JP4346899B2

JP4346899B2 - Manufacturing method of electrostatic chuck

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Publication number: JP4346899B2
Application number: JP2002372875A
Authority: JP
Inventors: 弘人松田; 和宏 ▲のぼり▼; 豊森
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2002-12-24
Filing date: 2002-12-24
Publication date: 2009-10-21
Anticipated expiration: 2022-12-24
Also published as: JP2004203647A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電チャックの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体ウェハの搬送、露光、ＣＶＤ、スパッタリング等の成膜プロセス、微細加工、洗浄、エッチング、ダイシング等の工程において、半導体ウェハを吸着し、保持するために静電チャックが使用されている。こうした静電チャックの基材として、緻密質セラミックスが注目されている。特に、半導体製造装置においては、エッチングガスやクリーニングガスとして、ＣｌＦ_３等のハロゲン系腐食性ガスを多用する。又、半導体ウェハを保持しつつ、急激に加熱し、冷却させるためには、静電チャックの基材が高い熱伝導性を備えていることが望まれる。又、急激な温度変化によって破壊しないような耐熱衝撃性を備えていることが望まれる。緻密な窒化アルミニウムは、上述したハロゲン系腐食性ガスに対して高い耐食性を備えている。又、窒化アルミニウムは高熱伝導性材料として知られており、耐熱衝撃性も高い。従って、半導体製造装置用の静電チャックの基材を窒化アルミニウム焼結体によって形成することが好適であると考えられる。
【０００３】
静電チャックは、一般的に、高い吸着力を持ち、なおかつ、漏れ電流を低くする必要がある。このためには、各仕様に合わせた使用温度範囲における静電チャックの体積抵抗率が重要となる。
【０００４】
従来、静電チャックの体積抵抗率は、焼成温度によって制御している。つまり、窒化アルミニウムの焼成温度を厳密に調整することにより、所望の体積抵抗率を得る。その他に、体積抵抗率の制御方法としては、静電チャックの絶縁性誘電層の厚さを規定する（例えば、特許文献１参照。）、あるいは、基材のアルミニウム以外の金属元素の含有量を規定する（例えば、特許文献２参照。）といった方法もある。
【０００５】
一方、通常、静電チャックに使用する窒化アルミニウム粉のカルシウム含有量は、２６ｐｐｍ以下である。コンタミを減らす点からもカルシウム含有量は低い方が良いとされている。
【０００６】
【特許文献１】
特開平９−１３４９５１号公報（第６−８頁、表１、２）
【０００７】
【特許文献２】
特開平１０−７２２６０号公報（第９−１０頁）
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、焼成温度によって体積抵抗率を制御すると、許容される温度範囲が１０℃前後と非常に狭いために、安定的に目的の体積抵抗率を得ることが困難であった。
【０００９】
例えば、静電チャックに使用する窒化アルミニウム焼結体の体積抵抗率は、焼成温度によって１Ｅ１４〜１Ｅ１９Ω・ｃｍと敏感に変動する。例えば、１８８５〜１９５０℃の６５℃間の焼成温度において、体積抵抗率は３Ｅ１０〜３Ｅ８Ω・ｃｍと２桁レベルで変化する。
【００１０】
又、双極型静電チャックは、埋設される面状の電極が二分割され、それぞれの領域から端子が引き出される構造をしている。一方の端子には正極が接続され、もう一方の端子には負極が接続される。このとき、正極に接続された領域側の体積抵抗率と負極に接続された領域側の体積抵抗率に差が生じると、半導体ウェハの設置面内で均一な吸着力が得られないという問題があった。
【００１１】
上記の問題に鑑み、本発明は、焼成温度を変化させても、体積抵抗率が安定した静電チャックの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明に係る静電チャックの製造方法は、異なるカルシウム含有量を有する２種以上の窒化アルミニウム粉を混合することによりカルシウム含有量が５０〜１５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉にイットリア又はセリアを混合した粉体を調製し、静電電圧印加電極を埋設するように該粉体を成形した後、焼成温度１８５０〜１９５０℃で焼結することにより静電チャックを構成する窒化アルミニウム焼結体を作製する工程を有し、前記窒化アルミニウム焼結体は、焼成温度１８８５℃で焼結させた時の室温体積抵抗率Ａと焼成温度１９５０℃で焼結させた時の室温体積抵抗率Ｂが条件式｜ｌｏｇＡ−ｌｏｇＢ｜≦０．３を満足し、カルシウム含有量が４０〜１４０ｐｐｍの範囲内にあり、体積抵抗率が１Ｅ１１〜１Ｅ１３Ω・ｃｍの範囲内にあるものであることを特徴とする。
【００２５】
【発明の実施の形態】
次に、図面を参照して、本発明の実施の形態を説明する。以下の図面の記載において、同一又は類似の部分には同一又は類似の符号を付している。但し、図面は模式的なものであることに留意すべきである。
【００２６】
本発明に係る窒化アルミニウム焼結体を使用した静電チャックの一例を図１に示す。窒化アルミニウム焼結体からなる略円盤形状の基材１の側周面１ｄには、リング状のフランジ１ｃが設けられており、基材１の内部に、Ｍｏ等の金属からなる電極９が埋設されている。電極９は、メッシュ状の金網でもスクリーン印刷電極でも構わない。半導体ウェハ６の設置面１ａ側には、所定厚さの絶縁性誘電層（第一の部分）４が形成されている。基材１のうち支持部分（第二の部分）８側には、端子１０が埋設されており、端子１０が電極９に接続されている。端子１０の端面が、基材１の裏面１ｂに露出している。基材１の所定箇所に、半導体ウェハ６を昇降させるためのピンを通す孔２が形成されている。端子１０には、導線５Ａを介して直流電源７の正極が接続されている。また、半導体ウェハ６には、導線５Ｂを介して直流電源７の負極が接続されている。
【００２７】
本発明の実施の形態に係る静電チャックの基材１は、カルシウム含有量が５０〜１５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉末を使用し焼結させて製造する。通常、静電チャックに使用する窒化アルミニウム粉のカルシウム含有量は、低い方が良いとされており、２６ｐｐｍ以下である。本発明は、このカルシウム含有量に着目し、体積抵抗率の変動がカルシウム含有量に依存することを利用する。又、カルシウム含有量が５０〜１５０ｐｐｍである粉末を使用し焼結を行うと、焼結後のカルシウム含有量は４０〜１４０ｐｐｍとなる。本発明の実施の形態に係る静電チャックの基材１は、カルシウム含有量が４０〜１４０ｐｐｍである窒化アルミニウム焼結体である。
【００２８】
又、本発明の実施の形態に係る静電チャックの基材１の体積抵抗率は、１Ｅ１１〜１Ｅ１３Ω・ｃｍとなる。この体積抵抗率は、静電チャックとして適切な吸着力を得るために望ましい。
【００２９】
本発明の実施の形態に係る静電チャックの基材１は、１８５０℃から１９５０℃の焼成温度で焼結した場合の室温体積抵抗率が０．１〜０．３桁レベルでしか変動せず、焼成温度によらない安定した体積抵抗率を得る。
【００３０】
尚、図１には、単極型静電チャックの構造を示しているが、本発明に係る窒化アルミニウム焼結体を双極型静電チャックとして使用しても良い。このとき、正極に接続された領域側の体積抵抗率と負極に接続された領域側の体積抵抗率の差（以下、「極性差」という。）が、１．１〜１．３倍となり、半導体ウェハ設置面内の吸着力が均一となる。
【００３１】
