[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP2002033377A - Electrostatic chuck - Google Patents

Electrostatic chuck

Info

Publication number
JP2002033377A
JP2002033377A JP2001137635A JP2001137635A JP2002033377A JP 2002033377 A JP2002033377 A JP 2002033377A JP 2001137635 A JP2001137635 A JP 2001137635A JP 2001137635 A JP2001137635 A JP 2001137635A JP 2002033377 A JP2002033377 A JP 2002033377A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrostatic
weight
ceramic substrate
electrostatic chuck
ceramic
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001137635A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yasuji Hiramatsu
靖二 平松
Yasutaka Ito
康隆 伊藤
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Ibiden Co Ltd
Original Assignee
Ibiden Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Ibiden Co Ltd filed Critical Ibiden Co Ltd
Priority to JP2001137635A priority Critical patent/JP2002033377A/en
Publication of JP2002033377A publication Critical patent/JP2002033377A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)
  • Ceramic Products (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic chuck where temperature fully quickly rises and falls, even if the diameter of a ceramic substrate exceeds 190 mm, and, especially reaches 300 mm or larger. SOLUTION: In this electrostatic chuck, a temperature control means is provided on a ceramic substrate, at the same time, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. In this case. the diameter and thickness of the ceramic substrate should be equal to at least 190 mm and 20 mm or less, respectively, and 0.1 to 20 wt.% oxygen should be contained in the ceramic dielectric film.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

〔発明の詳細な説明〕[Detailed description of the invention]

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体は種々の産業において必要とされ
る極めて重要な製品であり、半導体チップは、例えば、
シリコン単結晶を所定の厚さにスライスしてシリコンウ
エハを作製した後、このシリコンウエハに複数の集積回
路等を形成することにより製造される。
2. Description of the Related Art Semiconductors are extremely important products required in various industries.
The silicon wafer is manufactured by slicing a silicon single crystal to a predetermined thickness to produce a silicon wafer, and then forming a plurality of integrated circuits and the like on the silicon wafer.

【0003】この半導体チップの製造工程においては、
シリコンウエハ等の半導体ウエハを、種々の処理が可能
な装置の上に載置し、エッチング、CVD等の種々の処
理を施して、導体回路や素子等を形成する。
In the manufacturing process of this semiconductor chip,
A semiconductor wafer such as a silicon wafer is placed on an apparatus capable of performing various processes, and subjected to various processes such as etching and CVD to form a conductor circuit, an element, and the like.

【0004】この際、半導体ウエハは、装置にしっかり
と固定される必要がある。そのため、装置の内部に半導
体ウエハを吸着、固定するための静電電極が設けられた
静電チャックが汎用されている。
At this time, the semiconductor wafer needs to be firmly fixed to the device. For this reason, an electrostatic chuck provided with an electrostatic electrode for adsorbing and fixing a semiconductor wafer inside the apparatus is widely used.

【0005】また、静電チャックを構成する材料とし
て、アルミナのような酸化物セラミックや窒化物セラミ
ック等が用いられている。このようなセラミックを用い
た静電チャックでは、セラミック基板の上に静電電極が
設けられ、この静電電極の上に薄い誘電体膜が形成さ
れ、この誘電体膜を介して半導体ウエハがクーロン力に
よりセラミック基板に吸着されるようになっている。
Also, oxide ceramics such as alumina, nitride ceramics, and the like are used as materials for forming the electrostatic chuck. In the electrostatic chuck using such a ceramic, an electrostatic electrode is provided on a ceramic substrate, a thin dielectric film is formed on the electrostatic electrode, and a semiconductor wafer is coulombed through the dielectric film. The force is applied to the ceramic substrate.

【0006】また、熱CVD等を行う際等には、半導体
ウエハが加熱されている必要があるため、静電チャック
には、通常、抵抗発熱体等のセラミック基板を加熱する
手段が設けられている。
Further, when performing thermal CVD or the like, the semiconductor wafer must be heated. Therefore, the electrostatic chuck is usually provided with a means for heating a ceramic substrate such as a resistance heating element. I have.

【0007】このようなセラミックを用いた静電チャッ
クでは、高温においてもヤング率(強度)が大きいた
め、比較的セラミック基板の厚さを薄くすることがで
き、静電チャックを軽量化することができるという特徴
を有する。
In such an electrostatic chuck using ceramics, since the Young's modulus (strength) is large even at a high temperature, the thickness of the ceramic substrate can be made relatively thin, and the weight of the electrostatic chuck can be reduced. It has the feature of being able to.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、最近の
半導体ウエハの大型化に伴い、セラミック基板を大面積
化せざるを得ないため、静電チャックの熱容量が増加
し、電圧や電流量の変化に対してセラミック基板の温度
が迅速に追従せず、昇温、降温速度が遅くなり、半導体
ウエハ等の生産性が低下するという問題が発生するよう
になった。また、12インチの半導体ウエハに対応する
ために、セラミック基板の直径を300mmを超えるよ
うな大型にした場合、外周部分の温度低下が著しくな
り、加熱面の温度均一性に欠けるという問題が発生し
た。
However, with the recent increase in the size of semiconductor wafers, the size of the ceramic substrate must be increased, so that the heat capacity of the electrostatic chuck increases and the voltage and current amount change. On the other hand, the temperature of the ceramic substrate does not follow quickly, and the rate of temperature rise and fall is slow, which causes a problem that productivity of semiconductor wafers and the like is reduced. Further, when the diameter of the ceramic substrate is set to be larger than 300 mm in order to accommodate a 12-inch semiconductor wafer, the temperature of the outer peripheral portion is remarkably reduced, and a problem that the temperature uniformity of the heating surface is lacking occurs. .

【0009】本発明は、これらの問題を解決するために
なされたものであり、セラミック基板の直径が190m
mを超え、特に300mmを超えるような大型のものと
なっても、昇温および降温の速度が充分に速い静電チャ
ックを提供することを目的とする。
The present invention has been made to solve these problems, and has a ceramic substrate having a diameter of 190 m.
It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck in which the rate of temperature rise and fall is sufficiently fast even when the size of the chuck becomes larger than 300 m, especially more than 300 mm.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記目的
を達成するために鋭意研究した結果、セラミック基板の
厚さを20mm以下と薄くして、さらに熱容量を小さく
することにより、昇温降温特性の低下を防止することが
できることを見い出し、本発明を完成させたものであ
る。
Means for Solving the Problems The inventors of the present invention have conducted intensive studies to achieve the above object, and as a result, the thickness of the ceramic substrate has been reduced to 20 mm or less and the heat capacity has been further reduced, thereby increasing the temperature. The present inventors have found that it is possible to prevent a decrease in temperature-fall characteristics, and have completed the present invention.

【0011】即ち、第一の本発明は、セラミック基板に
温度制御手段が設けられるとともに、セラミック基板上
に静電電極が形成され、上記静電電極上にセラミック誘
電体膜が設けられた静電チャックであって、上記セラミ
ック基板は、その直径が190mmを超え、厚さが20
mm以下であり、上記セラミック誘電体膜中には0.1
〜20重量%の酸素を含有することを特徴とする。
That is, a first aspect of the present invention is an electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. The ceramic substrate has a diameter exceeding 190 mm and a thickness of 20 mm.
mm or less in the ceramic dielectric film.
It is characterized by containing up to 20% by weight of oxygen.

【0012】第一の本発明の静電チャックによれば、セ
ラミック基板の直径が190mmを超えるような大型の
ものであっても、セラミック基板の厚さを20mm以下
と薄くすることで、外周部分の温度低下をできるだけ小
さくし、かつ熱容量を小さくすることができるため、迅
速に昇温、降温を行うことが可能な静電チャックを実現
することができる。また、セラミック基板の直径が大き
くなると、自重でたわみやすく、半導体ウエハとセラミ
ック基板との間に隙間ができて、半導体ウエハを均一に
加熱しにくくなり、基板の厚さが薄くなると、たわみ量
が増える。しかしながら、上記セラミック誘電体膜は、
0.1〜20重量%の酸素を含有するため、剛性が改善
され、たわみ量を小さくすることが可能である。
According to the electrostatic chuck of the first aspect of the present invention, even if the ceramic substrate has a large diameter exceeding 190 mm, the thickness of the ceramic substrate is reduced to 20 mm or less, so that the outer peripheral portion can be formed. In this case, the temperature drop can be made as small as possible and the heat capacity can be made small, so that an electrostatic chuck capable of quickly raising and lowering the temperature can be realized. Also, when the diameter of the ceramic substrate is large, it is easy to bend under its own weight, a gap is formed between the semiconductor wafer and the ceramic substrate, it is difficult to uniformly heat the semiconductor wafer, and when the thickness of the substrate is thin, the amount of deflection is small. Increase. However, the ceramic dielectric film is
Since 0.1 to 20% by weight of oxygen is contained, the rigidity is improved and the amount of deflection can be reduced.

【0013】また、第一の本発明の静電チャックにおい
て、上記温度制御手段としては、抵抗発熱体が用いられ
ることが望ましい。導体ペーストをグリーンシートや焼
結体に塗布した後、加熱、焼成したり、成形体に金属線
を埋設した後、焼成することにより、比較的容易に抵抗
発熱体を形成することができるからである。
In the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention, it is preferable that a resistance heating element is used as the temperature control means. After applying the conductive paste to the green sheet or sintered body, heating and firing, or embedding the metal wire in the molded body and firing, it is possible to form the resistance heating element relatively easily. is there.

【0014】第二の本発明は、セラミック基板に温度制
御手段が設けられるとともに、セラミック基板上に静電
電極が形成され、上記静電電極上にセラミック誘電体膜
が設けられた静電チャックであって、上記セラミック基
板は、その直径が300mmを超え、厚さが20mm以
下であることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. The ceramic substrate has a diameter of more than 300 mm and a thickness of 20 mm or less.

【0015】セラミック基板の直径が300mmを超え
るような大型のものとなると、外周側面の面積が大きく
なり、空気と接触して熱を奪ってしまうため、外周部分
の温度低下が大きくなる。しかしながら、第二の本発明
の静電チャックでは、基板の厚さを20mm以下に調整
して、側面と空気との接触面積を小さくし、放熱しにく
くして、外周部分の温度低下を小さくするとともに、熱
容量を小さくしているため、迅速に昇温、降温を行うこ
とが可能な静電チャックを実現することができる。
If the diameter of the ceramic substrate is larger than 300 mm, the area of the outer peripheral side surface becomes large and heat is taken off by contact with air, so that the temperature of the outer peripheral portion is greatly reduced. However, in the electrostatic chuck of the second aspect of the present invention, the thickness of the substrate is adjusted to 20 mm or less, the contact area between the side surface and the air is reduced, the heat is hardly dissipated, and the temperature drop in the outer peripheral portion is reduced. In addition, since the heat capacity is reduced, it is possible to realize an electrostatic chuck capable of quickly raising and lowering the temperature.

【0016】また、第二の本発明の静電チャックにおい
て、上記セラミック誘電体膜中には、0.1〜20重量
%の酸素を含有することが望ましい。セラミック基板の
直径が300mmを超えるような場合、基板の厚さを2
0mm以下とすると、自重でたわみやすく、半導体ウエ
ハとセラミック基板との間に隙間ができて半導体ウエハ
を均一加熱しにくくなったり、チャック力にばらつきが
生じる。そこで、セラミック誘電体膜中に0.1〜20
重量%の酸素を含有させることで、剛性が改善され、た
わみを小さくすることが可能となるからである。
In the electrostatic chuck according to the second aspect of the present invention, the ceramic dielectric film preferably contains 0.1 to 20% by weight of oxygen. When the diameter of the ceramic substrate exceeds 300 mm, the thickness of the substrate is 2
When the thickness is 0 mm or less, the semiconductor wafer is easily bent by its own weight, and a gap is formed between the semiconductor wafer and the ceramic substrate, so that it is difficult to uniformly heat the semiconductor wafer, and the chuck force varies. Therefore, 0.1 to 20 in the ceramic dielectric film.
This is because by containing oxygen by weight, rigidity is improved, and deflection can be reduced.

【0017】また、第二の本発明の静電チャックにおい
て、上記温度制御手段としては、抵抗発熱体が用いられ
ることが望ましい。導体ペーストをグリーンシートや焼
結体に塗布した後、加熱、焼成したり、成形体に金属線
を埋設した後、焼成することにより、比較的容易に抵抗
発熱体を形成することができるからである。
In the electrostatic chuck according to the second aspect of the present invention, it is preferable that a resistance heating element is used as the temperature control means. After applying the conductive paste to the green sheet or sintered body, heating and firing, or embedding the metal wire in the molded body and firing, it is possible to form the resistance heating element relatively easily. is there.

【0018】さらに、第二の本発明の静電チャックにお
いて、上記セラミック誘電体膜は、50〜5000μm
の厚さであることが望ましい。セラミック基板のたわみ
量を小さくすることができるからである。
Further, in the electrostatic chuck according to the second aspect of the present invention, the ceramic dielectric film has a thickness of 50 to 5000 μm.
It is desirable that the thickness be This is because the amount of deflection of the ceramic substrate can be reduced.

【0019】ところで、特開平4−304942号公報
では、厚さ10mm、直径150mmのセラミック基板
からなる静電チャックを開示するが、直径が小さいた
め、本発明が解決しようとする課題がそもそも発生しな
い。また、特開平7−86379号公報では、厚さ5m
m、直径210mmのセラミック基板からなる静電チャ
ックを開示するが、イットリアの含有量が2重量%と少
量であり、充分な剛性はない。このため、チャック力に
ばらつきが生じてしまう。さらに、特開平10−722
60号公報では、直径200mm、厚さ12mmのセラ
ミック基板を開示する。しかしながら、酸素含有量につ
いては記載がない。よって、これら公知技術は、いずれ
も300mm未満の直径の基板に関するものであり、基
板外周の温度低下の問題も想起しえない。
Japanese Patent Application Laid-Open No. 4-304942 discloses an electrostatic chuck made of a ceramic substrate having a thickness of 10 mm and a diameter of 150 mm. However, since the diameter is small, the problem to be solved by the present invention does not occur. . Also, in Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-86379, the thickness is 5 m.
An electrostatic chuck made of a ceramic substrate having a diameter of 210 mm and a diameter of 210 mm is disclosed. However, the content of yttria is as small as 2% by weight and the rigidity is not sufficient. For this reason, the chuck force varies. Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-722
No. 60 discloses a ceramic substrate having a diameter of 200 mm and a thickness of 12 mm. However, there is no description of the oxygen content. Therefore, all of these known techniques relate to a substrate having a diameter of less than 300 mm, and the problem of a decrease in the temperature of the outer periphery of the substrate cannot be recalled.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】まず、第一の本発明の静電チャッ
クについて、図面を用いて説明することとする。第一の
本発明は、セラミック基板に温度制御手段が設けられる
とともに、セラミック基板上に静電電極が形成され、上
記静電電極上にセラミック誘電体膜が設けられた静電チ
ャックであって、上記セラミック基板は、その直径が1
90mmを超え、厚さが20mm以下であり、上記セラ
ミック誘電体膜中には0.1〜20重量%の酸素を含有
することを特徴とする静電チャックである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS First, an electrostatic chuck according to a first embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. According to a first aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck in which a temperature control unit is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. The ceramic substrate has a diameter of 1
An electrostatic chuck having a thickness of more than 90 mm and a thickness of 20 mm or less, wherein the ceramic dielectric film contains 0.1 to 20% by weight of oxygen.

