JP2001351970A - Electrostatic chuck - Google Patents

Electrostatic chuck

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JP2001351970A
JP2001351970A JP2000322988A JP2000322988A JP2001351970A JP 2001351970 A JP2001351970 A JP 2001351970A JP 2000322988 A JP2000322988 A JP 2000322988A JP 2000322988 A JP2000322988 A JP 2000322988A JP 2001351970 A JP2001351970 A JP 2001351970A
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resistance heating
heating element
electrostatic
ceramic
ceramic substrate
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Application number
JP2000322988A
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Japanese (ja)
Inventor
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
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Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck, capable of assuring insulation between resistance heating elements, even at a high temperature and preventing occurrence of a short circuit between electrostatic electrodes via the resistance heating element. SOLUTION: In the electrostatic chuck comprising a resistance heating element provided on a ceramic board, electrostatic electrodes formed on the board and a ceramic dielectric film provided integrally on the electrodes, the element is provided on a side face opposite to the surface of the board, having the ceramic dielectric film provided on the board.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】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、抵抗発熱
体を有し、加熱時における温度均一性に優れる静電チャ
ックに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck mainly used in the semiconductor industry, and more particularly to an electrostatic chuck having a resistance heating element and having excellent temperature uniformity during heating.

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

【0002】[0002]

【従来の技術】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
エハを作製した後、このシリコンウエハに複数の集積回
路等を形成することにより製造される。
2. Description of the Related Art Semiconductors are extremely important products required in various industries.
The silicon wafer is manufactured by slicing a silicon single crystal to a predetermined thickness to produce a silicon wafer, and then forming a plurality of integrated circuits and the like on the silicon wafer.

【0003】この半導体チップの製造工程においては、
シリコンウエハ等の半導体ウエハを、種々の処理が可能
な装置の上に載置し、エッチング、CVD等の種々の処
理を施して、導体回路や素子等を形成する。
In the manufacturing process of this semiconductor chip,
A semiconductor wafer such as a silicon wafer is placed on an apparatus capable of performing various processes, and subjected to various processes such as etching and CVD to form a conductor circuit, an element, and the like.

【0004】この際、半導体ウエハは、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
体ウエハを吸着、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。
At this time, the semiconductor wafer needs to be firmly fixed to the device. For this reason, an electrostatic chuck provided with an electrostatic electrode for adsorbing and fixing a semiconductor wafer inside the apparatus is widely used.

【0005】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ックや窒化物セラミ
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ウエハがクーロン力に
よりセラミック基板に吸着されるようになっている。
Also, oxide ceramics such as alumina, nitride ceramics, and the like are used as materials for forming the electrostatic chuck. In the electrostatic chuck using such a ceramic, 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. The force is applied to the ceramic substrate.

【0006】また、熱CVD等を行う際等には、半導体
ウエ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。
Further, when performing thermal CVD or the like, the semiconductor wafer must be heated. Therefore, the electrostatic chuck is usually provided with a means for heating a ceramic substrate such as a resistance heating element. I have.

【0007】そして、半導体ウエハ等の被加熱物を加熱
する効率を向上させるため、また、耐腐食性を確保する
ため、その抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する手
段は、通常、被加熱物の近く、すなわちセラミック基板
の内部に設けられている。
In order to improve the efficiency of heating an object to be heated, such as a semiconductor wafer, and to ensure corrosion resistance, a means for heating a ceramic substrate such as a resistance heating element is generally provided by a heating means. , That is, inside the ceramic substrate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、抵抗発
熱体をセラミック基板内に設けた場合、この上に半導体
ウエハを載置して加熱しようとすると、高温動作中に静
電電極間でショートが発生し、チャック力が発生しない
という問題が発生した。
However, when a resistance heating element is provided in a ceramic substrate and a semiconductor wafer is placed on the ceramic heating element and heating is performed, a short circuit occurs between the electrostatic electrodes during high-temperature operation. However, there is a problem that no chucking force is generated.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】そこで、本発明者らは、
この問題について検討を行った結果、高温ではセラミッ
ク基板の体積抵抗率が低下する結果、抵抗発熱体を経由
してショートが発生することを突き止めた。
Means for Solving the Problems Accordingly, the present inventors have:
As a result of studying this problem, it was found that at a high temperature, the volume resistivity of the ceramic substrate was reduced, and as a result, a short circuit occurred via a resistance heating element.

【0010】そこで、本発明者らは、さらに検討を進
め、抵抗発熱体を、セラミック基板のセラミック誘電体
膜が設けられた面の反対側面(以下、底面という)に設
けることにより、高温においても抵抗発熱体間の絶縁を
確保することができ、これにより抵抗発熱体を経由して
静電電極間にショートが発生するの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。
Therefore, the present inventors have further studied and provided a resistance heating element on the side opposite to the surface of the ceramic substrate on which the ceramic dielectric film was provided (hereinafter referred to as the bottom surface), so that even at high temperatures, the resistance heating element was provided. It has been found that the insulation between the resistance heating elements can be ensured, thereby preventing a short circuit from occurring between the electrostatic electrodes via the resistance heating elements, thereby completing the present invention. .

【0011】即ち、本発明は、セラミック基板に抵抗発
熱体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、上記抵抗発熱体は、
セラミック基板の底面に設けられていることを特徴とす
る静電チャックである。
That is, the present invention is an electrostatic chuck in which a resistance heating element 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 resistance heating element,
An electrostatic chuck provided on a bottom surface of a ceramic substrate.

【0012】上記静電チャックによれば、抵抗発熱体が
セラミック基板の底面に設けられており、高温でも抵抗
の高い空気、雰囲気ガス、ガラス、樹脂などの絶縁物で
抵抗発熱体間の絶縁が確保されるため、抵抗発熱体を経
由する静電電極間のショートが発生するのを防止するこ
とができる。
According to the above-mentioned electrostatic chuck, the resistance heating element is provided on the bottom surface of the ceramic substrate, and insulation between the resistance heating elements is made of an insulating material having high resistance even at a high temperature, such as air, atmospheric gas, glass, or resin. Therefore, short circuit between the electrostatic electrodes via the resistance heating element can be prevented from occurring.

【0013】上記セラミック基板の厚さlと、セラミッ
ク基板とセラミック誘電体膜との厚さの合計Lとの比
(l/L)は、0.7≦l/L<1.0であることが望
ましい。l/Lが1.0では、セラミック誘電体膜が存
在しない状態となるため、半導体ウエハに電流が流れて
しまい、静電チャックとして機能せず、一方、l/Lが
0.7未満では、抵抗発熱体の温度のばらつきの影響を
受けてチャック力がばらつく場合がある。
The ratio (l / L) of the thickness l of the ceramic substrate to the total thickness L of the ceramic substrate and the ceramic dielectric film is 0.7 ≦ l / L <1.0. Is desirable. When 1 / L is 1.0, the ceramic dielectric film does not exist, so that a current flows through the semiconductor wafer and does not function as an electrostatic chuck. On the other hand, when 1 / L is less than 0.7, The chucking force may vary due to the influence of the temperature variation of the resistance heating element.

