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JP6882040B2 - Holding device - Google Patents

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JP6882040B2 JP2017073410A JP2017073410A JP6882040B2 JP 6882040 B2 JP6882040 B2 JP 6882040B2 JP 2017073410 A JP2017073410 A JP 2017073410A JP 2017073410 A JP2017073410 A JP 2017073410A JP 6882040 B2 JP6882040 B2 JP 6882040B2
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Description

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。 The techniques disclosed herein relate to holding devices that hold objects.

例えば半導体製造装置において、半導体ウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えば、板状のセラミックス層と、セラミックス層の内部に設けられた内部電極とを備えており、内部電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス層の表面(以下、「吸着面」という)に半導体ウェハを吸着して保持する。 For example, in a semiconductor manufacturing apparatus, an electrostatic chuck is used as a holding apparatus for holding a semiconductor wafer. The electrostatic chuck includes, for example, a plate-shaped ceramic layer and an internal electrode provided inside the ceramic layer, and utilizes the electrostatic attraction generated by applying a voltage to the internal electrode. A semiconductor wafer is attracted and held on the surface of the ceramic layer (hereinafter referred to as "adsorption surface").

静電チャックに保持された半導体ウェハの温度分布が不均一になると、半導体ウェハに対する各処理(成膜、エッチング、露光等)の精度が低下するため、静電チャックには半導体ウェハの温度分布を均一にする性能が求められる。そのため、静電チャックには、導電性の抵抗発熱体を有するヒータ層が設けられ、ヒータ層による加熱によってセラミックス層の吸着面の温度制御が行われる。 If the temperature distribution of the semiconductor wafer held by the electrostatic chuck becomes non-uniform, the accuracy of each process (deposition, etching, exposure, etc.) on the semiconductor wafer decreases. Therefore, the temperature distribution of the semiconductor wafer is applied to the electrostatic chuck. Performance to make it uniform is required. Therefore, the electrostatic chuck is provided with a heater layer having a conductive resistance heating element, and the temperature of the adsorption surface of the ceramic layer is controlled by heating by the heater layer.

このような静電チャックの中には、セラミックス層の吸着面における面方向の温度ムラを抑制するために、セラミックス層とヒータ層との間に、例えばグラファイトシート等の異方性熱伝達体が備えられた静電チャックが知られている(例えば、特許文献1参照)。異方性熱伝達体は、セラミックス層の吸着面に略直交する第1の方向の熱伝達率よりも該第1の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置されている。これにより、吸着面における面方向の温度ムラを抑制することができる。また、例えば異方性熱伝達体からの異物(例えば異方性熱伝達体に含まれる炭素)の放出を抑制するために、異方性熱伝達体の表面を覆うように被膜が形成されている。 In such an electrostatic chuck, an anisotropic heat transfer body such as a graphite sheet is provided between the ceramic layer and the heater layer in order to suppress temperature unevenness in the surface direction on the adsorption surface of the ceramic layer. An electrostatic chuck provided is known (see, for example, Patent Document 1). The anisotropic heat transfer body is arranged so that the heat transfer coefficient in the plane direction orthogonal to the first direction is higher than the heat transfer coefficient in the first direction substantially orthogonal to the adsorption surface of the ceramic layer. .. As a result, temperature unevenness in the surface direction on the suction surface can be suppressed. Further, for example, in order to suppress the release of foreign matter (for example, carbon contained in the anisotropic heat transfer body) from the anisotropic heat transfer body, a film is formed so as to cover the surface of the anisotropic heat transfer body. There is.

国際公開第2015/198942号International Publication No. 2015/1989942

被膜が形成された異方性熱伝達体を備える従来の保持装置では、単に異方性熱伝達体の表面上に被膜が形成されているだけなので、例えば異方性熱伝達体と被膜との熱膨張率の差に起因して発生する応力によって異方性熱伝達体の表面から被膜が剥離し易いという問題があった。 In a conventional holding device including an anisotropic heat transfer body on which a film is formed, a film is simply formed on the surface of the anisotropic heat transfer body. Therefore, for example, an anisotropic heat transfer body and a film are used. There is a problem that the coating is easily peeled off from the surface of the anisotropic heat transfer body due to the stress generated due to the difference in the coefficient of thermal expansion.

なお、このような課題は、静電チャックに限らず、真空チャックや加熱装置など、セラミックス層の表面上に対象物を保持する保持装置に共通の課題である。 It should be noted that such a problem is not limited to the electrostatic chuck, but is a common problem not only in the holding device for holding the object on the surface of the ceramic layer, such as a vacuum chuck and a heating device.

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。 This specification discloses a technique capable of solving the above-mentioned problems.

(1)本明細書に開示される保持装置は、第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有し、セラミックスにより形成されたセラミックス層と、前記セラミックス層の内部、または、前記セラミックス層の前記第2の表面側に配置され、抵抗発熱体を有するヒータ層と、前記セラミックス層の前記第1の表面と前記ヒータ層との間の位置、および、前記ヒータ層に対して前記セラミックス層の前記第1の表面とは反対側の位置の少なくとも一方に配置された熱伝達層であって、前記第1の方向の熱伝達率よりも前記第1の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置された異方性熱伝達体を含む熱伝達層と、を備え、前記セラミックス層の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記異方性熱伝達体には、前記異方性熱伝達体の前記第1の方向の一方側の第3の表面から他方側の第4の表面まで貫通する第1の貫通孔が形成されており、前記熱伝達層は、さらに、被膜と、連結部とを含み、前記被膜は、前記異方性熱伝達体の前記第3の表面を覆い、かつ、前記第3の表面に形成された前記第1の貫通孔の開口を塞ぐように前記第3の表面に被覆された第1のカバー部分と、前記異方性熱伝達体の前記第4の表面を覆い、かつ、前記第4の表面に形成された前記第1の貫通孔の開口を塞ぐように前記第4の表面に被覆された第2のカバー部分と、を含み、前記連結部は、前記第1の貫通孔内に位置し、前記第1のカバー部分と前記第2のカバー部分とを連結することを特徴する。本保持装置によれば、異方性熱伝達体には、第1の方向の第3の表面から第4の表面まで貫通する第1の貫通孔が形成されている。被膜は、第1のカバー部分と、第2のカバー部分とを含む。第1のカバー部分は、異方性熱伝達体の第3の表面を覆い、かつ、第3の表面に形成された第1の貫通孔の開口を塞ぐように第3の表面に被覆されている。第2のカバー部分は、異方性熱伝達体の第4の表面を覆い、かつ、第4の表面に形成された第1の貫通孔の開口を塞ぐように第4の表面に被覆されている。連結部は、第1の貫通孔内に位置し、第1のカバー部分と第2のカバー部分とを連結する。これにより、被膜が単に異方性熱伝達体の表面に被覆された従来の保持装置に比べて、異方性熱伝達体から被膜が剥離することを抑制することができる。 (1) The holding device disclosed in the present specification has a first surface substantially orthogonal to the first direction and a second surface opposite to the first surface, and is made of ceramics. The formed ceramic layer, a heater layer arranged inside the ceramic layer or on the second surface side of the ceramic layer and having a resistance heating element, the first surface of the ceramic layer, and the heater. A heat transfer layer arranged at at least one of a position between the layers and a position opposite to the first surface of the ceramics layer with respect to the heater layer, in the first direction. The first of the ceramics layers includes a heat transfer layer including an anisotropic heat transfer body arranged so that the heat transfer coefficient in the plane direction orthogonal to the first direction is higher than the heat transfer coefficient. In a holding device for holding an object on the surface of the anisotropy, the anisotropic heat transfer body is provided with a third surface on one side of the anisotropic heat transfer body in the first direction to a fourth surface on the other side. A first through hole is formed that penetrates to the surface of the heat transfer layer, and the heat transfer layer further includes a coating film and a connecting portion, and the coating film is the third surface of the anisotropic heat transfer body. And the first cover portion coated on the third surface so as to close the opening of the first through hole formed on the third surface, and the anisotropic heat transfer body. Includes a second cover portion that covers the fourth surface and is coated on the fourth surface so as to close the opening of the first through hole formed on the fourth surface. The connecting portion is located in the first through hole, and is characterized in that the first cover portion and the second cover portion are connected to each other. According to this holding device, the anisotropic heat transfer body is formed with a first through hole penetrating from the third surface to the fourth surface in the first direction. The coating includes a first cover portion and a second cover portion. The first cover portion covers the third surface of the anisotropic heat transfer body and is covered with the third surface so as to close the opening of the first through hole formed on the third surface. There is. The second cover portion covers the fourth surface of the anisotropic heat transfer body and is covered with the fourth surface so as to close the opening of the first through hole formed on the fourth surface. There is. The connecting portion is located in the first through hole and connects the first cover portion and the second cover portion. As a result, it is possible to prevent the coating film from peeling off from the anisotropic heat transfer body, as compared with the conventional holding device in which the coating film is simply coated on the surface of the anisotropic heat transfer body.

