WO2001086717A1 - Mandrin electrostatique - Google Patents

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WO2001086717A1
WO2001086717A1 PCT/JP2001/003861 JP0103861W WO0186717A1 WO 2001086717 A1 WO2001086717 A1 WO 2001086717A1 JP 0103861 W JP0103861 W JP 0103861W WO 0186717 A1 WO0186717 A1 WO 0186717A1
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electrostatic
ceramic substrate
weight
ceramic
electrostatic chuck
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PCT/JP2001/003861
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Yasuji Hiramatsu
Yasutaka Ito
Original Assignee
Ibiden Co., Ltd.
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    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/26—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base
    • H05B3/265—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor mounted on insulating base the insulating base being an inorganic material, e.g. ceramic

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck mainly used in the semiconductor industry, and more particularly to an electrostatic chuck that is thin, has a small heat capacity, and is excellent in temperature rise and fall characteristics.
  • Semiconductors are extremely important products required in various industries.Semiconductor chips are manufactured by, for example, slicing a silicon single crystal to a predetermined thickness to produce a silicon wafer, and then adding a plurality of silicon wafers to the silicon wafer. It is manufactured by forming integrated circuits and the like.
  • a semiconductor wafer such as a silicon wafer is placed on a device capable of performing various processes, and various processes such as etching and CVD are performed. Form.
  • an electrostatic chuck provided with an electrostatic electrode for adsorbing and fixing a semiconductor wafer inside the apparatus is widely used.
  • an oxide ceramic or nitride ceramic such as alumina is used as a material for forming the electrostatic chuck.
  • an electrostatic electrode is provided on a ceramic substrate, a thin dielectric film is formed on the electrostatic electrode, and a semiconductor wafer is coulombed through the dielectric film. It is attracted to the ceramic substrate by force.
  • the electrostatic chuck is usually provided with a means for heating a ceramic substrate such as a resistance heating element.
  • Such a ceramic-based electrostatic chuck has a large Young's modulus (strength) even at high temperatures, so the thickness of the ceramic substrate can be made relatively thin and the electrostatic chuck can be lightened.
  • the temperature of the outer peripheral part will decrease significantly and the heating surface will not have uniform temperature. Problem has occurred.
  • the present invention has been made in order to solve these problems, and even if the diameter of the ceramic substrate exceeds 19 O mm, and particularly if the ceramic substrate becomes large, such as exceeding 300 mm, the temperature is raised. It is another object of the present invention to provide an electrostatic chuck having a sufficiently high temperature decreasing speed.
  • the present inventors have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, by reducing the thickness of the ceramic substrate to 2 Omm or less and further reducing the heat capacity, it is possible to prevent a decrease in temperature rise / fall characteristics. They have found that they can do this and completed the present invention.
  • a first aspect of the present invention is an electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode.
  • the ceramic substrate has a diameter of more than 19 Omm and a thickness of 2 Omm or less, and the ceramic dielectric film contains 0.1 to 20% by weight of oxygen. I do.
  • the thickness of the ceramic substrate can be reduced to 2 O mm or less.
  • the temperature drop in the outer peripheral portion can be reduced as much as possible and the heat capacity can be reduced, an electrostatic chuck capable of quickly raising and lowering the temperature can be realized.
  • the semiconductor substrate is easily bent under its own weight, and a gap is formed between the semiconductor substrate and the ceramic substrate, making it difficult to uniformly heat the semiconductor wafer. As the substrate becomes thinner and thinner, the amount of deflection increases.
  • the ceramic dielectric film contains 0.1 to 20% by weight of oxygen, the rigidity is improved and the amount of deflection can be reduced.
  • a resistance heating element is used as the temperature control means. After applying the conductor paste to the green sheet or sintered body, heating and firing, or by embedding the metal wire in the molded body and firing, the resistance heating element can be formed relatively easily. It is.
  • an electrostatic chuck in which a ceramic substrate is provided with temperature control means, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode.
  • the ceramic substrate is characterized in that its diameter exceeds 30 Omm and its thickness is 2 Omm or less.
  • the diameter of the ceramic substrate exceeds 30 O mm, the area of the outer peripheral side surface increases, and heat is taken away by contact with air, so that the temperature of the outer peripheral portion is greatly reduced.
  • the thickness of the substrate is adjusted to 2 Omm or less, the contact area between the side surface and the air is reduced, heat is hardly dissipated, and the temperature of the outer peripheral portion is reduced. Since the heat capacity is reduced as well as the size, it is possible to realize an electrostatic chuck capable of quickly raising and lowering the temperature.
  • the ceramic dielectric film contains oxygen in the range of 0 :! to 20% by weight.
  • the substrate thickness is set to 20 mm or less, it will bend easily under its own weight, and a gap will be created between the semiconductor wafer and the ceramic substrate to uniformly heat the semiconductor wafer. And the chucking force varies. Therefore, by including 0.1 to 20% by weight of oxygen in the ceramic dielectric film, the rigidity is improved and the deflection can be reduced.
  • a resistance heating element is used as the temperature control means. Heating and firing after applying the conductor paste to the green sheet and sintered body, or firing after embedding the metal wire in the molded body Thereby, the resistance heating element can be formed relatively easily.
  • the ceramic dielectric film includes:
  • the thickness be 50 to 500 / m. This is because the amount of deflection of the ceramic substrate can be reduced.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-390442 discloses an electrostatic chuck composed of a ceramic substrate having a thickness of 1 O mm and a diameter of 150 mm.
  • the present invention will solve the problem. Does not occur in the first place.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-86379 discloses an electrostatic chuck composed of a ceramic substrate having a thickness of 5 mm and a diameter of 21 O mm. There is not enough rigidity. As a result, the chucking force varies.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-72260 discloses a ceramic substrate having a diameter of 20 O mm and a thickness of 12 mm.
  • a ceramic substrate having a diameter of 20 O mm and a thickness of 12 mm.
  • all of these known techniques relate to a substrate having a diameter of less than 30 Omm, and the problem of a decrease in the temperature of the outer periphery of the substrate cannot be recalled.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG.
  • FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the electrostatic chuck shown in FIG.
  • FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.
  • FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.
  • FIG. 6 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.
  • FIG. 7 (a) to (d) are longitudinal sectional views schematically showing a part of the manufacturing process of the first and second electrostatic chucks.
  • FIG. 8 is a horizontal cross-sectional view schematically showing one example of the electrostatic electrode constituting the first and second electrostatic chucks of the present invention.
  • FIG. 9 is a horizontal cross-sectional view schematically showing one example of the electrostatic electrodes constituting the first and second electrostatic checks of the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a state where the first and second electrostatic chucks of the present invention are fixed to a support container. Explanation of reference numerals
  • a first aspect of the present invention is an electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode.
  • the ceramic substrate has a diameter of more than 190 mm and a thickness of not more than 20 mm, and the ceramic dielectric film contains 0.1 to 20% by weight of oxygen.
  • Electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode.
  • FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an embodiment of the first electrostatic chuck of the present invention
  • FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view taken along line BB of the electrostatic chuck shown in FIG.
  • a positive electrode electrostatic layer 2 composed of a semicircular arc-shaped portion 2a and a comb tooth portion 2b is formed on the surface of a disc-shaped ceramic substrate 1;
  • An electrostatic electrode layer comprising a chuck negative electrode electrostatic layer 3 comprising a comb tooth portion 3b and a comb tooth portion 3b is formed facing each other so as to intersect the comb tooth portion 2b and the comb tooth portion 3b.
  • a thin ceramic dielectric film 4 is formed on a ceramic substrate 1 including an electrode layer.
  • this chuck positive electrostatic layer 2 and the chuck negative electrostatic layer 3 is a + side and one side of each DC power source connected, the DC voltage V 2 is that where they will be applied.
  • a silicon wafer 9 is mounted on the electrostatic chuck 101 and is grounded.
  • a resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 3 is provided to control the temperature of the silicon wafer 9, and both ends of the resistance heating element 5 are provided.
  • the external terminal pin 6 is connected and fixed, and a voltage is applied.
  • the ceramic substrate 1 supports a bottomed hole 11 for inserting a temperature measuring element and a silicon wafer 9 as shown in FIG.
  • a through-hole 12 is formed for inserting a lifter pin (not shown) that moves up and down.
  • the resistance heating element 5 is located on the bottom of the ceramic substrate. It may be formed on a surface.
  • the silicon wafer 9 causes the electrostatic force between the chucking positive electrode electrostatic layer 2 and the chucking negative electrode electrostatic layer 3 to increase. Is absorbed and fixed to the ceramic dielectric film 4 by a special action (Coulomb force).
  • the ceramic substrate constituting the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention has a diameter exceeding 190 mm. This is to cope with an increase in the size of the silicon wafer.
  • the diameter of the ceramic substrate is desirably 200 mm or more, and particularly desirably greater than 200 mm. In particular, it is more desirable that the thickness be 30 O mm or more. This is to deal with the next generation of semiconductor wafers.
  • the ceramic substrate has a thickness of 20 mm or less, preferably 10 mm or less. This is because as the size of the electrostatic chuck increases, the thickness decreases to reduce the heat capacity. In addition, when the diameter of the ceramic substrate is 30 O mm or more, the area of the outer periphery becomes large, and the contact area with the atmospheric gas such as air becomes large, so that the temperature of the outer periphery decreases significantly. Therefore, the contact area is reduced by reducing the thickness of the ceramic substrate. As a result, a decrease in the temperature of the outer peripheral portion is prevented.
  • the thickness of the ceramic substrate is preferably 1 to 5 mm. This is because variations in the temperature of the heated surface are reduced.
  • the ceramic dielectric film constituting the electrostatic chuck of the first aspect of the present invention contains 0.1 to 20% by weight of oxygen.
  • the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention has the above-described configuration, and for example, has an embodiment as shown in FIGS.
  • the ceramic dielectric film constituting the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention is provided so as to cover the electrostatic electrodes formed on the ceramic substrate.
  • the ceramic material forming the ceramic dielectric film is not particularly limited, and examples thereof include a nitride ceramic, a carbide ceramic, and an oxide ceramic.
  • nitride ceramic examples include metal nitride ceramics, for example, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride, and the like.
  • carbide ceramic examples include metal carbide ceramics, for example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide, tantalum carbide, tungsten carbide, and the like.
  • oxide ceramic examples include metal oxide ceramics, for example, alumina, zirconia, cordierite, mullite, and the like.
  • These ceramics may be used alone or in combination of two or more.
  • nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high.
  • Aluminum nitride is the most preferable among the nitride ceramics. This is because the thermal conductivity is as high as 18 O W / m ⁇ K.
  • the ceramic dielectric film from 0.1 to 2 0 weight 0/0 of oxygen and this comprising the desirable. If the amount is less than 0.1% by weight, the withstand voltage cannot be ensured. Conversely, if the amount exceeds 5% by weight, the withstand voltage also decreases due to the decrease in the high temperature withstand voltage characteristics of the oxide. On the other hand, if the oxygen content exceeds 20% by weight, the thermal conductivity decreases and the temperature rise and fall characteristics deteriorate.
  • these raw material powders are heated in the air or oxygen, or a metal oxide is mixed with the raw material powders and baked.
  • the metal oxide for example, Ittorya (Y 2 0 3), alumina (A l 2 0 3), rubidium oxide (R b 2 0), lithium oxide (L i 2 0), carbonate Karushiu arm (C a C 0 3), and the like.
  • the amount of addition of these metal oxides is 1 to 100 parts by weight of the nitride ceramic. ⁇ 20 parts by weight is preferred.
  • the dielectric film may be made of silicon carbide containing B, C, Be, BeO, or the like as a sintering aid. This is because of its high mechanical strength and excellent heat resistance.
  • the ceramic dielectric film desirably contains carbon. If it is not desired to lower the thermal conductivity of the ceramic dielectric film at high temperatures (around about 500 ° C), it is desirable to add crystalline carbon, which lowers the volume resistivity at high temperatures. If not, it is desirable to add amorphous carbon. Therefore, in some cases, by adding both, both the volume resistivity and the thermal conductivity can be appropriately adjusted.
  • Crystalline carbon can be determined by 1 5 5 0 cm- 1 and around 1 3 3 3 cm one 1 near the peak magnitude when measuring Ramansu Bae-vector.
  • the content is preferably 5 to 500 Oppm. If the carbon content is less than 5 ppm, radiant heat will be low, and it will be difficult to hide the electrostatic electrode.On the other hand, if the carbon content exceeds 500 ppm, densification and volume resistance will be reduced. It is difficult to suppress the rate from decreasing.
  • the content of carbon is more preferably from 100 to 2000 ppm.
  • a raw material powder, a resin or the like, and a solvent are mixed to produce a molded body. It is only necessary to add carbohydrates or the like and degrease the molded body in an atmosphere containing less oxygen or a non-oxidizing atmosphere. Further, an amorphous carbon may be produced by heating a carbohydrate or a resin which easily becomes amorphous by heating sucrose or the like, and may be added. Further, when crystalline carbon is added, crystalline carbon black or graphite powder obtained by pulverizing graphite may be used.
  • the thickness of the ceramic dielectric film is desirably 50 to 500 ⁇ . If the thickness of the ceramic dielectric film is less than 50 m, a sufficient withstand voltage cannot be obtained because the film thickness is too thin. In some cases, dielectric breakdown may occur in the conductor film, and the rigidity is low, so that bending of the ceramic substrate cannot be prevented. On the other hand, if the thickness of the ceramic dielectric film exceeds 500 ⁇ , the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode is increased, and the ability to adsorb the silicon wafer is reduced. The thickness of the ceramic dielectric film is more preferably 50 to 150 ⁇ m.
  • the porosity of the ceramic dielectric film is preferably 5% or less, and the maximum pore size is preferably 50 ⁇ m or less.
  • the ratio of the pore diameter to the thickness of the ceramic dielectric film increases, and the proportion of the pores communicating with each other also increases. Is to be reduced.
  • the porosity is more preferably 0 or 3% or less, and the pore diameter of the maximum pore is more preferably 0 or 10 / m or less.
  • the porosity and the maximum pore size are adjusted by the pressurization time, pressure, temperature, and additives such as SiC and BN during sintering. Since SiC and BN inhibit sintering, pores can be introduced.
  • the measurement of the maximum pore diameter is performed by preparing five samples, polishing the surface of the sample to a mirror surface, and photographing the surface with an electron microscope at 10 times at a magnification of 2000 to 5000 times. Then, the largest pore diameter is selected in the photographed photograph, and the average of 50 shots is defined as the largest pore diameter.
  • the porosity is measured by the Archimedes method. Pulverize the sintered body, put the pulverized material in an organic solvent or mercury, measure the volume, determine the true specific gravity from the weight and volume of the pulverized material, and calculate the porosity from the true specific gravity and apparent specific gravity You do it.
  • the ceramic dielectric film may have a certain amount of pores, because the surface of the ceramic dielectric film has a certain number of open pores so that the de-chiacking can be performed smoothly. Because you can.
