JP2002093896A - Electrostatic chuck and manufacturing method thereof - Google Patents

Electrostatic chuck and manufacturing method thereof

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JP2002093896A
JP2002093896A JP2000276194A JP2000276194A JP2002093896A JP 2002093896 A JP2002093896 A JP 2002093896A JP 2000276194 A JP2000276194 A JP 2000276194A JP 2000276194 A JP2000276194 A JP 2000276194A JP 2002093896 A JP2002093896 A JP 2002093896A
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electrostatic chuck
ceramic
layer
molded body
dielectric layer
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JP2000276194A
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Japanese (ja)
Inventor
Takushi Okita
沖田拓士
Tetsuo Nose
野瀬哲郎
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Nippon Steel Corp
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Nippon Steel Corp
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Publication date
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a low-cost electrostatic chuck, together with its manufacturing method, which is satisfactory in heat-resistance and corrosion-resistance. SOLUTION: An electrostatic chuck is provided, which comprises a ceramic dielectrics layer 1, a ceramic insulating body substrate layer 2, an internal electrode layer 3 for electrostatic attraction, and an external-connection lead electrode 4 for applying voltage to the internal electrode layer 3. The lead electrode includes a conductive metal silicide.

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、半導体製造装置等
においてウェハ等を静電的に保持吸着したり、搬送する
ための静電チャック、及び、その製造方法に関するもの
である。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an electrostatic chuck for electrostatically holding and adsorbing a wafer or the like in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来より、半導体製造装置において、Si
ウェハ等に露光処理や成膜処理やエッチング処理をする
際には、ウェハの平坦度を保ちながら保持したり、均熱
性をとるために密着性よく保持する必要があり、このよ
うな保持方法としては、機械式保持方式、真空吸着方
式、静電吸着方式が提案されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, semiconductor manufacturing equipment
When performing exposure processing, film formation processing, or etching processing on a wafer or the like, it is necessary to hold the wafer while maintaining its flatness, or to hold the wafer with good adhesion to obtain uniform heat. As for, a mechanical holding system, a vacuum suction system, and an electrostatic suction system have been proposed.

【0003】これらの内、静電吸着方式は、誘電体層を
介して電極層に電圧を印加することで、静電吸着力を発
生させることにより、ウェハ等を保持する方法であり、
ウェハ加工面の平坦度に優れ、吸着面への密着性もよ
く、また真空中での使用も可能であるため、多用されつ
つある(例えば、「電子材料」1996年7月号p.51)。
[0003] Among them, the electrostatic attraction method is a method of holding a wafer or the like by generating an electrostatic attraction force by applying a voltage to an electrode layer via a dielectric layer.
It has been widely used because it has excellent flatness of the wafer processing surface, good adhesion to the adsorption surface, and can be used in vacuum (for example, `` Electronic Materials '' July 1996, p.51) .

【0004】誘電体としては、ポリイミド等の有機フィ
ルム膜、溶射セラミックス、焼結体セラミックス、等が
用いられているが、この内、焼結体セラミックスは、耐
久性、耐熱性、耐電圧、平坦度等に優れており、ウェハ
の大口径化やプロセスの微細化に伴い、必要性が高くな
ってきている。
As the dielectric, an organic film such as polyimide, sprayed ceramics, sintered ceramics, and the like are used. Among these, the sintered ceramics have durability, heat resistance, withstand voltage, and flatness. The degree of necessity is increasing with the increase in the diameter of the wafer and the miniaturization of the process.

【0005】焼結体セラミックス製静電チャックの製造
方法としては、大きく分けて2つの方法がある。
[0005] There are two main methods for manufacturing a sintered ceramic electrostatic chuck.

【0006】一つは、誘電体セラミックスと絶縁体基板
となるセラミックスを個々に焼成してから、内部電極を
挟むようにして接合する方法である。接合には、接着剤
を用いる方法(例えば、実用新案2552420号公報)やろう
付けする方法(例えば、特許第2836986号公報)がある。
使用時に冷却等の必要がある場合には、この静電チャッ
クをさらに冷却機能を有するアルミニウム合金盤等に接
合する。そして、誘電体と絶縁体基板の接合と同時、も
しくは、両者の接合の後に、リード電極を絶縁体基板に
貫通させた穴を通して取り付ける。取り付けには、導電
性接着剤を用いる方法やろう付けをする方法(例えば、
特開2000−12133号公報)がある。
One is a method in which dielectric ceramics and ceramics serving as an insulating substrate are individually baked and then joined so as to sandwich the internal electrodes. The joining includes a method using an adhesive (for example, Japanese Utility Model No. 2552420) and a method for brazing (for example, Japanese Patent No. 2836986).
If cooling or the like is required during use, this electrostatic chuck is further joined to an aluminum alloy disk or the like having a cooling function. Then, at the same time as the joining of the dielectric and the insulating substrate, or after the joining of both, the lead electrode is attached through a hole penetrating the insulating substrate. For mounting, a method using a conductive adhesive or a method of brazing (for example,
JP-A-2000-12133).

