JP2000021962A - Electrostatic chuck device - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電吸着装置に係
り、特に、エッチング装置やイオン注入装置、ＣＶＤ
（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏ
ｎ）装置、スパッタリング装置などにおいて、半導体ウ
エハや液晶基板、その他被処理基板などを静電作用によ
り吸着保持するに好適な静電吸着装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck, and more particularly, to an etching machine, an ion implantation machine, and a CVD machine.
(Chemical Vapor Deposition
n) The present invention relates to an electrostatic attraction device suitable for attracting and holding a semiconductor wafer, a liquid crystal substrate, and other substrates to be processed by electrostatic action in an apparatus, a sputtering apparatus, or the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体のウエハなどをエッチング装置や
ＣＶＤ装置などを用いて成膜処理したり、エッチング装
置などで加工処理したりする場合、ウエハは一般に基板
ホルダー上に載置される。基板ホルダーには静電チャッ
クが設けられており、この静電チャックは、ウエハを静
電引力（クーロン力）により吸着保持する機構としてよ
く用いられている。この静電チャックは、銅などの導電
材からなる薄い電極の両面を薄い誘電体膜で覆うか、セ
ラミックス部材中に埋め込まれるようになっている。そ
して静電チャックの電極に直流電圧が印加されると、静
電チャックの基板載置面の表面（静電チャック上部側の
表面）に正または負の静電荷が生じ、この静電荷により
基板載置面上の基板を吸着するようになっている。この
静電チャックを構成する誘電体膜としては、酸化アルミ
ニウムや窒化アルミニウムなどのセラミックス材料がよ
く用いられている。2. Description of the Related Art When a semiconductor wafer or the like is formed into a film by using an etching apparatus or a CVD apparatus or processed by an etching apparatus, the wafer is generally placed on a substrate holder. The substrate holder is provided with an electrostatic chuck, and this electrostatic chuck is often used as a mechanism for attracting and holding a wafer by electrostatic attraction (Coulomb force). In this electrostatic chuck, both surfaces of a thin electrode made of a conductive material such as copper are covered with a thin dielectric film or embedded in a ceramic member. When a DC voltage is applied to the electrodes of the electrostatic chuck, a positive or negative electrostatic charge is generated on the surface of the substrate mounting surface of the electrostatic chuck (the surface on the upper side of the electrostatic chuck). The substrate on the mounting surface is adsorbed. Ceramic materials such as aluminum oxide and aluminum nitride are often used as a dielectric film constituting the electrostatic chuck.
【０００３】静電チャックの下側には、静電チャックを
保持する支持基材が配置されている。静電チャックと支
持基材を接合するに際しては、静電チャックと支持基材
とを一体で製作したり、支持基材上に静電チャックを接
合させたり、あるいは溶射法などのように支持基材の上
に直接薄膜を形成したりするなど各種の方法が提案され
ている。静電チャックと基材とを一体で形成する方法
は、ウエハに大きな入熱がない場合はよいが、入熱が多
いと、それ自身の温度差による熱応力が静電チャックの
割れの原因となりやすい。基材上に静電チャックと接合
させる方法も、その接合剤が静電チャックの割れ、はが
れの原因となりやすい。また溶射法も静電チャックと基
材との熱膨張差による膜応力が課題となり静電チャック
の割れの原因となりやすい。さらに、基材そのものを誘
電体膜と同程度の熱膨張率の材料に選んだとしても、そ
の製作方法や加工性などに難がある。[0003] A support substrate for holding the electrostatic chuck is disposed below the electrostatic chuck. When joining the electrostatic chuck and the support base material, the electrostatic chuck and the support base material may be manufactured integrally, the electrostatic chuck may be joined on the support base material, or the support base material may be sprayed. Various methods have been proposed, such as forming a thin film directly on a material. The method of integrally forming the electrostatic chuck and the base material is good when there is no large heat input to the wafer, but if there is a lot of heat input, thermal stress due to the temperature difference of itself will cause the electrostatic chuck to crack. Cheap. Also in the method of bonding to the electrostatic chuck on the base material, the bonding agent is likely to cause cracking and peeling of the electrostatic chuck. Also in the thermal spraying method, a film stress due to a difference in thermal expansion between the electrostatic chuck and the base material becomes a problem, and it tends to cause a crack in the electrostatic chuck. Furthermore, even if the base material itself is selected as a material having a thermal expansion coefficient similar to that of the dielectric film, there are difficulties in the manufacturing method, workability, and the like.
【０００４】具体的には、特開平９−８１１４号公報に
記載されているように、静電チャックの吸着部と支持ブ
ロックの両者をセラミックス複合材で一体化すること
で、線膨張率の違いによる熱応力を緩和し、かつ、吸
着、除電時間の短縮のために、導電性材料の添加割合を
傾斜機能材料化させるものが提案されている。しかし、
支持ブロックともセラミックス複合材化することで熱伝
導性が低下し、ＣＶＤのプラズマからの入熱が多いプロ
セスでは、その熱応力を回避しにくくなる。また特開昭
６３−２８３０３７号公報に記載されているように、吸
着部（セラミックス薄板と支持ブロックとの間）に弾性
絶縁体膜を挿入することで熱応力の緩和を図るようにし
たもの、特開平６−２８３５９４号公報に記載されてい
るように、サセプタと称する支持ブロックと静電チャッ
クとの間に弾性体で形成した接合部材を設け、熱応力の
緩和を図るようにしたものが提案されている。しかし、
これらのものは中間材の接合方法や接着剤などで寿命が
左右される。なお、特開平４−３４９５３号公報では、
基材の熱伝導性の高い材料が不可欠で、かつ吸着部の電
極と、その周囲の誘電体層の線膨張率は等しいことが望
ましいとしているが、これら誘電体層と支持ブロックの
線膨張の関係については言及されていない。[0004] Specifically, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-8114, the difference in linear expansion coefficient is obtained by integrating both the suction portion of the electrostatic chuck and the support block with a ceramic composite material. In order to alleviate the thermal stress caused by the above and to shorten the adsorption and charge elimination time, a method has been proposed in which the proportion of the conductive material added is changed to a functionally graded material. But,
Since the support block is made of a ceramic composite material, the thermal conductivity is reduced, and in a process in which a large amount of heat is input from CVD plasma, it is difficult to avoid the thermal stress. Also, as described in JP-A-63-283037, thermal stress is relaxed by inserting an elastic insulator film into a suction portion (between a ceramic thin plate and a support block). As described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-283594, a proposal has been made in which a joining member formed of an elastic body is provided between a support block called a susceptor and an electrostatic chuck to reduce thermal stress. Have been. But,
The life of these materials depends on the bonding method of the intermediate material and the adhesive. Incidentally, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-34953,
A material with high thermal conductivity of the base material is indispensable, and it is desirable that the linear expansion coefficient of the electrode of the adsorption part and that of the surrounding dielectric layer be equal. No relationship is mentioned.
