JPH0945757A - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
- Publication number
- JPH0945757A JPH0945757A JP19385095A JP19385095A JPH0945757A JP H0945757 A JPH0945757 A JP H0945757A JP 19385095 A JP19385095 A JP 19385095A JP 19385095 A JP19385095 A JP 19385095A JP H0945757 A JPH0945757 A JP H0945757A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- ceramic body
- indium
- base plate
- inner electrode
- electrostatic chuck
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- Granted
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セラミック体とベース板をシリコーン接着剤で
接合した静電チャックでは、シリコーン接着剤の熱伝導
率が比較的低いため、接着厚みのバラツキがあるとウェ
ハ等の被吸着物を均一な温度に保つことが困難であっ
た。 【解決手段】内部電極１２を埋設し吸着面１１ａを有す
るセラミック体１１と、ベース板１３とをインジウム又
はインジウム合金の接着層１４で接合して静電チャック
１０を構成する。
接合した静電チャックでは、シリコーン接着剤の熱伝導
率が比較的低いため、接着厚みのバラツキがあるとウェ
ハ等の被吸着物を均一な温度に保つことが困難であっ
た。 【解決手段】内部電極１２を埋設し吸着面１１ａを有す
るセラミック体１１と、ベース板１３とをインジウム又
はインジウム合金の接着層１４で接合して静電チャック
１０を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えば半導体製造
装置においてウェハの固定、矯正、搬送等を行うために
用いられる静電チャックに関する。
装置においてウェハの固定、矯正、搬送等を行うために
用いられる静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】静電チャックは半導体製造装置におい
て、被吸着物である半導体ウェハを固定してエッチング
等の加工を行ったり、半導体ウェハを吸着固定して反り
を矯正したり、半導体ウェハを吸着して搬送する工程で
用いられている。
て、被吸着物である半導体ウェハを固定してエッチング
等の加工を行ったり、半導体ウェハを吸着固定して反り
を矯正したり、半導体ウェハを吸着して搬送する工程で
用いられている。
【０００３】このような静電チャックの構造は、図１に
示すように内部電極１２を埋設したセラミック体１１の
表面を吸着面１１ａとし、このセラミック体１１を金属
製のベース板１３に接合してなるものであった。そし
て、上記内部電極１２と被吸着物２０間に電圧を印加す
ることによって、静電吸着力を発生させ、被吸着物２０
を吸着面１１ａに吸着固定するようになっている。
示すように内部電極１２を埋設したセラミック体１１の
表面を吸着面１１ａとし、このセラミック体１１を金属
製のベース板１３に接合してなるものであった。そし
て、上記内部電極１２と被吸着物２０間に電圧を印加す
ることによって、静電吸着力を発生させ、被吸着物２０
を吸着面１１ａに吸着固定するようになっている。
【０００４】上記ベース板１３と接合するのは、各種装
置への組付けを容易にするとともに、ベース板１３内に
冷却機構（不図示）を備えてウェハ等の被吸着物２０を
冷却するためであった。この金属製のベース板１３とセ
ラミック体１１の間には、メタライズ、有機接着剤、ガ
ラスなどの接着層１４を介在させて接合するが、温度変
化が生じると金属製のベース板１３とセラミック体１１
との熱膨張差のために、セラミック体１１が割れてしま
うという問題があった。
置への組付けを容易にするとともに、ベース板１３内に
冷却機構（不図示）を備えてウェハ等の被吸着物２０を
冷却するためであった。この金属製のベース板１３とセ
