JP7214867B2 - 静電チャック - Google Patents

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Description

本発明は、静電チャックに関する。
従来、半導体ウエハの搬送、露光、ＣＶＤなどの成膜プロセスや、洗浄、エッチング、ダイシングなどの微細加工においては、ウエハを吸着保持する静電チャックが使用される。例えば、特許文献１に開示されている静電チャックは、セラミック基材と、セラミック基材の上に配置された薄いセラミック誘電体層と、セラミック誘電体層とセラミック基材との間に埋設された静電電極とを有する（図４参照）。セラミック誘電体層の表面がウエハ載置面である。この静電チャックでは、セラミック基材の材質もセラミック誘電体層の材質もアルミナ焼結体である。
特開２００５－３４３７３３号公報
しかしながら、セラミック誘電体層の材質がアルミナ焼結体であるため、絶縁性能（体積抵抗率や耐電圧）は高いものの、誘電率はそれほど高くなかった。そのため、ウエハをウエハ載置面に吸着するときの静電吸着力が十分得られないことがあった。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、絶縁性能も静電吸着力も高い静電チャックを提供することを主目的とする。
本発明の静電チャックは、
セラミック基材と、
前記セラミック基材の上に配置され前記セラミック基材よりも薄いセラミック誘電体層と、
前記セラミック誘電体層と前記セラミック基材との間に埋設された静電電極と、
前記セラミック誘電体層の上に配置され前記セラミック誘電体層よりも薄いセラミック絶縁層と、
を備え、
前記セラミック絶縁層は、体積抵抗率及び耐電圧が前記セラミック誘電体層に比べて高く、
前記セラミック誘電体層は、誘電率が前記セラミック絶縁層に比べて高い、
ものである。
この静電チャックでは、セラミック絶縁層は体積抵抗率及び耐電圧がセラミック誘電体層に比べて高いため、絶縁性能はこのセラミック絶縁層によって高く保たれる。一方、セラミック誘電体層は誘電率がセラミック絶縁層に比べて高いため、誘電率に比例して高くなる静電吸着力はセラミック誘電体層によって高くなる。このように、本発明の静電チャックは、絶縁性能も静電吸着力も高いものである。
本発明の静電チャックにおいて、前記セラミック絶縁層は、エアロゾルデポジション（ＡＤ）膜又は溶射膜であってもよい。特に、セラミック絶縁層は、ＡＤ膜であることが好ましい。ＡＤ膜は、原料粒子同士の粒界に絶縁性の低いガラス相が存在しておらず、原料粒子を焼結させたものと同等になるため、体積抵抗率や耐電圧が高くなる。
本発明の静電チャックにおいて、前記セラミック誘電体層の材質はチタン酸バリウム又はチタン酸ジルコン酸鉛が好ましく、前記セラミック絶縁層の材質は、アルミナが好ましい。
本発明の静電チャックにおいて、前記セラミック絶縁層は、前記セラミック誘電体層の表面全面を覆うように設けられ、ウエハを支持する複数の凸部を有していてもよい。
本発明の静電チャックにおいて、前記セラミック誘電体層は、ウエハを支持する複数の凸部を有し、前記セラミック絶縁層は、少なくとも前記凸部の頂面に設けられていてもよい。セラミック絶縁層は、セラミック誘電体層の凸部だけでなくセラミック誘電体層の表面全面を覆っていてもよい。
本実施形態の静電チャックの縦断面図。 別の実施形態の静電チャックの縦断面図。 別の実施形態の静電チャックの縦断面図。 従来の静電チャックの縦断面図。
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１はウエハ載置台の製造工程図（縦断面図）である。
静電チャックは、図１に示すように、セラミック基材と、セラミック誘電体層と、静電電極と、セラミック絶縁層とを備えたものである。セラミック誘電体層は、セラミック基材の上に配置され、セラミック基材よりも薄い。本実施形態では、セラミック誘電体層とセラミック基材とは、一体焼成されたセラミック焼結体である。静電電極は、セラミック誘電体層とセラミック基材との間に埋設されている。セラミック絶縁層は、セラミック誘電体層の上に配置され、セラミック誘電体層よりも薄い。セラミック絶縁層は、体積抵抗率及び耐電圧がセラミック誘電体層に比べて高く、セラミック誘電体層は、誘電率がセラミック絶縁層に比べて高い。
セラミック絶縁層は、ＣＶＤ膜やＰＶＤ膜であってもよいが、ＡＤ膜又は溶射膜であることが比較的容易に膜厚を厚くすることができる点で好ましい。特に、ＡＤ膜は、原料粒子同士の粒界に絶縁性の低いガラス相が存在しておらず、原料粒子を焼結させたものと同等になるため、体積抵抗率や耐電圧が高くなる。ＡＤ膜は、ＡＤ法（プラズマＡＤ法を含む）によって形成された膜である。ＡＤ法は、衝撃固化現象でセラミック粒子を成膜することができるため、セラミック粒子を高温で焼結する必要がない。
セラミック誘電体層の材質は、チタン酸バリウム又はチタン酸ジルコン酸鉛が好ましく、セラミック絶縁層の材質は、アルミナが好ましい。
以上説明した本実施形態の静電チャックでは、セラミック絶縁層は体積抵抗率及び耐電圧がセラミック誘電体層に比べて高いため、絶縁性能はこのセラミック絶縁層によって高く保たれる。一方、セラミック誘電体層は誘電率がセラミック絶縁層に比べて高いため、誘電率に比例して高くなる静電吸着力はセラミック誘電体層によって高くなる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態において、セラミック絶縁層は、セラミック誘電体層の表面全面を覆うように設けられ、ウエハを支持する複数の凸部を有していてもよい（図２参照）。こうした構造は、例えば、セラミック誘電体層の表面全面を覆うようにＡＤ膜を形成し、そのＡＤ膜の表面を鏡面（例えば表面粗さＲａが０．１μｍ以下の面）に仕上げたあと、その鏡面に複数の凸部をＡＤ法（プラズマＡＤ法を含む）で形成してもよい。こうすれば、凸部が形成されていない部分は、鏡面のままであるため、半導体プロセスにおいてパーティクルが発生する原因にならない。
上述した実施形態において、セラミック誘電体層は、ウエハを支持する複数の凸部を有し、セラミック絶縁層は、凸部の頂面のみに設けられていてもよい（図３参照）が、耐電圧を高くする観点から、セラミック誘電体層の凸部だけでなくセラミック誘電体層の表面全面を覆っていることが好ましい。
上述した実施形態において、セラミック基材の中にＲＦ電極及びヒータ電極（抵抗発熱体）の少なくとも一つを埋設してもよい。
本出願は、２０１９年６月２８日に出願された日本国特許出願第２０１９－１２１４８８号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明は、例えば半導体ウエハの搬送、露光、ＣＶＤなどの成膜プロセスや、洗浄、エッチング、ダイシングなどの微細加工に利用可能である。

