JP2002110773A

JP2002110773A - 静電チャック

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Publication number: JP2002110773A
Application number: JP2000300225A
Authority: JP
Inventors: Hironori Inoue; 博範井之上
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2000-09-29
Filing date: 2000-09-29
Publication date: 2002-04-12
Anticipated expiration: 2020-09-29
Also published as: JP4439102B2

Abstract

(57)【要約】【課題】１５０〜５００℃という広い温度範囲におい
て、ジョンソン・ラーベック効果を利用した高い静電吸
着力を発現させることができるとともに、ウエハの脱着
を繰り返したとしてもパーティクルの発生が極めて少な
い静電チャックを提供する。【解決手段】静電チャック１の少なくとも載置面３と静
電吸着用の内部電極４との間にあるセラミック部２ａ
を、炭素を含有する窒化アルミニウム質焼結体により形
成し、上記載置面３におけるビッカース硬度（Ｈｖ）が
８００〜１１００となるようにする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、主に半導体ウエハ
や液晶基板等のウエハを静電吸着力によって吸着保持す
る静電チャックに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体装置の製造工程において、
シリコンウエハ等の半導体ウエハ（以下、単にウエハと
いう）に微細加工を施すエッチング工程、ウエハに薄膜
を形成する成膜工程、あるいは各種処理工程間への搬送
等においては、ウエハを高精度に保持する必要があるこ
とから静電チャックが使用されている。

【０００３】この種の静電チャックは、板状セラミック
体の一方の主面（最も広い表面）を、ウエハを載せる載
置面とするとともに、上記板状セラミック体中の載置面
側に内部電極を備えたもので、ウエハを載置面に載せ、
ウエハと内部電極との間に静電吸着力を発現させること
によりウエハを載置面に強制的に吸着固定するようにな
っていた。

【０００４】ところで、静電吸着力には、誘電分極によ
るクーロン力と微小な漏れ電流によるジョンソン・ラー
ベック力があり、高い吸着力が得られるジョンソン・ラ
ーベック力を発現させることが望まれている。

【０００５】このジョンソン・ラーベック力を得るに
は、ウエハの載置面と内部電極との間にあるセラミック
部の体積固有抵抗値が使用温度雰囲気下において、１×
１０⁸Ω・ｃｍ程度から１×１０¹²Ω・ｃｍ程度の範囲
にあることが必要であり、このジョンソン・ラーベック
力を発現させるためには、載置面と内部電極との間にあ
るセラミック部を、遷移金属がほぼ均一に含有された低
抵抗アルミナ質焼結体により形成したものが提案されて
いる（特公平６−９７６７５号公報参照）。

【０００６】しかしながら、特公平６−９７６７５号公
報に開示された静電チャックは、室温域での使用を目的
としたものであり、１５０℃以上の高温下では、載置面
と内部電極との間にあるセラミック部を形成する低抵抗
アルミナ質焼結体の体積固有抵抗値が１×１０⁸Ω・ｃ
ｍを下回り、過大な漏れ電流が発生する結果、ウエハ上
の微小回路が破壊されるといった課題があった。

【０００７】そこで、遷移金属の添加量を制御すること
により、載置面と内部電極との間にあるセラミック部の
体積固有抵抗値を制御することも考えられるが、主成分
であるアルミナに遷移金属を添加した原料を用いて遷移
金属がほぼ均一に含有されたアルミナ質焼結体を得るこ
とは非常に難しく、抵抗値が大きくばらついたり、収縮
率が変化して所望の大きさの焼結体が得られないといっ
た課題があった。

【０００８】その為、本件出願人は、載置面と内部電極
との間にあるセラミック部中に内部電極の導体成分を分
散させることにより、２５０℃〜４５０℃の温度範囲に
おいて、上記セラミック部の抵抗値が、１×１０⁹Ω・
ｃｍ〜１×１０¹¹Ω・ｃｍの範囲にある静電チャックを
先に提案した（特開２０００−７７５０８公報参照）。

