JPH10270540A - 静電チャックデバイスおよび静電チャック用基台 - Google Patents
静電チャックデバイスおよび静電チャック用基台Info
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- JPH10270540A JPH10270540A JP8992697A JP8992697A JPH10270540A JP H10270540 A JPH10270540 A JP H10270540A JP 8992697 A JP8992697 A JP 8992697A JP 8992697 A JP8992697 A JP 8992697A JP H10270540 A JPH10270540 A JP H10270540A
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Landscapes
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 温度変化があっても、静電チャックのそりや
剥離を生じることがない静電チャックデバイスおよび静
電チャック用基台を提供すること。 【解決手段】静電チャックデバイス１は、内部電極４を
有するセラミックス製プレート３からなる静電チャック
２と、この静電チャック２を固定する金属−セラミック
ス複合材料で形成された基台５とを具備する。
剥離を生じることがない静電チャックデバイスおよび静
電チャック用基台を提供すること。 【解決手段】静電チャックデバイス１は、内部電極４を
有するセラミックス製プレート３からなる静電チャック
２と、この静電チャック２を固定する金属−セラミック
ス複合材料で形成された基台５とを具備する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
に使用され、シリコンウェハー等を静電力で吸着するた
めの静電チャックおよびそれを固定する基台からなる静
電チャックデバイス、および静電チャック用基台に関す
る。
に使用され、シリコンウェハー等を静電力で吸着するた
めの静電チャックおよびそれを固定する基台からなる静
電チャックデバイス、および静電チャック用基台に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】半導体製造装置においては、シリコンウ
ェハー等の被処理基板を吸着固定するために静電チャッ
クが用いられている。静電チャックは、内部電極とその
外側の絶縁部材とで構成され、絶縁部材上に被処理基板
を載置するとともに、内部電極に給電することにより、
静電力によって被処理基板を吸着するものである。
ェハー等の被処理基板を吸着固定するために静電チャッ
クが用いられている。静電チャックは、内部電極とその
外側の絶縁部材とで構成され、絶縁部材上に被処理基板
を載置するとともに、内部電極に給電することにより、
静電力によって被処理基板を吸着するものである。
【０００３】このような静電チャック用絶縁部材の材料
として、従来、ポリイミド等の樹脂が使用されていた
が、近年、耐摩耗性が良好で吸着力が高いこと等から、
酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、チ
タン酸カルシウム等のセラミックスを使用したものが増
加している。
として、従来、ポリイミド等の樹脂が使用されていた
が、近年、耐摩耗性が良好で吸着力が高いこと等から、
酸化アルミニウム（アルミナ）、窒化アルミニウム、チ
タン酸カルシウム等のセラミックスを使用したものが増
加している。
【０００４】静電チャックの絶縁部材としてセラミック
ス製のものを使用する場合には、通常、基台に固定され
る。このような基台としては、セラミックスよりも加工
性が良好で熱伝導性が大きく、比較的汚染が少ないこと
から、通常アルミニウムが用いられている。
ス製のものを使用する場合には、通常、基台に固定され
る。このような基台としては、セラミックスよりも加工
性が良好で熱伝導性が大きく、比較的汚染が少ないこと
から、通常アルミニウムが用いられている。
【０００５】一方、静電チャックは、用途により−３０
〜４００℃の様々な温度で使用され、昇降温が繰り返さ
れることが多い。そのため、静電チャックとアルミニウ
ムの基台とは、柔軟性のある樹脂や、はんだ等の比較的
