(57)【要約】  使用開始当初から、処理すべき基板たるウエハ（Ｗ）の脱離不良が発生し難い生産性のよい静電チャック用のチャックプレートの製造方法を提供する。  電極（３ａ、３ｂ）を有するチャック本体（１）の表面を覆う誘電体からなる静電チャック（ＥＳ）用のチャックプレート（２）の製造方法であって、原料粉末を所定形状に圧縮成形した後、焼結して焼結体を得る工程と、焼結体のうち、吸着すべき基板が当接する表面を研磨加工により所定の表面粗さ及び平坦度に形成する工程と、研磨加工に伴い表面に生じた脱粒しかけている粒子のみを選択的に除去するブラスト処理を施す工程とを含む。
2010073514.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電極を有するチャック本体の表面を覆う誘電体からなる静電チャック用のチャックプレートの製造方法であって、
原料粉末を所定形状に圧縮成形した後、焼結して焼結体を得る工程と、
前記焼結体のうち、吸着すべき基板が当接する表面を研磨加工により所定の表面粗さ及び平坦度に形成する工程と、前記研磨加工に伴い前記表面に生じた脱粒しかけている粒子のみを選択的に除去するブラスト処理を施す工程とを含むことを特徴とする静電チャック用のチャックプレートの製造方法。
【請求項２】
前記ブラスト処理はウエットブラストであることを特徴とする請求項１記載の静電チャック用のチャックプレートの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、シリコンウエハ等の処理すべき基板を吸着保持する静電チャック用の誘電体たるチャックプレートの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造工程において所望のデバイス構造を得るためにＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による成膜処理、イオン注入処理やエッチング処理などの処理が行われ、これらの処理を行う真空処理装置では、真空雰囲気中の処理室にてシリコンウエハ（以下、「ウエハ」という）を位置決め保持するために所謂静電チャックが設けられている。従来、静電チャックとしては、正負の電極を埋設したチャック本体上面に、誘電体たるチャックプレートを装着してなる所謂双極型のものが例えば特許文献１で知られている。【０００３】
また、真空処理装置内で行われる処理によっては、基板を所定温度に制御する場合があり、このような場合には、チャック本体等に例えば抵抗加熱式の加熱手段を組み込むと共に、ウエハの裏面（所定の処理が行われる面と反対側）の外周縁部と面接触するリブ部を形成し、このリブ部で囲繞された内部空間に例えば同心状に複数個の支持部を立設してチャックプレートを構成することが知られている。そして、ウエハの加熱、冷却時には、上記内部空間にチャック本体に形成したガス通路を介してＡｒガスなどの不活性ガスを供給し、リブ部とウエハ裏面とで画成される内部空間に不活性ガス雰囲気を形成することで、チャック本体からウエハへの熱伝達をアシストして、効率よくウエハを加熱、冷却できるようにしている。【０００４】
ここで、静電チャック用のチャックプレートとしては、窒化アルミや窒化ケイ素等の高電気抵抗を示す焼結体が用いられるが、上記のように不活性ガス雰囲気を形成し得るように構成したものでは、ウエハとの接触面積が小さくならざるを得ない。このため、電極に印加すべき電圧の増加を招くことなしにウエハを確実に吸着するように構成するためには、チャックプレートのウエハとの接触面、即ち、リブ部や突起部の上面を所定の表面粗さ及び平坦度に加工する必要がある。【０００５】
このことから、焼結体をワックスに含浸し、その表面を平面研削、ラップ研磨やケミカルメカニカルポリッシング(CMP) した後、ワックスを除去して、所定の表面粗さ及び平坦度（平行度）となるように加工することが例えば特許文献２で知られている。【０００６】
然し、上記のように焼結体の表面を平面研削やラップ研磨してなるチャックプレートを用いると、その使用開始当初、電極への電圧印加を停止しても、残留電荷の影響を受けてウエハが離脱できない場合が生じていた。このような問題は、ダミー基板を用いてチャックプレートでの吸着、脱離を数百回繰り返すことで解決できる（即ち、残留電荷の影響を受けずにウエハの脱離を良好に行い得る）が、これでは、静電チャックとして機能させるのに手間がかかり、製造工程が増えるという不具合がある。【０００７】
そこで、本発明者らは鋭意研究を重ね、チャックプレートの使用開始当初にウエハを脱離できない問題は、チャックプレートが窒化アルミ焼結体からなる場合を例に説明すると、平面研削やラップ研磨により焼結体表面がダメージを受け、その表面に脱粒しかけた窒化アルミ粒子が局所的に存在し、これらの窒化アルミ粒子が電気的にフローティング状態となることで、電極への電圧印加を停止したときに抵抗となって残留電荷を逃がすことができないため、発生しているとの知見を得た。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開平１−３２１１３６号公報
