JP2000021961A

JP2000021961A - 静電チャック

Info

Publication number: JP2000021961A
Application number: JP18288198A
Authority: JP
Inventors: Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 1998-06-29
Filing date: 1998-06-29
Publication date: 2000-01-21

Abstract

(57)【要約】【課題】チャック力の強い静電チャックを提供するこ
と。【解決手段】窒化アルミニウム製の焼結体からなる多
層基板２における２つの層には、チャック電極層３，４
が形成されている。これらのチャック電極層３，４への
通電により、被吸着物Ｗ1 が強いチャック力で静電的に
吸着される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は静電チャックに関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体製造プロセスにおいては、シリコ
ン等からなる半導体ウェハを固定した状態でエッチング
やスパッタリング等の工程が行われる。そして、かかる
場合にはチャック装置と呼ばれる固定手段が用いられ
る。チャック装置の例としては、従来より、半導体ウェ
ハを把持具で機械的に把持するものや、半導体ウェハを
真空引きにより吸着するものが知られている。しかしな
がら、機械式チャックには半導体ウェハにおいて把持具
が当接している箇所に傷が付きやすいという欠点があ
り、真空チャックには真空環境下での使用に適さないと
いう欠点がある。このため、近年では静電気の力を利用
して半導体ウェハを吸着することにより、上記の欠点を
解消せんとした静電チャックが提案されるに至ってい
る。

【０００３】静電チャックを構成する基板の材料として
は、以前まではポリイミド等の樹脂が用いられていた。
しかしながら、近年では耐熱性の向上のためにアルミナ
等のセラミックス焼結体が用いられるようになってきて
いる。

【０００４】図７には、セラミックス焼結体製の静電チ
ャック４１の従来例が概略的に示されている。セラミッ
クス焼結体製の多層基板４２の内層には、チャック電極
層４３が１層のみ形成されている。チャック電極層４３
は、櫛歯状に形成された正極部４３ａと、同じく櫛歯状
に形成された負極部４３ｂとからなる。このようなチャ
ック電極層４３には、直流電源４４から配線を介して直
流電流が通電される。その結果生じる静電チャック力に
より、静電チャック４１のチャック側面（ここでは上側
面）Ｓ1 にシリコンウェハＷ1 が吸着されるようになっ
ている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ところで、半導体の製
造時においては、例えば大口径のシリコンウェハＷ1 を
チャックしたいような場合や、多数のシリコンウェハＷ
1 をチャックしたいような場合がある。そして、これら
の場合には強いチャック力をもってシリコンウェハＷ1
を確実に固定して、位置ずれや脱落等の発生を未然に防
止する必要がある。ところが、チャック電極層４３を１
層しか持たない従来の静電チャック４１ではチャック力
が不足していたため、チャック力の増大が課題であると
考えられていた。

【０００６】本発明は上記の課題を解決するためなされ
たものであり、その目的は、チャック力の強い静電チャ
ックを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明では、セラミックス焼結体
製の多層基板に形成されたチャック電極層への通電によ
り、被吸着物が静電的に吸着される静電チャックであっ
て、前記多層基板における複数の層に前記チャック電極
層が形成されていることを特徴とする静電チャックをそ
の要旨とする。

【０００８】請求項２に記載の発明では、請求項１にお
いて、前記多層基板の少なくともチャック側面の表面粗
さ（Ｒａ）は０．０５μｍ以下であるとした。請求項３
に記載の発明では、請求項１または２において、前記各
層のチャック電極層は、同極同士が厚さ方向に互いに重
なり合うような配置状態で形成されているとした。

【０００９】以下、本発明の「作用」を説明する。請求
項１〜３に記載の発明によると、多層基板の複数の層に
チャック電極層が形成されているため、１層のみにしか
それが形成されていない従来に比べ、通電時におけるチ
ャック側面の表面電荷量が多くなる。従って、チャック
力の強い静電チャックとすることができる。このため、
例えば大口径の被吸着物や多数の被吸着物をチャックす
るときでも、その確実な固定を実現することができる。

