JPH10247683A

JPH10247683A - 絶縁破壊に抵抗力を有する静電チャック

Info

Publication number: JPH10247683A
Application number: JP9363048A
Authority: JP
Inventors: Arik Donde; ドンデアリク; J Lewinstyle Heymann; ジェイ．レヴィンスタインハイマン; Robert W Wu; ダブリュー．ウロバート; Hegedas Andreas; ヘゲダスアンドレアス; C Weldon Edwin; シー．ウェルドンエドウィン; Shamouil Shamouilian; シャモウイリアンシャモウイル; T Clinton John; ティー．クリントンジョン; Surinda S Bedi; エス．ベディシュリンダー
Original assignee: Applied Materials Inc
Current assignee: Applied Materials Inc
Priority date: 1996-11-25
Filing date: 1997-11-25
Publication date: 1998-09-14
Also published as: EP0844659A2; EP0844659A3; TW350996B; US5986875A; KR19980042710A; US5729423A

Abstract

(57)【要約】【課題】破壊に抵抗力を有する静電チャックを提供す
る。【解決手段】破壊に抵抗力を有する静電チャック（２
０）は、少なくとも一つの電極（２５）と電極を覆う複
合絶縁体（３０）とを備えている。複合絶縁体は、電極
によって生じた静電力が加わった状態で基板（３５）と
形状一致して基板と保持面と間に収容された伝熱流体の
漏れを低減できる共形保持面を有するマトリックス材料
を含んでいる。繊維の層又は芳香族ポリアミド層等の硬
質の破壊抵抗層が保持面（５０）の下に配置されて、複
合絶縁体の破壊に対する抵抗力を増加させるに充分な硬
さを有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の背景】本発明はプロセス環境の中で基板を保持
するための静電チャックに関する。

【０００２】積層回路の製造では、半導体基板を保持す
るためにチャックが使用されて、処理中の基板の動きや
ミスアラインメントが防止される。静電引力を使用して
基板を保持する静電チャックは、機械式クランプによっ
て生じる応力関連クラックの低減を含め、機械式及び真
空チャックに対していくつかの利点を有し、基板表面の
より大きな部分の利用を可能にし、基板上の腐蝕（corr
osion）粒子の堆積を制限し、低圧プロセスにおけるチ
ャックの使用を可能にする。典型的な静電チャックは、
電気的絶縁体で被覆された導電電極を含む。電圧源は、
電極に対して基板に電気的なバイアスを加える。絶縁体
は通過する電子の流れを妨げて、反対の静電荷を基板と
電極に蓄積させることによって、基板をチャックに誘
引、保持する静電力を発生させる。

【０００３】典型的な静電チャックは、薄い高分子絶縁
体層で覆われた金属電極を備えている。薄い高分子層に
よって、基板と電極との間の静電引力が最大にされる。
しかしながら、チャックに保持された基板が破壊したり
欠けたりして鋭いエッジを有する破片が形成される、特
に高分子が軟質であって、高いプロセス温度において破
壊に対する抵抗力が低い場合には、基板の破片によって
高分子フィルムが破壊されてチャックの電極を露出させ
る。電極の露出は、絶縁体のわずか一つのピンホールに
よる場合でさえも、電極とプラズマ間のアークを発生さ
せてチャック全体の交換を必要とする場合がある。高分
子絶縁体は、酸素含有ガスとプラズマとを使用するプロ
セス等の腐蝕性プロセス環境では寿命も限られている。
これらのプロセスでは、絶縁体は腐蝕性プロセスガスに
よって腐蝕される場合があり、結果としての電極の露出
は、処理中のチャックの破壊と、基板全体の損失となっ
てかなりの損害をもたらす。このような高分子絶縁体層
にとって、好ましくは約１７５℃以上、更に好ましくは
２００℃以上の高温での持続作業を提供することも望ま
しい。

【０００４】絶縁体の破壊と腐蝕とに対する抵抗力を増
加させる一解決策として、電極の上に硬質セラミック層
が形成される。例えば、通例的に譲渡されたＥＰＯ特許
出願公開第635 869号明細書は、Ａｌ２Ｏ３又はＡｌ
Ｎのセラミック保護膜を有する高分子誘電体層を備えた
静電チャックを開示している。別の例では、 Nioriに与
えられた米国特許第5,280,156号明細書は、静電チャッ
クの電極を覆うセラミックの誘電体層を開示している。
更に別の例として米国特許第4,480,284号明細書では、
Ａｌ２Ｏ３、ＴｉＯ２、ＢａＴｉＯ３、又はこれら
の材料の混合物を電極上に火炎溶射して、セラミック誘
電体の細孔を高分子で含浸することによって造られたセ
ラミック層を開示している。しかしながら、これらのセ
ラミック構造にはいくつかの問題がある。セラミック被
覆層に伴う一つの問題は、セラミック層の体積抵抗率
が、一般に、温度の増加と共に１０１１Ωｃｍ以下の値
まで減少して、高温度でチャックの電極からの許容不能
な電流漏れをもたらすことである。別の問題は、セラミ
ック層と高分子層とが、特に層間の熱膨張係数の組合せ
が不適切なときに、互いに剥離することが多いことであ
る。

【０００５】硬質セラミック層に伴う更に別の問題は、
基板がプラズマプロセスで処理されるときに、しばしば
基板の冷却が必要になることから起こる。高エネルギー
プラズマイオンによる衝撃は熱を発生させて、基板とチ
ャックとに対する熱的損傷をもたらす。従来のチャック
は、基板とチャックとの絶縁体間に基板を冷却するため
の冷却剤を収容できる冷却システムを利用している。し
かしながら、硬質セラミックコーティングと基板の周縁
の間にシールを形成することが難しいので、冷却剤がチ
ャックの溝から漏れて、その結果基板前面に亘る温度が
不均一になる。また、セラミック層を機会加工して粗い
エッジやコーナーを有さない冷却剤保持溝や冷却剤入口
開口部を形成することも難しい。粗いエッジを有する溝
は、チャックに保持される基板を容易に引っかいて損傷
させる。更に、そのような冷却システムがセラミックチ
ャックに使用されると、熱絶縁性の高いセラミック絶縁
体が基板からチャックへの熱伝達を妨げるので、非効率
な可能性がある。

【０００６】かくして、鋭い破片や粒子による破壊を起
因とする故障と、腐蝕プロセス環境での腐蝕による故障
に対して抵抗力のある静電チャックを有することが望ま
しい。また、好ましくは約２００℃以上の高温での持続
作業が可能な静電チャックに対するニーズも存在してい
る。更に、チャック周辺部からの冷却剤の過剰な漏れを
生じることなく、冷却剤を基板に直接に接触させるチャ
ックを有することも望ましい。更に、静電引力を最大に
する薄い絶縁体と、電極に対する絶縁体の強力な付着
と、滑らかなエッジを有する冷却剤溝及び開口部を備え
る共形絶縁体層とを提供する製造プロセスに対するニー
ズも存在している。

