JPH09172057A - Electrostatic chuck - Google Patents
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- JPH09172057A JPH09172057A JP35454595A JP35454595A JPH09172057A JP H09172057 A JPH09172057 A JP H09172057A JP 35454595 A JP35454595 A JP 35454595A JP 35454595 A JP35454595 A JP 35454595A JP H09172057 A JPH09172057 A JP H09172057A
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、電熱ヒーターの機能を
備えた静電チャックにかかわり、さらに詳しくは、予備
加熱して使用する静電チャックあるいは数百度の温度で
使用する静電チャックの構造にかかわるものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck having the function of an electric heater, and more specifically, the structure of an electrostatic chuck used for preheating or for use at a temperature of several hundreds of degrees. It is related to.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体基板のプラズマ処理では、たとえ
ばプラズマＣＶＤあるいはレジストのアッシング処理で
は基板を数百度（例えば３００〜６００℃）の温度下で
処理する場合がある。かかる処理に当たって基板は処理
台に保持固定する必要があり、現状は基台に機械的にク
ランプする方法が取られている。機械的なクランピング
は取り付け、取り外しが繁雑な上にクランプする治具が
当たった部分は処理できずこの部分はロスになる。クラ
ンプによるロスを無くし、しかも取り付け取り外しが簡
単で自動化できる機構として静電チャックによる吸着固
定方式があるが、現実、数百度の温度で使用できる静電
チャックは存在しない。かかる機能を満足させる静電チ
ャックには、静電吸着機構部にヒーター機能が接続され
ていることが必須である。数百度のヒーター機能部を吸
着機構部に接続するには機械的な接続では熱伝達性で問
題があるし、また、もちろん有機接着剤は使用できず、
無機接着剤では剥離の問題がある。結局冶金的接合に頼
らざるを得ず、これが難問である。また、静電チャック
に関して次のようなニーズもある。半導体基板に限らず
被処理物を静電チャックで吸着固定して真空チャンバー
に入れて真空引きする際に、被処理物に湿分が付着して
いると所定の真空度を得るのに相当長時間かかる。被処
理物の予熱ができればこれは相当改善される。これには
静電チャックにヒーター機能が備わっておれば解決でき
る。いずれの場合にせよ、静電チャックにヒーター機能
が備われば問題は解決できる。2. Description of the Related Art In plasma processing of a semiconductor substrate, for example, in plasma CVD or resist ashing processing, the substrate may be processed at a temperature of several hundred degrees (for example, 300 to 600 ° C.). In such processing, it is necessary to hold and fix the substrate on the processing table, and at present, a method of mechanically clamping the substrate is adopted. Mechanical clamping is complicated to install and remove, and the part hit by the clamping jig cannot be processed, and this part is lost. As a mechanism that eliminates the loss due to the clamp and is easy to attach and remove and can be automated, there is a suction and fixation system using an electrostatic chuck, but in reality, there is no electrostatic chuck that can be used at a temperature of several hundred degrees. It is essential that an electrostatic chuck satisfying such a function has a heater function connected to the electrostatic attraction mechanism section. In order to connect the heater function part of hundreds of degrees to the adsorption mechanism part, there is a problem in heat transfer with mechanical connection, and of course, organic adhesive can not be used,
The inorganic adhesive has a problem of peeling. After all, we have to resort to metallurgical joining, which is a difficult problem. There are also the following needs regarding the electrostatic chuck. Not only the semiconductor substrate but also the object to be processed is attracted and fixed by the electrostatic chuck, put into the vacuum chamber and evacuated. If moisture adheres to the object to be processed, it takes a long time to obtain a predetermined degree of vacuum. It takes time. This can be considerably improved if the object can be preheated. This can be solved if the electrostatic chuck has a heater function. In any case, if the electrostatic chuck has a heater function, the problem can be solved.
【０００３】[0003]
【発明が解決する課題】本発明は、かかる問題に鑑みて
なされたもので、その目的とするところは、予熱用のヒ
ーター機能、あるいはヒーター機能と高温下での吸着機
能の両方を備えた新しい構造の静電チャックを提供せん
とするものである。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a heater function for preheating or a new heater function and an adsorption function at high temperature. An electrostatic chuck having a structure is provided.
