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JP5056029B2 - Wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus, manufacturing method thereof and semiconductor manufacturing apparatus equipped with the same - Google Patents

Wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus, manufacturing method thereof and semiconductor manufacturing apparatus equipped with the same Download PDF

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JP5056029B2
JP5056029B2 JP2007015684A JP2007015684A JP5056029B2 JP 5056029 B2 JP5056029 B2 JP 5056029B2 JP 2007015684 A JP2007015684 A JP 2007015684A JP 2007015684 A JP2007015684 A JP 2007015684A JP 5056029 B2 JP5056029 B2 JP 5056029B2
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frequency generating
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high frequency
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益宏 夏原
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Description

本発明は、半導体製造装置に用いられるウェハ保持体、その製造方法および該ウェハ保持体を搭載した半導体製造装置に関する。   The present invention relates to a wafer holder used in a semiconductor manufacturing apparatus, a manufacturing method thereof, and a semiconductor manufacturing apparatus equipped with the wafer holder.

従来から、半導体製造装置用ウェハ保持体(サセプタ)として、セラミックスヒータが使用されてきた。例えば特開平04−078138号公報に記載されているように、発熱体が埋設されているセラミックスヒータの実用化が進められてきた。更に近年ではセラミックス中に高周波発生用電極を埋設し、プラズマを発生させ、ウェハ上に成膜する技術が開発されている。   Conventionally, ceramic heaters have been used as wafer holders (susceptors) for semiconductor manufacturing equipment. For example, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 04-078138, a ceramic heater in which a heating element is embedded has been put into practical use. Further, in recent years, a technique for embedding a high-frequency generating electrode in ceramics, generating plasma, and forming a film on a wafer has been developed.

例えば、特開平06−291049号公報には、高周波発生用電極を埋設した窒化アルミニウムヒータが開示されている。この公報では、明細書の段落0021に記載されているように、窒化アルミニウムのグリーンシートに窒化チタンやタングステンのペーストを塗布し、グリーンシートを積層することで高周波発生用電極を形成している。   For example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-291049 discloses an aluminum nitride heater in which a high frequency generating electrode is embedded. In this publication, as described in paragraph 0021 of the specification, a high frequency generating electrode is formed by applying a paste of titanium nitride or tungsten to a green sheet of aluminum nitride and laminating the green sheets.

また、ウェハ上に形成される膜の厚みを均一にするために、シミュレーションを使用して、ヒータに形成される発熱パターンを最適化する手法も開示されている。   In addition, a technique for optimizing the heat generation pattern formed on the heater using simulation in order to make the thickness of the film formed on the wafer uniform is also disclosed.

上記のように、高周波発生用電極を埋設したサセプタにおいて、均一にプラズマを発生させるために、ウェハから埋設されている高周波発生用電極までの距離を一定にしたりすることで解決しようとされているが、実際には埋設された高周波発生用電極自身のインピーダンスの影響もあり、ウェハ上に均一にプラズマを発生させ、近年の半導体回路の微細化に対応できる均一な膜厚をウェハ全面に形成するには至っていない。
特開平04−078138号公報 特開平06−291049号公報
As described above, in the susceptor in which the high-frequency generating electrode is embedded, in order to generate plasma uniformly, it is attempted to solve the problem by making the distance from the wafer to the embedded high-frequency generating electrode constant. However, in actuality, there is also an influence of the impedance of the embedded high-frequency generating electrode itself, so that plasma is uniformly generated on the wafer, and a uniform film thickness that can cope with the recent miniaturization of semiconductor circuits is formed on the entire surface of the wafer. It has not reached.
Japanese Patent Laid-Open No. 04-078138 Japanese Patent Application Laid-Open No. 06-291049

本発明は、上記問題点を解決するためになされたものである。すなわち、本発明は、ウェハ上に均一にプラズマを発生させ、近年の半導体回路の微細化に対応できる均一な膜厚をウェハ全面に形成することができるウェハ保持体を提供することを目的とする。また、該ウェハ保持体の製造方法ならびに該ウェハ保持体を搭載した半導体製造装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made to solve the above problems. That is, an object of the present invention is to provide a wafer holder capable of uniformly generating plasma on a wafer and forming a uniform film thickness on the entire surface of the wafer to cope with the recent miniaturization of semiconductor circuits. . It is another object of the present invention to provide a method for manufacturing the wafer holder and a semiconductor manufacturing apparatus on which the wafer holder is mounted.

本発明のウェハ保持体は、セラミックス焼結体中に高周波発生用電極を埋設しているウェハ保持体であって、前記高周波発生用電極からウェハ載置面までの距離が一定ではなく、該距離の最大値が3mm以下であり、最小値が0.2mm以上であり、該距離の最大値と最小値の差が2mm以下であり、前記高周波発生用電極のシート抵抗値が50mΩ/□以下であり、前記高周波発生用電極の厚みが3μm以上100μm以下であり、前記高周波発生用電極に接続される外部接続電極が、前記高周波電極の略中心部に存在することを特徴とする。ウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離を一定にしないことによって、ウェハ上に均一にプラズマを発生させ、近年の半導体回路の微細化に対応できる均一な膜厚をウェハ全面に形成することができる。特に、該距離を上記のような範囲にすると共に、シート抵抗値を50mΩ/□以下とすることによって、より均一なプラズマを発生できるようになる。 Wafer holder of the present invention is a wafer holder that embedded high-frequency generating electrode in a ceramic sintered body, wherein the distance from the high-frequency generation electrode to the wafer mounting surface is constant rather than, the The maximum value of the distance is 3 mm or less, the minimum value is 0.2 mm or more, the difference between the maximum value and the minimum value of the distance is 2 mm or less, and the sheet resistance value of the high frequency generating electrode is 50 mΩ / □ or less. The high-frequency generating electrode has a thickness of 3 μm or more and 100 μm or less, and the external connection electrode connected to the high-frequency generating electrode is present at a substantially central portion of the high-frequency electrode . By not making the distance from the wafer mounting surface to the high frequency generating electrode constant, plasma is uniformly generated on the wafer, and a uniform film thickness that can cope with the recent miniaturization of semiconductor circuits is formed on the entire surface of the wafer. Can do. In particular, when the distance is in the above range and the sheet resistance value is 50 mΩ / □ or less, more uniform plasma can be generated.

前記距離を一定にしないとは、前記高周波発生用電極と、ウェハ載置面までの距離が、ウェハ載置面の中心部から端部に向かって長くなってもよいし、短くなってもよい。   If the distance is not constant, the distance from the high-frequency generating electrode to the wafer mounting surface may be increased or decreased from the center to the end of the wafer mounting surface. .

前記高周波発生用電極は、タングステンやモリブデン、タンタルなどの高融点金属や、ステンレス、ニクロム等を用いることができる。この中でも、タングステンを主成分とすることが好ましく、該タングステンは厚膜印刷により形成されていることが好ましい。高周波発生用電極をタングステンを主成分とすることにより、12インチやそれ以上の大きさのウェハに対しても、窒化アルミニウムなどのセラミックスとの熱膨張係数差が少ないため、ウェハ保持体の製造時の反りや、使用時の反り、変形などを最も低く抑えることができるため好ましい。シート抵抗値は、30mΩ/□がより好ましく、10mΩ/□であれば、更に好ましい。 The high-frequency generating electrode may be made of refractory metal such as tungsten, molybdenum, or tantalum, stainless steel, nichrome, or the like. Among these, it is preferable that tungsten is a main component, and it is preferable that the tungsten is formed by thick film printing . By mainly of high-frequency generating electrode tungsten, also to 12 inches or more in size of the wafer, the thermal expansion coefficient difference between the ceramic such as aluminum nitride is small, the production of wafer holder This is preferable because warpage during time, warpage during use, deformation, and the like can be minimized . Sheet over sheet resistance value is more preferably 30 m [Omega] / □, if 10 m [Omega / □, more preferred.

前記高周波発生用電極の厚みが3μm未満であれば、高周波発生用電極の抵抗が大きくなるので、高周波発生用電極が発熱してウェハ保持体の均熱性が損なわれる。また、100μmを超えると、ウェハ保持体を構成するセラミックスと高周波発生用電極との密着性が悪くなりセラミックスと高周波発生用電極との間に隙間が生じて均一なプラズマを発生できなくなる。 If the thickness of the high-frequency generating electrode is less than 3 μm, the resistance of the high-frequency generating electrode increases, so that the high-frequency generating electrode generates heat and the temperature uniformity of the wafer holder is impaired. On the other hand, when the thickness exceeds 100 μm, the adhesion between the ceramic constituting the wafer holder and the high frequency generating electrode is deteriorated, and a gap is generated between the ceramic and the high frequency generating electrode, and uniform plasma cannot be generated.

上記のようなウェハ保持体が搭載されている半導体製造装置は、プラズマを均一に発生させることができるので、製造する半導体の歩留りを向上させることができ、また半導体の性能もよくすることができる。   Since the semiconductor manufacturing apparatus on which the wafer holder as described above is mounted can generate plasma uniformly, the yield of the semiconductor to be manufactured can be improved and the performance of the semiconductor can be improved. .

上記のようなウェハ保持体は、高周波発生用電極を埋設した未焼成のセラミックス成形体を、湾曲した治具に挟み込み、0.98kPa以上の圧力を加え焼結することによって得ることができる。また、高周波発生用電極を形成したセラミックス焼結体と、高周波発生用電極上に接合するセラミックス焼結体を、接合層を介して加熱接合する際に、前記両方のセラミックス焼結体を湾曲した治具に挟み込み、98kPa以上の圧力を加え、前記両方のセラミックス焼結体を接合することによっても得ることができる。更に、高周波発生用電極を埋設したセラミックス焼結体を、湾曲した治具に挟み込み、98kPa以上の圧力を加え、加熱することによっても得ることができる。   The wafer holder as described above can be obtained by sandwiching an unfired ceramic molded body in which a high-frequency generating electrode is embedded in a curved jig and applying a pressure of 0.98 kPa or more to sinter. In addition, when the ceramic sintered body on which the high-frequency generating electrode is formed and the ceramic sintered body to be bonded on the high-frequency generating electrode are heat-bonded through the bonding layer, both the ceramic sintered bodies are curved. It can also be obtained by sandwiching both ceramic sintered bodies by sandwiching them in a jig and applying a pressure of 98 kPa or more. Furthermore, the ceramic sintered body in which the high frequency generating electrode is embedded can be sandwiched between curved jigs, heated by applying a pressure of 98 kPa or more, and heated.

本発明によれば、セラミックス焼結体に埋設された高周波発生用電極のウェハ載置面までの距離が一定ではない。すなわち、高周波発生用電極のウェハ載置面までの距離を制御することによって、プラズマの発生を均一にし、ウェハ上に形成される膜の厚みを均一にすることができる。   According to the present invention, the distance to the wafer mounting surface of the high frequency generating electrode embedded in the ceramic sintered body is not constant. That is, by controlling the distance of the high-frequency generating electrode to the wafer mounting surface, plasma generation can be made uniform and the thickness of the film formed on the wafer can be made uniform.