【０００９】この静電チャックは、載置面と内部電極と
の間にあるセラミック部となるセラミックグリーンシー
ト上に密着液を介して内部電極となる導体ペーストを印
刷し、上記密着液の作用によって導体ペーストの成分を
上記セラミックグリーンシートに少量浸透させ、その状
態で同時に焼成することにより得ることができ、このよ
うに内部電極の成分を分散させることで、微妙な抵抗値
の制御か可能になるとともに、収縮率の変化が小さいた
め、所定の寸法精度の焼結体が得られるといった利点が
あった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】ところで、近年、ウエ
ハ上に形成する回路の微小化が進み、より精度の高いウ
エハの固定が望まれているが、特開２０００−７７５０
８公報に開示した静電チャックでは、載置面が高硬度の
セラミックスからなるため、ウエハの脱着時において、
載置面の摩耗は極めて少ないものの、載置面と摺動する
ウエハの摩耗が多く、パーティクルを発生させるため、
このパーティクルが載置面に付着すると、次のウエハを
吸着固定する際、ウエハと載置面との間にパーティクル
が介在することになり、ウエハを高精度に固定すること
ができないといった課題があった。

【００１１】即ち、ウエハを静電吸着力によって載置面
に吸着させる際、高硬度のセラミックスからなる載置面
上を、硬度の小さいウエハが高い静電吸着力によって滑
り合わされる状態となるため、載置面を平坦に仕上げた
としてもウエハを引っかき、ウエハを摩耗させていた。

【００１２】また、特開２０００−７７５０８公報に開
示した静電チャックは、２５０℃〜４５０℃の温度範囲
では高い静電吸着力が得られるものの、近年では一つの
静電チャックで幅広い温度範囲をカバーすることができ
るものが望まれており、これまでの静電チャックでは２
５０℃〜４５０℃の温度範囲を超える領域で使用するこ
とができなかった。

【００１３】

【発明の目的】本発明の目的は、１５０〜５００℃とい
う広い温度範囲において、ジョンソン・ラーベック効果
を利用した高い静電吸着力でもってウエハを載置面上に
吸着固定することができるとともに、ウエハの脱着を繰
り返したとしても載置面及びウエハを摩耗させることが
なく、パーティクルの発生が極めて少ない静電チャック
を提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、板状セラミックス体の一方の主面を、ウエハ
を載せる載置面とするとともに、上記板状セラミック体
中に内部電極を備えた静電チャックにおいて、少なくと
も上記載置面と内部電極との間にあるセラミック部を、
炭素を含有する窒化アルミニウム質焼結体により形成
し、上記載置面におけるビッカース硬度（Ｈｖ）が８０
０〜１１００となるようにしたことを特徴とする。

【００１５】特に、上記載置面と内部電極との間にある
セラミック部を形成する窒化アルミニウム質焼結体は、
１５０℃〜５００℃の温度範囲における体積固有抵抗値
が、１×１０⁸Ω・ｃｍ〜１×１０¹ ²Ω・ｃｍの範囲に
あるものが好ましい。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１７】図１（ａ）は本発明に係る静電チャックを
ベース基体に固定した状態を示す斜視図、図１（ｂ）は
（ａ）のＸ−Ｘ線断面図であり、この静電チャック１
は、円盤状をした板状セラミック体２の一方の主面（最
も広い表面の一方）を、ウエハＷを載せる載置面３とす
るとともに、上記板状セラミック体２中の載置面３近傍
には静電吸着用の内部電極４を、上記板状セラミック体
２中の他方の主面近傍には加熱用の内部電極５をそれぞ
れ埋設したもので、上記静電吸着用の内部電極４は、図
２に示すように、２つの半円をした導体層４ａから構成
するように配置してあり、また、上記加熱用の内部電極
５は、図３に示すように、略同心円状に配置された円弧
状の帯状導体層５ａと、隣接する円弧状の帯状導体層５
ａ同士を接続する直線状の帯状導体層５ｂとから構成し
てある。

【００１８】なお、上記静電吸着用の内部電極４を形成
する２つの導体層４ａにはそれぞれ給電端子６が電気的
に接続してあり、また、加熱用の内部電極５を形成する
帯状導体層５ｂにはそれぞれ給電端子７が電気的に接続
してある。

