JP4331983B2

JP4331983B2 - ウェハ支持部材およびその製造方法

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Publication number: JP4331983B2
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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体や液晶の製造装置において、半導体ウェハや液晶用ガラス基板等のウェハＷを支持するウェハ支持部材に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体の製造工程において、半導体ウェハ等への露光処理やＰＶＤ、ＣＶＤ、スパッタリング等による成膜処理、プラズマエッチングや光エッチング等によるエッチング処理、ダイシング処理あるいは各種処理工程への搬送等で半導体ウェハを吸着支持したり加熱するウェハ支持部材として静電チャックやヒータ等が使用されている。
【０００３】
一例として従来の静電チャックを図４に示す。板状セラミックス体２２の一方の主面をウェハを載せる支持面２２ａとするとともに、板状セラミックス体２２の内部に電極２４、３４を埋設したウェハ支持部材２１をベース部材３に接合したもので、前記ベース部材３には各電極２４、３４に電力を供給する給電部材９を取り出すための貫通孔を有し、上記給電部材９を介して各電極２４、３４に通電するようになっている。８は給電部材がベース部材３と接触することを防止するため貫通孔内に設けられた絶縁層である。支持面２２ａにウェハを載せ、例えば２つの給電部材９間に直流電圧を印加すればウェハと電極２４、３４間に静電吸着力を発現させウェハを支持面２２ａに強制的に吸着固定させることができるようになっており、ウェハに蓄積された熱はウェハ支持部材２１を介してベース部材３へ逃すことができるようになっていた。
【０００４】
図４のウェハ支持部材２１の特徴は、ウェハ支持面２２ａと異なる主面より電極２４，３４につながるようにそれぞれ細孔２２ｉ、２２ｊを施し、該細孔２２ｉ、２２ｊ内に金属を埋め込んで電極２４，３４と電気的に接続させ、給電端子９の先端部を前記細孔２２ｉ、２２ｊ内の金属に押圧し接触させ給電端子９に電圧を印加させ、ウェハと電極２４、３４の間に静電吸着力を発生させるように構成され、該給電端子９から前記細孔２２ｉ、２２ｊ内の金属に押し付ける力を板状セラミックス体２２の一部で受けるよう配設し、電極２４、３４や絶縁層２２ｂに働く力を減少させる様に構成されていた。また、給電端子９の先端部分を囲む領域へ板状セラミックス体２２を部分的に延伸させた延伸部２ｄが形成されていた（特許文献１参照）。
【０００５】
また、特許文献２には、図２に示すように、セラミック体２２の下面に電極２４と連通する穴２２ｈを穿孔し、該穴２２ｈの内壁面にメタライズ層２８を形成した後、給電端子２５を挿入し、ロウ材層２９を介してロウ付けすることにより、給電端子２５を電極２４と電気的に接続するようにしたものが提案されている。
【０００６】
また、特許文献３には、図３のような静電チャック２１の給電部が示されている。円板状をしたセラミックス体２２中に吸着用の電極２４を埋設したもので、前記セラミックス体２２の表面に研削加工にて前記吸着用の電極２４の一部が露出する給電穴２２ｈを開ける。この給電穴２２ｈに、前記電極２４と電気的に接続される金属製の給電端子２５を導電性樹脂２７で接合したものが提案されている。
【０００７】
【特許文献１】
特開平３−２８３４４５号公報
【特許文献２】
特開平１０−１８９６９６号公報
【特許文献３】
特開平１４−１４１４０４号公報
【発明が解決しようとする課題】
