JP3064653B2 - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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- JP3064653B2 JP3064653B2 JP8041692A JP8041692A JP3064653B2 JP 3064653 B2 JP3064653 B2 JP 3064653B2 JP 8041692 A JP8041692 A JP 8041692A JP 8041692 A JP8041692 A JP 8041692A JP 3064653 B2 JP3064653 B2 JP 3064653B2
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- Japan
- Prior art keywords
- insulating layer
- electrostatic chuck
- protective film
- volume resistivity
- wafer
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- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は半導体ウェハ等の被吸着
物を静電力で吸着固定する静電チャックに関する。
物を静電力で吸着固定する静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】減圧雰囲気において半導体ウェハにプラ
ズマエッチング、ＣＶＤ、イオンプレーティング等の処
理を行なう際の固定治具として、基板と絶縁層（誘電
層）との間、或いは絶縁層内に内部電極を設けた静電チ
ャックが特公昭６０−５９１０４号等として知られてい
る。
ズマエッチング、ＣＶＤ、イオンプレーティング等の処
理を行なう際の固定治具として、基板と絶縁層（誘電
層）との間、或いは絶縁層内に内部電極を設けた静電チ
ャックが特公昭６０−５９１０４号等として知られてい
る。
【０００３】上述した一般的な静電チャックは絶縁層の
上面を吸着面とし、この吸着面に半導体ウェハを載置す
るようにしている。しかしながら、このような構造にす
ると、直接半導体ウェハと絶縁層とが接触するため、半
導体ウェハに絶縁層から不純物が拡散したり混入するこ
とがある。そこで、本出願人は先に出願した特願平３−
１８６８５４号の明細書に、絶縁層の表面に不純物の拡
散等を防止するための保護膜を形成した静電チャックを
提案している。
上面を吸着面とし、この吸着面に半導体ウェハを載置す
るようにしている。しかしながら、このような構造にす
ると、直接半導体ウェハと絶縁層とが接触するため、半
導体ウェハに絶縁層から不純物が拡散したり混入するこ
とがある。そこで、本出願人は先に出願した特願平３−
１８６８５４号の明細書に、絶縁層の表面に不純物の拡
散等を防止するための保護膜を形成した静電チャックを
提案している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、絶縁
層表面に保護膜を形成すればウェハへの不純物の拡散を
防ぐことができるが、保護膜の電気的特性によってはウ
ェハを吸着するための静電力に影響を与え、場合によっ
てはウェハを吸着できないことも生じる。
層表面に保護膜を形成すればウェハへの不純物の拡散を
防ぐことができるが、保護膜の電気的特性によってはウ
ェハを吸着するための静電力に影響を与え、場合によっ
てはウェハを吸着できないことも生じる。
【０００５】
【発明を解決するための手段】上記課題を解決すべく本
発明は、絶縁層内または絶縁層と基板との間に内部電極
を設けるとともに絶縁層表面に保護膜を形成した静電チ
ャックにおいて、この静電チャックは半導体ウェーハ等
の導電性被吸着体を吸着するものであり、前記保護膜は
不純物の被吸着体への拡散を防止するとともに絶縁層の
耐食性を向上させるためのものであり、前記絶縁層を構
成する材料は、Ａl2Ｏ3を主成分とし、これにＴiＯ2或
いはＣr2Ｏ3等の遷移金属酸化物を絶縁抵抗値の調整用
として添加したもの、Ｓi3Ｎ4、ＳiＣ、ＡlＮ、Ｚr
