静电吸附部件和基板固定装置的制作方法

1.本发明涉及静电吸附部件和基板固定装置。


背景技术：

2.作为用于固定晶片等基板的基板固定装置，已知这样的基板固定装置：静电吸附部件形成有用于冷却基板的冷却气体的通孔，在该通孔中设置用于抑制异常放电的多孔体。
3.引文列表
4.专利文献
5.专利文献1：jp-a-2014-209615
6.专利文献2：jp-a-2013-232641
7.专利文献3：jp-a-2017-218352


技术实现要素：

8.即使在设置有多孔体的现有技术的基板固定装置中也可能发生异常放电。
9.本公开的非限制性实施例的方面是提供一种能够进一步抑制异常放电的静电吸附部件和基板固定装置。
10.根据本公开的一个方面，提供了一种静电吸附部件，该静电吸附部件包括：
11.电介质部件，其具有第一表面以及在所述第一表面的相反侧的第二表面，并且形成有从所述第一表面穿透到所述第二表面的通孔；以及
12.多孔体，其设置在所述通孔中，并且具有与所述第一表面齐平的第三表面，
13.其中，所述通孔具有：
14.第一开口，其在垂直于所述第一表面的第一方向上与所述第一表面间隔开第一距离，以及
15.第二开口，其在所述第一方向上与所述第一表面间隔开比所述第一距离大的第二距离，
16.其中，在沿所述第一方向俯视时，所述第一开口的至少一部分位于所述第二开口内，并且
17.其中，在沿所述第一方向俯视时，所述多孔体具有：
18.第一部分，其位于所述第一开口内，以及
19.第二部分，其连接到所述第一部分并且位于所述第一开口外。
20.根据本公开，可以进一步抑制异常放电。
附图说明
21.图1是示出根据第一实施例的基板固定装置的剖视图。
22.图2a和图2b示出了根据第一实施例的静电吸附部件。
23.图3是示出根据第二实施例的静电吸附部件的剖视图。
24.图4是示出根据第三实施例的静电吸附部件的剖视图。
25.图5是示出根据第四实施例的静电吸附部件的剖视图。
具体实施方式
26.本发明人进行了细致的研究，以便探究即使在设置有多孔体的现有技术的基板固定装置中也会发生异常放电的原因。结果发现，当基板没有放置在静电吸附部件上时(例如在基板固定装置的维护期间)，多孔体可能从通孔脱离。例如，在多孔体通过粘合剂结合到通孔的内壁表面的情况下，粘合剂可能由于用于处理基板的等离子体的重复照射而劣化。当在粘合剂劣化的状态下从设置在底板中的气体通路向通孔供给冷却气体时，多孔体可能由于气体压力而从通孔脱离。即使当通过使用无机膏剂将多孔体埋入通孔中时，由于随时间的劣化，粘合力也会降低，并且当从设置在底板中的气体通路向通孔供应冷却气体时，多孔体也可能由于气体压力而从通孔脱离。多孔体脱离，使得在随后的基板处理期间可能发生异常放电。
27.本公开基于这样的发现而作出，并且抑制了多孔体从通孔脱离，从而进一步抑制了异常放电。
28.在下文中，将参考附图描述本公开的实施例。注意，在说明书和附图中，具有基本相同的功能配置的构成元件用相同的附图标记表示，并且可以省略重复的描述。
29.(第一实施例)
30.首先，描述第一实施例。图1是示出根据第一实施例的基板固定装置的剖视图。
31.如图1所示，根据第一实施例的基板固定装置1包括作为主要构成元件的底板10、粘合层20和静电吸附部件30。
32.底板10是用于安装静电吸附部件30的部件。底板10的厚度可以例如为约20mm至50mm。底板10例如由铝形成，并且还可以用作用于控制等离子体的电极等。通过向底板10供给预定的高频电力，能够控制用于使产生的等离子体状态的离子等与吸附在静电吸附部件30上的晶片等基板碰撞的能量，并且能够有效地进行蚀刻处理。
33.在底板10内形成有水通路15。水通路15的一端具有冷却水引入部15a，并且水通路15的另一端具有冷却水排放部15b。水通路15连接到设置在基板固定装置1外部的冷却水控制装置(未示出)。该冷却水控制装置(未示出)构造成将冷却水从冷却水引入部15a引入水通路15中并从冷却水排放部15b排出冷却水。通过使冷却水在水通路15中循环来冷却底板10，这能够对被静电吸附部件30吸附的基板进行冷却。
