JP2000252351A - Electrostatic chuck and its manufacture - Google Patents
Electrostatic chuck and its manufactureInfo
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明が属する技術分野】本発明は、半導体デバイスの
製造工程等において、半導体ウエハ等の被吸着体を固
定、搬送するために用いられる静電チャックに関し、特
にハロゲンおよび/または酸素を含むプラズマに対して
耐性がある静電チャックおよびその製造方法に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck used for fixing and transporting an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer in a semiconductor device manufacturing process or the like, and more particularly to an electrostatic chuck used for plasma containing halogen and / or oxygen. The present invention relates to an electrostatic chuck that is resistant to the above and a manufacturing method thereof.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程中、シリコン
ウエハに代表される半導体ウエハ上に化合物膜を形成し
たり、エッチングする工程においては、半導体ウエハを
固定する治具として、電極上に絶縁層を有し、電極に電
圧を印加することにより絶縁層上にウエハを静電吸着す
る静電チャックが使用されている。そして、その絶縁層
としてはアルミナなどの高絶縁性セラミックス材料が用
いられつつある。2. Description of the Related Art In the process of manufacturing a semiconductor device, a process of forming a compound film on a semiconductor wafer typified by a silicon wafer or etching is performed by forming an insulating layer on an electrode as a jig for fixing the semiconductor wafer. There is used an electrostatic chuck that has a wafer and electrostatically attracts a wafer onto an insulating layer by applying a voltage to an electrode. And, as the insulating layer, a highly insulating ceramic material such as alumina is being used.
【0003】[0003]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アルミ
ナ等の高絶縁性材料では、十分な吸着力を得るために、
絶縁層の厚さを0.1mmより薄いものとする必要があ
り、このような極めて薄い絶縁層は加工中や使用中に破
損するおそれがある。However, with a highly insulating material such as alumina, in order to obtain a sufficient adsorption force,
The thickness of the insulating layer needs to be thinner than 0.1 mm, and such an extremely thin insulating layer may be damaged during processing or use.
【0004】また、上記化合物膜の形成やエッチングに
はハロゲンや酸素のプラズマが用いられるため、上記静
電チャックを長時間使用することにより、プラズマによ
って絶縁層の粒界が腐蝕されて粒子が脱落し、これがパ
ーティクルとなってデバイスの不良を誘起するという問
題もある。In addition, since plasma of halogen or oxygen is used for forming and etching the compound film, the use of the electrostatic chuck for a long period of time causes the plasma to corrode the grain boundaries of the insulating layer and drop the particles. However, there is also a problem that the particles become particles and induce device failure.
【0005】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、絶縁層を極めて薄くしなくとも十分な吸着性
が得られ、かつパーティクルによる悪影響が生じない静
電チャックおよびその製造方法を提供することを目的と
する。The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrostatic chuck capable of obtaining a sufficient adsorbing property without making the insulating layer extremely thin and having no adverse effects due to particles, and a method of manufacturing the same. The purpose is to do.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決すべく検討を重ねた結果、体積抵抗率が101 0
〜1013Ωcmといったアルミナよりも体積抵抗率の
低いセラミックス材料で絶縁層を構成することにより、
ジョンセン・ラーベック力を利用した吸着が可能とな
り、絶縁層の厚さが0.1mm以上、すなわち100μ
m以上でも十分な吸着力が得られ、かつセラミックス材
料のハロゲンおよび/または酸素を含むプラズマによる
エッチング速度を高純度石英ガラスの1/20以下とす
ることにより、パーティクルによる悪影響が生じないこ
とを見出した。また、このような特性を有するセラミッ
クス材料としてアルカリ土類金属、希土類金属、および
アルミニウムから選択される元素のフッ化物が好適であ
ることを見出した。さらに、このようなフッ化物による
所定厚の絶縁層を形成する際には、溶射が適しているこ
とを見出した。本発明はこのような知見に基づいて基づ
いてなされたものであり、以下の(1)〜(4)を提供
するものである。The present inventors Means for Solving the Problems] As a result of extensive investigations to solve the above problems, a volume resistivity of 10 1 0
By configuring the insulating layer with a ceramic material having a lower volume resistivity than alumina such as 〜1010 13 Ωcm,
Adsorption utilizing the Johnsen-Rahbek force becomes possible, and the thickness of the insulating layer is 0.1 mm or more, that is, 100 μm.
