JPH0661335A - Wafer holding plate for semiconductor manufacturing device - Google Patents
Wafer holding plate for semiconductor manufacturing deviceInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置用の基
板保持プレート及びその製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus and a manufacturing method thereof.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、基板を加熱する手段の一つとして
ホットプレート方式が知られており、これは光ＣＶＤや
プラズマＣＶＤ等の比較的低温のプロセスにおいて用い
られており、例えばプラズマＣＶＤにおいては対向電極
型の大形ホットプレートを用いたものが提案されてい
る。添付図面の図３にホットプレート方式の半導体製造
装置用の基板ステージすなわち基板保持プレートの一例
を示し、この基板保持プレートは、熱分解窒化硼素（Ｐ
−ＢＮ）のベースプレートＡの両表面上に、熱分解グラ
ファイト（Ｐ−Ｇ）で電極Ｂ、Ｃを形成し、これらの電
極Ｂ、Ｃの上から熱分解窒化硼素の絶縁体層Ｄで覆った
構造のものが知られており、表側の電極Ｂは基板をプレ
ート上に固定する静電チャック用電極であり、また裏側
に形成された電極Ｃは基板を加熱するヒータ用電極であ
る。このように構成した半導体製造装置用の基板保持プ
レートでは、表側の電極Ｂを用いて基板を固定し、他側
のヒータ用電極Ｃに通電して基板を加熱する。また基板
の処理によっては表側の静電チャック用電極Ｂのみまた
は裏側のヒータ用電極Ｃのみが使用され得る。2. Description of the Related Art Conventionally, a hot plate method has been known as one of means for heating a substrate, which is used in a relatively low temperature process such as photo CVD or plasma CVD. A device using a large counter electrode type hot plate has been proposed. FIG. 3 of the accompanying drawings shows an example of a substrate stage, that is, a substrate holding plate for a hot plate type semiconductor manufacturing apparatus. The substrate holding plate is a pyrolytic boron nitride (P
-BN), electrodes B and C were formed of pyrolytic graphite (P-G) on both surfaces of the base plate A, and the electrodes B and C were covered with an insulating layer D of pyrolytic boron nitride. A structure is known, and the electrode B on the front side is an electrode for an electrostatic chuck that fixes the substrate on the plate, and the electrode C formed on the back side is an electrode for a heater that heats the substrate. In the substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus configured in this manner, the substrate is fixed using the electrode B on the front side, and the electrode C for the heater on the other side is energized to heat the substrate. Depending on the processing of the substrate, only the electrostatic chuck electrode B on the front side or the heater electrode C on the back side may be used.
【０００３】[0003]
【発明が解決しようとする課題】ところでこの種のＰ−
ＢＮ製の基板保持プレートは、大形化が容易であり、比
較的大きな面積の基板を加熱したり保持するのに適して
おり、また基板の加熱特性に関しても基板温度を均一に
加熱させることができ、基板温度均一性に優れている。
しかしながら、このような基板保持プレートは、Ｓ
Ｆ6 、Ｆ2 等の弗素系ガスまたは弗素プラズマや、TiCL
4 、MoCL4 等の塩素系ガスまたは塩素系プラズマ等に腐
蝕され易く、耐蝕性が悪いという問題点がある。そこ
で、本発明は、このような従来の基板保持プレートの耐
蝕性の悪さを改善して腐蝕性雰囲気中でも長期間安定し
て使用できる基板保持プレート及びその製造方法を提供
することを目的としている。By the way, this type of P-
The BN substrate holding plate is easy to increase in size and is suitable for heating and holding a substrate having a relatively large area. Further, regarding the heating characteristics of the substrate, the substrate temperature can be uniformly heated. It is possible and has excellent substrate temperature uniformity.
