JP2003152062A - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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- JP2003152062A JP2003152062A JP2001347276A JP2001347276A JP2003152062A JP 2003152062 A JP2003152062 A JP 2003152062A JP 2001347276 A JP2001347276 A JP 2001347276A JP 2001347276 A JP2001347276 A JP 2001347276A JP 2003152062 A JP2003152062 A JP 2003152062A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 腐食ガスのプラズマに対する耐食性に優れる
とともに導電性成分を添加して吸着性を高めた誘電体層
を前提とし、その体積抵抗率のばらつきおよび温度変化
が小さく、結果的に吸着特性のばらつきが小さくかつ使
用可能温度域の広い静電チャックを提供すること。 【解決手段】 電極３と、その上に設けられ、電極３に
電圧を印加することにより被吸着体１０を吸着する誘電
体層２とを有する静電チャック１であって、誘電体層２
は、窒化アルミニウムに、全体に対する割合で、炭化ケ
イ素を０．５〜４５質量％と、窒化チタン、炭化チタン
および炭化タングステンのうち１種以上を総量で０．１
〜１０質量％とを添加してなり、かつ、使用温度での体
積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝導率が３０
Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セラミックスで構成されてい
る。
とともに導電性成分を添加して吸着性を高めた誘電体層
を前提とし、その体積抵抗率のばらつきおよび温度変化
が小さく、結果的に吸着特性のばらつきが小さくかつ使
用可能温度域の広い静電チャックを提供すること。 【解決手段】 電極３と、その上に設けられ、電極３に
電圧を印加することにより被吸着体１０を吸着する誘電
体層２とを有する静電チャック１であって、誘電体層２
は、窒化アルミニウムに、全体に対する割合で、炭化ケ
イ素を０．５〜４５質量％と、窒化チタン、炭化チタン
および炭化タングステンのうち１種以上を総量で０．１
〜１０質量％とを添加してなり、かつ、使用温度での体
積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝導率が３０
Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セラミックスで構成されてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
においてシリコンウエハ等の被吸着物を静電的に吸着し
て、被処理体の処理または搬送を行うために用いられる
静電チャックに関する。
においてシリコンウエハ等の被吸着物を静電的に吸着し
て、被処理体の処理または搬送を行うために用いられる
静電チャックに関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、半導体製造装置において、半導体
基板であるシリコンウエハに対して成膜やエッチング等
の処理を行うためには、シリコンウエハの平坦度を保ち
ながら保持する必要があるが、このような保持手段とし
ては機械式、真空吸着式、静電吸着式が採用されてい
る。
基板であるシリコンウエハに対して成膜やエッチング等
の処理を行うためには、シリコンウエハの平坦度を保ち
ながら保持する必要があるが、このような保持手段とし
ては機械式、真空吸着式、静電吸着式が採用されてい
る。
【０００３】これらの保持手段の中で静電吸着式のも
の、すなわち静電チャックは、シリコンウエハを静電的
に保持することができるため、チップの収率の向上を図
ることができるとともに、加工を行うに際して要求され
る加工面の平坦度や平行度を容易に実現することができ
る。さらに、静電チャックは、成膜装置やエッチング装
置等の真空処理を行う装置においてもシリコンウエハを
保持することができるため、半導体製造装置の保持手段
として最も多用されている。
の、すなわち静電チャックは、シリコンウエハを静電的
に保持することができるため、チップの収率の向上を図
ることができるとともに、加工を行うに際して要求され
る加工面の平坦度や平行度を容易に実現することができ
る。さらに、静電チャックは、成膜装置やエッチング装
置等の真空処理を行う装置においてもシリコンウエハを
保持することができるため、半導体製造装置の保持手段
として最も多用されている。
【０００４】一方、半導体製造プロセスにおいてはフッ
素系ガス、塩素系ガス等のハロゲン系腐食ガス雰囲気あ
るいはそのプラズマ中で使用される。したがって、静電
チャックの誘電体層としては、従来、耐腐食性が高い高
絶縁性セラミックスであるアルミナ等が用いられてい
る。ところが、静電チャックの誘電体層として窒化アル
ミニウムやアルミナ等の高絶縁性材料を用いる場合、電
極および被吸着体に誘起された電荷の間に発生する静電
吸着力（クーロン力）を用いるため、高い吸着力を得る
ためには、絶縁層の厚さを極めて薄くしなければなら
ず、加工中に破損する可能性が高い。
素系ガス、塩素系ガス等のハロゲン系腐食ガス雰囲気あ
るいはそのプラズマ中で使用される。したがって、静電
