(57)【要約】【課題】電圧印加停止後に被吸着物に対する優れた離脱性を有する静電チャック装置を提供する。【解決手段】最表層３３が絶縁性を有し、該最表層３３が被吸着物と接する吸着面を有している静電チャック装置１０において、該最表層３３と該被吸着物との動摩擦係数が１．０以下であることを特徴とする静電チャック装置１０。静電チャック装置１０は、前記被吸着物と接する前記最表層３３にフッ素樹脂を含むことが好ましい。本発明の静電チャック装置１０によれば、電圧印加停止後の被吸着物に対して、優れた離脱性を発揮できる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
最表層が絶縁性を有し、該最表層が被吸着物と接する吸着面を有している静電チャック装置において、該最表層と該被吸着物との動摩擦係数が１．０以下であることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記被吸着物と接する前記最表層が、フッ素樹脂を含むことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体ウエハやガラス基板等を吸着保持する静電チャック装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造においては、半導体ウエハをプラズマエッチング装置等の加工装置の所定位置に固定する必要がある。特に、半導体ウエハ上に微細なパターンを描画し、多数の半導体素子を形成する集積回路の作製においては、半導体ウエハを平坦な面に確実に固定することが不可欠である。
半導体ウエハを固定する手段として、機械的、真空式、及び電気式のチャック装置が用いられている。これらの中でも、電気式チャック装置、すなわち、静電チャック装置は、平坦でない半導体ウエハであっても密着性よく固定できると共に、取扱いが簡単で、真空中でも使用できるという利点を有している。
静電チャック装置は、絶縁体で挟まれた内部電極に電圧を印加し、これによって生ずる静電気を利用して被吸着物を吸着する。
【０００３】
従来、例えば、被吸着物と接する最表層にポリイミドフィルムを用いることで、絶縁破壊電圧が向上し、かつ安定した吸着力が得られる静電チャック装置（特許文献１）等が知られている。
半導体ウエハ等の被吸着物は、静電チャックにより加工装置の所定位置に固定され、所定の加工工程を経た後に、静電チャックから速やかに離脱する必要がある。静電チャックへの電圧印加の停止後に、被吸着物が速やかに離脱しないと、タクトタイムが大きくなり、生産性が低下してしまう。そのため、これらの用途に使用される静電チャック装置には、被吸着物に対する安定した吸着力と共に、被吸着物に対する速やかな離脱性を有することが望まれている。
【特許文献１】特開２００４−２３５５６３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来の静電チャック装置は、電圧印加停止後における被吸着物の速やかな離脱性が得られにくかった。
本発明は、前記のような状況に鑑みてなされたもので、電圧印加停止の際における被吸着物の離脱性に優れた静電チャック装置を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
（１）最表層が絶縁性を有し、該最表層が被吸着物と接する吸着面を有している静電チャック装置において、該最表層と該被吸着物との動摩擦係数が１．０以下であることを特徴とする静電チャック装置。
（２）前記被吸着物と接する前記最表層が、フッ素樹脂を含むことを特徴とする（１）に記載の静電チャック装置。
【発明の効果】
【０００６】
本発明によれば、電圧印加停止の際における被吸着物の離脱性に優れた静電チャック装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
図面を参照して、本発明に係る静電チャック装置の実施形態について説明する。図１は本実施形態の静電チャック装置を内部電極の延在方向に対して垂直方向に切断したときの断面図である。なお、説明の便宜上、被吸着物を吸着する側を上側、その反対側を下側と定義する。また、説明の便宜上、各層は一定間隔を開けて図示している。実際の静電チャックでは、各層が密着している。
【０００８】
