JP2000216232A - Electrostatic chuck and manufacture thereof - Google Patents

Electrostatic chuck and manufacture thereof

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JP2000216232A
JP2000216232A JP1803299A JP1803299A JP2000216232A JP 2000216232 A JP2000216232 A JP 2000216232A JP 1803299 A JP1803299 A JP 1803299A JP 1803299 A JP1803299 A JP 1803299A JP 2000216232 A JP2000216232 A JP 2000216232A
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JP
Japan
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substrate
electrostatic chuck
aluminum nitride
sintered body
nitride sintered
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JP1803299A
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Japanese (ja)
Inventor
Hironori Ishida
弘徳 石田
Motohiro Umetsu
基宏 梅津
Seiichi Tanji
清一 丹治
Mamoru Ishii
守 石井
Chiharu Wada
千春 和田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Taiheiyo Cement Corp
Original Assignee
Taiheiyo Cement Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck made of aluminum nitride which is superior in homogeneity of electrostatic chucking force. SOLUTION: This electrostatic chuck comprises a first substrate 2 composed of an aluminum nitride sintered body, where an electrode layer 3 is formed, a second substrate 4 composed of an aluminum nitride sintered body jointed on the formed plane of the electrode layer of the first substrate 2, and a jointing layer 5 containing yttrium aluminate, which is arranged through between the first substrate 2 and the second substrate 4. In this case, at least two kinds from among the three kinds of aluminum oxide, yttrium oxide, and yttrium aluminate are made to be arranged between the first substrate 2 and the second substrate 4, or more than 0.1 g/cm2 jointing material composed of yttrium aluminate is to be interposed and arranged between the first and the second substrates. Then, the jointing material is caused to melt through heat treatment, while impressing the first substrate 2 and the second substrate 4 at 15 g/cm2 or higher.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明が属する技術分野】本発明は、各種の半導体製造
装置、エッチング装置等に使用する静電チャックおよび
その製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck used for various semiconductor manufacturing apparatuses, etching apparatuses, and the like, and a method for manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、半導体製造ではシリコンウエハの
大口径化、ファインライン化が進められている。それに
伴ない、ウエハの固定方法として、従来のクランプリン
グ等の局所的な固定では、ウエハの均熱性が低く、膜厚
やエッチングレートの不均一を生じた。これに対して、
静電チャックを用いた固定は、ウエハを全面固定できる
ことから、ウエハの均熱性を大幅に向上することができ
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in semiconductor manufacturing, silicon wafers have been increased in diameter and fine lines. Along with this, conventional local fixing of a clamp ring or the like as a method of fixing a wafer has low uniformity of the wafer, resulting in uneven film thickness and etching rate. On the contrary,
In the fixing using the electrostatic chuck, the entire surface of the wafer can be fixed, so that the uniformity of the wafer can be greatly improved.

【0003】また、静電チャックとして、高熱伝導率を
有する窒化アルミニウムを用いることにより、ウエハの
均熱性を一層高めることができることから、静電チャッ
クとして窒化アルミニウムを用いることが試みられてい
る。
Further, the use of aluminum nitride having a high thermal conductivity as an electrostatic chuck can further improve the uniformity of a wafer. Therefore, an attempt has been made to use aluminum nitride as an electrostatic chuck.

【0004】従来、窒化アルミニウムを用いた静電チャ
ックは、(1)ドクターブレード法等により作製された
窒化アルミニウムグリーンシートに電極を印刷して積層
・圧着した後、焼成する方法、または(2)電極を形成
した成形体に、粉末を被せホットプレス焼結をするか、
または電極を形成した成形体と無垢の成形体を圧着し加
圧焼結をする方法によって製造されている。
Conventionally, an electrostatic chuck using aluminum nitride has a method of (1) printing an electrode on an aluminum nitride green sheet produced by a doctor blade method or the like, laminating and pressing, and then firing (2). Hot-press sintering with powder on the molded body on which the electrodes are formed, or
Alternatively, it is manufactured by a method in which a compact having an electrode formed thereon and a solid compact are pressed and sintered under pressure.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記方
法で作製した窒化アルミニウム製静電チャックには、以
下のような問題がある。
However, the aluminum nitride electrostatic chuck manufactured by the above method has the following problems.

