JPH11191534A - ウエハ支持部材 - Google Patents

ウエハ支持部材

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JPH11191534A
JPH11191534A JP9358309A JP35830997A JPH11191534A JP H11191534 A JPH11191534 A JP H11191534A JP 9358309 A JP9358309 A JP 9358309A JP 35830997 A JP35830997 A JP 35830997A JP H11191534 A JPH11191534 A JP H11191534A
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JP
Japan
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wafer
ceramic
support
indium
bonding layer
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Pending
Application number
JP9358309A
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English (en)
Inventor
Kazuichi Kuchimachi
和一 口町
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Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
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Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】耐食性、耐プラズマ性に優れるとともに、一様
なプラズマを発生させることが可能なプラズマ発生機能
を備えたウエハ支持部材1を提供する。 【解決手段】ウエハWの支持面2aを有するセラミック
支持体2と、セラミックベース体3とをインジウム又は
インジウム合金からなる接合層4を介して接合してウエ
ハ支持部材1を構成し、上記接合層4に高周波電力を印
加してプラズマ発生用電極としての機能を持たせる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、プラズマ発生機構
を備えたウエハ支持部材に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程において、
半導体ウエハ(以下、ウエハという)に薄膜を形成する
ためのPVD装置やCVD装置などの成膜装置やウエハ
に微細加工を施すためのドライエッチング装置には、ウ
エハを保持するためにステンレス製のウエハ支持部材が
使用されていた。
【0003】しかしながら、半導体装置の製造工程では
デポジッション用ガスやエッチング用ガスとしてフッ素
系や塩素系等のハロゲン系腐食性ガスが使用され、ステ
ンレス製のウエハ支持部材では腐食を受け易く、ウエハ
に悪影響を与えることから、アルミナ、窒化アルミニウ
ム、窒化珪素などハロゲン系腐食性ガスに対する耐食性
に優れたセラミックスによってウエハ支持部材を形成し
たものがあった。
【0004】また、近年、ウエハの高密度化に伴いプラ
ズマ雰囲気下での成膜加工やエッチング加工が施される
ようになり、プラズマの分布状態や各種加工速度を向上
させるために、上記ウエハ支持部材を構成するセラミッ
ク体中にタングステンやモリブデンなどの高融点金属か
らなる内部電極を埋設し、この内部電極に高周波電力を
印加することでプラズマ発生用電極としての機能を持た
せたものが使用されるようになっていた。また、上記内
部電極に高周波電力以外に直流電圧を加えることで静電
吸着機能を持たせることも提案されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ウエ
ハサイズの大型化とともに、ECRやヘリコン波などに
よる高密度プラズマ発生源が使用されるようになり、高
出力のプラズマを発生させるようになっている。また、
ウエハへの成膜加工やエッチング加工の均一性も益々重
要視され、高出力のプラズマをいかに均一に発生させる
かという点が検討されている。
【0006】しかしながら、上記ウエハ支持部材を構成
するセラミック体中に埋設することができる内部電極の
厚み幅は、セラミック体と内部電極との熱膨張差の関係
から50μm程度が限度であり、この厚さでは高周波が
流れ難いために、ウエハ支持部材に載置するウエハに均
一なプラズマを発生させることができないといった課題
があった。その為、成膜加工では均一な厚みを持った薄
膜を形成することができず、エッチング加工では所定の
深さに加工できないことから、ウエハの一部からしか製
品を取り出すことができず、歩留りが悪かった。
【0007】しかも、高周波が流れ難いために内部電極
