JPH11111828A - 静電吸着装置 - Google Patents
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- JPH11111828A JPH11111828A JP9282640A JP28264097A JPH11111828A JP H11111828 A JPH11111828 A JP H11111828A JP 9282640 A JP9282640 A JP 9282640A JP 28264097 A JP28264097 A JP 28264097A JP H11111828 A JPH11111828 A JP H11111828A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 静電吸着部の絶縁性誘電体層の体積固有抵抗
値を下げて静電力を高めると共に、電圧の印加を止めた
時の離脱能力の劣化がなく、焼結後の絶縁性誘電体層に
微小クラックやポアが残存しない耐電圧特性にも優れた
静電吸着装置を提供する。 【解決手段】 絶縁性誘電体層２で被覆されている導電
体電極１に電圧を印加して、該絶縁性誘電体層２に試料
を静電吸着させる静電吸着装置７において、該絶縁性誘
電体層の主成分が、単体金属を０．１〜３０重量％添加
したセラミックスであり、かつ該金属含有セラミックス
の２０℃における体積固有抵抗値を１０8 〜１０13Ω・
ｃｍとし、前記金属元素をＭｏまたはＷとした静電吸着
装置。
値を下げて静電力を高めると共に、電圧の印加を止めた
時の離脱能力の劣化がなく、焼結後の絶縁性誘電体層に
微小クラックやポアが残存しない耐電圧特性にも優れた
静電吸着装置を提供する。 【解決手段】 絶縁性誘電体層２で被覆されている導電
体電極１に電圧を印加して、該絶縁性誘電体層２に試料
を静電吸着させる静電吸着装置７において、該絶縁性誘
電体層の主成分が、単体金属を０．１〜３０重量％添加
したセラミックスであり、かつ該金属含有セラミックス
の２０℃における体積固有抵抗値を１０8 〜１０13Ω・
ｃｍとし、前記金属元素をＭｏまたはＷとした静電吸着
装置。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静電チャック、特
には導電性、半導電性または絶縁性の対象物を強く静電
的に吸着保持し、容易に脱着することができる、半導体
や液晶の製造プロセス等に有用とされる静電吸着装置に
関するものである。
には導電性、半導電性または絶縁性の対象物を強く静電
的に吸着保持し、容易に脱着することができる、半導体
や液晶の製造プロセス等に有用とされる静電吸着装置に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体や液晶の製造プロセス、特にドラ
イエッチング、イオン注入、蒸着等の工程については近
年その自動化、ドライ化が進んでおり、従って、真空条
件下で行われる製造工程も増加してきている。
イエッチング、イオン注入、蒸着等の工程については近
年その自動化、ドライ化が進んでおり、従って、真空条
件下で行われる製造工程も増加してきている。
【０００３】また、基板としてのシリコンウエーハやガ
ラス基板などはその大口径化が進み、回路の高集積化、
微細化に伴って、パターニング時の位置精度も益々重要
視されてきている。そのため、基板の搬送や吸着固定に
は真空チャックが使用されているが、この真空チャック
は真空条件下では圧力差がないために使用できず、ま
た、非真空下では基板を吸着することはできるが、吸着
部分が局部的に吸引されるために、吸引された基板には
部分的な歪みを生じ、高精度な位置合せができないとい
う欠点があるため、最近の半導体や液晶の製造プロセス
には不適当なものとされている。
ラス基板などはその大口径化が進み、回路の高集積化、
微細化に伴って、パターニング時の位置精度も益々重要
視されてきている。そのため、基板の搬送や吸着固定に
は真空チャックが使用されているが、この真空チャック
は真空条件下では圧力差がないために使用できず、ま
た、非真空下では基板を吸着することはできるが、吸着
部分が局部的に吸引されるために、吸引された基板には
部分的な歪みを生じ、高精度な位置合せができないとい
う欠点があるため、最近の半導体や液晶の製造プロセス
には不適当なものとされている。
【０００４】このような欠点を改善したものとして、静
電気力を利用して、基板を搬送したり、これを吸着固定
する静電吸着装置が注目され、使用され始めており、最
近の半導体、液晶の製造プロセスではデバイスの微細化
に伴って、基板であるウエーハやガラス板の平坦度が益
々重視され、その矯正に静電吸着装置を利用することも
検討されてきている。
電気力を利用して、基板を搬送したり、これを吸着固定
する静電吸着装置が注目され、使用され始めており、最
近の半導体、液晶の製造プロセスではデバイスの微細化
に伴って、基板であるウエーハやガラス板の平坦度が益
々重視され、その矯正に静電吸着装置を利用することも
検討されてきている。
【０００５】このような基板の平坦度の矯正には極めて
大きな静電力が必要とされ、そのためにはアルミナのよ
うな絶縁体にチタニア（ＴｉＯ2 ）を混合して体積固有
抵抗値を下げて静電吸着力を向上させるということが提
案されている（特開昭６２−９４９５３号、特開平２−
２０６１４７号、特開平３−１４７８４３号、特開平３
−２０４９２４号、各公報参照）。
大きな静電力が必要とされ、そのためにはアルミナのよ
うな絶縁体にチタニア（ＴｉＯ2 ）を混合して体積固有
抵抗値を下げて静電吸着力を向上させるということが提
案されている（特開昭６２−９４９５３号、特開平２−
２０６１４７号、特開平３−１４７８４３号、特開平３
