JP2749759B2 - 静電チャック付セラミックスヒーター - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電チャック付セラミッ
クスヒーター、特には半導体プロセスにおける昇降温工
程に使用される静電チャック付セラミックスヒーターに
関するものである。
クスヒーター、特には半導体プロセスにおける昇降温工
程に使用される静電チャック付セラミックスヒーターに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程における半導
体ウエハの加熱には、従来金属線を巻いたヒーターが使
用されていたが、これについてはセラミックス薄膜を発
熱体として使用したセラミックス一体型ヒーターの使用
も提案されている（特開平4-124076号公報参照）。ま
た、この半導体ウエハの加熱に当ってはヒーター上に半
導体ウエハを固定するために減圧雰囲気では静電チャッ
クが使用されているが、プロセスの高温化に伴なってそ
の材質が樹脂からセラミックスに移行されており（特開
昭52-67353号公報、特開昭59-124140 号公報参照）、ま
た最近ではこれらのセラミックスヒーターとセラミック
ス静電チャックを合体した静電チャック付セラミックス
ヒーターも提案されている（特開平4-358074号公報参
照）。
体ウエハの加熱には、従来金属線を巻いたヒーターが使
用されていたが、これについてはセラミックス薄膜を発
熱体として使用したセラミックス一体型ヒーターの使用
も提案されている（特開平4-124076号公報参照）。ま
た、この半導体ウエハの加熱に当ってはヒーター上に半
導体ウエハを固定するために減圧雰囲気では静電チャッ
クが使用されているが、プロセスの高温化に伴なってそ
の材質が樹脂からセラミックスに移行されており（特開
昭52-67353号公報、特開昭59-124140 号公報参照）、ま
た最近ではこれらのセラミックスヒーターとセラミック
ス静電チャックを合体した静電チャック付セラミックス
ヒーターも提案されている（特開平4-358074号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この静電チャ
ック付セラミックスヒーターは、基材に窒化ほう素焼結
体を使用しており、これが導電体層の熱分解グラファイ
トおよび絶縁層の熱分解窒化ほう素と熱膨張率が異なる
ために、昇降温をくり返しているうちに熱応力によって
層の剥離やクラックの発生が起るという問題点がある。
ック付セラミックスヒーターは、基材に窒化ほう素焼結
体を使用しており、これが導電体層の熱分解グラファイ
トおよび絶縁層の熱分解窒化ほう素と熱膨張率が異なる
ために、昇降温をくり返しているうちに熱応力によって
層の剥離やクラックの発生が起るという問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した静電チャック付セラミックスヒー
ターに関するものであり、これは窒化アルミニウムと窒
化ほう素との混合焼結体からなる基材上に、熱分解グラ
ファイトからなる静電チャック用電極と熱分解グラファ
イトからなる発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化
ほう素からなる絶縁層を設けてなることを特徴とするも
のである。
利、問題点を解決した静電チャック付セラミックスヒー
ターに関するものであり、これは窒化アルミニウムと窒
化ほう素との混合焼結体からなる基材上に、熱分解グラ
ファイトからなる静電チャック用電極と熱分解グラファ
イトからなる発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化
ほう素からなる絶縁層を設けてなることを特徴とするも
のである。
【０００５】すなわち、本発明者らは従来公知の静電チ
ャック付セラミックスヒーターの問題点を解決する方法
について種々検討した結果、この基材を窒化アルミニウ
ムと窒化ほう素との混合焼結体からなるものとしたとこ
ろ、このものの線膨張係数と熱分解グラファイト、熱分
解窒化ほう素の線膨張係数との差が小さいので、この基
材に熱分解グラファイトからなる静電チャック電極と発
熱層および熱分解窒化ほう素とからなる絶縁層を設けて
なる静電チャック付セラミックスヒーターは半導体プロ
セスにおいて昇降温をくり返しても剥離やクラック発生
などの不具合が生じないことを見出し、これによれば半
導体製造装置維持費の低減、メンテナンス時間の短縮が
可能となり、半導体製造コストを削減できることを確認
して本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述す
る。
ャック付セラミックスヒーターの問題点を解決する方法
について種々検討した結果、この基材を窒化アルミニウ
ムと窒化ほう素との混合焼結体からなるものとしたとこ
ろ、このものの線膨張係数と熱分解グラファイト、熱分