【０００４】[0004]
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記問題に
関して鋭意研究を行った結果、上記問題は次の手段で解
決できることを見いだした。すなわち、 １．誘電体セラミックの背面に電熱ヒーターの回路模様
形状の静電誘導電極が形成され、該電極がヒーター加熱
と静電誘導の両方に共用されてなることを特徴とする静
電チャック。 ２．誘電体セラミックの背面に形成された静電誘導電極
の背面にセラミック絶縁体を間に挟んで電熱ヒーター回
路が一体的に接合されてなることを特徴とする静電チャ
ック。 ３．誘電体セラミックの背面に形成された静電誘導電極
の背面に電熱ヒーターを内蔵したセラミック絶縁体が接
合一体化されてなることを特徴とする静電チャック。 ４．誘電体セラミックの背面に形成された静電誘導電極
の背面にセラミック絶縁体を間に挟んで金属で鋳包んだ
電熱ヒーターが接合一体化されてなることを特徴とする
静電チャック。 ５．上記セラミック絶縁体と鋳包み金属の接合面に応力
緩衝板がインサートされて接合されてなる４に記載の静
電チャック。 ６．誘電体セラミックの背面に金属で鋳包んだ電熱ヒー
ターが接合一体化されてなることを特徴とする静電チャ
ック。 ７．上記誘電体セラミックと鋳包み金属の接合面に応力
緩衝板がインサートされて接合されてなる６に記載の静
電チャック。As a result of intensive studies on the above problems, the present inventors have found that the above problems can be solved by the following means. That is, 1. An electrostatic chuck characterized in that a circuit pattern-shaped electrostatic induction electrode of an electrothermal heater is formed on the back surface of a dielectric ceramic, and the electrode is used for both heating of the heater and electrostatic induction. 2. An electrostatic chuck characterized in that an electrothermal heater circuit is integrally bonded to the back surface of an electrostatic induction electrode formed on the back surface of a dielectric ceramic with a ceramic insulator interposed therebetween. 3. An electrostatic chuck characterized in that a ceramic insulator having a built-in electric heater is integrally bonded to the back surface of an electrostatic induction electrode formed on the back surface of a dielectric ceramic. 4. An electrostatic chuck comprising an electrostatic heater formed on the back surface of a dielectric ceramic, and an electric heater which is cast in a metal with a ceramic insulator interposed therebetween and is integrally bonded to the back surface of the electrostatic induction electrode. 5. 5. The electrostatic chuck according to 4, wherein a stress buffer plate is inserted and bonded to the bonding surface between the ceramic insulator and the cast-in metal. 6. An electrostatic chuck comprising a dielectric ceramic and a metal-encapsulated electrothermal heater bonded and integrated on the back surface of the dielectric ceramic. 7. 7. The electrostatic chuck according to 6, wherein a stress buffer plate is inserted and bonded to a bonding surface between the dielectric ceramic and the cast metal.
【０００５】[0005]
【発明の実施の形態】静電チャックを加熱したい場合、
ヒーター機構を別個に取り付ける必要がある。ヒーター
付きの静電チャックは構造が複雑になる。しかしながら
吸着と加熱を同時に行う必要がないとき、たとえば予熱
だけを行いたいような場合、静電誘導電極にヒーター機
能を付与できる。すなわち、誘電体セラミックの背面に
形成された静電誘導電極をヒーターの回路模様の形状に
し、静電誘導とヒーター加熱の両方に共用できるように
し、これを交互に切り替えて使用できるようにすると、
これが可能になる。本発明の第一項発明は、この場合を
考えた構造である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION When it is desired to heat an electrostatic chuck,
The heater mechanism must be installed separately. The electrostatic chuck with a heater has a complicated structure. However, when it is not necessary to simultaneously perform adsorption and heating, for example, when only preheating is desired, the electrostatic induction electrode can be provided with a heater function. That is, when the electrostatic induction electrode formed on the back surface of the dielectric ceramic is formed into the shape of the heater circuit pattern so that it can be used for both electrostatic induction and heating of the heater, and this can be switched alternately to be used,
This will be possible. The first aspect of the present invention is a structure that takes this case into consideration.
【０００６】静電吸着だけを目的にした電極では、電極
面は連続した面体であるが、第一項発明の電極はヒータ
ー回路が切り込まれている。一つの電極面は連続した一
本のヒーター線からなり、各線は絶縁が損なわれない範
囲で接近して配置されている。一本のヒーター線の両端
はヒーター加熱電源と接続される。一方静電吸着に当た
っては、ヒーター線の両端あるいは一端が静電吸着用直
流電源の一方の端子に接続されることとなる。ヒーター
加熱と吸着はこの回路を切り替えて行うこととなる。静
電チャックでは、単極、双極、二組の電極構造がある
が、１項発明では、単極では加熱、吸着共用の一組の回
路が誘電体セラミック背面に形成され、双極では二組の
回路が別々に配置されて形成されている。In the electrode only for electrostatic adsorption, the electrode surface is a continuous face piece, but the electrode of the first aspect of the invention has a heater circuit cut therein. One electrode surface is composed of one continuous heater wire, and the wires are arranged close to each other as long as the insulation is not damaged. Both ends of one heater wire are connected to a heater heating power source. On the other hand, in electrostatic attraction, both ends or one end of the heater wire is connected to one terminal of the electrostatic attraction DC power supply. Heater heating and adsorption will be performed by switching this circuit. In the electrostatic chuck, there are two types of electrode structures, that is, a single pole, a double pole, and in the invention described in the first paragraph, a single circuit for heating and adsorption is formed on the back surface of the dielectric ceramic in the single pole, and two sets are used in the bipolar. The circuits are formed separately.