【0006】上記(1)のドクターブレード法等により
作製された窒化アルミニウムシートに電極を形成して積
層・圧着した後、焼成する方法は、電極と窒化アルミニ
ウムシートの焼結収縮差による反りが発生し、ウエハ吸
着面の平面度が得られない。また、加工によりウエハ吸
着面の平面度を向上させても、絶縁層に厚い部分と薄い
部分が生じ、静電吸着力の不均一が生じることから、ウ
エハの均熱性の低下等が生じる。
The method of forming an electrode on the aluminum nitride sheet produced by the doctor blade method or the like of the above (1), laminating and pressing, and then firing, the warpage occurs due to the difference in sintering shrinkage between the electrode and the aluminum nitride sheet. However, the flatness of the wafer suction surface cannot be obtained. Further, even if the flatness of the wafer suction surface is improved by processing, a thick portion and a thin portion are formed in the insulating layer, and the electrostatic attraction force becomes non-uniform.

【0007】上記(2)の電極を形成した成形体に粉末
を被せホットプレス焼結するか、または電極を形成した
成形体と無垢の成形体を圧着し加圧焼結をする方法は、
焼結体内部で電極が反り、上記(1)の技術と同様に静
電吸着力の不均一が生じることから、ウエハの均熱性の
低下等が生じる。
[0007] The method of (2) hot pressing and sintering the compact on which the electrode is formed and applying the powder, or pressing the compact with the electrode and the solid compact and performing pressure sintering is as follows.
Since the electrodes are warped inside the sintered body and the electrostatic attraction force becomes non-uniform as in the technique (1), the uniformity of the wafer is reduced.

【0008】本発明はかかる事情に鑑みてなされたもの
であって、静電吸着力の均一性に優れる窒化アルミニウ
ム製の静電チャックおよびその製造方法を提供すること
を目的とする。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide an aluminum nitride electrostatic chuck having excellent uniformity of electrostatic chucking force and a method of manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記課題
を解決すべく鋭意研究した結果、電極を形成した窒化ア
ルミニウム焼結体と窒化アルミニウム焼結体との間に、
イットリウムアルミネートを含む接合層を介装させた構
造にすることにより、均一な厚さの絶縁層が得られるた
め、均一な静電吸着力を得ることが可能であることを知
見した。そして、電極を形成した窒化アルミニウム焼結
体と窒化アルミニウム焼結体との間に、酸化アルミニウ
ム、酸化イットリウムおよびイットリウムアルミネート
のうち少なくとも2種、またはイットリウムアルミネー
トからなる接合材料を介装させ、所定の圧力で加重しな
がら熱処理を行い、接合材料を溶融させることによっ
て、上記構造を得ることにより、絶縁層を均一な厚さに
形成することができ、現実的に静電吸着力の均一性に優
れる窒化アルミニウム製静電チャックを製造することが
できることを知見した。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found that an aluminum nitride sintered body having electrodes formed thereon and an aluminum nitride sintered body
By using a structure in which a bonding layer containing yttrium aluminate is interposed, an insulating layer having a uniform thickness can be obtained, and it has been found that a uniform electrostatic attraction force can be obtained. And, between the aluminum nitride sintered body and the aluminum nitride sintered body on which the electrodes are formed, aluminum oxide, at least two kinds of yttrium oxide and yttrium aluminate, or a bonding material made of yttrium aluminate is interposed, By performing a heat treatment while applying a load under a predetermined pressure and melting the bonding material, the above-described structure is obtained, whereby the insulating layer can be formed to a uniform thickness, and the uniformity of the electrostatic attraction force can be realistically achieved. It has been found that it is possible to manufacture an aluminum nitride electrostatic chuck having excellent resistance.

【0010】本発明は、このような知見に基づいてなさ
れたものであって、電極層が形成された窒化アルミニウ
ム焼結体からなる第1の基板と、その第1の基板の電極
層形成面に接合された窒化アルミニウム焼結体からなる
第2の基板と、これら第1の基板および第2の基板の間
の全面に介装され、イットリウムアルミネートを含む接
合層とを具備することを特徴とする静電チャックを提供
する。
[0010] The present invention has been made based on such findings, and a first substrate made of an aluminum nitride sintered body having an electrode layer formed thereon, and an electrode layer forming surface of the first substrate. A second substrate made of an aluminum nitride sintered body joined to the first substrate and a joining layer containing yttrium aluminate interposed on the entire surface between the first substrate and the second substrate. To provide an electrostatic chuck.