【0007】さらに、もう一つは、予め内部電極を誘電
体セラミックス素地と絶縁体基板となるセラミックス素
地の間に挟み、同時に焼成する方法である。この場合の
焼成方法には、ドクターブレード成形した誘電体素地と
絶縁体基板素地を内部電極を挟んで、予めロール等で圧
着してから、常圧焼成する方法(例えば、特願昭62−264
638号公報)や、誘電体素地と絶縁体基板素地を内部電極
を挟んで重ね合わせて、ホットプレス焼成する方法(例
えば、特願平6−59077号公報)がある。これらの場合で
も、リード電極の取り付けには、予め絶縁体基板に貫通
させておいた穴、もしくは、焼成後に穿孔した穴を通し
て、接着やろう付けする。また、この場合でも、使用時
に冷却等の必要がある場合には、この静電チャックをさ
らに冷却機能を有するアルミニウム合金盤等に接合す
る。
Another method is to sandwich an internal electrode between a dielectric ceramic substrate and a ceramic substrate serving as an insulating substrate in advance and fire them at the same time. In this case, the firing method includes a method in which a dielectric body formed by doctor blade molding and an insulating substrate body are pressure-bonded with a roll or the like in advance with an internal electrode therebetween, and then fired under normal pressure (for example, Japanese Patent Application No. 62-264).
No. 638) and a method in which a dielectric substrate and an insulating substrate substrate are overlapped with an internal electrode interposed therebetween, followed by hot press firing (for example, Japanese Patent Application No. 6-59077). Even in these cases, the lead electrode is attached or brazed through a hole previously penetrated through the insulator substrate or a hole formed after firing. Also, in this case, if cooling or the like is required during use, this electrostatic chuck is further joined to an aluminum alloy disk or the like having a cooling function.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】リード電極を取り付け
るのに、セラミックス誘電体の焼成後に接着剤やろう付
け等の後加工で取り付ける場合、いくつかの欠点が生じ
る。
When mounting the lead electrodes by post-processing such as an adhesive or brazing after firing the ceramic dielectric, there are some disadvantages.

【0009】一つには、耐熱性が損なわれる。CVD装置
やスパッタ装置等では、静電チャックは高温で使用され
る。リード電極をろう付けをする場合のろう材には、低
融点合金等が用いられるが、当然ながらその融点以上で
の使用はできない。導電性接着剤の場合、さらに耐熱性
は低く、通常200℃以下程度でしか使用できない。誘電
体と絶縁体基板を同時焼成した静電チャック等では、両
者を接合して作製した静電チャックに比べ、耐熱性が高
いが、この場合でも、リード電極の耐熱性に限界があ
る。
For one thing, heat resistance is impaired. In a CVD apparatus, a sputtering apparatus, or the like, the electrostatic chuck is used at a high temperature. As a brazing material for brazing the lead electrode, a low melting point alloy or the like is used, but of course, it cannot be used at a temperature higher than its melting point. In the case of a conductive adhesive, the heat resistance is even lower, and it can usually be used only at about 200 ° C. or less. An electrostatic chuck or the like in which a dielectric and an insulator substrate are simultaneously baked has higher heat resistance than an electrostatic chuck manufactured by bonding them, but even in this case, the heat resistance of the lead electrode is limited.

【0010】また、耐食性にも問題がある。エッチング
装置等の腐食性雰囲気で、静電チャックを使用する場合
がある。この場合、リード電極の取り付け部に腐食が生
じ、静電チャックの寿命を短くする要因となる場合があ
る。
There is also a problem in corrosion resistance. In some cases, an electrostatic chuck is used in a corrosive atmosphere such as an etching apparatus. In this case, corrosion may occur in the mounting portion of the lead electrode, which may shorten the life of the electrostatic chuck.

【0011】また、接着剤やろう付けでリード電極を接
合することにより、接着時の収縮や熱応力などで残留応
力が生じ、裏側にリード電極が形成されている部位の表
面の平坦度が劣化する場合がある。
[0011] Further, by joining the lead electrodes with an adhesive or brazing, residual stress is generated due to shrinkage or thermal stress during bonding, and the flatness of the surface where the lead electrodes are formed on the back side is degraded. May be.

【0012】さらに、いずれにせよ、焼成後の後工程で
リード電極を作製するために、穿孔、接合等の工程が必
要となり、製造コストを上昇させる。
Further, in any case, in order to produce the lead electrode in a post-process after firing, a process such as perforation and bonding is required, which increases the manufacturing cost.