(2)上記保持装置において、前記異方性熱伝達体には、さらに、前記第3の表面から前記第4の表面まで貫通し、前記第1の貫通孔より内径が大きい第2の貫通孔が形成されており、前記第1のカバー部分と前記第2のカバー部分とのそれぞれには、前記第2の貫通孔を介して連通する連通孔が形成されていることを特徴する構成としてもよい。本保持装置によれば、第1の貫通孔の内径が第2の貫通孔の内径より大きい場合に比べて、第1の貫通孔に温度分布の特異点が形成されることによって第1の表面に温度ムラが生じることを抑制することができる。 (2) In the holding device, the anisotropic heat transfer body further penetrates from the third surface to the fourth surface, and has a second through hole having an inner diameter larger than that of the first through hole. Is formed, and each of the first cover portion and the second cover portion is formed with a communication hole that communicates through the second through hole. Good. According to this holding device, the first surface is formed by forming a singular point of temperature distribution in the first through hole as compared with the case where the inner diameter of the first through hole is larger than the inner diameter of the second through hole. It is possible to suppress the occurrence of temperature unevenness.

(3)上記保持装置において、前記異方性熱伝達体には、前記第1の貫通孔が複数形成されており、前記複数の第1の貫通孔は、前記第1の方向視で互いに略均等間隔に配置されている構成としてもよい。本保持装置によれば、第1の貫通孔の配置のバラツキに起因して第1の表面に温度ムラが生じることを抑制することができる。 (3) In the holding device, the anisotropic heat transfer body is formed with a plurality of the first through holes, and the plurality of first through holes are substantially mutual in the first directional view. It may be configured to be arranged at equal intervals. According to this holding device, it is possible to suppress the occurrence of temperature unevenness on the first surface due to the variation in the arrangement of the first through holes.

(4)上記保持装置において、前記連結部は、前記被膜より熱伝達率が低い材料を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、連結部が、被膜と熱伝達率が同等以上の材料で形成された構成に比べて、第1の貫通孔に温度分布の特異点が形成されることによって第1の表面に温度ムラが生じることを抑制することができる。 (4) In the holding device, the connecting portion may include a material having a heat transfer coefficient lower than that of the coating film. According to this holding device, the first through hole is formed with a singular point of temperature distribution, as compared with the case where the connecting portion is made of a material having a heat transfer coefficient equal to or higher than that of the coating. It is possible to suppress the occurrence of temperature unevenness on the surface.

(5)上記保持装置において、前記連結部と前記被膜とは同一材料により形成されていることを特徴とする構成としてもよい。本保持装置によれば、連結部と被膜とが互いに異なる材料により形成されている構成に比べて、第1のカバー部分と第2のカバー部分との連結力を向上させることができる。 (5) In the holding device, the connecting portion and the coating film may be formed of the same material. According to this holding device, the connecting force between the first cover portion and the second cover portion can be improved as compared with the configuration in which the connecting portion and the coating film are made of different materials.

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、ヒータ、真空チャック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。 The techniques disclosed in the present specification can be realized in various forms, for example, in the form of a holding device, an electrostatic chuck, a heater, a vacuum chuck, a manufacturing method thereof, and the like. It is possible.

本実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図である。It is a perspective view which shows schematic appearance structure of the electrostatic chuck 100 in this embodiment. 本実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the XZ cross-sectional structure of the electrostatic chuck 100 in this embodiment. 本実施形態における静電チャック100のXY断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows typically the XY cross-sectional structure of the electrostatic chuck 100 in this embodiment. 図2のX1部分を拡大したXZ断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic the XZ cross-sectional structure which enlarged X1 part of FIG. 図2のX2部分を拡大したXZ断面構成を概略的に示す説明図である。It is explanatory drawing which shows schematic the XZ cross-sectional structure which enlarged X2 part of FIG. 熱伝達層60の製造工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the manufacturing process of a heat transfer layer 60.

A.実施形態:
A−1.静電チャック100の構成:
図1は、本実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図3は、本実施形態における静電チャック100のXY断面構成を概略的に示す説明図である。図2には、図3のII−IIの位置における静電チャック100のXZ断面構成が示されており、図3には、図2のIII−IIIの位置における静電チャック100のXY断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
A. Embodiment:
A-1. Configuration of electrostatic chuck 100:
FIG. 1 is a perspective view schematically showing an external configuration of the electrostatic chuck 100 in the present embodiment, and FIG. 2 is an explanatory view schematically showing an XZ cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 in the present embodiment. FIG. 3 is an explanatory view schematically showing an XY cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 according to the present embodiment. FIG. 2 shows the XY cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 at the position II-II of FIG. 3, and FIG. 3 shows the XY cross-sectional configuration of the electrostatic chuck 100 at the position III-III of FIG. It is shown. Each figure shows XYZ axes that are orthogonal to each other to identify the direction. In the present specification, for convenience, the Z-axis positive direction is referred to as an upward direction, and the Z-axis negative direction is referred to as a downward direction, but the electrostatic chuck 100 is actually installed in a direction different from such a direction. May be done.

静電チャック100は、対象物(例えば半導体ウェハW)を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内で半導体ウェハWを固定するために使用される。静電チャック100は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向(Z軸方向))に並べて配置された保持板10およびベース板20を備える。保持板10とベース板20とは、保持板10の下面(以下、「セラミックス側接合面S2」という)とベース板20の上面(以下、「ベース側接合面S3」という)とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック100は、さらに、保持板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間に配置された接合層30を備える。なお、静電チャック100は、特許請求の範囲における保持装置に相当し、配列方向は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。 The electrostatic chuck 100 is a device that attracts and holds an object (for example, a semiconductor wafer W) by electrostatic attraction, and is used, for example, for fixing a semiconductor wafer W in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing apparatus. The electrostatic chuck 100 includes a holding plate 10 and a base plate 20 arranged side by side in a predetermined arrangement direction (in the present embodiment, the vertical direction (Z-axis direction)). The holding plate 10 and the base plate 20 are arranged such that the lower surface of the holding plate 10 (hereinafter referred to as “ceramic side joint surface S2”) and the upper surface of the base plate 20 (hereinafter referred to as “base side joint surface S3”) are arranged in the above-mentioned arrangement direction. It is arranged so as to face the. The electrostatic chuck 100 further includes a bonding layer 30 arranged between the ceramic side bonding surface S2 of the holding plate 10 and the base side bonding surface S3 of the base plate 20. The electrostatic chuck 100 corresponds to the holding device in the claims, and the arrangement direction corresponds to the first direction in the claims.

保持板10は、例えば円形平面の板状部材であり、保持板10の直径は、例えば50(mm)〜500(mm)程度であり、保持板10の厚さは、例えば1(mm)〜10(mm)程度である。保持板10は、セラミックス層12と、ヒータ層50と、セラミックス層12とヒータ層50との間に配置された熱伝達層60とを含む。 The holding plate 10 is, for example, a circular flat plate-shaped member, the diameter of the holding plate 10 is, for example, about 50 (mm) to 500 (mm), and the thickness of the holding plate 10 is, for example, 1 (mm) to 1 (mm). It is about 10 (mm). The holding plate 10 includes a ceramic layer 12, a heater layer 50, and a heat transfer layer 60 arranged between the ceramic layer 12 and the heater layer 50.