通常セラミックス焼結体中に埋設された、高周波発生用電極は、セラミックスの外部に存在するアース地点、例えばサセプタが設置される容器など、接地されている部分に接続される。このとき、セラミックス中に埋設された高周波発生用電極には、接地点まで接続されるアース線が接続される。実際のウェハ上に発生するプラズマの強度は、ウェハ上の各ポイントにおけるアース線までのインピーダンスの影響を強く受ける。すなわち、一般にはインピーダンスが小さい部分では、プラズマが強くなるため、膜厚が厚くなり、インピーダンスが大きい部分ではプラズマが相対的に弱くなるため、膜厚が薄くなりやすい傾向がある。但し、チャンバー内のガスの種類や、その流量、圧力、ウェハの温度によってプラズマの挙動が変化するため、上記と逆の傾向を示す場合もある。しかしながら、所定の反応ガスを、例えばシャワーヘッドなどを使用して、ウェハ上に均一に供給する場合は、やはり、上記のインピーダンス及びウェハの温度の影響を強く受けるのである。但し、ウェハの温度に関しては、近年開発がすすみ、シミュレーション技術などを駆使して、均熱特性の向上が図られている。   Usually, the high frequency generating electrode embedded in the ceramic sintered body is connected to a grounded part such as a ground point existing outside the ceramic, for example, a container in which a susceptor is installed. At this time, the ground wire connected to the ground point is connected to the high frequency generating electrode embedded in the ceramic. The intensity of the plasma generated on the actual wafer is strongly influenced by the impedance to the ground wire at each point on the wafer. That is, in general, the plasma is strong in a portion where the impedance is small, so that the film thickness is thick. In the portion where the impedance is large, the plasma is relatively weak, and thus the film thickness tends to be thin. However, since the behavior of the plasma changes depending on the type of gas in the chamber, its flow rate, pressure, and wafer temperature, there may be a tendency opposite to the above. However, when the predetermined reaction gas is uniformly supplied onto the wafer by using, for example, a shower head, it is strongly influenced by the impedance and the temperature of the wafer. However, with regard to the temperature of the wafer, development has recently progressed, and soaking characteristics have been improved by using simulation techniques and the like.

上記ウェハ上の各ポイントにおけるアース線までのインピーダンスに影響を与える因子としては、ウェハ温度、及びウェハの厚みが一定の場合、ウェハから高周波発生用電極までの雰囲気や、誘電体(高周波発生用電極とウェハ載置面との間のセラミックス焼結体)の厚み、すなわち、成膜するウェハ表面から高周波発生用電極までのインピーダンスと、高周波発生用電極からアース地点までのインピーダンスが挙げられる。すなわちこれらの因子を合算した値によってウェハ上のプラズマの強度、ウェハ上に形成される膜の厚みが決定される。   Factors that affect the impedance to the ground wire at each point on the wafer include, when the wafer temperature and wafer thickness are constant, the atmosphere from the wafer to the high-frequency generating electrode, and the dielectric (high-frequency generating electrode). The thickness of the ceramic sintered body between the wafer surface and the wafer mounting surface, that is, the impedance from the wafer surface to be deposited to the high frequency generating electrode and the impedance from the high frequency generating electrode to the ground point. That is, the sum of these factors determines the plasma intensity on the wafer and the thickness of the film formed on the wafer.

上記影響を与える因子の内、高周波発生用電極のインピーダンスに関しては、セラミックス中に埋設された高周波発生用電極の単位距離の抵抗値が均一であるなら、アース線に接続される地点までの距離に比例することになる。このため、ウェハ上の各地点におけるセラミックス中に埋設された高周波発生用電極までの距離が一定である場合、上記のようにアース線までの距離が各地点で異なるため、インピーダンスは一定にはなりえない。このため、膜形成するウェハ面から高周波発生用電極までの距離を調整することで、ウェハ上に発生するプラズマの強度を一定にすることを見出した。すなわち、本発明はウェハから高周波発生用電極までの距離が一定ではないことを特徴としている。このようにウェハ面から、埋設された高周波発生用電極までの距離を制御(設計)することでプラズマの強度をウェハ全面で均一にすることができるのである。   Among the factors affecting the above, regarding the impedance of the high frequency generating electrode, if the resistance value of the unit distance of the high frequency generating electrode embedded in the ceramic is uniform, the impedance to the point connected to the ground wire is It will be proportional. For this reason, when the distance to the high frequency generating electrode embedded in the ceramics at each point on the wafer is constant, the impedance is constant because the distance to the ground wire is different at each point as described above. No. For this reason, it has been found that the intensity of the plasma generated on the wafer is made constant by adjusting the distance from the wafer surface on which the film is formed to the high frequency generating electrode. That is, the present invention is characterized in that the distance from the wafer to the high-frequency generating electrode is not constant. Thus, by controlling (designing) the distance from the wafer surface to the embedded high-frequency generating electrode, the plasma intensity can be made uniform over the entire wafer surface.

例えば、ウェハ載置面が、均一な平面であり、ウェハ載置面に対してウェハが平行に存在する場合、ウェハの各地点からのアース線までのインピーダンスを一定にするためには、ウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離を、ウェハの外周部へ向かう方向に対して徐々に小さくなるように制御すればよい。すなわち、高周波発生用電極からアース地点までのインピーダンスの各地点における差異を高周波発生用電極からウェハまでの誘電体の厚みによって制御することで、均一なプラズマ強度を実現することができるのである。   For example, when the wafer mounting surface is a uniform plane and the wafer is parallel to the wafer mounting surface, in order to make the impedance from each point of the wafer to the ground line constant, the wafer mounting surface What is necessary is just to control so that the distance from a mounting surface to the electrode for high frequency generation may become small gradually with respect to the direction which goes to the outer peripheral part of a wafer. That is, uniform plasma intensity can be realized by controlling the difference in impedance from the high frequency generating electrode to the ground point at each point by the thickness of the dielectric from the high frequency generating electrode to the wafer.

すなわち、図1に示すように、高周波発生用電極2と発熱体3とを埋設したセラミックス焼結体4において、ウェハ載置面1から高周波発生用電極2までの距離が、中心部から端部に向かって短くなるようにする。従来は、図3に示すように、ウェハ載置面1と高周波発生用電極2と発熱体3は略平行であった。   That is, as shown in FIG. 1, in the ceramic sintered body 4 in which the high frequency generating electrode 2 and the heating element 3 are embedded, the distance from the wafer mounting surface 1 to the high frequency generating electrode 2 is from the center to the end. Try to be shorter towards. Conventionally, as shown in FIG. 3, the wafer mounting surface 1, the high frequency generating electrode 2, and the heating element 3 are substantially parallel.

また近年、ウェハの温度を均一にし、更にサセプタの破損などに対する信頼性を向上させるために、載置面の形状を、凹形状にしたサセプタが提案されている。このようなサセプタにおいては、ウェハに反りがない場合においては、ウェハとセラミックス製サセプタのウェハ載置面との間に空間が存在する。この場合ウェハと高周波発生用電極までのインピーダンスは、空間部分におけるインピーダンスと、セラミックス部分のインピーダンスの和になる。   In recent years, a susceptor in which the mounting surface has a concave shape has been proposed in order to make the temperature of the wafer uniform and to improve the reliability against damage to the susceptor. In such a susceptor, when the wafer is not warped, a space exists between the wafer and the wafer mounting surface of the ceramic susceptor. In this case, the impedance between the wafer and the high frequency generating electrode is the sum of the impedance in the space portion and the impedance in the ceramic portion.

この空間部分におけるインピーダンスは、ウェハとウェハ載置面表面との間に存在する気体の種類と、その圧力に依存するが、おおむねその誘電率は1程度である。それに対してセラミックスの誘電率は、種類によって異なるが、おおむね4〜12程度である。インピーダンスは1/ωC(ω:周波数、C:誘電率)に比例するため、誘電率が小さいものほどインピーダンスに与える影響は大きくなる。このため、高周波発生用電極の単位距離における抵抗値を考慮する必要はあるが、おおむね高周波発生用電極の埋設位置は、アース地点に近いほどウェハ載置面に近くなり、逆にアース線から遠いほどウェハ載置面から遠くなるという上記とは逆の図2のようにウェハ載置面1から高周波発生用電極2までの距離が、中心部から端部に向かって長くなるような形状にする。   The impedance in this space portion depends on the kind of gas existing between the wafer and the wafer mounting surface and the pressure thereof, but the dielectric constant is about 1 in general. On the other hand, the dielectric constant of ceramics is about 4 to 12 although it varies depending on the type. Since the impedance is proportional to 1 / ωC (ω: frequency, C: dielectric constant), the smaller the dielectric constant, the greater the influence on the impedance. For this reason, it is necessary to consider the resistance value at the unit distance of the high-frequency generating electrode, but the embedded position of the high-frequency generating electrode is generally closer to the wafer mounting surface as it is closer to the ground point, and conversely far from the ground wire The distance from the wafer mounting surface 1 to the high frequency generating electrode 2 becomes longer from the center to the end as shown in FIG. .

このようにウェハと載置面との間に空間が存在する場合には、載置面上にエンボスなどの突起を形成し、ウェハを支持することでウェハのたわみによる影響を最小限にすることができる。エンボスの形状としては、特に制約はないが、ウェハがたわまない程度のピッチ、具体的には50mm以内の間隔で形成すればよい。50mmを超える間隔を有する場合は、エンボス間でウェハがたわむことがあり、プラズマの発生に影響を及ぼすことがあるため好ましくない。更に好ましいエンボスの間隔としては、30mm以下である。この程度の間隔であれば、ウェハのたわみによる影響をほぼ無くすことができるため好ましい。   When there is a space between the wafer and the mounting surface in this way, protrusions such as embosses are formed on the mounting surface and the wafer is supported to minimize the effects of wafer deflection. Can do. There are no particular restrictions on the shape of the emboss, but it may be formed at a pitch that does not allow the wafer to bend, specifically at intervals of 50 mm or less. When the distance exceeds 50 mm, the wafer may be bent between the embosses, which may adversely affect the generation of plasma. A more preferable embossing interval is 30 mm or less. Such an interval is preferable because the influence of the deflection of the wafer can be almost eliminated.

