JPH0870036A - 静電チャック - Google Patents
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- JPH0870036A JPH0870036A JP24049294A JP24049294A JPH0870036A JP H0870036 A JPH0870036 A JP H0870036A JP 24049294 A JP24049294 A JP 24049294A JP 24049294 A JP24049294 A JP 24049294A JP H0870036 A JPH0870036 A JP H0870036A
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Classifications
-
- G—PHYSICS
- G03—PHOTOGRAPHY; CINEMATOGRAPHY; ANALOGOUS TECHNIQUES USING WAVES OTHER THAN OPTICAL WAVES; ELECTROGRAPHY; HOLOGRAPHY
- G03F—PHOTOMECHANICAL PRODUCTION OF TEXTURED OR PATTERNED SURFACES, e.g. FOR PRINTING, FOR PROCESSING OF SEMICONDUCTOR DEVICES; MATERIALS THEREFOR; ORIGINALS THEREFOR; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED THEREFOR
- G03F7/00—Photomechanical, e.g. photolithographic, production of textured or patterned surfaces, e.g. printing surfaces; Materials therefor, e.g. comprising photoresists; Apparatus specially adapted therefor
- G03F7/70—Microphotolithographic exposure; Apparatus therefor
- G03F7/70691—Handling of masks or workpieces
- G03F7/707—Chucks, e.g. chucking or un-chucking operations or structural details
-
- G—PHYSICS
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 低温から高温まで広い温度範囲で使用できる
静電チャックの構造およびにプラズマ放電の静電チャッ
ク周囲への回り込みを防止できる構造に関わる。 【構成】 静電チャックの吸着機構部が、炭素材料ある
いは炭素の複合材料からなる台座の上にロー付けされた
構造からなることを特徴とする。
静電チャックの構造およびにプラズマ放電の静電チャッ
ク周囲への回り込みを防止できる構造に関わる。 【構成】 静電チャックの吸着機構部が、炭素材料ある
いは炭素の複合材料からなる台座の上にロー付けされた
構造からなることを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、静電チャックに関わ
り、さらに詳しくは、低温から高温まで広い温度範囲で
使用できる静電チャックの構造およびにプラズマ放電の
静電チャック周囲への回り込みを防止できる構造に関わ
るものである。
り、さらに詳しくは、低温から高温まで広い温度範囲で
使用できる静電チャックの構造およびにプラズマ放電の
静電チャック周囲への回り込みを防止できる構造に関わ
るものである。
【０００２】
【従来の技術】静電チャックは半導体基板をプラズマ処
理する際の吸着固定に多く利用されている。構造的には
熱伝導に優れた台座（代表的にはアルミニウム）の上に
誘電体セラミックの円盤が貼着され、特別な場合を除
き、台座の裏面は水冷あるいは加熱されて一定温度に調
節されている。必要とされる特性は、温度に影響されな
い吸着性と共に吸着力の応答性、消去性つまり、電圧の
印加に対して速やかに吸着力が発生し、電圧を切った時
速やかに消えることが必要とされる。これらの誘電特性
は温度に非常に敏感であるので、誘電体の部分の温度変
化は好ましくない。常に一定温度に保たれていることが
必要である。現状の静電チャックでは、台座金属と誘電
体セラミックは接着剤で貼着されているために、接着部
で熱伝達が阻害され、温度調節が困難である。また、使
用中に接着部が剥離するトラブルもある。また、プラズ
マ処理の中で特にプラズマＣＶＤ処理では、処理基板の
温度が相当高温になるために、この接着タイプの静電チ
ャックは使用できない問題もある。また一方、プラズマ
処理に際して、プラズマ放電が静電チャックの側面まで
回り込んで表面が損傷を受ける問題もある。
