JPH1161404A - Electrostatic attracting device, its production and working device using the same - Google Patents
Electrostatic attracting device, its production and working device using the sameInfo
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- JPH1161404A JPH1161404A JP22531997A JP22531997A JPH1161404A JP H1161404 A JPH1161404 A JP H1161404A JP 22531997 A JP22531997 A JP 22531997A JP 22531997 A JP22531997 A JP 22531997A JP H1161404 A JPH1161404 A JP H1161404A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、静電気を応用した
吸着装置に係り、特に、静電吸引力によって加工物を保
持する静電チャックに関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a suction device using static electricity, and more particularly to an electrostatic chuck for holding a workpiece by electrostatic attraction.
【０００２】[0002]
【従来の技術】スパッタリング、ＣＶＤ法その他の成膜
法によって半導体ウエハや液晶基板の表面に薄膜を形成
する場合等、半導体若しくは導体からなる物体を加工対
称(以下、加工物と呼ぶ)とする加工には、簡易な作業に
よって加工物を適正な姿勢で固定できるという利点を活
かし、電極上の誘電体層と加工物との間に作用する静電
吸引力を利用して加工物を保持する静電チャックが使用
されることが多い。その一例として、特開昭５８−１３
７５３６号公報、特開平５−２３５１５２号公報記載の
静電チャック板を挙げることができる。この静電チャッ
ク板(以下、従来の静電吸着装置と呼ぶ)の誘電体層は、
機械的強度の向上等を図る便宜上、誘電材料の選択の幅
の広い溶射によって形成されている。2. Description of the Related Art In the case where a thin film is formed on the surface of a semiconductor wafer or a liquid crystal substrate by sputtering, CVD, or other film-forming methods, an object made of a semiconductor or a conductor is processed symmetrically (hereinafter referred to as a processed object). To take advantage of the advantage that the workpiece can be fixed in a proper posture by simple work, the static holding force that acts between the dielectric layer on the electrode and the workpiece is used to hold the workpiece. An electric chuck is often used. One example is disclosed in JP-A-58-13.
No. 7,536, JP-A-5-235152. The dielectric layer of this electrostatic chuck plate (hereinafter, referred to as a conventional electrostatic suction device)
For convenience in improving mechanical strength and the like, the dielectric material is formed by thermal spraying with a wide range of choices.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記従来の
静電吸着装置の誘電体層には、耐熱性に劣るという欠点
があった。例えば、高温下における使用が長期に渡るよ
うな場合、加工物と誘電体層との熱膨張差に起因する熱
応力によって誘電体層側にクラック等が入ることがあっ
た。そして、加工中に誘電体層にクラック等が入ると、
完成品の品位を低下させる原因となる異物が発生するこ
とがある。However, the dielectric layer of the above-mentioned conventional electrostatic chuck has a drawback that it has poor heat resistance. For example, when the use at a high temperature is performed for a long period of time, cracks or the like may be formed on the dielectric layer side due to thermal stress caused by a difference in thermal expansion between the workpiece and the dielectric layer. And if cracks etc. enter the dielectric layer during processing,
In some cases, foreign substances that cause deterioration of the quality of the finished product are generated.
【０００４】この欠点を解消するには、単に誘電体層を
薄くすればよいだけのようにも考えられるが、それによ
り、今度は、誘電体層の絶縁破壊強度が低下して、加工
装置の信頼性が低下するという問題が生じることにな
る。In order to solve this drawback, it is considered that the dielectric layer may be simply made thinner. However, the dielectric breakdown strength of the dielectric layer is lowered this time, so that the processing apparatus can be used. The problem of reduced reliability will occur.
【０００５】そこで、本発明は、静電吸着装置の誘電体
層の絶縁破壊強度を低下させることなく、その耐熱性を
向上させることを目的とする。そして、この静電吸着装
置を加工装置に組み込むことによって、加工装置の信頼
性の向上を図らんとするものである。Accordingly, an object of the present invention is to improve the heat resistance of a dielectric layer of an electrostatic chuck without lowering the dielectric breakdown strength. Then, by incorporating this electrostatic suction device into a processing apparatus, the reliability of the processing apparatus is improved.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、電極層に電圧を印加することにより、前
記電極層上に形成された誘電体層と物体との間に静電吸
引力を生じさせて、前記誘電体層の表面に前記物体を吸
着する静電吸着装置であって、前記誘電体層は、前記電
極から離れる方向に柱状に結晶が成長した柱状構造を有
することを特徴とする静電吸着装置を提供する。In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides an electrostatic attraction between a dielectric layer formed on an electrode layer and an object by applying a voltage to the electrode layer. An electrostatic chuck that generates a force to attract the object to the surface of the dielectric layer, wherein the dielectric layer has a columnar structure in which crystals grow in a columnar direction in a direction away from the electrode. A characteristic electrostatic attraction device is provided.
