JP5024996B2 - ガラス製静電チャックの製造方法 - Google Patents
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また、静電チャックは、真空チャックで試料を固定すると強力な吸引力によって試料が変形し、精密な測定が困難である等、真空チャックの適用に適さない分野において、計測器用の精密ステージとしても利用されている。
このため、ウエハやフォトマスクを固定する静電チャックには、温度変化に対して寸法変動の小さいこと、すなわち、低熱膨張性であること、また、吸着面が平滑であることが求められる。
また、上記パターン化処理は、高真空中で行われるため、静電チャックの特性としては、真空中でも安定した吸着力があり、ガスやパーティクルを生じないことが望ましい。
このような微小な凹凸やくぼみは、静電チャックに対する被吸着物のたわみの原因となり、計測や露光によるパターン形成における精度の低下を招き、また、チャッキング時に被吸着物に傷を付けることとなる。
したがって、吸着面には、上記のような凹凸等のない平滑な面であることが求められる。
しかしながら、上記方法において、接着剤の均一な塗布は難しく、また、接着強度が不十分である場合もあり、誘電層を薄く平滑に加工することは困難であった。また、接合層に残留する不純物により、電圧を印加したときに、接合層で絶縁破壊を生じる場合もあった。さらに、高真空中で使用する場合、接着剤の成分が気化してガスが発生し、処理室内を汚染するという課題も有していた。
このように、本発明に係るガラス製静電チャックは、接着剤等を用いることなく、融着により接合することができるため、接合面に気泡や異物を含むことなく、基材と誘電層とがガラス相で一体化したガラス体の内部に電極材料を埋設させることができる。
また、前記静電チャックの基材と誘電層とは、接着剤等を用いずに接合することができるため、高真空中においてもガスの発生がなく、また、誘電層の薄層化を図ることができ、吸着力の向上も図られる。
したがって、本発明に係るガラス製静電チャックは、特に、高精度でのパターン形成が求められる縮小露光工程において、フォトマスクを保持するために好適に用いることができる。また、高精度計測器用のステージにも、好適に適用することができる。
図1に、本発明に係るガラス製静電チャックの概略構成を示す。図1に示した静電チャックは、板状ガラスの内部に金属層3が埋設され、前記金属層3が電極、前記金属層3からガラス表面までの距離が短い側(図1においては上部)が誘電層2、前記金属層3からガラス表面までの距離が長い側(図1においては下部)が基材1として構成されているものである。前記基材1には、給電端子用穴4が形成されている。
ガラス製静電チャックは、吸着面がガラス、すなわち、非晶質であるため、微小な結晶粒子の構造体である多結晶体に見られるような結晶粒界がなく、研磨加工により、平滑性に優れた表面が得られ、また、使用時においても、結晶粒子の脱落に伴うパーティクルの発生はなく、被吸着物の汚染を抑制することができる。
なお、基材の厚さは、吸着面の面積、必要な吸着力等に応じて、面精度を維持するのに必要な強度が得られるように適宜定められる。
このように、本発明に係るガラス製静電チャックは、接着剤等を用いることなく、熱と圧力を利用した融着により、基材、金属層および誘電層を接合することができる。このため、基材や誘電層と異なる材質の接合層が介在せず、接合面に気泡や異物を含むことなく、基材と誘電層とが一体化したガラス体の内部に電極材料が埋設された構造の静電チャックを作製することができる。
これに対して、融着により基材と誘電層とを一体化させた本発明に係る静電チャックは、上記のように、誘電層の厚さを40μm以上300μm以下と薄くした場合であっても、クラック発生等の問題を生じることなく、形状を維持して加工することができる。
これにより、接合後、前記給電端子用穴4内で、導電ペースト等を用いて、金属層2に給電端子および導線を固定することができる。
この場合は、誘電層との接合前に導線を接続させておくことが好ましい。これにより、ガラス内に埋設された金属層と導線とを、より確実に接続することができる。
