JPH056933A

JPH056933A - セラミツク製静電チヤツク

Info

Publication number: JPH056933A
Application number: JP15720791A
Authority: JP
Inventors: Koichi Nagasaki; 浩一長崎; Masaki Ushio; 雅樹牛尾
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1991-06-27
Filing date: 1991-06-27
Publication date: 1993-01-14

Abstract

(57)【要約】【目的】セラミック製静電チャックの吸着面１ａへのゴ
ミ付着を防止し、ウェハ吸着時の平坦度を高めるととも
に、電源を切った後の離脱性を高める。【構成】吸着面１ａに凹部を形成して、被吸着物６との
接触部を面積比１０〜３０％とするとともに、上記接触
部の表面粗さ（Rmax）を０．８Ｓ以下とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体の製造装置等に
おいて、シリコンウェハの固定、矯正または搬送を行う
ために用いられるセラミック製静電チャックに関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来より用いられている静電チャック
は、内部電極を絶縁性樹脂で被覆したものが主流であっ
たが、最近では耐食性、耐摩耗性に優れ、しかも精度の
優れたセラミック製静電チャックが使用されてきた（例
えば特開昭６２−２６４６３８号公報等参照）。さら
に、このセラミックスとしてＣａＴｉＯ₃、ＢａＴｉＯ
₃などの強誘電体セラミックスを用いたものを、本出願
人は既に提案している（特願平２−３３９３２５号参
照）。

【０００３】このようなセラミック製静電チャックの構
造は、例えば単極型の例を図３に示すように、セラミッ
ク板状体１に内部電極２を備え、接合剤３によってベー
ス板４に固定したものである。そして、上記内部電極２
に通電するための電極取出部４ａがベース板４に形成し
てあり、この電極取出部４ａを通じて内部電極２とシリ
コンウェハなどの被吸着物６間に電源７より電圧を印加
することによって、被吸着物６を吸着面１ａ上に吸着で
きるようになっていた。

【０００４】また、特開昭６３−９５６４４号公報に示
されているように、このような静電チャックの吸着面１
ａにスリット加工を施すことが提案されていた。これ
は、静電チャックの吸着面１ａに存在するゴミが上記ス
リット中に入るため、ウェハへのゴミの付着を防止でき
るというものであった。特に電子ビーム描画装置に用い
る場合は、加工粉対策が重要な課題であるため、このよ
うな静電チャックが重要であった。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上記のように
静電チャックの吸着面にスリット加工を施すと、ウェハ
との吸着面積が小さくなるため、吸着力が弱くなるとい
う問題点があった。即ちウェハへのゴミの付着を防ぐに
は、スリット等の凹部の面積を大きくすればよいが、凹
部の面積を大きくすると、逆にウェハと接触する部分の
面積が小さくなって吸着力が小さくなってしまい、従来
のセラミック基板では両者を満足させることはできなか
った。

【０００６】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明ではセラ
ミック製静電チャックの吸着面に凹部を形成して、被吸
着物との接触部の面積比を１０〜３０％とし、かつ該接
触部の表面粗さ（Rmax）を０．８Ｓ以下としたものであ
る。

【０００７】

【作用】本発明によれば、接触部を鏡面としてあること
と、吸着面全体に対する接触部の面積比を所定の範囲と
してあることによって、使用上充分な吸着力を保ってお
り、かつ吸着面に凹部を形成してあるため、ウェハなど
の被吸着物にゴミを付着させにくく、しかも離脱性を高
めることができる。

【０００８】

【実施例】以下本発明実施例を図によって説明する（従
来例と同一部分は同一符号を用いる）。

【０００９】図１（Ａ）（Ｂ）に示すように、本発明の
静電チャックは、セラミック板状体１に内部電極２を備
え、接合剤３によってベース板４に固定したものであ
る。そして、上記内部電極２に通電するための電極取出
部４ａをベース板４に形成してあり、この電極取出部４
ａを通じて内部電極２とシリコンウェハなどの被吸着物
６間に電源７より電圧を印加することによって、被吸着
物６を吸着面１ａ上に吸着することができる。なお、こ
の実施例では単極型の静電チャックを示したが、内部電
極２を複数形成し、これらの内部電極２間に電圧を印加
して双極型の静電チャックとすることもできる。