ラミック体１１の間には、メタライズ、有機接着剤、ガ
ラスなどの接着層１４を介在させて接合するが、温度変
化が生じると金属製のベース板１３とセラミック体１１
との熱膨張差のために、セラミック体１１が割れてしま
うという問題があった。
【０００５】そこで、上記ベース板１３としてタングス
テン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバール等の低熱膨
張金属を用いて、セラミック体１１との熱膨張差を小さ
くすることが行われている。あるいは、ベース板１３を
アルミニウム（Ａｌ）とし、接着層１４としてシリコー
ン接着剤を用いて熱膨張差を吸収することを本出願人は
提案している。（特開平２−２８７３４４号公報参
照）。
テン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、コバール等の低熱膨
張金属を用いて、セラミック体１１との熱膨張差を小さ
くすることが行われている。あるいは、ベース板１３を
アルミニウム（Ａｌ）とし、接着層１４としてシリコー
ン接着剤を用いて熱膨張差を吸収することを本出願人は
提案している。（特開平２−２８７３４４号公報参
照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところが、ベース板１
３としてタングステン又はモリブデンを用いたもので
は、加工性が悪いため内部に冷却機構を設けることが困
難であり、高価であるという問題があった。また、コバ
ールを用いたものでは、熱伝導率が高くないため、ウェ
ハ等の被吸着物２０の冷却効果が悪いという問題点があ
った。
３としてタングステン又はモリブデンを用いたもので
は、加工性が悪いため内部に冷却機構を設けることが困
難であり、高価であるという問題があった。また、コバ
ールを用いたものでは、熱伝導率が高くないため、ウェ
ハ等の被吸着物２０の冷却効果が悪いという問題点があ
った。
【０００７】一方、セラミック体１１とベース板１３を
シリコーン接着剤からなる接着層１４で接合したもので
は、シリコーン接着剤の熱伝導率が比較的低いため、接
着厚みのバラツキがあるとウェハ等の被吸着物２０を均
一な温度に保つことが困難であった。また、ウェハ処理
工程の高速化に伴い、例えばプラズマエッチングにおけ
る高電力化が要求されるが、シリコーン接着剤を用いた
ものではウェハを充分に冷却することができないという
問題点があった。
シリコーン接着剤からなる接着層１４で接合したもので
は、シリコーン接着剤の熱伝導率が比較的低いため、接
着厚みのバラツキがあるとウェハ等の被吸着物２０を均
一な温度に保つことが困難であった。また、ウェハ処理
工程の高速化に伴い、例えばプラズマエッチングにおけ
る高電力化が要求されるが、シリコーン接着剤を用いた
ものではウェハを充分に冷却することができないという
問題点があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、内部電
極を埋設し吸着面を有するセラミック体と、ベース板と
をインジウム又はインジウム合金からなる接着層を介し
て接合し、静電チャックを構成したものである。
極を埋設し吸着面を有するセラミック体と、ベース板と
をインジウム又はインジウム合金からなる接着層を介し
て接合し、静電チャックを構成したものである。
【０００９】即ち、インジウム又はインジウム合金は、
熱伝導率が高く、かつ柔軟性のある金属であるため、ウ
ェハ等の被吸着物に加わった熱を均一かつ急速に放出で
きるとともに、セラミック体とベース板との熱膨張差を
吸収することができる。
熱伝導率が高く、かつ柔軟性のある金属であるため、ウ
ェハ等の被吸着物に加わった熱を均一かつ急速に放出で
きるとともに、セラミック体とベース板との熱膨張差を
吸収することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下本発明の実施形態を図によっ
て説明する。
て説明する。
【００１１】図１に示すように、本発明の静電チャック
１０の構造は、内部電極１２を埋設したセラミック体１
１の表面を吸着面１１ａとし、このセラミック体１１の
裏面をインジウム又はインジウム合金から成る接着層１
４を介して金属製のベース板１３に接合したものであ
