JP2004179557A - Electrostatic chuck and its manufacturing method - Google Patents

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck in which, on one main surface of a plate-shaped ceramic member, a series of recesses are formed, and which is excellent in the property that a wafer W is uniformly heated, and also to provide a method of manufacturing the chuck. <P>SOLUTION: In the electrostatic chuck 1, one main surface of a plate-shaped ceramic member 2 made of a nitride ceramic material is used as a surface 8 for mounting the wafer W thereon. A series of recesses 2a are made in the mounting surface 8, and a curved recess 9 is formed in the bottom of each of the series of recesses 2a. Variations in the depths of the series of recesses 2a with respect to the average depth of the series of recesses 2a are not larger than 20%, and the depths of the series of recesses 2a are within 10 to 500μm. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や液晶の製造装置において半導体ウェハや液晶用ガラスなどのウェハを固定するのに使用する静電チャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体の製造工程において、シリコンウェハ等のウェハに精度良く成膜やエッチング等の処理を施すには、ウェハの平坦度を保ちながら保持する必要があり、このような保持手段として、機械式チャック、真空チャック、静電チャックが提案されている。
【０００３】
これらの保持手段の中で、静電気力によってウェハを保持する静電チャックは、成膜やエッチング等の各種処理に求められるウェハの平坦度を容易に実現することができ、また真空中で使用できるため、成膜装置やエッチング装置で多用されている。
【０００４】
図５（ａ）は、静電チャック５１の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図である。板状セラミック体５２の主面をウェハＷを載せる載置面５８とし、その内部には一対の静電吸着用電極５６を埋設し、更にその下には抵抗発熱体５７をそれぞれ埋設してある。板状セラミック体５２の下面には、一対の静電吸着用電極５６及び抵抗発熱体５７とを電気的に接続する一対の給電端子５４、５５がそれぞれ固定されている。そして、載置面５８と静電吸着用電極５６の間には絶縁層５２ｂが設けられている。また、載置面５８にはＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口５３とこのガス導入口５３に連通する一連の凹部５２ａが形成されている。そして、この静電チャック５１の給電端子５４に５００Ｖの直流電圧を印加すると、ウェハＷと載置面５８の間に静電吸着力が発現し、ウェハＷを載置面５８に吸着固定することができる。また、抵抗発熱体５７に接続した給電端子５５に電圧を印加すると、抵抗発熱体５７が加熱され、載置面５８を加熱するとともにウェハＷを加熱することができる。
【０００５】
ところで、半導体素子の集積度の向上に伴って、半導体素子の特性安定化、歩留まり向上、単位時間当たりの処理枚数の増加などが強く求められている。その為、エッチングや成膜処理の際にウェハＷをできるだけ早く目的の温度にまで加熱し、ウェハＷ表面の全体の均熱性を高めることが求められている。そこで、ウェハＷを載せる載置面５８に、ＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口５３と、このガス導入口５３に連通する一連の凹部５２ａを形成し、載置面５８上にウェハＷを吸着した時、ウェハＷと一連の凹部５２ａとで形成される空間に上記ガス導入口５３から不活性ガスを充填することにより、ウェハＷと載置面５８との間の熱伝達特性を高め、ウェハＷの均熱化を図るようになっていた。
【０００６】
例えば、特許文献１のように静電チャック５１のウェハＷを載せる載置面５８にウェハＷ等と接触する多数の凸状体と一連の凹部５２ａを形成することにより、ウェハＷ等の被加熱物への熱の伝達が不活性ガスを介して行われるため、ウェハＷを均一な温度とすることができる。
【０００７】
また、上記一連の凹部５２ａの形状加工法としては、特許文献２のように１０〜３００μｍの硬質粒子を使いブラスト加工する方法がある。そして、上記ブラスト加工では、上記硬質粒子と板状セラミック体５２の加工を施す面との衝突から静電気が発生する。そして、発生した静電気の除去を図るために、被加工物を載せる台車等をアースする方法や、特許文献３のように砥粒にイオン化しにくい物質をコーティングし、上記加工物との衝突によって静電気を帯びることがない方法などがある。
【０００８】
【特許文献１】
特開２００２−２３７３７５号公報
【特許文献２】
特開平４−３０４９４１号公報
【特許文献３】
特開平９−２１６１６２号公報
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特許文献１に記載の静電チャック５１は、ドリルを用いて窒化アルミニウムから成る板状セラミック体５２に一連の凹部５２ａを形成している。しかし、上記一連の凹部５２ａの形状は矩形で、上記一連の凹部５２ａの底面が平面であることから、不活性ガスを充填する際に不活性ガスと一連の凹部５２ａの底面との摩擦が大きく、不活性ガスの流動性が悪くなり、ウェハＷ全体の均熱性が悪くなるとの課題があった。
【００１０】
また、特許文献２のブラスト加工方法では一連の凹部５２ａの深さのバラツキが大きく、不活性ガスの充填量が一連の凹部５２ａごとに違うため、ウェハＷ全体の均熱性が悪くなるとの課題があった。
【００１１】
また、上記のブラスト加工ではノズルより噴射された砥粒が加工面に衝突する際に加工面との衝突摩擦により加工面である一連の凹部５２ａに静電気が発生する。そして、この静電気の電位が大きくなると、凹部５２ａの底面の静電気が被加工物である板状セラミック体５２内の静電吸着電極５６との間で放電現象を発生させ、絶縁層５２ｂが破損する事があった。
【００１２】
また、特許文献３に記載の一連の凹部形成手段は、砥粒を繰り返し利用していくうちに、砥粒のコーティングした部分がはがれていき、砥粒が加工面と衝突した際にイオン化し、加工物の加工面に静電気を帯びてしまう。そして、その加工面に帯電した大きな電位の静電気は、凹部５２ａの底面から静電吸着用電極５６の間で放電し、絶縁層５２ｂが絶縁破壊する虞があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
窒化物セラミック体からなる板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記載置面に一連の凹部が形成された静電チャックにおいて、上記一連の凹部の底面に凹曲面部を備え、上記凹部の平均深さに対して上記凹部の深さのバラツキが２０％以下であり、上記凹部の平均深さが１０〜５００μｍであることを特徴とする。