Ｏ2、ＳiＯ2・Ａl2 Ｏ3またはＢＮからなるセラミック
ス焼結体或いはクロロプレンゴム若しくはアクリルゴム
の何れかであり、また、前記絶縁層の体積固有抵抗値ρ
と前記保護膜の体積固有抵抗値ρvとを以下の関係にな
るようにした。 ρv／ρ≧ １０-1
発明は、絶縁層内または絶縁層と基板との間に内部電極
を設けるとともに絶縁層表面に保護膜を形成した静電チ
ャックにおいて、この静電チャックは半導体ウェーハ等
の導電性被吸着体を吸着するものであり、前記保護膜は
不純物の被吸着体への拡散を防止するとともに絶縁層の
耐食性を向上させるためのものであり、前記絶縁層を構
成する材料は、Ａl2Ｏ3を主成分とし、これにＴiＯ2或
いはＣr2Ｏ3等の遷移金属酸化物を絶縁抵抗値の調整用
として添加したもの、Ｓi3Ｎ4、ＳiＣ、ＡlＮ、Ｚr
Ｏ2、ＳiＯ2・Ａl2 Ｏ3またはＢＮからなるセラミック
ス焼結体或いはクロロプレンゴム若しくはアクリルゴム
の何れかであり、また、前記絶縁層の体積固有抵抗値ρ
と前記保護膜の体積固有抵抗値ρvとを以下の関係にな
るようにした。 ρv／ρ≧ １０-1
【０００６】
【作用】静電チャックの等価回路から、絶縁層と保護膜
の体積固有抵抗値が一定の関係つまりρv／ρ≧ １０-1
にあれば、ウェハを吸着するのに十分な静電力が得られ
る。
の体積固有抵抗値が一定の関係つまりρv／ρ≧ １０-1
にあれば、ウェハを吸着するのに十分な静電力が得られ
る。
【０００７】
【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。図１は本発明に係る静電チャックの断面図、
図２は同静電チャックの等価回路を示す図であり、この
静電チャックは基板１上に絶縁層２を形成し、これら基
板１と絶縁層２の間に電極３を形成し、この電極３をリ
ード線４を介して直流電源５に接続し、絶縁層２の表面
には保護膜６を形成し、この保護膜６上に載置される半
導体ウェハＷはアースと直接接続されているか、または
プラズマによる電気的接続をしている。
説明する。図１は本発明に係る静電チャックの断面図、
図２は同静電チャックの等価回路を示す図であり、この
静電チャックは基板１上に絶縁層２を形成し、これら基
板１と絶縁層２の間に電極３を形成し、この電極３をリ
ード線４を介して直流電源５に接続し、絶縁層２の表面
には保護膜６を形成し、この保護膜６上に載置される半
導体ウェハＷはアースと直接接続されているか、または
プラズマによる電気的接続をしている。
【０００８】ここで、基板１はＡl2Ｏ3、Ｓi3Ｎ4、Ａl
Ｎ、ＢＮ或いはＳiＣ等を材料とし、絶縁層２は耐浸食
性、機械強度及び電気特性を考慮すると、Ａl2Ｏ3を主
成分とし、これにＴiＯ2或いはＣr2Ｏ3等の遷移金属酸
化物を絶縁抵抗値の調整用として添加したものを材料と
する。また絶縁層２の材料としては上記の他にＳi
3Ｎ4、ＳiＣ、ＡlＮ、ＺrＯ2、ＳiＯ2・Ａl2 Ｏ3または
ＢＮからなるセラミックス焼結体或いはクロロプレンゴ
ム若しくはアクリルゴム等の有機物を材料としてもよ
い。
Ｎ、ＢＮ或いはＳiＣ等を材料とし、絶縁層２は耐浸食
性、機械強度及び電気特性を考慮すると、Ａl2Ｏ3を主
成分とし、これにＴiＯ2或いはＣr2Ｏ3等の遷移金属酸
化物を絶縁抵抗値の調整用として添加したものを材料と
する。また絶縁層２の材料としては上記の他にＳi
3Ｎ4、ＳiＣ、ＡlＮ、ＺrＯ2、ＳiＯ2・Ａl2 Ｏ3または
ＢＮからなるセラミックス焼結体或いはクロロプレンゴ
ム若しくはアクリルゴム等の有機物を材料としてもよ
い。
【０００９】更に、保護膜６の材料としてはＳi3Ｎ4、
ＳiＣ、ＳiＯ2等のＳiを含有するセラミック材料、また
はＡlＮ、ＢＮ、Ｃ（ダイヤモンド）等の熱伝導率の高
い材料等の中から絶縁層２の材料との関係において選択
する。具体的には絶縁層２の体積固有抵抗値ρと保護膜
６の体積固有抵抗値ρvとが、ρv／ρ≧ １０-1となる
ものを選定する。
ＳiＣ、ＳiＯ2等のＳiを含有するセラミック材料、また
はＡlＮ、ＢＮ、Ｃ（ダイヤモンド）等の熱伝導率の高
い材料等の中から絶縁層２の材料との関係において選択
する。具体的には絶縁層２の体積固有抵抗値ρと保護膜
６の体積固有抵抗値ρvとが、ρv／ρ≧ １０-1となる
