JP2010027652A - 静電吸着用基板固定部材 - Google Patents

Abstract

【課題】表面処理中に接着力が低下せず、表面処理後に基板から容易に剥離させることができる静電吸着用の基板固定部材及びそれを用いた基板の表面処理方法を提供する。
【解決手段】静電気力を用いて基板を載置部に静電吸着させるためにその基板に貼り付けられる基板固定部材１０に、導電性を有する導電部材１２と、所定温度以上で接着力が低下する、導電部材１２を基板に接着させる熱剥離接着部材１４とを設ける。基板と基板固定部材１０の接着に熱剥離接着部材１４が用いられているため、基板の温度をその所定温度よりも低く保っておけば、表面処理中に接着力が低下することがない。また、表面処理後に基板を所定温度以上に加熱するだけで、基板から基板固定部材１０を容易に剥離させることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電気力を用いて基板を載置部に静電吸着させるために該基板に貼り付けられる基板固定部材及びそれを用いた基板の表面処理方法に関する。

真空中で行われるプラズマ処理等の表面処理では、被処理物である基板の表面にラジカルやイオンが到達して基板表面が処理されるときに熱が発生し、基板の温度が上昇する。基板温度が高くなると、基板上に形成された電子回路が破壊されたり、基板表面に設けられたフォトレジストが損傷を受ける。それを防ぐため、基板が固定される載置部の表面に溝を設け、溝とその上に載置された基板に囲まれた空間（流路）にヘリウムガス等の熱媒体を流し、基板で発生した熱を熱媒体を介して外部に放出させて基板を冷却させることが行われている。

真空中で表面処理を行う表面処理装置では、基板を載置部に固定する方法として静電チャックが広く用いられている。静電チャック機能を有する載置部は、基板が載置される誘電層の下に電極が設けられたものである。その電極に直流電圧が印加されると、誘電層とその上に載置された基板の間に静電気力が発生する。この静電気力によって、基板は誘電層に吸着される。

静電チャックは、金属やシリコン等に対しては十分な吸着力を発揮するが、化合物半導体やサファイア、ＳｉＯ_２等に対しては吸着力が弱い。そのため、化合物半導体等の基板を誘電層に吸着させても、基板と誘電層の間には僅かな隙間が生じやすく、基板で発生した熱を誘電層側に効率よく逃がすことができない。誘電層の表面に熱媒体を流すための溝が設けられている場合には、基板を十分に密着させないと、その溝の上縁部と基板の間に隙間が生じ、そこから熱媒体であるガスが漏れ出す。静電チャックの吸着力を強めるために電極に高電圧を印加すると、プラズマ処理においてはプラズマの形成に悪影響が及ぶ。

そこで、従来より、片面に導電層を有する粘着テープを基板に貼り付け、その導電層を誘電層に静電吸着させることにより、基板を載置部に固定することが提案されている（特許文献１参照）。また、基板表面を保護するために用いられる保護テープの粘着剤として、紫外線によって接着力が低下するものを使用し、紫外線照射により基板を傷つけることなく基板から保護テープを容易に剥離させることも提案されている（特許文献２参照）。

特開2002-305234号公報 特開2007-184430号公報

特許文献１に記載の従来の粘着テープは、表面処理中に基板から剥がれることがないように基板に対して十分に強い接着力を有する。そのため、表面処理後に粘着テープを基板から剥離させにくく、誤って基板を破損させてしまうおそれがある。また、そのようなテープの粘着剤として、特許文献２に記載の粘着剤を使用すると、紫外線透過率の高いサファイア等の基板を表面処理する際には、プラズマ等から放射される紫外線が基板を透過して粘着剤に到達し、プラズマ処理中に徐々に粘着剤の接着力が低下してしまう。

本発明は以上のような課題を解決するために成されたものであり、その目的は、表面処理中に接着力が低下せず、表面処理後に基板から容易に剥離させることができる静電吸着用の基板固定部材及びそれを用いた基板の表面処理方法を提供することである。

