JP4407793B2 - Electrostatic chuck and equipment equipped with electrostatic chuck - Google Patents
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Description
本発明は半導体製造装置部品およびフラットパネルディスプレー(FPD)製造装置に搭載される静電チャックおよび該静電チャックを搭載した装置に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck mounted on a semiconductor manufacturing apparatus component and a flat panel display (FPD) manufacturing apparatus, and an apparatus on which the electrostatic chuck is mounted.
従来、静電チャックはその吸着原理により以下の類型があった。
1つは電極上に体積抵抗率の非常に大きい誘電体を設け、誘電体の厚みを薄くしかつ吸着電圧を非常に大きくして電極と被吸着体で構成される平行平板コンデンサモデルによって説明されるいわゆるクーロン力タイプと、誘電体の体積抵抗率、誘電体厚み、表面粗さを一定の範囲に調整することによってジョンセンラーベック効果を生じさせ強い吸着力を発現するジョンセンラーベック型静電チャックである(特許文献1参照)。
Conventionally, electrostatic chucks have the following types depending on their adsorption principle.
One provided a very large dielectric volume resistivity on the electrode, described by parallel plate capacitor model consisting of a thin, vital attraction voltage the thickness of the dielectric was very large electrode and the attracted member and Ruiwayuru Coulomb force type, the volume resistivity of the dielectric, the dielectric thickness, the surface roughness John Sen Rahbek type electrostatic expressing strong adsorption force caused John Sen Rahbeck effect by adjusting the predetermined range This is an electric chuck (see Patent Document 1).
また、誘電体の体積抵抗率が大きい場合の静電チャックが開示されている(特許文献2参照、特許文献3参照)。この場合、吸着力は静電チャックの電極とウェハ間の静電容量と、印加される電圧によって決まるが、一般に吸着力は弱く、非常に高い電圧が必要とされている。そのため、表面に凹凸の加工を設けるには、被吸着体を十分吸着できる力を確保するための制限があり被吸着体と静電チャック表面、すなわち誘電体表面におけるの接触面積は大きくせざるを得なかった。
特許文献3に見られるものを詳述すると、以下の通りである。
静電チャックは、電極と誘電体と、電極と外部電源との電気的接続手段から構成され、誘電体と被吸着体であるシリコンウェハは物理的に接触させ、外部の電源から高電圧を付加する。このとき誘電体とウェハ間には、接触抵抗が形成され電流が流れる。その電流が接触界面間に電圧降下を発生させ、その電位差により接触界面に電荷が誘起され、その結果クーロン引力を生じさせている。すなわち静電チャックと被吸着体が物理的に接触している領域は微小なギャップが存在しその静電容量は大きな値になり蓄積される電荷も多いため強い吸着力が発現する。
この場合は、静電チャック表面に凸部状の突起加工等を施すことが可能であった(特許文献4参照)。
The details found in
An electrostatic chuck consists of an electrode, a dielectric, and an electrical connection means between the electrode and an external power supply. The dielectric and the silicon wafer that is the object to be adsorbed are in physical contact with each other, and a high voltage is applied from the external power supply. To do. At this time, a contact resistance is formed between the dielectric and the wafer, and a current flows. The current causes a voltage drop across the contact interface, and the potential difference induces a charge at the contact interface, resulting in a Coulomb attractive force. In other words, a region where the electrostatic chuck and the object to be attracted are in physical contact has a minute gap, the capacitance is large, and a large amount of electric charge is accumulated.
In this case, it was possible to carry out convex protrusion processing on the surface of the electrostatic chuck (see Patent Document 4).
従来の特許文献4に記載の静電チャックでも、静電チャック吸着面に凸部状の突起を設けることはできたが、凸部状の突起と被吸着体の接触する面積比率(接触面積比率)は1〜10%に限られていた。半導体やFPDのプロセスはシリコンウェハやガラス基板に対するパーティクル発塵やコンタミネーションを嫌うためなるべく被吸着体と静電チャックの物理的な接触面積を低減することが求められている。
クーロン力型静電チャックは吸着力の電圧印加に対する応答性はよいものの高電圧を使用し、かつ吸着力も弱く上記の課題を克服することはできなかった。
ジョンセンラーベック型静電チャックは吸着力の大きさは主に静電チャックと被吸着体が物理的に接触する領域の双方の表面粗さで決まる。よって静電チャックの表面を平滑にしても被吸着体側の表面粗さはコントロールできないため吸着力でも接触面積比率を1%以下にするには困難であった。また吸着力の応答性は主に誘電層の体積抵抗率によって決まるため、使用温度や素材の選択によっては電源を切ってもシリコンウェハが外れにくいなど残留吸着が生じやすかった。
Even in the conventional electrostatic chuck described in
Although the Coulomb force type electrostatic chuck has good responsiveness to the voltage application of the attractive force, a high voltage is used and the attractive force is weak, so that the above-mentioned problem cannot be overcome.
