JP6499109B2 - 保持装置の分離方法および製造方法 - Google Patents

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Description

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置の分離方法および製造方法に関する。
例えば半導体製造装置において、ウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えば、板状のセラミックス板と板状のベース板とが樹脂系の接着剤を含む接着層により接着された構成を有する。静電チャックは、内部電極を有しており、内部電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス板の表面(以下、「吸着面」という)にウェハを吸着して保持する。
静電チャックでは、長期間の使用等により、接着層の劣化やセラミックス板の摩耗等が発生する場合がある。このような場合に、接着されているセラミックス板とベース板とを分離し、セラミックス板とベース板との少なくとも一方を再利用して静電チャックを新たに製造する技術が知られている(例えば、特許文献1参照)。従来、セラミックス板とベース板との分離は、金属刃やワイヤソー等を用いて接着層を削り取る方法や、静電チャックを高温(例えば、200〜400℃)になるまで加熱して接着層に含まれる接着剤を熱分解させる方法等により行われている。
特開2007−129142号公報
上述した金属刃やワイヤソー等を用いて接着層を削り取る方法では、セラミックス板やベース板に傷がついたり、削り取りの際に発生する屑によってコンタミネーションが発生したりして、セラミックス板やベース板の再利用に支障となるおそれがある。また、上述した静電チャックを加熱して接着層に含まれる接着剤を熱分解させる方法では、熱によってセラミックス板やベース板が変形したり、有機物等の燃焼による汚れが発生したりして、やはりセラミックス板やベース板の再利用に支障となるおそれがある。
なお、このような課題は、静電チャックに限らず、第1の板状部材と第2の板状部材とが樹脂系の接着剤を含む接着層により接着され、第1の板状部材の表面上に対象物を保持する保持装置の分離の際に共通の課題である。
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
(1)本明細書に開示される保持装置の分離方法は、第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する第1の板状部材と、第3の表面を有し、前記第3の表面が前記第1の板状部材の前記第2の表面に対向するように配置された第2の板状部材と、樹脂系の接着剤を含み、前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面とを接着する接着層と、を備え、前記第1の板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置の分離方法において、少なくとも表面が樹脂を含む材料で形成されている板状器具を前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面との間に挿入することによって、前記接着層の少なくとも一部を物理的に除去して、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを分離する工程を備える。本保持装置の分離方法によれば、保持装置を接着層に含まれる接着剤の分解温度まで加熱せずとも第1の板状部材と第2の板状部材とを分離することができ、第1の板状部材や第2の板状部材の熱による変形や汚れの発生を抑制することができる。また、本保持装置の分離方法によれば、板状器具の表面が樹脂を含む材料で形成されているため、第1の板状部材と第2の板状部材との分離の際に屑が発生することを抑制することによってコンタミネーションの発生を抑制することができると共に、第1の板状部材や第2の板状部材に傷がつくことを抑制することができる。
(2)上記保持装置の分離方法において、前記板状器具には複数の刃が形成されており、前記分離する工程は、前記板状器具を前記刃が形成された側から前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面との間に挿入する工程である構成としてもよい。本保持装置の分離方法によれば、接着層の少なくとも一部を効率的に除去することができ、第1の板状部材と第2の板状部材とを効率的に分離することができる。
(3)上記保持装置の分離方法において、前記板状器具の前記複数の刃は、前記板状器具の前記保持装置に対する一方向への相対移動に伴い切断作用を奏する向きに形成されており、前記分離する工程は、前記板状器具を前記保持装置に対して前記一方向へ相対移動させつつ、前記板状器具を前記刃が形成された側から前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面との間に挿入する工程である構成としてもよい。本保持装置の分離方法によれば、板状器具が保持装置に対して繰り返し往復移動される形態と比較して、分離の際に屑が発生したり第1の板状部材や第2の板状部材に傷がついたりすることを効果的に抑制することができる。
(4)上記保持装置の分離方法において、前記第1の板状部材は、セラミックスにより形成されている構成としてもよい。本保持装置の分離方法によれば、熱による変形や汚れ、屑や傷の発生等の問題が生じやすいセラミックス製の第1の板状部材を、そのような問題の発生を抑制しつつ分離することができる。
(5)上記保持装置の分離方法において、前記第2の板状部材は、金属により形成されている構成としてもよい。本保持装置の分離方法によれば、熱による変形や汚れ、屑や傷の発生等の問題が生じやすい金属製の第2の板状部材を、そのような問題の発生を抑制しつつ分離することができる。
