JP7049108B2

JP7049108B2 - 静電チャック

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Publication number: JP7049108B2
Application number: JP2017247756A
Authority: JP
Inventors: 裕明鈴木; 徹夫北林
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2017-12-25
Filing date: 2017-12-25
Publication date: 2022-04-06
Anticipated expiration: 2037-12-25
Also published as: JP2019114685A

Description

本発明は、半導体ウェハ等の基板を保持するための静電チャックに関する。

従来から、例えば、半導体ウェハ等の基板を半導体製造装置内で保持するために静電チャックが使用されている。

特許文献１には、電源と接続され、各々が互いに逆電荷を保持するように構成された２つの平面状の電極、及び当該２つの電極と電気回路的に並列に接続されたコンデンサを有する静電チャックが開示されている。この静電チャックにおいては、電極との接続が遮断されても、コンデンサからの放電によりしばらくの間、基板に対する静電チャックの吸着力が維持される。

特許文献２には、静電チャックと吸着対象物（基板）との間に配される静電吸着用トレイが開示されている。このトレイは、配線で接続された上下２層の電極が内蔵されており、下面側から与えられる静電位により上面に載置される吸着対象物を保持する。また、静電チャック用トレイを低抵抗誘電体からなるものとすることにより、高い静電位が伝達でき、吸着力の向上を図ることも開示されている。

特開２００２－２９９４２６号公報特開２０１６－９７１５号公報

しかしながら、特許文献１に開示の構成においては、加工液によって湿潤した状態で基板を研削加工する際などの湿潤環境下においては、静電チャックの端子間に電気的な短絡が発生し、電極と基板との間に蓄積されていた電荷が急激に消滅することで静電吸着力が失われ、基板を保持することができないおそれが生じるという課題があった。

さらに、特許文献２に開示の構成においては、静電チャック用トレイが低抵抗誘電体からなるので、蓄積されていた電荷が早く消滅して短時間で静電吸着力が失われるので、基板を長時間に亘って保持することができないという課題があった。

本発明は、以上の従来技術の課題に鑑みなされたものであり、電源から切り離されてから長時間に亘って湿潤環境下であっても基板を保持することが可能な静電チャックを提供することを目的とする。

本発明の静電チャックは、基板を吸着するための吸着面を有する平板状の絶縁体からなる基材と、前記基材に埋設されている少なくとも一対の静電チャック電極を含む導体部とを備える静電チャックであって、前記基材に埋設されている前記導体部の全ての外表面は前記絶縁体によって覆われており、前記絶縁体の体積抵抗率は１×１０^１５Ωｃｍよりも大きいことを特徴とする。

本発明の静電チャックによれば、体積抵抗率が１×１０^１５Ωｃｍより大きい高抵抗率の絶縁体から基材がなるので、静電チャック電極間などに電気的な短絡は生じ難く、湿潤環境下においても基板を良好に吸着することが可能となると共に、蓄積されていた電荷の消滅が遅延化され、静電吸着力を長時間に亘って持続させることが可能となる。

さらに、導体部として少なくとも一対の静電チャック電極が基材に埋設されているだけであるので、特許文献１，２に記載された構成と比較して静電チャックの薄厚化を図ることが可能となる。

また、本発明の静電チャックにおいて、前記基材に埋設されている前記導体部は、少なくとも前記一対の静電チャック電極及び少なくとも一対のキャパシタ電極を備え、前記吸着面は、第１領域及び当該第１領域とは異なる第２領域を有し、前記一対の静電チャック電極は、第１の静電チャック電極及び第２の静電チャック電極からなり、前記一対のキャパシタ電極は、前記第１の静電チャック電極と対向する第１のキャパシタ電極及び前記第２の静電チャック電極と対向する第２のキャパシタ電極からなり、前記吸着面から当該吸着面と反対の面に向う第１の方向において前記第１領域と重なる前記基材内の第１内部領域において、前記第１の静電チャック電極及び前記第１のキャパシタ電極を有し、前記第１の方向において前記第２領域と重なる前記基材内の第２内部領域において、前記第２の静電チャック電極及び前記第２のキャパシタ電極を有し、前記第１の静電チャック電極と前記第２のキャパシタ電極とが電気的に接続され、前記第２の静電チャック電極と前記第１のキャパシタ電極とが電気的に接続される。

