JP2018014515A - Electrostatic chuck and manufacturing method therefor, and generation method for electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体製造装置やディスプレイ製造装置などに使用される基板を保持するための静電チャック及びその製造方法並びに静電チャックの再生方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck for holding a substrate used in a semiconductor manufacturing apparatus, a display manufacturing apparatus, and the like, a manufacturing method thereof, and a method of regenerating the electrostatic chuck.
半導体装置は、パターニング、エッチング、アッシング、イオン注入、熱拡散、成膜などの多段の工程を経て作製される。それぞれの半導体製造装置においては、処理用の台座や搬送用のアームなどにウエハ（基板）を固定するための静電チャックが備え付けられている。静電チャックは、内部に設けられた電極に電圧を印加することで、対象物を静電気力によって固定するものである。静電チャック以外にも、機械的な力で対象物を固定するメカニカルチャックなどもあるが、静電チャックは、ウエハ裏面のみの接触となるため、ウエハ表面を傷つけることがないという利点がある。 A semiconductor device is manufactured through multiple steps such as patterning, etching, ashing, ion implantation, thermal diffusion, and film formation. Each semiconductor manufacturing apparatus is provided with an electrostatic chuck for fixing a wafer (substrate) to a processing base, a transfer arm, or the like. The electrostatic chuck fixes an object by electrostatic force by applying a voltage to an electrode provided inside. In addition to the electrostatic chuck, there is a mechanical chuck that fixes an object with a mechanical force. However, the electrostatic chuck has an advantage that the wafer surface is not damaged because it is in contact with only the back surface of the wafer.
静電チャックは、一般に、金属とセラミックスとを接着剤などで張り合わせた構造を有し、基板と接触する側のセラミックスには、アルミナ、窒化アルミナ、炭化ケイ素、石英などが使用されている。これらのセラミックス材料を使用することで、金属汚染を避けることができるとともに、誘電率や抵抗率などの観点から、吸・脱着に必要な印加電圧の制御が容易となる。一方、静電チャック上のセラミックスは、ウエハと擦られることにより摩耗して、その摩耗粒子がパーティクルの発生原因となることがあった。 An electrostatic chuck generally has a structure in which a metal and a ceramic are bonded together with an adhesive or the like, and alumina, alumina nitride, silicon carbide, quartz, or the like is used as the ceramic on the side in contact with the substrate. By using these ceramic materials, it is possible to avoid metal contamination and to easily control the applied voltage necessary for adsorption / desorption from the viewpoint of dielectric constant and resistivity. On the other hand, the ceramic on the electrostatic chuck is worn by rubbing against the wafer, and the wear particles sometimes cause generation of particles.
このような摩耗粒子を抑制するために、例えば、特許文献１には、静電チャック表面にエンボス加工により形成された複数個の突起物を含む静電チャック部材において、該突起物のエッジ部を丸めることで、半導体ウエハのエッジ部に引っ掛かる不具合を防止することができ、これにより、パーティクルの発生を抑制することが記載されている。上記のように、静電チャックにおけるウエハとの擦れによる摩耗の問題は、微細化が進む半導体装置の製造において、特に重要性を増している。 In order to suppress such wear particles, for example, in Patent Document 1, an electrostatic chuck member including a plurality of protrusions formed on the surface of the electrostatic chuck by embossing includes an edge portion of the protrusion. It is described that the rounding can prevent a problem of being caught on the edge portion of the semiconductor wafer, thereby suppressing the generation of particles. As described above, the problem of abrasion due to rubbing with a wafer in an electrostatic chuck is particularly important in the manufacture of semiconductor devices that are becoming finer.
通常、静電チャックは、基板との接触面積を小さくするために、表面に凸部（エンボス）が規則的あるいは不規則的に形成されている。また、基板の温度制御用にヘリウムなどのガスを導入し、そのガスを基板裏面と静電チャック表面とでシールするため、静電チャック表面の外周部にリング状のリブが形成されている。そして、これらの凸部（リブを含む）は、製品の量産に伴って、繰り返し基板裏面と接触して摩耗するため再度、凸部を形成するための再生処理が行われている。 In general, the electrostatic chuck has a convex portion (emboss) formed regularly or irregularly on the surface in order to reduce the contact area with the substrate. Further, in order to introduce a gas such as helium for controlling the temperature of the substrate and seal the gas between the back surface of the substrate and the surface of the electrostatic chuck, ring-shaped ribs are formed on the outer peripheral portion of the surface of the electrostatic chuck. And since these convex parts (including ribs) are repeatedly in contact with the back surface of the substrate and worn with mass production of the product, a regenerating process for forming the convex parts is performed again.
