(57)【要約】【課題】パーティクルの発生を抑制しながらもチャック力を低下させないウエハ支持装置を提供する。【解決手段】絶縁基材の表面にチャック電極３が所定パターンに設けられ、該チャック電極がＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮからなる絶縁被膜層５で被覆されてなるウエハ支持装置であり、チャック電極の表面が凸部３ａを有して凹凸状に形成され、このチャック電極表面の凹凸に沿って絶縁被膜層の表面が凹凸状に形成され、この絶縁被膜層の凸部５ａの上面同士が略面一となってウエハ載置面９を形成する。【選択図】図１
2019057531.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁基材の表面にチャック電極が所定パターンに設けられ、該チャック電極がＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮからなる絶縁被膜層で被覆されてなるウエハ支持装置において、前記絶縁被膜層の表面が凹凸状に、その凸部が前記チャック電極の凸部を被覆するように形成され、この絶縁被膜層の凸部の上面同士が略面一となってウエハ載置面を形成することを特徴とするウエハ支持装置。
【請求項２】
前記チャック電極パターンの表面が凹凸状に形成され、このチャック電極表面パターンの凹凸に沿って前記絶縁被膜層の表面が凹凸状に形成されることを特徴とする請求項１記載のウエハ支持装置。
【請求項３】
前記チャック電極の表面に複数の凸部が互いの間に間隔を置いて点在していることを特徴とする請求項２記載のウエハ支持装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体や液晶の製造プロセスに用いられるウエハ支持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体や液晶の製造プロセスにおいて、ドライエッチングやＰＶＤ（物理的気相蒸着法）などを行う際にウエハを固定するための装置として静電チャックが広く用いられている。
【０００３】
従来の静電チャックは、たとえば図６に示すように、グラファイト板１の周囲を熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）などの絶縁層２で被覆してなる絶縁基材の表面に静電チャック用の導体電極３が所定パターンに配置されると共に、裏面にはヒータ用の導体電極４が所定パターンに配置され、これら電極３，４を絶縁被膜層５で被覆した構成を有する。図示しないが、電極３，４の両端は端子を通じて電源に接続されている。
【０００４】
このような構成の静電チャックにおいて、絶縁被膜層５の表面６をウエハ載置面９としてウエハなどの被吸着物７を載置し、電極３の端子間に電圧を印加すると、クーロン力が発生し、被吸着物７を静電的にチャックする。図６の構成ではヒータ電極４が設けられているので、適正なチャック吸引力が発揮される最適温度に被吸着物７を均一に加熱しながら被吸着物７をチャックすることができる。
【０００５】
なお、図６は双極型静電チャックの構成例を示すものである。単極型静電チャックの場合は、絶縁基材上に単一の導体電極（チャック電極３）を配置したものを絶縁被膜層５で被覆した構成を有し、チャック電極３と、絶縁被覆膜５の表面６に載置した被吸着物７との間に電圧印加することによって被吸着物７をチャックする。
【０００６】
静電チャックにおける絶縁被膜層４は、１０８〜１０13Ω・ｃｍの範囲の電気抵抗率を有することが好ましい。絶縁被膜層５の電気抵抗率がこの範囲にあると、電極と被吸着物との間に極微弱電流が流れることを許容し、ジョンソンラーベック効果によりチャック吸引力が大幅に増大する。
【０００７】
この観点から、本出願人は、ＣＶＤ（化学的気相蒸着法）を用いてＰＢＮに微量のカーボンを含有させたＣ−ＰＢＮで絶縁被膜層５とすることにより蒸気範囲の電気抵抗率を与える手法を発案した（特許文献１）。具体的には、ＰＢＮ成形のための反応ガス（たとえば三塩化ホウ素＋アンモニア）にカーボン添加のために必要なガス（たとえばメタン）を加えて減圧高温ＣＶＤ炉内に導入することにより、微量カーボンを含有するＰＢＮ成形体からなる絶縁被膜層５を形成することができる。
【０００８】