【０００７】このような層状構造によれば、静電吸着装
置の誘電体層の耐熱性を向上させることができる。柱状
構造の構成層の結晶粒界によって、電極層と誘電体層と
の熱膨張差に起因する熱応力が緩和されると共に、誘電
体層の内部亀裂の伝播が阻止されるからである。また、
誘電体層を薄くした訳ではないため、誘電体層の絶縁破
壊強度が低下するということもない。According to such a layered structure, the heat resistance of the dielectric layer of the electrostatic chuck can be improved. This is because the crystal grain boundaries of the constituent layers of the columnar structure alleviate the thermal stress caused by the difference in thermal expansion between the electrode layer and the dielectric layer, and prevent the propagation of internal cracks in the dielectric layer. Also,
Since the dielectric layer is not made thin, the dielectric breakdown strength of the dielectric layer does not decrease.
【０００８】そして、更に、この柱状構造の構成層の下
層に、高強度な結晶構造を有する層、例えば、結晶が粒
成長した緻密層を設ければ、この下層によって、柱状構
造の構成層の結晶粒界に沿って発生した亀裂の伝播が阻
止されるため、割れや欠けに到る可能性を更に少なくす
ることができる。尚、緻密層の代わりに、結晶粒界を含
まない単結晶層を設けても同様な効果が期待される。Further, if a layer having a high-strength crystal structure, for example, a dense layer in which crystal grains are grown is provided under the columnar structure layer, the lower layer forms the columnar structure layer. Since the propagation of cracks generated along the crystal grain boundaries is prevented, the possibility of cracking or chipping can be further reduced. It should be noted that a similar effect can be expected even if a single crystal layer containing no crystal grain boundary is provided instead of the dense layer.
【０００９】従って、従来の静電チャックの代わりに、
このように絶縁破壊強度と耐熱性の双方に優れた本静電
吸着装置を使用すれば、加工装置の信頼性を向上させる
ことができる。Therefore, instead of the conventional electrostatic chuck,
The use of the present electrostatic attraction device having both excellent dielectric breakdown strength and heat resistance can improve the reliability of the processing device.
【００１０】[0010]
【発明の実施の形態】以下、添付の図面を参照しなが
ら、本発明に係る実施の一形態について説明する。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.
【００１１】最初に、図１により、本実施の形態に係る
静電吸着装置の構造について説明する。First, the structure of the electrostatic chuck according to the present embodiment will be described with reference to FIG.
【００１２】本静電吸着装置の電極４と誘電体層２との
間には、電極４の成分元素と誘電体の成分元素を含む混
合層３が介在させてある。この混合層３の介在によっ
て、誘電体層２と電極４という異種材料間の接着力が強
化されるため、使用中における層間剥離の発生が防止さ
れる。尚、この混合層３は、材料組成が均一なものであ
っても構わないし、誘電体層２に近付くに従って徐々に
誘電材料成分の割合が増加してゆくものであっても構わ
ない。A mixed layer 3 containing a component element of the electrode 4 and a component element of a dielectric is interposed between the electrode 4 and the dielectric layer 2 of the present electrostatic chuck. The interposition of the mixed layer 3 enhances the adhesive force between different materials such as the dielectric layer 2 and the electrode 4, thereby preventing the occurrence of delamination during use. The mixed layer 3 may have a uniform material composition, or may have a gradually increasing ratio of the dielectric material component as it approaches the dielectric layer 2.
【００１３】そして、誘電体層２は、結晶構造が層状に
変化する層状構造を有している。但し、その内の少なく
とも一層２Ａ(以下、柱状構造層２Ａと呼ぶ)は、誘電体
材料の結晶がＺ方向(電極４の表面に対して垂直な方向)
に柱状に成長した柱状構造を有しており、この柱状構造
層２Ａの下層２Ｂは、誘電材料の結晶が粒成長した緻密
構造を有している。但し、柱状構造層２Ａの下層２Ｂ
は、結晶粒界のない単結晶膜であっても構わない。尚、
ここでいう「緻密構造」とは、結晶の粒界が小さく均一で
あり、脆性破壊の起点となる可能性の高い微細な欠陥
(気孔、介在物等)が殆ど存在していない結晶構造のこと
を意味する。The dielectric layer 2 has a layer structure in which the crystal structure changes into a layer. However, at least one of the layers 2A (hereinafter referred to as the columnar structure layer 2A) has a crystal of the dielectric material in the Z direction (a direction perpendicular to the surface of the electrode 4).
The lower layer 2B of the columnar structure layer 2A has a dense structure in which crystals of the dielectric material are grown. However, the lower layer 2B of the columnar structure layer 2A
May be a single crystal film without a crystal grain boundary. still,
The term “dense structure” as used herein refers to fine defects in which the grain boundaries of the crystal are small and uniform, and which are likely to be the starting points of brittle fracture.
It means a crystal structure with few (pores, inclusions, etc.).
