[发明专利]静电卡盘

说明书

技术领域

本发明涉及一种吸附并处理半导体的静电卡盘装置。

背景技术

在半导体制造中使用于干法工艺和等离子体涂层等的半导体制造装置中，作为蚀刻用和清洗用，使用的是反应性高的F、Cl等的卤素系等离子体。因此，安装于这种半导体制造装置的构件要求有高耐腐蚀性，一般使用实施过氧化铝膜处理的铝或哈司特镍合金等的高耐腐蚀金属或陶瓷构件。特别是支撑固定Si晶片的静电卡盘材料和加热器材料，由于必须有高耐腐蚀和低发尘性，使用的是氮化铝、氧化铝、蓝宝石等的高耐腐蚀陶瓷构件。由于这些材料会随着长时间使用而逐渐腐蚀，引起发尘，因此要求有更高耐腐蚀性的材料。为应对这种要求，有人研究了作为材料使用比氧化铝等更耐腐蚀的氧化镁或尖晶石（MgAl₂O₄）及它们的复合材料（例如专利文献1：专利第3559426号公报）。

半导体装置的制造工艺中，在静电卡盘的晶片放置面上吸附保持半导体晶片，对其吸附保持的半导体晶片实施加热处理或蚀刻处理等各种处理。静电卡盘在形成有晶片放置面的圆盘状的陶瓷基体中，埋设有用于在晶片放置面上产生静电力的静电电极，根据需要埋设用于加热晶片放置面的加热器电极（也称电阻发热元件）。陶瓷基体，除了由氧化铝烧结体或氮化铝烧结体形成外，考虑到静电卡盘在与含氟的气体接触的气氛下使用，还提出了由对氟的耐腐蚀性高的材料，例如氧化钇烧结体或氧化镁烧结体形成。例如，专利文献2（特开2001-308167号公报）中提出了采用以氧化镁（MgO）为主成分的陶瓷的约翰逊—拉贝克型的静电卡盘。

发明内容

通常，半导体制造工艺为了防止晶片的污染，将卤素系气体等腐蚀性强的气体用于装置清洗。并且，为了在晶片上均匀进行地成膜，要求晶片上的温度均匀性。

作为在半导体制造装置内保持Si晶片并进一步地进行加温的构件，如上所述那样AlN（氮化铝）制的带陶瓷静电卡盘的加热器作为既有技术被广泛应用，在使用初期能够显示出了良好的晶片上的温度均匀性。然而，由于由腐蚀性气体进行的清洗，AlN被腐蚀，加热器表面的形状或粗糙度变化，由此，就有了随着使用期间的经过温度分布发生变化，温度均匀性无法保持，吸附力劣化的问题。

本发明的课题在于，在半导体处理中采用的静电卡盘中，当在卤素系腐蚀性气体及其等离子体的气氛下使用时，能够在长时间内保持良好的温度均匀性，能够防止吸附力的劣化。

本发明作为包括具有吸附半导体的吸附面的基座与埋设到该基座内的静电卡盘电极的静电卡盘，

基座包括板状主体部与面对吸附面的表面耐腐蚀层，表面耐腐蚀层由以镁、铝、氧以及氮为主要成分的陶瓷材料构成，该陶瓷材料以氮氧化铝镁相为主相，且使用CuKα线时的XRD波峰至少出现在2θ=47～50°。

本发明的陶瓷材料以氮氧化铝镁相作为主相，与氮化铝相比，对卤素系气体等的腐蚀性强的气体的耐腐蚀性优良。当通过该陶瓷材料来形成基座的表面耐腐蚀层时，即使在腐蚀气氛下长时间使用，也不易产生由腐蚀导致的表面状态的变化，作为其结果，能够在长时间内观察到良好的晶片上温度均匀性以及吸附力。

并且，可以由与上述陶瓷材料不同的热传导性更高的材质来形成板状主体部，由此，通过促进基座的平面方向的热传导，能够更进一步地提高晶片上温度均匀性。

附图说明

图1是实验例1的XRD解析图表。

图2是实验例1、4的EPMA元素分布图。

图3是实验例7的XRD解析图表。

图4是实验例10的XRD解析图表。

图5的（a）、（b）以及（c）分别是示意地示出本发明的实施方式所涉及的静电卡盘1A、1B、1C的剖面图。

图6的（a）、（b）以及（c）分别是示意地示出本发明的实施方式所涉及的静电卡盘1D、1E、1F的剖面图。

图7示意地示出本发明的实施方式所涉及的静电卡盘1G的剖面图。

图8的（a）、（b）、（c）、（d）是用于说明静电卡盘的优选的制造工艺的图。

具体实施方式

以下，说明本发明所采用的新陶瓷材料，然后说明静电卡盘的构成。

[陶瓷材料]

本发明者专心研究了通过使氧化镁、氧化铝与氮化铝的混合粉末成型后进行热压烧成而得到的陶瓷材料的耐腐蚀性，发现以在特定位置具有XRD波峰的氮氧化铝镁为主相的陶瓷材料显示出非常高的耐腐蚀性。