JP2008016709A - Electrostatic chuck and manufacturing method therefor - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は静電チャックおよびその製造方法に関し、より詳細には静電チャックの誘電体層の表面を保護膜により被覆した静電チャックおよびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck and a manufacturing method thereof, and more particularly to an electrostatic chuck in which a surface of a dielectric layer of an electrostatic chuck is covered with a protective film and a manufacturing method thereof.
静電チャックは半導体ウエハ等のワークを処理する処理室においてワークを支持する支持体あるいは、搬送系でワークを支持する支持体として広く使われている。静電チャックはワークの保持に機械的な保持具を使用しないことからワークの全面に加工を施すことができ、プラズマエッチングやCVD等の加工装置においてワークを支持する支持台として有効に利用される。
図２は、一般的な静電チャックの構成を示す。すなわち、静電チャックはアルミニウム等の金属からなる支持台１０の表面に、アルミナ等のセラミック焼成体からなる誘電体層１２を接着して形成される。誘電体層１２の内部には誘電分極によるクーロン力やジョンソン・ラーベック力を発現させるための静電吸着用の電極（不図示）が形成されている。
An electrostatic chuck is widely used as a support for supporting a workpiece in a processing chamber for processing a workpiece such as a semiconductor wafer or a support for supporting a workpiece in a transfer system. Since the electrostatic chuck does not use a mechanical holder to hold the workpiece, it can process the entire surface of the workpiece and is effectively used as a support base for supporting the workpiece in processing equipment such as plasma etching and CVD. .
FIG. 2 shows a configuration of a general electrostatic chuck. That is, the electrostatic chuck is formed by adhering a dielectric layer 12 made of a ceramic fired body such as alumina to the surface of a support base 10 made of a metal such as aluminum. Electrodes for electrostatic attraction (not shown) for expressing Coulomb force or Johnson-Rahbek force due to dielectric polarization are formed inside the dielectric layer 12.
静電チャックは、プラズマエッチングやCVD等の処理室に設置されて用いられるから清浄度が求められ、誘電体層１２の表面を厚さ２０μｍ〜１００μｍ程度のアルミナ、ＳｉＯ2、ＳｉＮ等の高純度絶縁材料層により被覆して、静電チャックの吸着面が汚染されないようにすることが考えられている（たとえば、特許文献１参照）。
ところで、プラズマエッチング装置などでは、装置のメンテナンスのために、定期的に処理室全体をプラズマクリーニングして処理するという場合がある。このような場合に、処理室に設置されている静電チャックの表面がエッチングされたり、処理室の壁面に付着していた付着物が静電チャックの吸着面に付着したりするために、ワークの吸着特性が劣化するといった問題が生じてきた。このような問題は、ワークが大型化し、より大きな吸着力が必要になってきたために生じてきた問題である。 By the way, in a plasma etching apparatus or the like, there is a case where the entire processing chamber is periodically cleaned and processed for the maintenance of the apparatus. In such a case, the surface of the electrostatic chuck installed in the processing chamber is etched, or the adhered matter that has adhered to the wall surface of the processing chamber adheres to the adsorption surface of the electrostatic chuck. There has been a problem that the adsorption characteristics of the resin deteriorate. Such a problem has arisen because the workpiece has become larger and a larger suction force has become necessary.
本発明はこれらの課題を解決すべくなされたものであり、プラズマエッチング装置等に設置する静電チャックの吸着面がエッチングされてワークの吸着特性が劣化することを防止し、耐久性を向上させることができる静電チャックおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve these problems, and prevents the chucking surface of an electrostatic chuck installed in a plasma etching apparatus or the like from being etched to deteriorate the chucking characteristics of the workpiece, thereby improving durability. It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same.
上記目的を達成するために、本発明は次の構成を備える。
すなわち、支持台にセラミック体からなる誘電体層が接着され、該誘電体層の外表面が保護膜によって被覆された静電チャックにおいて、前記誘電体層の表面が平坦面に研磨加工され、前記保護膜として、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウムアルミニウム膜、酸化イットリウム膜、窒化アルミニウム膜から選択した一の膜が、スパッタリングにより成膜して形成されていることを特徴とする。
In order to achieve the above object, the present invention comprises the following arrangement.
That is, in an electrostatic chuck in which a dielectric layer made of a ceramic body is bonded to a support base, and the outer surface of the dielectric layer is covered with a protective film, the surface of the dielectric layer is polished to a flat surface, As the protective film, one film selected from an aluminum oxide film, an yttrium aluminum oxide film, an yttrium oxide film, and an aluminum nitride film is formed by sputtering.
