JP5482631B2 - 静電チャック - Google Patents

Description

本発明は、半導体集積回路の製造においてウエハの保持が必要となる工程、特に、イオン注入工程、スパッタリング工程、プラズマエッチング工程において有用な静電チャックに関する。

従来、半導体集積回路の製造工程におけるウエハの保持には、静電吸着方式又はジャンセン・ラーベック力方式のウエハチャック、即ち、いわゆる静電チャックが用いられている。この静電チャックの絶縁体層としては、ポリイミド等の有機樹脂、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素等のセラミックス、シリコーンゴム等のゴム弾性体を用いることが提案されている。

また、プラズマエッチング工程においては、ウエハがプラズマにより加熱されるのを抑えて、ウエハの温度分布を均一かつ一定とするため、冷却チラー等の冷却機構が静電チャックの裏面に設けられている。温度分布を均一かつ一定にすると、マスク材とエッチング対象物の下地との選択性が高くなり、また、異方性形状を得られやすいので、高精度のエッチングが可能となる。

セラミック製絶縁体層を用いた静電チャックは、プラズマガスに対する耐久性に優れ、かつ高熱伝導性である。しかし、セラミック製絶縁体層は硬度が高いため、凹凸を有するウエハとの密着性が悪く、その結果、接触熱抵抗が大きくなり、充分な冷却性能が得られない。そこで、熱移動を促進するために、ウエハと絶縁体層との間にヘリウム等の不活性ガスを流すガス冷却方式が採られる。しかし、この方法では、不活性ガスを流す溝を絶縁体層表面に設ける等の微細加工、及び不活性ガスの供給設備が必要であり、静電チャックの構造が複雑になり、静電チャックの製造コスト増を招くという点で不利である。また、セラミック製絶縁体とウエハが接触、擦れることにより微小パーティクルが発生し、このパーティクルがウエハの裏側に付着し、工程内に持ち込まれることにより、ウエハの微細加工で欠陥を発生する問題がある。

ポリイミド製絶縁体層を用いた静電チャックは、容易に製造でき、安価であるが、プラズマガスに対する耐久性が充分でない。また、熱伝導率が低く、かつ硬いため接触熱抵抗が大きく、冷却性能が悪いという問題がある。更に、セラミック製絶縁体と同様にパーティクルが発生する問題がある。

特開昭５９−６４２４５号公報（特許文献１）には、金属板上に、シリコーンゴムをガラスクロスに含浸させて得た放熱性シリコーンプリプレグからなる第１絶縁膜と、第１絶縁膜上に電極として形成された銅パターンと、銅パターン上にシリコーンゴムからなる第２絶縁膜が設けられてなる静電チャックが提案されている。この静電チャックは、絶縁層に弾性体であるシリコーンゴムを用いているため、比較的接触熱抵抗が小さく、冷却性能がよい。よって、この静電チャックを用いると、効率よくウエハの温度を均一に保ちやすい。また、シリコーンゴムは柔らかいためウエハと接触してもパーティクルが発生しにくく、セラミック製やポリイミド製に比べ、低パーティクル量を実現できる。しかし、シリコーンゴムに熱伝導性を付与するため、添加しているアルミナ、酸化亜鉛、窒化ホウ素等の熱伝導性充填剤が脱落しパーティクルとなる。最近の高集積化にともなうウエハ加工線幅の細線化に対応するため、よりパーティクル発生量の少ない静電チャックが求められており、本静電チャックでは性能が不充分となっている。

特開平２−２７７４８号公報（特許文献２）では、金属基盤上にポリイミドフィルムからなる第１絶縁層、銅箔からなる電極層、ポリイミドフィルムからなる第２絶縁層を接着剤で積層した静電チャックの被吸着物を搭載する第２絶縁層に密着性向上層を設け、被吸着物との熱コンタクト性を改良する静電チャックが提案されている。しかし、この静電チャックは密着性向上層自体がウエハに移行したり、配合している熱伝導性充填剤が脱落することによりパーティクルの発生が懸念される。

特開平１０−３３５４３９号公報（特許文献３）では、金属基板上に、シリコーンゴムからなる第１絶縁層と、第１絶縁層上に形成された導電パターンと、導電パターン上に表面にシボ模様が形成されたシリコーンゴムからなる第２絶縁層を設けてなるウエハ付着パーティクル量を低減した静電チャックが提案されている。本静電チャックもシリコーンゴムに配合している熱伝導性フィラーが脱落することによりパーティクルが発生するおそれがある。

