TWI296431B - Electrostatic chuck and method of manufacturing electrostatic chuck - Google Patents

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TWI296431B
TWI296431B TW095110043A TW95110043A TWI296431B TW I296431 B TWI296431 B TW I296431B TW 095110043 A TW095110043 A TW 095110043A TW 95110043 A TW95110043 A TW 95110043A TW I296431 B TWI296431 B TW I296431B
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Matsuda Hiroto
Nobori Kazuhiro
Imai Yasuyoshi
Kawajiri Tetsuya
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Ngk Insulators Ltd
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    • A01G18/40—Cultivation of spawn

Description

1296431 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於靜電夾頭及其製造方法。 【先前技術】 以往，在半導體製造製程或液晶製造製程中，使用吸 著半導體基板或玻璃基板等來保持之靜電夾頭。靜電夹 頭’有利用庫倫力來吸者基板者，與利用強生拉貝克力來 鲁吸著基板者。庫倫力，係載置於靜電夾頭之介電體層表面 的基板與靜電夾頭之電極之間所發生的靜電吸著力。在利 用庫倫力來吸著之靜電夾頭，為使基板之脫離特性良好， 在使用溫度範圍中之高體積電阻率為必要。 一般而言在常溫顯示高電阻率，使用價廉之氧化鋁等 (例如，參照專利文獻1) 【專利文獻1】曰本專利特開平9 —2836〇7號公報 _【發明内容】 【發明所欲解決之課題】 、然而，近年來，在半導體製造裝置所使用之靜電夾頭， 也逐漸有暴露於咼溫環境之傾向。例如，纟裝置等中 基：的加熱裝置或蝕刻裝置或在PVD裝置中由於高電聚化 所造成之對於基板的高放熱環境，係作為新構成材料之成 膜或姓刻等目的而逐漸被實行。伴隨此，對於靜電夹頭也 逐漸要求均熱性提升或使基板之熱有效率地放出之高熱傳
7066-7549-PF 5 1296431 % 導。 氧化銘之熱傳導率，低到只有30W/mk以下。由於此， 靜電夾頭，若在基體材料使用氧化鋁，則有基板之放熱性 低之課題。 因此，本發明，係對於在高溫環境下利用庫倫力之靜 電夾頭，以提供具有高體積電阻且高熱傳導之靜電夾頭及 其製造方法為目的。 【用以解決課題之手段】
本發明之靜電夾頭，以包括：熱傳導率較介電層高之 陶瓷基體、形成於基體上，在100t之體積電阻率為 Ω .cm以上之與基體主成分相同之陶瓷介電體層、與使靜 電吸著力發生之電極為特徵1由如此之靜電夾頭，利用 熱傳導率較介電體層還高之陶竟作為基體，藉由利用_ 。。之體積電阻率為lxl〜cm以上，且與基體之主成分 相同，陶兗作為介電體層’可對於高溫環境下利用庫倫力 之靜電夾頭，提供具有高體積電 古 償冤阻且同熱傳導之靜電夾 頭基體之熱傳導率係以80W/mk以上為佳。 在150〇C及200〇C之介雷縣+ 體層之體積電阻率為1χ1〇15 •⑽以上為佳。根據此，可在更高溫環境，對於利用庫 倫力之靜電夾頭，提供具有、 體積電阻且高熱傳導之靜電 夾頭0用於靜電夾頭之陶窨，总 卜 一丄 无係以氮化鋁為主成分為佳。 猎由此，藉由使用氮化鋁作為 為< 率提高。 是之主成刀，更使熱傳導 靜電夾頭之介電體層 係含有0.4〜2.5wt%之鎂，與
