本发明涉及一种基板固定装置。
背景技术：
现有技术中，制造ic、lsi等的半导体装置时所使用的成膜装置(例如，cvd装置、pvd装置等)或等离子蚀刻装置一般具有用于在真空处理室内对晶片(wafer)进行高精度保持的载台(stage)。
作为这样的载台，例如提出了一种藉由安装在底板上的静电卡盘(chuck)对吸附对象即晶片进行吸附保持的基板固定装置。
作为基板固定装置的一例，可列举出具有设置了用于对晶片的温度进行调节的发热体的结构的基板固定装置。在这样的基板固定装置中，发热体例如内置在与静电卡盘相邻设置的绝缘层中。
专利文献1：日本特开2014-78731号公报
然而，基板固定装置中存在发热体的厚度方向的偏差(不均)等会导致发热参差不齐，进而阻碍静电卡盘表面的温度均匀性的情况。
技术实现要素：
本发明是鉴于上述问题而提出的，其目的在于提供一种可提高静电卡盘表面的温度均匀性的基板固定装置。
根据本发明的一方面，提供一种基板固定装置，其特征在于，具有：底板；设置在所述底板上的发热部；及设置在所述发热部上的静电卡盘。所述发热部具备：发热体；配置在比所述发热体还靠近所述静电卡盘的一侧的金属层；及对所述发热体和所述金属层进行覆盖的绝缘层。所述金属层由热传导率高于所述绝缘层的材料形成。
根据所公开的技术，能够提供一种可提高静电卡盘表面的温度均匀性的基板固定装置。
附图说明
图1是第1实施方式的基板固定装置的简略例示剖面图。
图2a～图2d是第1实施方式的基板固定装置的制造步骤例示图(其1)。
图3a～图3c是第1实施方式的基板固定装置的制造步骤例示图(其2)。
图4a～图4b是第1实施方式的基板固定装置的制造步骤例示图(其3)。
图5a～图5b是基板固定装置1的效果说明图。
图6a～图6f是发热部上所设置的金属层的图案的变化例示图。
其中，附图标记说明如下：
1基板固定装置
10底板
15水路
15a冷却水导入部
15b冷却水排出部
20粘接层
30发热部
31绝缘层
32发热体
33、33a、33b、33c、33d、33e、33f金属层
40静电卡盘
41基体
41a载置面
42静电电极
311、312、313绝缘树脂膜
具体实施方式
以下参照附图对本发明的实施方式进行说明。需要说明的是，各图中存在对相同构成部分赋予相同的符号，并对重复说明进行省略的情况。
〈第1实施方式〉
[基板固定装置的结构]
图1是第1实施方式的基板固定装置的简略例示剖面图。参照图1。作为基板固定装置1的主要构成要素，基板固定装置1具有底板10、粘接层20、发热部30及静电卡盘40。
底板10是用于对发热部30和/或静电卡盘40进行安装的部件。底板10的厚度例如可为20～50mm左右。底板10例如由铝形成，也可作为用于对等离子进行控制的电极等而使用。藉由向底板10供给预定的高频电力，以控制用于使所发生的处于等离子状态的离子等与吸附在静电卡盘40上的晶片进行冲撞的能量，可高效地进行蚀刻处理。
底板10的内部设置有水路15。水路15的一端具有冷却水导入部15a，另一端具有冷却水排出部15b。水路15与设置在基板固定装置1的外部的冷却水控制装置(未图示)连接。冷却水控制装置(未图示)可从冷却水导入部15a将冷却水导入水路15，并可从冷却水排出部15b将冷却水排出。藉由使冷却水在水路15内循环以对底板10进行冷却，可对吸附在静电卡盘40上的晶片进行冷却。底板10上除了水路15之外还可设置用于导入对吸附在静电卡盘40上的晶片进行冷却的惰性气体的气路等。
发热部30介由粘接层20固着在底板10上。作为粘接层20，例如可使用硅酮系粘接剂(siliconeadhesive)。粘接层20的厚度例如可为2mm左右。粘接层20的热传导率优选为2w/mk以上。粘接层20也可为多个(plural)粘接层进行了层叠的层叠结构。例如，藉由使粘接层20为对热传导率较高的粘接剂和弹性率较低的粘接剂进行了组合的两层结构，可获得能够降低与铝制底板之间的热膨胀差所引起的应力的效果。
