JP5099314B2 - 静電チャック - Google Patents
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第一の課題は吸着面が樹脂の場合の静電チャック、その表面に吸着面と同質の材料でエンボス又は溝パターンを型押し方法に拠らないで形成することである。同質の材料とする理由は温度や周囲のガスなど静電チャックが所在する環境により、吸着面の物理的状態が部分によって変化することを避けるためである。具体的には、耐熱性や熱膨張率の違いから生じる形状の変化が懸念される。金属で型を作り、それを樹脂に押し当てて凸凹パターンを形成するような型押し方法に拠らない理由は、加圧によって製作された凸凹パターンは時間の経過や温度の上昇により、その形状が初期の寸法からずれてくる可能性が高いためである。使用条件が高温であるような場合は特に問題で、エンボスの場合その高さが低くなり、溝の場合その溝の深さや幅が狭くなることが懸念される。
本発明の第二の課題は、エンボス又は溝パターンの形成を静電チャック製作工程の最終段階で行うことである。通常の場合、エンボス又は溝パターンを形成し終わったポリイミド等の樹脂シートを静電チャックの金属基盤に高温、加圧雰囲気で接着するか、あるいは、エンボス又は溝パターンを形成し終わった樹脂シートと別途吸着電極の電気絶縁性を保つためのポリイミドシート(下地層)を積層し(積層型)、個々にあるいは同時に静電チャックの金属基盤に加熱、加圧雰囲気で接着する場合がある。このような工程の途中で、エンボス又は溝パターンが取り扱いミスでダメージを受けたり、高温や加圧雰囲気下でその形状が所定の寸法からはずれたりすることが問題となっていた。
例えば最終的にポリイミドでエンボスパターンを形成したい場合の基本手順は先ず、紫外線との反応により所定厚みのポリイミドが形成される特殊なシートを必要寸法用意し、これを静電チャックの吸着面の下地となるポリイミドの樹脂層やゴムの層あるいは静電チャックの金属基盤に貼り付ける。ここで、静電チャックの吸着面の下地がポリイミドの樹脂の場合には、エンボスパターンの材質と同じにすることができる。次に、本シートの上に必要なパターン形状を有する紫外線が透過しないマスク、例えばステンレスなどの金属製、を被せ紫外線を一定時間一定量照射する。後に、現像を行いパターン以外の不要な部分を除去し、高温の一定温度でベークすることで硬化し前述の下地に定着させ、ポリイミドのエンボスを有する静電チャックを完成する。ポリイミドをエンボスあるいは吸着面の下地として選択する理由は300℃程度までの高温に耐えること、高耐圧の絶縁性を有することそして化学的な雰囲気でも劣化なく安定なためである。
前述した凸凹パターン形成方法の基本手順の重要な部分について、更に以下説明を加える。
第一の工程では下地層に先ず感光性フィルムを貼りつける。第二の工程で感光性フィルムを感応させるために紫外線を用いるのは、紫外線の化学的作用が著しいため、その工程に要する時間を短縮できるためである。紫外線は波長でいうと10〜400nm程度、すなわち可視光線より短く軟X線より長い人間の目には見えない光線の電磁波である。露光に使う紫外線は単一ピークのものでも比較的帯域幅の広いものでも良いが、その主波長領域が感光性フィルムと一致していることが好ましい。特に、g線436nm、h線405nm、i線365nmは比較的安価な水銀ランプの主な発光スペクトラムであるので露光条件として適している。露光量は200〜600mJ/cm2の範囲である。
第三の工程で露光後のポストベーキングを行う理由は、露光によって変質した感光性フィルムを下地のポリイミドの樹脂層やゴムの層あるいは静電チャックの金属基盤に密着性良く定着させるためである。温度は80〜150℃で時間は1〜5分程度必要である。
第四の工程で現像を行う条件は以下のとおりである。この現像処理によって紫外線の照射された部分は残りそれ以外の部分は除去されるネガ型と、その逆の場合のポジ型があり、感光性フィルムによって異なる。例えば最終的にポリイミド樹脂を残すネガ型の場合、湿式現像で現像液は希釈したTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を浸漬させることによって行う。現像液の温度は20〜25℃の室温で、時間は数分程度必要である。
