JP2000340640A - 非接触型静電吸着装置 - Google Patents
非接触型静電吸着装置Info
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- JP2000340640A JP2000340640A JP11152153A JP15215399A JP2000340640A JP 2000340640 A JP2000340640 A JP 2000340640A JP 11152153 A JP11152153 A JP 11152153A JP 15215399 A JP15215399 A JP 15215399A JP 2000340640 A JP2000340640 A JP 2000340640A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 被吸着体が静電チャック誘電体と直接接触せ
ずに、静電力により吸着できる新しい類型の静電チャッ
クを提供する。 【解決手段】 平面状の電極と、電気的接続手段と吸着
物を載置する平滑な表面を有する誘電体から構成される
静電チャックにおいて、誘電体と異なる材料であってそ
の体積抵抗率が誘電体の体積抵抗率より大きい材料で構
成された絶縁性突起を誘電体表面上に設けることとし
た。
ずに、静電力により吸着できる新しい類型の静電チャッ
クを提供する。 【解決手段】 平面状の電極と、電気的接続手段と吸着
物を載置する平滑な表面を有する誘電体から構成される
静電チャックにおいて、誘電体と異なる材料であってそ
の体積抵抗率が誘電体の体積抵抗率より大きい材料で構
成された絶縁性突起を誘電体表面上に設けることとし
た。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置部品
に係り、特にシリコンウェハの吸着に好適な静電チャッ
クに関する。
に係り、特にシリコンウェハの吸着に好適な静電チャッ
クに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、特開平５−６３０６２号に見られ
るように、シリコンウェハを静電吸着するには、静電チ
ャックの吸着機能を有する誘電体と、シリコンウェハが
物理的に接触させる必要があった。
るように、シリコンウェハを静電吸着するには、静電チ
ャックの吸着機能を有する誘電体と、シリコンウェハが
物理的に接触させる必要があった。
【０００３】同公報に見られるものを詳述すると、以下
の通りである。静電チャックは、電極と誘電体と、電極
と外部電源との電気的接続手段から構成され、誘電体と
シリコンウェハは物理的に接触させ、外部の電源から高
電圧を付加する。このとき誘電体とウェハ間には、誘電
体の抵抗と接触抵抗の合成された抵抗に相当する電流が
流れる。その電流が接触界面間に電位差を発生させ、こ
の電位差により接触界面に電荷が誘起され、その結果ク
ーロン引力を生じさせている。この場合は、静電チャッ
ク表面に突起加工等を施すことが可能ではあった。
の通りである。静電チャックは、電極と誘電体と、電極
と外部電源との電気的接続手段から構成され、誘電体と
シリコンウェハは物理的に接触させ、外部の電源から高
電圧を付加する。このとき誘電体とウェハ間には、誘電
体の抵抗と接触抵抗の合成された抵抗に相当する電流が
流れる。その電流が接触界面間に電位差を発生させ、こ
の電位差により接触界面に電荷が誘起され、その結果ク
ーロン引力を生じさせている。この場合は、静電チャッ
ク表面に突起加工等を施すことが可能ではあった。
【０００４】特開平５−８１４０号、特開平６−２９１
１７５号では、もう一つの静電チャックの類型として、
誘電体の体積抵抗率が大きい場合の静電チャックが開示
されている。この場合、吸着力は静電チャックの電極と
ウェハ間の静電容量と、印加される電圧によって決まる
が、一般に吸着力は弱く、非常に高い電圧が必要とされ
ている。そのため、表面に凹凸の加工や突起を設けるに
も、被吸着体を十分吸着できる力を確保するための制限
があった。
１７５号では、もう一つの静電チャックの類型として、
誘電体の体積抵抗率が大きい場合の静電チャックが開示
されている。この場合、吸着力は静電チャックの電極と
ウェハ間の静電容量と、印加される電圧によって決まる
が、一般に吸着力は弱く、非常に高い電圧が必要とされ
ている。そのため、表面に凹凸の加工や突起を設けるに
も、被吸着体を十分吸着できる力を確保するための制限
があった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の特開平７−１５
３８２５号でも、静電チャック吸着面に突起を設けるこ
とはできたが、誘電体と同じ材料でなければならなかっ
た。その理由は、突起の先端の、物理的に接触している
箇所で被吸着体を吸着していたからである。そのため、
突起の接触部分では、静電チャックの誘電体を構成する
物質のパーティクル付着や化学汚染のおそれがあった。
３８２５号でも、静電チャック吸着面に突起を設けるこ