发热部30具有绝缘层31以及内置在绝缘层31中的发热体32和金属层33。绝缘层31覆盖在发热体32和金属层33的周围，由此可从外部对其进行保护。
作为绝缘层31，例如可使用具有高热传导率和高耐热性的环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪(bismaleimidetriazine)树脂等。绝缘层31的热传导率优选为32w/mk以上。藉由使绝缘层31含有氧化铝(alumina)、氮化铝等的填充物，可提高绝缘层31的热传导率。此外，绝缘层31的玻璃转化温度(tg)优选为250℃以上。另外，绝缘层31的厚度优选为100～150μm左右，绝缘层31的厚度偏差优选为±10％以下。
就发热体32而言，藉由从基板固定装置1的外部被施加电压可进行发热，并可进行加热以使后述的基体41的载置面41a变为预定的温度。发热体32例如可将基体41的载置面41a的温度加热至250℃～300℃左右。作为发热体32的材料，例如可使用铜(cu)、钨(w)、镍(ni)、康铜(constantan)(cu/ni/mn/fe的合金)等。发热体32的厚度例如可为20～100μm左右。发热体32例如可为同心圆状的图案。
需要说明的是，为了提高发热体32和绝缘层31之间的高温下的密着(密接)性，发热体32的至少一个表面(上下表面中的一个或两个)优选被进行了粗化处理。当然，也可对发热体32的上下的两个表面都进行粗化处理。此情况下，发热体32的上表面和下表面可使用不同的粗化方法。对粗化方法并无特别限定，但可列举出基于蚀刻的方法、使用偶联剂(couplingagent)系的表面改质技术的方法、使用基于波长355nm以下的uv-yag激光的点加工(dotprocessing)的方法等。
金属层33在绝缘层31内配置为比发热体32还靠近静电卡盘40的一侧。金属层33是用于对发热体32所发出的热量进行均匀扩散(对不均匀的发热状态进行缓和)的层，由热传导率高于绝缘层31的材料形成。作为金属层33的材料，例如可使用铜(cu)、钨(w)、镍(ni)、康铜(cu/ni/mn/fe的合金)等。金属层33的平面形状例如可为圆形。此情况下，金属层33的平面形状可形成为比绝缘层31的平面形状小一圈。金属层33的厚度例如可为20～100μm左右。金属层33和发热体32可由相同材料形成。
金属层33的侧面和上下表面被绝缘层31进行了覆盖。这样，金属层33的侧面就不会露出至外部，由此可提高金属层33相对于等离子气体的耐腐蚀性。
静电卡盘40暴露于等离子，所以如果相对于等离子气体的耐腐蚀性较低，则由发热体32和/或金属层33的成分和等离子气体所形成的反应生成物可变成颗粒(particle)并附着在基体41上，由此会产生污染等的不良影响。在金属层33和发热体32由相同材料形成的情况下，可降低污染的风险。
需要说明的是，金属层33在绝缘层31内也可采用沿绝缘层31的厚度方向隔开预定间隔的方式而设置为多层。此外，金属层33在绝缘层31内还可同时设置在比发热体32还靠近静电卡盘40的一侧和比发热体32还靠近粘接层20的一侧。藉由设置多个金属层，可提高热扩散性。
静电卡盘40是对吸附对象即晶片进行吸附保持的部分。静电卡盘40的平面形状例如可为圆形。静电卡盘40的吸附对象即晶片的直径例如可为8、12或18英寸左右。
静电卡盘40设置在发热部30上。静电卡盘40具有基体41和静电电极42。静电卡盘40例如为johnson-rahbek式静电卡盘。但静电卡盘40也可为库仑力(coulombforce)式静电卡盘。
