JPH0831917A - 静電チャック及びその製造法 - Google Patents
静電チャック及びその製造法Info
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- JPH0831917A JPH0831917A JP16570694A JP16570694A JPH0831917A JP H0831917 A JPH0831917 A JP H0831917A JP 16570694 A JP16570694 A JP 16570694A JP 16570694 A JP16570694 A JP 16570694A JP H0831917 A JPH0831917 A JP H0831917A
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- dielectric layer
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 絶縁不良や絶縁破壊を防止し、吸着力が大き
く、かつ吸脱着の応答性に優れる静電チャックを提供す
る。 【構成】 電極2を有する絶縁性誘電体層3上に載置し
た半導体ウェハ4を電気的に吸着する静電チャックにお
いて、絶縁性誘電体層3が少なくとも2層からなり、こ
のうちの1層の抵抗が他の絶縁性誘電体層の抵抗又は他
の絶縁性誘電体層32及び33が複数の場合はその抵抗
の和より高く、かつこのうちの1層の抵抗と容量との積
で表わされる時定数が他の絶縁性誘電体層の時定数又は
他の絶縁性誘電体層32及び33が複数の場合はその時
定数の和より長い高抵抗絶縁性誘電体層31である静電
チャック。
く、かつ吸脱着の応答性に優れる静電チャックを提供す
る。 【構成】 電極2を有する絶縁性誘電体層3上に載置し
た半導体ウェハ4を電気的に吸着する静電チャックにお
いて、絶縁性誘電体層3が少なくとも2層からなり、こ
のうちの1層の抵抗が他の絶縁性誘電体層の抵抗又は他
の絶縁性誘電体層32及び33が複数の場合はその抵抗
の和より高く、かつこのうちの1層の抵抗と容量との積
で表わされる時定数が他の絶縁性誘電体層の時定数又は
他の絶縁性誘電体層32及び33が複数の場合はその時
定数の和より長い高抵抗絶縁性誘電体層31である静電
チャック。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェハを電気的
に吸着して保持固定又は搬送する静電チャック及びその
製造法に関する。
に吸着して保持固定又は搬送する静電チャック及びその
製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】半導体の製造工程において、半導体ウェ
ハにドライエッチング、CVD、イオンプレーティング
等の処理を行う際に半導体ウェハの保持固定治具又は搬
送治具として静電チャックが用いられている。この静電
チャックの構造は、特開昭53−77489号公報に示
されるように金属板上に絶縁性高分子材料のポリイミド
シートを接着剤で貼り付けたもの、特開昭63−956
44号公報、特開平4−206545号公報、特開平5
−36819号公報等に示されるように2枚の絶縁性セ
ラミックス板間に電極を設けたもの、特開昭59−15
2636号公報に示されるように絶縁性セラミックス板
上の電極を溶射法により絶縁性セラミックス膜で被覆し
たものなどがある。
ハにドライエッチング、CVD、イオンプレーティング
等の処理を行う際に半導体ウェハの保持固定治具又は搬
送治具として静電チャックが用いられている。この静電
チャックの構造は、特開昭53−77489号公報に示
されるように金属板上に絶縁性高分子材料のポリイミド
シートを接着剤で貼り付けたもの、特開昭63−956
44号公報、特開平4−206545号公報、特開平5
−36819号公報等に示されるように2枚の絶縁性セ
ラミックス板間に電極を設けたもの、特開昭59−15
2636号公報に示されるように絶縁性セラミックス板
上の電極を溶射法により絶縁性セラミックス膜で被覆し
たものなどがある。
【0003】電気的に試料を保持する静電チャックの吸
着力は平行平面コンデンサの電極に働く力で説明され、
その吸着力は電荷の2乗に比例するものである。一般に
図8に示すように絶縁性基板1、電極2、絶縁性誘電体
層3及び直流電源5から構成されている静電チャックに
おいて、試料に働く吸着力Fは次式で表わされる。
着力は平行平面コンデンサの電極に働く力で説明され、
その吸着力は電荷の2乗に比例するものである。一般に
図8に示すように絶縁性基板1、電極2、絶縁性誘電体
層3及び直流電源5から構成されている静電チャックに
おいて、試料に働く吸着力Fは次式で表わされる。
【0004】
【数1】 ただし、ε0は真空の誘電率、εrは絶縁性誘電体層の比
誘電率、Sは面積、Vは印加電圧及びdは絶縁性誘電体
層の厚さである。
誘電率、Sは面積、Vは印加電圧及びdは絶縁性誘電体
層の厚さである。
【0005】上式に示されるように吸着力は、真空の誘
電率の1乗、絶縁性誘電体層の比誘電率の2乗、面積の
1乗、印加電圧の2乗に比例し、絶縁性誘電体層の厚さ
の2乗に逆比例する。従って、低い印加電圧で吸着力の
大きな静電チャックを得るためには絶縁性誘電体層の厚
さをできるだけ薄くする必要がある。
電率の1乗、絶縁性誘電体層の比誘電率の2乗、面積の
1乗、印加電圧の2乗に比例し、絶縁性誘電体層の厚さ
の2乗に逆比例する。従って、低い印加電圧で吸着力の
大きな静電チャックを得るためには絶縁性誘電体層の厚
さをできるだけ薄くする必要がある。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
静電チャックは、以下に示すような問題がある。金属板
上にポリイミドシートを貼り付けた静電チャックは、厚
さを0.1mm以下にすることは可能であるが、材料が
高分子材料からなるため機械的強度が弱く、容易に機械
的損傷を受け易く、摩耗、引っかき傷等によって電極が
