JPH03204924A

JPH03204924A - 試料保持装置

Info

Publication number: JPH03204924A
Application number: JP23831690A
Authority: JP
Inventors: Osamu Morita; 治森田; Taku Inoue; 卓井上; Toshihide Suehiro; 末広　利英; Masahiko Tanaka; 雅彦田中
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1989-10-30
Filing date: 1990-09-06
Publication date: 1991-09-06

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】星１」Ｊ１旧ｌ立野本発明は薄膜形成装置やドライエツチング装置などの半
導体製造装置等に内設される試料保持装置に関する。

従迷ヱｌ支術半導体製造過程における薄膜形成工程やドライエツチン
グ工程においては、試料台に試料を確実に密着させて試
料を所望温度に制御し、かつ所定の高周波電力を確実に
印加して薄膜形成やエツチングを行なう必要がある。

この要件を満たす試料保持装置として、近年、静電チャ
ック方式を採用した試料保持装置の開発がなされ、普及
してきている（全弁、場内、木下、松属ら：昭和６１年
度精密工学会春季大会学術講演会論文集、ｐ、７３参照
）。

該試料保持装置は、静電気による吸着作用を利用して試
料を試料台に密着させるものであって、裏面全域に亙っ
て試料を確実に吸着することができ、また構造も比較的
簡易であるという特徴を有している。

第１０図は従来のこの種試料保持装置の要部を示した断
面図である。

すなわち該試料保持装置において、試料台５１はＷ（タ
ングステン）等の導電体（電極）５２が絶縁体５３の表
面近傍に埋設され、導電体５２にノード端子５４が接続
されて構成されている。そして、試料台５１の表面に載
置される試料５５と導電体５２との間に電圧が印加され
、静電気による吸着作用により試料５５が試料台５Ｉに
保持されるようになっている。

しかし、上記試料台５１は、Ａｊ２２０．等のセラミッ
ク粘土にＷ等の金属板を挟み込んで成形加工を施した後
、焼成することにより製造しているため、製造コストが
高く、また製造に長時間を要するため、量産性に欠ける
という問題点があった。

そこで、このような問題点を解消したものとして、第１
１図に示したように、導電体（電極）６１の表面が絶縁
膜６２で被覆された試料台６３を備え、かつリード端子
６４が導電体６１に接続された試料保持装置が提案され
ている（実開昭６４−１１５４２号公報参照）。

上記試料台６３は、へ！等の金属で所定形状の導電体６
１を成形した後１，１２２０３からなるセラミック粉末
をプラズマ溶射法により導電体６１の表面に溶射して絶
縁１１Ｍ６２を形成することにより製造される。

該試料台６３は、前述の試料台５１と異なり、長時間を
要する焼成工程がなく、短時間で製造することができ、
しかも安価に製造することができる。

明が解２しようとする課題しかし、上記試料台５１又は６３においては、絶縁体５
３又は絶縁膜６２が八β２０３′″：ｌｏ。

％で形成されているため、体積固有抵抗率が適正化され
ておらず、応答特性（飽和吸着力到達時間、吸着力消滅
時間）が劣るという課題があった。

また、この応答特性は試ネ４の設定温度により、すなわ
ち絶縁体５３、絶縁膜６２の温度変化により変化するた
め、コントロールするのは困難であった。

従って、電圧をｒＯＦＦＪ　した場合においては残留吸
着力がかなり存在するため、試料台６３から試料５５を
離脱させる場合、複雑な拘持機構を有する搬送アーム等
でもって試料５５を拘持してこの試料５５を試料台６３
から離脱させなければならなかった。

特に応答特性は、試料の温度が１００℃以下の比較的低
い温度の場合に問題になる。１００℃を越えるとＡｎ２
０．の体積固有抵抗率が低くなるので、応答特性が良く
実用上問題は生じない。従って試料の温度１００°Ｃ以
下における応答特性の向上が望まれている。

本発明はこのような課題に鑑み発明されたものであって
、設定した温度においては大きな静電吸着力を短時間で
発生して試料を試料台に強固に密着させ、電圧印加の停
止後においては該試料台から試料を容易に離脱させるこ
とができる、高い応答特性を有する試料保持装置を提供
することを目的としている。