チャックの誘電体層としては、従来、耐腐食性が高い高
絶縁性セラミックスであるアルミナ等が用いられてい
る。ところが、静電チャックの誘電体層として窒化アル
ミニウムやアルミナ等の高絶縁性材料を用いる場合、電
極および被吸着体に誘起された電荷の間に発生する静電
吸着力（クーロン力）を用いるため、高い吸着力を得る
ためには、絶縁層の厚さを極めて薄くしなければなら
ず、加工中に破損する可能性が高い。
【０００５】そこで、誘電体層に多少導電性をもたせて
誘電体層中での電荷の移動を生じさせることにより、１
〜２ｍｍの厚い絶縁層でも高い静電吸着力（ジョンセン
・ラーベック力）が得られることから、誘電体層として
主成分のアルミナに酸化チタンを含有させて導電性をも
たせた複合セラミックスを用いることが提案されてい
る。
誘電体層中での電荷の移動を生じさせることにより、１
〜２ｍｍの厚い絶縁層でも高い静電吸着力（ジョンセン
・ラーベック力）が得られることから、誘電体層として
主成分のアルミナに酸化チタンを含有させて導電性をも
たせた複合セラミックスを用いることが提案されてい
る。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな複合セラミックスは、絶縁性の原料粉末と導電性の
原料粉末とを混合して焼結しなければならず、混合性や
焼結条件により体積抵抗率がばらつきやすく、また、体
積抵抗率の温度変化が大きいという問題点がある。この
ような複合セラミックスを静電チャックの誘電体層とし
て用いると、吸着特性にばらつきが生じ、また、使用可
能温度域が狭いという問題が生じる。
うな複合セラミックスは、絶縁性の原料粉末と導電性の
原料粉末とを混合して焼結しなければならず、混合性や
焼結条件により体積抵抗率がばらつきやすく、また、体
積抵抗率の温度変化が大きいという問題点がある。この
ような複合セラミックスを静電チャックの誘電体層とし
て用いると、吸着特性にばらつきが生じ、また、使用可
能温度域が狭いという問題が生じる。
【０００７】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、腐食ガスのプラズマに対する耐食性に優れる
とともに導電性成分を添加して吸着性を高めた誘電体層
を前提とし、その体積抵抗率のばらつきおよび温度変化
が小さく、結果的に吸着特性のばらつきが小さくかつ使
用可能温度域の広い静電チャックを提供することを目的
とする。
であって、腐食ガスのプラズマに対する耐食性に優れる
とともに導電性成分を添加して吸着性を高めた誘電体層
を前提とし、その体積抵抗率のばらつきおよび温度変化
が小さく、結果的に吸着特性のばらつきが小さくかつ使
用可能温度域の広い静電チャックを提供することを目的
とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、絶縁性でプラズマ
耐食性の優れている窒化アルミニウムに、導電性の炭化
ケイ素を添加して体積抵抗率を１０８〜１０１３Ω・ｃ
ｍに調整した上で、第３成分として、窒化チタン、炭化
チタン、および炭化タングステンのうち１種以上を所定
量添加した複合セラミックスを誘電体層として用いるこ
とにより、体積抵抗率のばらつきおよび体積抵抗率の温
度変化を抑制することができ、吸着特性のばらつきが小
さくかつ使用可能温度域が広い静電チャックを得ること
ができることを見出した。つまり、窒化アルミニウム
に、導電性の炭化ケイ素を添加しただけでは体積抵抗率
にばらつきが生じ、体積抵抗率の温度変化が大きくなる
が、窒化チタン、炭化チタン、および炭化タングステン
のうち１種以上を第３成分として添加することにより、
体積抵抗率の絶対値に影響を及ぼすことなく、原料粉末
の状態や焼結条件の微妙なばらつきによる体積抵抗率の
ばらつきや体積抵抗率の温度変化を生じ難くすることが
できる。
を解決すべく鋭意研究を重ねた結果、絶縁性でプラズマ
耐食性の優れている窒化アルミニウムに、導電性の炭化
ケイ素を添加して体積抵抗率を１０８〜１０１３Ω・ｃ
ｍに調整した上で、第３成分として、窒化チタン、炭化
チタン、および炭化タングステンのうち１種以上を所定
量添加した複合セラミックスを誘電体層として用いるこ
とにより、体積抵抗率のばらつきおよび体積抵抗率の温
度変化を抑制することができ、吸着特性のばらつきが小
さくかつ使用可能温度域が広い静電チャックを得ること
ができることを見出した。つまり、窒化アルミニウム
に、導電性の炭化ケイ素を添加しただけでは体積抵抗率
にばらつきが生じ、体積抵抗率の温度変化が大きくなる
が、窒化チタン、炭化チタン、および炭化タングステン
のうち１種以上を第３成分として添加することにより、
体積抵抗率の絶対値に影響を及ぼすことなく、原料粉末
の状態や焼結条件の微妙なばらつきによる体積抵抗率の
ばらつきや体積抵抗率の温度変化を生じ難くすることが
できる。
【０００９】すなわち、本発明は、電極と、その上に設
けられ、該電極に電圧を印加することにより被吸着体を
吸着する誘電体層とを有する静電チャックであって、前
記誘電体層は、窒化アルミニウムに、全体に対する割合
で、炭化ケイ素を０．５〜４５質量％と、窒化チタン、
炭化チタンおよび炭化タングステンのうち１種以上を総
量で０．１〜１０質量％とを添加してなり、かつ、使用
温度での体積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝
導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セラミックスで構
成されていることを特徴とする静電チャックを提供す
