JP2001351970A - 静電チャック - Google Patents
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Landscapes
- Jigs For Machine Tools (AREA)
- Surface Heating Bodies (AREA)
- Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温においても抵抗発熱体間の絶縁を確保す
ることができ、これにより抵抗発熱体を経由して静電電
極間にショートが発生するのを防止することができる静
電チャックを提供する。 【解決手段】 セラミック基板に抵抗発熱体が設けられ
るとともに、セラミック基板上に静電電極が形成され、
前記静電電極上にセラミック誘電体膜が一体的に設けら
れた静電チャックであって、前記抵抗発熱体は、前記セ
ラミック基板のセラミック誘電体膜が設けられた面の反
対側面に設けられていることを特徴とする静電チャッ
ク。
ることができ、これにより抵抗発熱体を経由して静電電
極間にショートが発生するのを防止することができる静
電チャックを提供する。 【解決手段】 セラミック基板に抵抗発熱体が設けられ
るとともに、セラミック基板上に静電電極が形成され、
前記静電電極上にセラミック誘電体膜が一体的に設けら
れた静電チャックであって、前記抵抗発熱体は、前記セ
ラミック基板のセラミック誘電体膜が設けられた面の反
対側面に設けられていることを特徴とする静電チャッ
ク。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体産業に
おいて使用される静電チャックに関し、特に、抵抗発熱
体を有し、加熱時における温度均一性に優れる静電チャ
ックに関する。
おいて使用される静電チャックに関し、特に、抵抗発熱
体を有し、加熱時における温度均一性に優れる静電チャ
ックに関する。
【0002】
【従来の技術】半導体は種々の産業において必要とされ
る極めて重要な製品であり、半導体チップは、例えば、
シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウ
エハを作製した後、このシリコンウエハに複数の集積回
路等を形成することにより製造される。
る極めて重要な製品であり、半導体チップは、例えば、
シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウ
エハを作製した後、このシリコンウエハに複数の集積回
路等を形成することにより製造される。
【0003】この半導体チップの製造工程においては、
シリコンウエハ等の半導体ウエハを、種々の処理が可能
な装置の上に載置し、エッチング、CVD等の種々の処
理を施して、導体回路や素子等を形成する。
シリコンウエハ等の半導体ウエハを、種々の処理が可能
な装置の上に載置し、エッチング、CVD等の種々の処
理を施して、導体回路や素子等を形成する。
【0004】この際、半導体ウエハは、装置にしっかり
と固定される必要がある。そのため、装置の内部に半導
体ウエハを吸着、固定するための静電電極が設けられた
静電チャックが汎用されている。
と固定される必要がある。そのため、装置の内部に半導
体ウエハを吸着、固定するための静電電極が設けられた
静電チャックが汎用されている。
【0005】また、静電チャックを構成する材料とし
て、アルミナのような酸化物セラミックや窒化物セラミ
ック等が用いられている。このようなセラミックを用い
た静電チャックでは、セラミック基板の上に静電電極が
設けられ、この静電電極の上に薄い誘電体膜が形成さ
れ、この誘電体膜を介して半導体ウエハがクーロン力に
よりセラミック基板に吸着されるようになっている。
て、アルミナのような酸化物セラミックや窒化物セラミ
ック等が用いられている。このようなセラミックを用い
た静電チャックでは、セラミック基板の上に静電電極が
設けられ、この静電電極の上に薄い誘電体膜が形成さ
れ、この誘電体膜を介して半導体ウエハがクーロン力に
よりセラミック基板に吸着されるようになっている。
【0006】また、熱CVD等を行う際等には、半導体
ウエハが加熱されている必要があるため、静電チャック
には、通常、抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する
手段が設けられている。
ウエハが加熱されている必要があるため、静電チャック
には、通常、抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する
手段が設けられている。
【0007】そして、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱
する効率を向上させるため、また、耐腐食性を確保する
ため、その抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する手
段は、通常、被加熱物の近く、すなわちセラミック基板
の内部に設けられている。
する効率を向上させるため、また、耐腐食性を確保する
ため、その抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する手
段は、通常、被加熱物の近く、すなわちセラミック基板
の内部に設けられている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、抵抗発
熱体をセラミック基板内に設けた場合、この上に半導体
ウエハを載置して加熱しようとすると、高温動作中に静
電電極間でショートが発生し、チャック力が発生しない
という問題が発生した。
熱体をセラミック基板内に設けた場合、この上に半導体
ウエハを載置して加熱しようとすると、高温動作中に静
電電極間でショートが発生し、チャック力が発生しない
という問題が発生した。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
この問題について検討を行った結果、高温ではセラミッ
ク基板の体積抵抗率が低下する結果、抵抗発熱体を経由
してショートが発生することを突き止めた。
この問題について検討を行った結果、高温ではセラミッ
ク基板の体積抵抗率が低下する結果、抵抗発熱体を経由
してショートが発生することを突き止めた。
【0010】そこで、本発明者らは、さらに検討を進
め、抵抗発熱体を、セラミック基板のセラミック誘電体
膜が設けられた面の反対側面(以下、底面という)に設
けることにより、高温においても抵抗発熱体間の絶縁を
確保することができ、これにより抵抗発熱体を経由して
静電電極間にショートが発生するのを防止することがで
きることを見い出し、本発明を完成させたものである。
め、抵抗発熱体を、セラミック基板のセラミック誘電体
膜が設けられた面の反対側面(以下、底面という)に設
けることにより、高温においても抵抗発熱体間の絶縁を
確保することができ、これにより抵抗発熱体を経由して
静電電極間にショートが発生するのを防止することがで
きることを見い出し、本発明を完成させたものである。
【0011】即ち、本発明は、セラミック基板に抵抗発
熱体が設けられるとともに、セラミック基板上に静電電
極が形成され、上記静電電極上にセラミック誘電体膜が
設けられた静電チャックであって、上記抵抗発熱体は、
セラミック基板の底面に設けられていることを特徴とす
る静電チャックである。
熱体が設けられるとともに、セラミック基板上に静電電
極が形成され、上記静電電極上にセラミック誘電体膜が
設けられた静電チャックであって、上記抵抗発熱体は、
セラミック基板の底面に設けられていることを特徴とす
る静電チャックである。
【0012】上記静電チャックによれば、抵抗発熱体が
セラミック基板の底面に設けられており、高温でも抵抗
の高い空気、雰囲気ガス、ガラス、樹脂などの絶縁物で
抵抗発熱体間の絶縁が確保されるため、抵抗発熱体を経
由する静電電極間のショートが発生するのを防止するこ
とができる。
セラミック基板の底面に設けられており、高温でも抵抗
の高い空気、雰囲気ガス、ガラス、樹脂などの絶縁物で
抵抗発熱体間の絶縁が確保されるため、抵抗発熱体を経
由する静電電極間のショートが発生するのを防止するこ
とができる。
【0013】上記セラミック基板の厚さlと、セラミッ
ク基板とセラミック誘電体膜との厚さの合計Lとの比
(l/L)は、0.7≦l/L<1.0であることが望
ましい。l/Lが1.0では、セラミック誘電体膜が存
在しない状態となるため、半導体ウエハに電流が流れて
しまい、静電チャックとして機能せず、一方、l/Lが
0.7未満では、抵抗発熱体の温度のばらつきの影響を
受けてチャック力がばらつく場合がある。
ク基板とセラミック誘電体膜との厚さの合計Lとの比
(l/L)は、0.7≦l/L<1.0であることが望
ましい。l/Lが1.0では、セラミック誘電体膜が存
在しない状態となるため、半導体ウエハに電流が流れて
しまい、静電チャックとして機能せず、一方、l/Lが
0.7未満では、抵抗発熱体の温度のばらつきの影響を
受けてチャック力がばらつく場合がある。
【0014】また、上記抵抗発熱体は、絶縁体で被覆さ
れていることが望ましい。抵抗発熱体間の絶縁を確実に
確保することができるからである。また、上記抵抗発熱
体は、トリミングにより抵抗値が調整されていることが
望ましい。例えば、レーザ光照射により抵抗発熱体にト
リミングを施し、溝や切欠を形成してその抵抗値を調整
することにより、半導体ウエハを載置して加熱する面
(以下、加熱面ともいう)の温度を均一にすることがで
き、半導体ウエハ等の均一な温度で加熱することができ
る。なお、上記抵抗発熱体の面積抵抗率は、0.1〜1
0Ω/□であることが望ましい。このような高い面積抵
抗率とすることにより、幅の広いパターン(パターン幅
1mm以上)にすることができ、印刷厚みのばらつきの
影響を小さくすることができるからである。
れていることが望ましい。抵抗発熱体間の絶縁を確実に
確保することができるからである。また、上記抵抗発熱
体は、トリミングにより抵抗値が調整されていることが
望ましい。例えば、レーザ光照射により抵抗発熱体にト
リミングを施し、溝や切欠を形成してその抵抗値を調整
することにより、半導体ウエハを載置して加熱する面
(以下、加熱面ともいう)の温度を均一にすることがで
き、半導体ウエハ等の均一な温度で加熱することができ
る。なお、上記抵抗発熱体の面積抵抗率は、0.1〜1
0Ω/□であることが望ましい。このような高い面積抵
抗率とすることにより、幅の広いパターン(パターン幅
1mm以上)にすることができ、印刷厚みのばらつきの
影響を小さくすることができるからである。
【0015】
【発明の実施の形態】図1は、本発明の静電チャックの
一実施形態を模式的に示した縦断面図であり、図2は、
図1に示した静電チャックにおけるA−A線断面図であ
り、図3は、図1に示した静電チャックの底面図であ
る。
一実施形態を模式的に示した縦断面図であり、図2は、
図1に示した静電チャックにおけるA−A線断面図であ
り、図3は、図1に示した静電チャックの底面図であ
る。
【0016】この静電チャック101では、円板形状の
セラミック基板1の表面に、半円弧状部2aと櫛歯部2
bとからなるチャック正極静電層2と、同じく半円弧状
部3aと櫛歯部3bとからなるチャック負極静電層3と
からなる静電電極層が、櫛歯部2bと櫛歯部3bを交差
