JP2000277599A - Electrostatic chuck - 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】この種の静電チャックでは、誘電体セラミ
ック製の絶縁基材内にあるチャック電極に通電を行なう
ことにより、被吸着物であるウェハがチャック面に静電
的に吸着されるようになっている。In this type of electrostatic chuck, by supplying a current to a chuck electrode in an insulating substrate made of dielectric ceramic, a wafer as an object to be attracted is electrostatically attracted to the chuck surface. Has become.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来のセラ
ミック製静電チャックでは、焼結体とウェハとが直接接
触することから、両者の熱膨張係数差に起因して、ウェ
ハチャック時に両者の界面にずり応力が発生する。する
と、そのずり応力の影響を受けて表層の窒化アルミニウ
ム粒子が脱落しやすくなり、主にこれがパーティクルと
なって半導体ウェハの裏面に付着するおそれがある。However, in the conventional ceramic electrostatic chuck, the sintered body and the wafer are in direct contact with each other. Shear stress occurs. Then, under the influence of the shear stress, the aluminum nitride particles in the surface layer easily fall off, and there is a possibility that the aluminum nitride particles mainly become particles and adhere to the back surface of the semiconductor wafer.
【0005】また、使用時の温度を高くしたり、チャッ
ク力を増大すべく印加電圧を上げたりすると、発生する
ずり応力が大きくなる結果、窒化アルミニウム粒子の脱
落が促進されることも知られている。It is also known that when the temperature during use is increased or when the applied voltage is increased to increase the chucking force, the generated shear stress increases, and as a result, the falling off of the aluminum nitride particles is promoted. I have.
【0006】本発明は上記の課題に鑑みてなされたもの
であり、その目的は、高電圧印加時や高温使用時であっ
ても、パーティクル発生量の少ない静電チャックを提供
することにある。The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide an electrostatic chuck that generates a small amount of particles even when a high voltage is applied or when a high temperature is used.
【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、セラミック焼結体か
らなる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、少なくとも前記絶縁基材
のチャック面が、同絶縁基材よりも低硬度の多孔質セラ
ミック易破壊層によって被覆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。According to the first aspect of the present invention, an object is electrostatically adsorbed on a chuck surface of an insulating base made of a ceramic sintered body. The gist of the invention is an electrostatic chuck characterized in that at least a chuck surface of the insulating base material is covered with a porous ceramic easily breakable layer having a lower hardness than the insulating base material.
【0008】請求項2に記載の発明は、請求項1におい
て、前記多孔質セラミック易破壊層は多孔質シリカ層で
あるとした。請求項3に記載の発明は、請求項2におい
て、前記多孔質シリカ層の厚さは1μm〜10μmであ
るとした。According to a second aspect of the present invention, in the first aspect, the porous ceramic easily breakable layer is a porous silica layer. According to a third aspect of the present invention, in the second aspect, the thickness of the porous silica layer is 1 μm to 10 μm.
【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、チャック時におい
て被吸着物は、絶縁基材よりも低硬度の多孔質セラミッ
ク易破壊層に接触した状態で支持される。このため、相
対的に硬質であって表層結晶粒子の脱落が起こりやすい
セラミック焼結体に被吸着物が直接接触しなくなる。従
って、セラミック焼結体がずり応力の影響を直接受けな
くなる。勿論、多孔質セラミック易破壊層自体は低硬度
であるので、被吸着物と接触したとしても被吸着物を傷
付けにくい。以上の結果、絶縁基材を構成するセラミッ
ク焼結体の表層結晶粒子の脱落に起因するパーティクル
の発生量が、極めて少なくなる。The "action" of the present invention will be described below. According to the first aspect of the present invention, at the time of chucking, the object to be adsorbed is supported in a state of being in contact with the porous ceramic easily breakable layer having a lower hardness than the insulating base material. For this reason, the object to be adsorbed does not come into direct contact with the ceramic sintered body that is relatively hard and the surface crystal grains are likely to fall off. Therefore, the ceramic sintered body is not directly affected by the shear stress. Of course, the porous ceramic easily breakable layer itself has a low hardness, so that even if the porous ceramic easily breakable layer comes into contact with the object, it is unlikely to damage the object. As a result, the amount of particles generated due to falling off of surface crystal particles of the ceramic sintered body constituting the insulating base material is extremely reduced.
