(57)【要約】  【課題】試料保持面の均熱性が向上した試料保持具を提供する。  【解決手段】  本発明の試料保持具１０は、セラミックスから成り外表面に試料保持面１１を有する基体１と、基体１の内部に設けられた静電吸着用電極２とを備えており、基体１は、窒化アルミニウムを主成分とし、セリウムを８質量％以上１６質量％以下含有しており、Ｘ線回折における窒化アルミニウムの（１００）面による回折強度をＡとし、三酸化アルミニウムセリウムの（１０１）面による回折強度をＢとしたときに、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５以下である。これにより、基体１の誘電損失を低減できる。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスから成り外表面に試料保持面を有する基体と、該基体の内部に設けられた静電吸着用電極とを備えており、
前記基体は、窒化アルミニウムを主成分とし、セリウムを８質量％以上１６質量％以下含有しており、Ｘ線回折における窒化アルミニウムの（１００）面による回折強度をＡとし、三酸化アルミニウムセリウムの（１０１）面による回折強度をＢとしたときに、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５以下であることを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記回折強度比Ｂ／Ａが０．１６以上であることを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
【請求項３】
Ｘ線回折における酸化セリウム（III）の（１０１）面による回折強度をＣとしたとき
に、回折強度比Ｂ／Ｃが２．５以下であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の製造工程などで半導体ウェハ等の各試料を保持するために用いられる試料保持具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
半導体集積回路の製造工程または液晶表示装置の製造工程等において、半導体ウェハ等の各試料を保持するための部品として試料保持具が知られている。試料保持具としては、例えば、特開２０１０−４０６４４号公報（以下、特許文献１という）に開示された静電チャック装置が挙げられる。特許文献１に開示された静電チャック装置は、外表面に試料保持面を有する基体と、基体の内部に設けられた静電吸着用電極とを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１０−４０６４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の静電チャック装置では、プラズマエッチング装置等の外部装置に組み込んで、静電チャック装置の静電吸着用電極と外部装置の高周波印加用電極との間に高周波の電界を加えたときに、基体に誘電損失が生じることによって、基体に大きな発熱が生じる場合があった。これにより、試料保持面の均熱性が低下する場合があった。そのときに、外部装置としてプラズマエッチング装置を用いた場合には、試料保持面の均熱性が低下することによって、均一なエッチングが困難になってしまうという問題点があった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、基体での発熱を低減することによって、試料保持面における均熱性を向上できる試料保持具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様の試料保持具は、セラミックスから成り外表面に試料保持面を有する基体と、該基体の内部に設けられた静電吸着用電極とを備えており、前記基体は、窒化アルミニウムを主成分とし、セリウムを８質量％以上１６質量％以下含有しており、Ｘ線回折における窒化アルミニウムの（１００）面による回折強度をＡとし、三酸化アルミニウムセリウムの（１０１）面による回折強度をＢとしたときに、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５以下であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様の試料保持具によれば、基体が窒化アルミニウムを主成分としており、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５以下であることによって、静電吸着用電極と外部装置の高周波印加用電極との間に高周波の電界を加えたときに、基体で生じる誘電損失を低減することができる。これにより、基体に生じる発熱を低減することができる。その結果、試料保持面の均熱性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の試料保持具の一実施形態を示す断面図である。
【図２】回折強度比Ｂ／Ａと誘電正接との関係を示すグラフである。
【図３】回折強度比Ｂ／Ａと体積固有抵抗との関係を示すグラフである。
【図４】回折強度比Ｂ／Ｃと誘電正接との関係を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具１０について、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１は、本発明の一実施形態に係る試料保持具１０を示す断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態の試料保持具１０は、主面に試料保持面１１を有する基体１と、基体１の内部に試料保持面１１に対向して設けられた静電吸着用電極２とを備えている。
【００１１】
