(57)【要約】  【課題】  静電チャックの誘電体層に長時間高電圧が印加されることによって絶縁破壊が発生することを大幅に抑制することにより耐久性が向上し、また省エネルギー化を達成できる静電チャックを提供すること。  【解決手段】  静電チャック10は、基体１ｂ上に、被保持物の吸着面３を有するセラミック誘電体層１ａと、被保持物の静電吸着のための電圧が印加される吸着用電極２とを備えおり、セラミック誘電体層１ａは、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、吸着用電極２に印加される電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値が５×10８〜５×10１０Ω・ｃｍであり、かつ電圧が10Ｖのときの体積固有抵抗値が、５×10１０〜５×10１２Ω・ｃｍであるとともに電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上である。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体上に、被保持物の吸着面を有するセラミック誘電体層と、前記被保持物の静電吸着のための電圧が印加される吸着用電極とを備えた静電チャックにおいて、前記セラミック誘電体層は、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、前記吸着用電極に印加される前記電圧が５００Ｖのときの体積固有抵抗値が５×１０８〜５×１０１０Ω・ｃｍであり、かつ前記電圧が１０Ｖのときの体積固有抵抗値が、５×１０１０〜５×１０１２Ω・ｃｍであるとともに前記電圧が５００Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上であることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記窒化アルミニウム質セラミックスが焼結助剤を含む窒化アルミニウムセラミックスであることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
【請求項３】
前記焼結助剤が酸化セリウムまたはイットリアを含むことを特徴とする請求項２記載の静電チャック。
【請求項４】
請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の静電チャックを用い、前記被保持物を静電吸着するために前記吸着用電極に印加する電圧を、吸着開始時に２００〜２０００Ｖとし、その後１０〜５００Ｖとする（ただし、吸着開始時の電圧が１．２倍以上となるようにする。）ことを特徴とする被保持物の静電吸着方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置用等に使用される静電チャックおよび被保持物の静電吸着方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造プロセスにおいて、半導体ウエハにエッチングまたは成膜等を行なう際の半導体ウエハの固定方法として、静電チャックを利用した固定方法が採用されている。この静電チャックの形態としては、例えば絶縁性のセラミックスからなる板状体の中に吸着用電極を埋設したものがある。
【０００３】
静電チャックにおけるウエハの吸着力のタイプとしては、クーロン力を利用するものとジョンソン−ラーベック力を利用するものとの２つがある。クーロン力は誘電体層を構成する材質の誘電率に依存し、ジョンソン−ラーベック力は誘電体層を構成する材質の体積固有抵抗値に依存することが知られている。具体的には、誘電体層の体積固有抵抗値が1015Ω・ｃｍより大きい時の吸着力はクーロン力により支配され、誘電体層の体積固有抵抗値が低下するにしたがってジョンソン−ラーベック力が発現し、誘電体層の体積固有抵抗値が1011Ω・ｃｍ未満となると、吸着力はクーロン力に比べて大きな吸着力が得られるジョンソン−ラーベック力により支配されることになる。
【０００４】
ジョンソンラーベック力を発現する体積固有抵抗値の低い誘電体としてのセラミックスとして、例えば、電気的に絶縁性のセラミック材料である窒化アルミニウム質セラミックスであって、その粒界に導電性を示すＣｅＡｌＯ３相を連続的に存在させたものがある。この窒化アルミニウム質セラミックスは、粒界を介して導通をとることができ、その体積固有抵抗値が低いものとなる。