【0013】そこで、本発明は、上述したような従来行
われていた、ステンレスやチタン等の金属リード電極を
導電性接着剤や低温はんだ、ろう材等で接合していた静
電チャックに代わり、耐熱性、耐食性に優れた安価な静
電チャック及びその製造方法を提供することを目的とす
る。
In view of the above, the present invention replaces the above-described conventional electrostatic chuck in which a metal lead electrode made of stainless steel or titanium is joined with a conductive adhesive, low-temperature solder, brazing material, or the like. An object of the present invention is to provide an inexpensive electrostatic chuck having excellent heat resistance and corrosion resistance and a method for manufacturing the same.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明者等は、上記目的
を達成するため、鋭意研究を重ねた結果、静電チャック
の誘電体層、絶縁体基板層、内部電極層、及び、リード
電極を一体に焼成することで、耐熱性、耐食性を向上で
きることを見いだした。
Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to achieve the above object, and as a result, have obtained a dielectric layer, an insulating substrate layer, an internal electrode layer, and a lead electrode of an electrostatic chuck. It has been found that heat resistance and corrosion resistance can be improved by firing together.

【0015】ここで、重要なことは、セラミックスの焼
成においては、セラミックス素地が焼成収縮を起こすこ
とである。また、通常1000℃以上の高温で焼成を行うた
め、大きな熱膨張・収縮が生じる。従って、電極等の異
種材料を同時に焼成する場合、この点を加味しなければ
ならない。
What is important here is that in firing ceramics, the ceramic substrate undergoes firing shrinkage. Further, since the sintering is usually performed at a high temperature of 1000 ° C. or more, large thermal expansion / contraction occurs. Therefore, when different materials such as electrodes are fired simultaneously, this point must be taken into consideration.

【0016】ホットプレスでの焼成収縮は、加圧方向に
起こる。従って、加圧方向に対して垂直面内では、焼成
収縮はあまり生じない。焼結挙動の異なる内部電極を予
めスクリーン印刷で形成したり、金属部材を挟んで焼成
しても、面内方向にはそれほど大きな収縮は生じず、ま
た、加圧による効果もあり、形状も膜形状であるため、
比較的同時焼成を行いやすい。
The firing shrinkage in the hot press occurs in the pressing direction. Therefore, firing shrinkage does not occur much in a plane perpendicular to the pressing direction. Even if internal electrodes with different sintering behavior are formed in advance by screen printing or fired with metal members in between, there is no significant shrinkage in the in-plane direction, and there is also an effect by pressure, and the shape is also a film. Because of the shape
Relatively easy firing is relatively easy.

【0017】これに対し、リード電極は、加圧方向に形
成される部材であり、形状もピン形状をしているため、
焼結挙動が異なると、焼成時に割れを生じてしまう。
On the other hand, since the lead electrode is a member formed in the pressing direction and has a pin shape,
If the sintering behavior is different, cracks will occur during firing.

【0018】発明者らは、金属珪化物が、導電性を有し
つつ、アルミナや窒化アルミニウム等の静電チャック用
誘電体として用いられているセラミックスに、焼結温度
や熱膨張率等の焼結挙動に影響する物性が近いことに着
目し、本発明を完成した。比較のために、リード電極に
用いられる材料の物性をあわせ、表1に示す。
The present inventors have proposed that a metal silicide, while having conductivity, be applied to ceramics used as a dielectric for an electrostatic chuck, such as alumina and aluminum nitride, by sintering such as sintering temperature and coefficient of thermal expansion. The present invention was completed by focusing on the fact that physical properties affecting the sintering behavior are close. For comparison, the physical properties of the materials used for the lead electrodes are shown in Table 1 together.

【0019】[0019]

【表1】 [Table 1]

