[go: up one dir, main page]

JP2003017223A - Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater - Google Patents

Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater

Info

Publication number
JP2003017223A
JP2003017223A JP2001202012A JP2001202012A JP2003017223A JP 2003017223 A JP2003017223 A JP 2003017223A JP 2001202012 A JP2001202012 A JP 2001202012A JP 2001202012 A JP2001202012 A JP 2001202012A JP 2003017223 A JP2003017223 A JP 2003017223A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ceramic heater
heating element
ceramic
electrostatic chuck
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2001202012A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Sankaku Takagi
三鶴 高木
Masayuki Tsujimura
正之 辻村
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
ONAHAMA SEISAKUSHO KK
Original Assignee
ONAHAMA SEISAKUSHO KK
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by ONAHAMA SEISAKUSHO KK filed Critical ONAHAMA SEISAKUSHO KK
Priority to JP2001202012A priority Critical patent/JP2003017223A/en
Publication of JP2003017223A publication Critical patent/JP2003017223A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Surface Heating Bodies (AREA)
  • Resistance Heating (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ceramic heater and an electrostatic chuck with built-in ceramic heater which can restrain generation of hot spots by securing an even distribution of heat through precise adjustment of degree of adhesion between a heating element and a ceramic plate. SOLUTION: The ceramic heater is of multilayer structure composed of two plates made of ceramic sintered body between which a slot-like opening with embedded heating elements are arranged. The heating element of the ceramic heater is of a sheet of waveform structure and the electrostatic chuck has a built-in ceramic heater.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造プロセ
スや液晶製造プロセスなどで用いられるセラミックヒー
タ及びセラミックヒータ内蔵型静電チャックに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ceramic heater and a ceramic heater built-in electrostatic chuck used in a semiconductor manufacturing process, a liquid crystal manufacturing process, or the like.

【0002】[0002]

【従来の技術】半導体や液晶を製造するプロセスなどに
おいて、様々な処理工程でシリコンウエハ(シリコン基
板)やガラス基板などの基板を加熱したり、基板を固定
して加熱することが必要とされる。そのような要求に応
えるために、例えば、抵抗発熱体をセラミックス中に一
体焼結したプレート型のセラミックヒータやセラミック
ヒータ内臓型静電チャックなどが開発されている。
2. Description of the Related Art In a process for manufacturing a semiconductor or a liquid crystal, it is necessary to heat a substrate such as a silicon wafer (silicon substrate) or a glass substrate, or to fix and heat the substrate in various processing steps. . In order to meet such a demand, for example, a plate-type ceramic heater in which a resistance heating element is integrally sintered in ceramics, an electrostatic chuck with a built-in ceramic heater, and the like have been developed.

【0003】具体的に半導体製造プロセスを例にとって
説明すると、該プロセスでは、単結晶シリコンのウエハ
表面に、MOSディバイスなどの半導体素子を作り、そ
れらを配線で接続することによりLSIが製造されてい
る。この半導体製造プロセスは、(1)高温かつ清浄な雰
囲気中で行われるシリコンの酸化や化学気相成長法(C
VD法)による酸化膜や窒化膜の堆積、(2)ディバイス
の不純物領域を形成するためのイオン注入と熱処理、
(3)ディバイス間の接続配線となる金属膜の堆積、及び
配線を絶縁する層間膜の形成、(4)堆積した種々の膜を
所望のパターンに形成する微細加工(リソグラフィ、エ
ッチングなど)、(5)全工程にわたって繰り返される洗
浄などの各工程により構成されている。
A semiconductor manufacturing process will be specifically described. In this process, an LSI is manufactured by forming semiconductor devices such as MOS devices on a wafer surface of single crystal silicon and connecting them by wiring. . This semiconductor manufacturing process consists of (1) oxidation of silicon and chemical vapor deposition (C
VD method) deposition of oxide film and nitride film, (2) ion implantation and heat treatment for forming impurity region of device,
(3) deposition of a metal film to be a connection wiring between devices, and formation of an interlayer film that insulates the wiring, (4) fine processing (lithography, etching, etc.) to form various deposited films into a desired pattern, ( 5) It is composed of each process such as washing that is repeated throughout the process.

【0004】近年、半導体製造プロセスにおいて、生産
効率の向上とコスト低減のために、シリコンウエハの大
口径化が進められている。また、CVDなどの装置にお
いては、多数枚を一括加工する方式から、品質向上のた
めに、1枚または数枚程度を加工する方式が採用され、
装置の枚葉化が進められている。さらに、エッチングな
どの処理では、従来のウエットプロセスから、高微細加
工のために、プラズマや反応性ガスを用いたドライプロ
セスへと転換が進められている。
In recent years, in the semiconductor manufacturing process, in order to improve the production efficiency and reduce the cost, the diameter of the silicon wafer has been increased. Further, in an apparatus such as CVD, a method of processing a large number of sheets at a time is adopted from a method of processing one or a few sheets in order to improve quality.
The device is being single-wafered. Further, in the processing such as etching, the conventional wet process is being changed to a dry process using plasma or a reactive gas for high fine processing.

【0005】最近の半導体製造プロセスでは、シリコン
ウエハを固定(チャッキング)する方法についても、大
きな変革が求められている。半導体製造プロセスでは、
シリコンウエハを固定した状態で、エッチングやスパッ
タリングなどの処理工程が実施される。電子ビーム描画
装置においても、加減速運動を行うステージ上にシリコ
ンウエハを動かないように固定することが、描画位置誤
差を防ぐために必要である。
In recent semiconductor manufacturing processes, a great change is required also in a method of fixing (chucking) a silicon wafer. In the semiconductor manufacturing process,
Processing steps such as etching and sputtering are performed with the silicon wafer fixed. Also in the electron beam drawing apparatus, it is necessary to fix the silicon wafer so as not to move on the stage that performs the acceleration / deceleration motion in order to prevent drawing position error.

