JP3956620B2 - 静電チャック - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体デバイス製造装置、液晶デバイス製造装置等の半導体・液晶分野に用いられる静電チャック、特に双極型の静電チャックに関する。
【0002】
【従来の技術】
半導体デバイスや液晶デバイスを製造する際、特に真空雰囲気においてはシリコンウェーハ、ガラス基板等を保持するために、従来のメカクランプ方式から、面吸着が可能な静電チャックが検討されている。
静電チャックを構成する誘電体材料は、厚さと電極面積で決まる固有の抵抗値を有しており、吸着時に数百V以上の電圧を印加すると誘電体の固有抵抗に応じた漏れ電流が流れる。
【0003】
正負一対の電極を有する双極型の静電チャックは、被吸着物にアースの接続が生じないため、装置の機構が簡単になる利点を有するが、従来の双極型の静電チャックは、一枚の誘電体に一対の電極を形成しており、誘電体材料の厚さと電極面積で決まる固有の抵抗値に起因する電流の他に、電極間で電極間隔と対抗電極間の縁長さで決まるいわゆる表面電流が流れる。
【0004】
表面電流は数μAであっても、例えば電子線を用いた装置のように微少な電磁界の影響を受ける装置では無視できない。特開平11−163110号公報などに示されるような絶縁基板を裏面の導体膜を介して吸着するような液晶ガラス用の静電チャックでは高電圧を印加することにより表面電流が数mmA以上になり、そのため高電流容量の高価な電源が必要となり、双極型の静電チャックでは表面電流の低減が望まれていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
請求項1記載の発明は、誘電体に形成される電極間の誘電体の表面電流を著しく低減する静電チャックを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】
本発明は、絶縁体からなる基体と複数個の誘電体を有し、かつ各々の誘電体に電圧印加電極が形成され、さらに誘電体と隣接する誘電体の間に、誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する前記基体と同一材料の絶縁体を介在させてなる静電チャックに関する。また、前記誘電体と隣接する誘電体の間に介在され、該誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する絶縁体が、基体となる絶縁体と一体であることを特徴とする。しかも、前記誘電体がSiCであり、前記絶縁体がAl 2 O 3 であることを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】
本発明の静電チャックに用いられる誘電体の材料としては、Al2O3、Si3N4、AlN、SiC、BaTiO3等のセラミックス材料が用いられる。
誘電体に形成する電圧印加電極としては、Ag−Pd、W、Ag、Au等の金属を含むガラスペーストを焼き付けたり、Al、Cu、SUS等の金属板又は金属箔を密着させて形成することができる。
【0008】
基体となる絶縁体及び誘電体と隣接する誘電体の間に介在させる該誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する絶縁体に用いられる絶縁材料は、絶縁破壊電圧が大きく、絶縁抵抗の高い、高純度Al2O3(純度90%以上)、SiO2等が用いられる。なお、誘電体と隣接する誘電体の間に該誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する絶縁体に用いられる絶縁材料は、誘電体より10倍以上体積固有抵抗の高い材料を用いることが好ましく、50倍以上であればより好ましく、上限については特に制限はない。
【0009】
誘電体と隣接する誘電体の間に該誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する絶縁体に用いられる誘電材料は、基体となる絶縁体と一体でも差し支えない。なお、吸着面は単極構造の誘電体表面より出張ると吸着時に誘電体と吸着物の間に隙間が生じ、所望の吸着力が得られないので同時研磨するなどして少なくとも面一に加工することが好ましい。
【0010】
以下、本発明の実施の形態を図面を引用して説明する。
図1は本発明の原理的構成を説明する静電チャックの断面図、図2はその電気的等価回路を示す図、図3は本発明の実施例になる静電チャックの要部を示す斜視図、図4は図3のA−A線断面図、図5は従来の原理的構成を説明する静電チャックの断面図、図6はその電気的等価回路を示す図、図7は従来の静電チャックの要部を示す斜視図、図8は図7のB−B線断面図及び図9は漏れ電流を測定するための測定回路を示す図であり、1は誘電体、2は絶縁体、3は電圧印加電極、4は被吸着物、5はSiC及び6は高純度Al2O3である。
【0011】
図1に示す本発明の静電チャックは図5に示す従来の静電チャックで生じる誘電体1の表面抵抗Rsに起因するの表面電流を絶縁体2の大きな抵抗Rz(Rz>Rs)を介在させることにより低減できる。また絶縁体2の抵抗値Rzを誘電体1の表面抵抗Rsよりも甚だ大きくすれば(Rz》Rs)誘電体1の表面抵抗Rsに起因する表面電流を遮断することもできる。
【0012】
以下、本発明を実施例により説明するが、本発明はこれに制限されるものではない。
実施例1