基体41为介电体(dielectric)，作为基体41，例如可使用氧化铝(al2o3)、氮化铝(aln)等的陶瓷。基体41的厚度例如可为1～10mm左右，基体41的介电常数(dielectricconstant)(1khz)例如可为9～10左右。静电卡盘40和发热部30的绝缘层31之间直接接合。藉由不介由(使用)粘接剂而是对发热部30和静电卡盘40进行直接接合，可提高基板固定装置1的耐热温度。例如，发热部30和静电卡盘40被粘接剂进行了接合的现有技术中的基板固定装置的耐热温度为150℃左右，而本实施方式的基板固定装置1的耐热温度则可为200℃左右。
静电电极42为薄膜电极，内置在基体41中。静电电极42与设置在基板固定装置1的外部的电源连接，从电源被施加预定的电压后，静电电极42和晶片之间可产生基于静电的吸附力。据此，在静电卡盘40的基体41的载置面41a上可对晶片进行吸附保持。施加至静电电极42的电压越高，吸附保持力越强。静电电极42可为单极形状，也可为双极形状。作为静电电极42的材料，例如可使用钨、钼等。
[基板固定装置的制造方法]
图2a～图4b是第1实施方式的基板固定装置的制造步骤例示图。参照图2a～图4b对基板固定装置1的制造步骤以发热部30的形成步骤为中心进行说明。需要说明的是，图2a～图4a是在与图1进行了上下倒转的状态下所描绘的图。
首先，在图2a所示的步骤中，藉由包括对印刷电路基板(greensheet)进行通孔(via)加工的步骤、在通孔内填充导电膏的步骤、形成作为静电电极的图案的步骤、与其他印刷电路基板进行层叠并进行烧成的步骤、对表面进行平坦化的步骤等的周知的制造方法，可制作基体41中内置有静电电极42的静电卡盘40。需要说明的是，为了提高与后述的绝缘树脂膜311之间的密着性，也可对静电卡盘40的将要层压绝缘树脂膜311的表面进行喷砂处理等，由此对其进行粗化处理。
接下来，在图2b所示的步骤中，将绝缘树脂膜311直接层压在静电卡盘40上。在真空中对绝缘树脂膜311进行层压时，可抑制空洞(void)的产生，故为优选。也可不使绝缘树脂膜311硬化，而是先使其为半硬化状态(b－载台)。藉由半硬化状态下的绝缘树脂膜311的粘着力，绝缘树脂膜311可暂时固定在静电卡盘40上。
作为绝缘树脂膜311，例如可使用具有高热传导率和高耐热性的环氧树脂、双马来酰亚胺三嗪树脂等。绝缘树脂膜311的热传导率优选为3w/mk以上。藉由使绝缘树脂膜311含有氧化铝、氮化铝等的填充物，可提高绝缘树脂膜311的热传导率。此外，绝缘树脂膜311的玻璃转化温度优选为250℃以上。另外，从提高热传导性能(增大热传导速度)的观点来看，绝缘树脂膜311的厚度优选为60μm以下，绝缘树脂膜311的厚度偏差优选为±10％以下。
接着，在图2c所示的步骤中，将金属层33配置在绝缘树脂膜311上。金属层33例如可采用将铜(cu)、钨(w)、镍(ni)、康铜(cu/ni/mn/fe的合金)等的金属箔层压在绝缘树脂膜311上的方式而形成。也可采用上述材料并藉由溅射法、镀覆法等来形成金属层33。金属层33的平面形状和厚度如前所述。就金属层33而言，藉由半硬化状态下的绝缘树脂膜311的粘着力，可暂时固定在绝缘树脂膜311上。
接下来，在图2d所示的步骤中，将覆盖金属层33的绝缘树脂膜312层压在绝缘树脂膜311上。在真空中对绝缘树脂膜312进行层压时，可抑制空洞(void)的产生，故为优选。绝缘树脂膜312的材料例如可与绝缘树脂膜311相同。但是，就绝缘树脂膜312的厚度而言，可在能够对金属层33进行覆盖的范围内进行适当的确定，不一定非得与绝缘树脂膜311的厚度相同。
接着，在图3a所示的步骤中，将金属箔321配置在绝缘树脂膜312上。金属箔321为最终成为发热体32的层，所以金属箔321的材料与已经例示的发热体32的材料相同。就金属箔321的厚度而言，考虑到基于蚀刻的配线的形成，优选为100μm以下。金属箔321藉由半硬化状态下的绝缘树脂膜312的粘着力可暂时固定在绝缘树脂膜312上。