【0011】また、本発明は、電極層が形成された窒化
アルミニウム焼結体からなる第1の基板と窒化アルミニ
ウム焼結体からなる第2の基板との間に、酸化アルミニ
ウム、酸化イットリウムおよびイットリウムアルミネー
トのうち少なくとも2種、またはイットリウムアルミネ
ートからなる接合材料を0.1g/cm以上介装さ
せ、前記第1の基板および第2の基板を15g/cm
以上で加圧しながら熱処理を行って接合材料を溶融させ
ることにより、前記第1の基板および第2の基板を接合
して静電チャックとすることを特徴とする静電チャック
の製造方法を提供する。
Further, according to the present invention, an aluminum oxide, a yttrium oxide and an yttrium oxide are provided between a first substrate made of an aluminum nitride sintered body having an electrode layer formed thereon and a second substrate made of an aluminum nitride sintered body. At least two kinds of aluminates or a bonding material made of yttrium aluminate is interposed at 0.1 g / cm 2 or more, and the first substrate and the second substrate are coated with 15 g / cm 2.
As described above, there is provided a method for manufacturing an electrostatic chuck, wherein the first substrate and the second substrate are joined to form an electrostatic chuck by performing a heat treatment while applying pressure to melt the joining material. .

【0012】上記本発明の静電チャックまたは静電チャ
ックの製造方法において、接合層または接合材料が、酸
化アルミニウム換算で25〜80mol%、酸化イット
リウム換算で20〜75mol%からなるものであるこ
とが好ましい。
In the above-described electrostatic chuck or the method of manufacturing an electrostatic chuck according to the present invention, the bonding layer or the bonding material may be 25 to 80 mol% in terms of aluminum oxide and 20 to 75 mol% in terms of yttrium oxide. preferable.

【0013】[0013]

【発明の実施の形態】以下、本発明について具体的に説
明する。図1および図2は、本発明の実施形態に係る静
電チャックを示す断面図であり、図1は単極型のものを
示し、図2は双極型ものを示す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described specifically. 1 and 2 are cross-sectional views showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 1 shows a monopolar type, and FIG. 2 shows a bipolar type.

【0014】図1の単極型の静電チャック1は、半導体
ウエハWの吸着面2aを有し、吸着面2aと反対側の面
に電極層3が形成された窒化アルミニウム焼結体からな
る第1の基板2を備え、この第1の基板2の電極形成面
に、窒化アルミニウム焼結体からなる第2の基板4が接
合層5によって接合されており、これら第1の基板2と
第2の基板4との間の全面に接合層5が介装されている
状態となっている。電極3には直流電源6が接続されて
おり、この直流電源6から電極3に給電されることによ
り、第1の基板2の吸着面2aに載置されている被吸着
体である半導体ウエハWが静電吸着される。
The single-electrode type electrostatic chuck 1 shown in FIG. 1 has a suction surface 2a of a semiconductor wafer W and is made of an aluminum nitride sintered body having an electrode layer 3 formed on a surface opposite to the suction surface 2a. A first substrate 2 is provided, and a second substrate 4 made of an aluminum nitride sintered body is bonded to an electrode forming surface of the first substrate 2 by a bonding layer 5. The bonding layer 5 is interposed on the entire surface between the second substrate 4 and the second substrate 4. A DC power supply 6 is connected to the electrode 3, and when power is supplied to the electrode 3 from the DC power supply 6, the semiconductor wafer W, which is an object to be sucked, which is placed on the suction surface 2 a of the first substrate 2. Is electrostatically attracted.

【0015】図2の双極型の静電チャック1’は、同様
に半導体ウエハWの吸着面2aを有し、吸着面2aと反
対側の面に一対の電極部3a、3bを有する電極層3’
が形成された窒化アルミニウム焼結体からなる第1の基
板2を備え、同様に、この第1の基板2の電極形成面
に、窒化アルミニウム焼結体からなる第2の基板4が接
合層5によって接合されている。電極層3’の電極部3
a、3bには電源6’が接続されており、電源6’から
これらの電極にそれぞれ逆極性の電荷が供給されて第1
の基板2の吸着面2aに載置されている半導体ウエハW
が静電吸着される。
The bipolar electrostatic chuck 1 'shown in FIG. 2 similarly has a suction surface 2a of the semiconductor wafer W and an electrode layer 3 having a pair of electrode portions 3a and 3b on a surface opposite to the suction surface 2a. '
A first substrate 2 made of an aluminum nitride sintered body on which an aluminum nitride sintered body is formed. Similarly, a second substrate 4 made of an aluminum nitride sintered body is provided on the electrode forming surface of the first substrate 2 with a bonding layer 5. Are joined by Electrode part 3 of electrode layer 3 '
a, 3b are connected to a power source 6 ', and the power source 6' supplies electric charges of opposite polarities to these electrodes, respectively.
Semiconductor wafer W placed on suction surface 2a of substrate 2
Is electrostatically attracted.

