WO2010044398A1 - 静電チャック及びその製造方法 - Google Patents

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rubber
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良昭 辰巳
隆仁 藤田
康之 天満
博 藤澤
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株式会社クリエイティブ テクノロジー
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    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • the present invention is provided in a substrate bonding apparatus or an ion doping apparatus used for manufacturing a liquid crystal panel, and adsorbs and holds a glass substrate, and also performs an etching process or a chemical vapor phase used in a semiconductor element manufacturing process.
  • the present invention relates to an electrostatic chuck that is provided in a plasma processing apparatus such as thin film formation by vapor deposition (CVD), an electronic exposure apparatus, an ion drawing apparatus, an ion implantation apparatus, and the like and is used to attract and hold a semiconductor wafer.
  • CVD thin film formation by vapor deposition
  • the electrostatic chuck has a function of electrostatically adsorbing and holding a silicon wafer, a glass substrate, or the like in a processing chamber of various semiconductor manufacturing apparatuses and liquid crystal panel manufacturing apparatuses as described above.
  • the substrate is brought into contact and held, and therefore, contaminants such as particles adhering to the substrate chucking surface of the electrostatic chuck adhere to the semiconductor wafer or glass substrate, and the semiconductor manufacturing process in the subsequent process May cause problems.
  • Contaminants adhering to the substrate, etc. significantly reduce the yield of the final product, such as semiconductor elements, and may cause secondary contamination of the manufacturing equipment used in each process. It can happen to contaminate. Therefore, one of the countermeasures against the problem of contaminant adhesion is to manage the particles on the back surface of the wafer or glass substrate.
  • ITRS International Technology Roadmap and For Semiconductors
  • One solution to the above-mentioned problem in the electrostatic chuck is to reduce the contact area between the substrate attracting surface and the back surface of the wafer or glass substrate as much as possible.
  • the effect of this point appears remarkably when the substrate adsorption surface is made of ceramic. That is, the ceramic is basically porous, and fine ceramic powder and others remaining in the manufacturing process are trapped inside. Therefore, in the process of attracting and holding a substrate such as a semiconductor wafer or a glass substrate with an electrostatic chuck, there is a high possibility that these will be deposited on the substrate attracting surface. Therefore, for example, as disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No.
  • the substrate attracting surface of the electrostatic chuck has an embossed structure.
  • a plurality of convex portions called are formed, and only the flat top surface of the convex portions is brought into contact with the substrate and sucked.
  • Japanese Patent Application Laid-Open No. 2006-237023 discloses that the contact area between the ceramic pin forming the substrate adsorption surface and the substrate is 10% or less of the area of the substrate, and the average height of the pins is 5 ⁇ m or more and 30 ⁇ m. It has been proposed that the standard deviation of the height of the pin be 1.8 ⁇ m or less.
  • each of these techniques forms the substrate adsorption surface with a material having relatively hardness such as ceramic, and in an electrostatic chuck having a substrate adsorption surface made of an elastic material such as rubber or resin, Even if the convex part is formed following these, the convex part contracts due to the force when the substrate such as the semiconductor wafer or the glass substrate is attracted to the electrostatic chuck, as planned. The contact area with the substrate may not be reduced. In addition, even if an attempt is made to cool the adsorbed / held substrate via an electrostatic chuck having a cooling means such as a flow path for flowing a refrigerant, the effect may not be sufficiently obtained.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 2001-60618 discloses that a synthetic rubber absorbing member is attached to a convex portion formed on a substrate adsorption surface, but this document eliminates a focus shift caused by an exposure apparatus.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 10-335439 includes a silicon rubber substrate suction surface on which a texture pattern is formed so that the contact area with the wafer is 20 to 90% of the wafer area.
  • an electrostatic chuck is described and the hardness (JIS-A) of silicone rubber is 85 or less (see paragraphs 0008 and 0009), this document considers the state in which the substrate is attracted and held. Not what you want.
  • the present inventors reduce contaminants such as particles adhering to the substrate as much as possible in the electrostatic chuck having the substrate attracting surface made of an elastic material such as rubber or resin.
  • the shape of the convex part with the attracting force applied should be optimized.
  • the present invention can reduce the adhesion of contaminants from the substrate adsorption surface to the substrate, and at the same time, can efficiently perform cooling via the electrostatic chuck while keeping the contact area of the substrate optimal. It is to provide an electrostatic chuck.
  • the present invention is an electrostatic chuck that uses an elastic adsorption layer having a plurality of convex portions made of an elastic material as a substrate adsorption surface, and adsorbs and holds the substrate through the elastic adsorption layer,
  • the height of the convex portion in the elastic adsorption layer is h
  • the number of convex portions per unit area on the substrate adsorption surface is n
  • the area of the top surface of the convex portion is A
  • the elastic modulus of the elastic material forming the convex portion is E.
  • the electrostatic chuck is characterized in that the ratio ⁇ of the total area of the convex top surface per unit area on the substrate attracting surface is 10% or more.
  • the present invention is also a method for manufacturing the electrostatic chuck, comprising: an elastic layer made of an elastic material; an upper insulating layer; an electrode layer forming an internal electrode; and a lower insulating layer.
  • the sheet is accommodated in a vacuum chuck device, and a vacuum is sucked by interposing a predetermined pattern mask on the elastic layer side of the electrostatic chuck sheet, thereby forming a convex portion corresponding to the pattern mask to obtain an elastic adsorption layer. It is the manufacturing method of the electrostatic chuck characterized.
  • the contact state between the convex part of the elastic adsorption layer and the substrate is optimized.
  • the contact state at the time of adsorption means the ratio of the back surface of the substrate attracted and held by the electrostatic chuck contacting the top surface of the convex portion.
  • the optimization of the contact condition includes the force to adsorb, the softness of the material forming the convex part (that is, the elastic modulus), the height of the convex part, the area of the top surface of the convex part, and the contact area described above. The relationship.
  • the height h of the convex portion in the elastic adsorption layer is preferably 1 ⁇ m or more and 1000 ⁇ m or less. If the height h of the convex portion is less than 1 ⁇ m, as will be described later, the value of the deflection or warpage of a normal silicon wafer used for semiconductor manufacturing may be smaller, and the function as the convex portion may not be achieved. On the other hand, if the height h of the convex portion is larger than 1000 ⁇ m, the thermal resistance in the elastic adsorption layer becomes too large, and there is a possibility that the cooling of the substrate becomes insufficient.
  • the elastic modulus E of the elastic material forming the convex portion is preferably in the range of 0.1 MPa to 50 MPa.
  • a so-called general rubber has a modulus of elasticity (herein referred to as Young's modulus) of about 1 MPa, whereas a resin such as polyimide is about 3 digits higher than rubber and about 1 GPa. Therefore, with a relatively hard resin such as polyimide, the shrinkage amount ⁇ (m) of the convex portion may be too small.
  • rubber or the like An elastic adsorption layer is formed from the elastic material.
  • silicone rubber acrylic rubber, nitrile rubber, isoprene rubber, urethane rubber, ethylene propylene rubber, epichlorohydrin rubber, chloroprene rubber, styrene butadiene rubber, butadiene rubber, fluoro rubber, butyl rubber It is good to consist of at least one selected from among them.
