JP3369505B2 - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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- JP3369505B2 JP3369505B2 JP10494099A JP10494099A JP3369505B2 JP 3369505 B2 JP3369505 B2 JP 3369505B2 JP 10494099 A JP10494099 A JP 10494099A JP 10494099 A JP10494099 A JP 10494099A JP 3369505 B2 JP3369505 B2 JP 3369505B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
においてシリコンウエハ等の被吸着物を固定、搬送、矯
正するために用いられる静電チャックに関する。
においてシリコンウエハ等の被吸着物を固定、搬送、矯
正するために用いられる静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置等におけるシリコンウエ
ハ等の固定、矯正あるいは搬送用治具として、電極上に
絶縁層を有し、電極に電圧を印加することにより絶縁層
上にウエハを静電吸着する静電チャックが使用されてい
る。
ハ等の固定、矯正あるいは搬送用治具として、電極上に
絶縁層を有し、電極に電圧を印加することにより絶縁層
上にウエハを静電吸着する静電チャックが使用されてい
る。
【０００３】半導体製造プロセスにおいて、静電チャッ
クは腐食性の高いガス、例えばフッ素系ガス（例えばＳ
Ｆ６、ＣＦ４、ＮＦ３等）、塩素系ガス（例えばＢＣｌ
３、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４等）を含む雰囲気中で使用され
る。これらのガスの他には必要に応じてＯ２ガスやＡｒ
ガス等が混合される。このような腐食性の高い環境下で
用いられる静電チャックの絶縁層として、従来、耐腐食
性が高い高絶縁性セラミックスであるＡｌＮやアルミナ
等が用いられている。
クは腐食性の高いガス、例えばフッ素系ガス（例えばＳ
Ｆ６、ＣＦ４、ＮＦ３等）、塩素系ガス（例えばＢＣｌ
３、Ｃｌ２、ＳｉＣｌ４等）を含む雰囲気中で使用され
る。これらのガスの他には必要に応じてＯ２ガスやＡｒ
ガス等が混合される。このような腐食性の高い環境下で
用いられる静電チャックの絶縁層として、従来、耐腐食
性が高い高絶縁性セラミックスであるＡｌＮやアルミナ
等が用いられている。
【０００４】一方、静電チャックの絶縁層としてアルミ
ナ等の高絶縁性材料を用いる場合、電極および被吸着体
に誘起された電荷の間に発生する静電吸着力（クーロン
力）を用いるため、高い吸着力を得るためには、絶縁層
の厚さを０．１ｍｍ以下にしなければならず、加工中に
破損する可能性が高い。
ナ等の高絶縁性材料を用いる場合、電極および被吸着体
に誘起された電荷の間に発生する静電吸着力（クーロン
力）を用いるため、高い吸着力を得るためには、絶縁層
の厚さを０．１ｍｍ以下にしなければならず、加工中に
破損する可能性が高い。
【０００５】そこで、絶縁層の体積抵抗率を１０８〜１
０１４Ω・ｃｍに制御することにより、１〜２ｍｍの厚
い絶縁層でも高い静電吸着力（ジョンセンラーベック
力）が得られることから、アルミナ等の絶縁層に導電性
セラミックスを添加して、絶縁層の体積抵抗率を下げ、
電荷の移動を可能として静電吸着力を向上させるという
ことが提案されている。
０１４Ω・ｃｍに制御することにより、１〜２ｍｍの厚
い絶縁層でも高い静電吸着力（ジョンセンラーベック
力）が得られることから、アルミナ等の絶縁層に導電性
セラミックスを添加して、絶縁層の体積抵抗率を下げ、
電荷の移動を可能として静電吸着力を向上させるという
ことが提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな導電性セラミックスを添加した絶縁層を有する静電
チャックをプラズマ中で使用すると絶縁層表面に露出し
た導電性セラミックスがプラズマにより侵蝕され、半導
体ウエハを接触させた際に、半導体ウエハ裏面がパーテ
ィクルにより汚染されやすいという問題があった。
うな導電性セラミックスを添加した絶縁層を有する静電
チャックをプラズマ中で使用すると絶縁層表面に露出し
た導電性セラミックスがプラズマにより侵蝕され、半導
体ウエハを接触させた際に、半導体ウエハ裏面がパーテ
ィクルにより汚染されやすいという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、周期律表３Ａ族に
属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物
と、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的になり、
これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成しているセ
ラミックス材料がプラズマ耐性に優れており、これを絶
縁層として用い、その体積抵抗率を適切な範囲に調整す
ることにより、被吸着体の汚染の問題を生じることなく
ジョンセン・ラーベック力によって高い吸着力を有する
静電チャックが得られることを知見し、本発明を完成す
るに至った。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、周期律表３Ａ族に
属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物
と、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的になり、
これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成しているセ
ラミックス材料がプラズマ耐性に優れており、これを絶
縁層として用い、その体積抵抗率を適切な範囲に調整す
ることにより、被吸着体の汚染の問題を生じることなく
ジョンセン・ラーベック力によって高い吸着力を有する
静電チャックが得られることを知見し、本発明を完成す
るに至った。
【０００８】すなわち、本発明は、電極と、その上に設
