JP2000332089A

JP2000332089A - ウエハ加熱保持用静電チャック

Info

Publication number: JP2000332089A
Application number: JP13655899A
Authority: JP
Inventors: Shigeko Matsumura; 滋子松村; Shinichiro Aonuma; 伸一朗青沼; Koji Sano; 幸司佐野; Mitsuhiro Fujita; 光広藤田
Original assignee: Toshiba Ceramics Co Ltd
Current assignee: Coorstek KK
Priority date: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】静電ウエハを平坦保持するための高い吸着力
（静電チャック力）が得られると共にその制御が容易
で、かつウエハの加熱が温度ムラなく適正に達成でき
る、ウエハ吸着性及び加熱制御性に優れ、しかも軽量で
コンパクトなウエハ加熱保持用静電チャックを提供する【解決手段】ウエハを平坦保持するための双極型の静
電チャック部と該ウエハを交流電源を用いて加熱するた
めの加熱部とをウエハプレートに備えたウエハ加熱保持
用静電チャックにおいて、前記静電チャック部における
双極電極３、４の一方又は両方が、前記加熱部の発熱体
を兼ねることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はウエハ加熱保持用静
電チャックに関し、より詳細には、ウエハを平坦保持す
るための双極型の静電チャック部と該ウエハを交流電源
を用いて加熱するための加熱部とを備えたウエハ加熱保
持用静電チャックに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハ製造工程においては、一般
に、ウエハを平坦保持するために静電チャックが用いら
れ、ウエハを加熱処理するためには、一般的に面状ヒー
ターが用いられている。また、半導体ウエハ製造工程に
おいては、ウエハをチャックにより平坦保持しながら所
定温度で加熱処理することを必要とする場合も多い。こ
の場合、ウエハを平坦保持し、かつ加熱するには、ウエ
ハを静電チャックに搭載して平坦保持し、このウエハを
搭載した静電チャックをヒーター上に載せて加熱する方
法が、あるいはウエハ加熱保持用静電チャック等の加
熱、チャック兼用機器を用いてウエハの固定保持と加熱
とを同時に行う方法が採用されている。

【０００３】特に、アッシング、各種ＣＶＤ製膜工程な
どの工程においては、使用温度、使用雰囲気等の観点か
ら耐熱性、耐食性等に優れ、ウエハを平坦、強固に固定
保持できると共に、所定温度に均等に加熱することので
きる加熱、チャック兼用機器が好んで使用され、軽量で
コンパクトにまとめられた高性能のウエハ加熱保持用静
電チャックが強く求められている。

【０００４】一般的なウエハ加熱保持用静電チャックを
図４（ａ）、（ｂ）に基づいて説明する。なお、図４
（ａ）はウエハ加熱保持用静電チャックの平面図であ
り、（ｂ）は図４（ａ）のＣ−Ｃ断面図を示す。図に示
すように、ウエハ搭載面の側から順にセラミックス製の
静電チャック誘電層１６、次いで、双極電極１９，２
０、セラミックス製の中間層１７、ウエハを加熱するた
めの発熱体２１及びその下のセラミック製のベース１８
から構成されている。このように、従来のウエハ加熱保
持用静電チャックでは、前記ウエハを固定するための静
電力を発生させる電極１９、２０等からなる静電チャッ
ク部とウエハを加熱するための発熱体２１等からなる加
熱部とは、通常、セラミック基材内に各々別層として積
層埋設されている。なお、図中１９ａ、２０ａは、静電
チャック電極１９、２０の電圧印加用端子であって、２
１ａ、２１ｂは発熱体２１の電源接続用端子である。ま
た、２２、２３は直流電源であり、２４は、交流電源で
ある。