柔らかい金属で接着されるか、またはネジ止めにより機
械的に固定されている。
〜４００℃の様々な温度で使用され、昇降温が繰り返さ
れることが多い。そのため、静電チャックとアルミニウ
ムの基台とは、柔軟性のある樹脂や、はんだ等の比較的
柔らかい金属で接着されるか、またはネジ止めにより機
械的に固定されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、静電チ
ャックのセラミックスの熱膨張係数は通常３〜１２ｐｐ
ｍ／℃であるのに対し、アルミニウムの熱膨張係数は２
３ｐｐｍ／℃であるため、温度変化が激しい用途の場合
には熱膨張差により静電チャックにそりが生じてしま
う。また、著しい場合には、静電チャックが基台から剥
離することもある。
ャックのセラミックスの熱膨張係数は通常３〜１２ｐｐ
ｍ／℃であるのに対し、アルミニウムの熱膨張係数は２
３ｐｐｍ／℃であるため、温度変化が激しい用途の場合
には熱膨張差により静電チャックにそりが生じてしま
う。また、著しい場合には、静電チャックが基台から剥
離することもある。
【０００７】このようなことを防止するために、これら
を柔らかい樹脂や、柔らかい金属で接着し、かつこの樹
脂や金属を厚くして熱膨張差を緩和している。しかし、
柔らかい樹脂を厚くして用いると、熱伝導性が悪くなる
上に、高温では使用することができないという問題があ
る。また、柔らかい金属であるはんだや鑞材を用いる場
合には、温度差が大きい場合や、１２インチウェハ用な
ど大型化した場合には、応力を吸収することができず、
そりの発生を有効に防止することができないという問題
がある。
を柔らかい樹脂や、柔らかい金属で接着し、かつこの樹
脂や金属を厚くして熱膨張差を緩和している。しかし、
柔らかい樹脂を厚くして用いると、熱伝導性が悪くなる
上に、高温では使用することができないという問題があ
る。また、柔らかい金属であるはんだや鑞材を用いる場
合には、温度差が大きい場合や、１２インチウェハ用な
ど大型化した場合には、応力を吸収することができず、
そりの発生を有効に防止することができないという問題
がある。
【０００８】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、温度変化があっても、静電チャックのそりや
剥離を生じることがない静電チャックデバイスおよび静
電チャック用基台を提供することを目的とする。
であって、温度変化があっても、静電チャックのそりや
剥離を生じることがない静電チャックデバイスおよび静
電チャック用基台を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、（１）〜（７）の発明を提供する。 （１） 内部電極を有するセラミックス製プレートから
なる静電チャックと、この静電チャックを固定する金属
−セラミックス複合材料で形成された基台とを具備する
ことを特徴とする静電チャックデバイス。 （２） （１）の発明において、前記基台の熱膨張係数
が６〜１２ｐｐｍ／℃であることを特徴とする静電チャ
ックデバイス。 （３） （１）または（２）の発明において、前記静電
チャックのセラミックス製プレートの熱膨張係数と前記
基台の熱膨張係数との差が５ｐｐｍ以下であることを特
徴とする静電チャックデバイス。 （４） （１）〜（３）のいずれかの発明において、前
記静電チャックのセラミックス製プレートと前記基台と
が接着層で固定されていることを特徴とする静電チャッ
クデバイス。
に、（１）〜（７）の発明を提供する。 （１） 内部電極を有するセラミックス製プレートから
なる静電チャックと、この静電チャックを固定する金属
−セラミックス複合材料で形成された基台とを具備する
ことを特徴とする静電チャックデバイス。 （２） （１）の発明において、前記基台の熱膨張係数
が６〜１２ｐｐｍ／℃であることを特徴とする静電チャ
ックデバイス。 （３） （１）または（２）の発明において、前記静電
チャックのセラミックス製プレートの熱膨張係数と前記
基台の熱膨張係数との差が５ｐｐｍ以下であることを特
徴とする静電チャックデバイス。 （４） （１）〜（３）のいずれかの発明において、前
記静電チャックのセラミックス製プレートと前記基台と
が接着層で固定されていることを特徴とする静電チャッ
クデバイス。
【００１０】（５） 内部電極を有するセラミックス製
プレートからなる静電チャックを固定する静電チャック
