JPH08288376A - 半導体製造装置用静電チャック - Google Patents
半導体製造装置用静電チャックInfo
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- JPH08288376A JPH08288376A JP8724495A JP8724495A JPH08288376A JP H08288376 A JPH08288376 A JP H08288376A JP 8724495 A JP8724495 A JP 8724495A JP 8724495 A JP8724495 A JP 8724495A JP H08288376 A JPH08288376 A JP H08288376A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 半導体ウエハと接触しても構成金属元素によ
る汚染が発生することがなく、しかも優れた耐ガス腐食
性及び耐プラズマ性を発揮する静電チャックを提供す
る。 【構成】 基板上に絶縁層が形成された静電チャックで
あって、上記絶縁層は、その上層が非晶質なＡｌ酸化物
から構成されている。前記上層は、高周波マグネトロン
スパッタリング法により０．１０〜１０μｍの厚さで形
成されることが好ましく、前記絶縁層は、その下層がＡ
ｌ酸化物からなることが望ましく、該Ａｌ酸化物として
はＡｌまたはＡｌ合金の陽極酸化物を用いることが推奨
される。
る汚染が発生することがなく、しかも優れた耐ガス腐食
性及び耐プラズマ性を発揮する静電チャックを提供す
る。 【構成】 基板上に絶縁層が形成された静電チャックで
あって、上記絶縁層は、その上層が非晶質なＡｌ酸化物
から構成されている。前記上層は、高周波マグネトロン
スパッタリング法により０．１０〜１０μｍの厚さで形
成されることが好ましく、前記絶縁層は、その下層がＡ
ｌ酸化物からなることが望ましく、該Ａｌ酸化物として
はＡｌまたはＡｌ合金の陽極酸化物を用いることが推奨
される。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体ウエハなどの被
吸着物を静電気力で吸着固定する半導体製造装置用静電
チャックに関し、詳細には被吸着物に対する吸着・脱離
特性に加えて、該静電チャックが使用される腐食環境下
における耐食性に優れた性能を発揮する静電チャックに
関するものである。
吸着物を静電気力で吸着固定する半導体製造装置用静電
チャックに関し、詳細には被吸着物に対する吸着・脱離
特性に加えて、該静電チャックが使用される腐食環境下
における耐食性に優れた性能を発揮する静電チャックに
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】静電チャックは、半導体を製造する過程
におけるプラズマエッチング，ＣＶＤ，イオンプレーテ
ィング，イオン注入などの処理を減圧雰囲気下で行う際
に、半導体ウエハを吸着固定する治具であり、基板上に
絶縁層（誘電層）を形成すると共に、電極を配設するこ
とにより構成されていることが一般的である。
におけるプラズマエッチング，ＣＶＤ，イオンプレーテ
ィング，イオン注入などの処理を減圧雰囲気下で行う際
に、半導体ウエハを吸着固定する治具であり、基板上に
絶縁層（誘電層）を形成すると共に、電極を配設するこ
とにより構成されていることが一般的である。
【０００３】上記絶縁層としては、誘電特性の観点から
セラミックスが用いられており、ＢａＴｉＯ3 やＣａＴ
ｉＯ3 等の強誘電材料が知られている。但し、上記強誘
電材料を単独で用いる場合には半導体ウエハとの機械的
摺動によりダストを発生させたり、絶縁層を構成するＴ
ｉやＢａ，Ｃａ等の金属元素が上記半導体ウエハに拡散
して汚染したりするなどの問題を有していた。
セラミックスが用いられており、ＢａＴｉＯ3 やＣａＴ
ｉＯ3 等の強誘電材料が知られている。但し、上記強誘
電材料を単独で用いる場合には半導体ウエハとの機械的
摺動によりダストを発生させたり、絶縁層を構成するＴ
ｉやＢａ，Ｃａ等の金属元素が上記半導体ウエハに拡散
して汚染したりするなどの問題を有していた。
【０００４】そこで、特開平４−３６７２４７号公報に
は、上記強誘電材料からなる絶縁層を下層として、その
表面にＡｌ，Ｓｉの酸化物，窒化物またはこれらの複合
化合物を被覆して上層とする静電チャックが提案されて
いる。該静電チャックを用いれば、下層に含有される金
属元素が半導体ウエハを汚染するという問題を解決する
ことは可能である。しかしながら、静電チャックが使用
される真空チャンバ内は、以下の様な厳しい腐食環境下
にあり、上記静電チャックでは耐食性が不十分であると
いう問題が指摘されていた。
は、上記強誘電材料からなる絶縁層を下層として、その
表面にＡｌ，Ｓｉの酸化物，窒化物またはこれらの複合
化合物を被覆して上層とする静電チャックが提案されて
いる。該静電チャックを用いれば、下層に含有される金
属元素が半導体ウエハを汚染するという問題を解決する
ことは可能である。しかしながら、静電チャックが使用
される真空チャンバ内は、以下の様な厳しい腐食環境下
にあり、上記静電チャックでは耐食性が不十分であると
いう問題が指摘されていた。
【０００５】即ち、半導体の製造工程において用いられ
る真空チャンバ内には、種々の腐食性ガスが導入され
る。例えば、ＣＶＤでは、反応ガスとしてSiCl4,SiH2Cl
2,PCl3,BCl3 などが用いられ、ドライエッチングの場合
には、エッチングガスとしてハロゲンを含むHCl,Cl2,CF
4,C2F6などが用いられており、更にＰＶＤにおいても真
空チャンバ内のクリーニングガスとしてNF3 やO2含有ガ
スなど、腐食性を有するガスが真空チャンバ内に導入さ
れるのである。従って上記真空チャンバ内に搭載される
静電チャックには、上記の腐食性を有するガスに対する
耐食性（以下、耐ガス腐食性という）が必要である。更
に、製造プロセスの中では、上記腐食性ガスのみでなく
