JPH11220012A - 静電チャック - Google Patents

静電チャック

Info

Publication number
JPH11220012A
JPH11220012A JP10018837A JP1883798A JPH11220012A JP H11220012 A JPH11220012 A JP H11220012A JP 10018837 A JP10018837 A JP 10018837A JP 1883798 A JP1883798 A JP 1883798A JP H11220012 A JPH11220012 A JP H11220012A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrostatic chuck
silicon nitride
sintered body
temperature
electrostatic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10018837A
Other languages
English (en)
Inventor
Sukezou Tsuruzono
佐蔵 鶴薗
Hiroshi Aida
比呂史 会田
Toshikazu Sakimoto
敏和 嵜元
Kouzou Hamayama
康三 浜山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP10018837A priority Critical patent/JPH11220012A/ja
Publication of JPH11220012A publication Critical patent/JPH11220012A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】優れた強度を有するとともに、低抵抗化を有
し、幅広い範囲で静電吸着性を有する静電チャックを提
供する。 【解決手段】被固定物吸着面5を、窒化ケイ素を主成分
として、イッテリビウム(Yb)を酸化物換算で1〜2
0モル%の割合で含有する窒化ケイ素質焼結体であっ
て、100℃から250℃の温度範囲において体積固有
抵抗率が108 〜1012Ω・cmの特性を有する焼結体
によって形成することにより、強度および耐熱衝撃性に
優れ、しかも少なくとも100℃から250℃の温度範
囲で安定した吸着力を持つ静電チャックを得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置等
においてウエハを静電的に吸着保持して処理したり、搬
送するための静電チャックに関するものである。
【0002】
【従来技術】従来より、半導体製造装置において、シリ
コンウエハ等の半導体を成膜やエッチングするためには
シリコンウエハの平坦度を保ちながら保持する必要があ
るが、このような保持手段としては機械式、真空吸着
式、静電吸着式が提案されている。これらの保持手段の
中で静電的にシリコンウエハを保持することのできる静
電チャックはシリコンウエハの加工を行うに際して要求
される加工面の平坦度や平行度を容易に実現することが
でき、さらにシリコンウエハを真空中で加工処理するこ
とができるため、半導体の製造に際して最も多用されて
いる。
【0003】従来の静電チャックは、電極板の上にアル
ミナ、サファイヤ等からなる絶縁層を形成したもの(特
開昭60−261377号)、絶縁性基体の上に導電層
を形成しその上に絶縁層を形成したもの(特開平4−3
4953号)、絶縁性基体内部に導電層を組み込んだも
の(特開昭62−94953号)などが提案されてい
る。
【0004】近年、半導体素子の集積回路の集積度が向
上するに従い、静電チャックの精度が高度化し、さらに
耐食性、耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れたセラミックス製
静電チャックが要求されるようになってきた。
【0005】従来より、静電チャックの被固定物吸着面
を高熱伝導性、耐プラズマ性の点から窒化アルミニウム
質焼結体によって形成することが特開昭62−2862
47号等にて提案されている。
【0006】一般に、セラミックス等の絶縁体の体積固
有抵抗値は温度が上昇するに伴い低下する。例えば窒化
アルミニウムの場合には、室温では1014Ω・cm以上
から300℃で1011Ω・cm以下に減少し、室温から
300℃では残留吸着などの問題が発生して安定した動
作を得るのは困難であり、使用温度に制限がある。特
に、需要の多い250℃以下の使用温度では、108
1012Ω・cmが得られず、大きな吸着力が得られない
問題があった。
【0007】安定して静電チャックを使用するために、
特開平2−160444号には絶縁層を2層以上積層す
るとともにそれぞれの層に対応する電極層及び電気回
路、スイッチングを設けて、室温から400℃までの幅
広い温度範囲の使用に耐えられるような構造が提案され
ている。また、特開平4−300137号には静電チャ
ック内にヒータ、熱電対などの温度検出器を取付け、外
部に制御部を設けて温度変化にともなって電源部を制御
して吸着力を安定させ、使用温度範囲を広げることも提
案されている。さらに、特開平5−315435号は誘
電体層を複数の抵抗率の異なる材質で形成し、使用温度
によって電圧印加の切り替えを行う方法も提案されてい
