JPH0855899A - 静電チャック - Google Patents
静電チャックInfo
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- JPH0855899A JPH0855899A JP18921794A JP18921794A JPH0855899A JP H0855899 A JPH0855899 A JP H0855899A JP 18921794 A JP18921794 A JP 18921794A JP 18921794 A JP18921794 A JP 18921794A JP H0855899 A JPH0855899 A JP H0855899A
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- electrostatic chuck
- aluminum nitride
- oxygen
- temperature
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Abstract
(57)【要約】
【構成】窒化アルミニウム質焼結体などの所定の基体表
面に窒化アルミニウム結晶相を主相とするセラミック抵
抗体からなる薄層を具備した静電チャックであって、薄
層中に酸素が０．０２〜２０原子％の割合で存在し、窒
化アルミニウム結晶の格子定数がａ軸で３．１０７〜
３．１１６Å、ｃ軸で４．９７６〜４．９８８Åであ
り、且つ２５℃における体積固有抵抗が１０7 〜１０13
Ω−ｃｍであることを特徴する。 【効果】少なくとも室温から４００℃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る。
面に窒化アルミニウム結晶相を主相とするセラミック抵
抗体からなる薄層を具備した静電チャックであって、薄
層中に酸素が０．０２〜２０原子％の割合で存在し、窒
化アルミニウム結晶の格子定数がａ軸で３．１０７〜
３．１１６Å、ｃ軸で４．９７６〜４．９８８Åであ
り、且つ２５℃における体積固有抵抗が１０7 〜１０13
Ω−ｃｍであることを特徴する。 【効果】少なくとも室温から４００℃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る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、半導体製造装置等にお
いてウエハ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に関するものである。
いてウエハ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に関するものである。
【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
あるが、このような保持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。これらの保持手段の
中で静電的にシリコン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。
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
あるが、このような保持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。これらの保持手段の
中で静電的にシリコン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。
【０００３】従来の静電チャックは、電極板の上にアル
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。
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。
【０００４】近年、半導体素子の集積回路の集積度が向
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。特に窒化
アルミニウムは耐プラズマ性に優れることから、これを
用いた静電チャックが検討されている。
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。特に窒化
アルミニウムは耐プラズマ性に優れることから、これを
用いた静電チャックが検討されている。
【０００５】一般に絶縁体の体積固有抵抗値は温度とと
もに低下する。例えば窒化アルミニウムの場合には室温
で１０16Ω−ｃｍから６００℃で１０7 Ω−ｃｍ以下の
９桁も減少し、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
応する電極層及び電気回路、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提
案されている。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
とも提案されている。
もに低下する。例えば窒化アルミニウムの場合には室温
で１０16Ω−ｃｍから６００℃で１０7 Ω−ｃｍ以下の
９桁も減少し、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