ところが第４図に示すような従来のウェハ支持部材２１では、使用時の温度や通電による自己発熱によりウェハ支持部材２１の温度が変化するため、板状セラミックス体２２および導電性を備えたベース部材３の熱膨張の差により両者を接合或いは固定した部分に、応力が発生する。特に板状セラミックス体２２の給電部材９の先端部分を囲む領域へ板状セラミックス体２２を部分的に延伸した延伸部２ｄの付け根部に圧縮応力や引っ張り応力が発生し、最悪は板状セラミックス体２２の延伸部２ｄの付け根部に割れが発生し、この割れにより細孔２２ｉ、２２ｊ内の金属が割れて給電部材９と電極層２４、３４の間で導通不良を引き起こすおそれがあった。
【０００８】
また、図２に示す接合構造を有する給電端子２５は、セラミックス体２２と給電端子２５がロウ材層２９を介して接合されていることから給電端子２５とセラミックス体２２／ロウ材層２９の間の熱膨張差からロウ付け加熱後に室温まで冷却すると残留応力によって、セラミックス体２２に形成した給電穴２２ｈのコーナー部を起点とするクラックが発生し易く製造歩留まりが悪いという課題があった。
【０００９】
また、図２や図３に示す給電端子２５の接合構造では、給電穴２２ｈの底面から載置面２２ａまでの距離が小さいことから、吸着用の電極２４を貫通する給電穴２２ｈを加工する際に、給電穴２２ｈの底面から載置面２２ａにかけてクラックが入ったり、割れたりするとの不具合があった。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のウェハ支持部材は、板状セラミックス体の内部に電極を備え、前記板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、前記電極に接続した給電端子を前記板状セラミックス体の他方の主面側に備えた、セラミックスと電極とを一体に焼結してなるウェハ支持部材において、前記電極の焼結面の一部が前記板状セラミックス体の表面から内部にかけて形成した給電穴の内部の底面に露出しており、該給電穴の底面に露出した前記焼結面に０．２〜５０μｍの厚みの金属層を備え、該金属層と前記給電端子の先端面とが導電性樹脂で接続していることを特徴とするものである。
【００１１】
また、前記金属層がニッケル、銀、銅、金、アルミニウム、チタンの何れかであることを特徴とする。
【００１２】
また、前記板状セラミックス体はアルミナまたは窒化アルミニウムを９９質量％以上含むことを特徴とする。
【００１３】
また、前記給電端子の上記電極側の端面が前記板状セラミックス体の他方の主面の外側にあることを特徴とする。
【００１４】
また、上記ウェハ支持部材が静電チャックであることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明のウェハ支持部材の製造方法は、前記のウェハ支持部材であって、前記電極を積層したグリーンシート間に埋設し、前記電極の一部を前記グリーンシートから露出して焼成し、前記露出した電極に金属層を形成し、該金属層と前記給電端子とを導電性樹脂で電気的に接続することを特徴とする。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明のウェハ支持部材として静電チャックを例に実施形態について説明する。
【００１７】
図１は本発明に係るウェハ支持部材である静電チャックの一例を示す概略断面図である。
【００１８】
このウェハ支持部材１は、板状セラミックス体２の内部に吸着用の電極４を備え、前記板状セラミックス体２の一方の主面をウェハＷを載せる載置面２ａとし、前記電極４に接続した給電端子５を前記板状セラミックス体２の他方の主面側に備え、前記電極４の焼結面の一部が前記板状セラミックス体２の表面から内部にかけて形成された給電穴の内部の底面に露出し、該給電穴の底面に露出した前記焼結面に０．２〜５０μｍの厚みの金属層６を備え、該金属層６と前記給電端子５の先端面とが導電性樹脂７で接続していることを特徴とする。