  • Electrostatic electrodes formed on ceramic substrates include, for example, metal or conductive Ceramic sintered bodies, metal foils and the like can be mentioned.
  • the metal sintered body is preferably made of at least one selected from the group consisting of tungsten and molybdenum. It is desirable that the metal foil is also made of the same material as the metal sintered body. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have sufficient conductivity as electrodes.
  • the conductive ceramic at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used as the conductive ceramic.
  • nitride ceramics, carbide ceramics, c the nitride ceramic include oxide ceramics such as, the carbide ceramic, the oxide Examples of the ceramic include those described in the description of the ceramic dielectric film.
  • nitride ceramics and carbide ceramics are desirable. These have high thermal conductivity and can transmit the heat generated by the resistance heating element well. .
  • the ceramic dielectric film and the ceramic substrate be the same material.
  • the green sheets can be easily produced.
  • Aluminum nitride is the most preferable among the nitride ceramics. This is because the thermal conductivity is as high as 18 O W / m ⁇ K.
  • the ceramic substrate may contain carbon. This is because high radiant heat is obtained.
  • the carbon content is preferably about 5 to 500 ppm.
  • the carbon may be crystalline such as graphite powder, or may be amorphous formed of a carbohydrate or resin which is likely to be amorphous, and may be crystalline or amorphous. You may use both of the qualities.
  • the metal oxide is contained in the ceramic such as the nitride ceramic constituting the ceramic substrate, as in the case of the ceramic dielectric film.
  • the porosity of the ceramic substrate is preferably 5% or less, and the maximum pore diameter is preferably 50 m or less.
  • the porosity is more preferably 0 or 3% or less,
  • the pore diameter of the maximum pore is more preferably 0 or 10 ⁇ or less.
  • FIG. 8 and 9 are horizontal cross-sectional views schematically showing electrostatic electrodes of another electrostatic chuck.
  • a semicircular chuck is provided inside the ceramic substrate 1.
  • a positive electrode electrostatic layer 22 and a chuck negative electrode electrostatic layer 23 are formed.
  • a chuck positive electrode electrostatic layer 3 2 a formed by dividing a circle into four inside a ceramic substrate 1. , 32b and the check negative electrode electrostatic layers 33a, 33b.
  • the two positive electrode electrostatic layers 22a and 22b and the two chuck negative electrode electrostatic layers 33a and 33b are formed so as to cross each other.
  • An RF electrode may be provided on the electrostatic chuck, and the electrostatic electrodes may be provided on both sides of the ceramic substrate.
  • the number of divisions is not particularly limited, and may be five or more, and the shape is not limited to a sector.
  • a temperature control means such as a resistance heating element is provided. This is because it is necessary to perform CVD processing and the like while heating the silicon wafer placed on the electrostatic chuck.
  • the temperature control means examples include a Peltier element (see FIG. 6) in addition to the resistance heating element 5 shown in FIG.
  • the resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate, or may be provided on the bottom surface of the ceramic substrate.
  • a support container into which the electrostatic chuck is fitted may be provided with a cooling means such as a blowing port for a refrigerant such as air.
  • the resistance heating element When the resistance heating element is provided inside the ceramic substrate, a plurality of layers may be provided. In this case, it is desirable that the patterns of the respective layers are formed so as to complement each other, and that the patterns are formed in some layers when viewed from the heating surface. For example, the structures are staggered with respect to each other.
  • the resistance heating element When the resistance heating element is embedded in the ceramic substrate, it is desirable to provide the resistance heating element within a range of 60% of its thickness from the bottom surface. This is because the heat is diffused before reaching the heating surface, and the temperature of the heating surface tends to be uniform.
  • the resistance heating element examples include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and a metal wire.
  • the metal sintered body is selected from tungsten and molybdenum. At least one kind is preferred. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.
  • the conductive ceramic at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used.
  • a noble metal gold, silver, palladium, platinum
  • nickel nickel
  • silver, silver-palladium, or the like can be used.
  • the metal particles used in the metal sintered body may be spherical, scaly, or a mixture of spherical and scaly.
  • a metal oxide may be added to the metal sintered body.
  • the use of the metal oxide is for bringing the ceramic substrate and the metal particles into close contact with each other.
  • the reason why the metal oxide improves the adhesion between the ceramic substrate and the metal particles is not clear, but the surface of the metal particles is slightly formed with an oxide film, and the ceramic substrate is made of oxide.
  • an oxide film is formed on the surface. Therefore, it is considered that this oxide film is sintered and integrated on the surface of the ceramic substrate via the metal oxide, and the metal particles adhere to the ceramic substrate.
  • the metal oxide for example, lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 0 3), alumina, said thoria, at least one is good preferable selected from titania. This is because these oxides can improve the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the resistance value of the resistance heating element.
  • the metal oxide is contained in an amount of 0.1 part by weight or more and less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal particles. By using the metal oxide in this range, the resistance value does not become too large, and the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate can be improved.
  • lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 0 3), alumina, Germany thoria, ratio of titania in case of the 1 0 0 parts by weight of the total amount of metal oxides, oxidation lead 1 ⁇ 10 parts by weight, silica 1 ⁇ 30 parts by weight, boron oxide 5 ⁇ 50 parts by weight, zinc oxide 20 ⁇ 70 parts by weight, alumina 1 ⁇ 10 parts by weight, yttria 1 ⁇ 5 0 parts by weight, and preferably 1 to 50 parts by weight of titania.
  • the resistance heating element 15 is a sintered body of metal particles, and is easily oxidized when exposed, and the oxidation changes the resistance value. Therefore, oxidation can be prevented by coating the surface with a metal layer 150.
  • the thickness of the metal layer 150 is desirably 0.1 to 10 / im. The reason for this is that oxidation of the resistance heating element can be prevented without changing the resistance value of the resistance heating element.
  • the metal used for the coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum, and nickel is preferable. Of these, nickel is even more preferred.
  • the resistance heating element needs a terminal to connect to the power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder, but nickel prevents heat diffusion in the solder.
  • Kovar terminal pins can be used as connection terminals.
  • the resistance heating element When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, no coating is required because the surface of the resistance heating element is not oxidized. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, a part of the surface of the resistance heating element may be exposed.
  • a ceramic substrate is manufactured by pouring ceramic powder or the like into a mold, producing a molded body, and firing the molded body, a metal foil and a metal wire are embedded in the molded body to reduce the resistance heating element. Can be provided.
  • the metal foil used as the resistance heating element it is preferable to use a nickel foil or a stainless steel foil which is patterned by etching or the like to form a resistance heating element.
  • the patterned metal foil may be bonded with a resin film or the like.
  • the metal wire examples include a tungsten wire and a molybdenum wire.
  • a Peltier element is used as the temperature control means, it is advantageous that both heat generation and cooling can be performed by changing the direction of current flow.
  • the Peltier element 8 is formed by connecting p-type and n-type thermoelectric elements 81 in series and joining them to a ceramic substrate 82 or the like.
  • Peltier device examples include silicon-germanium-based, bismuth-antimony-based, and lead / tellurium-based materials.
  • a chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3 are provided between a ceramic substrate 1 and a ceramic dielectric film 4.
  • the electrostatic chuck 101 has a configuration in which a resistance heating element 5 is provided inside the ceramic substrate 1.
  • a chuck is provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4.
  • the electrostatic chuck 201 has a configuration in which the positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided, and the resistance heating element 15 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1.
  • a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4, and a metal wire 7 as a resistance heating element is buried inside the ceramic substrate 1.
  • connection portions (through holes) 16 and 17 for connecting these to external terminals are required.
  • the throughhorns 16 and 17 are formed by filling a conductive ceramic such as tungsten paste, refractory metal such as molybdenum paste, tungsten carbide, and molybdenum carbide.
  • connection portions (through holes) 16 and 17 is preferably 0.1 to 1 Omm. This is because cracks and distortion can be prevented while preventing disconnection.
  • the external terminal pins 6 and 18 are connected using these through holes as connection pads (see Fig. 7 (d)).
  • connection is made with solder or brazing material.
  • Au—Ni alloy is desirable for gold brazing. This is because Au—Ni alloy has excellent adhesion to tungsten.
  • the ratio of Au / Ni is desirably [81.5 to 82.5 (weight 0 /.)] [18.5 to: 17.5 (% by weight)].
  • the thickness of the Au—Ni layer is preferably 0.1 to 50 Atm. This is because the range is sufficient to secure the connection. Moreover, when used at a high temperature of 10- 6 ⁇ 10- 5 P a 500 ⁇ 1000 ° C in a high vacuum of Au- but deteriorated in Cu alloy, it is advantageous no such degradation in the Au-N i alloy. Further, the amount of impurity elements in the Au-Ni alloy is desirably less than 1 part by weight when the total amount is 100 parts by weight.
  • thermocouple can be embedded in the bottomed hole 12 of the ceramic substrate 1 as necessary. This is because the temperature of the resistance heating element can be measured with a thermocouple, and the temperature can be controlled by changing the voltage and current based on the data.
  • the size of the joining part of the metal wires of the thermocouple is preferably equal to or larger than the wire diameter of each metal wire and 0.5 mm or less.
  • thermocouple examples include K-type, R-type, B-type, S-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples, as described in JIS-C-1 602 (1980).
  • FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a supporting container 41 for disposing the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention having the above configuration.
  • the electrostatic chuck 101 is fitted into the support container 41 via a heat insulating material 45.
  • a refrigerant outlet 42 is formed in the support container 11. The refrigerant is blown from the refrigerant inlet 44, passes through the refrigerant outlet 42, and exits from the suction inlet 43.
  • the electrostatic chuck 101 can be cooled by the action of the refrigerant.
  • the support container may be configured such that, after placing the ceramic substrate on the upper surface of the support container, the ceramic substrate is fixed with a fixing member such as a bolt.
  • the electrostatic chuck of the first aspect of the present invention can be used at 100 to 800 ° C.
  • an example of the method for manufacturing the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention will be described with reference to the cross-sectional views shown in FIGS.
  • ceramic powders such as oxide ceramics, oxygen-containing nitride ceramics, and carbide ceramics obtained by firing in an oxidizing atmosphere are mixed with auxiliaries, binders, solvents, etc.
  • the paste is prepared, and the paste is formed into a sheet shape by a doctor-blade method or the like to produce a green sheet 50.
  • a sintering aid such as yttria or carbon may be added.
  • green sheet 50 laminated on a green sheet on which a later-described electrostatic electrode layer printed body 51 is formed is a layer to be the ceramic dielectric film 4.
  • binders examples include an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellulose solvent, polyvinyl alcohol, and the like. At least one selected from these can be used as a binder for forming a ceramic substrate. .
  • the solvent is preferably at least one selected from ⁇ -terbineol and glycol.
  • the green sheet 50 may be provided with a through hole for penetrating the lifter pin of the silicon wafer and a concave portion for embedding a thermocouple.
  • the through hole and the recess can be formed by punching or the like.
  • the thickness of the green sheet 50 is preferably about 0.1 to 5 mm.
  • the green sheet 50 is printed with a conductive paste to be an electrostatic electrode layer and a resistance heating element.
  • the printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage ratio of the green sheet 50, thereby forming the printed body 51 of the electrostatic electrode layer and the printed body 52 of the resistance heating element layer.
  • the printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramic, metal particles, and the like.
  • carbides of tungsten or molybdenum are most suitable. This is because they are not easily oxidized and the thermal conductivity is not easily reduced.
  • metal particles for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel, and the like can be used.
  • the average particle diameter of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 m. This is because it is difficult to print the conductive paste when these particles are too large or too small.
  • a paste 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, at least one kind of binder selected from acrylic, ethylcellulose, butyl cellulose solvent and polyvinyl alcohol 1.5 to 10 parts by weight
  • the conductor paste prepared by mixing at least 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from the group consisting of ⁇ -terpineol, glycol, ethyl alcohol and butanol is most suitable.
  • the paste formed for the conductor is filled in the holes formed by punching or the like, to obtain through-hole prints 53, 54.
  • a Darline sheet 50 having prints 51, 52, 53, 54 and a green sheet 50 having no print are laminated.
  • the green sheet 50 having no printed body is laminated on the side where the resistance heating element is formed, in order to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized when firing the formation of the resistance heating element. It is. If baking for forming the resistance heating element is performed with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal which is difficult to oxidize such as nickel. Furthermore, A u _ N i It is preferable to coat with gold brazing.
  • the laminate is heated and pressed to sinter the Darline sheet and the conductor paste.
  • the heating temperature is preferably from 1,000 to 200 ° C.
  • the pressure is preferably from 100 to 200 kg / cm 2 , and these heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere.
  • the inert gas argon, nitrogen, or the like can be used.
  • through holes 16 and 17, chuck positive electrode electrostatic layer 2, chuck negative electrode electrostatic layer 3, resistance heating element 5 and the like are formed.
  • blind holes 13 and 14 for connecting external terminals are provided.
  • At least a part of the inner walls of the blind holes 13 and 14 is conductive, and the conductive inner walls are connected to the chuck positive electrostatic layer 2, the chuck negative electrostatic layer 3, the resistance heating element 5, and the like. It is desirable to have been.
  • external terminals 6 and 18 are provided in blind holes 13 and 14 through brazing material such as gold brazing. Further, if necessary, a bottomed hole 12 can be provided, and a thermocouple can be embedded therein.
  • alloys such as silver-lead, lead-tin, and bismuth soot can be used.
  • the thickness of the solder layer is preferably 0.1 to 50 / m. This is because the range is sufficient to secure the connection by soldering.
  • the electrostatic chuck 101 (see FIG. 1) is taken as an example.
  • a ceramic substrate having an electrostatic electrode layer is manufactured.
  • a conductor paste is printed and fired on the bottom surface of the ceramic substrate to form a resistance heating element 15 and then a metal layer 150 is formed by electroless plating or the like.
  • the electrostatic chuck 301 when manufacturing the electrostatic chuck 301 (see Fig. 5), when the ceramic powder (granules) is put into a mold or the like to form a molded body, the metal foil and the metal wire are used as an electrostatic electrode. Or it may be embedded as a resistance heating element and sintered.
  • a Peltier element may be joined to the ceramic substrate via a sprayed metal layer or the like.
  • an electrostatic chuck in which a ceramic substrate is provided with temperature control means, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode.
  • the above-mentioned ceramic substrate is an electrostatic chuck characterized in that its diameter exceeds 3 O Omm and its thickness is 2 O ram or less.
  • 1 to 10 are diagrams schematically showing an example of the second embodiment of the present invention.
  • the diameter of the ceramic substrate constituting the electrostatic chuck according to the second aspect of the present invention exceeds 300 mm. This is in order to cope with the enlargement of the silicon wafer and to cope with the next-generation semiconductor wafer.