【０００５】また、従来のウエハ加熱保持用静電チャッ
クの製造方法は、例えばシート成形法を用いる場合は、
所定の厚さのセラミック製のベース１８用基材のグリー
ンシート積層体上にまず発熱体２１の回路を形成し、そ
の上に所定の厚みのセラミックス中間層１７用基材シー
トを積層させ、その上に静電チャック電極１９，２０を
形成し、更にその上に所定厚さの誘電層１６をシート成
形で積層させる。続いて、この積層体に発熱体２１の電
源接続用端子２１ａ、２１ｂや静電チャック電極１９、
２０の電圧印加用端子１９ａ、２０ａを付け、所定の条
件で脱脂後、ホットプレス等で所定の温度で焼結してウ
エハ加熱保持用静電チャックを得る。その後、静電チャ
ック電極１９、２０の電圧印加用端子１９ａ、２０ａを
直流電源２２、２３に接続し、また発熱体２１の電源接
続用端子２１ａ、２１ｂを交流電源２４に接続するとに
より、完成する。

【０００６】なお、セラミック焼結体基材に発熱体、静
電チャック電極を予め形成し、それを接合剤で接合する
方法で上記ウエハ加熱保持用静電チャックを作製するこ
ともできるが、この場合でも静電チャック部とウエハ加
熱部は、同一面に形成されず上下に配された２層構造と
なっている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ウエハ加熱保持用静電チャックは、静電チャック部とウ
エハ加熱部が別々に形成された２層構造となっている。
そのため、製造工程が複雑となり、製品の歩留まりが低
いという問題を有していた。また、静電チャック部とウ
エハ加熱部が別々に上下に形成されるため、ウエハプレ
ートの厚みが増し、それに比例して重量が増加して熱容
量も増大するため、ウエハ加熱時の消費電力量が増加
し、この点においても問題があった。

【０００８】これら問題を解決するために、特開平７ー
１０６３１７号公報に記載された発明が提案されてい
る。この特開平７ー１０６３１７号公報の第１発明とし
て、ウエハプレートの厚みを低減するため、スリットを
形成した平板電極の該スリット内に、電極とは絶縁状態
を保った線状ヒーターを配設して、同一平面内に静電チ
ャック用電極と発熱回路を形成したウエハ加熱保持用静
電チャックの発明が開示されている。また、同公報に
は、第２発明として、渦巻き状に配置された単極型電極
に直流電流を流すことによって、発熱と吸着を同時に行
う静電チャック、即ち電極がウエハ加熱用発熱体を兼ね
た態様のウエハ加熱保持用静電チャックが開示されてい
る。

【０００９】上記特開平７ー１０６３１７号公報に開示
されたウエハ加熱保持用静電チャックは、静電チャック
部と加熱部とが、同一平面内に単一層として形成されて
いる点で、従来の他のウエハ加熱保持用静電チャックに
比較してウエハプレート厚さをより薄く形成でき、チャ
ック装置の軽量化を図れる点で優れている。しかしなが
ら、上記第１の発明のチャックでは、電極加工が困難で
あったり、線状ヒーターの絶縁被覆等の絶縁処理に余分
な手数を要し、またスリット内に的確に絶縁ヒーター線
を配設するのに手間を要するなどの課題を有し、電極製
造工程が複雑化するだけでなく製品の歩留まりが低下し
するという課題を有する。

【００１０】また、上記第２の発明の静電チャックで
は、単極形電極回路に直流電流を流しているため静電電
荷が充分に貯まらず低い吸着力（静電チャック力）しか
得られないという課題がある。更に、ウエハ加熱温度を
適正範囲温度にコントロールするために印加電圧を調節
すれば同時に吸着力も変動してしまい、両者を同時に適
正に制御することは、非常に困難であるという課題を有
する。

【００１１】本発明は、上記した従来のウエハ加熱保持
用静電チャックの技術的課題を解決するためになされた
ものであり、静電ウエハを平坦保持するための高い吸着
力（静電チャック力）が得られると共にその制御が容易
で、かつウエハの加熱が温度ムラなく適正に達成でき
る、ウエハ吸着性及び加熱制御性に優れ、しかも軽量で
コンパクトなウエハ加熱保持用静電チャックを提供する
ことを目的とするものである。また、本発明は、操業に
要する消費電力を低減することができるウエハ加熱保持
用静電チャックを提供することを目的とする。更に、本
発明の別の課題は、その製造が容易で製品歩留まり率が
良好なウエハ加熱保持用静電チャックを提供することを
目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明にかかるウエハ加
熱保持用静電チャックは、ウエハを平坦保持するための
双極型の静電チャック部と該ウエハを交流電源を用いて
加熱するための加熱部とをウエハプレートに備えたウエ
ハ加熱保持用静電チャックにおいて、前記静電チャック
部における双極型電極の一方又は両方が、前記加熱部の
発熱体を兼ねることを特徴としている。ここで、前記ウ
エハプレートの厚さが５ｍｍ以下であることが望まし
く、また、前記ウエハプレートが、窒化アルミニウムセ
ラミックスを主構成基材としてなることが望ましい。ま
た、前記静電チャック部における双極電極に対して、直
流電圧として±０．１〜±１０ｋｖの電圧が印加される
と共に、双極電極の一方又は両方に対して、交流が通電
されることが望ましい。