この場合、第１内部領域及び第２内部領域においても電荷を蓄積することが可能となり、静電吸着力をさらに長時間に亘って持続させることが可能となる

第１の実施形態に係る静電チャックの模式断面図。図１の静電チャックの模式上面図。図１の静電チャックに基板が載置された際の等価回路の概略図。静電チャック装置の模式断面図。図４の静電チャック装置における図１の静電チャックに基板が載置された際の等価回路の概略図。第２の実施形態に係る静電チャックの模式断面図。図６の静電チャックの模式上面図。図６の静電チャックに基板が載置された際の等価回路の概略図。

本発明の第１の実施形態に係る静電チャック１０について、図面を参照して説明する。

図１及び図２に示すように、静電チャック１０は、円板状、矩形板状などの平板状の基材１１を備えている。基材１１は、半導体ウェハ等の基板Ｗを吸着するための吸着面１１ａを上面１１ａとして、上面１１ａの反対側に存在する面を下面１１ｂとして有している。

基材１１は、絶縁体からなり、その体積抵抗率は１×１０^１５Ωｃｍよりも大きい。基材１１は、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックス焼結体からなる。基材１１の上下方向の高さ、すなわち厚さは１．３ｍｍ以下であることが好ましい。

静電チャック１０は、さらに、基材１１に埋設されている一対の静電チャック電極１２を含む導体部１３を備える。静電チャック電極１２は、基材１１内に埋設され、上面１１ａ及び下面１１ｂに沿った方向に延在している薄膜状又は薄板状の金属電極である。静電チャック電極１２は、例えば、タングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）等から形成されている。

静電チャック電極１２は、上面１１ａに沿った方向において並置され、互いに電気的に絶縁された第１の静電チャック電極１２Ａと及び第２の静電チャック電極１２Ｂとから構成されている。例えば、基板１１が円板状である場合、第１及び第２の静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂはそれぞれ略半円状である。第１及び第２の静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂとの間には、好ましくは３ｍｍ以上、より好ましくは５ｍｍ以上の隙間Ｔが設けられている。

そして、基材１１に埋設されている導体部１３は、その全ての外表面が基材１１を構成する絶縁体によって覆われており、外部に何ら露出しておらず、外部電源等と接続するための端子などと接続可能な構成とはなっていない。

静電チャック１０に基板Ｗを載置したときの等価回路は、図３に概略図を示すように、基板Ｗと静電チャック電極１２との間において、第１の静電チャック電極１２Ａ上の領域Ｓ１にキャパシタＣ１が形成され、第２の静電チャック電極１２Ｂ上の領域Ｓ２にキャパシタＣ２が形成される。そして、静電チャック１０の上面１１ａのうち、第１の静電チャック電極１２Ａ上の領域ＳＡ１と第２の静電チャック電極１２Ｂ上の領域ＳＡ２との間は、基材１１を構成する絶縁体と比較して電気抵抗が無視できるほどに小さな導電体又は半導体からなる基板Ｗによって接続されている。さらに、第１の静電チャック電極１２Ａから領域Ｓ１を通過して基板Ｗに向う場合には電気抵抗Ｒ１が、第２の静電チャック電極１２Ｂから領域Ｓ２を通過して基板Ｗに向う場合には電気抵抗Ｒ２が形成されているとみなすことができる。

静電チャック１０において、静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂの間に電位差が与えられ、キャパシタＣ１，Ｃ２に電荷が蓄積されていると、静電チャック電極１２と基板Ｗとの間にクーロン力が働き、基板Ｗが吸着面１１ａに吸着される。なお、静電チャック１０は、第１の静電チャック電極１２Ａと第２の静電チャック電極１２Ｂとに、互いに正負逆の極性の電圧が印加される、いわゆる双極型の静電チャックである。

このような回路構成の静電チャック１０においては、キャパシタＣ１，Ｃ２は並列に接続されている電気抵抗Ｒ１，Ｒ２に従って徐々に電荷が減衰する。しかし、基材１１を構成する絶縁体の体積抵抗率が１×１０^１５Ωｃｍよりも大きいので、電気抵抗Ｒ１，Ｒ２が非常に大きくなるため、電荷の減衰スピードは非常に緩やかになる。また、絶縁体の体積抵抗率が十分大きいので、静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂ間で流れるリーク電流を抑制することが可能となる。