また、ウェハの温度を均一にし、ウェハの載置面への吸着を防ぐために、ウェハ載置面上にエンボスを形成することがある。このような場合も、上記と同様のエンボス間隔にし、エンボスの高さに応じて、ウェハ上の各地点におけるインピーダンスを考慮したうえで、高周波発生用電極の埋設位置を決定すればよく、基本的には、上記のウェハ載置面の形状を凹形状にした場合と同様の計算をすればよい。   Further, in order to make the temperature of the wafer uniform and prevent the wafer from being attracted to the mounting surface, embossing may be formed on the wafer mounting surface. In such a case, the embossing interval is the same as described above, and the embedding position of the high frequency generating electrode may be determined in consideration of the impedance at each point on the wafer according to the height of the embossing. For this, the same calculation as in the case where the shape of the wafer mounting surface is a concave shape may be performed.

すなわち、本発明においては、上記2つの例を示したように、高周波発生用電極の設置位置を、ウェハ載置面の形状や高周波発生用電極自身のインピーダンスを考慮し、ウェハ載置面までの距離を一定ではないことによりウェハ上のプラズマの強度を均一化し、一定の厚みの膜をウェハ上に形成することができる。   That is, in the present invention, as shown in the above two examples, the installation position of the high frequency generating electrode is determined up to the wafer mounting surface in consideration of the shape of the wafer mounting surface and the impedance of the high frequency generating electrode itself. Since the distance is not constant, the intensity of plasma on the wafer can be made uniform, and a film having a constant thickness can be formed on the wafer.

ウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離は、0.2mm以上であること好ましい。0.2mm未満になる場合には、高周波発生用電極とウェハ載置面までの間に存在する誘電体の強度が小さくなり、好ましくない。すなわち、ウェハ保持体に加わる温度サイクルや、ウェハを載置面に載置する際に加わる温度衝撃によって、誘電体が破損することがあるため好ましくない。また、誘電体層の最大の厚みとしては3mm以下であることが好ましい。高周波発生用電極からウェハ載置面までの距離が3mmを超えると、どうしてもウェハから高周波発生用電極までのインピーダンスが大きくなり、プラズマの発生強度が低下するために、成膜速度が低下し、スループットが低下するため好ましくない。以上のことから誘電層の厚みとしては、0.2mmから3mmが好ましく、特に0.3mmから2mmであれば、誘電体強度も確保でき、かつ、比較的強度の強いプラズマを均一に発生させることができるため好ましい。   The distance from the wafer placement surface to the high frequency generating electrode is preferably 0.2 mm or more. When the thickness is less than 0.2 mm, the strength of the dielectric existing between the high-frequency generating electrode and the wafer mounting surface becomes small, which is not preferable. That is, it is not preferable because the dielectric may be damaged by a temperature cycle applied to the wafer holder or a temperature impact applied when the wafer is placed on the placement surface. The maximum thickness of the dielectric layer is preferably 3 mm or less. If the distance from the high-frequency generating electrode to the wafer mounting surface exceeds 3 mm, the impedance from the wafer to the high-frequency generating electrode will inevitably increase, and the plasma generation intensity will decrease. Is unfavorable because of lowering. In view of the above, the thickness of the dielectric layer is preferably 0.2 mm to 3 mm. Particularly, if the thickness is 0.3 mm to 2 mm, the dielectric strength can be ensured and a relatively strong plasma can be generated uniformly. Is preferable.

更に、ウェハ載置面から、ウェハまでの距離は1mm以下であることが好ましい。上記のように、ウェハ載置面からウェハまでの間に空間を形成すると、ウェハ保持体の温度分布の影響が小さくなり、均熱性を向上させることができる。しかしながら、空間部分は、上記に述べたように、インピーダンスが大きいため、ウェハ載置面からウェハまでの距離を大きくとれば、結果的に、ウェハ面の各地点におけるインピーダンスのばらつき具合は小さくすることができる。しかしこれは、上記で述べたように、ウェハと載置面までの空間は、誘電率が低く、インピーダンスが大きくなりすぎ、このため、ウェハが載置面から離れすぎると、発生するプラズマの強度が弱くなるため、スループットが低下し好ましくない。   Further, the distance from the wafer placement surface to the wafer is preferably 1 mm or less. As described above, when a space is formed between the wafer placement surface and the wafer, the influence of the temperature distribution of the wafer holder is reduced, and the thermal uniformity can be improved. However, as described above, since the impedance of the space portion is large, if the distance from the wafer mounting surface to the wafer is increased, the impedance variation at each point on the wafer surface is reduced as a result. Can do. However, as described above, the space between the wafer and the mounting surface has a low dielectric constant and the impedance becomes too large. Therefore, if the wafer is too far from the mounting surface, the intensity of the generated plasma Is not preferable because the throughput is reduced.

プラズマの発生強度を低下しないようにするためには、エンボスの高さを0.5mm以下にすることが更に好適である。またエンボスがない状態であっても、プラズマの強度は高く保つことができる。しかし、ウェハが載置面に吸着してしまい、載置面から離れなくなってしまい、例えばリフターピンでウェハを載置面から離す際にウェハが破損することがあるため好ましくない。好ましい高さとしては2μm以上が好ましく、更にエンボスの間隔は上記に述べたように50mm以下であることが好ましい。この程度以下の間隔と高さであれば、ウェハの載置面に対する吸着を防止でき、しかも均熱性に優れたウェハ保持体とすることができるため好ましい。均熱性も考慮すると、エンボスの高さは5μm以上であることが好ましい。   In order not to reduce the intensity of plasma generation, it is more preferable that the height of the embossment be 0.5 mm or less. Even in the absence of embossing, the plasma intensity can be kept high. However, the wafer is attracted to the mounting surface and cannot be separated from the mounting surface. For example, when the wafer is separated from the mounting surface by the lifter pins, the wafer may be damaged. The height is preferably 2 μm or more, and the embossing interval is preferably 50 mm or less as described above. An interval and height below this level are preferable because it is possible to prevent the wafer from being attracted to the mounting surface and to obtain a wafer holder excellent in heat uniformity. Considering heat uniformity, the height of the emboss is preferably 5 μm or more.

ウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離の最大値と最小値の差は2mm以下であることが好ましい。2mmを超える間隔差を有する場合、このインピーダンス差をウェハ載置面とウェハとの間隔で調整すればよいが、部分的にウェハと載置面との間の空間が大きくなる。例えば誘電率が8〜9程度の窒化アルミニウムの場合、上記の差を調整するには、ウェハ載置面とウェハの距離を少なくとも0.2mm以上形成する必要がある。この場合、部分的にウェハ載置面とウェハとの距離が大きくなりすぎる部分が出現するため、ウェハを載置面に搭載した際に、ウェハの面内に温度分布が発生しやすくなり、ウェハ面内の温度が均一になるまでに時間が掛かり、スループットが低下するため好ましくない。好ましい距離の差は1.5mm以内である。この程度になると、ウェハ内の温度分布のばらつきも小さくなり、スループットの低下も小さくなるため好ましい。   The difference between the maximum value and the minimum value of the distance from the wafer mounting surface to the high frequency generating electrode is preferably 2 mm or less. When the gap difference exceeds 2 mm, the impedance difference may be adjusted by the gap between the wafer placement surface and the wafer, but the space between the wafer and the placement surface is partially increased. For example, in the case of aluminum nitride having a dielectric constant of about 8 to 9, in order to adjust the above difference, it is necessary to form a distance between the wafer mounting surface and the wafer of at least 0.2 mm or more. In this case, a portion where the distance between the wafer mounting surface and the wafer becomes excessively large appears, so that when the wafer is mounted on the mounting surface, temperature distribution is likely to occur in the wafer surface, and the wafer Since it takes time until the in-plane temperature becomes uniform, the throughput decreases, which is not preferable. A preferred distance difference is within 1.5 mm. This level is preferable because variations in the temperature distribution in the wafer are reduced and the decrease in throughput is reduced.

また高周波発生用電極の形状としては、特に制約はなく、メッシュ状の金属や、膜状や箔状の金属などが選択することができる。このため、埋設する高周波発生用電極の材質やその厚み、表面積などによってインピーダンスが決まる。しかしながら、最もインピーダンスの低いメッシュの場合であっても、セラミックス内に埋設できるメッシュの線径には限界がある。ホットプレスなどの手法で埋設する場合は、メッシュの線径が1mm以下である。1mmを超える線径を有する場合は、ウェハ保持体に加わる温度サイクルによって、セラミックスとメッシュとの間が剥離することがあるため好ましくない。この場合のウェハ載置面からウェハまでの距離を一定とするならば、アース線までの距離を8インチウェハの大きさで考慮すると、アース線付近のウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離と、高周波発生用電極端部におけるウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離の差は0.001mmは必要である。   Moreover, there is no restriction | limiting in particular as a shape of the electrode for high frequency generation, A mesh-like metal, a film-like, foil-like metal, etc. can be selected. For this reason, the impedance is determined by the material of the high-frequency generating electrode to be embedded, its thickness, surface area, and the like. However, even in the case of a mesh with the lowest impedance, there is a limit to the wire diameter of the mesh that can be embedded in ceramics. When embedding by a technique such as hot pressing, the wire diameter of the mesh is 1 mm or less. When the wire diameter exceeds 1 mm, the ceramics and the mesh may be peeled off by the temperature cycle applied to the wafer holder, which is not preferable. If the distance from the wafer placement surface to the wafer in this case is constant, the distance from the wafer placement surface in the vicinity of the ground wire to the high-frequency generating electrode can be determined by considering the distance to the ground wire in terms of the size of the 8-inch wafer. The difference between the distance and the distance from the wafer mounting surface at the high frequency generating electrode end to the high frequency generating electrode must be 0.001 mm.

また、近年では、ウェハ保持体に付着した膜を除去するために、フッ素系のガスを用いて、ウェハ保持体を含めたチャンバー内をクリーニングする。このため、ウェハ保持体の材質としてはセラミックスであることが必要である。使用できるセラミックスとしては、アルミナや炭化珪素、窒化珪素、ムライト、窒化ホウ素、窒化アルミニウムなどを上げることができる。この中では、比較的熱伝導率が高く、均熱性に優れ、更に耐食性にも優れる窒化アルミニウムがもっとも好ましい。   In recent years, in order to remove a film attached to the wafer holder, the inside of the chamber including the wafer holder is cleaned using a fluorine-based gas. For this reason, the material of the wafer holder needs to be ceramics. Examples of ceramics that can be used include alumina, silicon carbide, silicon nitride, mullite, boron nitride, and aluminum nitride. Of these, aluminum nitride is most preferable because of its relatively high thermal conductivity, excellent thermal uniformity, and excellent corrosion resistance.

