JP2002033375A

JP2002033375A - 静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置

Info

Publication number: JP2002033375A
Application number: JP2000216480A
Authority: JP
Inventors: Masaki Kano; 正樹狩野; Noboru Kimura; 昇木村; Takuma Kushibashi; 卓馬串橋; Nobuo Arai; 延男新井; Katsuki Seki; 勝来関
Original assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Current assignee: Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date: 2000-07-17
Filing date: 2000-07-17
Publication date: 2002-01-31
Anticipated expiration: 2020-07-17
Also published as: JP3914377B2

Abstract

(57)【要約】【課題】発熱部と非発熱部の温度差を出来るかぎり小
さくし、発熱層全面で均熱性に優れるとともに、中温域
においても抵抗値が適度で十分な静電吸着力を有する
上、リーク電流によるデバイスの破損の発生がなく、接
合境界層で剥離を起こすことなく、急速な昇降温でも安
定して使用できる静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置を提供する。【解決手段】支持基板の一方の面に導電性発熱層が接
合形成され、他方の面に導電性の静電吸着用電極が接合
形成され、さらに発熱層及び静電吸着用電極を覆う絶縁
層が接合された静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置
において、前記支持基板および／または絶縁層の材質が
第３の元素をドープした熱分解窒化ほう素であることを
特徴とする静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、昇温工程を含む半
導体デバイスの製造工程における半導体ウエーハの加熱
プロセスに好適に使用される静電吸着機能を有するウエ
ーハ加熱装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイスの製造工程におけ
る半導体ウエーハの加熱には、金属線を巻いたヒータが
使用されていた。しかし、このヒータを使用した場合に
は、半導体ウエーハヘの金属汚染の問題があったため、
近年、セラミックス薄膜を発熱体として使用したセラミ
ックス一体型ウエーハ加熱装置の使用が提案されている
( 例えば、特開平４−１２４０７６号公報参照) 。

【０００３】中でも分子線エピタキシーやＣＶＤ、スパ
ッタリング等におけるウエーハの加熱方法としては、基
体内からのアウトガスが無く、高純度、耐熱衝撃性に優
れた熱分解窒化硼素（ＰＢＮ）と熱分解黒鉛（ＰＧ）の
複合セラミックヒーターを用いることが有効とされてお
り（特開昭６３−２４１９２１号公報参照）、このよう
なヒーターであると従来のタンタルワイヤーヒーターに
比べて装着が容易で、熱変形、断線、ショート等のトラ
ブルを起さないので使い易く、しかも面上ヒーターであ
るため比較的均熱が得られ易いという利点もある。

【０００４】しかし、上記複合セラミックスヒーターは
抵抗加熱方式であり、導電性発熱体のヒーターパターン
の切れ目である非発熱の部分では温度が下がってしま
う。そのために発熱部と非発熱部の温度差が明確に現れ
てしまうため、面内で均一な発熱が難しいという欠点が
ある。

【０００５】また、この半導体ウエーハの加熱にあたっ
ては、ヒータ上に半導体ウエーハを固定するために減圧
雰囲気では静電吸着装置が使用されており、プロセスの
高温化に伴ってその材質は樹脂からセラミックスに移行
している( 特開昭５２−６７３５３号、同５９−１２４
１４０号公報参照）。また最近では、これらのセラミッ
クス一体型ウエーハ加熱装置と静電吸着装置を合体した
静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置が提案されてお
り、例えば、エッチング工程などの低温域では静電吸着
装置の絶縁層にアルミナを用いたもの（ニューセラミッ
クス（７）、ｐ４９〜５３、１９９４参照）、ＣＶＤ工
程などの高温域においては静電吸着装置の絶縁層に熱分
解窒化ほう素を用いたもの（特開平４−３５８０７４
号、特開平５−１０９８７６号、特開平５−１２９２１
０号公報、特願平５−１５２０１５号参照）が使用され
ている。