【００１９】
そして、載置面２ａにウェハＷを載せて吸着用の電極４に接続した給電端子５とウェハＷ間に直流電圧を印加するとウェハＷと吸着用の電極４の間にクーロン力やジョンソンラーベック力を発現させてウェハＷを載置面２ａに吸着することができる。
【００２０】
上記導電性樹脂７は、金属成分と樹脂成分とからなり、前記金属成分として、電気抵抗率が小さく、樹脂成分との反応が小さく、耐熱性に優れたものが良く、金、銀、銅、アルミニウムを用いることができる。特に、金、銀、銅は電気抵抗率が３×１０^-8Ωｍ程度と小さく好ましい。また、上記の樹脂成分として、エポキシ樹脂、シリコン樹脂やフッ素系樹脂は上記の金属成分との反応が小さく、さらに耐熱性に優れるとともに、経時変化が小さい点から好適である。また、十分な接着強度を維持しつつ、十分な導電性を得るためには、導電性樹脂に含有させる金属成分は、１０〜９０容量％の範囲で含有することが良く、好ましくは２０〜９０容量％の範囲で含有することが良い。即ち、１０容量％を下回ると、給電端子５と吸着電極４との間の抵抗が大きくなって電力ロスを生じやすくなるとともに、接合部が異常発熱し、導電性樹脂を劣化させてしまう。また９０容量％を超えると、接着強度が低下し、給電端子５がセラミックス体２の給電穴２ｈから落下するおそれがある。
【００２１】
また、上記吸着用の電極４はタングステンやモリブデンあるいは炭化タングステンからなるものが高融点のアルミナや窒化アルミニウム、Ｓｉ₃Ｎ₄、ＳｉＣからなる板状セラミックス体２と同時焼成できることから好ましい。
【００２２】
そして、グリーンシート積層体に給電穴２ｈを穿孔し焼結した板状セラミックス体２には給電穴２ｈの底面に吸着用の電極４の焼結面が露出している。そして、板状セラミックス体２の給電穴２ｈを通して給電端子５より電極４に電力を供給するには、電極４の焼結面に金属層６を形成した後、導電性樹脂７を給電穴２ｈに充填させ、導電性樹脂７と給電端子５を接続する。上記の構成とすることで、導電性樹脂７と吸着用の電極４との電気的な接続が確実で信頼性のある給電構造とすることができる。また、給電穴２ｈに導電性樹脂７を充填した構造とすることで給電穴２ｈの周辺にクラックを発生させるような応力の発生を防止できる。
【００２３】
吸着用の電極４と導電性樹脂７とを電気的に接続するには、吸着用の電極４の焼結面に金属層６を設けることが有効であることを究明した。電極４の焼結面に金属層６を形成するのは、接着剤でもある流動性導電性樹脂と上記金属層６は接着固定することが容易であり、上記の流動性樹脂を硬化して導電性樹脂７とすることができる。流動性導電性樹脂と吸着用の電極４の焼結面とを直接接着しようとしても接着力が小さく電気的な接続不良を発生する虞が大きいからである。この接続不良を防止し電気的な接続を確実なものとするには吸着用の電極４の焼結面に金属層６を形成することが好ましいことを見出した。金属層６を形成することで、金属層６を介して導電性樹脂７と吸着用の電極４の電気的な接続が確実となり、断線を防止するとともに給電端子５と吸着用の電極４の間の導通抵抗を小さくすることが可能となる。
【００２４】
つまり、ペースト状の流動性導電性樹脂を吸着用の電極４の焼結面に塗布しても塗れ性が悪く、流動性導電性樹脂を硬化させても吸着用の電極４と導電性樹脂７が電気的に接続せず導通がとれない状態となったり、導通が取れても給電端子５と吸着用の電極４の間の抵抗が大きく好ましくない状態となる虞があった。吸着用の電極４との濡れ性が劣る状態では、ペースト状の流動性導電性樹脂を吸着用の電極４に接触させたときの接触角が９０度以上と大きい。しかし、流動性導電性樹脂との濡れ性が優れた金属層６は流動性導電性樹脂との接触角が９０度を下回り、導電性樹脂７との電気的な接続を強固なものとすることができる。
【００２５】
尚、上記の濡れ性に与える影響として、以下の要因が考えられる。