However, such a substrate holding plate is
Fluorine gas or fluorine plasma such as F 6 and F 2 , TiCL
4 , it is easily corroded by chlorine-based gas such as MoCL 4 or chlorine-based plasma, and the corrosion resistance is poor. Therefore, an object of the present invention is to provide a substrate holding plate that can be used stably for a long period of time in a corrosive atmosphere by improving the poor corrosion resistance of such a conventional substrate holding plate, and a manufacturing method thereof.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の第１の発明によれば、ベースプレートの
一側の表面上に基板固定する静電チャック用電極をまた
他側の表面上に基板を加熱するヒータ用電極をそれぞれ
設け、これらの電極の上から電気絶縁体で覆ってなる半
導体製造装置用の基板保持プレートにおいて、少なくと
も腐蝕性物質に晒される表面部分に耐蝕性保護膜を設け
たことを特徴とする半導体製造装置用の基板保持プレー
トが提供される。好ましくは、耐蝕性保護膜は酸化アル
ミニウム、窒化アルミニウムまたは酸窒化アルミニウム
から成ることができる。また、本発明の第２の発明によ
れば、ベースプレートの一側の表面上に基板固定する静
電チャック用電極をまた他側の表面上に基板を加熱する
ヒータ用電極をそれぞれ設け、これらの電極の上から電
気絶縁体で覆ってなる半導体製造装置用の基板保持プレ
ートの製造方法において、基板保持プレートにバイアス
電圧を印加しながら基板保持プレート表面上に形成する
ことを特徴とする半導体製造装置用の基板保持プレート
の製造方法が提供される。この方法においては、耐蝕性
保護膜は酸化アルミニウム、窒化アルミニウムまたは酸
窒化アルミニウムを用いてスパッタリング法、蒸着法、
イオンプレーティング法、ＣＶＤ法等の成膜法によって
形成され得る。To achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, an electrostatic chuck electrode for fixing a substrate on one surface of a base plate is provided on the other surface of the base plate. In a substrate holding plate for semiconductor manufacturing equipment, in which a heater electrode for heating a substrate is provided on each surface, and the electrodes are covered with an electric insulator, at least the surface portion exposed to a corrosive substance is protected against corrosion. Provided is a substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus, which is provided with a film. Preferably, the corrosion-resistant protective film may be made of aluminum oxide, aluminum nitride or aluminum oxynitride. According to a second aspect of the present invention, an electrostatic chuck electrode for fixing the substrate is provided on one surface of the base plate, and a heater electrode for heating the substrate is provided on the other surface of the base plate. A method of manufacturing a substrate holding plate for a semiconductor manufacturing device, which is formed by covering an electrode with an electrical insulator, the semiconductor holding device being formed on the surface of the substrate holding plate while applying a bias voltage to the substrate holding plate. A method of manufacturing a substrate holding plate for a substrate is provided. In this method, the corrosion-resistant protective film is formed of aluminum oxide, aluminum nitride or aluminum oxynitride by sputtering, vapor deposition,
It can be formed by a film forming method such as an ion plating method or a CVD method.
【０００５】[0005]
【作用】本発明による半導体製造装置用の基板保持プレ
ートにおいては、表面に形成された耐蝕性保護膜は、弗
素系ガスまたは弗素プラズマ、塩素系ガスまたは塩素系
プラズマ等に腐蝕されず、このような腐蝕性雰囲気内で
も基板保持プレートを長期間安定して使用できるように
させている。また、本発明の製造方法においては、基板
保持プレートにバイアス電圧を印加しながらプレート表
面上に保護膜を形成することにより、保護膜を形成する
面に電極等の存在により凸凹があっても形成される保護
膜は表面を平坦にすることができ、また形成される保護
膜の表面応力を小さくできるので、基板保持プレートの
反りは小さくなり、密着性の良い保護膜を形成すること
ができる。In the substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, the corrosion-resistant protective film formed on the surface is not corroded by fluorine-based gas or fluorine plasma, chlorine-based gas or chlorine-based plasma, etc. The substrate holding plate can be stably used for a long period of time even in a corrosive atmosphere. In the manufacturing method of the present invention, the protective film is formed on the plate surface while applying the bias voltage to the substrate holding plate, so that the surface on which the protective film is formed has unevenness due to the presence of electrodes and the like. The protective film thus formed can have a flat surface, and the surface stress of the formed protective film can be reduced, so that the warp of the substrate holding plate can be reduced and a protective film with good adhesion can be formed.
【０００６】[0006]
【実施例】以下添付図面の図１及び図２を参照して本発
明の実施例について説明する。図１には本発明による基
板保持プレートの一実施例を示し、１は直径250mm の熱
分解窒化硼素（Ｐ−ＢＮ）のベースプレートで、その表
側表面上には、基板を固定する静電チャック用電極２が
また裏側表面上には基板を加熱するヒータ用電極３が熱
分解グラファイト（Ｐ−Ｇ）でそれぞれ図示したような
形状で設けられている。またベースプレート１の表裏両
面は電極２、３を絶縁するため熱分解窒化硼素（Ｐ−Ｂ
Ｎ）の絶縁体４で覆われている。こうして構成されたプ
レート組立体の全体は後で図２を参照して説明するスパ
ッタリング装置を用いて酸化アルミニウム膜から成る保
護膜５が約５μｍの厚さに形成されている。Embodiments of the present invention will be described below with reference to FIGS. 1 and 2 of the accompanying drawings. FIG. 1 shows an embodiment of a substrate holding plate according to the present invention, in which reference numeral 1 is a base plate of pyrolytic boron nitride (P-BN) having a diameter of 250 mm, and an electrostatic chuck for fixing the substrate on its front surface. Electrodes 2 are also provided on the back surface with heater electrodes 3 for heating the substrate in the form of pyrolytic graphite (P-G) as illustrated. Both sides of the base plate 1 are formed of pyrolytic boron nitride (P-B) to insulate the electrodes 2 and 3.