It has been found that a sufficient adsorption force can be obtained even at m or more, and that an adverse effect due to particles does not occur when the etching rate of the ceramic material by plasma containing halogen and / or oxygen is 1/20 or less of high-purity quartz glass. Was. Further, they have found that a fluoride of an element selected from alkaline earth metals, rare earth metals, and aluminum is suitable as a ceramic material having such characteristics. Further, it has been found that thermal spraying is suitable for forming an insulating layer of a predetermined thickness using such a fluoride. The present invention has been made based on such findings, and provides the following (1) to (4).
【0007】(1)電極と、その上に設けられた絶縁層
とを有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上
に被吸着体を静電吸着させる静電チャックであって、前
記絶縁層は、その厚さが100〜200μm、体積抵抗
率が1010〜10 13Ωcmであり、ハロゲンおよび
/または酸素を含むプラズマによるエッチング速度が高
純度石英ガラスの1/20以下であるセラミックス材料
からなることを特徴とする静電チャック。(1) An electrode and an insulating layer provided thereon
By applying a voltage to the electrode,
An electrostatic chuck for electrostatically adsorbing an object to be attracted to
The insulating layer has a thickness of 100 to 200 μm and a volume resistance of
Rate is 1010-10 13Ωcm, halogen and
High etching rate due to plasma containing oxygen
Ceramic material that is 1/20 or less of pure quartz glass
An electrostatic chuck, comprising:
【0008】(2)電極と、その上に設けられた絶縁層
とを有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上
に被吸着体を静電吸着させる静電チャックであって、前
記絶縁層は、アルカリ土類金属または希土類金属のフッ
化物、およびフッ化アルミニウムの中から選択される少
なくとも1種で構成され、その厚さが100〜200μ
mであり、その体積抵抗率が1010〜1013Ωcm
であることを特徴とする静電チャック。(2) An electrostatic chuck having an electrode and an insulating layer provided thereon, and applying a voltage to the electrode to electrostatically adsorb the object to be attracted onto the insulating layer, The insulating layer is made of at least one selected from a fluoride of an alkaline earth metal or a rare earth metal, and aluminum fluoride, and has a thickness of 100 to 200 μm.
m, and its volume resistivity is 10 10 to 10 13 Ωcm
An electrostatic chuck characterized by the following.
【0009】(3)上記(2)において、前記絶縁層
は、ハロゲンおよび/または酸素を含むプラズマによる
エッチング速度が高純度石英ガラスの1/20以下であ
ることを特徴とする静電チャック。(3) The electrostatic chuck according to (2), wherein the etching rate of the insulating layer by the plasma containing halogen and / or oxygen is 1/20 or less of that of high-purity quartz glass.
【0010】(4)電極と、その上に設けられた絶縁層
とを有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上
に被吸着体を静電吸着させる静電チャックを製造する静
電チャックの製造方法であって、電極を形成した基板
に、アルカリ土類金属または希土類金属のフッ化物、お
よびフッ化アルミニウムの中から選択される少なくとも
1種の粒子を溶射することにより前記絶縁層を形成する
ことを特徴とする静電チャックの製造方法。(4) An electrostatic chuck for manufacturing an electrostatic chuck having an electrode and an insulating layer provided thereon, and applying a voltage to the electrode to electrostatically adsorb an object to be attracted onto the insulating layer. A method for manufacturing an electric chuck, wherein the insulating layer is formed by spraying at least one particle selected from a fluoride of an alkaline earth metal or a rare earth metal and aluminum fluoride on a substrate on which an electrode is formed. Forming an electrostatic chuck.
【0011】[0011]
【発明の実施の形態】本発明が対象とする静電チャック
の基本的構造としては、単極型と双極型とがある。単極
型は、電極と被吸着物に逆の電圧を印加して吸着するも
のであり、双極型は、絶縁された2つの電極に各々逆の
電圧を印加し、被吸着物を吸着するものである。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The basic structure of an electrostatic chuck to which the present invention is applied includes a monopolar type and a bipolar type. The monopolar type is a type in which opposite voltages are applied to the electrode and the object to be adsorbed, and the bipolar type is one in which opposite voltages are applied to two insulated electrodes to adsorb the object. It is.