セラミックス層12は、例えば円形平面のシート状であり、セラミックスにより形成されている。セラミックス層12の形成材料としては、種々のセラミックスが用いられ得るが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ、Al)または窒化アルミニウム(AlN)を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。 The ceramic layer 12 is, for example, a circular flat sheet and is made of ceramics. Various ceramics can be used as the material for forming the ceramic layer 12, and from the viewpoints of strength, abrasion resistance, plasma resistance, etc., for example, aluminum oxide (alumina, Al 2 O 3 ) or aluminum nitride (Al N). It is preferable that ceramics containing the above as the main component are used. The main component referred to here means the component having the highest content ratio (weight ratio).

保持板10の内部には、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成された一対の内部電極40が設けられている。一対の内部電極40に電源(図示せず)から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によって半導体ウェハWが保持板10の上面(以下、「吸着面S1」という)に吸着固定される。保持板10の吸着面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当し、保持板10の吸着面S1とは反対側の下面S4は、特許請求の範囲における第2の表面に相当する。 Inside the holding plate 10, a pair of internal electrodes 40 formed of a conductive material (for example, tungsten, molybdenum, etc.) are provided. When a voltage is applied to the pair of internal electrodes 40 from a power source (not shown), an electrostatic attraction is generated, and the semiconductor wafer W is referred to as an upper surface of the holding plate 10 (hereinafter referred to as “adsorption surface S1”) by this electrostatic attraction. ) Is adsorbed and fixed. The suction surface S1 of the holding plate 10 corresponds to the first surface in the claims, and the lower surface S4 of the holding plate 10 opposite to the suction surface S1 corresponds to the second surface in the claims. ..

ヒータ層50は、例えば円形平面のシート状であり、セラミックス層12と同様に、セラミックスにより形成されている。ヒータ層50の内部には、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ52が設けられている。ヒータ52は、吸着面S1をできるだけ満遍なく温めるため、例えばZ方向視で略同心円状に配置されている。ヒータ52に電源(図示せず)から電圧が印加されると、ヒータ52が発熱することによって保持板10が温められ、保持板10の吸着面S1に保持された半導体ウェハWが温められる。これにより、半導体ウェハWの温度制御が実現される。熱伝達層60の構成については後述する。 The heater layer 50 has, for example, a circular flat sheet shape, and is made of ceramics like the ceramic layer 12. Inside the heater layer 50, a heater 52 made of a resistance heating element formed of a conductive material (for example, tungsten, molybdenum, etc.) is provided. The heaters 52 are arranged substantially concentrically in the Z direction, for example, in order to heat the suction surface S1 as evenly as possible. When a voltage is applied to the heater 52 from a power source (not shown), the heater 52 generates heat to heat the holding plate 10, and the semiconductor wafer W held on the suction surface S1 of the holding plate 10 is heated. Thereby, the temperature control of the semiconductor wafer W is realized. The configuration of the heat transfer layer 60 will be described later.

ベース板20は、例えば保持板10と同径の、または、保持板10より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属(アルミニウムやアルミニウム合金等)により形成されている。ベース板20の直径は、例えば220(mm)〜550(mm)程度であり、ベース板20の厚さは、例えば20(mm)〜40(mm)程度である。 The base plate 20 is, for example, a circular flat plate-like member having the same diameter as the holding plate 10 or having a diameter larger than that of the holding plate 10, and is formed of, for example, a metal (aluminum, an aluminum alloy, etc.). The diameter of the base plate 20 is, for example, about 220 (mm) to 550 (mm), and the thickness of the base plate 20 is, for example, about 20 (mm) to 40 (mm).

ベース板20の内部には冷媒流路21が形成されている。冷媒流路21に冷媒(例えば、フッ素化液や水等)が流されると、ベース板20が冷却され、接合層30を介したベース板20と保持板10との間の伝熱により保持板10が冷却され、保持板10の吸着面S1に保持された半導体ウェハWが冷却される。これにより、半導体ウェハWの温度制御が実現される。 A refrigerant flow path 21 is formed inside the base plate 20. When a refrigerant (for example, fluorinated liquid, water, etc.) is flowed through the refrigerant flow path 21, the base plate 20 is cooled, and the holding plate is transferred by heat transfer between the base plate 20 and the holding plate 10 via the bonding layer 30. 10 is cooled, and the semiconductor wafer W held on the suction surface S1 of the holding plate 10 is cooled. Thereby, the temperature control of the semiconductor wafer W is realized.

接合層30は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着剤を含んでおり、保持板10とベース板20とを接合している。接合層30の厚さは例えば0.1(mm)〜1(mm)程度である。 The bonding layer 30 contains an adhesive such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin, and bonds the holding plate 10 and the base plate 20. The thickness of the bonding layer 30 is, for example, about 0.1 (mm) to 1 (mm).

また、静電チャック100には、ベース板20から保持板10の吸着面S1にわたって上下方向に延びる複数の(本実施形態では3つの)ピン挿通孔14が形成されている。ピン挿通孔14は、保持板10上に配置される半導体ウェハWを押し上げて保持板10の吸着面S1から離間させるためのリフトピン(図示せず)を移動可能に挿通するための孔である。 Further, the electrostatic chuck 100 is formed with a plurality of (three in this embodiment) pin insertion holes 14 extending in the vertical direction from the base plate 20 to the suction surface S1 of the holding plate 10. The pin insertion hole 14 is a hole for movably inserting a lift pin (not shown) for pushing up the semiconductor wafer W arranged on the holding plate 10 and separating it from the suction surface S1 of the holding plate 10.

A−2.熱伝達層60の詳細構成:
図4は、図2のX1部分を拡大したXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図5は、図2のX2部分を拡大したXZ断面構成を概略的に示す説明図である。熱伝達層60は、グラファイトシート70と、金属膜80と、連結部90とを含む。グラファイトシート70は、例えば円形平面のシート状であり、グラファイトにより形成されている。また、グラファイトシート70は、セラミックス層12の吸着面S1に略直交する上記配列方向(Z軸方向)の熱伝達率より、該上下方向に直交する面方向(XY平面方向)の熱伝達率が高くなるように配置されている。
A-2. Detailed configuration of heat transfer layer 60:
FIG. 4 is an explanatory view schematically showing an enlarged XZ cross-sectional structure of the X1 portion of FIG. 2, and FIG. 5 is an explanatory view schematically showing an enlarged XZ cross-sectional structure of the X2 portion of FIG. The heat transfer layer 60 includes a graphite sheet 70, a metal film 80, and a connecting portion 90. The graphite sheet 70 has, for example, a circular flat sheet and is made of graphite. Further, in the graphite sheet 70, the heat transfer coefficient in the plane direction (XY plane direction) orthogonal to the vertical direction is higher than the heat transfer coefficient in the arrangement direction (Z-axis direction) substantially orthogonal to the adsorption surface S1 of the ceramic layer 12. It is arranged so that it is high.

図2および図3に示すように、グラファイトシート70には、第1の貫通孔72が形成されている。第1の貫通孔72は、該グラファイトシート70の上下方向の一方の側の表面であるグラファイト上面70Aから、他方側の表面であるグラファイト下面70Bまで上下方向に貫通する孔である。本実施形態では、グラファイトシート70に複数の第1の貫通孔72が形成されており、これらの複数の第1の貫通孔72は、上下方向視で、次述するピン挿通孔14の形成位置とは関係なく、互いに略均等間隔に配置されている。具体的には、複数の第1の貫通孔72は、グラファイトシート70の径方向において互いに略均等間隔であり、かつ、グラファイトシート70の周方向において互いに略均等間隔に配置されている。 As shown in FIGS. 2 and 3, the graphite sheet 70 is formed with a first through hole 72. The first through hole 72 is a hole that penetrates in the vertical direction from the graphite upper surface 70A, which is the surface of the graphite sheet 70 on one side in the vertical direction, to the graphite lower surface 70B, which is the surface on the other side. In the present embodiment, a plurality of first through holes 72 are formed in the graphite sheet 70, and these plurality of first through holes 72 are the positions where the pin insertion holes 14 described below are formed in a vertical view. Regardless of, they are arranged at approximately equal intervals. Specifically, the plurality of first through holes 72 are arranged at substantially equal intervals in the radial direction of the graphite sheet 70, and are arranged at substantially equal intervals in the circumferential direction of the graphite sheet 70.

