JP2001284328A - Ceramic part - Google Patents
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体やフラット
パネルディスプレイ、フレキシブル基板等の加工に使用
される半導体製造装置に用いられる静電チャック、ヒー
タ、サセプタに関わるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor used in a semiconductor manufacturing apparatus used for processing semiconductors, flat panel displays, flexible substrates, and the like.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、半導体やフラットパネルディスプ
レイ、フレキシブル基板等の製造工程において、エッチ
ング加工や成膜加工、あるいは露光処理などの処理装置
に、静電チャックやヒータ、サセプタが使用されてい
る。これらの工程には、被処理物を腐食性のガスを使用
して処理するものや、高温環境下で処理するものがあ
る。この様な条件下では、アルミニウム、ＳＵＳ、ポリ
イミドなどの有機物では腐食が生じることから、処理装
置の部材はセラミック製のものに置き換わりつつある。2. Description of the Related Art Conventionally, in a manufacturing process of a semiconductor, a flat panel display, a flexible substrate, and the like, an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor have been used in a processing apparatus such as an etching process, a film forming process, or an exposure process. In these steps, there are a process in which an object to be processed is processed using a corrosive gas, and a process in which the process is performed in a high-temperature environment. Under such conditions, organic substances such as aluminum, SUS, and polyimide cause corrosion, and therefore, members of the processing apparatus are being replaced with ceramic members.
【０００３】例えば、Ａｌ2Ｏ3や窒化アルミニウムなど
は耐食性に優れていることから、これらの素材を用いた
静電チャック、ヒータ、サセプタがある。これらの構造
としては、セラミック焼結体内部に電極を内蔵したもの
や、セラミック焼結体や単結晶体の片面に電極を形成
し、基板と接着剤などで固定したものがある。さらに
は、基板に導体を溶射することで電極を形成し、その上
部にセラミック溶射を施して作製されるものもある。For example, since Al 2 O 3 and aluminum nitride are excellent in corrosion resistance, there are electrostatic chucks, heaters and susceptors using these materials. These structures include a structure in which an electrode is built in a ceramic sintered body, and a structure in which an electrode is formed on one side of a ceramic sintered body or a single crystal body and fixed to a substrate with an adhesive or the like. Further, there is also an electrode formed by spraying a conductor on a substrate to form an electrode, and performing ceramic spraying on the upper portion of the electrode.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電極を
内蔵したセラミック焼結体を作製するのは非常に煩雑で
ある。例えば、セラミック成形体に電極を形成し、その
上部に粉末を被せてホットプレス焼結をする方法では、
使用する装置が非常に高価であるばかりでなく、量産に
適さない。別の方法に、グリーンシートに電極を形成し
これを積層化し焼成する方法があるが、この方法では、
そりが発生し易いばかりでなく、焼成時にシートに収縮
の不均一が発生することで電極パターンの形状がばらつ
き、歩留まりに影響を及ぼしている。これらのことか
ら、電極を内蔵したセラミック焼結体を加工して得られ
る静電チャック、ヒータ、サセプタは、高価なものとな
ってしまう。However, it is very complicated to produce a ceramic sintered body having a built-in electrode. For example, in a method in which an electrode is formed on a ceramic molded body, a powder is placed on the electrode, and hot press sintering is performed,
Not only is the equipment used very expensive, but it is not suitable for mass production. Another method is to form an electrode on a green sheet, laminate this and fire it. In this method,
Not only warpage tends to occur, but also non-uniform shrinkage of the sheet during firing causes variations in the shape of the electrode pattern, which affects the yield. For these reasons, an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor obtained by processing a ceramic sintered body having a built-in electrode are expensive.
【０００５】セラミック焼結体や単結晶体の片面に電極
を形成し、基板と接着剤などで固定したものは、電極を
内蔵したセラミック焼結体よりは容易に作製できるが、
基板との固定に使用している接着剤が侵食されて、電極
が露出するといった問題がある。これを防ぐためには、
Ｏリングやシール材など機械的な方法で接着剤層を覆え
ばよいが、セラミックより耐食性が優れる材料のＯリン
グやシール材はない。同種のセラミックでシールする方
法も考えられるが、セラミックは非常に硬いことから、
機械的な方法で接着剤層を気密にシールすることは不可
能である。これらのことから、セラミック焼結体や単結
晶体の片面に電極を形成し、基板と接着剤などで固定し
て得られる静電チャック、ヒータ、サセプタは、腐食性
ガス環境下で使用する場合には、接着剤層が腐食されて
しまう問題があった。An electrode formed on one side of a ceramic sintered body or a single crystal and fixed to a substrate with an adhesive or the like can be manufactured more easily than a ceramic sintered body having a built-in electrode.