露出し耐久性や絶縁不良が生じ易いという問題点があ
る。
静電チャックは、以下に示すような問題がある。金属板
上にポリイミドシートを貼り付けた静電チャックは、厚
さを0.1mm以下にすることは可能であるが、材料が
高分子材料からなるため機械的強度が弱く、容易に機械
的損傷を受け易く、摩耗、引っかき傷等によって電極が
露出し耐久性や絶縁不良が生じ易いという問題点があ
る。
【0007】また、2枚の絶縁性セラミックス板間に電
極を設けた静電チャックは、機械的強度に優れているた
め吸脱着のくり返しの際に生じる摩耗などの機械的損傷
がなく耐久性に優れるが、厚さが0.3mm以上あり、薄
い静電チャックの製造が困難であり、その吸着力が弱い
という問題点がある。
極を設けた静電チャックは、機械的強度に優れているた
め吸脱着のくり返しの際に生じる摩耗などの機械的損傷
がなく耐久性に優れるが、厚さが0.3mm以上あり、薄
い静電チャックの製造が困難であり、その吸着力が弱い
という問題点がある。
【0008】さらに、絶縁性セラミックス板上の電極を
溶射法により絶縁性セラミックス膜で被覆した静電チャ
ックは、絶縁性誘電体層の厚さを薄くすることができる
が、この絶縁性セラミックス膜は多孔質であるため半導
体ウェハとの接触面積が小さくなり、吸着力が弱いとい
う問題点があると共に製造上ピンホールの発生防止が困
難なため絶縁不良が発生し易いという問題点がある。
溶射法により絶縁性セラミックス膜で被覆した静電チャ
ックは、絶縁性誘電体層の厚さを薄くすることができる
が、この絶縁性セラミックス膜は多孔質であるため半導
体ウェハとの接触面積が小さくなり、吸着力が弱いとい
う問題点があると共に製造上ピンホールの発生防止が困
難なため絶縁不良が発生し易いという問題点がある。
【0009】また、従来の静電チャックは、電圧印加
後、吸着力が時間と共に増加し、電圧切断後に吸着力が
残留し、吸脱着の応答性が悪いという問題点がある。特
に半導体製造プロセスでの半導体ウェハは、工程中にお
いてその表面に酸化膜、窒化膜等の絶縁膜が形成される
ことがあり、このような半導体ウェハを静電チャックに
より吸着すると、その吸着力が時間と共に著しく増加
し、電圧切断後に大きな吸着力が残るために静電チャッ
クの実用化への大きな障害となっている。
後、吸着力が時間と共に増加し、電圧切断後に吸着力が
残留し、吸脱着の応答性が悪いという問題点がある。特
に半導体製造プロセスでの半導体ウェハは、工程中にお
いてその表面に酸化膜、窒化膜等の絶縁膜が形成される
ことがあり、このような半導体ウェハを静電チャックに
より吸着すると、その吸着力が時間と共に著しく増加
し、電圧切断後に大きな吸着力が残るために静電チャッ
クの実用化への大きな障害となっている。
【0010】本発明は、絶縁性誘電体層の絶縁不良や絶
縁破壊を防止しつつ、できるだけその厚さを薄くするこ
とにより吸着力が大きく、かつ表面に酸化膜、窒化膜等
の絶縁膜が形成された半導体ウェハに対して残留する吸
着力の小さな吸脱着の応答性に優れる静電チャックを提
供するものである。
縁破壊を防止しつつ、できるだけその厚さを薄くするこ
とにより吸着力が大きく、かつ表面に酸化膜、窒化膜等
の絶縁膜が形成された半導体ウェハに対して残留する吸
着力の小さな吸脱着の応答性に優れる静電チャックを提
供するものである。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記の問題
点について種々検討した結果、図1及び図2に示すよう
に、電極2が形成された絶縁性誘電体層3を少なくとも
2層以上で構成し、このうちの1層31の抵抗R1を他
の絶縁性誘電体層32及び33の抵抗R2及びR3の和よ
り高く、かつその抵抗R1と容量C1との積で表わされる
時定数τ1を他の絶縁性誘電体層32及び33の時定数
τ2及びτ3の和より長くしたところ、上記の問題点を解
消した静電チャックが得られることを見出し、本発明を
完成するに到った。なお図1において1は絶縁性基板、
4は半導体ウェハ及び5は電源である。
点について種々検討した結果、図1及び図2に示すよう
に、電極2が形成された絶縁性誘電体層3を少なくとも
2層以上で構成し、このうちの1層31の抵抗R1を他
の絶縁性誘電体層32及び33の抵抗R2及びR3の和よ
り高く、かつその抵抗R1と容量C1との積で表わされる
時定数τ1を他の絶縁性誘電体層32及び33の時定数
τ2及びτ3の和より長くしたところ、上記の問題点を解
消した静電チャックが得られることを見出し、本発明を
完成するに到った。なお図1において1は絶縁性基板、
4は半導体ウェハ及び5は電源である。
【0012】本発明は、電極を有する絶縁性誘電体層上
に載置した半導体ウェハを電気的に吸着する静電チャッ
クにおいて、絶縁性誘電体層が少なくとも2層からな
り、このうちの1層の抵抗が他の絶縁性誘電体層の抵抗
又は他の絶縁性誘電体層が複数の場合はその抵抗の和よ
り高く、かつこのうちの1層の抵抗と容量との積で表わ
される時定数が他の絶縁性誘電体層の時定数又は他の絶
縁性誘電体層が複数の場合はその時定数の和より長い高
抵抗絶縁性誘電体層である静電チャック並びに上記の静
電チャックを製造する方法において、絶縁性誘電体層の
片側の表面に電極を形成した後、該絶縁性誘電体層の反
対側の表面に上記の高抵抗絶縁性誘電体層を形成する静
電チャックの製造法及び絶縁性誘電体層の片側の表面に
上記の高抵抗絶縁性誘電体層を形成した後、該高抵抗絶
縁性誘電体層の表面に電極を形成する静電チャックの製
造法に関する。
に載置した半導体ウェハを電気的に吸着する静電チャッ
クにおいて、絶縁性誘電体層が少なくとも2層からな
り、このうちの1層の抵抗が他の絶縁性誘電体層の抵抗
又は他の絶縁性誘電体層が複数の場合はその抵抗の和よ
り高く、かつこのうちの1層の抵抗と容量との積で表わ
される時定数が他の絶縁性誘電体層の時定数又は他の絶
縁性誘電体層が複数の場合はその時定数の和より長い高
抵抗絶縁性誘電体層である静電チャック並びに上記の静
電チャックを製造する方法において、絶縁性誘電体層の
