JPH07226431A - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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- JPH07226431A JPH07226431A JP1520094A JP1520094A JPH07226431A JP H07226431 A JPH07226431 A JP H07226431A JP 1520094 A JP1520094 A JP 1520094A JP 1520094 A JP1520094 A JP 1520094A JP H07226431 A JPH07226431 A JP H07226431A
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Abstract
クにおいて、静電チャックの表面に少なくとも室温〜6
00℃における体積固有抵抗が1×108 〜1×1013
Ω−cmの窒化アルミニウムからなる絶縁層を化学気相
合成法等により形成する。 【効果】室温(25℃)から600℃の広い温度領域に
おいて安定したウエハ吸着特性を有し、残留吸着力がな
く吸着力も大きい静電チャックを提供でき、優れた信頼
性と長期安定性が得られ、静電チャックの製造コストの
低減を図ることができる。
Description
いてウエハーを静電的に吸着保持して処理したり、搬送
するための静電チャックで、特に常温から高温まで残留
吸着がなく、吸着特性と耐久性に優れた静電チャックに
関する。
リコンウエハ等の半導体を成膜やエッチングするために
はシリコンウエハの平坦度を保ちながら保持する必要が
あり、このような手段としては機械式、真空吸着式、静
電吸着式が提案されている。
ウエハを保持することのできる静電チャックはシリコン
ウエハの加工を行うに際して要求される加工面の平坦度
や平向度を容易に実現することができ、さらにシリコン
ウエハを真空中で加工処理することができるため、半導
体の製造に際して最も多用されている。
ミナ、サファイヤ等からなる絶縁層を形成したもの(特
開昭60ー261377号)、絶縁性基体の上に導電層
を形成しその上に絶縁層を形成したもの(特開平4ー3
4953号)、絶縁性基体内部に導電層を組み込んだも
の(特開昭62ー94953号)などが提案されてい
る。
上するに従い、静電チャックの精度が高度化し、さらに
耐食性、耐摩耗性、耐熱衝撃性に優れたセラミックス製
静電チャックが要求されるようになってきた。
もに低下し、例えば窒化アルミニウムの場合には室温か
ら600℃で1016Ω−cm から107 Ω−cm以下
まで激減し、安定した動作が不可能であり、使用温度に
制限があった。そこで、特開平2ー160444号には
絶縁層を2層以上積層するとともにそれぞれの層に対応
する電極及び電気回路、スイッチングを設けて、室温か
ら400℃までの使用に耐えられるような構造が開示さ
れている。また、特開平4ー300137号には静電チ
ャック内にヒータ、熱電対などの温度検出器を取付け、
外部に制御部を設けて温度変化にともなって電源部を制
御して吸着力を安定させ、使用温度範囲を広げることも
提案させている。
に形成する材料として、室温から高温まで安定した吸着
力を有する材料がなく、上述のように静電チャックの構
造を変えたり、電気的な制御により使用できる温度範囲
を広げようとしてきた。しかし、絶縁層を2層以上積層
して電極を増やしたものでは、電気回路も複雑となり、
静電チャック自体の構造が複雑になるために製造工程が
煩雑であり、そのために製品の信頼性が低下したり、コ
ストが高くなるといった欠点があった。また、ヒーター
を内蔵してその温度を検知し、印加電圧を制御する方法
においても静電チャック内に熱電対などの温度検知器を
内蔵するために検知器が故障すると使用不可能になると
いう問題があり、またこの方法においても材料の持つ特
性は本質的に変化しないことから、その使用範囲には自
ずと限界がある。
題点に対して特に静電チャックを構成する材料の観点か
ら検討を重ねた結果、例えば化学気相合成法により形成
された窒化アルミニウムのうち、室温〜600℃におけ
る体積固有抵抗が1×108 〜1×1013Ω−cmであ
る窒化アルミニウム膜を絶縁層として表面に形成する
と、室温〜600℃という広範囲な温度域において安定
