JP2005223037A

JP2005223037A - 静電チャック

Info

Publication number: JP2005223037A
Application number: JP2004027592A
Authority: JP
Inventors: Tomoyuki Ogura; 知之小倉; Akiko Umeki; 亜希子梅木; Tatsuya Shiogai; 達也塩貝
Original assignee: Taiheiyo Cement Corp
Current assignee: Taiheiyo Cement Corp
Priority date: 2004-02-04
Filing date: 2004-02-04
Publication date: 2005-08-18

Abstract

【課題】吸着力に優れ、パーティクルの発生を抑制するとことが可能である、セラミックス誘電体層を具備しその上にＤＬＣ膜を形成した静電チャックを提供する。
【解決手段】セラミックス誘電体層を具備し、その上に被吸着物を吸着する静電チャックであって、該セラミックス誘電体層が膜厚3〜40μm のＤＬＣ膜により被覆されてなり、かつ、該ＤＬＣ膜の体積抵抗率の値が該セラミックス誘電体層の体積抵抗率の値の1〜100倍の範囲であることを特徴とする静電チャック。
【選択図】なし

Description

本発明は、たとえば半導体製造装置に使用される半導体保持用の治具、具体的には、たとえば露光装置用、ＣＶＤ用として半導体ウエハ（以下、単にウエハと略記する場合がある。）等を吸着保持するときに用いられる静電チャックに関するものである。

半導体ウエハの搬送、露光、ＣＶＤなどの成膜プロセス、及びエッチングなどの各工程には、半導体ウエハを吸着保持する為に、静電チャックが使用されている。
通常、これらの静電チャックの吸着面は、ピン及びエンボスが形成されており、この突起部分が半導体ウエハと接触している。

しかし、静電チャックには、ウエハ裏面側でのパーティクルの発生が問題となる。パ−ティクルは、主としてウエハに付着した後、ウエハが割れることで発生した粒子、有機物、静電チャック表面からの脱粒により生ずる粒子等がある。
また、パーティクルは、ウエハを静電チャックに吸着するだけでも発生する。しかし、特に高温に保持された静電チャックに低温のウエハを吸着させる場合や、低温の静電チャックに対して低温のウエハを吸着させているときに、プラズマからウエハに対して入熱がある場合には、ウエハに吸着力が発生している最中にウエハが熱膨張し、ウエハの裏面と静電チャックの表面が擦れる。このため、パーティクルが発生しやすいことが知られている。

パーティクルの発生を減らす方法としては、ウエハ裏面と静電チャックとの表面の接触面積を減少させることが一般的に行われているが、この場合、静電チャックの吸着力が低下してしまうという問題がある。

吸着力は、ウエハとの接触面積と、接触部分における単位面積当りの吸着力との積である。従って、ウエハ裏面と静電チャックの表面との接触面積を減少させた場合、接触面積を減少させていない場合に比較して、同様の吸着力を得るには、印加電圧を向上させる必要がある。しかし、単位面積あたりの吸着力を向上させた場合、ウエハを静電チャックに吸着させた後にウエハが熱膨張した場合に、ウエハに加わるせん断応力が発生し、静電チャック表面から脱粒が起こる。

このように静電チャックを形成している粒子が脱粒した場合、この脱粒した粒子自体がパーティクルとなり、ウエハの配線加工を阻害し、製造歩留まりが低下するだけでなく、静電チャックのウエハ吸着特性の変化を招き、ウエハの処理プロセスが安定しなくなるという課題がある。
また、静電チャックの吸着面にダイヤモンドライクカーボン（以下に、ＤＬＣと略称する。）膜を被覆し、静電チャックを形成して粒子の脱粒を抑制する方法が開示されている(たとえば特許文献１参照)。
特開２００２−１８４８５２号公報