There is a problem that the adhesive used for fixing to the substrate is eroded and the electrodes are exposed. To prevent this,
The adhesive layer may be covered by a mechanical method such as an O-ring or a sealing material, but there is no O-ring or sealing material made of a material having better corrosion resistance than ceramic. A method of sealing with the same type of ceramic is also conceivable, but since ceramic is very hard,
It is not possible to hermetically seal the adhesive layer in a mechanical manner. For these reasons, electrostatic chucks, heaters, and susceptors obtained by forming electrodes on one side of a ceramic sintered body or single crystal body and fixing them to the substrate with an adhesive, etc., when used in a corrosive gas environment Has a problem that the adhesive layer is corroded.
【０００６】溶射法による作製では、上記の作製方法よ
り安価に作製できる。溶射法を用いた作製方法は、基板
に溶射で電極を形成し、その上部にセラミック溶射を施
すといった方法が一般的である。その際、特にヒータや
サセプタなどは、電極の抵抗値およびパターン形状を正
確に制御することが必須であり、これができないと局部
発熱などの問題を生じることになる。しかし、溶射によ
り均一な厚さの電極を形成することは難しいことから、
ヒータの場合、局部発熱などの問題が生じていた。同様
に、サセプタの場合、電極の厚みムラから、高周波の流
れが不均一になり、プラズマ密度にムラが生じていた。[0006] The production by the thermal spraying method can be manufactured at a lower cost than the above-mentioned production method. As a manufacturing method using the thermal spraying method, it is common to form an electrode on a substrate by thermal spraying and then perform ceramic thermal spraying on an upper portion thereof. At that time, it is essential to precisely control the resistance value and the pattern shape of the electrodes, especially for the heater and the susceptor. If this is not possible, problems such as local heat generation will occur. However, it is difficult to form electrodes of uniform thickness by thermal spraying,
In the case of a heater, problems such as local heat generation have occurred. Similarly, in the case of the susceptor, the flow of the high-frequency wave becomes non-uniform due to the electrode thickness unevenness, and the plasma density becomes uneven.
【０００７】さらに、複雑な電極パターンを溶射で形成
する場合には、溶射した電極をエッチングでパターンを
形成する方法、機械加工でパターンを形成する方法、マ
スクを設置して溶射しパターンを形成する方法などがあ
るが、いずれの方法においても溶射で複雑な電極パター
ンを形成するのは非常に煩雑である。以上のことから、
電極を溶射法により形成した静電チャック、ヒータ、サ
セプタは、複雑な電極パターンを配置するのは難しいと
いう問題があった。Furthermore, when a complicated electrode pattern is formed by thermal spraying, a method of forming a pattern by etching the sprayed electrode, a method of forming a pattern by machining, and setting a mask to spray and form a pattern. Although there are methods and the like, it is very complicated to form a complicated electrode pattern by thermal spraying in any of the methods. From the above,
Electrostatic chucks, heaters, and susceptors in which electrodes are formed by thermal spraying have a problem that it is difficult to arrange a complicated electrode pattern.
【０００８】本発明は、上記の事情に鑑みてなされたも
のであり、内蔵する電極パターンが複雑であってもその
精度がよく、耐食性にも優れた静電チャック、ヒータ、
サセプタを、安価に作製する方法を提供することを目的
とする。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above circumstances, and provides an electrostatic chuck, a heater, and a heater having high accuracy and excellent corrosion resistance even if a built-in electrode pattern is complicated.
An object is to provide a method for manufacturing a susceptor at low cost.
【０００９】[0009]
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため鋭意研究した結果、基板上に、電極とな
る金属板を配置し、その上面に溶射によりセラミック膜
を形成することで、静電チャック、ヒータ、サセプタを
安価に作製することが可能になるとの知見を得て本発明
を完成させた。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have arranged a metal plate to be an electrode on a substrate and formed a ceramic film on the upper surface by thermal spraying. Thus, the inventors have found that it is possible to manufacture an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor at low cost, and have completed the present invention.
【００１０】即ち本発明は、（１） 半導体製造装置用
の静電チャック、ヒータ、サセプタであって、電極とな
る金属板を配置した基板上に、溶射によるセラミック膜
を形成したことを特徴とする静電チャック、ヒータ、サ
セプタ（請求項１）とし、また、（２）上記基板が、絶
縁性セラミックであることを特徴とする請求項１記載の
静電チャック、ヒータ、サセプタ（請求項２）とし、さ
らに、（３）上記基板が導電性材料であり、その表面が
絶縁処理されていることを特徴とする請求項１記載の静
電チャック、ヒータ、サセプタ（請求項３）とし、また
さらに、（４）上記基板と電極間に、絶縁物が配置され
ていることを特徴とする請求項１および請求項２または
請求項３記載の静電チャック、ヒータ、サセプタ（請求
項４）とすることを要旨とする。That is, the present invention is characterized in that (1) a ceramic film formed by thermal spraying on an electrostatic chuck, a heater and a susceptor for a semiconductor manufacturing apparatus, on a substrate on which a metal plate serving as an electrode is disposed. The electrostatic chuck, heater and susceptor according to claim 1, wherein the substrate is made of an insulating ceramic (claim 2). (3) The electrostatic chuck, the heater, and the susceptor (Claim 3) according to claim 1, wherein the substrate is made of a conductive material, and the surface of the substrate is insulated. (4) An electrostatic chuck, heater, susceptor (Claim 4) according to claim 1, wherein an insulator is arranged between the substrate and the electrode. To do Make a summary.
