(57)【要約】【課題】５００〜８００℃の中高温域においても抵抗値が適度で十分な静電吸着力を有し、リーク電流によるデバイスの破損の発生もない上、急速な昇降温を行っても絶縁体層が剥離せずに長期にわたって安定して使用できる静電吸着機能を有する加熱装置を提供する。【解決手段】少なくとも、支持基材２と、該支持基材上に形成された静電吸着用電極４及び発熱層５と、該静電吸着用電極及び発熱層上に形成された絶縁体層６とを含む静電吸着機能を有する加熱装置であって、前記絶縁体層が、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものからなることを特徴とする静電吸着機能を有する加熱装置１。例えば、絶縁体層を、熱分解窒化ホウ素を形成させるガスに、熱分解窒化ホウ素に含有させる元素を含むガスを混合して化学気相蒸着法により形成させる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも、支持基材と、該支持基材上に形成された静電吸着用電極及び発熱層と、該静電吸着用電極及び発熱層上に形成された絶縁体層とを含む静電吸着機能を有する加熱装置であって、前記絶縁体層が、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものからなることを特徴とする静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項２】
前記静電吸着用電極及び発熱層が、前記支持基材上に形成された保護層を介して形成されていることを特徴とする請求項１に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項３】
前記絶縁体層の熱分解窒化ホウ素に含有されている元素が、ケイ素、炭素、ホウ素、ゲルマニウム、及びアルミニウムのいずれか２種類以上の組み合わせであることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項４】
前記支持基材が、窒化ケイ素焼結体、窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素と窒化アルミニウムの混合焼結体、アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、及びグラファイトのいずれかからなることを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれか１項に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項５】
前記保護層が、熱分解窒化ホウ素からなることを特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項６】
前記静電吸着用電極及び発熱層が、金、白金族、銀、金若しくは白金族と銀の混合体、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、熱分解グラファイト、並びにホウ素及び／又は炭化ホウ素を含有する熱分解グラファイトのいずれかからなることを特徴とする請求項１ないし請求項５のいずれか１項に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項７】
前記静電吸着用電極及び／又は発熱層が、スクリーン印刷または化学気相蒸着法により形成されたものであることを特徴とする請求項１ないし請求項６のいずれか１項に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項８】
支持基材上に、少なくとも静電吸着用電極及び発熱層を形成し、該静電吸着用電極及び発熱層上に絶縁体層を形成させて静電吸着機能を有する加熱装置を製造する方法において、前記絶縁体層として、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有させた、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものを形成させることを特徴とする静電吸着機能を有する加熱装置の製造方法。
【請求項９】
前記絶縁体層を、前記熱分解窒化ホウ素を形成させるガスに、前記熱分解窒化ホウ素に含有させる元素を含むガスを混合して化学気相蒸着法により形成させることを特徴とする請求項８に記載の静電吸着機能を有する加熱装置の製造方法。
【請求項１０】
前記静電吸着用電極及び発熱層を、スクリーン印刷または化学気相蒸着法により形成させることを特徴とする請求項８または請求項９に記載の静電吸着機能を有する加熱装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、静電吸着機能を有する加熱装置に関し、具体的には、昇温工程を含む半導体デバイスの製造工程における半導体ウエーハの加熱プロセスに好適に使用される静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体デバイスの製造工程における半導体ウエーハの加熱には、金属線を巻いたヒータが使用されていた。しかし、このヒータを使用した場合には、半導体ウエーハヘの金属汚染の問題があったため、近年、セラミックス薄膜を発熱層として使用したセラミックス一体型ウエーハ加熱装置の使用が提案されている（例えば、特開平４−１２４０７６号公報参照）。
