JP2007311737A

JP2007311737A - 静電チャック

Info

Publication number: JP2007311737A
Application number: JP2006225287A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kawabata; 清川畑; Yoshiaki Kurihara; 祥晃栗原
Original assignee: Hitachi Chemical Co Ltd
Current assignee: Showa Denko Materials Co Ltd
Priority date: 2006-04-21
Filing date: 2006-08-22
Publication date: 2007-11-29

Abstract

【課題】静電チャックの吸着面の良好な平面度を後加工することなく実現し、小さな印加電圧で大きな吸着力が得られる静電チャックを安価に提供する。
【解決手段】絶縁性基体と、当該絶縁性基体上に形成された電極、及び前記絶縁性基体及び前記電極上に形成された誘電体を有する静電チャックであって、前記絶縁性基体上に形成された電極の厚さが、前記絶縁性基体の平面度に対して１／１０以下である静電チャック。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体デバイス製造装置、液晶デバイス製造装置等の半導体・液晶分野に用いられる静電チャックに関する。

半導体デバイスや液晶デバイスを製造する際、特に真空雰囲気においてはシリコンウェーハやガラス基板等を保持するために、面吸着が可能な静電チャックが使用される。静電チャックは電極及び電極上に形成された誘電体を備え、電極に電圧を印加することにより電極から被吸着物の間で構成されるコンデンサ回路に電荷を充電させて吸着力を発生させる。また、通常は機械的強度を保つため、絶縁性の基体を具備することが多い。

静電チャックは、特許文献１に記載されているように樹脂フィルムなどを誘電体として基体に貼り付けたり、特許文献２に記載されているように電極を形成した誘電体セラミックスを基体に貼り付けたり、誘電体セラミックスの中に電極を埋設した構造が知られている。また、特許文献３及び４に記載されているように絶縁性の基体上に電極を形成した後、電極をセラミックス等の無機物で覆うように誘電体を形成する構造もある。

静電チャックにおいて、低電圧の印加で大きな吸着力を得るためには、前述のコンデンサ回路に多くの電荷を充電することが好ましい。そのためには被吸着物と誘電体の間に生じる空間を狭くすることが必要である。この空間の大きさを決める要素は、被吸着物と誘電体各々の表面粗さと平面度が揚げられるが、被吸着物であるシリコンウェーハや液晶用ガラスには屈曲性があり、吸着後に静電チャックの誘電体吸着面に倣うと考えられる為、その平面度はそれ程重要ではない。また、被吸着物の表面粗さは誘電体の表面粗さよりも小さい。したがって、被吸着物と誘電体の間に生じる空間の大きさは、誘電体吸着面の形状が支配的であり、その表面粗さは小さく且つ、良好な平面度に仕上げることが好ましい。

そこで、プラスチック材料を接合させる構造の静電チャックにおいては特許文献１の場合には、電極はその上面に絶縁体層表面と同一平面になるように埋設されており、この面に誘電体からなる吸着層を密着している。また、特許文献２〜４に示されるような電極を誘電体セラミックス等の無機物で被覆した構造の静電チャックにおいては、誘電体であるセラミックスなどの無機物を研磨して吸着面を良好な平面度に加工している。

しかし、特許文献１に示される構造では電極を絶縁体層表面と同一平面に電極を埋め込むのは容易ではなく、電極となる銅箔厚さは０．０１０ｍｍ（１０μｍ）を超えるため、電極をくし型に配置した場合は吸着面の平面度を保つこととは困難であり、低電圧で大きな吸着力を得るのは難しい。また、特許文献２に示されるような電極を誘電体セラミックス等の無機物で被覆した構造の静電チャックにおいては、平滑な面を得るために１ｍｍ以下の薄いセラミック等の誘電体膜を電極が露出しないように注意深く研磨加工をする必要がある。特許文献３及び４に示される電極をセラミックスなどの無機物で覆うように誘電体を形成した構造の静電チャックにおいては、電極の厚さが誘電体吸着面の平面度を阻害するため、パターンニングされた電極の厚さを誘電体で吸収せねばならない。

このような従来の技術では、低電圧で大きな吸着力を得るのは難しく、電極の厚みによる誘電体吸着面の平面度の悪化を吸収するため種々の手法を取る必要があり、小さな印加電圧で大きな吸着力を得ようとすると、静電チャックのコスト高を招いていた。

