JP2000246574A

JP2000246574A - 静電チャックおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000246574A
Application number: JP4769499A
Authority: JP
Inventors: Ichiro Uchiyama; 一郎内山; Koichi Terao; 公一寺尾
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1999-02-25
Filing date: 1999-02-25
Publication date: 2000-09-12

Abstract

(57)【要約】【課題】反りが小さく、かつ静電吸着力の面内均一性
が高い静電チャックを提供する。【解決手段】静電チャック１０は、電気絶縁性セラミ
ックスからなる板状体１中に電極２が埋め込まれた構造
を有する。電極２は、静電吸着面１ｂと板状体１の中心
との間に配置される。また、静電吸着面１ｂに対向する
裏面１ｃと該中心との間に少なくとも、セラミックスよ
りも電極２の材料に近い熱膨張係数を有する材料または
電極２の材料と同じ熱膨張係数を有する材料からなる層
４が配置される。層４は、該中心に対して、電極２と対
称的であることが好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、静電気力により材
料を吸着保持する静電チャックおよびその製造方法に関
し、特に、半導体製造装置、スパッタリング装置、蒸着
装置等においてシリコンウェーハ等を保持するために用
いられる静電チャックおよびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】静電チャックは、図１３に示すように、
基材１０１に支持される電極１０２上に誘電体層１０１
ａを設け、誘電体層１０１ａに覆われた電極１０２と誘
電体層１０１ａ上に置かれた材料１０３との間に電圧を
印加し、両者の間に発生した静電気力によって材料１０
３を吸着保持する装置である。たとえば半導体製造プロ
セスにおいて用いられる静電チャックは、プラズマ等の
苛酷な環境下で使用されるため、耐熱性や耐食性が要求
される。また、ウェーハのエッチング処理等において処
理面の均質性を向上させるため、ウェーハの均熱性に寄
与できる材料を静電チャックに用いることが望ましい。
さらに、吸着力の面内均一性を確保するため、電極上に
設けられる誘電体層の厚みを均一にすることが要求され
る。

【０００３】特開昭６２−１５７７５２号公報は、静電
チャックの製造に関し、セラミック絶縁基板の表面に形
成した電極をセラミック未焼成シートで覆ってホットプ
レスしセラミック絶縁保護膜を形成する方法、セラミッ
クス絶縁基板の表面に形成した電極上にセラミックを溶
射した後、金属アルコキシドなどのアモルファスをコー
トする方法、およびＣＶＤ法やＰＶＤ法等によりセラミ
ックス絶縁保護膜を形成する方法を開示する。これらの
方法によれば、比較的平滑な吸着面を形成することがで
きる。しかし、ホットプレス、セラミックス溶射、ＣＶ
ＤまたはＰＶＤを用いると、製造コストがかさむように
なる。また、これらの方法により、絶縁膜を別に形成す
ると、電極を覆う絶縁膜の密着性は、劣るようになる。
特に大型の静電チャックの場合、繰り返される熱サイク
ルによって、電極周辺の絶縁膜にクラックが発生しやす
くなる。

【０００４】一方、静電チャックは、セラミックスのグ
リーンシートを、内部電極層とともに積層し、得られる
積層体を焼成することにより、製造することができる。
この場合、一体的な焼結体として静電チャックを得るこ
とができ、電極を覆う絶縁部の密着性は、比較的優れて
いる。しかし、グリーンシートを用いる方法により、６
インチを超える大型ウェーハ用の静電チャックを製造す
ると、反りが発生しやすかった。発生した反りを解消す
るために、吸着面を研磨等の方法により加工すると、電
極と吸着面との距離が不均一になり、吸着力の面内均一
性が、不十分になりやすい。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、上述
した反りの発生を効果的に防止することができる静電チ
ャックの構造および製造方法を提供することである。