【００１１】[0011]
【発明の実施の形態】以下、さらに詳細に説明する。本
発明の静電チャック、ヒータ、サセプタの作製手順とし
ては、所定の基板を準備し、その上に電極となる金属板
を固定した後、溶射によりセラミック膜を形成する方法
が最も簡単である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, the present invention will be described in more detail. The simplest method of manufacturing the electrostatic chuck, heater, and susceptor of the present invention is to prepare a predetermined substrate, fix a metal plate serving as an electrode thereon, and then form a ceramic film by thermal spraying.
【００１２】金属板は、静電チャック、ヒータ、サセプ
タの電極であることから、パターン形成は不可欠であ
る。金属板をパターンに加工する方法は、打ち抜きやせ
ん断といったプレス加工、レーザー加工、エッチング等
が適している。打ち抜きやせん断といったプレス加工
は、コストが安く、単純なパターンを形成するのに適し
ているが、微細な加工には適していない。レーザー加工
は、プレス加工よりも時間がかかるが、微細加工に適し
ている。エッチングは、ウェットエッチングで金属板を
加工する場合、金属板が厚いと加工精度が落ちてしまう
が、コスト的には安い方法である。これらの加工方法を
組み合わせることで、目的のパターンを精度よく形成で
きるばかりでなく、同形状のパターンを溶射で作製する
ことと比較して、非常にコストが安いものとなる。Since the metal plate is an electrode for an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor, pattern formation is indispensable. As a method of processing a metal plate into a pattern, press processing such as punching or shearing, laser processing, etching, or the like is suitable. Press processing such as punching and shearing is inexpensive and suitable for forming a simple pattern, but is not suitable for fine processing. Laser processing takes longer than press processing, but is suitable for fine processing. In the case of processing a metal plate by wet etching, if the metal plate is thick, processing accuracy is reduced, but it is a low cost method. By combining these processing methods, not only can a target pattern be formed with high precision, but also the cost can be extremely low as compared with producing a pattern of the same shape by thermal spraying.
【００１３】電極に使用する金属板には、単一組成のも
のや合金はもちろんのこと、金属板の積層物、表面処理
したもの、表面に同種あるいは他の物質の膜を形成させ
たものであっても使用できる。金属板を使用すること
で、スクリーン印刷した金属ペーストの焼結体や、溶射
した金属膜と比較して、精度がよくなり、抵抗値の制御
が非常に容易になる。さらに、表面処理した電極、積層
の金属板から成る電極、表面に膜を形成した電極を使用
することで、抵抗値の制御だけでなく、電極中での電流
密度、電極を流れる高周波特性、電極から発生する磁界
等を制御することが可能となる。The metal plate used for the electrode is not only a single composition or alloy, but also a laminate of metal plates, a surface-treated one, and a film of the same type or another substance formed on the surface. Can be used even if there is. By using a metal plate, compared with a sintered body of a screen-printed metal paste or a sprayed metal film, the accuracy is improved and the control of the resistance value becomes very easy. Furthermore, by using surface-treated electrodes, electrodes made of laminated metal plates, and electrodes with films formed on the surface, not only control of the resistance value but also current density in the electrodes, high-frequency characteristics flowing through the electrodes, It is possible to control the magnetic field and the like generated from the data.
【００１４】本発明の静電チャック、ヒータ、サセプタ
は、電極表面に溶射によりセラミック膜を形成するが、
溶射方法によっては非常に強い衝撃が加わり、金属板の
厚みが薄い場合、溶射の際に金属板が吹き飛ぶ恐れがあ
る。金属板の厚みは、その材質と溶射方法により適切な
厚さは異なるが、厚い方が溶射による変形が少ない。溶
射により形成した電極は厚みムラを生じやすいことか
ら、ヒータの場合、局部発熱を生じやすいが、電極に金
属板を使用することでその様な問題は解決される。サセ
プタの場合も同様で、厚い金属板を使用することで、高
出力の高周波を均一に流すことが可能となり、局部発熱
の恐れがなくなる。In the electrostatic chuck, heater and susceptor of the present invention, a ceramic film is formed on the electrode surface by thermal spraying.
Depending on the thermal spraying method, a very strong impact is applied. If the metal plate is thin, the metal plate may be blown off during thermal spraying. The appropriate thickness of the metal plate depends on the material and the spraying method, but the thicker the metal plate, the less the deformation due to the spraying. Since the electrode formed by thermal spraying tends to cause uneven thickness, in the case of a heater, local heat is likely to be generated. However, such a problem is solved by using a metal plate for the electrode. Similarly, in the case of the susceptor, by using a thick metal plate, high-output high-frequency waves can be made to flow uniformly, and there is no danger of local heat generation.
