JPH10144779A - 静電チャック - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 静電チャックに関し、残留吸着作用を低減で
き、且つ長寿命の静電チャックを得ることを目的とす
る。 【解決手段】 基板１２と、電極１６ａ，１６ｂを有す
る表面絶縁層１４と、該表面絶縁層と該基板とを接着す
る接着剤層２２とを備え、該接着剤層２２は該表面絶縁
層１４と同等の抵抗をもつセラミック系の接着剤からな
る構成とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はＣＶＤやエッチング
等の半導体の製造行程やその他の処理、運搬において使
用される静電チャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】ＣＶＤやエッチング等の半導体の製造行
程においては、ウエハが真空チャンバ内で静電チャック
により保持され、種々の処理が行われる。チップのパタ
ーンの細分化によって、微細なゴミが問題視されるよう
になり、メカニカルなチャックによる発塵や処理時のゴ
ミが問題になっている。このような観点から静電チャッ
クの採用率が増えてきている。

【０００３】静電チャックは、基板と、電極を有する表
面絶縁層（誘電体）とを備え、ウエハを静電チャックに
吸着保させるときに、ウエハは表面絶縁層の上に載置さ
れる。ウエハは、ウエハと電極との間に作用するクーロ
ン力によって表面絶縁層に保持される。このような静電
チャックは例えば特開平７−１８４３８号公報に開示さ
れている。

【０００４】静電チャックの表面絶縁層は接着剤により
基板に接着される。例えば、表面絶縁層はセラミックで
作られ、基板はアルミニウムで作られ、表面絶縁層を基
板に接着するためにシリコン接着剤が使用される。半導
体の製造行程においては、ウエハはＣＶＤやエッチング
のために高温の処理室内で処理されることがあり、静電
チャックはウエハとともに高温にさらされる。シリコン
接着剤は表面絶縁層と基板の熱膨張差を吸収するために
は有効な接着剤である。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】静電チャックは、通電
することにより吸着作用が生じ、通電を停止することに
より吸着作用がなくなる。通電を停止したら、直ちに吸
着作用がなくなってウエハを静電チャックから取り出す
ことができることが望ましい。しかし、表面絶縁層及び
接着剤層に電荷が蓄積されていると、通電を停止して
も、残留吸着作用が生じることがある。残留吸着作用
は、表面絶縁層及び接着剤層の体積固有抵抗の値によっ
て大きくなったり、小さくなったりする。残留吸着作用
が大きいと、ウエハを静電チャックから簡単に取り出す
ことができなくなる。そこで、ウエハを裏面からピンに
よって突き上げて、強制的にウエハを離脱させることが
ある。しかし、この場合には、ウエハの割れや、跳ね
や、放電等が発生し、歩留りが低下する問題点がある。

【０００６】また、ウエハの裏面からガスを吹き出して
ウエハを離脱させたり、離脱時に処理とは別に再度短時
間プラズマを起こし、残留電荷の除去を行ったりする試
みがある。しかし、これらの方法では、スループットの
低下を招く。さらに、シリコン接着剤によって表面絶縁
層を基板に接着する構成においては、例えばエッチング
処理（特に等方性エッチング）において、シリコン接着
剤がエッチングされてしまい、寿命が短くなるととも
に、絶縁破壊を引き起こす原因になることがある。この
ため、静電チャック全体をセラミックで作る等の試みが
なされているが、この方式では熱伝導性が極端に悪く、
価格も高くなるという問題点があった。

【０００７】本発明の目的は、残留吸着作用を低減で
き、且つ長寿命の静電チャックを提供することである。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明による静電チャッ
クは、基板と、電極を有する表面絶縁層と、該表面絶縁
層と該基板とを接着する接着剤層とを備え、該接着剤層
は該表面絶縁層と同等の抵抗をもつセラミック系の接着
剤からなることを特徴とする。この構成においては、セ
ラミック系の接着剤がエッチング等により損傷されにく
く、長寿命の静電チャックを提供することができる。ま
た、セラミック系の接着剤はその含有成分の調整によ
り、その体積固有抵抗を制御することができる。従っ
て、接着剤層は表面絶縁層と同等の抵抗をもつようにす
る。これによって、表面絶縁層と接着剤層とが、残留吸
着作用を低減又は生じさせないような体積固有抵抗をも
つように設定され、よって残留吸着作用を低減又は解消
することができる。また、セラミック系接着剤は熱伝導
性のよいものを選ぶのが好ましい。

