TWI427735B - Electrostatic chuck and electrostatic chuck manufacturing method - Google Patents

Electrostatic chuck and electrostatic chuck manufacturing method Download PDF

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TWI427735B
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Takeshi Uchimura
Hiroki Matsui
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Description

靜電夾頭及靜電夾頭之製造方法
本發明的態樣是關於一般的靜電夾頭。
進行蝕刻、CVD(Chemical Vapor Deposition)、濺鍍、離子注入、研磨加工、曝光、檢查等的基板處理裝置中，使用靜電夾頭作為吸附保持被處理物的半導體晶圓或玻璃基板等的手段。並且，靜電夾頭有產生庫侖力吸附被處理物的庫侖型靜電夾頭，或使靜電吸引力產生表明強吸附力的靜電吸引力型靜電夾頭等為人所熟知。
在此，靜電夾頭的載放面和被處理物的互相摩擦時有產生微粒子污染之虞。此時如靜電吸引力型靜電夾頭等越是可發現強吸附力的靜電夾頭產生微粒子污染的疑慮越高。並且也會有使得被處理物的脫離反應性差的疑慮。
為此，提出一種在靜電夾頭的載放面部份設置突起部以減小接觸面積，並可獲得微粒子污染的抑制和被處理物的拖離反應性提升的靜電夾頭。並提出以樹脂包覆該靜電夾頭的載放面可更為抑制微粒子污染或刮痕的產生(參閱專利文獻1的第1(a)圖)。
但是，根據本案發明人的研究，可得知如專利文獻1所揭示以樹脂包覆靜電夾頭的載放面全面時，樹脂層會殘留有電荷而使得被處理物的脫離反應性惡化。
另外，也提出有在平坦陶瓷層上，形成保持被處理體的樹脂所成的突起步的技術(參閱專利文獻1的第2(b)圖)。
但是，根據本案發明人的研究，在平坦樹脂層上形成樹脂所承的突起部時，會有在陶瓷層和突起部的界面產生剝離的場合，可明確得知該產生的剝離會因為外力而進展容易。例如，形成樹脂所成的突起部的場合，以樹脂包覆平坦陶瓷層的上面，殘留突起部使周邊的樹脂剝離。根據此一製造方法，突起部周邊的樹脂剝離時對突起部也會有力朝著剝離方向作用的場合。並且，可得知對突起部施加剝離方向的力時在陶瓷曾和突起部的界面會有產生微小剝離的場合，一旦微小的撥離產生時，該產生的剝離會因為外力而變得容易進展。尤其是，在樹脂所承的突起部吸附被處理物，之後使被處理物脫離時，被處理物一旦被突起部拉伸時，可得知剝離的進展容易。這和界面的密接力比較，可認為是形成突起部的樹脂本身的拉伸強度大的原因。
並且，提出一種在陶瓷層本身形成突起部，形成樹脂層僅包覆突起部的頂面的技術(參閱專利文獻1的第(a)圖)。但是，這樣的場合也會因上述相同的理由導致剝離的進展容易。
又，專利文獻1所揭示的技術中，並未考慮到所包覆樹脂材質的相關事項，會使得和被處理物的接觸部份(突起部頂面的樹脂表面)的算術平均高度變大，會有在該部份形成晶片袋之虞。為此，在該晶片袋內放入細微粒子，隨後放出該粒子而有產生微粒子污染之虞。並且，在突起部的周邊會有使得樹脂密接力降低之虞。
另外，提出一種使得2種以上原料單體蒸發，在基體蒸鍍聚合原料單體形成絕緣材料的包覆膜的靜電夾頭零件的製造方法(參閱專利文獻2)。
但是，專利文獻2所揭示的技術中也未曾有所包覆樹脂材質的相關考慮，會產生和專利文獻1所揭示的技術相同導致微粒子污染的產生及突起部周邊的樹脂密接力的降低之虞。
[先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2006-287210號公報
[專利文獻2]日本特開昭63-181345號公報
本發明的樣態是根據對相關課題的認識所研創而成，提供可抑制微粒子污染的產生，被處理物的脫離反應性良好，形成在靜電夾頭載放面部份的包覆部的剝離持久性高的靜電夾頭及靜電夾頭之製造方法。
根據本發明之一樣態，提供靜電夾頭，具備介質基板與包覆部，介質基板，具有：形成在載放著被處理物一側的主面的突起部，及形成在上述突起部周邊的平面部，包 覆部形成包覆上述突起部與上述突起部的周邊側面與上述平面部的至少一部份，其特徵為：上述平面部的至少一部份的另外部份設有未形成上述包覆部的區域。
又，根據本發明其他之一樣態，提供一種靜電夾頭之製造方法，其特徵為：研磨與設有介質基板的電極主面相對一側的主面，在上述主面設置預定形狀的光罩，利用噴砂法藉著上述光罩將未覆蓋的部份除去形成平面部同時形成突起部，包覆樹脂以包覆上述突起部和上述突起部的周邊的側面和上述平面部的至少一部份，使包覆在上述突起部頂面的上述樹脂表面的算術平均高度小於包覆在上述平面部上面的上述樹脂表面的算術平均高度，而對包覆在上述突起部頂面的上述樹脂表面進行拋光加工，裁斷包覆在上述平面部上面的上述樹脂的一部份，除去上述所裁斷的樹脂形成包覆部。
