JPH0831517B2 - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
- Publication number
- JPH0831517B2 JPH0831517B2 JP8300091A JP8300091A JPH0831517B2 JP H0831517 B2 JPH0831517 B2 JP H0831517B2 JP 8300091 A JP8300091 A JP 8300091A JP 8300091 A JP8300091 A JP 8300091A JP H0831517 B2 JPH0831517 B2 JP H0831517B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- dielectric
- electrostatic chuck
- temperature
- mol
- pbtio
- Prior art date
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- Expired - Lifetime
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
- Inorganic Insulating Materials (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電チャックに関するも
のである。
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路等の半導体の製造工程で
パターンニング等の微細加工を施すときに半導体ウエハ
ーを固定する治具に静電チャックが用いられている。図
１に示すように、これ等の静電チャックの基本原理は、
誘電体１を隔てて内部電極２と吸着物３との間に電圧を
印加し、両者の間にクーロン力を発現させることによっ
て吸着物３を吸着するものである。静電チャックの単位
面積あたりの吸着力Ｆは次式で与えられる。 Ｆ＝1/2 ε′ε0 (V/d)2 但し、ε′は誘電体の比誘導率、ε0 は真空の誘電率、
Ｖは電圧、ｄは誘電体層の厚みを示す。従って、比誘電
率ε′が大きい程、誘電体の吸着力は大きい。
パターンニング等の微細加工を施すときに半導体ウエハ
ーを固定する治具に静電チャックが用いられている。図
１に示すように、これ等の静電チャックの基本原理は、
誘電体１を隔てて内部電極２と吸着物３との間に電圧を
印加し、両者の間にクーロン力を発現させることによっ
て吸着物３を吸着するものである。静電チャックの単位
面積あたりの吸着力Ｆは次式で与えられる。 Ｆ＝1/2 ε′ε0 (V/d)2 但し、ε′は誘電体の比誘導率、ε0 は真空の誘電率、
Ｖは電圧、ｄは誘電体層の厚みを示す。従って、比誘電
率ε′が大きい程、誘電体の吸着力は大きい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、このような静電
チャックは、誘電体としてAl2O3, CaTiO3, BaTiO3 等の
セラミックスを用いたものが知られている（例えば、特
公昭60-58104号参照）。然し、前述の３つの誘電体セラ
ミックスでAl2O3 は吸着／脱着応答速度が体積抵抗率に
より変化し、かつ体積抵抗率は温度の上昇により減少す
る。CaTiO3は温度上昇による絶縁耐圧の低下が大きい。
BaTiO3は比誘電率ε′の温度依存性が大きい為、200 ℃
程度までしか使用できない欠点があった。
チャックは、誘電体としてAl2O3, CaTiO3, BaTiO3 等の
セラミックスを用いたものが知られている（例えば、特
公昭60-58104号参照）。然し、前述の３つの誘電体セラ
ミックスでAl2O3 は吸着／脱着応答速度が体積抵抗率に
より変化し、かつ体積抵抗率は温度の上昇により減少す
る。CaTiO3は温度上昇による絶縁耐圧の低下が大きい。
BaTiO3は比誘電率ε′の温度依存性が大きい為、200 ℃
程度までしか使用できない欠点があった。
【０００４】この欠点を解消する為、誘電体を上下２層
以上から構成し、誘電層間には電極を配置し、使用温度
の上昇に従い電圧を印加する電極を下部に切換えてゆく
ことで、吸着力を発現する誘電層の平均体積抵抗率の温
度変化を抑制する静電チャックが特開平 2-160444 号に
記載されている。各誘電体の体積抵抗率はTiO2の添加量
によって調整されている。この場合、Al2O3, Si3N4, Al
N 又はSiC から成る基材のグリーンシート上に、ペース
ト状にした電極を印刷したグリーンシートを熱圧着して
積層した後、焼成して静電チャックを得ている。グリー
ンシート積層法の他に、印刷法、プラズマ溶射、エッチ