【0016】接合層5は、イットリウムアルミネートを
含むものであり、その組成は酸化アルミニウム換算で2
5〜80mol%、酸化イットリウム換算で20〜75
mol%であることが好ましい。接合層5をこのような
材料にすることにより、均一な厚さの絶縁層が形成さ
れ、静電吸着力の均一性が優れた静電チャックを得るこ
とが可能となる。これは、焼結体を接合することから基
板1の平面度が低下せず、結果として絶縁層の厚さムラ
も低く抑えられるためである。
The bonding layer 5 contains yttrium aluminate, and its composition is 2 in terms of aluminum oxide.
5 to 80 mol%, 20 to 75 in terms of yttrium oxide
mol% is preferred. By using such a material for the bonding layer 5, an insulating layer having a uniform thickness is formed, and an electrostatic chuck having excellent uniformity of electrostatic chucking force can be obtained. This is because the flatness of the substrate 1 is not reduced by joining the sintered bodies, and as a result, the thickness unevenness of the insulating layer can be suppressed to be low.

【0017】この接合層5は、酸化アルミニウム、酸化
イットリウムおよびイットリウムアルミネートのうち少
なくとも2種、またはイットリウムアルミネートからな
る接合材料を溶融することにより形成することができ
る。すなわち、接合材料としては、(1)酸化アルミニウ
ムと酸化イットリウムの混合物、(2)酸化アルミニウム
とイットリウムアルミネートの混合物、(3)酸化イット
リウムとイットリウムアルミネートの混合物、(4)酸化
アルミニウム、酸化イットリウムおよびイットリウムア
ルミネートの混合物、ならびに(5)イットリウムアルミ
ネート単独のいずれかを用いることができる。
The bonding layer 5 can be formed by melting a bonding material composed of at least two of aluminum oxide, yttrium oxide and yttrium aluminate, or yttrium aluminate. That is, as the bonding material, (1) a mixture of aluminum oxide and yttrium oxide, (2) a mixture of aluminum oxide and yttrium aluminate, (3) a mixture of yttrium oxide and yttrium aluminate, (4) aluminum oxide, yttrium oxide A mixture of yttrium aluminate and (5) yttrium aluminate alone can be used.

【0018】この際に、この接合材料の量は0.1g/
cm以上とし、15g/cm以上で加重(加圧)し
ながら熱処理を行って、接合材料を溶融させることが好
ましい。これにより、静電吸着力の均一性に優れる窒化
アルミニウム製静電チャックを製造することができる。
At this time, the amount of the bonding material is 0.1 g /
cm 2 or more, and heat treatment is performed while applying a load (pressurization) at 15 g / cm 2 or more to melt the bonding material. This makes it possible to manufacture an aluminum nitride electrostatic chuck having excellent uniformity of electrostatic chucking force.

【0019】接合材料の量を0.1g以上としたのは、
0.1g未満では、接合材料が窒化アルミニウム焼結体
に拡散し、接合界面に接合材料が不足し、未接合部分が
生じたため、熱の伝導が阻害されてウエハの均熱性が低
下するからである。
The reason why the amount of the joining material is set to 0.1 g or more is as follows.
If the amount is less than 0.1 g, the bonding material diffuses into the aluminum nitride sintered body, the bonding material is insufficient at the bonding interface, and an unbonded portion is generated, so that heat conduction is hindered and the uniformity of the wafer is reduced. is there.

【0020】また、熱処理時の加重(加圧)を15g/
cm以上としたのは、15g/cm未満では、接合
界面に接合材料が行き渡らない部分が生じ、未接合部分
が生じ、ウエハの均熱性が低下するおそれがあるからで
ある。
The weight (pressure) during the heat treatment is 15 g /
The reason for setting to cm 2 or more is that if it is less than 15 g / cm 2 , a portion where the bonding material does not spread over the bonding interface may be generated, an unbonded portion may be generated, and the heat uniformity of the wafer may be reduced.