上記課題を解決するために成された本発明に係る静電吸着用の基板固定部材は、
静電気力を用いて基板を載置部に静電吸着させるために該基板に貼り付けられる基板固定部材であって、
導電性を有する導電部材と、
所定温度以上で接着力が低下する、前記導電部材を前記基板に接着させる熱剥離接着部材と、
を備えることを特徴とする。

上記課題を解決するために成された本発明に係る基板の表面処理方法は、
導電性を有する導電部材と、所定温度以上で接着力が低下する、前記導電部材を基板に接着させる熱剥離接着部材と、を備える静電吸着用の基板固定部材を用いる基板の表面処理方法であって、
a)前記基板固定部材を前記基板に貼り付ける工程と、
b)前記基板を前記基板固定部材を介して載置部に載置し、静電気力を用いて該基板を前記載置部に静電吸着させる工程と、
c)前記基板を前記所定温度よりも低い温度に保ちながら表面処理する工程と、
d)該表面処理後に前記基板を前記所定温度以上に加熱することにより、該基板から前記基板固定部材を剥離する工程と、
を有することを特徴とする。

前記導電部材は、静電チャックにより十分に強い吸着力を得ることができる程度の導電性を有するものであり、例えば20℃における電気抵抗率が5.0×10³（Ωm）以下のものを用いることができる。電気抵抗率の値がこの値より高いものを導電部材として用いると、静電チャックに高電圧を印加する必要があり、プラズマの均一性が悪くなる傾向がある。導電部材の具体例としてはシリコン（4.0×10³Ωm）、炭素（1.6×10^-5Ωm）、スズ（1.1×10^-7Ωm）、銅（1.7×10^-8Ωm）、銀（1.6×10^-8Ωm）、金（2.2×10^-8Ωm）、アルミニウム（2.7×10^-8Ωm）、ニッケル（7.0×10^-8Ωm）等が挙げられる。

上記構成から成る本発明に係る静電吸着用の基板固定部材及び基板の表面処理方法によれば、基板と基板固定部材の接着に、所定温度以上で接着力が低下する熱剥離接着部材が用いられているため、基板の温度をその所定温度よりも低く保っておけば、表面処理中に接着力が低下することがない。また、表面処理後に基板を所定温度以上に加熱するだけで、基板から基板固定部材を容易に剥離させることができる。

以下、図面に基づき、本発明に係る静電吸着用の基板固定部材及びそれを用いる基板の表面処理方法の実施例について説明する。

図１は、本発明の第１の実施例に係る静電吸着用の基板固定部材１０の断面図である。基板固定部材１０は、静電気力を用いて基板を載置部に静電吸着させるために基板に貼り付けられるものであり、シート状の熱剥離接着シート１１と、熱剥離接着シート１１の一面（図１における下面）に設けられた導電性を有する導電部材１２から構成されている。

熱剥離接着シート１１は、その一面に導電部材１２が設けられたシート状の基材１３と、基材１３の他方の面に設けられた所定温度以上で接着力が低下する熱剥離接着部材１４とから成る。熱剥離接着シート１１としては市販されている各種のものを使用することができ、例えば日東電工株式会社製リバアルファ（登録商標）等を用いることができる。熱剥離接着部材１４の接着力が低下する所定温度は、被処理物である基板の種類やプラズマ処理中の基板温度等によって適宜定め、例えば90℃、120℃、150℃等にする。なお、熱剥離接着部材１４は、プラズマ処理中に発生する紫外線によって接着力が低下することはない。

本実施例の導電部材１２は金属や炭素等から成る導電性を有する薄膜である。この薄膜はスパッタ法やＣＶＤ法等により基材１３上に直接設けることができる。導電部材１２は、基材１３に貼り付けることが可能なものでもよく、例えば、片面に粘着剤の層が設けられた金属箔であるアルミテープや、ＰＥＴ等の樹脂の内部に金属若しくは炭素の粉末が分散している樹脂シート、導電性高分子から成る導電性高分子シート等でもよい。ここで、炭素の粉末としてはカーボンファイバやカーボンブラック等を用いることができ、導電性高分子としてはポリアセチレン、ポリパラフェニレン、ポリアニリン、ポリチオフェン、ポリパラフェニレンビニレン等に微量のキャリアをドープしたもの等を用いることができる。導電部材１２は静電チャックにより十分に強い吸着力を得ることができる程度の導電性を有するものとする。具体的には例えば20℃における電気抵抗率が10¹²〜10¹⁴（Ωm）のポリエステル樹脂に5.0×10³（Ωm）以下の導電部材を練り込んだものや、20℃における電気抵抗率が5.0×10³（Ωm）以下の導電性高分子等を用いることができる。