さらに、グラファイトシート70には、第2の貫通孔74が形成されている。第2の貫通孔74は、グラファイト上面70Aからグラファイト下面70Bまで上下方向に貫通する孔である。図4および図5に示すように、第2の貫通孔74の内径D2は、第1の貫通孔72の内径D1より大きい。第1の貫通孔72の内径D1は、0.5(mm)より大きく、3(mm)より小さいことが好ましい。第2の貫通孔74の内径D2は、1.5(mm)より大きく、15(mm)より小さいことが好ましい。各貫通孔72,74の内径に対する上下方向の深さの比(=深さ/内径)は、0.5以上、30以下であることが好ましい。ただし、各貫通孔72,74の形状は、円形に限らず、例えば楕円形などもよい。なお、グラファイトシート70は、特許請求の範囲における異方性熱伝達体に相当する。また、グラファイト上面70Aは、特許請求の範囲における第3の表面に相当し、グラファイト下面70Bは、特許請求の範囲における第4の表面に相当する。 Further, the graphite sheet 70 is formed with a second through hole 74. The second through hole 74 is a hole that penetrates vertically from the graphite upper surface 70A to the graphite lower surface 70B. As shown in FIGS. 4 and 5, the inner diameter D2 of the second through hole 74 is larger than the inner diameter D1 of the first through hole 72. The inner diameter D1 of the first through hole 72 is preferably larger than 0.5 (mm) and smaller than 3 (mm). The inner diameter D2 of the second through hole 74 is preferably larger than 1.5 (mm) and smaller than 15 (mm). The ratio of the depth in the vertical direction (= depth / inner diameter) to the inner diameter of each of the through holes 72 and 74 is preferably 0.5 or more and 30 or less. However, the shape of each of the through holes 72 and 74 is not limited to a circular shape, and may be, for example, an elliptical shape. The graphite sheet 70 corresponds to an anisotropic heat transfer body within the scope of claims. Further, the graphite upper surface 70A corresponds to the third surface in the claims, and the graphite lower surface 70B corresponds to the fourth surface in the claims.

金属膜80は、例えばアルミニウムやチタンなどの金属により形成されている。金属膜80は、上カバー部分82と、下カバー部分84と、外側カバー部分86と、内側カバー部分88とを含む。上カバー部分82は、グラファイトシート70のグラファイト上面70Aの全体を覆い、かつ、各第1の貫通孔72の上側開口を塞ぐようにグラファイト上面70Aに被覆(形成)されている。また、上カバー部分82には、第2の貫通孔74に対応する位置に第1の連通孔82Aが形成されている(図5参照)。下カバー部分84は、グラファイトシート70のグラファイト下面70Bの全体を覆い、かつ、各第1の貫通孔72の下側開口を塞ぐようにグラファイト下面70Bに被覆されている。また、下カバー部分84には、第2の貫通孔74に対応する位置に第2の連通孔84Aが形成されている(図5参照)。すなわち、第1の連通孔82Aと第2の連通孔84Aとが第2の貫通孔74を介して連通している。外側カバー部分86は、グラファイトシート70の外周を全周にわたって覆い、かつ、上カバー部分82の周縁と下カバー部分84の周縁とに全周にわたって繋がっている。内側カバー部分88は、略円筒状であり、各第2の貫通孔74を構成する内周壁を全周にわたって覆い、かつ、上カバー部分82と下カバー部分84とに全周にわたって繋がっている。すなわち、グラファイトシート70は、外部に露出する全ての表面が金属膜80によって覆われている。なお、第1の連通孔82Aおよび第2の連通孔84Aは、特許請求の範囲における連通孔に相当する。 The metal film 80 is formed of a metal such as aluminum or titanium. The metal film 80 includes an upper cover portion 82, a lower cover portion 84, an outer cover portion 86, and an inner cover portion 88. The upper cover portion 82 covers the entire graphite upper surface 70A of the graphite sheet 70, and is coated (formed) on the graphite upper surface 70A so as to close the upper opening of each first through hole 72. Further, in the upper cover portion 82, a first communication hole 82A is formed at a position corresponding to the second through hole 74 (see FIG. 5). The lower cover portion 84 covers the entire graphite lower surface 70B of the graphite sheet 70, and is covered with the graphite lower surface 70B so as to close the lower opening of each first through hole 72. Further, in the lower cover portion 84, a second communication hole 84A is formed at a position corresponding to the second through hole 74 (see FIG. 5). That is, the first communication hole 82A and the second communication hole 84A communicate with each other through the second through hole 74. The outer cover portion 86 covers the outer circumference of the graphite sheet 70 over the entire circumference, and is connected to the peripheral edge of the upper cover portion 82 and the peripheral edge of the lower cover portion 84 over the entire circumference. The inner cover portion 88 has a substantially cylindrical shape, covers the inner peripheral wall constituting each of the second through holes 74 over the entire circumference, and is connected to the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84 over the entire circumference. That is, the entire surface of the graphite sheet 70 exposed to the outside is covered with the metal film 80. The first communication hole 82A and the second communication hole 84A correspond to the communication holes within the scope of the claims.

このように、グラファイトシート70が金属膜80により被覆されているため、グラファイトシート70に含まれる異物(例えば炭素)が拡散し、例えば半導体ウェハWに付着したりすることを抑制することができる。また、グラファイトシート70の表面全体が金属膜80により被覆されている。このため、異物の拡散をより効果的に抑制することができる。また、グラファイトシート70の表面の一部が金属膜80により被覆されていない構成に比べて、グラファイトシート70から金属膜80が剥離することをより効果的に抑制することができる。また、グラファイトシート70は、他の部材(例えばセラミックス層12、ヒータ層50やベース板20)との接合性が低い。これに対して、本実施形態では、グラファイトシート70が、金属膜80を介して他の部材に接合されるため、他の部材との接合強度を向上させることができる。なお、金属膜80の厚みは、例えば50(μm)以上、300(μm)以下である。金属膜80は、特許請求の範囲における被膜に相当し、上カバー部分82は、特許請求の範囲における第1のカバー部分に相当し、下カバー部分84は、特許請求の範囲における第2のカバー部分に相当する。 Since the graphite sheet 70 is covered with the metal film 80 in this way, it is possible to prevent foreign substances (for example, carbon) contained in the graphite sheet 70 from diffusing and adhering to the semiconductor wafer W, for example. Further, the entire surface of the graphite sheet 70 is covered with the metal film 80. Therefore, the diffusion of foreign matter can be suppressed more effectively. Further, as compared with the configuration in which a part of the surface of the graphite sheet 70 is not covered with the metal film 80, it is possible to more effectively suppress the peeling of the metal film 80 from the graphite sheet 70. Further, the graphite sheet 70 has low bondability with other members (for example, the ceramic layer 12, the heater layer 50, and the base plate 20). On the other hand, in the present embodiment, since the graphite sheet 70 is bonded to another member via the metal film 80, the bonding strength with the other member can be improved. The thickness of the metal film 80 is, for example, 50 (μm) or more and 300 (μm) or less. The metal film 80 corresponds to the coating in the claims, the upper cover portion 82 corresponds to the first cover portion in the claims, and the lower cover portion 84 corresponds to the second cover in the claims. Corresponds to the part.

連結部90は、各第1の貫通孔72内に位置し、各第1の貫通孔72の上側開口を覆う上カバー部分82と、各第1の貫通孔72の下側開口を覆う下カバー部分84とを連結している。連結部90は、金属膜80と同様の金属により形成されており、金属膜80と一体的に形成されている。 The connecting portion 90 is located in each of the first through holes 72, and has an upper cover portion 82 that covers the upper opening of each first through hole 72 and a lower cover that covers the lower opening of each first through hole 72. It is connected to the portion 84. The connecting portion 90 is formed of the same metal as the metal film 80, and is integrally formed with the metal film 80.

A−3.静電チャック100の製造方法:
次に、本実施形態における静電チャック100の製造方法を説明する。図6は、熱伝達層60の製造工程を示す説明図である。
A-3. Manufacturing method of electrostatic chuck 100:
Next, a method of manufacturing the electrostatic chuck 100 in this embodiment will be described. FIG. 6 is an explanatory diagram showing a manufacturing process of the heat transfer layer 60.