  • silicone rubber containing the same material as that of a commonly used silicon wafer is preferable in order to minimize the influence of contamination on the substrate attracted and held by the electrostatic chuck.
  • fluororubbers that are chemically stable.
  • the maximum dimension of the planar shape of the convex portion is 1/10 or less and 1/500 or more of the maximum dimension of the substrate suction surface. More preferably, it is not less than 1/100 and not more than 1/10 of the maximum dimension of the substrate adsorption surface.
  • the top surface of the convex portion is preferably a circle having a diameter of 3 mm to 30 mm. If the maximum dimension of the planar shape of the convex part is less than 1/500 of the maximum dimension of the substrate adsorption surface, the processing becomes difficult particularly when the elastic modulus of the material forming the convex part is small. It becomes difficult to guarantee shape processing throughout.
  • the planar shape of the convex portion is larger than one tenth of the maximum dimension of the substrate adsorption surface, as a result, the interval between the convex portions adjacent to each other becomes too large, and the substrate is cooled in the gap portion between the convex portions. If not enough, cooling of the substrate may not be uniform.
  • the product of the area A of the top surface of the convex portion and the number n of convex portions per unit area of the substrate adsorption surface is the theoretical total contact area nA (m 2 ).
  • the total area nA (m 2 ) can be used as an index to form the convex portion in the elastic adsorption layer, from the viewpoint of effectively cooling the substrate.
  • the right parenthesis (F / E) in this expression indicates the adsorption force F of the electrostatic chuck and the elastic modulus E of the resin material of the convex portion. Ratio.
  • the attracting force F represents the attracting force per unit area on the substrate attracting surface.
  • F is a value that is two orders of magnitude smaller than E.
  • E 1 MPa for an elastic body such as rubber
  • F / E 4.9 ⁇ 10 ⁇ 3 .
  • (h / nA) in the left parenthesis indicates the ratio of the nA of the convex portion to the height of the convex portion, that is, the total contact area. Therefore, an appropriate (h / nA) allowed for manufacturing is selected for the assumed adsorption force F and the elastic modulus E of the material of the convex portion, and finally the relational expression 5W h ⁇ ⁇ ⁇ 0.5W h Design to meet
  • the convex portion made of an elastic material may be formed on a base material made of another material, and the convex portion and the base material are integrated into an elastic material. You may make it form from.
  • the specific means which forms a predetermined convex part For example, the following methods can be illustrated. That is, by performing a blasting process or the like on a sheet made of an elastic material through a mask or the like, a convex part having a predetermined planar shape and a height h (depth) can be formed.
  • An electrostatic chuck sheet comprising an elastic layer made of an elastic material, an upper insulating layer, an electrode layer forming an internal electrode, and a lower insulating layer is accommodated in a vacuum chuck device, and the elastic layer of the electrostatic chuck sheet A convex portion corresponding to the pattern mask may be formed by vacuum suction with a predetermined pattern mask interposed on the side.
  • the top surface of the convex part in an elastic adsorption layer.
  • the top surface of the convex portion can be brought into contact along finer local unevenness that cannot be expressed by the overall flatness W h of the back surface of the substrate.
  • the size of the pear pattern it is preferable that the size and height of the protruding portion are in the range of 1 nm to 100 nm, respectively.
  • the substrate that is attracted and held by the electrostatic chuck of the present invention for example, a glass substrate used for manufacturing a liquid crystal panel, a silicon wafer used in a semiconductor element manufacturing process, etc. Anything to do.
  • a silicon wafer having a diameter of 300 mm and a thickness of 0.8 mm that is generally used has a deflection (bow) and a warp of about 10 ⁇ m on average.
  • GBIR Global Back-Surface-Referenced Ideal Plane Range
  • TTV Total Thickness Variation
  • this “overall flatness” is about 1 ⁇ m. Therefore, the overall flatness W h of the substrate targeted by the electrostatic chuck of the present invention can be in the range of 0.1 ⁇ m to 10 ⁇ m.
  • the contraction amount (compression distance) of the convex portion when such a substrate is attracted and held by the electrostatic chuck is 0.5 times the overall flatness W h of the substrate.
  • the elastic modulus, shape, and arrangement of the elastic adsorption layer are set.
  • the suction force F for sucking and holding the substrate in the present invention, at least the suction force required for suction of currently used silicon wafers, glass substrates and the like is considered. Shall be taken into consideration when adsorbed and held at 100 Pa or higher.
  • the electrostatic chuck according to the present invention has an elastic adsorption layer having a plurality of convex portions made of an elastic material as a substrate adsorption surface, and can adsorb and hold the substrate via the elastic adsorption layer.
  • the specific structure is not particularly limited, and an electrostatic chuck sheet having a so-called internal electrode and a laminated structure like a known electrostatic chuck is attached to a metal substrate having a flow path for flowing a cooling medium. It is possible to adopt a configuration such as sticking.
  • An elastic adsorption layer is formed on the upper insulating layer (substrate adsorption surface side insulation layer) forming the electrostatic chuck sheet so that the elastic adsorption layer becomes a substrate adsorption surface when a voltage is applied to the internal electrode. You may make it provide, or you may make this elastic adsorption layer serve as an upper insulating layer. Moreover, even if it is a bipolar electrostatic chuck having a positive electrode and a negative electrode as internal electrodes, it is a monopolar type that has only a positive (negative) electrode as an internal electrode and the negative (positive) side is grounded. There may be. Furthermore, the material of the upper insulating layer and the lower insulating layer (metal substrate side insulating layer) and the material and shape of the internal electrode are not particularly limited.
  • the semiconductor wafer, the glass substrate and the like are inevitably adsorbed and held by the substrate adsorption surface through the convex portions of the elastic adsorption layer while absorbing the warp and deflection that the semiconductor wafer and the glass substrate inevitably have. Therefore, it is possible to reduce the transfer of particles and other contaminants from the substrate adsorption surface to the back surface of the substrate as much as possible, and to transfer the substrate heat stored during processing to the electrostatic chuck as much as possible. Thus, the substrate can be efficiently cooled via the electrostatic chuck.
  • FIG. 1A and 1B are explanatory views showing an electrostatic chuck according to the present invention, wherein FIG. 1A is a schematic plan view showing a state of a convex portion in an elastic adsorption layer, and FIG. 1B is an electrostatic chuck as viewed from the AA cross-sectional direction.
  • the cross-sectional schematic diagram which shows the mode of is shown.
  • 2A and 2B are explanatory views showing the electrostatic chuck according to the first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2A is a schematic plan view seen from the elastic adsorption layer
  • FIG. 2B is an electrostatic view seen from the BB cross-sectional direction. It is a cross-sectional schematic diagram which shows the mode of a chuck
  • FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the electrostatic chuck according to the second embodiment of the present invention as viewed from the side.