させるように対向して形成されており、この静電電極層
を含むセラミック基板1上に薄いセラミック誘電体膜4
が形成されている。
セラミック基板1の表面に、半円弧状部2aと櫛歯部2
bとからなるチャック正極静電層2と、同じく半円弧状
部3aと櫛歯部3bとからなるチャック負極静電層3と
からなる静電電極層が、櫛歯部2bと櫛歯部3bを交差
させるように対向して形成されており、この静電電極層
を含むセラミック基板1上に薄いセラミック誘電体膜4
が形成されている。
【0017】また、このチャック正極静電層2およびチ
ャック負極静電層3には、それぞれ直流電源の+側と−
側とが接続され、直流電圧V2 が印加されるようになっ
ている。また、この静電チャック101上には、半導体
ウエハ9が載置され、接地されている。
ャック負極静電層3には、それぞれ直流電源の+側と−
側とが接続され、直流電圧V2 が印加されるようになっ
ている。また、この静電チャック101上には、半導体
ウエハ9が載置され、接地されている。
【0018】一方、セラミック基板1の底部には、半導
体ウエハ9の温度をコントロールするために、図3に示
したような平面視同心円形状の抵抗発熱体5が設けられ
ており、抵抗発熱体5の両端には、外部端子6が接続、
固定され、電圧V1 が印加されるようになっている。ま
た、図1、2には示していないが、このセラミック基板
1には、図3に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔11とシリコンウエハ9を支持して上下させる
リフターピン(図示せず)を挿通するための貫通孔12
が形成されている。
体ウエハ9の温度をコントロールするために、図3に示
したような平面視同心円形状の抵抗発熱体5が設けられ
ており、抵抗発熱体5の両端には、外部端子6が接続、
固定され、電圧V1 が印加されるようになっている。ま
た、図1、2には示していないが、このセラミック基板
1には、図3に示したように、測温素子を挿入するため
の有底孔11とシリコンウエハ9を支持して上下させる
リフターピン(図示せず)を挿通するための貫通孔12
が形成されている。
【0019】そして、チャック正極静電層2とチャック
負極静電層3との間に直流電圧V2 を印加すると、半導
体ウエハ9は、チャック正極静電層2とチャック負極静
電層3との静電的な作用(クーロン力)により、セラミ
ック誘電体膜4に吸着され、固定される。
負極静電層3との間に直流電圧V2 を印加すると、半導
体ウエハ9は、チャック正極静電層2とチャック負極静
電層3との静電的な作用(クーロン力)により、セラミ
ック誘電体膜4に吸着され、固定される。
【0020】本発明の静電チャックを構成するセラミッ
ク基板の直径は、200mmより大きいことが望まし
い。半導体ウエハの大型化に対処することができるから
である。なお、上記セラミック基板の直径は、300m
m以上であることが、さらに望ましい。次世代の半導体
ウエハに対処するためである。
ク基板の直径は、200mmより大きいことが望まし
い。半導体ウエハの大型化に対処することができるから
である。なお、上記セラミック基板の直径は、300m
m以上であることが、さらに望ましい。次世代の半導体
ウエハに対処するためである。
【0021】上記セラミック基板は、その厚さが20m
m以下、その中でも10mm以下のものが望ましい。静
電チャックの大型化に伴い、厚さを薄くしてその熱容量
を小さくするためである。特に、厚さを10mm以下に
することで、降温特性が向上する。セラミック基板の厚
さは、1〜5mmがさらに望ましい。加熱面の温度のば
らつきが小さくなるからである。
m以下、その中でも10mm以下のものが望ましい。静
電チャックの大型化に伴い、厚さを薄くしてその熱容量
を小さくするためである。特に、厚さを10mm以下に
することで、降温特性が向上する。セラミック基板の厚
さは、1〜5mmがさらに望ましい。加熱面の温度のば
らつきが小さくなるからである。
【0022】本発明の静電チャックは、上述した構成を
有し、例えば、図1〜3に示したような実施形態を有す
るものである。以下においては、上記静電チャックを構
成する各部材、および、本発明の静電チャックの他の実
施形態等について、順次、詳細に説明していくことにす
る。
有し、例えば、図1〜3に示したような実施形態を有す
るものである。以下においては、上記静電チャックを構
成する各部材、および、本発明の静電チャックの他の実
施形態等について、順次、詳細に説明していくことにす
る。
【0023】本発明の静電チャックを構成するセラミッ
ク誘電体膜は、セラミック基板上に形成された静電電極
を被覆するように設けられている。このセラミック誘電
体膜を構成するセラミック材料は特に限定されるもので
はなく、例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミッ
ク、酸化物セラミック等が挙げられる。
ク誘電体膜は、セラミック基板上に形成された静電電極
を被覆するように設けられている。このセラミック誘電
体膜を構成するセラミック材料は特に限定されるもので
はなく、例えば、窒化物セラミック、炭化物セラミッ
ク、酸化物セラミック等が挙げられる。
【0024】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
【0025】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
【0026】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比
べて望ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化
物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適であ
る。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いからであ
る。
ミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比
べて望ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化
物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適であ
る。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いからであ
る。
【0027】上記セラミック誘電体膜中には、0.1〜
20重量%の酸素を含有してなることが望ましい。0.
1重量%未満では、耐電圧を確保することができず、逆
に5重量%を超えると酸化物の高温耐電圧特性の低下に
より、耐電圧はやはり低下してしまうからである。ま
た、酸素量が20重量%を超えると熱伝導率が低下して
昇温降温特性が低下するからである。
20重量%の酸素を含有してなることが望ましい。0.
1重量%未満では、耐電圧を確保することができず、逆
に5重量%を超えると酸化物の高温耐電圧特性の低下に
より、耐電圧はやはり低下してしまうからである。ま
た、酸素量が20重量%を超えると熱伝導率が低下して
昇温降温特性が低下するからである。
【0028】上記窒化物セラミックや炭化物セラミック
等に酸素を含有させるため、通常、これらの原料粉末を
空気中または酸素中で加熱するか、原料粉末に金属酸化
物を混合して焼成を行う。上記金属酸化物としては、例
えば、イットリヤ(Y2 O3 )、アルミナ(Al2O
3 )、酸化ルビジウム(Rb2 O)、酸化リチウム(L
i2 O)、炭酸カルシウム(CaCO3 )等が挙げられ
る。これらの金属酸化物の添加量は、窒化物セラミック
100重量部に対して、1〜20重量部が好ましい。
等に酸素を含有させるため、通常、これらの原料粉末を
空気中または酸素中で加熱するか、原料粉末に金属酸化
物を混合して焼成を行う。上記金属酸化物としては、例
えば、イットリヤ(Y2 O3 )、アルミナ(Al2O
3 )、酸化ルビジウム(Rb2 O)、酸化リチウム(L
i2 O)、炭酸カルシウム(CaCO3 )等が挙げられ
る。これらの金属酸化物の添加量は、窒化物セラミック
100重量部に対して、1〜20重量部が好ましい。
【0029】上記セラミック誘電体膜は、カーボンを含
有していることが望ましい。セラミック誘電体膜の高温
(約500℃前後)における熱伝導率を低下させたくな
い場合には、結晶性のカーボンを添加することが望まし
く、高温における体積抵抗率を低下させたくない場合に
は、非晶質のカーボンを添加することが望ましい。従っ
て、場合によっては、その両方を添加することにより、
体積抵抗率と熱伝導率との両方を適切に調整することが
できる。
有していることが望ましい。セラミック誘電体膜の高温
(約500℃前後)における熱伝導率を低下させたくな
い場合には、結晶性のカーボンを添加することが望まし
く、高温における体積抵抗率を低下させたくない場合に
は、非晶質のカーボンを添加することが望ましい。従っ
て、場合によっては、その両方を添加することにより、
体積抵抗率と熱伝導率との両方を適切に調整することが
できる。
【0030】カーボンの結晶性は、ラマンスペクトルを
測定した際の1550cm-1付近と1333cm-1付近
のピークの大きさにより判断することができる。
測定した際の1550cm-1付近と1333cm-1付近
のピークの大きさにより判断することができる。
【0031】セラミック誘電体膜にカーボンを含有させ
る場合、その含有量は、5〜5000ppmが好まし
い。カーボンの含有量が5ppm未満であると、輻射熱
が低くなるとともに、静電電極を隠蔽することが困難と
なり、一方、カーボンの含有量が5000ppmを超え
ると、緻密化や体積抵抗率の低下を抑制することが困難
となる。カーボンの含有量は、100〜2000ppm
がより好ましい。
る場合、その含有量は、5〜5000ppmが好まし
い。カーボンの含有量が5ppm未満であると、輻射熱
が低くなるとともに、静電電極を隠蔽することが困難と
なり、一方、カーボンの含有量が5000ppmを超え
ると、緻密化や体積抵抗率の低下を抑制することが困難
となる。カーボンの含有量は、100〜2000ppm
がより好ましい。
【0032】セラミック誘電体膜中のカーボンを非晶質
とするためには、原料粉末と樹脂等と溶剤とを混合して
成形体を製造する際に、加熱した場合においても結晶質
となりにくい樹脂や炭水化物等を添加し、酸素の少ない
雰囲気または非酸化性の雰囲気で成形体の脱脂を行えば
よい。また、加熱等により非晶質となりやすい炭水化物
や樹脂を加熱することにより、非晶質のカーボンを製造
し、それを添加してもよい。さらに、結晶質のカーボン
を添加する場合には、結晶質のカーボンブラックや、グ
ラファイトを粉砕して粉末化したものを使用すればよ
い。また、アクリル系樹脂バインダは、酸価よって分解
しやすさが異なるため、酸価を変更することでカーボン
量の調整や結晶性の調整がある程度可能である。
とするためには、原料粉末と樹脂等と溶剤とを混合して
成形体を製造する際に、加熱した場合においても結晶質
となりにくい樹脂や炭水化物等を添加し、酸素の少ない
雰囲気または非酸化性の雰囲気で成形体の脱脂を行えば
よい。また、加熱等により非晶質となりやすい炭水化物
や樹脂を加熱することにより、非晶質のカーボンを製造
し、それを添加してもよい。さらに、結晶質のカーボン
