JP2000332090A

JP2000332090A - 静電チャックおよびその製造方法

Info

Publication number: JP2000332090A
Application number: JP13706599A
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: 1999-05-18
Filing date: 1999-05-18
Publication date: 2000-11-30

Abstract

(57)【要約】【課題】比較的低い印加電圧で比較的高い吸着力を示
し、好ましい放熱性を有し、さらに比較的低いコストで
製造できる静電チャックを提供する。【解決手段】静電チャックは、物体を静電気力により
吸着するための面１ｂを有する板状体１と、板状体１に
電界を印加するための内部電極２とを備える。板状体１
は、電気絶縁性セラミックス材料の焼結体中に該セラミ
ックス材料を焼結できる温度より高い融点を有する金属
が分散された複合材料からなる。複合材料のためのセラ
ミックス材料として窒化アルミニウムを用いることがで
き、金属としてタングステンまたはモリブデンを用いる
ことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、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、たとえば図３に示すよ
うに、基材１０１に支持される電極１０２上に誘電体層
１０１ａを設け、誘電体層１０１ａに覆われた電極１０
２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１０３を吸着保持する装置である。

【０００３】特開平５−３６８１９号公報は、窒化珪
素、窒化アルミニウムなどの窒化物を主成分とするセラ
ミック板状体と、その中に設けられる内部電極とを備え
る静電チャックを開示する。このセラミック板状体の表
面に物体を吸着するための面が形成される。同公報によ
れば、漏れ電流を小さくし、機械的強度を向上するた
め、窒化物セラミックスが用いられている。

【０００４】特開平７−２２６４３１号公報は、静電チ
ャックの吸着面を形成する絶縁層を、少なくとも室温〜
６００℃における体積固有抵抗が１×１０⁸〜１×１０
¹³Ω−ｃｍの窒化アルミニウムで構成することを開示す
る。この絶縁層は、ＰＶＤ、ＣＶＤ等の蒸着法により形
成される。同公報は、窒化アルミニウムの蒸着膜を用い
ることにより、吸着力の温度依存性を小さくし、室温か
ら６００℃の広い温度範囲において安定した吸着力が得
られることを開示する。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】ウェーハのエッチング
処理等において処理面の均質性や処理の再現性を向上さ
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。また、ウェーハの処理
工程で、ウェーハ全体にわたって、所定の比較的低い温
度が顕著な温度分布なく保持されることが望まれる。

【０００６】特開平７−２２６４３１号公報に開示され
るような、ＣＶＤ等の蒸着により形成された窒化アルミ
ニウムは、一般的に熱伝導性が低い。したがって、蒸着
された窒化アルミニウムを絶縁層として有する静電チャ
ックをウェーハのエッチング処理等に用いた場合、処理
面の均一性や処理の再現性が低くなる恐れがある。ま
た、窒化アルミニウムの蒸着膜は、生産性が悪い上に、
製造コストが嵩むという問題を有している。

【０００７】特開平５−３６８１９号公報に開示される
ような窒化物の焼結体は、比較的高い熱伝導性を有し、
均熱および放熱に寄与する。しかし、同公報によれば、
５００Ｖの印加電圧において、ＡｌＮ焼結体を用いた静
電チャックは、３０ｇ／ｃｍ ²程度の吸着力を示し、Ｓ
ｉ₃Ｎ₄焼結体を用いた静電チャックは、１５ｇ／ｃｍ²
程度の吸着力を示している。これらの吸着力は、それほ
ど高いといえない。同公報にも示されるように、一般的
に、印加電圧を上げることにより吸着力を高めることが
できる。しかし、印加電圧は、静電チャックの寿命を決
める大きな要因となっているので、できる限り低い電圧
で、必要な高い吸着力が得られることが望ましい。この
点において、先行技術は必ずしも十分とはいえない。

【０００８】静電チャックを構成するセラミックス中に
炭素を添加することにより、体積固有抵抗値を調整し、
吸着力を向上させることができる。しかし、炭素が添加
されたセラミックスを製造する場合、焼結工程において
炭素が揮発し、得られる焼結体の内部に気孔が残留す
る。これは、密度の低下に伴う絶縁耐圧の劣化、誘電率
の低下、量産時の特性のばらつきなどの原因となる。Ａ
ｌＮの焼結法では、一般に、Ｙ₂Ｏ₃やＣａＯ等の焼結助
剤と、ＡｌＮ原料中のＡｌ₂Ｏ₃成分（不純物酸素成分）
との反応により生成する液相を利用する。しかし、焼結
前の前駆体中に比較的多量の炭素（約０．５％以上）が
存在すると、液相生成に必要であるＡｌ₂Ｏ₃が還元され
るため、組成ずれが生じ、液相量が不足して焼結阻害が
起こる。このことも、密度の低下に伴う絶縁耐圧の劣
化、誘電率の低下、量産時の特性のばらつきなどの原因
となる。