ものを選定する。
【００１０】以上のように絶縁層２の体積固有抵抗値ρ
と保護膜６の体積固有抵抗値ρvとを一定の関係になる
ようにする理由を以下に述べる。先ず、図２に示す静電
チャックの等価回路の要素であるキャパシタンスＣ1、
Ｃ2及びコンダクタンスＧ1、Ｇ2は、絶縁層２の体積固
有抵抗値をρ（Ωｍ）、絶縁層２の比誘電率をεr、内
部電極３と保護層６表面との間隔（厚さ）をｄ（ｍ）、
ウェハＷの面積Ｓ（ｍ2）、ウェハＷと保護層６表面と
の間の接触抵抗をＲ（Ω）、ウェハＷと保護層６表面と
のギャップをδ（ｍ）とすると以下の（数１）によって
表わされる。
と保護膜６の体積固有抵抗値ρvとを一定の関係になる
ようにする理由を以下に述べる。先ず、図２に示す静電
チャックの等価回路の要素であるキャパシタンスＣ1、
Ｃ2及びコンダクタンスＧ1、Ｇ2は、絶縁層２の体積固
有抵抗値をρ（Ωｍ）、絶縁層２の比誘電率をεr、内
部電極３と保護層６表面との間隔（厚さ）をｄ（ｍ）、
ウェハＷの面積Ｓ（ｍ2）、ウェハＷと保護層６表面と
の間の接触抵抗をＲ（Ω）、ウェハＷと保護層６表面と
のギャップをδ（ｍ）とすると以下の（数１）によって
表わされる。
【００１１】
【数１】
【００１２】このときギャップδはおおよそ以下の（数
２）によって表すことが可能である。
２）によって表すことが可能である。
【数２】
【００１３】また電圧印加時間が充分経過した後の静電
力Ｆは以下の（数３）で表される。
力Ｆは以下の（数３）で表される。
【００１４】
【数３】
【００１５】上記の（数３）から静電力Ｆは接触抵抗Ｒ
と絶縁層２の体積固有抵抗値ρの比Ｒ／ρによって決定
されることが分る。つまり、接触抵抗Ｒが小さくなる
と、保護膜６とウェハＷ間に分圧される電圧が小さくな
り、界面に形成されるコンデンサＣ1に蓄積される電荷
量が減少する。したがって、接触抵抗Ｒ（コンダクタン
スＧ1の逆数）が絶縁層２の体積固有抵抗値ρに比べて
小さいと、静電力Ｆは小さくなる。このことを実験した
結果を図３に示している。
と絶縁層２の体積固有抵抗値ρの比Ｒ／ρによって決定
されることが分る。つまり、接触抵抗Ｒが小さくなる
と、保護膜６とウェハＷ間に分圧される電圧が小さくな
り、界面に形成されるコンデンサＣ1に蓄積される電荷
量が減少する。したがって、接触抵抗Ｒ（コンダクタン
スＧ1の逆数）が絶縁層２の体積固有抵抗値ρに比べて
小さいと、静電力Ｆは小さくなる。このことを実験した
結果を図３に示している。
【００１６】接触抵抗Ｒを積極的に制御するには以下に
説明する保護膜の体積固有抵抗値ρvによることが適切
かつ便利であるので、接触抵抗Ｒと保護膜６の体積固有
抵抗値ρvとの関係を考察する。保護膜６表面にウェハ
Ｗが吸着されている時、微視的には保護膜６表面とウェ
ハＷとは複数の点で接触している。各接触点での接触抵
抗ｒは集中抵抗のみと近似でき、ウェハＷの体積固有抵
抗ρplate が保護膜６の体積固有抵抗値ρvに比べ十分
小さいので（数４）のように表すことができる。
説明する保護膜の体積固有抵抗値ρvによることが適切
かつ便利であるので、接触抵抗Ｒと保護膜６の体積固有
抵抗値ρvとの関係を考察する。保護膜６表面にウェハ
Ｗが吸着されている時、微視的には保護膜６表面とウェ
ハＷとは複数の点で接触している。各接触点での接触抵
抗ｒは集中抵抗のみと近似でき、ウェハＷの体積固有抵
抗ρplate が保護膜６の体積固有抵抗値ρvに比べ十分
小さいので（数４）のように表すことができる。
【００１７】
【数４】
【００１８】そして、接触抵抗Ｒは各接触点の抵抗ｒが
並列に複数個並んだものと考えることができる。そし
て、各接触点の抵抗ｒを等しい値とすると以下の（数
５）が導き出され、（数５）から接触抵抗Ｒは保護膜６
の体積固有抵抗値ρvに比例することが分る。
並列に複数個並んだものと考えることができる。そし
て、各接触点の抵抗ｒを等しい値とすると以下の（数
５）が導き出され、（数５）から接触抵抗Ｒは保護膜６
の体積固有抵抗値ρvに比例することが分る。
【００１９】
【数５】
【００２０】即ち、以上をまとめると、保護膜を形成し
た場合に充分な静電力を維持するには保護膜６の体積固
有抵抗値ρvと絶縁層の体積固有抵抗値ρとの間に一定