【００１０】また、上記セラミック板状体１の吸着面１
ａの平面図を図２（Ａ）に示すように、この吸着面１ａ
には格子状の凹部１ｂを形成してあり、この凹部１ｂ以
外の部分が被吸着物６と接触する接触部１ｃとなってい
る。そのため、例えば電子ビーム描画装置などに用いた
場合に、発生したゴミが上記凹部１ｂ中に入るため、被
吸着物６へのゴミの付着を防止できるとともに、被吸着
物６を平坦に吸着することができ、しかも接触部１ｃの
面積が小さいため電源を切ったときの離脱性を高めるこ
とができる。

【００１１】なお、上記吸着面１ａの凹部１ｂの形状
は、図２（Ａ）のような格子状の他に、図２（Ｂ）に示
すように互いに平行な直線状としたり、図２（Ｃ）に示
すように放射状としたり、あるいは図２（Ｄ）に示すよ
うに円周状とするなど、さまざまな形状とすることがで
きる。

【００１２】また、この接触部１ｃの表面が粗いと吸着
力が低くなってしまうが、表面粗さ（Rmax）０．８Ｓ以
下の鏡面とすることによって使用上問題のない吸着力を
得ることができる。さらに、吸着面１ａ全体に対する接
触部１ｃの面積比が３０％より大きいと、ゴミの付着防
止や離脱性を高める効果が乏しく、逆に１０％より小さ
いと吸着力が低くなってしまう。したがって吸着面１ａ
全体に対する接触部１ｃの面積比は、１０〜３０％とし
たものがよい。さらに、上記凹部１ｂの深さが１０μｍ
より小さいとゴミが被吸着物６に付着しやすい。逆に、
深さが５０μｍより大きいと、内部電極２と被吸着物６
間のセラミック部分が薄くなってしまい絶縁耐圧の点で
問題が生じやすくなる。したがって、凹部１ｂの深さは
１０〜５０μｍとしたものが良い。

【００１３】上記セラミック板状体１の材質としてはア
ルミナ、ジルコニアなどのセラミックスを用いるが、特
にチタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ₃）、チタン酸バリ
ウム（ＢａＴｉＯ₃）などの比誘電率５０以上の強誘電
体セラミックスを用いれば吸着力を高くすることができ
る。そして、これらのセラミックスをシート状に成形
し、Ａｇ、Ｐｄなどからなる内部電極２を形成した後、
シート状成形体を積層して一体焼成することによって、
内部電極２を埋設したセラミック板状体１を得ることが
できる。ただし、この内部電極２は、必ずしもセラミッ
ク板状体１中に形成する必要はなく、図示していないが
セラミック板状体１の吸着面１ａと反対側の面に内部電
極２を形成し、この上に接合剤３を介してベース板４を
固定することも可能である。

【００１４】さらに、上記接合剤３としては、接着剤、
ガラス、シリコーン樹脂等を用いる。また、ベース板４
はアルミニウムなどの金属材、またはアルミナ、フォル
ステライトなどのセラミック材を用いる。

【００１５】実験例１本発明の静電チャックとして、セラミック板状体１をチ
タン酸カルシウムを主成分とするセラミックス（比誘電
率ε_r＝１００）で形成し、その直径を１００ｍｍでオ
リエンテーションフラットのついた形状とし、双極型の
内部電極を形成した。さらに吸着面１ａに、図１（Ａ）
に示すような格子状の凹部１ｂを形成し、接触部１ｃの
吸着面１ａ全体に対する面積比を２０％、表面粗さを
０．８Ｓとした（本発明実施例）。

【００１６】これに対し、同様の形状で接触部１の表面
粗さを２Ｓとしたもの（比較例１）、凹部１ｂを形成せ
ず、表面粗さを０．８Ｓとしたもの（比較例２）、表面
粗さを２Ｓとしたもの（比較例３）を用意した。