【０００９】本発明の目的は、上述した問題点を解決
し、比較的低い印加電圧で比較的高い吸着力を示し、好
ましい放熱性を有し、さらに比較的低いコストで製造で
きる静電チャックを提供することである。

【００１０】また、本発明の目的は、そのような静電チ
ャックを製造する方法を提供することである。

【００１１】

【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、物体を静電気力により吸着するための面を有する
部材と、該部材に電界を印加するための電極とを備える
静電チャックであって、該部材が、電気絶縁性セラミッ
クス材料の焼結体中に該セラミックス材料を焼結できる
温度より高い融点を有する金属が分散された複合材料か
らなることを特徴とする。

【００１２】本発明による静電チャックにおいて、複合
材料における金属の含有量は、１５体積％以下であるこ
とが好ましい。また、複合材料中の金属は、モリブデン
およびタングステンよりなる群から選ばれた少なくとも
一つであることが好ましい。

【００１３】本発明による静電チャックの製造方法は、
電気絶縁性セラミックス材料の粉末と、該セラミックス
材料を焼結できる温度より高い融点を有する金属、およ
び該金属の化合物であって該セラミックス材料を焼結で
きる条件下で該金属に転換することができる材料よりな
る群から選ばれた少なくとも一つの粉末とを主成分とす
る成形体を調製する工程と、該成形体を焼成することに
より、セラミックスの焼結体中に金属が分散された複合
材料からなる部材を得る工程とを備える。

【００１４】

【発明の実施の形態】物体に対する静電チャックの吸着
力を高めるには、電極と吸着すべき物体との間に存在す
る絶縁体の誘電率を高めることが有効である。一方、一
般に、該絶縁体の体積抵抗が１０¹²Ω・ｃｍ以下の場
合、絶縁体表面と吸着すべき物体との空隙に高電界が生
じるジョンソン・ラーベック効果が支配的になり、吸着
力が飛躍的に高まる。本発明者らは、比較的高い誘電率
を有し、しかも比較的高い吸着力をもたらすことのでき
る適当な体積抵抗を示す材料を見出すため研究を行なっ
た。種々のセラミックス材料を調製し、その電気特性を
評価および解析した結果、窒化アルミニウム、酸化アル
ミニウムなどのセラミックス中に、タングステン、モリ
ブデン等の融点の高い金属の粒子、好ましくはたとえば
５μｍ以下の微細な粒子、が分散した組織を有する複合
材料では、該粒子が見掛け上誘電率の非常に高い双極子
として振る舞うため、該複合材料全体の実効体積抵抗は
１０¹²Ω・ｃｍ以下となり、しかも該複合材料は、比較
的高い誘電率を有することが見出された。また、そのよ
うな複合材料上に発生する静電吸着力は、比較的高いも
のであった。これらの発見に基づき本発明が成された。

【００１５】本発明による静電チャックにおいて、吸着
面を形成する部材は、電気絶縁性セラミックス材料の焼
結体中に該セラミックス材料を焼結できる温度より高い
融点を有する金属が分散された複合材料からなる。該部
材の形状は、通常、板状、シート状、フィルム状等であ
る。静電気力を発生させるための電圧が印加される電極
は、該部材の内部に設けてもよいし、該部材上に設けて
もよい。

【００１６】複合材料において、電気絶縁性セラミック
ス材料は一般にマトリックス相を構成し、金属は一般に
分散相を構成する。複合材料は、通常、電気絶縁性セラ
ミックス材料の焼結体と、その中に分散された金属とか
らなる。複合材料は、固相焼結組織を有してもよいし、
液相焼結組織を有してもよいし、その他の焼結組織を有
してもよい。複合材料中の金属は、粒子、または、セラ
ミックス材料間組織として存在することができる。

【００１７】複合材料におけるセラミックス材料の焼結
体は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウ
ム、酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素、
酸化イットリウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウ
ム、窒化硼素などを主成分とする焼結体とすることがで
きる。焼結体は、必要に応じて焼結助剤などの添加物を
含有してもよい。窒化アルミニウムを主成分とする焼結
体は、熱伝導性に優れるため、より好ましい材料であ
る。