応する電極層及び電気回路、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提
案されている。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
とも提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする問題点】静電チャックの表面
を形成する誘電性絶縁体として、主として窒化アルミニ
ウムやアルミナなどが検討されているが、従来のこれら
の誘電性絶縁体では、室温から高温まで安定した吸着力
を得るには至っておらず、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、前述したような絶縁
層を２層以上積層して電極層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。
を形成する誘電性絶縁体として、主として窒化アルミニ
ウムやアルミナなどが検討されているが、従来のこれら
の誘電性絶縁体では、室温から高温まで安定した吸着力
を得るには至っておらず、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、前述したような絶縁
層を２層以上積層して電極層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。
【０００７】また、ヒータ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
方法においてもセラミック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
ことには変わりがない。
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
方法においてもセラミック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
ことには変わりがない。
【０００８】
【問題点を解決するための手段】本発明者等は、上記問
題点に対して静電チャックの表面を形成するセラミック
抵抗体につい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、窒化アルミニウム結晶中に酸素
を含有せしめ、その格子定数を特定の範囲に制御するこ
とにより、室温（２５℃）において体積固有抵抗が１０
7 〜１０13Ω−ｃｍの抵抗を有するとともに室温から４
００℃までの温度範囲において抵抗が安定した抵抗体が
得られることを見いだし本発明に至った。
題点に対して静電チャックの表面を形成するセラミック
抵抗体につい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、窒化アルミニウム結晶中に酸素
を含有せしめ、その格子定数を特定の範囲に制御するこ
とにより、室温（２５℃）において体積固有抵抗が１０
7 〜１０13Ω−ｃｍの抵抗を有するとともに室温から４
００℃までの温度範囲において抵抗が安定した抵抗体が
得られることを見いだし本発明に至った。
【０００９】即ち、本発明の静電チャックは、所定の基
体表面に窒化アルミニウム結晶相を主相とするセラミッ
ク抵抗体からなる薄層を具備し、該薄層中に酸素が０．
０２〜２０原子％の割合で存在し、前記窒化アルミニウ
ム結晶の格子定数がａ軸で３．１０７〜３．１１６Å、
ｃ軸で４．９７６〜４．９８８Åであるとともに、２５
℃における体積固有抵抗が１０7 〜１０13Ω−ｃｍであ
ることを特徴するものである。
体表面に窒化アルミニウム結晶相を主相とするセラミッ
ク抵抗体からなる薄層を具備し、該薄層中に酸素が０．
０２〜２０原子％の割合で存在し、前記窒化アルミニウ
ム結晶の格子定数がａ軸で３．１０７〜３．１１６Å、
ｃ軸で４．９７６〜４．９８８Åであるとともに、２５
℃における体積固有抵抗が１０7 〜１０13Ω−ｃｍであ
ることを特徴するものである。
【００１０】以下、本発明を詳述する。本発明の静電チ
ャックは、図１に示すように、室温における体積固有抵
抗が１０14Ω−ｃｍ以上の絶縁体からなる基体１の表面
に電圧が印加される電極層２が形成され、さらにその電
極層２上にセラミック抵抗体からなる薄層３（以下、セ
ラミック抵抗体層という。）が形成されている。セラミ
ック抵抗体層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内にはヒータ５を内蔵さ
せても何ら差し支えない。
ャックは、図１に示すように、室温における体積固有抵
抗が１０14Ω−ｃｍ以上の絶縁体からなる基体１の表面
に電圧が印加される電極層２が形成され、さらにその電
極層２上にセラミック抵抗体からなる薄層３（以下、セ
ラミック抵抗体層という。）が形成されている。セラミ
ック抵抗体層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内にはヒータ５を内蔵さ
せても何ら差し支えない。
【００１１】本発明において、セラミック抵抗体層３
は、窒化アルミニウムを主体とし、酸素原子を０．０１
〜２０原子％の割合で含有するものである。これは、酸
素原子量が０．０１原子％未満では体積固有抵抗値を低
くするのに十分ではなく、また２０原子％を越えると窒
化アルミニウムとしての特性が変化し、例えば耐プラズ