【０００３】
また、半導体ウエーハの加熱にあたっては、ヒータ上に半導体ウエーハを固定するために減圧雰囲気では静電吸着装置が使用されており、プロセスの高温化に伴ってその材質は樹脂からセラミックスに移行している（特開昭５２−６７３５３号、特開昭５９−１２４１４０号公報参照）。
【０００４】
また最近では、これらのセラミックス一体型ウエーハ加熱装置と静電吸着装置を合体した静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置が提案されている。例えば、エッチング工程などの低温域では静電吸着装置の絶縁体層にアルミナを用いたもの（ニューセラミックス（７）、ｐ４９〜５３、１９９４参照）、ＣＶＤ工程などの高温域においては静電吸着装置の絶縁体層に熱分解窒化ホウ素を用いたもの（特開平４−３５８０７４号、特開平５−１０９８７６号、特開平５−１２９２１０号公報、特開平７−１０６６５号参照）が使用されている。
【０００５】
一方、上記文献（ニューセラミックス（７）、ｐ４９〜５３、１９９４）に記載されているように、静電吸着力は絶縁体層の体積抵抗率（電気抵抗率）が低くなれば強くなるが、低過ぎるとリーク電流によるデバイスの破損が生じるため、静電吸着装置の絶縁体層の体積抵抗率は１０１０〜１０１３Ωｃｍであることが望ましいとされている。
【０００６】
しかしながら、上記静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置の絶縁体層にアルミナを用いた場合には、５００℃から８００℃までの中高温域において、抵抗値が低くなり過ぎてリーク電流によるデバイスの破損が発生してしまうという問題がある。また、熱分解窒化ホウ素を用いた場合には、上記中高温域で抵抗値が高くなり過ぎるため、十分な静電吸着力が得られないという問題があった。
このような問題を解決すべく、静電吸着装置の絶縁体層に１〜２０重量％の炭素を含有する熱分解窒化ホウ素を用い（特開平９−２７８５２７号公報参照）、５００〜８００℃の中高温域においても抵抗値が適度で十分な静電吸着力を有するものが提案されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上記のように絶縁体層に１〜２０重量％の炭素を含有する熱分解窒化ホウ素を用いた静電吸着機能を有する加熱装置では、絶縁体層の熱膨張率は、炭素含有量に応じて大きく変化するため、昇降温を繰り返すと、静電吸着用電極や発熱層等の下地の熱膨張率との差により絶縁体層が剥離する場合があるという問題があった。
【０００８】
そこで本発明は、上記問題に鑑みなされたもので、５００〜８００℃の中高温域においても抵抗値が適度で十分な静電吸着力を有し、リーク電流によるデバイスの破損の発生もない上、急速な昇降温を行っても絶縁体層が剥離せずに長期にわたって安定して使用できる静電吸着機能を有する加熱装置を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、上記目的を達成するため、静電吸着機能を有する加熱装置の中高温域における静電吸着力の低下と熱衝撃による接合境界部分の剥離を防止し、中高温域における静電吸着力が高く、耐熱衝撃性に優れた加熱装置について種々検討を行った。その結果、絶縁体層として、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１重量％以上、５重量％以下の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものとすることにより、下地と同等の熱膨張率に制御することが可能となることを知見し、本発明をなすに至った。
【００１０】
すなわち、本発明によれば、少なくとも、支持基材と、該支持基材上に形成された静電吸着用電極及び発熱層と、該静電吸着用電極及び発熱層上に形成された絶縁体層とを含む静電吸着機能を有する加熱装置であって、前記絶縁体層が、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものからなることを特徴とする静電吸着機能を有する加熱装置が提供される（請求項１）。
【００１１】
このように、静電吸着機能を有する加熱装置において、絶縁体層を、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものとすれば、中高温域での静電吸着力の低下が起こらず十分な静電吸着力が得られ、リーク電流によるデバイスの破損の発生がない上、繰り返しの昇降温で絶縁体層が剥離してしまうこともないので、長期にわたり安定して使用することができる。