理する際の吸着固定に多く利用されている。構造的には
熱伝導に優れた台座（代表的にはアルミニウム）の上に
誘電体セラミックの円盤が貼着され、特別な場合を除
き、台座の裏面は水冷あるいは加熱されて一定温度に調
節されている。必要とされる特性は、温度に影響されな
い吸着性と共に吸着力の応答性、消去性つまり、電圧の
印加に対して速やかに吸着力が発生し、電圧を切った時
速やかに消えることが必要とされる。これらの誘電特性
は温度に非常に敏感であるので、誘電体の部分の温度変
化は好ましくない。常に一定温度に保たれていることが
必要である。現状の静電チャックでは、台座金属と誘電
体セラミックは接着剤で貼着されているために、接着部
で熱伝達が阻害され、温度調節が困難である。また、使
用中に接着部が剥離するトラブルもある。また、プラズ
マ処理の中で特にプラズマＣＶＤ処理では、処理基板の
温度が相当高温になるために、この接着タイプの静電チ
ャックは使用できない問題もある。また一方、プラズマ
処理に際して、プラズマ放電が静電チャックの側面まで
回り込んで表面が損傷を受ける問題もある。
【０００３】
【発明が解決する課題】本発明は、かかる状況に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、熱伝達性と
耐久性に優れ、低温から高温まで使用できる静電チャッ
クの新しい構造と、あわせてプラズマの回り込みによる
損傷を防止できる静電チャックの新しい構造を提供せん
とするものである。
なされたもので、その目的とするところは、熱伝達性と
耐久性に優れ、低温から高温まで使用できる静電チャッ
クの新しい構造と、あわせてプラズマの回り込みによる
損傷を防止できる静電チャックの新しい構造を提供せん
とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】上記問題は次の手段によ
って解決される。すなわち、 １． 静電チャックの吸着機構部が、間に電極金属の層
を挟んで絶縁体セラミックの板の上に誘電体セラミック
の板が接合一体化された三層構造からなり、該絶縁体と
誘電体の板は電極形状に配された接合金属の層によって
冶金的に融着接合されてなることを特徴とする静電チャ
ック。 ２． 静電チャックの吸着機構部が、炭素材料あるいは
炭素の複合材料からなる台座の上にロー付けされた構造
からなることを特徴とする静電チャック。 ３． 吸着機構部が台座の上に貼着された構造の静電チ
ャックにおいて、該機構部の電極側面および台座の露出
面の導電体部分にセラミック質の絶縁被膜を被覆してな
ることを特徴とする静電チャック。 ４． 吸着機構部が台座の上に貼着された構造の静電チ
ャックにおいて、該機構部の電極側面および台座の露出
面の導電体部分にセラミック材料からなる電気絶縁性の
シェル被嵌してなることを特徴とする静電チャック。 ５． 静電チャックの吸着機構部が凹型の絶縁体の凹部
に嵌入されて該吸着部の電極側面部がシールされてなる
と共に、該絶縁体が台座の表面をシールする広さで貼着
されてなることを特徴とする静電チャック。
って解決される。すなわち、 １． 静電チャックの吸着機構部が、間に電極金属の層
を挟んで絶縁体セラミックの板の上に誘電体セラミック
の板が接合一体化された三層構造からなり、該絶縁体と
誘電体の板は電極形状に配された接合金属の層によって
冶金的に融着接合されてなることを特徴とする静電チャ
ック。 ２． 静電チャックの吸着機構部が、炭素材料あるいは
炭素の複合材料からなる台座の上にロー付けされた構造
からなることを特徴とする静電チャック。 ３． 吸着機構部が台座の上に貼着された構造の静電チ
ャックにおいて、該機構部の電極側面および台座の露出
面の導電体部分にセラミック質の絶縁被膜を被覆してな
ることを特徴とする静電チャック。 ４． 吸着機構部が台座の上に貼着された構造の静電チ
ャックにおいて、該機構部の電極側面および台座の露出
面の導電体部分にセラミック材料からなる電気絶縁性の
シェル被嵌してなることを特徴とする静電チャック。 ５． 静電チャックの吸着機構部が凹型の絶縁体の凹部
に嵌入されて該吸着部の電極側面部がシールされてなる
と共に、該絶縁体が台座の表面をシールする広さで貼着
されてなることを特徴とする静電チャック。
【０００５】
【作用】静電チャックでは、単極方式、双極方式を問わ
ず、誘電体セラミックの裏面には必ず電極が形成されて
いる。本発明で使用している「吸着機構部」という表現
は、誘電体セラミックの裏面に電極が形成された二層構
造の部分、あるいはさらに電極の下に絶縁体セラミック
をいれた三層構造の部分を総称するものである。静電チ
ャックは、通常この吸着機構部がＡＬ等の材料からなる
台座の上に接着材で貼着されている。つまり本発明の
「吸着機構部」という表現は台座から上の部分を総称す
るものである。本発明では、単極方式、双極方式を問わ
ず、この吸着機構部が台座の上にロー付けされた構造で
ある。そして特にこの台座材料として炭素材料あるいは
炭素の複合材料を使用するものである。吸着機構部はセ