【００１５】表面に溶射するセラミックの材料である
が、これは特には規定されず、静電チャック、ヒータ、
サセプタに求められる性質や、使用される環境に応じて
選べばよい。例えば、静電チャックの場合、セラミック
を溶射することで５０μｍ程度の絶縁層を形成すること
が可能であり、体積抵抗率が１０15Ω・ｃｍ以上の高い
材料を使用しても、クーロン力により充分な静電吸着力
を得ることができる。さらに高い静電吸着力が必要な場
合には、体積抵抗率が低い材料を使用すればよく、Ａｌ
2Ｏ3−ＴｉＯ2などがこれにあたる。[0015] A ceramic material sprayed on the surface is not particularly specified, and may be an electrostatic chuck, a heater,
It may be selected according to the properties required for the susceptor and the environment in which it is used. For example, in the case of an electrostatic chuck, an insulating layer of about 50 μm can be formed by spraying a ceramic, and even if a material having a high volume resistivity of 10 15 Ω · cm or more is used, even if a material having a high volume resistivity of 10 15 Ω · cm or more is used, it is hardened by Coulomb force A sufficient electrostatic attraction force can be obtained. If a higher electrostatic attraction force is required, a material having a low volume resistivity may be used.
2 O 3 —TiO 2 and the like correspond to this.
【００１６】ヒータの場合には、熱伝導率のよい材料を
使用すればよい。サセプタの場合には、電極を流れる高
周波の損失が少ない材料を使用すればよい。つまり表面
を覆う溶射に使用するセラミックは、各々に求められる
性能と使用環境を考慮に入れて、用途にあった材料を用
い、所望の厚さでセラミック膜を形成すればよい。この
様な材料としては、溶射が可能であればどの様な材料を
用いても問題はなく、酸化物、フッ化物、窒化物、炭化
物、金属の単体もしくはこれらの混合体を材料として使
用することが可能である。In the case of a heater, a material having good thermal conductivity may be used. In the case of a susceptor, a material having a small loss of high frequency flowing through the electrode may be used. In other words, the ceramic used for thermal spraying covering the surface may be formed of a ceramic film having a desired thickness by using a material suitable for the application in consideration of the performance required and the use environment. As such a material, any material can be used as long as it can be sprayed, and there is no problem. Use an oxide, a fluoride, a nitride, a carbide, a metal simple substance or a mixture thereof. Is possible.
【００１７】溶射方法であるが、これら静電チャック、
ヒータ、サセプタの一般的な使用環境を考えると、表面
層には気孔率が低い膜が形成できる方法を用いてセラミ
ックを溶射することが好ましく、爆発溶射、プラズマ溶
射、減圧溶射、アーク溶射などを用いることができる。In the thermal spraying method, these electrostatic chucks,
Considering the general usage environment of heaters and susceptors, it is preferable to spray ceramic on the surface layer using a method that can form a film with low porosity, such as explosive spraying, plasma spraying, low pressure spraying, arc spraying, etc. Can be used.
【００１８】基板に絶縁性セラミックを使用する場合に
おいても、使用される環境や求められる性質に応じた材
料を溶射すればよい。この基板は、表面に蒸着や化学処
理などの表面処理を施したものであっても、溶射膜が形
成できれば使用できる。電極である金属板と基板の固定
方法であるが、ネジやはめあいなどの機械的な固定や接
着剤による固定が簡便な方法であり望ましいが、電極を
固定した後に溶射を行う場合に、溶射の方法によっては
電極が吹き飛ぶ恐れがあるため、強固に固定する必要が
ある。Even when an insulating ceramic is used for the substrate, it is sufficient to spray a material according to the environment to be used and the required properties. This substrate can be used even if its surface has been subjected to a surface treatment such as vapor deposition or chemical treatment, as long as it can form a sprayed film. This is a method of fixing the metal plate as the electrode to the substrate.Mechanical fixing such as screws or fitting or fixing with an adhesive is a simple method and desirable.However, when performing thermal spraying after fixing the electrode, Depending on the method, the electrode may be blown off, so it is necessary to fix it firmly.
【００１９】この固定に接着剤を使用する場合は、電極
を基板に固定した後に溶射を行うことから、接着強度が
高いだけでなく、耐熱にも優れていることが好ましい。
接着剤には、エポキシ系、アクリル系、シリコン系、無
機系等あるが、特には規定されず、所定の耐熱性、接着
強度を有するものを使用すればよい。基板が絶縁性セラ
ミックであるので、基板にめっきを施して電極を形成す
る方法も考えられるが、溶射の際に吹き飛んでしまうと
いう問題がある。When an adhesive is used for this fixing, since the electrode is fixed to the substrate and then sprayed, it is preferable that the adhesive not only has high adhesive strength but also has excellent heat resistance.