ＰＢＮ（微量カーボンを含有するＣ−ＰＢＮを含む。以下同じ。）による絶縁被膜層５を形成した静電チャックは概ね満足すべき性能を発揮し得るものであるが、ＰＢＮは層状結晶であるため、高温での使用条件において、ＰＢＮ絶縁被膜層５からＰＢＮの結晶が脱離してパーティクルを発生させ、これがウエハの裏面に付着して製品価値を著しく低下させるという問題があった。
【０００９】
この点について発明者が実験を行ったところ、静電チャックのチャック電極パターン上に多数のパーティクルが発生することを確認した。このことから、絶縁被膜層５の表面６に直接載置されたウエハなどの被吸着物７がチャック電極３に吸着されたときに、柔らかいＰＢＮの表面６を引っ掻いてパーティクルを発生させているものと推測された。
【００１０】
そこで、出願人は、上述した従来技術の不利欠点を解消し、パーティクルの発生を抑制できるウエハ支持装置を提供することを課題として研究と実験を繰り返した結果、下記特許文献２において新規の構成を提案するに至った。すなわち、図６の構成の変形ないし改良として、図７に示すように、ＰＢＮ絶縁被膜層５の表面６に、ＰＢＮより硬いＰＧからなる凸部８をエンボス加工などにより部分的に形成して、凸部８の上面をウエハ載置面とした構成を提案した。この構成によれば、ウエハ７は、ＰＢＮ絶縁層５の表面に接触することなく、ＰＢＮより硬いＰＧからなる凸部８上に載置されるので、接触面積の減少によりパーティクルの発生を大幅に低減させることができ、パーティクルがウエハの裏面に付着して製品価値を低下させることを効果的に防止することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】特許第２７５６９４４号公報
【特許文献２】特開２０１７−０３４０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
しかしながら、反面、図７の構成によると、ＰＧ凸部８の上面（ウエハ載置面）に載置されるウエハ７は、図６の構成と比べるとＰＧ凸部８の高さに相当する分だけチャック電極３から離れることになるため、吸着力が低下する。すなわち、静電チャックによる吸着力Ｆは、チャック電極３と被吸着物（ウエハ９）とのギャップｇが大きくなるにつれて低下するので、図７の構成の場合、ＰＧ凸部８の高さ分だけギャップｇが大きくなることによって吸着力Ｆが低下する。ウエハ載置面９を水平にしてウエハ７を載置する場合は、ＰＧ凸部８による吸着力の低下は実用上無視できる程度であって十分な吸着力を保持することができるが、ウエハを垂直に立てた状態で吸着する必要がある場合では、ウエハ７を保持することができず、ウエハ７が落下するという問題があった。
【００１３】
したがって、本発明が解決しようとする課題は、パーティクルの発生を抑制しながらもチャック力の低下を最小限に抑えることができるウエハ支持装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
すなわち、本願の請求項１に係る発明は、絶縁基材の表面にチャック電極が所定パターンに設けられ、該チャック電極がＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮからなる絶縁被膜層で被覆されてなるウエハ支持装置において、前記絶縁被膜層の表面が凹凸状に、その凸部が前記チャック電極の凸部を被覆するように形成され、この絶縁被膜層の凸部の上面同士が略面一となってウエハ載置面を形成することを特徴とするウエハ支持装置である。
【００１５】
本願の請求項２に係る発明は、請求項１記載のウエハ支持装置において、前記チャック電極の表面が凹凸状に形成され、このチャック電極表面パターンの凹凸に沿って前記絶縁被膜層の表面が凹凸状に形成されることを特徴とする。
【００１６】
本願の請求項３に係る発明は、請求項２記載のウエハ支持装置において、前記チャック電極の表面に複数の凸部が互いの間に間隔を置いて点在していることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、ウエハは、ＰＢＮ（Ｃ−ＰＢＮを含む。以下も同じ。）による絶縁被膜層の表面に全面的に接触することなく、その表面に点状、線状、格子状などに形成される凸部上に載置されるので、図６に示す従来技術と比べて、ウエハとＰＢＮ絶縁被覆層との接触面積が著しく減少し、パーティクルの発生を大幅に低減させることができ、パーティクルがウエハの裏面に付着して製品価値を低下させることを効果的に防止する。