る。
【0008】
【発明が解決しようとする問題点】静電チャックの表面
を形成する誘電性絶縁体として、従来から窒化アルミニ
ウムやアルミナなどが検討されているが、これらの誘電
性絶縁体では、強度および耐熱衝撃性が低く、しかも低
温から高温まで安定した吸着力を得るには至っておら
ず、上述のように静電チャックの構造を変えたり、電気
的な制御により使用できる温度範囲を広げるなどの格別
な制御、構造を必要とする。
【0009】しかし、前述したような絶縁層を2層以上
積層して電極層を増やしたものや複数の抵抗率の異なる
材質を誘電体層として用いた場合、電気回路も複雑とな
り、静電チャック自体の構造が複雑になるために製造工
程が煩雑であり、そのために製品の信頼性が低下した
り、コストが高くなるといった欠点があった。
【0010】また、ヒータを内蔵してその温度を検知
し、印加電圧を制御する方法においても静電チャック内
に熱電対などの温度検知器を内蔵するために検知器が故
障すると使用不可能になるという問題があり、またこの
方法においてもセラミック材料の持つ特性は本質的に変
化しないことから、その使用範囲には自ずと限界がある
ことには変わりがない。
【0011】従って、本発明の目的は、高い強度を有す
るとともに、低抵抗化を有し、幅広い範囲で静電吸着性
を有する静電チャックを提供することを目的とするもの
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記問題
点に対して静電チャックの表面を形成するセラミック抵
抗体について特に静電チャックを構成する材料の観点か
ら検討を重ねた結果、窒化ケイ素にイッテルビウムを特
定の比率で含有せしめることによって、100℃から2
50℃の温度範囲において体積固有抵抗率が108 〜1
12Ω・cmの特性を有することを見いだし、この焼結
体を被固定物吸着面に適用することにより、少なくとも
100℃から250℃の温度範囲で安定した吸着力を持
つ窒静電チャックを得るに至った。
【0013】即ち、本発明の静電チャックは、被固定物
吸着面が、窒化ケイ素を主成分として、イッテルビウム
(Yb)を酸化物換算で1〜20モル%の割合で含有す
る窒化ケイ素質焼結体からなることを特徴とするもので
ある。
【0014】
【作用】窒化ケイ素質焼結体は、従来静電チャックの材
料として主に用いられているアルミナに比べて熱伝導率
が高く、また窒化アルミニウム等に比較して材料自体の
強度や熱衝撃性も高く、また、装置の軽量化が可能であ
る点で有利であるが、通常の窒化ケイ素質焼結体の体積
固有抵抗率は1014Ω・cm程度であり、大きな吸着力
は得られない。
【0015】本発明によれば、焼結体への添加剤とし
て、イッテルビウム(Yb)を用いると、焼結体中にお
いてYbが価数変化することによって、100℃から2
50℃の温度範囲において体積固有抵抗率が108 〜1
12Ω・cmとなる特異的な挙動を有するものと考えら
れる。かかる挙動は、Yb特有のものであって、従来か
ら窒化ケイ素の焼結助剤として用いられているY
2 3 、La2 3 、Sc2 3 、Sm2 3 、Gd2
3 、Nd2 3 、Ho2 3 、Er2 3 、Tm2
3 、Lu2 3 等では抵抗の変化は生じないことを確認
した。
【0016】本発明によれば、Yb添加系の窒化ケイ素
質焼結体を吸着面に採用することにより、100℃から
250℃の温度範囲において優れた吸着特性を有すると
ともに、窒化ケイ素質焼結体の優れた熱伝導性、高強
度、高耐熱衝撃性を具備する静電チャックを得ることが
できる。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明の静電チャック1は、図1
に示すように、室温における体積固有抵抗が1014Ωc
m以上のアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素など
のセラミックスからなる絶縁基体2の表面に電圧が印加
される電極層4が形成され、さらにその電極層4上にセ
ラミック抵抗体からなる誘電体層3が形成されている。
【0018】誘電体層3は、少なくともシリコンウエハ
10等の被固定物の吸着面5、あるいは半導体製造装置
内に露出している絶縁基体2面全体に形成される。な
お、絶縁基体2内にはヒータを内蔵させても何ら差し支
えない。さらには冷却媒体の流路を設けて静電チャック
を冷却することも可能である。
【0019】本発明において、誘電体層3は、窒化ケイ
素を主体とし、イッテルビウム(Yb)を酸化物換算で
1〜20モル%、特に2〜7モル%の割合で含有する焼
結体から構成される。また、この焼結体は、少なくとも
100℃から250℃の体積固有抵抗が108 〜1012
Ωcmの特性を具備するものである。
【0020】このような窒化ケイ素質焼結体は、窒化ケ
イ素主原料に対して、酸化イッテルビウム(Yb
2 3 )1〜20モル%、特に2〜7モル%の割合で添
加混合した混合物に、適宜有機バインダーを添加し、こ
れを所望の成形手段、例えば、金型プレス,冷間静水圧
プレス,押出し成形等により任意の形状に成形する。
【0021】その後、窒素などの非酸化性雰囲気中で1
600〜2000℃の温度で焼成することにより、相対
密度95%以上の焼結体を作製することができる。な
お、焼成にあたっては、焼成温度が2000℃を越える
と窒化ケイ素が分解することから、窒素を5気圧以上に