−２０４９２４号、各公報参照）。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
たように静電力を高めるために、静電吸着部の絶縁性誘
電体層にチタニアを混ぜたアルミナを使用すると、体積
固有抵抗値が下がり、微小電流が流れ、ジョンソン・ラ
ーベック効果により静電力は向上するが、チタニアが半
導体物質であるために、電荷の移動速度が遅くなって、
体積固有抵抗値を適正化しても電圧の印加を止めた時の
応答特性（飽和吸着力到達時間、残留吸着力消滅時間）
が劣るようになり、試料が吸着面から容易に脱着できな
くなってしまう。この応答特性の劣化は、低温で使用に
した時に顕著になるという欠点がある。また、チタニア
とアルミナとの熱膨張係数の差から焼結後のアルミナに
微小クラックが残存していたり、ポアが発生していたり
して、耐電圧が低いという問題点があった。
たように静電力を高めるために、静電吸着部の絶縁性誘
電体層にチタニアを混ぜたアルミナを使用すると、体積
固有抵抗値が下がり、微小電流が流れ、ジョンソン・ラ
ーベック効果により静電力は向上するが、チタニアが半
導体物質であるために、電荷の移動速度が遅くなって、
体積固有抵抗値を適正化しても電圧の印加を止めた時の
応答特性（飽和吸着力到達時間、残留吸着力消滅時間）
が劣るようになり、試料が吸着面から容易に脱着できな
くなってしまう。この応答特性の劣化は、低温で使用に
した時に顕著になるという欠点がある。また、チタニア
とアルミナとの熱膨張係数の差から焼結後のアルミナに
微小クラックが残存していたり、ポアが発生していたり
して、耐電圧が低いという問題点があった。
【０００７】本発明は、このような問題点に鑑みなされ
たもので、静電吸着部の絶縁性誘電体層の体積固有抵抗
値を下げて静電力を高めると共に、電圧の印加を止めた
時の離脱能力の劣化がなく、焼結後の絶縁性誘電体層に
微小クラックやポアが残存しない耐電圧特性にも優れた
静電吸着装置を提供することを主目的とする。
たもので、静電吸着部の絶縁性誘電体層の体積固有抵抗
値を下げて静電力を高めると共に、電圧の印加を止めた
時の離脱能力の劣化がなく、焼結後の絶縁性誘電体層に
微小クラックやポアが残存しない耐電圧特性にも優れた
静電吸着装置を提供することを主目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るため、本発明の請求項１に記載した発明は、絶縁性誘
電体層で被覆されている導電体電極に電圧を印加して、
該絶縁性誘電体層に試料を静電吸着させる静電吸着装置
において、該絶縁性誘電体層の主成分が、単体金属を
０．１〜３０重量％添加したセラミックスであり、かつ
該単体金属含有セラミックスの２０℃における体積固有
抵抗値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍとしたことを特徴とす
る静電吸着装置である。
るため、本発明の請求項１に記載した発明は、絶縁性誘
電体層で被覆されている導電体電極に電圧を印加して、
該絶縁性誘電体層に試料を静電吸着させる静電吸着装置
において、該絶縁性誘電体層の主成分が、単体金属を
０．１〜３０重量％添加したセラミックスであり、かつ
該単体金属含有セラミックスの２０℃における体積固有
抵抗値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍとしたことを特徴とす
る静電吸着装置である。
【０００９】このように、絶縁性誘電体層の主成分を、
単体金属を０．１〜３０重量％添加したセラミックスと
すれば、絶縁性誘電体層の２０℃における体積固有抵抗
値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に簡単にかつ正確
に制御することができ、静電吸着力が強く、離脱も容易
で、熱膨張係数も小さく、焼結後の絶縁性誘電体層中に
微小クラックやポアが残存しない耐電圧特性の高い静電
吸着部を形成することができる。
単体金属を０．１〜３０重量％添加したセラミックスと
すれば、絶縁性誘電体層の２０℃における体積固有抵抗
値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に簡単にかつ正確
に制御することができ、静電吸着力が強く、離脱も容易
で、熱膨張係数も小さく、焼結後の絶縁性誘電体層中に
微小クラックやポアが残存しない耐電圧特性の高い静電
吸着部を形成することができる。
【００１０】そして、本発明では前記単体金属を、モリ
ブデンまたはタングステンとした（請求項２）。このよ
うに、単体金属としてＭｏまたはＷを０．１〜３０重量
％添加したセラミックスとすれば、体積固有抵抗値は１
×１０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に収めることがで
き、従って静電吸着力も強くなり、離脱も容易になり、
熱膨張率の差も小さく、焼結後の基材中に微小クラック
やポアが残存することのない耐電圧に優れた静電吸着装
置が得られる。
ブデンまたはタングステンとした（請求項２）。このよ
うに、単体金属としてＭｏまたはＷを０．１〜３０重量
％添加したセラミックスとすれば、体積固有抵抗値は１
×１０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲内に収めることがで
き、従って静電吸着力も強くなり、離脱も容易になり、
熱膨張率の差も小さく、焼結後の基材中に微小クラック
やポアが残存することのない耐電圧に優れた静電吸着装
置が得られる。
【００１１】本発明の請求項３に記載した発明は、前記
絶縁性誘電体層のセラミックスの種類を、窒化アルミニ
ウム、酸化アルミニウム、窒化けい素、酸化けい素、酸
化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロン、窒化ほう素
