JPH04367247A - セラミック製静電チャック - Google Patents
セラミック製静電チャックInfo
- Publication number
- JPH04367247A JPH04367247A JP3143317A JP14331791A JPH04367247A JP H04367247 A JPH04367247 A JP H04367247A JP 3143317 A JP3143317 A JP 3143317A JP 14331791 A JP14331791 A JP 14331791A JP H04367247 A JPH04367247 A JP H04367247A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrostatic chuck
- coating layer
- ceramic
- adsorption
- forming
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- Pending
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造装置等に
おいて、シリコンウェハの固定、矯正、または搬送を行
うために用いられるセラミック製静電チャックに関する
ものである。
おいて、シリコンウェハの固定、矯正、または搬送を行
うために用いられるセラミック製静電チャックに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来より用いられている静電チャックは
、内部電極を絶縁性樹脂で被覆したものが主流であった
が、最近では耐食性、精度の優れたセラミック製静電チ
ャックが使用されてきた（例えば特開昭６２−２６４６
３８号公報等参照）。さらに、このセラミックスとして
ＣａＴｉＯ３ 、ＢａＴｉＯ３ などの強誘電体セラミ
ックスを用いたものを、本出願人は既に提案している（
特願平２−３３９３２５号参照）。
、内部電極を絶縁性樹脂で被覆したものが主流であった
が、最近では耐食性、精度の優れたセラミック製静電チ
ャックが使用されてきた（例えば特開昭６２−２６４６
３８号公報等参照）。さらに、このセラミックスとして
ＣａＴｉＯ３ 、ＢａＴｉＯ３ などの強誘電体セラミ
ックスを用いたものを、本出願人は既に提案している（
特願平２−３３９３２５号参照）。
【０００３】また、このような静電チャックは、半導体
装置の製造工程において、シリコンウェハを固定するた
めに用いられるが、特にシリコンウェハに対してドライ
エッチング処理を行うエッチャー用静電チャックの場合
は、シリコンウェハの加工を行うためのプラズマにより
、静電チャックの表面が損傷しやすかった。そのため、
上記強誘電体セラミックスを用いた静電チャックでは、
その成分であるＣａ、Ｂａ等がウェハを汚染してしまう
ため、エッチャー用静電チャックにはポリイミドなどの
樹脂が用いられるのが一般的であった。
装置の製造工程において、シリコンウェハを固定するた
めに用いられるが、特にシリコンウェハに対してドライ
エッチング処理を行うエッチャー用静電チャックの場合
は、シリコンウェハの加工を行うためのプラズマにより
、静電チャックの表面が損傷しやすかった。そのため、
上記強誘電体セラミックスを用いた静電チャックでは、
その成分であるＣａ、Ｂａ等がウェハを汚染してしまう
ため、エッチャー用静電チャックにはポリイミドなどの
樹脂が用いられるのが一般的であった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、近年シリコン
ウェハの加工速度が高速化して、より強力なエッチング
を行うようになってきた為、ポリイミドなどの樹脂から
なる静電チャックでは損傷が激しいという問題点があっ
た。また、上記したように、強誘電体セラミックスを用
いた静電チャックはシリコンウェハを汚染する可能性が
あるため、エッチャー用として好適に用いることはでき
なかった。
ウェハの加工速度が高速化して、より強力なエッチング
を行うようになってきた為、ポリイミドなどの樹脂から
なる静電チャックでは損傷が激しいという問題点があっ
た。また、上記したように、強誘電体セラミックスを用
いた静電チャックはシリコンウェハを汚染する可能性が
あるため、エッチャー用として好適に用いることはでき
なかった。
