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公開番号2025119839
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-15
出願番号2024014901
出願日2024-02-02
発明の名称静電吸着機能を有する加熱装置
出願人信越化学工業株式会社
代理人個人,個人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20250807BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】
静電吸着用給電に対して絶縁性能の高い、静電吸着機能を有する加熱装置を提供すること。
【解決手段】
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、ウエハ載置面とは反対の面から給電する端子部を有し、該端子部を固定する場所とは別の位置に存在する穴または側面を通してウエハ載置面にある静電吸着用電極に給電する、静電吸着機能を有する加熱装置である。
【選択図】図1
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、
ウエハ載置面とは反対の面から給電する端子部を有し、該端子部を固定する場所とは別の位置に存在する穴または側面を通してウエハ載置面にある静電吸着用電極に給電する、静電吸着機能を有する加熱装置。
続きを表示（約 900 文字）【請求項２】
前記穴の大きさが前記端子部を固定する穴よりも大きい、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】
前記穴の内部にカーボン、絶縁性セラミックス、又は窒化ホウ素で被覆したカーボンを埋め込む、請求項１又は２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項４】
前記静電吸着用電極及び／又は発熱層及び上記穴及び／又は側面に設けた給電部が、ホウ素及び／又は炭化ホウ素を、ホウ素濃度にして０．００１～３０重量％の範囲で含有する化学気相蒸着法により形成された熱分解グラファイトからなり、かつ前記絶縁体層が１０
６
～１０
１５
Ωｃｍの電気抵抗率を有するものからなる、請求項１又は２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項５】
前記静電吸着用電極及び／又は発熱層及び上記穴及び／又は側面に設けた給電部が、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、請求項１又は２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項６】
前記保護層が、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び熱分解窒化ホウ素のいずれかからなる、請求項５に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項７】
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請求項１又は２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項８】
前記絶縁体層が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウムと窒化ホウ素の混合体、熱分解窒化ホウ素、カーボンが添加されてなる熱分解窒化ホウ素、及びカーボンとシリコンが添加されてなる熱分解窒化ホウ素のいずれかからなる、請求項１又は２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【請求項９】
前記絶縁体層が、化学気相蒸着法により形成されたものである、請求項１又は２に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電吸着機能を有する加熱装置、詳しく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ハ加熱装置に関する。
続きを表示（約 2,900 文字）【背景技術】
【０００２】
近年の半導体素子の製造工程の中で、静電吸着機能を有する加熱装置は分子線エピタキシーやＣＶＤ、スパッタリング、エッチング、イオン注入などでウエハを静電吸着して支持するために用いられている。この静電吸着機能を有する加熱装置は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おり（特許文献１、特許文献２参照）、２００℃以上の高温プロセスでは、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ハ加熱装置が使用されている（例えば、特許文献３参照）。
【０００３】
このような高温プロセスで使用される静電吸着機能を有する加熱装置の一つとして、熱分解窒化ホウ素と熱分解炭素から形成される静電チャックが挙げられる。これは、炭素あるいは炭素複合材料からなる（支持）基材の上に、熱化学気相蒸着法（熱ＣＶＤ法）によって熱分解窒化ホウ素（以下、「ＰＢＮ」と記載することがある。）からなる絶縁層を形成し、さらに熱ＣＶＤ法によって成膜された熱分解グラファイトからなる導電層がヒーターパターンに加工されて接合され、さらに該ヒーターパターンの上に熱分解窒化ホウ素等の緻密な層状の保護膜によって覆われた一体型の抵抗加熱方式の複層構造の静電吸着機能を有する加熱装置となっている（特許文献４、特許文献５参照）。
【０００４】
