JP6674474B2 - 静電チャック - Google Patents

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Description

本発明は、静電チャックに関する。
静電チャックは、誘電体層上にウエハーを載置し、ウエハーと静電電極との間に生じる静電気力を利用して、ウエハーを誘電体層上に固定する。静電気力としては、クーロン力やジョンソン・ラーベック力が知られている。静電チャックは、プラズマエッチングやCVD等の半導体製造プロセスに用いられ、高い腐食性を示すハロゲンプラズマに曝される場合がある。このため、静電チャックには高いプラズマ耐食性が必要であり、その材質としてアルミナやAlNが広く使用されている(例えば特許文献1,2参照)。
特許第3348140号公報 特許第4008230号公報
上述した半導体製造プロセスにおいては、エッチング速度や成膜速度がウエハーの面内で分布を持つ場合がある。通常、プラズマによるウエハーへの入熱があり、静電チャックへの熱伝導を利用してウエハーの温度が調節される。しかし、ウエハーと静電チャックとの密着性がウエハーの面内で異なる場合、熱伝導の程度が不均質となり、ウエハーの面内で温度分布が生じてエッチング速度等のバラツキ原因となる。このため、ウエハーと静電チャックとの密着性がウエハーの面内で均一であることが望ましい。
また、プラズマエッチングやチャンバークリーニングのプロセスにおいて、ハロゲン系プラズマを用いる場合があり、静電チャックをはじめとする半導体製造装置部材には高いプラズマ耐食性が求められる。上述したとおり、アルミナは耐食性に優れるためこれらの部材として広く用いられている。しかし、プラズマによる腐食を完全に抑制することは困難であり、腐食に伴う固体の反応生成物や脱粒(以下、パーティクルと呼称する)が生じる場合がある。このようなパーティクルがウエハー表面に付着すると作製した半導体素子の性能を大きく低下させるため、パーティクル量を抑制することが必要である。パーティクルの発生はハロゲンプラズマによる表面の腐食が不均質に起こる場合、特に顕著となる。例えば、不均質に腐食されて凹凸が大きくなった静電チャック上にウエハーを載置した場合、ウエハーと静電チャック表面との接触によってパーティクルを発生しやすくなる。このため、静電チャックの材質に求められる特性としてはハロゲンプラズマに曝されたとき、均質に腐食されることが好ましい。また、均質に腐食されることで表面の形態が保たれ、吸着力の均質性が維持されるため静電チャックの寿命を高めることができる。
本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ウエハー吸着力やプラズマ耐食性をウエハー載置面内でできるだけ均質にすることを主目的とする。
本発明の静電チャックは、
X線を照射したときの2θ=20°〜70°の範囲におけるX線回折プロファイルを用いてロットゲーリング法により求めたc面配向度が5%以上の面を有する配向アルミナ焼結体からなる誘電体層と、
前記誘電体層のウエハー載置面とは反対側の面に一体化されているセラミックス層と、
前記誘電体層と前記セラミックス層との間に存在する静電電極と、
を備えたものである。
本発明の静電チャックによれば、ウエハー載置面内でのウエハー吸着力やプラズマ耐食性を従来に比べて均質にすることができる。また、ウエハー吸着力が従来に比べて向上する。このような効果が得られる理由は定かではないが、吸着力の観点では、誘電体層を構成するアルミナ焼結体がc面に配向していることで電気的特性が均質化し、有利に働いたためとも考えられる。また、プラズマ耐食性能の観点では、表面に露出した焼結粒子がc面に配向することで腐食速度が均質化したとも考えられるし、粒界部の腐食速度と粒内の腐食速度との差がなくなって腐食後表面の形態が平坦に保たれたとも考えられる。
TGG法でアルミナ焼結体を作製する工程の模式図。 静電チャック10の縦断面図。 静電チャック20の縦断面図。 静電チャック30の縦断面図。 板状アルミナ粒子の模式図であり、(a)は平面図、(b)は正面図。 チルト角の説明図。 ロッキングカーブ測定の説明図。
本実施形態の静電チャックは、X線を照射したときの2θ=20°〜70°の範囲におけるX線回折プロファイルを用いてロットゲーリング法により求めたc面配向度が5%以上の面を有する配向アルミナ焼結体からなる誘電体層と、前記誘電体層のウエハー載置面とは反対側の面に一体化されているセラミックス層と、前記誘電体層と前記セラミックス層との間に存在する静電電極と、を備えたものである。
セラミックス層は、主成分がアルミナであることが好ましい。こうすれば、誘電体層とセラミックス層との熱膨張係数を近づけることができ、両者の接合部分で熱応力が発生することを防止できる。熱膨張係数差に伴う熱応力を更に小さくするには、セラミックス層は、配向アルミナ焼結体であることが好ましい。こうすれば、誘電体層とセラミックス層との熱膨張差をほぼなくすことができる。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体のc面配向度は高い方が好ましく、5%以上が好ましく、30%以上が好ましく、60%以上が更に好ましく、70%以上が更に好ましく、90%以上が更に好ましく、100%が最も好ましい。c面配向度が高くなるにつれて、ウエハー載置面内でのウエハー吸着力の均質性が高く且つウエハー吸着力が強くなる傾向があり、誘電体層がハロゲンプラズマに曝された場合にウエハー載置面内で均質に腐食される傾向がある。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体の結晶粒径は特に限定がないが、15〜200μmが好ましい。このようにすることで、吸着力の均質性と腐食の均質性が向上する。結晶粒径は、焼結粒径の平均値であり、15〜200μmが好ましく、20〜200μmがより好ましい。一方、配向アルミナ焼結体の強度の観点では焼結粒径は小さいほうが好ましく、150μm以下が好ましく、100μm以下が更に好ましい。このため、吸着力と腐食の均質性と強度の3つを考慮すると、15〜100μmがより好ましく、20〜100μmが更に好ましい。