JP2003133401A - 静電チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】反りや変形したウェハでも強固に吸着させ、ウ
ェハ表面の温度分布を均一にすることができるととも
に、熱伝導性ガスのガス漏れが抑え、さらにはウェハの
離脱応答性に優れた静電チャックを提供する。 【解決手段】板状セラミック体２の一方の主面に、その
外周部４を残して深さが３〜１０μｍの凹部３を形成
し、上記外周部頂面におけるうねりを１〜３μｍとする
とともに、上記凹部底面の周縁部にガス溝５を設け、上
記凹部底面下方の板状セラミック体２中に静電吸着用電
極７を配置して静電チャック１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、
プラズマＣＶＤ等の成膜装置や、プラズマエッチング、
光励起エッチング等のエッチング装置に使用され、半導
体ウェハ等のウェハを吸着保持する静電チャックに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＰＶＤ、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ
等の成膜装置や、プラズマエッチング、光エッチング等
のエッチング装置などの主に半導体製造装置において
は、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）を精度良
く保持する手段として静電気力により吸着保持する静電
チャックが用いられている。

【０００３】半導体製造装置の多くは真空中での処理が
多く、成膜装置では、成膜時の反応ガスによりウェハが
加熱され、ウェハ表面の温度分布が不均一になり、その
結果、ウェハの不良が発生するという問題があった。ま
た、エッチング装置においても、プラズマエッチングガ
スや光励起エッチング時の紫外線や可視光によりウェハ
が加熱され、ウェハ表面の温度分布が不均一になり、そ
の結果、エッチングレートが温度分布によりばらつき、
ウェハの全面を均一にエッチングできないといった問題
があった。その為、如何にウェハ表面の温度分布を均一
にするかが課題となっていた。

【０００４】そこで、特開平７−１５３８２５号公報に
は、図５に示すように、板状セラミック体２２中に静電
吸着用電極２３を埋設してなり、上記板状セラミック体
２２の上面には多数の突起２４と、これらの突起２４と
同じ高さを有し、かつ突起２４を包囲するように設けら
れた幅ｓが１ｍｍ〜５ｍｍの環状の外周凸部２５を備え
た静電チャック２１が開示されており、上記突起２４及
び外周凸部２５の頂面にウェハＷを載せた状態で静電吸
着用電極２３との間に電圧を印加することにより静電気
力を発現させ、ウェハＷを突起２４及び外周凸部２５の
頂面に吸着固定させるとともに、ウェハＷと板状セラミ
ック体２２の上面との間に形成される空間にヘリウム等
の熱伝導性ガスを供給することでウェハＷと静電チャッ
ク２１との間の熱伝導特性を高め、ウェハＷの温度分布
を均一にする技術が提案されている。

【０００５】また、特開平７−８６３８５号公報には、
図６に示すように、静電吸着用電極として機能する板状
金属体３２の上面に、その外周部３４を残して凹部３３
を形成するとともに、上記板状金属体３２の凹部３３を
含む上面及び側面に誘電体層３５を被着し、外周部３４
頂面上の誘電体層表面３５ａから凹部３３底面上の誘電
体層表面３５ｂまでの深さｒを数１０μｍ〜０．１乃至
０．２ｍｍとした静電チャック３１が開示されており、
上記外周部３４頂面上の誘電体層表面３５ａにウェハＷ
の周縁部を載せた状態で板状金属体３２との間に電圧を
印加することにより静電気力を発現させ、ウェハＷの周
縁部のみを外周部３４頂面上の誘電体層表面３５ａに吸
着固定させるとともに、ウェハＷと凹部３３とで形成さ
れる空間に熱伝導性ガスを供給することでウェハＷと静
電チャック３１との間の熱伝導特性を高め、ウェハＷの
温度分布を均一にする技術が提案されている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
７−１５３８２５号公報のように多数の突起２４と外周
凸部２５の頂面でウェハＷを吸着保持するようにした静
電チャック２１では、反りや変形したウェハＷを固定す
る際、部分的にしか吸着させることができず、吸着不足
からウェハＷの位置ズレや酷い場合にはウェハＷが落下
する恐れがあった。