【０００７】電極、ヒーター回路は誘電体セラミックの
背面にヒーターの回路模様に金属膜を固着させることに
よって形成される。膜の固着には、金属ペーストの焼付
け、スパッタリング、活性金属の融接等、通常のメタラ
イズ手法が利用できる。電極金属には、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｐ
ｔ−Ｐｄ合金、Ａｇ，Ｎｉ−Ｃｒ合金，Ｆｅ−Ｃｒ−Ａ
Ｌ合金等、高融点貴金属、耐熱、耐酸化金属が適宜使用
できる。電極金属の厚さは、使用する金属の固有抵抗に
よって変わってくるが、概ね１〜１００ミクロン程度の
範囲がよい。The electrodes and the heater circuit are formed by fixing a metal film on the back surface of the dielectric ceramic in the circuit pattern of the heater. For fixing the film, a general metallizing method such as baking of a metal paste, sputtering, and fusion welding of an active metal can be used. The electrode metal includes Pt, Pd, P
t-Pd alloy, Ag, Ni-Cr alloy, Fe-Cr-A
A refractory noble metal such as L alloy, a heat-resistant or oxidation-resistant metal can be appropriately used. The thickness of the electrode metal varies depending on the specific resistance of the metal used, but is preferably in the range of approximately 1 to 100 μm.
【０００８】第２〜５項発明は吸着と加熱を同時に行う
場合の構造である。第２項発明は第一項発明の吸着と加
熱の機構を分離した構造で、吸着電極とヒーター回路が
分離された構造である。第３項発明は電熱ヒーターを内
蔵したセラミック絶縁体が誘電電極の背面に接合された
構造。第４〜７項発明は金属鋳包ヒーターが誘電電極の
背面に接合されたもので、４，５項発明は静電電極と鋳
包ヒーターが絶縁されたもの、６，７項発明は静電電極
と鋳包ヒーターが電気的に導通したもので、このうち
５，７項は応力緩衝板を間に挟んで接合されたものであ
る。６，７項発明は単極方式に限られる。The second to fifth aspects of the invention are structures in which adsorption and heating are performed simultaneously. The second aspect of the invention is a structure in which the adsorption and heating mechanisms of the first aspect of the invention are separated, and the adsorption electrode and the heater circuit are separated. A third aspect of the invention is a structure in which a ceramic insulator having a built-in electric heater is joined to the back surface of the dielectric electrode. The fourth to seventh inventions are those in which a metal casting heater is joined to the back surface of the dielectric electrode, the fourth and fifth inventions are those in which the electrostatic electrode and the casting heater are insulated, and the sixth and seventh inventions are electrostatic. The electrodes are electrically connected to the cast-in heater, and the items 5 and 7 are joined with a stress buffer plate interposed therebetween. The sixth and seventh inventions are limited to the monopolar system.
【０００９】第２項発明で使用されるヒーター回路は第
１項発明のヒーター回路と同じ構造、手法のものをその
まま適用できる。The heater circuit used in the second aspect of the invention may have the same structure and method as the heater circuit of the first aspect of the invention.
【００１０】第２〜７項発明の静電電極は、使用温度で
溶解せず、半導体に為害性のない金属で形成され、誘電
体セラミック及び背面のセラミック絶縁板に融着あるい
は焼結されている。The electrostatic electrode according to the second to seventh inventions is formed of a metal that does not melt at the operating temperature and is harmless to the semiconductor, and is fused or sintered to the dielectric ceramic and the ceramic insulating plate on the back surface. There is.