7066-7549-PF 6 Ϊ296431 、5· 〇Wt<之紀，前述介電體層之平均粒徑，以在1 . 0 # m 从下為佳。藉由此，介電體層之體積電阻率，係藉由以氮 化銘為主成分，含有〇·4〜2.5wt%之鎮，肖2 〇〜5 〇wt%之 紀’平均粒徑在1 · 0 // m來更提升。 本發明之靜電夾頭之製造方法，係以包括：形成熱傳 導率較介電體層高之陶瓷基體之製程、在基體上形成在1〇〇 C之體積電阻率為1χ1〇15Ω · cm以上之與陶瓷主成分相同 鲁=陶瓷介電體層之製程、形成使靜電吸著力發生之電極的 製私為特徵。藉由如此之製造方法，利用熱傳導率較介電 體層還高之陶瓷作為基體，藉由利用1〇〇。〇之體積電阻率 ' x 1 〇 Ω cm以上之陶瓷作為介電體層，可對於高溫環 境下利用庫倫力之靜電夾頭，提供具有高體積電阻且高熱 傳導之靜電夾頭。基體之熱傳導率係以80w/mk以上為佳i 在150°c及20(TC之介電體層之體積電阻率為lxi〇ls Ω · cm以上為佳。根據此，可在更高溫環境，對於利用庫 •儉力之靜電夾頭，提供具有高體積電阻且高熱傳導之靜電 夾頭。 包括將基體或是成為基體之第丨成形體、介電體層或 是成為介電體層之第2成形體、.與電極，藉由熱壓法= 成為一體之製程為佳。根據此，藉由熱壓法來燒成為一體 化，可作成緻雄、的燒結體，可更使體積電阻率提升。-【發明效果】 根據本發明，係對於在高溫環境之利用庫倫力之靜 夾頭，提供具有高體積電阻且高熱傳導之靜電夾頭及其製
7066-7549-PF 7 1296431 造方法。 【實施方式】 [靜電夾頭] 如第1圖所示，靜電夾頭10 0，係包括基體11、電極 20、介電體層12及端子21。 靜電夾頭100，係包括··熱傳導率較介電體層12還高 之陶瓷基體11、形成於基體11上，在l〇(TC、15(Γ(：、200 _ °C之體積電阻率為1x1015 Ω · cm以上，與基體11主成分相 同之陶瓷介電體層12、與使靜電吸著力發生之電極2〇。根 據此，可在高溫環境下，作為高體積電阻且高熱傳導之靜 電夾頭來作用。 靜電夾頭100，係在基體11與介電體層12之間，介 在著電極20之構成。靜電夾頭1 〇〇，係利用庫倫力之靜電 爽頭’介電體層12,係作為介電層來作用。靜電夾頭1〇〇, 係在介電體層12之表面（以下稱為基板接觸面12d)吸著基 ®板。 基板11，係支持電極20及介電體層12。基板11，可 藉由熱傳導率較介電體層12高之陶瓷來形成。基板11， 熱傳導率為80W/mK以上為佳。根據此，基體n係藉由具 有咼熱傳導，而可使基板之放熱性提高。更佳的情況是， 基板11之熱傳導率為150W/mk以上。 基板11，係由與介電體層12主成分相同之陶瓷來形 成根據此’基體11 ’可提高與介電體層12之緻密性。
7066-7549-PF 8 1296431 基體11，以氮化鋁為主成分為佳。根據此，基體^ (， 可更提南熱傳導率。以氮化鋁燒結體來構成基體u之情 況，其相對密度以在98%以上為佳。根據此，基體u，可 提高緻密性及絕緣性。 基體11，可含有氧化鎂、氧化釔、氧化鈦、氧化釤、 氧化鋁、鏡、氧化鈽等助燒結劑。但是，主成分原料以外 之成分總量以在10wt%以下為佳。基體u，可作成圓盤狀 等板狀，具有為插入端子21之孔lla。 介電體層12,係透過電極2〇形成在基體丨丨上。介電 體層12，在loot、i5(TC、200。〇之體積電阻率為1χΐ〇15 Ω · cm以上，可藉由與基體u主成分相同之陶瓷來形成。 根據此，介電體層12,係藉由在高溫環境具有高體積電阻， 而使基板與接觸之介電體層12之表面之基板接觸面i2d與 基板之間發生的庫倫力提高。藉由此，介電體層12，係可 作為在高溫環境具有高體積電阻之利用庫倫力之靜電夾頭 100的介電層來作用。 介電體層12，係以氮化鋁為主成分為佳。根據此，介 電體層12,可提高熱傳導率。根據此，介電體層12，可具 有高體積電阻且更具有高熱傳導。 介電體層12,係以氮化鋁為主成分，含有〇4〜2.^伐 之鎂與2.0〜5.〇wt%之釔，介電體層12之平均粒徑為i 〇 //m以下為佳。根據此，介電體12，藉由更提高體積電阻 率，而可更提南基板接觸面12d與基板間所發生之庫倫 力。更佳的情況是，氮化鋁燒結體中所包括之鎂的量，為
