JPH11317441A - 静電チャック及びその評価方法 - Google Patents
静電チャック及びその評価方法Info
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Abstract
高温時の使用でも長寿命の静電チャックを提供するこ
と。また、その静電吸着力を絶縁性誘電層の成分によっ
て簡便に評価すること。 【解決手段】絶縁性誘電層が、AlON相を含む窒化ア
ルミニウム質焼結体で構成されてなる静電チャックにお
いて、そのAlON相含有量に基づいて静電吸着力の大
きさを判断することを特徴とする静電チャックの評価方
法。AlON相及び窒化ほう素を含有してなることを特
徴とする静電チャック用窒化アルミニウム質焼結体。セ
ラミックス基体、発熱抵抗体層、中間層、電極層及び絶
縁性誘電層が順次積層されてなる静電チャックにおい
て、上記絶縁性誘電層、上記中間層及び上記セラミック
ス基体が上記窒化アルミニウム質焼結体で構成されてな
ることを特徴とする静電チャック。
Description
その静電吸着力の評価方法に関する。
ハの搬送、パターン形成及びエッチング時にウエハの吸
着、保持等を行うのに静電チャックが使用されている。
の大型化に対応できる吸着力と、広範囲な温度域でウエ
ハを十分に保持する吸着力であり、従来より多くの提案
がある。例えば、窒化アルミニウム焼結体・膜を利用す
るものとして、電極上下に窒化アルミニウム焼結体の絶
縁性誘電層を形成させたもの(特開平4−304942
号公報)、窒化アルミニウム焼結体表面に導電層を形成
後、窒化アルミニウムの絶縁膜をCVD法により形成さ
せたもの(特開平7−326655号公報)、窒化アル
ミニウム焼結体の絶縁性誘電層の厚みを0.5〜5.0
mmとするもの(特開平9−134951号公報)など
である。
利用によって、ウエハの吸着力はかなり改善されてきて
おり、特に高温下での吸着力は100gf/cm2 をこ
えるものが得られるようになってきたが、室温付近の温
度域ではその吸着力が著しく低下するため、その改善が
要望されていた。
ためには、加熱源としてMo、TiN等の発熱抵抗体を
中間層を介して電極下面に設けた構造がとられている。
しかしながら、これら電極層及び発熱抵抗体層の埋設さ
れた静電チャックを高温下で使用する場合、各構成材料
の熱膨張率差から発生する熱応力によって窒化アルミニ
ウム焼結体・膜が割れたり剥離したりしてその寿命は短
いものであった。
てなされたものであり、その目的は室温下において優れ
た吸着力を示すとともに、高温時の使用でも長寿命の静
電チャックを提供することである。また、本発明の他の
目的は、窒化アルミニウム焼結体・膜を絶縁性誘電層と
する静電チャックにおいて、その静電吸着力をAlON
成分量から簡便に評価する方法を提供することである。
縁性誘電層が、AlON相を含む窒化アルミニウム質焼
結体で構成されてなる静電チャックにおいて、そのAl
ON相含有量に基づいて静電吸着力の大きさを判断する
ことを特徴とする静電チャックの評価法である。また、
AlON相及び窒化ほう素を含有してなることを特徴と
する静電チャック用窒化アルミニウム質焼結体である。
更に、本発明は、セラミックス基体、発熱抵抗体層、中
間層、電極層及び絶縁性誘電層が順次積層されてなる静
電チャックにおいて、上記絶縁性誘電層、上記中間層及
び上記セラミックス基体が上記窒化アルミニウム質焼結
体で構成されてなることを特徴とする静電チャックであ
る。
説明する。
め、通常、イットリア(Y2 O3 )等の焼結助剤を添加
して焼結される。得られた窒化アルミニウム焼結体の結
晶組織は、AlNが主相で、粒界相にはY2 O3 −Al
2 O3 化合物、例えば2Y2O3 ・Al2 O3 、Y2 O3
・Al2 O3 、3Y2 O3 ・5Al2 O3 が添加する
焼結助剤量に応じて析出する。このような窒化アルミニ
ウム焼結体を静電チャックの絶縁性誘電層に用いると、
高温下ではウエハの吸着力を高めることができるが、温
度が低下するに従いその吸着力が低下し、室温下では1
0gf/cm2以下の吸着力であった。
ルミニウム焼結体の製造条件を種々変えて異なる結晶組
織の窒化アルミニウム焼結体を製造し、その結晶組織と
吸着力との関連を究明した結果、驚くべきことに、Al
ON相の存在量に比例して室温下における吸着力が飛躍
的に向上し、また高温下の使用における長寿命化は窒化
ほう素(BN)の添加によって達成できることを見いだ
したものである。
ニウム質焼結体は、窒化アルミニウム焼結体中にAlO
N相と窒化ほう素を存在させたものであり、AlON相
は少量でも室温下におけるウエハの静電吸着力を向上さ
せることができる。また、AlON相の存在量に比例し
て静電吸着力が向上するので、その割合を知ることによ
って、静電チャックの静電吸着力を簡便に判断すること
ができる。
析によってその存在を確認することができ、またその割
合は酸素含有量で規定するものとする。すなわち、本発
明における窒化アルミニウム質焼結体の結晶相は、窒化
アルミニウムの主相、AlON及び窒化ほう素の副相か
らなり、その他に微量な3Y2 O3 ・5Al2 O3 相が
粒界相に存在することもあるが、その割合は微量であり
