JPH05283513A

JPH05283513A - 試料保持装置

Info

Publication number: JPH05283513A
Application number: JP7690092A
Authority: JP
Inventors: Taku Inoue; 卓井上; Kenjiro Koizumi; 建次郎小泉
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1992-03-31
Filing date: 1992-03-31
Publication date: 1993-10-29

Abstract

(57)【要約】【構成】アルミニウム合金からなる導電体１の表面
に、陽極酸化による陽極酸化被膜２が形成されている試
料台３０を備えている試料保持装置。【効果】導電体１の全表面に隈無く一様な陽極酸化被
膜２を形成することができ、耐電圧特性および試料吸着
力を大幅に向上させることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は試料保持装置に関し、よ
り詳細には、半導体デバイスの製造など、主として電子
工業の分野において、試料を保持する際に用いられる静
電チャック方式の試料保持装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】この種の試料保持装置は、導電体上に絶
縁膜が形成されて構成されており、この導電体とシリコ
ンウェハ等の被吸着物との間に直流電圧を印加すること
により、前記絶縁膜上に前記シリコンウェハ等を静電気
的に吸着保持するものである。静電チャック方式の試料
保持装置には種々のタイプがあり、その代表的なものと
しては、セラミックス（絶縁体）の内部に金属板電極
（導電体）が埋設されているタイプ、あるいは金属板電
極の表面に合成樹脂フィルム（絶縁体）が貼付されたタ
イプなどがある。

【０００３】種々あるタイプのうち、導電体上にセラミ
ックス溶射により絶縁膜が形成された試料保持装置が、
実開昭６４−１１５４２号公報に開示されている。図２
は、この公報開示の試料保持装置を示す概略断面図であ
り、導電体（金属円盤電極）１の全表面がセラミック溶
射膜２０で被覆されている。１４は導電体１に接続され
た電圧印加用の端子、８は内部に通流孔９が設けられた
水冷ジャケットである。より具体的には、導電体１の母
材としてアルミニウムが用いられ、これにセラミック溶
射膜２０としてアルミナを主成分とするセラミックスが
溶射され、溶射膜を研磨処理してセラミックス溶射膜２
０の膜厚を３００〜５００μｍとしたものがあげられ
る。

【０００４】図３は試料保持装置の使用状態を示す概略
断面図で、試料台押え１２により固定された表面に絶縁
膜を有する試料台１０の上にシリコンウエハ１１が保持
されている。試料台１０には試料突き上げピン用孔５が
設けられており、シリコンウエハ１１に対する加工が終
了すると、この孔５を通してウエハ１１を試料突き上げ
ピン１３が下から突き上げてシリコンウエハ１１が試料
台１０から外され、次の工程へ送られるようになってい
る。

【０００５】図４は図３の試料台１０の拡大断面図であ
る。図３および図４に示されているように、試料台１０
には試料突き上げピン用孔５が設けられており、また、
端部には角部６が存在する。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記試料台１０におい
て、導電体１上にセラミックス溶射膜２０を形成する場
合、以下の問題点がある。セラミックス溶射を行なう場
合、緻密でかつ耐電圧性に優れた溶射膜を形成するに
は、溶射吹き付け角度が溶射面に対して可能な限り垂直
でなければならない。ところが、図４に示したように、
導電体１には角部６が存在する。導電体１に対してセラ
ミックス溶射を行なう場合、特にこの角部６において溶
射吹き付け角度を前記垂直に保つことが困難となり、溶
射付着率が低くなる。その結果、膜質が緻密でなくな
り、溶射不良となって角部６近傍に耐電圧不良部が発生
しやすくなるという問題点があった。また、試料台１０
に設けられている試料突き上げピン用孔５の内側面に一
様に溶射するのも難しく、試料突き上げピン用孔５の内
側全面に溶射被覆することができず、溶射不良が生じる
という問題点があった。

【０００７】これらの問題点を解決するには、図５に示
したように、角部６に丸みをつけたり（図５（ａ））、
試料突き上げピン用孔５の溶射被覆できない部位に接着
剤等により絶縁性部材７を固着させたり（図５（ｂ））
する手段を取ることができる。確かに、角部６に丸みを
つけると、前記垂直な溶射が可能となるし、また、試料
突き上げピン用孔５の前記部位に絶縁性部材７を設ける
と、試料突き上げピン用孔５の内側面が耐電圧不良とな
るのを回避することができ、試料台１０の耐電圧特性を
著しく向上させることができる。しかし、これらの手段
を取ると、その分、試料台１０の製作工数・コストが増
加するという問題点が生ずる。

