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図面 (8)

課題

被吸着物静電吸着する際に、被吸着物の吸着面と静電吸着装置の被吸着物載置面の間で発生する擦れを減少させることによって、擦れによって発生するパーティクル数を大きく減少させることができる静電吸着装置を提供する。

解決手段

少なくとも、支持基板と、前記支持基板上に同心円状に形成された電極と、前記支持基板および電極を覆う絶縁層とを有する静電吸着装置において、前記同心円状の電極部分の上面の絶縁層は、表面形状が支持基板の径方向に上凸の曲面であり、電極間の絶縁層は凹形状であることを特徴とする静電吸着装置。

概要

背景

従来、半導体デバイスの製造工程における半導体ウエハの加熱には、金属線を巻いたヒータが使用されていた。しかし、このヒータを使用した場合には、半導体ウエハヘの金属汚染の問題があったため、近年、セラミックス薄膜発熱体として使用したセラミックス一体型ウエハ加熱装置の使用が提案されている(例えば特許文献1参照)。

中でも分子線エピタキシーCVD、スパッタリング等におけるウエハの加熱方法としては、基体内からのアウトガスが無く、高純度耐熱衝撃性に優れた熱分解窒化ホウ素(PBN)と熱分解黒鉛PG)の複合セラミックヒータを用いることが有効とされており(例えば特許文献2参照)、このようなヒータであると従来のタンタルワイヤーヒータに比べて装着が容易で、熱変形断線ショート等のトラブルを起さないので使い易く、しかも面上ヒータであるため比較的均熱が得られ易いという利点もある。

この半導体ウエハの加熱にあたっては、ヒータ上に半導体ウエハを固定するために減圧雰囲気では静電吸着装置が使用されており、プロセスの高温化に伴ってその材質樹脂からセラミックスに移行している(例えば特許文献3、特許文献4参照)。

また最近では、これらのセラミックス一体型ウエハ加熱装置と静電吸着装置を合体した静電吸着装置が提案されており、例えば、静電吸着装置の絶縁層アルミナを用いたもの(例えば非特許文献1参照)、さらにクリーニングガス耐性を上げる為に窒化アルミを絶縁層に用いたものも開発されてきている。

ここで静電吸着装置において、静電吸着力は絶縁層の体積抵抗率が低くなれば強くなるが、低過ぎるとリーク電流によるデバイスの破損が生じるため、静電吸着装置の絶縁層の体積抵抗値は108〜1018Ωcm、より好ましくは109〜1013Ωcmであることが望ましい。

静電吸着装置の電圧印加される電極の形状によって静電チャックは3種類に分類される。単一の内部電極をもつ単極型では被吸着物接地する必要があり、それに対して一対の内部電極をもつ双極型や、一対の電極が櫛形に形成されている櫛形電極型では2つの電極各々に正負の電圧が印加されることから被吸着物であるウエハを接地する必要がなく、半導体用では後者のタイプが多く使われている。

近年分子線エピタキシーやCVD、スパッタリング装置でセラミックス製の静電吸着装置が搭載されるようになってきたが、半導体デバイスの製造工程のなかには500℃を超えるような高温での使用要求も増えてきている。Siウエハ等の被吸着物が静電吸着装置に吸着されると加熱されて熱膨張する。その際に、両者の熱膨張係数相違に基づき、被吸着物吸着面と静電吸着装置載置面が強く擦れるという現象が起きる。

接触面積を減らすことによって擦れを減少させることができるため、チャック面ディンプル状にするタイプも開発されたが、ディンプルとウエハが強固に接触して擦れる為にウエハにキズがつき、ディンプル側ではセラミックス焼結体表面が荒れ焼結した粒が脱落する、いわゆる脱粒現象が生じ、異物となるパーティクルが大量に発生してしまう問題が発生していた。

特開平4−124076号公報
特開昭63−241921号公報
特開昭52−67353号公報
特開昭59−124140号公報
ニューセラミックス(7)、p49〜53、1994

