JPS59152636A - 静電チャック装置の製造方法 - Google Patents

静電チャック装置の製造方法

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JPS59152636A
JPS59152636A JP2720183A JP2720183A JPS59152636A JP S59152636 A JPS59152636 A JP S59152636A JP 2720183 A JP2720183 A JP 2720183A JP 2720183 A JP2720183 A JP 2720183A JP S59152636 A JPS59152636 A JP S59152636A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、導電材料や半導体材料等からなる試料を加工
或いは検査するにあたって、これらの試料を電気的に固
定保持する静電チャック装置に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
半導体ウェーハを加工或いは検査する工程においては、
ウェーハを加工機や検査機の所定部位に固定保持するこ
とが必要となる。特に、ウェーハ上に微細なパターンを
描画し多数のトランジスタを形成する集積回路の製作に
おいては、ウェーハを平坦な面に確実に固定することが
必要である。
従来、このような場合の保持手段として機械式、真空式
(流体の圧力差を利用したもの)および電気式のチャッ
クが用いられている・これらのチャックの中で電気式の
ものは、試料の平坦度を良くして固定することができ、
かつ取扱いが簡単であるため半導体製造分野において特
に有用であ゛る。
電気式チャック、すなわち電気的に試料を保持する静電
チャック装置は、2つの互いに反対に荷電されたコンデ
ンサ板の吸引力を利用する電ので、一般に第1図に示す
如く電極1、誘電層21.直流電源3および導電性(半
導体も含む)の試料4から構成される。なお、第1図中
5は試料4との導通をとるだめの接点を示している。
このようなチャック板における試料の吸着力Fは電極と
試料との間の誘電層に大きく影響され、一般に次式で示
される。
F=−ε。・ε8・S(=>2[:N]・・・・・・・
・・・・・・・・(1)t ただし、ε0は真空誘電率、ε8は比誘電率、Sは面積
、■は電圧、tは誘電層の厚さである。上記第1式から
判るように誘電層の厚さtが薄い程、さらに誘電層の比
誘電率ε8が大きい程低電圧で使用することが可能であ
る。またえ、誘電層には試料が繰シ返し固定されるため
、耐摩耗性および耐圧性が要求される。
公知の英国特許第144321号では、静電チャック板
としてマイカ、ポリエステル或いはチタン酸バリウムで
作られた誘電層が示されているが、これらの材料は電極
に付着させるために接着剤を使用しなければならず、こ
のため誘電層表面の滑らかさが接着剤によって大きく失
われると云う欠点がある。
また、公知の日本特許、特開昭55−145351号公
報では、誘電層材料が電極材料の酸化物、特に陽極酸化
物で構成されていることが特徴となっているが、この場
合誘電層の厚さを500(X)以下とすると試料の繰シ
返し固定、製作時および使用時の取シ扱いによって簡単
に傷が入ってしまい、誘電層の絶縁不良を招く。酸化膜
誘電層を厚くすることによってこれらのことを防止でき
るとしても、酸化過程で表面層の粗さは悪化し、結果的
に試料との真実接触面積が極端に減少する。すなわち、
前記第1式で示した面積Sが非常に小さくな一シ、吸着
力が低下し、時には加工や検査に必要な保持力を発生し
ないこともある。さらに、ポーラスな部分の誘電率が略
1となシ、誘電層全体の比誘電率も減少し、吸着・力が
目標よシ大幅に低下する等の問題かあ、った。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、電極材料と誘電層材料とを特に一致さ
せることなく高い比誘電率を有する誘電層材料を自由に
選択することができ、吸着力9機構的強度および耐摩耗
性の向上をはかり得、かつ誘電層表面の平坦度を十分高
くすることが可能な静電チャック装置を提供することに
ある。
〔発明の概要〕” 本発明の骨子は、電極および誘電層を溶射或いは蒸着に