【0010】また、このセラミック易破壊層は多孔質体
であるので、緻密体とは異なり被吸着物との接触によっ
て容易に破壊されやすい。その反面、たとえ多孔質セラ
ミック易破壊層に由来するパーティクルが被吸着物に付
着したとしても、それを困難なく除去することが可能で
ある。よって、絶縁基材を構成するセラミック焼結体の
ような硬質材料に由来するパーティクルが付着したとき
ほど大きな問題とはならない。Further, since the ceramic easily breakable layer is a porous body, unlike a dense body, it is easily broken by contact with an object to be adsorbed. On the other hand, even if particles derived from the porous ceramic easily breakable layer adhere to the object to be adsorbed, it can be removed without difficulty. Therefore, the problem is not as serious as when particles derived from a hard material such as a ceramic sintered body constituting the insulating base material adhere.
【0011】請求項2に記載の発明によると、多孔質セ
ラミック易破壊層が多孔質シリカ層であると、例えば被
吸着物がシリコン製であるような場合、それとの熱膨張
係数差が極めて小さくなる。このため、発生するずり応
力の大きさが極めて小さくなり、もってパーティクル発
生量のさらなる低減を図ることができる。According to the second aspect of the present invention, when the porous ceramic easily destructible layer is a porous silica layer, for example, when the substance to be adsorbed is made of silicon, the difference in thermal expansion coefficient from that is very small. Become. For this reason, the magnitude of the generated shear stress becomes extremely small, so that the amount of generated particles can be further reduced.
【0012】請求項3に記載の発明によると、多孔質シ
リカ層の厚さを上記好適範囲内に設定することにより、
高コスト化を回避しつつ多孔質シリカ層の被覆による充
分な効果を得ることができる。According to the third aspect of the present invention, by setting the thickness of the porous silica layer within the above preferred range,
A sufficient effect by coating the porous silica layer can be obtained while avoiding an increase in cost.
【0013】[0013]
【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2に基づ
き詳細に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, a bipolar electrostatic chuck 1 according to an embodiment of the present invention will be described in detail with reference to FIGS.
【0014】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7からなる。セラミック焼結体として窒
化アルミニウム焼結体7を選択した理由は、耐熱性、熱
伝導性、耐プラズマ性等に優れ、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。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。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 an aluminum nitride sintered body 7 which is a suitable dielectric. The reason why the aluminum nitride sintered body 7 was selected as the ceramic sintered body is that it is excellent in heat resistance, thermal conductivity, plasma resistance and the like, and is extremely convenient as a material for the electrostatic chuck 1. Here, a disk-shaped insulating substrate having a thickness of about several mm is used. In addition, the insulating base material 2 of this embodiment is formed so as to have an area several times as large as that of the silicon wafer W1 in order to simultaneously chuck a plurality of silicon wafers W1 as the objects to be attracted.
【0015】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。な
お、各チャック電極層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。The insulating substrate 2 of the present embodiment has a multilayer structure, in which chuck electrode layers 3 and 4 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. Each of the chuck electrode layers 3 and 4 is formed by printing using a conductive paste P1 such as a tungsten paste.
【0016】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・大きさはほぼ等しい。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 plurality 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 shapes and sizes of these two chuck electrode layers 3 and 4 are substantially equal.
【0017】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。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.
【0018】そして、正極のチャック電極層3には、チ
ャック用の直流電源5のプラス側が図示しないスルーホ
ール及び配線を介して接続されている。同様に、負極の
チャック電極層4には、前記直流電源5のマイナス側が
図示しないスルーホール及び配線を介して接続されてい
る。The positive side of the DC power supply 5 for chucking is connected to the chuck electrode layer 3 of the positive electrode via through holes and wiring (not shown). Similarly, the negative side of the DC power supply 5 is connected to the negative-electrode chuck electrode layer 4 through a through hole and a wiring (not shown).