静電チャックを交換するには、半導体製造装置（真空装置）を停止する必要があり、それに伴う、リードタイムの増加が避けられない。また、交換頻度が増えるにつれて、再生コストが増加するという問題もある。特許文献１では、静電チャックの摩耗によるパーティクル発生を防止するという観点では有効であるが、静電チャックの摩耗そのものを防止することはできず、再生に伴う製造タイムやコストなどの増加を抑制することができないという問題があった。 In order to replace the electrostatic chuck, it is necessary to stop the semiconductor manufacturing apparatus (vacuum apparatus), and the accompanying increase in lead time is inevitable. Another problem is that the regeneration cost increases as the replacement frequency increases. Patent Document 1 is effective from the viewpoint of preventing generation of particles due to wear of the electrostatic chuck, but cannot prevent wear of the electrostatic chuck itself, and suppresses an increase in manufacturing time, cost, etc. associated with regeneration. There was a problem that could not be done.
本発明は、上記の問題を解決するものであって、基板との接触による摩耗を抑制することができ、それによる、製品寿命（ライフ）を改善することができるとともに、摩耗粒子によるパーティクルの発生を低減することができる静電チャック及びその製造方法を提供することを課題とする。また、本発明は、使用済みの静電チャックにおいても摩耗を低減することができ、そのライフの改善やパーティクルの発生を抑制することができる静電チャックの再生方法を提供することを課題とする。 The present invention solves the above-mentioned problem, can suppress wear due to contact with the substrate, thereby improving the product life (life), and generation of particles due to wear particles It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck and a method for manufacturing the same. Another object of the present invention is to provide a method for regenerating an electrostatic chuck that can reduce wear even in a used electrostatic chuck and can improve the life and suppress the generation of particles. .
上記の課題を解決するために、本発明者らは鋭意研究を行った結果、静電チャックの凸部（リブを含む）の全部または一部に耐摩耗性に優れ、摩擦係数の低い材料を用いることで、その吸着機能を損なうことなく、静電チャックの摩耗を抑制することができ、また、基板にも疵痕を残すことがないという知見が得られた。また、このような凸部は使用済みの静電チャックにも形成することが可能である。本発明は、このような知見の基づき、以下の手段を提供する。 In order to solve the above problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, all or part of the convex portions (including ribs) of the electrostatic chuck are made of a material having excellent wear resistance and a low coefficient of friction. By using this, it was found that the wear of the electrostatic chuck could be suppressed without impairing its adsorption function, and that no traces were left on the substrate. Further, such a convex portion can be formed on a used electrostatic chuck. The present invention provides the following means based on such knowledge.
１）基板と接触する凸部が形成された静電チャックにおいて、前記凸部の全部又は一部が、硬度７００Ｈｖ以上、摩擦係数０．０５〜０．２μの材料から構成されていることを特徴とする静電チャック。
２）前記凸部の全部又は一部が、非晶質炭素膜から構成されていることを特徴とする上記１）記載の静電チャック。
３）前記非晶質炭素膜にシリコン、ニッケル、クロム、タングステンのいずれか一種以上を含有することを特徴とする上記２）記載の静電チャック。
４）前記非晶質炭素膜の膜厚が、１．０μｍ〜２０．０μｍであることを特徴とする上記２）又は３）記載の静電チャック。
５）前記非晶質炭素膜が金属又はセラミックス上に直接形成されるか又はバッファー層を介して積層されていることを特徴とする上記２）〜４）のいずれか一に記載の静電チャック。
1) In the electrostatic chuck in which a convex portion that contacts the substrate is formed, all or a part of the convex portion is made of a material having a hardness of 700 Hv or more and a friction coefficient of 0.05 to 0.2 μm. Electrostatic chuck.
2) The electrostatic chuck according to 1) above, wherein all or part of the protrusions are made of an amorphous carbon film.
3) The electrostatic chuck according to 2) above, wherein the amorphous carbon film contains at least one of silicon, nickel, chromium, and tungsten.
4) The electrostatic chuck according to 2) or 3) above, wherein the amorphous carbon film has a thickness of 1.0 μm to 20.0 μm.