【0006】従来のクランプなどの把持具で機械的にシ
リコンウエハを固定する方式では、把持具が接触する箇
所に傷がつきやすく、しかも全面処理ができない。シリ
コンウエハを真空引きで吸着する真空チャックは、真空
条件下では圧力差がないために使用することができな
い。特に、ドライプロセスでは、常圧下でのウエット処
理とは異なり、真空下で正確な均一加熱や冷却が必要と
なるため、従来のクランプや真空チャックでは対応する
ことができない。
In the conventional method of mechanically fixing a silicon wafer with a gripping tool such as a clamp, the contact point of the gripping tool is easily scratched and the entire surface cannot be processed. A vacuum chuck that sucks a silicon wafer by vacuuming cannot be used because there is no pressure difference under vacuum conditions. Particularly, in the dry process, unlike the wet treatment under normal pressure, accurate uniform heating and cooling under vacuum are required, and therefore conventional clamps and vacuum chucks cannot cope with it.

【0007】最近の半導体プロセスに適合し、かつ、上
記の問題点を解決するシリコンウエハの固定手段とし
て、静電チャックが注目されている。静電チャックは、
被吸着体(基板)とチャック(誘電体)との間に静電力
を発生させて吸着させる装置であり、その構造は、(1)
誘電体に1つの極を設け、誘電体上に吸着させる被吸着
体に反対極を結合したもの、(2)誘電体中に+極のみを
形成し、装置とプラズマ電位を一極にした単極形のも
の、(3)誘電体中に+と−の両極を形成した双極形のも
のに大別される。
An electrostatic chuck is attracting attention as a means for fixing a silicon wafer which is compatible with recent semiconductor processes and solves the above problems. The electrostatic chuck is
This is a device that generates an electrostatic force between an object to be attracted (substrate) and a chuck (dielectric) to attract it, and its structure is (1)
One with a pole on the dielectric and the opposite pole bonded to the object to be attracted on the dielectric, (2) A single pole with only the + pole formed in the dielectric to make the plasma potential one pole It is roughly classified into a polar type and (3) a bipolar type in which both positive and negative poles are formed in a dielectric.

【0008】静電チャックは、誘電体の材質により、高
分子系とセラミックス系の2つに大別される。高分子系
では、シリコーンゴム、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂
などがある。セラミックス系では、アルミナ、窒化アル
ミニウム(AlN)、熱分解窒化硼素(PBN)などが
ある。350℃以上の高温下や腐食性の強いプラズマや
ハロゲンガス下での使用には、耐熱性、耐プラズマ性、
耐食性、耐久性に優れたセラミックス系静電チャックが
選ばれる。
The electrostatic chuck is roughly classified into a polymer type and a ceramic type according to the material of the dielectric. In the polymer type, there are silicone rubber, polyimide resin, epoxy resin and the like. Ceramics include alumina, aluminum nitride (AlN), and pyrolytic boron nitride (PBN). For use under high temperature of 350 ° C or higher, or in corrosive plasma or halogen gas, heat resistance, plasma resistance,
Ceramic-based electrostatic chucks with excellent corrosion resistance and durability are selected.

【0009】静電チャックは、圧力差のない真空下で
も、静電吸着力を利用して大型基板を均一に密着して固
定することができること、シリコンウエハをクランプす
る必要がないため、シリコンウエハの全面に微細加工が
可能であること、枚葉化やドライプロセス化に適用する
ことができること、シリコンウエハの温度制御を迅速か
つ均一に行うことができること、などの利点を有してい
る。
The electrostatic chuck is capable of uniformly adhering and fixing a large substrate by utilizing electrostatic attraction even under a vacuum with no pressure difference, and it is not necessary to clamp the silicon wafer. Has the advantages that it can be microfabricated over the entire surface, that it can be applied to single-wafer processing or dry processing, and that the temperature control of the silicon wafer can be performed quickly and uniformly.

【0010】静電チャックとして、シリコンウエハやガ
ラス基板などの基板の温度を制御するために、ヒータを
内蔵した複合型の静電チャックが開発されている。特に
近年の枚葉式薄膜形成の技術分野では、従来にない高温
使用が可能な基板加熱用ヒータが必要になっている。
As an electrostatic chuck, a composite type electrostatic chuck incorporating a heater has been developed in order to control the temperature of a substrate such as a silicon wafer or a glass substrate. Particularly in the recent technical field of single-wafer thin film formation, there is a need for a heater for heating a substrate that can be used at a high temperature, which has not been available in the past.

【0011】セラミックスを誘電体の基材として用いた
静電チャックは、高精度の埋設技術によって、セラミッ
クヒータと一体的に複合化することが可能となり、シリ
コンウエハなどの基板の表面温度を±1%以下で制御で
きるものが出現している。また、セラミックスを基材と
し、発熱体を埋設したプレート型のセラミックヒータ
も、基板の加熱のために単独で用いられている。
An electrostatic chuck using ceramics as a dielectric substrate can be integrated with a ceramic heater by a highly accurate embedding technique, and the surface temperature of a substrate such as a silicon wafer is ± 1. Some have emerged that can be controlled below%. Further, a plate-type ceramic heater in which a heating element is embedded with ceramics as a base material is also used alone for heating a substrate.