とはできたが、誘電体と同じ材料でなければならなかっ
た。その理由は、突起の先端の、物理的に接触している
箇所で被吸着体を吸着していたからである。そのため、
突起の接触部分では、静電チャックの誘電体を構成する
物質のパーティクル付着や化学汚染のおそれがあった。
【０００６】従来の特開平５−８１４０、特開平６−２
９１１７５号では誘電体を薄くすることによって静電容
量を増やすことができたが、誘電体を薄板化するには加
工上割れ・破損等の問題があった。
９１１７５号では誘電体を薄くすることによって静電容
量を増やすことができたが、誘電体を薄板化するには加
工上割れ・破損等の問題があった。
【０００７】本発明は、上記のような問題を解決すべ
く、誘電体の層の厚さにとらわれずに、十分大きな静電
力が発現し、さらに静電チャックの誘電体を構成する物
質のパーティクル付着や化学汚染のおそれのない、新し
い類型の静電チャックを提供することを目的とする。
く、誘電体の層の厚さにとらわれずに、十分大きな静電
力が発現し、さらに静電チャックの誘電体を構成する物
質のパーティクル付着や化学汚染のおそれのない、新し
い類型の静電チャックを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項１は、電極と、電気的接続手段と吸着物を載置
する平滑な表面を有する誘電体から構成される静電チャ
ックにおいて、誘電体と異なる材料であって、その体積
抵抗率が誘電体の体積抵抗率より大きい材料で構成され
た絶縁性突起を誘電体表面上に設けたことを特徴とす
る。体積抵抗率の大きい絶縁性突起を誘電体表面上に設
けたので、誘電体の層の厚さにとらわれることなく、被
吸着体を吸着できるようになった。また、被吸着体が直
接誘電体と接触しないため、コンタミネーションやパー
ティクルの付着を防ぐことができる。また被吸着体の吸
脱着が電源のｏｎ／ｏｆｆによりレスポンスよく行え
る。
に請求項１は、電極と、電気的接続手段と吸着物を載置
する平滑な表面を有する誘電体から構成される静電チャ
ックにおいて、誘電体と異なる材料であって、その体積
抵抗率が誘電体の体積抵抗率より大きい材料で構成され
た絶縁性突起を誘電体表面上に設けたことを特徴とす
る。体積抵抗率の大きい絶縁性突起を誘電体表面上に設
けたので、誘電体の層の厚さにとらわれることなく、被
吸着体を吸着できるようになった。また、被吸着体が直
接誘電体と接触しないため、コンタミネーションやパー
ティクルの付着を防ぐことができる。また被吸着体の吸
脱着が電源のｏｎ／ｏｆｆによりレスポンスよく行え
る。
【０００９】請求項２は、導電性基盤と、電気的接続手
段と吸着物を載置する平滑な表面と体積抵抗率が大きい
材料で構成された絶縁性突起を導電性基盤表面上に設け
たことを特徴とする。体積抵抗率の大きい絶縁性突起を
導電性基盤表面上に設けたので、誘電体自体を必要とせ
ず、金属加工により容易に静電チャックを作製すること
ができる。
段と吸着物を載置する平滑な表面と体積抵抗率が大きい
材料で構成された絶縁性突起を導電性基盤表面上に設け
たことを特徴とする。体積抵抗率の大きい絶縁性突起を
導電性基盤表面上に設けたので、誘電体自体を必要とせ
ず、金属加工により容易に静電チャックを作製すること
ができる。
【００１０】請求項３は、前記絶縁性突起の前記吸着物
と接触する面積の合計が、静電チャックの吸着面の面積
対し１０％以下であることを特徴とする。したがって、
被吸着体に対する接触を小さくでき、被吸着体に対する
化学汚染やパーティクル付着の抑制ができる。
と接触する面積の合計が、静電チャックの吸着面の面積
対し１０％以下であることを特徴とする。したがって、
被吸着体に対する接触を小さくでき、被吸着体に対する
化学汚染やパーティクル付着の抑制ができる。
【００１１】請求項４は、絶縁性突起の先端が、球状か
円錐状または多角錐状の頂点であって、被吸着体との接
触がほぼ点接触であることを特徴とする。したがって、
被吸着体に対する接触を、さらに小さくでき、被吸着体
に対する化学汚染やパーティクル付着の抑制ができる。
円錐状または多角錐状の頂点であって、被吸着体との接
触がほぼ点接触であることを特徴とする。したがって、
被吸着体に対する接触を、さらに小さくでき、被吸着体
に対する化学汚染やパーティクル付着の抑制ができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】平面状の電極と、電気的接続手段
と、吸着物を載置する平滑な表面を有する誘電体から構
成される静電チャックにおいて、誘電体と異なる材料で
あって、その体積抵抗率が誘電体の体積抵抗率より大き
い材料で構成された絶縁性突起を誘電体表面上に設け
た。このとき外部電源から印加された電圧は、図７に示
す等価回路にしたがって、誘電体の表面と被吸着体の隙
間（ギャップ）によって構成される静電容量成分の両端
に電圧が分配される。その電圧によって電荷が瞬時に蓄
積され、クーロン引力が発生する。
と、吸着物を載置する平滑な表面を有する誘電体から構
