JP2008177339A - Electrostatic chuck - Google Patents

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electrostatic chuck
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aluminum oxide
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Yoshiaki Moriya
義明 森谷
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck which remarkably reduces the number of particles attaching to the rear face of a plate-like sample even if the plate-like sample stuck by electrostatic attraction on a mounting plane by irradiation of electron beams is electrified, and can quickly separate the plate-like sample stuck by electrostatic attraction from the mounting plane when the application of voltage is stopped. <P>SOLUTION: The electrostatic chuck comprises: a base 7 which has one principal plane serving as a mounting plane 2a for mounting the plate-like sample and includes internal electrodes 4 and 4 for electrostatic attraction inside; and terminals 6 and 6 which are held by the base 7 and apply voltage to the internal electrodes 4 and 4 for electrostatic attraction. The base 7 is made of a flat plate-like silicon carbide-aluminum oxide composite sintered material containing not less than 1 mass% and not more than 30 wt.% of silicon carbide, and the surface roughness Ra of the mounting plane 2a is 0.01 μm or less. <P>COPYRIGHT: (C)2008,JPO&INPIT

Description

本発明は、静電チャックに関し、さらに詳しくは、載置面に静電吸着される半導体ウエハ等の板状試料が帯電する電子線照射時に好適に用いられ、板状試料の裏面に付着するパーティクル数を大幅に低減することが可能であり、かつ、電圧印加を停止した際に静電吸着された板状試料を載置面から素早く離脱させることが可能な静電チャックに関するものである。   The present invention relates to an electrostatic chuck, and more specifically, particles that are suitably used during electron beam irradiation when a plate-like sample such as a semiconductor wafer electrostatically attracted to a mounting surface is charged and adhere to the back surface of the plate-like sample. The present invention relates to an electrostatic chuck that can greatly reduce the number and can quickly detach a plate-like sample that has been electrostatically adsorbed from a mounting surface when voltage application is stopped.

静電チャックは、基体となる誘電体の内部に静電吸着用内部電極を設けたものであり、この基体の一主面を載置面とし、この載置面に半導体ウエハ等の板状試料を載置し、この板状試料と静電吸着用内部電極との間に静電気力を発生させて板状試料を吸着固定している。
この静電チャックは、誘電体の厚みを一定とし、静電吸着用内部電極を板状試料とほぼ同等の大きさとすることにより、板状試料の全面に亘ってほぼ均一に静電気力を発生させることができ、したがって、板状試料の加工表面が平坦になるように精度良く固定することができ、また、静電吸着力を用いるために周囲の雰囲気に影響を受け難く、真空下にても使用可能であることから、半導体ウエハ等の板状試料に成膜処理、エッチング処理、露光処理等を施す半導体の製造工程にて広く利用されている。
The electrostatic chuck is provided with an internal electrode for electrostatic attraction inside a dielectric serving as a base. One main surface of the base is used as a mounting surface, and a plate-like sample such as a semiconductor wafer is mounted on the mounting surface. The plate sample is adsorbed and fixed by generating an electrostatic force between the plate sample and the electrostatic adsorption internal electrode.
This electrostatic chuck generates an electrostatic force almost uniformly over the entire surface of the plate-like sample by making the thickness of the dielectric constant and making the internal electrode for electrostatic adsorption substantially the same size as the plate-like sample. Therefore, the processing surface of the plate-like sample can be fixed with high precision so that it is flat, and since it uses electrostatic attraction force, it is hardly affected by the surrounding atmosphere, and even under vacuum Since it can be used, it is widely used in a semiconductor manufacturing process in which a plate-like sample such as a semiconductor wafer is subjected to a film forming process, an etching process, an exposure process, and the like.

ところで、近年、半導体の製造工程では、IC等の集積化により、半導体ウエハ等の板状試料への金属汚染、ゴミ、チリ等のパーティクルの付着を防止することが求められている。即ち、各種処理工程における半導体ウエハ等の板状試料の歩留まり低下の原因になるパーティクルの付着を抑制することが要求されており、成膜処理、エッチング処理、露光処理等では、静電チャックに静電吸着された半導体ウエハ等の板状試料の裏面へのパーティクルの付着をより少なくすることが急務となっている。   Incidentally, in recent years, in the semiconductor manufacturing process, it is required to prevent metal contamination, dust, dust and other particles from adhering to a plate-like sample such as a semiconductor wafer by integrating ICs and the like. That is, it is required to suppress the adhesion of particles that cause a decrease in the yield of a plate-like sample such as a semiconductor wafer in various processing steps. In film formation processing, etching processing, exposure processing, etc. There is an urgent need to reduce the adhesion of particles to the back surface of a plate-like sample such as an electroadsorbed semiconductor wafer.

しかしながら、従来の静電チャックでは、半導体ウエハ等の板状試料と接する載置面(静電吸着面)には、半導体ウエハ等の板状試料との擦れ、載置面を構成する誘電体材料からの脱粒等により、少なからずともパーティクルが存在しており、このパーティクルが静電吸着される半導体ウエハ等の板状試料の裏面に付着すると、半導体の生産性が低下するという問題点があった。
そこで、半導体ウエハ等の板状試料の裏面に付着するパーティクルの数を低減させることが強く求められている。
However, in the conventional electrostatic chuck, the mounting surface (electrostatic adsorption surface) in contact with the plate-shaped sample such as a semiconductor wafer is rubbed with the plate-shaped sample such as the semiconductor wafer, and the dielectric material constituting the mounting surface There is a problem that at least particles are present due to particle sag, etc., and if the particles adhere to the back surface of a plate-like sample such as a semiconductor wafer to be electrostatically adsorbed, the productivity of the semiconductor decreases. .
Therefore, there is a strong demand to reduce the number of particles adhering to the back surface of a plate-like sample such as a semiconductor wafer.

板状試料の裏面のパーティクル数を低減させることができる静電チャックとしては、例えば、静電吸着用内部電極を有するセラミックス板状体の上面を吸着面とするとともに、この吸着面にショットブラスト法等により凹部を形成し、この凹部と板状試料との接触部の面積比を10〜30%とし、かつ、この接触部の表面粗さRmax(最大高さ)を0.8μm以下とした静電チャックが提案されている(特許文献1)。
また、静電吸着用内部電極が内蔵された誘電体層の上面に多数の突起がショットブラスト法等により形成され、この突起の吸着面となる上面は、表面粗さRmax(最大高さ)が2.0μm以下またはR(中心線平均高さ)が0.25μm以下で、かつ、突起上面の合計面積の誘電体層の上面に対する面積比率が1〜10%である静電チャックが提案されている(特許文献2)。
As an electrostatic chuck capable of reducing the number of particles on the back surface of a plate-like sample, for example, the upper surface of a ceramic plate-like body having an internal electrode for electrostatic adsorption is used as an adsorption surface, and a shot blast method is applied to this adsorption surface. A concave portion is formed by, for example, the area ratio of the contact portion between the concave portion and the plate-like sample is 10 to 30%, and the surface roughness R max (maximum height) of the contact portion is 0.8 μm or less. An electrostatic chuck has been proposed (Patent Document 1).
In addition, a large number of protrusions are formed on the upper surface of the dielectric layer containing the internal electrode for electrostatic adsorption by shot blasting or the like, and the upper surface serving as the adsorption surface of the protrusion has a surface roughness R max (maximum height). Proposed is an electrostatic chuck in which R is 2.0 μm or less or R a (centerline average height) is 0.25 μm or less, and the area ratio of the total area of the upper surface of the protrusion to the upper surface of the dielectric layer is 1 to 10% (Patent Document 2).

