JPH04296040A - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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- JPH04296040A JPH04296040A JP3083000A JP8300091A JPH04296040A JP H04296040 A JPH04296040 A JP H04296040A JP 3083000 A JP3083000 A JP 3083000A JP 8300091 A JP8300091 A JP 8300091A JP H04296040 A JPH04296040 A JP H04296040A
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- KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N oxo(oxolanthaniooxy)lanthanum Chemical compound O=[La]O[La]=O KTUFCUMIWABKDW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 6
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Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電チャックに関するも
のである。
のである。
【０００２】
【従来の技術】近年、集積回路等の半導体の製造工程で
パターンニング等の微細加工を施すときに半導体ウエハ
ーを固定する治具に静電チャックが用いられている。図
１に示すように、これ等の静電チャックの基本原理は、
誘電体１を隔てて内部電極２と吸着物３との間に電圧を
印加し、両者の間にクーロン力を発現させることによっ
て吸着物３を吸着するものである。静電チャックの単位
面積あたりの吸着力Ｆは次式で与えられる。 Ｆ＝１／２ ε′ε０ （Ｖ／ｄ）２ 但し、ε′は誘電体の比誘導率、ε０ は真空の誘電率
、Ｖは電圧、ｄは誘電体層の厚みを示す。従って、比誘
電率ε′が大きい程、誘電体の吸着力は大きい。
パターンニング等の微細加工を施すときに半導体ウエハ
ーを固定する治具に静電チャックが用いられている。図
１に示すように、これ等の静電チャックの基本原理は、
誘電体１を隔てて内部電極２と吸着物３との間に電圧を
印加し、両者の間にクーロン力を発現させることによっ
て吸着物３を吸着するものである。静電チャックの単位
面積あたりの吸着力Ｆは次式で与えられる。 Ｆ＝１／２ ε′ε０ （Ｖ／ｄ）２ 但し、ε′は誘電体の比誘導率、ε０ は真空の誘電率
、Ｖは電圧、ｄは誘電体層の厚みを示す。従って、比誘
電率ε′が大きい程、誘電体の吸着力は大きい。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来、このような静電
チャックは、誘電体としてＡｌ２Ｏ３， ＣａＴｉＯ３
， ＢａＴｉＯ３ 等のセラミックスを用いたものが知
られている（例えば、特公昭６０−５８１０４号参照）
。然し、前述の３つの誘電体セラミックスでＡｌ２Ｏ３
は吸着／脱着応答速度が体積抵抗率により変化し、か
つ体積抵抗率は温度の上昇により減少する。ＣａＴｉＯ
３は温度上昇による絶縁耐圧の低下が大きい。 ＢａＴｉＯ３は比誘電率ε′の温度依存性が大きい為、
２００ ℃程度までしか使用できない欠点があった。
チャックは、誘電体としてＡｌ２Ｏ３， ＣａＴｉＯ３
， ＢａＴｉＯ３ 等のセラミックスを用いたものが知
られている（例えば、特公昭６０−５８１０４号参照）
。然し、前述の３つの誘電体セラミックスでＡｌ２Ｏ３
は吸着／脱着応答速度が体積抵抗率により変化し、か
つ体積抵抗率は温度の上昇により減少する。ＣａＴｉＯ
３は温度上昇による絶縁耐圧の低下が大きい。 ＢａＴｉＯ３は比誘電率ε′の温度依存性が大きい為、
２００ ℃程度までしか使用できない欠点があった。
【０００４】この欠点を解消する為、誘電体を上下２層
以上から構成し、誘電層間には電極を配置し、使用温度
の上昇に従い電圧を印加する電極を下部に切換えてゆく
ことで、吸着力を発現する誘電層の平均体積抵抗率の温
度変化を抑制する静電チャックが特開平 ２−１６０４
４４ 号に記載されている。各誘電体の体積抵抗率はＴ