る。
けられ、該電極に電圧を印加することにより被吸着体を
吸着する誘電体層とを有する静電チャックであって、前
記誘電体層は、窒化アルミニウムに、全体に対する割合
で、炭化ケイ素を０．５〜４５質量％と、窒化チタン、
炭化チタンおよび炭化タングステンのうち１種以上を総
量で０．１〜１０質量％とを添加してなり、かつ、使用
温度での体積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝
導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セラミックスで構
成されていることを特徴とする静電チャックを提供す
る。
【００１０】上記静電チャックにおいて、誘電体層を構
成する複合セラミックスは、−１００〜８００℃での体
積抵抗率から計算される活性化エネルギーの絶対値が７
×１０５Ｊ／ｍｏｌ以下であることが好ましい。
成する複合セラミックスは、−１００〜８００℃での体
積抵抗率から計算される活性化エネルギーの絶対値が７
×１０５Ｊ／ｍｏｌ以下であることが好ましい。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発
明の実施の形態について説明する。図１および図２は、
本発明の実施形態に係る静電チャックを示す断面図であ
り、図１は単極型のものを示し、図２は双極型ものを示
す。
明の実施の形態について説明する。図１および図２は、
本発明の実施形態に係る静電チャックを示す断面図であ
り、図１は単極型のものを示し、図２は双極型ものを示
す。
【００１２】図１の単極型の静電チャック１は、アルミ
ニウム等からなる基台５の上に固定されて設けられてお
り、吸着面を有する誘電体層２と、その下に設けられた
電極３と、電極３と基台５との間に設けられた絶縁層４
とを有しており、電極３には直流電源６が接続されてお
り、この直流電源６から電極３に給電されることによ
り、誘電体層２の上に載置された被吸着体であるシリコ
ンウエハ１０が静電吸着される。
ニウム等からなる基台５の上に固定されて設けられてお
り、吸着面を有する誘電体層２と、その下に設けられた
電極３と、電極３と基台５との間に設けられた絶縁層４
とを有しており、電極３には直流電源６が接続されてお
り、この直流電源６から電極３に給電されることによ
り、誘電体層２の上に載置された被吸着体であるシリコ
ンウエハ１０が静電吸着される。
【００１３】図２の双極型の静電チャック１’は、誘電
体層２の間に一対の電極３ａ、３ｂが設けられており、
これらに直流電源６が接続されており、直流電源６から
これらの電極にそれぞれ逆極性の電荷が供給されて上の
誘電体層２の上に載置されたシリコンウエハ１０が静電
吸着される。
体層２の間に一対の電極３ａ、３ｂが設けられており、
これらに直流電源６が接続されており、直流電源６から
これらの電極にそれぞれ逆極性の電荷が供給されて上の
誘電体層２の上に載置されたシリコンウエハ１０が静電
吸着される。
【００１４】誘電体層２は、窒化アルミニウムに、全体
に対する割合で、炭化ケイ素を０．５〜４５質量％と、
窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タングステンのうち
１種以上を総量で０．１〜１０質量％とを添加してな
り、かつ、使用温度での体積抵抗率が１０８〜１０１３
Ω・ｃｍ、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セ
ラミックスで構成されている。
に対する割合で、炭化ケイ素を０．５〜４５質量％と、
窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タングステンのうち
１種以上を総量で０．１〜１０質量％とを添加してな
り、かつ、使用温度での体積抵抗率が１０８〜１０１３
Ω・ｃｍ、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セ
ラミックスで構成されている。
【００１５】誘電体層２を構成する複合セラミックスに
おいて、絶縁性の窒化アルミニウムに、導電性の炭化ケ
イ素を添加するのは、適度な導電性が付与されて高い静
電吸着性を発揮しつつ、ハロゲン系の腐食ガスやそのプ
ラズマに対する耐食性を高くすることができ、さらに熱
伝導性が高いのでプラズマ中で破損し難いからである。
また、窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タングステン
のうち１種以上を添加するのは、絶縁性の窒化アルミニ
ウムと導電性の炭化ケイ素のみでは粒界成分の移動等に
より体積抵抗率にばらつきが生じ、体積抵抗率の温度変
化も大きくなるが、これら成分を添加することによって
体積抵抗率のばらつきおよび温度変化を抑制することが
できるからである。すなわち、これら成分は、複合セラ
ミックス焼結体の粒界に存在することによって粒界成分
のトラップ効果を発揮し、このトラップ効果により焼結
中に生じる粒界成分の表面近傍への移動が抑制される結
果、体積抵抗率のばらつきおよび温度変化が抑制される
ものと考えられる。
おいて、絶縁性の窒化アルミニウムに、導電性の炭化ケ
イ素を添加するのは、適度な導電性が付与されて高い静
電吸着性を発揮しつつ、ハロゲン系の腐食ガスやそのプ
ラズマに対する耐食性を高くすることができ、さらに熱
伝導性が高いのでプラズマ中で破損し難いからである。
また、窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タングステン