次に、本発明に係る静電チャックの製造方法について、図２を用いて説明する。
【００３２】
（イ）まず、ステップＳ１０１において、窒化アルミニウム焼結体の原料として、窒化アルミニウム粉に酸化物添加剤を添加する。窒化アルミニウム粉は、カルシウム含有量を５０〜１５０ｐｐｍに調整したものを用いる。この調整は、異なるカルシウム含有量の窒化アルミニウム粉を混合することによって行っても構わない。市販の窒化アルミニウム粉は、カルシウム含有量５ｐｐｍの窒化アルミニウム粉とカルシウム含有量２５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉が主流であるので、これらの混合割合を変化させて所望のカルシウム含有量を得ても良い。又、炭酸カルシウムなどのカルシウム化合物を窒化アルミニウム粉に添加することによって、カルシウム含有量の調整を行っても構わない。酸化物添加剤としては、イットリアやセリア等が使用される。
【００３３】
（ロ）次に、ステップＳ１０２において、窒化アルミニウム粉と酸化物添加剤を混合する。混合方法としては、工業的には、例えば、トロンメルと呼ばれる容器そのものが回転する大型のボールミル装置を用いて行う。トロンメルによる混合の時間は、例えば３０分程度である。このとき、容器及びボールに金属やセラミックスを用いると、混合と同時に粉砕も行われる。又、より混合物の均一性を高めるために、容器内に水あるいはアルコールなどを入れ、湿式で行う場合もある。この場合、ボールミル処理後の混合物（スラリ）を乾燥させない状態で、スプレードライヤー（ＳＤ）などで噴霧乾燥処理し、造粒粉を得る場合もある。最適な混合と粉砕方法は、目的とする原料の平均粒径（粒度分布）、混入不純物量及び凝集の程度などを総合的に判断して決定されるものである。更に必要に応じて、ふるいや分級装置を用いて、最適な粒径範囲の粉末のみを原料に用いる場合もある。そして、ステップＳ１０３において、原料粉末に成形用バインダを添加し、造粒を行う。
【００３４】
（ハ）次に、ステップＳ１０４において、粉末仮焼を行う。通常、仮焼は、成形処理の後に行われるが、Ｍｏ等の金属からなる電極部を埋設する静電チャックを製造する場合は、電極部が仮焼によって酸化するため、成形処理の前に仮焼を行う。
【００３５】
（ニ）次に、ステップＳ１０５において、電極部を埋設し、窒化アルミニウム粉の成形処理を行う。成形方法としては、金型成形法により得られる一軸成形体を等方圧の成形処理を施し、成形体密度の向上とむらをなくす冷間等方圧プレス（冷間静水圧プレス：Cold Isostatic Pressing, CIP）処理を用いても良い。金型成形せずに、直接、ゴム型に原料粉末を充填しＣＩＰ処理を行い、成形体を得ることも可能である。又、成形処理の後に、加工処理を行っても良い。加工処理としては、ダイヤモンド工具などを用いた切削や研磨が挙げられる。その他、レーザ加工、超音波加工、サンドブラスト加工、バレル研磨加工などによるセラミックス加工も可能である。
【００３６】
（ホ）次に、ステップＳ１０６において、成形後の窒化アルミニウム粉を焼結し、窒化アルミニウム焼結体を生成する。このとき得られる窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は、４０〜１４０ｐｐｍとなる。尚、焼結方法としては、常圧焼結法やホットプレス方式が使用可能である。ホットプレス方式は、カーボン治具内に原料粉末や成形体を充填、あるいは挿入し、３０〜５０ＭＰａの一軸加圧下で焼成するもので、通常の常圧焼結では、緻密化が困難なセラミックス材料の焼成に適する。更に、ＣＩＰの原理を焼成に応用した熱間静水圧プレス（熱間等方圧加圧焼結：Hot Isostatic Pressing, HIP）方式も使用可能である。例えば、ホットプレス方式で行う焼結の条件としては、温度範囲１８５０℃〜２０００℃、圧力１００〜３００ｋｇ／ｃｍ^２、焼成温度での保持時間２〜５時間が適当である。
【００３７】
【実施例】
以下、本発明の実施例及び比較例について説明する。
【００３８】
（実施例１）
酸化物添加剤として、０．１ｗｔ％のイットリアを用い、カルシウム含有量が１５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。このとき、カルシウム含有量の調整は、カルシウム含有量５ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ａとカルシウム含有量２５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ｂを４１：５９の体積割合で混合することにより行った。カルシウム含有量５ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ａとしては、市販されている高純度の窒化アルミニウム粉を使用し、カルシウム含有量２５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ｂとしては、市販されている低純度の窒化アルミニウム粉を使用した。以下の実施例及び比較例でも同じ窒化アルミニウム粉を使用した。又、焼成温度は１８８５℃、１９５０℃の２つの条件を採用し、ホットプレス方式で焼結を行った。尚、このときの圧力は、２００ｋｇ／ｃｍ^２、焼成時間は８時間であった。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は１４０ｐｐｍであった。又、室温体積抵抗率を測定したときの電圧は±２５０Ｖであり、静電チャックの厚みは１０ｍｍであった。ここでの室温体積抵抗率は、金属埋設部を施した窒化アルミニウム焼結体に電極部を設け、その電極部に電圧を印加した際の漏れ電流を測定し、金属埋設部の面積、膜厚（プレート表面と電極部までの距離）、電圧及び平均の漏れ電流から求めた値である。この結果を表１及び図３に示す。
【００３９】
【表１】

ここで表１中の「体積抵抗差」とは、１８８５℃で焼結した場合の室温体積抵抗率Ａのログ対数と１９５０℃で焼結した場合の室温体積抵抗率Ｂのログ対数の差分値である。表１及び図３より、カルシウム含有量が１５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が−０．１桁と小さいことが確認できた。
【００４０】
（実施例２）
酸化物添加剤として、０．１ｗｔ％のイットリアを用い、カルシウム含有量が１００ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。このとき、カルシウム含有量の調整は、カルシウム含有量５ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ａとカルシウム含有量２５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ｂを６１：３９の体積割合で混合することにより行った。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は９０ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例１と同様である。この結果を表１及び図３に示す。表１及び図３より、カルシウム含有量が１００ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が−０．３桁と小さいことが確認できた。
【００４１】
（実施例３）
酸化物添加剤として、０．１ｗｔ％のイットリアを用い、カルシウム含有量が７５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。このとき、カルシウム含有量の調整は、カルシウム含有量５ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ａとカルシウム含有量２５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ｂを７１：２９の体積割合で混合することにより行った。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は６５ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例１と同様である。この結果を表１及び図３に示す。表１及び図３より、カルシウム含有量が７５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が０．１桁と小さいことが確認できた。