5) The electrostatic chuck according to any one of 2) to 4) above, wherein the amorphous carbon film is directly formed on a metal or ceramic or laminated via a buffer layer. .
６）基板と接触する凸部が形成された静電チャックの製造方法において、静電チャック表面に非晶質炭素膜を成膜した後、凸部を形成する部分にマスキングを行い、ブラスト処理により不要な部分の非晶質炭素膜を剥離するとともに、静電チャックの表面を削って凸部を形成し、その後、マスキングを剥離することを特徴とする静電チャックの製造方法。
７）基板と接触する凸部が形成された静電チャックの製造方法において、静電チャック表面に凸部を形成する以外の部分にマスキングを行った後、静電チャックの表面全体に非晶質炭素膜を成膜し、その後、マスキングとともに、マスキング上に成膜された非晶質炭素膜を剥離して、凸部を形成することを特徴とする静電チャックの製造方法。
８）マスキングは、厚さ０．０５ｍｍ〜１ｍｍのドライフィルムレジストを使用することを特徴とする上記６）又は７）記載の静電チャックの製造方法。
９）ブラスト処理は、砥粒として、炭化ケイ素、アルミナ、ダイヤモンドを使用することを特徴とする上記６）〜８）のいずれか一に記載の静電チャックの製造方法。
6) In the manufacturing method of the electrostatic chuck in which the convex portion that contacts the substrate is formed, after forming the amorphous carbon film on the surface of the electrostatic chuck, the portion where the convex portion is formed is masked, and blasting is performed. A method for manufacturing an electrostatic chuck, comprising peeling off an unnecessary portion of an amorphous carbon film, shaving the surface of the electrostatic chuck to form a convex portion, and then peeling off the masking.
7) In the manufacturing method of the electrostatic chuck in which the convex portion that contacts the substrate is formed, after masking the portion other than the convex portion on the surface of the electrostatic chuck, the entire surface of the electrostatic chuck is amorphous. A method for manufacturing an electrostatic chuck, comprising: forming a carbon film, and then peeling the amorphous carbon film formed on the masking together with masking to form a convex portion.
8) The method for producing an electrostatic chuck according to 6) or 7) above, wherein a dry film resist having a thickness of 0.05 mm to 1 mm is used for the masking.
9) The method for producing an electrostatic chuck according to any one of 6) to 8) above, wherein the blasting treatment uses silicon carbide, alumina, or diamond as abrasive grains.
１０）基板と接触する凸部が形成された静電チャックの再生方法において、使用後の静電チャックの表面を研磨して平坦にし、次いで、その研磨面に非晶質炭素膜を成膜し、次いで、凸部を形成する部分にマスキングを行い、ブラスト処理により不要な部分の非晶質炭素膜を剥離するとともに、静電チャックの表面を削って凸部を形成し、その後、マスキングを剥離することを特徴とする静電チャックの再生方法。
１１）基板と接触する凸部が形成された静電チャックの再生方法において、使用後の静電チャックの表面を研磨して平坦にし、次いで、その研磨面に凸部を形成する以外の部分にマスキングを行い、次いで、静電チャックの表面全体に非晶質炭素膜を成膜し、その後、マスキングとともに、マスキング上に成膜された非晶質炭素膜を剥離して、凸部を形成することを特徴とする静電チャックの再生方法。
１２）研磨面の表面粗さＲａが０．１μｍ〜０．８μｍであることを特徴とする上記１０）又は１１）記載の静電チャックの再生方法。
10) In a method for regenerating an electrostatic chuck in which convex portions that contact a substrate are formed, the surface of the electrostatic chuck after use is polished and flattened, and then an amorphous carbon film is formed on the polished surface. Next, masking is performed on the portions where the convex portions are to be formed, and unnecessary portions of the amorphous carbon film are peeled off by blasting, and the convex portions are formed by shaving the surface of the electrostatic chuck, and then the masking is peeled off. A method for regenerating an electrostatic chuck, comprising:
11) In a method for regenerating an electrostatic chuck in which convex portions that come into contact with a substrate are formed, the surface of the electrostatic chuck after use is polished and flattened, and then the portions other than the convex portions are formed on the polished surface. Masking is performed, and then an amorphous carbon film is formed on the entire surface of the electrostatic chuck, and then the amorphous carbon film formed on the masking is peeled off together with the masking to form a convex portion. A method for regenerating an electrostatic chuck.
12) The method for regenerating an electrostatic chuck according to 10) or 11) above, wherein the surface roughness Ra of the polished surface is 0.1 μm to 0.8 μm.