ラミック構造体であり、これと台座材料のロー付けで
は、熱膨張差が問題となる。台座材料にＡＬを使用した
場合、吸着機構部のセラミック構造体とＡＬとの間の熱
応力が問題になり、セラミックが破壊されることが多
い。また、ＡＬは融点が低いために最高使用温度は４５
０〜５００℃程度が限界である。一方、炭素材料特に黒
鉛は熱伝導性に優れている上に応力吸収性に優れ、ま
た、熱膨張係数も３〜７×１０−６程度の範囲で変化さ
せることもでき、接合するセラミック材料に熱膨張係数
を整合させることができる。また、使用できる耐熱限界
はプラズマ処理雰囲気では１０００℃以上でも使用でき
る。本発明で台座材料に炭素材料、特に黒鉛を使用する
のは、上記した黒鉛の性質を利用して割れのない接合を
うるためである。窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミ
からアルミナの範囲であれば中間層を用いずに黒鉛と直
接接合できるが、必要に応じて応力吸収のための軟質金
属の中間層、あるいは膨脹係数緩和のための中間層を挟
んでも良い。また、膨脹係数を完全に一致させるために
炭素に金属、セラミックを混ぜて複合材料として使用し
ても良い。吸着機構部と台座材料のろう付けではあらか
じめ接合部をメタライズした後、ろう付けしても良い
し、あるいはセラミック融着性のろう材で直接ろう付け
しても良い。通常の静電チャックの電極は、通常スパッ
タリング、ペースト焼き付け、テレフンケン法等の方法
で形成されており、この部分は接着剤で相手材料と貼着
されているが、本発明ではセラミックの通常のメタライ
ズ法で形成したメタライズ層（特にスパッタリング、テ
レフンケン法）を使用して相手材とろう付けしても良い
し、また、誘電体セラミックと相手材を直接ろう付けし
て、このときのろう付金属の部分を電極にしても良い。
すなわち，まず双極方式の場合、電極は台座とは絶縁さ
れていることが必要であるので、電極は台座に直接接合
できない。この場合、電極と台座の間に絶縁材を挟んで
接合される。つまり誘電体セラミック、電極、絶縁体、
この二層構造体が台座に接合されることとなる。誘電体
セラミック、電極、絶縁体、この三層構造体がセラミッ
クの焼結時、同時に形成される構造のものもあるが、こ
の場合は、この同時焼結体の非吸着面を台座とろう付け
すれば良い。ろう付けはあらかじめメタライズしてろう
付けでも良いし、直接ろう付けして良い。なお、上記し
た同時焼結体とはセラミックグリーンシートにメタライ
ズ金属（タングステン、モリブデン等の金属）粉末を印
刷し、この印刷面にさらにグリーンシートを被せて一体
焼結した構造のもので、焼結後メタライズ金属はセラミ
ックの中に包み込まれている。一方、ろう付け金属で電
極を形成されたものは、誘電体セラミックはこの絶縁体
セラミックと電極の模様状にろう付けされている。この
ろう付けは誘電体セラミックと絶縁体セラミックにあら
かじめ電極の模様状にメタライズした後、ろう付けして
も良いし、セラミック融着性のろう材で電極の模様状に
直接ろう付けしても良い。直接ろう付けのろう材成分は
使用する温度の上限で決められる。３００〜６００℃，
あるいはそれ以上の高温で使用する場合には、Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ｎｉ，ＡＬ，Ｓｉ等の金属あるいは合金に微量から
数％の活性金属の入った合金が好ましい。活性金属には
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ等のＴｉ族、Ｖ族元素か
ら、Ｃｒ，Ｍｎ、Ｙ，ＡＬ等々、通常この種の目的で使
用されている成分はすべて使用できる。Ｃｕ，Ａｇ，Ｎ
ｉ，ＡＬ，Ｓｉ等の元素の他、融点、硬さ、伸び、耐蝕
性等の目的でＩｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄあるいはそ
の他の元素を適宜添加できる。３００℃以下の用途に
は、Ｓｎ，Ｉｎ，Ａｌ等のいわゆる軟質金属あるいはこ
れらの合金に上記の活性金属の入ったものが好ましい。
なお、ここで絶縁体セラミックの材質は、誘電体セラミ
ックと線膨脹係数が近似した材料あるいは等しい材料が
好ましい。同時焼成タイプのものは同じセラミックが使
用されている。次に単極方式の場合、誘電体セラミッ
ク、電極の二層構造体が台座に接合されることとなる。
接合は従来のメタライズ法で電極形状にメタライズした
後、台座にろう付けしても良い。ろう付け金属で電極を
形成する場合、誘電体セラミックはセラミック融着性の
ろう材を使って、台座に電極の模様状にろう付けされて
いる。台座との接合では、双極方式と同じく、必要に応
じて電極金属と台座の間に中間層をインサートして接合
しても良い。中間層が金属であってもセラミックであっ
てもよい。このセラミックが電気絶縁性セラミックであ
ってもよい。台座に使用する炭素材料としては黒鉛質の
ものが好ましく特に等方性カーボン材料が好ましい。ま
た、台座は温度調節のために通常水冷あるいはヒーター