を添加する場合には、結晶質のカーボンブラックや、グ
ラファイトを粉砕して粉末化したものを使用すればよ
い。また、アクリル系樹脂バインダは、酸価よって分解
しやすさが異なるため、酸価を変更することでカーボン
量の調整や結晶性の調整がある程度可能である。
【0033】上記セラミック誘電体膜の厚さは、50〜
10000μmであることが望ましい。上記セラミック
誘電体膜の厚さが50μm未満であると、膜厚が薄すぎ
るために充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載
置し、吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する
場合があり、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが1
0000μmを超えると、シリコンウエハと静電電極と
の距離が遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力
が低くなってしまうからである。セラミック誘電体膜の
厚さは、50〜1500μmがより好ましい。
10000μmであることが望ましい。上記セラミック
誘電体膜の厚さが50μm未満であると、膜厚が薄すぎ
るために充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載
置し、吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する
場合があり、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが1
0000μmを超えると、シリコンウエハと静電電極と
の距離が遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力
が低くなってしまうからである。セラミック誘電体膜の
厚さは、50〜1500μmがより好ましい。
【0034】また、上記セラミック誘電体膜の気孔率
は、5%以下で、最大気孔の気孔径が50μm以下であ
ることが望ましい。上記気孔率が5%を超えると、セラ
ミック誘電体膜中の気孔数が増加し、また、気孔径が大
きくなりすぎ、その結果、気孔同士が連通しやすくな
り、このような構造のセラミック誘電体膜では、耐電圧
が低下してしまうからである。また、最大気孔の気孔径
が50μmを超えると、セラミック誘電体膜の厚さに対
する気孔径の比率が大きくなり、また、気孔同士か連通
する割合も多くなるため、やはり耐電圧が低下してしま
うからである。気孔率は、0または3%以下がより好ま
しく、最大気孔の気孔径は、0または10μm以下がよ
り好ましい。
は、5%以下で、最大気孔の気孔径が50μm以下であ
ることが望ましい。上記気孔率が5%を超えると、セラ
ミック誘電体膜中の気孔数が増加し、また、気孔径が大
きくなりすぎ、その結果、気孔同士が連通しやすくな
り、このような構造のセラミック誘電体膜では、耐電圧
が低下してしまうからである。また、最大気孔の気孔径
が50μmを超えると、セラミック誘電体膜の厚さに対
する気孔径の比率が大きくなり、また、気孔同士か連通
する割合も多くなるため、やはり耐電圧が低下してしま
うからである。気孔率は、0または3%以下がより好ま
しく、最大気孔の気孔径は、0または10μm以下がよ
り好ましい。
【0035】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、SiCやBNなどの添加物で調整
する。SiCやBNは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。最大気孔の気孔径の測定は、試料
を5個用意し、その表面を鏡面研磨し、2000〜50
00倍の倍率で表面を電子顕微鏡で10箇所撮影するこ
とにより行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径
を選び、50ショットの平均を最大気孔の気孔径とす
る。
圧時間、圧力、温度、SiCやBNなどの添加物で調整
する。SiCやBNは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。最大気孔の気孔径の測定は、試料
を5個用意し、その表面を鏡面研磨し、2000〜50
00倍の倍率で表面を電子顕微鏡で10箇所撮影するこ
とにより行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径
を選び、50ショットの平均を最大気孔の気孔径とす
る。
【0036】気孔率は、アルキメデス法により測定す
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重から気孔率を計算する
のである。
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重から気孔率を計算する
のである。
【0037】なお、上記のように、セラミック誘電体膜
中にある程度の気孔があってもよいとしているのは、セ
ラミック誘電体膜の表面にある程度の開気孔が存在する
方が、デチャックをスムーズに行うことができるからで
ある。
中にある程度の気孔があってもよいとしているのは、セ
ラミック誘電体膜の表面にある程度の開気孔が存在する
方が、デチャックをスムーズに行うことができるからで
ある。
【0038】セラミック基板上に形成される静電電極と
しては、例えば、金属または導電性セラミックの焼結
体、金属箔等が挙げられる。金属焼結体としては、タン
グステン、モリブデンから選ばれる少なくとも1種から
なるものが好ましい。金属箔も、金属焼結体と同じ材質
からなることが望ましい。これらの金属は比較的酸化し
にくく、電極として充分な導電性を有するからである。
また、導電性セラミックとしては、タングステン、モリ
ブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1種を使用する
ことができる。
しては、例えば、金属または導電性セラミックの焼結
体、金属箔等が挙げられる。金属焼結体としては、タン
グステン、モリブデンから選ばれる少なくとも1種から
なるものが好ましい。金属箔も、金属焼結体と同じ材質
からなることが望ましい。これらの金属は比較的酸化し
にくく、電極として充分な導電性を有するからである。
また、導電性セラミックとしては、タングステン、モリ
ブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1種を使用する
ことができる。
【0039】本発明の静電チャックで使用されるセラミ
ック基板の材質としては、例えば、窒化物セラミック、
炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられる。
上記窒化物セラミック、上記炭化物セラミック、上記酸
化物セラミックとしては、例えば、上記セラミック誘電
体膜の説明で記載したものが挙げられる。
ック基板の材質としては、例えば、窒化物セラミック、
炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げられる。
上記窒化物セラミック、上記炭化物セラミック、上記酸
化物セラミックとしては、例えば、上記セラミック誘電
体膜の説明で記載したものが挙げられる。
【0040】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミックや炭化物セラミックが望ましい。これらは、熱伝
導率が高く、抵抗発熱体で発生した熱を良好に伝達する
ことができるからである。
ミックや炭化物セラミックが望ましい。これらは、熱伝
導率が高く、抵抗発熱体で発生した熱を良好に伝達する
ことができるからである。
【0041】また、セラミック誘電体膜とセラミック基
板とは同じ材料であることが望ましい。この場合、同じ
方法で作製したグリーンシートを積層し、同一条件で焼
成することにより、容易に製造することができるからで
ある。また、窒化物セラミックの中では窒化アルミニウ
ムが最も好適である。熱伝導率が180W/m・Kと最
も高いからである。
板とは同じ材料であることが望ましい。この場合、同じ
方法で作製したグリーンシートを積層し、同一条件で焼
成することにより、容易に製造することができるからで
ある。また、窒化物セラミックの中では窒化アルミニウ
ムが最も好適である。熱伝導率が180W/m・Kと最
も高いからである。
【0042】上記セラミック基板は、カーボンを含有し
ていてもよい。これにより、高輻射熱が得られるからで
ある。カーボンの含有量は、5〜5000ppm程度が
好ましい。カーボンとしては、黒鉛の粉末のような結晶
質のものであってもよく、非晶質となりやすい炭水化物
や樹脂を用いて形成した非晶質のものであってもよく、
結晶質および非晶質の両方を用いてもよい。
ていてもよい。これにより、高輻射熱が得られるからで
ある。カーボンの含有量は、5〜5000ppm程度が
好ましい。カーボンとしては、黒鉛の粉末のような結晶
質のものであってもよく、非晶質となりやすい炭水化物
や樹脂を用いて形成した非晶質のものであってもよく、
結晶質および非晶質の両方を用いてもよい。
【0043】また、セラミック基板を構成する窒化物セ
ラミック等のセラミック中には、セラミック誘電体膜の
場合と同様に、0.1〜20重量%の金属酸化物が含ま
れていることが好ましい。また、上記セラミック基板の
気孔率は、5%以下で、最大気孔の気孔径が50μm以
下であることが望ましい。気孔率は、0または3%以下
がより好ましく、最大気孔の気孔径は、0または10μ
m以下がより好ましい。
ラミック等のセラミック中には、セラミック誘電体膜の
場合と同様に、0.1〜20重量%の金属酸化物が含ま
れていることが好ましい。また、上記セラミック基板の
気孔率は、5%以下で、最大気孔の気孔径が50μm以
下であることが望ましい。気孔率は、0または3%以下
がより好ましく、最大気孔の気孔径は、0または10μ
m以下がより好ましい。
【0044】また、セラミック基板が非酸化物セラミッ
クからなる場合、図5に示す静電チャック301のよう
に、セラミック基板1とセラミック誘電体膜4を覆う保
護層37を形成してもよい。その時、セラミック基板表
面の面粗度は、Ra≦20μmであることが望ましい。
なお、保護層37としては、酸化物、例えば、シリカ、
アルミナ、チタニア、ジルコニア等から選ばれる少なく
とも1種以上により形成されていることが望ましい。
クからなる場合、図5に示す静電チャック301のよう
に、セラミック基板1とセラミック誘電体膜4を覆う保
護層37を形成してもよい。その時、セラミック基板表
面の面粗度は、Ra≦20μmであることが望ましい。
なお、保護層37としては、酸化物、例えば、シリカ、
アルミナ、チタニア、ジルコニア等から選ばれる少なく
とも1種以上により形成されていることが望ましい。
【0045】保護層37を形成することにより、静電チ
ャック301に設けられた抵抗発熱体35を用いて半導
体ウエハ9を加熱する際の、半導体ウエハ9への鉄やイ
ットリウム等の熱拡散を防ぐことができる。そのため半
導体ウエハが汚染されることがない。
ャック301に設けられた抵抗発熱体35を用いて半導
体ウエハ9を加熱する際の、半導体ウエハ9への鉄やイ
ットリウム等の熱拡散を防ぐことができる。そのため半