よって、湿潤環境下においても、残留吸着力の急激な消滅は起こらず、残留吸着力が長時間存続するので、基板Ｗを長時間に亘って持続的に吸着することが可能となる。さらに、上記特許文献２に開示の静電吸着用トレイと比較して静電チャック１０の厚みを薄くすることが可能であり、基板Ｗを静電チャック１０に吸着したままの状態で、従来は基板Ｗ単体で基板Ｗを搬送、収納する際などに使用されるシステムに適用することが可能となる。

次に、本発明の静電チャック１０を用いた静電チャック装置１００の一例について、図面を参照して説明する。

図４に示すように、静電チャック装置１００は、静電チャック１０の他に静電チャック２０を備えている。静電チャック２０は従来から存在するものであり、市販品を用いればよい。

静電チャック２０は、上面視において静電チャック１０の基材１１と同じ又は大きな形状を有する平板状の基材２１を備えている。基材２１は、静電チャック１０の下面１１ｂが載置される載置面２１ａを上面２１ａとして、上面２１ａの反対側に存在する面を下面２１ｂとして有している。

基材２１は、絶縁体からなり、その体積抵抗率は基材１１の体積抵抗率と同じでも、大きくとも、小さくともよい。基材２１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）炭化珪素（ＳｉＣ）などのセラミックス焼結体からなる。

静電チャック２０は、さらに、基材２１に埋設されている少なくとも一対の静電チャック電極２２を備える。静電チャック電極２２は、基体２１内に埋設され、上面２１ａ及び下面２１ｂに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。静電チャック電極２２は、例えば、タングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）等から形成されている。

静電チャック電極２２は、上面２１ａに沿った方向において並置され、互いに電気的に絶縁された第１の静電チャック電極２２Ａと及び第２の静電チャック電極２２Ｂとから構成されている。例えば、基板２１が円板状である場合、第１及び第２の静電チャック電極２２Ａ，２２Ｂはそれぞれ略半円状である。

静電チャック２０は、さらに、給電端子２３を備えている。給電端子２３は、静電チャック電極２２に一端が電気的に接続されており、他端が基体２１の下面２１ｂにおいて露出している。そして、給電端子２３は、基体２１から露出している端において電源ＰＳに接続可能に構成されている。

給電端子２３は、一端が第１の静電チャック電極２２Ａに接続されている第１の給電端子２３Ａと、一端が第２の静電チャック電極２２Ｂに接続されている第２の給電端子２３Ｂとから構成されている。そして、第１及び第２の給電端子２３Ａ，２３Ｂは、互いに正負の異なる極性の電源ＰＳに接続されている。これにより、第１及び第２の給電端子２３Ａ，２３Ｂを介して、第１及び第２の静電チャック電極２２Ａ，２２Ｂにそれぞれ正負の異なる極性の電圧を印加することが可能に構成されている。

静電チャック２０の載置面２１ａ上に基板Ｗを載置した静電チャック１０を載置してなる静電チャック装置１００の等価回路は、図５に概略図を示すように、静電チャック電極１２と静電チャック１０の下面１１ｂとの間において、第１の静電チャック電極１２Ａ下の領域Ｓ３にキャパシタＣ３が形成され、第２の静電チャック電極１２Ｂ下の領域Ｓ４にキャパシタＣ４が形成される。そして、静電チャック１０の下面１１ｂと静電チャック電極２２との間において、第１の静電チャック電極２２Ａ上の領域Ｓ５にキャパシタＣ５が形成され、第２の静電チャック電極２２Ｂ上の領域Ｓ６にキャパシタＣ６が形成される。

さらに、静電チャック１０の下面１１ｂから領域Ｓ３を通過し第１の静電チャック電極１２Ａに向う場合には電気抵抗Ｒ３が、静電チャック１０の下面１１ｂから領域Ｓ４を通過し第２の静電チャック電極１２Ｂに向う場合には電気抵抗Ｒ４が形成されるとみなすことができる。そして、第１の静電チャック電極２２Ａから領域Ｓ５を通過し静電チャック１０の下面１１ｂに向う場合には電気抵抗Ｒ５が、第２の静電チャック電極２２Ｂから領域Ｓ６を通過し静電チャック１０の下面１１ｂに向う場合には電気抵抗Ｒ６が形成されるとみなすことができる。