これらの静電チャックでは、載置面とされる上面に凹部や多数の突起を形成して吸着面全体に対する接触部の面積比を所定の範囲内としたことにより、使用上充分な吸着力を保っている。また、吸着面に凹部や多数の突起を形成したことにより、板状試料と吸着面との接触(擦れ)や載置面からの脱粒により生成したパーティクルが凹部や突起間に落下し、板状試料の裏面にパーティクルが付着し難くなり、しかも板状試料の離脱性を高めることができるとされている。
さらに、板状試料を載置する載置板を炭化ケイ素−酸化アルミニウム系複合焼結体で形成した静電チャックも提案されている(特許文献3〜5)。
特開平5−6933号公報 特開平7−153825号公報 特開平8−283606号公報 特開2001−351969号公報 特開2003−152065号公報
In these electrostatic chucks, a concave portion and a large number of protrusions are formed on the upper surface, which is the mounting surface, so that the area ratio of the contact portion with respect to the entire suction surface is within a predetermined range. I keep it. In addition, by forming recesses and many projections on the adsorption surface, particles generated by contact (rubbing) between the plate-like sample and the adsorption surface and detachment from the mounting surface fall between the depressions and projections, resulting in a plate-like shape. It is said that particles do not easily adhere to the back surface of the sample, and that the detachability of the plate-like sample can be improved.
Furthermore, an electrostatic chuck in which a mounting plate on which a plate-like sample is mounted is formed of a silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body has also been proposed (Patent Documents 3 to 5).
JP-A-5-6933 Japanese Patent Laid-Open No. 7-153825 JP-A-8-283606 JP 2001-351969 A Japanese Patent Laid-Open No. 2003-152065

しかしながら、従来の載置面に凹部や多数の突起が形成された静電チャックでは、電子線照射時に使用すると、この電子線照射により静電吸着された板状試料が帯電することにより、凹部内に落下しているパーティクルが板状試料の裏面に静電吸着されることになるために、依然として、板状試料の裏面にパーティクルが付着するという問題点があった。
また、従来の載置板が炭化ケイ素−酸化アルミニウム系複合焼結体で形成された静電チャックは、載置板の絶縁性を良好に確保することを目的としたものであり、電子線照射時に静電吸着された板状試料が帯電する場合のパーティクル数の低減については全く考慮されていない。
However, in the conventional electrostatic chuck in which concave portions and many protrusions are formed on the mounting surface, when used during electron beam irradiation, the plate-like sample electrostatically adsorbed by the electron beam irradiation is charged, so that the inside of the concave portion is charged. Since the particles falling on the plate-like sample are electrostatically adsorbed on the back surface of the plate-like sample, there is still a problem that the particles adhere to the back surface of the plate-like sample.
In addition, the electrostatic chuck in which the conventional mounting plate is formed of a silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is intended to ensure good insulation of the mounting plate, and is irradiated with an electron beam. No consideration is given to the reduction of the number of particles when the electrostatically adsorbed plate-like sample is charged.

本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、電子線照射時に、この電子線照射により載置面に静電吸着された板状試料が帯電した場合であっても、板状試料の裏面に付着するパーティクル数を大幅に低減することができ、かつ、電圧印加を停止した際に静電吸着された板状試料を載置面から素早く離脱させ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。   The present invention has been made to solve the above problems, and even when the plate-like sample electrostatically adsorbed on the mounting surface by the electron beam irradiation is charged during the electron beam irradiation, An electrostatic chuck that can significantly reduce the number of particles adhering to the back surface of a plate-shaped sample and quickly detach the plate sample that has been electrostatically adsorbed from the mounting surface when voltage application is stopped The purpose is to provide.

本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、基体を、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下含有した平板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により形成し、この基体の板状試料を載置する載置面を、その表面粗さRaが0.01μm以下となるように鏡面研磨すれば、電子線照射した際においても、板状試料の裏面に付着するパーティクル数が大幅に低減し、しかも、電圧印加を停止すると、静電吸着している板状試料が載置面から素早く離脱させ得ることを知見し、本発明を完成するに到った。   As a result of intensive studies to solve the above-mentioned problems, the present inventors have found that the substrate is a flat silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body containing 1% by mass to 30% by mass of silicon carbide. If the mounting surface on which the plate-like sample of the substrate is formed is mirror-polished so that the surface roughness Ra is 0.01 μm or less, the back surface of the plate-like sample is obtained even when irradiated with an electron beam. The number of particles adhering to the substrate is greatly reduced, and when the voltage application is stopped, it is found that the electrostatically adsorbed plate-like sample can be quickly detached from the mounting surface, and the present invention is completed. It was.

すなわち、本発明の静電チャックは、電子線照射時に用いられる静電チャックであって、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに内部に静電吸着用内部電極を設けてなる基体と、この基体に保持されて前記静電吸着用内部電極に電圧を印加する給電用端子とを備え、前記基体は、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下含有してなる平板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により形成され、前記載置面の表面粗さRaは、0.01μm以下であることを特徴とする。   That is, the electrostatic chuck of the present invention is an electrostatic chuck used at the time of electron beam irradiation, and has one main surface as a mounting surface on which a plate-like sample is mounted and an internal electrode for electrostatic adsorption is provided inside. And a power supply terminal which is held by the substrate and applies a voltage to the internal electrode for electrostatic adsorption, and the substrate contains silicon carbide in an amount of 1% by mass to 30% by mass. It is formed by a flat silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, and the surface roughness Ra of the mounting surface is 0.01 μm or less.

この静電チャックでは、基体を、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下含有してなる平板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により形成し、かつ、載置面の表面粗さRaを0.01μm以下としたことにより、載置面からの脱粒がなく、したがって、パーティクルの発生数が低減される。これにより、この静電チャックを電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数が大幅に低減される。   In this electrostatic chuck, the substrate is formed of a flat silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body containing silicon carbide in an amount of 1% by mass to 30% by weight, and the surface roughness of the mounting surface. By setting Ra to 0.01 μm or less, there is no degranulation from the mounting surface, and therefore the number of particles generated is reduced. Thereby, even if this electrostatic chuck is used at the time of electron beam irradiation, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically attracted plate-like sample is greatly reduced.