【０００５】
さらに、半導体装置の製造プロセスにおいてジョンソン−ラーベック力を発現する窒化アルミニウム質セラミック製の静電チャックは、例えばスパッタリング装置においては以下のように使用される。スパッタリング装置に取り付けられた静電チャックに半導体ウエハが載置され、静電チャックに吸着電圧が印加されて半導体ウエハが固定され、スパッタリング処理が行なわれる。スパッタリング処理中は初期印加電圧がそのまま維持される。その後、スパッタリング処理が完了すると静電チャックの吸着電圧の印加が解除され、半導体ウエハを静電チャックから離脱させる。半導体装置の製造プロセスにおいては、静電チャックへの半導体ウエハの吸着、静電チャックからの半導体ウエハの離脱が頻繁に繰り返される。
【特許文献１】特開平11-100271号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、半導体ウエハと静電チャックの内部の吸着用電極との間にある誘電体層には、スパッタリング処理中に長時間高電圧が印加されることによって絶縁破壊が発生し、スパッタリング処理を中断して静電チャックを交換しなければならないという問題点があった。また、スパッタリング処理を中断すると、半導体ウエハが不良品になってしまうという問題点があった。
【０００７】
従って、本発明は、上記従来の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、静電チャックの誘電体層に長時間高電圧が印加されることによって絶縁破壊が発生することを大幅に抑制することによって耐久性が向上し、また省エネルギー化を達成でき、さらには端子間のイオンマイグレーションの発生等を抑えることができる静電チャック、および被保持物の静電吸着方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の静電チャックは、基体上に、被保持物の吸着面を有するセラミック誘電体層と、前記被保持物の静電吸着のための電圧が印加される吸着用電極とを備えた静電チャックにおいて、前記セラミック誘電体層は、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、前記吸着用電極に印加される前記電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値が５×10８〜５×10１０Ω・ｃｍであり、かつ前記電圧が10Ｖのときの体積固有抵抗値が、５×10１０〜５×10１２Ω・ｃｍであるとともに前記電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上であることを特徴とするものである。
【０００９】
また、本発明の静電チャックは、上記の構成において、前記窒化アルミニウム質セラミックスが焼結助剤を含む窒化アルミニウムセラミックスであることを特徴とするものである。
【００１０】
また、本発明の静電チャックは、上記の構成において、前記焼結助剤が酸化セリウムまたはイットリアを含むことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明の被保持物の静電吸着方法は、上記の構成の静電チャックを用い、前記被保持物を静電吸着するために前記吸着用電極に印加する電圧を、吸着開始時に200〜2000Ｖとし、その後10〜500Ｖとする（ただし、吸着開始時の電圧が1.2倍以上となるようにする。）ことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１２】
本発明の静電チャックによれば、基体上に、被保持物の吸着面を有するセラミック誘電体層と、被保持物の静電吸着のための電圧が印加される吸着用電極とを備えおり、セラミック誘電体層は、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、吸着用電極に印加される電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値が５×10８〜５×10１０Ω・ｃｍであり、かつ電圧が10Ｖのときの体積固有抵抗値が、５×10１０〜５×10１２Ω・ｃｍであるとともに電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上であることから、吸着用電極に印加する電圧をウエハ吸着時には例えば500Ｖとし、いったん吸着固定してしまえば電圧を下げてもウエハの吸着固定を維持することが可能であり、その結果、高電圧を印加する時間を著しく短縮することができる。すなわち、ウエハ吸着時には高電圧を印加しなければならないが、その後電圧を下げても体積固有抵抗値が高くなるため、セラミック誘電体層に蓄積された電荷が逃げにくくなるためセラミック誘電体層の分極状態が維持され易くなり、電圧を下げてもウエハに対する吸着力を維持することが可能となる。
