 150 are formed, but only one of them is shown in FIG. 1.

ベースプレート200は、誘電体基板100を支持する略円盤状の部材である。ベースプレート200は、例えばアルミニウムのような金属により形成されている。ベースプレート200のうち、図1における上方側の面210は、接合層300を介して誘電体基板100に接合される「被接合面」となっている。 The base plate 200 is a substantially disk-shaped member that supports the dielectric substrate 100. The base plate 200 is formed of a metal such as aluminum. The upper surface 210 of the base plate 200 in FIG. 1 is a "bonded surface" that is bonded to the dielectric substrate 100 via a bonding layer 300.

ベースプレート200のうち、図1における下方側の面220を除く表面の略全体には、絶縁膜230が形成されている。絶縁膜230は、例えばアルミナのような絶縁性の材料からなる膜であり、例えば溶射によって形成されている。先に述べた面210は、その全体が絶縁膜230上の面となっている。尚、ベースプレート200のうち絶縁膜230が形成されている範囲は、図1の例とは異なる範囲であってもよい。例えば、被接合面である面210の範囲のみに絶縁膜230が形成されていてもよい。 An insulating film 230 is formed on almost the entire surface of the base plate 200, except for the surface 220 on the lower side in FIG. 1. The insulating film 230 is a film made of an insulating material such as alumina, and is formed, for example, by thermal spraying. The surface 210 mentioned above is entirely on the surface of the insulating film 230. The range of the base plate 200 on which the insulating film 230 is formed may be a range different from that shown in FIG. 1. For example, the insulating film 230 may be formed only on the surface 210, which is the surface to be joined.

ベースプレート200の内部には、冷媒を流すための冷媒流路270が形成されている。半導体製造装置において成膜等の処理が行われる際には、外部から冷媒が冷媒流路270に供給され、これによりベースプレート200が冷却される。処理中において基板Wで生じた熱は、空間SPのヘリウムガス、誘電体基板100、及びベースプレート200を介して冷媒へと伝えられ、冷媒と共に外部へと排出される。 A coolant flow path 270 for flowing a coolant is formed inside the base plate 200. When a process such as film formation is performed in the semiconductor manufacturing device, a coolant is supplied to the coolant flow path 270 from the outside, thereby cooling the base plate 200. Heat generated in the substrate W during processing is transferred to the coolant via the helium gas in the space SP, the dielectric substrate 100, and the base plate 200, and is discharged to the outside together with the coolant.

ベースプレート200には、面210から面220側に向かって垂直に伸びるガス穴250が形成されている。ガス穴250は、上面視において誘電体基板100のガス穴150と重なる位置、のそれぞれに形成されており、接合層300に設けられた貫通穴を介してガス穴150に連通されている。ガス穴250は、誘電体基板100のガス穴150と共に、空間SPに向けてヘリウムガスを供給するための経路の一部となっている。 Gas holes 250 are formed in the base plate 200, extending vertically from the surface 210 toward the surface 220. The gas holes 250 are formed at positions that overlap the gas holes 150 of the dielectric substrate 100 in a top view, and are connected to the gas holes 150 via through holes provided in the bonding layer 300. The gas holes 250, together with the gas holes 150 of the dielectric substrate 100, form part of a path for supplying helium gas toward the space SP.

尚、ガス穴250は、本実施形態のように全体が直線状に伸びるように形成されていてもよいが、面220に向かう途中で屈曲するように形成されていてもよい。また、面210側の複数のガス穴250を、ベースプレート200の内部において少数の流路に集約した上で、当該流路を面220側まで伸ばすような構成としてもよい。 The gas holes 250 may be formed so as to extend linearly as in this embodiment, but may be formed so as to bend on the way to the surface 220. In addition, the multiple gas holes 250 on the surface 210 side may be aggregated into a small number of flow paths inside the base plate 200, and the flow paths may be configured to extend to the surface 220 side.

