JPH07153824A - 静電チャック付セラミックスヒーター - Google Patents
静電チャック付セラミックスヒーターInfo
- Publication number
- JPH07153824A JPH07153824A JP15223293A JP15223293A JPH07153824A JP H07153824 A JPH07153824 A JP H07153824A JP 15223293 A JP15223293 A JP 15223293A JP 15223293 A JP15223293 A JP 15223293A JP H07153824 A JPH07153824 A JP H07153824A
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- Japan
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- graphite
- electrostatic chuck
- boron nitride
- linear expansion
- pyrolytic
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【目的】 本発明は半導体プロセスでのくり返し熱処
理における昇降温でも剥離やクラック発生などのない静
電チャック付セラミックスヒーターの提供を目的とする
ものである。 【構成】 本発明の静電チャック付セラミックスヒー
ターは、グラファイトからなる基材上に、熱分解窒化ほ
う素からなる緩衝層を設け、その上に熱分解グラファイ
トからなる静電チャック用電極と熱分解グラファイトか
らなる発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素
からなる絶縁層を設けてなることを特徴とするものであ
る。
理における昇降温でも剥離やクラック発生などのない静
電チャック付セラミックスヒーターの提供を目的とする
ものである。 【構成】 本発明の静電チャック付セラミックスヒー
ターは、グラファイトからなる基材上に、熱分解窒化ほ
う素からなる緩衝層を設け、その上に熱分解グラファイ
トからなる静電チャック用電極と熱分解グラファイトか
らなる発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素
からなる絶縁層を設けてなることを特徴とするものであ
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は静電チャック付セラミッ
クスヒーター、特には半導体プロセスにおける昇降温工
程に使用される静電チャック付セラミックスヒーターに
関するものである。
クスヒーター、特には半導体プロセスにおける昇降温工
程に使用される静電チャック付セラミックスヒーターに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】半導体デバイスの製造工程における半導
体ウエハの加熱には、従来金属線を巻いたヒーターが使
用されていたが、これについてはセラミックス薄膜を発
熱体として使用したセラミックス一体型ヒーターの使用
も提案されている（特開平4-124076号公報参照）。ま
た、この半導体ウエハの加熱に当ってはヒーター上に半
導体ウエハを固定するために減圧雰囲気では静電チャッ
クが使用されているが、プロセスの高温化に伴なってそ
の材質が樹脂からセラミックスに移行されており（特開
昭52-67353号公報、特開昭59-124140 号公報参照）、ま
た最近ではこれらのセラミックスヒーターとセラミック
ス静電チャックを合体した静電チャック付セラミックス
ヒーターも提案されている（特開平4-358074号公報参
照）。
体ウエハの加熱には、従来金属線を巻いたヒーターが使
用されていたが、これについてはセラミックス薄膜を発
熱体として使用したセラミックス一体型ヒーターの使用
も提案されている（特開平4-124076号公報参照）。ま
た、この半導体ウエハの加熱に当ってはヒーター上に半
導体ウエハを固定するために減圧雰囲気では静電チャッ
クが使用されているが、プロセスの高温化に伴なってそ
の材質が樹脂からセラミックスに移行されており（特開
昭52-67353号公報、特開昭59-124140 号公報参照）、ま
た最近ではこれらのセラミックスヒーターとセラミック
ス静電チャックを合体した静電チャック付セラミックス
ヒーターも提案されている（特開平4-358074号公報参
照）。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、この静電チャ
ック付セラミックスヒーターは、基材に窒化ほう素焼結
体を使用しており、これが静電チャック用電極および発
熱層としての熱分解グラファイトと熱膨張率が異なるた
めに、昇降温をくり返しているうちに熱応力によって層
の剥離やクラックの発生が起るという問題点がある。