本発明によれば、静電チャックにおける凸部（エンボス）の全部又は一部を、耐摩耗性に優れ、摩擦係数の小さな材料を用いることにより、従来に比べて、エンボスの硬度を高めることができるとともに、ウエハに対する摩擦係数を低減することが可能となる。これにより、静電チャックの製品寿命（ライフ）向上させることができ、交換に伴う、サイクルタイムや再生コストを改善することができる。さらに、ウエハとの摩擦によるパーティクルの発生を抑制することでき、製品の歩留りを向上することができる。 According to the present invention, it is possible to increase the hardness of the emboss compared to the conventional case by using a material having excellent wear resistance and a small friction coefficient for all or part of the convex portions (emboss) in the electrostatic chuck. In addition, the coefficient of friction with respect to the wafer can be reduced. As a result, the product life (life) of the electrostatic chuck can be improved, and the cycle time and regeneration cost associated with replacement can be improved. Furthermore, the generation of particles due to friction with the wafer can be suppressed, and the yield of products can be improved.
静電チャックの上面（表面）模式図を図１に示す。図１に示すように静電チャックは基板（ウエハ）と接触する面に凸部（エンボス）やリング状のリブが形成されている。この静電チャックの上に設置された基板（ウエハ）は、静電チャック内部で印加された電圧による静電気力により吸着され、所定の処理が施される。図２に、図１のＡ−Ａ’部の断面拡大図を示す。図２のように、ウエハは、チャックとの接触面積を極力小さくために凸部（エンボス）やリブとのみ接触している。また、静電チャックには、基板の温度制御のためにガス導入溝が設けられている場合がある。 A schematic diagram of the upper surface (surface) of the electrostatic chuck is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck has convex portions (embosses) and ring-shaped ribs formed on the surface in contact with the substrate (wafer). A substrate (wafer) placed on the electrostatic chuck is attracted by an electrostatic force generated by a voltage applied inside the electrostatic chuck and subjected to a predetermined process. FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of the A-A ′ portion of FIG. 1. As shown in FIG. 2, the wafer is in contact only with the protrusions (embosses) and ribs in order to minimize the contact area with the chuck. The electrostatic chuck may be provided with a gas introduction groove for controlling the temperature of the substrate.
一般に、静電チャックの表面は、アルミナや窒化アルミなどのセラミックス材料で構成されており、基板と接触する凸部（リブを含む）も同一材料から構成されている。しかし、セラミックス材料は比較的脆いため、基板と繰り返し接触していると、凸部が摩耗してしまい、摩耗粒子によるパーティクルの発生や、また摩耗により凸部の高さが不均一となってウエハを適切に保持できないという問題が生じる。そこで、本発明では、基板と接触する凸部（リブを含む）の全部又は一部に、硬度７００Ｈｖ以上、摩擦係数０．０５〜０．２μの材料を用いることを特徴とする。 In general, the surface of the electrostatic chuck is made of a ceramic material such as alumina or aluminum nitride, and convex portions (including ribs) that come into contact with the substrate are also made of the same material. However, since the ceramic material is relatively brittle, if it is repeatedly contacted with the substrate, the convex portion will be worn away, and the height of the convex portion will be uneven due to generation of particles due to wear particles and wear. The problem arises in that it cannot be properly maintained. Therefore, the present invention is characterized in that a material having a hardness of 700 Hv or more and a friction coefficient of 0.05 to 0.2 μm is used for all or a part of the convex portions (including ribs) in contact with the substrate.
上記の代表的な材料として、非晶質炭素膜（ダイヤモンドライクカーボン：ＤＬＣ）が挙げられる。特に、ｔａ−Ｃ、ｔａ−Ｃ：Ｈ、あるいは、ａ−Ｃ、ａ−Ｃ：Ｈへ分類されるＤＬＣを使用することが好ましい。図３にエンボス（凸部）全体あるいはエンボスの一部（上部）をＤＬＣで形成した静電チャック（一部）の断面模式図を示す。図３に示すように静電チャックの表面上に規則的あるいは不規則的に形成される凸部（リブを含む）の全体又は一部に、ＤＬＣのような耐摩耗性、摺動性の優れた材料を用いることで、凸部の摩耗を著しく低減することができる。 A typical example of the material is an amorphous carbon film (diamond-like carbon: DLC). In particular, it is preferable to use DLC classified into ta-C, ta-C: H, or aC, aC: H. FIG. 3 shows a schematic cross-sectional view of an electrostatic chuck (part) in which the entire emboss (projection) or part of the emboss (upper part) is formed by DLC. As shown in FIG. 3, the entire or part of the protrusions (including ribs) regularly or irregularly formed on the surface of the electrostatic chuck has excellent wear resistance and slidability like DLC. By using such a material, it is possible to remarkably reduce the wear of the convex portions.