  • Table 1 shows that, when rubber is made of silicone rubber having a modulus of elasticity of 1 MPa, which is considered to be relatively soft (Examples 1 to 3), it is a representative of engineering plastics and has a modulus of elasticity of 1 GPa that is also commonly used in electrostatic chucks. Examples of protrusions provided in the elastic adsorption layer are shown for the cases of polyimides (Examples 4 and 5) and the case of an elastic modulus of 10 MPa, which is relatively hard among rubbers.
  • FIG. 1A is an explanatory plan view showing the arrangement relationship of convex portions in Table 1.
  • FIG. FIG. 1A is an explanatory plan view showing the arrangement relationship of convex portions in Table 1.
  • FIG. 1A shows a state in which the convex portion 1 having a diameter d (m) is arranged at each vertex of an equilateral triangle having a side length of a (m), and one of the convex portions 1c is shown.
  • a convex portion 1g, a convex portion 1h, a convex portion 1d, a convex portion 1f, and a convex portion 1e are arranged in the clockwise direction from the convex portion 1b.
  • These convex portions 1 show a part of the electrostatic chuck 100 so that the convex portions 1 form a substrate attracting surface of the electrostatic chuck 100 in an arrangement state having such a relationship. Distributed over the entire surface.
  • the electrostatic chuck 100 includes a base (metal base) 5 made of, for example, aluminum metal, and a lower insulating layer 3 and an elastic adsorption layer 2 are stacked thereon, and an adsorption electrode (internal electrode) is interposed therebetween. ) 4.
  • the elastic adsorption layer 2 also serves as an upper insulating layer that electrically insulates the upper surface side of the adsorption electrode 4, and the elastic adsorption layer 2 includes a plurality of convex portions 1 having a height h (m).
  • a substrate suction surface is formed by supporting the substrate 6. Further, an upper surface 2 b that does not come into contact with the substrate 6 is provided between the adjacent convex portions 1 in the elastic adsorption layer 2.
  • the diameter d of the convex portion is the same as in Example 2, the height h is lowered, and the interval a is further reduced. ⁇ is approximately half that in Example 2, but ⁇ Is about 20% better than Example 2.
  • Example 4 is a case where the material of the convex portion is polyimide, and the height h, the diameter d, and the interval a of the convex portion are the same as in Example 1, but ⁇ is smaller in inverse proportion to the elastic modulus. It becomes an extremely small value of about 0.001 ⁇ m. Therefore, the flexibility of the convex portion can hardly be expected.
  • the material of the convex portion is the same as that in Example 4, but ⁇ can be relatively large, but ⁇ is extremely reduced to 0.1 (%), which is in contact with the substrate. Heat conduction by cannot be expected.
  • Example 1 Prepare a 100 ⁇ m, 300mm ⁇ 300mm thin film silicone sheet (manufactured by Sanshin Enterprise Co., Ltd., micro silicone sheet single-sided pear base type, model number N ⁇ KSA-100-50) and cut it into a circular shape with a diameter of 298mm as described below. Thus, an elastic adsorption layer 2 was obtained. Also, a copper-clad laminate (manufactured by Ube Industries, Ltd., copper-clad laminate “Iupicel (registered trademark) N”) in which a copper foil with a thickness of 9 ⁇ m is laminated on one side of a polyimide sheet with a thickness of 50 ⁇ m is used.
  • a copper-clad laminate manufactured by Ube Industries, Ltd., copper-clad laminate “Iupicel (registered trademark) N” in which a copper foil with a thickness of 9 ⁇ m is laminated on one side of a polyimide sheet with a thickness of 50 ⁇ m is used.
  • the foil surface is masked, and a bipolar electrode (electrode spacing: 2 mm) having a half-moon pattern (semicircular shape with a diameter of 294 mm) is formed with a corrosive etching solution, and a polyimide sheet with a diameter of 298 mm is formed on the lower insulating layer. It was set to 3. Then, as shown in FIG. 2, the silicone sheet was bonded to the copper foil surface side of the copper-clad laminate through an epoxy bonding sheet (not shown) having a thickness of 10 ⁇ m so that the pear ground of the silicone sheet was on the front side.
  • an epoxy bonding sheet not shown
  • the integrally bonded sheet has a cooling water channel 7 having a diameter of 6 mm inside, and is bonded to the aluminum base 5 having a plate thickness of 15 mm and a diameter of 298 mm via the above-described epoxy bonding sheet.
  • the pear ground of the silicone sheet was the front side, that is, the substrate adsorption surface.
  • the contact state of the convex portion 1 was confirmed by visual observation through a transparent Pyrex (registered trademark) glass plate, and it was confirmed that all the convex portions 1 were in contact with the top surface. .
  • the state of the light interference fringes is different, so that both states can be discriminated visually.
  • pressure sensitive paper is sandwiched between the glass plate and the substrate suction surface of the electrostatic chuck 101 and pressed by a press in the same manner as described above, it is detected at all the convex portions 1.
  • Example 2 A composite sheet 11 in which a 25 ⁇ m thick polyimide sheet is bonded with a 100 ⁇ m thick silicone sheet whose surface is treated with pear ground, an acrylic epoxy bonding sheet 12 with a thickness of 13 ⁇ m, and an electrolytic copper foil 13 with a thickness of 12 ⁇ m (Furukawa Circuit Foil Co., Ltd.) was cut into circles each having a diameter of 298 mm and laminated by press molding under conditions of 3 MPa and 170 ° C.
  • etching is performed on adjacent fan-shaped electrodes (distance 3 mm between adjacent electrodes) divided into 10 with the center as the axis of symmetry. Formed.
  • a polyimide sheet 14 Toray Dupont (toray) having a thickness of 50 ⁇ m is formed so as to cover the electrode surface obtained by etching through the acrylic epoxy bonding sheet 12 having a thickness of 13 ⁇ m cut out to a diameter of 298 mm.
  • Co., Ltd., Kapton Film Model 200H was superposed and press-molded under the same conditions as described above and laminated together.
  • a 55 ⁇ m-thick Kapton single-sided adhesive tape (Okamoto Co., Ltd. 1030E) was adhered to the entire surface of the pear ground of the laminate obtained above, and further covered with a polyimide sheet 14 to join the terminals to the electrodes.
  • the electrode surface was placed on the hot plate with the upper side facing upward, and the copper terminals were soldered while heating.
  • a plurality of holes are formed so that the center of the opening with a diameter of 23 mm is arranged at each vertex of a regular triangle with a side length of 35 mm to form a pattern mask.
  • irregularities corresponding to the hole diameter and thickness of the pattern mask are formed, and as will be described later, after the Kapton single-sided adhesive tape is finally peeled off, the silicone sheet having a pear ground is shown in Table 2 as the top surface. Convex portions are formed.
  • silicone adhesive 15 (Momentive Performance Materials Japan GK, Model TSE3331) is 150 ⁇ m thick on the polyimide sheet surface on which the copper terminals are attached.
  • an aluminum base 16 having a plate thickness of 16 mm and a diameter of 298 mm and having a cooling water channel inside is mounted, the power of the pump that sucks the vacuum chuck is turned off, and 1 in the defoaming chamber. After degassing for a time, the whole was heated to 140 ° C. on a hot plate to cure the silicone adhesive over several hours.