ｉＯ２の添加量によって調整されている。この場合、Ａ
ｌ２Ｏ３， Ｓｉ３Ｎ４， ＡｌＮ 又はＳｉＣから成
る基材のグリーンシート上に、ペースト状にした電極を
印刷したグリーンシートを熱圧着して積層した後、焼成
して静電チャックを得ている。グリーンシート積層法の
他に、印刷法、プラズマ溶射、エッチング又は蒸着法も
利用できるとしている。然し、この静電チャックは構造
が複雑である上、電圧を印加する電極を使用温度により
選択する機能が必要であった。
以上から構成し、誘電層間には電極を配置し、使用温度
の上昇に従い電圧を印加する電極を下部に切換えてゆく
ことで、吸着力を発現する誘電層の平均体積抵抗率の温
度変化を抑制する静電チャックが特開平 ２−１６０４
４４ 号に記載されている。各誘電体の体積抵抗率はＴ
ｉＯ２の添加量によって調整されている。この場合、Ａ
ｌ２Ｏ３， Ｓｉ３Ｎ４， ＡｌＮ 又はＳｉＣから成
る基材のグリーンシート上に、ペースト状にした電極を
印刷したグリーンシートを熱圧着して積層した後、焼成
して静電チャックを得ている。グリーンシート積層法の
他に、印刷法、プラズマ溶射、エッチング又は蒸着法も
利用できるとしている。然し、この静電チャックは構造
が複雑である上、電圧を印加する電極を使用温度により
選択する機能が必要であった。
【０００５】Ａｌ２Ｏ３ −ＴｉＯ２系誘電体はε′≒
１０であるが、ジョンソン−ラーベリック効果を利用し
ているので、吸着力は高いが、吸着／脱着応答速度が体
積抵抗率により変化する。すなわち、体積抵抗率が１０
１４Ωｃｍ以上では電圧の印加からウエハの静電チャッ
クへの吸着までの時間が長く実用的ではない。脱着に関
しても応答が遅い。体積抵抗率の減少に伴い、吸着／脱
着応答速度は大きくなるが、吸着物に流れる電流を増加
する。吸着物である半導体ウエハの保護を考えると体積
抵抗率は１０１１Ωｃｍ程度が限度とされている。従っ
て使用範囲は体積抵抗率が１０１１〜１０１４Ωｃｍの
範囲にある温度領域に限定される。２０℃で１０１４Ω
ｃｍの体積抵抗率を持つＡｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２系誘電体
が１０１１Ωｃｍ以上の体積抵抗率を維持できるのは約
２００ ℃以下である。ＣａＴｉＯ３誘電体は温度の上
昇に伴い絶縁耐圧が低下するため、必要な吸着力を出す
為の印加電圧が絶縁耐圧を越えないのは２００ ℃以下
に限られる。ＢａＴｉＯ３誘電体はキューリー温度が約
１２０ ℃で、２００ ℃程度までしか高誘電率を維持
できない。
１０であるが、ジョンソン−ラーベリック効果を利用し
ているので、吸着力は高いが、吸着／脱着応答速度が体
積抵抗率により変化する。すなわち、体積抵抗率が１０
１４Ωｃｍ以上では電圧の印加からウエハの静電チャッ
クへの吸着までの時間が長く実用的ではない。脱着に関
しても応答が遅い。体積抵抗率の減少に伴い、吸着／脱
着応答速度は大きくなるが、吸着物に流れる電流を増加
する。吸着物である半導体ウエハの保護を考えると体積
抵抗率は１０１１Ωｃｍ程度が限度とされている。従っ
て使用範囲は体積抵抗率が１０１１〜１０１４Ωｃｍの
範囲にある温度領域に限定される。２０℃で１０１４Ω
ｃｍの体積抵抗率を持つＡｌ２Ｏ３−ＴｉＯ２系誘電体
が１０１１Ωｃｍ以上の体積抵抗率を維持できるのは約
２００ ℃以下である。ＣａＴｉＯ３誘電体は温度の上
昇に伴い絶縁耐圧が低下するため、必要な吸着力を出す
為の印加電圧が絶縁耐圧を越えないのは２００ ℃以下
に限られる。ＢａＴｉＯ３誘電体はキューリー温度が約
１２０ ℃で、２００ ℃程度までしか高誘電率を維持
できない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、簡単な
構造で２００ ℃より高温でも良好な作動特性を有する
静電チャックを提供するにある。
構造で２００ ℃より高温でも良好な作動特性を有する
静電チャックを提供するにある。
【０００７】本発明は誘電体がＰｂＴｉＯ３系セラミッ
クスから成ることを特徴とする静電チャックである。
クスから成ることを特徴とする静電チャックである。
【０００８】本発明に係る誘電体ＰｂＴｉＯ３系セラミ
ックスは、３０ ｍｏｌ％以下のＬａ２Ｏ３ 又はＬａ
２Ｏ３ ・２ＴｉＯ２ を含有することができ、或いは
９０ ｍｏｌ％以下のＢａＴｉＯ３又はＳｒＴｉＯ３を
含有することができる。
ックスは、３０ ｍｏｌ％以下のＬａ２Ｏ３ 又はＬａ