【００１４】
また、上記静電チャックに、抵抗発熱体を備えたことを特徴とする。
【００１５】
また、ブラスト加工により上記凹部を形成する方法において、ブラスト加工を施す前の表面の表面粗さＲａが１．０μｍ以下であることを特徴とする。
【００１６】
また、窒化物セラミック体からなる板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記載置面に一連の凹部が形成された静電チャックの上記一連の凹部をブラスト加工により形成する方法において、ブラスト加工室と、その中に圧縮空気と砥粒の混合流体を噴射するノズルと被加工物を載せる台車とを備え、上記圧縮空気の圧力が０．３〜０．６ＭＰａで、その水分の含有量が０．５〜５重量％であり、且つ上記砥粒の粒径が１５０〜５００μｍであり、被加工物に対する上記ノズルの移動速度が１００〜３００ｍｍ／秒であることを特徴とする。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を説明する。
図１（ａ）は、本発明に係る静電チャック１の平面図の一例であり、（ｂ）は、そのＸ−Ｘ線の断面図であり、（ｃ）は、載置面８と凹部２ａとの境界線に垂直な断面の拡大図である。板状セラミック体２の主面をウェハＷを載せる載置面８とし、その内部には一対の静電吸着用電極６を埋設し、更にその下には抵抗発熱体７をそれぞれ埋設してある。板状セラミック体２の下面には、一対の静電吸着用電極６及び抵抗発熱体７とを電気的に接続する一対の給電端子４、５がそれぞれ固定されている。そして、載置面８と静電吸着用電極６との間には絶縁層２ｂが設けられている。また、載置面８にはＨｅやＡｒ等の不活性ガスを導入するガス導入口３とこのガス導入口３に連通する一連の凹部２ａが形成されている。そして、この静電チャック１の給電端子４に５００Ｖの直流電圧を印加すると、ウェハＷと載置面８の間に静電吸着力が発現し、ウェハＷを載置面８に吸着固定することができる。また、抵抗発熱体７に接続した給電端子５に電圧を印加すると、抵抗発熱体７が加熱され、載置面８を加熱するとともにウェハＷを加熱することができる。
【００１８】
本発明の静電チャック１は、各部の凹部２ａの底面の両側に凹曲面部９を備えることにより、不活性ガスを充填する際に、不活性ガスと凹部２ａの底面の摩擦が少なくなり、不活性ガスが凹部２ａをスムーズに流れ、凹部２ａの断面において全ての不活性ガスがムラ無くウェハＷ裏面と熱交換できることから、ウェハＷの均熱性がよくなることが判明した。一連の凹部２ａの底面の各部の凹曲面部９の大きさは、曲率半径Ｒが１００〜５００μｍであることがより好ましい。
【００１９】
そして、一連の凹部２ａの平均深さに対して各部の凹部２ａの深さのバラツキが２０％以下としたのは、各部の凹部２ａの深さのバラツキを小さくすることによって、ウェハＷと凹部２ａとで形成される空間に充填される不活性ガスの量を一定にし、ウェハＷの均熱性を高めることができるからである。また、一連の凹部２ａの平均深さに対して各部の凹部２ａの深さのバラツキは１０％以下とすると更に好ましい。これは、一連の凹部２ａの平均深さに対して各部の凹部２ａの深さのバラツキを１０％以下とすると、ウェハＷの表面の温度差がより小さくなり好ましいからである。尚、載置面８が略円形である場合、載置面８の中心から放射状に４等分割する線と、載置面８を囲む円と、中心から載置面８の直径の０．７倍の円とで囲まれるそれぞれの領域で各２箇所の凹部２ａの深さを測定し、合計１６箇所の測定値を平均し平均深さとした。また、載置面８が四角形の場合、碁盤目状に１６等分割しそれぞれ２箇所を測定し、合計３２箇所の測定値の平均値を平均深さとした。なお、凹部２ａ深さｈとは、載置面８と各部の凹部２ａの境界線に垂直な断面において略中心の最大の深さｈとした。
【００２０】
また、一連の凹部２ａの平均深さを１０〜５００μｍとしたのは、凹部２ａの平均深さが１０μｍ未満ではウェハＷと一連の凹部２ａとで形成される空間に充填される不活性ガスの量が少なくなり、ウェハＷの均熱性が悪くなるからである。また、一連の凹部２ａの平均深さが５００μｍを超えてしまうと一連の凹部２ａの深さのコントロールが難しくなり、各部の凹部２ａの深さのバラツキが２０％以上と大きくなるからである。よって、一連の凹部２ａの平均深さは１０〜５００μｍの範囲とすることがよい。
次に図２は本発明の静電チャック１の一連の凹部２ａを加工するブラスト加工装置を示す概略断面図である。
このブラスト加工装置のブラスト加工室１０の内部にはノズル１１と被加工物１６を載せる台車１４が設置され、ノズル１１には砥粒供給管１２と送気管１３が連結されている。またブラスト加工室１０の下部には、砥粒回収管１５が設置してあり、砥粒回収管１５はサイクロン集塵装置１８に連結している。砥粒供給管１２から供給される砥粒１７と送気管１３から送られる圧縮空気とからなる混合流体をノズル１１から被加工物１６に吹き付けることによりブラスト加工を行うように構成されている。尚、使用した砥粒１７は、砥粒回収管１５を介して空気輸送によりサイクロン集塵装置１８に回収し、加工屑等の不純物を除去して再利用することができる。
【００２１】
図３は、ブラスト加工時のノズル１１と被加工物１６の関係を示す斜視図である。砥粒１７と圧縮空気の混合流体を噴出するノズル１１は、ブラスト加工を施す面２０との距離を一定に保ち、被加工物１６を載せた台車１４はＸ軸方向に移動することができる。そして、ノズル１１はＹ軸方向に移動できる。そして、前記混合流体を噴射しながらノズル１１はＹ方向に移動し、被加工物１６の表面を通過し、台車１４がＸ軸方向に移動した後、ノズルは−Ｙ方向に移動する。再び被加工物１６を通過した後、台車１４がＸ軸方向に移動する。そしてこれを繰り返し被加工物１６の全面をブラスト加工できるように成っている。
図４は、本発明に係るマスク３０のパターンの形状である。ブラスト加工を施す面２０に一連の凹部２ａを形成するマスク３０を貼り一連の凹部２ａの形状を決める事ができる。
【００２２】
上記マスク３０は、一連の凹部２ａに対応した部分の厚みを小さくした樹脂製のシートで、感光性樹脂マスクなどを使用する。この感光性樹脂マスクは、載置面８の一連の凹部２ａのパターンに合わせて作製したパターンフィルムを感光性樹脂層の上にセットし、蛍光灯やハロゲンランプなどで露光し作製することができる。
【００２３】
本発明の静電チャック１は、各部の凹部２ａの深さのバラツキが小さく載置面８に載せたウェハＷの表面温度差を小さくすることができる。
【００２４】
各部の凹部２ａの深さのバラツキを小さくするには、板状セラミック体２のブラスト加工を施す前の表面をラップ盤にてラップ加工し（粗加工）、更にこのラップ面を研磨し（鏡面加工）、ブラスト加工を施す前の表面を表面粗さＲａ１．０μｍ以下とすることが好ましい。ブラスト加工を施す前の表面粗さをＲａ１．０μｍ以下とするのは、ブラスト加工を施す面２０の凹凸を少なくし、ブラスト加工によって形成される各部の凹部２ａの深さのバラツキを小さくできるからである。
【００２５】
そして、上記のブラスト装置で、送気管１３に供給する圧縮空気の圧力を０．３〜０．６ＭＰａ、圧縮空気の水分の含有量を０．５〜５重量％、砥粒１７の粒径を１５０〜５００μｍ、被加工物１６に対する上記ノズル１１の移動速度を１００〜３００ｍｍ／秒としてブラスト加工を行って一連の凹部２ａを形成する。
【００２６】
また、上記砥粒１７としては例えば、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズなどがある。砥粒１７の粒径とは、レーザー回折散乱法により測定した５０％粒径である。レーザー回折散乱法とは、レーザー光を粒子に当てた時に、散乱される光の強度と散乱角度から、Ｍｉｅの散乱理論より、粒径を求める方法である。
【００２７】
また、上記のノズル１１より噴射された砥粒１７が加工面に衝突する際に加工面との衝突摩擦により加工面である凹部２ａに静電気が発生する。そして、この静電気の電位が大きくなると、凹部２ａの底面の静電気が被加工物１６である板状セラミック体２内の静電吸着電極６との間で放電現象が発生し、絶縁層２ｂが破損する虞があることから、上記静電気の発生を抑え放電現象を発生させること無くブラスト加工することが重要である。