【０００５】一方、特開平６−２０４３２６号公報で
は、異なる線膨張係数の材料を複数重ね合わせた構造の
ものを提案しているが、このような構造を採用しても、
絶縁薄膜のため、基板が高温になるにしたがって絶縁薄
膜では熱応力の吸収が困難になる。また特開平６−２６
０４４９号公報では、支持ブロックである基材として、
その線膨張率と静電チャックを構成する材料の線膨張係
数との差が小さい材料を提案しているが、高温状態で使
用する場合に、基材と冷却用媒体との内部の温度差によ
って基材自身の応力が課題になることについては特に言
及されていない。On the other hand, Japanese Patent Application Laid-Open No. 6-204326 proposes a structure in which a plurality of materials having different linear expansion coefficients are superposed, but even if such a structure is adopted,
Because of the insulating thin film, it becomes difficult to absorb the thermal stress in the insulating thin film as the temperature of the substrate increases. Also, JP-A-6-26
In Japanese Patent No. 0449, as a base material that is a support block,
A material that has a small difference between the coefficient of linear expansion and the coefficient of linear expansion of the material constituting the electrostatic chuck has been proposed, but when used in a high temperature state, the temperature difference between the base material and the cooling medium causes No particular mention is made of the problem of the stress of the substrate itself.
【０００６】また、特開平７−１３５２４６号公報で
は、静電チャックを形成させる支持基材を、静電チャッ
ク材と同じ線膨張係数となるようなセラミックで形成す
るものを提案しているが、上述したものと同様、熱伝導
性の問題、支持ブロックを冷却する支持ブロックとの関
係が重要であることについては言及されていない。その
他、特開平８−８３３０号公報、特開平７−２９７２６
７号公報、特開平９−１７２０５４号公報、特開平９−
８２７８８号公報などにおいてそれぞれ線膨張係数を合
わせた構造のものを提案しているが、これらも上述した
ものと同様の問題点を含んでいる。Japanese Unexamined Patent Publication No. Hei 7-135246 proposes that a supporting base material for forming an electrostatic chuck is formed of a ceramic having the same linear expansion coefficient as that of an electrostatic chuck material. As with the above, no mention is made of the issue of thermal conductivity or the importance of the relationship between the support block and the cooling support block. In addition, JP-A-8-8330, JP-A-7-29726
7, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-172054, Japanese Patent Application Laid-Open
Japanese Patent Application Laid-Open No. 82788 and the like propose structures having the same coefficient of linear expansion, but these also have the same problems as those described above.
【０００７】[0007]
【発明が解決しようとする課題】従来技術では、静電チ
ャック用誘電体材と基材とを一体化したり、誘電体材と
基材とを接合もしくは誘電体材を基材に被覆させたりす
ると、ＣＶＤなどの成膜プロセスの高温化に伴って、両
者の線膨張率の違いにより、静電チャックの誘電体層部
分のセラミック部材が割れることについては十分配慮さ
れていない。In the prior art, when a dielectric material for an electrostatic chuck and a base material are integrated, or when the dielectric material and the base material are joined or the dielectric material is coated on the base material, Due to the difference in the linear expansion coefficient between the two due to the increase in the temperature of the film forming process such as CVD, the ceramic member in the dielectric layer portion of the electrostatic chuck is not sufficiently considered.
【０００８】具体的には、近年、基板サイズの大型化に
伴い、ウエハサイズが８インチから１２インチと大きく
なるにしたがい、基板を載置する静電チャックの大きさ
も大きくなり、静電チャックと支持基材との接合部分の
熱膨張差による引っ張りや変形、端部の応力集中などが
大きな問題となり、剥がれやすくなる。さらにＣＶＤや
スパッタのようにプラズマ側より大きな熱量が流入する
ような処理プロセスでは、表裏温度差による基材自身の
内部熱応力による変形や応力集中を回避するために、伝
熱性能も確保することが余儀なくされている。More specifically, in recent years, as the size of a substrate has increased, the size of an electrostatic chuck for mounting a substrate has increased as the wafer size has increased from 8 inches to 12 inches. Tension and deformation due to the difference in thermal expansion of the joint portion with the supporting base material, stress concentration at the end and the like become serious problems, and they are easily peeled. Furthermore, in processing processes such as CVD and sputtering in which a larger amount of heat flows in than the plasma side, heat transfer performance must be ensured to avoid deformation and stress concentration due to the internal thermal stress of the base material itself due to the temperature difference between the front and back sides. Has been forced.
【０００９】一方、接合する接着剤の接着強度を低くし
たり、低融点の接合材料を用いたりすると、繰り返し処
理プロセスにおいて、接合面が剥がれやすくなり、製品
の寿命が短くなる。また複合材化では、アルミ材にセラ
ミックス型材料を混入することが多いが、その加工性に
難がある。On the other hand, if the bonding strength of the adhesive to be bonded is reduced or a bonding material having a low melting point is used, the bonding surface is easily peeled off in the repetitive processing process, and the life of the product is shortened. In addition, in the case of a composite material, a ceramic material is often mixed with an aluminum material, but there is a difficulty in its workability.
【００１０】本発明の目的は、熱応力による変形を抑制
することができる静電吸着装置を提供することにある。An object of the present invention is to provide an electrostatic attraction device capable of suppressing deformation due to thermal stress.
【００１１】[0011]
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明は、薄膜の誘電体層で形成されてこの誘電体
層上に吸着対象を吸着するための吸着面が形成された静
電チャックと、この静電チャックに埋設されて直流電圧
の印加により前記静電チャックの吸着面上に吸着対象を
吸着するための電荷を生じさせる少なくとも１つの電極
と、前記静電チャックと冷却ブロックとの間に挿入され
て前記静電チャックを支持する基材とを備え、前記基材
内部の材料の組成を熱膨張率に従って複数に分け、前記
基材のうち前記静電チャック側の組成を熱膨張率が前記
静電チャックの熱膨張率に近いもので構成し、前記冷却
ブロック側の組成を熱膨張率が前記冷却ブロックの熱膨
張率に近いもので構成してなる静電吸着装置を構成した
ものである。In order to achieve the above-mentioned object, the present invention is directed to a static electricity forming apparatus comprising a thin dielectric layer, on which an adsorption surface for adsorbing an object to be adsorbed is formed. An electric chuck, at least one electrode buried in the electrostatic chuck to generate a charge for adsorbing an object to be adsorbed on an adsorption surface of the electrostatic chuck by applying a DC voltage; and the electrostatic chuck and a cooling block. And a base material inserted between the base material and supporting the electrostatic chuck, wherein the composition of the material inside the base material is divided into a plurality according to the coefficient of thermal expansion, and the composition on the electrostatic chuck side of the base material is An electrostatic chuck device in which the coefficient of thermal expansion is configured to be close to the coefficient of thermal expansion of the electrostatic chuck, and the composition on the cooling block side is configured to be configured so that the coefficient of thermal expansion is close to the coefficient of thermal expansion of the cooling block. It is composed.