加圧した雰囲気中で焼成することが必要である。焼成方
法としは、常圧焼成法、窒素ガス加圧焼成法、ホットプ
レス法、熱間静水圧焼成法などが採用できる。
【0022】また、静電チャックを作製するには、好適
には、絶縁基体2を窒化ケイ素に対してYbなどの価数
変化しない、Y2 3 、Er2 3 、Sm2 3 等の希
土類元素酸化物を1〜20モル%添加して成形体を作製
して上記と同様にして体積固有抵抗が1015Ωcm以上
の焼結体によって形成することが望ましく、その場合、
電極層4は、タングステン、モリブデンなどの高融点金
属を絶縁基体2の成形体表面に印刷塗布して基体と同時
焼成することにより作製することができる。
【0023】なお、上記の電極層4を具備する絶縁基体
2と、低抵抗の誘電体層3とは、焼成後に接合するか、
あるいは成形体同士で接合後、同時焼成して一体化する
ことも可能である。
【0024】本発明によれば、該セラミック材料を静電
チャックとして使用した場合について説明したが、本発
明のセラミック抵抗体はその他に静電気を防止するため
の部品として、例えば半導体製造装置におけるウエハ搬
送用アーム、ウエハハンドリング用治具の他にヒータ材
料、真空管外囲管などにも使用することができる。
【0025】
【実施例】平均粒径0.5μm、酸素含有量1.2重量
%の窒化ケイ素粉末に対して種々の添加剤を表1に示す
ような比率で添加混合した後、プレス成形によって直径
が200mmの円板状成形体を作製しこの成形体を9気
圧の窒素雰囲気中1900℃で焼成した。
【0026】得られた焼結体を2mm厚みに加工した
後、相対密度をアルキメデス法により測定するととも
に、体積固有抵抗の測定を行った。
【0027】抵抗測定は、焼結体を真空中400℃のア
ニールの後に、乾燥した窒素を導入し、窒素雰囲気の降
温時に測定を行った。そして、100℃から250℃ま
での体積固有抵抗を測定し、108 〜1012Ωcmの範
囲内の特性を有するものに○、108 〜1012Ωcmの
範囲内から逸脱するものを×として表1に示した。
【0028】また、上記の各焼結体を静電チャックの吸
着面として形成し、窒化ケイ素にY2 3 を3モル%添
加した絶縁基体成形体に、タングステンを電極として内
蔵した基板成形体の表面に、上記の各成形体を静電チャ
ックの吸着面として積層圧着して前記条件で同時焼成し
た後、吸着面を研磨加工して外径200mmの静電チャ
ックを作製した。
【0029】そして、その静電チャックに対して、15
0℃において、8インチ径のシリコンウエハを載置して
静電吸着用電極との間に300Vの電圧を印加すること
によりウエハを吸着面に吸着保持させ、その状態でシリ
コンウエハを剥がすのに必要な力を吸着力として測定
し、その結果を表1に示した。
【0030】
【表1】
【0031】表1の結果から明らかなように、セラミッ
クスの抵抗と吸着力は、焼結体の組成によって変化し、
Yb2 3 量が1〜20モル%の試料No.2〜8はいず
れも、100℃から250℃の温度範囲において体積固
有抵抗率が108 〜1012Ω・cmの特性を有するもの
であり、高い吸着性を示した。これに対して、Yb2
3 が1モル%よりも少ない試料No.1は、体積固有抵抗
が高く、吸着力も不十分であった。Yb2 3 が20モ
ル%を越える試料No.9では、抵抗が低くなりすぎ、吸
着力が低いものであった。
【0032】また、Ybと同じ希土類元素であるY、E
r、Smを用いた試料No.10〜12およびAl2 3
焼結体とAlN焼結体の試料No.13、14では、抵抗
が1014Ωcmを越えるものであり、小さな吸着力しか
なかった。
【0033】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、静
電チャックの吸着面を、Ybを特定の比率で含有する窒
化ケイ素質焼結体により形成することにより、半導体製
造過程において少なくとも100℃から250℃にわた
る温度領域において安定した吸着特性を有し、残留吸着
力もなく、しかも優れた強度と耐衝撃性を具備する静電
チャックを提供できる。したがって、静電チャックとし
て優れた信頼性と長期安定性が得られる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は本発明の静電チャックの斜視図、
(b)は(a)のX−X線断面図である。
【符号の説明】
1 静電チャック 2 絶縁基体 3 誘電体層 4 電極層 5 吸着面 10 シリコンウエハ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜山 康三 鹿児島県国分市山下町1番4号 京セラ株 式会社総合研究所内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】被固体物吸着面が、窒化ケイ素を主成分と
    して、イッテルビウム(Yb)を酸化物換算で1〜20
    モル%の割合で含有する窒化ケイ素質焼結体からなるこ
    とを特徴とする静電チャック。
JP10018837A 1998-01-30 1998-01-30 静電チャック Pending JPH11220012A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10018837A JPH11220012A (ja) 1998-01-30 1998-01-30 静電チャック