【００１４】本実施の形態では、このような層状構造を
採用することによって、誘電体層２を薄くすることな
く、即ち、誘電体層２の絶縁破壊強度を低下させること
なく、誘電体層２の耐熱性の向上を実現している。その
理由は、第一に、柱状構造を構成している針状単結晶の
集合体２ａ(以下、柱状結晶と呼ぶ)が、理論的強度に近
い強さを有しているためである。第二に、柱状構造層２
Ａの結晶粒界によって、電極４との熱膨張差による熱応
力が緩和されると共に、ＸＹ方向への亀裂の伝播が阻止
されるためである。第三に、高強度な結晶構造(緻密構
造)を有する層２Ｂによって、柱状構造層２Ａの結晶粒
界に沿って発生した亀裂の伝播が阻止されるため、割れ
や欠けに到る可能性が少ないためである。In the present embodiment, by adopting such a layered structure, the dielectric layer 2 can be formed without reducing the thickness of the dielectric layer 2, that is, without decreasing the dielectric breakdown strength of the dielectric layer 2. Has improved heat resistance. The first reason is that the aggregate 2a of needle-like single crystals constituting the columnar structure (hereinafter referred to as columnar crystals) has a strength close to the theoretical strength. Second, the columnar structure layer 2
This is because the crystal grain boundary of A relieves the thermal stress due to the difference in thermal expansion with the electrode 4 and prevents the propagation of cracks in the XY directions. Third, since the layer 2B having a high-strength crystal structure (dense structure) prevents the propagation of cracks generated along the crystal grain boundaries of the columnar structure layer 2A, there is a possibility of cracking or chipping. It is because there is little.
【００１５】ところで、使用中の誘電体層２と電極４と
の熱膨張差による熱応力の緩和効果を更に向上させるた
めには、混合層３と電極４との間に、図２に示すよう
に、誘電体層２の熱膨張率と電極４の熱膨張率との中間
の熱膨張率を有する応力緩和層５を介在させることを推
奨する。尚、この場合の混合層３は、応力緩和層５の成
分元素と誘電体層２の成分元素を含む層、即ち、応力緩
和層５と誘電体層２という異種材料間の接着力を強化す
るための層となっている。By the way, in order to further improve the effect of reducing the thermal stress due to the difference in thermal expansion between the dielectric layer 2 and the electrode 4 during use, as shown in FIG. It is recommended that a stress relaxation layer 5 having a coefficient of thermal expansion intermediate between the coefficient of thermal expansion of the dielectric layer 2 and the coefficient of thermal expansion of the electrode 4 is interposed. In this case, the mixed layer 3 enhances the adhesive force between different materials including the component element of the stress relaxation layer 5 and the component element of the dielectric layer 2, that is, the stress relaxation layer 5 and the dielectric layer 2. It is a layer for.
【００１６】また、柱状構造層２Ａによる熱応力の緩和
効果を向上させるためには、柱状構造層２Ａの結晶粒界
に沿ってクラックに入れることによって、柱状構造層２
Ａを複数の領域に分割することを推奨する。柱状構造層
２Ａの分割による寸法効果を得ることができるからであ
る。Further, in order to improve the effect of relaxing the thermal stress by the columnar structure layer 2A, cracks are formed along the grain boundaries of the columnar structure layer 2A.
It is recommended that A be divided into multiple regions. This is because a dimensional effect by dividing the columnar structure layer 2A can be obtained.
【００１７】次に、本静電吸着装置の主要部２,３,４,
５の材料の具体例を挙げておく。Next, the main parts 2, 3, 4,
Specific examples of the material No. 5 will be given.
【００１８】誘電体層２を形成するための誘電材料とし
ては、金属の酸化物、金属の窒化物、或るいは金属の炭
化物を主成分とするセラミックス、例えば、Ａｌ2Ｏ3、
ＳｉＯ2、ＴｉＯ2、ＺｒＯ2、Ｙ2Ｏ3、ＣｅＯ、Ｍｇ
Ｏ、Ｓｃ2Ｏ3、Ｃｒ2Ｏ3、ＣａＯ、Ｓｉ3Ｎ4、ＡｌＮ、
ＢＮ、ＳｉＣ等を挙げることができる。但し、これらの
内の何れか１種類を使用するか、複数の種類を組合せた
ものを使用するかの別は問わない。As a dielectric material for forming the dielectric layer 2, a ceramic mainly composed of a metal oxide, a metal nitride, or a metal carbide, for example, Al 2 O 3 ,
SiO 2 , TiO 2 , ZrO 2 , Y 2 O 3 , CeO, Mg
O, Sc 2 O 3 , Cr 2 O 3 , CaO, Si 3 N 4 , AlN,
BN, SiC and the like can be mentioned. However, it does not matter whether one of these is used or a combination of a plurality of types is used.