【００４２】
又、実施例３で使用した静電チャックは、双極型静電チャックであり、室温体積抵抗率を測定する際に、＋２５０Ｖの電圧をかけた領域と−２５０Ｖの電圧をかけた領域の測定を行った。このとき、焼成温度は１８８５℃、１９５０℃の２つの条件を採用し、この測定結果から極性差を算出した。「極性差」とは、＋２５０Ｖの電圧をかけた領域の室温体積抵抗率（＋側体積抵抗率）と−２５０Ｖの電圧をかけた領域の室温体積抵抗率（−側体積抵抗率）の格差をいう。極性差＝＋側体積抵抗率／−側体積抵抗率と表すことができる。この結果を表１に示す。表１に示す室温体積抵抗率及び極性差は、１８８５℃、１９５０℃の２つの条件における測定値の平均値である。表１より、カルシウム含有量が７５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、極性差は１．２〜１．５倍と低い値であることが確認できた。
【００４３】
（実施例４）
酸化物添加剤として、０．１ｗｔ％のイットリアを用い、カルシウム含有量が５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。このとき、カルシウム含有量の調整は、カルシウム含有量５ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ａとカルシウム含有量２５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉Ｂを８２：１８の体積割合で混合することにより行った。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は４０ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例１と同様である。この結果を表１及び図３に示す。表１及び図３より、カルシウム含有量が５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が０．３桁と小さいことが確認できた。
【００４４】
又、実施例４で使用した静電チャックは、双極型静電チャックであり、室温体積抵抗率を測定する際に、＋２５０Ｖの電圧をかけた領域と−２５０Ｖの電圧をかけた領域の測定を行った。焼成温度は、実施例３と同様である。この測定結果から極性差を算出した結果を表１に示す。表１より、カルシウム含有量が５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、極性差は１．１〜１．３倍と低い値であることが確認できた。
【００４５】
（比較例１）
実施例１〜４に対する比較例として、酸化物添加剤として、０．１ｗｔ％のイットリアを用い、カルシウム含有量が５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉Ａを原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は３ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例１と同様である。この結果を表１及び図３に示す。表１及び図３より、カルシウム含有量が５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差は１．８桁であった。
【００４６】
又、比較例１で使用した静電チャックは、双極型静電チャックであり、室温体積抵抗率を測定する際に、＋２５０Ｖの電圧をかけた領域と−２５０Ｖの電圧をかけた領域の測定を行った。焼成温度は、実施例３と同様である。この測定結果から極性差を算出した結果を表１に示す。表１より、カルシウム含有量が５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、極性差は２．５〜７．５倍であった。
【００４７】
（比較例２）
実施例１〜４に対する比較例として、酸化物添加剤として、０．１ｗｔ％のイットリアを用い、カルシウム含有量が２５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉Ｂを原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は２４０ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例１と同様である。この結果を表１及び図３に示す。表１及び図３より、カルシウム含有量が２５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が−０．９桁であった。
【００４８】
（結果）
比較例１、２の室温体積抵抗率が１〜２桁レベルであるのに対し、実施例１〜４の室温体積抵抗率は、０．１〜０．３桁レベルと小さいことが確認できた。従って、カルシウム含有量５０〜１５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉を原料として得たカルシウム含有量４０〜１４０ｐｐｍの窒化アルミニウム焼結体を基板として備える静電チャックは、１８８５〜１９５０℃の焼成温度により安定した室温体積抵抗率を得ることが確認できた。
【００４９】
又、比較例１の極性差が２．５〜７．５倍であるのに対し、実施例３及び４の極性差は、１．１〜１．５倍と低い値であることが確認できた。このため、双極型静電チャックの原料として、カルシウム含有量５０〜１５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉を使用して得たカルシウム含有量４０〜１４０ｐｐｍの窒化アルミニウム焼結体を用いる場合、＋の電荷を印加した領域と−の電荷を印加した領域で均一な吸着力を得られることが確認できた。
【００５０】
（実施例５）
次に、酸化物添加剤として、０．０７ｗｔ％のセリアを用い、カルシウム含有量が１５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。カルシウム含有量の調整は、実施例１と同様である。実施例１と同様、焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は１４０ｐｐｍであった。又、焼成温度は１８８５℃、１９５０℃の２つの条件を採用し、ホットプレス方式で焼結を行った。尚、このときの圧力は、２００ｋｇ／ｃｍ^２、焼成時間は８時間であった。又、室温体積抵抗率を測定したときの電圧は±２５０Ｖであり、静電チャックの厚みは１０ｍｍであった。この結果を表２及び図４に示す。
【００５１】
【表２】

表２及び図４より、カルシウム含有量が１５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が−０．３桁と小さいことが確認できた。
【００５２】
（実施例６）
酸化物添加剤として、０．０７ｗｔ％のセリアを用い、カルシウム含有量が１００ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。カルシウム含有量の調整は、実施例２と同様である。実施例２と同様、焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は９０ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例５と同様である。この結果を表２及び図４に示す。表２及び図４より、カルシウム含有量が１００ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が−０．３桁と小さいことが確認できた。
【００５３】
（実施例７）