【０００６】本発明のさらなる目的は、抜熱および吸着
力について面内均一性に優れた静電チャックを提供する
ことである。

【０００７】本発明のさらなる目的は、熱サイクルに対
し耐熱性や耐久性に優れた静電チャックを提供すること
である。

【０００８】本発明のさらなる目的は、一般的なカーボ
ン焼成炉を用いて低コストで製造できる信頼性の高い静
電チャックおよびその製造方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明による静電チャッ
クは、電気絶縁性セラミックスからなる板状体中に電極
が埋め込まれた構造を有する静電チャックであって、板
状体の静電吸着を行なうべき面と板状体の厚み方向にお
ける中心との間に、電極が配置されており、さらに、板
状体の静電吸着を行なうべき面に対向する面と、板状体
の厚み方向における中心との間に少なくとも、電気絶縁
性セラミックスよりも電極の材料に近い熱膨張係数を有
する材料からなる層または電極の材料と同じ熱膨張係数
を有する材料からなる層が配置されていることを特徴と
する。

【００１０】本発明による静電チャックにおいて、上記
層は、厚み方向における中心に対し、電極と略対称的な
位置に配置されていることが好ましい。

【００１１】また、本発明により静電チャックの製造方
法が提供され、この方法は、セラミックス粉末を主成分
とする複数枚のグリーンシートを、電極用材料を主成分
とする第１の層、およびセラミックスよりも電極用材料
に近い熱膨張係数を有する材料または電極用材料と同じ
熱膨張係数を有する材料を主成分とする第２の層ととも
に、重ねて、第１の層および第２の層が内部に存在し、
かつ第１の層と第２の層との間に存在するすべてのグリ
ーンシートの厚みの合計が第１の層の上に存在するすべ
てのグリーンシートの厚みの合計よりも大きい積層体を
得る工程と、得られた積層体を焼成する工程とを備え
る。焼成工程において、第２の層は、セラミックスと第
１の層の電極用材料との間の焼成収縮差または熱膨張差
に起因する反りの発生を抑制するよう働くことができ
る。

【００１２】本発明による製造方法において、第２の層
は、積層体の厚み方向における中心に対し、第１の層と
略対称的な位置に配置されることが好ましい。

【００１３】

【発明の実施の形態】セラミックス内部に電極が埋設さ
れた静電チャックにおいて、たとえば、ウェーハを吸着
する表面から電極までの距離は、通常５０〜５００μｍ
であり、一方、電極から裏面までの距離は、セラミック
スの機械的強度を確保するため通常２〜５ｍｍである。
このような構造の静電チャックを、セラミックスのグリ
ーンシートと電極材料とを積層し焼成する方法によって
製造すると、セラミックスと電極材料との間の焼結収縮
差や熱膨張係数差に起因して反りが発生しやすかった。
そこで、本発明者は、積層体内の適当な位置に、内部電
極と熱的挙動が類似するかほぼ等しいダミー層をさらに
設けることによって、焼成時の反りを低減できることを
見出した。ダミー層は、積層体の厚み方向における中心
に対し、電極材料層と対称な位置に配置することが好ま
しいが、吸着面に対向する面（裏面）と積層体の厚み方
向における中心との間に少なくとも配置されていれば、
電極材料層による影響を少なくとも部分的に相殺するこ
とができ、反りを低減する効果を得ることができる。ダ
ミー層は、電極材料と同じ材質であることが好ましい
が、セラミックスより電極材料に近い熱膨張係数を有す
る材料によっても、反りを低減する効果を得ることがで
きる。

【００１４】図１は、本発明による静電チャックの一具
体例を示す。静電チャック１０は、電気絶縁性セラミッ
クスからなる板状体１を本体として有し、板状体１の内
部には、所定の大きさおよび形状の内部電極２が設けら
れている。内部電極２上には、板状体１の一部であり所
定の厚みを有する誘電体層（電気絶縁層）１ａが存在す
る。誘電体層１ａの表面１ｂは、ウェーハ等の材料を保
持するための吸着面として機能することができる。板状
体１の内部には、必要に応じて、内部電極２に接続され
る配線部（図示省略）が設けられる。内部電極２には静
電吸着力を発生させるため電圧が印加される。

