JP2000243823A - 静電チャック - Google Patents

静電チャック

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JP2000243823A
JP2000243823A JP8446599A JP8446599A JP2000243823A JP 2000243823 A JP2000243823 A JP 2000243823A JP 8446599 A JP8446599 A JP 8446599A JP 8446599 A JP8446599 A JP 8446599A JP 2000243823 A JP2000243823 A JP 2000243823A
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JP
Japan
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electrostatic chuck
layer
insulating layer
polyimide
wafer
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JP8446599A
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English (en)
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Yoshiaki Tatsumi
良昭 辰巳
Kinya Miyashita
欣也 宮下
Takeshi Jinbo
武司 神保
Shoji Kato
将司 加藤
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KAWAMURA IND
SOZO KAGAKU KK
Kawamura Sangyo Co Ltd
Original Assignee
KAWAMURA IND
SOZO KAGAKU KK
Kawamura Sangyo Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 (修正有) 【課題】長期にわたって安定した性能を有する静電チャ
ックを提供する。 【解決手段】半導体製造装置において使用される静電チ
ャックにおいて、その構成部品は大きく吸着層及び下部
電極に分けられる。その一つの部品である吸着層は一般
に絶縁層1、導電層2、絶縁層1で構成されるがこの層
間にボンデイングシート3として熱可塑性ポリイミドシ
ートを使用し加熱圧着して接合する。上記のようにして
製造された吸着層と、下部電極4の間に同じくボンデイ
ングシート3を使用し、加熱圧着接合し静電チャックを
製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体製造装置に
おいて用いられる静電チャックに係り、詳しくは、ポリ
イミドフィルムにより吸着層を構成する静電チャックに
関する。
【0002】
【従来の技術】半導体製造の工程中において、被処理
物、例えばシリコンウェハーを処理する装置内において
ウェハーを吸着保持するために、静電チャックが用いら
れている。この静電チャックは、絶縁物中に吸着電極を
内在させて吸着層を構成し、これを金属、あるいは無機
材料からなる基盤の上に載置したものである。そして、
吸着層上に置かれたウェハーと吸着電極の間に高圧直流
電圧を印加することにより、その間に静電引力を作用さ
せ、ウェハーを吸着保持するものである。
【0003】従来の静電チャックにおいては、吸着層と
してセラミックス中に電極層を内在させたもの、金属箔
の両面に樹脂フィルムを接着したもの等があり、これら
の吸着層を接着剤、あるいはろう付け等により基盤と接
合して静電チャックが構成されていた。特にプラズマエ
ッチング装置においては、絶縁層としてポリイミドフィ
ルムを用いた静電チャックが多く使用されている。
【0004】ここで、ポリイミド型静電チャックの構成
について簡単に説明する。その構成は、水冷管を内包す
るアルミニウム合金製の基盤上に、絶縁層として50μ
mポリイミドフィルム、吸着電極として18μm電解銅
箔、さらに吸着面を成す絶縁層として50μmポリイミ
ドフィルムが順次積層されたものであった。そして、そ
れぞれのフィルム間は10〜20μmのエポキシ系、あ
るいはポリイミド系接着剤により固着されていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところが、前記従来の
技術においては、各層の接着に接着剤が使用されていた
ため、以下のような問題点があった。まず、エポキシ系
接着剤を使用した静電チャックの場合は、エポキシ樹脂
自身の耐プラズマ性や耐熱性が低いため、プラズマエッ
チング装置においては、プラズマ粒子による侵食を受け
やすかった。この侵食は、やがて吸着層間、特に吸着層
−基盤間の剥離を生じさせ、最終的には吸着層の周辺部
が基盤から浮き上がってしまっていた。これにより、静
電チャックの吸着面は平坦性を失ってしまい、吸着面と
ウェハーが均一に接触しなくなるため、冷却効率の低下
による温度分布のムラを生じさせ、特に、ウェハー外周
付近の冷却不良は、過熱によりレジスト焼け等の深刻な
障害を生じさせていた。さらに、エポキシ樹脂がプラズ
マ粒子によって侵食されたときに生じる反応生成物は、
ウェハーの汚染源となっていた。上記のように、従来の
技術による静電チャックにおいては、使用時間が600
時間を越える頃から上記の現象が発生し始めるためこれ
が静電チャックの寿命となっていた。
【0006】また、ポリイミド系接着剤を使用する場
合、絶縁層であるポリイミドフィルムの上に液状のポリ
イミドワニスを塗布し、これをプリベークして接着剤層
を予め設けておくのであるが、この段階でワニスの揮発
成分の蒸発によりポアが接着剤層内に生じる。これによ
り、完全硬化時に接着剤層の密度の低下を生じてしまう
ため、本来のポリイミドの接着強度を得ることが難しか
った。そしてこの事は、前記エポキシ系接着剤の場合と
同様、剥離による不具合が生じる原因となっていた。ま
