JP2960566B2 - Electrostatic chuck substrate and electrostatic chuck - Google Patents
Electrostatic chuck substrate and electrostatic chuckInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は静電チャック、特には導
電性、半導電性または絶縁性の対象物を静電的に吸着保
持し、容易に脱着することができることから、半導体や
液晶の製造プロセスなどに有用とされる静電チャックに
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, and more particularly, to an electrostatic chuck, in which a conductive, semiconductive or insulating object is electrostatically attracted and held, and can be easily detached. The present invention relates to an electrostatic chuck useful for a manufacturing process and the like.
【0002】[0002]
【従来の技術】半導体や液晶の製造プロセス、半導体装
置のドライエッチング、イオン注入、蒸着などの工程に
ついては、近年その自動化、ドライ化が進んでおり、し
たがって真空条件下で用いられる製造も増加してきてい
る。2. Description of the Related Art In recent years, the processes of manufacturing semiconductors and liquid crystals, and processes such as dry etching, ion implantation, and vapor deposition of semiconductor devices have been automated and made dry. ing.
【0003】また、基板としてのシリコンウェハ−やガ
ラスなどの大口径化が進み、回路の高集積化、微細化に
伴なってパターニング時の位置精度も益々重要視されて
きている。そのため、基板の搬送や吸着固定には真空チ
ャックが使用されているが、このものは、真空条件下で
は圧力差がないために使用できず、このものは非真空下
で基板を吸着できたとしても吸着部分が局部的に吸引さ
れるために、基板に部分的な歪みが生じ、高精度な位置
合わせができないという不利があり、したがって最近の
半導体、液晶の製造プロセスには不適なものとされてい
る。In addition, as the diameter of a silicon wafer, glass, or the like as a substrate increases, the positional accuracy at the time of patterning has become more and more important with higher integration and miniaturization of circuits. For this reason, vacuum chucks are used for transporting and fixing substrates by suction.However, this type cannot be used because there is no pressure difference under vacuum conditions. In addition, since the attracted portion is locally attracted, there is a disadvantage that the substrate is partially distorted, and high-precision alignment cannot be performed, and thus is unsuitable for recent semiconductor and liquid crystal manufacturing processes. ing.
【0004】この欠点を改善したものとして、静電気力
を利用して、基板を搬送したり、これを吸着固定する静
電チャックが注目され、使用され始めている。しかし、
この静電チャックは基板のシリコンウェハ−やガラスを
吸着する場合、吸着後に印加電圧を切っても基板と静電
チャックとの間の残留電荷のために吸着力が働き続け、
基板をはずすことが出来ない状態がしばしば起るという
欠点がある。この現象は基板の吸着時にチャックの電極
に加えられる電場によって基板内に誘起された電荷がシ
リコンウェハ−表面の酸化シリコンなどの絶縁層や絶縁
体としてのガラス中に蓄積されるために、脱着の目的で
印加電圧を切っても電荷が絶縁層に残留したままで移動
出来ず、残留静電力が生じるためである。As an improvement over the above drawbacks, an electrostatic chuck that transports a substrate by using electrostatic force or attracts and fixes the substrate has attracted attention and has begun to be used. But,
When this electrostatic chuck sucks a silicon wafer or glass of a substrate, even if the applied voltage is cut off after the suction, the chucking force continues to work due to the residual charge between the substrate and the electrostatic chuck,
There is a disadvantage that a state where the substrate cannot be removed often occurs. This phenomenon occurs because the electric charge induced in the substrate by the electric field applied to the chuck electrode when the substrate is adsorbed is accumulated in the insulating layer such as silicon oxide on the surface of the silicon wafer or in the glass as the insulator. This is because even if the applied voltage is cut off for the purpose, the electric charge remains in the insulating layer and cannot be moved, and a residual electrostatic force is generated.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】したがって、この静電
チャックについてはその残留静電力を低下させる目的に
おいて、絶縁性誘電体層の材質に酸化すず、酸化チタ
ン、チタン酸鉛などの低抵抗な遷移金属を添加するとい
う方法も提案されている(特開昭62−94953号公
報参照)が、この場合には耐電圧が著しく低下するし、
静電力を得るために電圧を印加すると、絶縁破壊による
放電やチャック表面に流れるリーク電流によってデバイ
ス機能にダメージが与えられるという不利が生じる。Therefore, in order to reduce the residual electrostatic force of this electrostatic chuck, the material of the insulating dielectric layer is not oxidized and a low-resistance transition such as titanium oxide or lead titanate is used. A method of adding a metal has also been proposed (see JP-A-62-94953), but in this case, the withstand voltage is significantly reduced,
When a voltage is applied to obtain an electrostatic force, there is a disadvantage that a device function is damaged by discharge due to dielectric breakdown or a leak current flowing on the chuck surface.
