JP6702526B1 - 静電チャック装置 - Google Patents
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Abstract
Description
本願は、2019年2月20日に、日本に出願された特願2019−028054号、および2019年2月20日に、日本に出願された特願2019−028628号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
また、特許文献2の静電チャック装置のように、突起部の頂面の形状が円弧状をなしている場合、板状試料との接触により、突起部の頂面が摩耗し易いという課題があった。
[1] 基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、
前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面または凹状曲面をなし、
前記一主面上の周縁部には、前記周縁部を一周するように、縦断面が略四角形状の環状突起部が設けられ、
前記一主面上の前記環状突起部に囲まれた領域には、横断面が円形または多角形状であり、かつ縦断面が略四角形状の複数の凸状突起部が設けられ、
前記一主面の中心に位置する前記凸状突起部の頂面の高さと前記環状突起部の上面の高さとの差が1μm以上かつ30μm以下であり、
前記凸状突起部は、前記板状試料と接する前記頂面、側面、および前記頂面と前記側面を連接するR面を有し、かつ、底面の直径に対する前記頂面の直径の比が0.75以上であり、
前記凸状突起部は、前記頂面と前記側面のなす角度が90°以上かつ160°以下である静電チャック装置。
[2] 前記凸状突起部の前記頂面の中心線平均表面粗さRaは0.05μm以下である[1]に記載の静電チャック装置。
[3] 前記環状突起部の前記上面の中心線平均表面粗さRaは0.05μm以下である[1]または[2]に記載の静電チャック装置。
[4] 前記凸状突起部の前記頂面の直径は100μm以上かつ1000μm以下である[1]〜[3]のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
[5] 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面をなし、
前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい[1]〜[4]のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
[6] 前記内周部の面積の総和に対する前記内周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比A1は、前記外周部の面積の総和に対する前記外周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比B1よりも大きい[5]に記載の静電チャック装置。
[7] 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい[6]に記載の静電チャック装置。
[8] 前記比A1と、前記比B1と、前記中間部の面積の総和に対する前記中間部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比C1とは、下記の式(1)を満たす[6]又は[7]に記載の静電チャック装置。
A1>C1>B1 (1)
[9] 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凹状曲面をなし、
前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい[1]〜[4]のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
[10] 前記外周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和B22は、前記内周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和A22よりも大きい[9]に記載の静電チャック装置。
[11] 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい[10]に記載の静電チャック装置。
[12] 前記総和A22と、前記総和B22と、前記中間部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和C22が、下記の式(3)を満たす[10]又は[11]に記載の静電チャック装置。
B22>C22>A22 (3)
[13] 前記一主面は、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体または酸化イットリウム焼結体から構成される[1]〜[12]のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
[14] 前記比B1に対する前記比A1の比(A1/B1)は、1.5〜10.0が好ましく、2.0〜9.0がより好ましく、2.8〜8.0がさらに好ましく、3.0〜7.0が特に好ましい、[6]に記載の静電チャック装置。