また、ウェハ保持体内に埋設する高周波発生用電極の材質としては、ウェハ保持体にセラミックスを使用するため、熱膨張が上記セラミックスに近いものが好ましい。例えばタングステンやモリブデン、タンタルなどの高融点金属やステンレス、ニクロムなどを上げることができる。また上記に記載したように、特に耐食性と均熱に優れる窒化アルミニウムをウェハ保持体として使用する場合には、熱膨張係数の差が比較的少ないモリブデンやタンタルが特に好ましい。またこれらの材質は融点が非常に高いため、窒化アルミニウムと同時に焼結することができる。これらの材質はまた、メッシュや箔に加工することができる。そして成形体の中にこれらを埋設し、焼結することでウェハ保持体とすることができる。   In addition, as the material for the high frequency generating electrode embedded in the wafer holder, ceramics is preferably used for the wafer holder, so that the thermal expansion is close to that of the ceramics. For example, refractory metals such as tungsten, molybdenum, and tantalum, stainless steel, nichrome, and the like can be raised. As described above, when aluminum nitride having excellent corrosion resistance and soaking is used as a wafer holder, molybdenum or tantalum having a relatively small difference in thermal expansion coefficient is particularly preferable. Moreover, since these materials have a very high melting point, they can be sintered simultaneously with aluminum nitride. These materials can also be processed into meshes and foils. These can be embedded in a molded body and sintered to form a wafer holder.

また高周波発生用電極の形態としては、スクリーン印刷などの方法で形成することも可能である。スクリーン印刷においては、面内で比較的均一な膜を形成することができる。また金属のメッシュを高周波発生用電極として使用した場合、ウェハ載置面から高周波発生用電極までの距離は、ウェハ載置面の直下に金属メッシュを構成する金属ワイヤーが存在する場合と、存在しない場合とにおいて高周波発生用電極までの距離が微妙に異なるため、プラズマの不均一さを生じることがある。また金属メッシュでは、アース線に対して同一の距離にあるウェハ載置面であっても、金属ワイヤーを編んでいるために、一直線でアース線に繋がっている部分と、2直線で繋がっている部分とが、インピーダンスが異なることなる。この現象は、メッシュが粗いと特に顕著であり、5メッシュ以下では特に顕著である。また、高周波発生用電極を金属箔で形成すれば上記のような課題を解決することが出来る。   Further, the high frequency generating electrode can be formed by a method such as screen printing. In screen printing, a relatively uniform film can be formed in a plane. When a metal mesh is used as the high frequency generating electrode, the distance from the wafer placement surface to the high frequency generation electrode is not present when the metal wire constituting the metal mesh is present directly below the wafer placement surface. In some cases, the distance to the high-frequency generating electrode is slightly different, which may cause plasma non-uniformity. Moreover, in the metal mesh, even if it is the wafer mounting surface at the same distance to the ground wire, since the metal wire is knitted, the portion connected to the ground wire in a straight line and the two straight lines are connected. The impedance differs from the portion. This phenomenon is particularly noticeable when the mesh is coarse, and is particularly noticeable at 5 mesh or less. Moreover, if the high frequency generating electrode is formed of a metal foil, the above-described problems can be solved.

すなわちウェハ載置面のどの場所においてもその直下に高周波発生用電極が存在し、かつアース線までどの場所をとっても直線で結ぶことが出来る。しかし、金属箔をセラミックス中に挿入する場合、たとえば成形体中に金属箔を設置し、ホットプレスなどの手法で、セラミックスを焼結させるが、金属箔とセラミックスとの間に充分な密着強度が得られないことがある。以上のことから、高周波発生用電極としては、上記のような問題が生じにくいスクリーン印刷などの手法で塗布された膜が好ましい。   In other words, the high frequency generating electrode is present directly below any location on the wafer mounting surface, and can be connected by a straight line to any location up to the ground wire. However, when a metal foil is inserted into ceramics, for example, the metal foil is placed in a molded body, and the ceramic is sintered by a technique such as hot pressing. However, sufficient adhesion strength is provided between the metal foil and the ceramics. It may not be obtained. In view of the above, as the high-frequency generating electrode, a film applied by a technique such as screen printing that hardly causes the above-described problems is preferable.

セラミックス中に形成する高周波発生用電極のシート抵抗値としては、50mΩ/□以下が好ましい。これは近年のウェハの大型化(12インチ化)に伴い、高周波発生用電極の面積も大きくなっている。このときアース線までの距離は必然的に長くなり、インピーダンスの絶対値が大きくなってしまう。このためウェハ上に発生するプラズマの強度が弱くなり、所定の膜厚に成膜する時間が長くなり、スループットの低下を引き起こすことがあり、好ましくない。好適なシート抵抗値としては10mΩ/□以下であれば、充分に低いインピーダンスとすることが出来るため特に好ましい。   The sheet resistance value of the high frequency generating electrode formed in the ceramic is preferably 50 mΩ / □ or less. This is because the area of the high-frequency generating electrode has increased with the recent increase in wafer size (12 inches). At this time, the distance to the ground wire inevitably increases, and the absolute value of the impedance increases. For this reason, the intensity of the plasma generated on the wafer is weakened, the time for forming a film with a predetermined film thickness is increased, and this may cause a reduction in throughput, which is not preferable. A suitable sheet resistance value of 10 mΩ / □ or less is particularly preferable because a sufficiently low impedance can be obtained.

また、高周波発生用電極の膜厚は、3μm以上が好ましい。近年のウェハの大型化に伴い、高周波発生用電極に印加される電力が大きくなり、場合によっては数アンペア(A)を超える電流が高周波発生用電極に流れるため、3μm未満の膜厚では、高周波発生用電極自身が発熱し、ウェハの均熱性を損なうことがある。最悪の場合は、RF回路自体が焼ききれることがあるため、好ましくない。好ましくは5μm以上であり、更には10μm以上である。10μm以上の厚みを有すれば、20A程度の電流が流れても、発熱量は比較的小さいため好ましい。しかし膜厚が100μmを超えると、今度はセラミックスに対する高周波発生用電極の密着性が低下しはじめ、場合によっては、セラミックスと電極の間に空隙が生じることがあり、所定のインピーダンス値が大きくなってしまうことがある。最も好ましい膜厚としては10μmから50μm程度である。   The film thickness of the high frequency generating electrode is preferably 3 μm or more. With the recent increase in size of wafers, the power applied to the high frequency generating electrode increases, and in some cases, a current exceeding several amperes (A) flows through the high frequency generating electrode. The generating electrode itself generates heat, which may impair the thermal uniformity of the wafer. In the worst case, the RF circuit itself may be burned out, which is not preferable. Preferably it is 5 micrometers or more, Furthermore, it is 10 micrometers or more. A thickness of 10 μm or more is preferable because a calorific value is relatively small even when a current of about 20 A flows. However, when the film thickness exceeds 100 μm, the adhesion of the high frequency generating electrode to the ceramic begins to deteriorate, and in some cases, a gap may be formed between the ceramic and the electrode, and the predetermined impedance value increases. May end up. The most preferable film thickness is about 10 μm to 50 μm.

またアース線の設置位置は、特に制約はないが、ウェハ保持体の略中心部であることが好ましい。アース線が中心部付近に存在することで、高周波発生用電極自身のインピーダンスの分布が同心円状になる。このため、比較的どの部分においても、所定値以下のインピーダンス値に制御しやすくなるため好ましい。また中心部付近に設置することで、アース線に対して各方向から印加される高周波の流れも一定になり、アース線の方向による高周波のばらつきも小さくなるため好ましい。   Moreover, the installation position of the ground wire is not particularly limited, but is preferably substantially at the center of the wafer holder. The presence of the ground wire near the center makes the impedance distribution of the high frequency generating electrode itself concentric. For this reason, since it becomes easy to control to the impedance value below a predetermined value in comparatively any part, it is preferable. In addition, it is preferable to install in the vicinity of the center portion because the flow of high frequency applied to the ground wire from each direction becomes constant and the variation in high frequency depending on the direction of the ground wire is reduced.

中心部に接続するアース線については、その表面積が大きいほうが好ましい。特に1MHz以上の高周波を高周波発生用電極に印加する場合、高周波は金属の外表面を流れる比率が高くなる。このため、アース線を高周波が流れる断面で切断したときに、その外周部の長さは3.14mm以上であることが好ましい。たとえば、アース線が直径1mmで1本の場合は、その切断面の外表面の長さは3.14mmとなる。このため特に12インチ用のウェハ保持体で10MHz以上の高周波を印加する場合においては、6.28mm以上の外周部の長さを有することが必要である。この長さを有するために、たとえば直径2mmのアース線を使用することも考えられるし、直径1mmのアース線を2本使用することも可能である。上記のような外周長を満たさない場合においては、アース線自身が発熱し、ウェハ保持体への均熱性が低下することがあり、最悪の場合アース線が溶断してしまうことがある。   The ground wire connected to the center part preferably has a large surface area. In particular, when a high frequency of 1 MHz or more is applied to the high frequency generating electrode, the ratio of the high frequency flowing on the outer surface of the metal becomes high. For this reason, when the ground wire is cut along a cross section through which a high frequency flows, the length of the outer peripheral portion is preferably 3.14 mm or more. For example, when the diameter of the ground wire is 1 mm, the length of the outer surface of the cut surface is 3.14 mm. Therefore, in particular, when a high frequency of 10 MHz or more is applied to a 12-inch wafer holder, it is necessary to have an outer peripheral length of 6.28 mm or more. In order to have this length, for example, a ground wire having a diameter of 2 mm can be used, or two ground wires having a diameter of 1 mm can be used. When the outer peripheral length is not satisfied as described above, the ground wire itself generates heat, so that the heat uniformity on the wafer holder may be reduced, and in the worst case, the ground wire may be melted.

またアース線は、高周波が伝達するため、アース線自身にプラズマが発生する場合がある。このような場合、アース線自身を構成する金属原子がプラズマすることがあるため、これを避けるために絶縁パイプなどの被覆材を使用することが好ましい。またプラズマが発生してもウェハに対するコンタミネーションにはなりにくいニッケルなどの金属を被覆させることが好ましい。被覆の方法としては、溶射やメッキが挙げられる。 Also, since the ground wire transmits high frequency, plasma may be generated in the ground wire itself. In such a case, metal atoms constituting the ground wire itself may be turned into plasma , and therefore it is preferable to use a covering material such as an insulating pipe in order to avoid this. In addition, it is preferable to coat a metal such as nickel which is difficult to contaminate the wafer even if plasma is generated. Examples of the coating method include thermal spraying and plating.