【0006】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決した静電チャック基板および静電チャックに関す
るもので、これは電極の上下を焼結体および/または溶
射セラミックスよりなる絶縁性誘電体層で被覆し、該絶
縁性誘電体層の基板を吸着させない表面に金属からなる
導体薄膜を具備してなることを特徴とする静電チャック
基板および該静電チャック基板の電極の取り出し部分に
外部から給電するようにリード線を取り付け、セラミッ
クス基材を接着してなる静電チャックを要旨とするもの
である。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an electrostatic chuck substrate and an electrostatic chuck which solve such disadvantages, and has an insulating dielectric made of a sintered body and / or a sprayed ceramic above and below an electrode. covered with the body layer, insulating
A take-out portion of the edge of the dielectric layer an electrostatic chuck substrate and the electrostatic chuck plate of the electrode on the surface which does not adsorb the substrate characterized by comprising comprises a <br/> conductive thin film made of a metal
The gist of the invention is to provide an electrostatic chuck formed by attaching a lead wire so as to supply power from the outside and bonding a ceramic base material.
【0007】すなわち、本発明者らは前記したような不
利を伴なわない静電チャッ基板および静電チャックを開
発すべく種々検討した結果、残留電荷を除去する方法と
して絶縁性誘電体層の基板を吸着させない表面に金属か
らなる導体薄膜を設けたものとすると、絶縁性誘電体層
における残留電荷がこの導体薄膜の存在によって容易に
移動、中和されるので、脱着時に印加電圧を切れば容易
に対象物を脱着できるということを見出して本発明を完
成させた。以下にこれを詳述する。That is, the present inventors have conducted various studies to develop an electrostatic chuck substrate and an electrostatic chuck which do not have the disadvantages described above, and as a result, as a method of removing residual charges, a substrate having an insulating dielectric layer has been developed. Metal on the surface that does not absorb
Assuming that provided Ranaru thin conductive film, easily move residual charge in the insulating dielectric layer is the presence of this conductive film, because it is neutralized, can be easily detached objects if off the applied voltage at the time of desorption Thus, the present invention has been completed. This will be described in detail below.
【0008】[0008]
【作用】本発明は静電チャック基板および静電チャック
に関するもので、これは電極の上下を絶縁性誘電体層で
被覆し、この絶縁性誘電体層の一方の表面に導体薄膜を
具備してなる静電チャック基板およびこの静電チャック
基板にセラミックスを接着してなる静電チャックを要旨
とするものである。The present invention relates to an electrostatic chuck substrate and an electrostatic chuck, in which the upper and lower electrodes are covered with an insulating dielectric layer, and a conductive thin film is provided on one surface of the insulating dielectric layer. The gist of the present invention is an electrostatic chuck substrate and an electrostatic chuck formed by bonding ceramics to the electrostatic chuck substrate.
【0009】本発明の静電チャック基板を構成する電極
は銅、アルミニウム、チタン、モリブデン、タングステ
ンなどの導電性金属で作られたものとすればよいが、こ
の形成はスクリーン印刷法、溶射法、フォトリソグラフ
ィーあるいはメッキなどで行えばよい。また、この電極
の形式は電極の一方を基板とする単極式であってもよい
が、これは内部に二つの電極を対向させる双極式のもの
であってもよい。The electrodes constituting the electrostatic chuck substrate of the present invention may be made of a conductive metal such as copper, aluminum, titanium, molybdenum, and tungsten. photo litho graph <br/> may perform I over or plating or the like. The type of this electrode may be a monopolar type using one of the electrodes as a substrate, but it may be a bipolar type in which two electrodes are opposed to each other.