【０００６】一方、上記文献（ニューセラミックス
（７）、ｐ４９〜５３、１９９４参照）に記載されてい
るように、静電吸着力はこの絶縁層の体積抵抗率が低く
なれば強くなるが、低過ぎるとリーク電流によるデバイ
スの破損が生じるため、静電吸着装置の絶縁層の体積抵
抗値は１０¹⁰〜１０¹⁸Ωｃｍであることが望ましい。

【０００７】しかしながら、上記静電吸着機能を有する
ウエーハ加熱装置の絶縁層にアルミナを用いた場合に
は、５００℃から６５０℃までの中温域において、抵抗
率が低くなり過ぎてリーク電流によるデバイスの破損が
発生してしまうという問題がある。また、熱分解窒化ほ
う素を用いた場合には、上記中温域で抵抗値が高くなり
過ぎるため、十分な静電吸着力が得られないという問題
点があった。これを解決すべく静電吸着装置の絶縁層に
１〜２０重量％の炭素を含有する熱分解窒化ほう素を用
いて（特開平９−２７８５２７号公報参照）、５００〜
６５０℃の中温域においても抵抗値が適度で十分な静電
吸着力を有するものが提案されている。

【０００８】しかし、このものの支持基板は窒化ほう素
と窒化アルミニウムとが混合された焼結体であり、この
支持基板に発熱層として直接熱分解黒鉛を接合している
ために接合が弱く、繰り返しの昇降温で接合境界層の部
分で剥がれ易いという問題が懸念される。

【０００９】ウエーハの処理枚数を上げるためには、急
速な昇降温速度が必須となっており、熱衝撃に強いもの
が要求されている。別のものでは、支持基板として絶縁
層を被覆した黒鉛を用いるものがあるが（特開平９−２
１３７７９号公報参照）、やはり上記と同様に絶縁層と
黒鉛との接合境界層の部分で剥がれが生じてしまうとい
う問題が懸念される。窒化ほう素焼結体および黒鉛は表
面層が容易に脱粒するので、脱粒部分をきっかけに剥離
し易いのである。さらに、黒鉛基板を被覆する絶縁層の
上に導体電極を配置しているため黒鉛基板と導体電極の
間で絶縁層破壊が起き易いという危険性がある。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】そこで本発明は、この
ような問題点を解決するためになされたもので、発熱部
と非発熱部の温度差を出来るかぎり小さくして発熱層全
面で均熱性に優れるとともに、中温域においても抵抗値
が適度で十分な静電吸着力を有する上、リーク電流によ
るデバイスの破損の発生がなく、また、接合境界層で剥
離を起こすことなく、急速な昇降温でも安定して使用で
きる信頼性の高い静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置を提供することを主たる目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明に係る静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置は、支持基板の一方の面に導電性発熱層が接合形成さ
れ、他方の面に導電性の静電吸着用電極が接合形成さ
れ、さらに発熱層および静電吸着用電極を覆う絶縁層が
接合された静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置にお
いて、前記絶縁層の材質が第３の元素をドープした熱分
解窒化ほう素であり、支持基板の材質が熱分解窒化ほう
素であることを特徴としている（請求項１）。

【００１２】このように、絶縁層の材質を第３の元素を
ドープした熱分解窒化ほう素とし、支持基板の材質を熱
分解窒化ほう素で形成すれば、５００〜６５０℃の中温
域における体積抵抗率を１０¹⁰〜１０¹⁸Ωｃｍとするこ
とができ、中温域で十分な静電吸着力が得られ、リーク
電流によるデバイス破損の発生もないとともに、脱粒が
無いのでより強固に密着し、接合境界層で剥離が起こら
ず、半導体製造装置内で長期間安定して使用することが
できる信頼性の高い静電吸着機能を有するウエーハ加熱
装置とすることができる。

【００１３】また、本発明に係る静電吸着機能を有する
ウエーハ加熱装置は、支持基板の一方の面に導電性発熱
層が接合形成され、他方の面に導電性の静電吸着用電極
が接合形成され、さらに発熱層および静電吸着用電極を
覆う絶縁層が接合された静電吸着機能を有するウエーハ
加熱装置において、前記支持基板の材質が第３の元素を
ドープした熱分解窒化ほう素であることを特徴としてい
る（請求項２）。