Ｆ系やＣｌ系などのプラズマが形成されることから、プ
ラズマに対する耐食性（以下、耐プラズマ性という）も
必要であり、耐プラズマ性が十分でない場合には、使用
中に材料損傷に起因するパーティクルが発生し、半導体
の製造に不具合を生じる。
る真空チャンバ内には、種々の腐食性ガスが導入され
る。例えば、ＣＶＤでは、反応ガスとしてSiCl4,SiH2Cl
2,PCl3,BCl3 などが用いられ、ドライエッチングの場合
には、エッチングガスとしてハロゲンを含むHCl,Cl2,CF
4,C2F6などが用いられており、更にＰＶＤにおいても真
空チャンバ内のクリーニングガスとしてNF3 やO2含有ガ
スなど、腐食性を有するガスが真空チャンバ内に導入さ
れるのである。従って上記真空チャンバ内に搭載される
静電チャックには、上記の腐食性を有するガスに対する
耐食性（以下、耐ガス腐食性という）が必要である。更
に、製造プロセスの中では、上記腐食性ガスのみでなく
Ｆ系やＣｌ系などのプラズマが形成されることから、プ
ラズマに対する耐食性（以下、耐プラズマ性という）も
必要であり、耐プラズマ性が十分でない場合には、使用
中に材料損傷に起因するパーティクルが発生し、半導体
の製造に不具合を生じる。
【０００６】前記静電チャックをはじめ、これまでに開
発されてきた静電チャック（例えば、特公昭６０−５９
１０４号，特開平５−２４３３６７号）は、いずれも耐
ガス腐食性及び耐プラズマ性が不充分であり、長時間の
使用に堪えることができなかった。
発されてきた静電チャック（例えば、特公昭６０−５９
１０４号，特開平５−２４３３６７号）は、いずれも耐
ガス腐食性及び耐プラズマ性が不充分であり、長時間の
使用に堪えることができなかった。
【０００７】そこで、静電チャックに機能上要求される
吸着・脱離特性を備えた上で、半導体ウエハを汚染する
ことがなく、しかも耐ガス腐食性及び耐プラズマ性に優
れた静電チャックの開発が要望されている。
吸着・脱離特性を備えた上で、半導体ウエハを汚染する
ことがなく、しかも耐ガス腐食性及び耐プラズマ性に優
れた静電チャックの開発が要望されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に着
目してなされたものであって、半導体ウエハと接触して
も構成金属元素による汚染が発生することがなく、しか
も優れた耐ガス腐食性及び耐プラズマ性を発揮する静電
チャックを提供しようとするものである。
目してなされたものであって、半導体ウエハと接触して
も構成金属元素による汚染が発生することがなく、しか
も優れた耐ガス腐食性及び耐プラズマ性を発揮する静電
チャックを提供しようとするものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成した本発
明の半導体製造装置用静電チャックとは、基板上に絶縁
層が形成された静電チャックであって、上記絶縁層は、
その上層が非晶質なＡｌ酸化物から構成されたものであ
ることを要旨とするものである。前記上層は、高周波マ
グネトロンスパッタリング法により０．１０〜１０μｍ
の厚さで形成されることが好ましく、前記絶縁層は、そ
の下層がＡｌ酸化物からなることが望ましく、該Ａｌ酸
化物としてはＡｌまたはＡｌ合金の陽極酸化物を用いる
ことが推奨される。
明の半導体製造装置用静電チャックとは、基板上に絶縁
層が形成された静電チャックであって、上記絶縁層は、
その上層が非晶質なＡｌ酸化物から構成されたものであ
ることを要旨とするものである。前記上層は、高周波マ
グネトロンスパッタリング法により０．１０〜１０μｍ
の厚さで形成されることが好ましく、前記絶縁層は、そ
の下層がＡｌ酸化物からなることが望ましく、該Ａｌ酸
化物としてはＡｌまたはＡｌ合金の陽極酸化物を用いる
ことが推奨される。
【００１０】
【作用】本発明者らは、半導体製造装置用静電チャック
の絶縁層（誘電層）としてＡｌ酸化物に着目し研究を重
ねた結果、Ａｌ酸化物の結晶状態が耐ガス腐食性及び耐
プラズマ性に及ぼす影響が非常に大きく、上記絶縁層の
少なくとも上層を非晶質のＡｌ酸化物で構成することに
より、静電チャックとしての十分な吸着・脱離性能を保
持したままで、腐食性のガスやプラズマに対して非常に
優れた耐食性を発揮することを見出した。
の絶縁層（誘電層）としてＡｌ酸化物に着目し研究を重
ねた結果、Ａｌ酸化物の結晶状態が耐ガス腐食性及び耐
プラズマ性に及ぼす影響が非常に大きく、上記絶縁層の
少なくとも上層を非晶質のＡｌ酸化物で構成することに
より、静電チャックとしての十分な吸着・脱離性能を保
持したままで、腐食性のガスやプラズマに対して非常に
優れた耐食性を発揮することを見出した。
【００１１】本発明において非晶質とは、Ｘ線回折測定
による回折スペクトルのピークがブロードであり、結晶
質と同定される鋭いピークが検出されない状態を言い、
具体的には上記回折スペクトルおいて、半値幅で５°以
下のピークを有しない状態であり、半値幅で８°以下の
ピークを有しないことが好ましい。
による回折スペクトルのピークがブロードであり、結晶
質と同定される鋭いピークが検出されない状態を言い、
具体的には上記回折スペクトルおいて、半値幅で５°以
下のピークを有しない状態であり、半値幅で８°以下の
ピークを有しないことが好ましい。
【００１２】絶縁層の上層を構成する非晶質なＡｌ酸化
物の厚さは、十分な耐食性を発揮する上で、０．１０μ
ｍ以上とすることが好ましく、０．５μｍ以上であれば
より好ましい。但し、その厚さが１０μｍを超えると、
内部応力が大きくなり被覆層の割れや剥離を引き起こす
ことがあるので１０μｍ以下とすることが好ましく、５
μｍ以下であればより好ましい。
物の厚さは、十分な耐食性を発揮する上で、０．１０μ
ｍ以上とすることが好ましく、０．５μｍ以上であれば
より好ましい。但し、その厚さが１０μｍを超えると、
内部応力が大きくなり被覆層の割れや剥離を引き起こす
ことがあるので１０μｍ以下とすることが好ましく、５
μｍ以下であればより好ましい。
【００１３】本発明の静電チャックにおいて、絶縁層の