課題を￥２するための　ト１上記目的を達成するために本発明に係る試料保持装置に
あっては、導電体がセラミック材料で形成された絶縁膜
で被覆され、載置される試料と前記導電体との間に電圧
が印加されて前記絶縁膜上に試料が吸着される試料保持
装置において、前記絶縁膜がＴ　ｉ　Ｏ２を含み、ｌｏ
ｏ’ｃ以下の使用温度において前記絶縁膜の体積固有抵
抗率（以下、「体積抵抗率」と記す）が１０９〜１０１
１Ω・ｃｍとなるように調整されていることを特徴とし
、また導電体がセラミック材料で形成された絶縁膜で被
覆され、載置される試料と前記導電体との間に電圧が印
加されて前記絶縁膜上に試料が吸着される試料保持装置
において、前記絶縁膜がＡ８．Ｏ，に対してＴ　ｉ　Ｏ
２を２５ｗｔ％以下の割合で含んで構成されていること
を特徴としている。

ｍ里静電チャック方式を採用した試料保持装置において、静
電吸着力を向上させるためには絶縁体の誘電率を上げて
電圧印加時に蓄えられる電荷量を増大させればよいと考
えられる。

さらに、静電吸着力を向上させる方策としては体積抵抗
率を低下させることが考えられる。すなわち、導電体に
「正」の電圧が印加されると、絶縁体表面は「正」に帯
電し、試料裏面は「負」に帯電する。そして、体積抵抗
率を低下させた場合、試ね裏面から絶縁体内へ流入した
負電荷により、絶縁体表面の正電荷が電気的に中和され
るのが防止され、静電吸着力が増強される。つまり、体
積抵抗率を低下させることにより、試料裏面から絶縁体
中に流入する負電荷が絶縁体表面に拡散するよりも速く
導電体に引き込まれるため、絶縁体表面の正電荷が前記
負電荷により電気的に中和されず、静電吸着力が増強さ
れることとなる。

また、体積抵抗率を下げることにより、電荷の中和を円
滑に行なうことができ、残留吸着力を減少させることが
できる。

方、静電チャックの等価回路を第５図に示したような単
純なコンデンサの充放電回路として考えると、電圧印加
によるｔ　（ｓｊ後の静電力Ｆは下記式（１）の如く表
わされる。なお実際には、リーク電流による抵抗や絶縁
膜表面上のコンデンサ成分等の影響があるが、ここでは
検討外とした。

但し、Ｒ：抵抗Ｃ：静電容量Ｓ：電極面積 ε：誘電率ｄ：電極間距離を表わす。

（１）式より静電力の応答性を適性化するためには時定
数Ｃ−Ｒを制御すればよく、時定数Ｃ−Ｒのうち静電容
量Ｃについては制約条件が多くその抑制は困難であるが
、抵抗Ｒについては制御性が高（かつ効果も大きいと考
えられる。

この抵抗Ｒ１すなわちセラミック材料で形成された絶縁
膜の体積抵抗率を変化させる方法としては、不純物を添
加する方法が最も容易であり、制御性も高い。例えば不
純物としてＴｉＯ□をＡ℃２０３に添加すると体積抵抗
率が減少することが知られている。Ａｌ２２０３にＴ　
ｉ　Ｏ２を添加したときの試料台の各温度におけるＴ　
ｉ　Ｏｚの添加量と体積抵抗率との関係を第６図に、ま
たＴｉＯ□の各添加量における試料台の温度と体積抵抗
率との関係を第７図にそれぞれ示す。第６図及び第７図
からも明らかなように、Ｔ　Ｉ　Ｏ２の添加量が増える
に従い、及び試料台の温度が高くなるに従い体積抵抗率
が減少しており、この関係はＴｉＯ２の添加量を変える
ことにより容易に体積抵抗率を制御できることを示して
いる。なお第６図及び第７図に示した結果はプラズマ溶
射方法を用い、Ｔ　ｉ　Ｏ２混合比を変化させて得られ
たものであるが、焼結方法によるものも同様な傾向が見
られる。