【００１９】また、上記静電チャック１の下面には、金
属製のベース基体８を取着してあり、ヒートシンクやプ
ラズマ電極として利用するようになっている。

【００２０】また、図１（ａ）（ｂ）に示す静電チャッ
ク１は、基本的に板状セラミック体２の全体を、絶縁性
の窒化アルミニウム質焼結体により形成してあり、少な
くとも載置面３と内部電極４との間にあるセラミック部
２ａを形成する窒化アルミニウム質焼結体中に炭素を含
有させてある。このセラミック部２ａは、静電吸着力に
影響を与える重要な部分であり、通常、５０〜１５００
μｍ、好ましくは１００〜１０００μｍの厚みに設定す
るのであるが、上記セラミック部２ａを形成する窒化ア
ルミニウム質焼結体中に炭素を含有させることにより、
上記セラミック部２ａの体積固有抵抗値を他のセラミッ
ク部２ｂより小さくすることができるため、１５０℃〜
５００℃の温度範囲における体積固有抵抗値を１×１０
⁸Ω・ｃｍ〜１×１０¹ ²Ω・ｃｍの範囲に設定すること
ができるとともに、載置面３の硬度をビッカース硬度
（Ｈｖ）で８００〜１１００と、炭素を含まない窒化ア
ルミニウム質焼結体や、従来技術のように内部電極の導
体成分を含有した窒化アルミニウム質焼結体の硬度（Ｈ
ｖ：１２００）よりも小さくすることができる。

【００２１】その為、本発明の静電チャック１によれ
ば、各給電端子７間に通電して加熱用の内部電極５を発
熱させ、静電チャック１を１５０℃〜５００℃の温度に
加熱した状態で、各給電端子６より静電吸着用の内部電
極４を構成する２つの導体層４ａ間に直流電圧を印加す
ることにより、ウエハＷと内部電極４との間にジョンソ
ン・ラーベック力による静電吸着力を発現させることが
でき、１５０℃〜５００℃という広い温度範囲におい
て、ウエハＷを載置面３に強固に吸着固定させることが
できる。

【００２２】また、ウエハＷの脱着時に、シリコン、ガ
リウム砒素等からなるウエハが載置面３と摺り合わされ
たとしても、載置面３の硬度をウエハＷの硬度に近似さ
せることができるため、載置面３の摩耗を抑えつつ、ウ
エハＷの摩耗も低減することができ、その結果、パーテ
ィクルの発生を大幅に低減し、載置面３へのパーティク
ルの付着を抑制することができる。即ち、上述した材料
からなるウエハＷとの摺動による摩耗を抑えるには、載
置面３の硬度をビッカース硬度（Ｈｖ）で８００〜１１
００とすることが重要であり、載置面３のビッカース硬
度（Ｈｖ）が１１００を超えると、ウエハＷとの硬度差
が大きくなりすぎ、ウエハＷの脱着時における載置面３
との摺動によってウエハＷが大きく摩耗し、パーティク
ルの発生を抑えることができず、また、載置面３のビッ
カース硬度（Ｈｖ）が８００未満となると、載置面３を
形成する窒化アルミニウム質焼結体そのものの焼結が不
十分となり、脱粒等によるパーティクルの発生が多くな
ってしまうからである。

【００２３】かくして、本発明の静電チャック１を用い
れば、ウエハＷを載置面３上に精度良く固定することが
できるため、成膜工程では均一な厚みの膜をウエハ上に
被着することができ、また、エッチング工程では、所定
の寸法精度に微細加工を施すことが可能となる。

【００２４】さらに、上記板状セラミック体２の全体
は、セラミックスの中でも高い熱伝導率を有する窒化ア
ルミニウム質焼結体により形成してあることから、加熱
用の内部電極５の発熱により静電チャック１を短時間で
均一に加熱することができ、例えば、成膜工程やエッチ
ング工程におけるスループットを向上させることができ
るとともに、載置面３の温度分布を均一にすることがで
きるため、成膜工程では、ウエハ上に均質な膜を被着す
ることができ、また、エッチング工程では所定の深さに
微細加工することができる。

【００２５】しかも、窒化アルミニウム質焼結体は、成
膜ガスやエッチングガス等に用いられる弗素系ガスや塩
素系ガス等のプロセスガスに対する耐食性にも優れるこ
とから、腐食摩耗によるパーティクルの発生も低減する
ことができる。