需要说明的是，在绝缘树脂膜312上进行配置之前，优选先对金属箔321的至少一个表面(上下表面中的一个或两个)进行粗化处理。当然，也可对金属箔321的上下的两个表面都进行粗化处理。此情况下，金属箔321的上表面和下表面可使用不同的粗化方法。对粗化方法并无特别限定，但可列举出基于蚀刻的方法、使用偶联剂系的表面改质技术的方法、使用基于波长355nm以下的uv-yag激光的点加工的方法等。
此外，在使用点加工的方法中，还可有选择地对金属箔321所需的区域进行粗化处理。所以在使用点加工的方法中，并不需要对金属箔321的整个区域都进行粗化处理，只要最小限地对作为发热体32而留下的区域进行的粗化处理即可(即，并不需要对藉由蚀刻而除去的区域都进行粗化处理)。
接着，在图3b所示的步骤中，对金属箔321进行图案化，由此可形成发热体32。发热体32例如可为同心圆状的图案。具体而言，例如，在金属箔321的整个表面上形成光阻，然后对光阻进行曝光和显影，藉此形成仅对作为发热体32而留下的部分进行覆盖的光阻图案。接下来，可藉由蚀刻处理对没有被光阻图案覆盖的部分的金属箔321进行去除。例如，在金属箔321的材料为铜的情况下，作为对金属箔321进行除去的蚀刻液，可使用氯化铜蚀刻液、氯化铁蚀刻液等。
之后，使用剥离液对光阻图案进行剥离，由此可在绝缘树脂膜312的预定位置处形成发热体32(光刻法(photolithography))。藉由光刻法形成发热体32，不仅可降低发热体32的宽度方向的尺寸不均(偏差)，而且还可改善发热分布(distribution)。需要说明的是，藉由蚀刻所形成的发热体32的剖面形状例如可为大致梯形形状。此情况下，与绝缘树脂膜312相接的表面和其相反侧的表面之间的配线宽度之差例如可为10～50μm左右。藉由使发热体32的剖面形状为简单的大致梯形形状，可改善发热分布。
接下来，在图3c所示的步骤中，将对发热体32进行覆盖的绝缘树脂膜313层压在绝缘树脂膜312上。在真空中对绝缘树脂膜313进行层压时，可控制空洞等的产生，故为优选。绝缘树脂膜313的材料例如可与绝缘树脂膜311相同。但是，就绝缘树脂膜313的厚度而言，可在能够覆盖发热体32的范围内进行适当的确定，并不一定非得与绝缘树脂膜311、312的厚度相同。
接下来，在图4a所示的步骤中，一边使绝缘树脂膜311、312及313向静电卡盘40侧进行押压，一边将绝缘树脂膜311、312及和313加热至硬化温度以上以使其硬化。据此，绝缘树脂膜311、312及313可被一体化，进而变为绝缘层31，这样就可形成发热体32和金属层33的周围被绝缘层31覆盖了的发热部30，其中，发热部30的绝缘层31和静电卡盘40直接接合。另外，考虑到返回常温时的应力，绝缘树脂膜311、312及313的加热温度优选为200℃以下。
需要说明的是，藉由一边使绝缘树脂膜311、312及313向静电卡盘40侧进行押压，一边对其进行加热硬化，可减小会受到发热体32的有无的影响的绝缘层31的上表面(不与静电卡盘40相接的一侧的表面)的凹凸，从而进行平坦化。绝缘层31的上表面的凹凸优选为7μm以下。藉由使绝缘层31的上表面的凹凸为7μm以下，在下一个步骤中可防止绝缘层31和粘接层20之间出现气泡。即，可防止绝缘层31和粘接层20之间的粘接性的下降。
接下来，在图4b所示的步骤中，准备一个预先形成了水路15等的底板10，并在底板10上形成粘接层20(未硬化)。然后，使图4a所示的结构体上下反转，并介由粘接层20配置在底板10上，接着，使粘接层20硬化。据此，完成了在底板10上介由粘接层20依次层叠了发热部30和静电卡盘40的基板固定装置1的制作。
这里，藉由与比较例进行对比，对基板固定装置1的效果进行说明。图5是对基板固定装置1的效果进行说明的图。图5a中，以椭圆示出了比较例的基板固定装置1x中的发热体32所发出的热量的扩散情形。另外，图5b中，以椭圆示出了本实施方式的基板固定装置1中的发热体32所发出的热量的扩散情形。