【0021】図1は、第一の本発明の静電チャックの一
実施形態を模式的に示した縦断面図であり、図2は、図
1に示した静電チャックにおけるA−A線断面図であ
り、図3は、図1に示した静電チャックにおけるB−B
線断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing an embodiment of the first electrostatic chuck of the present invention, and FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG. FIG. 3 is a diagram showing a BB in the electrostatic chuck shown in FIG.
It is a line sectional view.

【0022】この静電チャック101では、円板形状の
セラミック基板1の表面に、半円弧状部2aと櫛歯部2
bとからなるチャック正極静電層2と、同じく半円弧状
部3aと櫛歯部3bとからなるチャック負極静電層3と
からなる静電電極層が、櫛歯部2bと櫛歯部3bを交差
させるように対向して形成されており、この静電電極層
を含むセラミック基板1上に薄いセラミック誘電体膜4
が形成されている。
In this electrostatic chuck 101, a semicircular arc portion 2a and a comb tooth portion 2 are formed on the surface of a disc-shaped ceramic substrate 1.
b, and an electrostatic electrode layer composed of a chuck negative electrode electrostatic layer 3 also composed of a semicircular arc-shaped part 3a and a comb tooth part 3b, and a comb tooth part 2b and a comb tooth part 3b Are formed so as to cross each other, and a thin ceramic dielectric film 4 is formed on the ceramic substrate 1 including this electrostatic electrode layer.
Are formed.

【0023】また、このチャック正極静電層2およびチ
ャック負極静電層3には、それぞれ直流電源の+側と−
側とが接続され、直流電圧V2 が印加されるようになっ
ている。また、この静電チャック101上には、シリコ
ンウエハ9が載置され、接地されている。
The chuck positive electrode electrostatic layer 2 and the chuck negative electrode electrostatic layer 3 respectively have a positive side and a negative side of a DC power supply.
Is connected to the side, the DC voltage V 2 is adapted to be applied. A silicon wafer 9 is mounted on the electrostatic chuck 101 and is grounded.

【0024】一方、セラミック基板1の内部には、シリ
コンウエハ9の温度をコントロールするために、図3に
示したような平面視同心円形状の抵抗発熱体5が設けら
れており、抵抗発熱体5の両端には、外部端子ピン6が
接続、固定され、電圧V1 が印加されるようになってい
る。また、図1、2には示していないが、このセラミッ
ク基板1には、図3に示したように、測温素子を挿入す
るための有底孔11とシリコンウエハ9を支持して上下
させるリフターピン(図示せず)を挿通するための貫通
孔12が形成されている。なお、抵抗発熱体5は、セラ
ミック基板の底面に形成されていてもよい。
On the other hand, a resistance heating element 5 having a concentric circular shape in plan view as shown in FIG. 3 is provided inside the ceramic substrate 1 for controlling the temperature of the silicon wafer 9. at both ends of the external terminal pin 6 is connected, is fixed, so that the voltages V 1 is applied. Although not shown in FIGS. 1 and 2, as shown in FIG. 3, this ceramic substrate 1 supports a bottomed hole 11 for inserting a temperature measuring element and a silicon wafer 9 and moves it up and down. A through hole 12 for inserting a lifter pin (not shown) is formed. Note that the resistance heating element 5 may be formed on the bottom surface of the ceramic substrate.

【0025】そして、チャック正極静電層2とチャック
負極静電層3との間に直流電圧V2 を印加すると、シリ
コンウエハ9は、チャック正極静電層2とチャック負極
静電層3との静電的な作用(クーロン力)により、セラ
ミック誘電体膜4に吸着され、固定される。
Then, when a DC voltage V 2 is applied between the chucking positive electrode electrostatic layer 2 and the chucking negative electrode electrostatic layer 3, the silicon wafer 9 moves between the chucking positive electrode electrostatic layer 2 and the chucking negative electrode electrostatic layer 3. It is adsorbed and fixed to the ceramic dielectric film 4 by an electrostatic action (Coulomb force).

【0026】第一の本発明の静電チャックを構成するセ
ラミック基板は、その直径が190mmを超えるもので
ある。シリコンウエハの大型化に対処するためのであ
る。上記セラミック基板の直径は、200mm以上、特
に200mmより大きいことが望ましい。特に300m
m以上であることが、さらに望ましい。次世代の半導体
ウエハに対処するためである。
The diameter of the ceramic substrate constituting the electrostatic chuck of the first invention exceeds 190 mm. This is to cope with an increase in the size of the silicon wafer. The diameter of the ceramic substrate is desirably 200 mm or more, particularly preferably greater than 200 mm. Especially 300m
m is more desirable. This is for dealing with the next generation of semiconductor wafers.

【0027】上記セラミック基板は、その厚さが20m
m以下、望ましくは10mm以下のものである。静電チ
ャックの大型化に伴い、厚さを薄くしてその熱容量を小
さくするためである。また、セラミック基板の直径が3
00mm以上の場合、外周の面積が大きくなり、空気な
どの雰囲気気体との接触面積が大きくなって、外周部分
の温度低下が著しい。そこで、セラミック基板の厚さを
小さくして接触面積を低減する。それにより、外周部の
温度低下を防止するのである。特に、厚さを10mm以
下にすることで、降温特性が向上する。セラミック基板
の厚さは、1〜5mmが望ましい。加熱面の温度のばら
つきが小さくなるからである。
The ceramic substrate has a thickness of 20 m.
m, preferably 10 mm or less. This is because, with the enlargement of the electrostatic chuck, the thickness is reduced to reduce the heat capacity thereof. Also, if the diameter of the ceramic substrate is 3
In the case of not less than 00 mm, the area of the outer periphery becomes large, the contact area with the atmospheric gas such as air becomes large, and the temperature of the outer periphery is significantly lowered. Therefore, the contact area is reduced by reducing the thickness of the ceramic substrate. Thereby, the temperature of the outer peripheral portion is prevented from lowering. In particular, by setting the thickness to 10 mm or less, the temperature lowering characteristics are improved. The thickness of the ceramic substrate is desirably 1 to 5 mm. This is because the variation in the temperature of the heating surface is reduced.

【0028】また、第一の本発明の静電チャックを構成
するセラミック誘電体膜は、0.1〜20重量%の酸素
を含有する。基板の厚さが薄くなればなるほど、たわみ
量は増えるが、0.1〜20重量%の酸素を含有させる
ことで、剛性を改善し、たわみを小さくすることが可能
となるからである。
The ceramic dielectric film constituting the first electrostatic chuck of the present invention contains 0.1 to 20% by weight of oxygen. The smaller the thickness of the substrate, the greater the amount of flexure. However, by including 0.1 to 20% by weight of oxygen, the rigidity can be improved and the flexure can be reduced.

【0029】第一の本発明の静電チャックは、上述した
構成を有し、例えば、図1〜3に示したような実施形態
を有するものである。以下においては、上記静電チャッ
クを構成する各部材、および、第一の本発明の静電チャ
ックの他の実施形態等について、順次、詳細に説明して
いくことにする。
The electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention has the above-described configuration, and has, for example, an embodiment as shown in FIGS. In the following, each member constituting the electrostatic chuck and other embodiments of the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention will be sequentially described in detail.

【0030】第一の本発明の静電チャックを構成するセ
ラミック誘電体膜は、セラミック基板上に形成された静
電電極を被覆するように設けられている。このセラミッ
ク誘電体膜を構成するセラミック材料は特に限定される
ものではなく、例えば、窒化物セラミック、炭化物セラ
ミック、酸化物セラミック等が挙げられる。
The ceramic dielectric film constituting the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention is provided so as to cover the electrostatic electrodes formed on the ceramic substrate. The ceramic material forming the ceramic dielectric film is not particularly limited, and examples thereof include a nitride ceramic, a carbide ceramic, and an oxide ceramic.

【0031】上記窒化物セラミックとしては、金属窒化
物セラミック、例えば、窒化アルミニウム、窒化ケイ
素、窒化ホウ素、窒化チタン等が挙げられる。また、上
記炭化物セラミックとしては、金属炭化物セラミック、
例えば、炭化ケイ素、炭化ジルコニウム、炭化チタン、
炭化タンタル、炭化タングステン等が挙げられる。
Examples of the nitride ceramic include metal nitride ceramics, for example, aluminum nitride, silicon nitride, boron nitride, titanium nitride and the like. Further, as the carbide ceramic, metal carbide ceramic,
For example, silicon carbide, zirconium carbide, titanium carbide,
Examples include tantalum carbide and tungsten carbide.

【0032】上記酸化物セラミックとしては、金属酸化
物セラミック、例えば、アルミナ、ジルコニア、コージ
ェライト、ムライト等が挙げられる。これらのセラミッ
クは単独で用いてもよく、2種以上を併用してもよい。
Examples of the oxide ceramic include metal oxide ceramics such as alumina, zirconia, cordierite, and mullite. These ceramics may be used alone or in combination of two or more.

【0033】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミック、炭化物セラミックの方が酸化物セラミックに比
べて望ましい。熱伝導率が高いからである。また、窒化
物セラミックの中では窒化アルミニウムが最も好適であ
る。熱伝導率が180W/m・Kと最も高いからであ
る。
Of these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are more preferable than oxide ceramics. This is because the thermal conductivity is high. Also, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.

【0034】上記セラミック誘電体膜中には、0.1〜
20重量%の酸素を含有してなることが望ましい。0.
1重量%未満では、耐電圧を確保することができず、逆
に5重量%を超えると酸化物の高温耐電圧特性の低下に
より、耐電圧はやはり低下してしまうからである。ま
た、酸素量が20重量%を超えると熱伝導率が低下して
昇温降温特性が低下するからである。
The ceramic dielectric film contains 0.1 to
Desirably, it contains 20% by weight of oxygen. 0.
If the amount is less than 1% by weight, the withstand voltage cannot be ensured. On the other hand, if the amount exceeds 5% by weight, the withstand voltage also decreases due to the decrease in the high temperature withstand voltage characteristics of the oxide. On the other hand, if the oxygen content exceeds 20% by weight, the thermal conductivity decreases and the temperature rise / fall characteristics deteriorate.

【0035】上記窒化物セラミックや炭化物セラミック
等に酸素を含有させるため、通常、これらの原料粉末を
空気中または酸素中で加熱するか、原料粉末に金属酸化
物を混合して焼成を行う。上記金属酸化物としては、例
えば、イットリヤ(Y2 3 )、アルミナ(Al
23 )、酸化ルビジウム(Rb2 O)、酸化リチウム
(Li2 O)、炭酸カルシウム(CaCO3 )等が挙げ
られる。これらの金属酸化物の添加量は、窒化物セラミ
ック100重量部に対して、1〜20重量部が好まし
い。
In order to make the above-mentioned nitride ceramic or carbide ceramic contain oxygen, usually, these raw material powders are heated in the air or oxygen or mixed with a raw material powder and baked. Examples of the metal oxide include yttria (Y 2 O 3 ) and alumina (Al
2 O 3 ), rubidium oxide (Rb 2 O), lithium oxide (Li 2 O), calcium carbonate (CaCO 3 ) and the like. The addition amount of these metal oxides is preferably 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the nitride ceramic.

【0036】また、上記誘電体膜は、焼結助剤として、
B、C、Be、BeO等を含有する炭化珪素からなるも
のであってもよい。機械的強度が高く、耐熱性に優れる
からである。
The above dielectric film is used as a sintering aid
It may be made of silicon carbide containing B, C, Be, BeO and the like. This is because mechanical strength is high and heat resistance is excellent.

【0037】上記セラミック誘電体膜は、カーボンを含
有していることが望ましい。セラミック誘電体膜の高温
(約500℃前後)における熱伝導率を低下させたくな
い場合には、結晶性のカーボンを添加することが望まし
く、高温における体積抵抗率を低下させたくない場合に
は、非晶質のカーボンを添加することが望ましい。従っ
て、場合によっては、その両方を添加することにより、
体積抵抗率と熱伝導率との両方を適切に調整することが
できる。カーボンの結晶性は、ラマンスペクトルを測定
した際の1550cm−1付近と1333cm−1付近
のピークの大きさにより判断することができる。
The ceramic dielectric film desirably contains carbon. If it is not desired to lower the thermal conductivity of the ceramic dielectric film at high temperatures (about 500 ° C.), it is desirable to add crystalline carbon. If it is not desired to lower the volume resistivity at high temperatures, It is desirable to add amorphous carbon. Therefore, in some cases, by adding both,
Both volume resistivity and thermal conductivity can be adjusted appropriately. Crystalline carbon can be determined by the size of the peak near 1550 cm -1 and near 1333 cm -1 when measured Raman spectrum.

【0038】セラミック誘電体膜にカーボンを含有させ
る場合、その含有量は、5〜5000ppmが好まし
い。カーボンの含有量が5ppm未満であると、輻射熱
が低くなるとともに、静電電極を隠蔽することが困難と
なり、一方、カーボンの含有量が5000ppmを超え
ると、緻密化や体積抵抗率の低下を抑制することが困難
となる。カーボンの含有量は、100〜2000ppm
がより好ましい。
When carbon is contained in the ceramic dielectric film, the content is preferably 5 to 5000 ppm. When the content of carbon is less than 5 ppm, radiant heat is reduced, and it is difficult to conceal the electrostatic electrode. On the other hand, when the content of carbon exceeds 5000 ppm, densification and reduction in volume resistivity are suppressed. It will be difficult to do. The carbon content is 100 to 2000 ppm
Is more preferred.

【0039】セラミック誘電体膜中のカーボンを非晶質
とするためには、原料粉末と樹脂等と溶剤とを混合して
成形体を製造する際に、加熱した場合においても結晶質
となりにくい樹脂や炭水化物等を添加し、酸素の少ない
雰囲気または非酸化性の雰囲気で成形体の脱脂を行えば
よい。また、ショ糖等の加熱等により非晶質となりやす
い炭水化物や樹脂を加熱することにより、非晶質のカー
ボンを製造し、それを添加してもよい。さらに、結晶質
のカーボンを添加する場合には、結晶質のカーボンブラ
ックや、グラファイトを粉砕して粉末化したものを使用
すればよい。また、アクリル系樹脂バインダは、酸価よ
って分解しやすさが異なるため、酸価を変更することで
カーボン量の調整や結晶性の調整がある程度可能であ
る。
In order to make the carbon in the ceramic dielectric film amorphous, when a raw material powder, a resin or the like and a solvent are mixed to produce a molded body, the resin is hardly crystalline even when heated. Or a carbohydrate may be added, and the molded body may be degreased in an atmosphere containing less oxygen or a non-oxidizing atmosphere. Alternatively, amorphous carbon may be produced by heating a carbohydrate or resin which is likely to become amorphous by heating sucrose or the like, and then adding it. Further, when crystalline carbon is added, crystalline carbon black or graphite powder obtained by pulverizing graphite may be used. Further, since the acrylic resin binder has a different degree of decomposability depending on the acid value, it is possible to adjust the carbon amount and the crystallinity to some extent by changing the acid value.

