JP2002134600A

JP2002134600A - 静電チャック

Info

Publication number: JP2002134600A
Application number: JP2000325080A
Authority: JP
Inventors: Yasuji Hiramatsu; 靖二平松; Yasutaka Ito; 康隆伊藤
Original assignee: Ibiden Co Ltd
Current assignee: Ibiden Co Ltd
Priority date: 2000-10-25
Filing date: 2000-10-25
Publication date: 2002-05-10

Abstract

(57)【要約】【課題】その吸着面を均一な温度に制御することがで
きるため、被吸着物である半導体ウエハ等を均一に加熱
することができる静電チャックを提供する。【解決手段】セラミック基板に温度制御手段が設けら
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、上記温度制御手段と上記静電電
極との間にＲＦ電極またはグランド電極が設けられてい
ることを特徴とする静電チャック。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

〔発明の詳細な説明〕

【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。

【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。

【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。

【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。

【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。

【０００７】このようなセラミックを用いた静電チャッ
クでは、高温においてもヤング率（強度）が大きいた
め、比較的セラミック基板の厚さを薄くすることがで
き、静電チャックを軽量化することができるという特徴
を有する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
半導体ウエハの大型化に伴い、セラミック基板を大面積
化せざるを得ないため、抵抗発熱体等の温度制御手段を
備えた静電チャックの吸着面に温度の不均一、すなわ
ち、温度分布が発生するという問題が生じるようになっ
た。

【０００９】このように、静電チャックの吸着面に温度
分布が発生すると、被処理物である半導体ウエハ等にも
温度分布が生じ、該半導体ウエハに種々の処理を施す際
に不都合が生じていた。また、上記半導体ウエハの内部
に熱応力が発生する結果、半導体ウエハに、反りや破損
等が発生することがあった。

【００１０】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであり、その吸着面を均一な温度に制御す
ることができるため、被処理物である半導体ウエハ等を
均一に加熱することができる静電チャックを提供するこ
とを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、静電チャックの静
電電極と抵抗発熱体との間にＲＦ電極またはグランド電
極を設けることにより、上記静電チャックの吸着面の温
度を均一に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。

【００１２】即ち、本発明は、セラミック基板に温度制
御手段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
が設けられてなる静電チャックであって、上記温度制御
手段と上記静電電極との間に、ＲＦ電極またはグランド
電極が設けられていることを特徴とする静電チャックで
ある。

【００１３】本発明の静電チャックによれば、抵抗発熱
体等の温度制御手段と静電電極との間にＲＦ電極または
グランド電極が設けられているため、上記抵抗発熱体等
から発生した熱は、吸着面に到達する前にＲＦ電極また
はグランド電極に達し、一旦これらの電極が均一に加熱
されてから、加熱面方向へ熱が伝搬するため加熱面の温
度が均一化される。従って、静電チャックの吸着面の温
度は均一なものとなり、シリコンウエハ等の被処理物に
温度分布が発生することはなく、該シリコンウエハに種
々の処理を施す際に、不都合が生じることがない。この
ため、シリコンウエハに熱応力に起因する反りや破損等
が発生することもない。

【００１４】さらに、本発明の静電チャックでシリコン
ウエハ等の被処理物を吸着、保持し、該シリコンウエハ
にプラズマ等を用いたドライエッチング等を施すと、反
応性ガスイオンがＲＦ電極に吸い寄せられてイオンビー
ムとなって、シリコンウエハ上に真っ直ぐに照射され、
導体回路等を正確に形成することができる。

【００１５】上記静電チャックにおいて、上記温度制御
手段として、抵抗発熱体が用いられることが望ましい。
導体ペーストをグリーンシートや焼結体に塗布した後、
加熱、焼成したり、成形体に金属線を埋設した後、焼成
することにより、比較的容易に抵抗発熱体を形成するこ
とができるからである。

【００１６】また、グランド電極を設けることで、セラ
ミック基板がプラズマ等で帯電しても、電荷をキャンセ
ルすることができる。帯電によってチャック力が減少し
たり消失したりする場合があるが、グランド電極を設け
ることで、このようなチャック力の減少および消失を防
止することができる。

【００１７】上記ＲＦ電極またはグランド電極は、静電
電極と独立した回路を構成していることが望ましい。静
電電極に直流電圧と交流電圧とを同時に印加すると、交
流電圧は、直流電圧を相殺してしまうため、チャック力
にばらつきが発生するからである。