概要

被吸着物を静電吸着する際に、被吸着物の吸着面と静電吸着装置の被吸着物載置面の間で発生する擦れを減少させることによって、擦れによって発生するパーティクル数を大きく減少させることができる静電吸着装置を提供する。少なくとも、支持基板と、前記支持基板上に同心円状に形成された電極と、前記支持基板および電極を覆う絶縁層とを有する静電吸着装置において、前記同心円状の電極部分の上面の絶縁層は、表面形状が支持基板の径方向に上凸の曲面であり、電極間の絶縁層は凹形状であることを特徴とする静電吸着装置。

目的

本発明は、被吸着物を静電吸着する際に、被吸着物の吸着面と静電吸着装置の被吸着物載置面の間で発生する擦れを減少させることによって、擦れによって発生するパーティクル数を大きく減少させることができる静電吸着装置を提供することを目的とする。

効果

実績

技術文献被引用数
0件
牽制数
2件

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請求項1

少なくとも、支持基板と、前記支持基板上に同心円状に形成された電極と、前記支持基板および電極を覆う絶縁層とを有する静電吸着装置において、前記同心円状の電極部分の上面の絶縁層は、表面形状が支持基板の径方向に上凸の曲面であり、電極間の絶縁層は凹形状であることを特徴とする静電吸着装置。

請求項2

前記支持基板は、同心円状に溝パターンが形成され、かつ前記電極は、前記支持基板の溝パターンの凸部に形成されたものであることを特徴とする請求項1に記載の静電吸着装置。

請求項3

前記電極部分の上面の絶縁層は、径方向の高低差が、前記電極の幅の90%の範囲内において1μm〜2mmであることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の静電吸着装置。

請求項4

前記電極間の凹部の底面における絶縁層の表面粗さRaは、10μm以下であることを特徴とする請求項1ないし請求項3のいずれか1項に記載の静電吸着装置。

請求項5

前記電極間の凹部の底面形状は、支持基板の径方向に曲面となっていることを特徴とする請求項1ないし請求項4のいずれか1項に記載の静電吸着装置。

請求項6

前記絶縁層は、表面をプラズマ酸溶液アルカリ溶液のいずれかによってエッチングされたものであることを特徴とする請求項1ないし請求項5のいずれか1項に記載の静電吸着装置。

請求項7

前記絶縁層は、熱分解窒化ホウ素窒化アルミニウム酸化イットリウム酸化アルミニウムのいずれかが主成分であることを特徴とする請求項1ないし請求項6のいずれか1項に記載の静電吸着装置。

請求項8

前記絶縁層は、熱分解窒化ホウ素または窒化アルミニウムに、炭素珪素アルミニウムイットリウムチタンのうち少なくとも1種類以上の元素を0.01wt%以上20wt%以下含んでいるものであることを特徴とする請求項1ないし請求項7のいずれか1項に記載の静電吸着装置。

請求項9

前記静電吸着装置は、加熱ヒータを内蔵するものであることを特徴とする請求項1ないし請求項8のいずれか1項に記載の静電吸着装置。

技術分野

0001

本発明は、静電吸着装置に関し、より詳しくは、被吸着物に付着するパーティクルを減少させることができる静電吸着装置に関するものである。

背景技術

0002

従来、半導体デバイスの製造工程における半導体ウエハの加熱には、金属線を巻いたヒータが使用されていた。しかし、このヒータを使用した場合には、半導体ウエハヘの金属汚染の問題があったため、近年、セラミックス薄膜発熱体として使用したセラミックス一体型ウエハ加熱装置の使用が提案されている(例えば特許文献1参照)。

0003

中でも分子線エピタキシーCVD、スパッタリング等におけるウエハの加熱方法としては、基体内からのアウトガスが無く、高純度耐熱衝撃性に優れた熱分解窒化ホウ素(PBN)と熱分解黒鉛PG)の複合セラミックヒータを用いることが有効とされており(例えば特許文献2参照)、このようなヒータであると従来のタンタルワイヤーヒータに比べて装着が容易で、熱変形断線ショート等のトラブルを起さないので使い易く、しかも面上ヒータであるため比較的均熱が得られ易いという利点もある。

0004

この半導体ウエハの加熱にあたっては、ヒータ上に半導体ウエハを固定するために減圧雰囲気では静電吸着装置が使用されており、プロセスの高温化に伴ってその材質樹脂からセラミックスに移行している(例えば特許文献3、特許文献4参照)。