【００１０】請求項２に記載の発明によると、さらに以
下の作用を奏する。静電チャックのチャック力は、クー
ロン力とジョンソン・ラーベック力とを足したものに相
当する。ここでジョンソン・ラーベック力は、理論的に
チャック側面の平坦度が高くなるほど（即ち表面粗さＲ
ａが小さくなるほど）大きくなることが知られている。
従って、表面粗さＲａを０．０５μｍ以下という小さな
範囲に設定しておくことにより、ジョンソン・ラーベッ
ク力を増大することができる。ゆえに、上記のチャック
電極層の多層化と相俟って、チャック力のよりいっそう
の増大を図ることができる。

【００１１】請求項３に記載の発明によると、同極同士
が厚さ方向に互いに重なり合うような配置状態のチャッ
ク電極層とした場合、層数を増やした分だけ通電時にお
けるチャック側面の表面電荷量が多くなる。また、各層
のチャック電極層の形成にあたって、例えば共通のマス
クを使用することも可能であるので、製造コストの増加
も避けることができる。

【００１２】

【発明の実施の形態】［第１の実施形態］以下、本発明
を具体化した一実施形態の静電チャック１及びその製造
方法を図１〜図４に基づき詳細に説明する。

【００１３】図１には、本実施形態の静電チャック１が
概略的に示されている。この静電チャック１を構成して
いる多層基板２は、円盤状をした窒化アルミニウム製の
焼結体からなる。多層基板２の内層には、第１のチャッ
ク電極層３、第２のチャック電極層４及びヒータ電極層
６が形成されている。なお、図１（ｂ）では図示の便宜
上ヒータ電極層６は省略されている。第１のチャック電
極層３は、多層基板２において最もチャック側面Ｓ1
（図１(b) においては上側面）に位置している。第２の
チャック電極層４は第１のチャック電極層３の下層に位
置し、ヒータ電極層６はさらにその下層に位置してい
る。なお、前記各電極層３，４，６は、いずれも導電性
ペーストＰ1 を用いて形成されたものである。

【００１４】図１（ａ）に示されるように、第１のチャ
ック電極層３は厚さが約０．３ｍｍであって、櫛歯状に
形成された正極部３ａと櫛歯状に形成された負極部３ｂ
とからなる。正極部３ａ及び負極部３ｂは、ともに、多
層基板２の外周に位置する半円弧状部分と、その半円弧
状部分から平行にかつ等間隔に延びる多数の直線部分と
により構成されている。正極部３ａの有する各直線部分
と負極部３ｂの有する各直線部分とは、図２に示される
ように１つおきに、即ち互い違いに配置されている。な
お、隣接する直線部分同士の面方向の離間幅Ｌ1 は、印
加電圧が５００Ｖ以上であるときに少なくとも２ｍｍ以
上、好ましくは５ｍｍ以上確保されていることがよい。
その理由は、高電圧印加時における正極部３ａ−負極部
３ｂ間での電流リークを防止すべく、充分な絶縁領域を
確保するためである。

【００１５】図１（ａ）に示されるように、第２のチャ
ック電極層４も厚さが約０．３ｍｍであって、櫛歯状に
形成された正極部４ａと櫛歯状に形成された負極部４ｂ
とからなる。本実施形態では、前記正極部４ａの形状・
大きさは、第１のチャック電極層３の正極部３ａの形状
・大きさに等しくなっている。また、前記負極部４ｂの
形状・大きさも、第１のチャック電極層３の負極部３ｂ
の形状・大きさに等しくなっている。正極部４ａの有す
る各直線部分と負極部４ｂの有する各直線部分とは、同
じく互い違いに配置されている。

【００１６】本実施形態の静電チャック１では、各層の
チャック電極層３，４は、同極同士が厚さ方向に互いに
重なり合うような配置状態で形成されている。具体的に
いうと、正極部３ａ，４ａ同士、負極部３ｂ，４ｂ同士
が、多層基板２の厚さ方向に互いに重なり合った状態で
配置されている。

