(57)【要約】【課題】  簡便かつ静電チャック用部材を汚染することのない方法で、表面抵抗を調整した静電チャック用部材およびその表面抵抗の調整方法を提供する。【解決手段】  基台と、この基台の上面に形成された電極層と、この電極層を被覆するように前記基台の上に形成された上部絶縁層とを具備してなる静電チャック用部材であって、前記基台と上部絶縁層とがＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4から選ばれる一種の材料を主成分とする同種のセラミック材料によりなり、かつ、前記上部絶縁層の被吸着物との接触面の常温での表面抵抗が、予め１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように出荷前に調整されていることを特徴とする静電チャック用部材。  【選択図】          なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
基台と、この基台の上面に形成された電極層と、この電極層を被覆するように前記基台の上に形成された上部絶縁層とを具備してなる静電チャック用部材であって、前記基台と上部絶縁層とがＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4から選ばれる一種の材料を主成分とする同種のセラミック材料によりなり、かつ、前記上部絶縁層の被吸着物との接触面の室温での表面抵抗が、予め１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように出荷前に調整されていることを特徴とする静電チャック用部材。
【請求項２】
前記静電チャック用部材の上部絶縁層の被吸着物との接触面の表面粗さＲａを０．５μｍ以下に研磨する工程と、該静電チャック用部材を４００〜９００℃で加熱処理する工程と、該静電チャック用部材をアルコール中に浸漬する工程と、該セラミック部材を１００℃以上で乾燥する工程と、を含むことを特徴とする請求項１記載の静電チャック用部材の表面抵抗の調整方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック用部材およびその表面抵抗の調整方法に関するもので、特に、半導体や液晶製造工程において被吸着物であるシリコンウエハや液晶基板を吸着保持する静電チャック用部材およびその表面抵抗の調整方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
たとえば、半導体製造過程および液晶製造過程における各種処理工程では、シリコンウエハや液晶基板を載置台上で確実に保持する必要がある。こうした要求に応える保持装置としては、静電作用を利用して被吸着物であるシリコンウエハや液晶基板を吸着保持する静電チャック装置が広く用いられおり、その装置に搭載される静電チャック用部材としては、基台と、この基台の上面に形成された電極層と、この電極層を被覆するように前記基台の上に形成された上部絶縁層とを具備してなるものが提案されている。
【０００３】
ここで近年、被吸着物の保持を確実とするために、静電チャック装置に搭載される静電チャック用部材の表面抵抗の調整が重要な課題となっている。その理由は、静電チャックのように高電圧が印加される部材の場合、その表面抵抗によっては印加できる電圧の値が制限されるからである。すなわち、静電チャック用部材の表面抵抗の小さいものでは発生するリーク電流のため十分な吸着力を得ようとすると静電チャック装置の許容電力を超えてしまうために好ましくなく、逆に、静電チャック用部材の表面抵抗が大きすぎると十分な吸着力が得られなくなるからである。
【０００４】
このような静電チャック用部材の表面抵抗に深い係わりを与えるものとしては、表面に吸着した水分があげられ、表面に吸着した水分が多い場合は、表面抵抗は小さくなり、逆に、表面に吸着した水分が少ない場合は、表面抵抗は大きくなることが知られている。したがって、静電チャック用部材の表面抵抗を調整することは重要である。
【０００５】
従来から、部材の表面に吸着する水分量を制御方法する表面処理方法としては、（１）部材表面をシラン化合物などの無機物および高分子有機物による化学的処理する方法（例えば、特許文献１参照）、（２）部材表面をスパッタや放電、プラズマなどの物理的処理する方法（例えば、特許文献２参照）、等が行われている。