【０００５】更に、シリコンウェハの処理工程では静電
チャックとウェハが機械的に摺動するが、ＣａＴｉＯ３
、ＢａＴｉＯ３ などの強誘電体セラミックス材料は
一般的に機械的強度が弱く、吸着離脱を繰り返すことに
よって特にエッジ部分から欠けが生じ、そのダストがウ
ェハにダメージを与える原因になるという問題点もあっ
た。
チャックとウェハが機械的に摺動するが、ＣａＴｉＯ３
、ＢａＴｉＯ３ などの強誘電体セラミックス材料は
一般的に機械的強度が弱く、吸着離脱を繰り返すことに
よって特にエッジ部分から欠けが生じ、そのダストがウ
ェハにダメージを与える原因になるという問題点もあっ
た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、比誘電
率５０以上の強誘電体セラミックスからなる板状体に内
部電極を備えるとともに、上記セラミック板状体の表面
にＡｌ、Ｓｉの酸化物、窒化物、またはこれらの複合化
合物からなる被覆層を形成して静電チャックを構成した
ものである。
率５０以上の強誘電体セラミックスからなる板状体に内
部電極を備えるとともに、上記セラミック板状体の表面
にＡｌ、Ｓｉの酸化物、窒化物、またはこれらの複合化
合物からなる被覆層を形成して静電チャックを構成した
ものである。
【０００７】
【作用】本発明によれば、セラミック板状体の表面に被
覆層を形成してあるため、Ｃａ、Ｂａ等の飛散を防止し
、シリコンウェハの汚染をなくすことができるとともに
、静電チャック自体の強度、硬度を向上させることがで
きる。
覆層を形成してあるため、Ｃａ、Ｂａ等の飛散を防止し
、シリコンウェハの汚染をなくすことができるとともに
、静電チャック自体の強度、硬度を向上させることがで
きる。
【０００８】
【実施例】以下本発明実施例を説明する。
【０００９】図１、図２に示すように、本発明の静電チ
ャックは、セラミック板状体１に内部電極２を備え、接
合剤３によってベース板４に固定したものである。また
、図３に拡大断面図を示すように上記セラミック板状体
１の表面にはＡｌまたはＳｉの化合物からなる被覆層５
を形成してある。
ャックは、セラミック板状体１に内部電極２を備え、接
合剤３によってベース板４に固定したものである。また
、図３に拡大断面図を示すように上記セラミック板状体
１の表面にはＡｌまたはＳｉの化合物からなる被覆層５
を形成してある。
【００１０】そして、上記内部電極２に通電するための
電極取出部４ａをベース板４に形成してあり、この電極
取出部４ａを通じて内部電極２とシリコンウェハ６間に
電源７より電圧を印加することによって、シリコンウェ
ハ６を吸着面１ａ上に吸着することができる。なお、こ
の実施例では単極型の静電チャックを示したが、内部電
極２を複数形成し、これらの内部電極２間に電圧を印加
して双極型の静電チャックとすることもできる。
電極取出部４ａをベース板４に形成してあり、この電極
取出部４ａを通じて内部電極２とシリコンウェハ６間に
電源７より電圧を印加することによって、シリコンウェ
ハ６を吸着面１ａ上に吸着することができる。なお、こ
の実施例では単極型の静電チャックを示したが、内部電
極２を複数形成し、これらの内部電極２間に電圧を印加
して双極型の静電チャックとすることもできる。
【００１１】また、上記セラミック板状体１は、チタン
酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３ ）、チタン酸バリウム（
ＢａＴｉＯ３ ）を主成分とする比誘電率５０以上の強
誘電体セラミックスを用いる。そして、このセラミック
スをシート状に成形し、Ａｇ、Ｐｄなどからなる内部電
極２を形成した後、シート状成形体を積層して一体焼成
することによって、内部電極２を埋設したセラミック板
状体１を得ることができる。ただし、この内部電極２は
、必ずしもセラミック板状体１中に埋設する必要はなく
、図示していないがセラミック板状体１の吸着面１ａと
反対側の面に内部電極２を形成し、この上に接合剤３を
介してベース板４を固定することも可能である。
酸カルシウム（ＣａＴｉＯ３ ）、チタン酸バリウム（
ＢａＴｉＯ３ ）を主成分とする比誘電率５０以上の強
誘電体セラミックスを用いる。そして、このセラミック
スをシート状に成形し、Ａｇ、Ｐｄなどからなる内部電
極２を形成した後、シート状成形体を積層して一体焼成
することによって、内部電極２を埋設したセラミック板