片側の表面に電極を形成した後、該絶縁性誘電体層の反
対側の表面に上記の高抵抗絶縁性誘電体層を形成する静
電チャックの製造法及び絶縁性誘電体層の片側の表面に
上記の高抵抗絶縁性誘電体層を形成した後、該高抵抗絶
縁性誘電体層の表面に電極を形成する静電チャックの製
造法に関する。
【0013】本発明は、絶縁性誘電体層を少なくとも2
層として形成し、このうち高抵抗絶縁性誘電体層の抵抗
は、他の絶縁性誘電体層が1層の場合はその抵抗より高
く、また他の絶縁性誘電体層が複数の場合はその抵抗の
和より高く、かつ抵抗と容量との積で表わされる時定数
において、高抵抗絶縁性誘電体層の時定数は、他の絶縁
性誘電体層が1層の場合はその時定数より長く、また他
の絶縁性誘電体層が複数の場合はその時定数の和より長
くされ、この条件から外れると吸着力が低下したり、絶
縁不良等の問題点が生じ本発明の目的を達成することが
できない。
層として形成し、このうち高抵抗絶縁性誘電体層の抵抗
は、他の絶縁性誘電体層が1層の場合はその抵抗より高
く、また他の絶縁性誘電体層が複数の場合はその抵抗の
和より高く、かつ抵抗と容量との積で表わされる時定数
において、高抵抗絶縁性誘電体層の時定数は、他の絶縁
性誘電体層が1層の場合はその時定数より長く、また他
の絶縁性誘電体層が複数の場合はその時定数の和より長
くされ、この条件から外れると吸着力が低下したり、絶
縁不良等の問題点が生じ本発明の目的を達成することが
できない。
【0014】ここで抵抗(R)は次式から求められる。
【0015】
【数2】 ただしρは用いる材料の体積固有抵抗、dは絶縁性誘電
体層又は高抵抗絶縁性誘電体層の厚さ及びSは面積であ
る。
体層又は高抵抗絶縁性誘電体層の厚さ及びSは面積であ
る。
【0016】また容量(C)は次式から求められる。
【0017】
【数3】 ただしεrは比誘電率及びε0は真空の誘電率である。
【0018】本発明において、高抵抗絶縁性誘電体層に
は体積固有抵抗が1012Ω以上の材料を用いることが好
ましく、1013Ω以上の材料を用いればさらに好まし
い。
は体積固有抵抗が1012Ω以上の材料を用いることが好
ましく、1013Ω以上の材料を用いればさらに好まし
い。
【0019】上記のような体積固有抵抗を有する材料と
しては、機械的強度や熱伝導性に優れるAl2O3、Si
3N4、AlN、SiC、SiO2等のセラミックス材
料、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化エチレ
ン系繊維等の高分子材料又は熱的、機械的強度を改善す
る目的て上記のセラミックス材料を充填剤とした高分子
複合材料等が用いられる。
しては、機械的強度や熱伝導性に優れるAl2O3、Si
3N4、AlN、SiC、SiO2等のセラミックス材
料、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリフッ化エチレ
ン系繊維等の高分子材料又は熱的、機械的強度を改善す
る目的て上記のセラミックス材料を充填剤とした高分子
複合材料等が用いられる。
【0020】高抵抗絶縁性誘電体層以外の絶縁性誘電体
層は、高抵抗絶縁性誘電体層の支持体であり、かつ電気
的絶縁性の確保と共に高抵抗絶縁性誘電体層の抵抗より
も小さいことが必要であるため、体積固有抵抗が108
Ωcm以上の材料を用いることが好ましく、これらの絶縁
性誘電体層に用いられる材料としては、機械的強度に優
れるAl2O3、Si3N4、AlN、SiC、SiO2等
のセラミックス材料が用いられる。
層は、高抵抗絶縁性誘電体層の支持体であり、かつ電気
的絶縁性の確保と共に高抵抗絶縁性誘電体層の抵抗より
も小さいことが必要であるため、体積固有抵抗が108
Ωcm以上の材料を用いることが好ましく、これらの絶縁
性誘電体層に用いられる材料としては、機械的強度に優
れるAl2O3、Si3N4、AlN、SiC、SiO2等
のセラミックス材料が用いられる。
【0021】本発明の静電チャックの吸着力を高抵抗絶
縁性誘電体層で制御するためには、この抵抗が他の絶縁
性誘電体層の抵抗又は他の絶縁性誘電体層が複数の場合
はその抵抗の和よりも5倍以上高いことが好ましく、1
0倍以上であればさらに好ましい。このようにするに
は、高抵抗絶縁性誘電体層及び他の絶縁性誘電体層に使
用する料材の体積固有抵抗と各層の厚さによって適宣選
定することができる。
縁性誘電体層で制御するためには、この抵抗が他の絶縁
性誘電体層の抵抗又は他の絶縁性誘電体層が複数の場合
はその抵抗の和よりも5倍以上高いことが好ましく、1
0倍以上であればさらに好ましい。このようにするに
は、高抵抗絶縁性誘電体層及び他の絶縁性誘電体層に使
用する料材の体積固有抵抗と各層の厚さによって適宣選
定することができる。
【0022】静電チャックの吸脱着の応答性は吸脱着の
作業時間との相対的な問題であり、例えば半導体ウェハ
の搬送作業は一般に10秒以内で行われ、エッチング装
置内で半導体ウェハを固定する作業は数分以内である。
従って吸脱着の応答性を早くするためには、高抵抗絶縁
性誘電体層の時定数を吸着作業時間よりも長くすること
が望ましく、その時定数は100秒以上が好ましく、1
000秒以上であればさらに好ましい。
作業時間との相対的な問題であり、例えば半導体ウェハ
の搬送作業は一般に10秒以内で行われ、エッチング装
置内で半導体ウェハを固定する作業は数分以内である。
従って吸脱着の応答性を早くするためには、高抵抗絶縁
性誘電体層の時定数を吸着作業時間よりも長くすること
が望ましく、その時定数は100秒以上が好ましく、1
000秒以上であればさらに好ましい。
【0023】さらに静電チャックの吸着力を高めるため
には、高抵抗絶縁性誘電体層の厚さを薄くすればよい
が、この高抵抗絶縁性誘電体層の体積固有抵抗を酸化
膜、窒化膜等の絶縁膜が付着した半導体ウェハの抵抗よ
りも高くするためには、その厚さは2〜200μmの範
囲が好ましく、10〜200μmの範囲であればさらに
好ましい。
には、高抵抗絶縁性誘電体層の厚さを薄くすればよい