The magnitude of the attracting force of the John Senlerbeck electrostatic chuck is mainly determined by the surface roughness of both the area where the electrostatic chuck and the attracted object are physically contacted. Therefore, even if the surface of the electrostatic chuck is smooth, the surface roughness on the attracted member side cannot be controlled, and it is difficult to reduce the contact area ratio to 1% or less even with the attractive force. Further, since the responsiveness of the adsorption force is mainly determined by the volume resistivity of the dielectric layer, residual adsorption is likely to occur due to the fact that the silicon wafer does not easily come off even when the power is turned off depending on the operating temperature and material selection.
本発明は、上記のような問題を解決すべく、静電チャックと被吸着体の物理的な接触面積を極限にまで小さくすることができ、かつ十分大きな吸着力が発現し、応答特性にも優れた新しい類型の静電チャックを提供することを目的とする。 In order to solve the above problems, the present invention can reduce the physical contact area between the electrostatic chuck and the object to be attracted to the utmost limit. An object is to provide an excellent new type of electrostatic chuck.
上記目的を達成するために本発明は、電極と、前記電極に対する電気的接続手段と、表面に複数の凸部が形成され被吸着体を前記複数の凸部上面に載置する誘電体と、を備えた静電チャックであって、前記誘電体の体積抵抗率は105Ωmより大きく、1011 Ωm未満であり、前記複数の凸部上面の合計の面積と、前記複数の凸部が形成された領域における誘電体表面の面積と、の比率が0.001%以上、0.1%以下であり、前記凸部の周辺における誘電体の厚みd(m)、体積抵抗率ρ(Ωm)および凸部の高さδ(m)とした場合、これらは以下の数式2を満足することを特徴とする。
また、上記構成とすることにより、本発明にかかる静電チャックのうち更に吸着力の応答性のよい静電チャックを得る条件を記載した。その結果、残留吸着力の減衰が速く、被吸着体の着脱が良好に行える静電チャックが得られる。
In order to achieve the above object, the present invention provides an electrode, an electrical connection means for the electrode, a dielectric having a plurality of convex portions formed on the surface and mounting an adsorbed body on the top surfaces of the plurality of convex portions, an electrostatic chuck wherein the volume resistivity of the dielectric is greater than 10 5 Omega m, less than 10 1 1 Omega m, and the total area of the plurality of convex upper surface, said plurality of projections the area of the dielectric surface in section is formed region, the ratio is 0.001% or more state, and are 0.1% or less, the thickness of the dielectric in the periphery of the convex portion d (m), the volume resistivity When ρ (Ωm) and the height δ (m) of the convex portion are satisfied, these satisfy the
Moreover, the conditions for obtaining an electrostatic chuck with better responsiveness of the attracting force among the electrostatic chucks according to the present invention by using the above-described configuration are described. As a result, an electrostatic chuck can be obtained in which the residual attracting force decays quickly and the attracted member can be attached and detached satisfactorily.
本発明の好ましい態様として、前記複数の凸部の高さが2μm以上、45μm以下であることを特徴とする。
上記構成とすることにより、より実用的な吸着力が発現する静電チャックが得られる。
As a preferred aspect of the present invention, the height of the plurality of convex portions is 2 μm or more and 45 μm or less .
By the above structure, an electrostatic chuck more practical adsorption force is expressed Ru are obtained, et al.