る。そして、電源１５より上記内部電極１２と被吸着物
２０間に電圧を印加し、静電吸着力を発生させて被吸着
物２０を吸着面１１ａに吸着固定するようになってい
る。また、ウェハを冷却するためにベース板１３の内部
に冷却水を循環させるような冷却機構（不図示）を備え
ることもできる。
１０の構造は、内部電極１２を埋設したセラミック体１
１の表面を吸着面１１ａとし、このセラミック体１１の
裏面をインジウム又はインジウム合金から成る接着層１
４を介して金属製のベース板１３に接合したものであ
る。そして、電源１５より上記内部電極１２と被吸着物
２０間に電圧を印加し、静電吸着力を発生させて被吸着
物２０を吸着面１１ａに吸着固定するようになってい
る。また、ウェハを冷却するためにベース板１３の内部
に冷却水を循環させるような冷却機構（不図示）を備え
ることもできる。
【００１２】上記セラミック体１１は、アルミナ（Ａｌ
2 Ｏ3 ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を主成分と
するセラミックス、あるいはアルミナの単結晶体である
サファイア等から成っており、内部電極１２はタングス
テン等の金属から形成されている。
2 Ｏ3 ）又は窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を主成分と
するセラミックス、あるいはアルミナの単結晶体である
サファイア等から成っており、内部電極１２はタングス
テン等の金属から形成されている。
【００１３】また、ベース板１３の材質としては、アル
ミニウム（Ａｌ）等の金属、あるいはアルミナ等のセラ
ミックスを用いるが、熱伝導性と耐プラズマ性が高く、
かつ加工性の良いアルミニウムが好適である。
ミニウム（Ａｌ）等の金属、あるいはアルミナ等のセラ
ミックスを用いるが、熱伝導性と耐プラズマ性が高く、
かつ加工性の良いアルミニウムが好適である。
【００１４】そして、両者を接合する接着層１４として
用いるインジウム又はインジウム合金とは、４０〜１０
０重量％のインジウム（Ｉｎ）と、６０〜０重量％のＳ
ｎ，Ａｇ，Ｐｂ，Ａｂ，Ｚｎ，Ａｌ等の少なくとも一種
以上とからなるものであり、具体的な組成としては、表
１に示すようなものを用いる。
用いるインジウム又はインジウム合金とは、４０〜１０
０重量％のインジウム（Ｉｎ）と、６０〜０重量％のＳ
ｎ，Ａｇ，Ｐｂ，Ａｂ，Ｚｎ，Ａｌ等の少なくとも一種
以上とからなるものであり、具体的な組成としては、表
１に示すようなものを用いる。
【００１５】これらのインジウム又はインジウム合金
は、表２に示すように各種金属の中でも硬度が低く柔軟
性に優れており、かつ表３に示すようにシリコーン接着
剤よりも遙かに高い熱伝導率を有している。そのため、
セラミック体１１とベース板１３との熱膨張差を吸収す
るとともに、ウェハ等の被吸着物２０に加えられた熱を
急速かつ均一に放出することができる。
は、表２に示すように各種金属の中でも硬度が低く柔軟
性に優れており、かつ表３に示すようにシリコーン接着
剤よりも遙かに高い熱伝導率を有している。そのため、
セラミック体１１とベース板１３との熱膨張差を吸収す
るとともに、ウェハ等の被吸着物２０に加えられた熱を
急速かつ均一に放出することができる。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【表２】
【００１８】
【表３】
【００１９】また、セラミック体１１とベース板１３と
の接合部の拡大図を図２に示すように、セラミック体１
１の接合面にはメタライズ層１６を、ベース板１３の接
合面にはメッキ層１７をそれぞれ形成し、これらの間に
接着層１４を介在して接合してある。上記メタライズ層
１６及びメッキ層１７は、銀、銅、ニッケル等のインジ
ウムとの濡れ性の良い金属から成り、これらのメタライ
ズ層１６及びメッキ層１７を備えることにより、接合強
度を高くすることができる。
の接合部の拡大図を図２に示すように、セラミック体１
１の接合面にはメタライズ層１６を、ベース板１３の接
合面にはメッキ層１７をそれぞれ形成し、これらの間に
接着層１４を介在して接合してある。上記メタライズ層
１６及びメッキ層１７は、銀、銅、ニッケル等のインジ
ウムとの濡れ性の良い金属から成り、これらのメタライ
ズ層１６及びメッキ層１７を備えることにより、接合強
度を高くすることができる。