解窒化ほう素の線膨張係数との差が小さいので、この基
材に熱分解グラファイトからなる静電チャック電極と発
熱層および熱分解窒化ほう素とからなる絶縁層を設けて
なる静電チャック付セラミックスヒーターは半導体プロ
セスにおいて昇降温をくり返しても剥離やクラック発生
などの不具合が生じないことを見出し、これによれば半
導体製造装置維持費の低減、メンテナンス時間の短縮が
可能となり、半導体製造コストを削減できることを確認
して本発明を完成させた。以下にこれをさらに詳述す
る。
【０００６】
【作用】本発明は静電チャック付セラミックスヒーター
に関するものであり、これは前記したように窒化アルミ
ニウムと窒化ほう素との混合焼結体からなる基材上に、
熱分解グラファイトからなる静電チャック電極と発熱層
を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けてなることを特徴とするものであるが、このも
のは半導体プロセスに使用したときに昇降温をくり返し
ても剥離やクラック発生などの不具合が生じないので、
半導体プロセスなどに有用とされるという有利性をもつ
ものである。
に関するものであり、これは前記したように窒化アルミ
ニウムと窒化ほう素との混合焼結体からなる基材上に、
熱分解グラファイトからなる静電チャック電極と発熱層
を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けてなることを特徴とするものであるが、このも
のは半導体プロセスに使用したときに昇降温をくり返し
ても剥離やクラック発生などの不具合が生じないので、
半導体プロセスなどに有用とされるという有利性をもつ
ものである。
【０００７】本発明の静電チャック付セラミックスヒー
ターは、セラミック薄膜を発熱体として使用するもので
あるが、これは基体としての窒化アルミニウムと窒化ほ
う素との混合焼結体上に、熱分解グラファイトとからな
る静電チャック用電極と発熱層を設け、さらにこの上に
熱分解窒化ほう素からなる絶縁層を設けてなるものであ
る。この静電チャック付セラミックスヒーターはこの基
材を窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体から
なるものとしたことを特徴とするものであるが、この混
合焼結体は窒化アルミニウム粉末と窒化ほう素粉末との
混合物を、例えば 1,900℃、150kgf/cm2の条件でホット
プレスすることにより得ることができる。
ターは、セラミック薄膜を発熱体として使用するもので
あるが、これは基体としての窒化アルミニウムと窒化ほ
う素との混合焼結体上に、熱分解グラファイトとからな
る静電チャック用電極と発熱層を設け、さらにこの上に
熱分解窒化ほう素からなる絶縁層を設けてなるものであ
る。この静電チャック付セラミックスヒーターはこの基
材を窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体から
なるものとしたことを特徴とするものであるが、この混
合焼結体は窒化アルミニウム粉末と窒化ほう素粉末との
混合物を、例えば 1,900℃、150kgf/cm2の条件でホット
プレスすることにより得ることができる。
【０００８】しかして、この窒化アルミニウムと窒化ほ
う素との混合焼結体について本発明者らがその物性をし
らべたところ、このものはその混合焼結体中における窒
化アルミニウムの混合比％[ALN/ALN＋BN] によってその
線膨張係数が図１に示したように 0.5〜 5.5×10-6／℃
のように変化し、窒化アルミニウムが５〜50％のときに
この線膨張係数が 0.6〜 4.1×10-6／℃となり、熱分解
窒化ほう素の線膨張係数と一致させることができ、さら
に窒化アルミニウムが７〜13％のときには熱分解グラフ
ァイトの線膨張係数が 0.8〜 1.6×10-6／℃となり、熱
分解グラファイトの線膨張係数とも一致させることがで
きることが見出された。
う素との混合焼結体について本発明者らがその物性をし
らべたところ、このものはその混合焼結体中における窒
化アルミニウムの混合比％[ALN/ALN＋BN] によってその
線膨張係数が図１に示したように 0.5〜 5.5×10-6／℃
のように変化し、窒化アルミニウムが５〜50％のときに
この線膨張係数が 0.6〜 4.1×10-6／℃となり、熱分解
窒化ほう素の線膨張係数と一致させることができ、さら
に窒化アルミニウムが７〜13％のときには熱分解グラフ
ァイトの線膨張係数が 0.8〜 1.6×10-6／℃となり、熱
分解グラファイトの線膨張係数とも一致させることがで
きることが見出された。
【０００９】したがって、本発明の静電チャック付セラ
ミックスヒーターは半導体プロセスにおける昇降温をく
り返しても、窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼
結体からなる基体と熱分解グラファイトからなる静電チ