【００１３】本発明のウエハ加熱保持用静電チャック
は、ウエハの静電吸着作用を奏する双極形電極からなる
静電チャック部とウエハの加熱作用を奏する発熱体から
なる加熱部とを兼用し、静電チャック部と加熱部とが一
体化されている点が顕著な特徴である。即ち、本発明に
かかるウエハ加熱保持用静電チャックは、静電チャック
部の電極を双極形とし、その一方の電極に高圧直流電源
からプラス電荷を、他方に低圧直流電源からマイナス電
荷を供給し、その静電電荷による吸着力でウエハのチャ
ック作用を奏する。また、該双極の一方又は両方の電極
に交流電源を接続し、交流の抵抗に基づく発熱によりウ
エハ加熱作用を奏するように構成されている。

【００１４】上記の構成により、本発明にかかるウエハ
加熱保持用静電チャックは、一つのウエハプレートでウ
エハの平坦固定、加熱を行うことができるだけでなく、
一つの回路で静電チャック部の電極とウエハ加熱部の発
熱体回路とを兼用し、静電チャック部とウエハ加熱部と
が一体化したため、従来静電チャック部とウエハ加熱部
とが上下に配置された静電チャックに比べて、ウエハプ
レートの厚みを薄くでき、また軽量化することができ
る。しかも、ウエハと加熱部（発熱体）との距離が、静
電チャック誘電体層の厚み分だけとなるため、ウエハの
加熱を温度ムラなく均一に加熱することができるだけで
なく、加熱制御に対する応答を正確かつ迅速になすこと
ができる。更に、本発明にかかるウエハ加熱保持用静電
チャックは、薄型軽量に形成できることにより加熱時の
電力消費量を低減でき、省エネルギー化を達成できる。

【００１５】特に、本発明のウエハ加熱保持用静電チャ
ックは、単極型電極に直流電流を流し、発熱と吸着を同
時に行う静電チャック部と加熱部とが単一層として形成
されている従来のウエハ加熱保持用静電チャックと異な
り、静電チャック部の双極電極間には殆ど電流は流れ
ず、ウエハを吸着固定するに充分な静電荷が貯留存在す
るよう所定電圧が印加されるため、従来の静電チャック
部と加熱部とが単一層として形成されている加熱保持用
静電チャックに比較して吸着力が各段に高く、従来の静
電チャック部とウエハ加熱部が各々別層として積層され
ているものと同程度の吸着力が得られる。しかも、ウエ
ハ加熱に必要なエネルギーは交流電源から別に供給され
るため、該吸着力に影響を及ぼすことなくウエハ加熱温
度を目的とする適正温度に容易に制御できるという顕著
な利点を有する。このため、半導体製造におけるウエハ
のエッチング、ＣＶＤ，その他のウエハ熱処理工程で被
処理ウエハの保持用として用いられる静電チャックとし
て極めて優れた性能を有する。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下に本発明のウエハ加熱保持用
静電チャックを図１乃至図３に基づき詳細に説明する。
なお、図１（ａ）、（ｂ）は、本発明のウエハ加熱保持
用静電チャックの第１の実施形態を示す図であって、
（ａ）はその平面図、（ｂ）は図１（ａ）におけるＡ−
Ａ断面図である。また、図２（ａ）、（ｂ）は本発明の
静電チャックの第２の実施形態を示す図であり、（ａ）
はその平面図、（ｂ）は図２（ａ）におけるＢ−Ｂ断面
図である。更に、図３は本発明の静電チャックの第３の
実施形態を示す平面図である。