マ性が劣化するとともに、特に熱膨張係数の変化により
基体との密着性に影響を及ぼすので好ましくない。
は、窒化アルミニウムを主体とし、酸素原子を０．０１
〜２０原子％の割合で含有するものである。これは、酸
素原子量が０．０１原子％未満では体積固有抵抗値を低
くするのに十分ではなく、また２０原子％を越えると窒
化アルミニウムとしての特性が変化し、例えば耐プラズ
マ性が劣化するとともに、特に熱膨張係数の変化により
基体との密着性に影響を及ぼすので好ましくない。
【００１２】また、セラミック抵抗体層を構成する窒化
アルミニウム結晶の格子定数がａ軸で３．１０７Å〜
３．１１６Å、ｃ軸で４．９５０Å〜４．９８５Åであ
ることが重要である。これに伴い、２５℃の温度におけ
る体積固有抵抗１０7 〜１０13Ω−ｃｍを実現すること
ができる。この格子定数が上記の範囲を逸脱すると２５
℃の温度における体積固有抵抗１０7 〜１０13Ω−ｃｍ
以下は達成されない。
アルミニウム結晶の格子定数がａ軸で３．１０７Å〜
３．１１６Å、ｃ軸で４．９５０Å〜４．９８５Åであ
ることが重要である。これに伴い、２５℃の温度におけ
る体積固有抵抗１０7 〜１０13Ω−ｃｍを実現すること
ができる。この格子定数が上記の範囲を逸脱すると２５
℃の温度における体積固有抵抗１０7 〜１０13Ω−ｃｍ
以下は達成されない。
【００１３】なお、静電チャックとして特性の点で、こ
のセラミック抵抗体層の抵抗が１×１０7 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場合があるため、静
電チャックの使用温度領域、即ち２５℃〜４００℃での
体積固有抵抗がその温度範囲にわたり１×１０7 Ω−ｃ
ｍ〜１×１０13Ω−ｃｍの範囲にあることが必要とな
る。このうち、漏れ電流や電圧印加に対する応答性を考
慮すれば１×１０8 〜５×１０12Ω−ｃｍが、さらに耐
電圧を考慮すると１×１０9 〜５×１０11Ω−ｃｍが最
も望ましい。この体積固有抵抗の変化は、前記格子定数
と相関を有し、それぞれの抵抗特性を得るためには下記
表１のように格子定数を制御すればよい。
のセラミック抵抗体層の抵抗が１×１０7 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場合があるため、静
電チャックの使用温度領域、即ち２５℃〜４００℃での
体積固有抵抗がその温度範囲にわたり１×１０7 Ω−ｃ
ｍ〜１×１０13Ω−ｃｍの範囲にあることが必要とな
る。このうち、漏れ電流や電圧印加に対する応答性を考
慮すれば１×１０8 〜５×１０12Ω−ｃｍが、さらに耐
電圧を考慮すると１×１０9 〜５×１０11Ω−ｃｍが最
も望ましい。この体積固有抵抗の変化は、前記格子定数
と相関を有し、それぞれの抵抗特性を得るためには下記
表１のように格子定数を制御すればよい。
【００１４】
【表１】
【００１５】つまり、格子定数がａ軸で３．１１６Å、
ｃ軸で４．９８８Åを越えると電気伝導に寄与するキャ
リア濃度が低く、体積固有抵抗は温度に対して急激な変
化をするので安定した静電吸着特性を得られない。ま
た、ａ軸で３．１０７Å、ｃ軸で４．９７６Åを下回る
と電気抵抗が低く、静電チャックとしては漏れ電流が大
きくなって実用的ではない。
ｃ軸で４．９８８Åを越えると電気伝導に寄与するキャ
リア濃度が低く、体積固有抵抗は温度に対して急激な変
化をするので安定した静電吸着特性を得られない。ま
た、ａ軸で３．１０７Å、ｃ軸で４．９７６Åを下回る
と電気抵抗が低く、静電チャックとしては漏れ電流が大
きくなって実用的ではない。
【００１６】更に、静電チャックとして安定した動作を
行なうためには、２５℃から４００℃の温度範囲におけ
る体積固有抵抗の変化が３桁以内、好ましくは２桁以内
であるのが良い。
行なうためには、２５℃から４００℃の温度範囲におけ
る体積固有抵抗の変化が３桁以内、好ましくは２桁以内
であるのが良い。
【００１７】本発明の窒化アルミニウムからなるセラミ
ック抵抗体層は組織としては酸素を固溶した窒化アルミ
ニウム結晶を主相とするものであるが、窒化アルミニウ
ム結晶中に固溶しきれなかった酸素により酸化アルミニ
ウムおよび／または酸窒化アルミニウムの相が副相とし
て存在する場合もある。
ック抵抗体層は組織としては酸素を固溶した窒化アルミ
ニウム結晶を主相とするものであるが、窒化アルミニウ
ム結晶中に固溶しきれなかった酸素により酸化アルミニ
ウムおよび／または酸窒化アルミニウムの相が副相とし
て存在する場合もある。
【００１８】上記のように、酸素を固溶するとともに上
記の電気特性を有するセラミック抵抗体層は、粉末焼結
法で製造することが難しいが、気相合成法によると容易
に作製することができる。具体的な成膜方法としては、
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、Ｍ
Ｏ（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ）ＣＶＤなどの化学気
相合成法（ＣＶＤ法）により形成されるが、これらの中
でもＣＶＤ法がよい。
記の電気特性を有するセラミック抵抗体層は、粉末焼結
法で製造することが難しいが、気相合成法によると容易
に作製することができる。具体的な成膜方法としては、
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、Ｍ