導体ウエハが汚染されることがない。
【0046】図7および図8は、他の静電チャックにお
ける静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図7
に示す静電チャック20では、セラミック基板1の内部
に半円形状のチャック正極静電層22とチャック負極静
電層23が形成されており、図8に示す静電チャックで
は、セラミック基板1の内部に円を4分割した形状のチ
ャック正極静電層32a、32bとチャック負極静電層
33a、33bが形成されている。また、2枚の正極静
電層22a、22bおよび2枚のチャック負極静電層3
3a、33bは、それぞれ交差するように形成されてい
る。なお、静電チャックには、RF電極を設けておいて
もよい。また、円形等の電極が分割された形態の電極を
形成する場合、その分割数は特に限定されず、5分割以
上であってもよく、その形状も扇形に限定されない。
ける静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図7
に示す静電チャック20では、セラミック基板1の内部
に半円形状のチャック正極静電層22とチャック負極静
電層23が形成されており、図8に示す静電チャックで
は、セラミック基板1の内部に円を4分割した形状のチ
ャック正極静電層32a、32bとチャック負極静電層
33a、33bが形成されている。また、2枚の正極静
電層22a、22bおよび2枚のチャック負極静電層3
3a、33bは、それぞれ交差するように形成されてい
る。なお、静電チャックには、RF電極を設けておいて
もよい。また、円形等の電極が分割された形態の電極を
形成する場合、その分割数は特に限定されず、5分割以
上であってもよく、その形状も扇形に限定されない。
【0047】本発明の静電チャックでは、図1に示した
ように、温度制御手段として抵抗発熱体がセラミック基
板の底面に設けられている。静電チャック上に載置した
シリコンウエハの加熱等を行いながら、CVD処理等を
行う必要があるからである。
ように、温度制御手段として抵抗発熱体がセラミック基
板の底面に設けられている。静電チャック上に載置した
シリコンウエハの加熱等を行いながら、CVD処理等を
行う必要があるからである。
【0048】上記温度制御手段としては、図1に示した
抵抗発熱体5のほかに、熱電素子81とセラミック板8
2とからなるペルチェ素子8(図4参照)が挙げられ
る。また、静電チャックを嵌め込む支持容器に、冷却手
段としてエアー等の冷媒の吹きつけ口などを設けてもよ
い。
抵抗発熱体5のほかに、熱電素子81とセラミック板8
2とからなるペルチェ素子8(図4参照)が挙げられ
る。また、静電チャックを嵌め込む支持容器に、冷却手
段としてエアー等の冷媒の吹きつけ口などを設けてもよ
い。
【0049】抵抗発熱体としては、図3に示したよう
に、一部が切断された同心円が隣り合う端部で接続され
一連の回路が構成されている抵抗発熱体5、または、図
10に示したように、外周部に屈曲線の繰り返しパター
ンの抵抗発熱体65aが形成され、内側に同心円状のパ
ターンの抵抗発熱体65b〜65dが形成されている抵
抗発熱体65等が挙げられる。ただし、抵抗発熱体のパ
ターンは、これらに限定されるものではなく、例えば、
円弧と屈曲線の組み合わせにより形成されるパターン、
渦巻き状のパターン等であってもよい。
に、一部が切断された同心円が隣り合う端部で接続され
一連の回路が構成されている抵抗発熱体5、または、図
10に示したように、外周部に屈曲線の繰り返しパター
ンの抵抗発熱体65aが形成され、内側に同心円状のパ
ターンの抵抗発熱体65b〜65dが形成されている抵
抗発熱体65等が挙げられる。ただし、抵抗発熱体のパ
ターンは、これらに限定されるものではなく、例えば、
円弧と屈曲線の組み合わせにより形成されるパターン、
渦巻き状のパターン等であってもよい。
【0050】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらの金属
は比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有す
るからである。上記抵抗発熱体の面積抵抗率は、0.1
〜10Ω/□であることが望ましい。
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらの金属
は比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有す
るからである。上記抵抗発熱体の面積抵抗率は、0.1
〜10Ω/□であることが望ましい。
【0051】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属(金、銀、パラジウム、白金)、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属(金、銀、パラジウム、白金)、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。
【0052】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基
板と金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物
により、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善さ
れる理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに
酸化膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の
場合は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その
表面には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜
が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一
体化し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのでは
ないかと考えられる。
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基
板と金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物
により、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善さ
れる理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに
酸化膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の
場合は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その
表面には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜
が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一
体化し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのでは
ないかと考えられる。
【0053】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 2 O3 )、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも1
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善することができるからである。
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 2 O3 )、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも1
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善することができるからである。
【0054】上記金属酸化物は、金属粒子100重量部
に対して0.1重量部以上10重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。
に対して0.1重量部以上10重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。
【0055】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素(B2 O3 )、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50重量部が好ましい。
但し、これらの合計が100重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。
ウ素(B2 O3 )、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50重量部が好ましい。
但し、これらの合計が100重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。
【0056】セラミック基板の底面に設けられる抵抗発
熱体5の表面は、金属層5aで被覆されていることが望
ましい(図1参照)。抵抗発熱体5は、金属粒子の焼結
体であり、露出していると酸化しやすく、この酸化によ
り抵抗値が変化してしまう。そこで、表面を金属層5a
で被覆することにより、酸化を防止することができるの
である。
熱体5の表面は、金属層5aで被覆されていることが望
ましい(図1参照)。抵抗発熱体5は、金属粒子の焼結
体であり、露出していると酸化しやすく、この酸化によ
り抵抗値が変化してしまう。そこで、表面を金属層5a
で被覆することにより、酸化を防止することができるの
である。
【0057】金属層5aの厚さは、0.1〜10μmが
望ましい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることなく、
抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だからで
ある。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属であれ
ばよい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケルから選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。なか
でもニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電源と
接続するための端子が必要であり、この端子は、半田を
介して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田の熱
拡散を防止するからである。接続端子しては、コバール
製の端子ピンを使用することができる。