【００２６】ところで、板状セラミック体２を形成する
窒化アルミニウム質焼結体としては、窒化アルミニウム
の含有量が９８．５重量％以上、さらには９９．５重量
％以上、好ましくは９９．８重量％以上である高純度の
窒化アルミニウム質焼結体、あるいは窒化アルミニウム
を主成分とし、ＹやＥｒ等の希土類酸化物を１〜９重量
％の範囲で含有する窒化アルミニウム質焼結体を用いる
ことができ、上記高純度の窒化アルミニウム焼結体を用
いれば、焼結体中に殆ど粒界相が存在しないことから耐
食性が要求される場合に好適であり、また、希土類酸化
物を含有した窒化アルミニウム質焼結体を用いれば、焼
結体の熱伝導率を１００Ｗ／ｍ・Ｋ以上、さらには１５
０Ｗ／ｍ・Ｋ以上にまで高めることができ、昇温速度の
速い静電チャック１が要求される場合に好適である。

【００２７】ところで、前述した静電チャック１を製造
するには、主成分であるＡｌＮ粉末に対し、必要に応じ
て希土類酸化物を添加するとともに、バインダー及び溶
媒を添加混合して泥奬を製作し、ドクターブレード法等
のテープ成形法にてＡｌＮグリーンシートを複数枚形成
する。そして、一つのＡｌＮグリーンシートに静電吸着
用の内部電極４をなす導体ペーストを、図２に示すパタ
ーン形状に敷設するとともに、別のＡｌＮグリーンシー
トに加熱用の内部電極５をなす導体ペーストを、図３に
示すパターン形状に敷設する。

【００２８】この時、少なくとも静電吸着用の内部電極
４をなす導体ペーストには、ＷＣやＴｉＣ等の金属炭化
物を主体とする導体ペーストを用いる。なお、加熱用の
内部電極５をなす導体ペーストには、静電吸着用の内部
電極４と同様に、ＷＣやＴｉＣ等の金属炭化物を主体と
する導体ペースト、あるいはＷやＭｏ等の金属を主体と
する導体ペーストを用いれば良い。

【００２９】次いで、図４に示すように、各ＡｌＮグリ
ーンシートを密着液を介して所定の順序で積み重ね、圧
力を加えながら熱圧着することによりＡｌＮグリーンシ
ート積層体を製作する。この時、必要に応じて切削加工
を施しても良い。

【００３０】しかる後、ＡｌＮグリーンシート積層体に
脱脂処理を施した後、窒素雰囲気や不活性ガス雰囲気下
で焼成するのであるが、ここで焼成温度は２０５０℃以
上、好ましくは２１００℃以上とする。

【００３１】即ち、２０５０℃以上の温度で焼成する
と、内部電極４をなす導体ペースト中の金属炭化物が金
属成分と炭素成分に分解され、内部電極４は主に上記金
属成分により形成され、内部電極４の周囲にあるセラミ
ック部中には上記炭素成分が傾斜的に減少するように分
散させることができる。図５に内部電極４をなす導体ペ
ーストとして、ＷＣを主体とする導体ペーストを用いた
例を示すように、内部電極４から離れるにしたがって炭
素が傾斜的に減少するように含有していることが分か
る。また、図５より分かるように、炭素は内部電極４か
ら約２０００μｍ以内の距離まで分散含有しており、載
置面３と内部電極４との間にあるセラミック部２ａに要
求される５０〜１５００μｍの厚み範囲において炭素を
含有させることができ、上記厚み範囲においてはその表
面（載置面３）のビッカース硬度（Ｈｖ）を８００〜１
１００とすることができる。

【００３２】よって、上述した条件にて焼成することに
より、静電吸着用の内部電極４と加熱用の内部電極５が
それぞれ埋設され、少なくとも内部電極４の周囲に炭素
が傾斜的に減少するように分散した板状セラミック体２
を製作することができる。

【００３３】次に、得られた板状セラミック体２におい
て、内部電極４が埋設されている側の表面に研削加工を
施して内部電極４から研削面までの距離を５０〜１５０
０μｍとし、さらに研削面を中心線平均粗さ（Ｒａ）で
０．５μｍ以下に研磨することによりウエハＷを載せる
載置面３を形成するとともに、加熱用の内部電極５が埋
設されている側の表面に、静電吸着用の内部電極４及び
加熱用の内部電極５と連通する穴をそれぞれ穿孔し、各
穴に給電端子６，７を挿入してロウ付けすることにより
得ることができる。

