JPH08507196A

JPH08507196A - 共形な絶縁体フィルムを有する静電チャック

Info

Publication number: JPH08507196A
Application number: JP7520253A
Authority: JP
Inventors: シャモウイリアン，シャモウイル; ソメクー，サッソン; レビンステイン，ハイマン; ビラン，マヌーシャー; シャーステインスキー，セミヨン; エフ．キャメロン，ジョン
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1994-01-31
Filing date: 1995-01-31
Publication date: 1996-07-30
Also published as: EP0692156A1; KR960702171A; KR100430643B1; JP3616474B2; JPH10294358A; US5753132A; JPH1070893A; WO1995020838A1; US5745331A; KR100404631B1; KR20030097617A

Abstract

(57)【要約】基板（７５）を保持する静電チャック（２０）は、（ｉ）そこにグルーブ（８５）をもつ上面（９５）を有するベース（８０）、ここでグルーブ（８５）は、基板（７５）を冷却するためのクーラントを保持するように、サイズを与えられ分布されている、ベースと、（ｉｉ）ベース（８０）の上面（９５）上のグルーブ（８５）に適合する、実質的に連続な絶縁体フィルム（４５）とを備える。ベース（８０）は、電気的伝導性を有しチャック（２０）の電極（５０）として作用することが可能でもよく、又は、電極（５０）は絶縁体フィルム（４５）に埋め込まれていてもよい。基板（７５）がチャック（２０）上に置かれて電極（５０）に対してバイアスがかけられたとき、静電荷が基板（７５）及び電極（５０）に蓄積されて、基板（７５）をチャック（２０）に吸引して保持する静電力を形成することが可能なように、絶縁体フィルム（４５）は充分に強い誘電破壊強度を有している。好ましくは、チャック（２０）は圧力形成プロセスを用いて作製され、更に好ましくは、圧力差プロセスを用いて作製される。

Description

【発明の詳細な説明】共形な絶縁体フィルムを有する静電チャック参照事項本願は、シャモウリアンらにより１９９４年１月３１日に出願された標題「静電チャック」の米国特許出願通し番号第０８／１８９，５６２号の部分継続出願である；また、チェンらにより上記と同じ日に出願された「高温ポリイミド静電チャック」の標題の米国特許出願通し番号に関する−−この双方は、参照としてここに併合される。背景集積回路の製造において、半導体基板を保持し処理中の基板の移動やミスアラインメントを防止するために、チャックが用いられる。静電チャックは、静電引力を用いて基板を保持するものであり、機械的や真空的なチャックに対して種々の利点を有し、機械的なクランプによる応力に関係したクラックを低減することや；基板表面のより大きな部分を利用せしめることや；基板上の腐食粒子の堆積を制限することや；低圧プロセスにおいてチャックの使用を可能にすることを含んでいる。典型的な従来の静電チャック１０は、図１に示されるように、導電性の電極１１を有しその上に電気絶縁体１２を有する。電圧ソース１３は、電極１１に対して基板１４を電気的にバイアスする。絶縁体１２は、この中を通る電子の流れを妨げ、反対の静電荷を生じさせて基板１４と電極１１に蓄積し、基板１４をチャック１０上に吸引して保持する静電力Ｆを発生させる。静電力Ｆは、：Ｆ＝１／２・ε・Ｖ₂／ｔ₂・Ａで与えられ、ここで、εは絶縁体層１４の誘電定数、Ｖは印加電圧、ｔは絶縁１２の厚さ、Ａは電極１１の面積である。従って、薄い絶縁体を有し、高い誘電定数εと、絶縁体１２及び基板１４と接触する電極１１の面積が大きくなることが伴うことにより、強力な静電保持力が得られる。従来の静電チャックの問題点の一つは、チャック上に保持される基板を効率良く均一に冷却する能力に限界があることである。エッチングのプロセス等のプラズマプロセスにチャックが用いられる場合は、基板とチャックの冷却がしばしば必要とされ、その理由は、高エネルギープラズマイオンによる衝突が、基板とチャックへの蓄熱及び熱損傷を引き起こすからである。ある種の従来のチャックは、チャックの絶縁体の下にクーラントを保持しチャック１０を冷却する冷却システムを利用する。しかし、これらの冷却システムは充分ではなく、その理由は、基板１４からチャック１０への熱移動を、上にある絶縁体１２が妨げているからである。従って、基板にクーラントを直接接触させることができて、基板からチャックへの熱移動を最大にする冷却システムを備えることが望ましい。従来の静電チャック作製プロセスもまた、種々の不利な点を有する。例えば、従来のプロセスは絶縁体層を電極へ接着する複雑なステップを要求することがあり、また、絶縁体がチャック１０を電気的に絶縁するに充分厚くなるまで、電極１１上に絶縁材料の層を塗る数多くのステップを要することがある。また、従来のプロセスはしばしば、チャック１０によって作用する静電保持力を減少させる、過剰に厚い絶縁体となる結果を生じる。従来のプロセスはまた、しばしば、絶縁体内にクーラントを保持するためのグルーブを機械加工する複雑な機械加工のステップを用い、これが、絶縁体１２が荒れたエッジやコーナーを有することになり、この荒れたエッジやコーナーがチャック上に保持された基板１４を傷つける。従来のチャック作製プロセスはまた、絶縁体が電極１１にきちんと接着していないか、一致していなければ、チャック１０の作製中又はチャック１０上に保持された基板の作製中に、絶縁体１２を電極から離してしまうことにしばしばなる。従来のプロセスではまた、絶縁体１２と電極１１との間に空気がトラップされることにもなる。絶縁体層が剥離し絶縁体の下に空気がトラップされれば、絶縁体の表面が平坦ではなくなることになり、プロセス中の基板の移動やミスアラインメントを生じて、基板全体の損失を生じることになる。従って、クーラントを基板に直接接触させることができ基板からの熱移動の速度を最大にする有効な冷却手段を静電チャックが有する必要がある。また、薄い絶縁体を与えて静電引力を最大にし；接着剤なしに及び絶縁体の下に空気をとラップさせずに、絶縁体を電極に効果的に接着し；エッジ及びコーナーの荒れが低減した、均一に電極に適合する絶縁体を与える、チャック作製プロセスに対する必要性がある。摘要本発明の静電チャック及びチャックを製造するプロセスは、これらの必要性を満たす。本発明の静電チャックは、内部に間隔をもって離れた冷却グルーブをもった上表面を有するベースを備え、グルーブは、チャック上に保持された基板を冷却するためのクーラントを保持するように、サイズを与えられ分布されている。実質的に連続な電気絶縁体が、ベースの上面上のグルーブの上に配置され、適合する。ベースは、電気的伝導性を有しチャックの電極として作用することが可能でもよく、又は、電極は絶縁体に埋め込まれていてもよい。その理由は、絶縁体が、冷却グルーブに適合して接着し、グルーブ内のクーラントが基板に直接接触できて、基板からチャックへの熱移動を効果的に促進するからである。絶縁体は自己接着性を有し、接着剤を用いなくともベースに直接接着できるので、チャックは高温のプロセスでも使用可能である。好ましくは、絶縁体フィルムは、ベースに対して少なくとも約３０ｍＪ／ｍ²のぬれ性を有し、更に好ましくは、少なくとも約４０ｍＪ／ｍ²である。また、フィルムの表面を改質してオキサイド、ハイドロオキサイド、ハイドロパーオキシ、フェノール、カルボキシリックアシッド、カルボニル及びプライマリーアミン等の、反応性表面官能基を形成した場合に、絶縁体フィルムのぬれ性は増加が可能である。