た、この施工の難しさのためからか、ポリイミド型静電
チャックにおいては、ポリイミド系接着剤が使用されて
いる例は、ほとんど見られなかった。
【0007】したがって、本発明の目的は、静電チャッ
クを構成する各層を安易かつ強固に接着することによ
り、各構成層間の剥離をふせぎ、長期間にわたって安定
した性能を保持する静電チャックを提供することにあ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上のような
問題点を解決するために考案されたもので、次のような
技術的手段により構成される。本発明は、静電チャック
における吸着層を次のように構成している。すなわち、
絶縁層としてポリイミドフィルム、電極層として電解銅
箔、絶縁層としてポリイミドフィルムの3層より構成
し、各層間には熱可塑性ポリイミドシートを接着層とし
て挿入、積層し、これを加熱圧着することにより一体化
して吸着層を構成する。そして、このように構成された
吸着層と金属基盤の間に、同じく熱可塑性ポリイミドシ
ートを挟んで加熱圧着し、これらを一体化して静電チャ
ックを構成する。
【発明の実施の形態】本発明は図1で示すように、絶縁
層用ポリイミドフィルム1、電極層用電解銅箔2、及び
アルミニウム製金属基盤4の間にボンデイングシート3
を挿入して構成する。ポリイミドフィルムとしては厚
み、15〜50μmのもの、好ましくは25μmのもの
で、これはデュポン社製ポリイミドフィルム(商品名:
カプトン)が使用できる。電極層として銅箔、又はアル
ミ箔が使用出来るが、好ましくは電解銅箔の、厚み、1
8μmのものである。又、ボンデイングシートとしての
熱可塑製ポリイミドシートは、新日鉄化学社製熱可塑性
ポリイミドシート(商品名:エスパネックス)が使用で
きる。これらを図2で示すように重ね合わせて加熱プレ
ス機にセットし、加熱圧着し静電チャックを制作する。
【実施例1】以下に本発明に係る実施例について説明す
る。吸着層の構成材料のうち、絶縁層にデユポン社製ポ
リイミドフィルム(商品名:カプトン)25μm厚みの
ものを使用した。電極層として電解銅箔、18μm厚み
のものを使用した。金属基盤として、アルミニウム製水
冷ジャッケット付のものを作成し使用した。又、接着層
用のボンデイングシートとして新日鉄化学社製の熱可塑
製ポリイミドシート(商品名:エスパネックス)を使用
した。以上の構成材料を図2のように重ね合わせ、加熱
プレス機にセットし、プレス圧10kgf/cm、加
熱温度180℃、保持時間15分間の条件で加熱プレス
し静電チャックを作成した。以上のようにして作成した
静電チャックを図3に示す評価用測定チャンバーを使用
して性能の測定をおこなった。吸着力については、チャ
ンバー内圧を10−4Torr−ルに保持しウェハー裏
面よりのヘリウムガスによる100Torrの圧力に対
して、ウェハーの浮き上がりも無く充分な保持力を保て
た。又、測温ウェーハーによりウェーハー面内での温度
分布を測定し、面内の温度分布として±1.0℃を得
た。吸着力の良否は電気特性及び吸着層の平坦度に、
又、温度分布の均一さは吸着層の平坦度に左右されるの
であるが、本発明による静電チャックの吸着層は2.0
μm以下の平坦度に仕上がっており、且つ電気特性に関
しても充分な性能を持つことが確認された。プラズマエ
ッチング装置の実機使用におけるテストにおいて、10
00時間の使用を経ても周辺部よりの剥離もなく何の問
題も発生しなかった。
【発明の効果】本発明によって、次のように優れた性能
の静電チャックを提供できた。すなわち、静電チャック
を構成する絶縁層、および電極層間に、ボンデイングシ
ートとして熱可塑性ポリイミドシートを用いて熱圧着す
ることにより、複雑な工程を経ること無く簡単に静電チ
ャックを製造できるようになった。また、静電チャック
の全ての接合面に強固な接着力と高い耐プラズマ性を有
する熱可塑性ポリイミドシートを用いたことにより、経
時劣化が極めて少ない、すなわち、1000時間という
長期間の使用においても層間での剥離が発生しない静電
チャックを提供することができた。これにより、処理中
のウェハーの温度分布ムラを生じることが無く、また、
パーティクルの発生が防止できたため、ウェハー処理の
歩留まりが大きく向上した。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る静電チャックの構成図である
【図2】本発明に係る静電チャックの製造方法を説明す
る為の構成図である。
【図3】本発明に係る静電チャックの性能測定の方法を
説明する為の構成図である。
【符号の説明】 絶縁層用ポリイミドフィルム、電極層用電解銅箔、
ボンデイングシート、アルミニウム製金属基盤、
シリコンゴムシート、加熱プレス機、評価用測定チ
ャンバー、ハロゲンランプヒーター、測温ウェーハ
ー、▲10▼DC高圧電源、▲11▼温度測定器、▲1
2▼冷却水入口、▲13▼冷却水出口、▲14▼ヘリウ
ムガス供給口、▲15▼排気口、▲16▼静電チャック
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 神保 武司 三重県四日市市西大鐘町330 河村産業株 式会社内 (72)発明者 加藤 将司 三重県四日市市西大鐘町330 河村産業株 式会社内 Fターム(参考) 3C016 GA10 4F100 AB01A AB17 AK49E AR00B AR00C AR00D BA05 BA10A BA10D EJ202 EJ422 GB41 GB43 JG01C JG04B JG04D JK06 JL12E 5F031 CA02 HA03 HA16 MA32 NA04 PA26

Claims (1)

    【特許請求の範囲】 b
  1. 【請求項1】 金属基盤上に絶縁層、電極層、および被
    吸着物を載置する面を有する絶縁層を順次積層してなる
    静電チャックにおいて、金属基盤−絶縁層間、絶縁層−
    電極層間、および電極層−絶縁層間の各層間にポリイミ
    ド系熱融着シートよりなる接着層を有することを特徴と
    する静電チャック。
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