JPH02304946A

JPH02304946A - 静電チャック

Info

Publication number: JPH02304946A
Application number: JP1124135A
Authority: JP
Inventors: Kaoru Tominaga; 薫冨永; Tsukasa Sakuraba; 司桜庭
Original assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Current assignee: Mitsui Petrochemical Industries Ltd
Priority date: 1989-05-19
Filing date: 1989-05-19
Publication date: 1990-12-18

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】［産業上の利用分野］本発明は静電チャックに係り、より詳細には半導体ウェ
ハーの加工時の固定用治具に関し、真空中での半導体ウ
ェハーの吸着保持を有効に行い、且つ半導体ウェハーに
生じた熱放出を有効に行うとともに吸着したウェハーを
容易に脱着することが出来る静電チャックに関する。

［従来の技術］半導体ウェハーは一般にその処理装置によって荷電粒子
が射出衝打される。例えば、半導体ウェハーの表面にパ
ターンを形成する際に、半導体ウェハーの表面を電子感
応レジストで被覆し、レジスト層を電子ビームで露光す
ることがある。また、半導体ウェハーの選択領域にイオ
ンプランテーションし、半導体ウェハーの導電型を変更
したりする。このような処理においては、半導体ウェハ
ーを一定の平面に固定するものが必要とされる。

半導体ウェハーを保持する静電チャックは、静電電極に
電荷を印加する電極と、電極上に絶縁体で被覆した静電
電極とから構成され、半導体ウェハーは静電電極上に絶
縁体を介して載置される。

載置された半導体ウェハーは静電電極のクーロン力によ
って吸着保持される。従って、半導体ウェハーをエア等
の吸引チャックで保持する場合と相違して、このような
静電チャックは真空中でのチャックとして利用できる。

［発明が解決しようとする問題点］ところで、静電チャックの静電電極に電圧を印加して、
半導体ウェハーを吸着維持するには、静電電極から荷電
のリークを出来る限り防止する必要がある。この為、従
来の静電チャックの絶縁体層は抵抗が高く静電電極の被
覆が完全なものが好ましく、このような絶縁体層として
は、エポキシ、ポリイミド等の熱硬化性樹脂フェス等が
用いられ、静電電極にコーティングして形成される。

しかしながら、半導体ウニへ−には通常処理時にビーム
粒子等が射出衝打されるため、半導体ウェハー上には熱
エネルギーが発生する。この発生熱エネルギーを容易に
放出し得ない場合には、半導体ウェハーの膨張及び歪み
を引き起こす。この為、絶縁体層は熱伝導性の高いもの
が好ましい。

従来の熱硬化性樹脂の絶縁体層では絶縁効果は優れてい
るものの、熱伝導性が悪いという不具合がある。

また、従来の熱硬化性樹脂の絶縁体層ではウェハー処理
後に静電電極に印加した電圧を切っても、電極に蓄積さ
れた電荷の放出に長時間かかり、ウェハーがチャックか
らなかなか離れないと言った不具合もある。

また、特開昭６０−９５９３３号公報にはアルミナ粒子
又はマイカ粒子を添加したエポキシ樹脂が絶縁体として
提案されている。しかし、このような絶縁体層はピンホ
ール、端部の微小な傷等を生じやすいため、その形成が
難しく静電電極からの荷電粒子のリークが生じる。

本発明の目的は、静電電極の絶縁性に優れ、半導体ウェ
ハーを確実に固定することができかつ、ウェハーを容易
に脱着できる静電チャックを提供することである。

本発明の目的はまた、処理される半導体ウェハーの熱放
出を円滑に行い、半導体ウェハーの膨張及び歪みを起こ
すことのない静電チャックを提供することである。

口問題点を解決するための手段］本発明の静電チャックは半導体ウェハー等の被処理平板
を静電気的に吸着保持するものであり、電荷を付与する
電極板に絶縁層を介して配せられる静電電極と、該静電
電極面上に着接される耐熱性絶縁体フィルムと、該フィ
ルム面上に形成されると共に外面に前記被処理平板が載
置され、無機フィラーと導電性フィラーとを充填して体
積抵抗を１０９乃至１０′３Ωｃｍの範囲にした熱硬化
性樹脂層と、から構成したことを特徴とするものである
。

