JPH07153821A

JPH07153821A - 半導体製造用サセプタ及びその製造方法

Info

Publication number: JPH07153821A
Application number: JP29936993A
Authority: JP
Inventors: Kazuhiko Mikami; 一彦三上; Hiroshi Aida; 比呂史会田; Kenji Kitazawa; 謙治北澤
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1993-11-30
Filing date: 1993-11-30
Publication date: 1995-06-16

Abstract

(57)【要約】【構成】金属またはセラミックからなる基体２上に窒化
アルミニウム膜３を気相法などによりコーティングした
後に、窒化アルミニウム膜３を加工し溝４を形成して半
導体製造用サセプタ１を得る。【効果】溝の加工精度が高く、さらに表面平坦性に優れ
ることからシリコンウエハの吸着力が強くなるとともに
より安価に高品質のものが得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置に用い
られるサセプタの改良に関する。

【０００２】

【従来技術】従来より、半導体製造用装置においてシリ
コンウエハーを支持するサセプタとして用いられる静電
チャック及び真空チャックは、ＳｉＣなどからなる基材
のシリコンウエハ搭載表面を研磨して平滑化したものが
知られているが、特に、半導体製造過程において、コー
ティングやエッチングを行う工程ではプラズマを使用す
ることが多く、プラズマと接するサセプタ表面が消耗す
るという問題があるために、最近では、これらのサセプ
タ基材表面にプラズマに対する耐久性に優れた窒化アル
ミニウムを被覆することによりサセプタの長寿命化を図
ることが提案されている（特開昭６２−１２４７３５
号）。また、一方ではサセプタのウエハの吸着性を高め
るために、ウエハ吸着面に溝加工することも行われてい
る。

【０００３】

【発明が解決しようとする問題点】一般に、セラミック
スや金属に対して溝加工を行うには、機械的方法や化学
的方法などが可能である。そこで、耐プラズマ性に優れ
る窒化アルミニウムを被覆形成する場合、通常は、機械
加工によって基材に精密な加工を施して精度のよい溝を
形成し、その上に気相法などにより窒化アルミニウム膜
をコーティングすることが行われる。

【０００４】しかしながら、被覆される窒化アルミニウ
ム膜の膜厚が大きい場合には、溝のエッジ部分が他の部
分に比べての膜が厚くなり、他の部分よりも盛り上が
り、基材の精密な加工溝の寸法が変化するという問題が
ある。さらに、窒化アルミニウム膜表面の平坦性が非常
に悪い為シリコンウエハを載置した時に、接触面積が小
さくなる為にチャック力が弱くなるという欠点を有して
いた。

【０００５】表面に溝を設けてウエハとその支持板（チ
ャック、サセプタなど）との間に存在する気体を有効に
排除するには溝の深さを大きくすることが望ましい。し
かし、溝が深くなればなるほど窒化アルミニウム膜を厚
く形成する必要があり、この場合にも基板のセラミック
スに加工を施す方法でも窒化アルミニウム膜を形成後に
最終加工が必要となり、結局２度の溝加工を行う必要が
ある等、製造コストを高めてしまうなどの問題があっ
た。

【０００６】

【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記問
題点に対し加工溝の精度および製造の容易性について検
討を重ねた結果、従来のように基板を加工して溝を形成
した後に窒化アルミニウム膜を被覆するよりも、平滑な
基板の上に窒化アルミニウム膜を厚く被覆した後に、窒
化アルミニウム膜そのものを加工して溝を形成すること
により、精度が良くさらに表面平坦性が良くなり、シリ
コンウエハのチャック力が強くなるとともにより安価に
高品質のものが得られることを知見した。

【０００７】以下、本発明を詳述する。本発明の半導体
製造用サセプタの代表的な構造を図１に示した。図１に
よれば、サセプタ１は、金属あるいは導電性セラミック
スからなる基体２と、その基体２表面に形成された窒化
アルミニウム膜３により構成される。窒化アルミニウム
膜３は、シリコンウエハの載置面、あるいは半導体製造
装置内に露出している基体面全体に形成される。また、
基体１の表面は実質的に平坦であり、窒化アルミニウム
膜３に溝４が施されている。

【０００８】基体２は、窒化アルミニウムとの熱膨張の
整合性の点から、室温〜８００℃における熱膨張率が
４．０×１０^-6／℃〜６．０×１０^-6／℃であることが
望ましい。これは、熱膨張率が４．０×１０^-6／℃より
小さかったり、６．０×１０^-6／℃より大きいと、窒化
アルミニウム薄膜との熱膨張差により半導体の製造過程
で高温中に保持された場合、窒化アルミニウム膜の剥離
が生じやすく、サセプタとしての信頼性、長期安定性が
損なわれるなどの問題が生じるためである。

