JPH1131736A - 半導体製造装置用静電吸着ステージ - Google Patents
半導体製造装置用静電吸着ステージInfo
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- JPH1131736A JPH1131736A JP20248297A JP20248297A JPH1131736A JP H1131736 A JPH1131736 A JP H1131736A JP 20248297 A JP20248297 A JP 20248297A JP 20248297 A JP20248297 A JP 20248297A JP H1131736 A JPH1131736 A JP H1131736A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 装置稼働率やコストパフォーマンスを高めな
がら、広範囲の温度領域で使用できる半導体製造装置用
静電吸着ステージを提供する。 【解決手段】 ステージ母材として絶縁部材１１を備
え、この絶縁部材の内部に電極１２を設けると共にこの
電極の上側領域を第１絶縁層１１ａとして用い、第１絶
縁層の上に、第１絶縁層と異なる材質の第２絶縁層１３
を設け、電極に電圧を印加することにより第２絶縁層の
表面に静電吸着力を発生させるように構成される。
がら、広範囲の温度領域で使用できる半導体製造装置用
静電吸着ステージを提供する。 【解決手段】 ステージ母材として絶縁部材１１を備
え、この絶縁部材の内部に電極１２を設けると共にこの
電極の上側領域を第１絶縁層１１ａとして用い、第１絶
縁層の上に、第１絶縁層と異なる材質の第２絶縁層１３
を設け、電極に電圧を印加することにより第２絶縁層の
表面に静電吸着力を発生させるように構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体製造装置用静
電吸着ステージに関し、特に、ウェハを電気的に吸着し
てウェハホルダに固定する半導体製造装置用吸着ステー
ジに関する。
電吸着ステージに関し、特に、ウェハを電気的に吸着し
てウェハホルダに固定する半導体製造装置用吸着ステー
ジに関する。
【０００２】
【従来の技術】シリコンウェハ等にパターンニング等の
各種微細加工を施して多数のトランジスタを含む集積回
路を作製するときには、当該ウェハを平坦な面に確実に
固定することが必要となる。確実な固定を行うため、従
来では、機械的チャック、真空式あるいは電気式のチャ
ックが用いられていた。これらのチャックの中で電気式
チャックは、ウェハを吸着固定する静電吸着板を利用す
るもので、ウェハの平坦度を良好に保って固定でき、ウ
ェハに押え代を取る必要がなく、しかも真空中での使用
が可能であるため、半導体製造技術分野において特に有
用である。
各種微細加工を施して多数のトランジスタを含む集積回
路を作製するときには、当該ウェハを平坦な面に確実に
固定することが必要となる。確実な固定を行うため、従
来では、機械的チャック、真空式あるいは電気式のチャ
ックが用いられていた。これらのチャックの中で電気式
チャックは、ウェハを吸着固定する静電吸着板を利用す
るもので、ウェハの平坦度を良好に保って固定でき、ウ
ェハに押え代を取る必要がなく、しかも真空中での使用
が可能であるため、半導体製造技術分野において特に有
用である。
【０００３】従来の静電吸着ステージの一例を図６と図
７を参照して説明する。静電吸着ステージ６１は、円板
状の絶縁部材６２と、その内部に埋め込まれた電極６３
とから構成される。絶縁部材６２における電極６３の上
側部分には絶縁層６２ａの領域が形成される。また電極
６３には所要電圧を印加する直流電源６４が接続され
る。静電吸着ステージ６１はメタルステージ６５の上に
配置され、メタルステージ６５は絶縁部材６２を支持す
る。メタルステージ６５の下方にはヒータ６６が配置さ
れる。メタルステージ６５はヒータ６６によって加熱さ
れ、熱を受けて温度が上昇したメタルステージ６５はさ
らに静電吸着ステージ６１を加熱する。
７を参照して説明する。静電吸着ステージ６１は、円板
状の絶縁部材６２と、その内部に埋め込まれた電極６３
とから構成される。絶縁部材６２における電極６３の上
側部分には絶縁層６２ａの領域が形成される。また電極
６３には所要電圧を印加する直流電源６４が接続され
る。静電吸着ステージ６１はメタルステージ６５の上に
配置され、メタルステージ６５は絶縁部材６２を支持す
る。メタルステージ６５の下方にはヒータ６６が配置さ
れる。メタルステージ６５はヒータ６６によって加熱さ
れ、熱を受けて温度が上昇したメタルステージ６５はさ
らに静電吸着ステージ６１を加熱する。
【０００４】絶縁部材６２の上面はウェハ６７が載置さ
れるステージ面となる。電極６３とウェハ６７の間には
