JPS6219060B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPS6219060B2 JPS6219060B2 JP57167659A JP16765982A JPS6219060B2 JP S6219060 B2 JPS6219060 B2 JP S6219060B2 JP 57167659 A JP57167659 A JP 57167659A JP 16765982 A JP16765982 A JP 16765982A JP S6219060 B2 JPS6219060 B2 JP S6219060B2
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- JP
- Japan
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- substrate
- wafer
- dielectric film
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- force
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-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/50—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for positioning, orientation or alignment
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
- H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
- H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping
- H10P72/72—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping using electrostatic chucks
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- Jigs For Machine Tools (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
半導体装置のLSI化が進むにつれてその製造装
置の自動化が急速に進んでいる。特に近年基板の
大口径化が進むにつれて基板を同じ条件で１枚ず
つ処理する傾向があり、１枚毎の基板の搬送、移
し替えなどの方法、手段の確立が望まれている。
最近の代表的な加工装置であるプラズマエツチン
グ装置、マグネトロンスパツタリング装置等で
は、真空雰囲気下で基板を傷つけることなく確実
に保持して搬送したり移し替えることが重要な技
術となつている。本発明はこの分野に属するもの
で、静電吸着力を利用して基板ウエハを裏面から
吸着し基板ウエハに傷をつけることなく保持する
技術に関するものである。
置の自動化が急速に進んでいる。特に近年基板の
大口径化が進むにつれて基板を同じ条件で１枚ず
つ処理する傾向があり、１枚毎の基板の搬送、移
し替えなどの方法、手段の確立が望まれている。
最近の代表的な加工装置であるプラズマエツチン
グ装置、マグネトロンスパツタリング装置等で
は、真空雰囲気下で基板を傷つけることなく確実
に保持して搬送したり移し替えることが重要な技
術となつている。本発明はこの分野に属するもの
で、静電吸着力を利用して基板ウエハを裏面から
吸着し基板ウエハに傷をつけることなく保持する
技術に関するものである。
従来の静電吸着式基板保持装置では吸着面に当
る誘電体膜にシリコンゴム系の膜を使用している
が、これは弾力性があり基板ウエハへの密着性が
良いため吸着性は良いが、ゴムからの脱ガスのた
め10-7Torr台の高真空下では使用できなかつ
た。また100℃以上の高温では脱ガスが激しい上
に基板と電極との間の電気的絶縁が低下するた
め、冷却（水冷など）する必要が生じ装置が複雑
になることが欠点である。
る誘電体膜にシリコンゴム系の膜を使用している
が、これは弾力性があり基板ウエハへの密着性が
良いため吸着性は良いが、ゴムからの脱ガスのた
め10-7Torr台の高真空下では使用できなかつ
た。また100℃以上の高温では脱ガスが激しい上
に基板と電極との間の電気的絶縁が低下するた
め、冷却（水冷など）する必要が生じ装置が複雑