【0012】本発明に係る静電チャックは、これら単極
型のものも双極型のものも両方対象とするものであり、
電極と、その上に設けられた絶縁層とを有し、電極に電
圧を印加することにより、絶縁層上に被吸着体を静電吸
着させるものを前提とし、絶縁層は、その厚さが100
〜200μm、体積抵抗率が1010〜1013Ωcm
であり、ハロゲンおよび/または酸素を含むプラズマに
よるエッチング速度が高純度石英ガラスの1/20以下
であることを特徴とするものである。このエッチング速
度は、一定出力のプラズマ中でエッチングを行い、一定
時間毎にエッチングされた厚さを測定し、この測定を1
0時間までの任意の時間行った結果をもとに算出する。
この範囲内では、エッチング速度は時間に比例する。The electrostatic chuck according to the present invention is intended for both the monopolar type and the bipolar type.
It is assumed that the electrode has an electrode and an insulating layer provided thereon, and a voltage is applied to the electrode to electrostatically adsorb the object to be adsorbed on the insulating layer. 100
200200 μm, volume resistivity 10 10 -10 13 Ωcm
And an etching rate by plasma containing halogen and / or oxygen is 1/20 or less of that of high-purity quartz glass. This etching rate is determined by performing etching in a plasma having a constant output, measuring the etched thickness at regular time intervals, and measuring the thickness by one.
It is calculated based on the result of performing an arbitrary time up to 0 hours.
Within this range, the etching rate is proportional to time.
【0013】以下、図面を参照して具体的に説明する。
図1および図2は、本発明の実施形態に係る静電チャッ
クを示す断面図であり、図1は単極型のものを示し、図
2は双極型ものを示す。Hereinafter, a specific description will be given with reference to the drawings.
1 and 2 are cross-sectional views showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a monopolar type, and FIG. 2 shows a bipolar type.
【0014】図1の単極型の静電チャック1は、基板4
の上に電極2が形成され、その上の絶縁層3が形成され
ている。電極2には直流電源5が接続されており、この
直流電源5から電極2に給電されることにより、絶縁層
3の吸着面3aに載置されている被吸着体である半導体
ウエハWが静電吸着される。The monopolar electrostatic chuck 1 shown in FIG.
An electrode 2 is formed thereon, and an insulating layer 3 is formed thereon. A DC power supply 5 is connected to the electrode 2, and power is supplied from the DC power supply 5 to the electrode 2, so that the semiconductor wafer W, which is the object to be attracted, placed on the suction surface 3 a of the insulating layer 3 is statically charged. Electroadsorbed.
【0015】図2の双極型の静電チャック1’は、基板
4の上に一対の電極2a、2bが形成されて、その上に
絶縁層3が形成されている。電極2a,2bには直流電
源5が接続されており、電源5からこれらの電極にそれ
ぞれ逆極性の電荷が供給されて上の絶縁層3の吸着面3
aに載置されている半導体ウエハWが静電吸着される。In the bipolar electrostatic chuck 1 ′ shown in FIG. 2, a pair of electrodes 2 a and 2 b are formed on a substrate 4, and an insulating layer 3 is formed thereon. A DC power supply 5 is connected to the electrodes 2a and 2b, and charges of opposite polarities are supplied from the power supply 5 to these electrodes so that the adsorption surface 3 of the upper insulating layer 3 is formed.
The semiconductor wafer W placed on a is electrostatically attracted.
【0016】基板4の材料としては、金属、セラミック
ス、プラスチックおよびこれらの複合体など、形状を保
つことができる材料であれば特に限定されない。単極型
の場合には、基板4が導電性材料であれば、基板4を電
極として用いることができる。その場合には電極2が不
要である。図1は基板4が絶縁材料の例である。また、
双極型の場合には、基板4が絶縁性材料であれば、図2
に示すように、基板4の上に直接電極2a,2bを直接
形成することができるが、導電性材料であれば、基板表
面に絶縁材料をコーティングし、その上に電極を形成す
る必要がある。The material of the substrate 4 is not particularly limited as long as it can maintain its shape, such as metal, ceramics, plastic, and a composite thereof. In the case of a monopolar type, the substrate 4 can be used as an electrode if the substrate 4 is a conductive material. In that case, the electrode 2 is unnecessary. FIG. 1 shows an example in which the substrate 4 is an insulating material. Also,
In the case of the bipolar type, if the substrate 4 is an insulating material, FIG.
As shown in (1), the electrodes 2a and 2b can be formed directly on the substrate 4. However, if the material is a conductive material, it is necessary to coat an insulating material on the surface of the substrate and form the electrodes thereon. .