【0012】図6は、セラミックヒータ内蔵型静電チャ
ックの一例の構造を示す部分的な切り欠き図である。こ
のセラミックヒータ内蔵型静電チャックは、セラミック
スからなる誘電体層61、電極62、発熱体63、及び
セラミックスからなる絶縁層64から構成されており、
セラミックス焼結体製の多層基板の内層に電極や発熱体
などが埋設された構造を有している。表面65におい
て、シリコンウエハなどの基板を静電吸着力によって固
定する。発熱体63は、一般に、多層基板の内層の全面
に渦巻状やC字状などのパターンで配置されている。な
お、電極62及び発熱体63に接続する給電端子は、図
示していない。
FIG. 6 is a partial cutaway view showing the structure of an example of an electrostatic chuck with a built-in ceramic heater. This electrostatic chuck with a built-in ceramic heater comprises a dielectric layer 61 made of ceramics, an electrode 62, a heating element 63, and an insulating layer 64 made of ceramics.
It has a structure in which electrodes, heating elements, etc. are embedded in an inner layer of a multilayer substrate made of a ceramic sintered body. At the surface 65, a substrate such as a silicon wafer is fixed by electrostatic attraction. The heating element 63 is generally arranged in a spiral or C-shaped pattern over the entire inner layer of the multilayer substrate. The power supply terminals connected to the electrode 62 and the heating element 63 are not shown.

【0013】図4及び5は、図6に示したセラミックヒ
ータ内蔵型静電チャックのセラミックヒータ部または独
立したセラミックヒータの構造の代表的な2つの具体例
を示す部分断面図である。図4は、窒化アルミニウムな
どのセラミックスにより形成された2枚のグリーンシー
トを重ね合わせて、一体焼結したセラミックヒータの断
面である。予め一枚のグリーンシートの表面に発熱体4
1を収納する溝状空隙43を設けておき、その溝状空隙
に発熱体を入れてから、他の一枚のグリーンシートと重
ね合わせて一体焼結している。各グリーンシートが焼結
されて成るプレート41及び42は、焼結により一体化
されて絶縁層を形成している。両グリーンシートは、接
合剤層を介して一体焼結してもよい。あるいは、2枚の
グリーンシートをそれぞれ焼結して成る2枚のプレート
同士を接合剤を介して接合してもよい。発熱体44は、
シート状であり、一般に、セラミックヒータの全体にわ
たって様々なパターンで配置されている。
FIGS. 4 and 5 are partial cross-sectional views showing two typical examples of the structure of the ceramic heater portion or the independent ceramic heater of the electrostatic chuck with built-in ceramic heater shown in FIG. FIG. 4 is a cross section of a ceramic heater in which two green sheets made of ceramics such as aluminum nitride are superposed and integrally sintered. The heating element 4 is previously attached to the surface of one green sheet.
A groove-shaped space 43 for accommodating 1 is provided in advance, a heating element is put in the groove-shaped space, and then the other green sheet is superposed and integrally sintered. The plates 41 and 42 formed by sintering the respective green sheets are integrated by sintering to form an insulating layer. Both green sheets may be integrally sintered via a bonding agent layer. Alternatively, two plates formed by sintering two green sheets may be bonded to each other with a bonding agent. The heating element 44 is
It is in the form of a sheet and is generally arranged in various patterns throughout the ceramic heater.

【0014】図5に示すセラミックヒータは、前記と同
様、セラミックスにより形成された2枚のグリーンシー
トを重ね合わせて一体焼結した構造を有するものであ
る。このセラミックヒータでは、予め一枚のグリーンシ
ート上に様々なパターンで溝状空隙を形成しておき、タ
ングステン(W)ペーストなどの発熱体形成用ペースト
を印刷等の手段により該溝状空隙に充填してから、他の
一枚のグリーンシートを重ね合わせて一体焼結してい
る。予め一枚のグリーンシート上に発熱体形成用ペース
トをパターン状に印刷し、必要に応じて、残余部分に接
合剤をパターン状に印刷し、そして、それらの上から他
の一枚のグリーンシートを重ね合わせて一体焼結しても
よい。
The ceramic heater shown in FIG. 5 has a structure in which, as described above, two green sheets made of ceramics are superposed and integrally sintered. In this ceramic heater, groove-shaped voids are formed in advance on one green sheet in various patterns, and a heating element forming paste such as tungsten (W) paste is filled in the groove-shaped voids by printing or the like. After that, another green sheet is overlaid and integrally sintered. The heating element forming paste is printed in a pattern on one green sheet in advance, and the bonding agent is printed in a pattern on the remaining portion, if necessary, and another green sheet is placed on them. May be superposed and integrally sintered.

【0015】2枚のグリーンシートが焼結されて成る2
枚のプレート51及び52は、焼結により一体化されて
絶縁層を形成している。溝状空隙53内には、焼結され
た発熱体54が充填されている。発熱体形成用ペースト
は、例えば、タングステン粉末にペースト用有機溶剤
(例えば、ブチルカルビトール、アクリル樹脂、フタル
酸ジブチルの混合物)を加えて調製する。
2 formed by sintering two green sheets
The plates 51 and 52 are integrated by sintering to form an insulating layer. A sintered heating element 54 is filled in the groove-shaped void 53. The heating element forming paste is prepared, for example, by adding a paste organic solvent (for example, a mixture of butyl carbitol, an acrylic resin, and dibutyl phthalate) to tungsten powder.

【0016】ところが、このような構造のセラミックヒ
ータには、いずれも欠陥のあることが判明した。図4に
示す構造のセラミックヒータは、シート状の発熱体44
がプレート41及び42と充分均一に密着しないため、
発熱体44の接触部と非接触部とで温度差が生じやす
い。また、接触部と非接触部とが不均一に分布する。発
熱体44の接触部の温度が非接触部の温度より高くなる
ため、いわゆるホットスポットが現われ、基板を均一に
加熱することができないだけではなく、それによって、
発熱体の寿命が短くなる。
However, it has been found that the ceramic heaters having such a structure have defects. The ceramic heater having the structure shown in FIG.
Does not contact the plates 41 and 42 evenly,
A temperature difference easily occurs between the contact portion and the non-contact portion of the heating element 44. Further, the contact portion and the non-contact portion are unevenly distributed. Since the temperature of the contact portion of the heating element 44 becomes higher than the temperature of the non-contact portion, a so-called hot spot appears, so that not only the substrate cannot be heated uniformly, but
The life of the heating element is shortened.

