JP2003264223A - Electrostatic chuck component, electrostatic chuck device, and manufacturing method for the same - Google Patents

Electrostatic chuck component, electrostatic chuck device, and manufacturing method for the same

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JP2003264223A
JP2003264223A JP2002109771A JP2002109771A JP2003264223A JP 2003264223 A JP2003264223 A JP 2003264223A JP 2002109771 A JP2002109771 A JP 2002109771A JP 2002109771 A JP2002109771 A JP 2002109771A JP 2003264223 A JP2003264223 A JP 2003264223A
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JP
Japan
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electrostatic chuck
dielectric layer
electrostatic
chuck plate
ceramic
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JP2002109771A
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Japanese (ja)
Inventor
Kuniaki Ushijima
邦昭 牛嶋
Hiroto Sugiura
弘人 杉浦
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Rasa Industries Ltd
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Rasa Industries Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck plate and an electrostatic chuck device which have high in durability and are of long lives and can be repaired inexpensively and easily even when broker. <P>SOLUTION: The electrostatic chuck plate is formed by stacking a metallic layer to serve as an internal electrode for electrostatic adsorption and a ceramic dielectric layer to serve as an electrostatic adsorptive face sequentially on a ceramic plate. The electrostatic chuck device utilizes the electrostatic chuck plate. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体の製造工程
等で使用される静電チャック装置に関し、特にその再生
使用に好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck device used in a semiconductor manufacturing process or the like, and is particularly suitable for its recycling.

【0002】[0002]

【従来の技術】ドライエッチングやCVDなどのプラズ
マを発生させて処理を行う半導体製造装置において、シ
リコンウェーハなどの被処理物は装置内で確実に保持、
固定される必要がある。従来シリコンウェーハの固定方
法としては、機械式チャックや真空式チャックが採用さ
れていた。しかし、シリコンウェーハの温度均一性を保
つことや、パーティクルの低減などの利点から、近年で
は、シリコンウェーハを静電気力で吸着固定する静電チ
ャックが普及してきている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing apparatus for processing by generating plasma such as dry etching or CVD, an object to be processed such as a silicon wafer is securely held in the apparatus.
Needs to be fixed. Conventionally, mechanical chucks or vacuum chucks have been adopted as a method of fixing a silicon wafer. However, in recent years, an electrostatic chuck for attracting and fixing a silicon wafer by electrostatic force has become popular because of advantages such as maintaining temperature uniformity of the silicon wafer and reducing particles.

【0003】一般的な静電チャック装置の概略側断面図
を図1に示すと、静電チャックプレートは、いずれも厚
さ数mm以下の下部絶縁体層3と、静電吸着面となる上
部誘電体層1と、その間に挟まれるように埋設された内
部金属質電極層2との三層構造となっており、これが水
冷溝5等の水冷機構を備えた金属ベースプレート4上に
取り付けられている。そして、上部誘電体層の表面に設
置したシリコンウェーハ6と、外部に取り出した給電端
子7から内部電極層2との間に直流電圧8を印加するこ
とで、シリコンウェーハ6を静電吸着することができ
る。また上記説明は、内部電極の構造が単極型である
が、内部電極を二つに分割して、この二つの電極間に直
流電圧を印加する双極型の静電チャックも存在する。
A schematic side sectional view of a general electrostatic chuck device is shown in FIG. 1. The electrostatic chuck plate has a lower insulator layer 3 having a thickness of several mm or less and an upper part serving as an electrostatic attraction surface. It has a three-layer structure of a dielectric layer 1 and an internal metallic electrode layer 2 which is embedded so as to be sandwiched between the dielectric layer 1 and the internal metallic electrode layer 2. This is mounted on a metal base plate 4 having a water cooling groove 5 or other water cooling mechanism. There is. Then, a DC voltage 8 is applied between the silicon wafer 6 placed on the surface of the upper dielectric layer and the power supply terminal 7 taken out to the internal electrode layer 2 to electrostatically adsorb the silicon wafer 6. You can Further, in the above description, the structure of the internal electrode is a unipolar type, but there is also a bipolar type electrostatic chuck in which the internal electrode is divided into two and a DC voltage is applied between the two electrodes.

