(57)【要約】【課題】高い電気絶縁性を確保しつつも容易に製造することができる静電チャックを提供する。【解決手段】基板Ｓを保持するための基板保持用電極９ａ，９ｂを有する上部板１２と、プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板１４と、ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に上部板１２と下部板１４との間に介在して上部板１２と下部板１４とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シート１３とを備える。【選択図】図２
2011100889.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックであって、
前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、
前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、
ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートと
を備えたことを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記下部板は、基板の温度を調節するための温度調節部を内蔵することを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの製造方法であって、
前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される熱融着シートを介在させて積層し、
前記熱融着シートの熱融着により前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする静電チャック製造方法。
【請求項４】
プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの再生方法であって、
前記静電チャックは、
前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、
前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、
ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートと
を備え、
使用済みの前記静電チャックを加熱して前記熱融着シートを溶融または軟化させ、
前記上部板と前記下部板とを互いに分離し、
前記上部板および前記下部板のうち一方を新たなものに交換すると共に他方を再利用し、
新たな一方の上部板または下部板と再利用する他方の前記上部板または前記下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される新たな熱融着シートを介在させて積層し、
前記新たな熱融着シートの熱融着により新たな前記一方の上部板または下部板と再利用する前記他方の上部板または下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする静電チャック再生方法。
【請求項５】
使用済みの前記静電チャックが加熱され前記上部板と前記下部板とに互いに分離された後、再利用される前記他方の上部板または下部板は洗浄により再利用に供され、新たな前記一方の上部板または下部板と接合されることを特徴とする請求項４に記載の静電チャック再生方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラズマ処理装置で用いられる静電チャックに係り、特に、誘電性を有する上部板と導電性を有する下部板との積層体からなる静電チャックに関する。
また、この発明は、このような静電チャックを製造する方法および再生する方法にも関している。
【背景技術】
【０００２】
基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において、プラズマが発生する空間の下方で基板を損傷せずに保持するための静電チャックが用いられている。静電チャックは、誘電性を有する上部板と導電性を有する下部板とを接合した積層体からなる。
【０００３】
上部板の内部には基板保持用電極が設置されており、その電極に基板保持用直流電源から高電圧を印加して、上部板と上部板の上面に配置された基板との間に静電力を発生させることで、静電チャックに基板が保持される。一方、下部板は、プラズマを発生させるためのプラズマ用電極として機能する。上部板と下部板との間には、両者を電気的に絶縁する絶縁層が介在している。このような絶縁層には、高電圧を印加しても絶縁破壊を発生させないような材料（耐絶縁破壊特性を有する材料）を用いることが求められている。
【０００４】