はじめに、例えばアルミナを主成分とするセラミックスグリーンシートを複数準備し、各セラミックスグリーンシートに対して、内部電極40の形成のための電極用インクの塗布等の必要な加工を行う。なお、電極用インクとしては、例えばアルミナを主成分とするセラミックスグリーンシート用の原料粉末にタングステン粉末を混合してスラリー状としたメタライズインクが用いられる。次に、1つのセラミックスグリーンシート上に、ヒータ52の形成材料であるメタライズペーストを塗工機等を用いて一様に塗布する。メタライズペーストは、例えば窒化アルミニウム粉末、アクリル系バインダ、有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混練することにより作製される。次に、電極用インクが塗布されたセラミックスグリーンシートを含む複数のセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着することにより、焼結前のセラミックス層12を作製する。また、メタライズペーストが塗布されたセラミックスグリーンシートを含む複数のセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着することにより、焼結前のヒータ層50を作製する。 First, for example, a plurality of ceramic green sheets containing alumina as a main component are prepared, and each ceramic green sheet is subjected to necessary processing such as application of electrode ink for forming the internal electrode 40. As the electrode ink, for example, a metallized ink obtained by mixing tungsten powder with a raw material powder for a ceramic green sheet containing alumina as a main component to form a slurry is used. Next, the metallized paste, which is a material for forming the heater 52, is uniformly applied onto one ceramic green sheet using a coating machine or the like. The metallized paste is produced, for example, by adding a conductive powder such as tungsten or molybdenum to a mixture of aluminum nitride powder, an acrylic binder, and an organic solvent and kneading the paste. Next, a plurality of ceramic green sheets including the ceramic green sheet coated with the electrode ink are laminated and thermocompression bonded to prepare the ceramic layer 12 before sintering. Further, the heater layer 50 before sintering is produced by laminating a plurality of ceramic green sheets including the ceramic green sheet coated with the metallized paste and thermocompression bonding.

熱伝達層60は次のように作製される。図6に示すように、まず、第1の貫通孔72および第2の貫通孔74が形成されたグラファイトシート70を準備する(S110)。次に、金属溶射により、グラファイトシート70の表面全体に金属被膜を形成するとともに、各第1の貫通孔72内および各第2の貫通孔74内のそれぞれの空間全体に金属を充填させる(S120)。次に、金属が充填された各第2の貫通孔74内に、ピン挿通孔14となる孔を形成する(S130)。これにより、熱伝達層60を作製する。 The heat transfer layer 60 is produced as follows. As shown in FIG. 6, first, a graphite sheet 70 in which the first through hole 72 and the second through hole 74 are formed is prepared (S110). Next, by thermal spraying, a metal film is formed on the entire surface of the graphite sheet 70, and the entire space in each of the first through holes 72 and each of the second through holes 74 is filled with metal (S120). ). Next, a hole to be a pin insertion hole 14 is formed in each of the second through holes 74 filled with metal (S130). As a result, the heat transfer layer 60 is produced.

次に、焼結前のセラミックス層12と焼結前のヒータ層50とをそれぞれ、還元雰囲気中で焼成(例えば、1400〜1800℃で5時間の焼成)を行う。その後、焼結後のセラミックス層12と焼結後のヒータ層50との間に熱伝達層60を配置し、セラミックス層12と熱伝達層60と接着剤を介して接合するとともに、熱伝達層60とヒータ層50とを接着剤を介して接合する。これにより、保持板10を作製することができる。なお、特に、セラミックス層12の熱膨張率と熱伝達層60の熱膨張率との差が大きいため、接着剤の熱膨張率は、セラミックス層12の熱膨張率と熱伝達層60の熱膨張率との間の値であることが好ましく、また、接着剤は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能(柔軟)な樹脂材料等により形成されたものが好ましい。 Next, the ceramic layer 12 before sintering and the heater layer 50 before sintering are each fired in a reducing atmosphere (for example, firing at 1400 to 1800 ° C. for 5 hours). After that, the heat transfer layer 60 is arranged between the ceramic layer 12 after sintering and the heater layer 50 after sintering, and the ceramic layer 12 and the heat transfer layer 60 are joined via an adhesive, and the heat transfer layer is formed. The 60 and the heater layer 50 are joined via an adhesive. Thereby, the holding plate 10 can be manufactured. In particular, since the difference between the coefficient of thermal expansion of the ceramic layer 12 and the coefficient of thermal expansion of the heat transfer layer 60 is large, the coefficient of thermal expansion of the adhesive is the coefficient of thermal expansion of the ceramic layer 12 and the coefficient of thermal expansion of the heat transfer layer 60. The value is preferably between the coefficient and the coefficient, and the adhesive is preferably formed of an elastically deformable (flexible) resin material or the like having a function as a cushioning material.

次に、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、保持板10とベース板20とを接合する。これにより、上述した構成の静電チャック100の製造が完了する。 Next, the holding plate 10 and the base plate 20 are joined to each other by using an adhesive such as a silicone resin, an acrylic resin, or an epoxy resin. As a result, the production of the electrostatic chuck 100 having the above-described configuration is completed.

A−4.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の静電チャック100によれば、グラファイトシート70には、第1の貫通孔72が形成されている。金属膜80は、上カバー部分82と、下カバー部分84とを含む。上カバー部分82は、グラファイトシート70のグラファイト上面70Aを覆い、かつ、グラファイト上面70Aに形成された第1の貫通孔72の開口を塞ぐようにグラファイト上面70Aに被覆されている。下カバー部分84は、グラファイトシート70のグラファイト下面70Bを覆い、かつ、グラファイト下面70Bに形成された第1の貫通孔72の開口を塞ぐようにグラファイト下面70Bに被覆されている。連結部90は、第1の貫通孔72内に位置し、上カバー部分82と下カバー部分84とを連結する。すなわち、上カバー部分82と下カバー部分84とが連結部90を介して連結されることにより、上カバー部分82がグラファイト上面70Aから離間することが抑制されるとともに、下カバー部分84がグラファイト下面70Bから離間することが抑制される。これにより、単に異方性熱伝達体の表面上に被膜が形成された従来の保持装置に比べて、グラファイトシート70から金属膜80が剥離することを抑制することができる。
A-4. Effect of this embodiment:
As described above, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, the graphite sheet 70 is formed with the first through hole 72. The metal film 80 includes an upper cover portion 82 and a lower cover portion 84. The upper cover portion 82 covers the graphite upper surface 70A of the graphite sheet 70, and is covered with the graphite upper surface 70A so as to close the opening of the first through hole 72 formed in the graphite upper surface 70A. The lower cover portion 84 covers the graphite lower surface 70B of the graphite sheet 70, and is covered with the graphite lower surface 70B so as to close the opening of the first through hole 72 formed in the graphite lower surface 70B. The connecting portion 90 is located in the first through hole 72 and connects the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84. That is, by connecting the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84 via the connecting portion 90, the upper cover portion 82 is suppressed from being separated from the graphite upper surface 70A, and the lower cover portion 84 is the graphite lower surface. Separation from 70B is suppressed. As a result, it is possible to prevent the metal film 80 from peeling off from the graphite sheet 70, as compared with a conventional holding device in which a film is simply formed on the surface of the anisotropic heat transfer body.

