(57)【要約】【課題】大気中での吸着特性に優れた静電チャックの製造方法を提供する。【解決手段】本発明に係る静電チャックの吸着面処理方法は、少なくとも吸着面がセラミックスからなる静電チャックを準備する工程と、前記静電チャックの吸着面上を清浄化する工程と、前記清浄化された吸着面上に存在するＯＨ基と置換して疎水性の有機化合物の修飾基を形成する工程１と、前記工程１を経た前記吸着面をポリッシングする工程２と、を含むことを特徴とするものである。【選択図】図１
2018060859.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸着面がセラミックスからなる静電チャックを準備する工程と、前記静電チャックの吸着面上を清浄化する工程と、前記清浄化された吸着面上に存在するＯＨ基と置換して疎水性の有機化合物の修飾基を形成する工程１と、前記工程１を経た前記吸着面をポリッシングする工程２と、を含むことを特徴とする静電チャックの吸着面処理方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着特性に優れた静電チャックの吸着面処理方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
目的に応じて、静電チャックの吸着面に各種の材料からなる保護膜を形成、あるいは表面処理を施す技術は、従来から広く知られている。
【０００３】
特許文献１には、静電チャックの吸着力を保持しつつ吸着面の磨耗、破損を抑制し、大気中の水分が静電チャックの吸着面表面に付着することによって起きる吸着力の低下の抑制を目的として、金属基材と、前記金属基材上に設けられた第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層上に設けられ、第１の電圧が印加される複数の第１の電極と前記第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極とを有する電極層と、前記電極層上に設けられ、前記電極に所定の電圧を印加した場合に前記第１の電極と前記第２の電極との間で発生する電場を被吸着物の表面へ伝達する誘電層とを具備し、前記誘電層は、少なくとも前記第１の樹脂層より高硬度のＤＬＣ膜を前記被吸着物側に有する、という静電チャックの開示がある。
【０００４】
特許文献２には、基板を捕捉し、この基板に関連する熱の伝達を制御するために、セラミック製の表面を有するセラミック部材と、該セラミック製の表面の上層を形成し、基板を捕捉するための捕捉面を形成する低摩擦表面を有する、形状順応性を有する層とを備え、上記形状順応性を有する層が有機ケイ素化合物を含有する静電チャックの開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２００３９３号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１１８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸着面がセラミックスからなる静電チャックは、吸着面が樹脂で形成されたものと比べて耐久性や吸着力の点で優位ではあるが、大気中で使用したときの吸着力が安定しないという課題があった。これは、大気中の水分が吸着面に付着することで、特許文献１に記載されているような吸着力の低下が起こるのと同様の理由と考えられる。
【０００７】
表面の疎水性処理として、ガラス等の表面にシランカップリング処理を行う手法が周知であり、特許文献２にも、静電チャックの吸着面に有機ケイ素化合物の層を形成する記載があることから、特許文献１と２の記載に基づき、セラミックスの吸着面を有する静電チャックの吸着面を疎水性とすることで、上記課題は解決されると考えられた。
【０００８】
しかし、シランカップリング剤で単純に疎水性処理しただけのセラミックス製静電チャックの吸着面は、撥水性は十分得られたが、表面に斑が生じることによる平坦度の悪化、鏡面が得られないことによる反射率の低下、等の不具合が生じて好ましいものとはいえず、さらなる改善の余地があることが判明した。
【０００９】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、特に、大気中での吸着力安定性を他の特性を損なうことなく効果的に得ることを可能とした、セラミックス製静電チャックの吸着面処理方法の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、少なくとも吸着面がセラミックスからなる静電チャックを準備する工程と、前記静電チャックの吸着面上を清浄化する工程と、前記清浄化された吸着面上に存在するＯＨ基と置換して疎水性の有機化合物の修飾基を形成する工程１と、前記工程１を経た前記吸着面をポリッシングする工程２と、を含む静電チャックの吸着面処理方法である。
【００１１】
かかる構成を有することで、大気中での吸着力安定性を従来になく効果的に得られるセラミックス製静電チャックの吸着面処理方法を提供することを可能とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明に係る静電チャックの吸着面処理方法によれば、大気中での吸着力安定性を他の特性を損なうことなく効果的に得ることを可能としたセラミックス製静電チャックを、簡易な手法で提供することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様に係る静電チャックの断面模式図