【0020】すなわち、本発明は、以下の通りである。 (1)セラミックス誘電体層、セラミックス絶縁体基板
層、静電吸着のための内部電極層、及び、内部電極層に
電圧を印加するための外部接続用のリード電極を備える
静電チャックであって、前記リード電極が導電性金属珪
化物を含んでなることを特徴とする静電チャック。 (2)前記導電性金属珪化物が、TaSi2、NbSi2、WSi2
MoSi2から選ばれた1種又は2種以上からなることを特徴
とする前記(1)記載の静電チャック。 (3)前記セラミックス誘電体層が、アルミナ質セラミ
ックスであることを特徴とする前記(1)又は(2)に
記載の静電チャック。 (4)前記セラミックス誘電体層が、窒化アルミニウム
質セラミックスであることを特徴とする請求項1又は2に
記載の静電チャック。 (5)前記セラミックス誘電体層と前記セラミックス絶
縁体基板層の主組成が、同一のセラミックス化合物であ
ることを特徴する前記(1)から(4)のいずれかに記
載の静電チャック。 (6)セラミックス誘電体層、セラミックス絶縁体基板
層、静電吸着のための内部電極層、及び、内部電極層に
電圧を印加するための外部接続用のリード電極を備える
静電チャックの製造方法であって、誘電体原料の成形体
(A)、絶縁体基板原料の成形体(B)、リード電極原料の導
電性金属珪化物を含む成形体(C)とを作製し、前記成形
体(A)又は前記成形体(B)の少なくとも一方に加工穴を形
成し、該加工穴に前記成形体(C)を埋め込み、かつ、前
記成形体(A)と前記成形体(B)との間に前記内部電極層を
挟んで重ね合わせた後、ホットプレスにより一体焼成す
ることを特徴とする静電チャックの製造方法。 (7)前記導電性金属珪化物が、TaSi2、NbSi2、WSi2
MoSi2から選ばれた1種又は2種以上からなることを特徴
とする前記(6)記載の静電チャックの製造方法。 (8)前記セラミックス誘電体層がアルミナ質セラミッ
クスであることを特徴とする前記(6)又は(7)に記
載の静電チャックの製造方法。 (9)前記セラミックス誘電体層が窒化アルミニウム質
セラミックスであることを特徴とする前記(6)又は
(7)に記載の静電チャックの製造方法。 (10)前記セラミックス誘電体層と前記セラミックス
絶縁体基板層の主組成が、同一のセラミックス化合物で
あることを特徴する前記(6)から(9)のいずれかに
記載の静電チャックの製造方法。
That is, the present invention is as follows. (1) An electrostatic chuck comprising a ceramic dielectric layer, a ceramic insulator substrate layer, an internal electrode layer for electrostatic attraction, and a lead electrode for external connection for applying a voltage to the internal electrode layer. An electrostatic chuck, wherein the lead electrode comprises a conductive metal silicide. (2) When the conductive metal silicide is TaSi 2 , NbSi 2 , WSi 2 ,
The electrostatic chuck according to the above (1), wherein the electrostatic chuck comprises one or more kinds selected from MoSi 2 . (3) The electrostatic chuck according to (1) or (2), wherein the ceramic dielectric layer is an alumina ceramic. (4) The electrostatic chuck according to (1) or (2), wherein the ceramic dielectric layer is an aluminum nitride ceramic. (5) The electrostatic chuck according to any one of (1) to (4), wherein the main composition of the ceramic dielectric layer and the ceramic insulator substrate layer is the same ceramic compound. (6) A method for manufacturing an electrostatic chuck including a ceramic dielectric layer, a ceramic insulator substrate layer, an internal electrode layer for electrostatic attraction, and a lead electrode for external connection for applying a voltage to the internal electrode layer. A molded body of a dielectric material
(A), a molded body (B) of an insulator substrate raw material, and a molded body (C) containing a conductive metal silicide of a lead electrode raw material are produced, and the molded body (A) or the molded body (B) is produced. A processing hole is formed in at least one of the holes, the formed body (C) is embedded in the processed hole, and the formed body (A) and the formed body (B) are overlapped with the internal electrode layer interposed therebetween. And then integrally firing by hot pressing. (7) The conductive metal silicide is TaSi 2 , NbSi 2 , WSi 2 ,
The method for producing an electrostatic chuck according to the above (6), wherein the method comprises one or more selected from MoSi 2 . (8) The method of manufacturing an electrostatic chuck according to (6) or (7), wherein the ceramic dielectric layer is made of alumina ceramic. (9) The method for manufacturing an electrostatic chuck according to (6) or (7), wherein the ceramic dielectric layer is an aluminum nitride ceramic. (10) The method for manufacturing an electrostatic chuck according to any one of (6) to (9), wherein a main composition of the ceramic dielectric layer and the ceramic insulator substrate layer is the same ceramic compound. .

【0021】[0021]

【発明の実施の形態】本発明の静電チャックは、導電性
接着剤やろう材を用いていないため、1000℃以上の高温
でも接合部になんら問題が生じず、極めて耐熱性が高
い。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The electrostatic chuck of the present invention does not use a conductive adhesive or brazing material, so that even at a high temperature of 1000 ° C. or more, there is no problem at the joints and the heat resistance is extremely high.

【0022】また、リード電極と絶縁体基板、内部電極
が直接焼結されているため、腐食性雰囲気にあっても高
い耐食性を有する。
Further, since the lead electrode, the insulator substrate, and the internal electrode are directly sintered, they have high corrosion resistance even in a corrosive atmosphere.

【0023】さらに、誘電体の焼成時に、絶縁体基板、
内部電極、リード電極をあわせ、同時に焼成することに
より、製造コストの低減を図ることができる。
Furthermore, when the dielectric is fired, an insulating substrate,
By combining the internal electrodes and the lead electrodes and firing them at the same time, the manufacturing cost can be reduced.

【0024】内部電極には、リード電極と同じ材料や、
W、Mo等の高融点金属を用いることができ、例えば、こ
れらの材料の粉体をペースト状にして、誘電体素地、及
び/又は、絶縁体基板素地にスクリーン印刷し、内部電
極を設けることができる。また、W、Mo等の高融点金属
部材を板状や網状にしたものを挟んで内部電極を設けて
も良い。
The same material as the lead electrode,
W, Mo or other high melting point metal can be used, for example, paste of powder of these materials, dielectric substrate, and / or, screen printing on insulator substrate substrate, to provide internal electrodes Can be. Further, the internal electrodes may be provided so as to sandwich a plate-like or net-like high melting point metal member such as W or Mo.

【0025】誘電体セラミックスは、アルミナ又は窒化
アルミニウムを主組成とすると、金属珪化物と焼結特性
が近いため良い。アルミナには、電気抵抗率を調整する
目的でTiO2やTi2O3等を添加してもよい。
It is preferable that the dielectric ceramic has a main composition of alumina or aluminum nitride because it has a sintering characteristic close to that of metal silicide. TiO 2 or Ti 2 O 3 may be added to alumina for the purpose of adjusting electric resistivity.