【0019】図1,図2に示されるように、この静電チ
ャック1の絶縁基材2には、多孔質セラミック易破壊層
としての多孔質シリカ層(多孔質SiO2層)6が形成さ
れている。本実施形態の多孔質シリカ層6は、絶縁基材
2の全表面をほぼ均一な厚さで被覆している。このよう
な多孔質シリカ層6はポーラスであることから、緻密体
であって気孔の殆どない前記窒化アルミニウム焼結体7
に比べ、相対的に低硬度である。従って、多孔質シリカ
層6は、シリコンウェハW1との接触時において、窒化
アルミニウム焼結体7に比較して相対的に破壊されやす
いという性状を有する。As shown in FIGS. 1 and 2, a porous silica layer (porous SiO 2 layer) 6 as a porous ceramic easily breakable layer is formed on the insulating base material 2 of the electrostatic chuck 1. ing. The porous silica layer 6 of the present embodiment covers the entire surface of the insulating substrate 2 with a substantially uniform thickness. Since the porous silica layer 6 is porous, the aluminum nitride sintered body 7 is a dense body and has almost no pores.
Is relatively low in hardness as compared with Therefore, the porous silica layer 6 has a property that it is relatively easily broken at the time of contact with the silicon wafer W1 as compared with the aluminum nitride sintered body 7.
【0020】多孔質シリカ層6の厚さは1μm〜10μ
m、より好ましくは4μm〜7μmであることがよい。
多孔質シリカ層6が薄すぎると、被覆により得られる効
果が不充分になるおそれがある。逆に、多孔質シリカ層
6を必要量以上に厚くしたとしても、それによる効果増
大はあまり期待できず、却って高コスト化を招くおそれ
がある。The thickness of the porous silica layer 6 is 1 μm to 10 μm.
m, more preferably 4 μm to 7 μm.
If the porous silica layer 6 is too thin, the effect obtained by coating may be insufficient. Conversely, even if the porous silica layer 6 is made thicker than necessary, the effect is not expected to increase much, and the cost may be increased.
【0021】多孔質シリカ層6の気孔率は10%〜70
%、好ましくは20%〜60%、さらに好ましくは30
%〜50%であることがよい。気孔率が小さすぎると、
緻密化してしまい易破壊層ではなくなってしまう。逆
に、気孔率が大きすぎると、必要以上に脆くなりすぎて
しまい好適ではない。The porosity of the porous silica layer 6 is 10% to 70%.
%, Preferably 20% to 60%, more preferably 30%
% To 50%. If the porosity is too small,
It becomes dense and no longer an easily breakable layer. On the other hand, if the porosity is too large, it becomes too brittle more than necessary, which is not preferable.
【0022】次に、本実施形態の静電チャック1を製造
する手順の一例を紹介する。絶縁基材2の材料となるグ
リーンシートは、窒化アルミニウム粉末を主成分として
イットリア等の焼結助剤を含むスラリーを、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 to be used as the material of the insulating base material 2 is produced by forming a sheet of a slurry containing aluminum nitride powder as a main component and a sintering aid such as yttria by a doctor blade method. At a predetermined position of the obtained green sheet, if necessary,
Holes for forming through holes are formed by drilling or punching.
【0023】穴あけ加工を経たグリーンシートには、次
のペースト印刷工程において、導電性粒子としてのタン
グステン粒子、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。On the green sheet that has been punched, a conductive paste P1 containing tungsten particles as conductive particles, a dispersion solvent, a dispersant, and the like is printed in the next paste printing step.
【0024】当該工程では、まず穴あけ工程を経たグリ
ーンシートを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。この状態で印刷を行なうことにより、
導電性ペーストP1 をスルーホール形成用孔内に充填す
る。次いで、スルーホール印刷等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
ートの表面にチャック電極層3,4を形成する。In this step, first, the green sheet having undergone the perforating step is set in a printing apparatus, and a metal mask is arranged on the printing surface. By printing in this state,
The conductive paste P1 is filled in the through hole. Next, the green sheet on which through-hole printing or the like 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 and 4 on the surface of the green sheet.
【0025】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。真空プレスの結果、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。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 of the vacuum pressing, the green sheets are integrated to form a green sheet laminate.
【0026】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。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.