【００１２】前記静電吸着装置を構成するに際しては、
以下の要素を付加することができる。 （１）前記基材
を予備加熱する予備加熱手段を備えている。[0012] In constituting the electrostatic attraction device,
The following elements can be added: (1) A preheating means for preheating the base material is provided.
【００１３】（２）前記基材は、金属中にセラミックス
系無機材料を混入させた複合材である。(2) The base material is a composite material obtained by mixing a ceramic inorganic material into a metal.
【００１４】（３）前記基材は、金属中にセラミックス
系無機材料を混入させた複合材を複数積層してなり、各
層の複合材は、金属中に混入されるセラミックス系無機
材料の比率により熱膨張係数が段階的に変化してなる。(3) The base material is formed by laminating a plurality of composite materials in which a ceramic-based inorganic material is mixed in a metal, and the composite material in each layer is determined by the ratio of the ceramic-based inorganic material mixed in the metal. The coefficient of thermal expansion changes stepwise.
【００１５】（４）前記基材は、多元イオンビームスパ
ッタのスパッタ量の変化により、組成比が連続的あるい
は段階的に変化してなる。(4) The composition ratio of the base material changes continuously or stepwise due to a change in the amount of multi-source ion beam sputtering.
【００１６】（５）前記複合材からなる基材の表面界面
はイオンビームスパッタ法で形成されてなる。(5) The surface interface of the substrate made of the composite material is formed by an ion beam sputtering method.
【００１７】（６）前記静電チャックと前記基材とが金
属を介して接合してなる。(6) The electrostatic chuck and the base material are joined via a metal.
【００１８】（７）前記静電チャックの吸着面は薄膜技
法により凹凸面で形成されてなる。(7) The chucking surface of the electrostatic chuck is formed by a thin film technique with an uneven surface.
【００１９】（８）前記静電チャックの吸着面はイオン
ミリング法で形成されてなる。(8) The suction surface of the electrostatic chuck is formed by an ion milling method.
【００２０】前記した手段によれば、基材内部の材料の
組成を熱膨張率にしたがって複数に分け、基材の誘電体
膜に近い部分の線膨張率特性を誘電体膜に近い値になる
ようにするとともに、基材の冷却ブロック側の線膨張率
特性は冷却ブロックの特性に近い値になるように、基材
内部の材料組成を傾斜機能化するようにしたため、基材
中を通過する熱量による変形を抑制することができると
ともに、静電チャックと基材との温度差による熱応力お
よび基材と冷却ブロックとの温度差による熱応力も全体
的に緩和することができ、大きな入熱が予想されるプロ
セスについても安定した状態で吸着対象、例えば基板を
保持することができる。また基材をヒータなどの予備加
熱手段で予め余熱しておくことで、吸着対象からの入熱
による温度変化を低減し、誘電体膜と基材との熱膨張量
の差を少なくすることができ、温度変化に伴う応力集中
を低減することができる。According to the above-described means, the composition of the material inside the base material is divided into a plurality according to the coefficient of thermal expansion, and the linear expansion coefficient characteristic of the portion of the base material close to the dielectric film becomes a value close to that of the dielectric film. In order to make the linear expansion coefficient characteristic of the cooling block side of the base material close to the characteristic of the cooling block, the material composition inside the base material is made to have a gradient function, so that it passes through the base material. In addition to suppressing deformation due to the amount of heat, thermal stress due to the temperature difference between the electrostatic chuck and the base material and thermal stress due to the temperature difference between the base material and the cooling block can be reduced as a whole. Can be held in a stable state even in a process in which is expected. In addition, by preheating the base material with a preliminary heating means such as a heater in advance, it is possible to reduce a temperature change due to heat input from the adsorption target and to reduce a difference in a thermal expansion amount between the dielectric film and the base material. It is possible to reduce stress concentration due to temperature change.
【００２１】[0021]
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施形態を図面
に基づいて説明する。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００２２】図１は本発明の一実施形態を示す要部断面
図である。図１において、静電吸着装置２０は、例え
ば、プラズマＣＶＤ装置として用いられるプロセス処理
装置１の真空処理チャンバ２（以下チャンバ２と略
す。）内に設けられている。チャンバ２は、例えば、ア
ルミ合金やステンレスなどを用いて箱型に形成されてい
る。チャンバ２の底部には仕切弁３とともにターボ分子
ポンプなどの真空排気ポンプが設けられており、チャン
バ２内は真空排気ポンプ４によって真空排気されてい
る。チャンバ２の上部には、ガス供給用のガス導入口
５、６が形成されており、チャンバ２内にはガス導入口
５、６から反応用のガスとして、例えばＳｉＨ4、２
Ｏ2、パージ用のガスとして窒素などが導入されるよう
になっている。またチャンバ２の側面には、半導体ウエ
ハ９をチャンバ２内に搬入するための開口部７、仕切弁
８が設けられている。仕切弁８は開口部７を開閉するよ
うになっており、仕切弁８が開かれたときには、真空搬
送機構である真空ロボット１０により半導体ウエハ９が
開口部７を介してチャンバ２内に搬入されるようになっ
ている。そして搬入された半導体ウエハ９は静電吸着機
構の付いた基板ホルダー１１上に載置されて吸着保持さ
れるようになっている。FIG. 1 is a sectional view of an essential part showing one embodiment of the present invention. In FIG. 1, an electrostatic attraction device 20 is provided, for example, in a vacuum processing chamber 2 (hereinafter abbreviated as chamber 2) of a process processing apparatus 1 used as a plasma CVD apparatus. The chamber 2 is formed in a box shape using, for example, an aluminum alloy or stainless steel. A vacuum pump such as a turbo-molecular pump is provided at the bottom of the chamber 2 together with the gate valve 3, and the inside of the chamber 2 is evacuated by a vacuum pump 4. Gas inlets 5 and 6 for gas supply are formed in the upper part of the chamber 2. In the chamber 2, for example, SiH 4 and 2 are used as gas for reaction from the gas inlets 5 and 6.
O 2 and nitrogen are introduced as a purge gas. An opening 7 for transferring a semiconductor wafer 9 into the chamber 2 and a gate valve 8 are provided on a side surface of the chamber 2. The gate valve 8 opens and closes the opening 7. When the gate valve 8 is opened, the semiconductor wafer 9 is carried into the chamber 2 through the opening 7 by a vacuum robot 10 as a vacuum transfer mechanism. It has become so. The loaded semiconductor wafer 9 is placed on a substrate holder 11 provided with an electrostatic suction mechanism and is suction-held.