酸化物添加剤として、０．０７ｗｔ％のセリアを用い、カルシウム含有量が７５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。カルシウム含有量の調整は、実施例３と同様である。実施例３と同様、焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は６５ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例５と同様である。この結果を表２及び図４に示す。表２及び図４より、カルシウム含有量が７５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が０．３桁と小さいことが確認できた。
【００５４】
（実施例８）
酸化物添加剤として、０．０７ｗｔ％のセリアを用い、カルシウム含有量が５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。カルシウム含有量の調整は、実施例４と同様である。実施例４と同様、焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は４０ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例５と同様である。この結果を表２及び図４に示す。表２及び図４より、カルシウム含有量が５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が０．３桁と小さいことが確認できた。
【００５５】
（比較例３）
実施例５〜８に対する比較例として、酸化物添加剤として、０．０７ｗｔ％のセリアを用い、カルシウム含有量が５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉Ａを原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は３ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例５と同様である。この結果を表２及び図４に示す。表２及び図４より、カルシウム含有量が５ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が１．１桁であった。
【００５６】
（比較例４）
実施例５〜８に対する比較例として、酸化物添加剤として、０．０７ｗｔ％のセリアを用い、カルシウム含有量が２５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉Ｂを原料に、図２に示す手順で静電チャックを製造し、室温体積抵抗率を測定した。焼結後の窒化アルミニウム焼結体のカルシウム含有量は２４０ｐｐｍであった。焼成温度、圧力、焼成時間、室温体積抵抗率測定時の電圧、静電チャックの厚み等の条件は実施例５と同様である。この結果を表２及び図４に示す。表２及び図４より、カルシウム含有量が２５０ｐｐｍである窒化アルミニウム粉を用いた場合、室温体積抵抗差が−１．２桁であった。
【００５７】
（結果）
比較例３、４の体積抵抗率が１桁以上であるのに対し、実施例５〜８の室温体積抵抗率は、０．３桁レベルと小さいことが確認できた。従って、カルシウム含有量５０〜１５０ｐｐｍの窒化アルミニウム粉を原料として得たカルシウム含有量４０〜１４０ｐｐｍの窒化アルミニウム焼結体を基板として備える静電チャックは、１８８５〜１９５０℃の焼成温度により安定した室温体積抵抗率を得ることが確認できた。
【００５８】
（その他の実施の形態）
本発明は上記の実施の形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかである。
【００５９】
例えば、本発明に係る実施の形態において、窒化アルミニウム焼結体を静電チャックとして使用する例について説明したが、本発明の実施の形態に係る窒化アルミニウム焼結体はこれに限らず、ヒータ、ＩＣ、ＬＳＩの基盤、パッケージやヒートシンク等に使用しても構わないことは勿論である。
【００６０】
このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。従って、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。
【００６１】
【発明の効果】
本発明によると、焼成温度を変化させても、体積抵抗が安定した静電チャックの製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係る静電チャックの概略構造を示す断面図である。
【図２】本発明の実施に形態に係る静電チャックの製造方法を示すフローチャートである。
【図３】本発明の実施例１〜４に係る体積抵抗率を示すグラフである。
【図４】本発明の実施例５〜８に係る体積抵抗率を示すグラフである。
【符号の説明】
１基材
１ａ設置面
１ｂ裏面
１ｃフランジ
１ｄ側周面
２孔
４絶縁性誘電層
５Ａ、５Ｂ導線
６半導体ウェハ
７直流電源
８支持部分
９電極
１０端子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing an electrostatic chuck .
[0002]
[Prior art]
2. Description of the Related Art Conventionally, electrostatic chucks are used to suck and hold a semiconductor wafer in processes such as semiconductor wafer transport, exposure, CVD, sputtering and other film forming processes, microfabrication, cleaning, etching, dicing and the like. As a base material for such an electrostatic chuck, dense ceramics are attracting attention. In particular, in a semiconductor manufacturing apparatus, a halogen-based corrosive gas such as ClF _{3 is} frequently used as an etching gas or a cleaning gas. In order to rapidly heat and cool the semiconductor wafer while holding it, it is desirable that the base material of the electrostatic chuck has high thermal conductivity. It is also desirable to have a thermal shock resistance that does not break due to a sudden temperature change. Dense aluminum nitride has high corrosion resistance against the halogen-based corrosive gas described above. Aluminum nitride is known as a high thermal conductive material and has high thermal shock resistance. Therefore, it is considered that the base material of the electrostatic chuck for the semiconductor manufacturing apparatus is preferably formed of an aluminum nitride sintered body.