(6)本明細書に開示される保持装置の製造方法は、上記保持装置の分離方法により分離された前記第1の板状部材の前記第2の表面と、所定の板状部材の所定の表面とを、樹脂系の接着剤により接着することにより、前記第1の板状部材と、前記所定の表面が前記第1の板状部材の前記第2の表面に対向するように配置された所定の板状部材と、前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記所定の板状部材の前記所定の表面とを接着する接着層と、を備え、前記第1の板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置を製造する方法である。本製造方法によれば、変形や汚れ、傷、コンタミネーション等の発生が抑制された第1の板状部材を再利用して保持装置を新たに製造することができる。
(7)本明細書に開示される保持装置の第2の製造方法は、上記保持装置の分離方法により分離された前記第2の板状部材の前記第3の表面と、所定の板状部材の所定の表面とを、樹脂系の接着剤により接着することにより、前記所定の板状部材と、前記第3の表面が前記所定の板状部材の前記所定の表面に対向するように配置された前記第2の板状部材と、前記所定の板状部材の前記所定の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面とを接着する接着層と、を備え、前記所定の板状部材の前記所定の表面とは反対側の表面上に対象物を保持する保持装置を製造する方法である。本製造方法によれば、変形や汚れ、傷、コンタミネーション等の発生が抑制された第2の板状部材を再利用して保持装置を新たに製造することができる。
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、ヒータ、真空チャック等の分離方法や製造方法等の形態で実現することが可能である。
本実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図である。 本実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。 本実施形態における静電チャック100の分離・製造方法を示すフローチャートである。 本実施形態における板状器具200を用いたセラミックス板10とベース板20との分離方法を示す説明図である。 変形例における板状器具200を用いたセラミックス板10とベース板20との分離方法を示す説明図である。
A.実施形態:
A−1.静電チャック100の構成:
図1は、本実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、本実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
静電チャック100は、対象物(例えばウェハW)を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハWを固定するために使用される。静電チャック100は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向(Z軸方向))に並べて配置されたセラミックス板10およびベース板20を備える。セラミックス板10とベース板20とは、セラミックス板10の下面(以下、「セラミックス側接合面S2」という)とベース板20の上面(以下、「ベース側接合面S3」という)とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック100は、さらに、セラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間に配置された接着層30を備える。セラミックス板10は、特許請求の範囲における第1の板状部材に相当し、ベース板20は、特許請求の範囲における第2の板状部材に相当する。また、セラミックス板10のセラミックス側接合面S2は、特許請求の範囲における第2の表面に相当し、ベース板20のベース側接合面S3は、特許請求の範囲における第3の表面に相当する。
セラミックス板10は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックス板10の直径は、例えば50mm〜500mm程度(通常は200mm〜350mm程度)であり、セラミックス板10の厚さは、例えば2mm〜10mm程度である。
セラミックス板10の形成材料としては、種々のセラミックスが用いられ得るが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性、後述するベース板20の形成材料との関係等の観点から、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ、Al)または窒化アルミニウム(AlN)を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合(重量割合)の最も多い成分を意味する。
セラミックス板10の内部には、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成された一対の内部電極40が設けられている。一対の内部電極40に電源(図示せず)から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハWがセラミックス板10の上面(以下、「吸着面S1」という)に吸着固定される。セラミックス板10の吸着面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当する。