The adhesive includes an epoxy-based, acrylic-based, silicone-based, and inorganic-based adhesive, but is not particularly limited, and an adhesive having predetermined heat resistance and adhesive strength may be used. Since the substrate is an insulating ceramic, a method of forming an electrode by plating the substrate can be considered, but there is a problem that the substrate is blown off during thermal spraying.
【００２０】基板として導電性材料を使用する場合、電
極と基板間の絶縁を確保する必要がある。絶縁を確保す
る方法としては、電極と基板の間に絶縁物を介在させる
か、基板の表面を絶縁処理する方法がある。またはこれ
らの方法を組み合わせることで、より高い絶縁を得るこ
とが可能になる。When a conductive material is used as the substrate, it is necessary to ensure insulation between the electrode and the substrate. As a method of securing insulation, there is a method of interposing an insulator between the electrode and the substrate or a method of insulating the surface of the substrate. Alternatively, by combining these methods, higher insulation can be obtained.
【００２１】導電性材料の基板の表面を絶縁処理する方
法としては、溶射により基板表面にセラミック膜を形成
する方法、基板の表面を酸化処理やフッ化処理し絶縁膜
を形成する方法、ＰＶＤやＣＶＤにより絶縁物の膜を形
成する方法、絶縁物を焼き付ける等の方法がある。基板
に溶射によるセラミック膜を形成する場合は、特にその
材質を規定するものではなく、所望の性質を満たすもの
を使用すればよい。例えば、基板が冷却されるタイプで
あれば熱伝導のよい材料を用い、冷却されないタイプで
あれば断熱性の高い材料を溶射の材料にすればよい。As a method of insulating the surface of the substrate made of a conductive material, a method of forming a ceramic film on the substrate surface by thermal spraying, a method of forming an insulating film by oxidizing or fluorinating the surface of the substrate, PVD, There are a method of forming an insulator film by CVD, a method of baking the insulator, and the like. When a ceramic film is formed on a substrate by thermal spraying, a material that satisfies desired properties may be used without particularly specifying its material. For example, if the substrate is cooled, a material having good heat conductivity may be used. If the substrate is not cooled, a material having high heat insulation may be used as the material for thermal spraying.
【００２２】腐食性が強いガスを使用する環境下で用い
る場合は、そのガスの耐食性に優れた材料を溶射すれば
よい。ここで、非常に高い耐電圧が必要な場合には、絶
縁性の高い材料を用いるのは当然であるが、膜厚を厚く
する、緻密な膜を形成するといった手段の方が有効であ
る。When used in an environment in which a highly corrosive gas is used, a material having excellent corrosion resistance to the gas may be sprayed. Here, when a very high withstand voltage is required, it is natural to use a material having a high insulating property, but a means of increasing the film thickness or forming a dense film is more effective.
【００２３】また、基板の表面を酸化処理やフッ化処理
し絶縁膜を形成する方法も有効な手段である。例えば、
基板がアルミニウムの場合、陽極酸化などで表面に酸化
膜を形成する方法が一般的であり、また基板にニッケル
やＳＵＳを使用する場合は、フッ素系ガスで熱処理する
ことが可能である。この処理により表面がフッ化され、
絶縁性を持つようになるだけではなく、フッ素系ガスに
対する耐食性も向上する。ＰＶＤやＣＶＤにより基板に
絶縁膜を形成することも可能である。この場合も、先に
述べた溶射と同様に材料選定を行えばよい。絶縁物を焼
き付ける方法には、テフロン（登録商標）やガラスなど
を使用することができる。A method of oxidizing or fluorinating the surface of the substrate to form an insulating film is also an effective means. For example,
When the substrate is aluminum, a method of forming an oxide film on the surface by anodic oxidation or the like is generally used. When nickel or SUS is used for the substrate, heat treatment can be performed with a fluorine-based gas. The surface is fluorinated by this treatment,
Not only does it have insulating properties, but it also improves corrosion resistance to fluorine-based gases. It is also possible to form an insulating film on a substrate by PVD or CVD. In this case as well, material selection may be performed in the same manner as in the thermal spraying described above. As a method for baking the insulator, Teflon (registered trademark), glass, or the like can be used.
【００２４】これらの絶縁処理を行った後、電極を固定
すればよい。その方法は先に述べた様な、接着剤を使用
する、機械的に固定する、融着や圧着ができるものを使
用するといった方法がそのまま適用できる。After performing these insulation treatments, the electrodes may be fixed. As the method, the method of using an adhesive, mechanically fixing, or using a material which can be fused or pressed as described above can be applied as it is.
【００２５】表面を絶縁処理しない基板を使用する場
合、電極と基板の間に絶縁物を介在させなければならな
いが、その絶縁物は有機物であることが望ましい。例え
ば、基板にエポキシ系、アクリル系、シリコン系等の接
着剤で電極となる金属板を接着することにより、電極と
基板間の絶縁は確保される。When a substrate whose surface is not insulated is used, an insulator must be interposed between the electrode and the substrate, and the insulator is desirably an organic material. For example, by bonding a metal plate serving as an electrode to the substrate with an epoxy-based, acrylic-based, or silicon-based adhesive, insulation between the electrode and the substrate is ensured.