【0027】乾燥工程を経たグリーンシート積層体は、
本焼成工程の前にあらかじめ非酸化性雰囲気下で脱脂及
び仮焼成される。その後、かかる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170
0℃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、窒化アルミニ
ウム焼結体7からなる絶縁基材2が形成される。The green sheet laminate after the drying step is
Before the main firing step, degreasing and preliminary firing are performed in a non-oxidizing atmosphere in advance. 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 as needed. The crucible in this state is set in a firing furnace, and the crucible is placed in a conventional manner.
Hot press firing is performed at a temperature of 0 ° C. or higher for a predetermined time and a predetermined pressure. As a result, the aluminum nitride and the conductive paste P1 are completely co-sintered, and the insulating substrate 2 made of the aluminum nitride sintered body 7 is formed.
【0028】次いで、研削機等を用いた研削加工などに
より、絶縁基材2の外形カット及び面出しを行う。さら
に、スピンコート法や印刷法などといった従来公知の成
膜法により、窒化アルミニウム焼結体7の表面全体に所
定厚さの多孔質シリカ層6を形成する。なお、これらの
手法に代えてCVDやPVD等を行ってもよい。Next, the outer shape of the insulating base material 2 is cut and exposed by grinding using a grinder or the like. Further, a porous silica layer 6 having a predetermined thickness is formed on the entire surface of the aluminum nitride sintered body 7 by a conventionally known film forming method such as a spin coating method or a printing method. Note that CVD or PVD may be performed instead of these methods.
【0029】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すれば、図1,図
2に示されるような所望の静電チャック1が完成する。
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側にシリコンウェハW1
が吸着され、シリコンウェハW1の固定が図られる。そ
して、このときシリコンウェハW1は、表層に位置する
多孔質シリカ層6に接した状態で支持される。Thereafter, coating and I
By performing various steps such as brazing of / O pins, a desired electrostatic chuck 1 as shown in FIGS. 1 and 2 is completed.
When a direct 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 on the chuck 1. As a result, the silicon wafer W1 is placed on the chuck surface S1 side.
Is attracted to fix the silicon wafer W1. At this time, the silicon wafer W1 is supported in contact with the porous silica layer 6 located on the surface.
【0030】[0030]
【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.
【0031】実施例1〜6であるサンプル1〜6は、外
径190mm、厚さ1.5mmの緻密質窒化アルミニウ
ム製の絶縁基材2からなり、同絶縁基材2の表面全体に
はスピンコート法による多孔質シリカ層6が形成されて
いる。そして、多孔質シリカ層6の厚さ及び気孔率を、
サンプル1〜3では6μm,30%に、サンプル4では
3μm,30%に、サンプル5では6μm,10%に、サ
ンプル6では6μm,70%にそれぞれ設定した。一
方、比較例1〜3であるサンプル7,8,9は、多孔質
シリカ層6が形成されていないものとした。 [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。Samples 1 to 6 of Examples 1 to 6 each consist of an insulating substrate 2 made of dense aluminum nitride having an outer diameter of 190 mm and a thickness of 1.5 mm. A porous silica layer 6 is formed by a coating method. Then, the thickness and porosity of the porous silica layer 6 are
Samples 1 to 3 were set to 6 μm and 30%, sample 4 was set to 3 μm and 30%, sample 5 was set to 6 μm and 10%, and sample 6 was set to 6 μm and 70%. On the other hand, Samples 7, 8, and 9, which are Comparative Examples 1 to 3, had no porous silica layer 6 formed. [Comparative test and its results] The following comparative tests were performed on these nine types of samples.
【0032】即ち、各静電チャック1のチャック面S1
に20mmφのシリコンウェハW1を載せ、真空条件下
にて通電を行なった。そして、シリコンウェハW1 を3
0秒間チャックした後、シリコンウェハW1 を剥がす動
作を5回行った。この状態で、ウェハ裏面に付着した直
径0.2μm以上のパーティクルの単位面積あたり個数
(個/cm2)をカウントした。その結果を表1に示す。
同表には、各サンプル1〜9について設定した印加電圧
(V)及び使用温度(℃)も併せて示されている。 [結論]表1より明らかなように、各実施例、各比較例
において印加電圧及び使用温度を等しく設定したもの同
士を比較してみると、実施例のサンプルのパーティクル
の発生量のほうが少ないことがわかる。また、これら実
施例の静電チャック1では、高電圧印加時や高温使用時
においてもパーティクルの発生量が少なかった。That is, the chuck surface S1 of each electrostatic chuck 1
A silicon wafer W1 having a diameter of 20 mm was placed thereon, and energization was performed under vacuum conditions. Then, the silicon wafer W1 is
After chucking for 0 second, the operation of peeling off the silicon wafer W1 was performed five times. In this state, the number (particles / cm 2 ) of particles having a diameter of 0.2 μm or more per unit area adhered to the back surface of the wafer was counted. Table 1 shows the results.