【0040】上記セラミック誘電体膜の厚さは、50〜
5000μmであることが望ましい。上記セラミック誘
電体膜の厚さが50μm未満であると、膜厚が薄すぎる
ために充分な耐電圧が得られず、シリコンウエハを載置
し、吸着した際にセラミック誘電体膜が絶縁破壊する場
合があり、また、剛直性が低く、セラミック基板のたわ
みを防止することができない。一方、上記セラミック誘
電体膜の厚さが5000μmを超えると、シリコンウエ
ハと静電電極との距離が遠くなるため、シリコンウエハ
を吸着する能力が低くなってしまうからである。セラミ
ック誘電体膜の厚さは、50〜1500μmがより好ま
しい。
The thickness of the ceramic dielectric film is 50 to 50.
It is desirable to be 5000 μm. If the thickness of the ceramic dielectric film is less than 50 μm, a sufficient withstand voltage cannot be obtained because the film thickness is too small, and the dielectric breakdown of the ceramic dielectric film occurs when a silicon wafer is placed and adsorbed. In some cases, the rigidity is low, and the bending of the ceramic substrate cannot be prevented. On the other hand, if the thickness of the ceramic dielectric film exceeds 5000 μm, the distance between the silicon wafer and the electrostatic electrode is increased, and the ability to adsorb the silicon wafer is reduced. The thickness of the ceramic dielectric film is more preferably 50 to 1500 μm.

【0041】また、上記セラミック誘電体膜の気孔率
は、5%以下で、最大気孔の気孔径が50μm以下であ
ることが望ましい。上記気孔率が5%を超えると、セラ
ミック誘電体膜中の気孔数が増加し、また、気孔径が大
きくなりすぎ、その結果、気孔同士が連通しやすくな
り、このような構造のセラミック誘電体膜では、耐電圧
が低下してしまうからである。また、最大気孔の気孔径
が50μmを超えると、セラミック誘電体膜の厚さに対
する気孔径の比率が大きくなり、また、気孔同士か連通
する割合も多くなるため、やはり耐電圧が低下してしま
うからである。気孔率は、0または3%以下がより好ま
しく、最大気孔の気孔径は、0または10μm以下がよ
り好ましい。
The porosity of the ceramic dielectric film is preferably 5% or less, and the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less. If the porosity exceeds 5%, the number of pores in the ceramic dielectric film increases, and the pore diameter becomes too large. As a result, the pores easily communicate with each other, and the ceramic dielectric having such a structure is used. This is because the withstand voltage of the film decreases. Further, when the pore diameter of the maximum pore exceeds 50 μm, the ratio of the pore diameter to the thickness of the ceramic dielectric film increases, and the proportion of the pores communicating with each other increases, so that the withstand voltage also decreases. Because. The porosity is more preferably 0 or 3% or less, and the pore diameter of the maximum pore is more preferably 0 or 10 μm or less.

【0042】気孔率や最大気孔の気孔径は、焼結時の加
圧時間、圧力、温度、SiCやBNなどの添加物で調整
する。SiCやBNは焼結を阻害するため、気孔を導入
させることができる。最大気孔の気孔径の測定は、試料
を5個用意し、その表面を鏡面研磨し、2000〜50
00倍の倍率で表面を電子顕微鏡で10箇所撮影するこ
とにより行う。そして、撮影された写真で最大の気孔径
を選び、50ショットの平均を最大気孔の気孔径とす
る。
The porosity and the maximum pore diameter are adjusted by the pressurizing time, pressure, temperature, and additives such as SiC and BN during sintering. Since SiC and BN hinder sintering, pores can be introduced. For the measurement of the pore diameter of the maximum pore, five samples were prepared, the surface thereof was mirror-polished,
This is performed by photographing the surface at 10 places with an electron microscope at a magnification of 00 times. Then, the maximum pore diameter is selected from the photographed images, and the average of 50 shots is defined as the maximum pore diameter.

【0043】気孔率は、アルキメデス法により測定す
る。焼結体を粉砕して有機溶媒中あるいは水銀中に粉砕
物を入れて体積を測定し、粉砕物の重量と体積から真比
重を求め、真比重と見かけの比重から気孔率を計算する
のである。
The porosity is measured by the Archimedes method. Pulverize the sintered body, put the pulverized material in an organic solvent or mercury, measure the volume, calculate the true specific gravity from the weight and volume of the pulverized material, and calculate the porosity from the true specific gravity and the apparent specific gravity .

【0044】なお、上記のように、セラミック誘電体膜
中にある程度の気孔があってもよいとしているのは、セ
ラミック誘電体膜の表面にある程度の開気孔が存在する
方が、デチャックをスムーズに行うことができるからで
ある。
As described above, the reason why the ceramic dielectric film may have a certain amount of pores is that the presence of a certain amount of open pores on the surface of the ceramic dielectric film facilitates the dechucking. Because it can be done.

【0045】セラミック基板上に形成される静電電極と
しては、例えば、金属または導電性セラミックの焼結
体、金属箔等が挙げられる。金属焼結体としては、タン
グステン、モリブデンから選ばれる少なくとも1種から
なるものが好ましい。金属箔も、金属焼結体と同じ材質
からなることが望ましい。これらの金属は比較的酸化し
にくく、電極として充分な導電性を有するからである。
また、導電性セラミックとしては、タングステン、モリ
ブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1種を使用する
ことができる。
Examples of the electrostatic electrode formed on the ceramic substrate include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, and the like. The metal sintered body is preferably made of at least one selected from tungsten and molybdenum. It is desirable that the metal foil is also made of the same material as the metal sintered body. This is because these metals are relatively hard to be oxidized and have sufficient conductivity as electrodes.
As the conductive ceramic, at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum can be used.

【0046】第一の本発明の静電チャックで使用される
セラミック基板の材質としては、例えば、窒化物セラミ
ック、炭化物セラミック、酸化物セラミック等が挙げら
れる。上記窒化物セラミック、上記炭化物セラミック、
上記酸化物セラミックとしては、例えば、上記セラミッ
ク誘電体膜の説明で記載したものが挙げられる。
Examples of the material of the ceramic substrate used in the electrostatic chuck of the first invention include a nitride ceramic, a carbide ceramic, an oxide ceramic and the like. The nitride ceramic, the carbide ceramic,
Examples of the oxide ceramic include those described in the description of the ceramic dielectric film.

【0047】これらのセラミックの中では、窒化物セラ
ミックや炭化物セラミックが望ましい。これらは、熱伝
導率が高く、抵抗発熱体で発生した熱を良好に伝達する
ことができるからである。
Among these ceramics, nitride ceramics and carbide ceramics are desirable. These are because they have high thermal conductivity and can satisfactorily transmit the heat generated by the resistance heating element.

【0048】また、セラミック誘電体膜とセラミック基
板とは同じ材料であることが望ましい。この場合、同じ
方法で作製したグリーンシートを積層し、同一条件で焼
成することにより、容易に製造することができるからで
ある。また、窒化物セラミックの中では窒化アルミニウ
ムが最も好適である。熱伝導率が180W/m・Kと最
も高いからである。
It is desirable that the ceramic dielectric film and the ceramic substrate are made of the same material. In this case, the green sheets produced by the same method are laminated and fired under the same conditions, whereby the green sheets can be easily produced. Also, among nitride ceramics, aluminum nitride is most preferred. This is because the thermal conductivity is the highest at 180 W / m · K.

【0049】上記セラミック基板は、カーボンを含有し
ていてもよい。これにより、高輻射熱が得られるからで
ある。カーボンの含有量は、5〜5000ppm程度が
好ましい。カーボンとしては、黒鉛の粉末のような結晶
質のものであってもよく、非晶質となりやすい炭水化物
や樹脂を用いて形成した非晶質のものであってもよく、
結晶質および非晶質の両方を用いてもよい。
[0049] The ceramic substrate may contain carbon. Thereby, high radiant heat is obtained. The carbon content is preferably about 5 to 5000 ppm. The carbon may be crystalline such as graphite powder, or may be amorphous formed using a carbohydrate or resin that is likely to be amorphous,
Both crystalline and amorphous may be used.

【0050】また、セラミック基板を構成する窒化物セ
ラミック等のセラミック中には、セラミック誘電体膜の
場合と同様に、0.1〜20重量%の金属酸化物が含ま
れていることが好ましい。また、上記セラミック基板の
気孔率は、5%以下で、最大気孔の気孔径が50μm以
下であることが望ましい。気孔率は、0または3%以下
がより好ましく、最大気孔の気孔径は、0または10μ
m以下がより好ましい。
Further, it is preferable that 0.1 to 20% by weight of a metal oxide is contained in the ceramic such as the nitride ceramic constituting the ceramic substrate as in the case of the ceramic dielectric film. The porosity of the ceramic substrate is preferably 5% or less, and the maximum pore diameter is preferably 50 μm or less. The porosity is more preferably 0 or 3% or less, and the maximum pore size is 0 or 10 μm.
m or less is more preferable.

【0051】図8および図9は、他の静電チャックにお
ける静電電極を模式的に示した水平断面図であり、図8
に示す静電チャック20では、セラミック基板1の内部
に半円形状のチャック正極静電層22とチャック負極静
電層23が形成されており、図9に示す静電チャックで
は、セラミック基板1の内部に円を4分割した形状のチ
ャック正極静電層32a、32bとチャック負極静電層
33a、33bが形成されている。また、2枚の正極静
電層22a、22bおよび2枚のチャック負極静電層3
3a、33bは、それぞれ交差するように形成されてい
る。静電チャックには、RF電極を設けておいてもよ
く、静電電極は、セラミック基板の両面にあってもよ
い。なお、円形等の電極が分割された形態の電極を形成
する場合、その分割数は特に限定されず、5分割以上で
あってもよく、その形状も扇形に限定されない。
FIGS. 8 and 9 are horizontal cross-sectional views schematically showing electrostatic electrodes in another electrostatic chuck.
In the electrostatic chuck 20 shown in FIG. 1, a semicircular chuck positive electrode electrostatic layer 22 and a chuck negative electrode electrostatic layer 23 are formed inside the ceramic substrate 1. In the electrostatic chuck shown in FIG. Inside are formed chuck positive electrostatic layers 32a and 32b and chuck negative electrostatic layers 33a and 33b each having a shape obtained by dividing a circle into four parts. Also, two positive electrode electrostatic layers 22a and 22b and two chuck negative electrode electrostatic layers 3
3a and 33b are formed to cross each other. An RF electrode may be provided on the electrostatic chuck, and the electrostatic electrodes may be provided on both sides of the ceramic substrate. In the case of forming an electrode in which a circular electrode or the like is divided, the number of divisions is not particularly limited, and may be five or more, and the shape is not limited to a sector.

【0052】第一の本発明の静電チャックでは、図1に
示したように、抵抗発熱体等の温度制御手段が設けられ
ている。静電チャック上に載置したシリコンウエハの加
熱等を行いながら、CVD処理等を行う必要があるから
である。
In the electrostatic chuck according to the first aspect of the present invention, as shown in FIG. 1, a temperature control means such as a resistance heating element is provided. This is because it is necessary to perform a CVD process or the like while heating the silicon wafer placed on the electrostatic chuck.

【0053】上記温度制御手段としては、図3に示した
抵抗発熱体5のほかに、ペルチェ素子(図6参照)が挙
げられる。抵抗発熱体は、セラミック基板の内部に設け
てもよく、セラミック基板の底面に設けてもよい。抵抗
発熱体を設ける場合は、静電チャックを嵌め込む支持容
器に、冷却手段としてエアー等の冷媒の吹きつけ口など
を設けてもよい。
As the temperature control means, in addition to the resistance heating element 5 shown in FIG. 3, a Peltier element (see FIG. 6) can be mentioned. The resistance heating element may be provided inside the ceramic substrate, or may be provided on the bottom surface of the ceramic substrate. When a resistance heating element is provided, a blowing port for a refrigerant such as air may be provided as a cooling means in a support container into which the electrostatic chuck is fitted.

【0054】抵抗発熱体をセラミック基板の内部に設け
る場合には、複数層設けてもよい。この場合は、各層の
パターンは相互に補完するように形成されて、加熱面か
らみるとどこかの層にパターンが形成された状態が望ま
しい。例えば、互いに千鳥の配置になっている構造であ
る。
When the resistance heating element is provided inside the ceramic substrate, a plurality of layers may be provided. In this case, it is desirable that the patterns of the respective layers are formed so as to complement each other, and that the pattern is formed on any layer when viewed from the heating surface. For example, the structure is a staggered arrangement.

【0055】抵抗発熱体をセラミック基板に埋設する場
合には、抵抗発熱体は、底面からその厚さの60%の範
囲までに設けることが望ましい。熱が加熱面に到達する
までに拡散し、加熱面の温度が均一になりやすいからで
ある。
When the resistance heating element is embedded in the ceramic substrate, it is desirable to provide the resistance heating element within a range of 60% of the thickness from the bottom surface. This is because heat is diffused before reaching the heating surface, and the temperature of the heating surface tends to be uniform.

【0056】抵抗発熱体としては、例えば、金属または
導電性セラミックの焼結体、金属箔、金属線等が挙げら
れる。金属焼結体としては、タングステン、モリブデン
から選ばれる少なくとも1種が好ましい。これらの金属
は比較的酸化しにくく、発熱するに充分な抵抗値を有す
るからである。
Examples of the resistance heating element include a sintered body of metal or conductive ceramic, a metal foil, a metal wire, and the like. As the metal sintered body, at least one selected from tungsten and molybdenum is preferable. This is because these metals are relatively hard to oxidize and have a resistance value sufficient to generate heat.

【0057】また、導電性セラミックとしては、タング
ステン、モリブデンの炭化物から選ばれる少なくとも1
種を使用することができる。さらに、セラミック基板の
底面に抵抗発熱体を形成する場合には、金属焼結体とし
ては、貴金属(金、銀、パラジウム、白金)、ニッケル
を使用することが望ましい。具体的には銀、銀−パラジ
ウムなどを使用することができる。上記金属焼結体に使
用される金属粒子は、球状、リン片状、もしくは球状と
リン片状の混合物を使用することができる。
The conductive ceramic may be at least one selected from carbides of tungsten and molybdenum.
Seeds can be used. Further, when a resistance heating element is formed on the bottom surface of the ceramic substrate, it is desirable to use a noble metal (gold, silver, palladium, platinum) or nickel as the metal sintered body. Specifically, silver, silver-palladium, or the like can be used. The metal particles used in the metal sintered body may be spherical, scaly, or a mixture of spherical and scaly.

