JP2000277596A - Electrostatic chuck - Google Patents

Electrostatic chuck

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JP2000277596A
JP2000277596A JP8118499A JP8118499A JP2000277596A JP 2000277596 A JP2000277596 A JP 2000277596A JP 8118499 A JP8118499 A JP 8118499A JP 8118499 A JP8118499 A JP 8118499A JP 2000277596 A JP2000277596 A JP 2000277596A
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JP
Japan
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chuck
electrode layers
chuck electrode
insulating substrate
electrode layer
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Application number
JP8118499A
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Japanese (ja)
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Atsushi Ito
淳 伊藤
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To reinforce a chuck force by a method wherein a cavity part intervenes between chuck electrode layers of different poles disposed adjacently in the direction of an insulating substrate face. SOLUTION: An insulating substrate 2 constituting an electrostatic chuck 1 is composed of an aluminum nitride sintered compact of a dielectric. Since the insulating substrate 2 chucks simultaneously a plurality of silicon wafers W1 as matters to be attracted, it is formed so as to have an area several times that of the silicon wafer W1. As a surface roughness of a chuck face S1 of the insulating substrate 2 decreases, a Johnson-Rahbeck power increases. The insulating substrate 2 has a multilayer structure, and is formed internally with chuck electrode layers 3, 4, and a heater electrode layer. The chuck electrode layer 3 of a positive pole and the chuck electrode layer 4 of a negative pole are together positioned in a layer close to the chuck face S 1. The respective chuck electrode layers 3, 4 are connected as interlayers to a non-chuck face S2, respectively. A plus side of a chucking DC power source 5 is connected correspondingly to the chuck electrode layer 3 of a positive pole via a wiring. A shielding material layer 6 intervenes between the different-pole chuck electrode layers 3 and 4.

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、静電チャックに関
するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck.

【0002】[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。このような場
合、通常、チャック装置と呼ばれる固定手段が用いられ
る。特に近年では、静電気の力を利用して半導体ウェハ
を吸着するセラミック製の静電チャックが提案されるに
至っている。
2. Description of the Related Art In a semiconductor manufacturing process, processes such as etching and sputtering are performed while a semiconductor wafer made of silicon or the like is fixed. In such a case, a fixing means called a chuck device is usually used. In particular, in recent years, a ceramic electrostatic chuck that attracts a semiconductor wafer by using the force of static electricity has been proposed.

【0003】従来におけるこの種の静電チャックでは、
絶縁基材の内部に正負のチャック電極層がそれぞれ形成
されている。両チャック電極層は櫛歯状を呈していて互
い違いに配置されている。そして、両チャック電極層に
直流電流を通電すると、チャック面の外部領域に好適な
電場が形成される結果、同面に半導体ウェハが静電的に
吸着されるようになっている。
In this type of conventional electrostatic chuck,
Positive and negative chuck electrode layers are formed inside the insulating base material. Both chuck electrode layers have a comb shape and are arranged alternately. When a direct current is applied to both chuck electrode layers, a suitable electric field is formed in the outer region of the chuck surface, and as a result, the semiconductor wafer is electrostatically attracted to the same surface.

【0004】[0004]

【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、例えば大口径のウェハをチャックした
い場合や、多数のウェハチャックしたい場合がある。そ
して、これらの場合には強いチャック力をもってウェハ
を確実に固定し、位置ずれや脱落等の発生を未然に防止
する必要がある。
In the manufacture of semiconductors, for example, there are cases where it is desired to chuck a large-diameter wafer, or when a large number of wafers are to be chucked. In these cases, it is necessary to securely fix the wafer with a strong chucking force and to prevent the occurrence of displacement, dropping, and the like.

【0005】しかし、チャック電極層に対する印加電圧
を大きくしてチャック力を向上させようとすると、隣接
して配置されている異極のチャック電極間を絶縁する箇
所に絶縁破壊が起こり、両チャック電極間にて電流がリ
ークしてしまうおそれがある。ゆえに、従来では絶縁基
材に用いているセラミック質の絶縁耐圧を超えない範囲
でしか、印加電圧を設定することができなかった。つま
り、印加電圧の増大という方法にて充分なチャック力を
得ることは、実際上は困難な状況にあった。
However, if the voltage applied to the chuck electrode layer is increased to increase the chucking force, dielectric breakdown occurs at a place where the adjacent different-sized chuck electrodes are insulated from each other. There is a possibility that current leaks in between. Therefore, conventionally, the applied voltage can be set only within a range not exceeding the dielectric strength of the ceramic used for the insulating base material. That is, it was actually difficult to obtain a sufficient chucking force by a method of increasing the applied voltage.

