JP2003273193A - Electrostatic chuck - Google Patents

Electrostatic chuck

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JP2003273193A
JP2003273193A JP2002076969A JP2002076969A JP2003273193A JP 2003273193 A JP2003273193 A JP 2003273193A JP 2002076969 A JP2002076969 A JP 2002076969A JP 2002076969 A JP2002076969 A JP 2002076969A JP 2003273193 A JP2003273193 A JP 2003273193A
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JP
Japan
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electrostatic chuck
dielectric layer
substrate
comb
aerosol
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JP2002076969A
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Japanese (ja)
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Yuji Aso
雄二 麻生
Masakatsu Kiyohara
正勝 清原
Hironori Hatono
広典 鳩野
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Toto Ltd
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Toto Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an electrostatic chuck having a uniform and thin dielectric layer unattainable by a conventional green sheet method, and an electrostatic chuck having excellent attraction characteristics. <P>SOLUTION: Two pole comb-shape electrodes are formed on the surface of a substrate planarized by grinding and/or polishing and coated with a dielectric layer by aerosol deposition or the like in order to make thin and uniform the dielectric layer, thus obtaining an electrostatic chuck exhibiting excellent attraction characteristics at a lower voltage. <P>COPYRIGHT: (C)2003,JPO

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、半導体ウェハやガ
ラス板等の被吸着物を吸着搬送する静電チャックに関す
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck that attracts and conveys an object to be attracted such as a semiconductor wafer and a glass plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】静電チャックは、半導体や液晶の製造工
程で、半導体ウエハや液晶用ガラス板を保持搬送する手
段として用いられており、半導体ウエハやガラス板と接
触して保持する誘電体層と、固定保持するための静電力
を発生させる電極からなる。
2. Description of the Related Art An electrostatic chuck is used as a means for holding and carrying a semiconductor wafer or a glass plate for liquid crystals in a semiconductor or liquid crystal manufacturing process, and is a dielectric layer for holding the semiconductor wafer or the glass plate in contact therewith. And an electrode for generating an electrostatic force for fixing and holding.

【0003】静電チャックの従来の製法としては例えば
特開昭62−264638号公報にあるように、セラミ
ックスのグリーンシート上に電極となる導体層を形成
し、この上にセラミックスのグリーンシートを積層させ
て同時焼成し、表面から研削・研磨を行う手法が代表的
である。
As a conventional method of manufacturing an electrostatic chuck, for example, as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 62-264638, a conductor layer serving as an electrode is formed on a ceramic green sheet, and the ceramic green sheet is laminated on this. A typical method is to perform simultaneous firing and grinding / polishing from the surface.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】従来のグリーンシート
法では、可塑変形体の積層物の焼成を行なうため、必然
的に焼成時に反りが発生する。焼成後、表面から平面研
削を行なって最上部の誘電体層をなるべく薄くなるよう
に、また平面度を出すために加工を施すわけであるが、
内部電極が反っているため、誘電体層の研削に限度が有
り電極から表面までの距離は数百μmまでで抑えること
が一般的である。しかも反りのある内部電極から表面ま
での距離は一個体内でもまちまちであり、個体差も発生
する。このことは静電チャックの吸着性能の個体差を生
む原因となっている。
In the conventional green sheet method, since a laminate of plastic deformable bodies is fired, a warp is inevitably generated during firing. After firing, surface grinding is performed from the surface so that the uppermost dielectric layer is as thin as possible, and processing is performed to obtain flatness.
Since the internal electrode is warped, there is a limit to the grinding of the dielectric layer, and the distance from the electrode to the surface is generally limited to several hundreds μm. Moreover, the distance from the warped internal electrode to the surface varies within one individual, and individual differences occur. This causes a difference in the adsorption performance of the electrostatic chuck.

【0005】本発明は、これらの問題点を鑑みてなされ
た静電チャックの提案であり、誘電体層の膜厚が均一で
薄く、結果として吸着力特性に優れた静電チャックを提
供することにある。
The present invention is a proposal of an electrostatic chuck made in view of these problems, and provides an electrostatic chuck having a uniform and thin dielectric layer and, as a result, an excellent chucking force characteristic. It is in.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明では、上記課題を
解決するために、研削加工及び/又は研磨加工により表
面を平坦化した基板の表面に、二極の櫛歯電極を形成
し、更に誘電体層で被覆したことを特徴とする静電チャ
ックを提供する。これにより、その後形成する内部電極
に反りが発生しないため、誘電体層の厚みばらつきを極
力無くし、かつ厚みそのものを極力薄くすることが可能
となる。
According to the present invention, in order to solve the above problems, a bipolar comb-teeth electrode is formed on the surface of a substrate whose surface is flattened by grinding and / or polishing. Provided is an electrostatic chuck characterized by being coated with a dielectric layer. As a result, since the internal electrode formed thereafter does not warp, it is possible to minimize variations in the thickness of the dielectric layer and to reduce the thickness itself as much as possible.