【0058】金属焼結体中には、金属酸化物を添加して
もよい。上記金属酸化物を使用するのは、セラミック基
板と金属粒子を密着させるためである。上記金属酸化物
により、セラミック基板と金属粒子との密着性が改善さ
れる理由は明確ではないが、金属粒子の表面はわずかに
酸化膜が形成されており、セラミック基板は、酸化物の
場合は勿論、非酸化物セラミックである場合にも、その
表面には酸化膜が形成されている。従って、この酸化膜
が金属酸化物を介してセラミック基板表面で焼結して一
体化し、金属粒子とセラミック基板とが密着するのでは
ないかと考えられる。
A metal oxide may be added to the metal sintered body. The use of the metal oxide is for bringing the ceramic substrate and the metal particles into close contact. Although the reason why the metal oxide improves the adhesion between the ceramic substrate and the metal particles is not clear, the surface of the metal particles has a slight oxide film formed thereon, and the ceramic substrate is formed of an oxide. Of course, even in the case of a non-oxide ceramic, an oxide film is formed on the surface. Therefore, it is considered that this oxide film is sintered and integrated on the surface of the ceramic substrate via the metal oxide, so that the metal particles and the ceramic substrate adhere to each other.

【0059】上記金属酸化物としては、例えば、酸化
鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホウ素(B 2 3 )、アル
ミナ、イットリア、チタニアから選ばれる少なくとも1
種が好ましい。これらの酸化物は、抵抗発熱体の抵抗値
を大きくすることなく、金属粒子とセラミック基板との
密着性を改善することができるからである。
As the metal oxide, for example, oxidized
Lead, zinc oxide, silica, boron oxide (B TwoOThree), Al
At least one selected from Mina, Yttria and Titania
Species are preferred. These oxides have the resistance value of the resistance heating element.
Between the metal particles and the ceramic substrate without increasing the
This is because adhesion can be improved.

【0060】上記金属酸化物は、金属粒子100重量部
に対して0.1重量部以上10重量部未満であることが
望ましい。この範囲で金属酸化物を用いることにより、
抵抗値が大きくなりすぎず、金属粒子とセラミック基板
との密着性を改善することができるからである。
It is desirable that the above metal oxide is used in an amount of 0.1 to less than 10 parts by weight based on 100 parts by weight of the metal particles. By using a metal oxide in this range,
This is because the resistance value does not become too large and the adhesion between the metal particles and the ceramic substrate can be improved.

【0061】また、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸化ホ
ウ素(B2 3 )、アルミナ、イットリア、チタニアの
割合は、金属酸化物の全量を100重量部とした場合
に、酸化鉛が1〜10重量部、シリカが1〜30重量
部、酸化ホウ素が5〜50重量部、酸化亜鉛が20〜7
0重量部、アルミナが1〜10重量部、イットリアが1
〜50重量部、チタニアが1〜50重量部が好ましい。
但し、これらの合計が100重量部を超えない範囲で調
整されることが望ましい。これらの範囲が特にセラミッ
ク基板との密着性を改善できる範囲だからである。
The ratios of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide (B 2 O 3 ), alumina, yttria, and titania are such that when the total amount of metal oxide is 100 parts by weight, 10 parts by weight, 1 to 30 parts by weight of silica, 5 to 50 parts by weight of boron oxide, 20 to 7 parts of zinc oxide
0 parts by weight, alumina 1 to 10 parts by weight, yttria 1
-50 parts by weight and titania of 1-50 parts by weight are preferred.
However, it is desirable that the total be adjusted so that the total does not exceed 100 parts by weight. This is because these ranges can particularly improve the adhesion to the ceramic substrate.

【0062】抵抗発熱体をセラミック基板の底面に設け
る場合は、抵抗発熱体15の表面は、金属層150で被
覆されていることが望ましい(図4参照)。抵抗発熱体
15は、金属粒子の焼結体であり、露出していると酸化
しやすく、この酸化により抵抗値が変化してしまう。そ
こで、表面を金属層150で被覆することにより、酸化
を防止することができるのである。
When the resistance heating element is provided on the bottom surface of the ceramic substrate, it is desirable that the surface of the resistance heating element 15 be covered with a metal layer 150 (see FIG. 4). The resistance heating element 15 is a sintered body of metal particles, and is easily oxidized when exposed, and the oxidation changes the resistance value. Therefore, by covering the surface with the metal layer 150, oxidation can be prevented.

【0063】金属層150の厚さは、0.1〜10μm
が望ましい。抵抗発熱体の抵抗値を変化させることな
く、抵抗発熱体の酸化を防止することができる範囲だか
らである。被覆に使用される金属は、非酸化性の金属で
あればよい。具体的には、金、銀、パラジウム、白金、
ニッケルから選ばれる少なくとも1種以上が好ましい。
なかでもニッケルがさらに好ましい。抵抗発熱体には電
源と接続するための端子が必要であり、この端子は、半
田を介して抵抗発熱体に取り付けるが、ニッケルは半田
の熱拡散を防止するからである。接続端子しては、コバ
ール製の端子ピンを使用することができる。
The thickness of the metal layer 150 is 0.1 to 10 μm
Is desirable. This is because the oxidation of the resistance heating element can be prevented without changing the resistance value of the resistance heating element. The metal used for coating may be a non-oxidizing metal. Specifically, gold, silver, palladium, platinum,
At least one selected from nickel is preferred.
Among them, nickel is more preferable. The resistance heating element requires a terminal for connection to a power supply, and this terminal is attached to the resistance heating element via solder. Nickel prevents thermal diffusion of the solder. As connection terminals, terminal pins made of Kovar can be used.

【0064】なお、抵抗発熱体をセラミック基板内部に
形成する場合は、抵抗発熱体表面が酸化されることがな
いため、被覆は不要である。抵抗発熱体をセラミック基
板内部に形成する場合、抵抗発熱体の表面の一部が露出
していてもよい。
When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, no coating is required because the surface of the resistance heating element is not oxidized. When the resistance heating element is formed inside the ceramic substrate, a part of the surface of the resistance heating element may be exposed.

【0065】セラミック粉末等を金型に投入し、成形体
を作製した後、焼成することにより、セラミック基板を
製造する場合には、金属箔や金属線を成形体に埋設する
ことにより、抵抗発熱体を設けることができる。抵抗発
熱体として使用する金属箔としては、ニッケル箔、ステ
ンレス箔をエッチング等でパターン形成して抵抗発熱体
としたものが望ましい。パターン化した金属箔は、樹脂
フィルム等ではり合わせてもよい。金属線としては、例
えば、タングステン線、モリブデン線等が挙げられる。
In the case where a ceramic substrate is manufactured by charging a ceramic powder or the like into a mold, forming a molded body, and then firing the molded body, a metal foil or a metal wire is embedded in the molded body to generate resistance heat. A body can be provided. As the metal foil to be used as the resistance heating element, it is desirable to use a nickel foil or a stainless steel foil which is patterned by etching or the like to form a resistance heating element. The patterned metal foil may be bonded with a resin film or the like. Examples of the metal wire include a tungsten wire and a molybdenum wire.

【0066】温度制御手段としてペルチェ素子を使用す
る場合は、電流の流れる方向を変えることにより発熱、
冷却両方行うことができるため有利である。ペルチェ素
子8は、図6に示すように、p型、n型の熱電素子81
を直列に接続し、これをセラミック基板82などに接合
させることにより形成される。ペルチェ素子としては、
例えば、シリコン・ゲルマニウム系、ビスマス・アンチ
モン系、鉛・テルル系材料等が挙げられる。
When a Peltier element is used as the temperature control means, heat is generated by changing the direction of current flow.
This is advantageous because both cooling can be performed. As shown in FIG. 6, the Peltier element 8 is composed of p-type and n-type thermoelectric elements 81.
Are connected in series and joined to a ceramic substrate 82 or the like. As a Peltier element,
For example, a silicon-germanium-based material, a bismuth-antimony-based material, a lead / tellurium-based material, and the like can be given.

【0067】第一の本発明における静電チャックとして
は、例えば、図1に示すように、セラミック基板1とセ
ラミック誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチ
ャック負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の
内部には抵抗発熱体5が設けられた構成の静電チャック
101、図4に示すように、セラミック基板1とセラミ
ック誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャッ
ク負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の底面
に抵抗発熱体15が設けられた構成の静電チャック20
1、図5に示すように、セラミック基板1とセラミック
誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャック負
極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の内部に抵
抗発熱体である金属線7が埋設された構成の静電チャッ
ク301、図6に示すように、セラミック基板1とセラ
ミック誘電体膜4との間にチャック正極静電層2とチャ
ック負極静電層3とが設けられ、セラミック基板1の底
面に熱電素子81とセラミック基板82からなるペルチ
ェ素子8が形成された構成の静電チャック401等が挙
げられる。
As shown in FIG. 1, for example, as shown in FIG. 1, a chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3 are provided between a ceramic substrate 1 and a ceramic dielectric film 4. The electrostatic chuck 101 has a configuration in which the resistance heating element 5 is provided inside the ceramic substrate 1. As shown in FIG. 4, the electrostatic chuck 101 is provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4. An electrostatic chuck 20 having a configuration in which an electric layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided, and a resistance heating element 15 is provided on the bottom surface of the ceramic substrate 1.
1. As shown in FIG. 5, a chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 are provided between a ceramic substrate 1 and a ceramic dielectric film 4, and a resistance heating element is provided inside the ceramic substrate 1. An electrostatic chuck 301 having a configuration in which a certain metal wire 7 is embedded, as shown in FIG. 6, a chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3 are provided between a ceramic substrate 1 and a ceramic dielectric film 4. An electrostatic chuck 401 or the like having a configuration in which a Peltier element 8 including a thermoelectric element 81 and a ceramic substrate 82 is formed on the bottom surface of the ceramic substrate 1 is exemplified.

【0068】第一の本発明では、図1〜5に示したよう
に、セラミック基板1とセラミック誘電体膜4との間に
チャック正極静電層2とチャック負極静電層3とが設け
られ、セラミック基板1の内部に抵抗発熱体5や金属線
7が形成されているため、これらと外部端子とを接続す
るための接続部(スルーホール)16、17が必要とな
る。スルーホール16、17は、タングステンペース
ト、モリブデンペーストなどの高融点金属、タングステ
ンカーバイド、モリブデンカーバイドなどの導電性セラ
ミックを充填することにより形成される。
In the first embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 1 to 5, the chuck positive electrostatic layer 2 and the chuck negative electrostatic layer 3 are provided between the ceramic substrate 1 and the ceramic dielectric film 4. Since the resistance heating element 5 and the metal wire 7 are formed inside the ceramic substrate 1, connection portions (through holes) 16 and 17 for connecting these and external terminals are required. The through holes 16 and 17 are formed by filling a high melting point metal such as a tungsten paste or a molybdenum paste, or a conductive ceramic such as tungsten carbide or molybdenum carbide.

【0069】また、接続部(スルーホール)16、17
の直径は、0.1〜10mmが望ましい。断線を防止し
つつ、クラックや歪みを防止できるからである。このス
ルーホールを接続パッドとして外部端子ピン6、18を
接続する(図7(d)参照)。
The connecting portions (through holes) 16 and 17
Is preferably 0.1 to 10 mm. This is because cracks and distortion can be prevented while preventing disconnection. The external terminal pins 6 and 18 are connected using the through holes as connection pads (see FIG. 7D).

【0070】接続は、半田、ろう材により行う。ろう材
としては銀ろう、パラジウムろう、アルミニウムろう、
金ろうを使用する。金ろうとしては、Au−Ni合金が
望ましい。Au−Ni合金は、タングステンとの密着性
に優れるからである。
The connection is made by solder or brazing material. As brazing materials, silver brazing, palladium brazing, aluminum brazing,
Use gold brazing. As the gold solder, an Au-Ni alloy is desirable. This is because the Au-Ni alloy has excellent adhesion to tungsten.

【0071】Au/Niの比率は、〔81.5〜82.
5(重量%)〕/〔18.5〜17.5(重量%)〕が
望ましい。Au−Ni層の厚さは、0.1〜50μmが
望ましい。接続を確保するに充分な範囲だからである。
また、10−6〜10−5Paの高真空で500〜10
00℃の高温で使用するとAu−Cu合金では劣化する
が、Au−Ni合金ではこのような劣化がなく有利であ
る。また、Au−Ni合金中の不純物元素量は全量を1
00重量部とした場合に1重量部未満であることが望ま
しい。
The ratio of Au / Ni is [81.5 to 82.
5 (% by weight)] / [18.5 to 17.5 (% by weight)] is desirable. The thickness of the Au—Ni layer is desirably 0.1 to 50 μm. This is because the range is sufficient to secure the connection.
Also, at a high vacuum of 10-6 to 10-5 Pa, 500 to 10
When used at a high temperature of 00 ° C., the Au—Cu alloy deteriorates, but the Au—Ni alloy is advantageous because such deterioration does not occur. The total amount of impurity elements in the Au—Ni alloy is 1
When the amount is 00 parts by weight, it is desirably less than 1 part by weight.

【0072】第一の本発明では、必要に応じて、セラミ
ック基板1の有底孔12に熱電対を埋め込んでおくこと
ができる。熱電対により抵抗発熱体の温度を測定し、そ
のデータをもとに電圧、電流量を変えて、温度を制御す
ることができるからである。熱電対の金属線の接合部位
の大きさは、各金属線の素線径と同一か、もしくは、そ
れよりも大きく、かつ、0.5mm以下がよい。このよ
うな構成によって、接合部分の熱容量が小さくなり、温
度が正確に、また、迅速に電流値に変換されるのであ
る。このため、温度制御性が向上してウエハの加熱面の
温度分布が小さくなるのである。上記熱電対としては、
例えば、JIS−C−1602(1980)に挙げられ
るように、K型、R型、B型、S型、E型、J型、T型
熱電対が挙げられる。
In the first aspect of the present invention, a thermocouple can be embedded in the bottomed hole 12 of the ceramic substrate 1 as needed. This is because the temperature of the resistance heating element can be measured using a thermocouple, and the temperature and the amount of current can be changed based on the data to control the temperature. The size of the junction of the metal wires of the thermocouple is preferably equal to or larger than the element diameter of each metal wire and 0.5 mm or less. With such a configuration, the heat capacity of the junction is reduced, and the temperature is accurately and quickly converted to a current value. For this reason, the temperature controllability is improved and the temperature distribution on the heated surface of the wafer is reduced. As the thermocouple,
For example, as described in JIS-C-1602 (1980), K-type, R-type, B-type, S-type, E-type, J-type, and T-type thermocouples can be used.

【0073】図10は、以上のような構成の第一の本発
明の静電チャックを配設するための支持容器41を模式
的に示した断面図である。支持容器41には、静電チャ
ック101が断熱材45を介して嵌め込まれるようにな
っている。また、この支持容器11には、冷媒吹き出し
口42が形成されており、冷媒注入口44から冷媒が吹
き込まれ、冷媒吹き出し口42を通って吸引口43から
外部に出ていくようになっており、この冷媒の作用によ
り、静電チャック101を冷却することができるように
なっている。また、支持容器は、セラミック基板を支持
容器の上面に載置した後、ボルト等の固定部材で固定す
るようになっていてもよい。第一の本発明の静電チャッ
クは、100〜800℃で使用することができる。
FIG. 10 is a sectional view schematically showing a support container 41 for disposing the electrostatic chuck of the first aspect of the present invention having the above-described structure. The electrostatic chuck 101 is fitted into the support container 41 via a heat insulating material 45. The support container 11 has a refrigerant outlet 42 formed therein. The refrigerant is blown from the refrigerant inlet 44 and passes through the refrigerant outlet 42 to the outside through the suction port 43. The operation of the coolant can cool the electrostatic chuck 101. Further, the support container may be configured such that, after placing the ceramic substrate on the upper surface of the support container, the support substrate is fixed with a fixing member such as a bolt. The electrostatic chuck of the first aspect of the present invention can be used at 100 to 800 ° C.