N) is covered with the insulator 4. The entire plate assembly thus constructed has a protective film 5 made of an aluminum oxide film with a thickness of about 5 μm formed by using a sputtering apparatus described later with reference to FIG.
【０００７】図２には本発明の製造方法に用いられるス
パッタリング装置の構成を概略的に示し、６は真空槽
で、この真空槽６内には基板保持プレート７の装着され
る基板ホルダ８と酸化アルミニウムのターゲット９の装
着されるＲＦ電極10とが対向して配置されている。基板
ホルダ８は整合回路を成すマッチングボックス11を介し
て基板バイアス用高周波電源12に接続され、またＲＦ電
極10は整合回路を成すマッチングボックス13を介してス
パッタ用高周波電源14に接続されている。また真空槽６
内には赤外線ランプヒータ15及びシャッタ16が図示した
ように設けられている。さらに真空槽６には、それぞれ
アルゴンガス及び酸素を導入するためのアルゴンガス導
入系17及び酸素ガス導入系18が接続されている。FIG. 2 schematically shows the structure of a sputtering apparatus used in the manufacturing method of the present invention. Reference numeral 6 denotes a vacuum chamber in which a substrate holder 8 to which a substrate holding plate 7 is mounted and a substrate holder 8 are mounted. The RF electrode 10 on which the aluminum oxide target 9 is mounted is arranged so as to face it. The substrate holder 8 is connected to a substrate bias high frequency power source 12 via a matching box 11 forming a matching circuit, and the RF electrode 10 is connected to a sputtering high frequency power source 14 via a matching box 13 forming a matching circuit. Also the vacuum tank 6
An infrared lamp heater 15 and a shutter 16 are provided therein as shown. Further, the vacuum chamber 6 is connected with an argon gas introduction system 17 and an oxygen gas introduction system 18 for introducing argon gas and oxygen, respectively.
【０００８】このように構成した図示装置を用いて基板
保持プレート７に酸化アルミニウムの保護膜を形成する
方法について説明する。真空槽６はまず１×10-5Torr程
度まで排気される。そして同時に基板保持プレート７は
赤外線ランプヒータ15によって加熱脱ガスされる。次に
アルゴンガス導入系17及び酸素ガス導入系18からアルゴ
ンガスまたはアルゴンガスと酸素との混合ガスを真空槽
６内に導入して放電可能な圧力すなわち１×10-2Torrに
調整し維持する。シャッタ16を閉じたまま基板バイアス
用高周波電源12及びスパッタ用高周波電源14から電力を
投入し、各マッチングボックス11、13の整合を取りなが
らしばらく放電を継続させ、基板保持プレート７のスパ
ッタクリーニングを行うと同時に、ターゲット９をプレ
スパッタリングしてターゲット表面をクリーニングす
る。こうして基板保持プレート７及びターゲット９のク
リーニングが終了した後、シャッタ16を開放し、基板保
持プレート７上に酸化アルミニウム膜が所望の膜厚すな
わち約５μｍの厚さに成膜される。この成膜方法は高周
波マグネトロンバイアススパッタリングであり、すなわ
ち成膜中基板ホルダ８にも高周波バイアス電圧を印加
し、バイアススパッタリングが行われる。これにより、
成膜される膜の付着力が強く、緻密で内部応力の小さい
酸化アルミニウム膜を基板保持プレート７上に形成する
ことがてきる。A method of forming a protective film of aluminum oxide on the substrate holding plate 7 by using the illustrated apparatus thus constructed will be described. The vacuum chamber 6 is first evacuated to about 1 × 10 -5 Torr. At the same time, the substrate holding plate 7 is heated and degassed by the infrared lamp heater 15. Next, an argon gas or a mixed gas of argon gas and oxygen is introduced into the vacuum chamber 6 from the argon gas introduction system 17 and the oxygen gas introduction system 18, and the dischargeable pressure, that is, 1 × 10 -2 Torr is adjusted and maintained. . Power is supplied from the substrate bias high-frequency power source 12 and the sputtering high-frequency power source 14 with the shutter 16 kept closed, and while matching the matching boxes 11 and 13, the discharge is continued for a while, and the substrate holding plate 7 is sputter cleaned. At the same time, the target 9 is pre-sputtered to clean the target surface. After the cleaning of the substrate holding plate 7 and the target 9 is completed in this way, the shutter 16 is opened and the aluminum oxide film is formed on the substrate holding plate 7 to a desired film thickness, that is, a thickness of about 5 μm. This film forming method is high frequency magnetron bias sputtering, that is, high frequency bias voltage is applied also to the substrate holder 8 during film forming to perform bias sputtering. This allows
It is possible to form a dense aluminum oxide film having a small internal stress on the substrate holding plate 7 because the film to be formed has a strong adhesive force.