接合層300は、誘電体基板100とベースプレート200との間に設けられた層であって、両者を接合している。接合層300は、絶縁性の材料からなる接着材を硬化させたものである。このような接着剤としては、例えばシリコーン系の接着剤を用いることができる。 The bonding layer 300 is a layer provided between the dielectric substrate 100 and the base plate 200, and bonds the two together. The bonding layer 300 is made by hardening an adhesive made of an insulating material. For example, a silicone-based adhesive can be used as such an adhesive.

ガス穴150の上端部やその近傍部分の具体的な構成について説明する。図2には、当該部分の構成が模式的な断面図として示されている。同図に示されるように、ガス穴150は、溝113の直下となる位置において、面120から溝113に向かって伸びるように形成されているのであるが、溝113の底面までは到達していない。ガス穴150と空間SPとの間は貫通穴151によって連通されている。 The specific configuration of the upper end of the gas hole 150 and its surrounding area will be described. FIG. 2 shows the configuration of this area as a schematic cross-sectional view. As shown in the figure, the gas hole 150 is formed at a position directly below the groove 113, extending from the surface 120 toward the groove 113, but does not reach the bottom surface of the groove 113. The gas hole 150 and the space SP are connected by a through hole 151.

貫通穴151は、ガス穴150の上端から溝113の底面まで、直線状に伸びるように形成された円形の貫通穴である。貫通穴151の半径は、ガス穴150の半径よりも小さい。また、貫通穴151の中心軸AXは、ガス穴150の中心軸と一致している。つまり、貫通穴151は、面110に対し垂直な方向に伸びている。ガス穴150を通ったヘリウムガスは、貫通穴151から空間SPへと供給される。貫通穴151は、貫通穴であるガス穴150のうち最も面110側の部分、すなわち、ガスの出口部分ということもできる。 The through hole 151 is a circular through hole formed to extend linearly from the upper end of the gas hole 150 to the bottom surface of the groove 113. The radius of the through hole 151 is smaller than the radius of the gas hole 150. The central axis AX of the through hole 151 coincides with the central axis of the gas hole 150. In other words, the through hole 151 extends in a direction perpendicular to the surface 110. The helium gas that passes through the gas hole 150 is supplied from the through hole 151 to the space SP. The through hole 151 can be said to be the part of the gas hole 150 that is the through hole closest to the surface 110, that is, the gas outlet part.

上記のように、ガス穴150のうちガスの出口部分の半径を小さくしておくことで、ガス穴150を通じた絶縁破壊の発生を生じにくくすることができる。このような態様に換えて、ガス穴150が、そのまま溝113の底面まで伸びているような態様であってもよい。 As described above, by making the radius of the gas outlet portion of the gas hole 150 small, it is possible to make it difficult for insulation breakdown to occur through the gas hole 150. Alternatively, the gas hole 150 may extend directly to the bottom surface of the groove 113.

図2に示されるように、ガス穴150の内部には、多孔質プラグ155が配置されている。多孔質プラグ155は、通気性を有する多孔質部材により形成された略円柱形状の部材である。多孔質プラグ155の上端と、ガス穴150の上端との間には、空間PNが形成されている。多孔質プラグ155の配置によって、基板Wとベースプレート200との間における絶縁破壊の発生を、更に生じにくくすることができる。これと同様に、ガス穴250のうち接合層300の近傍となる部分にも、絶縁破壊を防止するための多孔質プラグが配置されていてもよい。 2, a porous plug 155 is disposed inside the gas hole 150. The porous plug 155 is a substantially cylindrical member formed of a porous material having gas permeability. A space PN is formed between the upper end of the porous plug 155 and the upper end of the gas hole 150. The arrangement of the porous plug 155 can further reduce the occurrence of dielectric breakdown between the substrate W and the base plate 200. Similarly, a porous plug for preventing dielectric breakdown may also be disposed in the portion of the gas hole 250 that is adjacent to the bonding layer 300.