【0074】次に、第一の本発明の静電チャックの製造
方法の一例を図7(a)〜(d)に示した断面図に基づ
き説明する。 (1)まず、酸化物セラミック、酸化性雰囲気で焼成す
ることにより得られた酸素を含有する窒化物セラミッ
ク、炭化物セラミックなどのセラミックの粉体を助剤、
バインダおよび溶剤等と混合して、ペーストを調製し、
このペーストをドクターブレード法等によりシート状に
成形してグリーンシート50を作製する。前述したセラ
ミック粉体としては、例えば、窒化アルミニウム、炭化
ケイ素などを使用することができ、必要に応じて、イッ
トリアやカーボンなどの焼結助剤などを加えてもよい。
Next, an example of the first method of manufacturing the electrostatic chuck of the present invention will be described with reference to the sectional views shown in FIGS. (1) First, powder of ceramics such as oxide ceramics, oxygen-containing nitride ceramics and carbide ceramics obtained by firing in an oxidizing atmosphere is used as an auxiliary,
Mix with a binder and a solvent to prepare a paste,
This paste is formed into a sheet by a doctor blade method or the like, and a green sheet 50 is produced. As the above-mentioned ceramic powder, for example, aluminum nitride, silicon carbide or the like can be used, and if necessary, a sintering aid such as yttria or carbon may be added.

【0075】なお、後述する静電電極層印刷体51が形
成されたグリーンシートの上に積層する数枚または1枚
のグリーンシート50は、セラミック誘電体膜4となる
層である。通常、セラミック誘電体膜4の原料とセラミ
ック基板1の原料とは、同じものを使用することが望ま
しい。これらは、一体として焼結することが多いため、
好適な焼成条件が同じになるからである。ただし、材料
が異なる場合には、まず先にセラミック基板を製造して
おき、その上に静電電極層を形成し、さらにその上にセ
ラミック誘電体膜を形成することもできる。
It is to be noted that several or one green sheet 50 laminated on a green sheet on which a later-described electrostatic electrode layer printed body 51 is formed is a layer to be the ceramic dielectric film 4. Usually, it is desirable to use the same material for the ceramic dielectric film 4 and the material for the ceramic substrate 1. Because these are often sintered together,
This is because suitable firing conditions are the same. However, when the materials are different, it is also possible to manufacture a ceramic substrate first, form an electrostatic electrode layer thereon, and further form a ceramic dielectric film thereon.

【0076】通常用いられるバインダとしては、アクリ
ル系バインダ、エチルセルロース、ブチルセロソルブ、
ポリビニルアルコール等が挙げられ、これらから選ばれ
る少なくとも1種は、セラミック基板を形成するための
バインダとして用いることができる。さらに、溶媒とし
ては、α−テルピネオール、グリコールから選ばれる少
なくとも1種が望ましい。
Examples of the binders usually used include acrylic binders, ethyl cellulose, butyl cellosolve,
Examples thereof include polyvinyl alcohol, and at least one selected from these can be used as a binder for forming a ceramic substrate. Further, as the solvent, at least one selected from α-terpineol and glycol is desirable.

【0077】グリーンシート50に、必要に応じてシリ
コンウエハのリフターピンを挿通する貫通孔や熱電対を
埋め込む凹部を設けておくことができる。貫通孔や凹部
は、パンチングなどで形成することができる。グリーン
シート50の厚さは、0.1〜5mm程度が好ましい。
The green sheet 50 may be provided with a through hole for inserting a lifter pin of a silicon wafer or a concave portion for burying a thermocouple as required. The through holes and the concave portions can be formed by punching or the like. The thickness of the green sheet 50 is preferably about 0.1 to 5 mm.

【0078】次に、グリーンシート50に静電電極層や
抵抗発熱体となる導体ペーストを印刷する。印刷は、グ
リーンシート50の収縮率を考慮して所望のアスペクト
比が得られるように行い、これにより静電電極層印刷体
51、抵抗発熱体層印刷体52を得る。印刷体は、導電
性セラミック、金属粒子などを含む導体ペーストを印刷
することにより形成する。
Next, a conductor paste to be an electrostatic electrode layer and a resistance heating element is printed on the green sheet 50. The printing is performed so as to obtain a desired aspect ratio in consideration of the shrinkage ratio of the green sheet 50, thereby obtaining the electrostatic electrode layer print body 51 and the resistance heating element layer print body 52. The printed body is formed by printing a conductive paste containing conductive ceramic, metal particles, and the like.

【0079】これらの導体ペースト中に含まれる導電性
セラミック粒子としては、タングステンまたはモリブデ
ンの炭化物が最適である。酸化しにくく、熱伝導率が低
下しにくいからである。また、金属粒子としては、例え
ば、タングステン、モリブデン、白金、ニッケルなどを
使用することができる。
As the conductive ceramic particles contained in these conductor pastes, tungsten or molybdenum carbide is most suitable. This is because it is hard to be oxidized and the thermal conductivity is hard to decrease. Further, as the metal particles, for example, tungsten, molybdenum, platinum, nickel and the like can be used.

【0080】導電性セラミック粒子、金属粒子の平均粒
子径は0.1〜5μmが好ましい。これらの粒子は、大
きすぎても小さすぎても導体用ペーストを印刷しにくい
からである。このようなペーストとしては、金属粒子ま
たは導電性セラミック粒子85〜97重量部、アクリル
系、エチルセルロース、ブチルセロソルブおよびポリビ
ニルアルコールから選ばれる少なくとも1種のバインダ
1.5〜10重量部、α−テルピネオール、グリコー
ル、エチルアルコールおよびブタノールから選ばれる少
なくとも1種の溶媒を1.5〜10重量部混合して調製
した導体用ぺーストが最適である。さらに、パンチング
等で形成した孔に、導体用ペーストを充填してスルーホ
ール印刷体53、54を得る。
The average particle diameter of the conductive ceramic particles and metal particles is preferably 0.1 to 5 μm. This is because it is difficult to print the conductor paste when these particles are too large or too small. As such a paste, 85 to 97 parts by weight of metal particles or conductive ceramic particles, 1.5 to 10 parts by weight of at least one binder selected from acrylic, ethyl cellulose, butyl cellosolve and polyvinyl alcohol, α-terpineol, glycol A paste for a conductor prepared by mixing 1.5 to 10 parts by weight of at least one solvent selected from ethyl alcohol and butanol is most suitable. Further, the holes formed by punching or the like are filled with a conductor paste to obtain through-hole prints 53 and 54.

【0081】次に、図7(a)に示すように、印刷体5
1、52、53、54を有するグリーンシート50と、
印刷体を有さないグリーンシート50とを積層する。静
電電極層印刷体51が形成されたグリーンシート上に
は、上述した構成の数枚または1枚のグリーンシート5
0を積層する。抵抗発熱体形成側に印刷体を有さないグ
リーンシート50を積層するのは、スルーホールの端面
が露出して、抵抗発熱体形成の焼成の際に酸化してしま
うことを防止するためである。もしスルーホールの端面
が露出したまま、抵抗発熱体形成の焼成を行うのであれ
ば、ニッケルなどの酸化しにくい金属をスパッタリング
する必要がある。さらには、Au−Niの金ろうで被覆
することが好ましい。
Next, as shown in FIG.
A green sheet 50 having 1, 52, 53, 54;
The green sheet 50 having no printed body is laminated. On the green sheet on which the electrostatic electrode layer printed body 51 is formed, several or one green sheets 5 having the above-described configuration are provided.
0 is laminated. The reason why the green sheet 50 having no printed body is laminated on the side where the resistance heating element is formed is to prevent the end face of the through hole from being exposed and being oxidized during firing for forming the resistance heating element. . If baking for forming the resistance heating element is performed with the end face of the through hole exposed, it is necessary to sputter a metal which is hardly oxidized such as nickel. Furthermore, it is preferable to coat with Au-Ni gold solder.

【0082】(2)次に、図7(b)に示すように、積
層体の加熱および加圧を行い、グリーンシートおよび導
体ペーストを焼結させる。加熱温度は、1000〜20
00℃、加圧は100〜200kg/cm2 が好まし
く、これらの加熱および加圧は、不活性ガス雰囲気下で
行う。不活性ガスとしては、アルゴン、窒素などを使用
することができる。この工程で、スルーホール16、1
7、チャック正極静電層2、チャック負極静電層3、抵
抗発熱体5等が形成される。
(2) Next, as shown in FIG. 7B, the laminate is heated and pressed to sinter the green sheet and the conductive paste. Heating temperature is 1000-20
The temperature and the pressure are preferably 100 to 200 kg / cm 2 at 00 ° C., and the heating and pressurization are performed in an inert gas atmosphere. As the inert gas, argon, nitrogen, or the like can be used. In this step, the through holes 16, 1
7, a chuck positive electrode electrostatic layer 2, a chuck negative electrode electrostatic layer 3, a resistance heating element 5, and the like are formed.

【0083】(3)次に、図7(c)に示すように、外
部端子接続のための袋孔13、14を設ける。袋孔1
3、14の内壁は、その少なくともその一部が導電化さ
れ、導電化された内壁は、チャック正極静電層2、チャ
ック負極静電層3、抵抗発熱体5等と接続されているこ
とが望ましい。
(3) Next, as shown in FIG. 7C, blind holes 13 and 14 for connecting external terminals are provided. Blind hole 1
At least a part of the inner walls of the electrodes 3 and 14 are made conductive, and the conductive inner walls are connected to the chuck positive electrostatic layer 2, the chuck negative electrostatic layer 3, the resistance heating element 5, and the like. desirable.

【0084】(7)最後に、図7(d)に示すように、
袋孔13、14に金ろう等のろう材等を介して外部端子
6、18を設ける。さらに、必要に応じて、有底孔12
を設け、その内部に熱電対を埋め込むことができる。半
田は銀−鉛、鉛−スズ、ビスマス−スズなどの合金を使
用することができる。なお、半田層の厚さは、0.1〜
50μmが望ましい。半田による接続を確保するに充分
な範囲だからである。
(7) Finally, as shown in FIG.
External terminals 6 and 18 are provided in the blind holes 13 and 14 via a brazing material such as gold brazing. Further, if necessary, the bottomed hole 12
And a thermocouple can be embedded therein. As the solder, alloys such as silver-lead, lead-tin, and bismuth-tin can be used. The thickness of the solder layer is 0.1 to
50 μm is desirable. This is because the range is sufficient to secure the connection by soldering.

【0085】なお、上記説明では静電チャック101
(図1参照)を例にしたが、静電チャック201(図4
参照)を製造する場合は、静電電極層を有するセラミッ
ク基板を製造した後、このセラミック基板の底面に導体
ペーストを印刷、焼成し、抵抗発熱体15を形成し、こ
の後、無電解めっき等により金属層150を形成すれば
よい。また、静電チャック301(図5参照)を製造す
る場合は、セラミック粉末(顆粒)を金型等に投入して
成形体を形成する際に、金属箔、金属線を静電電極や抵
抗発熱体として埋め込み、焼結すればよい。さらに、静
電チャック401(図6参照)を製造する場合は、静電
電極層を有するセラミック基板を製造した後、このセラ
ミック基板に溶射金属層等を介してペルチェ素子を接合
すればよい。
In the above description, the electrostatic chuck 101
(See FIG. 1), the electrostatic chuck 201 (see FIG.
When manufacturing a ceramic substrate having an electrostatic electrode layer, a conductive paste is printed and baked on the bottom surface of the ceramic substrate to form a resistance heating element 15, and thereafter, electroless plating or the like is performed. May be used to form the metal layer 150. Further, when manufacturing the electrostatic chuck 301 (see FIG. 5), when a ceramic powder (granules) is charged into a mold or the like to form a molded body, a metal foil or a metal wire is formed by an electrostatic electrode or resistance heating. It may be embedded as a body and sintered. Further, when manufacturing the electrostatic chuck 401 (see FIG. 6), after manufacturing a ceramic substrate having an electrostatic electrode layer, a Peltier element may be joined to the ceramic substrate via a sprayed metal layer or the like.

【0086】次に、第二の本発明の静電チャックについ
て、説明することとする。第二の本発明は、セラミック
基板に温度制御手段が設けられるとともに、セラミック
基板上に静電電極が形成され、上記静電電極上にセラミ
ック誘電体膜が設けられた静電チャックであって、上記
セラミック基板は、その直径が300mmを超え、厚さ
が20mm以下であることを特徴とする静電チャックで
ある。図1〜10は、第二の本発明の実施の形態の一例
を模式的に示した図である。
Next, the electrostatic chuck according to the second embodiment of the present invention will be described. According to a second aspect of the present invention, there is provided an electrostatic chuck in which a temperature control unit is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. The ceramic substrate is an electrostatic chuck having a diameter of more than 300 mm and a thickness of 20 mm or less. 1 to 10 are diagrams schematically showing an example of the second embodiment of the present invention.

【0087】第二の本発明の静電チャックを構成するセ
ラミック基板は、その直径が300mmを超えるもので
ある。シリコンウエハの大型化に対応し、次世代の半導
体ウエハに対処するためである。
The ceramic substrate constituting the electrostatic chuck according to the second aspect of the present invention has a diameter exceeding 300 mm. This is in order to cope with an increase in the size of a silicon wafer and to deal with a next-generation semiconductor wafer.

【0088】また、上記セラミック基板は、その厚さが
20mm以下、望ましくは10mm以下のものである。
静電チャックの大型化に伴い、厚さを薄くしてその熱容
量を小さくするためである。また、セラミック基板の直
径が300mm以上の場合、外周の面積が大きくなり、
空気などの雰囲気気体との接触面積が大きくなって、外
周部分の温度低下が著しい。そこで、セラミック基板の
厚さを小さくして接触面積を低減する。それにより、外
周部の温度低下を防止するのである。
The ceramic substrate has a thickness of 20 mm or less, preferably 10 mm or less.
This is because, with the enlargement of the electrostatic chuck, the thickness is reduced to reduce the heat capacity thereof. Further, when the diameter of the ceramic substrate is 300 mm or more, the area of the outer periphery becomes large,
The contact area with an atmospheric gas such as air is increased, and the temperature of the outer peripheral portion is significantly reduced. Therefore, the contact area is reduced by reducing the thickness of the ceramic substrate. Thereby, the temperature of the outer peripheral portion is prevented from lowering.

【0089】なお、上記以外の第二の本発明に係る静電
チャックのセラミック基板、セラミック誘電体膜、抵抗
発熱体、熱電対等の構成については、第一の本発明の静
電チャックと同様であるため、その説明を省略すること
とする。
The other components of the electrostatic chuck according to the second embodiment of the present invention, such as the ceramic substrate, the ceramic dielectric film, the resistance heating element, and the thermocouple, are the same as those of the first embodiment of the present invention. Therefore, the description is omitted.