結晶粒径は、アルミナ焼結体の所定の断面(例えばc面に平行な断面)を鏡面研磨した面にサーマルエッチング処理を施したあとその面の画像を撮影し、得られた画像において矩形の視野範囲を設定し、矩形の視野範囲に2本の対角線を引いたときに対角線が交わる全ての粒子に対し、粒子の内側の線分の長さを求め、それを平均した値に1.5を乗じた値とした。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体の室温における体積固有抵抗値が1×1017Ωcm以上であることが好ましく、200℃における体積固有抵抗値が1×1015Ωcm以上が好ましい。また、300℃乃至400℃における体積固有抵抗値が1×1014Ωcm以上が好ましい。より広い温度範囲で、高い吸着力を維持でき、漏れ電流を低減でき、良好な脱着応答性を得ることができる。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体は、配向軸であるc軸に対する、各アルミナ焼結粒子の結晶軸の傾斜角度(チルト角)が小さくなることで、ウエハー載置面内でのウエハー吸着力の均質性が向上する。チルト角は配向アルミナ焼結体の表面をX線ロッキングカーブ法(オメガスキャン)で測定したX線ロッキングカーブの半値幅(XRC・FWHM)によって評価することができる。チルト角は吸着力の均質性の観点では小さい方が好ましく、XRC・FWHMは15°以下が好ましく、10°以下がより好ましく、7.5°以下が更に好ましく、5°以下が特に好ましく、4°以下が一層好ましく、1°以下がより一層好ましい。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体中のMg、C、F以外の不純物は少ない方が好ましい。このようにすることで腐食の均質性を高めることができる。また、ウエハーへのコンタミネーションも抑制することができる。Mg,C,F以外の不純物元素は、各50ppm以下であることが好ましく、各10ppm以下であることがより好ましい。Cについては100ppm以下であることが好ましく、70ppm以下であることがより好ましく、50ppm以下であることが更に好ましい。これらの含有量は、例えば、C,Sについては燃焼(高周波加熱)−赤外線吸収法、Nについては不活性ガス融解−熱伝導度法、Hについては不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法、それ以外の元素(主にSi,Fe,Ti,Na,Ca,K,P,V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Pb,Bi,Li,Be,B,Cl,Sc,Ga,Ge,As,Se,Br,Rb,Sr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,Sn,Sb,Te,Cs,Ba,Hf,Ta,W,Ir,Pt,Au,Hg,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu)についてはICP発光分析やICP質量分析で測定することができる。一方、配向アルミナ焼結体の曲げ強さの観点ではFの含有量は少ない方が好ましく、200質量ppm以下が好ましい。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体は高密度であることが望ましく、嵩密度が3.90〜4.00g/cm3であることが好ましい。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体は気孔を含まないことが好ましく、0.2μm以上の気孔体積が130ppm以下であることが好ましい。このようにすることでパーティクルの発生量を低減することができる。また、気孔部は周囲より腐食速度が著しく速く、腐食速度が不均質となる傾向にある。このため、気孔体積を低減することで、ハロゲンプラズマに曝された場合、腐食後表面の形態を平坦に保つことができる。気孔体積の割合は、以下のようにして計算する。すなわち、アルミナ焼結体の任意の断面をイオンミリングによって研磨したあと、その研磨した断面を走査型電子顕微鏡にて倍率1000倍で調べて、気孔の数をカウントする。例えば、研磨した断面を走査型電子顕微鏡にて縦92.5μm×横124.0μmの視野を倍率1000倍で撮影した写真を、縦4枚分、横3枚分(縦370.0μm×横372.0μm)で連続的な写真となるように12枚撮影し、その12枚について気孔の数を目視でカウントする。イオンミリングによって研磨するのは、断面から脱粒が生じないからである。なお、イオンミリングを用いる研磨装置としては、例えば、日本電子製のクロスセクションポリッシャが挙げられる。倍率1000倍に拡大した写真では気孔は黒点として現れるため、目視で十分認識することができる。次に、以下の式を用いてアルミナ焼結体の体積に対する直径0.2μm以上の気孔の体積割合を算出する。気孔体積割合={π×(R/2)2/137640}×N
R:気孔の直径(μm)
N:気孔の数
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体中に含まれる異物の数は少ない方が好ましく、縦370.0μm×横372.0μmの視野を倍率1000倍で撮影した写真を目視したときの直径0.2μm以上の異物が50個以下であることが好ましい。なお、異物とはアルミナとは異なる物質からなるものであり、例えば研磨した断面を走査型電子顕微鏡にて反射電子像を撮影した際に、周囲のアルミナとコントラストが異なることで容易に判別できるものである。このようにすることで腐食の均質性を高めることができる。異物の数のカウント方法は、本実施形態のアルミナ焼結体の任意の断面をイオンミリングによって研磨したあと、その研磨した断面を走査型電子顕微鏡の反射電子像にて倍率1000倍で調べて、異物の数をカウントする。例えば、研磨した断面を走査型電子顕微鏡にて縦92.5μm×横124.0μmの視野を1000倍に拡大した反射電子像を、縦4枚分、横3枚分(縦370.0μm×横372.0μm)で連続的な写真となるように12枚撮影し、その12枚について異物の数を目視でカウントする。異物であるかどうかについては、エネルギー分散型X線分析(EDS)、或いは電子線マイクロアナライザー(EPMA)を組み合わせることで、より高精度に判別することができる。