  • the ceramic substrate has a thickness of 2 Omm or less, preferably 10 mm or less. This is because as the size of the electrostatic chuck increases, its thickness decreases and its heat capacity decreases. In addition, when the diameter of the ceramic substrate is 30 Omm or more, the area of the outer periphery becomes large, and the contact area with the atmospheric gas such as air becomes large, so that the temperature of the outer periphery decreases remarkably. Therefore, the contact area is reduced by reducing the thickness of the ceramic substrate. As a result, a decrease in the temperature of the outer peripheral portion is prevented.
  • the configuration of the ceramic substrate, ceramic dielectric film, resistance heating element, thermocouple, etc. of the electrostatic chuck according to the second aspect of the present invention other than the above is the same as that of the electrostatic chuck of the first aspect of the present invention. Therefore, the description is omitted.
  • the diameter of the ceramic substrate is set to exceed 30 Omm, and 0.1 to 20% by weight of oxygen is contained in the ceramic dielectric film.
  • the method is the same as the first method for manufacturing an electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention except that it is desirably contained, so that the description thereof will be omitted.
  • Aluminum nitride powder manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1.1 ⁇
  • yttria average particle size: 0.4 ⁇
  • acrylic binder 11.5 parts by weight Parts
  • 0.5 parts by weight of dispersant and 1-butanol and ethanol A paste mixed with 53 parts by weight of alcohol was used and molded by a doctor blade method to obtain a green sheet having a thickness of 0.47 mm.
  • the green sheet is dried at 80 ° C for 5 hours, and then punched with a through hole for inserting a lifter pin for a semiconductor wafer having a diameter of 1.8 mm, 3.0 mm, or 5.0 mm. And a part to be a through hole for connection to external terminals.
  • a conductive paste was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 ⁇ , 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an ⁇ -terbineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant.
  • This conductor paste was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer.
  • the printing pattern was a concentric pattern.
  • a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet by screen printing.
  • conductive paste B was filled into through holes for through holes for connecting external terminals.
  • a green sheet 50 on which no tungsten paste is to be printed is laminated on the upper side (heating surface) 34 sheets, and on the lower side 13 sheets, and a conductor composed of an electrostatic electrode pattern is formed thereon.
  • a green sheet 50 on which a paste layer is printed is laminated, and a green sheet 50 on which a tungsten paste is not printed is further laminated thereon. These are laminated at 130 ° C and a pressure of 80 kg / cm 2 .
  • the laminate was formed by crimping (Fig. 7 (a)).
  • Hot pressing was performed at 0 ° C and a pressure of 150 kgZcm 2 for 3 hours to obtain a 3 mm-thick aluminum nitride plate. This is cut into a 21 Omm disk and aluminum nitride with a 6 m thick, 1 Omm wide resistive heating element 5 and a 10 ⁇ thick chuck positive electrode electrostatic layer 2 and chuck negative electrode electrostatic layer 3 (Fig. 7 (b)).
  • the thickness of the ceramic dielectric film was 500 ⁇ .
  • the plate obtained in (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed on the plate, and a bottomed hole for a thermocouple is formed on the surface by blasting with SiC or the like. (Diameter: 1.2 mm, depth: 2. O mm).
  • connection reliability can be ensured.
  • thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed hole, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element was completed.
  • Aluminum nitride powder manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 ⁇ ) 100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 ⁇ m) 4 parts by weight, ataryl binder 11.1
  • the green sheet is dried at 80 ° C for 5 hours, and then punched through a 1.8 mm, 3.0 mm, 5.0 mm lifter pin for a semiconductor wafer. Holes and through holes for connection to external terminals were provided.
  • tungsten particles having an average particle diameter of 3 zm 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 zm, 1.9 parts by weight of an acryl-based binder, 3.7 parts by weight of a terbineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant are mixed to prepare a conductor paste ⁇ . did.
  • This conductor paste ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ was printed on a green sheet by screen printing, and shown in Fig. 9.
  • a conductive paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having a different shape was formed.
  • conductive paste B was filled into through holes for through holes for connecting external terminals.
  • two green sheets 50 on which no tungsten paste is to be printed are laminated on the upper side (heating surface) and 48 on the lower side, and these are laminated at 130 ° C and 80 kgZcm 2. To form a laminate.
  • the obtained laminate was degreased in a nitrogen gas at 600 ° C for 5 hours, and hot-pressed at 1890 ° C and a pressure of 150 kgZcm 2 for 3 hours to form a 5 mm thick aluminum nitride.
  • a plate was obtained. This was cut into a disk shape of 21 Omm, and a plate-like body made of aluminum nitride having a 15 / m-thick chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 was formed.
  • the thickness of the ceramic dielectric film was 1000 / m.
  • thermocouple A mask was placed on the bottom of the plate obtained in the above (4), and a recess (not shown) or the like for a thermocouple was provided on the surface by blasting treatment with SiC or the like.
  • the resistance heating element 15 was printed on the surface (bottom surface) facing the wafer mounting surface.
  • a conductor paste was used.
  • the conductive paste used was Solvent PS 603D manufactured by Tokuka Chemical Laboratory, which is used to form through holes in printed wiring boards.
  • This conductor paste is a silver-lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (each weight ratio is 5Z55Z10 / 25/5) is added to 100 parts by weight of silver. 7.5 parts by weight.
  • the silver was scaly with an average particle size of 4.5 ⁇ .
  • the plate on which the conductor paste was printed was heated and fired at 780 ° C to sinter the silver and lead in the conductor paste and to bake it on the ceramic substrate. Further sulfate dihydrate nickel 30 ⁇ 1, boric acid 30 g / l, and immersed planar body in an electroless nickel plating bath comprising an aqueous solution containing chloride Anmoniumu 30 gZ 1 and Rochelle salt 60 g / 1, silver baked A nickel layer 150 having a thickness of 1 / m and a boron content of 1% by weight or less was deposited on the surface of the sintered body 15. Thereafter, the plate was subjected to annealing at 120 ° C. for 3 hours.
  • the resistance heating element made of silver sintered body had a thickness of 5 ⁇ , a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7. 7. ⁇ .
  • a blind hole for exposing the through hole 16 was formed in the ceramic substrate.
  • N i-Au alloy Au 8 1. 5 weight 0/0, N i 18. 4 wt 0/0, impurities 0.1 wt% of gold braze consisting used in the blind bore, heating reflow at 970 ° C
  • Kovar external terminal pins were connected.
  • Kovar external terminal pins were formed on the resistance heating element via solder (tin 9Z lead 1).
  • thermocouples for temperature control were buried in the concave portions to obtain an electrostatic chuck 201.
  • the electrostatic chuck 201 was fitted into a stainless steel support container 41 having a cross-sectional shape shown in FIG. 10 via a heat insulating material 45 made of ceramic fiber (trade name: IBIOOL manufactured by IBIDEN).
  • the supporting container 41 has a cooling gas outlet 42 for a cooling gas, and the temperature of the electrostatic chuck 201 can be adjusted.
  • the resistance heating element 15 of the electrostatic chuck 201 fitted into the support container 41 was energized to raise the temperature, and the temperature of the electrostatic chuck 201 was controlled by flowing a coolant through the support container. The temperature could be controlled well.
  • Two electrodes having the shape shown in FIG. 8 were formed by punching a 10 / m-thick tungsten foil.
  • Two electrodes and a tungsten wire were put together with 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1. l / xm) and 4 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 / xm) in a molding die. It was then hot-pressed in nitrogen gas at 1890 ° C under a pressure of 150 kg / cm 2 for 3 hours to obtain a 1 Omm thick aluminum nitride plate. This was cut into a circular shape having a diameter of 25 Omm to obtain a plate-like body. At this time, the thickness of the electrostatic electrode layer was 10 m. The thickness of the ceramic dielectric film was 2000 m.
  • Example 2 The steps (5) to (7) of Example 1 were performed on this plate-like body to obtain an electrostatic chuck 301.
  • Example 2 The steps (1) to (5) of Example 2 were carried out to form an aluminum nitride plate having a thickness of 14 mm, and then nickel was sprayed on the bottom surface.
  • An electrostatic chuck 401 was obtained by joining the Che elements.
  • the thickness of the ceramic dielectric film was 2500 ⁇ m.
  • An electrostatic chuck was manufactured in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the thickness of the ceramic substrate was 25 mm.
  • Comparative Example 5 is different from Example 1 in that the diameter of the ceramic substrate is 19 O mm and the thickness is 25 mm, but other conditions are the same as those in Example 1.
  • Example 2 As in Example 1, but 2 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 / m) were added.
  • Example 2 As in Example 1, except that the aluminum nitride raw material powder was heated for 3 hours to introduce oxygen.
  • Aluminum nitride powder manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1. l / m) 100 parts by weight, yttria (average particle size: 0.4 ⁇ m) 4 parts by weight, ataryl binder 11.
  • a green sheet having a thickness of 0.47 mm was formed using a paste obtained by mixing 5 parts by weight, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 1 part by weight of ethanol with ethanol and 53 parts by weight using a doctor blade method. I got
  • punch holes are used to pass through the 1.8 mm, 3.0 mm, and 5.0 mm diameter lifter pins for semiconductor wafers. And a part to be a through hole for connection to external terminals.
  • tungsten particles having an average particle diameter of 3 ⁇ 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 ⁇ , 1.9 parts by weight of an acryl-based binder, 3.7 parts by weight of an ⁇ -terbineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant are mixed to form a conductive paste ⁇ .
  • This conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer.
  • the printing pattern was a concentric pattern.
  • a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet by screen printing.
  • the conductor paste B was filled into the through-holes for through-holes for connecting external terminals.
  • the laminate obtained was degreased 5 hours at 600 ° C, 1 89 0 ° C, and 3-hour hot pressed at 1 50 k gZ cm 2, a 3 mm thick
  • An aluminum nitride plate was obtained. This is cut out into a 31 Omm disk shape, and has a 6 ⁇ m thick, 1 Omm wide resistive heating element 5, a 10 m thick chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 inside.
  • the plate was made of aluminum nitride (Fig. 7 (b)).
  • the thickness of the dielectric film was 500; um.
  • the plate obtained in (4) is polished with a diamond grindstone, a mask is placed on the plate, and a bottomed hole for a thermocouple is formed on the surface by blasting with SiC or the like. (Diameter: 1.2 mm, depth: 2. Omm).
  • connection reliability can be ensured.
  • thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed hole, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element was completed.
  • Example 6 Manufacturing of electrostatic chuck (see Fig. 4)
  • Aluminum nitride powder manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 ⁇
  • yttria average particle size: 0.4 ⁇ m
  • ataryl binder 11.5 Using a paste obtained by mixing 0.5 parts by weight of a dispersant, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of an alcohol composed of 1-butanol and ethanol, the mixture was molded by a doctor blade method to a thickness of 0.47 mm. I got a green sheet.
  • tungsten particles having an average particle diameter of 3 m 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 m, 1.9 parts by weight of an acryl-based binder, 3.7 parts by weight of ⁇ -terbineol solvent and 0.2 parts by weight of a dispersant are mixed to prepare a conductor paste ⁇ did.
  • This conductor paste was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer having an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG.
  • conductive paste B was filled into through holes for through holes for connecting external terminals.
  • two green sheets 50 on which no tungsten paste is to be printed are laminated on the upper side (heating surface) and 48 on the lower side, and these are laminated at 130 ° C. to form a laminate and pressed with a pressure of 8 0 k gZc m 2.
  • the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and hot-pressed at 189 ° C. and a pressure of 150 kcm 2 for 3 hours to obtain a thickness of 5 mm.
  • An aluminum nitride plate having a thickness of mm was obtained. This was cut out into a disk shape of 33 O mm to obtain an aluminum nitride plate-like body having a 15 m thick positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 inside.
  • the thickness of the dielectric film was 100000 / m.
  • a resistance heating element 15 was printed on the surface (bottom surface) facing the wafer mounting surface.
  • a conductor paste was used.
  • the conductor paste used was Solvent PS 603D manufactured by Tokuka Chemical Laboratories, which is used to form through holes in printed wiring boards.
  • This conductor paste is a silver-lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (weight ratio of 55 55/10/25/5) is 100 weight of silver. Parts by weight.
  • the silver was scaly with an average particle size of 4.5 // m.
  • the plate on which the conductor paste was printed was heated and baked at 780 ° C to sinter silver and lead in the conductor paste and to bake them on the ceramic substrate. Further, the plate is immersed in an electroless nickel plating bath comprising an aqueous solution containing nickel sulfate 30 gZl, boric acid SO gZl ammonium chloride 30 gZ1 and Rochelle salt 60 g / l, and the silver sintered body 15 A nickel layer 150 having a thickness of 1 ⁇ and a boron content of 1% by weight or less was deposited on the surface. Thereafter, the plate was subjected to annealing at 120 ° C. for 3 hours.
  • the resistance heating element made of a silver sintered body had a thickness of 5 ⁇ , a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 ⁇ .
  • blind holes for exposing the through holes 16 were formed in the ceramic substrate.
  • N i-Au alloy in this blind bore (Au 8 1. 5 weight 0/0, N i 1 8. 4 weight 0/0, impurities 0.1 wt%)
  • Yore gold braze consisting ,, 970 ° C And reflowed by heating to connect the Kovar external terminal pins.
  • Kovar external terminal pins were formed on the resistance heating element via solder (tin 9Z lead 1).
  • thermocouples for temperature control were buried in the concave portions, and an electrostatic chuck 201 was obtained.
  • the electrostatic chuck 201 was fitted into a stainless steel support container 41 having a cross-sectional shape shown in FIG. 10 via a heat insulating material 45 made of ceramic fiber (trade name: IBIOOL manufactured by IBIDEN).
  • the supporting container 41 has a cooling gas outlet 42 for cooling gas, and can adjust the temperature of the electrostatic chuck 201.
  • Energize the resistance heating element 15 of the electrostatic chuck 201 fitted in the support container 41 Then, the temperature was increased, and the temperature of the electrostatic chuck 201 was controlled by flowing a coolant through the support container. However, the temperature could be controlled very well.
  • Two electrodes having the shape shown in FIG. 8 were formed by punching a tungsten foil having a thickness of 10 ⁇ .
  • the thickness of the ceramic dielectric film was 20 ° 0 ⁇ .
  • Example 2 The steps (5) to (7) of Example 1 were performed on this plate-like body, and an electrostatic chuck 301 was obtained.
  • Example 6 The steps (1) to (5) of Example 6 were carried out to form an aluminum nitride plate having a diameter of 35 Omm and a thickness of 18 mm, and then nickel was sprayed on the bottom surface. By joining the Peltier elements of the system, an electrostatic check 401 was obtained. The thickness of the ceramic dielectric film was 2500 // m.
  • An electrostatic chuck was manufactured in the same manner as in Examples 5 to 8, except that the thickness of the ceramic substrate was 25 mm.
  • the thickness of the ceramic dielectric film was set to 500 // m.
  • Example 2 Same as Example 1, except that 2 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 zm) was added.
  • Example 2 Same as Example 1, except that the thickness of the ceramic dielectric film was reduced to 10 ⁇ m by polishing.