[15] 前記比B1に対する前記比C1の比(C1/B1)は、1.25〜5.0が好ましく、1.5〜4.5がより好ましく、2.0〜4.0がさらに好ましく、2.5〜3.5が特に好ましい、[8]に記載の静電チャック装置。
[16] 前記比C1に対する前記比A1の比(A1/C1)は、1.25〜5.0が好ましく、1.5〜4.5がより好ましく、2.0〜4.0がさらに好ましく、2.5〜3.5が特に好ましい、[8]又は[15]に記載の静電チャック装置。
[17] 前記総和A22に対する前記総和B22の比(B22/A22)は、1.5〜10.0が好ましく、2.0〜9.0がより好ましく、2.8〜8.0がさらに好ましく、3.0〜7.0が特に好ましい、[10]に記載の静電チャック装置。
[18] 前記総和C22に対する前記総和B22の比(B22/C22)は、1.25〜5.0が好ましく、1.5〜4.5がより好ましく、2.0〜4.0がさらに好ましく、2.5〜3.5が特に好ましい、[12]に記載の静電チャック装置。
[19] 前記総和A22に対する前記総和C22の比(C22/A22)は、1.25〜5.0が好ましく、1.5〜4.5がより好ましく、2.0〜4.0がさらに好ましく、2.5〜3.5が特に好ましい、[12]又は[18]に記載の静電チャック装置。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数や位置やサイズや割合や部材等などについて、省略、追加、置換、その他の変更が可能である。
図1Aは、本実施形態の静電チャック装置の一例を示す断面図である。図1Bは本実施形態の静電気チャック装置の一例を示す断面図である。図2は、本実施形態の静電チャック装置の静電チャック部の周縁部近傍を示す部分拡大断面図である。図3は、本実施形態の静電チャック装置の静電チャック部の凸状突起部を示す部分拡大断面図である。
図1Aおよび1Bに示すに示すように、本実施形態の静電チャック装置1は、円板状の静電チャック部2と、この静電チャック部2を所望の温度に冷却する厚さを有する円板状の冷却用ベース部3と、これら静電チャック部2と冷却用ベース部3とを接着一体化する接着剤層4と、を備えている。
静電チャック部2は、載置板(基体)11と、支持板12と、静電吸着用内部電極13と、絶縁材層14と、給電用端子15と、を備える。
支持板12は、載置板11を支持するためのものである。
静電吸着用内部電極13は、載置板11と支持板12の間に設けられている。
絶縁材層14は、載置板11と支持板12の間に設けられ、静電吸着用内部電極13の周囲を絶縁するためのものである。
給電用端子15は、静電吸着用内部電極13に直流電圧を印加するためのものである。
載置面11aの中心11bの中心に位置する凸状突起部22の頂面22aの高さと環状突起部21の上面21aの高さとの差が1μm未満では、載置板11を冷却用ベース部3に固定した場合、載置板11が凸形状になることがある。一方、載置面11aの中心11bの中心に位置する凸状突起部22の頂面22aの高さと環状突起部21の上面21aの高さとの差が30μmを超えると、板状試料Wを吸着する際に、この板状試料Wと載置板11の載置面11aの間に隙間が生じて、板状試料Wの温度を均一化する性能が低下する。
凸状突起部22の頂面22aは、後述する凸状突起部22の底面22dを基準とする高さの最大値(頂点)から冷却用ベース部3の厚さ方向下方に0.4μm以内にある面のことである。ここで、凸状突起部22の頂面22aをこのように定義した理由は、次の通りである。載置面11aに板状試料Wを吸着させた時に、板状試料Wが凸状突起部22の形状に追従して、変形する。その板状試料Wの変形量が、冷却用ベース部3の厚さ方向下方に約0.4μmである。
これにより、凸状突起部22の頂面22a、側面22b、R面22c、底面22d、頂面22aと側面22bのなす角θの情報を得ることができる。また、凸状突起部22の頂面22aの中心を通るので、凸状突起部22の頂面22aの直径d2の情報も得られる。
上記の解析より、凸状突起部22の底面22dの直径d1を算出する。
凸状突起部22の底面22dの直径d1に対する、凸状突起部22の頂面22aの直径d2の比は0.75未満では、凸状突起部22の頂面22aが摩耗したとき、凸状突起部22の頂面22aにおける板状試料Wに接触する面積が徐々に大きくなり、長期に使用した場合、板状試料Wの面内の温度均一性が低下してしまう。
なお、載置板11の載置面11a上の内周部とは、載置面11aにおいて、載置面11aの中心11bから、載置面11aの半径の55%以上かつ65%以下までの領域のことである。また、載置板11の載置面11a上の外周部とは、載置面11aにおいて、内周部の外側の領域のことである。内周部にある凸状突起部22の数は、外周部にある凸状突起部22の数より、多くても良く、少なくても良く、同じであっても良い。
図7は、基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合の、静電チャック装置の例を示す断面図である。図9は、図7に対応する載置板の例を示す平面図である。図9の載置板11では、内周部Aに位置する凸状突起部22の頂面の直径が、外周部Bに位置する凸状突起部22の頂面の直径よりも大きい。
凸状突起部22の数については、内周部Aに位置する凸状突起部22の数が、外周部Bに位置する凸状突起部22の数よりも大きいことが好ましい。