吸着電極130のうち、上面視で貫通穴151やガス穴150と重なる部分には、開口131が形成されている。上面視において、開口131は円形の開口であり、その中心は中心軸AXの上にある。また、開口131の半径R1は貫通穴151の半径R0よりも大きい。つまり、開口131は、上面視において貫通穴151と同心であり、且つ貫通穴151を包含する円形の開口となっている。 An opening 131 is formed in the adsorption electrode 130 in a portion that overlaps with the through hole 151 and the gas hole 150 in a top view. In a top view, the opening 131 is a circular opening, and its center is on the central axis AX. In addition, the radius R1 of the opening 131 is larger than the radius R0 of the through hole 151. In other words, the opening 131 is a circular opening that is concentric with the through hole 151 in a top view and includes the through hole 151.

RF電極140のうち、上面視で貫通穴151やガス穴150と重なる部分には、開口141が形成されている。上面視において、開口141は円形の開口であり、その中心は中心軸AXの上にある。また、開口141の半径R2は貫通穴151の半径R0よりも大きい。つまり、開口141は、上面視において貫通穴151と同心であり、且つ貫通穴151を包含する円形の開口となっている。 An opening 141 is formed in the RF electrode 140 at a portion that overlaps with the through hole 151 and the gas hole 150 in a top view. In a top view, the opening 141 is a circular opening, and its center is on the central axis AX. In addition, the radius R2 of the opening 141 is larger than the radius R0 of the through hole 151. In other words, the opening 141 is a circular opening that is concentric with the through hole 151 in a top view and includes the through hole 151.

開口131は、本実施形態における「第1開口」に該当する。開口141は、本実施形態における「第2開口」に該当する。開口131や開口141が形成されていることで、貫通穴151の内面において、吸着電極130やRF電極140が露出してしまうことが防止されている。 Opening 131 corresponds to the "first opening" in this embodiment. Opening 141 corresponds to the "second opening" in this embodiment. The formation of openings 131 and 141 prevents the chucking electrode 130 and the RF electrode 140 from being exposed on the inner surface of the through hole 151.

本実施形態では、第2開口である開口141の半径R2が、第1開口である開口131の半径R1よりも大きくなっている。 In this embodiment, the radius R2 of the second opening, opening 141, is larger than the radius R1 of the first opening, opening 131.

このような構成としたことの理由について説明する。図3(B)には、比較例に係る静電チャックのうち、図2と対応する部分の構成が示されている。この比較例では、開口131の半径R1と、開口141の半径R2とが互いに同一(図3の半径R1と同程度)となっている。 The reason for this configuration will be explained below. Figure 3(B) shows the configuration of the portion of the electrostatic chuck according to the comparative example that corresponds to Figure 2. In this comparative example, the radius R1 of the opening 131 and the radius R2 of the opening 141 are the same (approximately the same as the radius R1 in Figure 3).

基板Wの処理中においては、吸着電極130は高電位となる一方で、RF電極140は所定の低い電位(ベースプレート200と同じ電位であって、例えば接地電位)に保たれる。図3(B)に示される各矢印は、開口141や開口131の縁近傍における電気力線を模式的に表している。それぞれの電気力線は、開口131の縁から開口141の縁に向かって伸びている。この比較例のように、開口131の半径R1と開口141の半径R2とが互いに等しい場合には、貫通穴151における電界の方向(つまり、上記電気力線の方向)は、貫通穴151の伸びる方向と概ね同じになる。このため、この比較例の構成においては、貫通穴151を通じた経路で絶縁破壊が起こってしまう可能性がある。 During processing of the substrate W, the chucking electrode 130 is at a high potential, while the RF electrode 140 is maintained at a predetermined low potential (the same potential as the base plate 200, for example, ground potential). Each arrow shown in FIG. 3B shows a schematic representation of the electric field lines in the vicinity of the opening 141 and the edge of the opening 131. Each electric field line extends from the edge of the opening 131 to the edge of the opening 141. When the radius R1 of the opening 131 and the radius R2 of the opening 141 are equal to each other, as in this comparative example, the direction of the electric field in the through hole 151 (i.e., the direction of the electric field lines) is approximately the same as the direction in which the through hole 151 extends. Therefore, in the configuration of this comparative example, there is a possibility that insulation breakdown may occur along the path through the through hole 151.