0005

また最近では、これらのセラミックス一体型ウエハ加熱装置と静電吸着装置を合体した静電吸着装置が提案されており、例えば、静電吸着装置の絶縁層アルミナを用いたもの(例えば非特許文献1参照)、さらにクリーニングガス耐性を上げる為に窒化アルミを絶縁層に用いたものも開発されてきている。

0006

ここで静電吸着装置において、静電吸着力は絶縁層の体積抵抗率が低くなれば強くなるが、低過ぎるとリーク電流によるデバイスの破損が生じるため、静電吸着装置の絶縁層の体積抵抗値は108〜1018Ωcm、より好ましくは109〜1013Ωcmであることが望ましい。

0007

静電吸着装置の電圧印加される電極の形状によって静電チャックは3種類に分類される。単一の内部電極をもつ単極型では被吸着物を接地する必要があり、それに対して一対の内部電極をもつ双極型や、一対の電極が櫛形に形成されている櫛形電極型では2つの電極各々に正負の電圧が印加されることから被吸着物であるウエハを接地する必要がなく、半導体用では後者のタイプが多く使われている。

0008

近年分子線エピタキシーやCVD、スパッタリング装置でセラミックス製の静電吸着装置が搭載されるようになってきたが、半導体デバイスの製造工程のなかには500℃を超えるような高温での使用要求も増えてきている。Siウエハ等の被吸着物が静電吸着装置に吸着されると加熱されて熱膨張する。その際に、両者の熱膨張係数相違に基づき、被吸着物吸着面と静電吸着装置載置面が強く擦れるという現象が起きる。

0009

接触面積を減らすことによって擦れを減少させることができるため、チャック面ディンプル状にするタイプも開発されたが、ディンプルとウエハが強固に接触して擦れる為にウエハにキズがつき、ディンプル側ではセラミックス焼結体表面が荒れ焼結した粒が脱落する、いわゆる脱粒現象が生じ、異物となるパーティクルが大量に発生してしまう問題が発生していた。

0010

特開平4−124076号公報
特開昭63−241921号公報
特開昭52−67353号公報
特開昭59−124140号公報
ニューセラミックス(7)、p49〜53、1994

発明が解決しようとする課題

0011

本発明は、被吸着物を静電吸着する際に、被吸着物の吸着面と静電吸着装置の被吸着物載置面の間で発生する擦れを減少させることによって、擦れによって発生するパーティクル数を大きく減少させることができる静電吸着装置を提供することを目的とする。

課題を解決するための手段

0012

上記目的を達成するため、本発明は、少なくとも、支持基板と、前記支持基板上に同心円状に形成された電極と、前記支持基板および電極を覆う絶縁層とを有する静電吸着装置において、前記同心円状の電極部分の上面の絶縁層は、表面形状が支持基板の径方向に上凸の曲面であり、電極間の絶縁層は凹形状であることを特徴とする静電吸着装置を提供する(請求項1)。

0013

このように、被吸着物と接する面となる電極部分の上面の絶縁層の表面形状が径方向側で曲面となっていることによって、被吸着物との接触の仕方が面と面の接触ではなくなり、被吸着物が吸着して熱膨張する際の両者の擦れが大幅に解消され、パーティクルの発生量を大幅に少なくすることができる。発生するパーティクル量が少なくなれば被吸着物に付着するパーティクルも少なくすることができる。

0014

また、前記支持基板は、同心円状に溝パターンが形成され、かつ前記電極は、前記支持基板の溝パターンの凸部に形成されたものとすることが好ましい(請求項2)。
このような構造とすることで、目的の静電吸着装置の作製が容易となる。

0015

また、前記電極部分の上面の絶縁層の径方向の高低差を、前記電極の幅の90%の範囲内において1μm〜2mmとすることが好ましい(請求項3)。
高低差を上記の範囲とすることで、曲面の曲がり具合を、静電吸着力が得られる範囲で緩やかな平面に保ちつつも、面と面の接触を平面と曲面に保つことができる。