【００１３】
従って、高電圧を長時間印加することによるセラミック誘電体層への負荷を軽減して、セラミック誘電体層が絶縁破壊されることを効果的に抑制することができ、長期間安定して使用できる耐久性の高い静電チャックを得ることができる。
【００１４】
また、高電圧を長時間印加する必要がないため、省エネルギーを達成できる。
【００１５】
さらには、高電圧を長時間印加する必要がないため、端子間のイオンマイグレーションの発生等を抑えることができる。
【００１６】
また、本発明の静電チャックは、上記の構成において、窒化アルミニウム質セラミックスが焼結助剤を含む窒化アルミニウムセラミックスであるときには、焼結助剤を加えることによってセラミック誘電体層の体積固有抵抗値の制御が容易になる。
【００１７】
また、本発明の静電チャックは、上記の構成において、焼結助剤が酸化セリウムまたはイットリアを含むときには、セラミック誘電体層の熱伝導性が高くなるため、温度変化のある使用条件下において静電チャックの温度が設定温度に素早く達することとなり、電圧印加による制御性が高まり、無駄の少ない電圧制御が可能になる。
【００１８】
本発明の被保持物の静電吸着方法は、上記の構成の静電チャックを用い、被保持物を静電吸着するために吸着用電極に印加する電圧を、吸着開始時に200〜2000Ｖとし、その後10〜500Ｖとする（ただし、吸着開始時の電圧が1.2倍以上となるようにする。）ことから、高電圧を印加するウエハ吸着時の後に電圧を下げても体積固有抵抗値が高くなるため、セラミック誘電体層に蓄積された電荷が逃げにくくなるためセラミック誘電体層の分極状態が維持されてウエハの吸着固定を維持することが可能な耐久性の高い静電チャックを用いることにより、被保持物の静電吸着を中断することなくスパッタリング処理等の所望の処理を行なうことができる。また、高電圧を長時間印加する必要がないため、省エネルギーでもって被保持物の処理を行なうことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
以下に、本発明の静電チャックの実施の形態の例について詳細に説明する。
【００２０】
図１は静電チャックの実施の形態の一例を示すものであり、１は静電チャック10の本体部である板状体、１ａセラミック誘電体層、１ｂは基体、２は吸着用電極、３は吸着面、４は電圧印加用の端子、５は被保持物であるウエハ、６はヘリウムガス等の冷却ガスを導入するガス導入孔、７はウエハ冷却用の溝である。
【００２１】
本実施の形態の静電チャック10は、基体１ｂ上に、被保持物の吸着面３を有するセラミック誘電体層１ａと、被保持物の静電吸着のための電圧が印加される吸着用電極２とを備えおり、セラミック誘電体層１ａは、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、吸着用電極２に印加される電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値が５×10８〜５×10１０Ω・ｃｍであり、かつ電圧が10Ｖのときの体積固有抵抗値が、５×10１０〜５×10１２Ω・ｃｍであるとともに電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上である。
【００２２】
このような構成により、吸着用電極２に印加する電圧をウエハ５吸着時には例えば500Ｖとし、いったん吸着固定してしまえば電圧を下げてもウエハ５の吸着固定を維持することが可能であり、その結果、高電圧を印加する時間を著しく短縮することができる。すなわち、ウエハ５吸着時には高電圧を印加しなければならないが、その後電圧を下げても体積固有抵抗値が高くなるため、セラミック誘電体層１ａに蓄積された電荷が逃げにくくなるためセラミック誘電体層１ａの分極状態が維持され易くなり、電圧を下げてもウエハ５に対する吸着力を維持することが可能となる。