【００１５】板状体１の内部には、さらにセラミックス
より電極に近い熱膨張係数を有する材料または電極と同
じ熱膨張係数を有する材料からなるダミー層４が配置さ
れている。ダミー層４は、板状体１の厚み方向における
中心（点線で示される）と板状体の裏面１ｃとの間にお
いて、該中心に対し、内部電極２と対称な位置に設けら
れている。ダミー層４は、該中心に対し内部電極２と面
対称な関係にある。ダミー層４は、内部電極２とほぼ同
じ大きさおよび／または形状を有する。内部電極から表
面１ｂまでの距離をＸ、ダミー層４から裏面１ｃまでの
距離をＹとすると、ＹはＸにほぼ等しい。ダミー層４
は、製造過程における静電チャックの反りを制御するよ
う機能する。

【００１６】このような構造の静電チャックにおいて、
板状体は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素
（Ｓｉ₃Ｎ₄）、窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、
炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の炭化物系セラミックス、酸化
アルミニウム（Ａｌ₂Ｏ₃）、酸化ケイ素、酸化マグネシ
ウム、酸化ジルコニウム、酸化チタン等の酸化物系セラ
ミックス等からなる。高い熱伝導率を有する窒化アルミ
ニウムは、より好ましい材料である。板状体は、通常、
焼結助剤成分を含むかまたは含まない焼結体である。

【００１７】板状体の内部に設けられる電極の材質は、
タングステン、モリブデン、銅、銀、パラジウム、金、
白金およびそれらの合金からなる群より選ぶことが好ま
しいが、これらに限定されるものではない。ダミー層の
材質も同様にタングステン、モリブデン、銅、銀、パラ
ジウム、金、白金およびそれらの合金からなる群より選
ぶことが好ましいが、これらに限定されるものではな
い。タングステンまたはモリブデンは、適当な導電率を
有しかつ高い融点を有するため、本発明において好まし
い材料である。ダミー層は、電極と同じ材質であること
がより好ましいが、セラミックスより電極に近い熱膨張
係数を有する材料をダミー層に用いることにより、本発
明の目的を達することができる。熱膨張係数としては、
線膨張係数が一般に用いられる。

【００１８】図１に示すような構造の静電チャックにお
いて、内部電極上に存在する誘電体層の厚みのばらつき
は、できるだけ小さいことが望ましい。本発明では、内
部電極上に存在する誘電体層の厚みの分布を、１０％以
下にすることができる。誘電体層の厚みの分布は、以下
の式に従って求めることができる。

【００１９】厚みの分布（％）＝（最大厚み−最小厚
み）×１００（％）／平均厚み（式中、最大厚みおよび最小厚みは、誘電体層において
最も厚い部分の厚みおよび最も薄い部分の厚みであり、
平均厚みは、誘電体層の厚みの平均である。）誘電体層の厚みは、静電チャックの吸着面から内部電極
までの距離（深さ）に相当する。

【００２０】また、図１に示すような構造において、Ｘ
およびＹはそれぞれ５０〜５００μｍとすることができ
る。また板状体の厚みｔは、２〜５ｍｍとすることがで
き、電極とダミー層との間の間隔Ｚは、５００〜３００
０μｍとすることができる。

【００２１】本発明において必要に応じて板状体の内部
には、配線部が設けられる。配線部の材質も、タングス
テン、モリブデン、銅、銀、パラジウム、金、白金およ
びそれらの合金からなる群より選ぶことが好ましいが、
これらに限定されるものではない。配線部は、内部電極
と同一または同種の材料からなってもよいし、異なる材
料からなってもよい。

【００２２】板状体の適当な位置たとえば裏面には、必
要に応じて端子部を設けてもよい。端子部は、内部電極
または配線部と同一または同種の材料からなってもよい
し、異なる材料からなってもよい。