本発明の好ましい態様として、前記複数の凸部が形成された領域の外側に設けられた前記複数の凸部と同じ高さのリング状凸部と、前記複数の凸部が形成された領域に設けられたガス供給孔と、をさらに備えたことを特徴とする。
上記構成とすることにより、被吸着体をガス冷却するために静電チャック表面にリング状凸部(シールリング)を設けた。その結果、100torr程度までガス冷却が行え被吸着体と静電チャックのガス封入面積が従来の静電チャックよりかなり広くなり被吸着体の面内温度分布が均一となる。
As a preferred aspect of the present invention, a ring-shaped convex portion having the same height as the plurality of convex portions provided outside the region where the plurality of convex portions are formed, and a region where the plurality of convex portions are formed. a gas supply holes provided, and further comprising a.
By setting it as the said structure, in order to gas-cool the to-be-adsorbed body, the ring-shaped convex part (seal ring) was provided in the electrostatic chuck surface. As a result, the gas can be cooled to about 100 torr, the gas sealing area of the attracted member and the electrostatic chuck is considerably wider than that of the conventional electrostatic chuck, and the in-plane temperature distribution of the attracted member becomes uniform.
本発明の好ましい態様として、前記複数の凸部が形成された領域に設けられ、前記ガス供給孔に連通する溝形状の凹部と、を有し、前記凹部の深さは、500μm以下であることを特徴とする。
上記構成とすることにより、ガスの充満時間を短縮するために静電チャック表面に溝を形成した。その結果、被吸着体の温度制御性に大きく影響するガスの圧力制御性が改善される。
As a preferred aspect of the present invention, a groove-shaped recess is provided in a region where the plurality of protrusions are formed and communicates with the gas supply hole, and the depth of the recess is 500 μm or less. It is characterized by.
With the above configuration, grooves were formed on the surface of the electrostatic chuck in order to shorten the gas filling time. As a result, the gas pressure controllability that greatly affects the temperature controllability of the adsorbent is improved.
本発明の好ましい態様として、前記電極は、電界方向から見たときに、前記複数の凸部と重ならないように設けられていることを特徴とする。
上記構成とすることにより、本発明にかかる静電チャックのうち被吸着体に対するパーティクル汚染を更に減らすために電極パターンと静電チャック表面パターンの形状に関連を持たせた。その結果、パーティクルが更に減らすことができる。
As a preferred aspect of the present invention, the electrode is provided so as not to overlap the plurality of convex portions when viewed from the electric field direction .
By the above structure, it was to have a related to the shape of the electrode pattern and the electrostatic chuck surface pattern in order to further reduce the particle contamination with respect to the adsorbent of the electrostatic chuck according to the present invention. As a result, particles can be further reduced.
本発明の好ましい態様として、前記複数の凸部が形成された領域において、前記複数の凸部が形成されている部分以外の表面は、導電性膜で覆われていることを特徴とする。
上記構成とすることにより、本発明のうち凸部の底面に導電性膜で覆われている静電チャックについて記載した。その結果、さらに新しい類型の静電チャックが提供できた。
As a preferred aspect of the present invention, in a region where the plurality of convex portions are formed, a surface other than a portion where the plurality of convex portions are formed is covered with a conductive film.
By the above-described configuration, as described with the electrostatic chuck are covered with a conductive film on the bottom surface of the convex portion of the present invention. As a result, a new type of electrostatic chuck could be provided.
本発明の好ましい態様として、前記電極は、前記誘電体に直接ボンディングされた導電性基盤であることを特徴とする。
上記構成とすることにより、さらに新しい類型の静電チャックが提供できる。
In a preferred aspect of the present invention, the electrode is a conductive substrate bonded directly to the dielectric .
With the above configuration, a new type of electrostatic chuck can be provided.
また、上記静電チャックを半導体装置またはフラットパネルディスプレイの製造に用いられる装置に搭載すると、パーティクル汚染に優れた装置が提供できる。 Further, when mounted on the apparatus used for the electrostatic chuck in a semiconductor device or the manufacture of flat panel displays Lee, device having excellent particle contamination can be provided.
本発明によって、静電チャックと被吸着体の物理的な接触が非常に小さくても実用的な吸着力が発現する静電チャックが得らる。また、コンタミネーションやパーティクルの付着を防ぐことができる。 According to the present invention, an electrostatic chuck can be obtained in which a practical attracting force is exhibited even if the physical contact between the electrostatic chuck and the object to be attracted is very small. Further, contamination and particle adhesion can be prevented.