そこで、本実施形態に係る静電チャック10では上記のように、開口141の半径R2を開口131の半径R1よりも大きくすることで、上記のような絶縁破壊を防止している。 Therefore, in the electrostatic chuck 10 according to this embodiment, the radius R2 of the opening 141 is made larger than the radius R1 of the opening 131, as described above, thereby preventing the above-mentioned dielectric breakdown.

図3(A)では、図2と同じ本実施形態の断面に、図3(B)と同様に電気力線を示す矢印を表してある。本実施形態では、開口141の半径R2を大きくしたことで、開口141の縁のみが貫通穴151から遠ざかっている。その結果、貫通穴151においては、開口131の縁から開口141に向かう電界のうち、貫通穴151の伸びる方向に沿った成分が小さくなるので、貫通穴151を通じて絶縁破壊が生じる可能性を従来よりも低く抑えることが可能となっている。 In FIG. 3(A), the cross section of this embodiment is the same as in FIG. 2, but arrows indicating electric field lines are shown in the same manner as in FIG. 3(B). In this embodiment, the radius R2 of the opening 141 is increased, so that only the edge of the opening 141 is moved away from the through hole 151. As a result, in the through hole 151, the component of the electric field from the edge of the opening 131 toward the opening 141 along the direction in which the through hole 151 extends is reduced, so that the possibility of dielectric breakdown occurring through the through hole 151 can be reduced compared to the conventional case.

開口141の半径R2を大きくするほど、貫通穴151において絶縁破壊が生じる可能性は低くなる。図4(B)には、半径R2を極端に大きくした場合の比較例が示されている。図4(A)は、図3(A)と同じ本実施形態を表している。 The larger the radius R2 of the opening 141, the lower the possibility of dielectric breakdown occurring in the through hole 151. Figure 4(B) shows a comparative example in which the radius R2 is extremely large. Figure 4(A) shows the same embodiment as Figure 3(A).

図4(B)の比較例のように、半径R2を大きくし過ぎた場合には、高電位となっている吸着電極130から伸びる電気力線の一部が、開口141を通じて下方側の部分にまで影響を与えてしまうことがある。例えば、図4(B)において矢印AR1で示される電気力線は、RF電極140によって遮蔽されることなく、接合層300の近傍部分にも電位差を生じさせる。その結果、接合層300に形成された貫通穴の内面(図4(B)において符号「301」が付されている部分)に沿った絶縁破壊を生じさせてしまう可能性がある。 When the radius R2 is made too large, as in the comparative example of FIG. 4B, some of the electric field lines extending from the chucking electrode 130, which is at a high potential, may affect the lower portion through the opening 141. For example, the electric field lines indicated by the arrow AR1 in FIG. 4B are not blocked by the RF electrode 140 and cause a potential difference in the vicinity of the bonding layer 300. As a result, there is a possibility that dielectric breakdown may occur along the inner surface of the through hole formed in the bonding layer 300 (the portion marked with the reference symbol "301" in FIG. 4B).

本発明者らが実験等により確認したところによれば、開口141の半径R2と開口131の半径R1との差を2.7mm以下とすれば、このような絶縁破壊の発生を十分に防止できるという知見が得られている。このため、半径R2を大きくし過ぎることなく、半径R1+2.7mm以下としておくことが好ましい。 The inventors have confirmed through experiments and the like that if the difference between the radius R2 of the opening 141 and the radius R1 of the opening 131 is set to 2.7 mm or less, the occurrence of such dielectric breakdown can be sufficiently prevented. For this reason, it is preferable to not make the radius R2 too large, but to keep it at radius R1 + 2.7 mm or less.

半径R2と半径R0との差は、1.6mm以上であり且つ5.4mm以下の範囲内であることが好ましい。また、半径R2は、1.75mm以上であり且つ5.35mm以下の範囲内であることが好ましい。 The difference between radius R2 and radius R0 is preferably in the range of 1.6 mm or more and 5.4 mm or less. Also, radius R2 is preferably in the range of 1.75 mm or more and 5.35 mm or less.