【特許文献２】特開２０００−２１９６３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、以上の点に鑑み、使用開始当初から基板の脱離不良が発生し難い生産性のよい静電チャック用のチャックプレートの製造方法を提供することをその課題とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明は、電極を有するチャック本体の表面を覆う誘電体からなる静電チャック用のチャックプレートの製造方法であって、原料粉末を所定形状に圧縮成形した後、焼結して焼結体を得る工程と、前記焼結体のうち、吸着すべき基板が当接する表面を研磨加工により所定の表面粗さ及び平坦度に形成する工程と、前記研磨加工に伴い前記表面に生じた脱粒しかけている粒子のみを選択的に除去するブラスト処理を施す工程とを含むことを特徴とする。【００１１】
本発明によれば、研磨加工後にブラスト処理を行うことで、研磨加工に伴い前記表面に生じた脱粒しかけている粒子のみが選択的に除去される。このため、このようなチャックプレートをチャック本体に組付け、静電チャックとして使用する当初から、電極への電圧印加を停止したときの残留電荷の影響を受けずに処理すべき基板たるウエハを良好に脱離できる。また、本発明では、研磨加工後にブラスト処理を行うが、チャックプレートでの基板の吸着、脱離を数百回繰り返す従来法と比べて、その作業が簡単であり、生産性を向上でき、しかも、上記ブラスト処理では、チャックプレート表面の表面粗さや平坦度が殆ど劣化せず、ウエハとの接触面積が減少することはない。【００１２】
なお、本発明において、前記ブラスト処理としてウエットブラストを用いることが最適である。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本実施形態の製造方法により製作されたチャックプレートを組付けてなる静電チャックを模式的に説明する断面図。
【図２】本実施形態のチャックプレートの一部を拡大してその製作工程を説明する図。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下に図面を参照して、処理すべき基板をウエハＷとし、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法等による成膜処理、イオン注入処理やエッチング処理などの処理を行う真空処理装置内で、その使用開始当初からウエハＷを保持し、処理後に確実に脱離できる本発明の実施形態の製造方法により製作されたチャックプレートを備えた静電チャックＥＣを説明する。
【００１５】
図１に示すように、静電チャックＥＣは、図示省略の処理室内の底部に配置されるチャック本体１と、このチャック本体１の上面に設けられた誘電体たるチャックプレート２とから構成される。チャック本体１は、例えば窒化アルミ製であり、その上部には図示省略の絶縁層を介して正負の電極３ａ、３ｂが組み込まれ、公知のチャック電源Ｅから直流電圧が印加できるようになっている。
【００１６】
また、チャック本体１には、上下方向に貫通するガス通路４が形成され、このガス通路４の下端は、マスフローコントローラ５を介設したガス管６を介してＡｒガス等の不活性ガスを収容したガス源７に連通し、これらの部品が本実施の形態のガス供給手段を構成する。さらに、チャック本体１には、公知の構造を有する抵抗加熱式のヒータ８が内蔵され、ウエハＷを所定温度に加熱保持できるようになっている。
【００１７】
チャックプレート２は、例えば窒化アルミ焼結体から構成され、ウエハＷ裏面の外周縁部が面接触可能な環状のリブ部２ａと、リブ部２ａで囲繞された内部空間２ｂで同心状に立設された複数個の棒状の支持部２ｃとを備える。この場合、支持部２ｃの高さは、リブ部２ａの高さより僅かに小さくなるように設定され、チャックプレート２表面でウエハＷを吸着したときに、各支持部２ｃでウエハＷを支持するようになっている。
【００１８】
そして、チャックプレート２にウエハＷを載置した後、両電極３ａ、３ｂ間に直流電圧を印加することで発生する静電気力でウエハＷがチャックプレート２の表面で吸着される。このとき、ウエハＷ裏面の外周縁部がリブ部２ａとその全周に亘って面接触することで内部空間２ｂが略密閉される。この状態で、ガス供給手段を介してＡｒガスを供給すると、内部空間２ｂにガス雰囲気が形成される。これにより、ヒータ８を作動させてウエハＷを加熱する場合、リブ部２ａとウエハＷ裏面とで画成される内部空間２ｂに不活性ガス雰囲気を形成することで、ウエハＷへの熱伝達をアシストして効率よくウエハＷの加熱できる。なお、本実施形態では、ヒータ８のみを設けたものを例に説明しているが、これに限定されるものではなく、公知の冷却手段を組み付けて構成してもよい。
【００１９】
次に、窒化アルミ焼結体たるチャックプレート２の製造方法について説明する。先ず、還元窒化法等の公知の方法で原料粉末たる窒化アルミ粉末を得る。次に、成形性を向上させる公知の有機バインダーや焼結助剤を窒化アルミ粉末に適宜添加した後、公知の成形機を用いて原料粉末を成形し、上述の形状を有する成形体を作製する。そして、このように得られた成形体を、公知の焼結炉にて２０００℃の不活性ガス雰囲気で焼成し、所望の体積抵抗率を有する窒化アルミ焼結体を得る。なお、窒化アルミ焼結体を作製する場合、所謂ホットプレス焼成法を用いることができる。