誘電体層を構成する配向アルミナ焼結体の曲げ強度(JIS R1601)は200MPa以上であることが好ましい。これによれば、配向アルミナ焼結体は、穴あけ加工等の加工時に割れ等の破損が発生しにくい。しかも、このような配向アルミナ焼結体を用いた静電チャックは、使用中にも欠けが生じにくいため、パーティクルの発生を防止でき、耐久性も向上できる。より好ましい曲げ強度は、300MPa以上である。
配向アルミナ焼結体の製造方法は特に限定がないが、例えば、板状アルミナ粉末単体、或いは板状アルミナ粉末と平均粒径が板状アルミナ粉末よりも小さい微細アルミナ粉末とを混合した混合粉末を成形、焼成することにより製造することができる。板状アルミナ粉末と微細アルミナ粉末の混合粉末を成形する場合、成形時(テープ成形、押出成形、鋳込み成形、射出成形、一軸プレス成形等)に板状粒子が配向しやすくなる。また、焼成時に、板状アルミナ粉末が種結晶(テンプレート)となり、微細アルミナ粉末がマトリックスとなって、テンプレートがマトリックスを取り込みながらホモエピタキシャル成長する。こうした製法は、TGG(Templated Grain Growth)法と呼ばれる。TGG法でアルミナ焼結体を作製する工程の模式図を図1に示す。TGG法では、板状アルミナ粉末と微細アルミナ粉末の粒径や混合比によって、得られるアルミナ焼結体の微細構造を制御することができ、板状アルミナ粉末単体を焼成する場合に比べて緻密化しやすく、配向度が向上しやすい。混合粉末中の板状アルミナ粉末の含有量は0.1〜15質量%が好ましく、0.5〜10質量%が更に好ましい。
配向アルミナ焼結体は、加圧焼成(例えばホットプレス焼成やHIP焼成など)にて焼成することが好ましい。なお、加圧焼成前に常圧予備焼成を行ってもよい。HIP焼成を行うときにはカプセル法を用いることもできる。焼成温度は1500〜2050℃が好ましい。ホットプレス焼成の場合の圧力は50kgf/cm2以上が好ましく、200kgf/cm2以上がより好ましい。HIP焼成の場合の圧力は1000kgf/cm2以上が好ましく、2000kgf/cm2以上がより好ましい。
本実施形態の静電チャックは、誘電体層とセラミックス層との間に静電電極が存在している。誘電体層、静電電極及びセラミックス層は、ホットプレス法を用いて焼成された一体焼結品であることが好ましい。こうすれば、静電チャックは接着剤層を介在させることなく、誘電体層、静電電極及びセラミックス層を隙間なく密着させることができるため、耐腐食性を高めることができる。静電チャックの製造方法は特に限定がないが、予めセラミックス層を作製した後、そのセラミックス層上に静電電極を形成し、その静電電極を覆うように誘電体層を形成してもよい。あるいは、セラミックス層となるセラミックス層用成形体又はその脱脂体を作製し、その上に静電電極を形成し、その静電電極を覆うように誘電体層用成形体又はその脱脂体を積層し、それらが一体になるように焼成してもよい。あるいは、静電電極が埋設された配向アルミナ成形体を成形したあと焼成してもよい。この場合、セラミックス層、誘電体層共に配向アルミナ焼結体で構成されることになる。静電電極は、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、WC等の高融点金属を用いることができ、その形態は特に限定されない。
本実施形態の静電チャックは、ウエハーを加熱するためのヒータエレメントを内蔵していてもよい。ヒータエレメントは、抵抗発熱体であり、例えば、モリブデン(Mo)、タングステン(W)、WC等の高融点金属を用いることができ、その形態は特に限定されない。例えば、ヒータエレメントは、線状、コイル状、帯状のバルク金属、金属粉末を含む印刷ペーストを印刷、乾燥、焼成により形成した印刷エレメントや、金属薄膜等を使用できる。
本実施形態の静電チャックにおいて、ウエハーと誘電体層との間に働く静電気力は、クーロン力でもよいしジョンソン・ラーベック力でもよいが、クーロン力が好ましい。クーロン力の方がウエハー吸着力が強くウエハー吸着力のウエハ載置面内での均質性に優れるからである。静電気力がクーロン力の場合、誘電体層は厚みが0.05mm〜0.50mmであることが好ましい。こうすることで、クーロン力を高めることができ、高い吸着力を発揮できる。
本実施形態の静電チャックの代表例を図面を用いて説明する。図2〜図4は全体形状が円形状の静電チャック10,20,30の縦断面図である。図2の静電チャック10は、セラミックス層16の一方の面16aに静電電極14が設けられ、その静電電極14を覆うようにセラミックス層16の面16aに誘電体層12が設けられている。誘電体層12のうちセラミックス層16側とは反対側の面がウエハー載置面12aである。誘電体層12とセラミックス層16とは、接合層を介して接合されていてもよいし、一体となるように焼結されていてもよい。図3の静電チャック20は、誘電体層22のうちウエハー載置面22aとは反対側の面22bに静電電極24が設けられ、その静電電極24を覆うように誘電体層22の面22bにセラミックス層26が設けられている。誘電体層22とセラミックス層26とは、接合層を介して接合されていてもよいし、一体となるように焼結されていてもよい。図4の静電チャック30は、配向アルミナ焼結体層31に静電電極34が埋設されたものである。配向アルミナ焼結体層31のうち、ウエハー載置面31aと静電電極34との間の層が誘電体層32であり、ウエハー載置面31aとは反対側の面31bと静電電極34との間の層がセラミックス層36である。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
[実験例1]
(1)誘電体層用成形体の作製
微細アルミナ粉末(大明化学工業株式会社製、グレードTM−DAR)100質量部に対し、酸化マグネシウム(500A、宇部マテリアルズ製)0.0125質量部(125質量ppm)と、バインダーとしてポリビニルブチラール(品番BM−2、積水化学工業製)7.8質量部と、可塑剤としてジ(2−エチルヘキシル)フタレート(黒金化成製)3.9質量部と、分散剤としてトリオレイン酸ソルビタン(レオドールSP−O30、花王製)2質量部と、分散媒として2−エチルヘキサノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚みが40μmとなるようにシート状に成形し、微細アルミナ粉末層とした。
