JP2001060619A - 静電チャック及びその製造方法 - Google Patents
静電チャック及びその製造方法Info
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- JP2001060619A JP2001060619A JP2000181338A JP2000181338A JP2001060619A JP 2001060619 A JP2001060619 A JP 2001060619A JP 2000181338 A JP2000181338 A JP 2000181338A JP 2000181338 A JP2000181338 A JP 2000181338A JP 2001060619 A JP2001060619 A JP 2001060619A
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- electrostatic chuck
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】半導体ウェハー表面を微細加工する場合等、静
電チャックのウエハー吸着保持力や、静電チャックその
ものの熱伝導性や、静電チャック表面の耐摩耗性等がウ
ェハーの高集積化に影響を及ぼすことが知られている。
そこで、緻密で絶縁耐圧が高い誘電体層を形成すること
を目的とする。 【解決手段】誘電体基材１上に電極層２を形成し、この
電極層を覆うように誘電体層３を形成した静電チャック
において、電極層および／または誘電体層をガスデポジ
ション法（気体推積法）により形成する。
電チャックのウエハー吸着保持力や、静電チャックその
ものの熱伝導性や、静電チャック表面の耐摩耗性等がウ
ェハーの高集積化に影響を及ぼすことが知られている。
そこで、緻密で絶縁耐圧が高い誘電体層を形成すること
を目的とする。 【解決手段】誘電体基材１上に電極層２を形成し、この
電極層を覆うように誘電体層３を形成した静電チャック
において、電極層および／または誘電体層をガスデポジ
ション法（気体推積法）により形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、導電性材料或いは
半導体性材料からなる試料を電気的に吸着固定する静電
チャック及びその製造方法に関する。
半導体性材料からなる試料を電気的に吸着固定する静電
チャック及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＬＳＩ等の大集積回路チップは、シリコ
ンウェハー等に各種微細加工を施すことで製造される。
そして、これら微細加工を行うにあたってはウェハーを
平坦な面に確実に固定することが必要となり、このため
に従来から機械式、吸引式及び電気式のチャックが利用
されている。特に、静電的にウェハーを吸着固定する静
電チャックは、ウェハーの平坦度を維持しつつ固定でき
るため広く用いられている。これまで静電チャックとし
ては特公昭60-59104号或いは特公昭61-4611号に開示さ
れる構造となっている。ガスデポジション法の従来技術
には、例えば特公平3-14512号があり、超微粒子をガス
とともに微小孔ノズルから基材に吹き付け、接着材の使
用なしに膜を形成させる方法として説明されている。
ンウェハー等に各種微細加工を施すことで製造される。
そして、これら微細加工を行うにあたってはウェハーを
平坦な面に確実に固定することが必要となり、このため
に従来から機械式、吸引式及び電気式のチャックが利用
されている。特に、静電的にウェハーを吸着固定する静
電チャックは、ウェハーの平坦度を維持しつつ固定でき
るため広く用いられている。これまで静電チャックとし
ては特公昭60-59104号或いは特公昭61-4611号に開示さ
れる構造となっている。ガスデポジション法の従来技術
には、例えば特公平3-14512号があり、超微粒子をガス
とともに微小孔ノズルから基材に吹き付け、接着材の使
用なしに膜を形成させる方法として説明されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】半導体ウェハー表面を
微細加工する場合等、静電チャックのウエハー吸着保持
力や、静電チャックそのものの熱伝導性や、静電チャッ
ク表面の耐摩耗性等がウェハーの高集積化に影響を及ぼ