【０００７】また、同公報には外周凸部２５の内側領域
が吸着領域であると記載され、外周凸部２５の下方にま
で静電吸着用電極２３が埋設されていないことから、外
周凸部２５とウェハＷとの間には静電気力が発生してお
らず、その結果、反りや変形したウェハＷを固定する
と、外周凸部２５の頂面との間に多数の隙間ができ、こ
れらの隙間より熱伝導性ガスが漏れ出して半導体製造装
置内の真空度を低下させ、成膜精度やエッチング精度に
悪影響を与える恐れがあった。

【０００８】一方、特開平７−８６３８５号公報のよう
に中央部に大きな凹部３３を設け、その外周部３４の凸
部のみでウェハＷを吸着保持するようにした静電チャッ
ク３１では、吸着力が小さいため、ウェハＷと凹部３３
とで形成される空間に供給される熱伝導性ガスの供給圧
によってウェハＷの周縁と外周部３４の頂面との間に部
分的に隙間ができ、この隙間より熱伝導性ガスが漏れて
加工中の真空度を低下させ、その結果、各種加工精度に
悪影響を与えるといった課題があった。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、反りや変形したウェハ
でも強固に吸着し、ウェハ表面の温度分布を均一にする
ことができるとともに、冷却ガスのガス漏れが少なく、
さらにはウェハの離脱応答性に優れた静電チャックを提
供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】そこで、上記課題に鑑
み、本発明の静電チャックは、板状セラミック体の一方
の主面に、その外周部を残して深さが３〜１０μｍの凹
部を形成し、上記外周部頂面におけるうねりを１〜３μ
ｍとするとともに、上記凹部底面の周縁部にガス溝を設
け、上記凹部底面下方の板状セラミック体中又は板状セ
ラミック体の他方の主面に静電吸着用電極を配置したこ
とを特徴とする。

【００１１】また、好ましくは、静電吸着用電極の占有
領域における最外周部から上記外周部の内壁面までの距
離を５〜１０ｍｍとすることが良い。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１３】図１は本発明の静電チャックの一例を示す
図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。また図
２は図１（ｂ）のＡ部を拡大した断面図である。

【００１４】この静電チャック１は、ウェハと略同じ大
きさを有する円板状をした板状セラミック体２の一方の
主面に、その外周部４を残して平面形状が円形をした凹
部３を有し、上記外周部４の頂面を第二の保持面４ａと
するとともに、上記凹部底面の周縁部にガス溝５を備
え、ガス溝５で囲まれた凹部底面を第一の保持面３ａと
したもので、凹部底面下方の板状セラミック体２の他方
の主面６には一対の半円状をした静電吸着用電極７を配
置してある。

【００１５】板状セラミック体２を形成する材質として
は、アルミナ質焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化アルミ
ニウム質焼結体、イットリウム−アルミニウム−ガーネ
ット質焼結体（以下、ＹＡＧ質焼結体という）、単結晶
アルミナ（サファイア）を用いることができ、これらの
中でも窒化アルミニウム質焼結体は熱伝達率が５０Ｗ／
ｍ・ｋ以上、高いものでは熱伝達率１００Ｗ／ｍ・ｋ以
上を有し、熱伝導性に優れることから、ウエハの均熱性
を高める点で好ましい。また、単結晶アルミナ（サファ
イア）を用いれば、セラミック焼結体と違いボイドや脱
粒がないため、パーティクルの発生を極力嫌う場合に好
適である。

【００１６】第一の保持面３ａは板状セラミック体２の
他方の主面６と平行な平坦面としてあり、静電気力に影
響を与える第一の保持面３ａから静電吸着用電極７まで
の距離が一定となるようにしてある。

【００１７】凹部３の深さｈ（第二の保持面４ａから第
一の保持面３ａまでの距離）は３μｍ〜１０μｍとし、
板状セラミック体２の一方の主面外周に微小凸部を形成
するとともに、第二の保持面４ａである外周部４の頂面
におけるうねりを１μｍ〜３μｍとしてある。

