JPH043956A - 静電吸着装置 - Google Patents

静電吸着装置

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JPH043956A
JPH043956A JP2105972A JP10597290A JPH043956A JP H043956 A JPH043956 A JP H043956A JP 2105972 A JP2105972 A JP 2105972A JP 10597290 A JP10597290 A JP 10597290A JP H043956 A JPH043956 A JP H043956A
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JP
Japan
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insulating film
semiconductor substrate
specific resistance
electrodes
electrostatic
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Application number
JP2105972A
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English (en)
Inventor
Toshimasa Kisa
木佐 俊正
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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Publication of JPH043956A publication Critical patent/JPH043956A/ja
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 静電吸引力により半導体基板を吸着する静電吸着装置に
関し、 吸着力を強化しつつ残留電荷による塵の付着を防止する
ことを目的とし、 所定数の電極と半導体基板との間に絶縁膜を介在させ、
所定の電圧を印加することにより、該絶縁膜に該半導体
基板を静電吸引力により吸着させる静電吸着装置におい
て、前記絶縁膜を、比抵抗ρ(10”0cm<ρ<10
12Ωcm)の絶縁体て形成するように構成する。
〔産業上の利用分野〕
本発明は、静電吸引力により半導体基板を吸着する静電
吸着装置に関する。
近年、例えば超LSIの製造工程において、半導体基板
の吸着、プラズマ処理時の真空中ての半導体基板の冷却
等で静電吸着装置か用いられる。
ところで、半導体素子の高密度化、微細化に伴い、製造
段階での塵の付着を防止しなければならず、静電吸着に
おいても吸着力を損なわずに塵の付着を防止することが
要求される。このため、静電吸着装置を構成する絶縁膜
の比抵抗の値を考慮する必要かある。
C従来の技術〕 従来、静電吸着装置は、例えば吸着される半導体ウェハ
と、絶縁膜で構成された吸着引部との間に電圧を印加し
、これによって生じる静電吸引力により、該半導体ウェ
ハを吸着させるものかある。
この場合、絶縁膜として高純度アルミナ。
シリコーンゴム等の比抵抗1013Ωcm以上のものか
採用される。
一方、上記絶縁膜の替わりに半導電性膜を用いたジョン
セン・ラーヘク効果を利用して吸着する方法も知られて
いる。ここで、ジョンセン・ラーベク効果とは、一般に
二つの金属電極間に半導体を挟み、両電極間に電圧を印
加すると電極板と半導体間に静電吸引力か生しるという
効果である。
このジョンセン・ラーベク効果を利用する場合、半導電
性膜の比抵抗か108ΩcmJJ下てあり、方て比抵抗
1012ΩCm〜1013Ωcmのアルミナを用いるこ
とか最適であることが知られている。
ここて、以上のような静電吸着装置で印加する電圧は、
直流電圧又は複数の電極パターンを設けて(+)  (
−)を印加する低周波の交流電圧である。
〔発明か解決しようとする課題〕
しかし、上記の比抵抗1013Ωcm以上の絶縁膜を設
けた場合、吸着力か弱くなると共に、半導体ウェハに残
留電荷が残り、微細な1m(0,3μm以下)か付着し
易い。また、上述の交流電圧を印加した場合にはウェハ
電位か理論上零であるか、実際には残留電荷か残り、半
導体ウェハへ塵か付着するという問題かある。
一方、電極間に104〜108Ωcmの比抵抗の半導電
性膜を用いた場合、吸着力か増し、残留電荷は残らない
か、半導体ウェハ内に電流(例えは、交流電流又はプラ
ズマ処理時のプラズマ電流)か流れ、該半導体ウェハ上
に形成されるデバイスにダメージを与えるという問題か
ある。
そこで、本発明は上記課題に鑑みなされたものて、吸着
力を強化しつつ残留電荷による塵の付着を防止する静電
吸着装置を提供することを目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
上記課題は、所定数の電極と半導体基板との間に絶縁膜
を介在させ、所定の電圧を印加することにより、該絶縁
膜に該半導体基板を静電吸引力により吸着させる静電吸
着装置において、前記絶縁膜を、比抵抗ρ(108Ωc
m <ρ< l Q 12Ωcm)の絶縁体で形成する
ことにより解決される。
〔作用〕
上述のように、電極と半導体基板との間に介在される絶
縁膜は、比抵抗ρ(108Ωcm <ρく1012Ωc
m)の絶縁体で形成されている。これにより、該絶縁膜
か半導体基板に残留する電荷を放電させる。すなわち、
この絶縁膜の比抵抗ρは、電荷を放電させることかでき
る値である。従って、該半導体基板に静電気による塵の
付着が軽減される。
一方、上記絶縁膜の比抵抗ρは、半導体基板を流れる電
流をnA以下に抑えることかできる値であり、これによ
り絶縁膜による半導体基板の吸着力か強化される。