のうち１種以上を添加するのは、絶縁性の窒化アルミニ
ウムと導電性の炭化ケイ素のみでは粒界成分の移動等に
より体積抵抗率にばらつきが生じ、体積抵抗率の温度変
化も大きくなるが、これら成分を添加することによって
体積抵抗率のばらつきおよび温度変化を抑制することが
できるからである。すなわち、これら成分は、複合セラ
ミックス焼結体の粒界に存在することによって粒界成分
のトラップ効果を発揮し、このトラップ効果により焼結
中に生じる粒界成分の表面近傍への移動が抑制される結
果、体積抵抗率のばらつきおよび温度変化が抑制される
ものと考えられる。
【００１６】窒化アルミニウムに添加する炭化ケイ素の
量を複合セラミックス全体に対する割合で０．５〜４５
質量％にしたのは、０．５質量％未満では炭化ケイ素の
体積抵抗率を低下させる効果が発揮されず、４５質量％
を超えるとプラズマ環境下で使用した場合の耐食性が不
十分であるからである。なお、窒化アルミニウムには、
通常用いられるＹ２Ｏ３等の焼結助剤が含まれていても
よい。
量を複合セラミックス全体に対する割合で０．５〜４５
質量％にしたのは、０．５質量％未満では炭化ケイ素の
体積抵抗率を低下させる効果が発揮されず、４５質量％
を超えるとプラズマ環境下で使用した場合の耐食性が不
十分であるからである。なお、窒化アルミニウムには、
通常用いられるＹ２Ｏ３等の焼結助剤が含まれていても
よい。
【００１７】窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タング
ステンのうち１種以上の総量を複合セラミックス全体に
対する割合で０．１〜１０質量％としたのは、０．１質
量％未満では体積抵抗率のばらつきを抑制する効果が不
十分であり、一方、１０質量％を超えると耐プラズマ性
や熱伝導率を低下させてしまうからである。
ステンのうち１種以上の総量を複合セラミックス全体に
対する割合で０．１〜１０質量％としたのは、０．１質
量％未満では体積抵抗率のばらつきを抑制する効果が不
十分であり、一方、１０質量％を超えると耐プラズマ性
や熱伝導率を低下させてしまうからである。
【００１８】誘電体層２の体積抵抗率を１０８〜１０
１３Ω・ｃｍに調整するのは、この範囲であれば、シリ
コンウエハに形成された回路に悪影響を及ぼすことなく
高い吸着力を得ることができるからである。つまり、１
０８Ω・ｃｍ未満では吸着したウエハに大きなリーク電
流が流れて、ウエハに形成された回路が破壊されるおそ
れがあり、また、１０１３Ω・ｃｍを超えるとジョンセ
ン・ラーベック力が有効に作用せず高い静電吸着力が得
られない。
１３Ω・ｃｍに調整するのは、この範囲であれば、シリ
コンウエハに形成された回路に悪影響を及ぼすことなく
高い吸着力を得ることができるからである。つまり、１
０８Ω・ｃｍ未満では吸着したウエハに大きなリーク電
流が流れて、ウエハに形成された回路が破壊されるおそ
れがあり、また、１０１３Ω・ｃｍを超えるとジョンセ
ン・ラーベック力が有効に作用せず高い静電吸着力が得
られない。
【００１９】熱伝導率を３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上とするの
は、３０Ｗ／ｍ・Ｋ未満では、静電チャックの使用中に
誘電体層表面が非常に高温になって熱衝撃により破損し
たり、プラズマ集中による局部加熱により誘電体層の一
部が溶融し欠陥（ポア）が発生し破損に至る場合がある
からである。なお、熱伝導率は温度の上昇にともなって
低下する傾向にあるが、室温での熱伝導率が３０Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であれば高温での熱衝撃による破損を有効に防
止することができる。
は、３０Ｗ／ｍ・Ｋ未満では、静電チャックの使用中に
誘電体層表面が非常に高温になって熱衝撃により破損し
たり、プラズマ集中による局部加熱により誘電体層の一
部が溶融し欠陥（ポア）が発生し破損に至る場合がある
からである。なお、熱伝導率は温度の上昇にともなって
低下する傾向にあるが、室温での熱伝導率が３０Ｗ／ｍ
・Ｋ以上であれば高温での熱衝撃による破損を有効に防
止することができる。
【００２０】誘電体層２を構成する複合セラミックス
は、−１００〜８００℃での体積抵抗率から計算される
活性化エネルギーの絶対値が７×１０５Ｊ／ｍｏｌ以下
であることが好ましい。活性化エネルギーの絶対値が７
×１０５Ｊ／ｍｏｌを超えると体積抵抗率のばらつきが
大きくなり、かつ体積抵抗率の温度変化が大きくなるた
め静電チャックの使用可能温度域が狭くなる傾向にあ
る。この活性化エネルギーの絶対値は、窒化チタン、炭
化チタン、炭化タングステンの１種以上を添加すること
により低下するが、これはこれらが複合セラミックス焼
結体の粒界に存在することによって粒界での電子の流れ
を妨げる障壁となるためであると考えられる。
は、−１００〜８００℃での体積抵抗率から計算される
活性化エネルギーの絶対値が７×１０５Ｊ／ｍｏｌ以下
であることが好ましい。活性化エネルギーの絶対値が７
×１０５Ｊ／ｍｏｌを超えると体積抵抗率のばらつきが
大きくなり、かつ体積抵抗率の温度変化が大きくなるた
め静電チャックの使用可能温度域が狭くなる傾向にあ
る。この活性化エネルギーの絶対値は、窒化チタン、炭
化チタン、炭化タングステンの１種以上を添加すること
により低下するが、これはこれらが複合セラミックス焼
結体の粒界に存在することによって粒界での電子の流れ
を妨げる障壁となるためであると考えられる。
【００２１】次に、本発明の静電チャックにおける誘電
体層２の製造方法について説明する。まず、誘電体層２