【0010】また、この静電チャック基板を構成する絶
縁性誘電体層はアルミナ、窒化アルミニウム、ジルコニ
ア、石英、窒化ほう素、サイアロンあるいはこれらの混
合物からなるセラミックスの焼結体あるいはこれらのセ
ラミックスのプラズマによる溶射により作られたものと
すればよいが、このセラミックスはその抵抗を低下させ
ない範囲で高誘電体を添加したものであってもよい。な
お、この絶縁性誘電体層については、この静電チャック
の静電力は印加電圧の2乗に比例し、基板を吸着する絶
縁性誘電体層の厚さの2乗に反比例することから、この
厚さは薄ければ薄いほうがよいのであるが、加工のし易
さ、基板と電極との間で放電が生じない範囲とするとい
うことから100〜4,000μmの範囲とすればよ
い。The insulating dielectric layer constituting the electrostatic chuck substrate is made of a ceramic sintered body made of alumina, aluminum nitride, zirconia, quartz, boron nitride, sialon or a mixture thereof, or a plasma of these ceramics. The ceramics may be formed by thermal spraying, but the ceramics may be added with a high dielectric substance as long as the resistance is not reduced. The electrostatic force of this electrostatic chuck is proportional to the square of the applied voltage and inversely proportional to the square of the thickness of the insulating dielectric layer that absorbs the substrate. The thinner the better, the better. However, the thickness may be in the range of 100 to 4,000 μm in view of ease of processing and a range in which no discharge occurs between the substrate and the electrode.
【0011】本発明の静電チャック基板は前記した電極
の上下に上記した絶縁性誘電体層を被覆することによっ
て形成されるが、このものはその絶縁性誘電体層の一方
の表面に導体薄膜を形成させることが必要とされる。The electrostatic chuck substrate of the present invention is formed by covering the above-mentioned electrodes with the above-mentioned insulating dielectric layer on the upper and lower sides. Is required.
【0012】この導体薄膜は例えば炭素、窒化チタン、
ほう化ジルコニウムなどの導電性セラミックス、アルミ
ニウム、チタン、銅、鉄、ニッケル、モリブデン、タン
グステンなどの金属で作られたものとすればよいが、耐
熱性、耐酸化性、強度などからは金属、特にはアルミニ
ウム、チタン、銅から選ばれたものとすることがよい。
なお、この薄膜の形成は、これらの金属粉末をシリコー
ン樹脂やエポキシ樹脂に添加した溶液を絶縁性誘電体膜
に塗布して接着させるか、あるいはこの金属粉あるいは
金属箔を直接絶縁性誘電体層に載せて加熱するか、さら
にはこの金属粉のペーストをスクリーン印刷で印刷し、
融着させればよい。[0012] The conductive thin film such as carbon, nitrogen, titanium,
It may be made of conductive ceramics such as zirconium boride, and metals such as aluminum, titanium, copper, iron, nickel, molybdenum, and tungsten. Is preferably selected from aluminum, titanium, and copper.
This thin film is formed by applying a solution obtained by adding these metal powders to a silicone resin or an epoxy resin to an insulating dielectric film and bonding them, or by directly applying the metal powder or the metal foil to the insulating dielectric layer. And heat it, or print this metal powder paste by screen printing,
What is necessary is just to fuse.
【0013】このようにして作られた本発明の静電チャ
ック基板は残留電荷に起因する残留静電力を導体薄膜に
より迅速に中和、除去することができるという有利性が
与えられるが、このものは通常薄いもので取り扱いに壊
れ易いという不利があるので、これを使用した静電チャ
ックはこの静電チャック基板にアルミナ、ジルコニア、
石英、窒化アルミニウム、窒化ほう素、サイアロンなど
のセラミックス基板と接着したものとすることがよい。The thus produced electrostatic chuck substrate of the present invention has the advantage that the residual electrostatic force caused by the residual charge can be quickly neutralized and removed by the conductive thin film. Has the disadvantage that it is usually thin and fragile to handle, so the electrostatic chuck using this is made of alumina, zirconia,
It is preferable that the substrate be bonded to a ceramic substrate such as quartz, aluminum nitride, boron nitride, or sialon.