前記誘電体層がアルミナからなり、セラミック体の表面平坦度がＲａ＝０．０５〜０．３μｍであることにより、スパッタリングによって成膜された保護膜による効果的な保護作用が得られる。
また、前記保護膜が、酸化アルミニウム膜であり、その膜厚が０．５μｍ以上であることにより、効果的な耐エッチング性が得られる。
また、前記保護膜が、酸化イットリウムアルミニウム膜であり、その膜厚が１．０μｍ以上であることにより効果的な耐エッチング性が得られる。
When the dielectric layer is made of alumina and the surface flatness of the ceramic body is Ra = 0.05 to 0.3 μm, an effective protective action by a protective film formed by sputtering can be obtained.
The protective film is an aluminum oxide film, and the film thickness is 0.5 μm or more, whereby effective etching resistance can be obtained.
The protective film is an yttrium aluminum oxide film, and effective etching resistance can be obtained when the film thickness is 1.0 μm or more.
支持台にセラミック体からなる誘電体層が接着され、該誘電体層の外表面が保護膜によって被覆された静電チャックの製造方法において、表面研磨されたセラミック体を支持台に接着する工程と、支持台に接着された誘電体層の外表面を露出させ支持台の外表面を遮蔽した状態で、スパッタリングにより前記誘電体層の表面に、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウムアルミニウム膜、酸化イットリウム膜、窒化アルミニウム膜から選択した一の保護膜を形成するスパッタリング工程とを備えていることを特徴とする。 In a method of manufacturing an electrostatic chuck in which a dielectric layer made of a ceramic body is bonded to a support base, and the outer surface of the dielectric layer is coated with a protective film, the step of bonding the surface-polished ceramic body to the support base; In the state where the outer surface of the dielectric layer adhered to the support base is exposed and the outer surface of the support base is shielded, an aluminum oxide film, an yttrium aluminum oxide film, an yttrium oxide film is formed on the surface of the dielectric layer by sputtering, And a sputtering step of forming a protective film selected from an aluminum nitride film.
また、前記スパッタリング工程において、ターゲットにアルミニウムを使用し、スパッタリング時に処理室に導入する酸素ガス分圧を５〜２０％として、前記誘電体層の外表面に保護膜として酸化アルミニウム膜を成膜することにより保護膜として緻密な酸化アルミニウム膜を形成することができ、また、前記スパッタリング工程において、前記酸化アルミニウム膜を０．５〜２．７μｍの厚さに成膜することにより、効果的な耐エッチング性を備えた保護膜を形成することができる。 In the sputtering step, aluminum is used as a target, an oxygen gas partial pressure introduced into the processing chamber at the time of sputtering is 5 to 20%, and an aluminum oxide film is formed as a protective film on the outer surface of the dielectric layer. As a result, a dense aluminum oxide film can be formed as a protective film, and in the sputtering step, the aluminum oxide film can be formed to a thickness of 0.5 to 2.7 μm, thereby providing effective resistance. A protective film having etching properties can be formed.
また、前記スパッタリング工程において、ターゲットに酸化イットリウムアルミニウムを使用し、スパッタリング時に処理室に導入する酸素ガス分圧を０〜１０％として、前記誘電体層の外表面に保護膜として酸化イットリウムアルミニウム膜を成膜することにより、緻密な酸化イットリウムアルミニウム膜を形成することができ、また、前記スパッタリング工程において、前記酸化イットリウムアルミニウム膜を１．０〜２．８μｍの厚さに成膜することにより、効果的な耐エッチング性を備えた保護膜として形成することができる。 Further, in the sputtering step, yttrium aluminum oxide is used as a target, the oxygen gas partial pressure introduced into the processing chamber at the time of sputtering is 0 to 10%, and an yttrium aluminum oxide film is formed as a protective film on the outer surface of the dielectric layer. By forming the film, a dense yttrium aluminum oxide film can be formed, and in the sputtering step, the yttrium aluminum oxide film is formed to a thickness of 1.0 to 2.8 μm. It can be formed as a protective film having general etching resistance.