【００１８】さらに、板状セラミック体２にはガス溝５
に開口する複数個のガス導入孔８を穿孔してあり、これ
らのガス導入孔８よりガス溝５を介してヘリウムガス等
の熱伝達性ガスをウェハと凹部３とで形成される空間に
供給するようになっている。

【００１９】また、この静電チャック１には、板状セラ
ミック体２の他方の主面側にガラスや樹脂系接着剤から
なる絶縁性の接合層１４を介してアルミニウムやステン
レス等の金属からなるベース部材９を接合してあり、こ
のベース部材９には、板状セラミック体２のガス導入孔
８とそれぞれ連通するガス供給孔１０を備えるととも
に、一対の静電吸着用電極７と電気的に接続された給電
端子１２を取り出すための電極取出孔１１を備えてい
る。なお、１３は電極取出孔１１内に設けられた絶縁管
で、細長い給電端子１２が金属製のベース部材９と接触
し、短絡を起こすのを防止してある。

【００２０】この静電チャック１によりウェハＷを固定
するには、図３（ａ）に示すように、ウェハＷの周縁部
が板状セラミック体２の外周部４の頂面である第二の保
持面４ａと当接するように載せた状態で、給電端子１２
間に通電すると、静電吸着用電極７とウェハＷとの間に
静電気力が発現し、図３（ｂ）に示すように、ウェハＷ
の周縁を板状セラミック体２の外周部４の頂面である第
二の保持面４ａと当接させた状態で、ウェハＷの中央を
板状セラミック体２の凹部底面である第一の保持面３ａ
と接触するように吸着させることができ、反りや変形し
たウェハＷでも同様に吸着させることができる。

【００２１】そして、ガス導入孔８よりガス溝５を介し
てヘリウムガス等の熱伝達性ガスをウェハＷと凹部３と
で形成される空間に供給することにより、ウェハＷの周
縁と第二の保持面４ａとの間からの熱伝導性ガスの漏れ
を抑え、かつウェハＷ表面の温度分布を均一にすること
ができ、この状態で成膜加工を施せば、ウェハＷ上に均
一な膜厚を有し、かつ均質な薄膜を形成することがで
き、また、エッチング加工を施せば、ウェハＷ上の薄膜
を精度良く加工することができるというように各種加工
精度を高めることができる。

【００２２】即ち、本発明によれば、板状セラミック体
２の一方の主面における外周部４を残してその大部分を
凹部３とし、この凹部底面を吸着領域としたことから、
反りや変形したウェハＷでも強固に吸着固定することが
できる。そして、吸着時にはウェハＷの中央を第一の保
持面３ａと接触させ、ウェハＷの周縁を第二の保持面４
ａと接触させるとともに、ウェハＷと凹部３とで形成さ
れる空間には熱伝導性ガスを供給することができるた
め、ウェハＷの中央及び周縁の熱伝達特性を近似させる
ことができ、ウェハＷ表面の温度分布を均一にすること
ができる。しかも、ウェハＷの中央は第二の保持面４ａ
より低い位置にある第一の保持面３ａに吸着されるた
め、ウェハＷを第二の保持面４ａの内周エッジ部に密着
させることができるとともに、第二の保持面４ａとも接
触させることができるため、ウェハＷと凹部３とで形成
される空間に供給した熱伝導性ガスがウェハＷの周縁と
第二の保持面４ａとの間から漏れることを効果的に防止
することができるため、加工中の真空度を低下させるよ
うなことがない。

【００２３】さらに、本発明によれば、凹部底面下方の
板状セラミック体２の他方の主面６にのみ静電吸着用電
極７を配置し、凹部底面を吸着領域としたことから、第
二の保持面４ａとウェハＷとの間には静電気力が働か
ず、静電吸着用電極７への通電を止めた時の残留吸着力
が少なく、また、強制的に下凸に湾曲させられていたウ
ェハＷの弾性力によってウェハＷを直ちに離脱させるこ
とができる。