【0017】上記電極2または電極2a,2bの材料は
特に限定されず、Cu等の公知の材料を用いることがで
き、その形成方法も特に限定されず、印刷、貼り付け、
溶射等、公知の方法を用いることができる。The material of the electrode 2 or the electrodes 2a and 2b is not particularly limited, and a known material such as Cu can be used. The forming method thereof is not particularly limited.
A known method such as thermal spraying can be used.
【0018】絶縁層3は、その厚さが100〜200μ
m、体積抵抗率が1010〜101 3Ωcmであり、ハ
ロゲンおよび/または酸素を含むプラズマによるエッチ
ング速度が高純度石英ガラスの1/20以下である。The insulating layer 3 has a thickness of 100 to 200 μm.
m, a volume resistivity of 10 10 ~10 1 3 Ωcm, the etching rate by the plasma containing halogen and / or oxygen is 1/20 or less of a high-purity quartz glass.
【0019】絶縁層3の厚さを100〜200μmとし
たのは、100μm未満であると耐久性が小さすぎ、ま
た、加工により形成しようとする場合には加工が困難で
あり、200μmを超えると十分な吸着力を得ることが
できないからである。また、体積抵抗率が1010〜1
013Ωcmとしたのは、この範囲の体積抵抗率では電
荷の移動が比較的容易であるため、電荷が絶縁層表面に
誘起され、被吸着体に誘起された電荷との間に静電吸着
力が働くため、薄い絶縁層を形成しなくとも、高い静電
吸着力、すなわちジョンセン・ラーベック力を作用させ
ることができるからである。The reason why the thickness of the insulating layer 3 is set to 100 to 200 μm is that if it is less than 100 μm, the durability is too small, and if it is intended to form by processing, it is difficult to process. This is because a sufficient suction force cannot be obtained. Further, the volume resistivity is 10 10 to 1
The reason for setting the resistance to 0 13 Ωcm is that charge is relatively easily moved at a volume resistivity in this range, so that charge is induced on the surface of the insulating layer and electrostatically attracted to the charge induced on the object. This is because the force acts, and a high electrostatic attraction force, that is, a Johnsen-Rahbek force can be applied without forming a thin insulating layer.
【0020】従来のように絶縁層をアルミナ等の高絶縁
材料で形成する場合には、クーロン力の吸着であるた
め、電荷はほとんど移動することができず、十分な吸着
力を得るためには絶縁層の厚さを100μm未満と極め
て薄くする必要があったが、本発明のようにジョンセン
・ラーベック力を作用させることにより、絶縁層の厚さ
を100μm以上とすることが可能となる。In the case where the insulating layer is formed of a high insulating material such as alumina as in the prior art, the charge can hardly move because of Coulomb force absorption. Although the thickness of the insulating layer had to be extremely thin, less than 100 μm, the thickness of the insulating layer can be increased to 100 μm or more by applying the Johnsen-Rahbek force as in the present invention.
【0021】絶縁層3をハロゲンおよび/または酸素を
含むプラズマによるエッチング速度が高純度石英ガラス
の1/20以下となるようにしたのは、この程度のエッ
チング速度であれば、粒子の脱落が生じにくく、パーテ
ィクルの発生が少ないからである。なお、ここで高純度
石英ガラスとは、全不純物量が10ppm以下で、さら
にアルカリ金属の含有量が0.1ppm以下のものをい
う。The reason why the etching rate of the insulating layer 3 by the plasma containing halogen and / or oxygen is set to be 1/20 or less of that of the high-purity quartz glass is that if the etching rate is at such a level, particles will fall off. This is because it is difficult to generate particles. Here, the high-purity quartz glass refers to a glass having a total impurity amount of 10 ppm or less and an alkali metal content of 0.1 ppm or less.
【0022】なお、絶縁層3の表面粗さは、Raで0.
5μm以下が好ましい。Raが0.5μmを超えると、
十分な吸着力を得ることができなくなるおそれがあるか
らである。The surface roughness of the insulating layer 3 is 0.1 Ra.
5 μm or less is preferable. When Ra exceeds 0.5 μm,
This is because there is a possibility that a sufficient suction force cannot be obtained.