【００２６】
１）雰囲気（酸素分圧）
２）界面での反応
３）溶解度
４）固体の表面状態（表面粗さ、結晶方位、吸着）
５）湿度
６）熱力学的安定性
７）その他（不純物、添加物）
吸着用の電極４とペースト状の流動性導電性樹脂との濡れ性は上記要因の中でも吸着用の電極４の焼結面の表面状態が大きく影響していると考えられる。つまり、本発明のように吸着用の電極４を露出した状態で焼成すると、焼成中の微量な酸素の影響で焼結面に微量の酸素が拡散し、濡れ性が悪くなっていると考えられる。そこで、これらの焼結面を覆うように金属層６を形成することで、導電性樹脂７と濡れ性に優れた導通面を得ることができることから導電性樹脂７と吸着用の電極４との電気的な接続を金属層６を介して確実なものとできる。
【００２７】
本発明の上記金属層６の厚みは０．２μm〜５０μmであることが良く、好ましくは０．２〜１０μｍの範囲が良い。金属層６の厚みが０．２μmを下回ると、導電性樹脂７と金属層６が十分に濡れず、導電性樹脂７から吸着用の電極４への導通不良を発生する虞が大きくなる。金属層６の厚みが小さ過ぎると、焼結面の拡散酸素が金属層６に影響し金属層６と導電性樹脂７との濡れ性が悪くなるからであると考えられる。
【００２８】
また、金属層６の厚みが５０μmを上回ると、ウェハ支持部材１に熱サイクルが加わった際に、金属層６と吸着用の電極４の熱膨張率差により接合界面に剥がれが生じやすくなり、導電性樹脂７から吸着用の電極４への導通抵抗が大きくなる虞があるからである。
【００２９】
金属層６は、焼結面である吸着用の電極４との濡れ性が優れ、しかも、導電性樹脂７との塗れ性が良いものが好ましく、ニッケル、銀、銅、金、アルミニウム、チタンの何れか一つを含む金属で形成すれば良い。また、これらの金属層６はメッキやスパッタ等の方法で形成することができる。
【００３０】
また、吸着用の電極４として使われるモリブデン、タングステン、炭化タングステンと熱膨張率の差が小さい板状セラミックス体としてアルミナ、または窒化アルミニウムを使用することができる。また、給電孔２ｈを穿孔した後セラミックスを焼結することから、焼結中に露出した吸着用の電極４の表面に不純物が拡散しないように、特にアルミナまたは窒化アルミニウムの純度は９９質量％以上であることが好ましい。このような純度のアルミナまたは窒化アルミニウムを板状セラミックス体２として使うことで、給電穴２ｈの底面に形成した給電電極４の焼結面の表面に濡れ性を阻害する不純物の拡散を防止することができる。
【００３１】
また、導電性樹脂７に接続する給電端子５を構成する金属としては、導電率が大きく導電性樹脂７や流動性導電性樹脂との反応が小さく、耐熱性に優れたものが良く、金、銀、銅、錫、アルミニウムを用いることができる。特に、金、銀、銅は電気抵抗が小さく好ましい。
【００３２】
そして、給電端子５の電極４側の端面が板状セラミックス体２の他方の主面の外側にあることが好ましい。給電穴２ｈの内部に導電性樹脂を充填させ導電性樹脂７の上面に給電端子５を導電性樹脂７の接着作用を利用して接続する。特に、吸着用の電極４と載置面２ａの間の絶縁層２ｂの厚みは０．１〜０．５ｍｍと小さく、給電端子５から大きな力が給電穴２ｈの底面にかかると、該底面から載置面２ａにかけてのクラックの発生する虞があるが、給電端子５の吸着用の電極４側の端面を板状セラミックス体２の他方の主面の外側とすることで、外部から給電端子５に加わる力を板状セラミックス体の他方の主面で受けることができることから、板状セラミックス体２の載置面２ａ側の破損を防止することができる。
【００３３】
次に、本発明のウェハ支持部材１の製造方法について説明する。
【００３４】