34.在底板10内还形成有气体通路16。在该气体通路16中引入用于冷却被静电吸附部件30吸附的基板的氦(he)气等惰性气体。
35.静电吸附部件30具有基体31、静电电极32和发热体33。静电吸附部件30例如是约翰逊
·
拉别克(johnsen-rahbek)型静电吸盘。静电吸附部件30也可以是库仑力型静电吸盘。
36.基体31具有电介质部件41和多个多孔体110。
37.电介质部件41的材料例如为陶瓷，诸如氧化铝(al2o3)和氮化铝(aln)等。电介质部件41的厚度例如为约1mm至10mm，并且电介质部件41在1khz的频率下的相对介电常数例如
为约9至10。
38.电介质部件41具有第一表面41a以及在第一表面41a的相反侧的第二表面41b。第二表面41b通过粘合层20与底板10结合。基板吸附于第一表面41a上。电介质部件41形成有从第一表面41a穿透到第二表面41b的多个通孔120。通孔120构造成与底板10的气体通路16连通。在每个通孔120中设置一个多孔体110。稍后将描述多孔体110和通孔120的形状。
39.静电电极32例如是薄膜电极，并被埋入在电介质部件41中。静电电极32连接到设置在基板固定装置1外部的电源，并且当向静电电极32施加预定电压时，在静电电极与基板之间产生由于静电引起的吸附力，使得基板可以被吸附并保持在静电吸附部件30上。施加到静电电极32的电压越高，吸附保持力就越强。静电电极32可以具有单极形状或双极形状。作为静电电极32，例如可以使用钨、钼等的烧结体。
40.发热体33埋入在电介质部件41中。作为发热体33，例如可以使用钨、钼等的烧结体。作为发热体33，也可以使用轧制合金。
41.粘合层20将静电吸附部件30结合至底板10。作为粘合层20，例如可以使用有机硅基粘合剂。粘合层20还可以包含诸如氧化铝或氮化铝等填料。粘合层20的厚度例如为约0.1mm至3mm。粘合层20的热导率优选为2w/m
·
k以上。粘合层20还可以由单层或多层形成。例如，通过形成组合了具有高热导率的粘合剂和具有低弹性模量的粘合剂的两层结构，能够获得减小由底板10与静电吸附部件30之间的热膨胀差异产生的应力的效果。
42.这里，描述多孔体110和通孔120的形状。图2a和图2b示出了根据第一实施例的静电吸附部件30。图2a是平面图，并且图2b是剖视图。图2b对应于沿图2a中的线iib-iib截取的剖视图。
43.如图2a和图2b所示，多孔体110具有截头圆锥形，并且通孔120具有在其中配合(安装)多孔体110的形状。
44.通孔120具有位于第一表面41a中的上开口121和位于第二表面41b中的下开口122。当沿垂直于第一表面41a的第一方向俯视观看时，上开口121和下开口122具有圆形形状，并且上开口121的中心和下开口122的中心彼此重叠。
45.另外，下开口122的直径大于上开口121的直径。通孔120在平行于第一表面41a的平面中的开口面积从上开口121到下开口122线性地增加。也就是说，通孔120的内壁表面形成为相对于第一方向倾斜的倾斜表面，使得通孔120的开口面积朝向下开口122增加。通孔120的开口面积的最小直径与最大直径之间的差等于或大于0.4mm。在该示例中，上开口121的直径与下开口122的直径之间的差等于或大于0.4mm。在沿第一方向俯视时，整个上开口121位于下开口122内。上开口121是第一开口的示例，并且下开口122是第二开口的示例。在这种情况下，第一距离(上开口在垂直于第一表面的第一方向上与第一表面间隔开的距离)是0，并且第二距离(下开口在垂直于第一表面的第一方向上与第一表面间隔开的距离)与电介质部件41的厚度相同。