図3に示すように、誘電体として体積固有抵抗が1×109Ωmで、寸法が66mm×24.5mm×厚さ2mmのSiC(日立化成工業(株)製、商標名ヘキサロイ) 5を二枚及び絶縁体として体積固有抵抗が1×1014Ωmで、寸法が100mm×100mm×厚さ10mmの高純度Al2O3 (日立化成工業(株)製、商標名ハロックス)6を一枚用い、SiC(誘電体)5の片側全面に速乾性導電ペースト(徳力化学製、商標名シルベスト)を塗布し、自然乾燥して厚さが20μmの電圧印加電極3を形成した。
【0013】
この後、図4に示すように、高純度Al2O3 (絶縁体)6の片側面に前記のSiC(誘電体)5を埋め込むための窪みを設け、さらに該窪みの底部から反対側の表面に貫通する電圧印加電極用孔7を形成し、しかる後前記窪みの部分にSiC(誘電体)5に形成した電圧印加電極3を下側に向けて挿入し、窪みと電圧印加電極3とを絶縁性エポキシ接着剤(チバガイギー社製、商標名アラルダイト)で接着し、次いでSiC(誘電体)5と高純度Al2O3(絶縁体)6の両表面を同時に研磨して吸着面を面一とした、SiC(誘電体)5と隣接するSiC(誘電体)5の間に該SiC(誘電体)5の表面抵抗より高い抵抗を有する高純度Al2O3 (絶縁体)6を介在させた静電チャックを得た。なお、二枚のSiC(誘電体)5の間に介在した高純度Al2O3 (絶縁体)6の幅は8mmとした。
【0014】
比較例1
SiC(誘電体)5及び高純度Al2O3 (絶縁体)6は実施例1と同様の材料を使用し、このうちSiC(誘電体)5は、図7に示すように66mm×47mm×厚さ2mmの寸法に加工し、SiC(誘電体)5の片側全面に実施例1で用いた速乾性導電ペーストを塗布し、自然乾燥して厚さが20μmの電圧印加電極3を形成した。一方、高純度Al2O3 (絶縁体)は、実施例1と同一の寸法のものを用いた。
【0015】
この後、図8に示すように、高純度Al2O3 (絶縁体)6の片側面に前記のSiC(誘電体)5を埋め込むための窪みを設け、さらに該窪みの底部から反対側の表面に貫通する電圧印加電極用孔7を形成し、しかる後前記窪みの部分にSiC(誘電体)5に形成した電圧印加電極3を下側に向けて挿入し、窪みと電圧印加電極3とを絶縁性エポキシ接着剤(チバガイギー社製、商標名アラルダイト)で接着し、次いでSiC(誘電体)5とAl2O3(絶縁体)の両表面を同時に研磨して吸着面を面一とした、誘電体と隣接する誘電体との間に高純度Al2O3 (絶縁体)6を介在しない一枚のSiC(誘電体)5からなる静電チャックを得た。
【0016】
次に、上記の実施例1及び比較例1で得た静電チャックにおいて、各々吸着時に流れる全漏れ電流を測定した。そのときの測定回路を図9に示す。
なお、被吸着物として、シリコンウェーハの裏面と、シリコンウェーハの裏面に厚さが0.3μmのインジウム−スズ導体膜を施した液晶用ガラスの2種類の被吸着物を使用し、誘電体が全て覆われるように全面吸着し測定し、シリコンウェーハの裏面での測定結果を表1及びシリコンウェーハの裏面に厚さが0.3μmのインジウム−スズ導体膜を施した液晶用ガラスでの測定結果を表2に示す。
【0017】
【表1】
【0018】
【表2】
【0019】
表1及び表2に示されるように本発明になる実施例の静電チャックは、比較例の静電チャックに比較して漏れ電流が少なく、特に表2に示すシリコンウェーハの裏面に厚さが0.3μmのインジウム−スズ導体膜を施した液晶用ガラスでの測定結果では、ガラスの体積固有抵抗が大きく誘電体の厚さ方向の電流も流れず、誘電体の表面電流を遮断していることが明らかである。
なお、実施例では単極型の誘電体を2枚使用したもので説明したが、2枚以上の多極型の静電チャックで、各電圧印加電極間の電位差を3段階以上に設定しても効果が変わらないことは明らかである。
【0020】
【発明の効果】
本発明における静電チャックは、誘電体に形成される電極間の誘電体の表面電流を著しく低減し、半導体デバイス製造装置、液晶デバイス製造装置、特に電子線を使用した装置や液晶ガラスを搬送する装置に好適である
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の原理的構成を説明する静電チャックの断面図である。
【図2】図1の電気的等価回路を示す図である。
【図3】本発明の実施例になる静電チャックの要部を示す斜視図である。
【図4】図3のA−A線断面図である。
【図5】従来の原理的構成を説明する静電チャックの断面図である。
【図6】図5の電気的等価回路を示す図である。
【図7】従来の静電チャックの要部を示す斜視図である。
【図8】図7のB−B線断面図である。
【図9】漏れ電流を測定するための測定回路を示す図である。
【符号の説明】
1 誘電体
2 絶縁体
3 電圧印加電極
4 被吸着物
5 SiC
6 高純度Al2O3
7 電圧印加用孔
Claims (3)
- 絶縁体からなる基体と複数個の誘電体を有し、かつ各々の誘電体に電圧印加電極が形成され、さらに誘電体と隣接する誘電体の間に、該誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する前記基体と同一材料の絶縁体を介在させてなる静電チャック。
- 請求項1において、前記誘電体と隣接する誘電体の間に介在され、該誘電体の表面抵抗より高い抵抗を有する絶縁体が、基体となる絶縁体と一体であることを特徴とする静電チャック。
- 請求項1又は2において、前記誘電体がSiCであり、前記絶縁体がAl 2 O 3 であることを特徴とする静電チャック。
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