を構成するセラミックス材料の出発原料の調合は、常法
によって行うことができる。例えば、所定の配合の原料
粉末にアルコール等の有機溶媒または水を加え、ボール
ミルで混合後、乾燥する方法、所定の配合の塩類、アル
コキシド等の溶液から共沈物を分離する方法等がある。
これらの原料の混合物には、より緻密化を容易にするた
め、通常用いられる焼結助剤を添加してもよい。焼結助
剤の添加形態に関しては、酸化物粉末、塩類、アルコキ
シド等、どのような形態であってもよく、特に限定され
ない。
体層２の製造方法について説明する。まず、誘電体層２
を構成するセラミックス材料の出発原料の調合は、常法
によって行うことができる。例えば、所定の配合の原料
粉末にアルコール等の有機溶媒または水を加え、ボール
ミルで混合後、乾燥する方法、所定の配合の塩類、アル
コキシド等の溶液から共沈物を分離する方法等がある。
これらの原料の混合物には、より緻密化を容易にするた
め、通常用いられる焼結助剤を添加してもよい。焼結助
剤の添加形態に関しては、酸化物粉末、塩類、アルコキ
シド等、どのような形態であってもよく、特に限定され
ない。
【００２２】このようにして得られた、窒化アルミニウ
ムに、炭化ケイ素と、窒化チタン、炭化チタンおよび炭
化タングステンの１種以上とを添加した混合粉末を一軸
プレスまたは冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）によって所定
形状に成形する。次いで得られた成形体を還元雰囲気中
１６００〜２０００℃で焼成を行う。焼成時間は特に限
定しないが、２〜４時間程度でよい。焼成温度が上記範
囲未満であると緻密化が不十分となり体積抵抗率がばら
つくおそれがあり、上記範囲を超えると分解するおそれ
がある。
ムに、炭化ケイ素と、窒化チタン、炭化チタンおよび炭
化タングステンの１種以上とを添加した混合粉末を一軸
プレスまたは冷間等方圧プレス（ＣＩＰ）によって所定
形状に成形する。次いで得られた成形体を還元雰囲気中
１６００〜２０００℃で焼成を行う。焼成時間は特に限
定しないが、２〜４時間程度でよい。焼成温度が上記範
囲未満であると緻密化が不十分となり体積抵抗率がばら
つくおそれがあり、上記範囲を超えると分解するおそれ
がある。
【００２３】なお、誘電体層２の製造方法としては、上
述のようにプレス成形した後に焼成するものに限らず、
ドクターブレード法でシートを作成した後に焼成するも
のや、原料粉末をホットプレス焼成するものであっても
よい。
述のようにプレス成形した後に焼成するものに限らず、
ドクターブレード法でシートを作成した後に焼成するも
のや、原料粉末をホットプレス焼成するものであっても
よい。
【００２４】静電チャックの製造方法は、通常の方法を
用いることができ特に限定されない。例えば、電極を形
成したセラミックス基体（絶縁層４）の上に上述のよう
にして製造された誘電体層２を接着する方法、上記誘電
体層２を形成するためのグリーンシートおよび絶縁層４
を形成するためのグリーンシートをドクターブレード法
で作成し、焼成前の段階でこれらで電極層を挟んで積層
した後に焼成する方法、電極を粉末内に埋没させてホッ
トプレスする方法等を挙げることができる。
用いることができ特に限定されない。例えば、電極を形
成したセラミックス基体（絶縁層４）の上に上述のよう
にして製造された誘電体層２を接着する方法、上記誘電
体層２を形成するためのグリーンシートおよび絶縁層４
を形成するためのグリーンシートをドクターブレード法
で作成し、焼成前の段階でこれらで電極層を挟んで積層
した後に焼成する方法、電極を粉末内に埋没させてホッ
トプレスする方法等を挙げることができる。
【００２５】なお、静電チャックの構造は特に限定され
るものではなく、図１、図２に示す構造の他に、一方の
面に電極が形成された誘電体層をセラミックス板あるい
はアルミニウム台座に接着剤により貼り付けた構造な
ど、種々の構造を採用することができる。また、電極構
造は特に限定されず、上述のように単極型電極でも双極
型電極でもよく、その形状も限定されるものではない。
るものではなく、図１、図２に示す構造の他に、一方の
面に電極が形成された誘電体層をセラミックス板あるい
はアルミニウム台座に接着剤により貼り付けた構造な
ど、種々の構造を採用することができる。また、電極構
造は特に限定されず、上述のように単極型電極でも双極
型電極でもよく、その形状も限定されるものではない。
【００２６】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。こ
こでは、表１に示す実施例１〜９および比較例１〜４の
組成の複合セラミックス焼結体を作製した。表１に示す
各原料粉末を合計２００ｇ秤量し、ポリエチレンポット
中にそれぞれの粉末とメタノール２００ｇとφ１０ｍｍ
の鉄芯入りナイロンボール２５０ｇとを装入し、１６時
間混合した。得られたスラリーをロータリーエバポレー
タで減圧乾燥した後、得られた粉末を＃１００のナイロ
ンメッシュを用いてメッシュパスした。メッシュパス後
の粉末をφ１５０ｍｍの金型を用いて０．９８ＭＰａの
圧力で厚さ６ｍｍに一次成形した後、１１７．６ＭＰａ
の圧力でＣＩＰ成形して成形体を得た。得られた成形体
を表１に示す条件で２時間焼成した。なお、実施例５に
ついては原料粉末を混合後、圧力１４７ＭＰａでホット
プレス成形を行った。
こでは、表１に示す実施例１〜９および比較例１〜４の
組成の複合セラミックス焼結体を作製した。表１に示す
各原料粉末を合計２００ｇ秤量し、ポリエチレンポット
中にそれぞれの粉末とメタノール２００ｇとφ１０ｍｍ