別の方法として、（ｉ）化学接着により又は（ｉｉ）混合若しくはクラスター形成による物理的接着により、ベースに接着する液状の前駆物質もまた用いられることが可能である。電気絶縁体は、絶縁体フィルムに加熱及び／又は圧力をかけることにより、ベースに接着し適合して、絶縁体をベースに適合的に接着させる。更に好ましくは、（ｉ）電気絶縁体の露出面を第１の圧力に維持し、同時に、（ｉｉ）ベースと接触するフィルムの接触面を第２の圧力、ここで第２の圧力は第１の圧力よりも低いが、第２の圧力に維持することにより、フィルムの厚さにわたって圧力差がかけられる。好ましくは、第２の圧力は、少なくとも約５００Ｔｏｒｒであり、更に好ましくは少なくとも約５０００Ｔｏｒｒであり、第１の圧力よりも低い。圧力差は、絶縁体を強制してベースに適合させ、絶縁体とベースの間にトラップされた空気を取り除くので、有利である。図面以下の図面の説明は、好ましく模範的な特徴の詳述を含んでいる。この特徴のそれぞれが、特定の図面の関係だけではなく一般的に、この発明に用いることができ、この発明がこれらの特徴の組み合わせや２つ以上を含んでいることが、理解されよう。図１は、従来技術の静電チャックの側面正面断面の模式図である；図２ａは、基板処理装置における本発明のモノポーラーチャックの側面正面断面の模式図であり、モノポーラーチャックの動作に適当な電気回路を示す；図２ｂは、基板処理装置における本発明のバイポーラーチャックの側面正面断面の模式図であり、バイポーラーチャックの動作に適当な電気回路を示す；図３ａは、本発明のチャックの一つの形態の部分側面正面断面の模式図でありチャックの電極に直接接着し適合する絶縁体を示す；図３ｂは、本発明のチャックの別の形態の部分側面正面断面の模式図でありチャックのベースに直接接着し適合する電極を内部に有する絶縁体を示す；図３ｃは、本発明のチャックの別の形態の部分側面正面断面の模式図でありチャックの上面上の冷却グルーブに接着される絶縁体を示す；図３ｄは、図３ｃのチャックの別の形態の部分側面正面断面の模式図でありここでは絶縁体はベースに直接接続され連続的な電極を内部に備える；図３ｅは、図３ｄのチャックの別の形態の部分側面正面断面の模式図でありここで絶縁体は部分に別れた電極を内部に有する；図４ａは、本発明のチャックに対して好ましい冷却グルーブのパターンの上平面模式図である；図４ｂは、別の好ましい冷却グルーブパターンの上平面模式図である；図４ｃは、別の好ましい冷却グルーブパターンの上平面模式図である；図４ｄは、別の好ましい冷却グルーブパターンの上平面模式図である；図４ｅは、別の好ましい冷却グルーブパターンの上平面模式図である；図５は、チャックの圧力形成のための好ましい真空バッギング組立体の側面正面断面模式図である；図６は、チャックの部分断面側面正面模式図でありチャックのベースにおいて穴を介したチャックの絶縁体上の圧力差の適用を例示する。説明図２ａに模式的に例示される半導体処理装置２５において、本発明に従った静電チャック２０の動作を説明する。この発明の動作は装置２５に関連して説明されるが、この発明は、この分野の通常の知識を有する者には当然の如く、他の基板処理装置に用いることができ、また、ここに説明された処理装置の範囲に限定されない。例えば、装置２５は、カリフォルニア州サンタクララのアプライドマテリアルズ社から商業的に入手可能な「プレシジョン５０００」磁気励起反応性イオンエッチング装置で代表させることができる。装置２５は、一般には、導電性の支持体ないしカソード３５と、導電性面ないしアノードとを有するプロセスチャンバ３０を備えている。本発明の静電チャックの１形態２０は、プロセスチャンバ３０内で支持体３５に固定されている。チャック２０は、電極５０を覆う電気絶縁体４５を備える。電気コネクタ５５は、電圧供給ターミナル６０を介して電極５０を第１の電圧供給機６５に接続させる。第１の電圧供給機６５は、チャック２０の電極５０の操作に適するＤＣ電圧を与え、この電圧は、典型的には、１０００から３０００ボルトまでの範囲にある。この適切な電圧供給機６５は、１０ＭΩの抵抗器を介して高電圧読み取りに接続される高電圧ＤＣソースを備える。電圧供給機の１ＭΩの抵抗器が回路を介して流れる電流を制限し、５００ｐＦキャパシタが別の電流フィルターとして与えられている。第２の電圧供給機７０が、ＲＦバイアス電圧を与えるために用いられて、チャンバ３０においてアノード４０に対して支持体３５に電気的バイアスを与え、チャンバ３０内部に導入されたプロセスガスからプラズマを発生させる。適切な第２の電圧供給機７０は、プロセスチャンバ３０のインピーダンスを、絶縁キャパシタと直列のライン電圧のインピーダンスと整合させるＲＦインピーダンスを備える。チャック２０の動作のためには、プロセスチャンバ３０は大気圧より下の気圧、典型的には約１ｘ１０^-6から約１ｘ１０^-9トールの範囲に脱気される。チャック２０上に基板７５が置かれ、チャック２０の電極５０は、第１の電圧供給機６５によって基板７５に対して電気的バイアスが与えられる。その後、第２の電圧供給機７０を活性化することにより、チャンバ３０内に導入されたプロセスガスからプラズマが発生される。電極５０に印加された電圧とチャンバ３０内の電気的にチャージされたプラズマ種とが、反対の静電荷を生じて基板７５と電極５０に蓄積し、基板７５をチャック２０に保持する静電引力となる。静電チャック２０はまた、基板７５を冷却するためにクーラントソース９０により供給されるヘリウム、アルゴン、窒素又はネオン等のクーラントを内部に保持するための冷却グルーブ８５を有する、ベース８０を備えていてもよい。冷却グルーブ８５はまた、ベース８０の上面９５内に形成されて絶縁体４５がグルーブ８５に適合的に接着していてもよく（図示の通り）、又は、冷却グルーブ８５は絶縁体４５を通って延長していてもよい。基板７５がチャック２０に保持されているときは、グルーブ８５内に保持されているクーラントは基板７５に直接接触し、基板７５はグルーブ８５を覆ってシールし、クーラントの漏出を防止する。クーラントは、基板の処理の間、基板７５から熱を除去して基板７５を実質的に一定の温度に維持する。典型的には、グルーブ８５内に保持されたクーラントが基板７５の実質的全体を冷却できるように、冷却グルーブ８５はサイズが与えられ配分される。図２ｂを参照して、２つのバイポーラー電極５０ａ、５０ｂを備えたバイポーラー形態のチャック２０の動作を説明する。バイポーラーチャック２０の動作のために、第１の電圧供給機６５はバイポーラー電極５０ａ、５０ｂのそれぞれを正反対の電気的ポテンシャルに維持する。好ましい電圧供給機は、（ｉ）第１の電極５０ａを負の電気的ポテンシャルに維持する第１の電圧供給機６５と、（ｉｉ）第２の電極５０ｂを正の電気的ポテンシャルに維持する第１の電圧供給機７０とを備える。電極５０ａ、５０ｂにおける正反対の電気的ポテンシャルは、電極５０ａ、５０ｂに正反対の静電荷を引き起こし、基板７５をチャック２０に静電気的に保持する。バイポーラー電極の構成は、基板７５に電気的バイアスを与えるための電荷キャリアとして作用するチャージされたプラズマ種が存在しない非プラズマプロセスに対して有利である。本発明のチャック２０は、多くの別々の構成で作製されることができる。従って、本発明の説明を容易にするために、本発明のチャック２０の例示的な構成がまず説明される。図３ａから３ｅまでは、好ましいチャック２０の構成を例示する。図３ａは、接着剤なしに、電極５０を覆って直接接着される実質的に連続したポリマーの電気絶縁体４５を備える静電チャック２０のあつの形態を示す。電極５０は、例えば、銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、鉄、タングステン、及びこれらの合金等の、電気伝導性材料製である。