【００２６】さらに電極と基板間の耐電圧を上げたい場
合は、電極と基板の間にシート状のポリイミド、ＰＴＦ
Ｅ、ＰＥＥＫ、シリコンゴム、フッ素ゴム等を挟むのが
最も容易に実施できる方法である。この際、有機物の替
わりにセラミック板を使用しても問題はないが、セラミ
ックは有機物と比較して柔軟性に劣り、またコストも高
くなるため適当ではない。ポリイミドのなかには、シー
ト状のもので融着や圧着が可能なものもあり、ペースト
状のもので焼き付けることが可能なものもある。この種
のポリイミドを使用すれば、より容易に高い耐電圧を備
えた絶縁膜を電極と基板間に配置することが可能とな
る。To further increase the withstand voltage between the electrode and the substrate, a sheet-like polyimide, PTF
E, PEEK, silicon rubber, fluorine rubber or the like is the most easily implemented method. At this time, there is no problem if a ceramic plate is used instead of the organic substance, but ceramic is not suitable because it is inferior in flexibility and expensive in comparison with the organic substance. Some polyimides are sheet-like and can be fused and pressed, and others are paste-like and can be baked. If this kind of polyimide is used, an insulating film having a high withstand voltage can be more easily arranged between the electrode and the substrate.
【００２７】また、電極に絶縁処理を施しても問題はな
い。方法としては、基板に絶縁処理を施すのと同様で、
電極に溶射しセラミック膜を形成する、電極の表面を酸
化処理やフッ化処理し絶縁膜を形成する、電極表面にＰ
ＶＤやＣＶＤにより絶縁物の膜を形成する、電極に絶縁
物を焼き付ける等の手段を適用することができる。基板
との固定方法は先に述べたように機械的な方法や接着剤
などによる方法があるが、いずれの方法でも強固に固定
するのが望ましい。There is no problem even if the electrodes are subjected to insulation treatment. The method is the same as performing insulation treatment on the substrate,
Thermal spraying the electrode to form a ceramic film; oxidizing or fluorinating the surface of the electrode to form an insulating film;
Means such as formation of an insulator film by VD or CVD, baking of an insulator on an electrode, or the like can be applied. As described above, there are a method of fixing to the substrate and a method of using a mechanical method or an adhesive, but it is preferable that any method is used to fix the substrate firmly.
【００２８】また、本発明の静電チャック、ヒータ、サ
セプタは、これら各々の電極を複数配置したものであっ
ても適用できる。複数の電極を配置したものには、例え
ば静電チャック電極とヒータ電極の２層を配置した、ヒ
ータを兼ね備えた静電チャックがこれにあたる。さら
に、静電チャックやヒータ電極を同時にＲＦ電極として
使用するものについてはいうまでもない。また、基板の
形状は平面が一般的であるが、本発明により円筒状や柱
状などの平面以外の形状のものであっても容易に作製で
きる。Further, the electrostatic chuck, heater and susceptor of the present invention can be applied even if a plurality of these electrodes are arranged. An example in which a plurality of electrodes are arranged is, for example, an electrostatic chuck having a heater and having two layers of an electrostatic chuck electrode and a heater electrode. Further, it goes without saying that the electrostatic chuck and the heater electrode are simultaneously used as the RF electrode. In addition, the shape of the substrate is generally a flat surface. However, according to the present invention, a substrate having a shape other than a flat surface such as a cylinder or a column can be easily manufactured.
【００２９】以上の通り、基板上に、電極となる金属板
を配置し、その上面に溶射によりセラミック膜を形成す
ることで、内蔵する電極パターンが複雑であってもその
精度がよく、耐食性にも優れた静電チャック、ヒータ、
サセプタを、安価に作製することが可能になる。As described above, by disposing a metal plate serving as an electrode on a substrate and forming a ceramic film on the upper surface thereof by thermal spraying, even if the built-in electrode pattern is complicated, its accuracy is high and corrosion resistance is improved. Also excellent electrostatic chuck, heater,
The susceptor can be manufactured at low cost.
【００３０】[0030]
【実施例】ここで、図を参照して本発明の実施例（作製
方法）について述べる。図１は本発明による静電チャッ
ク、ヒータ、サセプタの基本構造を示す図である。図
２、図３は本発明による静電チャックの構造を、図４は
本発明によるＲＦ電極を内蔵したヒータの構造を示す図
である。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Here, an embodiment (a manufacturing method) of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor according to the present invention. 2 and 3 show the structure of an electrostatic chuck according to the present invention, and FIG. 4 shows the structure of a heater having a built-in RF electrode according to the present invention.