また、本発明の静電チャックの薄層絶縁体フィルムは、
厚みが５乃至５０であることを特徴とするものである。

［作用］本発明は静電電極の絶縁体層を薄層絶縁体フィルムと、
体積抵抗が１０６乃至１０１３Ωｃｍである無機フィラ
ーと導電性フィラーとを充填した熱硬化性樹脂層と、か
ら構成したことにより、半導体ウェハー等の被処理平板
を確りと固定保持し、処理時に被処理平板に発熱が生じ
ても円滑に放熱して被処理平板に膨張変形や歪みを起こ
させないようにし、かつ処理後に容易に脱着することが
できるものである。

本発明の熱硬化性樹脂層には、無機フィラーと導電性フ
ィラーとが充填され、従来の熱硬化性樹脂層と相違して
熱伝導性が良好と成っている。この為、熱硬化性樹脂層
の上面に載置される被処理平板からの発生熱は、円滑に
熱硬化性樹脂層に吸収され、被処理平板は熱が溜らずに
高温化しない。この為、被処理平板は熱膨張による変形
及び歪み等が生じない。一方、導電性フィラーを充填す
ることによって、熱硬化性樹脂層は体積抵抗が減少する
ため、静電電極中の荷電の放出が速やかに行われ、半導
体ウェハー等の被処理平板の脱着が容易となる。この為
、熱硬化性樹脂層の体積抵抗は１０９乃至１０１３Ωｃ
ｍの範囲内、より好ましくは、１０Ｉ０乃至１０１２Ω
ｃｍの範囲内に成るように調整される。

また、フィルム層は一般に金属表面との親和性の高いも
のか、金属用接着材料との親和性の高いものがこのまし
く、また薄く形成することが容易なものが好ましい。こ
のような条件にあう樹脂には、種々のものが知られてお
り、ポリイミド、ポリエステル、ポリパラバン酸、ポリ
エーテルイミド、ポリフェニレンサルファイド、ポリエ
ーテルエーテルケトン、ポリメチルペンテン、ポリバラ
キシレン等が挙げられる。また、これ等の樹脂を用いた
フィルム成形品としては、銅張板等に使用される極薄層
フィルムであるカプトンフィルム等が好ましい。

フィルム層の体積抵抗は１０１６Ωａｍ以上で、はぼ絶
縁物であり静電電極のリークを防止し、放電によって破
壊されやすい熱硬化性樹脂層を保護している。またフィ
ルム層は比較的薄く形成するのが好ましく、これは熱硬
化性樹脂層の熱量を円滑に静電電極に伝導させ、できる
だけ被処理平板に発生して熱を取り除くためである。こ
のような条件に合うフィルム層の厚みは１乃至１００μ
ｍの範囲にあり、好ましくは５乃至５０μｍの範囲にあ
る。フィルム層の厚みが上記範囲以下であれば、静電電
極のリークに問題を生じるし、上記範囲以上であれば半
導体ウェハー等の被処理平板からの放熱に問題を生じる
。

フィルム層の熱変形温度は１００℃以上が好ましく、こ
の温度は半導体ウェハー等の加工時に変形が問題となら
ない温度であり、フィルムは比較的耐熱性のある樹脂が
よい。

［発明の好ましい実施態様コ以下、本発明に係る好ましい実施態様を説明する。

第１図は本発明に係る静電チャックの要部断面図である
。第１図に示すように印加電極２の上面には、絶縁フィ
ルム４が接着剤を介して張り付けられており、絶縁フィ
ルム４は耐熱性の樹脂が使用されている。絶縁フィルム
４は後述する絶縁体層８に使用される薄層絶縁フィルム
１０と同様な材質であってもよく、また、異なっていて
もよい。