図３ｂは、絶縁体４５とこの中に埋め込まれた電極５０とが、ベース８０に直接接着される、別の形態のチャック２０を示す。電極５０は、典型的には、上述のような導電性材料を備え、約１μｍから約１０００μｍまで、更に典型的には１μｍから５０μｍまで、特に１から５μｍまでの厚さを備える。好ましい構成においては、絶縁体４５は、（ｉ）チャック２０のベース８０上の下絶縁体層４５ａと、（ｉｉ）電極５０を覆う上絶縁体層４５ｂとを備える。埋め込まれた電極５０の形態は、プラズマプロセスにおいて基板７５を保持するに好ましく、その理由は、絶縁体４５内部に全体が含まれている電極５０が、プロセスチャンバ３０において、チャック２０とアノード４０との間での電気的アークの可能性を減ずるからである。ベース８０は、金属等の電気伝導性材料製であってもよく、又は、ポリマーやセラミクス等の非電気伝導性材料製であってもよい。図３ｃ、ｄ及びｅに示されるチャック２０の形態は、全て、間隔をおいた冷却グルーブ８５をもつ上面９５を有するベース８０を備え、チャック２０上に保持される基板を冷却するためのクーラントを保持するように、グルーブ８５はサイズが与えられて配分される。典型的には、グルーブ８５は、幅が少なくとも約５ μｍ、深さ少なくとも約１０μｍで、チャック２０上に保持された基板７５を効率良く冷却するに充分なクーラントを保持する。これらの形態においては、絶縁体４５は、ベース８０の上面９５上の冷却グルーブ８５に適合的に接着され、クーラントを内部に保持するため第１のグルーブ８５ａに略適合する第２のグルーブ８５ｂを形成する。クーラントが第２のグルーブ８５に保持されているときは、図３ｃに示されるように、クーラントが漏出なしに基板７５と直接接触できるように、チャック２０上に保持された基板７５がグルーブ８５を覆ってシールする。クーラントが絶縁体４５を間に介さずに基板７５と直接接触できるように、絶縁体４５は、従来からの温度又は圧力感知接着剤を用いてベース８０に接着されるか、又は、好ましくは、ベース８０に直接接着される。チャック２０のベース８０のグルーブ８５に絶縁体４５を接着し適合させる好ましい方法を、以下に説明する。図３ｄ及び３ｅに示されるチャック２０の形態では、内部に単一又は複数の電極５０をもつ絶縁体４５は、ベース８０の冷却グルーブ８５直接接着し適合する。電極５０は、図３ｄに示されるように、絶縁体４５全体までに実質的に連続的に延長してもよく、又は、図３ｅに示されるように部分部分に別れて、例えばグルーブ８５の間の尾根の中にフィットする導電性要素のパターンを形成していてもよい。好ましくは、冷却グルーブ８５は、チャック２０上に保持された基板７５を実質的に均一に冷却するために、サイズが与えられてベース８０の上面９５上に配分される、微小なグルーブを備えていてもよい。ベース８０とチャック２０上に保持された基板７５との間のクーラントによって与えられる熱移動速度と実質的に等価な熱移動速度を、グルーブ８５内のクーラントが与えるように、微小グルーブは充分小さいことが好ましい。微小グルーブは、グルーブ８５内のヘリウム等のクーラントが、大きなサイズのグルーブにヘリウムが維持される場合よりも優れた熱移動速度を示すことを可能にする。典型的には、グルーブは互いに実質的に平行にパターニングされ、更に典型的には、円周上に放射状にベース８０の表面にパターニングされている。好ましい冷却グルーブ３３のパターニングは、図８ａ〜８ｅに示される。グルーブ８５はその断面が、Ｕ字型、Ｖ字型又は長方形であってもよい。第１の電圧供給機６５に接続された電圧供給ターミナル６０を電気的に連結させる電気コネクタ５５を介して、電圧が上述の静電チャックの単一又は複数の電極５０ａ、ｂに印加される。例えば、チャック２０がバイポーラー電極５０ａ、５０ｂを備える場合は、図２ｂに示されるように、一対の電気コネクタ５５ａ、５５ｂは２つの電圧供給ターミナル６０ａ、６０ｂに電気的に連結し、各電極５０ａ、５０ｂを電圧供給機に別々に接続させる。従来からの電気的コネクタ５５の構成は、ベース８０内で孔１３０まで延長する電気的に絶縁された導線１１０を備え、図２ｂに示されるように、導線は電圧供給ターミナル６０に電気的に連結させる電気接点１１５を有する。好ましくは、電気コネクタ５５は、電極５０の縦断的な延長を成し、電気コネクタ５５及び電極５０は導電性金属のシート等の単一の導電材により形成され、チャック２０の作製を容易にする。導線１１０の長さは、典型的には、約１０から約５０ｍｍまでであり、更に典型的には、２０から４０ｍｍまでである。導線１１０上の電気接点１１５の面積は、典型的には、少なくとも約５０平方ｃｍ、更に好ましくは７５から１５０平方ｃｍまでで、接点１１５は、好ましくは半径約５から１２ｃｍまでのディスク形状である。好ましい電気コネクタ５５の構成は、カメロンらにより１９９４年７月１９日に出願された米国特許出願通し番号０８／２７８，７８７号、標題「耐腐食性電気コネクタをもつ静電チャック」に記載され、これは参照としてここに併合される。本発明のチャック２０の作製方法を説明する。ベースベース８０を有するチャック２０の形態では、ベース８０は金属、セラミクス又はポリマーから作製され、更に典型的には、従来からの機械加工技術を用いてアルミニウム又はステンレス鋼から作製される。典型的には、チャック２０上に保持された基板７５の形状及びサイズと合うように、ベース８０の形状とサイズは決められる。例えば、半導体基板７５（典型的には約１２７から２０３ｍｍ迄の範囲の直径の円形）に適したベース８０は、厚さ約１．５から約１．８ｃｍ、直径約１００から約３００ｍｍの直円柱形状を有する。ベース８０の機械加工の後、ベース８０の上面及び下面は、ベース８０の表面粗さが約１ミクロン未満となるまで研磨されるので、ベース８０は基板７５と均一に接触できて、基板７５、ベース８０及び支持体３５の間の効率的な熱移動を可能として、基板の過熱を減少させる。研磨の後、プレート１６０は充分に洗浄されて、研磨くずを除去する。ベース８０の上面９５の冷却グルーブ８５と、ベース８０内の孔１３０は、従来の機械加工技術を用いて機械加工されることが可能である。絶縁体チャック２０の望ましい使い方により、多くの別々の絶縁体４５のタイプがチャック２０の作製に用いることができる。好ましい絶縁体材料と、電極５０又はベース８０への絶縁体４５の接着法を説明する。好ましくは、絶縁体４５は例えば、ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリサルフオン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマー、セルロース、トリアセテート、シリコーン、ラバー、又はこれらの混合物等の電気的絶縁性のポリマーを備える。基板７５と電極５０に静電荷が蓄積できるように、絶縁体４５は充分に高い誘電破壊強度を有して、電気的にバイアスがかけられた基板７５と電極５０との間の静電荷の漏出を防止するべきである。好ましくは、絶縁体４５の誘電破壊強度は少なくとも約４ボルト／ミクロン、更に好ましくは少なくとも約４０ボルト／ミクロンである。チャック２０上の絶縁体４５の厚さは、この誘電破壊強度と誘電定数の依存する。典型的には、絶縁体４５の誘電定数は、約２からであり、更に好ましくは、少なくとも約３である。誘電定数３．５の絶縁体では、適切な厚さは、約１μｍから約１００μｍまで、更に好ましくは約１から５０μｍまで、最も好ましくは約１から５μｍまでである。絶縁体４５は、商業的に入手可能なポリマーフィルム、例えば、デラウエア州ウィルミントンのＤｕｐｏｎｄｄｅＮｅｍｏｕｒｓＣｏ．により製造される「ＫＡＰＴＯＮ」ポリイミドフィルム；日本の鐘淵化学工業により製造される「ＡＰＩＱＵＥＯ」；日本の日東電工により製造される「ＮＩＴＯＭＩＤ」；日本の三菱樹脂により製造される「ＳＵＰＥＲＩＯＲＦＩＬＭ」等である。