【0004】下部絶縁体層3および上部誘電体層1は通
常同じ材質で作られおり、ポリイミドやエポキシなどの
樹脂フィルム、またはアルミナや窒化アルミニウムなど
のセラミックス膜が多く利用されている。また、セラミ
ックス膜には大別して、焼結形成体と溶射形成体とが用
いられている。
The lower insulating layer 3 and the upper dielectric layer 1 are usually made of the same material, and a resin film such as polyimide or epoxy, or a ceramic film such as alumina or aluminum nitride is often used. The ceramic film is roughly classified into a sintered formed body and a thermal spray formed body.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】静電吸着面となる上部
誘電体層にポリイミド等の樹脂フィルムを使用した静電
チャック装置の例として、特許第2130375号等が
上げられる。この静電チャック装置は金属ベースプレー
ト上にポリイミドフィルムを接着剤を用いて貼り付け、
さらに、内部金属質電極層と静電吸着面となる上部ポリ
イミド誘電体層を同じく接着剤で貼り付けた構造となっ
ている。
As an example of an electrostatic chuck device using a resin film such as polyimide for the upper dielectric layer which becomes the electrostatic attraction surface, Japanese Patent No. 2130375 is cited. This electrostatic chucking device attaches a polyimide film on a metal base plate using an adhesive,
Further, the internal metallic electrode layer and the upper polyimide dielectric layer serving as an electrostatic attraction surface are similarly attached with an adhesive.

【0006】このような樹脂フィルム製の静電チャック
装置は、絶縁性や膜厚の均一性に優れており、樹脂フィ
ルムが破損した場合は、その貼り替えにより、静電チャ
ック装置の再生使用が可能である。しかし、樹脂フィル
ムはウェーハプロセス中のプラズマによる各種反応を受
けて劣化し易いため、耐久性が悪く、また非常に薄く傷
がつきやすいため、短寿命であるという大きな欠点があ
る。
Such an electrostatic chuck device made of a resin film has excellent insulation properties and film thickness uniformity. When the resin film is damaged, the electrostatic chuck device can be reused by replacing it. It is possible. However, the resin film is liable to deteriorate due to various reactions caused by plasma during the wafer process, and thus has poor durability, and is very thin and easily scratched.

【0007】また、静電吸着面となる上部誘電体層に、
アルミナなどのセラミックス焼結体を使用した静電チャ
ック装置の例として、特開平11−312729号や特
許第2694668号等が上げられる。これらの静電チ
ャック装置は、内部金属質電極層をアルミナセラミック
スで挟みこんで埋設し、焼結により一体化したプレート
を、金属ベースプレートにろう付けなどにより貼り付け
た構造をしている。このようなセラミックス焼結体製の
静電チャック装置は、耐プラズマ性に優れ、樹脂フィル
ム製の静電チャック装置に比べて長寿命である。しか
し、セラミックス焼結体は非常に高価であるため、一度
破損した際、セラミックスプレートを新しいものに貼り
替えて静電チャック装置を再生使用する場合、製造コス
トが非常に高くなってしまう。
Further, in the upper dielectric layer which becomes the electrostatic attraction surface,
As an example of an electrostatic chuck device using a ceramics sintered body such as alumina, Japanese Patent Laid-Open No. 11-312729 and Japanese Patent No. 2694668 can be cited. These electrostatic chuck devices have a structure in which an internal metallic electrode layer is sandwiched between alumina ceramics and embedded, and a plate integrated by sintering is attached to a metal base plate by brazing or the like. The electrostatic chuck device made of such a ceramic sintered body has excellent plasma resistance and has a longer life than the electrostatic chuck device made of a resin film. However, since the ceramics sintered body is very expensive, if it is damaged once and the ceramics plate is replaced with a new one and the electrostatic chuck device is reused, the manufacturing cost becomes very high.