また、仮に、グラファイトシート70の第1の貫通孔72に対応する位置に金属膜80を上下に貫通する孔が形成されている場合、グラファイトシート70の第1の貫通孔72の開口を形成するエッジに応力が集中して、例えば金属膜80が剥離し易くなるおそれがある。これに対して、図4に示すように、本実施形態では、上カバー部分82と下カバー部分84とが、連結部90によって第1の貫通孔72を介して連結されるとともに、上カバー部分82と下カバー部分84とが、それぞれ、第1の貫通孔22の開口を塞ぐように配置されている。このため、金属膜80を第1の貫通孔72の開口の外周側に引っ張る第1の力F1と、金属膜80を第1の貫通孔72内に引き込む第2の力F2と、それらに加えて、金属膜80を第1の力F1とは逆向きに引っ張る第3の力F3とが生じることによって、第1の貫通孔72に対応する位置に金属膜80を上下に貫通する孔が形成された構成に比べて、エッジに応力が集中することを抑制することができる。なお、図5に示すように、グラファイトシート70の第2の貫通孔74に対応する位置には、金属膜80を上下に貫通するピン挿通孔14が形成されている。しかし、金属膜80の内側カバー部分88は十分な厚みがあり、また、連結部90によって上カバー部分82と下カバー部分84とがグラファイトシート70から剥離することが抑制されるため、ピン挿通孔14付近においてグラファイトシート70から金属膜80が剥離することが抑制されている。 Further, if a hole that penetrates the metal film 80 vertically is formed at a position corresponding to the first through hole 72 of the graphite sheet 70, an opening of the first through hole 72 of the graphite sheet 70 is formed. Stress is concentrated on the edges, and for example, the metal film 80 may be easily peeled off. On the other hand, as shown in FIG. 4, in the present embodiment, the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84 are connected by the connecting portion 90 via the first through hole 72, and the upper cover portion is connected. The 82 and the lower cover portion 84 are respectively arranged so as to close the opening of the first through hole 22. Therefore, a first force F1 that pulls the metal film 80 toward the outer peripheral side of the opening of the first through hole 72, a second force F2 that pulls the metal film 80 into the first through hole 72, and a second force F2 are applied thereto. Therefore, a third force F3 that pulls the metal film 80 in the direction opposite to the first force F1 is generated, so that a hole that penetrates the metal film 80 up and down is formed at a position corresponding to the first through hole 72. It is possible to suppress the concentration of stress on the edge as compared with the configured configuration. As shown in FIG. 5, a pin insertion hole 14 that vertically penetrates the metal film 80 is formed at a position corresponding to the second through hole 74 of the graphite sheet 70. However, the inner cover portion 88 of the metal film 80 has a sufficient thickness, and the connecting portion 90 prevents the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84 from peeling from the graphite sheet 70, so that the pin insertion hole is formed. The peeling of the metal film 80 from the graphite sheet 70 is suppressed in the vicinity of 14.

また、本実施形態の静電チャック100によれば、静電チャック100の製造段階においても、グラファイトシート70から金属膜80が剥離することが抑制される。すなわち、上述したように溶射によって金属膜80をグラファイトシート70に形成する際(図6のS120)、溶射による熱によって金属膜80とグラファイトシート70とがそれぞれ熱膨張する。その後、金属膜80により被膜されたグラファイトシート70の温度を室温まで低下させる冷却処理が行われる。ここで、金属膜80の形成材料(金属)の熱膨張率は、グラファイトシート70の形成材料(炭素)の熱膨張率に比べて大きい。このため、特に冷却処理の開始当初において、金属膜80の単位時間あたりの収縮量が、グラファイトシート70の単位時間あたりの収縮量より大きくなる。すなわち、グラファイトシート70に対して金属膜80が急激に収縮する。このため、金属膜80に引っ張り応力が働く。しかし、本実施形態によれば、上カバー部分82と下カバー部分84とが連結部90を介して連結されるため、静電チャック100の製造段階(冷却処理)において、グラファイトシート70から金属膜80が剥離することを抑制することができる。 Further, according to the electrostatic chuck 100 of the present embodiment, peeling of the metal film 80 from the graphite sheet 70 is suppressed even in the manufacturing stage of the electrostatic chuck 100. That is, when the metal film 80 is formed on the graphite sheet 70 by thermal spraying as described above (S120 in FIG. 6), the metal film 80 and the graphite sheet 70 each thermally expand due to the heat generated by thermal spraying. After that, a cooling treatment is performed to lower the temperature of the graphite sheet 70 coated with the metal film 80 to room temperature. Here, the coefficient of thermal expansion of the material (metal) for forming the metal film 80 is larger than the coefficient of thermal expansion of the material (carbon) for forming the graphite sheet 70. Therefore, the amount of shrinkage of the metal film 80 per unit time is larger than the amount of shrinkage of the graphite sheet 70 per unit time, particularly at the beginning of the cooling treatment. That is, the metal film 80 contracts rapidly with respect to the graphite sheet 70. Therefore, tensile stress acts on the metal film 80. However, according to the present embodiment, since the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84 are connected via the connecting portion 90, a metal film is formed from the graphite sheet 70 in the manufacturing stage (cooling treatment) of the electrostatic chuck 100. It is possible to prevent the 80 from peeling off.

また、上述したように、第2の貫通孔74に対応する位置には、金属膜80を上下に貫通するピン挿通孔14が形成されている。このように、保持板10には、機能上形成せざるを得ない空洞が存在することがある。このような保持板10に空洞が存在する場合、保持板10において、空洞が存在する箇所と空洞が存在しない箇所との熱伝達率の差により、空洞が存在する箇所が温度分布の特異点になるおそれがある。しかし、通常、空洞が存在する箇所が温度分布の特異点になることを抑制するように、ヒータ52の配置パターンや温度制御が調整されていることが多い。一方、グラファイトシート70において、金属が充填される第1の貫通孔72が存在する箇所(金属)と第1の貫通孔72が存在しない箇所(炭素)との熱伝達率の差により、第1の貫通孔72が存在する箇所が温度分布の特異点になるおそれがある。そこで、本実施形態では、グラファイトシート70において、第1の貫通孔72の内径D1は、空洞(ピン挿通孔14)が形成される第2の貫通孔74の内径D2より小さい。これにより、第1の貫通孔72の内径D1が第2の貫通孔74の内径D2より大きい場合に比べて、第1の貫通孔72に温度分布の特異点が形成されることによって吸着面S1に温度ムラが生じることを抑制することができる。 Further, as described above, a pin insertion hole 14 that vertically penetrates the metal film 80 is formed at a position corresponding to the second through hole 74. As described above, the holding plate 10 may have a cavity that must be functionally formed. When a cavity exists in such a holding plate 10, the place where the cavity exists becomes a singular point of the temperature distribution due to the difference in heat transfer coefficient between the place where the cavity exists and the place where the cavity does not exist. There is a risk of becoming. However, usually, the arrangement pattern of the heater 52 and the temperature control are often adjusted so as to prevent the location where the cavity exists from becoming a singular point of the temperature distribution. On the other hand, in the graphite sheet 70, the first through hole 72 is filled with metal due to the difference in heat transfer coefficient between the place where the first through hole 72 is present (metal) and the place where the first through hole 72 is not present (carbon). There is a possibility that the place where the through hole 72 is present becomes a singular point of the temperature distribution. Therefore, in the present embodiment, in the graphite sheet 70, the inner diameter D1 of the first through hole 72 is smaller than the inner diameter D2 of the second through hole 74 in which the cavity (pin insertion hole 14) is formed. As a result, the suction surface S1 is formed by forming a singular point of the temperature distribution in the first through hole 72 as compared with the case where the inner diameter D1 of the first through hole 72 is larger than the inner diameter D2 of the second through hole 74. It is possible to suppress the occurrence of temperature unevenness.

また、本実施形態によれば、複数の第1の貫通孔72は、上下方向視で、互いに略均等間隔に配置されている。これにより、複数の第1の貫通孔72が不均一に配置された構成に比べて、第1の貫通孔72の配置のバラツキに起因して吸着面S1に温度ムラが生じることを抑制することができる。 Further, according to the present embodiment, the plurality of first through holes 72 are arranged at substantially equal intervals with each other in the vertical view. As a result, it is possible to suppress the occurrence of temperature unevenness on the suction surface S1 due to the variation in the arrangement of the first through holes 72, as compared with the configuration in which the plurality of first through holes 72 are unevenly arranged. Can be done.

また、本実施形態によれば金属膜80と連結部90とは同一材料(金属)により形成されている。これにより、金属膜80と連結部90とが互いに異なる材料により形成されている構成に比べて、上カバー部分82と下カバー部分84との連結力を向上させることができる。 Further, according to the present embodiment, the metal film 80 and the connecting portion 90 are formed of the same material (metal). As a result, the connecting force between the upper cover portion 82 and the lower cover portion 84 can be improved as compared with the configuration in which the metal film 80 and the connecting portion 90 are made of different materials.