【００１９】電極４を形成するための導体材料として
は、例えば、Ａｌ等の金属を挙げることができる。或る
いは、導電性を有するセラミックス、例えば、ＴｉＮ、
ＴｉＣ、ＴｉＢ、ＣｒＮ、ＺｒＮ、ＷＣ等であっても構
わない。但し、導電性を有するセラミックスを使用する
場合、これらの内の何れか１種類を使用するか、複数の
種類を組合せたものを使用するかの別は問わない。As a conductor material for forming the electrode 4, for example, a metal such as Al can be used. Alternatively, conductive ceramics such as TiN,
TiC, TiB, CrN, ZrN, WC, etc. may be used. However, when ceramics having conductivity are used, it does not matter whether any one of them is used or a combination of plural kinds is used.
【００２０】応力緩和層５を形成するための材料は、電
極４の熱膨張率と誘電体層２の熱膨張率とに応じて選択
する必要がある。具体的には、前述したように、電極４
の熱膨張率と誘電体層２の熱膨張率との中間の熱膨張率
を有する材料を選択する必要がある。例えば、Ａｌ電極
４上に、ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3の誘電体層２を形成する
こととした場合、応力緩和層５を形成する材料として好
ましいのはＮｉである。The material for forming the stress relaxation layer 5 needs to be selected according to the coefficient of thermal expansion of the electrode 4 and the coefficient of thermal expansion of the dielectric layer 2. Specifically, as described above, the electrode 4
It is necessary to select a material having a coefficient of thermal expansion intermediate between the coefficient of thermal expansion of the dielectric layer 2 and the coefficient of thermal expansion of the dielectric layer 2. For example, when the dielectric layer 2 of ZrO 2 -6% Y 2 O 3 is to be formed on the Al electrode 4, Ni is preferably used as a material for forming the stress relaxation layer 5.
【００２１】次に、本静電吸着装置の製造方法について
説明する。但し、ここでは、電極４として、予めブラス
テングを施しておいたＡｌ電極(表面粗さ５０μｍ〜８
０μｍ程度)を使用することとし、誘電体層２を形成す
る誘電材料としてＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3を使用すること
とした。また、この製造工程中における膜厚の測定には
膜厚モニターを使用している。尚、以下に挙げた数値デ
ータ(例えば、イオンビームの加速電圧等)は参考値であ
るため、より良い製造条件等が見出された場合に、これ
に変更を加えることは一向に差し支えない。Next, a method of manufacturing the present electrostatic chuck will be described. However, here, as the electrode 4, an Al electrode which has been blasted in advance (surface roughness 50 μm to 8 μm) is used.
(About 0 μm), and ZrO 2 -6% Y 2 O 3 is used as a dielectric material for forming the dielectric layer 2. A film thickness monitor is used for measuring the film thickness during this manufacturing process. It should be noted that the numerical data (for example, ion beam acceleration voltage, etc.) listed below are reference values. Therefore, if better manufacturing conditions or the like are found, there is no problem in changing them.
【００２２】まず、真空蒸着によって、Ａｌ電極４の表
面上にＮｉを蒸着させることにより、膜厚５μｍ程度の
応力緩和層５を形成しておく。但し、図１に示したよう
に応力緩和層５を設けない場合には、この処理は不要で
ある。First, a stress relaxation layer 5 having a thickness of about 5 μm is formed by depositing Ni on the surface of the Al electrode 4 by vacuum deposition. However, when the stress relaxation layer 5 is not provided as shown in FIG. 1, this processing is unnecessary.
【００２３】次に、蒸着源とイオンビーム源とを備えた
成膜装置を使用し、応力緩和層５の表面にイオンビーム
(通常、加速電圧１０ｋｅＶ程度の酸素イオンビーム)を
照射しながらＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3を蒸着させることに
よって、応力緩和層５の表面に膜厚０．５μｍ程度の薄
膜を形成する。この薄膜を分析した結果、応力緩和層５
の表面に、応力緩和層５の成分元素(Ｎｉ)と誘電材料
(ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3)とを含む膜厚０.１μｍ程度の混
合層３が形成され、その上に膜厚０.４μｍ程度のＺｒ
Ｏ2−６％Ｙ2Ｏ3被覆層が形成されていることが判っ
た。Next, using a film forming apparatus provided with an evaporation source and an ion beam source, the ion beam
By depositing ZrO 2 -6% Y 2 O 3 while irradiating (generally, an oxygen ion beam having an acceleration voltage of about 10 keV), a thin film having a thickness of about 0.5 μm is formed on the surface of the stress relaxation layer 5. As a result of analyzing this thin film, the stress relaxation layer 5
The component element (Ni) of the stress relaxation layer 5 and the dielectric material
(ZrO 2 -6% Y 2 O 3 ) and a mixed layer 3 having a thickness of about 0.1 μm is formed thereon, and Zr having a thickness of about 0.4 μm is formed thereon.
It was found that an O 2 -6% Y 2 O 3 coating layer was formed.
【００２４】応力緩和層５を形成していない場合であっ
ても同様な処理によって、Ａｌ電極４の表面に膜厚０．
５μｍ程度の薄膜を形成する。この薄膜を分析した結
果、Ａｌ電極４の表面に、Ａｌ電極４の成分元素(Ａｌ)
と誘電材料(ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3)とを含む膜厚０.１μ
ｍ程度の混合層３が形成され、その上に膜厚０.４μｍ
程度のＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3被覆層が形成されているこ
とが判った。Even when the stress relaxation layer 5 is not formed, the same process is performed to form a film having a thickness of 0.1 mm on the surface of the Al electrode 4.