が、この高抵抗絶縁性誘電体層の体積固有抵抗を酸化
膜、窒化膜等の絶縁膜が付着した半導体ウェハの抵抗よ
りも高くするためには、その厚さは2〜200μmの範
囲が好ましく、10〜200μmの範囲であればさらに
好ましい。
【0024】電極は、例えばAg−Pd、W、Ag、A
u−Pt等の金属ペーストを焼付けて形成するか又はA
g−Pd、W、Ag、Au−Pt等の金属板を電極とし
て用いることができる。
u−Pt等の金属ペーストを焼付けて形成するか又はA
g−Pd、W、Ag、Au−Pt等の金属板を電極とし
て用いることができる。
【0025】本発明における高抵抗絶縁性誘電体層は必
ずしも半導体ウェハを吸着させる面に配設する必要性は
なく、他の絶縁性誘電体層の下面に配設してもよく、複
数の絶縁性誘電体層の間に介在してもよい。また電極
は、絶縁性誘電体層の表面に設けてもよく、また高抵抗
絶縁性誘電体層の表面に設けてもよく制限はない。
ずしも半導体ウェハを吸着させる面に配設する必要性は
なく、他の絶縁性誘電体層の下面に配設してもよく、複
数の絶縁性誘電体層の間に介在してもよい。また電極
は、絶縁性誘電体層の表面に設けてもよく、また高抵抗
絶縁性誘電体層の表面に設けてもよく制限はない。
【0026】
【作用】図1に示す本発明の静電チャック上に載置した
半導体ウェハ4を機械的に又はプラズマなどを介して接
地し、電極2と電源5とを接続し、電圧V0を半導体ウ
ェハ4と電極2間に印加すると、高抵抗絶縁性誘電体層
31にかかる電圧V1は、図2に示す等価回路より、
半導体ウェハ4を機械的に又はプラズマなどを介して接
地し、電極2と電源5とを接続し、電圧V0を半導体ウ
ェハ4と電極2間に印加すると、高抵抗絶縁性誘電体層
31にかかる電圧V1は、図2に示す等価回路より、
【0027】
【数4】
【0028】となる。ここで高抵抗絶縁性誘電体層31
の抵抗R1をその他の絶縁性誘電体層32、33の抵抗
R2、R3の和よりも大きくなるように体積固有抵抗を有
する材料と厚さを選定すると、この高抵抗絶縁性誘電体
層31にかかる電圧V1を上式より印加電圧V0に近い値
にすることができる。即ち図8に示す従来の静電チャッ
クと同様に、本発明になる静電チャックはこの高抵抗絶
縁性誘電体層31のみに電圧V0を印加した状態にほぼ
近い状態にすることができ、この高抵抗絶縁性誘電体層
31に誘起される電荷により吸着力を発生させることが
できる。従って、この高抵抗絶縁性誘電体層31の厚さ
を薄くすることによって、上式により低電圧で大きな吸
着力が得られることになる。また高抵抗絶縁性誘電体層
31の厚さを薄くしても、絶縁不良の原因となるピンホ
ールや機械的損傷で生じたクラックなどがあっても電極
が露出することがなく、図2の等価回路に示されるよう
に絶縁不良や絶縁破壊が防止できる。
の抵抗R1をその他の絶縁性誘電体層32、33の抵抗
R2、R3の和よりも大きくなるように体積固有抵抗を有
する材料と厚さを選定すると、この高抵抗絶縁性誘電体
層31にかかる電圧V1を上式より印加電圧V0に近い値
にすることができる。即ち図8に示す従来の静電チャッ
クと同様に、本発明になる静電チャックはこの高抵抗絶
縁性誘電体層31のみに電圧V0を印加した状態にほぼ
近い状態にすることができ、この高抵抗絶縁性誘電体層
31に誘起される電荷により吸着力を発生させることが
できる。従って、この高抵抗絶縁性誘電体層31の厚さ
を薄くすることによって、上式により低電圧で大きな吸
着力が得られることになる。また高抵抗絶縁性誘電体層
31の厚さを薄くしても、絶縁不良の原因となるピンホ
ールや機械的損傷で生じたクラックなどがあっても電極
が露出することがなく、図2の等価回路に示されるよう
に絶縁不良や絶縁破壊が防止できる。
【0029】さらに高抵抗絶縁性誘電体層の時定数を他
の絶縁性誘電体層の時定数よりも長く、しかもその時定
数を吸着作業時間に比べて十分長くすることにより、静
電チャックの吸脱着の応答性をこの高抵抗絶縁性誘電体
層で制御することができ、かつ時間依存性を有する電荷
の蓄積や残留を十分小さく抑えることができるため吸脱
着の応答性が良く、残留する吸着力が小さな静電チャッ
クが得られる。
の絶縁性誘電体層の時定数よりも長く、しかもその時定
数を吸着作業時間に比べて十分長くすることにより、静
電チャックの吸脱着の応答性をこの高抵抗絶縁性誘電体
層で制御することができ、かつ時間依存性を有する電荷
の蓄積や残留を十分小さく抑えることができるため吸脱
着の応答性が良く、残留する吸着力が小さな静電チャッ
クが得られる。
【0030】
【実施例】以下本発明の実施例を図面により説明する。 実施例1 図3は本発明の一実施例になる静電チャックの断面図で
あり、絶縁性誘電体層32として厚さが2mmで外径が6
4mmの炭化ケイ素セラミックス焼結体(日立化成セラミ
ックス製、商標名ヘキサロイ)を用い、この炭化ケイ素
セラミックス焼結体の片側の表面にAg−Pdペースト
(住友金属鉱山製)をスクリーン印刷法で塗布し、65
0℃の温度で焼き付けて厚さが10μmで外径が60mm
の電極2を形成した。
あり、絶縁性誘電体層32として厚さが2mmで外径が6
4mmの炭化ケイ素セラミックス焼結体(日立化成セラミ
ックス製、商標名ヘキサロイ)を用い、この炭化ケイ素
セラミックス焼結体の片側の表面にAg−Pdペースト
(住友金属鉱山製)をスクリーン印刷法で塗布し、65
0℃の温度で焼き付けて厚さが10μmで外径が60mm
の電極2を形成した。
【0031】次に電極2を形成していない側の炭化ケイ
素セラミックス焼結体の表面にプラズマCVD法により
窒化ケイ素膜を成膜し、膜厚が10μmの高抵抗絶縁性
誘電体層31を形成して静電チャックを得た。上記のプ
ラズマCVD法による窒化膜の成膜は、SiH4とNH3
との混合ガスを用い、0.8Torrのガス圧で300℃の
処理温度のもとで行った。
素セラミックス焼結体の表面にプラズマCVD法により
窒化ケイ素膜を成膜し、膜厚が10μmの高抵抗絶縁性
誘電体層31を形成して静電チャックを得た。上記のプ