の鉄芯入りナイロンボール２５０ｇとを装入し、１６時
間混合した。得られたスラリーをロータリーエバポレー
タで減圧乾燥した後、得られた粉末を＃１００のナイロ
ンメッシュを用いてメッシュパスした。メッシュパス後
の粉末をφ１５０ｍｍの金型を用いて０．９８ＭＰａの
圧力で厚さ６ｍｍに一次成形した後、１１７．６ＭＰａ
の圧力でＣＩＰ成形して成形体を得た。得られた成形体
を表１に示す条件で２時間焼成した。なお、実施例５に
ついては原料粉末を混合後、圧力１４７ＭＰａでホット
プレス成形を行った。
【００２７】得られた焼結体の各２０個を１００φ×２
ｔｍｍに加工して、代表的な使用温度での体積抵抗率、
室温での熱伝導率を測定した。また、活性化エネルギー
は、−１００〜８００℃で体積抵抗率を測定し、温度に
対して体積抵抗率をアレニウスプロットして算出した。
それらの結果を表１に示す。なお、各サンプルについ
て、体積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍになりうる
温度を使用可能温度として表１に記載した。
ｔｍｍに加工して、代表的な使用温度での体積抵抗率、
室温での熱伝導率を測定した。また、活性化エネルギー
は、−１００〜８００℃で体積抵抗率を測定し、温度に
対して体積抵抗率をアレニウスプロットして算出した。
それらの結果を表１に示す。なお、各サンプルについ
て、体積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍになりうる
温度を使用可能温度として表１に記載した。
【００２８】また、１００φ×２ｔｍｍに加工した焼結
体に電極を形成してアルミナ基体の上に無機系の接着剤
で接着し、静電チャックを作製した。なお、各組成のセ
ラミックス焼結体を用いた静電チャックを各２０個作製
した。
体に電極を形成してアルミナ基体の上に無機系の接着剤
で接着し、静電チャックを作製した。なお、各組成のセ
ラミックス焼結体を用いた静電チャックを各２０個作製
した。
【００２９】静電チャックの評価は、上述のようにして
作製した静電チャックに１２００Ｖの電圧を印加し、φ
１００ｍｍのシリコンウエハを吸着させ、吸着特性を測
定した。ウエハの吸着特性は、測定ゲージでウエハを上
方に引張り、ウエハが剥離したときの最大荷重を面積で
割った単位面積当たりの値とした。また、シリコンウエ
ハを吸着した状態の静電チャッを平行平板型ＲＩＥエッ
チング装置のチャンバー内に設置し、チャンバー内にＣ
Ｆ４＋Ｏ２（１０％）ガスを０．１Ｌ／ｍｉｎの流量で
供給し、チャンバー内の圧力を７．０Ｐａとし、周波数
が１３．５６ＭＨｚ、出力が１．５Ｗ／ｃｍ２の高周波
電力を平行平板電極に印加して上記ガスのプラズマを形
成し、静電チャックをそのプラズマに４時間暴露する暴
露試験を行い、静電チャックの破損、表面の欠陥発生の
有無を調査した。これらの評価結果を表１に併記する。
作製した静電チャックに１２００Ｖの電圧を印加し、φ
１００ｍｍのシリコンウエハを吸着させ、吸着特性を測
定した。ウエハの吸着特性は、測定ゲージでウエハを上
方に引張り、ウエハが剥離したときの最大荷重を面積で
割った単位面積当たりの値とした。また、シリコンウエ
ハを吸着した状態の静電チャッを平行平板型ＲＩＥエッ
チング装置のチャンバー内に設置し、チャンバー内にＣ
Ｆ４＋Ｏ２（１０％）ガスを０．１Ｌ／ｍｉｎの流量で
供給し、チャンバー内の圧力を７．０Ｐａとし、周波数
が１３．５６ＭＨｚ、出力が１．５Ｗ／ｃｍ２の高周波
電力を平行平板電極に印加して上記ガスのプラズマを形
成し、静電チャックをそのプラズマに４時間暴露する暴
露試験を行い、静電チャックの破損、表面の欠陥発生の
有無を調査した。これらの評価結果を表１に併記する。
【００３０】
【表１】
【００３１】表１から明らかなように、実施例１〜９は
誘電体層を構成する複合セラミックスの組成が本発明の
範囲内であり、体積抵抗率：１０８〜１０１３Ω・ｃ
ｍ、熱伝導率：３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上といずれも本発明の
範囲内であり、活性化エネルギーの絶対値も７×１０５
Ｊ／ｍｏｌ以下であるため、体積抵抗率のばらつきが小
さく、静電チャックの吸着特性のばらつきも小さかっ
た。また、体積抵抗率の温度変化も小さいため静電チャ
ックの使用可能温度域が広いものとなった。さらに、実
施例１〜９は吸着特性自体も良好な値を示し、プラズマ
暴露試験でも静電チャックの破損や表面欠陥が発生せ
ず、静電チャックとして良好な特性が得られた。
誘電体層を構成する複合セラミックスの組成が本発明の
範囲内であり、体積抵抗率：１０８〜１０１３Ω・ｃ
ｍ、熱伝導率：３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上といずれも本発明の
範囲内であり、活性化エネルギーの絶対値も７×１０５
Ｊ／ｍｏｌ以下であるため、体積抵抗率のばらつきが小
さく、静電チャックの吸着特性のばらつきも小さかっ
た。また、体積抵抗率の温度変化も小さいため静電チャ
ックの使用可能温度域が広いものとなった。さらに、実
施例１〜９は吸着特性自体も良好な値を示し、プラズマ
暴露試験でも静電チャックの破損や表面欠陥が発生せ
ず、静電チャックとして良好な特性が得られた。
【００３２】これに対して、比較例１，４は、いずれも
窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タングステンを含ん
でいないため、体積抵抗率のばらつきが大きかった。ま
た、体積抵抗率の温度変化が大きいため静電チャックの