【００２３】
窒化アルミニウム質セラミックスから成るセラミック誘電体層１ａの体積固有抵抗値の制御は、後述するように、１）窒化アルミニウムセラミックスに焼結助剤を含ませること、２）焼成過程において微量の酸素を焼成炉内に導入すること、等の手段によって行なうことができる。
【００２４】
本例の静電チャック10は、ウエハ５のサイズ、静電チャック10を用いる装置に合わせて、形状およびサイズを変えることができるものであり、吸着用電極２を備えた板状体１の主面をウエハ５の吸着面３とするものである。
【００２５】
板状体１は円板状等の形状であり、吸着面３側のセラミック誘電体層１ａと、このセラミック誘電体層１ａと一体に形成された基体１ｂとから成る。この板状体１の内部のセラミック誘電体層１ａと基体１ｂとの間には、面状の吸着用電極２が埋設されている。さらに、基体１ｂには、吸着用電極２と電気的に導通して電圧を印加するための端子４が、吸着用電極２と接続されて外部に導出されている。そして、端子４から吸着用電極２に電圧を印加することによって、板状体１の吸着面３にウエハ５を静電吸着する。
【００２６】
吸着用電極２は、例えばＭｏ，Ｗ等の高融点金属からなる電極であり、メッシュ状または単板状等のバルク状金属、あるいは金属ペーストを印刷塗布して焼成して形成した厚膜金属からなるものである。この吸着用電極２が板状体１に埋設したバルク状金属からなる場合には、吸着用電極２を高周波スパッタリング法、プラズマＣＶＤ法、プラズマエッチング法に用いられる高周波電極としても使用できる。
【００２７】
また、板状体１にはＨｅガス等の冷却ガスを導入するガス導入孔６と、冷却ガスを流通させることによってウエハを冷却する溝７が設けられている。ガス導入孔６から溝７に冷却ガスを流すことによってエッチング処理等で温度が上がったウエハ５を冷却することができる。
【００２８】
セラミック誘電体層１ａは、窒化アルミニウム質セラミックスからなり、吸着用電極２に印加される電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値が５×10８〜５×10１０Ω・ｃｍであり、かつ電圧が10Ｖのときの体積固有抵抗値が、５×10１０〜５×10１２Ω・ｃｍであるとともに電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上であるが、体積固有抵抗値を５×10８Ω・ｃｍ以上とすることによって漏れ電流を小さくして、被保持物に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。また、体積固有抵抗値を５×10１２Ω・ｃｍ以下とすることによってクーロン力の影響を小さくして、吸着力が低下することを抑えることができる。
【００２９】
また、10Ｖのときの体積固有抵抗値を、電圧が500Ｖのときの体積固有抵抗値の３倍以上とすることによって、セラミック誘電体層１ａに蓄積された電荷がより逃げにくくなるためセラミック誘電体層１ａの分極状態が維持され易くなり、電圧を下げてもウエハ５に対する吸着力を維持することがより容易になる。
【００３０】
窒化アルミニウム質セラミックスから成るセラミック誘電体層１ａにおける電圧印加時の体積固有抵抗値は、周知の三端子法等によって測定することができる。
【００３１】
また、本実施の形態の静電チャック10は、窒化アルミニウム質セラミックスが焼結助剤を含む窒化アルミニウムセラミックスであることが好ましい。この場合、焼結助剤を加えることによってセラミック誘電体層１ａの体積固有抵抗値の制御が容易になる。例えば、500Ｖ印加の際の体積固有抵抗値を５×10８〜５×10１０Ω・ｃｍの範囲内となるように作製することが容易となる。
【００３２】
窒化アルミニウム質セラミックスに含まれる焼結助剤の含有率は、10〜13質量％程度が好ましい。この範囲内とすることにより、セラミック誘電体層１ａの体積固有抵抗値の制御が容易になり、また、体積固有抵抗が低下することを効果的に抑えることができる。
【００３３】
また、本実施の形態の静電チャック10は、焼結助剤が酸化セリウムまたはイットリアを含むことが好ましい。この場合、セラミック誘電体層１ａの熱伝導性が高くなるため、温度変化のある使用条件下において静電チャック10の温度が設定温度に素早く達することとなり、電圧印加による制御性が高まり、無駄の少ない電圧制御が可能になる。さらに、酸化セリウムまたはイットリアを含む焼結助剤は、さらに体積固有抵抗値を制御し易いものとなる。