よって形成したことにある。誘電層材料としてアルミナ
(At203)、酸化チタン(TlO2)オヨヒチタン
酸バリウム(BaTi03)等の無機材料或いはこれら
の材料を混合したものを使用することに°よって、十分
に高い比誘電率を持った誘電層を形成することができる
。さらに、数種の誘電材料を混合して溶射或いは蒸着す
ることにより、融点を下げ生産性および加工性の良い誘
電層の形成が可能である。また、溶射は物理的に固定さ
れているが、その固定力は十分に強く、表面の平坦度を
増すために行う・研削やラッピング等の機械加工に対し
ても十分耐え得る固定力を持っている。また、電極を溶
射或いは蒸着で形成することによって、基板との被着力
が十分大きな状態で薄い電極面を平坦度良く形成するこ
とが可能である。
本発明はこのような点に着目し、表面平坦な基板上に電
極を被着し、その上面を誘電層で被覆してなシ、誘電層
上に配置される導電性若しくは半導体試料を電気的に固
定保持する静電チャック装置において、上記電極および
誘電層を溶射或いは蒸着によシ形成するようにしたもの
である。
〔発明の効果〕
本発明によれば、電極材料の酸化で誘電層を形成する場
合と異なり、誘電材料を自由に選択することが可能であ
シ、誘電層の比誘電率を十分に大きくすることができる
。また、−着剤を使用する必要もなく長期の使用でも劣
化することがない。さらに、溶射或いは蒸着する材料の
選択によシ誘電層の機械的強度および耐摩耗性を十分大
きくすることができる。すなわち、吸着力2機械的強度
および耐摩耗性の向上をはかヤ得、かつ誘電層表面の平
坦度を十分高くすることができる。また、基板材料と溶
射材料(若しく稈蒸着材料)との選択で各材料の熱膨張
係数を一致させることによシ、熱変形によるクラックの
発生や平坦度の悪化を未然に防止することができる。
〔発明の実施例〕
第2図は本発明の一実施例の概略構成を示す平面図、第
3図(a)は第2図の矢視A−A断面図、第3図(b)
は第2図の矢視B−B断4面図である。
図中11は金属製の基板であシ、この基板11の上面は
平坦に加工され、基板11上には絶縁層12が、例えば
アルミナの落射により形成されている。絶縁層12上に
は、アルミニウムの蒸着によシ2つの電極13m、13
bがそれぞれ形成されている。電極13h、13bは半
円形状の薄膜からなるもので相互に線対称に配置されて
いる。
電極13a、13bおよび絶縁層12上には、アルミナ
を溶射してなる誘電層14が形成されている。ここで溶
射とは、溶射材料を熱溶融したものを吹き付けることを
云う。誘電層14には、エポキシ−樹脂や外素樹2脂等
の合成若しくは半合成された高分子材料を主成分とする
グラスチック15が含浸されている。そして、グラスチ
、り15が含浸された誘電層14の表面は研摩、う、ピ
ングおよびパフ等によって平坦化加工されている。しか
して、誘電層14の上面に半導体ウェーハ等の試料16
が載置され、前記電極13m、13b間に直流電源12
が接続されるものとなっている。
このような構成であれば、電極13&から上方向に出た
電界は試料16に入シ、試料16から下方向に出た電界
は電極13bに入ることになり、これによシ試料16を
電極13&、13b側に吸引でき、試料16を誘電層1
4上に吸着せしめることができる。そしてこの場合、誘
電層14をアルミナの溶射によって形成しているので、
誘電層14の比誘電率を自由に選択することができ、誘
電層14の機械的強度および耐7摩耗性の向上をはかシ
得る。
また、試料16と電源17との導通をとる必要がないこ
とから次のような利点が得られる。
すなわち、半導体製造プロセスでのウェーノ・(試料)
は、工程の途中でウェーハ全面に酸化膜や窒化膜等の絶
縁膜が形成される。このようなウェーハを静電チャック
によシ吸着する場合には、ウェーハと電源との導通をと
るため、上記絶縁膜を例えば高電圧で破壊或いは削シ落
とす等して絶縁膜の一部を取り除く必要がある。
、このため、工程の複雑化を招く。また、高電圧による
絶縁膜の破壊の際には、絶縁膜やレジスト等が飛び散っ
てごみとなシ、ウェーハ表面を汚す等の問題が生じる。
しかるに、本装置では一対の電極13&、13b間に電
圧を印加することによって、試料との導通をとることな
しに試料を誘電層上に吸着することができる。っまシ、