使用可能温度域が狭いものとなった。また、比較例２，
３は、窒化チタン、炭化チタン、炭化タングステンの総
量が３０質量％、３５質量％と多いため、熱伝導率が低
く、プラズマ暴露試験で半分以上の試料に破損が生じ
た。
窒化チタン、炭化チタンおよび炭化タングステンを含ん
でいないため、体積抵抗率のばらつきが大きかった。ま
た、体積抵抗率の温度変化が大きいため静電チャックの
使用可能温度域が狭いものとなった。また、比較例２，
３は、窒化チタン、炭化チタン、炭化タングステンの総
量が３０質量％、３５質量％と多いため、熱伝導率が低
く、プラズマ暴露試験で半分以上の試料に破損が生じ
た。
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
誘電体層が、窒化アルミニウムに、全体に対する割合
で、炭化ケイ素を０．５〜４５質量％と、窒化チタン、
炭化チタンおよび炭化タングステンのうち１種以上を総
量で０．１〜１０質量％とを添加してなり、かつ、使用
温度での体積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝
導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セラミックスで構
成されているので、腐食ガスのプラズマに対する耐食性
および吸着性が高いことに加え、さらに体積抵抗率のば
らつきおよび温度変化が小さい誘電体層を有する静電チ
ャックを得ることができ、結果的に吸着特性のばらつき
が小さくかつ使用温度域の広い静電チャックが実現され
る。
誘電体層が、窒化アルミニウムに、全体に対する割合
で、炭化ケイ素を０．５〜４５質量％と、窒化チタン、
炭化チタンおよび炭化タングステンのうち１種以上を総
量で０．１〜１０質量％とを添加してなり、かつ、使用
温度での体積抵抗率が１０８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝
導率が３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上である複合セラミックスで構
成されているので、腐食ガスのプラズマに対する耐食性
および吸着性が高いことに加え、さらに体積抵抗率のば
らつきおよび温度変化が小さい誘電体層を有する静電チ
ャックを得ることができ、結果的に吸着特性のばらつき
が小さくかつ使用温度域の広い静電チャックが実現され
る。
【図１】本発明が適用される単極型の静電チャックを示
す断面図。
す断面図。
【図２】本発明が適用される双極型の静電チャックを示
す断面図。
す断面図。
１，１’……静電チャック
２……誘電体層
３，３ａ，３ｂ……電極
４……絶縁層
５……基台
６……直流電源
１０……シリコンウエハ（被吸着体）
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 南澤 一右
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式会
社日本セラテック本社工場内
(72)発明者 岸 幸男
宮城県仙台市泉区明通三丁目５番 株式会
社日本セラテック本社工場内
Ｆターム(参考） 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 MA28
MA32 PA10 PA30
Claims (2)
- 【請求項１】 電極と、その上に設けられ、該電極に電
圧を印加することにより被吸着体を吸着する誘電体層と
を有する静電チャックであって、前記誘電体層は、窒化
アルミニウムに、全体に対する割合で、炭化ケイ素を
０．５〜４５質量％と、窒化チタン、炭化チタンおよび
炭化タングステンのうち１種以上を総量で０．１〜１０
質量％とを添加してなり、かつ、使用温度での体積抵抗
率が１０ ８〜１０１３Ω・ｃｍ、熱伝導率が３０Ｗ／ｍ
・Ｋ以上である複合セラミックスで構成されていること
を特徴とする静電チャック。 - 【請求項２】 前記誘電体層を構成する複合セラミック
スは、−１００〜８００℃での体積抵抗率から計算され
る活性化エネルギーの絶対値が７×１０５Ｊ／ｍｏｌ以
下であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャッ
ク。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001347276A JP4043219B2 (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 静電チャック |
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|---|---|---|---|
| JP2001347276A JP4043219B2 (ja) | 2001-11-13 | 2001-11-13 | 静電チャック |
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|---|---|
| JP2003152062A true JP2003152062A (ja) | 2003-05-23 |
| JP4043219B2 JP4043219B2 (ja) | 2008-02-06 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007051045A (ja) * | 2005-08-19 | 2007-03-01 | Ngk Insulators Ltd | イットリア焼結体、静電チャック、及び、イットリア焼結体の製造方法 |