46.如上所述，多孔体110具有截头圆锥形。多孔体110具有与第一表面41a齐平的第三表面113以及与第二表面41b齐平的第四表面114。第三表面113的形状和尺寸基本与上开口121的形状和尺寸匹配。第四表面114的形状和尺寸基本与下开口122的形状和尺寸匹配。在沿第一方向俯视时，多孔体110具有位于上开口121内的第一部分131以及连接到第一部分131并位于上开口121外的第二部分132。多孔体110的垂直于第一方向的横截面的横截面积
(除了第三表面113的面积之外)大于上开口121的开口面积。
47.如上所述，通孔120构造为与气体通路16连通。在俯视时，通孔120的下开口122和多孔体110的第四表面114形成为比气体通路16的静电吸附部件30侧的开口16a大。
48.在根据第一实施例的基板固定装置1中，多孔体110具有第一部分131和第二部分132。因此，即使当多孔体110和电介质部件41之间的粘合力降低时，也能够抑制多孔体110从通孔120脱离。即，即使当冷却气体从设置在底板10中的气体通路16供应到通孔120，并且因此气体压力施加到多孔体110时，第二部分132也不能穿过上开口121并且被约束在通孔120中，从而能够抑制多孔体110从通孔120脱离。
49.因此，能够抑制多孔体110从通孔120脱离，并且抑制由于多孔体110的脱离而引起的异常放电。
50.此外，由于多孔体110被结合到电介质部件41，所以在多孔体110和电介质部件41之间获得了优异的结合强度，特别地，当电介质部件41由陶瓷制成时，容易获得良好的结合强度。
51.多孔体110优选与由陶瓷制成的电介质部件41接触。这是因为获得了良好的结合强度，多孔体和电介质部件之间的热膨胀系数的差异小，并且可以减小热应力。
52.另外，由于多孔体110的第三表面113与第一表面41a齐平，因此，在通过静电吸附部件30吸附基板时，在第三表面113与基板之间无明显的间隙(几乎没有间隙)。因此，能够抑制多孔体110与基板之间的放电。
53.在通孔120中设置多孔体110的方法不受限制。例如，多孔体110可以通过烧结无机材料等形成，并且可以通过粘合剂等固定到通孔120的内表面。此外，多孔体110可以通过将包括颗粒、优选地为无机材料的球形颗粒的膏剂施加到通孔120中然后烧制该膏剂而形成在通孔120中。作为无机材料，可以使用陶瓷、玻璃等。特别地，优选的是，多孔体110的主要成分和电介质部件41的主要成分相同。
54.在前一种方法(多孔体通过烧结无机材料等形成，并且通过粘合剂等固定到通孔的内表面)中，严格地说，多孔体110形成为略小于通孔120，并且间隙填充有粘合剂等。然而，在后一种方法(多孔体通过将膏剂施加到通孔中然后烧制该膏剂而形成在通孔中)中，多孔体110可以直接结合到通孔120的内壁表面。因此，根据后一种方法，可以增加多孔体110在通孔120中的占有率。此外，在后一种方法的情况下，通过从下开口122施加膏剂，易于将膏剂埋入通孔120内而不形成空隙。
55.注意，在沿第一方向俯视时，当上开口121的至少一部分位于下开口122内时，上开口121的至少一部分也可位于下开口122外。
56.(第二实施例)
57.接下来，描述第二实施例。第二实施例与第一实施例的不同之处在于通孔和多孔体的形状。这里，描述第二实施例中的多孔体和通孔的形状。图3是示出根据第二实施例的静电吸附部件30的剖视图。
58.在第二实施例中，基体31具有多个多孔体210，以代替多个多孔体110。此外，电介质部件41形成有多个通孔220，以代替多个通孔120。通孔220构造成与底板10的气体通路16连通。在每个通孔220中设置有一个多孔体210。
59.如图3所示，多孔体210具有多个(例如三个)柱体重叠的形状，其中这些柱体中越
靠近第一表面41a的柱体的横截面积越小，并且通孔220具有在其中配合多孔体210的形状。
60.通孔220具有位于第一表面41a中的上开口221和位于第二表面41b中的下开口222。当沿垂直于第一表面41a的第一方向俯视观看时，上开口221和下开口222具有圆形形状，并且上开口221的中心和下开口222的中心彼此重叠。