ック付セラミックスヒーターは、基材に窒化ほう素焼結
体を使用しており、これが静電チャック用電極および発
熱層としての熱分解グラファイトと熱膨張率が異なるた
めに、昇降温をくり返しているうちに熱応力によって層
の剥離やクラックの発生が起るという問題点がある。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明はこのような不
利、問題点を解決した静電チャック付セラミックスヒー
ターに関するものであり、これはグラファイトからなる
基材上に熱分解窒化ほう素からなる緩衝体を設け、その
上に熱分解グラファイトからなる静電チャック用電極と
熱分解グラファイトからなる発熱層を設け、さらにその
上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁層を設けてなること
を特徴とするものである。
利、問題点を解決した静電チャック付セラミックスヒー
ターに関するものであり、これはグラファイトからなる
基材上に熱分解窒化ほう素からなる緩衝体を設け、その
上に熱分解グラファイトからなる静電チャック用電極と
熱分解グラファイトからなる発熱層を設け、さらにその
上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁層を設けてなること
を特徴とするものである。
【０００５】すなわち、本発明者らは従来公知の静電チ
ャック付セラミックスヒーターの問題点を解決する方法
について種々検討した結果、この基材をグラファイトか
らなるものとしてこの上に熱分解窒化ほう素からなる緩
衝体を設けたものとしたところ、この熱分解窒化ほう素
からなる緩衝体の線膨張係数α3 が、基材としてのグラ
ファイトの線膨張係数α1 （4.0 ×10-6／℃）と静電チ
ャック用電極および発熱層としての熱分解グラファイト
の線膨張係数α2 （1.2 ×10-6／℃）の中間値（α1 ＞
α3 ＞α2 ）となり、この緩衝体が基材と静電チャック
用電極、発熱層の間の熱応力を緩和するようになるの
で、半導体プロセスにおいて昇降温をくり返してもここ
に剥離やクラック発生などの不具合が生じなくなること
を見出し、これによれば半導体製造装置維持費の低減、
メンテナンス時間の短縮が可能となり、半導体製造コス
トを削減できることを確認して本発明を完成させた。以
下にこれをさらに詳述する。
ャック付セラミックスヒーターの問題点を解決する方法
について種々検討した結果、この基材をグラファイトか
らなるものとしてこの上に熱分解窒化ほう素からなる緩
衝体を設けたものとしたところ、この熱分解窒化ほう素
からなる緩衝体の線膨張係数α3 が、基材としてのグラ
ファイトの線膨張係数α1 （4.0 ×10-6／℃）と静電チ
ャック用電極および発熱層としての熱分解グラファイト
の線膨張係数α2 （1.2 ×10-6／℃）の中間値（α1 ＞
α3 ＞α2 ）となり、この緩衝体が基材と静電チャック
用電極、発熱層の間の熱応力を緩和するようになるの
で、半導体プロセスにおいて昇降温をくり返してもここ
に剥離やクラック発生などの不具合が生じなくなること
を見出し、これによれば半導体製造装置維持費の低減、
メンテナンス時間の短縮が可能となり、半導体製造コス
トを削減できることを確認して本発明を完成させた。以
下にこれをさらに詳述する。
【０００６】
【作用】本発明は静電チャック付セラミックスヒーター
に関するものであり、これは前記したようにグラファイ
トからなる基材上に、熱分解窒化ほう素からなる緩衝体
を設け、その上に熱分解グラファイトからなる静電チャ
ック電極と発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化ほ
う素からなる絶縁層を設けてなることを特徴とするもの
であるが、このものは半導体プロセスに使用したときに
昇降温をくり返しても剥離やクラック発生などの不具合
が生じないので、半導体プロセスなどに有用とされると
いう有利性をもつものである。
に関するものであり、これは前記したようにグラファイ
トからなる基材上に、熱分解窒化ほう素からなる緩衝体
を設け、その上に熱分解グラファイトからなる静電チャ
ック電極と発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化ほ
う素からなる絶縁層を設けてなることを特徴とするもの
であるが、このものは半導体プロセスに使用したときに
昇降温をくり返しても剥離やクラック発生などの不具合
が生じないので、半導体プロセスなどに有用とされると
いう有利性をもつものである。
【０００７】本発明の静電チャック付セラミックスヒー
ターは、熱分解グラファイト薄膜を発熱体として使用す
るものであるが、これはグラファイトからなる基材の上
に熱分解窒化ほう素を緩衝体として設け、さらにこの上
に公知の方法で熱分解グラファイトからなる静電チャッ
ク用電極と発熱層および熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けたものとされる。
