(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）を主材とする絶縁層に一または複数の導体電極が形成された静電チャックを製造した後、絶縁層の表面に形成すべき連続凸部位置に応じてメッシュ状にパターニングされたマスクを施し、真空チャンバ内でプラズマ化されたエッチングガスにより絶縁層表面の非マスク領域をドライエッチングすることにより該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部を形成した後、マスクを除去する静電チャックの製造方法において、上記ドライエッチングは、エッチングガスとしてボロンおよび窒素の分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子および窒素原子を物理的にエッチングする工程を含むことを特徴とする静電チャックの製造方法。
【請求項２】
ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）を主材とする絶縁層に一または複数の導体電極が形成された静電チャックを製造した後、絶縁層の表面に形成すべき連続凸部位置に応じてメッシュ状にパターニングされたマスクを施し、真空チャンバ内でプラズマ化されたエッチングガスにより絶縁層表面の非マスク領域をドライエッチングすることにより該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部を形成した後、マスクを除去する静電チャックの製造方法において、上記ドライエッチングは、エッチングガスとして酸素を用いて絶縁層表面の非マスク領域のボロン原子をＢ２Ｏ３に酸化させることによりＢ−Ｎの原子間結合を解く化学的エッチング工程と、エッチングガスとしてボロンおよび窒素の分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のＢ２Ｏ３および窒素原子を物理的にエッチングする工程とを含むことを特徴とする静電チャックの製造方法。
【請求項３】
前記不活性ガスが、アルゴン、窒素、ネオン、クリプトンおよびキセノンよりなる群から選ばれる一のガスまたはそれらの混合ガスであることを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャックの製造方法。
【請求項４】
ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）にカーボンをドーピングしたＣ−ＰＢＮを主材とする絶縁層に一または複数の導体電極が形成された静電チャックを製造した後、絶縁層の表面に形成すべき連続凸部位置に応じてメッシュ状にパターニングされたマスクを施し、真空チャンバ内でエッチングガスのプラズマにより絶縁層表面の非マスク領域をドライエッチングすることにより該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部を形成した後、マスクを除去することを特徴とする静電チャックの製造方法。
【請求項５】
上記ドライエッチングは、エッチングガスとしてボロン、窒素およびカーボンの分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子および窒素原子を物理的にエッチングする工程を含むことを特徴とする請求項４記載の静電チャックの製造方法。
【請求項６】
上記ドライエッチングは、エッチングガスとして酸素を用いて絶縁層表面の非マスク領域のカーボン原子をＣＯおよび／またはＣＯ２に酸化させて系外に排出するとともにボロン原子をＢ２Ｏ３に酸化させることによりＢ−Ｎの原子間結合を解く化学的エッチング工程と、エッチングガスとしてボロン、窒素およびカーボンの分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のＢ２Ｏ３および窒素原子を物理的にエッチングする工程とを含むことを特徴とする請求項４記載の静電チャックの製造方法。
【請求項７】
ボロン、窒素およびカーボンとの分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスが、アルゴン、窒素、ネオン、クリプトンおよびキセノンよりなる群から選ばれる一のガスまたはそれらの混合ガスであることを特徴とする請求項５または６に記載の静電チャックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、シリコン半導体、化合物半導体、ＦＰＤ（フラットパネルディスプレイ）、ハードディスク、ソーフィルター、光学系メモリデバイスその他の電子デバイス等の製造プロセスに好適に用いられる静電チャックを製造するための方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