【0008】また、静電吸着面となる上部誘電体層にア
ルミナなどのセラミックス溶射膜を使用した静電チャッ
ク装置の例として、特許第1439076号や特開20
01−203258号等が上げられる。この静電チャッ
ク装置は金属ベースプレート上に、下部アルミナセラミ
ックス絶縁体層、内部金属質電極層、上部アルミナセラ
ミックス誘電体層と順次溶射法により皮膜を形成した構
造をしている。このようなセラミックス溶射膜製の静電
チャック装置は、セラミックス焼結体製の静電チャック
装置と比べて製造コストが低く、かつ耐プラズマ性も同
等に高いため、長寿命である。しかし、金属ベースプレ
ート上に直接溶射皮膜が形成されているため、溶射膜が
破損した場合に、貼り替えによる静電チャック装置の再
生使用は非常に困難である。
Further, as an example of an electrostatic chuck device using a ceramic sprayed film of alumina or the like as an upper dielectric layer which becomes an electrostatic attraction surface, Japanese Patent No. 1439076 and Japanese Patent Laid-Open No.
No. 01-203258 is listed. This electrostatic chuck device has a structure in which a lower alumina ceramics insulating layer, an internal metallic electrode layer, and an upper alumina ceramics dielectric layer are sequentially formed on a metal base plate by a thermal spraying method. Such an electrostatic chuck device made of a ceramic sprayed film has a long manufacturing life because it has a lower manufacturing cost and an equally high plasma resistance as compared with an electrostatic chuck device made of a ceramic sintered body. However, since the thermal spray coating is directly formed on the metal base plate, if the thermal spray coating is damaged, it is very difficult to re-use the electrostatic chuck device by re-attaching.

【0009】上述したように、長寿命かつ破損した場合
に製造コストを低く再生使用可能な静電チャック装置は
現有しない。したがって本発明の目的は、耐久性が高く
長寿命で、仮に破損しても安価にかつ容易に再生使用を
可能にする静電チャック装置を提供することである。
As described above, there is currently no electrostatic chuck device which has a long life and is low in manufacturing cost when it is damaged and can be reused. Therefore, an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device which has high durability and long life, and can be easily reused at low cost even if it is damaged.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】そこで本発明では、上記
目的を達成するため、以下に説明する静電チャックプレ
ートとそれを具備してなる静電チャック装置およびその
製造方法を提供することとした。
In order to achieve the above object, the present invention provides an electrostatic chuck plate, an electrostatic chuck device including the same, and a method for manufacturing the same, which will be described below. .

【0011】すなわち、セラミックスプレート上に、静
電吸着用内部電極となる金属質層と静電吸着面となるセ
ラミックス誘電体層を順次積層して形成することを特徴
とし、前記金属質層とセラミックス誘電体層を溶射法に
より形成することを特徴とする静電チャックプレート、
また前記セラミックス誘電体層が有機系または無機系の
樹脂化合物からなる封孔処理を施してあることを特徴と
する静電チャックプレート、また、前記静電チャックプ
レートにおいて、セラミックス誘電体層の表面を部分的
に薄く削り取り、多数の凸凹を形成するディンプル加工
を施してあることを特徴とする静電チャックプレート、
さらにこれらの静電チャックプレートを金属ベースプレ
ート上に貼り付けてなる静電チャック装置、並びにセラ
ミックスプレート上に、セラミックスプレートより小さ
い径となるように金属を溶射して、静電吸着用内部電極
となる金属質層を形成し、さらにその上に、金属質層を
覆うようにセラミックスを溶射して静電吸着面となるセ
ラミックス誘電体層を形成する工程と、静電吸着面とな
るセラミックス誘電体層を機械的に研削または/および
研磨して平面度や表面粗度等を調整する工程と、未硬化
の液状樹脂化合物をセラミックス誘電体層の表面に塗
布、または静電チャックプレート本体を液状樹脂化合物
に浸漬して真空下に放置し、その後樹脂化合物を固化さ
せる封孔処理工程と、静電吸着面となるセラミックス誘
電体層の表面をブラスト等の方法で部分的に薄く削り取
り、多数の凸凹を形成するディンプル加工を行う工程と
を含むことを特徴とする静電チャックプレートの製造方
法である。
That is, a metal layer serving as an internal electrode for electrostatic attraction and a ceramic dielectric layer serving as an electrostatic attraction surface are sequentially laminated on a ceramic plate to form the metal layer and the ceramic layer. An electrostatic chuck plate, characterized in that the dielectric layer is formed by a thermal spraying method,
Further, the ceramic dielectric layer is subjected to a sealing treatment made of an organic or inorganic resin compound, and in the electrostatic chuck plate, the surface of the ceramic dielectric layer is An electrostatic chuck plate characterized by being partially thinly shaved and subjected to dimple processing to form a large number of irregularities,
Further, an electrostatic chuck device in which these electrostatic chuck plates are pasted on a metal base plate, and a metal is sprayed onto the ceramic plate to have a diameter smaller than that of the ceramic plate to form an internal electrode for electrostatic attraction. A step of forming a metallic layer, further spraying ceramics so as to cover the metallic layer to form a ceramics dielectric layer serving as an electrostatic attraction surface, and a ceramics dielectric layer serving as an electrostatic attraction surface Mechanically grinding and / or polishing the surface to adjust the flatness, surface roughness, etc., and applying an uncured liquid resin compound to the surface of the ceramic dielectric layer, or the electrostatic chuck plate body to the liquid resin compound. And leave it under vacuum for a sealing treatment step to solidify the resin compound, and to clean the surface of the ceramics dielectric layer that will become the electrostatic attraction surface. Scraping partially thinned by a method such as preparative, it is a manufacturing method of the electrostatic chuck plate which comprises a step of performing dimpled to form multiple irregularities.