上層を構成するＡｌ酸化物を非晶質にする方法として
は、高周波マグネトロンスパッタリング法が好適な皮膜
形成方法として挙げられる。尚、通常の高周波スパッタ
リング法やイオンビーム蒸着法を用いても非晶質なＡｌ
酸化物を絶縁層として形成することは可能であるが、高
周波マグネトロンスパッタリング法を採用することによ
り、耐プラズマ性や内部応力の観点から特に優れた特性
を有する非晶質Ａｌ酸化物を形成することが可能であ
る。高周波マグネトロンスパッタリング法における製造
条件については、以下の範囲内に設定することが推奨さ
れる。
上層を構成するＡｌ酸化物を非晶質にする方法として
は、高周波マグネトロンスパッタリング法が好適な皮膜
形成方法として挙げられる。尚、通常の高周波スパッタ
リング法やイオンビーム蒸着法を用いても非晶質なＡｌ
酸化物を絶縁層として形成することは可能であるが、高
周波マグネトロンスパッタリング法を採用することによ
り、耐プラズマ性や内部応力の観点から特に優れた特性
を有する非晶質Ａｌ酸化物を形成することが可能であ
る。高周波マグネトロンスパッタリング法における製造
条件については、以下の範囲内に設定することが推奨さ
れる。
【００１４】(1) Ａｒ分圧 金属元素などのスパッタリングを行う際には、２ｍＴｏ
ｒｒ程度のＡｒ分圧を採用することもあるが、Ａｌ2 Ｏ
3 をターゲットとして非晶質なＡｌ酸化物を静電チャッ
ク表面に形成する場合では、Ａｒ分圧を３〜３０ｍＴｏ
ｒｒとすることが好ましく、５〜１５ｍＴｏｒｒの範囲
がより好ましい。
ｒｒ程度のＡｒ分圧を採用することもあるが、Ａｌ2 Ｏ
3 をターゲットとして非晶質なＡｌ酸化物を静電チャッ
ク表面に形成する場合では、Ａｒ分圧を３〜３０ｍＴｏ
ｒｒとすることが好ましく、５〜１５ｍＴｏｒｒの範囲
がより好ましい。
【００１５】また、Ａｌ2 Ｏ3 をスパッタリングする場
合には、Ａｒに加えて数％のＯ2 を含有させることが一
般的であるが、耐プラズマ性に優れた非晶質Ａｌ酸化物
を形成するにはむしろＯ2 を含有させないことが好まし
く、しかも皮膜表面にピンホールが形成することを防ぐ
観点からもＯ2 を含有させずにスパッタリングを行うこ
とが好ましい。
合には、Ａｒに加えて数％のＯ2 を含有させることが一
般的であるが、耐プラズマ性に優れた非晶質Ａｌ酸化物
を形成するにはむしろＯ2 を含有させないことが好まし
く、しかも皮膜表面にピンホールが形成することを防ぐ
観点からもＯ2 を含有させずにスパッタリングを行うこ
とが好ましい。
【００１６】(2) 基材温度 基材温度は低い程、非晶質なＡｌ酸化物を均一かつ緻密
に形成し易い。基材温度が１５０℃を超えると結晶質と
なり易いので、５〜１５０℃の温度範囲が好ましく、５
〜８０℃であればより好ましく、さらに望ましい温度範
囲は５〜５０℃である。
に形成し易い。基材温度が１５０℃を超えると結晶質と
なり易いので、５〜１５０℃の温度範囲が好ましく、５
〜８０℃であればより好ましく、さらに望ましい温度範
囲は５〜５０℃である。
【００１７】(3) 出力（ＲＦ Ｐｏｗｅｒ） 出力は、スパッタリングにおける成膜速度を支配する要
因である。非晶質なＡｌ酸化物を均一且つ緻密に形成す
るには、成膜速度が大きい方が好ましく、出力は３．５
Ｗ／ｃｍ2 以上が好ましく、６Ｗ／ｃｍ2 以上がより好
ましく、９Ｗ／ｃｍ2 以上であればより一層好ましい。 (4) 磁場 マグネトロンスパッタリングを行うにあたっては、フェ
ライト系の磁石を用いて磁場を形成する方法を採用すれ
ばよい。
因である。非晶質なＡｌ酸化物を均一且つ緻密に形成す
るには、成膜速度が大きい方が好ましく、出力は３．５
Ｗ／ｃｍ2 以上が好ましく、６Ｗ／ｃｍ2 以上がより好
ましく、９Ｗ／ｃｍ2 以上であればより一層好ましい。 (4) 磁場 マグネトロンスパッタリングを行うにあたっては、フェ
ライト系の磁石を用いて磁場を形成する方法を採用すれ
ばよい。
【００１８】本発明の静電チャックにおいては、少なく
とも絶縁層の上層を非晶質なＡｌ酸化物で構成すればよ
く、絶縁層の下層を限定するものではない。例えば、Ｂ
ａＴｉＯ3 やＣａＴｉＯ3 などの公知の強誘電性セラミ
ックスを用いてもよいが、下層にＡｌ酸化物を用いるこ
とによって、以下の〜に示す様な優れた効果を発揮
する。
とも絶縁層の上層を非晶質なＡｌ酸化物で構成すればよ
く、絶縁層の下層を限定するものではない。例えば、Ｂ
ａＴｉＯ3 やＣａＴｉＯ3 などの公知の強誘電性セラミ
ックスを用いてもよいが、下層にＡｌ酸化物を用いるこ
とによって、以下の〜に示す様な優れた効果を発揮
する。
【００１９】 絶縁層の上層と下層にＡｌ酸化物とい
う同系の材料を用いることで、熱膨張率や体積変化抵抗
などの差異によって生ずる割れや剥離を防止でき、特に
温度変化が繰り返される環境下における耐久性（以下、
耐熱サイクル性という）の向上を図ることができる。
う同系の材料を用いることで、熱膨張率や体積変化抵抗
などの差異によって生ずる割れや剥離を防止でき、特に
温度変化が繰り返される環境下における耐久性（以下、
耐熱サイクル性という）の向上を図ることができる。
【００２０】 また、異種材料を積層して絶縁層とす
る従来の静電チャック（例えば、特開平４−１４６６３
９号や特開平４−３６７２４７号など）では、材料物性
に起因する残留吸着力（印加する電圧を切っても絶縁層
表面に残る電荷により生ずる吸着力）の発生が問題とな
る場合があり、上記残留吸着力が大きいとウエハの脱離
に必要以上の時間を要し、プロセス制御に支障をきたす
ことがあった。本発明の静電チャックでは、下層をＡｌ
酸化物とし、その上に非晶質なＡｌ酸化物を被覆して同
系のＡｌ酸化物を積層することにより、上記残留吸着力
を低減することも可能となった。
る従来の静電チャック（例えば、特開平４−１４６６３
９号や特開平４−３６７２４７号など）では、材料物性
に起因する残留吸着力（印加する電圧を切っても絶縁層
表面に残る電荷により生ずる吸着力）の発生が問題とな
る場合があり、上記残留吸着力が大きいとウエハの脱離