【００１４】このように、支持基板の材質を第３の元素
をドープしてなる熱分解窒化ほう素で形成すれば、支持
基板の一方の面に接合形成された導電性発熱層が発熱し
たときに放射する赤外線を支持基板が吸収し、支持基板
内で熱となって均熱化され、他方の面に接合された導電
性静電吸着用電極部表面の温度分布も均熱になり、従っ
て吸着されたウエーハはより一層均熱化するという有利
性が得られ、静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置の
支持基板として好適である。

【００１５】この場合、第３の元素をドープした熱分解
窒化ほう素の赤外線透過率が３０％以下であることが好
ましい（請求項３）。このように、第３の元素をドープ
した熱分解窒化ほう素の赤外線透過率を３０％以下とす
れば、支持基板の一方の面に接合形成された導電性発熱
層が発熱したときに放射する赤外線を第３の元素をドー
プした熱分解窒化ほう素が十分に吸収し、支持基板ある
いは絶縁層内で熱となって均熱化され、他方の面に接合
された導電性の静電吸着用電極部表面の温度分布も平坦
化され、従って静電吸着されたウエーハをより一層均熱
化することができる。

【００１６】そしてこの場合、絶縁層を第３の元素をド
ープした熱分解窒化ほう素から成るものとすることが好
ましい（請求項４）。このように、支持基板も発熱層お
よび静電吸着用電極を覆う絶縁層も両方共に第３の元素
をドープした熱分解窒化ほう素で形成することにより、
絶縁層の５００〜６５０℃の中温域における体積抵抗率
を１０¹⁰〜１０¹⁸Ωｃｍとすることができ、従って中温
域での静電吸着力の低下が起こらなくなり、十分な静電
吸着力が得られるとともに、リ一ク電流によるデバイス
の破損の発生がないものとすることができる。また、第
３の元素をドープした熱分解窒化ほう素による均熱作用
が一層大きくなり、ウエーハの温度分布がより均一にな
ることに加え、脱粒の無い第３の元素をドープした熱分
解窒化ほう素を使用することにより強固に密着し、接合
境界層で剥離せずに、半導体製造装置内で長期にわたり
安定して使用することができる。

【００１７】そしてこの場合、第３の元素をドープした
熱分解窒化ほう素は、炭素またはけい素をドープしたも
のが好ましく（請求項５）、その含有量が１〜２０重量
％であることが望ましい（請求項６）。

【００１８】このように、支持基板および／または絶縁
層を構成する熱分解窒化ほう素に炭素またはけい素をド
ープすると、赤外線透過率を３０％以下に低くすること
ができ、支持基板または絶縁層に輻射光が吸収され易く
なり、熱となって支持基板または絶縁層を加熱し、支持
基板または絶縁層表面から新たに輻射光が放出される。
この過程で、第３の元素をドープした熱分解窒化ほう素
に熱伝導率の異方性があるために発熱層表面はより一層
均熱化されるようになる。また、炭素またはけい素であ
れば、被加熱物である半導体ウエーハに対しても不純物
となりにくいし、赤外線透過率の調整を容易かつ高精度
で行うことが可能である。しかも支持基板と絶縁層は同
材質であるから密着性に優れ中温域から高温域にかけて
剥離を起こすことはない。

【００１９】この場合、支持基板の厚さを０．５ｍｍ以
上１０ｍｍ以下とすることが好ましい（請求項７）。こ
のように、支持基板の厚さは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以
下とするのが好ましく、さらに好ましくは１〜５ｍｍと
するのがよい。この範囲内では静電吸着用電極と加熱用
電極との間の絶縁が十分あるものとなり、厚さ方向の伝
熱もよく、温度制御を容易に精度よく行うことができ
る。また、熱分解窒化ほう素は弾力性に富み、柔らかい
材質であるので、たとえ反りが発生したとしても、半導
体製造装置に装着する際にネジやボルトを用いて固定す
ることにより容易に矯正することができるが、支持基板
の厚さが１０ｍｍを越えると容易に矯正しにくくなるの
で１０ｍｍ以下とするのが好ましい。