の関係をもたせることが必要であるといえる。そこで、
保護膜６の体積固有抵抗値ρvと絶縁層の体積固有抵抗
値ρとの比と静電力Ｆとの関係について実験した結果を
図４に示す。図４からはρv／ρ比が１０-2以下である
と半導体ウェハを吸着するのに十分な静電力が得られな
いことが分る。また十分な静電力を得るためにはρv／
ρ比を１０-1以上にすれば十分であるといえる。尚、保
護膜６の体積固有抵抗値ρvを測定するのが困難な場合
には、表面抵抗率ρsを測定しても殆ど変らないので、
表面抵抗率ρsを用いてもよい。
た場合に充分な静電力を維持するには保護膜６の体積固
有抵抗値ρvと絶縁層の体積固有抵抗値ρとの間に一定
の関係をもたせることが必要であるといえる。そこで、
保護膜６の体積固有抵抗値ρvと絶縁層の体積固有抵抗
値ρとの比と静電力Ｆとの関係について実験した結果を
図４に示す。図４からはρv／ρ比が１０-2以下である
と半導体ウェハを吸着するのに十分な静電力が得られな
いことが分る。また十分な静電力を得るためにはρv／
ρ比を１０-1以上にすれば十分であるといえる。尚、保
護膜６の体積固有抵抗値ρvを測定するのが困難な場合
には、表面抵抗率ρsを測定しても殆ど変らないので、
表面抵抗率ρsを用いてもよい。
【００２１】
【発明の効果】以上に説明した如く本発明によれば、絶
縁層の表面に保護膜を形成したので、絶縁層から半導体
ウェハへ不純物が拡散したり、混入することを防止抑制
することができ、しかも、保護膜の体積固有抵抗値ρv
と絶縁層の体積固有抵抗値ρとの間に、ρv／ρ≧ １０
-1なる関係をもたせるようにしたので、充分な静電力を
発揮することができる。
縁層の表面に保護膜を形成したので、絶縁層から半導体
ウェハへ不純物が拡散したり、混入することを防止抑制
することができ、しかも、保護膜の体積固有抵抗値ρv
と絶縁層の体積固有抵抗値ρとの間に、ρv／ρ≧ １０
-1なる関係をもたせるようにしたので、充分な静電力を
発揮することができる。
【図１】本発明に係る静電チャックの断面図
【図２】同静電チャックの等価回路を示す図
【図３】接触抵抗と絶縁層の体積固有抵抗値との比と静
電力との関係を示すグラフ
電力との関係を示すグラフ
【図４】保護膜及び絶縁層のそれぞれの体積固有抵抗値
の比と静電力との関係を示すグラフ
の比と静電力との関係を示すグラフ
１…基板、２…絶縁層、３…内部電極、４…リード線、
５…電源、６…保護膜、Ｗ…半導体ウェハ。
５…電源、６…保護膜、Ｗ…半導体ウェハ。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 21/68 B23Q 3/15 H01L 21/265 H02N 13/00
Claims (2)
- 【請求項１】 絶縁層内または絶縁層と基板との間に内
部電極を設けるとともに絶縁層表面に保護膜を形成した
静電チャックにおいて、この静電チャックは半導体ウェ
ーハ等の導電性被吸着体を吸着するものであり、前記保
護膜は不純物の被吸着体への拡散を防止するとともに絶
縁層の耐食性を向上させるために設けられ、前記絶縁層
を構成する材料は、Ａl2Ｏ3を主成分とし、これにＴiＯ
2或いはＣr2Ｏ3等の遷移金属酸化物を絶縁抵抗値の調整
用として添加したもの、Ｓi3Ｎ4、ＳiＣ、ＡlＮ、ＺrＯ
2、ＳiＯ2・Ａl2 Ｏ3またはＢＮからなるセラミックス
焼結体或いはクロロプレンゴム若しくはアクリルゴムの
何れかの比誘電率の小さな材料であり、また、前記絶縁
層の体積固有抵抗値ρと前記保護膜の体積固有抵抗値ρ
vとを以下の関係になるようにしたことを特徴とする静
電チャック。 ρv／ρ≧ １０-1 - 【請求項２】 請求項１に記載の静電チャックにおい
て、前記電極の面積は被吸着体の面積と略等しいことを
特徴とする静電チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041692A JP3064653B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8041692A JP3064653B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05243367A JPH05243367A (ja) | 1993-09-21 |