上記絶縁層６２ａが存在する。直流電源６４により電極
６３に電圧が印加されると、絶縁層６２ａの表面に静電
力が生成され、ウェハ６７は絶縁部材６２上に静電吸着
される。ヒータ６６は、図示しない外部電源から電力が
投入されると、熱を発生し、メタルステージ６５を加熱
し、さらに絶縁部材６２上のウェハ６７を所定温度に昇
温する。
れるステージ面となる。電極６３とウェハ６７の間には
上記絶縁層６２ａが存在する。直流電源６４により電極
６３に電圧が印加されると、絶縁層６２ａの表面に静電
力が生成され、ウェハ６７は絶縁部材６２上に静電吸着
される。ヒータ６６は、図示しない外部電源から電力が
投入されると、熱を発生し、メタルステージ６５を加熱
し、さらに絶縁部材６２上のウェハ６７を所定温度に昇
温する。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】従来の静電吸着ステー
ジ６１は、ウェハ６７と電極６３の間の絶縁層が単層構
造の静電吸着ステージである。この静電吸着ステージ６
１によってウェハ６７を固定する場合、絶縁層６２ａの
体積抵抗が、吸着性能を決定する上で重要な要因とな
る。
ジ６１は、ウェハ６７と電極６３の間の絶縁層が単層構
造の静電吸着ステージである。この静電吸着ステージ６
１によってウェハ６７を固定する場合、絶縁層６２ａの
体積抵抗が、吸着性能を決定する上で重要な要因とな
る。
【０００６】ここで「体積抵抗」とは、Ｒ＝ρ×Ｌ／Ｓ
〔オーム（Ω）〕の式で与えられる抵抗値Ｒを、物質の
単位面積で割った値である。なお上記式でρは抵抗率、
Ｌは距離、Ｓは面積を意味する。
〔オーム（Ω）〕の式で与えられる抵抗値Ｒを、物質の
単位面積で割った値である。なお上記式でρは抵抗率、
Ｌは距離、Ｓは面積を意味する。
【０００７】また抵抗と温度との関係は、Ｒb ＝Ｒ
a ｛１＋α１（ｔb −ｔa ）｝の式で与えられる。この
式でα１は温度係数、ｔa とｔb は温度、ｔb ＞ｔa で
ある。
a ｛１＋α１（ｔb −ｔa ）｝の式で与えられる。この
式でα１は温度係数、ｔa とｔb は温度、ｔb ＞ｔa で
ある。
【０００８】上記関係より絶縁層６２ａの体積抵抗は温
度に依存して大幅に変化する。なお本明細書中および図
中では堆積抵抗を「Ｒ」として示すこととする。
度に依存して大幅に変化する。なお本明細書中および図
中では堆積抵抗を「Ｒ」として示すこととする。
【０００９】一般的に体積抵抗Ｒは、常温では１０10Ω
／ｃｍと高くなり、高温になると１０7 Ω／ｃｍと低く
なる。
／ｃｍと高くなり、高温になると１０7 Ω／ｃｍと低く
なる。
【００１０】また従来の静電吸着ステージ６１による吸
着方法では、Ｊ・Ｒ（ジョンソン・ラーベック）方式を
採用しているので、数μＡ〜数ｍＡの漏れ電流が必要と
なる。ここで「Ｊ・Ｒ力（ジョンソン・ラーベック
力）」とは、絶縁層６２ａ内を微少電流が流れることに
よって絶縁層６２ａの表面近傍に電荷が生じ、これによ
って大きな吸着力を発生させ、静電吸着ステージ６１上
にウェハ６７を吸着する方式である（Nikkei Mechanica
l 1986,6,16 のP129〜P133を参照）。
着方法では、Ｊ・Ｒ（ジョンソン・ラーベック）方式を
採用しているので、数μＡ〜数ｍＡの漏れ電流が必要と
なる。ここで「Ｊ・Ｒ力（ジョンソン・ラーベック
力）」とは、絶縁層６２ａ内を微少電流が流れることに
よって絶縁層６２ａの表面近傍に電荷が生じ、これによ
って大きな吸着力を発生させ、静電吸着ステージ６１上
にウェハ６７を吸着する方式である（Nikkei Mechanica
l 1986,6,16 のP129〜P133を参照）。
【００１１】ところで、上記静電吸着ステージの絶縁部
材６２の体積抵抗Ｒは図７に示すごとく温度による体積
抵抗の変化量が大きく、そのため、使用温度に応じて上
記の漏れ電流が大きく変化する。漏れ電流が大きく変化
すると、吸着力の範囲が限定される。
材６２の体積抵抗Ｒは図７に示すごとく温度による体積
抵抗の変化量が大きく、そのため、使用温度に応じて上
記の漏れ電流が大きく変化する。漏れ電流が大きく変化
すると、吸着力の範囲が限定される。
【００１２】一例として図７に示した直線７１の例を説
明する。直線７１の特性を有する静電吸着ステージは低
温タイプのものである。低温タイプでは、常温領域では
体積抵抗は高くなり（１０10Ωｃｍ以上）、漏れ電流は
数μＡ（アンペア）以下となって吸着力が低下する。ま
た高温領域（５００℃）では体積抵抗が低くなりすぎ
（１０7 Ωｃｍ以下）、漏れ電流が数百ｍＡ以上とな
り、直流電源６４の定格容量をオーバーし、電極６３に
印加される電圧が低下し、吸着力が低下する。静電吸着
ステージでは適正な漏れ電流（数百μＡ〜数十ｍＡ）が
必要であり、従って図７に示す直線７１に示す低温タイ
プの静電吸着ステージの使用温度は２５〜２００℃とな