市販の板状アルミナ粉末(キンセイマテック製、グレードYFA10030)を気流分級機(日清エンジニアリング製TC−15N)にてカット点を3μmに設定して分級し、次にポット解砕機にてφ0.3mmの玉石で20時間解砕し、最後に水簸にて微粒粉末を除去した。得られた板状アルミナ粉末100質量部に対し、分散媒としてイソプロピルアルコール500質量部を加えた。得られた分散液(板状アルミナスラリー)を超音波分散機で5分間分散させた後、スプレーガン(タミヤ製スプレーワークーHG エアーブラシワイド)にて、噴霧圧0.2MPa、噴射距離20cmにて微細アルミナ粉末層の片面に、噴霧し、片面加工体を得た。このとき、微細アルミナ粉末層の表面を板状アルミナ粉末が被覆する被覆率は1%であった。なお、片面加工体の被覆率は、以下のようにして算出した。すなわち、微細アルミナ粉末層表面を光学顕微鏡で観察し、この観察写真を画像処理にて、板状アルミナ粉末の部分とそれ以外に切り分け、観察写真における微細アルミナ粉末層表面の面積に対する板状アルミナ粉末の面積の割合を、被覆率とした。
得られた片面加工体を直径300mmの円形に切断した後、PETフィルムから剥がし、噴霧した加工面が重ならないように30層積層し、厚さ10mmのAl板の上に載置した後、パッケージに入れて内部を真空にすることで真空パックとした。この真空パックを100kgf/cm2の圧力にて静水圧プレスを行い、積層体を得た。この積層体を誘電体層用成形体とした。
(2)セラミックス層の作製
(2a)セラミックス層用成形体の作製
片面加工体の積層数を350層とした以外は、上記(1)と同様にして積層体を得た。この積層体をセラミックス層用成形体とした。
(2b)セラミックス層用成形体の焼成
得られたセラミックス層用成形体を脱脂炉中に配置し、600℃で10時間の条件で脱脂を行った。得られた脱脂体を黒鉛製の型を用い、ホットプレスにて窒素中、焼成温度(最高到達温度)1975℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件で焼成し、アルミナ焼結体を得た。
(2c)セラミックス層の作製
このようにして得られたアルミナ焼結体をセラミックス製の定盤に固定し、砥石を用いて#2000まで研削して板面を平坦にした。次いで、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により、板面を平滑化し、直径300mm、厚さ6mmの平滑なアルミナ焼結体を得た。この平滑なアルミナ焼結体をセラミックス層とした。ラップ加工により平滑化した板面の表面粗さ(Ra)は0.8μm以下であった。
(3)静電電極の印刷
タングステン粉末60質量%、アルミナ粉末40質量%、及び、バインダであるテルピネオールを混合し、印刷ペーストを作製した。アルミナ粉末には大明化学工業株式会社製、グレードTM−DARを用いた。作製した印刷ペーストを用い、スクリーン印刷法により、セラミックス層の平滑面上に直径290mm、厚み10μmの印刷電極を形成し、乾燥させた。
(4)静電チャックの作製
上記(1)で得られた誘電体層用成形体を脱脂炉中に配置し、600℃で10時間の条件で脱脂を行い、誘電体層用脱脂体を得た。次いで、黒鉛製の型の中に、静電電極が印刷されたセラミックス層を設置し、その電極印刷面側に誘電体層用脱脂体を設置し、ホットプレスにて窒素中、焼成温度(最高到達温度)1975℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件で焼成した。これにより、セラミックス層−静電電極−誘電体層が一体化された、一体化焼結体を得た。
得られた一体化焼結体の誘電体層側表面をダイヤモンド砥石にて平面研削加工を行い、誘電体層の厚み、すなわち埋設した静電電極から誘電体層の表面までの厚みを0.1mmとした。更に、誘電体層のウエハー載置面の表面粗さ(Ra)を0.5μm以下となるように研磨した。又、一体化焼成体の側面を研削するとともに、必要な穴あけ加工、電極端子の周囲を覆う円筒形セラミックスの取り付け、静電電極への電極端子の接続を行って、静電チャックを完成した。
(5)誘電体層の特性
以下のようにして誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。測定結果を表1に示す。
(5a)c面配向度
誘電体層の配向度を確認するため、別途同様の方法で作製した静電チャックの一部を切り出し、誘電体層の上面に対してX線を照射しc面配向度を測定した。XRD装置(リガク製、RINT−TTR III)を用い、2θ=20〜70°の範囲でXRDプロファイルを測定した。具体的には、CuKα線を用いて電圧50kV、電流300mAという条件で測定した。c面配向度はロットゲーリング法によって算出した。具体的には、以下の式により算出した。式中、Pは誘電体層のXRDから得られた値であり、P0は標準α−アルミナ(JCPDSカードNo.46−1212)から算出された値である。実験例1の誘電体層のc面配向度は100%であった。
(5b)チルト角
チルト角は、結晶軸の傾き分布であり、アルミナの結晶方位がc軸からどの程度の頻度で傾いているかを評価するパラメータである(図6参照)。ここでは、チルト角をX線ロッキングカーブ半値幅(XRC・FWHM)で表す。XRC・FWHMは、誘電体層の板面(c面配向度測定と同じ面)に対し、X線源と検出器を連動させてスキャンし、得られたカーブの半値幅を測定した(図7参照)。このように2θ(検出器と入射X線とのなす角度)の値をその回折ピーク位置に固定し、ω(試料基板面と入射X線とのなす角度)のみ走査する測定方法をロッキングカーブ測定とよぶ。装置はリガク製、RINT−TTR IIIを用い、CuKα線を用いて電圧50kV、電流300mAという条件でωの走査範囲を3.8°〜38.8°とした。実験例1の誘電体層のXRC・FWHMは0.9°であった。
(5c)焼結粒径評価