けられた絶縁層とを有し、電極に電圧を印加することに
より、絶縁層上に被吸着体を静電吸着する静電チャック
であって、前記絶縁層は、周期律表３Ａ族に属する元素
のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物と、ＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的になり、これらの少
なくとも一部が複合酸化物を形成しているセラミックス
材料を主体とし、絶縁層の体積抵抗率が１０８〜１０
１４Ω・ｃｍであることを特徴とする静電チャックを提
供するものである。
けられた絶縁層とを有し、電極に電圧を印加することに
より、絶縁層上に被吸着体を静電吸着する静電チャック
であって、前記絶縁層は、周期律表３Ａ族に属する元素
のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物と、ＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的になり、これらの少
なくとも一部が複合酸化物を形成しているセラミックス
材料を主体とし、絶縁層の体積抵抗率が１０８〜１０
１４Ω・ｃｍであることを特徴とする静電チャックを提
供するものである。
【０００９】すなわち、本発明は、電極と、その上に設
けられた絶縁層とを有し、電極に電圧を印加することに
より、絶縁層上に被吸着体を静電吸着する静電チャック
であって、前記絶縁層は、周期律表３Ａ族に属する元素
のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物と、ＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なくとも
一部が複合酸化物を形成しているセラミックス材料を主
体とし、絶縁層の体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃ
ｍであることを特徴とする静電チャックを提供するもの
である。
けられた絶縁層とを有し、電極に電圧を印加することに
より、絶縁層上に被吸着体を静電吸着する静電チャック
であって、前記絶縁層は、周期律表３Ａ族に属する元素
のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物と、ＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なくとも
一部が複合酸化物を形成しているセラミックス材料を主
体とし、絶縁層の体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃ
ｍであることを特徴とする静電チャックを提供するもの
である。
【００１０】この場合に、前記絶縁層において、前記周
期律表３Ａ族に属する元素がＹ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのう
ち少なくとも１種であることが好ましい。
期律表３Ａ族に属する元素がＹ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのう
ち少なくとも１種であることが好ましい。
【００１１】また、前記絶縁層において、周期律表３Ａ
族に属する元素のうち少なくとも１種を含む酸化物がＹ
２Ｏ３であり、前記複合酸化物がＹ２ＴｉＯ５−ｘ（０
≦ｘ＜５）、Ｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）、また
はこれらの混合物であることが好ましい。
族に属する元素のうち少なくとも１種を含む酸化物がＹ
２Ｏ３であり、前記複合酸化物がＹ２ＴｉＯ５−ｘ（０
≦ｘ＜５）、Ｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）、また
はこれらの混合物であることが好ましい。
【００１２】さらに、前記絶縁層は、ＴｉＯ２−ｘ（０
≦ｘ＜２）の量が全体の３〜１５ｗｔ％であることが好
ましい。
≦ｘ＜２）の量が全体の３〜１５ｗｔ％であることが好
ましい。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。図１および図２は、
本発明の実施形態に係る静電チャックを示す断面図であ
り、図１は単極型のものを示し、図２は双極型ものを示
す。
明の実施の形態について説明する。図１および図２は、
本発明の実施形態に係る静電チャックを示す断面図であ
り、図１は単極型のものを示し、図２は双極型ものを示
す。
【００１４】図１の単極型の静電チャック１は、上下の
絶縁層３の間に電極２が設けられて構成されており、基
台４の上に固定されている。電極２には直流電源５が接
続されており、この直流電源５から電極２に給電される
ことにより、上の絶縁層３の吸着面３ａに載置されてい
る被吸着体である半導体ウエハ１０が静電吸着される。
絶縁層３の間に電極２が設けられて構成されており、基
台４の上に固定されている。電極２には直流電源５が接
続されており、この直流電源５から電極２に給電される
ことにより、上の絶縁層３の吸着面３ａに載置されてい
る被吸着体である半導体ウエハ１０が静電吸着される。
【００１５】絶縁層３は、周期律表３Ａに属する元素の
うち少なくとも１種の元素含む酸化物とＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的になり、これらの少
なくとも一部が複合酸化物を形成しているセラミックス
材料を主体とし、その体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω
・ｃｍである。絶縁層３をこのようなセラミックス材料
を主体としたものとするのは、このセラミックス材料が
高い耐プラズマ性を有するからである。ここで、「周期
律表３Ａに属する元素のうち少なくとも１種の元素含む
酸化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とは、一部が複合
酸化物を形成していてもよいし、全部が複合酸化物とな
っていてもよい。
うち少なくとも１種の元素含む酸化物とＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的になり、これらの少