絶縁フィルム４の上面には静電電極である金属箔電極６
が張付けられる。金属箔電極６の上面には絶縁体層８が
付着して形成され、絶縁体層８は耐熱性の薄層絶縁フィ
ルム１０と、熱硬化性樹脂層１２とから構成されている
。熱硬化性樹脂層１２の上面に半導体ウェハー等の被処
理平板が載置され、静電電極からのクーロン力によって
吸着保持される。

次に絶縁体層８の使用樹脂について詳説する。

薄層絶縁フィルム薄層絶縁フィルム１０は極薄フィルム等が使用され、一
般に金属箔との付着性或いはその接着剤との親和性があ
るものが使用される。薄層形成が可能で、金属箔との一
定の付着性或いは金属箔との接着性のある接着剤と親和
性がある樹脂材料としては、具体的に、ポリイミド、ポ
リエステル、ポリパラバン酸、ポリエーテルイミド、ポ
リフェニレンサルファイド、ポリエーテルエーテルケト
ン、ポリメチルペンテン、ポリバラキシレン等が挙げら
れる。また、これ等の樹脂を用いたフィルム成形品とし
ては、銅張板等に使用される極薄層フィルムであるカプ
トンフィルム等が好ましい。

薄層絶縁フィルムは、通常体積抵抗が１０１２ΩｃＩ１
１以上のものが使用され、絶縁体層として機能し得るも
のである。また、フィルムは直接静電電極を被膜するも
のであり、その被膜は完全なものである。従来、シリカ
粉末が充填された樹脂層を直接静電電極表面に形成被膜
すると、ピンホール等が生じやすくその形成は容易でな
かった。したがって、フィルム層は静電電極を確実に被
服し、静電電極のリークを防止し、加電によって破壊さ
れやすい熱硬化性樹脂層を保護するものである。

また、フィルム層は比較的薄く形成するのが好ましく、
これは後述する熱硬化性樹脂層の熱量を円滑に静電電極
に伝導させ、できるだけ被処理平板に発生した熱を取り
除くことができるからである。このような条件に合うフ
ィルム層の厚みは、１乃至１００μｍの範囲にあり、好
ましくは５乃至５０μｍの範囲にある。フィルム層の厚
みが上記範囲以下であれば、静電電極のリークに問題を
生じるし、上記範囲以上であれば半導体ウェハー等の被
処理平板からの放熱に問題を生じる。

更に、フィルム層の熱変形温度は１００℃以上が好まし
く、この温度は半導体ウェハー等の加工時に変形が問題
とならない温度であり、フィルムは比・較的耐熱性のあ
る樹脂がよく、前記樹脂に挙げたものについても比較的
耐熱性のあるものが使用される。

無機および導電性フィラー　ｊ熱　化性樹脂層本発明に
用いられる熱硬化性樹脂層の樹脂としては、前記フィル
ムとの接着性があり、後述する無機および導電性フィラ
ーを充分に分散させるものが好ましい。また、上面に半
導体ウェハー等が載置されるため、ある程度平滑面形成
ができるものが好ましい。具体的にはエポキシ樹脂、ポ
リイミド、ビスマレイミドトリアジン樹脂、フェノール
樹脂、不飽和ポリエステル、シリコーン樹脂、ウレタン
樹脂等を使用することができる。

本発明の熱硬化性樹脂に使用される無機フィラーは、ア
ルミナ、シリカ、炭カル、チタン、水酸化アルミ、チタ
ン酸バリウム、ガラス等が挙げられ、望ましくは高熱伝
導性、高誘電率のアルミナ、チタン、チタン酸バリウム
等がよい。

本発明で無機フィラーの充填量は熱硬化性樹脂の種類に
よって相違するが、大略１０〜９０ｗｔ％範囲内、より
好ましくは、４０乃至８５ｗｔ％の範囲内に成るように
添加されるものである。