誘電体層の焼結体粒子について、板面の平均焼結粒径を以下の方法により測定した。静電チャックから切り出した誘電体層を、1550℃で45分間サーマルエッチングを行った後、走査電子顕微鏡にて画像を撮影した。視野範囲は、得られる画像の対角線に直線を引いた場合に、いずれの直線も10個から30個の粒子と交わるような直線が引けるような視野範囲とした。得られた画像の対角線に引いた2本の直線において、直線が交わる全ての粒子に対し、個々の粒子の内側の線分の長さを平均したものに1.5を乗じた値を板面の平均焼結粒径とした。この結果、板面の平均焼結粒径は66μmであった。
(5d)不純物量
上記(1)と同様の方法で誘電体層成形体を作製し、600℃で10時間の条件で脱脂を行って誘電体層用脱脂体とし、上記(4)と同じ条件でホットプレス焼成を行って誘電体層のみを作製し、これを測定用試料とした。この測定用試料を純度99.9質量%のアルミナ乳鉢で粉砕した後、下記方法により定量分析した。Al,O以外の元素について、下記方法により定量分析した。実験例1の測定用試料(誘電体層)のAl,O以外の元素は、Mgが62ppm検出され、それ以外の元素は検出されなかった。
C,S:炭素・硫黄分析装置(LECO製CS844)を用いて燃焼(高周波加熱)−赤外線吸収法にて分析した。検出下限は10ppmである。
N:酸素・窒素分析装置(堀場製作所製EMGA−650W)を用いて不活性ガス融解−熱伝導度法にて分析した。検出下限は10ppmである。
H:水素分析装置(堀場製作所製EMGA−921)を用いて不活性ガス融解−非分散型赤外線吸収法にて分析した。検出下限は10ppmである。
F:鏡面研磨後のアルミナ焼結体をダイナミック二次イオン質量分析(D−SIMS)した。測定装置は、PHI社製ADEPT1010を用いた。測定条件は下記のとおりとした。
・一次イオン種:Cs
・一次イオン加速エネルギー:3keV
・二次イオン極性:Negative
・電荷補償:E−gun
・スパッタサイクル:100〜500サイクル
200−300スパッタサイクル間の平均値をF量として用いた。定量分析の際は分析試料と同組成(AlO)の濃度既知の標準試料を分析試料と同条件で測定し、相対感度係数を求めて定量を行った。
上記以外の元素(主にSi,Fe,Ti,Na,Ca,Mg,K,P,V,Cr,Mn,Co,Ni,Cu,Zn,Y,Zr,Pb,Bi,Li,Be,B,Cl,Sc,Ga,Ge,As,Se,Br,Rb,Sr,Nb,Mo,Ru,Rh,Pd,Ag,Cd,In,Sn,Sb,Te,Cs,Ba,Hf,Ta,W,Ir,Pt,Au,Hg,La,Ce,Pr,Nd,Sm,Eu,Gd,Tb,Dy,Ho,Er,Tm,Yb,Lu,):JISR1649に準拠した加圧硫酸分解法にてアルミナ粉末を溶解し、ICP(誘導結合プラズマ)発光分析装置(日立ハイテクサイエンス製PS3520UV−DD)にて分析した。検出下限は10ppmである。
なお、Ba、Sr、Pbについては別途以下の方法を用いて分析したが、検出されなかった。
Ba,Sr,Pb:炭酸ナトリウム融液にてアルミナ粉末を融解し、ICP(誘導結合プラズマ)質量分析装置(サーモフィッシャーサイエンス製iCAPQC)にて分析した。
(5e)体積固有抵抗率
上記(5d)で作製した測定用試料の体積固有抵抗率をJIS C2141に準じた方法により測定した。測定は、真空雰囲気下、室温(25℃)、100℃、200℃、300℃、400℃の各温度で行った。試験片形状は直径50×厚み1mmとし、主電極径を20mm、ガード電極内径を30mm、ガード電極外径を40mm、印加電極径を45mmとなるよう各電極を銀ペーストで形成した。印加電圧は1000V/mmとし、電流を読みとり、体積固有抵抗値を算出した。実験例1の測定用試料(誘電体層)の体積固有抵抗率は室温〜300℃では>1×1017Ωcm、400℃では9.4×1015Ωcmであった。
(5f)密度
上記(5d)で作製した測定用試料の嵩密度を、JIS R1634に準拠したアルキメデス法にて測定した。実験例1の測定用試料(誘電体層)の嵩密度は3.98g/cm3であった。
(5g)四点曲げ強さ
上記(5d)で作製した測定用試料に鏡面研磨を施し、表面粗さ(Ra)8nmとした。鏡面研磨後の測定用試料から4×0.5×20mmの棒を切り出し、四点曲げ強さを測定した。外部支点間距離は15mm、内部支点間距離は5mmとし、試験片が破断したときの荷重を用いてJIS1601:2008に記載の四点曲げ強さの計算式にて算出した。実験例1の測定用試料(誘電体層)の四点曲げ強さは483MPaであった。
(5h)気孔と異物
上記(5d)で作製した測定用試料の任意の断面をダイヤモンド砥粒を用いて予備研磨した後、クロスセクションポリッシャ(CP)(日本電子製、IB−09010CP)で研磨した。CPはイオンミリングの範疇に属する。CPを用いたのは、研磨面に脱粒が生じないからである。得られた断面を走査型電子顕微鏡(日本電子製、JSM−6390)にて撮影した。観察する倍率は、具体的には、縦92.5μm×横124.0μmの視野を倍率1000倍で撮影した写真を、縦4枚分、横3枚分の連続的な二次電子像及び反射電子像の写真(縦370.0μm×横372.0μm)となるように並べ、目視により直径0.2μm以上の気孔の数及び直径0.2μm以上の異物の数をカウントした。このとき、観察された気孔の最長辺を直径とした。二次電子像及び反射電子像の写真では、アルミナはグレー、気孔は黒、異物はアルミナや気孔とコントラストが異なる色調で現れるため、アルミナ、気孔及び異物を目視で容易に判別することができる。判別が難しい箇所については、EDS(日本電子製、JSM−6390)を用いて判別した。なお、観察された気孔、異物の最長辺の平均値を直径とした。次に、以下の式を用いてアルミナ焼結体の体積に対する直径0.2μm以上の気孔の体積割合を算出した。
気孔体積割合={π×(R/2)2/137640}×N
R:気孔の直径(μm)
N:気孔の数
実験例1のアルミナ焼結体で確認された直径0.2μm以上の気孔のアルミナ焼結体の体積に対する体積割合は6.4体積ppm、直径0.2μm以上の異物数は26個であった。
(5i)プラズマ耐食性
上記(5d)で作製した測定用試料に鏡面研磨を施し、表面粗さ(Ra)8nmとした。鏡面研磨後の測定用試料に対し、ICPプラズマ耐食試験装置を用いて下記条件の耐食試験を行い、耐食試験後の表面粗さ(Ra)を測定した。Raは試料表面を光学計測機器(Zygo社製NewView7300)を用いて、1.4mm×1.05mmの範囲にて測定した。実験例1の測定用試料(誘電体層)の耐食試験後の表面粗さRaは20nmであった。