さらに発明者らは、Ａｌ２Ｏ．にＴｉＯ２を含有させた
絶縁膜で導電体を被覆した試料台を作製し、該試料台に
試料を吸着させ、プラズマを該試料に照射して試料温度
の経時変化を調べ、静電吸着力を評価した。すなわち、
薄膜形成工程及びエツチング工程は通常高温雰囲気で行
なわれ、試料保持装置には冷媒が循環されて試料の冷却
がなされる。したがって、静電吸着力が強い場合におい
ては、試料温度は冷媒温度に近づくため、試料温度の経
時変化を測定することにより、静電吸着力の強弱の応答
特性を評価することができる。

第８図（ａ）　〜（ｃ）は、ＡＪ２□Ｏ，に対するＴｉ
０ｚの含有量を種々変化させて試料にプラズマを照射し
、試料台を２０℃程度に冷却保持した場合における試料
温度の経時変化を示したものである。

第８図（ａ）は５ｗｔ％のＴｉＯ□が含有され、第８図
（ｂ）は１０ｗｔ％のＴ　ｉ　Ｏｚが含有され、第５図
（ｃ）は１５ｗｔ％のＴ　ｉ　Ｏ２が含有された場合を
それぞれ示している。

Ｔ　ｉ　Ｏｚの含有量が５ｗｔ％の場合（第８図（ａ）
）は、冷媒による冷却作用が不充分であるため、プラズ
マ照射を開始した後（プラズマｒＯＮＪ　）において、
試料温度が急激に上昇し、しかも充分時間が経過した後
においても試料温度は電圧「ＯＮ」時より高くなってい
る。すなわち、Ｔｉ０ｚの含有量が５ｗｔ％の場合にお
いては、Ｔ　ｓ　０２の含有量が少なすぎるため、体積
抵抗率が高く応答特性に劣り、その結果、静電吸着力が
弱いと考えられる。

これに対し、ＴｉＯ□の含有量がｌ　０ｗｔ％（第８図
（ｂ））及び１５ｗｔ％（第８図（Ｃ））の場合におい
ては、電圧が「ＯＮ」されかつプラズマが照射されても
冷媒の冷却作用により試！４温度は殆ど変化せず、静電
吸着力が増強され、試料台に試料がよく吸着されている
と考えられる。

一方、残留吸着力が存在していない場合は、試料台に印
加していた電圧をｒｏＦＦＪにすると冷媒による冷却作
用の影響が少なくなるため、試料温度は急激に上昇する
。そこで、電圧をｒＯＦＦＪした場合における試料温度
の経時変化を調べたところ、第９図（ａ）〜（Ｃ）に示
すような測定結果を得た。　第９図　（ａ）　　は５ｗ
ｔ％のＴｉＯ□が含有され、第９図（ｂ）は１０ｗｔ％
のＴ　ｉ　Ｏｚが含有され、第９図（ｃ）は１５ｗｔ％
のＴ　ｉ　Ｏ２が含有された場合をそれぞれ示している
。

Ｔｉ０ｚの含有量が５ｗｔ％の場合（第９図（ａ））は
、試料温度が緩やかに上昇しており、残留吸着力がかな
り存在していると考えられる。

これに対してＴ　ｉ　Ｏ２の含有量が１０ｗｔ％（第９
図（ｂ））及び１５ｗｔ％（第９図（ｃ））の場合にお
いては、電圧をｒｏＦＦＪすると試料温度が急激に上昇
している６すなわちＴｉＯ２の含有量が１０ｗｔ％及び
１５ｗｔ％の場合においては、電圧なｒｏＦＦＪにする
ことにより試料に対する残留吸着力が殆ど存在していな
いと考えられる。

以上の理由により試料台を２０℃程度（絶縁膜の温度は
２０°Ｃよりやや高い）に保持した場合においては、絶
縁膜にＴｉＯ２を１０ｗｔ％以上含有させる必要があり
、このことと第６図とから絶縁膜の体積抵抗率を１０１
１Ω・Ｃｍ以下に調整すれば、静電吸着力が大きくかつ
残留吸着力が殆ど存在しない（応答特性に優れた）試料
保持装置を得られることが明らかである。

また絶縁膜の体積抵抗率を１０１１Ω・ｃｍとしたとき
の飽和吸着力到達時間は、絶縁膜の体積抵抗率を１０１
２Ω・ａｍとしたときの１／１０程度であり、体積抵抗
率を１ｏｌｌΩ・Ｃｍとすれば高い応答特性が得られ、
その結果静電吸着力が大きくかつ残留吸着力が殆ど存在
しない試料保持装置が得られることとなる。