[0003]
Generally, an electrostatic chuck has a high attracting force and needs to have a low leakage current. For this purpose, the volume resistivity of the electrostatic chuck in the operating temperature range according to each specification is important.
[0004]
Conventionally, the volume resistivity of an electrostatic chuck is controlled by the firing temperature. That is, a desired volume resistivity is obtained by strictly adjusting the firing temperature of aluminum nitride. In addition, as a method for controlling the volume resistivity, the thickness of the insulating dielectric layer of the electrostatic chuck is defined (for example, refer to Patent Document 1), or the content of metal elements other than aluminum in the base material is determined. There is also a method of defining (see, for example, Patent Document 2).
[0005]
On the other hand, normally, the calcium content of aluminum nitride powder used for the electrostatic chuck is 26 ppm or less. It is said that the lower the calcium content, the better from the viewpoint of reducing contamination.
[0006]
[Patent Document 1]
JP-A-9-134951 (Page 6-8, Tables 1 and 2)
[0007]
[Patent Document 2]
JP-A-10-72260 (page 9-10)
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
However, when the volume resistivity is controlled by the firing temperature, the allowable temperature range is as narrow as around 10 ° C., so it is difficult to stably obtain the target volume resistivity.
[0009]
For example, the volume resistivity of an aluminum nitride sintered body used for an electrostatic chuck varies sensitively from 1E14 to 1E19 Ω · cm depending on the firing temperature. For example, at a firing temperature between 1885 and 1950 ° C. at 65 ° C., the volume resistivity varies between 3E10 and 3E8 Ω · cm at a two-digit level.
[0010]
The bipolar electrostatic chuck has a structure in which a buried planar electrode is divided into two and a terminal is drawn from each region. A positive electrode is connected to one terminal, and a negative electrode is connected to the other terminal. At this time, if there is a difference between the volume resistivity on the side of the region connected to the positive electrode and the volume resistivity on the side of the region connected to the negative electrode, there is a problem that a uniform adsorption force cannot be obtained on the installation surface of the semiconductor wafer. there were.
[0011]
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a method for manufacturing an electrostatic chuck having a stable volume resistivity even when the firing temperature is changed.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, an electrostatic chuck manufacturing method according to the present invention provides an aluminum nitride powder having a calcium content of 50 to 150 ppm by mixing two or more kinds of aluminum nitride powders having different calcium contents. Aluminum nitride constituting an electrostatic chuck by preparing a powder mixed with yttria or ceria, forming the powder so as to embed an electrostatic voltage application electrode, and sintering at a firing temperature of 1850 to 1950 ° C. A step of producing a sintered body, wherein the aluminum nitride sintered body has a room temperature volume resistivity A when sintered at a firing temperature of 1885 ° C. and a room temperature volume resistance when sintered at a firing temperature of 1950 ° C. Rate B satisfies the conditional expression | logA−logB | ≦ 0.3, the calcium content is in the range of 40 to 140 ppm, and the volume resistivity is 1E11˜ Characterized in that it is intended to be within the scope of E13Ω · cm.
[0025]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following description of the drawings, the same or similar parts are denoted by the same or similar reference numerals. However, it should be noted that the drawings are schematic.
[0026]
An example of an electrostatic chuck using the aluminum nitride sintered body according to the present invention is shown in FIG. A ring-shaped flange 1c is provided on the side peripheral surface 1d of the substantially disc-shaped base material 1 made of an aluminum nitride sintered body, and an electrode 9 made of a metal such as Mo is embedded in the base material 1. Has been. The electrode 9 may be a mesh wire mesh or a screen printing electrode. An insulating dielectric layer (first portion) 4 having a predetermined thickness is formed on the installation surface 1 a side of the semiconductor wafer 6. A terminal 10 is embedded on the support portion (second portion) 8 side of the substrate 1, and the terminal 10 is connected to the electrode 9. The end surface of the terminal 10 is exposed on the back surface 1 b of the base material 1. A hole 2 through which a pin for raising and lowering the semiconductor wafer 6 passes is formed at a predetermined position of the base material 1. A positive electrode of a DC power source 7 is connected to the terminal 10 via a conducting wire 5A. Further, the negative electrode of the DC power source 7 is connected to the semiconductor wafer 6 through a conducting wire 5B.
[0027]
The substrate 1 of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention is manufactured by sintering using an aluminum nitride powder having a calcium content of 50 to 150 ppm. Usually, the calcium content of aluminum nitride powder used for an electrostatic chuck is considered to be low, and is 26 ppm or less. The present invention pays attention to this calcium content and utilizes the fact that the volume resistivity variation depends on the calcium content. Moreover, when sintering using the powder whose calcium content is 50-150 ppm, calcium content after sintering will be 40-140 ppm. The base material 1 of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention is an aluminum nitride sintered body having a calcium content of 40 to 140 ppm.
[0028]
Moreover, the volume resistivity of the base material 1 of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention is 1E11 to 1E13 Ω · cm. This volume resistivity is desirable for obtaining an appropriate attracting force as an electrostatic chuck.
[0029]
The base material 1 of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention varies in room temperature volume resistivity only at a 0.1 to 0.3 digit level when sintered at a firing temperature of 1850 ° C. to 1950 ° C. A stable volume resistivity independent of the firing temperature is obtained.
[0030]
Although FIG. 1 shows the structure of a monopolar electrostatic chuck, the aluminum nitride sintered body according to the present invention may be used as a bipolar electrostatic chuck. At this time, the difference between the volume resistivity on the region side connected to the positive electrode and the volume resistivity on the region side connected to the negative electrode (hereinafter referred to as “polarity difference”) is 1.1 to 1.3 times. The suction force in the semiconductor wafer installation surface is uniform.