特開平１１−２３３６０４号公報（特許文献４）では、静電チャックの吸着面にシリコーン系樹脂、エポキシ樹脂あるいはアクリル樹脂からなる保護膜を設けることにより、耐摩耗性や耐損傷性に優れた静電チャックが提案されている。この保護膜が硬い場合はウエハ冷却性能が低下し、ウエハとの擦れによりパーティクルが発生するおそれがある。また、保護膜に含まれているシリカ以外の充填剤が脱落してパーティクルとなる可能性がある。

特開２００４−２５３７１８号公報（特許文献５）では、セラミックからなる基体とその内部に電極を備えた静電チャックの吸着面にシリコーン樹脂、ポリイミド樹脂等の粘着・滑り止め層を形成し、吸着される基板の位置合わせを容易にでき、基板にキズをつけない静電チャックが提案されている。本静電チャックも同様に粘着・滑り止め層からのパーティクルの発生が懸念される。

特開２００７−２９９８３７号公報（特許文献６）及び特開２００８−２７７４４６号公報（特許文献７）では、静電チャックの表面に補強性シリカ以外に平均粒子径０．５μｍ以上の充填剤を含まないシリコーンゴム層を設けることにより、冷却性能に優れパーティクルの発生を低減できる静電チャックが提案されている。

シリコーンゴムは通常補強性シリカを添加することにより強度を付与している。この補強性シリカはシリコーンゴムと物理的に結合しており脱落しにくいと考えられるが、パーティクル発生の原因となる可能性がある。補強性シリカの添加量を少なくするとシリコーンゴムの強度が不足してゴム自体が破壊してパーティクルとなるおそれがある。

別途補強性シリカの添加ではなく、シリコーンゴムにシリコーン樹脂質共重合体を添加することで強度を付与する方法が種々提案されている（特許文献８〜１１：特公昭４５−９４７６号公報、特開昭５４−３４３６２号公報、特開昭６０−５１７５５号公報、特開昭６２−２４０３６２号公報）。シリコーン樹脂質共重合体はシリコーンゴムに相溶し、更に化学的に架橋するため脱落のおそれはない。

特開昭５９−６４２４５号公報 特開平２−２７７４８号公報 特開平１０−３３５４３９号公報 特開平１１−２３３６０４号公報 特開２００４−２５３７１８号公報 特開２００７−２９９８３７号公報 特開２００８−２７７４４６号公報 特公昭４５−９４７６号公報 特開昭５４−３４３６２号公報 特開昭６０−５１７５５号公報 特開昭６２−２４０３６２号公報

本発明は、上記事情に鑑みなされたもので、半導体集積回路の製造において冷却性能に優れ、パーティクルの発生を低減でき、処理後のウエハ脱離性が良好な静電チャックを提供することを目的とする。

本発明者らは、上記目的を達成する手段として、静電チャックのウエハと接触する表面に設けるシリコーンゴム層を、
（Ａ）一分子中にケイ素原子に結合するビニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位（式中、Ｒは非置換又は置換の一価炭化水素基）とＳｉＯ₂単位を主成分とし、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比［Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂］が０．５〜１．５であり、かつ１×１０^-4〜５×１０^-3ｍｏｌ／ｇのビニル基を含有するシリコーン樹脂質共重合体 ２０〜２００質量部、
（Ｃ）一分子中にケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
オルガノハイドロジェンポリシロキサンが含有するケイ素原子に結合す
る水素原子のモル数と（Ａ）、（Ｂ）成分が含有する合計のビニル基の
モル数とのモル比［ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂］が０．５〜５となる量、
（Ｄ）有機過酸化物
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対し０．１〜１０質量部
を含有してなるシリコーンゴム組成物の硬化物とすることが有効であることを知見し、本発明をなすに至った。