すことが知られている。そこで、これまでに静電チャッ
クの誘電体層を溶射やPVD、CVDにより目的とする特性が
得られるような材料を形成することが試みられてきた。
ところが溶射で形成した誘電体層は緻密でないため、層
が薄い場合では層内の空孔のために絶縁耐圧が低かった
り、あるいは層の硬度が低く、耐摩耗性に劣るなどの面
が問題となっていた。これらのため、溶射後に新たに空
孔封止処理を施すことなどで対応する場合もあった。PV
D、CVDで各種層を形成する場合は、基本的に数百℃以上
の環境を必要とする高温プロセスであり、アルミニウム
のような融点の低い金属を基材として用いる事は困難
で、融点の高い金属を用いた場合でも、形成された層と
金属基材の熱膨張率の違いにより、層形成後に層内に大
きく歪を持つ事になったり、金属基材にそりを生じた
り、層が破損あるいは剥離したりという不具合の懸念が
あった。
微細加工する場合等、静電チャックのウエハー吸着保持
力や、静電チャックそのものの熱伝導性や、静電チャッ
ク表面の耐摩耗性等がウェハーの高集積化に影響を及ぼ
すことが知られている。そこで、これまでに静電チャッ
クの誘電体層を溶射やPVD、CVDにより目的とする特性が
得られるような材料を形成することが試みられてきた。
ところが溶射で形成した誘電体層は緻密でないため、層
が薄い場合では層内の空孔のために絶縁耐圧が低かった
り、あるいは層の硬度が低く、耐摩耗性に劣るなどの面
が問題となっていた。これらのため、溶射後に新たに空
孔封止処理を施すことなどで対応する場合もあった。PV
D、CVDで各種層を形成する場合は、基本的に数百℃以上
の環境を必要とする高温プロセスであり、アルミニウム
のような融点の低い金属を基材として用いる事は困難
で、融点の高い金属を用いた場合でも、形成された層と
金属基材の熱膨張率の違いにより、層形成後に層内に大
きく歪を持つ事になったり、金属基材にそりを生じた
り、層が破損あるいは剥離したりという不具合の懸念が
あった。
【０００４】
【課題を解決するための手段及び作用、効果】上記問題
点を解決すべく本発明に係わる静電チャックは、誘電体
基材上に電極層を形成し、この電極層を覆うように誘電
体層を形成した静電チャックにおいて、これらの電極層
または誘電体層もしくは両方をガスデポジション法によ
り形成する。
点を解決すべく本発明に係わる静電チャックは、誘電体
基材上に電極層を形成し、この電極層を覆うように誘電
体層を形成した静電チャックにおいて、これらの電極層
または誘電体層もしくは両方をガスデポジション法によ
り形成する。
【０００５】ここでいうガスデポジション法は、粉体を
ガスによりエアロゾル化し、これを加速して基材に向け
たノズルより高速で噴出させて、粉体を基材に衝突させ
て基材上に堆積構造物を形成させる手法で、室温環境に
て構造物形成が可能であるため、出発原料である原料粉
末の持つ諸特性をほぼ維持しながら、緻密で、かつ様々
な形状、厚みの構造物を形成できる。
ガスによりエアロゾル化し、これを加速して基材に向け
たノズルより高速で噴出させて、粉体を基材に衝突させ
て基材上に堆積構造物を形成させる手法で、室温環境に
て構造物形成が可能であるため、出発原料である原料粉
末の持つ諸特性をほぼ維持しながら、緻密で、かつ様々
な形状、厚みの構造物を形成できる。
【０００６】例えば、Al2O3−TiO2系組成物のセラミッ
クス誘電体を粉体状にして窒素ガスなどでエアロゾル化
し、室温にてアルミニウム合金基材上に噴射することに
より、静電チャックの基材表面に緻密質のAl2O3−TiO2
系組成の誘電体層を形成させる。誘電体層のみならず電
極層やコーティング層もガスデポジション法で形成する
ことができる。
クス誘電体を粉体状にして窒素ガスなどでエアロゾル化
し、室温にてアルミニウム合金基材上に噴射することに
より、静電チャックの基材表面に緻密質のAl2O3−TiO2
系組成の誘電体層を形成させる。誘電体層のみならず電
極層やコーティング層もガスデポジション法で形成する
ことができる。
【０００７】誘電体層またはコーティング層の誘電体材
料としては、Al2O3−TiO2系組成の他に、Al2O3を主原料
とし、これにSi3Ｎ4，SiC，TiO2，Cr2O3又はZrO2のうち
の少なくとも１つが混合されたものを用いることができ
る。
料としては、Al2O3−TiO2系組成の他に、Al2O3を主原料