【００２０】なお、ベース板１３をセラミックスで形成
する場合は、メッキ層１７の代わりにメタライズ層を形
成すれば良い。
する場合は、メッキ層１７の代わりにメタライズ層を形
成すれば良い。
【００２１】さらに、接着層１４の厚みｔは２０〜１０
０μｍの範囲内とすることが好ましい。これは、２０μ
ｍ未満であると接着層１４内部に欠陥が生じて接合力が
低くなり、一方１００μｍを超えると静電チャック１０
の取付精度が悪くなってしまうためである。
０μｍの範囲内とすることが好ましい。これは、２０μ
ｍ未満であると接着層１４内部に欠陥が生じて接合力が
低くなり、一方１００μｍを超えると静電チャック１０
の取付精度が悪くなってしまうためである。
【００２２】また、本発明の他の実施例として、図３に
示すように、接着層１４の周囲に保護部材１８を備える
こともできる。この保護部材１８は、フッ素系樹脂のＯ
リングやエポキシ系接着剤等の耐プラズマ性に優れた材
質から成り、プラズマに直接曝されるような環境でも使
用することができる。
示すように、接着層１４の周囲に保護部材１８を備える
こともできる。この保護部材１８は、フッ素系樹脂のＯ
リングやエポキシ系接着剤等の耐プラズマ性に優れた材
質から成り、プラズマに直接曝されるような環境でも使
用することができる。
【００２３】次に、本発明の静電チャック１０の製造方
法を説明する。
法を説明する。
【００２４】まず内部電極１２を埋設したセラミック体
１１を作製するが、これはグリーンシートの間に内部電
極１２を挟み込んで積層し一体焼成したり、あるいはセ
ラミック体の表面に内部電極１２を形成した後、これを
覆うようにＣＶＤ法等でセラミック層を形成することに
よって得る。
１１を作製するが、これはグリーンシートの間に内部電
極１２を挟み込んで積層し一体焼成したり、あるいはセ
ラミック体の表面に内部電極１２を形成した後、これを
覆うようにＣＶＤ法等でセラミック層を形成することに
よって得る。
【００２５】このセラミック体１１の裏側の接合面にス
クリーン印刷によって銀ペーストを塗布し、７００℃程
度で焼き付けを行ってメタライズ層１６を形成する。一
方、アルミニウム等の金属製ベース板１３の表面には銀
のメッキ層１７を形成しておく。
クリーン印刷によって銀ペーストを塗布し、７００℃程
度で焼き付けを行ってメタライズ層１６を形成する。一
方、アルミニウム等の金属製ベース板１３の表面には銀
のメッキ層１７を形成しておく。
【００２６】その後、インジウム粉末をアルコールで溶
かしたペーストを、上記セラミック体１１及びベース板
１３のメタライズ層１６とメッキ層１７の上に塗布す
る。塗布方法は、２００〜４００メッシュのスクリーン
を用いて印刷し、最終的な厚みｔが２０〜１００μｍと
なるようにする。塗布後、アルコールが充分蒸発するま
で乾燥させ、セラミック体１１とベース板１３を重ね合
わせ、インジウムの液相温度（１５７℃）よりも高い温
度まで昇温し、インジウムの接着層１４がメタライズ層
１６とメッキ層１７に充分濡れた状態とした後、降温さ
せれば良い。
かしたペーストを、上記セラミック体１１及びベース板
１３のメタライズ層１６とメッキ層１７の上に塗布す
る。塗布方法は、２００〜４００メッシュのスクリーン
を用いて印刷し、最終的な厚みｔが２０〜１００μｍと
なるようにする。塗布後、アルコールが充分蒸発するま
で乾燥させ、セラミック体１１とベース板１３を重ね合
わせ、インジウムの液相温度（１５７℃）よりも高い温
度まで昇温し、インジウムの接着層１４がメタライズ層
１６とメッキ層１７に充分濡れた状態とした後、降温さ
せれば良い。
【００２７】なお、接着層１４の形成方法として、イン
ジウムの箔を用いることもできる。即ち、予め厚みが２
０〜１００μｍとなるようにしたインジウム箔を、上記
メタライズ層１６とメッキ層１７の間に挟み込んで、セ
ラミック体１１とベース板１３を重ね合わせ、インジウ
ムの液相温度（１５７℃）よりも高い温度まで昇温して
接合することもできる。
ジウムの箔を用いることもできる。即ち、予め厚みが２
０〜１００μｍとなるようにしたインジウム箔を、上記
メタライズ層１６とメッキ層１７の間に挟み込んで、セ
ラミック体１１とベース板１３を重ね合わせ、インジウ
ムの液相温度（１５７℃）よりも高い温度まで昇温して
接合することもできる。