望ましい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることなく、
抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だからで
ある。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属であれ
ばよい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、ニッ
ケルから選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。なか
でもニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電源と
接続するための端子が必要であり、この端子は、半田を
介して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田の熱
拡散を防止するからである。接続端子しては、コバール
製の端子ピンを使用することができる。
【0058】抵抗発熱体に、レーザを用いてトリミング
処理を施すことにより、抵抗発熱体の抵抗値を調節して
もよい。この際、抵抗発熱体の表面を、電流の流れる方
向に沿って概ね平行にトリミングすることにより、溝を
形成することができ、抵抗発熱体の側面を電流の流れる
方向にほぼ垂直にトリミングすることにより切欠を形成
することができる。また、抵抗発熱体の一部の厚みを全
幅に渡って薄くトリミングしてもよい。
処理を施すことにより、抵抗発熱体の抵抗値を調節して
もよい。この際、抵抗発熱体の表面を、電流の流れる方
向に沿って概ね平行にトリミングすることにより、溝を
形成することができ、抵抗発熱体の側面を電流の流れる
方向にほぼ垂直にトリミングすることにより切欠を形成
することができる。また、抵抗発熱体の一部の厚みを全
幅に渡って薄くトリミングしてもよい。
【0059】上記溝は、抵抗発熱体の厚さの20%以上
の深さを持つことが望ましい。抵抗値を変えることがで
きるからである。溝の深さが20%未満では、抵抗値が
ほとんど変わらない。
の深さを持つことが望ましい。抵抗値を変えることがで
きるからである。溝の深さが20%未満では、抵抗値が
ほとんど変わらない。
【0060】上記トリミングにより調整された抵抗発熱
体の抵抗値のばらつきに関し、平均抵抗値に対する抵抗
値のばらつきは5%以下が望ましく、1%がより望まし
い。抵抗発熱体は、通常、複数回路に分割されている
が、このように抵抗値のばらつきを小さくすることによ
り、抵抗発熱体の分割数を減らすことができ温度を制御
しやすくすることができる。さらに、昇温の過渡時の加
熱面の温度を均一にすることが可能となる。
体の抵抗値のばらつきに関し、平均抵抗値に対する抵抗
値のばらつきは5%以下が望ましく、1%がより望まし
い。抵抗発熱体は、通常、複数回路に分割されている
が、このように抵抗値のばらつきを小さくすることによ
り、抵抗発熱体の分割数を減らすことができ温度を制御
しやすくすることができる。さらに、昇温の過渡時の加
熱面の温度を均一にすることが可能となる。
【0061】上記溝の幅は、1〜100μm程度が望ま
しい。幅が100μmを超えると、断線等が発生しやす
くなり、一方、幅が1μmでは、抵抗発熱体の抵抗値の
調整が難しいからである。レーザ光のスポット径は、1
μm〜2cmで調整する。
しい。幅が100μmを超えると、断線等が発生しやす
くなり、一方、幅が1μmでは、抵抗発熱体の抵抗値の
調整が難しいからである。レーザ光のスポット径は、1
μm〜2cmで調整する。
【0062】レーザの種類としては、例えば、YAGレ
ーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマ(KrF)レーザ、U
V(紫外線)レーザ等が挙げられる。これらのなかで
は、YAGレーザ、エキシマ(KrF)レーザが最適で
ある。
ーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマ(KrF)レーザ、U
V(紫外線)レーザ等が挙げられる。これらのなかで
は、YAGレーザ、エキシマ(KrF)レーザが最適で
ある。
【0063】YAGレーザとしては、日本電気社製のS
L432H、SL436G、SL432GT、SL41
1Bなどを採用することができる。レーザはパルス光で
あることが望ましい。極めて短い時間に大きなエネルギ
ーを抵抗発熱体に照射することができ、セラミック基板
に対するダメージを小さくすることができるからであ
る。パルスは、1kHz以下が望ましい。1kHzを超
えると、レーザのファーストパルスのエネルギーが高く
なり、過剰にトリミングされてしまうからである。
L432H、SL436G、SL432GT、SL41
1Bなどを採用することができる。レーザはパルス光で
あることが望ましい。極めて短い時間に大きなエネルギ
ーを抵抗発熱体に照射することができ、セラミック基板
に対するダメージを小さくすることができるからであ
る。パルスは、1kHz以下が望ましい。1kHzを超
えると、レーザのファーストパルスのエネルギーが高く
なり、過剰にトリミングされてしまうからである。
【0064】また、加工スピードは、100mm/秒以
下が望ましい。100mm/秒を超えると、周波数を高
くしないかぎり、溝を形成することができないからであ
る。前述のように、周波数は1kHz以下を上限とする
ため、100mm/秒以下が望ましい。
下が望ましい。100mm/秒を超えると、周波数を高
くしないかぎり、溝を形成することができないからであ
る。前述のように、周波数は1kHz以下を上限とする
ため、100mm/秒以下が望ましい。
【0065】温度制御手段として、電流の流れる方向を
変えることにより発熱、冷却両方行うことができるペル
チェ素子を使用してもよい。ペルチェ素子8は、図4に
示すように、p型、n型の熱電素子81を直列に接続
し、これをセラミック基板82などに接合させることに
より形成される。ペルチェ素子としては、例えば、シリ
コン・ゲルマニウム系、ビスマス・アンチモン系、鉛・
テルル系材料等が挙げられる。
変えることにより発熱、冷却両方行うことができるペル
チェ素子を使用してもよい。ペルチェ素子8は、図4に
示すように、p型、n型の熱電素子81を直列に接続
し、これをセラミック基板82などに接合させることに
より形成される。ペルチェ素子としては、例えば、シリ
コン・ゲルマニウム系、ビスマス・アンチモン系、鉛・
テルル系材料等が挙げられる。
【0066】本発明における静電チャックとしては、図
1に示すように、セラミック基板1とセラミック誘電体
膜4との間にチャック正極静電層2とチャック負極静電
層3とが設けられ、セラミック基板1の底面に抵抗発熱
体5が設けられた構成の静電チャック101が挙げられ
る。なお、その他にも、図4に示すように、セラミック
基板1とセラミック誘電体膜4との間にチャック正極静
電層2とチャック負極静電層3とが設けられ、セラミッ
ク基板1の底面に熱電素子81とセラミック基板82か
らなるペルチェ素子8が形成された構成の静電チャック
201、図5に示すように、セラミック基板1とセラミ
ック誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャッ
ク負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1とセラ
ミック誘電体膜4を覆うように保護層37が形成され、
保護層37の表面に抵抗発熱体35が形成された構成の
静電チャック301等を挙げることができる。
1に示すように、セラミック基板1とセラミック誘電体
膜4との間にチャック正極静電層2とチャック負極静電
層3とが設けられ、セラミック基板1の底面に抵抗発熱
体5が設けられた構成の静電チャック101が挙げられ
る。なお、その他にも、図4に示すように、セラミック
基板1とセラミック誘電体膜4との間にチャック正極静
電層2とチャック負極静電層3とが設けられ、セラミッ
ク基板1の底面に熱電素子81とセラミック基板82か
らなるペルチェ素子8が形成された構成の静電チャック
201、図5に示すように、セラミック基板1とセラミ
ック誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャッ
ク負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1とセラ
ミック誘電体膜4を覆うように保護層37が形成され、
保護層37の表面に抵抗発熱体35が形成された構成の
静電チャック301等を挙げることができる。
【0067】本発明では、図1〜5に示したように、セ
ラミック基板1とセラミック誘電体膜4との間にチャッ
ク正極静電層2とチャック負極静電層3とが設けられて
いるため、これらと外部端子とを接続するための接続部
(スルーホール)16が必要となる。スルーホール16
は、タングステンペースト、モリブデンペーストなどの
高融点金属、タングステンカーバイド、モリブデンカー
バイドなどの導電性セラミックを充填することにより形
成される。
ラミック基板1とセラミック誘電体膜4との間にチャッ
ク正極静電層2とチャック負極静電層3とが設けられて
いるため、これらと外部端子とを接続するための接続部
(スルーホール)16が必要となる。スルーホール16
は、タングステンペースト、モリブデンペーストなどの
高融点金属、タングステンカーバイド、モリブデンカー
バイドなどの導電性セラミックを充填することにより形
成される。
【0068】また、接続部(スルーホール)16の直径
は、0.1〜10mmが望ましい。断線を防止しつつ、
クラックや歪みを防止できるからである。このスルーホ
ールを接続パッドとして外部端子18を接続する(図6
(d)参照)。
は、0.1〜10mmが望ましい。断線を防止しつつ、
クラックや歪みを防止できるからである。このスルーホ
ールを接続パッドとして外部端子18を接続する(図6
(d)参照)。
【0069】接続は、半田、ろう材により行う。ろう材
としては銀ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう、
金ろうを使用する。金ろうとしては、Au−Ni合金が
望ましい。Au−Ni合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。なお、Au/Niの比率は、〔8
1.5〜82.5(重量%)〕/〔18.5〜17.5
(重量%)〕が望ましい。Au−Ni層の厚さは、0.
1〜50μmが望ましい。接続を確保するに充分な範囲
だからである。また、10-6〜10-5Paの高真空で5
00〜1000℃の高温で使用するとAu−Cu合金で
は劣化するが、Au−Ni合金ではこのような劣化がな
く有利である。また、Au−Ni合金中の不純物元素量
は全量を100重量部とした場合に1重量部未満である
ことが望ましい。
としては銀ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう、
金ろうを使用する。金ろうとしては、Au−Ni合金が
望ましい。Au−Ni合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。なお、Au/Niの比率は、〔8
1.5〜82.5(重量%)〕/〔18.5〜17.5
(重量%)〕が望ましい。Au−Ni層の厚さは、0.