【図２】本発明の一態様に係る吸着面形態の概念図
【図３】静電チャックの電極パターンの一例を上面から見た模式図
【図４】実施例１と比較例１の吸着特性を比較したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、少なくとも吸着面がセラミックスからなる静電チャックを準備する工程と、前記静電チャックの吸着面上を清浄化する工程と、前記清浄化された吸着面上に存在するＯＨ基と置換して疎水性の有機化合物の修飾基を形成する工程１と、前記工程１を経た前記吸着面をポリッシングする工程２と、を含むことを特徴とする静電チャックの吸着面処理方法である。
【００１５】
図１に、本発明の一態様に係る静電チャックの断面模式図を示す。なお、以降の図で同一の構成については、矢印と記号の表示は省略する。ここで、本発明で示す図は、全て説明の為に形状を簡素化かつ強調したものであり、細部の形状、寸法、および比率は実際と異なる。また、本発明の説明に不要なその他の構成要素は、記載を省いている。
【００１６】
図１に示す静電チャックＺは、基材１の一主面上に形成された吸着用電極３と、吸着用電極３上に形成された誘電層２からなり、誘電層２の一主面が被吸着物４と接する吸着面１０を有する。
【００１７】
本発明においては、図１に示す基本的な構成要件を備えていれば、格別の制約を設けることなく、使用目的や用途に応じて任意に静電チャックを設計する事が出来る。
【００１８】
少なくとも吸着面１０は、セラミックスからなる。セラミックスは、樹脂やゴムと比べると、硬度が高いので摩耗や変形が抑制され、優位と言える。
【００１９】
このようなセラミックスとして、静電チャックの材料として適用可能な公知の材料が挙げられるが、特に、酸化物セラミックスが好適で、酸化アルミニウム、あるいはシリカガラスが例示できる。
【００２０】
なお、図１は、誘電層２の表面をそのまま吸着面１０として用いた場合であるが、誘電層２を異なる材料の層が複数積層している形態も、本発明では同等に扱える。以降、吸着面１０は誘電層２である事を想定して説明する。
【００２１】
吸着用電極３は、その形状を特に限定するものではなく、公知の電極厚さ、電極幅、隣接する電極間隔、電極パターンを適時適用できるが、好適には、強い静電力が得られ、各種の静電力を任意に発生でき、汎用性の高い双極型電極パターンが用いられる。
【００２２】
吸着用電極３の材料も、公知の材料が適用でき、一例として白金、モリブデン、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が好適であるが、その他、タングステン、ニッケル、チタン、あるいは、これら２以上からなる合金で構成してもよい。
【００２３】
被吸着物４は、静電力により吸着できる各種の材料が挙げられ、特にその材質や形状に制約はない。一例として、板状のガラス、シリコン単結晶ウェハ、樹脂製基板、あるいは紙、等が挙げられる。
【００２４】
図１に示す静電チャックの吸着面１０に対して、以下に示す工程で本発明に係る処理を行う。まず、静電チャックの吸着面１０上を清浄化する清浄化工程を行う。
【００２５】
前記清浄化工程では、ごみや汚れ等の付着物を完全に除去する事を目的としている。従って、清浄化する手法は、静電チャックの製造、処理工程で用いられる公知の手法を、必要に応じて適時組み合わせて適用できる。
【００２６】
次に、前記清浄化された吸着面上に存在するＯＨ基と置換して疎水性の有機化合物の修飾基を形成する工程１を行う。
【００２７】
清浄化された直後の吸着面１０（セラミックス表面、特に金属酸化物表面）は、構成される金属元素の終端が水酸基（ＯＨ基）と結合した状態で、このような面は親水性である。
【００２８】
吸着面１０が親水性であると、大気中の水分が吸着面に付着する。水分は導電性があるので、金属膜と同様の作用を及ぼし、電界を遮蔽するため、被吸着物の分極を阻害する、という不具合が発生すると考えられる。
【００２９】
前述した通り、静電チャックの誘電層２としてセラミックスは優れているが、通常セラミックスの表面はＯＨ基で終端している割合が多く、親水性である。そのため、撥水性を持たせる処理が必要になるが、本発明の工程１は、この処理に相当すると言える。
【００３０】
本発明においては、撥水性を持たせる方法であれば、広く公知の方法が適用でき、例えば、シランカップリング剤を用いた表面処理が挙げられる。
【００３１】
ところが、上記のような撥水性処理を施した表面には、厚さ１〜１０μｍ程度の比較的厚い有機化合物の層が形成されている。このような厚い有機化合物からなる層は、吸着面の平坦性を損ない、吸着力の低下や鏡面度の悪化を招く恐れがある。
【００３２】
そこで、前記工程１を経た前記吸着面をポリッシングする工程２を実施する。ここでは、一旦厚く有機化合物の層を形成した後、ポリッシングにて、余分な有機化合物を除去する。図２に、工程２を経た吸着面形態の概念図を示す。
【００３３】
ここで、ポリッシングとは、布等を用いて、機械的な接触と動作（擦る、磨く、削り取る等）で吸着面１０の表面を処理する事を指す。本発明では、上記目的を達成できれば、ポリッシングに対して特に限定的な条件を課するものではない。例えば、必要に応じて化学的処理を併用してもよい。