61.另外，下开口222的直径大于上开口221的直径。通孔220在平行于第一表面41a的平面中的开口面积从上开口221到下开口222阶梯式增加。也就是说，通孔220的内壁表面是阶梯表面。通孔220的开口面积的最小直径和最大直径之间的差等于或大于0.4mm。在该示例中，上开口221的直径与下开口222的直径之间的差等于或大于0.4mm。在沿第一方向俯视时，整个上开口221位于下开口222内。上开口221是第一开口的示例，并且下开口222是第二开口的示例。在这种情况下，第一距离是0，并且第二距离与电介质部件41的厚度相同。
62.如上所述，多孔体210具有多个(例如三个)柱体重叠的形状，其中这些柱体中越靠近第一表面41a的柱体的横截面积越小。多孔体210具有与第一表面41a齐平的第三表面213以及与第二表面41b齐平的第四表面214。第三表面213的形状和尺寸基本与上开口221的形状和尺寸匹配。第四表面214的形状和尺寸基本与下开口222的形状和尺寸匹配。在沿第一方向俯视时，多孔体210具有位于上开口221内的第一部分231以及连接到第一部分231并位于上开口221外的第二部分232。多孔体210的垂直于第一方向的横截面的横截面积(除了第三表面213的面积之外)大于上开口221的开口面积。
63.如上所述，通孔220构造为与气体通路16连通。在俯视时，通孔220的下开口222和多孔体210的第四表面214形成为比气体通路16的静电吸附部件30侧的开口16a大。
64.在根据第二实施例的基板固定装置中，多孔体210具有第一部分231和第二部分232。因此，即使当多孔体210和电介质部件41之间的粘合力降低时，也能够抑制多孔体210从通孔220脱离。即，即使当冷却气体从设置在底板10中的气体通路16供应到通孔220，并且因此气体压力施加到多孔体210时，第二部分232也不能穿过上开口221并且被约束在通孔220中，从而能够抑制多孔体210从通孔220脱离。
65.在通孔220中设置多孔体210的方法不受限制。例如，多孔体210可以通过烧结无机材料等形成，并且可以通过粘合剂等固定到通孔220的内表面。此外，多孔体210可以通过将包括颗粒、优选地为无机材料的球形颗粒的膏剂施加到通孔220中然后烧制该膏剂而形成在通孔220中。在后一种方法(多孔体通过将膏剂施加到通孔中然后烧制该膏剂而形成在通孔中)的情况下，通过从下开口222施加膏剂，易于将膏剂埋入通孔220中而不形成空隙。
66.(第三实施例)
67.接下来，描述第三实施例。第三实施例与第一实施例的不同之处在于通孔和多孔体的形状。这里，描述第三实施例中的多孔体和通孔的形状。图4是示出根据第三实施例的静电吸附部件30的剖视图。
68.在第三实施例中，基体31具有多个多孔体310，以代替多个多孔体110。此外，电介质部件41形成有多个通孔320，以代替多个通孔120。通孔320构造成与底板10的气体通路16连通。在每个通孔320中设置有一个多孔体310。
69.如图4所示，多孔体310具有鼓状形状，并且通孔320具有在其中配合多孔体310的形状。
70.通孔320具有位于第一表面41a中的上开口321、位于第二表面41b中的下开口322、
以及位于上开口321和下开口322之间的中间开口323。当沿与第一表面41a垂直的第一方向俯视观看时，上开口321、下开口322和中间开口323具有圆形形状，并且上开口321的中心、下开口322的中心和中间开口323的中心彼此重叠。