  • Example 1 Is similar to Example 1, the thickness of the ceramic dielectric layer, 5 5 0 0 ⁇ ⁇ and the c above process was obtained through the embodiment 1-8, and, according to Comparative Example 1 to 1 5 The following indicators were used to evaluate the electrostatic chuck. The results are shown in Table 1.
  • Electric current was applied to the electrostatic chucks according to the examples and comparative examples, and the time required for the electrostatic chucks to rise to 400 ° C. was measured. In addition, the time until the temperature naturally decreased to 400 to 50 ° C. was measured.
  • thermoviewer IR 1620 1 12-0 1 12 manufactured by Nippon Datum
  • Samples sintered under the same conditions as those of the sintered bodies according to the examples and comparative examples were pulverized in a tungsten mortar, and 0.11 g of the sample was collected to obtain a sample heating temperature of 220 ° C. and a heating time of 3 ° C.
  • the measurement was performed with a simultaneous oxygen / nitridation analyzer (TC-136 manufactured by LECO) under the condition of 0 seconds.
  • the silicon wafer divided into 10 parts was placed on the electrostatic chucks according to the examples and the comparative examples, and electricity was supplied thereto, and the temperature of the electrostatic chuck was raised to 400 ° C. Then, the chucking force of the silicon wafer in each divided section was measured with a load cell, and the average value was calculated. Furthermore, the difference between the maximum chucking force and the minimum chucking force was divided by the average and expressed as a percentage.
  • Example 5 Example 5 310 3 200 7. 5 4 500 1.61 Example 6 330 5 290 11.2 4 1000 1.61 Example 7 350 10 580 24.5 6 2000 1.61 .5 Example 8 350 18 950 46 6 2500 1.6 1.5 Comparative Example 8 310 25 2300 114 15 500 1.64 Comparative Example 9 330 25 2350 115 15 500 1.64 Comparative Example 10 350 25 2350 115 15 500 1.6 4 Comparative example 11 350 25 2400 116 15 500 1.64 Comparative example 12 310 3 200 7.5 8 50 0 0.08 2 Comparative example 13 310 3 200 7.5 8 500 22 2 Comparative example 14 310 3 200 7.5 8 10 1.62 Comparative example 15 310 3 200 7.5 8 5500 1.62 Note) Temperature difference: temperature difference between maximum and minimum temperatures As shown in Table 1 above, the electrostatic chucks according to Examples 1 to 8 reached 400 ° C in 190 to 950 seconds.
  • the time to reach 400 ° C. was long.
  • the cooling time was shortened to 24.5 seconds or less by reducing the thickness to 10 mm or less (Example:! ⁇ 3, 5 ⁇ 7).
  • the temperature difference is less than 5 mm in thickness and 20 times oxygen content. If the amount is less than 4%, it will be 4 ° C or less, which is optimal.
  • the first and second electrostatic chucks of the present invention have a small thickness, so that the heat capacity does not increase and the temperature rise / fall characteristics are reduced. Excellent.
  • the entire electrostatic chuck device can be reduced in weight and thickness, it is convenient for transportation and the like, and can save space in operations such as semiconductor manufacturing.

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Description

明細書
静電チヤック
技術分野
本発明は、 主に半導体産業において使用される静電チャックに関し、 特には、 薄型で熱容量が小さく、 昇温降温特性に優れる静電チャックに関する。 背景技術
半導体は種々の産業において必要とされる極めて重要な製品であり、 半導体チ ップは、 例えば、 シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウェハを 作製した後、 このシリコンウェハに複数の集積回路等を形成することにより製造 される。
この半導体チップの製造工程においては、 シリコンウェハ等の半導体ウェハを、 種々の処理が可能な装置の上に載置し、 エッチング、 C V D等の種々の処理を施 して、 導体回路や素子等を形成する。
この際、 半導体ウェハは、 装置にしっかりと固定される必要がある。 そのため、 装置の内部に半導体ウェハを吸着、 固定するための静電電極が設けられた静電チ ャックが汎用されている。
また、 静電チャックを構成する材料として、 アルミナのような酸化物セラミツ クゃ窒化物セラミック等が用いられている。 このようなセラミックを用いた静電 チャックでは、 セラミック基板の上に静電電極が設けられ、 この静電電極の上に 薄い誘電体膜が形成され、 この誘電体膜を介して半導体ゥェハがクーロン力によ りセラミック基板に吸着されるようになっている。
また、 熱 C V D等を行う際等には、 半導体ウェハが加熱されている必要がある ため、 静電チャックには、 通常、 抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する手段 が設けられている。
このようなセラミックを用いた静電チャックでは、 高温においてもヤング率 （ 強度） が大きいため、 比較的セラミック基板の厚さを薄くすることができ、 静電 チャックを軽量化することができるという特徴を有する。 発明の要約
しかしながら、 最近の半導体ウェハの大型化に伴い、 セラミック基板を大面積 化せざるを得ないため、 静電チャックの熱容量が増加し、 電圧や電流量の変化に 対してセラミック基板の温度が迅速に追従せず、 昇温、 降温速度が遅くなり、 半 導体ウェハ等の生産性が低下するという問題が発生するようになった。
また、 1 2インチの半導体ウェハに対応するために、 セラミック基板の直径を 3 0 O mmを超えるような大型にした場合、 外周部分の温度低下が著しくなり、 加熱面の温度均一性に欠けるという問題が発生した。
本発明は、 これらの問題を解決するためになされたものであり、 セラミック基 板の直径が 1 9 O mmを超え、 特に 3 0 0 mmを超えるような大型のものとなつ ても、 昇温および降温の速度が充分に速い静電チヤックを提供することを目的と する。
本発明者らは、 上記目的を達成するために鋭意研究した結果、 セラミック基板 の厚さを 2 O mm以下と薄く して、 さらに熱容量を小さくすることにより、 昇温 降温特性の低下を防止することができることを見い出し、 本発明を完成させたも のである。
即ち、 第一の本発明は、 セラミック基板に温度制御手段が設けられるとともに、 セラミック基板上に静電電極が形成され、 上記静電電極上にセラミック誘電体膜 が設けられた静電チャックであって、
上記セラミック基板は、 その直径が 1 9 O mmを超え、 厚さが 2 O mm以下で あり、 上記セラミック誘電体膜中には 0 . 1〜2 0重量％の酸素を含有すること を特徴とする。
第一の本発明の静電チャックによれば、 セラミック基板の直径が 1 9 O mmを 超えるような大型のものであっても、 セラミック基板の厚さを 2 O mm以下と薄 くすることで、 外周部分の温度低下をできるだけ小さく し、 かつ熱容量を小さく することができるため、 迅速に昇温、 降温を行うことが可能な静電チャックを実 現することができる。
また、 セラミック基板の直径が大きくなると、 自重でたわみやすく、 半導体ゥ とセラミック基板との間に隙間ができて、 半導体ウェハを均一に加熱しにく くなり、 基板の厚さが薄くなると、 たわみ量が増える。
しかしながら、 上記セラミック誘電体膜は、 0 . 1〜2 0重量％の酸素を含有 するため、 剛性が改善され、 たわみ量を小さくすることが可能である。
また、 第一の本発明の静電チャックにおいて、 上記温度制御手段としては、 抵 抗発熱体が用いられることが望ましい。 導体ペース トをグリーンシートや焼結体 に塗布した後、 加熱、 焼成したり、 成形体に金属線を埋設した後、 焼成すること により、 比較的容易に抵抗発熱体を形成することができるからである。
第二の本発明は、 セラミック基板に温度制御手段が設けられるとともに、 セラ ミック基板上に静電電極が形成され、 上記静電電極上にセラミック誘電体膜が設 けられた静電チャックであって、
上記セラミック基板は、 その直径が 3 0 O mmを超え、 厚さが 2 O mm以下で あることを特徴とする。
セラミック基板の直径が 3 0 O mmを超えるような大型のものとなると、 外周 側面の面積が大きくなり、 空気と接触して熱を奪ってしまうため、 外周部分の温 度低下が大きくなる。
しかしながら、 第二の本発明の静電チャックでは、 基板の厚さを 2 O mm以下 に調整して、 側面と空気との接触面積を小さく し、 放熱しにくく して、 外周部分 の温度低下を小さくするとともに、 熱容量を小さく しているため、 迅速に昇温、 降温を行うことが可能な静電チヤックを実現することができる。
また、 第二の本発明の静電チャックにおいて、 上記セラミック誘電体膜中には、 0 . ：!〜 2 0重量％の酸素を含有することが望ましい。
セラミック基板の直径が 3 0 O mmを超えるような場合、 基板の厚さを 2 0 m m以下とすると、 自重でたわみやすく、 半導体ウェハとセラミック基板との間に 隙間ができて半導体ウェハを均一加熱しにくくなつたり、 チャック力にばらつき が生じる。 そこで、 セラミック誘電体膜中に 0 . 1〜2 0重量％の酸素を含有さ せることで、 剛性が改善され、 たわみを小さくすることが可能となるからである。 また、 第二の本発明の静電チャックにおいて、 上記温度制御手段としては、 抵 抗発熱体が用いられることが望ましい。 導体ペーストをグリーンシートゃ焼結体 に塗布した後、 加熱、 焼成したり、 成形体に金属線を埋設した後、 焼成すること により、 比較的容易に抵抗発熱体を形成することができるからである。
さらに、 第二の本発明の静電チャックにおいて、 上記セラミック誘電体膜は、
5 0〜5 0 0 0 / mの厚さであることが望ましい。 セラミック基板のたわみ量を 小さくすることができるからである。
ところで、 特開平 4 - 3 0 4 9 4 2号公報では、 厚さ 1 O mm、 直径 1 5 0 m mのセラミック基板からなる静電チャックを開示するが、 直径が小さいため、 本 発明が解決しようとする課題がそもそも発生しない。
また、 特開平 7— 8 6 3 7 9号公報では、 厚さ 5 mm、 直径 2 1 O mmのセラ ミック基板からなる静電チヤックを開示するが、 イツトリァの含有量が 2重量％ と少量であり、 充分な剛性はない。 このため、 チャック力にばらつきが生じてし まう。
さらに、 特開平 1 0— 7 2 2 6 0号公報では、 直径 2 0 O mm, 厚さ 1 2 mm のセラミック基板を開示する。 しかしながら、 酸素含有量については記載がない。 よって、 これら公知技術は、 いずれも 3 0 O mm未満の直径の基板に関するも のであり、 基板外周の温度低下の問題も想起しえない。 図面の簡単な説明
図 1は、 第一および第二の本発明の静電チャックの一例を模式的に示す縦断面 図である。
図 2は、 図 1に示した静電チャックの A— A線断面図である。
図 3は、 図 1に示した静電チャックの B— B線断面図である。
図 4は、 第一および第二の本発明の静電チヤックの一例を模式的に示す縦断面 図である。
図 5は、 第一および第二の本発明の静電チヤックの一例を模式的に示す縦断面 図である。
図 6は、 第一および第二の本発明の静電チャックの一例を模式的に示す縦断面 図である。
図 7において、 （a ) 〜 （d ) は、 第一および第二の静電チャックの製造工程 の一部を模式的に示す縦断面図である。 図 8は、 第一および第二の本発明の静電チヤックを構成する静電電極の一例を 模式的に示す水平断面図である。
