JPH06105747B2 - セラミック静電ウェーハ・チャック - Google Patents

セラミック静電ウェーハ・チャック

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JPH06105747B2
JPH06105747B2 JP26093692A JP26093692A JPH06105747B2 JP H06105747 B2 JPH06105747 B2 JP H06105747B2 JP 26093692 A JP26093692 A JP 26093692A JP 26093692 A JP26093692 A JP 26093692A JP H06105747 B2 JPH06105747 B2 JP H06105747B2
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ジョン・カート・フォースター
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    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウェーハ用静電
チャックに関するものであり、特に、広範囲の温度およ
び圧力下で動作可能な、改良されたチャックに関するも
のである。
【０００２】
【従来の技術】静電チャック技術は、将来の半導体プラ
ズマ・プロセスに不可欠なものである。このようなチャ
ックを用いると、扱いにくく、チェンバを汚染するおそ
れのある、半導体ウェーハを保持するための機械的クラ
ンプ装置を使用する必要がなくなる。
【０００３】従来の技術では、下記のように多数の静電
チャックが提案されている。特開昭６２−２６４６３８
号明細書には、導体層と、塑性変形が可能なセラミック
の絶縁膜を、セラミックのグリーン・シート上に順次積
み重ねて積層材料を形成する方法が開示されている。こ
の積層材料を焼成すると、静電チャックの基板が得られ
る。
【０００４】米国特許第４６４５２１８号明細書には、
チャック本体を貫通して冷媒を通過させるチャネルを有
する静電チャックが開示されている。
【０００５】米国特許第４８９７１７１号明細書には、
薄い絶縁膜で被覆された平坦な表面を有する第１の導電
性電極と、第１の導電性電極から電気的に絶縁された第
２の導電性電極を有し、その表面が第１の導電性電極を
被覆する薄い絶縁皮膜の表面と同一平面になるように配
設された、ウェーハ・サセプタが開示されている。
【０００６】欧州特許第０３６０５２９号明細書には、
少なくとも２層からなる静電チャックが開示されてい
る。これらの層は、それぞれ電気絶縁層と、その下面に
取り付けた電極を有し、ベース・プレート上に吸着層と
して配設されている。電圧印加アセンブリが、少なくと
も１つの電極に電圧を選択的に印加して、物体を最上層
の絶縁膜に静電的に吸引させる。
【０００７】一般に従来の技術による静電チャックの設
計は、特に、極低温まで及ぶ広範囲の温度・圧力条件下
で動作する能力から判断すると、その動作がすべて満足
できるものではなかった。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、広範
囲の温度・圧力条件下で動作でき、経済的に製造が可能
で、１極性電位モードでも２極性電位モードでも使用で
きる、静電チャックを提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、上側のウェー
ハ吸着面に隣接した、静電力を発生させるための裏面金
属層パターンを有する融着可能な多層セラミックからな
る、半導体ウェーハ用の静電チャックを提供するもので
ある。中間のバイア層が、このパターンを、チャック底
面にある、電力リードを接続する裏面金属層に接続す
る。チャックの底部から上面へと延びる多数の小さい通
路によって、ヘリウムによる熱伝達が可能となり、表面
の溝は不要である。必要ならば、バイア・パターンを追
加して、チャックの熱伝達率を高めることができる。ウ
ェーハ吸着面に隣接して、１極性電位動作と２極性電位
動作のどちらの動作にも対応できるバイア・メタライゼ
ーションのパターンを形成して、両方の動作を可能にす
ることができる。本発明の好ましい実施例では、チャッ
クを製造するための材料および工程は、多層セラミック
半導体モジュールを製造するのに一般に使用されるもの
と同じで、たとえば、いわゆる「グリーン・シート」セ
ラミック層を使用する。
【００１０】
【実施例】図１、図２および図３を参照すると、チャッ
クは薄いセラミックまたはガラスのシートからなり、こ
れを積層した後融着して、誘電体ブロック１２を形成す
る。１枚または複数枚の積層板１５が、上面１４の周囲
にポケットすなわち凹部を形成し、それに接して半導体
ウェーハがチャックによって保持される。図４は実寸通
りではなく、説明をわかりやすくするために細部は省略
してある。一般に、チャックは高さ約６ｍｍ程度であ
る。
【００１１】チャックを構成する各積層板１６は、アル
ミナ９２％に８％のＳｉＯ2を混合したセラミック（す
なわち当業界で「グリーン・シート」と呼ばれている積
層品）やガラス・セラミック等のセラミック材料からな
る。チャックを製造するためのこれらの材料および工程
は、半導体モジュール用の配線およびバイア層を形成す
るのに一般に使用されるものと同じであることに留意さ
れたい。
【００１２】チャネル１８が、チャックの下面から上面
へ延び、ヘリウム等の冷媒をチャックの表面に接触する
半導体ウェーハの表面に送ることができる。チャネル１
８は、図１に示すように、円形のパターンでもよく、ま
た、図２に示すようにチャックの上面全体に分布してい
てもよい。チャネル１８は、通常直径が０．６μｍ程度
で、各積層板に形成した小さい開口を位置合せすること
によって形成する。
【００１３】表面１４に隣接する積層板２０と、底部の
積層板２１は、裏面金属（ＢＳＭ）パターン付きのグリ
ーン・シートで、中間層がある場合は、バイア接続と冷
却スタッドを除きブランクのグリーン・シートとするこ
とができる。積層板２０上のＢＳＭパターン２２は、半
導体ウェーハをチャックに吸引するための静電力を発生
し、底部積層板２１上のＢＳＭパターン２４は、外部の
電源に接続できるようになっており、電源と電力をパタ
ーン２２に接続するバイア２６との間のインターフェー
スとなる。パターン２２と２４は、グリーン・シートお
よび半導体モジュール用の配線パッケージと組み合わせ
て使用される種類のチタンまたはタンタル・ペーストで
形成することができる。図４に示すように、パターン２
２は、音叉と外観が類似した形状とすることができる。
１組の「フォーク」を１つの電位に接続し、もう１組を
反対極性の電位に結合すると、チャックは２極性電位モ
ードで動作する。両方の組を単一の極性電位に結合する
と、１極性電位動作となる。適当なメタライゼーション
とバイアを形成して、どちらのモードでも動作できるよ
うにすることができる。図５は、静電力を発生するため
の他のパターンを示す。この場合、パターンは、外観が
歯を組み合わせた２つの「くし」に類似している。
【００１４】必要ならば、ウェーハからの熱を伝達する
ためのバイア・チェーン３０等のバイア・チェーンをチ
ャックに追加して形成することができる。バイア・チェ
ーン３０は、上部積層板の上面から下部積層板の下面へ
と延びる。さらに、必要ならば、抵抗加熱エレメントを
１枚の積層板上に形成し、バイアによってパターン２４
の接続パッドに接続することもできる。
【００１５】本発明を、単一の好ましい実施例に関して
記述したが、当業者なら、本発明を特許請求の範囲の原
理および範囲内で変更することができることが理解でき
よう。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の教示による静電チャックの一実施例の
平面図である。
【図２】本発明による図１に非常に類似した他の実施例
を示す図である。
【図３】図１の線２−２に沿った断面図である。
【図４】本発明による、静電吸引力を発生するための導
電性パターンの、一実施例の平面図である。
【図５】図４に非常に類似した代替パターンを示す図で
ある。
【符号の説明】
１２ 誘電体ブロック １５，２０ 積層板 １８ チャネル ２２，２４ ＢＳＭパターン ２６ バイア
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デニス・キース・コウルタス アメリカ合衆国12533、ニューヨーク州ホ ープウェル・ジャンクション、オーク・リ ッジ・ロード ３ (72)発明者 ジョン・カート・フォースター アメリカ合衆国12603、ニューヨーク州ポ ーキープシー、マロニー・ロード 11 (72)発明者 ジョン・ハワード・ケラー アメリカ合衆国12550、ニューヨーク州ニ ューバーグ、ダチェス・コート ７ (56)参考文献 特開 平４−73950（ＪＰ，Ａ) 実開 平２−56443（ＪＰ，Ｕ)