これらの絶縁体フィルムは、（ｉ）室温でべとつかず高温でべとつく熱活性接着剤、又は、（ｉｉ）加圧下でべとつく圧力感知接着剤等の、従来からの接着剤を用いて、ベース又は電極に接着される。適切な接着剤には、メタクリレート等のアクリル、ポリエステル、ポリアミド、ポリウレタン、エポキシ、シリコーン含有接着剤、又は、これらの混合物が含まれる。熱活性接着剤層は、はんだこて、エアドライヤ又は電気ヒーター等の熱源をあててフィルムを典型的には少なくとも約３００℃の温度に加熱することにより活性化され、接着剤７０がべとついて、ベース８０にフィルムを接着させる。圧力感知接着剤は、フィルム４５に充分な圧力をかけることにより活性化され、フィルムがべとつきベース８０にフィルムを接着させるが、この圧力は、典型的には、約１０から２５ｐｓｉまで（５００から１３，０００トールまで）である。更に好ましくは、チャック２０が高温プロセスに使用可能であるように、絶縁体４５は自己接着性で、接着剤を使用せずに電極５０又はベース８０に直接接着できてもよい。例えば、ベース８０又は電極に直接接着可能なポリマーの絶縁体フィルムは、ベース又は電極と比較して高いぬれ性（又は低い表面エネルギー）を有していてもよく、このフィルムのぬれ性は、好ましくは少なくとも約３０ｍＪ／ｍ²、更に好ましくは少なくとも約４０ｍＪ／ｍ²である。適切なフィルムとこれらの金属上のぬれ性は、ポリ（カーボネート）（４２ｍＪ／ｍ²）、ポリ（エチレンテレフタレート）（４３ｍＪ／ｍ²）、ポリ（アクリロニトリル）（４４ｍＪ／ｍ²）、エポキシ樹脂（４３ｍＪ／ｍ²）、ポリ（プロピレンオキサイド）（３２ｍＪ／ｍ²）、ポリ（エチルアクリレート）（３５ｍＪ／ｍ²）、ポリスチレン（３３〜３６ｍＪ／ｍ²）、ポリ（ビニルアルコール）（３７ｍＪ／ｍ²）を含んでいる。この他の高いぬれ性のポリマーフィルムは、一般的に、L.H.LEE, J.Polym.Sci.12,719（1968）に記載され、これは参照としてここに併合される。絶縁体フィルム４５のぬれ性は、フィルムの表面、又は、電極５０若しくはベース８０の表面を改質して、ポリマーフィルムを金属、セラミクス又はポリマー材料に直接接着せしめる電子ドナー又はアクセプターサイト等の反応性表面官能基を形成することにより、増加させることができる。適切な官能基は、オキサイド、ハイドロオキサイド、ハイドロパーオキシ、フェノール、カルボキシリックアシッド、カルボニル及びプライマリーアミンを含む。従来からのポリマーフィルム表面のケミカルエッチング、イオンスパッタリング又はプラズマ処理は、ポリマーフィルム上にこのような官能基を形成することに用いられる。例えば、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）絶縁体フィルムは、ナフタレン塩を用いてエッチングされて、ＰＴＦＥフィルム表面に、ＰＴＦＥフィルムが金属ベースに静電チャックチャックすることを可能とする、不飽和＞Ｃ＝Ｏ又は−ＣＯＯＨを形成することが可能である。電子グロー放電法もまた、ＰＴＦＥフィルムの表面にＲＯ₂官能基を形成することによりＰＴＦＥフィルムの接着を改善するために用いられることが可能である。他の例では、ポリエチレンフィルムが改質されて、（ｉ）コロナ放電技術により−ＯＨ、ＲＯ₂Ｒ及びＲＯ₃Ｒ基を、又は、（ｉｉ）火炎酸化処理により−ＯＨ、−Ｃ＝Ｏ及び−ＣＯＯＨ基を、フィルム表面に形成してもよい。スチレンフィルムは、スチレンが金属ベースとＭ−Ｏ−Ｃ接着を形成するように、酸化により改質された表面であってもよい。また、ポリプロピレンフィルム及びポリ（エチレンテレフタレート）フィルムは、アルゴン又は酸素プラズマスパッタエッチングを用いて改質され、表面酸化及び架橋を生じさせてセラミクスベース及び金属ベースに接着可能なＣ＝Ｏ及びＣ−Ｏ官能基を形成してもよい。反応性官能基を形成するその他の方法は、Fundametals of Adhes ion,Ed.Lieng-Huang Lee,Plenum Press,1991に記載され、これは参照としてここに併合される。あるいは、絶縁体フィルム４５の化学構造を改質して、ぬれ性を増加させ電極５０又はベース８０へのフィルムの接着を改良してもよい。高温で使用可能な好ましいポリマー絶縁体は、シャモウリアンらにより同じ日に出願された米国特許出願通し番号号、標題「共形な絶縁体フィルムを有する静電チャック」に記載され、これは参照としてここに併合される。絶縁体４５を用いる代りに、絶縁体４５はまた液状前駆体を用いて形成されてもよく、これは、ベース８０上で、スピンコーティングされ、スプレーされ、ディップされ、塗布され、又はシルクスクリーンされて、これに続いて、約２００ ℃から約４００℃、更に典型的には２２５℃から３５０℃に加熱処理され、静電チャックチャック材を用いずに、ベース８０に直接接着される固体の絶縁体フィルム４５を形成する。液状前駆体はまた、約１から１０ミクロン、更に典型的には１から５ミクロン、最も典型的には約１から約２ミクロンの、厚さを有する薄い絶縁体を形成することができる。液状前駆体とベース８０との接着の本質は複雑であり、界面を形成する材料の組み合わせに依存する。例えば、ポリイミド液状前駆体は、金属ベース８０に対して、（ｉ）接着していないポリイミドの電子と金属ベース８０との化学接着により、又は、（ｉｉ）例えば、Fundametals of Adhesion,Ed.Lieng-Huang Lee,Chapter 14:Metal-Polymer Interfacces,Plenum Press,1991、これは参照としてここに併合されるが、ここに記載されるような、２つの材料の混合又はクラスター形成により、接着することが可能である。液状の前駆体は有利であり、その理由は、薄い絶縁体フィルム４５の形成を可能にし、基板７５とチャック２０との間の優れた熱移動と、改善された静電引力を与えるからである。また、チャック２０のベース８０がその上に冷却グルーブを有している場合は、液状の前駆体は簡単に流れてグルーブ８５に適合し、共形な絶縁体４５を形成することができる。電気的、高温及び接着の性質に加えて、絶縁体４５に望ましい他の特定の性質もある。例えば、熱が絶縁体を介して消失できるよう、絶縁体４５が、高い熱伝導度を有することが望ましく、これは、好ましくは、少なくとも約０．１０ワット／ｍ／Ｋである。また、チャック２０上に保持された基板７５がチャック２０の使用中にフィルムを過剰にすりむかないように、絶縁体４５は充分な硬さを有していることが望ましい。ダイヤモンド、アルミナ、ジルコニウムボライド、ボロンナイトライド、アルミニウムナイトライド及びガラスセラミクス等のフィラー材料が絶縁体４５に添加されて、絶縁体４５の熱伝導度、硬さ及び高温能力を向上させてもよい。好ましくは、フィラーは約１０μｍより小さな平均粒子径を有して、体積比で約１０％から８０％まで、更に典型的には、約２０％から５０％までで、絶縁体フィルム４５に分散される。保護コーティングもまた、絶縁体４５上に塗布でき、腐食又は侵食処理環境下で絶縁体４５の化学的分解を減少させる。好ましい保護コーティング及び作製のプロセスは、例えば、Ｗｕらによる１９９３年２月２２日に出願された米国特許出願Ｓ／ＮＯ８／０５２，０１８号、標題「集積回路処理装置に用いられるウエハサポート上の誘電材料のための保護コーティング及び同方法」に記載され、これは参照としてここに併合される。電極内部に埋め込まれた電極５０を有する絶縁体４５の作製を説明する。電極５０は、銅、ニッケル、アルミニウム、クロム、鉄、タングステン、及びこれらの合金等の導電性材料を備えていてもよい。内部に埋め込まれた電極５０を有する絶縁体４５を作製する一つの方法は、銅の層等の導電性金属の層を２つの絶縁体フィルム４５の間にサンドウィッチして、絶縁体４５内に埋め込まれた電極５０を形成することである。