【００３４】
本発明では、上記のようにすることで、吸着面１０の表面には、吸着力の低下や鏡面度の悪化を招く恐れが少なく、かつ、撥水性は十分に発現されるという、静電チャックとして望ましい特性が得られる好ましい厚さの有機化合物の膜が形成される。
【００３５】
本発明は、誘電層２がシリカガラス、電極３の電極幅および隣接する電極間間隔が２００μｍ以上３００μｍ以下、被吸着物４が絶縁性材料という組み合わせで、大気中での吸脱着プロセスにおいては、きわめて顕著な効果を発揮するものである。
【００３６】
吸着安定性は、元々の吸着力が小さい場合、吸着面の水分による影響が無視できない。すなわち、絶縁性材料の吸着ではグラディエント力が用いられるが、グラディエント力はクーロン力やジョンソンラーベック力と比べて小さいので、吸着用電極を、例えば２００μｍ以上３００μｍ以下の幅で微細化のうえパターン形状化する等で吸着力を高める必要がある。従って、本発明は、グラディエント力による静電チャックで特に効果的である。
【実施例】
【００３７】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は下記に示す実施例により制限されるものではない。
【００３８】
[静電チャックの作製]
基材１として、４０ｍｍ四方で厚さ２．１ｍｍのシリカガラス板を用意し、最終的な厚さを２．０ｍｍとなるように研磨、加工する。この基材１上に、図６に示す電極パターンを有する電極３を配置し、この上に同じく合成シリカガラスからなる誘電体層２を重ねて圧着して一体化し、さらに給電端子用の穴を形成した。このときの電極３の厚さは０．５μｍ、電極３の幅２００μｍ、隣接する電極３同士の間隔２００μｍ、誘電体層厚さ５０μｍとした。以上のようにして、共通して使用する静電チャックＺ１を作製した。
【００３９】
[表面処理用材料の調整]
市販のシランカップリング剤を１容積当たり純水で１０倍に希釈して１５分程度撹拌したものを、表面処理用材料として用意した。
【００４０】
[清浄化工程]
静電チャックＺ１の吸着面１０全体に対して、市販のアルコール系溶剤を用いた拭き取りを行うことで、吸着面１０の清浄化処理を行った。
【００４１】
[工程１]
清浄化処理を行った静電チャックＺ１の吸着面１０全体に対して、前記表面処理用材料を市販の不織布ワイパーに適量染み込ませ、出来るだけ均一になるように塗布した。この時、ホットプレートを用いて、静電チャックＺ１を４０℃に保温して、溶媒である水分を速やかに蒸発させるようにした。
【００４２】
ここで、塗布は、１回目の塗付後、表面が十分乾燥したことを目視で確認後、続けて２回目の塗付を行う。そして、この塗布を３回行った。なお、複数回塗布するのは、表面処理材料の塗りムラが出ないようにするためである。
【００４３】
なお、上記塗布工程の清浄化処理、保温手段、保温温度、塗布の繰り返し回数、等については、シランカップリング処理に支障が出ない範囲で、適時最適条件を設定できる。例えば、上記保温温度は、４０〜６０℃の範囲で調整してもよい。
【００４４】
[工程２]
塗布が完了した静電チャックＺ１の吸着面１０を、乾いた不織布ワイパーで１００〜１２０回往復運動にて拭き取りを行って、余分な有機化合物を除去した。
【００４５】
さらに、市販の加熱器を用いて、大気中で１２０℃×１．５ｈｒ保持した。この処理温度や処理時間も、適時最適化が可能である。このようにして作製した静電チャックを実施例１とした。
【００４６】
（比較例１）
吸着面１０の清浄化工程のみ行って、工程１と工程２を行わず、それ以外は実施例１同様としたものを比較例１とした。
【００４７】
（評価）
このようにして作製された静電チャックＺ１に給電端子を取り付け、評価を次のように行った。被吸着物４として、静電チャックＺ１と同面積で厚さ１ｍｍのシリカガラス板を用い、印加電圧±１．５ｋＶで静電吸着した状態で真上に引っ張り上げ、被吸着物４が脱離したときの荷重値を荷重計で測定する。この測定を電圧印加直後、１０秒後、６０秒後、１２０秒後、１８０秒後、２７０秒後、６００秒後、９００秒後、１８００秒後、のタイミングでそれぞれ測定する。そして得られた値を電圧印加直後の吸着力にて割ることで規格化した吸着力（％）に換算して、経時変化を比較する。図４に、実施例１と比較例１の吸着特性の比較を示す。
【００４８】
図４から明らかなように、実施例１と比較例１は、電圧印加直後の吸着力は同一であったが、比較例１は、吸着力が短時間で一気に０％を下回るまで急降下し、その後時間をかけてゆっくり回復するものの、電圧印加直後の２割程度までしか戻らなかった。これに対して、実施例１は、電圧印加直後からの吸着力は、異常に大きな変動を起こすことなく、時間経過とともになだらかに吸着力が低下しており、例えば９００秒経過後では、比較例１が吸着力２０％に対して実施例１は吸着力５５％であり、顕著な差がみられた。
【符号の説明】
【００４９】
Ｚ    静電チャック
１    基材
２    誘電層
３    吸着用電極
４    被吸着物
１０  吸着面
Ｘ    有機化合物分子
【図１】
2018060859.tif 000003
【図２】
2018060859.tif 000004
【図３】
2018060859.tif 000005
【図４】
2018060859.tif 000006