【００１７】なお、チャック電極層３，４同士を厚さ方
向に絶縁しているセラミックス層の厚さＬ2 は、印加電
圧が５００Ｖ以上であるときに少なくとも０．２ｍｍ以
上、好ましくは０．３ｍｍ以上確保されていることがよ
い。その理由は、高電圧印加時における層間での電流リ
ークを防止すべく、充分な絶縁領域を確保するためであ
る。

【００１８】各々のチャック電極層３，４は、図示しな
い２つのスルーホールによって非チャック側面（図１
(b) では下側面）Ｓ2 と層間接続されている。正極部３
ａ，４ａに対応するスルーホールのランドには、チャッ
ク用の直流電源７のプラス側が配線を介して接続されて
いる。一方、負極部３ｂ，４ｂに対応するスルーホール
のランドには、前記直流電源７のマイナス側が配線を介
して接続されている。

【００１９】そして、２つのチャック電極層３，４に直
流電流の通電を行った場合、その結果生じる静電チャッ
ク力により、静電チャック１のチャック側面Ｓ1 に被吸
着物としてのシリコンウェハＷ1 が吸着されるようにな
っている。

【００２０】ここで、多層基板２のチャック側面Ｓ1 の
表面粗さＲａは０．０７μｍ以下、より好ましくは０．
０５μｍ以下、最も好ましくは０．０３μｍ以下に設定
されていることがよい。その理由は、チャック側面Ｓ1
の平坦度が高くなるほど、即ち表面粗さＲａが小さくな
るほど、ジョンソン・ラーベック力が増大するからであ
る。

【００２１】多層基板２に形成されたヒータ電極層６
は、図示しない層間接続用のスルーホールを介して、図
示しないヒータ用の直流電源が接続されている。ヒータ
電極層６への通電を行うと、ヒータ電極層６が発熱し
て、静電チャック１全体の温度が上昇する。その結果、
チャック側面Ｓ1 にチャックされているシリコンウェハ
Ｗ1 が加熱されるようになっている。スパッタリング装
置用である本実施形態の静電チャック１は、通電により
５００℃程度の温度まで加熱される。これがＣＶＤ用で
ある場合には、通電により８００℃程度の温度まで加熱
される。

【００２２】次に、本実施形態の静電チャック１を製造
する手順の一例を紹介する。多層基板２の材料となるグ
リーンシートは、セラミックス粉末を主成分として含む
スラリーをドクターブレード法にてシート成形すること
により作製される。得られたグリーンシートの所定位置
には、必要に応じて、ドリル加工あるいは打ち抜き加工
等によりスルーホール形成用孔が形成される。

【００２３】グリーンシート用のセラミックス粉末とし
ては、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ほう素、窒化
珪素等の粉末が用いられる。そのなかでも特に窒化アル
ミニウム粉末を選択することが望ましい。窒化アルミニ
ウムからなる焼結体は、耐熱性に優れるばかりでなく、
熱伝導性や耐プラズマ性に優れるため、静電チャック１
用の材料として極めて好都合だからである。

【００２４】穴あけ加工を経たグリーンシートには、導
電性粒子としてのタングステン（Ｗ）粒子、分散溶媒、
分散剤等を含む導電性ペーストＰ1 が印刷される。前記
Ｗ粒子としては平均粒径が０．５μｍ〜１０μｍ程度の
ものが使用される。前記分散溶媒としては、α−テルピ
ネオールやグリコール等が挙げられる。これらの物質
は、単独で使用されてもよいほか、二種以上混合して使
用されてもよい。前記分散剤としては、例えば脂肪族ア
ミン塩、芳香族アミン塩、複素環アミン塩、アルキルア
ミン、ポリアルキレンポリアミン誘導体等のアニオン系
分散剤や、エステル型、エステルエーテル型、エーテル
型、含窒素型等のノニオン系分散剤が挙げられる。これ
らの物質は、単独で使用されてもよいほか、二種以上混
合して使用されてもよい。そして、Ｗ粒子、分散溶媒、
分散剤等を均一に混合してなる混合物は、三本ロール混
合機等で混練されることにより、所定の粘度及び密度の
範囲に調製された導電性ペーストＰ1 となる。もっと
も、Ｗ粒子の代わりに一炭化一タングステン（ＷＣ）粒
子を含む導電性ペーストＰ1 とすることで、ヒータ電極
層６等の抵抗値の基板内ばらつきを低減させることも可
能である。