【０００９】請求項２においては、該表面絶縁層が高抵
抗型のセラミックからなり、該接着剤層が該表面絶縁層
と同等の高い抵抗をもつようにする。例えば、このとき
の体積固有抵抗は１０¹⁴Ωcm以上である。請求項３にお
いては、該表面絶縁層が低抵抗型のセラミックからな
り、該接着剤層が該表面絶縁層と同等の低い抵抗をもつ
ようにする。例えば、このときの体積固有抵抗は１０⁸
Ωcmから１０¹¹Ωcm程度である。体積固有抵抗が１０⁸
Ωcm以下のものは、静電的には導通みなされ、あまり用
いられない。体積固有抵抗が１０¹¹Ωcmから１０¹⁴Ωcm
の間にあると、残留吸着作用が発生しやすい。

【００１０】また、請求項４に記載の静電チャックは、
基板と、電極を有する表面絶縁層と、該表面絶縁層と該
基板とを接着する接着剤層と、該表面絶縁層と該基板と
の間で該接着剤層を取り囲むシールとからなることを特
徴とする。この構成では、接着剤層がシールによって取
り囲まれ、このシールがエッチング等により損傷されに
くい材料で形成されるので、接着剤層が損傷しない。従
って、静電チャックの寿命は低下しない。

【００１１】

【発明の実施の形態】以下本発明の実施例について説明
する。図１は本発明の第１実施例の静電チャック１０を
示す図である。静電チャック１０は、アルミニウムの基
板１２と、円板状のセラミックの表面絶縁層１４とから
なる。この表面絶縁層１４は平坦な円板状の電極１６
ａ，１６ｂを有する。各電極１６ａ，１６ｂは例えば半
円形状、あるいは櫛歯状に形成されることができる。電
極１６ａ，１６ｂは例えば蒸着により表面絶縁層１４の
表面に設けられ、導線１８，２０により電源に接続され
る。ウエハＷは表面絶縁層１４にのせられ、クーロン力
により静電チャック１０に保持される。

【００１２】表面絶縁層１４は接着剤層２２により基板
１２に接着されている。接着剤層２２は表面絶縁層１４
と同等の抵抗をもつセラミック系の接着剤（例えばジル
コニア、マグネシア、アルミナベースのもの）からな
る。例えば、表面絶縁層１４が体積固有抵抗が１０¹⁴Ω
cm以上の高抵抗型のセラミックからなる場合には、接着
剤層２２も体積固有抵抗が１０¹⁴Ωcm以上の表面絶縁層
１４と同等の抵抗をもつようにする。また、表面絶縁層
１４が体積固有抵抗が１０⁸ Ωcmから１０¹¹Ωcmの範囲
にある低抵抗型のセラミックからなる場合には、接着剤
層２２も体積固有抵抗が１０⁸ Ωcmから１０¹¹Ωcmの範
囲にある表面絶縁層１４と同等の抵抗をもつようにす
る。

【００１３】図２は本発明の第２実施例の静電チャック
１０を示す図である。静電チャック１０は、アルミニウ
ムの基板１２と、円板状のセラミックの表面絶縁層１４
とからなる。この表面絶縁層１４は電極１６ａ，１６ｂ
を有し、電極１６ａ，１６ｂは表面絶縁層１４の内部に
埋設されている。例えば、２枚のセラミックのグリーン
シートを準備し、一方のグリーンシートに電極１６ａ，
１６ｂを蒸着しておき、２枚のグリーンシートを重ねて
焼成すれば、この構成の表面絶縁層１４を得ることがで
きる。電極１６ａ，１６ｂは導線１８，２０により電源
に接続される。この場合にも、表面絶縁層１４は接着剤
層２２により基板１２に接着され、接着剤層２２は表面
絶縁層１４と同等の抵抗をもつセラミック系の接着剤か
らなる。