【００１７】図１に示すように、本発明にかかるウエハ
加熱保持用静電チャックは、セラミックス等の材質から
なる誘電体層１と、ベース２と、該誘電体層１とベース
２の間に形成された静電チャック部兼加熱部Ｓとからな
る。チャック機構兼加熱部Ｓは、細帯状の低圧側（マイ
ナス側）電極３と高圧側（プラス側）電極４とからなる
双極型の静電チャック電極を備えている。

【００１８】前記低圧側電極３は、図１（ａ）に示すよ
うに、円環状の電極細帯枠から狭い間隔を隔てて交互に
櫛歯状に突き出した電極細帯が平面的に並行配列した形
状の回路パターンを有している。そして、該電極３は接
続端子３ａで直流電源５に接続されている。また、高圧
側電極４は、前記低圧側電極回路３の回路パターン細帯
と所定間隔をおいて、その間隙を縫うように、折れ線状
に連続した細帯パターンに形成されている。そして、該
電極４は接続端子４ａで直流電源６に接続されている。
なお、前記低圧側電極３は直流電源５のマイナス側電極
に接続され、前記高圧側電極４は、直流電源６のプラス
側電極に接続されている。

【００１９】また、高圧側電極４の接続端子４ｂ、４ｃ
に交流電源７が接続され、高圧側電極４の細帯線が発熱
体として機能するように構成されている。即ち、前記高
圧側電極４の各端末に交流電源を接続して通電すること
によって、高圧側電極４は発熱体としても使用される。
このウエハ加熱用の交流電源は５０Ｈｚ、６０Ｈｚの通
常使用されている交流で良い。なお、前記直流電源５、
６の電圧は±０．１〜±１０ｋｖである。

【００２０】この図１に示されたウエハ加熱保持用静電
チャックを用いて、ウエハを保持加熱処理するには、ま
ず誘電体層１上にウエハを載置し、低圧直流電源５及び
高圧直流電源６から夫々低圧側電極３、高圧側電極４に
直流電圧を印可する。これによって、両電極に夫々対応
する静電荷が蓄えられ、ウエハを吸着することができ
る。続いて、交流電源７から交流電流を高圧側電極４に
通電する。このとき高圧側電極４を構成する細帯線が電
気的抵抗となり発熱体として機能する。即ち、高圧側電
極４によって生ずる発熱を用いて、ウエハを加熱処理す
る。なお、加熱処理温度は交流電圧又は電流量を制御す
ることにより調節することができる。

【００２１】次に、図２に示した第２の実施形態にかか
るウエハ加熱保持用静電チャックについて説明する。こ
のウエハ加熱保持用静電チャックは、誘電体層８と、ベ
ース９と、両者の間に形成された静電チャック部兼加熱
部Ｓとからなり、基本構成においては図１の静電チャッ
クと同じであるが、静電チャック部兼加熱部Ｓにおける
双極電極１０、１１の構造が図１のウエハ加熱保持用静
電チャックと異なる。

【００２２】即ち、図２のウエハ加熱保持用静電チャッ
クでは、低圧側電極１０と高圧側電極１１の両電極に共
に交流電流が通電されるように構成され、これ等の電極
１０、１１が、図２（ａ）に示すように、円形の誘電体
層８の左右各半円領域内に対称形の連続折れ線パターン
形状に形成されている。そして、各電極１０、１１の中
間点近傍に直流電源接続用端子１０ａ、１１ａが設けら
れ、夫々直流電源１２のマイナス側電極、直流電源１３
のプラス側電極に接続されている。また、前記低圧側電
極１０の一方の端末接続端子１０ｃは円の中心近傍に、
他方の端末接続端子１０ｂは円形外輪郭の縁部に形成さ
れ、夫々交流電極１４に接続されている。同様に、高圧
側電極１１の一方の端末接続端子１１ｂは円の中心近傍
に、他方の端末接続端子１１ｃは円形外輪郭の縁部に形
成され、夫々交流電極１５に接続されている。