本発明に係る静電チャックおよびその製造方法によれば、静電チャックの誘電体層の外表面がスパッタリングによって成膜された保護膜によって被覆されていること、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウムアルミニウム膜、酸化イットリウム膜、窒化アルミニウム膜から選択された一の保護膜を用いることによって、プラズマクリーニング等の際に誘電体層がエッチングされ、静電チャックのワークの吸着特性が劣化することを防止することができ、耐久性にすぐれた静電チャックとして提供することができる。 According to the electrostatic chuck and the manufacturing method thereof according to the present invention, the outer surface of the dielectric layer of the electrostatic chuck is covered with a protective film formed by sputtering, an aluminum oxide film, an yttrium aluminum oxide film, By using one protective film selected from an yttrium oxide film and an aluminum nitride film, it is possible to prevent the dielectric layer from being etched during plasma cleaning or the like, thereby deteriorating the adsorption characteristics of the workpiece of the electrostatic chuck. It can be provided as an electrostatic chuck with excellent durability.
以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面とともに詳細に説明する。
図１は、本発明に係る静電チャックの製造工程を示す。
図１（ａ）は、支持台１０にセラミック材からなる誘電体層１２を接着した状態を示す。本実施形態の支持台１０はアルミニウム製であり、支持台１０は、平面形状が円形に形成されたフランジ部１０ａから平面形状が円形に形成された支持台部１０ｂが突出する形態に形成されている。支持台部１０ｂの上面は平坦面に形成され、この上面にセラミック材からなる誘電体層１２が接着される。
DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 shows a manufacturing process of an electrostatic chuck according to the present invention.
FIG. 1A shows a state in which a dielectric layer 12 made of a ceramic material is bonded to a support base 10. The support base 10 of the present embodiment is made of aluminum, and the support base 10 is formed in a form in which a support base portion 10b having a circular planar shape protrudes from a flange portion 10a having a circular planar shape. Yes. The upper surface of the support base 10b is formed as a flat surface, and the dielectric layer 12 made of a ceramic material is bonded to the upper surface.
本実施形態の静電チャックでは、アルミナからなるセラミック体を誘電体層１２として用いている。セラミック体は、タングステンペースト等の導電性ペーストを用いて所定の電極パターンを形成したアルミナのグリーンシートを、電極パターンを内層として他のグリーンシートと重ね合わせ一体に焼成して形成される。誘電体層１２としてのセラミック体の厚さは本実施形態の静電チャックでは１ｍｍ程度である。 In the electrostatic chuck of this embodiment, a ceramic body made of alumina is used as the dielectric layer 12. The ceramic body is formed by laminating an alumina green sheet, on which a predetermined electrode pattern is formed using a conductive paste such as a tungsten paste, with another electrode sheet as an inner layer, and firing it integrally. The thickness of the ceramic body as the dielectric layer 12 is about 1 mm in the electrostatic chuck of this embodiment.
本発明に係る静電チャックは、誘電体層１２の表面を絶縁材料からなる保護膜２０により被覆し、保護膜２０をスパッタリングによって形成することを特徴とする。保護膜２０は静電チャックが設置されるプラズマエッチング装置等のドライエッチング装置において、プラズマクリーニング等のエッチング操作を行った際に、セラミック体からなる誘電体層１２がエッチングされたり汚れが付着したりすることを保護するために設けられる。 The electrostatic chuck according to the present invention is characterized in that the surface of the dielectric layer 12 is covered with a protective film 20 made of an insulating material, and the protective film 20 is formed by sputtering. When the protective film 20 is subjected to an etching operation such as plasma cleaning in a dry etching apparatus such as a plasma etching apparatus in which an electrostatic chuck is installed, the dielectric layer 12 made of a ceramic body is etched or soiled. Provided to protect.
本実施形態では、誘電体層１２となるセラミック体の表面をあらかじめ所定の表面平坦度に研磨してから支持台１０にセラミック体を接着し、次いでスパッタリングにより保護膜２０を形成した。
本実施形態で使用したアルミナからなるセラミック体は、焼成後の表面平坦度がＲａ＝０．４〜１．２μｍであった。実施形態では、セラミック体の表面平坦度がＲａ＝０．０５〜０．３μｍとなるまで研磨した。誘電体層１２となるセラミック体の表面をこの程度の平坦度まで研磨することにより、スパッタリングによって保護膜２０を形成する方法によって十分に誘電体層１２を保護することができる。
In the present embodiment, the surface of the ceramic body to be the dielectric layer 12 is polished in advance to a predetermined surface flatness, the ceramic body is bonded to the support base 10, and then the protective film 20 is formed by sputtering.