まず、アルミナまたは窒化アルミニウムからなるセラミックスグリーンシートを複数枚重ねて積層体を作製し、一方の主面にモリブデンペースト又はタングステンペーストからなる電極４を印刷する。一方、別途セラミックスグリーンシートを複数枚重ねて積層体を作製し、所定の位置に所定の大きさの給電穴２ｈを開けたグリーンシートを作成する。そして、前記積層体に電極４を形成した面に、給電穴２ｈを設けた前記の積層体を重ねて加圧して圧着した後、一体に焼結させる。焼結体の外径、厚み等を研削加工を施すことにより給電穴２ｈの底面に吸着用の電極４の焼結面を露出させた板状セラミックス体２を得る。
【００３５】
次に、給電穴２ｈの底面、つまり焼結面である露出した吸着用の電極４に、０．２〜５０μmの厚みの金属層６を形成する。金属層６はメッキ法や金属スパッタ法等の方法で形成され、ニッケル、銀、銅、金、アルミニウム、チタンの何れかからなるものが好ましい。
【００３６】
次に、金属層６を形成した給電穴２ｈに接着力の強いペースト状の流動性のある導電性樹脂７を塗布し、さらに、給電穴２ｈが完全に埋まるまで導電性樹脂７を挿入する。そして、給電端子５の端面が給電穴２ｈを覆うように配設し、導電性樹脂７の接着力を利用して接合し固定する。そして流動性のある導電性樹脂を硬化させることで、電極４の焼結面の金属層６と給電端子５を導電性樹脂７を介して接続することができる。
【００３７】
尚、給電端子５の外径は給電穴２ｈの内径より大きく、セラミックス体の他方の主面の外側で給電端子５の電極４側の端面が導電性樹脂７を介して接着固定することが好ましい。このように給電端子５を配設することで、給電端子５に外部から力が加わっても給電端子５が吸着用の電極４を直接押すことが無く、絶縁層２ｂを破損する虞がない。尚、給電端子５は、金、銀、銅、錫、アルミニウムの何れかの金属からなるものを用いることが好ましい。
【００３８】
このように、本発明によれば、流動性のある接着剤をも含む導電性樹脂７を樹脂の硬化反応により接続固定することから、ロー材を用いた接続固定方法のように２００℃以上の高い熱を加える必要がないことから、板状セラミック体２と給電端子５との熱膨張差に起因する応力の発生が小さく、板状セラミック体２を破損させることなく吸着用の電極４と給電端子５を確実に電気的に接続することができるとともに、グリーンシートに給電穴２ｈを穿孔することから容易に穴明け可能で、給電端子５を容易に確実に接続固定できる。
【００３９】
また、上記のように吸着用の電極４の焼結面に金属層６を形成することにより、濡れ性の優れた金属層６と導電性樹脂７を確実に接続することが可能となり、給電端子５と吸着用の電極４の間の電気抵抗が小さく温度変化にも上記電気抵抗の変化も小さいことから、ウェハ支持部材１の1つである静電チャックの給電構造として用いると吸着力が安定し、長時間安定して利用できる。
【００４０】
以上ウェハ支持部材１として静電チャックを例に説明したが、ウェハ支持部材１の電極４として発熱体を埋設したヒータや、電極４がプラズマ発生用の高周波発生電極であっても上記と同様の効果があることは説明するまでもない。
【００４１】
【実施例】
以下、本発明の具体例を静電チャックを例にとって説明する。
【００４２】
まず、アルミナＡｌ₂Ｏ₃からなる板状セラミックス体を例に説明する。平均粒径１．０μｍの純度９９．９質量％であるＡｌ₂Ｏ₃粉末に焼結助剤としてＣａＯとＳｉＯ₂を０．５質量％加え、バインダーと溶媒を加えて泥漿を作製し、ドクターブレード法にてアルミナグリーンシートを複数枚成形した。
【００４３】
このうち１枚のアルミナグリーンシート上に、吸着用の電極となるモリブデンの金属ペーストをスクリーン印刷法にて所定の電極パターン形状に印刷した。そして、上記金属ペースト塗布面と反対面に残りのアルミナグリーンシートを積層した。一方、上記金属ペーストを印刷しないアルミナグリーンシートを複数枚積層し、所定の位置に直径５ｍｍの給電穴を２箇所開けた。尚、２つに給電穴は同一の電極に接続する穴とした。
【００４４】