【００１８】上記ＲＦ電極またはグランド電極は、ベタ
層からなる平面電極であってもよいが、電極に方形また
は円形（楕円、新円を含む）の開口が形成されているこ
とが望ましく、開口率は０．１％以上であることが望ま
しい。開口率が０．１％未満であると、電極の上下のセ
ラミックの密着が得られず、熱衝撃で剥離が発生してし
まうからである。また、上記開口は縦横に規則的に配列
して格子状の電極となっていることが最も望ましい。電
極上下のセラミックを均等に密着させることができるか
らである。

【００１９】また、上記ＲＦ電極またはグランド電極
は、複数層形成されていることが望ましい。複数層形成
することで、熱拡散を充分に行うことができるからであ
る。

【００２０】

【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におけるＢ−Ｂ
線断面図であり、図４は、図１に示した静電チャックに
おけるＣ−Ｃ線断面図である。

【００２１】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とを交
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。

【００２２】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、シリコ
ンウエハ９が載置され、接地されている。

【００２３】一方、セラミック基板１の内部には、シリ
コンウエハ９の温度をコントロールするために、図４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、外部端子ピン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。なお、抵抗発熱体５は、セラミック基板の底面に形
成されていてもよい。

【００２４】また、抵抗発熱体５と上記静電電極層との
間には、抵抗発熱体５から発生した熱を均一に分散し、
吸着面１００に温度分布が発生することを防止するため
に、図３に示したような平面視格子状のＲＦ電極１０が
設けられており、このＲＦ電極１０には、交流電圧が印
加されるようになっている。また、図１〜３には示して
いないが、このセラミック基板１には、図４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とが形成されている。
なお、交流電圧は、静電チャック中のＲＦ電極１０と、
これと対向するようにウエハ加熱面の上下に形成された
電極との間に印加することとなる。

【００２５】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、シリ
コンウエハ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、シリコンウエ
ハ９にエッチング等の種々の処理が施される。

【００２６】従来、吸着面１００に温度分布が発生して
いた。これは、抵抗発熱体５で発生した不均一な熱の流
れは、セラミック基板１中を伝搬するに従って拡散を繰
り返し、徐々に均一な流れとなるものであったが、近年
のセラミック基板１の大口径化に伴って、熱が完全に均
一な流れになる前に吸着面１００に到達してしまうから
であると考えられる。

【００２７】しかしながら、静電チャック１０１の静電
電極と抵抗発熱体５との間にＲＦ電極１０、または、後
述するグランド電極を設けることで、吸着面１００の温
度を均一な状態にすることができる。この理由は明確で
はないが、以下の通りであると考えられる。すなわち、
抵抗発熱体５で発生した熱が、ＲＦ電極、グランド電極
等に伝搬する。ＲＦ電極およびグランド電極は導電物質
なので、熱の伝搬が早く、セラミックに熱が伝搬するよ
りも早く温度分布が均一化する。均一な温度分布の電極
から加熱面に熱が伝達するため、加熱面が均一になると
推定している。

【００２８】図３に示したＲＦ電極１０は、上述した通
り、抵抗発熱体５と静電電極層との間に設けられてお
り、通常、平面視格子状に形成されている。ＲＦ電極１
０の形状はこれに限定されず、例えば、同心円形状、渦
巻き状、簀子状等を挙げることができ、また、プラズマ
を用いたドライエッチング装置に使用される従来公知の
ＲＦ電極を用いることもできる。また、そのサイズとし
ては特に限定されず、後述する抵抗発熱体５と同程度の
サイズであることが望ましい。抵抗発熱体５から発生し
た熱を確実に分散させるためである。また、グランド電
極を設ける場合も同様である。

【００２９】ＲＦ電極１０またはグランド電極の材料は
特に限定されず、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。また、ＲＦ電極１０またはグラ
ンド電極の形成位置も静電電極と抵抗発熱体５との間で
あれば特に限定されず、抵抗発熱体５の形成位置および
セラミック基板１の厚さ等に合わせて適宜調整される。

【００３０】本発明の静電チャックは、上述した構成の
ＲＦ電極またはグランド電極を有し、例えば、図１〜４
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その他の各部材、
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。

