(57)【要約】【課題】      静電チャックの吸着面を形成している誘電層を機械的に強固なものとして、それ自身からパーティクルが発生しないようにするとともに、静電チャックの製造段階でその表面にパーティクルが補足しにくいようにする。また吸着面を形成している誘電層を吸水性の低いものとして、脱ガス発生の低いものとすることで静電チャックを装置に取り付けたときの立ち上がりの時間を短縮する。さらに吸着面を形成している誘電層を帯電性の少ないものとすることで、静電チャック製造時さらに使用時でパーティクルの取り込みや付着、そして一旦パーティクルが付着した場合の離れにくさを低減する。【解決手段】    静電チャックの吸着面を形成している誘電層をエンジニアリングプラスチックとし、その材質として芳香族ポリイミド樹脂の成型体を用いる。【選択図】図１
2007294827.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
吸着面を形成する誘電層がエンジニアリングプラスチックからなることを特徴とする、静電チャック。
【請求項２】
前記エンジニアリングプラスチックは芳香族ポリイミド樹脂、芳香族ポリエーテルイミド、芳香族ポリアミドイミドから選ばれた少なくとも一の材質の成型体であることを特徴とする、請求項１に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】      本発明は、イオン注入装置、イオンドーピング装置、プラズマイマージョン装置そしてエッチングや薄膜形成に使われるプラズマ処理装置などで、半導体やガラスの基板を静電的に吸着・保持する静電チャックに係る。
【背景技術】
【０００２】      静電チャックは通常前述の製造装置の処理室内に設けられている。この処理室内はイオンと残留ガスとの激突をなるべく少なくするため高真空に保たれるが、基盤に付着して持ち込まれたパーティクルが浮遊している場合がある。シリコンやガラスの半導体基板は複数の処理過程を経て最終的な製品になるが、その途中でこのパーティクルがウエハに表面に付着し、ウエハ面に形成された半導体素子の歩留まりを著しく低下させる問題が生じている。【０００３】      特に静電チャックはウエハを強い静電力で保持・吸着するため、静電チャックの吸着面自身からウエハの裏面へ“乗り移る”パーティクルの量を低減しかつ厳密に管理する必要がある。【０００４】        ＩＴＲＳ（Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｒｏａｄｍａｐ  ｆｏｒ  Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）ではこのウエハの裏面のパーティクル個数の指針を掲載している。２００５年版の表６８ａに示されたものは直系３００ｍｍのウエハで、フロントエンドプロセスでは２００８年以前は直径０．１６μｍのパーティクルで２００個、２００９年以降は個数の変化はないが直径が０．１４μｍと小さくすることが示されている。半導体素子の微細化にともない、その要求は厳しくなることは必須である。【０００５】      以下の４つの特許公開広報には、静電チャックに係わるパーティクルの低減手段が開示されている。特開２００５−２２３０３７号公報では静電チャックの吸着面にＤＬＣ膜を形成することが述べられている。表面を傷つきにくくするためである。特開２００５−１６６８２１号公報ではセラミックの吸着面としたときに、その体積抵抗を面内で変化させてウエハの保持力を最適化することで、パーティクルの発生を抑えようとしている。特開２００４−１７２２０２号公報では、吸着面をエンボス加工してウエハとの接触面積を減らすことでその対策としている。特開２００４−１４０１３２号では、吸着面を形成する材質に熱膨張しにくい材料を使うことで、ウエハとの摩擦を減らすことでパーティクル発生を抑えようとしている。以下４つの文献で開示されている発明は、すべて静電チャックの吸着面がセラミックでできたものであり、その材質そして係る加工費が高価であることが問題であり、その効果についても十分なものではなかった。【０００６】
【特許文献１】特開２００５−２２３０３７号公報
【特許文献２】特開２００５−１６６８２１号公報
【特許文献３】特開２００４−１７２２０２号公報