【0014】[0014]
【実施例】つぎに本発明の実施例をあげる。 実施例1 窒化アルミニウム粉95重量%とイットリア5重量%と
の混合物100重量部にブチラール樹脂8重量部、トリ
クロロエチレン50重量部、エタノール10重量部およ
びフタル酸ジオクチル2重量部を添加したのち、ボール
ミル中で35時間混合してスラリーを作成し、このもの
を真空脱泡機で処理してその溶剤の一部を飛散させて粘
度が38,000センチポイズのものとし、このスラリ
ーからドクターブレードを用いて厚さ1mmのグリーン
シートを作り、このグリーンシートから直径が150m
mφの円盤2枚を切り出した。Next, examples of the present invention will be described. Example 1 To 100 parts by weight of a mixture of 95% by weight of aluminum nitride powder and 5% by weight of yttria, 8 parts by weight of butyral resin, 50 parts by weight of trichloroethylene, 10 parts by weight of ethanol and 2 parts by weight of dioctyl phthalate were added, and then the mixture was placed in a ball mill. At 35.degree. C. to form a slurry, which is treated with a vacuum defoamer to disperse a part of the solvent to a viscosity of 38,000 centipoise, and the slurry is thickened using a doctor blade. Make a 1mm green sheet, and from this green sheet, 150m in diameter
Two disks of mφ were cut out.
【0015】また、この一枚の円盤にタングステンペー
ストを用いてスクリーン印刷で双極型電極を1mmの間
隔で同心円状に印刷し、この印刷面にもう一枚のグリー
ンシート円盤を重ねてプレスで積層体を作り、この積層
体を水素ガス20%、窒素ガス80%の雰囲気中におい
て1,880℃で焼成して積層焼結体を作ったのち、こ
の積層板の一面にプラズマ溶射法でアルミニウムを厚さ
150μmで全面に溶着して導体薄膜を設けて静電チャ
ック基板を作った。Further, bipolar electrodes are concentrically printed on the one disk at an interval of 1 mm by screen printing using a tungsten paste, and another green sheet disk is laminated on the printed surface and laminated by press. The laminated body is fired at 1,880 ° C. in an atmosphere of 20% hydrogen gas and 80% nitrogen gas to produce a laminated sintered body. Then, aluminum is applied to one surface of the laminated plate by plasma spraying. A conductor thin film was provided by welding over the entire surface at a thickness of 150 μm to form an electrostatic chuck substrate.
【0016】ついで、このようにして得た静電チャック
基板に厚さが10mmである窒化アルミニウム焼結体を
載せ、真空下に700℃に加熱してこれを溶融接着さ
せ、さらにこのタングステン電極の取り出し部分にニッ
ケルメッキし、金メッキして、ハンダでリード線2本を
取りつけて静電チャックを作成した。Then, an aluminum nitride sintered body having a thickness of 10 mm is placed on the thus-obtained electrostatic chuck substrate, heated to 700 ° C. in a vacuum, and melt-bonded. The extraction portion was plated with nickel and gold, and two lead wires were attached with solder to form an electrostatic chuck.
【0017】つぎにこのようにして作った静電チャック
のリード線間に直流1KVの電流を印加して直径6イン
チのシリコン基板を吸着させたのち、印加電圧を切った
ところ、このものは残留電荷がないことから直ちにシリ
コン基板を脱着させることができたが、比較のために上
記した静電チャック基板における導体薄膜を設けないも
ので同様にして静電チャックを作り、これについて同様
の試験を行なったところ、残留静電力のためにシリコン
基板は印加電圧を切ったのちも12秒間は脱着すること
ができなかった。Next, a current of 1 kV DC was applied between the lead wires of the electrostatic chuck thus produced to attract a silicon substrate having a diameter of 6 inches, and then the applied voltage was cut off. Since there was no charge, the silicon substrate could be immediately detached, but for comparison, an electrostatic chuck was made in the same manner as above without the conductive thin film on the electrostatic chuck substrate, and a similar test was performed on this. As a result, the silicon substrate could not be detached for 12 seconds even after the applied voltage was cut off due to residual electrostatic force.