【００３４】
吸着用電極２は厚みが0.1〜50μｍであることが好ましい。この厚みの範囲内とすることにより、セラミック誘電体層１ａおよび基体１ｂから成る板状体１を焼結して作製する際に、焼成炉に酸素を入れて焼結しても焼結性が劣化せず、また、吸着用電極２の導電性を高く保持することができる。
【００３５】
また、吸着用電極２は、タングステン，窒化チタンまたはモリブデンから成ることが好ましい。この場合、板状体１を焼結して作製する際に、焼成炉に酸素を入れて焼結しても焼結性が劣化せず、また、吸着用電極２の導電性を高く保持することができる。
【００３６】
さらに、吸着用電極２の面積が吸着面３の面積の85％〜90％であることが好ましい。この範囲内とすることにより、平面視において吸着用電極２が存在しない好適な幅の無電極部があることとなり、無電極部は電極部に比べて電荷が逃げ難いことから、低電圧での吸着力を保持することができる。
【００３７】
セラミック誘電体層１ａの厚みは0.3〜1.5ｍｍであることが好ましい。この厚みの範囲内とすることにより、セラミック誘電体層１ａの厚みが薄すぎることによる絶縁破壊が発生しにくくなり、またセラミック誘電体層１ａの厚みが厚すぎることによる吸着力の低下が抑えられ、さらに電圧を下げても吸着力を維持し易くなる。
【００３８】
次に、本実施の形態の静電チャックの製造方法について説明する。
【００３９】
まず、一次原料であるＡｌＮの粉体に対して、成形性を高めるための所定量の有機樹脂バインダーを添加し、さらに体積固有抵抗値を調整するためのセリウム（Ｃｅ）を添加し、ドクターブレード法によりセラミックテープ成形体を作製する。それぞれのセラミックテープ成形体には密着性を高めるための有機樹脂バインダーを塗布し、その後、セラミックテープ成形体を１枚毎に順次積層し、加圧することにより積層成形体を得る。
【００４０】
静電チャック10の吸着用電極２は、Ｗ粉末に有機樹脂バインダーおよび分散剤を添加し、導電性ペースト（導電性インク）を用いて形成する。導電性ペーストをメッシュ状の印刷製版を用いて、吸着用電極２となる導電性ペースト層を一つのセラミックテープ成形体に印刷し形成する。積層成形体は、最終的に吸着面３より0.3ｍｍ〜1.5ｍｍの深さの位置に吸着用電極２が存在するように、セラミックテープ成形体の厚み、積層数、導電性ペースト層が印刷されたセラミックテープ成形体の積層位置を考慮して作製する。
【００４１】
次に、積層成形体中の有機樹脂バインダーを除去するために、還元ガス雰囲気中で加熱し脱脂する。
【００４２】
次に、窒素ガス雰囲気中で焼成する。この焼成過程において、酸素を焼成炉内に導入する。ここで、流量計を介して酸素導入弁により焼成炉内に微量（0.05〜0.5体積％）の酸素ガスが導入できるようにすることが好ましい。この場合、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）質セラミックスにおいて窒素（Ｎ）が欠落した粒子が散在することとなり、高電圧を印加した際の導通性が向上する。その結果、窒化アルミニウム質セラミックスの体積固有抵抗値を酸素の含有量によって制御することができる。なお、焼成炉内の酸素濃度は、酸素導入弁の開閉により調整できる。
【００４３】
焼成炉内に導入する酸素ガスの量を0.05〜0.5体積％とすることにより、セリウム（Ｃｅ）の酸化による体積固有抵抗値の低下を効果的に抑えることができる。
【００４４】
次に、窒化アルミニウム質セラミックスから成る板状体１について、吸着用電極２が吸着面３から深さ0.3ｍｍの位置に位置するように、吸着面３に研磨加工を施す。また、板状体１に、ウエハ５を持ち上げるためのリフトピンを挿通させる上下主面間を貫通する貫通孔、および吸着用電極２に電圧を供給するため端子４を設ける穴を、切削加工により形成する。この穴にＣｕ製の端子を挿入して、吸着用電極２と導通がとれるように導電性接着剤によって吸着用電極２に端子を接着した。このようにして静電チャック10を作製する。
【００４５】
本実施の形態の被保持物の静電吸着方法は、上記の本実施の形態の構成の静電チャック10を用い、半導体ウエハ等の被保持物を静電吸着するために吸着用電極２に印加する電圧を、吸着開始時に200〜2000Ｖとし、その後10〜500Ｖとする（ただし、吸着開始時の電圧が1.2倍以上となるようにする。）ものである。