本発明の静電チャックは、前記炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は、5μm以下であることを特徴とする。
この静電チャックでは、酸化アルミニウム粒子の平均粒子径を5μm以下としたことにより、載置面からの脱粒がなく、したがって、パーティクルの発生数が大幅に低減される。これにより、この静電チャックを電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数がさらに大幅に低減される。
The electrostatic chuck of the present invention is characterized in that the average particle diameter of the aluminum oxide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is 5 μm or less.
In this electrostatic chuck, since the average particle diameter of the aluminum oxide particles is set to 5 μm or less, there is no degranulation from the mounting surface, and therefore the number of generated particles is greatly reduced. Thereby, even if this electrostatic chuck is used at the time of electron beam irradiation, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically attracted plate-like sample is further greatly reduced.

本発明の静電チャックは、前記炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化ケイ素粒子の平均粒子径は、1μm以下であることを特徴とする。
この静電チャックでは、炭化ケイ素粒子の平均粒子径を1μm以下としたことにより、載置面からの脱粒がなく、したがって、パーティクルの発生数が大幅に低減される。これにより、この静電チャックを電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数がさらに大幅に低減される。
The electrostatic chuck of the present invention is characterized in that an average particle diameter of silicon carbide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is 1 μm or less.
In this electrostatic chuck, by setting the average particle diameter of the silicon carbide particles to 1 μm or less, there is no degranulation from the mounting surface, and therefore the number of generated particles is greatly reduced. Thereby, even if this electrostatic chuck is used at the time of electron beam irradiation, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically attracted plate-like sample is further greatly reduced.

本発明の静電チャックによれば、基体を、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下含有してなる平板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により形成し、かつ、載置面の表面粗さRaを0.01μm以下としたので、載置面からの脱粒をなくすことができ、パーティクルの発生数を低減することができる。したがって、この静電チャックを電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数を大幅に低減することができる。   According to the electrostatic chuck of the present invention, the substrate is formed of a flat silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body containing silicon carbide in an amount of 1% by mass to 30% by weight, and the mounting surface. Since the surface roughness Ra is set to 0.01 μm or less, it is possible to eliminate degranulation from the mounting surface and to reduce the number of particles generated. Therefore, even when this electrostatic chuck is used at the time of electron beam irradiation, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically adsorbed plate sample can be greatly reduced.

また、酸化アルミニウム粒子の平均粒子径を5μm以下としたので、載置面からの脱粒をなくすことができ、パーティクルの発生数を大幅に低減することができる。したがって、この静電チャックを電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数をさらに大幅に低減することができる。   Moreover, since the average particle diameter of the aluminum oxide particles is set to 5 μm or less, it is possible to eliminate the degranulation from the mounting surface, and to greatly reduce the number of particles generated. Therefore, even if this electrostatic chuck is used at the time of electron beam irradiation, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically adsorbed plate-like sample can be further greatly reduced.

また、炭化ケイ素粒子の平均粒子径を1μm以下としたので、載置面からの脱粒をなくすことができ、パーティクルの発生数を大幅に低減することができる。したがって、この静電チャックを電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数をさらに大幅に低減することができる。   Moreover, since the average particle diameter of the silicon carbide particles is set to 1 μm or less, it is possible to eliminate degranulation from the mounting surface, and to greatly reduce the number of particles generated. Therefore, even if this electrostatic chuck is used at the time of electron beam irradiation, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically adsorbed plate-like sample can be further greatly reduced.

本発明の静電チャックの最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
The best mode of the electrostatic chuck of the present invention will be described with reference to the drawings.
This embodiment is specifically described for better understanding of the gist of the invention, and does not limit the present invention unless otherwise specified.

図1は、本発明の一実施形態の双極型の静電チャックを示す平面図、図2は図1のA−A線に沿う断面図であり、この静電チャック1は、上面が半導体ウエハ等の板状試料を載置する載置面2aとされた載置板2と、この載置板2と一体化されて載置板2を支持する支持板3と、これら載置板2と支持板3との間に設けられた静電吸着用内部電極4、4及び静電吸着用内部電極4、4の周囲を絶縁する絶縁材層5と、支持板3を貫通しかつ支持板3と嵌合一体化され静電吸着用内部電極4、4それぞれに直流電圧を印加する給電用端子6、6とにより構成されている。   FIG. 1 is a plan view showing a bipolar electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 1, and the upper surface of the electrostatic chuck 1 is a semiconductor wafer. A mounting surface 2a on which a plate-like sample such as a mounting surface 2a is mounted, a support plate 3 that is integrated with the mounting plate 2 and supports the mounting plate 2, and the mounting plate 2 The electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4 provided between the support plate 3 and the insulating material layer 5 that insulates the periphery of the electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4, and penetrates the support plate 3 and supports the support plate 3. And the power feeding terminals 6 and 6 which are integrated with each other and apply a DC voltage to the electrostatic adsorption internal electrodes 4 and 4 respectively.

さらに、給電用端子6、6には、それぞれの電位が正または負となるように直流電源8、9が接続され、これら直流電源8、9は接地されている。
ここで、嵌合一体化とは、嵌合のみにより、隙間なく密着し固定されて一体化されているという意味であり、接着または接合により一体化されているものとは異なる。
Furthermore, DC power supplies 8 and 9 are connected to the power feeding terminals 6 and 6 so that the respective potentials are positive or negative, and the DC power supplies 8 and 9 are grounded.
Here, the term “integrated integration” means that they are closely fixed and integrated with no gap only by fitting, and are different from those integrated by adhesion or bonding.

これら載置板2および支持板3は、その重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下、好ましくは3質量%以上かつ20重量%以下含有する炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体からなるものである。
この載置板2の載置面2aは、表面粗さ(算術平均粗さ)Raが0.01μm(10nm)以下、好ましくは0.005μm(5nm)以下、より好ましくは0.003μm(3nm)以下となるよう鏡面研磨されている。このように鏡面研磨された載置面2aは、載置される板状試料と接触しても脱粒や磨耗が少なく、パーティクルの発生を大幅に低減することが可能である。
The mounting plate 2 and the support plate 3 are disk-shaped with the same shape of the superimposed surface, and silicon carbide is 1% by mass to 30% by weight, preferably 3% by mass to 20% by weight. % Or less of silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body.
The mounting surface 2a of the mounting plate 2 has a surface roughness (arithmetic mean roughness) Ra of 0.01 μm (10 nm) or less, preferably 0.005 μm (5 nm) or less, more preferably 0.003 μm (3 nm). It is mirror-polished to be as follows. The mounting surface 2a thus mirror-polished is less shed and worn even when it comes into contact with the plate-like sample to be mounted, and the generation of particles can be greatly reduced.