図 9は、 第一および第二の本発明の静電チヤックを構成する静電電極の一例を 模式的に示す水平断面図である。
図 1 0は、 第一および第二の本発明の静電チャックを支持容器に固定した状態 を模式的に示す断面図である。 符号の説明
2、 2 2、 3 2 a、 3 2 b チャック正極静電層
2 a、 3 a 半円弧状部
2 b、 3 b 櫛歯部
3、 2 3、 3 3 a、 3 3 b チャック負極静電層
4 セラミック誘電体膜
5 抵抗発熱体
6 外部端子ピン
7 金属線
8 ペルチェ素子
9 シリコンウェハ
1 1 有底孔
1 2 貫通孔
1 5 抵抗発熱体
1 6、 1 7 スノレーホ一ノレ
20、 30、 1 0 1 静電チヤック
4 1 支持容器
4 2 冷媒吹き出し口
4 3 吸引口
44 冷媒注入口
4 5 断熱材
8 1 熱電素子 8 2 セラミック基板 発明の詳細な開示
まず、 第一の本発明の静電チャックについて、 図面を用いて説明することとす る。
第一の本発明は、 セラミック基板に温度制御手段が設けられるとともに、 セラ ミック基板上に静電電極が形成され、 上記静電電極上にセラミック誘電体膜が設 けられた静電チャックであって、 上記セラミック基板は、 その直径が 1 9 0 mm を超え、 厚さが 2 0 mm以下であり、 上記セラミック誘電体膜中には 0 . 1〜2 0重量％の酸素を含有することを特徴とする静電チャックである。
図 1は、 第一の本発明の静電チヤックの一実施形態を模式的に示した縦断面図 であり、 図 2は、 図 1に示した静電チャックにおける A— A線断面図であり、 図 3は、 図 1に示した静電チヤックにおける B— B線断面図である。
この静電チャック 1 0 1では、 円板形状のセラミック基板 1の表面に、 半円弧 状部 2 aと櫛歯部 2 bとからなるチャック正極静電層 2と、 同じく半円弧状部 3 aと櫛歯部 3 bとからなるチャック負極静電層 3とからなる静電電極層が、 櫛歯 部 2 bと櫛歯部 3 bを交差させるように対向して形成されており、 この静電電極 層を含むセラミック基板 1上に薄いセラミック誘電体膜 4が形成されている。 また、 このチャック正極静電層 2およびチャック負極静電層 3には、 それぞれ 直流電源の +側と一側とが接続され、 直流電圧 V 2が印加されるようになってい る。 また、 この静電チャック 1 0 1上には、 シリコンウェハ 9が載置され、 接地 されている。
—方、 セラミック基板 1の内部には、 シリコンウェハ 9の温度をコントロール するために、 図 3に示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体 5が設けられて おり、 抵抗発熱体 5の両端には、 外部端子ピン 6が接続、 固定され、 電圧 が 印加されるようになっている。 また、 図 1、 2には示していないが、 このセラミ ック基板 1には、 図 3に示したように、 測温素子を挿入するための有底孔 1 1と シリコンウェハ 9を支持して上下させるリフターピン （図示せず） を挿通するた めの貫通孔 1 2が形成されている。 なお、 抵抗発熱体 5は、 セラミック基板の底 面に形成されていてもよい。
そして、 チャック正極静電層 2とチャック負極静電層 3との間に直流電圧 V 2 を印加すると、 シリコンウェハ 9は、 チャック正極静電層 2とチャック負極静電 層 3との静電的な作用 （クーロン力） により、 セラミック誘電体膜 4に吸着され、 固定される。
第一の本発明の静電チャックを構成するセラミック基板は、 その直径が 1 9 0 mmを超えるものである。 シリコンウェハの大型化に対処するためのである。 上 記セラミック基板の直径は、 2 0 0 mm以上、 特に 2 0 0 m mより大きいことが 望ましい。 特に 3 0 O mm以上であることが、 さらに望ましい。 次世代の半導体 ウェハに対処するためである。
上記セラミック基板は、 その厚さが 2 O mm以下、 望ましくは 1 0 mm以下の ものである。 静電チャックの大型化に伴い、 厚さを薄く してその熱容量を小さく するためである。 また、 セラミック基板の直径が 3 0 O mm以上の場合、 外周の 面積が大きくなり、 空気などの雰囲気気体との接触面積が大きくなつて、 外周部 分の温度低下が著しい。 そこで、 セラミック基板の厚さを小さく して接触面積を 低減する。 それにより、 外周部の温度低下を防止するのである。
特に、 厚さを 1 O mm以下にすることで、 降温特性が向上する。 セラミック基 板の厚さは、 l〜5 mmが望ましい。 加熱面の温度のばらつきが小さくなるから である。
また、 第一の本発明の静電チャックを構成するセラミック誘電体膜は、 0 . 1 〜2 0重量％の酸素を含有する。
基板の厚さが薄くなればなるほど、 たわみ量は増えるが、 0 . 1〜2 0重量％ の酸素を含有させることで、 剛性を改善し、 たわみを小さくすることが可能と'な るからである。
第一の本発明の静電チャックは、 上述した構成を有し、 例えば、 図 1〜3に示 したような実施形態を有するものである。
以下においては、 上記静電チャックを構成する各部材、 および、 第一の本発明 の静電チャックの他の実施形態等について、 順次、 詳細に説明していくことにす る。 第一の本発明の静電チャックを構成するセラミック誘電体膜は、 セラミック基 板上に形成された静電電極を被覆するように設けられている。
このセラミック誘電体膜を構成するセラミック材料は特に限定されるものでは なく、 例えば、 窒化物セラミック、 炭化物セラミック、 酸化物セラミック等が挙 げられる。
上記窒化物セラミックとしては、 金属窒化物セラミック、 例えば、 窒化アルミ 二ゥム、 窒化ケィ素、 窒化ホウ素、 窒化チタン等が挙げられる。
また、 上記炭化物セラミックとしては、 金属炭化物セラミック、 例えば、 炭化 ケィ素、 炭化ジルコニウム、 炭化チタン、 炭化タンタル、 炭化タングステン等が 挙げられる。
上記酸化物セラミックとしては、 金属酸化物セラミック、 例えば、 アルミナ、 ジルコニァ、 コージエライ ト、 ムライ ト等が挙げられる。
これらのセラミックは単独で用いてもよく、 2種以上を併用してもよレ、。
これらのセラミックの中では、 窒化物セラミック、 炭化物セラミックの方が酸 化物セラミックに比べて望ましい。 熱伝導率が高いからである。
また、 窒化物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適である。 熱伝導 率が 1 8 O W/m · Kと最も高いからである。
上記セラミック誘電体膜中には、 0 . 1〜2 0重量0 /0の酸素を含有してなるこ とが望ましい。 0 . 1重量％未満では、 耐電圧を確保することができず、 逆に 5 重量％を超えると酸化物の高温耐電圧特性の低下により、 耐電圧はやはり低下し てしまうからである。 また、 酸素量が 2 0重量％を超えると熱伝導率が低下して 昇温降温特性が低下するからである。
上記窒化物セラミックや炭化物セラミツク等に酸素を含有させるため、 通常、 これらの原料粉末を空気中または酸素中で加熱するか、 原料粉末に金属酸化物を 混合して焼成を行う。
上記金属酸化物としては、 例えば、 イットリャ （Y 2 0 3) 、 アルミナ （A l 2 0 3) 、 酸化ルビジウム （R b 2 0 ) 、 酸化リチウム （L i 2 0 ) 、 炭酸カルシゥ ム （C a C 0 3) 等が挙げられる。
これらの金属酸化物の添加量は、 窒化物セラミック 1 0 0重量部に対して、 1 〜2 0重量部が好ましい。
また、 上記誘電体膜は、 焼結助剤として、 B、 C、 B e、 B e O等を含有する 炭化珪素からなるものであってもよい。 機械的強度が高く、 耐熱性に優れるから である。
上記セラミック誘電体膜は、 カーボンを含有していることが望ましい。 セラミ ック誘電体膜の高温 （約 5 0 0 °C前後） における熱伝導率を低下させたくない場 合には、 結晶性のカーボンを添加することが望ましく、 高温における体積抵抗率 を低下させたくない場合には、 非晶質のカーボンを添加することが望ましい。 従 つて、 場合によっては、 その両方を添加することにより、 体積抵抗率と熱伝導率 との両方を適切に調整することができる。
カーボンの結晶性は、 ラマンスぺク トルを測定した際の 1 5 5 0 c m— 1付近 と 1 3 3 3 c m一1付近のピークの大きさにより判断することができる。
セラミック誘電体膜にカーボンを含有させる場合、 その含有量は、 5〜5 0 0 O p p mが好ましい。 カーボンの含有量が 5 p p m未満であると、 輻射熱が低く なるとともに、 静電電極を隠蔽することが困難となり、 一方、 カーボンの含有量 が 5 0 0 0 p p mを超えると、 緻密化や体積抵抗率の低下を抑制することが困難 となる。 カーボンの含有量は、 1 0 0〜2 0 0 0 p p mがより好ましい。
セラミック誘電体膜中のカーボンを非晶質とするためには、 原料粉末と樹脂等 と溶剤とを混合して成形体を製造する際に、 加熱した場合においても結晶質とな りにくい樹脂や炭水化物等を添カ卩し、 酸素の少ない雰囲気または非酸化性の雰囲 気で成形体の脱脂を行えばよい。 また、 ショ糖等の加熱等により非晶質となりや すい炭水化物や樹脂を加熱することにより、 非晶質のカーボンを製造し、 それを 添加してもよい。 さらに、 結晶質のカーボンを添加する場合には、 結晶質のカー ボンブラックや、 グラフアイ トを粉碎して粉末化したものを使用すればよい。 また、 アクリル系樹脂バインダは、 酸価によって分解しやすさが異なるため、 酸価を変更することでカーボン量の調整や結晶性の調整がある程度可能である。 上記セラミック誘電体膜の厚さは、 5 0〜5 0 0 0 μ πιであることが望ましレ、。 上記セラミック誘電体膜の厚さが 5 0 m未満であると、 膜厚が薄すぎるために 充分な耐電圧が得られず、 シリコンウェハを載置し、 吸着した際にセラミック誘 電体膜が絶縁破壊する場合があり、 また、 剛直性が低く、 セラミック基板のたわ みを防止することができない。 一方、 上記セラミック誘電体膜の厚さが 5 0 0 0 μ πιを超えると、 シリコンウェハと静電電極との距離が遠くなるため、 シリコン ウェハを吸着する能力が低くなってしまうからである。 セラミック誘電体膜の厚 さは、 5 0〜： 1 5 0 0 μ mがより好ましい。
また、 上記セラミック誘電体膜の気孔率は、 5 %以下で、 最大気孔の気孔径が 5 0 μ m以下であることが望ましい。
上記気孔率が 5 %を超えると、 セラミック誘電体膜中の気孔数が増加し、 また、 気孔径が大きくなりすぎ、 その結果、 気孔同士が連通しやすくなり、 このような 構造のセラミック誘電体膜では、 耐電圧が低下してしまうからである。
また、 最大気孔の気孔径が 5 0 / mを超えると、 セラミック誘電体膜の厚さに 対する気孔径の比率が大きくなり、 また、 気孔同士か連通する割合も多くなるた め、 やはり耐電圧が低下してしまうからである。
気孔率は、 0または 3 %以下がより好ましく、 最大気孔の気孔径は、 0または 1 0 / m以下がより好ましい。
気孔率や最大気孔の気孔径は、 焼結時の加圧時間、 圧力、 温度、 S i Cや B N などの添加物で調整する。 S i Cや B Nは焼結を阻害するため、 気孔を導入させ ることができる。
最大気孔の気孔径の測定は、 試料を 5個用意し、 その表面を鏡面研磨し、 2 0 0 0〜5 0 0 0倍の倍率で表面を電子顕微鏡で 1 0箇所撮影することにより行う。 そして、 撮影された写真で最大の気孔径を選び、 5 0ショットの平均を最大気孔 の気孔径とする。
気孔率は、 アルキメデス法により測定する。 焼結体を粉砕して有機溶媒中ある いは水銀中に粉砕物を入れて体積を測定し、 粉砕物の重量と体積から真比重を求 め、 真比重と見かけの比重から気孔率を計算するのである。
なお、 上記のように、 セラミック誘電体膜中にある程度の気孔があってもよい としているのは、 セラミック誘電体膜の表面にある程度の開気孔が存在する方が、 デチヤックをスムーズに行うことができるからである。
セラミック基板上に形成される静電電極としては、 例えば、 金属または導電性 セラミックの焼結体、 金属箔等が挙げられる。 金属焼結体としては、 タンダステ ン、 モリブデンから選ばれる少なくとも 1種からなるものが好ましい。 金属箔も, 金属焼結体と同じ材質からなることが望ましい。 これらの金属は比較的酸化しに くく、 電極として充分な導電性を有するからである。 また、 導電性セラミックと しては、 タングステン、 モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも 1種を使用 することができる。
第一の本発明の静電チャックで使用されるセラミック基板の材質としては、 例 えば、 窒化物セラミック、 炭化物セラミック、 酸化物セラミック等が挙げられる c 上記窒化物セラミック、 上記炭化物セラミック、 上記酸化物セラミックとして は、 例えば、 上記セラミック誘電体膜の説明で記載したものが挙げられる。
これらのセラミックの中では、 窒化物セラミックゃ炭化物セラミックが望まし レ、。 これらは、 熱伝導率が高く、 抵抗発熱体で発生した熱を良好に伝達すること ができるからである。 .
また、 セラミック誘電体膜とセラミック基板とは同じ材料であることが望まし レ、。 この場合、 同じ方法で作製したグリーンシートを積層し、 同一条件で焼成す ることにより、 容易に製造することができるからである。
また、 窒化物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適である。 熱伝導 率が 1 8 O W/m · Kと最も高いからである。
上記セラミック基板は、 カーボンを含有していてもよい。 これにより、 高輻射 熱が得られるからである。 カーボンの含有量は、 5〜5 0 0 0 p p m程度が好ま しレ、。
カーボンとしては、 黒鉛の粉末のような結晶質のものであってもよく、 非晶質 となりやすい炭水化物や樹脂を用いて形成した非晶質のものであってもよく、 結 晶質および非晶質の両方を用レ、てもよい。
また、 セラミック基板を構成する窒化物セラミック等のセラミック中には、 セ ラミック誘電体膜の場合と同様に、 0 . 1〜2 0重量％の金属酸化物が含まれて いることが好ましい。
また、 上記セラミック基板の気孔率は、 5 %以下で、 最大気孔の気孔径が 5 0 m以下であることが望ましい。 気孔率は、 0または 3 %以下がより好ましく、 最大気孔の気孔径は、 0または 1 0 μ πι以下がより好ましい。
図 8および図 9は、 他の静電チャックにおける静電電極を模式的に示した水平 断面図であり、 図 8に示す静電チャック 2 0では、 セラミック基板 1の内部に半 円形状のチャック正極静電層 2 2とチャック負極静電層 2 3が形成されており、 図 9に示す静電チャックでは、 セラミック基板 1の内部に円を 4分割した形状の チャック正極静電層 3 2 a、 3 2 bとチヤック負極静電層 3 3 a、 3 3 bが形成 されている。 また、 2枚の正極静電層 2 2 a、 2 2 bおよび 2枚のチャック負極 静電層 3 3 a、 3 3 bは、 それぞれ交差するように形成されている。
静電チャックには、 R F電極を設けておいてもよく、 静電電極は、 セラミック 基板の両面にあってもよい。
なお、 円形等の電極が分割された形態の電極を形成する場合、 その分割数は特 に限定されず、 5分割以上であってもよく、 その形状も扇形に限定されない。 第一の本発明の静電チャックでは、 図 1に示したように、 抵抗発熱体等の温度 制御手段が設けられている。 静電チャック上に載置したシリコンウェハの加熱等 を行いながら、 C V D処理等を行う必要があるからである。