【0012】本発明の静電チャックプレートは、従来の
セラミックス焼結体製の静電チャック装置と同様の方法
で、ろう付け等により金属ベースプレートに貼り付けて
の使用が可能である。したがって、仮に破損した場合は
該静電チャックプレートを新しく貼り替えることによ
り、容易に静電チャック装置を再生使用することができ
る。さらに、静電吸着面にはセラミックス溶射膜を使用
しているため、セラミックス焼結体を用いた場合よりも
製造コストが低く、かつ耐久性があり、長時間の使用が
可能となる。
The electrostatic chuck plate of the present invention can be used by adhering it to a metal base plate by brazing or the like in the same manner as in the conventional electrostatic chuck device made of a ceramic sintered body. Therefore, if it is damaged, the electrostatic chuck device can be easily reused by reattaching the electrostatic chuck plate. Further, since the ceramics sprayed film is used on the electrostatic attraction surface, the manufacturing cost is lower and the durability is longer than the case where the ceramics sintered body is used, and it is possible to use for a long time.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下本発明の実施の形態を図面を
用いて説明する。図2は本発明による静電チャック装置
の一例を示す概略側断面図である。本発明の静電チャッ
クプレート10がろう付け等の方法により、水冷溝15
等の水冷機構を備えた金属ベースプレート14上に取り
付けられている。本発明の静電チャックプレート10は
焼結体セラミックスプレート13上に、静電吸着用内部
電極となる金属質層12と、静電吸着面となるセラミッ
クス誘電体層11とが順次溶射法により形成されてい
る。以下その製造方法の例を説明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 2 is a schematic side sectional view showing an example of the electrostatic chuck device according to the present invention. The electrostatic chuck plate 10 of the present invention can be used for the water cooling groove 15 by a method such as brazing.
It is mounted on a metal base plate 14 having a water cooling mechanism such as. In the electrostatic chuck plate 10 of the present invention, a metallic layer 12 serving as an internal electrode for electrostatic attraction and a ceramic dielectric layer 11 serving as an electrostatic attraction surface are sequentially formed on a sintered ceramic plate 13 by a thermal spraying method. Has been done. An example of the manufacturing method will be described below.