71.另外，下开口322的直径和上开口321的直径基本相同。上开口321的直径和下开口322的直径大于中间开口323的直径。通孔320在平行于第一表面41a的平面中的开口面积从上开口321到中间开口323线性地减小，并且从中间开口323到下开口322线性地增加。即，通孔320的内壁表面形成为相对于第一方向倾斜的倾斜表面，使得通孔320的开口面积在上开口321和中间开口323之间朝向中间开口323减小，并且通孔320的开口面积在中间开口323和下开口322之间朝向下开口322增加。通孔320的开口面积的最小直径与最大直径之间的差等于或大于0.4mm。在该示例中，中间开口323的直径与上开口321或下开口322的直径之间的差等于或大于0.4mm。在沿第一方向俯视时，整个中间开口323位于下开口322内。中间开口323是第一开口的示例，并且下开口322是第二开口的示例。在这种情况下，第一距离是第一表面41a和中间开口323之间的距离，并且第二距离与电介质部件41的厚度相同。
72.如上所述，多孔体310具有鼓状形状。多孔体310具有与第一表面41a齐平的第三表面313以及与第二表面41b齐平的第四表面314。第三表面313的形状和尺寸基本与上开口321的形状和尺寸匹配。第四表面314的形状和尺寸基本与下开口322的形状和尺寸匹配。在沿第一方向俯视时，多孔体310具有位于中间开口323内的第一部分331以及连接到第一部分331的第二部分332，第二部分332比中间开口323更靠近下开口322并且位于中间开口323外。对于多孔体310的垂直于第一方向的横截面的横截面积，比中间开口323更靠近下开口322的一侧的横截面积大于中间开口323的开口面积。
73.如上所述，通孔320构造为与气体通路16连通。在俯视时，通孔320的下开口322和多孔体310的第四表面314形成为比气体通路16的静电吸附部件30侧的开口16a大。另外，在俯视时，通孔320的下开口322和多孔体310的第四表面314可以形成为比气体通路16的静电吸附部件30侧的开口16a小。
74.在根据第三实施例的基板固定装置中，多孔体310具有第一部分331和第二部分332。因此，即使当多孔体310和电介质部件41之间的粘合力降低时，也能够抑制多孔体310从通孔320脱离。即，即使当冷却气体从设置在底板10中的气体通路16供应到通孔320，并且因此气体压力施加到多孔体310时，第二部分332也不能穿过中间开口323并且被约束在通孔320中，从而能够抑制多孔体310从通孔320脱离。
75.在通孔320中设置多孔体310的方法不受限制。例如，多孔体310可以通过将包括颗粒、优选地为无机材料的球形颗粒的膏剂施加到通孔320中然后烧制膏剂而形成在通孔320中。
76.(第四实施例)
77.接下来，描述第四实施例。第四实施例与第一实施例的不同之处在于通孔和多孔体的形状。这里，描述第四实施例中的多孔体和通孔的形状。图5是示出根据第四实施例的静电吸附部件30的剖视图。
78.在第四实施例中，基体31具有多个多孔体410，以代替多个多孔体110。此外，电介质部件41形成有多个通孔420，以代替多个通孔120。通孔420构造成与底板10的气体通路16连通。在每个通孔420中设置有一个多孔体410。
79.如图5所示，多孔体410具有其上形成有类似于外螺纹的螺旋槽的侧表面，通孔420具有其上形成有类似于内螺纹的螺旋槽的内壁表面，并且通孔420具有在其中配合多孔体410的形状。
80.通孔420具有位于第一表面41a中的上开口421和位于第二表面41b中的下开口422。当沿与第一表面41a垂直的第一方向俯视时，上开口421和下开口422具有圆形形状，并且上开口421的中心和下开口422的中心基本上彼此重叠。
81.在沿与第一表面41a垂直的第一方向俯视时，连接形成在通孔420的侧表面上的螺旋槽的底部的底部曲线是环形的，并且连接沿第一方向彼此相邻的槽之间的顶部的顶部曲线也是环形的。底部曲线的环的面积大于顶部曲线的环的面积。在沿垂直于第一表面41a的第一方向俯视时，与构成一圆环的顶部曲线对应的顶部开口423是第一开口的示例，并且与顶部开口423相比更靠近下开口422并且与构成一圆环的底部曲线对应的底部开口424是第二开口的示例。在这种情况下，第一距离是第一表面41a和顶部开口423的最靠近第一表面41a的部分之间的距离，并且第二距离是第一表面41a和底部开口424的最靠近第一表面41a的部分之间的距离。在沿第一方向俯视时，整个顶部开口423位于底部开口424内。