A thin film of about 5 μm is formed. As a result of analyzing this thin film, the component element (Al) of the Al electrode 4
And a dielectric material (ZrO 2 -6% Y 2 O 3 )
m mixed layer 3 is formed thereon, and a film thickness of 0.4 μm
It was found that a ZrO 2 -6% Y 2 O 3 coating layer was formed to a certain degree.
【００２５】この時点で、イオンビームの照射だけを停
止する。そして、ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3を蒸着を続行す
ることにより、膜厚５０μｍ程度のＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ
3被覆層を形成する。これにより、混合層３上に、Ｚｒ
Ｏ2−６％Ｙ2Ｏ3からなる緻密層２Ｂを形成することが
できる。尚、このときのＡｌ電極４の温度は約１００℃
である。At this point, only the irradiation of the ion beam is stopped. Then, the deposition of ZrO 2 -6% Y 2 O 3 is continued to form a ZrO 2 -6% Y 2 O having a thickness of about 50 μm.
3 Form a coating layer. Thereby, Zr is formed on the mixed layer 3.
The dense layer 2B made of O 2 -6% Y 2 O 3 can be formed. The temperature of the Al electrode 4 at this time was about 100 ° C.
It is.
【００２６】その後、イオンビームの照射を再開する。
そして、ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3の蒸着を続行することに
より、膜厚３００μｍ程度のＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3被覆
層を形成する。これにより、針状単結晶の集合体２ａか
らなる柱状構造層２Ａを形成することができる。この針
状単結晶の幅は、１μｍ〜１０μｍ程度であり、針状単
結晶の集合体２ａの幅は、２０μｍ〜２００μｍ程度で
ある。尚、このときのＡｌ電極４の温度は１５０℃程度
にしか達していない。従って、このときに緻密層２Ｂ内
部にクラックが発生する可能性は殆どない。このような
低温状態で柱状構造層２Ａを形成することができるの
は、ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3の蒸着と同時に照射している
イオンビームによって、ＺｒＯ2−６％Ｙ2Ｏ3成膜部に
のみエネルギーが付与されるからである。Thereafter, the irradiation of the ion beam is restarted.
By continuing the deposition of ZrO 2 -6% Y 2 O 3 , forming a ZrO 2 -6% having a thickness of about 300 [mu] m Y 2 O 3 coating layer. Thereby, the columnar structure layer 2A composed of the aggregate 2a of needle-like single crystals can be formed. The width of the needle-like single crystal is about 1 μm to 10 μm, and the width of the aggregate 2 a of the needle-like single crystal is about 20 μm to 200 μm. At this time, the temperature of the Al electrode 4 has reached only about 150 ° C. Therefore, at this time, there is almost no possibility that a crack occurs inside the dense layer 2B. Is be able to form a columnar structure layer 2A in such a low temperature state, by an ion beam is irradiated simultaneously with the deposition of ZrO 2 -6% Y 2 O 3 , ZrO 2 -6% Y 2 O 3 formed This is because energy is applied only to the film part.
【００２７】そして、柱状構造層２Ａにクラックを入れ
る場合には、３００℃程度の加熱処理を１時間程度実行
する。これにより、柱状構造層２Ａの結晶粒界に沿って
開孔幅０.１μｍ〜５μｍ程度のクラックが発生して、
柱状構造層２Ａが幅２０μｍ〜６００μｍ程度の領域に
分割される。When a crack is formed in the columnar structure layer 2A, a heat treatment at about 300 ° C. is performed for about one hour. As a result, cracks having an opening width of about 0.1 μm to 5 μm are generated along the crystal grain boundaries of the columnar structure layer 2A,
The columnar structure layer 2A is divided into regions having a width of about 20 μm to 600 μm.
【００２８】ここで、本静電吸着装置の優れた耐熱性に
ついて確認しておく。Here, the excellent heat resistance of the present electrostatic suction device will be confirmed.
【００２９】図１に示した静電吸着装置、図２に示した
静電吸着装置、従来の静電吸着装置、それぞれに対し
て、１回当たり約０.３ＭＷ／ｍ2の熱サイクル試験を実
施した。Each of the electrostatic chuck shown in FIG. 1, the electrostatic chuck shown in FIG. 2, and the conventional electrostatic chuck was subjected to a heat cycle test of about 0.3 MW / m 2 at a time. Carried out.