【0014】厚さ1〜10mm程度の円盤状の焼結体セ
ラミックスプレート13上に、金属質材料を溶射して、
静電吸着用内部電極となる金属質層12を形成する。そ
の際、金属質層の溶射範囲は、焼結体セラミックスプレ
ートより小さい径とするために、不必要部分に溶射され
ないようマスキングを施しておく。なお、ここでは電極
形状が単極型の静電チャックの例を示したが、双極型の
静電チャックについても同様に作成が可能である。次い
でこの金属質層12を覆うようにセラミックス誘電体層
11を溶射し、静電吸着面を形成する。その後、上部セ
ラミックス誘電体層11表面を研削やラップ、ポリッシ
ュ等の機械加工を行い、膜厚や平面度並びに表面粗度等
の寸法を調整する。その際、平面度は20μm以下、面
粗度Raは0.1〜5.0μm以下とすることが好まし
い。なお、焼結体セラミックスプレート13の材質及
び、金属質層12、セラミックス誘電体層11を形成す
るための材料には以下に示すものが例として上げられる
が、それらに限定されるものではない。すなわち、焼結
体セラミックスプレート13の材質には、Al2O3,
AlN,SiC等の高絶縁物を主成分としたものが使用
でき、その厚さは1〜15mm程度が好ましい。また、
金属質層12を形成する材料としては、W,Al,C
u,Ni,Mo等の溶射可能な金属材料を単独で、ある
いはこれらを含む合金として使用でき、その厚さは5〜
300μm程度が好ましい。また、セラミックス誘電体
層11を形成する材料としてはAl2O3,AlN,S
iC等が上げられ、これらを単独あるいは主成分とする
ものが使用でき、その厚さは50〜500μm程度が好
ましい。
A metallic material is sprayed onto a disc-shaped sintered ceramics plate 13 having a thickness of about 1 to 10 mm,
A metallic layer 12 which will be an internal electrode for electrostatic attraction is formed. At this time, masking is applied in advance to prevent unnecessary portions from being sprayed in order to make the spraying range of the metallic layer smaller than the diameter of the sintered ceramics plate. Although an example of an electrostatic chuck having a unipolar electrode shape is shown here, a bipolar electrostatic chuck can be similarly prepared. Then, the ceramic dielectric layer 11 is sprayed so as to cover the metallic layer 12 to form an electrostatic attraction surface. Then, the surface of the upper ceramics dielectric layer 11 is subjected to mechanical processing such as grinding, lapping, polishing, etc., and dimensions such as film thickness, flatness and surface roughness are adjusted. At that time, it is preferable that the flatness is 20 μm or less and the surface roughness Ra is 0.1 to 5.0 μm or less. The materials for the sintered ceramics plate 13 and the materials for forming the metallic layer 12 and the ceramics dielectric layer 11 include, but are not limited to, those shown below. That is, the material of the sintered ceramics plate 13 is Al2O3,
A material mainly composed of a highly insulating material such as AlN or SiC can be used, and its thickness is preferably about 1 to 15 mm. Also,
As a material for forming the metallic layer 12, W, Al, C
Thermally sprayable metallic materials such as u, Ni and Mo can be used alone or as an alloy containing them, and the thickness thereof is 5 to 5.
About 300 μm is preferable. Further, as a material for forming the ceramics dielectric layer 11, Al2O3, AlN, S
iC and the like can be increased, and ones containing these or a main component can be used, and the thickness thereof is preferably about 50 to 500 μm.

【0015】以上のようにして作成された静電チャック
プレート10は、金属ろう材や樹脂接着剤等を用いて金
属ベースプレート14上に貼り付けられる。なお、金属
ベースプレートの材質は主にAlやCuまたはこれらの
金属を含む合金で作られる。
The electrostatic chuck plate 10 produced as described above is attached onto the metal base plate 14 by using a metal brazing material, a resin adhesive or the like. The material of the metal base plate is mainly made of Al, Cu or an alloy containing these metals.

【0016】また、上記のようにして作成された静電チ
ャックプレート10の上部セラミックス誘電体層11
は、溶射皮膜特有の気孔を有しているため、封孔処理を
施すことが望ましく、機械加工の前あるいは後に必要に
応じて場合によっては複数回行う。封孔処理の方法は以
下のようにすると良い。すなわち、上部セラミックス誘
電体層11表面に未硬化の液状樹脂化合物を塗布した
後、静電チャックプレート10を真空炉内で数10分以
上放置し、その後大気中で室温あるいは数10〜200
℃程度に加熱することで樹脂を固化させる。
Further, the upper ceramics dielectric layer 11 of the electrostatic chuck plate 10 formed as described above.
Since it has pores peculiar to the thermal spray coating, it is desirable to perform a sealing treatment, and if necessary, it may be performed plural times before or after machining. The method of sealing treatment may be as follows. That is, after coating the uncured liquid resin compound on the surface of the upper ceramics dielectric layer 11, the electrostatic chuck plate 10 is left in a vacuum furnace for several tens of minutes or longer, and then at room temperature or several tens to 200 in the atmosphere.
The resin is solidified by heating to about ℃.

