WO2025154807A1 - 静電チャック - Google Patents

静電チャック

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WO2025154807A1
WO2025154807A1 PCT/JP2025/001416 JP2025001416W WO2025154807A1 WO 2025154807 A1 WO2025154807 A1 WO 2025154807A1 JP 2025001416 W JP2025001416 W JP 2025001416W WO 2025154807 A1 WO2025154807 A1 WO 2025154807A1
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WO
WIPO (PCT)
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resin layer
electrostatic chuck
layer
dielectric layer
less
Prior art date
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Pending
Application number
PCT/JP2025/001416
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English (en)
French (fr)
Inventor
綾菜 足立
英輝 森内
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Tomoegawa Corp
Original Assignee
Tomoegawa Corp
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Filing date
Publication date
Application filed by Tomoegawa Corp filed Critical Tomoegawa Corp
Publication of WO2025154807A1 publication Critical patent/WO2025154807A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2024-006083, filed in Japan on January 18, 2024, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Electrostatic chucks are used to hold the held member.
  • the held members such as semiconductor wafers and glass substrates, that are adsorbed and held by electrostatic chucks have become larger, there are issues such as how to increase the adsorption force of the electrostatic chuck and how to reduce particles on the back surface of the held member.
  • an electrostatic chuck device in which a holding member made of a resin material is protruded from a base and capable of adsorbing and holding a plate-shaped workpiece, and an electrostatic chuck having an adsorption electrode therein is disposed lower than the holding member in at least a part of the space formed between the plate-shaped workpiece and the base via the holding member, so that the electrostatic chuck electrostatically attracts the plate-shaped workpiece without making contact with the plate-shaped workpiece (see, for example, Patent Document 1).
  • the elastic modulus of the resin material constituting the holding member is 0.5 MPa or more and 10 MPa or less.
  • an electrostatic attraction member that is made of a dielectric and has a contact surface on a first side facing the surface of an object that can be deformed to conform to the surface of the object, and an electrode portion that is provided on a second side of the contact member opposite the first side and can apply a voltage to the contact member, the electrode portion having multiple layers of electrodes stacked with an insulating layer sandwiched between them (see, for example, Patent Document 2).
  • the contact member is made of a dielectric material that has elasticity and flexibility that allows it to be deformed to conform to the surface of the object.
  • Patent Documents 1 and 2 were insufficient in terms of the durability (corrosion resistance) of the retaining member (contact member) against corrosive gases and the resistance to adhesion of contaminants (contamination resistance).
  • the present invention has been made in consideration of the above circumstances, and aims to provide an electrostatic chuck in which the holding member that holds the held member has excellent durability (thermal durability, corrosion resistance, etc.) and contamination resistance (low volatility, particle resistance, etc.).
  • the present invention has the following aspects.
  • An electrostatic chuck according to any one of [1] to [6], wherein, in a planar view of the dielectric layer, an area of the holding surface is 50% or less of an area of the dielectric layer.
  • the present invention provides an electrostatic chuck that has excellent durability (thermal durability, corrosion resistance, etc.) and contamination resistance (low volatility, particle resistance, etc.).
  • 1 is a cross-sectional view showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, taken along a thickness direction of the electrostatic chuck.
  • 1 is a cross-sectional view showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, taken along a thickness direction of the electrostatic chuck.
  • 1 is a cross-sectional view showing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, taken along a thickness direction of the electrostatic chuck.
  • Fig. 1 is a schematic cross-sectional view of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention taken along a thickness direction of the electrostatic chuck.
  • characteristic parts may be enlarged for convenience in order to make the features easier to understand, and the dimensional ratios of each component may differ from the actual ones.
  • the materials, dimensions, etc. exemplified in the following description are merely examples, and the present invention is not limited thereto, and can be appropriately changed and implemented within the scope of the present invention.
  • the electrostatic chuck 1 of the present embodiment includes a dielectric layer 10 and a first resin layer 20 provided on the dielectric layer 10. That is, the first resin layer 20 is provided on one main surface (upper surface) 10a of the dielectric layer 10.
  • the electrostatic chuck 1 has the first resin layer 20 as a holding member that holds a held member, and can be used as an adsorption device that adsorbs and holds the held member.
  • the first resin layer 20 has a first adhesive layer 21 and a first base material layer 22 laminated in this order from one main surface 10a side of the dielectric layer 10.
  • the electrostatic chuck 1 may, for example, have an internal electrode 30 inside the dielectric layer 10, as shown in FIG. 1.
  • the electrostatic chuck 1 has, for example, a circular shape in plan view.
  • the first resin layer 20 preferably includes a plurality of unit resin layers 20A arranged at a distance from each other.
  • the plurality of unit resin layers 20A are arranged concentrically on one main surface 10a of the dielectric layer 10.
  • the dielectric layer 10 can be formed, for example, from heat-resistant resins such as polyimide, polyamide-imide, aromatic polyethylene ketone, and polyphenylene sulfide, or ceramics such as alumina, silicon carbide (SiC), and yttrium oxide.
  • the dielectric layer 10 is disposed on the side opposite to the side to which the held member is adsorbed.
  • the first resin layer 20 has a holding surface that holds the member to be held.
  • the holding surface of the first resin layer 20 refers to one of the main surfaces (upper surface) 20a of the first resin layer 20.
  • the elastic modulus of the first resin layer 20 at 40°C in the region in contact with the dielectric layer 10 is 10 MPa or more and 1000 MPa or less, preferably 50 MPa or more and 900 MPa or less, and more preferably 50 MPa or more and 800 MPa or less.
  • the elastic modulus is equal to or more than the lower limit, the strength and crosslinking density increase, and the corrosion resistance against corrosive gas is improved. As a result, the durability of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the elastic modulus is equal to or less than the upper limit, the flexibility is improved, and the generation of particles due to chipping or peeling during deformation can be suppressed. As a result, the contamination resistance of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the region in contact with the dielectric layer 10 in the first resin layer 20 specifically refers to the other main surface (lower surface) 20b of the first resin layer 20 and the region in the vicinity thereof.
  • the region in the vicinity of the other main surface 20b of the first resin layer 20 refers to a region 5 ⁇ m or less in the thickness direction from the other main surface 20b of the first resin layer 20.
  • a dynamic viscoelasticity device can be used to measure the elastic modulus at 40°C of the region of the first resin layer 20 that contacts the dielectric layer 10.
  • the region of the first resin layer 20 that contacts the dielectric layer 10 can be cut out and measured at a heating rate of 5°C/min and a measurement frequency of 10 Hz to obtain a value.
  • the elastic modulus at 40°C of the region of the first resin layer 20 in contact with the dielectric layer 10 can be controlled by the strength and crosslink density of the resin used in the first resin layer 20, as well as the addition of inorganic materials, etc.
  • the elastic modulus of the first resin layer 20 at 40°C in the region in contact with the held member is 100 MPa or more and 12000 MPa or less, and preferably 500 MPa or more and 10000 MPa or less.
  • the elastic modulus is equal to or more than the lower limit, the strength and crosslink density increase, and the corrosion resistance against corrosive gas is improved. As a result, the durability of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the elastic modulus is equal to or less than the upper limit, the flexibility is improved, and the generation of particles due to chipping or peeling during deformation can be suppressed. As a result, the contamination resistance of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the region in contact with the held member in the first resin layer 20 specifically refers to one main surface 20a of the first resin layer 20 and the region in the vicinity thereof.
  • the region in the vicinity of one main surface 20a of the first resin layer 20 refers to a region 10 ⁇ m or less in the thickness direction from one main surface 20a of the first resin layer 20.
  • the elastic modulus at 40°C of the region of the first resin layer 20 in contact with the held member can be measured in the same manner as the elastic modulus at 40°C of the region of the first resin layer 20 in contact with the dielectric layer 10 described above.
  • the elastic modulus at 40°C of the region of the first resin layer 20 that contacts the held member can be controlled by the strength and crosslink density of the resin used in the first resin layer 20, as well as the addition of inorganic materials, etc.
  • the first resin layer 20 preferably has a mass loss rate of 0.5% or less when heated at 150°C for 24 hours, more preferably 0.4% or less, and even more preferably 0.3% or less. If the mass loss rate is equal to or less than the upper limit, contamination of the held member by volatile matter can be suppressed in the plasma treatment process, improving contamination resistance.