根據本發明的樣態，提供一種可抑制微粒子污染的產生，具有良好被處理物的脫離反應性，形成在靜電夾頭載放面部份的包覆部的剝離持久性高的靜電夾頭及靜電夾頭之製造方法。
 [實施發明用的形態]
第1發明的實施形態的靜電夾頭，具備介質基板與包覆部，介質基板，具有：形成在載放著被處理物一側的主面的突起部，及形成在上述突起部周邊的平面部，包覆部形成包覆上述突起部與上述平面部，其特徵為：上述平面部的至少一部份設有未形成上述包覆部的區域。
根據此靜電夾頭可抑制微粒子污染的產生。並可提升被處理物的脫離反應性、形成在靜電夾頭載放面部份的包覆部的剝離持久性。
並且，第2發明的實施形態的靜電夾頭是在第1發明的實施形態中，其特徵為：上述包覆部是在上述平面部上，從上述突起部的側面和上述平面部交會的位置朝著隔離上述突起部的方向形成上述包覆部的厚度尺寸以上、3mm以下的範圍。
根據此靜電夾頭更可實現微粒子污染的抑制、被處理物的脫離反應性的提升、包覆部的剝離持久性的提升。
並且，第3發明的實施形態的靜電夾頭是在第1或第2發明的實施形態中，其特徵為：靜電夾頭的使用溫度區域之上述介質基板的體積電阻率是在109 Ωcm以上、1011 Ωcm以下。
根據此靜電夾頭，不增加吸附電壓的電流值即可獲得被處理物的吸附脫離反應性的提升。
並且，第4發明的實施形態的靜電夾頭是在第1~第3其中之一發明的實施形態中，其特徵為：上述包覆部的25℃的體積電阻率是在1014 Ωcm以上、1018 Ωcm以下。
根據此靜電夾頭，可獲得被處理物的吸附脫離反應性的提升。並且，一般可使用經濟性的樹脂製造方法。
又，第5發明的實施形態的靜電夾頭是在第1~第4其中之一發明的實施形態中，其特徵為：上述包覆部包含聚醯亞胺樹脂。
根據此靜電夾頭，具有抗蝕性佳，且包覆特性也優異的包覆部。
又，第6發明的實施形態的靜電夾頭是在第1~第5其中之一發明的實施形態中，其特徵為：上述包覆部是使用蒸鍍聚合法。
根據此靜電夾頭，具有包覆特性優異的包覆部。
又，第7發明的實施形態的靜電夾頭是在第1~第6其中之一發明的實施形態中，其特徵為：上述突起部頂面之包覆部的表面和被處理物的接觸面積比是在0.005%以上、1.5%以下。
根據此靜電夾頭，可獲得微粒子污染的抑制、被處理物的脫離反應性的提升。並且突起部的形成容易。
第8發明的實施形態的靜電夾頭之製造方法，其特徵為：將與設有介質基板的電極的主面相對一側的主面進行研磨，在上述主面設置預定形狀的光罩，利用噴砂法除去上述光罩所未包覆的部份形成平面部的同時形成突起部，包覆樹脂以包覆上述突起部和上述平面部，為使包覆在上述突起部頂面的上述樹脂表面的算術平均高度小於包覆在上述平面部上面的上述樹脂表面的算術平均高度還小，將包覆在上述突起部頂面的上述樹脂的表面進行拋光加工，裁斷包覆在上述平面部上面的上述樹脂的一部份，除去上述裁斷後的樹脂形成包覆部。
根據此靜電夾頭之製造方法，可獲得微粒子污染的抑制，被處理物的脫離反應性的提升，包覆部的剝離持久性的提升。
又，第9發明的實施形態的靜電夾頭之製造方法是在第8發明的實施形態中，其特徵為：上述樹脂是使用蒸鍍聚合法所包覆。
根據該靜電夾頭之製造方法，可進行包覆特性優異之樹脂的包覆。
又，第10發明的實施形態的靜電夾頭之製造方法是在第8或第9發明的實施形態中，其特徵為：上述樹脂是使用雷射加工或水噴射加工法所裁斷。
根據該靜電夾頭之製造方法，在裁斷樹脂時可抑制毛邊‧捲曲的產生。
以下，參照圖示針對本發明的實施形態例示如下。此外，各圖示中，同樣的構成元件賦與相同的符號適當省略詳細的說明。
第1圖是例示本發明實施形態所涉及靜電夾頭用的模式剖面圖。
並且，第1(a)圖是例示靜電夾頭用的模式剖面圖，第1(b)圖為第1(a)圖的B部的模式放大圖。
如第1(a)、(b)圖表示，在靜電夾頭1設有基台2、介質基板3、電極4。
基台2一方的主面(電極4側的表面)形成有無機材料所成的絕緣體層5。且介質基板3，具有：形成在載放被處理物的一側主面的突起部3a，及形成在突起部3a周邊的平面部3b。
包覆部7形成包覆突起部3a和形成在其周邊的平面部3b。並且，包覆部7設有形成在預定的範圍，鄰接的突起部3b彼此間未形成有包覆部7的部份。亦即，形成有彼此分開的包覆部7，平面部3b的至少一部份設置未形成有包覆部7的區域。且在未形成有包覆部7的區域使得介質基板3的平面部3b露出。
並且，突起部3a頂面的包覆部7的表面是形成半導體晶圓等被處理物的載放面。
在此，如專利文獻1(日本特開2006-287210號公報)的第2(b)所揭示的技術，一旦以包覆部7包覆載放介質基板3的被處理物一側的平面部3b整體時，會增加殘留在包覆部7的電荷量使得被處理物的脫離反應性惡化。
並會造成殘留後電荷的極性和外加電壓的極性為同極的場合而增強吸附力，或不同極的場合使得吸附力減弱，導致吸附力不穩定的要因。
