JP3847198B2

JP3847198B2 - 静電チャック

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Publication number: JP3847198B2
Application number: JP2002089858A
Authority: JP
Inventors: 清横山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2002-03-27
Filing date: 2002-03-27
Publication date: 2006-11-15
Anticipated expiration: 2022-03-27
Also published as: JP2003282688A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング、ＳＯＤ、ＳＯＧ等の成膜装置やエッチング装置において、半導体ウエハ等のウエハを吸着保持する静電チャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスを製造する、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング、ＳＯＤ、ＳＯＧ等の成膜工程では、被処理物である半導体ウエハ（以下、ウエハという）に均一でかつ均質な被覆膜を成膜する必要があり、また、エッチング工程では、成膜した被覆膜に均一な深さでエッチングを施す必要があることから、ウエハを精度良く保持するために静電チャックが使用されている。
【０００３】
ところで、近年、半導体デバイスの内部配線がアルミニウムから銅に置き換わりつつあり、銅配線ではウエハを高温に加熱する必要がないことから、室温付近でウエハを吸着する静電チャックが要求されている。
【０００４】
そこで、室温付近で大きく吸着力が得られる静電チャックとして図３に示すような静電チャック５０が提案されている。
【０００５】
この静電チャック５０は、基板５１上に絶縁膜５２を備えるとともに、絶縁膜５２上に一対の静電吸着用電極５３を備え、これら一対の静電吸着用電極５３を覆うように絶縁膜５２上に、１０¹⁰〜１０¹⁴Ω・ｍの体積固有抵抗を有する誘電体膜５４を配置したもので、誘電体膜５４の上面を吸着面５５としたものであった（特開平４−３９５６号公報参照）。
【０００６】
そして、この静電チャック５０によりウエハＷを吸着保持するには、吸着面５５にウエハＷを載せ、一対の静電吸着用電極５３間に電圧を印加することによりウエハＷと吸着面５５との間に作用する静電気力（漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力）によってウエハＷを吸着面５５に倣って吸着保持するようになっていた。
【０００７】
ところが、半導体デバイスの高機能性と高密度化の要求から配線のサイズは毎年微細化されており、このような半導体デバイスを製造するには静電チャックの静電吸着用電極とウエハとの間に流れる漏れ電流をさらに小さくすることが要求されている。
【０００８】
また、半導体製造工程において、各種加工処理のスループットの向上は半導体産業の最重要課題であることから、吸着力を低下させることなく、静電チャックの残留吸着力を小さくし、ウエハを短時間で離脱させることが要求されている。
【０００９】
しかしながら、図３に示す静電チャック５０では漏れ電流量及びウエハＷの離脱時間を低減することは難しいものであった。
【００１０】
そこで、漏れ電流の低減と離脱時間の短縮を目的とした静電チャックとして次のようなものが提案されている。
【００１１】
例えば、実開平４−１３１１９３号公報には、図４に示すように、静電吸着用電極６３上に、抵抗値の小さい絶縁材６１（例えばＴｉＯ₂入りのアルミナ：固有抵抗１０¹⁴Ω・ｍ）を設けるとともに、絶縁材６１の外周に抵抗値の大きい絶縁材６２（例えばアルミナ：固有抵抗１０¹⁸Ω・ｍ）を設け、この絶縁材６２の頂面を絶縁材６１の上面より突出させるように構成した静電チャック６０が開示されている。
【００１２】
この静電チャック６０によれば、絶縁材６２の頂面にウエハＷの周縁を載せ、ウエハＷと静電吸着用電極６３との間に通電してウエハＷと絶縁材上面との間に静電気力（クーロン力）を発生させることによりウエハＷを吸着保持させる構造であるため、抵抗値の小さい絶縁材６１に流れる漏れ電流がウエハＷに流れ難く、また、ウエハＷと静電吸着用電極６３との間の通電を止めると、電荷は殆ど残らないため、ウエハＷを短時間で離脱させることができるようになっていた。