ャック用電極および発熱層、熱分解窒化ほう素からなる
絶縁層が熱膨張率の差によって層が剥離したり、ここに
クラックが発生するという不具合はなくなり、長期にわ
たって使用することができるという有利性が与えられ
る。
ミックスヒーターは半導体プロセスにおける昇降温をく
り返しても、窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼
結体からなる基体と熱分解グラファイトからなる静電チ
ャック用電極および発熱層、熱分解窒化ほう素からなる
絶縁層が熱膨張率の差によって層が剥離したり、ここに
クラックが発生するという不具合はなくなり、長期にわ
たって使用することができるという有利性が与えられ
る。
【００１０】また、この窒化アルミニウムと窒化ほう素
との混合焼結体からなる基材については、窒化アルミニ
ウムの混合比が80％以下であれば熱分解グラファイトお
よび熱分解窒化ほう素の合成温度である 1,000〜 1,900
℃においてもその強度低下が認められないので、この基
板は静電チャック付セラミックスヒーターの基板として
使用することができるとう有利性をもつものであること
が確認された。したがって、ＡｌＮの量は５〜50％、好
ましくは７〜13％がよい。
との混合焼結体からなる基材については、窒化アルミニ
ウムの混合比が80％以下であれば熱分解グラファイトお
よび熱分解窒化ほう素の合成温度である 1,000〜 1,900
℃においてもその強度低下が認められないので、この基
板は静電チャック付セラミックスヒーターの基板として
使用することができるとう有利性をもつものであること
が確認された。したがって、ＡｌＮの量は５〜50％、好
ましくは７〜13％がよい。
【００１１】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 窒化アルミニウム粉10％と窒化ほう素粉90％との混合物
を 1,900℃、150kgf/cm2という条件でホットプレスして
窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体を作り、
これから直径 200mmφ、厚さ６mmの円板状基材を作製し
た。
を 1,900℃、150kgf/cm2という条件でホットプレスして
窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体を作り、
これから直径 200mmφ、厚さ６mmの円板状基材を作製し
た。
【００１２】ついで、この基材を熱ＣＶＤ反応装置内に
設置し、反応温度 1,900℃、圧力５Torrでプロパンガス
を熱分解し、生成した熱分解グラファイトを基材上に厚
さ50μｍに堆積したのち、機械加工でこれを静電チャッ
ク用電極とヒーター用発熱体に形成し、さらにこれを再
度熱ＣＶＤ反応装置内に設置し、反応温度 1,900℃、圧
力10Torrでアンモニアと三塩化ほう素を熱分解させ、こ
の上に熱分解窒化ほう素を 100μｍの厚さに被覆して絶
縁層を形成させて、静電チャック付セラミックスヒータ
ーを作製した。
設置し、反応温度 1,900℃、圧力５Torrでプロパンガス
を熱分解し、生成した熱分解グラファイトを基材上に厚
さ50μｍに堆積したのち、機械加工でこれを静電チャッ
ク用電極とヒーター用発熱体に形成し、さらにこれを再
度熱ＣＶＤ反応装置内に設置し、反応温度 1,900℃、圧
力10Torrでアンモニアと三塩化ほう素を熱分解させ、こ
の上に熱分解窒化ほう素を 100μｍの厚さに被覆して絶
縁層を形成させて、静電チャック付セラミックスヒータ
ーを作製した。
【００１３】つぎにこのようにして作った静電チャック
付セラミックスヒーターを装置に装着し、10-5Torr下で
100℃と 1,000℃との間で昇降温をくり返したが、この
ものにはこの昇降温を 100回くり返しても剥離、クラッ
ク発生などの異常は認められなかった。
付セラミックスヒーターを装置に装着し、10-5Torr下で
100℃と 1,000℃との間で昇降温をくり返したが、この
ものにはこの昇降温を 100回くり返しても剥離、クラッ
ク発生などの異常は認められなかった。
【００１４】比較例 比較のために、実施例における窒化アルミニウムと窒化
ほう素との混合焼結体からなる基材を窒化ほう素の焼結
体からなるものとしたほかは実施例と同じように処理し
て静電チャック付セラミックスヒーターを作成し、これ
について実施例と同じ試験を行なったところ、このもの
は昇降温を30回くり返した時点で絶縁性被膜にクラック
が発生した。
ほう素との混合焼結体からなる基材を窒化ほう素の焼結
体からなるものとしたほかは実施例と同じように処理し
て静電チャック付セラミックスヒーターを作成し、これ
について実施例と同じ試験を行なったところ、このもの
は昇降温を30回くり返した時点で絶縁性被膜にクラック
が発生した。
【００１５】
【発明の効果】本発明は静電チャック付セラミックスヒ