【０００７】

【発明の概要】本発明は、鋭い破片と粒子とを含むプロ
セス環境において基板を保持するために役立つと共に、
基板とチャックとの間の優れた熱伝達率を提供できる破
壊に抵抗力を有する静電チャックに関する。破壊に抵抗
力を有する静電チャックの一つの型式には、少なくとも
一つの電極と、電極を覆う複合絶縁体とが備えられてい
る。複合絶縁体には、（ｉ）基板と保持面間に収容され
た伝熱流体の漏れを低減するように、電極によって生じ
た静電力が加わった状態で基板に形状一致することがで
きる共形保持面を有するマトリックス材料と、（ｉｉ）
保持面の下に配置されて、絶縁体の破壊に対する抵抗力
を増加させるに充分な硬さを有するマトリックス材料中
の少なくとも一つの繊維の層とが含まれている。マトリ
ックス材料にはポリイミドマトリックスが含まれてお
り、また繊維の層にはポリイミドマトリックス中の芳香
族ポリアミド繊維の層が含まれることが望ましい。

【０００８】別の形式でチャックには、少なくとも一つ
の電極を覆う絶縁体が備えられている。絶縁体には、基
板の周縁沿いにシールが形成されるように、静電部材に
よって生じた静電力が加わった状態で基板に形状一致す
ることができて、それによって基板と保持面間に収容さ
れた伝熱ガスの漏れが低減可能な、ほぼ平面且つ共形
で、弾性的な保持面を備えている。保持面の下の硬質芳
香族ポリアミド層は、ほぼ電極全体を覆っており、また
絶縁体の破壊に対する抵抗力を増加させるに充分な硬さ
を有している。

【０００９】好ましい実施態様でチャックには、少なく
とも一つの電極を覆う複合絶縁体が含まれており、複合
絶縁体には（ｉ）基板と保持面との間に収容された伝熱
流体の漏れが低減されるように、チャックに静電的に保
持された基板に形状一致することができる、ほぼ平面且
つ共形な保持面を有するポリイミド層と、（ｉｉ）複合
絶縁体の破壊に対する抵抗力を増加させるに充分な硬さ
を有する芳香族ポリアミド繊維層とが含まれている。芳
香族ポリアミド繊維層は、複合絶縁体の破壊に対する抵
抗力を増加させるために互いに絡み合わされていること
が望ましい。芳香族ポリアミド繊維層はポリイミド層の
下に配置されており、（ｉ）方向性の不規則な不織布、
又は（ｉｉ）織物で方向性を有する繊維が含まれている
ことが更に望ましい。芳香族ポリアミド繊維にはアラミ
ド繊維が含まれていることが最も望ましい。

【００１０】破壊に抵抗力を有する静電チャックを形成
する方法は、一つ以上の電極と、電極を覆う複合絶縁体
とを備える多層複合絶縁体を形成するステップを有す
る。複合絶縁体には、（ｉ）電極によって生じた静電力
が加わった状態で基板と形状一致でき、基板と保持面間
に収容された伝熱流体の漏れがを低減する共形保持面
と、（ｉｉ）保持面の下に配置されて、絶縁体の破壊に
対する抵抗力を増加させるに充分な硬さを有している繊
維の層と、が備えられている。複合絶縁体はベースに配
置、接着されている。

【００１１】チャックを製造する別の方法では、前もっ
てカット（プリカット）された伝熱流体溝が設けられた
多層複合絶縁体は、（１）電極を有する第１の絶縁体層
を形成して、（２）繊維層に第１の溝のパターンをカッ
トしてプリカット繊維層を形成し、（３）第１の絶縁体
層の電極上にプリカット繊維層を置くステップと、
（４）プリカット繊維層の上に第２の絶縁体層を配置し
て、（５）第２の絶縁体層を貫通する第２の溝をカット
するステップとによって形成される。第１と第２の溝は
互いにほぼ整合されて伝熱流体溝を形成している。多層
複合絶縁体はベースに接着されて破壊に抵抗力を有する
静電チャックを形成している。

【００１２】更に別の製造方法で破壊に抵抗力を有する
静電チャックは、（ｉ）電極を有する下部高分子層と、
（ｉｉ）電極を覆う中間繊維層と、（ｉｉｉ）繊維層の
上の上部高分子層と、を備える積層体を形成するステッ
プによって形成される。溝は、積層体を貫通してカット
されて、伝熱流体を収容できる寸法、配置の溝のパター
ンを構成しているプリカット積層体が形成される。プリ
カット積層体はベース上に配置され、圧力が加えられ、
チャックに接着される。

【００１３】本発明の特徴、見地及び利点は、下記の説
明、添付の特許請求の範囲、及び本発明の諸形式を図示
した添付の図面に関してより良く理解されるであろう。

【００１４】

【発明の実施の形態】本発明の静電チャックは、チャッ
ク上の絶縁体を破壊し得る鋭いエッジを有するウェーハ
の破片や金属粒子を含むプロセス環境において基板を保
持するためと、その温度を調整するためとに役立つ。図
１に概略的に図示するように、本発明の静電チャック２
０は、絶縁体３０の層によって覆われる一つ以上の電極
２５を設けている。電極２５は、以下に説明するよう
に、電圧が印加されたときに基板３５を静電的に保持す
ることができる。絶縁体３０は電極２５を覆って、プロ
セス環境から電極を電気的に絶縁している。絶縁体３０
は（ｉ）電極２５に対して電圧が印加されるとチャック
２０に静電的に保持される基板３５に形状一致すること
のできる弾性共形層４０と、（ｉｉ）絶縁体層の破壊に
対する抵抗力を増加させるに充分な硬さを有する硬質破
壊抵抗層４５と、を含む複合層である。弾性共形層４０
は、基板３５と共形層と間に収容された伝熱流体の漏れ
を低減するために設けられた平面の共形保持面５０を備
えている。弾性層４０は、基板３５の周辺部の少なくと
も一部が保持面５０（基板３５の下に収容された伝熱流
体の漏れを低減する）とのシールの形成を可能にするク
ッション面を提供するものである。複合絶縁体３０は、
以下に記載するように、ウェーハ破片や金属粒子等の鋭
いエッジを有する粒子との接触による破損から複合絶縁
体３０を保護するに充分な硬さを有する硬質破壊抵抗層
４５を更に備えている。共形層４０と硬質層４５との組
合せは、破壊抵抗特性と、基板３５の下に収容される伝
熱流体の有効なシール及び封じ込めのためとに望ましい
ように提供される。

【００１５】図１に示す形態で複合絶縁体３０は、基板
と保持面と間に収容された伝熱ガスの漏れを低減するよ
うに、電極２５によって生じる静電力が加わった状態で
基板３５に形状一致することのできる共形保持面５０を
有するマトリックス材料を備えている。マトリックス材
料は、例えばポリイミドマトリックス等の、２００℃を
超える作業温度に耐え得る弾性高分子を含むことが望ま
しい。少なくとも一つの硬質破壊抵抗繊維層４５がマト
リックス材料の保持面５０の下に配置される。繊維の層
４５は、複合絶縁体３０の破壊に対する抵抗力を増加さ
せるに充分な硬さを有するので、鋭い破片や異物は絶縁
体層を貫通せず、従って電極２５のプロセス環境内での
短絡が防止される。繊維の層４５はポリイミドマトリッ
クス内の芳香族ポリアミド繊維の層を含むことが望まし
く、よって所望の硬さと破損強さが提供される。適切な
芳香族ポリイミド繊維はアラミド繊維４５を含んでい
る。