【0026】導電性金属珪化物としては、例えば、TaSi
2、WSi2、NbSi2、MoSi2、TiSi2、ZrSi2、CrSi2などが挙
げられ、これらは単独で用いても、2種以上を用いても
よい。また、これらの導電性金属珪化物のうちでも、Ta
Si2、NbSi2、WSi2、MoSi2は、導電性及び耐酸化性に優
れているとともに、誘電体セラミックスに焼結挙動がよ
り近いことから特に好ましい。
As the conductive metal silicide, for example, TaSi
2 , WSi 2 , NbSi 2 , MoSi 2 , TiSi 2 , ZrSi 2 , CrSi 2 and the like. These may be used alone or in combination of two or more. Also, among these conductive metal silicides, Ta
Si 2 , NbSi 2 , WSi 2 , and MoSi 2 are particularly preferable because they have excellent conductivity and oxidation resistance and have a sintering behavior closer to that of dielectric ceramics.

【0027】また、誘電体と絶縁体基板の主組成が同一
セラミックス化合物であると、静電チャックの大部分の
体積を占める部材の焼結挙動が同一となり、さらによ
い。
Further, when the main composition of the dielectric and the insulating substrate is the same ceramic compound, the sintering behavior of the members occupying most of the volume of the electrostatic chuck becomes the same, which is more preferable.

【0028】誘電体及び絶縁体基板は焼成をする前に、
予め粉体を成形しておく。これは粉体をホットプレス装
置に充填して焼成を行った場合、充填の不均一を生じる
ため、焼成時に内部電極に切れが発生しやすく、また焼
成した後の内部電極に反りを発生するため、静電吸着特
性が不均質となるためである。成形は、冷間静水圧プレ
ス成形もしくはドクターブレード成形等の方法を用いれ
ばよい。
Before firing the dielectric and insulator substrates,
The powder is formed in advance. This is because when the powder is filled into a hot press and baked, the filling becomes uneven because the internal electrode is likely to be cut during firing and the internal electrode after firing is warped. This is because the electrostatic adsorption characteristics become non-uniform. The molding may be performed by a method such as cold isostatic press molding or doctor blade molding.

【0029】ホットプレスにて焼成する条件は、材料で
ある誘電体セラミックス、絶縁体セラミックス、リード
電極をそれぞれ単体で焼成できる条件であればよく、特
に規定はしない。例えば、アルミナ質セラミックスを用
いた場合、アルゴン雰囲気下で、圧力10〜50MPa、焼成
温度1300〜1700℃、焼成時間30〜600分にて、焼成可能
である。また、窒化アルミニウム質セラミックスを用い
た場合、窒素雰囲気下で、圧力10〜50MPa、焼成温度170
0〜2000℃、焼成時間30〜600分にて、焼成可能である。
The conditions for firing by hot pressing are not particularly limited as long as the dielectric ceramics, insulating ceramics, and lead electrodes, which are the materials, can be fired individually. For example, when alumina ceramics are used, firing can be performed in an argon atmosphere at a pressure of 10 to 50 MPa, a firing temperature of 1300 to 1700 ° C., and a firing time of 30 to 600 minutes. When aluminum nitride ceramics is used, the pressure is 10 to 50 MPa and the firing temperature is 170 in a nitrogen atmosphere.
The sintering can be performed at 0 to 2000 ° C. for a sintering time of 30 to 600 minutes.

【0030】作業としては次のような形態が好適な方法
として例示される。誘電体原料の成形体(A)、絶縁体基
板原料の成形体(B)、リード電極原料の導電性金属珪化
物を含む成形体(C)とを作製する。前記成形体(A)又は前
記成形体(B)の少なくとも一方に加工穴を形成する。該
加工穴に前記成形体(C)を埋め込み、かつ、前記成形体
(A)と前記成形体(B)との間に前記内部電極層を挟んで重
ね合わせた後、ホットプレスにより一体焼成する。
As the work, the following modes are exemplified as preferred methods. A molded body (A) of a dielectric material, a molded body (B) of an insulating substrate material, and a molded body (C) containing a conductive metal silicide of a lead electrode material are produced. A processing hole is formed in at least one of the molded body (A) and the molded body (B). The molded body (C) is embedded in the processing hole, and the molded body
After the inner electrode layer is sandwiched between (A) and the molded body (B), they are baked together by hot pressing.

【0031】[0031]

【実施例】以下、実施例に基づき、本発明を詳細に説明
する。
The present invention will be described below in detail with reference to examples.