る。
明する。直線７１の特性を有する静電吸着ステージは低
温タイプのものである。低温タイプでは、常温領域では
体積抵抗は高くなり（１０10Ωｃｍ以上）、漏れ電流は
数μＡ（アンペア）以下となって吸着力が低下する。ま
た高温領域（５００℃）では体積抵抗が低くなりすぎ
（１０7 Ωｃｍ以下）、漏れ電流が数百ｍＡ以上とな
り、直流電源６４の定格容量をオーバーし、電極６３に
印加される電圧が低下し、吸着力が低下する。静電吸着
ステージでは適正な漏れ電流（数百μＡ〜数十ｍＡ）が
必要であり、従って図７に示す直線７１に示す低温タイ
プの静電吸着ステージの使用温度は２５〜２００℃とな
る。
【００１３】上記と同様に考えることにより、図７で、
さらに直線７２は高温タイプの静電吸着ステージの特性
を示し、直線７３は中温タイプの静電吸着ステージの特
性を示している。高温タイプの静電吸着ステージの使用
温度は３００〜５００℃であり、中温タイプの静電吸着
ステージの使用温度は１００〜３００℃である。
さらに直線７２は高温タイプの静電吸着ステージの特性
を示し、直線７３は中温タイプの静電吸着ステージの特
性を示している。高温タイプの静電吸着ステージの使用
温度は３００〜５００℃であり、中温タイプの静電吸着
ステージの使用温度は１００〜３００℃である。
【００１４】従って、静電吸着ステージを常温領域（約
２５℃）から高温領域（５００℃以上）までの温度範囲
で使用するには、低温タイプ、中温タイプ、高温タイプ
の３種類の異なった体積抵抗を有する静電吸着ステージ
が必要であった。
２５℃）から高温領域（５００℃以上）までの温度範囲
で使用するには、低温タイプ、中温タイプ、高温タイプ
の３種類の異なった体積抵抗を有する静電吸着ステージ
が必要であった。
【００１５】そこで従来の半導体製造装置の静電吸着ス
テージ方式では、広範囲な温度領域を必要とするプロセ
スに対応させるため、第１に１つのプロセスチャンバに
おいてプロセス条件ごとに静電吸着ステージを交換する
方式、第２に温度条件に合ったプロセスチャンバを複数
用意し、温度条件に応じたプロセスチャンバを使用する
方式が採用された。このような方式によれば、装置的に
は使用することが可能となるが、装置の稼働率が大幅に
低下し、コストパフォーマンスが悪くなるという問題が
あった。
テージ方式では、広範囲な温度領域を必要とするプロセ
スに対応させるため、第１に１つのプロセスチャンバに
おいてプロセス条件ごとに静電吸着ステージを交換する
方式、第２に温度条件に合ったプロセスチャンバを複数
用意し、温度条件に応じたプロセスチャンバを使用する
方式が採用された。このような方式によれば、装置的に
は使用することが可能となるが、装置の稼働率が大幅に
低下し、コストパフォーマンスが悪くなるという問題が
あった。
【００１６】本発明の目的は、上記の問題を解決するこ
とにあり、装置稼働率やコストパフォーマンスを高めな
がら、広範囲の温度領域で使用できる半導体製造装置用
静電吸着ステージを提供することにある。
とにあり、装置稼働率やコストパフォーマンスを高めな
がら、広範囲の温度領域で使用できる半導体製造装置用
静電吸着ステージを提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段および作用】本発明に係る
半導体製造装置用静電吸着ステージは、上記目的を達成
するために、次のように構成される。
半導体製造装置用静電吸着ステージは、上記目的を達成
するために、次のように構成される。
【００１８】第１の静電吸着ステージ（請求項１に対
応）は、ステージ母材として絶縁部材を備え、この絶縁
部材の内部に電極を設けると共にこの電極の上側領域を
第１絶縁層として用い、第１絶縁層の上に、第１絶縁層
と異なる材質の第２絶縁層を設け、電極に電圧を印加す
ることにより第２絶縁層の表面に静電吸着力を発生させ
るように構成される。
応）は、ステージ母材として絶縁部材を備え、この絶縁
部材の内部に電極を設けると共にこの電極の上側領域を
第１絶縁層として用い、第１絶縁層の上に、第１絶縁層
と異なる材質の第２絶縁層を設け、電極に電圧を印加す
ることにより第２絶縁層の表面に静電吸着力を発生させ
るように構成される。
【００１９】静電吸着ステージである第１絶縁層の表面
に、の第１絶縁層と異なる体積抵抗を有する第２絶縁層
を形成することで、低温域ではクーロン力が増加し静電
吸着が可能となり、高温域では体積抵抗の低下を抑制
し、漏れ電流の増加を防止しＪ・Ｒ力で静電吸着力を高
めている。これにより、１台の静電吸着ステージを利用
して広範囲な温度領域で使用することができ、温度領域
に依存した静電吸着ステージの交換が不要となり、プロ
セスチャンバで異なった温度プロセスの使用が可能とな
り、装置のコストパフォーマンスを高めることが可能と
なる。