【００１１】金属鋳包ヒーターはアルミニウム、銅の鋳
造金属でニクロム線、カンタル線等のヒーター線が鋳包
まれたものであるが、この鋳包金属とセラミックを接合
すると熱膨脹係数の違いによりセラミックが破壊される
場合が多い。このような場合、接合部に応力緩衝材を入
れて接合するとよい。応力緩衝材の材質は接合するセラ
ミックの種類によって異なるが、鋳包ヒーターが銅、ア
ルミニウムでセラミックがアルミナ系、つまり熱膨脹係
数が７〜８×１０６の場合、熱膨脹係数が４〜１２×１
０６の材料、例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｃｒ，４２％Ｎ
ｉアロイ、４２Ｎｉ−６Ｃｒ，Ｔｉ，Ｎｉ，ＷＣ−Ｃｏ
超硬合金、ＴｉＣ−Ｎｉサーメット、炭素鋼、特殊鋼、
さらにＷ−Ｃｕ，Ｗ−ＡＬ，Ｍｏ−Ｃｕ、Ｍｏ−ＡＬ等
の複合材料等々が適宜使用できる。セラミックが炭化ケ
イ素、窒化アルミニウム系、つまり熱膨脹係数が４〜５
×１０６の場合、熱膨脹係数が３〜７×１０６の材料、
例えば、Ｗ，Ｍｏ，Ｎｂ，Ｃｒ，４２％Ｎｉアロイ、Ｗ
Ｃ−Ｃｏ超硬合金、ＴｉＣ−ＮｉサーメットさらにＷ−
Ｃｕ，Ｗ−ＡＬ，Ｍｏ−Ｃｕ、Ｍｏ−ＡＬ等の複合材料
等々が適宜使用できる。The metal cast-in heater is a cast metal of aluminum or copper in which a heater wire such as a nichrome wire or a kanthal wire is cast and wrapped. When the cast-in metal and the ceramic are joined, the ceramic is heated due to the difference in thermal expansion coefficient. Often destroyed. In such a case, it is advisable to put a stress buffer material in the joint portion and join the joint. The material of the stress buffer varies depending on the type of ceramic to be joined, but when the cast-in heater is copper and aluminum and the ceramic is alumina, that is, when the thermal expansion coefficient is 7 to 8 × 10 6 , the thermal expansion coefficient is 4 to 12 × 1.
0 6 materials, for example, W, Mo, Nb, Cr , 42% N
i alloy, 42Ni-6Cr, Ti, Ni, WC-Co
Cemented carbide, TiC-Ni cermet, carbon steel, special steel,
Furthermore, composite materials such as W-Cu, W-AL, Mo-Cu, and Mo-AL can be used as appropriate. The ceramic is silicon carbide or aluminum nitride, that is, the coefficient of thermal expansion is 4 to 5
× case of 106, the material of the thermal expansion coefficient of 3 to 7 × 10 6,
For example, W, Mo, Nb, Cr, 42% Ni alloy, W
C-Co cemented carbide, TiC-Ni cermet and W-
Composite materials such as Cu, W-AL, Mo-Cu, and Mo-AL can be used as appropriate.
【００１２】ここで本明細書での「接合」とは、冶金的
接合、機械的接合、および接着を包括して表現したもの
であり、冶金的接合のみに限定されるものではないが、
伝熱性、熱効率を考慮すると、冶金的接合が最も好まし
い。なお冶金的接合とは、ろうづけ、拡散接合を意味
し、活性金属を使って直接接合してもよいし、あるいは
予め接合面をメタライズしてろうづけ、拡散接合しても
よい。接着は、無機、有機接着剤を使用した接着である
が、高温用途には無機接着剤に限られる。The term "joining" used herein is a general expression of metallurgical joining, mechanical joining, and adhesion, and is not limited to metallurgical joining.
Metallurgical joining is most preferable in consideration of heat conductivity and thermal efficiency. The metallurgical joining means brazing and diffusion joining, and may be directly joined by using an active metal, or may be brazed and diffusion joined by previously metallizing the joining surface. The bonding is bonding using an inorganic or organic adhesive, but is limited to the inorganic adhesive for high temperature use.
【００１３】また、第２，３，４，５項発明のセラミッ
ク絶縁体は、電気絶縁性のセラミック体であればよく、
必ずしも焼結材料に限定されない。セラミック溶射、ス
パッタリング、ＣＶＤ，ＰＶＤ、あるいはセラミック粉
末ペーストを塗布、硬化させる方法、あるいはその他の
通常の成膜手段で形成した被膜でもよい。Further, the ceramic insulator according to the second, third, fourth, fifth invention may be an electrically insulating ceramic body,
The material is not necessarily limited to the sintered material. It may be a film formed by ceramic spraying, sputtering, CVD, PVD, a method of applying and curing a ceramic powder paste, or other ordinary film forming means.
【００１４】第３項発明の電熱ヒーターを内蔵したセラ
ミック絶縁体とは、電熱ヒーター線あるいは電熱ヒータ
ー回路を内蔵したセラミック絶縁体を意味する。つまり
発熱体はヒーター線でもよいしヒーター回路でもよく、
この発熱体がセラミック絶縁体に内蔵されたものであ
る。内蔵とは一枚のセラミックの中に埋め込み等で内蔵
させる場合、あるいは二枚、あるいは三枚以上のセラミ
ックを組み合わせて内蔵させる場合がある。いずれでも
よい。The ceramic insulator containing the electric heater according to the third aspect of the invention means a ceramic insulator containing an electric heater wire or an electric heater circuit. That is, the heating element may be a heater wire or a heater circuit,
This heating element is built in a ceramic insulator. Built-in may be built in by embedding in one ceramic, or may be built in by combining two or three or more ceramics. Either may be used.
