【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、基体をチャンバ内
に保持するための静電チャックに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck for holding a substrate in a chamber.
【０００２】[0002]
【従来の技術】基体を保持するために静電引力を使用す
る静電チャックは、機械的チャック及び真空チャックに
比して幾つかの長所を有している。例えば、静電チャッ
クは機械的な締付けによって生ずる応力誘起割れを減少
させて基体のより大きい部分の処理を可能にし、また低
圧で遂行される処理に使用することができる。典型的な
静電チャックは、誘電体でカバーされた電極を備えてい
る。電極を帯電させると逆極性の静電荷が基体内に累積
し、得られる静電力が基体を静電チャック上に保持す
る。基体をチャック上にしっかりと保持した後に、ガス
のプラズマを使用して基体を処理する。BACKGROUND OF THE INVENTION Electrostatic chucks that use electrostatic attraction to hold a substrate have several advantages over mechanical and vacuum chucks. For example, electrostatic chucks reduce stress-induced cracking caused by mechanical clamping, permit processing of larger portions of the substrate, and can be used for processes performed at lower pressures. A typical electrostatic chuck has electrodes covered with a dielectric. When the electrodes are charged, electrostatic charges of opposite polarity accumulate in the substrate, and the resulting electrostatic force holds the substrate on the electrostatic chuck. After securely holding the substrate on the chuck, the substrate is treated using a plasma of gas.
【０００３】集積回路を製造するために新たに開発され
た若干のプラズマ処理は、高温で、及び高度に浸食性の
ガス内で遂行されることが多い。例えば、アルミニウム
のエッチングが100乃至200℃の温度で遂行されるのに対
して、銅または白金のエッチング処理は250℃から600℃
までの温度で遂行される。高い温度及び浸食性のガス
は、チャックの製造に使用されている材料を熱的に劣化
させる。高温要求は、酸化アルミニウム（Ａl2Ｏ3）ま
たは窒化アルミニウムＡlＮのようなセラミック材料に
よって満足される。しかしながら、セラミックチャック
を、典型的には金属製のチャンバ成分に取付けることは
困難である。それは、セラミックと金属の熱膨張係数の
差によって熱的な、及び機械的な応力がもたらされ、セ
ラミックが破壊したり、かけたりする可能性があるから
である。チャックとチャンバとの間に過大な熱応力を生
じさせることなく、セラミックチャックをチャンバへ固
定するシステムを提供することが望ましい。[0003] Some newly developed plasma processes for manufacturing integrated circuits are often performed at high temperatures and in highly aggressive gases. For example, etching of aluminum is performed at a temperature of 100 to 200 ° C., whereas etching of copper or platinum is performed at 250 to 600 ° C.
Performed at temperatures up to. High temperatures and aggressive gases thermally degrade the materials used to manufacture the chuck. High temperature requirements are met by ceramic materials such as aluminum oxide (Al2 O3 ) or aluminum nitride AlN. However, it is difficult to attach a ceramic chuck to a chamber component, typically made of metal. This is because the difference in the coefficient of thermal expansion between ceramic and metal can result in thermal and mechanical stresses that can cause the ceramic to break or be subjected to. It is desirable to provide a system for securing a ceramic chuck to a chamber without creating excessive thermal stress between the chuck and the chamber.
【０００４】更に、新たに開発されたプロセスは、静電
チャック上の基体を、プラズマの熱負荷によって供給さ
れるよりも高い温度まで加熱することを必要とすること
が多い。高温は加熱器によって得ることができる。例え
ば、基体をチャンバの外側に設けた熱ランプからの赤外
放射によって加熱することができる。しかしながら、赤
外放射を、酸化アルミニウムまたはチャンバの金属壁を
通過させることは困難である。米国特許第5,280,156号
に開示されているように、別のアプローチでは、静電チ
ャックのセラミック誘電体の中に電極及び加熱器が共に
埋め込まれている。しかしながら、埋め込まれた加熱器
を高電力レベルで動作させると、セラミック、電極、及
び加熱器の間の熱膨張の差によって生成される熱応力か
ら、電極をカバーしているセラミック誘電体が微小割れ
を生ずる恐れがある。従って、静電チャックを破損させ
ずに高温まで加熱できる静電チャックに対する要望が存
在している。[0004] In addition, newly developed processes often require heating the substrate on the electrostatic chuck to a higher temperature than that provided by the thermal load of the plasma. High temperatures can be obtained by heaters. For example, the substrate can be heated by infrared radiation from a heat lamp provided outside the chamber. However, it is difficult to pass infrared radiation through aluminum oxide or the metal walls of the chamber. In another approach, as disclosed in US Pat. No. 5,280,156, an electrode and heater are both embedded within the ceramic dielectric of an electrostatic chuck. However, when the embedded heater is operated at high power levels, the ceramic dielectric covering the electrodes will crack due to the thermal stress created by the difference in thermal expansion between the ceramic, the electrodes, and the heater. May occur. Accordingly, there is a need for an electrostatic chuck that can be heated to high temperatures without damaging the electrostatic chuck.
【０００５】若干のプロセスにおいては、特に極めて小
さい寸法を有し、互いに密接して位置決めされている相
互接続ラインをエッチングする場合に、基体を狭い温度
範囲内に維持するために基体を急速に冷却することも望
まれる。しかしながら、基体を横切る高周波エネルギと
プラズマイオン密度との結合の変動によって、高電力プ
ラズマ内に温度変動が発生する。これらの温度変動は、
基体の温度に急速な増加または減少をもたらし得る。ま
た、基体、チャック、及びチャンバの間の界面の熱イン
ピーダンスが不均一なことから、基体とチャックとの間
の熱伝達率に変化が発生し得る。従って、基体の温度を
より精密に制御するために、基体を急速に冷却できる静
電チャックを提供することが望ましい。[0005] In some processes, particularly when etching interconnect lines having very small dimensions and closely positioned together, the substrate is rapidly cooled to maintain the substrate within a narrow temperature range. It is also desirable to do. However, variations in the coupling of high frequency energy and plasma ion density across the substrate cause temperature variations in the high power plasma. These temperature fluctuations
It can cause a rapid increase or decrease in the temperature of the substrate. Also, the non-uniform thermal impedance at the interface between the substrate, the chuck, and the chamber can cause a change in the heat transfer coefficient between the substrate and the chuck. Accordingly, it is desirable to provide an electrostatic chuck that can rapidly cool a substrate to more precisely control the temperature of the substrate.
【０００６】従来の静電チャックにおいて屡々発生する
別の問題は、静電チャックの電極とチャンバ内の端子か
ら電極へ電圧を導く電気コネクタとの間に、確実な電気
的接続を形成させることの難しさである。従来の電気コ
ネクタは、ばねバイアスされた接点を有しているが、こ
れらの接点が酸化して電極への電気接続を貧弱にする恐
れがある。更に、電気コネクタを電極に半田付けまたは
ろう付けによって形成された電気接続は、熱的または機
械的応力で破損し得る弱い接合をもたらすことが多い。
従って、電極と電気コネクタとの間に確実な、且つ信頼
できる電気接続を有する静電チャックを提供することが
望ましい。Another problem often encountered with conventional electrostatic chucks is that they make a secure electrical connection between the electrodes of the electrostatic chuck and electrical connectors that conduct voltage from terminals in the chamber to the electrodes. Difficulty. Conventional electrical connectors have spring-biased contacts, which can oxidize and result in poor electrical connections to the electrodes. In addition, electrical connections formed by soldering or brazing electrical connectors to electrodes often result in weak joints that can be broken by thermal or mechanical stress.
Accordingly, it is desirable to provide an electrostatic chuck having a secure and reliable electrical connection between an electrode and an electrical connector.
【０００７】更に別の問題が、特に高温プロセスの場合
に、静電チャックとチャンバの表面との間の真空シール
に発生することが多い。典型的には、流体、ガス、及び
電気ラインが、チャンバの真空シールされたフィードス
ルーを通して静電チャックまで伸びている。従来のチャ
ンバのフィードスルーは、それらの周縁の周りを伸びる
溝内に位置決めされたポリマーＯリングによって真空シ
ールされている。しかしながら、ポリマーＯリングは高
温においてそれらのコンプライアンス及び弾性を失い、
真空シールの完全性を維持することが難しいことが多
い。[0007] Yet another problem often occurs with the vacuum seal between the electrostatic chuck and the surface of the chamber, especially in high temperature processes. Typically, fluid, gas, and electrical lines extend through a vacuum sealed feedthrough of the chamber to an electrostatic chuck. The feedthroughs of conventional chambers are vacuum sealed by polymer O-rings positioned in grooves extending around their perimeter. However, polymer O-rings lose their compliance and elasticity at elevated temperatures,
It is often difficult to maintain the integrity of the vacuum seal.
【０００８】以上のように、熱的に、または機械的に過
大に劣化することなく、高温で動作することができる静
電チャックに対する要望が存在している。プラズマの熱
負荷によって供給されるよりも高い温度まで基体を加熱
することができる静電チャックに対しても要望が存在し
ている。また、熱を基体へ、及び基体から伝達するため
の均一で低い熱インピーダンスを有し、基体を急速に加
熱または冷却することを可能にする静電チャックに対す
る要望も存在している。更に、電極と電気コネクタとの
間に確実且つ信頼できる接続を有する静電チャックに対
する要望が存在している。静電チャックとチャンバとの
間の耐劣化真空シールに対する要望も存在している。As described above, there is a need for an electrostatic chuck that can operate at high temperatures without excessive thermal or mechanical degradation. There is also a need for an electrostatic chuck that can heat a substrate to a higher temperature than provided by the thermal load of the plasma. There is also a need for an electrostatic chuck that has a uniform, low thermal impedance for transferring heat to and from a substrate, and that allows for rapid heating or cooling of the substrate. Further, there is a need for an electrostatic chuck having a secure and reliable connection between an electrode and an electrical connector. There is also a need for a aging vacuum seal between the electrostatic chuck and the chamber.
【０００９】[0009]
【発明の概要】本発明は、これらの要望を満足させる基
体を保持するための静電チャックに関する。静電チャッ
クの１バージョンは、基体を静電的に保持するように帯
電可能な電極をカバーしている誘電体からなる静電部材
を備えている。静電部材の下のベースは、複数の材料か
ら、より好ましくは材料の複合体からなる。この静電チ
ャックは、基体を、ガス分配器（ディストリビュー
タ）、ガスエナージャイザ、及び排気口を備えているチ
ャンバ内に保持するために有用である。チャック上に保
持された基体は、ガス分配器によって分配されたプロセ
スガスによって処理され、このプロセスガスはガスエナ
ージャイザによってエネルギを与えられ、そして排気口
によって排気される。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to an electrostatic chuck for holding a substrate that satisfies these needs. One version of the electrostatic chuck includes an electrostatic member of a dielectric covering an electrode that can be charged to electrostatically hold the substrate. The base below the electrostatic member comprises a plurality of materials, more preferably a composite of the materials. The electrostatic chuck is useful for holding a substrate in a chamber provided with a gas distributor, a gas energizer, and an exhaust port. The substrate held on the chuck is treated by a process gas distributed by a gas distributor, which is energized by a gas energizer and exhausted by an exhaust.
【００１０】静電チャックの別のバージョンは、静電部
材、及び金属の層のような結合層によってこの静電部材
に結合されているベースを備えている。静電チャック
は、好ましくは、これも金属層によってベースに結合さ
れている支持体を更に含んでいる。静電チャックは、静
電部材を形成し、複数の材料からなるベースを形成し、
ベースを静電部材に結合し、そしてオプションとして、
支持体を形成し、支持体をベースに結合することによっ
て製造される。結合層は、チャック上に保持されている
基体をより均一に加熱及び冷却することを可能にするよ
うに、一貫した熱インピーダンスを提供する。[0010] Another version of the electrostatic chuck includes an electrostatic member and a base that is bonded to the electrostatic member by a bonding layer, such as a layer of metal. The electrostatic chuck preferably further comprises a support, also joined to the base by a metal layer. The electrostatic chuck forms an electrostatic member, forms a base made of a plurality of materials,
Connect the base to the electrostatic member and, optionally,
Manufactured by forming a support and bonding the support to a base. The tie layer provides a consistent thermal impedance to allow for more uniform heating and cooling of the substrate held on the chuck.
【００１１】別のバージョンでは、静電チャックは、静
電部材と静電部材の下のベースとを備え、ベースは熱絶
縁材料からなり、またベースは静電部材の熱膨張係数の
約±30％以内の熱膨張係数を有している。好ましくは、
ベースは、例えばコーディエライトまたはムライトから
なるセラミック部材からなっている。In another version, an electrostatic chuck includes an electrostatic member and a base below the electrostatic member, the base is made of a thermally insulating material, and the base has a coefficient of thermal expansion of about ± 30 of the electrostatic member. %. Preferably,
The base is made of a ceramic member made of, for example, cordierite or mullite.
【００１２】別の面においては、本発明は、炭素繊維か
らなるベース上に静電部材を備えている。好ましくは、
炭素繊維は、ベースがある面内で実質的に等方性である
熱膨張係数を有するように、異なる方向に配向する。静
電チャックは、静電部材を形成し、炭素繊維からなるベ
ースを形成し、そしてベースを静電部材に結合すること
によって製造される。In another aspect, the invention comprises an electrostatic member on a base made of carbon fibers. Preferably,
The carbon fibers are oriented in different directions such that the base has a coefficient of thermal expansion that is substantially isotropic in a plane. The electrostatic chuck is manufactured by forming an electrostatic member, forming a base made of carbon fiber, and bonding the base to the electrostatic member.
【００１３】１つの面において、本発明は、基体を静電
的に保持するように帯電可能な電極をカバーする誘電体
を備えている静電チャックからなる。電気コネクタが電
極に接続されていて、電荷を電極に導く。電気コネクタ
は、少なくとも約1500℃の融解温度を有する耐熱金属か
らなる。In one aspect, the invention comprises an electrostatic chuck having a dielectric covering a chargeable electrode to electrostatically hold a substrate. An electrical connector is connected to the electrodes and directs charge to the electrodes. The electrical connector is comprised of a refractory metal having a melting temperature of at least about 1500 ° C.
【００１４】別のバージョンにおいて、本発明は、基体
を静電的に保持するように帯電可能な電極をカバーする
誘電体と、電極に電気的に接続されている電気コネクタ
とに関し、電気コネクタは誘電体内の孔を通って伸び、
このあなは電気コネクタの直径よりも小さい第１の直径
と、電気コネクタの直径よりも大きい第２の直径とから
なる。In another version, the invention relates to a dielectric covering an electrode that can be charged to electrostatically hold a substrate, and an electrical connector electrically connected to the electrode, the electrical connector comprising: Extending through a hole in the dielectric,
The hole comprises a first diameter smaller than the diameter of the electrical connector and a second diameter larger than the diameter of the electrical connector.
【００１５】本発明の１バージョンにおいては、静電チ
ャックは、基体を受入れるための表面を有する誘電体を
含む静電部材を備え、この誘電体は、基体を静電的に保
持するように帯電可能な電極をカバーしている。静電部
材の下の支持体は、基体を横切って所定の温度プロファ
イルを与えるように、ガスを保持する空洞を含む。In one version of the invention, an electrostatic chuck includes an electrostatic member including a dielectric having a surface for receiving a substrate, the dielectric being charged to electrostatically hold the substrate. Covers possible electrodes. The support beneath the electrostatic member includes a cavity for retaining a gas to provide a predetermined temperature profile across the substrate.
【００１６】本発明の別のバージョンは、基体をチャン
バ内に保持するための静電チャックからなり、この静電
チャックは、基体を受入れるための表面を有する誘電体
を含む静電部材を備え、この誘電体は、基体を静電的に
保持するように帯電可能な電極をカバーしている。静電
部材の下の加熱器は、基体の温度を少なくとも約100℃
まで上昇させることができるように、十分に高い抵抗を
有する抵抗加熱素子を備えている。これも静電部材の下
の支持体は、静電部材とチャンバの表面との間に少なく
とも約100℃の温度降下を生じさせるようにガスを保持
する形状及び寸法の空洞を含んでいる。Another version of the invention comprises an electrostatic chuck for holding the substrate in the chamber, the electrostatic chuck including an electrostatic member including a dielectric having a surface for receiving the substrate, The dielectric covers a chargeable electrode to hold the substrate electrostatically. A heater below the electrostatic member raises the temperature of the substrate to at least about 100 ° C.
The resistance heating element has a sufficiently high resistance so that the resistance heating element can be raised. The support, also below the electrostatic member, includes a cavity shaped and sized to hold the gas to cause a temperature drop of at least about 100 ° C. between the electrostatic member and the surface of the chamber.
【００１７】本発明の１実施の形態においては、静電チ
ャックは、基体を静電的に保持するように帯電可能な電
極をカバーしている誘電体を備えている。静電部材の下
のベースは加熱器を備えている。好ましくは、ベース
は、複数の材料の複合体からなる。In one embodiment of the present invention, the electrostatic chuck includes a dielectric covering a chargeable electrode to hold the substrate electrostatically. The base below the electrostatic member has a heater. Preferably, the base comprises a composite of a plurality of materials.
【００１８】本発明は、基体を保持するための静電チャ
ックを製造する方法をも提供する。本方法は、基体を静
電的に保持するように帯電可能な電極をカバーしている
が、電極の一部分を露出させている孔を有する誘電体を
形成するステップと、電気コネクタを静電チャックの孔
の中に保持して電気コネクタと電極との間に間隙を形成
させるステップと、導電性液体を電気コネクタと電極と
の間の間隙内に滲入させ、導電性液体を凝固させて電気
コネクタを電極に電気的に接続するステップとを含んで
いる。The present invention also provides a method for manufacturing an electrostatic chuck for holding a substrate. The method includes forming a dielectric covering a chargeable electrode to electrostatically hold the substrate, but having a hole exposing a portion of the electrode; and electrostatically chucking the electrical connector. Forming a gap between the electrical connector and the electrode by holding the conductive liquid in the hole of the electrical connector and causing the conductive liquid to infiltrate into the gap between the electrical connector and the electrode and solidifying the conductive liquid to form the electrical connector. Electrically connecting to the electrodes.