【0014】また、上記抵抗発熱体は、絶縁体で被覆さ
れていることが望ましい。抵抗発熱体間の絶縁を確実に
確保することができるからである。また、上記抵抗発熱
体は、トリミングにより抵抗値が調整されていることが
望ましい。例えば、レーザ光照射により抵抗発熱体にト
リミングを施し、溝や切欠を形成してその抵抗値を調整
することにより、半導体ウエハを載置して加熱する面
(以下、加熱面ともいう)の温度を均一にすることがで
き、半導体ウエハ等の均一な温度で加熱することができ
る。なお、上記抵抗発熱体の面積抵抗率は、0.1〜1
0Ω/□であることが望ましい。このような高い面積抵
抗率とすることにより、幅の広いパターン(パターン幅
1mm以上)にすることができ、印刷厚みのばらつきの
影響を小さくすることができるからである。
Preferably, the resistance heating element is coated with an insulator. This is because insulation between the resistance heating elements can be reliably ensured. It is desirable that the resistance value of the resistance heating element be adjusted by trimming. For example, by trimming the resistance heating element by laser light irradiation, forming a groove or notch and adjusting the resistance value, the temperature of the surface on which the semiconductor wafer is mounted and heated (hereinafter also referred to as a heating surface). Can be made uniform, and the semiconductor wafer or the like can be heated at a uniform temperature. The area resistivity of the resistance heating element is 0.1 to 1
Desirably, it is 0Ω / □. This is because by setting such a high sheet resistivity, a wide pattern (pattern width of 1 mm or more) can be obtained, and the influence of a variation in printing thickness can be reduced.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】図1は、本発明の静電チャックの
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に示した静電チャックの底面図であ
る。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an embodiment of the electrostatic chuck of the present invention, and FIG.
FIG. 3 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG. 1, and FIG. 3 is a bottom view of the electrostatic chuck shown in FIG. 1.

【0016】この静電チャック101では、円板形状の
セラミック基板1の表面に、半円弧状部2a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3aと櫛歯部3b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2bと櫛歯部3b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。
In this electrostatic chuck 101, a semicircular arc portion 2a and a comb tooth portion 2 are formed on the surface of a disc-shaped ceramic substrate 1.
b, and an electrostatic electrode layer composed of a chuck negative electrode electrostatic layer 3 also composed of a semicircular arc-shaped part 3a and a comb tooth part 3b, and a comb tooth part 2b and a comb tooth part 3b Are formed so as to cross each other, and a thin ceramic dielectric film 4 is formed on the ceramic substrate 1 including this electrostatic electrode layer.
Are formed.

【0017】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−
側とが接続され、直流電圧V2 が印加されるようになっ
ている。また、この静電チャック101上には、半導体
ウエハ9が載置され、接地されている。
The positive and negative chucking electrostatic layers 2 and 3 have a positive and negative DC power supply, respectively.
Is connected to the side, the DC voltage V 2 is adapted to be applied. The semiconductor wafer 9 is placed on the electrostatic chuck 101 and is grounded.

【0018】一方、セラミック基板1の底部には、半導
体ウエハ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6が接続、
固定され、電圧V1 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11とシリコンウエハ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12
が形成されている。
On the other hand, a resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 3 is provided at the bottom of the ceramic substrate 1 for controlling the temperature of the semiconductor wafer 9. External terminals 6 are connected to both ends of
The voltage V 1 is fixed and applied. Although not shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, this ceramic substrate 1 supports a bottomed hole 11 for inserting a temperature measuring element and a silicon wafer 9 and moves it up and down. Through hole 12 for inserting a lifter pin (not shown)
Are formed.

【0019】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V2 を印加すると、半導
体ウエハ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。
Then, when a DC voltage V 2 is applied between the chucking positive electrode electrostatic layer 2 and the chucking negative electrode electrostatic layer 3, the semiconductor wafer 9 moves between the chucking positive electrode electrostatic layer 2 and the chucking negative electrode electrostatic layer 3. It is adsorbed and fixed to the ceramic dielectric film 4 by an electrostatic action (Coulomb force).

【0020】本発明の静電チャックを構成するセラミッ
ク基板の直径は、200mmより大きいことが望まし
い。半導体ウエハの大型化に対処することができるから
である。なお、上記セラミック基板の直径は、300m
m以上であることが、さらに望ましい。次世代の半導体
ウエハに対処するためである。
The diameter of the ceramic substrate constituting the electrostatic chuck of the present invention is desirably larger than 200 mm. This is because it is possible to cope with an increase in the size of the semiconductor wafer. The diameter of the ceramic substrate is 300 m.
m is more desirable. This is for dealing with the next generation of semiconductor wafers.

【0021】上記セラミック基板は、その厚さが20m
m以下、その中でも10mm以下のものが望ましい。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。特に、厚さを10mm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、1〜5mmがさらに望ましい。加熱面の温度のば
らつきが小さくなるからである。
The ceramic substrate has a thickness of 20 m.
m or less, especially 10 mm or less. This is because, with the enlargement of the electrostatic chuck, the thickness is reduced to reduce the heat capacity thereof. In particular, by setting the thickness to 10 mm or less, the temperature lowering characteristics are improved. More preferably, the thickness of the ceramic substrate is 1 to 5 mm. This is because the variation in the temperature of the heating surface is reduced.

【0022】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、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。
The electrostatic chuck of the present invention has the above-described configuration, and has, for example, the embodiment as shown in FIGS. In the following, each member constituting the electrostatic chuck and other embodiments of the electrostatic chuck of the present invention will be sequentially described in detail.

【0023】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。
The ceramic dielectric film constituting the electrostatic chuck 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.

【0024】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、窒化アルミニウム、窒化ケイ
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、炭化ケイ素、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。
Examples of the nitride ceramic include metal nitride ceramics such as aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, and titanium nitride. Further, as the carbide ceramic, metal carbide ceramic,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples include tantalum carbide and tungsten carbide.

【0025】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、ジルコニア、コージ
ェライト、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い。
Examples of the oxide ceramic include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.

【0026】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180W/m・Kと最も高いからであ
る。
Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Also, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.

【0027】上記セラミック誘電体膜中には、0.1〜
20重量%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20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。
The ceramic dielectric film contains 0.1 to
Desirably, it contains 20% by weight of oxygen. 0.
If the amount is less than 1% by weight, the withstand voltage cannot be ensured. On the other hand, 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 / fall characteristics deteriorate.

【0028】上記窒化物セラミックや炭化物セラミック
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、イットリヤ(Y23 )、アルミナ(Al2
3 )、酸化ルビジウム(Rb2 O)、酸化リチウム(L
2 O)、炭酸カルシウム(CaCO3 )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
100重量部に対して、1〜20重量部が好ましい。
In order to make the above-mentioned nitride ceramic, carbide ceramic and the like contain oxygen, usually, these raw material powders are heated in the air or oxygen or mixed with a metal oxide for firing. Examples of the metal oxide include yttria (Y 2 O 3 ), alumina (Al 2 O 3 )
3 ), rubidium oxide (Rb 2 O), lithium oxide (L
i 2 O), and the like calcium carbonate (CaCO 3) it is. The addition amount of these metal oxides is preferably 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the nitride ceramic.

【0029】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500℃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。従っ
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。
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 (about 500 ° C.), it is desirable to add crystalline carbon. If it is not desired to lower the volume resistivity at high temperatures, It is desirable to add amorphous carbon. Therefore, in some cases, by adding both,
Both volume resistivity and thermal conductivity can be adjusted appropriately.

【0030】カーボンの結晶性は、ラマンスペクトルを
測定した際の1550cm-1付近と1333cm-1付近
のピークの大きさにより判断することができる。
The crystalline carbon may be determined by the size of the peak near 1550 cm -1 and near 1333 cm -1 when measured Raman spectrum.

【0031】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、5〜5000ppmが好まし
い。カーボンの含有量が5ppm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5000ppm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、100〜2000ppm
がより好ましい。
When carbon is contained in the ceramic dielectric film, the content is preferably 5 to 5000 ppm. When the content of carbon is less than 5 ppm, radiant heat is reduced, and it is difficult to conceal the electrostatic electrode. On the other hand, when the content of carbon exceeds 5000 ppm, densification and reduction in volume resistivity are suppressed. It will be difficult to do. The carbon content is 100 to 2000 ppm
Is more preferred.