  • thermogravimetric differential thermal analyzer TG-DTA
  • the temperature can be raised to 150°C at a rate of 5°C/min, and then the temperature can be held at 150°C for 24 hours, and the measurement can be performed.
  • the mass reduction rate of the first resin layer 20 can be controlled by the crosslink density, impurity content, low molecular weight content, and addition of inorganic materials in the resin constituting the first resin layer 20.
  • the first resin layer 20 preferably has a tensile elongation at break of 30% or more and 400% or less, more preferably 50% or more and 300% or less, and even more preferably 50% or more and 200% or less.
  • a tensile elongation at break is equal to or more than the lower limit, flexibility is improved and generation of particles due to chipping or peeling during deformation can be suppressed. As a result, the contamination resistance of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the tensile elongation at break is equal to or less than the upper limit, strength is increased and corrosion resistance against corrosive gases is improved. As a result, durability of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • a universal material testing machine can be used to measure the tensile elongation at break of the first resin layer 20.
  • the first resin layer 20 is cut into a strip (1 mm wide x 4 mm long) and both ends are held together by the gripping parts of the universal material testing machine with the upper and lower gap set to 2 mm, and pulled under measurement conditions of a tensile speed of 10 mm/min, and the distance traveled by the gripping parts until the first resin layer 20 breaks is measured, and a value can be obtained.
  • the tensile elongation at break of the first resin layer 20 can be controlled by the molecular weight and crosslink density of the resin used in the first resin layer 20, as well as the addition of inorganic materials, etc.
  • the area of the holding surface of the first resin layer 20 (one of the main surfaces 20a of the first resin layer 20) relative to the area of the dielectric layer 10 (the area of one of the main surfaces (upper surface) 10a of the dielectric layer 10) is preferably 50% or less, more preferably 30% or less, and even more preferably 20% or less.
  • the area ratio of the holding surface of the first resin layer 20 relative to the area of the dielectric layer 10 is within the above range, the area of contact between the holding surface of the first resin layer 20 and the held member is reduced, and therefore the number of particles adhering to the surface of the held member that contacts the holding surface of the first resin layer 20 is reduced. As a result, the contamination resistance of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the first resin layer 20 may be composed of unit resin layers 20A.
  • all unit resin layers 20A may have the same configuration or may have different configurations.
  • the configuration here refers to the configuration of the first adhesive layer 21 and the configuration of the first base material layer 22, which will be described later. If all unit resin layers 20A have the same configuration, the plasma treatment can be performed uniformly on the upper surface of the held member, making it suitable for use in an electrostatic chuck device. If the unit resin layers 20A have different configurations, the plasma treatment on the upper surface of the held member can be intentionally made non-uniform, making it suitable for use in an electrostatic chuck device.
  • the first adhesive layer 21 may be made of an adhesive such as a thermoplastic polyimide adhesive, a thermosetting polyimide adhesive, a polyamide adhesive, an epoxy adhesive, a polyester adhesive, a silicone adhesive, an olefin adhesive, or an anchor coating agent. From the viewpoint of corrosion resistance and contamination resistance, it is preferable to use a thermoplastic polyimide adhesive, a thermosetting polyimide adhesive, a polyamide adhesive, or an epoxy adhesive.
  • the thickness of the first adhesive layer 21 is not particularly limited, but is preferably 1 ⁇ m or more and 25 ⁇ m or less, more preferably 3 ⁇ m or more and 15 ⁇ m or less, and even more preferably 3 ⁇ m or more and 10 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first adhesive layer 21 is equal to or more than the lower limit, the adhesive strength to the dielectric layer 10 increases, and the thermal stress in the plasma treatment process can be alleviated, improving durability.
  • the thickness of the first adhesive layer 21 is equal to or less than the upper limit, the adhesive strength to the dielectric layer 10 increases, and the area of the first adhesive layer 21 in contact with the corrosive gas is reduced, improving corrosion resistance. As a result, the durability of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • resins constituting the first base layer 22 include polyimide, polyphenylene sulfide, aromatic polyethylene ketone, polyimide resin, polyethylene terephthalate, polypropylene, polytetrafluoroethylene, etc.
  • the thickness of the first base layer 22 is not particularly limited, but is preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, more preferably 5 ⁇ m or more and 40 ⁇ m or less, and even more preferably 10 ⁇ m or more and 30 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first base layer 22 is equal to or more than the lower limit, the corrosion resistance of the first resin layer 20 in the holding surface direction against the corrosive gas is increased. As a result, the durability of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the thickness of the first base layer 22 is equal to or less than the upper limit, the holding force against the held member is increased, and the risk of contaminants getting mixed in between the holding surface of the first resin layer 20 and the held member is reduced. As a result, the contamination resistance of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the electrostatic chuck 1 of this embodiment is highly durable and can be used repeatedly in the semiconductor manufacturing process, but if the holding surface is deteriorated or contaminated by corrosive gas or particles, the electrostatic chuck 1 can be used for a longer period of time by replacing the first resin layer 20 (holding surface) (repairability).
  • the first resin layer 20 may be easily peeled and removed from the dielectric layer 10 to the extent that the function of the electrostatic chuck 1 is not impaired, and from the viewpoint of repairability, it is preferable that no residue of the first resin layer 20 remains on the surface of the dielectric layer 10.
  • the first resin layer 20 has a peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 at 25°C of preferably 0.1 N/25 mm or more and 3.0 N/25 mm or less, and more preferably 0.2 N/25 mm or more and 2.0 N/25 mm or less. It is more preferable that the dielectric layer 10 and the adhesive layer 21 are separated from each other without leaving any residue when measuring this peel strength. This allows the first resin layer 20 to be easily removed from the electrostatic chuck 1.
  • the electrostatic chuck 1 can be easily maintained in a good condition, and as a result, the durability of the electrostatic chuck 1 can be maintained.
  • the first resin layer 20 has a peel strength against the dielectric layer 10 at 140°C.
  • the peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 at 140°C is preferably 0.1 N/25 mm or more and 2.0 N/25 mm or less, and more preferably 0.1 N/25 mm or more and 1.0 N/25 mm or less.
  • the dielectric layer 10 and the adhesive layer 21 are separated from each other without leaving any residue. This makes it possible to easily remove the first resin layer 20 from the electrostatic chuck 1.
  • the electrostatic chuck 1 can be easily maintained in a good condition, and as a result, the durability of the electrostatic chuck 1 is improved.
  • the method for measuring the peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 at 25°C and 140°C is not particularly limited, but can be measured in accordance with JIS-Z-0237.
  • the first resin layer 20 is cut into a strip of 25 mm width from the holding surface side of the electrostatic chuck 1, and then the electrostatic chuck 1 is placed in a universal tensile tester (RTH-2410 manufactured by A&D Co., Ltd.), and the longitudinal end of the strip-shaped first resin layer 20 is gripped with a test measurement jig provided on the universal tensile tester.
  • the strip-shaped first resin layer 20 is peeled from the dielectric layer 10 under the conditions of test temperatures of 25°C and 140°C, a peel angle of 90°, and a test speed of 200 mm/min, to obtain the peel strength.
  • This test is repeated three times, and the average peel strength can be regarded as the peel strength.
  • the peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 decreases from 25°C to 140°C. The cause of this is thought to be a decrease in the cohesive force of the first adhesive layer 21.
  • the electrostatic chuck 1 is used in a semiconductor manufacturing device, the atmospheric temperature in the device and the temperature of the holding surface (one of the main surfaces 20a of the first resin layer 20) are adjusted according to the semiconductor manufacturing process.
  • the adhesive peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 at 140°C means the durability of the first adhesive layer 21 at 140°C, and if this peel strength is 0.1 N/25 mm or more, damage to the first resin layer 20 in the semiconductor manufacturing process can be prevented.
  • the first adhesive layer 21 can be peeled off from the dielectric layer 10 at room temperature (25°C), which is preferable because damage to the electrostatic chuck 1 is suppressed and the quality of the electrostatic chuck 1 after repair is maintained. For example, when the peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 at 25° C.