本発明の好適な実施の例を以下に示す。
図1は、請求項2の代表的な実施例で、図2のように凸部の直径をφ0.25mmとし、これを一辺8mmの正三角形の各頂点にあたる位置に連続的に配置した。凸部の高さは2、5、10、15、20、25、30、45μmとした。このとき静電チャック表面、すなわち誘電体表面の面積に対する凸部の合計の面積の比率(接触面積比率)は約0.1%である。静電チャックにはガス供給孔があり、さらに静電チャック表面にはガスを封止する目的で設け、散点状の凸部と同じ高さのリング状凸部(シールリング)を設けた。シールリングの巾は0.5mmとした。
静電チャックに吸着された被吸着体は静電チャックと被吸着体とのすきまにガスを封入することにより被吸着体と静電チャック間に均一な熱伝達を生じさせることができる。接触面積比率を極限にまで小さくできるので冷却ガスの接触面積が今までになく広い領域となる。
Examples of preferred embodiments of the present invention are shown below.
FIG. 1 is a typical embodiment of
The object to be adsorbed attracted to the electrostatic chuck can cause a uniform heat transfer between the object to be adsorbed and the electrostatic chuck by sealing a gas in a gap between the electrostatic chuck and the object to be attracted. Since the contact area ratio can be made as small as possible, the contact area of the cooling gas becomes a wider area than ever.
誘電層は酸化アルミに遷移金属酸化物を添加して、セラミックス製誘電体を作製し、その中に平面上の電極を形成した。この材料の比誘電率は1KHzで8.7、体積抵抗率は1010Ωcm、誘電体表面と内包される電極までの厚さは1000μmである。
複数の散点状凸部の面積の合計は約0.001%程度まで小さくすることは可能である。その場合は凸部の直径を0.05mm、凸部間の距離を15mm程度にする必要がある。
0.001%より小さくすることは原理的には可能であるが製作上の問題及び吸着力による被吸着体のたわみにより凸部の底面に底付きする場合が生じる。接触面積比率は1%より大きくすると凸部の頂点で発生するジョンセンラーベック力が無視できなくなるほか、被吸着体に対するパーティクル汚染の懸念が増大してくる。
体積抵抗率は1013Ωcm(10 11 Ωm)以上ではすきまに電荷が蓄積される時間が非常に長く実質的に非常に使いにくくなる。また105Ωm以下では双極構造の場合は、電極間に流れる電流が非常に大きくなり、また物理的に接触している面積が非常に小さいとは言え、接触部からの電流も無視できなくなってくる。そのため外部電源の容量を相当大きくしなければならないなど不具合が生じ易い。ここで、体積抵抗率は静電チャックが使用される温度における体積抵抗率であり、使用される温度としては、一般的に使用される温度で−50から500度程度の範囲である。
As the dielectric layer, a transition metal oxide was added to aluminum oxide to produce a ceramic dielectric, and a planar electrode was formed therein. This material has a relative dielectric constant of 8.7 at 1 KHz, a volume resistivity of 10 10 Ωcm, and a thickness up to the dielectric surface and the included electrode of 1000 μm.
The total area of the plurality of dot-like convex portions can be reduced to about 0.001%. In that case, it is necessary to make the diameter of the convex portions 0.05 mm and the distance between the convex portions about 15 mm.
Although it is possible in principle to make it smaller than 0.001%, there is a case where the bottom surface of the convex portion bottoms out due to a manufacturing problem and deflection of the object to be adsorbed due to the adsorption force. If the contact area ratio is greater than 1%, the Johnsen-Leck Beck force generated at the top of the convex portion cannot be ignored, and the concern about particle contamination on the adsorbed body increases.
When the volume resistivity is 10 13 Ωcm (10 11 Ωm) or more, the time for which charges are accumulated in the gap is very long, and it becomes very difficult to use. In the case of a bipolar structure in the following 10 5 Omega m, the current flowing between the electrodes becomes very large, and although the area in physical contact is very small, no longer be ignored current from the contact portion Come. For this reason, problems such as having to considerably increase the capacity of the external power supply are likely to occur. Here, the volume resistivity is the volume resistivity at the temperature at which the electrostatic chuck is used, and the temperature used is in the range of about −50 to 500 degrees as the temperature generally used.