7066-7549-PF 9 1296431 〇·5〜2.5wt%。藉由此，介電體層12可更提高體積電阻率。 "電體層12 ’係'在真空中保持室溫，在施加電壓2kV /随1分鐘時，體積電阻率，以在1χ1〇15Ω 以上為佳。 根據此’介電體層12 ’在高電壓環境，可得到高靜電吸著 力。在真空中保持室溫，在施加電壓nv/mml分鐘時，介 電體層12之體積電阻率為1χ1『Ω 以上更佳。 β更且，介電體層12，在真空中保持loot：，在施加電 壓2kV/mml分鐘時，體積電阻率，以在1χ1015Ω · cm以上 為佳。同樣的’介電㈣12，在真^中保持15(rc，在施 加電壓2kV/随1分鐘時，體積電阻率，以在lxi〇1SQ ·㈣ 以上為佳。更且’介電體層12 ’在真空中保持200°C，在 靶加電壓2kV/mmi分鐘時，體積電阻率，以在1x1〇1Sq · ⑽以上為佳。根據此，介電體層12,在高溫、高電壓環境， 可得到高靜電吸著力。在真空中保持2〇(rc，在施加電壓 2kV/mml分鐘時，介電體層12之體積電阻率為ixi〇i% · cm以上更佳。 以氮化鋁構成介電體層丨2之情況時，其相對密度為 98%以上為佳。藉由此，介電體層12可緻密地形成。若介 電體層12係以氮化鋁構成之情況，則該粒徑，以在1. 〇 # m以下為佳。根據此，介電體層12，可使體積電阻率提高。 對於介電體層12，可添加氧化鎂、氧化釔、氧化鈦等 助燒結劑。但是，主成分原料以外之成分總量已在12wt% 以下為佳。 介電體層12之厚度，係以〇. 5mm以下為佳。藉由此，
7066-7549-PF 10 1296431 可得到高靜電吸著力。介電體層12之厚度，係在〇 · 4mm以 下更佳。 更且，基板接觸面12d之中心線平均表面粗度 (Ra)(JIS B0601)，係以在1.6/zm以下為佳。藉由此，可 使吸著力提高與使基板内面之流動背側氣體之情況時氣體 漏失率小。中心線平均表面粗度（Ra)，為〇· 8 // m以下為佳。 電極20，係使基板接觸面I2d與基板之間產生庫倫 力。電極20，係介在於基體11與介電體層12之間。在靜 >電夾頭100，電極20，係埋設於基體11與介電體層12之 間。電極20，可使用鎢（w)、鈮（Nb)、鉬（Mo)、鈕（Ta)、 铪（Ha)、鉑（pt)、碳化鎢（wc)及其合金或化合物等高熔點 材料。基體11及介電體12使用氮化鋁作為主成分之情況 時，作為電極材料，麵、鎢、碳化鎢等與氮化紹之熱膨服 係數相近，可使基體u與介電體層12之密著性良好。 電極20之形狀並沒有限定，可使用網狀、塊狀、板片、 梳子形狀等者。又，雷# 9 n ^ ^ ^ H x電極20,並非限定於第1圖之單極形 狀，也可分割為雙極或是複數之電極。 電極20,可使用印刷印刷糊料者、塊體 相沉積M PVD(物理氣相沉積）等所形成之薄膜。（化子乳 端子21，係藉由料等連接於電極2〇。 基體11與介電體層12之主成 為-體燒結體為佳。根據此，可 公、電極2。成 體層12之緻密性與密著性 A 、Mo、介電 體層12,特別是藉由孰土體U、電極20、介電 J疋猎由料法來燒結為―體燒
7066-7549-PF 11 1296431 電極20 ’不位於基體11與介電體層12之間也可。例 如，電極20也可埋設於介電體層12。 又’靜電夾頭1〇〇，也可成為基體11中埋設電阻發熱 體，使基板加熱為可能之靜電夾頭。電阻發熱體，可使用 鈮翻鶴專。電阻加熱體，可為線狀、線圈狀、帶狀、 網狀、膜狀等之物。電阻發熱體，可受到電源供給來發熱。 [製造方法]
如此之靜電夾頭100，係藉由：形成熱傳導率較介電 體層12還高之陶兗基體11之製程、形成於基體11上，在 t〇〇°c之體積電阻率為lxl〇1% · cm以上，與基體U主成 刀相同之陶t介電體層12之製程、與形成使靜電吸著力發 生之電極2G之製程。又，基體U，熱傳導率為80W/mk 以上為佳又，介電體$ 12，在150 °C、200 °C之體積電阻 率為1χ1015Ω · CH1以上為佳。 以形成基體n，在基體11上透過電極20 體12之情況為例來說明 f先’在熱傳導率較介電體層12還高之基體η之陶 瓷原料叙末中’添加黏節劑，並根據必要添加有機溶劑、 分散劑等來混合，製作懸浮液。陶究原料粉末，可含有成 為主成分之陶聽末、助燒結劑與黏節劑。例如，以氮化 鋁為主成分，添加氧化鎂、氧化釔、氧化鈦、氧化釤、氧 化m氧切等作為助燒結劑。但是，主成分之原料 :夕：：刀…里’ “ Bwt%以下為佳。又，使用以氮化鋁 為主成…料粉末之情況，平均粒徑為W程度為佳。