  • the peel strength of the first adhesive layer 21 may be reduced at a high temperature (140° C.) and repair may be performed. Therefore, the peel strength of the first adhesive layer 21 against the dielectric layer 10 is evaluated at 25° C. and 140° C.
  • the internal electrode 30 is not particularly limited, and is composed of, for example, a layered conductor.
  • the conductor of the internal electrode 30 is not particularly limited, and preferably, for example, one or more metals such as copper, aluminum, gold, silver, platinum, chromium, nickel, tungsten, and stainless steel are used.
  • the conductor of the internal electrode 30 may be an alloy containing at least one of these metals, or may be a mixture with a ceramic material. Examples of ceramic materials include alumina, silicon carbide, and yttrium oxide.
  • the first resin layer 20 that holds the held member has excellent durability and resistance to contamination.
  • modified versions such as those shown in Figures 2 and 3 may be used.
  • the same components as those in the above embodiment are given the same reference numerals, and their explanation is omitted, with only the differences being explained.
  • the electrostatic chuck 100 of the first modified example shown in FIG. 2 includes a second resin layer 40 between the dielectric layer 10 and the first resin layer 20 .
  • the second resin layer 40 has a second adhesive layer 41 and a second base material layer 42 laminated in this order from one main surface 10a side of the dielectric layer 10.
  • the second adhesive layer 41 has a structure similar to that of the first adhesive layer 21 .
  • the second base material layer 42 has a configuration similar to that of the first base material layer 22 .
  • the electrostatic chuck 100 of the first modified example has a second resin layer 40 between the dielectric layer 10 and the first resin layer 20, which further improves the corrosion resistance and particle resistance of the first resin layer 20.
  • the second resin layer 40 covers the surface of the dielectric layer 10 facing the first resin layer (one of the main surfaces 10 a of the dielectric layer 10 ) and the side surface 10 b of the dielectric layer 10 .
  • the second resin layer 40 covers the surface of the dielectric layer 10 facing the first resin layer and the side surface 10b of the dielectric layer 10, so that the corrosion resistance and particle resistance of the dielectric layer 10 can be improved by the second resin layer 40.
  • a metal such as copper is evaporated onto the surface (upper surface in the thickness direction) of the base to form a thin metal film. Then, etching is performed to pattern the thin metal film into a predetermined shape to form an electrode. There may be one or more electrodes.
  • the electrode may include a holding electrode for holding the held member, a high-frequency electrode for controlling high-frequency plasma, or a thermal resistor for heating the held member.
  • an adhesive layer is applied to the top surface of the electrode so as to cover the ends of the electrode, and a dielectric layer is applied via the adhesive layer to form a laminate.
  • the dielectric layer may be formed by thermal spraying, or by applying and solidifying a resin or inorganic paste, or may be formed by combining multiple layers.
  • an adhesive layer is attached to the laminate, and a resin film is attached via the adhesive layer to form a second resin layer.
  • a resin may be applied to the top surface or the top surface and side surfaces of the laminate to form a second resin layer.
  • the resin can be formed by applying the resin and then drying or heating it to solidify it.
  • an adhesive sheet in which a first base layer is laminated onto the first adhesive layer is laminated onto the second resin layer.
  • the adhesive sheet used may be one that has been punched.
  • the first resin layer is not particularly limited, but may be formed by applying a resin and then drying or heating it to solidify it.
  • Example 1 The electrostatic chuck of Example 1 was produced so as to have the configuration shown in Table 1. That is, copper was evaporated on the surface of a base (diameter 300 mm, thickness 5 mm) to form a thin copper film. The thickness of the thin copper film was 10 ⁇ m. Then, etching was performed to pattern the thin copper film into a predetermined shape to form an electrode. Then, an adhesive sheet 1 was attached to the upper surface of the electrode so as to cover the end of the electrode, and a substrate 4 was attached through the adhesive sheet 1 to form a laminate. Then, the adhesive sheet 1 was attached to the upper surface and the side surface of the laminate, and the substrate 1 was punched and attached through the adhesive sheet 1 to form a second resin layer.
  • an adhesive tape in which the adhesive sheet 1 was attached to the substrate 1 was attached on the second resin layer.
  • the adhesive tape used was one that was punched so that 150 discs with a diameter of 4 mm were uniformly arranged on the second resin layer.
  • substrate 1, substrate 4, laminate and second resin layer were attached to each other, they were heated at 180° C. for 1 hour to be cured and bonded.
  • Example 2 An electrostatic chuck of Example 2 was fabricated in the same manner as in Example 1 so as to have the configuration shown in Table 1. In the electrostatic chuck of Example 2, the second resin layer was formed only on the upper surface of the laminate.
  • Example 3 An electrostatic chuck of Example 3 was fabricated in the same manner as in Example 1 so as to have the configuration shown in Table 1. In the electrostatic chuck of Example 3, the second resin layer was not formed, and the first resin layer was formed on the upper surface of the dielectric layer.
  • Example 12 An electrostatic chuck of Example 12 was fabricated in the same manner as in Example 1 so as to have the configuration shown in Table 1.
  • the first base material layer was not formed in the electrostatic chuck of Example 12.
  • the upper surface of the first adhesive layer was used as the holding surface.
  • Examples 4 to 11, 13 to 27, Comparative Example 1 An electrostatic chuck of each example was fabricated in the same manner as in Example 1 so as to have the configuration shown in Tables 1 to 5.
  • Comparative Example 2 The electrostatic chuck of Comparative Example 2 was produced so as to have the configuration shown in Table 4. That is, copper was evaporated on the surface of the base (diameter 300 mm, thickness 5 mm) to form a thin copper film. The thickness of the thin copper film was 10 ⁇ m. Then, etching was performed to pattern the thin copper film into a predetermined shape to form an electrode. Then, an adhesive sheet 1 was attached to the upper surface of the electrode so as to cover the end of the electrode, and an alumina plate (diameter 300 mm, thickness 0.125 mm) was attached via the adhesive sheet 1 to produce an electrostatic chuck. After the adhesive sheet was attached to the electrode, the base, and the alumina plate, they were heated at 180° C. for 1 hour to be cured and bonded.
  • Mass reduction rate when the first resin layer is heated at 150° C. for 24 hours The mass loss rate was measured when the first resin layer was heated at 150°C for 24 hours.
  • a thermogravimetric differential thermal analyzer TG-DTA (Shimadzu Corporation TG/DTA simultaneous measurement device DTG-60) was used to perform the measurement under the following conditions. In a nitrogen atmosphere, the temperature was raised to 150°C at a heating rate of 5°C/min, and then the temperature was held at 150°C for 24 hours. The mass loss rate was calculated from the obtained value, and a measured value was obtained. The results are shown in Tables 1 to 4.
  • the elastic modulus at 40° C. of the region of the first resin layer in contact with the dielectric layer was measured. Specifically, a dynamic viscoelasticity device (HR-20 manufactured by TA Instruments) was used to perform the measurement under the following conditions. The region of the first resin layer in contact with the dielectric layer was cut out into multiple pieces along the first resin layer to a thickness of 5 ⁇ m, and laminated to a thickness of 200 ⁇ m ⁇ 20 ⁇ m. After that, the pieces were left to stand at 40°C for 30 minutes, and then measured at a measurement frequency of 10 Hz, and the elastic modulus at 40°C was calculated. The results are shown in Tables 1 to 4.
  • the corrosion resistance of the first resin layer was evaluated. Specifically, the first resin layer was cut into a disk shape with a diameter of 4 mm. Then, the first resin layer was exposed to hydrogen fluoride gas for 24 hours under the following conditions, and the weight change rate before and after the test was calculated to obtain a value.
  • the corrosion resistance was evaluated as follows: if the weight change before and after the test was less than 0.01%, it was evaluated as “ ⁇ ”, if the weight change before and after the test was 0.01% or more and less than 0.05%, it was evaluated as " ⁇ ”, if the weight change before and after the test was 0.05% or more and less than 0.15%, it was evaluated as " ⁇ ”, and if the weight change was 0.15% or more, it was evaluated as " ⁇ ".
  • the results are shown in Tables 1 to 4.