The ceramic body made of alumina used in the present embodiment had a surface flatness after firing of Ra = 0.4 to 1.2 μm. In the embodiment, polishing was performed until the surface flatness of the ceramic body was Ra = 0.05 to 0.3 μm. By polishing the surface of the ceramic body to be the dielectric layer 12 to such flatness, the dielectric layer 12 can be sufficiently protected by the method of forming the protective film 20 by sputtering.
図１（ｂ）は、支持台１０に誘電体層１２としてセラミック体を接着した後、誘電体層１２の外表面（ワークを吸着する側の面）を外部に露出させ、支持台１０の外表面をレジスト１４によって被覆した状態を示す。レジスト１４は誘電体層１２の外表面に保護膜２０をスパッタリングによって成膜する際に、支持台１０の外表面には保護膜が付着しないようにするためのものである。レジスト１４のかわりに支持台１０に保護膜が被着しないようにマスクを設け、支持台１０の外表面に保護膜が付着しないようにしてスパッタリングして保護膜２０を成膜することも可能である。 FIG. 1B shows a case where a ceramic body is bonded as a dielectric layer 12 to the support base 10, and then the outer surface of the dielectric layer 12 (surface on the side that attracts the workpiece) is exposed to the outside. A state in which the surface is coated with a resist 14 is shown. The resist 14 is for preventing the protective film from adhering to the outer surface of the support 10 when the protective film 20 is formed on the outer surface of the dielectric layer 12 by sputtering. Instead of the resist 14, it is possible to form a protective film 20 by forming a mask so that the protective film is not deposited on the support base 10 and sputtering so that the protective film does not adhere to the outer surface of the support base 10. is there.
図１（ｃ）は、スパッタリングにより誘電体層１２の外表面に保護膜２０を形成した状態を示す。実際に保護膜２０を形成する工程では、スパッタリング装置の処理室に支持台１０を取り付け、真空排気した後、８０℃に加熱して保護膜２０を形成した。本実施形態では誘電体層１２を支持台１０に接着して取り付けているから、スパッタリング時に接着層が損傷しないようにする必要がある。このため、支持台１０は１５０℃程度以下に加熱してスパッタリングするのがよい。 FIG. 1C shows a state in which the protective film 20 is formed on the outer surface of the dielectric layer 12 by sputtering. In the step of actually forming the protective film 20, the support 10 was attached to the processing chamber of the sputtering apparatus, evacuated, and then heated to 80 ° C. to form the protective film 20. In the present embodiment, since the dielectric layer 12 is attached to the support base 10 and attached, it is necessary to prevent the adhesive layer from being damaged during sputtering. For this reason, the support 10 is preferably heated to about 150 ° C. or lower and sputtered.
本実施形態の静電チャックの製造工程では、誘電体層１２の保護膜２０として、酸化アルミニウム（Al2O3)と酸化イットリウムアルミニウム（ＹＡＧ）を使用した。酸化アルミニウムと酸化イットリウムアルミニウムは、プラズマエッチングレートが低く、プラズマエッチング等のエッチングから誘電体層１２を保護する保護膜２０として好適に使用することができる。スパッタリングにより酸化アルミニウムからなる保護膜２０を形成する際には、ターゲットとして純粋アルミニウムを使用し、アルゴンガスと酸素ガスを導入して成膜する。酸化イットリウムアルミニウム膜からなる保護膜２０を形成する場合は、ターゲットを酸化イットリウムアルミニウムとし、アルゴンガスと酸素ガスを導入して成膜する。いずれも、保護膜２０は、１〜３μｍ程度の厚さに成膜すればよい。 In the manufacturing process of the electrostatic chuck of this embodiment, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and yttrium aluminum oxide (YAG) are used as the protective film 20 of the dielectric layer 12. Aluminum oxide and yttrium aluminum oxide have a low plasma etching rate, and can be suitably used as the protective film 20 that protects the dielectric layer 12 from etching such as plasma etching. When the protective film 20 made of aluminum oxide is formed by sputtering, pure aluminum is used as a target, and the film is formed by introducing argon gas and oxygen gas. When forming the protective film 20 made of an yttrium aluminum oxide film, the target is yttrium aluminum oxide, and the film is formed by introducing argon gas and oxygen gas. In any case, the protective film 20 may be formed to a thickness of about 1 to 3 μm.