【0021】このような接合材料は、溶融することで窒
化アルミニウム焼結体の粒界に一部拡散し、窒化アルミ
ニウム焼結体と一体化することにより接合層として有効
に機能する。接合材料の組成としては、酸化アルミニウ
ム換算で25〜80mol%、酸化イットリウム換算で
20〜75mol%であることが好ましい。これによ
り、熱処理温度を2000℃以下にすることができる。
また、酸化アルミニウム換算で40〜60mol%、酸
化イットリウム換算で40〜60mol%とすることに
より、熱処理温度を1900℃以下にすることができる
から、より好ましい。
Such a bonding material partially diffuses into the grain boundaries of the aluminum nitride sintered body by melting, and functions effectively as a bonding layer by being integrated with the aluminum nitride sintered body. The composition of the bonding material is preferably 25 to 80 mol% in terms of aluminum oxide, and 20 to 75 mol% in terms of yttrium oxide. Thereby, the heat treatment temperature can be reduced to 2000 ° C. or less.
Further, it is more preferable to set the heat treatment temperature to 1900 ° C. or lower by setting the aluminum oxide equivalent to 40 to 60 mol% and the yttrium oxide equivalent to 40 to 60 mol%.

【0022】窒化アルミニウム焼結体からなる第1およ
び第2の基板2,4間に、接合材料をはさみ込む方法
は、特に限定するものではないが、印刷法による接合材
料ペーストを塗布する方法あるいはドクターブレード法
により作製した接合材料グリーンシートをはさみ込む方
法が好適である。
The method of inserting the bonding material between the first and second substrates 2 and 4 made of an aluminum nitride sintered body is not particularly limited, but a method of applying a bonding material paste by a printing method or A method of inserting a bonding material green sheet produced by a doctor blade method is preferable.

【0023】電極層3,3’を構成する材料としては、
WやMoなどの高融点金属が望ましい。電極は、前記金
属ペーストの印刷による形成、もしくは箔によるものの
どちらでも良く、特に金属ペーストを用いた場合は複雑
な電極パターンの形成が容易であるばかりでなく、溶融
した接合材が前記金属の焼結に寄与することから印刷法
による電極の形成が望ましい。
The materials constituting the electrode layers 3 and 3 'include:
A high melting point metal such as W or Mo is desirable. The electrode may be formed by printing the metal paste or by using a foil. In particular, when a metal paste is used, not only is it easy to form a complicated electrode pattern, but also the molten bonding material causes the metal to be sintered. It is desirable to form an electrode by a printing method because it contributes to sintering.

【0024】このように構成される静電チャックにおい
ては、電極層3または3’に電源6または6’から給電
することにより、静電吸着力により半導体ウエハWが絶
縁層基板2の吸着面2aに吸着される。この際に、第1
および第2の基板2,4として高熱伝導率を有する窒化
アルミニウムを用いることでウエハの均熱性を高めるこ
とができ、かつ、これらをイットリウムアルミネートを
含む接合層5で接合するので、均一な厚さの絶縁層を有
することができ、静電吸着力の均一性に優れた静電チャ
ックを得ることが可能となる。
In the electrostatic chuck configured as described above, when the power is supplied to the electrode layer 3 or 3 ′ from the power supply 6 or 6 ′, the semiconductor wafer W is moved by the electrostatic attraction force to the suction surface 2 a of the insulating layer substrate 2. Is adsorbed. At this time, the first
By using aluminum nitride having high thermal conductivity as the second substrates 2 and 4, the uniformity of the wafer can be improved, and these are joined by the joining layer 5 containing yttrium aluminate, so that the uniform thickness is achieved. It is possible to obtain an electrostatic chuck having excellent uniformity of electrostatic attraction force.