【特許文献１】特開平10−180937号公報
【特許文献２】特開平7−118857号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところが、前記した部材表面をシラン化合物などの無機物および高分子有機物による化学的処理する方法合は、化学的処理に用いた材料に依存して使用温度が限られてくるため用途に制限が加えられるという課題がある。さらには、部材表面に異物質を処理するため、異物質それ自体が汚染源になる可能性があり、プロセス上の問題ともなっていた。
【０００７】
また、部材表面をスパッタや放電、プラズマなどの物理的処理する方法は、部材により表面が荒らされ、所望の表面粗さの制御ができなくなるという課題がある。
さらには、処理装置が高額であるため処理コストが高くなることや処理手順が煩雑であるという課題もあった。
【０００８】
したがって、本発明の目的は、このような課題を解決するためになされたものであり、簡便かつ静電チャック用部材を汚染することのない方法で、表面抵抗を調整した静電チャック用部材およびその表面抵抗の調整方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
前記した本発明の目的は、基台と、この基台の上面に形成された電極層と、この電極層を被覆するように前記基台の上に形成された上部絶縁層とを具備してなる静電チャック用部材であって、前記基台と上部絶縁層とがＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4から選ばれる一種の材料を主成分とする同種のセラミック材料によりなり、かつ、前記上部絶縁層の被吸着物との接触面の室温での表面抵抗が、予め１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように出荷前に調整されていることを特徴とする静電チャック用部材によって達成される。
【００１０】
また、前記した本発明の目的は、前記静電チャック用部材の上部絶縁層の被吸着物との接触面の表面粗さＲａを０．５μｍ以下に研磨する工程と、該静電チャック用部材を４００〜９００℃で加熱処理する工程と、該静電チャック用部材をアルコール中に浸漬する工程と、該セラミック部材を１００℃以上で乾燥する工程と、を含むことを特徴とする前記の静電チャック用部材の表面抵抗の調整方法よって達成される。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、簡便かつ静電チャック用部材を汚染することのない方法で、表面抵抗を調整した静電チャック用部材およびその表面抵抗の調整方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
本発明では、基台と、この基台の上面に形成された電極層と、この電極層を被覆するように前記基台の上に形成された上部絶縁層とを具備してなる静電チャック用部材であって、前記基台と上部絶縁層とがＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4から選ばれる一種の材料を主成分とする同種のセラミック材料によりなり、かつ、前記上部絶縁層の被吸着物との接触面の室温での表面抵抗が、予め１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように出荷前に調整されていることを特徴とする静電チャック用部材を提案している。
【００１３】
ここで、静電チャック用部材の基台と上部絶縁層とがＡｌＮ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓｉ3Ｎ4から選ばれる一種の材料を主成分とする同種のセラミック材料によりなる理由は、これらの材料からなるセラミック部材が物理的特性および化学的特性に優れているため、半導体製造装置や液晶製造装置のように機械的強度や耐食性等を要求される静電チャック用部材のセラミックとして好適であるからである。
また、前記基台と上部絶縁層とが同種のセラミック材料によりなる理由は、焼結時の熱膨張の差による上部絶縁層の亀裂や剥離を防ぐためである。
さらに、静電チャック用部材のセラミックの焼結密度は９８％以上であることが望ましい。その理由は、焼結密度が９８％より低いと、表面の気孔が多くなり、気孔内に水分が多く残留し、静電チャック用部材として好適となるように表面抵抗を高くすることができないからである。