なくとも一部が複合酸化物を形成しているセラミックス
材料を主体とし、その体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω
・ｃｍである。絶縁層３をこのようなセラミックス材料
を主体としたものとするのは、このセラミックス材料が
高い耐プラズマ性を有するからである。ここで、「周期
律表３Ａに属する元素のうち少なくとも１種の元素含む
酸化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とは、一部が複合
酸化物を形成していてもよいし、全部が複合酸化物とな
っていてもよい。
【００１６】絶縁層３は、周期律表３Ａに属する元素の
うち少なくとも１種の元素含む酸化物とＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なくとも
一部が複合酸化物を形成しているセラミックス材料を主
体とし、その体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍで
ある。絶縁層３をこのようなセラミックス材料を主体と
したものとするのは、このセラミックス材料が高い耐プ
ラズマ性を有するからである。ここで、「周期律表３Ａ
に属する元素のうち少なくとも１種の元素含む酸化物と
ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とは、一部が複合酸化物を
形成していてもよいし、全部が複合酸化物となっていて
もよい。
うち少なくとも１種の元素含む酸化物とＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有し、これらの少なくとも
一部が複合酸化物を形成しているセラミックス材料を主
体とし、その体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍで
ある。絶縁層３をこのようなセラミックス材料を主体と
したものとするのは、このセラミックス材料が高い耐プ
ラズマ性を有するからである。ここで、「周期律表３Ａ
に属する元素のうち少なくとも１種の元素含む酸化物と
ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とは、一部が複合酸化物を
形成していてもよいし、全部が複合酸化物となっていて
もよい。
【００１７】このような、周期律表３Ａ族に属する元素
のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）の少なくとも一部が複合酸化物を
形成しているセラミックス材料において、周期律表３Ａ
族に属する元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのうち
少なくとも１種であることが好ましい。すなわち、Ｙ、
Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙは、これらの酸化物Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２
Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３がＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ
＜２）との間で、例えばＹ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ＜
５）、Ｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）、Ｌａ２Ｔｉ
Ｏ５−ｘ（０≦ｘ＜５）、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦
ｘ＜７）、Ｌａ４Ｔｉ９Ｏ２４−ｘ（０≦ｘ＜２４）、
Ｙｂ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ＜５）、Ｙｂ２Ｔｉ２Ｏ
７−ｘ（０≦ｘ＜７）、Ｄｙ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ＜
５）、Ｄｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）等の耐食性
の高い複合酸化物を形成することができるためより好ま
しい。
のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ
２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）の少なくとも一部が複合酸化物を
形成しているセラミックス材料において、周期律表３Ａ
族に属する元素としては、Ｙ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのうち
少なくとも１種であることが好ましい。すなわち、Ｙ、
Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙは、これらの酸化物Ｙ２Ｏ３、Ｌａ２
Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、Ｄｙ２Ｏ３がＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ
＜２）との間で、例えばＹ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ＜
５）、Ｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）、Ｌａ２Ｔｉ
Ｏ５−ｘ（０≦ｘ＜５）、Ｌａ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦
ｘ＜７）、Ｌａ４Ｔｉ９Ｏ２４−ｘ（０≦ｘ＜２４）、
Ｙｂ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ＜５）、Ｙｂ２Ｔｉ２Ｏ
７−ｘ（０≦ｘ＜７）、Ｄｙ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ＜