【００１９】別のバージョンにおいて、本方法は、基体
を静電的に保持するように帯電可能な電極をカバーする
誘電体を形成するステップと、内部に孔を有する多孔質
プリフォームを形成するステップと、静電部材を多孔質
プリフォームに対して保持して多孔質プリフォームの孔
を通して電気コネクタを通過させ、電気コネクタと電極
との間に間隙を形成させるステップと、液体を多孔質プ
リフォーム内、及び電気コネクタと電極との間の間隙内
に滲入させ、液体を凝固させるステップとを含んでい
る。In another version, the method comprises forming a dielectric covering the chargeable electrode to electrostatically hold the substrate, and forming a porous preform having pores therein. Holding the electrostatic member against the porous preform and passing the electrical connector through the hole in the porous preform to form a gap between the electrical connector and the electrode; And infiltrating into the gap between the electrical connector and the electrode to solidify the liquid.
【００２０】別の面において、本発明は、チャンバ内に
おいて基体を処理する方法を提供する。本方法は、基体
をチャンバ内の静電部材上に配置するステップと、加熱
器を含み、静電部材に接合できる表面を有するベースを
形成するステップとを含んでいる。In another aspect, the present invention provides a method of processing a substrate in a chamber. The method includes disposing a substrate on an electrostatic member in a chamber and forming a base that includes a heater and has a surface that can be bonded to the electrostatic member.
【００２１】別の面において、本発明は、チャンバ内に
おいて基体を処理する方法を提供する。本方法は、基体
をチャンバ内の静電部材上に配置するステップと、静電
部材の下の加熱器に給電することによって基体を加熱す
るステップと、静電部材の下の支持体内の空洞内にガス
を供給するステップと、エネルギを与えられたプロセス
ガスをチャンバ内に供給して基体を処理するステップと
を含んでいる。In another aspect, the present invention provides a method of processing a substrate in a chamber. The method includes the steps of disposing a substrate on an electrostatic member in a chamber, heating the substrate by powering a heater below the electrostatic member, and placing the substrate in a support body below the electrostatic member. Supplying a gas to the chamber and supplying an energized process gas into the chamber to process the substrate.
【００２２】本発明のこれらの特徴及び利点は、特許請
求の範囲、以下の説明、及び本発明の例を示している添
付図面から明白になるであろう。These features and advantages of the present invention will become apparent from the claims, the following description, and the accompanying drawings, which illustrate examples of the present invention.
【００２３】[0023]
【実施の形態】半導体ウェーハのような基体３０を処理
するためのチャンバ２５の例が、図１に示されている。
チャンバ２５は、天井３５、側壁４０、下側表面５０を
含み、下側表面５０上には処理中に基体３０を確実に保
持するために使用される静電チャック５５が載ってい
る。チャンバ２５は更に、プロセスガスをプロセスガス
源７０からチャンバ２５内へ導入するための１つ以上の
孔６５を有するプロセスガス分配器６０を含んでいる。
使用済みのガス及びガス状副生物をチャンバ２５から排
気し、チャンバ２５内のガスの圧力を制御するために、
排気システム７５が使用される。排気システム７５は、
典型的には、絞り弁８０を有する排気導管、及び粗引き
ポンプ及びターボ分子ポンプのような複数のポンプ８５
を含んでいる。プロセスガスには、チャンバ２５内のプ
ロセスガスに高周波エネルギを結合することによってエ
ネルギを与えることも（図示してない）、またはチャン
バ２５に近接している遠隔チャンバ内のマイクロ波によ
ってエネルギを与えることも（図示してない）できる。
図示したチャンバ２５においては、プロセスガスは、天
井３５に近接しているインダクタコイル９５に高周波電
流を印加してチャンバ２５内のガスに高周波エネルギを
誘導的に結合することによって、プロセスガスにエネル
ギを与えてプラズマを形成させている。インダクタコイ
ル９５に印加される高周波エネルギの周波数は、典型的
には約50ｋＨｚから約60ＭＨｚまでであり、より典型的
には約13.56ＭＨｚである。DETAILED DESCRIPTION An example of a chamber 25 for processing a substrate 30, such as a semiconductor wafer, is shown in FIG.
The chamber 25 includes a ceiling 35, side walls 40, and a lower surface 50 on which an electrostatic chuck 55 used to securely hold the substrate 30 during processing is mounted. Chamber 25 further includes a process gas distributor 60 having one or more holes 65 for introducing process gas from process gas source 70 into chamber 25.
To evacuate spent gas and gaseous by-products from chamber 25 and control the pressure of gas in chamber 25,
An exhaust system 75 is used. The exhaust system 75
Typically, an exhaust conduit having a throttle valve 80 and a plurality of pumps 85 such as a roughing pump and a turbo-molecular pump
Contains. The process gas may be energized by coupling high frequency energy to the process gas in chamber 25 (not shown) or by microwave in a remote chamber proximate to chamber 25. (Not shown).
In the illustrated chamber 25, the process gas applies energy to the process gas by inductively coupling high frequency energy to the gas in the chamber 25 by applying a high frequency current to an inductor coil 95 adjacent to the ceiling 35. To form a plasma. The frequency of the high frequency energy applied to the inductor coil 95 is typically from about 50 kHz to about 60 MHz, and more typically is about 13.56 MHz.
【００２４】静電チャック５５は、誘電体１１５によっ
てカバーされているか、または誘電体１１５内に埋め込
まれている電極１０５を含んでいる。誘電体１１５は、
基体３０を受入れるための受入れ表面１２０を有してい
る。典型的にはヘリウムである熱伝達ガスが、熱伝達ガ
ス源１２５から導管１３０を通して受入れ表面１２０内
の溝１３５へ供給され、基体３０と静電チャック５５と
の間の熱伝達率を高める。誘電体１１５は、電極１０５
からプラズマへ高周波エネルギを結合できるようにす
る、また基体を静電的に保持するために直流電圧を電極
１０５へ印加できるようにする絶縁体としても役立つ材
料からなっている。静電部材１００の電極１０５は、モ
ノポーラ動作（図１に示すような）の場合には単一の導
電体からなり、バイポーラ動作（図２に示す）の場合に
は２以上の電気的に絶縁された導体からなる。モノポー
ラチャック５５の場合には、電極１０５に印加される電
圧が静電荷を電極１０５または誘電体１１５内に累積さ
せる。基体３０の上のエネルギを与えられたプロセスガ
スは逆極性を有する帯電した種を供給し、これらの種が
基体３０上に累積して基体３０を静電チャック５５の受
入れ表面１２０に保持する静電引力を発生する。バイポ
ーラチャック５５においては、少なくとも２つの電極１
５０ａ、ｂを異なる電位に維持することによって基体３
０内に静電荷を誘起させ、基体３０を受入れ表面１２０
に保持する。電気コネクタ１４０が電極１０５と電圧源
１４５とを電気的に接続し、それによって所望の電圧を
電極に供給して基体３０を静電的に保持させる。オプシ
ョンとして、電圧源１４５は電極１０５に高周波電圧を
も供給し、プラズマに高周波エネルギを容量的に結合す
ることによってプラズマ種にエネルギを与え、基体に向
かって加速させる。The electrostatic chuck 55 includes an electrode 105 that is covered by or embedded in the dielectric 115. The dielectric 115 is
It has a receiving surface 120 for receiving the substrate 30. A heat transfer gas, typically helium, is supplied from heat transfer gas source 125 through conduit 130 to grooves 135 in receiving surface 120 to enhance the rate of heat transfer between substrate 30 and electrostatic chuck 55. The dielectric material 115 is
It is made of a material that is capable of coupling high-frequency energy from the plasma to the plasma and also serves as an insulator that allows a DC voltage to be applied to the electrode 105 to electrostatically hold the substrate. The electrode 105 of the electrostatic member 100 is made of a single conductor in the case of a monopolar operation (as shown in FIG. 1), and two or more electrically insulated in the case of a bipolar operation (as shown in FIG. 2). Conductor. In the case of the monopolar chuck 55, the voltage applied to the electrode 105 causes an electrostatic charge to accumulate in the electrode 105 or the dielectric 115. The energized process gas on the substrate 30 provides charged species of opposite polarity which accumulate on the substrate 30 and hold the substrate 30 on the receiving surface 120 of the electrostatic chuck 55. Generates electric attraction. In the bipolar chuck 55, at least two electrodes 1
By maintaining 50a, b at different potentials,
0 to induce an electrostatic charge in the surface
To hold. An electrical connector 140 electrically connects the electrode 105 and the voltage source 145, thereby supplying a desired voltage to the electrode to electrostatically hold the substrate 30. Optionally, voltage source 145 also supplies a high frequency voltage to electrode 105 to energize the plasma species by capacitively coupling the high frequency energy to the plasma and accelerate it toward the substrate.
【００２５】静電チャック５５を動作させるために、チ
ャンバ２５は排気され、大気よりも低い圧力に維持され
る。リフトピンアセンブリ１５５は、空気圧リフトメカ
ニズム１７０によって静電チャック５５内の孔１６５
ａ、ｂを通して持ち上げられるリフトピン１６０ａ、ｂ
を備えている。ロボットアーム（図示してない）が、基
体３０をリフトピン１６０ａ、ｂ上に配置し、空気圧リ
フトメカニズム１７０が基体３０を受入れ表面１２０上
に降下させる。基体３０を静電チャック５５上に配置し
た後に、静電チャックの電極１０５は、電圧源１４５に
よって基体３０に対して電気的にバイアスされ、基体３
０を静電的に保持する。電圧源１４５は、約1000乃至30
00Ｖの直流電圧を電極１０５に供給する。基体３０と静
電チャック５５との間の界面の受入れ表面１２０内の溝
１３５に、導管１３０を通してヘリウムが供給され、基
体３０を静電チャック５５に熱的に結合する。次いで、
エネルギを与えられたプロセスガスがチャンバ２５内に
供給され、チャック５５上に保持されている基体３０が
処理される。処理が完了すると空気圧リフトメカニズム
１７０がリフトピン１６０を上昇させて基体３０を受入
れ表面１２０から持ち上げ、基体３０をロボットアーム
（図示してない）によって取り除くことができるように
する。リフトピン１６０を上昇させる前に、基体３０を
静電チャック５５に保持している残留電荷を散逸させる
ことによって、基体３０を電気的にデカップル、または
デチャックさせる。これは、電極１０５への電圧をター
ンオフさせた後に、電極１０５を接地させることによっ
て、またはプラズマを別の電力レベルに維持し、基体３
０内に累積した静電荷のための電気的接地への通路を発
生させることによって達成される。In order to operate the electrostatic chuck 55, the chamber 25 is evacuated and maintained at a lower pressure than the atmosphere. The lift pin assembly 155 is connected to a hole 165 in the electrostatic chuck 55 by a pneumatic lift mechanism 170.
lift pins 160a, b lifted through a, b
It has. A robot arm (not shown) places substrate 30 on lift pins 160a, b, and pneumatic lift mechanism 170 lowers substrate 30 onto receiving surface 120. After placing the substrate 30 on the electrostatic chuck 55, the electrodes 105 of the electrostatic chuck are electrically biased against the substrate 30 by a voltage source 145, and
0 is electrostatically held. The voltage source 145 is approximately 1000 to 30
A DC voltage of 00 V is supplied to the electrode 105. Helium is supplied through a conduit 130 to a groove 135 in the receiving surface 120 at the interface between the substrate 30 and the electrostatic chuck 55 to thermally couple the substrate 30 to the electrostatic chuck 55. Then
The energized process gas is supplied into the chamber 25, and the substrate 30 held on the chuck 55 is processed. Upon completion of the process, the pneumatic lift mechanism 170 raises the lift pins 160 to lift the substrate 30 from the receiving surface 120 so that the substrate 30 can be removed by a robotic arm (not shown). Before lifting the lift pins 160, the substrate 30 is electrically decoupled or dechucked by dissipating residual charges holding the substrate 30 on the electrostatic chuck 55. This may be by turning off the voltage to the electrode 105 and then grounding the electrode 105, or by maintaining the plasma at another power level,
This is achieved by creating a path to electrical ground for static charges accumulated within zero.
【００２６】静電チャック５５、及びチャック５５をチ
ャンバ２５内に支持し、保持するためのシステムを以下
に説明する。図２に示すように、一般的に、静電チャッ
ク５５の静電部材１００は、静電部材１００と整合して
いる形状及び寸法のベース１７５によって支持され、静
電部材１００とベース１７５との間の界面にまたがって
効率的な熱伝達を促進するようになっている。ベース１
７５は、静電部材１００の受入れ表面１２０上に保持さ
れている基体３０の温度を上昇または下降させるため
に、熱伝達流体を循環させるチャネル１８０を含むこと
ができる。これにより、基体の温度が精密に制御されて
より均一な処理が遂行できるようになる。ベース１７５
を支持するために支持体１９０を設けることもでき、こ
の支持体１９０はチャンバ２５の下側表面５０上に載っ
ている。ベース１７５及び支持体１９０は静電チャック
５５をチャンバ２５に確保し、熱膨張の不整合の程度を
減少させ、それらの間にまたがってより均一な熱伝達率
を発生させる。The electrostatic chuck 55 and a system for supporting and holding the chuck 55 in the chamber 25 are described below. As shown in FIG. 2, generally, the electrostatic member 100 of the electrostatic chuck 55 is supported by a base 175 having a shape and dimensions matching the electrostatic member 100, and the electrostatic member 100 and the base 175 It promotes efficient heat transfer across the interface between them. Base 1
75 may include a channel 180 for circulating a heat transfer fluid to increase or decrease the temperature of substrate 30 held on receiving surface 120 of electrostatic member 100. Thereby, the temperature of the base is precisely controlled, so that more uniform processing can be performed. Base 175
A support 190 may be provided to support the support, which rests on the lower surface 50 of the chamber 25. The base 175 and support 190 secure the electrostatic chuck 55 to the chamber 25, reduce the degree of thermal expansion mismatch, and create a more uniform heat transfer coefficient across them.
【００２７】ベース 本発明の１つの面においては、静電部材１００を支持す
るためのベース１７５は、静電部材１００の熱膨張係数
に十分に近い熱膨張係数を有するように製造される（そ
のようにしなければ、静電部材１００はベース１７５か
ら分離してしまう）。このバージョンにおいては、ベー
ス１７５は、熱膨張係数を合わせた複合材料からなる。
複合ベース１７５は、例えば、２以上の材料（第１の材
料及び第２の材料を含む）の混合体である複数の材料か
らなる。２つの材料の体積分率は、ベース１７５が、静
電部材１００の熱膨張率の約±30％以内にある熱膨張係
数を有するように選択される。好ましくは、第１の材料
をセラミック、第２の材料を金属として、ある延性と、
増加した破壊靭性とを有する複合材料を得る。Base In one aspect of the present invention, the base 175 for supporting the electrostatic member 100 is manufactured to have a coefficient of thermal expansion sufficiently close to the coefficient of thermal expansion of the electrostatic member 100. Otherwise, the electrostatic member 100 is separated from the base 175). In this version, the base 175 is made of a composite material having a matched coefficient of thermal expansion.
The composite base 175 is made of, for example, a plurality of materials that are a mixture of two or more materials (including the first material and the second material). The volume fraction of the two materials is selected such that the base 175 has a coefficient of thermal expansion that is within about ± 30% of the coefficient of thermal expansion of the electrostatic member 100. Preferably, the first material is ceramic and the second material is metal, with certain ductility;
Obtain a composite material with increased fracture toughness.
【００２８】１つのバージョンにおいては、ベース１７
５は、融解金属を滲入させた多孔質セラミックからな
る。金属は、セラミック内の細孔が開いていて互いに相
互接続されている場合にはそれらの全てを充填し、また
細孔が構造全体で相互接続されていない場合には多孔質
セラミックの表面の若干の細孔だけを充填する。溶融金
属を滲入させた多孔質セラミックからなるベース１７５
の熱膨張係数は、セラミックと金属の体積分率を変化さ
せることによって合わせることができる。図３は、次式
に基づいて体積分率の増加に対するベースの熱膨張係数
の変化を示している。 αb＝（αmＶmＥm＋αcＶcＥc）／（ＶmＥm＋ＶcＥc） ここに、αbは、ベース１７５の熱膨張係数（熱膨張係
数）であり、αm、Ｖm、及びＥmはそれぞれ、金属の熱
膨張係数、体積分率、及びヤング率であり、αc、Ｖc、
及びＥcはそれぞれ、セラミック材料の熱膨張係数、体
積分率、及びヤング率である。例えば、静電部材１００
が、窒化アルミニウムからなる誘電体１１５を含んでい
る場合には、ベース１７５は、ベース１７５と静電部材
１００との間に適当なレベルの熱膨張係数整合を得るた
めに、好ましくは約３から約15ｐｐｍ／℃まで、より好
ましくは約４から約10ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有して
いる。In one version, the base 17
5 is made of a porous ceramic into which a molten metal has been infiltrated. The metal fills all of the pores in the ceramic if they are open and interconnected with each other, and some of the surface of the porous ceramic if the pores are not interconnected throughout the structure. Only the pores of Base 175 made of porous ceramic impregnated with molten metal
Can be matched by changing the volume fraction of ceramic and metal. FIG. 3 shows the change in the base coefficient of thermal expansion with increasing volume fraction based on the following equation.α b = (α m V m E m + α c V c E c) / (V m E m + V c E c) herein, alphab is the thermal expansion coefficient of the base 175 (thermal expansion coefficient), alpham , Vm , andEm are the thermal expansion coefficient, volume fraction, and Young's modulus of the metal, respectively, αc , Vc ,
And Ec are the coefficient of thermal expansion, volume fraction, and Young's modulus of the ceramic material, respectively. For example, the electrostatic member 100
Includes a dielectric 115 of aluminum nitride, the base 175 is preferably about 3 to provide a suitable level of thermal expansion coefficient matching between the base 175 and the electrostatic member 100. It has a coefficient of thermal expansion of up to about 15 ppm / ° C, more preferably from about 4 to about 10 ppm / ° C.