従って、本発明は下記静電チャックを提供する。
請求項１：
絶縁体層とこの絶縁体層内に設けられた電極とを有する静電チャックの被吸着体と接触する表面に、
（Ａ）一分子中にケイ素原子に結合するビニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサン １００質量部、
（Ｂ）Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位（式中、Ｒは非置換又は置換の一価炭化水素基）とＳｉＯ₂単位を主成分とし、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比［Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂］が０．５〜１．５であり、かつ１×１０^-4〜５×１０^-3ｍｏｌ／ｇのビニル基を含有するシリコーン樹脂質共重合体 ２０〜２００質量部、
（Ｃ）一分子中にケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
オルガノハイドロジェンポリシロキサンが含有するケイ素原子に結合す
る水素原子のモル数と（Ａ）、（Ｂ）成分が含有する合計のビニル基の
モル数とのモル比［ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂］が０．５〜５となる量、
（Ｄ）有機過酸化物
（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対し０．１〜１０質量部
を含有してなるシリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層を形成してなることを特徴とする静電チャック。
請求項２：
シリコーンゴム層が、補強性シリカを（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対し５〜１００質量部を含有し、かつ補強性シリカ以外に平均粒子径０．５μｍ以上の充填剤を含まない請求項１記載の静電チャック。
請求項３：
シリコーンゴム層の厚さが１０〜１５０μｍの範囲である請求項１又は２記載の静電チャック。
請求項４：
シリコーンゴム層の硬さが６０以上であり、かつ２５％引張応力が３ＭＰａ以上である請求項１，２又は３記載の静電チャック。

本発明の静電チャックはウエハとの密着性がよく、冷却性能に優れる。よって、半導体集積回路の製造においてウエハの保持が必要となる工程、特に、プラズマエッチング工程やイオン注入工程、スパッタリング工程において、ウエハの温度を精度よく均一かつ一定に保つことができるため、高精度の加工を行うのに有用である。また、ウエハ吸着時に発生するパーティクルを低減でき、より細線加工に対応可能である。更に、処理後のウエハ脱離性がよく、効率的に加工を行うことができる。

実施例及び比較例において静電チャックの冷却性能を評価するのに使用された冷却性能試験器の構成の概略を示す縦断面図である。

以下、本発明を詳細に説明する。なお、本発明において、「硬さ」はＪＩＳ Ｋ ６２５３に規定のタイプＡデュロメータにより測定された値であり、「２５％引張応力」はＪＩＳ Ｋ ６２５４に規定された引張試験により測定された値である。

本発明における静電チャックとしては一般的なものでよく、具体的には、絶縁体層としては、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化ホウ素、窒化ケイ素等のセラミック、ポリイミド等の有機樹脂、シリコーンゴム等のゴム弾性体から特性、用途に応じて種々選択できる。内部にウエハを吸着するための電極を有するものであり、電極の材質としては、銅、アルミニウム、ニッケル、銀、タングステン等の金属、窒化チタン等の導電性セラミックが挙げられる。

本発明の静電チャックは、上記絶縁体層と電極とを有する静電チャックの被吸着体と接触する側の表面にシリコーンゴム層を形成する。この場合、静電チャックの被吸着体と接触する面に設けられるシリコーンゴム層は、被吸着体との密着性をよくし、冷却性能を向上させる目的で形成される。このシリコーンゴム層は、被吸着体との接触によるパーティクルの発生を抑え、この層自体の被吸着体への移行を防ぐ効果を有する。

このシリコーンゴム層は、
（Ａ）ビニル基含有オルガノポリシロキサン、
（Ｂ）ビニル基含有シリコーン樹脂質共重合体、
（Ｃ）オルガノハイドロジェンポリシロキサン、
（Ｄ）有機過酸化物
を含有し、必要により補強性シリカを更に含有するシリコーンゴム組成物を硬化することによって形成される。

この点につき更に詳述すると、（Ａ）成分の一分子中にケイ素原子に結合するビニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンとしては、下記平均組成式（１）
Ｒ¹ _aＳｉＯ_(4-a)/2 （１）
（ａは１．９５〜２．０５の正数）
で示されるものが好ましい。ここで、式中Ｒ¹は非置換又は置換の好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８の一価炭化水素基を表し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基、あるいはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子等で置換されたハロゲン化炭化水素基などが例示されるが、一般的にはオルガノポロシロキサンの主鎖がジメチルシロキサン単位からなるもの、あるいはこのオルガノポリシロキサンの主鎖にビニル基、フェニル基、トリフルオロプロピル基等を導入したものが好ましい。