【００１２】
この場合、静電吸着用電極及び発熱層が、前記支持基材上に形成された保護層を介して形成されていることが好ましい（請求項２）。
このように支持基材上の保護層を介して静電吸着用電極及び発熱層が形成されていれば、支持基材に含まれる不純物、ガス等による汚染等を防止することができる。
【００１３】
絶縁体層の熱分解窒化ホウ素に含有されている元素は、ケイ素、炭素、ホウ素、ゲルマニウム、及びアルミニウムのいずれか２種類以上の組み合わせであることが好ましい（請求項３）。
これらの元素の２種類以上を熱分解窒化ホウ素にそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有させた絶縁体層とすれば、絶縁体層の剥離をより確実に防ぐことができる。
【００１４】
支持基材は、窒化ケイ素焼結体、窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素と窒化アルミニウムの混合焼結体、アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、及びグラファイトのいずれかからなることが好ましい（請求項４）。
このような材質からなる支持基材であれば、５００〜８００℃の中高温域においても物性が安定しているため望ましい。
【００１５】
保護層は、熱分解窒化ホウ素からなることが好ましい（請求項５）。
熱分解窒化ホウ素からなる保護層が支持基材上に形成されていれば、高温でも安定しているし、剥離することもない。
【００１６】
静電吸着用電極及び発熱層は、金、白金族、銀、金若しくは白金族と銀の混合体、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、熱分解グラファイト、並びにホウ素及び／又は炭化ホウ素を含有する熱分解グラファイトのいずれかからなることが好ましい（請求項６）。
これらの材質からなる電極及び発熱層とすれば、中高温域における静電吸着と発熱を好適に行うことができる。
【００１７】
静電吸着用電極及び／又は発熱層は、スクリーン印刷または化学気相蒸着法により形成されたものであることが好ましい（請求項７）。
静電吸着用電極や発熱層が、スクリーン印刷または化学気相蒸着法により形成されたものであれば、支持基材や保護層の上に所望の厚さに均一に形成されたものとなる上、このような静電吸着用電極や発熱層上に形成された絶縁体層との接合力もより強いものとなる。
【００１８】
さらに本発明では、前記したような静電吸着機能を有する加熱装置の製造方法も提供される。すなわち、支持基材上に、少なくとも静電吸着用電極及び発熱層を形成し、該静電吸着用電極及び発熱層上に絶縁体層を形成させて静電吸着機能を有する加熱装置を製造する方法において、前記絶縁体層として、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有させた、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものを形成させることを特徴とする静電吸着機能を有する加熱装置の製造方法が提供される（請求項８）。
【００１９】
このような方法によれば、５００〜８００℃の中高温域においても抵抗値が適度で十分な静電吸着力を有する上、リーク電流によるデバイスの破損の発生がなく、急速な昇降温を行っても絶縁体層が剥離することの無い静電吸着機能を有する加熱装置を製造することができる。
【００２０】
この場合、絶縁体層を、前記熱分解窒化ホウ素を形成させるガスに、前記熱分解窒化ホウ素に含有させる元素を含むガスを混合して化学気相蒸着法により形成させることが好ましい（請求項９）。
このように熱分解窒化ホウ素を形成させるガスに、熱分解窒化ホウ素に含有させる元素を含むガスを混合して化学気相蒸着を行えば、熱分解窒化ホウ素に上記元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲内の所望量に正確に含有させた、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有する密着性の高い絶縁体層を容易に形成させることができる。
【００２１】
前記静電吸着用電極及び発熱層を、スクリーン印刷または化学気相蒸着法により形成させることが好ましい（請求項１０）。
スクリーン印刷または化学気相蒸着法によれば、支持基材や保護層に強く接合した静電吸着用電極や発熱層を容易に形成させることができる。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態を図面を用いて詳細に説明する。
図１は本発明の静電吸着機能を有する加熱装置の一例を示している。静電吸着機能を有する加熱装置１は、円板状の支持基材２上に形成された保護層３を介して静電吸着用電極４及び発熱層５が形成され、さらに、該静電吸着用電極４及び発熱層５上に絶縁体層６が形成されている。なお、図示されていないが、外部電源と接続するための静電吸着用給電端子と発熱層給電端子が、それぞれ静電吸着用電極４と発熱層５に設けられ、これらを通じてそれぞれ電気が供給される。