【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。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck having a strong chucking force.

【0007】[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、チャック電極層への
通電により、絶縁基材のチャック面に被吸着物が静電的
に吸着される静電チャックにおいて、基材面方向に隣接
して配置されている異極のチャック電極層間に、空洞部
が介在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。
In order to solve the above-mentioned problems, according to the first aspect of the present invention, an object to be attracted is electrostatically charged on the chuck surface of the insulating base material by energizing the chuck electrode layer. The gist of the electrostatic chuck to be attracted is that a cavity is interposed between chuck electrode layers of different polarities arranged adjacent to each other in the substrate surface direction.

【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、前記空洞部は前記チャック面側にて開口する遮蔽溝
であるとした。請求項3に記載の発明は、請求項2にお
いて、前記遮蔽溝の底面は、前記チャック電極層の下面
よりも内層側に位置しているとした。
According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the hollow portion is a shielding groove that opens on the chuck surface side. According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the bottom surface of the shielding groove is located closer to the inner layer than the lower surface of the chuck electrode layer.

【0009】以下、本発明の「作用」について説明す
る。請求項1に記載の発明によると、隣接して配置され
た異極のチャック電極層同士が空洞部内の空気層によっ
て遮蔽されるため、印加電圧を大きく設定したときで
も、両チャック電極間の絶縁箇所の絶縁が破壊されにく
くなる。よって、両チャック電極間にて電流がリークす
る心配がなくなる結果、絶縁基材中に電場が形成されに
くくなり、逆にチャック面の外部領域に電場が形成され
やすくなる。このため、印加電圧の増大という方法にて
強いチャック力を得ることができる。
The "action" of the present invention will be described below. According to the first aspect of the present invention, the chuck electrode layers having different polarities arranged adjacent to each other are shielded by the air layer in the hollow portion. The insulation at the location is less likely to be destroyed. As a result, there is no fear that a current leaks between the two chuck electrodes. As a result, an electric field is less likely to be formed in the insulating base material, and conversely, an electric field is more likely to be formed in a region outside the chuck surface. Therefore, a strong chucking force can be obtained by increasing the applied voltage.

【0010】請求項2に記載の発明によると、チャック
面側にて開口する遮蔽溝であれば、比較的容易に形成す
ることが可能であるため、静電チャックの製造困難化や
高コスト化を伴うこともなくなる。
According to the second aspect of the present invention, since a shielding groove which is opened on the chuck surface side can be formed relatively easily, it becomes difficult to manufacture the electrostatic chuck and to increase the cost. Will not be accompanied.

【0011】請求項3に記載の発明によると、遮蔽溝の
底面はチャック電極層の下面よりも内層側に位置してい
るため、より確実な遮蔽効果を得ることができる。ゆえ
に、より大きな印加電圧に耐えることができ、より強い
チャック力を実現することが可能となる。
According to the third aspect of the present invention, since the bottom surface of the shielding groove is located closer to the inner layer than the lower surface of the chuck electrode layer, a more reliable shielding effect can be obtained. Therefore, it is possible to withstand a larger applied voltage and to realize a stronger chucking force.

【0012】[0012]

【発明の実施の形態】以下、本発明を具体化した一実施
形態の双極タイプの静電チャック1を図1〜図3に基づ
き詳細に説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a bipolar type electrostatic chuck 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.

【0013】図1,図2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
成している絶縁基材2は、好適な誘電体である窒化アル
ミニウム焼結体からなる。ここでは絶縁基材2として円
盤状かつ厚さが約数mmのものを用いている。なお、本
実施形態の絶縁基材2は、被吸着物であるシリコンウェ
ハW1を複数枚同時にチャックとすべく、シリコンウェ
ハW1の数倍の面積となるように形成されている。絶縁
基材2のチャック面S1 (図1においては上側面)の表
面粗さRaは0.07μm以下、より好ましくは0.0
5μm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。
FIGS. 1 and 2 schematically show an electrostatic chuck 1 according to this embodiment. The insulating base material 2 constituting the electrostatic chuck 1 is made of a sintered body of aluminum nitride which is a suitable dielectric. Here, a disk-shaped insulating substrate having a thickness of about several mm is used. The insulating substrate 2 of the present embodiment is formed to have an area several times larger than that of the silicon wafer W1 so that a plurality of silicon wafers W1 to be adsorbed can be simultaneously chucked. The surface roughness Ra of the chuck surface S1 (the upper surface in FIG. 1) of the insulating base material 2 is 0.07 .mu.m or less, more preferably 0.07 .mu.m or less.
It is good to set it to 5 μm or less, most preferably to 0.03 μm or less. The reason is that the Johnson-Rahbek force increases as the flatness of the chuck surface S1 increases, that is, as the surface roughness Ra decreases.