【０００９】熱膨張率が上記範囲を満足する基体として
は、Ｗ金属単体、Ｗを主体とする合金等の金属材料、Ｗ
Ｃ−Ｃｏ等の超硬合金、炭化珪素、窒化珪素、窒化アル
ミニウムを主体とするセラミック焼結体などが好適に使
用される。これらの中でも炭化珪素や窒化珪素焼結体
は、助剤などの添加により熱膨張率を任意の値に調整す
ることができるとともに、高温での強度に優れることか
ら望ましく、特に炭化珪素焼結体は高純度品を製造する
ことができることから最も望ましい。

【００１０】用いられる炭化珪素質焼結体は、焼結助剤
成分として、炭素、ホウ素、Ａｌ、Ａｌ₂Ｏ₃の他に
Ｙ，Ｅｒ，Ｙｂなどの周期律表第３ａ族元素の化合物を
含む場合もあるが、望ましくはこれらの助剤成分は半導
体製造装置内で半導体に対して不純物的挙動を示すこと
があるために、助剤成分は極力少ないことがよく、例え
ば特開平４−１３００６１号に提案されるような高純度
炭化珪素焼結体であることが望ましい。

【００１１】なお、これら基体は、静電チャックとして
機能させる場合には、内部に導電回路を形成するか、そ
れ自体が体積固有抵抗が１０⁶Ω・ｃｍ以下、特に１０
⁴Ω・ｃｍ以下の導電性材料により構成すればよい。こ
のような基体は、金属、あるいは導電性セラミックスか
ら構成され、例えば、上記炭化珪素質焼結体の他に、Ｔ
ｉＮ等の導電性付与材を含有する窒化珪素質焼結体も使
用できる。また、他の形態として、絶縁性基体中にヒー
タとしての発熱回路を形成することも可能である。

【００１２】一方、基体２の表面に形成される窒化アル
ミニウム膜３は、溝加工を施すために形成される溝の深
さよりも厚く形成することが必要である。一般に形成さ
れる溝４の深さは、１０〜５０μｍであることから溝の
深さの１．３倍以上の厚みで形成することが望ましく、
窒化アルミニウム膜３における溝加工部で１３μｍ以上
であることがよい。これは、溝深さが１０μｍよりも薄
いと薄膜の寿命が短くなるためである。ただし、窒化ア
ルミニウム膜３の厚みが厚すぎると、シリコンウエハの
吸着力が弱くなったり、薄膜の析出時間が長くなって生
産性が劣るため、最も厚い部分での厚みが１．０ｍｍ以
下であることが望ましい。

【００１３】この窒化アルミニウム膜３は、周知の気相
法、例えば、スパッタリング、イオンプレーティングな
どのＰＶＤ法や、プラズマＣＶＤ、光ＣＶＤ、ＭＯ（Ｍ
ｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ）ＣＶＤなどのＣＶＤ法によ
り容易に形成されるものである。これらの中でも高速で
成膜ができる点で熱ＣＶＤ法、プラズマＣＶＤ法が最も
望ましい。このような気相法により形成される窒化アル
ミニウム膜はそれ自体高純度であり、しかも耐プラズマ
性に優れることから、サセプタの長寿命化を図ることが
できる。

【００１４】このような気相法により形成される薄膜
は、純度９９％以上の高純度であるが、膜中には成膜過
程で酸素が含まれるＡｌＯＮが含まれる場合もあるが、
酸素量が多すぎると、基体との密着性が低下する場合が
あるため、酸素含有量は２０原子％以下に制御すること
が望ましい。また、窒化アルミニウム薄膜は、高純度で
１００Ｗ／ｍ・ｋ以上の熱伝導率を有することが望まし
い。

【００１５】上記のような構成からなる実際にシリコン
ウエハを静電吸着するには、導電性基体におよそ０．２
〜１．５ｋＶの電圧を印加することにより静電吸着を行
うことができる。

【００１６】本発明におけるサセプタを製造するには、
まず、所定の基体を準備しこの窒化アルミニウム膜を形
成する面を予め研摩、研削加工や化学処理によって平坦
化しておき、この基体を用いて、上述したような成膜手
法により窒化アルミニウム膜を形成する。その後、この
窒化アルミニウム膜を研削加工して所定の溝を形成する
ことにより得られる。この時、最終的な窒化アルミニウ
ム膜のウエハ載置面は、表面粗さが０．５μｍ以下であ
ることが吸着性の点で望ましく、必要があれば、表面の
研磨が行われる。