82.如上所述，多孔体410具有形成有类似于外螺纹的螺旋槽的侧表面。多孔体410具有与第一表面41a齐平的第三表面413以及与第二表面41b齐平的第四表面414。第三表面413的形状和尺寸基本与上开口421的形状和尺寸匹配。第四表面414的形状和尺寸基本与下开口422的形状和尺寸匹配。当沿第一方向俯视时，多孔体410具有位于顶部开口423内的第一部分431以及连接到第一部分431的第二部分432，第二部分432比顶部开口423更靠近下开口422且位于顶部开口423外。
83.如上所述，通孔420构造为与气体通路16连通。在俯视时，通孔420的下开口422和多孔体410的第四表面414形成为比气体通路16的静电吸附部件30侧的开口16a大。另外，在俯视时，通孔420的下开口422和多孔体410的第四表面414可以形成为比气体通路16的静电吸附部件30侧的开口16a小。
84.在根据第四实施例的基板固定装置中，多孔体410具有第一部分431和第二部分432。因此，即使当多孔体410和电介质部件41之间的粘合力降低时，也能够抑制多孔体410从通孔420脱离。即，即使当冷却气体从设置在底板10中的气体通路16供应到通孔420，并且因此气体压力施加到多孔体410时，第二部分432也不能穿过顶部开口423并且被约束在通孔420中，从而能够抑制多孔体410从通孔420脱离。
85.在通孔420中设置多孔体410的方法不受限制。例如，多孔体410可以通过烧结无机材料等形成，并且可以通过粘合剂等固定到通孔420的内表面。多孔体410可以被拧入通孔420中。此外，多孔体410可以通过将包括颗粒、优选地为无机材料的球形颗粒的膏剂施加到通孔420中然后烧制膏剂而形成在通孔420中。
86.尽管已经详细描述了优选实施例等，但是本发明不限于上述实施例等，并且在不脱离权利要求所限定的范围的情况下，可以对上述实施例等进行各种改变和替换。
87.本公开还涵盖例如下面描述的各种示例性实施例。
88.[1]一种静电吸附部件，其包括：
[0089]
电介质部件，其具有第一表面以及在第一表面的相反侧的第二表面，并且形成有从第一表面穿透到第二表面的通孔；以及
[0090]
多孔体，其设置在通孔中，并且具有与第一表面齐平的第三表面，
[0091]
其中，通孔具有：
[0092]
第一开口，其在垂直于第一表面的第一方向上与第一表面隔开第一距离，以及
[0093]
第二开口，其在第一方向上与第一表面间隔开比第一距离大的第二距离，
[0094]
其中，在沿第一方向俯视时，第一开口的至少一部分在第二开口内，并且
[0095]
其中，在沿第一方向俯视时，多孔体具有：
[0096]
第一部分，其位于第一开口内，以及
[0097]
第二部分，其连接到第一部分并且位于第一开口外。
[0098]
[2]根据[1]所述的静电吸附部件，其中，通孔填充有多孔体。
[0099]
[3]根据[1]或[2]所述的静电吸附部件，其中，第一开口位于第一表面中。
[0100]
[4]根据[1]至[3]中任一项所述的静电吸附部件，其中，第二开口位于第二表面中。
[0101]
[5]根据[1]至[4]中任一项所述的静电吸附部件，其中，在沿第一方向俯视时，整个第一开口位于第二开口内。
[0102]
[6]根据[1]至[4]中任一项所述的静电吸附部件，其中，通孔的内壁表面形成有螺旋槽。
[0103]
[7]根据[1]至[6]中任一项所述的静电吸附部件，其中，电介质部件具有埋入其中的静电电极。
[0104]
[8]一种基板固定装置，包括：
[0105]
根据[1]至[7]中任一项所述的静电吸附部件；以及
[0106]
底板，其结合到第二表面。