【0014】本実施形態の絶縁基材2は多層構造をなし
ていて、その内部にはチャック電極層3,4や図示しな
いヒータ電極層が形成されている。正極のチャック電極
層3及び負極のチャック電極層4は、ともにチャック面
S1から近い層に位置している。チャック面S1からチ
ャック電極層3,4の下面までの深さは、0.3mm程
度に設定されている。また、ヒータ電極層はチャック電
極層3,4よりも下層に位置している。なお、前記各電
極層3,4は、いずれもタングステンペースト等のよう
な導電性ペーストP1 を用いて印刷形成されている。各
電極層3,4の印刷厚さは、数十μm程度に設定されて
いる。
The insulating substrate 2 of the present embodiment has a multilayer structure, in which chuck electrode layers 3 and 4 and a heater electrode layer (not shown) are formed. The chuck electrode layer 3 of the positive electrode and the chuck electrode layer 4 of the negative electrode are both located near the chuck surface S1. The depth from the chuck surface S1 to the lower surfaces of the chuck electrode layers 3 and 4 is set to about 0.3 mm. The heater electrode layer is located below the chuck electrode layers 3 and 4. Each of the electrode layers 3 and 4 is formed by printing using a conductive paste P1 such as a tungsten paste. The printing thickness of each of the electrode layers 3 and 4 is set to about several tens of μm.

【0015】図2に示されるように、正極のチャック電
極層3は、絶縁基材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3aとにより構成されている。従って、全
体的にみると同チャック電極層3は櫛歯状を呈してい
る。負極のチャック電極層4も、半円弧状部分と多数の
直線状部分4aとにより構成されていて、同じく櫛歯状
を呈している。本実施形態では、これら2つのチャック
電極層3,4の形状・大きさはほぼ等しくなっている。
As shown in FIG. 2, the chuck electrode layer 3 of the positive electrode includes a semicircular portion located on the outer periphery of the insulating base material 2 and a number of straight lines extending from the semicircular portion in parallel and at equal intervals. And a portion 3a. Accordingly, the chuck electrode layer 3 has a comb-like shape as a whole. The negative electrode chuck electrode layer 4 also includes a semicircular arc-shaped portion and a large number of linear portions 4a, and also has a comb-like shape. In the present embodiment, the shape and size of these two chuck electrode layers 3 and 4 are substantially equal.

【0016】両者の直線状部分3a,4a同士は、図2
に示されるように互い違いに配置されている。即ち、異
極のチャック電極層3,4の直線状部分3a,4aは、
基材面方向に隣接して配置されている。隣接する直線状
部分3a,4a同士の離間幅L1は、5mm以上に、好
ましくは10mm以上に設定されていることがよい。そ
の理由は、直線状部分3a,4a間に充分な絶縁領域を
確保しておくためである。
The two linear portions 3a and 4a are connected to each other in FIG.
Are staggered as shown in FIG. That is, the linear portions 3a and 4a of the chuck electrode layers 3 and 4 having different polarities are
They are arranged adjacent to each other in the substrate surface direction. The distance L1 between the adjacent linear portions 3a and 4a may be set to 5 mm or more, preferably 10 mm or more. The reason is to secure a sufficient insulating region between the linear portions 3a and 4a.

【0017】各々のチャック電極層3,4は、別個のス
ルーホールT1,T2によって非チャック面(図1では
下側面)S2とそれぞれ層間接続されている。正極のチ
ャック電極層3に対応するスルーホールT1の下端面に
は、チャック用の直流電源5のプラス側が配線を介して
接続されている。一方、負極のチャック電極層4に対応
するスルーホールT2の下端面には、前記直流電源5の
マイナス側が配線を介して接続されている。
Each of the chuck electrode layers 3 and 4 is interlayer-connected to the non-chuck surface (lower surface in FIG. 1) S2 by separate through holes T1 and T2. The plus side of the DC power supply 5 for chucking is connected to the lower end surface of the through hole T1 corresponding to the chuck electrode layer 3 of the positive electrode via a wiring. On the other hand, the lower side of the through hole T2 corresponding to the negative electrode chuck electrode layer 4 is connected to the minus side of the DC power supply 5 via a wiring.