【００１４】
次に、上部絶縁層の被吸着物との接触面の室温での表面抵抗が、予め１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように調整されている理由は、表面抵抗が、１．０×１０14Ω/□未満では、発生するリーク電流のため十分な吸着力を得ようとすると静電チャック装置の許容電力を超えてしまうために好ましくなく、表面抵抗が、１．５×１０16Ω/□を超えて大きくなると静電チャックとして十分な吸着力が得られなくなり好ましくないからである。
【００１５】
また、このような表面抵抗の調整は静電チャック用部材の出荷前の最終工程に近い段階で予め調整されていることが好ましい。その理由は、初期の段階で表面抵抗を所望の値に調整しても静電チャック用部材の各製造工程での処理により、折角一旦調整した表面抵抗が変化して所望の値からはずれてしまう場合があるからである。
【００１６】
また、本発明では前記静電チャック用部材の上部絶縁層の被吸着物との接触面の表面粗さＲａを０．５μｍ以下に研磨する工程と、該静電チャック用部材を４００〜９００℃で加熱処理する工程と、該静電チャック用部材をアルコール中に浸漬する工程と、該セラミック部材を１００℃以上で乾燥する工程と、を含むことを特徴とする前記の静電チャック用部材の表面抵抗の調整方法を提案している。
【００１７】
ここで、本発明で前記静電チャック用部材の上部絶縁層の被吸着物との接触面の表面粗さＲａを０．５μｍ以下に研磨する理由は、静電チャック用部材の表面粗さＲａが０．５μｍを超えて大きいと  表面の粗さが粗くなるため、吸着水分を本発明の調整方法では制御できなくなるからである。したがって、静電チャック用部材の表面抵抗の調整を精度良くできなくなり好ましくない。
【００１８】
また、本発明で、静電チャック用部材を４００〜９００℃で加熱処理する理由は、静電チャック用部材表面の吸着水を除去するためである。ここで、４００℃未満では吸着水を十分に除去できず、９００℃を超える加熱処理では静電チャック用部材表面が劣化するため好ましくない。
次に、本発明では、静電チャック用部材をアルコール中に浸漬する工程と、静電チャック用部材を１００℃以上で乾燥する工程と、を含んでいる。その理由は、これらの処理により、上部絶縁層の被吸着物との接触面の室温での表面抵抗を、１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□に調整することができるからである。
【００１９】
ここで、静電チャック用部材をアルコール中に浸漬する工程において、アルコールとしてはメタノールまたはエタノールまたはイソプロピルアルコール(以下、ＩＰＡと略記する。)を好適に用いることができる。
また、静電チャック用部材をアルコール中に浸漬する工程において、静電チャック用部材をアルコール中に浸漬しながら超音波をかけることが、さらに効率的である。
また、静電チャック用部材を乾燥する温度としては、１００〜２５０℃がさらに好ましい。
【００２０】
以下、本発明の実施例を具体的に挙げ、本発明をより詳細に説明する。
【００２１】
（実施例）
（１）静電チャック用部材の製造
市販のＡｌＮ粉末に希土類酸化物の焼結助剤を表１に示した添加量で添加してなる混合粉末を、１００ｋｇ／ｃｍ2（＝９．８ＭＰａ）で一軸加圧し、φ２００ｍｍ×１０ｍｍの盤状の成形体を作製した。（焼結後に、本発明の基台に相当する。）
次に、前記成形体の上にφ１９０ｍｍの単極型電極（本発明の電極層に相当する。）を配置し、その上に前記した混合粉末を充填した（焼結後に、本発明の上部絶縁層に相当する。）後、焼成温度；１９００℃、焼成時間；２時間、プレス圧；１００ｋｇ／ｃｍ2の条件でホットプレス焼結を行うことで、φ２００ｍｍ×１５ｍｍの盤状のセラミックスからなる静電チャック用部材を得た。
次に、得られた静電チャック用部材の上部絶縁層（電極上に充填した混合粉末により形成された層）の厚さが１ｍｍになる様に研削し、反対側の面に孔をあけ、静電チャックへの電圧印加用端子を取り付けた。
【００２２】
次に、静電チャック用部材の吸着面（本発明の上部絶縁層の被吸着物との接触面に相当する。）の表面粗さＲａをバフ研磨加工により０．５μｍ以下に研磨した。
【００２３】