0016

また、前記電極間の凹部の底面における絶縁層の表面粗さRaを、10μm以下とすることが好ましい(請求項4)。
底面の絶縁層の表面粗さRaを10μm以下とすることで、底面自体からの発塵を低減できるとともに、電極間の凹部の底面に付着したパーティクルを洗浄時にきれいに取り除くことができ、発塵および被吸着物への吸着を防止することができる。

0017

また、前記電極間の凹部の底面形状を、支持基板の径方向に曲面とすることが好ましい(請求項5)。
底面形状を支持基板の径方向に曲面とすることにより、底面自体からの発塵を低減できるとともに、電極間の凹部の底面に付着したパーティクルを洗浄時にきれいに取り除くことができ、発塵および被吸着物への吸着を防止することができる。

0018

さらに、前記絶縁層は、表面をプラズマ酸溶液アルカリ溶液のいずれかによってエッチングされたものとすることが好ましい(請求項6)。
絶縁膜の表面をプラズマ、アルカリ溶液、酸溶液のいずれかによってエッチングすることによって、被吸着物と被吸着物置載面である電極部分の上面の絶縁層との摺動性がさらに良くなり、パーティクルの発生をさらに抑えることができる。

0019

そして、前記絶縁層は、熱分解窒化ホウ素、窒化アルミニウム酸化イットリウム酸化アルミニウムのいずれかが主成分とすることが好ましい(請求項7)。
これらいずれかを主成分とすることで、絶縁層は、絶縁性に優れ、薄くすることが出来るので、静電吸着時に強い吸着力が得られる。

0020

そして、前記絶縁層は、熱分解窒化ホウ素または窒化アルミニウムに、炭素珪素アルミニウムイットリウムチタンのうち少なくとも1種類以上の元素を0.01wt%以上20wt%以下含んでいるものとすることが好ましい(請求項8)。
上記の元素を少なくとも1種類以上含むことによって、ジョンセンラーベック力による強い静電吸着力を得ることができるような体積抵抗率の絶縁層とすることができる。

0021

また、前記静電吸着装置は、加熱ヒータを内蔵することが好ましい(請求項9)。
加熱ヒータを静電吸着装置に内蔵することで、被吸着物を直接加熱できるので熱効率が良くなり、また均等に加熱することが容易になる。

発明の効果

0022

以上説明したように、本発明では、被吸着物を吸着する面になる前記電極部分の上面の絶縁層の表面形状を、支持基板の径方向に上凸の曲面とする。このような表面形状とすることで、被吸着物との接触の仕方が面と面の接触ではなくなり、被吸着物が吸着して熱膨張する際の両者の擦れが大幅に解消され、パーティクルの発生量を大幅に少なくすることができ、このため、被吸着物に付着するパーティクル数を少なくできる静電吸着装置とすることができる。

発明を実施するための最良の形態

0023

以下、本発明についてより具体的に説明する。
前述のように被吸着物を静電吸着する際に、被吸着物の吸着面と静電吸着装置の被吸着物載置面の間で発生するパーティクル数を減少させることができる静電吸着装置の開発が待たれていた。

0024

そこで、本発明者らは、静電吸着装置での吸着面となる被吸着物載置面の表面形状を、平面ではなく別の形状に変えることによって、被吸着物が吸着して熱膨張する際の両者の擦れを大幅に解消させることよってパーティクルの発生量を減少させることができることを発想し、鋭意検討を重ねた。

0025

その結果、本発明者らは、被吸着物載置面の表面形状を、平面ではなく上凸の曲面とすることで、擦れを大幅に減少させることができ、それによってパーティクルの発生量を大きく減少させることができることを発見し、本発明を完成させた。

0026

以下、本発明について図面を参照しながらさらに詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
図1は本発明の電極部分の上面の絶縁層の表面形状の一例を示す支持基板の径方向の断面図である。
支持基板11上に形成された静電吸着用電極14と、支持基板11を覆うように絶縁層12が形成されており、電極部分の上面16に形成された絶縁層の表面形状は、支持基板11の径方向に上凸の曲面17となっている。

0027

ここで、比較のために、図6に従来の電極部分の上面の絶縁層の表面形状を示す。
支持基板11上に形成された静電吸着用電極14と、支持基板11を覆うように絶縁層12が形成されており、電極部分の上面の絶縁層の表面形状は、平面となっている。