【００２８】
ここで、圧縮空気の圧力を０．３〜０．６ＭＰａとしたのは、圧力が０．３ＭＰａ未満だと凹部２ａのブラスト加工量が小さくなり、凹部２ａの深さ１０〜５００μｍを形成するのに同じ部分を何度も繰り返し加工しなくてはならなくなる。すると、同じ部分を繰り返し加工した面は大きな電位の静電気が帯電し、凹部２ａの底面から静電吸着用電極６の間で放電し、絶縁層２ｂが絶縁破壊する虞がある。また、圧力が０．６ＭＰａを超えると、砥粒１７を吹き付ける力が強いので、凹部２ａの底面の表面粗さが粗くなり、凹部２ａの底面にマイクロクラックが発生する。マイクロクラックが発生すると、マイクロクラックの先端から静電吸着用電極６の間に大きな電位の静電気が加わり放電し、絶縁層２ｂが破壊する虞がある。よって、圧縮空気の圧力は０．３〜０．６ＭＰａの範囲とすることがよい。
【００２９】
また、圧縮空気の水分の含有量を０．５〜５重量％としたのは、水分の含有量が０．５重量％未満だと混合流体が乾燥しすぎて被加工物１６に衝突した際、大きな電位の静電気が発生してしまうからである。また、圧縮空気の水分の含有量を５重量％超えてしまっては砥粒１７が圧縮空気と混合した際に、砥粒１７同士が固まって塊になってしまうことがあり、その砥粒１７の塊がブラスト加工を施す面２０に噴射されると、凹部２ａの表面粗さＲｍａｘが１５μｍ以上と大きくなり、凹部２ａの底面にマイクロクラックが発生するからである。よって、圧縮空気の水分の含有量は０．５〜５重量％の範囲とすることがよく、凹部２ａの表面粗さＲｍａｘは５．５μｍ以下が好ましい。
【００３０】
砥粒１７の粒径を１５０〜５００μｍとしたのは、砥粒１７の粒径が１５０μｍ未満だと凹部２ａのブラスト加工量が小さくなるからである。また、砥粒１７の粒径が５００μｍを超えると凹部２ａの表面粗さが粗くなり、凹部２ａの底面にマイクロクラックが発生するからである。よって、砥粒１７の粒径は１５０〜５００μｍの範囲とすることがよい。
【００３１】
ノズル１１の移動速度を１００〜３００ｍｍ／秒にしたのは、移動速度が１００ｍｍ／秒未満だと、ノズル１１の移動速度が小さいため、砥粒１７とブラスト加工を施す凹部２ａの摩擦が大きくなり、凹部２ａに大きな電位の静電気を帯電させるためである。また、ノズル１１の移動速度が３００ｍｍ／秒を超えると、凹部２ａを形成する際のブラスト加工量が小さくなるからである。よって、ノズル１１の移動速度は１００〜３００ｍｍ／秒の範囲とすることがよい。
【００３２】
また、ノズル１１の口径としては、直径３〜１５ｍｍとすることが好ましい。これは、ノズル１１の直径が５ｍｍ未満だと凹部２ａの曲率半径Ｒが５μｍ以下となる虞があるとともに混合流体の噴出量が少なくなり、ブラスト加工量も小さくなり過ぎるからである。また、ノズル１１の口径が１５ｍｍを超えてしまっては、噴射する混合流体が分散し、凹部２ａの曲率半径Ｒが５００μｍを越える虞があるとともにブラスト加工量が小さくなるからである。更に好ましくは、ノズル１１の口径を５〜１５ｍｍの範囲とすることがよい。
【００３３】
また、ノズル１１から噴射する炭化珪素からなる砥粒１７の量は１００〜９００ｇ／分とすることが好ましい。これは、砥粒１７の量が１００ｇ／分未満だと、圧縮空気と混合した際に、混合流体全体の水分の含有量が多くなり、砥粒１７が塊になってしまい、凹部２ａの表面粗さが荒くなるからである。また、砥粒１７の量が９００ｇ／分を超えてしまっては、圧縮空気と混合した際に、混合流体全体の水分の含有量が少なくなり、混合流体が乾燥してしまうからである。そして、ブラスト加工を施す面２０に衝突した際に、静電気が帯電しやすくなるためである。より好ましくは、砥粒１７の量は１００〜９００ｇ／分の範囲とすることがよい。
【００３４】
【実施例】
窒化アルミニウム粉末を板状に成形して成形体を作製した後、この成形体の上に、タングステンからなる静電吸着用電極を配置し、更にこの上に窒化アルミニウム粉末を充填し、再び成形した。そして、再び抵抗発熱体７を配設した後、窒化アルミニウム粉末を充填し成形し、内部電極を埋設した円盤状の成形体を作製した。次いで、この成形体を４００℃で脱脂したあと、２０００℃で窒素雰囲気で焼結することにより、板状セラミック体を得た。
【００３５】
そして、上記のブラスト装置で、送気管１３に供給する圧縮空気の圧力を０．２〜０．７ＭＰａ、圧縮空気の水分含有量を０．４〜６重量％、砥粒の粒径を１４０〜６００μｍ、被加工物１６に対する上記ノズルの移動速度を９０〜３５０ｍｍ／秒に変えてブラスト加工を行って凹部を形成した。
【００３６】
また、上記砥粒としては平均粒径１８０μｍの炭化珪素製砥粒を用いた。
【００３７】
（実施例１）
凹部の深さと凹部の深さのバラツキがそれぞれ異なる静電チャックと凹部の底面に凹曲面部がある静電チャックの載置面に、それぞれ８インチのウェハＷを吸着固定し、抵抗発熱体によって静電チャックを２００℃に加熱した時のウェハＷの表面における温度分布を測定する実験を行った。ウェハＷの温度分布は、ウェハＷの表面における任意の９点をサーモビュアにて測定し、その最大値と最小値の差を温度分布とした。その測定結果を表１に示す。
【００３８】
【表１】

【００３９】
この表１の測定結果から、試料Ｎｏ．１〜３のように、本発明の範囲外のものは、ウェハＷの温度分布は２．５℃以上と均熱性が悪かった。また、試料Ｎｏ．９は凹部をドリル加工した静電チャックであり、凹部の底面に凹曲面部を備えてないものは３．２℃と均熱性が悪かった。
【００４０】
これに対し、試料Ｎｏ．４〜８のように凹部２ａの底面に凹曲面部９を備え、凹部２ａの深さが１０〜５００μｍの範囲で、凹部２ａの平均深さに対する凹部２ａの深さバラツキが２０％以下のものは、ウェハＷの温度分布を１．７℃以下に均一にすることができ、優れていた。この結果から、凹部２ａの底面に凹曲面部９を備え、凹部２ａの深さが１０〜５００μｍの範囲で、凹部２ａの平均深さに対する凹部２ａの深さバラツキが２０％以下とすることがよいことが分る。
【００４１】
また、試料Ｎｏ．４、５のように凹部２ａの深さのバラツキが１０％以下であるウェハＷの表面の温度差が１．２〜１．４℃と小さく更に好ましい事が分る。
（実施例２）
ブラスト加工を施す前の表面の表面粗さ以外は同様にして作製したそれぞれの静電チャック１の凹部２ａの深さを１６点測定し、その凹部２ａの平均深さに対する凹部２ａの深さバラツキを測定した。尚、バラツキとは測定値の最大値と最小値の差を深さの平均で除した値とした。その測定結果を表２に示す。
【００４２】
【表２】

【００４３】
この表２の測定結果から、試料Ｎｏ．２１、２２のように、ブラスト加工を施す表面の表面粗さＲａが３μｍ、２μｍであるものは、凹部２ａの深さバラツキが１７％、１５％とバラツキがやや大きいことがわかる。
【００４４】
これに対し、試料Ｎｏ．２３、２４はブラスト加工を施す面の表面粗さＲａが１μｍ以下であることから凹部２ａの深さバラツキが７％、１０％と非常に小さく優れていることが分った。
【００４５】
従って、ブラスト加工を施す面２０をＲａが１．０μｍ以下とすると、凹部２ａの深さのバラツキがより小さい静電チャック１を作製できることが分る。
（実施例３）
圧縮空気の圧力、圧縮空気の水分の含有量、砥粒の粒径、ノズル１１の移動速度をそれぞれの条件で加工し、加工後凹部２ａの底面に帯電した静電気の電位を表面電位計にて測定するとともに絶縁層２ｂの状態を確認する実験を行った。この測定結果を表３に示す。
【００４６】
【表３】

【００４７】
この表３の測定結果から、試料Ｎｏ．３２〜３４、３７〜３９、４２〜４４、４７〜４９のように、圧縮空気の圧力を０．３〜０．６ＭＰａ、圧縮空気の水含有量を０．５〜５重量％、砥粒１７の粒径を１５０〜５００μｍ、ノズル１１の移動速度を１００〜３００ｍｍ／秒の範囲のものはいずれも、加工面に帯電している静電気の電位が１２１〜４５２Ｖと小さく、絶縁層２ｂに絶縁破壊もしていない。これに対し、本発明の範囲外の試料Ｎｏ．３１、３６、４１、４６、５０は、加工面に帯電している静電気の電位が７４７〜８５２Ｖと大きく、絶縁層が絶縁破壊している。