【００１７】

【作用】本発明によれば、窒化アルミニウム膜自体に溝
加工が施されることから、溝の加工精度が高く、さらに
表面平坦性が良好でシリコンウエハのチャック力が強く
なるとともにより安価に高品質のものが得られる。

【００１８】また、ウエハを載置し半導体製造装置内で
露出している表面を窒化アルミニウム膜により構成する
ことにより耐プラズマ性を有し、サセプタの長寿命化が
図られる。

【００１９】

【実施例】

実施例１タングステンからなる基体表面に熱ＣＶＤ法により窒化
アルミニウム膜をコーティングした。反応ガスには塩化
アルミニウムとアンモニア、水素及び窒素を使用して、
８００〜１０００℃の温度で１０〜３００ｔｏｒｒの減
圧下でコーティングを行い、厚み０．２μｍの窒化アル
ミニウム膜を形成した。その後、この窒化アルミニウム
膜の表面をＲｍａｘ０．３μｍ以下に鏡面加工した後に
幅１ｍｍ、深さ０．０３ｍｍの溝を５ｍｍ間隔に形成し
た。

【００２０】このサセプタに対して基体に１２００Ｖの
電圧を印加してウエハに対する吸着力を測定したとこ
ろ、１．０ｋｇ／ｃｍ²の良好な吸着力を示した。

【００２１】また、比較例として、タングステン基体の
表面に上記と同様な溝を加工した後に、窒化アルミニウ
ム膜を０．２μｍの厚みで形成し吸着力を測定したとこ
ろ、０．２ｋｇ／ｃｍ²程度の吸着力しか示さなかっ
た。

【００２２】実施例２Ｙ₂Ｏ₃を５重量％添加し焼成した直径８インチの窒化
アルミニウム焼結体を基体として用いた。窒化アルミニ
ウム焼結体の内部にはＷ金属ペーストを塗布し同時焼成
することにより形成された加熱用電気回路が内蔵されて
いる。この焼結体を平面研削により平坦化し、さらに表
面もＲｍａｘ０．１μｍに研摩加工した。実施例１と同
様の方法で０．２ｍｍの窒化アルミニウム膜をコーティ
ングした。この窒化アルミニウム膜の表面を平滑に研磨
した後に幅１ｍｍ、深さ０．０５ｍｍの溝を５ｍｍ間隔
に形成しチャック力を測定したところ、０．９ｋｇ／ｃ
ｍ²と良好な吸着力を示した。比較例として溝を焼結体
に予め形成した後にコーティングを行った。チャック力
を測定したところ０．１５ｋｇ／ｃｍ²の吸着力を示し
た。

【００２３】また、別の比較例として膜の仕上加工のみ
を行い溝加工を施さなかったところ、吸着力は充分であ
ったが、ウエーハーをサセプタより引き離すときに溝を
有するものに比べて約１０倍の時間を要し、実用的でな
いことがわかった。

【００２４】実施例３ムライトを基板としてプラズマＣＶＤ法により厚み０．
０５ｍｍの窒化アルミニウム膜を形成した。反応ガスに
は塩化アルミニウムと窒素を使用して、５００℃の温度
で１０〜３００ｔｏｒｒの条件で成膜した。この窒化ア
ルミニウム膜表面をイオンエッチングによって深さ５μ
ｍの溝を中心から外側に向かって渦巻状に形成し、チャ
ック力を測定したところ、１．３ｋｇ／ｃｍ²と良好な
吸着力をを示したが、同様な溝加工した基体表面に０．
０５ｍｍの窒化アルミニウム膜を形成したものでは、チ
ャック力は１／１０に低下した。

【００２５】

【発明の効果】以上詳述したように、本発明の半導体製
造用サセプタによれば、窒化アルミニウム膜自体に溝加
工が施されているために、溝の加工精度が高く、さらに
表面平坦性に優れることからシリコンウエハの吸着力が
強くなるとともにより安価に高品質のものが得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の半導体製造用サセプタの構造を説明す
るための断面図である。

【符号の説明】

１サセプタ２基体３窒化アルミニウム膜４溝

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属またはセラミックからなる基体上に、
溝加工が施された窒化アルミニウム膜が形成されてなる
半導体製造用サセプタ。
【請求項２】金属またはセラミックからなる基体上に窒
化アルミニウム膜をコーティングした後に、該窒化アル
ミニウム膜を溝加工を施すことを特徴する半導体製造用
サセプタの製造方法。