に、の第１絶縁層と異なる体積抵抗を有する第２絶縁層
を形成することで、低温域ではクーロン力が増加し静電
吸着が可能となり、高温域では体積抵抗の低下を抑制
し、漏れ電流の増加を防止しＪ・Ｒ力で静電吸着力を高
めている。これにより、１台の静電吸着ステージを利用
して広範囲な温度領域で使用することができ、温度領域
に依存した静電吸着ステージの交換が不要となり、プロ
セスチャンバで異なった温度プロセスの使用が可能とな
り、装置のコストパフォーマンスを高めることが可能と
なる。
【００２０】第２の静電吸着ステージ（請求項２に対
応）は、上記第１の構成において、静電吸着力として、
低温時には第２絶縁層のみが作用しクーロン力が支配的
になり、高温時には第１絶縁層と第２絶縁層が合成して
作用しＪ・Ｒ力が支配的になるように、第１絶縁層と第
２絶縁層の材質が決定される。これにより、常温から高
温に至る広い領域で有効な静電吸着力を発生させること
ができる。
応）は、上記第１の構成において、静電吸着力として、
低温時には第２絶縁層のみが作用しクーロン力が支配的
になり、高温時には第１絶縁層と第２絶縁層が合成して
作用しＪ・Ｒ力が支配的になるように、第１絶縁層と第
２絶縁層の材質が決定される。これにより、常温から高
温に至る広い領域で有効な静電吸着力を発生させること
ができる。
【００２１】第３の静電吸着ステージ（請求項３に対
応）は、上記第２の構成において、第１絶縁層は中温タ
イプの体積抵抗材であり、前記第２絶縁層は高温タイプ
の体積抵抗材である。
応）は、上記第２の構成において、第１絶縁層は中温タ
イプの体積抵抗材であり、前記第２絶縁層は高温タイプ
の体積抵抗材である。
【００２２】第４の静電吸着ステージ（請求項４に対
応）は、上記の第２または第３の構成において、第２絶
縁層の厚みは、低温時に静電吸着力として十分なクーロ
ン力を生じさせる極薄い厚みであり、好ましくは数μｍ
程度である。
応）は、上記の第２または第３の構成において、第２絶
縁層の厚みは、低温時に静電吸着力として十分なクーロ
ン力を生じさせる極薄い厚みであり、好ましくは数μｍ
程度である。
【００２３】第５の静電吸着ステージ（請求項５に対
応）は、上記第４の構成において、第１絶縁層の厚みと
第２絶縁層の厚みの和は、高温時にクーロン力を低下さ
せる相対的に大きい厚みとなり、好ましくは１ｍｍ程度
である。
応）は、上記第４の構成において、第１絶縁層の厚みと
第２絶縁層の厚みの和は、高温時にクーロン力を低下さ
せる相対的に大きい厚みとなり、好ましくは１ｍｍ程度
である。
【００２４】第６の静電吸着ステージ（請求項６に対
応）は、上記第１の構成において、第２絶縁層は、絶縁
部材上にイオンプレーティング法でコーティングされる
ことを特徴とする。
応）は、上記第１の構成において、第２絶縁層は、絶縁
部材上にイオンプレーティング法でコーティングされる
ことを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の好適な実施形態
を添付した図１〜図５を参照して説明する。図１は本発
明に係る静電吸着ステージの代表的実施形態を示し、図
２は当該静電吸着ステージにおける温度（横軸）と体積
抵抗（縦軸）の関係を示し、図３は当該静電吸着ステー
ジの等価回路を示し、図４は低温時における等価回路を
示し、図５は高温時における等価回路を示す。
を添付した図１〜図５を参照して説明する。図１は本発
明に係る静電吸着ステージの代表的実施形態を示し、図
２は当該静電吸着ステージにおける温度（横軸）と体積
抵抗（縦軸）の関係を示し、図３は当該静電吸着ステー
ジの等価回路を示し、図４は低温時における等価回路を
示し、図５は高温時における等価回路を示す。
【００２６】図１に示すように、本実施形態による静電
吸着ステージ１０は、ステージ母材としての円板状の絶
縁部材１１と、その内部に埋め込まれた電極１２と、絶
縁部材１１の上に形成された絶縁層１３とから構成され
る。絶縁部材１１において、電極１２の上側部分には絶
縁層１１ａの領域が形成される。以下では絶縁層１１ａ
を第１絶縁層といい、絶縁層１３を第２絶縁層という。
電極１２には所要電圧を印加する直流電源１４が接続さ
れる。静電吸着ステージ１０はメタルステージ１５の上
に配置され、メタルステージ１５は絶縁部材１１を下側
から支持する。メタルステージ１５の下方にはヒータ１
６が配置される。メタルステージ１５はヒータ１６によ
って加熱され、熱を受けて温度が上昇したメタルステー
ジ１５はさらに静電吸着ステージ１０を加熱する。
吸着ステージ１０は、ステージ母材としての円板状の絶
縁部材１１と、その内部に埋め込まれた電極１２と、絶
縁部材１１の上に形成された絶縁層１３とから構成され
る。絶縁部材１１において、電極１２の上側部分には絶
縁層１１ａの領域が形成される。以下では絶縁層１１ａ