【0017】また、図1及び図2には図示しなかった
が、静電チャックには、シリコンウェーハと吸着面との
隙間に冷却ガスを導入する管が設けられていることが多
い。冷却ガスとしては一般的にHeが用いられ、シリコ
ンウェーハと吸着面との隙間にガスを充填することによ
り、シリコンウェーハと静電チャックとの熱伝達を良く
する目的がある。本発明による静電チャックでは、シリ
コンウェーハと静電チャック吸着面との間に隙間を設け
るために、必要に応じてディンプル加工を施してあり、
その一例となる概略側断面図を図3aに、概略平面図を
図3bにそれぞれ示した。24はガス導入管であり、2
1、23はディンプルの凸部、22はガスが充填される
凹部、その他の記号は図2と同じである。セラミックス
誘電体層11の表面にディンプルの凸部となる幅1〜2
0mm程度の外周部24と、複数がほぼ均等に配列する
ようにした直径1〜10mm程度の円形部21をマスキ
ングして、残りの部分をブラスト処理等で5〜50μm
程度の段差ができるように薄く削り取り、ガスが充填さ
れる隙間の凹部22とする。なお、ディンプルの凸部と
してシリコンウェーハと接触する部分の面積は凹部と合
わせた全体の面積の20〜80%程度となるように、凸
部の大きさと数を調整する。さらに、上記例ではディン
プルの凸部の形状は円形としたが、四角形や三角形等ど
のような形でもかまわない。
Although not shown in FIGS. 1 and 2, the electrostatic chuck is often provided with a pipe for introducing a cooling gas into the gap between the silicon wafer and the suction surface. He is generally used as the cooling gas, and it has the purpose of improving the heat transfer between the silicon wafer and the electrostatic chuck by filling the gap between the silicon wafer and the suction surface with the gas. In the electrostatic chuck according to the present invention, in order to provide a gap between the silicon wafer and the electrostatic chuck suction surface, dimple processing is performed as necessary,
An example of a schematic side sectional view thereof is shown in FIG. 3a, and a schematic plan view thereof is shown in FIG. 3b. 24 is a gas introduction pipe, 2
Reference numerals 1 and 23 are convex portions of the dimples, 22 is a concave portion filled with gas, and other symbols are the same as those in FIG. Widths 1 to 2 that form dimple projections on the surface of the ceramic dielectric layer 11
The outer peripheral portion 24 having a diameter of about 0 mm and the circular portion 21 having a diameter of about 1 to 10 mm, in which a plurality of the outer peripheral portions 24 are arranged substantially evenly, are masked, and the remaining portion is subjected to blasting or the like at 5 to 50 μm
It is thinly shaved so that a step is formed to some extent to form a concave portion 22 in a gap filled with gas. The size and number of the convex portions are adjusted so that the area of the portion that comes into contact with the silicon wafer as the convex portion of the dimple is about 20 to 80% of the total area including the concave portion. Further, although the shape of the convex portion of the dimple is circular in the above example, it may be any shape such as a quadrangle or a triangle.

【0018】[0018]

【実施例1】厚さ2mm、直径200mmのアルミナ焼
結体セラミックスプレートの片面をブラスト処理して粗
面化し、幅2mmの外周部をマスキングした状態で粗面
化した面にタングステンを厚さ50μmとなるようにプ
ラズマ溶射した。さらにタングステン層の表面を先程と
同様にブラスト処理して粗面化後、その上からタングス
テン層を多い隠すように純度99.9%のアルミナを厚
さ450μmとなるようにプラズマ溶射した。この段階
で封孔処理を行うため、上記の静電チャックプレートの
アルミナ誘電体層表面に未硬化の有機珪素系樹脂を塗布
した後、真空炉内で30分放置し、さらに大気中80℃
の乾燥炉内で約2時間放置して樹脂を固化させた。その
後アルミナ溶射層の表面を研削して、その厚さが250
μm、平面度が20μm以下となるように加工し、さら
に、ポリッシングを行って面粗度Raを0.2μm以下
とした。
Example 1 One surface of an alumina sintered ceramics plate having a thickness of 2 mm and a diameter of 200 mm was roughened by blasting, and a surface having a width of 2 mm was masked at the outer peripheral portion and tungsten was 50 μm thick on the roughened surface. Plasma sprayed so that Further, the surface of the tungsten layer was blasted in the same manner as described above to roughen the surface, and then alumina having a purity of 99.9% was plasma-sprayed on the surface of the alumina layer so as to conceal much of the tungsten layer so that the thickness was 450 μm. In order to carry out the sealing treatment at this stage, uncured organic silicon resin is applied to the surface of the alumina dielectric layer of the electrostatic chuck plate, then left in a vacuum furnace for 30 minutes, and further in the air at 80 ° C.
The resin was left to stand in the drying oven for about 2 hours to solidify the resin. After that, the surface of the alumina sprayed layer was ground to a thickness of 250
The surface roughness Ra was set to 0.2 μm or less by performing polishing so that the surface roughness Ra was 0.2 μm or less.