上記温度制御手段としては、 図 3に示した抵抗発熱体 5のほかに、 ペルチェ素 子 （図 6参照） が挙げられる。 抵抗発熱体は、 セラミック基板の内部に設けても よく、 セラミック基板の底面に設けてもよい。 抵抗発熱体を設ける場合は、 静電 チャックを嵌め込む支持容器に、 冷却手段としてエアー等の冷媒の吹きつけ口な どを設けてもよレ、。
抵抗発熱体をセラミック基板の内部に設ける場合には、 複数層設けてもよい。 この場合は、 各層のパターンは相互に補完するように形成されて、 加熱面からみ るとどこかの層にパターンが形成された状態が望ましい。 例えば、 互いに千鳥の 配置になっている構造である。
抵抗発熱体をセラミック基板に埋設する場合には、 抵抗発熱体は、 底面からそ の厚さの 6 0 %の範囲までに設けることが望ましい。 熱が加熱面に到達するまで に拡散し、 加熱面の温度が均一になりやすいからである。
抵抗発熱体としては、 例えば、 金属または導電性セラミックの焼結体、 金属箔、 金属線等が挙げられる。 金属焼結体としては、 タングステン、 モリブデンから選 ばれる少なくとも 1種が好ましい。 これらの金属は比較的酸化しにくく、 発熱す るに充分な抵抗値を有するからである。
また、 導電性セラミックとしては、 タングステン、 モリブデンの炭化物から選 ばれる少なくとも 1種を使用することができる。
さらに、 セラミック基板の底面に抵抗発熱体を形成する場合には、 金属焼結体 としては、 貴金属 （金、 銀、 パラジウム、 白金） 、 ニッケルを使用することが望 ましい。 具体的には銀、 銀一パラジウムなどを使用することができる。
上記金属焼結体に使用される金属粒子は、 球状、 リン片状、 もしくは球状とリ ン片状の混合物を使用することができる。
金属焼結体中には、 金属酸化物を添加してもよい。 上記金属酸化物を使用する のは、 セラミック基板と金属粒子を密着させるためである。 上記金属酸化物によ り、 セラミック基板と金属粒子との密着性が改善される理由は明確ではないが、 金属粒子の表面はわずかに酸化膜が形成されており、 セラミック基板は、 酸化物 の場合は勿論、 非酸化物セラミックである場合にも、 その表面には酸化膜が形成 されている。 従って、 この酸化膜が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼 結して一体化し、 金属粒子とセラミック基板とが密着するのではないかと考えら れる。
上記金属酸化物としては、 例えば、 酸化鉛、 酸化亜鉛、 シリカ、 酸化ホウ素 （ B 2 0 3 ) 、 アルミナ、 イッ トリア、 チタニアから選ばれる少なくとも 1種が好 ましい。 これらの酸化物は、 抵抗発熱体の抵抗値を大きくすることなく、 金属粒 子とセラミック基板との密着性を改善することができるからである。
上記金属酸化物は、 金属粒子 1 0 0重量部に対して 0 . 1重量部以上 1 0重量 部未満であることが望ましい。 この範囲で金属酸化物を用いることにより、 抵抗 値が大きくなりすぎず、 金属粒子とセラミック基板との密着性を改善することが できるからである。
また、 酸化鉛、 酸化亜鉛、 シリカ、 酸化ホウ素 （B 2 0 3 ) 、 アルミナ、 イツ トリア、 チタニアの割合は、 金属酸化物の全量を 1 0 0重量部とした場合に、 酸 化鉛が 1〜 1 0重量部、 シリカが 1〜3 0重量部、 酸化ホウ素が 5〜 5 0重量部、 酸化亜鉛が 2 0〜 7 0重量部、 アルミナが 1〜 1 0重量部、 イットリアが 1〜 5 0重量部、 チタニアが 1〜5 0重量部が好ましい。 但し、 これらの合計が 1 0 0 重量部を超えない範囲で調整されることが望ましい。 これらの範囲が特にセラミ ック基板との密着性を改善できる範囲だからである。
抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設ける場合は、 抵抗発熱体 1 5の表面は、 金属層 1 5 0で被覆されていることが望ましい （図 4参照） 。 抵抗発熱体 1 5は、 金属粒子の焼結体であり、 露出していると酸化しやすく、 この酸化により抵抗値 が変化してしまう。 そこで、 表面を金属層 1 5 0で被覆することにより、 酸化を 防止することができるのである。
金属層 1 5 0の厚さは、 0 . 1〜1 0 /i mが望ましい。 抵抗発熱体の抵抗値を 変化させることなく、 抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だからであ る。
被覆に使用される金属は、 非酸化性の金属であればよい。 具体的には、 金、 銀、 パラジウム、 白金、 ニッケルから選ばれる少なくとも 1種以上が好ましい。 なか でもニッケルがさらに好ましレ、。 抵抗発熱体には電源と接続するための端子が必 要であり、 この端子は、 半田を介して抵抗発熱体に取り付けるが、 ニッケルは半 田の熱拡散を防止するからである。 接続端子しては、 コバール製の端子ピンを使 用することができる。
なお、 抵抗発熱体をセラミック基板内部に形成する場合は、 抵抗発熱体表面が 酸化されることがないため、 被覆は不要である。 抵抗発熱体をセラミック基板内 部に形成する場合、 抵抗発熱体の表面の一部が露出していてもよい。
セラミック粉末等を金型に投入し、 成形体を作製した後、 焼成することにより、 セラミック基板を製造する場合には、 金属箔ゃ金属線を成形体に埋設することに より、 抵抗発熱体を設けることができる。
抵抗発熱体として使用する金属箔としては、 ニッケル箔、 ステンレス箔をエツ チング等でパターン形成して抵抗発熱体としたものが望ましい。
パターン化した金属箔は、 樹脂フィルム等ではり合わせてもよい。
金属線としては、 例えば、 タングステン線、 モリブデン線等が挙げられる。 温度制御手段としてペルチェ素子を使用する場合は、 電流の流れる方向を変え ることにより発熱、 冷却両方行うことができるため有利である。 ペルチェ素子 8は、 図 6に示すように、 p型、 n型の熱電素子 8 1を直列に接 続し、 これをセラミック基板 8 2などに接合させることにより形成される。
ペルチェ素子としては、 例えば、 シリコン 'ゲルマニウム系、 ビスマス 'アン チモン系、 鉛 · テルル系材料等が挙げられる。
第一の本発明における静電チャックとしては、 例えば、 図 1に示すように、 セ ラミック基板 1とセラミック誘電体膜 4との間にチャック正極静電層 2とチヤッ ク負極静電層 3とが設けられ、 セラミック基板 1の内部には抵抗発熱体 5が設け られた構成の静電チャック 1 0 1、 図 4に示すように、 セラミック基板 1とセラ ミック誘電体膜 4との間にチャック正極静電層 2とチャック負極静電層 3とが設 けられ、 セラミック基板 1の底面に抵抗発熱体 1 5が設けられた構成の静電チヤ ック 2 0 1、 図 5に示すように、 セラミック基板 1とセラミック誘電体膜 4との 間にチャック正極静電層 2とチャック負極静電層 3とが設けられ、 セラミック基 板 1の内部に抵抗発熱体である金属線 7が埋設された構成の静電チャック 3 0 1、 図 6に示すように、 セラミック基板 1とセラミック誘電体膜 4との間にチャック 正極静電層 2とチャック負極静電層 3とが設けられ、 セラミック基板 1の底面に 熱電素子 8 1とセラミック基板 8 2からなるペルチェ素子 8が形成された構成の 静電チャック 4 0 1等が挙げられる。
第一の本発明では、 図 1〜5に示したように、 セラミック基板 1とセラミック 誘電体膜 4との間にチャック正極静電層 2とチャック負極静電層 3とが設けられ、 セラミック基板 1の内部に抵抗発熱体 5や金属線 7が形成されているため、 これ らと外部端子とを接続するための接続部 （スルーホール） 1 6、 1 7が必要とな る。 スルーホーノレ 1 6、 1 7は、 タングステンペースト、 モリブデンぺ一ストな どの高融点金属、 タングステンカーバイ ド、 モリブデンカーバイ ドなどの導電性 セラミックを充填することにより形成される。
また、 接続部 （スルーホール） 1 6、 1 7の直径は、 0 . 1〜； 1 O mmが望ま しい。 断線を防止しつつ、 クラックや歪みを防止できるからである。
このスルーホールを接続パッドとして外部端子ピン 6、 1 8を接続する （図 7 ( d ) 参照） 。
接続は、 半田、 ろう材により行う。 ろう材としては銀ろう、 パラジウムろう、 アルミニウムろう、 金ろうを使用する。 金ろうとしては、 Au— N i合金が望ま しい。 Au— N i合金は、 タングステンとの密着性に優れるからである。
Au/N iの比率は、 〔8 1. 5〜82. 5 (重量0 /。） 〕 〔 1 8. 5〜： 1 7. 5 (重量％) 〕 が望ましい。
Au— N i層の厚さは、 0. 1〜50 At mが望ましい。 接続を確保するに充分 な範囲だからである。 また、 10— 6〜 10— 5 P aの高真空で 500〜 1000 °Cの高温で使用すると Au— Cu合金では劣化するが、 Au—N i合金ではこの ような劣化がなく有利である。 また、 A u— N i合金中の不純物元素量は全量を 100重量部とした場合に 1重量部未満であることが望ましい。
第一の本発明では、 必要に応じて、 セラミック基板 1の有底孔 1 2に熱電対を 埋め込んでおくことができる。 熱電対により抵抗発熱体の温度を測定し、 そのデ —タをもとに電圧、 電流量を変えて、 温度を制御することができるからである。 熱電対の金属線の接合部位の大きさは、 各金属線の素線径と同一か、 もしくは、 それよりも大きく、 かつ、 0. 5mm以下がよい。 このような構成によって、 接 合部分の熱容量が小さくなり、 温度が正確に、 また、 迅速に電流値に変換される のである。 このため、 温度制御性が向上してウェハの加熱面の温度分布が小さく なるのである。
上記熱電対としては、 例えば、 J I S— C一 1 602 (1 980) に挙げられ るように、 K型、 R型、 B型、 S型、 E型、 J型、 T型熱電対が挙げられる。 図 10は、 以上のような構成の第一の本発明の静電チャックを配設するための 支持容器 41を模式的に示した断面図である。
支持容器 41には、 静電チャック 10 1が断熱材 45を介して嵌め込まれるよ うになつている。 また、 この支持容器 1 1には、 冷媒吹き出し口 42が形成され ており、 冷媒注入口 44から冷媒が吹き込まれ、 冷媒吹き出し口 42を通って吸 引口 43から外部に出ていくようになっており、 この冷媒の作用により、 静電チ ャック 101を冷却することができるようになっている。
また、 支持容器は、 セラミック基板を支持容器の上面に載置した後、 ボルト等 の固定部材で固定するようになっていてもよい。
第一の本発明の静電チャックは、 100〜800°Cで使用することができる。 次に、 第一の本発明の静電チャックの製造方法の一例を図 7 ( a ) 〜 （d ) に 示した断面図に基づき説明する。
( 1 ) まず、 酸化物セラミック、 酸化性雰囲気で焼成することにより得られた 酸素を含有する窒化物セラミック、 炭化物セラミックなどのセラミックの粉体を 助剤、 バインダおよび溶剤等と混合して、 ペース トを調製し、 このペース トをド クタ一ブレード法等によりシート状に成形してグリーンシート 5 0を作製する。 前述したセラミック粉体としては、 例えば、 窒化アルミニウム、 炭化ケィ素な どを使用することができ、 必要に応じて、 イットリアやカーボンなどの焼結助剤 などを加えてもよい。
なお、 後述する静電電極層印刷体 5 1が形成されたグリーンシートの上に積層 する数枚または 1枚のグリーンシート 5 0は、 セラミック誘電体膜 4となる層で ある。
通常、 セラミック誘電体膜 4の原料とセラミック基板 1の原料とは、 同じもの を使用することが望ましい。 これらは、 一体として焼結することが多いため、 好 適な焼成条件が同じになるからである。 ただし、 材料が異なる場合には、 まず先 にセラミック基板を製造しておき、 その上に静電電極層を形成し、 さらにその上 にセラミック誘電体膜を形成することもできる。
通常用いられるバインダとしては、 アクリル系バインダ、 ェチルセルロース、 ブチルセ口ソルブ、 ポリビニルアルコール等が挙げられ、 これらから選ばれる少 なくとも 1種は、 セラミック基板を形成するためのバインダとして用いることが できる。
さらに、 溶媒としては、 α—テルビネオール、 グリコールから選ばれる少なく とも 1種が望ましい。
グリーンシート 5 0に、 必要に応じてシリコンウェハのリフターピンを揷通す る貫通孔ゃ熱電対を埋め込む凹部を設けておくことができる。 貫通孔ゃ凹部は、 パンチングなどで形成することができる。
グリーンシート 5 0の厚さは、 0 . 1〜 5 mm程度が好ましい。
次に、 グリーンシート 5 0に静電電極層や抵抗発熱体となる導体ペーストを印 刷する。 印刷は、 グリーンシート 5 0の収縮率を考慮して所望のァスぺク ト比が得られ るように行い、 これにより静電電極層印刷体 5 1、 抵抗発熱体層印刷体 5 2を得 る。
印刷体は、 導電性セラミック、 金属粒子などを含む導体ペーストを印刷するこ とにより形成する。
これらの導体ペースト中に含まれる導電性セラミック粒子としては、 タンダス テンまたはモリブデンの炭化物が最適である。 酸化しにくく、 熱伝導率が低下し にくいからである。
また、 金属粒子としては、 例えば、 タングステン、 モリブデン、 白金、 ニッケ ルなどを使用することができる。
導電性セラミック粒子、 金属粒子の平均粒子径は 0 . 1〜5 mが好ましい。 これらの粒子は、 大きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくいから である。
このようなペーストとしては、 金属粒子または導電性セラミック粒子 8 5〜9 7重量部、 アクリル系、 ェチルセルロース、 ブチルセ口ソルブおよびポリビニル アルコールから選ばれる少なくとも 1種のバインダ 1 . 5〜1 0重量部、 α—テ ルピネオール、 グリコール、 エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少 なくとも 1種の溶媒を 1 . 5〜1 0重量部混合して調製した導体用ペーストが最 適である。
さらに、 パンチング等で形成した孔に、 導体用ペース トを充填してスルーホー ル印刷体 5 3、 5 4を得る。
次に、 図 7 ( a ) に示すように、 印刷体 5 1、 5 2、 5 3、 5 4を有するダリ ーンシート 5 0と、 印刷体を有さないグリーンシート 5 0とを積層する。 静電電 極層印刷体 5 1が形成されたグリーンシート上には、 上述した構成の数枚または 1枚のグリーンシート 5 0を積層する。 抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグ リーンシート 5 0を積層するのは、 スルーホールの端面が露出して、 抵抗発熱体 形成の焼成の際に酸化してしまうことを防止するためである。 もしスルーホール の端面が露出したまま、 抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれば、 ニッケルなど の酸化しにくい金属をスパッタリングする必要がある。 さらには、 A u _ N iの 金ろうで被覆することが好ましい。
(2) 次に、 図 7 (b) に示すように、 積層体の加熱および加圧を行い、 ダリ ーンシートおよび導体ぺーストを焼結させる。