【００２３】基板ホルダー１１は、静電吸着装置２０、
冷却ブロック３０を備えて構成されており、冷却ブロッ
ク３０が絶縁材３１を介してチャンバ２の底部に固定さ
れている。静電吸着装置２０は、静電チャック２１、基
材２２を備えており、静電チャック２１の底部側に基材
２２が接合され、基材２２の底部側に、基材２２に入熱
する熱量、例えば、プラズマ処理プロセスの熱量を冷却
するための冷却ブロック３０が接合されている。The substrate holder 11 includes an electrostatic attraction device 20,
The cooling block 30 is provided, and the cooling block 30 is fixed to the bottom of the chamber 2 via an insulating material 31. The electrostatic chuck 20 includes an electrostatic chuck 21 and a base material 22. The base material 22 is joined to the bottom side of the electrostatic chuck 21, and heat enters the base material 22 at the bottom side of the base material 22. A cooling block 30 for cooling an amount of heat, for example, the amount of heat of the plasma processing process is joined.
【００２４】静電チャック２１は、図２に示すように、
基材２２上にメタライズ部３７を介して一体に接合され
ている。この静電チャック２１を形成するに際しては、
まず、基材２１上に、アルミナ系セラミックス材料を溶
射法などにて誘電体膜２４を薄膜状に形成する。この誘
電体膜２４上に、銅などの導電性材料による薄膜状の一
対の電極２３Ａ、２３Ｂを形成する。さらに、その上
に、誘電体膜２４と同じ材料の誘電体膜２５を薄膜状に
形成する。誘電体膜２５の表面には吸着対象となる半導
体ウエハ９を吸着するための吸着面として基板吸着面２
６が形成される。すなわち、誘電体膜２５の表面には、
半導体ウエハ９が直接載置されるため、誘電体膜２５の
表面には平滑処理の他に、半導体ウエハ（基板）９と誘
電体膜２５との間に、基板熱伝達用のガスを封入するた
めのギャップ３６を形成する処理が行なわれる。このギ
ャップ３６は、冷却用ガスを封入するための浅い溝状も
しくは縞状のパターン３５にしたがって形成される。こ
のパターン３５による溝の深さや縞の間隔、高さなどは
冷却用ガス、例えば、Ｈｅのガス圧とともに静電吸着機
構の伝熱冷却性能に大きく影響するため、これらのこと
を考慮してパターン３５の形状を設定する必要がある。The electrostatic chuck 21 is, as shown in FIG.
It is integrally joined on the base material 22 via a metallized portion 37. When forming this electrostatic chuck 21,
First, a dielectric film 24 is formed in a thin film shape on a substrate 21 by spraying an alumina-based ceramic material. On the dielectric film 24, a pair of thin-film electrodes 23A and 23B made of a conductive material such as copper are formed. Further, a dielectric film 25 made of the same material as the dielectric film 24 is formed thereon as a thin film. On the surface of the dielectric film 25, as the suction surface for sucking the semiconductor wafer 9 to be sucked, the substrate suction surface 2 is used.
6 are formed. That is, on the surface of the dielectric film 25,
Since the semiconductor wafer 9 is directly mounted, the surface of the dielectric film 25 is subjected to a smoothing process, and a gas for substrate heat transfer is sealed between the semiconductor wafer (substrate) 9 and the dielectric film 25. For forming a gap 36 for this purpose is performed. The gap 36 is formed according to a shallow groove-like or stripe-like pattern 35 for filling a cooling gas. Since the depth of the groove, the interval between stripes, the height, and the like of the pattern 35 have a great effect on the heat transfer cooling performance of the electrostatic chuck mechanism together with the cooling gas, for example, the gas pressure of He, the pattern is taken into consideration. It is necessary to set 35 shapes.
【００２５】各電極２３Ａ、２３Ｂはそれぞれ櫛歯状に
形成されて各櫛歯が交互に配置されており、一方の電極
２３Ａは導入用リード２７Ａを介してチャンバ２の外部
に引き出され、直流電源２８Ａのプラス電極に接続され
ている。他方の電極２３Ｂは導入用リード２７Ｂを介し
てチャンバ２の外部に引き出され、直流電源２８Ｂのマ
イナス電極に接続されている。直流電源２８Ａ、２８Ｂ
から各電極２３Ａ、２３Ｂにそれぞれ直流電圧が印加さ
れると、一方の電極２３Ａには正電荷が生じ、他方の電
極２３Ｂには負電荷が生じる。そして静電チャック２１
の基板載置面２６上に半導体ウエハ９が載置されると、
正負の電荷によって半導体ウエハ９中を電流が流れ、こ
の結果として、クーロン力により半導体ウエハ９が基板
載置面２６上に吸着保持される。なお、電極としては正
負一対の電極を用いることなく、単一の電極を用いるこ
ともできる。またプラズマＣＶＤ装置などにおいては、
静電チャック２１を有する静電吸着装置２０自体が下部
電極となり、チャンバ２の一部が対向上部電極となって
いる場合には、この下部電極は高周波電源３２に接続さ
れる。Each of the electrodes 23A and 23B is formed in a comb shape, and each comb is alternately arranged. One electrode 23A is drawn out of the chamber 2 through an introduction lead 27A, and a direct current power supply is provided. It is connected to the plus electrode of 28A. The other electrode 23B is drawn out of the chamber 2 via the lead 27B for introduction, and is connected to the negative electrode of the DC power supply 28B. DC power supply 28A, 28B
When a DC voltage is applied to each of the electrodes 23A and 23B, a positive charge is generated on one electrode 23A and a negative charge is generated on the other electrode 23B. And the electrostatic chuck 21
When the semiconductor wafer 9 is mounted on the substrate mounting surface 26 of
A current flows through the semiconductor wafer 9 due to the positive and negative charges, and as a result, the semiconductor wafer 9 is adsorbed and held on the substrate mounting surface 26 by the Coulomb force. Note that a single electrode can be used without using a pair of positive and negative electrodes. In a plasma CVD apparatus or the like,
When the electrostatic chuck device 20 itself having the electrostatic chuck 21 serves as a lower electrode and a part of the chamber 2 serves as an opposing upper electrode, the lower electrode is connected to the high-frequency power supply 32.
【００２６】また、本実施形態において、静電チャック
２１の誘電体膜として、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）に、他の
金属または金属酸化物、セラミックスなどを混入したア
ルミナ系セラミックスを用いている。この理由は、アル
ミナ系セラミックスを用いて基板載置面２６を形成する
と、半導体ウエハ（シリコンウエハ）９の固有接触抵抗
値（Ωｃｍ）が大きく、導電性粒子や抵抗調整用の粒子
を含む場合でも所用の静電吸着力を得るための抵抗率が
得られるからである。In this embodiment, the dielectric film of the electrostatic chuck 21 is made of alumina (Al 2 O 3 ) made of alumina ceramics mixed with other metals or metal oxides or ceramics. The reason for this is that when the substrate mounting surface 26 is formed using alumina-based ceramics, the semiconductor wafer (silicon wafer) 9 has a large specific contact resistance value (Ωcm), and even if it contains conductive particles or particles for resistance adjustment. This is because a resistivity for obtaining the required electrostatic attraction force can be obtained.