この抵抗加熱方式の静電吸着機能を有する加熱装置は、高純度で化学的に安定しており、且つ熱衝撃に強いため、急速な昇降温を必要とする様々な分野で使用されている。
例えば、半導体ウエハの製造分野、具体的には、半導体ウエハ等を枚葉式に１枚ずつ処理し、温度を段階的に変えて処理するプロセスで幅広く使用されている。
この複層構造の静電吸着機能を有する加熱装置は、前記したように全体的にＣＶＤ法で作製されているため、粒界が無く、従って脱ガスが無く、真空内プロセスで加熱したときにプロセスに悪影響を与えないことから使用が広がっている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特開昭５２－６７３５３号公報
特開昭５９－１２４１４０号公報
特開平４－１２４０７６号公報
特開平５－１２９２１０号公報
特開平７－１０６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
近年、２００℃以上の高温プロセスにおいて高い吸着力が求められており、静電チャックに静電気をかけるにはＤＣ５００ＶからＤＣ２ＫＶ位の高電圧を印加している。しかしながら、高温環境下で高電圧を印加すると、絶縁破壊が発生しやすくなる。なお、図４における２３は絶縁破壊が起こりやすい位置を示している。
特に、チャック面とは逆のヒーター面から静電チャック用電圧を印加する場合、または、ザグリの段差部分から静電チャック用電圧を印加する場合、チャック電圧給電部と、それを固定するためのネジ穴部分で漏電が発生しやすいという問題があった。
そこで、本発明の課題は、静電吸着用給電に対して絶縁性能の高い、静電吸着機能を有する加熱装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明者等は、上記課題を解決するために、ヒーター面のチャック電圧給電部に発生する絶縁破壊の原因を究明した結果、端子固定用ザグリ部のＰＢＮの膜厚が著しく薄くなっていることを突き止め、以下の構成により、当該課題を解決できることを見出した。すなわち本発明は下記のとおりである。
【０００８】
［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、
ウエハ載置面とは反対の面から給電する端子部を有し、該端子部を固定する場所とは別の位置に存在する穴または側面を通してウエハ載置面にある静電吸着用電極に給電する、静電吸着機能を有する加熱装置。
［２］前記穴の大きさが前記端子部を固定する穴よりも大きい、上記［１］に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［３］前記穴の内部にカーボン、絶縁性セラミックス、又は窒化ホウ素で被覆したカーボンを埋め込む、上記［１］又は［２］に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［４］前記静電吸着用電極及び／又は発熱層及び上記穴及び／又は側面に設けた給電部が、ホウ素及び／又は炭化ホウ素を、ホウ素濃度にして０．００１～３０重量％の範囲で含有する化学気相蒸着法により形成された熱分解グラファイトからなり、かつ前記絶縁体層が１０
６
～１０
１５
Ωｃｍの電気抵抗率を有するものからなる、上記［１］～［３］のいずれかに記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［５］前記静電吸着用電極及び発熱層及び上記穴及び／又は側面に設けた給電部が、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、上記［１］～［４］のいずれかに記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［６］前記保護層が、窒化ケイ素、窒化ホウ素、窒化アルミニウム及び熱分解窒化ホウ素のいずれかからなる、上記［５］に記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［７］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、上記［１］～［６］のいずれかに記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［８］前記絶縁体層が、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、窒化アルミニウムと窒化ホウ素の混合体、熱分解窒化ホウ素、カーボンが添加されてなる熱分解窒化ホウ素、及びカーボンとシリコンが添加されてなる熱分解窒化ホウ素のいずれかからなる、上記［１］～［７］のいずれかに記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
［９］前記絶縁体層が、化学気相蒸着法により形成されたものである、上記［１］～［８］のいずれかに記載の静電吸着機能を有する加熱装置。
【発明の効果】
【０００９】
本発明によれば、静電吸着用給電に対して絶縁性能の高い、静電吸着機能を有する加熱装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
実施例１で製造された静電吸着機能を有する加熱装置の概念図である。
実施例２で製造された静電吸着機能を有する加熱装置の概念図である。
実施例３で製造された静電吸着機能を有する加熱装置の概念図である。
比較例１で製造された静電吸着機能を有する加熱装置の概念図である。
比較例２で製造された静電吸着機能を有する加熱装置の概念図である。
本加熱装置を上からみた図である。
【発明を実施するための形態】
（【００１１】以降は省略されています）

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