【０００８】つまり、セラミックス溶射により絶縁膜を
形成するタイプの試料台１０は、該タイプ以外の従来の
試料台と比べれば、製作工数が少なくてすみ、吸着面の
耐熱性および耐久性に優れ、静電吸着力が大きいなどの
利点を有しているが、上記したように、角部６および試
料突き上げピン用孔５の内側面に溶射不良が生じるとい
う問題点を抱え、該問題点を解決するために、前記丸み
および前記絶縁部材７を形成する等の手段を取ると、該
手段により、製作工数・コストの増加などの新たな問題
点が生ずる。

【０００９】また、セラミックス溶射によって絶縁膜を
形成する場合には、セラミックス溶射により導電体１の
表面にセラミックス溶射膜２０を形成した後、該溶射膜
２０の表面に存在している細かな穴を埋めるために、エ
ポキシ系のアラルダイト、ＳｉＯ₂ 系あるいは水ガラス
系の樹脂を前記溶射膜２０の表面に塗布または吹き付け
る含浸封孔処理を施し、そして、その後に、前記溶射膜
２０の表面を研磨する必要があった。

【００１０】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、容易にかつ再現性よく形成された絶縁膜によって導
電体の全表面が一様に被覆された試料台を備え、優れた
耐電圧特性を有する試料保持装置を提供することを目的
としている。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明に係る試料保持装置は、表面に絶縁被膜を有す
る導電体によって構成された試料台に載置された試料
と、前記導電体との間に直流電圧を印加することによっ
て、前記試料台に前記試料を吸着する試料保持装置にお
いて、前記導電体がアルミニウム合金、前記絶縁膜がア
ルミニウム合金の陽極酸化膜で形成されていることを特
徴としている。

【００１２】

【作用】本発明に係る試料保持装置の試料台を構成する
導電体の表面は、アルミニウムを適正な条件下で陽極酸
化することで得られる絶縁膜、別名、硬質陽極酸化膜と
言われている硬くて緻密なアルミナ膜で被覆されてい
る。該アルミナ膜は、膜表面を適正な方法で封孔処理す
ることにより耐電圧特性のすぐれた絶縁膜となる。ま
た、前記陽極酸化によって絶縁膜が形成される場合に
は、電解液中での電気化学反応で形成されるので、導電
体の全面にわたって一様に絶縁膜が形成され、セラミッ
クス溶射によって絶縁膜が形成される場合のように、角
部あるいは試料突き上げピン用孔の内側面等に膜形成不
良・耐電圧不良が生じることはない。さらに、前記陽極
酸化膜の膜厚は５０μｍ程度で、セラミックス溶射膜の
膜厚３００μｍ程度と比べると、著しく薄い。これによ
り、膜厚が薄く形成される分、試料と導電体上面との間
に形成される静電容量が大きくなり、試料吸着面の吸着
力が強化される。

【００１３】

【実施例】以下、本発明に係る試料保持装置の実施例を
図面に基づいて説明する。図１は実施例に係る試料保持
装置の試料台を概略的に示した断面図である。

【００１４】図中３０は試料台を示し、試料台３０は以
下のように構成されている。１は導電体を示しており、
導電体１はアルミニウム合金（Ａｌ５０８３）で形成さ
れており、その厚さは約１５ｍｍである。また、導電体
１の試料吸着面３の直径は、吸着保持する試料（通常
は、シリコンウエハ）の直径に応じて決められ、例え
ば、前記試料が６インチＳｉウエハであれば、試料吸着
面３の直径は６インチかあるいはそれよりも若干（数ｍ
ｍ）小さめの値に設定される。

【００１５】導電体１の全表面は陽極酸化被膜２で被覆
されている。導電体１の円周端部には、電極固定用張り
出し部４が形成され、内部には試料を冷却するための冷
媒路１５が形成され、また、導電体１の所定箇所には、
図示したような試料突き上げピン用孔５が複数個形成さ
れている。