ICP:800W、バイアス:450W、導入ガス:NF3/O2/Ar=75/35/100sccm 0.05Torr、暴露時間:10h、試料温度:室温
(6)静電チャックの特性
静電チャックについて、吸着力、吸着力分布を評価した。具体的な測定方法は以下の通りである。真空中で静電チャックのウエハー載置面上に直径5cmのシリコン製プローブ(以下、「シリコンプローブ」という)を接触させ、静電チャックの静電電極とシリコンプローブ間にDC2000Vの電圧を印加し、シリコンプローブを静電チャックに吸着固定させた。電圧印加から60秒後に電圧を印加したまま、シリコンプローブを静電チャックのウエハー載置面から引き剥がす方向に引き上げ、引き剥がすために要した力(吸着力)を室温(25℃)と400℃の温度で測定した。このような測定を静電チャック表面の任意の点で計20点測定した。実験例1の静電チャックの吸着力は室温では3190±10Pa、400℃では3180±20Paの吸着力であり、非常にばらつきの少なく高い吸着力を示した。
[実験例2]
(1)誘電体層用成形体の作製
板状アルミナ粉末を以下のようにして作製した。高純度γ−アルミナ粉末(TM−300D、大明化学製)96質量部と、高純度AlF3粉末(関東化学製、鹿特級)4質量部と、種結晶として高純度α−アルミナ粉末(TM−DAR、大明化学製、D50=1μm)0.17質量部とを、溶媒をIPA(イソプロピルアルコール)としてφ2mmのアルミナボールを用いて5時間ポットミルで混合した。ポットミル混合した後、IPAをエバポレータにて乾燥し、混合粉末を得た。得られた混合粉末300gを純度99.5質量%の高純度アルミナ製のさや(容積750cm3)に入れ、純度99.5質量%の高純度アルミナ製の蓋をして電気炉内でエアフロー中、900℃、3時間熱処理した。エアーの流量は25000cc/minとした。熱処理後の粉末を大気中、1150℃で42.5時間アニール処理した後、φ2mmのアルミナボールを用いて4時間粉砕して平均粒径2μm、厚み0.3μm、アスペクト比約7の板状アルミナ粉末を得た。粒子の平均粒径、平均厚み、アスペクト比は、走査型電子顕微鏡(SEM)で板状アルミナ粉末中の任意の粒子100個を観察して決定した。平均粒径は、粒子板面の長軸長の平均値、平均厚みは、粒子の短軸長(厚み)の平均値、アスペクト比は、平均粒径/平均厚みである。図5は、板状アルミナ粒子の模式図であり、(a)は平面図、(b)は正面図である。板状アルミナ粒子は、平面視したときの形状が略六角形状であり、その粒径は図5(a)に示したとおりであり、厚みは図5(b)に示したとおりである。
上記のようにして得られた板状アルミナ粉末2.0質量部と、平均粒径がこの板状アルミナ粉末の厚みより小さい微細アルミナ粉末(TM−DAR、平均粒径0.1μm、大明化学製)98.0質量部とを混合した。この混合アルミナ粉末100質量部に対し、酸化マグネシウム(500A、宇部マテリアルズ製)0.035質量部と、バインダーとしてポリビニルブチラール(品番BM−2、積水化学工業製)7.8質量部と、可塑剤としてジ(2−エチルヘキシル)フタレート(黒金化成製)3.9質量部と、分散剤としてトリオレイン酸ソルビタン(レオドールSP−O30、花王製)2質量部と、分散媒として2−エチルヘキサノールとを加えて混合した。分散媒の量は、スラリー粘度が20000cPとなるように調整した。このようにして調製されたスラリーを、ドクターブレード法によってPETフィルムの上に乾燥後の厚さが20μmとなるようにシート状に成形した。得られたテープを直径300mmの円形に切断した後、60枚積層し、厚さ10mmのAl板の上に載置した後、パッケージに入れて内部を真空にすることで真空パックとした。この真空パックを100kgf/cm2の圧力にて静水圧プレスを行い、円板状の積層体を得た。この積層体を誘電体層用成形体とした。
(2)セラミックス層の作製
(2a)セラミックス層用成形体の作製
テープの積層枚数を700枚とした以外は、上記(1)と同様にして円板状の積層体を得た。この積層体をセラミックス層用成形体とした。
(2b)セラミックス層用成形体の焼成
得られたセラミックス層用成形体を脱脂炉中に配置し、600℃で10時間の条件で脱脂を行った。得られた脱脂体を黒鉛製の型を用い、ホットプレスにて窒素中、焼成温度(最高到達温度)1975℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件で焼成し、アルミナ焼結体を得た。
(2c)セラミックス層の作製
得られたアルミナ焼結体をセラミックス製の定盤に固定し、砥石を用いて#2000まで研削して板面を平坦にした。次いで、ダイヤモンド砥粒を用いたラップ加工により、板面を平滑化し、直径300mm、厚さ6mmの平滑なアルミナ焼結体を得た。この平滑なアルミナ焼結体をセラミックス層とした。ラップ加工により平滑化した板面の表面粗さ(Ra)は0.8μm以下であった。
(3)静電電極の印刷
タングステン粉末60質量%、アルミナ粉末40質量%、及び、バインダであるテルピネオールを混合し、印刷ペーストを作製した。アルミナ粉末には大明化学工業株式会社製、グレードTM−DARを用いた。作製した印刷ペーストを用い、スクリーン印刷法により、セラミックス層の平滑面上に直径290mm、厚み10μmの印刷電極を形成し、乾燥させた。
(4)静電チャックの作製
上記(1)で得られた誘電体層用成形体を脱脂炉中に配置し、600℃で10時間の条件で脱脂を行い、誘電体層用脱脂体を得た。次いで黒鉛製の型の中に、静電電極が印刷されたセラミックス層を設置し、その電極印刷面側に脱脂した誘電体層用積層体を設置し、ホットプレスにて窒素中、焼成温度(最高到達温度)1975℃で4時間、面圧200kgf/cm2の条件で焼成した。これにより、セラミックス層−静電電極−誘電体層が一体化された、一体化焼結体を得た。
得られた一体化焼結体の誘電体層側表面をダイヤモンド砥石にて平面研削加工を行い、誘電体層の厚み、すなわち埋設した静電電極から誘電体層の表面までの厚みを0.1mmとした。更に、誘電体層のウエハー載置面の表面粗さ(Ra)を0.5μm以下となるように研磨した。又、一体化焼成体の側面を研削するとともに、必要な穴あけ加工、電極端子の周囲を覆う円筒形セラミックスの取り付け、静電電極への電極端子の接続を行って、静電チャックを完成した。