【0019】以上のようにして作成した静電チャックプ
レートを金属ろう材を用いてAl製の金属ベースプレー
トに貼りつけ、静電チャック装置を完成させた。
The electrostatic chuck plate prepared as described above was attached to a metal base plate made of Al using a metal brazing material to complete an electrostatic chuck device.

【0020】[0020]

【実施例2】実施例1と同様にして作成した静電チャッ
クプレートに対し、ディンプル加工を施した。アルミナ
溶射層表面積の65%を占めるように、アルミナ溶射層
表面の幅8mmの外周部と規則正しく配列された複数個
ある直径4mmの円形部分をマスキングし、残りの部分
をブラスト処理して深さ20μmを削り取って段差をつ
けた。このディンプルを形成した静電チャックプレート
も、実施例1と同様の方法でAl製の金属ベースプレー
トに貼りつけ、静電チャック装置を完成させた。
[Embodiment 2] The electrostatic chuck plate produced in the same manner as in Embodiment 1 was subjected to dimple processing. Around the outer surface of the alumina sprayed layer having a width of 8 mm and a plurality of regularly arranged circular parts having a diameter of 4 mm are masked so as to occupy 65% of the surface area of the alumina sprayed layer, and the remaining part is blasted to a depth of 20 μm. I scraped off and made a step. The electrostatic chuck plate on which the dimples were formed was also attached to the metal base plate made of Al in the same manner as in Example 1 to complete the electrostatic chuck device.

【0021】以上のようにして作成した実施例1および
2の静電チャック装置は共に、1.0kVの直流電圧の
印加により、15g/cm2以上の吸着力でシリコンウ
ェーハを吸着することができた。また、静電吸着面はセ
ラミックス溶射層であるため、耐プラズマ性に優れ長寿
命であった。さらに、静電チャックプレート部分は新し
く貼り替えることにより、容易に新品と同様の性能を発
揮させることが可能で、この貼り替えによる製造コスト
は、セラッミックス焼結体一体化型の静電チャックプレ
ートよりも格段に低かった。
Both the electrostatic chuck devices of Examples 1 and 2 produced as described above were able to adsorb a silicon wafer with an adsorption force of 15 g / cm 2 or more by applying a DC voltage of 1.0 kV. . Further, since the electrostatic attraction surface is a ceramic sprayed layer, it has excellent plasma resistance and has a long life. Furthermore, by replacing the electrostatic chuck plate part newly, it is possible to easily exhibit the same performance as a new product, and the manufacturing cost due to this replacement is higher than that of the ceramic chuck integrated electrostatic chuck plate. Was also very low.

【0022】[0022]

【発明の効果】以上のように、本発明による静電チャッ
クプレートおよび静電チャック装置は、セラミックスプ
レート上に、金属質電極層とセラミックス誘電体層を溶
射法により順次積層することにより作製され、これによ
り、耐久性は高く長寿命であるが、仮に破損した場合に
は静電チャックプレートを新しく貼り替えることで、容
易かつ低コストで静電チャック装置の再生使用が可能と
なる。
As described above, the electrostatic chuck plate and the electrostatic chuck device according to the present invention are manufactured by sequentially laminating the metallic electrode layer and the ceramic dielectric layer on the ceramic plate by the thermal spraying method. As a result, the electrostatic chuck device has high durability and long life, but if it is damaged, the electrostatic chuck device can be re-used easily and at low cost by newly replacing the electrostatic chuck plate.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】従来の静電チャック装置の一例を示す模式的断
面図
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of a conventional electrostatic chuck device.

【図2】本発明の静電チャック装置の一例を示す模式的
断面図
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrostatic chuck device of the present invention.

【図3a】本発明のディンプル加工を施した静電チャッ
クプレートの一例を示す模式的断面図
FIG. 3a is a schematic sectional view showing an example of an electrostatic chuck plate on which a dimple process of the present invention has been applied.