  • Example 2 having the convex portion 1 as shown in FIG.
  • the electrostatic chuck (No. 1) according to No. 1 was completed.
  • the static chuck according to the embodiment of the present invention is the same as described above except that the convex portion in Example 3 described in Table 1 is formed.
  • An electric chuck (No. 2) was obtained.
  • Each of the electrostatic chucks 2 is mounted on an ion implantation apparatus, and a silicon wafer having a diameter of 300 mm is attracted and held at a supply voltage of ⁇ 750 V, and an average ion beam power of 450 W and an implantation amount of 1 ⁇ 10 are applied to the silicon wafer.
  • Ion implantation was performed under the condition of 15 / cm 2 . At this time, cooling water was allowed to flow through the aluminum-based water channel at a rate of 2 L / min. And when the wafer surface temperature at the time of ion implantation was measured with the thermo label, it was No. No.
  • the temperature rise can be suppressed to less than 48 ° C.
  • the temperature rise could be suppressed to less than 89 ° C.
  • no. In the test using the electrostatic chuck No. 1, even when the ion beam power was increased to 600 W, the temperature increase was less than 60 ° C. even at the same implantation amount as described above. This can be said to be comparable to a conventional electrostatic chuck with gas cooling.
  • Convex part 2 Elastic adsorption layer 2b: Upper surface other than the convex portion of the elastic adsorption layer 3: Lower insulating layer 4: Adsorption electrode 5: Base 6: Substrate 7: Water channel 8: Insulation sleeve 9: Potential supply line 10: Power supply 11: Composite sheet 12: Bonding sheet 13: Electrolytic copper foil 14: Polyimide sheet 15: Silicone adhesive 16: Base 100, 101: Electrostatic chuck

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Abstract

　基板吸着面から基板への汚染物の付着を減らすことができ、基板の接触面積を最適に保ちながら、静電チャックを介した冷却を効率的に行うことができる静電チャックを提供する。 　弾性材料からなる複数の凸部を備えた弾性吸着層を基板吸着面とし、この弾性吸着層を介して基板を吸着・保持する静電チャックであって、弾性吸着層における凸部の高さをｈ(m)、基板吸着面における単位面積当たりの凸部の数をｎ(個/m２)、凸部における頂面の面積をＡ(m２)、凸部を形成する弾性材料の弾性率をＥ(Pa)として、全体的平坦度がＷｈ(m)の基板を吸着力Ｆ(Pa)で吸着・保持したときに、吸着力Ｆが働く方向に凸部が収縮する量δ(m)が、下記関係式（１）を満足し、かつ、基板吸着面における単位面積あたりの凸部頂面の総面積の割合ξが１０％以上である静電チャックである。 　５Ｗｈ≧δ≧０．５Ｗｈ、δ＝(ｈ／ｎＡ)・(Ｆ／Ｅ)　・・・（１）

Description

静電チャック及びその製造方法
　この発明は、液晶パネル製造に使用される基板貼り合せ装置やイオンドーピング装置等に具備されてガラス基板を吸着・保持したり、また、半導体素子製造プロセスで用いられているエッチング処理、化学気相蒸着（CVD）による薄膜形成などのプラズマ処理装置、電子露光装置、イオン描写装置、イオン注入装置等に具備されて半導体ウエハを吸着・保持するのに使用される静電チャックに関する。
　静電チャックは、上記のような種々の半導体製造装置や液晶パネル製造装置等の処理室内でシリコンウエハやガラス基板等を静電的に吸着させ、保持する機能を有する。この静電チャックでは、基板を接触して保持するため、静電チャックの基板吸着面に付着しているパーティクル等の汚染物が半導体ウエハやガラス基板に付着して、後工程の半導体製造プロセスで問題を生じるおそれがある。基板等に付着した汚染物は、最終製品である半導体素子等の歩留まりを著しく低下させ、また、各工程で使用される製造装置を二次汚染させてしまうこともあり、工場のライン全体の装置を汚染させてしまうことも起こり得る。そのため、汚染物付着の問題への対処の一つは、ウエハやガラス基板などの裏面のパーティクルを管理することにある。
　International Technology Roadmap For Semiconductors（以下ITRSと言う）と呼ばれる半導体素子製造に係わる国際機関が、前述のような汚染の要因となるウエハ裏面のパーティクルについての目標指針を作成し、インターネットのホームページで内容を公開している（http://www.itrs.net/）。２００７年版のＩＴＲＳでは、フロントエンドプロセスの露光装置や計測装置以外の装置、すなわちイオン注入装置などでは、ウエハ裏面のパーティクル指針は２０１２年までφ３００ｍｍウエハサイズにて直径０．１６μｍで、２００個とされている。そのため、静電チャックでは、このようなパーティクルが吸着保持するウエハの裏面に移動し付着することを極力避けなければならない。