根據本實施形態，包覆部7包覆的部份僅限定在必要的範圍，因此可抑制殘留的電荷量。亦即，形成包覆部7使其包覆和被處理物摩擦部份的突起部3a及以突起部3a為中心的平面部3b的預定的範圍。為此，在鄰接的突起部3b彼此之間設置未形成有包覆部7的部份，可使僅未形成有包覆部7部份的量減少殘留的電荷量。其結果，可提升被處理物的脫離反應性，並可獲得穩定的吸附力。
此時，如專利文獻1(日本特開2006-287210號公報)的第2(a)圖所揭示的技術，也可以形成包覆部7僅包覆突起部3a的頂面，但是包覆部7的剝離進展容易，載放面上會產生毛邊‧捲曲的新的問題。
亦即，部份形成包覆部7的場合，以樹脂和突起部3a一起包覆平面部3b，殘留必要的部份形成剝離不要的部份。此時，剝離不要的部份時，將包覆部7的端部朝著剝離方向拉伸時會有微小剝離產生的場合。在具有這種剝離的部份，一旦朝著剝離方向施加外力時容易使得剝離進展。
根據本實施形態，可以將外力施加的部份和製造上剝離容易產生的包覆部7的端部份離，因此在包覆部7的端部可抑制朝剝離方向施加的力。因而可抑制剝離的進展。
亦即，形成包覆突起部3a及其周邊及其周邊的平面部3b為止，可以使製造上容易產生剝離的包覆部7的端部從施加外力的突起部3a的頂面附近分離。因此，吸附被處理物脫離時，即使在突起部3a的頂面附近產生將包覆部7朝上方拉伸的外力(朝剝離方向作用的外力)時，可以減小在包覆部7的端部將包覆部7的端部向上方拉伸的外力(朝剝離方向作用的外力)。其結果，可形成剝離的產生、進展不易的構造。
並且，與剝離不要部份的樹脂時所剝離的部份的邊界，即包覆部7的端部會有朝著剝離方向產生毛邊‧捲曲之虞。如此的毛邊‧捲曲一旦產生於載放被處理物的面時會傷及被處理物的載放側的面，導致有微粒子數增加之虞。
根據本實施形態，可以將製造上產生毛邊‧捲曲之虞的包覆部7的端部設置在從被處理物的載放側的面隔離的位置。為此，如果即使在包覆部7的端部產生毛邊‧捲曲時仍可以防止毛邊‧捲曲接觸到被處理物的載放側的面。其結果，可抑制傷及被處理物的載放側的面與微粒子述的增加。
在此，更加以說明有關在突起部3a的周邊以包覆部7包覆平面部3b的範圍。
第2圖是例示以包覆部包覆平面部的範圍用的模式剖面圖。並且，第2圖是突起部3a的形狀為大致圓錐梯形的場合。
又，表1是例示對長時間吸附後的脫離反應性的評估結果用的表。
此外，長時間吸附後被處理物的脫離反應性評估是在3小時連續吸附後，對被處理物以100gf的力朝著脫離方向施以預加載，外加電壓在OFF後，判定被處理物是否可以在3秒以內脫離。此時，脫離的場合表示為○，不能脫離的場合表示為X。
第2圖如表1所示，平面部3b為包覆部7所包覆的範圍(包覆部寬度L)是以突起部3a的側面和平面部3b交會的位置3d為基準的場合，以包覆部7的厚度尺寸以上、3mm以下為佳。亦即，包覆部7是以在平面部3b上，從突起部3a的側面和平面部3b交會的位置朝突起部3a隔離的方向形成包覆部7的厚度尺寸以上、3mm以下的範圍為佳。
包覆部寬度L小於包覆部7的厚度尺寸時，包覆平面部3b上的部份形成困難，並且，會有使形成在突起部3a部份的包覆部7的剝離持久性降低之虞的原因。又，一旦超過3mm時，會使殘留電荷產生的吸附力變得過大，因此會有如表1所示使得被處理物的脫離反應性惡化之虞。
又，如表1所示，以被處理物的面積除包覆部7的面積的包覆部包覆比例是以超過0%、40%以下為佳。此時，以超過0%、30%以下為佳。又，以超過0%、25%以下為更佳。0%即是未形成有包覆部7的場合，電荷殘留在被處理物，有使得脫離反應性惡化之虞。並且，超過40%的場合，殘留在包覆部7的電荷量會過多，因此有使得脫離反應性惡化之虞。在此，減少殘留在包覆部7的電荷量是關係著脫離反應性的改善，因此以包覆部包覆比例低的比例為佳。為此以30%以下為佳，更以25%以下的比例為佳。
接著，回到第1圖，說明有關靜電夾頭1的其他構成元件。
設有電極4的介質基板3的主面和設有絕緣體層5的基台2的主面是以絕緣性黏著劑黏著。該絕緣性黏著劑硬化的層形成為接合層6。
電極4和電源10a、電源10b是以電線9連接。並且，設置使電線9貫穿基台2，但是電線9和基台2成絕緣。第1圖的例示是將正極、負極彼此鄰接形成為介質基板3的所謂雙極型靜電夾頭。但是，不僅限於此，也可以是將1個電極型成為介質基板3的所謂單極型靜電夾頭，也可以是三極型、其他多極型。並可適當變更電極的數或配置。
又，設有貫穿靜電夾頭1的貫穿孔11。貫穿孔11的一端在平面部3b開口，另一端經未圖示的壓力控制手段及流體控制手段，也將該等與未圖示的氣體供應手段連接。此外，在貫穿孔11開口的區域形成有包覆部7的場合，貫穿包覆部7在包覆部7的上面有貫穿孔11開口。
未圖示的氣體供應手段是供應氦氣或氬氣。並且，形成突起部3a形成所設置空間3c供應器體的通路。分別連通空間3c彼此，可以使所供應的氣體遍佈其整體。
並也可以在半導體晶圓等被處理物的載放側一面的外圍部，及上述氣體供應用的貫穿孔11以外貫穿孔的周圍配設未圖示的環狀突起部，使上述的氣體不會漏出。在該環狀突起部也可以和突起部3a同樣形成包覆部7。亦即，可以包覆部7包覆未圖示的環狀突起部的側面、頂面及環狀突起部周邊的平面部3b的預定範圍。