0028

前述のように、被吸着物と接触する吸着面を平面ではなく上凸の曲面にすることによって、被吸着物との接触の仕方が面と面の接触ではなくなり、被吸着物が吸着して熱膨張する際の両者の擦れが大幅に解消され、パーティクルの発生量を大幅に少なくでき、よって、被吸着物に付着するパーティクルの量を大幅に少なくすることができる静電吸着装置が実現できる。

0029

静電吸着装置は、図4に示すような構造となっており、溝パターン13が形成された支持基板11の凸部の上面に、静電吸着用電極14が形成されており、静電吸着用電極14と溝パターン13が形成された支持基板11が、絶縁層12に覆われているものである。図4における絶縁層12の凸部の径方向の断面を拡大したのが先に示した図1であり、この凸部上面を上凸の曲面とすることによって本発明は完成する。

0030

また、図5に静電吸着装置の概略図の他の例を示す。
図5(a)に示したように、支持基板11の上に絶縁層12が形成されており、静電吸着用電極14は絶縁層中に形成されている。静電吸着用電極14が形成されている部分と形成されていない部分によって溝パターン13は形成されるものであり、電極間の絶縁層は凹形状となる。静電吸着装置はこのような構造とすることもできる。そして、この場合も電極部分の上面の絶縁層は、表面形状が支持基板の径方向に上凸の曲面とされている。また、図5(b)に示したように、支持基板11の上に静電吸着用電極14が形成されており、その上に絶縁層12が形成されている構造とすることもできる。

0031

支持基板11は、支持基材11aと、支持基材11aを覆う絶縁層11bからなり、例えばグラファイトからなる支持基材に、絶縁層として熱分解窒化ホウ素をコートしたものとすることができ、このような支持基板は1500℃程度の高温下でも耐熱性と絶縁性に優れている。

0032

図5(b)の態様においては、静電吸着用電極14は、化学的に安定で耐熱性のある導電体を支持基板11上に接合したものを機械加工して形成される。
電極材としては、例えば、熱分解グラファイトが挙げられるが、メタンガスを2200℃、5Torr(665Pa)という条件下で熱分解することによって得られる。厚さは薄すぎると強度不足の問題があり、厚すぎると剥離の問題があるので10〜300μmとすればよい。
電極を形成するための機械加工として溝加工を行うが、溝パターン13が同心円状になるように溝加工を行う。
また、電極を作製する面の裏側にも導電層を形成して、加熱ヒータ15として利用できるように溝パターンを形成することもできる。

0033

絶縁層12は、同心円状の電極と支持基板11上に形成される。そのため、被吸着物と接する絶縁層の表面にも、静電吸着用電極パターンに沿った同心円状の溝パターンが形成される。
絶縁層12の厚さとしては、薄すぎると絶縁破壊の問題があり、厚すぎると静電吸着力の低下の問題があるので、1〜300μmとすればよい。

0034

絶縁層12は、例えば熱分解窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化イットリウム、酸化アルミニウムのいずれかを主成分として形成することができる。
絶縁層の主成分を上記のいずれかとする事で、耐電圧性に優れ、かつ薄い絶縁層とすることができる。
例えば、この熱分解窒化ホウ素又は窒化アルミニウムは化学気相蒸着法で形成することができ、高純度、高密度で、寸法精度に優れたものが作製可能で、耐熱性、化学的安定性に優れる。酸化イットリウムは耐フッ素プラズマ性に優れているので、耐食性に優れ長寿命の静電吸着装置とすることが出来る。
具体的には、熱分解窒化ホウ素は例えば三塩化ホウ素アンモニアガス原料とする熱CVD法より作製される。窒化アルミニウムは、トリメチルアルミニウムとアンモニアガスを原料とする熱CVD法より作製される。酸化イットリウムは溶射CVD法イオンプレーティング法によって作製される。