以上のような開口141や開口131は、誘電体基板100のうち、貫通穴151とは別の目的で設けられた貫通穴と上面視で重なる位置に形成してもよい。例えば、誘電体基板100には、半導体製造装置に設けられた不図示のリフトピンを挿通するためのリフトピン穴、が形成されることもある。上面視でリフトピン穴と重なる位置のそれぞれに、本実施形態と同様の開口141や開口131を形成しても、以上で説明したものと同様の効果を奏することができる。 The openings 141 and 131 as described above may be formed in the dielectric substrate 100 at positions that overlap with through holes provided for a purpose other than the through holes 151 in a top view. For example, the dielectric substrate 100 may be formed with lift pin holes for inserting lift pins (not shown) provided in a semiconductor manufacturing device. Even if openings 141 and 131 similar to those in this embodiment are formed at positions that overlap with the lift pin holes in a top view, the same effects as those described above can be achieved.

ただし、ガス供給用の穴である貫通穴151においては、その内側の圧力は、絶縁破壊が比較的生じやすい圧力域となる傾向がある。このため、貫通穴151の位置においては、上記のような開口141や開口131の形状を適用することの効果が特に大きい。 However, the pressure inside the through hole 151, which is a gas supply hole, tends to be in a pressure range where insulation breakdown is relatively likely to occur. For this reason, the effect of applying the shapes of the opening 141 and opening 131 described above is particularly large at the position of the through hole 151.

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。 The present embodiment has been described above with reference to specific examples. However, the present disclosure is not limited to these specific examples. Design modifications to these specific examples made by a person skilled in the art are also included within the scope of the present disclosure as long as they have the features of the present disclosure. The elements of each of the above-mentioned specific examples, as well as their arrangement, conditions, shape, etc., are not limited to those exemplified and can be modified as appropriate. The elements of each of the above-mentioned specific examples can be combined in different ways as appropriate, as long as no technical contradictions arise.

W:基板
10:静電チャック
100:誘電体基板
110:面
130:吸着電極
131:開口
140:RF電極
141:開口
151:貫通穴
W: Substrate 10: Electrostatic chuck 100: Dielectric substrate 110: Surface 130: Adsorption electrode 131: Opening 140: RF electrode 141: Opening 151: Through hole

Claims (3)

被吸着物が載置される載置面を有し、当該載置面に対し垂直に貫通穴が形成された誘電体基板と、
前記誘電体基板の内部に埋め込まれたRF電極と、
前記RF電極よりも前記載置面側となる位置において、前記誘電体基板の内部に埋め込まれた吸着電極と、を備え、
前記載置面に対し垂直な方向から見た場合において、
前記吸着電極には、前記貫通穴と同心であり且つ前記貫通穴を包含する円形の第1開口が形成されており、
前記RF電極には、前記貫通穴と同心であり且つ前記貫通穴を包含する円形の第2開口が形成されており、
前記第2開口の半径が、前記第1開口の半径よりも大きいことを特徴とする静電チャック。
a dielectric substrate having a mounting surface on which an object to be attached is placed and having a through hole formed perpendicular to the mounting surface;
an RF electrode embedded within the dielectric substrate;
an attraction electrode embedded inside the dielectric substrate at a position closer to the placement surface than the RF electrode;
When viewed from a direction perpendicular to the placement surface,
a first circular opening is formed in the chucking electrode, the first circular opening being concentric with the through hole and including the through hole;
a second circular opening is formed in the RF electrode and is concentric with and encompasses the through hole;
The electrostatic chuck, wherein the second opening has a larger radius than the first opening.
前記第2開口の半径と前記第1開口の半径との差が2.7mm以下であることを特徴とする、請求項1に記載の静電チャック。 The electrostatic chuck of claim 1, characterized in that the difference between the radius of the second opening and the radius of the first opening is 2.7 mm or less. 前記貫通穴がガス供給用の穴であることを特徴とする、請求項1又は2に記載の静電チャック。 The electrostatic chuck according to claim 1 or 2, characterized in that the through holes are gas supply holes.
JP2023049639A 2023-03-27 2023-03-27 Electrostatic Chuck Active JP7709480B2 (en)