した吸着特性を実現するに至った。
も室温〜600℃における体積固有抵抗が1×108 〜
1×1013Ω−cmの窒化アルミニウムを主体とする絶
縁層により表面を形成することにより、安定した吸着力
を有し、かつ印加電圧を切ったときには残留吸着力がな
く、静電チャックとして良好な特性を示した。
1に示した。図1によれば、静電チャックは、絶縁体か
らなる基体1と、その基体1表面に形成された電極2お
よび絶縁層3により構成される。絶縁層3は、少なくと
もシリコンウエハ4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。なお、基体
1内にヒータを内蔵させても何ら差し支えない。
ニウムからなり、しかも室温〜600℃における体積固
有抵抗が1×108 〜1×1013Ω−cm、好ましくは
1×109 〜1×1012Ω−cmの範囲にあるような特
性を有するものであることが重要である。これは、絶縁
層の体積固有抵抗が1×108 Ω−cmより小さいとリ
ーク電流が大きくなり、1×1013Ω−cmより大きい
と残留吸着力が発生するという問題が生じるためであ
る。このうち、漏れ電流や耐電圧、応答性を考慮すれば
1×1010〜5×1011Ω−cmが最も好ましい。更に
安定した動作を行なうためには体積固有抵抗の変化が室
温〜600℃の温度範囲において3桁以内、好ましくは
2桁以内が良い。
とする膜は、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物理気相合成法(PVD
法)や、プラズマCVD、光CVD、MO(Metal
−organic)CVDなどの化学気相合成法(CV
D法)により形成されるが、これらの中でもCVD法が
よい。本発明により採用される体積固有抵抗が1×10
8 〜1×1013Ω−cmの膜は、CVD法において、例
えば原料ガスとしてN2 ガス、NH3 ガスとAlCl3
ガスを用いた場合、これらのガスの流量比をN2 /Al
Cl3 =5〜70、NH3 /AlCl3 =0.1〜10
とし、成膜温度を850℃以上の比較的高めに設定する
ことにより作製することができる。
は、最表面が上記窒化アルミニウムからなる絶縁層であ
ることを除き、あらゆるものが使用できるが、具体的に
はAl2 O3 、AlON、Si3 N4 、ダイヤモンド、
ムライト、ZrO2 などが挙げられるが、これらの中で
も半導体製造時の耐プラズマ性に優れる点で窒化アルミ
ニウムを主体とする焼結体が最も望ましい。さらに、電
圧を印加する電極2は、周知の金属材料が適用でき、例
えば、W、Mo、Mo−Mn、Agのいずれでも使用可
能である。また、導電性のセラミック材料、例えばTi
N、SiC、WC、カーボンやSi半導体材料(n型あ
るいはp型)も電極材料として使用が可能である。その
他、基体としては、電極層2が存在せず、それ自体が導
電性を有するSiC、TiN、WCなどの導電性セラミ
ックス、W、Moなどの金属単体およびこれらの合金な
どにより形成することも可能であり、その場合には導電
性基体そのものに直接電圧を印加する。
よりシリコンウエハを静電吸着するには、電極層あるい
は導電性基体におよそ0.2〜2.0kV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。
00℃の温度領域において安定させ、この温度範囲にお
ける体積固有抵抗が1×108 〜1×1013Ω−cmの
材料を表面に形成することにより、この温度領域におけ
るウエハの吸着特性を安定化し、また残留吸着力の発生
しない静電チャックが得られる。
をとる必要がなく、本発明の材料を用いることによって
静電チャック自体の構造が簡単になり、低コストで広範
囲な温度領域における使用を可能とし、電気回路を含め
て組み込まれる装置自体の簡略化も実現でき、また静電
チャックとして信頼性、長期安定性が保証される。
してMoとMnからなる合金をメタライズした後、その
電極層の表面に化学気相合成法によってAlN膜を形成
した。AlN膜の成膜は、基体を外熱式によって900
℃に加熱した炉に入れ、窒素を8SLM、アンモニアを
0.5SLMのガスを流して圧力を40torrとし
た。塩化アルミニウムを300sccm流して反応を開
始し、6時間の反応によって約400μmの膜厚のAl
N膜を形成した。AlN膜の表面を表面粗さRaが0.