【００１３】
また、特開平１１−２５１４１７号公報には、図５に示すように、一対の静電吸着用電極７３を埋設した絶縁基板７２上に絶縁層７１を設けるとともに、この絶縁層上面に、複数の導電層７４を所定の間隔で設け、これら導電層７４の頂面を吸着面７５とした静電チャック７０が開示されている。
【００１４】
この静電チャック７０によれば、ウエハＷを吸着面７５に載せ、一対の静電吸着用電極７３間に電圧を印加してウエハＷと静電吸着用電極７３との間に静電気力を発生させることによりウエハＷを吸着保持させる構造であるため、漏れ電流の発生が殆どなく、また、ウエハＷと静電吸着用電極７３との間の通電を止めると、電荷は殆ど残らないため、ウエハＷを短時間で離脱させることができるようになっていた。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、図４に示す静電チャック６０は、ウエハＷの周縁のみを保持する構造であることから、ウェハＷの中央が下に凸となるような反りが発生し、さらに電極６３とウェハＷの間に電圧を印加し、ウェハＷを吸着させる静電気力を発生させると、ウエハＷの中央が下凸となるようにさらに反るため、ウエハＷを精度良く吸着保持することができないといった課題があった。
【００１６】
しかも、ウエハＷと絶縁材上面との間に静電気力を発生させる場合、その間の距離は極めて小さく、それ故、下に凸に反ったウエハＷの一部が絶縁材６１の上面と接触し、その結果、絶縁材６１を流れる漏れ電流がウエハＷに流れ易くなり、ウエハＷ上のデバイスを破損する恐れがあった。
【００１７】
一方、図５に示す静電チャック７０は、同一高さに揃えられた導電層７４の頂面にウエハＷを保持する構造であることから、ウエハＷに大きな反りを発生させることなく比較的精度良く吸着保持することができるものの、この静電チャック７０における吸着力は、静電吸着用電極７３とウエハＷとの間でのクーロン力によるものであり、これらの距離が長いために大きな吸着力を発生させることが難しいといった課題があった。
【００１８】
その為、いずれの静電チャック６０，７０も、５０℃程度の室温付近において、静電吸着用電極６３，７３に５００Ｖの電圧を印加した時、吸着力を４ｋＰａ以上、漏れ電流を１．０ｍＡ以下とし、かつ静電吸着用電極６３，７３への通電を止めれば５秒以内にウエハＷを離脱させることは難しいものであった。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、絶縁基板と、この絶縁基板上に設けた静電吸着用電極と、これら一対の静電吸着用電極を覆うように上記絶縁基板上に接合一体化した誘電体層とを有し、上記誘電体層の上面に複数の凹部を備え、該凹部内に上記誘電体層上面より１〜２０μｍの範囲で突出する凸部を設け、これら凸部頂面をウエハの保持面とするとともに、該頂面の面積が０．００８〜０．０７ｃｍ ^２であって、該頂面が占める占有面積が上記ウエハの面積の１０〜４０％であり、上記誘電体層の体積固有抵抗値を１０^１１〜１０^１３Ω・ｍとし、かつ上記凸部が体積固有抵抗値が１０ ^１５ Ω・ｍ以上である絶縁性のセラミック焼結体からなり上記凸部の体積固有抵抗値を上記誘電体層の体積固有抵抗値よりも高く、上記凸部の頂面に、体積固有抵抗値が１０ ^１３ Ω・ｍ以下の低抵抗層を設け、該低抵抗層の頂面を吸着面とした静電チャックを構成したことを特徴とする。
【００２０】
なお、上記凸部の体積固有抵抗値は１０¹⁵Ω・ｍ以上とすることが好ましく、さらに上記凸部の頂面に体積固有抵抗値が１０¹³Ω・ｍ以下の低抵抗層を設け、この低抵抗層の頂面を吸着面としても構わない。
【００２１】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００２２】
図１は本発明の静電チャックの一実施形態を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【００２３】