【００１６】半導体処理装置５５における本発明による
静電チャック２０の動作を、概略的に示した図２と図３
に従って説明する。本発明の動作は装置５５に関連して
説明するが、本発明は、当業者には明らかなように、他
の基板処理装置で使用することも可能であり、ここで説
明する装置に限定されないことは言うまでもない。例え
ば、装置５５としては、カリフォルニア州 Santa Clara
のアプライドマテリアルズインコーポレイテッドから
市販されている「PRECISION 5000」磁気強化式反応性イ
オンエッチング装置、又は物理堆積装置や化学堆積装置
を想定できる。図２に示すように、静電チャック２０
は、基板３５の処理用のエンクロージャを形成する処理
チャンバ６５内のサポート６０上に固定される。処理チ
ャンバ６５には、通常、プロセスガスをチャンバ内に導
入するためのプロセスガス源７０、及びガス状副産物を
チャンバから排気するためのスロットル付排気装置７５
が設けられている。図２に示す処理チャンバ６５の実施
形態は基板３５のプラズマ処理に適している。しかしな
がら、本発明は発明の範囲から逸脱することなく、他の
処理チャンバやプロセスと共に使用可能である。

【００１７】通常、静電チャック２０には、貫通する穴
８５を有するベース８０が更に設けられている。ベース
８０は電極２５と複合絶縁体３０とを支持するために役
立つものである。電気コネクタ９０によって電極２５が
電圧源に電気的に接続されている。電気コネクタ９０に
は（ｉ）ベース８０の穴８５を通って延びる電気リード
９５と、（ｉｉ）ベースとサポート６０との間の境界面
で電圧供給端子１０５と電気的に接触している電気接点
１００とが設けられている。第１の電圧源１１０は、チ
ャック２０を作動させるための電圧供給端子１０５に電
圧を提供するものである。第１の電圧源１１０には、通
常、（ｉ）１０ＭΩの抵抗を介して高電圧リードアウト
に接続された約１０００〜３０００ボルトの高圧直流電
源と、（ｉｉ）回路を通って流れる回路リミット電流中
の１ＭΩの抵抗と、（ｉｉｉ）交流フィルタとして働く
５００ｐＦのコンデンサと、を有する回路が備えられて
いる。第２の電圧源１１５は処理チャンバ６５内のサポ
ート６０に接続されている。サポート６０の少なくとも
一部分は通常導電性であり、チャンバ６５内でプラズマ
を形成するための、通常はカソードのプロセス電極２５
として機能する。第２の電圧源１１５は、チャンバ６５
内の電気的接地面１２０に対してサポート６０に電気的
にバイアスを加え、チャンバ６５内のプロセスガスから
形成されるプラズマを発生させ、及び／又はプラズマに
エネルギを与える電場を形成する。絶縁性フランジ１２
５がサポート６０と接地面１２０との間に配置され、サ
ポートを接地面から電気的に絶縁している。第２の電圧
源１１５には、一般に、処理チャンバ６５のインピーダ
ンスをライン電圧のインピーダンスに整合させるＲＦイ
ンピーダンスが絶縁コンデンサと直列に設けられてい
る。

【００１８】チャック２０を作動させるために、処理チ
ャンバ６５が減圧排気されて大気圧以下に保たれる。基
板３５がチャック２０の上に置かれて、チャック２０の
電極２５が第１の電圧源１１０によって基板３５に対し
て電気的にバイアスされる。その後、プロセスガスがガ
ス入口７０を通ってチャンバ６５内に導入され、第２の
電圧源１１５を作動して、又は誘導子コイル（図示せ
ず）やマイクロウェーブ源（これも図示せず）等の別の
プラズマ発生源を使用して、プロセスガスからプラズマ
が形成される。電極２５に印加される電圧によって電極
内に静電荷が蓄積され、チャンバ６５内のプラズマによ
って基板３５内に反対極性の帯電種(electrically char
ged species)が蓄積される。蓄積された相対する静電荷
によって、基板３５をチャック２０に対して静電的に保
持する静電引力がもたらされる。

【００１９】双極電極２５を備えた、チャック２０の別
の形態を図３に示す。この形態で複合絶縁体３０によっ
て、双極電極として働くように寸法、形状が決められた
複数の電極２５ａ、２５ｂが覆われている。双極形態で
は、第１の電圧源１１０は電極２５ａ、２５ｂに異なっ
た電圧が提供される。好ましい構成では、第１の電圧源
１１０によって、第１の電極２５ａに負電圧が提供さ
れ、且つ第２の電極２５ｂによって正電圧が提供され、
両電極が互いに異なる電位に保たれる２つの電源を設け
られている。電極２５ａ、２５ｂの反対電位は、電極と
基板３５とに反対の静電荷を誘起して、基板をチャック
２０に静電的に保持させる。双極電極の構成は、基板３
５を電気的にバイアスするための電荷キャリヤとして働
く帯電プラズマ種が存在しない非プラズマプロセスでは
有利である。

【００２０】チャック２０に保持される基板３５の温度
を調整するために、伝熱流体又は冷却剤源１４０を用い
て複合絶縁体３０内の溝１４５に伝熱流体が供給され
る。チャック２０に静電的に保持された基板３５が複合
絶縁体３０の共形保持面５０に押し付けられて溝１４５
の周辺部がシールされ、伝熱流体が基板の下から漏れ出
すのが防止される。溝１４５内の伝熱流体を使用して基
板３５を加熱、冷却することによって、処理中に、基板
温度を調整したり、基板を一定温度に保つことができ
る。通常、溝１４５は、複合絶縁体３９を一部又は完全
に貫通して延びる交差チャンネルのパターンを形成して
いる。通常、微視的レベルでは、基板３５の小部分しか
実際に絶縁体３０の共形保持面５０と接触していない。
基板３５の下の伝熱流体は基板と保持面５０との間の微
細な隙間に流れ込んで、基板３５と保持面５０との間の
ガス伝導による熱結合と熱伝達を向上させる。かくし
て、保持面５０が充分な軟度と共形性と弾性とを有する
ことによって、保持面の外周部１１０沿いに実質的に隙
間のないシールが提供されて、それによって伝熱流体の
漏れや、基板の下の、電極２５に隣接する絶縁体３０の
部分への浸蝕性プロセスガスの侵入が実質上許容されな
いことが望ましい。

【００２１】伝熱流体は、基板３５に熱を伝達、又は基
板から熱を除去できるのであれば任意の液体又は気体で
よい。伝熱流体を使って基板３５を冷却、加熱して、基
板上の均一な温度を達成することができる。基板３５の
冷却が必要なときは、チャック２０は基板よりも低い温
度に保たれるので、伝熱流体は熱を基板からチャックに
伝達することができる。反対に、基板３５が加熱される
ときは、チャック２０は基板より高い温度に維持される
ので、伝熱流体は熱を基板に伝達することができる。伝
熱流体は、処理チャンバ６５内のプロセス環境に対して
実質上無反応性の無反応性ガスから構成されることによ
って、漏洩伝熱流体が、基板３５上で行なわれる処理に
悪影響を与えないことが望ましい。無反応性ガスはチャ
ック２０の製造のために使用される材料、特に無反応性
ガスと接触する共形保持面５０に対しても無反応性でな
ければならない。例えば、ポリイミド等の高分子材料が
共形保持面５０の製造に使用されたときは、酸素等の、
ポリイミドを浸蝕する反応性ガスを避ける必要がある。
伝熱流体は、基板３５とチャック２０との間の最適熱伝
達率を提供するために高い熱伝導率を有することが望ま
しい。好ましい伝熱流体はプロセス環境と保持面５０に
対して無反応性であり、高い熱伝導率を有し、ヘリウ
ム、アルゴン、窒素等を含んでいる。アルゴンの室温付
近での熱伝導率は約４３×１０−６、窒素では約６２×
１０−６、またヘリウムは約３６０×１０−６（単位、
ｃａｌ／（ｓｅｃ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ））であ
る。従って高い熱伝導率とは、約４０〜３６０ｃａｌ／
（ｓｅｃ）（ｃｍ２）（℃／ｃｍ）の室温熱伝導率の
ことをいう。