【0025】この場合に、酸化アルミニウム、酸化イッ
トリウムおよびイットリウムアルミネートのうち少なく
とも2種からなる接合材料を上記の条件で加重(加圧)
しながら熱処理を行い、接合材料を溶融させることによ
り接合層5を形成すれば、基板の反りや、接合層5の厚
さのばらつきが生じないので、吸着面2aを有する第1
の基板2を平坦化することができ、現実的に静電吸着力
の均一性に優れる静電チャックを製造することができ
る。
In this case, a bonding material composed of at least two of aluminum oxide, yttrium oxide and yttrium aluminate is weighted (pressurized) under the above conditions.
If the bonding layer 5 is formed by performing the heat treatment while melting the bonding material, the warpage of the substrate and the variation in the thickness of the bonding layer 5 do not occur.
The substrate 2 can be flattened, and an electrostatic chuck having excellent uniformity of electrostatic attraction force can be manufactured in reality.

【0026】なお、本発明に係る製造方法は、静電チャ
ックのみならずセラミックヒータやサセプタの製造にも
適用することができる。
The manufacturing method according to the present invention is applicable not only to the manufacture of an electrostatic chuck but also to the manufacture of a ceramic heater and a susceptor.

【0027】[0027]

【実施例】以下、実施例を用いて本発明を詳細に説明す
る。窒化アルミニウム基板(φ200×10tmm、平
面度0.010〜0.020mm)の片面に、スクリー
ン印刷法により単極型W電極を印刷した。この電極を印
刷した上に、ドクターブレード法により作製した接合材
料グリーンシートを載せ、さらに電極穴を加工した窒化
アルミニウム基板を載せた。接合材料グリーンシートの
組成および量を表1に示す。さらに、表1に示す加重を
W板により印加した後、脱脂し、実施例1,2では19
50℃、実施例3〜5、比較例1,2では1850℃で
10分間熱処理を行った。得られた接合体の吸着面を研削
し、絶縁層厚さ0.1mmの静電チャックを作製した。
The present invention will be described below in detail with reference to examples. A single-pole W electrode was printed on one side of an aluminum nitride substrate (φ200 × 10 tmm, flatness: 0.010 to 0.020 mm) by a screen printing method. After printing the electrodes, a bonding material green sheet produced by a doctor blade method was placed thereon, and further, an aluminum nitride substrate having electrode holes processed thereon was placed thereon. Table 1 shows the composition and amount of the bonding material green sheet. Further, after the weights shown in Table 1 were applied by a W plate, degreased.
50 ° C., 1850 ° C. in Examples 3 to 5 and Comparative Examples 1 and 2.
Heat treatment was performed for 10 minutes. The adsorption surface of the obtained joined body was ground to produce an electrostatic chuck having an insulating layer thickness of 0.1 mm.

【0028】比較例3では、ドクターブレード法により
作製した0.3tmmの窒化アルミニウムグリーンシー
トに単極型W電極を印刷し、その上に1.5tmmの窒
化アルミニウムグリーンシートを積層・圧着した後、脱
脂を行い、1850℃で焼成した。得られた焼結体の吸
着面を研削し、絶縁層厚さ0.1mmの静電チャックを
作製した。
In Comparative Example 3, a single-pole W electrode was printed on a 0.3 tmm aluminum nitride green sheet produced by a doctor blade method, and a 1.5 tmm aluminum nitride green sheet was laminated thereon and pressed. It was degreased and baked at 1850 ° C. The adsorption surface of the obtained sintered body was ground to produce an electrostatic chuck having an insulating layer thickness of 0.1 mm.

【0029】比較例4では、CIP成形により作製した
φ200×15tmmの窒化アルミニウム成形体に0.
050tmmのW箔を挟み、ホットプレス焼結した後、
W箔を埋設した位置から0.1mmまで研削したが、ホ
ットプレス焼結時のW箔の変形により、W箔が露出して
しまい静電チャックは得られなかった。
In Comparative Example 4, the aluminum nitride compact having a diameter of 200 × 15 tmm and manufactured by CIP molding was treated with 0.1 μm.
After sandwiching 050tmm W foil and hot press sintering,
Grinding was performed to a depth of 0.1 mm from the position where the W foil was embedded, but the W foil was exposed due to deformation of the W foil during hot press sintering, and an electrostatic chuck was not obtained.