また、Ｒ¹のうち少なくとも２個はビニル基であることが必要である。なお、ビニル基の含有量は、オルガノポリシロキサン中５．０×１０^-6ｍｏｌ／ｇ〜５．０×１０^-3ｍｏｌ／ｇ、特に１．０×１０^-5ｍｏｌ／ｇ〜１．０×１０^-3ｍｏｌ／ｇとすることが好ましい。ビニル基の量が５．０×１０^-6ｍｏｌ／ｇより少ないと硬度が低く、伸びが大きいものとなり、５．０×１０^-3ｍｏｌ／ｇより多いと架橋密度が高くなりすぎて脆いゴムとなってしまうおそれがある。また、分子鎖末端がトリオルガノシリル基又は水酸基で封鎖されたものとすればよいが、このトリオルガノシリル基としてはトリメチルシリル基、ジメチルビニルシリル基、トリビニルシリル基等が例示される。なお、この成分の平均重合度は２００以上、回転粘度計による測定で２５℃における粘度が０．３Ｐａ・ｓ以上のものが好ましく、平均重合度２００未満では硬化後の機械的強度が劣り、脆くなる欠点がある。なお、平均重合度の上限は通常１２，０００以下である。

（Ｂ）成分のシリコーン樹脂質共重合体は、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位を主成分とする。ここで、Ｒは非置換又は置換の好ましくは炭素数１〜１０、特に１〜８の一価炭化水素基を表し、具体的にはメチル基、エチル基、プロピル基等のアルキル基、シクロペンチル基、シクロヘキシル基等のシクロアルキル基、ビニル基、アリル基等のアルケニル基、フェニル基、トリル基等のアリール基、ベンジル基等のアラルキル基、あるいはこれらの水素原子が部分的に塩素原子、フッ素原子等で置換されたハロゲン化炭化水素基などが例示される。

シリコーン樹脂質共重合体は、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位のみからなるものであってもよく、また必要に応じてＲ₂ＳｉＯ_2/2単位やＲＳｉＯ_3/2単位を全シリコーン樹脂質共重合体に対して５０モル％以下、より好ましくは４０モル％以下の範囲で含んでもよいが、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比［Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂］が０．５〜１．５であり、０．５〜１．３であることが好ましい。このモル比が０．５より小さいとシリコーンゴムの強度が低下し、１．５より大きいと（Ａ）成分との相溶性が低下し配合が困難になる。

更に、シリコーン樹脂質共重合体は、ビニル基含有量が１×１０^-4〜５×１０^-3ｍｏｌ／ｇであることが必要であり、好ましくは２×１０^-4〜３×１０^-3ｍｏｌ／ｇである。ビニル基含有量が１×１０^-4ｍｏｌ／ｇより少ないとシリコーンゴムの強度が低下し、５×１０^-3ｍｏｌ／ｇより多いとゴムが硬くて脆くなる。

なお、シリコーン樹脂質共重合体は、通常クロロシランやアルコキシシランを当該技術において周知の方法で加水分解することにより製造することができる。

このシリコーン樹脂質共重合体の配合量は、（Ａ）成分１００質量部に対して２０〜２００質量部であり、５０〜１５０質量部であることが好ましい。２０質量部未満では充分なゴムの強度が得られず、２００質量部を超えるとゴムが硬くて脆くなる。

（Ｃ）成分の一分子中にケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）を少なくとも２個、好ましくは３個以上含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサンは、ＳｉＨ基が前記（Ａ）成分及び（Ｂ）成分中のビニル基とヒドロシリル化付加反応により架橋し硬化を促進するものである。このオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、下記平均組成式（２）
Ｒ² _bＨ_cＳｉＯ_(4-b-c)/2 （２）
（ｂは０．７〜２．１、ｃは０．００１〜１．０で、かつｂ＋ｃは０．８〜３．０の正数）
で示され、一分子中に少なくとも２個、好ましくは３〜１００個、より好ましくは３〜５０個のケイ素原子に結合する水素原子を有するものが好適に用いられる。

ここで、Ｒ²は一価炭化水素基であり、Ｒ¹で例示したものと同様なものを挙げることができるが、脂肪族不飽和基を有さないものが好ましい。また、ｂは好ましくは０．８〜２．０、ｃは好ましくは０．０１〜１．０、ｂ＋ｃは好ましくは１．０〜２．５であり、その分子構造は、直鎖状、環状、分岐状、三次元網状のいずれの構造であってもよい。一分子中のケイ素原子の数は２〜３００個、特に４〜１５０個程度の室温で液状のものが好適に用いられる。なお、ケイ素原子に結合する水素原子は分子鎖末端、分子鎖の途中のいずれの位置にあってもよく、両方に位置するものでもよい。