　静電チャックにおける上述の問題の解決策のひとつは、なるべく、その基板吸着面とウエハやガラス基板の裏面との接触面積を減らすことである。特に、この点の効果が顕著に現れるのが、基板吸着面がセラミック製のものからなる場合である。すなわち、セラミックは基本的にポーラス状であり、製造過程で残留した微小なセラミック粉やその他が内部に捕捉されている。そのため、静電チャックで半導体ウエハやガラス基板等の基板を吸着・保持する過程で、これらが基板吸着面に析出してくる可能性が高い。そこで、例えば、特開２００６－４９３５７号公報にあるように、基板吸着面と基板の裏面との接触面積を減らすために、静電チャックの基板吸着面をエンボス構造にし、すなわち基板吸着面にピンと呼ばれる凸部を複数形成して、この凸部の平らな頂面のみを基板に接触させて吸着することが行われている。また、特開２００６－２３７０２３号公報には、基板吸着面を形成するセラミックのピンと基板との接触面積を基板の面積の１０％以下となるようにすると共に、ピンの平均高さを５μｍ以上３０μｍ以下とし、尚且つ、ピンの高さの標準偏差を１．８μｍ以下とすることが提案されている。
　しかしながら、これらの技術は、いずれもセラミック等の比較的硬度を有した材料で基板吸着面を形成するものであり、ゴムや樹脂等の弾性材料からなる基板吸着面を備えた静電チャックでは、仮に、これらにならって凸部を形成しても、半導体ウエハやガラス基板等の基板を静電チャックに吸着させた際の力により、その凸部が収縮してしまうことから、予定通りに、基板との接触面積を低下させることができないことがある。また、冷媒を流す流路等の冷却手段を備えた静電チャックを介して、吸着・保持した基板を冷却しようとしても、その効果が十分に得られないおそれもある。
　ところで、特開２００１－６０６１８号公報には、基板吸着面に形成した凸部に合成ゴム製の吸収部材を取り付けることが記載されているが、この文献は、露光装置による焦点のズレをなくすために、基板が持つ基板裏面の粗さを局所的に吸収部材で吸収して、吸着・保持された基板の平坦度を保つ技術に関し（段落0036、段落0049等参照）、凸部頂面での基板との接触面積を考慮する技術とはかけ離れたものである。また、特開平１０－３３５４３９号公報には、シボ（凹凸）模様が形成されたシリコーンゴム製の基板吸着面を備えて、ウエハとの接触面積がウエハ面積の２０～９０％になるようにする静電チャックが記載されており、シリコーンゴムの硬度（JIS-A）が８５以下であることを挙げるが（段落0008、0009参照）、この文献では、基板が吸着・保持された状態までを考慮するものではない。
特開２００６－４９３５７号公報 特開２００６－２３７０２３号公報 特開２００１－６０６１８号公報 特開平１０－３３５４３９号公報
　このような状況のもと、本発明者等は、ゴムや樹脂等の弾性材料からなる基板吸着面を備えた静電チャックにおいて、基板に付着するパーティクル等の汚染物を可及的に減らすことができると共に、静電チャックを介して吸着・保持した基板への冷却効果を最も効率的に発現せしめる手段について鋭意検討した結果、吸着力が働いた状態での凸部形状等を最適化することにより、これらの課題を同時に解決できることを見出し、本発明を完成した。
　したがって、本発明は、基板吸着面から基板への汚染物の付着を減らすことができると同時に、基板の接触面積を最適に保ちながら、静電チャックを介した冷却を効率的に行うことができる静電チャックを提供することにある。
　すなわち、本発明は、弾性材料からなる複数の凸部を備えた弾性吸着層を基板吸着面とし、この弾性吸着層を介して基板を吸着・保持する静電チャックであって、
　弾性吸着層における凸部の高さをｈ、基板吸着面における単位面積当たりの凸部の数をｎ、凸部における頂面の面積をＡ、凸部を形成する弾性材料の弾性率をＥとして、全体的平坦度がＷｈの基板を吸着力Ｆで吸着・保持したときに、吸着力Ｆが働く方向に凸部が収縮する量δが、以下の関係式（１）を満足し、かつ、基板吸着面における単位面積あたりの凸部頂面の総面積の割合ξが１０％以上であることを特徴とする静電チャックである。
　　５Ｗｈ≧δ≧０．５Ｗｈ、ここでδ＝(ｈ／ｎＡ)・(Ｆ／Ｅ)　・・・（１）
〔但し、各値の単位は、それぞれ括弧内に示したものである；Ｗｈ（ｍ）、ｈ（ｍ）、ｎ（個／ｍ２）、Ａ（ｍ２）、Ｅ（Ｐａ）、Ｆ（Ｐａ）、δ（ｍ）。〕
　また、本発明は、上記静電チャックを製造する方法であって、弾性材料からなる弾性層と、上部絶縁層と、内部電極を形成する電極層と、下部絶縁層とを備えた静電チャックシートを真空チャック装置に収容し、静電チャックシートの弾性層側に所定のパターンマスクを介在させて真空吸引することで、パターンマスクに対応した凸部を形成して弾性吸着層を得ることを特徴とする静電チャックの製造方法である。
　本発明の静電チャックは、吸着力Ｆで基板を吸着・保持した状態で、吸着力Ｆが働く方向に凸部が収縮する量δは、基板の全体的平坦度Ｗｈの０．５倍以上であり、かつ、全体的平坦度Ｗｈの５倍以下であり、好ましくは、δとＷｈとの関係が、次に掲げる関係式（２）を満たすようにする。
　　　２Ｗｈ≧δ≧１Ｗｈ、ここでδ＝(ｈ／ｎＡ)・(Ｆ／Ｅ)　・・・（２）
〔各値の単位は、関係式（１）と同じである。〕
　吸着力Ｆが働く方向に凸部が収縮する量δが、吸着させる基板の全体的平坦度Ｗｈの０．５倍より小さくなると、凸部の頂面が載置する基板の裏面に接触する確率が小さくなり、反対に５倍より大きくなると、必要な吸着力が高くなりすぎて現実的でなくなる。収縮量δが関係式（２）を満たす場合には、基板の全面にわたってすべての凸部の頂面が接触することが期待でき、静電チャックによる基板の冷却能力が低下してしまうようなことがない。
　本発明では、弾性吸着層に基板を吸着・保持させた際に、弾性吸着層が備える凸部と基板との接触具合が最適化される。ここで、吸着時の接触具合とは、静電チャックに吸着・保持された基板の裏面が凸部の頂面で接触する割合をいう。凸部が軟らかい弾性材質で形成されている場合には、吸着力に応じて凸部は収縮することから、適度な凸部の寸法と配置とを選ぶことで、より多くの面積で接触すると考えられる。接触具合の最適化とは、吸着する力と、凸部を形成している材料の軟らかさ（すなわち弾性率）と、凸部の高さと、凸部頂面の面積と、前述の接触面積との関係をいう。
　弾性吸着層における凸部の高さｈについては、好ましくは１μｍ以上１０００μｍ以下であるのが良い。凸部の高さｈが１μｍ未満であると、後述するように、半導体製造に用いられる通常のシリコンウエハが有するたわみやそりの値よりも小さくなってしまい、凸部としての機能を果たさなくなるおそれがあり、反対に、凸部の高さｈが１０００μｍよりも大きくなると、弾性吸着層における熱抵抗が大きくなりすぎて、基板の冷却が不十分になるおそれがある。