1〜50μmが望ましい。接続を確保するに充分な範囲
だからである。また、10-6〜10-5Paの高真空で5
00〜1000℃の高温で使用するとAu−Cu合金で
は劣化するが、Au−Ni合金ではこのような劣化がな
く有利である。また、Au−Ni合金中の不純物元素量
は全量を100重量部とした場合に1重量部未満である
ことが望ましい。
【0070】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板1の有底孔11に熱電対を埋め込んでおくことができ
る。熱電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデー
タをもとに電圧、電流量を変えて、温度を制御すること
ができるからである。熱電対の金属線の接合部位の大き
さは、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それより
も大きく、かつ、0.5mm以下がよい。このような構
成によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正
確に、また、迅速に電流値に変換されるのである。この
ため、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布
が小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、
JIS−C−1602(1980)に挙げられるよう
に、K型、R型、B型、S型、E型、J型、T型熱電対
が挙げられる。
板1の有底孔11に熱電対を埋め込んでおくことができ
る。熱電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そのデー
タをもとに電圧、電流量を変えて、温度を制御すること
ができるからである。熱電対の金属線の接合部位の大き
さは、各金属線の素線径と同一か、もしくは、それより
も大きく、かつ、0.5mm以下がよい。このような構
成によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温度が正
確に、また、迅速に電流値に変換されるのである。この
ため、温度制御性が向上してウエハの加熱面の温度分布
が小さくなるのである。上記熱電対としては、例えば、
JIS−C−1602(1980)に挙げられるよう
に、K型、R型、B型、S型、E型、J型、T型熱電対
が挙げられる。
【0071】図9は、以上のような構成の本発明の静電
チャックを配設するための支持容器41を模式的に示し
た断面図である。支持容器41には、静電チャック10
1が断熱材45を介して嵌め込まれるようになってい
る。また、この支持容器11には、冷媒吹き出し口42
が形成されており、冷媒注入口44から冷媒が吹き込ま
れ、冷媒吹き出し口42を通って吸引口43から外部に
出ていくようになっており、この冷媒の作用により、静
電チャック101を冷却することができるようになって
いる。また、支持容器は、セラミック基板を支持容器の
上面に載置した後、ボルト等の固定部材で固定するよう
になっていてもよい。
チャックを配設するための支持容器41を模式的に示し
た断面図である。支持容器41には、静電チャック10
1が断熱材45を介して嵌め込まれるようになってい
る。また、この支持容器11には、冷媒吹き出し口42
が形成されており、冷媒注入口44から冷媒が吹き込ま
れ、冷媒吹き出し口42を通って吸引口43から外部に
出ていくようになっており、この冷媒の作用により、静
電チャック101を冷却することができるようになって
いる。また、支持容器は、セラミック基板を支持容器の
上面に載置した後、ボルト等の固定部材で固定するよう
になっていてもよい。
【0072】次に、本発明の静電チャックの製造方法の
一例を図6(a)〜(d)に示した断面図に基づき説明
する。 (1)まず、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭
化物セラミックなどのセラミックの粉体を助剤、バイン
ダおよび溶剤等と混合して、ペーストを調製し、このペ
ーストをドクターブレード法等によりシート状に成形し
てグリーンシート50を作製する。前述したセラミック
粉体としては、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素
などを使用することができ、必要に応じて、イットリア
やカーボンなどの焼結助剤などを加えてもよい。
一例を図6(a)〜(d)に示した断面図に基づき説明
する。 (1)まず、酸化物セラミック、窒化物セラミック、炭
化物セラミックなどのセラミックの粉体を助剤、バイン
ダおよび溶剤等と混合して、ペーストを調製し、このペ
ーストをドクターブレード法等によりシート状に成形し
てグリーンシート50を作製する。前述したセラミック
粉体としては、例えば、窒化アルミニウム、炭化ケイ素
などを使用することができ、必要に応じて、イットリア
やカーボンなどの焼結助剤などを加えてもよい。
【0073】なお、後述する静電電極層印刷体51が形
成されたグリーンシートの上に積層する数枚または1枚
のグリーンシート50は、セラミック誘電体膜4となる
層である。通常、セラミック誘電体膜4の原料とセラミ
ック基板1の原料とは、同じものを使用することが望ま
しい。これらは、一体として焼結することが多いため、
好適な焼成条件が同じになるからである。ただし、材料
が異なる場合には、まず先にセラミック基板を製造して
おき、その上に静電電極層を形成し、さらにその上にセ
ラミック誘電体膜を形成することもできる。
成されたグリーンシートの上に積層する数枚または1枚
のグリーンシート50は、セラミック誘電体膜4となる
層である。通常、セラミック誘電体膜4の原料とセラミ
ック基板1の原料とは、同じものを使用することが望ま
しい。これらは、一体として焼結することが多いため、
好適な焼成条件が同じになるからである。ただし、材料
が異なる場合には、まず先にセラミック基板を製造して
おき、その上に静電電極層を形成し、さらにその上にセ
ラミック誘電体膜を形成することもできる。
【0074】通常用いられるバインダとしては、アクリ
ル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、
ポリビニルアルコール等が挙げられ、これらから選ばれ
る少なくとも1種は、セラミック基板を形成するための
バインダとして用いることができる。さらに、溶媒とし
ては、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少
なくとも1種が望ましい。
ル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、
ポリビニルアルコール等が挙げられ、これらから選ばれ
る少なくとも1種は、セラミック基板を形成するための
バインダとして用いることができる。さらに、溶媒とし
ては、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少
なくとも1種が望ましい。
【0075】グリーンシート50に、必要に応じてシリ
コンウエハのリフターピンを挿通する貫通孔や熱電対を
埋め込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部
は、パンチングなどで形成することができる。グリーン
シート50の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
コンウエハのリフターピンを挿通する貫通孔や熱電対を
埋め込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部
は、パンチングなどで形成することができる。グリーン
シート50の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
【0076】次に、グリーンシート50に静電電極層と
なる導体ペーストを印刷する。印刷は、グリーンシート
50の収縮率を考慮して所望のアスペクト比が得られる
ように行い、これにより静電電極層印刷体51を得る。
印刷体は、導電性セラミック、金属粒子などを含む導体
ペーストを印刷することにより形成する。
なる導体ペーストを印刷する。印刷は、グリーンシート
50の収縮率を考慮して所望のアスペクト比が得られる
ように行い、これにより静電電極層印刷体51を得る。
印刷体は、導電性セラミック、金属粒子などを含む導体
ペーストを印刷することにより形成する。
【0077】これらの導体ペースト中に含まれる導電性
セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブデ
ンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が低
下しにくいからである。また、金属粒子としては、例え
ば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなどを
使用することができる。
セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブデ
ンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が低
下しにくいからである。また、金属粒子としては、例え
ば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなどを
使用することができる。
【0078】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくい
からである。このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも1種のバインダ
1.5〜10重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体53を得る。
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくい
からである。このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも1種のバインダ
1.5〜10重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体53を得る。
【0079】次に、図6(a)に示すように、印刷体5
1、53を有するグリーンシート50と、印刷体を有さ
ないグリーンシート50とを積層する。静電電極層印刷
体51が形成されたグリーンシート上には、上述した構
成の数枚または1枚のグリーンシート50を積層する。
抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシート5
0を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、抵
抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止す
るためである。もしスルーホールの端面が露出したま
ま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケル
などの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要があ
る。さらには、Au−Niの金ろうで被覆することが好
ましい。
1、53を有するグリーンシート50と、印刷体を有さ
ないグリーンシート50とを積層する。静電電極層印刷
体51が形成されたグリーンシート上には、上述した構
成の数枚または1枚のグリーンシート50を積層する。
抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグリーンシート5
0を積層するのは、スルーホールの端面が露出して、抵
抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止す
るためである。もしスルーホールの端面が露出したま
ま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、ニッケル
などの酸化しにくい金属をスパッタリングする必要があ
る。さらには、Au−Niの金ろうで被覆することが好
ましい。
【0080】(2)次に、図6(b)に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび導
体ペーストを焼結させる。加熱温度は、1000〜20
00℃、加圧は100〜200kg/cm2 が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程で、スルーホール16、チ
ャック正極静電層2、チャック負極静電層3等が形成さ
れる。
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび導
体ペーストを焼結させる。加熱温度は、1000〜20
00℃、加圧は100〜200kg/cm2 が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程で、スルーホール16、チ
ャック正極静電層2、チャック負極静電層3等が形成さ
れる。
【0081】(3)次に、図6(c)に示すように、セ
ラミック基板1に抵抗発熱体5を形成するための導体ペ
ーストを印刷する。その後、この導体ペースト層が印刷
されたセラミック基板1を焼成することで抵抗発熱体5
を形成する。なお、無電解めっき等により抵抗発熱体5
の表面に金属被覆層(図示せず)を形成することが望ま
しい。抵抗発熱体5の酸化を防ぎ、抵抗値の変化を防止
することができるからである。
ラミック基板1に抵抗発熱体5を形成するための導体ペ
ーストを印刷する。その後、この導体ペースト層が印刷
されたセラミック基板1を焼成することで抵抗発熱体5
を形成する。なお、無電解めっき等により抵抗発熱体5