【特許文献４】特開２００４−１４０１３２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】      本発明が解決しようとする課題は以下のとおりである。第一に吸着面を形成している誘電層をセラミックより安価なもので形成する。第二に吸着面を形成している誘電層を機械的に強固なものとして、それ自身からパーティクルが発生しないようにするとともに、静電チャックの製造段階でその表面にパーティクルが補足しにくいようにする。第三に吸着面を形成している誘電層を吸水性の低いものとして、脱ガス発生の低いものとすることで静電チャックを装置に取り付けたときの立ち上がりの時間を短縮する。第四に吸着面を形成している誘電層を帯電性の少ないものとすることで、静電チャック製造時さらに使用時でパーティクルの取り込みや付着、そして一旦パーティクルが付着した場合の離れにくさを低減する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】      静電チャックの吸着面を形成している誘電層をエンジニアリングプラスチックとする。特にその材質としては芳香族ポリイミド樹脂の成型体を用いる。コスト的には将来大量生産が可能であるためセラミックに比較して数分の１にできる。この材質の一例としてはデュポン社のベスペル（デュポン社登録商標）のＳＣＰ−５０００が掲げられる。他の同等の材質でも適用は可能であり、ポリイミドの他にポリエーテルイミド、ポリアミドイミドを主成分としたエンジニアリングプラスチックも可能である。ここで成型体とはシート状のプラスチックを積層したものではなく、粉体状のポリイミド等を化学的に結合させたものである。【０００９】      表１は吸着面を形成する誘電層の材質とパーティクルのウエハ裏面への乗り移りの比較である。吸湿率に関して芳香族ポリイミド成型体は非常に低い値を示す。強度に関しては銅の引張強度はおよそ２００ＭＰａなので、芳香族ポリイミド成型体はそれと同程度、本例のポリイミドはその２倍程度である。硬度との関係もあるが吸着させるウエハの材質とおよそ同程度の強さであるのが好ましいと考えられる。帯電性に関してポリイミドシートは非常によく帯電することが知られている。一方本例の芳香族ポリイミド成型体は帯電しにくいことが確認されている。最後に誘電層の表面からパーティクルのウエハ裏面への乗り移りに関しては本例の芳香族ポリイミド成型体の場合経過的に減少しやすく、ポリイミドシートの場合は使用経過に係わらずその値が大きい。
【発明の効果】
【００１０】      静電チャックの吸着面を形成する誘電層を本例のエンジニアリングプラスチックとすることでその素材および加工に係わる価格を低減でき、十分な強度とすることでその表面自身からのパーティクルの発生および捕捉をおさえ、静電チャック取り付け時の真空の立ち上げ時間の短縮とパーティクルのウエハ裏面への乗り移りを低減できる。パーティクルのウエハ裏面への乗り移りの指標としてはクリーンなウエハを静電チャックに吸着させてそのウエハの当該面をパーティクルカウンタで計測する手段をとるが、本例のエンジニアリングプラスチックを使用した場合はその減少率が高く、１２インチウエハの場合初期値６万個であったものが積算３０００枚のウエハ搬送後には１０分の１の６０００個にまで低減することが確認されている。一方表面誘電層がポリイミドシートの場合は半分程度にしか減少しない。
【発明の実施するための最良の形態】
【実施例１】
【００１１】      以下、本発明の実施例１の形態を図１に基づいて説明する。基盤１は硬性の高いアルミニウム、ステンレスなどの金属で作られ、直径３００ｍｍウエハ用の静電チャックの場合、基板の直径は２９４ｍｍで厚さ１０ｍｍである。基板１の内部には基盤１を冷却するための冷却水路６が形成される。冷却する理由は、基盤１を冷却することによって間接的に熱伝導により静電チャックに吸着保持するウエハなどの基板を冷却するためである。誘電層４は芳香族ポリイミド樹脂を主成分とするエンジニアリングプラスチックでデュポン社のベスペル（デュポン社登録商標）型式ＳＣＰ−５０００を使用する。直径３００ｍｍウエハ用の静電チャックの場合、誘電層４は直径２９４ｍｍ厚さ１ｍｍのＳＣＰ−５０００を切削機械にかけて先ず１５０μｍの平坦な厚さのものに加工する。このときの平坦度は冷却性等の関係で１０μｍ以内である必要があることが望ましい。誘電層４の厚みは設計により変わるがおよそ５０〜２００μｍの間である。誘電層４の厚みが所定のものとなった後、誘電層４の片面に電極５を形成する。電極５の材質は導電性の金属である銅を用いた。他の電極５の材料の候補としてはアルミニウム、タングステン、タンタル、金などが掲げられる。電極５の形成方法はめっき法を用い厚さ０．