B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
B. Modification example:
The technique disclosed in the present specification is not limited to the above-described embodiment, and can be transformed into various forms without departing from the gist thereof, and for example, the following modifications are also possible.

上記実施形態における静電チャック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ヒータ層50(ヒータ52)は、セラミックス層12とベース板20との間に配置されていたが、これに限らず、ヒータ層50(ヒータ52)は、セラミックス層12の内部、ベース板20の表面や内部に配置されているとしてもよい。また、上記実施形態では、ヒータ層50(ヒータ52)の絶縁部分がセラミックスにより形成されていたが、これに限らず、例えばポリイミド樹脂などの耐熱性を有する樹脂材料により形成されたものでもよい。 The configuration of the electrostatic chuck 100 in the above embodiment is merely an example and can be variously deformed. For example, in the above embodiment, the heater layer 50 (heater 52) is arranged between the ceramic layer 12 and the base plate 20, but the heater layer 50 (heater 52) is not limited to this, and the heater layer 50 (heater 52) is the ceramic layer 12. It may be arranged inside the base plate 20 or on the surface or inside of the base plate 20. Further, in the above embodiment, the insulating portion of the heater layer 50 (heater 52) is formed of ceramics, but the present invention is not limited to this, and the heater layer 50 (heater 52) may be formed of a heat-resistant resin material such as a polyimide resin.

上記実施形態では、熱伝達層60は、セラミックス層12の下面S4とヒータ層50との間に配置されていたが、これに限らず、熱伝達層60は、セラミックス層12の内部に配置されているとしてもよいし、ヒータ層50とベース板20との間に配置されているとしてもよい。また、上記実施形態では、熱伝達層60(グラファイトシート70)は、1つであったが、これに限らず、保持板10における熱分布において、熱伝達層60の径方向や周方向に複数に分割された形態であるとしてもよい。 In the above embodiment, the heat transfer layer 60 is arranged between the lower surface S4 of the ceramic layer 12 and the heater layer 50, but the present invention is not limited to this, and the heat transfer layer 60 is arranged inside the ceramic layer 12. It may be arranged between the heater layer 50 and the base plate 20. Further, in the above embodiment, the number of heat transfer layers 60 (graphite sheet 70) is one, but the number of heat transfer layers 60 (graphite sheet 70) is not limited to one. It may be a form divided into.

上記実施形態において、グラファイトシート70に、第1の貫通孔72が1つだけ形成されているとしてもよい。また、グラファイトシート70に、第2の貫通孔74が1つだけ形成されているとしてもよいし、第2の貫通孔74が形成されていないとしてもよい。また、第2の貫通孔74は、ピン挿通孔14を構成したが、これに限らず、例えば保持板10に形成されたガス孔や電極端子の収容孔などを構成するものでもよい。 In the above embodiment, only one first through hole 72 may be formed in the graphite sheet 70. Further, only one second through hole 74 may be formed in the graphite sheet 70, or the second through hole 74 may not be formed. The second through hole 74 is not limited to the pin insertion hole 14, but may be limited to, for example, a gas hole formed in the holding plate 10 or an electrode terminal accommodating hole.

また、上記実施形態では、複数の第1の貫通孔72は、グラファイトシート70の径方向において互いに略均等間隔であり、かつ、グラファイトシート70の周方向において互いに略均等間隔に配置されているとしたが、該径方向および該周方向の少なくとも一方が不均等に配置されていてもよい。 Further, in the above embodiment, the plurality of first through holes 72 are arranged at substantially equal intervals in the radial direction of the graphite sheet 70 and at substantially equal intervals in the circumferential direction of the graphite sheet 70. However, at least one of the radial direction and the circumferential direction may be unevenly arranged.

上記実施形態では、被膜として、金属膜80を例示したが、これに限らず、金属以外の材料により形成された膜でもよい。また、上記実施形態において、金属膜80は、外側カバー部分86および内側カバー部分88の少なくとも一方を含まないとしてもよい。 In the above embodiment, the metal film 80 is exemplified as the film, but the film is not limited to this, and a film formed of a material other than metal may be used. Further, in the above embodiment, the metal film 80 may not include at least one of the outer cover portion 86 and the inner cover portion 88.

上記実施形態では、連結部90は、第1の貫通孔72を構成する内周壁に全周にわたって接触していたが(図4等参照)、これに限定されず、連結部90は、第1の貫通孔72を構成する内周壁の少なくとも一部に接触していないとしてもよい。また、上記実施形態では、連結部90は、金属膜80と同一材料により一体的に形成されているとしたが、これに限定されず、連結部90に代えて、金属膜80とは別の材料により独立に形成された独立連結部としてもよい。独立連結部の熱伝達率は、金属膜80の熱伝達率より低いことが好ましい。独立連結部の形成材料の例としては、金属チタン、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。これにより、独立連結部の熱伝達率が金属膜80の熱伝達率以上である場合に比べて、第1の貫通孔72に温度分布の特異点が形成されることによって吸着面S1に温度ムラが生じることを抑制することができる。また、独立連結部の熱伝達率は、グラファイトシート70の上下方向(Z軸方向)の熱伝達率と略同一であることが好ましい。 In the above embodiment, the connecting portion 90 is in contact with the inner peripheral wall forming the first through hole 72 over the entire circumference (see FIG. 4 and the like), but the connecting portion 90 is not limited to this, and the connecting portion 90 is the first. It may not be in contact with at least a part of the inner peripheral wall constituting the through hole 72 of the above. Further, in the above embodiment, the connecting portion 90 is integrally formed of the same material as the metal film 80, but the present invention is not limited to this, and instead of the connecting portion 90, the connecting portion 90 is different from the metal film 80. It may be an independent connecting portion formed independently by the material. The heat transfer coefficient of the independent connecting portion is preferably lower than the heat transfer coefficient of the metal film 80. Examples of the material for forming the independent connecting portion include metallic titanium, polyimide resin, and silicone resin. As a result, as compared with the case where the heat transfer coefficient of the independent connecting portion is equal to or higher than the heat transfer coefficient of the metal film 80, a singular point of the temperature distribution is formed in the first through hole 72, resulting in temperature unevenness on the suction surface S1. Can be suppressed from occurring. Further, it is preferable that the heat transfer coefficient of the independent connecting portion is substantially the same as the heat transfer coefficient in the vertical direction (Z-axis direction) of the graphite sheet 70.

また、上記実施形態では、冷媒流路21がベース板20の内部に形成されるとしているが、冷媒流路21が、ベース板20の内部ではなく、ベース板20の表面(例えばベース板20と接合層30との間)に形成されるとしてもよい。また、上記実施形態では、保持板10の内部に一対の内部電極40が設けられた双極方式が採用されているが、保持板10の内部に1つの内部電極40が設けられた単極方式が採用されてもよい。また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで一例であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。 Further, in the above embodiment, the refrigerant flow path 21 is formed inside the base plate 20, but the refrigerant flow path 21 is not inside the base plate 20 but on the surface of the base plate 20 (for example, with the base plate 20). It may be formed between the bonding layer 30). Further, in the above embodiment, a bipolar method in which a pair of internal electrodes 40 are provided inside the holding plate 10 is adopted, but a unipolar method in which one internal electrode 40 is provided inside the holding plate 10 is adopted. It may be adopted. Further, the material forming each member in the above embodiment is merely an example, and each member may be formed of another material.

また、上記実施形態における静電チャック100の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。 Further, the method for manufacturing the electrostatic chuck 100 in the above embodiment is merely an example, and various modifications can be made.

また、本発明は、静電引力を利用して半導体ウェハWを保持する静電チャック100に限らず、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置(例えば、真空チャックやヒータ等)や加熱装置にも適用可能である。 Further, the present invention is not limited to the electrostatic chuck 100 that holds the semiconductor wafer W by utilizing electrostatic attraction, and other holding devices (for example, a vacuum chuck, a heater, etc.) that hold an object on the surface of a ceramic plate. ) And heating equipment.