に集中的な熱応力が発生し、ウエハ支持部材が破損する
といった恐れもあった。
【0008】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、ウエハの支持面を有するセラミック支持体
と、セラミックベース体とをインジウム又はインジウム
合金からなる接合層を介して接合するか、あるいは上記
セラミック支持体と、セラミックベース体との間に金属
板を介在させ、該金属板の上下面に設けたインジウム又
はインジウム合金からなる接合層でもって上記セラミッ
ク支持体とセラミックベース体とをそれぞれ接合してウ
エハ支持部材を構成し、上記接合層又は上記接合層を含
む金属板に高周波電力を印加してプラズマ発生用電極と
しての機能を持たせたことを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。
【0010】図1(a)は、本発明のウエハ支持部材の
一例を示す斜視図であり、(b)は(a)のX−X線断
面図である。
【0011】このウエハ支持部材1は、一方の表面をウ
エハWの支持面2aとし、他方の表面に円形の凹部2b
を有する円盤状のセラミック支持体2と、該セラミック
支持体2の凹部2bとほぼ同径の円盤状をしたセラミッ
クベース体3とからなり、該セラミックベース体3はセ
ラミック支持体2の凹部2bに挿嵌するとともに、イン
ジウム又はインジウム合金からなる接合層4によって接
合一体化してある。
【0012】この構造によれば、接合層4はセラミック
支持体2とセラミックベース体3により包囲され、ハロ
ゲン系腐食性ガスやプラズマに曝されるのを防ぐことが
できる。
【0013】上記セラミック支持体2及びセラミックベ
ース体3を構成するセラミックスとしては、ウエハWの
脱着を繰り返しても摩耗し難く、かつハロゲン系腐食性
ガスに対する耐食性に優れたものが良く、アルミナ(A
2 3 )、炭化珪素(SiC)、窒化アルミニウム
(AlN)、窒化硼素(BN)等を主成分とするセラミ
ックスやアルミナの単結晶体であるサファイアを用いる
ことができる。
【0014】また、上記セラミック支持体2とセラミッ
クベース体3とを接合する接合層4の厚み幅t1 は60
〜350μm、好ましくは100〜300μm、さらに
好ましくは200〜300μmとするとともに、この接
合層4には高周波電源10を接続してあり、上記接合層
4にプラズマ発生用電極としての機能を持たせてある。
【0015】この接合層4をなすインジウムやインジウ
ム合金は、表1に示すように接合材として使用される各
種金属の中でも硬度が低く柔軟性に優れていることか
ら、接合層4の厚み幅t1 を60〜350μmとしても
セラミック支持体2やセラミックベース体3を変形させ
たり破損させることがない。しかも、熱伝導率が82W
/mk程度と高い熱伝達特性を有することから、例え
ば、プラズマエネルギーの衝突に伴い支持面2aの温度
が上昇してもその熱を接合層4を介してセラミックベー
ス体3へ速やかに逃がすことができ、ウエハWの温度変
化を抑えることができる。なお、接合層4をなすインジ
ウム又はインジウム合金とは、40〜100重量%のイ
ンジウム(In)と、60〜0重量%のSn,Ag,P
b,Sb,Zn,Al等の少なくとも一種以上とからな
るものであり、具体的な組成としては、表2に示すよう
なものを用いることができる。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】かくして、このウエハ支持部材1の支持面
2aにウエハWを載置し、接合層4に高周波電力を印加
すれば、接合層4の全面にわたって高周波をスムーズに
流すことができ、ウエハ支持部材1の支持面2a上に対
設させたプラズマ発生用電極(不図示)との間でウエハ
Wに対して一様なプラズマを発生させることができるた
め、成膜加工時にはウエハW上に均一な厚みを持った薄
膜を形成することができるとともに、エッチング加工時
にはウエハWを所望の深さに微細加工することができ
る。
【0019】ところで、このウエハ支持部材1を製作す
る方法としては、図2に図1の分解図を示すように、予
め製作しておいたセラミック支持体2の凹部2bに、接
合層4をなすインジウム箔又はインジウム合金箔を配置
し、別に用意しておいたセラミックベース体3をセラミ
ック支持体2の凹部2bに挿入したあと加圧することに
より、セラミック支持体2とセラミックベース体3とを
接合層4によって接合一体化することができる。この場
合、インジウム箔又はインジウム合金箔の厚み幅を適宜
所定の厚みに設定しておけば用意に厚み管理を行うこと
ができる。
【0020】また、他の方法としては、予め製作してお
いたセラミック支持体2の凹部2bに、加熱溶融したイ
ンジウム又はインジウム合金を流し込み、別に製作して
おいたセラミックベース体3をセラミック支持体2の凹
部2bに挿嵌し、インジウム又はインジウム合金と当接
させた状態で冷却することにより接合一体化することが
できる。なお、接合層4をなすインジウムやインジウム
合金との濡れ性を良くし、接合強度を高めるために、セ
ラミック支持体2及びセラミックベース体3の各接合面