なお、載置板11の載置面11a上の内周部とは、載置面11aにおいて、載置面11aの中心11bから、載置面11aの半径の55%以上かつ65%以下までの領域のことである。また、載置板11の載置面11a上の外周部とは、載置面11aにおいて、内周部の外側の領域のことである。内周部にある凸状突起部22の数は、外周部にある凸状突起部22の数より、多くても良く、少なくても良く、同じであっても良い。
図8は、基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合の、静電チャック装置の例を示す断面図である。図10は、図7に対応する載置板の例を示す平面図である。図10の載置板11では、外周部Bに位置する凸状突起部22の頂面の直径が、内周部Aに位置する凸状突起部22の頂面の直径よりも大きい。
凸状突起部22の数については、外周部Bに位置する凸状突起部22の数が、内周部Aに位置する凸状突起部22の数よりも大きいことが好ましい。
頂面22aと側面22bのなす角度θが90°未満では、摩耗により、凸状突起部22の頂面22aと板状試料Wとの接触面積が小さくなるため、摩耗の速度が大きくなり、パーティキュル等が多く発生するため好ましくない。一方、頂面22aと側面22bのなす角度θが160°を超えると、摩耗により、凸状突起部22の頂面22aと板状試料Wとの板状試料Wとの接触面積が大きくなるため、長期に使用した場合に、板状試料Wの面内の温度均一性が低下する。
凸状突起部22の頂面22aの中心線平均表面粗さRaは0.05μm以下であれば、環状突起部21の上面21aと複数の凸状突起部22それぞれの頂面22aとにより、板状試料Wを密着状態で支持するので、これら上面21a,頂面22aと板状試料Wとの接触面が摺れることがなく、パーティクルを発生し難くすることができる。
環状突起部21の上面21aの中心線平均表面粗さRaは0.05μm以下であれば、環状突起部21の上面21aと複数の凸状突起部22それぞれの頂面22aとにより、板状試料Wを密着状態で支持するので、これら上面21a,頂面22aと板状試料Wとの接触面が摺れることがなく、パーティクルを発生し難くすることができる。
凸状突起部22の頂面22aの直径d2が100μm以上であれば、凸状突起部22の頂面22aと板状試料Wとの接触面が摺れることがなく、パーティクルを発生し難くすることができる。凸状突起部22の頂面22aの直径d2が1000μm以下であれば、載置板11の載置面11a上の板状試料Wの温度の均一性が損なわれない。
比(A1/B1)が1.5以上10.0以下であれば、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返しても、凸状突起部22の頂面22aが摩耗による板状試料Wとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Wの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
A1>C1>B1 (1)
比A1と、比B1と、比C1とが上記の式(1)を満たすことにより、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返しても、凸状突起部22の頂面22aが摩耗による板状試料Wの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Wの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
比(A1/C1)が1.25以上5.0以下であれば、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返すことで、凸状突起部22の頂面22aが摩耗しても、板状試料Wとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Wの面温の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
比(C1/B1)が1.25以上5.0以下であれば、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返すことで、凸状突起部22の頂面22aが摩耗しても、板状試料Wとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Wの面内温度均一性の変化が小さく、面内温度の均一性が保たれる。
比(B22/A22)が1.5以上10.0以下であれば、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返しても、凸状突起部22の頂面22aが摩耗による板状試料Wとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Wの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。また、載置板の外周部と内周部とで、均一な力で板状試料Wを吸着することができるため、板状試料Wが変形するのを防ぐことができる。
B22>C22>A22 (3)