すなわち、吸着力を強化しつつ残留電荷による塵の付着
を防止することか可能となる。
〔実施例〕
第1図に本発明の一実施例の構成図を示す。第1図の静
電吸着装置1において、電極2と半導体基板(例えはシ
リコンウェハ)3との間には、比抵抗ρ(108Ωcm
 <ρ< ] Q 12Ωcm)の絶縁体で形成された
絶縁膜4か介在される。そして、電極2と半導体基板3
間に電圧Vか印加され、絶縁膜4に半導体基板3か静電
吸引力により吸着される。
ここで、第2図に絶縁膜と半導体基板の接触面における
模式断面図を示す。第2図中、Rcは絶縁膜4と半導体
基板3の接触抵抗であり、R2は単位面積当たりの膜抵
抗、R81〜Rいは単位長さ当たりの膜抵抗を模式的に
示したものである。上述のように、絶縁膜4の比抵抗ρ
は108Ωam <ρ< l Q 12Ω印の絶縁体で
形成していることから、単位面積当たりの膜抵抗Rpと
接触抵抗Rcとの関係をR,≦R,とする二とかてきる
。これにより、絶縁膜4の表面(V、〜■、点)の電位
分布は次式で表される。但し、RF=R,、=・・・・
・・・・・RBNとしている。
二こて、第1表に、比抵抗7XIO”Ωcm、厚さ1m
l11のシリカカーボン(SiC)を絶縁膜4とし、シ
リコンウェハの半導体基板3を吸着するときの接触抵抗
の実測値を示す。
この電位分布を模式的に示したグラフを第3図に示す。
すなわち、絶縁膜4の比抵抗ρを108ΩCm<7)<
1QI2Ωcmに設定してRc≦RFとしたときの電位
分布は、電圧v1を下げることで残留電荷の放電を促し
、距離に従って電圧(〜V7)を高くすることて、吸着
力の強化か図られることになり、効率か良好となる。
第1表 この場合、接触抵抗R6の変化は、吸着による接触面積
の変化と考えられる。
また、吸着力Fは一般に、F−に・ε・V2S/d2 
(には定数、εはギャップの誘電率、■は印加電圧、S
は電極面積、dはギャップの厚み)で表される。従って
、例えばd=10μm程度で印加電圧を500Vとする
と、吸着力FはFloo g/cdとなり、強い吸着力
か得られることか判明する。また、シリコンウェハ3の
残留電荷は絶縁膜4を介して電極2より適性に放電され
る。
次に、第4図に本発明の第2の実施例の模式断面図を示
す。第4図の静電吸着装置lは、例えはプラズマエツチ
ング処理時に使用されるものて、金属性のベース基板5
上に第2の絶縁膜6を形成し、該第2の絶縁膜6上に2
つの電極2a、2bか設けられる。該電極2a、2b上
には絶縁膜4か形成され、絶縁膜4上に半導体基板3か
吸着される。そして、電極2a、2bには電圧■か極性
を逆にして印加される。
ここで、絶縁膜4は、たとえば比抵抗ρ(108Ωcm
<ρ<1012Ωcm)のセラミックスか使用される。
このセラミックスは不純物を混入することて組成制御か
可能であり、例えは比抵抗1011Ωcmのアルミナ、
比抵抗1010Ωcmのシリカカーホン又はAAN (
窒化アルミニウム)か考えられる。また、第2の絶縁膜
6は高純度アルミナ等を使用して比抵抗を1.012Ω
am以上とし、常に絶縁膜4の比抵抗より高く設定する
。これは、プラズマ処理時にベース基板5か電極として
使用される場合かあり、電極2a、2bと絶縁を確保す
るためである。
このような静電吸着装置lは、電極2a、2bに±Vの
交流電圧か印加される。この場合、吸着力は第1図のよ
うに強化され、半導体基板3の残留電荷は絶縁膜4を介
して、電極2a、2bより放電される。また、吸着時に
おける半導体基板3に流れるリーク電流は絶縁膜4によ
り低減(nA以下)される。
次に、第5図に本発明の第3の実施例の模式断面図を示
す。第5図の静電吸着装置1は、第4図における絶縁膜
4を2分割にして、電極2a上に絶縁膜4aを形成し、
電極2b上に絶縁膜4bを形成したものである。すなわ
ち、絶縁膜4a、4b間にギャップを設けて電極2a、
2b間を絶縁したものである。
これにより、絶縁膜4a、4b間の電位は±Vて不連続
となり、絶縁膜中を流れるリーク電流を低減させるもの
である。なお、吸着力、残留電荷の放電は第4図と同様
である。
このように、絶縁膜の比抵抗ρを108ΩCm<ρ< 
l Q 12Ω印に設定することにより、比抵抗を10
13Ωam以上とした場合より吸着力か強化されると共
に、残留電荷の放電か可能となり半導体基板への塵の付
着を防止することかできる。また、比抵抗を104Ωc
m=10”Ωcmとした場合より、半導体基板内を流れ
る電流か低減(nA以下)され、半導体基板上のデバイ
スに与えるダメージを防止することかできる。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれは、電極と半導体基板との間
に比抵抗ρ(108ΩCm<ρ<1Q12Ωcm)の絶
縁膜を形成することにより、吸着力を強化することかて
きると共に、半導体基板への残留電荷による塵の付着を
防止することかできる。
模式断面図、 第3図は絶縁膜上の電位分布を模式的に示したクラ7 第4図は本発明の第2の実施例の模式断面図、第5図は
本発明の第3の実施例の模式断面図である。
図において、 1は静電吸着装置、 2.2a、2bは電極、 3は半導体基板、 4.4a、4bは絶縁膜、 5はベース基板、 6は第2の絶縁膜を示す。
【図面の簡単な説明】

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】  所定数の電極(2、2a、2b)と半導体基板(3)
    との間に絶縁膜(4)を介在させ、所定の電圧(V)を
    印加することにより、該絶縁膜(4)に該半導体基板(
    3)を静電吸引力により吸着させる静電吸着装置におい
    て、 前記絶縁膜(4)を、比抵抗ρ(10^8Ωcm<ρ<
    10^1^2Ωcm)の絶縁体で形成することを特徴と
    する静電吸着装置。
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