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】チャックの上面に接して半導体ウェーハを
    保持するための静電チャックにおいて、 互いに融着されて支持体を形成する複数の積層板であっ
    て、積層板の１つが、上記半導体ウェーハを上記上面に
    保持するための静電力を発生するための裏面金属電極パ
    ターンを有し、積層板の他の１つが、上記支持体の外面
    に、電源に接続するための裏面金属パターンを有する、
    複数の積層板と、 上記積層板中に形成された、静電力を発生するための上
    記パターンを、電源に接続するための上記パターンに電
    気的に接続するための、複数のバイアと、 上記積層板中に形成された、上記融着された支持体内で
    位置合せされて、上記支持体外面から上記上面へと延び
    る液体冷媒用の通路を形成する、複数の開口とを備える
    静電チャック。
  2. 【請求項２】静電力を発生するための上記裏面金属電極
    パターンが、互いにかみ合わされたＵ字形導体のセット
    からなることを特徴とする、請求項１の静電チャック。
  3. 【請求項３】静電力を発生するための上記裏面金属電極
    パターンが、互いにかみ合わされたくし形導体のセット
    からなることを特徴とする、請求項１の静電チャック。
  4. 【請求項４】上記支持体外面上の上記裏面金属電極パタ
    ーンと上記複数のバイアが、上記Ｕ字形導体のセットを
    １つの極性の電位に接続することを特徴とする、請求項
    ２の静電チャック。
  5. 【請求項５】上記支持体外面上の上記裏面金属電極パタ
    ーンと上記複数のバイアが、上記セットの上記Ｕ字形導
    体の１つをある極性の電位に接続し、上記セットの上記
    Ｕ字形導体の他の１つを反対の極性の電位に接続するこ
    とを特徴とする、請求項２の静電チャック。
  6. 【請求項６】上記支持体外面上の上記裏面金属電極パタ
    ーンと上記複数のバイアが、上記くし形導体のセットを
    １つの極性の電位に接続することを特徴とする、請求項
    ３の静電チャック。
  7. 【請求項７】上記支持体外面上の上記裏面金属電極パタ
    ーンと上記複数のバイアが、上記セットのくし形導体の
    １つをある極性の電位に接続し、上記セットのくし形導
    体の他の１つを反対の極性の電位に接続することを特徴
    とする、請求項３の静電チャック。
JP26093692A 1991-10-29 1992-09-30 セラミック静電ウェーハ・チャック Expired - Lifetime JPH06105747B2 (ja)

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US07/784,291 US5207437A (en) 1991-10-29 1991-10-29 Ceramic electrostatic wafer chuck

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JPH05299493A JPH05299493A (ja) 1993-11-12
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