基体１は、セラミックスから成り、外表面に試料保持面１１を有する部材である。基体１は、主面の試料保持面１１において、例えばシリコンウェハ等の試料を保持する。基体１は、平面視したときの形状が円形状の板状の部材である。基体１の寸法は、例えば、直径を２００〜５００ｍｍに、厚みを２〜１５ｍｍに設定できる。
【００１２】
基体１を用いて試料を保持する方法としては様々な方法を用いることができるが、本実施形態の試料保持具１０は静電気力によって試料を保持する。そのため、試料保持具１０は基体１の内部に静電吸着用電極２を備えている。静電吸着用電極２は、２つの電極（図１には一方の電極しか図示していない。）から構成される。２つの電極は、一方が電極の正極に接続され、他方が負極に接続される。２つの電極は、それぞれ略半円形状に形成され、半円の弦同士が隙間をあけて対向するように、基体１の内部に配置される。これら２つの電極の弧によって静電吸着用電極２２の全体の外形が円形状となっている。この静電吸着用電極２の全体による円形状の外形の中心は、同じく円形状の基体１の外形の中心と同一に設定される。静電吸着用電極２は、例えばタングステンまたはモリブデン等の金属材料から成る。
【００１３】
基体１は窒化アルミニウムを主成分とし、セリウムを８質量％以上、１６質量％以下含有している。セリウムの含有量が８質量％以上であることによって、基体１の体積固有抵抗を小さくすることができる。それにより、試料保持具１０が試料を静電気力で保持した後に、試料の保持をやめるために静電吸着用電極２への電圧の印加をやめた際に、基体１に働く残留吸着力を低減することができる。また、セリウムの含有量が１６質量％以下であることによって、窒化アルミニウム質焼結体を良好に焼結させることができる。セリウムを８質量％以上１６質量％以下含有させる方法としては、例えば、窒化アルミニウム質焼結体の原料である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末に、酸化セリウム（II）粉末を１０〜２０質量％添加すればよい。セリウムの含有量は以下の方法で確認することができる。具体的には、基体１を切断した後に、切断面に対してＩＣＰ発光分光分析装置（島津製作所製ＩＣＰＳ−８１００）を用いて、基体１中のセリウムを定量分析すればよい。
【００１４】
さらに、本実施形態の試料保持具１０は、Ｘ線回折における窒化アルミニウムの（１００）面による回折強度をＡとし、三酸化アルミニウムセリウムの（１０１）面による回折強度をＢとしたときに、回折強度比Ｂ／Ａの値が０．３５以下である。
【００１５】
基体１が窒化アルミニウムを主成分としており、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５以下であることによって、静電吸着用電極２と外部装置の高周波印加用電極との間に高周波の電界を加えたときに、基体１に生じる誘電損失を低減することができる。これにより、基体１に生じる発熱を低減することができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を向上させることができる。
【００１６】
以下、実際に作製した試料保持具１０を分析したデータを用いて説明する。表１は、窒
化アルミニウム質焼結体から成りセリウムを８質量％以上、１６質量％以下含有する基体１を有する試料保持具１０において、回折強度比Ｂ／Ａおよびその他のパラメータを変化させたときの誘電正接および体積固有抵抗の変化を示している。
【００１７】
【表１】
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【００１８】
この表１の中の試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１７に関して、横軸に回折強度比Ｂ／Ａ、縦軸に誘電正接をとったグラフが図２である。表１および図２に示す結果から明らかなように、回折強度比Ｂ／Ａの値が０．３５の場合には、誘電正接が２３×１０−４であるが、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５を超えて０．３７になった途端に、誘電正接が８５．４×１０−４以上に上昇していることが分かる。言い換えれば、回折強度比Ｂ／Ａを０．３５以下にすることによって、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５より大きい場合と比較して、１／４程度にまで誘電正接を小さくすることができる。その結果、基体１の誘電損失を低減することができる。
【００１９】
これは、以下の理由によるものと考えられる。三酸化アルミニウムセリウムの結晶構造は、ペロプスカイト型であることから、電荷が非対象になり分極が生じる構造になっている。そのため、三酸化アルミニウムセリウムが多く存在することによって、誘電正接が大きくなってしまう。これにより、高周波の電界を印加したときに、三酸化アルミニウムセリウムにおいて大きな誘電損失が生じるものと考えられる。一方、窒化アルミニウムは、六方晶系の結晶構造であって、対象性を有する構造であることから誘電率が低い。これらの結果、回折強度比Ｂ／Ａを０．３５以下にすることによって誘電正接を小さくすること
ができる。
【００２０】
誘電正接の測定には、例えば、空洞共振器法を用いることができる。空洞共振器法に用いる装置としては、例えば、ＨＰ社製のＣメータ４２７８Ａを用いることができる。
【００２１】