に必要以上の時間を要し、プロセス制御に支障をきたす
ことがあった。本発明の静電チャックでは、下層をＡｌ
酸化物とし、その上に非晶質なＡｌ酸化物を被覆して同
系のＡｌ酸化物を積層することにより、上記残留吸着力
を低減することも可能となった。
【００２１】 さらに上層に非晶質のＡｌ酸化物を採
用すると共に、下層の絶縁層に各種のＡｌ酸化物を用い
ることにより、静電チャックに要求されている耐電圧
（絶縁破壊電圧）に応じて異なる耐電圧を有する絶縁層
（誘電層）を形成することができる。
用すると共に、下層の絶縁層に各種のＡｌ酸化物を用い
ることにより、静電チャックに要求されている耐電圧
（絶縁破壊電圧）に応じて異なる耐電圧を有する絶縁層
（誘電層）を形成することができる。
【００２２】下層の絶縁層となるＡｌ酸化物は、Ａｌ酸
化物の焼結体、ＡｌまたはＡｌ合金の陽極酸化処理によ
って得られたＡｌ陽極酸化物、各種のＰＶＤやＣＶＤに
よって形成されたＡｌ酸化物皮膜など誘電体として作用
するものであれば、結晶性または非結晶性を問わず採用
することができる。
化物の焼結体、ＡｌまたはＡｌ合金の陽極酸化処理によ
って得られたＡｌ陽極酸化物、各種のＰＶＤやＣＶＤに
よって形成されたＡｌ酸化物皮膜など誘電体として作用
するものであれば、結晶性または非結晶性を問わず採用
することができる。
【００２３】例えばＡｌ酸化物の焼結体を下層に用いる
場合では、その厚さは６０〜６００μｍが望ましく、１
００〜４００μｍであればより望ましい。耐電圧につい
ては１ｋＶ以上で使用することが可能であり、上記焼結
体の厚さが１００μｍ以上であれば３ｋＶ以上の耐電圧
で使用することができる。尚、下層に用いる上記Ａｌ酸
化物焼結体は、Ａｌ酸化物の純度が低くなると、上層と
の熱膨張率などの違いにより割れや剥離等を生じること
があるので、Ａｌ酸化物の純度を９９％以上とすること
が好ましく、９９．５％以上であるとより好ましい。
場合では、その厚さは６０〜６００μｍが望ましく、１
００〜４００μｍであればより望ましい。耐電圧につい
ては１ｋＶ以上で使用することが可能であり、上記焼結
体の厚さが１００μｍ以上であれば３ｋＶ以上の耐電圧
で使用することができる。尚、下層に用いる上記Ａｌ酸
化物焼結体は、Ａｌ酸化物の純度が低くなると、上層と
の熱膨張率などの違いにより割れや剥離等を生じること
があるので、Ａｌ酸化物の純度を９９％以上とすること
が好ましく、９９．５％以上であるとより好ましい。
【００２４】Ａｌ陽極酸化物を下層に用いる場合では、
その厚さは１〜５０μｍが好ましく、３〜３０μｍであ
ればより好ましい。耐電圧は、２ｋＶ未満で使用するこ
とが望ましいが、陽極酸化処理を施すＡｌ合金基材の組
成にも影響されるものであり、例えば＃６０００系Ａｌ
合金を基材に採用する場合には、耐電圧は１ｋＶ未満で
使用することが望ましい。
その厚さは１〜５０μｍが好ましく、３〜３０μｍであ
ればより好ましい。耐電圧は、２ｋＶ未満で使用するこ
とが望ましいが、陽極酸化処理を施すＡｌ合金基材の組
成にも影響されるものであり、例えば＃６０００系Ａｌ
合金を基材に採用する場合には、耐電圧は１ｋＶ未満で
使用することが望ましい。
【００２５】上記Ａｌ陽極酸化物は、公知の方法により
形成すればよいが、本発明者らは陽極酸化皮膜の内部構
造や材質または陽極酸化処理方法等を制御することによ
って、耐ガス腐食性及び耐プラズマ性が著しく向上する
ことを見出し、先に出願を済ませている（特願平６−２
８２３１３号）。例えばポーラス層とバリア層を有する
陽極酸化皮膜を形成する場合には、ポーラス層のポア径
を表面側で小さく、基材側で大きく形成することが有効
である。表面側のポア径を小さくすることにより耐プラ
ズマ性の向上に有効であり、基材側のポア径を大きくす
ることによりバリア層を厚く形成でき耐ガス腐食性の向
上に効果的である。さらに上記ポア径を変化させるにあ
たっては、非連続的にポア径を変化させて多層構造とし
たり、或いは連続的にポア径を変化させて傾斜構造を有
する様に構成してもよい。この様に内部構造を制御する
ことにより、優れた耐ガス腐食性及び耐プラズマ性を発
揮させることができ、しかも陽極酸化皮膜内部で種々の
要因によって発生する応力や体積変化を緩和することが
でき、耐熱サイクル性の向上も図ることが可能である。
形成すればよいが、本発明者らは陽極酸化皮膜の内部構
造や材質または陽極酸化処理方法等を制御することによ
って、耐ガス腐食性及び耐プラズマ性が著しく向上する
ことを見出し、先に出願を済ませている（特願平６−２
８２３１３号）。例えばポーラス層とバリア層を有する
陽極酸化皮膜を形成する場合には、ポーラス層のポア径
を表面側で小さく、基材側で大きく形成することが有効
である。表面側のポア径を小さくすることにより耐プラ
ズマ性の向上に有効であり、基材側のポア径を大きくす
ることによりバリア層を厚く形成でき耐ガス腐食性の向
上に効果的である。さらに上記ポア径を変化させるにあ
たっては、非連続的にポア径を変化させて多層構造とし
たり、或いは連続的にポア径を変化させて傾斜構造を有
する様に構成してもよい。この様に内部構造を制御する
ことにより、優れた耐ガス腐食性及び耐プラズマ性を発
揮させることができ、しかも陽極酸化皮膜内部で種々の
要因によって発生する応力や体積変化を緩和することが
でき、耐熱サイクル性の向上も図ることが可能である。
【００２６】従って、上記の様に陽極酸化物の内部構造
などを制御することにより優れた耐ガス腐食性及び耐プ
ラズマ性を付与した絶縁層を下層として、これに非晶質
なＡｌ酸化物を上層として積層すれば、一段と優れた優
れた耐食性を発揮する静電チャックを得ることができ
る。
などを制御することにより優れた耐ガス腐食性及び耐プ
ラズマ性を付与した絶縁層を下層として、これに非晶質
なＡｌ酸化物を上層として積層すれば、一段と優れた優
れた耐食性を発揮する静電チャックを得ることができ
る。
【００２７】以下本発明を実施例によって更に詳細に説