【００２２】複合絶縁体３０は、チャックの全表面に亘
ってほぼ平面且つ弾性的な共形保持面５０を備えてい
る。共形保持面５０は、静電力が加えられた状態で基板
３５に形状一致することによってチャックの周縁でシー
ル２０を形成し、それによって基板３５の周辺部の下か
らの伝熱流体の漏れが低減される。保持面５０によって
形成されるシールによって、周辺の浸蝕性プロセス環境
から電極２５を広範に分離するバリアも提供される。

【００２３】共形保持面５０は、ポリイミド、ポリケト
ン、ポリエーテルケトン、ポリスルホン、ポリカーボネ
ート、ポリスチレン、ナイロン、ポリ塩化ビニル、ポリ
プロピレン、ポリエーテルケトン類、ポリエーテルスル
ホン、ポリエチレンテレフタレート、フルオロエチレン
・プロピレン共重合体類、セルロース、トリアセテート
類、シリコン、ゴム等の電気絶縁性高分子材料の表面で
あることが望ましい。共形保持面５０を形成するための
好ましい材料はポリイミドの層を含む。ポリイミドは静
電クランプ圧力の下でわずかに変形するだけの弾性を有
し、伝熱流体が基板３５と弾性ポリイミド層のと間の微
細な隙間に導入されたときに熱伝達を向上させる。ポリ
イミドは優れた耐温度性と優れた誘電特性も提供する。
例えば、ポリイミドは５０００〜１００００ボルト／ミ
ルの高い破壊強さを有し、それが静電引力を最大にする
薄層の使用を可能にする。ポリイミドは、１００℃を超
える温度、より好ましくは２００℃を超える温度に対し
ても抵抗力を有しており、高温プロセス用のチャック２
０の使用を可能にする。高分子材料は、処理中に基板３
５に発生した熱がチャック２０を介して消散できるよう
に高い熱伝導率を有することも望ましく、適切な熱伝導
率は少なくとも約０．１０ワット／ｍ／°Ｋである。

【００２４】本チャック２０の複合絶縁体３０は、伝熱
流体に関してシールするために共形表面を提供する他
に、別の機能も果たしている。この機能とは、複合絶縁
体３０の硬質破壊抵抗層４５によって、プロセス環境内
の鋭いエッジの破片や粒子による破壊に対する優れた抵
抗力を提供することである。処理中、チャック２０に保
持された基板３５が欠けて鋭いエッジを有する破片が形
成されることがある。鋭いエッジの破片は、特に軟質高
分子フィルムを使用して保持面５０を形成したときに、
チャック２０の表面層を破壊する。電極２５の露出は、
絶縁体３０のわずか一つのピンホールによる場合でも電
極とプラズマとの間にアークを発生させて、チャック２
０全体の交換が必要となる場合がある。複合層内の硬質
破壊抵抗層４５は、電極２５と外部プロセス環境の間に
バリアを提供することで、そのような破片の貫通を防止
するものである。従って、硬質層４５によって、破局的
故障と電極２５を覆う絶縁体３０の破裂とが防止され
る。

【００２５】複合絶縁体３０内の硬質破壊抵抗層４５
は、引張り強さ、靭性、硬さ、剛性、及び破壊強さ(fra
cture toughness)（他の高分子に対して）を有する高分
子を含む。引張り強さは少なくとも約８０×１０３ｐ
ｓｉ、より好ましくは少なくとも約２００×１０³ ｐｓ
ｉであることが望ましい。層の靭性と剛性は、鋭いエッ
ジの粒子による絶縁体の貫通や破壊の低減をもたらす。
靭性（乾燥時）は少なくとも約１０ｇ／デニール、より
好ましくは少なくとも約２０ｇ／デニールである。剛性
は少なくとも約１００ｇ／デニール、より好ましくは少
なくとも約６００ｇ／デニールである。更に、破壊抵抗
層は少なくとも約０．７９ｇｃｍ、より好ましくは約
１．０ｇｃｍの高い破壊強さを備えることが望ましい。
これに対して、従来の高分子は引張り強さが約１０×１
０３〜１００×１０ｐｓｉ、乾燥時の靭性は０．５〜
８ｇ／デニール、剛性は２〜３０ｇ／デニールで、これ
らは本発明に使用されるものよりもかなり低い。硬さ、
曲げ疲労抵抗力、衝撃強度は F.W.Billmeyer,Jr.、John
Wiley & Sons （New York 1984 ）による「高分子サイ
エンスの教科書（Textbook of Polymer Science ）第３
版」（本明細書に援用されている）に記載されるよう
に、硬質高分子の結晶化度と分子量の関数であることを
理解するべきである。高い硬度、剛性、靭性及び破壊強
さの値、優れた化学融和性、及び高分子材料との強い接
着力を提供する好ましい材料は、アミド即ち−ＣＯＮＨ
−分子基を含む鎖状炭化水素を有する高い分子量の高分
子を含むポリアミド材料であることが分かっている。更
に望ましくは、破壊抵抗層４５は、従来のポリアミド材
料に比べて高い硬度を有することから、破壊に対する抵
抗力が向上した高芳香族ポリアミドから構成される。高
芳香族ポリアミドは、電極２５のすぐ上に配置されて電
極を覆う連続又は分割された平面層の形（図２と図３に
示す）でもよいし、また電極２５を覆う絡み合った繊維
の層の形（図１と図４に示す）でもよい。高芳香族ポリ
アミドはアラミド材料かを含むことが最も望ましい。破
壊抵抗層はアラミドのシートの形でもよいし、アラミド
繊維の層の形でもよい。アラミドシート及び／又は繊維
は、好ましくはシートの平面、又は繊維の長手軸に平行
な方向性を有する鎖状の高芳香族ポリアミドから構成さ
れる。アラミドの鎖状高芳香族分子は優れた破壊に対す
る抵抗力を示す硬質高分子を提供する。アラミドシート
又は繊維の層は、デラウェア州 Wilmington の DuPont
de Nemours Company によって製造されたアラミド材料
の KEVLAR（商標）か NOMEX（商標）を含むことが望ま
しい。例えば、Kevler は通常、４００×１０３ｐｓｉ
の引張り強さ、２２ｇ／デニールの乾靭性、２．５％の
破壊時の％伸び、及び９７５ｇ／デニールの剛性を有す
る。Nomex は９０×１０３ｐｓｉの引張り強さ、４
５．３ｇ／デニールの乾靭性、及び０．８５ｇ-ｃｍの
破壊強さを有する。アラミド材料は通常、フェニレンジ
アミンとテレフタロイル(terepthaloyl)クロライドから
誘導される。

【００２６】容易な製造、信頼性の向上、及び／又は電
極２５によって生じる静電クランプ力の最大化を提供す
るチャック２０の異なる形態を説明する。図２に示す形
態では、硬質破壊抵抗層４５は、電極２５のセグメント
の各々を覆う保護性の実質上平面のバリアセグメント又
は小板を構成する芳香族ポリアミドの不連続シートを含
む。各バリアセグメントは、対応する電極セグメント２
５より寸法が大きく、電極セグメントに平行に、そのす
ぐ上に配置されているので、ほぼ全電極セグメントのた
めの覆いを提供している。