【図3b】本発明のディンプル加工を施した静電チャッ
クプレートの一例を示す模式的平面図
FIG. 3b is a schematic plan view showing an example of the electrostatic chuck plate on which the dimple processing of the present invention has been applied.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:上部誘電体層2:内部金属質電極層3:下部絶縁体
層4:金属ベースプレート5:水冷溝6:シリコンウェ
ーハ7:給電端子8:直流電圧10:静電チャックプレ
ート11:セラミックス誘電体層12:金属質層13:
焼結体セラミックスプレート14:金属ベースプレート
15:水冷溝21:ディンプル凸部22:ディンプル凹
部23:ディンプル外周部24:ガス導入管
1: Upper dielectric layer 2: Internal metallic electrode layer 3: Lower insulating layer 4: Metal base plate 5: Water cooling groove 6: Silicon wafer 7: Power supply terminal 8: DC voltage 10: Electrostatic chuck plate 11: Ceramics dielectric Layer 12: Metallic layer 13:
Sintered ceramics plate 14: metal base plate 15: water cooling groove 21: dimple convex portion 22: dimple concave portion 23: dimple outer peripheral portion 24: gas introduction pipe

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】セラミックスプレート上に、静電吸着用内
部電極となる金属質層と、静電吸着面となるセラミック
ス誘電体層を順次積層して形成することを特徴とする静
電チャックプレート。
1. An electrostatic chuck plate comprising a ceramic plate and a metallic layer serving as an internal electrode for electrostatic attraction, and a ceramic dielectric layer serving as an electrostatic attracting surface, which are sequentially laminated.
【請求項2】請求項1に記載の静電チャックプレートに
おいて、金属質層とセラミックス誘電体層が溶射法によ
り形成された層であることを特徴とする静電チャックプ
レート。
2. The electrostatic chuck plate according to claim 1, wherein the metallic layer and the ceramic dielectric layer are layers formed by a thermal spraying method.
【請求項3】上記静電チャックプレートにおいて、セラ
ミックス誘電体層は、有機系または無機系の樹脂化合物
からなる封孔処理を施してあることを特徴とする請求項
1または2に記載の静電チャックプレート。
3. The electrostatic chuck plate according to claim 1, wherein the ceramic dielectric layer has a sealing treatment made of an organic or inorganic resin compound. Chuck plate.
【請求項4】上記静電チャックプレートにおいて、セラ
ミックス誘電体層の表面を部分的に薄く削り取り、多数
の凸凹を形成するディンプル加工を施してあることを特
徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の静電チャック
プレート。
4. The electrostatic chuck plate according to claim 1, wherein the surface of the ceramic dielectric layer is partially thinly shaved and dimple processing is performed to form a large number of irregularities. The electrostatic chuck plate according to.
【請求項5】請求項1〜4のいずれかに記載の静電チャ
ックプレートを金属ベースプレート上に具備してなる静
電チャック装置。
5. An electrostatic chuck device comprising the electrostatic chuck plate according to claim 1 on a metal base plate.
【請求項6】セラミックスプレート上に、セラミックス
プレートより小さい径となるように金属を溶射して、静
電吸着用内部電極となる金属質層を形成し、さらにその
上に、金属質層を覆うようにセラミックスを溶射して静
電吸着面となるセラミックス誘電体層を形成する工程
と、静電吸着面となるセラミックス誘電体層を機械的に
研削または/および研磨して平面度や表面粗度等を調整
する工程と、未硬化の液状樹脂化合物をセラミックス誘
電体層の表面に塗布、または静電チャックプレート本体
を液状樹脂化合物に浸漬して真空下に放置し、その後樹
脂化合物を固化させる封孔処理工程と、静電吸着面とな
るセラミックス誘電体層の表面をブラスト等の方法で部
分的に薄く削り取り、多数の凸凹を形成するディンプル
加工を行う工程とを含むことを特徴とする静電チャック
プレートの製造方法。
6. A metal layer is sprayed on the ceramic plate so as to have a diameter smaller than that of the ceramic plate to form a metal layer serving as an internal electrode for electrostatic attraction, and the metal layer is further covered thereon. To spray the ceramics to form a ceramics dielectric layer serving as an electrostatic attraction surface, and to mechanically grind and / or polish the ceramics dielectric layer serving as an electrostatic attraction surface to obtain flatness and surface roughness. Etc., and applying an uncured liquid resin compound to the surface of the ceramic dielectric layer, or immersing the electrostatic chuck plate body in the liquid resin compound and leaving it under vacuum, and then sealing the resin compound to solidify. The hole treatment step and the step of performing a dimple process for forming a large number of irregularities by partially shaving the surface of the ceramic dielectric layer, which is the electrostatic attraction surface, by a method such as blasting. Method of manufacturing an electrostatic chuck plate, wherein Mukoto.
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