In the same table, the applied voltage (V) and the operating temperature (° C.) set for each of the samples 1 to 9 are also shown. [Conclusion] As is clear from Table 1, when the examples in which the applied voltage and the use temperature are set equal in each example and each comparative example are compared, the amount of generated particles of the sample of the example is smaller. I understand. Further, in the electrostatic chucks 1 of these examples, the amount of generated particles was small even when a high voltage was applied or when a high temperature was used.
【0033】[0033]
【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.
【0034】(1)このように構成された静電チャック
1の場合、チャック時においてシリコンウェハW1は、
絶縁基材2よりも低硬度の多孔質シリカ層6に面接触し
た状態で支持される。このため、相対的に硬質であって
表層結晶粒子の脱落が起こりやすい窒化アルミニウム焼
結体7に対し、シリコンウェハW1の裏面が直接接触し
なくなる。従って、窒化アルミニウム焼結体7がずり応
力の影響を直接受けなくなる。勿論、多孔質セラミック
易破壊層である多孔質シリカ層6自体は、硬度がシリコ
ンと同程度の低い硬度であるので、シリコンウェハW1
と接触したとしてもその裏面を傷付けにくい。以上の結
果、絶縁基材2を構成する窒化アルミニウム焼結体7の
表層結晶粒子の脱落に起因するパーティクルの発生量
が、極めて少なくなる。そして、以上のことからも明ら
かなように、本実施形態によれば高電圧印加や高温使用
にも対応可能な優れた静電チャック1を実現することが
できる。(1) Electrostatic chuck structured as described above
In the case of 1, the silicon wafer W1 is
It is supported in a state of being in surface contact with the porous silica layer 6 having a lower hardness than the insulating substrate 2. For this reason, the back surface of the silicon wafer W1 does not come into direct contact with the aluminum nitride sintered body 7 which is relatively hard and the surface layer crystal particles tend to fall off. Therefore, the aluminum nitride sintered body 7 is not directly affected by shear stress. Of course, the hardness of the porous silica layer 6 itself, which is the porous ceramic easily breakable layer, is as low as that of silicon.
Even if it comes in contact with, it is hard to damage the back surface. As a result, the amount of particles generated due to the falling off of the surface crystal grains of the aluminum nitride sintered body 7 constituting the insulating base material 2 is extremely small. As is clear from the above, according to the present embodiment, it is possible to realize an excellent electrostatic chuck 1 that can cope with high voltage application and high temperature use.
【0035】(2)また、このシリカ層6は多孔質体で
あるので、緻密体とは異なりシリコンウェハW1との接
触によって容易に破壊されやすい。その反面、たとえ前
記多孔質シリカ層6に由来するパーティクルがシリコン
ウェハW1に付着したとしても、それを困難なく除去す
ることが可能である。よって、窒化アルミニウム焼結体
7のような硬質材料に由来するパーティクルが付着した
ときほど大きな問題とはならない。(2) Since the silica layer 6 is a porous body, unlike a dense body, it is easily broken by contact with the silicon wafer W1. On the other hand, even if particles derived from the porous silica layer 6 adhere to the silicon wafer W1, it can be removed without difficulty. Therefore, the problem is not as serious as when particles derived from a hard material such as the aluminum nitride sintered body 7 adhere.