【００２７】図３に示す別の形態で、硬質破壊抵抗層４
５は、複合絶縁体３０内に埋め込まれた電極２５の全表
面を覆う芳香族ポリアミドの連続シートを含んでいる。
芳香族ポリアミドのシートは、電極と平行に間隔をあけ
て配置されると共に電極２５を覆う中実の均質シートか
ら構成することができる。

【００２８】好ましい形態では、図１と図４に示すよう
に、芳香族ポリアミド層４５は紙、フェルト、クロス又
は織物構造等の絡み合った繊維の層から構成されてい
る。絡み合った繊維含有層は硬さ、破壊強さ及び破壊に
対する抵抗力の増加をもたらすことが分かっている。繊
維含有層は、高分子マトリックス内に埋め込まれたポリ
アミドの繊維を含む不織の、方向性が不規則な短繊維や
ホイスカーを含んだ紙又はフェルト構造であろう。芳香
族ポリアミドが繊維の形で存在するときは、繊維をまと
めて保持するように包囲しているマトリックス材料が使
用される。マトリックス材料は、共形保持面５０を構成
する材料と芳香族ポリアミド繊維との間の良好な接着力
と化学的融和性とを提供することが望ましい。

【００２９】好ましい構成では、図４（ｄ）に示すよう
に、アラミド繊維は、チャック２０の形に製造しやすい
紙やフェルト構造を形成するが、その理由は、この方向
性の不規則な構造の切断やレーザー切断が容易であるか
らである。その外に、アラミド繊維は、クロスや織地パ
ターン等の方向性のある織物構造を有することもでき
る。適切なクロスは、デラウェア州 Wilmington の DuP
ont de Nemours Companyによって製造された、４０〜６
０番手(yarn)、４０〜６０デニール、５９〜６０の横糸
(fill)、６０〜８０の縦糸(warp)のTHERMOUNT（商標）
クロスである。方向性のある織物構造は切断が困難であ
るが、織物構造は、予め定められた繊維の規則的な方向
性のために、繊維に平行な面内で、より予測可能な特性
を提供する。

【００３０】アラミド繊維は、Ｂステージのポリイミド
等の部分硬化された高分子マトリックス内に埋め込まれ
るか、その高分子で含浸されることが最も望ましく、そ
れによって、上又は下に重なるポリイミド構造に対する
ポリアミド繊維の接着性を増加させる。繊維は通常、約
１０〜５０重量％を構成し、マトリックスがその複合材
料の残部を構成する。部分硬化とは、硬化温度よりも低
い温度に加熱することによってマトリックスが部分的に
架橋されることである。部分架橋された高分子は、複合
絶縁体を形成するために使用されるポリイミドその他の
高分子層の官能基に化学的に結合できる活性化された官
能基を含み、強力な積層間接着力を提供する。ポリイミ
ド層に特性が類似したアラミド繊維用のマトリックス材
料を選択することによって、軟質高分子層と硬質アラミ
ド層間の接着力は最大になり、熱膨張のミスマッチが低
減される。かくして、ポリイミドマトリックスが下及び
／又は上に重なるポリイミド層に容易に接着できるよう
に、３０〜４０％フローに相当するゲル化流動性になる
ように部分硬化した（βステージの）ポリイミドを含む
ことが望ましい。

【００３１】適切なアラミド繊維と高分子マトリックス
材料はカリフォルニア州 Rancho Cucamonga の Arlon
から市販されている「ARLON 85NT(商標)」で、４７堆積％
のポリイミドマトリックス中の不織で、方向性の不規則
なアラミド繊維を含む。繊維の面に沿った熱膨張係数は
８〜１２ｐｐｍ、その１ＭＨｚにおける比誘電率は約
３．９、そのガラス転移温度Ｔｇは約２５０℃である。
別の有用なアラミド繊維複合マトリックスは、DuPont d
e Nemours Chemical Company によって製造された「NOME
X410(商標)」である。NOMEX410 は厚さが約５０〜１２５
ミクロン、破壊の強さは約１７〜２５ｋＶ／ｍｍ、６０
Ｈｚにおける比誘電率は１．６〜２．４である。NOMEX4
10 は高いプラズマ抵抗力を示し、２６０℃以上の温度
で有用である。更に別のアラミド繊維複合マトリックス
は DuPont de Nemours ChemicalCompany から市販され
た「THERMOUNT」で、１ＭＨｚにおける比誘電率３〜３．
９のポリイミドマトリックス中の不織アラミド繊維から
構成されている。

【００３２】チャック２０の異なるコンポーネントと、
チャックを製造する方法について図示説明するが、他の
製造方法を使用してチャックを形成することも可能であ
り、本発明は本明細書に記載した方法に限定されるもの
ではない。

【００３３】電極２５と絶縁体３０との支持のために使
用されるチャック２０のベース８０の形状及び寸法は、
通常、熱伝達を最大にして広範な保持面５０を提供する
ために、基板３５の形状及び寸法に対応するように構成
されている。例えば、基板３５がディスク形の場合、直
円筒形のベース８０が望ましい。通常、ベース８０はア
ルミニウム製で、直径約１００〜２２５ｍｍ、厚さ約
１．５〜２ｃｍの直円筒形である。プレートの上下面
は、プレートの表面粗さが１ミクロン以下になるまで従
来の研磨技術を使って研磨されるので、ベース８０はサ
ポート６０と基板３５に均一に接触して両者の間の効率
的な熱伝達を可能にする。ベース８０は、電気コネクタ
９０を挿入するに充分な寸法の穴８５を有する。

【００３４】電極２５は導電材料、例えば銅、ニッケ
ル、クロム、アルミニウム及びそれらの合金等の金属で
製造される。通常、電極２５の厚さは約１〜１００ミク
ロンで、更に一般的には１〜５０ミクロンである。各電
極２５は、基板３５の面積の約１０−４〜１０−１倍の
接触面積を有することが望ましい。直径２００〜３００
ｍｍ（６〜８インチ）の基板３５では、各電極２５は、
少なくとも約２０ｍｍ２、更に好ましくは約５０〜約１
０００ｍｍ２の接触面積を有することが望ましい。電
極２５で覆われる部分の形状及び寸法は基板３５の形状
及び寸法に従って変化する。例えば、基板３５がディス
ク形の場合、基板３５の下の電極の総面積を最大にする
ために、電極２５もディスク形に構成される。電極２５
は約５０〜約５００ｃｍ² 、更に一般的には８０〜３８
０ｃｍ² の総面積を覆うことが望ましい。

【００３５】図３に示す双極電極構成では、各電極２５
ａ、２５ｂの接触領域は互いにほぼ等しく且つ同一平面
上にあるので、電極は基板３５に対して等しい静電クラ
ンプ力を発生させる。通常、各電極２５ａ、２５ｂの接
触面積は約５０〜約２５０ｃｍ２、より好ましくは約
１００〜２００ｃｍ２である。第１と第２の電極２５
ａ、２５ｂは対向配置される半円板を含む。代替とし
て、第１の電極２５ａは電極（複数）中の少なくとも一
つの内部リングを含むことができ、第２のグループの電
極２５ｂは、内部電極リングまわりの円周上に配置され
た、電極（複数）中の少なくとも一つの外部リングを含
むことができる。電気的絶縁空間は、電極２５ａ、２５
ｂを互いに電気的に絶縁すると共に、チャック２０上の
基板３５の温度調整用の伝熱流体を収容できる溝１４５
として役立つように寸法及び形状を構成できる。