【００３０】その結果、２００回の熱サイクル試験が終
了した時点で、従来の静電吸着装置の誘電体層と電極と
の間には既に層間剥離の発生が認められたのに対し、図
１及び図２に示した静電吸着装置の誘電体層と電極との
間には層間剥離の発生が認められなかった。また、図１
及び図２に示した静電吸着装置の誘電体層には、割れ、
欠け等の欠陥の発生も認められなかった。As a result, at the end of the 200 thermal cycle tests, delamination was already observed between the dielectric layer and the electrode of the conventional electrostatic attraction device. Also, no delamination was observed between the dielectric layer and the electrode of the electrostatic chuck shown in FIG. FIG.
And the dielectric layer of the electrostatic chuck shown in FIG.
No defects such as chipping were observed.
【００３１】このことから、本静電吸着装置は、明らか
に、従来の静電吸着装置よりも優れた耐熱性を有してい
ることが判る。From this, it is apparent that the present electrostatic attraction device has clearly higher heat resistance than the conventional electrostatic attraction device.
【００３２】最後に、本静電吸着装置の代表的な用途を
挙げておく。Finally, typical applications of the present electrostatic attraction device will be described.
【００３３】本静電吸着装置は、図３に示すように、真
空処理室１５内部の減圧雰囲気中で導体または半導体か
らなる加工物１０に加工を施すスパッタリング装置のチ
ャックとして使用可能である。本静電吸着装置の電極４
に直流電源装置１４から電圧(５００Ｖ程度)を印加する
と、誘電体層２と加工物１０と間に静電吸引力が発生す
るため、誘電体層２の表面に加工物１０を吸着させるこ
とできる。As shown in FIG. 3, the present electrostatic suction apparatus can be used as a chuck of a sputtering apparatus for processing a workpiece 10 made of a conductor or a semiconductor in a reduced-pressure atmosphere inside a vacuum processing chamber 15. Electrode 4 of the present electrostatic suction device
When a voltage (approximately 500 V) is applied from the DC power supply 14 to the device, an electrostatic attractive force is generated between the dielectric layer 2 and the workpiece 10, so that the workpiece 10 can be attracted to the surface of the dielectric layer 2. .
【００３４】さて、実際のスパッタリングに際しては、
本静電吸着装置に加工物１０を装着してた後、ガス排気
口１７に連結された排気ポンプを駆動することによっ
て、真空処理室１５の内部圧力が１×１０-3Ｐａ程度に
なるまで真空排気する。その後、ガス導入口１６に取り
付けられたバルブを開放することによって、真空処理室
１５の内部に反応ガス(アルゴンガス等)を１０ＳＣＣＭ
程度導入する。このときの真空処理室１５の内部圧力は
２×１０-2Ｐａ程度である。Now, in actual sputtering,
After the workpiece 10 is mounted on the electrostatic suction device, the exhaust pump connected to the gas exhaust port 17 is driven until the internal pressure of the vacuum processing chamber 15 becomes about 1 × 10 −3 Pa. Evacuate. Thereafter, by opening a valve attached to the gas inlet 16, a reaction gas (eg, argon gas) is introduced into the vacuum processing chamber 15 by 10 SCCM.
Introduce a degree. At this time, the internal pressure of the vacuum processing chamber 15 is about 2 × 10 −2 Pa.
【００３５】その後、本静電吸着装置の電極４に高周波
電源１３から、約４ｋＷの高周波電力(１３.５６ＭＨ
ｚ)を供給することによって、本静電吸着装置の電極４
と他の電極(不図示)との間にプラズマを生成させる。こ
の場合の高周波印加電圧のＶDC及びＶPPは、２ｋＶ及び
４ｋＶである。尚、本静電吸着装置の電極４と高周波電
源１３との間に挿入されているマッチングボックス１８
は、高周波電力がプラズマに効率的に供給されるように
真空処理室１５側とのインピーダンス整合をとるための
ものである。Thereafter, a high frequency power of about 4 kW (13.56 MH) is applied to the electrode 4 of the electrostatic chuck from the high frequency power supply 13.
z), the electrodes 4 of the electrostatic chuck
A plasma is generated between the electrode and another electrode (not shown). In this case, V DC and V PP of the high frequency applied voltage are 2 kV and 4 kV. The matching box 18 inserted between the electrode 4 and the high-frequency power supply 13 of the present electrostatic chucking device.
Is for impedance matching with the vacuum processing chamber 15 so that high frequency power is efficiently supplied to the plasma.
【００３６】このスパッタリング装置を実際に使用した
結果、加工中に加工物１０の温度は４５０℃程度にまで
達したが、本静電吸着装置の誘電体層２には、異物発生
の発生原因となる割れ等の発生は認められなかった。こ
のことは、本静電吸着装置の使用が、加工の信頼性の向
上に有用であることを意味する。As a result of actually using this sputtering apparatus, the temperature of the workpiece 10 reached about 450 ° C. during processing. No cracks were found. This means that the use of the present electrostatic suction device is useful for improving the reliability of processing.
