JP2008211200A - 静電チャック及びそれを用いた被吸着物の加熱処理方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 ヤング率が300GPa以上の被吸着物を吸着する静電チャックであって、静電チャックの誘電体と被吸着物の剛性比(被吸着物のヤング率/誘電体のヤング率)が1.0以上であり、前記誘電体の吸着面は環状稜部を有し、前記環状稜部の直径Dと前記誘電体の直径Ddの比D/Ddが0.75以上であり、前記環状稜部から中央部側の吸着面は凹面形状を成し、吸着面の中央部の深さHと前記環状稜部の直径Dとの比H/Dが2×10−5以下であることを特徴とする静電チャック。
【選択図】図1
Description
前記セラミックス基体に埋設された抵抗発熱体とを有し、前記加熱面は、中央部が最も低く周辺部へ近づく程高い、凹面形状を持つことを特徴とする基板加熱装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
そこで、本発明者らは吸着面の平面度を高めた静電チャックの適用を試みたが、シリコン基板については問題なく密着できるものであっても、高剛性基板については十分な密着状態が得られない場合があった。このように、必ずしも高い平面度を持つ静電チャックの吸着力が高くて密着性が良いわけではなかったため、サファイア基板のような高剛性基板に適した静電チャックを歩留まり良く得ることはできなかった。しかしながら、歩留まりを上げるためには平面度を高めるしか方法はなく、研磨工程のコスト高が大きな問題となっていた。
また、凹部を吸着面の中央部の深さHと環状稜部の直径Dとの比H/Dが2×10−5以下の凹面形状することにより、被吸着物が吸着面に倣って変形して密着するため均熱性に優れた静電チャックおよびそれを用いた加熱処理方法を提供できる。
逆に、誘電体の吸着面が凸面形状では、外周部における被吸着物と吸着面との密着性が低下し、そこから放熱されることにより、基板全体の均熱性を保つことが困難となる。
。なお、被処理物である基板を精度良く固定するという静電チャックの本質的な目的を鑑みれば、静電チャック自体の変形を防ぐために静電チャックの厚みが被吸着物に比べて十分に大きいものでなければならないことは言うまでもない。また、金属である静電吸着のための電極等との熱膨張差に伴う歪みを抑えるために、誘電体を含むセラミックスの部分には、必然的にある程度の厚みが必要となる。したがって、本発明の静電チャックの厚みは10mm以上とすることが望ましい。
図1に示したような、誘電体2、静電吸着のための電極3および加熱電極4を備えた静電チャックを作製した。誘電体セラミックスの原料素材としては、静電チャックの使用温度における誘電体の体積抵抗率が109〜1013Ω・cmとなるようにAlNを主成分とし希土類酸化物の焼結助剤を添加してなる混合粉末を選んだ。市販のAlN粉末に希土類酸化物の焼結助剤を添加した混合粉末を100kg/cm2(=9.8MPa)で一軸加圧成形し、直径50mm×厚み10mmの板状の成形体を作製した。次に、前記成形体の上に加熱電極を配置し、その上に前記した混合粉末を充填し、圧力100kg/cm2(=9.8MPa)で加圧した。さらに、その上に静電吸着のための双極型電極を配置した。次に、その上に誘電体となる前記した混合粉末を充填した後、焼成温度;1850℃、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った。
ここで得られたAlNセラミックスの剛性は312GPaであった。このようにして、直径50mm×厚み15mmの板状のAlNセラミックスからなる静電チャック用部材を得た。次に、静電チャックの誘電体の厚さが1mmになる様に研削し、反対側の面に孔をあけ、静電吸着のための電極への電圧印加用端子および加熱電極印加用端子を取り付けた。
得られた静電チャックは各評価を行う前に以下の洗浄処理を施す。まず、アルコールによる超音波洗浄を10分行い、炭化水素系の洗浄剤に30分浸漬させる。次に超純水によるシャワー洗浄を行った後、超純水による超音波洗浄を30分行う。最後にエアブローを行って水分を除去した後、100℃で60分乾燥させる。このようにして、評価に供する静電チャックが得られる。
真空度が約10-4Paとした真空チャンバー内で、上記洗浄処理を行った静電チャックに内蔵された加熱電極に印加して500℃まで加熱する。500℃に達した際にサファイア基板(直径50mm、厚み0.7mm)の中心部と直径25mmの同心円周上の4箇所(4等配:表2において円周部1、2、3、4と略記)の計5箇所にK熱電対を溶接した温度測定用基板を吸着電圧±400Vで吸着させ、吸着1時間後の温度測定用基板の温度を測定した。基板の中心部一箇所、および円周部1〜4の四箇所の測定した結果が全て500℃±10℃の範囲以内のときに良好な均熱性であると評価した。これは熱電対の性能や事前テストの結果を鑑みたものである。
2;誘電体
3;電極
4;加熱電極
5;環状稜部
6;吸着面の中央部
H;吸着面の中央部の深さ
D;環状稜部の直径
Dd;誘電体の直径
Claims (3)
- ヤング率が300GPa以上の被吸着物を吸着する静電チャックであって、静電チャックの誘電体と被吸着物の剛性比(被吸着物のヤング率/誘電体のヤング率)が1.0以上であり、前記誘電体の吸着面は環状稜部を有し、前記環状稜部の直径Dと前記誘電体の直径Ddの比D/Ddが0.75以上であり、前記環状稜部から中央部側の吸着面は凹面形状を成し、吸着面の中央部の深さHと前記環状稜部の直径Dとの比H/Dが2×10−5以下であることを特徴とする静電チャック。
- 前記誘電体は、AlN、Al2O3またはSiCから選ばれるいずれかのセラミックスからなり、静電チャックの使用温度における前記誘電体の体積抵抗率が109〜1013Ω・cm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。
- ヤング率が300GPa以上の被吸着物を加熱処理する方法であって、静電チャックの誘電体と被吸着物の剛性比(被吸着物のヤング率/誘電体のヤング率)が1.0以上であり、前記誘電体の吸着面は環状稜部を有し、前記環状稜部の直径Dと前記誘電体の直径Ddの比D/Ddが0.75以上であり、前記環状稜部から中央部側の吸着面は凹面形状を成し、前記中央部の深さHと前記環状稜部の直径Dとの比H/Dが2×10−5以下である静電チャックの吸着面に被吸着物を吸着させ、静電チャックに内蔵された加熱電極に電圧を印加することにより前記被吸着物を加熱処理することを特徴とする被吸着物の加熱処理方法。
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