02mmとなるように研磨し、膜の25℃〜600℃に
おける体積固有抵抗値と、電極に500Vの電圧を印加
した時の静電チャックとしての吸着力および30分間電
圧印加し、電圧印加を停止した直後の吸着力を真空中で
測定した。
たAlN膜の体積固有抵抗値は図2の黒丸に示すように
25℃(室温)〜600℃の温度域で5×108 〜5×
1011Ω−cm内にあり、吸着力は図3の黒丸で示すよ
うに比較例に比べて大きく、また25〜600℃の温度
域で同じ吸着力を持ち、かつ応答性が良好で、残留吸着
力は全く見られなかった。
らなる合金をメタライズした後、化学気相合成法によっ
てAlN膜を形成した。AlN膜は、基体を外熱式によ
って875℃に加熱した炉に入れ、窒素を8SLM、ア
ンモニアを0.5SLMのガスを流して圧力を40to
rrとした。そこに塩化アルミニウムを300sccm
流して反応を開始し、6時間の反応によって約400μ
mの膜厚を得た。表面をRaで0.02mmに研磨し、
実施例1と同様にして体積固有抵抗と吸着力および残留
吸着力を測定した。体積抵抗値は図2に有るように25
〜600℃の温度域で8×109 〜1×1011Ω−cm
内にあり、吸着力は図3のように比較例に比べて大き
く、また25〜600℃の温度域で同じ吸着力を持ち、
かつ応答性が良好で、残留吸着力は全く見られなかっ
た。特性は実施例1と同様であったが、室温での応答性
は実施例1に比べて30%早かった。
をメタライズした窒化アルミニウム基体に化学気相合成
法によってAlN膜を形成した。この時のAlN膜は、
基体を外熱式によって825℃に加熱した炉に入れ、窒
素を8SLM、アンモニアを1SLMのガスを流して圧
力を40torrとした。塩化アルミニウムを300s
ccm流して反応を開始し、7時間の反応によって約4
00μmの膜厚のAlN膜を形成した。表面をRaで
0.2mmに研磨した後、実施例1と同様な方法で、体
積抵抗と吸着力および残留吸着力を測定した。測定の結
果、体積抵抗は200℃から400℃への変化により1
08 Ω−cmから1014Ω−cmまで急激に変化した。
そのため、吸着力は400℃以上では漏れ電流が大きく
なり使用不能の状態であり、また150、200℃では
吸着力が安定化するまでの時間が長く、また残留吸着力
が観察された。
クは、半導体製造過程において室温(25℃)から60
0℃の広い温度領域において安定した吸着特性を有し、
残留吸着力がなく吸着力も大きい静電チャックを提供で
きる。したがって、静電チャックとして優れた信頼性と
長期安定性が得られ、静電チャックの製造コストの低減
を図ることができる。
る。
温度依存性を示す図である。
依存性を示す図である。
Claims (2)
- 【請求項1】少なくとも室温〜600℃における体積固
有抵抗が1×108 〜1×1013Ω−cmの窒化アルミ
ニウムからなる絶縁層を表面に有することを特徴とする
静電チャック。 - 【請求項2】前記絶縁層が化学気相合成法により被覆さ
れたものであることを特徴とする請求項1記載の静電チ
ャック。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1520094A JP3180998B2 (ja) | 1994-02-09 | 1994-02-09 | 静電チャック |
| US08/385,774 US5668524A (en) | 1994-02-09 | 1995-02-09 | Ceramic resistor and electrostatic chuck having an aluminum nitride crystal phase |
| US08/841,605 US5777543A (en) | 1994-01-09 | 1997-04-30 | Ceramic resistor and electrostatic chuck having an aluminum nitride crystal phase |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1520094A JP3180998B2 (ja) | 1994-02-09 | 1994-02-09 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07226431A true JPH07226431A (ja) | 1995-08-22 |
| JP3180998B2 JP3180998B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=11882233
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1520094A Expired - Fee Related JP3180998B2 (ja) | 1994-01-09 | 1994-02-09 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3180998B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0771772A3 (en) * | 1995-11-01 | 1997-10-08 | Ngk Insulators Ltd | Aluminum nitride sintered bodies and their manufacture |
| US5993699A (en) * | 1997-06-06 | 1999-11-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride based composite body electronic functional material, electrostatic chuck and method of producing aluminum nitride based composite body |
| JP2008103753A (ja) * | 2007-12-10 | 2008-05-01 | Canon Anelva Corp | 半導体製造装置用静電吸着ステージ |
| US7929269B2 (en) | 2008-09-04 | 2011-04-19 | Momentive Performance Materials Inc. | Wafer processing apparatus having a tunable electrical resistivity |
| US10403535B2 (en) | 2014-08-15 | 2019-09-03 | 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 |
-
1994
- 1994-02-09 JP JP1520094A patent/JP3180998B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| EP0771772A3 (en) * | 1995-11-01 | 1997-10-08 | Ngk Insulators Ltd | Aluminum nitride sintered bodies and their manufacture |
| US5998320A (en) * | 1995-11-01 | 1999-12-07 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride sintered body, metal including member, electrostatic chuck, method of producing aluminum nitride sintered body, and method of producing metal including member |
| US6174583B1 (en) | 1995-11-01 | 2001-01-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride sintered body, metal including member, electrostatic chuck, method of producing aluminum nitride sintered body, and method of producing metal including member |
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|---|---|
| JP3180998B2 (ja) | 2001-07-03 |
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