| KR20120124485A (ko) | 2010-02-09 | 2012-11-13 | 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 | 소결체, 그 제조 방법 및 고주파 투과 재료 |
| JP2020013983A (ja) * | 2018-05-16 | 2020-01-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 高温静電チャック |
| JP2020040865A (ja) * | 2018-09-13 | 2020-03-19 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス部材の製造方法 |
| JP2020107859A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 測定方法及び測定治具 |
| CN112750692A (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 日本碍子株式会社 | 复合烧结体及复合烧结体的制造方法 |
| CN114144873A (zh) * | 2019-09-11 | 2022-03-04 | 创意科技股份有限公司 | 着脱装置 |
| KR20220136340A (ko) | 2020-01-31 | 2022-10-07 | 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 | 세라믹스 접합체, 정전 척 장치, 세라믹스 접합체의 제조 방법 |
| JPWO2024176903A1 (ja) * | 2023-02-20 | 2024-08-29 | ||
| CN118754675A (zh) * | 2024-06-07 | 2024-10-11 | 湖北鼎龙汇鑫科技有限公司 | 一种陶瓷浆料、氮化铝陶瓷材料及其制备方法、静电卡盘 |
| JP2025002179A (ja) * | 2023-06-22 | 2025-01-09 | 日本特殊陶業株式会社 | 複合部材、接合体、および、保持装置 |
-
2001
- 2001-11-13 JP JP2001347276A patent/JP4043219B2/ja not_active Expired - Fee Related
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|---|---|---|---|---|
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| KR20120124485A (ko) | 2010-02-09 | 2012-11-13 | 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 | 소결체, 그 제조 방법 및 고주파 투과 재료 |
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| JP2020013983A (ja) * | 2018-05-16 | 2020-01-23 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドＡｐｐｌｉｅｄ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ，Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄ | 高温静電チャック |
| JP7519168B2 (ja) | 2018-09-13 | 2024-07-19 | 日本特殊陶業株式会社 | セラミックス部材の製造方法 |
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| JP2020107859A (ja) * | 2018-12-28 | 2020-07-09 | 東京エレクトロン株式会社 | 測定方法及び測定治具 |
| JP7241540B2 (ja) | 2018-12-28 | 2023-03-17 | 東京エレクトロン株式会社 | 測定方法及び測定治具 |
| CN114144873A (zh) * | 2019-09-11 | 2022-03-04 | 创意科技股份有限公司 | 着脱装置 |
| CN112750692A (zh) * | 2019-10-30 | 2021-05-04 | 日本碍子株式会社 | 复合烧结体及复合烧结体的制造方法 |
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| KR20220136340A (ko) | 2020-01-31 | 2022-10-07 | 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 | 세라믹스 접합체, 정전 척 장치, 세라믹스 접합체의 제조 방법 |
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| CN118754675A (zh) * | 2024-06-07 | 2024-10-11 | 湖北鼎龙汇鑫科技有限公司 | 一种陶瓷浆料、氮化铝陶瓷材料及其制备方法、静电卡盘 |
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