（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンとしては、メチルハイドロジェンシクロポリシロキサン、メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン環状共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンポリシロキサン、両末端トリメチルシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルポリシロキサン、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖ジメチルシロキサン・メチルハイドロジェンシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体、両末端トリメチルシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジフェニルシロキサン・ジメチルシロキサン共重合体、両末端ジメチルハイドロジェンシロキシ基封鎖メチルハイドロジェンシロキサン・ジメチルシロキサン・ジフェニルシロキサン共重合体等が挙げられる。

この（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンの配合量は、オルガノハイドロジェンポリシロキサンが含有するケイ素原子に結合する水素原子のモル数と（Ａ）、（Ｂ）成分が含有する合計のビニル基のモル数とのモル比［ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂］が０．５〜５．０になる量であり、１．０〜３．０になる量であることが好ましい。モル比が０．５より小さいとゴムの硬化が不充分となりゴムの強度が得られず、５．０より大きくなるとゴムが硬くて脆くなる。

（Ｄ）成分の有機過酸化物は、熱により分解してラジカルを発生し、そのラジカルがオルガノポリシロキサンのメチル基やビニル基から水素を引き抜くことによりオルガノポリシロキサン同士の架橋が進みゴムが硬化する。（Ａ）成分の一分子中にケイ素原子に結合するビニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサンのみの場合は（Ｄ）成分の有機過酸化物で充分硬化が進行するが、（Ｂ）成分のシリコーン樹脂質共重合体が配合されるとラジカルとの反応性が低下し硬化が不充分になる。そこで、（Ｃ）成分のオルガノハイドロジェンポリシロキサンを添加することによりビニル基とのヒドロシリル化付加反応で架橋し硬化が促進される。

通常、ヒドロシリル化付加反応の触媒として、白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒が用いられるが、これらの触媒は反応性が高く、室温でもヒドロシリル化付加反応が進むため可使時間が短く、作業性が非常に悪くなる。また、白金等の重金属はウエハ汚染の原因となるため、これらのヒドロシリル化付加反応の触媒は極力含まないことが好ましい。

（Ｄ）成分の有機過酸化物の添加量は、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対し０．１〜１０質量部であり、０．２〜５質量部であることが好ましい。この添加量が０．１質量部より少ないと硬化が不充分となり、１０質量部より多いと不経済であるし、有機過酸化物の分解残渣が硬化後のシリコーンゴム表面に染み出すおそれがある。

（Ｄ）成分の有機過酸化物としては、ジ−ｔ−ブチルパーオキサイド、２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン、ジクミルパーオキサイド、ｔ−ブチル・クミルパーオキサイド、ベンゾイルパーオキサイド、パラメチルベンゾイルパーオキサイド等が挙げられる。

（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有してなるシリコーンゴム組成物を加熱硬化すれば充分な機械的強度が得られるが、更に上記シリコーンゴム組成物に補強性シリカを配合すればより機械的強度に優れたシリコーンゴムを得ることができる。補強性シリカは、ＢＥＴ法比表面積が１００ｍ²／ｇ以上であることが好ましく、２００〜４００ｍ²／ｇであることがより好ましい。補強性シリカとしては、煙霧質シリカ（乾式シリカ）、沈降シリカ（湿式シリカ）等が例示され、特に不純物の少ない煙霧質シリカ（乾式シリカ）が好ましい。また、補強性シリカの表面をオルガノポリシロキサン、オルガノシラザン、クロロシラン、アルコキシシラン等で疎水化処理を行ってもよい。補強性シリカは脱落しにくいと考えられるが、パーティクル発生の原因となる可能性がある。

この補強性シリカの添加量は特に制限されるものではないが、（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対して５質量部未満では充分な補強効果が得られないおそれがあり、１００質量部より多くすると成形加工性が悪くなる場合があるので、５〜１００質量部の範囲であることが好ましく、より好ましくは２０〜８０質量部の範囲である。