用基台であって、金属−セラミックス複合材料で形成さ
れていることを特徴とする静電チャック用基台。 （６） （５）の発明において、熱膨張係数が６〜１２
ｐｐｍ／℃であることを特徴とする静電チャック用基
台。 （７） （５）または（６）の発明において、静電チャ
ックのセラミックス製プレートの熱膨張係数との差が５
ｐｐｍ以下の熱膨張係数を有することを特徴とする静電
チャック用基台。
プレートからなる静電チャックを固定する静電チャック
用基台であって、金属−セラミックス複合材料で形成さ
れていることを特徴とする静電チャック用基台。 （６） （５）の発明において、熱膨張係数が６〜１２
ｐｐｍ／℃であることを特徴とする静電チャック用基
台。 （７） （５）または（６）の発明において、静電チャ
ックのセラミックス製プレートの熱膨張係数との差が５
ｐｐｍ以下の熱膨張係数を有することを特徴とする静電
チャック用基台。
【００１１】本発明においては、セラミックス製プレー
トからなる静電チャックの基台として金属−セラミック
ス複合材料を用いるので、静電チャックの熱膨張係数と
基台の熱膨張係数との差を小さくすることができ、静電
チャックのそりや剥離を防止することができる。
トからなる静電チャックの基台として金属−セラミック
ス複合材料を用いるので、静電チャックの熱膨張係数と
基台の熱膨張係数との差を小さくすることができ、静電
チャックのそりや剥離を防止することができる。
【００１２】すなわち、金属−セラミックス複合材料
は、金属およびセラミックスの配合割合により、熱膨張
係数を６〜２０ｐｐｍ／℃の間で任意に選択することが
できるので、セラミックス製プレートからなる静電チャ
ックの熱膨張係数と合わせることが可能である。
は、金属およびセラミックスの配合割合により、熱膨張
係数を６〜２０ｐｐｍ／℃の間で任意に選択することが
できるので、セラミックス製プレートからなる静電チャ
ックの熱膨張係数と合わせることが可能である。
【００１３】また、金属−セラミックス複合材料は、半
導体製造装置に使用しても汚染が少なく、熱伝導度も高
く、加工性も良好であるため、静電チャックの基台とし
て好適である。
導体製造装置に使用しても汚染が少なく、熱伝導度も高
く、加工性も良好であるため、静電チャックの基台とし
て好適である。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係る静電チャックデバイスを示す断面図であ
る。この静電チャックデバイス１は、内部電極４を有す
るセラミックス製プレート３からなる静電チャック２
と、この静電チャック２を固定する金属−セラミックス
複合材料で形成された基台とを備えている。静電チャッ
ク２は接着層６により基台５に固定されている。なお、
参照符号７は給電線である。
明の実施の形態について説明する。図１は、本発明の一
実施形態に係る静電チャックデバイスを示す断面図であ
る。この静電チャックデバイス１は、内部電極４を有す
るセラミックス製プレート３からなる静電チャック２
と、この静電チャック２を固定する金属−セラミックス
複合材料で形成された基台とを備えている。静電チャッ
ク２は接着層６により基台５に固定されている。なお、
参照符号７は給電線である。
【００１５】静電チャック２を構成するセラミックス製
プレート３としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分と
するアルミナ系セラミックス、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）、炭化珪素
（ＳｉＣ）などを用いることができる。これらの熱膨張
係数は、およそ４〜９ｐｐｍ／℃の範囲内である。この
セラミックス製プレート３の厚さは、０．５〜１０ｍｍ
程度が好ましい。
プレート３としては、アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を主成分と
するアルミナ系セラミックス、窒化アルミニウム（Ａｌ
Ｎ）、チタン酸カルシウム（ＣａＴｉＯ3）、炭化珪素
（ＳｉＣ）などを用いることができる。これらの熱膨張
係数は、およそ４〜９ｐｐｍ／℃の範囲内である。この
セラミックス製プレート３の厚さは、０．５〜１０ｍｍ
程度が好ましい。
【００１６】基台５を構成する金属−セラミックス複合
材料としては、アルミニウム−炭化珪素系（Ａｌ−Ｓｉ