【００４８】
また、試料Ｎｏ．３５、４０、４５のように本発明範囲外のもので、加工面に帯電している静電気の電位が１１０〜１５５Ｖと小さいものもあるが、いずれも凹部２ａの底面の表面粗さＲｍａｘが１１．４〜１５．０μｍと大きく、マイクロクラックが発生している。これは、マイクロクラックの先端から静電吸着用電極６の間に静電気が加わり放電し、絶縁層２ｂが絶縁破壊している。従って、圧縮空気の圧力を０．３〜０．６ＭＰａ、圧縮空気の水含有量を０．５〜５重量％、砥粒１７の粒径を１５０〜５００μｍ、ノズル１１の移動速度を１００〜３００ｍｍ／秒の条件にてブラスト加工を行うと、凹部２ａを形成する際に、静電チャック１が絶縁破壊することを防止するのに有効だということが分る。また、同時に凹部２ａの底面にマイクロクラックが発生するのも防止することができると分る。
【００４９】
【発明の効果】
本発明によれば、窒化物セラミック体からなる板状セラミックス体２の一方の主面に凹部２ａが形成された静電チャック１であって、ウェハＷの均熱性に優れた静電チャック１を提供することができ、また、凹部２ａをブラスト加工によって形成する際に、静電チャック１の凹部２ａの形成面に静電気が発生して絶縁層２ｂが絶縁破壊することを防止する静電チャック１の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）は本発明に係る静電チャック１の平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線の断面図であり、（ｃ）は載置面８と凹部２ａとの境界線に垂直な断面の拡大図である。
【図２】本発明の静電チャック１の製造方法を示す概略構成図である。
【図３】ブラスト加工時の各機器の動作を示している斜視図である。
【図４】本発明に係るマスク３０の凹部２ａのパターン形状である。
【図５】（ａ）は従来の静電チャックの平面図であり、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。
【符号の説明】
１、５１：静電チャック
２、５２：板状セラミック
２ａ、５２ａ：凹部
２ｂ、５２ｂ：絶縁層
３、５３：ガス導入口
４、５、５４、５５：給電端子
６、５６：静電吸着用電極
７、５７：抵抗発熱体
８、５８：載置面
９：凹曲面部
１０：ブラスト加工室
１１：ノズル
１２：砥粒供給管
１３：送気管
１４：台車
１５：砥粒回収管
１６：被加工物
１７：砥粒
１８：サイクロン集塵機装置
２０：ブラスト加工を施す面
３０：マスク
３０ａ：マスクの膜厚が大きい部分
３０ｂ：マスクの膜厚が小さい部分
Ｗ：ウェハ[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an electrostatic chuck used for fixing a wafer such as a semiconductor wafer or a glass for a liquid crystal in a semiconductor or liquid crystal manufacturing apparatus.
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, in a semiconductor manufacturing process, in order to accurately perform processing such as film formation or etching on a wafer such as a silicon wafer, it is necessary to hold the wafer while maintaining its flatness. A chuck, a vacuum chuck, and an electrostatic chuck have been proposed.
[0003]
Among these holding means, an electrostatic chuck that holds a wafer by electrostatic force can easily realize the flatness of a wafer required for various processes such as film formation and etching, and can be used in a vacuum. Therefore, they are frequently used in film forming apparatuses and etching apparatuses.
[0004]
FIG. 5A is an example of a plan view of the electrostatic chuck 51, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line XX. The main surface of the plate-shaped ceramic body 52 is a mounting surface 58 on which the wafer W is mounted, inside which a pair of electrodes 56 for electrostatic adsorption are buried, and further below that, a resistance heating element 57 is buried. . A pair of power supply terminals 54 and 55 for electrically connecting the pair of electrostatic attraction electrodes 56 and the resistance heating element 57 are fixed to the lower surface of the plate-shaped ceramic body 52, respectively. An insulating layer 52b is provided between the mounting surface 58 and the electrode 56 for electrostatic attraction. The mounting surface 58 is formed with a gas inlet 53 for introducing an inert gas such as He or Ar, and a series of recesses 52 a communicating with the gas inlet 53. When a DC voltage of 500 V is applied to the power supply terminal 54 of the electrostatic chuck 51, an electrostatic attraction force is generated between the wafer W and the mounting surface 58, and the wafer W is fixed to the mounting surface 58 by suction. Can be. When a voltage is applied to the power supply terminal 55 connected to the resistance heating element 57, the resistance heating element 57 is heated, so that the mounting surface 58 can be heated and the wafer W can be heated.