7066-7549-PF 12 1296431 根據此，可使燒結溫度低。 將所得到之懸浮液藉由喷霧造粒法來得到造粒顆粒。 將所得到之造粒顆粒藉由模具成形法、cip(冷均壓）法、 si ip cast法等之成形方法來成形。 、尸將所得到之成形體根據陶瓷原料粉末之燒成條件（燒 成氣氛、燒成方法、燒成渥度、燒成時間等）來燒成，形成 陶瓷基體11。以氮化鋁為主成分作為原料粉末使用之情況 時具體而吕，係對於-轴方向一邊加壓，一邊在氮氣或 疋虱氣等非活性氣體氣氛中，以1400〜200(rc燒結為佳。 :堯成溫度未滿"ore之情況，緻密化變的困難。燒成溫度 若超過2000C，則體積電阻低下。更佳的溫度為16〇〇〜2〇〇〇 C，可使所得到之基體丨丨之特性更安定化。又，到最高溫 度為止，升溫速度以2〇(rc/小時以下來升溫為佳。又， 在最高溫度保持1〜1 〇小時為佳。 燒成方法並沒有特別限定，以使用熱壓法為佳。藉由 此，可彳于到緻密之氮化鋁燒結體，可使所得到之氮化鋁燒 結體之體積阻抗率更佳提升。在此情況之所施加之壓力為 10〜30MPa為佳。根據此，可得到更緻密的燒結體來作為基 體η。 ι 例如，對於所形成之燒結體，以壓力2〇MPa、最高温 度1830°C，保持2小時來燒成。 接著，在基體11上形成電極20。例如，電極2〇，可 藉由在基體11表面上將印刷糊料使用網版印刷等，印刷成 半圓形狀或梳齒形狀或網狀來形成。將電極2〇藉由印刷來
7066-7549-PF 13 1296431 形成之情況，以使用將鎢、鈮、鉬、碳化鎢等高熔點材料 的粉末；與基體11同種之陶究粉末；作為黏結劑之乙基纖 維素、丙烯酸、聚乙烯醇縮丁醛等混合之印刷糊料為 根據此，可使電極20與基體U之熱膨脹係數接近，而可 使基體11與電極20之緻密性提升。 又，電極20,係藉由在基體u之表面上載置網狀或 塊狀電極20來形成。又，電極20,也可基體丨丨表面上藉 由CVD或PVD來形成電極20之薄膜。 曰
接著，形成介電體層12。以同於基體u之主成分， 在100C、150°c、200°c之體積電阻率為1χ1〇15Ω · cm以 上之陶瓷原料粉末中，添加黏結劑，根據必要添加水、分 散劑等混合後’製作懸浮液。陶竟原料粉末，可包括成為 主成分之陶瓷粉末，與助燒結劑與黏結劑。例如，以氮化 ㈣末作為主成分’添加氧化鎂、氧化紀、氧化鈦粉末等 作為助燒、，、σ Μ但疋，主成分原料以外之成分總量，為1 Μ% 以下為佳。又’使用氮化紹作為主成分而使用原料粉末之 If況以平均粒徑丨“程度者為佳。根據此，可使燒結溫 度低將所付到之懸洋液藉由噴霧造粒法等造粒而得到造 粒顆粒。在模具等中，設置形成電極之基冑η，在基 體11及電極20上’充填所得到之造粒顆粒，形成在基體 11上成為介電體層12之成形體。或是，使用造粒顆粒， 藉由模具沖壓成形沬、r T D，、人1 Ρ CIP(冷均壓）法、slip cast法等， Φ成成為；丨電體12之成形體’在基體11上載置成為介電 體層12之成形體，藉由壓著，來在基體11上形成成為介
7066-7549-PF 1296431 春 電體層12之成形體也可。 然後，將基體11、電極20、成為介電體層I?之成开〉 體，藉由熱壓法，根據成形體之陶瓷原料粉末之燒成條件 (燒成氣氛、燒成方法、燒成溫度、燒成時間等）燒成為一 體，得到一體燒結體。藉由此，可形成介電體層丨2。以氮 化鋁為主成分作為原料粉末使用之情況時，具體而古，係 對於一軸方向一邊加壓，一邊在氮氣或是氬氣等非活性氣 體氣氛中’以1 550〜2000X：燒結為佳。燒成溫度未滿155〇 _ °c之情況，緻密化變的困難。燒成溫度若超過200(rc，則 體積電阻低下。更佳的溫度為1 6 0 0〜2 0 〇 〇，可使所得到 之介電體層12之特性更安定化。又，到最高溫度為止，升 溫速度以2 0 0 C/小時以下來升溫為佳。又，在最高溫度 保持1〜ίο小時為佳。又，施加壓力以1〇〜3〇MPa為佳。根 據此’可得到更緻密的燒結體作為介電體層12。 又製程之順序並沒有限定。例如，先形成介電體層 12,在介電體層12上形成電極2〇，在介電體層12及電極 2〇上$成成為基體11之成形體，來燒成唯一體也可。 如此’燒成基體11或介電體層12之任一而得到之後， 开y成電極20，藉由燒成為一體，可使電極2〇之平坦度提 咼。藉由此，可使靜電夾頭之靜電吸著力之均一性或均熱 性提高。 又’形成成為基體11之成形體、電極20、成為介電 體層12之積層體，將所得到之積層體藉由熱壓法來燒成為 一體也可。