【0032】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加し、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、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
ラファイトを粉砕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。
In order to make the carbon in the ceramic dielectric film amorphous, when a raw material powder, a resin or the like and a solvent are mixed to produce a molded body, the resin is hardly crystalline even when heated. Or a carbohydrate may be added, and the molded body may be degreased in an atmosphere containing less oxygen or a non-oxidizing atmosphere. Alternatively, amorphous carbon may be produced by heating a carbohydrate or a resin which tends to become amorphous by heating or the like, and then added. Further, when crystalline carbon is added, crystalline carbon black or graphite powder obtained by pulverizing graphite may be used. Further, since the acrylic resin binder has a different degree of decomposability depending on the acid value, it is possible to adjust the carbon amount and the crystallinity to some extent by changing the acid value.

【0033】上記セラミック誘電体膜の厚さは、50〜
10000μmであることが望ましい。上記セラミック
誘電体膜の厚さが50μm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、シリコンウエハを載
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、一方、上記セラミック誘電体膜の厚さが1
0000μmを超えると、シリコンウエハと静電電極と
の距離が遠くなるため、シリコンウエハを吸着する能力
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、50〜1500μmがより好ましい。
The thickness of the ceramic dielectric film is 50 to
Desirably, it is 10,000 μm. If the thickness of the ceramic dielectric film is less than 50 μm, a sufficient withstand voltage cannot be obtained because the film thickness is too small, and the dielectric breakdown of the ceramic dielectric film occurs when a silicon wafer is placed and adsorbed. In some cases, the thickness of the ceramic dielectric film is 1
If the thickness exceeds 0000 μm, the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode becomes long, so that the ability to adsorb the silicon wafer is reduced. The thickness of the ceramic dielectric film is more preferably 50 to 1500 μm.

【0034】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50μm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50μm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10μm以下がよ
り好ましい。
The porosity of the ceramic dielectric film is preferably 5% or less, and the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less. If the porosity exceeds 5%, the number of pores in the ceramic dielectric film increases, and the pore diameter becomes too large. As a result, the pores easily communicate with each other, and the ceramic dielectric having such a structure is used. This is because the withstand voltage of the film decreases. Further, when the pore diameter of the maximum pore exceeds 50 μm, 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 increases, so that the withstand voltage also decreases. Because. The porosity is more preferably 0 or 3% or less, and the pore diameter of the maximum pore is more preferably 0 or 10 μm or less.

【0035】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、SiCやBNなどの添加物で調整
する。SiCやBN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、2000〜50
00倍の倍率で表面を電子顕微鏡で10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、50ショットの平均を最大気孔の気孔径とす
る。
The porosity and the maximum pore diameter are adjusted by the pressurizing time, pressure, temperature, and additives such as SiC and BN during sintering. Since SiC and BN hinder sintering, pores can be introduced. For the measurement of the pore diameter of the maximum pore, five samples were prepared, the surface thereof was mirror-polished,
This is performed by photographing the surface at 10 places with an electron microscope at a magnification of 00 times. Then, the maximum pore diameter is selected from the photographed images, and the average of 50 shots is defined as the maximum pore diameter.

【0036】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。
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, calculate the true specific gravity from the weight and volume of the pulverized material, and calculate the porosity from the true specific gravity and the apparent specific gravity .

【0037】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、デチャックをスムーズに行うことができるからで
ある。
As described above, the reason that the ceramic dielectric film may have a certain amount of pores is that the presence of a certain amount of open pores on the surface of the ceramic dielectric film facilitates the dechucking. Because it can be done.

【0038】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
グステン、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。
Examples of the electrostatic electrode formed on the ceramic substrate include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and the like. The metal sintered body is preferably made of at least one selected from 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 be oxidized and have sufficient conductivity as electrodes.
As the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used.

【0039】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。
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。
The material of the ceramic substrate used in the electrostatic chuck of the present invention is, for example, nitride ceramic,
Examples thereof include carbide ceramics and oxide ceramics.
Examples of the nitride ceramic, the carbide ceramic, and the oxide ceramic include those described in the description of the ceramic dielectric film.

【0040】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミックや炭化物セラミックが望ましい。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。
Of these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are desirable. These are because they have high thermal conductivity and can satisfactorily transmit the heat generated by the resistance heating element.

【0041】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い。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180W/m・Kと最
も高いからである。
It is desirable that the ceramic dielectric film and the ceramic substrate are made of the same material. In this case, the green sheets produced by the same method are laminated and fired under the same conditions, whereby the green sheets can be easily produced. Also, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.

【0042】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、5〜5000ppm程度が
好ましい。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いてもよい。
The above ceramic substrate may contain carbon. Thereby, high radiant heat is obtained. The carbon content is preferably about 5 to 5000 ppm. The carbon may be crystalline such as graphite powder, or may be amorphous formed using a carbohydrate or resin that is likely to be amorphous,
Both crystalline and amorphous may be used.

【0043】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、0.1〜20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50μm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10μ
m以下がより好ましい。
It is preferable that 0.1 to 20% by weight of a metal oxide is contained in the ceramic such as a 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 μm or less. The porosity is more preferably 0 or 3% or less, and the maximum pore size is 0 or 10 μm.
m or less is more preferable.

【0044】また、セラミック基板が非酸化物セラミッ
クからなる場合、図5に示す静電チャック301のよう
に、セラミック基板1とセラミック誘電体膜4を覆う保
護層37を形成してもよい。その時、セラミック基板表
面の面粗度は、Ra≦20μmであることが望ましい。
なお、保護層37としては、酸化物、例えば、シリカ、
アルミナ、チタニア、ジルコニア等から選ばれる少なく
とも1種以上により形成されていることが望ましい。
When the ceramic substrate is made of a non-oxide ceramic, a protective layer 37 covering the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4 may be formed as in an electrostatic chuck 301 shown in FIG. At this time, the surface roughness of the ceramic substrate surface is desirably Ra ≦ 20 μm.
In addition, as the protective layer 37, an oxide, for example, silica,
It is desirable to be formed of at least one selected from alumina, titania, zirconia and the like.

【0045】保護層37を形成することにより、静電チ
ャック301に設けられた抵抗発熱体35を用いて半導
体ウエハ9を加熱する際の、半導体ウエハ9への鉄やイ
ットリウム等の熱拡散を防ぐことができる。そのため半
導体ウエハが汚染されることがない。
By forming the protective layer 37, when the semiconductor wafer 9 is heated by using the resistance heating element 35 provided on the electrostatic chuck 301, heat diffusion of iron, yttrium or the like to the semiconductor wafer 9 is prevented. be able to. Therefore, the semiconductor wafer is not contaminated.

【0046】図7および図8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7
に示す静電チャック20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22とチャック負極静
電層23が形成されており、図8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32a、32bとチャック負極静電層
33a、33bが形成されている。また、2枚の正極静
電層22a、22bおよび2枚のチャック負極静電層3
3a、33bは、それぞれ交差するように形成されてい
る。なお、静電チャックには、RF電極を設けておいて
もよい。また、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。
FIGS. 7 and 8 are horizontal sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
8 has a semicircular chuck positive electrode electrostatic layer 22 and a chuck negative electrode electrostatic layer 23 formed inside a ceramic substrate 1. In the electrostatic chuck shown in FIG. Inside are formed chuck positive electrostatic layers 32a and 32b and chuck negative electrostatic layers 33a and 33b each having a shape obtained by dividing a circle into four parts. Also, two positive electrode electrostatic layers 22a and 22b and two chuck negative electrode electrostatic layers 3
3a and 33b are formed to cross each other. Note that an RF electrode may be provided on the electrostatic chuck. In the case of forming an electrode in which a circular electrode or the like is divided, the number of divisions is not particularly limited, and may be five or more, and the shape is not limited to a sector.