【００２９】セラミック材料は、少なくとも約400℃、
より好ましくは少なくとも約600℃の温度に耐えること
ができる。適当なセラミック材料は、酸化アルミニウ
ム、窒化アルミニウム、炭化硼素、コーディエライト、
ムライト、炭化シリコン、窒化シリコン、二酸化シリコ
ン、及び酸化ジルコニウムの１つ以上を含む。多孔質セ
ラミックに滲入させる適当な金属は、アルミニウム、
銅、鉄、モリブデン、チタン、タングステン、またはそ
れらの合金を含む。多孔質セラミックは、好ましくは、
金属を滲入させるための十分に大きい容積を与えるよう
に、約20から80容積％までの細孔容積からなる。好まし
い実施の形態では、ベース１７５はアルミニウム（Ａ
l）を滲入させた炭化シリコン（ＳiＣ）からなり、金属
に対するセラミックの体積分量は約20から約80体積％で
ある。金属に対するセラミックの体積分量が変化する
と、ベース１７５の熱的及び機械的特性も変化する。例
えば、表Ｉから、アルミニウムを滲入させた炭化シリコ
ンからなるベース１７５の場合、金属に対するセラミッ
クの体積分量が減少するとベース１７５の熱膨張係数及
び引張強度は減少し、一方熱伝導率は一定に留まること
が解る。The ceramic material is at least about 400 ° C.
More preferably, it can withstand a temperature of at least about 600 ° C. Suitable ceramic materials include aluminum oxide, aluminum nitride, boron carbide, cordierite,
Including one or more of mullite, silicon carbide, silicon nitride, silicon dioxide, and zirconium oxide. Suitable metals to infiltrate the porous ceramic are aluminum,
Including copper, iron, molybdenum, titanium, tungsten, or alloys thereof. The porous ceramic is preferably
Consisting of a pore volume of about 20 to 80% by volume to provide a sufficiently large volume for metal infiltration. In a preferred embodiment, the base 175 is made of aluminum (A
l) made of silicon carbide (SiC) infiltrated with a volume ratio of ceramic to metal of about 20 to about 80% by volume. As the volume of ceramic relative to metal changes, the thermal and mechanical properties of base 175 also change. For example, from Table I, in the case of a base 175 made of silicon carbide impregnated with aluminum, as the volume of ceramic relative to metal decreases, the coefficient of thermal expansion and tensile strength of the base 175 decrease, while the thermal conductivity remains constant. I understand.
【００３０】表 ＩTable I
【００３１】別のバージョンでは、ベース１７５は、セ
ラミック誘電体１１５の熱膨張係数と整合する熱膨張係
数が得られるように配向されている炭素繊維２００を更
に含んでいる。例えば図４ｂに示すように、ベース１７
５は、第１の配向軸２０５ａに平行に配向されている第
１のセットの炭素繊維２００ａと、第１の配向軸２０５
ａに対して角φをなしている第２の配向軸２０５ｂに平
行に配向されている第２のセットの炭素繊維２００ｂと
からなることができる。静電部材１００に加わる熱膨張
応力を最小にするために、好ましくは、炭素繊維の配向
及び体積分量は、ベース１７５が基体３０の処理表面と
同一面内において実質的に等方性の熱膨張係数を有する
ように選択する。より好ましくは、ベース１７５は、複
数の直交方向に配向されている炭素繊維２００からな
る。特定の方向に配向されている炭素繊維２００は、そ
れらの軸２０５ａまたは２０５ｂに平行な方向に膨張す
る。従って、炭素繊維２００を単一の面内で直交する方
向に配向させると、同一面内の２以上の異なる軸方向に
おけるそれらの熱膨張が実質的に等化され、その面内で
より均一な熱膨張係数が得られる。更に、単一の面内で
より一層等方性の熱膨張を得るために、ベース１７５
は、その面内で複数の方向に（例えば、20、45、または
60°間隔に）配向された炭素繊維２００からなることが
できる。In another version, base 175 further includes carbon fibers 200 oriented to provide a coefficient of thermal expansion that matches that of ceramic dielectric 115. For example, as shown in FIG.
5 is a first set of carbon fibers 200a oriented parallel to the first orientation axis 205a;
and a second set of carbon fibers 200b oriented parallel to a second orientation axis 205b that forms an angle φ with a. Preferably, the orientation and volume of the carbon fibers are such that the base 175 has a substantially isotropic thermal expansion in the same plane as the treated surface of the substrate 30 to minimize the thermal expansion stress applied to the electrostatic member 100. Choose to have coefficients. More preferably, base 175 comprises carbon fibers 200 oriented in a plurality of orthogonal directions. Carbon fibers 200 oriented in a particular direction expand in a direction parallel to their axis 205a or 205b. Thus, orienting the carbon fibers 200 in orthogonal directions in a single plane substantially equalizes their thermal expansion in two or more different axial directions in the same plane, resulting in a more uniform in-plane. A coefficient of thermal expansion is obtained. Further, in order to obtain a more isotropic thermal expansion in a single plane, the base 175
Can be in multiple directions in that plane (eg, 20, 45, or
It can consist of oriented carbon fibers 200 (at 60 ° intervals).
【００３２】ベース１７５の熱膨張係数は、各々が異な
る熱膨張係数を有する複数の成分部材、またはそれらの
ハイブリッドからなるベース１７５を形成することによ
って、静電部材１００の熱膨張係数に整合するように更
に合わせることができる。ベース１７５の総合熱膨張係
数は、個々の成分部材の膨張係数と、それらの線形寸
法、 αb＝（α1Ｄ1＋α2（Ｄ2−Ｄ1＝））／Ｄb、 とに依存する。ここに、αbは、ハイブリッド複合ベー
スの総合熱膨張係数であり、α1及びα2は、個々の成分
部材の熱膨張係数であり、そしてＤ1及びＤ2は、個々の
成分部材の線形寸法である。好ましくは、成分部材の線
形寸法の比は、ベース１７５の熱膨張係数が静電部材１
００の熱膨張係数の約30％以内にあるように選択する。
ベース１７５の成分は、多機能特性を達成するために共
働するような形状及び寸法である。例えば、図４ａ及び
４ｂに示すように、ベース１７５は、上に位置する静電
チャック５５の中心２２０及び周縁２２５において異な
る熱膨張係数を与えるように、互いに円形に対称である
２つの成分２１０、２１５からなることができる。この
バージョンでは、ベース１７５は、環状リング２１５に
よって取り囲まれているディスク２１０からなり、それ
ぞれ異なる平均熱膨張係数を有している。ディスク２１
０及び環状リング２１５は共に、前述したように金属を
滲入させた多孔質セラミックで作られている。しかしな
がら、金属に対するセラミックの体積分量は各々の中で
異なっており、一方またはそれ以上は異なる体積分量で
炭素繊維２００を含むことができる。図４ｂに示すベー
ス１７５は、基体３０の面に平行な面内においてより均
一な膨張係数を得るために、少なくとも２つの直交方向
に配向されている炭素繊維２００を含む複合材料からな
るディスク２１０を有している。ディスク２１０は、金
属を滲入させた多孔質炭化シリコン製の環状リング２１
５によって取り囲まれている。The coefficient of thermal expansion of the base 175 matches the coefficient of thermal expansion of the electrostatic member 100 by forming the base 175 comprising a plurality of component members, each having a different coefficient of thermal expansion, or a hybrid thereof. Can be further adjusted. The overall coefficient of thermal expansion of the base 175 depends on the coefficients of expansion of the individual component members and their linear dimensions, αb = (α1 D1 + α2 (D2 −D1 =)) / Db . . Where αb is the total thermal expansion coefficient of the hybrid composite base, α1 and α2 are the thermal expansion coefficients of the individual component members, and D1 and D2 are the linear thermal expansion coefficients of the individual component members. The dimensions. Preferably, the ratio of the linear dimensions of the component members is such that the coefficient of thermal expansion of the base 175 is
It is selected to be within about 30% of the coefficient of thermal expansion of 00.
The components of the base 175 are shaped and dimensioned to work together to achieve multifunctional properties. For example, as shown in FIGS. 4a and 4b, the base 175 includes two components 210 that are circularly symmetric with respect to each other to provide different coefficients of thermal expansion at the center 220 and the periphery 225 of the overlying electrostatic chuck 55. 215. In this version, the base 175 consists of disks 210 surrounded by an annular ring 215, each having a different average coefficient of thermal expansion. Disk 21
Both the 0 and the annular ring 215 are made of a porous ceramic impregnated with metal as described above. However, the volume fraction of ceramic to metal is different within each, and one or more may include carbon fibers 200 in different volume fractions. The base 175 shown in FIG. 4b allows a disk 210 of a composite material comprising at least two orthogonally oriented carbon fibers 200 to obtain a more uniform expansion coefficient in a plane parallel to the plane of the substrate 30. Have. The disk 210 is an annular ring 21 made of porous silicon carbide impregnated with metal.
It is surrounded by five.
【００３３】更に別のバージョンでは、図５に示すよう
に、ベース１７５は、静電チャック５５をチャンバ２５
（図示してない）の表面５０または支持体１９０から熱
的に絶縁しているセラミック部材のような熱絶縁材料か
らなる。この実施の形態においては、支持体１９０は、
熱伝達流体を循環させるためのチャネル２３０を更に含
んでいる。ベース１７５は、静電チャック５５とチャン
バ２５の表面５０との間、または静電チャック５５と支
持体１９０との間に位置する中間部材として役立ってい
る。これは、チャンバ２５の表面５０を通しての熱伝導
を介して熱が静電チャック５５から逃げるのを減少さ
せ、基体３０をより高温に維持する。更にベース１７５
は、普通のポリマーＯリング２４０を使用することによ
って、静電チャック５５がその下の支持体１９０、また
はチャンバ２５の表面５０との間に耐ガスシールを形成
できるようにしている。Ｏリング２４０は、典型的に
は、ポリエチレン、ポリウレタン、ポリカーボネート、
ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、フル
オロエチレンポリマーのようなポリマー、またはシリコ
ンで作られており、これらは全て高温によって破損し易
い。例えば温度が200℃を越えると、ポリイミドＯリン
グは、その弾性、及びそのシールを形成する能力を失
う。ベース１７５の熱伝導率は低いので、ベース１７５
は十分に高い温度差を発生し、Ｏリング２４０を劣化さ
せることなく、Ｏリング２４０によって静電チャック５
５を支持体１９０に対して真空シールすることが可能に
なる。好ましくは、ベース１７５は、静電チャック５５
の受入れ表面１２０とチャンバ２５の下側表面５０、ま
たは支持体１９０との間に、少なくとも約100℃の温度
差を発生するのに十分に低い熱伝導率からなっている。
より好ましくは、ベース１７５は、約６Ｗ／ｍｋよりも
低い熱伝導率を有する。In yet another version, as shown in FIG.
It comprises a thermally insulating material such as a ceramic member that is thermally insulated from the surface 50 (not shown) or the support 190. In this embodiment, the support 190 is
It further includes a channel 230 for circulating the heat transfer fluid. The base 175 serves as an intermediate member located between the electrostatic chuck 55 and the surface 50 of the chamber 25 or between the electrostatic chuck 55 and the support 190. This reduces heat from escaping from the electrostatic chuck 55 via heat conduction through the surface 50 of the chamber 25 and maintains the substrate 30 at a higher temperature. Further base 175
Uses a conventional polymer O-ring 240 to allow the electrostatic chuck 55 to form a gas-tight seal with the underlying support 190 or surface 50 of the chamber 25. O-ring 240 is typically made of polyethylene, polyurethane, polycarbonate,
Made of polymers such as polystyrene, polypropylene, polyvinyl chloride, fluoroethylene polymers, or silicon, all of which are susceptible to damage by high temperatures. For example, when the temperature exceeds 200 ° C., the polyimide O-ring loses its elasticity and its ability to form a seal. Since the thermal conductivity of the base 175 is low, the base 175
Generates a sufficiently high temperature difference so that the O-ring 240 does not deteriorate the electrostatic chuck 5.
5 can be vacuum-sealed to the support 190. Preferably, the base 175 is
Of a thermal conductivity low enough to generate a temperature difference of at least about 100 ° C. between the receiving surface 120 and the lower surface 50 of the chamber 25, or the support 190.
More preferably, base 175 has a thermal conductivity of less than about 6 W / mk.
【００３４】図５に示す実施の形態では、ベース１７５
は、例えば、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、炭
化硼素、炭素、コーディエライト、ムライト、炭化シリ
コン、窒化シリコン、二酸化シリコン、及び酸化ジルコ
ニウムのような、セラミック材料で作られる。ムライト
及びコーディエライトは、約６Ｗ／ｍｋよりも低い熱伝
導率と、静電チャック５５の誘電体１１５の熱膨張係数
に極めて近い約５ｐｐｍ／℃の熱膨張係数とを有してい
るので好ましい。ムライト及びコーディエライトは共
に、熱ショックに対して高い耐性を有している。熱ショ
ックは、急速な加熱及び冷却によってもたらされる熱応
力によって発生し、材料内に微小割れを生じさせ、それ
らが構造障害に発達する恐れがある。従って、支持体１
９０によって交互に加熱及び冷却されるベース１７５に
とっては、熱ショックによる障害に対する高い耐性を有
していることが望ましい。熱ショックに対する高い耐性
を有していることに加えて、ムライト及びコーディエラ
イトは、エネルギを与えられたプロセスガスによる浸食
にも高い耐性を有していることから、フッ素のような反
応性プロセスガスを使用するプロセスに有用である。In the embodiment shown in FIG.
Is made of a ceramic material such as, for example, aluminum oxide, aluminum nitride, boron carbide, carbon, cordierite, mullite, silicon carbide, silicon nitride, silicon dioxide, and zirconium oxide. Mullite and cordierite are preferred because they have a thermal conductivity of less than about 6 W / mk and a coefficient of thermal expansion of about 5 ppm / ° C., which is very close to the coefficient of thermal expansion of the dielectric 115 of the electrostatic chuck 55. . Both mullite and cordierite have high resistance to heat shock. Thermal shocks are generated by thermal stresses caused by rapid heating and cooling, causing microcracks in the material, which can develop into structural failure. Therefore, the support 1
It is desirable for the base 175 to be alternately heated and cooled by 90 to have high resistance to damage due to heat shock. In addition to having a high resistance to heat shock, mullite and cordierite have a high resistance to erosion by energized process gases, so that reactive processes such as fluorine Useful for gas-based processes.
【００３５】結合（ボンド）層 本発明の別の面においては、図６に示すように、ベース
１７５は、高い熱伝導率を有する材料で作られた結合層
２５０によって静電部材１００に結合、または接合され
ている。結合層２５０は、例えば、結合層２５０にまた
がってより均一な熱伝達率が得られるアルミニウム、
銅、鉄、モリブデン、チタン、タングステンような金
属、またはそれらの合金からなることができるが、これ
はより均一な処理のためには望ましいことである。結合
層２５０は、静電部材１００をベース１７５に固定する
のにボルトの使用を排除し、従って静電チャック５５に
加わる機械的応力を減少させる。また、結合層２５０
は、基体３０にまたがってより均一な熱伝達率を与える
均一な組成を有しており、ベース１７５と静電部材１０
０との間の界面に発生する熱インピーダンスの差を減少
させる。熱インピーダンスの差は、例えば、ベース１７
５と、間隙及び非接触領域を有する粗い表面（滑らかな
表面に対して高い熱インピーダンスを呈する）を有して
いる静電部材１００との間の界面に発生し得る。結合層
２５０は、特に、セラミック誘電体１１５を含む静電チ
ャック５５の場合に望ましい。それは、静電部材１００
とベース１７５との間の界面を形成しているセラミック
誘電体１１５の下側表面２５２が微視的な間隙及び割れ
目（図示してない）を含むことが多いからである。従来
の静電チャックでは、これらの間隙及び割れ目は静電部
材１００とベース１７５との間に熱バリヤーを作る可能
性がある。それに対して、結合層２５０は間隙及び割れ
目を充填し、滑らかな表面を発生して制御可能で均一な
熱伝達率を与える。Bonding Layer In another aspect of the present invention, as shown in FIG. 6, the base 175 is bonded to the electrostatic member 100 by a bonding layer 250 made of a material having high thermal conductivity. Or are joined. The tie layer 250 may be made of, for example, aluminum, which provides a more uniform heat transfer coefficient across the tie layer 250;
It can be made of metals such as copper, iron, molybdenum, titanium, tungsten, or alloys thereof, which is desirable for more uniform processing. The tie layer 250 eliminates the use of bolts to secure the electrostatic member 100 to the base 175, thus reducing the mechanical stress on the electrostatic chuck 55. Also, the bonding layer 250
Has a uniform composition that provides a more uniform heat transfer coefficient across the substrate 30 and includes a base 175 and the electrostatic member 10.