【００２０】
次に、図２に示すように、このようにして得た窒化アルミ焼結体Ｓの表面のうち、ウエハＷとの接触面が研磨加工により所定の表面粗さ及び平坦度（平行度）に加工される。研磨加工としては、ダイヤモンド砥石を用いた平面研削、遊離砥粒を用いたラップ加工やケミカルメカニカルポリッシング(CMP) が挙げられ、所定の表面粗さ（Ｒａ：０．１μｍ以下）及び平坦度（０．００５以下）となるように加工される。
【００２１】
ここで、図２を参照して、上記窒化アルミ焼結体Ｓでは、研磨加工の際にその表面がダメージを受け、脱粒しかけた窒化アルミ粒子ｇが局所的に存在した状態となる（図２（ａ）参照）。このように脱粒しかけた窒化アルミ粒子ｇがウエハＷとの接触面に存在すると、当該窒化アルミ粒子ｇが電気的にフローティング状態となり（図２（ｂ）参照）、電極３ａ、３ｂへの電圧印加を停止したときに抵抗となって残留電荷を逃がすことができない（なお、図２中、電荷の流れが矢印で示されている）。このため、特にチャックプレート２の使用開始当初にウエハの脱離不良を多発させる虞がある。
【００２２】
そこで、本実施形態では、窒化アルミ焼結体Ｓたるチャックプレート２のウエハＷとの接触面に存在する脱粒しかけた窒化アルミ粒子ｇのみを選択的に除去するブラスト処理を施すようにした（図２（ｃ）参照）。このようなブラスト処理としては、砥粒を混合した水を空気と同時に対象物、つまり、チャックプレート２に吹き付けることで、対象物の表面を研磨する所謂ウエットブラストが最適である。
【００２３】
ウエットブラストに用いられる砥粒としては、アルミナ製で、その粒径が焼結されたアルミナの平均粒径以下の範囲のものが用いられ、所定の重量比で水に混合される。また、ブラスト処理の際の水圧は０．０１〜０．０５ＭＰａ、圧縮空気の圧力は０．１〜０．３ＭＰａの範囲で設定することが望ましい。水圧や空気圧が上記より低くなると、粒子間の接着強度が低下している粒子を取り除くことができず、他方で、水圧や空気圧が上記より高くなると、表面粗さの悪化と共に、粒子間の接着強度が低下している粒子を取り除くことができないという不具合が生じる。
【００２４】
このように研磨加工後に更にウエットブラスト処理を行うことで、研磨加工に伴い表面に生じた脱粒しかけている粒子ｇのみが選択的に除去される。このため、本実施形態の製造方法で製作されたチャックプレート２を上記チャック本体１に組付けて静電チャックＥＣとして使用する場合、その当初から、チャック電源Ｅを介して正負の電極３ａ、３ｂに電圧印加し、所定の吸着力でウエハＷを吸着した後、その電圧印加を停止したとき、残留電荷の影響を受けずにウエハＷを良好に脱離できる（図２（ｄ）参照）。また、研磨加工後にブラスト処理を行っているが、チャックプレート２でのウエハＷの吸着、脱離を数百回繰り返す従来法と比べて、その作業が簡単であり、生産性を向上でき、しかも、上記ブラスト処理では、チャックプレート２表面の表面粗さや平坦度が殆ど劣化せず、ウエハＷとの接触面積が減少することはない。
【００２５】
以上の効果を示すために、公知の方法で上記説明した形態を有する窒化アルミ焼結体を作製した。そして、ウエハＷとの接触面を鏡面加工し、０．１μｍの表面粗さとした。その後、ウエットブラスト処理を実施した。
【００２６】
次に、チャックプレート２をチャック本体１に組付けて静電チャックＥＣを構成し、ウエハＷを静電チャック１の直上にウエハＷを持ち上げる公知のリフトピンの複数を備えたステージに設置した。チャックプレート２上にウエハＷを載置した後、チャック電源Ｅにより０〜１０００Ｖの範囲の電圧でウエハを吸着した。その後、チャック電源Ｅからの電圧印加を停止しリフト機構を作動させると、何ら脱離不良を生じることなく、リフトピンによりウエハＷが持ち上げられることが確認できた。
【００２７】
以上、本実施の形態について説明したが、本発明は上記構成のものに限定されるものではない。例えば、窒化シリコン焼結体等の他の材料からチャックプレートを構成する場合にも本発明は適用できる。また、ウエットブラスト処理を用いる場合を例に説明したが、脱粒しかけている粒子のみを簡単な方法で選択的に除去できるものであれば、他のブラスト方法であっても適用できる。
【符号の説明】
【００２８】
ＥＣ  静電チャック
１  チャック本体
２  チャックプレート（窒化アルミ焼結体Ｓ）
２ａ  リブ部
２ｂ  内部空間
２ｃ  支持部
３ａ、３ｂ  電極  
ｇ  脱粒しかけているＡｌＮ粒子  
Ｗ  ウエハ
【図１】
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【図２】
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【国際調査報告】
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