但し、第５図に示した等価回路において、高い応答特性
を得るためには抵抗Ｒを限りなく小さしてゆけばよいが
、実際の静電チャックにおいてはＴ　ｉ　Ｏｘの含有量
を増加させていくと絶縁膜の体積抵抗率は減少するが、
それと共に絶縁耐圧が劣化して低電圧でも絶縁破壊が生
じやすくなる。またリーク電流が増加するため、半導体
集積回路の製造においては素子に絶縁破壊が生じ、製品
の歩留まりが低下する虞がある。そのため絶縁膜の体積
抵抗率の下限値は上記した事柄をも考慮して選定する必
要がある。

第１表は絶縁破壊テストの実験結果を示したものである
。すなわち、ＴｉＯ□の含有率を変化させ、試料台の温
度を２０°Ｃ程度に冷却保持すると共！、：２　ｋ　Ｖ
、１ｋＶ、０．５ｋＶ（７）電圧を夫々１分間印加して
絶縁耐圧を評価した。実験は各々３回ずつ行なった。表
中の数字は合格率を示している。

第　　１　　表一般に試料台への印加電圧は３００Ｖ〜８００■に設定
して行なわれるが、この第２表から明らかなように、試
料台の温度を２０℃程度としだ場合において絶縁破壊を
生しることのない安定した試料台となすためには、Ｔｉ
０ｇの含有量は２０ｗｔ％以下であるのが好ましい。そ
して以上の結果と第６図から、絶縁膜の体積抵抗率を１
０９Ω・ｃｍ以上に調整すれば、絶縁破壊を生じること
のない試料保持装置が得られることとなる。なお絶縁膜
の体積抵抗率を１０９Ω・ｃｍとしたときの飽和吸着力
到達時間は、２０℃において数秒程度であり十分高い応
答特性が得られることとなる。

さらに第７図にも示したように、／１２０．等のセラミ
ックの体積抵抗率は試料台の温度変化に対しても大きく
変化する特性を有しているため、半導体素子製造プロセ
スにおける設定温度に適したＴｉ０ｚの添加量を選定す
ることも必要である。例えば試料台の絶縁膜の温度は成
膜時においては１５０℃程度にもなり、エツチング時に
おいてはマイナス数１０°Ｃにもなるため、絶縁膜の体
積抵抗率を上記した１０９〜１０１１Ω・ｃｍの範囲内
とするには、Ａβ２０．対するＴｉＯ□の添加量を２５
ｗｔ％以下の所要の割合に調節することが必要である。

以上の理由から、前記絶縁膜がＴ　ｉ　Ｏ２を含み、１
００℃以下の使用温度において前記絶縁膜の体積抵抗率
がｌＯｇ〜ＩＯ目Ω・ｃｍとなるように調整されている
ことにより、高い応答特性を示し、その結果静電吸着力
が大きく、また残留吸着力が殆ど存在しない試料保持装
置が得られ、さらには絶縁破壊を生じることのない試料
保持装置が得られることとなる。

また前記絶縁膜がＡＩ２□Ｏｓに対してＴｉ０ｚを２５
ｗｔ％以下の割合で含んで構成されている場合には、前
記絶縁膜の体積抵抗率がｌＯｇ〜１０１１Ω・ｃｍの範
囲内に設定され、静電吸着力が大きくしかも残留吸着力
が殆ど存在せず、さらには絶縁破壊を生じることのない
試料保持装置が得られることとなる。

夾土困以下、本発明に係る試料保持装置の実施例を図面に基づ
き詳説する。

第１図は本発明に係る試料保持装置の一例としての静電
チャック式試料保持装置であって、該試料保持装置は、
試料１が載置される試料台２と、この試料台２を冷却す
る冷却板３と、試料台押え４等とから構成されている。

試料台２は、ＡＪ２で形成された平面視円形形状の導電
体５（電極）に絶縁膜６が被覆されてなり、この絶縁膜
６はプラズマ溶射法により導電体５の外表面に形成され
る。すなわち２５ｗｔ％以下のＴｉ０ｚを含有し、１０
０℃以下の使用温度において絶縁膜６の体積抵抗率が１
０９〜１０１１Ω・ｃｍとなるように調整したＡ２゜０
．のセラミック粉末をプラズマにより高温下溶融させ、
スプレー状に散布することにより導電体５の外表面に絶
縁膜６が形成される。本実施例ではＡεｇｏｓ：　Ｔ　
ｉ０２　＝８５ｗ　ｔ％：１５ｗｔ％の組成比でもって
絶縁膜６が形成されている６また、導電体５の底面には
電圧印加用のリード端子７が接続されている。