【００４６】
このような構成により、高電圧を印加するウエハ５吸着時の後に電圧を下げても体積固有抵抗値が高くなるため、セラミック誘電体層１ａに蓄積された電荷が逃げにくくなるためセラミック誘電体層１ａの分極状態が維持されてウエハ５の吸着固定を維持することが可能な耐久性の高い静電チャック10を用いることにより、被保持物の静電吸着を中断することなくスパッタリング処理等の所望の処理を行なうことができる。また、高電圧を長時間印加する必要がないため、省エネルギーでもって被保持物の処理を行なうことができる。
【００４７】
吸着用電極２に印加する電圧を吸着開始時に200〜2000Ｖとすることにより、所望の大きな吸着力が得られる。例えば、成膜やエッチングといった一連の半導体製造工程を経て変形した半導体ウエハであっても平坦性を保って吸着することができる。
【００４８】
吸着用電極２に印加する電圧を吸着開始後に10〜500Ｖとすることにより、上述の半導体ウエハの平坦性を保ったまま吸着し続けることができる。
【００４９】
吸着用電極２に印加する電圧を吸着開始時に200〜2000Ｖとする時間（期間）は、0.1秒〜５秒程度であることが好ましい。この時間の範囲内とすることにより、例えば変形した半導体ウエハを平坦性を保って吸着することが充分にでき、また、一回の成膜やエッチングの工程の時間に占める時間の割合が小さくなり、セラミック誘電層１ａに与える負荷を低減できる。そして、この時間が経過した後に、吸着用電極２に印加する電圧を10〜500Ｖとする。
【００５０】
吸着開始時の電圧を吸着開始後の電圧1.2倍以上とすることにより、セラミック誘電層１ａに与える負荷を低減できる。
【実施例】
【００５１】
以下、本発明の静電チャックの実施例について説明する。
【００５２】
双極型の静電チャックを以下のようにして作製した。まず、一次原料のＡｌＮ粉末に、成形性を高めるために有機樹脂バインダーを添加し、さらに体積固有抵抗値を調整するためにセリウム（Ｃｅ）を10体積％添加して、セラミックペーストを作製した。
【００５３】
次に、このセラミックペーストを用いてドクターブレード法によりセラミックテープ成形体を作製した。このとき、セラミックテープ成形体のサイズは、焼成および加工後の寸法として円板状の板状体で直径（φ）200ｍｍのものが製造できるように、300ｍｍ角で厚みが0.3ｍｍのセラミックテープ成形体を作製した。
【００５４】
次に、このセラミックテープ成形体を20枚準備し、それぞれのセラミックテープ成形体に密着性を高めるための有機樹脂バインダーを塗布し、その後、20枚のセラミックテープ成形体を１枚毎に順次積層し、約20ＭＰａの圧力で加圧することにより積層成形体を得た。
【００５５】
ここで、静電チャックの吸着用電極は、平均粒径１μｍのＷ粉末に有機樹脂バインダーおよび分散剤を添加し、導電性ペースト（導電性インク）を用いて形成した。この導電性ペーストをメッシュ状の印刷製版を用いて吸着用電極の厚みが15μｍになるように一つのセラミックテープ成形体に印刷した。導電性ペーストが印刷されたセラミックテープ成形体は、積層成形体において吸着面より0.3ｍｍの深さの部位に吸着用電極が位置するように、積層位置を調整した。
【００５６】
次に、この積層成形体中の有機樹脂バインダーを除去するために、約500℃で還元ガス雰囲気中で脱脂した。
【００５７】
次に、窒素ガス雰囲気中で約2000℃で積層成形体を焼成した。この焼成過程において、酸素ガスを焼成炉内に0.2体積％導入した。ここで、流量計を介して酸素導入弁により焼成炉内に微量の酸素ガスが導入できるようにした。酸素導入弁の開閉により焼成炉内の酸素ガス濃度を0.1〜0.5体積％の範囲内に調整できるようにした。これにより、ＡｌＮ粒子のＮが欠落した粒子を窒化アルミニウム質セラミックス中に散在させることが可能となった。
【００５８】
次に、窒化アルミニウム質セラミックスから成る板状体の吸着面に、吸着用電極が吸着面から深さが0.3ｍｍの部位に位置するように研磨加工を施した。また、板状体に、ウエハを持ち上げるためのリフトピンを挿通させる上下主面間を貫通する貫通孔、および吸着用電極に電圧を供給するため端子を設ける穴を、切削加工により形成した。この穴にＣｕ製の端子を挿入して、吸着用電極と導通がとれるようにＡｇ含有導電性接着剤によって吸着用電極に端子を接着した。このようにして静電チャックを作製した。