第五の工程で硬化を行うための加熱処理は、100〜200℃程度の雰囲気で1.5〜3MPaの圧力をかけて行う。所要時間は1〜2時間程度。第五の工程は複数のステップに分けて行うこともできる。
凸凹パターンの形成は静電チャックの製作工程の最終段階で行うことが望ましい。製作途中では、形成した凸凹パターンがその後の工程で損傷を受ける可能性があるためである。本発明によれば、例えばポリイミドの凸凹パターンを金属基盤の上に吸着面の下地を有する静電チャックの表面に形成することが可能となる。
次に、絶縁性誘電体層の上部層4にポリイミドのエンボス5を形成する。紫外線感光性フィルムとして日立化成工業株式会社の感光性レジストと呼ばれるものを用いる。感光性フィルムの一方の面には材質がPETのベースフィルムが貼り付けられており、他面には保護のためのカバーフィルムが貼られているものである。このカバーフィルムを取り除いて、前述の絶縁性誘電体層の上部層4の上に100℃、4MPa条件で貼り付ける。感光性フィルムの部分の厚さは25μmである。次にステンレス板で製作したネガタイプのマスクを必要なエンボス5のパターンニングに対応させて製作し、ベースフィルムの上に密着し固定する。周辺部分には冷却用のガスがウエハ11と絶縁性誘電体層の上部層4の間から漏れにくいよう全周にわたって周辺部のエンボス5aを形成した。エンボス5の平面形状は円形で直径5mm、高さは感光性フィルムの厚さとなるので25μmである。エンボス5の配置は間隔20mmで格子状に並べた。次に紫外線を全面に前記マスクの上から照射する。条件は感光主波長365nmで露光量は400mJ・cm2である。露光が完了した後は、感光性フィルムにベースフィルムが付いたままでポストベーキングを行う。条件は120℃で3分間。感光性フィルムが下地の絶縁性誘電体層の上部層4に定着させるのが目的である。次に、ベースフィルムのみを引き剥がし、現像処理を行う。現像は湿式で、現像液は希釈したTMAH(水酸化テトラメチルアンモニウム)を浸漬させることによって行う。現像液の温度は20〜25℃の室温で、時間は3分である。次に余分な現像液を水で洗浄し、エンボス5の硬化と定着を行うための加熱処理を行う。温度は100℃で1.5MPaの圧力をかけて行う。所要時間は1時間である。以上で実施例1の静電チャック100を完成する。
静電チャックの表面である絶縁性誘電体層表面に溝を形成する場合も実施例1と同様でエンボス5が占める部分が大きくなると、溝を形成することになる。
2 接着剤
3 絶縁性誘電体層の下部層
4 絶縁性誘電体層の上部層
5 エンボス
5a 周辺部のエンボス
6 吸着電極
7 冷却水路
8 電位供給絶縁部
9 電位供給端子
10 電源
11 ウエハ
12 ガス供給通路
100 実施例1に記載の静電チャック
Claims (4)
- 静電吸着力を用いて基板を保持する積層型静電チャックの吸着面に凸凹パターンを感光性フィルムにより形成し、前記凸凹パターンの下層に電極を含む下地層を有し、下地層は前記感光性フィルムと同質の樹脂材料から成ることを特徴とする、静電チャック。
- 静電吸着力を用いて基板を保持する積層型静電チャックの吸着面に凸凹パターンを感光性フィルムにより形成し、前記凸凹パターンの下層に電極を含む下地層を形成し、下地層は前記感光性フィルムと同質の樹脂材料から成ることを特徴とする、静電チャック吸着面の凸凹パターン形成方法。
- 前記凸凹パターン形成方法は、下地層に感光性フィルムを貼り付ける第一の工程と、感光性フィルムに紫外線を露光させる第二の工程と、露光後のポストベーキングを行う第三の工程と、現像を行う第四の工程と、硬化を行うための加熱処理の第五の工程を含む、請求項2の静電チャック吸着面の凸凹パターン形成方法。
- 前記凸凹パターン形成方法は、静電チャックの製作工程の最終段階で形成することを特徴とする、請求項2又は3の静電チャック吸着面の凸凹パターン形成方法。
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