成される静電チャックにおいて、誘電体と異なる材料で
あって、その体積抵抗率が誘電体の体積抵抗率より大き
い材料で構成された絶縁性突起を誘電体表面上に設け
た。このとき外部電源から印加された電圧は、図７に示
す等価回路にしたがって、誘電体の表面と被吸着体の隙
間（ギャップ）によって構成される静電容量成分の両端
に電圧が分配される。その電圧によって電荷が瞬時に蓄
積され、クーロン引力が発生する。
【００１３】この時の発生する力の大きさは、図８の式
で与えられる。すなわちギャップ８（誘電体表面と吸着
物との隙間）が狭いほど力は大きくなるが、１０μｍ程
度であっても十分実用に耐えうるクーロン引力が発生す
ることがわかる。
で与えられる。すなわちギャップ８（誘電体表面と吸着
物との隙間）が狭いほど力は大きくなるが、１０μｍ程
度であっても十分実用に耐えうるクーロン引力が発生す
ることがわかる。
【００１４】更に誘電体の比誘電率と厚さによっても、
クーロン引力は変化する。尚、誘電体の比誘電率、厚
さ、ギャップによって誘電体表面と被吸着体の間の電位
差は変化する。この場合、その電位差によってギャップ
間に放電が起きないようにする必要がある。１Ｐａ程度
の真空下であれば外部電源の出力が１０ＫＶでも放電は
しない。
クーロン引力は変化する。尚、誘電体の比誘電率、厚
さ、ギャップによって誘電体表面と被吸着体の間の電位
差は変化する。この場合、その電位差によってギャップ
間に放電が起きないようにする必要がある。１Ｐａ程度
の真空下であれば外部電源の出力が１０ＫＶでも放電は
しない。
【００１５】本発明の好適な実施の例を以下に示す。図
１は、請求項１の代表的な実施例で、酸化アルミに遷移
金属酸化物を添加して、セラミックス製誘電体を作製
し、その中に平面上の電極を内包した。この材料の比誘
電率は１ＫＨｚで８．７、体積抵抗率は１０11Ωｃｍ、
誘電体表面と内包される電極までの厚さは３００μｍで
ある。比誘電率は直流での値の測定が困難であるため交
流の値を示した。一般に周波数が低くなるほど比誘電率
は増加するため直流下では、もう少し大きな値であると
推測できる。
１は、請求項１の代表的な実施例で、酸化アルミに遷移
金属酸化物を添加して、セラミックス製誘電体を作製
し、その中に平面上の電極を内包した。この材料の比誘
電率は１ＫＨｚで８．７、体積抵抗率は１０11Ωｃｍ、
誘電体表面と内包される電極までの厚さは３００μｍで
ある。比誘電率は直流での値の測定が困難であるため交
流の値を示した。一般に周波数が低くなるほど比誘電率
は増加するため直流下では、もう少し大きな値であると
推測できる。
【００１６】被吸着体吸着面は、おおよそ等間隔に絶縁
性突起を載置するための穴を設けた。その穴に、図２に
示すように、純度９９％以上の酸化アルミからなるφ２
ｍｍの円筒状の絶縁性突起を載置し、誘電体の表面から
８μｍ飛び出るようにした。
性突起を載置するための穴を設けた。その穴に、図２に
示すように、純度９９％以上の酸化アルミからなるφ２
ｍｍの円筒状の絶縁性突起を載置し、誘電体の表面から
８μｍ飛び出るようにした。
【００１７】絶縁性突起の上に被吸着体を載せ、静電チ
ャック誘電体の電極に導通している電気的接続手段に外
部電源を接続する。本実施例の静電チャックは、電極が
１ケのいわゆる単極構造をとっているので被吸着体は接
地した。図３に示すように、電極が２ケの双極構造にす
る場合は、被吸着体は接地する必要はない。
ャック誘電体の電極に導通している電気的接続手段に外
部電源を接続する。本実施例の静電チャックは、電極が
１ケのいわゆる単極構造をとっているので被吸着体は接
地した。図３に示すように、電極が２ケの双極構造にす
る場合は、被吸着体は接地する必要はない。
【００１８】上記の構成を真空チャンバー内（約１Ｐ
ａ）に設置し、真空下で被吸着体を引き上げその吸着力
を測定した。その結果、図９に示す静電引力が発生して
いることがわかった。この値は被吸着体を安定的に吸着
するのに十分である。
ａ）に設置し、真空下で被吸着体を引き上げその吸着力
を測定した。その結果、図９に示す静電引力が発生して
いることがわかった。この値は被吸着体を安定的に吸着
するのに十分である。
【００１９】また、電圧を１分印加直後０Ｖに戻し、か
つその瞬間の静電引力を測定したら、ほぼ０ｇ／ｃｍ2
であり、被吸着体の着脱性の良いことが確認できた。
つその瞬間の静電引力を測定したら、ほぼ０ｇ／ｃｍ2
であり、被吸着体の着脱性の良いことが確認できた。
【００２０】誘電体材料として、チタン酸バリウム（比
誘電率５０）、厚さ１ｍｍで同様に試験を行ったところ
２０００Ｖ印加で１００ｇ／ｃｍ２であった。着脱性も
良好であった。
誘電率５０）、厚さ１ｍｍで同様に試験を行ったところ
２０００Ｖ印加で１００ｇ／ｃｍ２であった。着脱性も
良好であった。
【００２１】尚、本実施例は、被吸着体としてシリコン
ウェハを用いたが導電性を有するものであれば何にでも
適用できる。例えばガラス基板に薄膜電極が形成されて
いるような基板であっても同様に吸着できる。