It reduces the difference in thermal impedance that occurs at the interface between zero and zero. The difference in thermal impedance is, for example,
5 can occur at the interface between the electrostatic member 100 having a rough surface (having a high thermal impedance to a smooth surface) with gaps and non-contact areas. Bonding layer 250 is particularly desirable for electrostatic chucks 55 that include ceramic dielectric 115. It is the electrostatic member 100
This is because the lower surface 252 of the ceramic dielectric 115 forming the interface between the ceramic dielectric 115 and the base 175 often includes microscopic gaps and fractures (not shown). In conventional electrostatic chucks, these gaps and fissures can create a thermal barrier between the electrostatic member 100 and the base 175. In contrast, the tie layer 250 fills gaps and fissures and creates a smooth surface to provide a controllable and uniform heat transfer coefficient.
【００３６】好ましくは、結合層２５０は延性（ダクタ
イル）であり、従順（コンプライアント）であって、静
電チャックを破損させることなく、熱膨張の不整合によ
って発生する熱応力を吸収する界面を提供する。結合さ
れた継ぎ目は均一な熱伝達率を与えるが、結合された継
ぎ目が静電部材１００及びベース１７５のような異なる
材料の熱膨張係数の差によって発生する熱応力に耐える
のは困難であることが多い。延性で従順な材料で作られ
ている本発明による結合層２５０はたわむことができ、
静電部材１００とベース１７５との熱膨張係数の差によ
って発生する熱応力を吸収することができる。結合層２
５０は、従順で、熱応力を吸収することができるポリマ
ーで作ることもできる。しかしながら、普通のポリマー
材料は、浸食性のプラズマ及びプロセスガスによって浸
食されることが多く、従って従順な金属を使用して結合
層２５０を形成することが好ましい。また、金属製の結
合層は、一般的に、ポリマー製の結合層よりも高い熱伝
導率を有している。Preferably, tie layer 250 is ductile, compliant, and provides an interface that absorbs thermal stresses caused by thermal expansion mismatch without damaging the electrostatic chuck. provide. Although the joined seam provides a uniform heat transfer coefficient, it is difficult for the joined seam to withstand the thermal stresses caused by differences in the coefficients of thermal expansion of different materials such as the electrostatic member 100 and the base 175. There are many. The tie layer 250 according to the present invention, made of a ductile, compliant material, is flexible,
The thermal stress generated by the difference in the coefficient of thermal expansion between the electrostatic member 100 and the base 175 can be absorbed. Bonding layer 2
50 can also be made of a polymer that is compliant and capable of absorbing thermal stress. However, common polymeric materials are often eroded by aggressive plasmas and process gases, and it is therefore preferable to use a compliant metal to form the bonding layer 250. Also, metal tie layers generally have higher thermal conductivity than polymer tie layers.
【００３７】好ましくは、結合層２５０は、誘電体１１
５とベース１７５との間の界面内に融解金属を滲入させ
ることによって作る。例えば、誘電体１１５及びベース
１７５の多孔質セラミック内に融解金属を滲入させて形
成させた結合層２５０によって、多孔質セラミック及び
金属の複合体からなるベース１７５を静電部材１００の
誘電体１１５に結合することができる。滲入プロセス中
に融解金属はセラミック材料と反応し、結合層２５０と
なる界面反応層を形成する。この反応層は、接触表面付
近のゾーン内に閉じ込められ、各多孔質セラミック表面
内への突入は約250μｍより少なく、約50から約500μｍ
の厚みを有する結合層２５０が得られるものと考えられ
る。静電部材１００をベース１７５に接合するこの方法
によって、強く、真空に耐える結合層２５０が得られ
る。この結合層２５０は、ボイドが実質的に皆無であ
り、ベース１７５と静電部材１００との間の界面にまた
がって均一な熱伝達率を呈する。更に、多孔質セラミッ
ク内へ融解金属を滲入させることにより比較的薄い結合
層２５０が得られ、静電部材１００のたわみは最小にな
る（そうでない場合には、受入れ表面１２０が反り、静
電チャック５５を使用不能にしてしまう）。Preferably, the tie layer 250 comprises the dielectric 11
5 by infiltrating the molten metal into the interface between the base 5 and the base 175. For example, the base 175 made of a composite of a porous ceramic and a metal is attached to the dielectric 115 of the electrostatic member 100 by the bonding layer 250 formed by infiltrating the molten metal into the dielectric 115 and the porous ceramic of the base 175. Can be combined. During the infiltration process, the molten metal reacts with the ceramic material to form an interfacial reaction layer that becomes bonding layer 250. The reaction layer is confined in a zone near the contact surface, with less than about 250 μm intrusion into each porous ceramic surface, from about 50 to about 500 μm.
It is believed that a bonding layer 250 having a thickness of This method of joining the electrostatic member 100 to the base 175 provides a strong, vacuum-resistant bonding layer 250. The bonding layer 250 is substantially free of voids and exhibits a uniform heat transfer coefficient across the interface between the base 175 and the electrostatic member 100. Further, the infiltration of the molten metal into the porous ceramic results in a relatively thin bond layer 250, which minimizes deflection of the electrostatic member 100 (otherwise, the receiving surface 120 warps and the electrostatic chuck 55 becomes unusable).
【００３８】別のバージョンでは、ベース１７５及び静
電部材１００は、ろう付けによって互いに接合される。
ろう付けするとは、セラミック部材と別のセラミック部
材または金属部材とを、これらの部材の何れよりも低い
融点を有する合金を使用して結合することをいう。１つ
の方法では、ろう付け用金属の薄いシート（図示してな
い）を静電部材１００とベース１７５との間に配置す
る。アセンブルされた静電部材１００及びベース１７５
を加熱し、金属を静電部材１００及びベース１７５の表
面と反応させて強い延性の結合層２５０を形成させる。
代替では、ろう付け用金属を結合すべき表面上に直接堆
積させ、アセンブルされた静電部材１００及びベース１
７５を加熱して結合層２５０を形成させる。ろう付け用
金属は、アルミニウム、亜鉛、銅、シリコン、またはそ
れらの合金からなることができる。アセンブルされた静
電部材１００及びベース１７５を、ろう付け用金属が融
解するには十分に高いが、静電部材１００及びベース１
７５を軟化せしめない温度まで加熱する。一般的に言え
ば、静電部材１００及びベース１７５を約180秒間にわ
たって約600℃まで加熱し、ろう付けされた結合層２５
０を形成させる。In another version, base 175 and electrostatic member 100 are joined together by brazing.
Brazing refers to joining a ceramic member to another ceramic or metal member using an alloy having a lower melting point than any of these members. In one method, a thin sheet of brazing metal (not shown) is placed between the electrostatic member 100 and the base 175. Assembled electrostatic member 100 and base 175
Is heated so that the metal reacts with the surface of the electrostatic member 100 and the base 175 to form a strong ductile bonding layer 250.
Alternatively, the brazing metal is deposited directly on the surface to be bonded, and the assembled electrostatic member 100 and base 1
75 is heated to form a bonding layer 250. The brazing metal can consist of aluminum, zinc, copper, silicon, or alloys thereof. Assembled electrostatic member 100 and base 175 are sufficiently high for brazing metal to melt,
Heat 75 to a temperature that will not soften. Generally speaking, the electrostatic member 100 and the base 175 are heated to about 600 ° C. for about 180 seconds and the brazed bonding layer 25 is heated.
0 is formed.
【００３９】加熱器 本発明の別の面では、静電チャック５５は、基体３０を
加熱するために、静電部材１００の誘電体１１５の下に
位置決めされ、それに接している加熱器２３５を含んで
いる。誘電体１１５は加熱器２３５からの熱を拡散さ
せ、それによって基体３０全体により均一な温度を加え
る。また、誘電体１１５のセラミック材料が高温に耐え
る能力を有しているので、ポリマー誘電体を有する静電
チャック５５を用いて達成できるよりも高い温度で加熱
器２３５を動作させることができる。好ましい加熱器２
３５は、基体３０の温度を少なくとも約100℃まで上昇
させるのに十分に高い抵抗を有する抵抗加熱素子２５５
からなる。抵抗加熱素子２５５は、タングステン、モリ
ブデン、鉄、ニッケル、銅、インコネル、またはそれら
の合金で作ることができる。好ましくは、抵抗加熱素子
２５５は、基体３０の裏側全体にまたがって比較的均一
な熱流束が得られるように、基体３０の寸法と整合する
寸法の平面形状からなる。抵抗加熱素子２５５は、らせ
んまたは渦に巻かれたフラットコイル、金網、またはジ
グザグ状素子のような形状であることができる。加熱器
電源２６０が抵抗加熱素子２５５に電気的に接続され、
加熱器２３５に給電する。抵抗加熱素子２５５は耐熱金
属からなり、加熱器コネクタ２７０ａ、ｂ（比較的低い
融解温度を有する金属を滲入させることによって抵抗加
熱素子２５５に結合される）によって加熱器電源２６０
に電気的に接続される。加熱器電源２６０は、約500か
ら約3500Ｗの電力を有し、所望の基体温度を達成する電
流レベルを発生するように調整可能な源からなる。好ま
しくは、基体温度を監視し、加熱器２３５の出力を調整
して基体３０を約25から約500℃に維持するための温度
コントローラ２７５を設ける。Heater In another aspect of the invention, electrostatic chuck 55 includes a heater 235 positioned below and in contact with dielectric 115 of electrostatic member 100 to heat substrate 30. In. The dielectric 115 spreads the heat from the heater 235, thereby applying a more uniform temperature throughout the substrate 30. Also, because the ceramic material of dielectric 115 has the ability to withstand high temperatures, heater 235 can be operated at a higher temperature than can be achieved using electrostatic chuck 55 with a polymer dielectric. Preferred heater 2
35 is a resistance heating element 255 having a resistance high enough to raise the temperature of the substrate 30 to at least about 100 ° C.
Consists of The resistive heating element 255 can be made of tungsten, molybdenum, iron, nickel, copper, Inconel, or an alloy thereof. Preferably, the resistive heating element 255 is of a planar shape sized to match the dimensions of the substrate 30 so that a relatively uniform heat flux is obtained over the entire backside of the substrate 30. The resistive heating element 255 may be shaped like a spiral coil or spiral wound flat coil, wire mesh, or zigzag element. A heater power supply 260 is electrically connected to the resistance heating element 255;
Power is supplied to the heater 235. The resistive heating element 255 is comprised of a refractory metal and is connected to the heater power supply 260 by heater connectors 270a, b (coupled to the resistive heating element 255 by infiltrating a metal having a relatively low melting temperature).
Is electrically connected to The heater power supply 260 has a power of about 500 to about 3500 W and consists of a source that can be adjusted to generate a current level that achieves the desired substrate temperature. Preferably, a temperature controller 275 is provided to monitor the substrate temperature and adjust the output of heater 235 to maintain substrate 30 at about 25 to about 500 ° C.
【００４０】好ましくは、加熱器２３５は、静電部材１
００の誘電体１１５内にではなく、ベース１７５内に埋
め込む。加熱器がセラミック誘電体内に埋め込まれてい
る従来のチャックは、加熱器２３５を取り囲むセラミッ
ク材料の局部的な膨張によって生成される高い熱応力に
よって割れることが多い。これに対して、加熱器２３５
をセラミック誘電体１１５の下に、即ちベース１７５の
内側に配置すると、ベース１７５が加熱され、ベース１
７５が伝導によって誘電体１１５を均一に加熱するの
で、誘電体１１５内に過大な熱応力は生じない。また埋
め込まれた加熱器２３５は、ベース１７５及び誘電体１
１５の熱質量がヒートシンクとして役立ち、局部的な温
度変動が基体３０の温度を過大に変化させるのを防ぐの
で、放射加熱によって得られるよりも正確且つ安定に基
体３０の温度を狭い範囲内に維持することができる。Preferably, the heater 235 includes the electrostatic member 1
It is embedded in the base 175, not in the dielectric 115. Conventional chucks in which the heater is embedded within a ceramic dielectric are often cracked by high thermal stresses created by local expansion of the ceramic material surrounding the heater 235. On the other hand, the heater 235
Is placed under the ceramic dielectric 115, ie inside the base 175, the base 175 is heated and the base 1
Since the conductors 75 uniformly heat the dielectric 115 by conduction, no excessive thermal stress occurs in the dielectric 115. Also, the embedded heater 235 includes the base 175 and the dielectric 1.
The thermal mass of 15 serves as a heat sink, preventing local temperature fluctuations from excessively changing the temperature of the substrate 30, thereby maintaining the temperature of the substrate 30 within a narrow range more accurately and more stably than obtained by radiant heating. can do.
【００４１】基体３０は、加熱器２３５の抵抗加熱素子
２５５に加熱器電源２６０から給電することによって加
熱される。加熱器電源２６０から供給される電流の電力
レベルは、測定された基体３０の温度に関連して温度コ
ントローラ２７５によって調整され、基体３０を処理す
るのに適する温度まで基体３０の温度を上昇させる。ベ
ース１７５は、静電チャック５５から、支持体１９０ま
たはチャンバ２５の表面５０への熱の流れを減少させる
ことができる。オプションとして、支持体１９０内のチ
ャネル２３０を通して熱伝達流体を循環させることによ
って、熱はベース１７５の下の支持体１９０から除去さ
れる。処理中の基体３０の温度は、基体３０を所望の狭
い温度範囲内に維持するように加熱器２３５を制御する
温度コントローラ２７５に信号を送る（受入れ表面１２
０内に埋め込まれた）熱電対のような温度センサ２８５
（図１）を使用して監視される。好ましくは、本発明の
静電チャック５５は、基体３０を、約±10℃の範囲内、
より好ましくは約±５℃の範囲内で、約25から約500℃
の温度に維持できる。The base 30 is heated by supplying power from the heater power supply 260 to the resistance heating element 255 of the heater 235. The power level of the current supplied from the heater power supply 260 is adjusted by the temperature controller 275 in relation to the measured temperature of the substrate 30 to raise the temperature of the substrate 30 to a temperature suitable for processing the substrate 30. Base 175 can reduce the flow of heat from electrostatic chuck 55 to support 190 or surface 50 of chamber 25. Optionally, heat is removed from support 190 below base 175 by circulating a heat transfer fluid through channel 230 in support 190. The temperature of the substrate 30 during processing sends a signal to a temperature controller 275 that controls a heater 235 to maintain the substrate 30 within a desired narrow temperature range (receiving surface 12).
Temperature sensor 285, such as a thermocouple (embedded in 0)
(FIG. 1). Preferably, the electrostatic chuck 55 of the present invention allows the substrate 30 to be held within a range of about ± 10 ° C.
More preferably in the range of about ± 5 ° C, about 25 to about 500 ° C
Temperature can be maintained.
【００４２】支持体 支持体１９０は、静電チャック５５をチャンバ２５に確
保するために役立ち、またはチャック５５、ベース１７
５、及びチャンバ２５の間の熱膨張応力を減少させるの
ような１つ以上の他の機能を遂行し、基体３０の所望温
度に依存して熱絶縁体または熱導体として役立ち、そし
てまた基体３０とチャンバ２５との間の熱伝達率も制御
する。Support The support 190 serves to secure the electrostatic chuck 55 to the chamber 25 or the chuck 55, the base 17.
5 and performs one or more other functions, such as reducing thermal expansion stress between chambers 25, and serves as a thermal insulator or conductor depending on the desired temperature of substrate 30, and It also controls the heat transfer coefficient between the chamber and the chamber 25.
【００４３】支持体１９０の１つのバージョンは、チャ
ック５５、ベース１７５、及びチャンバ２５の表面５０
の間の熱膨張応力を減少させるようになっている。この
バージョンでは、支持体１９０は、ベース１７５の熱膨
張係数の約±30％以内の熱膨張係数を有する材料で作ら
れる。詳述すれば、支持体１９０は、約２から約27ｐｐ
ｍ／℃の、最も好ましくは、約３から約12ｐｐｍ／℃の
熱膨張係数を有している。支持体１９０は、セラミッ
ク、金属、またはセラミックと金属の複合体または混合
体からなり、これらは例えば、酸化アルミニウム、窒化
アルミニウム、炭化硼素、炭素、コーディエライト、ム
ライト、炭化シリコン、窒化シリコン、二酸化シリコ
ン、酸化ジルコニウム、アルミニウム、銅、モリブデ
ン、チタン、タングステン、ジルコニウム、及びそれら
の混合体の１つ以上を含む。例えば、ベース１７５の熱
膨張係数と整合させるのに適当な支持体１９０は、ジル
コニウム（約６ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有している）
を含むアルミニウム及び炭化シリコン（ＡlＳiＣ）（約
４から約10ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有している）の複
合体からなる。One version of support 190 includes chuck 55, base 175, and surface 50 of chamber 25.
To reduce the thermal expansion stress. In this version, the support 190 is made of a material having a coefficient of thermal expansion within about ± 30% of the coefficient of thermal expansion of the base 175. Specifically, the support 190 has a thickness of about 2 to about 27 pp.
m / C, most preferably from about 3 to about 12 ppm / C. The support 190 is made of ceramic, metal, or a composite or mixture of ceramic and metal, such as aluminum oxide, aluminum nitride, boron carbide, carbon, cordierite, mullite, silicon carbide, silicon nitride, and silicon dioxide. Including one or more of silicon, zirconium oxide, aluminum, copper, molybdenum, titanium, tungsten, zirconium, and mixtures thereof. For example, a suitable support 190 to match the coefficient of thermal expansion of the base 175 is zirconium (having a coefficient of thermal expansion of about 6 ppm / ° C).
A composite of aluminum and silicon carbide (AlSiC) having a coefficient of thermal expansion of about 4 to about 10 ppm / ° C.