シリコン半導体、化合物半導体、ＦＰＤ、ハードディスク、ソーフィルター、光学系メモリデバイスその他の電子デバイス等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）、ＣＶＤ（化学的気相蒸着法）等を行う際に対象物（シリコンウエハ、ガラス基材、アルミニウム基材、高分子材等）を固定するために静電チャックが広く用いられている。
【０００３】
静電チャックは、たとえば図１に示すように、グラファイト板１の周囲をＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）等の絶縁層２で被覆してなる絶縁基材上に導体電極３を所定パターンで配置し、これらを絶縁層４で被覆した構成を有している。図示しないが、電極３の両端は端子を通じて電源に接続されている。
【０００４】
この構成の静電チャック６において、チャック面にシリコンウエハ等の被吸着物５を載置して、電極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５をチャックすることができる。また、この構成では静電チャックがヒータを兼ねており、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５を均一に加熱または冷却するようにしている。
【０００５】
なお、図１は双極型静電チャックの構成例を示すものであり、単極型静電チャックにおいては、絶縁基材上に単一の導体電極を配置したものを絶縁層で被覆した構成を有し、電極と、表面に載置した被吸着物との間に電圧印加することによって被吸着物をチャックする。
【０００６】
ところで、加熱された状態の静電チャックに被吸着物が載置または吸着されると、熱膨張によって被吸着物と静電チャック表面との間で擦れが生じ、これにより静電チャックの表面材料の一部が削り取られ、削り取られた物質（以下パーティクルと呼ぶ）が被吸着物の裏面に付着し、搬送時にチャンバ内を汚染するという問題が指摘されている。また、被吸着物の裏面にパーティクルが付着したままの状態で露光工程に進むと、露光焦点がずれてしまい、回路パターンの焼き付けを高精度に行うことができなくなってしまう。このような問題を回避するためには、８インチのウエハ裏面でφ０．２μｍ以上のパーティクル発生数を２０００個以下とすることが目標とされるが、絶縁層としてＰＢＮまたはこれにカーボンをドーピングしたＣ−ＰＢＮを用いた場合は約４００００個のパーティクルが発生する。
【０００７】
このようなパーティクル発生を減少させるための手段として、アルミナ、窒化アルミ、窒化珪素等のマシニングにより高精度に加工できる材料を表面の絶縁層に用いた静電チャックにおいて、その表面にエンボス加工により多数の微細凸部（シボ模様、ディンプル、メサ等とも呼ばれる）を全表面に対して数％の割合で点在させ、これら微細凸部で被吸着物を支持するように構成することによって被吸着部との接触面積を極小化することが提案されている（特開平１０−３３５４３９、特開２０００−１０６３９２、特開２０００−２７７５９４、特開２００１−１４４１６７、特表２００１−５１７８７２等）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、上述のような従来技術によると、エンボス加工によって形成される静電チャック表面の凸部が各々独立して点在することになるため、該凸部が被吸着物との摩擦によって欠け、かえってパーティクル発生を助長する場合があった。特に層構造を持つＰＢＮやＣ−ＰＢＮを表面の絶縁層に用いた静電チャックでは、エンボス加工による凸部が被吸着物の摩擦によって層剥離しやすい傾向を持つため、上述の従来技術を適用することが困難であった。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は、層構造を持つＰＢＮやＣ−ＰＢＮを被覆層に用いた静電チャックにおいても被吸着物との擦れによるパーティクル発生を極小化することのできる新規な構成を提供することを目的とする。
【００１０】
この目的を達成するため、請求項１にかかる本発明は、ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）を主材とする絶縁層に一または複数の導体電極が形成された静電チャックを製造した後、絶縁層の表面に形成すべき連続凸部位置に応じてメッシュ状にパターニングされたマスクを施し、真空チャンバ内でプラズマ化されたエッチングガスにより絶縁層表面の非マスク領域をドライエッチングすることにより該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部を形成した後、マスクを除去する静電チャックの製造方法において、上記ドライエッチングは、エッチングガスとしてボロンおよび窒素の分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子および窒素原子を物理的にエッチングする工程を含むことを特徴とする。