５）、Ｄｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）等の耐食性
の高い複合酸化物を形成することができるためより好ま
しい。
【００１８】また、絶縁層３の主体をなす、周期律表３
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む酸
化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的にな
り、これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成してい
るセラミックス材料は、チタン酸化物に酸素欠損が存在
しない場合および酸素欠損が存在する場合の両方を含む
が、この酸素欠損が存在することにより導電性が付与さ
れる。そして、この酸素欠損を調整することにより導電
性が変化し、体積抵抗率を制御することが可能となる。
このような酸素欠損は周期律表３Ａ族に属する元素のう
ち少なくとも１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２とを還
元雰囲気中で処理することにより形成することができ、
この際の組成および雰囲気を調整することにより酸素欠
損を変化させることができる。また、上述したように、
絶縁層３の体積抵抗率を１０８〜１０１４Ω・ｃｍに調
整するためには、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）の量が、
酸化物換算で全体の３〜１５ｗｔ％であることが好まし
い。
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む酸
化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質的にな
り、これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成してい
るセラミックス材料は、チタン酸化物に酸素欠損が存在
しない場合および酸素欠損が存在する場合の両方を含む
が、この酸素欠損が存在することにより導電性が付与さ
れる。そして、この酸素欠損を調整することにより導電
性が変化し、体積抵抗率を制御することが可能となる。
このような酸素欠損は周期律表３Ａ族に属する元素のう
ち少なくとも１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２とを還
元雰囲気中で処理することにより形成することができ、
この際の組成および雰囲気を調整することにより酸素欠
損を変化させることができる。また、上述したように、
絶縁層３の体積抵抗率を１０８〜１０１４Ω・ｃｍに調
整するためには、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）の量が、
酸化物換算で全体の３〜１５ｗｔ％であることが好まし
い。
【００１９】また、絶縁層３の主体をなす、周期律表３
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む酸
化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有し、これら
の少なくとも一部が複合酸化物を形成しているセラミッ
クス材料は、チタン酸化物に酸素欠損が存在しない場合
および酸素欠損が存在する場合の両方を含むが、この酸
素欠損が存在することにより導電性が付与される。そし
て、この酸素欠損を調整することにより導電性が変化
し、体積抵抗率を制御することが可能となる。このよう
な酸素欠損は周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なく
とも１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２とを還元雰囲気
中で処理することにより形成することができ、この際の
組成および雰囲気を調整することにより酸素欠損を変化
させることができる。また、上述したように、絶縁層３
の体積抵抗率を１０８〜１０１４Ω・ｃｍに調整するた
めには、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）の量が、酸化物換
算で全体の３〜１５ｗｔ％であることが好ましい。
Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素を含む酸
化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有し、これら
の少なくとも一部が複合酸化物を形成しているセラミッ
クス材料は、チタン酸化物に酸素欠損が存在しない場合
および酸素欠損が存在する場合の両方を含むが、この酸
素欠損が存在することにより導電性が付与される。そし
て、この酸素欠損を調整することにより導電性が変化
し、体積抵抗率を制御することが可能となる。このよう
な酸素欠損は周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なく
とも１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２とを還元雰囲気
中で処理することにより形成することができ、この際の
組成および雰囲気を調整することにより酸素欠損を変化
させることができる。また、上述したように、絶縁層３
の体積抵抗率を１０８〜１０１４Ω・ｃｍに調整するた
めには、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）の量が、酸化物換
算で全体の３〜１５ｗｔ％であることが好ましい。
【００２０】このように、静電チャックの絶縁層を、周
期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素
を含む化合物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質
的になり、これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成
しているセラミックス材料を主体とし、その体積抵抗率
１０８〜１０１４Ω・ｃｍとしたので、電極に電圧を印
加して絶縁層上に被吸着体を吸着させる際に、ジョンセ