および炭化けい素から選択される１種のセラミックス、
または２種以上の混合物とすることができる。
絶縁性誘電体層のセラミックスの種類を、窒化アルミニ
ウム、酸化アルミニウム、窒化けい素、酸化けい素、酸
化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロン、窒化ほう素
および炭化けい素から選択される１種のセラミックス、
または２種以上の混合物とすることができる。
【００１２】絶縁性誘電体層のセラミックスとしてこの
ような材質を選択すれば、前記単体金属を配合すること
によって高い静電吸着力が得られると共に耐熱性、プラ
ズマ耐久性が高いものとなる。また、セラミックスに配
合する単体金属とセラミックスとの間に存在する熱膨張
率の差を出来るだけ小さくすることができるので、焼結
後の静電吸着部の吸着面に歪みを生じたり、割れやクラ
ックを発生することはなく、耐電圧特性が改善され、ひ
いては、吸着固定している半導体ウエーハやガラス板等
の基板に歪み、割れ、クラック等の欠陥の発生を大幅に
減らすことができる。
ような材質を選択すれば、前記単体金属を配合すること
によって高い静電吸着力が得られると共に耐熱性、プラ
ズマ耐久性が高いものとなる。また、セラミックスに配
合する単体金属とセラミックスとの間に存在する熱膨張
率の差を出来るだけ小さくすることができるので、焼結
後の静電吸着部の吸着面に歪みを生じたり、割れやクラ
ックを発生することはなく、耐電圧特性が改善され、ひ
いては、吸着固定している半導体ウエーハやガラス板等
の基板に歪み、割れ、クラック等の欠陥の発生を大幅に
減らすことができる。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明者らは、静電吸着装置において、静電吸着力
は強いが、離脱が十分機能せず、また、絶縁性誘電体層
に微小クラックやポアが発生して耐電圧特性が低下する
のを防止するには、絶縁性誘電体層の材質を改質するこ
とが必要と考え、材質をセラミックスに単体金属、特に
ＭｏまたはＷを特定量配合したものとすれば、静電吸着
力は強く、離脱が十分機能すると共に、絶縁性誘電体層
に微小クラックやポアが発生することなく、耐電圧も低
下しない長寿命で、高性能な静電吸着装置を作製できる
ことを発想し、諸条件を精査して本発明を完成させたも
のである。
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。本発明者らは、静電吸着装置において、静電吸着力
は強いが、離脱が十分機能せず、また、絶縁性誘電体層
に微小クラックやポアが発生して耐電圧特性が低下する
のを防止するには、絶縁性誘電体層の材質を改質するこ
とが必要と考え、材質をセラミックスに単体金属、特に
ＭｏまたはＷを特定量配合したものとすれば、静電吸着
力は強く、離脱が十分機能すると共に、絶縁性誘電体層
に微小クラックやポアが発生することなく、耐電圧も低
下しない長寿命で、高性能な静電吸着装置を作製できる
ことを発想し、諸条件を精査して本発明を完成させたも
のである。
【００１４】本発明の静電吸着装置の一例として、図１
にその縦断面図を示した。この静電吸着装置７は、双極
型電極１の両側を絶縁性誘電体層２で被覆した板状構造
を有する静電吸着部４を、プレート部５の上面に接着剤
層３を介して接合したもので、外部電源からリード線６
を通して電極１に電圧を印加すると、静電吸着部４の上
面に置かれた試料、例えば半導体ウエーハとの間に静電
力が発生し、ウエーハを強力に吸着保持あるいは平坦度
を矯正保持することができる。
にその縦断面図を示した。この静電吸着装置７は、双極
型電極１の両側を絶縁性誘電体層２で被覆した板状構造
を有する静電吸着部４を、プレート部５の上面に接着剤
層３を介して接合したもので、外部電源からリード線６
を通して電極１に電圧を印加すると、静電吸着部４の上
面に置かれた試料、例えば半導体ウエーハとの間に静電
力が発生し、ウエーハを強力に吸着保持あるいは平坦度
を矯正保持することができる。
【００１５】本発明の静電吸着部４を構成する絶縁性誘
電体層２の主成分は、単体金属を０．１〜３０重量％添
加したセラミックスとするのがよく、単体金属には、モ
リブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）を選択する
のが好ましい。このように、絶縁性誘電体層の主成分
を、ＭｏまたはＷを混合したセラミックスとすれば、容
易にかつ正確に絶縁性誘電体層の２０℃における体積固
有抵抗値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲に制御するこ
とができ、静電吸着力が強く、離脱も容易で、熱膨張係
数も窒化アルミニウム、炭化けい素などと等しく小さ
く、焼結後の絶縁性誘電体層中に微小クラックやポアが
残存しない耐電圧特性の高い静電吸着部４を形成するこ
とができる。
電体層２の主成分は、単体金属を０．１〜３０重量％添
加したセラミックスとするのがよく、単体金属には、モ
リブデン（Ｍｏ）またはタングステン（Ｗ）を選択する
のが好ましい。このように、絶縁性誘電体層の主成分
を、ＭｏまたはＷを混合したセラミックスとすれば、容
易にかつ正確に絶縁性誘電体層の２０℃における体積固
有抵抗値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲に制御するこ
とができ、静電吸着力が強く、離脱も容易で、熱膨張係
数も窒化アルミニウム、炭化けい素などと等しく小さ
く、焼結後の絶縁性誘電体層中に微小クラックやポアが
残存しない耐電圧特性の高い静電吸着部４を形成するこ
とができる。
【００１６】前述のように、従来の技術では、アルミナ
（Ａｌ2 Ｏ3 ）に対してチタニア（Ｔｉ2 Ｏ）を数〜２