[0005]
By the way, with the improvement of the degree of integration of semiconductor devices, there is a strong demand for stabilization of characteristics of semiconductor devices, improvement of yield, increase in the number of processed wafers per unit time, and the like. Therefore, it is required to heat the wafer W to a target temperature as quickly as possible during the etching or film forming process, and to improve the uniformity of the entire surface of the wafer W. Therefore, a gas inlet 53 for introducing an inert gas such as He or Ar and a series of recesses 52a communicating with the gas inlet 53 are formed on the mounting surface 58 on which the wafer W is mounted. When the wafer W is adsorbed on the wafer W, the space formed by the wafer W and the series of recesses 52a is filled with the inert gas from the gas inlet 53 so that the heat transfer between the wafer W and the mounting surface 58 is performed. The characteristics have been improved, and the temperature of the wafer W has been increased.
[0006]
For example, by forming a large number of convex bodies and a series of concave portions 52a in contact with the wafer W or the like on the mounting surface 58 of the electrostatic chuck 51 on which the wafer W is mounted as in Patent Document 1, the wafer W or the like can be heated. Since heat is transferred to the object through the inert gas, the temperature of the wafer W can be made uniform.
[0007]
As a method of processing the series of concave portions 52a, there is a method of performing blast processing using hard particles of 10 to 300 μm as disclosed in Patent Document 2. In the blasting, static electricity is generated due to collision between the hard particles and the surface on which the plate-shaped ceramic body 52 is processed. Then, in order to remove the generated static electricity, a method of grounding a cart or the like on which the workpiece is mounted, or coating the abrasive with a substance which is hardly ionizable as in Patent Document 3, There are methods that do not take on.
[0008]
[Patent Document 1]
JP 2002-237375 A [Patent Document 2]
JP-A-4-304941 [Patent Document 3]
JP-A-9-216162
[Problems to be solved by the invention]
However, in the electrostatic chuck 51 described in Patent Document 1, a series of recesses 52a are formed in a plate-shaped ceramic body 52 made of aluminum nitride using a drill. However, since the shape of the series of concave portions 52a is rectangular and the bottom surface of the series of concave portions 52a is flat, friction between the inert gas and the bottom surface of the series of concave portions 52a is large when the inert gas is filled. In addition, there is a problem that the fluidity of the inert gas is deteriorated and the uniformity of the entire wafer W is deteriorated.
[0010]
Further, in the blasting method of Patent Document 2, there is a large variation in the depth of the series of recesses 52a, and the filling amount of the inert gas differs for each series of recesses 52a. there were.
[0011]
Further, in the above-described blast processing, when the abrasive particles ejected from the nozzle collide with the processing surface, static electricity is generated in the series of concave portions 52a which are the processing surface due to the collision friction with the processing surface. When the potential of the static electricity increases, the static electricity on the bottom surface of the concave portion 52a causes a discharge phenomenon between itself and the electrostatic attraction electrode 56 in the plate-shaped ceramic body 52 as a workpiece, and the insulating layer 52b is damaged. There was a thing.
[0012]
Further, a series of concave portion forming means described in Patent Document 3 is that, while repeatedly using abrasive grains, the coated portion of the abrasive grains is peeled off, and when the abrasive grains collide with the processing surface, they are ionized, The processed surface of the workpiece is charged with static electricity. Then, the large potential static electricity charged on the processed surface is discharged from the bottom surface of the concave portion 52a to between the electrostatic attraction electrodes 56, and the insulating layer 52b may be broken down.
[0013]
[Means for Solving the Problems]
One principal surface of a plate-shaped ceramic body made of a nitride ceramic body is a mounting surface on which a wafer is mounted, and in the electrostatic chuck having a series of concave portions formed on the mounting surface, a concave curved surface is formed on the bottom surface of the series of concave portions. A variation in the depth of the concave portion with respect to the average depth of the concave portion is 20% or less, and the average depth of the concave portion is 10 to 500 μm.
[0014]
Further, the electrostatic chuck is provided with a resistance heating element.
[0015]
Further, in the method of forming the recess by blasting, the surface roughness Ra before blasting is 1.0 μm or less.
[0016]
Further, one main surface of the plate-shaped ceramic body made of a nitride ceramic body is used as a mounting surface on which a wafer is mounted, and the series of concave portions of the electrostatic chuck in which a series of concave portions are formed on the mounting surface is subjected to blast processing. In the forming method, a blast processing chamber, a nozzle for injecting a mixed fluid of compressed air and abrasive grains therein and a carriage for mounting a workpiece thereon are provided, and the pressure of the compressed air is 0.3 to 0.6 MPa. The water content is 0.5 to 5% by weight, the grain size of the abrasive grains is 150 to 500 μm, and the moving speed of the nozzle with respect to the workpiece is 100 to 300 mm / sec. Features.
[0017]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described.
FIG. 1A is an example of a plan view of an electrostatic chuck 1 according to the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX, and FIG. It is an enlarged view of a section perpendicular to a boundary line with 2a. The main surface of the plate-shaped ceramic body 2 is a mounting surface 8 on which the wafer W is mounted, inside which a pair of electrodes 6 for electrostatic attraction are buried, and further below the resistance heating elements 7 are buried. . A pair of power supply terminals 4 and 5 for electrically connecting the pair of electrostatic attraction electrodes 6 and the resistance heating element 7 are fixed to the lower surface of the plate-shaped ceramic body 2. An insulating layer 2b is provided between the mounting surface 8 and the electrode 6 for electrostatic attraction. Further, the mounting surface 8 is formed with a gas inlet 3 for introducing an inert gas such as He or Ar and a series of concave portions 2 a communicating with the gas inlet 3. When a DC voltage of 500 V is applied to the power supply terminal 4 of the electrostatic chuck 1, an electrostatic attraction force is generated between the wafer W and the mounting surface 8, and the wafer W is fixed to the mounting surface 8 by suction. Can be. When a voltage is applied to the power supply terminal 5 connected to the resistance heating element 7, the resistance heating element 7 is heated, so that the mounting surface 8 can be heated and the wafer W can be heated.
[0018]
Since the electrostatic chuck 1 of the present invention includes the concave curved surface portions 9 on both sides of the bottom surface of the concave portion 2a of each part, when filling the inert gas, the friction between the inert gas and the bottom surface of the concave portion 2a is reduced, Since the inert gas smoothly flows through the concave portion 2a and all the inert gas can exchange heat with the back surface of the wafer W without unevenness in the cross section of the concave portion 2a, it has been found that the uniformity of the wafer W is improved. As for the size of the concave curved surface portion 9 of each portion on the bottom surface of the series of concave portions 2a, it is more preferable that the curvature radius R is 100 to 500 μm.