また、例えば絶縁体４５上に酸化クロム接着層を間に介して銅の層をスパッタすることにより、連続的な金属層が気相堆積されてもよい。気相堆積法は有利であり、その理由は、約５，０００オングストロームより小さい、更に好ましくは２，５００オングストロームより小さい厚さを有する薄い電極５０を形成せしめるからである。埋め込まれた電極５０を有する絶縁体４５を作製する別の方法は多層フィルムを用い、これは導電性の銅又はアルミニウムの層を上に有する絶縁体１２を備えている。商業的に入手可能な適切な多層フィルムには、銅の層が上に堆積された、２５から１２５μｍまでの厚さのポリイミドフィルムを備える、アリゾナ州チャンドラーのロジャーズ社からの「Ｒ／ＦＬＥＸ１１００」が含まれる。第２の絶縁体フィルム４５が、多層フィルムの導電性層を覆って接着されて、２つの絶縁体フィルム１２の間に導電性の層を埋め込む。この方法に用いられる絶縁体フィルム４５は、前述の絶縁体フィルム４５のいかなるものを備えていてもよい。パターニングされ又は部分に別れ、絶縁体４５に埋め込まれた電極５０を作製するためには、更なるプロセスステップが必要である。一つの方法においては、前述の「Ｒ／ＦＬＥＸ１１００」フィルム等の多層上の導電性層がエッチングされ、削り取られ、又は切断されて、所望の部分に別れた電極５０の構成を成す。電極５０の形成には従来からのフォトリソグラフ及びエッチングの方法を用いることができ、例えば、（ｉ）Silicon Processing for the VLSI Era，Volume 1: Process Technology， Chapter 12,13 and 14，by Stanley Wolf and Rechard N. Tauber，Lattice Press，California（1986）、これは参照としてここに併合されるが、ここに一般的に記載されるように、パターニングされたデュポン社製の「ＲＩＳＴＯＮ」フォトレジスト層を、従来からのフォトリソグラフの方法を用いて導電性金属層の上に形成し、（ｉｉ）従来のウエット又はプラズマエッチング技術を用いて、導電性層の露出部分をエッチングする。典型的なウェットケミカルエッチング法では、多層フィルムは、塩化鉄（ＩＩＩ）、過硫酸ナトリウム等のエッチャント又は酸若しくは塩基に浸漬される。VLSI Technology,Second E dition,Chapter 5,by S.M.Sze,McGraw-Hill Publishing Company（１988），これは参照としてここに併合されるが、ここに一般的に記載されるように、典型的なプラズマエッチングプロセスは、塩素、酸素又はＳｉＣｌ₄のプラズマを用いて、導電層をエッチングする。残留したフォトレジストは、従来からの酸又は酸素ストリッピングプロセスにより除去できる。エッチングの後、上述のごとく、電極５０が絶縁体４５内部に埋め込まれるように、第２の絶縁体フィルム４５がパターニングされた電極５０の上に接着される。絶縁体のベースへの接着と適合電極５０を有し又は有しない絶縁体４５をベースに適合させる方法を説明する。絶縁体４５は、（ｉ）ベース８０の上面９５全体にを実質的に覆うように充分大きなサイズに、前述の如く、ベース８０に接着が可能な絶縁体フィルム４５を切断し、（ｉｉ）切断されたフィルムをベース８０上に置き、（ｉｉｉ）ベース８０上で、充分に高い温度に絶縁体フィルム４５を加熱し、絶縁体フィルム４５がベース８０に直接接着するようになる。あるいは、ベース８０に接着可能な液状のポリマー前駆体をベース８０に塗り、その後加熱してフィルムをベース８０に接着させる。チャック２０の上面が、図３ｃに示されるように、冷却グルーブ８５をその上に有する場合は、絶縁体フィルム４５又は液状前駆体がベース８０上に塗られ、充分高い温度に加熱されて、絶縁体フィルム４５が柔軟になりベース８０の上面９５上のグルーブ８５内を流れるようになって、絶縁体４５が冷却グルーブ８５に適合する。冷却グルーブ８５もまた、フィルムがチャック２０に接着される前の、絶縁体フィルム４５が切断され、打ち抜きされ、又は加圧されたものであってもよい。あるいは、絶縁体フィルム４５はまずベース８０に接着され、その後、従来からのウェットケミカル又はプラズマエッチング（例えば、VLSI Technol ogy，Second Edition, Chapter 5,by S.M.Sze,McGraw-Hill Pub1ishing Company （1988），これは参照としてここに併合されるが、ここに一般的に記載されるように、酸素プラズマを用いたもの）を用いてエッチングされて、所望の冷却グルーブの構成を成してもよい。冷却グルーブ８５は、所望の深さにも依るが、絶縁体フィルム４５の片方又は両方をエッチングしてもよい。圧力形成プロセスを用いて、絶縁体フィルム４５をベース８０に適合させる好ましい方法を説明する。この方法では、上述の技術の一つにより形成された電極５０を内部に有する又は有しない絶縁体フィルム４５は、ベース８０上に置かれて、図５に示されるように、ベースーフィルム組立体１５０を成す。そして、ベース−フィルム組立体１５０は圧力形成装置２５内に置かれるが、これは、充分高い圧力に維持されて、絶縁体フィルム４５に、力を及ぼし、ベース８０の平坦な又はグルーブが形成された上面９５に適合させて接着させる。典型的には、圧力形成装置２５は約１０から約５００ｐｓｉまで（５００から３０，０００トールまで）、更に典型的には、約２００ｐｓｉ（１０，０００トール）の圧力に維持される。圧力感知接着剤を用いて絶縁体フィルム４５がベース８０に接着される場合は、接着剤が過剰に搾り取られることを防止するために、圧力は低い方が好ましく、この圧力は典型的には約１０から２５ｐｓｉまで（５００から１３，０００トールまで）である。従来からの圧力形成プロセスは、Allen J.Kling,Cu ring Techniques for Composites ，April,1985に一般的に記載され、これは参照としてここに併合される。好ましくは、加圧と同時に、ベース−フィルム組立体１５０は、充分高い温度に加熱されて、絶縁体フィルム４５が柔軟になり、ベース８０の上面９５上の表面粗さの中、ないしは、グルーブ８５内を流れるようになる。典型的な加熱サイクルは、（ｉ）約１２０℃の第１の温度に約３０分間、フィルムからガス状反応副生成物のガス放出をさせ、そして、（ｉｉ）絶縁体フィルム４５のガラス転移点又は結晶化温度に対応した第２の温度に約６０分間、フィルム４５を柔軟にしてベース８０の上面９５に適合させることを備える。温度活性接着剤を用いてフィルムがベース８０に接着される場合は、温度は接着剤が活性化されるに充分高いべきであり、典型的には少なくとも約３００℃である。適切な圧力形成装置は、オートクレーブと、平型プレス又は静水圧プレスを有している。オートクレーブが好ましく、その理由は、これはベース−フィルム組立体１５０に更に均一に圧力を掛けるからである。典型的なオートクレーブは、約１から１０フィートの範囲の直径を有する耐圧スティールチャンバを備える。加圧された、二酸化炭素や窒素等の非反応性ガスが、オートクレーブの加圧に用いられる。適切なオートクレーブには、カリフォルニア州サンタフェスプリングの「ＢＡＲＯＮＡＵＴＯＣＬＡＶＥＳ」により製造されたもの；カリフォルニア州アナハイムの「ＡＯＶＩＮＤＵＳＴＲＩＥＳ」により製造されたもの；及び、カリフォルニア州アツサの「ＭＥＬＣＯＳＴＥＥＬ」により製造されたものが含まれる。オートクレーブの使用に代えて平型プレス又は静水圧プレスが用いられて、フィルムをベース８０に適合させてもよい。平型プレスが用いられる場合は、シリコーンシート等の圧力分散シートが電気的絶縁体フィルム４５上に置かれて、ベースーフィルム組立体１５０上に平板状圧力を分散させる。