【００１８】複合材料における金属は、セラミックス材
料を焼結できる温度よりも高い融点を有するものであ
る。金属は、セラミックスと混合され、同時に焼結され
るため、当該金属は、通常、セラミックスを焼結させる
ことのできる１５００℃以上の温度域で溶融しないこと
が好ましい。すなわち、１５００℃を超える融点を有す
ることが好ましい。そのような金属は、高融点金属（re
fractory metals）から選ぶことができる。高融点金属
は、一般に、Ｖａ族のＶ、Ｎｂ、Ｔａ、およびＶＩａ族
のＣｒ、Ｍｏ、Ｗの遷移金属を含む。また、高融点金属
は、ＩＶａ族のＴｉ、Ｚｒ、Ｈｆの高温相を含み得る。
タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）またはそれら
の組合わせは、より好ましい金属材料である。

【００１９】複合材料中の金属の合計含有量は、１５体
積％以下が好ましく、その含有量の範囲は、１〜１５体
積％が好ましく、４〜１５体積％がより好ましい。金属
の含有量が１５体積％を超えると、分散させたタングス
テンやモリブデン等の金属粒子が接触する確率が高くな
り、電気絶縁性が失われたり、複合材料を緻密に焼結す
ることが困難になることがある。複合材料中で、金属が
粒子形状で存在する場合、金属の平均粒径は、５μｍ以
下が好ましく、０．１〜５μｍの範囲が好ましく、０．
１〜２μｍの範囲がより好ましい。

【００２０】本発明において複合材料は、室温、または
静電チャックの通常の使用温度において誘電体または絶
縁体である。複合材料は、室温または２５℃において１
０¹²Ω・ｃｍ以下の体積抵抗を有することが好ましく、
１０⁹〜１０¹²Ω・ｃｍの範囲の体積抵抗を有すること
が好ましく、１０⁹〜１０¹⁰Ω・ｃｍの範囲の体積抵抗
を有することがより好ましい。

【００２１】後に示すように、本発明による静電チャッ
クは、５００Ｖの印加電圧に対し、５０ｇｆ／ｃｍ²を
超える高い吸着力を示すことができる。同時に、ＷやＭ
ｏ等の金属は、熱伝導性に優れるため、窒化アルミニウ
ムなどの比較的高い熱伝導性を有するセラミックス材料
と複合化した場合、高い熱伝導性を有し、しかも均熱性
および放熱性に極めて優れた複合材料が得られる。この
ような複合材料は、均熱特性および放熱特性に特に優れ
た静電チャックをもたらす。また、酸化アルミニウムな
どの比較的熱伝導性の低いセラミックス材料と、金属と
を複合化する場合、複合材料は、セラミックス材料より
高い熱伝導性をもたらし、均熱特性や放熱特性の改善を
もたらす。

【００２２】さらに、セラミックス材料と複合化される
Ｗ、Ｍｏ等の金属は、高温においても蒸気圧が低く、焼
結中に揮発することがない。したがって、本発明によれ
ば、体積抵抗が低下した緻密な焼結体を得ることができ
る。金属は、焼結後も導電体として残留し、セラミック
ス材料の焼結体中に分散しているため、焼結体の実効誘
電率は向上し、静電チャックの吸着力は高められる。金
属材料は、ＡｌＮ等のセラミック主成分や焼結助剤と反
応しないため、焼結阻害の原因にならない。

【００２３】本発明において、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。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。複合材料
からなる部材の中または上に設けられる電極を、タング
ステン、モリブデン等の複合材料中に含有される金属と
同じ金属で形成する場合、該部材と電極との間の親和性
が向上する。この場合、焼結中にセラミックスから電極
が剥離したり、静電チャックを使用する際の熱サイクル
によって割れが生じたりすることがさらに抑制される。
また電極を、タングステン、モリブデン等の高融点金属
またはそれらの組合せからなるマトリックス中にセラミ
ックス粒子が分散された組織を有する導電性複合材料か
ら構成してもよい。

【００２４】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、複合材料からなる板
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
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３が設けられる。配線部３は、内
部電極２から表面１ｂに対向する裏面１ｃまで延びてい
る。必要に応じて、裏面１ｃ上には、配線部３と接続さ
れる端子４が設けられる。図１に示すような構造物は、
アルミニウムなどからなるベース部に固定することがで
きる。