２Ｏ３ ・２ＴｉＯ２ を含有することができ、或いは
９０ ｍｏｌ％以下のＢａＴｉＯ３又はＳｒＴｉＯ３を
含有することができる。
【０００９】或いはまた、本発明に係る誘電体ＰｂＴｉ
Ｏ３系セラミックスは、ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−
Ｌａ２Ｏ３ 系三元組成物から成り、その組成が次の一
般式
Ｏ３系セラミックスは、ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−
Ｌａ２Ｏ３ 系三元組成物から成り、その組成が次の一
般式
【化２】
（式中、ｘは０〜０．１５の数、ｙは０．５ 〜０．７
の数、ｚは０．３ 〜０．４ の数を示す。ただし、
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる物であっても良い。
の数、ｚは０．３ 〜０．４ の数を示す。ただし、
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる物であっても良い。
【００１０】本発明の静電チャックの使用にあたっては
、通常、吸着力を一定に保つ為、温度に対応して電圧を
代えて運転する。従来、一般的に必要とされる吸着力は
、５０〜１００ ｇ／ｃｍ２ である。本発明では目標
とする吸着力を１００ ｇ／ｃｍ２ 以上とし、主要な
使用温度範囲内で十分高い比誘電率が得られるように、
誘電体の組成を前述の範囲内で調整する。
、通常、吸着力を一定に保つ為、温度に対応して電圧を
代えて運転する。従来、一般的に必要とされる吸着力は
、５０〜１００ ｇ／ｃｍ２ である。本発明では目標
とする吸着力を１００ ｇ／ｃｍ２ 以上とし、主要な
使用温度範囲内で十分高い比誘電率が得られるように、
誘電体の組成を前述の範囲内で調整する。
【００１１】本発明に用いる誘電体ＰｂＴｉＯ３−Ｌａ
２Ｏ３ 、ＰｂＴｉＯ３−ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３
−Ｌａ２Ｏ３ ・２ＴｉＯ２ 、ＰｂＴｉＯ３−ＳｒＴ
ｉＯ３及びＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｌａ２Ｏ３
の温度と比誘電率との関係を図２〜６に夫々示す。但し
、図６のＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｌａ２Ｏ３ と
しては
２Ｏ３ 、ＰｂＴｉＯ３−ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３
−Ｌａ２Ｏ３ ・２ＴｉＯ２ 、ＰｂＴｉＯ３−ＳｒＴ
ｉＯ３及びＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｌａ２Ｏ３
の温度と比誘電率との関係を図２〜６に夫々示す。但し
、図６のＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｌａ２Ｏ３ と
しては
【化３】
を用いた。図２〜５の曲線に付した数字はＬａ２Ｏ３
、ＢａＴｉＯ３、Ｌａ２Ｏ３ ・２ＴｉＯ２ 及びＳｒ
ＴｉＯ３のモル％を夫々示し、図６中の曲線に付した数
字はｘを示す。
、ＢａＴｉＯ３、Ｌａ２Ｏ３ ・２ＴｉＯ２ 及びＳｒ
ＴｉＯ３のモル％を夫々示し、図６中の曲線に付した数
字はｘを示す。
【００１２】
【作用】ＰｂＴｉＯ３系セラミックスを使用することに
より、キューリー点の高い複合強誘電体が得られる。複
合強誘電体の為、誘電率が高く、吸着力の大きな静電チ
ャック又は低電圧で作動可能な静電チャックが得られる
。なお、ＰｂＴｉＯ３セラミックス単体では、キュリー
温度が非常に高く誘電率を維持できる温度範囲が狭い為
、例えば室温〜６００ ℃といった広い温度範囲では、
充分な吸着力を得ることができない。
より、キューリー点の高い複合強誘電体が得られる。複
合強誘電体の為、誘電率が高く、吸着力の大きな静電チ
ャック又は低電圧で作動可能な静電チャックが得られる
。なお、ＰｂＴｉＯ３セラミックス単体では、キュリー
温度が非常に高く誘電率を維持できる温度範囲が狭い為
、例えば室温〜６００ ℃といった広い温度範囲では、
充分な吸着力を得ることができない。
【００１３】
【実施例】以下、本発明を実施例につきさらに詳細に説
明する。
明する。
【００１４】実施例１
８８ ｍｏｌ％ ＰｂＴｉＯ３ −１２ ｍｏｌ％ Ｌ