【００２３】本発明において、ダミー層と電極とは、図
２および図３に示すように、板状体１１の中心に対して
非対称であってもよい。図２に示す静電チャック２０で
は、裏面１１ｃからダミー層１４までの距離Ｙは、表面
（吸着面）１１ｂから内部電極１２までの距離Ｘよりも
大きい。図３に示す静電チャック３０では、板状体２１
の裏面２１ｃからダミー層２４までの距離Ｙは、表面
（吸着面）２１ｂから内部電極２２までの距離Ｘよりも
小さい。ただし、いずれの場合も、ダミー層は、点線で
示される中心と裏面との間にある。このような場合にお
いて、Ｘは５０〜５００μｍであることが好ましく、Ｙ
は２５〜１０００μｍであることが好ましい。また、ダ
ミー層と電極との距離Ｚは、５００〜３０００μｍとす
ることができる。さらにＹの値は、Ｘ／２〜２Ｘの範囲
にあることが好ましい。板状体、電極等の材質は、上記
と同様とすることができる。

【００２４】本発明によれば、図４に示すように複数の
ダミー層を有する静電チャックを提供することもでき
る。静電チャック４０において、板状体３１中には、表
面３１ｂからＸの距離に内部電極３２が配置されてい
る。さらに、板状体３１の中心、および中心と裏面３１
ｃとの間に、ダミー層３４ａおよび３４ｂが設けられて
いる。ダミー層３４ｂと裏面３１ｃとの距離はＹで表わ
される。ダミー層３４ｂと内部電極３２とは、中心に対
して対称、特に面対称であることが好ましいが、非対称
であってもよい。ＸおよびＹの値は、上述と同様の範囲
とすることができ、Ｙの値は、Ｘ／２〜２Ｘの範囲にあ
ることが好ましい。２またはそれ以上のダミー層を配置
することによって、熱に対する材料分布の対称性は、さ
らに向上し、反りを抑制する効果を高めることができ
る。

【００２５】上述したように、１またはそれ以上のダミ
ー層と、電極とは、板状体の厚み方向における中心に対
して、対称、特に面対称な位置に配置することが好まし
い。また、ダミー層の大きさおよび／または形状は、電
極とほぼ同じであることが好ましい。さらに、必要に応
じて所定の配置および形状で、板状体内に配線層が設け
られる場合、そのような配線層に対応するダミー層を設
けてもよい。そのような例を図５（ａ）および図５
（ｂ）に示す。図５（ａ）の静電チャック５０ａにおい
て、板状体４１ａ中には、内部電極４２ａに接続された
配線層４６ａが設けられている。この配線層４６ａに対
応して、板状体４１ａ中には、ダミー層４４ａに接続さ
れたダミー配線層４８ａが設けられている。ダミー配線
層４８ａは、板状体４１ａの厚み方向における中心に対
して、配線層４６ａと対称に配置されることが好まし
い。ダミー配線層４８ａは、配線層４６ａと同じ熱膨張
係数を有する材料またはセラミックスよりも配線層４６
ａに近い熱膨張係数を有する材料で構成される。とく
に、ダミー配線層４８ａは、配線層４６ａと同じ材料で
構成されることが好ましい。図５（ｂ）の静電チャック
５０ｂにおいて、板状体４１ｂ中には、内部電極４２ｂ
に接続された配線層４６ｂが設けられている。この配線
層４６ｂに対応して、板状体４１ｂ中には、ダミー層４
４ｂとダミー配線層４８ｂが設けられている。ダミー配
線層４８ｂは、板状体４１ｂの面方向における中心に対
して、配線層４６ｂと対称に配置されることが好まし
い。ダミー配線層４８ｂは、配線層４６ｂと同じ熱膨張
係数を有する材料またはセラミックスよりも配線層４６
ｂに近い熱膨張係数を有する材料で構成される。とく
に、ダミー配線層４８ｂは、配線層４６ｂと同じ材料で
構成されることが好ましい。ダミー配線層４８ａとダミ
ー配線層４８ｂの具体的な材質は、上述したような配線
層の材質と同様とすることができる。