【００２０】そしてこの場合、導電性発熱層を熱分解黒
鉛、ほう素含有熱分解黒鉛、けい素含有熱分解黒鉛、白
金、銀、白金と銀の合金、チタン、タングステン、タン
タル、モリブデンの内から選択される１種とすることが
好ましい（請求項８）。これらの材料は、導電性発熱体
として支持基板および絶縁層とよく密着し、ヒーターと
して使用中に剥離することなく、耐酸化性に優れている
ので、長期間安定使用が可能なとなる。

【００２１】さらに本発明の静電吸着機能を有するウエ
ーハ加熱装置に係る支持基板、導電性発熱層、導電性静
電吸着用電極および絶縁層は、化学気相蒸着法で形成さ
れたものとすることができる（請求項９）。このよう
に、支持基板、導電性発熱層、導電性静電吸着用電極お
よび絶縁層をＣＶＤ法で形成すれば、高純度、高密度
で、寸法精度に優れたものを作ることができ、耐熱性、
化学的安定性、相互の密着性に優れ、絶縁不良や剥離の
極めて少ない長寿命の静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置とすることができる。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を用いて詳細に説明するが、本発明はこれらに限定され
るものではない。ここで、図１は本発明の静電吸着機能
を有するウエーハ加熱装置の一例を示したもので縦断面
図である。

【００２３】図１において、本発明の静電吸着機能を有
するウエーハ加熱装置１は、円板状の熱分解窒化ほう素
から成る支持基板２の表面に、導電性の静電吸着用電極
３が接合形成され、該電極３を覆う熱分解窒化ほう素か
ら成る絶縁層５が接合されている。そして支持基板２の
裏面にはヒーターパターンを持つ導電性の発熱層４が接
合形成され、該発熱層４を覆う熱分解窒化ほう素から成
る絶縁層５が接合されている。この発熱層４の両端には
発熱層給電端子７が設けられ、静電吸着用電極３の両端
には静電吸着用電極給電端子６が設けられ、外部電源と
は導線で接続されるようになっている。ウエーハ８は、
支持基板２の表面側の絶縁層５の上に、静電吸着用電極
３によって吸着固定され、支持基板２の裏面側の導電性
発熱層４によって加熱されるようになっている。本発明
は、このような構造の静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置の支持基板２および／または絶縁層５が第３の元
素をドープした熱分解窒化ほう素からなるものとされて
いる。

【００２４】すなわち、本発明者等は、本発明の目的を
達成するため鋭意調査、検討を行った結果、支持基板の
一方の面に導電性発熱層が接合形成され、他方の面に導
電性の静電吸着用電極が接合形成され、さらに発熱層お
よび静電吸着用電極を覆う絶縁層が接合された静電吸着
機能を有するウエーハ加熱装置において、絶縁層の材質
を第３の元素をドープした熱分解窒化ほう素とすること
により、リーク電流によるデバイスの破損の発生がない
ものとすることができる。また、前記支持基板の赤外線
透過率に着目し、この支持基板の材質を第３の元素をド
ープした熱分解窒化ほう素とすることによって、赤外線
透過率を低めに抑えれば、発熱層の発熱部と非発熱部の
表面上での輻射率の差を小さくすることにより均熱性が
飛躍的に向上することを知見した。さらに、この支持基
板の材質も絶縁層の材質も熱分解窒化ほう素を採用した
ことにより、高温においても脱粒がなく、接合境界層で
剥離せずに、半導体製造装置内で長期にわたり安定して
使用できることを知見し、諸条件を精査して本発明を完
成させた。