Ｏ（Ｍｅｔａｌ−ｏｒｇａｎｉｃ）ＣＶＤなどの化学気
相合成法（ＣＶＤ法）により形成されるが、これらの中
でもＣＶＤ法がよい。
【００１９】例えば、ＣＶＤ法により前記セラミック抵
抗体層を形成するには、例えば原料ガスとしてＮ2 ガ
ス、ＮＨ3 ガス、ＮＯ2 およびＡｌＣｌ3 ガスを用い、
これらのガスの流量比をＮ2 ／ＡｌＣ13＝５〜７０、Ｎ
Ｏ2 ／ＮＨ3 ＝０．００５〜１、ＮＨ3 ／ＡｌＣｌ3 ＝
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。
抗体層を形成するには、例えば原料ガスとしてＮ2 ガ
ス、ＮＨ3 ガス、ＮＯ2 およびＡｌＣｌ3 ガスを用い、
これらのガスの流量比をＮ2 ／ＡｌＣ13＝５〜７０、Ｎ
Ｏ2 ／ＮＨ3 ＝０．００５〜１、ＮＨ3 ／ＡｌＣｌ3 ＝
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。
【００２０】一方、セラミック抵抗体層を形成する基体
としては、格別限定するものではないが、特にＡｌ2 Ｏ
3 、ＡｌＯＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ダイヤモンド、ムライト、
ＺｒＯ2 などを主とするセラミック材料が挙げられる
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。
としては、格別限定するものではないが、特にＡｌ2 Ｏ
3 、ＡｌＯＮ、Ｓｉ3 Ｎ4 、ダイヤモンド、ムライト、
ＺｒＯ2 などを主とするセラミック材料が挙げられる
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。
【００２１】さらに、電圧を印加する電極層２は、周知
の金属材料が適用でき、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｍ
ｎ、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ＴｉＮ、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
して使用できる。その他、電極層２が存在せず、基体自
体が電極能を有する場合もあり、その場合には基体１と
してＳｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣなどを主体とする導電性セラ
ミックス、Ｗ、Ｍｏなどの金属単体およびこれらの合金
などにより形成すればよい。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ことにより静電気が発生す
る。また、基体内にヒータを内蔵させる場合、ヒータ用
材料としてはＭｏ、Ｗ、Ｍｏ−Ｍｎ、ＴｉＣ、ＴｉＮな
どが用いられる。
の金属材料が適用でき、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｍｏ−Ｍ
ｎ、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ＴｉＮ、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
して使用できる。その他、電極層２が存在せず、基体自
体が電極能を有する場合もあり、その場合には基体１と
してＳｉＣ、ＴｉＮ、ＷＣなどを主体とする導電性セラ
ミックス、Ｗ、Ｍｏなどの金属単体およびこれらの合金
などにより形成すればよい。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ことにより静電気が発生す
る。また、基体内にヒータを内蔵させる場合、ヒータ用
材料としてはＭｏ、Ｗ、Ｍｏ−Ｍｎ、ＴｉＣ、ＴｉＮな
どが用いられる。
【００２２】上記のような構成からなる静電チャックに
よりシリコンウエハを静電吸着するには、電極層２ある
いは導電性基体１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。
よりシリコンウエハを静電吸着するには、電極層２ある
いは導電性基体１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。
【００２３】本発明によれば、これまでセラミック抵抗
体を静電チャックの基体表面に形成されるセラミック抵
抗体層として使用した場合について説明したが、本発明
のセラミック抵抗体は、その他に静電気を防止するため
の部品として、例えば半導体製造装置におけるウエハ搬
送用アーム、ウエハハンドリング用治具の他に、ヒータ
材料、真空管外囲管などにも使用することができる。
体を静電チャックの基体表面に形成されるセラミック抵
抗体層として使用した場合について説明したが、本発明
のセラミック抵抗体は、その他に静電気を防止するため
の部品として、例えば半導体製造装置におけるウエハ搬
送用アーム、ウエハハンドリング用治具の他に、ヒータ
材料、真空管外囲管などにも使用することができる。
【００２４】
【作用】通常、窒化アルミニウムは体積固有抵抗１０14
Ω−ｃｍ以上の高絶縁体であるが、その窒化アルミニウ
ム結晶中に酸素を固溶させて窒素を酸素で置換させる
と、電子が１個余剰となりこれが導電性に寄与し結晶の
導電率を高める作用となすものと考えられる。また、窒
化アルミニウム結晶への酸素の固溶は格子定数の変化に