另外，在平面部3b設置放射狀、同心圓狀，設置與貫穿孔11連通的未圖示的氣體分配溝槽(凹狀溝槽)，可加速氣體分配速度。並且，也可以包覆部7包覆該氣體分配溝槽的側面、底面及氣體分配溝槽周邊的平面部3b的預定範圍。
基台2例如可以如鋁合金或銅等熱傳導率高的金屬形成。並且，可在其內部設置冷卻液或加熱液流動的流路8。此外，流路8並非一定必要，從被處理物溫度控制的觀點來看以設置為佳。
又，設置在基台2一方的主面的絕緣層體5例如可以氧化鋁(Al2 O3 )或三氧化二鐿(Y2 O3 )等的多結晶體形成。並且，絕緣體層5是以大於接合層6的熱傳導率為佳，熱傳導率以2W/mK熱傳導率更佳。如此一來，比接合層單獨的場合熱傳導率更為良好，可更為提升被處理物的溫度控制與面內溫度的均一性。
接合層6是以提高其熱傳導率為佳。例如，熱傳導率以1W/mK以上為佳，1.6W/mK以上更佳。如此的熱傳導率是例如在矽樹脂等添加氧化鋁或氮化鋁作為填充劑獲得。並也可以添加的比例調整熱傳導率。
接合層6的厚度是以考慮熱傳導性即可的較薄厚度為佳。另一方面，藉著在基台2和介質基板3之間起因於熱膨脹率差的熱剪應力，考慮接合層6的剝離等，接合層6的厚度是以儘可能地厚為佳。為此，接合層6的厚度考慮該等則是以0.1mm以上、0.3mm以下為佳。
介質基板3根據靜電夾頭所採取種種的要求可使用種種的材料。此時，考慮熱傳導率、電絕緣的可靠度時，以使用陶瓷燒結體為佳。例示陶瓷燒結體的具體例時，可舉例如氧化鋁、三氧化二鐿、氮化鋁、碳化矽等。
該介質基板3的材料體積電阻率在使用溫路區域以108 Ωcm以上為佳。此時，體積電阻率在使用溫路區域以109 Ωcm以上、1011 Ωcm以下更佳。小於109 Ωcm時，會使得外加電壓的電流值過大。並且超過1011 Ωcm時，則會使得脫離反應性惡化。
並且，介質基板3是以平均粒徑在2μm以下的陶瓷燒結體為佳。平均粒徑使用2μm以下的陶瓷燒結體時，假如包覆部7的一部份被侵蝕，或剝離時，仍可抑制尺寸脫粒的產生。
體積電阻率在使用溫度區域為109 Ωcm以上、1011 Ωcm以下的靜電夾頭的場合，為了在實用的電壓範圍(±500V~±2000V)使用，介質基板3的厚度以1.5mm以下為佳。並且考慮製造的容易性介質基板3的厚度是以0.2mm以上(更好是0.3mm以上)為佳。
另外，介質基板3和包覆部7的總厚度是以0.5mm以上2.0mm以下為佳。可以此厚度確保被處理物和電極間的電絕緣性。並可獲得從被處理物對基台之熱傳導性良好的靜電夾頭。
電極4的材料可例示如氧化鈦、鈦的單體和氧化鈦的混合體、氮化鈦、碳化鈦、鎢、金、銀、銅、鋁、鉻、鎳、金-白金等。
在此，包覆部7的材質、體積電阻率、厚度尺寸及其離散值、算術平均高度等對抗蝕性、微粒子污染的產生、脫離反應性等會造成大的影響。因此，包覆部7的材質、體積電阻率、厚度尺寸及其離散值、算術平均高度等以設定在預定的範圍內為重要。以下，關於包覆部7針對本案發明人的知識加以說明。
包覆部7的材料是以具有聚醯亞胺樹脂、含氟樹脂等的抗蝕性樹脂為佳。尤其是聚醯亞胺樹脂時具優異抗蝕性，並藉後述的蒸鍍聚合法等可進行包覆特性優異的成膜為佳。此時，也可以至少含聚醯亞胺樹脂。
包覆部7在25℃的體積電阻率以在1014 Ωcm以上、1018 Ωcm以下為佳。小於1014 Ωcm時，透過包覆部7使電流流向被處理物，會增加靜電吸引力使得材流吸附力增大，會有使脫離反應性惡化之虞。並且，在1018 Ωcm以下，不需選擇特殊的材料、製法，一般可選擇經濟性的聚醯亞胺製造方法。
包覆部7的厚度尺寸以在2μm以上、15μm以下為佳。在此，下底層的表面形狀會轉印到形成在其上的包覆部7的表面，包覆部7的厚度尺寸越薄越是容易受其影響。因此，小於2μm時受到下底大的影響而在成膜後的拋光加工(精加工)中會有產生獲得小的算術平均高度困難的場合。並且，會因包覆膜強度變小而有發生剝離之虞。另一方面，超過15μm時則會有吸附力過小之虞。
包覆部7厚度尺寸的離散值是以±10%以下為佳。超過±10%時，會因為吸附力的離散值變大而使得吸附力的面內分佈增加過大。此外，如上述均一的成膜可例如以蒸鍍聚合或CVD(Chemical Vapor Deposition)法等進行。
形成在突起部3a頂面的包覆部7的表面(與被處理物的接觸面)的算術平均高度是比形成在突起部3b的包覆部7的表面的算術平均高度還小。此時，形成在突起部3a頂面的包覆部7的表面的算術平均高度Ra是以0.01μm以上、0.1μm以下為佳。由於小於0.01μm時，進行拋光加工(精加工)所需的時間增長而使得生產性明顯降低。另一方面，超過0.1μm時則有在該部份形成晶片袋之虞。並且，在進行拋光加工(精加工)時微粒子會進入到該晶片袋內，隨後在該粒子放出後會有產生微粒子污染之虞。此外，本說明書的「算術平均高度」是根據「JIS B0601：2001」。
並且，形成在平面部3b的包覆部7表面的算術平均高度Ra是以1μm以下為佳。超過1μm時，會有形成在突起部3a頂面的包覆部7在進行拋光加工產生的微粒子會進入到形成在該部份的晶片袋內之虞。並且，隨後在該粒子放出後會有產生微粒子污染之虞。