この載置板2を構成する炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は、5μm以下が好ましく、より好ましくは2μm以下である。
酸化アルミニウム粒子の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、載置面2aが板状試料と接触しても脱粒や磨耗がなく、パーティクルの発生をより一層低減することが可能である。
The average particle diameter of the aluminum oxide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body constituting the mounting plate 2 is preferably 5 μm or less, more preferably 2 μm or less.
By setting the average particle diameter of the aluminum oxide particles in the above range, even if the mounting surface 2a comes into contact with the plate-like sample, there is no degranulation or wear, and the generation of particles can be further reduced.

また、この載置板2を構成する炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化ケイ素粒子の平均粒子径は、1μm以下が好ましく、より好ましくは0.5μm以下である。
炭化ケイ素粒子の平均粒子径を上記の範囲とすることにより、載置面2aが板状試料と接触しても脱粒や磨耗がなく、パーティクルの発生をより一層低減することが可能である。
Moreover, the average particle diameter of the silicon carbide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body constituting the mounting plate 2 is preferably 1 μm or less, more preferably 0.5 μm or less.
By setting the average particle diameter of the silicon carbide particles within the above range, even if the mounting surface 2a comes into contact with the plate-like sample, there is no degranulation or wear, and the generation of particles can be further reduced.

これら載置板2および支持板3は、後述する高温、高圧下でのホットプレスにより、これらを構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁材料からなる絶縁材層5により接合一体化されている。
この絶縁材層5は、載置板2と支持板3との境界部、すなわち静電吸着用内部電極4、4以外の外周部領域を接合一体化するためのものである。
これら載置板2、支持板3、静電吸着用内部電極4、4及び絶縁材層5により基体7が構成されている。
The mounting plate 2 and the support plate 3 are joined and integrated by an insulating material layer 5 made of an insulating material having the same composition or main component as the material constituting them by hot pressing under high temperature and high pressure described later. ing.
The insulating material layer 5 is for joining and integrating the boundary portion between the mounting plate 2 and the support plate 3, that is, the outer peripheral region other than the electrostatic adsorption internal electrodes 4 and 4.
The mounting plate 2, the support plate 3, the electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4, and the insulating material layer 5 constitute a base 7.

静電吸着用内部電極4、4は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。図1では、幅広の半円環状とされている。
この静電吸着用内部電極4、4は、酸化アルミニウム−炭化タンタル導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属により形成されている。
この静電吸着用内部電極4、4は、載置板2および支持板3と一体化することを考慮すると、導電性セラミックスが好ましい。この導電性セラミックスの組成は、熱膨張係数が近似するように、載置板2および支持板3を構成する絶縁性セラミクスと主成分が同一となるようにするのが好ましい。
The electrostatic adsorption internal electrodes 4 and 4 are used as an electrostatic chuck electrode for generating a charge and fixing the plate-like sample with an electrostatic adsorption force. Is adjusted accordingly. In FIG. 1, it is a wide semicircular ring.
The electrostatic adsorption internal electrodes 4 and 4 are made of aluminum oxide-tantalum carbide conductive composite sintered body, aluminum oxide-tungsten conductive composite sintered body, aluminum oxide-silicon carbide conductive composite sintered body, aluminum nitride- It is made of conductive ceramics such as tungsten conductive composite sintered body, aluminum nitride-tantalum conductive composite sintered body, or refractory metals such as tungsten, tantalum, and molybdenum.
In consideration of integration of the electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4 with the mounting plate 2 and the support plate 3, conductive ceramics are preferable. The composition of the conductive ceramic is preferably such that the main component is the same as that of the insulating ceramic constituting the mounting plate 2 and the support plate 3 so that the thermal expansion coefficients are approximated.

給電用端子6、6は、静電吸着用内部電極4、4に直流電圧を印加するために設けられた棒状のもので、この静電吸着用内部電極4、4を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン、タンタル、モリブデン等の高融点金属により形成されている。
給電用端子6、6は、支持板3と一体化することを考慮すると、導電性セラミックスが好ましい。この導電性セラミックスの組成は、熱膨張係数が近似するように、支持板3を構成する絶縁性セラミクスと主成分が同一となるようにするのが好ましい。
そして、給電用端子6、6は、後述する高温、高圧下でのホットプレス処理により支持板3に嵌合一体化されている。
The power feeding terminals 6, 6 are rod-shaped terminals provided for applying a DC voltage to the electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4, and the electric conductivity constituting the electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4. It is made of ceramics or a refractory metal such as tungsten, tantalum or molybdenum.
Considering that the power supply terminals 6 and 6 are integrated with the support plate 3, conductive ceramics are preferable. It is preferable that the composition of the conductive ceramic is the same as the main component of the insulating ceramic constituting the support plate 3 so that the thermal expansion coefficient is approximated.
The power feeding terminals 6 and 6 are fitted and integrated with the support plate 3 by a hot press process under high temperature and high pressure described later.

次に、この静電チャック1の製造方法について説明する。
まず、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により円板状の載置板2及び支持板3を作製する。
この場合、炭化ケイ素粉末が1質量%以上かつ30重量%以下、残部が酸化アルミニウム粉末からなる混合粉末を所望の形状に成型し、その後、例えば1600℃〜2000℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、載置板2及び支持板3を得る。このようにして得られた炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体は、室温(25℃)下で10Ω・cm〜1015Ω・cm程度の体積固有抵抗を有し、板状試料の吸着、離脱(脱着)時の応答性が著しく向上したものとなっている。
Next, a method for manufacturing the electrostatic chuck 1 will be described.
First, the disk-shaped mounting plate 2 and the support plate 3 are produced from a silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body.
In this case, the silicon carbide powder is formed into a desired shape by mixing a powder mixture of 1% by mass or more and 30% by weight or less and the balance of the aluminum oxide powder, and then, for example, a temperature of 1600 ° C. to 2000 ° C., a non-oxidizing atmosphere, Preferably, the mounting plate 2 and the support plate 3 are obtained by baking for a predetermined time in an inert atmosphere. The silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body thus obtained has a volume resistivity of about 10 8 Ω · cm to 10 15 Ω · cm at room temperature (25 ° C.), and adsorbs a plate-like sample. The response at the time of separation (desorption) is remarkably improved.

この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を作製するにあたっては、炭化ケイ素粉末としては、平均粒子径が1μm以下、好ましくは0.5μm以下の粉末が好ましい。その理由は、平均粒子径が1μmを越える炭化ケイ素粉末を使用した場合、得られた複合焼結体中の炭化ケイ素粒子の平均粒子径が1μmを超えることとなり、炭化ケイ素を添加することによる強度向上の効果が小さくなるからである。   In producing this silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, the silicon carbide powder is preferably a powder having an average particle diameter of 1 μm or less, preferably 0.5 μm or less. The reason is that when silicon carbide powder having an average particle diameter exceeding 1 μm is used, the average particle diameter of silicon carbide particles in the obtained composite sintered body exceeds 1 μm, and the strength due to the addition of silicon carbide. This is because the improvement effect is small.