【００２５】引き続いて行われるペースト印刷工程で
は、まず穴あけ工程を経たグリーンシートを一枚ずつ印
刷装置にセットして、印刷面にメタルマスクを配置す
る。この状態で上記の導電性ペーストＰ1 を印刷し、ス
ルーホールを形成する。次いで、スルーホール印刷がな
されたグリーンシートを今度はスクリーン印刷機にセッ
トし、印刷面にスクリーンマスクを配置する。この状態
で上記の導電性ペーストＰ1 をパターン印刷することに
より、グリーンシート表面にチャック電極層３，４、ヒ
ータ電極層６を形成する。なお、導電性ペーストＰ1 は
スルーホール印刷用のものとパターン印刷用のものとで
同じ組成・密度でもよいほか、若干異なる組成・密度で
あっても構わない。

【００２６】次に、ペースト印刷工程を経た複数枚のグ
リーンシートを位置決めして重ね合わせ、この状態で所
定圧力にて真空プレスを行う。その結果、各グリーンシ
ートが一体化し、グリーンシート積層体が形成される。
そして、得られたグリーンシート積層体を、常圧下にて
数十℃〜百数十℃の温度で所定時間加熱することにより
乾燥させる。もっとも、乾燥工程は積層工程の実施前に
行われてもよい。

【００２７】乾燥工程を経たグリーンシート積層体は、
本焼成工程の前にあらかじめ下記のような熱処理工程に
付すことにより、脱脂及び仮焼成される。脱脂は真空下
または窒素等の非酸化性雰囲気下にて２５０℃〜７００
℃の温度で行われる。２５０℃未満の温度であると、脱
脂が不十分になって残炭量の低減につながらないからで
ある。

【００２８】仮焼成は窒素等の非酸化性雰囲気下にて９
００℃〜１６００℃の温度で行われる。９００℃未満で
あると、窒化アルミニウムがネック焼結できず、脆弱な
グリーンシート仮焼体となるおそれがある。なお、仮焼
成時の最高温度は、一炭化二タングステン（Ｗ₂Ｃ）の
安定生成温度域よりも低い温度（即ち１２２０℃以下）
であることが好ましい。Ｗ₂Ｃの安定生成を回避するた
めである。

【００２９】その後、熱処理工程を経て得られたグリー
ンシート仮焼体をるつぼ内に入れるとともに、必要に応
じてその周囲をセッターで包囲する。この状態のるつぼ
を焼成炉内にセットし、常法に従い１７００℃以上の温
度にて所定時間かつ所定圧力でのホットプレス焼成を実
施する。その結果、窒化アルミニウム及び導電性ペース
トＰ1 が完全に同時焼結し、チャック電極層３，４、ヒ
ータ電極層６等を備える窒化アルミニウム製の多層基板
２が形成される。

【００３０】この後、研削機等を用いて多層基板２の外
形加工及び面出し加工を行い、これによりチャック側面
Ｓ1 の表面粗さＲａを所定範囲内にする。さらに、常法
に従ってコーティング及びＩ／Ｏピンのろう付け等の諸
工程を実施し、図１，図２に示されるような所望の静電
チャック１を完成させる。