ａ２Ｏ３から成る誘電体を作製し、この誘電体を用いて
図１に示す構造の静電チャックを製造した。この誘電体
の比誘電率ε′は常温で１０００、厚さｄは３００ μ
ｍ であった。電圧Ｖ＝５００ Ｖの条件ではε０ は
８．８５×１０−１２ （Ｆ／ｍ） であることから、
吸着力Ｆは略々１２５ ｇ／ｃｍ２ であり、一般的に
必要とされる吸着力の５０〜１００ ｇ／ｃｍ２ に対
して十分な吸着力が得られた。 この静電チャックは１５５ ℃でキューリー点に達し、
比誘電率ε′は５６００、厚さｄは３００ μｍ で、
電圧Ｖは５００ Ｖで、吸着力Ｆは７０２．３ ｇ／ｃ
ｍ２ と最大となった。この静電チャックの吸着力を１
００ ｇ／ｃｍ２ と一定とした場合の印加電圧−温度
特性の関係を図７に示す。なお、上記実施例は本発明の
特定の例及び数値につき説明したが、本発明の広汎な精
神と視野を逸脱することなく種々の変更と修正が可能な
こと勿論である。
ａ２Ｏ３から成る誘電体を作製し、この誘電体を用いて
図１に示す構造の静電チャックを製造した。この誘電体
の比誘電率ε′は常温で１０００、厚さｄは３００ μ
ｍ であった。電圧Ｖ＝５００ Ｖの条件ではε０ は
８．８５×１０−１２ （Ｆ／ｍ） であることから、
吸着力Ｆは略々１２５ ｇ／ｃｍ２ であり、一般的に
必要とされる吸着力の５０〜１００ ｇ／ｃｍ２ に対
して十分な吸着力が得られた。 この静電チャックは１５５ ℃でキューリー点に達し、
比誘電率ε′は５６００、厚さｄは３００ μｍ で、
電圧Ｖは５００ Ｖで、吸着力Ｆは７０２．３ ｇ／ｃ
ｍ２ と最大となった。この静電チャックの吸着力を１
００ ｇ／ｃｍ２ と一定とした場合の印加電圧−温度
特性の関係を図７に示す。なお、上記実施例は本発明の
特定の例及び数値につき説明したが、本発明の広汎な精
神と視野を逸脱することなく種々の変更と修正が可能な
こと勿論である。
【００１５】
【発明の効果】以上詳細に説明した通り、本発明の静電
チャックは、簡単な構造で２００ ℃より高温でも十分
な吸着力が得られる。また、低電圧でも作動可能である
為、産業上極めて有用である。
チャックは、簡単な構造で２００ ℃より高温でも十分
な吸着力が得られる。また、低電圧でも作動可能である
為、産業上極めて有用である。
【図１】静電チャックの原理を示す説明図である。
【図２】本発明に用いる誘電体ＰｂＴｉＯ３−Ｌａ２Ｏ
３ の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
３ の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図３】本発明に用いる誘電体ＰｂＴｉＯ３−ＢａＴｉ
Ｏ３の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
Ｏ３の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図４】本発明に用いる誘電体ＰｂＴｉＯ３−Ｌａ２Ｏ
３ ・２ＴｉＯ２ の温度と比誘電率との関係を示す特
性線図である。
３ ・２ＴｉＯ２ の温度と比誘電率との関係を示す特
性線図である。
【図５】本発明に用いる誘電体ＰｂＴｉＯ３−ＳｒＴｉ
Ｏ３の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
Ｏ３の温度と比誘電率との関係を示す特性線図である。
【図６】本発明に用いる誘電体ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒ
Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３ の温度と比誘電率との関係を示す特
性線図である。
Ｏ３−Ｌａ２Ｏ３ の温度と比誘電率との関係を示す特
性線図である。
【図７】静電チャックの印加電圧−温度特性の関係を示
す特性線図である。
す特性線図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 誘電体がＰｂＴｉＯ３系セラミックス
から成ることを特徴とする静電チャック。 - 【請求項２】 誘電体ＰｂＴｉＯ３系セラミックスが
ＰｂＴｉＯ３−Ｌａ２Ｏ３ （Ｌａ２Ｏ３ は３０ｍｏ
ｌ％以下）である請求項１記載の静電チャック。 - 【請求項３】 誘電体ＰｂＴｉＯ３系セラミックスが
ＰｂＴｉＯ３−ＢａＴｉＯ３（ＢａＴｉＯ３は９０ｍｏ
ｌ％以下）である請求項１記載の静電チャック。 - 【請求項４】 誘電体ＰｂＴｉＯ３系セラミックスが