には、酸やアルカリによる薬液処理を施すか、活性金属
法やMoMn法などの手段によりメタライズ層を形成す
るか、あるいはNiやCuなどのメッキ層を形成してお
いても良く、さらにはCVD法やスパッタリング法など
の薄膜形成手段により金属薄膜を形成しても良い。ま
た、加熱溶融したインジウム又はインジウム合金を流し
込んで接合させる場合、接合層4のインジウムやインジ
ウム合金は前述したように柔軟性が高いために厚み幅t
が60μm以上となると一定の厚み幅tを維持すること
が難しくなるため、このような時にはセラミック支持体
2の凹部2bに所定の厚み幅t1 となるようなスペーサ
ーを介在させておけば良い。
【0021】さらに、他の方法として、予め製作してお
いたセラミック支持体2の凹部2bにセラミックベース
体3を接合しておき、このセラミック支持体2とセラミ
ックベース体3とで構成される空洞部に加熱溶融したイ
ンジウム又はインジウム合金を圧入や真空引きによって
注入して製作することも可能である。
【0022】ところで、本発明のウエハ支持部材1とし
ては、図1に示した構造だけに限定されるものではな
く、例えば、図3に示すように円盤状をしたセラミック
ベース体3の上面に円形の凹部3bを60〜350μm
の深さt1 で形成しておき、この上面に円盤状のセラミ
ック支持体2を当接させた状態で前記セラミックベース
体3の凹部3bに介在させておいたインジウム又はイン
ジウム合金からなる接合層4によって接合一体化しても
良い。
【0023】さらに、図1及び図2に示すプラズマ発生
用部材1においては、接合層4に別途直流電源を接続す
ることで、静電吸着用電極としての機能を持たせること
もできる。
【0024】例えば、図4に示すように、ウエハ支持部
材1の接合層4に高周波電源10と直流電源11を接続
するとともに、ウエハ支持部材1上に載置したウエハW
をアースしておく。この状態で接合層4とウエハWとの
間に直流電圧を印加すれば、接合層4が静電吸着用電極
として機能するため、誘電分極によるクーロン力や微少
な漏れ電流によるジョンソンラーベック力が発現し、ウ
エハWを支持面2a上に精度良く吸着固定することがで
き、さらに接合層4に高周波電力を印加すれば、ウエハ
支持部材1と対設したプラズマ発生用電極(不図示)と
の間で一様なプラズマを発生させることができるため、
ウエハWに対して高精度の各種加工を施すことができ
る。なお、接合層4には高周波と直流電圧が重畳した状
態となるが、互いの電源10,11間にチョークなどの
遮断回路12を設け、電源10,11同士が干渉するこ
とを防止しておけば良い。
【0025】次に、本発明のウエハ支持部材1の他の例
を図5に説明する。
【0026】このウエハ支持部材1は、一方の表面をウ
エハWの支持面2aとし、他方の表面に円形の凹部2b
を有する円盤状のセラミック支持体2と、該セラミック
支持体2の凹部2bとほぼ同径の円盤状をしたセラミッ
クベース体3とからなり、該セラミック支持体2とセラ
ミックベース体3との間には金属板6を介在させるとと
もに、この金属板6とセラミック支持体2及び金属板6
とセラミックベース体3とをインジウム又はインジウム
合金からなる接合層5(5a,5b)によってそれぞれ
接合することにより、セラミック支持体2とセラミック
ベース体3とを接合一体化してある。
【0027】また、このウエハ支持部材1における金属
板6と接合層5の合計厚み幅t2 は60〜350μmと
するとともに、この金属板6と接合層5には高周波電源
10を接続してあり、上記金属板6と接合層5にプラズ
マ発生用電極としての機能を持たせてある。
【0028】この構造によれば、一様なプラズマを発生
させるのに必要な厚み幅t2 を金属板6の厚み幅を厚く
することによりかせぐことができ、高価なインジウムや
インジウム合金の量を減らすことができる。また、セラ
ミック支持体2とセラミックベース体3との間には熱膨
張係数の異なる金属板6が介在するものの、接合層4を
なすインジウムやインジウム合金により両者の熱膨張差
を緩和することができるため、接合時におけるセラミッ
ク支持体2やセラミックベース体3の反り、あるいは破
損等を生じることがない。
【0029】(実施例)ここで、図1,5のウエハ支持
部材1を試作し、接合層4,5の材質及び厚み幅t1
2 を異ならせた時の製作性とプラズマの分布状態につ
いて調べる実験を行った。
【0030】本実験ではウエハ支持部材1を構成するセ
ラミック支持体2及びセラミックベース体3をそれぞれ
純度99.9%の窒化アルミニウム質セラミックスによ
り形成するとともに、図5のウエハ支持部材1に介在さ
せる金属板6としてアルミニウム板を用いた。
【0031】また、本発明品には接合層4,5としてイ
ンジウムを使用し、従来品には接合層4,5としてモリ
ブデンと銀銅ロウをそれぞれ用いた。
【0032】そして、製作性については、セラミック支
持体2及びセラミックベース体3を各接合層4,5にて
接合した時の破損の有無により評価し、プラズマの分布
状態については、接合層4及び接合層5を含む金属板6
に13.56Hz、2kWの高周波電力を印加した時