凸部の形状は、直径が０．２〜２ｍｍ、高さが０．０１〜０．０３ｍｍの円柱状であり、温度制御用のガスをシールするための外周部のリブの形状は、幅０．５〜２ｍｍ、高さ０．０１〜０．０３ｍｍのリング状である。但し、これらの形状や寸法は、各種半導体製造装置によって適宜、決まるものであり、本発明は上記形状や寸法によって制限されるものではない。なお、静電チャックは、その内部に電圧印加用に電極を有し、その表面はアルミナや窒化アルミなどのセラミックスで構成されるが、物によっては金属から構成される場合もある。 The shape of the convex portion is a cylindrical shape having a diameter of 0.2 to 2 mm and a height of 0.01 to 0.03 mm. The shape of the rib on the outer peripheral portion for sealing the temperature control gas is 0 width. It is a ring shape with a height of 5 to 2 mm and a height of 0.01 to 0.03 mm. However, these shapes and dimensions are appropriately determined by various semiconductor manufacturing apparatuses, and the present invention is not limited by the above shapes and dimensions. The electrostatic chuck has an electrode for applying a voltage therein, and its surface is made of ceramics such as alumina or aluminum nitride, but depending on the object, it may be made of metal.
ＤＬＣは、ＣＶＤ法（化学気相成長法）又はＰＶＤ法（物理気相成長法）で形成することができる。このときＤＬＣの膜厚は、１．０μｍ以上２０．０μｍ以下とするのが好ましい。１．０μｍ未満であると、静電チャックのライフ（製品寿命）が短くなり、所望の耐用期間が得られないことがあり、一方、２０．０μｍ超であると、ＤＬＣ形成のための成膜時間が長くなって生産コストが増加することがあり、また、形成した凸部が応力に耐えきれず破断することがある。
また、硬度の特性を向上させるために、シリコン、ニッケル、クロム、タングステンなどの元素を含有することもできる。さらに、セラミックス製又は金属製の静電チャックにＤＬＣを直接形成する方法だけでなく、静電チャックとＤＬＣとの間に炭化ケイ素、チタン、タングステン、ニッケルなどのバッファー層を形成して、密着性を高めることもできる。
DLC can be formed by a CVD method (chemical vapor deposition method) or a PVD method (physical vapor deposition method). At this time, the thickness of the DLC is preferably 1.0 μm or more and 20.0 μm or less. If the thickness is less than 1.0 μm, the life (product life) of the electrostatic chuck may be shortened, and a desired lifetime may not be obtained. On the other hand, if it exceeds 20.0 μm, film formation for forming DLC is performed. Prolonged time may increase the production cost, and the formed convex portion may not withstand stress and may break.
Moreover, in order to improve the characteristic of hardness, elements, such as silicon, nickel, chromium, and tungsten, can also be contained. In addition to the method of directly forming DLC on ceramic or metal electrostatic chucks, a buffer layer of silicon carbide, titanium, tungsten, nickel, etc. is formed between the electrostatic chuck and the DLC to achieve adhesion. Can also be increased.
ここで、シリコンウエハに対するＤＬＣの摩擦係数の変化を調べるため、摺動試験を行った。その結果を図６に示す。図６に示すように、摺動回数が１００回を超える辺りで動摩擦係数が著しく小さいことが分かる。また、参考までにシリコンウエハに対するＳｉＣの摩擦係数の変化についても図示しているが、ＳｉＣの場合には、摺動回数が増加しても、摩擦係数が小さくなることはなかった。また、摺動試験終了後においてシリコンウエハの表面を観察したところ、図７に示すように、ＤＬＣを用いた場合は、試験荷重５００ｇのときでも摩擦痕は見られなかった。一方、ＳｉＣを用いた場合試験荷重１００ｇのときから摩擦痕が形成されていた。 Here, a sliding test was conducted in order to examine the change in the friction coefficient of DLC against the silicon wafer. The result is shown in FIG. As shown in FIG. 6, it can be seen that the dynamic friction coefficient is remarkably small when the number of sliding times exceeds 100. For reference, the change in the friction coefficient of SiC with respect to the silicon wafer is also illustrated. However, in the case of SiC, the friction coefficient did not decrease even when the number of sliding operations increased. Further, when the surface of the silicon wafer was observed after the sliding test was completed, as shown in FIG. 7, when DLC was used, no friction marks were observed even at a test load of 500 g. On the other hand, when SiC was used, friction marks were formed from the test load of 100 g.