より判定できる。例えば、酸素を含まない窒化アルミニ
ウムの格子定数はａ軸で３．１２０Å、ｃ軸で４．９９
４Åであるが、酸素原子が固溶するに従い、ａ軸、ｃ軸
とも小さくなる。そして格子定数をａ軸で３．１０７〜
３．１１６Å、ｃ軸で４．９７６〜４．９８８Åにする
と室温の体積固有抵抗を１０7 〜１０13Ω−ｃｍに制御
することができる。しかもこの抵抗体層は温度に対する
抵抗変化が小さく、例えば２５℃から４００℃までの温
度変化に対する抵抗変化が３桁以下と小さい。その結
果、この温度領域におけるウエハの吸着特性が安定化
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。
Ω−ｃｍ以上の高絶縁体であるが、その窒化アルミニウ
ム結晶中に酸素を固溶させて窒素を酸素で置換させる
と、電子が１個余剰となりこれが導電性に寄与し結晶の
導電率を高める作用となすものと考えられる。また、窒
化アルミニウム結晶への酸素の固溶は格子定数の変化に
より判定できる。例えば、酸素を含まない窒化アルミニ
ウムの格子定数はａ軸で３．１２０Å、ｃ軸で４．９９
４Åであるが、酸素原子が固溶するに従い、ａ軸、ｃ軸
とも小さくなる。そして格子定数をａ軸で３．１０７〜
３．１１６Å、ｃ軸で４．９７６〜４．９８８Åにする
と室温の体積固有抵抗を１０7 〜１０13Ω−ｃｍに制御
することができる。しかもこの抵抗体層は温度に対する
抵抗変化が小さく、例えば２５℃から４００℃までの温
度変化に対する抵抗変化が３桁以下と小さい。その結
果、この温度領域におけるウエハの吸着特性が安定化
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。
【００２５】また、本発明によれば、静電チャックとし
て格別に複雑な構造をとる必要がなく、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。
て格別に複雑な構造をとる必要がなく、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。
【００２６】
実施例１ 窒化アルミニウム質焼結体からなる基体表面に電極層と
してＭｏとＭｎからなる合金をメタライズした後、その
電極を含む基体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、窒素ガスを８ＳＬＭ、ア
ンモニアガスを１ＳＬＭに一定にし、酸素添加ガスとし
てＮ2 Ｏガス、ｄｒｙ−空気および水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を
０〜２００ＳＣＣＭの範囲で表２に示す流量に変化さ
せ、炉内圧力を４０ｔｏｒｒとした。そして、塩化アル
ミニウム（ＡｌＣｌ4 ）を０．３ＳＬＭの流量で流して
反応を開始し、６時間の反応によって４００μｍの膜厚
のセラミック抵抗体層を形成した。
してＭｏとＭｎからなる合金をメタライズした後、その
電極を含む基体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、窒素ガスを８ＳＬＭ、ア
ンモニアガスを１ＳＬＭに一定にし、酸素添加ガスとし
てＮ2 Ｏガス、ｄｒｙ−空気および水蒸気（Ｈ2 Ｏ）を
０〜２００ＳＣＣＭの範囲で表２に示す流量に変化さ
せ、炉内圧力を４０ｔｏｒｒとした。そして、塩化アル
ミニウム（ＡｌＣｌ4 ）を０．３ＳＬＭの流量で流して
反応を開始し、６時間の反応によって４００μｍの膜厚
のセラミック抵抗体層を形成した。
【００２７】得られた抵抗体層に対して、層中の酸素原
子量を中性子放射化分析により測定するとともに、Ｘ線
回折法でＳｉ（ＳＲＭ６４０ｂ）を標準試料として角度
補正を行い、ピクトップ法により格子定数を算出した。
測定面指数は（１００）、（００２）、（１０１）、
（１０２）、（１１０）、（１０３）、（１１２）、
（００４）とした。さらに、抵抗体層の２５℃および４
００℃における体積固有抵抗を測定した。
子量を中性子放射化分析により測定するとともに、Ｘ線
回折法でＳｉ（ＳＲＭ６４０ｂ）を標準試料として角度
補正を行い、ピクトップ法により格子定数を算出した。
測定面指数は（１００）、（００２）、（１０１）、
（１０２）、（１１０）、（１０３）、（１１２）、
（００４）とした。さらに、抵抗体層の２５℃および４
００℃における体積固有抵抗を測定した。
【００２８】そして、気相成長後のセラミック抵抗体層
の表面を表面粗さＲａが０．０２ｍｍとなるように研磨
した後、電極に４００Ｖ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残留吸着力の有無を真空中で測定し
た。さらに、室温から４００℃までの吸着力の変化にお
いて、その変化率が１０％以内のものを○、それ以上の
ものを×として評価した。
の表面を表面粗さＲａが０．０２ｍｍとなるように研磨
した後、電極に４００Ｖ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残留吸着力の有無を真空中で測定し
た。さらに、室温から４００℃までの吸着力の変化にお
いて、その変化率が１０％以内のものを○、それ以上の
ものを×として評価した。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【表３】
【００３１】表２および表４の結果から明らかなよう