図１に示すように、本実施形態の静電チャック装置１０は、絶縁層３１と最表層３３とが、絶縁性接着剤層２２、２３を介して貼着され、絶縁性接着剤層２２と２３の間に帯状の内部電極４１、４２が形成された電極シート（静電チャック装置用電極シート）３０を主体として構成され、電極シート３０が、接着剤層２１を介して基板２０に貼着された静電チャック装置である。なお、本実施形態では、最表層３３の上面が、被吸着物を吸着する吸着面となっている。
また、本発明の静電チャック装置１０は、最表層３３が絶縁性を有しており、最表層３３の上面が、被吸着物と接する吸着面である。
【０００９】
本発明者らは、鋭意研究の結果、静電チャック装置の最表層と被吸着物との動摩擦係数が１．０以下であれば、電圧印加停止の際に被吸着物の離脱性が良好になることを見出した。この結果を踏まえ、本発明の静電チャック装置１０は、最表層３３と被吸着物との動摩擦係数が１．０以下であることを特徴としている。
摩擦係数とは、物を滑らせるときに掛かる摩擦力の大きさを示す係数のことで、滑らせるのに必要な水平方向の力の大きさを、垂直に掛かる力の大きさで割った値である。摩擦係数は、互いに接触する２つの物質の接触面の材質や接触表面の状態によって決まる。
摩擦係数には、動摩擦係数と静摩擦係数がある。動摩擦係数とは、物体が動いているとき、その物体の進行方向の逆向きに働く摩擦力の大きさを、物体に垂直に掛かる力の大きさで割った値であり、静摩擦係数とは、静止している物体を動かそうとするとき、その物体の進行方向の逆向きに働く摩擦力の大きさを、垂直に掛かる力の大きさで割った値である。
【００１０】
本発明の静電チャック装置１０は、好ましくはシリコンウエハ、ガラス、金属、及び樹脂フィルム用の静電チャック装置として用いられる。これらの被吸着物であれば、最表層３３との動摩擦係数が１．０以下を示しやすい。
【００１１】
最表層３３に含まれる材質としては、前記被吸着物との動摩擦係数が１．０以下とすることができる材質であれば特に限定されないが、例えばフッ素樹脂やポリイミドが挙げられる。この中でも、フッ素樹脂が好ましい。フッ素樹脂を含んだ最表層３３であれば、フッ素樹脂の有する低摩擦力の性質を活かして、被吸着物との動摩擦係数を低く抑えることができる。これにより、電圧印加の停止後における、被吸着物の離脱性に優れた静電チャック装置を得ることができる。なお、フッ素樹脂は、電圧印加の際の吸着力に関しても、ポリイミド樹脂と同等の安定した吸着力を有している。ここで、フッ素樹脂とは、フッ素元素を含んだ樹脂を云う。
【００１２】
最表層３３に含まれるフッ素樹脂の含有量としては、０．０２５〜１００質量％であることが好ましい。０．０２５質量％未満では、フッ素樹脂の性質が発揮されにくく、被吸着物の良好な離脱性が得られにくい。
【００１３】
最表層３３に含まれるフッ素樹脂としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニリデンフルオライド、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、テトラフルオロエチレン−パーフルオロアルキルビニルエーテル共重合体、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体、ポリビニルフルオロライド、フッ化ビニリデン系フッ素ゴム、テトラフルオロエチレン−プロピレン系フッ素ゴム、四フッ化エチレン−プロピレン系ゴム、含フッ素シリコン系ゴム、フルオロホスファゼン系フッ素ゴム、含フッ素サーモプラスチック系フッ素ゴムが挙げられる。
【００１４】
フッ素樹脂を含んだ最表層３３の形態としては、例えば、フィルム状に成型されたフッ素樹脂フィルムを挙げることができる。
フッ素樹脂フィルムは市販されており、例えば、ポリテトラフルオロエチレンフィルム（商品名：ニトフロン、日東電工社製）、テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体フィルム（商品名：ネオフロンフィルム、ダイキン工業社製）、テトラフルオロエチレン−エチレン共重合体フィルム（商品名：Ｆｌｕｏｎ−ＥＴＦＥ、旭硝子社製）を挙げることができる。
【００１５】
最表層３３中でのフッ素樹脂の存在形態としては、フッ素樹脂を最表層３３中にフィラーとして分散させてもよい。このフィラーの粒子径としては、０．０１〜１０μｍが好ましい。フィラーの粒子径が０．０１μｍ未満では、一旦分散したフィラーが二次凝集を起こしやすく、このため、吸着面に凹凸が生じ、被吸着物との密着性が低下するので好ましくない。フィラーの粒子径が１０μｍを超えた場合も、粒子径が大きいために、吸着面に凹凸差が生じやすくなるため好ましくない。