【００１５】なお、本発明の誘電体セラミックは、必ず
しも焼成体のみに限定されるものではなく、セラミック
溶射によって形成されたもの、あるいはその他の成膜手
法によって形成されたものでもよい。The dielectric ceramic of the present invention is not necessarily limited to the fired body, but may be formed by ceramic spraying or other film forming method.
【００１６】また、本発明静電チャックは、本発明だけ
の構造でそのまま目的の用途に供してもよいし、あるい
は必要に応じて更に別の機構と接続あるいは接合して使
用に供してもよい。Further, the electrostatic chuck of the present invention may be used for the intended purpose as it is with the structure only of the present invention, or may be used by being further connected or joined with another mechanism as required. .
【００１７】[0017]
【実施例】本発明構造を図面で説明する。図１は第１項
発明の誘電電極とヒーター回路の構造を説明した図であ
る。図２は第２項発明の構造を説明した図、図３は第２
項発明のヒーター回路を説明した図である。図４，５は
第３項発明の構造を説明した図である。図４はヒーター
線埋め入れタイプの説明図。図５はヒーター回路埋込み
タイプの説明図。図６は第５項発明の構造を説明した図
である。図７は第７項発明の構造を説明した図である。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The structure of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a view for explaining the structure of the dielectric electrode and heater circuit of the first aspect of the invention. FIG. 2 is a diagram for explaining the structure of the second aspect of the invention, and FIG.
It is a figure explaining the heater circuit of the paragraph invention. 4 and 5 are views for explaining the structure of the third aspect of the invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of a heater wire embedded type. FIG. 5 is an explanatory diagram of a heater circuit embedded type. FIG. 6 is a view for explaining the structure of the fifth aspect of the invention. FIG. 7 is a view for explaining the structure of the seventh invention.
【００１８】図１は双極方式のヒーター回路と誘電電極
の構造を説明した図である。一つの電極は一本のヒータ
ー線で図のようなパターンに作られる。ヒーター線１，
２で二つの電極が作られる。加熱する際は、端子イ、
ロ、端子ハ、ニがそれぞれヒーター電源と接続される。
吸着の際は、端子イと端子ニに直流電圧が印加される。
電極は、０．３ｍｍ厚さ，φ１００ｍｍのサファイア
（誘電体セラミック）に６０Ｐｔ−４０Ｐｄ合金の粉末
とガラス（１％）混合ペーストを図のようなパターン状
に焼き付けることによって形成されたものである。パタ
ーン厚約１０ミクロン、幅１ｍｍに焼付けたもので、１
〜２×１０−４Ω−ｃｍの比抵抗があり、５０〜１００
℃／ｍｉｎの加熱スピードで割れることもなく昇温でき
た。３００℃に昇温後、端子を切り替え、端子イとニに
直流１０００Ｖ印加した。シリコンウエハーを吸着固定
できた。FIG. 1 is a diagram illustrating the structure of a bipolar heater circuit and a dielectric electrode. One electrode is made with one heater wire in the pattern as shown. Heater wire 1,
Two electrodes are made with 2. When heating,
B, terminal C, and D are each connected to the heater power supply.
At the time of adsorption, a DC voltage is applied to terminals a and d.
The electrode was formed by baking a mixed paste of 60Pt-40Pd alloy powder and glass (1%) on sapphire (dielectric ceramic) having a thickness of 0.3 mm and a diameter of 100 mm in a pattern as shown in the figure. The pattern thickness is about 10 microns and the width is 1mm.
There is a specific resistance of ˜2 × 10 −4 Ω-cm, and 50 to 100.
At the heating speed of ° C / min, the temperature could be raised without cracking. After the temperature was raised to 300 ° C., the terminals were switched and a direct current of 1000 V was applied to terminals A and D. The silicon wafer could be fixed by suction.