接著，更針對突起部3a加以說明。
突起部3a的平面部3b的大致平行方向的剖面可以是任意的形狀。但是，如為圓等沒有角度的形狀時，則可抑制龜裂或缺口等。
並且，突起部3a為大致圓柱形的場合，以直徑在0.1mm以上、1.0mm以下為佳。小於0.1mm時，會使得突起部3a的形成困難。另一方面，超過1.0mm時，則會使得和被處理物的總接觸面積增加過大，而會有因摩擦產生微粒子污染的增大和脫離反應性的惡化產生之虞。
此外，突起部3a的直徑為1.0mm、包覆部厚度為10μm的場合，包覆突起部3a的包覆部7的直徑為1.02mm。
又，從形成在突起部3a頂面的包覆部7的表面到平面部3b為止的尺寸是以5μm以上、15μm以上為佳。小於5μm時，吸附被處理物時被處理物載放側的面和平面部3b露出的部份會有接觸之虞。另一方面，超過15μm時，由於後述之空間庫侖力的減弱而會有吸附力不足之虞。
突起部3a的配設間距尺寸是以2mm以上、15mm以下為佳。小於2mm時，與被處理物的總接觸面積會增加過大，因此會有因摩擦致微粒子污染的增大與脫離反應性惡化的產生之虞。另一方面，超過15mm時，吸附被處理物時會有使得被處理物載放側的面和平面部3b露出的部份接觸之虞。
又，突起部3a的高度、突起部3a的配設間距尺寸、包覆部7的厚度、突起部3a的周邊中以包覆部7包覆平面部3b的範圍是形成在靜電吸附被處理物時，被處理物載放側的面和形成在包覆部7中的平面部3b上的部份的表面不接觸的尺寸範圍。
突起部3a頂面的包覆部的表面和被處理物的接觸面積比是以0.005%以上、1.5%以下為佳。小於0.005%時，突起部3a的形成困難，並且在吸附被處理物時會有使得被處理物載放側的面和形成在包覆部7中的平面部3b上的部份的表面接觸之虞。另一方面，超過1.5%時，則會使得和被處理物的總接觸面積增加過大，而會有因摩擦產生微粒子污染的增大和脫離反應性的惡化產生之虞。
此外，在進行突起部3a和被處理物接觸面積比的計算時，不包含上述的環狀突起部的面積。
接著，針對包覆部7的下底進行說明。
包覆部7的下底，即突起部3a和平面部3b的表面對於形成在該等之上的包覆部7的算術平均高度與密接力(剝離性)會造成大的影響。因此，將突起部3a和平面部3b的算術平均高度設定在預定的範圍內是極為重要。以下，關於包覆部7的底層針對本案發明人的知識加以說明。
突起部3a頂面的算術平均高度Ra是以0.15μm以上、0.30μm以下為佳。小於0.15μm時，會使得形成在突起部3a頂面的包覆部7的密接力降低而有產生剝離之虞。並且，下底層的表面形狀轉印到形成在其上的包覆部7的表面。因此，一旦超過0.30μm時形成在包覆部7表面的凹凸也會因此增大其量，使得獲得平滑面所需的時間(精加工用的拋光加工時間)增長使其生產性明顯降低。
從密接力(剝離性)提升的觀點來看，平面部3b的算術平均高度是以至少比突起部3a頂面的算術平均高度還大為佳。此時，平面部3b的算術平均高度Ra是以0.15μm以上、1.0μm以下為佳。小於0.15μm時，形成在平面部3b的包覆部7的密接力降低而會有產生剝離之虞。
另一方面，形成如超過1.0μm的表面進行加工時，會有使突起部3a的尺寸精度惡化之虞。例如使用後述的噴砂法形成平面部3b並使其算術平均高度Ra超過1.0μm時，必須要使用比通常還大粒徑的研磨材。因此，形成突起部3a時的尺寸控制困難會有高度尺寸精度惡化之虞。
接著，針對本實施形態所涉及的靜電夾頭1的作用進行說明。
形成在突起部3a頂面的包覆部7的表面(載放面)載放著被處理物(例如，半導體晶圓等)，以電源10a、電源10b將電壓施加在電極4。此時，在被處理物和突起部3a的頂面附近分別產生不同極性的電荷，藉著作用在該電荷間的庫侖力來吸附固定被處理物。並在平面部3b的上方形成有空間3c，因此在平面部3b和其上方的被處理物分別產生不同極性的電荷，藉著作用在該電荷間的庫侖力(空間庫侖力)來吸附固定被處理物。亦即，靜電夾頭1是藉著突起部3a部份產生的庫侖力和平面部3b部份產生的空間庫侖力來吸附固定被處理物。
此時，在庫侖力產生的部份(突起部3a部份)由於被處理物和包覆部7接觸而會有微粒子的產生之虞。為此，在本實施形態中，如上述包覆部7表面的算術平均高度可抑制微粒子的產生。並且，包覆部7的厚度尺寸被設定在上述預定的範圍內，因此可降低吸附力的離散值。
另外，在空間庫侖力產生的部份(形成在平面部3b上方的空間3c部份)由於被處理物和平面部3b及包覆部7並未接觸因此不會有隨著摩擦之微粒子的產生。因此，由於空間庫侖力產生的部份增多而可大幅降低微粒子污染的產生。
又，本實施形態所涉及靜電夾頭1中，空間庫侖力產生的部份增多，設定如上述突起部3a的高度尺寸、配設間距尺寸、直徑尺寸、突起部3a頂面的包覆部表面和被處理物的接觸面積比等可以使被處理物撓曲抑制平面部3b與包覆部7的接觸。另外，突起部3a有關的該等條件也是即使空間庫侖力產生的部份增多仍可獲得適當吸附力的條件。並針對微粒子的降低效果是如後述(參照表2)。