【００２４】なお、本発明の静電チャック１を用いてウ
ェハＷを吸着させると、図３（ｂ）に示すように、ウェ
ハＷはその中央が下凸となるように湾曲した状態で固定
されることになるが、本件発明者の研究によれば、吸着
時のウェハＷの平面度を高めるよりも、ウェハＷ表面の
温度分布を一様にする方が重要であることを突き止め、
本発明に至った。

【００２５】ところで、このような作用効果を奏するた
めには、前述したように、凹部３の深さｈを３μｍ〜１
０μｍとするとともに、第二の保持面４ａである外周部
４の頂面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとすることが
重要である。

【００２６】即ち、凹部３の深さｈが１０μｍを超える
と、吸着時におけるウェハＷの平面度が悪くなりすぎる
ため、成膜時には膜厚みが不均一となり、エッチング時
には形状悪化を引き起こすなど各種加工精度に悪影響を
与えるとともに、ウェハＷを吸着保持するのに十分な静
電吸着力が得られなくなるからであり、逆に凹部３の深
さｈが３μｍ未満となると、第二の保持面４ａにおける
うねりが３μｍである場合、第二の保持面４ａの最も窪
んだ箇所の高さが第一の保持面３ａと同等程度となり、
吸着時にウェハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間に大
きな隙間ができ、熱伝導性ガスの漏れ量が多くなり過ぎ
て成膜時やエッチング時における真空度を低下させてし
まうため、成膜精度やエッチング精度に悪影響を与えて
しまうからである。

【００２７】また、外周部４の頂面におけるうねりが１
μｍ未満になると、吸着時にウェハＷが貼り付き、ウェ
ハＷの離脱時には直ちに切り離すことができなくなるか
らであり、逆に、外周部４の頂面におけるうねりが３μ
ｍを超えると、ウェハＷの周縁を外周部４のうねりに沿
って変形させることができないために部分的な隙間がで
き、熱伝導性ガスが漏れ易くなるからである。

【００２８】なお、外周部４の頂面におけるうねりと
は、真円度測定器で第二の保持面４ａである外周部４の
頂面全周の変位を測定し、この変位の最大値と最小値の
差のことである。

【００２９】さらに、外周部４の幅ｔは１ｍｍ〜１０ｍ
ｍとすることが好ましい。なぜなら、外周部４の幅ｔが
１ｍｍ未満となると、凹部３の形成時に外周部４の頂面
内周エッジ部に欠けや割れが生じ易く、また、欠けや割
れが生じると幅ｔが狭いことからウェハＷとの間に隙間
ができ、この隙間より熱伝導性ガスが漏れ易くなるから
であり、逆に、外周部４の幅ｔが１０ｍｍを超えると、
吸着時にウェハＷの中央が下凸に湾曲し難くなり、第一
の保持面３ａである凹部底面に吸着させることができな
くなり、ウェハＷの保持力が小さくなるとともに、ウェ
ハＷと凹部３とで形成される空間に供給された熱伝導性
ガスがウェハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間より漏
れ易くなるからである。ただし、外周部４の幅ｔは全周
にわたって必ずしも一様である必要性はなく、部分的に
狭い箇所や広い箇所があっても良いが、このような場
合、外周部４の狭い箇所の幅ｔは１ｍｍ以上、外周部４
の広い箇所の幅ｔは１０ｍｍ以下となるようにすれば良
い。

【００３０】また、熱伝導性ガスの漏れをより効果的に
防止するには、第二の保持面４ａである外周部４の頂面
における表面粗さを滑らかに仕上げ、ウェハＷが吸着保
持された時に隙間ができないようにすることが良く、具
体的には算術平均表面粗さ（Ｒａ）で０．６μｍ以下と
することが良い。

【００３１】一方、第一の保持面３ａである凹部底面は
ウェハＷと接することから、できるだけ平滑に仕上げる
ことが好ましく、具体的には算術平均表面粗さ（Ｒａ）
で１．２μｍ以下とすることが良い。