になることが欠点である。
次に本発明装置の具体的構造を説明する前に本
発明の基礎となる理論を説明する。高温、高真空
下で脱ガスが少く、低電圧で基板吸着力が大きい
静電吸着装置を作るためには、装置（第３図）内
の誘電体膜は基板ウエハに静電誘導を起させるた
め高誘電率を有し高真空下で脱ガスの少い材質で
あることが必要である。ところが高温に耐え脱ガ
スの少い誘電体は一般に誘電率が小さく厚さを非
常に薄くしないと吸着力が小さく実用に適さない
ことがわかつた。
発明の基礎となる理論を説明する。高温、高真空
下で脱ガスが少く、低電圧で基板吸着力が大きい
静電吸着装置を作るためには、装置（第３図）内
の誘電体膜は基板ウエハに静電誘導を起させるた
め高誘電率を有し高真空下で脱ガスの少い材質で
あることが必要である。ところが高温に耐え脱ガ
スの少い誘電体は一般に誘電率が小さく厚さを非
常に薄くしないと吸着力が小さく実用に適さない
ことがわかつた。
第１図は静電式吸着装置における静電誘導の様
子を示す図、第２図は本発明を実施した基板保持
装置用電極パターンの３つの例をそれぞれ示すも
ので、第１図中１は基板ウエハ、２は誘電体膜、
３は対向する一対の電極を構成する導体パター
ン、４はセラミツク基板、５は直流電源である。
第１図において対向電極を構成する導体パターン
３を厚さｄの誘電体膜２で覆い、その上に基板ウ
エハ１を置くものとする。いま電極間に直流電源
５より電圧Ｖを加えると、基板ウエハ１中は対向
する３中の電極に帯電した電荷と反対の極性の電
荷が第１図に示すように誘導され、ウエハ１と導
体パターン３の間に吸引力Ｆが働く。誘電体膜２
の誘電率をε、ウエハ１と導体パターン３の間隔
をｄとすればウエハ単位面積当りの吸引力Ｆは次
式で表わされる。
子を示す図、第２図は本発明を実施した基板保持
装置用電極パターンの３つの例をそれぞれ示すも
ので、第１図中１は基板ウエハ、２は誘電体膜、
３は対向する一対の電極を構成する導体パター
ン、４はセラミツク基板、５は直流電源である。
第１図において対向電極を構成する導体パターン
３を厚さｄの誘電体膜２で覆い、その上に基板ウ
エハ１を置くものとする。いま電極間に直流電源
５より電圧Ｖを加えると、基板ウエハ１中は対向
する３中の電極に帯電した電荷と反対の極性の電
荷が第１図に示すように誘導され、ウエハ１と導
体パターン３の間に吸引力Ｆが働く。誘電体膜２
の誘電率をε、ウエハ１と導体パターン３の間隔
をｄとすればウエハ単位面積当りの吸引力Ｆは次
式で表わされる。
Ｆ＝１／２ε（Ｖ／ｄ）２ ………(1)
(1)式から明らかなようにＦはε、V2に比例し
d2に反比例する。従つてＦを大きくするにはＶを
大きくし、ｄを小さくすればよい。しかし一般に
Ｖを大きくするには材質を変えないとすればｄを
大きくすることが要求されるので、結果として
Ｖ／ｄを大きくすることは困難でＦを増すことは
できない。
d2に反比例する。従つてＦを大きくするにはＶを
大きくし、ｄを小さくすればよい。しかし一般に
Ｖを大きくするには材質を変えないとすればｄを
大きくすることが要求されるので、結果として
Ｖ／ｄを大きくすることは困難でＦを増すことは
できない。
従来は誘電体膜２にシリコンゴムを用いていた
が、この場合には直径126mmのシリコンウエハ
（重さ約19グラム）を吸着させるには、ｄ＝0.1
mm、Ｖは約3000V位が必要であつた。しかし半導
体基板ウエハではその中に作られている回路は高
電界のために破壊することがあるので、吸着装置
に加える電圧はできるだけ低くすることが望まれ
る。
が、この場合には直径126mmのシリコンウエハ
（重さ約19グラム）を吸着させるには、ｄ＝0.1
mm、Ｖは約3000V位が必要であつた。しかし半導
体基板ウエハではその中に作られている回路は高
電界のために破壊することがあるので、吸着装置
に加える電圧はできるだけ低くすることが望まれ
る。
本発明ではそれらの対策としてεの大きな材質
を用い、ｄを小さくおさえて低電圧で大きな吸引
力Ｆを得ることにした。そのため半導体基板ウエ
ハに損傷を与えることなく確実に保持することが
できる。
を用い、ｄを小さくおさえて低電圧で大きな吸引
力Ｆを得ることにした。そのため半導体基板ウエ
ハに損傷を与えることなく確実に保持することが
できる。
また最近の半導体装置製造技術においては、表
面の清浄度を保つことを目的とする他に、プラズ
マ（物理）現象を装置製造技術として利用するこ
とを目的として、真空状態で基板を取扱う機会が
増えて来ている。真空状態で基板ウエハを傷つけ
ることなく確実に保持し搬送することができれ