【0032】(実施例1)α-Al2O3の粉末に、蒸留水、バ
インダー、分散剤を加えてボールミル混合した。スラリ
ーをスプレードライヤーで造粒し、粒径約70μmの造粒
粉とした。これを、円盤状に2枚、冷間静水圧プレス成
形した。このうち、1枚を素地を切削加工し、直径315m
m、厚さ10mmとして、誘電体素地とした。もう一枚を切
削加工し、直径315mm、厚さ10mmとし、リード電極取り
出し部に直径10mmの穴をあけ、絶縁体基板素地とした。
誘電体素地にTaSi2ペーストをスクリーン印刷した後、
絶縁体基板素地を重ね合わせた。500℃、大気中で脱脂
後した。TaSi2粉体を直径10mm、厚さ10mmにペレット成
形し、脱脂後の絶縁体基板素地のリード電極取り出し部
の穴に填め込み、ホットプレス装置にセットし、アルゴ
ンガス中で1500℃、30MPaで2時間、加圧焼成した。得ら
れた焼結体の誘電体部分を厚さ2mmになるように研削加
工し、更に、全体を直径300mm、厚さ5mmの円盤状に加工
し、静電チャックとした。
(Example 1) Distilled water, a binder, and a dispersant were added to α-Al 2 O 3 powder and mixed with a ball mill. The slurry was granulated with a spray drier to obtain granulated powder having a particle size of about 70 μm. Two discs were cold isostatically pressed into disks. One of these was machined from a substrate and the diameter was 315m.
m and a thickness of 10 mm were used as a dielectric substrate. The other was cut to a diameter of 315 mm and a thickness of 10 mm, and a hole having a diameter of 10 mm was drilled at the lead electrode take-out portion to obtain an insulating substrate substrate.
After screen printing TaSi 2 paste on the dielectric substrate,
The insulator substrate was superimposed. After degreasing in air at 500 ° C. The TaSi 2 powder is formed into a pellet having a diameter of 10 mm and a thickness of 10 mm, inserted into the hole of the lead electrode take-out part of the degreased insulator substrate, set in a hot press, and set at 1500 ° C. and 30 MPa in argon gas. It baked under pressure for 2 hours. The dielectric portion of the obtained sintered body was ground so as to have a thickness of 2 mm, and the whole was further processed into a disk shape having a diameter of 300 mm and a thickness of 5 mm to obtain an electrostatic chuck.

【0033】この静電チャックを500℃にて吸着力を測
定したところ、4000g/cm2の吸着力を示した。また、い
ずれの箇所にも剥がれ等の欠陥は生じなかった。
When the chucking force of this electrostatic chuck was measured at 500 ° C., it showed a chucking force of 4000 g / cm 2 . Also, no defect such as peeling occurred at any of the portions.

【0034】(実施例2)α-Al2O3の粉末に0.5重量%のTi2
O3の粉末を加え、蒸留水、アクリルバインダー、分散剤
を加えて、ボールミル混合し、粘度約15000cPのスラリ
ーを得た。これをドクターブレード成形後、乾燥して、
厚さ約300μmのシート成形体を得た。これを数枚ずつ積
層し、直径315mmの円盤状に切断して、誘電体素地とし
た。
Example 2 0.5% by weight of Ti 2 was added to α-Al 2 O 3 powder.
O 3 powder was added, distilled water, an acrylic binder, and a dispersant were added, followed by ball mill mixing to obtain a slurry having a viscosity of about 15,000 cP. After drying this with a doctor blade,
A sheet molded body having a thickness of about 300 μm was obtained. Several of these were laminated and cut into a disk having a diameter of 315 mm to obtain a dielectric substrate.

【0035】α-Al2O3の粉末に、蒸留水、バインダー、
分散剤を加えて、ボールミル混合した。スラリーをスプ
レードライヤーで造粒し、粒径約70μmの造粒粉とし
た。これを円盤状に冷間静水圧プレス成形し、研削加工
し、直径315mm、厚さ10mmとし、リード電極取り出し部
に直径10mmの穴をあけたものを絶縁体基板素地とした。
Α-Al 2 O 3 powder, distilled water, binder,
The dispersant was added and mixed with a ball mill. The slurry was granulated with a spray drier to obtain granulated powder having a particle size of about 70 μm. This was subjected to cold isostatic pressing into a disk shape, and then ground to a diameter of 315 mm and a thickness of 10 mm. A hole with a diameter of 10 mm was formed in a lead electrode take-out portion to obtain an insulator substrate substrate.

【0036】誘電体素地と絶縁体基板素地の間に、Wの
金網を挟み、ローラーにて圧着し、500℃、大気中で脱
脂を行った。NbSi2粉体を直径10mm、厚さ10mmにペレッ
ト成形し、脱脂後の絶縁体基板素地のリード電極取り出
し部の穴に填め込み、ホットプレス装置にセットし、ア
ルゴンガス中で1500℃、30MPaで2時間、加圧焼成した。
得られた焼結体の誘電体部分を厚さ300μmになるように
研削加工し、更に、全体を直径300mm、厚さ5mmの円盤状
に加工し、静電チャックとした。
A W net was sandwiched between the dielectric substrate and the insulating substrate substrate, pressed with a roller, and degreased at 500 ° C. in the air. NbSi 2 powder is formed into a pellet having a diameter of 10 mm and a thickness of 10 mm, inserted into the hole of the lead electrode take-out part of the degreased insulator substrate, set in a hot press, and set at 1500 ° C and 30 MPa in argon gas. It baked under pressure for 2 hours.
The dielectric portion of the obtained sintered body was ground to a thickness of 300 μm, and the whole was further processed into a disk shape having a diameter of 300 mm and a thickness of 5 mm to obtain an electrostatic chuck.