（Ａ）〜（Ｄ）成分を含有してなるシリコーンゴム組成物には、アルミナ等の熱伝導性付与剤、カーボンブラック、着色顔料等の充填剤を添加してもよいが、これらの充填剤はオルガノポリシロキサンとの親和性が悪く脱落しやすいので、平均粒子径０．５μｍ以上、特に平均粒子径０．２μｍ以上の充填剤を含まないことが好ましい。また、導電性不純物を多く含有する充填剤はウエハ汚染の原因となるため、アルカリ金属、アルカリ土類金属及び鉄、ニッケル、銅、クロム等の重金属、並びにこれらの化合物を極力含まないことが好ましい。具体的には、導電性不純物の含有量は金属元素に換算して質量基準で１ｐｐｍ以下とすることが好ましい。なお、上記平均粒子径はレーザー回折式粒度分布測定装置による測定値で、体積平均値Ｄ₅₀である。

更に必要に応じて、耐熱性向上剤、難燃性向上剤、受酸剤等の各種添加剤やフッ素系の離型剤、あるいは補強性シリカ分散剤として各種アルコキシシラン、ジフェニルシランジオール、カーボンファンクショナルシラン、シラノール基含有シロキサン等を添加してもよい。

シリコーンゴム組成物は、（Ｃ）成分と（Ｄ）成分以外の成分を２本ロール、バンバリーミキサー、ニーダー、プラネタリーミキサー等の混練機を用いて均一に混合し、必要に応じて１００℃以上の温度で熱処理してから、冷却後使用する前に（Ｃ）成分と（Ｄ）成分を添加混合することにより得ることができる。

静電チャック上にシリコーンゴム層を形成するには、シランカップリング剤やチタンカップリング剤等を含有するシリコーンゴム用のプライマーを塗布した静電チャックの表面に、未硬化の液状シリコーンゴム組成物を均一にコーティングしてから加熱オーブン等で熱をかけて硬化させる方法や、シリコーンゴム組成物をトルエン等の有機溶剤に溶解した溶解液をＰＥＴフィルム等の樹脂フィルム上にコーティングし、有機溶剤を乾燥してから、静電チャックに貼り合わせ、プレス成形機等で熱と圧力をかけて硬化させる方法などが適用できる。

静電チャック上に設けるシリコーンゴム層の厚さは、１０μｍ未満ではウエハとの密着性が悪く冷却性能が低下し、またシリコーンゴム層の強度が充分発揮されないおそれがあり、１５０μｍより厚くするとこの層の熱伝導性が低く冷却性能が低下するため、１０〜１５０μｍの範囲であることが好ましく、より好ましくは２０〜１００μｍの範囲である。

シリコーンゴム層の硬さは、６０未満ではシリコーンゴム表面の粘着が強くなり、処理後のウエハが静電チャックに貼りつくおそれがあるため、硬さは６０以上であることが好ましく、より好ましくは７０以上である。なお、硬さの上限は１００以下であることが好ましく、９８以下であることがより好ましい。また、２５％引張応力が３ＭＰａ未満ではゴムが変形しやすくなりウエハが静電チャックから剥離しにくくなる可能性があるため、３ＭＰａ以上であることが好ましく、特に４ＭＰａ以上であることが好ましい。２５％引張応力の上限は特に制限されないが、通常１０ＭＰａ以下である。

以下、実施例及び比較例を示し、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。
また、特性評価には金属基板上に第１絶縁層として厚さ５０μｍのポリイミドフィルム、電極として銅箔パターン、第２絶縁層として厚さ２５μｍのポリイミドフィルムをそれぞれエポキシ接着剤で貼り合わせた構造の直径１９０ｍｍのポリイミド製静電チャックを使用した。第２絶縁層上にウエハが吸着される。

［実施例１］
ジメチルシロキサン単位９９．８５モル％、メチルビニルシロキサン単位０．１５モル％からなる平均重合度８，０００のメチルビニルポリシロキサン１００質量部と、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位、（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位からなるシリコーン樹脂共重合体｛［（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位と（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位の合計］／ＳｉＯ₂単位＝０．８５（モル比）、ビニル基含有量０．０００８ｍｏｌ／ｇ｝１００質量部を室温で３０分間ニーダーを用いて混合してから、１５０℃に昇温し、１時間混合した。冷却後、下記構造式（３）
（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）ＨＳｉＯ］₉Ｓｉ（ＣＨ₃）₃ （３）
で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン（ＳｉＨ基量０．０１４ｍｏｌ／ｇ）を９．１質量部［モル比（ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂）＝１．５］と有機過酸化物２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン３．２質量部を添加混合してシリコーンゴム組成物を得た。
このシリコーンゴム組成物１００質量部とトルエン３００質量部をホモジナイザーで均一に溶解し、４００メッシュの金網でろ過してコーティング液を調製した。このコーティング液を厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムにバーでコーティングしてから、６０℃の加熱オーブンでトルエンを揮発させ、厚さ４０μｍの未硬化のシリコーンゴムシートを作製した。
ポリイミド製静電チャックのポリイミド表面にプライマーＣ［商品名、信越化学工業（株）製］を塗布後風乾し、その上に真空圧着機を用い未硬化のシリコーンゴムシートを貼り合わせ、温度１６０℃で３０分加熱してゴムを硬化させた。ＰＥＴフィルムを剥離し、静電チャック端部のゴムをカット処理してから、加熱オーブンを用い、温度１５０℃で４時間熱処理することにより、厚さ４０μｍのシリコーンゴム層をポリイミド製静電チャック表面に設けた。