【0030】[0030]

【表1】 [Table 1]

【0031】次に、得られた静電チャックの静電吸着力
試験およびポリシリコンのエッチング試験を行なった。
静電吸着力試験は、図3に示す静電チャック吸着面の各
位置(中心、φ90mmおよびφ180mmの対角4ヵ
所)に、φ30mmのシリコンウエハを吸着させ(印加
電圧1kV))、上方向に引っ張り、脱離した時の力を
測定した。
Next, an electrostatic chuck test of the obtained electrostatic chuck and an etching test of polysilicon were performed.
In the electrostatic chucking force test, a silicon wafer of φ30 mm is sucked (applied voltage 1 kV) at each position (center, four diagonals of φ90 mm and φ180 mm) of the electrostatic chuck suction surface shown in FIG. The force at the time of pulling and detaching was measured.

【0032】エッチング試験は、ポリシリコン膜を形成
したシリコンウエハを静電チャックに吸着し、SF
Cl混合ガスによるプラズマによりポリシリコン膜を
エッチングし、図3に示す静電チャック吸着面の各位置
のエッチング深さを測定した。9ヵ所の絶縁層の厚さム
ラは、厚さの最大値と最小値の差とし、静電吸着力およ
びエッチング試験の測定値については、以下の式(1)を
用いて均一性を求め、評価結果とした。なお、その際の
平均値および偏差を式(2)および式(3)に示す。
In the etching test, a silicon wafer having a polysilicon film formed thereon is attracted to an electrostatic chuck, and SF 6
The polysilicon film was etched by plasma using a Cl 2 mixed gas, and the etching depth at each position on the electrostatic chuck suction surface shown in FIG. 3 was measured. The thickness unevenness of the nine insulating layers is defined as the difference between the maximum value and the minimum value of the thickness, and the measured values of the electrostatic attraction force and the etching test are determined for uniformity using the following equation (1). The results were evaluated. The average value and the deviation at that time are shown in equations (2) and (3).

【0033】[0033]

【数1】 (Equation 1)

【0034】表2に、絶縁層厚さムラ、静電吸着力およ
びエッチング試験結果を示す。その結果、実施例1〜5
では、絶縁層の厚さムラが小さく、静電吸着力の均一性
も、エッチングの均一性も高い値となった。これに対し
て、比較例1,2では静電吸着力の均一性は高かった
が、エッチングの均一性は低い値となった。これは、比
較例1,2では、静電チャック内に未接合部分が存在
し、そこで熱伝達が阻害されたためウエハの均熱性が低
下し、エッチング深さの均一性の低下として現れたため
と考えられる。比較例3では絶縁層に厚さムラが大き
く、静電吸着力の均一性が低下し、ウエハと静電チャッ
クとの接触にムラが生じ、エッチング深さの均一性の低
下として現れた。
Table 2 shows the thickness unevenness of the insulating layer, the electrostatic attraction force, and the results of the etching test. As a result, Examples 1 to 5
In this case, the thickness unevenness of the insulating layer was small, and the uniformity of the electrostatic attraction force and the uniformity of the etching were high values. In contrast, in Comparative Examples 1 and 2, the uniformity of the electrostatic attraction force was high, but the uniformity of the etching was a low value. This is considered to be because in Comparative Examples 1 and 2, an unbonded portion was present in the electrostatic chuck, where heat transfer was hindered, so that the uniformity of the wafer was reduced and the uniformity of the etching depth was reduced. Can be In Comparative Example 3, the thickness of the insulating layer was large, the uniformity of the electrostatic chucking force was reduced, and the contact between the wafer and the electrostatic chuck was uneven, and the uniformity of the etching depth was reduced.

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】[0036]

【発明の効果】本発明によれば、電極を形成した窒化ア
ルミニウム焼結体と窒化アルミニウム焼結体との間に、
イットリウムアルミネートを含む接合層を介装させた構
造の静電チャックとしたので、均一な厚さの絶縁層を有
することができ、均一な静電吸着力を得ることが可能で
ある。そして、電極を形成した窒化アルミニウム焼結体
と窒化アルミニウム焼結体との間に、酸化アルミニウ
ム、酸化イットリウムおよびイットリウムアルミネート
のうち少なくとも2種以上、またはイットリウムアルミ
ネートからなる接合材料を介装させ、所定の圧力で加重
しながら熱処理を行い、接合材料を溶融させることによ
って、上記構造の静電チャックを得ることにより、絶縁
層を均一な厚さに形成することができ、現実的に静電吸
着力の均一性に優れる窒化アルミニウム製静電チャック
を製造することができる。
According to the present invention, between the aluminum nitride sintered body on which the electrode is formed and the aluminum nitride sintered body,
Since the electrostatic chuck has a structure in which a bonding layer containing yttrium aluminate is interposed, an insulating layer having a uniform thickness can be provided, and a uniform electrostatic attraction force can be obtained. Then, a bonding material composed of at least two or more of aluminum oxide, yttrium oxide and yttrium aluminate, or yttrium aluminate is interposed between the aluminum nitride sintered body having the electrodes formed thereon and the aluminum nitride sintered body. By performing a heat treatment while applying a load under a predetermined pressure and melting the bonding material, an electrostatic chuck having the above structure can be obtained. It is possible to manufacture an aluminum chuck made of aluminum nitride having excellent uniformity of the attraction force.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明が適用される単極型の静電チャックを示
す断面図。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a monopolar electrostatic chuck to which the present invention is applied.

