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JPH06737A - 静電チャック基板 - Google Patents

静電チャック基板

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Publication number
JPH06737A
JPH06737A JP9123391A JP9123391A JPH06737A JP H06737 A JPH06737 A JP H06737A JP 9123391 A JP9123391 A JP 9123391A JP 9123391 A JP9123391 A JP 9123391A JP H06737 A JPH06737 A JP H06737A
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JP
Japan
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electrostatic chuck
insulating dielectric
dielectric layer
electrode layer
internal electrode
Prior art date
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Pending
Application number
JP9123391A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Makoto Kawai
信 川合
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP9123391A priority Critical patent/JPH06737A/ja
Priority to DE69204335T priority patent/DE69204335T2/de
Priority to EP92400652A priority patent/EP0506505B1/en
Priority to US07/857,848 priority patent/US5607541A/en
Publication of JPH06737A publication Critical patent/JPH06737A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【目的】 本発明はポア部を処理することによって、低
温または高温に耐え、各種のプラズマガスにも耐性であ
り、静電力も大きい、静電チャック基板の提供を目的と
するものである。 【構成】 本発明の静電チャック基板は、内部電極層と
その上下に配置したセラミックス製の絶縁性誘電体層と
からなる静電チャック基板において、この絶縁性誘電体
層がその中に金属酸化物を主成分とする無機物を含浸さ
せたものであることを特徴とするものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電チャック基板、特に
は導電性、半導電性または絶線性の対象物を静電的に吸
着保持する静電チャック基板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、半導体装
置のドライエッチング、イオン注入、蒸着などの工程に
ついては、その自動化やドライ化が進んでおり、したが
って真空条件下で用いられる装置も増加している。ま
た、基板であるシリコンウエハ−やガラス板などの大口
径化、回路の高集積化、微細化が進んでいることから、
そのパターニング時の位置精度も益々重要なものになっ
てきている。
【０００３】そのため、ここに使用される基板の搬送や
吸着固定には真空チャックが使用されるのであるが、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
用することができず、このものは非真空下で基板を吸着
できたとしてもこの吸着が局部的な吸引によるものであ
るために基板に部分的な歪みが生じ、高精度な位置合わ
せができないということから、最近の半導体、液晶の製
造プロセスには使用することができないという欠点があ
る。
【０００４】したがって、これには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チャックが
注目され、使用され始めるているが、このものはセラミ
ック粉末、有機バインダー、溶剤から作られたグリーン
シートからなる絶縁性誘電体層に電極層を積層し、成
形、焼成するか、セラミックス焼結体上に電極層と絶縁
性誘電体層を溶射する方法で作られるものであるため
に、焼成時の脱脂や溶射時の気泡の巻込みなどでポアの
生成があり、このポアによって静電チャックの性能が著
しく低下されるという不利がある。
【０００５】なお、この静電チャックの吸着力Ｆは Ｆ＝ｋ・ε・ｓ・Ｅ2 ／ｔ2 ・・・・・・ （１） （ここにεは誘電率、ｓは面積、ｔは絶縁性誘電体層の
厚さ、Ｅは電圧、ｋは定数）で示されるので、この静電
力の大きさは誘電率（ε）、面積（ｓ）、印加電圧
（Ｅ）を大きくし、絶縁性誘電体層の厚さ（ｔ）を小さ
くする程、大きくすることができるのであるが、前記し