【００３１】（１）本発明による静電チャック、ヒー
タ、サセプタの基本構造 図１において、１は基板を表わし、その上に配置されて
いる２は、電極となる金属板を表わしている。その金属
板２の上面と側面を覆っている３は、溶射により形成さ
れたセラミック膜を表わしている。電極が金属板で形成
され、その電極をセラミック溶射膜にて覆っているのが
特徴である。(1) Basic Structure of Electrostatic Chuck, Heater, and Susceptor According to the Present Invention In FIG. 1, 1 indicates a substrate, and 2 disposed thereon indicates a metal plate serving as an electrode. Reference numeral 3 covering the upper and side surfaces of the metal plate 2 represents a ceramic film formed by thermal spraying. The electrode is formed of a metal plate, and the electrode is covered with a ceramic sprayed film.
【００３２】（２）本発明による静電チャック（例１）
の作製方法 図２において、基板４はφ２００ｍｍ×２０tｍｍのア
ルミニウム板である。この基板４上にプラズマ溶射によ
り膜厚１５０μｍのＡｌ2Ｏ3膜５を形成した。このＡｌ
2Ｏ3膜５の気孔率は３％であり、最高印加電圧の３００
０Ｖを印加しても絶縁破壊しなかった。電極６は、材質
が銅であり、パターンの線幅が５ｍｍ、パターンの間隔
が３ｍｍからなる櫛状の双極型電極である。電極パター
ンは、厚さ０．１ｍｍの銅板をレーザー加工し所定の形
状を得た。この電極６をシート状のシリコン系接着剤７
を使用して、Ａｌ2Ｏ3膜５と接着した。そして、その上
部よりプラズマ溶射により膜厚１００μｍのＡｌ2Ｏ3膜
８を形成した。このＡｌ2Ｏ3膜５および８は、耐電圧を
上げるために封孔処理を行った。(2) Electrostatic chuck according to the present invention (Example 1)
In FIG. 2, the substrate 4 is an aluminum plate having a diameter of 200 mm × 20 t mm. An Al 2 O 3 film 5 having a thickness of 150 μm was formed on the substrate 4 by plasma spraying. This Al
The porosity of the 2 O 3 film 5 is 3%, and the maximum applied voltage is 300%.
Dielectric breakdown did not occur even when 0 V was applied. The electrode 6 is a comb-shaped bipolar electrode made of copper, having a pattern line width of 5 mm and a pattern interval of 3 mm. The electrode pattern was obtained by laser processing a copper plate having a thickness of 0.1 mm to obtain a predetermined shape. This electrode 6 is replaced with a sheet-like silicone adhesive 7
Was used to adhere to the Al 2 O 3 film 5. Then, an Al 2 O 3 film 8 having a thickness of 100 μm was formed from above by plasma spraying. The Al 2 O 3 films 5 and 8 were subjected to a sealing treatment to increase the withstand voltage.
【００３３】（３）本発明による静電チャック（例２）
の作製方法 図３において、基板９はφ２２０ｍｍ×２０tｍｍのア
ルミニウム板である。電極１０は材質が銅であり、パタ
ーンの線幅が５ｍｍ、パターンの間隔が３ｍｍからなる
櫛状の双極型電極である。この電極１０の片面に、アク
リル系接着剤が塗布されている厚さ０．０５ｍｍのポリ
イミドシート１１を固定し、基板９とシリコン系接着剤
１２で固定した後、上部よりプラズマ溶射により膜厚１
００μmのＡｌ2Ｏ3膜１３を形成した。この方法は、上
記の（２）と比較して、溶射工程が１回で済む利点があ
る。このＡｌ2Ｏ3膜１３は、耐電圧を上げるために封孔
処理を行った。(3) Electrostatic chuck according to the present invention (Example 2)
In FIG. 3, the substrate 9 is an aluminum plate having a diameter of 220 mm × 20 t mm. The electrode 10 is a comb-shaped bipolar electrode made of copper and having a pattern line width of 5 mm and a pattern interval of 3 mm. A polyimide sheet 11 having a thickness of 0.05 mm to which an acrylic adhesive is applied is fixed to one surface of the electrode 10, and is fixed to the substrate 9 and a silicon adhesive 12.
An Al 2 O 3 film 13 of 00 μm was formed. This method has an advantage that only one thermal spraying step is required as compared with the above (2). The Al 2 O 3 film 13 was subjected to a sealing treatment to increase the withstand voltage.