無機フィラーの充填によって、熱硬化性樹脂層は、従来
の熱硬化性樹脂層と相違して熱伝導性が良好となる。こ
の為、熱硬化性樹脂層の上面に載置される被処理平板か
らの発生熱は、円滑に熱硬化性樹脂層に吸収され、被処
理平板は熱が溜まらずに高温化しない。この為、被処理
平板は熱膨張による変形及び歪み等が生じない。また、
熱硬化性樹脂層の熱量は前述した薄層フィルムを通って
円滑に処理される。

一方、導電性フィラーを充填することによって、熱硬化
性樹脂層は体積抵抗が低下するため、静電電極中の荷電
を放出し易く、半導体ウェハー等処理後の脱着が容易と
なる。

本発明で用いられる導電性フィラーとしては、具体的に
は、カーボン、タングステン、フェライト、銅、銀、酸
化亜鉛などの微粉末が用いられる。中でも、カーボン、
タングステン、フェライトの微粉末が好ましい。

本発明における導電性フィラーの粒子径は、導電性フィ
ラーの種類によって異なる。例えばカーボンの場合、０
．１〜２００μｍの一次（凝集）粒子径を有するカーボ
ンが用いられ、またタングステン、フェライトの場合、
　０．１〜５０μｍの粒子径を有するタングステン、フ
ェライトが用いられるまた本発明における導電性フィラ
ーの配合量は、導電性フィラーの粒子径、耐熱性樹脂の
種類、無機フィラーの種類、粒子径によって異なる。た
とえば、カーボンの場合、耐熱性樹脂組成物１００重量
％に対して１〜１０重量％の量で配合される。タングス
テンの場合、耐熱性樹脂組成物１００重量％に対して５
〜４０重量％の量で配合され、またフェライトの場合、
耐熱性樹脂組成物１００重量％に対して１０〜７０重量
％の量で配合される。

上記の耐熱性樹脂と無機フィラーと導電性フィラーの配
合は、通常、熱ロール、二軸押出機、ブスコニーダーな
どの公知の溶融混練装置を用いて加熱混練して行われる
。

さらにこの熱硬化性樹脂層は上記配合物を用いて粉体塗
装、熱プレス等に方法によって形成することができる。

［発明の効果］以上のように本発明の静電チャックによれば、静電電極
の絶縁層を薄層の絶縁性のある絶縁体フィルム、体積抵
抗が１０７乃至１０１３Ωｃｍである無機および導電性
フィラーを充填した熱硬化性樹脂層と、から構成したの
で、半導体ウェハーを確実に固定するとともに容易に脱
着することができる。また、処理される半導体ウェハー
等の被処理平板の熱放出を円滑に行うので、半導体ウエ
ハー等からの熱によるその膨張及び歪みを防止すること
ができる。

［実施例］以上に本発明の実施例を示す。尚、本発明はこれらの実
施例に限定されるものではない。

〈実施例工〉第１図に示す様にＡｔ電極板上に２５μ厚みのカプトン
フィルム（東し・デュポン社製ポリイミドフィルム）を
後述のエポキシ系接着剤Ａで接着した（熱プレス、１７
０℃Ｘ３０ｍ１ｎ、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２）。

次いで、その上に３５μ厚みの銅箔をエポキシ系接着剤
Ａを用いて接着（熱プレス、１７０℃×３（１ｍｆｎ　
、圧力５（１ｋｇ／ｃｍ’）　Ｌ／、電極を形成した。

引き続き、その上に１２，５μ厚みのカプトンフィルム
をエポキシ系接着剤Ａで接着した（熱プレス、１７０℃
Ｘ３０ｍ１ｎ、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２）。