【００１１】
請求項２にかかる本発明は、ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）を主材とする絶縁層に一または複数の導体電極が形成された静電チャックを製造した後、絶縁層の表面に形成すべき連続凸部位置に応じてメッシュ状にパターニングされたマスクを施し、真空チャンバ内でプラズマ化されたエッチングガスにより絶縁層表面の非マスク領域をドライエッチングすることにより該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部を形成した後、マスクを除去する静電チャックの製造方法において、上記ドライエッチングは、エッチングガスとして酸素を用いて絶縁層表面の非マスク領域のボロン原子をＢ２Ｏ３に酸化させることによりＢ−Ｎの原子間結合を解く化学的エッチング工程と、エッチングガスとしてボロンおよび窒素の分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のＢ２Ｏ３および窒素原子を物理的にエッチングする工程とを含むことを特徴とする。
【００１６】
請求項３にかかる本発明は、請求項１または２に記載の静電チャックの製造方法において、前記不活性ガスが、アルゴン、窒素、ネオン、クリプトンおよびキセノンよりなる群から選ばれる一のガスまたはそれらの混合ガスであることを特徴としている。
【００１７】
請求項４にかかる本発明は、ＰＢＮ（熱分解窒化ホウ素）にカーボンをドーピングしたＣ−ＰＢＮを主材とする絶縁層に一または複数の導体電極が形成された静電チャックを製造した後、絶縁層の表面に形成すべき連続凸部位置に応じてメッシュ状にパターニングされたマスクを施し、真空チャンバ内でエッチングガスのプラズマにより絶縁層表面の非マスク領域をドライエッチングすることにより該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部を形成した後、マスクを除去することを特徴とする。
【００１８】
請求項５にかかる本発明は、請求項４記載の静電チャックの製造方法において、上記ドライエッチングは、エッチングガスとしてボロン、窒素およびカーボンの分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子および窒素原子を物理的にエッチングする工程を含むことを特徴としている。
【００１９】
請求項６にかかる本発明は、請求項４記載の静電チャックの製造方法において、上記ドライエッチングは、エッチングガスとして酸素を用いて絶縁層表面の非マスク領域のカーボン原子をＣＯおよび／またはＣＯ２に酸化させて系外に排出するとともにボロン原子をＢ２Ｏ３に酸化させることによりＢ−Ｎの原子間結合を解く化学的エッチング工程と、エッチングガスとしてボロン、窒素およびカーボンの分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いて絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のＢ２Ｏ３および窒素原子を物理的にエッチングする工程とを含むことを特徴としている。
【００２０】
請求項７にかかる本発明は、請求項５または６記載の静電チャックの製造方法において、ボロン、窒素およびカーボンとの分子量と等しいかまたは該分子量以上の分子量の元素を含む不活性ガスが、アルゴン、窒素、ネオン、クリプトンおよびキセノンよりなる群から選ばれる一のガスまたはそれらの混合ガスであることを特徴としている。
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された発明の範囲内において様々な実施形態を取り得る。エッチングガスについて言えば、第一の実施形態におけるエッチングガスは、絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子、窒素原子およびカーボン原子を物理的にエッチングするものであるから、ボロンおよび窒素と同等またはそれ以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いることができ、前述のアルゴンのほか、窒素、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等を単独または任意混合して用いることができる。第二および第三の実施形態における第二工程で用いるエッチングガスも、絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子、窒素原子およびカーボン原子を物理的にエッチングするものであるから、前述のアルゴン（第二実施形態）および窒素（第三実施形態）のほか、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等を単独または任意混合して用いることができる。