静電チャックは、金属層(電極)に給電することにより、吸着力を発現するものであり、本発明においては、ガラスの内部に金属層が埋設されている点に特徴を有しており、給電方法は、適宜選択することができる。
なお、前記シリカガラスは、VAD(Vaper-phase Axial Deposition)法や直接法により製造されたものが、気泡や不純物の混入が少なく、比較的均質であることから好ましい。このようなシリカガラスを用いれば、より高電圧を印加しても絶縁破壊し難い、安定したガラス製静電チャックを作製することができる。
前記チタニア含有量が15質量%以上である場合、チタニア成分が結晶化したり、熱膨張係数の絶対値が大きくなる。
一方、前記チタニア含有量が3質量%未満である場合は、熱膨張係数の絶対値を小さくする効果が十分に得られない。
前記金属層は、これらのうちの1種を用いた単一層構造であっても、あるいはまた、2種以上による多層構造であってもよい。
前記厚さが250μmを超える場合、材料の変形や熱膨張係数の差により、内部に応力が発生し、取扱いの際、静電チャックが割れるおそれがある。
一方、前記厚さが0.3μm未満である場合、誘電層と基材との融着時に、金属層が変形してクラックが生じ、電圧を印加した際、通電不良となりやすい。
また、用途に応じて電極パターン構成を変化させることにより、双極タイプにも、単極タイプにも適用可能である。
また、低熱膨張性材料により構成されていることから、温度変化による寸法変形の小さい高精度計測器におけるステージ等にも好適に適用することができる。
[実施例1〜4、比較例1,2]
VAD法により製造したシリカガラスから、50mm×50mm×厚さ6mmと50mm×50mm×厚さ1mmの板状ガラス2枚を切り出し、接合させる面を鏡面研磨した。
厚さ1mmの板状ガラス(誘電層)の接合させる面に、電極パターンを形成した。蒸着により、面内の40mm×40mmの範囲内に、Moを厚さ約0.5μmで、Line/Space=2mm/0.2mmのくし型状に蒸着し、双極型電極とした。
一方、厚さ6mmの板状ガラス(基材)には、給電端子用穴を加工した。
前記2枚の板状ガラスを、電極が挟み込まれるようにホットプレスにセットした。真空中で1200℃、保持時間1hr、プレス圧力20MPaで処理し、シリカガラス内部に金属層(電極)を埋設させた。
この表面を平面研削機で研削した後、吸着面側を研磨機で鏡面研磨して、表1の実施例1〜4および比較例1,2に示すような各厚さの誘電層を備えた静電チャックを作製した。
この静電チャックを用いて、導電膜を蒸着した直径30mmの板状シリカガラスを被吸着物として、吸着力の評価を行った。評価方法は、約10-6Torrの高真空中で、±2kVの電圧を印加して、被吸着物を静電チャックから引き離す方向に力を加え、被吸着物が静電チャックから離れたときの力をロードセルにより計測することにより行った。
これらの評価結果を表1にまとめて示す。
一方、誘電層の厚さが350μmである場合(比較例2)、静電チャックを作製することができたが、吸着力が微弱なため、測定できなかった。
2枚の板状ガラスの接合の際、エポキシ系樹脂接着剤を用いて接合し、それ以外については、実施例1と同様にして、静電チャックの作製を行ったところ、誘電層の厚さを薄く、かつ、平滑に加工すると、クラックが発生し、誘電層が薄い静電チャックを作製することが困難であった。
また、誘電層を厚くして作製した静電チャックをチャンバ内に設置し、10-6Paの真空状態にしようとしたところ、接着剤からの脱ガスにより、所望の真空度まで到達させることが困難であった。
2 誘電層
3 金属層
4 給電端子用穴
Claims (1)
- 表裏を有する板状ガラスの内部に金属層が埋設され、前記金属層が電極であり、前記ガラスにおいて、前記金属層からガラス表面までの距離が短い側が誘電層、前記金属層からガラス表面までの距離が長い側が基材層であり、前記誘電層の厚さが40μm以上300μm以下であるガラス製静電チャックの製造方法において、
2枚の板状ガラスの鏡面研磨された表面の間に前記金属層となる金属材料を挟み、加熱および加圧により2枚の板状ガラスの前記鏡面研磨された表面を融着させて、ガラスの内部に金属層を埋設させることを特徴とするガラス製静電チャックの製造方法。
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