【００３２】また、静電吸着用電極７の占有領域におけ
る最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋは５〜１
０ｍｍとすることが好ましい。なぜなら、この距離ｋが
５ｍｍ未満となると、静電吸着用電極７が外周部４の下
方近傍にまで位置することになり、ウエハＷを吸着させ
るとウェハＷと第二の保持面４ａとの間にも静電気力が
発生し、ウエハＷの離脱時における残留吸着力が大きく
なるために、ウエハＷの離脱応答性が損なわれるからで
あり、逆に上記距離ｋが１０ｍｍを超えると、ウエハＷ
と第一の保持面３ａとの距離が離れすぎるために大きな
静電気力が得られず、ウエハＷの周縁を第二の保持面４
ａに押し付ける力が小さくなるため、ウェハＷと凹部３
とで構成される空間に供給される熱伝導性ガスの供給圧
によってウエハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間に部
分的に隙間ができ、この隙間より熱伝導性ガスが漏れ易
くなるからである。

【００３３】ところで、図１に示す静電チャック１を製
作するには、上下面が平滑に仕上げられた板状セラミッ
ク体２を用意し、板状セラミック体２の他方の主面６
に、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、ス
パッタリング法、メッキ法等の膜形成手段により、Ｔ
ｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ等の金属やその炭化物等からなる導
体層を被着し、次いでエッチング加工により不要な箇所
を除去することにより、半円状した一対の静電吸着用電
極７を形成する。

【００３４】この時、後述する凹部３形成時に、静電吸
着用電極７の占有領域の最外周部が外周部４の内壁面よ
り５ｍｍ〜１０ｍｍ離れた距離ｋに位置するようにする
ことが好ましい。

【００３５】次に、板状セラミック体２の一方の主面の
所定位置にマシニング加工やブラスト加工によってガス
溝５及びガス導入孔８を形成するとともに、静電吸着用
電極７には給電端子１２を導電性接着剤等で接着固定す
る。

【００３６】そして、板状セラミック体２の他方の主面
側にガラスや樹脂系接着剤等の絶縁性を有する接合層１
４を介してベース部材９を接合した後、板状セラミック
体２の一方の主面に、その外周部４を残して深さｈが３
μｍ〜１０μｍの凹部３を形成するとともに、外周部４
の頂面におけるうねりが１μｍ〜３μｍとなるように仕
上げることにより図１に示す静電チャック１を得ること
ができる。

【００３７】ここで、板状セラミック体２に凹部３を形
成する手段としては、ブラスト加工やエッチング加工に
て形成することができるが、ロータリー加工機を用いた
研削加工にて製作することが好ましい。なぜなら、ロー
タリー加工機を用いれば、研磨代が残った粗加工の状態
から外周部４と凹部３を同時に仕上げ加工まで一貫して
加工することができ、また、精度良く仕上げることがで
きる。

【００３８】また、外周部４は凹部３を仕上げ加工する
際に、外周部４の仕上げ代を残しておき、外周部４のみ
ラップ研磨により加工することができる。このラップ研
磨条件としては、板状セラミック体２が窒化アルミニウ
ム質焼結体からなる場合、平面度１０μｍ以下の鋳鉄の
ラップ盤を用い、１０μｍ以下のダイヤモンド砥粒を用
いることで、外周部４の頂面におけるうねりを１μｍ〜
３μｍとすることができる。

【００３９】以上、本実施形態では板状セラミック体２
の他方の主面６に静電吸着用電極７を備えた静電チャッ
ク１を例にとって説明したが、図４に示すように、凹部
底面下方の板状セラミック体２中に静電吸着用電極７を
埋設した静電チャック１にも適用できることは言う迄も
ない。

【００４０】また、本発明は前述した実施形態だけに限
定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、改良や変更したものでも良いことは言う迄もない。

【００４１】

【実施例】（実施例１）図１に示す静電チャック１を製
作し、凹部の深さｈを異ならせた時のウェハ表面の温度
バラツキ、熱伝導性ガスの漏れ量、及び離脱応答性につ
いて調べる実験を行った。