【0018】図1,図2に示されるように、この静電チ
ャック1は空洞部としての遮蔽溝6を備えている。この
遮蔽溝6は、絶縁基材2のチャック面S1側にて開口し
ている。本実施形態における遮蔽溝6は、細長くて連続
していて、略矩形状の断面形状を有している。同遮蔽体
層6は、異極のチャック電極層3,4の直線状部分3
a,4a間に介在されている。前記遮蔽体層6は、絶縁
基材2を基材厚さ方向から投影したときにチャック電極
層3,4と重なり合わない位置関係にある。また、本実
施形態の遮蔽体層6は、0.4mm〜0.6mm程度の
深さを有しており、チャック電極層3,4よりも深く形
成されている。つまり、遮蔽溝6の底面はチャック電極
層3,4の下面よりも内層側に位置している。
As shown in FIGS. 1 and 2, the electrostatic chuck 1 has a shielding groove 6 as a cavity. The shielding groove 6 is open on the chuck surface S1 side of the insulating base material 2. The shielding groove 6 in the present embodiment is elongated and continuous, and has a substantially rectangular cross-sectional shape. The shield layer 6 is composed of the linear portions 3 of the chuck electrode layers 3 and 4 having different polarities.
a, 4a. The shield layer 6 has a positional relationship such that it does not overlap with the chuck electrode layers 3 and 4 when the insulating substrate 2 is projected from the substrate thickness direction. Further, the shield layer 6 of the present embodiment has a depth of about 0.4 mm to 0.6 mm, and is formed deeper than the chuck electrode layers 3 and 4. That is, the bottom surface of the shielding groove 6 is located closer to the inner layer than the lower surfaces of the chuck electrode layers 3 and 4.

【0019】遮蔽溝6とチャック電極層3,4との間の
クリアランスは、少なくとも0.1mm以上、好ましく
は0.5mm以上確保されていることが望ましい。この
ような事情に鑑みて、直線状部分3a,4aの離間幅L
1を10mmに設定した本実施形態では、遮蔽溝6の幅
を1mm〜8mm程度に設定している。
It is desirable that the clearance between the shielding groove 6 and the chuck electrode layers 3 and 4 is at least 0.1 mm or more, preferably 0.5 mm or more. In view of such circumstances, the separation width L between the linear portions 3a, 4a
In this embodiment where 1 is set to 10 mm, the width of the shielding groove 6 is set to about 1 mm to 8 mm.

【0020】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。絶縁基材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。
Next, an example of a procedure for manufacturing the electrostatic chuck 1 of the present embodiment will be introduced. The green sheet as a material of the insulating base material 2 is produced by forming a slurry containing a ceramic powder as a main component into a sheet by a doctor blade method. At predetermined positions of the obtained green sheet, through-hole forming holes are formed as necessary by drilling or punching.

【0021】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、高純度アルミナ、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。
As the ceramic powder for the green sheet, a powder of aluminum nitride, high-purity alumina, boron nitride, silicon nitride or the like is used. Among them, it is particularly desirable to select aluminum nitride powder. This is because a sintered body made of aluminum nitride is not only excellent in heat resistance, but also excellent in thermal conductivity and plasma resistance, and is therefore extremely convenient as a material for the electrostatic chuck 1.

【0022】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。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 としてもよい。
The green sheet having been drilled has tungsten (W) particles as conductive particles, a dispersion solvent,
The conductive paste P1 containing a dispersant or the like is printed. However, instead of W particles, tungsten monocarbide (WC)
The conductive paste P1 containing particles may be used.

【0023】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、及
びヒータ電極層を形成する。
In the subsequent paste printing step, first, the green sheets having undergone the perforating step are set one by one in a printing apparatus, and a metal mask is arranged on the printing surface. In this state, the above-mentioned conductive paste P1 is printed to form through holes. Next, the green sheet on which the through-hole printing has been performed is set on a screen printing machine this time, and a screen mask is arranged on a printing surface. In this state, the above-mentioned conductive paste P1 is pattern-printed to form chuck electrode layers 3, 4 and a heater electrode layer on the surface of the green sheet.

【0024】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。乾燥工程は積層工程の実施前に行われても
よい。
Next, a plurality of green sheets having undergone the paste printing step are positioned and superimposed, and a vacuum press is performed at a predetermined pressure in this state. As a result, the green sheets are integrated, and a green sheet laminate is formed.
Then, the obtained green sheet laminate is dried by heating at a temperature of several tens of degrees C. to one hundred and several tens degrees C. for a predetermined time under normal pressure. The drying step may be performed before performing the laminating step.

【0025】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、非酸化性雰囲気下で脱脂及び仮焼成さ
れる。
The green sheet laminate after the drying step is
Prior to the main sintering step, by performing the following heat treatment step in advance, degreasing and temporary sintering are performed in a non-oxidizing atmosphere.