たポアの生成はポア中の空気によって誘電率（ε）や耐
電圧を低下させ、試料基板との接触面積や加工精度の減
少、さらにポアによる機械強度の低下から厚さを薄くす
ることができないなどの結果を招くので、その静電力を
著しく低下させるという不利を与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】そのため、この静電チ
ャックについては、このポア部分にエポキシ樹脂、フッ
素樹脂などの高分子材料を含浸するという方法も提案さ
れている（特開昭５８−１３７５３６号公報参照）ので
あるが、最近のように静電チャックをマイナス以下の低
温や１５０℃以上、時には３００℃以上という高温下と
いう厳しい使用条件で用いるときには、このように処理
したものはその条件に耐えられないし、またこの静電チ
ャックをドライエッチング工程で使用するとハロゲンガ
スや酸素などのプラズマガス中でこれらの有機高分子材
料が短時間で侵されてしまうためにこの種の用途には使
用することができないという欠点がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不利
を解決した静電チャック基板に関するものであり、これ
は内部電極層とその上下に配置したセラミックス製の絶
縁性誘電体層とからなる静電チャック基板において、こ
の絶縁性誘電体層がその中に金属酸化物を主成分とする
無機物を含浸させたものであることを特徴とするもので
ある。
【０００８】すなわち、本発明者らは低温または高温に
耐え、各種のプラズマガスにも耐性があり、静電力も大
きい静電チャック基板を開発すべく種々検討した結果、
内部電極とその上下に配置されるセラミックス製の絶縁
性誘電体層とからなる静電チャック基板において、この
絶縁性誘電体層を形成するセラミックス基板中に存在す
るポアによる不利を防ぐには、このポアにアルミニウ
ム、けい素などの酸化物を含浸させれば、これらの金属
酸化物が低温にもまた高温にも耐えるものであるし、ハ
ロゲンガスや酸素などのプラズマガスに侵されることも
ないので、このポアによる不利を防止することができる
ことを見出すと共に、これによれば導電層の絶縁性誘電
体層への拡散も防止されるので、その耐電圧の低下も防
止できるということを確認して本発明を完成させた。以
下にこれをさらに詳述する。
【０００９】
【作用】本発明は静電チャック基板に関するものであ
り、これは静電チャック基板における絶縁性誘電体層を
その中に金属酸化物を主成分とする無機物を含浸させた
ものとすることを特徴とするものである。
【００１０】本発明における静電チャックは内部電極層
とその上下に配置されるセラミックス製の絶縁性誘電体
層とからなるものとされる。この内部電極層は銅、アル
ミニウム、チタン、モリブデン、タングステンなどの導
電性金属で作られたものとされるのが、この電極の形式
は電極の一方を基板とする単極式であっても、内部に二
つの電極を対向させる双極式のいずれであってもよい。
【００１１】また、この絶縁性誘電体層はアルミナ、石
英、ジルコニア、窒化アルミニウム、窒化ほう素、窒化
けい素、サイアロンなどのセラミックスから作られたも
のですればよい。しかして、この静電チャック基板はこ
の内部電極層の上下に絶縁性誘電体層を積層したもので
あるが、これは上記したセラミックスと有機バインダ
ー、溶剤とからなる組成物のスラリーからドクターブレ
ードなどを用いてグリーンシートを作り、これから円盤
を形成して、この上に内部電極層を形成してからもう一
枚の円盤を重ねて積層し、ついでこの積層体を炉中で焼
成するか、セラミックス板に内部電極層を溶射し、つい
でこの上にセラミックスを溶射し、このようにして得ら
れた焼成体、溶射成形体の電極にリ−ド線を取りつける
ことによって形成されるが、これはこれに限定されず、
プレス法などを応用しても良い。
【００１２】なお、このように得られた静電チャック基
板にはこの積層体を炉中で焼成するときの脱脂または溶
射時の気泡の巻込みによってどうしてもポアが発生する
が、本発明においてはこの絶縁性誘電体層におけるポア
に金属酸化物を主成分とする無機化合物が含浸される。
この金属酸化物としては二酸化けい素、アルミナ、酸化
マグネシウムなどが例示され、これにはほう酸、りん酸
などの融点降下剤や高誘電体化合物などを添加してもよ
いが、この金属酸化物としては絶縁性誘電体層の絶縁抵
抗を低下させるものは静電チャックの耐電圧を下げるの
で好ましいものではない。
【００１３】この金属酸化物が含浸されるとポアにこの
ものが充填されるので、この静電チャック基板は冷温ま
たは高温にも耐えるものとなり、さらにはプラズマガス
に侵されることもなくなるので、広い温度範囲でしかも
プラズマガスにより侵されるという不安もなく使用でき
るという有利性が与えられる。
【００１４】しかし、この金属化合物をポア部に含浸さ
せることは技術的に難しいので、これにはこれらの金属
酸化物を金属アルコキシドおよび／またはこれらのポリ
マ−の形で含浸させたのち加熱処理などで分解して金属
酸化物とするという方法を採ることがよい。この金属ア
ルコキシドおよび／またはこれらのポリマ−の含浸は金
属アルコキシドおよび／またはこれらのポリマ−の溶液
またはそのエマルジョンを絶縁性誘電体層にデイッピン
グ、塗布またはコートすることにより行えばよく、この
ものはついでこれを酸化性雰囲気または減圧下に２００