ラズマCVD法による窒化膜の成膜は、SiH4とNH3
との混合ガスを用い、0.8Torrのガス圧で300℃の
処理温度のもとで行った。
【0032】なお絶縁性誘電体層32に用いた炭化ケイ
素セラミックス焼結体の体積固有抵抗は1×1011Ωcm
及び比誘電率は70であり、一方高抵抗絶縁性誘電体層
31に用いた窒化ケイ素膜の体積固有抵抗は1×1015
Ωcm及び比誘電率は4であった。従って絶縁性誘電体層
32の抵抗R2は7×108Ω及び時定数τ2は0.6秒
であり、一方高抵抗絶縁性誘電体層31の抵抗R1は
3.5×1010Ω及び時定数τ1は354秒となる。両
誘電体層の抵抗及び時定数を比較すると、R1>R 2及び
τ1>τ2となり本発明の条件を満足している。
素セラミックス焼結体の体積固有抵抗は1×1011Ωcm
及び比誘電率は70であり、一方高抵抗絶縁性誘電体層
31に用いた窒化ケイ素膜の体積固有抵抗は1×1015
Ωcm及び比誘電率は4であった。従って絶縁性誘電体層
32の抵抗R2は7×108Ω及び時定数τ2は0.6秒
であり、一方高抵抗絶縁性誘電体層31の抵抗R1は
3.5×1010Ω及び時定数τ1は354秒となる。両
誘電体層の抵抗及び時定数を比較すると、R1>R 2及び
τ1>τ2となり本発明の条件を満足している。
【0033】次いで得られた静電チャックの上面に半導
体ウェハ4として大きさが3インチのSiウェハ及び厚
さが1μmの酸化膜を付着した大きさが3インチの酸化
膜付Siウェハをそれぞれ載置し、さらにSiウェハを
接地し、それぞれのSiウェハと電極2間に電源5によ
り300Vの電圧を印加し、吸脱着特性を評価した。そ
の結果を図4(a)、(b)に示す。
体ウェハ4として大きさが3インチのSiウェハ及び厚
さが1μmの酸化膜を付着した大きさが3インチの酸化
膜付Siウェハをそれぞれ載置し、さらにSiウェハを
接地し、それぞれのSiウェハと電極2間に電源5によ
り300Vの電圧を印加し、吸脱着特性を評価した。そ
の結果を図4(a)、(b)に示す。
【0034】図4(a)から電圧を印加してから、5秒
後には200g/cm2の大きな吸着力を示し、20秒後に
は吸着力が飽和し始め、180秒後には325g/cm2の
吸着力を示した。また図4(b)から電圧を切断した
後、5秒後には4g/cm2の小さな吸着力が残留した程度
であり、Siウェハを静電チャックから容易に取りはず
すことができた。図4(a)、(b)に示されるように
従来問題であった酸化膜付Siウェハに対してもSiウ
ェハと同様の特性が得られることを確認した。
後には200g/cm2の大きな吸着力を示し、20秒後に
は吸着力が飽和し始め、180秒後には325g/cm2の
吸着力を示した。また図4(b)から電圧を切断した
後、5秒後には4g/cm2の小さな吸着力が残留した程度
であり、Siウェハを静電チャックから容易に取りはず
すことができた。図4(a)、(b)に示されるように
従来問題であった酸化膜付Siウェハに対してもSiウ
ェハと同様の特性が得られることを確認した。
【0035】また高抵抗絶縁性誘電体層31である窒化
ケイ素膜の表面を故意にダイヤモンド砥粒で傷をつけて
上記と同様の評価をしたところ、絶縁不良や絶縁破壊も
なく、吸脱着特性の低下のないことを確認した。
ケイ素膜の表面を故意にダイヤモンド砥粒で傷をつけて
上記と同様の評価をしたところ、絶縁不良や絶縁破壊も
なく、吸脱着特性の低下のないことを確認した。
【0036】実施例2 図5は本発明の他の一実施例になる静電チャックの断面
図であり、絶縁性誘電体層32及び33には実施例1と
同様の、厚さが2mmで外径が64mmの炭化ケイ素セラミ
ックス焼結体を用い、このうち絶縁性誘電体層33とな
る炭化ケイ素セラミックス焼結体の片側の表面には実施
例1と同様の方法で厚さが10μmで外径が60mmの電
極2を形成した。
図であり、絶縁性誘電体層32及び33には実施例1と
同様の、厚さが2mmで外径が64mmの炭化ケイ素セラミ
ックス焼結体を用い、このうち絶縁性誘電体層33とな
る炭化ケイ素セラミックス焼結体の片側の表面には実施
例1と同様の方法で厚さが10μmで外径が60mmの電
極2を形成した。
【0037】次に電極2を形成していない側の炭化ケイ
素セラミックス焼結体の表面にスピンコート法によりポ
リイミド樹脂(日立化成工業製、商品名PIQ140
0)を塗布し、200℃で半硬化して厚さが10μmの
高抵抗絶縁性誘電体層31を形成し、さらにこの上面に
もう一方の絶縁性誘電体層32となる炭化ケイ素セラミ
ックス焼結体を載置し、350℃の温度で、0.5MP
aの条件で加圧して静電チャックを得た。
素セラミックス焼結体の表面にスピンコート法によりポ
リイミド樹脂(日立化成工業製、商品名PIQ140
0)を塗布し、200℃で半硬化して厚さが10μmの
高抵抗絶縁性誘電体層31を形成し、さらにこの上面に
もう一方の絶縁性誘電体層32となる炭化ケイ素セラミ
ックス焼結体を載置し、350℃の温度で、0.5MP
aの条件で加圧して静電チャックを得た。
【0038】なお高抵抗絶縁性誘電体層31に用いたポ
リイミド樹脂膜の体積固有抵抗は2×1016Ωcm及び比
誘電率は3であった。従って抵抗R1は7.1×1011
Ω及び時定数τ1は5300秒となる。絶縁性誘電体層
32及び33の抵抗R2及びR3は実施例1と同様にそれ
ぞれ7×108Ωであり、時定数τ2及びτ3はそれぞれ
0.6秒である。高抵抗絶縁性誘電体層31と絶縁性誘
電体層32及び33との抵抗及び時定数を比較すると、
R1>R2+R3及びτ1>τ2+τ3となり本発明の条件を
満足している。
リイミド樹脂膜の体積固有抵抗は2×1016Ωcm及び比
誘電率は3であった。従って抵抗R1は7.1×1011
Ω及び時定数τ1は5300秒となる。絶縁性誘電体層
32及び33の抵抗R2及びR3は実施例1と同様にそれ
ぞれ7×108Ωであり、時定数τ2及びτ3はそれぞれ
0.6秒である。高抵抗絶縁性誘電体層31と絶縁性誘
電体層32及び33との抵抗及び時定数を比較すると、