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
明するが、下記実施例は本発明を限定する性質のもので
はなく、前・後記の趣旨に徴して設計変更することはい
ずれも本発明の技術的範囲に含まれるものである。
【００２８】
【実施例】実施例１ 高周波マグネトロンスパッタリングにて、ＳｉＯ2 の基
板上に２μｍの厚さでＡｌ酸化物皮膜を形成した。製造
条件において、Ａｒ分圧は５ｍＴｏｒｒ，ＲＦ出力は１
４Ｗ／ｃｍ2 として、基板温度を１０〜３００℃の範囲
で変更することにより、結晶性が異なる種々の試験片を
用意し、Ｘ線回折スペクトルにおけるピークの半値幅の
最小値を測定すると共に、４８５℃、ＲＦ出力２５０Ｗ
でのＮＦ 3 プラズマ照射試験を延べ４５０分行い、試験
後の損傷面積を調べて以下の様に評価した。結果は図１
に示す。
板上に２μｍの厚さでＡｌ酸化物皮膜を形成した。製造
条件において、Ａｒ分圧は５ｍＴｏｒｒ，ＲＦ出力は１
４Ｗ／ｃｍ2 として、基板温度を１０〜３００℃の範囲
で変更することにより、結晶性が異なる種々の試験片を
用意し、Ｘ線回折スペクトルにおけるピークの半値幅の
最小値を測定すると共に、４８５℃、ＲＦ出力２５０Ｗ
でのＮＦ 3 プラズマ照射試験を延べ４５０分行い、試験
後の損傷面積を調べて以下の様に評価した。結果は図１
に示す。
【００２９】図１の結果から、Ｘ線回折スペクトルにお
けるピークの半値幅の最小値が５°以上であれば優れた
耐プラズマ性が得られ、特に半値幅の最小値が８°以上
であれば、非常に優れた耐プラズマ性が得られることが
分かる。尚、上記半値幅の最小値が５°以上である非晶
質なＡｌ酸化物のＸ線回折スペクトルのチャートを図２
に代表例として示す。また図３には、上記半値幅の最小
値が５°未満である結晶質なＡｌ酸化物のＸ線回折スペ
クトルを示す。
けるピークの半値幅の最小値が５°以上であれば優れた
耐プラズマ性が得られ、特に半値幅の最小値が８°以上
であれば、非常に優れた耐プラズマ性が得られることが
分かる。尚、上記半値幅の最小値が５°以上である非晶
質なＡｌ酸化物のＸ線回折スペクトルのチャートを図２
に代表例として示す。また図３には、上記半値幅の最小
値が５°未満である結晶質なＡｌ酸化物のＸ線回折スペ
クトルを示す。
【００３０】実施例２ 非晶質なＡｌ酸化物の膜厚と耐プラズマ性の関係を調べ
ることを目的として、高周波マグネトロンスパッタリン
グにより、Ｘ線回折による半値幅で８°以下のピークが
ない非晶質なＡｌ酸化物をＳｉＯ2 基板上に形成し、実
施例１と同様にして、耐プラズマ性を調べた。結果は表
１に示す。
ることを目的として、高周波マグネトロンスパッタリン
グにより、Ｘ線回折による半値幅で８°以下のピークが
ない非晶質なＡｌ酸化物をＳｉＯ2 基板上に形成し、実
施例１と同様にして、耐プラズマ性を調べた。結果は表
１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】非晶質なＡｌ酸化物の膜厚が０．１〜１０
μｍの範囲にある試験片（Ｎｏ．２〜５）は良好な耐プ
ラズマ性を示し、特に膜厚が０．５〜５μｍの範囲にあ
る試験片（Ｎｏ．３，４）は、非常に優れた耐プラズマ
性を示した。膜厚が薄過ぎる試験片Ｎｏ．１は耐プラズ
マ性が十分ではなく、膜厚が厚過ぎる試験片Ｎｏ．６で
はＡｌ酸化物皮膜に割れが発生した。
μｍの範囲にある試験片（Ｎｏ．２〜５）は良好な耐プ
ラズマ性を示し、特に膜厚が０．５〜５μｍの範囲にあ
る試験片（Ｎｏ．３，４）は、非常に優れた耐プラズマ
性を示した。膜厚が薄過ぎる試験片Ｎｏ．１は耐プラズ
マ性が十分ではなく、膜厚が厚過ぎる試験片Ｎｏ．６で
はＡｌ酸化物皮膜に割れが発生した。
【００３３】実施例３ 高周波マグネトロンスパッタリング法，高周波スパッタ
リング法，イオンビーム蒸着法の３種類の方法により、
５μｍのＡｌ酸化物皮膜を基板上に形成した試験片を用
意し、皮膜内部に残留する圧縮応力を測定すると共に、
耐プラズマ性を調べた。プラズマ照射試験は、プラズマ
照射前後に５０〜４００℃の熱サイクルを加えたこと以
外は実施例１と同様にして行い、実施例１と同じ基準に
従い耐プラズマ性を評価した。結果は表２に示す。
リング法，イオンビーム蒸着法の３種類の方法により、
５μｍのＡｌ酸化物皮膜を基板上に形成した試験片を用
意し、皮膜内部に残留する圧縮応力を測定すると共に、
耐プラズマ性を調べた。プラズマ照射試験は、プラズマ
照射前後に５０〜４００℃の熱サイクルを加えたこと以
外は実施例１と同様にして行い、実施例１と同じ基準に
従い耐プラズマ性を評価した。結果は表２に示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】イオンビーム蒸着法によりＡｌ酸化物皮膜
を形成した試験片Ｎｏ．１は、耐プラズマ性が十分でな
く、通常の高周波スパッタリング法によりＡｌ酸化物を
形成した試験片Ｎｏ．２であっても、前記プラズマ照射
試験に対する耐プラズマ性は不充分であった。これに対
して高周波マグネトロンスパッタリング法によりＡｌ酸
化物皮膜を形成した試験片Ｎｏ．３は、優れた耐プラズ
マ性を示した。皮膜内部の圧縮応力を比較しても試験片
Ｎｏ．３は、他の形成方法による試験片Ｎｏ．１，２よ
り一桁以上小さい値を示しており、割れや剥離の可能性
が低いことが分かる。
を形成した試験片Ｎｏ．１は、耐プラズマ性が十分でな
く、通常の高周波スパッタリング法によりＡｌ酸化物を
形成した試験片Ｎｏ．２であっても、前記プラズマ照射
試験に対する耐プラズマ性は不充分であった。これに対
して高周波マグネトロンスパッタリング法によりＡｌ酸
化物皮膜を形成した試験片Ｎｏ．３は、優れた耐プラズ
マ性を示した。皮膜内部の圧縮応力を比較しても試験片
Ｎｏ．３は、他の形成方法による試験片Ｎｏ．１，２よ
り一桁以上小さい値を示しており、割れや剥離の可能性
が低いことが分かる。
【００３６】次に示す実施例４〜７で用いる静電チャッ
クについては、いずれの場合も任意の電圧を印加して吸
着力を測定し、１００ｇ／ｃｍ2 以上であることを予め