とし、これにSi3Ｎ4，SiC，TiO2，Cr2O3又はZrO2のうち
の少なくとも１つが混合されたものを用いることができ
る。
【０００８】また、ガスデポジション法を用いて製造さ
れた静電チャックの誘電体層もしくはコーティング層
は、その内部に空孔をほとんど保有しておらず、従って
形成後表面を研削・研磨することによって凹凸のない極
めてフラットな表面を得る事ができる。
れた静電チャックの誘電体層もしくはコーティング層
は、その内部に空孔をほとんど保有しておらず、従って
形成後表面を研削・研磨することによって凹凸のない極
めてフラットな表面を得る事ができる。
【０００９】また緻密質のため、本来のバルク質の硬度
と同程度の硬さが層表面全面に得られ、フラットな表面
の実現とあわせて耐摩耗性の向上が期待でき、静電チャ
ックの寿命の向上とともに、ウェハーへのAl2O3やTiO2
の付着による汚染の低減が可能になる。
と同程度の硬さが層表面全面に得られ、フラットな表面
の実現とあわせて耐摩耗性の向上が期待でき、静電チャ
ックの寿命の向上とともに、ウェハーへのAl2O3やTiO2
の付着による汚染の低減が可能になる。
【００１０】また、製膜工程がすべて室温であるため、
基材と誘電体層との熱膨張の違いによる層の剥離、割れ
や基材のそりなどの懸念がなく、好適である。
基材と誘電体層との熱膨張の違いによる層の剥離、割れ
や基材のそりなどの懸念がなく、好適である。
【００１１】静電チャックは円盤状の形状で、直径は現
在８インチが主流であり、今後はウェハーの直径の拡大
を受けて、直径１２インチの静電チャックの登場が予想
される。ガスデポジション法はノズルから粉体を噴出さ
せて堆積構造物を形成する方法であり、その形成速度、
噴出される粉体の量の経時的不安定性から、現在までで
は比較的小型の部材への応用が期待されていたものの、
大面積、大容量物への適用には向いていなかった。そこ
で大面積化が進展していく静電チャックのような部材の
誘電体層や電極層、コーティング層の形成を安定的に行
なうために、ガスデポジション装置のうち、ノズルから
噴出しているエアロゾル中の粉体量をセンシングして、
このデータをエアロゾルを発生させる部位にフィードバ
ックさせてエアロゾル発生量を制御するなどの工夫をす
ると好適となる。
在８インチが主流であり、今後はウェハーの直径の拡大
を受けて、直径１２インチの静電チャックの登場が予想
される。ガスデポジション法はノズルから粉体を噴出さ
せて堆積構造物を形成する方法であり、その形成速度、
噴出される粉体の量の経時的不安定性から、現在までで
は比較的小型の部材への応用が期待されていたものの、
大面積、大容量物への適用には向いていなかった。そこ
で大面積化が進展していく静電チャックのような部材の
誘電体層や電極層、コーティング層の形成を安定的に行
なうために、ガスデポジション装置のうち、ノズルから
噴出しているエアロゾル中の粉体量をセンシングして、
このデータをエアロゾルを発生させる部位にフィードバ
ックさせてエアロゾル発生量を制御するなどの工夫をす
ると好適となる。
【００１２】また、従来微小孔であったノズルのノズル
幅を静電チャックの半径や直径に合わせて拡大し、ノズ
ルと静電チャック基材を相対峙させ、静電チャック基材
をその円盤の中心を軸として回転させながら誘電体層や
コーティング層の形成操作をするなどの工夫をすると好
適である。この場合、基材の半径方向で、それに相対し
ているノズルから噴出するエアロゾル中の粉体の量の分
布など層形成速度に関与する要件を制御すれば、半径方
向での層厚分布が異なる事もない。
幅を静電チャックの半径や直径に合わせて拡大し、ノズ
ルと静電チャック基材を相対峙させ、静電チャック基材
をその円盤の中心を軸として回転させながら誘電体層や
コーティング層の形成操作をするなどの工夫をすると好
適である。この場合、基材の半径方向で、それに相対し
ているノズルから噴出するエアロゾル中の粉体の量の分
布など層形成速度に関与する要件を制御すれば、半径方
向での層厚分布が異なる事もない。
【００１３】さらにエアロゾル発生量の制御、ノズル
幅、基材の制御等を組み合わせることにより、意図的に
誘電体層に段差を形成させることも簡単となる。
幅、基材の制御等を組み合わせることにより、意図的に
誘電体層に段差を形成させることも簡単となる。
【００１４】このようにガスデポジション法（気体堆積