このように、静電チャック装置１００においては、キャパシタＣ１，Ｃ３，Ｃ５が直列に接続され、キャパシタＣ２，Ｃ４，Ｃ６が直列に接続されている。

上述のように、給電端子２３に電源ＰＳを接続して電圧を負荷すると、各キャパシタＣ１～Ｃ６に電荷が蓄積される。その後、静電チャック１０を静電チャック２０から分離すると、キャパシタＣ１，Ｃ２に蓄積された電荷は時間の経過に従って減衰するが、上述したように、キャパシタＣ１，Ｃ２に蓄積された電荷が消失するまで、静電チャック１０によって基板Ｗを吸着することが可能となる。

次に、本発明の第２の実施形態に係る静電チャック１０Ａについて、図面を参照して説明する。

なお、本発明の第１領域は、上面視において吸着面１１ａの第１の静電チャック電極１２Ａと重なり合う領域ＳＡ１（図７における符号１２Ａを示す点線で囲まれる領域）に相当し、本発明の第２領域は、上面視において吸着面１１ａの第２の静電チャック電極１２Ｂと重なり合う領域ＳＡ２（図７における符号１２Ｂを示す点線で囲まれる領域）に相当する。そして、本発明の第１の方向は、上面１１ａから下面１１ｂに向う下方向に相当する。

図６及び図７に示すように、静電チャック１０Ａは、上述した静電チャック１０と同様の基材１１及び一対の静電チャック電極１２を備えている。さらに、静電チャック１０Ａは、導体部１３Ａとして、一対の静電チャック電極１２の他に、一対のキャパシタ電極１４及び静電チャック電極１２とキャパシタ電極１４とを電気的に接続する配線１５とを備えている。

ここで、第１及び第２の静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂは、基材１１の上下方向の高さを揃えて、上面１１ａに沿って埋設されている。そして、キャパシタ電極１４は、第１の静電チャック電極１２Ａよりも上面１１ａから離れた位置であって、第１の静電チャック電極１２Ａと対向する位置において上面１１ａに沿って基材１１に内蔵された第１のキャパシタ電極１４Ａと、第２の静電チャック電極１２Ｂよりも上面１１ａから離れた位置であって、第２の静電チャック電極１２Ｂと対向する位置において上面１１ａに沿って基材１１に内蔵された第２キャパシタ電極１４Ｂとから構成されている。キャパシタ電極１４は、例えば、タングステン（Ｗ）又はモリブデン（Ｍｏ）等から形成されている。例えば、第１及び第２の静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂ基板１１が略半円板状である場合、第１及び第２のキャパシタ電極１４Ａ，１４Ｂは同じくそれぞれ略半円状である。

なお、本発明の第１内部領域ＳＩ１は、上面視において基材１１の第１の静電チャック電極１２Ａと重なり合う領域Ｓ１及び領域Ｓ７に相当し、本発明の第２内部領域ＳＩ２は、上面視において基材１１の第２の静電チャック電極１２Ｂと重なり合う領域Ｓ２及び領域Ｓ８に相当する。

配線１５は、第１の静電チャック電極１２Ａと第２のキャパシタ電極１４Ｂとを電気的に接続する第１の配線１５Ａと、第２の静電チャック電極１２Ｂと第１のキャパシタ電極１４Ａとを電気的に接続する第２の配線１５Ｂとから構成されている。なお、配線１５は、静電チャック電極１２とキャパシタ電極１４とを電気的に接続するものであれば、その構造は限定されない。配線１５が、例えば、基材１１内を上下方向に延びるビアホール内に形成された金属層であり、この金属層が静電チャック電極１２及びキャパシタ電極１４に電気的に接続されているものであってもよい。

基板Ｗが載置されているときの静電チャック１０Ａの等価回路は、図８に示すように、静電チャック電極１２とキャパシタ電極１４との間において、第１の静電チャック電極１２Ａ下の領域Ｓ７にキャパシタＣ７が形成され、第２のキャパシタ電極１２Ｂ下の領域にキャパシタＣ８が形成される。