を第１絶縁層といい、絶縁層１３を第２絶縁層という。
電極１２には所要電圧を印加する直流電源１４が接続さ
れる。静電吸着ステージ１０はメタルステージ１５の上
に配置され、メタルステージ１５は絶縁部材１１を下側
から支持する。メタルステージ１５の下方にはヒータ１
６が配置される。メタルステージ１５はヒータ１６によ
って加熱され、熱を受けて温度が上昇したメタルステー
ジ１５はさらに静電吸着ステージ１０を加熱する。
【００２７】第２絶縁層１３の上面にはウェハ１７が載
置され、静電吸着ステージ１０のステージ面となってい
る。電極１２とウェハ１７の間には上記の第１絶縁層１
１ａと第２絶縁層１３からなる絶縁層部分が設けられ、
２層の絶縁層が存在する。直流電源１４により電極１２
に電圧が印加されると、第２絶縁層１３の表面に静電吸
着力が生成され、ウェハ１７は第２絶縁層１３の表面上
に吸着される。ヒータ１６は、図示しない外部電源から
電力が投入されると、熱を発生し、メタルステージ１５
を加熱し、さらに絶縁部材１１等を経由してウェハ１７
を所定温度に昇温させる。
置され、静電吸着ステージ１０のステージ面となってい
る。電極１２とウェハ１７の間には上記の第１絶縁層１
１ａと第２絶縁層１３からなる絶縁層部分が設けられ、
２層の絶縁層が存在する。直流電源１４により電極１２
に電圧が印加されると、第２絶縁層１３の表面に静電吸
着力が生成され、ウェハ１７は第２絶縁層１３の表面上
に吸着される。ヒータ１６は、図示しない外部電源から
電力が投入されると、熱を発生し、メタルステージ１５
を加熱し、さらに絶縁部材１１等を経由してウェハ１７
を所定温度に昇温させる。
【００２８】上記構成を有する静電吸着ステージ１０に
おいて、ステージ母材となる絶縁部材１１は中温タイプ
（好ましくは１００〜３００℃）の体積抵抗を有する材
質で作られている。従って第１絶縁層１１ａは中温タイ
プの体積抵抗材である。第１絶縁層１１ａの体積抵抗の
温度特性は、図２においてグラフＡで示される。
おいて、ステージ母材となる絶縁部材１１は中温タイプ
（好ましくは１００〜３００℃）の体積抵抗を有する材
質で作られている。従って第１絶縁層１１ａは中温タイ
プの体積抵抗材である。第１絶縁層１１ａの体積抵抗の
温度特性は、図２においてグラフＡで示される。
【００２９】また第２絶縁層１３は高温タイプ（好まし
くは３００〜５００℃）の体積抵抗を有する材質で作ら
れている。第２絶縁層１３は、実際上、例えばイオンプ
レーティング法で絶縁部材１１の上面、すなわち第１絶
縁層１１ａの表面にコーティングされている。高温タイ
プの体積抵抗材としては、例えばアルミナ材を使用して
いる。第２絶縁層１３の厚みは、後述するように低温時
に吸着力として十分なクーロン力を生じさせる極薄い厚
みであり、例えば数μｍ程度である。第２絶縁層１３の
体積抵抗の温度特性は、図２においてグラフＢで示され
る。
くは３００〜５００℃）の体積抵抗を有する材質で作ら
れている。第２絶縁層１３は、実際上、例えばイオンプ
レーティング法で絶縁部材１１の上面、すなわち第１絶
縁層１１ａの表面にコーティングされている。高温タイ
プの体積抵抗材としては、例えばアルミナ材を使用して
いる。第２絶縁層１３の厚みは、後述するように低温時
に吸着力として十分なクーロン力を生じさせる極薄い厚
みであり、例えば数μｍ程度である。第２絶縁層１３の
体積抵抗の温度特性は、図２においてグラフＢで示され
る。
【００３０】上記のように第１絶縁層１１ａと第２絶縁
層１３を備えてなる静電吸着ステージ１０の吸着動作を
図３〜図５を参照して説明する。
層１３を備えてなる静電吸着ステージ１０の吸着動作を
図３〜図５を参照して説明する。
【００３１】図２で、グラフＡは第１絶縁層１１ａの体
積抵抗（Ｒ1 とする）の温度特性を示し、グラフＢは第
２絶縁層１３の体積抵抗（Ｒ2 とする）の温度特性を示
す。さらにグラフＣは第１絶縁層１１ａの体積抵抗Ｒ1
と第２絶縁層１３の体積抵抗Ｒ2 を合成した体積抵抗
（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）を示している。図２で明らかなように、
結論的には、合成された体積抵抗は、第２絶縁層１３の
体積抵抗と類似した温度特性を有している。その理由を
以下に述べる。
積抵抗（Ｒ1 とする）の温度特性を示し、グラフＢは第
２絶縁層１３の体積抵抗（Ｒ2 とする）の温度特性を示
す。さらにグラフＣは第１絶縁層１１ａの体積抵抗Ｒ1
と第２絶縁層１３の体積抵抗Ｒ2 を合成した体積抵抗
（Ｒ1 ＋Ｒ2 ）を示している。図２で明らかなように、
結論的には、合成された体積抵抗は、第２絶縁層１３の
体積抵抗と類似した温度特性を有している。その理由を
以下に述べる。
【００３２】静電吸着力には前述のＪ・Ｒ力とクーロン
力の２種類の力がある。ここで「クーロン力」とは、吸