法）を静電チャックの電極層・誘電体層・コーティング
層の形成に用いることにより、緻密で、かつ意図する特
性を得られる層が容易に形成できるようになる。それに
より静電チャックの硬度、耐摩耗性、耐剥離性などの諸
特性の向上や、歩留まり向上が期待できる。
法）を静電チャックの電極層・誘電体層・コーティング
層の形成に用いることにより、緻密で、かつ意図する特
性を得られる層が容易に形成できるようになる。それに
より静電チャックの硬度、耐摩耗性、耐剥離性などの諸
特性の向上や、歩留まり向上が期待できる。
【００１５】
【実施例】本発明にかかる実施例１について説明する。
図１に示すように、アルミナセラミック等の誘電体基材
１上に、ガスデポジション法にて電極層２を形成し、さ
らにこの電極層２を覆うように、ガスデポジション法に
て誘電体層３を形成する。
図１に示すように、アルミナセラミック等の誘電体基材
１上に、ガスデポジション法にて電極層２を形成し、さ
らにこの電極層２を覆うように、ガスデポジション法に
て誘電体層３を形成する。
【００１６】本発明にかかる実施例２について説明す
る。図２に示すように、アルミナセラミック等の誘電体
基材１上に電極層２を形成し、この電極層２を覆うよう
に、ガスデポジション法にて誘電体層３を形成する。
る。図２に示すように、アルミナセラミック等の誘電体
基材１上に電極層２を形成し、この電極層２を覆うよう
に、ガスデポジション法にて誘電体層３を形成する。
【００１７】本発明にかかる実施例３について説明す
る。図３に示すように、アルミニウム等の導電性基材上
５に、ガスデポジション法により、誘電体層３を形成す
る。
る。図３に示すように、アルミニウム等の導電性基材上
５に、ガスデポジション法により、誘電体層３を形成す
る。
【００１８】本発明にかかる実施例４について説明す
る。図４に示すように、誘電体層３の表面にガスデポジ
ション法により、コーティング層４を形成する。
る。図４に示すように、誘電体層３の表面にガスデポジ
ション法により、コーティング層４を形成する。
【００１９】本発明にかかる実施例５について説明す
る。図５は断面図で、図６はその平面図である。図５お
よび図６に示すように、誘電体層３の表面に段差を付け
て形成する。このような形状をとることにより、ウェハ
ーと誘電体表面に冷却ガス等を流し、ウェハーの冷却効
率を上げたり、ウェハーと誘電体表面との間にパーティ
クルが介在した際の、平面平滑性への影響を少なくした
りすることが出来る。
る。図５は断面図で、図６はその平面図である。図５お
よび図６に示すように、誘電体層３の表面に段差を付け
て形成する。このような形状をとることにより、ウェハ
ーと誘電体表面に冷却ガス等を流し、ウェハーの冷却効
率を上げたり、ウェハーと誘電体表面との間にパーティ
クルが介在した際の、平面平滑性への影響を少なくした
りすることが出来る。
【００２０】本発明にかかる実施例６について説明す
る。図７は断面図で、図８はその平面図である。図７お
よび図８に示すように、コーティング層４を段差を付け
て部分的に形成する。このような形状をとることによ
り、実施例５と同じようにウェハーと誘電体表面に冷却
ガス等を流し、ウェハーの冷却効率を上げたり、ウェハ
ーと誘電体表面との間にパーティクルが介在した際の、
平面平滑性への影響を少なくしたりすることが出来る。
る。図７は断面図で、図８はその平面図である。図７お
よび図８に示すように、コーティング層４を段差を付け
て部分的に形成する。このような形状をとることによ
り、実施例５と同じようにウェハーと誘電体表面に冷却
ガス等を流し、ウェハーの冷却効率を上げたり、ウェハ
ーと誘電体表面との間にパーティクルが介在した際の、
平面平滑性への影響を少なくしたりすることが出来る。
【００２１】図９は、実施例５，６の別な実施例を示す
平面図である。誘電体層またはコーティング層の段差を
同心円上に形成する。同心上の段差は断続して形成させ
ているが、連続した同心円としてもよい。これらは、静
電チャック基材の回転とノズルから噴出させるエアロゾ
ル中の粉体量を制御して形成する。
平面図である。誘電体層またはコーティング層の段差を
同心円上に形成する。同心上の段差は断続して形成させ
ているが、連続した同心円としてもよい。これらは、静
電チャック基材の回転とノズルから噴出させるエアロゾ
ル中の粉体量を制御して形成する。