【００４４】別のバージョンでは、支持体１９０は、支
持体１９０とベース１７５の熱膨張の差から発生する熱
応力を更に吸収するために設けられた従順で、延性の材
料の第２の結合層２９５によって、静電チャック５５の
ベース１７５に結合されている。この結合層２９５も、
一般に約50から約500μｍの厚みを有している。結合層
２９５は、アルミニウム、銅、鉄、モリブデン、チタ
ン、タングステン、またはそれらの合金のような金属か
ら作られる。更に、結合層２９５は、より均一な組成を
有する界面と、基体３０への、及び基体３０からのより
均一な熱伝達率とを与える。結合層２９５は、ベース１
７５と静電部材１００との間の界面に発生する熱インピ
ーダンスの差をも減少させる。In another version, the support 190 is provided with a second tie layer of compliant, ductile material provided to further absorb thermal stresses arising from differences in thermal expansion between the support 190 and the base 175. 295 is coupled to the base 175 of the electrostatic chuck 55. This bonding layer 295 also
Generally, it has a thickness of about 50 to about 500 μm. The bonding layer 295 is made from a metal such as aluminum, copper, iron, molybdenum, titanium, tungsten, or alloys thereof. In addition, tie layer 295 provides an interface with a more uniform composition and a more uniform heat transfer coefficient to and from substrate 30. The bonding layer 295 includes the base 1
It also reduces the difference in thermal impedance generated at the interface between 75 and the electrostatic member 100.
【００４５】図７ａ乃至７ｃを参照する。別のバージョ
ンでは、支持体１９０は、静電チャック５５のベース１
７５をチャンバ２５の表面５０から熱的に絶縁するよう
になっている。このバージョンでは、支持体１９０は、
静電チャック５５をチャンバ２５の表面５０から絶縁す
る熱的バリヤーとして役立つような形状及び寸法の空洞
３００を含んでいる。空洞３００は、Ｏリング２４０の
ような普通の低温真空シールによって、静電チャック５
５を表面５０に対してシールできるよう十分な温度差を
与える形状及び寸法である。前述したように、温度が高
いとポリマーＯリング２４０はその弾性を、従ってシー
ルを形成する能力を失う。好ましくは、空洞３００を有
する支持体１９０は、静電チャック５５からの熱伝達率
を制御するために約６Ｗ／ｍｋより小さい熱伝導率を有
する。より好ましくは、支持体１９０は、基体３０が約
500℃の温度に保持されている時に、チャック５５とチ
ャンバ２５の表面５０との間に少なくとも約100℃の温
度差を与えるような形状及び寸法の断面積を有する空洞
３００を含む。Referring to FIGS. 7a to 7c. In another version, the support 190 is the base 1 of the electrostatic chuck 55.
75 is thermally insulated from the surface 50 of the chamber 25. In this version, support 190 is
It includes a cavity 300 shaped and sized to serve as a thermal barrier to insulate the electrostatic chuck 55 from the surface 50 of the chamber 25. The cavity 300 is formed by a common low-temperature vacuum seal such as an O-ring
5 are shaped and dimensioned to provide a sufficient temperature difference to seal the surface 5 to the surface 50. As mentioned above, at high temperatures, the polymer O-ring 240 loses its elasticity and thus its ability to form a seal. Preferably, support 190 having cavity 300 has a thermal conductivity of less than about 6 W / mk to control the rate of heat transfer from electrostatic chuck 55. More preferably, the support 190 comprises a substrate 30 of about
It includes a cavity 300 having a cross-sectional area that is shaped and dimensioned to provide a temperature difference of at least about 100 ° C. between the chuck 55 and the surface 50 of the chamber 25 when held at a temperature of 500 ° C.
【００４６】図７ａを参照する。空洞３００は、支持体
１９０の寸法よりも極く僅かに小さい、そしてそれに対
応する寸法を有する断面からなる。代替として、空洞３
００は、静電チャック５５の受入れ表面１２０全体によ
り均一な温度が得られるように、ベース１７５の異なる
部分から熱を除去するレートを制御するように合わせた
より複雑な形状からなることができる。例えば、図７ｂ
に示すように、空洞３００は、静電チャック５５の周縁
がエネルギを与えられたプロセスガスからより高い熱負
荷を加えられる場合、その周縁からの熱除去を増加させ
るように台形の断面からなることもできる。別の代替で
は、図７ｃに示すように、空洞３００は、ベース１７５
の中心からより多くの熱を除去できる矩形断面を有する
環状チャネルからなり、それによって静電チャック５５
の中心のより大きい熱流束を補償することができる。Referring to FIG. The cavity 300 has a cross section that is only slightly smaller than the dimensions of the support 190 and has a corresponding dimension. Alternatively, cavity 3
The 00 may be of a more complex shape adapted to control the rate at which heat is removed from different portions of the base 175 so that a more uniform temperature is achieved across the receiving surface 120 of the electrostatic chuck 55. For example, FIG.
As shown, the cavity 300 may have a trapezoidal cross-section to increase heat removal from the periphery of the electrostatic chuck 55 when the periphery of the chuck 55 is subjected to a higher thermal load from the energized process gas. Can also. In another alternative, as shown in FIG.
Consists of an annular channel having a rectangular cross-section that can remove more heat from the center of the
Can compensate for the larger heat flux in the center.
【００４７】図７ｃを参照する。空洞３００は、空洞３
００にヘリウム、アルゴン、窒素、または空気のような
ガスを供給し、排除するためのガス入口３１０ａ及びガ
ス出口３１０ｂを更に含むことができる。空洞３００内
のガスの圧力を変化させることによって、基体３０から
支持体１９０を通して伝導する熱の量も変化させること
ができる。空洞３００内のガスの圧力は、チャック５５
の受入れ表面１２０全体の温度を実質的に均一に維持す
るように調整される。典型的には、ガスの圧力は約50ミ
リトルより低く、より好ましくは、ガスの圧力は約２か
ら約50ミリトルである。Referring to FIG. The cavity 300 is the cavity 3
00 may further include a gas inlet 310a and a gas outlet 310b for supplying and removing a gas such as helium, argon, nitrogen, or air. By changing the pressure of the gas in cavity 300, the amount of heat conducted from substrate 30 through support 190 can also be changed. The pressure of the gas in the cavity 300 is
Is adjusted to maintain a substantially uniform temperature across the receiving surface 120. Typically, the pressure of the gas is less than about 50 mTorr, more preferably, the pressure of the gas is from about 2 to about 50 mTorr.
【００４８】オプションとして、図６に示すように、支
持体１９０は、支持体１９０（それに静電チャック５５
が結合されている）をチャンバ２５に確保するためにボ
ルト３２０がねじ込まれるコバール（商標）またはアン
バ（商標）のような低熱膨張合金のねじ付き挿入物３１
５を含むことができる。ねじ付き挿入物３１５は、セラ
ミック支持体１９０のもろい材料よりも大きい弾性及び
コンプライアンスを呈し、ボルト３２０を受入れるため
のねじの加工がより容易である。代替では、支持体１９
０は、図１に示すように締付けリング３２５によってチ
ャンバ２５内に固定される。締付けリング３２５は、支
持体１９０及びチャンバ２５の表面５０の熱膨張の差に
起因する運動を許容し、それによって支持体１９０のた
わみまたは割れを防ぎ、支持体１９０と表面５０との間
の真空シールの信頼性を改善する。また、普通の金属製
取付け用ボルトによって誘起されるどのような機械的応
力も減少され、それによって静電チャック５５及び支持
体１９０の動作寿命が延びる。更に別の実施の形態で
は、図７ａ乃至７ｃに示すように、締付けリング３２
５、ベース１７５、または支持体１９０の１つ以上が湾
曲した表面３３０を含んでおり、締付け力を大きい面積
にわたって分配することにより、静電チャック５５及び
支持体１９０に加わる機械的応力が更に減少する。Optionally, as shown in FIG. 6, the support 190 is provided with a support 190 (to which the electrostatic chuck 55 is attached).
Is inserted into the chamber 25 to secure a threaded insert 31 of a low thermal expansion alloy such as Kovar.TM. Or Invar.TM.
5 can be included. The threaded insert 315 exhibits greater resilience and compliance than the brittle material of the ceramic support 190, making it easier to machine the screw to receive the bolt 320. Alternatively, the support 19
0 is fixed in the chamber 25 by a clamping ring 325 as shown in FIG. The clamping ring 325 allows movement due to differences in thermal expansion of the support 190 and the surface 50 of the chamber 25, thereby preventing flexing or cracking of the support 190 and the vacuum between the support 190 and the surface 50. Improve seal reliability. Also, any mechanical stress induced by ordinary metal mounting bolts is reduced, thereby extending the operational life of the electrostatic chuck 55 and the support 190. In yet another embodiment, as shown in FIGS.
5, one or more of the base 175 or the support 190 includes a curved surface 330 to distribute the clamping force over a large area, further reducing the mechanical stress on the electrostatic chuck 55 and the support 190 I do.
【００４９】製造方法 別の面において、本発明は、誘電体１１５によってカバ
ーされている電極１０５と、静電部材１００に接合され
ているベース１７５と、オプションとして加熱器２３５
とを含む静電チャック５５の製造方法に関する。以下
に、静電チャック５５の好ましい製造方法を説明する
が、静電チャック５５を形成するためには他の製造方法
を使用することができ、本発明を以下に説明する例示的
な方法に制限すべきではない。In another aspect of themethod of manufacture , the present invention provides an electrode 105 covered by a dielectric 115, a base 175 bonded to an electrostatic member 100, and optionally a heater 235.
And a method for manufacturing the electrostatic chuck 55 including: In the following, a preferred method of manufacturing the electrostatic chuck 55 is described, but other manufacturing methods can be used to form the electrostatic chuck 55 and the invention is limited to the exemplary methods described below. should not do.
【００５０】静電部材の形成 静電部材１００の誘電体１１５は、セラミックまたはポ
リマー材料からなる。適当な高温材料は、例えば、酸化
アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化シリコン、二酸
化シリコン、二酸化チタン、酸化ジルコニウムの１つま
たはそれ以上、またはそれらの混合体のようなセラミッ
クを含む。一般的に言えば、窒化アルミニウムは、その
熱伝導率が高く、基体３０から静電チャック５５まで高
い熱伝達率を与えるので好ましい。また窒化アルミニウ
ムは、約5.1ｐｐｍ／℃の熱膨張係数を有するモリブデ
ン製の電極１０５の熱膨張係数に精密に整合する約5.5
ｐｐｍ／℃の低い熱膨張係数を有している。また窒化ア
ルミニウムは、浸食性環境、特にハロゲンを含むプラズ
マ環境において良好な耐薬品性を呈する。誘電体１１５
は、フリーズ（ freeze ）キャスティング、射出成形、
圧力成形、熱スプレイイング、または内部に電極１０５
を埋め込んだセラミックブロックの焼結によって形成さ
れる。好ましくは、セラミック粉末を、圧力成形プロセ
スにおいて高い圧力及び温度を印加することによって凝
集性の質量に形成する。適当な圧力成形装置は、オート
クレーブ、プラテンプレス、または例えば本明細書に参
照として採り入れている1997年11月６日付米国特許出願
第08/965,690号に開示されているアイソスタティック
（ isostatic ）プレスを含む。Formation of Electrostatic Member The dielectric 115 of the electrostatic member 100 is made of a ceramic or polymer material. Suitable high temperature materials include, for example, ceramics such as one or more of aluminum oxide, aluminum nitride, silicon nitride, silicon dioxide, titanium dioxide, zirconium oxide, or mixtures thereof. Generally speaking, aluminum nitride is preferred because it has a high thermal conductivity and provides a high heat transfer coefficient from the substrate 30 to the electrostatic chuck 55. Aluminum nitride also has a thermal expansion coefficient of about 5.5 ppm / ° C., which closely matches the thermal expansion coefficient of molybdenum electrode 105.
It has a low coefficient of thermal expansion of ppm / ° C. Aluminum nitride also exhibits good chemical resistance in aggressive environments, especially in plasma environments containing halogens. Dielectric 115
Is freeze casting, injection molding,
Pressure forming, thermal spraying, or internal electrode 105
Is formed by sintering a ceramic block in which is embedded. Preferably, the ceramic powder is formed into a coherent mass by applying high pressure and temperature in a pressure forming process. Suitable pressure forming equipment includes an autoclave, a platen press, or an isostatic press, for example, as disclosed in US patent application Ser. No. 08 / 965,690, Nov. 6, 1997, which is incorporated herein by reference. .
【００５１】静電部材１００の電極１０５は、少なくと
も約1500℃の温度のような高温に耐えることができる耐
熱金属からなる。適当な金属は、例えば、タングステ
ン、モリブデン、チタン、ニッケル、タンタル、または
それらの合金を含む。好ましくは、電極１０５はモリブ
デンで作る。モリブデンは、電極１０５に広く使用され
ている殆どの金属及び合金の熱伝導率よりも実質的に高
い約138Ｗ／ｍｋの熱伝導率を有しており、静電部材１
００を通る熱伝達率を高める。図６に示す実施の形態で
は、電極１０５は、誘電体１１５内に埋め込まれた薄い
メッシュからなり、基体３０の形状及び寸法に依存する
形状及び寸法である。The electrodes 105 of the electrostatic member 100 are made of a heat-resistant metal that can withstand high temperatures such as at least about 1500 ° C. Suitable metals include, for example, tungsten, molybdenum, titanium, nickel, tantalum, or alloys thereof. Preferably, electrode 105 is made of molybdenum. Molybdenum has a thermal conductivity of about 138 W / mk, which is substantially higher than the thermal conductivity of most metals and alloys widely used for the electrode 105.
Increase the heat transfer coefficient through 00. In the embodiment shown in FIG. 6, the electrode 105 is formed of a thin mesh embedded in the dielectric 115, and has a shape and size depending on the shape and size of the base 30.
【００５２】埋め込まれた電極１０５を有する静電部材
１００を形成する好ましい方法においては、アイソスタ
ティックプレスを使用して静電部材（図示してない）の
全表面に均一な圧力を加える。典型的なアイソスタティ
ックプレスは、アイソスタティック成形バッグに圧力を
加えるための加圧流体を用いる耐圧鋼チャンバからな
る。ポリビニルアルコールのような有機結合材と混合さ
れた適当なセラミック配合物からなる粉末化された前駆
物質を、アイソスタティック成形バッグ内の電極１０５
の周囲に詰込み、バッグをアイソスタティックプレス内
に挿入する。圧力チャンバ内の流体を加圧してセラミッ
ク材料に圧力を加える。同時に、真空ポンプを使用して
アイソスタティック成形バッグ内に捕らえられている空
気を除去し、粉末化前駆物質の凝集性を増加させること
が望ましい。内部に電極１０５を有する誘電体１１５か
らなる単一のセラミックプリフォームをアイソスタティ
ック成形バッグから取り外して焼結し、埋め込まれた電
極１０５を有する静電部材１００を形成する。爾後に、
錐もみ、中ぐり、またはフライス加工することによって
ガス流導管１３０を静電部材１００内に形成させること
も、または成型プロセス中にセラミックプリフォーム内
に適当な挿入物を配置しておくことによってそれらを形
成することもできる。基体３０を静電チャックに効率的
に熱結合させるために、静電部材１００を形成した後に
受入れ表面１２０を研削して平坦な表面にする。In a preferred method of forming electrostatic member 100 with embedded electrodes 105, a uniform pressure is applied to the entire surface of the electrostatic member (not shown) using an isostatic press. A typical isostatic press consists of a pressure-resistant steel chamber that uses a pressurized fluid to apply pressure to an isostatic molded bag. A powdered precursor consisting of a suitable ceramic formulation mixed with an organic binder such as polyvinyl alcohol is applied to the electrode 105 in an isostatically molded bag.
And insert the bag into the isostatic press. The fluid in the pressure chamber is pressurized to apply pressure to the ceramic material. At the same time, it is desirable to use a vacuum pump to remove air trapped in the isostatically molded bag and increase the cohesiveness of the powdered precursor. A single ceramic preform of dielectric 115 with electrodes 105 therein is removed from the isostatically molded bag and sintered to form electrostatic member 100 with embedded electrodes 105. Afterwards,
Gas flow conduits 130 may be formed in electrostatic member 100 by drilling, boring, or milling, or by placing appropriate inserts in the ceramic preform during the molding process. Can also be formed. After the electrostatic member 100 is formed, the receiving surface 120 is ground to a flat surface so that the substrate 30 is efficiently thermally bonded to the electrostatic chuck.
【００５３】電気コネクタ１４０が静電チャック５５の
電極１０５に接続され、チャンバ２５内の電圧源端子３
４０から電極１０５へ電荷を導く。電気コネクタ１４０
も、少なくとも約1500℃の融解温度を有する耐熱金属で
作られている。適当な材料は例えば、タングステン、チ
タン、ニッケル、タンタル、モリブデン、またはそれら
の合金を含む。電気コネクタ１４０は、電圧源端子３４
０から誘電体１１５及び支持体１９０内の孔３５０を通
って電極１０５と電気的に係合するのに十分に長く伸び
る長さを有するロッドまたはプラグ３４５からなる。電
気コネクタ１４０の他の等価構造は、矩形リード、接点
ポスト、及びラミネートされた導電構造を含む。An electric connector 140 is connected to the electrode 105 of the electrostatic chuck 55, and the voltage source terminal 3 in the chamber 25
The charge is guided from 40 to the electrode 105. Electrical connector 140
Are also made of a refractory metal having a melting temperature of at least about 1500 ° C. Suitable materials include, for example, tungsten, titanium, nickel, tantalum, molybdenum, or alloys thereof. The electrical connector 140 is connected to the voltage source terminal 34.
It consists of a rod or plug 345 having a length that extends from zero through the dielectric 115 and through a hole 350 in the support 190 and long enough to electrically engage the electrode 105. Other equivalent structures for electrical connector 140 include rectangular leads, contact posts, and laminated conductive structures.