で加熱されているが、本発明の炭素質台座にあっては、
水冷の場合、台座の中に水冷用の溝を形成してこの中に
水を通すようにしても良い。この場合、台座の中に水が
浸透するのを防ぐために、溝の側面に金属を被覆（メタ
ライズ）するのも有効である。あるいは溝の側面に金属
の箔を張り付けるのも有効である。あるいは溝の中に水
冷用の金属パイプを埋め込んで台座とろう付けするのも
有効である。また別の循環冷却機構と台座を張り合わせ
て冷却するようにしても良い。あるいは台座の底面を冷
却機構と当接させて冷却するようにしても良い。加熱の
場合、台座の中にヒーターを埋め込んでもよい。この場
合、無機質の材料で隙間を充填するのが有効である。ま
た、別の加熱機構と台座を張り合わせても良い。また、
台座の底面を加熱機構と当接させて加熱するようにして
も良い。
ず、誘電体セラミックの裏面には必ず電極が形成されて
いる。本発明で使用している「吸着機構部」という表現
は、誘電体セラミックの裏面に電極が形成された二層構
造の部分、あるいはさらに電極の下に絶縁体セラミック
をいれた三層構造の部分を総称するものである。静電チ
ャックは、通常この吸着機構部がＡＬ等の材料からなる
台座の上に接着材で貼着されている。つまり本発明の
「吸着機構部」という表現は台座から上の部分を総称す
るものである。本発明では、単極方式、双極方式を問わ
ず、この吸着機構部が台座の上にロー付けされた構造で
ある。そして特にこの台座材料として炭素材料あるいは
炭素の複合材料を使用するものである。吸着機構部はセ
ラミック構造体であり、これと台座材料のロー付けで
は、熱膨張差が問題となる。台座材料にＡＬを使用した
場合、吸着機構部のセラミック構造体とＡＬとの間の熱
応力が問題になり、セラミックが破壊されることが多
い。また、ＡＬは融点が低いために最高使用温度は４５
０〜５００℃程度が限界である。一方、炭素材料特に黒
鉛は熱伝導性に優れている上に応力吸収性に優れ、ま
た、熱膨張係数も３〜７×１０−６程度の範囲で変化さ
せることもでき、接合するセラミック材料に熱膨張係数
を整合させることができる。また、使用できる耐熱限界
はプラズマ処理雰囲気では１０００℃以上でも使用でき
る。本発明で台座材料に炭素材料、特に黒鉛を使用する
のは、上記した黒鉛の性質を利用して割れのない接合を
うるためである。窒化ケイ素、炭化ケイ素、窒化アルミ
からアルミナの範囲であれば中間層を用いずに黒鉛と直
接接合できるが、必要に応じて応力吸収のための軟質金
属の中間層、あるいは膨脹係数緩和のための中間層を挟
んでも良い。また、膨脹係数を完全に一致させるために
炭素に金属、セラミックを混ぜて複合材料として使用し
ても良い。吸着機構部と台座材料のろう付けではあらか
じめ接合部をメタライズした後、ろう付けしても良い
し、あるいはセラミック融着性のろう材で直接ろう付け
しても良い。通常の静電チャックの電極は、通常スパッ
タリング、ペースト焼き付け、テレフンケン法等の方法
で形成されており、この部分は接着剤で相手材料と貼着
されているが、本発明ではセラミックの通常のメタライ
ズ法で形成したメタライズ層（特にスパッタリング、テ
レフンケン法）を使用して相手材とろう付けしても良い
し、また、誘電体セラミックと相手材を直接ろう付けし
て、このときのろう付金属の部分を電極にしても良い。
すなわち，まず双極方式の場合、電極は台座とは絶縁さ
れていることが必要であるので、電極は台座に直接接合
できない。この場合、電極と台座の間に絶縁材を挟んで
接合される。つまり誘電体セラミック、電極、絶縁体、
この二層構造体が台座に接合されることとなる。誘電体
セラミック、電極、絶縁体、この三層構造体がセラミッ
クの焼結時、同時に形成される構造のものもあるが、こ
の場合は、この同時焼結体の非吸着面を台座とろう付け
すれば良い。ろう付けはあらかじめメタライズしてろう
付けでも良いし、直接ろう付けして良い。なお、上記し
た同時焼結体とはセラミックグリーンシートにメタライ
ズ金属（タングステン、モリブデン等の金属）粉末を印
刷し、この印刷面にさらにグリーンシートを被せて一体
焼結した構造のもので、焼結後メタライズ金属はセラミ
ックの中に包み込まれている。一方、ろう付け金属で電
極を形成されたものは、誘電体セラミックはこの絶縁体
セラミックと電極の模様状にろう付けされている。この
ろう付けは誘電体セラミックと絶縁体セラミックにあら
かじめ電極の模様状にメタライズした後、ろう付けして
も良いし、セラミック融着性のろう材で電極の模様状に
直接ろう付けしても良い。直接ろう付けのろう材成分は
使用する温度の上限で決められる。３００〜６００℃，
あるいはそれ以上の高温で使用する場合には、Ｃｕ，Ａ
ｇ，Ｎｉ，ＡＬ，Ｓｉ等の金属あるいは合金に微量から
数％の活性金属の入った合金が好ましい。活性金属には
Ｔｉ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｔａ，Ｖ等のＴｉ族、Ｖ族元素か
ら、Ｃｒ，Ｍｎ、Ｙ，ＡＬ等々、通常この種の目的で使