R1>R2+R3及びτ1>τ2+τ3となり本発明の条件を
満足している。
【0039】次いで得られた静電チャックを用いて40
0Vの電圧を印加して実施例1と同様の吸脱着特性の評
価を行った、その結果最大300g/cm2の吸着力を示し
た。また電圧を切断した後、5秒後には3g/cm2の小さ
な吸着力が残留した程度であり、Siウェハを静電チャ
ックから容易に取りはずすことができた。
0Vの電圧を印加して実施例1と同様の吸脱着特性の評
価を行った、その結果最大300g/cm2の吸着力を示し
た。また電圧を切断した後、5秒後には3g/cm2の小さ
な吸着力が残留した程度であり、Siウェハを静電チャ
ックから容易に取りはずすことができた。
【0040】また実施例2で得られた構造の静電チャッ
クは、高抵抗絶縁性誘電体層31に高分子材料であるポ
リイミド樹脂膜を使用し、しかもこれを絶縁性誘電体層
32及び33の間に介在して用いるため吸脱着のくり返
しの際に生じる摩耗などの機械的損傷が発生せず、また
吸着面は炭化ケイ素セラミックス焼結体を用いるため耐
久性に優れることを確認した。
クは、高抵抗絶縁性誘電体層31に高分子材料であるポ
リイミド樹脂膜を使用し、しかもこれを絶縁性誘電体層
32及び33の間に介在して用いるため吸脱着のくり返
しの際に生じる摩耗などの機械的損傷が発生せず、また
吸着面は炭化ケイ素セラミックス焼結体を用いるため耐
久性に優れることを確認した。
【0041】実施例3 図6は本発明の他の一実施例になる静電チャックの断面
図であり、絶縁性基板1として厚さが4mmで外径が64
mmのアルミナの含有率が99.8重量%のアルミナセラ
ミックス焼結体(日立化成セラミックス製、商品名ハロ
ックス580)を用い、この片側の表面にWペースト
(田中マッセイ製)をスクリーン印刷法で塗布して厚さ
が10μmで外径が60mmの電極2を形成した。
図であり、絶縁性基板1として厚さが4mmで外径が64
mmのアルミナの含有率が99.8重量%のアルミナセラ
ミックス焼結体(日立化成セラミックス製、商品名ハロ
ックス580)を用い、この片側の表面にWペースト
(田中マッセイ製)をスクリーン印刷法で塗布して厚さ
が10μmで外径が60mmの電極2を形成した。
【0042】次に電極2の上面に絶縁性誘電体層32と
して厚さが2mmで外径が64mmのSiC粒子(平均粒径
0.6μm)を10重量部添加したSiC−アルミナセ
ラミックス焼結体(日立化成セラミックス製、非売品)
を載置し、さらにその上面に高抵抗絶縁性誘電体層31
として厚さが200μmで外径が64mmのアルミナの含
有率が99.9重量%のアルミナセラミックス焼結体
(日立化成セラミックス製、非売品)を載置し、160
0℃で19.6MPaの条件で加熱加圧成形して多極型
の静電チャックを得た。
して厚さが2mmで外径が64mmのSiC粒子(平均粒径
0.6μm)を10重量部添加したSiC−アルミナセ
ラミックス焼結体(日立化成セラミックス製、非売品)
を載置し、さらにその上面に高抵抗絶縁性誘電体層31
として厚さが200μmで外径が64mmのアルミナの含
有率が99.9重量%のアルミナセラミックス焼結体
(日立化成セラミックス製、非売品)を載置し、160
0℃で19.6MPaの条件で加熱加圧成形して多極型
の静電チャックを得た。
【0043】なお絶縁性誘電体層32に用いたSiC−
アルミナセラミックス焼結体の体積固有抵抗は1×10
12Ωcm及び比誘電率は20であり、一方高抵抗絶縁性誘
電体層31に用いたアルミナセラミックス焼結体の体積
固有抵抗は1×1017Ωcm及び比誘電率は9であった。
従って絶縁性誘電体層32の抵抗R2は7×109Ω及び
時定数τ2は1.8秒であり、一方高抵抗絶縁性誘電体
層31の抵抗R1は7.1×1013Ω及び時定数τ1は8
×104秒となる。両誘電体層の抵抗及び時定数を比較
するとR1>R2及びτ1>τ2となり本発明の条件を満足
している。
アルミナセラミックス焼結体の体積固有抵抗は1×10
12Ωcm及び比誘電率は20であり、一方高抵抗絶縁性誘
電体層31に用いたアルミナセラミックス焼結体の体積
固有抵抗は1×1017Ωcm及び比誘電率は9であった。
従って絶縁性誘電体層32の抵抗R2は7×109Ω及び
時定数τ2は1.8秒であり、一方高抵抗絶縁性誘電体
層31の抵抗R1は7.1×1013Ω及び時定数τ1は8
×104秒となる。両誘電体層の抵抗及び時定数を比較
するとR1>R2及びτ1>τ2となり本発明の条件を満足
している。
【0044】次いで得られた多極形の静電チャックの一
方の電極に+2kV、他方の電極に−2kVの電圧を印加し
て実施例1と同様の吸脱着特性の評価を行った。その結
果最大180g/cm2の吸着力を示した。また電圧を切断
した後、5秒後には4g/cm2の小さな吸着力が残留した
程度であり、Siウェハを静電チャックから容易に取り
はずすことができた。一方500℃の高温下で一方の電
極に+1kV、他方の電極に−1kVの電圧を印加して実施
例1と同様の吸脱着特性の評価を行った。その結果最大
250g/cm2の吸着力を示した。また電圧を切断した
後、5秒後には2g/cm2の小さな吸着力が残留した程度
であり、Siウェハを容易に取りはずすことができた。
方の電極に+2kV、他方の電極に−2kVの電圧を印加し
て実施例1と同様の吸脱着特性の評価を行った。その結
果最大180g/cm2の吸着力を示した。また電圧を切断
した後、5秒後には4g/cm2の小さな吸着力が残留した
程度であり、Siウェハを静電チャックから容易に取り
はずすことができた。一方500℃の高温下で一方の電
極に+1kV、他方の電極に−1kVの電圧を印加して実施
例1と同様の吸脱着特性の評価を行った。その結果最大
250g/cm2の吸着力を示した。また電圧を切断した
後、5秒後には2g/cm2の小さな吸着力が残留した程度
であり、Siウェハを容易に取りはずすことができた。
【0045】また実施例3で得られた構造の静電チャッ
クは、絶縁性誘電体層32、高抵抗絶縁性誘電体層31