Ｃ）複合材料、アルミニウム−酸化アルミニウム系（Ａ
ｌ−Ａｌ2Ｏ3）複合材料、アルミニウム−窒化アルミニ
ウム系（Ａｌ−ＡｌＮ）複合材料等を用いることができ
る。これらの複合材料は、金属とセラミックスとの配合
割合により、熱膨張係数を６〜２０ｐｐｍ／℃の間で任
意に選択することができる。したがって、セラミックス
製プレートからなる静電チャック２と熱膨張係数を合わ
せることが可能であり、温度変化が大きい場合でも、静
電チャック２のそりや剥離を防止することができる。静
電チャック２のそりや剥離を一層有効に防止する観点か
ら、基台５の熱膨張係数は６〜１２ｐｐｍ／℃であるこ
とが好ましく、静電チャック２の熱膨張係数と基台５の
熱膨張係数との差が５ｐｐｍ以下であることが好まし
い。
材料としては、アルミニウム−炭化珪素系（Ａｌ−Ｓｉ
Ｃ）複合材料、アルミニウム−酸化アルミニウム系（Ａ
ｌ−Ａｌ2Ｏ3）複合材料、アルミニウム−窒化アルミニ
ウム系（Ａｌ−ＡｌＮ）複合材料等を用いることができ
る。これらの複合材料は、金属とセラミックスとの配合
割合により、熱膨張係数を６〜２０ｐｐｍ／℃の間で任
意に選択することができる。したがって、セラミックス
製プレートからなる静電チャック２と熱膨張係数を合わ
せることが可能であり、温度変化が大きい場合でも、静
電チャック２のそりや剥離を防止することができる。静
電チャック２のそりや剥離を一層有効に防止する観点か
ら、基台５の熱膨張係数は６〜１２ｐｐｍ／℃であるこ
とが好ましく、静電チャック２の熱膨張係数と基台５の
熱膨張係数との差が５ｐｐｍ以下であることが好まし
い。
【００１７】基台５を構成する上記複合材料は、半導体
装置に使用しても汚染が少なく、熱伝導度も１４０Ｗ／
ｍｋ以上と高く、基台５の材料として好適である。ま
た、電気伝導度も確保することができ、基台５を例えば
プラズマ電極として機能させることができる。さらに、
特殊な材料を用いずに製造することができ、また加工性
が良好なことから、安価に製造することができる。
装置に使用しても汚染が少なく、熱伝導度も１４０Ｗ／
ｍｋ以上と高く、基台５の材料として好適である。ま
た、電気伝導度も確保することができ、基台５を例えば
プラズマ電極として機能させることができる。さらに、
特殊な材料を用いずに製造することができ、また加工性
が良好なことから、安価に製造することができる。
【００１８】基台５を構成する金属−セラミックス複合
材料は、セラミックス粒を成形したプリフォームに溶融
金属を浸透させる方法や、このように金属を浸透させて
製造したインゴットを再溶融し、高い流動性を確保した
状態で鋳造する方法等を採用することができる。
材料は、セラミックス粒を成形したプリフォームに溶融
金属を浸透させる方法や、このように金属を浸透させて
製造したインゴットを再溶融し、高い流動性を確保した
状態で鋳造する方法等を採用することができる。
【００１９】接着層６は、静電チャック２を基台５に固
定するために用いられるものである。本発明において
は、静電チャック２の熱膨張係数と基台５の熱膨張係数
との差を小さくすることができるので、接着層６には、
熱膨張差を吸収する機能はさほど必要ではなく、使用温
度に応じて、樹脂、金属、ガラス等種々のものを用いる
ことができ、かつ比較的薄く形成することができる。そ
のため、熱伝導性が大きく低下することはない。この接
着層６としては、簡易にかつ確実に接着することができ
ることから、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂接着剤が好ましい。こ
れらの中では、耐食性が比較的良好で、かつ緩衝層とし
て良好な特性を有することから、シリコン系樹脂、エポ
キシ系樹脂が特に好適である。
定するために用いられるものである。本発明において
は、静電チャック２の熱膨張係数と基台５の熱膨張係数
との差を小さくすることができるので、接着層６には、
熱膨張差を吸収する機能はさほど必要ではなく、使用温
度に応じて、樹脂、金属、ガラス等種々のものを用いる
ことができ、かつ比較的薄く形成することができる。そ
のため、熱伝導性が大きく低下することはない。この接
着層６としては、簡易にかつ確実に接着することができ
ることから、シリコン樹脂、エポキシ樹脂、ポリウレタ
ン樹脂、ポリイミド樹脂等の樹脂接着剤が好ましい。こ
れらの中では、耐食性が比較的良好で、かつ緩衝層とし
て良好な特性を有することから、シリコン系樹脂、エポ