ば、この分野の自動機械化が容易に実現し、製品
歩留りの向上、装置の特性の向上および大量生産
によるコスト低下も実現できる。
面の清浄度を保つことを目的とする他に、プラズ
マ（物理）現象を装置製造技術として利用するこ
とを目的として、真空状態で基板を取扱う機会が
増えて来ている。真空状態で基板ウエハを傷つけ
ることなく確実に保持し搬送することができれ
ば、この分野の自動機械化が容易に実現し、製品
歩留りの向上、装置の特性の向上および大量生産
によるコスト低下も実現できる。
本発明装置は上記のようにこの条件を満たすの
で、上記の応用分野があり、構造が簡単で信頼度
の高い自動機械を実現するに欠くことができない
ものである。
で、上記の応用分野があり、構造が簡単で信頼度
の高い自動機械を実現するに欠くことができない
ものである。
次に本発明を実施した装置の構造と動作および
効果を具体的に説明する。
効果を具体的に説明する。
本発明は前記のように導体すなわち電極パター
ンを覆う誘電体膜の構造と材質に関するものであ
るが、第２図ａ，ｂ，ｃに例示したような電極パ
ターン（櫛形パターンとも呼ばれる）の形状の相
違が吸着力に著しい影響を及ぼすことはない。
ンを覆う誘電体膜の構造と材質に関するものであ
るが、第２図ａ，ｂ，ｃに例示したような電極パ
ターン（櫛形パターンとも呼ばれる）の形状の相
違が吸着力に著しい影響を及ぼすことはない。
第３図は本発明による基板保持装置の構造を示
す断面図である。図中の１，３，４は第１図と共
通であるが、表面を研磨することにより表面のそ
り（凹凸）を±10μｍ以内に押えたセラミツク基
板４の上に電極パターン３を厚膜印刷技術を使つ
て厚さ約10μｍに塗布密着させる。すなわち導体
である３の材料にはたとえばAg−Pd合金が用い
られ、印刷された電極パターン３は乾燥後900℃
で焼成する。次に電極パターン３の上に第３図に
示すように高い誘電率εs（εs＝2000程度）をも
つ誘電体膜２−２を塗布し、乾燥後950℃で焼成
する。誘電体膜２−２はチタン酸バリウム系の材
料で比誘電率が2000にも達するが、静電吸引力Ｆ
を大きくするに重要な部分である。実験によれば
膜２−２の厚さは10〜20μｍが適当である。
す断面図である。図中の１，３，４は第１図と共
通であるが、表面を研磨することにより表面のそ
り（凹凸）を±10μｍ以内に押えたセラミツク基
板４の上に電極パターン３を厚膜印刷技術を使つ
て厚さ約10μｍに塗布密着させる。すなわち導体
である３の材料にはたとえばAg−Pd合金が用い
られ、印刷された電極パターン３は乾燥後900℃
で焼成する。次に電極パターン３の上に第３図に
示すように高い誘電率εs（εs＝2000程度）をも
つ誘電体膜２−２を塗布し、乾燥後950℃で焼成
する。誘電体膜２−２はチタン酸バリウム系の材
料で比誘電率が2000にも達するが、静電吸引力Ｆ
を大きくするに重要な部分である。実験によれば
膜２−２の厚さは10〜20μｍが適当である。
次に２−１はガラス系誘電体膜である。２−２
のような高誘電率の誘電体膜は多孔質で耐圧が低
いため、その上を緻密な材質の膜２−１で図のよ
うに覆つてやる必要がある。第３図のような構成
で直径126mmのシリコンウエハを裏面から確実に
保持するに必要な電極間電圧は1500〜2000Vで、
これに対する耐圧を得るにはガラス膜２−１の厚
さは40〜60μｍとし、500℃で焼成する。
のような高誘電率の誘電体膜は多孔質で耐圧が低
いため、その上を緻密な材質の膜２−１で図のよ
うに覆つてやる必要がある。第３図のような構成
で直径126mmのシリコンウエハを裏面から確実に
保持するに必要な電極間電圧は1500〜2000Vで、
これに対する耐圧を得るにはガラス膜２−１の厚
さは40〜60μｍとし、500℃で焼成する。
いま第３図のように、上記構成の基板保持装置
の上に基板ウエハ１をウエハ裏面を下にしての
せ、電極間に電圧を印加すると、十分な保持力で
基板ウエハ１が保持され、電圧を断てば保持力は
除かれる。
の上に基板ウエハ１をウエハ裏面を下にしての
せ、電極間に電圧を印加すると、十分な保持力で
基板ウエハ１が保持され、電圧を断てば保持力は
除かれる。
第４図は本発明の基板保持装置の吸引力テスト
の結果を示す図である。図中のａは第３図と同様
な本発明装置の断面略図で、ウエハ１をトルクメ
ータで矢印の方向に押しすべり力ｆsを測定し
た。ｂはその測定結果である。この結果から電極
間電圧1300Vですべり力は約60ｇであることがわ
かる。たゞしｂ図はシリコンウエハ１が126φ
（mm）、電極３の表面積6.2cm2（50mmφ）、セラミツ