【００２７】また、誘電体膜２５上にパターン３５を形
成するに際しては、以下のことを考慮する必要がある。
すなわち、半導体ウエハ９の入熱は半導体ウエハ９と基
材２２との間のガス冷却機構、静電チャック２１と基材
２２の熱伝導を介して均一に伝導させてやる必要があ
る。しかし、半導体ウエハ９が大口径化してくると、半
導体ウエハ９自身の変形、基材２２の変形などが著しく
なり、均一に冷却する必要が難しくなる。しかも、熱伝
導を効率よく行うには、ガス冷却用のギャップ３６をで
きるだけ狭くすることが有効になるが、大口径の場合に
はその精度は著しく悪く、従来の機械加工やガラスビー
ズショットなどの方法では均一な加工は不可能に近い。
これは、静電吸着機構の再現性や機種差にも大きく影響
するため、パターン３５の精度を向上させるには、パタ
ーン３５を薄膜機構で形成したり、イオンビームミリン
グ法で形成することが有効である。In forming the pattern 35 on the dielectric film 25, the following must be considered.
That is, it is necessary to uniformly conduct the heat input of the semiconductor wafer 9 through the gas cooling mechanism between the semiconductor wafer 9 and the base member 22 and the heat conduction between the electrostatic chuck 21 and the base member 22. However, as the diameter of the semiconductor wafer 9 increases, the deformation of the semiconductor wafer 9 itself, the deformation of the base material 22, and the like become remarkable, and it becomes difficult to cool the wafer uniformly. In addition, in order to efficiently conduct heat, it is effective to make the gas cooling gap 36 as narrow as possible. However, in the case of a large diameter, the accuracy is extremely poor, and the conventional method such as machining or glass bead shot is not effective. With the method, uniform processing is almost impossible.
This greatly affects the reproducibility of the electrostatic attraction mechanism and the model difference. Therefore, in order to improve the accuracy of the pattern 35, it is effective to form the pattern 35 by a thin film mechanism or to form the pattern 35 by an ion beam milling method. It is.
【００２８】一方、基材２２は、静電チャック２１の支
持ベースとなるだけでなく、半導体ウエハ９からの入熱
を冷却ブロック３０に伝熱冷却するために、冷却ブロッ
ク３０と金属３４を介して接合されている。このため、
基材２２としては、基材２２と静電チャック２１との熱
応力を緩和させる機能の他に、基材２２と冷却ブロック
３０との温度差による熱応力も緩和させる機能が必要で
ある。さらに、熱応力、不平衡に伴う変形ひずみを阻止
する構造体としての強度も兼ね備える必要がある。この
ため基材２２を構成するに際しては、上述した点を考慮
する必要がある。On the other hand, the base material 22 serves not only as a support base for the electrostatic chuck 21 but also through the cooling block 30 and the metal 34 to transfer and cool the heat input from the semiconductor wafer 9 to the cooling block 30. Are joined. For this reason,
The base member 22 needs to have a function of reducing thermal stress caused by a temperature difference between the base member 22 and the cooling block 30 in addition to a function of reducing thermal stress between the base member 22 and the electrostatic chuck 21. In addition, it is necessary to have a strength as a structure for preventing deformation stress due to thermal stress and unbalance. Therefore, when configuring the base material 22, it is necessary to consider the above points.
【００２９】具体的には、プラズマＣＶＤなどの場合、
半導体ウエハ９には１０Ｗ／ｃｍ2程度の入熱があり、
半導体ウエハ９のプロセス温度を３５０℃とすると、ガ
ス冷却時の静電チャック２１表面の温度は、Ｈｅガス冷
却部の熱伝導性にもよるが、２５０〜３５０℃近くにな
る。このような状態において、静電チャック２１の誘電
体膜２４、２５は数１００ミクロンと薄いため、表裏の
温度差は数１０度程度と低く温度による影響はない。し
かし、基材２２の部分は当初は常温状態にあり、かつ熱
容量が大きいため、半導体ウエハ９からの入熱ではすぐ
には温度が上がらない。すなわち、初期状態では、静電
チャック２１と基材２２の温度が並行して上がらないた
め、両者の温度差が大きくなり、両者間の熱応力は急増
する。このため、基材２２部分をヒータなどの加熱手段
を用いて予め加熱する方法を採用し、両者の温度差を小
さくすることができる。一方基材２２と静電チャック２
１との温度差の他に、静電チャック２１、基材２２の温
度が上がると、それぞれ固有の熱膨張率による熱膨張を
生じ、その熱膨張の差に応じて熱応力が発生する。Specifically, in the case of plasma CVD or the like,
The semiconductor wafer 9 has a heat input of about 10 W / cm 2 ,
Assuming that the process temperature of the semiconductor wafer 9 is 350 ° C., the temperature of the surface of the electrostatic chuck 21 during gas cooling is close to 250 to 350 ° C., depending on the thermal conductivity of the He gas cooling unit. In such a state, since the dielectric films 24 and 25 of the electrostatic chuck 21 are as thin as several hundreds of microns, the temperature difference between the front and back is as low as several tens degrees and is not affected by the temperature. However, since the portion of the base material 22 is initially in a normal temperature state and has a large heat capacity, the temperature does not immediately rise by heat input from the semiconductor wafer 9. That is, in the initial state, the temperature of the electrostatic chuck 21 and the temperature of the base material 22 do not rise in parallel, so that the temperature difference between the two increases and the thermal stress between the two increases rapidly. For this reason, a method of preheating the base member 22 using a heating means such as a heater is adopted, and the temperature difference between the two can be reduced. On the other hand, the base material 22 and the electrostatic chuck 2
When the temperatures of the electrostatic chuck 21 and the base material 22 rise in addition to the temperature difference from 1, thermal expansion occurs due to a specific thermal expansion coefficient, and thermal stress is generated according to the difference in the thermal expansion.
【００３０】そこで、本実施形態においては、基材２２
を、アルミ系の複合材料をベースとして作成することと
している。すなわち、基材２２をアルミ金属で構成した
場合、アルミ金属の熱膨張係数、熱伝導率はそれぞれ２
３×１０~ 6、２００Ｗ／ｍ℃である。一方、静電チャ
ック２１の誘電体膜２４、２５としてのアルミナ膜の熱
膨張係数、熱伝導率はそれぞれ８×１０~ 6、３０Ｗ／
ｍ℃程度であり、両者の間には熱膨張率差がある。しか
も熱伝導性能を考えると、静電チャック２１のアルミナ
膜２４、２５は薄くしたほうがよい。このため、基材２
２をアルミ金属で構成し、静電チャック２１のアルミナ
膜２５を薄く形成すると、約１００℃程度の温度差でも
膜応力は１００ｋｇ／ｃｍ2となり、アルミナ膜（誘電
体膜）は剥がれてしまう。Therefore, in the present embodiment, the base material 22
Is based on an aluminum-based composite material. That is, when the base material 22 is made of aluminum metal, the coefficient of thermal expansion and the thermal conductivity of the aluminum metal are 2 respectively.