【００３１】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。

【００３２】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。

【００３３】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。

【００３４】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。

【００３５】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。

【００３６】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（Ｙ₂ Ｏ₃ ）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ
₃ ）、酸化ルビジウム（Ｒｂ₂ Ｏ）、酸化リチウム（Ｌ
ｉ₂ 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。

【００３７】また、上記誘電体膜は、焼結助剤として、
Ｂ、Ｃ、Ｂｅ、ＢｅＯ等を含有する炭化珪素からなるも
のであってもよい。機械的強度が高く、耐熱性に優れる
からである。

【００３８】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。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。

【００３９】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。

【００４０】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、ショ糖等の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。

【００４１】上記セラミック誘電体膜の厚さは、５０〜
５０００μｍ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５０
００μｍ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。

【００４２】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。

【００４３】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。

【００４４】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。

【００４５】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。

【００４６】セラミック基板上に形成される静電電極の
材質としては、例えば、上述したＲＦ電極の材質と同様
のものを挙げることができる。すなわち、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。

【００４７】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。

【００４８】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。

【００４９】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。

【００５０】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。

【００５１】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。

【００５２】上記セラミック基板の直径は、１９０ｍｍ
を超えるものであることが望ましい。このように大口径
のセラミック基板であると、吸着面での温度分布が発生
しやすいからである。上記直径は、２００ｍｍ以上であ
ることがより望ましく、３００ｍｍ以上であることが最
も好ましい。

【００５３】また、上記セラミック基板の厚さは、２５
ｍｍ以下であることが望ましい。セラミック基板の厚さ
が２５ｍｍを超えると、セラミック基板の熱容量が大き
くなるため、加熱、冷却時の温度追従性が低下してしま
うからである。特に、５ｍｍ以下であることが最適であ
る。なお、厚みは、１．５ｍｍを超えることが望まし
い。厚みが１．５ｍｍ以下であると、セラミック基板自
体の強度が低下してしまい、反りや変形が容易に発生し
てしまう。

【００５４】図８および図９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８
に示した静電チャック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とが形成されており、図９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とが形成されている。また、２枚の
正極静電層３２ａ、３２ｂおよび２枚のチャック負極静
電層３３ａ、３３ｂは、それぞれ交差するように形成さ
れている。静電電極は、セラミック基板の両面に形成さ
れていてもよい。なお、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。

【００５５】本発明の静電チャックでは、図１に示した
ように、抵抗発熱体等の温度制御手段が設けられてい
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。

【００５６】上記温度制御手段としては、図４に示した
抵抗発熱体５のほかに、ペルチェ素子（図７参照）が挙
げられる。抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に設け
てもよく、セラミック基板の底面に設けてもよい。抵抗
発熱体を設ける場合は、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。

【００５７】抵抗発熱体をセラミック基板の内部に設け
る場合には、複数層設けてもよい。この場合は、各層の
パターンは相互に補完するように形成されて、吸着面か
らみるとどこかの層にパターンが形成された状態が望ま
しい。例えば、互いに千鳥の配置になっている構造であ
る。

【００５８】抵抗発熱体をセラミック基板に埋設する場
合には、抵抗発熱体は、底面からその厚さの６０％の範
囲までに設けることが望ましい。抵抗発熱体を６０％を
超える場所に設けると、ＲＦ電極またはグランド電極を
設けたとしても、熱を拡散し、吸着面の温度を均一にす
ることができない。

【００５９】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。

【００６０】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。

【００６１】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。

【００６２】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 ₂ Ｏ₃ ）、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。

【００６３】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。

【００６４】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素（Ｂ₂ Ｏ₃ ）、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。

【００６５】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体１５の表面は、金属層１５０で被
覆されていることが望ましい（図５参照）。抵抗発熱体
１５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１５０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。

【００６６】金属層１５０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。

【００６７】なお、抵抗発熱体をセラミック基板内部に
形成する場合は、抵抗発熱体表面が酸化されることがな
いため、被覆は不要である。抵抗発熱体をセラミック基
板内部に形成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出
していてもよい。

【００６８】セラミック粉末等を金型に投入し、成形体
を作製した後、焼成することにより、セラミック基板を
製造する場合には、金属箔や金属線を成形体に埋設する
ことにより、抵抗発熱体を設けることができる。抵抗発
熱体として使用する金属箔としては、ニッケル箔、ステ
ンレス箔をエッチング等でパターン形成して抵抗発熱体
としたものが望ましい。パターン化した金属箔は、樹脂
フィルム等ではり合わせてもよい。金属線としては、例
えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げられる。