［実施例２］
両末端がジメチルビニルシロキシ基で封鎖された平均重合度が５１０であるジメチルポリシロキサン１００質量部と、実施例１で使用したシリコーン樹脂共重体８０質量部を室温で３０分間プラネタリーミキサーを用いて混合してから、１５０℃に昇温し、１時間混合した。冷却後、下記構造式（４）
（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ［（ＣＨ₃）ＨＳｉＯ］₃₈Ｓｉ（ＣＨ₃）₃ （４）
で示されるメチルハイドロジェンポリシロキサン（ＳｉＨ基量０．０１５ｍｏｌ／ｇ）を６．９質量部［モル比（ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂）＝１．５］と有機過酸化物２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン３．０質量部を添加混合した。
このシリコーンゴム組成物を用い、実施例１と同様な方法で厚さ３０μｍのシリコーンゴム層をポリイミド製静電チャック表面に設けた。

［実施例３］
ジメチルシロキサン単位９９．７モル％、メチルビニルシロキサン単位０．３モル％からなる平均重合度８，０００のメチルビニルポリシロキサン１００質量部、（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位、（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位及びＳｉＯ₂単位からなるシリコーン樹脂共重合体｛［（ＣＨ₃）₃ＳｉＯ_1/2単位と（ＣＨ₂＝ＣＨ）（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ_1/2単位の合計］／ＳｉＯ₂単位＝１．０（モル比）、ビニル基含有量０．００１ｍｏｌ／ｇ｝３５質量部、ＢＥＴ法比表面積３００ｍ²／ｇの煙霧質シリカＡｅｒｏｓｉｌ ３００［商品名、日本アエロジル（株）製］６５質量部、下記構造式（５）
ＨＯ［（ＣＨ₃）₂ＳｉＯ］₁₀Ｈ （５）
で示されるジヒドロキシジメチルポリシロキサン１５質量部を室温でニーダーを用いて１時間混練りしてから１７０℃に昇温し、３時間混合した。
冷却後、実施例１で使用したメチルハイドロジェンポリシロキサンを５．６質量部［モル比（ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂）＝２．０］と有機過酸化物２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン２．５質量部を添加混合した。
このシリコーンゴム組成物を用い、実施例１と同様な方法で厚さ４０μｍのシリコーンゴム層をポリイミド製静電チャック表面に設けた。

［実施例４］
実施例１と同じシリコーンゴム組成物を用い、同様な方法で厚さ８０μｍのシリコーンゴム層をポリイミド製静電チャック表面に設けた。

［比較例１］
シリコーンゴム層を表面に設けないポリイミド製静電チャックを用いた。

［比較例２］
ジメチルシロキサン単位９９．７モル％、メチルビニルシロキサン単位０．３モル％からなる平均重合度８，０００のメチルビニルポリシロキサン１００質量部、ＢＥＴ法比表面積３００ｍ²／ｇの煙霧質シリカＡｅｒｏｓｉｌ３００（前出）６５質量部、上記構造式（５）で示されるジヒドロキシジメチルポリシロキサン１５質量部を室温でニーダーを用いて１時間混練りしてから１７０℃に昇温し、３時間混合した。冷却後、有機過酸化物２，５−ジメチル−２，５−ジ（ｔ−ブチルパーオキシ）ヘキサン２．０質量部を添加混合した。
このシリコーンゴム組成物を用い、実施例１と同様な方法で厚さ４０μｍのシリコーンゴム層をポリイミド製静電チャック表面に設けた。