大気中で５００℃で２時間加熱処理した後、メタノール、エタノールもしくはＩＰＡで超音波洗浄を１０分行い、大気中１００℃の温度で１時間加熱乾燥させて本発明に係る静電チャック用部材を得た。
（２）静表面抵抗の評価
得られた静電チャック用部材の研磨面について、室温中、三端子法で表面抵抗を測定した結果を表１にまとめて示した。
【００２４】
【表１】
2007207959.tif 000002
【００２５】
表１の結果から明らかなように、本発明によれば、静電チャック用部材の上部絶縁層の被吸着物との接触面の表面抵抗を、１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように調整することができることが分かった。
【００２６】
（比較例）
実施例と同様にして静電チャック用部材を製造した。その後大気中で、５００℃で２時間加熱処理を行った。次に、室温中、三端子法で静電チャック用部材の研磨面の表面抵抗を測定した結果を表２にまとめて示した。
【００２７】
【表２】
2007207959.tif 000003
【００２８】
表２結果から明らかなように、実施例と異なり、アルコール中での浸漬処理と、１００℃での乾燥処理を行わなかったので、静電チャック用部材の表面抵抗を、１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように調整することができなかった。
【００２９】
（Ａｌ2Ｏ3静電チャック用部材の実施例）
市販のＡｌ2Ｏ3粉末を７０ｋｇ／ｃｍ2（＝６．８９ＭＰａ）で一軸加圧し、φ２００ｍｍ×１０ｍｍの盤状の成形体を作製した。（焼結後に、本発明の基台に相当する。）
次に、前記成形体の上にφ１９０ｍｍの単極型電極（本発明の電極層に相当する。）を配置し、その上に前記した混合粉末を充填した（焼結後に、本発明の上部絶縁層に相当する。）後、焼成温度；１６００℃、焼成時間；２時間、プレス圧；７０ｋｇ／ｃｍ2の条件でホットプレス焼結を行うことで、φ２００ｍｍ×１５ｍｍの盤状のセラミックスからなる静電チャック用部材を得た。
次に、得られた静電チャック用部材の上部絶縁層（電極上に充填した混合粉末により形成された層）の厚さが１ｍｍになる様に研削し、反対側の面に孔をあけ、静電チャックへの電圧印加用端子を取り付けた。
【００３０】
（Ｓｉ3Ｎ4静電チャック用部材の実施例）
市販のＳｉ3Ｎ4粉末に酸化マグネシウムを焼結助剤として０．５ｗｔ％と１．０ｗｔ％添加してなる混合粉末を、８０ｋｇ／ｃｍ2（＝７．８４ＭＰａ）で一軸加圧し、φ２００ｍｍ×１０ｍｍの盤状の成形体を作製した。（焼結後に、本発明の基台に相当する。）
次に、前記成形体の上にφ１９０ｍｍの単極型電極（本発明の電極層に相当する。）を配置し、その上に前記した混合粉末を充填した（焼結後に、本発明の上部絶縁層に相当する。）後、焼成温度；１７５０℃、焼成時間；２時間、プレス圧；８０ｋｇ／ｃｍ2の条件でホットプレス焼結を行うことで、φ２００ｍｍ×１５ｍｍの盤状のセラミックスからなる静電チャック用部材を得た。
次に、得られた静電チャック用部材の上部絶縁層（電極上に充填した混合粉末により形成された層）の厚さが１ｍｍになる様に研削し、反対側の面に孔をあけ、静電チャックへの電圧印加用端子を取り付けた。
【００３１】
このようにして得られた、Ａｌ2Ｏ3静電チャック用部材およびＡｌ2Ｏ3静電チャック用部材のそれぞれの静電チャック用部材の吸着面（本発明の上部絶縁層の被吸着物との接触面に相当する。）の表面粗さＲａをバフ研磨加工により０．５μｍ以下に研磨した。
次に、大気中で５００℃で２時間加熱処理した後、メタノール、エタノールもしくはＩＰＡで超音波洗浄を１０分行い、大気中１００℃の温度で１時間加熱乾燥させて本発明に係る静電チャック用部材を得た。
得られたそれぞれの静電チャック用部材の研磨面について、室温中、三端子法で表面抵抗を測定した結果を表３にまとめて示した。
【００３２】
【表３】
2007207959.tif 000004
【００３３】
表３の結果から明らかなように、本発明によれば、静電チャック用部材の上部絶縁層の被吸着物との接触面の表面抵抗を、１．０×１０14〜１．５×１０16Ω/□となるように調整することができることが分かった。
【００３４】
また、本発明で得られた静電チャック用部材を実際に静電チャック装置として搭載したところ、リーク電流は基準設計値以内と小さく、十分な吸着力が得られることを確認できた。