　また、凸部を形成する弾性材料の弾性率Ｅについては、好ましくは０．１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の範囲となるようにするのが良い。いわゆる一般的なゴムの弾性率（ここではヤング率をいう）は１ＭＰａ程度であり、これに対して、ポリイミド等の樹脂では、ゴムよりも３桁程度高くなって１ＧＰａ程度である。そのため、ポリイミドのように比較的硬い樹脂では、凸部の収縮量δ（ｍ）が小さくなりすぎるおそれがあり、本発明では、上記のような弾性率Ｅを満たすようにするために、ゴム等の弾性材料から弾性吸着層を形成するようにする。
　凸部を形成する弾性材料について、具体的には、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、ブチルゴムのうち少なくとも１から選択されたものからなるのが良い。なかでも、静電チャックに吸着・保持させる基板への汚染の影響をなるべく少なくするために、一般的に使用されるシリコンウエハと同じ材質を含むシリコーンゴムが好適である。また、化学的に安定であるフッ素ゴムも好ましい。
　弾性吸着層における凸部の具体的な平面形状について特に制限はなく、例えば円形又は楕円形であり、三角以上の多角形となるようにしてもよい。また、この凸部の平面形状が有する最大寸法は、基板吸着面の最大寸法の１０分の１以下、５００分の１以上であることが望ましい。より好ましくは、基板吸着面の最大寸法の１００分の１以上、１０分の１以下であるのが良い。例えば、直径３００ｍｍのウエハを吸着・保持する場合であって、凸部の平面形状を円形にすれば、凸部の頂面は、直径３ｍｍ以上３０ｍｍ以下の円形となるようにするのが良い。凸部の平面形状の最大寸法が基板吸着面の最大寸法の５００分の１未満であると、特に凸部を形成する材料の弾性率が小さい場合にはその加工がし難くなり、凸部の形状加工をすべてにわたって保証することが困難になる。また、凸部の平面形状が基板吸着面の最大寸法の１０分の１より大きくなると、結果的に、互いに隣り合う凸部の間隔が大きくなり過ぎ、凸部間の隙間部分で基板の冷却が十分になされずに、基板の冷却が均一にならないおそれが生じる。
　また、凸部における頂面の面積Ａと、基板吸着面における単位面積当たりの凸部の数ｎとの積は、理論上の接触総面積ｎＡ（ｍ２）になる。本発明では、吸着・保持する基板の種類に応じて、この総面積ｎＡ（ｍ２）を指標として、弾性吸着層における凸部を形成することができ、基板の冷却を効果的に行う観点から、基板吸着面における単位面積あたりの凸部頂面の総面積の割合ξ（すなわち基板吸着面に対する凸部頂面の総面積の割合）が１０％以上、好ましくは１５％以上、より好ましくは２０～５０％の範囲になるようにする。また、δ＝(ｈ／ｎＡ)・(Ｆ／Ｅ)の関係式を説明すると、本式の右括弧（Ｆ／Ｅ)は静電チャックの吸着力Ｆと凸部の樹脂材料の弾性率Ｅの比である。吸着力Ｆは、基板吸着面における単位面積あたりの吸着力を表し、一般に、通常の静電チャックの場合、ＦはＥに比べて２桁以上は小さい値であって、例えば、通常の吸着力Ｆ＝４９００Ｐａに対してゴムなどの弾性体ではＥ＝１ＭＰaであり、Ｆ／Ｅ＝４．９×１０－３となる。一方、左括弧内の（ｈ／ｎＡ）は凸部の高さに対しての凸部のｎＡすなわち接触総面積の比を示す。そのため、想定している吸着力Ｆと凸部の材質の弾性率Ｅに対して、製作上許される適切な（h/nA）を選び、最終的に関係式５Ｗｈ≧δ≧０．５Ｗｈを満たすように設計する。
　複数の凸部を備えた弾性吸着層については、弾性材料からなる凸部を別の材料からなる基材上に形成するようにしてもよく、凸部と基材とを一体にして、弾性材料から形成するようにしてもよい。また、所定の凸部を形成する具体的な手段について特に制限はないが、例えば以下のような方法を例示することができる。すなわち、弾性材料からなるシート物にマスク等を介してブラスト処理等を行うことで、所定の平面形状及び高さｈ（深さ）を有した凸部を形成することができる。また、弾性材料からなる弾性層と、上部絶縁層と、内部電極を形成する電極層と、下部絶縁層とを備えた静電チャックシートを真空チャック装置に収容し、静電チャックシートの弾性層側に所定のパターンマスクを介在させて真空吸引することで、パターンマスクに対応した凸部を形成するようにしてもよい。
　また、弾性吸着層における凸部の頂面には、梨子地パターンを形成するようにしても良い。凸部の頂面を梨子地状にすることで、基板裏面の全体的平坦度Ｗｈでは表現できない更に細かい局所的な凹凸に沿って凸部の頂面を接触させることができる。この梨子地パターンのサイズについて、好適には、突出部分の大きさと高さとが、それぞれ１ｎｍ～１００ｎｍの範囲であるのが良い。
　本発明の静電チャックが吸着・保持する基板については、例えば液晶パネル製造に使用されるガラス基板や、半導体素子製造プロセスで用いられるシリコンウエハ等、通常、いわゆる静電チャックが吸着・保持対象とするものであればよい。現在、一般に使用される直径３００ｍｍ、厚み０．８ｍｍのシリコンウエハは、平均で約１０μｍ程度のたわみ（ボウ）やそり（ワープ）が存在することが知られている。近年、ウエハを吸着固定した際の“全体的平坦度”GBIR（Global Back-Surface-Referenced Ideal Plane Range）が“全厚さのばらつき”ＴＴＶ(Total Thickness Variation)に代わって用いられるが、直径３００ｍｍのシリコンウエハの場合、この“全体的平坦度”は約１μ程度ある。そのため、本発明の静電チャックが対象とする基板の全体的平坦度Ｗｈについては、０．１μｍ～１０μｍの範囲とすることができる。
　そして、本発明では、上述したように、このような基板を静電チャックで吸着・保持した際の凸部の収縮量（圧縮距離）が、基板の全体的平坦度Ｗｈの０．５倍以上となるように、弾性吸着層の弾性率、形状、その配置を設定する。この際、基板を吸着・保持する吸着力Ｆについては、少なくとも、現在、主に使用されているシリコンウエハやガラス基板等の吸着に必要な吸着力を考慮して、本発明では、吸着力Ｆが１００Ｐａ以上で吸着・保持したときを考慮するものとする。
　本発明における静電チャックは、弾性材料からなる複数の凸部を備えた弾性吸着層を基板吸着面とし、この弾性吸着層を介して基板を吸着・保持することができるものであれば、その具体的な構造については特に制限されず、公知の静電チャックのように、いわゆる内部電極を有して積層構造をした静電チャックシートを、冷却媒体を流す流路等を備えた金属基盤に貼着したような構成を採用することができる。そして、上記内部電極に電圧を印加した際に、弾性吸着層が基板吸着面となるように、静電チャックシートを形成する上部絶縁層（基板吸着面側絶縁層）の上に弾性吸着層を設けるようにしてもよく、或いはこの弾性吸着層が上部絶縁層を兼ねるようにしてもよい。また、内部電極として正電極及び負電極を有する双極型の静電チャックであっても、内部電極として正（負）電極のみを有して負（正）極側は接地される単極型であってもよい。更には、上部絶縁層や下部絶縁層（金属基盤側絶縁層）の材質等や、内部電極の材質、形状等についても特に制限されない。