【００２５】本発明の静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置を構成する絶縁層または支持基板に使用される第
３の元素をドープした熱分解窒化ほう素は、熱伝導率に
異方性をもっており、通常、熱が放出される方向に対し
ては熱伝導率が小さく、熱が放出される方向に対して垂
直な方向には大きくなり、この比は数十倍にも及ぶ。従
って、発熱層からの伝熱は放出される方向に対して平面
状に広がりながら進み、均熱化が進行する。

【００２６】そこで本発明者等は、鋭意調査、検討を行
った結果、絶縁層または支持基板の赤外線透過率が高い
場合、高温では導電性発熱層の発熱部は赤色発光し、絶
縁層または支持基板をこの赤外線輻射光が透過してしま
うため、導電性発熱層のパターンの切れ目である非発熱
の部分と発熱部の温度差が明確なものになってしまって
いたことが判明した。そこで、この絶縁層または支持基
板の赤外線透過率を３０％以下にすることにより発熱部
の赤色発光は絶縁層または支持基板内に吸収され、発熱
部と非発熱の部分の温度差がなくなり、面内の均熱性を
飛躍的に向上させることができるようになった。

【００２７】そして、導電性発熱層および導電性静電吸
着用電極を覆う絶縁層および支持基板の両方ともに材質
を第３の元素をドープした熱分解窒化ほう素とすること
もできる。こうすることによって、前記支持基板に第３
の元素をドープした熱分解窒化ほう素を採用したことに
よる効果と相まって、支持基板の一方の面に接合された
導電性発熱層が発熱したときに放射する赤外線を発熱層
下の絶縁層が吸収し、絶縁層内で均熱化され、上方へ輻
射伝熱する。また、他方の面に接合された絶縁層下の導
電性静電吸着用電極部表面の温度分布も均熱になり、従
って吸着されたウエーハはより一層均熱化されるという
効果が得られるとともに、脱粒がないので強固に密着
し、急速な昇降温の場合も接合境界層で剥離せずに長期
間安定して使用できるものとなる。

【００２８】さらに、絶縁層に第３の元素をドープした
熱分解窒化ほう素を採用することにより、５００〜６５
０℃の中温域における絶縁層の体積抵抗率を１０¹⁰〜１
０¹⁸Ωｃｍとすることができ、中温域での静電吸着力の
低下が起こらなくなり、十分な静電吸着力が得られる。
従って、リ一ク電流によるデバイスの破損の発生がな
く、デバイス歩留りも高く、耐熱衝撃性に優れ、信頼性
の高い、半導体デバイスの製造工程における半導体ウエ
ーハの加熱に好適に使用することができる静電吸着機能
を有するウエーハ加熱装置が得られる。

【００２９】この場合、第３の元素として、炭素または
けい素をドープした熱分解窒化ほう素は赤外線透過率が
低くなり、輻射光はこれらの層に吸収されることに着目
し、支持基板および／または絶縁層に炭素またはけい素
を含有する熱分解窒化ほう素を用いることとした。ま
た、第３の元素をドープすることにより、熱分解窒化ほ
う素の体積抵抗値を容易に１０¹⁰〜１０¹³Ωｃｍとする
ことができ、５００〜６５０℃の中温域においても十分
な静電吸着力が得られるようになる。また、炭素または
けい素であれば、被加熱物である半導体ウエーハに対し
ても不純物となりにくいし、赤外線透過率の調整を容易
かつ高精度で行うことが可能となる。

【００３０】この場合、炭素またはけい素の含有量は１
〜２０重量％が好ましく、さらに好ましくは５〜１５重
量％である。第３元素の含有量をこの範囲内にすると、
熱分解窒化ほう素の体積抵抗値を容易に１０¹⁰〜１０¹³
Ωｃｍとすることができ、５００〜６５０℃の中温域に
おいても十分な静電吸着力が得られるようになる。第３
の元素の含有率が１重量％未満では、５００〜６５０℃
の中温域における温度範囲において十分な静電吸着力が
得られず、２０重量％を越えると５００〜６５０℃とい
う中温域においてリーク電流によるデバイスの損傷が起
こり易くなる。ドープ量をこの範囲内に収めると熱分解
窒化ほう素の赤外線透過率を３０％以下に抑えることが
できるとともに、本来の熱分解窒化ほう素の特性を著し
く劣化させることもない。