使用する炭化ケイ素粉末としては、プラズマCVD法により得られた粉末が好ましい。特に、非酸化性雰囲気のプラズマ中にシラン化合物、またはハロゲン化ケイ素と炭化水素の混合ガスを導入し、反応系の圧力を1気圧〜0.1Torrの範囲で制御しつつ気相反応させて得られた平均粒子径0.1μm以下の超微粉は、焼結性に優れており、高純度であり、粒子形状が球状であるために、成形時の分散性が良好である。
一方、酸化アルミニウム粉末は、特段限定されず、高純度のものであればよいが、特に、平均粒子径が5μm以下のものが、焼結性に優れ、高い吸着力が得られるので好ましい。
As the silicon carbide powder to be used, a powder obtained by a plasma CVD method is preferable. In particular, it is obtained by introducing a silane compound or a mixed gas of silicon halide and hydrocarbon into plasma in a non-oxidizing atmosphere, and performing a gas phase reaction while controlling the pressure of the reaction system in the range of 1 atm to 0.1 Torr. The obtained ultrafine powder having an average particle size of 0.1 μm or less is excellent in sinterability, high purity, and spherical in particle shape, and therefore has good dispersibility during molding.
On the other hand, the aluminum oxide powder is not particularly limited as long as it has a high purity. In particular, a powder having an average particle diameter of 5 μm or less is preferable because it has excellent sinterability and high adsorbing power.

この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体においては、少量の不純物は許容される。しかし、半導体の製造工程におけるライフタイムおよびゲイト電圧の低下は、遷移金属元素やアルカリ金属に起因するので、遷移金属元素やアルカリ金属は不純物として好ましくない。さらに、アルミニウム、ケイ素以外の金属不純物の含有率が0.1重量%を越えると、半導体ウエハを汚染する可能性が高くなるとともに、静電チャックの電気抵抗の温度依存性が高くなるので、好ましくない。したがって、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中のアルミニウムおよびケイ素以外の金属不純物の含有率は、0.1重量%以下が好ましい。   In this silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body, a small amount of impurities is allowed. However, the decrease in lifetime and gate voltage in the semiconductor manufacturing process is caused by transition metal elements and alkali metals, and therefore, transition metal elements and alkali metals are not preferable as impurities. Furthermore, if the content of metal impurities other than aluminum and silicon exceeds 0.1% by weight, the possibility of contaminating the semiconductor wafer increases and the temperature dependency of the electrical resistance of the electrostatic chuck increases, which is preferable. Absent. Therefore, the content of metal impurities other than aluminum and silicon in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is preferably 0.1% by weight or less.

次いで、支持板3に、給電用端子6、6を嵌め込み保持するための複数の固定孔を形成する。これらの固定孔の穿設方法としては、特に制限されるものでないが、例えば、ダイヤモンドドリルによる孔開け加工法、レーザ加工法、放電加工法、超音波加工法等を用いて穿設することができる。また、その加工精度は、通常の加工精度でよく、歩留まりはほぼ100%である。   Next, a plurality of fixing holes for fitting and holding the power supply terminals 6, 6 are formed in the support plate 3. The method for drilling these fixed holes is not particularly limited, but for example, drilling using a diamond drill, laser machining, electric discharge machining, ultrasonic machining, or the like can be used. it can. Further, the processing accuracy may be normal processing accuracy, and the yield is almost 100%.

次いで、給電用端子6を、支持板3の固定孔に密着固定し得る大きさ、形状となるように、例えば、給電用端子6の直径を固定孔の内径よりも10〜100μm小さくなるように作製する。この給電用端子6の作製方法としては、例えば、給電用端子6を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。このときに用いられる導電性セラミックス粉末としては、静電吸着用内部電極4、4と同様の材質からなる導電性セラミックス粉末が好ましい。
また、給電用端子6を金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。
この給電用端子6は、後の高温・高圧下でのホットプレス時に再焼成されて支持板3に密着固定され、嵌合一体化される。
Next, for example, the diameter of the power supply terminal 6 is made 10 to 100 μm smaller than the inner diameter of the fixed hole so that the power supply terminal 6 has a size and shape that can be fixed in close contact with the fixed hole of the support plate 3. Make it. As a method for producing the power supply terminal 6, for example, when the power supply terminal 6 is a conductive composite sintered body, a method of forming a conductive ceramic powder into a desired shape and pressurizing and firing it can be cited. . The conductive ceramic powder used at this time is preferably a conductive ceramic powder made of the same material as the electrostatic adsorption internal electrodes 4 and 4.
Moreover, when the power supply terminal 6 is made of metal, a method of using a refractory metal and a metal working method such as a grinding method or powder metallurgy, or the like can be used.
The power supply terminal 6 is refired at the time of subsequent hot pressing under high temperature and high pressure, is closely fixed to the support plate 3, and is integrally fitted.

次いで、給電用端子6、6が嵌め込まれた支持板3の表面の所定領域に、給電用端子6、6に接触するように、上記の導電性セラミックス粉末等の導電材料をエチルアルコール等の有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し、乾燥して、静電吸着用内部電極形成層とする。
この塗布法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。また、他の方法としては、蒸着法あるいはスパッタリング法により上記の高融点金属の薄膜を成膜する方法、上記の導電性セラミックスあるいは高融点金属からなる薄板を配設して静電吸着用内部電極形成層とする方法等がある。
Next, the conductive material such as the conductive ceramic powder is made of an organic material such as ethyl alcohol so as to come into contact with the power supply terminals 6 and 6 in a predetermined region on the surface of the support plate 3 in which the power supply terminals 6 and 6 are fitted. A coating liquid for forming an internal electrode for electrostatic adsorption dispersed in a solvent is applied and dried to form an internal electrode forming layer for electrostatic adsorption.
As this coating method, it is desirable to use a screen printing method or the like because it is necessary to apply the film to a uniform thickness. Other methods include forming a thin film of the refractory metal by vapor deposition or sputtering, or arranging an electroconductive ceramic or refractory metal thin plate to provide an internal electrode for electrostatic adsorption. There is a method of forming a formation layer.

また、支持板3上の静電吸着用内部電極形成層を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板2及び支持板3と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層5を形成する。この絶縁材層5は、例えば、載置板2及び支持板3と同一組成または主成分が同一の絶縁材料粉末をエチルアルコール等の有機溶媒に分散した塗布液を、上記所定領域にスクリーン印刷等で塗布し、乾燥することにより形成することができる。   Further, in order to improve insulation, corrosion resistance, and plasma resistance in a region other than the region where the electrostatic adsorption internal electrode forming layer is formed on the support plate 3, the same as the mounting plate 2 and the support plate 3 The insulating material layer 5 including a powder material having the same composition or main component is formed. The insulating material layer 5 is formed by, for example, applying a coating liquid in which an insulating material powder having the same composition or the same main component as the mounting plate 2 and the supporting plate 3 is dispersed in an organic solvent such as ethyl alcohol to the predetermined region by screen printing or the like It can be formed by applying and drying.