図１（ｄ）は、保護膜２０を成膜した後、処理室から支持台１０を取り出し、レジスト１４を除去した状態を示す。レジスト１４を除去することにより、セラミック体からなる誘電体層１２の外表面にスパッタリングによって形成された保護膜２０が被着された静電チャック４０が得られる。図１（ｅ）は、静電チャック４０の保護膜２０が誘電体層１２の外表面を覆っている状態を拡大して示す。 FIG. 1D shows a state in which after the protective film 20 is formed, the support 10 is taken out from the processing chamber and the resist 14 is removed. By removing the resist 14, the electrostatic chuck 40 in which the protective film 20 formed by sputtering is applied to the outer surface of the dielectric layer 12 made of a ceramic body is obtained. FIG. 1E shows an enlarged view of the state in which the protective film 20 of the electrostatic chuck 40 covers the outer surface of the dielectric layer 12.
本実施形態の静電チャック４０は、誘電体層１２の表面を保護膜２０によって被覆したことにより、プラズマエッチング装置においてメンテナンスのためにプラズマクリーニングを施したような場合でも誘電体層１２がエッチングされることを抑制し、誘電体層１２が汚染されることを防止して静電チャック４０の吸着特性を劣化させないようにすることができる。 In the electrostatic chuck 40 of the present embodiment, the surface of the dielectric layer 12 is covered with the protective film 20, so that the dielectric layer 12 is etched even when plasma cleaning is performed for maintenance in the plasma etching apparatus. Therefore, the dielectric layer 12 can be prevented from being contaminated and the adsorption characteristics of the electrostatic chuck 40 can be prevented from deteriorating.
図３に、酸化アルミニウム、酸化イットリウムアルミニウム、酸化イットリウム（Y2O3）、窒化アルミニウム(AlN）、二酸化ケイ素(SiO2）についてのプラズマエッチングレートを示した。酸化イットリウム（Y2O3）および窒化アルミニウム(AlN）も、プラズマエッチングレートは酸化アルミニウムおよび酸化イットリウムアルミニウムと同等であり、したがって、これらの絶縁材料も静電チャック４０の誘電体層１２の保護膜２０として有効に利用することができる。これに対して酸化シリコンはプラズマエッチングレートがこれらの材料と比較してはるかに大きい。したがって、誘電体層１２の保護膜２０としては不適である。 FIG. 3 shows plasma etching rates for aluminum oxide, yttrium aluminum oxide, yttrium oxide (Y 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), and silicon dioxide (SiO 2 ). The plasma etching rate of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN) is also the same as that of aluminum oxide and yttrium aluminum oxide. Therefore, these insulating materials are also protective films for the dielectric layer 12 of the electrostatic chuck 40. 20 can be used effectively. In contrast, silicon oxide has a much higher plasma etch rate than these materials. Therefore, it is not suitable as the protective film 20 for the dielectric layer 12.
保護膜２０として酸化アルミニウムをスパッタリングにより成膜し、プラズマエッチングによって酸化アルミニウムからなる保護膜２０がどの程度エッチングされるかを測定した。表１は、誘電体層１２の表面に酸化アルミニウムを成膜する本実施例での成膜条件を示す。なお、酸化アルミニウムは、DCスパッタリングとRFスパッタリングの２つの方法によって成膜した。 Aluminum oxide was deposited as the protective film 20 by sputtering, and the degree to which the protective film 20 made of aluminum oxide was etched by plasma etching was measured. Table 1 shows film forming conditions in this example in which aluminum oxide is formed on the surface of the dielectric layer 12. Aluminum oxide was deposited by two methods, DC sputtering and RF sputtering.
（DCスパッタリング）
スパッタリングにより酸化アルミニウム膜を成膜する場合、処理室に導入する酸素ガス分圧によって形成される膜の性状が異なる。すなわち、酸素ガス分圧が３％未満の場合には、成膜面は外観が金属アルミニウムとなり酸化アルミニウムが成膜されなかった。酸素ガス分圧が５％付近で緻密な酸化アルミニウム膜が得られた。酸素ガス分圧１０％程度になると酸化アルミニウム膜は表面が粗くなり緻密な外観とならない。したがって、緻密な酸化アルミニウム膜を形成するには、酸素ガス分圧を５〜１０％程度とするのがよい。
(DC sputtering)
In the case of forming an aluminum oxide film by sputtering, the properties of the film formed are different depending on the partial pressure of oxygen gas introduced into the treatment chamber. That is, when the oxygen gas partial pressure was less than 3%, the appearance of the film formation surface was metallic aluminum, and no aluminum oxide film was formed. A dense aluminum oxide film was obtained when the oxygen gas partial pressure was around 5%. When the oxygen gas partial pressure is about 10%, the aluminum oxide film becomes rough and does not have a dense appearance. Therefore, in order to form a dense aluminum oxide film, the oxygen gas partial pressure is preferably about 5 to 10%.