並且，如上述，將包覆部7包覆的部份限定在必要的範圍內因此可抑制殘留的電荷量。因此，可提升被處理物的脫離反應性，並可獲得穩定的吸附力。
另外，將施加外力的部份和製造上剝離容易產生的包覆部7的端部份離。因此，被處理物吸附脫離時，在突起部3a的頂面附近即使產生將包覆部7朝上方拉伸的外力(朝剝離方向作用的外力)時，在包覆部7的端部可減小將包覆部7的端部朝上方拉伸的外力(朝剝離方向作用的外力)。其結果，可抑制剝離的產生、進展。
並將製造上有產生毛邊‧捲曲產生之虞的包覆部7的端部設置在從被處理物載放側的面隔離的位置。因此，即使在包覆部7的端部有毛邊‧捲曲仍可防止毛邊‧捲曲接觸到被處理物載放側的面。其結果，可抑制傷及被處理物載放側的面與微粒子數的增加。
被處理物的處理中，有經靜電夾頭1進行被處理物的溫度控制的場合。本實施形態涉及的靜電夾頭1中，冷卻液或加熱液在流路8流動可進行被處理物的溫度控制。再者，為方便說明，雖例示流動冷卻液或加熱液進行溫度控制的場合，但是也可以設置加熱器等其他的溫度控制手段。
並且，從未圖示的氣體供應手段供應的氣體(例如氦氣)是以未圖示的壓力控制手段或流量控制手段調整壓力或流量之後，通過貫穿孔11導入形成在平面部3b上方的空間3c。導入後的氣體通過空間3c，遍及整體。並且，藉著導入後的氣體可顯著提高熱傳導率，因此可有效進行被處理物的加熱和冷卻。
另外，也可以將環狀突起部成環狀配設在半導體晶圓等被處理物的載放面外圍部及氣體導入用以外的貫穿孔周圍，使上述的氣體不會漏出。
並且，在平面部3b設置成放射狀、同心圓狀，設置與貫穿孔11連通的未圖示的氣體分配溝槽(凹狀溝槽)，可加速氣體分配速度。
此外，也可以在未圖示的氣體分配溝槽的內部形成包覆部7。在氣體分配溝槽的內部形成包覆部7時，可期待被處理物和平面部3b之間的放電防止效果。
接著，針對本發明人進行各種測定的結果加以說明。
表2是例示微粒子數的測定結果用的表。
從表2可得知，根據本實施形態所涉及靜電夾頭1可降低微粒子的產生數。例如，與專利文獻1(日本特開2006-287210號公報)中所揭示的比較，具有突起的靜電夾頭中，可以將包覆部僅包覆突起頂面(專利文獻1的第2(a)圖)的場合為5000個左右，以包覆部包覆全面(專利文獻1的第1(a)圖)的場合為1000個微粒子，在本發明的形態所涉及的靜電夾頭1降低到740個。
另外，表2中記載著不具包覆部(無樹脂包覆)的靜電夾頭之微粒子的產生數作為比較例。不具包覆部的靜電夾頭中，微粒子數是3055個，本實施形態的靜電夾頭1和此靜電夾頭比較也可得知微粒子的產生數少。
表3是例示利用噴砂法形成平面部3b的算術平均高度用的表。
從表3可得知，利用噴砂法形成平面部3b時，可以將平面部3b的算術平均高度Ra納入於上述的範圍內(0.15μm以上、1.0μm以下)。
表4是例示下底的算術平均高度Ra和下底-包覆部的密接強度、包覆部的成膜後(樹脂包覆後)所進行噴光加工時間的關係用的表。
從表4可得知，下底的算術平均高度為0.15μm以上時，可獲得良好的密接強度。並且，也可得知算術平均高度越大則密接強度越大。另外，如上述下底的表面形狀會轉印到形成在其上的包覆部7的表面，因此算術平均高度過大時獲得平滑面所需的時間(拋光加工時間)則會過長。
表5為例示形成在突起部3a頂面的成膜隨後的包覆部7的算術平均高度Ra和形成在突起部3a頂部之拋光加工後包覆部7的算術平均高度Ra用的表。
從表5可得知，進行拋光加工後即可將形成在突起部3a頂面的包覆部7表面(與被處理物的接觸面)的算術平均高度Ra納入於上述範圍內(0.01μm以上、0.1μm以下)。
表6是例示突起部3a的配設間距改變後的場合的吸附力和被處理物(半導體晶圓)撓曲的關係用的表。
從表6可得知，將突起部3a的配設間距納入上述的範圍內(2mm以上、15mm以下)時，即使吸附力大的場合也可以使被處理物(半導體晶圓)的撓曲量(1.55μm以下)小於上述突起部3a的高度尺寸(2μm以上、15μm以下)。因此，可防止被處理面載放側的面和形成在平面部3b的包覆部7表面的接觸。
接著，針對本實施形態所涉及靜電夾頭1之製造方法例示如下。
第3圖為例示靜電夾頭之製造方法用的流程圖。
最初例示介質基板3的形成方法。
首先，例如使用平均粒徑0.1μm、純度99.99%以上的氧化鋁原料粉末，在此混合粉碎超過0.2wt%、0.6wt%以下的氧化鈦(TiO2 )，添加丙烯系黏著劑，調整後以噴霧乾燥機造粒，製造顆粒粉。
接著，CIP(橡膠成型)或者機械壓製成形後，加工成預定的形狀，在1150℃~1350℃的還原周圍環境下燒成。隨後進行HIP處理(熱全周壓力加壓)。HIP處理的條件是以Ar氣體1000氣壓以上，溫度是和燒成溫度相同為1150℃~1350℃。根據以上的條件，相對密度為99%以上時極為密緻，構成粒子的平均粒徑在2μm以下、20±3℃時獲得體積電阻率為108 ~1011 Ωcm、熱傳導率為30W/mK以上的介質基板3(步驟S1)。