また、セラミックス板10の内部には、導電性材料(例えば、タングステンやモリブデン等)により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ50が設けられている。ヒータ50に電源(図示せず)から電圧が印加されると、ヒータ50が発熱することによってセラミックス板10が温められ、セラミックス板10の吸着面S1に保持されたウェハWが温められる。これにより、ウェハWの温度制御が実現される。
ベース板20は、例えばセラミックス板10と同径の、または、セラミックス板10より径が大きい円形平面の板状部材であり、金属(例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等)により形成されている。ベース板20の直径は、例えば220mm〜550mm程度(通常は220mm〜350mm程度)であり、ベース板20の厚さは、例えば20mm〜40mm程度である。
ベース板20の内部には冷媒流路21が形成されている。冷媒流路21に冷媒(例えば、フッ素系不活性液体や水等)が流されると、ベース板20が冷却され、接着層30を介したベース板20とセラミックス板10との間の伝熱によりセラミックス板10が冷却され、セラミックス板10の吸着面S1に保持されたウェハWが冷却される。これにより、ウェハWの温度制御が実現される。
接着層30は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂系の接着剤を含んでおり、セラミックス板10とベース板20とを接着している。接着層30の厚さは例えば0.1mm〜1mm程度である。
A−2.静電チャック100の分離・製造方法:
次に、本実施形態における静電チャック100の分離・製造方法を説明する。静電チャック100の分離・製造方法は、静電チャック100において接着されているセラミックス板10とベース板20とを分離し、分離したセラミックス板10とベース板20との少なくとも一方を再利用して静電チャック100を新たに製造する方法である。図3は、本実施形態における静電チャック100の分離・製造方法を示すフローチャートである。
はじめに、必要により分離前処理を実行する(S110)。分離前処理は、例えば、有機溶剤を使用して接着層30の一部を溶解させる処理や、静電チャック100を低温(接着層30に含まれる接着剤の分解温度より低い温度)で加熱する処理である。分離前処理を行うことにより、次に説明するセラミックス板10とベース板20との分離工程をより容易に行うことができるようになる。ただし、分離前処理は必ずしも実行される必要はない。
次に、板状器具200を用いて接着層30の少なくとも一部を物理的に除去することにより、セラミックス板10とベース板20とを分離する(S120)。図4は、本実施形態における板状器具200を用いたセラミックス板10とベース板20との分離方法を示す説明図である。図4に示すように、板状器具200は、略矩形の平板状の器具である。板状器具200の寸法は、対象の静電チャック100の寸法に応じて適宜設定される。本実施形態では、セラミックス板10およびベース板20の直径は約300(mm)であり、板状器具200の長さ(図4のY方向寸法)は約500(mm)であり、板状器具200の幅(図4のX方向寸法)は約50(mm)であり、板状器具200の厚さは約0.2(mm)である。
また、板状器具200には、複数の刃210が形成されている。刃210は、板状器具200の縁部に形成された凹凸形状部分である。複数の刃210は、板状器具200を静電チャック100に対して一方向(図4の例ではY軸正方向)に移動させることにより切断作用を奏する向きに形成されている。
また、板状器具200は、樹脂を含む材料により形成されている。本実施形態では、板状器具200の形成材料として、ガラス繊維の布状基材にエポキシ樹脂を浸透させたエポキシガラスシート(例えば、日光化成製のNL−EG−23)を用いた。このような繊維によって補強された樹脂材料は、靱性に富むため折れたりもげたりしにくく、また、形状の加工も容易であるため、板状器具200の形成材料として好適である。
図4および図2に示すように、静電チャック100を固定し、板状器具200を、複数の刃210の切断機能を発揮させるためにY軸正方向に移動させつつ、複数の刃210が形成された側からX軸負方向に移動させて、セラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間(すなわち、接着層30の形成箇所)に挿入し、板状器具200がセラミックス板10の反対側の端の位置に至るまで移動させる。これにより、接着層30の少なくとも一部が物理的に除去され(掻き取られ)、セラミックス板10とベース板20とが分離する。なお、この分離工程は、任意の温度(ただし、接着層30に含まれる接着剤の分解温度より低い温度)で実行可能であり、例えば常温(5〜35℃程度)で行われる。
次に、必要により分離後処理を実行する(S130)。分離後処理は、例えば、分離したセラミックス板10およびベース板20の表面に付着した接着剤を取り除く処理等である。ただし、分離後処理は必ずしも実行される必要はない。
次に、分離したセラミックス板10とベース板20とを、接着剤で接着することにより接着層30を形成する(S140)。これにより、セラミックス板10とベース板20とが接着層30により接着された構成の静電チャック100が新たに製造される。