図４は、酸化アルミニウム膜を成膜する際に酸素ガス分圧によって成膜レートがどのように変化するかを測定した結果を示す。図４に示すように、酸素ガス分圧が５％を超えると成膜レートが徐々に低下し、酸素ガス分圧が２０％になると酸素ガス分圧が１０％のときに比べて成膜レートが１０％程度低下する。 FIG. 4 shows the results of measuring how the film formation rate changes depending on the oxygen gas partial pressure when forming the aluminum oxide film. As shown in FIG. 4, when the oxygen gas partial pressure exceeds 5%, the film formation rate gradually decreases, and when the oxygen gas partial pressure reaches 20%, the film formation rate is higher than when the oxygen gas partial pressure is 10%. Decreases by about 10%.
図５は、DCスパッタリングによって成膜した酸化アルミニウム膜について、成膜時の酸素ガス分圧によりプラズマエッチングレートがどのように変化するかを測定した結果を示す。プラズマエッチング条件を表２に示す。 FIG. 5 shows the results of measuring how the plasma etching rate changes depending on the oxygen gas partial pressure during film formation for an aluminum oxide film formed by DC sputtering. Table 2 shows the plasma etching conditions.
図５は、酸素ガス分圧が１０％を超えるとプラズマエッチングレートが低下し、酸素ガス分圧が２０％になると、酸素ガス分圧が１０％のときと比較してエッチングレートが１０％程度低下することを示す。この実験結果は、DCスパッタリングによって酸化アルミニウムを成膜する場合に、プラズマエッチングレートを低くするには、酸素ガス分圧を高めに設定することが良いことを示す。 FIG. 5 shows that when the oxygen gas partial pressure exceeds 10%, the plasma etching rate decreases, and when the oxygen gas partial pressure reaches 20%, the etching rate is about 10% compared to when the oxygen gas partial pressure is 10%. It shows that it falls. This experimental result indicates that when the aluminum oxide film is formed by DC sputtering, it is preferable to set the oxygen gas partial pressure higher to lower the plasma etching rate.
（RFスパッタリング）
また、RFスパッタリングにより酸化アルミニウムを成膜する場合も、酸素ガス分圧を変えることによって成膜される酸化アルミニウム膜の性状が変わる。成膜面を観察した結果によると、酸素ガス分圧が３％未満の場合には、成膜面は金属アルミニウムの外観となり酸化アルミニウムが成膜されない。酸素ガス分圧が５％〜２０％の場合には、緻密な酸化アルミニウム膜が得られた。DCスパッタリングでは酸素ガス分圧が１０％程度になると成膜面が粗くなるのに対して、RFスパッタリングでは酸素ガス分圧が２０％程度となっても緻密な酸化アルミニウム膜が成膜できるから、酸化アルミニウム膜を成膜する方法としてRFスパッタリングが有効に利用できる。
(RF sputtering)
In addition, when an aluminum oxide film is formed by RF sputtering, the properties of the aluminum oxide film formed are changed by changing the oxygen gas partial pressure. According to the result of observing the film formation surface, when the oxygen gas partial pressure is less than 3%, the film formation surface becomes the appearance of metal aluminum and no aluminum oxide film is formed. When the oxygen gas partial pressure was 5% to 20%, a dense aluminum oxide film was obtained. Since the sputtering surface becomes rough when the oxygen gas partial pressure is about 10% in DC sputtering, a dense aluminum oxide film can be formed even when the oxygen gas partial pressure is about 20% in RF sputtering. RF sputtering can be effectively used as a method for forming an aluminum oxide film.