  • the holding force of the holding surface was evaluated. Specifically, the upper surface of the holding member was maintained at 50° C., a silicon dummy wafer was used as the held member, the dummy wafer was adsorbed to the holding surface under vacuum (10 Pa or less), a voltage of +2.5 kV was applied to the electrode, and the wafer was held for 30 seconds. Thereafter, helium gas was flowed into the space surrounded by the dielectric layer, the first resin layer, and the dummy wafer while the voltage was applied, and the amount of helium gas leaked at a gas pressure of 100 Torr was measured to evaluate the holding force.
  • the retention force was evaluated as follows: when the amount of helium gas leakage was less than 0.5 sccm, it was marked “ ⁇ ”, when it was 0.5 sccm or more and less than 1.0 sccm, it was marked “ ⁇ ”, when it was 1.0 sccm or more and less than 3.0 sccm, it was marked “ ⁇ ”, and when it was 3.0 sccm or more, it was marked "X”.
  • Tables 1 to 4 The results are shown in Tables 1 to 4.
  • Particle resistance The particle resistance was evaluated. Specifically, after adsorbing a dummy wafer in the same manner as in the evaluation of "holding force", the holding surface was heated from 50°C to 150°C at a temperature increase rate of 5°C/min, and when the temperature reached 150°C, the holding surface was cooled to 50°C at a temperature decrease rate of 5°C/min.
  • Thermal durability was evaluated. Specifically, the cracking or peeling after the thermal cycle in the first resin layer was evaluated. That is, the electrostatic chuck was put into a thermostatic chamber (TCC-151W manufactured by Espec Corp.) set at 0°C. Then, the temperature was raised to 120°C at a heating rate of 50°C/hour, and then the temperature was immediately lowered to 0°C at a cooling rate of 50°C/hour for 200 cycles. After the 200 cycles, the electrostatic chuck was removed from the thermostatic chamber, and the appearance of each evaluation sample was observed and evaluated.
  • TCC-151W manufactured by Espec Corp.
  • the thermal durability was evaluated as follows: " ⁇ " when no cracking or peeling occurred in the first resin layer, “ ⁇ ” when only peeling occurred in the first resin layer, “ ⁇ ” when only cracking occurred in the first resin layer, and “ ⁇ ” when peeling and cracking occurred in the first resin layer. The results are shown in Tables 1 to 4.
  • the strip-shaped first resin layer was peeled off from the dielectric layer under the conditions of test temperatures of 23°C and 140°C, a peel angle of 90°, and a test speed of 200 mm/min, and the peel strength was measured, and the presence or absence of residue on the dielectric layer was observed. This test was repeated three times, and the average peel strength was taken as the peel strength and used to evaluate repairability. The repairability was evaluated based on the presence or absence of adhesive residue. The results are shown in Table 5.
  • substrate 1 is Kapton 50EN manufactured by DuPont Toray Co., Ltd.
  • substrate 2 is Kapton 50H manufactured by DuPont Toray Co., Ltd.
  • substrate 3 is Upilex 25S manufactured by Ube Industries
  • substrate 4 is Kapton 100EN manufactured by DuPont Toray Co., Ltd.
  • substrate 5 is Kapton 150EN manufactured by DuPont Toray Co., Ltd.
  • substrate 6 is Kapton 200EN manufactured by DuPont Toray Co., Ltd.
  • substrate 7 is Torelina #16-3030 manufactured by Toray Industries
  • substrate 8 is Lumirror #12-S10 manufactured by Toray Industries
  • substrate 9 is Torayfan #30-2500H manufactured by Toray Industries
  • substrate 10 is tetrafluoroethylene-hexafluoropropylene copolymer film manufactured by Daikin Ltd.
  • Adhesive 1 is obtained by adding 5 parts by mass of JER604 manufactured by Mitsubishi Chemical to 100 parts by mass of PIAD100H manufactured by Arakawa Chemical Industries Co., Ltd. and mixing them.
  • Adhesive 2 is obtained by adding 5 parts by mass of JER604 manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. and 7 parts by mass of AA-04 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd. to 100 parts by mass of PIAD100H manufactured by Arakawa Chemical Industries Co., Ltd. and mixing them.