冷却板３は、水等の冷媒が矢印六方向がら流入して矢印
Ｂ方向に流出するように空洞部８が形成されており、Ｉ
ｎ（インジウム）等からなる導電シート９を介して試料
台２を冷却できるように構成されている。

試料台押え４は、金属材料で形成され、その内周面上部
に係止部４ａを有しており、この係止部４ａが試料台２
の鍔部１０に係止されると共に、ビス等の固着具１１を
介して冷却板３に固着されている。

上記試料保持装置は試料離脱機構１２を備えており、第
２図（ａ）に示したように、試料台２には適数個の孔１
３・・・が貫設され、さらに導電シート９及び冷却板３
にも上記孔１３・・・に対応して孔１４・・・、１５・
・・が貫設されている。そして試料離脱機構１２が上記
孔１３・・・、１４・・・、１５・・・に挿通されてい
る。すなわち、試料離脱機構１２は、平板状のリング部
材１６に適数個のビン１７・・・が突設され、上記孔１
３・・・、１４・・・、１５・・・に挿通されている。

そして、第２図（ｂ）に示したように、試料離脱機構１
２を矢印Ｃ方向に移動させることにより試料１が試料台
２から離脱可能となっている。

このように構成された試料保持装置が、半導体装置、例
えばプラズマ装置に内装された場合において、試料１が
試料台２に載置され、リード端子７に電圧が印加される
と、絶縁膜６を挟んで試料ｌと導電体５との間には一定
容量を有するコンデンサが形成される。すなわち、試料
ｌの裏面には負の電荷が蓄積される一方、導電体５には
正の電荷が蓄積される。そして、試料ｌは試料台２の表
面に吸着され、試料ｌは試料台２に保持される。

さらに試料ｌにプラズマカ柚Ａ射されると、該プラズマ
の作用により試料ｌの表面にも負の電荷が蓄積されてよ
り強固に吸着され、試料温度が一定温度に制御される。

第２表は、２０°Ｃの使用温度における本発明に係る試
料保持装置の静電気力の応答特性を調べた結果を示した
ものであり、絶縁膜６としてＡρ２０ｎ−ＴｉＯｘ系の
セラミック材料を用いた場合について示しである。また
比較例として。

ＴｉＯ２を含まない２０℃の使用温度における絶縁膜６
の体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍの場合についても第２
表に示した。

第　　２　　表第２表から明らかなように、絶縁膜６の体積抵抗率が１
０９〜１０１１Ω・ｃｍとなるように調節されているＢ
、Ｃの装置においては、Ａの装置に比べて飽和吸着力到
達時間が短く、プラズマ照射１０ｓｅｃ後の静電気力が
大きい。従って絶縁膜６の体積抵抗率が１０１１〜１０
１１Ω・ｃｍとなるように調整されることにより、静電
気力の応答性の改善を図ることができることがわかる。

第３表は、８０°Ｃの使用温度における本発明に係る試
料保持装置の静電気力の応答特性及び静電気力を調べた
結果を示したものである。絶縁膜６として、Ａｆｆ、Ｏ
，にＴ　ｉ　Ｏｚを２．５ｗｔ％含む場合（Ｂ）、１５
ｗｔ％含む場合（Ｃ）について示しである。さらに比較
例として、Ｔ　ｉ　Ｏｘを含まない場合（Ａ）について
も示した。

第３表本発明例Ｂの場合、２０°Ｃにおける体積抵抗率は１０
１１Ω・ｃｍを越えているが、使用温度の８０°Ｃにお
ける体積抵抗率は１０１１Ω・ｃｍであるので、Ａに比
べ飽和吸着力到達時間が短い。