【００４２】本実験では、窒化アルミニウム質焼結体か
らなる直径２００ｍｍ、厚み１ｍｍの円板状をした板状
セラミックス体２を用意し、この板状セラミック体２の
他方の主面にメッキ法にてＮｉ膜を被着した後、エッチ
ング加工により不要箇所を除去することにより、一対の
半円状をした静電吸着用電極７を円を構成するように形
成した。

【００４３】次に、各静電吸着用電極７に給電端子１２
を導電性接着剤によって固着した後、板状セラミック体
２の他方の主面側にアルミニウム製のベース部材９をシ
リコン系接着剤からなる接合層１４を介して接合した。

【００４４】次いで、板状セラミック体２の一方の主面
の所定位置にブラスト加工にてガス溝５と、このガス溝
５に連通するガス導入口８を形成した後、板状セラミッ
ク体２の一方の主面の外周部４を残して深さｈを異なら
せた凹部３を形成することにより各試料としての静電チ
ャックを製作した。

【００４５】なお、外周部４の頂面の幅ｔは４ｍｍ、ガ
ス溝５で囲まれた凹部底面の直径は１９０ｍｍ、静電吸
着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の
内壁面までの距離ｋは５ｍｍとした。

【００４６】そして、得られた静電チャック１を真空容
器内に設置し、図３（ａ）に示すように、８インチのシ
リコンウェハを外周部４の頂面の載せた後、一対の静電
吸着用電極７に通電することにより静電気力を発現さ
せ、図３（ｂ）に示すようにシリコンウェハを静電チャ
ック１に吸着させるようにした状態で、ガス導入孔８か
ら熱伝導性ガスとしてヘリウムガスを２６６６Ｐａの圧
力で供給し、ヘリウムガスの漏れ量をヘリウムの供給量
と真空容器内の差圧で測定した。また、その時のシリコ
ンウェハ表面の温度バラツキを測定した。ただし、ウェ
ハ表面の設定温度は１００℃とし、また温度バラツキ
は、任意に選んだウェハ表面の測定点１０点の最高温度
と最低温度の温度差ΔＴとして測定した。

【００４７】さらに、ヘリウムガスを供給してから６０
秒後に静電吸着用電極７への通電を止め、ウェハが離脱
するまでの時間、つまり離脱応答時間を測定し、離脱応
答性を評価した。ただし、ウェハが離脱するまでの時間
はウェハが離脱した瞬間にヘリウムの漏れ量が急激に増
大し始めることから、静電吸着用電極７への通電を止め
てからヘリウムガスの漏れ量が急激に増大し、１０ＳＣ
ＣＭとなるまでの時間を測定し評価した。

【００４８】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００４９】

【表１】

【００５０】表１より判るように、まずいずれの試料も
ウェハの離脱時間が１０秒以下と離脱応答性は良好であ
ることが判る。

【００５１】ただし、ヘリウムガスの漏れ具合について
見てみると、凹部３の深さｈが０μｍである試料Ｎｏ．
１は、ウェハを吸着固定した際に、凹部底面と外周部４
の頂面との間に段差が無いため、ウェハの周縁を外周部
４の頂面に強く密着させることができず、８．３ＳＣＣ
Ｍものヘリウムガスの漏れが発生した。

【００５２】また、凹部３の深さｈが１５μｍである試
料Ｎｏ．５は、ウェハから凹部底面までの距離が離れす
ぎているため、静電吸着用電極７に通電しても大きな静
電気力を発生させることができず、強固に吸着させるこ
とができないため、ヘリウムガスの供給圧によりウェハ
と外周部４の頂面との間に隙間ができ、この隙間より
７．８ＳＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生した。

【００５３】一方、ウェハ表面の温度バラツキについて
見てみると、凹部３の深さｈが０μｍである試料Ｎｏ．
１は、ヘリウムガスの漏れのためにウェハの中央まで充
分に行き渡らず、ウェハの中央における熱伝達特性を高
めることができなかった。その結果、ウェハ表面の温度
バラツキが１２℃と大きいかった。