【００２５】本発明において必要に応じて板状体の内部
に設けられる配線部は、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
なる群より選ばれる材料から好ましく形成されるが、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。一方、配線部は、上述したような導
電性複合材料から構成してもよい。板状体の裏面に必要
に応じて設けられる端子は、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。端子は、通常、板状体の焼結の後に形
成されるため、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）などの低融点金
属から構成されてもよい。板状体との密着性を向上させ
るため、端子は、ガラス成分等のセラミックス成分を含
有してもよい。

【００２６】本発明による静電チャックは、材料粉末の
混合、混合物の成形、および成形体の焼成を経て製造す
ることができる。電極は、焼成の前に成形体の上または
中に形成してもよいし、焼成によって得られる焼結体上
に形成してもよい。

【００２７】混合工程において、電気絶縁性セラミック
ス材料の粉末と、該セラミックス材料を焼結できる温度
より高い融点を有する金属、および該金属の化合物であ
って該セラミックス材料を焼結できる条件下で該金属に
転換することができる材料よりなる群から選ばれた少な
くとも一つの粉末とが混合される。金属には、上述した
ようなタングステン、モリブデンなどの高融点金属を用
いることができる。また、焼結条件下で金属に転換でき
る金属化合物には、たとえば、酸化タングステン、酸化
モリブデン等の高融点金属の酸化物、タングステン酸、
タングステン酸カルシウム等のタングステン酸塩、モリ
ブデン酸、モリブデン酸カルシウム等のモリブデン酸塩
などを用いることができる。原料の安全性の観点から、
高融点金属の酸化物は、好ましい材料である。金属また
は金属化合物の粉末の平均粒径は、５μｍ以下が好まし
く、０．１〜５μｍの範囲が好ましく、０．１〜２μｍ
の範囲がより好ましい。電気絶縁性セラミックス材料に
は、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウム、
酸化マグネシウム、酸化ジルコニウム、酸化珪素、酸化
イットリウム、酸化イッテルビウム、酸化セリウム、窒
化硼素などのセラミック主成分、および必要に応じて焼
結助剤などの焼結体形成に必要な材料が用いられる。セ
ラミック材料の粉末の平均粒径は、０．５〜５μｍの範
囲が好ましい。混合工程では、必要に応じて、バインダ
ー、溶剤等が粉末に添加される。得られた混合物は、テ
ープ成形、乾式プレス、静水圧プレス等のプレス成形な
どの所望の方法により成形される。このようにして、セ
ラミックス材料の粉末と、金属または焼結条件下で金属
に転換される金属化合物の粉末とを主成分とする成形体
が得られる。このような成形体を焼成することにより、
上記複合材料からなる部材が得られる。焼成工程は、常
圧下または加圧しながら窒素等の不活性雰囲気下、また
は還元性雰囲気下で行なうことができる。焼結体を得る
ための加熱温度は、たとえば、１５００〜２０００℃で
ある。材料に応じて適当な範囲の加熱温度が使用され
る。配合された金属化合物は、このような焼成条件下に
おいて金属に転換される。

【００２８】上記成形体の調製工程において、電極層と
なり得る部分を設けることができる。たとえば、内部電
極を得る場合、導電材料を粉末成形体と粉末成形体との
間に挟み、プレス成形等により導電材料の層が内部に配
置された成形体を得、これを焼成して、内部電極を有す
る焼結部材を得ることができる。得られた焼結体を研
削、研磨等の方法によって所望の形状に加工した後、内
部に埋設された電極と電圧印加用端子とを接続し、アル
ミニウムなどからなるベース部に焼結部材を固定して静
電チャックを得ることができる。

【００２９】また、上記成形体の調製工程において電極
となり得る部分を設けることなく、得られた成形体を焼
成し、次いで、得られた焼結体の表面にタングステン、
モリブデン、銅、銀、パラジウムなどを主成分とする電
極層を形成してもよい。必要に応じて焼き付けを行った
後、電極層を挟んで、焼結体に、電極層を形成していな
い他の焼結体または他のアルミナ焼結体などを接合して
もよい。このようにして、内部電極層を有する焼結体の
積層体を得ることができる。