総和A22と、総和B22と、総和C22とが、上記の式(3)を満たすことにより、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返すことで、凸状突起部22の頂面22aが摩耗しても、経時的な板状試料Wの面温の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
また、載置板11の載置面11a上に中間部がある場合、総和A22に対する総和C22の比(C22/A22)は1.25以上であることが好ましく、1.5以上であることがより好ましい。比(C22/A22)の上限は5.0以下であってもよく、4.5以下であってもよい。具体的には、総和A22に対する総和C22の比(C22/A22)は1.25〜5.0が好ましく、1.5〜4.5がより好ましい。前記比は、必要に応じて、2.0〜4.0や、2.5〜3.5であっても良い。
比(C22/A22)が1.25以上5.0以下であれば、載置板11の載置面11aへの板状試料Wの載置を繰り返すことで、凸状突起部22の頂面22aが摩耗しても、板状試料Wとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Wの面温の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
凸状突起部22は、図11のように放射状に位置していてもよく、あるいは、径が異なる複数の同心円の円上に位置していてもよい。
凸状突起部22は、図12のように径方向に等間隔で整列し、且つ径方向に直行する方向にも等間隔で整列していてもよい。
凸状突起部22は、横断面が多角形状であってもよく、具体的には、図13のように四角形であってもよい。
ここで、載置板11および支持板12の電気抵抗を1×1014Ω・cm以上、かつ周波数20Hzにおける比誘電率を13以上と限定した理由は、これらの範囲が板状試料Wの温度が均一化され、封止用媒体の漏れ量(リーク量)が減少し、プラズマが安定化する範囲だからである。
なお、高周波によりプラズマを発生させるエッチング装置での使用においては、高周波透過性を有する側面より、1MHz以上の比誘電率が20Hzの比誘電率と比較して小さいことが好ましい。
このように、セラミックスの粒径を2μm以下とすることにより、粒径の小さいセラミックスを使用することで、吸着時の板状試料Wの変形に伴い生じる板状試料Wと環状突起部21および複数の凸状突起部22との摺れによるパーティクルの発生を抑制する。
また、環状突起部21の幅および高さ、および複数の凸状突起部22の高さおよび大きさを小さくすることが可能となり、よって、これら環状突起部21および複数の凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積を小さくすることが可能となる。
ここで、環状突起部21の上面21aの面積と、複数の凸状突起部22それぞれの頂面22aの面積の合計面積との和を載置面11aの面積の30%以下とすることにより、窒素ガスやヘリウムガス等の封止用媒体の流路の全面積の載置面11aの面積に対する割合を多くすることができる。したがって、封止用媒体による均熱性を向上させることができる。
その結果、封止用媒体の漏れ量(リーク量)を減少させることができ、プラズマの発生を安定化させることができる。
静電吸着用内部電極13は、酸化アルミニウム−炭化タンタル(Al2O3−Ta4C5)導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン(Al2O3−W)導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素(Al2O3−SiC)導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン(AlN−W)導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル(AlN−Ta)導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン(Y2O3−Mo)導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン(W)、タンタル(Ta)、モリブデン(Mo)等の高融点金属により形成されている。
静電吸着用内部電極13は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
給電用端子15は支持板12に接合一体化され、さらに、載置板11と支持板12とは、静電吸着用内部電極13および絶縁材層14により接合一体化されて静電チャック部2を構成している。
冷却用ベース部3は、静電チャック部2を冷却して所望の温度に保持するためのもので、厚さのある円板状のものである。
冷却用ベース部3としては、例えば、その内部に水を循環させる流路31が形成された水冷ベース等が好適である。
接着剤層4は、静電チャック部2と、冷却用ベース部3とを接着一体化するものである。
接着剤層4の厚さが上記の範囲内であれば、静電チャック部2と冷却用ベース部3との間の接着強度を十分に保持することができる。また、静電チャック部2と冷却用ベース部3との間の熱伝導性を十分に確保することができる。
シリコーン系樹脂組成物は、シロキサン結合(Si−O−Si)を有するケイ素化合物であり、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるので、より好ましい。