【0047】本発明の静電チャックでは、図1に示した
ように、温度制御手段として抵抗発熱体がセラミック基
板の底面に設けられている。静電チャック上に載置した
シリコンウエハの加熱等を行いながら、CVD処理等を
行う必要があるからである。
In the electrostatic chuck of the present invention, as shown in FIG. 1, a resistance heating element is provided on the bottom surface of the ceramic substrate as temperature control means. This is because it is necessary to perform a CVD process or the like while heating the silicon wafer placed on the electrostatic chuck.

【0048】上記温度制御手段としては、図1に示した
抵抗発熱体5のほかに、熱電素子81とセラミック板8
2とからなるペルチェ素子8(図4参照)が挙げられ
る。また、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
い。
As the above-mentioned temperature control means, in addition to the resistance heating element 5 shown in FIG.
2 (see FIG. 4). In addition, the support container into which the electrostatic chuck is fitted may be provided with an outlet for a coolant such as air as a cooling means.

【0049】抵抗発熱体としては、図3に示したよう
に、一部が切断された同心円が隣り合う端部で接続され
一連の回路が構成されている抵抗発熱体5、または、図
10に示したように、外周部に屈曲線の繰り返しパター
ンの抵抗発熱体65aが形成され、内側に同心円状のパ
ターンの抵抗発熱体65b〜65dが形成されている抵
抗発熱体65等が挙げられる。ただし、抵抗発熱体のパ
ターンは、これらに限定されるものではなく、例えば、
円弧と屈曲線の組み合わせにより形成されるパターン、
渦巻き状のパターン等であってもよい。
As shown in FIG. 3, the resistance heating element 5 in which concentric circles partially cut are connected at adjacent ends to form a series of circuits, or FIG. As shown in the figure, a resistance heating element 65 and the like in which a resistance heating element 65a having a repeating pattern of bent lines is formed on the outer peripheral portion and resistance heating elements 65b to 65d having a concentric pattern are formed on the inside. However, the pattern of the resistance heating element is not limited to these, for example,
A pattern formed by a combination of arcs and bends,
A spiral pattern or the like may be used.

【0050】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。上記抵抗発熱体の面積抵抗率は、0.1
〜10Ω/□であることが望ましい。
Examples of the resistance heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and a metal wire. As the metal sintered body, at least one selected from tungsten and molybdenum is preferable. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat. The area resistivity of the resistance heating element is 0.1
It is desirable to be 10 Ω / □.

【0051】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−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。
The conductive ceramic may be at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum.
Seeds can be used. Further, when a resistance heating element is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, it is desirable to use a noble metal (gold, silver, palladium, platinum) or nickel as the metal sintered body. Specifically, 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.

【0052】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。
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. Although the reason why the metal oxide improves the adhesion between the ceramic substrate and the metal particles is not clear, the surface of the metal particles has a slight oxide film formed thereon, and the ceramic substrate is formed of an oxide. Of course, even in the case of a non-oxide ceramic, 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, so that the metal particles and the ceramic substrate adhere to each other.

【0053】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 23 )、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。
As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B Two OThree ), Al
At least one selected from Mina, Yttria and Titania
Species are preferred. These oxides have the resistance value of the resistance heating element.
Between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the
This is because adhesion can be improved.

【0054】上記金属酸化物は、金属粒子100重量部
に対して0.1重量部以上10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。
The content of the metal oxide is desirably from 0.1 to less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal particles. By using a metal oxide in this range,
This is because the resistance value does not become too large and the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate can be improved.

【0055】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素(B23 )、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50重量部が好ましい。
但し、これらの合計が100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。
The ratio of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania is such that when the total amount of metal oxide is 100 parts by weight, 10 parts by weight, 1 to 30 parts by weight of silica, 5 to 50 parts by weight of boron oxide, 20 to 7 parts of zinc oxide
0 parts by weight, alumina 1 to 10 parts by weight, yttria 1
-50 parts by weight and titania of 1-50 parts by weight are preferred.
However, it is desirable that the total be adjusted so that the total does not exceed 100 parts by weight. This is because these ranges can particularly improve the adhesion to the ceramic substrate.

【0056】セラミック基板の底面に設けられる抵抗発
熱体5の表面は、金属層5aで被覆されていることが望
ましい(図1参照)。抵抗発熱体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5a
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。
The surface of the resistance heating element 5 provided on the bottom surface of the ceramic substrate is preferably covered with a metal layer 5a (see FIG. 1). The resistance heating element 5 is a sintered body of metal particles, and is easily oxidized when exposed, and the oxidation changes the resistance value. Therefore, the surface is formed by the metal layer 5a.
Oxidation can be prevented by coating with.

【0057】金属層5aの厚さは、0.1〜10μm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い。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。
The thickness of the metal layer 5a is desirably 0.1 to 10 μm. Without changing the resistance value of the resistance heating element
This is because the oxidation of the resistance heating element can be prevented. The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, at least one selected from gold, silver, palladium, platinum, and nickel is preferable. Among them, nickel is more preferable. The resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder. Nickel prevents thermal diffusion of the solder. As connection terminals, terminal pins made of Kovar can be used.

【0058】抵抗発熱体に、レーザを用いてトリミング
処理を施すことにより、抵抗発熱体の抵抗値を調節して
もよい。この際、抵抗発熱体の表面を、電流の流れる方
向に沿って概ね平行にトリミングすることにより、溝を
形成することができ、抵抗発熱体の側面を電流の流れる
方向にほぼ垂直にトリミングすることにより切欠を形成
することができる。また、抵抗発熱体の一部の厚みを全
幅に渡って薄くトリミングしてもよい。
The resistance value of the resistance heating element may be adjusted by subjecting the resistance heating element to a trimming process using a laser. At this time, a groove can be formed by trimming the surface of the resistance heating element substantially in parallel with the direction in which the current flows, and the side surface of the resistance heating element can be trimmed substantially perpendicular to the direction in which the current flows. Can form a notch. Further, the thickness of a part of the resistance heating element may be trimmed thinly over the entire width.

【0059】上記溝は、抵抗発熱体の厚さの20%以上
の深さを持つことが望ましい。抵抗値を変えることがで
きるからである。溝の深さが20%未満では、抵抗値が
ほとんど変わらない。
The groove preferably has a depth of 20% or more of the thickness of the resistance heating element. This is because the resistance value can be changed. If the depth of the groove is less than 20%, the resistance value hardly changes.

【0060】上記トリミングにより調整された抵抗発熱
体の抵抗値のばらつきに関し、平均抵抗値に対する抵抗
値のばらつきは5%以下が望ましく、1%がより望まし
い。抵抗発熱体は、通常、複数回路に分割されている
が、このように抵抗値のばらつきを小さくすることによ
り、抵抗発熱体の分割数を減らすことができ温度を制御
しやすくすることができる。さらに、昇温の過渡時の加
熱面の温度を均一にすることが可能となる。
Regarding the variation of the resistance value of the resistance heating element adjusted by the trimming, the variation of the resistance value with respect to the average resistance value is preferably 5% or less, more preferably 1%. The resistance heating element is usually divided into a plurality of circuits, but by reducing the variation in resistance value in this way, the number of divisions of the resistance heating element can be reduced, and the temperature can be easily controlled. Further, it is possible to make the temperature of the heating surface uniform during the transition of the temperature rise.

【0061】上記溝の幅は、1〜100μm程度が望ま
しい。幅が100μmを超えると、断線等が発生しやす
くなり、一方、幅が1μmでは、抵抗発熱体の抵抗値の
調整が難しいからである。レーザ光のスポット径は、1
μm〜2cmで調整する。
The width of the groove is desirably about 1 to 100 μm. If the width exceeds 100 μm, disconnection or the like is likely to occur, while if the width is 1 μm, it is difficult to adjust the resistance value of the resistance heating element. The spot diameter of the laser beam is 1
Adjust between μm and 2 cm.