特開昭５３−０７７４８９号公報特開平０４−３００１３６号公報特表２０００−５０２５０９号公報特開２００５−２２３１８５号公報

そこで、静電チャックの吸着面の良好な平面度が容易に得られ、かつ小さな印加電圧で大きな吸着力が得られる静電チャックが求められていた。

本発明は、上記課題を鑑みてなされたものであり、以下に関する。
（１）絶縁性基体と、当該絶縁性基体上に形成された電極、及び前記絶縁性基体及び前記電極上に形成された誘電体を有する静電チャックであって、前記絶縁性基体上に形成された電極の厚さが、前記絶縁性基体の平面度に対して１／１０以下である静電チャック。
（２）前記絶縁性基体の平面度が、５μｍ以下である項（１）記載の静電チャック。
（３）絶縁性基体が、セラミックスである項（１）又は（２）記載の静電チャック。

本発明になる静電チャックは、従来の静電チャックと比較して低電圧で大きな吸着力を得ることが出来、且つ、安価に提供できるため、導体・半導体及び絶縁物吸着用の静電チャックとして好適である。

本発明の静電チャックは、絶縁性基体と絶縁性基体上に形成された電極、及び絶縁性基体及び電極上に形成された誘電体を有する静電チャックであって、絶縁性基体に形成された電極の厚さが、前記絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して１／１０以下である。本発明の静電チャックに用いられる絶縁性基体の材料としては、Ａｌ_２Ｏ_３、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＳｉＯ_２等のセラミックス材料、エポキシ樹脂、フェノール樹脂等の熱硬化性樹脂、エポキシ樹脂ガラス布基材積層板などが挙げられるが、電極形成面の平面度を良好に加工する為に必要な剛性の点からセラミック材料が好ましい。また、絶縁性基体に形成する電極材料としては、Ａｌ、Ｃｕ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｃｒ、Ｔｉ等の金属やＩＴＯ（インジウム−錫の酸化物）等が挙げられる。更に電極材料は、１μｍ以下の厚さで形成されることが好ましく、０．５μｍ以下がより好ましく、０．１μｍ以下が特に好ましい。また、０．００１μｍ以上が好ましい。電極の厚さが１μｍを超えると誘電体表面（吸着面）の平面度が悪化してしまう傾向にあり、０．００１μｍ未満であると電圧印加時に流れるコンデンサ回路への充電電流と電極の抵抗で生じる発熱で電極が焼損しやすくなる傾向にある。これらの電極を形成する方法としては、薄膜を形成することのできる方法であれば特に制限されないが、スパッタ、真空蒸着、ＣＶＤ、めっきなどが挙げられ、膜質及び膜厚の均一性の観点からスパッタが好ましく使用できる。

さらに、誘電体材料としては、絶縁破壊電圧が大きい膜が好ましく、Ａｌ_２Ｏ_３、ＳｉＯ_２等が用いられるが、耐電圧と吸着力が満足出来れば、ポリイミド等の樹脂、ポリアミドイミド樹脂等でも差し支えない。またジルコニア、コーディエライト、ガラス、窒化ケイ素、Ｓｉ_３Ｎ_４、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＢａＴｉＯ_３等のセラミックス材料でもよい。誘電体材料は、１層又は２層以上形成してもよく、特に制限はない。なお２層以上形成する場合は、前記のセラミックス材料の表面にポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂等を被膜してもよい。

本発明の静電チャックは、絶縁性基体（電極形成面）の平面度が、５μｍ以下であることが好ましく、１μｍ以下がより好ましい。平面度が５μｍを超えると、誘電体膜形成後の吸着力が著しく小さくなってしまう傾向にある。これらの誘電体層を形成する方法としては、セラミック材料に対してはＣＶＤ（化学気層堆積法）、樹脂材料に対してはスピンコートなどが挙げられるが、セラミック材料の膜質及び膜厚の均一性、の観点からＣＶＤが好ましく使用できる。

なお、この平面度及び前述した電極の厚さの測定方法は、特に限定しないが、例えばレーザー干渉法（計）、接触式触針法（計）などが挙げられるが、薄膜に傷をつけないとの観点からレーザー干渉法（計）を好適に使用することができる。

本発明の静電チャックは、前記絶縁性基体上に形成された電極の厚さが、絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して１／１０以下であることが好ましく、１／２０以下であることが拠り好ましく、１／１００以下であることが最も好ましい。この値が１／１０を超えると、すなわち、電極の厚さが絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して厚くなると、誘電体表面（吸着面）の平面度が悪化して吸着力が小さくなってしまう傾向にある。