上記で述べたウェハ保持体の作製方法としては、3通りある。先ず一つはセラミックスのグリーンシートを準備する。たとえばその厚みは0.5mmとしておく。ここにスクリーン印刷で高周波発生用電極を塗布し形成する。そこに印刷していないシートを積層し、ラミネートする。またこのとき発熱体回路パターンを印刷したシートを積層することも可能である。これを脱脂し、焼結するが、そのとき使用する治具を形成したい高周波発生用電極の形状にし、その上に成形体をセットし、更に成形体の下側にセットした治具とは反対の形状を有する治具をセットし、脱脂、焼結することで、所定のRF形状を有するウェハ保持体を形成することが可能である。このとき、焼結時に、成形体に所定の圧力を加えることで、所定の形状に形成することができる。   There are three methods for manufacturing the wafer holder described above. First, a ceramic green sheet is prepared. For example, the thickness is set to 0.5 mm. Here, a high frequency generating electrode is applied and formed by screen printing. Laminate and laminate unprinted sheets there. At this time, it is also possible to stack sheets on which the heating element circuit pattern is printed. This is degreased and sintered, but the jig to be used at that time is formed into the shape of the high frequency generating electrode, the molded body is set on it, and the opposite of the jig set on the lower side of the molded body A wafer holder having a predetermined RF shape can be formed by setting a jig having the following shape, degreasing, and sintering. At this time, a predetermined shape can be formed by applying a predetermined pressure to the compact during sintering.

このとき圧力を加える温度は、焼結温度より、低い温度から加えるが、500℃以上低い温度で圧力を加えると、成形体が破損することがあるため、好ましくない。焼結時に加える圧力は0.98kPa以上であれば良い。これ以下の圧力の場合、焼結時に所定の形状に変形しない場合があるため、好ましくない。また圧力は、焼結温度より200℃以上低い温度まで加え続けることが好ましい。もし、これより高い温度で圧力を開放すると、所定の形状に変化しないことがあるため好ましくない。   At this time, the pressure is applied at a temperature lower than the sintering temperature. However, if the pressure is applied at a temperature lower than 500 ° C., the molded body may be damaged, which is not preferable. The pressure applied at the time of sintering may be 0.98 kPa or more. A pressure lower than this is not preferable because it may not be deformed into a predetermined shape during sintering. Moreover, it is preferable to continue applying the pressure to a temperature lower by 200 ° C. or more than the sintering temperature. If the pressure is released at a temperature higher than this, it may not change into a predetermined shape, which is not preferable.

このような製造方法をとることで、高周波発生用電極のセラミックス中における埋設位置は、設計値に対して、0.5mm以下のばらつきに抑えることができる。これは、上記のように高温中でセラミックスを変形させるため、容易に治具の形状に沿って変形することができるためである。更に4.9kPa以上の圧力を加えると、所定の設計値に対して埋設位置を0.1mm以下の形状に形成できるため特に好ましい。   By adopting such a manufacturing method, the embedding position of the high frequency generating electrode in the ceramic can be suppressed to a variation of 0.5 mm or less with respect to the design value. This is because the ceramic is deformed at a high temperature as described above, so that it can be easily deformed along the shape of the jig. Further, it is particularly preferable to apply a pressure of 4.9 kPa or more because the embedded position can be formed in a shape of 0.1 mm or less with respect to a predetermined design value.

また、脱脂の際に使用する治具は、多孔質の治具が好ましく、たとえばカーボンやグラファイト、BNの成形体等が上げられる。また焼結時に関しては、常圧焼結する場合は、BN成形体などの潤滑性を有する治具が好ましく、ホットプレスなどを使用する場合は、カーボンやグラファイトの治具が好ましい。   The jig used for degreasing is preferably a porous jig, and examples thereof include carbon, graphite, and BN compacts. Regarding sintering, a jig having lubricity such as a BN molded body is preferable when performing normal pressure sintering, and a carbon or graphite jig is preferable when using a hot press or the like.

また積層するシートの間に、金属箔や、メッシュを挟み込んでラミネートし、ホットプレスすることで作製することもできる。このようにして出来あがったウェハ保持体の表面を加工することでウェハ保持体とすることが出来る。   It can also be produced by sandwiching a metal foil or mesh between laminated sheets and laminating and hot pressing. A wafer holder can be formed by processing the surface of the wafer holder thus completed.

また別の手法として、成形体や脱脂体に平坦な治具を使用し、まずは高周波発生用電極とウェハ載置面が平行な焼結体を作製する。その後、上記と同様設計した高周波発生用電極形状になるように設計された治具を用いてホットプレスする手法もある。この場合は、ホットプレス時、焼結体に圧力を加え始める温度は、焼結体が焼結された温度より200℃以下低い温度である必要がある。この程度の温度であれば、セラミックス自身も比較的軟化しており、ホットプレスによる加重でセラミックス焼結体が破損しないため好ましい。200℃を越えて低い温度で急激に圧力を加えると、焼結体が破損する恐れがあるため好ましくない。また加える圧力は98kPa以上であることが好ましい。98kPa未満の低い圧力の場合、焼結体が所定の形状に変形しないことがあるため好ましくない。このような製造方法をとることで、高周波発生用電極のセラミックス中における埋設位置は、設計値に対して、0.5mm以下のばらつきに抑えることができる。これについても、上記のように高温中でセラミックス焼結対を変形させるため、容易に治具の形状に沿って変形することができるためである。更に圧力を490kPa以上の圧力を加えると、所定の設計値に対して埋設位置を0.1mm以下の形状に形成できるため特に好ましい。   As another method, a flat jig is used for the molded body and the degreased body, and first, a sintered body in which the high-frequency generating electrode and the wafer mounting surface are parallel is manufactured. Thereafter, there is also a technique of hot pressing using a jig designed to have a high-frequency generating electrode shape designed as described above. In this case, the temperature at which pressure starts to be applied to the sintered body during hot pressing needs to be 200 ° C. or lower than the temperature at which the sintered body was sintered. This temperature is preferable because the ceramic itself is relatively softened and the ceramic sintered body is not damaged by the load by hot pressing. If pressure is applied suddenly at a low temperature exceeding 200 ° C., the sintered body may be damaged, which is not preferable. The applied pressure is preferably 98 kPa or more. A low pressure of less than 98 kPa is not preferable because the sintered body may not be deformed into a predetermined shape. By adopting such a manufacturing method, the embedding position of the high frequency generating electrode in the ceramic can be suppressed to a variation of 0.5 mm or less with respect to the design value. This is also because the ceramic sintered pair is deformed at a high temperature as described above and can be easily deformed along the shape of the jig. Further, it is particularly preferable to apply a pressure of 490 kPa or more because the embedded position can be formed in a shape of 0.1 mm or less with respect to a predetermined design value.

また予めプレス成形などの手法を用いて成形体を作製し、成形体の間に金属箔や、金属メッシュを挟み込みホットプレスする手法もある。このときにおいても、成形体の形状を予め設計したRFの形状に合わせて変形させ、ホットプレスすればよい。このときに加える圧力は金属メッシュや箔を挟み込んでいるため、98kPa以上の圧力が必要である。98kPa未満の圧力ではメッシュや金属箔などがセラミックスに十分に密着しない場合があるため好ましくない。このような製造方法をとることで、高周波発生用電極のセラミックス中における埋設位置は、設計値に対して、0.5mm以下のばらつきに抑えることができる。これは、上記のように高温中でセラミックスを変形させるため、容易に治具の形状に沿って変形することができるためである。更に圧力を490kPa以上の圧力を加えると、所定の設計値に対して埋設位置を0.1mm以下の形状に形成できるため特に好ましい。   There is also a technique in which a compact is prepared in advance using a technique such as press molding, and a metal foil or a metal mesh is sandwiched between the compacts and hot pressing is performed. Even at this time, the shape of the molded body may be deformed according to the RF shape designed in advance and hot pressed. Since the pressure applied at this time sandwiches a metal mesh or foil, a pressure of 98 kPa or more is necessary. A pressure of less than 98 kPa is not preferable because a mesh, a metal foil, or the like may not sufficiently adhere to the ceramic. By adopting such a manufacturing method, the embedding position of the high frequency generating electrode in the ceramic can be suppressed to a variation of 0.5 mm or less with respect to the design value. This is because the ceramic is deformed at a high temperature as described above, so that it can be easily deformed along the shape of the jig. Further, it is particularly preferable to apply a pressure of 490 kPa or more because the embedded position can be formed in a shape of 0.1 mm or less with respect to a predetermined design value.

また、予めプレス成形や、シート成形などの手法で、複数の焼結体を形成し、焼結体の表面にスクリーン印刷にて高周波発生用電極を形成し、別の焼結体を焼結体に含有される成分を少なくとも一つ有し、なおかつ軟化温度が焼結体よりも低い物質を接合剤として焼結体の表面に塗布し、接合する。このときホットプレスにより、上記と同様高周波発生用電極形状に形成した治具を用いて、ホットプレスを行えば、所定の形状を有した高周波発生用電極を得ることが出来る。また加える圧力は98kPa以上であること好ましい。98kPa未満の圧力の場合、焼結体が所定の形状に変形しないことがあるため好ましくない。このような製造方法をとることで、高周波発生用電極のセラミックス中における埋設位置は、設計値に対して、0.5mm以下のばらつきに抑えることができる。これは、上記のように高温中でセラミックスを変形させるため、容易に治具の形状に沿って変形することができるためである。更に圧力を490kPa以上の圧力を加えると、所定の設計値に対して埋設位置を0.1mm以下の形状に形成できるため特に好ましい。   In addition, a plurality of sintered bodies are formed in advance by a technique such as press molding or sheet molding, a high frequency generating electrode is formed on the surface of the sintered body by screen printing, and another sintered body is formed as a sintered body. A material having at least one component contained in the material and having a softening temperature lower than that of the sintered body is applied as a bonding agent to the surface of the sintered body and bonded. At this time, if hot pressing is performed by hot pressing using a jig formed in the shape of a high frequency generating electrode in the same manner as described above, a high frequency generating electrode having a predetermined shape can be obtained. The applied pressure is preferably 98 kPa or more. When the pressure is less than 98 kPa, the sintered body may not be deformed into a predetermined shape, which is not preferable. By adopting such a manufacturing method, the embedding position of the high frequency generating electrode in the ceramic can be suppressed to a variation of 0.5 mm or less with respect to the design value. This is because the ceramic is deformed at a high temperature as described above, so that it can be easily deformed along the shape of the jig. Further, it is particularly preferable to apply a pressure of 490 kPa or more because the embedded position can be formed in a shape of 0.1 mm or less with respect to a predetermined design value.

また上記の手法のうち、ホットプレスを行う場合は、少なくとも焼結体の軟化温度まで圧力を加え続ける必要がある。具体的には、焼結体を形成したときの焼結温度よりも少なくとも200℃以上低い温度まで圧力を加え続ける必要がある。途中で圧力を開放すると、所定の形状から変形してしまうことがあるため好ましくない。   Of the above methods, when hot pressing is performed, it is necessary to continue to apply pressure to at least the softening temperature of the sintered body. Specifically, it is necessary to continue to apply pressure to a temperature that is at least 200 ° C. lower than the sintering temperature when the sintered body is formed. If the pressure is released in the middle, it may be deformed from a predetermined shape, which is not preferable.