　本発明によれば、半導体ウエハやガラス基板等が不可避的に備えるそりやたわみを吸収しながら、弾性吸着層の凸部を介して、これらの基板を基板吸着面で均一に吸着・保持することができるため、パーティクル等の汚染物が基板吸着面から基板の裏面に転移するのを可及的に低減することができると共に、処理中に蓄えられる基板の熱を静電チャックに最大限伝達して、静電チャックを介した基板の冷却を効率良く行うことができるようになる。
図１は、本発明の静電チャックを示す説明図であり、（ａ）は弾性吸着層における凸部の様子を示す平面模式図、（ｂ）はＡ-Ａ断面方向から見た静電チャックの様子を示す断面模式図を示す。 図２は、本発明の実施例１に係る静電チャックを示す説明図であり、（ａ）は弾性吸着層から見た平面模式図、（ｂ）はＢ-Ｂ断面方向から見た静電チャックの様子を示す断面模式図である。 図３は、本発明の実施例２に係る静電チャックを側面から見た断面模式図である。
　以下、図面を用いながら、本発明をより詳細に説明する。
　表１には、ゴムのなかでも比較的柔らかいとされる弾性率１ＭＰaのシリコーンゴムからなる場合（例１～３）、エンジニアリングプラスティクの代表であり、静電チャックでも一般に使用される弾性率１ＧＰaのポリイミドからなる場合（例４、５）、及びゴムの中でも比較的硬いとされる弾性率１０ＭＰaの場合について、それぞれ弾性吸着層が備える凸部の例を示す。また、図１（ａ）は、この表１における凸部の配置関係を示す平面説明図である。この図１（ａ）では、直径ｄ（m）の凸部１を一辺の長さがａ（m）の正三角形の各頂点に配置している様子を示しており、そのうちのひとつ凸部１ｃを中心として、凸部１ｂから時計回り方向に凸部１ｇ、凸部１ｈ、凸部１ｄ、凸部１ｆ、及び凸部１ｅが配置されている。これらの凸部１は、静電チャック１００における一部を示しているものであり、このような関係を有した配置状態で、凸部１が静電チャック１００の基板吸着面を形成するように全面に分布する。また、図１（ａ）におけるＡ－Ａ断面方向から見た静電チャック１００の様子を図１（ｂ）に示す。静電チャック１００は、例えばアルミニウム金属で形成されたベース（金属基盤）５を有し、その上に下部絶縁層３と弾性吸着層２が積層されており、これらの間に吸着電極（内部電極）４を備えている。このうち、弾性吸着層２は、吸着電極４の上面側を電気的に絶縁する上部絶縁層を兼ねており、弾性吸着層２は、高さｈ（m）の凸部１を複数備えて、基板６を支持して基板吸着面を形成する。また、この弾性吸着層２における隣接した凸部１の間には、基板６とは接触しない上面２ｂを有する。
　これらの例において、弾性吸着層２が直径２９８ｍｍの基板吸着面を形成し、直径３００ｍｍ、全体的平坦度Ｗｈが１μｍのシリコン半導体基板を吸着力Ｆ＝４９００Ｐａ（≒５０gf/cm２）で吸着すると、先ず、例１では、比較的大きな凸部の直径ｄを有し（21mm）、その高さｈも比較的高く（60μm）、凸部１の収縮量はδ＝(ｈ／ｎＡ)・(Ｆ／Ｅ)＝１．０２×１０－６（m）であり、シリコン半導体基板の全体的平坦度Ｗｈ（ｍ）と同等の値を得ることができ、尚且つ、基板吸着面における単位面積あたりの凸部頂面の総面積の割合ξが２８．７（％)であることから、基板の冷却が極めて良好に行うことができる。また、例２では、例１に比べて凸部の高さｈが低く、直径ｄも小さいが、凸部１の間隔aを狭めることで、例１と同等の収縮量δ＝１．０１μｍを得ているものの、ξ＝１２．１％であって例１の半分であることから、基板の冷却能力は例１に比べて劣ることが予想される。例３では、凸部の直径ｄは例２と同じであり、その高さｈを低くして、かつ、間隔aを更に小さくした場合であり、δは例２のおよそ半分になるが、ξは例２に比べて約２０％向上する。一方、例４は、凸部の材料をポリイミドとした場合であり、凸部の高さｈ、直径ｄ、間隔ａは例１と同じであるが、δは弾性率に反比例して小さくなるため０．００１μｍ程度と極めて小さな値になってしまう。そのため、凸部の柔軟性はほとんど期待できない。例５では、凸部の材料は例４と同じであるが、δは比較的大きな値が得られるものの、ξは極端に低下して０．１（％)となってしまい、基板との接触による熱伝導は期待できない。また、例６では、凸部の各寸法や配置を最適化してδ＝０．５３２μｍを得ているが、ξは６．４（％)にとどまる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　以下、実施例に基づき、本発明をより具体的に説明するが、本発明は、これらの内容に限定されるものではない。
［実施例１］
　厚み１００μｍ、３００ｍｍ×３００ｍｍの薄膜シリコーンシート（サンシンエンタープライズ株式会社製、マイクロシリコーンシートの片面梨子地タイプ、型番NμKSA-100-50）を用意し、直径２９８ｍｍの円形に切りだして、後述のようにして弾性吸着層２とした。また、厚さ５０μｍのポリイミドシートの片面に厚さ９μｍの銅箔が積層された銅張積層板（宇部興産株式会社製、銅張積層板「ユピセル（登録商標）Ｎ」）を用いて、銅箔面にマスキングをして腐食性エッチング液にて半月型パターン（直径294mmの半円状）を有する双極型（電極間隔2mm）の吸着電極４を形成し、直径２９８ｍｍのポリイミドシートを下部絶縁層３とした。そして、図２に示すように、銅張積層板の銅箔面側に、厚さ１０μｍのエポキシ系ボンディングシート（図示せず）を介して、シリコーンシートの梨子地面が表側になるよう接着した。一体に貼り合わされたシートは、内部に直径６ｍｍの冷却水の水路７を有して、板厚１５ｍｍ、直径２９８ｍｍのアルミニウム製ベース５に対して、前述のエポキシ系ボンディングシートを介して貼着し、シリコーンシートの梨子地面が表側、すなわち基板吸着面となるようにした。
　次いで、上記マイクロシリコーンシートの梨子地面に、ステンレス製の所定のマスクを介して、空気式ブラストで粒径数μｍのシリコン粒子を一定時間均一に照射して所定の上面２ｂを得た。すなわち、表１の例１に示したように、高さｈ＝６０μｍ、直径ｄ＝２１ｍｍ、隣接する凸部の間隔ａ＝３７．３ｍｍであり、梨子地面を頂面とする凸部１を形成して、基板吸着面に単位面積１ｍ２当たりｎ＝８３０個の凸部１を備える弾性吸着層２を得た。更に、吸着電極４を外部の電源１０に接続するため、吸着電極４から電位供給線９を絶縁スリーブ８を通して外部に取り出し、実施例１に係る静電チャック１０１を完成させた。
　上記で得た静電チャック１０１が、基板６を吸着力Ｆ＝４９００Ｐａで吸着・保持したときに、弾性吸着層２における凸部１がどの程度接触するかを確認するため、以下のような試験を行った。直径３００ｍｍ、厚み１０ｍｍ、及び全体的平坦度Ｗｈが１μｍの透明パイレックス（登録商標）ガラス板を凸部１の頂面からなる基板吸着面に載置し、平面の台座を有するプレス機により加圧した。この際、ガラス板の自重と加えた圧力とが単位面積あたり合計４９００Ｐａになるように管理した。先ず、加圧した状態で、透明パイレックス（登録商標）ガラス板を通して、目視により凸部１の接触状態を確認したところ、全ての凸部１がその頂面で接触していることが確認された。ちなみに、全ての凸部１がガラス板に接触している場合と、そうでない場合とを比べると、光の干渉縞の様子が異なるため、目視により両方の状態を判別することができる。また、別の試験方法として、ガラス板と静電チャック１０１の基板吸着面との間に感圧紙を挟み込み、上記と同様にしてプレス機により加圧したところ、全ての凸部１の箇所で感圧紙は反応しており、全ての凸部１がその頂面で接触していることが確認された。更に、比較実験として、ガラス板の自重と加えた圧力との合計を１／２とした、単位面積あたり合計２４５０Ｐａの条件で同じ実験を行ったところ、全ての凸部１のうちの３分の２がガラス板にその頂面で接触することが確認された。