0035

また、強い静電吸着力を得る為に、絶縁層12は、熱分解窒化ホウ素または窒化アルミニウムに、炭素、珪素、アルミニウム、イットリウム、チタンのうち少なくとも1種類以上の元素を0.01wt%以上20wt%以下含んでいるものであることとすることができる。
含有量を上記の範囲とする事で、絶縁層の体積抵抗率を、強い静電吸着力が得られるのに好ましい109〜1013Ωcmとすることができる。0.01wt%以上であると抵抗率が高くなりすぎることもなく、20wt%以下ならば抵抗率が小さくなりすぎることもないので、強い静電吸着量を得られる。

0036

その後、被吸着物を吸着する面となる電極パターンの凸部上面の絶縁層12を、表面形状が支持基板の径方向に上凸の曲面となるように、機械加工、または研磨を行う。
また、図1(a)に示すように、絶縁層12形成前に、予め支持基板や電極の凸部の上面における表面形状を径方向側で曲面となるように形成しておき、その上に均等な厚さの絶縁層を形成することによっても、吸着面の表面形状を上凸の曲面とすることができる。

0037

図2に示すように、電極部分の上面の絶縁層は、径方向の高低差を、電極幅の90%の範囲内において1μm〜2mmになるように形成することができる。
高低差が、2mm以下であれば強い静電吸着力を得ることができる。1μm以上であれば被吸着物は曲面に沿うように吸着されることはない為に、接触面積が増えて擦れによるパーティクルが発生するのを防止することができる。つまり、面と面の接触になることを防いでいるため、パーティクルの発生を抑制する効果がある。

0038

また、電極間の凹部の底面における絶縁層の表面粗さRaは、10μm以下とすることができる。
このように電極間の凹部の底面を加工することによって、機械加工時、又は研磨時の残渣が電極間の絶縁層の表層部分に残留する量を減少させることができ、底面自体からの発塵を低減できるとともに、電極間の凹部の底面に付着したパーティクルを洗浄時にきれいに取り除くことができ、発塵および被吸着物への吸着を防止することができる。よって被吸着物へのパーティクルの吸着量を減少させることができる。

0039

さらに、図3に示すように、電極間の凹部の底面の形状においては、支持基板の径方向を曲面にすることができる。比較のために、従来の電極間の凹部の底面形状の図7に示す。従来は、底面形状は角張った部分を有していたが、この角部分を曲面にする。
このように、機械加工時または研磨時に発生した残渣が残留しやすい角部をなくすことによって、よりパーティクルの吸着量を減少させることが可能となる。

0040

静電吸着用電極の形状に沿った同心円状の溝を形成する際、もしくは、被吸着物と接する絶縁層12の表面に同心円状の溝を形成する際に、凹部底面の形状に留意し、底面の表面粗さRaを小さくするように、かつ角が曲面になるように、機械加工や研磨することにより、上記のような凹部の底面を形成することができる。
また溝パターンの凸部の絶縁層は、角を面取りすることができる。

0041

電極間の凹部の深さは1μm以上であることが好ましく、1μm以上であれば溝の底部に残っているパーティクルが静電力により吸い上げられて被吸着物の裏面に付くことはない。
電極間の凹部の幅は0.5mm以上5mm以下とすることが好ましい。0.5mm以上であれば凹部の中にパーティクルが残りにくく、発塵を防止することができ、5mm以下であれば被吸着物を加熱する際に被吸着物の温度分布を均一にすることが容易である。

0042

さらに、絶縁層12の表面をプラズマ、酸溶液、アルカリ溶液のいずれかによってエッチングすることができる。表面をエッチングすることによって、被吸着物と電極部分の上面の絶縁層との摺動性をさらに良くすることができ、パーティクルの発生量をさらに減少させることができる。
プラズマエッチングには絶縁体表面をエッチング可能なガス、例えば、アルゴンやCF4などエッチング性の強いガスを使用することができる。アルカリ溶液は例えばKOH、NaOH、酸溶液はHF、HNO3等の一般的なエッチング溶液を用いることができる。