着物が導体または半導体であるときに、当該吸着物に垂
直に形成された電界に基づき生じ、下記の関係式で表さ
れる力である（詳細は、Nikkei Mechanical 1986,6,16
のP129〜P133を参照）。
力の２種類の力がある。ここで「クーロン力」とは、吸
着物が導体または半導体であるときに、当該吸着物に垂
直に形成された電界に基づき生じ、下記の関係式で表さ
れる力である（詳細は、Nikkei Mechanical 1986,6,16
のP129〜P133を参照）。
【００３３】
【数１】Ｆｃ＝１／２ε（Ｖ／ｄ）2
【００３４】前述のごとく第１絶縁層１１ａの体積抵抗
Ｒ1 とし、第２絶縁層１３の体積抵抗Ｒ2 とするとき、
図３に示すように、等価回路としては、合成された体積
抵抗はＲ1 ＋Ｒ2 で与えられる。この場合において、低
温の場合の等価回路を考察すると、上記実施形態の構成
を有する静電吸着ステージ１０では、中温タイプとして
構成された静電吸着ステージのウェハ吸着面に、高温タ
イプの体積抵抗材（アルミナ材）からなる第２絶縁層１
３を形成したため、低温領域の体積抵抗の値は高温タイ
プである第２絶縁層１３の体積抵抗値Ｒ2 で決まること
になる。このときの等価回路を図４に示している。図４
に示す通り、電極とウェハの間の絶縁層部分の厚みは等
価的に第２絶縁層１３の厚みとなり、数μｍとなる。そ
の結果、電極１２とウェハ１７の間の絶縁層部分の厚み
が数μｍと非常に薄くなり、当該厚みに反比例するクー
ロン力Ｆｃが大きくなり、これにより静電吸着力は増加
することになる。この場合にはクーロン力が効いて静電
吸着力が高められる。
Ｒ1 とし、第２絶縁層１３の体積抵抗Ｒ2 とするとき、
図３に示すように、等価回路としては、合成された体積
抵抗はＲ1 ＋Ｒ2 で与えられる。この場合において、低
温の場合の等価回路を考察すると、上記実施形態の構成
を有する静電吸着ステージ１０では、中温タイプとして
構成された静電吸着ステージのウェハ吸着面に、高温タ
イプの体積抵抗材（アルミナ材）からなる第２絶縁層１
３を形成したため、低温領域の体積抵抗の値は高温タイ
プである第２絶縁層１３の体積抵抗値Ｒ2 で決まること
になる。このときの等価回路を図４に示している。図４
に示す通り、電極とウェハの間の絶縁層部分の厚みは等
価的に第２絶縁層１３の厚みとなり、数μｍとなる。そ
の結果、電極１２とウェハ１７の間の絶縁層部分の厚み
が数μｍと非常に薄くなり、当該厚みに反比例するクー
ロン力Ｆｃが大きくなり、これにより静電吸着力は増加
することになる。この場合にはクーロン力が効いて静電
吸着力が高められる。
【００３５】一方、高温の場合（例えば温度７００℃）
の等価回路を考察すると、上記実施形態の構成を有する
静電吸着ステージ１０では、第２絶縁層１３の体積抵抗
Ｒ2と第１絶縁層１１ａの体積抵抗Ｒ1 がほぼ等しい値
（温度７００℃では約７×１０8 Ωｃｍ）となるので、
合成した体積抵抗の値は、２つの体積抵抗の和Ｒ1 ＋Ｒ
2 として示すことができる。このときの等価回路は、図
５に示される。
の等価回路を考察すると、上記実施形態の構成を有する
静電吸着ステージ１０では、第２絶縁層１３の体積抵抗
Ｒ2と第１絶縁層１１ａの体積抵抗Ｒ1 がほぼ等しい値
（温度７００℃では約７×１０8 Ωｃｍ）となるので、
合成した体積抵抗の値は、２つの体積抵抗の和Ｒ1 ＋Ｒ
2 として示すことができる。このときの等価回路は、図
５に示される。
【００３６】高温領域では、電極１２とウェハ１７の間
の絶縁層部分は図５に示す通りの等価回路となり、かつ
第１絶縁層１１ａと第２絶縁層１３の体積抵抗Ｒ1 ，Ｒ
2 がほぼ等しくなるので、合成抵抗はＲ1 ＋Ｒ2 ＝２Ｒ
1 となり、漏れ電流を１／２以下に抑制できる。
の絶縁層部分は図５に示す通りの等価回路となり、かつ
第１絶縁層１１ａと第２絶縁層１３の体積抵抗Ｒ1 ，Ｒ
2 がほぼ等しくなるので、合成抵抗はＲ1 ＋Ｒ2 ＝２Ｒ
1 となり、漏れ電流を１／２以下に抑制できる。
【００３７】この結果、高温領域で、従来では漏れ電流
ＩはＶ／Ｒ1 となっていたが、本実施形態では漏れ電流
ＩはＶ／２Ｒ1 となり、体積抵抗が従来の体積抵抗Ｒ1
の２倍となった分、漏れ電流を１／２以下に抑制できる
のである。
ＩはＶ／Ｒ1 となっていたが、本実施形態では漏れ電流
ＩはＶ／２Ｒ1 となり、体積抵抗が従来の体積抵抗Ｒ1
の２倍となった分、漏れ電流を１／２以下に抑制できる
のである。
【００３８】さらに高温領域では、電極１２とウェハ１
７の間の上記絶縁層部分の厚みが図５に示す通り等価的
に第１絶縁層１１ａの厚みと第２絶縁層１３の厚みとの
和となり、約１ｍｍ程度となる。従って、高温領域での
静電吸着ステージ１０でもクーロン力は発生するが、絶
縁層部分の厚みが１ｍｍ程度となるので、クーロン力は
距離が大きくなると微少となり、吸着力としての影響は