【００３６】電気コネクタ９０を用いて、単極電極２５
又は双極電極２５ａ、２５ｂを電圧源１１０に電気的に
接続する。各電気コネクタ９０は、図２に示すように、
（ｉ）ベース８０内の穴８５を通って延びる電気リード
９５と、（ｉｉ）電気接点１００とを含む。通常、電気
リード９５の長さは約１０〜５０ｍｍで、電気リード９
５の幅は約２〜１０ｍｍである。電気接点１００はディ
スク形で、露出部分が電圧供給端子１０５に直接に接触
して電気的に係合するように寸法が決められており、そ
の面積は約５０〜４００ｍｍ２であることが望まし
い。

【００３７】複合絶縁体３０は、チャック２０のすべて
の電極を覆い、かつ閉じ込めるに充分な大きさを有する
ことが望ましい。絶縁体３０のバルクつまり体積抵抗率
は（ｉ）急速な応答時間を与えるために急速な静電荷の
蓄積と消散を許容するに充分低く、（ｉｉ）基板３５上
に形成されたデバイスを損傷させ得る電極２５への印加
電圧の漏れを防止するに充分な高さを有していなければ
ならない。通常、複合絶縁体３０は約１０１１〜１０²⁰
Ωｃｍの範囲の固有抵抗と、少なくとも約３、より好ま
しくは少なくとも約４の比誘電率を有する。複合絶縁体
３０の適切な厚さは絶縁体の電気固有抵抗と比誘電率に
依存する。例えば、複合絶縁体３０が約３．５のバルク
比誘電率（すなわち、ポリイミドと芳香族ポリアミド層
の両者の合同比誘電率）を有するときは、絶縁体の厚さ
は通常、約１０〜５００ミクロンで、より一般的には約
１００〜３００ミクロンである。適切な複合絶縁体３０
は通常、少なくとも３．９ボルト／ミクロン（１００ボ
ルト／ミル）、より一般的には少なくとも約３９ボルト
／ミクロン（１０００ボルト／ミル）のバルク破壊の強
さを有する。

【００３８】複合絶縁体３０は、図４（ｄ）に示すよう
に、（ｉ）電極２５が上に形成されている第１の下部電
気絶縁高分子層３２と、（ｉｉ）電極上の硬質芳香族ポ
リアミド層４５と、（ｉｉ）硬質芳香族ポリアミド層の
上の共形で弾性的な高分子層４０とを含む積層構造とし
て製造されることが望ましい。共形高分子層４５と芳香
族ポリアミド層３０ｂはそれぞれ、約５〜２５０ミクロ
ンで、より好ましくは約１０〜１００ミクロンの厚さを
有することが望ましい。ポリイミド層４０は芳香族ポリ
アミド層４５の上に液体ポリイミド前駆物質をスピンコ
ーティングするか、ポリイミドフィルムシートを接着す
ることによって形成することができる。

【００３９】静電チャック２０を製造する好ましい方法
では、複合絶縁体３０に埋め込まれた電極２５は、図４
（ａ）〜図４（ｄ）に示すように、電気絶縁体と導電電
極２５層との多重層を含む単体の多層積層部材として製
造される。電極２５は、絶縁体フィルム上への金属層の
物理蒸着又は電気メッキによって、第１の下部絶縁体フ
ィルム３２上に形成される。適切な第１の絶縁体層３２
はデラウェア州 Wilmington の DuPont de Nemours Co.
製のポリイミドフィルムの「KAPTON」、日本の鐘淵化学
工業製の「APIQUEO 」、日本の宇部化学工業製の「UPIL
EX」、日本の日東電気工業製の「NITOMID 」、又は日本
の三菱プラスチック工業製の「SUPERIORFILM 」等の市
販の高分子フィルムを含んでいる。

【００４０】電極２５が、伝熱流体溝１４５を有する相
互連結されたラインのパターン加工セットを間に形成す
るときは、DuPont de Nemours Chemical Co. によって
製造された「RISTON」等のパターン加工フォトレジスト
層１５０が、従来のホトリソグラフィック法を使用して
絶縁体層３２上に形成される。同ホトリソグラフィック
法は、例えばカリフォルニア州 Lattice Press 発行(19
86)の Stanley Wolfと Richard N.Tauber 共著「ＶＬＳ
Ｉ時代のシリコン処理第１巻、プロセステクノロジー」
第１２、１３、１４章に記載される方法で、これは本明
細書に援用されている。レジスト層１５０は、図４
（ａ）に示すように、電極２５の形に対応してパターン
加工されている。その後、電気メッキ又はスパッタリン
グを使って、図４（ｂ）に示すように、セグメント化し
た電極２５をレジストパターンの間に、約２〜１００ミ
クロン、より好ましくは約５ミクロンの厚さに第１の絶
縁体層３２上に堆積させる。例えば銅電極を、間に酸化
クロム接着層を挟んで絶縁体フィルム３２上にスパッタ
リングできる。スパッタリングによって、より薄い電極
層の堆積が可能になる。電極層２５の堆積の後、残りの
フォトレジストが、従来の酸又は酸素プラズマストリッ
ピングプロセスを使って複合層から除去され、また任意
であるが、底溝１６５を電極セグメントの間の第１の絶
縁体層３２に形成することができる。

【００４１】その後、部分的に段階の付いたポリイミド
マトリックス中のアラミド繊維層４５等の芳香族ポリア
ミド層、例えば ARLON 85NT、NOMEX 410 又は THERMOUN
T がカットされて、層を貫通する第１の溝１７０のパタ
ーンが形成される。硬質アラミド繊維層４５は、編まれ
た繊維(plaint fibers) が切断中に曲がったり重なった
りしてチャック２０の製造を妨げる端部のほつれを形成
するので、所望の溝パターンを切削、形成するのは困難
なことが分かっている。かくして、部分架橋されたマト
リックス中のアラミド繊維層４５を先もってカットし
て、異なる層を互いに組み合わせる前に、第１の溝１７
０が形成される。アラミド繊維層４５は繊維層を打ち抜
き加工、型抜き加工、プレス加工、又はレーザー切断す
ることによってカットされることができ、所定パターン
の第１の溝１７０が形成される。第１の溝１７０がカッ
トされた後、アラミド層４５は、図４（ｃ）に示すよう
に、第１の絶縁体層３２上の底溝１６５と整列され、第
１の絶縁体層の電極を覆う中間繊維層が形成される。多
層又は多量のアラミドを使用して複合体の厚さを増加さ
せることができる。その後、チャック２０の上部共形保
持面５０を形成するポリイミド層等の上部第２絶縁体層
４０が積層上に配置される。この段階で、又は下記のよ
うに層を合わせて積層した後、第２切断ステップが実施
され第２絶縁体層４０が切り離される。その後、積層体
は加熱処理又は加圧処理されて、電極２５を埋め込んだ
多層複合絶縁体３０を含む単体静電部材が形成される。
アラミド繊維層４５は積層の組立前にプリカットされる
ので、アラミド層内の繊維の撚り及び／又は粗い未切断
端部の形成は実質上低減される。これによって、優れた
破壊に対する抵抗力と共形面の特性を有する複合絶縁体
構造３０が提供される。