【００５４】図６に示す好ましい構造においては、電気
コネクタ１４０のプラグ３４５は、液相の導電性材料に
よって電極１０５に結合されている。導電性液相は、好
ましくは約1500℃よりも低い、より好ましくは約600℃
よりも低い軟化温度を有する金属からなる。適当な材料
は、アルミニウム、銅、鉄、モリブデン、チタン、タン
グステン、またはそれらの合金を含む。電気コネクタ１
４０は、導電性液相がプラグ３４５と電極１０５との間
に滲入してこれらを電気的に接続可能にするために、十
分に大きい間隙３５５が得られるように孔３５０内に整
列されている。間隙３５５を充填するこのより延性の導
電性材料は、電気コネクタ１４０がそれを取り囲んでい
る静電部材１００のような他の構造に対して垂直に膨張
することによって発生する熱応力も吸収する。金属が滲
入する間隙３５５の容積は、電気コネクタ１４０と電極
１０５との間の空間に金属が実質的に充填され、良好な
電気接続を得ることができるように十分に大きくする。
しかしながら、金属が滲入する間隙３５５の容積を小さ
くすると、電気コネクタ１４０を取り囲んでいるセラミ
ック材料の割れを大幅に減少させるのに役立つこと、及
び静電部材１００のたわみをも減少させることができる
ことを発見した。図６に示す実施の形態においては、間
隙３５５は、誘電体１１５内の孔３６５によって限定さ
れ、この孔３６５は、電気コネクタ１４０のプラグ３４
５の外径より小さい第１の直径と、プラグ３４５が通過
できるようにプラグ３４５の直径より大きい第２の直径
とを有している。孔３６５の第１及び第２の直径によっ
て限定される肩７０は、電気コネクタ１４０が電極１０
５と接触するのを防ぐストップとして役立ち、それによ
って、プラグ３４５を電極１０５に電気的に接続する融
解または軟化金属（後に凝固する）が滲入できる間隙３
５５をそれらの間に形成する。以上のように、電気コネ
クタ１４０は電極１０５に直接的には接合されず、代わ
りに、容易に変形可能であって熱膨張及び他の機械的応
力を吸収できる金属で充填された間隙３５５を介して電
気的に結合されるのである。この接合は、電気コネクタ
１４０と電極１０５との間に、より信頼できる電気接続
を提供する。In the preferred configuration shown in FIG. 6, plug 345 of electrical connector 140 is coupled to electrode 105 by a liquid phase conductive material. The conductive liquid phase is preferably less than about 1500 ° C, more preferably about 600 ° C.
Consisting of metals having lower softening temperatures. Suitable materials include aluminum, copper, iron, molybdenum, titanium, tungsten, or alloys thereof. Electrical connector 1
40 is aligned within hole 350 such that a sufficiently large gap 355 is obtained so that a conductive liquid phase can penetrate between plug 345 and electrode 105 to make them electrically connectable. . This more ductile conductive material filling the gap 355 also absorbs thermal stresses caused by the electrical connector 140 expanding perpendicularly to other structures, such as the surrounding electrostatic member 100. The volume of the gap 355 into which the metal penetrates is large enough so that the space between the electrical connector 140 and the electrode 105 is substantially filled with metal and a good electrical connection can be obtained.
However, reducing the volume of the metal infiltration gap 355 helps to significantly reduce the cracking of the ceramic material surrounding the electrical connector 140 and can also reduce the deflection of the electrostatic member 100. discovered. In the embodiment shown in FIG. 6, the gap 355 is defined by a hole 365 in the dielectric 115, the hole 365 being the plug 34 of the electrical connector 140.
5 has a first diameter smaller than the outer diameter and a second diameter larger than the diameter of the plug 345 so that the plug 345 can pass therethrough. Shoulder 70, defined by the first and second diameters of hole 365, allows electrical connector 140 to connect to electrode 10
5 which serves as a stop to prevent contact with the plug 5 and thereby allows the molten or softened metal (which later solidifies) to electrically connect the plug 345 to the electrode 105.
55 are formed between them. As described above, the electrical connector 140 is not directly joined to the electrode 105, but instead via a gap 355 filled with a metal that is easily deformable and can absorb thermal expansion and other mechanical stresses. They are electrically coupled. This connection provides a more reliable electrical connection between the electrical connector 140 and the electrode 105.
【００５５】代替として、電気コネクタ１４０は、ろう
付けされた接続によって電極１０５に電気的に接続する
ことができる。図８ａ及び８ｂを参照する。金属挿入物
３７５を、プラグ３４５と孔３６５の肩３７０との間に
配置する。次いで、静電チャック５５及びプラグ３４５
を加熱し、金属挿入物３７５を軟化させて間隙３５５を
充填させる。典型的には、静電チャック５５及びプラグ
３４５を、少なくとも約180秒にわたって約600℃の温度
に維持する。次いで、それらを冷却して金属を間隙３５
５内で凝固させ、図８ｂに示すように電気コネクタ１４
０と電極１０５との間にろう付けされた接続を形成させ
る。オプションとして、静電チャック５５を加熱してい
る間に電気コネクタ１４０のプラグ３４５に圧力を加
え、金属挿入物３７５から軟化した金属を間隙３５５に
滲入させ、充填させることができる。Alternatively, the electrical connector 140 can be electrically connected to the electrode 105 by a brazed connection. Please refer to FIGS. 8A and 8B. A metal insert 375 is placed between plug 345 and shoulder 370 of hole 365. Next, the electrostatic chuck 55 and the plug 345
Is heated to soften the metal insert 375 to fill the gap 355. Typically, the electrostatic chuck 55 and plug 345 are maintained at a temperature of about 600 ° C. for at least about 180 seconds. Then they are cooled and the metal
5 and solidified in the electrical connector 14 as shown in FIG.
A brazed connection is formed between 0 and electrode 105. Optionally, pressure may be applied to plug 345 of electrical connector 140 while heating electrostatic chuck 55 to allow softened metal to penetrate and fill gap 355 from metal insert 375.
【００５６】オプションとして、図６に示すように、酸
化アルミニウムのようなセラミック材料の管３８０が、
誘電体１１５、支持体１９０、及びベース１７５の１つ
またはそれ以上を通って伸びている。これらの管３８０
は、電気コネクタ１４０及び加熱器コネクタ２７０ａ、
ｂを、結合層２５０、２９５、ベース１７５、及び支持
体１９０から電気的に絶縁するのに役立っている。これ
らの管３８０は導管１３０及びリフトピン１６０が通る
孔１６５ａ、ｂとも整列しており、静電チャック５５の
動作中にそれらの中にプラズマグロー放電が形成される
のを防ぐ。管３８０は、接着剤を使用しなくても実質的
に定位置に保持できるような外径を有している。好まし
くは、電気コネクタ１４０及び加熱器コネクタ２７０
ａ、ｂを取り囲んでいる管３８０は、コネクタ１４０、
２７０ａ、ｂに順応する内側寸法及び形状からなる。よ
り好ましくは、導管を取り囲んでいる管３８０は、導管
１３０内に、及びリフトピン孔１６５ａ、ｂ内にプラズ
マが形成されるのを防ぐように、十分に小さい内径を有
している。Optionally, as shown in FIG. 6, a tube 380 of a ceramic material such as aluminum oxide is provided.
Extending through one or more of dielectric 115, support 190, and base 175. These tubes 380
Are the electrical connector 140 and the heater connector 270a,
b serves to electrically insulate b from tie layers 250, 295, base 175, and support 190. These tubes 380 are also aligned with holes 165a, b through which the conduits 130 and lift pins 160 pass to prevent the formation of plasma glow discharges therein during operation of the electrostatic chuck 55. Tube 380 has an outer diameter that can be held substantially in place without the use of adhesive. Preferably, electrical connector 140 and heater connector 270
Tubes 380 surrounding a, b are connectors 140,
270a, b. More preferably, tube 380 surrounding the conduit has a sufficiently small inner diameter to prevent plasma from forming in conduit 130 and in lift pin holes 165a, b.
【００５７】ベースの形成 静電部材１００を支持するための、金属を滲入させた多
孔質セラミックからなるベース１７５のバージョンは、
セラミックプリフォーム（図示してない）を形成し、液
体または融解金属をセラミック内に滲入させて作る。セ
ラミックプリフォームは、セラミックプリフォーム内に
所望の多孔度容積を得るような平均粒子サイズを有する
セラミック粉末で作られる。セラミック粉末の平均粒子
サイズは、球入りミリングまたは摩擦ミリングのような
ミリングプロセスによって得ることができる。合計多孔
度は、いろいろなサイズの粒子からなる塊にした粉末を
使用して更に増加または減少させることができる。所望
の細孔サイズは滲入されるセラミックに依存して変化す
るが、一般的には、約20から約80容積％の容積多孔度を
得るために、セラミック粉末が約0.1から約50μｍの平
均粒子サイズを有することが望ましい。Forming the Base A version of the base 175 made of porous ceramic impregnated with metal for supporting the electrostatic member 100 is as follows.
A ceramic preform (not shown) is formed and made by infiltrating a liquid or molten metal into the ceramic. The ceramic preform is made of a ceramic powder having an average particle size to obtain a desired porosity volume within the ceramic preform. The average particle size of the ceramic powder can be obtained by a milling process such as ball milling or friction milling. The total porosity can be further increased or decreased using agglomerated powders of particles of various sizes. The desired pore size will vary depending on the ceramic to be infused, but in general, to obtain a volume porosity of about 20 to about 80% by volume, the ceramic powder should have an average particle size of about 0.1 to about 50 μm. It is desirable to have a size.
【００５８】静電部材１００を支持するための、埋め込
まれた加熱器２３５を含んでいるベース１７５のバージ
ョンは、抵抗加熱素子２５５をモールド（図示してな
い）内に配置し、セラミック粉末をモールドに詰め込
み、モールドに約48ＭＰａから約69ＭＰａまでの圧力を
加えてプリフォームを形成して作る。セラミック粉末に
加える圧力は、オートクレーブ、プラテンプレス、また
はアイソスタティックプレスを使用して加えることがで
きる。好ましくは、アイソスタティックプレスを使用し
てモールドの全表面に均一な圧力を加え、高強度を有す
るセラミックプリフォームを形成させる。アイソスタテ
ィックプレス中、ポリビニルアルコールのような添加
物、ポリエチレングリコールのような可塑材、及びステ
アリン酸アルミニウムのような潤滑材をセラミック粉末
と混合し、プリフォームの機械的強度を改善する。プリ
フォームが十分な強度を有しているので、電極１０５及
び抵抗加熱素子２５５へのコネクタ１４０、２７０ａ、
ｂ、のためのボイド、熱伝達ガスのための導管１３０、
及びリフトピン１６０のための孔１６５ａ、ｂは、セラ
ミックプリフォームが未焼結状態にある間に錐もみ、中
ぐり、フライス加工のような普通の加工技術を使用して
形成することができる。A version of the base 175 that includes an embedded heater 235 for supporting the electrostatic member 100 places the resistive heating element 255 in a mold (not shown) and molds the ceramic powder. And a mold is formed by applying a pressure of about 48 MPa to about 69 MPa to the mold to form a preform. The pressure applied to the ceramic powder can be applied using an autoclave, platen press, or isostatic press. Preferably, an isostatic press is used to apply uniform pressure to the entire surface of the mold to form a high strength ceramic preform. During isostatic pressing, additives such as polyvinyl alcohol, plasticizers such as polyethylene glycol, and lubricants such as aluminum stearate are mixed with the ceramic powder to improve the mechanical strength of the preform. Since the preform has sufficient strength, the connectors 140, 270a to the electrode 105 and the resistance heating element 255,
b, a void for the conduit for the heat transfer gas,
And the holes 165a, b for the lift pins 160 can be formed using conventional processing techniques such as drilling, boring, milling while the ceramic preform is in the green state.
【００５９】未焼結プリフォームを焼結し、オプション
の抵抗加熱素子２５５が埋め込まれているセラミックプ
リフォームを作る。焼結プロセス中に、焼結されたボデ
ィの合計多孔度及び平均細孔サイズを制御するために、
未焼結プリフォームは高い分圧のガスが存在する中で加
熱される。好ましくは、ガスの分圧は約１から約10気圧
である。もしプリフォーム形成プロセスに結合材または
他の有機材料を使用していれば、これらの添加物は焼結
ステップ中に燃え尽きる。焼結プロセスにおいては、未
焼結プリフォームが炉内に配置され、窒素のようなガス
を流しながら約300から約1200℃の温度までゆっくりと
加熱し、稠密なセラミックを形成させる。The green preform is sintered to produce a ceramic preform in which the optional resistance heating element 255 is embedded. During the sintering process, to control the total porosity and average pore size of the sintered body,
The green preform is heated in the presence of a high partial pressure gas. Preferably, the partial pressure of the gas is from about 1 to about 10 atmospheres. If binders or other organic materials are used in the preform forming process, these additives will burn out during the sintering step. In the sintering process, a green preform is placed in a furnace and slowly heated to a temperature of about 300 to about 1200 ° C. while flowing a gas such as nitrogen to form a dense ceramic.
【００６０】ベース１７５を形成する第２のステップ
は、滲入プロセスを含む。所望の多孔度及び細孔サイズ
を有するセラミックを得た後に、金属の液相または融解
金属をセラミックのボイドまたは細孔内に滲入させる。
滲入は、例えば、融解金属をセラミックと接触せしめ、
毛管作用によってセラミックの相互接続細孔内に滲入さ
せる方法を含むどのような適当なプロセスによって達成
することもできる。好ましい方法においては、滲入は、
圧力容器内で圧力滲入プロセスを使用して遂行する。こ
の方法では、周囲に金属を配置したセラミックを圧力容
器内に配置し、容器を排気し、加熱してセラミックの細
孔から空気を除去する。圧力容器を排気した後に、セラ
ミック及びそれを取り囲んでいる金属を、滲入させるべ
き金属の軟化温度に対応する温度まで加熱する。融解金
属を圧力の下に圧力容器内へ導入して、セラミック内の
実質的に全てのボイド、空洞、及び細孔を充填させる。
例えば、セラミックが約30％の多孔度を有する炭化シリ
コンからなる実施の形態においては、融解アルミニウム
の滲入は、圧力容器を約1030ｋＰａ（150ｐｓｉ）に維
持し、約180秒にわたって温度を少なくとも600℃に維持
することによって達成する。The second step of forming the base 175 involves an infiltration process. After obtaining a ceramic having the desired porosity and pore size, a liquid phase of the metal or molten metal is infiltrated into the voids or pores of the ceramic.
Infiltration, for example, brings the molten metal into contact with the ceramic,
It can be achieved by any suitable process, including methods of infiltrating into the ceramic interconnect pores by capillary action. In a preferred method, the infiltration is
Performed in a pressure vessel using a pressure infiltration process. In this method, a ceramic with surrounding metal is placed in a pressure vessel, and the vessel is evacuated and heated to remove air from the ceramic pores. After evacuating the pressure vessel, the ceramic and the surrounding metal are heated to a temperature corresponding to the softening temperature of the metal to be infiltrated. The molten metal is introduced under pressure into the pressure vessel to fill substantially all of the voids, cavities, and pores in the ceramic.
For example, in an embodiment where the ceramic comprises silicon carbide having a porosity of about 30%, the infiltration of the molten aluminum can be achieved by maintaining the pressure vessel at about 1030 kPa (150 psi) and raising the temperature to at least 600 ° C. for about 180 seconds. Achieved by maintaining.
【００６１】結合層の形成 次いで、上述した滲入プロセスによってベース１７５を
静電部材１００のセラミック誘電体１１５に結合する。
好ましい実施の形態においては、静電部材１００を圧力
容器内でベース１７５のトップに配置し、融解金属また
は合金をこのアセンブリと接触させる。典型的には、処
理容器を約690ｋＰａ（100ｐｓｉ）から約1380ｋＰａ
（200ｐｓｉ）までの圧力に維持し、融解金属を少なく
とも約180秒にわたって約600から約700℃までの温度に
維持する。滲入プロセス中に融解金属はセラミック誘電
体１１５と反応し、静電部材１００とベース１７５との
間に金属間結合層２５０を形成する。滲入の後、アセン
ブルされた静電チャック５５は冷却され、金属は凝固し
て結合層２５０が形成される。静電部材１００とベース
１７５との間の実質的にボイドの無い、且つ割れの無い
結合は、静電チャックアセンブリを冷却する速度を制御
することによって達成される。好ましくは、静電チャッ
クアセンブリは、約10から約100℃／時間の速度で冷却
する。Formation of Bonding Layer Next, the base 175 is bonded to the ceramic dielectric 115 of the electrostatic member 100 by the infiltration process described above.
In a preferred embodiment, the electrostatic member 100 is placed in the pressure vessel on top of the base 175 and the molten metal or alloy is contacted with the assembly. Typically, the processing vessel is operated from about 690 kPa (100 psi) to about 1380 kPa.
(200 psi) and the molten metal at a temperature of about 600 to about 700 ° C. for at least about 180 seconds. During the infiltration process, the molten metal reacts with the ceramic dielectric 115 to form an intermetallic bonding layer 250 between the electrostatic member 100 and the base 175. After infiltration, the assembled electrostatic chuck 55 is cooled and the metal solidifies to form a bonding layer 250. Substantially void-free and crack-free bonding between the electrostatic member 100 and the base 175 is achieved by controlling the rate at which the electrostatic chuck assembly cools. Preferably, the electrostatic chuck assembly cools at a rate of about 10 to about 100 ° C./hour.