【００１８】
また、ＰＢＮ絶縁被膜層の表面凸部がチャック電極パターンの少なくとも一部を被覆するように形成され、該表面凸部同士が面一となってウエハ載置面が形成されるので、図７に示す従来技術のように、ウエハがチャック電極から離れて載置されることがなく、チャック力の低下を防止ないし効果的に抑制することができる。
【００１９】
したがって、本発明によれば、パーティクルの発生を抑制しながらもチャック力を低下させないウエハ支持装置を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】本発明の一実施形態（実施例１）による静電チャックの断面図である。
【図２】この静電チャックの部分平面図である。
【図３】本発明の他実施形態（実施例２）による静電チャックの断面図である。
【図４】本発明の他実施形態（実施例３）による静電チャックの断面図である。
【図５】本発明の他実施形態（実施例４）による静電チャックの断面図である。
【図６】従来技術（特許文献２の図２）による静電チャックの断面図である。
【図７】従来技術（特許文献２の図１）による静電チャックの断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
以下に実施例を挙げて本発明について詳述する。
【実施例１】
【００２２】
図１に本発明の一実施形態（実施例１）による静電チャックを断面図で示す。この静電チャックは、グラファイト板１の周囲を熱分解窒化ホウ素（ＰＢＮ）などの絶縁層２で被覆してなる絶縁基材の表面に静電チャック用の電極３が所定パターンに配置されると共に、裏面にはヒータ用の電極４が所定パターンに配置され、これら電極３，４をＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮによる絶縁被膜層５で被覆した構成を有する。図示しないが、電極３，４の両端は端子を通じて電源に接続されている。この静電チャックの構成および作用は、既述した従来技術による静電チャック（図６，図７）と基本的に同様である。
【００２３】
しかしながら、この静電チャックにおいては、図２にも示されるように、チャック電極３の表面が、そのパターン内において多数の平面視円形状の表面凸部３ａが点在する凹凸状に形成され、このチャック電極３の凹凸表面に沿うように、絶縁被膜層５も凹凸表面を有するように形成されている。そして、チャック電極３の表面凸部３ａを被覆する絶縁被膜層５の表面凸部５ａは、いずれも同一高さに形成され、これら表面凸部５ａによってウエハ載置面９を形成している。なお、図２において符号１１は端子穴を示し、この端子穴１１に挿入した端子（図示せず）を介して、外部電源（図示せず）からの電流をチャック電極３に供給する。
【００２４】
図７に示す従来技術では、チャック電極３が所定パターンの全領域で同一高さの平板状に形成されているため、その全領域においてＰＧ凸部８の高さに相当するギャップｇによる吸着力の低下が生ずるが、この実施例では、少なくともチャック電極表面凸部３ａの部分ではギャップｇが極小化されるので、吸着力の低下を最小限に止めることができる。
【００２５】
また、凹凸表面を有する絶縁被膜層５の凸部５ａの上面同士が面一となってウエハ７に対する載置面９を与えているので、接触面積の減少によりパーティクルの発生を大幅に低減させることができる点では、図７に示す従来技術と同様であり、高温での使用条件においても、パーティクルの発生を防止または大幅に低減することができる。
【００２６】
図１の静電チャックは、一例として、次のようにして製造することができる。
【００２７】
厚さ１０ｍｍの円盤状グラファイト板１の全表面を被覆するように熱ＣＶＤ法により３００μｍ厚のＰＢＮ絶縁層２を形成し、さらに、その表裏面に、同じく熱ＣＶＤ法によりＰＧ層を形成した後、その表面側を部分的に除去して所定パターンのチャック電極３を形成すると共に、裏面側についても部分的に除去して所定パターンのヒータ電極４を形成する。表面側のチャック電極３については、パターン内に円柱状の凸部３ａが中心間距離３ｍｍで多数点在するように凹凸表面に形成される。このように凹凸表面を形成するには、エンボス加工などの機械的手法やエッチングなどの化学的手法、あるいはその他の公知の手法を用いることができる。