ＰｂＴｉＯ３−Ｌａ２Ｏ３ ・ ２ＴｉＯ２（Ｌａ２Ｏ
３ ・ ２ＴｉＯ２は３０ ｍｏｌ％以下）である請求
項１記載の静電チャック。 - 【請求項５】 誘電体ＰｂＴｉＯ３系セラミックスが
ＰｂＴｉＯ３−ＳｒＴｉＯ３（ＳｒＴｉＯ３は９０ｍｏ
ｌ％以下）である請求項１記載の静電チャック。 - 【請求項６】 誘電体ＰｂＴｉＯ３系セラミックスが
ＰｂＴｉＯ３−ＰｂＺｒＯ３−Ｌａ２Ｏ３ 系三元組成
物から成り、その組成が次の一般式 【化１】 （式中、ｘは０〜０．１５の数、ｙは０．５ 〜０．７
の数、ｚは０．３ 〜０．４ の数を示す。ただし、
ｙ＋ｚ＝１）で表わされる請求項１記載の静電チャック
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300091A JPH0831517B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8300091A JPH0831517B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04296040A true JPH04296040A (ja) | 1992-10-20 |
| JPH0831517B2 JPH0831517B2 (ja) | 1996-03-27 |
Family
ID=13789967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8300091A Expired - Lifetime JPH0831517B2 (ja) | 1991-03-25 | 1991-03-25 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0831517B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5324053A (en) * | 1992-02-20 | 1994-06-28 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Electrostatic chuck |
| US5633073A (en) * | 1995-07-14 | 1997-05-27 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and eutectic connection |
| US5817406A (en) * | 1995-07-14 | 1998-10-06 | Applied Materials, Inc. | Ceramic susceptor with embedded metal electrode and brazing material connection |
| US6631062B1 (en) | 1999-04-13 | 2003-10-07 | Nihon Ceratec Co., Ltd. | Electrically conductive ceramic material, a process of producing same, and an electrostatic chuck |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6335449A (ja) * | 1986-07-30 | 1988-02-16 | 三菱鉱業セメント株式会社 | 磁器組成物の製造方法 |
| JPS63221506A (ja) * | 1987-03-09 | 1988-09-14 | 株式会社村田製作所 | 誘電体磁器組成物 |
| JPH02226612A (ja) * | 1989-02-23 | 1990-09-10 | Murata Mfg Co Ltd | 誘電体磁器組成物 |
-
1991
- 1991-03-25 JP JP8300091A patent/JPH0831517B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (3)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0831517B2 (ja) | 1996-03-27 |
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