用されている成分はすべて使用できる。Ｃｕ，Ａｇ，Ｎ
ｉ，ＡＬ，Ｓｉ等の元素の他、融点、硬さ、伸び、耐蝕
性等の目的でＩｎ，Ｓｎ，Ｚｎ，Ｐｂ，Ｃｄあるいはそ
の他の元素を適宜添加できる。３００℃以下の用途に
は、Ｓｎ，Ｉｎ，Ａｌ等のいわゆる軟質金属あるいはこ
れらの合金に上記の活性金属の入ったものが好ましい。
なお、ここで絶縁体セラミックの材質は、誘電体セラミ
ックと線膨脹係数が近似した材料あるいは等しい材料が
好ましい。同時焼成タイプのものは同じセラミックが使
用されている。次に単極方式の場合、誘電体セラミッ
ク、電極の二層構造体が台座に接合されることとなる。
接合は従来のメタライズ法で電極形状にメタライズした
後、台座にろう付けしても良い。ろう付け金属で電極を
形成する場合、誘電体セラミックはセラミック融着性の
ろう材を使って、台座に電極の模様状にろう付けされて
いる。台座との接合では、双極方式と同じく、必要に応
じて電極金属と台座の間に中間層をインサートして接合
しても良い。中間層が金属であってもセラミックであっ
てもよい。このセラミックが電気絶縁性セラミックであ
ってもよい。台座に使用する炭素材料としては黒鉛質の
ものが好ましく特に等方性カーボン材料が好ましい。ま
た、台座は温度調節のために通常水冷あるいはヒーター
で加熱されているが、本発明の炭素質台座にあっては、
水冷の場合、台座の中に水冷用の溝を形成してこの中に
水を通すようにしても良い。この場合、台座の中に水が
浸透するのを防ぐために、溝の側面に金属を被覆（メタ
ライズ）するのも有効である。あるいは溝の側面に金属
の箔を張り付けるのも有効である。あるいは溝の中に水
冷用の金属パイプを埋め込んで台座とろう付けするのも
有効である。また別の循環冷却機構と台座を張り合わせ
て冷却するようにしても良い。あるいは台座の底面を冷
却機構と当接させて冷却するようにしても良い。加熱の
場合、台座の中にヒーターを埋め込んでもよい。この場
合、無機質の材料で隙間を充填するのが有効である。ま
た、別の加熱機構と台座を張り合わせても良い。また、
台座の底面を加熱機構と当接させて加熱するようにして
も良い。
【０００６】本発明では、吸着機構部の電極金属の側面
（厚さ部分）は外気にむき出しになっているためにこの
部分はプラズマ処理中、プラズマ雰囲気に晒され、プラ
ズマの回り込みによる損傷を受けることがある。また、
従来構造の静電チャックでも、電極金属の側面（厚さ部
分）が外気にむき出しになる場合もあるし、また、台座
は外気に晒されている。このために、この露出部分で導
電体の部分はプラズマで損傷される。損傷防止のために
は、露出部分にセラミック質の絶縁被膜を被覆するのが
有効である。また、セラミック材料からなる電気絶縁性
のシェルを被嵌するのも有効である。また、静電チャッ
クの吸着機構部を凹型の絶縁体の凹部に嵌め込んで該吸
着機構部の電極側面部をシールすると共に、この絶縁体
が台座の表面をシールする広さで台座に貼着するのも有
効である。以上のプラズマ損傷防止のための機構は、上
記した本発明構造の静電チャックに限定されるものでは
なく、従来構造のものにも有効であることは勿論であ
る。 セラミック質の絶縁被膜としては窒化アルミ、アルミ
ナ等の電気絶縁性セラミックの粉末を無機質のバインダ
ーで塗布して硬化させるのが有効である。無機質のバイ
ンダーとしては通常の無機質バインダーは使用できる
が、この中で特に、加熱によってアルミナ、シリカ、窒
化アルミ、窒化ケイ素を生成するものが好ましい。たと
えばアルミナゾル、シリカゾル、コロイダルシリカ、エ
チルシリケート、アルミニウムアルコキシド、シリコン
アルコキシド、金属ポリマー等である。 セラミック材料からなる電気絶縁性のシェルとは、保
護する面に被せてこの部分を保護するもので、保護する
面の形状に合わせて成型、焼成したものである。材質は
アルミナ、シリカ、窒化アルミ等が最も好ましく、緻密
に焼結したものでも仮焼結体でも良い。また、仮焼結体
に上記した無機質バインダー、粉末を含浸させて加熱、
硬化させて被覆したものでも良い。 凹型の絶縁体とは、凹部を有するセラミック焼結体の
凹部に上記した静電チャックの吸着機構部を嵌め込んで
電極金属の露出部をシールし、なおかつ凹部底面を台座
面の広さに当接させて台座の露出面をシールするように
したものである。この場合、絶縁体はアルミナ、シリ
カ、窒化アルミ等のセラミック焼結体、仮焼結体等が最
も好ましく、仮焼体の場合、上記した無機質バインダ
ー、粉末を含浸させて加熱、硬化させたものでもよい。 以上〜を通じてセラミック絶縁体の材質としては特
別な制約はないがアルミナ、シリカ、窒化アルミ等のセ
ラミックが最も好ましい材料である。
（厚さ部分）は外気にむき出しになっているためにこの
部分はプラズマ処理中、プラズマ雰囲気に晒され、プラ
ズマの回り込みによる損傷を受けることがある。また、
従来構造の静電チャックでも、電極金属の側面（厚さ部
分）が外気にむき出しになる場合もあるし、また、台座
は外気に晒されている。このために、この露出部分で導