【００６９】温度制御手段としてペルチェ素子を使用す
る場合は、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ため有利である。ペルチェ素
子８は、図７に示したように、ｐ型、ｎ型の熱電素子８
１を直列に接続し、これをセラミック基板８２等に接合
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。

【００７０】本発明における静電チャックとしては、例
えば、図１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、セラミック基板１の内部
にはＲＦ電極１０と抵抗発熱体５とが設けられた構成の
静電チャック１０１、図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、セラミッ
ク基板１の内部にはＲＦ電極１０、底面には抵抗発熱体
１５が設けられた構成の静電チャック２０１、図６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、セラミック基板１の内部にはＲＦ電極１
０と抵抗発熱体である金属線７とが埋設された構成の静
電チャック３０１、図７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、セラミック
基板１の内部にはＲＦ電極１０、底面には熱電素子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４０１等が挙げられる。

【００７１】本発明では、図１〜７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、
セラミック基板１の内部にＲＦ電極１０、抵抗発熱体５
および金属線７が形成されているため、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、１
７、１９が必要となる。スルーホール１６、１７、１９
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。

【００７２】なお、これまで説明してきたＲＦ電極は、
グランド電極として機能していてもよい。すなわち、形
状、厚さはＲＦ電極とグランド電極とは共通しており、
交流電圧を印加すると、ＲＦ電極として作用し、接地す
るとグランド電極として機能するのである。ＲＦ電極ま
たはグランド電極は、５０層以下で有ることが望まし
い。５０層を超えるとセラミック基板の平面度が低下し
て、ウエハをチャックして加熱しても、均一に加熱する
ことができないからである。

【００７３】また、接続部（スルーホール）１６、１
７、１９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ピン
６、１８、１９０を接続する（図１０（ｄ）参照）。

【００７４】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、
金ろう等を使用することができる。金ろうとしては、Ａ
ｕ−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。

【００７５】Ａｕ／Ｎｉの比率は、〔８１．５〜８２．
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５００〜１０００
℃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。

【００７６】本発明では、必要に応じて、セラミック基
板１の有底孔１２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。

【００７７】図１１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の一例を模式的に
示した断面図である。支持容器４１には、静電チャック
１０１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４１には、冷媒吹き出し口４
２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。

【００７８】次に、本発明の静電チャックの製造方法の
一例を図１０（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
等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等を加えてもよい。

【００７９】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。

【００８０】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。

【００８１】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。

【００８２】次に、グリーンシート５０に静電電極層や
ＲＦ電極や抵抗発熱体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、抵抗発熱体層印刷体５２、ＲＦ電極層
印刷体５６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。

【００８３】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、ニッケル等を使
用することができる。

【００８４】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、５４、５５を得る。

【００８５】次に、図１０（ａ）に示したように、印刷
体５１〜５６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。抵抗発熱体非形成側に印刷体を有さないグリーンシ
ート５０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。

【００８６】（２）次に、図１０（ｂ）に示したよう
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
〜２０００℃、加圧は１０〜２０ＭＰａ（１００〜２０
０ｋｇ／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、１７、１９、チャック正極静電
層２、チャック負極静電層３、抵抗発熱体５およびＲＦ
電極１０等が形成される。

【００８７】（３）次に、図１０（ｃ）に示したよう
に、外部端子接続のための袋孔１３、１４、１４０を設
ける。袋孔１３、１４、１４０の内壁は、その少なくと
もその一部が導電化され、導電化された内壁は、チャッ
ク正極静電層２、チャック負極静電層３、抵抗発熱体５
およびＲＦ電極１０等と接続されていることが望まし
い。

【００８８】（７）最後に、図１０（ｄ）に示したよう
に、袋孔１３、１４、１４０に金ろう等のろう材等を介
して外部端子６、１８、１９０を設ける。さらに、必要
に応じて、有底孔１２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。

