JPWO2007007674A1 - 静電チャック及び静電チャック用の電極シート - Google Patents
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Abstract
Description
F∝∇(E2) ・・・ ・・・(1)
第二電極層が、図2に示したように、一端が開放された矩形の開口部を複数配置して櫛歯状の導電部を形成すると共に、隣接する上記開口部の最短距離Xを含む直線上に他の開口部の重心を位置するようにしたパターン電極からなる場合について、隣接する開口部の最短距離Xとこのパターン電極を静電チャックに用いた際の吸着力との関係を調べた。図3及び図4に示すように、金属基盤1上に、この金属基盤1から近い順に第一絶縁層2、第一電極層3、電極間絶縁層4、第二電極層5、及び第二絶縁層6が順次積層された積層構造を有した静電チャックXにおいて、第二絶縁層5を形成するパターン電極の互いに隣接する開口部5aの最短距離Xと開口部5aの幅dとが等しくなるように、すなわち、X=dを保ったままでこれらXとdの値をそれぞれ変化させるようにして、第二絶縁層6の表面からなる試料吸着面7での単位面積当たりの吸着力を計算により求めた。
第二電極層5を、図1に示したような所定の平面領域内に丸孔5cを複数配置してメッシュ状の導電部5bを有するようにしたパターン電極で形成した場合について、隣接する丸孔5cの最短距離Xとこのパターン電極を静電チャックに用いた際の試料吸着面7の吸着力との関係を調べた。ここで、丸孔5cは、ひとつの丸孔Aに着目してこの丸孔Aに隣接する6つの丸孔B〜Gの中心は正六角形の頂点に位置するように配置されている。そして、このパターン電極における互いに隣接する丸孔5cの最短距離Xと丸孔5cの直径dとが等しくなるように、すなわち、X=dを保ったままでこれらXとdの値をそれぞれ変化させるようにして、第二絶縁層6の表面からなる試料吸着面7での単位面積当たりの吸着力を、計算例1と同様にして求めた。電極間絶縁層4の膜厚を50μmに固定した上で、第二絶縁層6の膜厚が50、75、125、150、175、及び200μmの場合の最短距離Xと吸着力の関係を図7に示す。また、第二絶縁層6の膜厚を125μmに固定し、電極間絶縁層4の膜厚が25、50、及び75μmの場合の最短距離Xと吸着力との関係を図8に示す。なお、図7には、第二絶縁層6がセラミックスからなる場合を想定して誘電率9で設定して計算した結果の一部をあわせて示している。
計算例1で静電チャックXの第二電極層5を形成するとして使用した櫛歯状の導電部5bを有するパターン電極において、互いに隣接する開口部5aの最短距離Xと、この最短距離Xに平行な直線を仮想直線lとしてこの仮想直線に対しこれら隣接する開口部5aの重心をそれぞれ投影した際の垂線の足により得られる線分の長さLとから求められるL/Xが、吸着力とどのような関係を有するかを計算した。図9は、櫛歯状の導電部5bを有するパターン電極の一部拡大図を示す。計算では、互いに隣接する開口部5aの最短距離X(櫛歯状の導電部を形成するうちのひとつの帯状電極部分の幅に相当)と、開口部5aの幅dを変化させるようにした。例えば図9(1)〜(3)では、(1)、(2)、(3)の順に従い、開口部5aの最短距離Xが大きく変化すると共に開口部5aの幅dが小さく変化する様子を示している。この際、互いに隣接する2つの開口部5aによって挟まれる領域の導電部(櫛歯状の導電部を形成するうちのひとつの帯状電極部分)の中心から開口部5aの幅dを含むようにした開口部5aの一端までの距離Zは固定するようにしてXとdとを変化させた。このようにして、櫛歯状の導電部を有するパターン電極において、XとLとを変化(L=X+d)させた場合におけるL/Xの値とこのパターン電極を第二電極層6に用いたときの試料吸着面7での単位面積当たりの吸着力との関係を、二次元の汎用電磁界計算ソフトを用いて求めた。この際の計算の条件として、電極間絶縁層4の厚みが50μm、誘電率が3.5とし、また、第二絶縁層6の誘電率が3.5としてこの第二絶縁層6の厚みが50、125、及び200μmの各ケースについてそれぞれ求めるようにした。その他第一絶縁層、第一電極層、第二電極層、ガラス基板(被吸着物)に係る条件は、試験例1と同様にした。
第二電極層5として、図1に示したような所定の平面領域内に丸孔5cを複数配置してメッシュ状の導電部5bを有するようにしたパターン電極を用いる場合について、上記計算例3と同様な計算を行った。図13にその一部を示すように、互いに隣接する丸孔5cの最短距離Xと丸孔5cの直径dとを変化させて、L/Xの値とこのパターン電極を第二電極層6に用いたときの試料吸着面7での単位面積当たりの吸着力との関係を計算により求めた。その結果、計算例3で示した場合とほぼ同様の結果が得られた。また、図14(1)は、Z=1.5mmとした場合における、丸孔5cの直径d=0.75、L/X=1.5でのガラス基板に作用する電位等高線(40V)の分布の様子を表し、図14(2)は、Z=1.5mmとした場合における、丸孔5cの直径d=0.25、L/X=1.1でのガラス基板に作用する電位等高線(40V)の分布の様子を表す。図14(1)ではガラス基板に対して電位等高線が密に分布しているのに対し、図14(2)では電位等高線の分布が粗いことが分かる。これより、開口部が丸孔からなるメッシュ状のパターン電極の場合では、特に丸孔の上方にグラディエント力が集中して発生する傾向を読み取ることができ、丸孔の場合にはその直径dを櫛歯状のパターン電極における開口部の幅dより大きくした方が有利であると推測できる。