次に、基板固定部材１０を用いた基板のプラズマ処理について説明する。図２は、プラズマ処理装置２０の縦断面図である。プラズマ処理装置２０の内部には、上部電極２１及び下部電極２２が対向して設けられている。下部電極２２の上面には誘電層２３が設けられており、下部電極２２及び誘電層２３が静電チャック部２４として機能する。図３は、静電チャック部２４の縦断面図である。誘電層２３の上面には被処理物である基板３０の大きさに対応する複数の凹部２５が設けられている。このように誘電層２３に複数の凹部２５を設けることにより、複数の基板３０を同時に表面処理することができる。凹部２５の底面にはヘリウムガス等の熱媒体を循環させるための溝２６が設けられており、この溝２６はポンプや熱交換器等に接続している（図示せず）。

プラズマ処理を行う前に、まず基板３０の裏面に基板固定部材１０を貼り付ける。基板３０はシリコンウェハに限らず、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＺｎＯ等の化合物半導体や、サファイア、ＳｉＯ_２等から成る基板でもよい。基板３０に基板固定部材１０を貼り付ける際には、それらの間に気泡が入らないようにする。これは、基板３０と基板固定部材１０の間に気泡が存在すると、基板３０の周囲が減圧された際に気泡が膨張して、基板３０と基板固定部材１０の接触面積が減少し、プラズマ処理中に基板３０で発生した熱が基板３０から逃げにくくなるからである。

次に、基板固定部材１０が貼り付けられた基板３０をプラズマ処理装置２０の内部に搬送して凹部２５に載置し、プラズマ処理装置２０の内部を減圧する。下部電極２２に直流電圧を印加すると、誘電層２３と基板固定部材１０の導電部材１２の間に静電気力が発生する。この静電気力により基板固定部材１０が誘電層２３に吸着される。この状態で溝２６と基板固定部材１０に囲まれた流路にヘリウムガス等の熱媒体を流し、基板３０の冷却を開始する。

減圧されているプラズマ処理装置２０の内部に不活性ガスや反応ガスを導入し、上部電極２１と下部電極２２の間に高周波電圧等を印加して、基板３０の上方にプラズマを発生させる。これにより、プラズマ中のラジカルやイオンが基板３０の表面に到達して基板３０の表面がプラズマ処理される。プラズマ処理中に基板３０で発生する熱は、流路を循環する熱媒体を介して熱交換器に送られ、外部に放出される。このような冷却を行うことにより、プラズマ処理中の基板３０の温度を熱剥離接着部材１４の接着力が低下する所定温度よりも低い温度に保つことができる。基板３０が紫外線透過率の高いサファイア等である場合には、プラズマから放射される紫外線が基板３０を透過して熱剥離接着部材１４に到達するが、熱剥離接着部材１４はこの紫外線により粘着剤の接着力が低下することはない。そのため、プラズマ処理中に発生する紫外線により基板固定部材１０から基板３０が外れることはない。

プラズマ処理の終了後、下部電極２２への直流電圧の印加を停止し、静電チャック部２４による基板固定部材１０の吸着を解除する。その後、基板３０をプラズマ処理装置２０から取り出し、それを熱風乾燥機等により所定温度以上に加熱する。これにより、熱剥離接着部材１４の接着力が低下し、基板３０から基板固定部材１０が剥離する。

図４は、本発明の第２の実施例に係る静電吸着用の基板固定部材４０の断面図である。基板固定部材４０は、所定温度以上で接着力が低下する熱剥離接着部材４１が、導電性を有する導電部材４２の上面に塗布されているものである。熱剥離接着部材４１は基板の熱を効率よく伝達するためには導電部材４２上面の全面に塗布されていることが好ましいが、その全面ではなく部分的に塗布されていてもよい。