【0026】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等を
備える窒化アルミニウム製の絶縁基材2が形成される。
Thereafter, the green sheet calcined body obtained through the heat treatment step is placed in a crucible, and the periphery thereof is surrounded by a setter if necessary. The crucible in this state is set in a firing furnace, and hot press firing is performed at a temperature of 1700 ° C. or higher for a predetermined time and at a predetermined pressure according to a conventional method. As a result, the aluminum nitride and the conductive paste P1 are co-sintered completely, and an insulating substrate 2 made of aluminum nitride and having the chuck electrode layers 3, 4 and the like is formed.

【0027】この後、研削機等を用いて絶縁基材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面S
1の表面粗さRaを所定範囲内に調整する。次いで、従
来公知の溝加工を行なうことにより、絶縁基材2のチャ
ック面S1に所定幅・所定深さの遮蔽溝6を形成する。
なお、溝加工は面出し加工前の外形加工時において同時
になされてもよい。この後、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。
After that, the outer shape processing and the surfacing processing of the insulating base material 2 are performed by using a grinding machine or the like, and thereby the chuck surface S
The surface roughness Ra of 1 is adjusted within a predetermined range. Next, a shielding groove 6 having a predetermined width and a predetermined depth is formed on the chuck surface S1 of the insulating base material 2 by performing a conventionally known groove processing.
The groove processing may be performed at the same time as the outer shape processing before the surfacing processing. After that, various processes such as coating and brazing of I / O pins are performed according to a conventional method.
A desired electrostatic chuck 1 as shown in FIG. 2 is completed.

【0028】以上のようにして製造された静電チャック
1の2つのチャック電極層3,4に直流電流の通電を行
うと、チャック面S1の外部領域に電場が形成される結
果、シリコンウェハW1と静電チャック1との間に静電
的な力が働く。その結果、チャック面S1に対してシリ
コンウェハW1 が吸着され、シリコンウェハW1の固定
が図られる。このとき、遮蔽溝6のもたらす遮蔽効果に
よって、異極のチャック電極層3,4間の電流リークが
未然に防止され、当該箇所における絶縁破壊が回避され
るようになっている。図3では、異極のチャック電極層
3,4間におけるリーク電流を想定し、その流れをA1
にて概念的に示している。つまり、本実施形態では、遮
蔽溝6内に存在する空気層7が異極のチャック電極層
3,4間にていわば邪魔をしているため、リーク電流は
絶縁基材2側を通り抜けて流れにくい。ゆえに、リーク
電流は、もっぱら絶縁基材2の外部、即ちチャック面S
1の外部領域を通り抜けて流れざるをえないことにな
る。従って、絶縁基材2中に電場が形成されにくくなる
反面、逆にチャック面S1の外部領域に電場が形成され
やすくなると考えられる。
When a DC current is applied to the two chuck electrode layers 3 and 4 of the electrostatic chuck 1 manufactured as described above, an electric field is formed in an outer region of the chuck surface S1, and as a result, the silicon wafer W1 An electrostatic force acts between the electrostatic chuck 1 and the electrostatic chuck 1. As a result, the silicon wafer W1 is attracted to the chuck surface S1, and the silicon wafer W1 is fixed. At this time, due to the shielding effect provided by the shielding groove 6, a current leak between the chuck electrode layers 3 and 4 having different polarities is prevented beforehand, and dielectric breakdown at the location is avoided. In FIG. 3, a leakage current between the chuck electrode layers 3 and 4 having different polarities is assumed, and the flow is represented by A1.
Is conceptually shown in FIG. That is, in the present embodiment, since the air layer 7 existing in the shielding groove 6 is in the way between the chuck electrodes 3 and 4 having different polarities, the leak current flows through the insulating base material 2 side. Hateful. Therefore, the leakage current is exclusively generated outside the insulating base material 2, that is, the chuck surface S
1 would have to flow through the outer region. Accordingly, it is considered that an electric field is not easily formed in the insulating base material 2, but an electric field is easily formed in a region outside the chuck surface S <b> 1.

【0029】[0029]

【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9種の被験体サンプルをあらかじめ作製し
た。
EXAMPLES AND COMPARATIVE EXAMPLES [Preparation of Samples] Here, the following nine types of subject samples were prepared in advance.