【００２３】この図２に示されたウエハ加熱保持用静電
チャックを用いて、ウエハを保持加熱処理するには、ま
ず誘電体層８上にウエハを載置し、低圧直流電源１２及
び高圧直流電源１３から夫々低圧側電極１０、高圧側電
極１１に直流電圧を印可する。これによって、両電極に
夫々対応する静電荷が蓄えられ、ウエハを吸着すること
ができる。続いて、交流電源１４、１５から交流電流を
低圧側電極１０、高圧側電極１１に通電する。このとき
低圧側電極１０、高圧側電極１１を構成する細帯線が電
気的抵抗となり発熱体として機能する。即ち、低圧側電
極１０、高圧側電極１１によって生ずる発熱を用いて、
ウエハを加熱処理する。なお、加熱処理温度は交流電圧
又は電流量を制御することにより調節することができ
る。

【００２４】また、図３に示した第３の実施形態にかか
るウエハ加熱保持用静電チャックについて説明する。図
３に示したウエハ加熱保持用静電チャックは前記静電チ
ャック部兼加熱部層Ｓにおける双極電極のパターンＰ
１、Ｐ２が２重渦巻き型に形成されている点に特徴があ
り、他の構成は図１、図２に示した形態と同様である。
双極電極パターンＰ１、Ｐ２のそれぞれに直流電源を接
続することにより、静電チャックを構成し、前記双極電
極のパターンＰ１、Ｐ２の一方又は両方に交流電源を接
続することにより、加熱部を構成するものである。

【００２５】以上のように、上記の構成を有する本発明
にかかるウエハ加熱保持用静電チャックは、静電チャッ
ク部と加熱部とが上下に配された２層構造からなる従来
の静電チャックに比較してウエハプレートの厚みを薄く
でき、軽量化することができる。また、ウエハと加熱部
（発熱体）との距離が、静電チャック誘電体層の厚み分
だけとなるため、ウエハの加熱を温度ムラなく均一に加
熱することができるだけでなく、加熱制御に対する応答
を正確かつ迅速になすことができる。特に、本発明のウ
エハ加熱保持用静電チャックにおいては、誘電体層とベ
ース層及び該静電チャック部兼加熱部層とからなるウエ
ハプレートの厚さを５ｍｍ以下に形成することが、ウエ
ハ加熱を温度ムラなく実施でき加熱制御に対する応答を
正確かつ迅速できる点、及び電力消費量を低減できる点
等から好ましい。更に、本発明にかかるウエハ加熱保持
用静電チャックは、薄型軽量に形成できることにより加
熱時の電力消費量を低減でき、省エネルギー化を達成で
きる。

【００２６】また、本発明のウエハ加熱保持用静電チャ
ックに用いられる誘電体層、ベース等のウエハプレート
形成用基材としては、一般の静電チャックに用いられる
材料を用いて良く、特に限定されるものではないが、例
えば、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃）、窒化アルミニウム（Ａ
ｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ₃Ｎ₄
）等のセラミックス及びそれらの複合材料等のセラミ
ック系誘電体基材が好適に用いられる。これらの内でも
特にＡｌＮは、熱伝導性、耐熱衝撃性に優れ、更に耐フ
ッ素プラズマ性にも優れているため、特にプラズマ環境
で使用される静電チャック作製用基材として好適であ
る。誘電体層とベース層とは同質材料で形成されていて
も良いが、消費電力低減、即ち、省エネルギーの観点か
らは、ベースを誘電体層より熱伝導率の低い材質で形成
することが、ベースが加熱され難く、ベースの加熱昇温
よる放熱を低減できるため好ましい。

【００２７】また、又極電極は発熱体としての機能も有
するため、発熱体用材料として通常使用される材料、例
えばタングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、銀（Ａ
ｇ）、白金（Ｐｔ）等の金属や導電性セラミックスを使
用することができる。前記又極電極用材料には、誘電体
層やベース層の基材に用いられるセラミックス等の材料
の熱膨張率の近いものを用いることが好ましく、例え
ば、誘電体層やベース層の基材がＡｌＮの場合、電極形
成材料としてはタングステン（Ｗ）が好適である。