【0017】図5に示すセラミックヒータは、パターン
状に形成した発熱体形成用ペーストが焼結時に収縮して
割れが発生し、断線することが多い。また、発熱体形成
用ペーストの焼結温度と熱膨張係数を、プレート51及
び52を形成するセラミックスと一致させる必要がある
ため、発熱体の材質に制限がある。発熱体54の材質と
しては、タングステン粉末などの粉末焼結できるものに
限定される。さらに、溝状空隙53に発熱体形成用ペー
ストを充填後、研磨して平面化する必要があるなど、工
程が煩雑である。
In the ceramic heater shown in FIG. 5, the heating element forming paste formed in a pattern is often contracted during sintering and cracked, resulting in disconnection. Further, since the sintering temperature and the thermal expansion coefficient of the heating element forming paste need to be matched with the ceramics forming the plates 51 and 52, there are restrictions on the material of the heating element. The material of the heating element 54 is limited to those capable of powder sintering such as tungsten powder. Further, the process is complicated, for example, after filling the groove-shaped void 53 with the heating element forming paste, it is necessary to polish and planarize.

【0018】[0018]

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、(1)
発熱体とセラミックプレートとの密着度を精密に調整す
ることができ、それによって、均熱性を確保し、かつ、
ホットスポットの発生を抑制することができ、(2)発熱
体の材質の選択幅が広く、(3)セラミックス焼結時に発
熱体に断線が生じることがなく、(4)製造工程が簡単で
ある、耐久性に優れたセラミックヒータ及び該セラミッ
クヒータを内臓した静電チャックを提供することにあ
る。
The problems of the present invention are (1)
The degree of adhesion between the heating element and the ceramic plate can be adjusted precisely, thereby ensuring uniform heating and
The generation of hot spots can be suppressed, (2) the selection range of the material of the heating element is wide, (3) there is no disconnection in the heating element during sintering of ceramics, and (4) the manufacturing process is simple Another object of the present invention is to provide a ceramic heater having excellent durability and an electrostatic chuck incorporating the ceramic heater.

【0019】本発明者は、前記課題を達成するために鋭
意研究した結果、セラミックス焼結体からなる2枚のプ
レート間の溝状空隙に発熱体を埋設してなる多層構造を
有するセラミックヒータにおいて、該発熱体を波形構造
のシート状発熱体とすることに想到した。シート状発熱
体にディンプル加工やコルゲート加工を施して波形構造
とすることにより、溝状空隙内に発熱体を収容した場
合、各プレートと確実に密着させることができ、その密
着の程度も調整することができる。本発明は、これらの
知見に基づいて完成するに至ったものである。
The present inventor has conducted extensive studies in order to achieve the above-mentioned object, and as a result, in a ceramic heater having a multi-layer structure in which a heating element is embedded in a groove-like space between two plates made of a ceramic sintered body. It was conceived that the heating element is a sheet-shaped heating element having a corrugated structure. When the sheet-shaped heating element is dimple processed or corrugated to have a corrugated structure, when the heating element is housed in the groove-shaped void, it can be firmly attached to each plate, and the degree of the attachment can be adjusted. be able to. The present invention has been completed based on these findings.

【0020】[0020]

【課題を解決するための手段】かくして、本発明によれ
ば、セラミックス焼結体からなる2枚のプレート間の溝
状空隙に発熱体を埋設してなる多層構造を有するセラミ
ックヒータにおいて、該発熱体が波形構造のシート状発
熱体であることを特徴とするセラミックヒータが提供さ
れる。
Thus, according to the present invention, in a ceramic heater having a multilayer structure in which a heating element is embedded in a groove-shaped space between two plates made of a ceramics sintered body, the heating Provided is a ceramic heater, wherein the body is a corrugated sheet-shaped heating element.

【0021】また、本発明によれば、セラミックス焼結
体からなる2枚のプレート間の溝状空隙に発熱体を埋設
してなる多層構造を有するセラミックヒータを内蔵する
セラミックヒータ内蔵型静電チャックにおいて、該発熱
体が波形構造のシート状発熱体であることを特徴とする
セラミックヒータ内蔵型静電チャックが提供される。
Further, according to the present invention, a ceramic heater built-in type electrostatic chuck incorporating a ceramic heater having a multi-layer structure in which a heating element is embedded in a groove-shaped space between two plates made of a ceramic sintered body. In the above, there is provided an electrostatic chuck built-in type ceramic heater, wherein the heating element is a sheet-shaped heating element having a corrugated structure.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】本発明について、図1を参照しな
がら説明する。図1は、本発明のセラミックヒータの構
造を示す部分断面図である。プレート1及び2から成る
多層構造の内部に溝状空隙3が設けられており、この溝
状空隙3内に、波形構造のシート状発熱体4が埋設され
ている。なお、給電端子やその他の付属部品は、省略し
て図示していない。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a partial cross-sectional view showing the structure of the ceramic heater of the present invention. A groove-like void 3 is provided inside a multi-layer structure composed of the plates 1 and 2, and a sheet-like heating element 4 having a corrugated structure is embedded in the groove-like void 3. The power supply terminal and other accessory parts are not shown in the drawing.