７μｍとした。このようになるべく薄い電極５の膜を形成することが静電チャックの吸着面の凸凹を減少させることにつながる。実際にはこの電極５の厚みは１μｍ以下であることが望ましい。他の電極５の形成方法としては蒸着やスパッタリング法がある。電極５のくし型や同心円、扇形など様々なものがあるが（図示せず）、誘電層４の片面の全面に電極５の材質を形成し、後にエッチング処理により所定の状態にパターンニングした。他の方法としてはマスクを施して必要な部分のみ電極５を形成することも可能である。電極５を形成した誘電層４はエポキシ系の接着剤３により絶縁層２に接着する。エポキシ系接着剤の他に熱可塑性のポリイミド接着シートを介して接着することも可能である。絶縁層２は１５０μｍポリイミドシートを用いた。絶縁層２の材質としては他にアルミナや窒化アルミなどのセラミックを使用することも可能である。最後に誘電層４と絶縁層２を接着した積層体を基板１の上面に前記同様の接着剤３により接着する。ここまでの一連の接着工程は一般的にプレスラミネートと呼ばれる真空中で圧力を施して積層形態を形成する方法を用いる。次に電極５に電源９からの電位を供給するための配線８をおこなうが、当該配線８は静電チャック内では電気的絶縁性を保つため他の部位に接触しないよう絶縁スリーブ７の内部に配置される。以上で実施例１の静電チャック５０を完成する。
【実施例２】
【００１２】      実施例２は絶縁層２を接着剤３で形成する方法で、実施例１に比べ工程が簡素になる。以下、本発明の実施例２の形態を図２に基づいて説明する。基盤１は硬性の高いアルミニウム、ステンレスなどの金属で作られ、直径３００ｍｍウエハ用の静電チャックの場合、基板の直径は２９４ｍｍで厚さ１０ｍｍである。基板１の内部には基盤１を冷却するための冷却水路６が形成される。冷却する理由は、基盤１を冷却することによって間接的に熱伝導により静電チャックに吸着保持するウエハなどの基板を冷却するためである。誘電層４は芳香族ポリイミド樹脂を主成分とするエンジニアリングプラスチックでデュポン社のベスペル（デュポン社登録商標）型式ＳＣＰ−５０００を使用する。直径３００ｍｍウエハ用の静電チャックの場合、誘電層４は直径２９４ｍｍ厚さ１ｍｍのＳＣＰ−５０００を切削機械にかけて先ず１５０μｍの平坦な厚さのものに加工する。このときの平坦度は冷却性等の関係で１０μｍ以内である必要があることが望ましい。誘電層４の厚みは設計により変わるがおよそ５０〜２００μｍの間である。誘電層４の厚みが所定のものとなった後、誘電層４の片面に電極５を形成する。電極５の材質は導電性の金属である銅を用いた。他の電極５の材料の候補としてはアルミニウム、タングステン、タンタル、金などが掲げられる。電極５の形成方法はめっき法を用い厚さ０．７μｍとした。このようになるべく薄い電極５の膜を形成することが静電チャックの吸着面の凸凹を減少させることにつながる。実際にはこの電極５の厚みは１μｍ以下であることが望ましい。他の電極５の形成方法としては蒸着やスパッタリング法がある。電極５のくし型や同心円、扇形など様々なものがあるが（図示せず）、誘電層４の片面の全面に電極５の材質を形成し、後にエッチング処理により所定の状態にパターンニングした。他の方法としてはマスクを施して必要な部分のみ電極５を形成することも可能である。電極５を形成した誘電層４は熱伝導性の高いシリコン系の接着剤３により基盤１に接着する。シリコン系接着剤の他にエポキシ系の接着剤で接着することも可能である。特にシリコン系の接着剤で弾性体のものを用いるとウエハと静電チャックの密着性が高まるため冷却性能が向上する。次に電極５に電源９からの電位を供給するための配線８をおこなうが、当該配線８は静電チャック内では電気的絶縁性を保つため他の部位に接触しないよう絶縁スリーブ７の内部に配置される。以上で実施例２の静電チャック５１を完成する。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】実施例１の静電チャックの断面模式図
【図２】実施例２の静電チャックの断面模式図
【表１】
表面誘電層の特性比較
【符号の説明】
【００１４】１    基盤
２    絶縁層
３    接着剤
４    誘電層
５    電極
６    冷却水路
７    絶縁スリーブ
８    配線
９    電源
５０  実施例１の静電チャック
５１  実施例２の静電チャック
【図１】
2007294827.tif 000003
【図２】
2007294827.tif 000004
2007294827.tif 000005