  • Adhesive 3 is obtained by adding 5 parts by mass of JER604 manufactured by Mitsubishi Chemical Co., Ltd. and 10 parts by mass of AA-04 manufactured by Sumitomo Chemical Co., Ltd.
  • Adhesive 4 is styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer H1043 manufactured by Asahi Kasei Chemicals Corporation.
  • Adhesive 5 is obtained by adding 3 parts by mass of hardener SC-55LT manufactured by Aica Kogyo Co., Ltd. to 100 parts by mass of COPONYL 8976L manufactured by Mitsubishi Chemical Corporation and mixing them. Note that the above mixing ratio is the ratio in the adhesive composition after drying and solidifying.

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Abstract

誘電層（１０）と、誘電層（１０）上に設けられた第１の樹脂層（２０）と、を備え、第１の樹脂層（２０）は、被保持部材を保持する保持面を有し、第１の樹脂層（２０）は、誘電層（１０）に接する領域の４０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である、静電チャック（１）。

Description

静電チャック
　本発明は、静電チャックに関する。
　本願は、２０２４年１月１８日に日本に出願された特願２０２４－００６０８３号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　半導体ウエハを使用して半導体集積回路を製造する場合や、ガラス基板、フィルム等の絶縁性基板を使用した液晶パネルを製造する場合には、半導体ウエハ、ガラス基板、絶縁性基板等の基材を所定部位に吸着保持する必要がある。被保持部材の保持には、静電チャックが用いられている。近年、半導体ウエハやガラス基板等のように、静電チャックで吸着保持する被保持部材が大型化するのに伴って、静電チャックの吸着力を高めることや、被保持部材の裏面のパーティクルを少なくするという課題がある。
　上記の課題を解決するために、例えば、基盤上に樹脂材料からなる保持部材が突設されて、板状ワークを吸着保持することができると共に、保持部材を介して板状ワークと基盤との間に形成される空間の少なくとも一部に、吸着電極を内部に有した静電チャックが保持部材よりも低くなるようにして配設されて、板状ワークに対して非接触の状態で、静電チャックが板状ワークを静電吸引する静電チャック装置が知られている（例えば、特許文献１参照）。この静電チャック装置では、保持部材を構成する樹脂材料の弾性率が０．５ＭＰａ以上１０ＭＰａ以下である。
　また、誘電体により形成され、対象物の表面に対向する第１側に前記対象物の表面に倣って変形可能な接触面を有する接触部材と、前記接触部材において前記第１側とは反対側の第２側に設けられ、前記接触部材に電圧を印加可能な電極部と、を備え、前記電極部は、絶縁層を挟んで積層された複数層の電極を備える、静電吸着部材が知られている（例えば、特許文献２参照）。この静電吸着部材では、接触部材が、対象物の表面に倣って変形可能となる弾性、及び柔軟性を有する誘電体材料で形成されている。
国際公開第２０１２／０２６４２１号 特開２０２３－３７７８８号公報
　しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の発明では、保持部材（接触部材）の腐食性ガスに対する耐久性（耐食性）や、汚染物が付着しにくい性質（耐汚染性）が不十分であった。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、被保持部材を保持する保持部材が耐久性（熱耐久性、耐食性等）および耐汚染性（低揮発性、耐パーティクル性等）に優れる静電チャックを提供することを目的とする。
　本発明は以下の態様を有する。
［１］誘電層と、
　前記誘電層上に設けられた第１の樹脂層と、
を備え、
　前記第１の樹脂層は、被保持部材を保持する保持面を有し、
　前記第１の樹脂層は、前記誘電層に接する領域の４０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である、静電チャック。
［２］前記第１の樹脂層は、１５０℃で２４時間加熱した場合の質量減少率が０．５％以下である、［１］に記載の静電チャック。
［３］前記第１の樹脂層は、引張破壊伸び率が３０％以上４００％以下である、［１］または［２］に記載の静電チャック。
［４］前記第１の樹脂層は、前記被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率が１００ＭＰａ以上１２０００ＭＰａ以下である、［１］～［３］のいずれかに記載の静電チャック。
［５］１４０℃条件下において、前記誘電層に対する前記第１の樹脂層の剥離強度は、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上２．０Ｎ／２５ｍｍ以下である、［１］～［４］のいずれかに記載の静電チャック。
［６］前記第１の樹脂層は、互いに離間して配置された複数の単位樹脂層を含む、［１］～［５］のいずれかに記載の静電チャック。
［７］前記誘電層の平面視にて、前記誘電層の面積に対する、前記保持面の面積が５０％以下である、［１］～［６］のいずれかに記載の静電チャック。
［８］前記誘電層と前記第１の樹脂層の間に、第２の樹脂層を備える、［１］～［７］のいずれかに記載の静電チャック。
［９］前記第２の樹脂層は、前記誘電層の前記第１の樹脂層に対向する面および前記誘電層の側面を覆う、［８］に記載の静電チャック。
　本発明によれば、耐久性（熱耐久性、耐食性等）および耐汚染性（低揮発性、耐パーティクル性等）に優れる静電チャックを提供することができる。
本発明の一実施形態に係る静電チャックを模式的に示し、静電チャックの厚み方向に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る静電チャックを模式的に示し、静電チャックの厚み方向に沿う断面図である。 本発明の一実施形態に係る静電チャックを模式的に示し、静電チャックの厚み方向に沿う断面図である。
　以下、本発明の一実施形態に係る静電チャックについて、図面に基づいて説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る静電チャックを模式的に示し、静電チャックの厚み方向に沿う断面図である。
　なお、以下の説明で用いる各図面は、その特徴をわかりやすくするために、便宜上、特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率等は実際とは異なる場合がある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
［静電チャック］
　図１に示すように、本実施形態の静電チャック１は、誘電層１０と、誘電層１０上に設けられた第１の樹脂層２０とを備える。すなわち、第１の樹脂層２０は、誘電層１０の一方の主面（上面）１０ａに設けられている。静電チャック１は、被保持部材を保持する保持部材としての第１の樹脂層２０を有し、被保持部材を吸着保持する吸着装置として用いることができる。
　第１の樹脂層２０は、誘電層１０の一方の主面１０ａ側から順に積層された第１の接着層２１と、第１の基材層２２とを有する。
　静電チャック１は、例えば、図１に示すように、誘電層１０の内部に内部電極３０を備えていてもよい。
　静電チャック１は、平面視にて、例えば、円形状をなしている。断面視においては、図１に示すように、第１の樹脂層２０は、互いに離間して配置された複数の単位樹脂層２０Ａを含むことが好ましい。静電チャック１では、例えば、誘電層１０の一方の主面１０ａにおいて、複数の単位樹脂層２０Ａが同心円状に配置されている。
　誘電層１０は、例えば、ポリイミド、ポリアミドイミド、芳香族ポリエテルケトン、ポリフェニレンサルファイド等の耐熱樹脂、アルミナ、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化イットリウム等のセラミックスから形成することができる。誘電層１０は、被保持部材が吸着される側とは反対側に配置されている。
　第１の樹脂層２０は、被保持部材を保持する保持面を有する。第１の樹脂層２０の保持面とは、第１の樹脂層２０の一方の主面（上面）２０ａのことである。