【００２２】また、誘電体層およびコーティング層の別
の誘電体材料としては、BaTiO3を主原料とした高誘電率
材料を用いることができる。
の誘電体材料としては、BaTiO3を主原料とした高誘電率
材料を用いることができる。
【００２３】また、誘電体層およびコーティング層の高
熱伝導度を高めるために、Si3Ｎ4，SiC，AlNから選ばれ
る１つ以上を主原料とした原料を用いることができる。
熱伝導度を高めるために、Si3Ｎ4，SiC，AlNから選ばれ
る１つ以上を主原料とした原料を用いることができる。
【００２４】また、誘電体層およびコーティング層の耐
摩耗性を高めるために、Si3Ｎ4，SiC，ＤＬＣ（diamond
like Carbon）等から選ばれる１つ以上を主原料とし
た原料を用いることができる。
摩耗性を高めるために、Si3Ｎ4，SiC，ＤＬＣ（diamond
like Carbon）等から選ばれる１つ以上を主原料とし
た原料を用いることができる。
【００２５】
【発明の効果】ガスデポジション法を用いて静電チャッ
クを製造することにより、緻密で、かつ意図する特性を
得られる誘電体層が容易に形成できるようになり、静電
チャックの特性向上や、歩留まり向上が期待できる。
クを製造することにより、緻密で、かつ意図する特性を
得られる誘電体層が容易に形成できるようになり、静電
チャックの特性向上や、歩留まり向上が期待できる。
【図１】本発明にかかる実施例１の断面図
【図２】本発明にかかる実施例２の断面図
【図３】本発明にかかる実施例３の断面図
【図４】本発明にかかる実施例４の断面図
【図５】本発明にかかる実施例５の断面図
【図６】本発明にかかる実施例５の平面図
【図７】本発明にかかる実施例６の断面図
【図８】本発明にかかる実施例６の平面図
【図９】本発明にかかる実施例５，６の別な実施例の平
面図
面図
１…誘電体基材、２…電極層、３…誘電体層、４…コー
ティング層、５…導電性基材
ティング層、５…導電性基材
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 横山 達郎 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内 (72)発明者 北林 徹夫 福岡県北九州市小倉北区中島２丁目１番１ 号 東陶機器株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 誘電体基材上に電極層を形成し、この
電極層を覆うように誘電体層を形成した静電チャックに
おいて、前記電極層および／または前記誘電体層をガス
デポジション法（気体堆積法）により形成したことを特
徴とする静電チャック。 - 【請求項２】 誘電体基材上に電極層を形成し、この
電極層を覆うように誘電体層を形成した静電チャックに
おいて、前記電極層および／または前記誘電体層は粉体
をガスとともにノズルから前記基材に吹き付け形成した
ことを特徴とする静電チャック。 - 【請求項３】 誘電体基材上に電極層を形成し、この
電極層を覆うように誘電体層を形成した静電チャックに
おいて、前記誘電体層を誘電体材料、耐摩耗性材料、高
熱伝導性材料及び非磁性材料から選ばれる少なくとも１
以上の材料を用いて形成した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】 導電性基材上に、誘電体材料、耐摩耗
性材料、高熱伝導性材料及び非磁性材料から選ばれる少
なくとも１以上の材料を用いて誘電体層を形成したこと
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の静電チ
ャック。 - 【請求項５】 前記誘電体層の表面に、誘電体材料、
耐摩耗性材料、高熱伝導性材料及び非磁性材料から選ば
れる少なくとも１以上の材料を用いてガスデポジション
法によりコーティング層を形成したことを特徴とする請
求項１乃至４のいずれかに記載の静電チャック。 - 【請求項６】 前記誘電体層を段差を付けて形成した
ことを特徴とする請求項１乃至５のいずれかに記載の静
電チャック。 - 【請求項７】 前記コーティング層を段差を付けて形
成したことを特徴とする請求項１項乃至６のいずれかに
記載の静電チャック。 - 【請求項８】 前記誘電体層表面、もしくは前記コー
ティング層表面を研磨処理したことを特徴とする請求項