ング又は蒸着法も利用できるとしている。然し、この静
電チャックは構造が複雑である上、電圧を印加する電極
を使用温度により選択する機能が必要であった。
以上から構成し、誘電層間には電極を配置し、使用温度
の上昇に従い電圧を印加する電極を下部に切換えてゆく
ことで、吸着力を発現する誘電層の平均体積抵抗率の温
度変化を抑制する静電チャックが特開平 2-160444 号に
記載されている。各誘電体の体積抵抗率はTiO2の添加量
によって調整されている。この場合、Al2O3, Si3N4, Al
N 又はSiC から成る基材のグリーンシート上に、ペース
ト状にした電極を印刷したグリーンシートを熱圧着して
積層した後、焼成して静電チャックを得ている。グリー
ンシート積層法の他に、印刷法、プラズマ溶射、エッチ
ング又は蒸着法も利用できるとしている。然し、この静
電チャックは構造が複雑である上、電圧を印加する電極
を使用温度により選択する機能が必要であった。
【０００５】Al2O3 −TiO2系誘電体はε′≒10である
が、ジョンソン−ラーベリック効果を利用しているの
で、吸着力は高いが、吸着／脱着応答速度が体積抵抗率
により変化する。すなわち、体積抵抗率が1014Ωcm以上
では電圧の印加からウエハの静電チャックへの吸着まで
の時間が長く実用的ではない。脱着に関しても応答が遅
い。体積抵抗率の減少に伴い、吸着／脱着応答速度は大
きくなるが、吸着物に流れる電流を増加する。吸着物で
ある半導体ウエハの保護を考えると体積抵抗率は1011Ω
cm程度が限度とされている。従って使用範囲は体積抵抗
率が1011〜1014Ωcmの範囲にある温度領域に限定され
る。20℃で1014Ωcmの体積抵抗率を持つAl2O3−TiO2系
誘電体が1011Ωcm以上の体積抵抗率を維持できるのは約
200 ℃以下である。CaTiO3誘電体は温度の上昇に伴い絶
縁耐圧が低下するため、必要な吸着力を出す為の印加電
圧が絶縁耐圧を越えないのは200 ℃以下に限られる。Ba
TiO3誘電体はキューリー温度が約120 ℃で、200 ℃程度
までしか高誘電率を維持できない。
が、ジョンソン−ラーベリック効果を利用しているの
で、吸着力は高いが、吸着／脱着応答速度が体積抵抗率
により変化する。すなわち、体積抵抗率が1014Ωcm以上
では電圧の印加からウエハの静電チャックへの吸着まで
の時間が長く実用的ではない。脱着に関しても応答が遅
い。体積抵抗率の減少に伴い、吸着／脱着応答速度は大
きくなるが、吸着物に流れる電流を増加する。吸着物で
ある半導体ウエハの保護を考えると体積抵抗率は1011Ω
cm程度が限度とされている。従って使用範囲は体積抵抗
率が1011〜1014Ωcmの範囲にある温度領域に限定され
る。20℃で1014Ωcmの体積抵抗率を持つAl2O3−TiO2系
誘電体が1011Ωcm以上の体積抵抗率を維持できるのは約
200 ℃以下である。CaTiO3誘電体は温度の上昇に伴い絶
縁耐圧が低下するため、必要な吸着力を出す為の印加電
圧が絶縁耐圧を越えないのは200 ℃以下に限られる。Ba
TiO3誘電体はキューリー温度が約120 ℃で、200 ℃程度
までしか高誘電率を維持できない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、簡単な
構造で200 ℃より高温でも良好な作動特性を有する静電
チャックを提供するにある。
構造で200 ℃より高温でも良好な作動特性を有する静電
チャックを提供するにある。
【０００７】本発明に係る誘電体セラミックスは、PbTi
O3に対して30 mol％以下0mol％より多いLa2O3 又はLa2O
3 ・2TiO2 を含有することができ、或いは90 mol％以下
0mol％より多いBaTiO3又はSrTiO3を含有することができ
る。
O3に対して30 mol％以下0mol％より多いLa2O3 又はLa2O
3 ・2TiO2 を含有することができ、或いは90 mol％以下
0mol％より多いBaTiO3又はSrTiO3を含有することができ
る。
【０００８】本発明の静電チャックの使用にあたって
は、通常、吸着力を一定に保つ為、温度に対応して電圧
を変えて運転する。従来、一般的に必要とされる吸着力
は、50〜100 g/cm2 である。本発明では目標とする吸着
力を100 g/cm2 以上とし、主要な使用温度範囲内で十分
高い比誘電率が得られるように、誘電体の組成を前述の
範囲内で調整する。
は、通常、吸着力を一定に保つ為、温度に対応して電圧
を変えて運転する。従来、一般的に必要とされる吸着力
は、50〜100 g/cm2 である。本発明では目標とする吸着
力を100 g/cm2 以上とし、主要な使用温度範囲内で十分
高い比誘電率が得られるように、誘電体の組成を前述の