さらに、第１の静電チャック電極１２Ａから領域Ｓ７を通過して第１のキャパシタ電極１４Ａに向う場合には電気抵抗Ｒ７が、第２の静電チャック電極１２Ｂから領域Ｓ８を通過して第２のキャパシタ電極１４Ｂに向う場合には電気抵抗Ｒ８がそれぞれ形成されるとみなすことができる。そして、キャパシタＣ７，Ｃ８及び電気抵抗Ｒ７，Ｒ８は並列に接続されている。

このような構成の静電チャック１０Ａを静電チャック２０に載置した状態で給電端子２３に電源ＰＳを接続して電圧を印加すると、各キャパシタＣ１，Ｃ２，Ｃ７，Ｃ８に電荷が蓄積される。その後、静電チャック１０Ａを静電チャック２０から分離すると、キャパシタＣ１，Ｃ２は並列に接続されている電気抵抗Ｒ１，Ｒ２に従って徐々に電荷が減衰する。しかし、キャパシタＣ７，Ｃ８に蓄積されている電荷が、キャパシタＣ１，Ｃ２に移動する。そのため、上述した静電チャック１０と比較して、より長時間に亘って基板Ｗを吸着することが可能となる。

静電チャック１０Ａは、上述した静電チャック１０と同様に、例えば上述した静電チャック装置１００によって、第１の静電チャック電極１２Ａと第２の静電チャック電極１２Ｂとに互いに正負逆の電圧が印加されればよい。

上記した各構成は一例であり、各構成は用途等によって変更され得る。

（実施例１）
静電チャック１０を構成するための窒化アルミニウム製のセラミックグリーンシートを用意した。各セラミックグリーンシートは、共に厚さ０．６５ｍｍ、半径２００ｍｍの円板状のセラミックグリーンシートであった。うち１枚のセラミックグリーンシートの一方の面に、静電チャック電極１２をスクリーン印刷で形成した。第１及び第２の静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂは、それぞれタングステンからなり、焼成後に厚さ２０μｍで、半径１４７ｍｍとなる半円板状であって、その間に５ｍｍの隙間Ｔを有するように形成された。

静電チャック電極１２をスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートを上から３番目として、５枚のセラミックグリーンシートを積層して圧着した状態で、炉内において１８００℃で４時間焼成した。そして、静電チャック電極１２から上面１１ａまでの高さが０．３ｍｍ、且つ静電チャック１０の総厚みが１．３ｍｍとなるように、上下面を研削加工した。これにより静電チャック１０が完成した。静電チャック１０の基材１１の絶縁体の体積抵抗率は、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスターを用いて室温で５００Ｖに印加した状態で測定したところ、２×１０^１５Ωｃｍであった。

そして、基板Ｗとしてシリコンウェハからなる厚さ０．７ｍｍ、半径１５０ｍｍの円板状のものを用意した。静電チャック２０として窒化アルミニウムに窒化チタン（ＴｉＮ）を添加した絶縁体からなる体積抵抗率が１×１０^１３Ωｃｍであるものを用意した。

この静電チャック２０の上面２１ａの上に静電チャック１０を載置し、静電チャック１０の上面１１ａに基板Ｗを載置した。そして、静電チャック２０に接続した２つの電源ＰＳによって、静電チャック２０に＋５ｋＶ、－５ｋＶの電圧を印加した。印加開始後６０秒経過したところで、電源ＰＳと静電チャック２０との接続を遮断し、その後すぐに、基板Ｗを吸着した状態の静電チャック１０を静電チャック２０から分離させた。

基板Ｗを吸着した状態の静電チャック１０を搬送システムを用いて搬送し、基板収納装置の基板Ｗを収納する箇所に一旦収納した。その後、基板Ｗを吸着した状態の静電チャック１０を基板収納装置から搬出し、搬送システムを用いて基板Ｗの上面を研削する機械加工装置に搬送した。そして、この機械加工装置において、加工面に加工液が触れる湿潤環境下において研削加工を行った。

静電チャック１０を静電チャック２０から分離させてから６００秒が経過しても、基板Ｗが静電チャック１０に吸着された状態は維持されていた。

以上より、実施例１の静電チャック１０においては、湿潤環境下でも基板Ｗを吸着することができ、且つ、６００秒という長時間に亘って基板Ｗを吸着できた。

（実施例２）
実施例２においては、実施例１と材質が異なりアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなるセラミックグリーンシートを用いて、実施例１と同様にして静電チャック１０を製造した。