(5)誘電体層の特性
実験例1の(5)と同様にして、誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。その結果を表1に示した。
[実験例3]
誘電体層用成形体及びセラミックス層用成形体を作製するにあたり、実験例2の板状アルミナの作製においてアニール処理を実施しなかったこと、実験例2のテープ成形において板状アルミナ粉末10.0質量部と微細アルミナ粉末90.0質量部とを混合し酸化マグネシウムの添加量を0.25質量部にしたこと、及び、実験例2の焼成温度を1800℃としたこと以外は、実験例2と同様にして静電チャックを作製した。また、実験例1の(5)と同様にして、誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。その結果を表1に示した。なお、誘電体層のXRC・FWHMはロッキングカーブのピークが出なかったため測定できなかった。
[実験例4]
誘電体層用成形体及びセラミックス層用成形体を作製するにあたり、実験例2のテープ成形において板状アルミナ粉末を加えなかったこと、同じくテープ成形において酸化マグネシウムの添加量を0.1質量部にしたこと、及び、実験例2の焼成温度を1800℃としたこと以外は、実験例2と同様にして静電チャックを作製した。また、実験例1の(5)と同様にして、誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。その結果を表1に示した。
[実験例5]
誘電体層用成形体及びセラミックス層用成形体を作製するにあたり、実験例2のテープ成形において板状アルミナ粉末0.1質量部と微細アルミナ粉末99.9質量部とを混合し酸化マグネシウムの添加量を0.05質量部にしたこと、及び、実験例2の焼成温度を1850℃としたこと以外は、実験例2と同様にして静電チャックを作製した。また、実験例1の(5)と同様にして、誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。その結果を表1に示した。
[実験例6]
誘電体層用成形体及びセラミックス層用成形体を作製するにあたり、実験例2の板状アルミナ作製時に1150℃で42.5時間アニール処理した後、φ2mmのアルミナボールを用いて50時間粉砕して平均粒径1μm、厚み0.3μm、アスペクト比約3の板状アルミナ粉末としたこと、及び、実験例2の焼成温度を1800℃としたこと以外は、実験例2と同様にして静電チャックを作製した。また、実験例1の(5)と同様にして、誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。その結果を表1に示した。
[実験例7]
誘電体層用成形体及びセラミックス層用成形体を作製するにあたり、実験例2のテープ成形において、原料として板状アルミナ粉末を加えず、微細アルミナ粉末(TM−DAR、平均粒径0.1μm、大明化学製)100質量部としたこと、及び、実験例2の焼成温度を1800℃としたこと以外は、実験例2と同様にして静電チャックを作製した。また、実験例1の(5)と同様にして、誘電体層及び静電チャックの各種特性を測定した。その結果を表1に示した。なお、配向アルミナ誘電体層のXRC・FWHMはロッキングカーブのピークが出なかったため測定できなかった。
[評価]
実験例7の静電チャックは、誘電体層を構成するアルミナ焼結体のc面配向度が0%であったため、室温吸着力及び400℃吸着力ともウエハー載置面内でのバラツキが大きかった。また、実験例7の静電チャックは、耐食試験後の表面粗さ(Ra)は耐食試験前に比べて格段に荒れていたため、腐食速度のウエハー載置面内でのバラツキも大きかった。これに対して、実験例1〜6の静電チャックは、誘電体層を構成するアルミナ焼結体のc面配向度が5%以上であったため、実験例7に比べて、室温吸着力及び400℃吸着力は大きくなりウエハー載置面内でのバラツキは小さくなった。また耐食試験後の表面粗さ(Ra)は実験例7に比べて格段に小さくなり、腐食速度のウエハー載置面内でのバラツキは小さくなった。こうしたことから、実験例1〜6の静電チャックでは、実験例7に比べて、ウエハー吸着力が高く、ウエハー載置面内でのウエハー吸着力やプラズマ耐食性を実験例7に比べて均質にできることがわかった。
なお、実験例1〜6が本発明の実施例に相当し、実験例7が比較例に相当する。本発明は、上述した実験例に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
本出願は、2016年5月19日に出願された日本国特許出願第2016−100720号、2015年9月30日に出願された日本国特許出願第2015−193943号及び2015年9月30日に出願された日本国特許出願第2015−193944号を優先権主張の基礎としており、引用によりそれらの内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明の静電チャックは、例えば、プラズマエッチングやCVD等の半導体製造プロセスに用いられる。
10 静電チャック、12 誘電体層、12a ウエハー載置面、14 静電電極、16 セラミックス層、16a 一方の面、20 静電チャック、22 誘電体層、22a ウエハー載置面、22b ウエハー載置面とは反対側の面、24 静電電極、26 セラミックス層、30 静電チャック、31 配向アルミナ焼結体層、31a ウエハー載置面、31b ウエハ−載置面とは反対側の面、32 誘電体層、34 静電電極、36 セラミックス層。

Claims (10)

  1. X線を照射したときの2θ=20°〜70°の範囲におけるX線回折プロファイルを用いてロットゲーリング法により求めたc面配向度が5%以上の面を有する配向アルミナ焼結体からなる誘電体層と、
    前記誘電体層のウエハー載置面とは反対側の面に一体化されているセラミックス層と、
    前記誘電体層と前記セラミックス層との間に存在する静電電極と、
    を備えた静電チャック。