【００１７】これらの静電チャックを用いて、真空度１
０^-3ｔｏｒｒで、直流１０００Ｖまでの電圧範囲に於て
吸着力の比較をしたところ、図４に示す通りであった。
実際に要求される性能としては１００ｇ／ｃｍ²程度の
吸着力が必要であるが、比較例１については、接触部１
ｃの表面粗さが２Ｓと粗いため求める吸着力を得られな
かった。さらに、これらの静電チャックを電子ビーム描
画装置に用いて、シリコンウェハへのゴミの付着状況を
比較したところ、凹部１ｂを形成しない比較例２、３に
ついては、ゴミの付着が多く発生し、除去作業が必要で
あった。

【００１８】これらの結果より、本発明実施例の静電チ
ャックは、被吸着物６へのゴミ付着を防止できるととも
に、接触部１ｃの表面粗さが０．８Ｓ以下であるため通
常の使用で問題ない程度の吸着力が得られることがわか
った。

【００１９】実験例２次に、上記実験例１に示した本発明実施例の静電チャッ
クにおいて、接触部１ｃの吸着面１ａ全体に対する面積
比をさまざまに変化させて、実験例１と同様に吸着力を
求める実験を行った。

【００２０】結果は図５に示すように、接触部１ｃの面
積比が４％のものでは求める吸着力が得られなかった
が、面積比が１０％以上のものでは１００ｇ／ｃｍ²以
上の吸着力が得られ、通常の使用では問題ない吸着力を
得られることがわかった。

【００２１】次に、これら接触部１ｃの面積比が異なる
静電チャックに対し、電源を切った後の時間と吸着力の
関係を調べた。なお、条件は真空度１０^-2ｔｏｒｒと、
やや過酷な条件とした。結果は図６に示すように、接触
部１ｃの面積比が８０％以上のものでは電源を切った後
もしばらく吸着力が残り、離脱性が悪かった。これに対
し、接触部１ｃの面積比が１０〜３０％のものは、１秒
程度で吸着力がほぼ０となり、離脱性に優れていること
がわかった。

【００２２】これらの結果より明らかに、接触部１ｃの
吸着面１ａ全体に対する面積比を１０〜３０％としてお
けば、通常の使用では問題ない吸着力を得られるととも
に、電源を切った後の離脱性を高められることがわか
る。

【００２３】なお、以上の実験例では、チタン酸カルシ
ウムを主成分とするセラミックスを用いたものを示した
が、他のセラミックスを用いたものであっても同様の結
果であった。

【００２４】

【発明の効果】このように本発明によれば、セラミック
製静電チャックの吸着面に凹部を形成して、吸着面全体
に対する面積比が１０〜３０％の被吸着物との接触部を
形成し、かつ該接触部の表面粗さ（Rmax）を０．８Ｓ以
下としたことによって、通常の使用では問題ない程度の
吸着力を保ったまま、被吸着物へのゴミ付着を防止する
とともに、吸着時の平坦性を高め、かつ電源を切ったと
きの離脱性を高めることができる。そのため、特に電子
ビーム描画装置に好適に用いられるセラミック製静電チ
ャックを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のセラミック製静電チャックを示してお
り、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。

【図２】（Ａ）〜（Ｄ）は、本発明のセラミック製静電
チャックの吸着面を示す平面図である。

【図３】従来のセラミック製静電チャックを示してお
り、（Ａ）は斜視図、（Ｂ）は断面図である。

【図４】本発明および比較例のセラミック製静電チャッ
クにおける、印加電圧と吸着力の関係を示すグラフであ
る。

【図５】本発明および比較例のセラミック製静電チャッ
クにおける、印加電圧と吸着力の関係を示すグラフであ
る。

【図６】本発明および比較例のセラミック製静電チャッ
クにおける、電源を切った後の時間と吸着力の関係を示
すグラフである。

【符号の説明】１・・・セラミック板状体１ａ・・吸着面１ｂ・・凹部１ｃ・・接触部２・・・内部電極３・・・接合材４・・・ベース板６・・・被吸着物７・・・電源

Claims

【特許請求の範囲】【請求項１】内部電極を有するセラミック板状体の上面
を吸着面とするとともに、該吸着面に凹部を形成して、
被吸着物との接触部の面積比を１０〜３０％とし、かつ
上記接触部の表面粗さ（Rmax）を０．８Ｓ以下としたこ
とを特徴とするセラミック製静電チャック。