【0023】プレート1及び2は、それぞれセラミック
ス材料から形成されたグリーンシートを重ね合わせて一
体焼結したものである。一枚のグリーンシートには、予
め溝状空隙を形成しておく。発熱体は、一般に、セラミ
ックヒータの全体にわたって分布するように、様々なパ
ターンで配置される。溝状空隙3は、発熱体の分布に応
じたパターンで形成される。溝状空隙3内に発熱体4を
入れた後、その上から他の一枚のグリーンシートを重ね
合わせて一体焼結する。必要に応じて、2枚のグリーン
シートの間に接合剤層を設けてもよい。
The plates 1 and 2 are formed by stacking green sheets made of a ceramic material and integrally sintering them. Grooves are formed in advance in one green sheet. The heating elements are generally arranged in various patterns such that they are distributed throughout the ceramic heater. The groove-like voids 3 are formed in a pattern according to the distribution of heating elements. After the heating element 4 is placed in the groove-shaped void 3, another green sheet is superposed on the heating element 4 and integrally sintered. If necessary, a bonding agent layer may be provided between the two green sheets.

【0024】原料のセラミックスとしては、例えば、窒
化アルミニウム(AlN)、窒化硼素、熱分解窒化硼素
(PBN)、窒化ケイ素、炭化ケイ素、酸化ケイ素、酸
化ジルコニウム、酸化チタニウム、アルミナなどの粉末
が挙げられる。これらのセラミックス粉末は、それぞれ
単独で、あるいは2種以上を組み合わせて使用すること
ができる。これらの中でも、窒化アルミニウム粉末が好
ましい。
Examples of the raw material ceramics include powders of aluminum nitride (AlN), boron nitride, pyrolytic boron nitride (PBN), silicon nitride, silicon carbide, silicon oxide, zirconium oxide, titanium oxide, alumina and the like. . These ceramic powders can be used alone or in combination of two or more. Among these, aluminum nitride powder is preferable.

【0025】グリーンシートは、セラミックス粉末を主
成分とするスラリーを例えばドクターブレード法にてシ
ートに成形することにより作成することができる。各グ
リーンシートは、所定の形状に打ち抜き加工した後、必
要に応じて、ドリル加工や打ち抜き加工などによりスル
ーホールなどを形成してもよい。また、セラミックス粉
末を含有するスラリーをスプレードライヤーを用いて造
粒した後、造粒粉を金型成形やプレス成形して、所定形
状のグリーンシートに成形してもよい。一枚のグリーン
シートの表面には、発熱体を埋設するための溝状空隙を
パターン状に形成しておく。溝状空隙は、プレス加工や
エンボス加工などにより、グリーンシートの表面に設け
ることができる。
The green sheet can be prepared by forming a slurry containing ceramic powder as a main component into a sheet by, for example, a doctor blade method. After punching each green sheet into a predetermined shape, a through hole or the like may be formed by drilling or punching if necessary. Alternatively, the slurry containing the ceramic powder may be granulated using a spray dryer, and then the granulated powder may be molded or press-molded into a green sheet having a predetermined shape. Groove-like voids for embedding a heating element are formed in a pattern on the surface of one green sheet. The groove-like voids can be provided on the surface of the green sheet by pressing or embossing.

【0026】一枚のグリーンシートの溝状空隙に発熱体
を配置した後、他の一枚のグリーンシートを位置決めし
て重ね合わせ、その状態で所定圧力にて真空プレスを行
う。それによって、2枚のグリーンシートが一体化した
積層体が得られる。この積層体を、常圧下にて数十℃か
ら百数十℃の温度で所定時間加熱することにより乾燥さ
せる。
After arranging the heating element in the groove-like void of one green sheet, another green sheet is positioned and superposed, and in that state, vacuum pressing is performed at a predetermined pressure. Thereby, a laminate in which two green sheets are integrated is obtained. This laminated body is dried by heating it at a temperature of several tens to several hundreds of tens of degrees Celsius for a predetermined time under normal pressure.

【0027】乾燥後、グリーンシート積層体を焼結する
が、その前に、脱脂工程及び仮焼結工程を配置してもよ
い。脱脂工程は、通常、真空下または窒素などの非酸化
性雰囲気下にて、250〜700℃の温度に加熱するこ
とによって行われる。仮焼結工程は、通常、窒素などの
非酸化性雰囲気下にて900〜1600℃の温度に加熱
することによって行われる。次に、グリーンシート積層
体またはその仮焼結体を、焼結炉内に配置し、1700
℃以上の温度にて所定時間かつ所定圧力のホットプレス
焼結を行う。焼結工程の後、必要に応じて、研削機など
を用いてセラミックヒータの外形加工や面出し加工を行
うことができる。
After drying, the green sheet laminate is sintered, but before that, a degreasing step and a preliminary sintering step may be arranged. The degreasing step is usually performed by heating to a temperature of 250 to 700 ° C. under vacuum or in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. The temporary sintering step is usually performed by heating to a temperature of 900 to 1600 ° C. in a non-oxidizing atmosphere such as nitrogen. Next, the green sheet laminate or its pre-sintered body is placed in a sintering furnace, and 1700
Hot press sintering is performed at a temperature of ℃ or more and a predetermined time and a predetermined pressure. After the sintering step, the ceramic heater can be subjected to outer shape processing or chamfering processing using a grinder or the like, if necessary.

【0028】2枚のグリーンシートを焼結してから、接
合剤を用いて接合してもよい。窒化アルミニウム(Al
N)の焼結プレート同士を接合するには、例えば、Al
N粉末、イットリウム化合物粉末、酸化リチウム粉末な
どの混合物から調製した結合剤ペーストを用いることが
好ましい。接合は、1500〜1900℃の温度で加熱
加圧することにより行うことができる。
It is also possible to sinter the two green sheets and then bond them using a bonding agent. Aluminum nitride (Al
To join the N) sintered plates together, for example, Al
It is preferable to use a binder paste prepared from a mixture of N powder, yttrium compound powder, lithium oxide powder and the like. The joining can be performed by heating and pressing at a temperature of 1500 to 1900 ° C.