【0007】本発明の静電チャックの好ましい態様にお
いては、前記基板は、ガラス基板であるようにする。ガ
ラス基板は緻密質であるので、これにより、内部電極で
ある櫛歯電極間にポアがないため、絶縁破壊が発生しに
くく、静電チャックの信頼性向上が図れる。
In a preferred aspect of the electrostatic chuck of the present invention, the substrate is a glass substrate. Since the glass substrate is dense, there are no pores between the comb-teeth electrodes, which are the internal electrodes, so that dielectric breakdown is less likely to occur and the reliability of the electrostatic chuck can be improved.

【0008】本発明の静電チャックの好ましい態様にお
いては、前記櫛歯電極は、前記緻密質な基板の表面に、
金属膜を製膜した後、エッチング加工により形成する。
これにより、櫛歯電極のピッチを従来のグリーンシート
法と比較して一桁から二桁ほど狭くすることが可能にな
り、より低い電圧でより高い吸着力を発生することが可
能となる。
In a preferred aspect of the electrostatic chuck of the present invention, the comb-teeth electrode is provided on the surface of the dense substrate,
After forming the metal film, it is formed by etching.
As a result, the pitch of the comb-teeth electrodes can be narrowed by one digit to two digits compared to the conventional green sheet method, and a higher attraction force can be generated at a lower voltage.

【0009】本発明の静電チャックの好ましい態様にお
いては、前記誘電体層がエアロゾルデポジション法によ
って形成されることを特徴とする静電チャックである。
これにより、誘電体層の厚みを従来のグリーンシート法
と比較して一桁から二桁ほど薄くすることが可能にな
り、より低い電圧でより高い吸着力を発生することが可
能となる。誘電層の材質としては、酸化アルミニウム、
酸化珪素などが好適に用いられる。
In a preferred aspect of the electrostatic chuck of the present invention, the electrostatic chuck is characterized in that the dielectric layer is formed by an aerosol deposition method.
As a result, the thickness of the dielectric layer can be reduced by one digit to two digits as compared with the conventional green sheet method, and higher attraction force can be generated at a lower voltage. The material of the dielectric layer is aluminum oxide,
Silicon oxide or the like is preferably used.

【0010】エアロゾルデポジション法とは、脆性材料
などの微粒子を基板に高速で衝突させて構造物を形成さ
せる手法であり、搬送ガスを用いる方法としては、金属
や半金属、セラミックの微粒子を含むエアロゾルをノズ
ルより噴出させて高速で基板に吹き付け、微粒子を基材
上に堆積させる方法であるガスデポジション法が知られ
ており、この手法の派生として位置づけられる。従来の
ガスデポジション法が、微粒子の組成を持つ圧粉体など
の堆積層を形成させる構造物形成法であるのに対し、特
に構造物を基板上にダイレクトで形成する方法をエアロ
ゾルデポジション法と呼ぶ。
The aerosol deposition method is a method in which fine particles such as a brittle material are collided with a substrate at a high speed to form a structure, and a method of using a carrier gas includes fine particles of metal, semimetal, or ceramic. A gas deposition method, which is a method of ejecting an aerosol from a nozzle and spraying it onto a substrate at a high speed to deposit fine particles on a substrate, is known, and is positioned as a derivative of this method. Whereas the conventional gas deposition method is a structure formation method that forms a deposited layer such as a green compact having a composition of fine particles, an aerosol deposition method is a method for directly forming a structure on a substrate. Call.

【0011】本件のエアロゾルデポジション法にあって
は、例えば酸化アルミニウム微粒子を櫛歯電極が配置さ
れた緻密質な基板に高速で衝突させてその表面に誘電体
層を形成させる。このとき加熱操作は必ずしも必要でな
く、緻密質でバルク並みの硬度を保有した酸化アルミニ
ウムの構造物として得られる。これは基板に衝突した酸
化アルミニウムの微粒子が破砕・変形して新生面を形成
し、この活性な新生面が基板や破砕して形成された微細
断片粒子などと再接合する過程を経て構造物として基板
上に形成されるものである。
In the aerosol deposition method of the present invention, for example, aluminum oxide fine particles are made to collide with a dense substrate on which comb-teeth electrodes are arranged at high speed to form a dielectric layer on the surface thereof. At this time, the heating operation is not always necessary, and a dense aluminum oxide structure having a hardness comparable to that of bulk is obtained. This is because the aluminum oxide particles that have collided with the substrate are crushed and deformed to form a new surface, and this active new surface rejoins the substrate and the fragmented fine particles formed by crushing. Is formed.