【０００９】本発明の方法で形成したアルミナ保護膜を
備えたＰ−ＢＮ基板保持プレートの耐蝕性についてアル
ミナ保護膜を備えない従来のものと比較実験したところ
次のような結果が得られた。エッチングガスとしてＳＦ
6 を用い、エッチングパワーをＲＦ200Wとした場合アル
ミナ保護膜を備えないプレートの場合には6000オングス
トローム／分（Ｐ−ＢＮ自体のエッチングレート）であ
ったのに対して本発明によるアルミナ保護膜を備えたＰ
−ＢＮ基板保持プレートでは０オングストローム／分で
エッチングレートは測定されなかった。The following results were obtained when the P-BN substrate holding plate having the alumina protective film formed by the method of the present invention was subjected to the corrosion resistance test in comparison with the conventional one having no alumina protective film. SF as etching gas
6 was used and the etching power was set to RF200W, the plate without the alumina protective film had 6000 angstroms / min (etching rate of P-BN itself), whereas the plate with the alumina protective film according to the present invention P
No etching rate was measured at 0 Å / min for the BN substrate holding plate.
【００１０】ところで、図示実施例では保護膜の材料と
して酸化アルミニウムが用いられているが、酸化アルミ
ニウムに変えて窒化アルミニウムや酸窒化アルミニウム
を用いることもできる。また、保護膜の形成方法につい
てもスパッタリングに代えて蒸着法、イオンプレーティ
ング法、ＣＶＤ法等の成膜法を用いることも可能であ
る。さらに、図示実施例では保護膜は基板保持プレート
の全面に形成しているが、当然腐蝕性物質に晒される領
域または部分に形成すれば必要な耐蝕性を保障すること
ができる。Although aluminum oxide is used as the material for the protective film in the illustrated embodiment, aluminum nitride or aluminum oxynitride can be used instead of aluminum oxide. Further, as a method for forming the protective film, it is possible to use a film forming method such as a vapor deposition method, an ion plating method, a CVD method instead of sputtering. Further, in the illustrated embodiment, the protective film is formed on the entire surface of the substrate holding plate, but if it is formed on a region or a portion exposed to a corrosive substance, necessary corrosion resistance can be guaranteed.
【００１１】[0011]
【発明の効果】以上説明してきたように、本発明による
半導体製造装置用の基板保持プレートにおいては、少な
くとも腐蝕性物質に晒される表面部分耐蝕性保護膜を形
成しているので、弗素系ガスまたは弗素プラズマ、塩素
系ガスまたは塩素系プラズマ等腐蝕性物質による腐蝕は
防止され、長期間安定して使用できるホットプレート方
式の基板加熱保持手段を提供することができる。また、
本発明の製造方法においては、プレートにバイアス電圧
を印加しながらプレート表面上に保護膜を形成している
ので、表面の凸凹があっても保護膜の表面は平坦に形成
することができ、しかも保護膜の表面応力を小さくで
き、付着力の強い保護膜を形成することができる。As described above, in the substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, at least the surface partial corrosion-resistant protective film exposed to a corrosive substance is formed, so that the fluorine-based gas or Corrosion due to corrosive substances such as fluorine plasma, chlorine-based gas or chlorine-based plasma is prevented, and a hot plate type substrate heating and holding means that can be stably used for a long period of time can be provided. Also,
In the manufacturing method of the present invention, since the protective film is formed on the plate surface while applying the bias voltage to the plate, the surface of the protective film can be formed flat even if the surface has irregularities. The surface stress of the protective film can be reduced, and a protective film having strong adhesion can be formed.