状体１を得ることができる。ただし、この内部電極２は
、必ずしもセラミック板状体１中に埋設する必要はなく
、図示していないがセラミック板状体１の吸着面１ａと
反対側の面に内部電極２を形成し、この上に接合剤３を
介してベース板４を固定することも可能である。
【００１２】さらに、上記接合剤３としては、接着剤、
ガラス、シリコーン樹脂等を用いる。また、ベース板４
はアルミニウム等の金属材、またはアルミナ、フォルス
テライトなどのセラミック材を用いる。
ガラス、シリコーン樹脂等を用いる。また、ベース板４
はアルミニウム等の金属材、またはアルミナ、フォルス
テライトなどのセラミック材を用いる。
【００１３】さらに被覆層５は、シリコンウェハに悪影
響を及ぼさない物質からなり、具体的には、Ａｌ、Ｓｉ
の酸化物、窒化物、即ちＡｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２ 、
ＡｌＮ、Ｓｉ３ Ｎ４ あるいはこれらの複合化合物で
あるムライト（３Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）など
を用いる。このように、被覆層５を形成してあることに
より、エッチャー用静電チャックとして用いた場合でも
、Ｃａ、Ｂａなどの物質がシリコンウェハ６を汚染する
ことを防止できる。なお、この被覆層５の膜厚ｔは２０
〜２００μｍが良く、膜厚ｔが２０μｍより小さいと、
ウェハ吸着時に被覆層５が剥がれてウェハを汚染しやす
く、一方膜厚ｔが２００μｍより大きいと、内部電極２
と吸着面１ａとの距離ｄが大きくなりすぎて吸着力が弱
くなってしまう。
響を及ぼさない物質からなり、具体的には、Ａｌ、Ｓｉ
の酸化物、窒化物、即ちＡｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２ 、
ＡｌＮ、Ｓｉ３ Ｎ４ あるいはこれらの複合化合物で
あるムライト（３Ａｌ２ Ｏ３ ・２ＳｉＯ２ ）など
を用いる。このように、被覆層５を形成してあることに
より、エッチャー用静電チャックとして用いた場合でも
、Ｃａ、Ｂａなどの物質がシリコンウェハ６を汚染する
ことを防止できる。なお、この被覆層５の膜厚ｔは２０
〜２００μｍが良く、膜厚ｔが２０μｍより小さいと、
ウェハ吸着時に被覆層５が剥がれてウェハを汚染しやす
く、一方膜厚ｔが２００μｍより大きいと、内部電極２
と吸着面１ａとの距離ｄが大きくなりすぎて吸着力が弱
くなってしまう。
【００１４】さらに、この被覆層５は、ＣＶＤ法、イオ
ンスパッタリング法などの公知の薄膜形成手段によって
形成することができる。また、この被覆層５を形成する
ことによって、静電チャック自体の強度、硬度を向上す
ることができる。
ンスパッタリング法などの公知の薄膜形成手段によって
形成することができる。また、この被覆層５を形成する
ことによって、静電チャック自体の強度、硬度を向上す
ることができる。
【００１５】実験例１
本発明の静電チャックとして、セラミック板状体１をチ
タン酸カルシウムを主成分とするセラミックス（誘電率
ε＝１００）で構成し、その直径を９６ｍｍで、オリエ
ンテーションフラットの付いた形状とした。また、Ｐｄ
からなる内部電極２をセラミック板状体１中に埋設し、
さらにセラミック板状体１の表面にＣＶＤ法によって、
ＳｉＯ２ からなり膜厚ｔが５０μｍの被覆層５を形成
し、内部電極２と吸着面１ａとの距離ｄは４００μｍ、
吸着面１ａの表面粗さ（Ｒｍａｘ）は２Ｓとした。
タン酸カルシウムを主成分とするセラミックス（誘電率
ε＝１００）で構成し、その直径を９６ｍｍで、オリエ
ンテーションフラットの付いた形状とした。また、Ｐｄ
からなる内部電極２をセラミック板状体１中に埋設し、
さらにセラミック板状体１の表面にＣＶＤ法によって、
ＳｉＯ２ からなり膜厚ｔが５０μｍの被覆層５を形成
し、内部電極２と吸着面１ａとの距離ｄは４００μｍ、
吸着面１ａの表面粗さ（Ｒｍａｘ）は２Ｓとした。
【００１６】また、上記と同一形状、大きさで被覆層５
を形成しない静電チャックを比較例として用意し、これ
らの静電チャックを用いて吸着離脱テストを行った。吸
着離脱テストは、真空度１０−３Ｔｏｒｒ、静電チャッ
ク表面温度２４℃、印加電圧１００〜１０００Ｖにて行
った。結果は、印加電圧と吸着力の関係を図４に、吸着
離脱応答曲線を図５にそれぞれ示す通りである。