此外，在此所謂平均粒徑是以下的平面測量法(planimetric method)所求得的粒徑。首先，以掃描式電子顯微鏡(SEM;scanning electron microscope)進行介質基板3照片的攝影，在該照片上描繪出面積A的已知的圓，從圓內的粒子數nc和附在圓周上的粒子數ni以下述的式(1)求得每單位面積的粒子數NG。
[數1]
在此表示的m是照片的倍率。1/NG是1個粒子所佔的面積，因此平均粒徑可以圓相當徑的下述式(2)求得。
[數2]
接著，在研磨加工介質基板3一方的主面之後，以CVD(Chemical Vapor Deposition)法或PVD(Physical Vapor Deposition)法等形成上述的鈦或鈦化合物等所成的導電膜，將此形成的膜以噴砂法或蝕刻法成型為預定形狀後形成預定形狀的電極(步驟S2)。並在電極4適當配線著電線9。
接著，和設有介質基板3的電極的主面相對側的主面上利用噴砂法形成突起部3a和平面部3b(步驟S3)。
突起部3a和平面部3b的形成中，首先，研磨介質基板3的該主面，在其表面黏貼抗蝕膜，進行感光、除去形成預定形狀的光罩(步驟S3a)。
亦即，在形成有平面部3b的部份為沒有光罩而呈露出的狀態，形成有突起部3a的部份則是以光罩覆蓋。
另外，研磨介質基板3的該主面，使其算術平均高度Ra為0.15μm以上、0.30μm以下。如後述，光罩所包覆的部份是形成突起部3a的頂面，因此突起部3a頂面的算術平均高度可形成在上述的範圍內(Ra為0.15μm以上、0.30μm以下)。
接著，使用噴砂法除去介質基板3的該主面之中未被光罩所包覆的部份(步驟S3b)。
此時，進型除去後的部份是形成平面部3b，為光罩所包覆而未除去的部份則是形成突起部3a。
如上述界噴砂法進行突起部3a和平面部3b的形成時，可提升突起部3a高度的尺寸精度。因此，可抑制從平面部3b到被處理物為止的尺寸的離散值，因此可抑制表明的靜電力(空間庫侖力)的離散值。
此外，以噴砂法進行平面部3b的形成，如表3所示其算術平均高度可以形成如上述的範圍內(Ra為0.15μm以上、1.0μm以下)。此時，平面部3b的算術平均高度至少比突起部3a頂面的算術平均高度還大。
接著，除去光罩(步驟S3c)。
此外，依需要，也可以除去突起部3a頂部的邊緣。
接著，包覆樹脂以包覆突起部3a與平面部3b(步驟S4)。
該包覆後的樹脂形承包覆部7。
樹脂的材質例如可以是聚醯亞胺。並且，也可以是至少含聚醯亞胺樹脂的材質。又，所包覆樹脂的厚度尺寸為5μm以上、15μm以下。此時，樹脂的包覆可以使用蒸鍍聚合法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法、旋轉塗層法等各種的成膜法。但是，為使所包覆樹脂的厚度尺寸的離散值在±10%以下。以使用蒸鍍聚合法、CVD(Chemical Vapor Deposition)法等為佳。
接著，精加工使包覆在突起部3a頂面的樹脂表面(與被處理物的接觸面)形成平滑面(步驟S5)。
此一場合，對包覆在突起部3a頂面的樹脂表面進行加工，使包覆在突起部3a頂面的樹脂表面的算術平均高度小於包覆在平面部3b的樹脂表面的算術平均高度。
此時，使包覆在突起部3a頂面的樹脂表面的算術平均高度形成上述範圍內(Ra為0.01μm以上、0.1μm以下)。例如，藉著拋光加工的進行可獲得此算數平均高度。
接著，裁斷及除去包覆在平面部3b的樹脂形成包覆部7(步驟S6)。
即，裁斷包覆在平面部3b上面的樹脂的一部份，除去裁斷後的樹脂形成包覆部7。
此一場合，樹脂可以使用雷射加工法或水噴射加工法裁斷。
例如，對除去部份的邊界部照射YAG雷射，裁斷所包覆的樹脂。隨後，除去不要部份的樹脂形成包覆部。此時，使用YAG雷射裁斷樹脂時，可抑制毛邊‧捲曲的產生，因此可提升包覆部7端部的品質。
並且，將所包覆的樹脂裁斷時，也可以使用水噴射加工法等。
另一方面，藉切削加工等製成具備流路8的基台2，在基台2的一方主面形成絕緣體層5(步驟S7)。
此一場合，也可以在基台2的全面形成絕緣體層5。並且，流路8也可根據需要設置即可。
絕緣體層5可以使用火焰噴塗法或噴霧蒸鍍法等形成。
接著，使用絕緣性黏著劑接合介質基板3設有電極4的主面和基台2設有絕緣體層5的主面(步驟S8)。
此時，電極4和電源10a、電源10b是以電線9連接，貫穿基台2而預先貫穿電線9。使絕緣性黏著劑硬化形成接合層6。
接著，依需要進行包覆部7表面等的清洗(步驟S9)。
此一場合，例如可使用中性洗劑進行清洗後利用IPA(Isopropyl Alcohol)進行超音波清洗，隨後使用超純水進行超音波清洗。
如上述可製造本實施形態所涉及的靜電夾頭1。
第4圖為例示本發明其他實施形態所涉及靜電夾頭用的模式剖面圖，第5圖為例示第4圖表示的靜電夾頭之製造方法的具體例的流程圖。
並且，第4(a)圖為例示靜電夾頭1a用的模式剖面圖，第4(b)圖為第4(a)圖的C部的模式放大圖。
第3圖說明的是突起部3a、平面部3b的形成順序不同。即，在絕緣體層5和介質基板3的接合後，以噴砂法在介質基板3的上面(與設有電極的主面相對的主面)形成突起部3a和平面部3b。