【００３７】尚、スパッタリング装置の他、減圧雰囲気
中で導体または半導体(例えば、シリコン基板)からなる
加工物に加工を施す加工装置(いわゆる、減圧中加工装
置)、例えば、化学的気相蒸着装置、物理的蒸着装置、
ミリング装置、エッチング装置、イオン注入装置等のチ
ャックとして本静電吸着装置を使用しても、加工の信頼
性の向上という同様な効果が達成されることはいうまで
もない。In addition to the sputtering apparatus, a processing apparatus for processing a workpiece made of a conductor or a semiconductor (for example, a silicon substrate) in a reduced-pressure atmosphere (so-called processing apparatus under reduced pressure), for example, a chemical vapor deposition apparatus , Physical vapor deposition equipment,
It goes without saying that the same effect of improving processing reliability can be achieved by using the present electrostatic chucking device as a chuck for a milling device, an etching device, an ion implantation device and the like.
【００３８】[0038]
【発明の効果】本発明によれば、静電吸着装置の誘電体
層の絶縁破壊強度を低下させることなく、その耐熱性を
向上させることができる。従って、本発明に係る静電吸
着装置を減圧中加工装置のチャックとして利用すれば、
誘電体層の割れ等に起因する異物の発生率を低減させる
ことできる。According to the present invention, the heat resistance can be improved without lowering the dielectric breakdown strength of the dielectric layer of the electrostatic chuck. Therefore, if the electrostatic suction device according to the present invention is used as a chuck for a processing device under reduced pressure,
It is possible to reduce the rate of occurrence of foreign matter due to cracks in the dielectric layer and the like.
【図１】本発明の実施の一形態に係る静電吸着装置の部
分断面図である。FIG. 1 is a partial cross-sectional view of an electrostatic suction device according to an embodiment of the present invention.
【図２】本発明の実施の一形態に係る静電吸着装置の部
分断面図である。FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the electrostatic suction device according to one embodiment of the present invention.
【図３】本発明の実施の一形態に係る減圧中加工装置の
基本構成を説明するための図である。FIG. 3 is a diagram for explaining a basic configuration of a processing apparatus under reduced pressure according to an embodiment of the present invention.
２…誘電体層 ２Ａ…柱状構造層 ２Ｂ…緻密層または単結晶層 ２ａ…針状単結晶の集合体 ３…混合層 ４…電極 ５…応力緩和層 １３…ＲＦ電源装置 １４…直流電源装置 １５…真空処理室 １６…ガス導入口 １７…ガス排気口 DESCRIPTION OF SYMBOLS 2 ... Dielectric layer 2A ... Columnar structure layer 2B ... Dense layer or single crystal layer 2a ... Aggregate of needle-like single crystals 3 ... Mixed layer 4 ... Electrode 5 ... Stress relaxation layer 13 ... RF power supply 14 ... DC power supply 15 ... Vacuum processing chamber 16 ... Gas inlet 17 ... Gas exhaust
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡田 亘右 茨城県日立市大みか町七丁目１番１号 株 式会社日立製作所日立研究所内 (72)発明者 瀬戸山 英嗣 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 石黒 浩二 茨城県日立市国分町一丁目１番１号 株式 会社日立製作所国分工場内 (72)発明者 竹森 聖 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 (72)発明者 関 博文 茨城県日立市大みか町七丁目２番１号 株 式会社日立製作所電力・電機開発本部内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor, Okada Watari 7-1-1, Omika-cho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Hitachi, Ltd., Hitachi Research Laboratory, Ltd. No. 1-1 Inside Hitachi Kokubu Plant (72) Inventor Koji Ishiguro 1-1-1 Kokubuncho, Hitachi City, Ibaraki Prefecture Inside Kokubu Plant, Hitachi (72) Inventor St. Takemori Omikamachi, Hitachi City, Ibaraki Prefecture 7-2-1, Hitachi, Ltd. Power and Electricity Development Division (72) Inventor Hirofumi Seki 7-2-1, Omika-cho, Hitachi, Ibaraki Pref. Hitachi, Ltd. Electric Power and Electricity Development Division
Claims (11)
電極層上に形成された誘電体層と物体との間に静電吸引
力を生じさせて、前記誘電体層の表面に前記物体を吸着
する静電吸着装置であって、 前記誘電体層は、前記電極から離れる方向に柱状に結晶
が成長した柱状構造を有することを特徴とする静電吸着
装置。1. An object according to claim 1, wherein a voltage is applied to the electrode layer to generate an electrostatic attraction between the dielectric layer formed on the electrode layer and the object, and the object is placed on the surface of the dielectric layer. The dielectric layer has a columnar structure in which crystals grow in a columnar shape in a direction away from the electrode.