を形成しない静電チャックを比較例として用意し、これ
らの静電チャックを用いて吸着離脱テストを行った。吸
着離脱テストは、真空度１０−３Ｔｏｒｒ、静電チャッ
ク表面温度２４℃、印加電圧１００〜１０００Ｖにて行
った。結果は、印加電圧と吸着力の関係を図４に、吸着
離脱応答曲線を図５にそれぞれ示す通りである。
【００１７】これらの結果より明らかに、本発明実施例
の静電チャックは実用的に充分な、６００Ｖの印加電圧
で８０ｇ／ｃｍ２ 以上の吸着力を得ることができた。 また、吸着離脱応答も２〜３秒にて吸着及び離脱操作を
行うことができ、比較例に比べ１秒程度反応が遅くなっ
ているが、実用上充分な反応速度であった。
の静電チャックは実用的に充分な、６００Ｖの印加電圧
で８０ｇ／ｃｍ２ 以上の吸着力を得ることができた。 また、吸着離脱応答も２〜３秒にて吸着及び離脱操作を
行うことができ、比較例に比べ１秒程度反応が遅くなっ
ているが、実用上充分な反応速度であった。
【００１８】実験例２
次に、上記本発明の静電チャックを用いて、被覆層５の
膜厚ｔを変化させたときの、吸着力とシリコンウェハ６
に対する汚染の有無を調べた。吸着力については、６０
０Ｖの電圧を印加した時の吸着力が８０ｇ／ｃｍ２ 以
上ものを○、８０ｇ／ｃｍ２ より小さいものを×とし
た。 また、シリコンウェハ６に対する汚染については、それ
ぞれの静電チャックを用いてシリコンウェハ６を吸着し
、ドライエッチング処理を行った後、このシリコンウェ
ハ６に対してＥＰＭＡ分析を行い、Ｃａが検出されなか
ったものを○、検出されたものを×とした。
膜厚ｔを変化させたときの、吸着力とシリコンウェハ６
に対する汚染の有無を調べた。吸着力については、６０
０Ｖの電圧を印加した時の吸着力が８０ｇ／ｃｍ２ 以
上ものを○、８０ｇ／ｃｍ２ より小さいものを×とし
た。 また、シリコンウェハ６に対する汚染については、それ
ぞれの静電チャックを用いてシリコンウェハ６を吸着し
、ドライエッチング処理を行った後、このシリコンウェ
ハ６に対してＥＰＭＡ分析を行い、Ｃａが検出されなか
ったものを○、検出されたものを×とした。
【００１９】結果は表１に示す通り、被覆層５の膜厚ｔ
が２０μｍより小さいとシリコンウェハ６への汚染があ
り、一方膜厚ｔが２００μｍより大きいと実用的に充分
な吸着力を得ることができなかった。したがって、被覆
層５の膜厚ｔは２０〜２００μｍの範囲のものが良かっ
た。
が２０μｍより小さいとシリコンウェハ６への汚染があ
り、一方膜厚ｔが２００μｍより大きいと実用的に充分
な吸着力を得ることができなかった。したがって、被覆
層５の膜厚ｔは２０〜２００μｍの範囲のものが良かっ
た。
【００２０】
【表１】
【００２１】実験例３
次に、本発明実施例として、Ａｌ２ Ｏ３ 、ＳｉＯ２
、Ｓｉ３ Ｎ４ 、およびムライト（３Ａｌ２ Ｏ３
・２ＳｉＯ２ ）からなる被覆層５を形成したものを
用意し、比較例としてこれらの被覆層５を形成しないも
のを用意し、それぞれセラミック板状体１の抗折強度（
ＪＩＳ３点曲げ）、ビッカース硬度（荷重５００ｇ）を
測定した。結果は表２に示す通り、被覆層５を形成した
本発明実施例は、比較例に比べ、強度、硬度ともに向上
していることがわかる。
、Ｓｉ３ Ｎ４ 、およびムライト（３Ａｌ２ Ｏ３
・２ＳｉＯ２ ）からなる被覆層５を形成したものを
用意し、比較例としてこれらの被覆層５を形成しないも
のを用意し、それぞれセラミック板状体１の抗折強度（
ＪＩＳ３点曲げ）、ビッカース硬度（荷重５００ｇ）を
測定した。結果は表２に示す通り、被覆層５を形成した
本発明実施例は、比較例に比べ、強度、硬度ともに向上
していることがわかる。
【００２２】
【表２】
【００２３】
【発明の効果】叙上のように本発明によれば、内部電極
を有する比誘電率５０以上の強誘電体セラミックスから
なる板状体の表面に、Ａｌ、Ｓｉの酸化物、窒化物、ま
たはこれらの複合化合物からなる被覆層を形成したこと
によって、強誘電体セラミックスに含まれるＣａ、Ｂａ
などの飛散を防止することができるため、シリコンウェ
ハに対する汚染をなくすことができ、特にエッチャー用
に好適な静電チャックを提供できる。また、被覆層を形
成しても、所定範囲の膜厚にすれば、実用上問題ない吸
着力が得られ、さらに被覆層を形成することによって機
械的強度を向上させられるなどの効果を奏することがで
きる。
を有する比誘電率５０以上の強誘電体セラミックスから