3.times.10.sup.- 6 , 200 W / m.degree. On the other hand, the thermal expansion coefficient and the thermal conductivity of the alumina films as the dielectric films 24 and 25 of the electrostatic chuck 21 are 8 × 10 to 6 and 30 W /, respectively.
m ° C., and there is a difference in thermal expansion coefficient between the two. Moreover, considering the heat conduction performance, it is better to make the alumina films 24 and 25 of the electrostatic chuck 21 thin. For this reason, the substrate 2
If 2 is made of aluminum metal and the alumina film 25 of the electrostatic chuck 21 is formed thin, the film stress becomes 100 kg / cm 2 even at a temperature difference of about 100 ° C., and the alumina film (dielectric film) is peeled off.
【００３１】そこで、本実施形態においては、基材２２
と静電チャック２１との熱膨張係数の差を小さくするた
めに、基材２２に数ミクロン程度のＳｉＣの細粒を混入
させ、複合材によって基材２２を構成することとしてい
る。基材２２をアルミ金属を主体とした複合材として構
成するに際しては、溶解アルミにＳｉＣを混入させた
り、ＳｉＣセラミックス中に溶解アルミを圧入させる方
法を採用することができる。この場合、アルミ金属中に
金属酸化物やセラミックスを混ぜ合わせる比率により、
平均的な熱膨張係数が得られる。例えば、ＳｉＣを５０
％程度混ぜ合わせると複合材の熱膨張係数はおよそ１４
×１０~ 6となり、７０％程度混ぜ合わせると８×１０~
6程度となる。ＳｉＣを５０％混ぜ合わせた場合、静電
チャック２１の誘電体膜２４、２５と基材２２の温度が
２００℃程度まで上昇すると、両者の熱膨張差により、
１００ｋｇ／ｃｍ2以上の膜応力となる。したがって、
使用するプロセスの半導体ウエハ９の温度により、静電
チャック２１の温度の上限を決めたり、混入する材料の
比率を決めたりすることが必要である。ただし、ＳｉＣ
の比率があまり高くなると、複合化しにくくなると同じ
に、加工性も非常に悪くなったり、熱伝導性も低下す
る。Therefore, in the present embodiment, the base material 22
In order to reduce the difference in thermal expansion coefficient between the substrate 22 and the electrostatic chuck 21, fine particles of SiC of about several microns are mixed into the substrate 22, and the substrate 22 is made of a composite material. When forming the base material 22 as a composite material mainly composed of aluminum metal, it is possible to adopt a method of mixing SiC into molten aluminum or press-fitting molten aluminum into SiC ceramics. In this case, depending on the ratio of mixing metal oxides and ceramics in aluminum metal,
An average coefficient of thermal expansion is obtained. For example, if SiC is 50
%, The composite has a coefficient of thermal expansion of about 14
× 10 ~ 6 , and mix about 70% to 8 × 10 ~
It will be about 6 . When 50% of SiC is mixed, when the temperature of the dielectric films 24 and 25 of the electrostatic chuck 21 and the base material 22 rises to about 200 ° C., a difference in thermal expansion between the two increases.
The film stress becomes 100 kg / cm 2 or more. Therefore,
It is necessary to determine the upper limit of the temperature of the electrostatic chuck 21 and to determine the ratio of the mixed material depending on the temperature of the semiconductor wafer 9 in the process to be used. However, SiC
If the ratio is too high, it becomes difficult to form a composite, and at the same time, the workability becomes very poor and the thermal conductivity also decreases.
【００３２】そこで、本実施形態においては、基材２２
内部の材料の組成を熱膨張率（熱膨張係数）にしたがっ
て複数に分け、基材２２のうち静電チャック２１側の組
成として熱膨張率が静電チャック２１の熱膨張率に近い
もので構成し、冷却ブロック３０側の組成として熱膨張
率が冷却ブロック３０の熱膨張率に近いもので構成する
ことを特徴としている。Therefore, in the present embodiment, the base material 22
The composition of the internal material is divided into a plurality according to the coefficient of thermal expansion (coefficient of thermal expansion), and the composition of the base material 22 on the side of the electrostatic chuck 21 is configured so that the coefficient of thermal expansion is close to that of the electrostatic chuck 21 The composition of the cooling block 30 is such that the thermal expansion coefficient is close to the thermal expansion coefficient of the cooling block 30.
【００３３】具体的には、静電チャック２１の誘電体膜
２４と接合される基材２２側の複合材２２Ａの熱膨張係
数を１０×１０~ 6程度とし、両者間に作用する応力を
緩和するようにしている。さらに複合材２２Ａに接合さ
れる複合材２２Ｂの熱膨張係数を１４×１０~ 6程度と
し、複合材２２Ｂに接合される複合材２２Ｃの熱膨張係
数を１８×１０~ 6程度としている。すなわち、基材２
２は、３つの複合材２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃが積層され
て構成され、各複合材２２Ａ、２２Ｂ、２２Ｃの熱膨張
係数が段階的に変化するように構成されているので、基
材２２内部の熱応力を緩和することができる。またアル
ミで構成された冷却ブロック３０に接合される複合材２
２Ｃの熱膨張係数が１８×１０~ 6程度のため、複合材
２２Ｃと冷却ブロック３０との熱膨張差による熱応力も
低減することができる。More specifically, the thermal expansion coefficient of the composite material 22A on the side of the base material 22 to be bonded to the dielectric film 24 of the electrostatic chuck 21 is set to about 10 × 10 to 6 to reduce the stress acting between them. I am trying to do it. Further, the thermal expansion coefficient of the composite material 22B joined to the composite material 22A is set to about 14 × 10 to 6, and the thermal expansion coefficient of the composite material 22C joined to the composite material 22B is set to about 18 × 10 to 6 . That is, the base material 2
2 is formed by laminating three composite materials 22A, 22B, and 22C, and is configured such that the thermal expansion coefficients of the respective composite materials 22A, 22B, and 22C change stepwise. Thermal stress can be reduced. The composite material 2 joined to the cooling block 30 made of aluminum
Since the thermal expansion coefficient of 2C is about 18 × 10 to 6, thermal stress due to a difference in thermal expansion between the composite material 22C and the cooling block 30 can also be reduced.