次いで、支持板3上の静電吸着用内部電極形成層及び絶縁材層7の上に載置板2を重ね合わせ、次いで、これらを高温、高圧下にてホットプレスして一体化する。このときの雰囲気は、真空、あるいはAr、He、N等の不活性雰囲気が好ましい。また、圧力は5〜10MPaが好ましく、温度は1600℃〜1850℃が好ましい。 Next, the mounting plate 2 is overlaid on the electrostatic adsorption internal electrode forming layer and the insulating material layer 7 on the support plate 3, and then these are integrated by hot pressing under high temperature and high pressure. The atmosphere at this time is preferably a vacuum or an inert atmosphere such as Ar, He, N 2 or the like. The pressure is preferably 5 to 10 MPa, and the temperature is preferably 1600 ° C to 1850 ° C.

このホットプレスにより、静電吸着用内部電極形成層は焼成されて、導電性複合焼結体からなる静電吸着用内部電極4、4となる。同時に、支持板3及び載置板2は、絶縁材層5を介して接合一体化される。
また、給電用端子6、6は、高温、高圧下でのホットプレスで再焼成され、支持板3の固定孔に密着固定される。
最後に、載置板2の表面を、例えば、ラップ加工用の研磨機を用いて、表面粗さRa(算術平均粗さ)が0.01μm(10nm)以下となるように研磨し、この研磨面を載置面2aとする。
By this hot pressing, the internal electrode forming layer for electrostatic adsorption is fired to become the internal electrodes 4 and 4 for electrostatic adsorption made of a conductive composite sintered body. At the same time, the support plate 3 and the mounting plate 2 are joined and integrated through the insulating material layer 5.
The power feeding terminals 6 and 6 are refired by hot pressing under high temperature and high pressure, and are fixed in close contact with the fixing holes of the support plate 3.
Finally, the surface of the mounting plate 2 is polished using a lapping machine, for example, so that the surface roughness Ra (arithmetic mean roughness) is 0.01 μm (10 nm) or less. Let the surface be a mounting surface 2a.

この製造方法においては、支持板3の固定孔と給電用端子6との間、及び支持板3と載置板2との間に、有機物や金属からなる接着剤、接合剤を介在させることなく、加圧下での焼成のみでこれらが接合一体化される。
すなわち、載置板2、支持板3、静電吸着用内部電極4、4、絶縁材層5及び給電用端子6、6が、隙問なく密着した状態で一体化されることとなる。
以上により、本実施形態の静電チャック1を作製することができる。
In this manufacturing method, an adhesive or bonding agent made of organic matter or metal is not interposed between the fixing hole of the support plate 3 and the power feeding terminal 6 and between the support plate 3 and the mounting plate 2. These are joined and integrated only by firing under pressure.
That is, the mounting plate 2, the support plate 3, the electrostatic adsorption internal electrodes 4, 4, the insulating material layer 5, and the power feeding terminals 6, 6 are integrated in a closely contacted state.
As described above, the electrostatic chuck 1 of this embodiment can be manufactured.

なお、本実施形態においては、双極型の静電チャックを例に取り説明したが、本発明の静電チャックは、双極型に限定させることなく、単極型の静電チャックに対しても適用することができる。   In this embodiment, the bipolar electrostatic chuck is described as an example. However, the electrostatic chuck of the present invention is not limited to the bipolar type, and can be applied to a single type electrostatic chuck. can do.

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
「実施例1」
(給電用端子の作製)
酸化アルミニウム粉末(平均粒子径0.2μm、大明化学工業(株)杜製)40重量部、炭化タンタル粉末(平均粒子径1μm、日本新金属(株)社製)60重量部、2−プロパノール150重量部を混合し、さらに遊星型ボールミルを用いて均一に分散させ、スラリーを得た。このスラリーから、吸引濾過により2−プロパノールを除去し、その後乾燥して酸化アルミニウム−炭化タンタル複合粉末を得た。
EXAMPLES Hereinafter, although an Example and a comparative example demonstrate this invention concretely, this invention is not limited by these Examples.
"Example 1"
(Production of power supply terminals)
40 parts by weight of aluminum oxide powder (average particle size 0.2 μm, manufactured by Daimei Chemicals Co., Ltd.), tantalum carbide powder (average particle size 1 μm, manufactured by Nippon Shin Metal Co., Ltd.), 2-propanol 150 The parts by weight were mixed and further dispersed uniformly using a planetary ball mill to obtain a slurry. From this slurry, 2-propanol was removed by suction filtration and then dried to obtain an aluminum oxide-tantalum carbide composite powder.

次いで、この酸化アルミニウム−炭化タンタル複合粉末を成型し、その後加圧焼成し、直径2.5mm、長さ10mmの棒状の酸化アルミニウム−炭化タンタル導電性複合焼結体を得、これを給電用端子6とした。なお、加圧焼成は、ホットプレスを用い、温度1700℃、圧力20MPaの条件にて行った。
得られた酸化アルミニウム−炭化タンタル導電性複合焼結体の相対密度は98%であった。
Next, this aluminum oxide-tantalum carbide composite powder is molded, and then pressed and fired to obtain a rod-shaped aluminum oxide-tantalum carbide conductive composite sintered body having a diameter of 2.5 mm and a length of 10 mm, which is used as a power supply terminal. It was set to 6. The pressure firing was performed using a hot press under conditions of a temperature of 1700 ° C. and a pressure of 20 MPa.
The relative density of the obtained aluminum oxide-tantalum carbide conductive composite sintered body was 98%.

(支持板の作製)
プラズマCVD法により気相合成された高純度炭化ケイ素微粉末(平均粒子径0.01μm、住友大阪セメント(株)製)5重量部と、酸化アルミニウム粉末(平均粒子径0.2μm、大明化学工業(株)杜製95重量部とからなる混合粉末を、成型、焼成し、直径230mm、厚さ10mmの円板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得た。焼成条件は、給電用端子6と同様とした。次いで、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体に、給電用端子6、6を組み込み固定するための固定孔を、ダイヤモンドドリルにより孔あけ加工することにより穿設し、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる支持板3を得た。
(Preparation of support plate)
5 parts by weight of high-purity silicon carbide fine powder (average particle size 0.01 μm, manufactured by Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd.) synthesized by vapor phase plasma CVD method and aluminum oxide powder (average particle size 0.2 μm, Daimei Chemical Industries) A mixed powder consisting of 95 parts by weight of Sumi Co., Ltd. was molded and fired to obtain a disk-shaped silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body having a diameter of 230 mm and a thickness of 10 mm. It was the same as the terminal 6. Next, a fixing hole for incorporating and fixing the power feeding terminals 6 and 6 was formed in this silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body by drilling with a diamond drill, A support plate 3 made of a silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body was obtained.