【0029】セラミックヒータの形状及び大きさは、そ
れを使用するシリコンウエハなどの基板の形状と大きさ
に応じて適宜定めることができる。セラミックヒータの
形状は、多くの場合、円形である。その直径は、通常、
50〜500mmφ、好ましくは100〜400mmφ
程度である。
The shape and size of the ceramic heater can be appropriately determined according to the shape and size of a substrate such as a silicon wafer using the ceramic heater. The shape of the ceramic heater is often circular. Its diameter is usually
50-500 mmφ, preferably 100-400 mmφ
It is a degree.

【0030】図6に示すような構造を有するセラミック
ヒータ内臓静電チャックは、さらに多数枚のグリーンシ
ートを使用し、常法に従って、多層に積層することによ
り、電極及び発熱体を埋設した積層体を作成し、そし
て、焼結することにより製造することができる。
The ceramic heater built-in electrostatic chuck having the structure as shown in FIG. 6 uses a large number of green sheets and is laminated in a multi-layered manner in accordance with a conventional method to embed an electrode and a heating element. Can be produced and sintered.

【0031】本発明で使用する波形構造のシート状発熱
体は、シート状発熱体にディンプル加工やコルゲート加
工などを施すことによって作成することができる。その
具体的な波形形状としては、例えば、図2に示す波状
や、図3に示す凹凸状などの断面形状を挙げることがで
きる。本発明において、波形構造とは、図2に示す典型
的な波状の断面構造を持つものだけではなく、図3に示
すようなディンプル加工により形成された凹凸状の断面
構造を有するものをも包含する。
The corrugated sheet-shaped heating element used in the present invention can be produced by subjecting the sheet-shaped heating element to dimple processing or corrugation processing. Specific waveform shapes include, for example, the wavy shape shown in FIG. 2 and the cross-sectional shape such as the uneven shape shown in FIG. In the present invention, the corrugated structure includes not only a typical corrugated sectional structure shown in FIG. 2 but also a corrugated sectional structure formed by dimple processing as shown in FIG. To do.

【0032】波形構造のシート状発熱体の厚み、幅、波
形構造のピッチ(a)、波や凹凸の高さ(b)は、セラ
ミックヒータの大きさや溝状空隙の形状や大きさなどに
よって適宜定めることができる。一般に、ピッチ(a)
は、通常2〜30mm、好ましくは2〜5mm程度であ
る。波または凹凸の高さ(b)は、通常0.1〜3m
m、好ましくは0.3〜0.5mm程度である。シート
状発熱体の厚みは、通常0.05〜0.5mm、好まし
くは0.1〜0.2mm程度であり、その幅は、通常2
〜20mm、好ましくは3〜10mm程度である。シー
ト状発熱体の波または凹凸の高さ(b)は、溝状空隙3
の高さ(d)と同じか、それよりやや大きめに設定する
ことが好ましい。b−dは、0.1〜2mm程度とする
ことが好ましい。
The thickness and width of the corrugated sheet-shaped heating element, the pitch (a) of the corrugated structure, and the height (b) of the corrugations and irregularities are appropriately selected depending on the size of the ceramic heater and the shape and size of the groove-like voids. Can be set. Generally, pitch (a)
Is usually 2 to 30 mm, preferably 2 to 5 mm. The height (b) of waves or irregularities is usually 0.1 to 3 m
m, preferably about 0.3 to 0.5 mm. The thickness of the sheet-shaped heating element is usually 0.05 to 0.5 mm, preferably about 0.1 to 0.2 mm, and its width is usually 2
It is about 20 mm, preferably about 3 to 10 mm. The height (b) of the wave or unevenness of the sheet-shaped heating element is determined by the groove-like voids 3.
It is preferable to set the height to be the same as or slightly larger than the height (d). It is preferable that b-d is about 0.1 to 2 mm.

【0033】シート状発熱体をこのような波形構造とす
ることにより、セラミックスプレートとの均一な密着を
確保することができる。発熱体がプレートと密着するこ
とにより、プレートの温度を均一にすることができ、ま
た、発熱体にホットスポットが発生するのを防ぐことが
できる。シート状発熱体を用いているため、発熱体形成
用ペーストを用いたときのような焼結時の収縮による断
線のおそれがない。さらに、シート状発熱体をプレート
に貼り付けていないため、セラミックスと熱膨張係数を
一致させる必要がなく、発熱体の材料の選択の幅が広が
る。
By making the sheet-shaped heating element have such a corrugated structure, it is possible to secure uniform contact with the ceramic plate. When the heating element is in close contact with the plate, the temperature of the plate can be made uniform, and hot spots can be prevented from occurring on the heating element. Since the sheet-shaped heating element is used, there is no risk of disconnection due to shrinkage during sintering, which is the case when using the heating element forming paste. Further, since the sheet-shaped heating element is not attached to the plate, it is not necessary to match the coefficient of thermal expansion with that of ceramics, and the range of selection of the material of the heating element is widened.

【0034】ピッチ(a)を調整することにより、温度
分布を制御することができる。シート状発熱体は、セラ
ミックヒータの全面にわたって、例えば、渦巻状やC状
などのパターンで配置されているが、例えば、セラミッ
クヒータの周辺部に配置されている波形構造のシート状
発熱体のピッチ(a)を、内周部におけるよりも短くす
ることにより、セラミックヒータの面内温度分布が均一
になるように調整することができる。
The temperature distribution can be controlled by adjusting the pitch (a). The sheet-shaped heating elements are arranged in a spiral pattern or a C-shaped pattern over the entire surface of the ceramic heater. For example, the pitch of the corrugated sheet-shaped heating elements arranged in the peripheral portion of the ceramic heater. By making (a) shorter than that in the inner peripheral portion, the in-plane temperature distribution of the ceramic heater can be adjusted to be uniform.