（酸化アルミニウム膜の耐エッチング性）
図６は、誘電体層１２の表面に酸化アルミニウム膜をスパッタリングにより成膜し、プラズマエッチングによって誘電体層１２がどの程度エッチングされるかを測定した結果を示す。誘電体層１２がエッチングされる量は、誘電体層１２の重量減少量（ppm/min)として表した。
図６では、酸化アルミニウム膜によって被覆していないサンプルと、酸化アルミニウム膜の膜厚を０．５μｍ、１．２μｍ、１．４５μｍ、２．７μｍとしたサンプルについての測定結果を示す。図６の測定結果は、酸化アルミニウム膜を保護膜２０とすることによって、誘電体層１２をプラズマエッチングから抑制することができることを示している。この実験結果は、酸化アルミニウム膜を誘電体層１２の保護膜２０として設ける場合には、少なくとも０．５μｍ程度の厚さに設ければ良いこと、膜厚０．５μｍ〜３μｍ程度で有効な耐エッチング性が得られることを示す。
(Etching resistance of aluminum oxide film)
FIG. 6 shows a result of measuring how much the dielectric layer 12 is etched by plasma etching after forming an aluminum oxide film on the surface of the dielectric layer 12 by sputtering. The amount by which the dielectric layer 12 is etched is expressed as a weight reduction amount (ppm / min) of the dielectric layer 12.
FIG. 6 shows measurement results for a sample that is not covered with an aluminum oxide film and a sample in which the film thickness of the aluminum oxide film is 0.5 μm, 1.2 μm, 1.45 μm, and 2.7 μm. The measurement results in FIG. 6 indicate that the dielectric layer 12 can be suppressed from plasma etching by using the aluminum oxide film as the protective film 20. As a result of this experiment, when an aluminum oxide film is provided as the protective film 20 of the dielectric layer 12, it is sufficient that the aluminum oxide film is provided with a thickness of at least about 0.5 μm. It shows that etching property is obtained.
保護膜２０として酸化イットリウムアルミニウム膜を使用し、プラズマエッチングによって酸化イットリウムアルミニウムからなる保護膜２０がどの程度エッチングされるかを測定した。表３は、保護膜２０として酸化イットリウムアルミニウム膜をスパッタリングによって成膜する本実施例での成膜条件を示す。ターゲットとして酸化イットリウムアルミニウムを使用する場合は酸化イットリウムアルミニウムが絶縁物であるためDCスパッタリングは使用できずRFスパッタリングによる。 An yttrium aluminum oxide film was used as the protective film 20, and the extent to which the protective film 20 made of yttrium aluminum oxide was etched by plasma etching was measured. Table 3 shows film formation conditions in this example in which an yttrium aluminum oxide film is formed as the protective film 20 by sputtering. When yttrium aluminum oxide is used as a target, DC sputtering cannot be used because yttrium aluminum oxide is an insulator, and RF sputtering is used.
図７に酸素ガス分圧を変えたときの酸化イットリウムアルミニウム膜の成膜レートを示す。なお、あわせてRFスパッタリングにより酸化アルミニウムを成膜する場合（酸素ガス分圧１０％）の成膜レートを示した。酸化イットリウムアルミニウム膜の成膜レートは、酸素ガス分圧が０％、５％、１０％のうちでは、酸素ガス分圧が０％のときが最も高くなった。また、酸素ガス分圧が５％と１０％の場合も、同じRFスパッタリングによる酸化アルミニウムの成膜レートに比べて約２．５倍となった。また、酸素ガス分圧が０％、５％、１０％のいずれの場合も緻密に成膜できた。 FIG. 7 shows the deposition rate of the yttrium aluminum oxide film when the oxygen gas partial pressure is changed. In addition, the film formation rate in the case where an aluminum oxide film is formed by RF sputtering (oxygen gas partial pressure 10%) is shown. The deposition rate of the yttrium aluminum oxide film was highest when the oxygen gas partial pressure was 0% among 0%, 5%, and 10%. In addition, when the oxygen gas partial pressure was 5% and 10%, it was about 2.5 times the film formation rate of aluminum oxide by the same RF sputtering. In addition, dense film formation was possible when the oxygen gas partial pressure was 0%, 5%, or 10%.
図８に、酸素ガス分圧を変えて成膜した場合の酸化イットリウムアルミニウム膜のプラズマエッチングレートと、RFスパッタリングにより成膜した酸化アルミニウム膜（酸素ガス分圧１０％）のプラズマエッチングレートの測定結果を示す。プラズマエッチング条件は表２に示す条件と同一である。
図８は、酸化イットリウムアルミニウム膜では酸素ガス分圧が０％、５％、１０％のいずれの場合も、酸化アルミニウム膜とくらべてエッチングレートは１／６程度である。なお、実験例のうちでは酸素ガス分圧が０％で成膜した場合が、もっともエッチングレートが低くなった。
FIG. 8 shows the measurement results of the plasma etching rate of the yttrium aluminum oxide film formed by changing the oxygen gas partial pressure and the plasma etching rate of the aluminum oxide film (oxygen gas partial pressure of 10%) formed by RF sputtering. Indicates. The plasma etching conditions are the same as those shown in Table 2.