及び絶縁性基板1にほぼ同材質の材料を用いているた
め、熱膨張係数の違いが少なく、熱変形や熱応力を小さ
く抑えることができ、また耐熱性に優れるため高温用の
静電チャックとして提供することができる。
クは、絶縁性誘電体層32、高抵抗絶縁性誘電体層31
及び絶縁性基板1にほぼ同材質の材料を用いているた
め、熱膨張係数の違いが少なく、熱変形や熱応力を小さ
く抑えることができ、また耐熱性に優れるため高温用の
静電チャックとして提供することができる。
【0046】実施例4 図7は本発明の他の一実施例になる静電チャックの断面
図であり、実施例1の絶縁性誘電体層32と高抵抗絶縁
性誘電体層31との位置を逆にしたものであり、絶縁性
誘電体層32として実施例1と同様の炭化ケイ素セラミ
ックス焼結体の片側の表面に実施例1と同様の条件でプ
ラズマCVD法により窒化ケイ素膜を成膜し、膜厚が1
0μmの高抵抗絶縁性誘電体層31を形成した。
図であり、実施例1の絶縁性誘電体層32と高抵抗絶縁
性誘電体層31との位置を逆にしたものであり、絶縁性
誘電体層32として実施例1と同様の炭化ケイ素セラミ
ックス焼結体の片側の表面に実施例1と同様の条件でプ
ラズマCVD法により窒化ケイ素膜を成膜し、膜厚が1
0μmの高抵抗絶縁性誘電体層31を形成した。
【0047】次に高抵抗絶縁性誘電体層31の表面に導
電性Agペースト(デュポン製、商品名5504N)を
スクリーン印刷法で塗布し、200℃の温度で40分間
加熱して導電性Agペーストを硬化させて電極2を形成
した静電チャックを得た。
電性Agペースト(デュポン製、商品名5504N)を
スクリーン印刷法で塗布し、200℃の温度で40分間
加熱して導電性Agペーストを硬化させて電極2を形成
した静電チャックを得た。
【0048】次いで得られた静電チャックを用いて30
0Vの電圧を印加して実施例1と同様の吸着特性の評価
を行った。その結果、絶縁性誘電体層32及び高抵抗絶
縁性誘電体層31の体積固有抵抗及び比誘電率が実施例
1と同等の値であるので、実施例1とほぼ同等の特性が
得られることを確認した。
0Vの電圧を印加して実施例1と同様の吸着特性の評価
を行った。その結果、絶縁性誘電体層32及び高抵抗絶
縁性誘電体層31の体積固有抵抗及び比誘電率が実施例
1と同等の値であるので、実施例1とほぼ同等の特性が
得られることを確認した。
【0049】
【発明の効果】本発明になる静電チャックは、絶縁不良
の原因となるピンホール、機械的損傷で生じたクラック
等があっても電極が露出することなく絶縁不良が防止で
きる、低電圧で大きな吸着力が得られる、吸脱着の応答
性が良く電圧を切断した後の吸着力を小さくすることが
でき、短時間で半導体ウェハを取りはずすことができる
等の効果があり、工業的に極めて好適な静電チャックで
ある。
の原因となるピンホール、機械的損傷で生じたクラック
等があっても電極が露出することなく絶縁不良が防止で
きる、低電圧で大きな吸着力が得られる、吸脱着の応答
性が良く電圧を切断した後の吸着力を小さくすることが
でき、短時間で半導体ウェハを取りはずすことができる
等の効果があり、工業的に極めて好適な静電チャックで
ある。
【0050】また本発明における高抵抗絶縁性誘電体層
は必ずしも半導体ウェハを吸着させる面に使用する必要
性がないため、従来機械的強度に問題があった高分子材
料を使用することができ、静電チャックの製造が容易で
ある。
は必ずしも半導体ウェハを吸着させる面に使用する必要
性がないため、従来機械的強度に問題があった高分子材
料を使用することができ、静電チャックの製造が容易で
ある。
【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。
断面図である。
【図2】図1の等価回路を示す図である。
【図3】本発明の一実施例になる静電チャックの断面図
である。
である。
【図4】図3に示す静電チャックの吸脱着特性を示すグ
ラフである。
ラフである。
【図5】本発明の他の一実施例になる静電チャックの断
面図である。
面図である。
【図6】本発明の他の一実施例になる静電チャックの断
面図である。
面図である。
【図7】本発明の他の一実施例になる静電チャックの断
面図である。
面図である。
【図8】従来の静電チャックの断面図である。
1 絶縁性基板 2 電極 3 絶縁性誘電体層 4 半導体ウェハ 5 電源 31 高抵抗絶縁性誘電体層 32、33 絶縁性誘電体層
Claims (7)
- 【請求項1】 電極を有する絶縁性誘電体層上に載置し
た半導体ウェハを電気的に吸着する静電チャックにおい
て、絶縁性誘電体層が少なくとも2層からなり、このう
ちの1層の抵抗が他の絶縁性誘電体層の抵抗又は他の絶
縁性誘電体層が複数の場合はその抵抗の和より高く、か
つこのうちの1層の抵抗と容量との積で表わされる時定
数が他の絶縁性誘電体層の時定数又は他の絶縁性誘電体
層が複数の場合はその時定数の和より長い高抵抗絶縁性
誘電体層である静電チャック。 - 【請求項2】 高抵抗絶縁性誘電体層の抵抗が他の絶縁
性誘電体層の抵抗又は他の絶縁性誘電体層が複数の場合
はその抵抗の和の5倍以上である請求項1記載の静電チ
ャック。 - 【請求項3】 高抵抗絶縁性誘電体層の厚さが2〜20
0μmである請求項1又は2記載の静電チャック。 - 【請求項4】 請求項1、2又は3記載の静電チャック
を製造する方法において、絶縁性誘電体層の片側の表面
に電極を形成した後、該絶縁性誘電体層の反対側の表面
に請求項1、2又は3記載の高抵抗絶縁性誘電体層を形
成することを特徴とする静電チャックの製造法。 - 【請求項5】 高抵抗絶縁性誘電体層の上面にさらに別
の絶縁性誘電体層を形成することを特徴とする請求項4
記載の静電チャックの製造法。 - 【請求項6】 電極を絶縁性誘電体層と絶縁性基板との
間に介在させることを特徴とする請求項4又は5記載の
静電チャックの製造法。 - 【請求項7】 請求項1、2又は3記載の静電チャック
を製造する方法において、絶縁性誘電体層の片側の表面
に請求項1、2又は3記載の高抵抗絶縁性誘電体層を形