電体の部分はプラズマで損傷される。損傷防止のために
は、露出部分にセラミック質の絶縁被膜を被覆するのが
有効である。また、セラミック材料からなる電気絶縁性
のシェルを被嵌するのも有効である。また、静電チャッ
クの吸着機構部を凹型の絶縁体の凹部に嵌め込んで該吸
着機構部の電極側面部をシールすると共に、この絶縁体
が台座の表面をシールする広さで台座に貼着するのも有
効である。以上のプラズマ損傷防止のための機構は、上
記した本発明構造の静電チャックに限定されるものでは
なく、従来構造のものにも有効であることは勿論であ
る。 セラミック質の絶縁被膜としては窒化アルミ、アルミ
ナ等の電気絶縁性セラミックの粉末を無機質のバインダ
ーで塗布して硬化させるのが有効である。無機質のバイ
ンダーとしては通常の無機質バインダーは使用できる
が、この中で特に、加熱によってアルミナ、シリカ、窒
化アルミ、窒化ケイ素を生成するものが好ましい。たと
えばアルミナゾル、シリカゾル、コロイダルシリカ、エ
チルシリケート、アルミニウムアルコキシド、シリコン
アルコキシド、金属ポリマー等である。 セラミック材料からなる電気絶縁性のシェルとは、保
護する面に被せてこの部分を保護するもので、保護する
面の形状に合わせて成型、焼成したものである。材質は
アルミナ、シリカ、窒化アルミ等が最も好ましく、緻密
に焼結したものでも仮焼結体でも良い。また、仮焼結体
に上記した無機質バインダー、粉末を含浸させて加熱、
硬化させて被覆したものでも良い。 凹型の絶縁体とは、凹部を有するセラミック焼結体の
凹部に上記した静電チャックの吸着機構部を嵌め込んで
電極金属の露出部をシールし、なおかつ凹部底面を台座
面の広さに当接させて台座の露出面をシールするように
したものである。この場合、絶縁体はアルミナ、シリ
カ、窒化アルミ等のセラミック焼結体、仮焼結体等が最
も好ましく、仮焼体の場合、上記した無機質バインダ
ー、粉末を含浸させて加熱、硬化させたものでもよい。 以上〜を通じてセラミック絶縁体の材質としては特
別な制約はないがアルミナ、シリカ、窒化アルミ等のセ
ラミックが最も好ましい材料である。
【０００７】
実施例１ 吸着機構部：ＳｉＣ系の誘電体セラミック（φ１５０×
２ｔ）を使用。電極は双極方式。誘電体セラミックの裏
面に７６Ａｇ−２１Ｃｕ−３Ｔｉの合金粉末を電極の模
様状に２０ミクロン印刷し、更にこの面にφ１５０×２
ｔの電気絶縁性ＳｉＣセラミック板を重ね合わせて、真
空中（２×１０−５Ｔｏｒｒ）、８５０℃で１０分加熱
して接合した。電極はＳｉＣ板に開けた二つの孔にリー
ド線を差し込んで電気的に接続して取り出すこととし
た。 台座 ： 熱膨張係数４．５×１０−６の等方性黒鉛
材料を使用して図１に示す形状に加工した。図１で、１
は吸着機構部、２はセラミック誘電体、３は絶縁体セラ
ミック、４は電極（ロー材金属）、５は台座である。 ＜吸着機構部と台座の接合＞吸着機構部の絶縁体セラミ
ックの接合面と黒鉛の台座の間に、７４Ａｇ−１８Ｃｕ
−３Ｔｉ−５Ｉｎの組成の５０ミクロンの箔を挟み真空
中（２×１０−５トール）、８３０℃で１０分加熱して
接合した。 ＜結果＞接合部に割れ、剥離は認められなかった。 使用状況 台座の底面にアルミニウム製の水冷板を当接させて台座
を冷却した。プラズマＣＶＤ処理に延べ１０００時間使
用した。処理中誘電体セラミックの表面温度は最高約４
００℃に上昇したが、接合部（ＳｉＣセラミック相互、
吸着機構部と台座の接合部）の剥離、割れは認められな
かった。 実施例２ 吸着機構部：誘電体セラミック（φ１５０×１ｔ）とし
てＡＬＮセラミックを使用。電極は単極方式。 台座 ： 熱膨張係数４．５×１０６の等方性黒鉛材
料を使用して図２に示す形状に加工した。台座の底面に
水冷用の溝を加工し、溝の表面にＮｉを１００ミクロン
めっきした。なお、溝加工の際、流れ方向に、図３に示
す構造のフィンを形成して伝熱面積を広くした。図２
で、１は吸着機構部、２はセラミック誘電体、４は電極
（ロー材金属）、５は台座、６は絶縁セラミック被膜で
ある。図３で７は溝、８はフィンである。 ＜吸着機構部と台座の接合＞台座の接合面に金属Ｓｉ−
１０％Ｔｉ合金の粉末を３００ミクロンの厚さ塗布し
て、これにＡＬＮセラミックを重ね合わせて真空中（５
×１０−４トール）、１４５０℃で１０分加熱した。接
合部に割れはなかった。 ＜ＡＬＮセラミックの研磨＞いかなる絶縁体でも厚さが
薄くなると静電吸着能が発生する。本例ではこの目的の
ためにＡＬＮセラミックの表面を１００ミクロンの厚さ
になるまで研磨した。 ＜絶縁被膜の形成＞セラミックと台座のロー付け部分の
側面、台座表面に、アルミナゾル１．２重量部にＡＬＮ
粉末２重量部混合したペースト約１００ミクロン塗布
し、乾燥後、アルゴン雰囲気６５０℃で３時間焼成して
ＡＬＮ−ＡＬ２Ｏ３膜を被覆した。 ＜台座の冷却＞水冷溝にアルミ製の蓋をしてＯリングで
シールした。 ＜結果＞台座の水冷溝に水を流して冷却した。実施例１
と同じくプラズマＣＶＤ処理に延べ１０００時間使用し
た。処理中誘電体セラミックの表面温度は最高約４００