7066-7549-PF 15 1296431 又，電極20不位於基體11與介電體層12之間也可。 例如，電極20也可埋設於介電體層1 2。 一接者，將所得到之一體燒結體加工。具體而言，使介 電-層12之厚度成為〇.5mm以下來研磨介電體層12為 佳。又，使介電體層12之基板接觸面12d之中心線平均表 面粗度（Ra)成為h 6//m以下來研磨介電體層12為佳。又， 在基體11上開孔加工形成為了插入端子21用之孔iia。 最後，將端子21插入基體u之孔na，藉由將端子以焊 接到電極2 0 ’而得到靜電夾頭1 〇 〇。 如此，藉由包括：形成熱傳導率較介電體層12高之陶 瓷基體11之製程、在基體11上形成在100°C、150°c、200 C之體積電阻率為1χ1〇15Ω · cm以上之與基體u主成分相 同之陶瓷介電體層12之製程、形成使靜電吸著力發生之電 極20的製程，對於在高溫環境利用庫倫力之靜電夾頭，可 付到具有高電阻體積及高熱傳導之靜電夾頭。然後，在如 此之製造條件之範圍内，調整原料粉末之平均粒徑、組成、 燒成溫度或燒成時間，燒成方法等之燒成條件等，而可適 當地調整燒結體之組成或開氣孔率、容積密度、平均粒徑 等。其結果，可適當地調整所得到之靜電夾頭之熱傳導率、 體積電阻率等。 接著，藉由本發明之實施例更詳細地說明，但本發明 並非限定於下述實施例。 [靜電夾頭] (實施例1〜4、比較例1、2) 7066-7549-PF 16 •1296431 首先，形成基體。且 之藉由還原氮化法所得準備作為^原料粉末 之氮化鋁粉末92. 5〜100. 〇wt%、 乳化鎂叔末0〜2. 〇wt%、氧 。〜。.5WU之混合粉末：…。〜5侧、氧化鈦粉末 r ^ 在陶瓷原料粉末中添加丙烯酸系樹 黏使用球磨混合，而得到懸浮液。 :由喷霧造粒法來製作造粒顆粒。具體而言，將所得 以㈣由噴霧乾燥法來錢㈣，製作造粒顆粒。 將所得到之造粒顆粒藉由模具成形法-軸加廢成形，而得 到板狀之成形體。 將成形體在氮氣氣氛巾藉由錢法來燒成而得到氮化 鋁燒結體。具體而言，係以2〇MPa 一邊加壓，到最高溫度 為止以1 0 150 c /小時之升溫速度使溫度上升，在最高溫 度保持2小時。又，最高溫度，在實施例中利用183代， 在比較例中利用170(TC。將氮化鋁燒結體研磨加工，製作 直徑215mm厚度為l〇mm之圓盤。 接著，在碳化鎢（WC)粉末中，混合作為黏結劑之乙基 纖維素、丙烯酸、聚乙烯醇縮丁醛等來製作印刷糊料。在 氛化銘燒結體上藉由網版印刷，形成厚度為2 〇 # m之電 極，使其乾燥。 接著’將形成了電極之氮化鋁燒結體架設於模具中， 在氮化鋁燒結體及電極上，充填氮化鋁燒結造粒顆粒，加 壓進行壓著成形。 將成形為^一體之氣化銘燒結體、電極、氮化銘成形體 設置在碳製的容器中，藉由在氮氣氛中熱壓來燒成。具體 17
7066-7549-PF 1296431 而言，係一邊以20MPa來加壓，以1(TC/小時之升溫速度 使溫度上升到最高溫度17〇〇°C，以此最高溫度170(rc保持 2小時來燒成為一體。 將介電體表面以鑽石磨石進行平面研磨加工，使介電 體層之尽度為〇.5mm以下。藉由此，形成介電體層。 又’為使基板接觸面之中心線平均表面粗度（Ra)為〇 8 V m以下來進行研磨加工。更且，在研磨氮化鋁燒結體側 面之同時，藉由加工必要之開孔，及接合與電極接觸的端 Φ子而完成靜電夾頭。 對於所得到之靜電夾頭，進行下述之（1)〜（4)的評價。 (1) 體積電阻測定 根據JIS C2141之方法來進行體積電阻測定。具體而 言’係在真空氣氛下進行從室溫到15(rc之測定。試驗形 狀’係在直徑20Ommx 10mm之靜電夾頭表面上，以銀糊料來 形成主電極徑20mm、保護電極内徑30mm、保護電極外徑 40mm之各電極。對於靜電夾頭電極施加2kV/mm，讀取電壓 修施加1分時之電流，算出體積電阻率。 (2) 熱傳導率測定 根據JIS R1 611以雷射閃光法來測定熱傳導率。 (3) 溫度測定 測定靜電夾頭上下面之溫度差。具體而言，係在所製 作之直徑200mmx厚度l〇mm之靜電夾頭表面上藉由電燈加 熱器給予3kW之熱。在靜電夾頭内面使冷卻片接觸，使内 面溫度固定為2 0 C。測定此時靜電夾頭表面溫度，算出靜 7066-7549-PF 18 •1296431 電夾頭上下面之溫度差。 (4)吸著力測定 在真空中在靜電夾頭之基板接觸面上使石夕製之探針接 觸’對於靜電夾頭與矽製探棒之間施加2kV/mm之電壓，使 石夕製探棒吸著固定於靜電夾頭。施加電壓60秒後，以施加 電壓的狀態，將矽製探棒從載製面往剝離方向拉起，測定 剝離所需之力作為吸著力。 又’石夕製探棒先端之面積為3cm2，在室溫及15〇°c測 •定。 (1)〜（4)之評價結果示於表i。