【0030】実施例1〜6であるサンプル1〜6は、外
径190mm、厚さ1.5mmの窒化アルミニウム製の
絶縁基材2からなるものとし、そのチャック面S1の表
面粗さRaを0.03μmに設定した。これらのサンプ
ル1〜6については、上記のような形状の遮蔽溝6を所
定箇所に設けることとした。そして、絶縁基材2を構成
している窒化アルミニウム焼結体の気孔率を、サンプル
1では2%に、サンプル2では3%に、サンプル3では
5%に、サンプル4では10%に、サンプル5では15
%に、サンプル6では20%にそれぞれ設定した。
Samples 1 to 6 of Examples 1 to 6 were made of an insulating substrate 2 made of aluminum nitride having an outer diameter of 190 mm and a thickness of 1.5 mm, and had a chuck surface S1 having a surface roughness Ra of 0 mm. 0.03 μm. For these samples 1 to 6, the shielding groove 6 having the above-described shape was provided at a predetermined position. Then, the porosity of the aluminum nitride sintered body constituting the insulating base material 2 is set to 2% in the sample 1, 3% in the sample 2, 5% in the sample 3, and 10% in the sample 4. 5 for 15
% And 20% for sample 6.

【0031】比較例1〜3であるサンプル7〜9では、
遮蔽溝6を全く設けないこととした(図4参照)。そし
て、絶縁基材2を構成している窒化アルミニウム焼結体
の気孔率を、サンプル7では3%以下に、サンプル8で
5%に、サンプル9では10%にそれぞれ設定した。
In Samples 7 to 9, which are Comparative Examples 1 to 3,
No shielding groove 6 was provided (see FIG. 4). Then, the porosity of the aluminum nitride sintered body constituting the insulating base material 2 was set to 3% or less for Sample 7, 5% for Sample 8, and 10% for Sample 9.

【0032】なお、グリーンシートや導電性ペーストP
1の組成等については、各サンプル1〜7で全く同一と
した。 [比較試験及びその結果]そして、これら9種のサンプ
ルについて、以下のような比較試験を行った。
The green sheet or the conductive paste P
Regarding the composition and the like of 1, samples 1 to 7 were completely the same. [Comparative test and its results] The following comparative tests were performed on these nine types of samples.

【0033】即ち、各静電チャック1のチャック面S1
に、高温条件(具体的には600℃)にて20mmφの
シリコンウェハW1を載せ、所定印加電圧(具体的には
1000V)にて通電を開始することにより、空気存在
下でシリコンウェハ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後にシリコンウェハW
1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(kg/cm2)を測定した。その結果を表1に
示す。 [結論]表1より明らかなように、実施例1〜6では焼
結体の気孔率が3%を超えているにもかかわらず、比較
例1に匹敵する強いチャック力を得ることができた。つ
まり、所定チャック力を達成すべく大きな直流電圧を印
加しても、絶縁破壊に到らなかったと結論付けられる。
一方、比較例2,3については、比較例1と比べてチャ
ック力の低下が著しく、図4にて概念的に示されるごと
く、絶縁破壊に到っていることが示唆される結果となっ
た。
That is, the chuck surface S1 of each electrostatic chuck 1
Then, a silicon wafer W1 of 20 mmφ is placed under high temperature conditions (specifically, 600 ° C.) and energization is started at a predetermined applied voltage (specifically, 1000 V) to chuck the silicon wafer W1 in the presence of air. I let it. After a lapse of a predetermined time from the start of chucking, the silicon wafer W
1 was pulled in the vertical direction, and the magnitude (kg / cm 2 ) of the force required to peel it was measured. Table 1 shows the results. [Conclusion] As is clear from Table 1, in Examples 1 to 6, although the porosity of the sintered body exceeded 3%, a strong chucking force comparable to Comparative Example 1 could be obtained. . In other words, it can be concluded that dielectric breakdown did not occur even when a large DC voltage was applied to achieve the predetermined chucking force.
On the other hand, in Comparative Examples 2 and 3, the chucking force was significantly reduced as compared to Comparative Example 1, and as a result, as indicated conceptually in FIG. .

【0034】[0034]

【表1】 以上の結果を総合すると、本実施形態によれば以下のよ
うな効果を得ることができる。
[Table 1] When the above results are combined, according to the present embodiment, the following effects can be obtained.

【0035】(1)この静電チャック1では、隣接して
配置された異極のチャック電極層3,4同士が遮蔽溝6
内の空気層7によって遮蔽される。そのため、印加電圧
を大きく設定したときでも、両チャック電極層3,4間
の絶縁箇所の絶縁が破壊されにくくなる。よって、両チ
ャック電極層3,4間にて電流がリークする心配がなく
なる結果、絶縁基材2中に電場が形成されにくくなり、
逆にチャック面S1の外部領域に電場が形成されやすく
なる。このため、印加電圧の増大という方法にて強いチ
ャック力を得ることができる。
(1) In this electrostatic chuck 1, the chuck electrode layers 3, 4 of different polarities arranged adjacent to each other are connected to the shielding grooves 6.
It is shielded by the air layer 7 inside. Therefore, even when the applied voltage is set to a large value, the insulation at the insulating portion between the chuck electrode layers 3 and 4 is hardly broken. As a result, there is no fear of current leaking between the two chuck electrode layers 3 and 4, and as a result, an electric field is less likely to be formed in the insulating base material 2,
Conversely, an electric field is likely to be formed in a region outside the chuck surface S1. Therefore, a strong chucking force can be obtained by increasing the applied voltage.