【００８９】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５
参照）を製造する場合は、その内部に静電電極層および
ＲＦ電極を有するセラミック基板を製造した後、このセ
ラミック基板の底面に導体ペーストを印刷、焼成し、抵
抗発熱体１５を形成し、この後、無電解めっき等により
金属層１５０を形成すればよい。また、静電チャック３
０１（図６参照）を製造する場合は、セラミック粉末
（顆粒）を金型等に投入して成形体を形成する際に、金
属箔や金属線等を静電電極、抵抗発熱体およびＲＦ電極
として埋め込み、焼結すればよい。さらに、静電チャッ
ク４０１（図７参照）を製造する場合は、静電電極層お
よびＲＦ電極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
を接合すればよい。

【００９０】

【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をさらに詳細に
説明するが、本発明は、これら実施例に限定されるもの
ではない。

【００９１】（実施例１）静電チャック（図１参照）の
製造（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。

【００９２】（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。

【００９３】（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、導体ペース
ト層を形成した。印刷パターンは、図４に示したような
同心円パターンとした。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
ト層をスクリーン印刷により形成し、さらに他のグリー
ンシートに図３に示した形状のＲＦ電極パターンからな
る導体ペースト等をスクリーン印刷により形成した。

【００９４】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
理の終わった同心円パターンを印刷したグリーンシート
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５枚、下側に１３
枚積層し、その上にＲＦ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５０を１０枚積層し、
その上に、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２枚積層後、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５０を積層し、
さらにその上にタングステンペーストを印刷していない
グリーンシート５０を２枚積層し、これらを１３０℃、
８ＭＰａ（８０ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力で圧着して積層体
を形成した（図１０（ａ））。

【００９５】（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１５Ｍ
Ｐａ（１５０ｋｇ／ｃｍ² ）で３時間ホットプレスし、
厚さ３ｍｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを２
１０ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ６μｍ、幅１
０ｍｍの抵抗発熱体５、厚さ１０μｍ、開口率２０％の
格子状のＲＦ電極１０および厚さ１０μｍのチャック正
極静電層２、チャック負極静電層３を有する窒化アルミ
ニウム製の板状体とした（図１０（ｂ））。

【００９６】（５）次に、（４）で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Ｓｉ
Ｃ等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
（直径：１．２ｍｍ、深さ：２．０ｍｍ）を設けた。

【００９７】（６）さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔１３、１４、１４０とし
（図１０（ｃ））、この袋孔１３、１４、１４０にＮｉ
−Ａｕからなる金ろうを用い、７００℃で加熱リフロー
してコバール製の外部端子６、１８、１９０を接続させ
た（図１０（ｄ））。なお、外部端子の接続は、タング
ステンの支持体が３点で支持する構造が望ましい。接続
信頼性を確保することができるからである。

【００９８】（７）次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。

【００９９】（実施例２）静電チャック（図５参照）の
製造（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。

【０１００】（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。

【０１０１】（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３に示し
た形状の開口率５０％のグランド電極パターンからなる
導体ペースト層および図９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。

【０１０２】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
理の終わったグランド電極パターンを印刷したグリーン
シート５０を１０枚積層し、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１０枚積層し、その上に、静電電極パタ
ーンを印刷したグリーンシート５０を積層し、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１枚積層し、これらを１３０℃、８Ｍ
Ｐａ（８０ｋｇ／ｃｍ² ）の圧力で圧着して積層体を形
成した。

【０１０３】（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１５Ｍ
Ｐａ（１５０ｋｇ／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２
１０ｍｍの円板状に切り出し、内部に厚さ１０μｍ、開
口率５０％のグランド電極および厚さ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を有する窒
化アルミニウム製の板状体とした。

【０１０４】（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。

【０１０５】（６）次に、ウエハ載置面に対向する面
（底面）に抵抗発熱体１５を印刷した。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ＰＳ６０３Ｄ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。

【０１０６】（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、銀の焼結体１５の表面に厚さ１μｍ、ホウ素の含
有量が１重量％以下のニッケル層１５０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は、厚さが５
μｍ、幅２．４ｍｍであり、面積抵抗率が７．７ｍΩ／
□であった。

【０１０７】（８）次に、セラミック基板にスルーホー
ル１６、１９を露出させるための袋孔を設けた。この袋
孔にＮｉ−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、９７０℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子
ピンを接続させた。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ピンを形成した。

【０１０８】（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２０１を得た。

【０１０９】（１０）次に、この静電チャック２０１を
図１０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２０１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２０１の抵
抗発熱体１５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２０１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。