【００２６】一方、本発明において、ダミー層は、電極
と異なる大きさおよび／または形状を有していてもよ
い。図６は、その一例を示している。静電チャック６０
において、板状体５１の裏面５１ｃと中心との間に配置
されるダミー層５４は、内部電極５２と異なる形状を有
している。このようなダミー層は、中心に対して、内部
電極５２と対称的な位置に設けられることが好ましい
が、非対称的な位置に設けられてもよい。このような構
造は、配線部等の配置によりダミー層を電極と同じ形状
にすることができないとき便利である。

【００２７】図７に、本発明による製造方法の一例を示
す。まず、図７（ａ）に示すようなセラミックス粉末を
主成分とするグリーンシート７１ａを与える。グリーン
シートは、複数枚用意される。グリーンシートは市販の
ものを用いてもよいし、静電チャックの製造のため特別
に調製してもよい。グリーンシートは、たとえばセラミ
ックス粉末を有機結合剤、溶剤、必要に応じて可塑剤な
どと混合したスラリーをドクターブレード法に従って薄
いシート状にしたものである。セラミックス粉末は、一
般に、焼結体を調製するための無機材料である。グリー
ンシート中のセラミックス粉末として、窒化アルミニウ
ム焼結体、窒化ケイ素焼結体、炭化ケイ素焼結体、アル
ミナ焼結体、酸化ケイ素焼結体、酸化マグネシウム焼結
体、酸化ジルコニウム焼結体、酸化チタン焼結体、窒化
ホウ素焼結体等を生成させるための材料（各主成分の粉
末および必要に応じて焼結助剤）が好ましく用いられ
る。たとえば、窒化アルミニウム焼結体を得たい場合、
グリーンシートのセラミックス粉末として、ＡｌＮ粉末
およびＣａＯ、Ｙ₂Ｏ₃等の焼結助剤の粉末が用いられ
る。グリーンシートのための結合剤には、ポリビニルブ
チラール、エチルセルロースなどが用いられる。グリー
ンシートには、必要に応じてポリアルキレングリコー
ル、フタール酸エステルなどの可塑剤、グリセリン、オ
レイン酸、オレイン酸エチルなどの解こう剤などが添加
される。スラリーを調製するための溶剤には、トルエ
ン、メチルエチルケトンなどが用いられる。セラミック
ス粉末、結合剤、溶剤などを含むスラリーは、ドクター
ブレード法によって一定の厚さの層にされ、乾燥工程の
後グリーンシートが得られる。本発明に用いるグリーン
シートの厚みは、たとえば５０〜５００μｍとすること
ができる。

【００２８】また、図７（ｂ）に示されるように、同様
に調製されたグリーンシート７１ｂ上に、電極材料層７
２を所定のパターンで形成する。電極材料層７２は、金
属粉末、樹脂等の有機結合剤、溶剤等を含むペーストを
スクリーン印刷法等によって所定のパターンでグリーン
シート７１ｂ上に塗布することにより形成することがで
きる。金属は、たとえば、タングステン、モリブデン、
銅、銀、パラジウム、金、白金およびそれらの合金から
なる群から選択することができる。

【００２９】さらに、図７（ｃ）に示すように、グリー
ンシート７１ｃ上にダミー材料層７４を所定のパターン
で形成する。ダミー材料層は、グリーンシート中の主成
分であるセラミックスよりも電極材料層の主成分である
金属に近い熱膨張係数を有する材料または当該金属と同
じ熱膨張係数を有する材料を主成分とする。特に、ダミ
ー材料層は、電極材料層と同じ材料で構成されることが
好ましい。ダミー材料層は、上述した電極材料層と同様
の材料を用いて同様の方法により好ましく調製すること
ができる。