この静電チャック１は、セラミックスからなる絶縁基板３上に、一対の静電吸着用電極４を備え、これら一対の静電吸着用電極４を覆うように上記絶縁基板３上に、セラミックスからなる誘電体層２を接合一体化してなり、上記誘電体層２には、複数の凹部２ａを所定の間隔で備え、これら凹部２ａ内に上記誘電体層上面６より１〜２０μｍの突出量Ｔで突出するセラミック製のの凸部５を設け、これら凸部頂面を吸着面７としたもので、上記誘電体層２を形成するセラミックスの−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗を１０¹¹〜１０¹³Ω・ｍとするとともに、上記凸部５を形成するセラミックスの−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗を、誘電体層２よりも大きくしてあり、特に１０¹⁵Ω・ｍ以上とすることが好ましい。
【００２４】
静電吸着用電極４は、吸着保持するウエハＷと略同等の大きさで形成してあり、上記凹部２ａは静電吸着用電極４が占める占有領域内に分布させてある。
【００２５】
その為、吸着面７にウエハＷを載せ、一対の静電吸着用電極４間に電圧を印加すれば、１０¹¹〜１０¹³Ω・ｍの体積固有抵抗を有する誘電体層２内には微小電流が流れ、ウエハＷと誘電体層上面６とで形成される空間を誘電層として大きなクーロン力を発生させることができるため、ウエハＷを吸着面上に吸着保持することができる。
【００２６】
即ち、クーロン力の大きさは導体層間の距離の二乗に反比例するのであるが、本発明の静電チャック１は、誘電体層２の−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗が１０¹¹〜１０¹³Ω・ｍと小さく、微小電流が流れるため、クーロン力の発生に寄与する距離はウエハＷと誘電体層上面６との間の間隔で決定されるのであるが、この距離が微小であるため、大きなクーロン力を発生させることができる。
【００２７】
その為、所定の間隔で島状に配置された吸着面７にならって精度良くウエハＷを吸着保持することができる。
【００２８】
ただし、ウエハＷと誘電体層上面６との間の間隔を決定する誘電体層上面６から吸着面７までの突出量Ｔが２０μｍを超えると、大きな吸着力が得られなくなり、逆に突出量Ｔを１μｍ未満とすると、吸着時にウエハＷが誘電体層上面６と接触し、誘電体層２を流れる微小電流がウエハＷに流れてウエハＷ上のデバイスを破損させる虞がある。
【００２９】
その為、誘電体層上面６から吸着面７までの突出量Ｔは１〜２０μｍとすることが良い。
【００３０】
また、ウエハＷは体積固有抵抗の大きな凸部５と接触するだけで微小電流が流れる誘電体層２と接することがない。しかも、凸部５は誘電体層２に形成する凹部２ａにまで延設してあることから、凸部５内を微小電流が流れることを防ぐことができ、ウエハＷに流れる漏れ電流量を極めて小さくすることができるため、ウエハＷ上のデバイスに悪影響を与えることがない。
【００３１】
さらに、ウエハＷは誘電体層２と接しない構造であることから、静電吸着用電極４への通電を止めれば、直ちに帯電する電荷を逃がすことができ、ウエハＷの離脱時間を大幅に短縮することができる。
【００３２】
ところで、凸部頂面はウエハＷとの接触面積をできるだけ小さくし、着脱時の摺動に伴う摩耗粉の発生を抑える観点からできるだけ小さくすることが良く、好ましくは０．００８〜０．１９ｃｍ²、望ましくは０．００８〜０．０７ｃｍ²とすることが良く、また、凸部５でウエハＷを保持した時、凸部５間でウエハＷが撓むのを防止するため、凸部頂面が占める占有面積は、ウエハＷの面積に対して１０〜４０％の範囲で形成することが良い。
【００３３】
また、誘電体層２を形成するセラミックスとしては、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム等を主体とし、これにＴｉＯ₂、Ｃ、ＣｅＯ₂、ＺｒＢ₂、ＡｌＢ₁₂等の導電材を添加した−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗が１０¹¹〜１０¹³Ω・ｍのセラミック焼結体を用いることが好ましい。
【００３４】
ここで、誘電体層２を形成するセラミック焼結体の−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗を１０¹¹〜１０¹³Ω・ｍとしたのは、ウエハＷと静電吸着用電極４との間でクーロン力を発生させるのではなく、ウエハＷと誘電体層上面６との間で大きなクーロン力を発生させるため、誘電体層２の体積固有抵抗が１０¹³Ω・ｍを超えると、ウエハＷと静電吸着用電極４との間でのクーロン力となり、大きな吸着力を発生させることができなくなるからであり、逆に誘電体層２の体積固有抵抗が１０¹¹Ω・ｍ未満となると、誘電体層２を介して凸部５の表面に流れる漏れ電流が増大し、ウェハＷ上のデバイスを破壊するといった不都合があるからである。