【００５９】
さらに、静電チャックをＡｌ製のベース部材上にシリコーン樹脂接着剤で接着し、ウエハの吸着性を評価するための評価装置に取り付けた。ここで、シリコーン樹脂接着剤は、硬度が低いことから、窒化アルミニウム質セラミックスから成る板状体とＡｌ製のベース部材との熱膨張差を吸収できるものとして選定した。
【００６０】
静電チャックを真空チャンバー内に設置し、静電チャックの吸着面上にシリコンウエハを載置し、真空引きを行い、真空チャンバー内の圧力を１×10―３Ｐａにした。板状体に埋設された吸着用電極に500Ｖの電圧を印加し、シリコンウエハを吸着させた。
【００６１】
500Ｖの電圧印加時の窒化アルミニウム質セラミックスから成るセラミック誘電体層の体積固有抵抗値は、予め三端子法によって測定したところ、1×1010Ω・ｃｍであった。
【００６２】
そして、電圧印加してから２秒後にＨｅガスをガス導入孔６から666Ｐａの圧力で流した。このときのＨｅガスの漏れ量を測定すると、3.38×10−４Ｐａ・ｍ３／ｓであった。さらに、Ｈｅガスを流してから２秒後に電圧を500Ｖから250Ｖに降下させた。
【００６３】
250Ｖの電圧印加時の窒化アルミニウム質セラミックスから成るセラミック誘電体層の体積固有抵抗値は、予め三端子法によって測定したところ、8×1010Ω・ｃｍであった。
【００６４】
このときのＨｅガスの漏れ量は3.38×10−４Ｐａ・ｍ３／ｓのままであり、電圧を落してもシリコンウエハの吸着は安定したままであることが確認できた。
【００６５】
一方、比較例として、１）焼結助剤のセリウム（Ｃｅ）を10体積％含む窒化アルミニウム質セラミックスから成る板状体としたこと、２）焼成過程において酸素ガスを焼成炉内に導入しなかったこと、を製造条件とした板状体を用いて静電チャックを作製した。
【００６６】
この比較例の静電チャックは、500Ｖの電圧印加時の窒化アルミニウム質セラミックスから成るセラミック誘電体層の体積固有抵抗値は、予め三端子法によって測定したところ、8×109Ω・ｃｍであった。
【００６７】
また、250Ｖの電圧印加時の窒化アルミニウム質セラミックスから成るセラミック誘電体層の体積固有抵抗値は、予め三端子法によって測定したところ、9×109Ω・ｃｍであった。
【００６８】
比較例の静電チャックについて、実施例と同様の測定を行った。その結果、電圧を250Ｖに下げるとＨｅガスの漏れ量は6.76×10−３Ｐａ・ｍ３／ｓであり、ウエハが安定して吸着できなかった。
【００６９】
また、上記実施例の静電チャック（静電チャックＡ）と、比較例の静電チャック（静電チャックＢ）について、寿命の比較試験を行った。
【００７０】
実施例の静電チャックＡについて、１）500Ｖ印加、２）４秒後に250Ｖ印加、３）１分56秒後に０Ｖ、４）0.5秒後に500Ｖ印加、５）４秒後に250Ｖ印加、６）１分56秒後に電圧０Ｖ、という１）〜６）のサイクルで電圧印加を繰り返した。すなわち、１サイクルにおいて電圧を２段階で０Ｖに下げる操作を含むものとした。
【００７１】
比較例の静電チャックＢについて、１）500Ｖ印加、２）２分後に０Ｖ、３）0.5秒後に500Ｖ印加、４）２分後に０Ｖ、という１）〜４）のサイクルで電圧印加を繰り返した。すなわち、１サイクルにおいて電圧を１段階で０Ｖに下げる操作を含むものとした。
【００７２】
そして、静電チャックＢは、１４日でセラミック誘電体層に絶縁破壊が発生したのに対し、静電チャックＡは、６０日を経過してもセラミック誘電体層に絶縁破壊が発生しなかったため、比較試験を打ち切った。
【００７３】
この結果から、本発明の静電チャックは、電圧印加によるセラミック誘電体層への負荷が軽減され、長期間安定して使用できるということが確認できた。
【００７４】
なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えても何等差し支えない。
【図面の簡単な説明】
【００７５】
【図１】本発明の静電チャックについて実施の形態の一例を示す縦断面図である。
【符号の説明】
【００７６】
１・・・板状体
１ａ・・・セラミック誘電体層
１ｂ・・・基体
２・・・吸着用電極
３・・・吸着面
４・・・端子
５・・・ウエハ
６・・・ガス導入孔
７・・・溝
10・・・静電チャック
【図１】
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