　第１の樹脂層２０は、誘電層１０に接する領域の４０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下であり、５０ＭＰａ以上９００ＭＰａ以下であることが好ましく、５０ＭＰａ以上８００ＭＰａ以下であることがより好ましい。前記弾性率が前記下限値以上であると、強度や架橋密度が上昇し、腐食性ガスに対する耐食性が向上する。結果、静電チャック１の耐久性が向上する。前記弾性率が前記上限値以下であると、柔軟性が向上し、変形時における欠けや剥がれによるパーティクルの発生を抑制できる。結果、静電チャック１の耐汚染性が向上する。なお、第１の樹脂層２０における誘電層１０に接する領域とは、具体的には、第１の樹脂層２０の他方の主面（下面）２０ｂおよびその近傍の領域のことである。第１の樹脂層２０の他方の主面２０ｂの近傍の領域とは、第１の樹脂層２０の他方の主面２０ｂから厚み方向に５μｍ以下の領域のことである。
　第１の樹脂層２０における誘電層１０に接する領域の４０℃における弾性率を測定するには、動的粘弾性装置を用いることができる。例えば、第１の樹脂層２０における誘電層１０に接する領域を切り出し、昇温速度５℃／分、測定周波数１０Ｈｚの条件で測定し、値を得ることができる。
　なお、第１の樹脂層２０における誘電層１０に接する領域の４０℃における弾性率は、上記第１の樹脂層２０に用いられる樹脂の強度や架橋密度、さらに無機材料の添加等によって制御することができる。
　第１の樹脂層２０は、被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率が１００ＭＰａ以上１２０００ＭＰａ以下であり、５００ＭＰａ以上１００００ＭＰａ以下であることが好ましい。前記弾性率が前記下限値以上であると、強度や架橋密度が上昇し、腐食性ガスに対する耐食性が向上する。結果、静電チャック１の耐久性が向上する。前記弾性率が前記上限値以下であると、柔軟性が向上し、変形時における欠けや剥がれによるパーティクルの発生を抑制できる。結果、静電チャック１の耐汚染性が向上する。なお、第１の樹脂層２０における被保持部材に接する領域とは、具体的には、第１の樹脂層２０の一方の主面２０ａおよびその近傍の領域のことである。第１の樹脂層２０の一方の主面２０ａの近傍の領域とは、第１の樹脂層２０の一方の主面２０ａから厚み方向に１０μｍ以下の領域のことである。
　第１の樹脂層２０における被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率は、上記の第１の樹脂層２０における誘電層１０に接する領域の４０℃における弾性率と同様に測定することができる。
　なお、第１の樹脂層２０における被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率は、上記第１の樹脂層２０に用いられる樹脂の強度や架橋密度、さらに無機材料の添加等によって制御することができる。
　第１の樹脂層２０は、１５０℃で２４時間加熱した場合の質量減少率が０．５％以下であることが好ましく、０．４％以下であることがより好ましく、０．３％以下であることがさらに好ましい。前記質量減少率が前記上限値以下であると、プラズマ処理工程において、揮発物による被保持部材の汚染を抑制できるため、耐汚染性が向上する。
　第１の樹脂層２０における１５０℃で２４時間加熱した場合の質量減少率を測定するには、熱重量示差熱分析装置（ＴＧ－ＤＴＡ）を用いることができる。例えば、窒素雰囲気下において、昇温速度５℃／分で１５０℃まで昇温し、その後２４時間１５０℃を保持し、測定することができる。
　なお、上記第１の樹脂層２０の質量減少率は、第１の樹脂層２０を構成する樹脂における、架橋密度、不純物の含有量、低分子量の含有量、さらに無機材料の添加によって制御することができる。
　第１の樹脂層２０は、引張破壊伸び率が３０％以上４００％以下であることが好ましく、５０％以上３００％以下であることがより好ましく、５０％以上２００％以下であることがさらに好ましい。前記引張破壊伸び率が前記下限値以上であると、柔軟性が向上し、変形時における欠けや剥がれによるパーティクルの発生を抑制できる。結果、静電チャック１の耐汚染性が向上する。前記引張破壊伸び率が前記上限値以下であると、強度が上昇し、腐食性ガスに対する耐食性が向上する。結果、静電チャック１の耐久性が向上する。
　第１の樹脂層２０の引張破壊伸び率を測定するには、万能材料試験機を用いることができる。例えば、短冊（１ｍｍ幅×４ｍｍ長さ）に裁断した第１の樹脂層２０の両端を、万能材料試験機の上下の間隔を２ｍｍに設定した把持部で共に把持し、引張速度１０ｍｍ／分の測定条件で引張り、第１の樹脂層２０が破断するまでに把持部が移動した距離を測定し、値を得ることができる。
　なお、上記第１の樹脂層２０の引張破壊伸び率は、上記第１の樹脂層２０用いられる樹脂の分子量や架橋密度、さらに無機材料の添加等によって制御することができる。
　誘電層１０の平面視にて、誘電層１０の面積（誘電層１０の一方の主面（上面）１０ａの面積）に対する、第１の樹脂層２０の保持面（第１の樹脂層２０の一方の主面２０ａ）の面積が５０％以下であることが好ましく、３０％以下であることがより好ましく、２０％以下であることがさらに好ましい。誘電層１０の面積に対する、第１の樹脂層２０の保持面の面積率が上記範囲であると、第１の樹脂層２０の保持面と被保持部材が接する面積が減少するため、被保持部材の第１の樹脂層２０の保持面に接する側の面に付着するパーティクル数が減少する。結果、静電チャック１の耐汚染性が向上する。
　第１の樹脂層２０は、単位樹脂層２０Ａで構成されていてもよい。また第１の樹脂層２０において、全ての単位樹脂層２０Ａの構成が同一であってもよく、異なっていてもよい。ここでいう構成とは、後述する第１の接着層２１の構成と第１の基材層２２の構成のことである。全ての単位樹脂層２０Ａの構成が同一であると、被保持部材の上面に対して均一にプラズマ処理を行うことができるため、好適に静電チャック装置に利用することができる。単位樹脂層２０Ａの構成が異なる場合、被保持部材の上面に対するプラズマ処理を意図的に不均一にすることができるため、好適に静電チャック装置に利用することができる。
　第１の接着層２１は、熱可塑性ポリイミド接着剤、熱硬化性ポリイミド接着剤、ポリアミド接着剤、エポキシ接着剤、ポリエステル接着剤、シリコーン接着剤、オレフィン接着剤、アンカーコート剤等の接着剤が挙げられる。耐食性および耐汚染性の観点から、熱可塑性ポリイミド接着剤、熱硬化性ポリイミド接着剤、ポリアミド接着剤、エポキシ接着剤を好ましく用いることができる。
　第１の接着層２１の厚みは、特に限定されないが、例えば、１μｍ以上２５μｍ以下であることが好ましく、３μｍ以上１５μｍ以下であることがより好ましく、３μｍ以上１０μ以下であることがさらに好ましい。第１の接着層２１の厚みが前記下限値以上であると、誘電層１０に対する接着強度が上昇し、プラズマ処理工程における熱応力を緩和できるため、耐久性が向上する。第１の接着層２１の厚みが前記上限値以下であると、誘電層１０に対する接着強度が上昇し、かつ、腐食性ガスと接する第１の接着層２１の面積が減少するため耐腐食性が向上する。結果、静電チャック１の耐久性が向上する。
　第１の基材層２２を構成する樹脂として、例えば、ポリイミド、ポリフェニレンサルファイド、芳香族ポリエテルケトン、ポリイミド樹脂、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリテトラフルオロエチレン等が挙げられる。
　第１の基材層２２の厚みは、特に限定されないが、例えば、５μｍ以上１００μｍ以下であることが好ましく、５μｍ以上４０μｍ以下であることがより好ましく、１０μｍ以上３０μｍ以下であることがさらに好ましい。第１の基材層２２の厚みが前記下限値以上であると、第１の樹脂層２０の保持面方向における耐腐食性ガスに対する耐食性が上昇する。結果、静電チャック１の耐久性が向上する。第１の基材層２２の厚みが前記上限値以下であると、被保持部材に対する保持力が上昇し、汚染物が第１の樹脂層２０の保持面と被保持部材の間に混入する虞が低下する。結果、静電チャック１の耐汚染性が向上する。
　本実施形態の静電チャック１は、耐久性が高く、繰り返し半導体製造工程で使用することができるが、腐食性ガスやパーティクルにより保持面が劣化または汚染した場合、第１の樹脂層２０（保持面）を交換することにより、さらに長期に静電チャック１を使用できる（リペア性）。すなわち、静電チャック１の機能が損なわれない範囲において、第１の樹脂層２０は誘電層１０から容易に剥離除去できてよく、リペア性の観点から誘電層１０の表面に第１の樹脂層２０の残渣が残らないことが好ましい。具体的には、第１の樹脂層２０は２５℃における第１の接着層２１の誘電層１０に対する剥離強度が、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上３．０Ｎ／２５ｍｍ以下であることが好ましく、０．２Ｎ／２５ｍｍ以上２．０Ｎ／２５ｍｍ以下であることがより好ましい。この剥離強度の測定時において、誘電層１０と接着層２１が、互いに残渣なく分離されることがより好ましい。これにより、容易に第１の樹脂層２０を静電チャック１から取り除くことができる。よって、腐食ガスにより劣化した第１の樹脂層２０（第１の基材層２２と第１の接着層２１）を貼り替えることで、簡便に静電チャック１を良好な状態に維持することができ、結果、静電チャック１の耐久性を維持することができる。