以下、本発明の静電チャックを、図面を引用して説明する。
図１は、本発明の実施例になる静電チャックの断面図、図２は、従来の静電チャックの製造中間品の断面図及び図３は、図２の静電チャックの製造最終形態の断面図（完成図）である。静電チャックを用いてガラス基板を電気的に吸着する方法においては、静電チャックの誘電体層上に、ガラス基板を載置し、電圧印加電極と直流電源とを接続し、直流電源により電位差Ｖ電極間に与える。その結果，誘電体とガラス基板に誘起される電荷により吸着力を発生することができる。

なお、製造工程の面からのメリットとして、図１に示す本発明の静電チャックは、電極の厚さが誘電体の平面度に比して十分薄いため、電極厚さの影響は吸着面の平面度に影響せず、絶縁性基体の平面度が誘電体の平面度にも反映される。図２に示す従来の静電チャックでは、電極が厚い為に後から形成する誘電体の表面に電極厚みの影響が顕著に生じ、図３に示すように追加工が必要になる。

以下、実施例により本発明を説明するが、本発明はこれに制限するものではない。
実施例１
寸法が、１００ｍｍ×１００ｍｍで、厚さが１０ｍｍで電極形成面の平面度が０．０００５ｍｍ（０．５μｍ）のアルミナセラミックスを準備した。次いで、このアルミナセラミックスの片面にスパッタリングにより電極材料として厚さ０．０５μｍ（５０ｎｍ）のアルミニウム膜を全面に形成した。

その後、常法によるフォトリソグラーフィーとエッチングにより、アルミニウム膜を線幅１ｍｍ及び線間１ｍｍの櫛歯形状にパターニング加工した。パターニング電極の概略形状を図４に示す。

さらに、ＴＥＯＳガスを用いたプラズマＣＶＤ（（化学気層堆積法）により、耐電圧６００Ｖ／μｍのＳｉＯ_２膜を２０μｍ堆積させ、前述の電極を被覆し誘電体とした。本構造の静電チャックの吸着面の平面度を測定したところ１．５μｍであった。

なお、セラミックの電極形成面と電極厚さ、及び吸着面の平面度は、レーザー干渉計を用いた形状測定器（黒田精工：ナノメトロ）により測定した。従って、本実施例において電極の厚みは、絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して１／１０であった。また、２０ｍｍ×２０ｍｍで厚さが０．７ｍｍの無アルカリガラス基板を用い、真空中で旧着後にロードセルを介して、それを垂直方向に引き剥がすことによって吸着力を測定したところ、±２０００Ｖの電圧印加で６０ｋＰａの吸着力を得た。

また、同様に電極材料を０．０４５μｍ厚みとして絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して１／１１とした試料では±２０００Ｖの電圧印加で７０ｋＰａの吸着力を得た。それに対し、電極材料を０．０５５μｍ厚みとして絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して１／９とした試料では±２０００Ｖの電圧印加で４９ｋＰａの吸着力しか得られなかった。

実施例２
前述の実施例１の静電チャック構造の誘電体をＳｉＯ_２の代わりに厚さ５５μｍのポリイミドテープ（（株）寺岡製作所製、商標名；カプトンテープ）で被覆した以外は実施例１と同様に行なった。誘電体表面の平面度は１μｍであった。実施例１と同様にガラス基板に対する吸着力を測定したところ、±４０００Ｖで６０ｋＰａの吸着力を確認した。

比較例１
実施例１の静電チャック構造において電極をＡｇ−Ｐｄ厚膜ペースト（田中貴金属工業株式会社製、商品名：ＴＲ４８４６）を印刷焼成することにより厚さ１０μｍで形成し、実施例１と同様に誘電体膜を形成した。絶縁性基体（電極形成面）の平面度に対して２０／１であった。その結果、実施例１と同様の測定で±４０００Ｖの電圧印加で５ｋＰａの吸着力しか得ることが出来なかった。

本発明の静電チャックの断面図である。従来の静電チャックの製造中間品の断面図である。従来の静電チャック製造最終形態の断面図である。実施例に用いたパターン電極の概略図である。

符号の説明

１絶縁性基体
２パターンニング電極
３誘電体
４吸着面
５絶縁体
６絶縁性基体の電極形成面

Claims

絶縁性基体と、当該絶縁性基体上に形成された電極、及び前記絶縁性基体及び前記電極上に形成された誘電体を有する静電チャックであって、前記絶縁性基体上に形成された電極の厚さが、前記絶縁性基体の平面度に対して１／１０以下である静電チャック。
絶縁性基体の平面度が、５μｍ以下である請求項１記載の静電チャック。
絶縁性基体が、セラミックスである請求項１又は２記載の静電チャック。