【００１９】図２はヒーター回路と誘電電極が別々の構
造で、電極が単極構造の場合の説明図であり、図３は図
２の構造のヒーター回路の形状の説明図である。電極と
ヒーター回路は絶縁板（アルミナ）を挟んで独立して別
々に形成される。ヒーター回路は一本のヒーター線で図
３のようなパターンに作られる。誘電体セラミック
（０．３ｍｍ厚さ，φ１００ｍｍのアルミナ質焼結体を
使用）と絶縁板（１ｍｍ厚さ、φ１００ｍｍのアルミナ
焼結体）の接合は、活性金属（Ａｇ−２５％Ｃｕ−５％
Ｔｉ合金）を使用して真空ロー付。本例は単極であり、
誘電体セラミックと絶縁板の接合金属層が電極となる。
ヒーター回路は、図１と同じく、６０Ｐｔ−４０Ｐｄ合
金の粉末とガラス（１％）混合ペーストを図３のパター
ン状に焼き付けることによって形成。図１の場合と同じ
く、パターン厚約１０ミクロン、幅１ｍｍに焼付けたも
ので、１〜２×１０−４Ω−ｃｍの比抵抗があり、５０
〜１００℃／ｍｉｎの加熱スピードで割れることもなく
昇温できた。本例は加熱と吸着を同時に行った。加熱は
ヒーター線の端子イ，ロとヒーター電源接続。吸着は誘
電電極を直流電源を接続して６００Ｖ印加。ヒーター加
熱開始後３００℃に至まで安定してシリコンウエハーを
吸着固定できた。FIG. 2 is an explanatory view in the case where the heater circuit and the dielectric electrode are separate structures and the electrode has a unipolar structure, and FIG. 3 is an explanatory view of the shape of the heater circuit in the structure of FIG. The electrodes and the heater circuit are independently formed separately with an insulating plate (alumina) interposed therebetween. The heater circuit is made up of one heater wire in a pattern as shown in FIG. The dielectric ceramic (0.3 mm thick, φ100 mm alumina sintered body is used) and the insulating plate (1 mm thick, φ100 mm alumina sintered body) are bonded together with an active metal (Ag-25% Cu-5%).
With vacuum brazing using Ti alloy). This example is unipolar,
The bonding metal layer of the dielectric ceramic and the insulating plate serves as an electrode.
As in the case of FIG. 1, the heater circuit is formed by baking a mixed paste of 60Pt-40Pd alloy and glass (1%) in the pattern of FIG. As in the case of FIG. 1, the pattern thickness is about 10 microns and the width is 1 mm, and the specific resistance is 1 to 2 × 10 −4 Ω-cm.
It was possible to raise the temperature at a heating speed of -100 ° C / min without cracking. In this example, heating and adsorption were performed simultaneously. For heating, connect the heater wire terminals a and b to the heater power supply. For adsorption, 600 V is applied by connecting the DC electrode to the dielectric electrode. After starting heating with the heater, the silicon wafer could be stably adsorbed and fixed up to 300 ° C.
【００２０】＜図４の構造＞図４は単極方式で、アルミ
ナ質の多結晶焼結体からなる誘電体セラミック（φ１０
０ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、）に、ヒーター埋入用溝のあ
るアルミナ質の絶縁体がろうづけされた構造であり、ろ
う材金属の部分が誘電電極となる。ろう材にはＡｇ−２
５％Ｃｕ−５％Ｔｉ合金を使用して真空中で加熱（８５
０℃）接合した。ヒーターにはカンタル線を使用し、ヒ
ーター線埋入溝に埋入し、上からアルミナ系無機接着剤
を充填して固めた。絶縁体はアルミナ焼結体で、誘電体
セラミックとは熱膨脹係数はほとんど同じであり、５０
〜１００℃／ｍｉｎの急熱、急冷でも接合部に割れは発
生しなかった。５００℃に昇温し、ろう材金属の部分と
表面に載置したシリコンウエハーの間に直流１０００Ｖ
を印加した。シリコンウエハーを吸着固定できた。<Structure of FIG. 4> FIG. 4 shows a monopolar system, which is a dielectric ceramic (φ10 made of alumina-based polycrystalline sintered body).
0 mm, thickness 0.2 mm) is brazed with an alumina insulator having a groove for embedding a heater, and the metal part of the brazing material serves as a dielectric electrode. Ag-2 for brazing material
Heated in vacuum using 5% Cu-5% Ti alloy (85
(0 ° C.) bonded. A Kanthal wire was used for the heater, the heater wire was embedded in a groove for embedding the heater wire, and an alumina-based inorganic adhesive was filled from above to solidify. The insulator is an alumina sintered body, which has almost the same coefficient of thermal expansion as the dielectric ceramic.
No cracks occurred at the joint even with rapid heating up to 100 ° C / min and rapid cooling. The temperature is raised to 500 ° C., and a direct current of 1000 V is applied between the metal part of the brazing filler metal and the silicon wafer placed on the surface.
Was applied. The silicon wafer could be fixed by suction.