【００３０】次いで、図７（ｄ）に示すように、電極材
料層７２およびダミー材料層７４とともに複数枚のグリ
ーンシート７１ａ、７１ｂ、７１ｄ、７１ｅ、７１ｆお
よび７１ｃを重ね合わせる。電極材料層７２およびダミ
ー材料層７４は、グリーンシート７１ａとグリーンシー
ト７１ｂとの間に挟み込まれる。電極材料層７２を覆う
ためのグリーンシート７１ａは、導電材料を有しておら
ず、焼成工程の後、静電吸着のための誘電体層をもたら
す。なお、図７には示していないが、必要に応じて所望
の長さの配線部を得るため、貫通孔や表面に配線用材料
が設けられたグリーンシートを１枚またはそれ以上積層
することができる。

【００３１】図７（ｄ）においては、グリーンシート７
１ａの下に、電極材料層７２が設けられたグリーンシー
ト７１ｂ、その下に、グリーンシート７１ｄ、７１ｅお
よび７１ｆ、その下に、ダミー材料層７４が設けられた
グリーンシート７１ｃが重ねられている。グリーンシー
ト７１ｃは、ダミー材料を覆い、ダミー材料を表面に露
出させない役割を果たす。本発明において、重ねられる
グリーンシートの枚数は任意であり、必要な静電チャッ
クのサイズ等に応じて変えることができる。すなわち、
電極材料層７２を覆うため複数枚のグリーンシートを用
いてもよいし、電極材料層７２とダミー材料層７４との
間の複数枚のグリーンシートは、１枚のシートに置換え
てもよい。さらに、最下層に複数枚のグリーンシートを
設けてもよい。

【００３２】重ね合わされたグリーンシートは、加熱下
で圧力を印加することにより接着させることができる。
このような熱圧着の工程では、グリーンシートに含まれ
る樹脂等の有機結合剤の粘性を高めることによって、接
着効果を得ることができる。このような接着効果を得る
ため、たとえば７５〜１５０℃の温度での加熱が一般に
行なわれる。印加される圧力は、たとえば５０〜１５０
ｋｇｆ／ｃｍ2 である。このとき、グリーンシートは塑
性変形するが、その変形量は温度と圧力に依存する。し
たがって、圧着されるものの部分部分で温度が異なって
いると、それらの部分における変形量は異なり、特に厚
みについてばらつきが生じる。また、圧着されるものの
外周部は内部に比べて付与される拘束力が小さい傾向に
あるため、外周部の変形量は大きくなる傾向にある。５
インチ程度のサイズの静電チャックを製造する場合、一
般的な温度分布５％の条件下であっても、電極上に形成
される誘電体層の厚みの分布を１０％以下にすることが
できる。一方、８インチまたは１２インチのウェーハの
ための静電チャックを製造する場合、被圧着物における
温度のばらつきおよび圧力のばらつきは大きくなる傾向
にあり、また外周部と内部との間の拘束力の差もより大
きくなってくる。これらのばらつきおよび拘束力の差が
顕著になると、誘電体層の厚みの分布は１０％を超える
ようになる。したがって、このような熱圧着の工程にお
いて、重ね合わされたものの各部分の温度は、その平均
温度×０．９８〜その平均温度×１．０２の範囲に入る
よう加熱温度を制御することが好ましい。この制御によ
って、熱と圧力によるシート変形量の面内均一性を保
ち、特に、６インチを超える大型製品においても焼結体
における誘電体層の厚みの分布を１０％以下にできる。
すなわち、たとえば重ね合わせられたものの平均温度が
１００℃である場合、その各部分の温度は９８〜１０２
℃の範囲に入ることが好ましい。