【0023】体積抵抗率が1010〜1013Ωcmで
あり、ハロゲンおよび/または酸素を含むプラズマによ
るエッチング速度が高純度石英ガラスの1/20以下で
あるという要件を満たし得るセラミックス材料として
は、アルカリ土類金属または希土類金属のフッ化物、お
よびフッ化アルミニウムが挙げられ、その他、酸化アル
ミニウムあるいは窒化アルミニウムに導電性の窒化チタ
ンあるいは炭化チタンを2〜10%複合化したセラミッ
クスが挙げられる。好ましくは、上記フッ化物から選択
される少なくとも1種で絶縁層3を構成する。As a ceramic material which can satisfy the requirement that the volume resistivity is 10 10 to 10 13 Ωcm and the etching rate by plasma containing halogen and / or oxygen is 1/20 or less of high-purity quartz glass, Examples include earth metal or rare earth metal fluorides and aluminum fluoride, and ceramics in which aluminum oxide or aluminum nitride is combined with conductive titanium nitride or titanium carbide by 2 to 10%. Preferably, the insulating layer 3 is made of at least one selected from the above-mentioned fluorides.
【0024】アルカリ土類金属または希土類金属のフッ
化物、およびフッ化アルミニウムでは、ハロゲンまたは
酸素、またはこれらの両方を含むプラズマ、特にCF4
等のフッ素系ガスのプラズマとの反応性が低いため、こ
れらのプラズマに対して高純度石英ガラスの1/20以
下のエッチング速度となるような極めて高い耐蝕性が得
られる。For alkaline earth metal or rare earth metal fluorides and aluminum fluoride, a plasma containing halogen or oxygen, or both, especially CF 4
Because of low reactivity with fluorine-based gas plasmas, it is possible to obtain extremely high corrosion resistance with respect to these plasmas such that the etching rate of high-purity quartz glass is 1/20 or less.
【0025】絶縁層3を構成するフッ化物のうち、アル
カリ土類金属のフッ化物としてはMgF2、CaF2が
好適であり、希土類金属のフッ化物としてはYF3、C
eF 3が好適である。Of the fluorides constituting the insulating layer 3,
MgF as fluoride of potassium earth metal2, CaF2But
Preferred is a rare earth metal fluoride such as YF3, C
eF 3Is preferred.
【0026】このような絶縁層3は、蒸着、スパッタ、
張り付けなど、公知の方法により形成することができる
が、大型の静電チャックを作製する場合等には、溶射を
採用することが最も好ましい。溶射によって上記フッ化
物膜を形成する場合には、アルカリ土類金属または希土
類金属のフッ化物、およびフッ化アルミニウムから選択
される少なくとも1種の粒子を高温高速気流中で溶融
し、その溶融物を電極を形成した基板上に付着させる。
このような溶射の原料としてのフッ化物粉末の粒径は1
0〜100μmが好ましく、30〜70μmが一層好ま
しい。粒径が小さすぎると溶射の際に用いるガス流によ
って吹き飛んでしまい、トーチ形成能率が悪くなり、大
きすぎると十分溶融しないため、良好な膜を形成するこ
とができない。このように溶射により絶縁層を形成した
後、好ましくは、最終的に研磨加工によって絶縁層の表
面粗さをRaで0.5μm以下となるようにする。The insulating layer 3 is formed by vapor deposition, sputtering,
Although it can be formed by a known method such as pasting, it is most preferable to employ thermal spraying when manufacturing a large electrostatic chuck. When the above-mentioned fluoride film is formed by thermal spraying, at least one kind of particles selected from a fluoride of an alkaline earth metal or a rare earth metal, and aluminum fluoride is melted in a high-temperature high-speed gas stream, and the melt is formed. The electrode is attached on the substrate on which the electrode is formed.
The particle size of the fluoride powder as a material for such thermal spraying is 1
It is preferably from 0 to 100 μm, more preferably from 30 to 70 μm. If the particle size is too small, it will be blown off by the gas flow used during thermal spraying, and the torch forming efficiency will be poor. If it is too large, it will not melt sufficiently, and a good film cannot be formed. After forming the insulating layer by thermal spraying as described above, preferably, the surface roughness of the insulating layer is finally adjusted to 0.5 μm or less in Ra by polishing.
【0027】このような方法により、厚さが100〜2
00μm、体積抵抗率が1010〜1013Ωcmの上
記フッ化物からなる絶縁層を容易に形成することが可能
である。According to such a method, the thickness is 100 to 2
It is possible to easily form an insulating layer made of the above-mentioned fluoride having a thickness of 00 μm and a volume resistivity of 10 10 to 10 13 Ωcm.