５重量％混合して絶縁性誘電体層の体積固有抵抗値を常
温で１０9 〜１０11Ω・ｃｍ程度に調整して静電力を向
上させていたが、チタニアが半導体物質であるために、
電荷の移動速度が遅くなって、体積固有抵抗値を適正化
しても電圧の印加を止めた時の応答特性（飽和吸着力到
達時間、残留吸着力消滅時間）が劣るようになり、試料
が吸着面から容易に離脱できなくなってしまう。また、
チタニアとアルミナとの熱膨張係数の差から焼結後のア
ルミナに微小クラックやポアが発生していたりして、耐
電圧が低くなるという問題点があった。
（Ａｌ2 Ｏ3 ）に対してチタニア（Ｔｉ2 Ｏ）を数〜２
５重量％混合して絶縁性誘電体層の体積固有抵抗値を常
温で１０9 〜１０11Ω・ｃｍ程度に調整して静電力を向
上させていたが、チタニアが半導体物質であるために、
電荷の移動速度が遅くなって、体積固有抵抗値を適正化
しても電圧の印加を止めた時の応答特性（飽和吸着力到
達時間、残留吸着力消滅時間）が劣るようになり、試料
が吸着面から容易に離脱できなくなってしまう。また、
チタニアとアルミナとの熱膨張係数の差から焼結後のア
ルミナに微小クラックやポアが発生していたりして、耐
電圧が低くなるという問題点があった。
【００１７】このような観点から、セラミックスの体積
固有抵抗値を適性な値に下げるための添加物について、
チタニア以外の単体金属、金属酸化物について調査、探
索した結果、ＭｏまたはＷが極めて有効であることを見
出し、添加量と体積固有抵抗値の関係を求め、静電吸着
部としての諸物性を確認した上で採用した。
固有抵抗値を適性な値に下げるための添加物について、
チタニア以外の単体金属、金属酸化物について調査、探
索した結果、ＭｏまたはＷが極めて有効であることを見
出し、添加量と体積固有抵抗値の関係を求め、静電吸着
部としての諸物性を確認した上で採用した。
【００１８】また、静電吸着部４の絶縁性誘電体層２の
セラミックスには、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒
化アルミニウム、窒化けい素、酸化けい素、酸化ジルコ
ニウム、酸化チタン、サイアロン、窒化ほう素、炭化け
い素から選択される１種、または、２種以上の混合物を
使用することができる。そして、本発明では、上記した
ように、これらのセラミックスにＭｏまたはＷを配合し
て体積固有抵抗値を所望の値に調整し、静電力の強い絶
縁性誘電体層を形成することができる。
セラミックスには、酸化アルミニウム（アルミナ）、窒
化アルミニウム、窒化けい素、酸化けい素、酸化ジルコ
ニウム、酸化チタン、サイアロン、窒化ほう素、炭化け
い素から選択される１種、または、２種以上の混合物を
使用することができる。そして、本発明では、上記した
ように、これらのセラミックスにＭｏまたはＷを配合し
て体積固有抵抗値を所望の値に調整し、静電力の強い絶
縁性誘電体層を形成することができる。
【００１９】この静電吸着部４を構成する絶縁性誘電体
層２の体積固有抵抗値は、使用する温度により適正な値
があり、例えば、吸着保持される半導体ウエーハの温度
が２０℃以下の時には、絶縁性誘電体層２の体積固有抵
抗値が、１×１０8 〜１×１０12Ω・ｃｍ程度であれ
ば、静電力が充分に発揮されデバイスダメージも起こら
ない。この低温特性は次のようにして調査した。
層２の体積固有抵抗値は、使用する温度により適正な値
があり、例えば、吸着保持される半導体ウエーハの温度
が２０℃以下の時には、絶縁性誘電体層２の体積固有抵
抗値が、１×１０8 〜１×１０12Ω・ｃｍ程度であれ
ば、静電力が充分に発揮されデバイスダメージも起こら
ない。この低温特性は次のようにして調査した。
【００２０】窒化アルミニウム粉末９５重量％と焼結剤
として酸化イットリウム粉末５重量％とからなる混合物
に、ＭｏまたはＷの含有量が０．１〜３０重量％の範囲
に変化させて体積固有抵抗値（２０℃）を１×１０7 〜
９×１０12Ω・ｃｍの範囲に調整した絶縁性誘電体粉末
を作り、電極を埋め込んで焼結し静電吸着部を作製し
た。該静電吸着部の温度を−１０℃程度に冷却保持し、
ウエーハ温度を０℃として、直流１ｋＶの電圧を印加し
てウエーハを保持できるかどうか及び、デバイスにダメ
ージが発生するかどうかについて実験を行ったところ、
表１に示したような結果が得られた。
として酸化イットリウム粉末５重量％とからなる混合物
に、ＭｏまたはＷの含有量が０．１〜３０重量％の範囲
に変化させて体積固有抵抗値（２０℃）を１×１０7 〜
９×１０12Ω・ｃｍの範囲に調整した絶縁性誘電体粉末
を作り、電極を埋め込んで焼結し静電吸着部を作製し
た。該静電吸着部の温度を−１０℃程度に冷却保持し、
ウエーハ温度を０℃として、直流１ｋＶの電圧を印加し
てウエーハを保持できるかどうか及び、デバイスにダメ
ージが発生するかどうかについて実験を行ったところ、
表１に示したような結果が得られた。
【００２１】
【表１】
【００２２】さらに、保持される半導体ウエーハの温度
が２０℃以上の時に、絶縁性誘電体層２の体積固有抵抗
値を１×１０12Ω・ｃｍ以上１×１０13Ω・ｃｍ以下程
度になるように調整すれば、ウエーハに流れるリーク電
流も少なく、ウエーハ上に描かれた回路を破壊すること
もない。
が２０℃以上の時に、絶縁性誘電体層２の体積固有抵抗
値を１×１０12Ω・ｃｍ以上１×１０13Ω・ｃｍ以下程
度になるように調整すれば、ウエーハに流れるリーク電
流も少なく、ウエーハ上に描かれた回路を破壊すること
もない。
【００２３】この耐熱性試験は、次のようにして行っ
た。ＭｏまたはＷの添加量を０．１〜３０重量％の範囲
に変化させて絶縁性誘電体の体積固有抵抗値（２０℃）
を１×１０11〜５×１０13Ω・ｃｍに調整した静電吸着
部を作製し、静電吸着部の温度を１１０℃程度に加熱保
持し、ウエーハ温度を１００℃にし、これに直流１ｋＶ