【0018】実施例2 厚さが0.8mmの直径200mmφのアルミナ焼結体
にニッケルメッキを施して実施例1と同じ電極を形成さ
せ、この上にプラズマ溶射法でアルミナ粉を厚さ0.5
mmに溶射融着させ、さらにその上にスクリーン印刷法
でチタン/銅=25/75(重量比)の金属混合ペース
トを厚さ145μmで全面印刷して静電チャック基板を
作り、これに厚さが15mmで直径が200mmφであ
るアルミナ焼結体を真空下に1,100℃で加熱し接着
させて静電チャックを作成した。Example 2 Nickel plating is applied to an alumina sintered body having a thickness of 0.8 mm and a diameter of 200 mm to form the same electrode as in Example 1, and an alumina powder having a thickness of 0.1 mm is formed thereon by plasma spraying. 5
mm, and a metal mixed paste of titanium / copper = 25/75 (weight ratio) is printed on the entire surface with a thickness of 145 μm by a screen printing method to form an electrostatic chuck substrate. Was heated at 1,100 ° C. under vacuum to bond the alumina sintered body having a diameter of 15 mm and a diameter of 200 mmφ to form an electrostatic chuck.
【0019】つぎにこのようにして得た静電チャックに
ついて実施例1と同様に直流1KVの電圧を印加して、
直径8インチのシリコン基板を静電吸着させたのち、印
加電圧を切ったときの脱着状況をしらべたところ、この
ものは直ちに脱着することができた。Next, a voltage of 1 KV DC was applied to the thus-obtained electrostatic chuck in the same manner as in the first embodiment.
After the silicon substrate having a diameter of 8 inches was electrostatically adsorbed, the state of desorption when the applied voltage was turned off was examined. As a result, the desorption was immediately possible.
【0020】[0020]
【発明の効果】本発明によると、静電チャックの電源電
圧を切断したときに、残留電荷が迅速に中和、除去され
るので、吸着されている対象物を脱着させることができ
る効果を奏するほか、半導体工業のドライプロセスにお
ける被処理物の冷却、加熱時における熱伝導性を向上さ
せ、吸着対象物に均一な熱分布を与えるので、大面積化
している基板の均一処理を容易にするという効果があ
る。 According to the present invention , the power supply of the electrostatic chuck is
When pressure is removed, residual charge is quickly neutralized and removed.
Therefore, the adsorbed object can be desorbed
In addition to the effect, the dry process of the semiconductor industry
Thermal conductivity during cooling and heating of workpieces
To provide a uniform heat distribution to the adsorption target, thus increasing the area.
Has the effect of facilitating uniform processing of substrates
You .
【0021】[0021]
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 伸次 群馬県安中市磯部2丁目13番1号 信越 化学工業株式会社 精密機能材料研究所 内 (56)参考文献 特開 昭63−194345(JP,A) 特開 平2−76658(JP,A) 特開 昭63−283037(JP,A) 実開 平1−11542(JP,U) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) B23Q 3/00 - 3/154 B23Q 3/16 - 3/18 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of the front page (72) Inventor Shinji Kojima 2-13-1 Isobe, Annaka-shi, Gunma Prefecture Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. Precision Functional Materials Laboratory (56) References JP-A-63-194345 (JP) , A) JP-A-2-76658 (JP, A) JP-A-62-283037 (JP, A) JP-A-1-11542 (JP, U) (58) Fields investigated (Int. Cl. 6 , DB Name) B23Q 3/00-3/154 B23Q 3/16-3/18
Claims (3)
セラミックスよりなる絶縁性誘電体層で被覆し、該絶縁
性誘電体層の基板を吸着させない表面に金属からなる導
体薄膜を具備してなることを特徴とする静電チャック基
板。An upper and lower electrode is covered with an insulating dielectric layer made of a sintered body and / or sprayed ceramic,
An electrostatic chuck substrate comprising a conductive thin film made of metal on a surface of a conductive dielectric layer on which a substrate is not adsorbed .
チタンまたは銅から選ばれてなる請求項1に記載の静電
チャック基板。2. A conductive thin film made of a metal is aluminum,
2. The electrostatic chuck substrate according to claim 1, wherein the substrate is selected from titanium or copper.
基板の電極の取り出し部分に外部から給電するようにリ
ード線を取り付け、セラミックス基材を接着してなるこ
とを特徴とする静電チャック。3. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein
Apply power from the outside so that the electrode
An electrostatic chuck characterized by attaching a lead wire and bonding a ceramic substrate.
Priority Applications (2)
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Publications (2)
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JPH04304942A JPH04304942A (en) | 1992-10-28 |
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- 1991-03-29 JP JP3091234A patent/JP2960566B2/en not_active Expired - Lifetime
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