【００３３】図７（ｅ）は、熱圧着により得られた積層
体を示している。積層体８０内は、電極材料層７２およ
びダミー材料層７４が設けられる。電極材料層７２およ
びダミー材料層７４は、各グリーンシートに覆われてい
る。電極材料層７２とダミー材料層７４（ダミー材料層
が複数ある場合、裏面に最も近いダミー材料層）との間
にある全グリーンシートの厚みの合計Ｄ２は、電極材料
層７２を覆う全グリーンシートの厚みの合計Ｄ１よりも
大きい。厚みＤ１（導電材料から積層体表面までの最短
距離）は、１００μｍ以上であることが好ましい。ま
た、ダミー材料層を覆うグリーンシートの厚みＤ３は、
１００μｍ以上であることが好ましい。グリーンシート
積層体の焼成にカーボン焼成炉を使用する場合、タング
ステンやモリブデンは炭化され、抵抗値の高い炭化物が
生成されるおそれがある。この問題に対し、１００μｍ
以上の厚みの保護層で導電材料を覆えば、このような炭
化の影響を排除することができる。これにより、一般的
なカーボン焼成炉を用いて低コストで焼成を行なうこと
ができる。このような炭化の影響を排除して、電気抵抗
率が２０μΩ・ｃｍ以下の電極および配線を形成するこ
とができ、グリーンシート内に配置された導電材料を有
効に用いることができる。

【００３４】次に、得られた積層体を焼成する。積層体
の温度を上昇させていき、グリーンシート中のセラミッ
クス粉末について焼結体が得られる温度において焼成が
行なわれる。たとえば窒化アルミニウム焼結体を得る場
合、１６００〜１９００℃の範囲の温度において焼成が
行なわれる。焼成により、積層体全体を焼結させること
ができ、独立した材料同士の接着部を実質的に有しない
一体焼結型の静電チャック構造を得ることができる。こ
のような構造は、吸着面の均一性に優れ、プラズマ雰囲
気、高温などの苛酷な環境下で使用できるものである。
また、焼成工程において、ダミー材料層は、セラミック
スと電極用材料との間の焼成収縮差または熱膨張差に起
因する反りの発生を抑制するよう働くことができる。焼
成工程の後、必要に応じて研削加工等の加工を施し、必
要に応じて適当な箇所に端子部等を設ければ、静電チャ
ックを得ることができる。

【００３５】

【実施例】市販の窒化アルミニウム粉末（平均粒径約２
μｍ）に、焼結助剤として炭酸カルシウム粉末３重量％
および酸化イットリウム粉末１．５重量％を添加し、バ
インダとしてポリビニルブチラール、溶剤としてトルエ
ンおよびキシレンを添加し、ボールミル中で混合するこ
とによりスラリーを調製した。得られたスラリーからド
クターブレード法によりグリーンシートを作製した。グ
リーンシートの厚みは３００μｍであった。

【００３６】一方、市販のタングステン粉末と適当な担
体（ビヒクル）を混合することにより、導電ペーストを
調製した。次いで、グリーンシートの表面に導電ペース
トをスクリーン印刷法により、φ２４０ｍｍの所定のパ
ターンで印刷し、電極材料層およびダミー材料層とし
た。図８〜１２に示すように、そのままのグリーンシー
ト、電極材料層が設けられたグリーンシート、およびダ
ミー材料層が設けられたグリーンシートを積重ね、１０
０℃において１００ｋｇｆ／ｃｍ²で圧着し一体化し
た。得られた積層体をカーボン焼成炉において窒素雰囲
気中１６５０℃の温度で焼成し、円板上の焼結体を得
た。

【００３７】得られた焼結体の反りを、レーザー変位計
を用いて測定した。また、焼結体の表面および裏面を平
行研磨した後、電極層を覆う誘電体層の厚み分布を測定
した。吸着面内の静電容量の分布を測定し、その測定値
から厚み分布を求めた。

【００３８】測定の結果を表１に示す。本発明に従う実
施例１〜４では、反りが５０μｍ以下であり、誘電体層
の厚み分布は１０％以下であった。一方、比較例１で
は、１００μｍを上回る反りが発生し、誘電体層の厚み
の分布は１０％を上回った。