【００２３】
そして、半導体ウエーハを加熱する場合は、ウエーハは、支持基材２の表面側の絶縁体層６の上に静電吸着用電極４によって吸着固定され、支持基材２の裏面側の導電性発熱層５によって加熱されるようになっている。
以下、加熱装置１の各構成について具体的に説明する。
【００２４】
支持基材２は特に限定されるものではないが、窒化ケイ素焼結体、窒化ホウ素焼結体、窒化ホウ素と窒化アルミニウムの混合焼結体、アルミナ焼結体、窒化アルミニウム焼結体、及びグラファイトのいずれかからなるものであれば、５００〜８００℃の中高温域においても物性が安定しているため望ましい。
また、支持基材２の形状は特に限定されず、例えば円盤状、円筒状、凸部や凹部のある円盤又は円筒状などでもよい。
【００２５】
支持基材２上に形成される保護層３は、基材２に含まれる不純物、ガス等がその後の作製プロセスに影響を及ぼすのを防止する。このような保護層３は、支持基材２が例えばグラファイトからなる場合は絶縁性を確保するため必須であるし、酸化を防止するためにも必要である。一方、支持基材２が絶縁体であるなら、保護層３は必ずしも形成されていなくても良いが、保護層３を形成しておけば上記のような不純物等による汚染あるいはパーティクルの発生などを防ぐことができるので好ましい。
【００２６】
保護層３の材質としては、高温まで安定しているものが好ましく、例えば、窒化ケイ素、窒化ホウ素、アルミナ、窒化アルミニウムなどが挙げられるが、特に、グラファイトの基材を熱分解窒化ホウ素からなる保護層でコートしたものとすれば、１５００℃以上の高温まで安定しており望ましい。
また、保護層３の厚さに関しては、厚過ぎると支持基材との熱膨張の差により剥離し易くなり、薄過ぎると不純物、ガス等がピンホールより透過してその後の作製プロセスに悪影響を及ぼすおそれがあるので、１０〜３００μｍ、特に３０〜１５０μｍとすることが望ましい。
【００２７】
静電吸着用電極４及び発熱層５も特に限定されるものではないが、金、白金族、銀、金若しくは白金族と銀の混合体、チタン、タングステン、タンタル、モリブデン、熱分解グラファイト、並びにホウ素及び／又は炭化ホウ素を含有する熱分解グラファイトのいずれかからなるものとすれば、中高温域における静電吸着力が高く、また、半導体ウエーハを好適に加熱処理することができる。
【００２８】
静電吸着用電極４及び発熱層５の厚さは特に限定されないが、１０〜３００μｍ、特に３０〜１５０μｍとすることが望ましく、この程度の厚さの静電吸着用電極と発熱層とすれば、半導体ウエーハ等の被加熱物をより好適に静電吸着して加熱することができる。
【００２９】
静電吸着用電極４及び発熱層５の上に形成される絶縁体層６は、本発明では、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものとする。
ここで熱分解窒化ホウ素に含有される元素とは、熱分解窒化ホウ素を構成するホウ素と窒素以外の元素のほか、化学量論的に過剰に含有されるホウ素等も含まれ、具体的には、ケイ素、炭素、ホウ素、ゲルマニウム、及びアルミニウムのいずれか２種類以上の組み合わせが好ましい。
【００３０】
このような２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有する熱分解窒化ホウ素からなる絶縁体層６を静電吸着用電極４及び発熱層５の上に形成させることで、５００〜８００℃の中高温域において抵抗値が適度となり、リーク電流によるデバイスの破損が発生せず、十分な静電接着力を発揮することができる上、絶縁体層６の熱膨張率が電極４や発熱層５等の下地の熱膨張率と同等に制御されるので、昇降温の繰り返しによる絶縁体層の剥離が防止される。
特に、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．００１〜３重量％の範囲で含有し、電気抵抗率が１０６〜１０１５Ωｃｍ、より好ましくは１０８〜１０１３Ωｃｍのものとすれば、静電吸着力がより強く、リーク電流によるデバイスの破損や絶縁体層の剥離をより確実に防ぐことができるので有利である。
【００３１】
通常、熱分解窒化ホウ素の熱膨張率は３×１０−６／℃であるが、例えば、熱分解窒化ホウ素中の炭素濃度を２重量％とすると、熱膨張率が２×１０−６／℃となってしまう。基材の膨張率が３×１０−６／℃のものを用いると、熱膨張率差が生じ、剥離しやすくなってしまう。この際の電気低効率は１×１０１０Ωｃｍであり、十分な吸着力を発揮できるが、剥離しやすいという問題が残る。
そこで、例えば、熱分解窒化ホウ素中の炭素濃度を１重量％、ケイ素を１重量％とすると、熱膨張率は３×１０−６／℃となり、熱膨張率差が生じないものが得られる。電気抵抗率は５×１０１０Ωｃｍとなり、十分な吸着力を発揮でき、剥離の問題もなく、良好な静電吸着機能を有する加熱装置が得られる。