小さいものとなる。
７の間の上記絶縁層部分の厚みが図５に示す通り等価的
に第１絶縁層１１ａの厚みと第２絶縁層１３の厚みとの
和となり、約１ｍｍ程度となる。従って、高温領域での
静電吸着ステージ１０でもクーロン力は発生するが、絶
縁層部分の厚みが１ｍｍ程度となるので、クーロン力は
距離が大きくなると微少となり、吸着力としての影響は
小さいものとなる。
【００３９】以上のように本実施形態による静電吸着ス
テージ１０では、高温領域ではＪ・Ｒ力が支配的となる
が、低温領域ではクーロン力が支配的となる。
テージ１０では、高温領域ではＪ・Ｒ力が支配的となる
が、低温領域ではクーロン力が支配的となる。
【００４０】上記のごとく、本実施形態の静電吸着ステ
ージによれば、中温タイプの静電吸着ステージのウェハ
吸着面に第２絶縁層として高温タイプ抵抗材を数μｍの
厚みで形成したため、低温域ではクーロン力を増加して
吸着を可能とし、高温域では漏れ電流を抑制してＪ・Ｒ
力で吸着を可能とした。これにより、例えば２５〜７０
０℃という広範囲の温度領域での使用を可能とした。
ージによれば、中温タイプの静電吸着ステージのウェハ
吸着面に第２絶縁層として高温タイプ抵抗材を数μｍの
厚みで形成したため、低温域ではクーロン力を増加して
吸着を可能とし、高温域では漏れ電流を抑制してＪ・Ｒ
力で吸着を可能とした。これにより、例えば２５〜７０
０℃という広範囲の温度領域での使用を可能とした。
【００４１】また、静電吸着ステージのウェハを吸着す
る表面上に形成する高温タイプの体積抵抗材（第２絶縁
層）の厚みを制御することによって、吸着可能な温度領
域を変化させることができる。一例として１００〜４０
０℃、または２００〜６００℃の範囲に設定することが
可能である。
る表面上に形成する高温タイプの体積抵抗材（第２絶縁
層）の厚みを制御することによって、吸着可能な温度領
域を変化させることができる。一例として１００〜４０
０℃、または２００〜６００℃の範囲に設定することが
可能である。
【００４２】また上記実施形態では第２絶縁層を一層と
したが、必要に応じて複数層にすることも可能である。
したが、必要に応じて複数層にすることも可能である。
【００４３】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように本発明によ
れば、次のような効果を奏する。
れば、次のような効果を奏する。
【００４４】使用できる温度領域が広範囲になり、プロ
セス条件（温度）ごとに静電吸着ステージを交換する必
要がなくなるので、生産性が向上する。
セス条件（温度）ごとに静電吸着ステージを交換する必
要がなくなるので、生産性が向上する。
【００４５】１つの処理チャンバで多種類の温度条件で
のプロセス使用が可能となり、プロセスチャンバの数を
低減できるため、コストパフォーマンスを向上できる。
のプロセス使用が可能となり、プロセスチャンバの数を
低減できるため、コストパフォーマンスを向上できる。
【００４６】静電吸着ステージの標準化が達成できるた
め、コストパフォーマンスを向上できる。
め、コストパフォーマンスを向上できる。
【図１】本発明に係る静電吸着ステージの模式的構成図
である。
である。
【図２】本発明による静電吸着ステージの体積抵抗・温
度特性を示すグラフである。
度特性を示すグラフである。
【図３】本発明による静電吸着ステージの等価回路を示
す図である。
す図である。
【図４】低温時の等価回路を示す図である。
【図５】高温時の等価回路を示す図である。
【図６】従来の静電吸着ステージの模式的構成図であ
る。
る。
【図７】従来の静電吸着ステージの体積抵抗・温度特性
を示すグラフである。
を示すグラフである。
１０ 静電吸着ステージ １１ 絶縁部材 １１ａ 第１絶縁層 １２ 電極 １３ 第２絶縁層 １４ 電源 １５ メタルプレート １６ ヒータ １７ ウェハ
Claims (6)
- 【請求項１】 ステージ母材として絶縁部材を備え、こ
の絶縁部材の内部に電極を設けると共にこの電極の上側
領域を第１絶縁層として用い、前記第１絶縁層の上に、
第１絶縁層と異なる材質の第２絶縁層を設け、前記電極
に電圧を印加することにより前記第２絶縁層の表面に静
電吸着力を発生させることを特徴とする半導体製造装置
用静電吸着ステージ。 - 【請求項２】 静電吸着力として、低温時には前記第２
絶縁層のみが作用しクーロン力が支配的になり、高温時
には前記第１絶縁層と前記第２絶縁層が合成して作用し
Ｊ・Ｒ力が支配的になるように、前記第１絶縁層と前記
第２絶縁層の材質が決定されることを特徴とする請求項
１記載の半導体製造装置用静電吸着ステージ。 - 【請求項３】 前記第１絶縁層は中温タイプの体積抵抗
材であり、前記第２絶縁層は高温タイプの体積抵抗材で
あることを特徴とする請求項２記載の半導体製造装置用