試料16と電源17との導通をとる必要がないことから
、半導体ウェーハ表面に形成され゛た絶縁膜を取り除く
等の面倒な工程が不要となる。
また、本実施例のように誘電層14に前記プラスチック
15を含浸させることによって、次のような効果が得ら
れる。すなわち、溶射によって形成された誘電層14は
完全に気泡をなくすことができず、多孔質層となる、こ
のため、前述したように吸着力が低下するが、上記ゾラ
スチ、り15の含浸によシ多孔質部分を埋め比誘電率を
増すことができる。通常、チャック板の平坦度および表
面粗さを良くするために研削およびラッピング等により
加工を行うが、多孔質の場合表面粗さはある程度しか良
くならない。
これに対し、グラスチック15を含浸させた場合、非常
に良い表面粗さを得ることができる。
さらに、チャック板を真空中で使用する場合、多孔質内
の空気やガスをなかなか放出できず真空度が上がらない
ことがあるが、プラスチック15の含浸により(この場
合、数ミクロンの空洞に流入するようプラスチック15
に適当な粘度、流動性を持たせる。含浸の割合は誘電層
14の全体でも表面層のみでも良い。)、〃ス放出を少
なくすることができる。
なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記溶射する誘電層材料としては、アルミ
ナに限らず酸化チタン、チタン酸ノ々リウム或いはセラ
ミックスの中で溶射可能なものを適当に選んで使用すれ
ばよい。また、誘電層を形成する手段として、溶射の代
シに蒸着を用いることも可能であり、この場合も本発明
の目的は十分達成される。さらに、前記プラスチックは
、エポキシ樹脂や弗素樹脂等の高分子材料に限るもので
はなく、その他のグラスチック類を種々目的に合わせて
使用することができる。さらに、前記基板としてグラス
等の絶縁基板を用いる場合、前記絶縁層を設けなくても
よい。
また、前記電極の数は2つに限るものではなく、1個或
いは2n(nは鍮然数)個の範囲で適宜定めればよい。
ここで、電極を1個とする場合、電極と試料との間に電
圧を印加するために試料表面の絶縁膜を取シ除く等の工
程が必要となるが、この場合であっても前述した本発明
の目的は十分達成される。さらに、電極間或すは電極と
試料との間に印加する電圧は一定電圧に限るものではな
く、適当な周波数で変化する電圧であってもよい。また
、電極の形成手段として蒸着の代シに溶射を用いること
も可能である・その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲
で、種々変形して実施することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の静電チャック装置の概略構成を示す1所
面図、第2図は本発明の一実施例の概略構成を示す平面
図、第3図(、)は第2図の矢視A−A断面図、第3図
(b)は第2図の矢視B−B断面図である。 11 ・・・基板、1.2−・・絶縁層、13th、1
3b・・・電極、14・・・誘電層、15・・・プラス
チック、I6・・・試料、17・・・電源。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)表面平坦な基板上に電極を被着し該電極上を誘電
    層で被覆してなり、上記誘電層上に配置される導電性若
    しくは半導体試料を電気的に固定保持する静電チャック
    装置において、前記電極及び誘電層は溶射或いは蒸着に
    よシ形成されたものであることを特徴とする静電チャッ
    ク装置。
  2. (2)前記電極は、前記基板上に被着された少なくとも
    2つの電極膜からなり、これらの電極膜間に電圧が印加
    されるものであることを特徴とする特許請求の範囲第1
    項記載の静電チャック装置。
  3. (3)前記基板は、絶縁物からなるものであることを特
    徴とする特許請求の範囲第1項又は第2項記載の静電チ
    ャック装置。
  4. (4)前記基板は、表面平坦な金属板上に絶縁層を溶射
    或いは蒸着してなるものであることを特徴とする特許請
    求の範囲第1項又は第2項記載の静電チャック装置。
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