【００３０】上述した成形体は、グリーンシートまたは
グリーンシートの積層体であってもよい。図２に、グリ
ーンシートを用いる本発明による製造方法の一例を示
す。まず、図２（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３１ａ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、たと
えばセラミックス粉末、および金属粉末または金属化合
物粉末を有機結合剤、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。セラミックス粉末として上述
したものを用いることができる。たとえば、窒化アルミ
ニウム焼結体を生成させるための材料（窒化アルミニウ
ム粉末および焼結助剤）、窒化ケイ素焼結体を生成させ
るための材料（窒化ケイ素粉末および焼結助剤）、炭化
ケイ素焼結体を生成させるための材料（炭化ケイ素粉末
および必要な焼結助剤）、アルミナ焼結体を生成させる
ための材料（アルミナ粉末および必要に応じて焼結助
剤）等が好ましく用いられる。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。金属粉末または金属化合物粉末も、上
述したものを用いることができる。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。グリーンシートの厚みは、たとえば５０〜５００μ
ｍとすることができる。

【００３１】次に、図２（ｂ）に示されるように、グリ
ーンシート３１ａ上には、タングステン、モリブデン等
の導電材料を主成分とする電極材料層３２が所定のパタ
ーンで形成される。さらに必要に応じてグリーンシート
３１ａには、貫通孔が形成され、貫通孔には配線用材料
３３ａが充填される。電極材料層３２と配線用材料３３
ａとは接触している。電極材料層３２は、タングステン
粉末、モリブデン粉末またはそれらの組合せ等の導電材
料、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３１ａ上に塗布することにより形成することができ
る。グリーンシート３１ａの貫通孔に充填される配線用
材料３３ａも、タングステン、モリブデンまたはそれら
の組合せ等の導電材料を主成分とする材料とすることが
できる。そのような材料は、上述したようなペーストと
することができる。配線用材料３３ａの組成は、電極材
料層３２の組成と同一であってもよいし、異なっていて
もよい。

【００３２】次に、図２（ｃ）に示すように、電極材料
層３２とともに複数枚のグリーンシート３１ａ、３１
ｂ、３１ｃ、３１ｄおよび３１ｅを重ね合わせる。電極
材料層３２は、グリーンシート３１ａとグリーンシート
３１ｂとの間に挟み込まれる。電極材料層３２を覆うた
めのグリーンシート３１ｂは、電極材料または配線材料
を有していない。一方、必要に応じて所望の長さの配線
部を得るため、貫通孔が設けられかつその中に配線用材
料が充填されたグリーンシートが１枚またはそれ以上積
層される。図においては、グリーンシート３１ａの下
に、導電材料３３ｃが充填されたグリーンシート３１
ｃ、導電材料３３ｄが充填されたグリーンシート３１ｄ
および導電材料３３ｅが充填されたグリーンシート３１
ｅが重ねられている。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、グリーンシートの枚数
は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。

【００３３】電極材料層３２とともに重ね合わされたグ
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５０〜１５０ｋｇｆ／ｃｍ²である。

【００３４】図２（ｄ）は、熱圧着により得られた積層
体を示している。積層体３０において、内部には電極材
料層３２およびそれに接続される配線材料層３３が設け
られる。

【００３５】次に、得られた積層体を焼成する。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。図２（ｅ）に示すように、金属が
分散されたセラミックス焼結体からなる板状体３１′の
内部には、電極３２′およびそれに接続される配線部３
３′が設けられる。次に、必要に応じて図２（ｆ）に示
すように、配線部３３′を露出させた部分に、端子３４
を形成する。端子３４は、板状体３１′の裏面上に形成
される。端子３４は、配線部３３′と接続されており、
端子３４に電圧を印加すれば、電極３２′に所定の電位
をもたらすことができる。端子３４は、板状体３１′と
の密着性に優れた適当な材料から形成することができ
る。端子３４は、たとえば金属系ペーストをスクリーン
印刷法により所定のパターンで塗布することにより形成
することができる。端子３４は、電極３２′または配線
部３３′と同様の組成を有してもよいし、銅、銀などの
低融点金属を含有してもよい。セラミックスの板状体３
１′との密着性を向上させるため、端子３４にガラス成
分を添加してもよい。

【００３６】

【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４重量％
および酸化イットリウム粉末２重量％を添加した後、酸
化タングステン粉末（平均粒径約１μｍ）もしくはタン
グステン粉末（平均粒径約１μｍ）、または酸化モリブ
デン粉末（平均粒径約１μｍ）もしくはモリブデン粉末
（平均粒径約１μｍ）をさらに添加した。最終的に得ら
れる複合材料中のタングステンまたはモリブデンの量が
表１に示すとおりとなるよう、添加量を調整した。さら
に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２００μｍであった。ま
た、同様の方法で、酸化アルミニウム（平均粒径約０．
５μｍ）、および三酸化タングステンまたはタングステ
ンを主成分とするグリーンシートを作製した。