【0036】(3)本実施形態における多孔質セラミッ
ク易破壊層は多孔質シリカ層6であるため、シリコンウ
ェハW1との熱膨張係数差が極めて小さい。従って、発
生するずり応力の大きさも極めて小さく、もってパーテ
ィクル発生量のさらなる低減を図ることができる。(3) Since the porous ceramic easily breakable layer in the present embodiment is the porous silica layer 6, the difference in thermal expansion coefficient from the silicon wafer W1 is extremely small. Therefore, the magnitude of the generated shear stress is extremely small, so that the amount of generated particles can be further reduced.
【0037】(4)本実施形態では多孔質シリカ層6の
厚さを上記好適範囲内に設定しているため、高コスト化
を回避しつつ多孔質シリカ層6の被覆による充分な効果
を得ることができる。ゆえに、より確実にパーティクル
発生量の低減を図ることができる。(4) In this embodiment, since the thickness of the porous silica layer 6 is set within the above-mentioned preferred range, a sufficient effect can be obtained by coating the porous silica layer 6 while avoiding an increase in cost. be able to. Therefore, it is possible to more reliably reduce the amount of generated particles.
【0038】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3に示される別例の静電チャック11のように、
多孔質セラミック易破壊層である多孔質シリカ層6を、
窒化アルミニウム焼結体7の表面全体ではなくその一部
分に、例えばチャック面S1のみに形成するようにして
もよい。また、図4に示される別例の静電チャック21
のように、多孔質シリカ層6を突起状ないし縞状に形成
してもよい。図4のようにした場合には、易破壊層形成
時における収縮率の差に起因してクラックが生じるおそ
れがなくなり、製造が容易な静電チャック21とするこ
とができる。The embodiment of the present invention may be modified as follows. -Like another example of the electrostatic chuck 11 shown in FIG.
The porous silica layer 6, which is a porous ceramic easily breakable layer,
The aluminum nitride sintered body 7 may be formed not on the entire surface but on a part thereof, for example, only on the chuck surface S1. Further, another example of the electrostatic chuck 21 shown in FIG.
As described above, the porous silica layer 6 may be formed in a projection shape or a stripe shape. In the case shown in FIG. 4, there is no possibility that cracks are caused due to a difference in shrinkage ratio when the easily breakable layer is formed, and the electrostatic chuck 21 can be easily manufactured.
【0039】・ 多孔質セラミック易破壊層を、実施形
態のような多孔質の珪素酸化物からなる層ではなく、多
孔質であって珪素以外の物質の酸化物からなる層に変更
することも許容される。It is permissible to change the porous ceramic easily breakable layer to a porous layer made of an oxide of a substance other than silicon, instead of a layer made of a porous silicon oxide as in the embodiment. Is done.
【0040】・ 絶縁基材2を作製するにあたって、窒
化アルミニウム焼結体7以外のものをセラミック焼結体
として用いてもよく、例えば窒化ほう素、窒化珪素、高
純度アルミナ、ベリリア、マグネシア等の焼結体を選択
することができる。In manufacturing the insulating base material 2, a material other than the aluminum nitride sintered body 7 may be used as a ceramic sintered body. For example, boron nitride, silicon nitride, high-purity alumina, beryllia, magnesia, etc. A sintered body can be selected.
【0041】・ 被吸着物はシリコン製のウェハのみに
限定されることはなく、それ以外のもの、例えばガリウ
ム砒素製のウェハ等であってもよい。 ・ 前記実施形態や別例では本発明を双極タイプの静電
チャック1,11,21として具体化したが、これを単
極タイプの静電チャックとして具体化してもよい。The object to be adsorbed is not limited to a silicon wafer, but may be another object such as a gallium arsenide wafer. In the above embodiments and other examples, the present invention is embodied as bipolar electrostatic chucks 1, 11, 21. However, the present invention may be embodied as a single-pole electrostatic chuck.
【0042】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。 (1) 請求項2,3において、前記多孔質シリカ層の
気孔率は10%〜70%(好ましくは20%〜60%)
であること。Next, in addition to the technical ideas described in the claims, the technical ideas grasped by the above-described embodiments are listed below together with their effects. (1) The porosity of the porous silica layer according to claim 2 or 3, which is preferably 10% to 70% (preferably 20% to 60%).
That.