【００１４】図３は本発明の第３実施例の静電チャック
１０を示す図である。静電チャック１０は、アルミニウ
ムの基板１２と、円板状のセラミックの表面絶縁層１４
とからなる。この表面絶縁層１４は平坦な１つの円板状
の電極１６を有し、電極１６が図１と同様に表面絶縁層
１４の表面に蒸着されている。電極１６は導線１８によ
り電源に接続される。この場合にも、表面絶縁層１４は
接着剤層２２により基板１２に接着され、接着剤層２２
は表面絶縁層１４と同等の抵抗をもつセラミック系の接
着剤からなる。

【００１５】図４は本発明の第４実施例の静電チャック
１０を示す図である。静電チャック１０は、アルミニウ
ムの基板１２と、円板状のセラミックの表面絶縁層１４
とからなる。この表面絶縁層１４は平坦な１つの円板状
の電極１６を有し、電極１６が図２と同様に表面絶縁層
１４の内部に埋設されている。電極１６は導線１８によ
り電源に接続される。この場合にも、表面絶縁層１４は
接着剤層２２により基板１２に接着され、接着剤層２２
は表面絶縁層１４と同等の抵抗をもつセラミック系の接
着剤からなる。

【００１６】図５は本発明の第５実施例の静電チャック
１０を示す図である。静電チャック１０は、アルミニウ
ムの基板１２と、円板状のセラミックの表面絶縁層１４
とからなる。この表面絶縁層１４は平坦な１つの円板状
の電極１６あるいは２つの電極１６ａ，１６ｂを有す
る。電極１６，１６ａ，１６ｂは導線により電源に接続
される。

【００１７】この場合にも、表面絶縁層１４は接着剤層
２２により基板１２に接着され、接着剤層２２は表面絶
縁層１４と同等の抵抗をもつセラミック系の接着剤から
なる。また、サイドシール２４が表面絶縁層１４と基板
１２との間で接着剤層２２を取り囲むように設けられ
る。サイドシール２４は、この静電チャック１０に保持
されたウエハをエッチングする際にエッチングされない
材料で形成されている。

【００１８】図６は上記各実施例において、表面絶縁層
１４が体積固有抵抗が１０¹⁴Ωcm以上の高抵抗型のセラ
ミック（例えばＡｌ₂ Ｏ₃ ，ＭｇＯ，ＳｉＯ₂ ，ＣａＯ
を含むもの）からなる場合を示す図である。接着剤層２
２も体積固有抵抗が１０¹⁴Ωcm以上の表面絶縁層１４と
同等の抵抗をもつようにする。この場合には、表面絶縁
層１４及び接着剤層２２の抵抗が非常に高いために、微
小な電流も流れず、表面絶縁層１４及び接着剤層２２に
電荷が蓄積されない。従って、電極１６，１６ａ，１６
ｂへの通電を停止したときに、残留吸着作用は生じず、
通電停止と同時に静電チャック１０の吸着力はなくなっ
てウエハを取り出すことができる。

【００１９】図７は上記各実施例において、表面絶縁層
１４が体積固有抵抗が１０⁸ Ωcmから１０¹¹Ωcmの範囲
にある低抵抗型のセラミック（例えばＡｌ₂ Ｏ₃ ，Ｍｇ
Ｏ，ＳｉＯ₂ ，ＣａＯ，ＴｉＯ₂ ，Ｃｒ₂ Ｏ₂ を含むも
の）からなる場合を示す図である。接着剤層２２も体積
固有抵抗が１０⁸ Ωcmから１０¹¹Ωcmの範囲にある表面
絶縁層１４と同等の抵抗をもつようにする。