【0090】また、第二の本発明の静電チャックの製造
方法については、セラミック基板の直径を300mmを
超えるものとする点、および、セラミック誘電体膜中に
0.1〜20重量%の酸素を含有することが望ましいと
する点以外は、第一の本発明の静電チャックの製造方法
と同様であるため、その説明を省略することとする。
Further, according to the second method of manufacturing the electrostatic chuck of the present invention, the diameter of the ceramic substrate is set to exceed 300 mm, and 0.1 to 20% by weight of oxygen is contained in the ceramic dielectric film. The method is the same as the first method for manufacturing an electrostatic chuck of the present invention except that it is desirable to contain the same, and therefore description thereof will be omitted.

【0091】[0091]

【実施例】以下、本発明をさらに詳細に説明する。 (実施例1)静電チャック(図1参照)の製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量
部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール53重量部を混合したペース
トを用い、ドクターブレード法による成形を行って、厚
さ0.47mmのグリーンシートを得た。
The present invention will be described in more detail below. (Example 1) Manufacture of electrostatic chuck (see FIG. 1) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) Using a paste obtained by mixing 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding is performed by a doctor blade method. Thus, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0092】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
ーピンを挿通する貫通孔となる部分、外部端子と接続す
るためのスルーホールとなる部分を設けた。
(2) Next, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, punch 1.8m in diameter
m, a portion serving as a through hole for inserting a lifter pin for a 3.0 mm and 5.0 mm semiconductor wafer, and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0093】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導体ペーストAを
グリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、導体ペース
ト層を形成した。印刷パターンは、同心円パターンとし
た。また、他のグリーンシートに図2に示した形状の静
電電極パターンからなる導体ペースト層をスクリーン印
刷により形成した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer. The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet by screen printing.

【0094】さらに、外部端子を接続するためのスルー
ホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処
理の終わったグリーンシート50に、さらに、タングス
テンペーストを印刷しないグリーンシート50を上側
(加熱面)に34枚、下側に13枚積層し、その上に静
電電極パターンからなる導体ペースト層を印刷したグリ
ーンシート50を積層し、さらにその上にタングステン
ペーストを印刷していないグリーンシート50を1枚積
層し、これらを130℃、80kg/cm2 の圧力で圧
着して積層体を形成した(図7(a))。
Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting an external terminal. On the green sheet 50 after the above processing, 34 green sheets 50 on which no tungsten paste is printed are laminated on the upper side (heating surface) and 13 green sheets 50 on the lower side, and a conductive paste layer composed of an electrostatic electrode pattern is formed thereon. Are laminated, and one green sheet 50 on which the tungsten paste is not printed is further laminated thereon, and these are pressed at 130 ° C. under a pressure of 80 kg / cm 2 to form a laminate. (FIG. 7 (a)).

【0095】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発
熱体5および厚さ10μmのチャック正極静電層2、チ
ャック負極静電層3を有する窒化アルミニウム製の板状
体とした(図7(b))。セラミック誘電体膜の厚さ
は、500μmであった。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150 ° C.
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut out into a 210 mm disk shape, and a plate-like body made of aluminum nitride having therein a 6 μm thick, 10 mm wide resistance heating element 5, a 10 μm thick chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3. (FIG. 7B). The thickness of the ceramic dielectric film was 500 μm.

【0096】(5)次に、(4)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Si
C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
(直径:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。
(5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask is placed and Si
A bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting treatment with C or the like.

【0097】(6)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔13、14とし(図7
(c))、この袋孔13、14にNi−Auからなる金
ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバール製の
外部端子6、18を接続させた(図7(d))。なお、
外部端子の接続は、タングステンの支持体が3点で支持
する構造が望ましい。接続信頼性を確保することができ
るからである。
(6) Further, the portions where the through holes are formed are cut out to form blind holes 13 and 14 (FIG. 7).
(C)) External holes 6 and 18 made of Kovar were connected to the blind holes 13 and 14 by heating and reflowing at 700 ° C. using gold solder made of Ni—Au (FIG. 7D). In addition,
The connection of the external terminals is preferably a structure in which a tungsten support is supported at three points. This is because connection reliability can be ensured.

【0098】(7)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。
(7) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element was completed.

【0099】(実施例2)静電チャック(図4参照)の
製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダー11.5重
量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール53重量部を混合したペー
ストを用い、ドクターブレード法による成形を行って、
厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
Example 2 Production of Electrostatic Chuck (See FIG. 4) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) Using a paste obtained by mixing 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding is performed by a doctor blade method. hand,
A green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0100】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
ーピンを挿通する貫通孔となる部分、外部端子と接続す
るためのスルーホールとなる部分を設けた。
(2) Next, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, punch 1.8m in diameter
m, a portion serving as a through hole for inserting a lifter pin for a 3.0 mm and 5.0 mm semiconductor wafer, and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0101】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導体ペーストAを
グリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、図9に示し
た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形
成した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG.

【0102】さらに、外部端子を接続するためのスルー
ホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処
理の終わったグリーンシート50に、さらに、タングス
テンペーストを印刷しないグリーンシート50を上側
(加熱面)に2枚、下側に48枚積層し、これらを13
0℃、80kg/cm2 の圧力で圧着して積層体を形成
した。
Further, the conductive paste B was filled in through holes for through holes for connecting external terminals. On the green sheet 50 after the above processing, two green sheets 50 on which the tungsten paste is not printed are further laminated on the upper side (heating surface) and 48 on the lower side.
The laminate was formed by pressure bonding at 0 ° C. and a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0103】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ5mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを210mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ15μmのチャック正極静電
層2およびチャック負極静電層3を有する窒化アルミニ
ウム製の板状体とした。セラミック誘電体膜の厚さは、
1000μmであった。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 5 mm. This was cut into a 210 mm disc to obtain a plate made of aluminum nitride having a chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3 each having a thickness of 15 μm. The thickness of the ceramic dielectric film is
It was 1000 μm.

【0104】(5)上記(4)で得た板状体の底面にマ
スクを載置し、SiC等によるブラスト処理で表面に熱
電対のための凹部(図示せず)等を設けた。
(5) A mask was placed on the bottom of the plate-like body obtained in (4) above, and a recess (not shown) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with SiC or the like.

【0105】(6)次に、ウエハ載置面に対向する面
(底面)に抵抗発熱体15を印刷した。印刷は導体ペー
ストを用いた。導体ペーストは、プリント配線板のスル
ーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソル
ベストPS603Dを使用した。この導体ペーストは、
銀/鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸
化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重
量比率は、5/55/10/25/5)を銀100重量
部に対して7.5重量部含むものであった。また、銀の
形状は平均粒径4.5μmでリン片状のものであった。
(6) Next, the resistance heating element 15 was printed on the surface (bottom surface) facing the wafer mounting surface. For printing, a conductor paste was used. As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductor paste
It is a silver / lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (the weight ratio of each is 5/55/10/25/5) is 7 to 100 parts by weight of silver. 0.5 parts by weight. The silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.

【0106】(7)導体ペーストを印刷した板状体を7
80℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、鉛を焼結
させるとともにセラミック基板に焼き付けた。さらに硫
酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモ
ニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/lを含む
水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に板状体を浸漬
して、銀の焼結体15の表面に厚さ1μm、ホウ素の含
有量が1重量%以下のニッケル層150を析出させた。
この後、板状体に、120℃で3時間アニーリング処理
を施した。銀の焼結体からなる抵抗発熱体は、厚さが5
μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率が7.7mΩ/
□であった。
(7) The plate-shaped body on which the conductor paste is printed is
By heating and baking at 80 ° C., silver and lead in the conductor paste were sintered and baked on a ceramic substrate. Further, the plate is immersed in an electroless nickel plating bath comprising an aqueous solution containing 30 g / l of nickel sulfate, 30 g / l of boric acid, 30 g / l of ammonium chloride and 60 g / l of Rochelle salt, and the surface of the silver sintered body 15 A nickel layer 150 having a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited.
Thereafter, the plate was subjected to annealing at 120 ° C. for 3 hours. A resistance heating element made of a silver sintered body has a thickness of 5 mm.
μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ /
It was □.

【0107】(8)次に、セラミック基板にスルーホー
ル16を露出させるための袋孔を設けた。この袋孔にN
i−Au合金(Au81.5重量%、Ni18.4重量
%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを用い、97
0℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子ピンを接
続させた。また、抵抗発熱体に半田(スズ9/鉛1)を
介してコバール製の外部端子ピンを形成した。
(8) Next, a blind hole for exposing the through hole 16 was formed in the ceramic substrate. N
Using a gold solder made of an i-Au alloy (81.5% by weight of Au, 18.4% by weight of Ni, and 0.1% by weight of impurities),
After heating and reflow at 0 ° C., external terminal pins made of Kovar were connected. Also, external terminal pins made of Kovar were formed on the resistance heating element via solder (tin 9 / lead 1).

【0108】(9)次に、温度制御のための複数熱電対
を凹部に埋め込み、静電チャック201を得た。
(9) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were buried in the concave portions to obtain the electrostatic chuck 201.

【0109】(10)次に、この静電チャック201を
図10の断面形状を有するステンレス製の支持容器41
にセラミックファイバー(イビデン社製 商品名 イビ
ウール)からなる断熱材45を介して嵌め込んだ。この
支持容器41は冷却ガスの冷媒吹き出し口42を有し、
静電チャック201の温度調整を行うことができる。こ
の支持容器41に嵌め込まれた静電チャック201の抵
抗発熱体15に通電を行って、温度を上げ、また、支持
容器に冷媒を流して静電チャック201の温度を制御し
たが、極めて良好に温度を制御することができた。
(10) Next, this electrostatic chuck 201 is mounted on a stainless steel supporting container 41 having a sectional shape shown in FIG.
Was inserted through a heat insulating material 45 made of ceramic fiber (trade name: IBIWOOL, manufactured by IBIDEN). The support container 41 has a cooling gas outlet 42 for cooling gas,
The temperature of the electrostatic chuck 201 can be adjusted. The resistance heating element 15 of the electrostatic chuck 201 fitted in the support container 41 was energized to raise the temperature, and the temperature of the electrostatic chuck 201 was controlled by flowing a coolant through the support container. Temperature could be controlled.

【0110】(実施例3) 静電チャック301(図
5)の製造 (1)厚さ10μmのタングステン箔を打抜き加工する
ことにより図8に示した形状の電極2枚を形成した。こ
の電極2枚とタングステン線を窒化アルミニウム粉末
(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、
イットリア(平均粒径0.4μm)4重量部とともに、
成形型中に入れて窒素ガス中で1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ10mmの
窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径250mm
の円状に切り出して板状体とした。このとき、静電電極
層の厚さは、10μmであった。また、セラミック誘電
体膜の厚さは2000μmであった。
Example 3 Production of Electrostatic Chuck 301 (FIG. 5) (1) Two electrodes having the shape shown in FIG. 8 were formed by punching a 10 μm-thick tungsten foil. 100 parts by weight of the two electrodes and the tungsten wire were treated with aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm),
With 4 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm)
1890 ° C., pressure 150 in nitrogen gas in a mold
Hot pressing was performed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 10 mm. This is 250mm in diameter
Was cut into a circular shape to obtain a plate-like body. At this time, the thickness of the electrostatic electrode layer was 10 μm. The thickness of the ceramic dielectric film was 2000 μm.

【0111】(2)この板状体に対し、実施例1の
(5)〜(7)の工程を実施し、静電チャック301を
得た。
(2) The steps (5) to (7) of Example 1 were performed on the plate-like body to obtain an electrostatic chuck 301.

【0112】(実施例4) 静電チャック401(図
6)の製造 実施例2の(1)〜(5)の工程を実施し、厚さ14m
mの窒化アルミニウム板状体とした後、さらに底面にニ
ッケルを溶射し、この後、鉛・テルル系のペルチェ素子
を接合させることにより、静電チャック401を得た。
また、セラミック誘電体膜の厚さは2500μmであっ
た。
Example 4 Production of Electrostatic Chuck 401 (FIG. 6) The steps (1) to (5) of Example 2 were carried out to a thickness of 14 m.
After forming an aluminum nitride plate having a thickness of m, nickel was further sprayed on the bottom surface, and then a lead / tellurium-based Peltier element was joined to obtain an electrostatic chuck 401.
The thickness of the ceramic dielectric film was 2500 μm.

【0113】(比較例1〜5)セラミック基板の厚さを
25mmとしたほかは、それぞれ実施例1〜4と同様に
して静電チャックを製造した。また、比較例5は、セラ
ミック基板の直径が190mm、厚さが25mmと実施
例1と異なるが、その他の条件等は、実施例1と同様で
ある。
Comparative Examples 1 to 5 Electrostatic chucks were manufactured in the same manner as in Examples 1 to 4, except that the thickness of the ceramic substrate was 25 mm. Comparative Example 5 is different from Example 1 in that the diameter of the ceramic substrate is 190 mm and the thickness is 25 mm, but other conditions are the same as in Example 1.

【0114】(比較例6)実施例1と同様であるが、イ
ットリア(平均粒径:0.4μm)2重量部添加した。
Comparative Example 6 As in Example 1, but 2 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 μm) were added.

【0115】(比較例7)実施例1と同様であるが、窒
化アルミニウム原料粉末を3時間加熱して酸素を導入し
た。
Comparative Example 7 As in Example 1, except that the aluminum nitride raw material powder was heated for 3 hours to introduce oxygen.

【0116】(実施例5)静電チャック (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダ11.5重量
部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタノ
ールとからなるアルコール53重量部を混合したペース
トを用い、ドクターブレード法による成形を行って、厚
さ0.47mmのグリーンシートを得た。
(Example 5) Electrostatic chuck (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) Using a paste obtained by mixing 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding is performed by a doctor blade method. Thus, a green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0117】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
ーピンを挿通する貫通孔となる部分、外部端子と接続す
るためのスルーホールとなる部分を設けた。
(2) Next, the green sheet is heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, punch 1.8m in diameter
m, a portion serving as a through hole for inserting a lifter pin for a 3.0 mm and 5.0 mm semiconductor wafer, and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0118】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導体ペーストAを
グリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、導体ペース
ト層を形成した。印刷パターンは、同心円パターンとし
た。また、他のグリーンシートに図2に示した形状の静
電電極パターンからなる導体ペースト層をスクリーン印
刷により形成した。さらに、外部端子を接続するための
スルーホール用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。
上記処理の終わったグリーンシート50に、さらに、タ
ングステンペーストを印刷しないグリーンシート50を
上側(加熱面)に34枚、下側に13枚積層し、その上
に静電電極パターンからなる導体ペースト層を印刷した
グリーンシート50を積層し、さらにその上にタングス
テンペーストを印刷していないグリーンシート50を1
枚積層し、これらを130℃、80kg/cm2 の圧力
で圧着して積層体を形成した(図7(a))。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer. The printing pattern was a concentric pattern. Further, a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. 2 was formed on another green sheet by screen printing. Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting an external terminal.
On the green sheet 50 after the above processing, 34 green sheets 50 on which no tungsten paste is printed are laminated on the upper side (heating surface) and 13 green sheets 50 on the lower side, and a conductive paste layer composed of an electrostatic electrode pattern is formed thereon. Are laminated, and a green sheet 50 on which no tungsten paste is printed is further laminated on the green sheet 50.
The sheets were laminated and pressed at 130 ° C. under a pressure of 80 kg / cm 2 to form a laminate (FIG. 7A).