に、抵抗体層の酸素原子量および格子定数は酸素含有ガ
スの流量によって変化し、酸素含有ガスを全く導入せ
ず、酸素原子量も不純物レベルの０．０００１原子％の
場合には、抵抗値も９×１０15Ω−ｃｍの高絶縁性であ
ったが、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏなどの空気の流量を徐々に増加
させると、酸素原子量が増加するとともに室温の体積固
有抵抗も９．７×１０7 Ω−ｃｍまで低下した。
に、抵抗体層の酸素原子量および格子定数は酸素含有ガ
スの流量によって変化し、酸素含有ガスを全く導入せ
ず、酸素原子量も不純物レベルの０．０００１原子％の
場合には、抵抗値も９×１０15Ω−ｃｍの高絶縁性であ
ったが、Ｎ2 Ｏ、Ｈ2 Ｏなどの空気の流量を徐々に増加
させると、酸素原子量が増加するとともに室温の体積固
有抵抗も９．７×１０7 Ω−ｃｍまで低下した。
【００３２】なお、得られた抵抗体層はＸ線回折測定か
ら（００２）に配向するＡｌＮ膜であった。しかし、透
過型電子顕微鏡観察ではアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）結晶相
が少量存在しており、またアルミニウム、酸素および窒
素が検出される結晶相もわずかに見い出された。
ら（００２）に配向するＡｌＮ膜であった。しかし、透
過型電子顕微鏡観察ではアルミナ（Ａｌ2 Ｏ3 ）結晶相
が少量存在しており、またアルミニウム、酸素および窒
素が検出される結晶相もわずかに見い出された。
【００３３】また、試料Ｎo.４に対して、体積固有抵抗
値の温度依存性の測定結果を図２に、吸着力の温度依存
性の測定結果を図３にそれぞれ示した。図２、３から明
らかなように、室温から４００℃の温度範囲において、
体積固有抵抗値は１×１０12〜１．４×１０10Ω・ｃｍ
の範囲にあり、吸着力はこの温度域でほとんど一定であ
り、安定した吸着性を示した。
値の温度依存性の測定結果を図２に、吸着力の温度依存
性の測定結果を図３にそれぞれ示した。図２、３から明
らかなように、室温から４００℃の温度範囲において、
体積固有抵抗値は１×１０12〜１．４×１０10Ω・ｃｍ
の範囲にあり、吸着力はこの温度域でほとんど一定であ
り、安定した吸着性を示した。
【００３４】これに対して、ＡｌＮ膜中に不純物レベル
しか酸素を含まない静電チャックＡでは、測定温度の２
００℃から４００℃への変化に伴い、体積抵抗は１０16
Ω−ｃｍから１０10Ω−ｃｍまで急激に変化した。その
ため、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。
しか酸素を含まない静電チャックＡでは、測定温度の２
００℃から４００℃への変化に伴い、体積抵抗は１０16
Ω−ｃｍから１０10Ω−ｃｍまで急激に変化した。その
ため、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。
【００３５】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明によれば、静
電チャックの表面層として、窒化アルミニウム中の酸素
量および格子定数を制御した、２５℃における体積固有
抵抗が１０7 〜１０13Ω−ｃｍの抵抗を有し、且つ４０
０℃までの温度による抵抗変化が小さいセラミック抵抗
体を形成し静電チャックとして用いることにより、半導
体製造過程において少なくとも室温から４００℃にわた
る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
性が得られるとともに、静電チャックの製造コストの低
減を図ることができる。
電チャックの表面層として、窒化アルミニウム中の酸素
量および格子定数を制御した、２５℃における体積固有
抵抗が１０7 〜１０13Ω−ｃｍの抵抗を有し、且つ４０
０℃までの温度による抵抗変化が小さいセラミック抵抗
体を形成し静電チャックとして用いることにより、半導
体製造過程において少なくとも室温から４００℃にわた
る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
性が得られるとともに、静電チャックの製造コストの低
減を図ることができる。
【図１】本発明の静電チャックの構造を示す断面図であ
る。
る。
【図２】実施例において作製したセラミック抵抗体層の
体積抵抗値の温度依存性を示す図である。
体積抵抗値の温度依存性を示す図である。
【図３】実施例において作製した静電チャックの吸着力
の温度依存性を示す図である。
の温度依存性を示す図である。
１ 基体 ２ 電極 ３ セラミック抵抗体層 ４ シリコンウエハ
Claims (1)
- 【請求項１】所定の基体表面に窒化アルミニウム結晶相
を主相とするセラミック抵抗体からなる薄層を具備し、
該薄層中に酸素が０．０２〜２０原子％の割合で存在
し、前記窒化アルミニウム結晶の格子定数がａ軸で３．
１０７〜３．１１６Å、ｃ軸で４．９７６〜４．９８８
Åであるとともに、２５℃における体積固有抵抗が１０
7 〜１０13Ω−ｃｍであることを特徴する静電チャッ
ク。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP18921794A JP3181006B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 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 |