0043

以下、実施例及び比較例を示して本発明をより具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
(実施例1)
直径200mm厚さ10mmのカーボン製支持基材の全面に、アンモニアと三塩化ホウ素を混合比8:1で温度2000℃圧力5Torr(665Pa)のCVD炉内にて反応させて熱分解窒化ホウ素を堆積させて、0.5mm厚でコーティングした支持基板を作製した。
次に、この上でメタンガスを2200℃、5Torr(665Pa)の条件下で熱分解して、この円板上に厚さ100μmの熱分解グラファイト層を形成し、表面の熱分解グラファイト層に静電吸着用電極パターンを、また裏面の熱分解グラファイト層にヒータ用パターンエンドミルにて溝加工して、それぞれ静電吸着用電極と加熱ヒータとした。静電吸着用電極パターンは同心円状になるようにして、溝パターンの溝の幅を2.6mm、深さを0.5mmとした。

0044

さらに、この両面にアンモニアと三塩化ホウ素を8:1として、温度2000℃圧力5Torr(665Pa)のCVD炉内で反応させて、厚さ300μmの熱分解窒化ホウ素の絶縁層を作製した。
その後、被吸着物を吸着する面になる溝パターンの凸部上面の絶縁層の表面形状を、支持基板の径方向に上凸の曲面となるように切削加工を行い、静電吸着装置を作製した。本実施例では、絶縁層の径方向の高低差が、電極幅の90%の範囲内において1μm〜2mmとなるような上凸の曲面とした。

0045

このように作製した静電吸着装置を300℃まで加熱して、そこに被吸着物としてウエハを搬送して静電吸着装置の上に載せ、載せてから10秒後に静電吸着用電極に±300Vの電圧を印加してウエハを静電吸着してウエハを加熱した。その後、3分後に印加電圧をOFFし、リフトピンを上げることによってウエハを脱離させた。十分に冷却した後に、付着したパーティクルの数をウエハ欠陥検査レビュー装置にて測定した。
その結果、ウエハの吸着面側に付着した0.2μm以上のパーティクル総数は8インチウエハ一枚あたり約5000個であった。

0046

(比較例1)
最表面の被吸着物と接する面の表面を平面研磨機によりほぼ平らになるように成形し、それ以外は実施例1と同様に静電吸着装置を作製した。この時の径方向の高低差は0.1μmであった。
そして実施例1と同様にウエハの吸着加熱テストを行い、その後ウエハに吸着したパーティクル数を実施例1と同様に評価した。その結果、ウエハの吸着面側に付着した0.2μm以上のパーティクル総数は8インチウエハ一枚あたり100000個以上となり、実施例1に比べ、被吸着物に付着したパーティクル数が非常に多くなってしまった。
被吸着物と接する面の表面形状が径方向で上凸の曲面となっていないと、面と面との接触となる為にパーティクルの発生が多くなってしまうことがわかる。

0047

(実施例2)
表面の熱分解グラファイト層に静電チャック用電極パターンをエンドミルにて溝加工して形成する際に、溝パターンの凹部の底面における絶縁層の表面粗さRaを10μm以下に、かつ凹部底面形状を支持基板の径方向に曲面(凹面)となるように研磨したこと以外は実施例1と同様に静電吸着装置を作製した。
そして実施例1と同様にウエハの吸着加熱テストを行い、その後ウエハに吸着したパーティクル数を実施例1と同様に評価した。その結果、ウエハの吸着面側に付着した0.2μm以上のパーティクル総数は8インチウエハ一枚あたり約4000個とさらに良好な結果となった。
このように、静電吸着装置上に残留するパーティクル数を減らすことができる表面形状にすることによって、被吸着物へ付着するパーティクル数を減少させることができることがわかった。

0048

(実施例3、4、比較例2)
実施例1の静電吸着装置の表面である絶縁層を、CF4プラズマにより約1μm程度エッチングした(実施例3)。同様に、実施例2の絶縁層の表面をエッチングし(実施例4)、比較例1の絶縁層の表面もエッチングした(比較例2)。
そしてこれらの装置を用いて、実施例1と同様にウエハの吸着加熱を行い、その後ウエハに吸着したパーティクル数を実施例1と同様に評価した。