　また、第１の樹脂層２０は、１４０℃における誘電層１０に対する剥離強度、例えば、第１の接着層２１がある場合、１４０℃における第１の接着層２１の誘電層１０に対する剥離強度が、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上２．０Ｎ／２５ｍｍ以下であることが好ましく、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上１．０Ｎ／２５ｍｍ以下であることがより好ましい。この剥離強度の測定時において、誘電層１０と接着層２１が、互いに残渣なく分離されることがより好ましい。これにより、容易に第１の樹脂層２０を静電チャック１から取り除くことができる。よって、腐食ガスにより劣化した第１の樹脂層２０（第１の基材層２２と第１の接着層２１）を貼り替えることで、簡便に静電チャック１を良好な状態に維持することができ、結果、静電チャック１の耐久性が向上する。
　２５℃および１４０℃における第１の接着層２１の誘電層１０に対する剥離強度の測定方法は特に限定されないが、ＪＩＳ－Ｚ－０２３７に準拠し測定することができる。具体的には、静電チャック１の保持面側から第１の樹脂層２０を２５ｍｍ幅の短冊状になるように裁断した後、この静電チャック１を万能引張試験機（エー・アンド・ディー社製　ＲＴＨ－２４１０）に設置し、万能引張試験機に設けられた試験測定用治具で短冊状の第１の樹脂層２０における長手方向端部を把持する。その後、試験温度２５℃および１４０℃、剥離角度９０°、試験速度２００ｍｍ／分の条件で短冊状の第１の樹脂層２０を誘電層１０から剥離し、剥離強度を得る。本試験を３回繰り返し、これらの平均剥離強度を剥離強度とすることができる。
　なお、第１の接着層２１の誘電層１０に対する剥離強度は、２５℃から１４０℃にかけて、右肩下がりで低下する。その原因は、第１の接着層２１の凝集力の低下であると考えられる。静電チャック１は、半導体製造装置内で使用される場合、半導体製造工程に合わせて装置内の雰囲気温度および保持面（第１の樹脂層２０の一方の主面２０ａ）の温度が調整される。静電チャック１の使用温度範囲が１４０℃以下の場合、１４０℃における第１の接着層２１の誘電層１０に対する接着剥離強度は、１４０℃における第１の接着層２１の耐久性を意味しており、この剥離強度が０．１Ｎ／２５ｍｍ以上であると、半導体製造工程における第１の樹脂層２０の破損を防止することができる。また、リペア時は、誘電層１０から第１の接着層２１を常温（２５℃）で剥離できることにより、静電チャック１の破損が抑制され、リペア後の静電チャック１の品質が維持され好ましい。例えば、２５℃における第１の接着層２１の誘電層１０に対する剥離強度が３．０Ｎ／２５ｍｍ以下の場合、互いに残渣を発生する可能性は低下し、リペア後の静電チャック１の品質が維持され、互いに残渣が発生する場合においても、静電チャック１が破損する可能性を低減することができる。なお、誘電層１０から第１の接着層２１を常温（２５℃）で剥離することが難しい場合には、高温（１４０℃）で第１の接着層２１の剥離強度を低下させ、リペアを行ってもよい。そのため、２５℃および１４０℃で第１の接着層２１の誘電層１０に対する剥離強度を評価している。
　内部電極３０は、特に限定されず、例えば、層状の導電体から構成される。内部電極３０の導電体としては、特に限定されないが、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン、ステンレス等の１種または２種以上の金属が好適に用いられる。内部電極３０の導電体が、これらの金属の少なくとも１種を含む合金であってもよく、セラミック材料との混合物であってもよい。セラミック材料として、例えば、アルミナ、炭化ケイ素、酸化イットリウム等が挙げられる。
　本実施形態の静電チャック１は、被保持部材を保持する第１の樹脂層２０が耐久性および耐汚染性に優れる。
［他の実施形態］
　なお、本発明は、上記の実施形態に限定するものではない。
　例えば、図２、図３に示すような変形例を採用してもよい。なお、変形例では、上記の実施形態における構成要素と同一の部分については同一の符号を付し、その説明を省略し、異なる点についてのみ説明する。
「第１変形例」
　図２に示す第１変形例の静電チャック１００では、誘電層１０と第１の樹脂層２０の間に、第２の樹脂層４０を備える。
　第２の樹脂層４０は、誘電層１０の一方の主面１０ａ側から順に積層された第２の接着層４１と、第２の基材層４２とを有する。
　第２の接着層４１は、第１の接着層２１と同様の構成である。
　第２の基材層４２は、第１の基材層２２と同様の構成である。
　第１変形例の静電チャック１００によれば、誘電層１０と第１の樹脂層２０の間に、第２の樹脂層４０を備えるため、第１の樹脂層２０の耐食性および耐パーティクル性がより向上する。
「第２変形例」
　図３に示す第２変形例の静電チャック２００では、第２の樹脂層４０が、誘電層１０の第１の樹脂層に対向する面（誘電層１０の一方の主面１０ａ）、および誘電層１０の側面１０ｂを覆う。
　第１変形例の静電チャック１００によれば、第２の樹脂層４０が、誘電層１０の第１の樹脂層に対向する面、および誘電層１０の側面１０ｂを覆うため、第２の樹脂層４０によって誘電層１０の耐食性および耐パーティクル性を向上することができる。
　以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［静電チャックの作製］
　本実施形態の静電チャックの作製方法の一例を説明する。なお、本発明は、本作製方法に限定されない。
　基台の表面（厚み方向の上面）に銅等の金属を蒸着して、金属の薄膜を形成する。その後、エッチングを行って、金属の薄膜を所定の形状にパターニングして、電極を形成する。電極は１つでも複数でもよい。電極は被保持部材を保持する保持用電極以外に、高周波プラズマを制御する高周波電極、または、被保持部材を加熱する熱抵抗体を含んでもよい。
　次いで、電極の上面に、電極の端部を覆うように接着剤層を貼合し、接着剤層を介して、誘電層を貼合し積層体を形成する。誘電層は、溶射により形成されても、樹脂または無機ペーストを塗布し固化させることで形成されてもよく、複数組み合わせて形成されていてもよい。
　次いで、接着剤層を積層体に貼合し、接着剤層を介して、樹脂フィルムを貼合し第２の樹脂層を形成した。また、樹脂を積層体の上面または上面および側面に塗布し、第２の樹脂層を形成してもよい。樹脂は特に限定されないが、樹脂を塗布後、乾燥または加熱し固化させることで形成することができる。
　次いで、第１の接着層上に第１の基材層を貼合した接着シートを第２の樹脂層上に貼合した。ここで、接着シートは、打ち抜き加工したものを用いてもよい。第１の樹脂層は特に限定されないが、樹脂を塗布後、乾燥または加熱し固化させることで形成されてもよい。
［実施例１］
　表１に示した構成になるように、実施例１の静電チャックを作製した。すなわち、基台（直径３００ｍｍ、厚み５ｍｍ）の表に銅を蒸着して、銅の薄膜を形成した。銅の薄膜の厚みは１０μｍであった。その後、エッチングを行って、銅の薄膜を所定の形状にパターニングして、電極を形成した。その後、電極の上面に、電極の端部を覆うように接着シート１を貼合し、その接着シート１を介して、基材４を貼合し積層体を形成した。その後、接着シート１を積層体の上面と積層体の側面に貼合し、接着シート１を介して基材１を打ち抜き加工貼合し、第２の樹脂層を形成した。次いで、接着シート１を基材１に貼合した接着テープを第２の樹脂層上に貼合した。ここで、接着テープは、直径４ｍｍ、数量１５０個の円盤が、均一に第２の樹脂層上に配置されるように、打ち抜き加工したものを用いた。なお、接着シートと基材１、基材４、積層体および第２の樹脂層の貼合後は、１８０℃１時間加熱し硬化および接着させた。
［実施例２］
　表１に示した構成になるように、実施例１と同様に実施例２の静電チャックを作製した。実施例２の静電チャックでは、第２の樹脂層を積層体の上面にのみ形成した。
［実施例３］
　表１に示した構成になるように、実施例１と同様に実施例３の静電チャックを作製した。実施例３の静電チャックでは、第２の樹脂層を形成せず、誘電層の上面に第１の樹脂層を形成した。
［実施例１２］
　表１に示した構成になるように、実施例１と同様に実施例１２の静電チャックを作製した。実施例１２の静電チャックでは、第１の基材層を形成していない。結果、第１の接着層の上面を保持面とした。
［実施例４～１１、１３～２７、比較例１］
　表１～５に示した構成になるように、実施例１と同様に各実施例の静電チャックを作製した。
［比較例２］
　表４に示した構成になるように、比較例２の静電チャックを作製した。すなわち、基台（直径３００ｍｍ、厚み５ｍｍ）の表に銅を蒸着して、銅の薄膜を形成した。銅の薄膜の厚みは１０μｍであった。その後、エッチングを行って、銅の薄膜を所定の形状にパターニングして、電極を形成した。その後、電極の上面に、電極の端部を覆うように接着シート１を貼合し、接着シート１を介して、アルミナ板（直径３００ｍｍ、厚み０．１２５ｍｍ）を貼合し静電チャックを作製した。なお、接着シートと電極、基台およびアルミナ板の貼合後は、１８０℃１時間加熱し硬化および接着させた。
［評価］
「第１の樹脂層の保持面の面積率」
　誘電層の平面視にて、誘電層の面積（誘電層の一方の主面の面積）に対する、第１の樹脂層の保持面の面積を測定した。具体的には、公知画像解析ソフトを用い、以下の式により得られる値の平均値として求めた。結果を表１～表４に示す。
　第１の樹脂層の保持面の面積率＝第１の樹脂層の保持面の面積／誘電層の一方の主面の面積（静電チャック上面の面積）×１００
「第１の樹脂層の引張破壊伸び率」