【0062】レーザの種類としては、例えば、YAGレ
ーザ、炭酸ガスレーザ、エキシマ(KrF)レーザ、U
V(紫外線)レーザ等が挙げられる。これらのなかで
は、YAGレーザ、エキシマ(KrF)レーザが最適で
ある。
As the type of laser, for example, a YAG laser, a carbon dioxide laser, an excimer (KrF) laser,
V (ultraviolet) laser and the like. Among them, a YAG laser and an excimer (KrF) laser are most suitable.

【0063】YAGレーザとしては、日本電気社製のS
L432H、SL436G、SL432GT、SL41
1Bなどを採用することができる。レーザはパルス光で
あることが望ましい。極めて短い時間に大きなエネルギ
ーを抵抗発熱体に照射することができ、セラミック基板
に対するダメージを小さくすることができるからであ
る。パルスは、1kHz以下が望ましい。1kHzを超
えると、レーザのファーストパルスのエネルギーが高く
なり、過剰にトリミングされてしまうからである。
As a YAG laser, an SAG manufactured by NEC
L432H, SL436G, SL432GT, SL41
1B can be adopted. Preferably, the laser is pulsed light. This is because large energy can be applied to the resistance heating element in an extremely short time, and damage to the ceramic substrate can be reduced. The pulse is desirably 1 kHz or less. If the frequency exceeds 1 kHz, the energy of the first pulse of the laser becomes high and the laser is excessively trimmed.

【0064】また、加工スピードは、100mm/秒以
下が望ましい。100mm/秒を超えると、周波数を高
くしないかぎり、溝を形成することができないからであ
る。前述のように、周波数は1kHz以下を上限とする
ため、100mm/秒以下が望ましい。
The processing speed is desirably 100 mm / sec or less. If the speed exceeds 100 mm / sec, grooves cannot be formed unless the frequency is increased. As described above, since the upper limit of the frequency is 1 kHz or less, the frequency is desirably 100 mm / sec or less.

【0065】温度制御手段として、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ペル
チェ素子を使用してもよい。ペルチェ素子8は、図4に
示すように、p型、n型の熱電素子81を直列に接続
し、これをセラミック基板82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。
As the temperature control means, a Peltier element which can perform both heat generation and cooling by changing the direction of current flow may be used. As shown in FIG. 4, 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 devices include, for example, silicon-germanium, bismuth-antimony, lead,
And tellurium-based materials.

【0066】本発明における静電チャックとしては、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5が設けられた構成の静電チャック101が挙げられ
る。なお、その他にも、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の底面に熱電素子81とセラミック基板82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
201、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とセラ
ミック誘電体膜4を覆うように保護層37が形成され、
保護層37の表面に抵抗発熱体35が形成された構成の
静電チャック301等を挙げることができる。
In the electrostatic chuck according to the present invention, as shown in FIG. 1, 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. An electrostatic chuck 101 having a configuration in which the resistance heating element 5 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1 is exemplified. In addition, as shown in FIG. 4, 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 are provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1. An electrostatic chuck 201 having a Peltier element 8 composed of a thermoelectric element 81 and a ceramic substrate 82 is formed. As shown in FIG. A protection layer 37 is formed to cover the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4;
An electrostatic chuck 301 having a configuration in which the resistance heating element 35 is formed on the surface of the protective layer 37 can be used.

【0067】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)16が必要となる。スルーホール16
は、タングステンペースト、モリブデンペーストなどの
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。
In the present invention, as shown in FIGS. 1 to 5, the chuck positive electrostatic layer 2 and the chuck negative electrostatic layer 3 are provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4. A connecting portion (through hole) 16 for connecting these to an external terminal is required. Through hole 16
Is formed by filling a high melting point metal such as a tungsten paste or a molybdenum paste, or a conductive ceramic such as tungsten carbide or molybdenum carbide.

【0068】また、接続部(スルーホール)16の直径
は、0.1〜10mm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18を接続する(図6
(d)参照)。
The diameter of the connecting portion (through hole) 16 is preferably 0.1 to 10 mm. While preventing disconnection,
This is because cracks and distortion can be prevented. The external terminals 18 are connected using the through holes as connection pads (FIG. 6).
(D)).

【0069】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−Ni合金が
望ましい。Au−Ni合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。なお、Au/Niの比率は、〔8
1.5〜82.5(重量%)〕/〔18.5〜17.5
(重量%)〕が望ましい。Au−Ni層の厚さは、0.
1〜50μm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、10-6〜10-5Paの高真空で5
00〜1000℃の高温で使用するとAu−Cu合金で
は劣化するが、Au−Ni合金ではこのような劣化がな
く有利である。また、Au−Ni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。
The connection is made by solder or brazing material. As brazing materials, silver brazing, palladium brazing, aluminum brazing,
Use gold brazing. As the gold solder, an Au-Ni alloy is desirable. This is because the Au-Ni alloy has excellent adhesion to tungsten. The ratio of Au / Ni is [8
1.5 to 82.5 (% by weight)] / [18.5 to 17.5
(% By weight)] is desirable. The thickness of the Au—Ni layer is 0.1 μm.
1 to 50 μm is desirable. This is because the range is sufficient to secure the connection. Further, at a high vacuum of 10 -6 to 10 -5 Pa, 5
When used at a high temperature of 00 to 1000 ° C., the Au—Cu alloy deteriorates, but the Au—Ni alloy is advantageous because such deterioration does not occur. The amount of the impurity element in the Au—Ni alloy is desirably less than 1 part by weight when the total amount is 100 parts by weight.

【0070】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板1の有底孔11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、そのデー
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エ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、
JIS−C−1602(1980)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。
In the present invention, a thermocouple can be embedded in the bottomed hole 11 of the ceramic substrate 1 as needed. This is because the temperature of the resistance heating element can be measured using a thermocouple, and the temperature and the amount of current can be changed based on the data to control the temperature. The size of the junction of the metal wires of the thermocouple is preferably equal to or larger than the element diameter of each metal wire and 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the junction is reduced, and the temperature is accurately and quickly converted to a current value. For this reason, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heated surface of the wafer is reduced. As the thermocouple, for example,
As described in JIS-C-1602 (1980), K-type, R-type, B-type, S-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples are included.

【0071】図9は、以上のような構成の本発明の静電
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ってい
る。また、この支持容器11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。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a support container 41 for disposing the electrostatic chuck of the present invention having the above-described structure. The support container 41 includes the electrostatic chuck 10
1 is fitted through a heat insulating material 45. In addition, the support container 11 has a refrigerant outlet 42.
Is formed, and the refrigerant is blown from the refrigerant injection port 44 and goes out of the suction port 43 through the refrigerant discharge port 42, and the electrostatic chuck 101 is cooled by the action of the refrigerant. You can do it. Further, the support container may be configured such that, after placing the ceramic substrate on the upper surface of the support container, the support substrate is fixed with a fixing member such as a bolt.

【0072】次に、本発明の静電チャックの製造方法の
一例を図6(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、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
ーストをドクター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50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、炭化ケイ素
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。
Next, an example of the method for manufacturing the electrostatic chuck according to the present invention will be described with reference to the sectional views shown in FIGS. (1) First, a ceramic powder such as an oxide ceramic, a nitride ceramic, or a carbide ceramic is mixed with an auxiliary agent, a binder, a solvent, and the like to prepare a paste, and the paste is formed into a sheet by a doctor blade method or the like. The green sheet 50 is formed by molding. As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride, silicon carbide or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria or carbon may be added.