A−3.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法では、少なくとも表面が樹脂を含む材料で形成されている板状器具200をセラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間に挿入することによって、接着層30の少なくとも一部を物理的に除去して、セラミックス板10とベース板20とを分離する工程を備える。そのため、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法によれば、静電チャック100を接着層30に含まれる接着剤の分解温度まで加熱せずともセラミックス板10とベース板20とを分離することができ、セラミックス板10やベース板20の熱による変形や汚れの発生を抑制することができる。また、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法によれば、板状器具200の表面が樹脂を含む材料で形成されているため、セラミックス板10とベース板20との分離の際に屑が発生することを抑制することによってコンタミネーションの発生を抑制することができると共に、セラミックス板10やベース板20に傷がつくことを抑制することができる。
また、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法では、板状器具200に複数の刃210が形成されており、上述したセラミックス板10とベース板20とを分離する工程では、板状器具200が複数の刃210が形成された側からセラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間に挿入される。そのため、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法によれば、接着層30の少なくとも一部を効率的に除去することができ、セラミックス板10とベース板20とを効率的に分離することができる。
また、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法では、板状器具200の複数の刃210は、板状器具200を静電チャック100に対して一方向に移動させることにより切断作用を奏する向きに形成されており、上述したセラミックス板10とベース板20とを分離する工程では、板状器具200が静電チャック100に対して上記一方向へ移動されつつ、板状器具200が複数の刃210が形成された側からセラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間に挿入される。そのため、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法によれば、板状器具200が静電チャック100に対して上記一方向とその反対方向とへ繰り返し往復移動される形態と比較して、分離の際に屑が発生したりセラミックス板10やベース板20に傷がついたりすることを効果的に抑制することができる。
また、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法では、熱による変形や汚れ、屑や傷の発生等の問題が生じやすいセラミックス製のセラミックス板10や金属製のベース板20を、そのような問題の発生を抑制しつつ分離することができる。
また、本実施形態の静電チャック100の分離・製造方法では、上述した方法により分離されたセラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3とを樹脂系の接着剤により接着することにより、セラミックス板10とベース板20とが接着層30により接着された静電チャック100が製造されるため、変形や汚れ、傷、コンタミネーション等の発生が抑制されたセラミックス板10やベース板20を再利用して静電チャック100を新たに製造することができる。
B.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態における静電チャック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ヒータ50がセラミックス板10の内部に配置されるとしているが、ヒータ50が、セラミックス板10の内部ではなく、セラミックス板10のベース板20側(セラミックス板10と接着層30との間)に配置されるとしてもよい。また、上記実施形態では、冷媒流路21がベース板20の内部に形成されるとしているが、冷媒流路21が、ベース板20の内部ではなく、ベース板20の表面(例えばベース板20と接着層30との間)に形成されるとしてもよい。また、上記実施形態では、セラミックス板10の内部に一対の内部電極40が設けられた双極方式が採用されているが、セラミックス板10の内部に1つの内部電極40が設けられた単極方式が採用されてもよい。
また、上記実施形態の静電チャック100における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
また、上記実施形態における静電チャック100の分離・製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、板状器具200の形成材料として、エポキシガラスシートが用いられるとしているが、エポキシガラスシートと同様に繊維によって補強された樹脂材料であるエポキシカーボンファイバーシート(炭素繊維の基材にエポキシ樹脂を浸透させたもの)が用いられるとしてもよい。また、板状器具200の形成材料として、アクリルシートやPETシート、PEシート、PPシート等が用いられるとしてもよい。また、板状器具200は、全体が樹脂を含む材料により形成されている必要は無く、少なくとも表面が樹脂を含む材料により形成されていればよい。例えば、板状器具200は、金属製の芯部の表面を樹脂を含む材料により覆った構成であるとしてもよい。また、板状器具200には、必ずしも刃210が形成されている必要は無い。