そして、それぞれの積層体を５０℃、１．５×１０⁷Ｐａの圧力で熱圧着した。そして、前記印刷面と前記給電穴を開けた積層体を、電極となる印刷面を覆うように重ね、５０℃、１．７×１０⁷Ｐａの圧力で熱圧着した。このようにセラミック積層体を作製した後、このセラミック積層体に切削加工を施して円板状とした。
【００４５】
次いで、上記のセラミック積層体を窒素と水素の混合雰囲気炉で加熱脱脂し、窒素と水素の混合雰囲気炉を用い、常圧の１６００℃の温度で約３時間焼成した。これより吸着用の電極が埋設された板状セラミック体を得た。
【００４６】
次にセラミックス体２が窒化アルミニウムの場合を説明する。平均粒径１．５μｍ程度の純度９９質量％であるＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＣａＯとＳｉＯ₂を０．５質量％加え、バインダーと溶媒を加えて泥漿を作製したあと、ドクターブレード法にて窒化アルミニウムグリーンシートを複数枚成形した。
【００４７】
このうち１枚の窒化アルミニウムグリーンシート上に、吸着用の電極となるモリブデンを含む金属ペーストをスクリーン印刷法にて所定の電極パターン形状に印刷した。そして、上記金属ペースト塗布面と反対面に残りの窒化アルミニウムグリーンシートを積層した。一方、上記金属ペーストを印刷しない窒化アルミニウムグリーンシートを複数枚積層し、所定の位置に直径５ｍｍの貫通穴を２箇所開けた。
【００４８】
それぞれの積層体を５０℃、３×１０⁶Ｐａの圧力で熱圧着した。そして、前記印刷面と前記貫通穴を開けた積層体を、印刷面を覆うように重ね、５０℃、５×１０⁶Ｐａの圧力で熱圧着した。このようにセラミック成形体を作製した後、このセラミック成形体に切削加工を施して円盤状とした。
【００４９】
次いで、セラミック成形体を加熱脱脂し、カーボン発熱体を使った焼成炉を用い、窒素雰囲気下において圧力４．９×１０⁶Ｐａの圧力で、２０００℃の温度で約３時間程焼成する。これより吸着電極４が埋設されたセラミックス抵抗体２を得た。
【００５０】
しかる後、板状セラミックス体の一方の主面（最も広い面）を、表面粗さ最大高さ（Ｒｙ）で１μｍ以下となるまで研磨し、載置面を形成するとともに、板状セラミックス体の他方の主面には吸着用の電極の一部が直径４ｍｍの穴２ａの底面に露出してあり、この給電穴の底面の吸着用の電極に金属層となる無電解ニッケルメッキを施した後、ペースト状の導電性樹脂で給電穴を完全に埋めた。そして、直径１０ｍｍ高さ１０ｍｍの銅からなる給電端子を、給電穴を覆うように置き、上記ペースト状の導電性樹脂と給電端子の底面とを接着固定した。ここで用いた導電性樹脂は、金属成分が銀、樹脂成分がエポキシ樹脂で、金属成分の含有量が５０容量％である。そして１００℃の温度で１０時間熱処理し、ペースト状の導電性樹脂を硬化させた。
【００５１】
そして、板状セラミックス体の直径が２００ｍｍで厚みが５ｍｍの静電チャックを製作した。
【００５２】
（実施例１）
上記の金属層である無電解のニッケルメッキの厚みを０．１〜６０μｍと変えて、２箇所の給電端子間の抵抗値をデジタルマルチメーターで測定した。
【００５３】
また、１インチ角の半導体ウェハを静電チャック１に載せ１０００Ｖの電圧を印加した後、上記半導体ウェハを引き上げ、半導体ウェハが載置面から剥がれた時の最大荷重をロードセルで測定し、その測定値を半導体ウェハの面積で除した値を吸着力とした。
【００５４】
また、金属層の種類を銀、銅、金、アルミニウム、チタンと変えて、上記と同様の抵抗測定及び吸着力測定を行った。
【００５５】
以上の結果を表１に表す。
【００５６】
【表１】

【００５７】
この結果、金属層の厚みが０．２〜５０μｍである試料Ｎｏ．２〜８、１６〜２２は給電端子間の抵抗値が１Ω以下と小さく、吸着力も４８００Ｐａ以上と大きく好ましいことが分かった。
【００５８】