ク基板４が59mmφの場合の２試料Ａ，Ｂに対する
実測値である。さて直径126mmのシリコンウエハ
の重量は約19ｇであるから、60ｇの保持力は基板
保持力として十分である。
の結果を示す図である。図中のａは第３図と同様
な本発明装置の断面略図で、ウエハ１をトルクメ
ータで矢印の方向に押しすべり力ｆsを測定し
た。ｂはその測定結果である。この結果から電極
間電圧1300Vですべり力は約60ｇであることがわ
かる。たゞしｂ図はシリコンウエハ１が126φ
（mm）、電極３の表面積6.2cm2（50mmφ）、セラミツ
ク基板４が59mmφの場合の２試料Ａ，Ｂに対する
実測値である。さて直径126mmのシリコンウエハ
の重量は約19ｇであるから、60ｇの保持力は基板
保持力として十分である。
また更に低電圧電極を用いて60ｇの保持力を得
るためには、保装置の有効表面積を増せばよい。
たとえば電極パターンの面積を上記の倍にすれば
700Vで100ｇの保持力が容易に得られることが実
験的に確められている。しかもこのような低電圧
下では半導体装置に発生する傷害は大幅に減少す
る。
るためには、保装置の有効表面積を増せばよい。
たとえば電極パターンの面積を上記の倍にすれば
700Vで100ｇの保持力が容易に得られることが実
験的に確められている。しかもこのような低電圧
下では半導体装置に発生する傷害は大幅に減少す
る。
さらに本発明の基板保持装置に用いられる材料
はすべて高温に耐えるものであつて、焼成温度が
最も低いガラス系誘電体膜２−１でも500℃で焼
成が行われているため、少くとも300〜400℃の高
温雰囲気でも脱ガスは非常に少い。ガラス膜は一
般に非常に緻密であるため、内部の材料からの脱
ガスは完全に防止できる。すなわちガラス膜の上
にたとえばSiO2、Si3N4、ポリシリコンなどの絶
縁膜2000〜3000ÅをCVD法でコーテイングする
と脱ガスが一層減少する。このためたとえばスパ
ツタエツチング用ウエハ保持装置として使う場合
に、ウエハの温度上昇があつたとしても有害なガ
ス放出はなく雰囲気を清浄に保つことが可能で、
水冷などの冷却器は不要である。本発明の基板保
持装置を高真空用チヤンバに設置し排気を行つた
結果では、１×10-7Torrの高真空が容易に得ら
れることがわかつた。
はすべて高温に耐えるものであつて、焼成温度が
最も低いガラス系誘電体膜２−１でも500℃で焼
成が行われているため、少くとも300〜400℃の高
温雰囲気でも脱ガスは非常に少い。ガラス膜は一
般に非常に緻密であるため、内部の材料からの脱
ガスは完全に防止できる。すなわちガラス膜の上
にたとえばSiO2、Si3N4、ポリシリコンなどの絶
縁膜2000〜3000ÅをCVD法でコーテイングする
と脱ガスが一層減少する。このためたとえばスパ
ツタエツチング用ウエハ保持装置として使う場合
に、ウエハの温度上昇があつたとしても有害なガ
ス放出はなく雰囲気を清浄に保つことが可能で、
水冷などの冷却器は不要である。本発明の基板保
持装置を高真空用チヤンバに設置し排気を行つた
結果では、１×10-7Torrの高真空が容易に得ら
れることがわかつた。
以上詳しく述べた本発明装置の特徴と効果を抜
き出して示すと次のようで、実用上の効果が大き
いことがわかる。
き出して示すと次のようで、実用上の効果が大き
いことがわかる。
１ 基板の裏面側からの保持を可能とし基板表面
を清浄に保つことができる。
を清浄に保つことができる。
２ 脱ガスの少い材料によつて構成されているた
め高真空下で使用可能である。
め高真空下で使用可能である。
３ 300℃〜400℃の高温下でも使用できる。
４ 低電圧で大きな保持力が得られるため基板ウ
エハ内の回路に損傷を与えない。
エハ内の回路に損傷を与えない。
５ 高温化でも冷却する必要がない。そのため構
造が簡単で小形の保持装置を構成できる。
造が簡単で小形の保持装置を構成できる。
なお上記の説明では基板が半導体ウエハである
場合を例示したが、基板として薄いセラミツクス
石英、ガラス等種々なものが用いられた場合にも
本発明は適用できる。
場合を例示したが、基板として薄いセラミツクス
石英、ガラス等種々なものが用いられた場合にも
本発明は適用できる。
第１図は静電式吸着装置における静電誘導の説
明図、第２図は本発明を実施した基板保持用電極
パターン図、第３図は本発明による基板保持装置
の構造を示す断面図、第４図は本発明装置の吸引
力テストの結果を示す。 １……基板（ウエハ）、２……誘電体膜、２−
１……ガラス系誘電体膜、２−２……高誘電率の
誘電体膜、３……導体パターン、４……セラミツ
ク基板、５……直流電源。