[0019]
The reason why the variation in the depth of the concave portion 2a in each portion is set to 20% or less with respect to the average depth of the series of concave portions 2a is that the variation in the depth of the concave portion 2a in each portion is reduced, so that the wafer W and the concave portion are reduced. This is because the amount of the inert gas filling the space formed by 2a can be made constant, and the uniformity of the wafer W can be improved. Further, it is more preferable that the variation in the depth of the concave portion 2a of each part is 10% or less with respect to the average depth of the series of concave portions 2a. This is because it is preferable that the variation in the depth of the concave portions 2a of each part be 10% or less with respect to the average depth of the series of concave portions 2a because the temperature difference on the surface of the wafer W becomes smaller. When the mounting surface 8 is substantially circular, a line radially dividing the mounting surface 8 into four equal parts, a circle surrounding the mounting surface 8, and 0.7 mm of the diameter of the mounting surface 8 from the center. The depth of each of the two concave portions 2a was measured in each region surrounded by the double circle, and the measured values at a total of 16 positions were averaged to obtain an average depth. In the case where the mounting surface 8 was rectangular, the surface was equally divided into 16 sections in a grid pattern, and two sections were measured. The average value of the measured values at a total of 32 sections was defined as the average depth. The depth h of the concave portion 2a is a maximum depth h substantially at the center of the section perpendicular to the boundary between the mounting surface 8 and the concave portion 2a of each part.
[0020]
Further, the reason why the average depth of the series of recesses 2a is set to 10 to 500 μm is that if the average depth of the recesses 2a is less than 10 μm, the inert gas filled in the space formed by the wafer W and the series of recesses 2a is This is because the amount decreases and the uniformity of the wafer W deteriorates. Further, if the average depth of the series of recesses 2a exceeds 500 μm, it is difficult to control the depth of the series of recesses 2a, and the variation in the depth of the recesses 2a in each part becomes as large as 20% or more. Therefore, the average depth of the series of recesses 2a is preferably in the range of 10 to 500 μm.
Next, FIG. 2 is a schematic sectional view showing a blast processing apparatus for processing a series of concave portions 2a of the electrostatic chuck 1 of the present invention.
A trolley 14 on which a nozzle 11 and a workpiece 16 are placed is installed inside a blast processing chamber 10 of the blast processing apparatus, and an abrasive supply pipe 12 and an air supply pipe 13 are connected to the nozzle 11. An abrasive grain collection pipe 15 is provided below the blasting chamber 10, and the abrasive grain collection pipe 15 is connected to a cyclone dust collecting device 18. Blasting is performed by spraying a mixed fluid comprising abrasive grains 17 supplied from the abrasive grain supply pipe 12 and compressed air sent from the air supply pipe 13 from the nozzle 11 to the workpiece 16. The used abrasive grains 17 can be collected in the cyclone dust collecting apparatus 18 by pneumatic transportation through the abrasive grain collection pipe 15, and can be reused after removing impurities such as processing waste.
[0021]
FIG. 3 is a perspective view showing the relationship between the nozzle 11 and the workpiece 16 during blasting. The nozzle 11 for ejecting the mixed fluid of the abrasive grains 17 and the compressed air keeps a constant distance from the surface 20 to be blasted, and the carriage 14 on which the workpiece 16 is placed can move in the X-axis direction. Then, the nozzle 11 can move in the Y-axis direction. Then, the nozzle 11 moves in the Y direction while ejecting the mixed fluid, passes through the surface of the workpiece 16, and after the carriage 14 moves in the X axis direction, the nozzle moves in the −Y direction. After passing through the workpiece 16 again, the carriage 14 moves in the X-axis direction. This is repeated so that the entire surface of the workpiece 16 can be blasted.
FIG. 4 shows the pattern shape of the mask 30 according to the present invention. A mask 30 for forming a series of recesses 2a is attached to the surface 20 to be blasted, and the shape of the series of recesses 2a can be determined.
[0022]
The mask 30 is a resin sheet having a reduced thickness at a portion corresponding to the series of recesses 2a, and uses a photosensitive resin mask or the like. This photosensitive resin mask can be produced by setting a pattern film produced according to the pattern of the series of concave portions 2a on the mounting surface 8 on the photosensitive resin layer, and exposing it with a fluorescent lamp or a halogen lamp. .
[0023]
In the electrostatic chuck 1 according to the present invention, the variation in the depth of the concave portion 2 a of each part is small, and the surface temperature difference of the wafer W placed on the mounting surface 8 can be reduced.
[0024]
In order to reduce the variation in the depth of the concave portion 2a of each part, the surface of the plate-shaped ceramic body 2 before blasting is lap-processed with a lapping machine (roughing), and the lapping surface is polished (mirror surface). Processing), it is preferable that the surface before blast processing is made to have a surface roughness Ra of 1.0 μm or less. The reason why the surface roughness before blasting is set to 1.0 μm or less is that the unevenness of the surface 20 to be blasted is reduced, and the variation in the depth of the concave portion 2a of each part formed by blasting can be reduced. It is.
[0025]
Then, the pressure of the compressed air supplied to the air supply pipe 13 is 0.3 to 0.6 MPa, the moisture content of the compressed air is 0.5 to 5% by weight, Blasting is performed at a moving speed of 150 to 500 μm and a moving speed of the nozzle 11 with respect to the workpiece 16 of 100 to 300 mm / sec to form a series of concave portions 2a.
[0026]
The abrasive grains 17 include, for example, alumina, silicon carbide, and glass beads. The particle size of the abrasive grains 17 is a 50% particle size measured by a laser diffraction scattering method. The laser diffraction / scattering method is a method of obtaining the particle diameter from Mie's scattering theory from the intensity and scattering angle of the scattered light when a laser beam is applied to the particles.
[0027]
Further, when the abrasive grains 17 ejected from the nozzle 11 collide with the processing surface, static electricity is generated in the concave portion 2a which is the processing surface due to collision friction with the processing surface. When the potential of the static electricity increases, the static electricity on the bottom surface of the concave portion 2a causes a discharge phenomenon between the workpiece and the electrostatic attraction electrode 6 in the plate-shaped ceramic body 2 as the workpiece 16, and the insulating layer 2b is damaged. Therefore, it is important to perform the blast processing without suppressing the generation of the static electricity and without causing the discharge phenomenon.
[0028]
Here, the reason why the pressure of the compressed air is set to 0.3 to 0.6 MPa is that if the pressure is less than 0.3 MPa, the blasting amount of the concave portion 2a becomes small and the depth of the concave portion 2a is formed to 10 to 500 μm. The same part must be machined over and over again. Then, the surface obtained by repeatedly processing the same portion is charged with a large potential of static electricity, discharges from the bottom surface of the concave portion 2a to between the electrostatic attraction electrodes 6, and the insulating layer 2b may be broken down. On the other hand, if the pressure exceeds 0.6 MPa, the force for blowing the abrasive grains 17 is strong, so that the surface roughness of the bottom surface of the concave portion 2a becomes coarse, and microcracks are generated on the bottom surface of the concave portion 2a. When a microcrack occurs, a large potential of static electricity is applied between the tip of the microcrack and the electrostatic attraction electrode 6 to discharge, and the insulating layer 2b may be broken. Therefore, the pressure of the compressed air is preferably in the range of 0.3 to 0.6 MPa.