ン・ラーベック力に基づく高い静電吸着力を得ることが
できる。しかも、絶縁層の主体をなすこのようなセラミ
ックス材料は、プラズマに対する耐性が高く、アルミナ
にチタニアを添加した絶縁層を用いた場合のように、チ
タニアがプラズマにより侵蝕されて被吸着体の裏面をパ
ーティクルにより汚染するといった問題が生じない。
期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素
を含む化合物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とから実質
的になり、これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成
しているセラミックス材料を主体とし、その体積抵抗率
１０８〜１０１４Ω・ｃｍとしたので、電極に電圧を印
加して絶縁層上に被吸着体を吸着させる際に、ジョンセ
ン・ラーベック力に基づく高い静電吸着力を得ることが
できる。しかも、絶縁層の主体をなすこのようなセラミ
ックス材料は、プラズマに対する耐性が高く、アルミナ
にチタニアを添加した絶縁層を用いた場合のように、チ
タニアがプラズマにより侵蝕されて被吸着体の裏面をパ
ーティクルにより汚染するといった問題が生じない。
【００２１】このように、静電チャックの絶縁層を、周
期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素
を含む化合物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有
し、これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成してい
るセラミックス材料を主体とし、その体積抵抗率１０８
〜１０１４Ω・ｃｍとしたので、電極に電圧を印加して
絶縁層上に被吸着体を吸着させる際に、ジョンセン・ラ
ーベック力に基づく高い静電吸着力を得ることができ
る。しかも、絶縁層の主体をなすこのようなセラミック
ス材料は、プラズマに対する耐性が高く、アルミナにチ
タニアを添加した絶縁層を用いた場合のように、チタニ
アがプラズマにより侵蝕されて被吸着体の裏面をパーテ
ィクルにより汚染するといった問題が生じない。
期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種の元素
を含む化合物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）とを含有
し、これらの少なくとも一部が複合酸化物を形成してい
るセラミックス材料を主体とし、その体積抵抗率１０８
〜１０１４Ω・ｃｍとしたので、電極に電圧を印加して
絶縁層上に被吸着体を吸着させる際に、ジョンセン・ラ
ーベック力に基づく高い静電吸着力を得ることができ
る。しかも、絶縁層の主体をなすこのようなセラミック
ス材料は、プラズマに対する耐性が高く、アルミナにチ
タニアを添加した絶縁層を用いた場合のように、チタニ
アがプラズマにより侵蝕されて被吸着体の裏面をパーテ
ィクルにより汚染するといった問題が生じない。
【００２２】次に、本発明の静電チャックにおける絶縁
層の製造方法について説明する。絶縁層を構成するセラ
ミックス材料の出発原料の調合は、常法によって行うこ
とができる。例えば、所定の配合の原料粉末にアルコー
ル等の有機溶媒または水を加え、ボールミルで混合後、
乾燥する方法、所定の配合の塩類、アルコキシド等の溶
液から共沈物を分離する方法がある。これらの原料の混
合物には、より緻密化を容易にするため、ＳｉＯ２、Ｍ
ｇＯなどの焼結助剤を添加してもよい。焼結助剤の添加
形態に関しては、酸化物粉末、塩類、アルコキシド等、
どのような形態であってもよく、特に限定されない。
層の製造方法について説明する。絶縁層を構成するセラ
ミックス材料の出発原料の調合は、常法によって行うこ
とができる。例えば、所定の配合の原料粉末にアルコー
ル等の有機溶媒または水を加え、ボールミルで混合後、
乾燥する方法、所定の配合の塩類、アルコキシド等の溶
液から共沈物を分離する方法がある。これらの原料の混
合物には、より緻密化を容易にするため、ＳｉＯ２、Ｍ
ｇＯなどの焼結助剤を添加してもよい。焼結助剤の添加
形態に関しては、酸化物粉末、塩類、アルコキシド等、
どのような形態であってもよく、特に限定されない。
【００２３】このようにして得られた混合粉末を一軸プ
レスまたは冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）によって所定形
状に成形する。次いで１１００〜１９００℃で焼成す
る。焼成雰囲気は、大気中、真空中、不活性雰囲気中の
いずれでもよい。または、１１００〜１９００℃で焼成
した後、必要に応じて還元雰囲気中で、９００〜１９０
０℃で還元処理を行う。これにより上記組成の耐食性に
優れたセラミックス焼結体が得られる。焼成温度が１１
００℃未満であると、緻密化不十分となり、脱ガス量が
多くなり好ましくない。一方、１９００℃を超えると分
解するおそれがあり好ましくない。還元処理温度が９０
０℃未満では還元処理の効果が小さく好ましくなく、１
９００℃を超えると分解するおそれがあり好ましくな
い。焼成および還元処理時間は特に限定しないが、２〜
４時間程度で十分である。
レスまたは冷間静水圧プレス（ＣＩＰ）によって所定形
状に成形する。次いで１１００〜１９００℃で焼成す
る。焼成雰囲気は、大気中、真空中、不活性雰囲気中の
いずれでもよい。または、１１００〜１９００℃で焼成
した後、必要に応じて還元雰囲気中で、９００〜１９０
０℃で還元処理を行う。これにより上記組成の耐食性に
優れたセラミックス焼結体が得られる。焼成温度が１１
００℃未満であると、緻密化不十分となり、脱ガス量が
多くなり好ましくない。一方、１９００℃を超えると分
解するおそれがあり好ましくない。還元処理温度が９０
０℃未満では還元処理の効果が小さく好ましくなく、１
９００℃を超えると分解するおそれがあり好ましくな
い。焼成および還元処理時間は特に限定しないが、２〜
４時間程度で十分である。
【００２４】このようにして得られたセラミックス焼結
体に対し、必要に応じて適宜の加工を施すことにより、
所望形状の絶縁層が形成される。
体に対し、必要に応じて適宜の加工を施すことにより、