℃に上昇したが、接合部（ＡＬＮと台座カーボンの接合
部）に剥離、割れは認められなかった。また、セラミッ
ク部分にも割れは認められなかった。また、プラズマの
回り込みによる電極側面の損傷、台座表面の損傷もセラ
ミック絶縁被膜によって防止できた。 実施例３ 吸着機構部：サファイヤ（φ１５０×０．２ｔ）。電極
は単極方式。サファイヤの下に電極、電極の下にφ１５
０×０．２ｔのアルミナ（高純度アルミナ）の三層構
造。 台座 ： 熱膨張係数６．５×１０−６の等方性黒鉛
材料を使用して図４に示す形状に加工した。図４で、１
は吸着機構部、２はサファイヤ、３はアルミナ、４は電
極（ロー材金属）、５は台座である。 ＜接合操作＞吸着機構部、台座部の接合を一回の操作で
接合することとし、サファイヤとアルミナ、アルミナと
台座の接合部にＳｎ−５Ａｇ−５Ｔｉの粉末を５０ミク
ロン塗布し、真空中（２×１０−５Ｔｏｒｒ）、８００
℃で１０分加熱して接合した。 ＜サファイヤの研磨＞接合後０．２ｍｍ厚さのサファイ
ヤを０．１ｍｍまで研磨した。 ＜結果＞接合部に割れ、剥離は認められなかった。 使用状況 台座の底面にアルミニウム製の水冷板を当接させて台座
を冷却した。ドライエッチング処理に延べ１０００時間
使用した。処理中誘電体セラミックの表面温度は最高約
１００℃に上昇したが、接合部の剥離、割れは認められ
なかった。またサファイヤにも割れは認められなかっ
た。
２ｔ）を使用。電極は双極方式。誘電体セラミックの裏
面に７６Ａｇ−２１Ｃｕ−３Ｔｉの合金粉末を電極の模
様状に２０ミクロン印刷し、更にこの面にφ１５０×２
ｔの電気絶縁性ＳｉＣセラミック板を重ね合わせて、真
空中（２×１０−５Ｔｏｒｒ）、８５０℃で１０分加熱
して接合した。電極はＳｉＣ板に開けた二つの孔にリー
ド線を差し込んで電気的に接続して取り出すこととし
た。 台座 ： 熱膨張係数４．５×１０−６の等方性黒鉛
材料を使用して図１に示す形状に加工した。図１で、１
は吸着機構部、２はセラミック誘電体、３は絶縁体セラ
ミック、４は電極（ロー材金属）、５は台座である。 ＜吸着機構部と台座の接合＞吸着機構部の絶縁体セラミ
ックの接合面と黒鉛の台座の間に、７４Ａｇ−１８Ｃｕ
−３Ｔｉ−５Ｉｎの組成の５０ミクロンの箔を挟み真空
中（２×１０−５トール）、８３０℃で１０分加熱して
接合した。 ＜結果＞接合部に割れ、剥離は認められなかった。 使用状況 台座の底面にアルミニウム製の水冷板を当接させて台座
を冷却した。プラズマＣＶＤ処理に延べ１０００時間使
用した。処理中誘電体セラミックの表面温度は最高約４
００℃に上昇したが、接合部（ＳｉＣセラミック相互、
吸着機構部と台座の接合部）の剥離、割れは認められな
かった。 実施例２ 吸着機構部：誘電体セラミック（φ１５０×１ｔ）とし
てＡＬＮセラミックを使用。電極は単極方式。 台座 ： 熱膨張係数４．５×１０６の等方性黒鉛材
料を使用して図２に示す形状に加工した。台座の底面に
水冷用の溝を加工し、溝の表面にＮｉを１００ミクロン
めっきした。なお、溝加工の際、流れ方向に、図３に示
す構造のフィンを形成して伝熱面積を広くした。図２
で、１は吸着機構部、２はセラミック誘電体、４は電極
（ロー材金属）、５は台座、６は絶縁セラミック被膜で
ある。図３で７は溝、８はフィンである。 ＜吸着機構部と台座の接合＞台座の接合面に金属Ｓｉ−
１０％Ｔｉ合金の粉末を３００ミクロンの厚さ塗布し
て、これにＡＬＮセラミックを重ね合わせて真空中（５
×１０−４トール）、１４５０℃で１０分加熱した。接
合部に割れはなかった。 ＜ＡＬＮセラミックの研磨＞いかなる絶縁体でも厚さが
薄くなると静電吸着能が発生する。本例ではこの目的の
ためにＡＬＮセラミックの表面を１００ミクロンの厚さ
になるまで研磨した。 ＜絶縁被膜の形成＞セラミックと台座のロー付け部分の
側面、台座表面に、アルミナゾル１．２重量部にＡＬＮ
粉末２重量部混合したペースト約１００ミクロン塗布
し、乾燥後、アルゴン雰囲気６５０℃で３時間焼成して
ＡＬＮ−ＡＬ２Ｏ３膜を被覆した。 ＜台座の冷却＞水冷溝にアルミ製の蓋をしてＯリングで
シールした。 ＜結果＞台座の水冷溝に水を流して冷却した。実施例１
と同じくプラズマＣＶＤ処理に延べ１０００時間使用し
た。処理中誘電体セラミックの表面温度は最高約４００
℃に上昇したが、接合部（ＡＬＮと台座カーボンの接合
部）に剥離、割れは認められなかった。また、セラミッ
ク部分にも割れは認められなかった。また、プラズマの
回り込みによる電極側面の損傷、台座表面の損傷もセラ
ミック絶縁被膜によって防止できた。 実施例３ 吸着機構部：サファイヤ（φ１５０×０．２ｔ）。電極
は単極方式。サファイヤの下に電極、電極の下にφ１５
０×０．２ｔのアルミナ（高純度アルミナ）の三層構
造。 台座 ： 熱膨張係数６．５×１０−６の等方性黒鉛
材料を使用して図４に示す形状に加工した。図４で、１
は吸着機構部、２はサファイヤ、３はアルミナ、４は電
極（ロー材金属）、５は台座である。 ＜接合操作＞吸着機構部、台座部の接合を一回の操作で
接合することとし、サファイヤとアルミナ、アルミナと