成した後、該高抵抗絶縁性誘電体層の表面に電極を形成
することを特徴とする静電チャックの製造法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16570694A JPH0831917A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 静電チャック及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP16570694A JPH0831917A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 静電チャック及びその製造法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0831917A true JPH0831917A (ja) | 1996-02-02 |
Family
ID=15817514
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP16570694A Pending JPH0831917A (ja) | 1994-07-19 | 1994-07-19 | 静電チャック及びその製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH0831917A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005210077A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Ngk Insulators Ltd | 静電チャック及びその製造方法並びにアルミナ焼結部材及びその製造方法 |
WO2006054407A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-26 | Shin-Etsu Engineering Co., Ltd. | 真空貼り合わせ装置用静電チャック及びそれを用いた真空貼り合わせ装置 |
JP2008103753A (ja) * | 2007-12-10 | 2008-05-01 | Canon Anelva Corp | 半導体製造装置用静電吸着ステージ |
WO2013160026A3 (en) * | 2012-04-23 | 2014-07-24 | Asml Netherlands B.V. | Electrostatic clamp, lithographic apparatus and method |
WO2020261991A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 日本碍子株式会社 | 静電チャック |
-
1994
- 1994-07-19 JP JP16570694A patent/JPH0831917A/ja active Pending
Cited By (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2005210077A (ja) * | 2003-12-26 | 2005-08-04 | Ngk Insulators Ltd | 静電チャック及びその製造方法並びにアルミナ焼結部材及びその製造方法 |
WO2006054407A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-26 | Shin-Etsu Engineering Co., Ltd. | 真空貼り合わせ装置用静電チャック及びそれを用いた真空貼り合わせ装置 |
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WO2013160026A3 (en) * | 2012-04-23 | 2014-07-24 | Asml Netherlands B.V. | Electrostatic clamp, lithographic apparatus and method |
CN104520770A (zh) * | 2012-04-23 | 2015-04-15 | Asml荷兰有限公司 | 静电夹持装置、光刻设备和方法 |
US9429857B2 (en) | 2012-04-23 | 2016-08-30 | Asml Netherlands B.V. | Electrostatic clamp, lithographic apparatus and method |
WO2020261991A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | 日本碍子株式会社 | 静電チャック |
JPWO2020261991A1 (ja) * | 2019-06-28 | 2020-12-30 | ||
KR20210141646A (ko) * | 2019-06-28 | 2021-11-23 | 엔지케이 인슐레이터 엘티디 | 정전 척 |
CN113748500A (zh) * | 2019-06-28 | 2021-12-03 | 日本碍子株式会社 | 静电卡盘 |
US20210394320A1 (en) * | 2019-06-28 | 2021-12-23 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck |
US11951583B2 (en) | 2019-06-28 | 2024-04-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrostatic chuck with high insulation performance and electrostatic attraction force |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040318 |