【００３２】
なお、熱分解窒化ホウ素に含有される元素の各含有量が０．０００１重量％未満であると、５００〜８００℃の中高温域において十分な静電吸着力が得られず、一方、５重量％を超えるとリーク電流によるデバイスの損傷が起こり易くなる。
【００３３】
また、絶縁体層６の厚さは特に限定されないが、５０〜５００μｍ、特に１００〜２００μｍとすることが望ましい。
絶縁体層６の厚さが５０μｍ未満では絶縁破壊を起こすおそれがあり、一方、５００μｍを超えると十分な静電吸着力が得られないおそれがあるので、上記範囲の厚さとするのが好ましい。
【００３４】
次に、上記のような静電吸着機能を有する加熱装置の製造方法について具体的に説明する。
まず、支持基材上に必要に応じて保護層を形成する。例えば、グラファイト製の支持基材を用いる場合は、アンモニアと三塩化ホウ素の混合ガスを所定の温度と圧力下で反応させることにより、グラファイト基材上に熱分解窒化ホウ素の保護層を形成させることができる。
【００３５】
さらに、静電吸着用電極４及び発熱層５は、スクリーン印刷または化学気相蒸着法により容易に形成させることができる。例えば化学気相蒸着法により熱分解グラファイトからなる静電吸着用電極及び発熱層を形成させる場合は、メタンガスを１０００〜２５００℃、１〜１０Ｔｏｒｒの条件下で反応させて保護層上に熱分解グラファイト層を形成し、次いでこの熱分解グラファイト層を基材の表面側は静電吸着用電極４のパターンに、裏面側は発熱層５のパターンにそれぞれ加工すれば良い。
【００３６】
このように化学気相蒸着法によれば、静電吸着用電極及び発熱層を、支持基材や保護層の上に所望の厚さに均一に、かつ高い密着性をもって形成させることができる上、その上に形成される絶縁体層との接合力もより強いものとなる。
また、スクリーン印刷により静電吸着用電極及び発熱層を形成させる場合も同様の効果が得られる。
なお、前記したように支持基材によっては保護層は必須ではないため、この場合は図２に示した静電吸着機能を有する加熱装置１１のように、支持基材２上に直接、静電吸着用電極４及び発熱層５を形成させても良い。
【００３７】
次に、静電吸着用電極４及び発熱層５上に、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有させた、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有する絶縁体層６を形成させる。
このような絶縁体層６は、熱分解窒化ホウ素を形成させるガスに、熱分解窒化ホウ素に含有させる元素を含むガスを混合して化学気相蒸着法により好適に形成させることができる。例えば、熱分解窒化ホウ素に炭素とケイ素を含有させた絶縁体層を形成するには、熱分解窒化ホウ素を形成させるためのアンモニアとハロゲン化ホウ素に、メタンと四塩化ケイ素を所定の割合で混合したガス、例えばアンモニア、ハロゲン化ホウ素、メタン、及び四塩化ケイ素が４００：９０：１：１〜４００：９０：９：１となる混合ガスを１６００℃〜２０００℃、５〜１０Ｔｏｒｒの条件下で化学気相蒸着させれば良い。
【００３８】
上述したような方法により、絶縁体層が、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有するものからなる、静電吸着機能を有する加熱装置を製造することができる。このように製造された静電吸着機能を有する加熱装置は、５００〜８００℃の中高温域での静電吸着力の低下が起こらず、半導体ウエーハ等を確実に静電吸着することができ、リーク電流によりデバイスを破損することもない。その上、繰り返しの昇降温によって絶縁体層が剥離することもないので長期にわたり安定して使用することができる。
【００３９】
【実施例】
以下、実施例および比較例を示して本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
（実施例１）
直径２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍのグラファイト基材を用意し、アンモニアと三塩化ホウ素とを含むガスを１８００℃、１００Ｔｏｒｒの条件下で反応させて基材上に熱分解窒化ホウ素からなる保護層を形成した。次いで、この上にメタンガスを２２００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で熱分解し、厚さ１００μｍの熱分解グラファイト層を形成した。この熱分解グラファイト層の表面側を電極パターンに加工して静電吸着用電極とし、裏面側をヒーターパターンに加工して発熱層とした。
【００４０】
さらに、この両面上に、アンモニアと三塩化ホウ素とメタンと四塩化ケイ素の混合ガスを２０００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で反応させて、炭素１重量％とケイ素１重量％を含有し、１０１０Ωｃｍの電気抵抗率を有する厚さ２００μｍの熱分解窒化ホウ素からなる絶縁体層を形成し、静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置を作製した。