静電吸着ステージ。 - 【請求項４】 前記第２絶縁層の厚みは、低温時に静電
吸着力として十分なクーロン力を生じさせる極薄い厚み
であることを特徴とする請求項２または３記載の半導体
製造装置用静電吸着ステージ。 - 【請求項５】 前記第１絶縁層の厚みと前記第２絶縁層
の厚みの和は、高温時にクーロン力を低下させる相対的
に大きい厚みとなること特徴とする請求項４記載の半導
体製造装置用静電吸着ステージ。 - 【請求項６】 前記第２絶縁層は、前記絶縁部材上にイ
オンプレーティング法でコーティングされることを特徴
とする請求項１記載の半導体製造装置用静電吸着ステー
ジ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20248297A JPH1131736A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 半導体製造装置用静電吸着ステージ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20248297A JPH1131736A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 半導体製造装置用静電吸着ステージ |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2007317909A Division JP2008103753A (ja) | 2007-12-10 | 2007-12-10 | 半導体製造装置用静電吸着ステージ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1131736A true JPH1131736A (ja) | 1999-02-02 |
Family
ID=16458247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20248297A Pending JPH1131736A (ja) | 1997-07-11 | 1997-07-11 | 半導体製造装置用静電吸着ステージ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1131736A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610180B2 (en) | 2000-08-01 | 2003-08-26 | Anelva Corporation | Substrate processing device and method |
| WO2006054407A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-26 | Shin-Etsu Engineering Co., Ltd. | 真空貼り合わせ装置用静電チャック及びそれを用いた真空貼り合わせ装置 |
| JP2009158829A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック及び基板温調固定装置 |
-
1997
- 1997-07-11 JP JP20248297A patent/JPH1131736A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6610180B2 (en) | 2000-08-01 | 2003-08-26 | Anelva Corporation | Substrate processing device and method |
| WO2006054407A1 (ja) * | 2004-10-29 | 2006-05-26 | Shin-Etsu Engineering Co., Ltd. | 真空貼り合わせ装置用静電チャック及びそれを用いた真空貼り合わせ装置 |
| JP2009158829A (ja) * | 2007-12-27 | 2009-07-16 | Shinko Electric Ind Co Ltd | 静電チャック及び基板温調固定装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040712 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20070703 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20070828 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20071009 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20080304 |