また、回折強度比Ｂ／Ａが０．１６以上であることが好ましい。これにより、基体１の体積固有抵抗を小さくすることができる。そのため、基体１の表面における電荷の移動が生じやすくなることから、残留吸着力を低減することができる。具体的には、表１における試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．５、試料Ｎｏ．９、試料Ｎｏ．１１、試料Ｎｏ．１３〜試料Ｎｏ．１５および試料Ｎｏ．１７〜試料Ｎｏ．２３に関して、横軸に回折強度Ｂ／Ａ、縦軸に体積固有抵抗をとったグラフが図３である。表１および図３から明らかなように、回折強度比Ｂ／Ａが０．１６の場合には体積固有抵抗が５．１×１０９であるが、回折強度比Ｂ／Ａが０．１６よりも低くなり０．１３になった途端に体積固有抵抗が２４×１０９Ω・ｃｍに上昇していることが分かる。言い換えれば、回折強度比Ｂ／Ａを０．１６以上にすることによって、回折強度比Ｂ／Ａが０．１６より小さい場合と比較して、１／５程度にまで体積固有抵抗を小さくすることができる。その結果、残留吸着力を低減することができる。
【００２２】
体積固有抵抗の測定には、例えば、ＡＤＶＡＮＴＥＳＴ社製の絶縁抵抗計Ｒ８３４０を用いることができる。具体的には、試料保持面１１に表面電極を印刷して、絶縁抵抗計を用いて３端子法によって静電吸着用電極２と表面電極との間の抵抗を測定することによって、体積固有抵抗を測定することができる。
【００２３】
また、Ｘ線回折における酸化セリウム（III）の（１０１）面による回折強度をＣとし
たときに、回折強度比Ｂ／Ｃが２．５以下であることが好ましい。これにより、静電吸着用電極２と外部装置の高周波印加用電極との間に高周波の電界を加えたときに、基体１に生じる誘電損失を低減することができる。これにより、基体１に生じる発熱を低減することができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を向上させることができる。
【００２４】
具体的には、表１における試料Ｎｏ．１〜試料Ｎｏ．１２に関して、横軸に回折強度比Ｂ／Ｃを、縦軸に誘電正接をとったグラフが図４である。表１および図４に示す結果から明らかなように、回折強度比Ｂ／Ｃの値が２．５の場合には、誘電正接が２５．４×１０−４であるが、回折強度比Ｂ／Ｃが２．５を超えて３．１になった途端に誘電正接が８５．４×１０−４以上に上昇していることが分かる。言い換えれば、回折強度比Ｂ／Ａを０．３５以下にすることによって、回折強度比Ｂ／Ａが０．３５より大きい場合と比較して、１／３程度にまで誘電正接を小さくすることができる。その結果、基体１の誘電損失を低減することができる。
【００２５】
次に本発明の試料保持具１０の製造方法を説明する。まず、純度９９％以上でかつ酸素の含有量が少ない窒化アルミニウム粉末に対し、導電性付与剤として酸化セリウム（II）粉末を添加したセラミック原料を用意する。この導電性付与剤として添加する酸化セリウム（II）のセリウムは、その価数が安定な４価であり、このままでは導電性を示さないが、後述するように高温で焼成することにより、価数が３価の酸化セリウム（III）または
三酸化アルミニウムセリウムに化学変化させることができ、この価数の変化によってセリウム酸化物結晶中に空孔が生成されることで、導電性を有するように変化するものと考えられる。この酸化セリウム（III）または、三酸化アルミニウムセリウムを焼結体中の粒
界に連続的に存在させることにより、窒化アルミニウム質焼結体の体積固有抵抗を下げることができるものと思われる。ただし、酸化セリウム（III）または三酸化アルミニウム
セリウムを生成するには、上述したように、酸素含有量が少ない窒化アルミニウム粉末を用いる必要がある。好ましくは、窒化アルミニウム粉末中の酸素量が１質量％以下である
ものを用いることが良い。また、大きな吸着力を発揮することができるとともに、残留吸着力の少ない試料保持具１０とするためには、ＡｌＮ粉末に対して酸化セリウム（II）粉末を１０質量％〜２０質量％の範囲で添加すれば良い。即ち、酸化セリウム（II）の添加量を１０質量％以上にすることによって、窒化アルミニウム質焼結体中に生成される酸化セリウム（III）または三酸化アルミニウムセリウムの量を一定量確保することができる
ため、発熱抵抗体の体積固有抵抗を小さくすることができる。その結果、残留吸着力を低減することができる。また、酸化セリウム（II）の添加量が２０質量％以下であることによって、窒化アルミニウム質焼結体を良好に焼結させることができる。
【００２６】
ここで、この酸化セリウム（II）の粒度ｄ５０は１．３μｍ以下であると良い。酸化セリウム（II）の粒度ｄ５０が１．３μｍ以下であることによって、焼結後の三酸化アルミニウムセリウムの粒径を小さくでき、酸化セリウム（II）または酸化セリウム（III）の
生成量が増え、三酸化アルミニウムセリウムが減少する。そのため、誘電損失を低減することができる。次に、混合したセラミック原料にバインダーおよび溶媒を加えて泥漿を作製した後、ドクターブレード法にてＡｌＮグリーンシートを複数枚成形し、このうち１枚のＡｌＮグリーンシート上に、タングステンまたはモリブデン等の高融点金属を含む金属ペーストを用いてスクリーン印刷法等にて静電吸着用電極となる電極パターンを印刷する。次いで、この金属ペーストを覆うように、残りのＡｌＮグリーンシートを積層し、５０〜１５０℃の温度、２．９〜６．９ＭＰａの圧力で熱圧着する。この時、必要に応じてＡｌＮセラミック成形体に切削加工を施しても構わない。
【００２７】
焼成は１８００℃〜１９５０℃の温度範囲で行なう。この温度範囲で約１〜６時間程焼成することにより、試料保持具１０を形成できる。焼成温度を１８００℃よりも大きくすることによって、ＡｌＮを十分に焼結させることができるので緻密な基体１を形成することができる。また、焼成温度を１９５０℃よりも小さくすることによって、セリウムとＡｌＮとが反応して三酸化アルミニウムセリウムが生成してしまう量を低減することができる。
【符号の説明】
【００２８】
１：基体
１１：試料保持面
２：静電吸着用電極
１０：試料保持具
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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