上記静電チャックの上に被吸着体としてシリコンウェハを載せ、静電チャック誘電体の電極に導通している電気的接続手段に外部電源を接続する。本実施例の静電チャックは、電極が2ケのいわゆる双極構造をとっているので被吸着体は接地する必要がない。電極が1ケの単極構造にする場合は、被吸着体は接地する必要がある。 A silicon wafer is placed on the electrostatic chuck as an object to be attracted, and an external power source is connected to the electrical connection means that is conducted to the electrode of the electrostatic chuck dielectric. Since the electrostatic chuck of this embodiment has a so-called bipolar structure with two electrodes, the attracted member does not need to be grounded. When the electrode has a single electrode structure, the object to be adsorbed must be grounded.
上記の構成を真空チャンバー内(約1Pa)に設置し、真空下で被吸着体を静電吸着後垂直方向に引っ張り上げその時の荷重を被吸着体と静電チャックの重なりあう面積で割って吸着力とした。単位は後に述べるガスの圧力と比較するためtorrとした。その結果、図3に示す吸着力が発生していることがわかった。この時の発生する力の大きさは、すきま(凸部高さ)が広くなるほど高電圧が必要になることがわかる。凸部高さ45μmのときは印加電圧が3KVと比較的高くなるものの70torr程度の吸着力があった。この値は実際の半導体製造プロセスで被吸着体をガス冷却する場合に封入するガス圧力に比較して十分であり、十分実用に耐えうる。
すきまの下限値は原理的には限りなくゼロに近くてもよいが、2μm以下になると、誘電層の素材や誘電層製造プロセスによっては凸部の高さと表面粗さ、表面うねりとの区別が困難になってくる。この領域では、凸部の形成には半導体製造プロセス等に用いられる露光、エッチング、製膜技術によって製作することができる。
The above configuration is installed in a vacuum chamber (about 1 Pa), and the object to be adsorbed is pulled up in the vertical direction after electrostatic adsorption under vacuum, and the load at that time is divided by the area where the object to be adsorbed and the electrostatic chuck overlap. Power. The unit was torr for comparison with the gas pressure described later. As a result, it was found that the adsorption force shown in FIG. 3 was generated. It can be seen that the force generated at this time requires a higher voltage as the clearance (projection height) becomes wider. When the height of the convex portion was 45 μm, the applied voltage was relatively high at 3 KV, but there was an adsorption force of about 70 torr. This value is sufficient as compared with the gas pressure sealed when the object to be adsorbed is gas-cooled in an actual semiconductor manufacturing process, and can sufficiently withstand practical use.
In principle, the lower limit of the clearance may be as close to zero as possible, but if it is 2 μm or less, depending on the material of the dielectric layer and the dielectric layer manufacturing process, the height of the convex part, the surface roughness, and the surface waviness can be distinguished It becomes difficult. In this region, the protrusions can be formed by exposure, etching, and film forming techniques used in semiconductor manufacturing processes and the like.
尚、本実施例は、被吸着体としてシリコンウェハを用いたが導電性を有するものであれば何にでも適用できる。例えばガラス基板に薄膜電極が形成されているような基板であっても同様に吸着できる。
凸部の直径を0.25mmから0.1mmへ、凸部間距離を8mmから15mmと変更したが図3に示した関係は概ね維持された。このときの接触面積比率は約0.001%となる。また凸部の直径を0.6mm、凸部間を6mmとした場合も概ね図3の関係が維持された。このときの接触面積比率は約0.9%となる。
In this embodiment, a silicon wafer is used as the adsorbent, but any material can be applied as long as it has conductivity. For example, even a substrate in which a thin film electrode is formed on a glass substrate can be similarly adsorbed.
Although the diameter of the protrusions was changed from 0.25 mm to 0.1 mm and the distance between the protrusions was changed from 8 mm to 15 mm, the relationship shown in FIG. 3 was generally maintained. The contact area ratio at this time is about 0.001%. The relationship shown in FIG. 3 was generally maintained when the diameter of the protrusions was 0.6 mm and the distance between the protrusions was 6 mm. The contact area ratio at this time is about 0.9%.
本発明の好適な第2の実施の例を以下に示す。
図4は、表面に散点状の凸部のみを設けた例である。紫外線露光機、UV露光機や検査機では冷却ガスを使用しない場合が多く、平面度が要求される。本実施例では静電チャックに散点状の凸部のみ形成しているため平面度の加工も容易である。
A preferred second embodiment of the present invention is shown below.