【００４２】静電チャック２０の電気コネクタ９０は通
常、積層複合絶縁体から電気コネクタを型抜き加工、打
抜き加工、プレス加工することによって、電極２５の一
体的延長部として形成される。電気コネクタ９０は、電
気リード９５と接点１００が溝１４５の一つの中に配置
されるように切り抜かれることが望ましい。電気コネク
タ９０を切り抜いた後、電気接点１００を形成する下側
導電層を露出するために、電気コネクタ上の絶縁体３０
が除去される。電気リード９５と電気接点１００は、図
２に示す通り電気接点がベースの下に配置されるよう
に、ベース８０の穴８５を通して挿入されている。積層
絶縁体構造は次に、（ｉ）室温で非粘着性であり高温で
粘着性である熱活性接着剤、又は（ｉｉ）圧力下で粘着
性を有する感圧接着剤等の従来の接着剤を使用して、チ
ャックのベース８０に接着され得る。適切な接着剤は、
例えばメタア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、シリコン含有接
着剤、及びそれらの混合体を含む。

【００４３】複合絶縁体３０をベース８０に形状一致さ
せて接着するための好ましい方法は、圧力成形プロセス
を使用することである。この方法では、図５に示すよう
に、電極２５を内臓する複合絶縁体３０がベース８０の
上に置かれて、ベース絶縁体センブリ１５５を形成して
いる。ベース絶縁体センブリ１５５は次に、複合絶縁体
３０をベース８０の上面９５に形状一致させて接着する
に充分な高さを有する圧力に維持された圧力成形装置１
８０内に置かれる。通常、圧力成形装置１８０は約１０
〜５００ｐｓｉ（５００〜３０，０００Ｔｏｒｒ）、よ
り一般的には約２００ｐｓｉ（１０，０００Ｔｏｒｒ）
の圧力に維持される。絶縁体フィルム３０が感圧接着剤
を使ってベース８０に接着されるときは、接着剤の過度
のはみ出しを避けるために、通常約１０〜２５ｐｓｉ
（５００〜１３，０００Ｔｏｒｒ）の低い圧力が好まし
い。約０．２〜０．３ミクロンＲＭＳ以下の粗さのステ
ンレス鋼板（図示せず）を絶縁体フィルム３０上に配置
して、平らな保持面５０を提供するために、積層体上に
均一で平らな圧力を加えることが望ましい。従来の圧力
成形プロセスは Allen J. Kling による「複合材のため
の硬化技術、進歩した複合材（Curing Techniques for
Composites，Advanced Composites）」（１９８５年４
月）に概略記載され、その内容は本明細書に援用されて
いる。

【００４４】加圧と同時に、ベース絶縁体センブリ１５
５を、絶縁体フィルム３０に展性を与えてそれをベース
８０の上面９５の表面粗さの中に流動させるに充分な高
温に加熱することが望ましい。通常の加熱サイクルは
（ｉ）フィルムからガス状反応物質副産物の放出を許す
ための、約１２０℃で約３０分間の第１の温度と、（ｉ
ｉ）フィルム３０に展性を与えてそれをベース８０の上
面９５に形状一致させるための、約６０分間の、絶縁体
フィルム３０のガラス転移温度又は結晶化温度に対応し
た第２温度とを含む。フィルムが熱活性接着剤を用いて
ベース８０に接着されるときは、温度は接着剤を活性化
するに充分な高さを有なければならず、通常は少なくと
も約３００℃である。

【００４５】適切な圧力成形装置１８０にはオートクレ
ーブ、段プレス又は等圧プレスが含まれる。図示のオー
トクレーブ１８０は、ベース絶縁体センブリ１５５に対
してより均一な圧力を加えるので望ましい。典型的なオ
ートクレーブは、約１〜１０フィートの直径を有する耐
圧スチールチャンバを備えている。加圧された二酸化炭
素や窒素等の無反応性ガスがオートクレーブを加圧する
ために用いられる。適切なオートクレーブには、カリフ
ォルニア州 Santa Fe Springs の「BARON AUTOCLAVE
S」、カリフォルニア州 Anaheim の「AOV INDUSTRIE
S」、カリフォルニア州 Azusa の「MELCO STEEL 」によ
って製造されたものが含まれる。オートクレーブを使用
する代わりに、段プレス又は等圧プレスを使ってフィル
ムをベース８０に形状一致させることも可能である。段
プレスを使用するときは（図示せず）、シリコーンプレ
ート又はステンレス鋼プレート等の圧力分配シートが電
気的絶縁体フィルム３０上に置かれて、プラテン圧力が
ベース絶縁体センブリ１５５上に均一に分配される。等
圧プレス（図示せず）は、適切な等圧成形バッグ内にベ
ース絶縁体センブリ１５５を置いて、等圧プレスを使っ
てバッグに適切な圧力を加えることによって使用され
る。

【００４６】ベース絶縁体センブリ１５５に圧力を加え
ると同時に、真空バッグアセンブリ１９０を使って、ベ
ース絶縁体センブリ１５５内の空気を排気して、絶縁体
フィルム３０とベース８０との間に捕捉された空気を除
去することが望ましい。また、捕捉された空気を除去し
て、複合絶縁体３０内の電極２５の酸化を防ぐことも望
ましい。真空バッグアセンブリ１９０は通常、図５に示
すように、可撓バッキング材料２００を使用してシール
できるステンレス鋼ベースプレート１９５を備えてい
る。バッキング材料２００は通常、ナイロンかシリコー
ンから製造され、約２５〜１００ミクロンの厚さを有す
る。カリフォルニア州 Carson の AIRTECHInternationa
l Inc.、カリフォルニア州 NorwalkのBond Line Produc
ts、及びワシントン州 Auburn の Zip-Vac によって製
造された真空バッグが適当である。真空バッグ１６０を
使用するには、ベース絶縁体センブリ１５５を真空バッ
グ１６０内に置き、繊維と剥離フィルムの層をベース絶
縁体センブリ１５５の上に積み重ねて真空バッグアセン
ブリを形成する。真空バッグアセンブリはガス状反応物
質副産物の通気を許すと共に、ベース絶縁体センブリを
真空バッグから容易に分離できるようにする。繊維と剥
離フィルムの適切なシリーズは、図５に示すように、
（ｉ）ベース絶縁体センブリ１５５の両側に置かれた、
デラウェア州 Wilmington の DuPont de Nemours Compa
ny 製の「TEFLON」（登録商標）剥離フィルム１７０、
及びカリフォルニア州 Carson の Airtech 製「A4000
P」剥離フィルム等の剥離フィルム１７０ａ、１７０ｂ
と、（ｉｉ）絶縁体フィルム３０をベース８０に形状一
致させるために上部剥離フィルム１７０ｂの上に置かれ
た、熱可塑性シリコーン等の圧力分配コンフォーマーシ
ート２０５と、（ｉｉｉ）真空バッグ１９０の排気を促
進すると共に工程中に形成された凝縮物を除去するため
にコンフォーマーシート２０５上に置かれた、共にカリ
フォルニア州 Carsonの Airtech 製「AIRWEAVE SS RESI
N ABSORBER」と「AIRWEAVE FR EDGE BLEED」等の多孔性
ブリーダ繊維２１０の積み重ねと、（ｉｖ）バッグ１６
０のまわりに均一な真空圧力を提供するためにブリーダ
繊維１９５の上に置かれた、カリフォルニア州 Carson
の Airtech 製「AIRWEAVE SS RESIN ABSORBER」や「A22
C」等の通気シート２１５とを含む。粘着なシーラント
テープ２２５が使用されて真空バッグ１９０がシールさ
れる。シールされた真空バッグ１９０は真空装置（図示
せず）に接続された真空コネクタラインを介して減圧排
気される。真空ラインはバッグを通って通気シートの近
くで終端を形成している。