【００１６】
最表層３３の厚さは、５〜１５０μｍであることが好ましい。より好ましくは１０〜５０μｍである。５μｍ未満では、最表層３３の強度が不足し、一方、１５０μｍを超えると、内部電極から被吸着物までの距離が遠くなり、良好な吸着力が得られにくいため好ましくない。
最表層３３は、その吸着面の鉛筆硬度が２Ｈ以上であることが好ましい。鉛筆硬度が２Ｈ未満であると、被吸着物との接触によって傷を生じやすい。
最表層３３の表面、すなわち、被吸着物を吸着する吸着面の凹凸差は、２０μｍ以下が好ましい。吸着面３３の凹凸差が２０μｍを超えると、被吸着物との密着性が低下し、吸着力が不十分となる。
また、最表層３３の吸着面には、動摩擦係数の減少を目的としたサンドブラスト処理を施してもよい。
【００１７】
さらに、最表層３３には、硬度、接着性、耐久性、耐候性、耐光性、耐水性、防食性等を改良する目的で、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤、光安定剤、光散乱剤、酸化防止剤、消泡剤、レベリング剤、チクソトロピー付与剤、離型剤、イオン捕捉剤、潤滑剤、カップリング剤等の各種添加剤を添加することができる。
【００１８】
絶縁層３１の材質としては、絶縁性を有していれば特に限定されないが、絶縁性を有する樹脂フィルムが好ましく用いられる。絶縁性を有した樹脂フィルムの主成分としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリアセチルセルロース、シリコンゴム等が挙げられる。中でも、絶縁性に優れることから、ポリエステル類、ポリオレフィン類、ポリイミド、シリコンゴム、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン等が好ましい。特に好ましいのはポリイミドである。ポリイミドであれば、高い電圧印加においても優れた絶縁破壊耐性を示すことができる。ポリイミドフィルムは市販されており、例えば、東レ・デュポン社製  商品名カプトン、宇部興産社製  商品名ユーピレックス、鐘淵化学工業社製  商品名アピカル等が好ましく用いられる。
絶縁層３１の厚さは特に限定されないが、２０〜１５０μｍが好ましく、２５〜７５μｍがより好ましい。
【００１９】
絶縁性接着剤層２２、２３としては、内部電極間に短絡を生じさせない絶縁性があれば特に限定されないが、樹脂材料を主成分とした接着剤で構成されることが好ましい。樹脂材料の主成分としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、スチレン系ブロック共重合体、アミン化合物、ビスマレイミド化合物等から選択される１種又は２種以上の樹脂を主成分とする接着剤から、条件を充足するものを選択して用いることができる。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、トリヒドロキシフェニルメタン型、テトラグリシジルフェノールアルカン型、ナフタレン型、ジグリシジルジフェニルメタン型、ジグリシジルビフェニル型等の２官能または多官能エポキシ樹脂等が具体的に挙げられる。中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が特に好ましい。また、エポキシ樹脂を主成分とする場合、必要に応じて、イミダゾール類、第３アミン類、フェノール類、ジシアンジアミド類、芳香族ジアミン類、有機過酸化物等のエポキシ樹脂用の硬化剤や硬化促進剤を配合してもよい。
フェノール樹脂としては、アルキルフェノール樹脂、ｐ−フェニルフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型フェノール樹脂等のノボラックフェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂、ポリフェニルパラフェノール樹脂等が具体的に挙げられる。
スチレン系ブロック共重合体としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）等が具体的に挙げられる。
【００２０】
接着剤層２１を構成する接着剤としては、絶縁性接着剤層２２、２３と同様の接着剤を用いることができる。但し、接着剤層２１は、内部電極と直接接触しないので、絶縁性接着剤層２２、２３に求められるような高い絶縁耐性は必要ない。
【００２１】