セラミックグリーンシートは、厚さ０．４ｍｍとした。静電チャック電極１２をスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートを上から３番目として、５枚のセラミックグリーンシートを積層した状態で、炉内において１６００℃で４時間焼成した。そして、静電チャック電極１２から上面１１ａまでの高さが０．２ｍｍ、且つ静電チャック１０の総厚みが０．８ｍｍとなるように、上下面を研削加工した。静電チャック１０の基材１１の絶縁体の体積抵抗率は、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスターを用いて室温で５００Ｖに印加した状態で測定したところ、８×１０^１５Ωｃｍであった。

そして、第１の実施例と同じ、基板Ｗ及び静電チャック２０を用い、且つ静電チャック２０に同じ電圧を印加した。そして、実施例１と同様に、電源ＰＳの接続遮断、静電チャック１０の分離、静電チャック１０の搬送及び収納、並びに基板Ｗの研削加工を行った。

実施例２においては、実施例１と同様に、静電チャック１０を静電チャック２０から分離させてから６００秒が経過しても、基板Ｗが静電チャック１０に吸着された状態は維持されていた。

（実施例３）
実施例３においては、実施例１と同じ材質からなるセラミックグリーンシートを用いて、実施例１と同様にして静電チャック１０を製造した。

ただし、静電チャック電極１２をスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートを上から３番目として、５枚のセラミックグリーンシートを積層した状態で、炉内において１８００℃で４時間焼成した。そして、静電チャック電極１２から上面１１ａまでの高さが０．３ｍｍ、且つ静電チャック１０の総厚みが１．６ｍｍとなるように、上下面を研削加工した。静電チャック１０の基材１１の絶縁体の体積抵抗率は、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスターを用いて室温で５００Ｖに印加した状態で測定したところ、２×１０^１５Ωｃｍであった。

そして、第１の実施例と同じ、基板Ｗ及び静電チャック２０を用い、且つ静電チャック２０に同じ電圧を印加した。そして、実施例１と同様に、電源ＰＳの接続遮断、及び静電チャック１０の分離を行った。しかしながら、静電チャック１０の厚みが厚すぎたので、基板Ｗを吸着した状態の静電チャック１０を搬送システムを用いた搬送、及び基板収納装置を用いた収納を行うことはできなかった。

ただし、実施例１と同じ機械加工装置を用いて、加工面に加工液が触れる湿潤環境下において、静電チャック１０に吸着された基板Ｗに対して研削加工を行うことはできた。

実施例３においては、静電チャック１０を静電チャック２０から分離させてから６００秒が経過しても、基板Ｗが静電チャック１０に吸着された状態は維持されていた。

（比較例）
比較例においては、実施例１と材質が異なり酸化サマリウム（Ｓｍ_２Ｏ_３）を３重量％添加した窒化アルミニウムからなるセラミックグリーンシートを用いて、実施例１と同様にして静電チャック１０を製造した。

セラミックグリーンシートは、厚さ０．６５ｍｍとした。静電チャック電極１２をスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートを上から３番目として、５枚のセラミックグリーンシートを積層した状態で、炉内において１８００℃で４時間焼成した。そして、静電チャック電極１２から上面１１ａまでの高さが０．５ｍｍ、且つ静電チャック１０の総厚みが１．０ｍｍとなるように、上下面を研削加工した。静電チャック１０の基材１１の絶縁体の体積抵抗率は、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスターを用いて室温で５００Ｖに印加した状態で測定したところ、３×１０^１３Ωｃｍであった。

比較例においては、静電チャック１０を静電チャック２０から分離させてから１２０秒が経過した研削加工中に、基板Ｗが静電チャック１０から外れた。

以上の結果を表１にまとめた。なお、表１及び後記の表２における「絶縁体厚さ」は基材１１の上面１１ａと静電チャック電極１２との間における絶縁体の厚さを意味する。

（実施例４）
静電チャック１０Ａを構成するための窒化アルミニウムのセラミックグリーンシートを用意した。各セラミックグリーンシートは、共に厚さ０．６５ｍｍ、半径２００ｍｍの円板状のセラミックグリーンシートであった。うち１枚のセラミックグリーンシートの一方の面に、第１の静電チャック電極１２Ａ及び第２の静電チャック電極１２Ｂをスクリーン印刷で形成した。また、別の１枚のセラミックグリーンシートの一方の面に、第１のキャパシタ電極１４Ａ及び第２のキャパシタ電極１４Ｂをスクリーン印刷で形成した。