【００５４】これに対し、凹部３の深さｈが３μｍ〜１
０μｍの範囲にある試料Ｎｏ．２〜４は、ヘリウムガス
の漏れ量を５ＳＣＣＭ以下に抑えることができるととも
に、ウェハ表面の温度バラツキを５℃以下と均一にする
ことができ、優れていた。

【００５５】この結果、凹部３の深さｈは３〜１０μｍ
とすれば良いことが判る。 （実施例２）次に、凹部３の深さｈを５μｍに固定し、
外周部４の頂面におけるうねりを異ならせる以外は実施
例１と同様の条件にてウェハ表面の温度バラツキ、熱伝
導性ガスの漏れ量、及び離脱応答性について調べる実験
を行った。

【００５６】結果は表２に示す通りである。

【００５７】

【表２】

【００５８】表２より判るように、外周部４の頂面にお
けるうねりが０．５μｍである試料Ｎｏ.６は、離脱応
答時間が１３．５秒と長かった。この原因は、外周部４
の頂面のうねりが小さいため、吸着時にウェハの周縁が
外周部４の頂面に押し付けられ、その結果、真空密着し
たリンギング状態となり、離脱し難くなったものと思わ
れる。

【００５９】また、外周部４の頂面におけるうねりが５
μｍである試料Ｎｏ.９は、吸着時にうねりに沿ってウ
ェハを密着させることができないため、ウェハと外周部
４の頂面との間に隙間ができ、この隙間より１２．７Ｓ
ＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生した。

【００６０】これに対し、外周部４の頂面におけるうね
りが１μｍ〜３μｍの範囲にある試料Ｎｏ.７，８は、
ヘリウムガスの漏れ量を５ＳＣＣＭ以下に抑えることが
できるとともに、ウェハ表面の温度バラツキを５℃以下
と均一にすることができ、さらにはウェハの離脱応答性
にも優れていた。

【００６１】この結果、外周部４の頂面におけるうねり
は１μｍ〜３μｍとすれば良いことが判る。

【００６２】そして、実施例１及び実施例２の結果よ
り、凹部３の深さｈを３μｍ〜１０μｍとするととも
に、外周部４の頂面におけるうねりを１μｍ〜３μｍと
し、凹部底面下方の板状セラミック体２の他方の主面６
に静電吸着用電極７を配置することにより、熱伝導性ガ
スのガス漏れを抑えつつ、ウェハ表面の温度分布を均一
にすることができるとともに、ウェハの離脱応答性にも
優れた静電チャック１を提供できることが判る。また、
このような静電チャック１は大きな吸着力が得られるた
め、反りや変形したウェハでも強固に吸着して固定する
ことができる。 （実施例３）さらに、凹部３の深さｈを５μｍ、外周部
４の頂面におけるうねりを１μｍに固定し、静電吸着用
電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁
面までの距離ｋを異ならせる以外は実施例１と同様の条
件にてウェハ表面の温度バラツキ、熱伝導性ガスの漏れ
量、及び離脱応答性について調べる実験を行った。

【００６３】結果は表３に示す通りである。

【００６４】

【表３】

【００６５】表３より判るように、静電吸着用電極７の
占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの
距離ｋが３ｍｍである試料Ｎｏ．１０は、ウェハの離脱
応答性が１５．３秒と長かった。この原因としては、静
電吸着用電極７が外周部４の下方近くまで形成されてい
ることにより、静電気力が外周部４にまで影響し、ウェ
ハの離脱時に外周部４に残留吸着力が働き、離脱にかか
る時間がかかったものと思われる。

【００６６】また、静電吸着用電極７の占有領域におけ
る最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋが１５ｍ
ｍである試料Ｎｏ．１３は、静電吸着用電極７の占有領
域が狭くなり過ぎるために凹部底面でのウェハの吸着力
が小さく、ウェハの周縁を外周部４の頂面に押し付ける
力が弱くなり、その結果、ヘリウムガスの圧力により、
ウェハの周縁と外周部４の頂面との間に部分的な隙間が
でき、７．７ＳＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生し
た。