内部電極４１、４２には、電圧を印加した際に静電吸着力を発現できる導電性物質であれば、特に限定されないが、銅、アルミニウム、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン等やこれらの合金から選択される１種または２種以上の金属からなる薄膜をパターニングしたものが好ましく用いられる。金属薄膜の成膜法としては、例えば、蒸着、メッキ、スパッタリング等によって成膜する方法や、導電性ペーストを塗布乾燥して成膜する方法、及び銅箔等の金属箔を貼着する方法が挙げられる。
【００２２】
電極シート３０を貼着する基板２０としては、特に限定されないが、例えば、アルミニウム基板、ステンレス基板、セラミック基板等が挙げられる。
【００２３】
本発明の静電チャック装置１０は、最表層３３と被吸着物の動摩擦係数が１．０以下を示せばよいため、必ずしも図1の層構造に限定されることはなく、必要に応じて、絶縁層や接着剤層を追加または省略することができる。また、本発明の静電チャック装置１０は、接着剤層２１及び基板２０がない電極シート３０そのものであってもよい。
【００２４】
本実施形態の静電チャック装置１０を用いれば、最表層３３と被吸着物との動摩擦係数が１．０以下であるため、電圧印加停止後の被吸着物の離脱性が優れている。離脱性が優れているので、半導体ウエハの製造等におけるタクトタイムを小さくでき、生産性を向上させることができる。
【実施例】
【００２５】
次に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
＜静電チャック装置の作製＞
（実施例１）
図１を用いて、実施例１の静電チャック装置１０の作製方法を説明する。
まず、絶縁層３１に該当する厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（商品名：カプトン２００Ｈ、東レ・デュポン社製）の片面に、絶縁性接着剤層２２に該当する厚さ２０μｍの接着剤フィルムを介して、内部電極４１、４２を形成するための厚さ１２μｍの銅箔（商品名：ＴＱ−ＶＬＰ、三井金属鉱業社製）を積層した。
次いで、銅箔面にエッチングを行い、櫛形電極の形状を有した内部電極４１、４２を形成した。なお、この櫛形電極は、９０×９０ｍｍのエリア内に、幅５ｍｍの導電性部分と幅５ｍｍの絶縁性部分とが交互に配置された櫛形形状の内部電極とした。
次いで、この内部電極４１、４２の上に、絶縁性接着剤層２３に該当する厚さ２０μｍの接着剤フィルムを介して、最表層３３に該当する厚さ５０μｍのポリテトラフルオロエチレンフィルム（商品名：ニトフロン、日東電工社製）を積層し、電極シート３０を得た。
得られた電極シート３０を所定の寸法に裁断した後、接着剤層２１に該当する厚さ２０μｍの接着剤フィルムを介して、基板２０に該当する５×１００×１００ｍｍのアルミニウム基板を積層し、実施例１の静電チャック装置１０を作製した。
【００２６】
前記接着剤フィルムは、次に挙げる材料及び工程により得られた。まず、レゾールフェノール樹脂（商品名：ショウノールＣＫＭ−９０８Ａ、昭和高分子社製）と、ＮＢＲ（商品名：Ｎｉｐｏｌ １００１、日本ゼオン社製）とを質量比１：１で混合し、接着剤組成物とした。この接着剤組成物をメチルエチルケトンに溶解して、固形分が３０質量％の接着剤溶液に調製した。次いで、この接着剤溶液を離型性ポリエチレンテレフタレートフィルム（厚さ３８μｍ）の片面に塗布した後、１５０℃で３分間加熱乾燥して、厚さ２０μｍの接着剤フィルムを得た。
接着剤フィルムを介した積層物の接着には、１５０℃の高温連続ラミネーションを用い、接着剤フィルムの熱融解によって積層物同士を貼着させた。また、接着剤層２１に該当する接着剤シートを介しての電極シート３０とアルミニウム基板２０との貼着では、まず、１５０℃／３０分間の真空プレスを施し、次いで、通風オーブン内で１５０℃／１２時間の熱処理を施すことによって接着剤の熱硬化を促進し、積層物同士を貼着した。  
【００２７】
（実施例２）
最表層３３のポリテトラフルオロエチレンフィルムの代わりに、厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（カプトン２００Ｈ、東レ・デュポン社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして静電チャック装置１０を作製した。
（実施例３）
