JP2665242B2 - 静電チャック - Google Patents

静電チャック

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    • Y10T279/23—Chucks or sockets with magnetic or electrostatic means

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は半導体ウェハー等の試料を静電力によって吸
着固定する静電チャックに関する。
（従来の技術） 静電チャックは半導体ウェハーにパターンニング等の
微細加工を施す際等に、該ウェハーを固定する治具とし
て使用されている。
斯かる静電チャックの構造は特公昭60−59104号に示
されるように電極板の表面にアルミナ等からなる絶縁誘
電層（絶縁膜）を形成したものが一般的であったが、コ
ンパクトでしかも静電吸引力に優れた静電チャックを本
出願人は先に特願昭62−286249号として提案している。
この静電チャックは静電チャック内に第１及び第２の電
極を設け、一方の電極の一部を絶縁誘電層表面に露出さ
せたウェハーと接触させるようにしたものである。
（発明が解決しようとする課題） ところで上述したような従来の静電チャックにおいて
は絶縁膜の体積固有抵抗ρが1014Ω・cm程度と大きく、
絶縁膜内での電荷の移動は殆んどなく、その吸着メカニ
ズムは専ら電圧の印加される電極と被吸着物との間に生
じる静電力を利用している。しかしながら斯る静電力は
小さく十分な吸着力を発揮できない。
そこで、最近では絶縁膜の体積固有ρを1011Ω・cm程
度とすることで絶縁膜内での電荷の移動を可能とし、電
圧の印加によって絶縁膜表面に体積電荷を生ぜしめ、こ
の体積電荷と被吸着物との間に大きな静電力を発生せし
めることが考えられている。
一方、絶縁誘電層をセラミックスにて構成した場合、
セラミックスは温度が高くなるにつれて絶縁抵抗値（体
積固有抵抗）が低くなる特性があるため、上記した適当
な抵抗値よりも低くなり、リーク電流が大きくなりすぎ
て電源の容量を越えてしまい、電圧印加ができなくなる
ことがある。したがって従来の静電チャックは極めて狭
い温度領域でしか良好な特性を発揮することができな
い。
（課題を解決するための手段） 上記課題を解決すべく本発明は、基材上に電極及び絶
縁膜からなる層を２層以上積層し、各電極に選択的に電
圧を印加し得るようにした。
（作用） 温度に応じて電圧を印加する電極を切替えることで、
常に絶縁膜の抵抗値を所定範囲内に収めることができ、
大きな吸着力を発揮し得る。
（実施例） 以下に本発明の実施例を添付図面に基づいて説明す
る。
第１図は本発明に係る静電チャックの縦断面図、第２
図はＡ−Ａ線断面図である。
静電チャックは円板上基材１上に第１の層２及び第２
の層３を積層してなり、第１の層２は第１の電極４及び
第１の絶縁膜５から構成され、第２の層３は第２の電極
６及び第２の絶縁膜７から構成されている。
ここで基材１はAl2O3,Si3N4,AlN或いはSic等を材料と
し、また第１及び第２ので極4,6はAg/Pdを材料とし更に
第１及び第２の絶縁膜5,7にはAl2O3にTiO2を添加したも
のを材料としている。そして静電チャックを製作するに
は、基材１となるセラミックスグリーンシート上に、ペ
ースト状にした電極材料を印刷した別のグリーンシート
を熱圧着して積層した後焼成する。
また、第１及び第２の絶縁膜5,7はいずれも300μｍ程
度の厚みであるが、その絶縁抵抗を異ならせている。具
体的には第３図にも示すように第１の絶縁膜５について
はTiO2を1.0％添加して常温〜200℃の範囲で体積固有抵
抗ρが1012〜1011Ω・cmとなるようにし、絶縁膜７につ
いてはTiO2を0.3％添加して200℃〜400℃の範囲で体積
固有抵抗が1012〜1011Ω・cmとなるようにしている。
尚、絶縁抵抗Ｒと体積固有抵抗ρは以下の関係がある。
Ｒ＝ρ・l/s l:絶縁距離 s:絶縁面積 更に第１及び第２の電極4,6は端子8,9、スイッチ10,1
1を介して電源12に接続されている。
以上において、低温（常温〜200℃）でウェハーＷを
吸着する場合には、スイッチ10をオン、スイッチ11をオ
フとして第１の電極４に電圧を印加し、第２の絶縁膜５
のみを誘電膜として用いる。このときの体積固有抵抗ρ
は前記したように1012〜1011Ω・cmの範囲であるので、
絶縁膜５の表面に存在する体積電荷によって大きな吸着
力が生じる。また、高温（200℃〜400℃）となった場合
にはスイッチ10をオフ、スイッチ11をオンとして第２の
電極６に電圧を印加し、第１及び第２の絶縁膜5,7を誘
電膜として用いる。このときの誘電膜の体積固有抵抗も
前記したように1012〜1011Ω・cmの範囲となるので十分
な吸着力が生じる。
ここで第１及び第２の絶縁膜5,7の体積固有抵抗ρを
同一としても電極を切換えることで温度変化があっても
誘電膜全体の体積固有抵抗を一定範囲に収めることがで
きるが、絶縁膜5,7の体積固有抵抗を異ならせること
で、温度変化に対する適応範囲がより広くなる。
第４図は別実施例を示す第１図と同様の図、第５図は
第４図のＢ−Ｂ線断面図であり、この実施例にあっては
第１の電極４及び第２の電極６とも半円形として左右に
分離した双極タイプとしており、第１及び第２の絶縁膜
5,7については前記同様体積固有抵抗を異ならせてい
る。したがってこの実施例にあってもスイッチ10,11を
切替ることで、温度が低温か高温かにかかわらず、誘電
膜としての体積固有抵抗を一定範囲に収めることができ
る。
尚、実施例にあっては基材１上に層を２層積層した例
を示したが３層以上としてもよく、また、電極及び絶縁
膜の形成方法としてはグリーンシート積層法の他に印刷
法、プラズマ溶射、エッチング或いは蒸着法等を利用し
てもよい。特にプラズマエッチングを行う場合には一方
の埋設電極に直流を印加し、他方の埋設電極に高周波を
印加することでエッチングの制御性を高めることができ
る。
（発明の効果） 以上に説明したように本発明によれば、体積固有抵抗
が異なる絶縁膜を積層するとともに、温度に応じてこれ
ら絶縁膜に選択的に電圧を印加するようにしたので、巾
広い温度範囲においてリーク電流を生じることなく静電
チャックの吸着力を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
第１図は本発明に係る静電チャックの縦断面図、第２図
はＡ−Ａ線断面図、第３図は温度上昇に伴なう体積固有
抵抗の変化とTiO2の添加量との関係を示すグラフ、第４
図は別実施例を示す第１図と同様の図、第５図は第４図
のＢ−Ｂ線断面図である。 尚、図面中１は基材、4,6は第１及び第２の電極、5,7は
第１及び第２の絶縁膜である。

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】静電力によって半導体ウェハーを吸着する
    静電チャックにおいて、この静電チャックは基材上に電
    極及び絶縁膜からなる層を２層以上積層し、各々の電極
    については電圧印加を選択的に切替可能としたことを特
    徴とする静電チャック。
  2. 【請求項２】前記各々の絶縁膜については絶縁抵抗を異
    ならせていることを特徴とする請求項（１）に記載の静
    電チャック。
  3. 【請求項３】前記絶縁膜は酸化チタンの添加量を調整す
    ることで絶縁抵抗が異なるようにしたことを特徴とする
    請求項（１）に記載の静電チャック。
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