次に、本発明の静電チャックの再生（製造）方法について、説明する。
（第一の方法）
第一の再生（製造）方法のフロー概略図を図４に示す。まず、回収した静電チャック（使用後）の表面を研磨して、減少した凸部（リブを含む）などを平坦化する。平坦化の目安としては、表面粗さＲａが０．１〜０．８μｍとする。次に、平坦化した静電チャックの表面全面にＤＬＣを成膜する。ＤＬＣの成膜方法は、前述の通り、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法のいずれの方法を使用してもよい。次に、ＤＬＣ膜の上にレジストを塗布し、露光、現像、ベークを経て、凸部を残す部分にマスキングを施す。レジストには、厚さ０．０５〜１ｍｍのドライフィルムレジストを用いるのが好ましい。また、金属製のマスキング材を用いることもできる。
Next, a method for regenerating (manufacturing) the electrostatic chuck according to the present invention will be described.
(First method)
A flow schematic diagram of the first regeneration (manufacturing) method is shown in FIG. First, the surface of the collected electrostatic chuck (after use) is polished to flatten reduced convex portions (including ribs) and the like. As a standard for planarization, the surface roughness Ra is 0.1 to 0.8 μm. Next, DLC is formed on the entire surface of the flattened electrostatic chuck. As described above, either the CVD method or the PVD method may be used as the DLC film forming method. Next, a resist is applied on the DLC film, and after exposure, development, and baking, masking is performed on the portions where the convex portions are left. As the resist, it is preferable to use a dry film resist having a thickness of 0.05 to 1 mm. A metal masking material can also be used.
次に、マスキングを施したＤＬＣ膜に対して、ブラスト処理を行う。ブラスト処理はドライサンドブラストを用いることが好ましく、重力式あるいは直圧式で行う。ブラスト砥粒の噴射エアー圧力は０．２〜０．５ＭＰａとするのが好ましい。ブラスト砥粒としては、炭化ケイ素砥粒、アルミナ砥粒、ダイヤモンド砥粒などを用いることができる。また、砥粒の番手は２００〜１０００番のものを使用することが好ましい。ブラスト処理により、不必要なＤＬＣ膜の剥離、あるいは、不必要なＤＬＣ膜の剥離と静電チャック表面の削除（凸部の形成）を行った後、アルカリ溶液などでマスキングを剥離する。その後、純水超音波洗浄を行って最終仕上げを行う。 Next, blasting is performed on the masked DLC film. Dry sand blasting is preferably used for blasting, and is performed by gravity or direct pressure. The spray air pressure of the blast abrasive is preferably 0.2 to 0.5 MPa. As the blast abrasive grains, silicon carbide abrasive grains, alumina abrasive grains, diamond abrasive grains, and the like can be used. Moreover, it is preferable to use a 200-1000 abrasive grain. After unnecessary DLC film peeling or unnecessary DLC film peeling and electrostatic chuck surface removal (projection formation) by blasting, the masking is peeled off with an alkaline solution or the like. Thereafter, the final finishing is performed by ultrasonic cleaning with pure water.
（第二の方法）
第二の再生（製造）方法のフロー概略図を図５に示す。まず、第一の方法と同様に、回収した静電チャック（使用後）の表面を研磨して、減少した凸部（リブを含む）などを平坦化する。平坦化の目安は、同様に、表面粗さＲａが０．１〜０．８μｍとする。次に、平坦化した静電チャックの表面全面にレジストを塗布し、露光、現像、ベークを経て、凸部を形成する以外の部分にマスキングを施す。マスキングは、第一の方法と同様の条件で行うことができる。次に、このマスキングされた静電チャックの表面全面にＤＬＣを成膜した後、マスキングとともにマスキング上に成膜されたＤＬＣをアルカリ溶液などで剥離して、凸部を形成する。その後、純水超音波洗浄を行って最終仕上げを行う。
(Second method)
A flow schematic diagram of the second regeneration (manufacturing) method is shown in FIG. First, similarly to the first method, the surface of the collected electrostatic chuck (after use) is polished to flatten the reduced convex portions (including ribs) and the like. As a standard for flattening, the surface roughness Ra is similarly set to 0.1 to 0.8 μm. Next, a resist is applied to the entire surface of the flattened electrostatic chuck, and after exposure, development, and baking, masking is performed on portions other than the formation of the convex portions. Masking can be performed under the same conditions as in the first method. Next, after a DLC film is formed on the entire surface of the masked electrostatic chuck, the DLC film formed on the masking together with the masking is peeled off with an alkaline solution or the like to form a convex portion. Thereafter, the final finishing is performed by ultrasonic cleaning with pure water.