【図2】本発明が適用される双極型の静電チャックを示
す断面図。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing a bipolar electrostatic chuck to which the present invention is applied.

【図3】本発明の実施例における半導体ウエハの静電吸
着力およびエッチングレートの測定位置を示す図。
FIG. 3 is a diagram showing measurement positions of an electrostatic attraction force and an etching rate of a semiconductor wafer in an example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,1’……静電チャック 2……第1の基板 2a……吸着面 3,3’……電極層 3a,3b……電極部 4……第2の基板 5……接合層 6,6’……電源 1, 1 '... electrostatic chuck 2 ... first substrate 2a ... adsorption surface 3, 3' ... electrode layer 3a, 3b ... electrode portion 4 ... second substrate 5 ... bonding layer 6, 6 '... Power supply

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 千春 千葉県東金市希美の森東1−5−9 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuation of front page (72) Inventor Chiharu Wada 1-5-9 Nozomi Morigashi, Togane-shi, Chiba

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 電極層が形成された窒化アルミニウム焼
結体からなる第1の基板と、 その第1の基板の電極層形成面に接合された窒化アルミ
ニウム焼結体からなる第2の基板と、 これら第1の基板および第2の基板の間の全面に介装さ
れ、イットリウムアルミネートを含む接合層とを具備す
ることを特徴とする静電チャック。
1. A first substrate made of an aluminum nitride sintered body having an electrode layer formed thereon, and a second substrate made of an aluminum nitride sintered body joined to an electrode layer forming surface of the first substrate. And a bonding layer including yttrium aluminate, which is interposed on the entire surface between the first substrate and the second substrate.
【請求項2】 接合層が、酸化アルミニウム換算で25
〜80mol%、酸化イットリウム換算で20〜75m
ol%からなることを特徴とする請求項1に記載の静電
チャック。
2. The bonding layer has an aluminum oxide equivalent of 25.
~ 80mol%, 20 ~ 75m in terms of yttrium oxide
2. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the electrostatic chuck comprises ol%.
【請求項3】 電極層が形成された窒化アルミニウム焼
結体からなる第1の基板と窒化アルミニウム焼結体から
なる第2の基板との間に、酸化アルミニウム、酸化イッ
トリウムおよびイットリウムアルミネートのうち少なく
とも2種、またはイットリウムアルミネートからなる接
合材料を0.1g/cm以上介装させ、前記第1の基
板および第2の基板を15g/cm以上で加圧しなが
ら熱処理を行って接合材料を溶融させることにより、前
記第1の基板および第2の基板を接合して静電チャック
とすることを特徴とする静電チャックの製造方法。
3. An aluminum oxide, yttrium oxide and yttrium aluminate between a first substrate made of an aluminum nitride sintered body having an electrode layer formed thereon and a second substrate made of an aluminum nitride sintered body. at least two, or a bonding material consisting of yttrium aluminate was 0.1 g / cm 2 or more interposed bonding the first substrate and the second substrate by heat treatment under pressure at 15 g / cm 2 or more materials A method for manufacturing an electrostatic chuck, wherein the first substrate and the second substrate are joined to form an electrostatic chuck by melting the first and second substrates.
【請求項4】 接合材料が、酸化アルミニウム換算で2
5〜80mol%、酸化イットリウム換算で20〜75
mol%からなることを特徴とする請求項3に記載の静
電チャックの製造方法。
4. The bonding material is 2 in terms of aluminum oxide.
5 to 80 mol%, 20 to 75 in terms of yttrium oxide
The method for manufacturing an electrostatic chuck according to claim 3, comprising mol%.
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