[0029]
The reason why the moisture content of the compressed air is set to 0.5 to 5% by weight is that when the moisture content is less than 0.5% by weight, the mixed fluid is too dry and collides with the workpiece 16. This is because high potential static electricity is generated. Also, if the moisture content of the compressed air exceeds 5% by weight, when the abrasive grains 17 are mixed with the compressed air, the abrasive grains 17 may solidify and form a lump. Is sprayed onto the surface 20 to be blasted, the surface roughness Rmax of the concave portion 2a becomes as large as 15 μm or more, and microcracks are generated on the bottom surface of the concave portion 2a. Therefore, the content of moisture in the compressed air is preferably in the range of 0.5 to 5% by weight, and the surface roughness Rmax of the recess 2a is preferably 5.5 μm or less.
[0030]
The reason for setting the particle size of the abrasive grains 17 to 150 to 500 μm is that if the particle size of the abrasive grains 17 is less than 150 μm, the blasting amount of the concave portion 2 a becomes small. Also, if the particle size of the abrasive grains 17 exceeds 500 μm, the surface roughness of the concave portion 2a becomes coarse, and microcracks are generated on the bottom surface of the concave portion 2a. Therefore, the particle size of the abrasive grains 17 is preferably in the range of 150 to 500 μm.
[0031]
The reason why the moving speed of the nozzle 11 is set to 100 to 300 mm / sec is that if the moving speed is less than 100 mm / sec, the moving speed of the nozzle 11 is low, so that the friction between the abrasive grains 17 and the concave portion 2a for blasting increases. This is for charging the concave portion 2a with a large potential static electricity. On the other hand, if the moving speed of the nozzle 11 exceeds 300 mm / sec, the amount of blasting when forming the concave portion 2a becomes small. Therefore, the moving speed of the nozzle 11 is preferably in the range of 100 to 300 mm / sec.
[0032]
The diameter of the nozzle 11 is preferably 3 to 15 mm. This is because if the diameter of the nozzle 11 is less than 5 mm, the radius of curvature R of the concave portion 2a may be 5 μm or less, the jetting amount of the mixed fluid becomes small, and the blasting amount becomes too small. Further, if the diameter of the nozzle 11 exceeds 15 mm, the mixed fluid to be injected is dispersed, and the radius of curvature R of the concave portion 2a may exceed 500 μm, and the blast processing amount decreases. More preferably, the diameter of the nozzle 11 is preferably in the range of 5 to 15 mm.
[0033]
Further, the amount of abrasive grains 17 made of silicon carbide injected from nozzle 11 is preferably set to 100 to 900 g / min. If the amount of the abrasive grains 17 is less than 100 g / min, when mixed with the compressed air, the water content of the whole mixed fluid increases, and the abrasive grains 17 are aggregated, so that the surface of the concave portion 2 a This is because the roughness becomes rough. Further, if the amount of the abrasive grains 17 exceeds 900 g / min, the content of water in the whole mixed fluid decreases when mixed with compressed air, and the mixed fluid is dried. This is because static electricity is likely to be charged when colliding with the surface 20 to be blasted. More preferably, the amount of the abrasive grains 17 is preferably in the range of 100 to 900 g / min.
[0034]
【Example】
After forming a compact by molding the aluminum nitride powder into a plate shape, an electrode for electrostatic adsorption made of tungsten was arranged on the compact, and further filled with aluminum nitride powder and molded again. . Then, after disposing the resistance heating element 7 again, aluminum nitride powder was filled and molded to produce a disk-shaped molded body in which the internal electrodes were embedded. Next, the formed body was degreased at 400 ° C., and then sintered at 2000 ° C. in a nitrogen atmosphere to obtain a plate-shaped ceramic body.
[0035]
Then, the pressure of the compressed air supplied to the air supply pipe 13 is 0.2 to 0.7 MPa, the moisture content of the compressed air is 0.4 to 6% by weight, and the particle size of the abrasive is 140 to The concave portion was formed by performing blasting at a moving speed of the nozzle of 600 μm and the workpiece 16 with respect to 90 to 350 mm / sec.
[0036]
In addition, silicon carbide abrasive grains having an average particle diameter of 180 μm were used as the abrasive grains.
[0037]
(Example 1)
An 8-inch wafer W is suction-fixed to the mounting surface of the electrostatic chuck and the electrostatic chuck having a concave curved surface portion at the bottom surface of the concave portion, and the resistance of the resistive heating element is different. An experiment was performed to measure the temperature distribution on the surface of the wafer W when the electrostatic chuck was heated to 200 ° C. As for the temperature distribution of the wafer W, nine arbitrary points on the surface of the wafer W were measured with a thermoviewer, and the difference between the maximum value and the minimum value was defined as the temperature distribution. Table 1 shows the measurement results.
[0038]
[Table 1]

[0039]
From the measurement results in Table 1, the sample No. As shown in Nos. 1 to 3, those out of the range of the present invention had poor temperature uniformity with the temperature distribution of the wafer W being 2.5 ° C or more. Further, the sample No. Reference numeral 9 denotes an electrostatic chuck in which a concave portion was drilled, and an electrostatic chuck having no concave curved surface portion on the bottom surface of the concave portion had poor heat uniformity of 3.2 ° C.
[0040]
On the other hand, the sample No. As in 4 to 8, a concave curved surface portion 9 is provided on the bottom surface of the concave portion 2a, the depth of the concave portion 2a is in the range of 10 to 500 μm, and the depth variation of the concave portion 2a with respect to the average depth of the concave portion 2a is 20% or less. Was excellent in that the temperature distribution of the wafer W could be made uniform to 1.7 ° C. or less. From this result, it is possible to provide the concave curved surface portion 9 on the bottom surface of the concave portion 2a, and when the depth of the concave portion 2a is in the range of 10 to 500 μm, the depth variation of the concave portion 2a with respect to the average depth of the concave portion 2a is 20% or less. I find good.
[0041]
Further, the sample No. It can be seen that the temperature difference on the surface of the wafer W in which the variation in the depth of the concave portion 2a is 10% or less, such as 4 and 5, is as small as 1.2 to 1.4 ° C., which is more preferable.
(Example 2)
The depth of the recess 2a of each of the electrostatic chucks 1 produced in the same manner except for the surface roughness before blasting was measured at 16 points, and the depth variation of the recess 2a with respect to the average depth of the recess 2a. Was measured. The variation is defined as a value obtained by dividing the difference between the maximum value and the minimum value of the measured values by the average of the depth. Table 2 shows the measurement results.