【００４７】電極２５を内蔵する複合絶縁体３０を製造
する別の方法では、導電層を有する第１の絶縁体層を備
えた市販の多層フィルムが使用される。適切な多層フィ
ルムは、厚さ１２５ミクロンのポイリミド絶縁体層と２
５ミクロンの導電銅層を含むアリゾナ州 Chandler の R
ogers Corporation 製「R/FLEX 1100 」フィルムと、Ab
lestik Corporation から入手可能な「ABLESTIX」アル
ミニウム充填ポイリミドフィルムと、ロール加工、アニ
ーリング、又は電気堆積された銅箔に直接（接着剤なし
で）付着されたポリイミドを含む「PARALUX 」ＡＰフィ
ルムとを含んでいる。電極層の露出部分は従来の湿式又
は乾式の化学エッチング法を用いてエッチングされて所
望の電極パターンが形成される。適切な湿式化学エッチ
ング法は、フィルムを塩化鉄、過硫化ナトリウム、又は
酸か塩基等の腐蝕剤の中に、フィルムが腐蝕するまで浸
漬することを含む。適切な乾式エッチングプロセスは上
記の「シリコン処理」第１６章に記載されており、その
内容は本明細書に援用されている。その後、残りのフォ
トレジストが積層体から除去され、芳香族ポリアミド層
が次に、エッチングされた導電層の上に配置されて、電
極を電気的に絶縁する。その後、第２の絶縁体層が積層
構造の上に接着され、芳香族ポリアミド層の分離や摩損
を避けるために、溝１４５がレーザー切断によって全ア
センブリを通してカットされ、積層体の上に形成された
パターン加工レジスト層の間の露出部分を通してエッチ
ングされる。結果としてのプリカットされた積層アセン
ブリはチャック２０のベース８０の上に配置され、前記
の圧力成形法を用いて積層体上に圧力が加えられる。

【００４８】本発明の特徴を有する静電チャック２０は
多くの利点を有する。第１に、チャック２０は電極２５
上の複合絶縁体３０の破壊による故障に抵抗力がある。
複合絶縁体３０は更に、その破壊に対する抵抗力を増加
させるに充分な硬さを有する芳香族ポリアミド層４５を
備えている。上記したように、その芳香族ポリアミド層
４５によって、ウェーハの破片や金属粒子等の鋭いエッ
ジを有する粒子との接触による破壊から複合絶縁体表面
が保護される。その上、複合絶縁体層４５の平らな共形
保持面５０は、基板３５と共形保持面５０との間に収容
された伝熱流体の漏れを低減する。結果としてのチャッ
ク２０は、プロセス環境の中で寿命の延長をもたらす、
共形表面層と破壊抵抗内部層の独特の組合せを提供す
る。

【００４９】いくつかの好ましい形態に関して本発明を
かなり詳細に説明したが、当業者には他の多くの形態が
自明のことであろう。従って、添付の特許請求の範囲の
精神と範囲は、本明細書に含まれた好ましい諸形態の記
述に限定されるものではない。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による静電チャックの実施形態の部分断
面概略側面図である。

【図２】本発明によるチャックの実施形態の動作を示す
処理チャンバの部分断面概略側面図である。

【図３】本発明による静電チャックの他の実施形態の動
作を示す処理チャンバの部分断面概略側面図である。

【図４】（ａ）〜（ｄ）は、本発明による静電チャック
の実施形態の製造時の逐次ステップを示す概略側断面図
である。

【図５】圧力成形装置の真空バッグの組み合わせの概略
側断面図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者ハイマンジェイ．レヴィンスタインアメリカ合衆国，ニュージャージー州，バークレイハイツ，ロビンズアヴェニュー 132 (72)発明者ロバートダブリュー．ウアメリカ合衆国，カリフォルニア州，プレザントン，パセオグラナダ 3112 (72)発明者アンドレアスヘゲダスアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンフランシスコ，ノエストリート 889 (72)発明者エドウィンシー．ウェルドンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，ロスガトス，スカイヴューテラス 23613 (72)発明者シャモウイルシャモウイリアンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンノゼ，リトルフォールズドライヴ 6536 (72)発明者ジョンティー．クリントンアメリカ合衆国，カリフォルニア州，サンノゼ，ペインアヴェニュー 3200，ナンバー406 (72)発明者シュリンダーエス．ベディアメリカ合衆国，カリフォルニア州，フリーモント，デッカーテラス 5438

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】プロセス環境中で基板を保持するため
の、破壊に抵抗力を有する静電チャックであって、前記
静電チャックが電極を覆う複合絶縁体を備えており、前
記複合絶縁体が、前記電極の上に配置されている少なく
とも一つの繊維層を有するマトリックス材料を含んでお
り、前記繊維層が前記複合絶縁体の破壊に対する抵抗力
を増加させるに充分な硬さを有している静電チャック。
【請求項２】前記複合絶縁体が共形保持面を備えてお
り、前記共形保持面と前記基板との間に保持される伝熱
ガスの漏れを低減するために、前記電極によって生じた
静電力が加わった状態で前記基板と前記共形保持面とが
形状一致する請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】前記繊維層が芳香族ポリアミド繊維を含
む請求項１に記載の静電チャック。
【請求項４】前記芳香族ポリアミド繊維がアラミドを
含む請求項３に記載の静電チャック。
【請求項５】前記繊維層が、（ａ）少なくとも約１０ｇ／デニールの靭性と、（ｂ）少なくとも約１００ｇ／デニールの剛性と、（ｃ）少なくとも約８０×１０３ psiの引張り強さと、
の特性のうちの少なくとも一つを備える請求項１に記載
の静電チャック。
【請求項６】プロセス環境中で基板を保持するため
の、破壊に抵抗力を有する静電チャックであって、前記
静電チャックが前記電極を覆う絶縁体を備えており、前
記絶縁体が、（ｉ）前記電極によって生じた静電力が加
わった状態で、前記基板と形状一致するための共形保持
面と、（ｉｉ）前記絶縁体の、破壊に対する抵抗力を増
加させるに充分な硬さを有する硬質芳香族ポリアミド層
とを備える静電チャック。
【請求項７】前記共形保持面がポリアミドを含み、前
記硬質芳香族ポリアミド層がアラミド繊維の層を含む請
求項６に記載の静電チャック。
【請求項８】前記硬質芳香族ポリアミド層が、（ａ）
少なくとも約１０ｇ／デニールの靭性と、（ｂ）少なく
とも約１００ｇ／デニールの剛性と、（ｃ）少なくとも
約８０×１０３ｐｓｉの引張り強さと、の特性のうち
少なくとも一つを備える請求項６に記載の静電チャッ
ク。
【請求項９】破壊に抵抗力を有する静電チャックを形
成する方法であって、（ａ）（ｉ）前記電極によって生
じた静電力が加わった状態で前記基板と形状一致する共
形保持面と、（ｉｉ）前記絶縁体の、破壊に対する抵抗
力を増加させるに充分な硬さを有する前記共形保持面下
の繊維の層とを有し、一つ以上の電極を備える複合絶縁
体を形成するステップ、及び（ｂ）前記複合絶縁体をベ
ース上に配置して接着するステップを有する方法。
【請求項１０】前記ステップ（ａ）が更に、打抜き加
工、型抜き加工、プレス加工、又はレーザー切断により
前記複合絶縁体に溝を形成するステップを有する請求項
９の方法。
【請求項１１】前記ステップ（ｂ）が、前記複合絶縁
体をベース上に加圧成形するステップを有する請求項９
の方法。