最後に別途調製した後述のエポキシ樹脂配合物Ｂを静電
塗装し、熱プレスで（１７０℃ｘ　１　ｈｒ、圧力３０
ｋｇ／ｃｍ２）硬化させ、静電チャックを得た。

エポキシ系接着剤Ａ組成　エボミツクＲ−３０１７５部（三井石油化学■製ビスＡ型エポキシ樹脂：エポキシ当量４７０）メチルエチルケトン　　　　　　２５部ジシアンジアミ
ド　　　　　　　　４部Ｎ、Ｎ−ベンジルジメチルアミ
ン　０．２部ジメチルホルムアミド　　　　　１５部メ
チルセロソルブ　　　　　　　１５部上記組成物を被着
物に塗布後１３０℃ｘ５ｍｉｎ乾燥させて用いた（炭焼
後の厚み５μ）エポキシ樹脂配合物Ｂ次の組成のものを、二本ロールで混練しく１１０℃ｘ５
ｍｉｎ）、冷却後、粉砕した。次いでふるいで８０〜２
００ｍｅｓｈに分級したものを用いた。

組成　ＥＯＣＮ−１０３５、４０部（日本化薬類０−タレゾールノボラックエボキシエボキシ当量２２０）エボミックＲ−３０１６０部（三井石油化学製ビスＡ型エボキシエボキシ当量４７０）フェノールノボラック樹脂　　　３５部（軟化点９０℃
）２−メチルイミダゾール　　　　　０．５部アルミナ＾
Ｌ−２４３５０部（昭和電工製、平均粒径２．８μ）カーボン　　　　　　　　　　　　２０部（イビデン製
イビデンＡＢ、　７５Ｐ）この静電チャックにシリコン
ウェハーを乗せ、１．５ｖの電圧を印加したところ、２
３　ｇ／ｃｍ２の吸着力が得られた。また、印加電圧を
カットした後、逆にし、シリコンウェハーが自然に離脱
する迄の時間を測定したところ１５分であった。以上の
様に本実施例の静電チャックは優れた性能を有し、充分
実用に耐えるものであった。

く比較例１〉Ａｔ電極板上に２５μ厚みのカプトンフィルムをエポキ
シ系接着剤Ａで接着した（熱プレス、１７０℃Ｘ　３０
ｍ１ｎ　ｓ圧力５０ｋｇ／ｃｍ２）。

次いで、その上に３５μ厚みの銅箔をエポキシ系接着剤
Ａを用いて接着（熱プレス、１７０℃×３０ｍ１ｎ　、
圧力５０ｋｇ／ｃｍ２）　Ｌ／、電極を形成した。引き
続き、その上に２５μ厚みのカプトンフィルムをエポキ
シ系接着剤Ａで接着しく熱プレス、１７０℃Ｘ　３０ｏ
ｉｎ　、圧力５０ｋｇ／ｃｍ２）静電チャックを得た。

このチャックにシリコンウェハーを乗せ１．５ｖの電圧
を印加したところ、２５　ｇ／ｃｍ’の吸着力が得られ
たものの、印加電圧をカットして、逆にして、１２時間
放置してもシリコンウェハーが離脱せず実用性に乏しい
ことが分った。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静電チャックの要部断面図である
。２・・・電極、４・・・絶縁層、６・・・静電電極、８
・・・絶縁体層、１０・・・薄層絶縁フィルム、１２・
・・熱硬化性樹脂層。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）半導体ウェハー等の被処理平板を静電気的に吸着
保持する静電チャックに於いて、電荷を付与する電極板に絶縁層を介して配せられる静電
電極と、該静電電極面上に接着される薄層絶縁体フィル
ムと、該フィルム面上に形成されると共に外面に前記被
処理平板が載置され、無機フィラーと導電性フィラーと
を充填して体積抵抗を１０＾９乃至１０＾１＾３Ωｃｍ
の範囲にした熱硬化性樹脂層と、から構成したことを特
徴とする静電チャック。
（２）前記薄層絶縁体フィルムはその厚みが５乃至５０
μｍであることを特徴とする請求項（１）記載の静電チ
ャック。