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比較例2 比較例1 實施例4 實施例3 實施例2 實施例1 項目 CO tsD CO DO tSD DO I 韋 介電體層 cn CJl cn cn cn cn $ 14〇 <=> CJl 1 CD CJl CD cn 1 1 δ Ti〇2 1700 1700 1700 1700 1700 1700 〇° 燒成溫度 CO CO 1 1 1 1 I 韋 基體 cn CJl cn 1 CJl 1 s Λ ·<=> CJl 1 1 1 1 1 Ti〇2 1700 1700 1830 1830 1830 1830 〇° 燒成溫度 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 • 〇 室溫 2kV/mm 體積電阻 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 • 〇 3 100°C 2kV/mm >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 >1.0xl015 〇 • g 150°C 2kV/mm 〇〇 H-^ 0〇 CO h—^ g W/mK 熱傳導率 遂 Μ to •CO CO g o •cn t—^ •CD cn CJl i—^ CD CD 〇° > 溫度測定 >2.7 >2.7 >2.7 >2.7 >2.7 P3 室溫 2kV//mm 吸著力 >2.7 -<I >2.7 >2.7 •么 03 150°C 2kV/mm 1296431 實施例卜4，係具有：包括主成分之氮化鋁與〇〜5wt% 氧化紀在1830C所燒成之基體，與包括主成分之氮化銘與 2wt%之氧化鎮、5wt%之氧化紀、〇〜〇.5wt%之氧化鈦在1700 °C燒結而成之介電體層，與電極之靜電夾頭。實施例1〜4 之成分量，係示於表1。 比較例1、2，係具有··包括主成分之氮化鋁與2wt〇/〇 之氧化鎮、5wt%之氧化紀、〇〜〇.5wt%之氧化鈦在l7〇〇°c所 燒成之基體，與包括主成分之氮化鋁與2wt%之氧化鎂、5wt% 之氧化釔、0〜〇.5wt%之氧化鈦在17〇〇°c燒結而成之介電體 層’與電極之靜電夾頭。比較例1、2之成分量，係示於表 1 ° 實施例1〜4係將基體在1830°C燒成，為具有非常高熱 傳導率之基體。 又’實施例卜4之靜電夾頭，熱傳導率皆為89〜170W / mk ’根據溫度測定差為5 · 5〜丨〇 · 6它，相較於熱傳導率為 41〜48W/mk，根據溫度測定溫度差為2〇〜23 9〇c之比較例 卜4之靜電夾頭，維持在常溫、1〇(rc、15〇乞之體積電阻 率’而熱傳導率與伴隨其之溫度測定之溫度差提升。 特別是，實施例2，係具有：包括氮化鋁、5wt%之氧 化釔、在1830°C所燒成之基體、氮化鋁、2wt%之氧化鎂、 5wt%之氧化釔、在丨700它燒成之介電體層、電極之靜電夾 頭，熱傳導率為17〇w/mK，根據溫度測定，溫度差為5. 5 C，相較於比較例1、2，飛躍的提升。 又’實施例4，係具有：包括氮化銘、$ w t %之氧化紀、
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V 在1830°C所燒成之基體、氮化鋁、2wt%之氧化鎂、5wt%之 氧化釔、0.5wt%之氧化鈦、在170(rc燒成之介電體層、、 電極之靜電夾頭，熱傳導率為170W/mK，根據溫度測定， /jnL度差為5 · 6 C ’相較於比較例1、2，飛躍的提升。 相對於此，比較例1，係具有：包括2wt%之氧化鎂與 5wt%之氧化釔、在17()(rc所燒成之基體 '氮化鋁、 氧化鎂、5wt%之氧化釔、在1 700艺燒成之介電體層、電極 之靜電夾頭，熱傳導率非常差。伴隨於此，溫度測定之溫 _度差也非常差。 比較例2,係具有：包括2wt%之氧化鎂與5wt%之氧化 釔、〇.5wt%之氧化鈦與在170(rc所燒成之基體 '氮化鋁、 之氧化鎖、5wt%之氧化紀與0 5wt%之氧化鈦、在_ C燒成之介電體層、電極之靜電夾頭，熱傳導率非常差。 伴隨於此，溫度測定之溫度差也非常差。 【圖式簡單說明】
圖係與本發明之實施形態有 關之靜電夾頭之剖面 【主要元件符號說明】 11 基體 1 la 孔 12 介電體層 12d 基板接觸面
7066-7549-PF 22 1296431 20 電極 21 端子 100 靜電夾頭
7066-7549-PF