【００６２】代替方法においては、ベース１７５は単一
のステップで形成されて静電部材１００に結合される。
この方法においては、電極１０５を有する静電部材１０
０を圧力容器内でベース１７５の焼結されたプリフォー
ム上に配置する。圧力容器を完全に排気した後に、融解
金属を圧力の下に容器内へ導入し、プリフォーム内の表
面ボイド、空洞、及び細孔を実質的に充填してベース１
７５を形成させると共に、ベース１７５と静電部材１０
０との界面内にも滲入させてそれらを結合させる。In the alternative, the base 175 is formed in a single step and bonded to the electrostatic member 100.
In this method, the electrostatic member 10 having the electrode 105 is used.
Place 0 on the sintered preform of base 175 in a pressure vessel. After the pressure vessel is completely evacuated, molten metal is introduced under pressure into the vessel and the surface voids, cavities, and pores in the preform are substantially filled to form the base 1.
75 and the base 175 and the electrostatic member 10
It also penetrates into the interface with zero and bonds them.
【００６３】別の実施の形態においては、支持体１９０
も滲入プロセスによってベース１７５の下側表面に結合
される。前述したように、支持体１９０は、ベース１７
５の形状に対応する形状のセラミックまたは金属構造か
らなることができる。支持体１９０は、例えば、鋳造、
アイソスタティックプレス、または金属または焼結した
セラミック材料のブロックの加工を含むさまざまな方法
によって形成することができる。空洞３００は、錐も
み、中ぐり、またはフライスかこうによてベース１７５
内に形成される。例えば、図７ｃに示す好ましい実施の
形態においては、支持体１９０は鋳造したジルコニウム
の２つの片から形成される。トップ部材１９０ａは、内
部に環状チャネルを有する空洞３００と、空洞３００を
カバーする下側板１９０ｂとを有する直円柱からなる。
オプションとして、下側板１９０ｂも、空洞３００へ熱
伝達ガスを供給するためのガス入口３１０ａ、及び空洞
３００から熱伝達ガスを排気するためのガス出口３１０
ｂを設けるように加工することができる。空洞３００を
形成した後に、アセンブルされた支持体１９０の上側及
び下側表面を、支持体１９０の表面粗さが約１ミクロン
より小さくなるまで研削する。表面研削は、支持体１９
０をベース１７５に均一に接触させ、支持体１９０とベ
ース１７５との間に強い、実質的にボイドの無い結合層
２９５を作るために必要である。滑らかな下側表面は、
支持体１９０とチャンバ２５の下側表面５０との間の真
空シールを高めるために有用である。研削後、支持体１
９０は徹底的にきれいにされ、研削破片が除去される。
支持体１９０が金属からなるような実施の形態の場合に
は、支持体１９０の露出表面は、エネルギを与えられた
プロセスガスによる浸食または腐食を減少させるために
処理するか、またはある材料で被膜することができる。
例えば、支持体１９０の露出表面は、陽極酸化処理する
か、または熱的にスプレーされたアルミナで被膜するこ
とができる。In another embodiment, the support 190
Are also bonded to the lower surface of the base 175 by an infiltration process. As described above, the support 190 is attached to the base 17.
5 may be made of a ceramic or metal structure having a shape corresponding to the shape of FIG. The support 190 may be, for example, a casting,
It can be formed by a variety of methods, including isostatic pressing, or processing blocks of metal or sintered ceramic material. Cavity 300 may be drilled, bored, or milled to form base 175.
Formed within. For example, in the preferred embodiment shown in FIG. 7c, the support 190 is formed from two pieces of cast zirconium. The top member 190a comprises a right circular cylinder having a cavity 300 having an annular channel therein and a lower plate 190b covering the cavity 300.
Optionally, lower plate 190b also has a gas inlet 310a for supplying heat transfer gas to cavity 300 and a gas outlet 310 for exhausting heat transfer gas from cavity 300.
It can be processed to provide b. After forming the cavity 300, the upper and lower surfaces of the assembled support 190 are ground until the surface roughness of the support 190 is less than about 1 micron. Surface grinding is performed on the support 19.
0 is required to make uniform contact with the base 175 to create a strong, substantially void-free tie layer 295 between the support 190 and the base 175. The smooth lower surface is
It is useful to enhance the vacuum seal between the support 190 and the lower surface 50 of the chamber 25. After grinding, support 1
90 is thoroughly cleaned to remove grinding debris.
In embodiments where the support 190 is comprised of metal, the exposed surface of the support 190 may be treated to reduce erosion or corrosion by energized process gases, or may be coated with certain materials. can do.
For example, the exposed surface of the support 190 can be anodized or coated with thermally sprayed alumina.
【００６４】以下の例は、静電チャック５５、ベース１
７５、及び支持体１９０を形成するために、または結合
層２５０によって静電部材１００をベース１７５に結合
するために使用することができるいろいろな材料の組合
せの熱膨張両立性を示している。試験クーポンは、静電
チャック５５の寸法を近似するためにスケールダウンさ
れており、本発明の滲入プロセスによって結合された異
なる材料で作られている。炭化シリコン及びムライト材
料は、アルミニウムのような従順な金属を滲入させた高
多孔度の材料であった。滲入プロセス中に、約1030ｋＰ
ａ（150ｐｓｉ）の圧力に加圧され、約600℃の温度に加
熱された容器内で、融解アルミニウムを滲入させた。In the following example, the electrostatic chuck 55 and the base 1
75 and the thermal expansion compatibility of various material combinations that can be used to form the support 190 or to bond the electrostatic member 100 to the base 175 by the bonding layer 250. The test coupon has been scaled down to approximate the dimensions of electrostatic chuck 55 and is made of different materials joined by the infiltration process of the present invention. Silicon carbide and mullite materials were high porosity materials impregnated with compliant metals such as aluminum. About 1030 kP during the infiltration process
The molten aluminum was infiltrated in a vessel pressurized to a (150 psi) and heated to a temperature of about 600 ° C.
【００６５】例１乃至９においては、結合された試験ク
ーポンの表面の平面度をプロファイルメータを使用して
測定し、互いに結合された２つの異なる材料の熱膨張の
不整合に起因して発生する中心から周縁までの表面の湾
曲を表すたわみの程度及び方向が決定された。表面の中
心が周縁に対して高い場合を正のたわみと言い、周縁が
高い時が負のたわみである。静電チャック５５の受入れ
表面１２０の場合、その表面に保持している基体の破損
を防ぐために、及び基体３０が静電チャック５５に、ま
たはエネルギを与えられたプロセスガスの源に接近して
いる場合に発生する熱伝達率の何等かの不均一性を減少
させるために、平坦にすることが望ましい。例えば、約
200ｍｍの直径を有する表面１２０は、約254μｍ（10ミ
ル）より小さいたわみを呈するべきである。過大なたわ
みは、誘電体１１５、ベース１７５、支持体１９０、ま
たはそれらの間の結合層２５０、２９５の割れの原因と
なり、静電チャック５５の動作寿命を短縮させ、または
チャンバ２５を汚染させ得る。In Examples 1-9, the flatness of the surface of the bonded test coupon was measured using a profile meter and occurred due to a mismatch in the thermal expansion of two different materials bonded together. The degree and direction of deflection, representing the curvature of the surface from center to periphery, was determined. A case where the center of the surface is high with respect to the periphery is called a positive deflection, and a case where the periphery is high is a negative deflection. In the case of the receiving surface 120 of the electrostatic chuck 55, the substrate 30 is close to the electrostatic chuck 55 or to a source of energized process gas to prevent breakage of the substrate held thereon. Flattening is desirable to reduce any non-uniformities in the heat transfer coefficient that may occur. For example, about
Surface 120 having a diameter of 200 mm should exhibit a deflection of less than about 10 mils. Excessive deflection can cause cracking of the dielectric 115, the base 175, the support 190, or the tie layers 250, 295 therebetween, shortening the operational life of the electrostatic chuck 55 or contaminating the chamber 25. .
【００６６】以下の表IIを参照する。100×180ｍｍの寸
法で、10乃至12ｍｍの厚みを有する結合された試験クー
ポンを、室温と、300℃またはそれ以上の温度との間で
繰り返しサイクルさせた。爾後の試験及び検査は、本発
明の金属・セラミック複合体が異なる材料を確実に結合
する能力及び結合を有しており、たわみ及び微小割れは
受入れ可能なレベルにあることを示している。Refer to Table II below. Bonded test coupons with dimensions of 100 × 180 mm and a thickness of 10-12 mm were cycled repeatedly between room temperature and 300 ° C. or higher. Subsequent tests and inspections indicate that the metal-ceramic composites of the present invention have the ability and bonding to reliably bond different materials, and that deflection and microcracking are at acceptable levels.
【００６７】表 IITable II
【００６８】以上説明したように、本発明は、基体３０
を狭い範囲内の高温に維持することができ、基体３０を
保持し、支持するためのシステムを提供する。基体３０
は、プラズマ及びオプションとしての加熱器２３５によ
って供給される熱に依存して加熱または冷却される。更
に、静電チャック５５、ベース１７５、及び支持体１９
０は、熱ショックまたは熱膨張応力による破断または微
小割れを生ずることなく、基体３０を急速に加熱または
冷却することができる。また、本発明は、電気コネクタ
と静電チャック５５の電極との間に信頼できる電気的接
続を与える。As described above, according to the present invention, the substrate 30
Can be maintained at a high temperature within a narrow range, providing a system for holding and supporting the substrate 30. Substrate 30
Is heated or cooled depending on the heat supplied by the plasma and optional heater 235. Further, the electrostatic chuck 55, the base 175, and the support 19
A value of 0 allows the substrate 30 to be rapidly heated or cooled without breaking or microcracking due to thermal shock or thermal expansion stress. The present invention also provides a reliable electrical connection between the electrical connector and the electrodes of the electrostatic chuck 55.
【００６９】以上に、本発明をその若干の好ましいバー
ジョンに関してかなり詳細に説明したが、他のバージョ
ンも可能である。例えば、当業者には明白なように、そ
して本発明の範囲から逸脱することなく、静電チャック
は、フラットパネルディスプレイ、回路基板、及び液晶
ディスプレイのような他の基体を保持するために使用す
ることができる。また、本発明の静電チャックは、物理
的蒸着及び化学的蒸着チャンバのような他の環境内にお
いても使用することができる。従って、特許請求の範囲
は、本明細書に記載の好ましいバージョンに限定される
ものではないことを理解されたい。While the invention has been described in considerable detail with respect to certain preferred versions thereof, other versions are possible. For example, as will be apparent to those skilled in the art and without departing from the scope of the present invention, electrostatic chucks are used to hold other substrates such as flat panel displays, circuit boards, and liquid crystal displays. be able to. The electrostatic chuck of the present invention can also be used in other environments, such as physical vapor deposition and chemical vapor deposition chambers. Therefore, it is to be understood that the claims are not limited to the preferred versions described herein.
【図１】チャンバの概略側断面図であって、本発明によ
る静電チャックを示している。FIG. 1 is a schematic side sectional view of a chamber showing an electrostatic chuck according to the present invention.
【図２】熱伝達流体を循環させるためのチャネルを含む
ベースを有する静電チャックの概略側断面図である。FIG. 2 is a schematic cross-sectional side view of an electrostatic chuck having a base including a channel for circulating a heat transfer fluid.
【図３】ベース内の体積分率を増加させた時のベースの
熱膨張係数の変化を示すグラフである。FIG. 3 is a graph showing changes in the coefficient of thermal expansion of the base when the volume fraction in the base is increased.
【図４ａ】２つの成分、即ち中心ディスクと環状リング
を含むベースを備えている静電チャックの概略側断面図
である。FIG. 4a is a schematic cross-sectional side view of an electrostatic chuck having a base including two components, a center disk and an annular ring.
【図４ｂ】図４ａの概略上面図であって、少なくとも２
つの直交する方向に配向されている炭素繊維を有する中
心ディスクを示している。FIG. 4b is a schematic top view of FIG.
Figure 3 shows a central disk with carbon fibers oriented in two orthogonal directions.
【図５】静電部材、ベース、及び熱伝達流体を循環させ
るためのチャネルを有する支持体の概略側断面図であ
る。FIG. 5 is a schematic side sectional view of a support having an electrostatic member, a base, and a channel for circulating a heat transfer fluid.
【図６】静電チャックの別のバージョンの概略側断面図
である。FIG. 6 is a schematic side cross-sectional view of another version of the electrostatic chuck.
【図７ａ】静電部材、ベース、及びベースをチャンバの
表面から熱的に絶縁する空洞を含む支持体の概略側断面
図である。FIG. 7a is a schematic cross-sectional side view of a support including an electrostatic member, a base, and a cavity that thermally insulates the base from the surface of the chamber.
【図７ｂ】台形の断面を有する空洞を含む支持体の別の
実施の形態の概略側断面図である。FIG. 7b is a schematic cross-sectional side view of another embodiment of a support including a cavity having a trapezoidal cross section.
【図７ｃ】矩形断面を有するチャネル、ガスをチャネル
へ供給するためのガス入口、及びガスをチャネルから除
去するためのガス出口を含む支持体の更に別の実施の形
態を示す概略側断面図である。FIG. 7c is a schematic cross-sectional side view showing yet another embodiment of a support including a channel having a rectangular cross section, a gas inlet for supplying gas to the channel, and a gas outlet for removing gas from the channel. is there.
【図８ａ】静電チャックの一部分の概要側断面図であっ
て、電極、電気コネクタ、及びそれらの間の導電性材料
のディスクを示している。FIG. 8a is a schematic side cross-sectional view of a portion of an electrostatic chuck, showing electrodes, electrical connectors, and a disk of conductive material therebetween.
【図８ｂ】導電性材料のディスクを融解させ、冷却した
後に、図８ａの静電チャックの電極と電気コネクタとが
電気的に接続されていることを示す図である。FIG. 8b shows that the electrodes of the electrostatic chuck of FIG. 8a and the electrical connector are electrically connected after the disk of conductive material is melted and cooled.