そこで、例えば、特許文献１には、高い絶縁性を有する脆性材料を用いて形成した絶縁層を有する静電チャックが提案されている。この静電チャックでは、脆性材料をエアロゾルデポジション法により形成し、微小な空洞の発生を減少させた絶縁層を形成することで絶縁破壊の発生を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２２７１９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、エアロゾルデポジション法による脆性材料の形成やその加工には、多大の手間および時間が生じてしまうおそれがある。
【０００７】
この発明は、このような従来の問題点を解消するためになされたもので、高い耐絶縁破壊特性を確保しつつも容易に製造することができる静電チャックを提供することを目的とする。
また、この発明は、このような静電チャックを製造する方法および再生する方法を提供することも目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明に係る静電チャックは、プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックであって、前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートとを備えたことを特徴とする。
ここで、前記下部板は、基板の温度を調節するための温度調節部を内蔵してもよい。
【０００９】
また、本発明に係る静電チャック製造方法は、プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの製造方法であって、前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される熱融着シートを介在させて積層し、前記熱融着シートの熱融着により前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする。
【００１０】
さらに、本発明に係る静電チャック再生方法は、プラズマに曝される基板を静電力により保持する静電チャックの再生方法であって、前記静電チャックは、前記基板を保持するための基板保持用電極を有する上部板と、前記プラズマを発生させるためのプラズマ用電極を有する下部板と、ヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成されると共に前記上部板と前記下部板との間に介在して前記上部板と前記下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合する熱融着シートとを備え、使用済みの前記静電チャックを加熱して前記熱融着シートを溶融または軟化させ、前記上部板と前記下部板とを互いに分離し、前記上部板および前記下部板のうち一方を新たなものに交換すると共に他方を再利用し、新たな一方の上部板または下部板と再利用する他方の前記上部板または前記下部板とをこれらの間にヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体から構成される新たな熱融着シートを介在させて積層し、前記新たな熱融着シートの熱融着により新たな前記一方の上部板または下部板と再利用する前記他方の上部板または下部板とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合することを特徴とする。
ここで、使用済みの前記静電チャックが加熱され前記上部板と前記下部板とに互いに分離された後、再利用される前記他方の上部板または下部板は洗浄により再利用に供され、新たな前記一方の上部板または下部板と接合されてもよい。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、熱融着シートを用いることで、高い耐絶縁破壊特性を確保しつつも製造が容易な静電チャックを実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】この発明の一実施形態に係る静電チャックを備えたプラズマ処理装置の構成を示す断面図である。
【図２】静電チャックの構成を示す断面図である。
【図３】他の実施形態で用いられる静電チャックの構成を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下に、添付の図面に示す好適な実施形態に基づいて、この発明を詳細に説明する。
【００１４】
図１に、本発明の一実施形態に係る静電チャック１を備えたプラズマ処理装置の構成を示す。プラズマ処理装置は、内部を外部から気密に保つ真空チャンバ２を有する。
【００１５】
真空チャンバ２内の上面には反応ガスを供給するためのガス供給口３が設置され、真空チャンバ２内の下面には反応ガスを排気するためのガス排気口４が設置されている。ガス供給口３は図示しないガス供給源に接続されており、ガス供給源によりプラズマを発生させるための反応ガスがガス供給口３を介して真空チャンバ２内に供給される。また、ガス排気口４は図示しない減圧装置に接続されており、減圧装置により真空チャンバ２内を所定の真空度にすると共に、反応ガスが供給されても真空チャンバ２内が所定の真空度を維持するよう調節を行う。減圧装置としては、真空ポンプ、クライオコイル等が利用できる。