Claims (4)

  1. セラミック基材と、
    前記セラミック基材の上に配置され前記セラミック基材よりも薄いセラミック誘電体層と、
    前記セラミック誘電体層と前記セラミック基材との間に埋設された静電電極と、
    前記セラミック誘電体層の上に配置され前記セラミック誘電体層よりも薄いセラミック絶縁層と、
    を備え、
    前記セラミック絶縁層は、体積抵抗率及び耐電圧が前記セラミック誘電体層に比べて高く、
    前記セラミック誘電体層は、誘電率が前記セラミック絶縁層に比べて高く、
    前記セラミック絶縁層は、エアロゾルデポジション膜である、
    静電チャック。
  2. 前記セラミック誘電体層の材質は、チタン酸バリウム又はチタン酸ジルコン酸鉛であり、前記セラミック絶縁層の材質は、アルミナである、
    請求項１に記載の静電チャック。
  3. 前記セラミック絶縁層は、前記セラミック誘電体層の表面全面を覆うように設けられ、ウエハを支持する複数の凸部を有している、
    請求項１又は２に記載の静電チャック。
  4. 前記セラミック誘電体層は、ウエハを支持する複数の凸部を有し、前記セラミック絶縁層は、少なくとも前記凸部の頂面に設けられている、
    請求項１又は２に記載の静電チャック。
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