静水圧プレスは、適当な静水圧成形バッグ内にベース−フィルム組立体１５０を置き、静水圧を用いてバッグに充分な圧力をかけることにより用いられる。ベース−フィルム組立体１５０に圧力をかけることと同時に、好ましくは、真空バッグ組立体１５５を用いて、ベース−フィルム組立体１５０内の空気を脱気して、絶縁体フィルム４５とベース８０の間にトラップされた空気を除去する。また、トラップされた空気を除去して、絶縁体４５内の金属電極５０の酸化を防止することが望ましい。真空バッグ組立体１５５は典型的には、図５に示されるように、フレキシブルなバッギング材料１６５を用いてシールされることが可能なステンレス鋼のベース板１６０を備える。バッギング材料１６５は、典型的には、ナイロン又はシリコーン製で約２５から１００μｍの厚さである。カリフォルニア州カーソンのＡＩＲＴＥＣＨＩｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌＩｎｃ．；カリフォルニア州ノーウォークのＢｏｎｄＬｉｎｅＰｒｏｄｕｃｔｓ；並びに、ワシントン州オーバーンのＺｉｐ−Ｖａｃ、により製造された真空バッグが適切である。真空バッグ１５５の使用に際しては、ベース−フィルム組立体１５０は真空バッグ１５５内に置かれ、織物とリリースフィルム１７０の層がベース −フィルム組立体１５０上に積み重ねられて真空バッグ組立体１５５を成し、これは、ガス状の反応副生成物を通気せしめ、また、ベース−フィルム組立体１５０を真空バッグ１５５から容易に分離せしめる。図６に示されるように、（ｉ）ベース−フィルム組立体１５０の両サイドに置かれる、デラウエア州ウィルミントンのデュポン社により製造される「ＴＥＦＬＯＮ（ｔｒａｄｅｍａｒｋ）」リリースフィルム、及び、カリフォルニア州カーソンのＡｉｒｔｅｃｈにより製造される「Ａ４０００Ｐ」リリースフィルム等の、リリースフィルム１７０ａ、１７０ｂと；（ｉｉ）上側のリリースフィルム１７０ｂの上に置かれて絶縁体フィルム４５をグルーブ８５内に押込める、熱可塑プラスチックのシリコーンシート等の圧力分散適合シート１７５と；（ｉｉｉ）適合体シート１７５上に置かれて、真空バッグ１５５の脱気を促進し、プロセス中に生成された凝縮物を除去する、共にカリフォルニア州カーソンのＡｉｒｔｅｃｈにより製造される「ＡＩＲＷＥＡＶＥＳＳＲＥＳＩＮＡＢＳＯＲＢＥＲ」及び「ＡＩＲＷＥＡＶＥＦＲＥＤＧＥＢＬＥＥＤ」等の、多孔性の通気孔を有する織物１８０と；（ｉｖ）通気孔を有する織物１８０の上に置かれて、バッグ1５５の周囲に均一な真空圧力を与える、カリフォルニア州カーソンのＡｉｒｔｅｃｈにより製造される「ＡＩＲＷＥＡＶＥＳＳＲＥＳＩＮＡＢＳＯＲＢＥＲ」や「Ａ２２Ｃ」等の空気供給シート１８５とを、適切な一連の織物とリリースフィルム１７０ａ、１７０ｂは含む。真空バッグをシールするためには、粘着性のシーラントテープ１９０が用いられる。シールされた真空バッグは、真空システムに接続された真空コネクタラインを介して脱気され、この真空ラインはバッグを通過して空気供給シート１８５の近くで終了する。圧力差プロセス絶縁体フィルム４５の厚さにわたって圧力差をかけて、絶縁体フィルム４５に力をかけてベース８０の上面９５上のグルーブ８５に適合させることが、更に望ましい。この圧力差プロセスもまた有利であり、その理由は、絶縁体フィルム４５とベース８０の間にトラップされた空気を除去するからである。このプロセスでは、絶縁体フィルム４５がベース８０の上面９５と接触する接触面２０５と反対側の露出面とを有するように、ベース８０上に絶縁体フィルム４５が置かれる。フィルムの露出面２１０に第１の圧力がかけられ、フィルムの接触面２０５に第２の圧力がかけられることにより、絶縁体フィルム４５にわたって圧力差がかけられるが、ここで第２の圧力は第１の圧力よりも低い。好ましくは、第２の圧力は少なくとも約５００トールだけ、更に好ましくは少なくとも約５０００トールだけ第１の圧力よりも低い。好ましくは、第１の圧力は、少なくとも約５００トール、更に好ましくは約５００トールから約３０，０００トールまでであり；好ましくは、第２の圧力は約１００トールよりも低く、更に好ましくは約１０^-6 トールから約１トールまでである。フィルム４５の露出面２１０を第１の圧力で押し同時にフィルムの接触面を第２の圧力で引くことにより、フィルム４５に力を及ぼしてベース８０上のグルーブ８５に適合させ、ベース上の絶縁体フィルム４５の均一で一致し連続的な層を与える。絶縁体フィルム４５の厚さにわたって圧力差をかける一つの方法はチャック２０を用いるもので、図６に示されるように、チャック２０のベース８０は複数の穴２１５を内部に有し、穴２１５はベース８０の表面上のグルーブ８５のところで止っている。穴２１５は、均一な間隔をもち、典型的には、約０．５から１０ｍｍまで、更に典型的には約１から約２ｍｍまでの直径を有している。絶縁体フィルム４５は、ベース８０の上に置かれてベース−フィルム組立体１５０を成し、これは真空バッグ１５５内に置かれる。チャンネル２２０が真空ライン１９５を介して真空バッグ１５５を真空システム２００に接続し、これがベース８０の穴２１５内の空気を脱気して、ベース８０上の絶縁体フィルム４５の接触面２０５を第２の低い圧力に維持する。真空バッグ１５５をオートクレーブ内に置きオートクレーブを加圧することにより、フィルム４５の露出面は第２の高い方の圧力に維持されてもよい。その結果の圧力差が、フィルムをベース８０の上面に適合させる。好ましい形態に関して本発明は詳細に説明されてきたが、他の形態も可能である。例えば、電気絶縁体フィルム４５は、保護材料、導電材料又は絶縁材料の層を更に備えていてもよい。更に、チャック２０は、別の温度プロセス及び圧力プロセスを用いて処理されてもよい。また、これら技術分野の通常の知識を有するものには自明なように、別の方法を用いて絶縁体フィルム４５の厚さにわたって圧力差をかけてもよい。従って、添付の請求の範囲がここに含まれる好ましい形態の説明に限定されてはならない。

【手続補正書】【提出日】１９９５年１０月２３日【補正内容】請求の範囲１．基板を保持し実質的に均一に冷却する静電チャックであって：（ａ）チャック上に保持された基板を冷却するクーラントを保持するためにサイズが与えられ配分される、間隔をおいたグルーブをもつ上面を有するベースと、（ｂ）ベースの上面の上のグルーブに適合する、実質的に連続的な電気絶縁体とを備える静電チャック。２．請求項１に記載の静電チャックであって、グルーブが以下の性質の少なくとも一つを備える；（ａ）実質的に均一に基板を冷却するように、グルーブはサイズが微小であり、微小なグルーブは好ましくは、ベースとチャック上に保持された基板との間のクーラントにより与えられる熱移動速度と実質的に等価な熱移動速度を、グルーブ内のクーラントが与えるように、充分小さなサイズが与えられ、更に好ましくは、幅少なくとも約５μｍ、深さ少なくとも約１０μｍのサイズが与えられる；（ｂ）グルーブ内に保持されたクーラントがチャック上に保持された基板を均一に冷却できるように、グルーブはベース上に配分され、好ましくは、グルーブの少なくとも一部が、互いに実質的に平行であるか、又は、ベースの上面にわたって放射状に延長するかのいずれかで、配置される。３．請求項１又は２のいずれかに記載の静電チャックであって、絶縁体フィルムが内部に埋め込まれた電極を有する。４．請求項３に記載の静電チャックであって、電極が以下の性質の少なくとも一つを備える：（ａ）銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、タングステン、鉄、及びこれらの合金から成る群より選択される金属を備える；（ｂ）冷却グルーブ同士の間に配置される、部分に別れた導電層を備える；（ｃ）冷却グルーブに適合する連続的な導電層を備える。５．