確認した上で、以下の性能を評価した。
クについては、いずれの場合も任意の電圧を印加して吸
着力を測定し、１００ｇ／ｃｍ2 以上であることを予め
確認した上で、以下の性能を評価した。
【００３７】実施例４ 表２に示す構成の静電チャックを用いて、８０ｇ／ｃｍ
2 の吸着力で半導体ウエハを吸着させた後の半導体ウエ
ハの汚染状態をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザー）
により測定した。 ＥＰＭＡ測定結果：○ Ｔｉ，Ｃａ，Ｂａの検出なし × Ｔｉ，Ｃａ，Ｂａの検出あり
2 の吸着力で半導体ウエハを吸着させた後の半導体ウエ
ハの汚染状態をＥＰＭＡ（Ｘ線マイクロアナライザー）
により測定した。 ＥＰＭＡ測定結果：○ Ｔｉ，Ｃａ，Ｂａの検出なし × Ｔｉ，Ｃａ，Ｂａの検出あり
【００３８】
【表３】
【００３９】Ｎｏ．１〜４は本発明の実施例であり、半
導体ウエハの汚染は見られなかった。一方、従来例であ
るＮｏ．５〜８では、いずれも半導体ウエハに金属元素
の汚染が発生した。
導体ウエハの汚染は見られなかった。一方、従来例であ
るＮｏ．５〜８では、いずれも半導体ウエハに金属元素
の汚染が発生した。
【００４０】実施例５ 表４及び表５に示す種々の構成の静電チャックを用い
て、以下の方法によりプラズマ照射試験及びガス腐食試
験を行い、耐プラズマ性及び耐ガス腐食性を調べた。 ・プラズマ照射試験 静電チャックの絶縁層を直接塩素プラズマに暴露した。
プラズマへの暴露は低バイアス下にて行い、１５分間の
プラズマ照射を５分間隔で４回行った後、材料（絶縁
層）表面の損傷・腐食面積を測定して以下の様に評価し
た。
て、以下の方法によりプラズマ照射試験及びガス腐食試
験を行い、耐プラズマ性及び耐ガス腐食性を調べた。 ・プラズマ照射試験 静電チャックの絶縁層を直接塩素プラズマに暴露した。
プラズマへの暴露は低バイアス下にて行い、１５分間の
プラズマ照射を５分間隔で４回行った後、材料（絶縁
層）表面の損傷・腐食面積を測定して以下の様に評価し
た。
【００４１】・ガス腐食試験 ５％Ｃｌ2 −Ａｒ混合ガスにより、４００℃で２時間の
ガス腐食試験を行い、試験後の外観を調べて以下の基準
で評価した。 結果は表４及び表５に示す。
ガス腐食試験を行い、試験後の外観を調べて以下の基準
で評価した。 結果は表４及び表５に示す。
【００４２】
【表４】
【００４３】
【表５】
【００４４】表４及び表５の結果から明らかな様に、本
発明に係る条件を満足するＮｏ．１〜３，Ｎｏ．１４〜
２２は、優れた耐プラズマ性及び耐ガス腐食性を示し
た。一方、Ｎｏ．４〜１３，Ｎｏ．２３，Ｎｏ．２４
は、本発明に係る条件のいずれかを満足しない比較例で
あり、耐プラズマ性または耐ガス腐食性の少なくとも一
方が不充分である。
発明に係る条件を満足するＮｏ．１〜３，Ｎｏ．１４〜
２２は、優れた耐プラズマ性及び耐ガス腐食性を示し
た。一方、Ｎｏ．４〜１３，Ｎｏ．２３，Ｎｏ．２４
は、本発明に係る条件のいずれかを満足しない比較例で
あり、耐プラズマ性または耐ガス腐食性の少なくとも一
方が不充分である。
【００４５】実施例６ 表６に示す構成の静電チャックを用いて、下記の熱サイ
クル試験を行った。各試験片を５０℃から５５０℃まで
昇温速度５０℃／分で加熱し、５５０℃で１０分間保持
した後、冷却速度１５℃／分で冷却し、５０℃で１０分
間保持するという加熱／冷却サイクルを１０サイクル繰
り返すことにより熱サイクル試験を実施し、試験後の外
観から耐熱サイクル性を評価した。結果は表６に併記す
る。 耐熱サイクル性：○ Ａｌ酸化物皮膜にクラックの発生なし × Ａｌ酸化物皮膜にクラックの発生なし
クル試験を行った。各試験片を５０℃から５５０℃まで
昇温速度５０℃／分で加熱し、５５０℃で１０分間保持
した後、冷却速度１５℃／分で冷却し、５０℃で１０分
間保持するという加熱／冷却サイクルを１０サイクル繰
り返すことにより熱サイクル試験を実施し、試験後の外
観から耐熱サイクル性を評価した。結果は表６に併記す
る。 耐熱サイクル性：○ Ａｌ酸化物皮膜にクラックの発生なし × Ａｌ酸化物皮膜にクラックの発生なし
【００４６】
【表６】
【００４７】Ｎｏ．１，２は、上層及び下層が共にＡｌ
酸化物により構成されている本発明の実施例であり、優
れた熱サイクル性を示した。Ｎｏ．３は、Ｎｏ．２と同
様に下層がＡｌ酸化物焼結体により構成されているが、
Ａｌ酸化物の純度が低い焼結体であり、熱サイクル試験
によりクラックが発生した。Ｎｏ．４，５は下層がＡｌ
酸化物以外の酸化物からなる試験片であり、熱サイクル
試験後にクラックの発生が見られた。従って、優れた耐
熱サイクル性が要求される場合には、上層は非晶質Ａｌ
酸化物、下層は純度の高いＡｌ酸化物系材料で構成する
ことが望ましいことが分かる。
酸化物により構成されている本発明の実施例であり、優
れた熱サイクル性を示した。Ｎｏ．３は、Ｎｏ．２と同
様に下層がＡｌ酸化物焼結体により構成されているが、
Ａｌ酸化物の純度が低い焼結体であり、熱サイクル試験
によりクラックが発生した。Ｎｏ．４，５は下層がＡｌ
酸化物以外の酸化物からなる試験片であり、熱サイクル
試験後にクラックの発生が見られた。従って、優れた耐
熱サイクル性が要求される場合には、上層は非晶質Ａｌ
酸化物、下層は純度の高いＡｌ酸化物系材料で構成する
ことが望ましいことが分かる。
【００４８】実施例７ 表７に示す構成の静電チャックを用いて、吸着力１００
ｇ／ｃｍ2 を生ずる電圧を３分間印加した後、通電を停
止して３０秒後の吸着力を測定し、以下の様に評価し
た。結果は表７に併記する。 ○ ： １０ｇ／ｃｍ2 未満 △ ： １０ｇ／ｃｍ2 以上 ２０ｇ／ｃｍ2 未満 × ： ２０ｇ／ｃｍ2 以上
ｇ／ｃｍ2 を生ずる電圧を３分間印加した後、通電を停
止して３０秒後の吸着力を測定し、以下の様に評価し
た。結果は表７に併記する。 ○ ： １０ｇ／ｃｍ2 未満 △ ： １０ｇ／ｃｍ2 以上 ２０ｇ／ｃｍ2 未満 × ： ２０ｇ／ｃｍ2 以上
【００４９】