上記では、使用済み静電チャックの再生方法について説明したが、静電チャックを新しく製造する場合には、摩耗した凸部を研磨して平坦化する工程は不要であり、平坦な静電チャックの表面にＤＬＣを成膜してから、ブラスト処理などによるエンボス加工を施すこと（第一の方法）、また、マスキングした静電チャックの表面の全面にＤＬＣを成膜した後、マスキング上に形成されたＤＬＣを剥離すること（第二の方法）により、凸部（リブを含む）の全部又は一部がＤＬＣで構成された静電チャックを、新たに製造することができる。 In the above description, the method for regenerating a used electrostatic chuck has been described. However, when a new electrostatic chuck is manufactured, the process of polishing and flattening the worn convex portion is unnecessary. The DLC film is formed on the surface and then embossed by blasting or the like (first method). The DLC film is formed on the entire surface of the masked electrostatic chuck, and then formed on the masking. By peeling the DLC (second method), it is possible to newly manufacture an electrostatic chuck in which all or part of the convex portions (including the ribs) are made of DLC.
なお、ＤＬＣ膜は硬質で摩擦係数が小さいことから、耐摩耗性を必要とする切削工具類や摺動部材、回転部材の表面に施工されたり、最近は、耐食性向上のための表面処理被膜に利用されたりしている。そして、特許文献２には、そのような基材の表面に厚膜のＤＬＣを被覆する手段が開示されている。しかしながら、従来は、基材の表面に一様にＤＬＣで被覆するものであり、ＤＬＣ膜を加工する場合であっても、特許文献２に開示されるように、レーザービームを用いて工学的な模様に彫刻するといった程度の加工しかなされていなかった。 In addition, since the DLC film is hard and has a small coefficient of friction, it is applied to the surface of cutting tools, sliding members, and rotating members that require wear resistance, and recently, it has been used as a surface treatment coating to improve corrosion resistance. It is used. Patent Document 2 discloses means for coating the surface of such a base material with a thick film of DLC. However, conventionally, the surface of the base material is uniformly coated with DLC, and even when a DLC film is processed, as disclosed in Patent Document 2, engineering is performed using a laser beam. Only the processing of engraving the pattern was done.
静電チャックの表面上の凸部は、規則的あるいは不規則的に直径０．２〜２ｍｍ程度のものが数百個程度形成されており、これをレーザービームで精度よく加工することは極めて困難である。特に、使用済み静電チャックを再生する場合は、元の凸部と同じ場所に精確に位置合わせ（アライメント）する必要があるが、これをレーザービームで施工することは実際上不可能であった。本発明は、単にウエハと接触する凸部にＤＬＣ膜を被覆するだけではなく、静電チャック表面に多数存在する微細な凸部に対して、精度よくＤＬＣを形成する手法を技術的に確立したことが、特に重要な点である。 The convex part on the surface of the electrostatic chuck is regularly or irregularly formed with several hundreds having a diameter of about 0.2 to 2 mm, and it is extremely difficult to accurately process this with a laser beam. It is. In particular, when reusing used electrostatic chucks, it is necessary to accurately align them at the same location as the original convex part, but it was practically impossible to apply this with a laser beam. . The present invention has technically established a technique for forming DLC with high accuracy not only on the convex portions that come into contact with the wafer but also on the fine convex portions existing on the surface of the electrostatic chuck. This is a particularly important point.
次に、本願発明の実施例及び比較例について説明する。なお、以下の実施例は、あくまで代表的な例を示しているもので、本願発明はこれらの実施例に制限される必要はなく、明細書の記載される技術思想の範囲で解釈されるべきものである。 Next, examples and comparative examples of the present invention will be described. The following examples are merely representative examples, and the present invention need not be limited to these examples, and should be interpreted within the scope of the technical idea described in the specification. Is.