【0028】本発明の静電チャックは、以上のように絶
縁層3の厚さが100〜200μmであり、体積抵抗率
が1010〜1013Ωcmであるから、ジョンセン・
ラーベック力により、1kV以下で十分な吸着力を得る
ことができ、ハロゲンおよび/または酸素を含むプラズ
マによるエッチング速度が高純度石英ガラスの1/20
以下という極めて優れた耐蝕性を有するから、パーティ
クルの発生を少なくすることができる。In the electrostatic chuck according to the present invention, the insulating layer 3 has a thickness of 100 to 200 μm and a volume resistivity of 10 10 to 10 13 Ωcm as described above.
Due to the Rabbeck force, a sufficient adsorption force can be obtained at 1 kV or less, and the etching rate by plasma containing halogen and / or oxygen is 1/20 that of high-purity quartz glass
Since it has the following excellent corrosion resistance, generation of particles can be reduced.
【0029】そして、アルカリ土類金属または希土類金
属のフッ化物、およびフッ化アルミニウムから選択され
る少なくとも1種で絶縁層を形成すれば、絶縁層は上記
体積抵抗率と耐蝕性とを容易に兼備することができる。If the insulating layer is formed of at least one selected from a fluoride of an alkaline earth metal or a rare earth metal and aluminum fluoride, the insulating layer easily has the above-mentioned volume resistivity and corrosion resistance. can do.
【0030】[0030]
【実施例】以下、本発明の実施例について比較例と比較
しつつ説明する。 (実施例1〜9)表1に示す各種材料のφ200mmの
基板を用い、内部の絶縁層としてアルミナを用い、溶射
法により銅電極を形成し、さらに表1に示す材料からな
り、表1に示す体積抵抗率および膜厚を有する絶縁層を
溶射により表面に形成し、単極型または双極型の静電チ
ャックを製造した。EXAMPLES Examples of the present invention will be described below in comparison with comparative examples. (Examples 1 to 9) A copper electrode was formed by a thermal spraying method using substrates of φ200 mm of various materials shown in Table 1 and alumina as an inner insulating layer, and further made of the materials shown in Table 1. An insulating layer having the indicated volume resistivity and thickness was formed on the surface by thermal spraying to produce a monopolar or bipolar electrostatic chuck.
【0031】このようにして製造した静電チャックの電
極に電圧を印加し、φ200mmのシリコンウエハを吸
着した。静電チャックと被吸着物であるシリコンウエハ
との間にHeガスを供給して圧力をかけ、He圧が20
00Paでも漏れない吸着力を示す電圧を吸着電圧とし
た。また、13.56MHz、200Wの高周波電界中
にCF4ガスとO2ガスを、CF4/O2が7/1とな
るような流量で供給してプラズマを発生させ、静電チャ
ックの腐蝕量およびパーティクル量を調べた。エッチン
グ速度は、処理中、1時間毎に10時間後まで試料重量
を測定し、得られた結果と絶縁層の密度から腐蝕された
厚さを算出し、最小二乗法を用いて1時間当たりのエッ
チング量として算出した。また、パーティクル量の測定
は、8インチのシリコンウェハを静電チャックに吸着し
た状態で、同様にプラズマ処理を行い、6時間後にシリ
コンウェハを取り出し、ウェハと静電チャックの接触面
のパーティクルを光散乱式のパーティクルカウンターで
測定した。このようにして測定したパーティクル数をウ
ェハ面積で除し、単位面積当たりのパーティクル数を算
出した。A voltage was applied to the electrodes of the electrostatic chuck manufactured as described above, and a silicon wafer having a diameter of 200 mm was sucked. He gas is supplied between the electrostatic chuck and the silicon wafer to be adsorbed to apply pressure, and the He pressure becomes 20.
A voltage indicating an adsorption force that does not leak even at 00 Pa was defined as an adsorption voltage. Further, a CF 4 gas and an O 2 gas are supplied in a high frequency electric field of 13.56 MHz and 200 W at a flow rate such that CF 4 / O 2 becomes 7/1 to generate plasma, and the amount of corrosion of the electrostatic chuck is increased. And the amount of particles was examined. The etching rate was determined by measuring the sample weight every hour for up to 10 hours after processing, calculating the corrosion thickness from the obtained result and the density of the insulating layer, and using the least squares method per hour. It was calculated as an etching amount. In addition, the measurement of the amount of particles is carried out in the same manner as described above, with the 8-inch silicon wafer being attracted to the electrostatic chuck, plasma treatment being carried out. It was measured with a scattering type particle counter. The number of particles thus measured was divided by the wafer area to calculate the number of particles per unit area.