【００３４】このように、本実施形態においては、基材
２２を熱膨張率が異なる複数の複合材２２Ａ、２２Ｂ、
２２Ｃで構成し、複合材２２Ａの組成を熱膨張係数が静
電チャック２１の熱膨張係数に近いもので構成し、複合
材２２Ｃの組成を熱膨張率が静電ブロック３０の熱膨張
率に近いもので構成したため、基材２２自身の熱変形、
経年変化を低減することができる。このため、静電吸着
装置２０が２００〜３００℃の比較的高温の雰囲気中で
用いられても、繰り返しの使用に耐えることができ、半
導体ウエハ９が８インチや１０インチなど大口径のもの
で構成されても耐久性の向上を図ることができる。As described above, in the present embodiment, a plurality of composite materials 22A, 22B,
22C, the composition of the composite material 22A has a coefficient of thermal expansion close to that of the electrostatic chuck 21, and the composition of the composite material 22C has a coefficient of thermal expansion close to the coefficient of thermal expansion of the electrostatic block 30. Because of the structure, the thermal deformation of the base material 22 itself,
Aging can be reduced. Therefore, even if the electrostatic chuck 20 is used in a relatively high temperature atmosphere of 200 to 300 ° C., it can withstand repeated use, and the semiconductor wafer 9 having a large diameter such as 8 inches or 10 inches can be used. Even with this configuration, the durability can be improved.
【００３５】また、基材２２は基材２２そのものがアル
ミ系で構成されているため、熱伝導率は比較的問題にな
ることは少ない。ただし、基材２２をセラミックス系材
料で形成した場合、熱伝導率がアルミ系に比べて小さい
ため、基材２２と冷却ブロック３０との間に大きな温度
差が生じたり、大きな内部応力が発生する恐れがある。
例えば、１００Ｗ／ｃｍ2の入熱を熱伝導率３０Ｗ／ｃ
ｍ2のアルミナ複合材を通じて冷却すると、基材２２の
温度は１００℃になる。Further, since the base material 22 itself is made of aluminum, the thermal conductivity is less likely to be a problem. However, when the base material 22 is formed of a ceramic material, since the thermal conductivity is smaller than that of the aluminum material, a large temperature difference occurs between the base material 22 and the cooling block 30 or a large internal stress occurs. There is fear.
For example, heat input of 100 W / cm 2 is converted to heat conductivity of 30 W / c.
Upon cooling through the m 2 alumina composite, the temperature of the substrate 22 will be 100 ° C.
【００３６】また基材２２を構成するに際しては、図３
に示すように、熱膨張係数が複合材２２Ａ、２２Ｂ、２
２Ｃと同じものとして、複合材３８Ａ、３８Ｂ、３８Ｃ
を個別に製作し、各複合材３８Ａ〜３８Ｃを積層して互
いに接合する構成を採用することもできる。ただし接合
剤、例えばロウ剤の処理温度が基材２２自身に残留熱応
力を残すことがないように注意する必要がある。In forming the base member 22, the base member 22 shown in FIG.
As shown in the figure, the thermal expansion coefficients of the composite materials 22A, 22B, 2
2C, composite materials 38A, 38B, 38C
May be individually manufactured, and the composite materials 38A to 38C may be laminated and joined to each other. However, care must be taken that the processing temperature of the bonding agent, for example, the brazing agent, does not leave residual thermal stress on the base material 22 itself.
【００３７】また基材２２と冷却ブロック３０との温度
差による変形応力が無視できない場合には、複合材３８
Ｂに溝状のスリット３９を形成し、基材２２と冷却ブロ
ック３０との温度差による応力を緩和させることもでき
る。If the deformation stress due to the temperature difference between the base material 22 and the cooling block 30 cannot be ignored, the composite material 38
By forming a groove-shaped slit 39 in B, stress due to a temperature difference between the base material 22 and the cooling block 30 can be reduced.
【００３８】また冷却ブロック３０の冷却水３３に冷却
水を流す代わりに、温水を流してい基材２２との温度差
による応力を緩和させる方法を採用させることもでき
る。Instead of flowing the cooling water to the cooling water 33 of the cooling block 30, a method of flowing hot water to alleviate the stress caused by the temperature difference from the substrate 22 may be adopted.
【００３９】また前記実施形態においては、冷却ブロッ
ク３０の材料として、アルミニウムよりも熱膨張係数も
小さい銅系材料を用いることもできる。この場合基材２
２の複合材３８Ｂを省略することもできる。In the above embodiment, as the material of the cooling block 30, a copper-based material having a smaller coefficient of thermal expansion than aluminum can be used. In this case, substrate 2
The second composite material 38B may be omitted.
【００４０】また基材２２自身をアルミ系複合材の代わ
りに、チタンなどの低膨張係数材料と他の材料を組み合
わせ、基材内部の熱膨張係数が段階的に変化するような
傾斜機能化して使用することも可能である。いずれの場
合も、熱で変形、膨張による差を基材２２自身で緩和さ
せることができる。The base material 22 itself is replaced with an aluminum-based composite material by combining a low expansion coefficient material such as titanium and another material to form a gradient function such that the thermal expansion coefficient inside the base material changes stepwise. It is also possible to use. In any case, the difference due to heat deformation and expansion can be reduced by the base material 22 itself.
【００４１】また基材２２を複合材で形成するに際して
は、図５に示すように、アシスト用イオン源５０の両側
に配置されたスパッタ用イオン源５１、５２を用い、各
イオン源５１、５２のイオン電流を制御することで、各
ターゲット５３、５４から飛散されるスパッタ粒子の組
成比を独自に、かつ連続的あるいは段階的に変更するこ
とで、精度のよい複合材で基材２２を製作することがで
きる。この場合、複合材からなる基材２２の表面界面は
イオンビームスパッタ法で形成されることになる。When the base material 22 is formed of a composite material, as shown in FIG. 5, sputtering ion sources 51 and 52 disposed on both sides of an assist ion source 50 are used. By controlling the ion current of the target, the composition ratio of the sputtered particles scattered from each of the targets 53 and 54 can be independently and continuously or stepwise changed to produce the base material 22 with a high-accuracy composite material. can do. In this case, the surface interface of the base material 22 made of the composite material is formed by the ion beam sputtering method.
【００４２】静電チャック２１の表面にパターン３５に
よる凹凸面を形成する場合、薄膜技法、例えばイオンミ
リング法を用いることで精度のよい表面加工が可能にな
る。例えば、図６に示すように、液晶大面積板用のエッ
チングや磁気ヘッド用のセラミックス加工に用いられる
イオンミリング装置のイオン源からイオンビーム４０を
静電チャック２１の表面に照射する。このとき静電チャ
ック２１の表面にはパターン３５にしたがったレジスト
４１が塗布されており、イオンビーム４０の照射によっ
てレジスト４１の一部４１’、静電チャック２１の一部
２１’が除去され、静電チャック２１の表面には吸着面
が精度よく形成される。In the case of forming an uneven surface by the pattern 35 on the surface of the electrostatic chuck 21, precise surface processing can be performed by using a thin film technique, for example, an ion milling method. For example, as shown in FIG. 6, the surface of the electrostatic chuck 21 is irradiated with an ion beam 40 from an ion source of an ion milling apparatus used for etching for a large-area liquid crystal plate and processing of ceramics for a magnetic head. At this time, a resist 41 according to the pattern 35 is applied to the surface of the electrostatic chuck 21, and a part 41 ′ of the resist 41 and a part 21 ′ of the electrostatic chuck 21 are removed by irradiation of the ion beam 40, A suction surface is formed on the surface of the electrostatic chuck 21 with high accuracy.