に、対設するプラズマ発生用電極(不図示)との間に一
様なプラズマが得られたものを○、得られなかったもの
を×としてそれぞれ評価した。
【0033】接合層4及び接合層5を含む金属板6の厚
み幅t1 ,t2 及び結果はそれぞれ表3に示す通りであ
る。
【0034】
【表3】
【0035】この結果、本発明では、接合層4の厚み幅
1 及び金属板6と接合層5の合計厚み幅t2を200μ
mとしてもウエハ支持部材1の破損がなく、製作性が良
好であった。そして、接合層4の厚み幅t1 及び金属板
6と接合層5の合計厚み幅t2を60μm以上としたもの
では一様なプラズマを発生させることが可能であった。
【0036】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、ウエハ
の支持面を有するセラミック支持体と、セラミックベー
ス体とをインジウム又はインジウム合金からなる接合層
を介して接合するか、あるいは上記セラミック支持体
と、セラミックベース体との間に金属板を介在させ、該
金属板の上下面に設けたインジウム又はインジウム合金
からなる接合層でもって上記セラミック支持体とセラミ
ックベース体とをそれぞれ接合してウエハ支持部材を構
成し、上記接合層又は上記接合層を含む金属板に高周波
電力を印加してプラズマ発生用電極としての機能を持た
せたことから、プラズマ雰囲気下でハロゲン系腐食性ガ
スに曝されたとしても上記プラズマ発生用電極をなす接
合層は緻密で耐食性、耐プラズマ性に優れるセラミック
スで包囲されているから腐食や特性劣化を生じることが
ない。また、上記プラズマ発生用電極をなす接合層には
充分な厚み幅を持たせることができるため、高周波を印
加しても異常発熱することがなく、一様なプラズマを発
生させることができる。
【0037】その為、本発明のウエハ支持部材を成膜装
置やエッチング装置に用いれば、長期間にわたって使用
可能であるとともに、一様なプラズマを発生させること
ができることから、ウエハの全面に対して均一な成膜や
加工を施すことができ、歩留りを大幅に向上させること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は、本発明のウエハ支持部材の一例を示
す斜視図であり、(b)は(a)のX−X線断面図であ
る。
【図2】本発明のウエハ支持部材を示す分解図である。
【図3】本発明のウエハ支持部材の変形例を示す断面図
である。
【図4】本発明のウエハ支持部材の他の例を示す断面図
である。
【図5】本発明のウエハ支持部材の他の例を示す断面図
である。
【符号の説明】
1・・・ウエハ支持部材 2・・・セラミック支持体
2a・・・支持面 2b・・・凹部 3・・・セラミックベース体 4・・
・接合層 10・・・高周波電源 t1 ・・・接合層の厚み幅 W
・・・ウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 21/3065 H01L 21/31 C 21/31 21/68 N 21/68 H05H 1/46 M H05H 1/46 H01L 21/302 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ウエハの支持面を有するセラミック支持体
    と、セラミックベース体とをインジウム又はインジウム
    合金からなる接合層を介して接合し、該接合層をプラズ
    マ発生用電極としたことを特徴とするウエハ支持部材。
  2. 【請求項2】ウエハの支持面を有するセラミック支持体
    と、セラミックベース体との間に金属板を介在させ、該
    金属板の上下面に設けたインジウム又はインジウム合金
    からなる接合層でもって上記セラミック支持体とセラミ
    ックベース体とをそれぞれ接合し、上記接合層を含む金
    属板をプラズマ発生用電極としたことを特徴とするウエ
    ハ支持部材。
JP9358309A 1997-12-25 1997-12-25 ウエハ支持部材 Pending JPH11191534A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2003017551A (ja) * 2001-06-28 2003-01-17 Kyocera Corp ウエハ支持部材
JP2010174325A (ja) * 2009-01-29 2010-08-12 Kyocera Corp 放電用電極体、放電用電極アセンブリおよび放電処理装置
JP2014222660A (ja) * 2014-06-16 2014-11-27 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置
JP2017208562A (ja) * 2012-04-26 2017-11-24 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Escの接着剤の浸食を防止するための方法及び装置

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