【0036】また、本実施形態によると、気孔率を3%
以下にする等といった絶縁耐圧の改善を特に必要としな
いので、使用できるセラミック材料の適用範囲も従来に
比較して広くなるという利点がある。
According to this embodiment, the porosity is 3%.
Since it is not particularly necessary to improve the dielectric strength such as the following, there is an advantage that the applicable range of the ceramic material that can be used is wider than before.

【0037】(2)この静電チャック1における空洞部
は、チャック面側S1にて開口する遮蔽溝6である。従
って、このような溝構造であれば、上記のごとく焼成工
程後に従来公知の溝加工を行なうこと等によって、比較
的容易にかつ安価に形成することが可能である。そのた
め、静電チャックの製造困難化や高コスト化を伴うこと
もなくなるという利点がある。
(2) The hollow portion of the electrostatic chuck 1 is a shielding groove 6 opened on the chuck surface side S1. Therefore, with such a groove structure, it is possible to form the groove relatively easily and inexpensively by performing conventionally known groove processing after the firing step as described above. Therefore, there is an advantage that the manufacturing of the electrostatic chuck is not made difficult and the cost is not increased.

【0038】(3)この静電チャック1では、遮蔽溝6
の底面をチャック電極層3,4の下面よりも内層側に位
置させている。そのため、より確実な遮蔽効果を得るこ
とができる。ゆえに、より大きな印加電圧に耐えること
ができ、より強いチャック力を実現することが可能とな
っている。
(3) In this electrostatic chuck 1, the shielding groove 6
Is located on the inner layer side with respect to the lower surfaces of the chuck electrode layers 3 and 4. Therefore, a more reliable shielding effect can be obtained. Therefore, it is possible to withstand a larger applied voltage and to realize a stronger chucking force.

【0039】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11のように、
空洞部である遮蔽溝6を実施形態のものよりも浅めに形
成してもよい。
The embodiment of the present invention may be modified as follows. -Like another example of the electrostatic chuck 11 shown in FIG.
The shielding groove 6 which is a cavity may be formed shallower than that of the embodiment.

【0040】・ 図6に示される別例の静電チャック2
1のように、チャック面S1と非連通の細長遮蔽空間2
2のごとく、溝構造でない空洞部を形成してもよい。こ
の場合、図7の静電チャック31のように細長遮蔽空間
22をより薄くし、かつそれをチャック電極層3,4と
同層に位置するように形成してもよい。
Another example of the electrostatic chuck 2 shown in FIG.
1, an elongated shielding space 2 not communicating with the chuck surface S1.
As in the case of 2, a cavity without a groove structure may be formed. In this case, as in the electrostatic chuck 31 of FIG. 7, the elongated shielding space 22 may be made thinner and formed so as to be located on the same layer as the chuck electrode layers 3 and 4.

【0041】・ 空洞部である遮蔽溝6や細長遮蔽空間
22は、実施形態や別例のように細長く連続的に形成さ
れている場合のみに限定されない。例えば、不連続的な
いし断続的に形成されていたとしても、ある程度の遮蔽
効果を期待することができる。
The shielding groove 6 and the elongated shielding space 22 which are cavities are not limited to the case where they are elongated and continuously formed as in the embodiment and other examples. For example, even if it is formed discontinuously or intermittently, a certain shielding effect can be expected.

【0042】・ 空洞部の形成は焼成工程後に行われる
ばかりでなく、焼成工程前に行なわれても構わない。具
体的には、空洞部が形成されるべきグリーンシートの所
定箇所をあらかじめ打ち抜いておき、それらを積層して
脱脂・仮焼成した後、通常どおり焼成を行なえばよい。
The formation of the cavity may be performed not only after the firing step but also before the firing step. Specifically, a predetermined portion of a green sheet in which a hollow portion is to be formed is punched out in advance, and these are stacked, degreased and pre-fired, and then fired as usual.