【００３１】

【実施例及び比較例】［サンプルの作製］ここでは次に
示すような３種のサンプルをあらかじめ作製した。

【００３２】実施例１であるサンプル１は、外径１９０
ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの窒化アルミニウム製多層基板２
からなるものとし、そのチャック側面Ｓ1 の表面粗さＲ
ａを０．０３μｍに設定した。また、チャック電極層
３，４を２層とし、それらの厚さをともに０．３ｍｍに
設定した。

【００３３】比較例１であるサンプル２は、外径１９０
ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの窒化アルミニウム製多層基板２
からなるものとし、そのチャック側面Ｓ1 の表面粗さＲ
ａを０．０３μｍに設定した。また、チャック電極層３
を単層（１層のみ）とし、その厚さを０．３ｍｍに設定
した。

【００３４】比較例２であるサンプル３は、外径１９０
ｍｍ、厚さ１．５ｍｍの窒化アルミニウム製多層基板２
からなるものとし、そのチャック側面Ｓ1 の表面粗さＲ
ａを０．１μｍに設定した。また、チャック電極層３を
単層（１層のみ）とし、その厚さを０．３ｍｍに設定し
た。なお、グリーンシートや導電性ペーストＰ1 の組成
等については、実施例１、比較例１，２で全く同一とし
た。［比較試験及びその結果］そして、これら３種のサ
ンプルについて、以下のような比較試験を行った。

【００３５】即ち、大気中に保持されている各静電チャ
ック１のチャック側面Ｓ1 に、室温にて２０ｍｍφのシ
リコンウェハＷ1 を載せ、通電を開始することによりシ
リコンウェハＷ1 をチャックさせた。そして、チャック
開始時点から所定時間経過毎に前記シリコンウェハＷ1
を垂直方向に引っ張り、それを剥がすのに要する力の大
きさ（ｇ／ｃｍ²）の変化を測定した。

【００３６】図３のグラフは、印加電圧を１５００Ｖに
設定したときにおける各サンプル１〜３のチャック力
（ｇ／ｃｍ²）の時間的変化を示している。同グラフに
て白抜き四角□でプロットされたものは、実施例１のデ
ータを示す。同じく黒塗り四角■でプロットされたもの
は比較例１のデータ、黒塗り三角▲でプロットされたも
のは比較例２のデータをそれぞれ示す。

【００３７】図４のグラフは、印加電圧を２０００Ｖに
設定したときにおける各サンプル２，３のチャック力
（ｇ／ｃｍ²）の時間的変化を示している。同グラフに
て黒塗り四角■でプロットされたものは比較例１のデー
タ、黒塗り三角▲でプロットされたものは比較例２のデ
ータをそれぞれ示す。なお、サンプル１については予想
データである（同グラフの白抜き四角□を参照）。

【００３８】１５００Ｖの電圧を印加した場合には、各
サンプルとも時間が経過するにつれてチャック力が増加
する傾向が見られ、数百時間経過後にはそれぞれ最高値
に達することが確認された。ただし、実施例１では最高
値が約１２．５ｇ／ｃｍ²であったのに対し、比較例１
ではその値が約９ｇ／ｃｍ²、比較例２ではその値が約
６ｇ／ｃｍ²に止まっていた。

【００３９】また、実施例１であるサンプル１と比較例
２であるサンプル３とで互いのチャック力曲線を全体的
に比較してみると、前者は後者の約２倍になることが認
められた。比較例１であるサンプル２のチャック力曲線
は、実施例１及び比較例２の中間に位置してはいるもの
の、どちらかというと比較例２に近いものであった。

【００４０】一方、２０００Ｖの電圧を印加した場合に
は、比較例１であるサンプル２及び比較例２であるサン
プル３の両方について、チャック力が１．５倍前後強く
なることが確認された。また、１５００Ｖの電圧印加時
と同様に、両サンプル２，３とも時間が経過するにつれ
てチャック力が増加する傾向が見られ、数百時間経過後
にはそれぞれ最高値に達することが確認された。従っ
て、実施例１について仮に２０００Ｖの電圧を印加すれ
ば、１５００Ｖの電圧印加時のときよりもさらに強いチ
ャック力を達成できるものと予想された。［結論］以上の結果を総合すると、本実施形態の実施例
１によれば下記のような効果を得ることができる。