電極層上に形成された誘電体層と物体との間に静電吸引
力を生じさせて、前記誘電体層の表面に前記物体を吸着
する静電吸着装置であって、 前記誘電体層は、層状に結晶構造が変化する層状構造を
有し、 前記層状構造を構成する構成層の内の少なくとも一の構
成層は、前記電極から離れる方向に結晶が柱状に成長し
た柱状構造を有し、当該柱状構造を有する構成層の下の
構成層は、結晶が粒成長した緻密層を有することを特徴
とする静電吸着装置。2. The method according to claim 2, wherein a voltage is applied to the electrode layer to generate an electrostatic attraction between the dielectric layer formed on the electrode layer and the object, and the object is placed on the surface of the dielectric layer. Wherein the dielectric layer has a layered structure in which the crystal structure changes in a layered manner, and at least one of the constituent layers constituting the layered structure includes the electrode An electrostatic adsorption device characterized by having a columnar structure in which crystals grow in a columnar direction in a direction away from the substrate, and a constituent layer below a constituent layer having the columnar structure has a dense layer in which crystals grow in a grain form.
って、 前記誘電体層は、セラミックスで形成されていることを
特徴とする静電吸着装置。3. The electrostatic attraction device according to claim 1, wherein the dielectric layer is formed of ceramics.
電吸着装置であって、 前記電極層と前記誘電体層との間に、当該二層の熱膨張
差による熱応力を緩和する応力緩和層を介在させたこと
を特徴とする静電吸着装置。4. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein a thermal stress between said electrode layer and said dielectric layer is caused by a difference in thermal expansion between said two layers. An electrostatic attraction device characterized by interposing a stress relaxation layer for alleviating the stress.
の静電吸着装置であって、 前記誘電体層と当該誘電体層の下層との境界に、当該二
層の成分元素を含む接着層を介在させたことを特徴とす
る静電吸着装置。5. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein a component of the two layers is provided at a boundary between the dielectric layer and a lower layer of the dielectric layer. An electrostatic chuck comprising an adhesive layer containing an element.
記載の静電吸着装置であって、 前記誘電体層の柱状構造層は、針状単結晶の集合体から
なることを特徴とする静電吸着装置。6. The electrostatic attraction device according to claim 1, wherein the columnar structure layer of the dielectric layer comprises an aggregate of needle-like single crystals. An electrostatic attraction device characterized by the above.
て、当該柱状構造層を複数の分割領域に分割するクラッ
クが形成されていることを特徴とする静電吸着装置。7. The electrostatic attraction device according to claim 6, wherein the columnar structure layer is divided into a plurality of divided regions along a grain boundary of the columnar structure layer. An electrostatic attraction device characterized by having a surface formed thereon.
し、 前記針状単結晶の集合体は、２０μｍ以上２００μｍ以
下の幅を有し、 前記クラックは、０.１μｍ以上５μｍ以下の開孔幅を
有し、 前記柱状構造層の分割領域は、２０μｍ以上６００μｍ
以下の幅を有していることを特徴とする静電吸着装置。8. The electrostatic chuck according to claim 7, wherein the acicular single crystal has a width of 1 μm or more and 10 μm or less, and the aggregate of the acicular single crystals has a width of 20 μm or more and 200 μm or less. The crack has an opening width of 0.1 μm or more and 5 μm or less, and the divided region of the columnar structure layer is 20 μm or more and 600 μm or less.
An electrostatic chuck having the following width.
の何れか１項記載の静電吸着装置であって、 前記電極層は、導電性を有するセラミックスまたは金属
で形成されていることを特徴とする静電吸着装置。9. The method of claim 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, or 8.
The electrostatic attraction device according to any one of the preceding claims, wherein the electrode layer is made of conductive ceramics or metal.
た静電吸着装置の製造方法であって、 前記電極上にイオンビームを照射させながら誘電材料を
蒸着させて、前記電極から離れる方向に柱状に結晶が成
長した柱状構造を有する誘電体層を形成することを特徴
とする静電吸着装置の製造方法。10. A method of manufacturing an electrostatic chuck comprising an electrode having a dielectric layer formed on a surface thereof, wherein a dielectric material is deposited while irradiating the electrode with an ion beam, and the electrode is separated from the electrode. A method for manufacturing an electrostatic chuck, comprising forming a dielectric layer having a columnar structure in which crystals grow in a columnar direction.
する加工装置であって、 前記加工物を固定させるためのチャックとして、請求項
１、２、３、４、５、６、７、８及び９の何れか１項記
載の静電吸着装置を備えることを特徴とする加工装置。11. A processing apparatus for processing a workpiece made of a conductor or a semiconductor, wherein the chuck for fixing the workpiece is a chuck for fixing the workpiece. A processing apparatus comprising the electrostatic attraction device according to any one of claims 9 to 9.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22531997A JPH1161404A (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Electrostatic attracting device, its production and working device using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22531997A JPH1161404A (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Electrostatic attracting device, its production and working device using the same |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1161404A true JPH1161404A (en) | 1999-03-05 |
Family
ID=16827499
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22531997A Pending JPH1161404A (en) | 1997-08-21 | 1997-08-21 | Electrostatic attracting device, its production and working device using the same |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1161404A (en) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001284442A (en) * | 2000-03-31 | 2001-10-12 | Lam Res Corp | Electrostatic chuck and its manufacturing method |
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-
1997
- 1997-08-21 JP JP22531997A patent/JPH1161404A/en active Pending
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