【0073】なお、後述する静電電極層印刷体51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50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。
It is to be noted that several or one green sheet 50 laminated on a green sheet on which an electrostatic electrode layer printed body 51 to be described later is formed is a layer to be the ceramic dielectric film 4. Usually, it is desirable to use the same material for the ceramic dielectric film 4 and the material for the ceramic substrate 1. Because these are often sintered together,
This is because suitable firing conditions are the same. However, when the materials are different, it is also possible to manufacture a ceramic substrate first, form an electrostatic electrode layer thereon, and further form a ceramic dielectric film thereon.

【0074】通常用いられるバインダとしては、アクリ
ル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、
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−テルピネオール、グリコールから選ばれる少
なくとも1種が望ましい。
Examples of the binder usually used include an acrylic binder, ethyl cellulose, butyl cellosolve,
Examples thereof include polyvinyl alcohol, and at least one selected from these can be used as a binder for forming a ceramic substrate. Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable.

【0075】グリーンシート50に、必要に応じてシリ
コンウエハのリフターピンを挿通する貫通孔や熱電対を
埋め込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部
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50の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
The green sheet 50 may be provided with a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer or a concave portion for burying a thermocouple as required. The through holes and the concave portions can be formed by punching or the like. The thickness of the green sheet 50 is preferably about 0.1 to 5 mm.

【0076】次に、グリーンシート50に静電電極層と
なる導体ペーストを印刷する。印刷は、グリーンシート
50の収縮率を考慮して所望のアスペクト比が得られる
ように行い、これにより静電電極層印刷体51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。
Next, a conductor paste to be an electrostatic electrode layer is printed on the green sheet 50. Printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage ratio of the green sheet 50, thereby obtaining the electrostatic electrode layer printed body 51.
The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramic, metal particles, and the like.

【0077】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、タング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。
As the conductive ceramic particles contained in these conductor pastes, carbides of tungsten or molybdenum are most suitable. This is because it is hard to be oxidized and the thermal conductivity is hard to decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel and the like can be used.

【0078】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μm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85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロ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
1.5〜10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1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺ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53を得る。
The average particle size of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductor paste when these particles are too large or too small. As such a paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α-terpineol, glycol A paste for a conductor prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from ethyl alcohol and butanol is most suitable. Further, a conductor paste is filled into the holes formed by punching or the like, to obtain a through-hole print 53.

【0079】次に、図6(a)に示すように、印刷体5
1、53を有するグリーンシート50と、印刷体を有さ
ないグリーンシート50とを積層する。静電電極層印刷
体51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50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、Au−Niの金ろうで被覆することが好
ましい。
Next, as shown in FIG.
The green sheet 50 having Nos. 1 and 53 and the green sheet 50 having no printed body are laminated. On the green sheet on which the electrostatic electrode layer printed body 51 is formed, several or one green sheet 50 having the above-described configuration is laminated.
Green sheet 5 having no printed body on the side where the resistance heating element is formed
The reason why 0 is laminated is to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized during firing for forming the resistance heating element. 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 hardly oxidized such as nickel. Furthermore, it is preferable to coat with Au-Ni gold solder.

【0080】(2)次に、図6(b)に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび導
体ペーストを焼結させる。加熱温度は、1000〜20
00℃、加圧は100〜200kg/cm2 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16、チ
ャック正極静電層2、チャック負極静電層3等が形成さ
れる。
(2) Next, as shown in FIG. 6B, the laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductive paste. Heating temperature is 1000-20
The temperature and the pressure are preferably 100 to 200 kg / cm 2 at 00 ° C., and the heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen, or the like can be used. In this step, the through hole 16, the chuck positive electrode electrostatic layer 2, the chuck negative electrode electrostatic layer 3, and the like are formed.

【0081】(3)次に、図6(c)に示すように、セ
ラミック基板1に抵抗発熱体5を形成するための導体ペ
ーストを印刷する。その後、この導体ペースト層が印刷
されたセラミック基板1を焼成することで抵抗発熱体5
を形成する。なお、無電解めっき等により抵抗発熱体5
の表面に金属被覆層(図示せず)を形成することが望ま
しい。抵抗発熱体5の酸化を防ぎ、抵抗値の変化を防止
することができるからである。
(3) Next, as shown in FIG. 6C, a conductor paste for forming the resistance heating element 5 is printed on the ceramic substrate 1. Thereafter, the ceramic substrate 1 on which the conductive paste layer is printed is fired, so that the resistance heating element 5 is formed.
To form The resistance heating element 5 is formed by electroless plating or the like.
It is desirable to form a metal coating layer (not shown) on the surface of the substrate. This is because oxidation of the resistance heating element 5 can be prevented, and a change in resistance value can be prevented.

【0082】(4)最後に、図6(d)に示すように、
袋孔(図示せず)に金ろう等のろう材等を介して外部端
子6、18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−鉛、鉛−スズ、ビスマス−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
〜50μmが望ましい。半田による接続を確保するに充
分な範囲だからである。
(4) Finally, as shown in FIG.
External terminals 6 and 18 are provided in a blind hole (not shown) via a brazing material such as gold brazing. Further, if necessary, the bottomed hole 1
2 and a thermocouple can be embedded therein.
As the solder, alloys such as silver-lead, lead-tin, and bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is 0.1
5050 μm is desirable. This is because the range is sufficient to secure the connection by soldering.

【0083】なお、上記説明では静電チャック101
(図1参照)を例にしたが、静電チャック201(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に溶射金属層
等を介してペルチェ素子8を接合すればよい。さらに、
静電チャック301(図5参照)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、ゾル溶
液等を塗布し、乾燥、焼成することで保護層37を形成
した後、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35を形成し、この後、無電解めっ
き等により金属被覆層35aを形成すればよい。
In the above description, the electrostatic chuck 101
(See FIG. 1), the electrostatic chuck 201 (see FIG.
In the case of manufacturing the Peltier device 8, a ceramic substrate having an electrostatic electrode layer may be manufactured, and then the Peltier device 8 may be joined to the ceramic substrate via a sprayed metal layer or the like. further,
When the electrostatic chuck 301 (see FIG. 5) is manufactured, after a ceramic substrate having an electrostatic electrode layer is manufactured, a sol solution or the like is applied, and the protective layer 37 is formed by drying and baking. Print conductive paste on the bottom of the board,
After baking, the resistance heating element 35 is formed, and thereafter, the metal coating layer 35a may be formed by electroless plating or the like.

【0084】[0084]

【実施例】以下、本発明を実施例により詳細に説明する
が、本発明は、これらの実施例に限定されるものではな
い。 (実施例1) (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダー11.5重
量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール53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0.47mmのグリーンシートを得た。
EXAMPLES The present invention will be described below in detail with reference to examples, but the present invention is not limited to these examples. (Example 1) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size: 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) Using a paste obtained by mixing 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding is performed by a doctor blade method. hand,
A green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0085】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
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。
(2) Next, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, punch 1.8m in diameter
m, a portion serving as a through hole for inserting a lifter pin for a 3.0 mm and 5.0 mm semiconductor wafer, and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0086】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒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3μm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−テルピネオ
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B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、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形
成した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductive paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductive paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG.

【0087】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13
0℃、80kg/cm2 の圧力で圧着して積層体を形成
した。
Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting an external terminal. On the green sheet 50 after the above processing, two green sheets 50 on which the tungsten paste is not printed are further laminated on the upper side (heating surface) and 48 on the lower side.
The laminate was formed by pressure bonding at 0 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0088】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ25mmの
窒化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円
板状に切り出し、内部に厚さ15μmのチャック正極静
電層2およびチャック負極静電層3を有し、誘電体膜の
厚さが1mmの窒化アルミニウム製の板状体とした。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 25 mm. This was cut out into a 210 mm disk shape, and a plate-like body made of aluminum nitride having a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 having a thickness of 15 μm therein and having a dielectric film thickness of 1 mm. did.