台座の接合部にＳｎ−５Ａｇ−５Ｔｉの粉末を５０ミク
ロン塗布し、真空中（２×１０−５Ｔｏｒｒ）、８００
℃で１０分加熱して接合した。 ＜サファイヤの研磨＞接合後０．２ｍｍ厚さのサファイ
ヤを０．１ｍｍまで研磨した。 ＜結果＞接合部に割れ、剥離は認められなかった。 使用状況 台座の底面にアルミニウム製の水冷板を当接させて台座
を冷却した。ドライエッチング処理に延べ１０００時間
使用した。処理中誘電体セラミックの表面温度は最高約
１００℃に上昇したが、接合部の剥離、割れは認められ
なかった。またサファイヤにも割れは認められなかっ
た。
【０００８】
【発明の効果】 １．高温まで使用できる。 ２．セラミック接合部の熱応力が小さく、割れが発生し
ない。 ３．接合部の熱伝達性に優れており、温度分布が均一で
ある。 ４．吸着部分が過昇温しない。
ない。 ３．接合部の熱伝達性に優れており、温度分布が均一で
ある。 ４．吸着部分が過昇温しない。
【図１】図１は実施例の構造を説明した図である。
【図２】図２は別の実施例の構造を説明した図である。
【図３】図３は図２の溝の部分の構造を説明した図であ
る。
る。
【図４】図４は別の実施例の構造を説明した図である。
図１〜３で、 １…吸着機構部 ２…セラミック誘電
体 ３…絶縁体セラミック ４…電極（ロー材金
属） ５…台座 ６…絶縁セラミック
被膜 ７…溝 ８…フィン 図４で、 １…吸着機構部 ２…サファイヤ ３…アルミナ ４…電極（ロー材金
属） ５…台座
体 ３…絶縁体セラミック ４…電極（ロー材金
属） ５…台座 ６…絶縁セラミック
被膜 ７…溝 ８…フィン 図４で、 １…吸着機構部 ２…サファイヤ ３…アルミナ ４…電極（ロー材金
属） ５…台座
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｊ 37/317 Ｂ 9508−2Ｇ Ｈ０１Ｌ 21/265 21/027
Claims (5)
- 【請求項１】 静電チャックの吸着機構部が、間に電極
金属の層を挟んで絶縁体セラミックの板の上に誘電体セ
ラミックの板が接合一体化された三層構造からなり、該
絶縁体と誘電体の板は電極形状に配された接合金属の層
によって冶金的に融着接合されてなることを特徴とする
静電チャック。 - 【請求項２】 静電チャックの吸着機構部が、炭素材料
あるいは炭素の複合材料からなる台座の上にロー付けさ
れた構造からなることを特徴とする静電チャック。 - 【請求項３】 吸着機構部が台座の上に貼着された構造
の静電チャックにおいて、該機構部の電極側面および台
座の露出面の導電体部分にセラミック質の絶縁被膜を被
覆してなることを特徴とする静電チャック。 - 【請求項４】 吸着機構部が台座の上に貼着された構造
の静電チャックにおいて、該機構部の電極側面および台
座の露出面の導電体部分にセラミック材料からなる電気
絶縁性のシェルを被嵌してなることを特徴とする静電チ
ャック。 - 【請求項５】 静電チャックの吸着機構部が凹型の絶縁
体の凹部に嵌入されて該吸着機構部の電極側面部がシー
ルされてなると共に、該絶縁体が台座の表面をシールす
る広さで貼着されてなることを特徴とする静電チャッ
ク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24049294A JPH0870036A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24049294A JPH0870036A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 静電チャック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0870036A true JPH0870036A (ja) | 1996-03-12 |
Family
ID=17060326
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24049294A Pending JPH0870036A (ja) | 1994-08-29 | 1994-08-29 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0870036A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH09260474A (ja) * | 1996-03-22 | 1997-10-03 | Sony Corp | 静電チャックおよびウエハステージ |
| WO1997042792A1 (en) * | 1996-05-05 | 1997-11-13 | Seiichiro Miyata | Electric heating element and electrostatic chuck using the same |
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