【００３４】以上、本発明の実施形態では、静電チャッ
ク１を構成する板状セラミック体２が焼結にて一体的に
形成され、該板状セラミック体２中に静電吸着用の内部
電極４を埋設した例を示したが、板状セラミック体２が
２つの部材から構成されたものでも良く、例えば、図６
に示すように、板状セラミック体２を、ウエハＷの載置
面３と静電吸着用の内部電極４との間にあるセラミック
部２ａと、それ以外のセラミック部２ｂとに分割し、両
者を接着やロウ付け等にて接合したものでも良く、この
場合、上記セラミック部２ａは、セラミック部２ａとな
るＡｌＮグリーンシート上に、静電吸着用の内部電極４
となるＷＣやＴｉＣ等の金属炭化物を主体とする導体ペ
ーストを印刷した状態で、２０５０℃以上の温度で同時
焼成することにより、セラミック部２ａ上に、静電吸着
用の内部電極４が一体的に形成され、上記導体ペースト
の炭素成分が内部電極４側から傾斜的に減少するように
含有された窒化アルミニウム質焼結体により形成する
か、あるいはＡｌＮ原料に炭素を添加した原料を用いて
ＡｌＮグリーンシートを制作し、焼結させることができ
る温度にて焼成することにより炭素が均一に含有された
窒化アルミニウム質焼結体により形成すれば良い。ただ
し、セラミック部２ａに、炭素が均一に含有された窒化
アルミニウム質焼結体を用いる場合、静電吸着用の内部
電極４はメタライズ等にてセラミック部２ａに接合すれ
ば良い。

【００３５】また、本発明は上記実施形態に示したもの
だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱し
ない範囲で改良や変更したものでも良いことは言うまで
もない。

【００３６】

【実施例】以下、図1に示す本発明の静電チャック１の
具体例を以下に示す。

【００３７】純度９９％、平均粒径１．２μｍのＡｌＮ
粉末に、有機バインダーと溶媒のみを加えて泥奬を作製
し、ドクターブレード法にて厚さ約０．５ｍｍのＡｌＮ
グリーンシートを複数枚制作した。このうち一枚のＡｌ
Ｎグリーンシートには、図２に示すようなパターン形状
となるように、静電吸着用の内部電極４をなす導体ペー
ストを、もう一枚のＡｌＮグリーンシートには、図３に
示すようなパターン形状となるように、加熱用の内部電
極５をなす導体ペーストをそれぞれスクリーン印刷法に
て敷設した。

【００３８】上記静電吸着用の内部電極４をなす導体ペ
ーストには、ＷＣ粉末とＡｌＮ粉末とを７：３の重量比
で混合して粘度調整した導体ペーストを用い、加熱用の
内部電極５をなす導体ペーストには、Ｗ粉末とＡｌＮ粉
末とを７：３の重量比で混合して粘度調整した導体ペー
ストを用いた。

【００３９】そして、各ＡｌＮグリーンシートを所定の
順序で積み重ね、５０℃、４．９ＫＰａの圧力にて熱圧
着することによりＡｌＮグリーンシート積層体を形成
し、切削加工を施して円盤状に形成した。

【００４０】次いで、ＡｌＮグリーンシート積層体を真
空脱脂した後、窒素雰囲気下で２１００℃の温度で焼成
することにより、静電吸着用の内部電極４と加熱用の内
部電極５がそれぞれ埋設され、内部電極４の周囲に炭素
が傾斜的に減少するように含有された窒化アルミニウム
質焼結体からなる板状セラミック体２を制作した。

【００４１】しかる後、得られた板状セラミック体２に
研削加工を施して外径２００ｍｍ、板厚９ｍｍ、内部電
極４が埋設されている側の研削面から内部電極４までの
距離が１２００μｍとなるように研削加工した後、上記
研削面にラップ加工を施し、その表面粗さを算術平均粗
さ（Ｒａ）で０．２μｍに仕上げて載置面３を形成する
とともに、載置面３と反対側の表面に、静電吸着用の内
部電極４と加熱用の内部電極５とそれぞれ連通する穴を
穿孔し、各穴に給電端子６，７を挿入してロウ付けする
ことにより得た。

【００４２】そこで、上記静電チャック１の加熱用の内
部電極５を発熱させ、載置面３の温度が３００℃となる
ように加熱した状態で、静電吸着用の内部電極４に５０
０Ｖの直流電圧を印加して１インチ角のシリコンウエハ
を吸着させ、このシリコンウエハをロードセルにて引き
剥がすのに要する荷重を吸着力として測定したところ、
３４．３ＫＰａの吸着力が得られ、またシリコンウエハ
と内部電極４との間にあるセラミック部２ａの３００℃
における体積固有抵抗値を測定したところ、１×１０¹⁰
Ω・ｃｍと所定の抵抗値範囲にあり、吸着時の漏れ電流
量も０．０４ｍＡと小さく何ら問題ないレベルであっ
た。