第１及び第２の静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂ並びに第１及び第２のキャパシタ電極１４Ａ，１４Ｂは、それぞれタングステンからなり、焼成後に厚さ２０μｍで、半径１４７ｍｍの半円板状となるように形成した。焼成後において、第１の静電チャック電極１２Ａと第２の静電チャック電極１２Ｂとの間、及び第１のキャパシタ電極１４Ａと第２のキャパシタ電極１４Ｂとの間にそれぞれ５ｍｍの隙間が設けられるように、静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂとキャパシタ電極１４Ａ，１４Ｂを設けた。

なお、後述する第１及び第２の配線１５Ａ，１５Ｂを介して、静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂ及びキャパシタ電極１４Ａ，１４Ｂを接続するため、セラミックスグリーンシートを積層した際の上下方向において、第１の静電チャック電極１２Ａと第２のキャパシタ電極１４Ｂが部分的に重なり、かつ、第２の静電チャック電極１２Ｂと第１のキャパシタ電極１４Ａが部分的に重なるように、静電チャック電極１２Ａ，１２Ｂ及びキャパシタ電極１４Ａ，１４Ｂのそれぞれの外縁の一部に凹凸を設けた。上下方向において、第１の静電チャック電極１２Ａと第２のキャパシタ電極１４Ｂが部分的に重なる部分に第１の配線１５Ａを接続し、第２の静電チャック電極１２Ｂと第１のキャパシタ電極１４Ａが部分的に重なる部分に第２の配線１５Ｂを接続した。

第１の静電チャック電極１２Ａ及び第２の静電チャック電極１２Ｂをスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートと、第１のキャパシタ電極１４Ａ及び第２のキャパシタ電極１４Ｂをスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートとを重ねて積層した。そして、この積層したセラミックグリーンシートを上下方向に貫通するビアホールを形成し、このビアホール内にタングステンの金属からなる層を形成することにより、第１及び第２の配線１５Ａ，１５Ｂを形成した。そして、さらに、複数枚の無地のセラミックグリーンシートを上下に積層した状態で圧着した後に、炉内において１８００℃で４時間焼成した。

そして、第１の静電チャック電極１２Ａから上面１１ａまでの高さが０．３ｍｍ、且つ静電チャック１０Ａの総厚みが１．３ｍｍとなるように、上下面を研削加工した。これにより静電チャック１０Ａが完成した。なお、第１の静電チャック電極１２Ａから第１のキャパシタ電極１４Ａまでの高さは０．５ｍｍであった。静電チャック１０Ａの基材１１の絶縁体の体積抵抗率は、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスターを用いて室温で５００Ｖに印加した状態で測定したところ、２×１０^１５Ωｃｍであった。

そして、第１の実施例と同じ、基板Ｗ及び静電チャック２０を用い、且つ静電チャック２０に同じ電圧を印加した。そして、実施例１と同様に、電源ＰＳの接続遮断、静電チャック１０Ａの分離、静電チャック１０Ａの搬送及び収納、並びに基板Ｗの研削加工を行った。

実施例４においては、実施例１よりも長く、静電チャック１０Ａを静電チャック２０から分離させてから９００秒が経過しても、基板Ｗが静電チャック１０Ａに吸着された状態は維持されていた。

以上より、実施例４の静電チャック１０Ａにおいては、湿潤環境下でも基板Ｗを吸着することができ、且つ、９００秒という長時間に亘って基板Ｗを吸着できた。

（実施例５）
実施例５においては、実施例１と材質が異なりアルミナからなるセラミックグリーンシートを用いて、実施例４と同様にして静電チャック１０Ａを製造した。

ただし、第１の静電チャック電極１２Ａ及び第２の静電チャック電極１２Ｂをスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートを上から２番目として、第１のキャパシタ電極１４Ａ及び第２のキャパシタ電極１４Ｂをスクリーン印刷で形成したセラミックグリーンシートを上から３番目として、５枚のセラミックグリーンシートを積層した状態で、炉内において１６００℃で２時間焼成した。