一方、金属層の厚みが０．１μｍと小さいものや、６０μｍと大きな試料Ｎｏ．１、Ｎｏ.９、Ｎｏ．１５、Ｎｏ．２３は抵抗値が２０ＭΩ以上と大きく、吸着力の発現が無く静電チャックとして使用できなかった。
【００５９】
その後、金属層であるニッケルメッキの厚みが０．１μｍの試料Ｎｏ.１とＮｏ．１５の静電チャックの給電端子を切断し、吸着用の電極と金属層、金属層と導電性樹脂の接合面を観察すると、金属層と導電性樹脂の間に隙間があり、金属層と導電性樹脂の導通が取れていないことから吸着力が発現しないことが分かった。ニッケルメッキ層の厚みが０．１μｍだと、吸着用の電極に極微量含まれる微量酸素がニッケルメッキ層に移動し、ペースト状の導電性樹脂との濡れ性が悪くなり、導電性樹脂が硬化後に金属層と導電性樹脂７の間に隙間ができると考えられる。
【００６０】
一方、金属層の厚みが６０μｍの試料Ｎｏ.９とＮｏ．２３の給電端子の断面を切断し、吸着用の電極と金属層、導電性樹脂や給電端子５の接合面を観察すると、吸着用の電極と金属層の接合界面で剥がれが生じ、吸着力が発現しないことが分かった。ニッケルメッキ層の厚みが６０μｍでは、導電性樹脂を１００℃に加熱し硬化させる際、ニッケルメッキ層からなる金属層と吸着用の電極との熱膨張差から剥がれが生じたと考えられる。
【００６１】
以上の結果から、金属層６の厚みは０．２〜５０μｍが好ましいことが分かる。
【００６２】
また、金属層はそれぞれニッケル、銀、銅、金、アルミニウム、チタンからなる試料Ｎｏ.８、Ｎｏ．１０〜１４、Ｎｏ．２２、Ｎｏ．２４〜２８は給電端子５間の抵抗値が１Ω以下と小さく、吸着力も大きく好ましいことが分かった。
（実験例２）
次に、板状セラミックス体のアルミナと窒化アルミニウムの純度を変えて、実験例１と同様の実験を行った。まず、アルミナＡｌ₂Ｏ₃からなる板状セラミックス体の作製方法として、平均粒径１．０μｍの純度９９．９質量％であるＡｌ₂Ｏ₃粉末にＣａＣＯ₃とＳｉＯ₂粉末との添加量を変えてアルミナの純度を調整した。純度９９．９質量％であるＡｌ₂Ｏ₃粉末に微量成分としてＣａＣＯ₃とＳｉＯ₂粉末を加え、更にバインダーと溶媒を加えてた泥漿を作製した。そして、焼結体のアルミナ純度を、９８．９質量％〜９９．８質量％に調整した。実施例１の試料Ｎｏ.５と同様に静電チャックを作製し、実施例１と同様に評価した。
【００６３】
また、窒化アルミニウムからなる板状セラミックス体の作製方法として、平均粒径１．５μｍ程度の純度９９．９質量％であるＡｌＮ粉末に焼結助剤としてＣａＣＯ₃とＳｉＯ₂粉末との添加量を変えて窒化アルミニウムの純度を調整した。純度９９．９質量％であるＡｌＮ粉末に微量成分としてＣａＣＯ₃とＳｉＯ₂粉末を加え、更にバインダーと溶媒を加えた泥漿を作製した。そして、焼結体の窒化アルミニウム純度を、９８．９質量％〜９９．８質量％に調整した。実施例１の試料Ｎｏ.５と同様に静電チャックを作製し、実施例１と同様に評価した。
その結果を表２に示す。
【００６４】
【表２】

【００６５】
この結果、アルミナ純度が９９質量％以上である試料Ｎｏ．３０〜３５と、窒化アルミニウム純度が９９質量％以上である試料Ｎｏ．３７〜４２は抵抗値が０．５Ω以下と小さく、吸着力も５２００Ｐａ以上と大きく優れた特性を示した。
【００６６】
一方、アルミナ純度が９８．９質量％である試料Ｎｏ．２９と窒化アルミニウムの純度が９８．９質量％である試料Ｎｏ．３６は給電端子間の抵抗値が大きく、半導体ウェハの吸着力がやや小さい。上記の試料Ｎｏ.２９とＮｏ．３６の給電端子を切断し、吸着用の電極、金属層、導電性樹脂、給電端子の接合面を観察してみると、吸着用の電極と金属層の間に隙間があり、吸着用の電極と金属層との導通が不十分であることから、吸着力が小さいことが分かった。この原因は焼成工程で板状セラミック体中の焼結助剤が吸着用の電極の露出した焼結面に拡散することから、吸着用の電極の焼結面と金属層の濡れ性が劣化し、前記焼結面に金属層が接合し難かったからと考えられる。
【００６７】