【００２０】この場合には、表面絶縁層１４及び接着剤
層２２の抵抗が比較的に低いために、微小な電流が流
れ、表面絶縁層１４及び接着剤層２２に電荷が蓄積され
る。蓄積された電荷は吸着界面でジョンソンラーベック
力として作用し、ケーロン力と合わせて、強力な吸着力
を及ぼす。そして、通電を停止したときには、表面絶縁
層１４及び接着剤層２２の体積固有抵抗が１０⁸ Ωcmか
ら１０¹¹Ωcmの範囲にあると、微小な電流は比較的に流
れやすいので、蓄積されていた電荷が容易に抜けてい
き、残留吸着作用はほとんどない。

【００２１】表面絶縁層１４及び接着剤層２２、または
それらの一方の体積固有抵抗が１０ ¹¹Ωcmから１０¹⁴Ω
cmの範囲にあると、微小な電流は流れることができて、
残留電荷が蓄積され、そして、通電を停止したときに
は、蓄積されていた電荷が抜けにくく、残留吸着作用が
生じる。図８は、温度と体積固有抵抗との関係を示す図
である。線Ｘは表面絶縁層１４に使用されるセラミック
の性質の一例を示す図である。表面絶縁層１４に使用さ
れるセラミックは、温度が高くなると体積固有抵抗が低
下する性質がある。従って、使用目的に応じてセラミッ
クの種類を選択する必要がある。体積固有抵抗が１０¹⁴
Ωcm以上で、微小電流が流れない、高抵抗型のセラミッ
クは、低温領域で使用するのに適している。体積固有抵
抗が１０⁸ Ωcmから１０¹¹Ωcmの範囲にある、電荷の抜
けがいい、低高抵抗型のセラミックは、高温領域で使用
するのに適している。体積固有抵抗が１０⁸ Ωcmから１
０¹¹Ωcmの範囲にある場合には、電荷が残留しやすく、
残留吸着作用があるので、ウエハを静電チャックから取
り出す場合には、補助の離脱手段を使用する必要があ
る。

【００２２】以上は本発明を半導体製造用の静電チャッ
クを例として説明したが、本発明は半導体製造用の静電
チャックに限定されるものではない。吸着するものとし
てはウエハに限定されるものでもない。例えば、ウエハ
に限らず、その他の物品を搬送する搬送手段や、加熱、
冷却装置等に設けた静電チャックとしてもよい。

【００２３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
残留吸着作用を低減でき、且つ長寿命の静電チャックを
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の静電チャックを示す断面図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例の静電チャックを示す断面
図である。

【図３】本発明の他の実施例の静電チャックを示す断面
図である。

【図４】本発明の他の実施例の静電チャックを示す断面
図である。

【図５】本発明の他の実施例の静電チャックを示す断面
図である。

【図６】高抵抗型の表面絶縁層を使用した場合の静電チ
ャックを示す図である。

【図７】低抵抗型の表面絶縁層を使用した場合の静電チ
ャックを示す図である。

【図８】表面絶縁層を形成するセラミックの温度と抵抗
の関係を示す図である。

【符号の説明】

１０…静電チャック １２…基板 １４…表面絶縁層 １６，１６ａ，１６ｂ…電極 ２２…接着剤層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 基板と、電極を有する表面絶縁層と、該
   表面絶縁層と該基板とを接着する接着剤層とを備え、該
   接着剤層は該表面絶縁層と同等の抵抗をもつセラミック
   系の接着剤からなることを特徴とする静電チャック。
2. 【請求項２】 該表面絶縁層が高抵抗型のセラミックか
   らなり、該接着剤層が該表面絶縁層と同等の高い抵抗を
   もつことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
3. 【請求項３】 該表面絶縁層が低抵抗型のセラミックか
   らなり、該接着剤層が該表面絶縁層と同等の低い抵抗を
   もつことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
4. 【請求項４】 基板と、電極を有する表面絶縁層と、該
   表面絶縁層と該基板とを接着する接着剤層と、該表面絶
   縁層と該基板との間で該接着剤層を取り囲むシールとか
   らなることを特徴とする静電チャック。