請求項１、２、３又は４のいずれかに記載の静電チャックであって、チャック上の絶縁体フィルムが、以下の性質の少なくとも一つを有する：（ａ）基板がチャック上に置かれて電極に対してバイアスがかけられたとき、静電荷が基板及び電極に蓄積されることが可能なような、充分に高い誘電破壊強度；（ｂ）少なくとも約４volts/micronの誘電破壊強度；（ｃ）少なくとも約２の誘電定数；（ｄ）少なくとも約０．１０Watts/m/Kの熱伝導率；又は（ｅ）ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマー、セルロース、トリアセテート、シリコーン及びラバーから成るグルーブより選択されるポリマー。６．請求項１、２、３、４又は５のいずれかに記載の静電チャックであって、絶縁体フィルムが接着剤なしにベースと直接接着が可能で、以下の性質の少なくとも一つを備える：（ａ）高温でのぬれ性が少なくとも約３０ｍＪ／ｍ²、更に好ましくは少なくとも４０ｍＪ／ｍ²；（ｂ）ポリ（カーボネート）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（アクリロニトリル）、エポキシ樹脂、ポリ（プロピレンオキサイド）、ポリ（エチルアクリレート）及びポリスチレンから成る群より選択されるぬれ性ポリマー；（ｃ）オキサイド、ハイドロキサイド、ハイドロパーオキシ、フェノール、カルボキシリックアシッド、カルボニル及びプライマリーアミンから成る群より選択される反応性表面官能基を有するポリマー；又は、（ｄ）金属又はセラミクスに接着可能なポリマー液状前駆体。７．静電チャックを製造する方法であって：（ａ）ベースを冷却するクーラントを内部に保持するためにサイズが与えられ配分される冷却グルーブをもつ上面を有するベースを形成するステップと；（ｂ）電気絶縁体をベース上のグルーブに適合させて、実質的に均一、連続的及び共形な電気絶縁体フィルム層をベース上に形成するステップとを備える。８．請求項７に記載のプロセスであって、チャックが、以下のステップの一つにより形成される電極を備える：（１）ベースがチャックの電極として作用できるように、導電性材料からベースが形成されるステップ；又は、（２）絶縁体内に電極を形成するステップ。９．請求項７に記載のプロセスであって、ステップ（ｂ）において、接着剤を用いずに、絶縁体が適合的且つ直接的にベースに結合する。１０．請求項７に記載のプロセスであって、グルーブをもつベースを形成するステップが、幅少なくとも５μｍ、深さ少なくとも１０μｍのグルーブを形成する事を備える。１１．請求項７に記載のプロセスであって、ステップ（ｂ）において、以下のステップの少なくとも一つによって、絶縁体がベース上のグルーブに適合される：（１）絶縁体が柔軟になりベースのグルーブに適合するようになるに充分高い温度に絶縁体を加熱するステップ；又は、（２）絶縁体をベース上のグルーブに適合させるに充分高い圧力を絶縁体にかけるステップ。１２．請求項７に記載のプロセスであって、以下のステップによって、絶縁体がベースのグルーブに適合される：（１）電気絶縁体をその上に有するベースを、オートクレーブ、平型プレス及び静水圧プレスから成る群から選択される圧力形成装置内に置くステップ；及び、（２）圧力形成装置を、絶縁体をベース上のグルーブ内に押しつけるに充分高い圧力に維持するステップ。１３．請求項１２に記載のプロセスであって、ステップ（１）が更に、以下のステップを備える：（ａ）電気絶縁体をその上に有するベースを、真空バッグ内に置くステップ；（ｂ）真空バッグを脱気し、真空バッグを圧力形成装置内に置くステップ。１４．請求項７に記載のプロセスであって、フィルムの厚さにわたる圧力差をかけることにより、絶縁体フィルムがベースのグルーブに適合される。１５．請求項１４に記載のプロセスであって、ベース上の絶縁体フィルムがベースに接触する接触面と反対側の露出面とを有し、（ｉ）電気絶縁体フィルムの露出面を第１の圧力に維持し、同時に（ｉｉ）フィルムの接触面を第２の圧力に、第２の圧力は第１の圧力よりも低いが、維持することにより、圧力差がフィルムにかけられる。１６．請求項１５に記載のプロセスであって、第１の圧力及び第２の圧力は以下の性質の少なくとも一つを有する：（ａ）第２の圧力は少なくとも約５００トール第１の圧力よりも低い；（ｂ）第１の圧力は少なくとも約５００トール；又は、（ｃ）第２の圧力は約１００トールよりも低い。１７．請求項１５に記載のプロセスであって、ベースを貫きベースのグルーブのところで止る穴を形成するステップを更に備え、ベース内の穴に接続された真空システムによってフィルムの接触面が第２の圧力に維持される。１８．請求項１５に記載のプロセスであって、オートクレーブ、平型プレス及び静水圧プレスから成る群から選択される圧力形成装置を用いて第１の圧力が維持される。１９．請求項７に記載のプロセスであって、以下のステップの少なくとも一つによって、ステップ（ｂ）の前にベース上に電気絶縁体フィルムを塗るステップを更に備える：（ａ）ベース上に固体状のポリマー絶縁体フィルムを張るステップ；又は、（ｂ）スピンコーティング、スプレー、ディップ、塗布、又はシルクスクリーンにより、液状のポリマー絶縁体前駆体を塗るステップ。２０．請求項７に記載のプロセスであって、ベース上の絶縁体が、その中に埋め込まれる電極を有し、以下のステップによりベース上の絶縁体が形成される：（ａ）導電性層をその上に有する第１の絶縁体フイルムを選択するステップ；（ｂ）絶縁体フィルム上の導電性層をエッチングして電極を形成するステップ；及び（ｃ）電極が第１の電気絶縁体フィルムと第２の電気絶縁体フィルムの間に埋め込まれるように、電極の上に第２の絶縁体フィルムを付着させるステップ。２１．請求項７に記載のプロセスにより形成される静電チャック。２２．静電チャックを作製するためのプロセスであって、以下のステップを備える：（ａ）ベースの表面に第１のグルーブを形成するステップ；（ｂ）ベースに電気絶縁体フィルムを塗るステップ；（ｃ）電気絶縁体フィルムに圧力をかけ、一方でフィルムを加熱し、フィルムが第１のグルーブに略適合する第２のグルーブを現すように、適合的に、均一的に及び連続的にフィルムの第１のグルーブに対する接着性を促進するステップ；及び（ｄ）チャックが基板の保持に用いられる際、第２のグルーブが、ベースの上面と基板との間にクーラントを保持し分散させることを可能にするように、第２のグルーブのサイズが決められ配分されるステップ。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ソメクー，サッソンアメリカ合衆国，カリフォルニア州 94022，ロスアルトスヒルズ，ムーディロード 25625 (72)発明者レビンステイン，ハイマンアメリカ合衆国，ニュージャージー州 07922，バークレーハイツ，ロビンスアヴェニュー 132 (72)発明者ビラン，マヌーシャーアメリカ合衆国，カリフォルニア州 95036，ロスガトス，フェーヴルリッジロード 18836 (72)発明者シャーステインスキー，セミヨンアメリカ合衆国，カリフォルニア州 94121，サンフランシスコ，32番アヴェニュー 742 (72)発明者キャメロン，ジョンエフ. アメリカ合衆国，カリフォルニア州 94022，ロスアルトス，コロナドアヴェニュー 91

Claims