【表７】
【００５０】Ｎｏ．１，２は、上層が非晶質Ａｌ酸化物
であると共に下層がＡｌ酸化物により構成されている本
発明の実施例であり、残留吸着力が小さく脱着特性の点
でも優れていることが分かる。これに対して上層または
下層が上記の組合わせ以外の構成で試験片Ｎｏ．３〜６
では、Ｎｏ．１，２程には優れた脱着特性が得られない
ことが分かる。
であると共に下層がＡｌ酸化物により構成されている本
発明の実施例であり、残留吸着力が小さく脱着特性の点
でも優れていることが分かる。これに対して上層または
下層が上記の組合わせ以外の構成で試験片Ｎｏ．３〜６
では、Ｎｏ．１，２程には優れた脱着特性が得られない
ことが分かる。
【００５１】
【発明の効果】本発明は以上の様に構成されているの
で、半導体ウエハと接触しても構成金属元素による汚染
が発生することがなく、優れた耐ガス腐食性及び耐プラ
ズマ性を発揮する静電チャックが提供できることとなっ
た。さらに、表面層を非晶質Ａｌ酸化物とすると共に、
下層をＡｌ酸化物で構成すれば、耐ガス腐食性及び耐プ
ラズマ性に加えて、優れた耐熱サイクル性も得られ、し
かも残留吸着力を小さくして優れた脱着特性も得ること
ができる。
で、半導体ウエハと接触しても構成金属元素による汚染
が発生することがなく、優れた耐ガス腐食性及び耐プラ
ズマ性を発揮する静電チャックが提供できることとなっ
た。さらに、表面層を非晶質Ａｌ酸化物とすると共に、
下層をＡｌ酸化物で構成すれば、耐ガス腐食性及び耐プ
ラズマ性に加えて、優れた耐熱サイクル性も得られ、し
かも残留吸着力を小さくして優れた脱着特性も得ること
ができる。
【図１】Ａｌ酸化物の結晶性（Ｘ線回折スペクトルにお
けるピークの半値幅の最小値）と耐プラズマ性（損傷面
積）の関係を示すグラフである。
けるピークの半値幅の最小値）と耐プラズマ性（損傷面
積）の関係を示すグラフである。
【図２】非晶質なＡｌ酸化物のＸ線回折スペクトルであ
る。
る。
【図３】結晶質なＡｌ酸化物のＸ線回折スペクトルであ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金丸 守賀 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 野沢 俊久 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 西塚 哲也 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内 (72)発明者 大西 隆 兵庫県神戸市西区高塚台１丁目５番５号 株式会社神戸製鋼所神戸総合技術研究所内
Claims (5)
- 【請求項１】 基板上に絶縁層が形成された半導体製造
装置用静電チャックであって、上記絶縁層は、その上層
が非晶質なＡｌ酸化物から構成されたものであることを
特徴とする半導体製造装置用静電チャック。 - 【請求項２】 前記上層が高周波マグネトロンスパッタ
リング法により形成されてなる請求項１に記載の静電チ
ャック。 - 【請求項３】 前記上層の厚さが０．１０〜１０μｍで
ある請求項１または２に記載の静電チャック。 - 【請求項４】 前記絶縁層は、その下層がＡｌ酸化物か
らなる請求項１〜３のいずれかに記載の静電チャック。 - 【請求項５】 前記Ａｌ酸化物は、ＡｌまたはＡｌ合金
の陽極酸化物からなる請求項４に記載の静電チャック。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8724495A JPH08288376A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 半導体製造装置用静電チャック |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8724495A JPH08288376A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 半導体製造装置用静電チャック |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288376A true JPH08288376A (ja) | 1996-11-01 |
Family
ID=13909400
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8724495A Withdrawn JPH08288376A (ja) | 1995-04-12 | 1995-04-12 | 半導体製造装置用静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08288376A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444304B1 (en) * | 1998-10-09 | 2002-09-03 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Anodic oxide layer and ceramic coating for aluminum alloy excellent in resistance to gas and plasma corrosion |
| JP2004259805A (ja) * | 2003-02-25 | 2004-09-16 | Kyocera Corp | 静電チャック |
| JP2005057234A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-03-03 | Kyocera Corp | 静電チャック |
| JP2005150370A (ja) * | 2003-11-14 | 2005-06-09 | Kyocera Corp | 静電チャック |
| JP2005340442A (ja) * | 2004-05-26 | 2005-12-08 | Kyocera Corp | 静電チャック及びその製造方法 |