そして、上記のように作製されたウェハ保持体においては、高周波発生用電極が所定の形状を有しており、その形状に合わせて、ウェハ載置面の表面加工を行い、ウェハポケットやエンボスなどを形成し、ウェハ保持体を完成させることが出来るのである。   In the wafer holder manufactured as described above, the high-frequency generating electrode has a predetermined shape, and according to the shape, surface processing of the wafer mounting surface is performed, and a wafer pocket, embossing, etc. Thus, the wafer holder can be completed.

更に出来上がったウェハ保持体の高周波発生用電極に対して、所定の形状を有するアース線を接続し、必要に応じてヒータ電極を接続し、ウェハ保持体を完成させることが出来る。   Furthermore, a ground wire having a predetermined shape can be connected to the high frequency generating electrode of the completed wafer holder, and a heater electrode can be connected as necessary to complete the wafer holder.

以上述べてきたように、本発明のウェハ保持体は、高周波発生用電極のウェハ載置面までの距離が、従来のように一定ではないことにより、ウェハ上に常に安定したプラズマを発生させることが可能となる。すなわち、本発明のウェハ保持体を搭載した半導体製造装置は、ウェハ上に発生するプラズマを均一にし、またプラズマCVD装置においては、ウェハ上に従来以上に均一な膜を形成することができる。   As described above, the wafer holder of the present invention always generates stable plasma on the wafer because the distance to the wafer mounting surface of the high frequency generating electrode is not constant as in the prior art. Is possible. That is, the semiconductor manufacturing apparatus equipped with the wafer holder of the present invention makes the plasma generated on the wafer uniform, and the plasma CVD apparatus can form a more uniform film on the wafer than ever.

窒化アルミニウム(AlN)粉末99.5重量部に、酸化イットリウム(Y)を、0.5重量部添加し、アクリルバインダー、有機溶剤を加え、ボールミルにて24時間混合して、AlNスラリーを作製した。このスラリーを、スプレードライにて顆粒を作製し、プレス成形した後、700℃、窒素雰囲気中で脱脂し、1900℃、窒素雰囲気中で焼結した。焼結体は、直径330mmで、厚みは2mmが1枚と10mmが2枚である。 0.5 part by weight of yttrium oxide (Y 2 O 3 ) is added to 99.5 parts by weight of aluminum nitride (AlN) powder, an acrylic binder and an organic solvent are added, and they are mixed for 24 hours in a ball mill to obtain an AlN slurry. Was made. Granules were produced from this slurry by spray drying, press molded, degreased in a nitrogen atmosphere at 700 ° C., and sintered in a nitrogen atmosphere at 1900 ° C. The sintered body has a diameter of 330 mm, and the thickness is 1 sheet of 2 mm and 2 sheets of 10 mm.

厚さ10mmの焼結体の片面にスクリーン印刷にてWペーストをで発熱体を形成した。用いたWペーストは、平均粒径が2.0μmのW粉末に、Yを0.5重量%加え、更にバインダーと、溶剤を加えWペーストを作製した。混合にはポットミルと三本ロールを用いた。次に、反対側の面に直径320mmの高周波発生用電極を前記発熱体と同様にスクリーン印刷にて形成した。両面の印刷後、窒素雰囲気中で脱脂を行い、1850℃、窒素雰囲気中で、発熱体と高周波発生用電極を焼成した。焼成後の高周波発生用電極の厚みは20μmであった。 A heating element was formed on one side of a sintered body having a thickness of 10 mm by screen printing with W paste. The W paste used was prepared by adding 0.5 wt% of Y 2 O 3 to W powder having an average particle size of 2.0 μm, and further adding a binder and a solvent. A pot mill and three rolls were used for mixing. Next, a high-frequency generating electrode having a diameter of 320 mm was formed on the opposite surface by screen printing in the same manner as the heating element. After printing on both sides, degreasing was performed in a nitrogen atmosphere, and the heating element and the high frequency generating electrode were fired in a nitrogen atmosphere at 1850 ° C. The thickness of the high frequency generating electrode after firing was 20 μm.

次に両面に窒化アルミニウムペーストをスクリーン印刷にて塗布した。このときに使用した窒化アルミニウムペーストは、窒化アルミニウム99.5%に酸化イットリウム0.5%加えたものを使用した。これを脱脂を行った後、窒素雰囲気中1850℃で焼成し、基板の両面に接合ペーストとしてAlN(20wt%)−Al(50wt%)−Y(30wt%)のペーストを塗布し、高周波発生用電極形成側の面に厚み2mmのAlN焼結体、発熱体側に厚み10mmのAlN焼結体を取り付け、ホットプレスにて1800℃の熱処理を行い、ウェハ保持体を形成した。このときホットプレスに使用するBN冶具やカーボン治具、グラファイト治具などのAlN焼結体との接触面の形状を曲面にしてその曲率を変えることによって、高周波発生用電極の埋設位置を各種に変えた。また接合時は、1750℃までは圧力を加えず、1750℃から圧力を加え、最終的に2.2MPa(20t)の圧力を加え、圧力を加えたままで常温まで冷却した。できあがった保持体に研磨等の加工を施し、必要に応じてエンボスなどを形成することができる。 Next, an aluminum nitride paste was applied to both sides by screen printing. The aluminum nitride paste used at this time was 99.5% aluminum nitride plus 0.5% yttrium oxide. After degreasing this was fired at 1850 ° C. in a nitrogen atmosphere, AlN (20 wt%) as a bonding paste on both surfaces of the substrate - Al 2 O 3 (50wt% ) - Y 2 O 3 a paste (30 wt%) A 2 mm thick AlN sintered body was attached to the surface on the high frequency generating electrode forming side, and a 10 mm thick AlN sintered body was attached to the heating element side, and heat treatment was performed at 1800 ° C. with a hot press to form a wafer holder. . At this time, by changing the curvature of the contact surface with the AlN sintered body such as BN jig, carbon jig, graphite jig, etc. used for hot pressing, the embedding position of the electrode for generating high frequency can be various. changed. At the time of bonding, no pressure was applied up to 1750 ° C., pressure was applied from 1750 ° C., and finally a pressure of 2.2 MPa (20 t) was applied, and the pressure was applied and cooled to room temperature. The finished holding body can be subjected to processing such as polishing, and embossing or the like can be formed as necessary.

できあがったウェハ保持体の形状を表1に示す。表1では、ウェハ載置面の中心部の座標を0としたときの座標位置で表記している。座標位置は、渦電流計を用いて誘電体層の厚みを測定した。なお、いずれのウェハ保持体でも、高周波発生用電極のシート抵抗値は、5mΩ/□であった。   Table 1 shows the shape of the finished wafer holder. In Table 1, the coordinate position when the coordinate of the center part of the wafer mounting surface is 0 is described. As for the coordinate position, the thickness of the dielectric layer was measured using an eddy current meter. In any of the wafer holders, the sheet resistance value of the high frequency generating electrode was 5 mΩ / □.

高周波発生用電極に接続する外部接続電極は、ウェハ保持体の中心部に直径5mmのWロッドを用いた。このWロッドは、ウェハ保持体のウェハ保持面の反対側面からザグリ加工を行い、高周波発生用電極に、W電極を接触させ、銀ロウ付けすることで接続した。また表面にはニッケルメッキを3μm形成している。   As the external connection electrode connected to the high frequency generating electrode, a W rod having a diameter of 5 mm was used at the center of the wafer holder. This W rod was connected by performing counterboring from the opposite side of the wafer holding surface of the wafer holder, bringing the W electrode into contact with the high-frequency generating electrode, and silver brazing. The surface is formed with nickel plating of 3 μm.

ウェハ載置面に、直径5mmのエンボスを1インチピッチで形成した。エンボスの高さは20μmとなるように形成した。エンボスの下端で構成する面が湾曲している場合は、一番短いエンボスの高さが20μmとなるようにした。   Embosses having a diameter of 5 mm were formed on the wafer mounting surface at a pitch of 1 inch. The embossing height was 20 μm. When the surface formed by the lower end of the emboss is curved, the shortest emboss height is set to 20 μm.

これらのウェハ保持体に、発熱体回路パターンの端部に、ウェハ載置面からザグリ加工を行い、給電用のW電極を、ロウ付けした。上記高周波発生用電極に接続したW電極をウェハ保持体がセットされるチャンバー部(アース)に接続した。   These wafer holders were subjected to counterboring from the wafer mounting surface to the end of the heating element circuit pattern, and a W electrode for power feeding was brazed. The W electrode connected to the high frequency generating electrode was connected to a chamber portion (earth) where the wafer holder was set.

そして、ウェハ保持体の発熱体に最大200Vの電圧を印加して、ウェハ保持体を500℃に加熱した。そして12インチのSiウェハをウェハ保持体に搭載し、周波数13.56MHzの高周波を印加し、プラズマを発生させ、シランガスと、窒素ガスを流し、Siの成膜を行った。膜厚は中心値が2μmになる様に成膜し、成膜終了後に、ウェハに堆積された膜の厚みばらつきを測定した。その結果を表1に示す。 Then, a maximum voltage of 200 V was applied to the heating element of the wafer holder, and the wafer holder was heated to 500 ° C. Then, a 12-inch Si wafer was mounted on the wafer holder, a high frequency of 13.56 MHz was applied, plasma was generated, silane gas and nitrogen gas were passed, and Si 3 N 4 was formed. The film thickness was formed so that the center value was 2 μm, and after the film formation was completed, the thickness variation of the film deposited on the wafer was measured. The results are shown in Table 1.

Figure 0005056029
*:比較例
Figure 0005056029
*: Comparative example

試料1ではウェハ載置面(ウェハ)と高周波発生用電極が平行であり、このときの膜厚ばらつきは11%と非常に大きな値になっている。それに対して高周波発生用電極の端部をウェハ載置面に近づけるような形状(試料2)にすると、ウェハの均熱性については変化がないものの、試料1に比較して端部のインピーダンスが低下するため、膜厚ばらつきが小さくなっていることが分かる。また試料3では、ウェハ載置面における端部のウェハとの距離を均一にすることで、ウェハの均熱性を向上したが、相対的にウェハから高周波発生用電極までの距離が大きいため、成膜時間が長くなっていることが分かる。更に試料4では均熱性に低下が見られるものの、成膜の膜厚バラツキは、比較例よりも小さいことがわかる。   In sample 1, the wafer mounting surface (wafer) and the high-frequency generating electrode are parallel, and the film thickness variation at this time is a very large value of 11%. On the other hand, when the end of the high frequency generating electrode is made to be close to the wafer mounting surface (sample 2), the thermal uniformity of the wafer is not changed, but the end impedance is lower than that of sample 1. Therefore, it can be seen that the variation in film thickness is small. In Sample 3, the heat uniformity of the wafer was improved by making the distance from the wafer at the end of the wafer mounting surface uniform. However, since the distance from the wafer to the high-frequency generating electrode was relatively large, It can be seen that the film time is longer. Further, although the sample 4 shows a decrease in the thermal uniformity, it can be seen that the film thickness variation in film formation is smaller than that in the comparative example.