本実施例の導電部材４２は、導電性高分子から成る導電性高分子シートである。導電部材４２は、例えば、アルミ箔等の金属箔や、ＰＥＴ等の樹脂の内部に金属若しくは炭素の粉末が分散している樹脂シート、金属や炭素等から成る薄膜が成膜された樹脂シート等であってもよい。

図５は、本発明の第３の実施例に係る静電吸着用の基板固定部材５０の断面図である。基板固定部材５０は、所定温度以上で接着力が低下する熱剥離接着部材５１が、導電性を有する導電部材５２の内部に分散しているとともに、その一部が導電部材５２の表面に露出している。この露出した熱剥離接着部材５１が、基板固定部材５０を基板に貼り付けることを可能にしている。

本実施例の導電部材５２は導電性高分子から成る導電性高分子シートである。導電部材５２はＰＥＴ等の樹脂の内部に金属若しくは炭素の粉末が分散している樹脂シートであってもよい。

上記実施例は本発明の一例であり、本発明の趣旨の範囲で適宜変更が許容される。例えば、基板の表面処理はプラズマ処理に限らず、スパッタリングや真空蒸着、ＣＶＤ等でもよい。１つの静電チャック部に複数の基板を載置するのではなく、小型の静電チャック部を複数用意し、各静電チャック部に基板の大きさに対応する凹部をそれぞれ１つずつ設け、それら複数の静電チャック部を装置内に設置してもよい。

本発明の第１の実施例に係る静電吸着用の基板固定部材の断面図。 プラズマ処理装置の縦断面図。 静電チャックの縦断面図。 本発明の第２の実施例に係る静電吸着用の基板固定部材の断面図。 本発明の第３の実施例に係る静電吸着用の基板固定部材の断面図。

符号の説明

１０、４０、５０…基板固定部材
１１…熱剥離接着部材
１２、４２、５２…導電部材
１３…基材
１４、４１、５１…熱剥離接着部材
２０…プラズマ処理装置
２１…上部電極
２２…下部電極
２３…誘電層
２４…静電チャック部
２５…凹部
２６…溝
３０…基板

Claims (6)

1. 静電気力を用いて基板を載置部に静電吸着させるために該基板に貼り付けられる基板固定部材であって、
   導電性を有する導電部材と、
   所定温度以上で接着力が低下する、前記導電部材を前記基板に接着させる熱剥離接着部材と、
   を備えることを特徴とする静電吸着用の基板固定部材。
2. 前記熱剥離接着部材がシート状の基材の前記基板側の面に設けられ、前記導電部材が前記基材の前記載置部側の面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の静電吸着用の基板固定部材。
3. 前記導電部材が、金属又は炭素から成る薄膜、金属箔、樹脂の内部に金属若しくは炭素の粉末が分散している樹脂シート、又は導電性高分子から成る導電性高分子シートのいずれかから成ることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電吸着用の基板固定部材。
4. 前記導電部材が、樹脂の内部に金属若しくは炭素の粉末が分散している樹脂シート、又は導電性高分子から成る導電性高分子シートであり、
   前記熱剥離接着部材が前記導電部材の内部に分散しているとともに、
   該熱剥離接着部材の一部が該導電部材の表面に露出していることを特徴とする請求項１に記載の静電吸着用の基板固定部材。
5. 導電性を有する導電部材と、所定温度以上で接着力が低下する、前記導電部材を基板に接着させる熱剥離接着部材と、を備える静電吸着用の基板固定部材を用いる基板の表面処理方法であって、
   a)前記基板固定部材を前記基板に貼り付ける工程と、
   b)前記基板を前記基板固定部材を介して載置部に載置し、静電気力を用いて該基板を前記載置部に静電吸着させる工程と、
   c)前記基板を前記所定温度よりも低い温度に保ちながら表面処理する工程と、
   d)該表面処理後に前記基板を前記所定温度以上に加熱することにより、該基板から前記基板固定部材を剥離する工程と、
   を有することを特徴とする基板の表面処理方法。
6. 前記基板が、化合物半導体、サファイア又はＳｉＯ_２であることを特徴とする請求項５に記載の基板の表面処理方法。

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