【００２１】＜図５の構造＞図５の構造も単極方式で、
アルミナ質の多結晶焼結体からなる誘電体セラミック
（φ１００ｍｍ、厚さ０．２ｍｍ、）に、ヒーター回路
を埋め込んだアルミナ質の絶縁板がろうづけされた構造
であり、ろう材金属の部分が誘電電極となる。ろう材に
は同じくＡｇ−２５％Ｃｕ−５％Ｔｉ合金を使用して真
空中で加熱（８５０℃）接合した。ヒーター回路は２枚
のアルミナ質絶縁板（厚さ１ｍｍ）の間に、図２の場合
と同じく、６０Ｐｔ−４０Ｐｄ合金のパターンを間に挟
んでに焼き付けた構造である。絶縁体は、アルミナ質の
誘電体セラミックとは熱膨脹係数はほとんど同じであ
り、５０〜１００℃／ｍｉｎの急熱、急冷でも接合部に
割れは発生しなかった。５００℃に昇温し、ろう材金属
の部分と表面に載置したシリコンウエハーの間に直流１
０００Ｖを印加した。シリコンウエハーを吸着固定でき
た。<Structure of FIG. 5> The structure of FIG.
This is a structure in which an alumina insulating plate with a heater circuit embedded is brazed to a dielectric ceramic (φ100 mm, thickness 0.2 mm) made of an alumina polycrystal sintered body, and the brazing filler metal part is It becomes a dielectric electrode. Similarly, an Ag-25% Cu-5% Ti alloy was used for the brazing material, and heating (850 ° C.) bonding was performed in a vacuum. The heater circuit has a structure in which a pattern of 60Pt-40Pd alloy is sandwiched between two alumina insulating plates (thickness 1 mm) and baked, as in the case of FIG. The thermal expansion coefficient of the insulator was almost the same as that of the alumina-based dielectric ceramic, and cracks did not occur at the joint even with rapid heating and rapid cooling at 50 to 100 ° C./min. The temperature is raised to 500 ° C, and a direct current is applied between the brazing metal and the silicon wafer placed on the surface.
000V was applied. The silicon wafer could be fixed by suction.
【００２２】＜図６の構造＞双極方式の誘電電極をアル
ミナ質の誘電体セラミック（φ１００ｍｍ、厚さ０．３
ｍｍ）の裏に形成。電極は、Ｔｉスパッタリングし、こ
の上にさらにＮｉメッキして形成。５ｍｍのアルミナ絶
縁板の片面に上と同じ手法で双極の電極パターン形成
（Ｔｉスパッタリング＋Ｎｉメッキ）。双極の電極面を
向合わせ、位置合せしてロー付（ＢＡｇ−８）。アルミ
ナ絶縁板の反対側は全面、５ｍｍのＴｉ板を間にはさん
で銅鋳込みヒーターとろうづけ（ＢＡｇ−８で銀ろう
付）。鋳込みヒーターを加熱して３００℃に加熱し、双
極に直流電圧（６００Ｖ）印加してシリコンウエハー吸
着できた。<Structure of FIG. 6> A bipolar dielectric electrode is made of an alumina-based dielectric ceramic (φ100 mm, thickness 0.3).
(mm) formed on the back side. The electrodes are formed by sputtering Ti and then Ni-plating the electrodes. Bipolar electrode pattern formation (Ti sputtering + Ni plating) on one side of a 5 mm alumina insulating plate by the same method as above. The bipolar electrode surfaces are faced to each other, aligned and brazed (BAg-8). On the opposite side of the alumina insulating plate, a 5 mm Ti plate was sandwiched in between and a copper casting heater was brazed (BAg-8 was used for silver brazing). The casting heater was heated to 300 ° C., and a DC voltage (600 V) was applied to the bipolar electrode to adsorb the silicon wafer.
【００２３】図７は、ＳｉＣ系の誘電体セラミック（厚
さ１ｍｍ、φ５０ｍｍ）が、厚さ５ｍｍ、φ５０ｍｍの
Ｍｏ板を間にはさんでアルミニウム鋳込みヒーターとろ
うづけされた構造である。この場合Ｍｏ、アルミニウム
鋳込みヒーター全体が電極（単極）を兼ねる。ＳｉＣ系
の誘電体セラミックとＭｏは活性金属（Ａｇ−２５％Ｃ
ｕ−５％Ｔｉ）でロー付。Ｍｏとアルミニウム鋳込みヒ
ーターはアルミニウムろうでロー付した。鋳込みヒータ
ーを加熱して２００℃に加熱し、電極に直流電圧（４０
０Ｖ）印加してシリコンウエハー吸着できた。FIG. 7 shows a structure in which a SiC-based dielectric ceramic (thickness 1 mm, φ50 mm) is brazed to an aluminum cast heater by sandwiching a Mo plate having a thickness of 5 mm and φ50 mm. In this case, the entire Mo and aluminum cast heater also serves as an electrode (single electrode). SiC-based dielectric ceramics and Mo are active metals (Ag-25% C
u-5% Ti) with brazing. Mo and aluminum casting heaters were brazed with aluminum brazing. Heat the casting heater to 200 ° C and apply DC voltage (40
0 V) was applied and the silicon wafer could be adsorbed.
【００２４】[0024]
【発明の効果】以上詳記したように本発明はヒーター機
能を備えた静電チャックであり、予熱による真空引き時
間の軽減および半導体基板等の被吸着物の加熱処理に著
効を有するものである。As described in detail above, the present invention is an electrostatic chuck having a heater function, which is extremely effective in reducing the vacuuming time by preheating and heat treatment of an object to be adsorbed such as a semiconductor substrate. is there.