【0012】図3には、エアロゾルデポジション法の製
膜装置の構成を示す。製膜装置は真空ポンプ201に接
続された真空チャンバー202内にプログラム操作が可
能なXYステージ203が設置され、そのXYステージ
に被製膜体204が設置される。被製膜体204の表面
に対向して、ノズルマスク205を有する製膜ノズル2
06が配置され、これがエアロゾル搬送管207を介し
て、真空チャンバー202の外に配置され、酸化アルミ
ニウム微粒子を含むエアロゾルを発生させるエアロゾル
発生器208に接続される。エアロゾル発生器208は
ガス搬送管209を介して窒素ガスボンベ210と接続
している。
FIG. 3 shows the structure of a film forming apparatus of the aerosol deposition method. In the film forming apparatus, a programmable XY stage 203 is installed in a vacuum chamber 202 connected to a vacuum pump 201, and a film formation target 204 is installed on the XY stage. Film-forming nozzle 2 having a nozzle mask 205 facing the surface of the film-forming body 204.
06 is disposed outside the vacuum chamber 202 via an aerosol transfer pipe 207 and is connected to an aerosol generator 208 that generates an aerosol containing aluminum oxide fine particles. The aerosol generator 208 is connected to the nitrogen gas cylinder 210 via a gas transfer pipe 209.

【0013】次に、上述の製膜装置による製造プロセス
を述べる。真空ポンプ201を稼動させて真空チャンバ
ー202内を数kPa程度に保った状態で、窒素ガスボ
ンベ210を開栓し、所定流量で窒素ガスをエアロゾル
発生器208内に送り込んで内圧数百kPa程度とす
る。エアロゾル発生器208により酸化アルミニウム粒
子を窒素ガスと混合させてエアロゾルを発生させ、これ
をエアロゾル搬送管207で加速させて、製膜ノズル2
06の先端の開口より、被製膜体204の表面に向けて
噴射する。酸化アルミニウム粒子は被製膜体204の表
面に衝突し、微細断片粒子に破砕されるなどして後、瞬
時に再結合し、微細な結晶子の接合物として、この位置
に堆積し製膜される。これが単なる粉体の堆積物である
圧粉体ではないことは、この製膜体層の硬さがビッカー
ス硬さで800以上、被製膜体204との間の密着力で
約700kgf/cmの値が確認されていることより
明白である。
Next, a manufacturing process by the above film forming apparatus will be described. With the vacuum pump 201 operated and the inside of the vacuum chamber 202 maintained at about several kPa, the nitrogen gas cylinder 210 is opened, and nitrogen gas is sent into the aerosol generator 208 at a predetermined flow rate to set the internal pressure to about several hundred kPa. . The aerosol generator 208 mixes the aluminum oxide particles with nitrogen gas to generate an aerosol, which is accelerated by the aerosol transfer pipe 207 to form the film forming nozzle 2
It is jetted toward the surface of the film-forming target 204 from the opening at the tip of 06. The aluminum oxide particles collide with the surface of the film-forming body 204, are crushed into fine fragment particles, and then recombine instantly, and are deposited and film-formed as fine crystallite joints at this position. It The fact that this is not a green compact, which is simply a deposit of powder, means that the hardness of the film-forming body layer is 800 or more in Vickers hardness, and the adhesion force with the film-forming body 204 is about 700 kgf / cm 2. It is more obvious that the value of has been confirmed.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】図1に、本発明にかかる静電チャ
ックの実施例の平面図を、図2にA視断面図を示す。研
削・研磨加工により平坦化したガラス製の基材101の
表面に、Cuを0.3μm程度全面に真空蒸着した後、
フォトエッチング加工により、線幅80μm、ピッチ2
00μmの櫛歯電極102をパターンニングする。更
に、エアロゾルデポジション法により、酸化アルミニウ
ムの誘電体層103を10μm製膜する。その後、必要
に応じ、誘電体層103の表面を、研削・研磨加工によ
り、平坦化する。上記のようにして製作した静電チャッ
クに、電圧導入端子105を介して電源104と接続
し、電圧を印加することにより、誘電体層103上に設
置した被吸着物(図示しない)が吸着される。
1 is a plan view of an embodiment of an electrostatic chuck according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line A of FIG. After vacuum-depositing Cu on the entire surface of about 0.3 μm on the surface of the glass base material 101 flattened by grinding / polishing,
Line width 80μm, pitch 2 by photo etching process
The comb-teeth electrode 102 of 00 μm is patterned. Further, the dielectric layer 103 of aluminum oxide is formed to a thickness of 10 μm by the aerosol deposition method. Then, if necessary, the surface of the dielectric layer 103 is flattened by grinding and polishing. The electrostatic chuck manufactured as described above is connected to the power supply 104 via the voltage introduction terminal 105 and a voltage is applied to adsorb an object (not shown) placed on the dielectric layer 103. It