【0037】得られた静電チャックを、常温にて腐食性
CF4雰囲気中で使用したところ、5000g/cm2の吸着力を示
した。また、上記雰囲気にて10時間を経過しても、いず
れの箇所にも腐食はみられなかった。
The obtained electrostatic chuck is corrosive at room temperature.
When used in an atmosphere of CF 4 , it exhibited an adsorption force of 5000 g / cm 2 . In addition, no corrosion was observed at any point even after 10 hours in the above atmosphere.

【0038】(実施例3)焼結助剤としてY2O3を1.0重量%
含むAlNの粉末にエタノール、バインダー、分散剤を加
えて、ボールミル混合した。スラリーをスプレードライ
ヤーで造粒し、粒径約50μmの造粒粉とした。これを実
施例1と同様に、円盤状に2枚、冷間静水圧プレス成形
し、それぞれ誘電体、絶縁体基板の素地とした。絶縁体
基板には、直径10mmの穴をあけ、リード電極取り出し部
とした。誘電体の成形体上にWペーストをスクリーン印
刷した後、絶縁体基板の素地を重ね合わせた。800℃、
窒素中で脱脂した。WSi2粉体を直径10mm、厚さ10mmにペ
レット成形し、脱脂後の絶縁体基板素地のリード電極取
り出し部の穴に填め込み、ホットプレス装置にセット
し、窒素中で1850℃、30MPaで2時間、加圧焼成した。得
られた焼結体の誘電体部分を厚さ2mmになるように研削
加工し、更に、全体を直径300mm、厚さ5mmの円盤状に加
工し、静電チャックを作製した。
Example 3 1.0% by weight of Y 2 O 3 as a sintering aid
Ethanol, a binder, and a dispersant were added to the AlN powder, and the mixture was mixed in a ball mill. The slurry was granulated with a spray drier to obtain granulated powder having a particle size of about 50 μm. In the same manner as in Example 1, two discs were cold isostatically pressed to form a dielectric and an insulating substrate, respectively. A hole having a diameter of 10 mm was formed in the insulator substrate to serve as a lead electrode extraction portion. After screen-printing the W paste on the dielectric molded body, the base of the insulating substrate was overlapped. 800 ℃,
Defatted in nitrogen. WSi 2 powder is formed into a pellet having a diameter of 10 mm and a thickness of 10 mm, inserted into the hole of the lead electrode take-out part of the degreased insulator substrate, set in a hot press, and placed in nitrogen at 1850 ° C. and 30 MPa at 2 MPa. It baked under pressure for a time. The dielectric portion of the obtained sintered body was ground to a thickness of 2 mm, and the whole was further processed into a disk shape having a diameter of 300 mm and a thickness of 5 mm to produce an electrostatic chuck.

【0039】この静電チャックを、腐食性CF4雰囲気
中、300℃にて使用したところ、4700g/cm2の吸着力を示
した。また、上記雰囲気にて10時間を経過しても、なん
ら剥がれ腐食は見られなかった。
When this electrostatic chuck was used in a corrosive CF 4 atmosphere at 300 ° C., it showed an adsorption force of 4700 g / cm 2 . Even after 10 hours in the above atmosphere, no peeling and corrosion were observed.

【0040】[0040]

【発明の効果】本発明により、耐熱性、耐食性に優れ、
高温雰囲気や腐食性雰囲気下でも耐久性に優れた静電チ
ャックが得られる。また、本発明の製造方法により、こ
れまで給電部を別途製造するプロセスに比べ、低コスト
にて静電チャックが製造可能となる。
According to the present invention, excellent heat resistance and corrosion resistance are obtained.
An electrostatic chuck with excellent durability can be obtained even in a high-temperature atmosphere or a corrosive atmosphere. Further, according to the manufacturing method of the present invention, an electrostatic chuck can be manufactured at a lower cost as compared with a process of separately manufacturing a power supply unit.

【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断面図。FIG. 1 is a sectional view of an electrostatic chuck according to the present invention.