そして、第１の静電チャック電極１２Ａから上面１１ａまでの高さが０．２ｍｍ、且つ静電チャック１０Ａの総厚みが０．８ｍｍとなるように、上下面を研削加工した。これにより静電チャック１０Ａが完成した。なお、第１の静電チャック電極１２Ａから第１のキャパシタ電極１４Ａまでの高さは０．３ｍｍであった。静電チャック１０Ａの基材１１の絶縁体の体積抵抗率は、ダイアインスツルメンツ社製のハイレスターを用いて室温で５００Ｖに印加した状態で測定したところ、８×１０^１５Ωｃｍであった。

そして、実施例４と同じ、基板Ｗ及び静電チャック２０を用い、且つ静電チャック２０に同じ電圧を印加した。そして、実施例１と同様に、電源ＰＳの接続遮断、静電チャック１０Ａの分離、静電チャック１０Ａの搬送及び収納、並びに基板Ｗの研削加工を行った。

実施例５においては、実施例４と同様に、静電チャック１０Ａを静電チャック２０から分離させてから９００秒が経過しても、基板Ｗが静電チャック１０Ａに吸着された状態は維持されていた。

以上の結果を表２にまとめた。なお、表２における「電極間厚さ」は第１の静電チャック電極１２Ａと第１のキャパシタ電極１４Ａとの間における絶縁体の厚さを意味する。

１０，１０Ａ，２０…静電チャック、１１…基材、１１ａ…上面、吸着面、１１ｂ…下面、１２…静電チャック電極、１２Ａ…第１の静電チャック電極、１２Ｂ…第２の静電チャック電極、１３…導体部、１４…キャパシタ電極、１４Ａ…第１のキャパシタ電極、１４Ｂ…第２のキャパシタ電極、１５…配線、１５Ａ…第１の配線、１５Ｂ…第２の配線、２１…基材、２１ａ…上面、２１ｂ…下面、２２…静電チャック電極、２２Ａ…第１の静電チャック電極、２２Ｂ…第２の静電チャック電極、２３…給電端子、２３Ａ…第１の給電端子、２３Ｂ…第２の給電端子、１００…静電チャック装置、Ｃ１～Ｃ８…キャパシタ、ＰＳ…電源、Ｒ１～Ｒ８…電気抵抗、Ｓ１～Ｓ８…領域、ＳＩ１…第１内部領域、ＳＩ２…第２内部領域、ＳＡ１…領域（第１領域）、ＳＡ２…領域（第２領域）、Ｗ…基板。

Claims

基板を吸着するための吸着面を有する平板状の絶縁体からなる基材と、前記基材に埋設されている少なくとも一対の静電チャック電極を含む導体部とを備える静電チャックであって、
前記基材に埋設されている前記導体部の全ての外表面は前記絶縁体によって覆われており、前記絶縁体の体積抵抗率は１×１０¹⁵Ωｃｍよりも大きく、
前記基材に埋設されている前記導体部は、少なくとも前記一対の静電チャック電極及び少なくとも一対のキャパシタ電極を備え、
前記吸着面は、第１領域及び当該第１領域とは異なる第２領域を有し、
前記一対の静電チャック電極は、第１の静電チャック電極及び第２の静電チャック電極からなり、
前記一対のキャパシタ電極は、前記第１の静電チャック電極と対向する第１のキャパシタ電極及び前記第２の静電チャック電極と対向する第２のキャパシタ電極からなり、
前記吸着面から当該吸着面と反対の面に向う第１の方向において前記第１領域と重なる前記基材内の第１内部領域において、前記第１の静電チャック電極及び前記第１のキャパシタ電極を有し、
前記第１の方向において前記第２領域と重なる前記基材内の第２内部領域において、前記第２の静電チャック電極及び前記第２のキャパシタ電極を有し、
前記第１の静電チャック電極と前記第２のキャパシタ電極とが電気的に接続され、前記第２の静電チャック電極と前記第１のキャパシタ電極とが電気的に接続されることを特徴とする静電チャック。