FIG. 4 shows an example in which only the scattered convex portions are provided on the surface. Ultraviolet exposure machines, UV exposure machines, and inspection machines often do not use cooling gas, and flatness is required. In this embodiment, since only the dot-like convex portions are formed on the electrostatic chuck, flatness processing is easy.
本発明の好適な第3の実施の例を以下に示す。
図5は、第1の実施例にガスを拡散させる溝を設けたことを特徴とする。溝は供給孔を通過するように配置される。
溝を配置することによりすきま空間内が均一な圧力になるまでの時間(充満時間)が、凸部高さが10μmのときで約5秒であったものが図5に示す形状で深さ100μmの溝を設けた場合は1秒以内にすることができた。図6は概略断面図である。
A preferred third embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 5 is characterized in that a groove for diffusing gas is provided in the first embodiment. The groove is arranged to pass through the supply hole.
The time (filling time) until the pressure in the clearance space becomes uniform by arranging the groove is about 5 seconds when the height of the convex portion is 10 μm. The shape shown in FIG. 5 has a depth of 100 μm. When the groove was provided, it could be made within 1 second. FIG. 6 is a schematic sectional view.
溝の深さは500μm以上であると、溝と被吸着体の間で放電が生じやすく吸着力が弱くなる場合がある。放電する条件は放電する2物体が金属の場合はパッシェンの法則として知られているが、誘電体と導体の場合はその条件は知られていない。
本発明者らは3KV印加時、Heガス100torr、溝深さ500μmであっても放電があまり発生せずその結果として吸着力が100torr以上確保できていたことを確認した。
If the depth of the groove is 500 μm or more, a discharge is likely to occur between the groove and the adsorbed body, and the adsorbing force may be weakened. The conditions for discharging are known as Paschen's law when the two objects to be discharged are metal, but the conditions are not known for dielectrics and conductors.
The inventors confirmed that when 3 KV was applied, even when the He gas was 100 torr and the groove depth was 500 μm, the discharge did not occur so much and as a result, the adsorption force could be secured at 100 torr or more.
本発明の好適な第4の実施の例を以下に示す。
図7は、本発明に係る静電チャックの等価回路である。平面状の電極と、電気的接続手段と、被吸着体を載置する平滑な表面を有する誘電体から構成される静電チャックにおいて、被吸着体との間に電圧を印可すると外部電源から印加された電圧は、図7に示す等価回路にしたがって、誘電体の表面(凸部の底面)と静電チャックの表面のすきま(凸部高さに相当する)によって構成される静電容量成分C1の両端に吸着電圧Vのほとんどが分圧されると考えられる。これは静電チャックと被吸着体との接触面積が非常に小さく両者間の接触抵抗が無視してもさほど影響がないと考えられるからである。その電圧によって電荷が瞬時に蓄積され、クーロン引力が発生する。このとき蓄積される電荷Q1は誘電体の抵抗R2のため過渡特性を示す。
この過渡特性より電荷Q1が飽和時より98%減衰する時間をts(秒)とすると、
ts=1.731×10−11×ρ(1+d/δ)
と計算される。ここでρは誘電体の体積抵抗率(Ωm)、dは誘電体の厚み(m)、δは凸部の高さ(m)である。これは特許3275901号で開示した計算式に静電チャックと被吸着体との接触抵抗を無限大近似することにより得られる。
半導体プロセス等ではプロセスガスの排気、シリコンウェハの冷却等に時間がかかるためプロセス終了後約60秒程度であれば充分に静電チャックとしての被吸着体の着脱性は確保できる。従って本発明にかかる静電チャックであって
1.731×10−11×ρ(1+d/δ)<60
であるようなパラメータをもつ静電チャックは被吸着体の着脱性に優れていて更に好ましい実施例となる。図8に本実施例を示す。特に誘電体の体積抵抗率及びすきま(凸部高さ)が着脱性に大きく影響を与えていることが確認された。
A preferred fourth embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 7 is an equivalent circuit of the electrostatic chuck according to the present invention. In an electrostatic chuck composed of a planar electrode, electrical connection means, and a dielectric having a smooth surface on which the object to be adsorbed is placed, it is applied from an external power supply when a voltage is applied to the object to be adsorbed In accordance with the equivalent circuit shown in FIG. 7, the generated voltage is a capacitance component C1 constituted by a gap between the surface of the dielectric (the bottom surface of the convex portion) and the surface of the electrostatic chuck (corresponding to the height of the convex portion). It is considered that most of the adsorption voltage V is divided at both ends of the. This is because the contact area between the electrostatic chuck and the object to be attracted is very small, and even if the contact resistance between the two is ignored, it is considered that there is not much influence. Electric charges are instantaneously accumulated by the voltage, and a Coulomb attractive force is generated. Charges Q1 to be accumulated at this time shows the transient characteristics for the resistance R2 of the dielectric.