FIG. 8 shows that the yttrium aluminum film has an etching rate of about 1/6 compared to the aluminum oxide film when the oxygen gas partial pressure is 0%, 5%, or 10%. In the experimental examples, the etching rate was the lowest when the film was formed with an oxygen gas partial pressure of 0%.
（酸化イットリウムアルミニウム膜による耐エッチング性）
図９は、誘電体層１２の表面に酸化イットリウムアルミニウム膜をスパッタリングにより成膜し、プラズマエッチングによって誘電体層１２がどの程度エッチングされるかを測定した結果を示す。プラズマエッチングは、表２に示す条件で行った。図６では、酸化イットリウムアルミニウム膜を被覆していないサンプルと、酸化イットリウムアルミニウム膜の膜厚を１．０μｍ、１．８μｍ、２．８μｍとした場合の測定結果を示す。図９の測定結果は、酸化イットリウムアルミニウム膜を保護膜２０として形成することによってプラズマエッチングによって誘電体層１２がエッチングされることを抑制する効果があることを示す。また、この測定結果は、酸化イットリウムアルミニウム膜を保護膜２０として少なくとも１．０μｍの厚さに設けることによって誘電体層１２に対して有効な耐エッチング性が得られることを示す。
(Etching resistance by yttrium aluminum oxide film)
FIG. 9 shows the results of measuring how much the dielectric layer 12 is etched by plasma etching after forming an yttrium aluminum oxide film on the surface of the dielectric layer 12 by sputtering. Plasma etching was performed under the conditions shown in Table 2. FIG. 6 shows the measurement results when the sample is not coated with the yttrium aluminum oxide film and the film thickness of the yttrium aluminum oxide film is 1.0 μm, 1.8 μm, and 2.8 μm. The measurement result of FIG. 9 shows that the formation of the yttrium aluminum oxide film as the protective film 20 has an effect of suppressing the etching of the dielectric layer 12 by plasma etching. This measurement result also shows that effective etching resistance can be obtained for the dielectric layer 12 by providing the yttrium aluminum oxide film as the protective film 20 to a thickness of at least 1.0 μm.
１０ 支持台
１０ａ フランジ部
１０ｂ 支持台部
１２ 誘電体層
１４ レジスト
２０ 保護膜
４０ 静電チャック
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Support stand 10a Flange part 10b Support stand part 12 Dielectric layer 14 Resist 20 Protective film 40 Electrostatic chuck
Claims (9)
前記誘電体層の表面が平坦面に研磨加工され、
前記保護膜として、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウムアルミニウム膜、酸化イットリウム膜、窒化アルミニウム膜から選択した一の膜が、スパッタリングにより成膜して形成されていることを特徴とする静電チャック。 In an electrostatic chuck in which a dielectric layer made of a ceramic body is bonded to a support base, and the outer surface of the dielectric layer is covered with a protective film.
The surface of the dielectric layer is polished to a flat surface,
An electrostatic chuck characterized in that one film selected from an aluminum oxide film, an yttrium aluminum oxide film, an yttrium oxide film, and an aluminum nitride film is formed by sputtering as the protective film.
表面研磨されたセラミック体を支持台に接着する工程と、
支持台に接着された誘電体層の外表面を露出させ支持台の外表面を遮蔽した状態で、スパッタリングにより前記誘電体層の表面に、酸化アルミニウム膜、酸化イットリウムアルミニウム膜、酸化イットリウム膜、窒化アルミニウム膜から選択した一の保護膜を形成するスパッタリング工程とを備えていることを特徴とする静電チャックの製造方法。 In a method for manufacturing an electrostatic chuck, wherein a dielectric layer made of a ceramic body is bonded to a support base, and the outer surface of the dielectric layer is covered with a protective film.
Bonding the surface-polished ceramic body to the support;
An aluminum oxide film, an yttrium aluminum oxide film, an yttrium oxide film, and a nitridation are formed on the surface of the dielectric layer by sputtering in a state where the outer surface of the dielectric layer bonded to the support base is exposed and the outer surface of the support base is shielded. And a sputtering step of forming a protective film selected from an aluminum film.
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