【００１６】
ガス供給口３は、導電性を有する材料で形成されたシャワーヘッド保持部材５と接続されている。シャワーヘッド保持部材５はその内部に中空の空間であるガス供給室６を有し、ガス供給室６にはガス供給口３から反応ガスが供給される。なお、シャワーヘッド保持部材５と真空チャンバ２とは互いに電気的に絶縁されている。
シャワーヘッド保持部材５の下側には、ガス供給室６の下面を覆うようにシャワーヘッド７が取り付けられている。シャワーヘッド７には、その上面から下面に貫通する複数の噴出孔８が形成されており、ガス供給室６から供給される反応ガスが複数の噴出孔８を介してシャワーヘッド７の下方に噴出される。また、シャワーヘッド７は導電性の材料で形成された上部電極を有し、シャワーヘッド７の下方にプラズマ発生空間Ｐが形成される。
【００１７】
真空チャンバ２内の下部には、シャワーヘッド７と対向する位置にプラズマ発生空間Ｐを挟んで、静電チャック１が設置されている。静電チャック１は、シャワーヘッド７の上部電極とプラズマを発生させるための電極対を形成する下部電極を有する。下部電極は、シャワーヘッド７の上部電極と平行に設置され、接地されている。また、下部電極の上側には、誘電性の材料で囲まれた基板保持用電極９ａ，９ｂが配置されている。基板保持用電極９ａおよび９ｂは、それぞれ平板形状を有すると共に互いに隣接して配置され、静電チャック１の上面と平行する向きに設置されている。基板保持用電極９ａ，９ｂに基板保持用直流電源１０から電圧が印加されることによって、静電チャック１の上面に配置された基板Ｓが静電力により保持される。なお、静電チャック１と真空チャンバ２とは互いに電気的に絶縁されている。
【００１８】
シャワーヘッド１の上部電極は、シャワーヘッド保持部材５を介して高周波電源１１に接続されている。高周波電源１１は、プラズマを発生させるための電力を供給する電源で、プラズマ処理装置に利用されている公知の高周波電源が利用できる。
【００１９】
図２に静電チャック１の構成を示す。静電チャック１は、上部板１２、熱融着シート１３、および下部板１４の積層体からなる。
上部板１２は、誘電性を有する材料で形成され、その内部に基板保持用電極９ａ，９ｂを有する。基板保持用電極９ａ，９ｂは、上部板１２の上面と平行に設置されている。上部板１２を形成する材料としては、例えば、セラミックス、ポリイミド等が利用できる。
下部板１４は、導電性を有する材料で形成され、シャワーヘッド７の上部電極と対をなす下部電極として機能する。下部板１４を形成する材料としては、例えば、アルミニウム合金等が利用できる。
【００２０】
熱融着シート１３は、上部板１２と下部板１４との間に介在して熱融着により両者を接合し、上部板１２と下部板１４とを互いに電気的に絶縁すると共に高い耐絶縁破壊特性を有する含フッ素重合体から形成される。このような熱融着シート１３において、絶縁性は１０１６Ωｃｍ以上であるのが好ましく、耐電圧は１０ｋＶ以上であるのが好ましく、接着性は１ｋＮ／ｃｍ２以上であるのが好ましい。熱融着シート１３を形成する含フッ素重合体としては、例えば、特許第３８８５８０５号に開示のヒドロキシル基を有する含フッ素エチレン性重合体等が利用できる。
【００２１】
上部板１２、熱融着シート１３、および下部板１４を積層し、３００〜３５０℃で１０〜２０分間の加熱を行うことで、熱融着シート１３により上部板１２と下部板１４とを互いに接合することができる。
このように、高い耐絶縁破壊特性と接合性を有する熱融着シート１３により上部板１２と下部板１４とを接合することで、静電チャック１の製造に伴う手間および時間の軽減を図ることができる。
また、このようにして熱融着された静電チャック１は、同じように３００〜３５０℃で加熱することで熱融着シート１３を溶融または軟化させることにより、上部板１２および下部板１４から熱融着シート１３を取り外すことができる。
【００２２】
次に、図１に示した静電チャック１を備えたプラズマ処理装置の動作を説明する。
【００２３】
まず、上部板１２、熱融着シート１３、および下部板１４による積層体から構成される静電チャック１が、上部板１２を上面にして真空チャンバ２内のシャワーヘッド７と対向する位置に固定される。静電チャック１の上部板１２の上面には、所定の位置に基板Ｓが配置され、基板保持用直流電源１０から基板保持用電極９ａ，９ｂに電圧が印加される。これにより、上部板１２の内部に正の電位および負の電位がそれぞれ発生し、誘電分極された基板Ｓとの間に静電力が発生することで、上部板１２の所定の位置に基板Ｓが保持される。
続いて、減圧装置によりガス排気口４から真空チャンバ２内の空気が排気され、真空チャンバ２内が所定の真空度になると、反応ガスがガス供給源からガス供給室６に供給される。減圧装置は、真空チャンバ２内の排気を調整し、反応ガスが供給されても真空チャンバ２内が所定の真空度になるよう調節している。
【００２４】
ガス供給室６に供給された反応ガスは、シャワーヘッド７に形成された複数の噴出孔８を介して、シャワーヘッド７と静電チャック１に保持された基板Ｓとの間に噴出される。一方、シャワーヘッド７には、高周波電源１１から電圧が印加される。これにより、シャワーヘッド７の上部電極と静電チャック１の下部板１４とで電極対が形成され、これらの間に噴出された反応ガスが励起されプラズマが発生する。