の表面に金属被覆層(図示せず)を形成することが望ま
しい。抵抗発熱体5の酸化を防ぎ、抵抗値の変化を防止
することができるからである。
【0082】(4)最後に、図6(d)に示すように、
袋孔(図示せず)に金ろう等のろう材等を介して外部端
子6、18を設ける。さらに、必要に応じて、有底孔1
2を設け、その内部に熱電対を埋め込むことができる。
半田は銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を
使用することができる。なお、半田層の厚さは、0.1
〜50μmが望ましい。半田による接続を確保するに充
分な範囲だからである。
袋孔(図示せず)に金ろう等のろう材等を介して外部端
子6、18を設ける。さらに、必要に応じて、有底孔1
2を設け、その内部に熱電対を埋め込むことができる。
半田は銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を
使用することができる。なお、半田層の厚さは、0.1
〜50μmが望ましい。半田による接続を確保するに充
分な範囲だからである。
【0083】なお、上記説明では静電チャック101
(図1参照)を例にしたが、静電チャック201(図4
参照)を製造する場合は、静電電極層を有するセラミッ
ク基板を製造した後、このセラミック基板に溶射金属層
等を介してペルチェ素子8を接合すればよい。さらに、
静電チャック301(図5参照)を製造する場合は、静
電電極層を有するセラミック基板を製造した後、ゾル溶
液等を塗布し、乾燥、焼成することで保護層37を形成
した後、セラミック基板の底面に導体ペーストを印刷、
焼成し、抵抗発熱体35を形成し、この後、無電解めっ
き等により金属被覆層35aを形成すればよい。
(図1参照)を例にしたが、静電チャック201(図4
参照)を製造する場合は、静電電極層を有するセラミッ
ク基板を製造した後、このセラミック基板に溶射金属層
等を介してペルチェ素子8を接合すればよい。さらに、
静電チャック301(図5参照)を製造する場合は、静
電電極層を有するセラミック基板を製造した後、ゾル溶
液等を塗布し、乾燥、焼成することで保護層37を形成
した後、セラミック基板の底面に導体ペーストを印刷、
焼成し、抵抗発熱体35を形成し、この後、無電解めっ
き等により金属被覆層35aを形成すればよい。
【0084】
【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。 (実施例1) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダー11.5重
量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール53重量部を混合したペー
ストを用い、ドクターブレード法による成形を行って、
厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。 (実施例1) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダー11.5重
量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール53重量部を混合したペー
ストを用い、ドクターブレード法による成形を行って、
厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
【0085】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
ーピンを挿通する貫通孔となる部分、外部端子と接続す
るためのスルーホールとなる部分を設けた。
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
ーピンを挿通する貫通孔となる部分、外部端子と接続す
るためのスルーホールとなる部分を設けた。
【0086】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導体ペーストAを
グリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、図2に示し
た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形
成した。
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導体ペーストAを
グリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、図2に示し
た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形
成した。
【0087】さらに、外部端子を接続するためのスルー
ホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処
理の終わったグリーンシート50に、さらに、タングス
テンペーストを印刷しないグリーンシート50を上側
(加熱面)に2枚、下側に48枚積層し、これらを13
0℃、80kg/cm2 の圧力で圧着して積層体を形成
した。
ホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処
理の終わったグリーンシート50に、さらに、タングス
テンペーストを印刷しないグリーンシート50を上側
(加熱面)に2枚、下側に48枚積層し、これらを13
0℃、80kg/cm2 の圧力で圧着して積層体を形成
した。
【0088】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ25mmの
窒化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円
板状に切り出し、内部に厚さ15μmのチャック正極静
電層2およびチャック負極静電層3を有し、誘電体膜の
厚さが1mmの窒化アルミニウム製の板状体とした。
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ25mmの
窒化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円
板状に切り出し、内部に厚さ15μmのチャック正極静
電層2およびチャック負極静電層3を有し、誘電体膜の
厚さが1mmの窒化アルミニウム製の板状体とした。
【0089】(5)上記(4)で得た板状体の底面にマ
スクを載置し、SiC等によるブラスト処理で表面に熱
電対のための凹部(図示せず)等を設けた。 (6)次に、ウエハ載置面に対向する面(底面)に抵抗
発熱体5となる導体層をスクリーン印刷で印刷した。印
刷した抵抗発熱体のパターンは、図3の抵抗発熱体5と
同形状のパターンであった。印刷は導体ペーストを用い
た。導体ペーストは、プリント配線板のスルーホール形
成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストPS
603Dを使用した。この導体ペーストは、銀/鉛ペー
ストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、
アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重量比率は、
5/55/10/25/5)を銀100重量部に対して
7.5重量部含むものであった。また、銀の形状は平均
粒径4.5μmでリン片状のものであった。
スクを載置し、SiC等によるブラスト処理で表面に熱
電対のための凹部(図示せず)等を設けた。 (6)次に、ウエハ載置面に対向する面(底面)に抵抗
発熱体5となる導体層をスクリーン印刷で印刷した。印
刷した抵抗発熱体のパターンは、図3の抵抗発熱体5と
同形状のパターンであった。印刷は導体ペーストを用い
た。導体ペーストは、プリント配線板のスルーホール形
成に使用されている徳力化学研究所製のソルベストPS
603Dを使用した。この導体ペーストは、銀/鉛ペー
ストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素、
アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重量比率は、
5/55/10/25/5)を銀100重量部に対して
7.5重量部含むものであった。また、銀の形状は平均
粒径4.5μmでリン片状のものであった。
【0090】(7)導体ペーストを印刷した板状体を7
80℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、鉛を焼結
させるとともにセラミック基板に焼き付けた。さらに硫
酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモ
ニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/lを含む
水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に板状体を浸漬
して、抵抗発熱体5の表面に厚さ1μm、ホウ素の含有
量が1重量%以下のニッケルからなる金属被覆層5aを
析出させた。この後、板状体に、120℃で3時間アニ
ーリング処理を施した。銀の焼結体からなる抵抗発熱体
5は、厚さが5μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率
が7.7mΩ/□であった。
80℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、鉛を焼結
させるとともにセラミック基板に焼き付けた。さらに硫
酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモ
ニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/lを含む
水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に板状体を浸漬
して、抵抗発熱体5の表面に厚さ1μm、ホウ素の含有
量が1重量%以下のニッケルからなる金属被覆層5aを
析出させた。この後、板状体に、120℃で3時間アニ
ーリング処理を施した。銀の焼結体からなる抵抗発熱体
5は、厚さが5μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率
が7.7mΩ/□であった。
【0091】(8)次に、セラミック基板にスルーホー
ル16を露出させるための袋孔を設けた。この袋孔にN
i−Au合金(Au81.5重量%、Ni18.4重量
%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを用い、97
0℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子を接続さ
せた。また、抵抗発熱体に半田(スズ9/鉛1)を介し
てコバール製の外部端子を形成した。
ル16を露出させるための袋孔を設けた。この袋孔にN
i−Au合金(Au81.5重量%、Ni18.4重量
%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを用い、97
0℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子を接続さ
せた。また、抵抗発熱体に半田(スズ9/鉛1)を介し
てコバール製の外部端子を形成した。
【0092】(9)次に、温度制御のための複数熱電対
を凹部に埋め込み、静電チャック101を得た。 (10)次に、この静電チャック101を図9の断面形
状を有するステンレス製の支持容器41にセラミックフ
ァイバー(イビデン社製 商品名 イビウール)からな
る断熱材45を介して嵌め込んだ。この支持容器41は
冷却ガスの冷媒吹き出し口42を有し、静電チャック1
01の温度調整を行うことができる。この支持容器41
に嵌め込まれた静電チャック101の抵抗発熱体5に通
電を行って、温度を上げ、また、支持容器に冷媒を流し
て静電チャック101の温度を制御したが、極めて良好
に温度を制御することができた。
を凹部に埋め込み、静電チャック101を得た。 (10)次に、この静電チャック101を図9の断面形
状を有するステンレス製の支持容器41にセラミックフ
ァイバー(イビデン社製 商品名 イビウール)からな
る断熱材45を介して嵌め込んだ。この支持容器41は
冷却ガスの冷媒吹き出し口42を有し、静電チャック1
01の温度調整を行うことができる。この支持容器41
に嵌め込まれた静電チャック101の抵抗発熱体5に通
電を行って、温度を上げ、また、支持容器に冷媒を流し
て静電チャック101の温度を制御したが、極めて良好
に温度を制御することができた。
【0093】(実施例2)実施例1と同様の工程により
静電チャックを製造した。ただし、抵抗発熱体のパター
ンは、図10に示す抵抗発熱体のパターンと同形状とし
た。また、グリーンシートを、上側に10枚、下側に4
0枚積層し、誘電体膜の厚さが5mm、セラミック基板
の厚さが20mmの静電チャックを製造した。
静電チャックを製造した。ただし、抵抗発熱体のパター
ンは、図10に示す抵抗発熱体のパターンと同形状とし
た。また、グリーンシートを、上側に10枚、下側に4
0枚積層し、誘電体膜の厚さが5mm、セラミック基板
の厚さが20mmの静電チャックを製造した。
【0094】(実施例3)実施例1とほぼ同様の工程に
より静電チャックを製造した。ただし、グリーンシート
を、上側に20枚、下側に30枚積層し、誘電体膜の厚
さが10mm、セラミック基板の厚さが15mmのセラ
ミック基板とし、さらに、抵抗発熱体が形成されている
表面にガラスペースト(昭栄化学工業社製 G−525
8T)を塗布し、600℃に昇温、加熱して、厚さ20
μmの絶縁体で抵抗発熱体を被覆した。
より静電チャックを製造した。ただし、グリーンシート