【0119】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ3mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを310mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ6μm、幅10mmの抵抗発
熱体5および厚さ10μmのチャック正極静電層2、チ
ャック負極静電層3を有する窒化アルミニウム製の板状
体とした(図7(b))。誘電体膜の厚さは、500μ
mであった。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150 ° C.
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 3 mm. This was cut out into a 310 mm disk shape, and a plate-like body made of aluminum nitride having a 6 μm thick, 10 mm wide resistance heating element 5, a 10 μm thick chuck positive electrostatic layer 2 and a chuck negative electrostatic layer 3 inside. (FIG. 7B). The thickness of the dielectric film is 500 μ
m.

【0120】(5)次に、(4)で得られた板状体を、
ダイヤモンド砥石で研磨した後、マスクを載置し、Si
C等によるブラスト処理で表面に熱電対のための有底孔
(直径:1.2mm、深さ:2.0mm)を設けた。
(5) Next, the plate obtained in (4) is
After polishing with a diamond grindstone, a mask is placed and Si
A bottomed hole (diameter: 1.2 mm, depth: 2.0 mm) for a thermocouple was provided on the surface by blasting treatment with C or the like.

【0121】(6)さらに、スルーホールが形成されて
いる部分をえぐり取って袋孔13、14とし(図7
(c))、この袋孔13、14にNi−Auからなる金
ろうを用い、700℃で加熱リフローしてコバール製の
外部端子6、18を接続させた(図7(d))。なお、
外部端子の接続は、タングステンの支持体が3点で支持
する構造が望ましい。接続信頼性を確保することができ
るからである。
(6) Further, the portions where the through holes are formed are cut out to form blind holes 13 and 14 (FIG. 7).
(C)) External holes 6 and 18 made of Kovar were connected to the blind holes 13 and 14 by heating and reflowing at 700 ° C. using gold solder made of Ni—Au (FIG. 7D). In addition,
The connection of the external terminals is preferably a structure in which a tungsten support is supported at three points. This is because connection reliability can be ensured.

【0122】(7)次に、温度制御のための複数の熱電
対を有底孔に埋め込み、抵抗発熱体を有する静電チャッ
クの製造を完了した。
(7) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were embedded in the bottomed holes, and the manufacture of the electrostatic chuck having the resistance heating element was completed.

【0123】(実施例6)静電チャック(図4参照)の
製造 (1)窒化アルミニウム粉末(トクヤマ社製、平均粒径
1.1μm)100重量部、イットリア(平均粒径:
0.4μm)4重量部、アクリルバインダー11.5重
量部、分散剤0.5重量部および1−ブタノールとエタ
ノールとからなるアルコール53重量部を混合したペー
ストを用い、ドクターブレード法による成形を行って、
厚さ0.47mmのグリーンシートを得た。
Example 6 Production of Electrostatic Chuck (See FIG. 4) (1) 100 parts by weight of aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm), yttria (average particle size:
0.4 μm) Using a paste obtained by mixing 4 parts by weight, 11.5 parts by weight of an acrylic binder, 0.5 parts by weight of a dispersant, and 53 parts by weight of alcohol composed of 1-butanol and ethanol, molding is performed by a doctor blade method. hand,
A green sheet having a thickness of 0.47 mm was obtained.

【0124】(2)次に、このグリーンシートを80℃
で5時間乾燥させた後、パンチングにより直径1.8m
m、3.0mm、5.0mmの半導体ウエハ用のリフタ
ーピンを挿通する貫通孔となる部分、外部端子と接続す
るためのスルーホールとなる部分を設けた。
(2) Next, the green sheet was heated to 80 ° C.
After drying for 5 hours, punch 1.8m in diameter
m, a portion serving as a through hole for inserting a lifter pin for a 3.0 mm and 5.0 mm semiconductor wafer, and a portion serving as a through hole for connecting to an external terminal were provided.

【0125】(3)平均粒子径1μmのタングステンカ
ーバイト粒子100重量部、アクリル系バインダ3.0
重量部、α−テルピネオール溶媒3.5重量部および分
散剤0.3重量部を混合して導体ペーストAを調製し
た。平均粒子径3μmのタングステン粒子100重量
部、アクリル系バインダ1.9重量部、α−テルピネオ
ール溶媒3.7重量部および分散剤0.2重量部を混合
して導体ペーストBを調製した。この導体ペーストAを
グリーンシートにスクリーン印刷で印刷し、図9に示し
た形状の静電電極パターンからなる導体ペースト層を形
成した。さらに、外部端子を接続するためのスルーホー
ル用の貫通孔に導体ペーストBを充填した。上記処理の
終わったグリーンシート50に、さらに、タングステン
ペーストを印刷しないグリーンシート50を上側(加熱
面)に2枚、下側に48枚積層し、これらを130℃、
80kg/cm2 の圧力で圧着して積層体を形成した。
(3) 100 parts by weight of tungsten carbide particles having an average particle diameter of 1 μm, acrylic binder 3.0
By weight, 3.5 parts by weight of the α-terpineol solvent and 0.3 parts by weight of the dispersant were mixed to prepare a conductor paste A. A conductive paste B was prepared by mixing 100 parts by weight of tungsten particles having an average particle diameter of 3 μm, 1.9 parts by weight of an acrylic binder, 3.7 parts by weight of an α-terpineol solvent, and 0.2 parts by weight of a dispersant. This conductor paste A was printed on a green sheet by screen printing to form a conductor paste layer composed of an electrostatic electrode pattern having the shape shown in FIG. Further, a conductive paste B was filled in a through hole for a through hole for connecting an external terminal. On the green sheet 50 after the above processing, two green sheets 50 on which the tungsten paste is not printed are further laminated on the upper side (heating surface) and 48 on the lower side.
The laminate was formed by pressure bonding at a pressure of 80 kg / cm 2 .

【0126】(4)次に、得られた積層体を窒素ガス
中、600℃で5時間脱脂し、1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ5mmの窒
化アルミニウム板状体を得た。これを330mmの円板
状に切り出し、内部に厚さ15μmのチャック正極静電
層2およびチャック負極静電層3を有する窒化アルミニ
ウム製の板状体とした。誘電体膜の厚さは、1000μ
mであった。
(4) Next, the obtained laminate was degreased in nitrogen gas at 600 ° C. for 5 hours, and at 1890 ° C. under a pressure of 150 ° C.
It was hot-pressed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 5 mm. This was cut out into a 330 mm disk to obtain a plate-like body made of aluminum nitride having a 15 μm-thick chuck positive electrode electrostatic layer 2 and a chuck negative electrode electrostatic layer 3 inside. The thickness of the dielectric film is 1000μ
m.

【0127】(5)上記(4)で得た板状体の底面にマ
スクを載置し、SiC等によるブラスト処理で表面に熱
電対のための凹部(図示せず)等を設けた。
(5) A mask was placed on the bottom surface of the plate obtained in (4) above, and a concave portion (not shown) for a thermocouple was provided on the surface by blasting with SiC or the like.

【0128】(6)次に、ウエハ載置面に対向する面
(底面)に抵抗発熱体15を印刷した。印刷は導体ペー
ストを用いた。導体ペーストは、プリント配線板のスル
ーホール形成に使用されている徳力化学研究所製のソル
ベストPS603Dを使用した。この導体ペーストは、
銀/鉛ペーストであり、酸化鉛、酸化亜鉛、シリカ、酸
化ホウ素、アルミナからなる金属酸化物(それぞれの重
量比率は、5/55/10/25/5)を銀100重量
部に対して7.5重量部含むものであった。また、銀の
形状は平均粒径4.5μmでリン片状のものであった。
(6) Next, the resistance heating element 15 was printed on the surface (bottom surface) facing the wafer mounting surface. For printing, a conductor paste was used. As the conductive paste, Solvest PS603D manufactured by Tokuri Chemical Laboratory, which is used for forming through holes in a printed wiring board, was used. This conductor paste
It is a silver / lead paste, and a metal oxide composed of lead oxide, zinc oxide, silica, boron oxide, and alumina (each weight ratio is 5/55/10/25/5) is added to 100 parts by weight of silver with respect to 7 parts by weight. 0.5 parts by weight. The silver had a scaly shape with an average particle size of 4.5 μm.

【0129】(7)導体ペーストを印刷した板状体を7
80℃で加熱焼成して、導体ペースト中の銀、鉛を焼結
させるとともにセラミック基板に焼き付けた。さらに硫
酸ニッケル30g/l、ほう酸30g/l、塩化アンモ
ニウム30g/lおよびロッシェル塩60g/lを含む
水溶液からなる無電解ニッケルめっき浴に板状体を浸漬
して、銀の焼結体15の表面に厚さ1μm、ホウ素の含
有量が1重量%以下のニッケル層150を析出させた。
この後、板状体に、120℃で3時間アニーリング処理
を施した。銀の焼結体からなる抵抗発熱体は、厚さが5
μm、幅2.4mmであり、面積抵抗率が7.7mΩ/
□であった。
(7) The plate-like body on which the conductor paste is printed is
By heating and baking at 80 ° C., silver and lead in the conductor paste were sintered and baked on a ceramic substrate. Further, the plate is immersed in an electroless nickel plating bath comprising an aqueous solution containing 30 g / l of nickel sulfate, 30 g / l of boric acid, 30 g / l of ammonium chloride and 60 g / l of Rochelle salt, and the surface of the silver sintered body 15 A nickel layer 150 having a thickness of 1 μm and a boron content of 1% by weight or less was deposited.
Thereafter, the plate was subjected to annealing at 120 ° C. for 3 hours. A resistance heating element made of a silver sintered body has a thickness of 5 mm.
μm, a width of 2.4 mm, and a sheet resistivity of 7.7 mΩ /
It was □.

【0130】(8)次に、セラミック基板にスルーホー
ル16を露出させるための袋孔を設けた。この袋孔にN
i−Au合金(Au81.5重量%、Ni18.4重量
%、不純物0.1重量%)からなる金ろうを用い、97
0℃で加熱リフローしてコバール製の外部端子ピンを接
続させた。また、抵抗発熱体に半田(スズ9/鉛1)を
介してコバール製の外部端子ピンを形成した。
(8) Next, blind holes for exposing the through holes 16 were formed in the ceramic substrate. N
Using a gold solder made of an i-Au alloy (81.5% by weight of Au, 18.4% by weight of Ni, and 0.1% by weight of impurities),
After heating and reflow at 0 ° C., external terminal pins made of Kovar were connected. Also, external terminal pins made of Kovar were formed on the resistance heating element via solder (tin 9 / lead 1).

【0131】(9)次に、温度制御のための複数熱電対
を凹部に埋め込み、静電チャック201を得た。
(9) Next, a plurality of thermocouples for temperature control were buried in the concave portions to obtain the electrostatic chuck 201.

【0132】(10)次に、この静電チャック201を
図10の断面形状を有するステンレス製の支持容器41
にセラミックファイバー(イビデン社製 商品名 イビ
ウール)からなる断熱材45を介して嵌め込んだ。この
支持容器41は冷却ガスの冷媒吹き出し口42を有し、
静電チャック201の温度調整を行うことができる。こ
の支持容器41に嵌め込まれた静電チャック201の抵
抗発熱体15に通電を行って、温度を上げ、また、支持
容器に冷媒を流して静電チャック201の温度を制御し
たが、極めて良好に温度を制御することができた。
(10) Next, this electrostatic chuck 201 is mounted on a stainless steel supporting container 41 having a sectional shape shown in FIG.
Was inserted through a heat insulating material 45 made of ceramic fiber (trade name: IBIWOOL, manufactured by IBIDEN). The support container 41 has a cooling gas outlet 42 for cooling gas,
The temperature of the electrostatic chuck 201 can be adjusted. The resistance heating element 15 of the electrostatic chuck 201 fitted in the support container 41 was energized to raise the temperature, and the temperature of the electrostatic chuck 201 was controlled by flowing a coolant through the support container. Temperature could be controlled.

【0133】(実施例7) 静電チャック301(図
5)の製造 (1)厚さ10μmのタングステン箔を打抜き加工する
ことにより図8に示した形状の電極2枚を形成した。こ
の電極2枚とタングステン線を窒化アルミニウム粉末
(トクヤマ社製、平均粒径1.1μm)100重量部、
イットリア(平均粒径0.4μm)4重量部とともに、
成形型中に入れて窒素ガス中で1890℃、圧力150
kg/cm2 で3時間ホットプレスし、厚さ10mmの
窒化アルミニウム板状体を得た。これを直径350mm
の円状に切り出して板状体とした。このとき、静電電極
層の厚さは、10μmであった。また、セラミック誘電
体膜の厚さは2000μmであった。
Example 7 Production of Electrostatic Chuck 301 (FIG. 5) (1) Two electrodes having the shape shown in FIG. 8 were formed by punching a 10 μm-thick tungsten foil. 100 parts by weight of the two electrodes and the tungsten wire were treated with aluminum nitride powder (manufactured by Tokuyama Corporation, average particle size 1.1 μm),
With 4 parts by weight of yttria (average particle size 0.4 μm)
1890 ° C., pressure 150 in nitrogen gas in a mold
Hot pressing was performed at kg / cm 2 for 3 hours to obtain an aluminum nitride plate having a thickness of 10 mm. This is 350mm in diameter
Was cut into a circular shape to obtain a plate-like body. At this time, the thickness of the electrostatic electrode layer was 10 μm. The thickness of the ceramic dielectric film was 2000 μm.

【0134】(2)この板状体に対し、実施例1の
(5)〜(7)の工程を実施し、静電チャック301を
得た。
(2) The steps (5) to (7) of Example 1 were performed on the plate-like body to obtain an electrostatic chuck 301.

【0135】(実施例8) 静電チャック401(図
6)の製造 実施例6の(1)〜(5)の工程を実施し、直径350
mm、厚さ18mmの窒化アルミニウム板状体とした
後、さらに底面にニッケルを溶射し、この後、鉛・テル
ル系のペルチェ素子を接合させることにより、静電チャ
ック401を得た。また、セラミック誘電体膜の厚さは
2500μmであった。
Example 8 Production of Electrostatic Chuck 401 (FIG. 6) Steps (1) to (5) of Example 6 were performed to
After forming an aluminum nitride plate having a thickness of 18 mm and a thickness of 18 mm, nickel was further sprayed on the bottom surface, and then a lead / tellurium-based Peltier element was joined to obtain an electrostatic chuck 401. The thickness of the ceramic dielectric film was 2500 μm.

【0136】(比較例8〜11)セラミック基板の厚さ
を25mmとしたほかは、それぞれ実施例5〜8と同様
にして静電チャックを製造した。なお、セラミック誘電
体膜の厚さは、500μmとした。
Comparative Examples 8 to 11 Electrostatic chucks were produced in the same manner as in Examples 5 to 8, except that the thickness of the ceramic substrate was 25 mm. Note that the thickness of the ceramic dielectric film was 500 μm.

【0137】(比較例12)実施例1と同様であるが、
イットリア(平均粒径:0.4μm)2重量部添加し
た。
(Comparative Example 12) As Example 1, except that
2 parts by weight of yttria (average particle size: 0.4 μm) was added.