[0031]
Next, the manufacturing method of the electrostatic chuck according to the present invention will be described with reference to FIG.
[0032]
(A) First, in step S101, an oxide additive is added to the aluminum nitride powder as a raw material of the aluminum nitride sintered body. As the aluminum nitride powder, one whose calcium content is adjusted to 50 to 150 ppm is used. This adjustment may be performed by mixing aluminum nitride powders having different calcium contents. Since commercially available aluminum nitride powder is mainly composed of aluminum nitride powder having a calcium content of 5 ppm and aluminum nitride powder having a calcium content of 250 ppm, the mixing ratio of these may be changed to obtain a desired calcium content. The calcium content may be adjusted by adding a calcium compound such as calcium carbonate to the aluminum nitride powder. As the oxide additive, yttria, ceria and the like are used.
[0033]
(B) Next, in step S102, the aluminum nitride powder and the oxide additive are mixed. As a mixing method, industrially, for example, a large ball mill device in which a container itself called a trommel rotates is used. The mixing time by the trommel is about 30 minutes, for example. At this time, if metal or ceramics is used for the container and the ball, pulverization is performed simultaneously with mixing. In addition, in order to further improve the uniformity of the mixture, water or alcohol may be put in the container and the process may be performed in a wet manner. In this case, the mixture (slurry) after the ball mill treatment may be spray-dried with a spray dryer (SD) or the like in a state where the mixture is not dried to obtain granulated powder. The optimum mixing and pulverizing method is determined by comprehensively judging the average particle size (particle size distribution) of the target raw material, the amount of mixed impurities, the degree of aggregation, and the like. Furthermore, if necessary, only a powder having an optimum particle size range may be used as a raw material using a sieve or a classifier. In step S103, a forming binder is added to the raw material powder to perform granulation.
[0034]
(C) Next, in step S104, powder calcination is performed. Usually, the calcination is performed after the molding process. However, when manufacturing an electrostatic chuck in which an electrode part made of a metal such as Mo is embedded, the electrode part is oxidized by the calcination. Bake.
[0035]
(D) Next, in step S105, the electrode portion is embedded and an aluminum nitride powder is formed. As a molding method, cold isostatic pressing (cold isostatic pressing: cold isostatic pressing) is performed to improve the density and unevenness of the molded body by subjecting the uniaxial molded body obtained by the mold molding method to isotropic pressure. , CIP) processing may be used. It is also possible to obtain a molded article by directly filling a rubber mold with raw material powder and performing CIP treatment without molding. Moreover, you may process after a shaping | molding process. Examples of the processing include cutting and polishing using a diamond tool and the like. In addition, ceramic processing by laser processing, ultrasonic processing, sand blast processing, barrel polishing processing, etc. is also possible.
[0036]
(E) Next, in step S106, the formed aluminum nitride powder is sintered to produce an aluminum nitride sintered body. The calcium content of the aluminum nitride sintered body obtained at this time is 40 to 140 ppm. As a sintering method, a normal pressure sintering method or a hot press method can be used. The hot press system is a ceramic material that is filled or inserted into a carbon jig or fired under a uniaxial pressure of 30 to 50 MPa. Suitable for firing. Furthermore, a hot isostatic pressing (HIP) system in which the principle of CIP is applied to firing can also be used. For example, as conditions for sintering performed by a hot press method, a temperature range of 1850 ° C. to 2000 ° C., a pressure of 100 to 300 kg / cm ² , and a holding time of 2 to 5 hours at the firing temperature are appropriate.
[0037]
【Example】
Examples of the present invention and comparative examples will be described below.
[0038]
Example 1
An electrostatic chuck was manufactured according to the procedure shown in FIG. 2 using 0.1 wt% yttria as an oxide additive and aluminum nitride powder having a calcium content of 150 ppm as a raw material, and the room temperature volume resistivity was measured. At this time, the calcium content was adjusted by mixing aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm and aluminum nitride powder B having a calcium content of 250 ppm in a volume ratio of 41:59. As the aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm, a commercially available high-purity aluminum nitride powder is used, and as the aluminum nitride powder B having a calcium content of 250 ppm, a commercially available low-purity aluminum nitride powder is used. did. The same aluminum nitride powder was used in the following examples and comparative examples. Further, two conditions of a firing temperature of 1885 ° C. and 1950 ° C. were adopted, and sintering was performed by a hot press method. The pressure at this time was 200 kg / cm ² and the firing time was 8 hours. The calcium content of the sintered aluminum nitride after sintering was 140 ppm. Moreover, the voltage when the room temperature volume resistivity was measured was ± 250 V, and the thickness of the electrostatic chuck was 10 mm. Here, the room temperature volume resistivity is determined by measuring the leakage current when a voltage is applied to the electrode portion of the aluminum nitride sintered body provided with the metal buried portion, and the area and film thickness of the metal buried portion are measured. (Distance between plate surface and electrode part), voltage and average leakage current. The results are shown in Table 1 and FIG.
[0039]
[Table 1]

Here, the "volume resistivity difference" in Table 1, the volume resistivity at room temperature log the logarithm of the difference value B when sintered at log log and 1950 ° C. the volume resistivity at room temperature A in the case of sintering at 1885 ° C. It is . From Table 1 and FIG. 3, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 150 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as -0.1 digit.
[0040]
(Example 2)
An electrostatic chuck was manufactured according to the procedure shown in FIG. 2 using 0.1 wt% yttria as an oxide additive and aluminum nitride powder having a calcium content of 100 ppm as a raw material, and the room temperature volume resistivity was measured. At this time, the calcium content was adjusted by mixing aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm and aluminum nitride powder B having a calcium content of 250 ppm in a volume ratio of 61:39. The calcium content of the sintered aluminum nitride after sintering was 90 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIG. From Table 1 and FIG. 3, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 100 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as -0.3 digit.