なる板状体の表面に、Ａｌ、Ｓｉの酸化物、窒化物、ま
たはこれらの複合化合物からなる被覆層を形成したこと
によって、強誘電体セラミックスに含まれるＣａ、Ｂａ
などの飛散を防止することができるため、シリコンウェ
ハに対する汚染をなくすことができ、特にエッチャー用
に好適な静電チャックを提供できる。また、被覆層を形
成しても、所定範囲の膜厚にすれば、実用上問題ない吸
着力が得られ、さらに被覆層を形成することによって機
械的強度を向上させられるなどの効果を奏することがで
きる。
【図１】本発明のセラミック製静電チャックを示す斜視
図である。
図である。
【図２】図１中のＸ−Ｘ線断面図である。
【図３】図２中のＡ部拡大断面図である。
【図４】本発明および比較例の静電チャックによる印加
電圧と吸着力の関係を示すグラフである。
電圧と吸着力の関係を示すグラフである。
【図５】本発明および比較例の静電チャックによる吸着
離脱応答曲線を示すグラフである。
離脱応答曲線を示すグラフである。
１・・・セラミック板状体
２・・・内部電極
３・・・接合材
４・・・ベース板
５・・・被覆層
６・・・シリコンウェハ
７・・・電源
Claims (1)
- 【請求項１】内部電極を有する比誘電率５０以上の強誘
電体セラミックスからなる板状体の表面に、Ａｌ、Ｓｉ
の酸化物、窒化物、またはこれらの複合化合物からなる
被覆層を形成して成るセラミック製静電チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143317A JPH04367247A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | セラミック製静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3143317A JPH04367247A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | セラミック製静電チャック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04367247A true JPH04367247A (ja) | 1992-12-18 |
Family
ID=15335970
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3143317A Pending JPH04367247A (ja) | 1991-06-14 | 1991-06-14 | セラミック製静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04367247A (ja) |
Cited By (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| US6581275B2 (en) | 2001-01-22 | 2003-06-24 | Applied Materials Inc. | Fabricating an electrostatic chuck having plasma resistant gas conduits |
| US6598559B1 (en) | 2000-03-24 | 2003-07-29 | Applied Materials, Inc. | Temperature controlled chamber |
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| JP2015162618A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-09-07 | 株式会社日立ハイテクノロジーズ | プラズマ処理装置 |
| US9127362B2 (en) | 2005-10-31 | 2015-09-08 | Applied Materials, Inc. | Process kit and target for substrate processing chamber |
-
1991
- 1991-06-14 JP JP3143317A patent/JPH04367247A/ja active Pending
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