【0089】(5)上記(4)で得た板状体の底面にマ
スクを載置し、SiC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、ウエハ載置面に対向する面(底面)に抵抗
発熱体5となる導体層をスクリーン印刷で印刷した。印
刷した抵抗発熱体のパターンは、図3の抵抗発熱体5と
同形状のパターンであった。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力化学研究所製のソルベスト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、
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4.5μmでリン片状のものであった。
(5) A mask was placed on the bottom of the plate obtained in (4) above, and a recess (not shown) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with SiC or the like. (6) Next, a conductor layer serving as the resistance heating element 5 was printed on the surface (bottom surface) facing the wafer mounting surface by screen printing. The pattern of the printed resistance heating element was the same pattern as the resistance heating element 5 of FIG. For printing, a conductor paste was used. The conductive paste is Solvest PS manufactured by Tokurika Chemical Laboratory, which is used to form through holes in printed wiring boards.
603D was used. This conductor paste is a silver / lead paste, and includes lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide,
Metal oxide composed of alumina (the weight ratio of each is
5/55/10/25/5) was contained in an amount of 7.5 parts by weight based on 100 parts by weight of silver. The silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.

【0090】(7)導体ペーストを印刷した板状体を7
80℃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
酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモ
ニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/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、抵抗発熱体5の表面に厚さ1μm、ホウ素の含有
量が1重量%以下のニッケルからなる金属被覆層5aを
析出させた。この後、板状体に、120℃で3時間アニ
ーリング処理を施した。銀の焼結体からなる抵抗発熱体
5は、厚さが5μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率
が7.7mΩ/□であった。
(7) The plate-like body on which the conductor paste is printed is
By heating and baking at 80 ° C., silver and lead in the conductor paste were sintered and baked on a ceramic substrate. Further, the plate was immersed in an electroless nickel plating bath composed of an aqueous solution containing 30 g / l of nickel sulfate, 30 g / l of boric acid, 30 g / l of ammonium chloride and 60 g / l of Rochelle salt, and the surface of the resistance heating element 5 was thickened. A metal coating layer 5a made of nickel having a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited. Thereafter, the plate was subjected to annealing at 120 ° C. for 3 hours. The resistance heating element 5 made of a silver sintered body had a thickness of 5 μm, a width of 2.4 mm, and an area resistivity of 7.7 mΩ / □.

【0091】(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(Au81.5重量%、Ni18.4重量
%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを用い、97
0℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子を接続さ
せた。また、抵抗発熱体に半田(スズ9/鉛1)を介し
てコバール製の外部端子を形成した。
(8) Next, blind holes for exposing the through holes 16 were formed in the ceramic substrate. N
Using a gold solder made of an i-Au alloy (81.5% by weight of Au, 18.4% by weight of Ni, 0.1% by weight of impurities),
After heating and reflow at 0 ° C., an external terminal made of Kovar was connected. External terminals made of Kovar were formed on the resistance heating element via solder (tin 9 / lead 1).

【0092】(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101を得た。 (10)次に、この静電チャック101を図9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1
01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101の抵抗発熱体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101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。
(9) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were buried in the concave portions to obtain the electrostatic chuck 101. (10) Next, the electrostatic chuck 101 was fitted into a stainless steel support container 41 having a cross-sectional shape shown in FIG. 9 via a heat insulating material 45 made of ceramic fiber (trade name: IBIWOOL, manufactured by IBIDEN). The supporting container 41 has a cooling gas outlet 42 for cooling gas, and the electrostatic chuck 1
01 temperature adjustment can be performed. This support container 41
The resistance heating element 5 of the electrostatic chuck 101 fitted in the heater was energized to raise the temperature, and the temperature of the electrostatic chuck 101 was controlled by flowing a coolant through the supporting container. I was able to.

【0093】(実施例2)実施例1と同様の工程により
静電チャックを製造した。ただし、抵抗発熱体のパター
ンは、図10に示す抵抗発熱体のパターンと同形状とし
た。また、グリーンシートを、上側に10枚、下側に4
0枚積層し、誘電体膜の厚さが5mm、セラミック基板
の厚さが20mmの静電チャックを製造した。
(Example 2) An electrostatic chuck was manufactured in the same process as in Example 1. However, the pattern of the resistance heating element had the same shape as the pattern of the resistance heating element shown in FIG. Also, 10 green sheets are placed on the upper side and 4 green sheets are placed on the lower side.
By stacking 0 sheets, an electrostatic chuck having a dielectric film thickness of 5 mm and a ceramic substrate thickness of 20 mm was manufactured.

【0094】(実施例3)実施例1とほぼ同様の工程に
より静電チャックを製造した。ただし、グリーンシート
を、上側に20枚、下側に30枚積層し、誘電体膜の厚
さが10mm、セラミック基板の厚さが15mmのセラ
ミック基板とし、さらに、抵抗発熱体が形成されている
表面にガラスペースト(昭栄化学工業社製 G−525
8T)を塗布し、600℃に昇温、加熱して、厚さ20
μmの絶縁体で抵抗発熱体を被覆した。
Example 3 An electrostatic chuck was manufactured through substantially the same steps as in Example 1. However, 20 green sheets are stacked on the upper side and 30 green sheets are stacked on the lower side to form a ceramic substrate having a dielectric film thickness of 10 mm and a ceramic substrate thickness of 15 mm, and a resistance heating element is formed. Glass paste on the surface (G-525 manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.)
8T), heated to 600 ° C. and heated to a thickness of 20
The resistance heating element was covered with a μm insulator.

【0095】(比較例1) (1)実施例1の(1)〜(2)と同様の工程を実施
し、貫通孔となる部分およびスルーホールとなる部分を
有するグリーンシートを得た。
Comparative Example 1 (1) The same steps as in (1) and (2) of Example 1 were performed to obtain a green sheet having a portion to be a through hole and a portion to be a through hole.

【0096】(2)実施例1と同様に導体ペーストA、
導体ペーストBを調製した。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、抵抗発熱体となる導
体ペースト層を形成した。印刷パターンは図3に示す抵
抗発熱体5と同形状のパターンとした。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形成した。
(2) Conductor paste A as in Example 1
A conductor paste B was prepared. The conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer serving as a resistance heating element. The printing pattern had the same shape as the resistance heating element 5 shown in FIG. Further, a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet.

【0097】(3)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。
抵抗発熱体5と同形状のパターンの導体ペースト層を形
成したグリーンシートに、さらに導体ペースト層を形成
していないグリーンシートを上側(加熱面)に34枚、
下側に13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を積層し、
その上に導体ペーストを印刷していないグリーンシート
を2枚積層し、これらを130℃、80kg/cm2
圧力で圧着して積層体を形成した。
(3) Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting an external terminal.
On the green sheet on which the conductive paste layer having the same pattern as that of the resistance heating element 5 is formed, 34 green sheets on which the conductive paste layer is not formed are further formed on the upper side (heating surface).
13 sheets are laminated on the lower side, and a green sheet on which a conductive paste layer composed of an electrostatic electrode pattern is printed is laminated thereon,
Two green sheets on which the conductor paste was not printed were laminated thereon, and these were pressed at 130 ° C. under a pressure of 80 kg / cm 2 to form a laminate.

【0098】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ5mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発
熱体、および、10μmのチャック正極静電層とチャッ
ク負極静電層を有する窒化アルミニウム製セラミック基
板とした。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 5 mm. This was cut into a disk of 210 mm, and an aluminum nitride ceramic substrate having a 6 μm-thick and 10 mm-wide resistance heating element and a 10 μm chuck positive electrode electrostatic layer and a chuck negative electrode electrostatic layer of 10 μm inside was cut out.