Priority Applications (6)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023049639A JP7709480B2 (en) 2023-03-27 2023-03-27 Electrostatic Chuck
KR1020240015739A KR102903412B1 (en) 2023-03-27 2024-02-01 Electrostatic chuck
TW113105881A TW202439372A (en) 2023-03-27 2024-02-20 Electrostatic suction cup
US18/610,491 US20240331985A1 (en) 2023-03-27 2024-03-20 Electrostatic chuck
JP2024131677A JP2024153917A (en) 2023-03-27 2024-08-08 Electrostatic Chuck
KR1020250202766A KR20260004276A (en) 2023-03-27 2025-12-18 Electrostatic chuck

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2023049639A JP7709480B2 (en) 2023-03-27 2023-03-27 Electrostatic Chuck

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024131677A Division JP2024153917A (en) 2023-03-27 2024-08-08 Electrostatic Chuck

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2024138917A JP2024138917A (en) 2024-10-09
JP7709480B2 true JP7709480B2 (en) 2025-07-16

Family

ID=92974288

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2023049639A Active JP7709480B2 (en) 2023-03-27 2023-03-27 Electrostatic Chuck
JP2024131677A Pending JP2024153917A (en) 2023-03-27 2024-08-08 Electrostatic Chuck

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2024131677A Pending JP2024153917A (en) 2023-03-27 2024-08-08 Electrostatic Chuck

Country Status (1)

Country Link
JP (2) JP7709480B2 (en)

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6587223B1 (en) 2018-07-30 2019-10-09 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP2020145238A (en) 2019-03-04 2020-09-10 日本碍子株式会社 Wafer mounting device
JP2022161231A (en) 2021-04-08 2022-10-21 日本特殊陶業株式会社 holding device

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3457477B2 (en) * 1995-09-06 2003-10-20 日本碍子株式会社 Electrostatic chuck
JP2004335151A (en) * 2003-04-30 2004-11-25 Ibiden Co Ltd Ceramic heater
JP6489277B1 (en) * 2018-03-14 2019-03-27 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP6641608B1 (en) * 2018-07-30 2020-02-05 Toto株式会社 Electrostatic chuck

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6587223B1 (en) 2018-07-30 2019-10-09 Toto株式会社 Electrostatic chuck
JP2020145238A (en) 2019-03-04 2020-09-10 日本碍子株式会社 Wafer mounting device
JP2022161231A (en) 2021-04-08 2022-10-21 日本特殊陶業株式会社 holding device

Also Published As

Publication number Publication date
JP2024138917A (en) 2024-10-09
JP2024153917A (en) 2024-10-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2025185305A (en) Electrostatic chuck
JP2024139692A (en) Electrostatic Chuck
JP7494973B1 (en) Electrostatic Chuck
JP7709480B2 (en) Electrostatic Chuck
JP7675124B2 (en) Electrostatic Chuck
JP2025084481A (en) Electrostatic Chuck
JP2025050250A (en) Electrostatic Chuck
KR102903412B1 (en) Electrostatic chuck
JP7494972B1 (en) Electrostatic Chuck
JP7670191B1 (en) Electrostatic Chuck
JP7343069B1 (en) electrostatic chuck
JP7697548B1 (en) Electrostatic Chuck
JP7639953B1 (en) Electrostatic Chuck
JP7658477B1 (en) Electrostatic Chuck
JP7758122B1 (en) Electrostatic chuck
JP7747092B2 (en) Electrostatic chuck
JP2024175418A (en) Electrostatic Chuck
JP2025176985A (en) Electrostatic chuck
JP2024175417A (en) Electrostatic Chuck
JP2024175420A (en) Electrostatic Chuck
JP2025112084A (en) holding device
JP2025050246A (en) Electrostatic Chuck
JP2024175421A (en) Electrostatic Chuck
JP2026026649A (en) Electrostatic chuck
JP2025131339A (en) Electrostatic chuck

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20231006

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20231006

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20240109

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20240514

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20250704

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 7709480

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150