【００３４】（４）本発明によるＲＦ電極内蔵ヒータの
作製方法 図４において、基板１４はφ２３５ｍｍ×５tｍｍのＡ
ｌ2Ｏ3板である。この基板１４の表面を、溶射によるセ
ラミック膜が形成しやすい様にサンドブラストで荒らし
た。ヒータ電極１５は厚さ０．０５ｍｍの銅板を使用
し、エッチングにより所定の形状を得た。この電極１５
を耐熱性のシリコン系接着剤１６により基板１４に固定
し、その上部より溶射により厚さ１００μmのＡｌ2Ｏ3
膜１７を形成した。このＡｌ2Ｏ3膜１７の上部に、厚さ
０．０５ｍｍの銅板を打ち抜いて所定の形状としたＲＦ
電極１８を配置した。このＲＦ電極１８には高電圧が印
加されるため、ヒータ電極１５との絶縁を確実にする必
要があることから、ＲＦ電極１８の片面に厚さ５０μm
のポリイミドシート１９を熱融着し、その面とＡｌ2Ｏ 3
膜１７とをシート状シリコン系接着剤２０で固定した。
そして、その上部より、溶射により１５０μmのＡｌ2Ｏ
3膜２１を形成した。このＡｌ2Ｏ3膜１７および２１
は、耐電圧を上げるために封孔処理を行った。(4) The heater with a built-in RF electrode according to the present invention
Manufacturing Method In FIG. 4, the substrate 14 is φ235 mm × 5tmm A
lTwoOThreeIt is a board. The surface of the substrate 14 is
Sand blasting for easy formation of lamic film
Was. Heater electrode 15 uses 0.05mm thick copper plate
Then, a predetermined shape was obtained by etching. This electrode 15
Is fixed to the substrate 14 with a heat-resistant silicone adhesive 16.
From the upper part by thermal sprayingTwoOThree
The film 17 was formed. This AlTwoOThreeThickness on top of membrane 17
RF having a predetermined shape by punching a 0.05 mm copper plate
The electrode 18 was arranged. A high voltage is applied to the RF electrode 18.
Therefore, it is necessary to ensure insulation from the heater electrode 15.
Because it is necessary, the thickness of 50 μm
Heat-bonded polyimide sheet 19 ofTwoO Three
The film 17 was fixed with a sheet-like silicone adhesive 20.
Then, from above, 150 μm Al was sprayed.TwoO
ThreeThe film 21 was formed. This AlTwoOThreeMembrane 17 and 21
Performed a sealing treatment to increase the withstand voltage.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明によれば、基板上に、電極となる
金属板を配置し、その上面に溶射によりセラミック膜を
形成することで、内蔵する電極パターンが複雑であって
もその精度がよく、耐食性にも優れた静電チャック、ヒ
ータ、サセプタを、安価に作製することが可能となっ
た。According to the present invention, a metal plate serving as an electrode is disposed on a substrate, and a ceramic film is formed on the upper surface of the metal plate by thermal spraying. It has become possible to manufacture an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor excellent in corrosion resistance at low cost.
【図１】本発明による静電チャック、ヒータ、サセプタ
の基本構造を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a basic structure of an electrostatic chuck, a heater, and a susceptor according to the present invention.
【図２】本発明による静電チャック（例１）の構造を示
す図である。FIG. 2 is a diagram showing a structure of an electrostatic chuck (Example 1) according to the present invention.
【図３】本発明による静電チャック（例２）の構造を示
す図である。FIG. 3 is a view showing a structure of an electrostatic chuck (Example 2) according to the present invention.
【図４】本発明によるＲＦ電極内蔵ヒータの構造を示す
図である。FIG. 4 is a view showing the structure of a heater with a built-in RF electrode according to the present invention.
１：基板 ２：金属板 ３：セラミック溶射膜 ４、９：アルミニウム板 ５、８、１３、１７、２１：Ａｌ2Ｏ3溶射膜 ６、１０、１５、１８：銅電極 ７、１２、１６、２０：シリコン系接着剤 １１、１９：ポリイミドシート １４：Ａｌ2Ｏ3板1: substrate 2: metal plate 3: ceramic sprayed layer 4,9: aluminum plate 5,8,13,17,21: Al 2 O 3 sprayed coating 6,10,15,18: copper electrodes 7,12,16, 20: Silicone adhesive 11, 19: Polyimide sheet 14: Al 2 O 3 plate
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Claims (4)
タ、サセプタであって、電極となる金属板を配置した基
板上に、溶射によるセラミック膜を形成したことを特徴
とする静電チャック、ヒータ、サセプタ。An electrostatic chuck, heater and susceptor for a semiconductor manufacturing apparatus, wherein a ceramic film is formed by thermal spraying on a substrate on which a metal plate to be an electrode is disposed. , Susceptor.
とを特徴とする請求項１記載の静電チャック、ヒータ、
サセプタ。2. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the substrate is an insulating ceramic.
Susceptor.
が絶縁処理されていることを特徴とする請求項１記載の
静電チャック、ヒータ、サセプタ。3. The electrostatic chuck, heater and susceptor according to claim 1, wherein said substrate is made of a conductive material, and the surface thereof is subjected to insulation treatment.
ていることを特徴とする請求項１および請求項２または
請求項３記載の静電チャック、ヒータ、サセプタ。4. The electrostatic chuck, heater and susceptor according to claim 1, wherein an insulator is arranged between said substrate and said electrode.
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