１乃至７のいずれかに記載の静電チャック。 - 【請求項９】 前記誘電体層および前記コーティング
層の誘電体材料として、Al2O3を主原料とし、これにSi3
Ｎ4，SiC，TiO2，Cr2O3又はZrO2のうちの少なくとも１
つが混合されていることを特徴とする請求項１乃至７の
いずれかに記載の静電チャック。 - 【請求項１０】 前記誘電体層および前記コーティン
グ層の誘電体材料として、BaTiO3を主原料とした高誘電
率材料を用いることを特徴とする請求項１乃至７のいず
れかに記載の静電チャック。 - 【請求項１１】 前記誘電体層および前記コーティン
グ層の高熱伝導度材料として、Si3Ｎ4，SiC，AlNから選
ばれる少なくとも１以上の材料を主原料とした原料を用
いたことを特徴とする請求項１乃至７のいずれかに記載
の静電チャック。 - 【請求項１２】 前記誘電体層および前記コーティン
グ層の耐摩耗性材料として、Si3Ｎ4，SiC，ＤＬＣ（dia
mond like Carbon）から選ばれる少なくとも１以上の
材料を主原料とした原料を用いたことを特徴とする請求
項１乃至７のいずれかに記載の静電チャック。 - 【請求項１３】 誘電体基材上に電極層を形成し、こ
の電極層を覆うように誘電体層を形成した静電チャック
において、前記電極層および／または前記誘電体層を前
記誘電体基材の中心を軸として回転させながら、粉体を
ガスとともに微小孔ノズルから前記誘電体基材に吹き付
けながら形成することを特徴とする静電チャックの製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000181338A JP2001060619A (ja) | 1999-06-16 | 2000-06-16 | 静電チャック及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11-169463 | 1999-06-16 | ||
| JP16946399 | 1999-06-16 | ||
| JP2000181338A JP2001060619A (ja) | 1999-06-16 | 2000-06-16 | 静電チャック及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001060619A true JP2001060619A (ja) | 2001-03-06 |
Family
ID=26492791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000181338A Pending JP2001060619A (ja) | 1999-06-16 | 2000-06-16 | 静電チャック及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001060619A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7468880B2 (en) | 2005-05-24 | 2008-12-23 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck |
| US7672111B2 (en) | 2006-09-22 | 2010-03-02 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck and method for manufacturing same |
-
2000
- 2000-06-16 JP JP2000181338A patent/JP2001060619A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US7760484B2 (en) | 2005-05-24 | 2010-07-20 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck |
| US7672111B2 (en) | 2006-09-22 | 2010-03-02 | Toto Ltd. | Electrostatic chuck and method for manufacturing same |
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