【００４１】（１）実施例１の静電チャック１では、多
層基板２における２層にチャック電極層３，４を形成し
たことを特徴としている。従って、仮に電圧・電流を等
しくして通電を行った場合でも、チャック電極層が１層
のみにしか形成されていない従来例（即ち比較例１，
２）に比べ、チャック側面Ｓ1 の表面電荷量が確実に多
くなる。従って、チャック力の強い、優れた静電チャッ
ク１とすることができる。このため、例えば大口径のシ
リコンウェハＷ1 や多数のシリコンウェハＷ1 をチャッ
クするときでも、その確実な固定を実現することができ
る。つまり、シリコンウェハＷ1 の位置ずれや脱落を未
然に防止することができる。

【００４２】（２）実施例１の静電チャック１では、多
層基板２の少なくともチャック側面Ｓ1 の表面粗さＲａ
が、０．０３μｍという極めて小さな値に設定されてい
る。そして、このようにチャック側面Ｓ1 の平坦度を高
くしておくことにより、ジョンソン・ラーベック力の増
大が図られ、ひいてはチャック力のよりいっそうの増大
を図ることができる。

【００４３】（３）実施例１の静電チャック１において
は、各層のチャック電極層３，４は、同極同士が厚さ方
向に互いに重なり合うような配置状態で形成されてい
る。従って、層数を増やした分だけ通電時におけるチャ
ック側面Ｓ1 の表面電荷量が多くなる。即ち、比較試験
の結果を示す図３のグラフからも明らかなように、電圧
・電流を等しくして通電を行った場合でも、実施例１で
は比較例２の約２倍のチャック力を達成することができ
る。勿論、印加電圧をより大きく設定すれば、よりいっ
そう大きなチャック力を達成することも可能である。

【００４４】また、各層のチャック電極層３，４のスク
リーン印刷にあたって、例えば共通のマスクを使用する
ことも可能であるので、製造コストの増加も避けること
ができる。

【００４５】（４）実施例１の静電チャック１は、窒化
アルミニウム製の多層基板２からなる。従って、基板材
料を樹脂製とした場合やアルミナ製とした場合に比べて
格段に耐熱性に優れており、５００℃以上の高温にも耐
えることができる。また、窒化アルミニウム製の多層基
板２は樹脂やアルミナ等に比べて熱伝導率が大きいた
め、シリコンウェハＷ1 を均一にムラなく加熱でき、高
品質の半導体を得ることができる。さらに、窒化アルミ
ニウムは樹脂やアルミナ等に比べて熱膨張係数が小さく
てシリコンの熱膨張係数に近いため、ヒートサイクルに
遭遇してもパーティクルを発生させにくい。従って、半
導体の製造時にシリコンウェハＷ1 を汚染することもな
く、このことにより歩留まり向上及び高品質化が図られ
る。

【００４６】（５）実施例１においてチャック電極層
３，４の厚さは０．３ｍｍに設定され、それによる低抵
抗化が図られている。よって、強いチャック力を得るの
に必要な大電流を、両チャック電極層３，４に無理なく
確実に流すことができる。

【００４７】（６）実施例１において、各チャック電極
層３，４の面方向における離間幅Ｌ1 は、少なくとも２
ｍｍ以上は確保されている。また、チャック電極層３，
４同士を厚さ方向に絶縁しているセラミックス層の厚さ
は、少なくとも０．２ｍｍ以上は確保されている。従っ
て、チャック電極層３，４への大電圧印加時でも電流が
リークせず、確実な絶縁が図られる。ゆえに、印加電圧
を１５００Ｖ，２０００Ｖと極めて大きな値に設定した
としても、特段の問題を生じさせることなく確実にチャ
ック力の増大を達成することができる。