【００３９】

【表１】

【００４０】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、反りや
誘電体層の厚みの分布が小さく、静電吸着力の均一性に
優れた静電チャック、特に大型の静電チャックを提供す
ることができる。また本発明によれば、熱サイクルによ
って内部電極とセラミックスとの密着性の低下が起こり
難い一体化された静電チャックを提供することができ
る。本発明は、高品質で大型の静電チャックを低コスト
で製造するのに適している。本発明は、たとえば８イン
チおよび１２インチの大型ウェーハを保持する静電チャ
ックの製造に有用である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による静電チャックの一具体例を模式的
に示す断面図である。

【図２】本発明による静電チャックのもう一つの具体例
を模式的に示す断面図である。

【図３】本発明による静電チャックの他の具体例を模式
的に示す断面図である。

【図４】本発明による静電チャックの他の具体例を模式
的に示す断面図である。

【図５】（ａ）および（ｂ）は、本発明による静電チャ
ックのさらなる具体例を模式的に示す断面図である。

【図６】本発明による静電チャックのさらなる具体例を
模式的に示す断面図である。

【図７】（ａ）〜（ｅ）は本発明による製造方法の一具
体例を模式的に示す断面図である。

【図８】比較例におけるグリーンシート積層体の構造を
模式的に示す断面図である。

【図９】実較例１におけるグリーンシート積層体の構造
を模式的に示す断面図である。

【図１０】実較例２におけるグリーンシート積層体の構
造を模式的に示す断面図である。

【図１１】実較例３におけるグリーンシート積層体の構
造を模式的に示す断面図である。

【図１２】実較例４におけるグリーンシート積層体の構
造を模式的に示す断面図である。

【図１３】静電チャックの機構を模式的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１、１１、２１、３１、４１ａ、４１ｂ、５１板状体２、１２、２２、３２、４２ａ、４２ｂ、５２内部電
極４、１４、２４、３４、４４ａ、４４ｂ、５４ダミー
層１０、２０、３０、４０、５０ａ、５０ｂ、６０静電
チャック８０グリーンシート積層体８２電極材料層８４ダミー材料層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電気絶縁性セラミックスからなる板状体
中に電極が埋め込まれた構造を有する静電チャックにお
いて、前記板状体の静電吸着を行なうべき面と前記板状体の厚
み方向における中心との間に、前記電極が配置されてお
り、かつ前記板状体の静電吸着を行なうべき面に対向す
る面と、前記板状体の厚み方向における中心との間に少
なくとも、前記電気絶縁性セラミックスよりも前記電極
の材料に近い熱膨張係数を有する材料からなる層または
前記電極の材料と同じ熱膨張係数を有する材料からなる
層が配置されていることを特徴とする、静電チャック。
【請求項２】前記層は、前記厚み方向における中心に
対し、前記電極と略対称的な位置に配置されていること
を特徴とする、静電チャック。
【請求項３】請求項１または２に記載の静電チャック
の製造方法であって、セラミックス粉末を主成分とする複数枚のグリーンシー
トを、電極用材料を主成分とする第１の層、および前記
セラミックスよりも前記電極用材料に近い熱膨張係数を
有する材料または前記電極用材料と同じ熱膨張係数を有
する材料を主成分とする第２の層とともに、重ねて、前
記第１の層および前記第２の層が内部に存在し、かつ前
記第１の層と前記第２の層との間に存在するすべてのグ
リーンシートの厚みの合計が前記第１の層の上に存在す
るすべてのグリーンシートの厚みの合計よりも大きい積
層体を得る工程と、前記積層体を焼成する工程とを備え、前記焼成工程において、前記第２の層は、前記セラミッ
クスと前記第１の層の電極用材料との間の焼成収縮差ま
たは熱膨張差に起因する反りの発生を抑制するよう働く
ことを特徴とする、静電チャックの製造方法。
【請求項４】前記第２の層は、前記積層体の厚み方向
における中心に対し、前記第１の層と略対称的な位置に
配置されることを特徴とする、請求項３に記載の製造方
法。