|---|---|---|---|
| JP18921794A JP3181006B2 (ja) | 1994-08-11 | 1994-08-11 | 静電チャック |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0855899A true JPH0855899A (ja) | 1996-02-27 |
| JP3181006B2 JP3181006B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=16237528
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP18921794A Expired - Fee Related JP3181006B2 (ja) | 1994-01-09 | 1994-08-11 | 静電チャック |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3181006B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882689A3 (en) * | 1997-06-06 | 1999-06-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride based composite body, electronic functional material, electrostatic chuck and method of producing aluminum nitride based composition body |
| JPH11317441A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-16 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 静電チャック及びその評価方法 |
| JP2009270127A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 圧電体の製造方法および圧電素子 |
| WO2022014410A1 (ja) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | 京セラ株式会社 | 試料保持具 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4166455B2 (ja) | 2001-10-01 | 2008-10-15 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 偏光フィルム及び発光装置 |
| JP4024510B2 (ja) | 2001-10-10 | 2007-12-19 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 記録媒体、および基材 |
-
1994
- 1994-08-11 JP JP18921794A patent/JP3181006B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0882689A3 (en) * | 1997-06-06 | 1999-06-30 | Ngk Insulators, Ltd. | Aluminum nitride based composite body, electronic functional material, electrostatic chuck and method of producing aluminum nitride based composition body |
| JPH11317441A (ja) * | 1998-05-06 | 1999-11-16 | Denki Kagaku Kogyo Kk | 静電チャック及びその評価方法 |
| JP2009270127A (ja) * | 2008-04-30 | 2009-11-19 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 圧電体の製造方法および圧電素子 |
| WO2022014410A1 (ja) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | 京セラ株式会社 | 試料保持具 |
| JPWO2022014410A1 (ja) * | 2020-07-13 | 2022-01-20 | ||
| KR20230020514A (ko) * | 2020-07-13 | 2023-02-10 | 교세라 가부시키가이샤 | 시료 유지구 |
| JP2023165726A (ja) * | 2020-07-13 | 2023-11-17 | 京セラ株式会社 | 試料保持具 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3181006B2 (ja) | 2001-07-03 |
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