If the time when the charge Q1 decays by 98% from the time of saturation is ts (seconds) from this transient characteristic,
ts = 1.731 × 10 −11 × ρ (1 + d / δ)
Is calculated. Here ρ is the volume resistivity of the dielectric ([Omega] m), d is the dielectric thickness (m), [delta] is the protrusion height (m). This is obtained by approximating the contact resistance between the electrostatic chuck and the attracted member to infinity with the calculation formula disclosed in Japanese Patent No. 3275901.
In a semiconductor process or the like, it takes time to exhaust process gas, cool a silicon wafer, etc., so that the attachment and detachment of the object to be adsorbed as an electrostatic chuck can be sufficiently secured for about 60 seconds after the process is completed. Therefore, the electrostatic chuck according to the present invention is
1.731 × 10 −11 × ρ (1 + d / δ) <60
An electrostatic chuck having such a parameter is excellent in detachability of the attracted member, and is a more preferable embodiment. FIG. 8 shows this embodiment. Especially dielectric volume resistivity and the gap (convex height) it was confirmed that significantly affect the removability.
本発明の好適な第5の実施の例を以下に示す。
図9は、本発明に係る静電チャックの電極パターンの概要を示したものである。その断面図は図10のようになる。
半導体やFPD製造プロセスはパーティクル汚染、コンタミネーションを非常に嫌うが、静電チャックは被吸着体と直接物理的な接触があるため汚染が生じやすい。本発明にかかる静電チャックは従来にない非常に低接触面積を実現できるのでパーティクル汚染及びコンタミネーションを非常に小さく抑えることができた。表1は本発明における静電チャックに被吸着体としてシリコンウェハを吸着した後のシリコンウェハ上のパーティクルをカウントしたものであり、従来の比較的低接触面積比率の静電チャックと比較したが顕著な差が得られている。またパーティクルの低減はそのままケミカルコンタミネーションの抑制につながっている。
また、接触している凸部領域は本来ジョンセンラーベック効果による吸着力が働くため、凸部はパーティクル汚染が生じ易い。そこで、実施例6は静電チャックの電極パターンのなかに凸部領域を避けるように電極のニゲを設けた。その結果、凸部の接触部分に集中する力は比較的軽減され、パーティクル汚染、コンタミネーションを更に抑制することができた。電極ニゲは外周部に設けられるシールリング直下にも設けることが望ましい。
A preferred fifth embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 9 shows an outline of the electrode pattern of the electrostatic chuck according to the present invention. The cross-sectional view is as shown in FIG.
Semiconductor and FPD manufacturing processes are very hateful of particle contamination and contamination, but electrostatic chucks are prone to contamination because they are in direct physical contact with the object to be attracted. Since the electrostatic chuck according to the present invention can realize a very low contact area which has not been obtained in the past, particle contamination and contamination can be suppressed to a very low level. Table 1 shows the number of particles on the silicon wafer after the silicon wafer is adsorbed to the electrostatic chuck according to the present invention, which is remarkable compared with the conventional electrostatic chuck having a relatively low contact area ratio. The difference is obtained. In addition, particle reduction directly leads to suppression of chemical contamination.
Moreover, since the attracting force due to the John Senler-Beck effect is inherently acting on the projecting region in contact, the projecting portion is likely to be contaminated with particles. Therefore, in Example 6, electrode protrusions were provided so as to avoid the convex region in the electrode pattern of the electrostatic chuck. As a result, the force concentrated on the contact portion of the convex portion was relatively reduced, and particle contamination and contamination could be further suppressed. It is desirable to provide the electrode dent also directly under the seal ring provided on the outer peripheral portion.
実施例1の静電チャックの吸着によるシリコンウェハのパーティクルカウントを表1に示す。 Table 1 shows the particle count of the silicon wafer by the adsorption of the electrostatic chuck of Example 1.