上記実施例1及び実施例2で得られた双極型静電チャックXの吸着力を評価した。先ず、厚さ0.75mmのシリコンウエハを20mm×20mmのサイズにした試験用シリコンウエハを用意し、800mTorrの真空下に設置された実施例1及び実施例2で得られた静電チャックXの試料吸着面7の中央に載せた。そして、第一電極層3と第二電極層5との間に電位差3000Vの電圧を印加して上記試験用シリコンウエハを吸着させ、室温下でこの試験用シリコンウエハを0.5mm/分の速さで垂直方向に引き剥がした際の剥離強度をロードセルで測定した。試験用シリコンウエハを吸着させた時間は1分間とした。また、縦20mm×横20mm×厚さ0.7mmの試験用ガラス基板(誘電率5.5)についても同様の測定を行った。各結果を表1に示す。
上記実施例2で得た静電チャックXをイオン注入装置で実際に使用した際の基板の温度を評価した。ハイブリッドスキャン方式のイオン注入装置に実施例2で得た静電チャックXをセットし、第一電極層3と第二電極層5との間に電位差3000Vの電圧を印加して、この静電チャックXの試料吸着面7に直径200mmのシリコンウエハ8を吸着させた。そして、アルミ基盤1の水冷管に冷却水2リッター/分の割合で流しながら、イオンビームの電力を450W、イオン注入量を1E15 ions/cmとしてシリコンウエハ8にイオン注入を行った。この際、シリコンウエハ8の中心、及び直径110mmの円周上の4点の合計5か所にサーモラベルを取り付けて各位置の温度を測定した。その結果、これら5箇所の平均は90℃であった。参考までに、シリコーンゴムからなる柔軟層を設けない以外は実施例2と全て同じに作製した静電チャックにシリコンウエハを吸着させ、上記と同じ条件でイオン注入を行った場合のシリコンウエハ温度を測定したところ、上記と同じ5箇所の平均は120℃以上となることが分かった。
Claims (13)
- 金属基盤上に、この金属基盤から近い順に第一絶縁層、第一電極層、電極間絶縁層、第二電極層、及び第二絶縁層が順次積層された積層構造を有する静電チャックであって、
上記第二電極層が、所定の平面領域内に複数の開口部を有し、かつ、互いに隣接する上記開口部の最短距離Xと、この最短距離Xに平行な直線を仮想直線としてこの仮想直線に対しこれら隣接する開口部の重心をそれぞれ投影した際の垂線の足により得られる線分の長さLとが、L/X≧1.5の関係を有すると共に、L<2.6mmであるパターン電極からなることを特徴とする静電チャック。 - 互いに隣接する開口部の最短距離Xが0.2mm以上である請求項1に記載の静電チャック。
- 開口部の最短距離Xを含む直線上に少なくともこれら隣接する開口部の重心が位置する請求項1又は2に記載の静電チャック。
- 第二電極層が、一端が開放された矩形の開口部を複数配置して櫛歯状の導電部を有するように形成したパターン電極からなり、隣接する上記開口部の最短距離Xを含む直線上に他の開口部の重心が位置する請求項1〜3のいずれかに記載の静電チャック。
- 第二電極層が、丸孔からなる開口部を複数配置してメッシュ状の導電部を有するように形成したパターン電極からなり、上記丸孔のひとつに着目してこの丸孔に隣接する6つの丸孔の中心が正六角形の頂点に位置する請求項1〜3のいずれかに記載の静電チャック。
- 第二電極層が、イオンプレーティング法により膜厚0.1〜5μmに形成されたパターン電極からなる請求項1〜5のいずれかに記載の静電チャック。
- 金属基盤と第一絶縁層との間に膜厚500〜1000μmのシリコーンゴムからなる柔軟層が存在する請求項1〜6のいずれかに記載の静電チャック。
- 第一絶縁層、第一電極層、電極間絶縁層、第二電極層、及び第二絶縁層が順次積層された積層構造を有する静電チャック用の電極シートであって、
上記第二電極層が、所定の平面領域内に複数の開口部を有し、かつ、互いに隣接する上記開口部の最短距離Xと、この最短距離Xに平行な直線を仮想直線としてこの仮想直線に対しこれら隣接する開口部の重心をそれぞれ投影した際の垂線の足により得られる線分の長さLとが、L/X≧1.5の関係を有すると共に、L<2.6mmであるパターン電極からなることを特徴とする静電チャック用電極シート。 - 互いに隣接する開口部の最短距離Xが0.2mm以上である請求項8に記載の静電チャック用電極シート。
- 開口部の最短距離Xを含む直線上に少なくともこれら隣接する開口部の重心が位置する請求項8又は9に記載の静電チャック用電極シート。
- 第二電極層が、一端が開放された矩形の開口部を複数配置して櫛歯状の導電部を有するように形成したパターン電極からなり、隣接する上記開口部の最短距離Xを含む直線上に他の開口部の重心が位置する請求項8〜10のいずれかに記載の静電チャック用電極シート。
- 第二電極層が、丸孔の開口部を複数配置してメッシュ状の導電部を有するように形成したパターン電極からなり、上記開口部のひとつに着目してこの開口部に隣接する6つの開口部の中心が正六角形の頂点に位置する請求項8〜10のいずれかに記載の静電チャック用電極シート。
- 第二電極層が、イオンプレーティング法により膜厚0.1〜5μmに形成されたパターン電極からなる請求項8〜12のいずれかに記載の静電チャック用電極シート。
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