【0015】図4に従来技術における静電チャックの平
面図を、図5にB視断面図を示す。図4に示すように、
従来のグリーンシート法では、電極ピッチを狭くするこ
とは困難であり、また図5に示すように、内部電極であ
る櫛歯電極102が反っているため、誘電体層103の
厚みを薄くすることも困難である。
FIG. 4 is a plan view of an electrostatic chuck according to the prior art, and FIG. 5 is a sectional view taken along line B. As shown in FIG.
In the conventional green sheet method, it is difficult to narrow the electrode pitch, and as shown in FIG. 5, since the comb-teeth electrode 102 that is an internal electrode is warped, it is necessary to reduce the thickness of the dielectric layer 103. Is also difficult.

【0016】[0016]

【発明の効果】本発明によれば、より低い電圧で、より
高い吸着力特性を有する静電チャックを提供できる。
According to the present invention, it is possible to provide an electrostatic chuck having a higher attraction force characteristic at a lower voltage.

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

【図1】 本発明にかかる静電チャックの実施例1の平
面図
FIG. 1 is a plan view of an electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention.

【図2】 本発明にかかる静電チャックの実施例1のA
視断面図
FIG. 2A of Example 1 of the electrostatic chuck according to the present invention
Sectional view

【図3】 エアロゾルデポジション法の製膜装置の構成
FIG. 3 is a block diagram of a film forming apparatus for the aerosol deposition method.

【図4】 従来技術における静電チャックの平面図FIG. 4 is a plan view of a conventional electrostatic chuck.

【図5】 従来技術における静電チャックのB視断面図FIG. 5 is a sectional view of the electrostatic chuck according to the related art as viewed from B.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101…基材、102…櫛歯電極、103…誘電体層、
104…電源、105…電圧導入端子、201…真空ポ
ンプ、202…真空チャンバー、203…XYステー
ジ、204…被製膜体、205…ノズルマスク、206
…製膜ノズル、207…エアロゾル搬送管、208…エ
アロゾル発生器、209…ガス搬送管、210…窒素ガ
スボンベ。
101 ... Base material, 102 ... Comb-shaped electrode, 103 ... Dielectric layer,
104 ... Power source, 105 ... Voltage introduction terminal, 201 ... Vacuum pump, 202 ... Vacuum chamber, 203 ... XY stage, 204 ... Film body, 205 ... Nozzle mask, 206
... Film forming nozzle, 207 ... Aerosol carrier pipe, 208 ... Aerosol generator, 209 ... Gas carrier pipe, 210 ... Nitrogen gas cylinder.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 鳩野 広典 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 Fターム(参考) 5F031 CA02 FA01 FA07 GA09 GA33 HA18 PA11    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    (72) Inventor Hironori Hatono             2-1-1 Nakajima, Kokurakita-ku, Kitakyushu City, Fukuoka Prefecture             No. Totoki Equipment Co., Ltd. F-term (reference) 5F031 CA02 FA01 FA07 GA09 GA33                       HA18 PA11

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 研削加工及び/又は研磨加工により表面
を平坦化した基板の表面に、二極の櫛歯電極を形成し、
更に誘電体層で被覆したことを特徴とする静電チャッ
ク。
1. A bipolar comb-shaped electrode is formed on the surface of a substrate whose surface is flattened by grinding and / or polishing.
An electrostatic chuck characterized by being further coated with a dielectric layer.
【請求項2】 前記基板は、ガラス基板であることを特
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 substrate is a glass substrate.
【請求項3】 前記櫛歯電極は、前記基板の表面に金属
膜を製膜した後、エッチング加工により形成したことを
特徴とする請求項1および2に記載の静電チャック。
3. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the comb-teeth electrode is formed by etching a metal film formed on the surface of the substrate.
【請求項4】 前記誘電体層がエアロゾルデポジション
法によって形成されることを特徴とする請求項1乃至3
に記載の静電チャック。
4. The dielectric layer is formed by an aerosol deposition method.
The electrostatic chuck described in.
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