の電圧を印加してウエーハを保持できるかどうか及び、
デバイスにダメージが発生するかどうかについて実験を
行ったところ、表２に示したような結果が得られた。
た。ＭｏまたはＷの添加量を０．１〜３０重量％の範囲
に変化させて絶縁性誘電体の体積固有抵抗値（２０℃）
を１×１０11〜５×１０13Ω・ｃｍに調整した静電吸着
部を作製し、静電吸着部の温度を１１０℃程度に加熱保
持し、ウエーハ温度を１００℃にし、これに直流１ｋＶ
の電圧を印加してウエーハを保持できるかどうか及び、
デバイスにダメージが発生するかどうかについて実験を
行ったところ、表２に示したような結果が得られた。
【００２４】
【表２】
【００２５】以上の実験、調査の結果から、静電チャッ
ク用の絶縁性誘電体としては、その体積固有抵抗値を１
×１０8 〜１×１０13Ω・ｃｍの範囲内、特には１０10
〜１０12とするのが好ましいが、これを実現するために
絶縁性セラミックスに添加するＭｏまたはＷの添加量
は、０．１重量％未満では少な過ぎて抵抗値が下がら
ず、静電力が弱くてウエーハを保持出来ず、３０重量％
を超えると抵抗値が下がり、静電力が強過ぎてデバイス
にダメージが発生することになるので、０．１〜３０重
量％の範囲が良い。
ク用の絶縁性誘電体としては、その体積固有抵抗値を１
×１０8 〜１×１０13Ω・ｃｍの範囲内、特には１０10
〜１０12とするのが好ましいが、これを実現するために
絶縁性セラミックスに添加するＭｏまたはＷの添加量
は、０．１重量％未満では少な過ぎて抵抗値が下がら
ず、静電力が弱くてウエーハを保持出来ず、３０重量％
を超えると抵抗値が下がり、静電力が強過ぎてデバイス
にダメージが発生することになるので、０．１〜３０重
量％の範囲が良い。
【００２６】さらに、上記条件下、すなわち、Ｍｏまた
はＷ混合セラミックスを主成分とする絶縁性誘電体層の
体積固有抵抗値が１×１０8 〜１×１０13Ω・ｃｍの範
囲内の静電吸着部について、そのウエーハの離脱は、電
圧の印加を切断すると同時に容易に離脱できるので、静
電気的吸着・離脱応答特性は極めて良好なものとなって
いる。
はＷ混合セラミックスを主成分とする絶縁性誘電体層の
体積固有抵抗値が１×１０8 〜１×１０13Ω・ｃｍの範
囲内の静電吸着部について、そのウエーハの離脱は、電
圧の印加を切断すると同時に容易に離脱できるので、静
電気的吸着・離脱応答特性は極めて良好なものとなって
いる。
【００２７】なお、静電力は、一般に次式、 Ｆ＝Ａ・ε・（Ｖ／ｔ）2 ［（ここにＦ：静電力（Ｃ）、ε：誘電率（Ｆ／ｍ）、
Ｖ：印加電圧（ｖ）、ｔ：厚さ（μｍ）、Ａ：定数］で
表されるので、この絶縁体中には高誘電体のセラミック
ス粉末、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタ
ン酸ジルコニウム、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ラ
ンタン）等を、被吸着物である半導体デバイスにダメー
ジを発生させない程度であれば添加しても構わない。
Ｖ：印加電圧（ｖ）、ｔ：厚さ（μｍ）、Ａ：定数］で
表されるので、この絶縁体中には高誘電体のセラミック
ス粉末、例えば、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタ
ン酸ジルコニウム、ＰＬＺＴ（ジルコン酸チタン酸鉛ラ
ンタン）等を、被吸着物である半導体デバイスにダメー
ジを発生させない程度であれば添加しても構わない。
【００２８】この静電吸着部４を製造する方法の一例と
しては、先ず、セラミックス粉末にＭｏ又はＷの金属粉
末、バインダー、溶剤を混練してグリーンシートを作
り、この一面に金属粉末ペーストを用いてスクリーン印
刷で電極１を印刷する。次いで、別のグリーンシートを
重ね合せて、高圧プレスで加圧して一体化し、高温で焼
結して焼結体とし、最後にこの焼結体の両面を精密に研
磨して板状の静電吸着部４を得る。別の例としては、電
極１として金属板または導電性セラミックスシートを用
意し、この両面に絶縁性セラミックスを所望の厚さまで
溶射して板状に成形した後、この両面を高精度に研磨し
て静電吸着部４を作ることができる。
しては、先ず、セラミックス粉末にＭｏ又はＷの金属粉
末、バインダー、溶剤を混練してグリーンシートを作
り、この一面に金属粉末ペーストを用いてスクリーン印
刷で電極１を印刷する。次いで、別のグリーンシートを
重ね合せて、高圧プレスで加圧して一体化し、高温で焼
結して焼結体とし、最後にこの焼結体の両面を精密に研
磨して板状の静電吸着部４を得る。別の例としては、電
極１として金属板または導電性セラミックスシートを用
意し、この両面に絶縁性セラミックスを所望の厚さまで
溶射して板状に成形した後、この両面を高精度に研磨し
て静電吸着部４を作ることができる。
【００２９】本発明の静電吸着部４を構成する導電体電
極１の材料としては、アルミニウム、鉄、銅、銀、金、
チタン、タングステン、モリブデン、白金等の金属、グ
ラファイト、カーボン、炭化けい素、窒化チタン、炭化
チタン等の導電性セラミックスから選択される１種また
は２種以上の合金或はこれらの混合焼結体が使用され
る。
極１の材料としては、アルミニウム、鉄、銅、銀、金、
チタン、タングステン、モリブデン、白金等の金属、グ
ラファイト、カーボン、炭化けい素、窒化チタン、炭化
チタン等の導電性セラミックスから選択される１種また
は２種以上の合金或はこれらの混合焼結体が使用され
る。
【００３０】この電極１を形成するには、スクリーン印
刷法、溶射法、フォトリソグラフィー或はメッキ法等が
使用される。そして、この吸着用電場を形成するには、
被吸着物を一方の電極とし、もう片方の電極を静電吸着
部４内に置いた単極型のものとするか、または、静電吸
着部４内に二つの電極を配置した双極型としてもよい。