最表層３３のポリテトラフルオロエチレンフィルムの代わりに、サンドブラスト処理された厚さ５０μｍのポリイミドフィルム（カプトン２００Ｈ、東レ・デュポン社製）を使用した以外は、実施例１と同様にして静電チャック装置１０を作製した。なお、該サンドブラスト処理には、研削材として粒径０．1ｍｍの珪砂を用い、ポリイミドフィルムに対するブラスト量は０．５ｋｇ／ｍｉｎとした。
【００２８】
（比較例１）
最表層３３として、シリコンゴム（東レ・ダウコーニング社製、商標名：ＤＹ３２−１０００Ｕ  厚さ５００μｍ）を使用した以外は、実施例１と同様にして静電チャック装置を作製した。
【００２９】
（比較例２）
最表層３３として、実施例２のポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製、商標名：カプトン２００Ｈ、厚さ５０μｍ）の表面にシリコンレジン（信越化学工業社製  ＫＲ−１１２  固形分３０％）を厚さ１０μｍで塗布し、１２０℃で３０分間乾燥させることによってシリコンレジンによる最表層を形成した以外は、実施例１と同様にして静電チャック装置を作製した。
【００３０】
＜評価＞
前記実施例１〜３及び比較例１〜２によって得られた静電チャック装置を用いて、吸着力、離脱性、及び動摩擦係数を以下に示す方法で試験した。結果を表1に示す。
（吸着力）
静電チャック装置の内部電極に電位差５ｋＶの電圧を印加して、被吸着物を吸着させ、１分間固定保持した後に、電圧印加を停止させた。被吸着物の剥離強度は、固定保持中に１回、電圧印加の停止０秒後、印加電圧の停止３０秒の計３回にわたり測定し、吸着力を評価した。
なお、被吸着物には、大きさ０．３×８０×８０ｍｍの無アルカリガラスを用いた。剥離強度の測定には、テンシロン（型番：ＲＴＣ−１１５０Ａ、オリエンテック社製）を用い、ガラスを５０ｍｍ／分の速さで垂直方向に引き剥がした際の剥離強度を測定した。測定環境は、２５℃、相対湿度５５％とした。
（離脱性）
前記吸着力の測定を元に、下記判定基準により離脱性を評価した。
○＝印加停止直後に１ｇｆ／ｃｍ２未満
△＝印加停止３０秒後に１ｇｆ／ｃｍ２未満
×＝印加停止３０秒後に１ｇｆ／ｃｍ２以上
（動摩擦係数）
動摩擦係数の測定は、ＪＩＳＫ７１２５に準拠する以下の方法で行った。
まず、静電チャック装置をテーブルに固定した。次いで、被吸着物として大きさ０．７×８０×５０ｍｍのアルカリガラスを用意し、これに補強板を接着した上で、静電チャック上に配置した。さらに、被吸着物上の中央に重さ２００ｇの錘（直径２．５４ｃｍ）を配置した。
このように配置した被吸着物の補強板部分に、９０度の角度で引っ張ることができる治具を備えた引張試験機を固定し、速度１００ｍｍ／ｍｉｎで１分間引っ張り、１００ｍｍの距離を移動させることによって、その際にアルカリガラスと静電チャック装置の吸着面との間に生じた摩擦力を測定した。
測定した摩擦力の最大値以後の水平部の値を平均し、これを動摩擦力とした。そして、この動摩擦力を錘の重さ２００ｇで割ることによって動摩擦係数を求めた。
【００３１】
【表１】
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【００３２】
表１に示したように、実施例１〜３は、被吸着物に対して電圧印加の際の吸着力が良好であるだけでなく、電圧印加を停止した際の離脱性に優れていることが確認された。これに対して、比較例１〜２は、電圧印加停止後３０秒を経過しても吸着力を有していたため、離脱性に劣ると確認された。
また、実施例１及び３は、動摩擦係数が０．４と特に低い値を示した。この理由として、実施例１では、最表層３３にフッ素樹脂を主成分としたポリテトラフルオロエチレンフィルムを用いたことが動摩擦係数の低減に寄与していると推察された。また、実施例３では、最表層３３に用いたポリイミドフィルムに、摩擦力を低減するサンドブラスト処理を施したことが動摩擦係数の低減に寄与していると推察された。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
以上詳細に説明したように、本発明によれば、電圧印加停止の際における被吸着物の離脱性に優れた静電チャック装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】本発明に係る静電チャック装置の実施形態例を示す断面図。
【符号の説明】
【００３５】
１０  静電チャック装置
２０  基板
２１  接着剤層
２２、２３  絶縁性接着剤層
３０  電極シート
３１  絶縁層
３３  最表層
４１、４２  内部電極
【図１】
2008244190.tif 000004