【００４８】なお、本発明の実施形態は以下のように変
更してもよい。・図５に示される別例の静電チャック２１のようにし
てもよい。この静電チャック２１は、多層基板２２にチ
ャック電極層３，４が２層形成されている点で前記実施
形態と共通する。しかしながら、正極部３ａと負極部４
ｂとが多層基板２の厚さ方向に互いに重なり合った状
態、かつ負極部３ｂと正極部４ａとが同方向に互いに重
なり合った状態で配置されている。即ち、この別例は、
異極同士が厚さ方向に互いに重なり合うような配置状態
で配置されている点で前記実施形態と相違する。従っ
て、チャック電極層３，４に通電を行った場合、チャッ
ク側面Ｓ1 に近い側（外層側）にあるチャック電極層３
に溜まる電荷が、チャック側面Ｓ1 から遠い側（内層
側）にあるチャック電極層４に溜まる異符号の電荷によ
って内層側に引っ張られる。すると、チャック電極層３
に溜まる電荷が見かけ上大きくなり、いわば積層コンデ
ンサにおいて逆バイアスをかけたときのような作用に類
似した作用を得ることができると推測される。その結
果、チャック力の強い静電チャック２１を実現すること
ができる。

【００４９】・チャック電極層３，４は前記実施形態
のように２層のみに限定されることはなく、例えば図６
に示される別例の静電チャック３１のように多層基板３
２にチャック電極層３，４，５の３層を形成してもよ
い。ここでも各層のチャック電極層３，４，５は、同極
同士が厚さ方向に互いに重なり合うような配置状態で形
成されている。具体的にいうと、正極部３ａ，４ａ，５
ａ同士、負極部３ｂ，４ｂ，５ｂ同士が、多層基板２の
厚さ方向に互いに重なり合った状態で配置されている。
勿論、チャック電極層３，４，５を４層以上（4,5,6,7,
8,9,10…）形成した構成を採用することも許容される。

【００５０】・各層のチャック電極層３，４，５は、
厚さ方向に互いに完全に重なり合うような配置状態で形
成されるばかりでなく、一部のみが互いに重なり合うよ
うな配置状態で形成されてもよい。また、各層のチャッ
ク電極層３，４，５は、互いに全く重なり合わず、面方
向にずらされたような配置状態で形成されることも許容
される。

【００５１】・前記実施形態や別例のようにチャック
電極層３，４，５の全てが多層基板２，２２，３２の内
層に形成されている構造のみならず、一部のものが外層
に形成されている構造を採用することも許容される。た
だし、各層のチャック電極層３，４，５が全て内層に形
成されているほうが、数百℃以上の高温での使用に適し
たものとすることができる。

【００５２】・前記実施形態や別例のように多層基板
２，２２，３２にヒータ電極層６が形成されたものに代
え、ヒータ電極層６が省略された構成とすることも許容
される。

【００５３】・本発明の静電チャック１，２１，３１
は、使用温度が−５０℃〜２５０℃である実施形態のよ
うなエッチング装置用の静電チャック１，２１，３１に
のみ具体化されるに止まらない。即ち、使用温度が１５
０℃〜２５０℃のアッシング装置用、使用温度が室温〜
５００℃のスパッタリング装置用、使用温度が４００℃
〜１０００℃のＣＶＤ装置用としても具体化されること
も可能である。特に、多層基板２，２２，３２の内層に
ＲＦ電極層を形成しておけば、プラズマＣＶＤ装置用に
好適な静電チャック１，２１，３１とすることができ
る。

【００５４】次に、特許請求の範囲に記載された技術的
思想のほか、前述した実施形態によって把握される技術
的思想を、必要に応じその効果とともに以下に列挙す
る。（１）請求項１〜３のいずれか１つにおいて、前記多
層基板は窒化アルミニウム製の焼結体からなり、前記チ
ャック電極層はタングステン粒子を含む導電性ペースト
を用いて形成されたものであること。従って、この技術
的思想１に記載の発明によれば、耐熱性や耐久性に優れ
るとともに、熱伝導率が大きくて均熱性に優れ、しかも
熱膨張係数が小さいためパーティクルを発生させにく
い、極めて優れた静電チャックを提供することができ
る。