ターは、熱分解グラファイト薄膜を発熱体として使用す
るものであるが、これはグラファイトからなる基材の上
に熱分解窒化ほう素を緩衝体として設け、さらにこの上
に公知の方法で熱分解グラファイトからなる静電チャッ
ク用電極と発熱層および熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けたものとされる。
【０００８】しかして、従来公知の静電チャック付セラ
ミックスヒーターでは、基材としての窒化ほう素焼結体
の線膨張係数α1 が-0.6×10-6／℃であり、静電チャッ
ク用電極および発熱層としての熱分解グラファイトの線
膨張係数α2 が 1.2×10-6／℃であることから、このも
のは半導体プロセスの熱処理における、例えば10-5Torr
の圧力下での 100〜 1,000℃の間の昇降温時をくり返し
ていると、30回位のくり返しで熱応力によって層が剥離
したり、クラックが発生するという事故が起っていた。
ミックスヒーターでは、基材としての窒化ほう素焼結体
の線膨張係数α1 が-0.6×10-6／℃であり、静電チャッ
ク用電極および発熱層としての熱分解グラファイトの線
膨張係数α2 が 1.2×10-6／℃であることから、このも
のは半導体プロセスの熱処理における、例えば10-5Torr
の圧力下での 100〜 1,000℃の間の昇降温時をくり返し
ていると、30回位のくり返しで熱応力によって層が剥離
したり、クラックが発生するという事故が起っていた。
【０００９】しかるに、本発明によってこのグラファイ
トからなる基材の上に、上記したように熱分解窒化ほう
素からなる緩衝体を設けると、この熱分解窒化ほう素か
らなる緩衝体の線膨張係数α3 が 2.6×10-6／℃であ
り、これが上記した基材としてのグラファイトの線膨張
係数α1 （4.0 ×10-6／℃）と、静電チャック用電極お
よび発熱層としての熱分解グラファイトの線膨張係数α
2 （1.2 ×10-6／℃）との中間値となるので、これを半
導体プロセスの熱処理工程における昇降温にくり返し使
用したときに発生する熱応力による層の剥離、クラック
の発生が緩和されて、このような不利が回避されるとい
う有利性が与えられる。また、熱分解窒化ほう素の線膨
張係数α3 は反応条件の操作により内側から外側に向っ
てα1 からα2 へと徐々に変化させることがより好まし
い。
トからなる基材の上に、上記したように熱分解窒化ほう
素からなる緩衝体を設けると、この熱分解窒化ほう素か
らなる緩衝体の線膨張係数α3 が 2.6×10-6／℃であ
り、これが上記した基材としてのグラファイトの線膨張
係数α1 （4.0 ×10-6／℃）と、静電チャック用電極お
よび発熱層としての熱分解グラファイトの線膨張係数α
2 （1.2 ×10-6／℃）との中間値となるので、これを半
導体プロセスの熱処理工程における昇降温にくり返し使
用したときに発生する熱応力による層の剥離、クラック
の発生が緩和されて、このような不利が回避されるとい
う有利性が与えられる。また、熱分解窒化ほう素の線膨
張係数α3 は反応条件の操作により内側から外側に向っ
てα1 からα2 へと徐々に変化させることがより好まし
い。
【００１０】なお、この場合における緩衝層を形成する
物質はその線膨張係数が基材の線膨張係数と静電チャッ
ク用電極および発熱層を形成する物質の線膨張係数との
中間値であるものとすればよいが、これは純度、絶縁性
および基材としてのグラファイト、静電チャック用電極
および発熱層としての熱分解グラファイトとの親和性の
面から、上記した熱分解窒化ほう素とすることが最も望
ましいものとされる。
物質はその線膨張係数が基材の線膨張係数と静電チャッ
ク用電極および発熱層を形成する物質の線膨張係数との
中間値であるものとすればよいが、これは純度、絶縁性
および基材としてのグラファイト、静電チャック用電極
および発熱層としての熱分解グラファイトとの親和性の
面から、上記した熱分解窒化ほう素とすることが最も望
ましいものとされる。
【００１１】
【実施例】つぎに本発明の実施例、比較例をあげる。 実施例 直径 200mmφ、厚さ５mmのグラファイトからなる円板上
の基材（線膨張係数 4.0×10-6／℃）を熱ＣＶＤ反応装
置内に設置し、原料としてのアンモニアと三塩化ほう素
を反応温度 1,830℃、圧力10Torrで熱分解して、この基
材上に厚さ１mmの熱分解窒化ほう素からなる緩衝層を形
成させた。この緩衝層の線膨張係数は 2.5×10-6／℃で
あった。
の基材（線膨張係数 4.0×10-6／℃）を熱ＣＶＤ反応装
置内に設置し、原料としてのアンモニアと三塩化ほう素
を反応温度 1,830℃、圧力10Torrで熱分解して、この基
材上に厚さ１mmの熱分解窒化ほう素からなる緩衝層を形
成させた。この緩衝層の線膨張係数は 2.5×10-6／℃で
あった。
【００１２】ついで、これらの基材を熱ＣＶＤ反応装置
内に設置し、反応温度 1,900℃、圧力５Torrでプロパン
ガスを熱分解し、生成した熱分解グラファイトを基材上