本発明の好適な第7の実施の例を以下に示す。
図11は、本発明に係る静電チャックの表面(凸部の底面)に導電性膜で覆ったものである。このとき、電荷自体は導電性膜と被吸着体に相対し存在するため吸着することができる。
A preferred seventh embodiment of the present invention will be described below.
FIG. 11 shows the electrostatic chuck according to the present invention in which the surface (bottom surface of the convex portion) is covered with a conductive film. At this time, the charge itself can be adsorbed because it exists opposite to the conductive film and the adsorbent.
本発明の好適な第8の実施の例を以下に示す。
図12は、本発明に係る静電チャック自体を導電体とし凸部を絶縁性物質とした。このときも、電荷自体は導電性膜と被吸着体に相対し存在するため吸着することができる。
A preferred eighth embodiment of the present invention will be described below.
In FIG. 12, the electrostatic chuck itself according to the present invention is a conductor, and the convex portion is an insulating material. Also at this time, the charge itself can be adsorbed because it exists opposite to the conductive film and the object to be adsorbed.
本発明の好適な第9の実施の例を以下に示す。
本発明の実施例1〜7の静電チャックは基盤にボンディングされて使用される。その基盤には冷媒流路、ガス流路等設けられるのが一般である。また基盤自体が電極となる場合がありその場合は図13に示したように誘電体のみが基盤にボンディングされる。
A preferred ninth embodiment of the present invention will be described below.
The electrostatic chucks of Examples 1 to 7 of the present invention are used by being bonded to a substrate. The base is generally provided with a refrigerant channel, a gas channel, and the like. In some cases, the substrate itself becomes an electrode, and in this case , only the dielectric is bonded to the substrate as shown in FIG.
1…凸部
2…凸部底面
3…ガス供給孔
4…リング状凸部:シールリング
5…凹部:ガス拡散用溝
6…電極
7…誘電体
8…被吸着体
9…外部電源
10…電極ニゲ
11…凸部位置
12…電気的接続手段
13…導電性膜
14…絶縁性凸部
15…導電性基盤
16…基盤
17…冷媒流路
18…冷媒出入り口
19…ガス流路
1 ...
Claims (8)
前記電極に対する電気的接続手段と、
表面に複数の凸部が形成され被吸着体を前記複数の凸部上面に載置する誘電体と、
を備えた静電チャックであって、
前記誘電体の体積抵抗率は105Ωmより大きく、1011 Ωm未満であり、
前記複数の凸部上面の合計の面積と、前記複数の凸部が形成された領域における誘電体表面の面積と、の比率が0.001%以上、0.1%以下であり、
前記凸部の周辺における誘電体の厚みd(m)、体積抵抗率ρ(Ωm)および凸部の高さδ(m)とした場合、これらは以下の数式1を満足することを特徴とする静電チャック。
Means for electrical connection to the electrodes;
A dielectric having a plurality of convex portions formed on the surface and placing an adsorbed body on the top surfaces of the plurality of convex portions;
An electrostatic chuck comprising:
The volume resistivity of the dielectric is greater than 10 5 Ω m, less than 10 1 1 Ω m,
And the total area of the plurality of protrusions top, and area of the dielectric surface in the plurality of convex portions are formed region, the ratio is 0.001% or more state, and are 0.1% or less,
When the thickness d (m), volume resistivity ρ (Ωm), and height δ (m) of the convex portion around the convex portion are satisfied, these satisfy the following formula 1. Electrostatic chuck.
前記複数の凸部が形成された領域に設けられたガス供給孔と、
をさらに備えたことを特徴とする請求項1に記載の静電チャック。 A ring-shaped convex portion having the same height as the plurality of convex portions provided outside the region where the plurality of convex portions are formed;
A gas supply hole provided in a region where the plurality of convex portions are formed;
The electrostatic chuck according to claim 1, further comprising:
前記凹部の深さは、500μm以下であることを特徴とする請求項3に記載の静電チャック。 A groove-shaped concave portion provided in a region where the plurality of convex portions are formed and communicating with the gas supply hole;
The electrostatic chuck according to claim 3, wherein a depth of the concave portion is 500 μm or less.
請求項1から7のいずれか1つに記載された静電チャックを搭載した装置。 A device used for manufacturing a semiconductor device or a flat panel display,
An apparatus on which the electrostatic chuck according to any one of claims 1 to 7 is mounted.
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