【００３１】上記支持基板の形状については特に制限は
なく、例えば円盤状、円筒状、平板状、凸部や凹部のあ
る円盤又は円筒状などがある。また、上記支持基板の厚
さは０．５ｍｍ以上１０ｍｍ以下、好ましくは１〜５ｍ
ｍとするのがよい。この範囲内とすれば導電性静電吸着
用電極と加熱用導電性発熱層との間の絶縁が十分保持さ
れるものとなる。上記支持基板の厚さが０．５ｍｍ未満
では静電吸着用電極と加熱用発熱層との間の絶縁が不十
分となることがあり、１０ｍｍを越えると厚さ方向に熱
が伝わりにくく、温度制御しにくい傾向がある。また、
支持基板に第３元素をドープした熱分解窒化ほう素を用
いた場合、反りが発生することがあるが、熱分解窒化ほ
う素は弾力性に富み、柔らかい材質であるので、半導体
製造装置に装着する際にネジやボルトを用いて固定する
ことにより容易に矯正することができる。支持基板の厚
さが１０ｍｍを越えるようになると容易に矯正できない
ので１０ｍｍ以下、特には５ｍｍ未満とするのが好まし
い。

【００３２】そして本発明の静電吸着機能を有するウエ
ーハ加熱装置の導電性発熱層は、熱分解黒鉛、ほう素含
有熱分解黒鉛、けい素含有熱分解黒鉛、白金、銀、白金
と銀の合金、チタン、タングステン、タンタル、モリブ
デンの内から選択することができる。これらの材料を使
用すれば、導電性発熱層として支持基板および絶縁層と
よく密着し、ヒーターとして使用中に剥離することな
く、耐酸化性に優れ、長期間安定した静電吸着機能を有
するウエーハ加熱装置とすることができる。

【００３３】さらに本発明の静電吸着機能を有するウエ
ーハ加熱装置の支持基板、導電性発熱層、導電性静電吸
着用電極および絶縁層は、化学気相蒸着法で形成するの
が良い。このように、支持基板、導電性発熱層、導電
性静電吸着用電極および絶縁層をＣＶＤ法で形成すれ
ば、高純度、高密度で、寸法精度に優れたものを作るこ
とができ、耐熱性、化学的安定性、相互の密着性に優
れ、絶縁不良や剥離の極めて少ない長寿命の静電吸着機
能を有するウエーハ加熱装置とすることができる。

【００３４】上記第３の元素含有熱分解窒化ほう素から
なる支持基板または絶縁層のＣＶＤ法による製造方法と
しては、例えばアンモニアと三塩化ほう素とをモル比で
１：１〜１０：１で混合した気体にさらにメタンガスを
加え、１８００〜２０００℃、１〜１００Ｔｏｒｒとい
う条件下で熱分解することによって得られるものが好適
である。具体的にはアンモニアと三塩化ほう素とメタン
ガスの４：１：０．２の混合気体を１８００〜２０００
℃、１０Ｔｏｒｒという条件下で熱分解することで得ら
れる熱分解窒化ほう素を使用することができる。次に、
発熱層および静電吸着用電極としては例えばメタンガス
を１９００〜２２００℃、１〜１０Ｔｏｒｒという条件
下で熱分解することによって得られる熱分解黒鉛が好適
に使用される。

【００３５】ここで発熱層の膜厚は特に限定されない
が、１０〜３００μｍ、特に３０〜１５０μｍとするこ
とが望ましい。また、静電吸着用電極は、１０〜３００
μｍ、特に３０〜１５０μｍとすることが望ましい。絶
縁層の膜厚も特に限定されないが、５０〜５００μｍ、
特に７０〜１５０μｍとすることが望ましい。