(載置板の作製)
上記の支持板3の作製に準じて、直径230mm、厚さ5mmの円板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得た。
(Production of mounting plate)
A disk-shaped silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body having a diameter of 230 mm and a thickness of 5 mm was obtained in accordance with the production of the support plate 3 described above.

(一体化)
支持板3に穿設された固定孔に給電用端子6、6を嵌め込み固定した。次いで、この支持板3上の静電吸着用内部電極を形成すべき領域に、酸化アルミニウム粉末40重量%及び炭化タンタル粉未60重量%からなる混合粉末をエタノールに分散した塗布液を、スクリーン印刷法にて塗布し、その後乾燥し、静電吸着用内部電極形成層を形成した。
(Integrated)
The power supply terminals 6 and 6 were fitted and fixed in the fixing holes formed in the support plate 3. Next, a coating liquid in which a mixed powder composed of 40% by weight of aluminum oxide powder and 60% by weight of tantalum carbide powder is dispersed in ethanol in a region where the internal electrode for electrostatic adsorption on the support plate 3 is to be formed is screen-printed. It was applied by the method, and then dried to form an internal electrode forming layer for electrostatic adsorption.

次いで、支持板3上の静電吸着用内部電極を形成すべき領域以外の領域に、酸化アルミニウム粉末(平均粒子径0.2μm、大明化学工業(株)杜製)及びエタノールを含む塗布液を、スクリーン印刷法にて塗布し、その後乾燥して、絶縁材層形成層を形成した。
次いで、この支持板3の静電吸着用内部電極形成層及び絶縁材層形成層上に、載置板2を重ね合わせ、次いで、これらをホットプレスにて加圧焼成して一体化した。このときの条件は、温度1750℃、圧力7.5MPaとした。
次いで、この一体化された載置板2の載置面2aをラップ加工法にて鏡面研磨し、実施例の双極型の静電チャックを得た。
Next, a coating solution containing aluminum oxide powder (average particle size 0.2 μm, manufactured by Daimei Chemical Industry Co., Ltd.) and ethanol in a region other than the region where the internal electrode for electrostatic adsorption on the support plate 3 is to be formed. Then, it was applied by a screen printing method and then dried to form an insulating material layer forming layer.
Next, the mounting plate 2 was superposed on the internal electrode forming layer for electrostatic attraction and the insulating material layer forming layer of the support plate 3, and then these were integrated by pressing and baking with a hot press. The conditions at this time were a temperature of 1750 ° C. and a pressure of 7.5 MPa.
Next, the mounting surface 2a of the integrated mounting plate 2 was mirror-polished by a lapping method to obtain a bipolar electrostatic chuck of the example.

この載置面2aの表面粗さRaをZygo社製の位相シフト干渉計 GPI−XPHRを用いて測定したところ、3nm(0.003μm)であった。
また、載置板2の体積固有抵抗を室温(25℃)下で、日本工業規格JIS C 2141「電気絶縁用セラミック材料試験方法」に準じて測定したところ、1.0×1014Ω・cmであった。
さらに、載置板2を構成する炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中における酸化アルミニウム粒子及び炭化ケイ素粒子それぞれの平均粒子径を走査型電子顕微鏡(SEM)観察法により測定したところ、酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は1.5μm、炭化ケイ素粒子の平均粒子径は0.4μmであった。
The surface roughness Ra of the mounting surface 2a was measured using a phase shift interferometer GPI-XPHR manufactured by Zygo, and found to be 3 nm (0.003 μm).
The volume resistivity of the mounting plate 2 was measured at room temperature (25 ° C.) in accordance with Japanese Industrial Standard JIS C 2141 “Ceramic Material Test Method for Electrical Insulation” and found to be 1.0 × 10 14 Ω · cm. Met.
Furthermore, when the average particle diameter of each of the aluminum oxide particles and the silicon carbide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body constituting the mounting plate 2 was measured by a scanning electron microscope (SEM) observation method, the aluminum oxide particles The average particle size of the silicon carbide particles was 1.5 μm, and the average particle size of the silicon carbide particles was 0.4 μm.

(評価)
この静電チャックを用いて12インチのシリコンウエハを真空(0.05Pa)中、室温(25℃)下で静電吸着させると共に、このシリコンウエハに電子線を照射しつつ、この静電チャックの静電吸着力、静電吸着時間、及び離脱時間をそれぞれ測定したところ、それぞれ、15.0kPa、3秒、1秒であった。
ここで、静電吸着時間とは、1000Vの直流電圧を給電用端子6、6間に印加したときに静電吸着力が15000Pa(310gf/cm)になるまでの時間である。また、離脱時間とは、1000Vの直流電圧を給電用端子6、6間に1分間印加した後、この印加を停止し、この停止した時刻から静電吸着力が980Pa(10gf/cm)になるまでの時間である。
(Evaluation)
Using this electrostatic chuck, a 12-inch silicon wafer is electrostatically adsorbed in a vacuum (0.05 Pa) at room temperature (25 ° C.), and the silicon wafer is irradiated with an electron beam. When the electrostatic adsorption force, the electrostatic adsorption time, and the separation time were measured, they were 15.0 kPa, 3 seconds, and 1 second, respectively.
Here, the electrostatic adsorption time is a time until the electrostatic adsorption force becomes 15000 Pa (310 gf / cm 2 ) when a DC voltage of 1000 V is applied between the power supply terminals 6 and 6. The separation time refers to the application of a DC voltage of 1000 V between the power feeding terminals 6 and 6 for 1 minute, then the application is stopped, and the electrostatic attraction force becomes 980 Pa (10 gf / cm 2 ) from the time of the stop. It is time to become.

さらに、この静電チャックを用いて1000Vの直流電圧を給電用端子6、6間に印加して12インチのシリコンウエハを真空(0.05Pa)中、室温(25℃)下で、このシリコンウエハに電子線を照射しつつ静電吸着させ、その後、この静電チャックからシリコンウエハを取り外し、このシリコンウエハの裏面に付着したパーティクルの数をパーティクルカウンターSP1(TENKOR社製)にて測定した。その結果を表1に示す。   Further, a DC voltage of 1000 V is applied between the power feeding terminals 6 and 6 by using this electrostatic chuck, and a 12-inch silicon wafer is subjected to vacuum (0.05 Pa) at room temperature (25 ° C.). Then, the silicon wafer was removed from the electrostatic chuck, and the number of particles adhering to the back surface of the silicon wafer was measured with a particle counter SP1 (manufactured by TENKOR). The results are shown in Table 1.

「比較例1」
載置板2上にサンドブラスト法にて凹凸を形成し、この凸部頂面を載置面とした他は、実施例に準じて比較例1の静電チャックを得た。
この凸部頂面をZygo社製の位相シフト干渉計 GPI−XPHRを用いて測定したところ、その表面粗さRaは20nm(0.02μm)、凸部の高さは25μm、凸部頂面の合計面積の静電吸着面に対する面積比率は15%であった。
"Comparative Example 1"
An electrostatic chuck of Comparative Example 1 was obtained in the same manner as in Example except that unevenness was formed on the mounting plate 2 by sandblasting and the top surface of the convex portion was used as a mounting surface.
When the top surface of the convex portion was measured using a phase shift interferometer GPI-XPHR manufactured by Zygo, the surface roughness Ra was 20 nm (0.02 μm), the height of the convex portion was 25 μm, and the top surface of the convex portion was The area ratio of the total area to the electrostatic adsorption surface was 15%.