[0041]
(Example 3)
An electrostatic chuck was manufactured according to the procedure shown in FIG. 2 using 0.1 wt% yttria as an oxide additive and aluminum nitride powder having a calcium content of 75 ppm as a raw material, and the room temperature volume resistivity was measured. At this time, the calcium content was adjusted by mixing aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm and aluminum nitride powder B having a calcium content of 250 ppm in a volume ratio of 71:29. The calcium content of the sintered aluminum nitride body after sintering was 65 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIG. From Table 1 and FIG. 3, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 75 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as 0.1 digit.
[0042]
Further, the electrostatic chuck used in Example 3 is a bipolar electrostatic chuck, and when measuring the room temperature volume resistivity, measurement is performed in a region where a voltage of +250 V is applied and a region where a voltage of -250 V is applied. went. At this time, two conditions of a firing temperature of 1885 ° C. and 1950 ° C. were adopted, and the polarity difference was calculated from this measurement result. The “polarity difference” is the difference between the room temperature volume resistivity (+ side volume resistivity) of the region to which a voltage of +250 V is applied and the room temperature volume resistivity (− side volume resistivity) of the region to which a voltage of −250 V is applied. Say. Polarity difference = + side volume resistivity / −side volume resistivity. The results are shown in Table 1. The room temperature volume resistivity and polarity difference shown in Table 1 are average values of measured values under two conditions of 1885 ° C. and 1950 ° C. From Table 1, it was confirmed that when aluminum nitride powder having a calcium content of 75 ppm was used, the polarity difference was as low as 1.2 to 1.5 times.
[0043]
(Example 4)
An electrostatic chuck was manufactured according to the procedure shown in FIG. 2 using 0.1 wt% yttria as an oxide additive and aluminum nitride powder having a calcium content of 50 ppm as a raw material, and the room temperature volume resistivity was measured. At this time, the calcium content was adjusted by mixing aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm and aluminum nitride powder B having a calcium content of 250 ppm in a volume ratio of 82:18. The calcium content of the sintered aluminum nitride after sintering was 40 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIG. From Table 1 and FIG. 3, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 50 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as 0.3 digits.
[0044]
Moreover, the electrostatic chuck used in Example 4 is a bipolar electrostatic chuck, and when measuring the room temperature volume resistivity, the region where a voltage of +250 V is applied and the region where a voltage of -250 V is applied are measured. went. The firing temperature is the same as in Example 3. The results of calculating the polarity difference from the measurement results are shown in Table 1. From Table 1, it was confirmed that when the aluminum nitride powder having a calcium content of 50 ppm was used, the polarity difference was 1.1 to 1.3 times as low.
[0045]
(Comparative Example 1)
As a comparative example with respect to Examples 1 to 4, 0.1 wt% yttria was used as an oxide additive, an aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm was used as a raw material, and the electrostatic chuck was subjected to the procedure shown in FIG. Produced and measured room temperature volume resistivity. The calcium content of the sintered aluminum nitride after sintering was 3 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIG. From Table 1 and FIG. 3, when aluminum nitride powder having a calcium content of 5 ppm was used, the room temperature volume resistance difference was 1.8 digits.
[0046]
Moreover, the electrostatic chuck used in Comparative Example 1 is a bipolar electrostatic chuck, and when measuring the room temperature volume resistivity, measurement is performed in a region where a voltage of +250 V is applied and a region where a voltage of -250 V is applied. went. The firing temperature is the same as in Example 3. The results of calculating the polarity difference from the measurement results are shown in Table 1. From Table 1, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 5 ppm was used, the polarity difference was 2.5 to 7.5 times.
[0047]
(Comparative Example 2)
As a comparative example with respect to Examples 1 to 4, 0.1 wt% yttria was used as an oxide additive, an aluminum nitride powder B having a calcium content of 250 ppm was used as a raw material, and the electrostatic chuck was subjected to the procedure shown in FIG. Produced and measured room temperature volume resistivity. The calcium content of the sintered aluminum nitride body after sintering was 240 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 1. The results are shown in Table 1 and FIG. From Table 1 and FIG. 3, when the aluminum nitride powder with a calcium content of 250 ppm was used, the room temperature volume resistance difference was −0.9 digits.
[0048]
(result)
It was confirmed that the room temperature volume resistivity of Comparative Examples 1 and 2 was 1 to 2 digits, whereas the room temperature volume resistivity of Examples 1 to 4 was as small as 0.1 to 0.3 digits. . Therefore, an electrostatic chuck provided with a sintered body of aluminum nitride having a calcium content of 40 to 140 ppm obtained from an aluminum nitride powder having a calcium content of 50 to 150 ppm as a substrate has a room temperature volume stabilized by a firing temperature of 1885 to 1950 ° C. It was confirmed that the resistivity was obtained.
[0049]
Moreover, while the polarity difference of Comparative Example 1 is 2.5 to 7.5 times, the polarity difference of Examples 3 and 4 can be confirmed to be a low value of 1.1 to 1.5 times. It was. For this reason, when using an aluminum nitride sintered body having a calcium content of 40 to 140 ppm obtained by using an aluminum nitride powder having a calcium content of 50 to 150 ppm as a raw material for the bipolar electrostatic chuck, a positive charge was applied. It was confirmed that a uniform adsorption force could be obtained in the region and the region where the negative charge was applied.
[0050]
(Example 5)
Next, the oxide additive, with 0.07 wt% of ceria, the aluminum nitride powder as a raw material calcium content is 150 ppm, to produce an electrostatic chuck in the procedure shown in FIG. 2, the volume resistivity at room temperature It was measured. Adjustment of the calcium content is the same as in Example 1. As in Example 1, the calcium content of the sintered aluminum nitride was 140 ppm. Further, two conditions of a firing temperature of 1885 ° C. and 1950 ° C. were adopted, and sintering was performed by a hot press method. The pressure at this time was 200 kg / cm ² and the firing time was 8 hours. Moreover, the voltage when the room temperature volume resistivity was measured was ± 250 V, and the thickness of the electrostatic chuck was 10 mm. The results are shown in Table 2 and FIG.