0049

その結果、ウエハの吸着面側に付着した0.2μm以上のパーティクル総数は8インチウエハ一枚あたりそれぞれ約4000個(実施例3)、約3000個(実施例4)、100000個以上(比較例2)であった。
実施例3、実施例4の静電吸着装置を用いた場合は、ウエハへのパーティクル吸着数が少なく良好であった。一方、比較例1をエッチングした比較例2の静電吸着装置では、実施例に比べパーティクルが多く吸着してしまった。
このことから、絶縁層の表面をエッチングすることによってパーティクルの発生をさらに抑制することは可能であるが、吸着面が平面である場合は、その効果を確認することはできなかった。

0050

(実施例5、6、比較例3)
実施例1、実施例2、比較例1の絶縁層を、熱分解窒化ホウ素の代わりに窒化アルミニウムとすること以外は、各例と同様の静電吸着装置を作製して(各々実施例5、実施例6、比較例3)、実施例1と同様にウエハの吸着加熱を行い、その後ウエハに吸着したパーティクル数を実施例1と同様に評価した。

0051

その結果、ウエハの吸着面側に付着した0.2μm以上のパーティクル総数は8インチウエハ一枚あたりそれぞれ約7000個(実施例5)、約6000個(実施例6)、100000個以上(比較例3)であった。
実施例5、実施例6の静電吸着装置を用いた場合のウエハへのパーティクルの吸着数は実施例1、実施例2と比べてもさほど変わりなく、良好な結果となった。しかし比較例3においては、パーティクルの吸着数は他の比較例と同じように非常に多かった。
このことより、絶縁層を熱分解ホウ素に限らずに、窒化アルミニウム等を用いることができることがわかる。

0052

(実施例7、8、比較例4)
実施例1、実施例2、比較例1の絶縁層を、熱分解窒化ホウ素に、炭素、珪素、アルミニウム、イットリウム、チタンのうち少なくとも1種類以上の元素が0.01wt%以上20wt%以下含んでいるものとすること以外は、各例と同様の静電吸着装置を作製して(各々実施例7、実施例8、比較例4)、実施例1と同様にウエハの吸着加熱を行い、その後ウエハに吸着したパーティクル数を実施例1と同様に評価した。

0053

その結果、ウエハの吸着面側に付着した0.2μm以上のパーティクル総数は8インチウエハ一枚あたりそれぞれ約6000個(実施例7)、約5000個(実施例8)、100000個以上(比較例4)であった。
実施例7、実施例8の静電吸着装置を用いた場合のウエハへのパーティクルの吸着数は他の実施例とほぼ同程度であり、良好な結果となった。しかし比較例4は他の比較例と同様にパーティクルの吸着数が非常に多かった。
このことから、本発明では絶縁層の電気抵抗率を調整して、静電吸着力を強くしても、擦れを抑えて、パーティクルの発生を減少させることができる。

0054

以上の実施例1〜8、比較例1〜4の結果より、本発明の静電吸着装置によれば、被吸着物を吸着する面になる前記電極部分の上面の絶縁層の表面形状を、支持基板の径方向に上凸の曲面とすることで、被吸着物へのパーティクルの吸着数を大きく減少させることができることがわかった。また凹部の底面の表面粗さRaを小さくしたり、底面形状を曲面にする事でパーティクル吸着数をさらに減少することが可能となる。

0055

なお、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。上記実施形態は例示であり、本発明の特許請求の範囲に記載された技術的思想と実質的に同一な構成を有し、同様な作用効果を奏するものは、いかなるものであっても本発明の技術的範囲に包含される。

図面の簡単な説明

0056

本発明の電極部分の上面の絶縁層の表面形状の一例を示す支持基板の径方向の断面図である。
本発明の電極部分の上面の絶縁層の径方向の高低差を示す支持基板の径方向の断面図である。
本発明の電極間の凹部の底面形状の一例を示す支持基板の径方向の断面図である。
静電吸着装置の構成概略図である。
静電吸着装置の構成概略図の他の例である。
従来の電極部分の上面の絶縁層の表面形状を示す支持基板の径方向の断面図である。
従来の電極間の凹部の底面形状を示す支持基板の径方向の断面図である。

符号の説明

0057

11…支持基板、 11a…支持基材、 11b…絶縁層、 12…絶縁層、 13…溝パターン、 14…電極(静電吸着用電極)、 15…加熱ヒータ、 16…上面、 17…上凸曲面。

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