所望形状の絶縁層が形成される。
【００２５】なお、静電チャックの構造は特に限定され
るものではなく、図１、図２に示す絶縁層の内部に電極
を配置した構造の他に、一方の面に電極が形成された絶
縁層をセラミックス板あるいはＡｌ台座に接着剤により
貼り付けた構造など、種々の構造を採用することができ
る。また、電極構造は特に限定されず、上述のように単
極型電極でも双極型電極でもよく、その形状も限定され
るものはでない。
るものではなく、図１、図２に示す絶縁層の内部に電極
を配置した構造の他に、一方の面に電極が形成された絶
縁層をセラミックス板あるいはＡｌ台座に接着剤により
貼り付けた構造など、種々の構造を採用することができ
る。また、電極構造は特に限定されず、上述のように単
極型電極でも双極型電極でもよく、その形状も限定され
るものはでない。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。
（実施例１〜４、比較例１）周期律表３Ａ族に属する元
素のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物としてＹ２
Ｏ３粉末を用いて、ＴｉＯ２粉末と９７：３、９５：
５、９０：１０、８０：２０の重量比で混合し、ＴｉＯ
２粉末をＹ２Ｏ３粉末に均一に分散させた後、φ２５０
×６ｍｍｔに成形した。次いで、空気中、１６００℃の
条件で常圧焼結した後、Ａｒ中、１５００℃で還元処理
を行い、得られた焼結体をφ２００×２ｍｍｔに加工し
て絶縁層として用いた。なお、実施例１〜３および比較
例１では、このような焼結処理により、Ｙ２Ｏ３とＴｉ
Ｏ２の一部が複合酸化物となっていると考えられる。
素のうち少なくとも１種の元素を含む酸化物としてＹ２
Ｏ３粉末を用いて、ＴｉＯ２粉末と９７：３、９５：
５、９０：１０、８０：２０の重量比で混合し、ＴｉＯ
２粉末をＹ２Ｏ３粉末に均一に分散させた後、φ２５０
×６ｍｍｔに成形した。次いで、空気中、１６００℃の
条件で常圧焼結した後、Ａｒ中、１５００℃で還元処理
を行い、得られた焼結体をφ２００×２ｍｍｔに加工し
て絶縁層として用いた。なお、実施例１〜３および比較
例１では、このような焼結処理により、Ｙ２Ｏ３とＴｉ
Ｏ２の一部が複合酸化物となっていると考えられる。
【００２７】次いで、加工した焼結体の一方の面に双極
型電極（単極としても使用できる）を、Ａｇペースト印
刷・焼き付けにより形成し、他方の面（試料の吸着面）
を研磨して表面粗さ０．３４μｍとした。次いで表面を
アノーダイジング（陽極酸化）したＡｌ台座に、焼結体
の電極を形成した面を接着剤により貼り付けて静電チャ
ックを完成させた。このようにして製造された静電チャ
ック（実施例１〜３、比較例１）における焼結体の添加
剤の種類および添加量、ならびに焼結体の体積抵抗率を
表１に示す。
型電極（単極としても使用できる）を、Ａｇペースト印
刷・焼き付けにより形成し、他方の面（試料の吸着面）
を研磨して表面粗さ０．３４μｍとした。次いで表面を
アノーダイジング（陽極酸化）したＡｌ台座に、焼結体
の電極を形成した面を接着剤により貼り付けて静電チャ
ックを完成させた。このようにして製造された静電チャ
ック（実施例１〜３、比較例１）における焼結体の添加
剤の種類および添加量、ならびに焼結体の体積抵抗率を
表１に示す。
【００２８】（実施例５〜７）実施例５〜７について
は、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種
の元素を含む酸化物として、Ｌａ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、
Ｄｙ２Ｏ３粉末を用いて、ＴｉＯ２粉末と、９０：５の
重量比で混合し、実施例１〜３と同様にして静電チャッ
クを完成させた。このようにして製造された静電チャッ
ク（実施例５〜７）における焼結体の添加剤の種類およ
び添加量、ならびに焼結体の体積抵抗率を表１に示す。
なお、実施例５〜７では、焼結処理により、Ｌａ
２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ ３、Ｄｙ２Ｏ３とＴｉＯ２の少なくと
も一部が複合酸化物となっていると考えられる。
は、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１種
の元素を含む酸化物として、Ｌａ２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ３、
Ｄｙ２Ｏ３粉末を用いて、ＴｉＯ２粉末と、９０：５の
重量比で混合し、実施例１〜３と同様にして静電チャッ
クを完成させた。このようにして製造された静電チャッ
ク（実施例５〜７）における焼結体の添加剤の種類およ
び添加量、ならびに焼結体の体積抵抗率を表１に示す。
なお、実施例５〜７では、焼結処理により、Ｌａ
２Ｏ３、Ｙｂ２Ｏ ３、Ｄｙ２Ｏ３とＴｉＯ２の少なくと
も一部が複合酸化物となっていると考えられる。
【００２９】（比較例２〜４）比較例２〜４について
は、それぞれ絶縁層としてＴｉＯ２添加Ａｌ２Ｏ３、Ｔ
ｉＮ添加ＡｌＮを用いて静電チャックを製造した。この
ようにして製造された静電チャック（比較例２〜４）に
おける焼結体の添加剤の種類および添加量、ならびに焼
結体の体積抵抗率を表１に示す。
は、それぞれ絶縁層としてＴｉＯ２添加Ａｌ２Ｏ３、Ｔ
ｉＮ添加ＡｌＮを用いて静電チャックを製造した。この
ようにして製造された静電チャック（比較例２〜４）に
おける焼結体の添加剤の種類および添加量、ならびに焼
結体の体積抵抗率を表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】（静電チャックの評価）作製した静電チャ
ックをプラズマエッチング装置に組み込み、単極型静電
チャックに１ｋＶを印加して、シリコンウエハが吸着さ
れるか否かを調査した。さらに、シリコンウエハ上に形
成された回路が破損するか否かを調査した。次に、ＣＦ
４＋Ｏ２プラズマに静電チヤックを２４時間曝した（静
電チャック表面温度：１７０℃）。プラズマ処理した
後、シリコンウエハを吸着させ、ウエハ裏面に付着した
パーテイクル数をパーティクルカウンターにより計測し
た。さらに絶縁層表面状態を観察した。
ックをプラズマエッチング装置に組み込み、単極型静電
チャックに１ｋＶを印加して、シリコンウエハが吸着さ