ウェハを用いたが導電性を有するものであれば何にでも
適用できる。例えばガラス基板に薄膜電極が形成されて
いるような基板であっても同様に吸着できる。
【００２２】
【発明の効果】本発明は上記構成により次の効果を発揮
する。請求項１では、誘電体表面上に絶縁性突起を設け
たので、誘電体の層の厚さにとらわれることなく、被吸
着体を吸着できるようになった。また、被吸着体が直接
誘電体と接触しないため、コンタミネーションやパーテ
ィクルの付着を防ぐことができる。また被吸着体の吸脱
着が電源のｏｎ／ｏｆｆによりレスポンスよく行える。
する。請求項１では、誘電体表面上に絶縁性突起を設け
たので、誘電体の層の厚さにとらわれることなく、被吸
着体を吸着できるようになった。また、被吸着体が直接
誘電体と接触しないため、コンタミネーションやパーテ
ィクルの付着を防ぐことができる。また被吸着体の吸脱
着が電源のｏｎ／ｏｆｆによりレスポンスよく行える。
【００２３】請求項２では、誘電体自体を必要とせず、
金属加工により容易に静電チャックを作製することがで
きる。
金属加工により容易に静電チャックを作製することがで
きる。
【００２４】請求項３、４では、被吸着体に対する接触
を非常に小さくでき、被吸着体に対する化学汚染やパー
ティクル付着の抑制ができる。
を非常に小さくでき、被吸着体に対する化学汚染やパー
ティクル付着の抑制ができる。
【図１】請求項１の代表の断面図
【図２】請求項１の代表の平面図
【図３】請求項１のその他の例の断面図
【図４】請求項２の代表図
【図５】接触面積を非常に少なくした実施例の図
【図６】ほぼ点接触を実現するための手段をあらわした
図
図
【図７】本発明の等価回路
【図８】静電力の理論式
【図９】本発明の静電チャックの吸着力グラフ
１…誘電体 ２…電極 ３…電気的接続手段 ４…外部電源 ５…被吸着体（シリコンウェハ） ６…絶縁性突起 ７…接地 ８…ギャップ ９…導電性基盤
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 3C016 AA01 BA02 EA01 GA10 5F031 HA08 HA10 PA26
Claims (4)
- 【請求項１】 電極を内包し、少なくとも電気的接続
手段と、吸着物を載置する平滑な表面を有する誘電体か
ら構成される静電チャックにおいて、該吸着物を載置す
る平滑な表面に、体積抵抗率が前記誘電体の体積抵抗率
より大きい材料で形成された絶縁性突起が設けられたこ
とを特徴とする静電チャック - 【請求項２】 導電性基盤に、少なくとも電気的接続
手段と、吸着物を載置する平滑な表面を備える静電チャ
ックにおいて、該吸着物を載置する平滑な表面に、体積
抵抗率が前記導電性基盤の体積抵抗率より大きい材料で
形成された絶縁性突起が設けられたことを特徴とする静
電チャック - 【請求項３】 前記絶縁性突起の前記吸着物と接触す
る面積の合計が、静電チャックの吸着面の面積対し１０
％以下であることを特徴とする請求項１または２に記載
の静電チャック - 【請求項４】 前記絶縁性突起の先端が、球状か円錐
状または多角錐状の頂点であって、被吸着体との接触が
ほぼ点接触であることを特徴とする請求項１〜３のいず
れか１項に記載の静電チャック
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11152153A JP2000340640A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 非接触型静電吸着装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11152153A JP2000340640A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 非接触型静電吸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000340640A true JP2000340640A (ja) | 2000-12-08 |
Family
ID=15534194
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11152153A Pending JP2000340640A (ja) | 1999-05-31 | 1999-05-31 | 非接触型静電吸着装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000340640A (ja) |
Cited By (8)
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- 1999-05-31 JP JP11152153A patent/JP2000340640A/ja active Pending
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