【００３６】

【実施例】以下、本発明の実施例および比較例を示して
本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定さ
れるものではない。（実施例１）アンモニアと三塩化ほう素とメタンガスを
混合し、１８００℃、１００Ｔｏｒｒの条件下で反応さ
せて直径２００ｍｍ、厚さ３ｍｍの炭素含有熱分解窒化
ほう素製支持基板を作製し、次いで、この上でメタンガ
スを２２００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で熱分解し、厚さ
１００μｍの熱分解黒鉛層を形成し、表面に電極パター
ン、裏面にヒータパターンを加工してそれぞれ静電吸着
用電極、発熱層とした。さらに、この両面の上でアンモ
ニアと三塩化ほう素とメタンを１６００℃、５Ｔｏｒｒ
の条件下で反応させて、厚さ２００μｍの炭素含有熱分
解窒化ほう素絶縁層を設け、静電吸着機能を有するウエ
ーハ加熱装置を作製した。

【００３７】得られた静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置の支持基板および絶縁層の炭素含有率を測定した
ところ、それぞれ１１％、９％であった。また、この静
電吸着機能を有するウエーハ加熱装置を使用し、ウエー
ハを６００℃に加熱したところ、ウエーハ上の温度分布
は＋２℃で、極めて均熱性に優れていた。このものを１
００℃から７００℃まで１分、７００℃から１００℃ま
で２分の昇降温速度で昇降温を１００００回繰り返し行
ったが基板と電極部との接合部で剥離は観察されず、ウ
エーハ上の温度分布は＋２℃で変化はなかった。

【００３８】（実施例２）アンモニアと三塩化ほう素を
混合し、１８００℃、１００Ｔｏｒｒの条件下で反応さ
せて直径２００ｍｍ、厚さ３ｍｍの熱分解窒化ほう素製
支持基板を作製し、次いで、この上でメタンガスを２２
００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で熱分解し、厚さ１００μ
ｍの熱分解黒鉛層を形成し、表面に電極パターン、裏面
にヒータパターンを加工してそれぞれ静電吸着用電極、
発熱層とした。さらに、この両面の上でアンモニアと三
塩化ほう素とメタンを１６００℃、５Ｔｏｒｒの条件下
で反応させて、厚さ２００μｍの炭素含有熱分解窒化ほ
う素絶縁層を設け、静電吸着機能を有するウエーハ加熱
装置を作製した。

【００３９】得られた静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置の絶縁層の炭素含有率を測定したところ、９％で
あった。また、この静電吸着機能を有するウエーハ加熱
装置を使用し、ウエーハを６００℃に加熱したところ、
ウエーハ上の温度分布は＋４℃で、均熱性に優れてい
た。このものを１００℃から７００℃まで１分、７００
℃から１００℃まで２分の昇降温速度で昇降温を１００
００回繰り返し行ったが基板と電極部との接合部で剥離
は観察されず、ウエーハ上の温度分布は＋４℃で変化は
なかった。

【００４０】（比較例）比較のために窒化ほう素と窒化
アルミニウムの混合焼結体で支持基板を形成する以外は
実施例１と同様にして静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置を作った。窒化ほう素と窒化アルミニウムの混合
焼結体は、窒化ほう素粉末と窒化アルミニウム粉末を３
対１の割合で混合した後、１９００℃、２０ｋｇｆ／ｍ
ｍ² の条件で焼結して作製した。得られたウエーハ加熱
装置について実施例１と同様の測定を行ったところ、ウ
エーハ上の温度分布は＋５℃でやや均熱性に劣るもので
あり、繰り返し昇降温３００回で剥離を生じ、吸着面が
盛り上がってしまいウエーハの吸着が不可能となってし
まった。

【００４１】なお、本発明は、上記実施形態に限定され
るものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明
の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同
一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いか
なるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