【0032】表1に、吸着電圧、エッチング速度および
パーティクル量を示す。この表に示すように、実施例1
〜9は絶縁層がフッ化物で構成されている結果、CF4
ガスとO2ガスに対する耐蝕量が0.5μm以下であっ
て、後述する高純度石英ガラスの1/20以下であり、
パーティクルも極めて少ないことが確認された。また、
体積抵抗率が1010〜1013Ωcmであるから、絶
縁層が100〜200μmの範囲内で1kV以下で十分
な吸着力が得られた。Table 1 shows the adsorption voltage, the etching rate, and the amount of particles. As shown in this table, Example 1
To 9 are results that are composed of a fluoride insulating layer, CF 4
Corrosion resistance to gas and O 2 gas is 0.5 μm or less, which is 1/20 or less of high-purity quartz glass described later,
It was confirmed that the number of particles was extremely small. Also,
Since the volume resistivity is 10 10 to 10 13 Ωcm, a sufficient attraction force is obtained at 1 kV or less in the range of 100 to 200 μm for the insulating layer.
【0033】(比較例1〜7)表1に示すように、絶縁
層が高純度石英、高絶縁性セラミックであるアルミナ、
ポリイミド樹脂であるもの、および絶縁層の厚さが本発
明の範囲から外れるものを用い、実施例と同様の方法で
単極型または双極型の静電チャックを製造した。そし
て、実施例とどうような吸着試験および腐蝕試験を行っ
た。(Comparative Examples 1 to 7) As shown in Table 1, the insulating layer was made of high-purity quartz, alumina which was a high-insulating ceramic,
Using a polyimide resin and an insulating layer having a thickness outside the range of the present invention, a monopolar or bipolar electrostatic chuck was manufactured in the same manner as in the example. Then, what kind of adsorption test and corrosion test were performed with the examples.
【0034】その結果、表1に示すように、絶縁層が高
純度石英、高絶縁性セラミックであるアルミナであるも
のは、いずれも体積抵抗率が高いため、絶縁層厚さが1
00μm未満であっても十分な吸着力を得るために1k
Vを超える高い電圧が必要であった。また、プラズマに
よる腐蝕量も多く、特に高純度石英ガラスは腐蝕量が1
7.5μmと多く、したがってパーティクルも多かっ
た。また、絶縁層がポリイミドのものも体積抵抗率が高
いため、吸着電圧が1kV以下が得られているものの、
厚さが100μm以下であり、かつ腐蝕量が多く、パー
ティクル量も多かった。絶縁層がフッ化物ではあるが、
絶縁層厚さが200μmを超えたものは、腐蝕量は少な
く、パーティクルも許容範囲であったが、十分な吸着力
を得るためには1kV以上の電圧が必要であった。As a result, as shown in Table 1, since the insulating layer made of high-purity quartz or alumina which is a high-insulating ceramic has a high volume resistivity, the insulating layer has a thickness of 1%.
Even if it is less than 00 μm, 1 k
High voltages above V were required. In addition, the amount of corrosion caused by plasma is large.
The particle size was as large as 7.5 μm, and the particles were therefore large. In addition, since the insulating layer made of polyimide also has a high volume resistivity, an adsorption voltage of 1 kV or less is obtained.
The thickness was 100 μm or less, the amount of corrosion was large, and the amount of particles was large. Although the insulating layer is fluoride,
When the thickness of the insulating layer exceeded 200 μm, the amount of corrosion was small and particles were within an allowable range, but a voltage of 1 kV or more was required to obtain a sufficient adsorption force.
【0035】[0035]
【表1】 [Table 1]
【0036】[0036]
【発明の効果】本発明によれば、絶縁層が、その厚さが
100〜200μm、体積抵抗率が10 10〜1013
Ωcmであり、ハロゲンおよび/または酸素を含むプラ
ズマによるエッチング速度が高純度石英ガラスの1/2
0以下であるセラミックス材料からなるので、絶縁層を
極めて薄くしなくとも十分な吸着性が得られ、かつパー
ティクルによる悪影響が生じない静電チャックおよびそ
の製造方法を得ることができる。According to the present invention, the insulating layer has a thickness
100-200 μm, volume resistivity is 10 10-1013
Ωcm, which contains halogen and / or oxygen
The etching rate by Zuma is 1/2 that of high-purity quartz glass.