【００２１】
【発明の実施の形態】
厚さ１０ｍｍのグラファイト板１の表面にＣＶＤ法により３００μｍのＰＢＮ絶縁層２を形成し、さらに、同じくＣＶＤ法により５０μｍのＰＧ層を両面に形成した後、このＰＧ層のうちの導体電極３となる所定パターンの部分を残して他の部分を除去することにより、ＰＢＮ絶縁層２の両面に所定パターンの導体電極３を形成した。次いで、ＣＶＤ法により三塩化ホウ素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、全面に厚さ１００μｍのカーボン添加ＰＢＮ（Ｃ−ＰＢＮ）絶縁層４を形成して、図１に示される構成を有する双極型静電チャック６を得た。この静電チャック６におけるＣ−ＰＢＮ被膜層４の電気抵抗率を測定したところ、２．８×１０１２Ω・ｃｍであった。
【００２２】
得られた静電チャック６のＣ−ＰＢＮ絶縁層４の表面に図３に示すような格子状に連続した凸部７を形成するべく、図２に示すような構成の装置を用いてプラズマドライエッチング処理を行った。すなわち、静電チャック６の絶縁層４の表面に、凸部７の形成位置に応じて格子状にパターニングされたマスクを施して、プラズマチャンバ１０内の電極１１上に載置し、真空ポンプ１２によりチャンバ１０内を所定の真空度に調整維持して、エッチングガスをガス導入部１７から導入し、高周波ＲＦ電源１３からミキシングユニット１６を介して静電チャック６に高周波を印加する。これにより静電チャック６の周辺にプラズマ領域１４が形成され、導入されたエッチングガスがイオン化される。次いで、所定のアフターグロータイム（プラズマ形成用高周波電圧印加後パルス電圧印加までの時間）経過後にパルス電源１５からミキシングユニット１６を介して所定のパルス電圧を静電チャック６に印加することによって、エッチングガスのイオンを高速移動させて絶縁層４表面の非マスク領域に衝突させる。
【００２３】
第一の実施形態ではエッチングガスとしてアルゴンを用い、真空チャンバ１０のプラズマ領域１４内でイオン化されたアルゴンを静電チャック６の絶縁層４表面に衝突させることによって、非マスク領域のＢ（ボロン原子）、Ｎ（窒素原子）およびＣ（カーボン原子）を物理的にスパッタして除去する。この第一の実施形態におけるエッチングは、図４に示すようなメカニズムによって行われる物理的エッチングである。
【００２４】
第二の実施形態では二段階のドライエッチング処理を行う。第一工程ではエッチングガスとして酸素を用い、真空チャンバ１０のプラズマ領域１４で形成された酸素プラズマを静電チャック６の絶縁層４表面に衝突させることによって、絶縁層表面の非マスク領域のカーボン原子をＣＯまたはＣＯ２に酸化させて系外に排出するとともに、ボロン原子をＢ２Ｏ３に酸化させることによりＢ−Ｎの原子間結合を解く。第二工程ではエッチングガスとしてアルゴンを用い、真空チャンバ１０のプラズマ領域１４内でイオン化されたアルゴンを絶縁層４表面に衝突させて、上記第一工程によって非マスク領域に存在するＢ２Ｏ３および窒素原子を物理的にスパッタして除去する。第二の実施形態におけるエッチングは図５に示すようなメカニズムによって行われ、そのうち（Ａ）〜（Ｂ）（実際には時系列的ではなくほぼ同時に行われる）による第一工程は化学的ないし反応性エッチングあるいはプラズマエッチングないし励起ガスエッチングなどと呼ばれるものであり、（Ｄ）による第二工程は先述の第一の実施形態による反応メカニズム（図４）と同様の物理的エッチングである。
【００２５】
第三の実施形態では第二の実施形態と同様に二段階のドライエッチング処理を行うものであり、第二工程においてエッチングガスとして窒素を用いるほかは第二の実施形態と同様である。第三の実施形態におけるエッチングは図６に示すようなメカニズムによって行われる。
【００２６】
以上のようにしてエッチング処理を行うことによって、静電チャック６における絶縁層４の表面の非マスク領域がエッチングされ、該絶縁層表面にメッシュ状に連続した凸部７（図３）が形成されるので、その後マスクを除去して、本発明の静電チャックが製造される。なお、マスキングおよびマスク除去については、フォトレジストの薄膜を部分的に露光除去することによってマスキングを施し、エッチング後にこのフォトレジストによるマスクをアッシャ等により除去する方法、その他任意の方法を採用することができる。