【００２８】本発明のウエハ加熱保持用静電チャックを
製造する方法としては、例えば、シート成形法を用いる
場合は、所定厚さのセラミックベース用基材のグリーン
シート積層体上に静電チャック部の電極を双極型とし、
その電極をウエハ加熱部の発熱体を兼ねた回路構造に形
成する。その上に所定厚さの誘電層部をシート成形で積
層させる。この積層体に発熱体の電源接続用端子や静電
チャックの電荷印加用端子を取り付け、所定の条件で脱
脂し、ホットプレス等で所定温度下に焼結することによ
り本発明のウエハ加熱保持用静電チャックを製造する。

【００２９】また、前記のようなグリーンシート成形に
よらず、予め作製された誘電層用焼結体に電極を形成し
た後、接着剤等を用いてベース用焼結体を接合する方法
により作製しても良く、この方法は、焼成時のシート変
形や反りの発生を回避することができるだけでなく製作
が容易で、より高い歩留まりが得られる点で好ましい。
例えば、図１に示した構造の静電チャックについて、よ
り具体的に好適製造方法を説明すると、まず窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス基材等からなる誘電
体層１に、又極電極である低圧側電極３、高圧側電極４
の各回路パターンを、スクリーン印刷等により、タング
ステン（Ｗ）金属ペースト等を用いて所定膜厚になるよ
うに印刷する。次いで、これにセラミック接着剤を塗布
し、ペーストの樹脂分を不活性雰囲気中で熱処理して除
去した後、例えば、ＡｌＮセラミックス製の静電チャッ
クベース２と張り合わせ、電極端子３ａ、３ｂ、４ａ、
４ｂ等を取り付け、熱処理等により接合させる。得られ
たウエハプレートの誘電体層厚みや外周寸法を加工調整
し、ウエハ加熱保持用静電チャック製品として完成す
る。

【００３０】

【実施例】「実施例１」図１に示した構造のウエハ加熱
保持用静電チャック（本発明品）を下記の方法で作製し
た。まず、ＡｌＮセラミック製誘電体層１に図１の符号
３，４で示した電極のパターンを、スクリーン印刷によ
り、タングステン（Ｗ）金属ペーストを用いて所定の膜
厚になるように印刷する。これにセラミック接着剤を塗
布し、ペーストの樹脂分を不活性雰囲気中熱処理により
除去した後、ＡｌＮセラミック製のベース２と張り合わ
せ、電極端子３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ等を取り付け、熱
処理して接合させる。このようにして得られたウエハプ
レートの誘電体層の厚みや外周寸法等を加工して整え、
８インチサイズウエハ用のウエハ加熱保持用静電チャッ
ク製品を得た。

【００３１】なお、この製品のウエハプレート厚みは５
ｍｍ、重量は６００ｇであった。このウエハ加熱保持用
静電チャックでは、２００Ｖの交流電流が双極電極の高
圧側電極４に流され、該電極４がウエハ加熱用発熱体を
兼用するように構成されている。この静電チャックを用
いてウエハ加熱試験及び吸着力試験を行ったところ昇温
速度１００℃／ｍｉｎで設定温度６００℃まで昇温した
ところ、温度６００℃±１０℃の面内温度均一性と、直
流電圧として±０．５ｋｖの電圧印加で３００ｇ／ｃｍ
² の吸着力を達成できた。

【００３２】「実施例２」図２に示した構造のウエハ加
熱保持用静電チャック（本発明品）を下記の方法で作製
した。まず、ＡｌＮセラミック製誘電体層８に図２の符
号１０，１１で示した電極パターンを、スクリーン印刷
により、タングステン（Ｗ）金属ペーストを用いて所定
の膜厚になるように印刷する。これにセラミック接着剤
を塗布し、ペーストの樹脂分を不活性雰囲気中熱処理に
より除去した後、ＡｌＮセラミック製のベース９と張り
合わせ、電極端子１０ａ、１０ｂ、１０ｃ、１１ａ、１
１ｂ、１１ｃ等を取り付け、熱処理して接合する。この
ようにして得られたウエハプレートの誘電体層の厚みや
外周寸法等を加工して整え、８インチサイズウエハ用の
ウエハ加熱保持用静電チャック製品を得た。