【0099】(5)その後、実施例1の(5)〜(9)
の工程を実施し、セラミック基板の内部に抵抗発熱体を
有する静電チャックを得た。
(5) Thereafter, (5) to (9) of Example 1
Was carried out to obtain an electrostatic chuck having a resistance heating element inside a ceramic substrate.

【0100】(比較例2)グリーンシートに電極を印刷
せず、セラミック基板の表面に厚さ20μmのニッケル
箔からなる電極をガラスペースト(昭栄化学工業社製
G−5258T)を介して載置し、600℃に昇温して
セラミック基板表面に電極を形成したほかは、実施例1
と同様にして静電チャックを製造した。
Comparative Example 2 An electrode made of nickel foil having a thickness of 20 μm was formed on a surface of a ceramic substrate using a glass paste (manufactured by Shoei Chemical Industry Co., Ltd.) without printing the electrode on the green sheet.
G-5258T), and the temperature was raised to 600 ° C. to form electrodes on the surface of the ceramic substrate.
An electrostatic chuck was manufactured in the same manner as described above.

【0101】評価方法 (1)リーク電流の測定 実施例および比較例に係る静電チャックを400℃に昇
温し、500Vを印加して静電電極と発熱体との間で流
れる電流量を測定した。
[0101]Evaluation method  (1) Measurement of leakage current The electrostatic chucks according to the example and the comparative example were heated to 400 ° C.
And apply 500 V to flow between the electrostatic electrode and the heating element.
The amount of current flowing was measured.

【0102】(2)シリコンウエ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、10分割し
たシリコンウエハを載置して通電を行い、静電チャック
を400℃まで昇温した。そして、各分割区画における
シリコンウエ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。
(2) Measurement of Variation in Chuck Force of Silicon Wafer The silicon wafer divided into 10 was placed on the electrostatic chucks according to the embodiment and the comparative example, and energization was performed, and the electrostatic chuck was heated to 400 ° C. did. 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.

【0103】[0103]

【表1】 [Table 1]

【0104】その結果、表1より明らかなように、l/
Lが0.7未満では、チャック力がばらついた。この理
由は、静電電極が抵抗発熱体に近くなりすぎるため、抵
抗発熱体の温度のばらつきにより、チャック力が変わっ
てしまうためと思われる。また、内部に抵抗発熱体を形
成するよりも、表面に抵抗発熱体を形成した方が、リー
ク電流の低減が可能になることが判った。
As a result, as is apparent from Table 1, 1 /
When L was less than 0.7, the chucking force varied. It is considered that the reason for this is that the chucking force changes due to the temperature variation of the resistance heating element because the electrostatic electrode is too close to the resistance heating element. Also, it was found that the formation of the resistance heating element on the surface can reduce the leakage current, rather than the formation of the resistance heating element inside.

【0105】[0105]

【発明の効果】以上、説明したように、本発明の静電チ
ャックは、抵抗発熱体がセラミック基板底面に設けられ
ているため、高温においても抵抗発熱体間の絶縁を確保
することができ、これにより抵抗発熱体を経由して静電
電極間にショートが発生するのを防止することができ
る。
As described above, in the electrostatic chuck of the present invention, since the resistance heating elements are provided on the bottom surface of the ceramic substrate, insulation between the resistance heating elements can be ensured even at a high temperature. This can prevent a short circuit from occurring between the electrostatic electrodes via the resistance heating element.

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

【図1】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。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of an electrostatic chuck of the present invention.

【図2】図1に示した静電チャックのA−A線断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG.

【図3】図1に示した静電チャックを底面側から見た平
面図である。
FIG. 3 is a plan view of the electrostatic chuck shown in FIG. 1 as viewed from a bottom surface side.

【図4】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。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the electrostatic chuck of the present invention.

【図5】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。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the electrostatic chuck of the present invention.

【図6】(a)〜(d)は、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。
FIGS. 6A to 6D are longitudinal sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of the electrostatic chuck.

【図7】本発明の静電チャ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。
FIG. 7 is a horizontal sectional view schematically showing one example of an electrostatic electrode constituting the electrostatic chuck of the present invention.

【図8】本発明の静電チャ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。
FIG. 8 is a horizontal sectional view schematically showing one example of an electrostatic electrode constituting the electrostatic chuck of the present invention.

【図9】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。
FIG. 9 is a cross-sectional view schematically showing a state where the electrostatic chuck of the present invention is fixed to a supporting container.

【図10】本発明の静電チャックの一例を底面側から見
た平面図である。
FIG. 10 is a plan view of one example of the electrostatic chuck of the present invention as viewed from the bottom surface side.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、21、31、61、82 セラミック基板 2、22、32a、32b チャック正極静電層 2a、3a 半円弧状部 2b、3b 櫛歯部 3、23、33a、33b チャック負極静電層 4 セラミック誘電体膜 5、35、65(65a〜65d) 抵抗発熱体 5a、35a 金属被覆層 6 外部端子 8 ペルチェ素子 9 半導体ウエハ 20、30、60、101、201、301 静電チャ
ック 11、61 有底孔 12、62 貫通孔 16 スルーホール 37 保護層 41 支持容器 42 冷媒吹き出し口 43 吸引口 44 冷媒注入口 45 断熱材 81 熱電素子
1, 21, 31, 61, 82 Ceramic substrate 2, 22, 32a, 32b Chuck positive electrode electrostatic layer 2a, 3a Semi-circular part 2b, 3b Comb tooth part 3, 23, 33a, 33b Chuck negative electrode electrostatic layer 4 Ceramic Dielectric film 5, 35, 65 (65a to 65d) Resistance heating element 5a, 35a Metal coating layer 6 External terminal 8 Peltier device 9 Semiconductor wafer 20, 30, 60, 101, 201, 301 Electrostatic chuck 11, 61 Bottom Holes 12, 62 Through holes 16 Through holes 37 Protective layer 41 Support container 42 Refrigerant outlet 43 Suction port 44 Refrigerant inlet 45 Insulation material 81 Thermoelectric element

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Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック基板に抵抗発熱体が設けられ
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一体的に設けら
れた静電チャックであって、前記抵抗発熱体は、前記セ
ラミック基板のセラミック誘電体膜が設けられた面の反
対側面に設けられていることを特徴とする静電チャッ
ク。
1. A resistance heating element is provided on a ceramic substrate, and an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate.
An electrostatic chuck in which a ceramic dielectric film is integrally provided on the electrostatic electrode, wherein the resistance heating element is provided on a side of the ceramic substrate opposite to a surface on which the ceramic dielectric film is provided. An electrostatic chuck characterized in that:
【請求項2】 前記セラミック基板の厚さlと、前記セ
ラミック基板と前記セラミック誘電体膜との厚さの合計
Lとの比(l/L)は、0.7≦l/L<1.0である
請求項1記載の静電チャック。
2. The ratio (l / L) of the thickness l of the ceramic substrate to the total thickness L of the ceramic substrate and the ceramic dielectric film is 0.7 ≦ l / L <1. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the value is zero.
【請求項3】 前記抵抗発熱体は、絶縁体で被覆されて
なる請求項1または2に記載の静電チャック。
3. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the resistance heating element is covered with an insulator.
【請求項4】 前記抵抗発熱体は、トリミングにより抵
抗値が調整されてなる請求項1〜3のいずれかに記載の
静電チャック。
4. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the resistance value of the resistance heating element is adjusted by trimming.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US8071916B2 (en) 2004-06-28 2011-12-06 Kyocera Corporation Wafer heating apparatus and semiconductor manufacturing apparatus
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