【００４３】次に、１インチ角のシリコンウエハに換え
て８インチのシリコンウエハを同様の条件にて吸着させ
た後、ウエハに付着する０．３μｍ以上のパーティクル
の数をパーティクルカウンターで測定したところ、約２
０００個程度であり、その後、載置面３におけるビッカ
ース硬度（Ｈｖ）をビッカース硬度計にて測定したとこ
ろ１０００であった。

【００４４】なお、漏れ電流の測定は、ＪＩＳＣ２１
４１の規格に従って微少電流測定器にて測定し、ウエハ
に付着するパーティクル数については、ＴＥＮＫＯＲ社
製のウエハーパーティクルカウンター（機種名：ＳＰ
１）にて０．３μｍ以上のパーティクルを測定した。こ
のパーティクルカウンターは、アルゴンイオンレーザを
用いてウエハ表面上の異物等を検出し、画像処理するも
ので、半導体製造プロセスにおいて広く用いられている
装置である。また、載置面３のビッカース硬度は、ＡＫ
ＡＳＨＩ製作所製のビッカース硬度計を用い、１ｋｇの
加重を１５秒間加えた後の圧痕の長さを測定し、ＪＩＳ
に定められたビッカース硬度測定式から硬度を算出し
た。

【００４５】ここで、本発明の静電チャック１における
吸着力とパーティクル発生数を比較するため、静電吸着
用の内部電極４の導体成分を載置面３と内部電極４との
間にあるセラミック部２ａに分散含有させた従来の静電
チャック１、及び載置面３と内部電極４との間にあるセ
ラミック部２ａが、炭素や内部電極の導体成分を含有さ
せていない高純度の窒化アルミニウム質焼結体からなる
比較例としての静電チャック１をそれぞれ用意して前述
した方法と同様の条件にて測定を行った。

【００４６】なお、従来例の静電チャック１を製造する
にあたっては、静電吸着用の内部電極４となる導体ペー
ストには、Ｗ粉末とＡｌＮ粉末とを７：３の割合で混合
して粘度調整した導体ペーストを用い、２０００℃の温
度で焼成することにより制作した。

【００４７】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００４８】

【表１】

【００４９】この結果、載置面３と内部電極４との間に
あるセラミック部２ａを高純度の窒化アルミニウム質焼
結体により形成した比較例の静電チャック１では、吸着
力が１ＫＰａ程度しか得られず、載置面３と内部電極４
との間にあるセラミック部２ａの３００℃における体積
固有抵抗値を測定したところ、１×１０¹³Ω・ｃｍと高
く、ジョンソン・ラーベック力を発現させることができ
なかった。また、強い静電吸着力が得られないものの、
載置面３のビッカース硬度が１３００と高いため、シリ
コンウエハを吸着した後のパーティクル数は７０００個
と本発明品と比較して多かった。

【００５０】また、載置面３と内部電極４との間にある
セラミック部２ａを、内部電極４の導体成分であるＷを
含有させた窒化アルミニウム質焼結体により形成した従
来例の静電チャック１では、３００℃における体積固有
抵抗値を１×１０¹⁰Ω・ｃｍとすることができ、ジョン
ソン・ラーベック力を発現させることができるため、本
発明品と同様に３４．３ＫＰａの吸着力が得られたもの
の、載置面３のビッカース硬度が１２００と高いため、
シリコンウエハを吸着した後のパーティクル数が１２０
００個と本発明品と比較して６倍近くのパーティクルの
発生が見られた。

【００５１】よって、本発明の静電チャック１を用いれ
ば、高温雰囲気下においてウエハを強固に吸着固定させ
ることができるだけでなく、載置面３及びウエハの摩耗
を抑え、パーティクルの発生を大幅に低減することがで
き、優れていることが分かる。

【００５２】次に、本発明の静電チャック１において、
載置面３と静電吸着用の内部電極４との間にあるセラミ
ック部２ａの厚みを異ならせた時の載置面３における炭
素の分散量、載置面３のビッカース硬度と表面粗さ及び
ウエハに付着するパーティクル数について測定する実験
を行った。