第４表は、０°Ｃの使用温度における本発明に係る試料
保持装置の静電気力の応答特性及び静電気力を調べた結
果を示したものである。

第　　４　　表絶縁膜６にＴｉＯ□をそれぞれｌ　５ｗｔ％、２２．５
ｗｔ％を含み、使用温度０℃における体積抵抗率が１０
１′、１０’Ω・ｃｍである装置Ｂ、Ｃは飽和吸着力到
達時間が短い。一方、ＴｉＯ２を７．５ｗｔ％を含み、
使用温度０℃における体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍで
ある装置Ａは、飽和吸着力到達時間が著しく長い。

第３図は冷媒温度Ｔｃ　（℃）と試料温度Ｔ。

じＣ）との関係を示した特性図である。図中、ム印が測
定値である。

本発明に係る試料保持装置は静電吸着力が強固であるの
で、この図からも明らかなように、試料温度Ｔｓ　（℃
）は（冷媒温度ＴＣ＋１５じＣ））以下の温度に制御さ
れているにのように試料温度を所定温度に制御することにより、薄
膜形成においては、均一性に優れた薄膜を試料ｌの表面
に形成することができ、またエツチング工程においては
均一なエツチング速度でもって所望のエツチングを施す
ことができる。

第４図（ａ）〜（Ｃ）は、試料１にエツチングを施した
場合における、試料温度とエツチング状態との関係を示
したものである。

試料１は、ウェハ１８上にＳｉｎ２層１９が形成され、
このＳｉＯ□層１９層表９にＡｌ２−Ｓｉ合金２０及び
５ｉＯｚ膜２１が形成され、さらにＡｅ−Ｓｉ合金２０
の表面にレジスト２２が塗布されている。

第４図（ａ）は所望の最適温度でエツチングを施した場
合を示し、第４図（ｂ）は最適温度より２０°Ｃ低い状
態でエツチングを施した場合を示し、第４図（ｃ）は前
記最適温度より２０℃高い状態でエツチングを施した場
合をそれぞれ示している。

第４図（ｂ）は試料温度Ｔｓが低いため、Ｓ１０□膜２
１からなる下地段差に沿ってエツチングされていない部
分（図中、Ｒで示す）が存在し、第４図（ｃ）は試料温
度Ｔ、が高いためＡｆｆ−Ｓｉ合金２０の側壁がえぐら
れ、円滑さを損なっている（図中、Ｓで示す）。これに
対して第４図（ａ）の場合は試料温度Ｔ、が最適温度に
制御されているので、所望のエツチングがなされている
。本発明においては、試料が試料台に強固に吸着されて
いるので、試料温度を最適温度に制御することができ、
上述のような安定かつ再現性の良好な試料温度の制御が
要求されるエツチング工程においでは特に有効である。

また、本発明に係る試料保持装置によれば、所定の薄膜
形成工程又はエツチング工程が終了した場合、プラズマ
照射を停止して試料台２への電圧なｒＯＦＦＪにし、こ
の後上記試ｌＦ４離脱機構１２を矢印Ｃ方向に移動させ
ることにより（第２図（ｂ）参照）、試料ｌを試料台２
から容易に離脱させることができる。従来の試料保持装
置においては、残留吸着力が存在するため、上記試料離
脱機構１２を使用した場合、試料ｌが破損したり、亀裂
を生じる虞があったが、本発明に係る試料保持装置では
残留吸着力が殆ど存在しないため、上記試料離脱機構１
２を使用して試料１を試料台２から容易に離脱させるこ
とができる。尚、試料１の試料台２からの離脱時間を測
定したところ、電圧をｒＯＦＦＪ　した後、約２０秒で
容易に離脱させることができた６従来の試料保持装置（
第１１図参叩）においては上記離脱時間は約３分必要で
あり、本発明によれば残留吸着力が低減されているのが
確認された。

また、本発明においては、絶縁膜の誘電率が高く電荷量
が大きいため、従来のような高電圧（５００〜８００Ｖ
）を印加する必要もなくなり、２００■〜４００Ｖの低
電圧を印加することにより充分な静電吸着力が得られ、
印加電圧の低減化を図ることができる。

尚、本実施例においては絶縁膜にＡｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２
系の材料を用いた場合について説明したが、例えばＳｉ
Ｃ，Ｓｉ３Ｎ４等の炭化物、窒化物、ＳｉＯ□、ＺｒＯ
□等の酸化物及びこれらの化合物で、絶縁膜の体積抵抗
率が１０９〜１０日Ω・ｃｍの範囲に調整されているも
のを用いることもできる。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく要旨
を逸脱しない範囲において変更可能である。