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10018837A JPH11220012A (ja) 1998-01-30 1998-01-30 静電チャック

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH11220012A true JPH11220012A (ja) 1999-08-10

Family

ID=11982684

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10018837A Pending JPH11220012A (ja) 1998-01-30 1998-01-30 静電チャック

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH11220012A (ja)

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001253777A (ja) * 2000-03-13 2001-09-18 Ibiden Co Ltd セラミック基板
JP2002128568A (ja) * 2000-10-18 2002-05-09 Ngk Insulators Ltd 耐蝕性部材
US6541406B1 (en) 1999-11-15 2003-04-01 Ngk Insulators, Ltd. Silicon nitride sintered material and process for production thereof
JP2003243495A (ja) * 2002-10-30 2003-08-29 Ibiden Co Ltd セラミック基板
US6825555B2 (en) 2000-06-16 2004-11-30 Ibiden Co., Ltd. Hot plate

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6541406B1 (en) 1999-11-15 2003-04-01 Ngk Insulators, Ltd. Silicon nitride sintered material and process for production thereof
US6667264B2 (en) 1999-11-15 2003-12-23 Kiyoshi Araki Silicon nitride sintered material and process for production thereof
JP2001253777A (ja) * 2000-03-13 2001-09-18 Ibiden Co Ltd セラミック基板
US6825555B2 (en) 2000-06-16 2004-11-30 Ibiden Co., Ltd. Hot plate
JP2002128568A (ja) * 2000-10-18 2002-05-09 Ngk Insulators Ltd 耐蝕性部材
JP4641609B2 (ja) * 2000-10-18 2011-03-02 日本碍子株式会社 耐蝕性部材
JP2003243495A (ja) * 2002-10-30 2003-08-29 Ibiden Co Ltd セラミック基板

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3323135B2 (ja) 静電チャック
JP4482472B2 (ja) 静電チャック及びその製造方法
EP1801961A2 (en) Electrostatic chuck
JP4879929B2 (ja) 静電チャック及びその製造方法
JP2004521052A (ja) 高純度・低比抵抗の静電チャック
JPH08274147A (ja) ウェハ保持装置
KR101965895B1 (ko) 정전 척 및 그 제조 방법
US20050028739A1 (en) Semiconductor Manufacturing Apparatus
JP3663306B2 (ja) 窒化アルミニウム質焼結体およびそれを用いた静電チャック
JP2000332090A (ja) 静電チャックおよびその製造方法
JPH11220012A (ja) 静電チャック
JP5644161B2 (ja) 半導体保持用の静電チャックおよびその製造方法
JP4043219B2 (ja) 静電チャック
JPH10189698A (ja) 静電チャック
JP3623102B2 (ja) 静電チャック
JP3370532B2 (ja) 静電チャック
JP2001319967A (ja) セラミック基板の製造方法
JP2003261383A (ja) 窒化アルミニウム焼結体およびそれを用いた静電チャック
JP3667077B2 (ja) 静電チャック
JP2002324832A (ja) 静電チャック
JP2001274229A (ja) 静電チャックの製造方法およびセラミックヒータの製造方法
JPH11100271A (ja) セラミック抵抗体およびそれを用いた静電チャック
JP3588253B2 (ja) 静電チャック
JP3652862B2 (ja) 静電チャック及びプラズマ発生装置
JP4641758B2 (ja) 窒化アルミニウム焼結体およびそれを用いた静電チャック

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20050920

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20050927

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20060425