範囲内で調整する。
【０００９】本発明に用いる誘電体PbTiO3−La2O3 、Pb
TiO3−BaTiO3、PbTiO3−La2O3 ・2TiO2 及びPbTiO3−Sr
TiO3の温度と比誘電率との関係を図２〜５に夫々示す。
図２〜５の曲線に付した数字はLa2O3 、BaTiO3、La2O3
・2TiO2 及びSrTiO3のモル％を夫々示す。
TiO3−BaTiO3、PbTiO3−La2O3 ・2TiO2 及びPbTiO3−Sr
TiO3の温度と比誘電率との関係を図２〜５に夫々示す。
図２〜５の曲線に付した数字はLa2O3 、BaTiO3、La2O3
・2TiO2 及びSrTiO3のモル％を夫々示す。
【００１０】
【作用】以上に示す通り、極めて特定の組成のセラミッ
クスを使用することにより、キューリー点の高い複合強
誘電体が得られる。複合強誘電体の為、誘電率が高く、
吸着力の大きな静電チャック又は低電圧で作動可能な静
電チャックが得られる。なお、PbTiO3セラミックス単体
では、キューリー温度が非常に高く誘電率を維持できる
温度範囲が狭い為、例えば室温〜600 ℃といった広い温
度範囲では、充分な吸着力を得ることができない。
クスを使用することにより、キューリー点の高い複合強
誘電体が得られる。複合強誘電体の為、誘電率が高く、
吸着力の大きな静電チャック又は低電圧で作動可能な静
電チャックが得られる。なお、PbTiO3セラミックス単体
では、キューリー温度が非常に高く誘電率を維持できる
温度範囲が狭い為、例えば室温〜600 ℃といった広い温
度範囲では、充分な吸着力を得ることができない。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例につきさらに詳細に説
明する。
明する。
【００１２】実施例１ 88 mol％ PbTiO3 −12 mol％ La2O3から成る誘電体を作
製し、この誘電体を用いて図１に示す構造の静電チャッ
クを製造した。この誘電体の比誘電率ε′は常温で100
0、厚さｄは300 μm であった。電圧Ｖ＝500 Ｖの条件
ではε0 は8.85×10-12 (F/m) であることから、吸着力
Ｆは略々125 g/cm2 であり、一般的に必要とされる吸着
力の50〜100 g/cm2 に対して十分な吸着力が得られた。
この静電チャックは155 ℃でキューリー点に達し、比誘
電率ε′は5600、厚さｄは300 μm で、電圧Ｖは500 Ｖ
で、吸着力Ｆは702.3 g/cm2 と最大となった。この静電
チャックの吸着力を100 g/cm2 と一定とした場合の印加
電圧−温度特性の関係を図６に示す。なお、上記実施例
は本発明の特定の例及び数値につき説明したが、本発明
の広汎な精神と視野を逸脱することなく種々の変更と修
正が可能なこと勿論である。
製し、この誘電体を用いて図１に示す構造の静電チャッ
クを製造した。この誘電体の比誘電率ε′は常温で100
0、厚さｄは300 μm であった。電圧Ｖ＝500 Ｖの条件
ではε0 は8.85×10-12 (F/m) であることから、吸着力
Ｆは略々125 g/cm2 であり、一般的に必要とされる吸着
力の50〜100 g/cm2 に対して十分な吸着力が得られた。
この静電チャックは155 ℃でキューリー点に達し、比誘
電率ε′は5600、厚さｄは300 μm で、電圧Ｖは500 Ｖ
で、吸着力Ｆは702.3 g/cm2 と最大となった。この静電
チャックの吸着力を100 g/cm2 と一定とした場合の印加
電圧−温度特性の関係を図６に示す。なお、上記実施例
は本発明の特定の例及び数値につき説明したが、本発明
の広汎な精神と視野を逸脱することなく種々の変更と修
正が可能なこと勿論である。
【００１３】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明の静電
チャックは、簡単な構造で200 ℃より高温でも十分な吸
着力が得られる。また、低電圧でも作動可能である為、
産業上極めて有用である。
チャックは、簡単な構造で200 ℃より高温でも十分な吸
着力が得られる。また、低電圧でも作動可能である為、
産業上極めて有用である。
【図１】静電チャックの原理を示す説明図である。
【図２】本発明に用いる誘電体PbTiO3−La2O3 の温度と
比誘電率との関係を示す特性線図である。
比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図３】本発明に用いる誘電体PbTiO3−BaTiO3の温度と
比誘電率との関係を示す特性線図である。
比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図４】本発明に用いる誘電体PbTiO3−La2O3 ・2TiO2