【００３５】
一方、凸部５を形成するセラミックスとしては、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム等を主体とする絶縁性のセラミック焼結体を用いることが良く、その体積固有抵抗が誘電体層２を形成するセラミック焼結体よりも大きく、特に−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗が１０¹⁵Ω・ｍ以上を有するセラミック焼結体により形成することが良い。
【００３６】
ここで、凸部５を形成するセラミック焼結体の体積固有抵抗を、誘電体層２を形成するセラミック焼結体よりも大きくするのは、誘電体層２中に流れる微小電流がウエハＷへ流れ込まないようにするためで、上記凸部５を形成するセラミック焼結体の体積固有抵抗を１０¹⁵Ω・ｍ以上とすることで、ウエハＷに流れる漏れ電流量を０．１ｍＡ以下にまで抑えることができる。
【００３７】
さらに、ウエハＷの離脱応答性を高めるためには、図２に示すように、凸部頂面に、−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗値が１０¹³Ω・ｍ以下の低抵抗層８を設けることが好ましい。
【００３８】
このように、凸部頂面に低抵抗層８を設けることで、静電吸着用電極４への通電を遮断した時にはウエハＷとの間に電荷が残らないようにすることができるため、図１に示す静電チャック１と比較して離脱性を向上させることができる。
【００３９】
なお、体積固有抵抗値が１０¹³Ω・ｍ以下の低抵抗層８を形成する材質としては特に限定するものではなく、Ｔｉ、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｔａ、ＴａＣ等の金属や合金を用いることができる。
【００４０】
次に、図１（ａ）（ｂ）に示す本発明の静電チャック１の製造方法について説明する。
【００４１】
本発明の静電チャック１はセラミックスの積層技術又はプレス技術によって製作することができる。
【００４２】
例えば、積層技術により製作する場合、セラミック原料に溶媒とバインダーとを添加混練してスラリーを作製し、ドクターブレード法等のテープ成形法にて複数枚のセラミックグリーンシートを製作する。この時、絶縁基板をなすセラミックグリーンシートの製作にあたっては、セラミック原料として、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム等を主体とし、これに焼結助剤や安定化剤を添加したものを用い、また、誘電体層をなすセラミックグリーンシートの製作にあたっては、セラミック原料として、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム等を主体とし、これにＴｉＯ₂、Ｃ、ＣｅＯ₂、ＺｒＢ₂、ＡｌＢ₁₂等の導電材及び焼結助剤や安定化剤を添加したものを用いる。
【００４３】
次に、絶縁基板３をなすセラミックグリーンシート上にスクリーン印刷法等にて静電吸着用電極４をなす導電ペーストを所定形状に印刷した後、誘電体層２をなすセラミックグリーンシートを積層一体化し、しかる後、各セラミック原料を焼結させることができる温度で焼成することにより、絶縁基板３と誘電体層２との間に静電吸着用電極４を埋設した板状体を製作する。
【００４４】
次いで、板状体の誘電体層２に、０．００８〜０．１９ｃｍ²の面積を有する複数の凹２ａを所定の間隔で形成した後、この凹部２ａ内に別に用意した、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウムを主体とする絶縁性セラミックスからなる凸部５を接着剤を介して接合し、しかる後、各凸部５の頂面に研磨加工を施して同一平面上に位置するように形成するとともに、凸部頂面が誘電体層上面６より１〜２０μｍの範囲で突出するように構成することにより得ることができる。
【００４５】