【００６７】これに対し、静電吸着用電極７の占有領域
における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋが
５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にある試料Ｎｏ．１１，１２
は、ヘリウムガスの漏れ量が５ＳＣＣＭ以下と少なく、
ウェハの離脱にかかる時間も１０秒以下と短かく良好な
結果であった。また、ウェハ表面の温度バラツキも５℃
以下と良好であった。

【００６８】この結果、静電吸着用電極７の占有領域に
おける最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋは５
ｍｍ〜１０ｍｍとすれば良いことが判る。

【００６９】

【発明の効果】以上のように、本発明の静電チャック
は、板状セラミック体の一方の主面に、その外周部を残
して深さが３〜１０μｍの凹部を形成し、上記外周部頂
面におけるうねりを１〜３μｍとするとともに、上記凹
部底面の周縁部にガス溝を設け、上記凹部底面下方の板
状セラミック体中又は板状セラミック体の他方の主面に
静電吸着用電極を配置したことによって、反りや変形し
たウェハでも強固に吸着固定することができる。

【００７０】また、吸着時にはウェハの中央を第一の保
持面である凹部底面と接触させ、ウェハの周縁を第二の
保持面である外周部の頂面と接触させるとともに、ウェ
ハと凹部とで形成される空間には熱伝導性ガスを供給す
ることができるため、ウェハの中央及び周縁の熱伝達特
性を近似させることができ、ウェハ表面の温度分布を均
一にすることができる。

【００７１】しかも、ウェハの中央は第二の保持面より
低い位置にある第一の保持面に吸着されるため、ウェハ
を第二の保持面の内周エッジ部に密着させることができ
るとともに、第二の保持面とも接触させることができる
ため、ウェハと凹部とで形成される空間に供給した熱伝
導性ガスがウェハの周縁と第二の保持面との間から漏れ
ることを効果的に防止することができ、各種加工中の真
空度を低下させることがない。

【００７２】その為、本発明の静電チャックを成膜加工
やエッチング加工等の各種加工に用いれば、ウェハに対
して精度の高い加工を施すことができる。

【００７３】その上、静電吸着用電極は凹部底面の下方
にしか配置していないことから、静電吸着用電極への通
電を止めれば、残留吸着力が小さく、かつ強制的に下凸
に湾曲させられていたウェハの弾性力によってウェハを
保持面より直ちに離脱させることができるため、静電チ
ャックからの離脱応答性を高めることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電チャックの一例を示す図で、
（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。

【図２】図１のＡ部を拡大した断面図である。

【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の静電チャックを用いて
ウェハを吸着する時の過程を示す断面図である。

【図４】本発明の静電チャックの他の例を示す断面図で
ある。

【図５】従来の静電チャックの一例を示す断面図であ
る。

【図６】従来の静電チャックの他の例を示す断面図であ
る。

【符号の説明】

１：静電チャック ２：板状セラミック体、３：凹部、
３ａ：第一の保持面 ４：外周部、４ａ：第二の保持面 ５：ガス溝 ６：他
方の主面 ７：静電吸着用電極 ８：ガス導入孔 ９：ベース部材
１０：ガス供給孔 １１：電極取出孔 １２：給電端子 １３：絶縁管 １
４：接合層 Ｗ：ウェハ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状セラミック体の一方の主面に、その外
   周部を残して深さが３μｍ〜１０μｍの凹部を備えると
   ともに、該凹部底面の周縁部にガス溝を備えてなり、上
   記凹部底面下方の板状セラミック体中又は板状セラミッ
   ク体の他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャッ
   クであって、上記外周部の頂面におけるうねりが１μｍ
   〜３μｍであることを特徴とする静電チャック。
2. 【請求項２】上記静電吸着用電極の占有領域における最
   外周部から上記外周部の内壁面までの距離が５ｍｍ〜１
   ０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の静電チ
   ャック。