【００２８】なお、図１では単極型の静電チャックを示
したが、複数の内部電極を備え、これらの内部電極間に
通電するようにした双極型の静電チャックとすることも
可能である。
したが、複数の内部電極を備え、これらの内部電極間に
通電するようにした双極型の静電チャックとすることも
可能である。
【００２９】以上のような本発明の静電チャック１０
は、半導体製造工程におけるウェハの搬送や加工時に吸
着固定するために用いることができるが、その他に液晶
基板等の各種基板の吸着固定にも用いることができる。
は、半導体製造工程におけるウェハの搬送や加工時に吸
着固定するために用いることができるが、その他に液晶
基板等の各種基板の吸着固定にも用いることができる。
【００３０】
【実施例】ここで、図１に示す本発明の静電チャックを
試作し、比較例として接着層１４をシリコーン接着剤で
形成したものを用意した。それぞれ、接着層１４の厚み
ｔのばらつき量を測定した後、プラズマエッチング装置
に組み込んで被吸着物２０の均熱性を比較する実験を行
った。被吸着物２０として、直径８インチのシリコンウ
ェハを用い、４ｋＷの熱量（プラズマ）を入射した場合
の、ウェハ上の温度のばらつき幅を測定した。
試作し、比較例として接着層１４をシリコーン接着剤で
形成したものを用意した。それぞれ、接着層１４の厚み
ｔのばらつき量を測定した後、プラズマエッチング装置
に組み込んで被吸着物２０の均熱性を比較する実験を行
った。被吸着物２０として、直径８インチのシリコンウ
ェハを用い、４ｋＷの熱量（プラズマ）を入射した場合
の、ウェハ上の温度のばらつき幅を測定した。
【００３１】結果は表４に示すように、接着層１４とし
てシリコーン接着剤を用いたものでは、ウェハ上に５〜
２０℃の温度ばらつきが生じた。これは、接着層１４の
熱伝導率が低いために、厚みのばらつきに応じて冷却性
が部分的に異なるためである。
てシリコーン接着剤を用いたものでは、ウェハ上に５〜
２０℃の温度ばらつきが生じた。これは、接着層１４の
熱伝導率が低いために、厚みのばらつきに応じて冷却性
が部分的に異なるためである。
【００３２】これに対し、接着層１４としてインジウム
を用いた本発明実施例では、ウェハ上の温度ばらつきが
１℃以下と低かった。これはインジウムからなる接着層
１４の熱伝導率が高いため、厚みｔにばらつきがあって
も冷却性に影響を与えないためである。このように、本
発明の静電チャック１０は、接着層１４の厚みにばらつ
きがあってもウェハの温度を均一に保持できることがわ
かる。
を用いた本発明実施例では、ウェハ上の温度ばらつきが
１℃以下と低かった。これはインジウムからなる接着層
１４の熱伝導率が高いため、厚みｔにばらつきがあって
も冷却性に影響を与えないためである。このように、本
発明の静電チャック１０は、接着層１４の厚みにばらつ
きがあってもウェハの温度を均一に保持できることがわ
かる。
【００３３】
【表４】
【００３４】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、内部電極
を埋設し吸着面を有するセラミック体と、ベース板とを
インジウム又はインジウム合金からなる接着層を介して
接合し、静電チャックを構成したことによって、インジ
ウム又はインジウム合金は柔軟性があるためセラミック
体とベース板との熱膨張差を吸収することができ、急激
な温度変化があってもセラミック体が破損することを防
止できる。
を埋設し吸着面を有するセラミック体と、ベース板とを
インジウム又はインジウム合金からなる接着層を介して
接合し、静電チャックを構成したことによって、インジ
ウム又はインジウム合金は柔軟性があるためセラミック
体とベース板との熱膨張差を吸収することができ、急激
な温度変化があってもセラミック体が破損することを防
止できる。
【００３５】また、インジウム又はインジウム合金は熱
伝導率が高いため、被吸着物に熱が加わっても均一にか
つ急速に冷却することができる。そのため、半導体製造
工程に用いれば、高電力のプラズマを使用することがで
き、プロセスを高速化し、パターンを微細化し、ウェハ
を大口径化することができる。また、ウェハの均熱性を
高められることからＩＣチップの歩留りを向上させるこ
とができるなどの多くの特徴をもった静電チャックを提
供できる。
伝導率が高いため、被吸着物に熱が加わっても均一にか