　第１の樹脂層の引張破壊伸び率を測定した。具体的には、短冊（１ｍｍ幅×４ｍｍ長さ）に裁断した第１の樹脂層の両長端を、万能材料試験機（エー・アンド・ディー社製　ＲＴＦ－１３１０）の上下の間隔を２ｍｍに設定した把持部で共に把持し、引張速度１０ｍｍ／分の測定条件で引張り、第１の樹脂層が破断するまでに把持部が移動した距離を測定し、測定値を得た。結果を表１～表４に示す。
「第１の樹脂層を１５０℃で２４時間加熱した場合の質量減少率」
　第１の樹脂層を１５０℃で２４時間加熱した場合の質量減少率を測定した。具体的には、熱重量示差熱分析装置（ＴＧ－ＤＴＡ）（島津製作所社製　ＴＧ／ＤＴＡ同時測定装置　ＤＴＧ－６０）を用い、以下の条件で測定を行った。窒素雰囲気下において、昇温速度５℃／分で１５０℃まで昇温し、その後、２４時間１５０℃を保持し、得られた値から質量減少率を算出し、測定値を得た。結果を表１～表４に示す。
「第１の樹脂層の誘電層に接する領域の４０℃における弾性率」
　第１の樹脂層の誘電層に接する領域の４０℃における弾性率を測定した。具体的には、動的粘弾性装置（ティーエーインスツルメンツ社製　ＨＲ－２０）を用い、以下の条件で測定を行った。第１の樹脂層における誘電層に接する領域を第１の樹脂層に沿って厚み５μｍになるように複数切り出し、厚み２００μｍ±２０μｍになるように積層した。その後、４０℃で３０分静置後、測定周波数１０Ｈｚの条件で測定し、４０℃における弾性率を算出した。結果を表１～表４に示す。
「第１の樹脂層の被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率」
　第１の樹脂層の誘電層に接する領域の４０℃における弾性率と同様に、第１の樹脂層の被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率を測定した。結果を表１～表４に示す。
「耐食性」
　第１の樹脂層の耐食性を評価した。具体的には、第１の樹脂層を直径４ｍｍの円盤状に切り出した。その後、フッ化水素ガスに下記の条件で２４時間暴露して、試験前後の重量変化率を算出し、値を得た。耐食性は、試験前後の重量変化が０．０１％未満の場合を「◎」、試験前後の重量変化が０．０１％以上０．０５％未満の場合を「○」、０．０５％以上０．１５％未満の場合を「△」、０．１５％以上の場合を「×」と評価した。結果を表１～表４に示す。
「保持力」
　保持面の保持力を評価した。具体的には、保持部材の上面を５０℃に維持し、被保持部材としてシリコン製ダミーウエハを用い、真空下（１０Ｐａ以下）にて保持面にダミーウエハを吸着させ、電極に＋２．５ｋＶの電圧を印加した後、３０秒保持させた。その後、電圧を印加した状態のままヘリウムガスを誘電層、第１の樹脂層およびダミーウエハで囲まれた空間に流し、ガス圧１００Ｔｏｒｒ時のヘリウムガスのリーク量を測定し、保持力の評価を行った。
　保持力は、ヘリウムガスのリーク量が０．５ｓｃｃｍ未満の場合を「◎」、０．５ｓｃｃｍ以上１．０ｓｃｃｍ未満の場合を「○」、１．０ｓｃｃｍ以上３．０ｓｃｃｍ未満の場合を「△」、３．０ｓｃｃｍ以上の場合を「×」と評価した。結果を表１～表４に示す。
「耐パーティクル性」
　耐パーティクル性を評価した。具体的には、「保持力」の評価と同様にダミーウエハを吸着させた後、昇温速度５℃／分で保持面を５０℃から１５０℃まで加熱し、１５０℃に到達した時点から、降温速度５℃／分で保持面を５０℃まで冷却した。その後、電圧の印加を停止し、ダミーウエハを保持面から外し、ダミーウエハの保持面に吸着されていた側の面に付着したパーティクルの数と大きさを、ウエハ表面検査装置（トップコン社製、製品名ＷＭ－７Ｓ）で計測し、直径が０．５μｍ以上１．０μｍ未満であるパーティクル数および直径が１．０μｍ以上であるパーティクル数を計測した。耐パーティクル性は、合計のパーティクル数が１０００未満の場合を「◎」、パーティクル数が１０００以上５０００未満の場合を「○」、パーティクル数が５０００以上１００００未満の場合を「△」、パーティクル数が１００００以上の場合を「×」と評価した。結果を表１～表４に示す。
「熱耐久性」
　熱耐久性を評価した。具体的には、第１の樹脂層における冷熱サイクル後の割れまたは剥がれの評価を行った。すなわち、０℃に設定した恒温槽（エスペック社製　ＴＣＣ－１５１Ｗ）に静電チャックを投入した。その後、昇温速度５０℃／時間で１２０℃まで昇温させた後、すぐに降温速度５０℃／時間で０℃まで降温させる工程を２００サイクル行った。２００サイクル終了後、静電チャックを恒温槽から取り出し、各評価サンプルの外観を観察し評価とした。熱耐久性は、第１の樹脂層に割れおよび剥がれが発生しなかった場合を「◎」、第１の樹脂層に剥がれのみが発生した場合を「○」、第１の樹脂層に割れのみ発生した場合を「△」、第１の樹脂層に剥がれおよび割れが発生した場合を「×」と評価した。結果を表１～表４に示す。
「リペア性の評価」
　リペア性を評価した。具体的には、ＪＩＳ－Ｚ－０２３７に準拠し２３℃および１４０℃における第１の接着層の誘電層に対する剥離強度の測定を行った。静電チャック１の保持面側から第１の樹脂層を２５ｍｍ幅の短冊状になるように裁断した後、この静電チャックを万能引張試験機（エー・アンド・ディー社製　ＲＴＨ－２４１０）に設置し、万能引張試験機に設けられた試験測定用治具で短冊状の第１の樹脂層における長手方向端部を把持した。その後、試験温度２３℃および１４０℃、剥離角度９０°、試験速度２００ｍｍ／分の条件で短冊状の第１の樹脂層を誘電層から剥離して、剥離強度を測定し、誘電層上における残渣等の発生有無を観察した。なお、本試験を３回繰り返し、これらの平均剥離強度を剥離強度とし、リペア性の評価に用いた。リペア性の評価は、接着剤の残渣の有無で行った。結果を表５に示す。
　表１～表４において、基材１は東レ・デュポン社製　カプトン５０ＥＮ、基材２は東レ・デュポン社製　カプトン５０Ｈ、基材３は宇部興産社製　ユーピレックス２５Ｓ、基材４は東レ・デュポン社製　カプトン１００ＥＮ、基材５は東レ・デュポン社製　カプトン１５０ＥＮ、基材６は東レ・デュポン社製　カプトン２００ＥＮ、基材７は東レ社製　トレリナ＃１６－３０３０、基材８は東レ社製　ルミラー＃１２－Ｓ１０、基材９は東レ社製　トレファン＃３０－２５００Ｈ、基材１０はダイキン社製　４フッ化エチレン－６フッ化プロピレン共重合体フィルムである。また、接着剤１は、荒川化学工業社製のＰＩＡＤ１００Ｈを１００質量部に対して、三菱ケミカル社製のＪＥＲ６０４を５質量部添加し混合して得られる。接着剤２は、荒川化学工業社製のＰＩＡＤ１００Ｈを１００質量部に対して、三菱ケミカル社製のＪＥＲ６０４を５質量部、住友化学社製のＡＡ－０４を７質量部添加し混合して得られる。接着剤３は、荒川化学工業社製のＰＩＡＤ１００Ｈを１００質量部に対して、三菱ケミカル社製のＪＥＲ６０４を５質量部、住友化学社製のＡＡ－０４を１０質量部添加し混合して得られる。接着剤４は、旭化成ケミカルズ社製のスチレン－エチレン・ブチレン－スチレンブロック共重合体　Ｈ１０４３とした。接着剤５は、三菱ケミカル社製のコーポニール８９７６Ｌを１００質量部に対して、アイカ工業社製の硬化剤ＳＣ－５５ＬＴを３質量部添加し混合して得られる。なお、上記混合比率は乾燥固化させた後における接着組成物中の比率とする。
　表１～表４に示す結果から、実施例１～実施例２３の静電チャックは、耐食性および耐パーティクル性に優れることが分かった。
　表５に示す結果から、実施例１，８，２４～２７の静電チャックはリペア性に優れることが分かった。
１，１００，２００　静電チャック
１０　誘電層
２０　第１の樹脂層
２１　第１の接着層
２２　第１の基材層
３０　内部電極
４０　第２の樹脂層
４１　第２の接着層
４２　第２の基材層

Claims (9)

  1. 　誘電層と、
    　前記誘電層上に設けられた第１の樹脂層と、
    を備え、
    　前記第１の樹脂層は、被保持部材を保持する保持面を有し、
    　前記第１の樹脂層は、前記誘電層に接する領域の４０℃における弾性率が１０ＭＰａ以上１０００ＭＰａ以下である、静電チャック。
  2. 　前記第１の樹脂層は、１５０℃で２４時間加熱した場合の質量減少率が０．５％以下である、請求項１に記載の静電チャック。
  3. 　前記第１の樹脂層は、引張破壊伸び率が３０％以上４００％以下である、請求項１に記載の静電チャック。
  4. 　前記第１の樹脂層は、前記被保持部材に接する領域の４０℃における弾性率が１００ＭＰａ以上１２０００ＭＰａ以下である、請求項１に記載の静電チャック。
  5. 　１４０℃条件下において、前記誘電層に対する前記第１の樹脂層の剥離強度は、０．１Ｎ／２５ｍｍ以上２．０Ｎ／２５ｍｍ以下である、請求項１に記載の静電チャック。
  6. 　前記第１の樹脂層は、互いに離間して配置された複数の単位樹脂層を含む、請求項１に記載の静電チャック。
  7. 　前記誘電層の平面視にて、前記誘電層の面積に対する、前記保持面の面積が５０％以下である、請求項１に記載の静電チャック。
  8. 　前記誘電層と前記第１の樹脂層の間に、第２の樹脂層を備える、請求項１に記載の静電チャック。
  9. 　前記第２の樹脂層は、前記誘電層の前記第１の樹脂層に対向する面および前記誘電層の側面を覆う、請求項８に記載の静電チャック。
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WO2010044398A1 (ja) * 2008-10-15 2010-04-22 株式会社クリエイティブ テクノロジー 静電チャック及びその製造方法
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