[0051]
[Table 2]

From Table 2 and FIG. 4, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 150 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as -0.3 digits.
[0052]
(Example 6)
As an oxide additive, 0.07 wt% of ceria was used, an aluminum nitride powder having a calcium content of 100 ppm was used as a raw material, an electrostatic chuck was manufactured by the procedure shown in FIG. 2, and the room temperature volume resistivity was measured. Adjustment of the calcium content is the same as in Example 2. Similar to Example 2, the calcium content of the sintered aluminum nitride after sintering was 90 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 5. The results are shown in Table 2 and FIG. From Table 2 and FIG. 4, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 100 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as -0.3 digits.
[0053]
(Example 7)
As an oxide additive, 0.07 wt% ceria was used, and an aluminum chuck powder having a calcium content of 75 ppm was used as a raw material, and an electrostatic chuck was manufactured according to the procedure shown in FIG. 2, and the room temperature volume resistivity was measured. Adjustment of the calcium content is the same as in Example 3. As in Example 3, the calcium content of the sintered aluminum nitride was 65 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 5. The results are shown in Table 2 and FIG. From Table 2 and FIG. 4, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 75 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as 0.3 digits.
[0054]
(Example 8)
As an oxide additive, 0.07 wt% of ceria was used, an aluminum nitride powder having a calcium content of 50 ppm was used as a raw material, an electrostatic chuck was manufactured by the procedure shown in FIG. 2, and the room temperature volume resistivity was measured. Adjustment of the calcium content is the same as in Example 4. Similar to Example 4, the calcium content of the sintered aluminum nitride was 40 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 5. The results are shown in Table 2 and FIG. From Table 2 and FIG. 4, when the aluminum nitride powder whose calcium content is 50 ppm was used, it has confirmed that room temperature volume resistance difference was as small as 0.3 digits.
[0055]
(Comparative Example 3)
As a comparative example with respect to Examples 5-8, 0.07 wt% ceria is used as an oxide additive, and aluminum nitride powder A having a calcium content of 5 ppm is used as a raw material, and the electrostatic chuck is subjected to the procedure shown in FIG. Produced and measured room temperature volume resistivity. The calcium content of the sintered aluminum nitride after sintering was 3 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 5. The results are shown in Table 2 and FIG. From Table 2 and FIG. 4, when the aluminum nitride powder having a calcium content of 5 ppm was used, the room temperature volume resistance difference was 1.1 digits.
[0056]
(Comparative Example 4)
As a comparative example for Examples 5 to 8, 0.07 wt% of ceria is used as an oxide additive, and an aluminum chuck powder having a calcium content of 250 ppm is used as a raw material, and the electrostatic chuck is subjected to the procedure shown in FIG. Produced and measured room temperature volume resistivity. The calcium content of the sintered aluminum nitride body after sintering was 240 ppm. Conditions such as the firing temperature, pressure, firing time, room temperature volume resistivity measurement voltage, electrostatic chuck thickness, and the like are the same as in Example 5. The results are shown in Table 2 and FIG. From Table 2 and FIG. 4, when using the aluminum nitride powder whose calcium content is 250 ppm, room temperature volume resistance difference was -1.2 digits.
[0057]
(result)
While the volume resistivity of Comparative Examples 3 and 4 was 1 digit or more, it was confirmed that the room temperature volume resistivity of Examples 5 to 8 was as small as 0.3 digit level. Therefore, the electrostatic chuck equipped with a sintered body of aluminum nitride having a calcium content of 40 to 140 ppm obtained from aluminum nitride powder having a calcium content of 50 to 150 ppm as a substrate has a room temperature volume stabilized by a firing temperature of 1885 to 1950 ° C. It was confirmed that the resistivity was obtained.
[0058]
(Other embodiments)
Although the present invention has been described according to the above-described embodiments, the description and drawings that form part of this disclosure do not limit the present invention. From this disclosure, various alternative embodiments, examples and operational techniques will be apparent to those skilled in the art.
[0059]
For example, in the embodiment according to the present invention, an example in which the aluminum nitride sintered body is used as an electrostatic chuck has been described. However, the aluminum nitride sintered body according to the embodiment of the present invention is not limited to this, and a heater, Of course, they may be used for ICs, LSI substrates, packages, heat sinks, and the like.
[0060]
As described above, the present invention naturally includes various embodiments not described herein. Accordingly, the technical scope of the present invention is defined only by the invention specifying matters according to the scope of claims reasonable from the above description.
[0061]
【The invention's effect】
According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing an electrostatic chuck with stable volume resistance even when the firing temperature is changed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a schematic structure of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a flowchart showing a method for manufacturing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a graph showing volume resistivity according to Examples 1 to 4 of the invention.
FIG. 4 is a graph showing volume resistivity according to Examples 5 to 8 of the present invention.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Base material 1a Installation surface 1b Back surface 1c Flange 1d Side peripheral surface 2 Hole 4 Insulating dielectric layer 5A, 5B Conductor 6 Semiconductor wafer 7 DC power supply 8 Support part 9 Electrode 10 Terminal

Claims

Two or more types of aluminum nitride powders having different calcium contents are mixed to prepare a powder in which yttria or ceria is mixed with aluminum nitride powder having a calcium content of 50 to 150 ppm, and an electrostatic voltage application electrode is embedded. after forming the powder to, have a process for manufacturing the aluminum nitride sintered body constituting the electrostatic chuck by sintering at a sintering temperature from 1,850 to 1950 ° C., the aluminum nitride sintered body, The room temperature volume resistivity A when sintered at a firing temperature of 1885 ° C. and the room temperature volume resistivity B when sintered at a firing temperature of 1950 ° C. satisfy the conditional expression | logA−logB | ≦ 0.3, and calcium There content in the range of 40～140Ppm, electrostatic Ji volume resistivity is equal to or are intended to be within the scope of 1E11~1E13Ω · cm Click method of manufacturing.