【００５５】（２）請求項１〜３、技術的思想１のい
ずれか１つにおいて、前記チャック電極層の厚さは０．
３ｍｍであること。従って、この技術的思想２に記載の
発明によれば、チャック電極層の低抵抗化が図られるた
め、強いチャック力を得るのに必要な大電流を流すこと
ができる。

【００５６】（３）請求項３、技術的思想１，２のい
ずれかにおいて、前記各チャック電極層の面方向におけ
る離間幅は、印加電圧が５００Ｖ以上であるときに少な
くとも２ｍｍ以上は確保されていること。従って、この
技術的思想３に記載の発明であると、チャック電極層へ
の大電圧印加時でも電流がリークせず、確実な絶縁が図
られる。

【００５７】（４）請求項３，技術的思想３におい
て、前記チャック電極層同士を厚さ方向に絶縁している
セラミックス層の厚さは、印加電圧が５００Ｖ以上であ
るときに少なくとも０．２ｍｍ以上は確保されているこ
と。この技術的思想４に記載の発明によれば、チャック
電極層への大電圧印加時でも電流がリークせず、確実な
絶縁が図られる。

【００５８】（５）請求項１，２において、前記各層
のチャック電極層は、異極同士が厚さ方向に互いに重な
り合うような配置状態で形成されていること。従って、
この技術的思想５に記載の発明によれば、積層コンデン
サの逆バイアス作用に類似した作用が得られ、強いチャ
ック力を達成することができる。

【００５９】（６）請求項１〜３、技術的思想１〜５
のいずれかにおいて、前記多層基板はヒータ電極層を備
えること。（７）請求項１〜３、技術的思想１〜６のいずれかに
おいて、前記多層基板はＲＦ電極層を備えること。従っ
て、この技術的思想７に記載の発明によれば、例えばプ
ラズマの安定化が必要なプラズマＣＶＤに用いる静電チ
ャックとして好適なものとなる。

【００６０】

【発明の効果】以上詳述したように、請求項１〜３に記
載の発明によれば、チャック力の強い静電チャックを提
供することができる。

【００６１】請求項２に記載の発明によれば、よりいっ
そうチャック力の強いものとすることができる。請求項
３に記載の発明によれば、製造コストの増加を避けつつ
チャック力の増大を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明を具体化した一実施形態の静電
チャックの平面図、（ｂ）は（ａ）のＡ−Ａ線における
概略断面図。

【図２】同じく静電チャックの要部拡大概略断面図。

【図３】印加電圧を１５００Ｖに設定したときにおける
各サンプルのチャック力の時間的変化を示すグラフ。

【図４】印加電圧を２０００Ｖに設定したときにおける
各サンプルのチャック力の時間的変化を示すグラフ。

【図５】別例の静電チャックの要部拡大概略断面図。

【図６】別例の静電チャックの要部拡大概略断面図。

【図７】従来例の静電チャックの概略断面図。

【符号の説明】

１，２１，３１…静電チャック、２，２２，３２…多層
基板、３，４，５…チャック電極層、Ｓ1 …チャック側
面、Ｒａ…表面粗さ、Ｗ1 …被吸着物としての半導体ウ
ェハ。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミックス焼結体製の多層基板に形成さ
れたチャック電極層への通電により、被吸着物が静電的
に吸着される静電チャックであって、前記多層基板にお
ける複数の層に前記チャック電極層が形成されているこ
とを特徴とする静電チャック。
【請求項２】前記多層基板の少なくともチャック側面の
表面粗さ（Ｒａ）は０．０５μｍ以下であることを特徴
とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】前記各層のチャック電極層は、同極同士が
厚さ方向に互いに重なり合うような配置状態で形成され
てい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。