【図１】図１は第１項発明の誘電電極とヒーター回路の
構造を説明した図である。FIG. 1 is a diagram illustrating a structure of a dielectric electrode and a heater circuit according to the first aspect of the invention.
【図２】図２は第２項発明の構造を説明した図（断面
図）である。FIG. 2 is a diagram (cross-sectional view) for explaining the structure of the second aspect of the invention.
【図３】図３は第２項発明のヒーター回路を説明した図
である。FIG. 3 is a diagram illustrating a heater circuit according to a second aspect of the invention.
【図４】図４は第３項発明の構造を説明した図であり、
ヒーター線埋め入れタイプの説明図である。FIG. 4 is a diagram for explaining the structure of the third invention,
It is explanatory drawing of a heater wire embedded type.
【図５】図５は第３項発明の構造を説明した図であり、
ヒーター回路埋め込みタイプの説明図である。FIG. 5 is a view for explaining the structure of the third invention,
It is explanatory drawing of a heater circuit embedded type.
【図６】図６は第５項発明の構造を説明した図である。FIG. 6 is a view for explaining the structure of the fifth aspect of the invention.
【図７】図７は第７項発明の構造を説明した図である。FIG. 7 is a view for explaining the structure of the seventh invention.
１，２… ヒーター線 イ、ロ、ハ、ニ… 端子 1, 2 ... Heater wires a, b, c, d ... Terminals
Claims (7)
回路模様形状の静電誘導電極が形成され、該電極がヒー
ター加熱と静電誘導の両方に共用されてなることを特徴
とする静電チャック。1. An electrostatic chuck characterized in that a circuit pattern-shaped electrostatic induction electrode of an electrothermal heater is formed on the back surface of a dielectric ceramic, and the electrode is shared by both heater heating and electrostatic induction. .
誘導電極の背面にセラミック絶縁体を間に挟んで電熱ヒ
ーター回路が一体的に接合されてなることを特徴とする
静電チャック。2. An electrostatic chuck characterized in that an electrothermal heater circuit is integrally bonded to the back surface of an electrostatic induction electrode formed on the back surface of a dielectric ceramic with a ceramic insulator interposed therebetween.
誘導電極の背面に電熱ヒーターを内蔵したセラミック絶
縁体が接合一体化されてなることを特徴とする静電チャ
ック。3. An electrostatic chuck, wherein a ceramic insulator containing an electrothermal heater is joined and integrated to the back surface of an electrostatic induction electrode formed on the back surface of a dielectric ceramic.
誘導電極の背面にセラミック絶縁体を間に挟んで金属で
鋳包んだ電熱ヒーターが接合一体化されてなることを特
徴とする静電チャック。4. An electrostatic heater characterized in that an electrothermal heater, which is cast in metal and has a ceramic insulator interposed, is joined and integrated to the back surface of an electrostatic induction electrode formed on the back surface of a dielectric ceramic. Chuck.
面に応力緩衝板がインサートされて接合されてなる請求
項４に記載の静電チャック。5. The electrostatic chuck according to claim 4, wherein a stress buffer plate is inserted and bonded to a bonding surface between the ceramic insulator and the cast-in metal.
電熱ヒーターが接合一体化されてなることを特徴とする
静電チャック。6. An electrostatic chuck comprising a dielectric ceramic and a back surface of a dielectric ceramic, which is integrally bonded with an electric heater wrapped with metal.
面に応力緩衝板がインサートされて接合されてなる請求
項６に記載の静電チャック。7. The electrostatic chuck according to claim 6, wherein a stress buffer plate is inserted and bonded to a bonding surface of said dielectric ceramic and cast metal.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35454595A JPH09172057A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Electrostatic chuck |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35454595A JPH09172057A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Electrostatic chuck |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172057A true JPH09172057A (en) | 1997-06-30 |
Family
ID=18438280
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35454595A Pending JPH09172057A (en) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | Electrostatic chuck |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172057A (en) |
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-
1995
- 1995-12-20 JP JP35454595A patent/JPH09172057A/en active Pending
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