Claims (1)

1296431 • 十、申請專利範圍： 1· 一種靜電夾頭，包括： 陶瓷基體； 陶瓷介電體層，形成於前述基體上，在l〇〇°C之體積 電阻率為1x1015 Ω · cm以上之與前述基體主成分相同；以 電極，使靜電吸著力發生， 其特徵在於： 鲁前述基體係較前述介電體層之熱傳導率高。 2·如申請專利範圍第1項之靜電夾頭，其中，前述基 體之熱傳導率為80W/mK以上。 3·如申請專利範圍第！或2項之靜電夾頭，其中，在 150°C之前述介電體層之體積電阻率為1χ1〇15Ω · cm以上。 4·如申請專利範圍第1或2項之靜電夾頭，其中，在 200°C之前述介電體層之體積電阻率為1χ1〇15Ω · cm以上。 5·如申請專利範圍第1或2項之靜電夾頭，其中，前 籲述陶瓷，係以氮化鋁為主成分。 6.如申请專利範圍第5項之靜電夾頭，其中，前述介 電體層係含有0.4〜2. 5wt%之鎂與2· 〇〜5. 〇wt%之釔，前述介 電體層之平均粒徑，為1 · 〇 V m以下。 7· —種靜電夾頭之製造方法，包括·· 形成陶竟基體之製程、在前述基體上形成在l〇(rc之 體積電阻率為1x10 Q ·(：!!!#上之與前述陶瓷主成分相同 之陶瓷介電體層之製程；以及 7066-7549-PF 24 ¢296431 形成使靜電吸著力發生之電極的製程， 其特徵在於·· 前述基體係較前述介電體層之熱傳導率高。 8. 如申請專利範圍第7項之靜電夾頭之製造方法，其 中’前述基體之熱傳導率為8〇 w/mK以上。 9. 如申請專利範圍第7或8項之靜電夾頭之製造方 法其中，在150C之前述介電體層之體積電阻率為lxl〇ls Ω · cm以上。
ίο.如申請專利範圍第7或8項之靜電夾 法，其中，在200°c之前述介雷鲈思I万 Ω · cm以上。 千為1x10 •如申請專利範圍第7或 法，其中，包括·將5、十一 夹碩之製造方 辦义+入 體或成為前述基體之第】以 體、則述介電體層或是成 第1成形 叙火、… 為别述介電體層之第2虑$鰣 刖述電極，藉由熱壓法燒 成形體、 凡紙體之製程。
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Families Citing this family (18)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4987238B2 (ja) * 2005-03-25 2012-07-25 日本碍子株式会社 窒化アルミニウム焼結体、半導体製造用部材及び窒化アルミニウム焼結体の製造方法
KR100918190B1 (ko) * 2005-04-22 2009-09-22 주식회사 코미코 치밀질 질화알루미늄 소결체, 그 제조 방법 및 상기소결체를 이용한 반도체 제조용 부재
JP4421595B2 (ja) 2006-11-16 2010-02-24 日本碍子株式会社 加熱装置
US9013682B2 (en) * 2007-06-21 2015-04-21 Asml Netherlands B.V. Clamping device and object loading method
US8446566B2 (en) 2007-09-04 2013-05-21 Asml Netherlands B.V. Method of loading a substrate on a substrate table and lithographic apparatus and device manufacturing method
KR101531647B1 (ko) * 2007-08-02 2015-06-25 가부시키가이샤 알박 정전 척 기구의 제조 방법
JP4879929B2 (ja) * 2008-03-26 2012-02-22 日本碍子株式会社 静電チャック及びその製造方法
WO2011134978A1 (fr) * 2010-04-30 2011-11-03 Agc Glass Europe Electrode pour procede plasma dbd
US8580693B2 (en) * 2010-08-27 2013-11-12 Applied Materials, Inc. Temperature enhanced electrostatic chucking in plasma processing apparatus