【００５３】なお、載置面３における炭素の分散量は、
載置面３をＥＰＭＡにてＭＡＰ分析することにより測定
した。ただし、標準試料として、炭素を含有させていな
い窒化アルミニウム質焼結体を用い、この標準試料との
相対比較値として求めた。

【００５４】結果は表２に示す通りである。

【００５５】

【表２】

【００５６】この結果、まず、炭素は内部電極４に近い
程多く存在しており、内部電極４から離れるにしたがっ
て含有量が減少していることが判る。そして、載置面３
に炭素が含有されないセラミック部２ａの厚さが２００
０μｍでは、硬度が１１５０と大きく、その結果、ウエ
ハを吸着固定した後に付着したパーティクル数が１２０
００個と非常に多かった。

【００５７】これに対し、セラミック部２ａの厚さが１
５００μｍ以下であれば、ビッカース硬度を１１００以
下とすることができ、また、ビッカース硬度を１１００
以下とすれば、ウエハに付着するパーティクル数も４５
００個以下と、近年、半導体製造装置で許容される５０
００ヶ以下の範囲を十分に満足することができた。ま
た、ビッカース硬度を１０００前後とすることにより、
ウエハに付着するパーティクル数を２５００個以下にま
で低減することができ、特に優れていた。

【００５８】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、板状セ
ラミックス体の一方の主面を、ウエハを載せる載置面と
するとともに、上記板状セラミック体中に内部電極を備
えた静電チャックにおいて、少なくとも上記載置面と内
部電極との間にあるセラミック部を、炭素を含有する窒
化アルミニウム質焼結体により形成し、上記載置面にお
けるビッカース硬度（Ｈｖ）が８００〜１１００となる
ようにしたことから、１５０℃〜５００℃という広い温
度範囲においてジョンソン・ラーベック力による高い静
電吸着力を発現させることができ、ウエハを強固に吸着
固定することができるとともに、シリコン、ガリウム砒
素等のウエハを吸着固定させても、載置面の硬度がウエ
ハの硬度に近似していることから、載置面及びウエハの
摩耗を抑えることができ、パーティクルの発生を大幅に
低減することができる。

【００５９】よって、本発明の静電チャックを半導体製
造装置に用いれば、半導体ウエハを載置面上に精度良く
固定することができるため、成膜工程では均一な厚みの
膜をウエハ上に被着することができ、また、エッチング
工程では、所定の寸法精度に微細加工を施すことが可能
となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明に係る静電チャックをベース基
体に固定した状態を示す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−
Ｘ線断面図である。

【図２】図１の静電チャックに備える静電吸着用の内部
電極のパターン形状を示す平面図である。

【図３】図１の静電チャックに備える加熱用の内部電極
のパターン形状を示す平面図である。

【図４】本発明に係る静電チャックの製造方法を説明す
るための図である。

【図５】本発明に係る静電チャックにおいて、静電吸着
用の内部電極からの距離と炭素の含有状態及び載置面の
ビッカース硬度との関係を示すグラフである。

【図６】本発明に係る他の静電チャックのみを示す断面
図である。

【符号の説明】

１：静電チャック２：板状セラミック体２ａ：載置面と静電吸着用の内部電極との間にあるセラ
ミック部２ｂ：静電吸着用の内部電極と板状セラミック体の下面
との間にあるセラミック部３：吸着面４：静電吸着用の内部電極５：加熱用の内部電極６：静電吸着用の内部電極の給電端子７：加熱用の内部電極の給電端子８：ベース基体Ｗ：ウエハ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】板状セラミック体の一方の主面を、ウエハ
を載せる載置面とするとともに、上記板状セラミックス
体中に内部電極を備えた静電チャックにおいて、少なく
とも上記載置面と上記内部電極との間にあるセラミック
部が、炭素を含有する窒化アルミニウム質焼結体からな
り、上記載置面におけるビッカース硬度（Ｈｖ）が８０
０〜１１００であることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】上記セラミック部を形成する窒化アルミニ
ウム質焼結体の１５０℃〜５００℃の温度範囲における
体積固有抵抗値が、１×１０⁸Ω・ｃｍ〜１×１０¹²Ω
・ｃｍの範囲にあることを特徴とする請求項１に記載の
静電チャック。