に厚さ50μｍに堆積したのち、機械加工でこれを静電チ
ャック用電極とヒーター用発熱体に形成し、さらにこれ
を再度熱ＣＶＤ反応装置内に設置し、反応温度 1,750
℃、圧力10Torrでアンモニアと三塩化ほう素を熱分解さ
せ、この上に熱分解窒化ほう素を 100μｍの厚さに被覆
して絶縁層を形成させて、静電チャック付セラミックス
ヒーターを作製した。
内に設置し、反応温度 1,900℃、圧力５Torrでプロパン
ガスを熱分解し、生成した熱分解グラファイトを基材上
に厚さ50μｍに堆積したのち、機械加工でこれを静電チ
ャック用電極とヒーター用発熱体に形成し、さらにこれ
を再度熱ＣＶＤ反応装置内に設置し、反応温度 1,750
℃、圧力10Torrでアンモニアと三塩化ほう素を熱分解さ
せ、この上に熱分解窒化ほう素を 100μｍの厚さに被覆
して絶縁層を形成させて、静電チャック付セラミックス
ヒーターを作製した。
【００１３】つぎにこのようにして作った静電チャック
付セラミックスヒーターを装置に装着し、10-5Torr下で
100℃と 1,000℃との間で昇降温をくり返したが、これ
らにはそのいずれにもこの昇降温を 100回くり返しても
剥離、クラック発生などの異常は認められなかった。
付セラミックスヒーターを装置に装着し、10-5Torr下で
100℃と 1,000℃との間で昇降温をくり返したが、これ
らにはそのいずれにもこの昇降温を 100回くり返しても
剥離、クラック発生などの異常は認められなかった。
【００１４】直径 200mmφ、厚さ５mmのグラファイトか
らなる円板状の基材（線膨張係数 4.0×10-6／℃）を熱
ＣＶＤ反応装置内に設置し、原料としてのアンモニアと
三塩化ほう素を反応温度 1,850℃から10℃／hrの勾配で
下げながら５時間反応させ、1,800℃まで下げ、圧力10T
orrで熱分解して、この基材上に厚さ１mmの熱分解窒化
ほう素からなる緩衝層を形成させた。この緩衝層の線膨
張係数はグラファイトに接する面で 3.9×10-6／℃であ
り、外側に向かって連続的に減少し、外面では1.3×10
-6／℃であった。ついで、以下実施例１と同様に10-5To
rr下で 100℃と 1,000℃との間で昇降温をくり返した
が、これにはこれを 100回くり返した後も剥離、クラッ
クなどの異常は認められなかった。
らなる円板状の基材（線膨張係数 4.0×10-6／℃）を熱
ＣＶＤ反応装置内に設置し、原料としてのアンモニアと
三塩化ほう素を反応温度 1,850℃から10℃／hrの勾配で
下げながら５時間反応させ、1,800℃まで下げ、圧力10T
orrで熱分解して、この基材上に厚さ１mmの熱分解窒化
ほう素からなる緩衝層を形成させた。この緩衝層の線膨
張係数はグラファイトに接する面で 3.9×10-6／℃であ
り、外側に向かって連続的に減少し、外面では1.3×10
-6／℃であった。ついで、以下実施例１と同様に10-5To
rr下で 100℃と 1,000℃との間で昇降温をくり返した
が、これにはこれを 100回くり返した後も剥離、クラッ
クなどの異常は認められなかった。
【００１５】比較例 比較のために、窒化ほう素焼結体からなる基材を使用し
たほかは実施例と同じように処理して静電チャック付セ
ラミックスヒーターを作成し、これについて実施例と同
じ試験を行なったところ、このものは昇降温を30回くり
返した時点で絶縁性被膜にクラックが発生した。
たほかは実施例と同じように処理して静電チャック付セ
ラミックスヒーターを作成し、これについて実施例と同
じ試験を行なったところ、このものは昇降温を30回くり
返した時点で絶縁性被膜にクラックが発生した。
【００１６】
【発明の効果】本発明は静電チャック付セラミックスヒ
ーターに関するものであり、これは前記したようにグラ
ファイトからなる基材上に、熱分解窒化ほう素からなる
緩衝層を設け、その上に熱分解グラファイトからなる静
電チャック用電極と熱分解グラファイトからなる発熱層
を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けてなることを特徴とするものであるが、このも
のはグラファイトからなる基材の上に、熱分解窒化ほう
素からなる緩衝層を設けたもので、この熱分解窒化ほう
素からなる緩衝層の線膨張系数値がグラファイトからな
る基板の線膨張係数値と熱分解グラファイトからなる静
電チャック用電極、発熱層の線膨張係数値の中間になる
ので、これを半導体プロセスの熱処理に使用したときの
くり返しの昇降温により発生する熱応力が緩和され、こ
のものは数多くの昇降温のくり返しでも層が剥離した
り、クラックが発生するという不具合が解決されるとい
う有利性をもつものになる。
ーターに関するものであり、これは前記したようにグラ
ファイトからなる基材上に、熱分解窒化ほう素からなる
緩衝層を設け、その上に熱分解グラファイトからなる静
電チャック用電極と熱分解グラファイトからなる発熱層
を設け、さらにその上に熱分解窒化ほう素からなる絶縁