【0043】・ 空洞部である遮蔽溝6の断面形状は矩
形状に限定されることはなく、例えば逆V字状や半円状
などであってもよい。次に、特許請求の範囲に記載され
た技術的思想のほかに、前述した実施形態によって把握
される技術的思想をその効果とともに以下に列挙する。
The cross-sectional shape of the shielding groove 6 as a cavity is not limited to a rectangular shape, but may be, for example, an inverted V-shape or a semicircle. Next, in addition to the technical ideas described in the claims, technical ideas grasped by the above-described embodiments are listed below together with their effects.

【0044】(1) 請求項1乃至3のいずれか1つに
おいて、前記異極のチャック電極層間の離間幅は少なく
とも10mm以上であり、そこに介在される前記空洞部と
前記各チャック電極層との間のクリアランスは少なくと
も0.5mm以上であること。
(1) The device according to any one of claims 1 to 3, wherein a separation width between the chuck electrode layers having different polarities is at least 10 mm or more, and the cavity and the chuck electrode layers interposed therebetween. The clearance between must be at least 0.5 mm.

【0045】(2) 請求項1において、前記空洞部は
前記チャック面と非連通の細長遮蔽空間であり、その下
端部は少なくとも前記チャック電極層がある位置よりも
内層側に形成されていること。従って、この技術的思想
2に記載の発明によれば、より確実な遮蔽効果を得るこ
とができる。
(2) In claim 1, the hollow portion is an elongated shielding space not communicating with the chuck surface, and the lower end portion is formed at least on the inner layer side from the position where the chuck electrode layer is located. . Therefore, according to the invention described in the technical idea 2, a more reliable shielding effect can be obtained.

【0046】[0046]

【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。
As described in detail above, according to the first to third aspects of the present invention, an electrostatic chuck having a strong chucking force can be provided.

【0047】請求項2に記載の発明によれば、空洞部を
設けた場合においても、製造困難化や高コスト化を回避
することができる。請求項3に記載の発明によると、よ
り確実な遮蔽効果が得られる結果、強いチャック力の強
い静電チャックを実現することが可能となる。
According to the second aspect of the present invention, even in the case where the hollow portion is provided, it is possible to avoid the difficulty in manufacturing and the increase in cost. According to the third aspect of the present invention, a more reliable shielding effect can be obtained, so that an electrostatic chuck having a strong chucking force can be realized.

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

【図1】実施形態の静電チャックの概略断面図。FIG. 1 is a schematic sectional view of an electrostatic chuck according to an embodiment.

【図2】図1のA−A線断面図。FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of FIG. 1;

【図3】実施形態の静電チャックの要部拡大断面図。FIG. 3 is an enlarged sectional view of a main part of the electrostatic chuck according to the embodiment.

【図4】比較例の静電チャックの要部拡大断面図。FIG. 4 is an enlarged sectional view of a main part of an electrostatic chuck of a comparative example.

【図5】別例の静電チャックの要部拡大断面図。FIG. 5 is an enlarged sectional view of a main part of another example of an electrostatic chuck.

【図6】別例の静電チャックの要部拡大断面図。FIG. 6 is an enlarged sectional view of a main part of another example of an electrostatic chuck.

【図7】別例の静電チャックの要部拡大断面図。FIG. 7 is an enlarged sectional view of a main part of another example of an electrostatic chuck.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,11,21,31…静電チャック、2…絶縁基材、
3,4…チャック電極層、6…空洞部としての遮蔽溝、
22…空洞部としての細長遮蔽空間、S1…チャック
面、W1…被吸着物としての半導体ウェハ。
1, 11, 21, 31 ... electrostatic chuck, 2 ... insulating base material,
3, 4 ... chuck electrode layer, 6 ... shielding groove as cavity,
22: elongated shield space as a cavity, S1: chuck surface, W1: semiconductor wafer as an object to be adsorbed.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】チャック電極層への通電により、絶縁基材
のチャック面に被吸着物が静電的に吸着される静電チャ
ックにおいて、基材面方向に隣接して配置されている異
極のチャック電極層間に、空洞部が介在されていること
を特徴とする静電チャック。
In an electrostatic chuck in which an object to be attracted is electrostatically attracted to a chuck surface of an insulating base material by energizing a chuck electrode layer, a different electrode arranged adjacent to the base material surface direction. An electrostatic chuck characterized in that a cavity is interposed between the chuck electrode layers.
【請求項2】前記空洞部は前記チャック面側にて開口す
る遮蔽溝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。
2. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the cavity is a shielding groove that opens on the chuck surface side.
【請求項3】前記遮蔽溝の底面は、前記チャック電極層
の下面よりも内層側に位置していることを特徴とする請
求項2に記載の静電チャック。
3. The electrostatic chuck according to claim 2, wherein a bottom surface of the shielding groove is located closer to an inner layer than a lower surface of the chuck electrode layer.
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