実施例1と同様のウェハ保持体を作製した。但し、曲面を有さない平坦な治具を用いてホットプレス焼結を行った。できあがったウェハ保持体を更に、AlN焼結体と接触する面を曲面にしたBN治具を用いてホットプレスを行い、高周波発生用電極の埋設位置を変えた。   A wafer holder similar to that of Example 1 was produced. However, hot press sintering was performed using a flat jig having no curved surface. The completed wafer holder was further hot-pressed using a BN jig having a curved surface in contact with the AlN sintered body, and the burying position of the high-frequency generating electrode was changed.

できあがったウェハ保持体の形状を表2に示す。表2では、ウェハ載置面の中心部の座標を0としたときの座標位置で表記している。なお、いずれのウェハ保持体でも、高周波発生用電極のシート抵抗値は、4mΩ/□であった。   Table 2 shows the shape of the completed wafer holder. In Table 2, the coordinates of the central portion of the wafer mounting surface are expressed as coordinate positions where 0 is assumed. In any of the wafer holders, the sheet resistance value of the high frequency generating electrode was 4 mΩ / □.

ウェハ載置面を実施例1と同様にエンボス加工を行い、実施例1と同様にSiを成膜して評価した。その結果を表2に示す。 The wafer mounting surface was embossed in the same manner as in Example 1, and Si 3 N 4 was formed and evaluated in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.

Figure 0005056029
*比較例
Figure 0005056029
* Comparison example

実施例2では、接合したウェハ保持体を更にホットプレスしたので、高周波発生用電極のシート抵抗値が低下したことにより、成膜時間が実施例1よりも長くなったが、均熱性や膜厚ばらつきに大きな差はなかった。   In Example 2, since the bonded wafer holder was further hot-pressed, the sheet resistance value of the high-frequency generating electrode was reduced, so that the film formation time was longer than in Example 1. There was no significant difference in variation.

実施例1と同様にスラリーを作製した。その後、ドクターブレード法にて厚み0.5mmのグリーンシートを作製した。出来上がったグリーンシートに実施例1と同様にスクリーン印刷にて高周波発生用電極を印刷した。またこれとは別のシートにヒータ回路パターンをスクリーン印刷にて形成した。印刷したシートとは別に印刷していないシートを130℃でラミネートし、実施例1と同様の方法で脱脂した。出来上がった脱脂体をBN治具にセットした。このときのBN治具は高周波発生用電極の形状を想定して湾曲しているものを用いている。そして1800℃まで加熱した後、BN治具に98kPaの圧力を加え、1900℃まで昇温し、窒化アルミニウムを焼結させた。このとき圧力は常温に冷却するまで加え続けた。これを実施例1と同様の手法で加工し、評価を行った。その結果を表3に示す。なお、出来上がったウェハ保持体の高周波発生用電極の膜厚は20μm、シート抵抗値は5mΩ/□であった。   A slurry was prepared in the same manner as in Example 1. Thereafter, a green sheet having a thickness of 0.5 mm was prepared by a doctor blade method. A high frequency generating electrode was printed on the completed green sheet by screen printing in the same manner as in Example 1. A heater circuit pattern was formed on a separate sheet by screen printing. A sheet not printed separately from the printed sheet was laminated at 130 ° C. and degreased in the same manner as in Example 1. The completed degreased body was set on a BN jig. The BN jig used at this time is curved assuming the shape of the high frequency generating electrode. And after heating to 1800 degreeC, the pressure of 98 kPa was applied to the BN jig, it heated up to 1900 degreeC, and the aluminum nitride was sintered. At this time, the pressure was continuously applied until it was cooled to room temperature. This was processed by the same method as in Example 1 and evaluated. The results are shown in Table 3. The film thickness of the high-frequency generating electrode of the completed wafer holder was 20 μm, and the sheet resistance value was 5 mΩ / □.

Figure 0005056029
*比較例
Figure 0005056029
* Comparison example

上記の結果から分かるように、実施例1とほぼ同様の結果が得られていることが分かる。   As can be seen from the above results, it can be seen that the same results as in Example 1 are obtained.

実施例1と同様の組成の顆粒を作製した。そして、プレス成形にてプレス体を作製し、成形体にザグリ加工を施し、ヒータとしてモリブデンコイルを設置し、その上に更に顆粒を補充しプレスすることでヒータを埋設した。また更に線径300μm、20メッシュのモリブデンメッシュを設置し、顆粒を補充しプレスすることで、ウェハ保持体の成形体を作製した。その後実施例3と同様の手法で焼結し、表面を所定の形状に加工しウェハ保持体を得た。これを実施例1と同様の手法で評価を行った。その結果を表4に示す。   Granules having the same composition as in Example 1 were prepared. And the press body was produced by press molding, the counterbore process was given to the molded body, the molybdenum coil was installed as a heater, the granule was further replenished on it, and the heater was embed | buried by pressing. Further, a molybdenum mesh having a wire diameter of 300 μm and 20 mesh was installed, and the granules were replenished and pressed to produce a molded product of a wafer holder. Thereafter, sintering was performed in the same manner as in Example 3, and the surface was processed into a predetermined shape to obtain a wafer holder. This was evaluated by the same method as in Example 1. The results are shown in Table 4.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

発熱体にモリブデンコイルを用いると、実施例1と比較して均熱性が若干悪くなり、膜厚バラツキが若干大きくなっていることが分かる。   It can be seen that when a molybdenum coil is used as the heating element, the thermal uniformity is slightly worse than in Example 1, and the film thickness variation is slightly larger.

実施例1の試料2と同様の高周波発生用電極形状を有するウェハ保持体を作製した。但し、このときのウェハ載置面と高周波発生用電極との距離を変化させて実施例1と同様の評価を行った。その結果を表5に示す。   A wafer holder having the same high frequency generating electrode shape as that of Sample 2 of Example 1 was produced. However, the same evaluation as in Example 1 was performed by changing the distance between the wafer mounting surface and the high frequency generating electrode. The results are shown in Table 5.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

表5の結果から、高周波発生用電極からウェハ載置面までの距離の最小値が0.2mm未満になる(試料18)と、誘電体の強度が低下する為、5回成膜を行うと、ウェハ載置面にクラックが発生した。また高周波発生用電極からウェハ載置面までの距離が3mmを超える(試料23)と、成膜時間が長くなり、スループットが低下することが分かる。また、高周波発生用電極のウェハ載置面の距離の最大値と最小値の差が2.0mmを超える(試料27)と、膜厚バラツキが大きくなっていることが分かる。   From the results in Table 5, when the minimum value of the distance from the high-frequency generating electrode to the wafer mounting surface is less than 0.2 mm (sample 18), the dielectric strength decreases, so that the film is formed five times. Cracks occurred on the wafer mounting surface. It can also be seen that if the distance from the high-frequency generating electrode to the wafer mounting surface exceeds 3 mm (sample 23), the film formation time becomes longer and the throughput decreases. It can also be seen that when the difference between the maximum value and the minimum value of the distance between the wafer mounting surfaces of the high-frequency generating electrode exceeds 2.0 mm (sample 27), the film thickness variation increases.

実施例1の試料3と同様の高周波発生用電極形状を有するウェハ保持体を作製した。但し、このときのウェハ載置面と高周波発生用電極との距離を変化させて実施例1と同様の評価を行った。その結果を表6に示す。   A wafer holder having the same high-frequency generating electrode shape as Sample 3 of Example 1 was produced. However, the same evaluation as in Example 1 was performed by changing the distance between the wafer mounting surface and the high frequency generating electrode. The results are shown in Table 6.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

上記の結果から、高周波発生用電極のウェハ載置面の距離の最大値と最小値の差が2.0mmを超える(試料31)と、膜厚バラツキが大きくなっていることが分かる。   From the above results, it can be seen that when the difference between the maximum value and the minimum value of the distance between the wafer mounting surfaces of the high-frequency generating electrode exceeds 2.0 mm (sample 31), the film thickness variation increases.

実施例1と同様の手法でウェハ保持体を作製した。但し、高周波発生用電極をスクリーン印刷にて作製するが、このときの膜厚、およびペーストに添加する添加剤によってシート抵抗値を調整し、実施例1と同様の試験を行った。その結果を表7に示す。なお、試料32の高周波発生用電極は、試料2と同様のペーストを用い、膜厚を10μmとした。また試料33は同様に膜厚を5μmとし、試料34の膜厚は3μm、試料35の膜厚は2μmとした。この内、試料35については、印刷膜の焼成時にW膜の一部に剥離が見られたため、成膜評価はできなかった。なお、膜厚の調整は、印刷時に使用するスクリーンメッシュのメッシュを小さくすることで対応している。   A wafer holder was produced in the same manner as in Example 1. However, although the electrode for high frequency generation was produced by screen printing, the sheet resistance value was adjusted by the film thickness at this time and the additive added to the paste, and the same test as in Example 1 was performed. The results are shown in Table 7. The high frequency generating electrode of Sample 32 was made of the same paste as Sample 2, and the film thickness was 10 μm. Similarly, the sample 33 had a thickness of 5 μm, the sample 34 had a thickness of 3 μm, and the sample 35 had a thickness of 2 μm. Among these, the sample 35 could not be evaluated because peeling was observed on a part of the W film when the printed film was baked. The film thickness is adjusted by reducing the screen mesh used during printing.