基板Ｓの表面が、このようにして発生したプラズマに曝され、基板Ｓにプラズマ処理が施される。
【００２５】
ここで、プラズマの発生による温度変化により、静電チャック１の上部板１２と下部板１４との熱膨張係数の差に起因して両者の形状が変化するおそれがあるが、熱融着シート１３が上部板１２と下部板１４との摩擦を緩衝することによりパーティクルの発生を抑制することができ、プラズマ処理面の品質を向上させることが可能となる。
【００２６】
プラズマ処理が完了すると、次の基板Ｓを静電チャック１に保持させ、同様の作業を繰り返す。ここで、静電チャック１の上部板１２は、プラズマによる腐食や静電チャック用電極９ａ，９ｂの不具合により使用不能となるおそれがある。このような場合であっても、剥離可能な熱融着シート１３により、使用不能となった上部板１２のみを交換し使用可能な下部板１４を再利用して静電チャック１を再生させることができる。
例えば、真空チャンバ２から静電チャック１を取り外し、３００〜３５０℃で熱融着シート１３が溶融または軟化するまで加熱処理を行い、上部板１２と下部板１４とを互いに分離する。続いて、使用不能となった上部板１２を新しいものと交換し、新たな上部板１２、新たな熱融着シート１３、および洗浄された下部板１４を積層して、３００〜３５０℃で１０〜２０分間の加熱処理を行い、熱融着シート１３の熱融着により新たな上部板１２と再利用された下部板１４とを互いに電気的に絶縁させた状態で接合して静電チャック１を再生させることができる。
また、静電チャック１の下部板１４が使用不能となった場合であっても、同様にして、剥離可能な熱融着シート１３により、使用不能となった下部板１４のみを交換し使用可能な上部板１２を再利用して静電チャック１を再生させることができる。
【００２７】
このように、静電チャック１を構成する上部板１２または下部板１４の一方が使用不能となっても、使用可能な他方の上部板１２または下部板１４に付着した熱融着シート１３の残骸を洗浄等の簡便な処理を行って取り除くだけで再利用でき、簡単な作業で静電チャック１を再生させることができる。
なお、本実施形態の使用可能な他方の上部板１２または下部板１４は、洗浄することにより再利用に供されているが、他方の上部板１２または下部板１４から熱融着シート１３などの付着物を除去できればよく、例えば、その表面を掻き取るまたは研磨するなどして再利用に供してもよい。
【００２８】
再生された静電チャック１は、真空チャンバ２内に取り付けられ、上部板１２および下部板１４のうち一方が再び使用不能となるまで同様に使用される。
【００２９】
本実施形態によれば、高い耐絶縁破壊特性と接合性を有する熱融着シート１３により上部板１２と下部板１４とを接合することで、静電チャック１の製造に伴う手間および時間の軽減を図ることができる。また、熱融着シート１３が上部板１２と下部板１４との摩擦を緩衝することによりパーティクルの発生を抑制することができ、プラズマ処理された基板Ｓの品質を向上させることが可能となる。さらに、静電チャック１を構成する上部板１２または下部板１４の一方が使用不能となっても、使用可能な他方の上部板１２または下部板１４を洗浄等の簡便な処理を行うだけで再利用でき、簡単な作業で静電チャック１を再生させることができる。
【００３０】
なお、静電チャック１の下部板１４は、図３に示すような、冷却装置および加熱装置の少なくとも１つを備えた温度調節部１５を内蔵することで上部板１２の上面に保持される基板Ｓの温度を調節してもよい。冷却装置，加熱装置からの温度は下部板１４から熱融着シート１３を介して上部板１２へと伝達されるが、含フッ素重合体から形成される熱融着シート１３は高い熱伝導率を有するため、温度調節部１５による基板Ｓの温度調節を向上させることができる。
【００３１】
また、本実施形態において、静電チャック１の上面に配置された基板Ｓを静電力により保持するための電極は、２対の電極を使ったいわゆる双極方式の基板保持用電極９ａ，９ｂを用いて説明したが、上部板１２に唯一の電極を有する単極方式を用いてもよい。
【００３２】
また、本実施形態において、静電チャックは、反応ガスを用いて基板にプラズマ処理を施すプラズマ処理装置において用いられているが、同じくプラズマを発生させ反応ガスと共に原料ガスを用いて半導体基板上に成膜を行う半導体製造装置に同様に適用することができ、パーティクルの発生を抑制して高品質の膜形成を行うことが可能となる。
【符号の説明】
【００３３】
１  静電チャック、２  真空チャンバ、３  ガス供給口、４  ガス排気口、５  シャワーヘッド保持部材、６  ガス供給室、７  シャワーヘッド、８  噴出孔、９ａ，９ｂ  基板保持用電極、１０  基板保持用直流電源、１１  高周波電源、１２  上部板、１３  熱融着シート、１４  下部板、１５  温度調節部、Ｓ  基板、Ｐ  プラズマ発生空間
【図１】
2011100889.tif 000003
【図２】
2011100889.tif 000004
【図３】
2011100889.tif 000005