US10276410B2 (en) 2011-11-25 2019-04-30 Nhk Spring Co., Ltd. Substrate support device
US9153463B2 (en) * 2011-11-25 2015-10-06 Nhk Spring Co., Ltd. Substrate support device
US10410897B2 (en) * 2014-06-23 2019-09-10 Ngk Spark Plug Co., Ltd. Electrostatic chuck
WO2016117427A1 (ja) * 2015-01-20 2016-07-28 日本碍子株式会社 ウエハ支持構造体
JP6926217B2 (ja) * 2017-09-28 2021-08-25 京セラ株式会社 構造体
CN109600867A (zh) * 2019-01-16 2019-04-09 安克创新科技股份有限公司 一种陶瓷加热元件以及包括该陶瓷加热元件的装置
JP7430489B2 (ja) * 2019-01-16 2024-02-13 セメス株式会社 静電チャック、静電チャック装置
JP7366551B2 (ja) * 2019-02-05 2023-10-23 新光電気工業株式会社 複合グリーンシート、セラミック部材、複合グリーンシートの製造方法及びセラミック部材の製造方法
KR102461995B1 (ko) 2021-09-17 2022-11-03 주식회사 미코세라믹스 저열전도 샤프트를 구비하는 고온용 서셉터

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11111682A (ja) * 1996-08-14 1999-04-23 Sony Corp ドライエッチング法
US6117246A (en) * 1997-01-31 2000-09-12 Applied Materials, Inc. Conductive polymer pad for supporting a workpiece upon a workpiece support surface of an electrostatic chuck
US5978202A (en) * 1997-06-27 1999-11-02 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having a thermal transfer regulator pad
JP4003907B2 (ja) * 1998-07-08 2007-11-07 コバレントマテリアル株式会社 窒化アルミニウム焼結体からなる半導体製造装置関連製品及びその製造方法並びに静電チャック、サセプタ、ダミーウエハ、クランプリング及びパーティクルキャッチャー
JP4641569B2 (ja) * 1998-07-24 2011-03-02 日本碍子株式会社 窒化アルミニウム質焼結体、耐蝕性部材、金属埋設および半導体保持装置
JP3980187B2 (ja) * 1998-07-24 2007-09-26 日本碍子株式会社 半導体保持装置、その製造方法およびその使用方法
JP3663306B2 (ja) * 1998-11-02 2005-06-22 京セラ株式会社 窒化アルミニウム質焼結体およびそれを用いた静電チャック
US6693789B2 (en) * 2000-04-05 2004-02-17 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Susceptor and manufacturing method thereof
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
JP4493264B2 (ja) * 2001-11-26 2010-06-30 日本碍子株式会社 窒化アルミニウム質セラミックス、半導体製造用部材および耐蝕性部材
JP4369765B2 (ja) * 2003-07-24 2009-11-25 京セラ株式会社 静電チャック

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