【0035】発熱体の材質としては、例えば、モリブデ
ン、タングステン、タンタルなどが挙げられる。
Examples of the material of the heating element include molybdenum, tungsten, tantalum and the like.

【0036】[0036]

【実施例】以下に実施例を挙げて、本発明についてより
具体的に説明する。
EXAMPLES The present invention will be described more specifically with reference to the following examples.

【0037】[実施例1]窒化アルミニウム粉末とメタ
ノールを混合してスラリーを作成し、該スラリーをドク
ターブレードを用いてグリーンシートに成形した。グリ
ーンシートを打ち抜き加工して、直径300mmφ、厚
み8mmの円形シートに成形した。このグリーンシート
には、幅8mm、深さ0.4mmの溝状空隙をパターン
状に形成した。一方、同じスラリーから直径300mm
φ、厚み8mmの円形のグリーンシートを作成した。
[Example 1] Aluminum nitride powder and methanol were mixed to prepare a slurry, and the slurry was formed into a green sheet using a doctor blade. The green sheet was punched to form a circular sheet having a diameter of 300 mm and a thickness of 8 mm. Grooves having a width of 8 mm and a depth of 0.4 mm were formed in a pattern on the green sheet. Meanwhile, from the same slurry, the diameter is 300 mm
A circular green sheet with φ and a thickness of 8 mm was prepared.

【0038】発熱体として、モリブデンから形成された
幅6mm、厚み0.1mmのシートを用いた。シート状
発熱体をコルゲート加工して、図2に示すような波形構
造を形成した。ピッチ(a)は、5mmであり、波の高
さ(b)は、0.5mmであった。この波形構造の発熱
体シートを溝状空隙に挿入し、その上からもう一枚のグ
リーンシートを重ね合わせて、真空プレスして一体化し
たグリーンシート積層体を作成した。この積層体を加熱
乾燥後、1300℃で仮焼結し、次いで、1900℃で
プレス焼結した。このようにして得られたセラミックプ
レートは、使用温度600℃での面内温度分布が±1%
以下であり、均熱性に優れていた。
As the heating element, a sheet made of molybdenum and having a width of 6 mm and a thickness of 0.1 mm was used. The sheet-shaped heating element was corrugated to form a corrugated structure as shown in FIG. The pitch (a) was 5 mm and the wave height (b) was 0.5 mm. This corrugated heating element sheet was inserted into the groove-like void, another green sheet was overlaid thereon, and vacuum pressed to form an integrated green sheet laminate. This laminate was dried by heating, pre-sintered at 1300 ° C, and then press-sintered at 1900 ° C. The ceramic plate thus obtained has an in-plane temperature distribution of ± 1% at a working temperature of 600 ° C.
It was below, and was excellent in heat uniformity.

【0039】[0039]

【発明の効果】本発明によれば、発熱体とセラミックプ
レートとの密着度を精密に調整することができ、それに
よって、均熱性を確保し、ホットスポットの発生を抑制
することができるセラミックヒータ及び該セラミックヒ
ータを内臓した静電チャックが提供される。また、本発
明によれば、発熱体の材質の選択幅が広く、セラミック
ス焼結時に発熱体に断線が生じることがなく、製造工程
が簡単であるセラミックヒータ及び該セラミックヒータ
を内臓した静電チャックが提供される。さらに、本発明
のセラミックヒータは、波形構造のピッチを調製するこ
とにより、面内温度分布を制御することができる。
According to the present invention, the degree of adhesion between the heating element and the ceramic plate can be precisely adjusted, whereby the uniform heating property can be secured and the occurrence of hot spots can be suppressed. And, an electrostatic chuck incorporating the ceramic heater is provided. Further, according to the present invention, a ceramic heater having a wide selection range of the material of the heating element, no breakage of the heating element during sintering of the ceramic and a simple manufacturing process, and an electrostatic chuck incorporating the ceramic heater are provided. Will be provided. Further, the ceramic heater of the present invention can control the in-plane temperature distribution by adjusting the pitch of the corrugated structure.

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

【図1】本発明のセラミックヒータの一例の部分断面図
である。
FIG. 1 is a partial sectional view of an example of a ceramic heater of the present invention.

【図2】本発明で使用するシート状発熱体の波形構造の
一例を示す断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an example of a corrugated structure of a sheet-shaped heating element used in the present invention.

【図3】本発明で使用するシート状発熱体の波形構造の
他の例を示す断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view showing another example of the corrugated structure of the sheet-shaped heating element used in the present invention.

【図4】従来のセラミックヒータの一例の部分断面図で
ある。
FIG. 4 is a partial cross-sectional view of an example of a conventional ceramic heater.

【図5】従来のセラミックヒータの他の例の部分断面図
である。
FIG. 5 is a partial cross-sectional view of another example of a conventional ceramic heater.