【００３７】一方、市販のタングステン粉末とビヒクル
と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
印刷法により所定のパターンで塗布した。また、グリー
ンシートに貫通孔を形成し、その中に導電ペーストを印
刷法によって充填した。このようにして、内部電極用の
導電ペーストを塗布したグリーンシート、貫通孔に導電
ペーストを充填したグリーンシートおよび導電ペースト
を塗布していないグリーンシートを準備し、図２に示す
ような工程に従って重ね合わせた。なお、重ね合わせた
グリーンシートの枚数は２６枚であった。このうち１枚
のグリーンシートに内部電極および配線を形成するため
導電ペーストを付与し、２３枚のグリーンシートに配線
を形成するため導電ペーストを付与した。次いで、重ね
合わせたものを熱プレスし、一体化した積層体を得た。
熱プレスにおいて材料の平均温度は１００℃であり、圧
力は１００ｋｇｆ／ｃｍ2 であった。

【００３８】得られた積層体を窒素雰囲気中１０００℃
で熱処理してバインダーを除去し、次いで１７００℃の
温度で焼成し、円板上の焼結体を得た。焼成により、窒
化アルミニウム焼結体または酸化アルミニウム焼結体中
にタングステンまたはモリブデンが分散された複合材料
が得られた。用いた酸化タングステンまたは酸化モリブ
デンは、焼結工程においてタングステンまたはモリブデ
ンに転換された。次に、焼結体を所定の形状に機械加工
した。そして、図２に示すように、焼結体上に市販の銅
ペーストをスクリーン印刷法によって塗布し、窒素雰囲
気中で熱処理することにより、端子を形成した。端子を
有する焼結体をアルミニウム製のベース部に固定して静
電チャックを得た。

【００３９】比較例としてタングステン材料またはモリ
ブデン材料を混合しないグリーンシートを作製し、上記
と同様にして静電チャックを作製した。

【００４０】得られた静電チャックの吸着力、ならびに
静電チャックを構成する焼結体の体積抵抗、誘電率およ
び熱伝導率を測定した。吸着力は、室温において、真空
中、印加電圧５００Ｖで、物体を吸着させて測定した。
熱伝導率は、レーザーフラッシュ法により測定した。結
果を表１に示す。

【００４１】焼結体中にタングステンまたはモリブデン
を含む試料番号１〜６の静電チャックでは、５０ｇｆ／
ｃｍ²以上の高い吸着力が得られ、また高い熱伝導性が
得られた。一方、焼結体中に金属を含まない試料番号７
および８の静電チャックでは吸着力が相対的に低かっ
た。焼結体中の金属含量がかなり高い試料番号９〜１１
では、絶縁性が失われたために吸着機能が損なわれた。

【００４２】

【表１】

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明は、体積抵
抗が適度に低く、熱伝導率が比較的高い複合材料を用い
るため、高い吸着力、ならびに良好な放熱性および均熱
性を示す静電チャックを提供する。本発明によれば、こ
のような特性を有する静電チャックを比較的低いコスト
で製造することができる。また本発明は、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。こ
のような本発明は、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より有用な静電チャックを提供
できる。

【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】（ａ）〜（ｆ）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３】静電チャックの機能を説明するための模式図で
ある。

【符号の説明】

１、３１′ 板状体２、３２′ 電極３、３３′ 配線部４、３４端子

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】物体を静電気力により吸着するための面
を有する部材と、前記部材に電界を印加するための電極
とを備える静電チャックであって、前記部材が、電気絶縁性セラミックス材料の焼結体中に
前記セラミックス材料を焼結できる温度より高い融点を
有する金属が分散された複合材料からなることを特徴と
する、静電チャック。
【請求項２】前記複合材料における前記金属の含有量
が、１５体積％以下であることを特徴とする、請求項１
に記載の静電チャック。
【請求項３】前記金属が、モリブデンおよびタングス
テンよりなる群から選ばれた少なくとも一つであること
を特徴とする、請求項１または２に記載の静電チャッ
ク。
【請求項４】電気絶縁性セラミックス材料の粉末と、
前記セラミックス材料を焼結できる温度より高い融点を
有する金属、および前記金属の化合物であって前記セラ
ミックス材料を焼結できる条件下で前記金属に転換する
ことができる材料よりなる群から選ばれた少なくとも一
つの粉末とを主成分とする成形体を調製する工程と、前記成形体を焼成することにより、前記セラミックスの
焼結体中に前記金属が分散された複合材料からなる部材
を得る工程とを備えることを特徴とする、静電チャック
の製造方法。