（実施例１）
上記第一の製造方法を用いて、ステンレス（ＳＵＳ３０４）のテストピースの表面に直径１ｍｍ、高さ１０μｍの円柱状ＤＬＣエンボスと、幅１ｍｍ、高さ１０μｍの直方体ＤＬＣエンボスを形成した。それぞれの拡大写真を図８に示す。図８に示すように、高精度に微細なエンボス（凸部）を形成することができた。なお、実施例１のエンボス形成条件は表１の通りとした。
Using the first manufacturing method, a cylindrical DLC emboss having a diameter of 1 mm and a height of 10 μm and a rectangular parallelepiped DLC emboss having a width of 1 mm and a height of 10 μm were formed on the surface of a stainless steel (SUS304) test piece. Each enlarged photograph is shown in FIG. As shown in FIG. 8, fine embossing (convex portion) could be formed with high accuracy. The emboss formation conditions of Example 1 were as shown in Table 1.
（実施例２）
上記第一の再生方法を用いて、使用済みの静電チャックの表面に直径１．２ｍｍ、高さ１５μｍの円柱状ＤＬＣエンボスと、静電チャック外周部に幅０．７ｍｍ、高さ１５μｍのリング状ＤＬＣリブを形成した。円柱状ＤＬＣエンボスの拡大写真を図９に示し、リング状ＤＬＣリブを図１０に示す。図９、図１０に示すように、高精度に微細な凸部を形成することができた。なお、実施例２のエンボス（リブ）形成条件は表２の通りとした。
Using the first regeneration method, a cylindrical DLC emboss with a diameter of 1.2 mm and a height of 15 μm on the surface of the used electrostatic chuck, and a ring with a width of 0.7 mm and a height of 15 μm on the outer periphery of the electrostatic chuck. A shaped DLC rib was formed. An enlarged photograph of the cylindrical DLC emboss is shown in FIG. 9, and a ring-shaped DLC rib is shown in FIG. As shown in FIGS. 9 and 10, fine convex portions could be formed with high accuracy. The embossing (rib) formation conditions of Example 2 were as shown in Table 2.
（実施例３）
上記第二の製造方法を用いて、ステンレス（ＳＵＳ３０４）と窒化アルミ（ＡｌＮ）の両テストピースの表面に、直径１ｍｍ、高さ３μｍの円柱状ＤＬＣエンボスと、幅１ｍｍ、高さ３μｍの直方体ＤＬＣエンボスを形成した。それぞれの拡大写真を図１１に示す。図１１に示すように、金属あるいはセラミックスのいずれに上においても高精度に微細なエンボス（凸部）を形成することができた。なお、実施例３のエンボス形成条件は表３の通りとした。
Using the second manufacturing method, a cylindrical DLC emboss having a diameter of 1 mm and a height of 3 μm, and a rectangular parallelepiped DLC having a width of 1 mm and a height of 3 μm are formed on the surfaces of both stainless steel (SUS304) and aluminum nitride (AlN) test pieces. Embossed formed. Each enlarged photograph is shown in FIG. As shown in FIG. 11, fine embossments (convex portions) could be formed with high accuracy on either metal or ceramic. The emboss formation conditions of Example 3 were as shown in Table 3.
本発明の静電チャックは、その基板と接触する部分（エンボスやリブなどの凸部）をＤＬＣのような耐摩耗性に優れ、摩擦係数の小さい材料で形成することで、エンボスの摩耗の低減による静電チャックのライフ（製品寿命）を向上することができるとともに摩耗粒子によるパーティクルの発生を抑制することができるので、製品の歩留りを改善することができる。本発明の静電チャックは、特に、集積回路や太陽電池などの半導体製造装置や液晶パネルなどのディスプレイ製造装置において、そのランニングコストを低減することができる点で有用である。 The electrostatic chuck of the present invention is formed with a material that has excellent wear resistance, such as DLC, and a small friction coefficient at a portion (projection portion such as emboss or rib) that contacts the substrate, thereby reducing wear of the emboss. The life (product life) of the electrostatic chuck can be improved and the generation of particles due to wear particles can be suppressed, so that the yield of the product can be improved. The electrostatic chuck of the present invention is particularly useful in that the running cost can be reduced in a semiconductor manufacturing apparatus such as an integrated circuit or a solar cell and a display manufacturing apparatus such as a liquid crystal panel.
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