【００１６】上記試料台３０において、導電体１の表面
に陽極酸化皮膜２を形成する場合は、以下のように行な
う。導電体１を陽極酸化する前に、先ず、導電体１の試
料吸着面３を研磨しておく。導電体１の陽極酸化は、以
下の条件で行なわれる。電流密度：１０ｃｍ² 当たり３Ａ〜６Ａ処理温度：０。Ｃ以下（０。〜マイナス３ないし４。）電解液：１５％のＨ₂ ＳＯ₄ 上記条件で陽極酸化が行なわれた後、該陽極酸化により
形成された陽極酸化皮膜２の表面に存在している細かい
孔を埋める目的で、約１００。ＣのＮｉアセテ−ト水溶
液を用いて封孔処理を行なう。

【００１７】上記の過程にしたがって導電体１を陽極酸
化すると、研磨した試料吸着面３にアルミナを主成分と
する一様な誘電体絶縁層を形成することができるのみな
らず、試料突き上げピン用孔５の内側面を含めて導電体
１の全表面に陽極酸化皮膜２を形成することができる。

【００１８】ここで、実施例に係る陽極酸化により陽極
酸化被膜２を形成する場合と、従来のセラミックス溶射
によりセラミックス溶射膜２０を形成する場合とにおけ
る特質を比べてみる。

【００１９】絶縁層の膜厚：試料吸着面３に形成される
絶縁膜の膜厚は、セラミックス溶射の場合は３００〜５
００μｍ程度であるが、陽極酸化の場合は５０μｍ程度
である。したがって、陽極酸化の場合には、前記絶縁膜
を薄く形成できる分、試料吸着面３の吸着力が強くな
る。

【００２０】絶縁被膜層の一様性：セラミックス溶射の
場合は、図４に示したように、角部６に溶射不良が生じ
たり、試料突き上げピン用孔５の内側面に溶射被覆でき
ない部分が生じたりして、図５に示したような手段を講
じなければならなかったが、陽極酸化の場合は、上記し
たような１５％の硫酸の電解液中で陽極酸化皮膜２が形
成されるので、導電体１の全表面に隈無く一様な絶縁膜
が形成される。したがって、実施例に係る陽極酸化の場
合は、電極固定用張り出し部４の形状を対向する電極押
えの形状に合わせた形とすることができ、従来のよう
に、角部６に強いて丸みを付ける必要はない。しかし、
試料台３０の使用時、角部６には平坦部に比べ電界が集
中するため、出来るだけ角部は無い方が好ましく、若干
の丸みがある方が良いのは言うまでもない。

【００２１】表面研磨：セラミックス溶射の場合は、試
料吸着面に形成された溶射膜を含浸封孔処理した後、該
膜の表面を研磨しなければならなかったが、陽極酸化の
場合は、一様な膜が形成されるので表面研磨する必要が
ない。

【００２２】以上説明したように実施例に係る試料台３
０は、陽極酸化により、導電体１の全表面に隈無く硬質
酸化膜といわれる硬くて緻密なアルミナの陽極酸化被膜
２が一様に形成されるので、従来の試料台に比べて、著
しく優れた耐電圧特性および試料吸着力を有するものと
なる。

【００２３】

【発明の効果】以上詳述したように本発明に係る試料保
持装置にあっては、陽極酸化、つまり、電解液中での電
気化学反応で試料台を構成する導電体の全表面にアルミ
ナを主成分とする絶縁膜が一様に形成されるので、該絶
縁膜を容易に再現性よく形成することができ、かつ、耐
電圧特性および試料吸着力を大幅に向上させることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る試料保持装置の実施例における試
料台を示した概略断面図である。

【図２】従来の試料保持装置を示した概略断面図であ
る。

【図３】従来の試料保持装置の使用状態を示す概略断面
図である。

【図４】従来の試料台を概略的に示した一部拡大断面図
である。

【図５】（ａ）、（ｂ）は、溶射不良対策を施した従来
の試料台の一部を概略的に示した拡大断面図である。

【符合の説明】

１導電体２陽極酸化被膜３試料吸着面５試料突き上げピン用孔３０試料台

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】表面に絶縁被膜を有する導電体によって
構成された試料台に載置された試料と、前記導電体との
間に直流電圧を印加することによって、前記試料台に前
記試料を吸着する試料保持装置において、前記導電体が
アルミニウム合金、前記絶縁膜がアルミニウム合金の陽
極酸化膜で形成されていることを特徴とする試料保持装
置。