【００３３】なお、この製品のウエハプレート厚みは５
ｍｍ、重量は６００ｇであった。このウエハ加熱保持用
静電チャックでは２００Ｖの交流電流が双極電極の高低
圧両電極１０、１１に流され、両電極１０、１１が共に
ウエハ加熱用発熱体を兼用するように構成されている。
この静電チャックを用いてウエハ加熱試験及び吸着力試
験を行ったところ、昇温速度１５０℃／ｍｉｎで設定温
度６００℃まで昇温したところ、温度６００℃±５℃の
面内温度均一性と、直流電圧として±０．５ｋｖの電圧
印加で３００ｇ／ｃｍ² の吸着力を達成できた。

【００３４】「比較例１」図４に示した電極１９、２０
と発熱体２１とが中間セラミックス層１７を介して２層
構造に形成されているウエハ加熱保持用静電チャックを
下記の方法で作成した。まず、ＡｌＮセラミックス製誘
電体層１６に図４の符号１９，２０で示した静電チャッ
ク双極電極のパターンを、スクリーン印刷により、タン
グステン（Ｗ）金属ペーストを用いて所定の膜厚になる
ように印刷する。次いで、ＡｌＮセラミックス製中間層
１７に発熱体２１を、スクリーン印刷により、タングス
テン（Ｗ）金属ペーストを用いて所定の膜厚になるよう
に印刷する。これにセラミックス接着剤を塗布し、ペー
ストの樹脂分を不活性雰囲気中熱処理により除去した
後、ＡｌＮセラミックス製のベース１８と張り合わせ、
電極端子１９ａ、２０ａ、２１ａ、２１ｂ等を取り付
け、熱処理して接合する。このようにして得られたウエ
ハプレートの誘電体層の厚みや外周寸法等を加工して整
え、８インチサイズウエハ用の従来型のウエハ加熱保持
用静電チャックを得た。

【００３５】なお、この製品のウエハプレート厚みは７
ｍｍ、重量は８５０ｇであった。この装置で、２００Ｖ
の交流電流を流し、静電チャックを用いてウエハ加熱試
験及び吸着力試験を行ったところ昇温速度３０℃／ｍｉ
ｎで設定温度６００℃まで昇温したところ、温度６００
℃±３０℃の面内温度均一性と、直流電圧として±０．
５ｋｖの電圧印加で３００ｇ／ｃｍ² の吸着力を得た。

【００３６】「比較例２」図５に示した静電チャック装
置とウエハ加熱装置を重ねた装置を下記の方法で作成し
た。この装置は、図５（ｂ）から明らかなように、誘電
体層２５、双極電極２９，３０、静電チャックのベース
２６が順に積層された静電チャック装置とヒーターカバ
ー層２７、発熱体３１、発熱体のベース層２８が順に積
層されたウエハ加熱装置とからなり、静電チャック装置
とウエハ加熱装置の二つの装置を単に重ねた構造となっ
ている。また、ウエハ加熱装置には上に乗っている静電
チャック装置の電極に接続する配線を通す貫通口が設け
られている。なお、図５の中、３２、３３は直流電源を
示し、２９ａ、３０ａはその電極端子を示している。ま
た、３４は交流電源を示し、３１ａ、３１ｂはその電極
端子を示している。

【００３７】まず、ＡｌＮセラミック製誘電体層２５に
図５の符号２９，３０で示した静電チャック電極のパタ
ーンをスクリーン印刷によりタングステン（Ｗ）金属ペ
ーストを用いて所定の膜厚になるように印刷する。次い
で、ＡｌＮセラミック製ヒーターカバー層２７に発熱体
３１を、スクリーン印刷により、タングステン（Ｗ）金
属ペーストを用いて所定の膜厚になるように印刷する。
これらの印刷面に夫々セラミック接着剤を塗布し、ペー
ストの樹脂分を不活性雰囲気中熱処理により除去した
後、ＡｌＮセラミック製静電チャックベース２６とヒー
ターベース２８に夫々張り合わせ、電極端子２９ａ、３
０ａ、３１ａ、３１ｂ等を取り付け、熱処理して接合す
る。