明図、第２図は本発明を実施した基板保持用電極
パターン図、第３図は本発明による基板保持装置
の構造を示す断面図、第４図は本発明装置の吸引
力テストの結果を示す。 １……基板（ウエハ）、２……誘電体膜、２−
１……ガラス系誘電体膜、２−２……高誘電率の
誘電体膜、３……導体パターン、４……セラミツ
ク基板、５……直流電源。
Claims (1)
- １ 平滑な表面に仕上げたセラミツク等の基板上
に塗布焼成された導体パターンの上に高誘電率を
有する誘電体膜を塗布焼成し、さらにその上部に
ガラス系誘電体膜を焼成してなることを特徴とす
る静電吸着式基板保持装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167659A JPS5957446A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 静電吸着式基板保持装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57167659A JPS5957446A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 静電吸着式基板保持装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5957446A JPS5957446A (ja) | 1984-04-03 |
| JPS6219060B2 true JPS6219060B2 (ja) | 1987-04-25 |
Family
ID=15853850
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57167659A Granted JPS5957446A (ja) | 1982-09-28 | 1982-09-28 | 静電吸着式基板保持装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5957446A (ja) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6156842A (ja) * | 1984-08-27 | 1986-03-22 | Kokusai Electric Co Ltd | 静電吸着板 |
| JP2513995B2 (ja) * | 1985-12-29 | 1996-07-10 | 京セラ株式会社 | 静電チヤツク |
| JPS62286248A (ja) * | 1986-06-05 | 1987-12-12 | Toto Ltd | 静電チヤツク板及びその製造方法 |
| JPH0727961B2 (ja) * | 1986-06-05 | 1995-03-29 | 東陶機器株式会社 | 静電チャック板の製造方法 |
| JPH0697677B2 (ja) * | 1987-04-21 | 1994-11-30 | 東陶機器株式会社 | 静電チャック基盤の製造方法 |
| JP2600558Y2 (ja) * | 1991-10-02 | 1999-10-12 | 住友金属工業株式会社 | 静電チャック |
| US5384681A (en) * | 1993-03-01 | 1995-01-24 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck |
| JP2002057207A (ja) * | 2000-01-20 | 2002-02-22 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 半導体製造装置用ウェハ保持体およびその製造方法ならびに半導体製造装置 |
| CN106910703B (zh) * | 2017-03-10 | 2020-12-01 | 京东方科技集团股份有限公司 | 载台及其制备方法、加工装置及其操作方法 |
| WO2024232306A1 (ja) * | 2023-05-11 | 2024-11-14 | 国立大学法人 東京大学 | 測定装置、測定方法及び校正方法 |
-
1982
- 1982-09-28 JP JP57167659A patent/JPS5957446A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5957446A (ja) | 1984-04-03 |
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