れるか否かを調査した。さらに、シリコンウエハ上に形
成された回路が破損するか否かを調査した。次に、ＣＦ
４＋Ｏ２プラズマに静電チヤックを２４時間曝した（静
電チャック表面温度：１７０℃）。プラズマ処理した
後、シリコンウエハを吸着させ、ウエハ裏面に付着した
パーテイクル数をパーティクルカウンターにより計測し
た。さらに絶縁層表面状態を観察した。
【００３２】評価結果を表２に示す。表２において、吸
着性の欄の○はウエハ吸着したことを示し、×はウエハ
が吸着しなかったことを示す。また、回路の破壊の有無
の欄の○はウエハ上に形成された回路の破壊がないこと
を示し、×は破壊があったことを示す。
着性の欄の○はウエハ吸着したことを示し、×はウエハ
が吸着しなかったことを示す。また、回路の破壊の有無
の欄の○はウエハ上に形成された回路の破壊がないこと
を示し、×は破壊があったことを示す。
【００３３】
【表２】
【００３４】表２より、実施例１〜７および比較例１、
３、４においてはシリコンウエハを吸着したが、比較例
２においてはシリコンウエハを吸着しなかった。これ
は、比較例２では絶縁層の体積抵抗率が高いため、ジョ
ンセン・ラーベック力が得られなかったためと考えられ
る。
３、４においてはシリコンウエハを吸着したが、比較例
２においてはシリコンウエハを吸着しなかった。これ
は、比較例２では絶縁層の体積抵抗率が高いため、ジョ
ンセン・ラーベック力が得られなかったためと考えられ
る。
【００３５】また、実施例１〜７および比較例３、４に
おいては、シリコンウエハ上に形成された回路に破損は
認められなかったが、比較例１においては、破損した回
路が存在した。回路が破損された比較例１の静電チャッ
クは、絶縁層の体積抵抗率が１．８×１０６Ωｃｍと低
いため、多量のリーク電流が発生したためと考えられ
る。
おいては、シリコンウエハ上に形成された回路に破損は
認められなかったが、比較例１においては、破損した回
路が存在した。回路が破損された比較例１の静電チャッ
クは、絶縁層の体積抵抗率が１．８×１０６Ωｃｍと低
いため、多量のリーク電流が発生したためと考えられ
る。
【００３６】さらに、実施例１〜７では、シリコンウエ
ハ裏面のパーテイクル数は５０個／８inchウエハ以下で
あったのに対し、比較例３，４では、シリコンウエハ裏
面のパーテイクル数は、３００個／８inchウエハ以上と
極めて多くなった。これは、比較例３ではＡｌ２Ｏ３中
のＴｉＯ２が、比較例４ではＡｌＮ中のＴｉＮがプラズ
マのより侵蝕されたためと考えられる。
ハ裏面のパーテイクル数は５０個／８inchウエハ以下で
あったのに対し、比較例３，４では、シリコンウエハ裏
面のパーテイクル数は、３００個／８inchウエハ以上と
極めて多くなった。これは、比較例３ではＡｌ２Ｏ３中
のＴｉＯ２が、比較例４ではＡｌＮ中のＴｉＮがプラズ
マのより侵蝕されたためと考えられる。
【００３７】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絶縁層が、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくと
も１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜
２）とから実質的になり、これらの少なくとも一部が複
合酸化物を形成しているセラミックス材料を主体とし、
絶縁層の体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍである
ため、被吸着体の汚染の問題を生じることなくジョンセ
ン・ラーベック力に基づく高い静電吸着力を有する静電
チャックを得ることができる。
絶縁層が、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくと
も１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜
２）とから実質的になり、これらの少なくとも一部が複
合酸化物を形成しているセラミックス材料を主体とし、
絶縁層の体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍである
ため、被吸着体の汚染の問題を生じることなくジョンセ
ン・ラーベック力に基づく高い静電吸着力を有する静電
チャックを得ることができる。
【００３８】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
絶縁層が、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくと
も１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜
２）とを含有し、これらの少なくとも一部が複合酸化物
を形成しているセラミックス材料を主体とし、絶縁層の
体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍであるため、被
吸着体の汚染の問題を生じることなくジョンセン・ラー
ベック力に基づく高い静電吸着力を有する静電チャック
を得ることができる。
絶縁層が、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくと
も１種の元素を含む酸化物とＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜
２）とを含有し、これらの少なくとも一部が複合酸化物
を形成しているセラミックス材料を主体とし、絶縁層の
体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍであるため、被
吸着体の汚染の問題を生じることなくジョンセン・ラー
ベック力に基づく高い静電吸着力を有する静電チャック
を得ることができる。
【図１】本発明が適用される単極型の静電チャックを示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明が適用される双極型の静電チャックを示
す断面図。
す断面図。
１，１’……静電チャック
２，２ａ，２ｂ……電極
３……絶縁層
３ａ……絶縁層表面
４……基台
５……電源
１０……半導体ウエハ（被吸着体）
フロントページの続き
(72)発明者 石井 守