【特許請求の範囲】１．基板を保持し実質的に均一に冷却する静電チャックであって：（ａ）チャック上に保持された基板を冷却するクーラントを保持するためにサイズが与えられ配分される、間隔をおいたグルーブをもつ上面を有するベースと、（ｂ）ベースの上面の上のグルーブに適合する、実質的に連続的な電気絶縁体とを備える静電チャック。２．請求項１に記載の静電チャックであって、グルーブが、基板を実質的に均一に冷却するようにサイズが与えられた微小なグルーブを備える。３．請求項２に記載の静電チャックであって、ベースとチャック上に保持された基板との間のクーラントにより与えられる熱移動速度と実質的に等価な熱移動速度を、グルーブ内のクーラントが与えるように、微小なグルーブが充分小さなサイズを与えられる。４．請求項３に記載の静電チャックであって、グルーブ内に保持されたクーラントがチャック上に保持された基板を均一に冷却できるように、グルーブがベース上に配分される。５．請求項４に記載の静電チャックであって、グルーブが、互いに実質的に平行である。６．請求項４に記載の静電チャックであって、グルーブが、ベースの上面にわたって放射状に延長する。７．請求項１に記載の静電チャックであって、電極のグルーブが、幅少なくとも約５μｍ、深さ少なくとも約１０μｍである。８．請求項１に記載の静電チャックであって、ベースが導電性でありチャックの電極として作用する。９．請求項１に記載の静電チャックであって、絶縁体フィルムが内部に埋め込まれた電極を備える。１０．請求項９に記載の静電チャックであって、電極が以下の性質の少なくとも一つを備える：（ａ）銅、ニッケル、クロム、アルミニウム、タングステン、鉄、及びこれらの合金から成る群より選択される金属を備える；（ｂ）冷却グルーブ同士の間に配置される、部分に別れた導電層を備える；（ｃ）冷却グルーブに適合する連続的な導電層を備える。１１．請求項１、２又は３のいずれかに記載の静電チャックであって、チャック上の絶縁体フィルムが、以下の性質の少なくとも一つを有する：（ａ）基板がチャック上に置かれて電極に対してバイアスがかけられたとき、静電荷が基板及び電極に蓄積されることが可能なような、充分に強い誘電破壊強度；（ｂ）少なくとも約４volts/micronの誘電破壊強度；（ｃ）少なくとも約２の誘電定数；（ｄ）少なくとも約０．１０Watts/m/Kの熱伝導率；又は（ｅ）ポリイミド、ポリケトン、ポリエーテルケトン、ポリサルフォン、ポリカーボネート、ポリスチレン、ナイロン、ポリビニルクロライド、ポリプロピレン、ポリエーテルケトン、ポリエーテルサルフォン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレンプロピレンコポリマー、セルロース、トリアセテート、シリコーン及びラバーから成るグルーブより選択されるポリマー。１２．請求項１、２又は３のいずれかに記載の静電チャックであって、絶縁体フィルムが接着剤なしにベースと直接接着が可能で、以下の性質の少なくとも一つを備える：（ａ）高温でのぬれ性が少なくとも約３０ｍＪ／ｍ²、更に好ましくは少なくとも４０ｍＪ／ｍ²；（ｂ）ポリ（カーボネート）、ポリ（エチレンテレフタレート）、ポリ（アクリロニトリル）、エポキシ樹脂、ポリ（プロピレンオキサイド）ポリ（エチルアクリレート）及びポリスチレンから成る群より選択される高いぬれ性のポリマー；（ｃ）オキサイド、ハイドロオキサイド、ハイドロパーオキシ、フェノール、カルボキシリックアシッド、カルボニル及びプライマリーアミンから成る群より選択される反応性表面官能基を有するポリマー；又は、（ｄ）金属又はセラミクスに接着可能なポリマー液状前駆体。１３．静電チャックを製造する方法であって：（ａ）ベースを冷却するクーラントを内部に保持するためにサイズが与えられ配分される、冷却グルーブをそこにもつ上面を有するベースを形成するステップと；（ｂ）電気絶縁体をベース上のグルーブに適合させて、実質的に均一、連続的及び共形な電気絶縁体層をベース上に形成するステップとを備える。１４．請求項１３に記載のプロセスであって、チャックが、以下のステップの一つにより形成される電極を備える：（１）ベースがチャックの電極として作用できるように、導電性材料からベースが形成されるステップ；又は、（２）絶縁体内に電極を形成するステップ。１５．請求項１３に記載のプロセスであって、ステップ（ｂ）において、接着剤を用いずに、絶縁体が適合的且つ直接的にベースに接着する。１６．請求項１３に記載のプロセスであって、グルーブをそこにもつベースを形成するステップが、幅少なくとも５μｍ、深さ少なくとも１０μｍのグルーブを形成する事を備える。１７．請求項１３に記載のプロセスであって、ステップ（ｂ）において、以下のステップの少なくとも一つによって、絶縁体がベースのグルーブに適合される：（１）絶縁体が柔軟になりベース上のグルーブに適合するようになるに充分高い温度に絶縁体を加熱するステップ；又は、（２）絶縁体がベース上のグルーブに適合するに充分高い圧力を絶縁体にかけるステップ。１８．請求項１３に記載のプロセスであって、以下のステップによって、絶縁体がベース内のグルーブに適合する：（１）電気絶縁体をその上に有するベースを、オートクレーブ、平型プレス及び静水圧プレスから成る群から選択される圧力形成装置内に置くステップ；及び、（２）圧力形成装置を、絶縁体をベース上のグルーブ内に押しつけるに充分高い圧力に維持するステップ。１９．請求項１８に記載のプロセスであって、ステップ（１）が更に：（ａ）電気絶縁体をその上に有するベースを、真空バッグ内に置くステップ；（ｂ）真空バッグを脱気し、真空バッグを圧力形成装置内に置くステップを備える。２０．請求項１３に記載のプロセスであって、絶縁体フィルムが、フィルムの厚さにわたって圧力差をかけることにより、ベース内のグルーブに適合される。２１．請求項２０に記載のプロセスであって、ベース上の絶縁体フィルムがベースに接触する接触面と反対側の露出面とを有し、（ｉ）電気絶縁体フィルムの露出面を第１の圧力に維持し、同時に（ｉｉ）フィルムの接触面を第２の圧力に、第２の圧力は第１の圧力よりも低いが、維持することにより、圧力差がフィルムにかけられる。２２．請求項２１に記載のプロセスであって、第２の圧力は少なくとも約５００トール第１の圧力よりも低い。２３．請求項２１に記載のプロセスであって、第１の圧力は少なくとも約５００トールで、第２の圧力は約１００トールよりも低い。２４．請求項２１に記載のプロセスであって、ベースを貫きベースのグルーブのところで止る穴を形成するステップを更に備え、ベース内の穴に接続された真空システムによってフィルムの接触面が第２の圧力に維持される。２５．請求項２１に記載のプロセスであって、オートクレーブ、平型プレス及び静水圧プレスから成る群から選択される圧力形成装置を用いて第１の圧力が維持される。２６．請求項１３に記載のプロセスであって、以下のステップの少なくとも一つによって、ステップ（ｂ）の前にベース上に電気絶縁体フィルムを塗るステップを更に備える：（ａ）ベース上に固体状のポリマー絶縁体フィルムを張るステップ；又は、（ｂ）スピンコーティング、スプレー、ディップ、塗布、又はシルクスクリーンにより、液状のポリマー絶縁体前駆体を塗るステップ。２７．請求項１３に記載のプロセスであって、ベース上の絶縁体が、その中に埋め込まれる電極を有し、（ａ）導電性層をその上に有する第１の絶縁体フィルムを線Ｔクーラントするステップと；（ｂ）絶縁体フィルム上の導電性層をエッチングして電極を形成するステップと；（ｃ）電極が第１と第２の電気絶縁体層の間に埋め込まれるように、電極の上に第２の絶縁体フィルムを付着させるステップとによりベース上の絶縁体が形成される。２８．請求項１３に記載のプロセスにより形成される静電チャック。２９．静電チャックを作製するためのプロセスであって、（ａ）ベースの表面に第１のグルーブを形成するステップと；（ｂ）ベースに電気絶縁体フィルムを塗るステップと；（ｃ）電気絶縁体フィルムに圧力をかけ、一方でフィルムを加熱し、フィルムが第１のグルーブに略適合する第２のグルーブを表すように、適合的に、均一的に及び連続的にフィルムの第１のグルーブに対する接着性を促進するステップと；（ｄ）チャックが基板の保持に用いられる際、第２のグルーブが、ベースの上面と基板との間にクーラントを保持し分散させることを可能にするように、第２のグルーブのサイズが決められ配分されるステップとを備える。