また、この静電チャックの静電吸着力、静電吸着時間、及び離脱時間を、凹部にガスを流すことなく、実施例に準じて測定したところ、実施例1の静電チャックとほぼ同一の結果が得られた。
また、この静電チャックについて、実施例1に準じてシリコンウエハの裏面に付着したパーティクルの数を測定した。その結果を表1に示す。
Further, when the electrostatic chucking force, electrostatic chucking time, and separation time of the electrostatic chuck were measured in accordance with the example without flowing the gas into the recess, the electrostatic chuck was almost the same as the electrostatic chuck of Example 1. Results were obtained.
Further, for this electrostatic chuck, the number of particles adhering to the back surface of the silicon wafer was measured according to Example 1. The results are shown in Table 1.

「比較例2」
載置板2及び支持板3を酸化アルミニウム焼結体で形成した他は、実施例に準じて比較例2の静電チャックを得た。
この載置板2の室温(25℃)下における体積固有抵抗を実施例に準じて測定したところ、1×1015Ω・cmであった。
"Comparative Example 2"
An electrostatic chuck of Comparative Example 2 was obtained according to the example except that the mounting plate 2 and the support plate 3 were formed of an aluminum oxide sintered body.
When the volume resistivity of the mounting plate 2 at room temperature (25 ° C.) was measured according to the example, it was 1 × 10 15 Ω · cm.

また、この静電チャックの静電吸着力、静電吸着時間、及び離脱時間を、凹部にガスを流すことなく、実施例に準じて測定したところ、実施例1の静電チャックとほぼ同一の結果が得られた。
また、この静電チャックについて、実施例1に準じてシリコンウエハの裏面に付着したパーティクルの数を測定した。その結果を表1に示す。
Further, when the electrostatic chucking force, electrostatic chucking time, and separation time of the electrostatic chuck were measured in accordance with the example without flowing the gas into the recess, the electrostatic chuck was almost the same as the electrostatic chuck of Example 1. Results were obtained.
Further, for this electrostatic chuck, the number of particles adhering to the back surface of the silicon wafer was measured according to Example 1. The results are shown in Table 1.

「比較例3」
炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体の組成を、炭化ケイ素35質量%、酸化アルミニウム65重量%とした他は、実施例に準じて比較例3の静電チャックの作製を試みたが、載置面を鏡面研磨することができなかった。
“Comparative Example 3”
Although the composition of the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body was changed to 35% by mass of silicon carbide and 65% by weight of aluminum oxide, an attempt was made to produce an electrostatic chuck of Comparative Example 3 according to the example. The surface could not be mirror polished.

「比較例4」
載置面2aの表面粗さRaを15nm(0.015μm)とした他は、実施例に準じて比較例4の静電チャックを得た。
この静電チャックの静電吸着力、静電吸着時間、及び離脱時間を、凹部にガスを流すことなく、実施例に準じて測定したところ、実施例1の静電チャックとほぼ同一の結果が得られた。
また、この静電チャックについて、実施例1に準じてシリコンウエハの裏面に付着したパーティクルの数を測定した。その結果を表1に示す。
“Comparative Example 4”
An electrostatic chuck of Comparative Example 4 was obtained according to the example except that the surface roughness Ra of the mounting surface 2a was 15 nm (0.015 μm).
When the electrostatic chucking force, electrostatic chucking time, and separation time of this electrostatic chuck were measured according to the example without flowing gas into the recess, the results were almost the same as those of the electrostatic chuck of Example 1. Obtained.
Further, for this electrostatic chuck, the number of particles adhering to the back surface of the silicon wafer was measured according to Example 1. The results are shown in Table 1.

Figure 2008177339
Figure 2008177339

本発明の静電チャックは、基体を、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下含有してなる平板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により形成し、その載置面の表面粗さRaを0.01μm以下としたことにより、電子線照射時に用いても、静電吸着された板状試料の裏面に付着するパーティクルの数を大幅に低減することができたものであるから、静電チャック以外の板状試料の保持部材に対しても適用可能であり、その有用性は非常に大きいものである。   In the electrostatic chuck of the present invention, the substrate is formed of a flat silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body containing silicon carbide in an amount of 1% by mass to 30% by mass, and the surface of the mounting surface is roughened. Since the Ra is 0.01 μm or less, the number of particles adhering to the back surface of the electrostatically adsorbed plate-like sample can be greatly reduced even when used during electron beam irradiation. The present invention can be applied to a plate-like sample holding member other than the electrostatic chuck, and its usefulness is very large.

本発明の一実施形態の双極型の静電チャックを示す平面図である。It is a top view which shows the bipolar electrostatic chuck of one Embodiment of this invention. 図1のA−A線に沿う断面図である。It is sectional drawing which follows the AA line of FIG.

符号の説明Explanation of symbols

1 静電チャック
2 載置板
2a 載置面
3 支持板
4 静電吸着用内部電極
5 絶縁材層
6 給電用端子
7 基体
8、9 直流電源
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Electrostatic chuck 2 Mounting plate 2a Mounting surface 3 Support plate 4 Electrostatic adsorption internal electrode 5 Insulating material layer 6 Power supply terminal 7 Substrate 8, 9 DC power supply

Claims (3)

電子線照射時に用いられる静電チャックであって、
一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに内部に静電吸着用内部電極を設けてなる基体と、この基体に保持されて前記静電吸着用内部電極に電圧を印加する給電用端子とを備え、
前記基体は、炭化ケイ素を1質量%以上かつ30重量%以下含有してなる平板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により形成され、
前記載置面の表面粗さRaは、0.01μm以下であることを特徴とする静電チャック。
An electrostatic chuck used during electron beam irradiation,
A main surface is used as a mounting surface on which a plate-like sample is mounted and an electrostatic adsorption internal electrode is provided inside, and a voltage is applied to the electrostatic adsorption internal electrode held by the substrate. Power supply terminal,
The base is formed of a flat silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body containing silicon carbide in an amount of 1% by weight to 30% by weight,
The electrostatic chuck characterized in that the surface roughness Ra of the mounting surface is 0.01 μm or less.
前記炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は、5μm以下であることを特徴とする請求項1記載の静電チャック。   The electrostatic chuck according to claim 1, wherein an average particle diameter of aluminum oxide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is 5 μm or less. 前記炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化ケイ素粒子の平均粒子径は、1μm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の静電チャック。   3. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein an average particle diameter of silicon carbide particles in the silicon carbide-aluminum oxide composite sintered body is 1 μm or less.
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