東京都江東区清澄一丁目２番23号 太平
洋セメント株式会社 研究本部内
(72)発明者 石田 弘徳
東京都江東区清澄一丁目２番23号 太平
洋セメント株式会社 研究本部内
(72)発明者 松尾 裕之
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式
会社 日本セラテック本社工場内
(72)発明者 南澤 一右
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式
会社 日本セラテック本社工場内
(72)発明者 岸 幸男
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式
会社 日本セラテック本社工場内
(72)発明者 齋藤 和則
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式
会社 日本セラテック本社工場内
(72)発明者 鈴木 弘志
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式
会社 日本セラテック本社工場内
(56)参考文献 特開 平９−199578（ＪＰ，Ａ)
特開 平４−296040（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−4083（ＪＰ，Ａ)
特公 平６−97675（ＪＰ，Ｂ２)
Claims (4)
- 【請求項１】 電極と、その上に設けられた絶縁層とを
有し、電極に電圧を印加することにより、絶縁層上に被
吸着体を静電吸着する静電チャックであって、前記絶縁
層は、周期律表３Ａ族に属する元素のうち少なくとも１
種の元素を含む酸化物と、ＴｉＯ２−Ｘ（０≦Ｘ＜２）
とから実質的になり、これらの少なくとも一部が複合酸
化物を形成しているセラミックス材料を主体とし、絶縁
層の体積抵抗率が１０８〜１０１４Ω・ｃｍであること
を特徴とする静電チャック。 - 【請求項２】 前記絶縁層において、前記周期律表３Ａ
族に属する元素がＹ、Ｌａ、Ｙｂ、Ｄｙのうち少なくと
も１種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。 - 【請求項３】 前記絶縁層において、周期律表３Ａ族に
属する元素のうち少なくとも１種を含む酸化物がＹ２Ｏ
３であり、前記複合酸化物がＹ２ＴｉＯ５−ｘ（０≦ｘ
＜５）、Ｙ２Ｔｉ２Ｏ７−ｘ（０≦ｘ＜７）、またはこ
れらの混合物であることを特徴とする請求項２に記載の
静電チャック。 - 【請求項４】 前記絶縁層は、ＴｉＯ２−ｘ（０≦ｘ＜
２）の量が全体の３〜１５ｗｔ％であることを特徴とす
る請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の静電
チャック。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10494099A JP3369505B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 静電チャック |
| KR1019990054988A KR20000067819A (ko) | 1999-04-13 | 1999-12-04 | 도전성 세라믹스, 그 제조방법 및 정전 척 |
| US09/455,829 US6631062B1 (en) | 1999-04-13 | 1999-12-06 | Electrically conductive ceramic material, a process of producing same, and an electrostatic chuck |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10494099A JP3369505B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000299372A JP2000299372A (ja) | 2000-10-24 |
| JP3369505B2 true JP3369505B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=14394102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10494099A Expired - Fee Related JP3369505B2 (ja) | 1999-04-13 | 1999-04-13 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3369505B2 (ja) |
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|---|---|---|---|---|
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| JP4040284B2 (ja) * | 2001-11-08 | 2008-01-30 | 住友大阪セメント株式会社 | プラズマ発生用電極内蔵型サセプタ及びその製造方法 |
| JP4796354B2 (ja) * | 2005-08-19 | 2011-10-19 | 日本碍子株式会社 | 静電チャック及びイットリア焼結体の製造方法 |
| JP5188898B2 (ja) * | 2008-07-11 | 2013-04-24 | 太平洋セメント株式会社 | セラミックス溶射膜及びそれを用いた耐食性部材 |
| JP5874144B2 (ja) * | 2012-03-30 | 2016-03-02 | 日本タングステン株式会社 | セラミックス材料及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-04-13 JP JP10494099A patent/JP3369505B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|
| JP2000299372A (ja) | 2000-10-24 |
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