【図2】本発明の静電チャックの上面から見た透視図。FIG. 2 is a perspective view of the electrostatic chuck of the present invention as viewed from above.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・セラミックス誘電体 2・・・セラミックス絶縁体基板 3・・・内部電極層 4・・・リード電極 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Ceramic dielectric 2 ... Ceramic insulating substrate 3 ... Internal electrode layer 4 ... Lead electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C016 GA10 4G001 BA03 BA09 BA13 BA36 BA48 BA49 BB03 BB09 BB13 BB36 BB48 BB49 BC42 BC52 BC54 BD38 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 PA11 PA30  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3C016 GA10 4G001 BA03 BA09 BA13 BA36 BA48 BA49 BB03 BB09 BB13 BB36 BB48 BB49 BC42 BC52 BC54 BD38 5F031 CA02 HA02 HA03 HA16 PA11 PA30

Claims (10)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス誘電体層、セラミックス絶
縁体基板層、静電吸着のための内部電極層、及び、内部
電極層に電圧を印加するための外部接続用のリード電極
を備える静電チャックであって、前記リード電極が導電
性金属珪化物を含んでなることを特徴とする静電チャッ
ク。
An electrostatic chuck comprising a ceramic dielectric layer, a ceramic insulator substrate layer, an internal electrode layer for electrostatic attraction, and a lead electrode for external connection for applying a voltage to the internal electrode layer. Wherein the lead electrode comprises a conductive metal silicide.
【請求項2】 前記導電性金属珪化物が、TaSi2、NbS
i2、WSi2、MoSi2から選ばれた1種又は2種以上からなる
ことを特徴とする請求項1記載の静電チャック。
2. The conductive metal silicide is TaSi 2 , NbS
2. The electrostatic chuck according to claim 1, comprising one or more selected from i 2 , WSi 2 , and MoSi 2 .
【請求項3】 前記セラミックス誘電体層が、アルミナ
質セラミックスであることを特徴とする請求項1又は2に
記載の静電チャック。
3. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein the ceramic dielectric layer is made of alumina ceramic.
【請求項4】 前記セラミックス誘電体層が、窒化アル
ミニウム質セラミックスであることを特徴とする請求項
1又は2に記載の静電チャック。
4. The ceramic dielectric layer is made of aluminum nitride ceramics.
3. The electrostatic chuck according to 1 or 2.
【請求項5】 前記セラミックス誘電体層と前記セラミ
ックス絶縁体基板層の主組成が、同一のセラミックス化
合物であることを特徴する請求項1〜4のいずれかに記載
の静電チャック。
5. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein a main composition of the ceramic dielectric layer and the ceramic insulator substrate layer is the same ceramic compound.
【請求項6】 セラミックス誘電体層、セラミックス絶
縁体基板層、静電吸着のための内部電極層、及び、内部
電極層に電圧を印加するための外部接続用のリード電極
を備える静電チャックの製造方法であって、誘電体原料
の成形体(A)、絶縁体基板原料の成形体(B)、リード電極
原料の導電性金属珪化物を含む成形体(C)とを作製し、
前記成形体(A)又は前記成形体(B)の少なくとも一方に加
工穴を形成し、該加工穴に前記成形体(C)を埋め込み、
かつ、前記成形体(A)と前記成形体(B)との間に前記内部
電極層を挟んで重ね合わせた後、ホットプレスにより一
体焼成することを特徴とする静電チャックの製造方法。
6. An electrostatic chuck comprising a ceramic dielectric layer, a ceramic insulator substrate layer, an internal electrode layer for electrostatic attraction, and a lead electrode for external connection for applying a voltage to the internal electrode layer. In the manufacturing method, a molded body of a dielectric material (A), a molded body of an insulating substrate raw material (B), a molded body containing a conductive metal silicide of a lead electrode raw material (C) are produced,
Forming a processing hole in at least one of the molded body (A) or the molded body (B), embedding the molded body (C) in the processed hole,
A method for manufacturing an electrostatic chuck, comprising: stacking the internal electrode layer between the formed body (A) and the formed body (B), and firing them together by hot pressing.
【請求項7】 前記導電性金属珪化物が、TaSi2、NbS
i2、WSi2、MoSi2から選ばれた1種又は2種以上からなる
ことを特徴とする請求項6記載の静電チャックの製造方
法。
7. The conductive metal silicide is TaSi 2 , NbS
7. The method for producing an electrostatic chuck according to claim 6, comprising one or more selected from i 2 , WSi 2 , and MoSi 2 .
【請求項8】 前記セラミックス誘電体層がアルミナ質
セラミックスであることを特徴とする請求項6又は7に記
載の静電チャックの製造方法。
8. The method according to claim 6, wherein the ceramic dielectric layer is made of alumina ceramic.
【請求項9】 前記セラミックス誘電体層が窒化アルミ
ニウム質セラミックスであることを特徴とする請求項6
又は7に記載の静電チャックの製造方法。
9. The ceramic dielectric layer is made of aluminum nitride ceramics.
Or the method of manufacturing an electrostatic chuck according to 7.
【請求項10】 前記セラミックス誘電体層と前記セラ
ミックス絶縁体基板層の主組成が、同一のセラミックス
化合物であることを特徴する請求項6〜9のいずれかに記
載の静電チャックの製造方法。
10. The method for manufacturing an electrostatic chuck according to claim 6, wherein a main composition of the ceramic dielectric layer and the ceramic insulator substrate layer are the same ceramic compound.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7468880B2 (en) 2005-05-24 2008-12-23 Toto Ltd. Electrostatic chuck
US7672111B2 (en) 2006-09-22 2010-03-02 Toto Ltd. Electrostatic chuck and method for manufacturing same

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