【0043】(2) 請求項1乃至3、技術的思想1の
いずれか1つにおいて、前記セラミック焼結体は窒化ア
ルミニウム焼結体であること。従って、この技術的思想
2に記載の発明によると、耐熱性、熱伝導性、耐プラズ
マ性等に優れた好適な静電チャックとすることができ
る。(2) In any one of the first to third aspects and the technical idea 1, the ceramic sintered body is an aluminum nitride sintered body. Therefore, according to the invention described in the technical idea 2, a suitable electrostatic chuck having excellent heat resistance, thermal conductivity, plasma resistance, and the like can be obtained.
【0044】(3) 請求項1乃至3、技術的思想1,
2のいずれか1つにおいて、前記多孔質セラミック易破
壊層は前記絶縁基材の全表面を被覆するように形成され
ていること。(3) Claims 1 to 3, technical idea 1,
2. In any one of 2., the porous ceramic easily-breakable layer is formed so as to cover the entire surface of the insulating base material.
【0045】(4) 請求項1乃至3、技術的思想1乃
至3のいずれか1つにおいて、前記多孔質セラミック易
破壊層は突起状ないし縞状に形成されていること。従っ
て、この技術的思想4に記載の発明によると、易破壊層
形成時における収縮率の差に起因してクラックが生じる
おそれがなくなる。(4) In any one of claims 1 to 3 and technical ideas 1 to 3, the porous ceramic easily breakable layer is formed in a projection shape or a stripe shape. Therefore, according to the invention described in the technical idea 4, there is no possibility that a crack is generated due to a difference in shrinkage ratio when the easily breakable layer is formed.
【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、高電圧印加時や高温使用時であって
も、パーティクル発生量の少ない静電チャックを提供す
ることができる。As described above in detail, according to the first to third aspects of the present invention, it is possible to provide an electrostatic chuck which generates a small amount of particles even when a high voltage is applied or when a high temperature is used. Can be.
【0047】請求項2に記載の発明によれば、例えば被
吸着物がシリコン製であるような場合において、パーテ
ィクル発生量のさらなる低減を図ることができる。請求
項3に記載の発明によれば、高コスト化を回避しつつ多
孔質シリカ層の被覆による充分な効果が得られるため、
より確実にパーティクル発生量の低減を図ることができ
る。According to the second aspect of the invention, for example, when the object to be adsorbed is made of silicon, the amount of generated particles can be further reduced. According to the third aspect of the invention, a sufficient effect can be obtained by coating the porous silica layer while avoiding an increase in cost.
It is possible to more reliably reduce the amount of generated particles.
【図1】本発明を具体化した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 of the invention.
【図2】実施形態の静電チャックの平面図。FIG. 2 is a plan view of the electrostatic chuck according to the embodiment.
【図3】別例の静電チャックの概略断面図。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of another example of an electrostatic chuck.
【図4】別例の静電チャックの概略断面図。FIG. 4 is a schematic cross-sectional view of another example of an electrostatic chuck.
1,11,21…静電チャック、2…絶縁基材、6…多
孔質セラミック易破壊層としての多孔質シリカ層、7…
セラミック焼結体としての窒化アルミニウム焼結体、S
1…チャック面、W1…被吸着物としてのシリコンウェ
ハ。1,11,21 ... electrostatic chuck, 2 ... insulating base material, 6 ... porous silica layer as porous ceramic easily breakable layer, 7 ...
Aluminum nitride sintered body as ceramic sintered body, S
1: chuck surface, W1: silicon wafer as an object to be adsorbed.
Claims (3)
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、 少なくとも前記絶縁基材のチャック面が、同絶縁基材よ
りも低硬度の多孔質セラミック易破壊層によって被覆さ
れていることを特徴とする静電チャック。1. An electrostatic chuck wherein an object to be attracted is electrostatically attracted to a chuck surface of an insulating base made of a ceramic sintered body, wherein at least the chuck surface of the insulating base is higher than the insulating base. An electrostatic chuck, wherein the electrostatic chuck is covered with a low-hardness porous ceramic easily breakable layer.
リカ層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 said porous ceramic easily breakable layer is a porous silica layer.
μm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. The porous silica layer has a thickness of 1 μm to 10 μm.
The electrostatic chuck according to claim 2, wherein the thickness is μm.
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