また試料36は、上記のWペースト組成に窒化アルミニウム粉末を同量加えたものを使用した。このときの膜厚は20μmであった。また試料37は、試料36と同様のペーストを用い、膜厚を10μmとし、試料37は膜厚を5μm、試料38は膜厚を3μm、試料39は膜厚を2μmとした。このうち、試料39に関しては、試料35と同様にW膜に剥離が見られたため、成膜評価は出来なかった。更に試料40は試料2と同様のWペーストを用い、その膜厚を50μmとした。また試料41は膜厚を100μm、試料42は膜厚を150μmとした。試料41に関しては、W膜の一部に剥離が見られたものの、実施例1と同様にホットプレスすることで、上部基板と密着することができた。しかし、試料42はW膜の一部に剥離が見られ、基板を実施例1と同様の手法でホットプレスを実施しても接合することができなかったため、ウェハ保持体を形成することはできなかった。   Sample 36 was prepared by adding the same amount of aluminum nitride powder to the above W paste composition. The film thickness at this time was 20 μm. Sample 37 was made of the same paste as sample 36, the film thickness was 10 μm, sample 37 was 5 μm thick, sample 38 was 3 μm thick, and sample 39 was 2 μm thick. Among these, regarding the sample 39, since the W film was peeled like the sample 35, the film formation evaluation could not be performed. Furthermore, the sample 40 used the W paste similar to the sample 2, and the film thickness was 50 micrometers. Sample 41 had a thickness of 100 μm, and sample 42 had a thickness of 150 μm. Regarding sample 41, although a part of the W film was peeled off, it could be in close contact with the upper substrate by hot pressing as in Example 1. However, since the sample 42 was peeled off at a part of the W film and could not be bonded even if the substrate was hot-pressed in the same manner as in Example 1, a wafer holder could not be formed. There wasn't.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

試料34〜38は、高周波発生用電極のシート抵抗値が高い分、若干均熱性が悪くなったため、膜厚ばらつきも大きくなっている。シート抵抗値が30mΩ/□を超えると、所定の膜厚に成膜する時間が長くなり、スループットの低下を引き起こすことが判る。また、シート抵抗値が50mΩ/□を超える(試料35、39)と、W膜の一部に剥離が発生した。   In Samples 34 to 38, since the sheet resistance value of the high-frequency generating electrode is high, the thermal uniformity is slightly deteriorated, so that the film thickness variation is also large. It can be seen that when the sheet resistance value exceeds 30 mΩ / □, the time required to form a film with a predetermined film thickness becomes long, causing a decrease in throughput. Further, when the sheet resistance value exceeded 50 mΩ / □ (samples 35 and 39), peeling occurred in a part of the W film.

実施例1と同様の方法でウェハ保持体を形成した。このとき高周波発生用電極に対する外部接続電極の接続位置を中心部にした場合と、中心位置から離れた場所に設置した場合を比較した。このときの外部接続電極の位置はウェハ保持体の中心部からの距離で表示している。なお、外部接続端子には、ニッケルメッキを5μm施している。   A wafer holder was formed in the same manner as in Example 1. At this time, the case where the connection position of the external connection electrode with respect to the electrode for high frequency generation was set at the center and the case where the connection position was set away from the center position were compared. The position of the external connection electrode at this time is indicated by the distance from the center of the wafer holder. The external connection terminals are plated with nickel of 5 μm.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

以上のことから、外部接続電極は、ウェハ保持体の略中心部付近に設置することが好ましいことが分かる。   From the above, it can be seen that the external connection electrode is preferably installed in the vicinity of the substantially central portion of the wafer holder.

実施例1と同様の手法でウェハ保持体を形成した。このとき基板を接合する圧力を変化させ、その接合状態、及び高周波発生用電極の埋設位置がどの程度設計値からずれているかを測定した。その結果を表9に示す。埋設位置のずれ量は、ウェハ保持体の中心部と、直径70mmの円周上の4箇所及び直径140mmの円周上の4箇所の合計9箇所で行い、その平均値で示す。   A wafer holder was formed in the same manner as in Example 1. At this time, the pressure for joining the substrates was changed, and the degree of deviation of the joining state and the embedded position of the high frequency generating electrode from the design value was measured. The results are shown in Table 9. The amount of displacement of the burying position is measured at a total of nine locations including the central portion of the wafer holder, four locations on the circumference of 70 mm in diameter, and four locations on the circumference of 140 mm in diameter, and the average value is shown.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

試料52は基板端部に未接合部があり、ウェハ保持体を作製することはできなかった。また上記試料48〜51はいずれも接合状態は良好であり、試料2と同じ形状に加工し、成膜試験を行ったが、いずれも試料2と差のない結果が得られた。   Sample 52 had an unbonded portion at the end of the substrate, and a wafer holder could not be produced. In addition, the samples 48 to 51 were all in a good bonding state, processed into the same shape as the sample 2, and subjected to a film formation test. All the results were the same as the sample 2.

実施例3と同様の手法でウェハ保持体を形成した。このとき基板を接合する圧力を変化させ、その接合状態、及び高周波発生用電極の埋設位置がどの程度設計値からずれているかを測定した。その結果を表10に示す。ズレ量の測定は、実施例9と同様に行った。   A wafer holder was formed in the same manner as in Example 3. At this time, the pressure for joining the substrates was changed, and the degree of deviation of the joining state and the embedded position of the high frequency generating electrode from the design value was measured. The results are shown in Table 10. The amount of deviation was measured in the same manner as in Example 9.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

試料53〜57は所定の形状に高周波発生用電極を変形させることができたが、試料58は変形量が小さく、ほとんど変形していないため、設計どおりの形状のウェハ保持体を形成することはできなかった。 In Samples 53 to 57, the high frequency generating electrode could be deformed into a predetermined shape. However, since Sample 58 has a small amount of deformation and is hardly deformed, it is impossible to form a wafer holder having a shape as designed. could not.

実施例2と同様の手法でウェハ保持体を形成した。このとき基板を接合する圧力を変化させ、その接合状態、及び高周波発生用電極の埋設位置がどの程度設計値からずれているかを測定した。その結果を表11に示す。ズレ量の測定は、実施例9と同様に行った。 A wafer holder was formed in the same manner as in Example 2. At this time, the pressure for joining the substrates was changed, and the degree of deviation of the joining state and the embedded position of the high frequency generating electrode from the design value was measured. The results are shown in Table 11. The amount of deviation was measured in the same manner as in Example 9.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

試料59〜61は所定の形状に高周波発生用電極を変形させることができたが、試料62は変形量が小さく、設計どおりの形状のウェハ保持体を形成することはできなかった。   In Samples 59 to 61, the high frequency generating electrode could be deformed into a predetermined shape, but in Sample 62, the amount of deformation was small, and a wafer holder having a shape as designed could not be formed.

実施例1と同様のウェハ保持体を作製した。このとき、高周波発生用電極に接続する接続端子の直径を変化させて、成膜試験を実施例1と同様に実施した。その結果を表12に示す。   A wafer holder similar to that of Example 1 was produced. At this time, the film formation test was performed in the same manner as in Example 1 by changing the diameter of the connection terminal connected to the high frequency generating electrode. The results are shown in Table 12.

Figure 0005056029
Figure 0005056029

直径1mmの接続端子を用いた試料66は、成膜中に接続端子が溶断してしまった。   In the sample 66 using the connection terminal having a diameter of 1 mm, the connection terminal was melted during film formation.

本発明によれば、セラミックス焼結体に埋設された高周波発生用電極のウェハ載置面までの距離が一定ではない。すなわち、高周波発生用電極のウェハ載置面までの距離を制御することによって、プラズマの発生を均一にし、ウェハ上に形成される膜の厚みを均一にすることができる。   According to the present invention, the distance to the wafer mounting surface of the high frequency generating electrode embedded in the ceramic sintered body is not constant. That is, by controlling the distance of the high-frequency generating electrode to the wafer mounting surface, plasma generation can be made uniform and the thickness of the film formed on the wafer can be made uniform.

本発明のウェハ保持体の断面構造の一例を示す。An example of the cross-sectional structure of the wafer holder of this invention is shown. 本発明のウェハ保持体の断面構造の他の一例を示す。The other example of the cross-section of the wafer holder of this invention is shown. 従来のウェハ保持体の断面構造の一例を示す。An example of the cross-sectional structure of the conventional wafer holder is shown.

符号の説明Explanation of symbols

1 ウェハ保持面
2 高周波発生用電極
3 発熱体
4 セラミックス
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Wafer holding surface 2 Electrode for high frequency generation 3 Heating element 4 Ceramics

Claims (7)

セラミックス焼結体中に高周波発生用電極を埋設しているウェハ保持体であって、前記高周波発生用電極からウェハ載置面までの距離が一定ではなく、該距離の最大値が3mm以下であり、最小値が0.2mm以上であり、該距離の最大値と最小値の差が2mm以下であり、前記高周波発生用電極のシート抵抗値が50mΩ/□以下であり、前記高周波発生用電極の厚みが3μm以上100μm以下であり、前記高周波発生用電極に接続される外部接続電極が、前記高周波電極の略中心部に存在することを特徴とするウェハ保持体。 A wafer holder which in the ceramic sintered body has embedded a high frequency generating electrode, the distance from the high-frequency generation electrode to the wafer mounting surface rather than a constant, the maximum value of the distance is less than 3mm The minimum value is 0.2 mm or more, the difference between the maximum value and the minimum value of the distance is 2 mm or less, the sheet resistance value of the high-frequency generating electrode is 50 mΩ / □ or less, and the high-frequency generating electrode The wafer holder has a thickness of 3 μm or more and 100 μm or less, and the external connection electrode connected to the high-frequency generating electrode is present at substantially the center of the high-frequency electrode . 記距離が、前記ウェハ載置面の中心部から端部に向かって長くなることを特徴とする請求項1に記載のウェハ保持体。 Before Ki距 away is, a wafer holder according to claim 1, characterized in that the longer toward the end from a central portion of the wafer mounting surface. 記距離が、前記ウェハ載置面の中心部から端部に向かって短くなることを特徴とする請求項1に記載のウェハ保持体。 Before Ki距 away is, a wafer holder according to claim 1, characterized in that shorter toward the end from a central portion of the wafer mounting surface. 請求項1〜のいずれか1項に記載のウェハ保持体が搭載されていることを特徴とする半導体製造装置。 A semiconductor manufacturing apparatus on which the wafer holder according to any one of claims 1 to 3 is mounted. 高周波発生用電極を埋設した未焼成のセラミックス成形体を、湾曲した治具に挟み込み、0.98kPa以上の圧力を加え焼結することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のウェハ保持体の製造方法。 The ceramic molded body unfired buried high frequency generating electrode, sandwiched curved jig, according to any one of claims 1 to 3, characterized in that added sintering pressure than 0.98kPa Manufacturing method of the wafer holder. 高周波発生用電極を形成しセラミックス焼結体と、高周波発生用電極上に接合するセラミックス焼結体を、接合層を介して加熱接合する際に、前記両方のセラミックス焼結体を湾曲した治具に挟み込み、98kPa以上の圧力を加え、前記両方のセラミックス焼結体を接合することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のウェハ保持体の製造方法。 A jig in which both ceramic sintered bodies are curved when a ceramic sintered body formed on a high frequency generating electrode and a ceramic sintered body bonded on the high frequency generating electrode are heat-bonded via a bonding layer. The method for manufacturing a wafer holder according to any one of claims 1 to 3 , wherein the ceramic sintered body is bonded to each other by applying a pressure of 98 kPa or more. 高周波発生用電極を埋設したセラミックス焼結体を、湾曲した治具に挟み込み、98kPa以上の圧力を加え、加熱することを特徴とする請求項1〜のいずれか1項に記載のウェハ保持体の製造方法。 The ceramics sintered body was embedded high-frequency generating electrode, sandwiched curved jig, applying a pressure of more than 98 kPa, wafer holder as claimed in any one of claims 1 to 3, characterized in that heating Manufacturing method.
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