[0042]
[Table 2]

[0043]
From the measurement results in Table 2, the sample No. 21 and 22, when the surface to be blasted has a surface roughness Ra of 3 μm and 2 μm, the variation in the depth of the concave portion 2a is slightly large at 17% and 15%.
[0044]
On the other hand, the sample No. In Nos. 23 and 24, since the surface roughness Ra of the surface subjected to the blast processing was 1 μm or less, the depth variation of the concave portion 2a was very small, 7% and 10%.
[0045]
Therefore, when the surface 20 to be blasted has a Ra of 1.0 μm or less, it can be seen that the electrostatic chuck 1 with a small variation in the depth of the concave portion 2a can be manufactured.
(Example 3)
The pressure of the compressed air, the water content of the compressed air, the particle size of the abrasive grains, and the moving speed of the nozzle 11 were processed under the respective conditions, and the potential of the static electricity charged on the bottom surface of the concave portion 2a after the processing was measured with a surface potentiometer. An experiment for measuring and checking the state of the insulating layer 2b was performed. Table 3 shows the measurement results.
[0046]
[Table 3]

[0047]
From the measurement results in Table 3, the sample No. 32 to 34, 37 to 39, 42 to 44, 47 to 49, the pressure of the compressed air is 0.3 to 0.6 MPa, the water content of the compressed air is 0.5 to 5% by weight, the abrasive grains 17 In any of those having a particle diameter of 150 to 500 μm and a moving speed of the nozzle 11 in the range of 100 to 300 mm / sec, the potential of the static electricity charged on the processing surface is as small as 121 to 452 V, and the insulation layer 2b has dielectric breakdown. Not even. On the other hand, the sample Nos. 31, 36, 41, 46, and 50 have a large electrostatic potential of 747 to 852 V charged on the processed surface, and the insulating layer has been broken down.
[0048]
Further, the sample No. 35, 40, and 45, which are outside the range of the present invention and have a small potential of 110 to 155 V of static electricity charged on the processing surface, but in all cases, the surface roughness Rmax of the bottom surface of the concave portion 2a is 11 0.4 to 15.0 μm, and microcracks have occurred. This is because static electricity is applied between the tip of the microcrack and the electrostatic attraction electrode 6 and discharge occurs, and the insulation layer 2b is broken down. Therefore, the pressure of the compressed air is 0.3 to 0.6 MPa, the water content of the compressed air is 0.5 to 5% by weight, the particle size of the abrasive grains 17 is 150 to 500 μm, and the moving speed of the nozzle 11 is 100 to 300 mm. It can be seen that performing blasting under the condition of / sec is effective in preventing dielectric breakdown of the electrostatic chuck 1 when forming the concave portion 2a. Also, it can be seen that the occurrence of microcracks on the bottom surface of the recess 2a can be prevented at the same time.
[0049]
【The invention's effect】
According to the present invention, there is provided an electrostatic chuck 1 in which a concave portion 2a is formed on one main surface of a plate-shaped ceramic body 2 made of a nitride ceramic body, the electrostatic chuck 1 having excellent uniformity of a wafer W. In addition, when forming the concave portion 2a by blasting, the electrostatic chuck 1 prevents static electricity from being generated on the surface of the electrostatic chuck 1 on which the concave portion 2a is formed, thereby preventing the insulating layer 2b from being broken down. Can be provided.
[Brief description of the drawings]
1A is a plan view of an electrostatic chuck 1 according to the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG. 1A, and FIG. It is an enlarged view of a section perpendicular to a boundary line with 2a.
FIG. 2 is a schematic configuration diagram illustrating a method for manufacturing the electrostatic chuck 1 of the present invention.
FIG. 3 is a perspective view showing the operation of each device during blast processing.
FIG. 4 shows a pattern shape of a concave portion 2a of the mask 30 according to the present invention.
FIG. 5A is a plan view of a conventional electrostatic chuck, and FIG. 5B is a cross-sectional view taken along line XX of FIG.
[Explanation of symbols]
1, 51: electrostatic chuck 2, 52: plate-shaped ceramic 2a, 52a: concave portion 2b, 52b: insulating layer 3, 53: gas inlet 4, 5, 54, 55: power supply terminal 6, 56: for electrostatic attraction Electrodes 7, 57: Resistance heating elements 8, 58: Mounting surface 9: Concave curved surface portion 10: Blasting chamber 11: Nozzle 12: Abrasive supply pipe 13: Air supply pipe 14: Dolly 15: Abrasive collection pipe 16: Cover Work 17: Abrasive grains 18: Cyclone dust collector 20: Surface to be blasted 30: Mask 30a: Mask thick portion 30b: Mask thin thickness W: Wafer

Claims (4)

窒化物セラミック体からなる板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記載置面に一連の凹部が形成された静電チャックにおいて、上記一連の凹部の底面に凹曲面部を備え、上記凹部の平均深さに対して上記凹部の深さのバラツキが２０％以下であり、上記凹部の平均深さが１０〜５００μｍであることを特徴とする静電チャック。One principal surface of a plate-shaped ceramic body made of a nitride ceramic body is a mounting surface on which a wafer is mounted, and in the electrostatic chuck having a series of concave portions formed on the mounting surface, a concave curved surface is formed on the bottom surface of the series of concave portions. An electrostatic chuck comprising: a portion, wherein a variation in the depth of the concave portion with respect to an average depth of the concave portion is 20% or less, and an average depth of the concave portion is 10 to 500 μm. 上記静電チャックに、抵抗発熱体を備えたことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the electrostatic chuck includes a resistance heating element. ブラスト加工により上記凹部を形成する方法において、ブラスト加工を施す前の表面の表面粗さＲａが１．０μｍ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の製造方法。2. The method for manufacturing an electrostatic chuck according to claim 1, wherein in the method of forming the concave portion by blasting, the surface roughness Ra of the surface before blasting is 1.0 μm or less. 窒化物セラミック体からなる板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、上記載置面に一連の凹部が形成された静電チャックの上記一連の凹部をブラスト加工により形成する方法において、ブラスト加工室と、その中に圧縮空気と砥粒の混合流体を噴射するノズルと被加工物を載せる台車とを備え、上記圧縮空気の圧力が０．３〜０．６ＭＰａで、その水分の含有量が０．５〜５重量％であり、且つ上記砥粒の粒径が１５０〜５００μｍであり、被加工物に対する上記ノズルの移動速度が１００〜３００ｍｍ／秒であることを特徴とする静電チャックの製造方法。One main surface of a plate-shaped ceramic body made of a nitride ceramic body is used as a mounting surface on which a wafer is mounted, and the above-described series of concave portions of an electrostatic chuck having a series of concave portions formed on the mounting surface is formed by blast processing. The method comprises a blasting chamber, a nozzle for injecting a mixed fluid of compressed air and abrasive grains therein, and a carriage for mounting a workpiece, wherein the pressure of the compressed air is 0.3 to 0.6 MPa. The water content is 0.5 to 5% by weight, the grain size of the abrasive grains is 150 to 500 μm, and the moving speed of the nozzle with respect to the workpiece is 100 to 300 mm / sec. Of manufacturing an electrostatic chuck.

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