それを窒化アルミニウム質焼結体中の酸素含有量に換算
しても多くても0.5重量%未満であるので、本発明に
おいては0.5重量%以上の酸素含有量がAlON相と
なる。
しい酸素含有量は、1〜6重量%特に2〜5.5重量%
である。AlON相(酸素含有量)が上記よりも少量で
は室温下の吸着力を10gf/cm2 以上に向上させる
ことができず、また上記よりも多いと、窒化アルミニウ
ム質焼結体が緻密質でなくなってそれ自体の強度低下が
起こり、更にはリーク電流が発生するなどして静電チャ
ックには不適当なものとなる。酸素含有量は、LECO
社製ON分析装置を用いて測定することができる。
ム質焼結体には、その高温下の使用時の耐熱衝撃性を高
め、静電チャックの長寿命化を達成するために窒化ほう
素が含まれている。窒化ほう素の存在によって、300
℃をこえる高温下で繰り返し使用しても静電チャックが
割れたり、電極層又は発熱抵抗体層との界面で剥離した
りすることが著しく少なくなる。
ON相と反応しないため、その割合は原料調製時の配合
量によって規定することができる。すなわち、窒化アル
ミニウム粉末100重量部に対し窒化ほう素粉末10重
量部以下であることが好ましい。これよりも多くなる
と、窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導性が低下し、特
に大型ウエハの均熱に時間を要してしまう。なお、Al
ON相の存在によっても熱伝導性が低下するので、本発
明においては、窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率を
90W/m・K以上保持させて、上記割合でAlON相
と窒化ほう素を存在させることが好ましい。
結体は、AlON相を生成させるため、窒化アルミニウ
ム粉末にアルミナ(Al2 O3 )粉末を添加するととも
に、窒化ほう素粉末を配合し、成形後、窒素、アルゴン
等の非酸化性雰囲気下、温度1800℃程度又はそれ以
上の高温で焼成することによって製造することができ
る。この場合、窒化アルミニウム粉末に含まれる酸素量
を考慮しアルミナ粉末の添加量を制御することが必要と
なる。具体的には、酸素含有量1重量%程度の窒化アル
ミニウム粉末100重量部に対し、アルミナ粉末1〜9
重量部が好ましく、更に窒化アルミニウム粉末100重
量部に対し、1重量部以下特に0.5重量部以下のイッ
トリア粉末を添加するが好ましい。
体、発熱抵抗体層、中間層、電極層及び絶縁性誘電層が
順次積層されてなるものにおいて、その絶縁性誘電層、
中間層及びセラミックス基体を上記窒化アルミニウム質
焼結体で構成したものである。ここで、電極層はW等で
あり、発熱抵抗体層はMo、TiN等である。
本発明を説明する。
リア粉とアルミナ粉を種々混合し、更に窒化アルミニウ
ム粉100重量部に対し窒化ほう素粉を表1の割合(重
量部)で配合し、アクリル系バインダーを用い、静電チ
ャックの絶縁性誘電層及び中間層を形成するための、厚
み500μmのシートをそれぞれ成形した。一方、同様
の混合物を用い、静電チャックのセラミックス基体を形
成するための、厚み4mmの板状体を成形した。
にタングステン電極を、また中間層形成用シートの下面
にモリブデン発熱抵抗体をそれぞれペースト印刷してか
ら圧着・積層し、更にそれをセラミックス基体形成用板
状体面に圧着・積層し、脱脂処理した後、窒素雰囲気
中、1850℃で常圧焼成を行って、直径200mm
で、セラミックス基体、発熱抵抗体層、中間層、電極層
及び絶縁性誘電層が順次積層されてなる静電チャックを
製造した。
(25℃)で400Vの電圧を印加し、静電吸着力を測
定した。また、発熱抵抗体により、室温から800℃ま
で繰り返し通電処理を行い、静電チャックの構成部材の
割れ・剥離等の発生の有無を調べた。それらの結果を表
2に示す。
ルミニウム質焼結体の結晶相及び酸素含有量をX線回折
分析及びLECO社製ON分析装置により測定した。ま
た、熱伝導率を測定した。それらの結果を表1に示す。
着力が大で、高温時の使用でも長寿命な静電チャックが
提供される。
Claims (3)
- 【請求項1】 絶縁性誘電層が、AlON相を含む窒化
アルミニウム質焼結体で構成されてなる静電チャックに
おいて、そのAlON相含有量に基づいて静電吸着力の
大きさを判断することを特徴とする静電チャックの評価
方法。 - 【請求項2】 AlON相及び窒化ほう素を含有してな
ることを特徴とする静電チャック用窒化アルミニウム質
焼結体。 - 【請求項3】 セラミックス基体、発熱抵抗体層、中間
層、電極層及び絶縁性誘電層が順次積層されてなる静電
チャックにおいて、上記絶縁性誘電層、上記中間層及び
上記セラミックス基体が請求項2記載の窒化アルミニウ
ム質焼結体で構成されてなることを特徴とする静電チャ
ック。
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JP12315198A JP3794823B2 (ja) | 1998-05-06 | 1998-05-06 | 静電チャック及びその評価方法 |
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