刷法、溶射法、フォトリソグラフィー或はメッキ法等が
使用される。そして、この吸着用電場を形成するには、
被吸着物を一方の電極とし、もう片方の電極を静電吸着
部４内に置いた単極型のものとするか、または、静電吸
着部４内に二つの電極を配置した双極型としてもよい。
【００３１】この静電吸着部４に静電力を発生させるた
めには、内部電極１に電圧を印加する必要があるため、
電極を被覆するセラミックスの一部に内部電極１に通じ
る穴を設け、外部電源から電極にリード線を配線してい
る。電極の材質が、銅、白金、ニッケルメッキや金メッ
キを施したタングステン等のように半田付けが可能な場
合には、静電チャック使用温度以上の融点を持つ半田に
より電極にリード線を半田付けしている。また、この電
極がグラファイト、タングステン、窒化チタン等のよう
に半田付け不可能な材質の場合には、セラミックスの熱
膨張率に合致した合金等でネジ付きピンを孔部に通して
電極に銀ロウ付けする構造がとられている。
めには、内部電極１に電圧を印加する必要があるため、
電極を被覆するセラミックスの一部に内部電極１に通じ
る穴を設け、外部電源から電極にリード線を配線してい
る。電極の材質が、銅、白金、ニッケルメッキや金メッ
キを施したタングステン等のように半田付けが可能な場
合には、静電チャック使用温度以上の融点を持つ半田に
より電極にリード線を半田付けしている。また、この電
極がグラファイト、タングステン、窒化チタン等のよう
に半田付け不可能な材質の場合には、セラミックスの熱
膨張率に合致した合金等でネジ付きピンを孔部に通して
電極に銀ロウ付けする構造がとられている。
【００３２】ここで、プレート部５は、前記静電吸着部
４が薄い板状で破損し易いので、先ず第一に補強材とし
て貼り合わせる補強板であり、次いで一般的には熱伝導
が良好で放熱し易いもの、かつ、熱膨張係数が小さくて
静電吸着部に歪み、反り等を与えないものがよく、酸化
アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化けい素、酸化け
い素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロン、窒
化ほう素および炭化けい素等から選択される１種のセラ
ミックス、または２種以上の混合焼結体が好ましい。ま
た、これらセラミックス板とＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等の金属
板またはステンレス等の合金板とを一体化した積層板も
使用することができる。
４が薄い板状で破損し易いので、先ず第一に補強材とし
て貼り合わせる補強板であり、次いで一般的には熱伝導
が良好で放熱し易いもの、かつ、熱膨張係数が小さくて
静電吸着部に歪み、反り等を与えないものがよく、酸化
アルミニウム、窒化アルミニウム、窒化けい素、酸化け
い素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロン、窒
化ほう素および炭化けい素等から選択される１種のセラ
ミックス、または２種以上の混合焼結体が好ましい。ま
た、これらセラミックス板とＡｌ、Ｃｕ、Ｔｉ等の金属
板またはステンレス等の合金板とを一体化した積層板も
使用することができる。
【００３３】前記静電吸着部４とプレート部５の接合に
は、通常耐熱性の高い、熱硬化性合成樹脂接着剤が使用
される。特に、常温において液状のものを用いれば、静
電吸着部とプレート部の接合が均一に容易に行えるし、
あらゆる形態のものに適用できる。この液状接着剤の塗
布には、スピンコート、バーコート、スプレーコートな
どの塗装方法が使用される。
は、通常耐熱性の高い、熱硬化性合成樹脂接着剤が使用
される。特に、常温において液状のものを用いれば、静
電吸着部とプレート部の接合が均一に容易に行えるし、
あらゆる形態のものに適用できる。この液状接着剤の塗
布には、スピンコート、バーコート、スプレーコートな
どの塗装方法が使用される。
【００３４】
【実施例】以下、本発明の実施例を挙げて具体的に説明
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）窒化アルミニウム粉末９５重量％と焼結剤
として酸化イットリウム粉末５重量％とからなる混合物
１００重量部に、モリブデン粉末２０重量部、ブチラー
ル樹脂８重量部、エタノール６０重量部およびフタル酸
ジオクチル１２重量部を添加した後、ボールミル中で５
０時間混練してスラリーを作製した。
するが、本発明はこれらに限定されるものではない。 （実施例１）窒化アルミニウム粉末９５重量％と焼結剤
として酸化イットリウム粉末５重量％とからなる混合物
１００重量部に、モリブデン粉末２０重量部、ブチラー
ル樹脂８重量部、エタノール６０重量部およびフタル酸
ジオクチル１２重量部を添加した後、ボールミル中で５
０時間混練してスラリーを作製した。
【００３５】次いで、このスラリーを真空脱泡機で処理
して、その溶剤の一部を蒸発させて粘度３０，０００ｃ
ｐｓとし、ドクターブレードを用いて厚さ０．７ｍｍの
グリーンシートを作り、それから直径が１８０ｍｍの円
板２枚を切り出し、その内１枚にタングステンペースト
を用いてスクリーン印刷により双極型電極を２．５ｍｍ
の間隔で同心円状に印刷した。また、残る１枚のグリー
ンシートの中心部に直径２ｍｍの孔を開け電極との接合
部とした。
して、その溶剤の一部を蒸発させて粘度３０，０００ｃ
ｐｓとし、ドクターブレードを用いて厚さ０．７ｍｍの
グリーンシートを作り、それから直径が１８０ｍｍの円
板２枚を切り出し、その内１枚にタングステンペースト
を用いてスクリーン印刷により双極型電極を２．５ｍｍ
の間隔で同心円状に印刷した。また、残る１枚のグリー
ンシートの中心部に直径２ｍｍの孔を開け電極との接合