しかし、上記した場合、ＤＬＣ膜の体積抵抗率の制御についての規定はない。しかし、静電チャックの場合、基材の体積抵抗率よりも低い値の体積抵抗率を有するＤＬＣ膜を形成した場合、静電吸着力が働かないという問題がある。
更に、ＤＬＣ膜の体積抵抗率というのは、その膜の製法により著しく異なり、通常は、10⁶〜10¹⁴Ω・ｃｍと幅広い値となっている。

本発明は、半導体製造装置に使用されるウエハ保持用静電チャックであって、静電チャックの吸着面に体積抵抗率をコントロールしたＤＬＣ膜を形成することにより、静電チャックの構成粒子からなるパーティクルの発生を抑制し、さらには吸着力の高い静電チャックを提供することを目的とする。

即ち本発明は、セラミックス誘電体層を具備し、その上に被吸着物を吸着する静電チャックであって、該セラミックス誘電体層が膜厚3〜40μm のＤＬＣ膜により被覆されてなり、かつ、該ＤＬＣ膜の体積抵抗率の値が該セラミックス誘電体層の体積抵抗率の値の1〜100倍の範囲であることを特徴とする。

静電チャックの吸着面に体積抵抗率をコントロールしたＤＬＣ膜を形成することにより、静電チャックの構成粒子からなるパーティクルの発生を抑制し、さらには吸着力の高い静電チャックが得られる効果がある。

本発明の静電チャックは、セラミックス誘電体層を具備し、その上に被吸着物を吸着する静電チャックであって、該セラミックス誘電体層が膜厚3〜40μm のＤＬＣ膜により被覆されてなり、かつ、該ＤＬＣ膜の体積抵抗率の値が該セラミックス誘電体層の体積抵抗率の値の1〜100倍の範囲であることを特徴とする。

ここで、セラミックス誘電体層としては、公知の窒化アルミニウムや酸化アルミニウムや炭化珪素などが用いることができる。

また、表面に被覆されるＤＬＣ膜としては、その体積抵抗率が、基材となるセラミックス誘電体層の体積抵抗率の値の１〜100倍の値に制御されていることが好ましい。
その理由は、セラミックス誘電体層の体積抵抗率よりも、ＤＬＣ膜の体積抵抗率の値が低いと静電吸着力が働かなくなるためであり、また、セラミックス誘電体層の体積抵抗率よりも、ＤＬＣ膜の体積抵抗率の値が高いと、やはり吸着力の低下が著しいためである。

また、この表面に形成されるＤＬＣ膜は、静電チャックからのパ−ティクルの発生を防止する作用もある。更に、ＤＬＣ膜の体積抵抗率を上記したようにセラミックス誘電体層の体積抵抗率の1〜100倍の値に制御することによって、高い吸着力を維持することが可能となる。

ここで、ＤＬＣ膜の形成方法としては、スパッタ、プラズマＣＶＤ、プラズマイオン注入等の方法が挙げられる。

次に、本発明において、このＤＬＣ膜の厚みは3μm以上40μm以下とすることが好ましい。その理由は、静電チャックとして使用する場合、最終加工が必要となることから3μm以上の膜厚が好ましい。また、40μmを超える膜厚にした場合、膜中に応力が発生し、密着力の低下につながることから好ましくない。

以下、実施例と比較例を示し、本発明を具体的に説明するが、本発明は下記の実施例に制限されるものではない。
（１）実施例
（実施例１）
まず、セラミックス誘電体層として、その体積抵抗率が10¹²Ω・ｃｍである窒化アルミニウムを具備する静電チャック(双極型、φ150mm)のセラミックス誘電体層の表面のラッピング処理を実施した。この際、セラミックス誘電体層の表面の中心線表面粗さは、0.3μmとした。
その後、ラッピング処理を実施した面に、体積抵抗率がセラミックス誘電体層と同じ値の10¹²Ω・ｃｍのＤＬＣ膜をプラズマイオン注入方式で４０μmの厚さに被覆形成した。その後、ＤＬＣ膜表面のラッピング処理を実施し、中心腺表面粗さを、0.3μmとした。このようにして、実施例１の静電チャックを得た。