加熱温度は、 1 000〜 2 00 0 °C、 加圧は 1 0 0〜2 00 k gノ c m2が好 ましく、 これらの加熱および加圧は、 不活性ガス雰囲気下で行う。 不活性ガスと しては、 アルゴン、 窒素などを使用することができる。 この工程で、 スルーホー ル 1 6、 1 7、 チャック正極静電層 2、 チャック負極静電層 3、 抵抗発熱体 5等 が形成される。
(3) 次に、 図 7 (c) に示すように、 外部端子接続のための袋孔 1 3、 1 4 を設ける。
袋孔 1 3、 1 4の内壁は、 その少なくともその一部が導電化され、 導電化され た内壁は、 チャック正極静電層 2、 チャック負極静電層 3、 抵抗発熱体 5等と接 続されていることが望ましい。
(4) 最後に、 図 7 (d) に示すように、 袋孔 1 3、 1 4に金ろう等のろう材 等を介して外部端子 6、 1 8を設ける。 さらに、 必要に応じて、 有底孔 1 2を設 け、 その内部に熱電対を埋め込むことができる。
半田は銀一鉛、 鉛一スズ、 ビスマスースズなどの合金を使用することができる。 なお、 半田層の厚さは、 0. 1〜5 0 / mが望ましレ、。 半田による接続を確保す るに充分な範囲だからである。
なお、 上記説明では静電チャック 1 0 1 (図 1参照） を例にしたが、 静電チヤ ック 20 1 (図 4参照） を製造する場合は、 静電電極層を有するセラミック基板 を製造した後、 このセラミック基板の底面に導体ペース トを印刷、 焼成し、 抵抗 発熱体 1 5を形成し、 この後、 無電解めつき等により金属層 1 50を形成すれば よレ、。 また、 静電チャック 3 0 1 (図 5参照） を製造する場合は、 セラミック粉 末 （顆粒） を金型等に投入して成形体を形成する際に、 金属箔、 金属線を静電電 極や抵抗発熱体として埋め込み、 焼結すればよい。
さらに、 静電チャック 40 1 (図 6参照） を製造する場合は、 静電電極層を有 するセラミック基板を製造した後、 このセラミック基板に溶射金属層等を介して ペルチェ素子を接合すればよい。 次に、 第二の本発明の静電チャックについて、 説明することとする。
第二の本発明は、 セラミック基板に温度制御手段が設けられるとともに、 セラ ミック基板上に静電電極が形成され、 上記静電電極上にセラミック誘電体膜が設 けられた静電チャックであって、 上記セラミック基板は、 その直径が 3 O Omm を超え、 厚さが 2 O ram以下であることを特徴とする静電チャックである。 図 1〜1 0は、 第二の本発明の実施の形態の一例を模式的に示した図である。 第二の本発明の静電チャックを構成するセラミック基板は、 その直径が 3 0 0 mmを超えるものである。 シリコンウェハの大型化に対応し、 次世代の半導体ゥ ェハに対処するためである。
また、 上記セラミック基板は、.その厚さが 2 Omm以下、 望ましくは 1 0mm 以下のものである。 静電チャックの大型化に伴い、 厚さを薄くしてその熱容量を 小さくするためである。 また、 セラミック基板の直径が 3 0 Omm以上の場合、 外周の面積が大きくなり、 空気などの雰囲気気体との接触面積が大きくなつて、 外周部分の温度低下が著しい。 そこで、 セラミック基板の厚さを小さく して接触 面積を低減する。 それにより、 外周部の温度低下を防止するのである。
なお、 上記以外の第二の本発明に係る静電チャックのセラミック基板、 セラミ ック誘電体膜、 抵抗発熱体、 熱電対等の構成については、 第一の本発明の静電チ ャックと同様であるため、 その説明を省略することとする。
また、 第二の本発明の静電チャックの製造方法については、 セラミック基板の 直径を 3 0 Ommを超えるものとする点、 および、 セラミック誘電体膜中に 0. 1〜2 0重量％の酸素を含有することが望ましいとする点以外は、 第一の本発明 の静電チャックの製造方法と同様であるため、 その説明を省略することとする。 発明を実施するための最良の形態
以下、 本発明をさらに詳細に説明する。
(実施例 1 ) 静電チャック （図 1参照） の製造
( 1 ) 窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均粒径 1 · 1 μ πι) 1 0 0重 量部、 イットリア （平均粒径： 0. 4 μ ιη) 4重量部、 アクリルバインダ 1 1. 5重量部、 分散剤 0. 5重量部および 1—ブタノールとエタノールとからなるァ ルコール 53重量部を混合したペーストを用レ、、 ドクターブレード法による成形 を行って、 厚さ 0. 47mmのグリーンシートを得た。
(2) 次に、 このグリーンシートを 80°Cで 5時間乾燥させた後、 パンチング により直径 1. 8 mm, 3. Omm, 5. 0 mmの半導体ウェハ用のリフターピ ンを挿通する貫通孔となる部分、 外部端子と接続するためのスルーホールとなる 部分を設けた。
(3) 平均粒子径 1 μιηのタングステンカーバイ ト粒子 100重量部、 アタリ ル系バインダ 3. 0重量部、 α—テルビネオール溶媒 3. 5重量部および分散剤 0. 3重量部を混合して導体ペースト Αを調製した。
平均粒子径 3 μπιのタングステン粒子 100重量部、 アクリル系バインダ 1. 9重量部、 α—テルビネオール溶媒 3. 7重量部および分散剤 0. 2重量部を混 合して導体ペースト Βを調製した。
この導体ペース ト Αをグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、 導体ペース ト層を形成した。 印刷パターンは、 同心円パターンとした。 また、 他のグリーン シートに図 2に示した形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層をスクリ ーン印刷により形成した。
さらに、 外部端子を接続するためのスルーホール用の貫通孔に導体ペースト B を充填した。
上記処理の終わったグリーンシート 50に、 さらに、 タングステンペーストを 印刷しないグリーンシート 50を上側 （加熱面） 〖こ 34枚、 下側に 1 3枚積層し、 その上に静電電極パターンからなる導体ペースト層を印刷したグリーンシート 5 0を積層し、 さらにその上にタングステンペーストを印刷していないグリーンシ ート 50を 1枚積層し、 これらを 1 30°C、 80 k g/c m2の圧力で圧着して 積層体を形成した （図 7 (a) ) 。
(4) 次に、 得られた積層体を窒素ガス中、 600°Cで 5時間脱脂し、 1 89
0°C、 圧力 1 50 k gZc m2で 3時間ホットプレスし、 厚さ 3mmの窒化アル ミニゥム板状体を得た。 これを 21 Ommの円板状に切り出し、 内部に厚さ 6 m、 幅 1 Ommの抵抗発熱体 5および厚さ 10 μπιのチャック正極静電層 2、 チ ャック負極静電層 3を有する窒化アルミニウム製の板状体とした （図 7 (b) ) 。 セラミック誘電体膜の厚さは、 5 0 0 μ ιηであった。
(5) 次に、 （4) で得られた板状体を、 ダイヤモンド砥石で研磨した後、 マ スクを載置し、 S i C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔 （直 径： 1. 2mm、 深さ ： 2. O mm) を設けた。
(6) さらに、 スルーホールが形成されている部分をえぐり取って袋孔 1 3、
1 4とし （図 7 ( c ) ) 、 この袋孔 1 3、 1 4に N i — Auからなる金ろうを用 レ、、 7 0 0°Cで加熱リフローしてコバール製の外部端子 6、 1 8を接続させた （ 図 7 (d) ) 。
なお、 外部端子の接続は、 タングステンの支持体が 3点で支持する構造が望ま しい。 接続信頼性を確保することができるからである。
(7) 次に、 温度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋め込み、 抵抗発熱体 を有する静電チヤックの製造を完了した。
(実施例 2) 静電チャック （図 4参照） の製造
( 1 ) 窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均粒径 1. 1 μ τη) 1 0 0重 量部、 イットリア （平均粒径： 0. 4 μ m) 4重量部、 アタリルバインダー 1 1.
5重量部、 分散剤 0. 5重量部および 1ーブタノールとエタノールとからなるァ ルコール 5 3重量部を混合したペーストを用レ、、 ドクターブレード法による成形 を行って、 厚さ 0. 4 7mmのグリーンシートを得た。
(2) 次に、 このグリーンシートを 8 0°Cで 5時間乾燥させた後、 パンチング により直径 1. 8 mm、 3. O mm、 5. 0 mmの半導体ウェハ用のリフターピ ンを挿通する貫通孔となる部分、 外部端子と接続するためのスルーホールとなる 部分を設けた。
(3) 平均粒子径 1 / mのタングステンカーバイ ト粒子 1 0 0重量部、 アタリ ル系バインダ 3. 0重量部、 α—テルビネオール溶媒 3. 5重量部および分散剤 0. 3重量部を混合して導体ペース ト Αを調製した。
平均粒子径 3 z mのタングステン粒子 1 0 0重量部、 ァクリル系バインダ 1. 9重量部、 ひ一テルビネオール溶媒 3. 7重量部および分散剤 0. 2重量部を混 合して導体ペースト Βを調製した。
この導体ペースト Αをグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、 図 9に示し た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形成した。
さらに、 外部端子を接続するためのスルーホール用の貫通孔に導体ペースト B を充填した。
上記処理の終わったグリーンシート 50に、 さらに、 タングステンペース トを 印刷しないグリーンシート 50を上側 （加熱面） に 2枚、 下側に 48枚積層し、 これらを 130°C、 80 k gZ cm2の圧力で圧着して積層体を形成した。
(4) 次に、 得られた積層体を窒素ガス中、 600°Cで 5時間脱脂し、 189 0°C、 圧力 150 k gZc m2で 3時間ホットプレスし、 厚さ 5mmの窒化アル ミニゥム板状体を得た。 これを 21 Ommの円板状に切り出し、 内部に厚さ 15 /mのチヤック正極静電層 2およびチャック負極静電層 3を有する窒化アルミ二 ゥム製の板状体とした。 セラミック誘電体膜の厚さは、 1000 /mであった。
(5) 上記 （4) で得た板状体の底面にマスクを載置し、 S i C等によるブラ スト処理で表面に熱電対のための凹部 （図示せず） 等を設けた。
(6) 次に、 ウェハ載置面に対向する面 （底面） に抵抗発熱体 15を印刷した。 印刷は導体ペーストを用いた。 導体ペーストは、 プリント配線板のスルーホール 形成に使用されている徳カ化学研究所製のソルべスト PS 603Dを使用した。 この導体ペース トは、 銀 鉛ペース トであり、 酸化鉛、 酸化亜鉛、 シリカ、 酸化 ホウ素、 アルミナからなる金属酸化物 （それぞれの重量比率は、 5Z55Z10 /25/5) を銀 100重量部に対して 7. 5重量部含むものであった。
また、 銀の形状は平均粒径 4. 5 μπιでリン片状のものであった。
(7) 導体ペース トを印刷した板状体を 780°Cで加熱焼成して、 導体ペース ト中の銀、 鉛を焼結させるとともにセラミック基板に焼き付けた。 さらに硫酸二 ッケル30 § 1、 ほう酸 30 g/l、 塩化アンモニゥム 30 gZ 1およびロッ シェル塩 60 g/ 1を含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に板状体を浸 漬して、 銀の焼結体 15の表面に厚さ 1 / m、 ホウ素の含有量が 1重量％以下の ニッケル層 150を析出させた。 この後、 板状体に、 120°Cで 3時間ァニーリ ング処理を施した。
銀の焼結体からなる抵抗発熱体は、 厚さが 5 μπι、 幅 2. 4 mmであり、 面積 抵抗率が 7. ΥπιΩΖ口であった。 (8) 次に、 セラミック基板にスルーホール 16を露出させるための袋孔を設 けた。 この袋孔に N i— Au合金 （Au 8 1. 5重量0 /0、 N i 18. 4重量0 /0、 不純物 0. 1重量％) からなる金ろうを用い、 970°Cで加熱リフローしてコバ ール製の外部端子ピンを接続させた。 また、 抵抗発熱体に半田 （スズ 9Z鉛 1) を介してコバール製の外部端子ピンを形成した。
(9) 次に、 温度制御のための複数熱電対を凹部に埋め込み、 静電チャック 2 0 1を得た。
(10) 次に、 この静電チャック 201を図 10の断面形状を有するステンレ ス製の支持容器 41にセラミックファイバー （イビデン社製 商品名 イビウー ル） からなる断熱材 45を介して嵌め込んだ。 この支持容器 41は冷却ガスの冷 媒吹き出し口 42を有し、 静電チャック 201め温度調整を行うことができる。 この支持容器 41に嵌め込まれた静電チャック 201の抵抗発熱体 1 5に通電 を行って、 温度を上げ、 また、 支持容器に冷媒を流して静電チャック 201の温 度を制御したが、 極めて良好に温度を制御することができた。
(実施例 3) 静電チャック 301 (図 5) の製造
(1) 厚さ 10 / mのタングステン箔を打抜き加工することにより図 8に示し た形状の電極 2枚を形成した。
この電極 2枚とタングステン線を窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均 粒径 1. l /xm) 100重量部、 イットリア （平均粒径 0. 4 /xm) 4重量部と ともに、 成形型中に入れて窒素ガス中で 1 890°C、 圧力 1 50 k g/cm2で 3時間ホットプレスし、 厚さ 1 Ommの窒化アルミニウム板状体を得た。 これを 直径 25 Ommの円状に切り出して板状体とした。 このとき、 静電電極層の厚さ は、 10 mであった。 また、 セラミック誘電体膜の厚さは 2000 mであつ た。
(2) この板状体に対し、 実施例 1の （5) 〜 (7) の工程を実施し、 静電チ ャック 30 1を得た。
(実施例 4) 静電チャック 401 (図 6) の製造
実施例 2の （1) 〜 （5) の工程を実施し、 厚さ 14mmの窒化アルミニウム 板状体とした後、 さらに底面にニッケルを溶射し、 この後、 鉛 'テルル系のペル チェ素子を接合させることにより、 静電チャック 4 0 1を得た。
また、 セラミック誘電体膜の厚さは 2 5 0 0 μ mであった。
(比較例 1〜 5 )
セラミック基板の厚さを 2 5 mmとしたほかは、 それぞれ実施例 1〜4と同様 にして静電チャックを製造した。 また、 比較例 5は、 セラミック基板の直径が 1 9 O mm, 厚さが 2 5 mmと実施例 1と異なるが、 その他の条件等は、 実施例 1 と同様である。
(比較例 6)
実施例 1と同様であるが、 イットリア （平均粒径： 0. 4 / m) 2重量部添加 した。
(比較例 7 )
実施例 1と同様であるが、 窒化アルミニウム原料粉末を 3時間加熱して酸素を 導入した。
(実施例 5) 静電チャック
( 1 ) 窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均粒径 1. l / m) 1 0 0重 量部、 イットリア （平均粒径： 0. 4 μ m) 4重量部、 アタリルバインダ 1 1.