【００２７】
前述の第一ないし第三の実施形態におけるエッチング処理を図７に示すような条件で行って、絶縁層４表面に３ｍｍ間隔で０．１ｍｍ幅のメッシュ状連続凸部７（該凸部の合計表面積は絶縁層４の全表面積の約６％）が形成された静電チャックを製造し、そのメッシュ状連続凸部７上に８インチのウエハを載置して加熱吸着したところ、その裏面でのφ０．２μｍ以上のパーティクル発生数はいずれも約２４００個であり、ＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮによる絶縁層４の表面を平滑にした従来の静電チャックを用いた場合のパーティクル発生数（約４００００個）の６％程度まで低減させることができた。
【００２８】
本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲の各請求項に記載された発明の範囲内において様々な実施形態を取り得る。エッチングガスについて言えば、第一の実施形態におけるエッチングガスは、絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子、窒素原子およびカーボン原子を物理的にエッチングするものであるから、ボロンおよび窒素と同等またはそれ以上の分子量の元素を含む不活性ガスを用いることができ、前述のアルゴンのほか、窒素、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等を単独または任意混合して用いることができる。第二および第三の実施形態における第二工程で用いるエッチングガスも、絶縁層表面に衝突させて非マスク領域のボロン原子、窒素原子およびカーボン原子を物理的にエッチングするものであるから、前述のアルゴン（第二実施形態）および窒素（第三実施形態）のほか、ネオン（Ｎｅ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）等を単独または任意混合して用いることができる。
【００２９】
【発明の効果】
本発明によれば、ＰＢＮまたはＣ−ＰＢＮ絶縁層の表面がメッシュ状に連続した凸部を有しており、該凸部の表面でシリコンウエハ等の被吸着物を支持するように構成された静電チャックを製造することができるので、被吸着物との接触面積が極小化され、被吸着物との間の擦れによるパーティクル発生を抑制することができる。
【００３０】
絶縁層表面の凸部は、従来のエンボス加工による凸部のように各々が独立して点在しているものではなく、凸部同士がメッシュ状に連続しているので、メッシュ状の連続凸部の全体で剥離に対する強度を発揮するため、層構造を持つＰＢＮやＣ−ＰＢＮを主材とする絶縁層であっても被吸着物との間の擦れによる剥離が発生しにくい。
【００３１】
また、特定のエッチングガスを用いたドライエッチング処理を採用することによって、絶縁層表面にメッシュ状連続凸部を有する静電チャックを効率的に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】双極型静電チャックの構造図である。
【図２】本発明による静電チャックの製造方法において絶縁層表面にメッシュ状連続凸部を形成するために行うエッチング処理用の装置構成例を示す概略図である。
【図３】本発明の静電チャックの絶縁層表面のメッシュ状連続凸部を示す概略斜視図である。
【図４】本発明による静電チャックの製造方法において絶縁層表面にメッシュ状連続凸部を形成するために行うエッチング処理の一実施形態を示す説明図である。
【図５】本発明による静電チャックの製造方法において絶縁層表面にメッシュ状連続凸部を形成するために行うエッチング処理の別の実施形態を示す説明図である。
【図６】本発明による静電チャックの製造方法において絶縁層表面にメッシュ状連続凸部を形成するために行うエッチング処理のさらに別の実施形態を示す説明図である。
【図７】図４〜図６に示す各実施形態によるエッチング処理の条件を例示する表である。
【符号の説明】
１  グラファイト板
２  絶縁層
３  導体電極
４  絶縁層
５  シリコンウエハー等の被吸着物
６  静電チャック
７  メッシュ状連続凸部
１０  プラズマチャンバ
１１  電極
１２  真空ポンプ
１３  ＲＦ電源
１４  プラズマ領域
１５  パルス電源
１６  ミキシングユニット
１７  ガス導入部
【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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