（２）評価方法
得られた静電チャックの吸着力及び静電チャックから発生すると考えられるパーティクルの評価は、静電チャックを真空チャンバー中に設置し、□70mmのSiウエハを印加電圧±500Vで吸着させ、バックHe法で吸着力を評価し、その後、ウエハ裏面に付着したパーティクルを電子顕微鏡観察（SEM観察と略記する。）することによって発生したパーティクルを評価した。

（実施例２）
セラミックス誘電体層が酸化アルミニウムであり、その体積抵抗率が10¹³Ω・ｃｍの酸化アルミニウム製溶射静電チャック(双極型、φ150mm)の表面のラッピング処理を実施した。その際、セラミックス誘電体層の表面の中心線表面粗さは、0.3μmとした。
その後、ラッピング処理を実施した面に、体積抵抗率がセラミックス誘電体層の１０倍の値の10¹⁴Ω・ｃｍのＤＬＣ膜をプラズマイオン注入方式で20μmの厚さに被覆形成した。その後、ＤＬＣ膜表面のラッピング処理を実施し、中心腺表面粗さを、0.3μmとした。このようにして、実施例２の静電チャックを得た。
得られた静電チャックの吸着力及び静電チャックから発生すると考えられるパーティクルの評価は、実施例１と同様に評価した。

（実施例３）
体積抵抗率が10¹⁰Ω・ｃｍであり20vol.%β−ユークリプタイトと80vol.%のα型炭化珪素からなるセラミックス誘電体層を具備する静電チャック(双極型、φ150mm)のセラミックス誘電体層の表面のラッピング処理を実施した。この際、セラミックス誘電体層の表面の中心腺表面粗さは、0.2μmとした。
その後、ラッピング処理を実施した面に、体積抵抗率がセラミックス誘電体層の１００倍の値の10¹²Ω・ｃｍのＤＬＣ膜をプラズマイオン注入方式で20μmの厚さに被覆形成した。その後、ＤＬＣ膜表面のラッピング処理を実施し、中心腺表面粗さを、0.3μmとした。このようにして、実施例３の静電チャックを得た。
得られた静電チャックの吸着力及び静電チャックから発生すると考えられるパーティクルの評価は、実施例１と同様に評価した。

（３）比較例
（比較例１）
表面に形成されたＤＬＣ膜の体積抵抗率がセラミックス誘電体層の０．０１倍の値の10¹⁰Ω・ｃｍであること以外は、実施例1と同様の方法で比較例１の静電チャックを作製し、評価を実施した。

（比較例２）
表面にＤＬＣ膜が形成されていない以外は、実施例２と同様の方法で比較例２の酸化アルミニウム製溶射静電チャックを作製し、評価を実施した。

（比較例３）
表面に形成されたＤＬＣ膜の体積抵抗率がセラミックス誘電体層の１００００倍の値の10¹⁴Ω・ｃｍであること以外は、実施例３と同様の方法で比較例３の静電チャックを作製し、評価を実施した。
以上の評価結果を表１にまとめて示した。

（４）評価結果
表１の結果より、本発明の実施例は吸着力が大きく、パーティクルの発生を抑制することが可能であることが分かった。
また、本発明の比較例では、吸着力が小さいか（比較例１と３）、パーティクルの発生を抑制できない（比較例２）ことが分かった。

Claims

セラミックス誘電体層を具備し、その上に被吸着物を吸着する静電チャックであって、該セラミックス誘電体層が膜厚3〜40μm のＤＬＣ膜により被覆されてなり、かつ、該ＤＬＣ膜の体積抵抗率の値が該セラミックス誘電体層の体積抵抗率の値の1〜100倍の範囲であることを特徴とする静電チャック。