キシ系樹脂が特に好適である。
【００２０】なお、接着層６を用いる代わりに、密着性
をよくするためのフィルムを挟んで、静電チャック２と
基台６とをネジ止めにより固定してもよい。ネジ止めの
場合には、高温でも使用することができるという利点が
ある。
をよくするためのフィルムを挟んで、静電チャック２と
基台６とをネジ止めにより固定してもよい。ネジ止めの
場合には、高温でも使用することができるという利点が
ある。
【００２１】このように構成される静電チャックデバイ
スにおいては、図示しない電源より給電線７を介して内
部電極４に給電することにより、セラミックス製プレー
ト３上に載置された半導体ウェハが静電力によりプレー
ト３に吸着される。この場合に、上述したように静電チ
ャック２の熱膨張係数と基台５の熱膨張係数との差を小
さくすることができるので、大きな温度変化が生じても
静電チャック２が大きくそったり、剥離したりすること
がなく、半導体ウェハを確実に吸着させておくことがで
きる。
スにおいては、図示しない電源より給電線７を介して内
部電極４に給電することにより、セラミックス製プレー
ト３上に載置された半導体ウェハが静電力によりプレー
ト３に吸着される。この場合に、上述したように静電チ
ャック２の熱膨張係数と基台５の熱膨張係数との差を小
さくすることができるので、大きな温度変化が生じても
静電チャック２が大きくそったり、剥離したりすること
がなく、半導体ウェハを確実に吸着させておくことがで
きる。
【００２２】
【実施例】表面の平面度が２〜３μｍの直径８インチの
アルミナ製のプレートからなる静電チャック（厚さ４ｍ
ｍ）をエポキシ樹脂接着剤（厚さ６０μｍ）により、種
々の材料の基台に固定した。その後、温度を１５０℃ま
で上昇させ、その際の静電チャックの平面度を測定し
た。その結果を表１に示す。
アルミナ製のプレートからなる静電チャック（厚さ４ｍ
ｍ）をエポキシ樹脂接着剤（厚さ６０μｍ）により、種
々の材料の基台に固定した。その後、温度を１５０℃ま
で上昇させ、その際の静電チャックの平面度を測定し
た。その結果を表１に示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】表１中、実施例１〜５は、本発明に従っ
て、基台として金属−セラミックス複合材料を用いたも
のであり、比較例１は基台として従来より使用されてい
るアルミニウムを用いたものである。
て、基台として金属−セラミックス複合材料を用いたも
のであり、比較例１は基台として従来より使用されてい
るアルミニウムを用いたものである。
【００２５】表１から明らかなように、基台として金属
−セラミックス複合材料を使用した実施例の場合には、
静電チャックと基台との熱膨張係数の差が小さく、１５
０℃になっても平面度は比較的小さい。特に、熱膨張係
数の差が５ｐｐｍ以下の実施例１〜４は、平面度が１０
μｍ以下であり、静電チャックのそりが極めて小さいこ
とがわかる。これに対して、基台としてアルミニウムを
使用した場合には、その熱膨張係数が大きいことから、
静電チャックと基台との熱膨張係数の差が大きく、１５
０℃における平面度が１５５μｍと大きな値となり、静
電チャックが大きくそっていることが確認された。以上
の結果により、本発明の効果が確認された。
−セラミックス複合材料を使用した実施例の場合には、
静電チャックと基台との熱膨張係数の差が小さく、１５
０℃になっても平面度は比較的小さい。特に、熱膨張係
数の差が５ｐｐｍ以下の実施例１〜４は、平面度が１０
μｍ以下であり、静電チャックのそりが極めて小さいこ
とがわかる。これに対して、基台としてアルミニウムを
使用した場合には、その熱膨張係数が大きいことから、
静電チャックと基台との熱膨張係数の差が大きく、１５
０℃における平面度が１５５μｍと大きな値となり、静
電チャックが大きくそっていることが確認された。以上
の結果により、本発明の効果が確認された。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
セラミックス製プレートからなる静電チャックの基台と
して金属−セラミックス複合材料を用いるので、静電チ
ャックの熱膨張係数と基台の熱膨張係数との差を小さく
することができ、静電チャックの反りや剥離を防止する
ことができる。また、基台を構成する金属−セラミック
ス複合材料は、半導体製造装置に使用しても汚染が少な