及匪Ω苅盟以上の説明より明らかなように本発明に係る試料保持装
置では、導電体がセラミック材料で形成された絶縁膜で
被覆され、試料と前記導電体との間に電圧が印加されて
前記絶縁膜上に試料が吸着される試料保持装置において
、前記絶縁膜がＴｉ１ｔを含み、１００℃以下の使用温
度において前記絶縁膜の体積抵抗率が１０’〜１０１１
Ω・ｃｍとなるように調整されているので、静電吸着力
が増強され、かつ残留吸着力も殆ど存在せず、しかも静
電吸着力の応答特性が高い装置を実現することができる
。

したがって、薄膜形成装置やエツチング装置などの半導
体製造装置等において容易に試料温度を制御することが
でき、薄膜形成工程においては均一な薄膜を形成するこ
とができ、エツチング工程においては均一なエツチング
速度でエツチングを施すことができ、信頼性の向上した
半導体デバイスを製造することができる。

さらには、残留吸着力が殆ど存在しないため、試料を試
料台から離脱させる場合においても、試料運搬用の搬送
アームはアース機構を具備した複雑な拘持機構を兼備す
る必要がなくなり、装置の簡略化を図ることができる。

また残留吸着力が殆ど存在しないため、試料を試料台か
ら容易に離脱させることができ、搬送時における試料の
信頼性の向上を図ることが可能となり、延では半導体デ
バイスの製造プロセスにおいて高スループツト化を達成
することが可能となる。

また前記絶縁膜が八ρ２０３に対してＴ　ｉ　０２を２
５ｗｔ％以下の割合で含んで構成されている場合には、
前記絶縁膜の体積抵抗率を１０’〜１０１１Ω・ｃｍの
範囲内に設定さすることができ、静電吸着力が大きくし
かも残留吸着力が殆ど存在せず、さらには絶縁破壊を生
じることのない試料保持装置を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る試料保持装置の一実施例を示す概
略断面図、第２図（ａ）（ｂ）は試料離脱機構の構造及
び動作を示す概略断面図、第３図は冷媒温度と試料温度
との関係を示す特性図、第４図（ａ）〜（Ｃ）は試料温
度のエツチングに及ぼす影響を示した試料の斜視図、第
５図は静電チャックを単純なコンデンサの充放電回路と
したときの回路図、第６図はＡ　Ｉ２２０　ｓにＴ　ｉ
　Ｏ２を添加したときの試料台の各温度におけるＴｉＯ
□の添加量と体積抵抗率との関係を示したグラフ、第７
図はＴ　ｉ　Ｏ２の各添加量における試料台の温度と体
積抵抗率との関係を示したグラフ、第８図は電圧及びプ
ラズマ「ＯＮＪ後の試料温度の経時変化を示す特性図、
第９図は電圧及びプラズマｒＯＦＦＪ後の試料温度の経
時変化を示す特性図、第１０図及び第１１図は従来の試
料保持装置の要部を示す断面図である。第１図１・・・試料、５・・・導電体、６・・・絶縁膜。特許　出　願　人：住友金属工業株式会社代　　理　　
人：弁理士　　弁内　龍二第２図（ａ）（ｂ）第３図第４図（ａ）（ｂ）（Ｃ）第８図第９図時間時間 ■ 第６図Ｔｉ０ｚ　［Ｗｊ＠７ｏ１第１０図第１１図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）導電体がセラミック材料で形成された絶縁膜で被
覆され、載置される試料と前記導電体との間に電圧が印
加されて前記絶縁膜上に試料が吸着される試料保持装置
において、前記絶縁膜がＴｉＯ＿２を含み、１００℃以
下の使用温度において前記絶縁膜の体積抵抗率が１０＾
９〜１０＾１＾１Ω・ｃｍとなるように調整されている
ことを特徴とする試料保持装置。
（２）導電体がセラミック材料で形成された絶縁膜で被
覆され、載置される試料と前記導電体との間に電圧が印
加されて前記絶縁膜上に試料が吸着される試料保持装置
において、前記絶縁膜がＡｌ＿２Ｏ＿３に対してＴｉＯ
＿２を２５ｗｔ％以下の割合で含んで構成されているこ
とを特徴とする試料保持装置。