また、上記実施形態では、板状器具200は略矩形の平板状の器具であるとしているが、図5に示すように、板状器具200は略円形の平板状の器具であるとしてもよい。この場合において、板状器具200の外周に複数の刃210が形成されていてもよい。また、この場合には、板状器具200を一方向に回転させつつ、板状器具200をセラミックス板10のセラミックス側接合面S2とベース板20のベース側接合面S3との間に挿入することにより、セラミックス板10とベース板20と分離することができる。
また、上記実施形態では、セラミックス板10とベース板20と分離する際に、静電チャック100を固定し板状器具200を移動させているが、板状器具200を静電チャック100に対して相対的に移動させればよい。すなわち、板状器具200を固定し静電チャック100を移動させるとしてもよいし、両者を移動させるとしてもよい。
また、上記実施形態では、分離したセラミックス板10とベース板20との両方を再利用して静電チャック100を新たに製造するものとしているが、必ずしも分離したセラミックス板10とベース板20との両方を再利用する必要は無い。例えば、分離したセラミックス板10のみを再利用し、該セラミックス板10を、別途準備したベース板20に接着することにより、静電チャック100を新たに製造するものとしてもよい。あるいは、分離したベース板20のみを再利用し、該ベース板20を、別途準備したセラミックス板10に接着することにより、静電チャック100を新たに製造するものとしてもよい。
また、本発明は、静電引力を利用してウェハWを保持する静電チャック100の分離・製造に限らず、第1の表面と、第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する第1の板状部材と、第3の表面を有し、第3の表面が第1の板状部材の第2の表面に対向するように配置された第2の板状部材と、樹脂系の接着剤を含み、第1の板状部材の第2の表面と第2の板状部材の第3の表面とを接着する接着層と、を備え、第1の板状部材の第1の表面上に対象物を保持する他の保持装置(例えば、真空チャックやヒータ等)の分離・製造にも適用可能である。
10:セラミックス板 20:ベース板 21:冷媒流路 30:接着層 40:内部電極 50:ヒータ 100:静電チャック 200:板状器具 210:刃

Claims (7)

  1. 第1の表面と、前記第1の表面とは反対側の第2の表面と、を有する第1の板状部材と、第3の表面を有し、前記第3の表面が前記第1の板状部材の前記第2の表面に対向するように配置された第2の板状部材と、樹脂系の接着剤を含み、前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面とを接着する接着層と、を備え、前記第1の板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置の分離方法において、
    前記接着層の分解温度より低い温度で、少なくとも表面が樹脂を含む材料で形成されている板状器具を前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面との間に挿入することによって、前記接着層の少なくとも一部を物理的に除去して、前記第1の板状部材と前記第2の板状部材とを分離する工程を備える、保持装置の分離方法。
  2. 請求項1に記載の保持装置の分離方法において、
    前記板状器具には複数の刃が形成されており、
    前記分離する工程は、前記板状器具を前記刃が形成された側から前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面との間に挿入する工程であることを特徴とする、保持装置の分離方法。
  3. 請求項2に記載の保持装置の分離方法において、
    前記板状器具の前記複数の刃は、前記板状器具の前記保持装置に対する一方向への相対移動に伴い切断作用を奏する向きに形成されており、
    前記分離する工程は、前記板状器具を前記保持装置に対して前記一方向へ相対移動させつつ、前記板状器具を前記刃が形成された側から前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面との間に挿入する工程であることを特徴とする、保持装置の分離方法。
  4. 請求項1から請求項3までのいずれか一項に記載の保持装置の分離方法において、
    前記第1の板状部材は、セラミックスにより形成されていることを特徴とする、保持装置の分離方法。
  5. 請求項1から請求項4までのいずれか一項に記載の保持装置の分離方法において、
    前記第2の板状部材は、金属により形成されていることを特徴とする、保持装置の分離方法。
  6. 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の保持装置の分離方法により分離された前記第1の板状部材の前記第2の表面と、所定の板状部材の所定の表面とを、樹脂系の接着剤により接着することにより、前記第1の板状部材と、前記所定の表面が前記第1の板状部材の前記第2の表面に対向するように配置された所定の板状部材と、前記第1の板状部材の前記第2の表面と前記所定の板状部材の前記所定の表面とを接着する接着層と、を備え、前記第1の板状部材の前記第1の表面上に対象物を保持する保持装置を製造する方法。
  7. 請求項1から請求項5までのいずれか一項に記載の保持装置の分離方法により分離された前記第2の板状部材の前記第3の表面と、所定の板状部材の所定の表面とを、樹脂系の接着剤により接着することにより、前記所定の板状部材と、前記第3の表面が前記所定の板状部材の前記所定の表面に対向するように配置された前記第2の板状部材と、前記所定の板状部材の前記所定の表面と前記第2の板状部材の前記第3の表面とを接着する接着層と、を備え、前記所定の板状部材の前記所定の表面とは反対側の表面上に対象物を保持する保持装置を製造する方法。
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