  2. 前記セラミックス層の主成分がアルミナである、
    請求項1に記載の静電チャック。
  3. 前記配向アルミナ焼結体のc面配向度が70%以上である、
    請求項1又は2に記載の静電チャック。
  4. 前記配向アルミナ焼結体の焼結粒径が15〜200μmである、
    請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電チャック。
  5. 前記配向アルミナ焼結体の室温の体積固有抵抗値が1×1017Ωcm以上、200℃における体積固有抵抗値が1×1015Ωcm以上である、
    請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電チャック。
  6. 前記配向アルミナ焼結体のロッキングカーブ測定におけるXRC半値幅が15°以下である、
    請求項1〜5のいずれか1項に記載の静電チャック。
  7. 前記配向アルミナ焼結体中のMg,C,F以外の不純物元素の含有量が50ppm以下である、
    請求項1〜6のいずれか1項に記載の静電チャック。
  8. 前記配向アルミナ焼結体中のFの含有量が200質量ppm以下である、
    請求項1〜7のいずれか1項に記載の静電チャック。
  9. 前記配向アルミナ焼結体の体積に対する直径0.2μm以上の気孔の体積割合が130体積ppm以下である、
    請求項1〜8のいずれか1項に記載の静電チャック。
  10. 縦370.0μm×横372.0μmの視野を走査電子顕微鏡にて倍率1000倍で撮影した写真を目視したときの直径0.2μm以上の異物が50個以下である、
    請求項1〜9のいずれか1項に記載の静電チャック。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7012454B2 (ja) * 2017-04-27 2022-01-28 株式会社岡本工作機械製作所 静電吸着チャックの製造方法並びに半導体装置の製造方法
KR102617773B1 (ko) * 2017-06-01 2023-12-22 에이에스엠엘 네델란즈 비.브이. 입자 제거 장치 및 관련 시스템
CN111201208B (zh) 2017-10-05 2023-05-23 阔斯泰公司 氧化铝质烧结体及其制造方法
KR101993110B1 (ko) * 2019-02-28 2019-06-25 김성환 가압접합에 의한 고순도 정전척 제조방법 및 그 정전척

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5130209A (ja) * 1974-09-06 1976-03-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd
JP3297571B2 (ja) * 1995-12-18 2002-07-02 京セラ株式会社 静電チャック
JP3348140B2 (ja) 1996-04-08 2002-11-20 住友大阪セメント株式会社 静電チャック
US5754391A (en) 1996-05-17 1998-05-19 Saphikon Inc. Electrostatic chuck
US5737178A (en) 1997-03-06 1998-04-07 Applied Materials, Inc. Monocrystalline ceramic coating having integral bonding interconnects for electrostatic chucks
US6529362B2 (en) * 1997-03-06 2003-03-04 Applied Materials Inc. Monocrystalline ceramic electrostatic chuck
JP3555442B2 (ja) * 1998-04-24 2004-08-18 住友金属工業株式会社 プラズマ耐食性に優れたアルミナセラミックス材料およびその製造方法
JP4008230B2 (ja) 2001-11-14 2007-11-14 住友大阪セメント株式会社 静電チャックの製造方法
US6986865B2 (en) * 2002-07-10 2006-01-17 Watlow Electric Manufacturing Company Method for manufacturing an electrostatic chuck
JP4744855B2 (ja) * 2003-12-26 2011-08-10 日本碍子株式会社 静電チャック
US9404197B2 (en) * 2008-07-07 2016-08-02 Soraa, Inc. Large area, low-defect gallium-containing nitride crystals, method of making, and method of use
JP5406565B2 (ja) * 2009-03-06 2014-02-05 日本碍子株式会社 酸化アルミニウム焼結体、その製法及び半導体製造装置部材
EP2757083A4 (en) * 2011-09-14 2015-04-08 Kyocera Corp MAGNESIUM ALUMINATE-BASED SINTERED BODY AND ELEMENT FOR USE IN SEMICONDUCTOR MANUFACTURING DEVICES
JP6548072B2 (ja) * 2014-05-30 2019-07-24 三菱マテリアル株式会社 表面被覆切削工具
WO2016025573A1 (en) * 2014-08-15 2016-02-18 Applied Materials, Inc. Method and apparatus of processing wafers with compressive or tensile stress at elevated temperatures in a plasma enhanced chemical vapor deposition system

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