また、プレス技術により製作する場合、セラミック原料に溶媒とバインダーとを添加して混練乾燥させることにより造粒粉を製作する。この時、絶縁基板をなす造粒粉の製作にあたっては、セラミック原料として、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム等を主体とし、これに焼結助剤や安定化剤を添加したものを用い、また、誘電体層をなす造粒粉の製作にあたっては、セラミック原料として、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム等を主体とし、これにＴｉＯ₂、Ｃ、ＣｅＯ₂、ＺｒＢ₂、ＡｌＢ₁₂等の導電材及び焼結助剤や安定化剤を添加したものを用いる。
【００４６】
次に、絶縁基板３をなす造粒粉を金型に充填してプレス成形し、板状体を成形した後、板状体上に静電吸着用電極４をなす金属膜又は金属箔を載せ、さらに誘電体層２をなす造粒粉を充填した後、ホットプレス成形することにより、絶縁基板３と誘電体層２との間に静電吸着用電極４を埋設した板状体を製作する。
【００４７】
次いで、板状体の誘電体層２に、０．００８〜０．１９ｃｍ²の面積を有する複数の凹２ａを所定の間隔で形成した後、この凹部２ａ内に別に用意した、アルミナ、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化イットリウムを主体とする絶縁性セラミックスからなる凸部５を接着剤を介して接合し、しかる後、各凸部５の頂面に研磨加工を施して同一平面上に位置するように形成するとともに、凸部頂面が誘電体層上面６より１〜２０μｍの範囲で突出するように構成することにより得ることができる。
【００４８】
以上、本発明の実施形態について示したが、本発明は上述した実施形態だけに限定されるものではなく、例えば、双極型の静電チャック以外に単一型の静電チャックにも適用できることは言う迄もなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更したものに適用できることは言う迄もない。
【００４９】
【実施例】
（実施例１）
ここで、図１、図２に示す本発明の静電チャック、及び図３、図４に示す従来の静電チャックを用意し、吸着力、被吸着物に流れる漏れ電流量、離脱時間をそれぞれ比較する実験を行った。
【００５０】
本実験にあたっては各静電チャックを以下のようにして製作した。
【００５１】
まず、窒化アルミニウム粉末に対し、重量換算で１０質量％の酸化セリウムを添加し、さらにイソプロピルアルコールとウレタンボールを用いてボールミルにより４８時間混練することにより窒化アルミニウムのスラリーを製作した。
【００５２】
次に、窒化アルミニウムのスラリーを２００メッシュに通し、ウレタンボールやボールミル壁の屑を取り除いた後、防爆乾燥機にて１２０℃で２４時間乾燥することにより窒化アルミニウム粉末を製作した。
【００５３】
次いで、得られた窒化アルミニウム粉末にアクリル系のバインダーと溶媒を混合して窒化アルミニムのスリップを作製し、ドクターブレード法にて窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚製作した。
【００５４】
そして、得られた窒化アルミニムのグリーンシートを複数枚積層した後、静電吸着用電極となるタングステンペーストをスクリーン印刷法にて形成した後、残りの窒化アルミニムのグリーンシートを重ね、熱圧着にて積層体を形成した。
【００５５】
しかる後、積層体を非酸化性ガス気流中にて５００℃の温度で５時間脱脂を施した後、非酸化性雰囲気にて１９００℃の温度で５時間の焼成を行い、絶縁基板と誘電体層とが焼結にて接合一体化され、両者の間に静電吸着用電極を埋設してなる板状体を製作した。
【００５６】
なお、板状体を形成する絶縁基板及び誘電体層の−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗値を測定したところ、１０¹¹Ω・ｍであった。
【００５７】
そして、図３に示す従来の静電チャック５０は、得られた板状体に研削加工を施し、直径２００ｍｍ、板厚８ｍｍの円盤状体とするとともに、誘電体層上面から静電吸着用電極５３までの平均距離が１ｍｍとなるようにし、誘電体層上面を吸着面５５として製作した。
【００５８】
また、図１に示す本発明の静電チャック１は、得られた板状体に研削加工を施し、直径２００ｍｍ、板厚８ｍｍの円盤状体とするとともに、誘電体層上面６から静電吸着用電極４までの平均距離が１ｍｍとなるようにし、誘電体層上面６に所定の間隔で、直径２ｍｍ、深さ０．５ｍｍの凹部２ａを形成し、この凹部２ａ内に、直径２ｍｍ、高さ１．０ｍｍの円柱状体をなし、−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗が１０¹⁶Ω・ｍの窒化アルミニウム質焼結体からなる凸部５をポリイミド系の有機接着剤を介して接合し、凸部頂面を吸着面７として製作した。