層を設けてなることを特徴とするものであるが、このも
のはグラファイトからなる基材の上に、熱分解窒化ほう
素からなる緩衝層を設けたもので、この熱分解窒化ほう
素からなる緩衝層の線膨張系数値がグラファイトからな
る基板の線膨張係数値と熱分解グラファイトからなる静
電チャック用電極、発熱層の線膨張係数値の中間になる
ので、これを半導体プロセスの熱処理に使用したときの
くり返しの昇降温により発生する熱応力が緩和され、こ
のものは数多くの昇降温のくり返しでも層が剥離した
り、クラックが発生するという不具合が解決されるとい
う有利性をもつものになる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０２Ｎ 13/00 Ｄ 8525−5Ｈ
Claims (3)
- 【請求項１】グラファイトからなる基材上に、熱分解窒
化ほう素からなる緩衝層を設け、その上に熱分解グラフ
ァイトからなる静電チャック用電極と熱分解グラファイ
トからなる発熱層を設け、さらにその上に熱分解窒化ほ
う素からなる絶縁層を設けてなることを特徴とする静電
チャック付セラミックスヒーター。 - 【請求項２】緩衝層としての熱分解窒化ほう素の線膨張
係数が、基材としてのグラファイトと静電チャック電極
および発熱層としての熱分解グラファイトの線膨張係数
の中間である請求項１に記載した静電チャック付セラミ
ックスヒーター。 - 【請求項３】緩衝層としての熱分解窒化ほう素の線膨張
係数が基材のグラファイトに接する面で該グラファイト
の線膨張係数に近似し、熱分解グラファイトに接する面
では該熱分解グラファイトの線膨張係数に近似し、その
中間の線膨張係数は２つの値の間で徐々に変化させたも
のである請求項１に記載した静電チャック付セラミック
スヒーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15223293A JP2915750B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 静電チャック付セラミックスヒーター |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP15223293A JP2915750B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 静電チャック付セラミックスヒーター |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07153824A true JPH07153824A (ja) | 1995-06-16 |
| JP2915750B2 JP2915750B2 (ja) | 1999-07-05 |
Family
ID=15535979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP15223293A Expired - Fee Related JP2915750B2 (ja) | 1993-06-23 | 1993-06-23 | 静電チャック付セラミックスヒーター |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2915750B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0995785A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-04-08 | Advance Ceramics Internatl Corp | 任意の電気抵抗率を有する熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法 |
| JP2016102232A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 信越化学工業株式会社 | 熱分解窒化ホウ素被覆基材およびその製造方法 |
-
1993
- 1993-06-23 JP JP15223293A patent/JP2915750B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0995785A (ja) * | 1995-10-03 | 1997-04-08 | Advance Ceramics Internatl Corp | 任意の電気抵抗率を有する熱分解窒化ホウ素成形体の製造方法 |
| JP2016102232A (ja) * | 2014-11-27 | 2016-06-02 | 信越化学工業株式会社 | 熱分解窒化ホウ素被覆基材およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2915750B2 (ja) | 1999-07-05 |
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