图5a所示的基板固定装置1x的发热部30x不具备金属层33，所以不能使发热体32所发出的热量均匀扩散。为此，在存在阻碍发热体32所发出的热量的均匀性的因素的情况下，基体41的载置面41a的温度就无法变均匀。
然而，图5b所示的基板固定装置1的发热部30具备金属层33。据此，即使在存在阻碍发热体32所发出的热量的均匀性的因素的情况下，金属层33也可使发热体32所发出的热量均匀扩散(对不均匀的发热状态进行缓和)，所以可提高基体41的载置面41a的温度均匀性。
〈第1实施方式的变形例〉
在第1实施方式的变形例中对金属层的图案的变化进行例示。需要说明的是，在第1实施方式的变形例中，存在对与已经说明的实施方式相同的构成部分的说明进行省略的情况。
图6a～图6f是对发热部上所设置的金属层的图案的变化进行例示的图。在第1实施方式中，作为金属层33例示了平面形状为圆形的实心图案，但金属层的图案并不限定于实心图案。金属层例如也可为图6所例示的各种各样的图案，还可为这些图案之外的任意的图案。
图6a所示的金属层33a是同心圆状的图案。图6b所示的金属层33b是涡卷状的图案。图6c所示的金属层33c是在图6a所示的同心圆状的图案上又设置了大致十字状的狭缝的图案。图6d所示的金属层33d是在图6b所示的涡卷状的图案上再设置了大致十字状的狭缝的图案。图6e所示的金属层33e是网(mesh)状的图案。另外，图6f所示的金属层33f是块状的图案。
这样，藉由使发热部30上所设置的金属层不为实心图案，而是使其为具有介由(隔着)间隙而相邻的部分的预定形状的图案，可降低起因于金属层和其他部位之间的热膨胀系数的差的静电卡盘40的翘曲。
此外，尤其是在发热体32被形成为同心圆状的图案的情况下，藉由使发热部30上所设置的金属层为图6a那样的同心圆状的图案或图6b那样的涡卷状的图案，可高效地对发热体32所发出的热量进行扩散。
以上对本发明的较佳实施方式等进行了详细说明，但本发明并不限定于上述实施方式等，只要不超过权利要求书记载的技术范围，还可对上述实施方式等进行各种各样的变形和置换。
例如，作为本发明的基板固定装置的吸附对象，除了半导体晶片(硅片等)之外，还可例示出在液晶面板等的制造步骤中所使用的玻璃基板等。
基于上述，可提供一种基板固定装置，其具有：底板；设置在所述底板上的发热部；及设置在所述发热部上的静电卡盘。所述发热部具备：发热体；配置在比所述发热体还靠近所述静电卡盘的一侧的金属层；及对所述发热体和所述金属层进行覆盖的绝缘层。所述金属层由热传导率高于所述绝缘层的材料形成。
所述金属层为具有介由(隔着)间隙而相邻的部分的预定形状的图案。所述预定形状的图案为同心圆状或涡卷状的图案。
所述发热体为同心圆状的图案。所述发热体和所述金属层由相同材料形成。所述金属层的侧面被所述绝缘层进行了覆盖。
1.一种基板固定装置，具有：
底板；
设置在所述底板上的发热部；及
设置在所述发热部上的静电卡盘，
其中，
所述发热部具备
发热体；
配置在比所述发热体还靠近所述静电卡盘的一侧的金属层；及
对所述发热体和所述金属层进行覆盖的绝缘层，所述金属层由热传导率高于所述绝缘层的热传导率的材料形成。
2.如权利要求1所述的基板固定装置，其中，
所述金属层为具有隔着间隙而相邻的部分的预定形状的图案。
3.如权利要求2所述的基板固定装置，其中，
所述预定形状的图案为同心圆状或涡卷状的图案。
4.如权利要求3所述的基板固定装置，其中，
所述发热体为同心圆状的图案。
5.如权利要求1至4中的任一项所述的基板固定装置，其中，所述发热体和所述金属层由相同材料形成。
6.如权利要求1至4中的任一项所述的基板固定装置，其中，所述金属层的侧面被所述绝缘层进行了覆盖。
技术总结