【０１１０】（実施例３）静電チャック３０１（図
６）の製造（１）厚さ１０μｍのタングステン箔を打抜き加工する
ことにより図８に示した形状の電極２枚を形成し、厚さ
１０μｍのタングステン箔を打抜き加工することで図３
に示した形状のＲＦ電極を形成した。なお、開口率は
０．０５％と小さくした。この電極２枚とＲＦ電極とタ
ングステン線とを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重量部とともに、成形型中に
入れて窒素ガス中で１８９０℃、圧力１５ＭＰａ（１５
０ｋｇ／ｃｍ² ）で３時間ホットプレスし、厚さ１０ｍ
ｍの窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径２５０
ｍｍの円状に切り出して板状体とした。このとき、ＲＦ
電極の厚さは１０μｍであり、静電電極層の厚さは１０
μｍであった。

【０１１１】（４）この板状体に対し、実施例１の
（５）〜（７）の工程を実施し、静電チャック３０１を
得た。

【０１１２】（比較例１〜３）ＲＦ電極またはグランド
電極を設けなかったほかは、それぞれ実施例１〜３と同
様にして静電チャックを製造した。

【０１１３】実施例１〜３および比較例１〜３の抵抗発
熱体を有する静電チャックに通電を行い、静電チャック
を４００℃まで昇温し、吸着面での温度差をサーモビュ
ア（日本データム社製ＩＲ１６２０１２−００１２）
で測定した。なお、上記温度差とは、吸着面での最高温
度と最低温度との温度差のことをいう。

【０１１４】さらに、静電チャックを４００℃まで昇温
して、１０分割したシリコンウエハをチャックさせて、
各区画のチャック力をロードセルで測定し、その平均を
計算し、さらに、各チャック力値の最大と最小との差を
平均値で割って百分率標記し、ばらつきを測定した。ま
た、静電チャックを４００℃まで昇温して、水中に投下
して、ＲＦ電極またはグランド電極を基点とした剥離破
壊が発生するか否かを確認した。結果を表１に示す。

【０１１５】

【表１】

【０１１６】表１に示すように、ＲＦ電極またはグラン
ド電極等の電極を静電電極と温度制御手段との間に形成
することにより、加熱面の温度差、チャック力のばらつ
きを低減することができた。また、ＲＦ電極、グランド
電極の開口率を０．１％以上とすることにより、耐熱衝
撃性を向上させることができた。

【０１１７】

【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、セラミック基板内の静電電極と抵抗発熱体と
の間にＲＦ電極またはグランド電極が設けられているた
め、抵抗発熱体で発生した熱が均一な状態で静電チャッ
クの吸着面に伝搬し、上記吸着面に温度分布が発生する
ことがない。従って、上記吸着面上にシリコンウエハ等
を載置、固定すると、該シリコンウエハは均一に加熱さ
れ、シリコンウエハに種々の処理を施しても不都合が生
じることはなく、また、シリコンウエハに反りや破損等
が発生することもない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の静電チャックの一例を模式的に示した
縦断面図である。

【図２】図１に示した静電チャックのＡ−Ａ線断面図で
ある。

【図３】図１に示した静電チャックのＢ−Ｂ線断面図で
ある。

【図４】図１に示した静電チャックのＣ−Ｃ線断面図で
ある。

【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。

【図６】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。

【図７】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。

【図８】（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。

【図９】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。

【図１０】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。

【図１１】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。

【符号の説明】

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抵抗発熱体６外部端子ピン７金属線８ペルチェ素子９シリコンウエハ１１有底孔１２貫通孔１５抵抗発熱体１６、１７スルーホール２０、３０、１０１静電チャック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８２セラミック基板

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】セラミック基板に温度制御手段が設けら
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設けられて
なる静電チャックであって、前記温度制御手段と前記静
電電極との間に、ＲＦ電極またはグランド電極が形成さ
れていることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】前記温度制御手段として、抵抗発熱体が
用いられた請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】前記ＲＦ電極またはグランド電極は、静
電電極とは独立した回路を構成する請求項１または２に
記載の静電チャック。
【請求項４】前記ＲＦ電極またはグランド電極は、開
口が形成されてなり、開口率は０．１％以上である請求
項１〜３のいずれか１に記載の静電チャック。
【請求項５】前記ＲＦ電極またはグランド電極は、複
数層形成されている請求項１〜４のいずれか１に記載の
静電チャック。