［実施例１〜４及び比較例１，２の静電チャックの評価］
（冷却性能）
ブランクのポリイミド製静電チャック（比較例１）と実施例１〜４及び比較例２で得られた各静電チャックの冷却性能の評価に冷却性能試験器を使用した。図１は、該冷却性能試験器の構成の概略を示す縦断面図である。図１において、静電チャック１をチャンバー２内の台３の上に装着した。台３には冷却水が循環する冷却管４が設けられ、静電チャック１を冷却するようになっている。８インチウエハ５を静電チャック１の上に設置した後、チャンバー２内の圧力を０．０１Ｔｏｒｒに減圧した。次いで、電源６から静電チャック１に、±０．５ｋＶの直流電圧を供給し、静電チャック１上に８インチウエハ５を静電吸着させて固定した。
次いで、ヒーター７を用いて８インチウエハ５を１５０℃に加熱した後、４℃の冷却水を冷却管４内で循環させた。８インチウエハ５の温度が平衡状態になった時に、表面温度計８を用いて８インチウエハ５表面の温度を測定した。結果を表１，２に示す。

（ウエハバックサイドパーティクル）
静電チャックを給電台に装着し、８インチウエハを静電チャックの上に設置した後、電源から±０．５ｋＶの直流電圧を供給し、静電チャック上に８インチウエハを静電吸着させて１分間固定した。直流電圧をオフし、８インチウエハを脱着してから、新しい８インチウエハを用いて同様な静電吸着工程を繰り返した。吸着後の８インチウエハ裏面に付着した大きさ０．１６μｍ以上のバックサイドパーティクルの数をパーティクルカウンタで測定した。結果を表１，２に示す。

（ウエハ脱離性）
静電チャックを給電台に装着し、８インチウエハを静電チャックの上に設置した後、電源から±０．５ｋＶの直流電圧を供給し、静電チャック上に８インチウエハを静電吸着させて１時間固定した。直流電圧オフ直後にリフトピンにより８インチウエハの剥離力を測定した。結果を表１，２に示す。

［評価］
実施例の静電チャックは、ブランク（比較例１）のポリイミド製静電チャックや比較例２の静電チャックに比べ、冷却性能に優れ、ウエハに付着するバックサイドパーティクル数が少なく、処理後のウエハ脱離性が良好なことが確認された。

１ 静電チャック
２ チャンバー
３ 台
４ 冷却管
５ ８インチウエハ
６ 電源
７ ヒーター
８ 表面温度計

Claims (4)

1. 絶縁体層とこの絶縁体層内に設けられた電極とを有する静電チャックの被吸着体と接触する表面に、
   （Ａ）一分子中にケイ素原子に結合するビニル基を少なくとも２個含有するオルガノポリシロキサン １００質量部、
   （Ｂ）Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位（式中、Ｒは非置換又は置換の一価炭化水素基）とＳｉＯ₂単位を主成分とし、Ｒ₃ＳｉＯ_1/2単位とＳｉＯ₂単位とのモル比［Ｒ₃ＳｉＯ_1/2／ＳｉＯ₂］が０．５〜１．５であり、かつ１×１０^-4〜５×１０^-3ｍｏｌ／ｇのビニル基を含有するシリコーン樹脂質共重合体 ２０〜２００質量部、
   （Ｃ）一分子中にケイ素原子に結合する水素原子（ＳｉＨ基）を少なくとも２個含有するオルガノハイドロジェンポリシロキサン
   オルガノハイドロジェンポリシロキサンが含有するケイ素原子に結合す
   る水素原子のモル数と（Ａ）、（Ｂ）成分が含有する合計のビニル基の
   モル数とのモル比［ＳｉＨ／ＳｉＣＨ＝ＣＨ₂］が０．５〜５となる量、
   （Ｄ）有機過酸化物
   （Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対し０．１〜１０質量部
   を含有してなるシリコーンゴム組成物の硬化物からなるシリコーンゴム層を形成してなることを特徴とする静電チャック。
2. シリコーンゴム層が、補強性シリカを（Ａ）、（Ｂ）、（Ｃ）成分の合計１００質量部に対し５〜１００質量部を含有し、かつ補強性シリカ以外に平均粒子径０．５μｍ以上の充填剤を含まない請求項１記載の静電チャック。
3. シリコーンゴム層の厚さが１０〜１５０μｍの範囲である請求項１又は２記載の静電チャック。
4. シリコーンゴム層の硬さが６０以上であり、かつ２５％引張応力が３ＭＰａ以上である請求項１，２又は３記載の静電チャック。

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