〜１０００℃に加熱すれば、その熱分解によってこれを
金属酸化物とすることができる。
【００１５】なお、この金属アルコキシドとしては絶縁
性誘電体層とのなじみ、経済的に安価であるということ
から、アルミニウム、けい素のアルコキシドとすること
がよく、これにはトリイソプロポキシアルミニウム、テ
トラメトキシシラン、テトラエトキシシラン、テトライ
ソプロポキシシランなどが例示されるが、これらはメタ
ノール、エタノール、イソプロパノールなどのアルコー
ル溶液として使用することがよい。
【００１６】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例１〜３，比較例１〜３ 窒化アルミニウム粉９２重量％、イットリア粉５重量％
および酸化カルシウム粉３重量％とからなる混合粉末１
００重量部に、ブチラール樹脂１０重量部、トリクロロ
エチレン５０重量部、エタノール８重量部およびフタル
酸ジオクチル２重量部を添加したのち、ボールミル中に
おいて４０時間混合してスラリーを作り、脱泡機にかけ
て溶剤を一部揮散させて粘度が４０，０００センチポイ
ズの溶液を調製した。
【００１７】ついで、この溶液からドクターブレードを
用いて厚さ１ｍｍのグリーンシートを作り、これから直
径１８０ｍｍφの円板２板を切り出し、この１枚にタン
グステンペーストを４００メッシュスクリーンを用いて
スクリーン印刷で双極型電極を２ｍｍ間隔で同心円状の
内部電極を印刷し、この内部電極の印刷面を上にしてそ
の上に残りのもう一枚のグリーンシート円盤を載せ、プ
レス機を用いて１００℃、５ｋｇ／ｃｍ2 という条件で
３０分間プレスして積層体を作ったのち、この積層体を
水素ガス２０％、窒素ガス８０％の雰囲気中において１
８５０℃で３時間焼成して焼成基板とした。
【００１８】つぎにこの焼成基板のポアにスピンコート
法で表１に示した金属アルコキシドを含浸させたのち、
空気中において４００℃に加熱してこの金属アルコキシ
ドを酸化分解させてポア中に所望の金属酸化物を含浸さ
せた焼成基板を作り、このものの２５０℃におけるＤ．
Ｃ．６００Ｖにおける静電力と２５０℃×１０００時間
におけるプラズマ耐性をしらべたところ、表１に併記し
たとおりの結果が得られた。
【００１９】しかし、比較のためにこの金属アルコキシ
ドの代わりに、表１に示したテトラブトキシチタン、エ
ポキシ樹脂を使用したもの、またこれを全く使用しなか
ったものについて、その物性をしらべたところ、表１に
併記した通りの結果が得られ、これらはいずれも物性が
わるいものであった。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【発明の効果】本発明は静電チャック基板に関するもの
で、これは前記したように内部電極層とその上下に配置
したセラミックス製の絶縁性誘電体層とからなる静電チ
ャック基板において、この絶縁性誘電体層がその中に金
属酸化物を主成分とする無機物を含浸させたものである
ことを特徴とするものであるが、これによればセラミッ
クス製の絶縁性誘電体層に存在するポアが金属酸化物で
含浸されており、この金属酸化物が低温にも、また高温
にも耐えるものであり、ハロゲンガスや酸素などのプラ
ズマガスに侵されることなく、導電層の絶縁性誘電体層
への拡散も防止されるので、このものを静電チャック基
板とした静電チャックには静電力が大きく、しかもプラ
ズマ耐性にすぐれたものになるという有利性が与えられ
る。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年２月２８日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００２０】
【表１】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】内部電極層とその上下に配置したセラミッ
    クス製の絶縁性誘電体層とからなる静電チャック基板に
    おいて、この絶縁性誘電体層がその中に金属酸化物を主
    成分とする無機物を含浸させたものであることを特徴と
    する静電チャック基板。
  2. 【請求項２】金属酸化物が金属アルコキシドおよび／ま
    たはこれらのポリマ−を含浸させたのち分解して生成さ
    せたものである請求項１に記載した静電チャック基板。
  3. 【請求項３】金属アルコキシドがアルミニウムまたはけ
    い素のアルコキシドである請求項２に記載した静電チャ
    ック基板。
JP9123391A 1991-03-29 1991-03-29 静電チャック基板 Pending JPH06737A (ja)

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DE69204335T DE69204335T2 (de) 1991-03-29 1992-03-12 Elektrostatische Halteplatte.
EP92400652A EP0506505B1 (en) 1991-03-29 1992-03-12 Electrostatic chuck
US07/857,848 US5607541A (en) 1991-03-29 1992-03-26 Electrostatic chuck

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