【００２８】
次いで、熱ＣＶＤ炉内にて、三塩化ホウ素１モルに対してアンモニア３モルおよびメタンガス２.４モルを０．５Ｔｏｒｒ、温度１８５０℃で反応させ、電極３，４を有するＰＢＮ絶縁層２の全面を被覆するようにカーボン添加ＰＢＮ（Ｃ−ＰＢＮ）絶縁被膜層５を形成して、図１の静電チャックが製造される。絶縁被膜層５は、凹凸表面を有するものとして形成されたチャック電極３の部分では、該凹凸表面に沿うように凹凸状に形成され、凸部３ａに対応してその上に絶縁被膜層５の円柱状凸部５ａが点在するものであり、これら凸部５ａの上面同士が面一になってウエハ載置面９を与えている。
【００２９】
この構成によれば、ウエハ７は、絶縁被膜層５の凸部５ａ（ウエハ載置面９）上に載置されるので、絶縁被膜層５を形成するＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮとの接触面積が小さくなる。したがって、パーティクル発生を抑制することができる。また、絶縁被膜層５の凸部５ａは、チャック電極３の凸部３ａに沿って形成されるので、凸部５ａ（ウエハ載置面９）上に載置されたウエハ７は、ごく薄い絶縁被膜層５を介して電極凸部３ａに近接している。すなわち、従来技術である図７におけるギャップｇは、図１の静電チャックにおいては、少なくとも電極凸部３ａとの間ではほぼｇ＝０となり、吸着力の低下を極小化することができる。
【実施例２】
【００３０】
図３に本発明の他実施形態（実施例２）による静電チャックを断面図で示す。この静電チャックが図１の静電チャックと異なる点は、チャック電極３のパターン内に凸部３ａを形成するための手法にある。すなわち、この静電チャックでは、絶縁層２の表面に所定パターンに形成したチャック電極３に表面側から所定深さに平面視円形のスタッド挿入穴（符号なし）を複数点在させ、これらスタッド挿入穴に、チャック電極３と同じ材料（ＰＧ）で形成した棒状のスタッドを打ち込んで、その先端をチャック電極３から突出させて凸部３ａとしている。
【００３１】
上記以外については図１の静電チャックと同様の構成および作用を有するので、共通する部材・要素には同一の符号を付し、詳細な説明を割愛する。
【実施例３】
【００３２】
図４に本発明の他実施形態（実施例３）による静電チャックを断面図で示す。この静電チャックが図１の静電チャックと異なる点は、チャック電極３のパターン内に凸部３ａを形成するための手法にある。すなわち、この静電チャックでは、絶縁層２の表面に、チャック電極３のパターンに沿って凸部２ａを複数点在させ、これら凸部２ａを被覆するようにチャック電極３を形成することにより、凸部２ａ上に凸部３ａが形成されるようにしたものである。
【００３３】
上記以外については図１の静電チャックと同様の構成および作用を有するので、共通する部材・要素には同一の符号を付し、詳細な説明を割愛する。
【実施例４】
【００３４】
図５に本発明の他実施形態（実施例４）による静電チャックを断面図で示す。この静電チャックが図１の静電チャックと異なる点は、絶縁被膜層５に凸部５ａを形成するための手法にある。すなわち、この静電チャックでは、絶縁層２の表面に所定パターンにチャック電極３を形成する際に、その高さが絶縁被膜層５の膜厚より大きくなるように形成することにより、その先端部を覆う絶縁被膜層５が他部より突出して凸部５ａとなるようにしたものである。
【００３５】
上記以外については図１の静電チャックと同様の構成および作用を有するので、共通する部材・要素には同一の符号を付し、詳細な説明を割愛する。
【符号の説明】
【００３６】
１ グラファイト板
２ 絶縁層
２ａ 凸部
３ チャック電極
３ａ 凸部
４ ヒータ電極
５ 絶縁被膜層（ＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮ）
５ａ 凸部
６ 絶縁被膜層の表面
７ 被吸着物（ウエハ）
８ ＰＧ凸部
９ ウエハ載置面
１０ ＰＧスタッド
１１ 端子穴
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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