【００４１】
このものを１００℃から１０００℃まで１分、１０００℃から１００℃まで５分の昇降温速度で昇降温を１００００回繰り返して試験（昇降温試験）を行ったが、電極及び発熱層と絶縁体層の接合部で剥離は観察されず、５００℃におけるウエーハ上の温度分布は±４℃で変化しなかった。絶縁体層の熱膨張率は３×１０−６／℃、基材は３．１×１０−６／℃で、その差は０．１×１０−６／℃であった。
【００４２】
（比較例１）
比較のために、絶縁体層としてアンモニアと三塩化ホウ素とメタンの混合ガスを２０００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で反応させて、厚さ２００μｍの炭素２％を含有した熱分解窒化ホウ素からなる絶縁体層を形成したこと以外は、実施例１と同様にして静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置を作製した。
得られた加熱装置について同様の昇降温試験を行ったところ、試験前５００℃におけるウエーハ上の温度分布は±４℃であったが、昇降温試験では、ほぼ３００回で剥離が生じ、表面が盛り上がってしまってウエーハの吸着が不可能になってしまった。
【００４３】
絶縁体層の剥離が生じたのは、炭素元素のみを含有させた熱分解窒化ホウ素からなる絶縁体層の熱膨張率と、熱分解グラファイト層からなる静電吸着用電極との熱膨張率との差が大きかったためと考えられる。
絶縁体層の熱膨張率は２×１０−６／℃、基材は３．１×１０−６／℃で、その差は１．１×１０−６／℃であり、実施例１の１０倍以上の差となっていた。
【００４４】
（実施例２）
直径２００ｍｍ、厚さ１５ｍｍのグラファイト基材を用い、アンモニアと三塩化ホウ素とを１８００℃、１００Ｔｏｒｒの条件下で反応させて、基材上に熱分解窒化ホウ素からなる保護層を形成した。次いで、この上でメタンガスを２２００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で熱分解し、厚さ１００μｍの熱分解グラファイト層を形成した。この熱分解グラファイト層の表面側を電極パターンに加工して静電吸着用電極とし、裏面側をヒーターパターンに加工して発熱層とした。
【００４５】
さらに、この両面上でアンモニアと三塩化ホウ素との混合ガスと、メタンと三塩化ホウ素との混合ガスを２０００℃、５Ｔｏｒｒの条件下で反応させて、ホウ素３％を過剰に含有し、さらに炭素１％を含有した熱分解窒化ホウ素からなる、厚さ２００μｍの絶縁体層を形成し、静電吸着機能を有するウエーハ加熱装置を作製した。なお、この絶縁体層の電気抵抗率は、１０８Ωｃｍであった。
【００４６】
このものを１００℃から１０００℃まで１分、１０００℃から１００℃まで５分の昇降温速度で昇降温１００００回繰り返して昇降温試験を行ったが、電極部及び発熱層と絶縁体層との接合部で剥離は観察されず、５００℃におけるウエハ上の温度分布は±４℃で変化しなかった。このときの絶縁体層の熱膨張率は、３．２×１０−６／℃、基材は３．１×１０−６／℃で、その差は０．１×１０−６／℃であった。
【００４７】
なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は、例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。
例えば、支持基材のほか、静電吸着用電極や発熱層の形状は図１及び図２のものに限定されない。
【００４８】
【発明の効果】
本発明の静電吸着機能を有する加熱装置は、熱分解窒化ホウ素に２種類以上の元素をそれぞれ０．０００１〜５重量％の範囲で含有し、１０６〜１０１５Ωｃｍの電気抵抗率を有する絶縁体層としたことにより、絶縁体層の熱膨張率を電極や発熱層等の下地と同じ熱膨張率に制御することが可能となる。従って、５００〜８００℃の中高温域においても抵抗値が適度で十分な静電吸着力を有し、リーク電流によるデバイスの破損の発生がない上、繰り返し昇降温を行っても絶縁体層が剥離してしまうこともない。そのため、デバイスの製造工程などにおいて、この加熱装置を用いてウエーハの加熱を行えば、デバイス歩留りが大幅に向上する上、長期にわたり安定して使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電吸着機能を有する加熱装置の一例を示す概略縦断面図である。
【図２】本発明の静電吸着機能を有する加熱装置の他の例を示す概略縦断面図である。
【符号の説明】
１，１１…静電吸着機能を有する加熱装置、　２…支持基材、　３…保護層、４…静電吸着用電極、　５…発熱層、　６…絶縁体層。
【図１】
2004023022.tif 000003
【図２】
2004023022.tif 000004