ーターに関するものであり、これは前記したように窒化
アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体からなる基材
上に、熱分解グラファイトからなる静電チャック用電極
と熱分解グラファイトからなる発熱層を設け、さらにそ
の上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁層を設けてなるこ
とを特徴とするものであるが、このものは基材が窒化ア
ルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体からなるもの
で、このものの線膨張係数と熱分解グラファイトからな
る静電チャック用電極、発熱層および熱分解窒化ほう素
からなる絶縁層の線膨張係数との差が最小であることか
ら、この静電チャック付セラミックスヒーターは半導体
プロセスでの昇降温をくり返しても剥離やクラック発生
などの不具合は生せず、したがって半導体プロセスの熱
処理用として有用とされるという有利性を示す。
ーターに関するものであり、これは前記したように窒化
アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体からなる基材
上に、熱分解グラファイトからなる静電チャック用電極
と熱分解グラファイトからなる発熱層を設け、さらにそ
の上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁層を設けてなるこ
とを特徴とするものであるが、このものは基材が窒化ア
ルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体からなるもの
で、このものの線膨張係数と熱分解グラファイトからな
る静電チャック用電極、発熱層および熱分解窒化ほう素
からなる絶縁層の線膨張係数との差が最小であることか
ら、この静電チャック付セラミックスヒーターは半導体
プロセスでの昇降温をくり返しても剥離やクラック発生
などの不具合は生せず、したがって半導体プロセスの熱
処理用として有用とされるという有利性を示す。
【図１】窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼結体
における窒化アルミニウムの混合比（％）とこのものの
線膨張係数との関係グラフを示したものである。
における窒化アルミニウムの混合比（％）とこのものの
線膨張係数との関係グラフを示したものである。
Claims (2)
- 【請求項１】窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼
結体からなる基材上に、熱分解グラファイトからなる静
電チャック用電極と熱分解グラファイトからなる発熱層
を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けてなることを特徴とする静電チャック付セラミ
ックスヒーター。 - 【請求項２】窒化アルミニウムと窒化ほう素との混合焼
結体が窒化アルミニウムを５〜50％含有するものである
請求項１に記載した静電チャック付セラミックスヒータ
ー。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15201593A JP2749759B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 静電チャック付セラミックスヒーター |
| KR1019940014365A KR100287450B1 (ko) | 1993-06-23 | 1994-06-22 | 정전척이 부착된 세라믹 히터(ceramic electrostatic chuck with built-in heater) |
| US08/263,533 US5606484A (en) | 1993-06-23 | 1994-06-22 | Ceramic electrostatic chuck with built-in heater |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15201593A JP2749759B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 静電チャック付セラミックスヒーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0710665A JPH0710665A (ja) | 1995-01-13 |
| JP2749759B2 true JP2749759B2 (ja) | 1998-05-13 |
Family
ID=15531202
Family Applications (1)
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