【図6】セラミックヒータ内臓型静電チャックの一例の
部分切り欠き図である。
FIG. 6 is a partial cutaway view of an example of an electrostatic chuck with a built-in ceramic heater.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1:セラミックプレート 2:セラミックプレート 3:溝状空隙 4:波形構造のシート状発熱体 a:波形構造のピッチ b:波形構造の高さ 41:セラミックプレート 42:セラミックプレート 43:溝状空隙 44:シート状発熱体 51:セラミックプレート 52:セラミックプレート 53:溝状空隙 54:ペースト成形した発熱体 61:誘電体層 62:電極 63:発熱体 64:絶縁体層 65:表面 1: Ceramic plate 2: Ceramic plate 3: Groove-like void 4: Sheet-shaped heating element having a corrugated structure a: Pitch of corrugated structure b: Height of corrugated structure 41: Ceramic plate 42: Ceramic plate 43: Groove 44: Sheet-shaped heating element 51: Ceramic plate 52: Ceramic plate 53: Groove 54: Paste-molded heating element 61: Dielectric layer 62: electrode 63: heating element 64: Insulator layer 65: Surface

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 3K034 AA02 AA15 AA27 AA30 BB06 BB14 BC05 BC17 JA10 3K092 PP00 QA05 QB02 QB33 QB36 RF03 RF11 RF27 VV22 VV28 5F031 CA02 HA03 HA16 HA37 MA29 PA11 PA18    ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continued front page    F term (reference) 3K034 AA02 AA15 AA27 AA30 BB06                       BB14 BC05 BC17 JA10                 3K092 PP00 QA05 QB02 QB33 QB36                       RF03 RF11 RF27 VV22 VV28                 5F031 CA02 HA03 HA16 HA37 MA29                       PA11 PA18

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 セラミックス焼結体からなる2枚のプレ
ート間の溝状空隙に発熱体を埋設してなる多層構造を有
するセラミックヒータにおいて、該発熱体が波形構造の
シート状発熱体であることを特徴とするセラミックヒー
タ。
1. A ceramic heater having a multilayer structure in which a heating element is embedded in a groove-shaped space between two plates made of a ceramics sintered body, wherein the heating element is a corrugated sheet-shaped heating element. Ceramic heater characterized by.
【請求項2】 セラミックス焼結体からなる2枚のプレ
ート間の溝状空隙に発熱体を埋設してなる多層構造を有
するセラミックヒータを内蔵するセラミックヒータ内蔵
型静電チャックにおいて、該発熱体が波形構造のシート
状発熱体であることを特徴とするセラミックヒータ内蔵
型静電チャック。
2. An electrostatic chuck with a built-in ceramic heater having a built-in ceramic heater having a multi-layer structure in which a heating element is embedded in a groove-shaped space between two plates made of a ceramics sintered body. An electrostatic chuck with a built-in ceramic heater, which is a corrugated sheet-shaped heating element.
JP2001202012A 2001-07-03 2001-07-03 Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater Pending JP2003017223A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001202012A JP2003017223A (en) 2001-07-03 2001-07-03 Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001202012A JP2003017223A (en) 2001-07-03 2001-07-03 Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2003017223A true JP2003017223A (en) 2003-01-17

Family

ID=19038892

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001202012A Pending JP2003017223A (en) 2001-07-03 2001-07-03 Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2003017223A (en)

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7772098B2 (en) 2007-03-29 2010-08-10 Panasonic Corporation Method for manufacturing semiconductor device
JP2016146487A (en) * 2012-04-24 2016-08-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Electrostatic chuck with advanced rf and temperature uniformity
JP2017117971A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 日本特殊陶業株式会社 Retainer and adhesive sheet
TWI641078B (en) * 2016-05-31 2018-11-11 日商日本特殊陶業股份有限公司 Laminated heating element
JP2019062037A (en) * 2017-09-26 2019-04-18 日本特殊陶業株式会社 Heating device
JP2020150247A (en) * 2019-03-12 2020-09-17 鴻創應用科技有限公司Hong Chuang Applied Technology Co.,Ltd Ceramic circuit composite structure and its manufacturing method

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7772098B2 (en) 2007-03-29 2010-08-10 Panasonic Corporation Method for manufacturing semiconductor device
JP2016146487A (en) * 2012-04-24 2016-08-12 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated Electrostatic chuck with advanced rf and temperature uniformity
JP2017117971A (en) * 2015-12-25 2017-06-29 日本特殊陶業株式会社 Retainer and adhesive sheet
TWI641078B (en) * 2016-05-31 2018-11-11 日商日本特殊陶業股份有限公司 Laminated heating element
JP2019062037A (en) * 2017-09-26 2019-04-18 日本特殊陶業株式会社 Heating device
JP2020150247A (en) * 2019-03-12 2020-09-17 鴻創應用科技有限公司Hong Chuang Applied Technology Co.,Ltd Ceramic circuit composite structure and its manufacturing method

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100413989B1 (en) Gas shower unit for semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus
JP3323135B2 (en) Electrostatic chuck
KR100438881B1 (en) Wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus using the same
TW475235B (en) Wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus
JP2002057207A (en) Wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus, method for manufacturing the same, and semiconductor manufacturing apparatus
JP2003124299A (en) Electrode contained susceptor and its manufacturing method
JP2001351966A (en) Suscepter and method for manufacturing the suscepter
JP2006332068A (en) Ceramic heater and semiconductor or liquid crystal manufacturing equipment equipped with the same
JP2001308165A (en) Susceptor and its manufacturing method
JP4548928B2 (en) Electrode built-in body and wafer support member using the same
JPH09270454A (en) Wafer holding device
JP3685962B2 (en) Susceptor and manufacturing method thereof
JP3746935B2 (en) Susceptor and manufacturing method thereof
JP2003017223A (en) Ceramic heater and electrostatic chuck with built-in ceramic heater
JP2004146568A (en) Ceramic heater for semiconductor manufacturing equipment
JP2001358207A (en) Silicon wafer support member
JP4023944B2 (en) Manufacturing method of aluminum nitride sintered body and plate heater or electrostatic chuck
JP2000277599A (en) Electrostatic chuck
JP2003086519A (en) Workpiece holder, method of manufacturing the same, and processing apparatus
JP2003152064A (en) Electrode built-in susceptor and its manufacturing method
CN219457560U (en) Base and plasma etching device
JP2003017552A (en) Ceramic heater, and electrostatic chuck incorporating same
JPH09237826A (en) Electrostatic chuck
JP2006344999A (en) Susceptor and its manufacturing method
JP2000216232A (en) Electrostatic chuck and manufacture thereof