【図１】 本発明による半導体製造装置用の基板保持プ
レートの一実施例を示し、（ａ）は表側の電極を示す断
面図、また（ｂ）は中央縦断面図、（ｃ）は裏側の電極
を示す断面図。1 shows an embodiment of a substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus according to the present invention, (a) is a cross-sectional view showing electrodes on the front side, (b) is a central longitudinal cross-sectional view, (c) is a back side Sectional drawing which shows an electrode.
【図２】 本発明による方法に用いられるスパッタリン
グ装置の構成を示す概略線図。FIG. 2 is a schematic diagram showing the configuration of a sputtering apparatus used in the method according to the present invention.
【図３】 従来の基板保持プレートの一例を示し、
（ａ）は表側の電極を示す断面図、（ｂ）は中央縦断面
図、（ｃ）は裏側の電極を示す断面図。FIG. 3 shows an example of a conventional substrate holding plate,
(A) is sectional drawing which shows the electrode on the front side, (b) is a central longitudinal sectional view, (c) is sectional drawing which shows the electrode on the back side.
１：熱分解窒化硼素（Ｐ−ＢＮ）のベースプレート ２：静電チャック用電極 ３：ヒータ用電極 ４：絶縁体 ５：保護膜 1: Pyrolytic boron nitride (P-BN) base plate 2: Electrostatic chuck electrode 3: Heater electrode 4: Insulator 5: Protective film
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中山 泉 神奈川県茅ケ崎市萩園2500番地 日本真空 技術株式会社内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Izumi Nakayama 2500 Hagizono, Chigasaki City, Kanagawa Japan Vacuum Technology Co., Ltd.
Claims (4)
する静電チャック用電極をまた他側の表面上に基板を加
熱するヒータ用電極をそれぞれ設け、これらの電極の上
から電気絶縁体で覆ってなる半導体製造装置用の基板保
持プレートにおいて、基板保持プレートの少なくとも腐
蝕性物質に晒される表面部分に耐蝕性保護膜を設けたこ
とを特徴とする半導体製造装置用の基板保持プレート。1. An electrostatic chuck electrode for fixing a substrate on one surface of a base plate, and a heater electrode for heating a substrate on the other surface of the base plate are provided, respectively, and an electric insulator is formed on these electrodes. A substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus, which is provided with a corrosion-resistant protective film on at least a surface portion of the substrate holding plate exposed to a corrosive substance.
ルミニウムまたは酸窒化アルミニウムから成る請求項１
に記載の半導体製造装置用の基板保持プレート。2. The corrosion-resistant protective film is made of aluminum oxide, aluminum nitride or aluminum oxynitride.
A substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus according to.
する静電チャック用電極をまた他側の表面上に基板を加
熱するヒータ用電極をそれぞれ設け、これらの電極の上
から電気絶縁体で覆ってなる半導体製造装置用の基板保
持プレートの製造方法において、基板保持プレートにバ
イアス電圧を印加しながら基板保持プレート表面上に耐
蝕性保護膜を形成することを特徴とする半導体製造装置
用の基板保持プレートの製造方法。3. An electrostatic chuck electrode for fixing the substrate on one surface of the base plate, and a heater electrode for heating the substrate on the other surface of the base plate are respectively provided with an electrical insulator from above these electrodes. In a method of manufacturing a substrate holding plate for a semiconductor manufacturing device which is covered, a substrate for a semiconductor manufacturing device characterized in that a corrosion-resistant protective film is formed on the surface of the substrate holding plate while applying a bias voltage to the substrate holding plate. Manufacturing method of holding plate.
ルミニウムまたは酸窒化アルミニウムを用いてスパッタ
リング法、蒸着法、イオンプレーティング法、ＣＶＤ法
等の成膜法によって形成される請求項３に記載の半導体
製造装置用の基板保持プレートの製造方法。4. The corrosion resistant protective film is formed by using aluminum oxide, aluminum nitride or aluminum oxynitride by a film forming method such as a sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method or a CVD method. A method of manufacturing a substrate holding plate for a semiconductor manufacturing apparatus.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20785092A JPH0661335A (en) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | Wafer holding plate for semiconductor manufacturing device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20785092A JPH0661335A (en) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | Wafer holding plate for semiconductor manufacturing device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0661335A true JPH0661335A (en) | 1994-03-04 |
Family
ID=16546567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| JP20785092A Pending JPH0661335A (en) | 1992-08-04 | 1992-08-04 | Wafer holding plate for semiconductor manufacturing device |
Country Status (1)
| Country | Link |
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