【００４３】[0043]
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
基材内部の材料の組成を熱膨張率にしたがって複数に分
け、基材のうち静電チャック側の組成を熱膨張率が静電
チャックの熱膨張率に近いもので構成し、冷却ブロック
側の組成を熱膨張率が冷却ブロックの熱膨張率に近いも
ので構成したため、熱応力による変形を抑制することが
でき、吸着対象が大型になっても耐久性の向上を図るこ
とができる。As described above, according to the present invention,
The composition of the material inside the base material is divided into a plurality according to the coefficient of thermal expansion, and the composition on the electrostatic chuck side of the base material is composed of the material whose coefficient of thermal expansion is close to the coefficient of thermal expansion of the electrostatic chuck. Since the composition is configured such that the coefficient of thermal expansion is close to the coefficient of thermal expansion of the cooling block, deformation due to thermal stress can be suppressed, and durability can be improved even if the adsorption target becomes large.
【図１】本発明の一実施形態を示す要部断面図である。FIG. 1 is a cross-sectional view of a main part showing one embodiment of the present invention.
【図２】静電吸着装置の要部断面図である。FIG. 2 is a sectional view of a main part of the electrostatic suction device.
【図３】基材の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the base material.
【図４】基材の他の実施形態を示す断面図である。FIG. 4 is a sectional view showing another embodiment of the base material.
【図５】基材の製造方法を説明するための構成図であ
る。FIG. 5 is a configuration diagram for explaining a method of manufacturing a base material.
【図６】静電チャックの表面処理方法を説明するための
図である。FIG. 6 is a view for explaining a surface treatment method of the electrostatic chuck.
１ プロセス処理装置 ２ 真空処理チャンバ ３ 仕切弁 ４ 真空排気ポンプ ５、６ ガス導入口 ９ 半導体ウエハ １０ 真空ロボット ２０ 静電吸着装置 ２１ 静電チャック ２２ 基材 ２３Ａ、２３Ｂ 電極 ２６ 基板吸着面 ２８Ａ、２８Ｂ 直流電源 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Process processing apparatus 2 Vacuum processing chamber 3 Gate valve 4 Vacuum exhaust pump 5, 6 Gas inlet 9 Semiconductor wafer 10 Vacuum robot 20 Electrostatic chuck 21 Electrostatic chuck 22 Base material 23A, 23B Electrode 26 Substrate adsorption surface 28A, 28B DC power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 元 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 菅野 誠一郎 茨城県土浦市神立町502番地 株式会社日 立製作所機械研究所内 Ｆターム(参考） 5F031 CC12 FF03 KK06 KK07 KK08 LL02 MM01 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Gen Murakami 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside the Hitachi Research Laboratory, Hitachi, Ltd. F-term (in reference) 5F031 CC12 FF03 KK06 KK07 KK08 LL02 MM01
Claims (9)
層上に吸着対象を吸着するための吸着面が形成された静
電チャックと、この静電チャックに埋設されて直流電圧
の印加により前記静電チャックの吸着面上に吸着対象を
吸着するための電荷を生じさせる少なくとも１つの電極
と、前記静電チャックと冷却ブロックとの間に挿入され
て前記静電チャックを支持する基材とを備え、前記基材
内部の材料の組成を熱膨張率に従って複数に分け、前記
基材のうち前記静電チャック側の組成を熱膨張率が前記
静電チャックの熱膨張率に近いもので構成し、前記冷却
ブロック側の組成を熱膨張率が前記冷却ブロックの熱膨
張率に近いもので構成してなる静電吸着装置。1. An electrostatic chuck formed of a thin-film dielectric layer and having an attraction surface for adsorbing an object to be attracted on the dielectric layer, and application of a DC voltage embedded in the electrostatic chuck. And at least one electrode for generating an electric charge for adsorbing an object to be attracted on an attraction surface of the electrostatic chuck, and a base material inserted between the electrostatic chuck and a cooling block to support the electrostatic chuck The composition of the material inside the substrate is divided into a plurality according to the coefficient of thermal expansion, and the composition of the substrate on the side of the electrostatic chuck is such that the coefficient of thermal expansion is close to the coefficient of thermal expansion of the electrostatic chuck. An electrostatic attraction device, wherein the composition on the cooling block side has a coefficient of thermal expansion close to that of the cooling block.
備えていることを特徴とする請求項１記載の静電吸着装
置。2. The electrostatic attraction device according to claim 1, further comprising a preheating means for preheating the base material.
機材料を混入させた複合材であることを特徴とする請求
項１または２記載の静電吸着装置。3. The electrostatic attraction device according to claim 1, wherein the substrate is a composite material obtained by mixing a ceramic inorganic material into a metal.
機材料を混入させた複合材を複数積層してなり、各層の
複合材は、金属中に混入されるセラミックス系無機材料
の比率により熱膨張係数が段階的に変化してなることを
特徴とする請求項１または２記載の静電吸着装置。4. The base material is formed by laminating a plurality of composite materials in which a ceramic-based inorganic material is mixed in a metal, and the composite material in each of the layers depends on the ratio of the ceramic-based inorganic material mixed in the metal. The electrostatic attraction device according to claim 1 or 2, wherein the expansion coefficient changes stepwise.
のスパッタ量の変化により、組成比が連続的あるいは段
階的に変化してなることを特徴とする請求項１または２
記載の静電吸着装置。5. The substrate according to claim 1, wherein the composition ratio changes continuously or stepwise according to a change in a sputtering amount of the multiple ion beam sputtering.
The electrostatic attraction device according to the above.
オンビームスパッタ法で形成されてなることを特徴とす
る請求項３または４記載の静電吸着装置。6. The electrostatic attraction device according to claim 3, wherein a surface interface of the substrate made of the composite material is formed by an ion beam sputtering method.
介して接合してなることを特徴とする請求項１、２、
３、４、５または６記載の静電吸着装置。7. The method according to claim 1, wherein the electrostatic chuck and the base material are joined via a metal.
7. The electrostatic attraction device according to 3, 4, 5, or 6.
より凹凸面で形成されてなることを特徴とする請求項
１、２、３、４、５、６または７記載の静電吸着装置。8. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the chucking surface of the electrostatic chuck is formed as a concave and convex surface by a thin film technique.
ング法で形成されてなることを特徴とする請求項８記載
の静電吸着装置。9. The electrostatic chuck according to claim 8, wherein the chucking surface of the electrostatic chuck is formed by an ion milling method.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18838298A JP2000021962A (en) | 1998-07-03 | 1998-07-03 | Electrostatic chuck device |
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