【００４２】

【発明の効果】本発明の静電吸着機能を有するウエーハ
加熱装置は、１〜２０重量％の第３の元素を含有する熱
分解窒化ほう素で支持基板および／または絶縁層を形成
したことにより、熱分解窒化ほう素の赤外線透過率が３
０％以下となり、支持基板の一方の面に接合形成された
導電性発熱層が発熱したときに放射する赤外線を支持基
板が吸収し、支持基板内で熱となって均熱化され、他方
の面に接合された導電性の静電吸着用電極部表面の温度
分布が均熱になり、従って吸着されたウエーハはより均
熱化するという効果が得られる。また、第３の元素をド
ープした熱分解窒化ほう素から成る絶縁層の５００〜６
５０℃の中温域における体積抵抗率が１０ ¹⁰〜１０¹³Ω
ｃｍの範囲となることから、５００〜６５０℃の中温域
において十分な静電吸着力が得られ、リーク電流による
デバイスの損傷も起こらない。さらに、脱粒の無い第３
元素をドープした熱分解窒化ほう素を使用することによ
り、急速な昇降温の際にも接合境界層で剥離せずに、半
導体製造装置内で長期間安定して使用できる信頼性の高
い装置とすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置の一例を示す縦断面図である。

【符号の説明】

１…静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置、２…支
持基板、３…静電吸着用電極、４…導電性発熱層、
５…絶縁層、６…静電吸着用給電端子、７…発熱層給
電端子、８…ウエーハ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者串橋卓馬群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者新井延男群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内 (72)発明者関勝来群馬県安中市磯部２丁目13番１号信越化学工業株式会社群馬事業所内Ｆターム(参考） 4K029 DA08 JA01 JA05 4K030 AA03 AA10 AA13 BA27 BA39 BB12 CA04 CA12 FA10 GA02 KA23 KA46 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 HA37

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】支持基板の一方の面に導電性発熱層が接
合形成され、他方の面に導電性の静電吸着用電極が接合
形成され、さらに発熱層および静電吸着用電極を覆う絶
縁層が接合された静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置において、前記絶縁層の材質が第３の元素をドープし
た熱分解窒化ほう素であり、支持基板の材質が熱分解窒
化ほう素であることを特徴とする静電吸着機能を有する
ウエーハ加熱装置。
【請求項２】支持基板の一方の面に導電性発熱層が接
合形成され、他方の面に導電性の静電吸着用電極が接合
形成され、さらに発熱層および静電吸着用電極を覆う絶
縁層が接合された静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置において、前記支持基板の材質が第３の元素をドープ
した熱分解窒化ほう素であることを特徴とする静電吸着
機能を有するウエーハ加熱装置。
【請求項３】前記第３の元素をドープした熱分解窒化
ほう素の赤外線透過率が３０％以下であることを特徴と
する請求項１または請求項２に記載した静電吸着機能を
有するウエーハ加熱装置。
【請求項４】前記絶縁層が第３の元素をドープした熱
分解窒化ほう素からなることを特徴とする請求項２また
は請求項３に記載した静電吸着機能を有するウエーハ加
熱装置。
【請求項５】前記第３の元素が炭素またはけい素であ
ることを特徴とする請求項１ないし請求項４のいずれか
１項に記載した静電吸着機能を有するウエーハ加熱装
置。
【請求項６】前記熱分解窒化ほう素中の炭素またはけ
い素の含有量が１〜２０重量％であることを特徴とする
請求項５に記載した静電吸着機能を有するウエーハ加熱
装置。
【請求項７】前記支持基板の厚さが０．５ｍｍ以上１
０ｍｍ以下であること特徴とする請求項１ないし請求項
６のいずれか１項に記載した静電吸着機能を有するウエ
ーハ加熱装置。
【請求項８】前記導電性発熱層が熱分解黒鉛、ほう素
含有熱分解黒鉛、けい素含有熱分解黒鉛、白金、銀、白
金と銀の合金、チタン、タングステン、タンタル、モリ
ブデンの内から選択される１種であることを特徴とする
請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記載した静電
吸着機能を有するウエーハ加熱装置。
【請求項９】前記支持基板、導電性発熱層、導電性静
電吸着用電極および絶縁層が化学気相蒸着法で形成され
たものであることを特徴とする請求項１ないし請求項８
のいずれか１項に記載した静電吸着機能を有するウエー
ハ加熱装置。