5重量部、 分散剤 0. 5重量部および 1ーブタノールとエタノールとからなるァ ノレコール 5 3重量部を混合したペーストを用い、 ドクターブレード法による成形 を行って、 厚さ 0. 4 7mmのグリーンシートを得た。
(2) 次に、 このグリーンシートを 8 0°Cで 5時間乾燥させた後、 パンチング により直径 1. 8mm、 3. 0 mm, 5. 0 mmの半導体ウェハ用のリフターピ ンを挿通する貫通孔となる部分、 外部端子と接続するためのスルーホールとなる 部分を設けた。
(3) 平均粒子径 1 μ πιのタングステンカーバイ ト粒子 1 0 0重量部、 アタリ ル系バインダ 3. 0重量部、 ct一テルビネオール溶媒 3. 5重量部および分散剤 0. 3重量部を混合して導体ペース ト Aを調製した。
平均粒子径 3 μ πιのタングステン粒子 1 0 0重量部、 ァクリル系バインダ 1. 9重量部、 α—テルビネオール溶媒 3. 7重量部および分散剤 0. 2重量部を混 合して導体ペースト Βを調製した。 この導体ペースト Aをグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、 導体ペース ト層を形成した。 印刷パターンは、 同心円パターンとした。 また、 他のグリーン シートに図 2に示した形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層をスクリ ーン印刷により形成した。
さらに、 外部端子を接続するためのスルーホール用の貫通孔に導体ペース ト B を充填した。
上記処理の終わったグリーンシート 50に、 さらに、 タングステンペーストを 印刷しないグリーンシート 50を上側 （加熱面） に 34枚、 下側に 1 3枚積層し、 その上に静電電極パターンからなる導体ペースト層を印刷したグリーンシート 5 0を積層し、 さらにその上にタングステンペース トを印刷していないグリーンシ ート 50を 1枚積層し、 これらを 1 30°C、 80 k gZc m2の圧力で圧着して 積層体を形成した （図 7 (a) ) 。
(4) 次に、 得られた積層体を窒素ガス中、 600°Cで 5時間脱脂し、 1 89 0°C、 圧力 1 50 k gZ c m 2で 3時間ホットプレスし、 厚さ 3 mmの窒化アル ミニゥム板状体を得た。 これを 3 1 Ommの円板状に切り出し、 内部に厚さ 6 μ m、 幅 1 Ommの抵抗発熱体 5および厚さ 10 mのチャック正極静電層 2、 チ ャック負極静電層 3を有する窒化アルミニウム製の板状体とした （図 7 (b) ) 。 誘電体膜の厚さは、 500； umであった。
(5) 次に、 （4) で得られた板状体を、 ダイヤモンド砥石で研磨した後、 マ スクを載置し、 S i C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔 （直 径： 1. 2mm、 深さ ： 2. Omm) を設けた。
(6) さらに、 スルーホールが形成されている部分をえぐり取って袋孔 1 3、 14とし （図 7 (c) ) 、 この袋孔 1 3、 14に N i— Auからなる金ろうを用 レ、、 700°Cで加熱リフローしてコバール製の外部端子 6、 1 8を接続させた （ 図 7 (d) ) 。
なお、 外部端子の接続は、 タングステンの支持体が 3点で支持する構造が望ま しい。 接続信頼性を確保することができるからである。
(7) 次に、 温度制御のための複数の熱電対を有底孔に埋め込み、 抵抗発熱体 を有する静電チャックの製造を完了した。 (実施例 6) 静電チャック （図 4参照） の製造
( 1 ) 窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均粒径 1. 1 μ ιη) 1 0 0重 量部、 イットリア （平均粒径： 0. 4 μ m) 4重量部、 アタリルバインダー 1 1. 5重量部、 分散剤 0. 5重量部および 1—ブタノールとエタノールとからなるァ ルコール 5 3重量部を混合したペース トを用い、 ドクターブレード法による成形 を行って、 厚さ 0. 4 7 mmのグリーンシートを得た。
(2) 次に、 このグリーンシートを 8 0°Cで 5時間乾燥させた後、 パンチング により直径 1. 8 mm、 3. Omm, 5. 0 mmの半導体ウェハ用のリフターピ ンを挿通する貫通孔となる部分、 外部端子と接続するためのスルーホールとなる 部分を設けた。
(3) 平均粒子径 1 μ ΐηのタングステンカーバイ ト粒子 1 0 0重量部、 アタリ ル系バインダ 3. 0重量部、 ひ—テルビネオール溶媒 3. 5重量部おょぴ分散剤 0. 3重量部を混合して導体ペース ト Αを調製した。
平均粒子径 3 mのタングステン粒子 1 0 0重量部、 ァクリル系バインダ 1. 9重量部、 α—テルビネオール溶媒 3. 7重量部および分散剤 0. 2重量部を混 合して導体ペースト Βを調製した。
この導体ペースト Αをグリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、 図 9に示し た形状の静電電極パターンからなる導体ぺース ト層を形成した。
さらに、 外部端子を接続するためのスルーホール用の貫通孔に導体ペースト B を充填した。
上記処理の終わったグリーンシート 5 0に、 さらに、 タングステンペース トを 印刷しないグリ一ンシート 5 0を上側 （加熱面） に 2枚、 下側に 4 8枚積層し、 これらを 1 3 0°C、 8 0 k gZc m2の圧力で圧着して積層体を形成した。
(4) 次に、 得られた積層体を窒素ガス中、 6 0 0°Cで 5時間脱脂し、 1 8 9 0°C、 圧力 1 5 0 k c m2で 3時間ホットプレスし、 厚さ 5 mmの窒化アル ミニゥム板状体を得た。 これを 3 3 O mmの円板状に切り出し、 内部に厚さ 1 5 mのチヤック正極静電層 2およびチャック負極静電層 3を有する窒化アルミ- ゥム製の板状体とした。 誘電体膜の厚さは、 1 0 0 0 // mであった。
(5) 上記 （4) で得た板状体の底面にマスクを載置し、 S i C等によるブラ スト処理で表面に熱電対のための凹部 （図示せず） 等を設けた。
(6) 次に、 ウェハ載置面に対向する面 （底面） に抵抗発熱体 1 5を印刷した。 印刷は導体ペーストを用いた。 導体ペーストは、 プリント配線板のスルーホール 形成に使用されている徳カ化学研究所製のソルべスト P S 603Dを使用した。 この導体ペース トは、 銀 鉛ペース トであり、 酸化鉛、 酸化亜鉛、 シリカ、 酸化 ホウ素、 アルミナからなる金属酸化物 （それぞれの重量比率は、 5 55/10 /25/5) を銀 100重量部に対して 7. 5重量部含むものであった。
また、 銀の形状は平均粒径 4. 5 // mでリン片状のものであった。
(7) 導体ペーストを印刷した板状体を 780°Cで加熱焼成して、 導体ペース ト中の銀、 鉛を焼結させるとともにセラミック基板に焼き付けた。 さらに硫酸二 ッケル 30 gZl、 ほう酸 S O gZl 塩化アンモニゥム 30 gZ 1およびロッ シェル塩 60 g/lを含む水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に板状体を浸 漬して、 銀の焼結体 15の表面に厚さ 1 μπι、 ホウ素の含有量が 1重量％以下の ニッケル層 1 50を析出させた。 この後、 板状体に、 1 20°Cで 3時間ァニ一リ ング処理を施した。
銀の焼結体からなる抵抗発熱体は、 厚さが 5 μπι、 幅 2. 4 mmであり、 面積 抵抗率が 7. 7 πιΩノロであった。
(8) 次に、 セラミック基板にスルーホール 1 6を露出させるための袋孔を設 けた。 この袋孔に N i— Au合金 （Au 8 1. 5重量0 /0、 N i 1 8. 4重量0 /0、 不純物 0. 1重量％) からなる金ろうを用レ、、 970°Cで加熱リフローしてコバ ール製の外部端子ピンを接続させた。 また、 抵抗発熱体に半田 （スズ 9Z鉛 1) を介してコバール製の外部端子ピンを形成した。
(9) 次に、 温度制御のための複数熱電対を凹部に埋め込み、 静電チャック 2 01を得た。
(10) 次に、 この静電チャック 201を図 10の断面形状を有するステンレ ス製の支持容器 41にセラミックファイバー （イビデン社製 商品名 イビウー ル） からなる断熱材 45を介して嵌め込んだ。 この支持容器 41は冷却ガスの冷 媒吹き出し口 42を有し、 静電チャック 20 1の温度調整を行うことができる。 この支持容器 41に嵌め込まれた静電チャック 201の抵抗発熱体 1 5に通電 を行って、 温度を上げ、 また、 支持容器に冷媒を流して静電チャック 201の温 度を制御したが、 極めて良好に温度を制御することができた。
(実施例 7) 静電チャック 301 (図 5) の製造
(1) 厚さ 1 0 μπιのタングステン箔を打抜き加工することにより図 8に示し た形状の電極 2枚を形成した。
この電極 2枚とタングステン線を窒化アルミニウム粉末 （トクャマ社製、 平均 粒径 1. 1 xm) 100重量部、 イットリア （平均粒径 0. 4 //m) 4重量部と ともに、 成形型中に入れて窒素ガス中で 1 890°C、 圧力 1 50 k gZ c m2で 3時間ホットプレスし、 厚さ 1 Ommの窒化アルミニウム板状体を得た。 これを 直径 35 Ommの円状に切り出して板状体とした。 このとき、 静電電極層の厚さ は、 10 μ mであった。
また、 セラミック誘電体膜の厚さは 20◦ 0 μπιであった。
(2) この板状体に対し、 実施例 1の （5) 〜 （7) の工程を実施し、 静電チ ャック 301を得た。
(実施例 8) 静電チャック 401 (図 6) の製造
実施例 6の （1) 〜 （5) の工程を実施し、 直径 35 Omm、 厚さ 1 8 mmの 窒化アルミニウム板状体とした後、 さらに底面にニッケルを溶射し、 この後、 鉛 •テルル系の'ペルチェ素子を接合させることにより、 静電チヤック 401を得た。 また、 セラミック誘電体膜の厚さは 2500 //mであった。
(比較例 8〜： 1 1 )
セラミック基板の厚さを 25 mmとしたほかは、 それぞれ実施例 5〜 8と同様 にして静電チャックを製造した。 なお、 セラミック誘電体膜の厚さは、 500 // mとした。
(比較例 1 2)
実施例 1と同様であるが、 イットリア （平均粒径： 0. 4 zm) 2重量部添加 した。
(比較例 1 3 )
実施例 1と同様であるが、 窒化アルミニゥム原料粉末を 3時間加熱して酸素を 導入した。 (比較例 1 4 )
実施例 1と同様であるが、 セラミック誘電体膜の厚さを、 研磨することで、 1 0 μ mとした。
(比較例 1 5 )
実施例 1と同様であるが、 セラミック誘電体膜の厚さを、 5 5 0 0 μ πιとした c 上記工程を経て得られた実施例 1〜 8、 および、 比較例 1〜 1 5に係る静電チ ャックについて、 以下の指標で評価した。 その結果を表 1に示す。
評価方法
( 1 ) 静電チャックの昇温時間および降温時間
実施例および比較例にかかる静電チャックに通電を行い、 静電チャックが 4 0 0 °Cまで昇温するまでの時間を測定した。 また、 4 0 0〜 5 0 °Cへ自然降温する までの時間を測定した。
( 2 ) 加熱面の温度差
実施例および比較例にかかる静電チャックにおける、 4 0 0 °C設定での最高温 度と最低温度との温度差をサーモビユア （日本データム社製 I R 1 6 2 0 1 2 - 0 0 1 2 ) で測定した。
( 3 ) セラミック誘電体膜中の酸素含有量
実施例および比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させた試料をタングステン 乳鉢で粉砕し、 これの 0 . 0 1 gを採取して試料加熱温度 2 2 0 0 °C、 加熱時間 3 0秒の条件で酸素 ·窒化同時分析装置 （ L E C O社製 T C一 1 3 6型） で測 定した。
( 4 ) シリコンウェハのチャック力のばらつきの測定
実施例および比較例に係る静電チャックに、 1 0分割したシリコンウェハを載 置して通電を行い、 静電チャックを 4 0 0 °Cまで昇温した。 そして、 各分割区画 におけるシリコンウェハのチャック力をロードセルで測定し、 平均値を計算した。 さらに、 最大チャック力と最小チャック力の差を平均で割り、 百分率で表記した。 直径 厚さ 昇温時間降温時間 产竽 膜厚さ 酸素含有 チャック力の (mm) (mm) (秒） (分） (°C) (β η\) 量（wt%) ばらつき（％) 実施例 1 210 3 190 6. 3 4 500 1. 6 1 実施例 2 210 5 280 10. 2 4 1000 1. 6 1 実施例 3 250 10 560 23. 3 8 2000 1. 6 1. 5 実施例 4 210 14 900 45 8 2500 1. 6 1. 5 比較例 1 210 25 2250 112. 5 15 500 1. 6 4 比較例 2 210 25 2240 112 15 1000 1. 6 4 比較例 3 250 25 2280 115 15 2000 1. 6 4 比較例 4 210 25 2230 110 15 2500 1. 6 4 比較例 5 190 25 1110 55 10 500 1. 6 4 比較例 6 210 3 190 6. 3 10 500 0. 08 3 比較例 7 210 3 190 6. 3 10 500 22 3 実施例 5 310 3 200 7. 5 4 500 1. 6 1 実施例 6 330 5 290 11. 2 4 1000 1. 6 1 実施例 7 350 10 580 24. 5 6 2000 1. 6 1. 5 実施例 8 350 18 950 46 6 2500 1. 6 1. 5 比較例 8 310 25 2300 114 15 500 1. 6 4 比較例 9 330 25 2350 115 15 500 1. 6 4 比較例 10 350 25 2350 115 15 500 1. 6 4 比較例 11 350 25 2400 116 15 500 1. 6 4 比較例 12 310 3 200 7. 5 8 500 0. 08 2 比較例 13 310 3 200 7. 5 8 500 22 2 比較例 14 310 3 200 7. 5 8 10 1. 6 2 比較例 15 310 3 200 7. 5 8 5500 1. 6 2 注)温度差：最高温度と最低温度の温度差 上記表 1に示したように、 実施例 1〜8に係る静電チャックでは、 1 90〜9 50秒で 400°Cまで到達したのに対し、 比較例 1〜5、 8〜1 1に係る静電チ ャックでは、 400°Cまで到達する時間が長くなつたしまった。 また、 降温時間 は、 厚さを 10 mm以下 （実施例:！〜 3、 5〜7) にすることにより、 24. 5 秒以下と短くなつた。 さらに、 温度差は、 厚さ 5 mm以下、 酸素含有量を 20重 量％以下にすると、 4 °C以下となり、 最適である。
なお、 上記実施例、 比較例とも、 静電チャックのチャック力等の特性には、 問 題がなかった。 また、 直径 3 0 O m m以上の基板では、 厚さが 2 5 m mを超える 場合、 外周部分の温度低下が著しい。 従って 2 5 mm以下に調整することで、 温 度ばらつき、 チャック力のばらつきを低減できる。 さらに、 誘電体膜の厚さ、 誘 電体膜中の酸素含有量を調整することで、 加熱面の温度のばらつき、 チャック力 のばらつきを低減できる。 産業上利用の可能性
以上、 説明したように、 第一および第二の本発明の静電チャックは、 セラミツ ク基板の直径が大きいにも拘わらず、 その厚さが薄いため、 熱容量が大きくなら ず、 昇温降温特性に優れる。 また、 静電チャックの装置全体を軽量化し、 薄くす ることができるため、 運搬等に便利であるとともに、 半導体製造等の作業におい て、 省スペース化を図ることができる。

Claims

請求の範囲
1 . セラミック基板に温度制御手段が設けられるとともに、 セラミック基板上 に静電電極が形成され、 前記静電電極上にセラミック誘電体膜が設けられた静電 チャックであって、
前記セラミック基板は、 その直径が 1 9 O mmを超え、 厚さが 2 O mm以下で あり、 前記セラミック誘電体膜中には 0 . 1〜2 0重量％の酸素を含有すること を特徴とする静電チャック。
2 . 前記温度制御手段として、 抵抗発熱体が用いられた請求の範囲 1に記載の 静電チヤック。
3 . セラミック基板に温度制御手段が設けられるとともに、 セラミック基板上 に静電電極が形成され、 前記静電電極上にセラミック誘電体膜が設けられた静電 チャックであって、
前記セラミック基板は、 その直径が 3 0 O mmを超え、 厚さが 2 O mm以下で あることを特徴とする静電チャック。
4 . 前記セラミック誘電体膜中には、 0 . 1〜2 0重量％の酸素を含有する請 求の範囲 3に記載の静電チャック。
5 . 前記温度制御手段として、 抵抗発熱体が用いられた請求の範囲 3または 4 に記載の静電チヤック。
6 . 前記セラミック誘電体膜は、 5 0〜5 0 0 0 μ mの厚さである請求の範囲 1〜 5のいずれか 1に記載の静電チヤック。
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