| JP3064653B2 true JP3064653B2 (ja) | 2000-07-12 |
Family
ID=13717693
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8041692A Expired - Lifetime JP3064653B2 (ja) | 1992-03-02 | 1992-03-02 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3064653B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3249696B2 (ja) * | 1994-11-28 | 2002-01-21 | 日新電機株式会社 | 静電チャックおよびその使用方法 |
| US5701228A (en) * | 1995-03-17 | 1997-12-23 | Tokyo Electron Limited | Stage system or device |
| TW303505B (en) * | 1996-05-08 | 1997-04-21 | Applied Materials Inc | Substrate support chuck having a contaminant containment layer and method of fabricating same |
| US5841624A (en) * | 1997-06-09 | 1998-11-24 | Applied Materials, Inc. | Cover layer for a substrate support chuck and method of fabricating same |
| JP4013386B2 (ja) * | 1998-03-02 | 2007-11-28 | 住友電気工業株式会社 | 半導体製造用保持体およびその製造方法 |
| KR100366263B1 (ko) * | 1999-11-09 | 2002-12-31 | 코닉 시스템 주식회사 | 열충격에 대한 인성이 향상된 웨이퍼 보호링의 제조방법 |
| KR20030020072A (ko) * | 2001-09-01 | 2003-03-08 | 주성엔지니어링(주) | 유니폴라 정전척 |
| KR100717694B1 (ko) * | 2005-12-29 | 2007-05-11 | 코리아세미텍 주식회사 | 분리층을 갖는 정전척 |
| JP5731485B2 (ja) | 2009-05-15 | 2015-06-10 | インテグリス・インコーポレーテッド | ポリマー突起を有する静電チャック |
| US8861170B2 (en) | 2009-05-15 | 2014-10-14 | Entegris, Inc. | Electrostatic chuck with photo-patternable soft protrusion contact surface |
| US9025305B2 (en) * | 2010-05-28 | 2015-05-05 | Entegris, Inc. | High surface resistivity electrostatic chuck |
-
1992
- 1992-03-02 JP JP8041692A patent/JP3064653B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05243367A (ja) | 1993-09-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 19991019 |
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| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20000411 |
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