【００５９】
なお、誘電体層上面６を上方から見た時、誘電体層上面６における面積に対する凸部５が占める割合は３０％となるように島状に分布させた。
【００６０】
また、−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗が１０¹⁶Ω・ｍの窒化アルミニウム質焼結体からなる凸部５は、窒化アルミニウム粉末にバインダーを添加して混練乾燥させて造粒粉を製作し、これを金型に充填してプレス成形することにより、直径３ｍｍ、高さ１．２ｍｍの円柱状をした成形体を形成し、しかる後、非酸化性雰囲気中にて２０００℃で４時間焼結した後、研削加工を施すことにより製作した。
【００６１】
さらに、図２に示す本発明の静電チャック１については、図１に示す静電チャック１の凸部頂面に、膜厚が１μｍのチタンからなる低抵抗層８をＣＶＤ法により被着し、低抵抗層８の頂面を吸着面７として製作した。
【００６２】
一方、図４に示す静電チャック６０は、静電吸着用電極６３となるタングステン製の円板の上面に、絶縁材６１となる酸化チタンを添加したアルミナセラミック製の円板を接着し、この周囲に絶縁材６２となる高純度アルミナ製の円筒を接着して製作した。
【００６３】
そして、得られた各静電チャック１，５０，６０の吸着面７，５５に、1インチ角のシリコンウエハを載せ、静電吸着用電極４，５３，６３に５００Ｖの電圧を印加してシリコンウエハを吸着保持した。そして、シリコンウエハをロードセルを介して引っ張り上げ、シリコンウエハが剥がれる引っ張り強度を吸着力として測定した。
【００６４】
次に、漏れ電流量の測定は、図１，２，３に示す双極型の静電チャック１，５０にあっては、８インチのシリコンウェハを載置面７，５５に載せずに静電吸着用電極４，５３間に５００Ｖの電圧を印加した時の静電吸着用電極４，５３間に流れる電流値と、８インチのシリコンウェハを載置面７，５５に載せ、静電吸着用電極４，５３間に５００Ｖの電圧を印加した時の静電吸着用電極４，５３間に流れる電流値を測定し、その差を漏れ電流量とした。
【００６５】
また、図４に示す単極型の静電チャック６０にあっては、８インチのシリコンウエハと静電吸着用電極６３との間に５００Ｖの電圧を印加した時の両者間に流れる電流量を漏れ電流として測定した。
【００６６】
さらに、シリコンウエハの離脱時間については、静電吸着用電極４，５３，６３への印加電圧を５００Ｖとして８インチのシリコンウエハを吸着させ、印加電圧を０Ｖにしてからシリコンウエハが離脱するまでの時間を離脱時間とした。
【００６７】
結果は表１に示す通りである。
【００６８】
【表１】

【００６９】
この結果、図３に示す従来の静電チャック５０は、漏れ電流量が１．０ｍＡと大きく、シリコンウエハの離脱時間も７秒間と長いものであった。
【００７０】
また、図４に示す従来の静電チャック６０は、漏れ電流量が１．１ｍＡ、シリコンウエハの離脱時間が７秒間と大きく、吸着力も１ｋＰａと小さいものであった。
【００７１】
これに対し、図２に示す本発明の静電チャックは、４ｋＰａの吸着力が得られ、また、漏れ電流量を０．０１ｍＡと極めて小さく、しかもシリコンウエハの離脱時間を４秒以下とすることができ、優れていた。
（実施例２）
次に、誘電体層２及び凸部５を、−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗が異なるセラミック焼結体により形成し、実施例１に示す寸法の静電チャックを試作し、実施例１と同様に、吸着力、漏れ電流量、離脱時間をそれぞれ測定した。また、凸部頂面に低抵抗層として、チタン膜、窒化チタン膜を被着したものも用意し、同様の実験を行った。
【００７２】
結果は表２に示す通りである。
【００７３】
なお、誘電体層２は実施例１と同様に窒化アルミニウム質焼結体により形成し、窒化アルミニウム質焼結体の−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗は、ＣｅＯ₂の含有量を変えることにより調整した。
【００７４】