２５ チャンバ ３０ 基体 ３５ 天井 ４０ 側壁 ５０ 下側表面 ５５ 静電チャック ６０ プロセスガス分配器 ６５ 孔 ７０ プロセスガス源 ７５ 排気システム ８０ 絞り弁 ８５ ポンプ ９５ インダクタコイル １００ 静電部材 １０５ 電極 １１５ 誘電体 １２０ 受入れ表面 １２５ 熱伝達ガス源 １３０ 導管 １３５ 溝 １４０ 電気コネクタ １４５ 電圧源 １５５ リフトピンアセンブリ １６０ リフトピン １６５ 孔 １７０ リフトメカニズム １７５ ベース １８０ チャネル １９０ 支持体 ２００ 炭素繊維 ２０５ 配向軸 ２１０ ディスク ２１５ 環状リング ２２０ チャックの中心 ２２５ チャックの周縁 ２３０ チャネル ２３５ 加熱器 ２４０ Ｏリング ２５０ 結合層 ２５２ 下側表面 ２５５ 抵抗加熱素子 ２６０ 加熱器電源 ２７０ 加熱器コネクタ ２７５ 温度コントローラ ２８５ 温度センサ ２９５ 第２の結合層 ３００ 空洞 ３１０ａ ガス入口 ３１０ｂ ガス出口 ３１５ ねじ付き挿入物 ３２０ ボルト ３２５ 締付けリング ３３０ 湾曲した表面 ３４０ 電圧源端子 ３４５ 電気コネクタのプラグ ３５０ 孔 ３５５ 間隙 ３７０ 肩 ３７５ 金属挿入物 ３８０ セラミック管 25 Chamber 30 Base 35 Ceiling 40 Side wall 50 Lower surface 55 Electrostatic chuck 60 Process gas distributor 65 Hole 70 Process gas source 75 Exhaust system 80 Throttle valve 85 Pump 95 Inductor coil 100 Electrostatic member 105 Electrode 115 Dielectric 120 Receiving surface 125 Heat transfer gas source 130 Conduit 135 Groove 140 Electrical connector 145 Voltage source 155 Lift pin assembly 160 Lift pin 165 Hole 170 Lift mechanism 175 Base 180 Channel 190 Support 200 Carbon fiber 205 Orientation axis 210 Disk 215 Annular ring 220 Center of chuck 225 Chuck Perimeter 230 Channel 235 Heater 240 O-ring 250 Bonding layer 252 Lower surface 255 Resistance heating element 260 Heater power supply 270 Heater connector 275 Temperature controller 285 Temperature sensor 295 Second bonding layer 300 Cavity 310a Gas inlet 310b Gas outlet 315 Threaded insert 320 Bolt 325 Tightening ring 330 Curved surface 340 Voltage source terminal 345 Electrical connector plug 350 Hole 355 Gap 370 Shoulder 375 Metal insert 380 ceramic tube
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 ０９／３０７２１５ (32)優先日 平成11年５月７日(1999．5．7) (33)優先権主張国 米国（ＵＳ） (72)発明者 シャモイル シャモイリアン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95120 サン ホセ リトル フォールズ ドライヴ 6536 (72)発明者 アーナンダ エイチ クマー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95035ルピタス ノールヴィュー ドライ ヴ 1296 (72)発明者 アーノルド コーロデンコ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94132 サン フランシスコ ユーカリプ タス ドライヴ 1747 (72)発明者 ユー ワン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95014 クーパーティノ ノース フット ヒル ブールヴァード 10330−エイ25 (72)発明者 アレクサンダー エム ヴィーツァー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94040 マウンテン ヴィュー ロイド ウェイ 1429 (72)発明者 スリンダー エス ベディー アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94539 フリーモント ハンター プレイ ス 44296 (72)発明者 カドターラ アール ナレンドルナータ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 95148 サン ホセ スロープヴィュー ドライヴ 3686 (72)発明者 セミオン エル カッツ アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94132 サン フランシスコ ゴンザレス ドライヴ 810 (72)発明者 デニス エス グリマード アメリカ合衆国 ミシガン州 48103 ア ン アーバー リバティー ポイント 511 (72)発明者 ウィン エル チェン アメリカ合衆国 カリフォルニア州 94087 サニーヴェイル ラシーン ドラ イヴ 1665 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (31) Priority claim number 09/307215 (32) Priority date May 7, 1999 (5.7.1999) (33) Priority claim country United States (US) (72) Inventor Shamoyl Chamoylian United States 95120 San Jose Little Falls Drive 6536 (72) Inventor Ananda H. Kumar United States 95035 Lupitas Nordview Drive 1296 (72) Inventor Arnold Korodenko United States of America 94132 San Francisco Eucalyptus Tas Drive 1747 (72) 72) Inventor You One U.S.A.95 95014 Couperino North Foothill Boulevard 10330-A25 (72 Inventor Alexander M. Wietzer United States 94040 California Mountain View Lloyd Way 1429 (72) Inventor Slender Es Veddy United States of America 94539 Fremont Hunter Plays 44296 (72) Inventor Cadutara Earl Narendlnerata United States of America 95148 San Jose Slopeview Drive 3686 (72) Inventor Semion El Catz United States of America 94132 San Francisco Gonzales Drive 810 (72) Inventor Dennis es Grimado United States of America Michigan 48103 An Arbor Liberty Point 511 (72) Inventor Win El Chen United States of America 94087 Sunnyvale Racine Doraeve 1665
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US30721499A | 1999-05-07 | 1999-05-07 | |
| US09/307,215US6310755B1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Electrostatic chuck having gas cavity and method |
| US09/306,944US6462928B1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Electrostatic chuck having improved electrical connector and method |
| US09/306934 | 1999-05-07 | ||
| US09/306944 | 1999-05-07 | ||
| US09/307215 | 1999-05-07 | ||
| US09/307214 | 1999-05-07 | ||
| US09/306,934US20020036881A1 (en) | 1999-05-07 | 1999-05-07 | Electrostatic chuck having composite base and method |
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001102436Atrue JP2001102436A (en) | 2001-04-13 |
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000174436AWithdrawnJP2001102436A (en) | 1999-05-07 | 2000-05-08 | Electrostatic chuck and method of manufacturing the same |
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001102436A (en) |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002003452A1 (en)* | 2000-07-03 | 2002-01-10 | Ibiden Co., Ltd. | Apparatus for producing and inspecting semiconductor |
| JP2004031665A (en)* | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Electrostatic chuck |
| JP2006156691A (en)* | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Kyocera Corp | Substrate holding member |
| JP2006299418A (en)* | 2006-05-08 | 2006-11-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | HOLDER FOR SEMICONDUCTOR OR LIQUID CRYSTAL MANUFACTURING DEVICE AND SEMICONDUCTOR OR LIQUID CRYSTAL MANUFACTURING DEVICE WITH THE SAME |
| JP2006525668A (en)* | 2003-03-17 | 2006-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Processing system and method for heat treating a substrate |
| JP2007053382A (en)* | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Applied Materials Inc | Active cooling of substrate support |
| US7353979B2 (en) | 2003-09-22 | 2008-04-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of fabricating substrate placing stage |
| JP2008103713A (en)* | 2006-10-06 | 2008-05-01 | Ngk Insulators Ltd | Substrate loading table |
| JP2008527694A (en)* | 2004-12-30 | 2008-07-24 | ラム リサーチ コーポレイション | Device for temperature control of a substrate spatially and temporally |
| JP2008172255A (en)* | 2008-01-25 | 2008-07-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Electrostatic chuck |
| JP2010062195A (en)* | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing apparatus, and sample placing and holding electrode |
| WO2010084650A1 (en)* | 2009-01-26 | 2010-07-29 | 三菱重工業株式会社 | Substrate support stage of plasma processing apparatus |
| KR20110049867A (en)* | 2008-08-12 | 2011-05-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Electrostatic chuck assembly |
| US8000082B2 (en) | 2005-09-30 | 2011-08-16 | Lam Research Corporation | Electrostatic chuck assembly with dielectric material and/or cavity having varying thickness, profile and/or shape, method of use and apparatus incorporating same |
| JP2013248762A (en)* | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Toshiba Corp | Inkjet recording head |
| KR101357971B1 (en) | 2006-12-15 | 2014-02-04 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Heating device |
| JP2014091861A (en)* | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Ulvac Japan Ltd | Sputtering method and sputtering apparatus |
| US8963052B2 (en) | 2001-04-30 | 2015-02-24 | Lam Research Corporation | Method for controlling spatial temperature distribution across a semiconductor wafer |
| JP2015523732A (en)* | 2012-07-03 | 2015-08-13 | ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | Composite substrate for laminated heater |
| WO2015198942A1 (en)* | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 日本特殊陶業株式会社 | Electrostatic chuck |
| JP2017530542A (en)* | 2014-07-23 | 2017-10-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Variable temperature controlled substrate support assembly |
| JP2019194351A (en)* | 2018-03-07 | 2019-11-07 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Y2O3-ZrO2 EROSION RESISTANT MATERIAL FOR CHAMBER COMPONENT IN PLASMA ENVIRONMENT |
| CN110556316A (en)* | 2018-06-04 | 2019-12-10 | 应用材料公司 | Substrate supporting base |
| JP2020088304A (en)* | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 新光電気工業株式会社 | Substrate fixing device |
| JP2021002641A (en)* | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 新光電気工業株式会社 | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
| CN113675127A (en)* | 2020-05-15 | 2021-11-19 | 细美事有限公司 | Electrostatic chuck, substrate processing apparatus, and substrate processing method |
| CN113853672A (en)* | 2019-05-24 | 2021-12-28 | 应用材料公司 | Substrate support carrier with improved bond layer protection |
| JP2022038906A (en)* | 2020-08-27 | 2022-03-10 | 日本特殊陶業株式会社 | Holding device |
| US11309203B2 (en) | 2018-11-13 | 2022-04-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wafer stage and method of manufacturing the same |
| US20220208593A1 (en)* | 2020-12-24 | 2022-06-30 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
| JP2022148714A (en)* | 2021-03-24 | 2022-10-06 | 新光電気工業株式会社 | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
| JP2023158901A (en)* | 2022-04-19 | 2023-10-31 | 日本特殊陶業株式会社 | Metal parts, semiconductor manufacturing equipment, and holding devices |
| JP2024506031A (en)* | 2021-02-09 | 2024-02-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck using metal bonding |
| JP2024507802A (en)* | 2021-02-22 | 2024-02-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck using different ceramics |
| JP2024510567A (en)* | 2021-03-03 | 2024-03-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck with metal shaft |
| WO2024069816A1 (en)* | 2022-09-28 | 2024-04-04 | 日本碍子株式会社 | Electrostatic chuck assembly |
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002003452A1 (en)* | 2000-07-03 | 2002-01-10 | Ibiden Co., Ltd. | Apparatus for producing and inspecting semiconductor |
| US9824904B2 (en) | 2001-04-30 | 2017-11-21 | Lam Research Corporation | Method and apparatus for controlling spatial temperature distribution |
| US8963052B2 (en) | 2001-04-30 | 2015-02-24 | Lam Research Corporation | Method for controlling spatial temperature distribution across a semiconductor wafer |
| JP2004031665A (en)* | 2002-06-26 | 2004-01-29 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Electrostatic chuck |
| JP2006525668A (en)* | 2003-03-17 | 2006-11-09 | 東京エレクトロン株式会社 | Processing system and method for heat treating a substrate |
| US7353979B2 (en) | 2003-09-22 | 2008-04-08 | Ngk Insulators, Ltd. | Method of fabricating substrate placing stage |
| JP2006156691A (en)* | 2004-11-29 | 2006-06-15 | Kyocera Corp | Substrate holding member |
| JP2008527694A (en)* | 2004-12-30 | 2008-07-24 | ラム リサーチ コーポレイション | Device for temperature control of a substrate spatially and temporally |
| JP4881319B2 (en)* | 2004-12-30 | 2012-02-22 | ラム リサーチ コーポレイション | Device for temperature control of a substrate spatially and temporally |
| US10636689B2 (en) | 2004-12-30 | 2020-04-28 | Lam Research Corporation | Apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
| US8821639B2 (en) | 2004-12-30 | 2014-09-02 | Lam Research Corporation | Apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
| US8735298B2 (en) | 2004-12-30 | 2014-05-27 | Lam Research Corporation | Method for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
| US8038796B2 (en) | 2004-12-30 | 2011-10-18 | Lam Research Corporation | Apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
| US8051556B2 (en) | 2004-12-30 | 2011-11-08 | Lam Research Corporation | Method of manufacturing apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
| US11302556B2 (en) | 2004-12-30 | 2022-04-12 | Lam Research Corporation | Apparatus for spatial and temporal control of temperature on a substrate |
| JP2007053382A (en)* | 2005-08-16 | 2007-03-01 | Applied Materials Inc | Active cooling of substrate support |
| US8000082B2 (en) | 2005-09-30 | 2011-08-16 | Lam Research Corporation | Electrostatic chuck assembly with dielectric material and/or cavity having varying thickness, profile and/or shape, method of use and apparatus incorporating same |
| JP2006299418A (en)* | 2006-05-08 | 2006-11-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | HOLDER FOR SEMICONDUCTOR OR LIQUID CRYSTAL MANUFACTURING DEVICE AND SEMICONDUCTOR OR LIQUID CRYSTAL MANUFACTURING DEVICE WITH THE SAME |
| JP2008103713A (en)* | 2006-10-06 | 2008-05-01 | Ngk Insulators Ltd | Substrate loading table |
| US8129016B2 (en) | 2006-10-06 | 2012-03-06 | Ngk Insulators, Ltd. | Substrate supporting member |
| KR101357971B1 (en) | 2006-12-15 | 2014-02-04 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Heating device |
| JP2008172255A (en)* | 2008-01-25 | 2008-07-24 | Ngk Spark Plug Co Ltd | Electrostatic chuck |
| JP2011530833A (en)* | 2008-08-12 | 2011-12-22 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck assembly |
| KR20110049867A (en)* | 2008-08-12 | 2011-05-12 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Electrostatic chuck assembly |
| KR101582785B1 (en)* | 2008-08-12 | 2016-01-07 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Electrostatic chuck assembly |
| JP2010062195A (en)* | 2008-09-01 | 2010-03-18 | Hitachi High-Technologies Corp | Plasma processing apparatus, and sample placing and holding electrode |
| JP2010168635A (en)* | 2009-01-26 | 2010-08-05 | Mitsubishi Heavy Ind Ltd | Substrate support stage of plasma processing apparatus |
| WO2010084650A1 (en)* | 2009-01-26 | 2010-07-29 | 三菱重工業株式会社 | Substrate support stage of plasma processing apparatus |
| JP2013248762A (en)* | 2012-05-30 | 2013-12-12 | Toshiba Corp | Inkjet recording head |
| US10395953B2 (en) | 2012-07-03 | 2019-08-27 | Watlow Electric Manufacturing Company | Composite substrate for layered heaters |
| KR101812510B1 (en) | 2012-07-03 | 2018-01-30 | 와틀로 일렉트릭 매뉴팩츄어링 컴파니 | Composite substrate for layered heaters |
| JP2015523732A (en)* | 2012-07-03 | 2015-08-13 | ワトロウ エレクトリック マニュファクチュアリング カンパニー | Composite substrate for laminated heater |
| US10658206B2 (en) | 2012-07-03 | 2020-05-19 | Watlow Electric Manufacturing Company | Method of forming a composite substrate for layered heaters |
| JP2014091861A (en)* | 2012-11-06 | 2014-05-19 | Ulvac Japan Ltd | Sputtering method and sputtering apparatus |
| WO2015198942A1 (en)* | 2014-06-23 | 2015-12-30 | 日本特殊陶業株式会社 | Electrostatic chuck |
| US10410897B2 (en) | 2014-06-23 | 2019-09-10 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Electrostatic chuck |
| JP2017530542A (en)* | 2014-07-23 | 2017-10-12 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Variable temperature controlled substrate support assembly |
| JP2019194351A (en)* | 2018-03-07 | 2019-11-07 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | Y2O3-ZrO2 EROSION RESISTANT MATERIAL FOR CHAMBER COMPONENT IN PLASMA ENVIRONMENT |
| JP7292060B2 (en) | 2018-03-07 | 2023-06-16 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Y2O3-ZrO2 Erosion Resistant Materials for Chamber Components in Plasma Environments |
| CN110556316A (en)* | 2018-06-04 | 2019-12-10 | 应用材料公司 | Substrate supporting base |
| CN110556316B (en)* | 2018-06-04 | 2024-05-14 | 应用材料公司 | Substrate support base |
| US11309203B2 (en) | 2018-11-13 | 2022-04-19 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Wafer stage and method of manufacturing the same |
| JP2020088304A (en)* | 2018-11-30 | 2020-06-04 | 新光電気工業株式会社 | Substrate fixing device |
| TWI826597B (en)* | 2018-11-30 | 2023-12-21 | 日商新光電氣工業股份有限公司 | Substrate fixation device |
| JP7329917B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-08-21 | 新光電気工業株式会社 | Substrate fixing device |
| US11631598B2 (en) | 2018-11-30 | 2023-04-18 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Substrate fixing device |
| CN113853672A (en)* | 2019-05-24 | 2021-12-28 | 应用材料公司 | Substrate support carrier with improved bond layer protection |
| JP2021002641A (en)* | 2019-06-20 | 2021-01-07 | 新光電気工業株式会社 | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
| JP7402070B2 (en) | 2019-06-20 | 2023-12-20 | 新光電気工業株式会社 | Electrostatic chuck, substrate fixing device |
| CN113675127A (en)* | 2020-05-15 | 2021-11-19 | 细美事有限公司 | Electrostatic chuck, substrate processing apparatus, and substrate processing method |
| JP7386142B2 (en) | 2020-08-27 | 2023-11-24 | 日本特殊陶業株式会社 | holding device |
| JP2022038906A (en)* | 2020-08-27 | 2022-03-10 | 日本特殊陶業株式会社 | Holding device |
| US20220208593A1 (en)* | 2020-12-24 | 2022-06-30 | Shinko Electric Industries Co., Ltd. | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
| JP2024506031A (en)* | 2021-02-09 | 2024-02-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck using metal bonding |
| JP2024507802A (en)* | 2021-02-22 | 2024-02-21 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck using different ceramics |
| KR102866602B1 (en) | 2021-02-22 | 2025-09-29 | 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 | Electrostatic chuck with differentiated ceramics |
| JP2024510567A (en)* | 2021-03-03 | 2024-03-08 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Electrostatic chuck with metal shaft |
| JP7691511B2 (en) | 2021-03-03 | 2025-06-11 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド | Metal shaft electrostatic chuck |
| JP7670316B2 (en) | 2021-03-24 | 2025-04-30 | 新光電気工業株式会社 | Electrostatic chuck, substrate fixing device |
| JP2022148714A (en)* | 2021-03-24 | 2022-10-06 | 新光電気工業株式会社 | Electrostatic chuck and substrate fixing device |
| JP2023158901A (en)* | 2022-04-19 | 2023-10-31 | 日本特殊陶業株式会社 | Metal parts, semiconductor manufacturing equipment, and holding devices |
| JP7747580B2 (en) | 2022-04-19 | 2025-10-01 | 日本特殊陶業株式会社 | Semiconductor manufacturing equipment and holding equipment |
| JP7479565B1 (en) | 2022-09-28 | 2024-05-08 | 日本碍子株式会社 | Electrostatic Chuck Assembly |
| KR102768780B1 (en) | 2022-09-28 | 2025-02-14 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | Electrostatic chuck assembly |
| US12211725B2 (en) | 2022-09-28 | 2025-01-28 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck assembly |
| KR20240046102A (en)* | 2022-09-28 | 2024-04-08 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | electrostatic chuck assembly |
| WO2024069816A1 (en)* | 2022-09-28 | 2024-04-04 | 日本碍子株式会社 | Electrostatic chuck assembly |
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6490146B2 (en) | Electrostatic chuck bonded to base with a bond layer and method | |
| US6538872B1 (en) | Electrostatic chuck having heater and method | |
| US6310755B1 (en) | Electrostatic chuck having gas cavity and method | |
| US6462928B1 (en) | Electrostatic chuck having improved electrical connector and method | |
| JP2001102436A (en) | Electrostatic chuck and method of manufacturing the same | |
| US20020036881A1 (en) | Electrostatic chuck having composite base and method | |
| US6503368B1 (en) | Substrate support having bonded sections and method | |
| KR101831665B1 (en) | Substrate support assembly having metal bonded protective layer | |
| JP4040284B2 (en) | Electrode built-in susceptor for plasma generation and manufacturing method thereof | |
| JP3155802U (en) | Wafer mounting device | |
| TWI228786B (en) | Electrostatic chucking stage and substrate processing apparatus | |
| US6583980B1 (en) | Substrate support tolerant to thermal expansion stresses | |
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| JP2009060103A (en) | Bonding structure, and manufacturing method thereof | |
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| KR100911485B1 (en) | Susceptor with built-in electrode and manufacturing method therefor | |
| KR20040004139A (en) | Electrode-built-in susceptor and a manufacturing method therefor | |
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| JP2001308165A (en) | Susceptor and its manufacturing method | |
| KR100918714B1 (en) | Susceptor with built-in electrode and manufacturing method therefor | |
| JP2004055608A (en) | Susceptor with built-in electrode | |
| JP3746935B2 (en) | Susceptor and manufacturing method thereof | |
| JP2003124296A (en) | Susceptor and its manufacturing method | |
| KR20230042114A (en) | wafer placement table |
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| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination | Free format text:JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date:20070807 |