| JP2007016272A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ge Speciality Materials Japan Kk | 基板上に被覆形成される保護膜及びその製造方法 |
| CN100346463C (zh) * | 2004-03-24 | 2007-10-31 | 京瓷株式会社 | 晶片支撑部件 |
| US7312974B2 (en) * | 2003-05-26 | 2007-12-25 | Kyocera Corporation | Electrostatic chuck |
| JP2008153701A (ja) * | 2008-03-10 | 2008-07-03 | Kyocera Corp | 静電チャック |
| JP5382677B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2014-01-08 | 国立大学法人東北大学 | 金属部材の保護膜構造及び保護膜構造を用いた金属部品並びに保護膜構造を用いた半導体又は平板ディスプレイ製造装置 |
| WO2015116930A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Diffusion resistant electrostatic clamp |
| CN107706076A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-02-16 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善cmos图像传感器刻蚀腔体金属污染的方法 |
-
1995
- 1995-04-12 JP JP8724495A patent/JPH08288376A/ja not_active Withdrawn
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6444304B1 (en) * | 1998-10-09 | 2002-09-03 | Kabushiki Kaisha Kobe Seiko Sho (Kobe Steel, Ltd.) | Anodic oxide layer and ceramic coating for aluminum alloy excellent in resistance to gas and plasma corrosion |
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| JP2005057234A (ja) * | 2003-07-24 | 2005-03-03 | Kyocera Corp | 静電チャック |
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| JP5382677B2 (ja) * | 2005-06-17 | 2014-01-08 | 国立大学法人東北大学 | 金属部材の保護膜構造及び保護膜構造を用いた金属部品並びに保護膜構造を用いた半導体又は平板ディスプレイ製造装置 |
| JP2007016272A (ja) * | 2005-07-06 | 2007-01-25 | Ge Speciality Materials Japan Kk | 基板上に被覆形成される保護膜及びその製造方法 |
| JP2008153701A (ja) * | 2008-03-10 | 2008-07-03 | Kyocera Corp | 静電チャック |
| WO2015116930A1 (en) * | 2014-01-30 | 2015-08-06 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Diffusion resistant electrostatic clamp |
| CN106233451A (zh) * | 2014-01-30 | 2016-12-14 | 瓦里安半导体设备公司 | 抗扩散静电夹 |
| JP2017509147A (ja) * | 2014-01-30 | 2017-03-30 | ヴァリアン セミコンダクター イクイップメント アソシエイツ インコーポレイテッド | 耐拡散性静電クランプ |
| US9644269B2 (en) | 2014-01-30 | 2017-05-09 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc | Diffusion resistant electrostatic clamp |
| US10385454B2 (en) | 2014-01-30 | 2019-08-20 | Varian Semiconductor Equipment Associates, Inc. | Diffusion resistant electrostatic clamp |
| TWI697070B (zh) * | 2014-01-30 | 2020-06-21 | 美商瓦里安半導體設備公司 | 製造靜電夾的方法、靜電夾及靜電夾系統 |
| CN107706076A (zh) * | 2017-08-16 | 2018-02-16 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善cmos图像传感器刻蚀腔体金属污染的方法 |
| CN107706076B (zh) * | 2017-08-16 | 2019-04-12 | 上海华力微电子有限公司 | 一种改善cmos图像传感器刻蚀腔体金属污染的方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
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