［実施例２］
　厚さ２５μｍのポリイミドシートに、表面が梨子地に処理された厚さ１００μｍのシリコーンシートが張り合わされた複合シート１１、厚さ１３μｍのアクリルエポキシボンディングシート１２、及び、厚さ１２μｍの電解銅箔１３（古河サーキットフォイル(株)製）を、それぞれ直径２９８ｍｍの円形に切り出して、プレス成型にて３ＭＰａ、１７０℃の条件で積層化した。
　上記で積層化したプレス体の片面側の銅箔を双極電極とするために、その中心を対称軸として、１０分割された隣り合う扇形形状の電極（隣接する電極間距離３ｍｍ）をエッチング処理により形成した。次いで、直径２９８ｍｍに切り出した上記と同じ厚さ１３μｍのアクリルエポキシボンディングシート１２を介して、上記でエッチングして得られた電極面を覆うように、厚さ５０μｍのポリイミドシート１４（東レ・デュポン(株)製、カプトンフイルム型式２００Ｈ）を重ね合わせ、上記と同じ条件により、プレス成型して一体に積層させた。
　次いで、厚さ５５μｍのカプトン片面粘着テープ（オカモト株式会社 1030E）を、上記で得られた積層体の梨子地面の全面に接着させ、更に、電極に端子を接合するため、ポリイミドシート１４で覆われた電極面を上側に向けてホットプレート上に載せ、加熱しながら銅製の端子を半田付けした。
　次いで、上記で用いたものと同じカプトン片面粘着テープに、直径２３ｍｍの開口部の中心が一辺の長さが３５ｍｍの正三角形の各頂点に配置されるように複数の孔をあけてパターンマスクとし、これをアルミナポーラス真空チャック上に配置し、このパターンマスク上に、上記で得られた積層体の粘着テープ側を対向させるようにして載せて、１Ｐａになるように真空に吸引した。これにより、パターンマスクの孔径と厚みに対応した凹凸が形成され、後述するように、最後にカプトン片面粘着テープを剥がした後には、梨子地面を有したシリコーンシートを頂面として、表２に示したような凸部が形成される。
　アルミナポーラス真空チャックで吸引した状態のまま、銅製の端子を取り付けた側のポリイミドシート面に、シリコーン接着剤１５（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社、型式ＴＳＥ３３３１）を厚さ１５０μｍとなるように塗布した後、板厚１６ｍｍ及び直径２９８ｍｍであって内部に冷却水の水路を有したアルミ製のベース１６を載せ、真空チャックを吸引しているポンプの電源を切り、脱泡チャンバー内で１時間脱泡させ、その後ホットプレート上で全体を１４０℃に加熱し、数時間かけてシリコーン接着剤を硬化させた。その後、一体化されたものを真空チャックから離脱させて清掃し、梨子地面を有したシリコーンシートを覆うカプトン片面粘着テープを剥がすことで、図３に示すような凸部１を備えた実施例２に係る静電チャック（No.1）を完成させた。
　また、この実施例で得られた静電チャックの変形例として、上記表１に記した例３における凸部を形成するようにした以外は上記と同様にして、本発明の実施例に係る静電チャック（No.2）を得た。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
  
　上記で得られたＮｏ．１及びＮｏ．２の静電チャックについて、それぞれイオン注入装置に搭載して、供給電圧±７５０Ｖでφ３００ｍｍのシリコンウエハを吸着・保持しながら、このシリコンウエハに対して、平均イオンビームパワー４５０Ｗ、注入量１×１０１５個／ｃｍ２の条件でイオン注入を行った。この際、アルミ製ベースの水路には２Ｌ／minの条件で冷却水を通水するようにした。そして、イオン注入時のウエハ表面温度をサーモラベルで計測したところ、Ｎｏ．１の静電チャックで吸着・保持した場合は、温度上昇を４８℃未満に抑えることができ、Ｎｏ．２の静電チャックでは、温度上昇を８９℃未満に抑えることができた。更には、Ｎｏ．１の静電チャックを用いた試験では、イオンビームパワーを６００Ｗに増大させたときでも、上記と同じ注入量においても温度上昇は６０℃未満という結果が得られた。これはガス冷却を伴う従来の静電チャックに匹敵する性能であるといえる。
１：凸部
２：弾性吸着層
2b：弾性吸着層の凸部以外の上面
３：下部絶縁層
４：吸着電極
５：ベース
６：基板
７：水路
８：絶縁スリーブ
９：電位供給線
10：電源
11：複合シート
12：ボンディングシート
13：電解銅箔
14：ポリイミドシート
15：シリコーン接着剤
16：ベース
100、101：静電チャック

Claims (7)

  1. 　弾性材料からなる複数の凸部を備えた弾性吸着層を基板吸着面とし、この弾性吸着層を介して基板を吸着・保持する静電チャックであって、
    　弾性吸着層における凸部の高さをｈ、基板吸着面における単位面積当たりの凸部の数をｎ、凸部における頂面の面積をＡ、凸部を形成する弾性材料の弾性率をＥとして、全体的平坦度がＷｈの基板を吸着力Ｆで吸着・保持したときに、吸着力Ｆが働く方向に凸部が収縮する量δが、以下の関係式（１）を満足し、かつ、基板吸着面における単位面積あたりの凸部頂面の総面積の割合ξが１０％以上であることを特徴とする静電チャック。
    　　５Ｗｈ≧δ≧０．５Ｗｈ、ここでδ＝(ｈ／ｎＡ)・(Ｆ／Ｅ)　・・・（１）
    〔但し、各値の単位は、それぞれ括弧内に示したものである；Ｗｈ（ｍ）、ｈ（ｍ）、ｎ（個／ｍ２）、Ａ（ｍ２）、Ｅ（Ｐａ）、Ｆ（Ｐａ）、δ（ｍ）。〕
  2. 　凸部の高さｈが１μｍ以上１０００μｍ以下の範囲である請求項１に記載の静電チャック。
  3. 　凸部を形成する弾性材料の弾性率Ｅが、０．１ＭＰａ以上５０ＭＰａ以下の範囲である請求項１に記載の静電チャック。
  4. 　凸部を形成する弾性材料は、シリコーンゴム、アクリルゴム、ニトリルゴム、イソプレンゴム、ウレタンゴム、エチレンプロピレンゴム、エピクロルヒドリンゴム、クロロプレンゴム、スチレンブタジエンゴム、ブタジエンゴム、フッ素ゴム、及びブチルゴムからなる群から選ばれた１以上である請求項１に記載の静電チャック。
  5. 　凸部の頂面が梨子地パターンを備える請求項１に記載の静電チャック。
  6. 　基板の全体的平坦度Ｗｈが、０．１μｍ～１０μｍの範囲である請求項１に記載の静電チャック。
  7. 　請求項１～６のいずれかに記載の静電チャックを製造する方法であって、弾性材料からなる弾性層と、上部絶縁層と、内部電極を形成する電極層と、下部絶縁層とを備えた静電チャックシートを真空チャック装置に収容し、静電チャックシートの弾性層側に所定のパターンマスクを介在させて真空吸引することで、パターンマスクに対応した凸部を形成して弾性吸着層を得ることを特徴とする静電チャックの製造方法。
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