く、熱伝導度も高く、加工性も良好であるため、極めて
良好な特性の基台を得ることができる。
セラミックス製プレートからなる静電チャックの基台と
して金属−セラミックス複合材料を用いるので、静電チ
ャックの熱膨張係数と基台の熱膨張係数との差を小さく
することができ、静電チャックの反りや剥離を防止する
ことができる。また、基台を構成する金属−セラミック
ス複合材料は、半導体製造装置に使用しても汚染が少な
く、熱伝導度も高く、加工性も良好であるため、極めて
良好な特性の基台を得ることができる。
【図１】本発明の一実施形態に係る静電チャックデバイ
スを示す断面図。 １……静電チャックデバイス ２……静電チャック ３……セラミックス製プレート ４……内部電極 ５……基台 ６……接着層
スを示す断面図。 １……静電チャックデバイス ２……静電チャック ３……セラミックス製プレート ４……内部電極 ５……基台 ６……接着層
Claims (7)
- 【請求項１】 内部電極を有するセラミックス製プレー
トからなる静電チャックと、この静電チャックを固定す
る金属−セラミックス複合材料で形成された基台とを具
備することを特徴とする静電チャックデバイス。 - 【請求項２】 前記基台の熱膨張係数が６〜１２ｐｐｍ
／℃であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャ
ックデバイス。 - 【請求項３】 前記静電チャックのセラミックス製プレ
ートの熱膨張係数と前記基台の熱膨張係数との差が５ｐ
ｐｍ以下であることを特徴とする請求項１または請求項
２に記載の静電チャックデバイス。 - 【請求項４】 前記静電チャックのセラミックス製プレ
ートと前記基台とが接着層で固定されていることを特徴
とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の
静電チャックデバイス。 - 【請求項５】 内部電極を有するセラミックス製プレー
トからなる静電チャックを固定する静電チャック用基台
であって、金属−セラミックス複合材料で形成されてい
ることを特徴とする静電チャック用基台。 - 【請求項６】 熱膨張係数が６〜１２ｐｐｍ／℃である
ことを特徴とする請求項５に記載の静電チャック用基
台。 - 【請求項７】 静電チャックのセラミックス製プレート
の熱膨張係数との差が５ｐｐｍ以下の熱膨張係数を有す
ることを特徴とする請求項５または請求項６に記載の静
電チャック用基台。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8992697A JPH10270540A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 静電チャックデバイスおよび静電チャック用基台 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8992697A JPH10270540A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 静電チャックデバイスおよび静電チャック用基台 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270540A true JPH10270540A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=13984314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8992697A Pending JPH10270540A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | 静電チャックデバイスおよび静電チャック用基台 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270540A (ja) |
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-
1997
- 1997-03-26 JP JP8992697A patent/JPH10270540A/ja active Pending
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