また、凸部５は０．１質量％の酸化チタンを含有するアルミナ質焼結体により形成し、アルミナ質焼結体の−５０℃〜１００℃における体積固有抵抗は、焼成時の還元度合いを変化させることにより調整した。
【００７５】
【表２】

【００７６】
表２より、試料Ｎｏ．１は、誘電体層２の体積固有抵抗が２×１０¹⁰Ω・ｍと小さいことから、吸着力が３ｋＰａとかなり小さいものであった。しかも、離脱時間が６秒と離脱に時間がかかることが判る。
【００７７】
試料Ｎｏ．２は、吸着力及び離脱時間の点では問題ないものの、凸部５の体積固有抵抗が７×１０¹³Ω・ｍと小さく、漏れ電流が１ｍＡと大きいためウェハ上の半導体デバイスを破壊する恐れがあった。
【００７８】
試料Ｎｏ．５は、誘電体層２の体積固有抵抗が３×１０¹³Ω・ｍと大きいことから、吸着力が３ｋＰａとかなり小さいものであった。
【００７９】
これに対し、試料Ｎｏ．３，４，６〜８は、誘電体層２の体積固有抵抗が１０^１１〜１０^１３Ω・ｍ、凸部５の体積固有抵抗が１０^１５Ω・ｍ以上であるため、漏れ電流が１ｍＡ未満と小さく、また、吸着力は６ｋＰａ以上と、４ｋＰａを上回る大きな吸着力が得られた。しかも、離脱時間が２秒以下と小さく、離脱性にも優れていた。特に、試料Ｎｏ．６〜８のように、凸部頂面に低抵抗層を設けたものを用いれば、離脱時間が１秒とさらに離脱性を高めることができ、優れていた。
【００８０】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、絶縁基板と、この絶縁基板上に設けた静電吸着用電極と、これら一対の静電吸着用電極を覆うように上記絶縁基板上に焼結によって接合一体化した誘電体層とを有し、上記誘電体層の上面に複数の凹部を備え、該凹部内に上記誘電体層上面より１〜２０μｍの範囲で突出する凸部を設け、これら凸部頂面をウエハの吸着面とするとともに、該頂面の面積が０．００８〜０．０７ｃｍ ^２であって、該頂面が占める占有面積が上記ウエハの面積の１０〜４０％であり、上記誘電体層の体積固有抵抗値を１０^１１〜１０^１３Ω・ｍとし、かつ上記凸部が体積固有抵抗値が１０ ^１５ Ω・ｍ以上である絶縁性のセラミック焼結体からなり上記凸部の体積固有抵抗値を上記誘電体層の体積固有抵抗値よりも高くし、上記凸部の頂面に、体積固有抵抗値が１０ ^１３ Ω・ｍ以下の低抵抗層を設け、該低抵抗層の頂面を吸着面とした静電チャックを構成したことによって、磨耗粉の発生を抑え、漏れ電流が小さく、離脱時間が短く、吸着力の大きい静電チャックを得ることができる。
【００８１】
特に、上記凸部の体積固有抵抗値を１０¹⁵Ω・ｍ以上とすることで、さらに漏れ電流を小さくすることが可能となる。
【００８２】
また、上記凸部の頂面に体積固有抵抗値が１０¹³Ω・ｍ以下の低抵抗層を設けることにより、離脱時間をさらに短縮することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックの一実施形態を示す図で、（ａ）はその平面図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【図２】本発明の静電チャックの他の実施形態を示す断面図である。
【図３】従来の静電チャックの一例を示す断面図である。
【図４】従来の静電チャックの他の例を示す断面図である。
【図５】従来の静電チャックのさらに他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：静電チャック
２：誘電体層
２ａ：凹部
３：絶縁基板
４：静電吸着用電極
５：凸部
６：誘電体層上面
７：吸着面
Ｗ：ウエハ

Claims

絶縁基板と、該絶縁基板上に設けた静電吸着用電極と、該静電吸着用電極を覆うように上記絶縁基板上に接合された誘電体層とを有し、上記誘電体層の上面に複数の凹部を備え、該凹部内に上記誘電体層上面より１〜２０μｍの範囲で突出する凸部を設け、該凸部の頂面をウエハの吸着面とした静電チャックであって、該頂面の面積が０．００８〜０．０７ｃｍ ^２であって、該頂面が占める占有面積が上記ウエハの面積の１０〜４０％であり、上記誘電体層の体積固有抵抗値が１０^１１〜１０^１３Ω・ｍであるとともに、上記凸部が体積固有抵抗値が１０ ^１５ Ω・ｍ以上である絶縁性のセラミック焼結体からなり上記凸部の体積固有抵抗値が上記誘電体層の体積固有抵抗値よりも高く、上記凸部の頂面に、体積固有抵抗値が１０ ^１３ Ω・ｍ以下の低抵抗層を設け、該低抵抗層の頂面を吸着面としたことを特徴とする静電チャック。