10:保持板 12:セラミックス層 14:ピン挿通孔 20:ベース板 21:冷媒流路 22:貫通孔 30:接合層 40:内部電極 50:ヒータ層 52:ヒータ 60:熱伝達層 70:グラファイトシート 70A:グラファイト上面 70B:グラファイト下面 72:第1の貫通孔 74:第2の貫通孔 80:金属膜 82:上カバー部分 82A:連通孔 84:下カバー部分 84A:第1の連通孔 86:外側カバー部分 88:内側カバー部分 90:第2の連結部 100:静電チャック D1,D2:内径 F1〜F3:力 S1:吸着面 S2:セラミックス側接合面 S3:ベース側接合面 S4:下面 W:半導体ウェハ 10: Holding plate 12: Ceramic layer 14: Pin insertion hole 20: Base plate 21: Refrigerant flow path 22: Through hole 30: Bonding layer 40: Internal electrode 50: Heater layer 52: Heater 60: Heat transfer layer 70: Graphite sheet 70A: Graphite upper surface 70B: Graphite lower surface 72: First through hole 74: Second through hole 80: Metal film 82: Upper cover part 82A: Communication hole 84: Lower cover part 84A: First communication hole 86: Outside Cover part 88: Inner cover part 90: Second connecting part 100: Electrostatic chuck D1, D2: Inner diameter F1 to F3: Force S1: Adsorption surface S2: Ceramic side joint surface S3: Base side joint surface S4: Bottom surface W: Semiconductor wafer

Claims (4)

第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有し、セラミックスにより形成されたセラミックス層と、
前記セラミックス層の内部、または、前記セラミックス層の前記第2の表面側に配置され、抵抗発熱体を有するヒータ層と、
前記セラミックス層の前記第1の表面と前記ヒータ層との間の位置、および、前記ヒータ層に対して前記セラミックス層の前記第1の表面とは反対側の位置の少なくとも一方に配置された熱伝達層であって、前記第1の方向の熱伝達率よりも前記第1の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置された異方性熱伝達体を含む熱伝達層と、を備え、前記セラミックス層の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記異方性熱伝達体には、前記異方性熱伝達体の前記第1の方向の一方側の第3の表面から他方側の第4の表面まで貫通する第1の貫通孔が形成されており、
前記熱伝達層は、さらに、被膜と、連結部とを含み、
前記被膜は、
前記異方性熱伝達体の前記第3の表面を覆い、かつ、前記第3の表面に形成された前記第1の貫通孔の開口を塞ぐように前記第3の表面に被覆された第1のカバー部分と、
前記異方性熱伝達体の前記第4の表面を覆い、かつ、前記第4の表面に形成された前記第1の貫通孔の開口を塞ぐように前記第4の表面に被覆された第2のカバー部分と、を含み、
前記連結部は、前記第1の貫通孔内に位置し、前記第1のカバー部分と前記第2のカバー部分とを連結しており、
前記異方性熱伝達体には、さらに、前記第3の表面から前記第4の表面まで貫通し、前記第1の貫通孔より内径が大きい第2の貫通孔が形成されており、
前記第1のカバー部分と前記第2のカバー部分とのそれぞれには、前記第2の貫通孔を介して連通する連通孔が形成されていることを特徴する、保持装置。
A ceramic layer having a first surface substantially orthogonal to the first direction and a second surface opposite to the first surface, and formed of ceramics.
A heater layer arranged inside the ceramic layer or on the second surface side of the ceramic layer and having a resistance heating element.
Heat disposed at at least one of the positions between the first surface of the ceramic layer and the heater layer and the position opposite to the first surface of the ceramic layer with respect to the heater layer. A heat transfer layer including an anisotropic heat transfer body arranged so that the heat transfer coefficient in the plane direction orthogonal to the first direction is higher than the heat transfer coefficient in the first direction. In a holding device for holding an object on the first surface of the ceramic layer.
The anisotropic heat transfer body is formed with a first through hole that penetrates from the third surface on one side of the anisotropic heat transfer body to the fourth surface on the other side in the first direction. And
The heat transfer layer further includes a coating and a connecting portion.
The coating is
A first surface that covers the third surface of the anisotropic heat transfer body and is coated on the third surface so as to close the opening of the first through hole formed on the third surface. Cover part and
A second surface that covers the fourth surface of the anisotropic heat transfer body and is coated on the fourth surface so as to close the opening of the first through hole formed on the fourth surface. Including the cover part of
The connecting portion is located in the first through hole and connects the first cover portion and the second cover portion .
The anisotropic heat transfer body is further formed with a second through hole that penetrates from the third surface to the fourth surface and has an inner diameter larger than that of the first through hole.
A holding device , wherein each of the first cover portion and the second cover portion is formed with a communication hole that communicates with the second through hole.
請求項1に記載の保持装置において、
前記異方性熱伝達体には、前記第1の貫通孔が複数形成されており、
前記複数の第1の貫通孔は、前記第1の方向視で互いに略均等間隔に配置されていることを特徴とする、保持装置。
In the holding device according to claim 1,
A plurality of the first through holes are formed in the anisotropic heat transfer body.
The holding device, wherein the plurality of first through holes are arranged at substantially equal intervals with respect to each other in the first directional view.
請求項1または請求項2に記載の保持装置において、
前記連結部は、前記被膜より熱伝達率が低い材料を含むことを特徴とする、保持装置。
In the holding device according to claim 1 or 2.
The holding device, characterized in that the connecting portion contains a material having a heat transfer coefficient lower than that of the coating film.
第1の方向に略直交する第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有し、セラミックスにより形成されたセラミックス層と、
前記セラミックス層の内部、または、前記セラミックス層の前記第2の表面側に配置され、抵抗発熱体を有するヒータ層と、
前記セラミックス層の前記第1の表面と前記ヒータ層との間の位置、および、前記ヒータ層に対して前記セラミックス層の前記第1の表面とは反対側の位置の少なくとも一方に配置された熱伝達層であって、前記第1の方向の熱伝達率よりも前記第1の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置された異方性熱伝達体を含む熱伝達層と、を備え、前記セラミックス層の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記異方性熱伝達体には、前記異方性熱伝達体の前記第1の方向の一方側の第3の表面から他方側の第4の表面まで貫通する第1の貫通孔が形成されており、
前記熱伝達層は、さらに、被膜と、連結部とを含み、
前記被膜は、
前記異方性熱伝達体の前記第3の表面を覆い、かつ、前記第3の表面に形成された前記第1の貫通孔の開口を塞ぐように前記第3の表面に被覆された第1のカバー部分と、
前記異方性熱伝達体の前記第4の表面を覆い、かつ、前記第4の表面に形成された前記第1の貫通孔の開口を塞ぐように前記第4の表面に被覆された第2のカバー部分と、を含み、
前記連結部は、前記第1の貫通孔内に位置し、前記第1のカバー部分と前記第2のカバー部分とを連結しており、
前記連結部と前記被膜とは同一材料により形成されていることを特徴とする、保持装置。
A ceramic layer having a first surface substantially orthogonal to the first direction and a second surface opposite to the first surface, and formed of ceramics.
A heater layer arranged inside the ceramic layer or on the second surface side of the ceramic layer and having a resistance heating element.
Heat disposed at at least one of the positions between the first surface of the ceramic layer and the heater layer and the position opposite to the first surface of the ceramic layer with respect to the heater layer. A heat transfer layer including an anisotropic heat transfer body arranged so that the heat transfer coefficient in the plane direction orthogonal to the first direction is higher than the heat transfer coefficient in the first direction. In a holding device for holding an object on the first surface of the ceramic layer.
The anisotropic heat transfer body is formed with a first through hole that penetrates from the third surface on one side of the anisotropic heat transfer body to the fourth surface on the other side in the first direction. And
The heat transfer layer further includes a coating and a connecting portion.
The coating is
A first surface that covers the third surface of the anisotropic heat transfer body and is coated on the third surface so as to close the opening of the first through hole formed on the third surface. Cover part and
A second surface that covers the fourth surface of the anisotropic heat transfer body and is coated on the fourth surface so as to close the opening of the first through hole formed on the fourth surface. Including the cover part of
The connecting portion is located in the first through hole and connects the first cover portion and the second cover portion.
A holding device, characterized in that the connecting portion and the coating film are made of the same material.
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