つ急速に冷却することができる。そのため、半導体製造
工程に用いれば、高電力のプラズマを使用することがで
き、プロセスを高速化し、パターンを微細化し、ウェハ
を大口径化することができる。また、ウェハの均熱性を
高められることからＩＣチップの歩留りを向上させるこ
とができるなどの多くの特徴をもった静電チャックを提
供できる。
【図１】一般的な静電チャックの構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】本発明の静電チャックの接合部を示す断面図で
ある。
ある。
【図３】本発明の静電チャックの他の実施例の接合部を
示す断面図である。
示す断面図である。
１０ ：静電チャック １１ ：セラミック体 １１ａ：吸着面 １２ ：内部電極 １３ ：ベース板 １４ ：接着層 １５ ：電源 １６ ：メタライズ層 １７ ：メッキ層 １８ ：保護部材
Claims (1)
- 【請求項１】内部電極を埋設し吸着面を有するセラミッ
ク体と、ベース板とをインジウム又はインジウム合金か
らなる接着層を介して接合したことを特徴とする静電チ
ャック。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19385095A JP3485390B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 静電チャック |
| US08/693,532 US5886863A (en) | 1995-05-09 | 1996-07-25 | Wafer support member |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19385095A JP3485390B2 (ja) | 1995-07-28 | 1995-07-28 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0945757A true JPH0945757A (ja) | 1997-02-14 |
| JP3485390B2 JP3485390B2 (ja) | 2004-01-13 |
Family
ID=16314797
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19385095A Expired - Fee Related JP3485390B2 (ja) | 1995-05-09 | 1995-07-28 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3485390B2 (ja) |
Cited By (23)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999054928A1 (en) * | 1998-04-21 | 1999-10-28 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck formed by integral ceramic and metal sintering |
| US6280584B1 (en) * | 1998-07-29 | 2001-08-28 | Applied Materials, Inc. | Compliant bond structure for joining ceramic to metal |
| US6462928B1 (en) | 1999-05-07 | 2002-10-08 | Applied Materials, Inc. | Electrostatic chuck having improved electrical connector and method |
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| US6490144B1 (en) * | 1999-11-29 | 2002-12-03 | Applied Materials, Inc. | Support for supporting a substrate in a process chamber |
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