【0138】(比較例13)実施例1と同様であるが、
窒化アルミニウム原料粉末を3時間加熱して酸素を導入
した。
(Comparative Example 13) Same as Example 1, except that
The aluminum nitride raw material powder was heated for 3 hours to introduce oxygen.

【0139】(比較例14)実施例1と同様であるが、セ
ラミック誘電体膜の厚さを、研磨することで、10μm
とした。
(Comparative Example 14) As in Example 1, except that the thickness of the ceramic dielectric film was reduced to 10 μm by polishing.
And

【0140】(比較例15)実施例1と同様であるが、
セラミック誘電体膜の厚さを、5500μmとした。
(Comparative Example 15) As in Example 1, except that
The thickness of the ceramic dielectric film was set to 5500 μm.

【0141】上記工程を経て得られた実施例1〜8、お
よび、比較例1〜15に係る静電チャックについて、以
下の指標で評価した。その結果を表1に示す。
The electrostatic chucks according to Examples 1 to 8 and Comparative Examples 1 to 15 obtained through the above steps were evaluated by the following indexes. Table 1 shows the results.

【0142】評価方法 (1)静電チャックの昇温時間および降温時間 実施例および比較例にかかる静電チャックに通電を行
い、静電チャックが400℃まで昇温するまでの時間を
測定した。また、400〜50℃へ自然降温するまでの
時間を測定した。 (2)加熱面の温度差 実施例および比較例にかかる静電チャックにおける、4
00℃設定での最高温度と最低温度との温度差をサーモ
ビュア(日本データム社製 IR162012−001
2)で測定した。 (3)セラミック誘電体膜中の酸素含有量 実施例および比較例にかかる焼結体と同条件で焼結させ
た試料をタングステン乳鉢で粉砕し、これの0.01g
を採取して試料加熱温度2200℃、加熱時間30秒の
条件で酸素・窒化同時分析装置(LECO社製 TC−
136型)で測定した。 (4)シリコンウエハのチャック力のばらつきの測定 実施例および比較例に係る静電チャックに、10分割し
たシリコンウエハを載置して通電を行い、静電チャック
を400℃まで昇温した。そして、各分割区画における
シリコンウエハのチャック力をロードセルで測定し、平
均値を計算した。さらに、最大チャック力と最小チャッ
ク力の差を平均で割り、百分率で表記した。
Evaluation method (1) Heating time and cooling time of the electrostatic chuck The electrostatic chucks of the examples and comparative examples were energized, and the time required for the electrostatic chuck to rise to 400 ° C. was measured. Further, the time until the temperature naturally decreased to 400 to 50 ° C. was measured. (2) Temperature difference of heating surface In the electrostatic chuck according to the example and the comparative example, 4
Thermoviewer (IR162012-001, manufactured by Nippon Datum Co.)
It was measured in 2). (3) Oxygen Content in Ceramic Dielectric Film A sample sintered under the same conditions as those of the sintered bodies according to the examples and the comparative examples was pulverized in a tungsten mortar, and 0.01 g thereof was crushed.
And a simultaneous oxygen / nitridation analyzer (TC- manufactured by LECO) under the conditions of a sample heating temperature of 2200 ° C and a heating time of 30 seconds.
136). (4) Measurement of Variation of Silicon Wafer Chuck Force The silicon wafer divided into 10 was placed on the electrostatic chuck according to the example and the comparative example, and electricity was supplied to the electrostatic chuck, and the temperature of the electrostatic chuck was raised to 400 ° C. Then, the chucking force of the silicon wafer in each divided section was measured with a load cell, and the average value was calculated. Furthermore, the difference between the maximum chucking force and the minimum chucking force was divided by the average and expressed as a percentage.

【0143】[0143]

【表1】 [Table 1]

【0144】上記表1に示したように、実施例1〜8に
係る静電チャックでは、190〜950秒で400℃ま
で到達したのに対し、比較例1〜5、8〜11に係る静
電チャックでは、400℃まで到達する時間が長くなっ
たしまった。また、降温時間は、厚さを10mm以下
(実施例1〜3、5〜7)にすることにより、24.5
秒以下と短くなった。さらに、温度差は、厚さ5mm以
下、酸素含有量を20重量%以下にすると、4℃以下と
なり、最適である。なお、上記実施例、比較例とも、静
電チャックのチャック力等の特性には、問題がなかっ
た。また、直径300mm以上の基板では、厚さが25
mmを超える場合、外周部分の温度低下が著しい。従っ
て25mm以下に調整することで、温度ばらつき、チャ
ック力のばらつきを低減できる。さらに、誘電体膜の厚
さ、誘電体膜中の酸素含有量を調整することで、加熱面
の温度のばらつき、チャック力のばらつきを低減でき
る。
As shown in Table 1, the electrostatic chucks according to Examples 1 to 8 reached 400 ° C. in 190 to 950 seconds, whereas the electrostatic chucks according to Comparative Examples 1 to 5 and 8 to 11 In the case of the electric chuck, the time to reach 400 ° C. became longer. In addition, the cooling time was set to 24.5 by setting the thickness to 10 mm or less (Examples 1 to 3 and 5 to 7).
It is shorter than seconds. Further, the temperature difference is optimally 4 ° C. or less when the thickness is 5 mm or less and the oxygen content is 20% by weight or less. It should be noted that there was no problem in the characteristics such as the chucking force of the electrostatic chuck in both the above Examples and Comparative Examples. In the case of a substrate having a diameter of 300 mm or more, the thickness is 25 mm.
If it exceeds mm, the temperature of the outer peripheral portion is significantly reduced. Therefore, by adjusting the thickness to 25 mm or less, variations in temperature and variations in chucking force can be reduced. Further, by adjusting the thickness of the dielectric film and the oxygen content in the dielectric film, it is possible to reduce variations in the temperature of the heating surface and variations in the chucking force.

【0145】[0145]

【発明の効果】以上、説明したように、第一および第二
の本発明の静電チャックは、セラミック基板の直径が大
きいにも拘わらず、その厚さが薄いため、熱容量が大き
くならず、昇温降温特性に優れる。また、静電チャック
の装置全体を軽量化し、薄くすることができるため、運
搬等に便利であるとともに、半導体製造等の作業におい
て、省スペース化を図ることができる。
As described above, the first and second electrostatic chucks of the present invention have a small thickness despite the large diameter of the ceramic substrate, so that the heat capacity does not increase. Excellent heating and cooling characteristics. In addition, the entire electrostatic chuck device can be reduced in weight and thickness, which is convenient for transportation and the like, and can save space in operations such as semiconductor manufacturing.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】第一および第二の本発明の静電チャックの一例
を模式的に示す縦断面図である。
FIG. 1 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of first and second electrostatic chucks of the present invention.

【図2】図1に示した静電チャックのA−A線断面図で
ある。
FIG. 2 is a sectional view taken along line AA of the electrostatic chuck shown in FIG.

【図3】図1に示した静電チャックのB−B線断面図で
ある。
FIG. 3 is a sectional view taken along line BB of the electrostatic chuck shown in FIG. 1;

【図4】第一および第二の本発明の静電チャックの一例
を模式的に示す縦断面図である。
FIG. 4 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.

【図5】第一および第二の本発明の静電チャックの一例
を模式的に示す縦断面図である。
FIG. 5 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.

【図6】第一および第二の本発明の静電チャックの一例
を模式的に示す縦断面図である。
FIG. 6 is a longitudinal sectional view schematically showing one example of the first and second electrostatic chucks of the present invention.

【図7】(a)〜(d)は、第一および第二の静電チャ
ックの製造工程の一部を模式的に示す縦断面図である。
FIGS. 7A to 7D are longitudinal sectional views schematically showing a part of a manufacturing process of the first and second electrostatic chucks.

【図8】第一および第二の本発明の静電チャックを構成
する静電電極の一例を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 8 is a horizontal sectional view schematically showing one example of an electrostatic electrode constituting the first and second electrostatic chucks of the present invention.

【図9】第一および第二の本発明の静電チャックを構成
する静電電極の一例を模式的に示す水平断面図である。
FIG. 9 is a horizontal sectional view schematically showing one example of an electrostatic electrode constituting the first and second electrostatic chucks of the present invention.

【図10】第一および第二の本発明の静電チャックを支
持容器に固定した状態を模式的に示す断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view schematically showing a state in which the first and second electrostatic chucks of the present invention are fixed to a support container.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

2、22、32a、32b チャック正極静電層 2a、3a 半円弧状部 2b、3b 櫛歯部 3、23、33a、33b チャック負極静電層 4 セラミック誘電体膜 5 抵抗発熱体 6 外部端子ピン 7 金属線 8 ペルチェ素子 9 シリコンウエハ 11 有底孔 12 貫通孔 15 抵抗発熱体 16、17 スルーホール 20、30、101 静電チャック 41 支持容器 42 冷媒吹き出し口 43 吸引口 44 冷媒注入口 45 断熱材 81 熱電素子 82 セラミック基板 2, 22, 32a, 32b Chuck positive electrode electrostatic layer 2a, 3a Semicircular portion 2b, 3b Comb portion 3, 23, 33a, 33b Chuck negative electrode electrostatic layer 4 Ceramic dielectric film 5 Resistance heating element 6 External terminal pin Reference Signs List 7 metal wire 8 Peltier element 9 silicon wafer 11 bottomed hole 12 through hole 15 resistance heating element 16, 17 through hole 20, 30, 101 electrostatic chuck 41 support container 42 refrigerant outlet 43 suction port 44 refrigerant injection port 45 heat insulating material 81 thermoelectric element 82 ceramic substrate

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3C016 GA10 4G001 BA09 BA36 BB09 BB36 BB73 BC35 BC42 BC54 BC72 BC73 BD38 BE31 BE32 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA16 HA18 HA37 HA38 JA46 MA28 MA32 PA18 PA30  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 3C016 GA10 4G001 BA09 BA36 BB09 BB36 BB73 BC35 BC42 BC54 BC72 BC73 BD38 BE31 BE32 5F031 CA02 HA02 HA03 HA10 HA16 HA18 HA37 HA38 JA46 MA28 MA32 PA18 PA30

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミック基板に温度制御手段が設けら
れるとともに、セラミック基板上に静電電極が形成さ
れ、前記静電電極上にセラミック誘電体膜が設けられた
静電チャックであって、前記セラミック基板は、その直
径が190mmを超え、厚さが20mm以下であり、前
記セラミック誘電体膜中には0.1〜20重量%の酸素
を含有することを特徴とする静電チャック。
1. An electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. Is an electrostatic chuck having a diameter of more than 190 mm and a thickness of not more than 20 mm, wherein the ceramic dielectric film contains 0.1 to 20% by weight of oxygen.
【請求項2】 前記温度制御手段として、抵抗発熱体が
用いられた請求項1に記載の静電チャック。
2. The electrostatic chuck according to claim 1, wherein a resistance heating element is used as said temperature control means.
【請求項3】 セラミック基板に温度制御手段が設けら
れるとともに、セラミック基板上に静電電極が形成さ
れ、前記静電電極上にセラミック誘電体膜が設けられた
静電チャックであって、前記セラミック基板は、その直
径が300mmを超え、厚さが20mm以下であること
を特徴とする静電チャック。
3. An electrostatic chuck in which a temperature control means is provided on a ceramic substrate, an electrostatic electrode is formed on the ceramic substrate, and a ceramic dielectric film is provided on the electrostatic electrode. Is an electrostatic chuck having a diameter exceeding 300 mm and a thickness of 20 mm or less.
【請求項4】 前記セラミック誘電体膜中には、0.1
〜20重量%の酸素を含有する請求項3に記載の静電チ
ャック。
4. The ceramic dielectric film according to claim 1, wherein
4. The electrostatic chuck according to claim 3, which contains -20% by weight of oxygen.
【請求項5】 前記温度制御手段として、抵抗発熱体が
用いられた請求項3または4に記載の静電チャック。
5. The electrostatic chuck according to claim 3, wherein a resistance heating element is used as said temperature control means.
【請求項6】 前記セラミック誘電体膜は、50〜50
00μmの厚さである請求項1〜5のいずれか1に記載
の静電チャック。
6. The ceramic dielectric film according to claim 5, wherein
The electrostatic chuck according to claim 1, having a thickness of 00 μm.
JP2001137635A 2000-05-10 2001-05-08 Electrostatic chuck Pending JP2002033377A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001137635A JP2002033377A (en) 2000-05-10 2001-05-08 Electrostatic chuck

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000136767 2000-05-10
JP2000-136767 2000-05-10
JP2001137635A JP2002033377A (en) 2000-05-10 2001-05-08 Electrostatic chuck

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002033377A true JP2002033377A (en) 2002-01-31

Family

ID=26591591

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001137635A Pending JP2002033377A (en) 2000-05-10 2001-05-08 Electrostatic chuck

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002033377A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020053579A (en) * 2018-09-27 2020-04-02 京セラ株式会社 Electrostatic chuck

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020053579A (en) * 2018-09-27 2020-04-02 京セラ株式会社 Electrostatic chuck
JP7189715B2 (en) 2018-09-27 2022-12-14 京セラ株式会社 electrostatic chuck

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6731496B2 (en) Electrostatic chuck
US6861165B2 (en) Aluminum nitride sintered compact, ceramic substrate, ceramic heater and electrostatic chuck
US7015166B2 (en) Carbon-containing aluminum nitride sintered compact and ceramic substrate for use in equipment for manufacturing or inspecting semiconductor
US20030136776A1 (en) Ceramic heater
KR20020092967A (en) Ceramic substrate and its production method
WO2001082366A1 (en) Ceramic substrate for semiconductor fabricating device
WO2001097264A1 (en) Hot plate
EP1189274A1 (en) Ceramic board for semiconductor production and inspection devices
JP2002076102A (en) Ceramic substrate
JP2001253777A (en) Ceramic substrate
WO2002042241A1 (en) Aluminum nitride sintered body, method for producing aluminum nitride sintered body, ceramic substrate and method for producing ceramic substrate
JP2001319967A (en) Method for manufacturing ceramic substrate
JP2001274229A (en) Method of manufacturing electrostatic chuck and method of manufacturing ceramic heater
JP2002134600A (en) Electrostatic chuck
JP2001319966A (en) Electrostatic chuck
JP2002033377A (en) Electrostatic chuck
JP3320706B2 (en) Wafer prober, ceramic substrate used for wafer prober, and wafer prober device
JP2002170870A (en) Ceramic substrate and electrostatic chuck for semiconductor fabrication/inspection equipment
JP2002249377A (en) Ceramic substrate for manufacturing and inspection equipment of semiconductor
JP2001223260A (en) Electrostatic chuck
JP2001308163A (en) Ceramic substrate for semiconductor manufacturing and inspecting apparatus
JP2001308168A (en) Ceramic substrate for semiconductor manufacturing and inspecting device
JP2001358205A (en) Apparatus for manufacturing and inspecting semiconductor
JP2001351970A (en) Electrostatic chuck
JP2001313330A (en) Ceramic board for semiconductor manufacturing-checking apparatus

Legal Events

Date Code Title Description
RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20040324