の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図５】本発明に用いる誘電体PbTiO3−SrTiO3の温度と
比誘電率との関係を示す特性線図である。
比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図６】静電チャックの印加電圧−温度特性の関係を示
す特性線図である。
す特性線図である。
Claims (4)
- 【請求項１】 誘電体セラミックスが30mol ％以下0mol
％より多いLa2O3 を含有するPbTiO3−La2O3 から成るこ
とを特徴とする静電チャック。 - 【請求項２】 誘電体セラミックスが90mol ％以下0mol
％より多いBaTiO3を含有するPbTiO3−BaTiO3から成るこ
とを特徴とする静電チャック。 - 【請求項３】 誘電体セラミックスが30mol ％以下0mol
％より多いLa2O3 ・2TiO2を含有するPbTiO3−La2O3 ・
2TiO2から成ることを特徴とする静電チャック。 - 【請求項４】 誘電体セラミックスが90mol ％以下0mol
％より多いSrTiO3を含有するPbTiO3−SrTiO3から成るこ
とを特徴とする静電チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300091A JPH0831517B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300091A JPH0831517B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04296040A JPH04296040A (ja) | 1992-10-20 |
| JPH0831517B2 true JPH0831517B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13789967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8300091A Expired - Lifetime JPH0831517B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831517B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2865472B2 (ja) * | 1992-02-20 | 1999-03-08 | 信越化学工業株式会社 | 静電チャック |
| US5633073A (en) * | 1995-07-14 | 1997-05-27 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and eutectic connection |
| US5817406A (en) * | 1995-07-14 | 1998-10-06 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and brazing material connection |
| KR20000067819A (ko) | 1999-04-13 | 2000-11-25 | 가와다 마사오끼 | 도전성 세라믹스, 그 제조방법 및 정전 척 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6335449A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 | 三菱鉱業セメント株式会社 | 磁器組成物の製造方法 |
| JPH0815009B2 (ja) * | 1987-03-09 | 1996-02-14 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JPH0817054B2 (ja) * | 1989-02-23 | 1996-02-21 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP8300091A patent/JPH0831517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04296040A (ja) | 1992-10-20 |
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Legal Events
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