【００３８】このようにして得られたプレートの誘電体
層の厚みや外周寸法等を加工して整え、静電チャック装
置とウエハ加熱装置を単に重ねた装置を得た。この８イ
ンチサイズウエハ用の加熱ヒーター装置と静電チャック
装置を重ねた装置の総厚みは１２ｍｍ、総重量は１４５
０ｇであった。この装置でこの２００Ｖの交流電流を流
し、ウエハ加熱試験及び吸着力試験を行ったところ昇温
速度１０℃／ｍｉｎで設定温度６００℃まで昇温したと
ころ、温度６００℃±３０℃の面内温度均一性と、直流
電圧として±０．５ｋｖの電圧印加で３００ｇ／ｃｍ²
の吸着力が得られた。

【００３９】以上のように、実施例品は、比較例品に比
べて装置の総厚みを薄く、総重量を軽いことが認められ
た。また、実施例品は、比較例品に比べて昇温速度が速
く、面内温度均一性が認められた。また、電極が発熱体
を兼用しているにもかかわらず、比較例品と同等の高い
吸着力が得られた。

【００４０】

【発明の効果】本発明にかかるウエハ加熱保持用静電チ
ャックによれば、上記した構成により、ウエハを平坦保
持するための高い吸着力（静電チャック力）が得られる
と共にその制御が容易で、かつウエハの加熱を温度ムラ
なく適正に達成でき、しかも薄く、軽量に構成すること
ができる。また、操業に要する消費電力が少なく経済的
であり、またその製造が容易で製品歩留まり率が良好で
あるという利点を有する。このため、特に、半導体製造
におけるウエハのエッチング、ＣＶＤ，その他のウエハ
処理工程において、ウエハの加熱．保持用チャックとし
て好適に使用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明のウエハ加熱保持用静電チャッ
クの一実施形態を示す図であって、（ａ）はその平面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＡ−Ａ断面図である。

【図２】図２は、本発明の静電チャックの第２の実施形
態を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＢ−Ｂ断面図である。

【図３】図３は、本発明の静電チャックの第３の実施形
態を示す図である。

【図４】図４は、従来のウエハ加熱保持用静電チャック
を示す図であって、（ａ）はその平面図、（ｂ）は
（ａ）におけるＣ−Ｃ断面図である。

【図５】図５は、静電チャック装置とウエハ加熱装置を
重ね合わせた装置を示す図であって、（ａ）はその平面
図、（ｂ）は（ａ）におけるＤ−Ｄ断面図である。

【符号の説明】１誘電体層２ベース３双極電極（低電圧側）４双極電極（高電圧側）５直流電源６直流電源７交流電源８誘電体層９ベース１０双極電極（低電圧側）１１双極電極（高電圧側）１２直流電源１３直流電源１４交流電源Ｐ１双極電極パタ−ンＰ２双極電極パタ−ンＳ静電チャック部兼加熱部

フロントページの続き (72)発明者佐野幸司東京都新宿区西新宿１丁目26番２号東芝セラミックス株式会社内 (72)発明者藤田光広神奈川県秦野市曽屋30番地東芝セラミックス株式会社秦野工場内Ｆターム(参考） 5F004 AA01 BB12 BB22 BB26 BB29 BD04 5F031 CA02 HA02 HA10 HA17 HA18 HA19 HA37 MA28 MA32 5F045 BB01 EK08 EK09 EM05 GB05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハを平坦保持するための双極型の静
電チャック部と該ウエハを交流電源を用いて加熱するた
めの加熱部とをウエハプレートに備えたウエハ加熱保持
用静電チャックにおいて、前記静電チャック部における双極電極の一方又は両方
が、前記加熱部の発熱体を兼ねることを特徴とするウエ
ハ加熱保持用静電チャック。
【請求項２】前記ウエハプレートの厚さが５ｍｍ以下
であることを特徴とする請求項１に記載されたウエハ加
熱保持用静電チャック。
【請求項３】前記ウエハプレートが、窒化アルミニウ
ムセラミックスを主構成基材としてなることを特徴とす
る請求項１または請求項２に記載されたウエハ加熱保持
用静電チャック。
【請求項４】前記静電チャック部における双極電極に
対して、直流電圧として±０．１〜±１０ｋｖの電圧が
印加されると共に、双極電極の一方又は両方に対して、
交流が通電されることを特徴とする請求項１乃至請求項
３のいずれかに記載されたウエハ加熱保持用静電チャッ
ク。