を、上側に20枚、下側に30枚積層し、誘電体膜の厚
さが10mm、セラミック基板の厚さが15mmのセラ
ミック基板とし、さらに、抵抗発熱体が形成されている
表面にガラスペースト(昭栄化学工業社製 G−525
8T)を塗布し、600℃に昇温、加熱して、厚さ20
μmの絶縁体で抵抗発熱体を被覆した。
【0095】(比較例1) (1)実施例1の(1)〜(2)と同様の工程を実施
し、貫通孔となる部分およびスルーホールとなる部分を
有するグリーンシートを得た。
し、貫通孔となる部分およびスルーホールとなる部分を
有するグリーンシートを得た。
【0096】(2)実施例1と同様に導体ペーストA、
導体ペーストBを調製した。導体ペーストAをグリーン
シートにスクリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体となる導
体ペースト層を形成した。印刷パターンは図3に示す抵
抗発熱体5と同形状のパターンとした。また、他のグリ
ーンシートに図2に示した形状の静電電極パターンから
なる導体ペースト層を形成した。
導体ペーストBを調製した。導体ペーストAをグリーン
シートにスクリーン印刷で印刷し、抵抗発熱体となる導
体ペースト層を形成した。印刷パターンは図3に示す抵
抗発熱体5と同形状のパターンとした。また、他のグリ
ーンシートに図2に示した形状の静電電極パターンから
なる導体ペースト層を形成した。
【0097】(3)さらに、外部端子を接続するための
スルーホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。
抵抗発熱体5と同形状のパターンの導体ペースト層を形
成したグリーンシートに、さらに導体ペースト層を形成
していないグリーンシートを上側(加熱面)に34枚、
下側に13枚積層し、その上に静電電極パターンからな
る導体ペースト層を印刷したグリーンシートを積層し、
その上に導体ペーストを印刷していないグリーンシート
を2枚積層し、これらを130℃、80kg/cm2 の
圧力で圧着して積層体を形成した。
スルーホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。
抵抗発熱体5と同形状のパターンの導体ペースト層を形
成したグリーンシートに、さらに導体ペースト層を形成
していないグリーンシートを上側(加熱面)に34枚、
下側に13枚積層し、その上に静電電極パターンからな
る導体ペースト層を印刷したグリーンシートを積層し、
その上に導体ペーストを印刷していないグリーンシート
を2枚積層し、これらを130℃、80kg/cm2 の
圧力で圧着して積層体を形成した。
【0098】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ5mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発
熱体、および、10μmのチャック正極静電層とチャッ
ク負極静電層を有する窒化アルミニウム製セラミック基
板とした。
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ5mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発
熱体、および、10μmのチャック正極静電層とチャッ
ク負極静電層を有する窒化アルミニウム製セラミック基
板とした。
【0099】(5)その後、実施例1の(5)〜(9)
の工程を実施し、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を
有する静電チャックを得た。
の工程を実施し、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を
有する静電チャックを得た。
【0100】(比較例2)グリーンシートに電極を印刷
せず、セラミック基板の表面に厚さ20μmのニッケル
箔からなる電極をガラスペースト(昭栄化学工業社製
G−5258T)を介して載置し、600℃に昇温して
セラミック基板表面に電極を形成したほかは、実施例1
と同様にして静電チャックを製造した。
せず、セラミック基板の表面に厚さ20μmのニッケル
箔からなる電極をガラスペースト(昭栄化学工業社製
G−5258T)を介して載置し、600℃に昇温して
セラミック基板表面に電極を形成したほかは、実施例1
と同様にして静電チャックを製造した。
【0101】評価方法 (1)リーク電流の測定 実施例および比較例に係る静電チャックを400℃に昇
温し、500Vを印加して静電電極と発熱体との間で流
れる電流量を測定した。
温し、500Vを印加して静電電極と発熱体との間で流
れる電流量を測定した。
【0102】(2)シリコンウエハのチャック力のばら
つきの測定 実施例および比較例に係る静電チャックに、10分割し
たシリコンウエハを載置して通電を行い、静電チャック
を400℃まで昇温した。そして、各分割区画における
シリコンウエハのチャック力をロードセルで測定し、平
均値を計算した。さらに、最大チャック力と最小チャッ
ク力の差を平均で割り、百分率で表記した。
つきの測定 実施例および比較例に係る静電チャックに、10分割し
たシリコンウエハを載置して通電を行い、静電チャック
を400℃まで昇温した。そして、各分割区画における
シリコンウエハのチャック力をロードセルで測定し、平
均値を計算した。さらに、最大チャック力と最小チャッ
ク力の差を平均で割り、百分率で表記した。
【0103】
【表1】
【0104】その結果、表1より明らかなように、l/
Lが0.7未満では、チャック力がばらついた。この理
由は、静電電極が抵抗発熱体に近くなりすぎるため、抵
抗発熱体の温度のばらつきにより、チャック力が変わっ
てしまうためと思われる。また、内部に抵抗発熱体を形
成するよりも、表面に抵抗発熱体を形成した方が、リー
ク電流の低減が可能になることが判った。
Lが0.7未満では、チャック力がばらついた。この理
由は、静電電極が抵抗発熱体に近くなりすぎるため、抵
抗発熱体の温度のばらつきにより、チャック力が変わっ
てしまうためと思われる。また、内部に抵抗発熱体を形
成するよりも、表面に抵抗発熱体を形成した方が、リー
ク電流の低減が可能になることが判った。
【0105】
【発明の効果】以上、説明したように、本発明の静電チ
ャックは、抵抗発熱体がセラミック基板底面に設けられ
ているため、高温においても抵抗発熱体間の絶縁を確保
することができ、これにより抵抗発熱体を経由して静電
電極間にショートが発生するのを防止することができ
る。
ャックは、抵抗発熱体がセラミック基板底面に設けられ
ているため、高温においても抵抗発熱体間の絶縁を確保
することができ、これにより抵抗発熱体を経由して静電
電極間にショートが発生するのを防止することができ
る。
【図1】本発明の静電チャックの一例を模式的に示す縦
断面図である。
断面図である。
【図2】図1に示した静電チャックのA−A線断面図で
ある。
ある。
【図3】図1に示した静電チャックを底面側から見た平
面図である。
面図である。
【図4】本発明の静電チャックの一例を模式的に示す縦
断面図である。
断面図である。
【図5】本発明の静電チャックの一例を模式的に示す縦
断面図である。
断面図である。
【図6】(a)〜(d)は、静電チャックの製造工程の
一部を模式的に示す縦断面図である。
一部を模式的に示す縦断面図である。
【図7】本発明の静電チャックを構成する静電電極の一
例を模式的に示す水平断面図である。
例を模式的に示す水平断面図である。
【図8】本発明の静電チャックを構成する静電電極の一
例を模式的に示す水平断面図である。
例を模式的に示す水平断面図である。
【図9】本発明の静電チャックを支持容器に固定した状
態を模式的に示す断面図である。
態を模式的に示す断面図である。
【図10】本発明の静電チャックの一例を底面側から見
た平面図である。
た平面図である。
1、21、31、61、82 セラミック基板 2、22、32a、32b チャック正極静電層 2a、3a 半円弧状部 2b、3b 櫛歯部 3、23、33a、33b チャック負極静電層 4 セラミック誘電体膜 5、35、65(65a〜65d) 抵抗発熱体 5a、35a 金属被覆層 6 外部端子 8 ペルチェ素子 9 半導体ウエハ 20、30、60、101、201、301 静電チャ
ック 11、61 有底孔 12、62 貫通孔 16 スルーホール 37 保護層 41 支持容器 42 冷媒吹き出し口 43 吸引口 44 冷媒注入口 45 断熱材 81 熱電素子
ック 11、61 有底孔 12、62 貫通孔 16 スルーホール 37 保護層 41 支持容器 42 冷媒吹き出し口 43 吸引口 44 冷媒注入口 45 断熱材 81 熱電素子
フロントページの続き Fターム(参考) 3C016 CE05 GA10 3K034 AA02 AA05 AA10 AA16 AA19 AA21 AA28 AA34 AA37 BA06 BA14 BB06 BB14 BC04 BC17 DA04 HA10 JA02 JA10 5F031 CA02 HA02 HA16 HA37 MA28 MA30 PA11 PA30
Claims (4)
- 【請求項1】 セラミック基板に抵抗発熱体が設けられ
るとともに、セラミック基板上に静電電極が形成され、
前記静電電極上にセラミック誘電体膜が一体的に設けら
れた静電チャックであって、前記抵抗発熱体は、前記セ
ラミック基板のセラミック誘電体膜が設けられた面の反
対側面に設けられていることを特徴とする静電チャッ
ク。 - 【請求項2】 前記セラミック基板の厚さlと、前記セ
ラミック基板と前記セラミック誘電体膜との厚さの合計
Lとの比(l/L)は、0.7≦l/L<1.0である
請求項1記載の静電チャック。 - 【請求項3】 前記抵抗発熱体は、絶縁体で被覆されて
なる請求項1または2に記載の静電チャック。 - 【請求項4】 前記抵抗発熱体は、トリミングにより抵
抗値が調整されてなる請求項1〜3のいずれかに記載の
静電チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000322988A JP2001351970A (ja) | 2000-04-07 | 2000-10-23 | 静電チャック |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144123 | 2000-04-07 | ||
| JP2000322988A JP2001351970A (ja) | 2000-04-07 | 2000-10-23 | 静電チャック |
| JP2000-144123 | 2000-11-29 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001351970A true JP2001351970A (ja) | 2001-12-21 |
Family
ID=26592005
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000322988A Pending JP2001351970A (ja) | 2000-04-07 | 2000-10-23 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001351970A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8071916B2 (en) | 2004-06-28 | 2011-12-06 | Kyocera Corporation | Wafer heating apparatus and semiconductor manufacturing apparatus |
| JP2023023820A (ja) * | 2021-08-06 | 2023-02-16 | 株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ | ウエハ支持体 |
-
2000
- 2000-10-23 JP JP2000322988A patent/JP2001351970A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8071916B2 (en) | 2004-06-28 | 2011-12-06 | Kyocera Corporation | Wafer heating apparatus and semiconductor manufacturing apparatus |
| KR101185794B1 (ko) | 2004-06-28 | 2012-10-02 | 쿄세라 코포레이션 | 웨이퍼 가열장치와 반도체 제조장치 |
| US8519309B2 (en) | 2004-06-28 | 2013-08-27 | Kyocera Corporation | Wafer heating apparatus and semiconductor manufacturing apparatus |
| JP2023023820A (ja) * | 2021-08-06 | 2023-02-16 | 株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ | ウエハ支持体 |
| KR20240006608A (ko) * | 2021-08-06 | 2024-01-15 | 가부시키가이샤 페로텍 머티리얼 테크놀로지즈 | 웨이퍼 지지체 |
| JP7718902B2 (ja) | 2021-08-06 | 2025-08-05 | 株式会社フェローテックマテリアルテクノロジーズ | ウエハ支持体 |
| KR102878739B1 (ko) * | 2021-08-06 | 2025-11-03 | 가부시키가이샤 페로텍 | 웨이퍼 지지체 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20040316 |