部とした。
【００３６】また、電極を印刷したグリーンシートの印
刷面上に、前記孔を設けたもう１枚のグリーンシートを
重ね合せ、１００℃に加熱したプレスで８０ｋｇ／ｃｍ
2 の圧力をかけて一体化し、その後、水素２５容量％、
窒素７５容量％の雰囲気ガス中で１，８００℃の温度で
焼結し、得られた焼結体の両面を研磨し、厚さ１ｍｍの
静電吸着部を作製した。このものの２０℃における体積
固有抵抗値を測定した所、２×１０10Ω・ｃｍであっ
た。また、焼結セラミックス層には、微小クラック、ポ
ア、反り等は見られなかった。
刷面上に、前記孔を設けたもう１枚のグリーンシートを
重ね合せ、１００℃に加熱したプレスで８０ｋｇ／ｃｍ
2 の圧力をかけて一体化し、その後、水素２５容量％、
窒素７５容量％の雰囲気ガス中で１，８００℃の温度で
焼結し、得られた焼結体の両面を研磨し、厚さ１ｍｍの
静電吸着部を作製した。このものの２０℃における体積
固有抵抗値を測定した所、２×１０10Ω・ｃｍであっ
た。また、焼結セラミックス層には、微小クラック、ポ
ア、反り等は見られなかった。
【００３７】次いで、静電吸着部の中心の穴から見える
タングステン電極にニッケルメッキおよび金メッキを施
し、これにリード線を２本、融点３５０℃の半田で半田
付けして、静電吸着装置を作製した。
タングステン電極にニッケルメッキおよび金メッキを施
し、これにリード線を２本、融点３５０℃の半田で半田
付けして、静電吸着装置を作製した。
【００３８】次に、この静電吸着装置に直径６インチの
シリコンウエーハを載置し、ウエーハの温度が０℃とな
るように冷却しながら、リード線間にＤＣ±１ｋＶの電
圧を印加して静電力テスターでその静電力を測定した
所、２ｋｇ／ｃｍ2 の大きさで、ウエーハの平坦度矯正
に充分なものであった。また、印加電圧を切断した所、
素早く追従してウエーハを離脱させることができた。
シリコンウエーハを載置し、ウエーハの温度が０℃とな
るように冷却しながら、リード線間にＤＣ±１ｋＶの電
圧を印加して静電力テスターでその静電力を測定した
所、２ｋｇ／ｃｍ2 の大きさで、ウエーハの平坦度矯正
に充分なものであった。また、印加電圧を切断した所、
素早く追従してウエーハを離脱させることができた。
【００３９】（実施例２）実施例１におけるモリブデン
の添加量を１０重量部とした他は、実施例１と同様に処
理して静電吸着部を作製し、このものの２０℃における
体積固有抵抗値を測定した所、５×１０11Ω・ｃｍであ
った。また、耐熱性を見るために、ウエーハ温度が１０
０℃になるように加熱しながら静電力テスターでその静
電力を測定したところ、４ｋｇ／ｃｍ2 であり、実用性
は充分であった。また、このウエーハには回路が作製し
てあったが、リーク電流によるダメージも発生しなかっ
た。
の添加量を１０重量部とした他は、実施例１と同様に処
理して静電吸着部を作製し、このものの２０℃における
体積固有抵抗値を測定した所、５×１０11Ω・ｃｍであ
った。また、耐熱性を見るために、ウエーハ温度が１０
０℃になるように加熱しながら静電力テスターでその静
電力を測定したところ、４ｋｇ／ｃｍ2 であり、実用性
は充分であった。また、このウエーハには回路が作製し
てあったが、リーク電流によるダメージも発生しなかっ
た。
【００４０】（比較例）実施例１におけるモリブデンの
代わりにチタニア（ＴｉＯ2 ）を２．５重量部添加混合
したものを使用した他は、実施例１と同様に処理して静
電吸着部を作製し、このものの２０℃における体積固有
抵抗値を測定した所、５×１０12Ω・ｃｍであった。ま
た、耐熱性を見るために、ウエーハ温度が１００℃にな
るように加熱しながら静電力テスターでその静電力を測
定したところ、１ｋｇ／ｃｍ2 であり、実用上不十分な
値であった。また、このウエーハには回路が作製してあ
ったが、チタニアの混入に起因すると思われるデバイス
にダメージが多数発生した。
代わりにチタニア（ＴｉＯ2 ）を２．５重量部添加混合
したものを使用した他は、実施例１と同様に処理して静
電吸着部を作製し、このものの２０℃における体積固有
抵抗値を測定した所、５×１０12Ω・ｃｍであった。ま
た、耐熱性を見るために、ウエーハ温度が１００℃にな
るように加熱しながら静電力テスターでその静電力を測
定したところ、１ｋｇ／ｃｍ2 であり、実用上不十分な
値であった。また、このウエーハには回路が作製してあ
ったが、チタニアの混入に起因すると思われるデバイス
にダメージが多数発生した。
【００４１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
【００４２】
【発明の効果】本発明の静電吸着装置は、試料を静電吸
着する静電吸着部の絶縁性誘電体層の材質をＭｏまたは
Ｗを０．１〜３０重量％添加したセラミックスとし、こ
の絶縁性誘電体層の２０℃における体積固有抵抗値を１
０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲に制御したもので、静電吸
着力が強く、離脱も容易で、熱膨張係数も、ＡｌＮ、Ｓ
ｉＣとほぼ等しいことから、焼結後の基材中に微小クラ
ックやポアの残存しない耐電圧特性にも優れた高性能を
発揮するもので、産業上その利用価値は極めて高いもの
である。
着する静電吸着部の絶縁性誘電体層の材質をＭｏまたは
Ｗを０．１〜３０重量％添加したセラミックスとし、こ
の絶縁性誘電体層の２０℃における体積固有抵抗値を１
０8 〜１０13Ω・ｃｍの範囲に制御したもので、静電吸
着力が強く、離脱も容易で、熱膨張係数も、ＡｌＮ、Ｓ
ｉＣとほぼ等しいことから、焼結後の基材中に微小クラ
ックやポアの残存しない耐電圧特性にも優れた高性能を
発揮するもので、産業上その利用価値は極めて高いもの
である。
【図１】本発明の静電吸着装置の一例を示す縦断面図で
ある。
ある。