具體而言，與第3圖的步驟S1同樣地，從原料經成形、燒成、HIP處理形成介質基板3(步驟S11)，並與第3圖的步驟S2同樣地，在介質基板3的一方主面形成電極(步驟S12)。
另一方面，形成絕緣體層5(步驟S13)。
並且，與第3圖的步驟S8同樣地，使用絕緣性黏著劑接合介質基板3設有電極4的主面和絕緣體層5的主面(步驟S14)。
接著，與第3圖的步驟S3a同樣地，研磨與介質基板3設有電極4的主面相對側的主面，在其表面黏貼抗蝕膜，使其感光形成預定形狀的光罩(步驟S15a)。
接著，與第3圖的步驟S3b同樣地，利用噴砂法將光罩未包覆的部份除去(步驟S15b)。
接著，與第3圖的步驟S3c同樣地，除去光罩(步驟S15c)。
接著，與第3圖的步驟S4同樣地，包覆樹脂以包覆突起部3a與平面部3b(步驟S16)。
接著，與第3圖的步驟S5同樣地，精加工使包覆在突起部3a頂面的樹脂表面(與被處理物的接觸面)形成平滑面(步驟S17)。
接著，與第3圖的步驟S6同樣地，進行所包覆樹脂的裁斷及除去形成包覆部7(步驟S18)。
接著，與第3圖的步驟S9同樣地，依需要進行包覆部7表面等的清洗(步驟S19)。
此外，各順序的內容由於和第3圖中所例示的內容相同因此省略其說明。
[產業上的可利用性]
如以上所詳述，根據本發明提供可抑制微粒子污染的產生，具良好的被處理物的脫離反應性，形成在靜電夾頭載放面部份的包覆部的剝離持久性高的靜電夾頭及靜電夾頭之製造方法，有產業上的極大的優點。
1．．．靜電夾頭
1a．．．靜電夾頭
2．．．基台
3．．．介質基板
3a．．．突起部
3b．．．平面部
3c．．．空間
3d．．．位置
4．．．電極
5．．．絕緣體層
6．．．接合層
7．．．包覆部
8．．．流路
9．．．電線
10a．．．電源
10b．．．電源
11．．．貫穿孔
第1圖為例示本發明實施形態所涉及靜電夾頭用的模式剖面圖。
第2圖是例示以包覆部包覆平面部的範圍用的模式剖面圖。
第3圖為例示靜電夾頭之製造方法用的流程圖。
第4圖為例示本發明其他實施形態所涉及靜電夾頭用的模式剖面圖。
第5圖為例示第4圖表示的靜電夾頭之製造方法用的流程圖。
1．．．靜電夾頭
2．．．基台
3．．．介質基板
3a．．．突起部
3b．．．平面部
3c．．．空間
4．．．電極
5．．．絕緣體層
6．．．接合層
7．．．包覆部
8．．．流路
9．．．電線
10a．．．電源
10b．．．電源
11．．．貫穿孔

Claims (10)

  1. 一種靜電夾頭，具備介質基板與包覆部，介質基板，具有：形成在載放著被處理物一側的主面的突起部，及形成在上述突起部周邊的平面部，包覆部形成包覆上述突起部與上述突起部的周邊側面與上述平面部的至少一部份，其特徵為：上述平面部的至少一部份的另外部份設有未形成上述包覆部的區域。
  2. 如申請專利範圍第1項記載的靜電夾頭，其中，上述包覆部在上述平面部上，從上述突起部的側面和上述平面部交會的位置朝著隔離上述突起部的方向形成上述包覆部的厚度尺寸以上、3mm以下的範圍。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的靜電夾頭，其中，靜電夾頭的使用溫度區域之上述介質基板的體積電阻率是在109 Ωcm以上、1011 Ωcm以下。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的靜電夾頭，其中，上述包覆部的25℃的體積電阻率是在1014 Ωcm以上、1018 Ωcm以下。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的靜電夾頭，其中，上述包覆部包含聚醯亞胺樹脂。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的靜電夾頭，其中，上述包覆部是使用蒸鍍聚合法所形成。
  7. 如申請專利範圍第1項或第2項記載的靜電夾頭，其中，包覆在上述突起部頂面的上述包覆部的表面和被處 理物的接觸面積比是在0.005%以上、1.5%以下。
  8. 一種靜電夾頭之製造方法，其特徵為：將與設有介質基板的電極的主面相對一側的主面進行研磨，在上述主面設置預定形狀的光罩，利用噴砂法除去上述光罩所未包覆的部份形成平面部的同時形成突起部，包覆樹脂以包覆上述突起部和上述突起部的周邊側面和上述平面部的至少一部份，為使包覆在上述突起部頂面的上述樹脂表面的算術平均高度比包覆在上述平面部上面的上述樹脂表面的算術平均高度還小，將包覆在上述突起部頂面的上述樹脂的表面進行拋光加工，裁斷包覆在上述平面部上面的上述樹脂的一部份，除去上述裁斷後的樹脂形成包覆部。
  9. 如申請專利範圍第8項記載的靜電夾頭之製造方法，其中，上述樹脂是使用蒸鍍聚合法所包覆。
  10. 如申請專利範圍第8項或第9項記載的靜電夾頭之製造方法，其中，上述樹脂是使用雷射加工或水噴射加工法所裁斷。
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