0 or less, so the insulating layer
Sufficient adsorptivity can be obtained without making the
Electrostatic chuck and its
Can be obtained.
【図1】本発明が適用される単極型の静電チャックを示
す断面図。FIG. 1 is a cross-sectional view showing a monopolar electrostatic chuck to which the present invention is applied.
【図2】本発明が適用される双極型の静電チャックを示
す断面図。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a bipolar electrostatic chuck to which the present invention is applied.
1,1’……静電チャック 2,2a,2b……電極 3……絶縁層 3a……吸着面 4……基板 5……電源 1, 1 '... electrostatic chuck 2, 2a, 2b ... electrode 3 ... insulating layer 3a ... adsorption surface 4 ... substrate 5 ... power supply
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮田 昇 東京都江東区清澄一丁目2番23号 太平洋 セメント株式会社研究本部内 Fターム(参考) 5F004 BB12 BB22 BB29 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 MA28 MA32 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on front page (72) Inventor Noboru Miyata 1-2-3 Kiyosumi, Koto-ku, Tokyo Pacific Cement Co., Ltd. Research Term F-term (reference) 5F004 BB12 BB22 BB29 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 MA28 MA32
Claims (4)
有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上に被
吸着体を静電吸着させる静電チャックであって、 前記絶縁層は、その厚さが100〜200μm、体積抵
抗率が1010〜10 13Ωcmであり、ハロゲンおよ
び/または酸素を含むプラズマによるエッチング速度が
高純度石英ガラスの1/20以下であるセラミックス材
料からなることを特徴とする静電チャック。1. An electrode and an insulating layer provided on the electrode.
And apply a voltage to the electrode to cover the insulating layer.
An electrostatic chuck for electrostatically adsorbing an adsorbent, wherein the insulating layer has a thickness of 100 to 200 μm and a volume resistance.
Resistance rate is 1010-10 13Ωcm, halogen and
Etching rate by plasma containing oxygen and / or oxygen
Ceramic material that is 1/20 or less of high purity quartz glass
An electrostatic chuck characterized by being made of a material.
有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上に被
吸着体を静電吸着させる静電チャックであって、 前記絶縁層は、アルカリ土類金属または希土類金属のフ
ッ化物、およびフッ化アルミニウムの中から選択される
少なくとも1種で構成され、その厚さが100〜200
μmであり、その体積抵抗率が1010〜1013Ωc
mであることを特徴とする静電チャック。2. An electrostatic chuck, comprising: an electrode; and an insulating layer provided thereon, wherein a voltage is applied to the electrode to electrostatically adsorb the object to be adsorbed on the insulating layer, The insulating layer is made of at least one selected from a fluoride of an alkaline earth metal or a rare earth metal, and aluminum fluoride, and has a thickness of 100 to 200.
μm, and its volume resistivity is 10 10 to 10 13 Ωc
m.
酸素を含むプラズマによるエッチング速度が高純度石英
ガラスの1/20以下であることを特徴とする請求項2
に記載の静電チャック。3. An etching rate of said insulating layer by plasma containing halogen and / or oxygen is not more than 1/20 of high-purity quartz glass.
2. The electrostatic chuck according to 1.
有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上に被
吸着体を静電吸着させる静電チャックを製造する静電チ
ャックの製造方法であって、 電極を形成した基板に、アルカリ土類金属または希土類
金属のフッ化物、およびフッ化アルミニウムの中から選
択される少なくとも1種の粒子を溶射することにより前
記絶縁層を形成することを特徴とする静電チャックの製
造方法。4. An electrostatic chuck for manufacturing an electrostatic chuck having an electrode and an insulating layer provided thereon, and applying a voltage to the electrode to electrostatically adsorb an object to be attracted onto the insulating layer. A method of manufacturing a chuck, wherein the insulating layer is formed by spraying at least one particle selected from a fluoride of an alkaline earth metal or a rare earth metal, and aluminum fluoride on a substrate on which an electrode is formed. A method of manufacturing an electrostatic chuck, comprising: forming an electrostatic chuck;
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