【符号の説明】 １…電極、 ２…絶縁性誘電体層、 ３…接着剤層、 ４…静電吸着部、 ５…プレート部、 ６…リード線、 ７…静電吸着装置。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小嶋 伸次 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内 (72)発明者 小林 利美 群馬県安中市磯部２丁目13番１号 信越化 学工業株式会社精密機能材料研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】 絶縁性誘電体層で被覆されている導電体
電極に電圧を印加して、該絶縁性誘電体層に試料を静電
吸着させる静電吸着装置において、該絶縁性誘電体層の
主成分が、単体金属を０．１〜３０重量％添加したセラ
ミックスであり、かつ該金属含有セラミックスの２０℃
における体積固有抵抗値を１０8 〜１０13Ω・ｃｍとし
たことを特徴とする静電吸着装置。 - 【請求項２】 前記単体金属が、モリブデンまたはタン
グステンであることを特徴とする請求項１に記載した静
電吸着装置。 - 【請求項３】 前記絶縁性誘電体層のセラミックスが、
窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化けい素、酸
化けい素、酸化ジルコニウム、酸化チタン、サイアロ
ン、窒化ほう素および炭化けい素から選択される１種の
セラミックス、または２種以上の混合物であることを特
徴とする請求項１または請求項２に記載した静電吸着装
置。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9282640A JPH11111828A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 静電吸着装置 |
| TW087116009A TW392277B (en) | 1997-09-30 | 1998-09-25 | Electrostatic holding apparatus |
| US09/163,081 US6351367B1 (en) | 1997-09-30 | 1998-09-29 | Electrostatic holding apparatus having insulating layer with enables easy attachment and detachment of semiconductor object |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9282640A JPH11111828A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 静電吸着装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11111828A true JPH11111828A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17655156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9282640A Pending JPH11111828A (ja) | 1997-09-30 | 1997-09-30 | 静電吸着装置 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6351367B1 (ja) |
| JP (1) | JPH11111828A (ja) |
| TW (1) | TW392277B (ja) |
Cited By (3)
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| US7042697B2 (en) | 2000-05-19 | 2006-05-09 | Ngk Insulators, Ltd. | Electrostatic chucks and electrostatically attracting structures |
| JP2008277545A (ja) * | 2007-04-27 | 2008-11-13 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック |
Families Citing this family (21)
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|---|---|---|---|---|
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| KR100841148B1 (ko) * | 2003-10-27 | 2008-06-24 | 교세라 가부시키가이샤 | 복합재료와 웨이퍼 유지부재 및 이들의 제조방법 |
| US7119346B2 (en) * | 2003-11-13 | 2006-10-10 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
| JP4321855B2 (ja) * | 2003-12-11 | 2009-08-26 | 日本碍子株式会社 | セラミックチャック |
| US7245357B2 (en) * | 2003-12-15 | 2007-07-17 | Asml Netherlands B.V. | Lithographic apparatus and device manufacturing method |
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