以上の結果から、板状セラミックス体２はアルミナまたは窒化アルミニウムを９９質量％以上含むことが好ましいことが分かった。
【００６８】
更に、給電端子５の吸着用の電極側の端面が板状セラミックス体の他方の主面の外側に位置すると、給電端子５に外部から力が加わっても板状セラミックス体の絶縁層を破壊する虞がなく、安定して静電チャックを利用できることが判明した。
【００６９】
【発明の効果】
板状セラミックス体の内部に電極を備え、前記板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、前記電極に接続した給電端子を前記板状セラミックス体の他方の主面側に備えた、セラミックスと電極とを一体に焼結してなるウェハ支持部材において、前記電極の焼結面の一部が前記板状セラミックス体の表面から内部にかけて形成した給電穴の内部の底面に露出しており、該給電穴の底面に露出した前記焼結面に０．２〜５０μｍの厚みの金属層を備え、該金属層と前記給電端子の先端面とが導電性樹脂で接続することにより、給電端子と電極間の導通抵抗を小さくするとともに信頼性の高い給電構造を提供できることからウェハ支持部材として安定した使用ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るウェハ支持部材を示す概略断面図である。
【図２】従来のウェハ支持部材である静電チャックを示す概略断面図である。
【図３】従来のウェハ支持部材である静電チャックを示す概略断面図である。
【図４】従来のウェハ支持部材である静電チャックを示す概略断面図である。
【符号の説明】
１、２１：ウェハ支持部材
２、２２：板状セラミックス体
２ａ、２２ａ：載置面
２ｂ、２２ｂ：絶縁層
２ｄ：延伸部
２ｈ、２２ｈ：給電穴
３：ベース部材
４、２４、３４：電極
５、９：給電端子
６：金属層
７、２７：導電性樹脂
８：絶縁層
２２ｉ、２２ｊ：細孔
２８：メタライズ層
２９：ロウ材層
Ｗ：ウェハ

Claims

板状セラミックス体の内部に電極を備え、前記板状セラミックス体の一方の主面をウェハを載せる載置面とし、前記電極に接続した給電端子を前記板状セラミックス体の他方の主面側に備えた、セラミックスと電極とを一体に焼結してなるウェハ支持部材において、前記電極の焼結面の一部が前記板状セラミックス体の表面から内部にかけて形成した給電穴の内部の底面に露出しており、該給電穴の底面に露出した前記焼結面に０．２〜５０μｍの厚みの金属層を備え、該金属層と前記給電端子の先端面とが導電性樹脂で接続していることを特徴とするウェハ支持部材。
前記金属層がニッケル、銀、銅、金、アルミニウム、チタンの何れかであることを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持部材。
前記板状セラミックス体はアルミナまたは窒化アルミニウムを９９質量％以上含むことを特徴とする請求項１又は２に記載のウェハ支持部材。
前記給電端子の前記電極側の端面が前記板状セラミックス体の他方の主面の外側にあることを特徴とする請求項１〜３の何れかに記載のウェハ支持部材。
静電チャックとして作用することを特徴とする請求項１〜４の何れかに記載のウェハ支持部材。
請求項１〜５のいずれかに記載したウェハ支持部材の製造方法であって、セラミックスグリーンシートを複数枚重ねて積層体を作製し、一方の主面に電極を印刷する工程と、セラミックスグリーンシートを複数枚重ねて積層体を作製し、所定の位置に所定の大きさの給電穴を開ける工程と、しかる後、前記積層体の電極を形成した面に、前記給電穴を設けた積層体を、前記給電穴の内部に前記電極が露出するように重ねて加圧して圧着した後にセラミックスと電極とを一体に焼結する工程と、その後、前記露出した電極に金属層を形成し、該金属層と前記給電端子とを導電性樹脂で電気的に接続することを特徴とするウェハ支持部材の製造方法。