ここで、熱硬化温度が70℃を下回ると、静電チャック部2と冷却用ベース部3とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が十分に進まないことから、作業性に劣ることになるため好ましくない。一方、熱硬化温度が140℃を超えると、静電チャック部2および冷却用ベース部3との熱膨張差が大きく、静電チャック部2と冷却用ベース部3との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じることがあるため好ましくない。
表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、接着剤層4の熱伝達率を制御することができる。
また、窒化アルミニウム(AlN)粒子の表面に酸化ケイ素(SiO2)からなる被覆層が形成されているので、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム(AlN)粒子と比較して優れた耐水性を有している。したがって、シリコーン系樹脂組成物を主成分とする接着剤層4の耐久性を確保することができ、その結果、静電チャック装置1の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
なお、表面被覆窒化アルミニウム(AlN)粒子は、半導体ウエハ等の板状試料Wへの汚染源となることもなく、この点からも好ましいフィラーということができる。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、本実施形態の静電チャック装置を製造する方法であって、静電チャック部と冷却用ベース部を、接着剤を介して接着する工程と、冷却用ベース部と接着した静電チャック部の載置板の載置面を、基体の厚さ方向における断面形状が載置板の載置面の中心から載置板の載置面の外周に向かって次第に湾曲する曲面状である凸面または凹面をなすように加工する工程と、を有する。
まず、酸化アルミニウム−炭化ケイ素(Al2O3−SiC)複合焼結体または酸化イットリウム(Y2O3)焼結体により、載置板11および支持板12となる一対の板状体を作製する。
例えば、炭化ケイ素粉末および酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末または酸化イットリウム粉末を所望の形状に成形して成形体とし、その後、その成形体を1400℃〜2000℃程度の温度、非酸化性雰囲気下、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、一対の板状体を得ることができる。
次いで、給電用端子15が嵌め込まれた板状体の表面の所定領域に、給電用端子15に接触するように、上述した導電性セラミックス等の導電材料を有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し乾燥して、静電吸着用内部電極形成層とし、さらに、この板状体上の静電吸着用内部電極形成層を形成した領域以外の領域に、この板状体と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層を形成する。
また、ホットプレスにおける一軸加圧の際の圧力は5MPa〜10MPaであることが好ましく、温度は1400℃〜1850℃であることが好ましい。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
また、立設した給電用端子15および碍子16を、冷却用ベース部3中に穿孔された給電用端子収容孔(図示略)に挿入し嵌め込む。
次いで、静電チャック部2を冷却用ベース部3に対して所定の圧力にて押圧し、静電チャック部2と冷却用ベース部3を接合一体化する。これにより、静電チャック部2と冷却用ベース部3が接着剤層4を介して接合一体化されたものとなる。
凸状突起部22は、例えば、砥石加工、レーザ彫刻等の機械的加工、あるいはサンドブラスト加工等を用いて行うことができる。また、仕上げとしての研磨は、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨、または、微小砥粒と超音波とを用いた超音波研磨により、効率的に行うことができる。
また、凸状突起部22の形成工程において、同様の工程を載置面11aの周縁に施すことで、環状突起部21(図1参照)を同時に形成できる。
本実施形態においては、サンドブラスト加工を行った後に研磨工程としてバフ研磨を行う場合について、説明する。
前工程であるサンドブラスト工程は、載置面11aの表面にダメージを与えて、マスク51の形成されていない部分を掘削するように除去する工程である。したがって、サンドブラスト工程により形成された凸部53の特に角部53a近傍には、表層部から内部に向かう表層クラックが残留している。表層クラックは、小さな応力で進行して剥離の起点となるため、パーティクル発生の原因となる。
バフ研磨を行うことで、サンドブラスト工程で形成された表層クラックを強制的に進行、剥離させ、表層クラックを除去できる。表層クラックを起点として剥離が進むことで、凸部53の上面53bおよび角部53aが丸くなり、図6に示すように、R面22cが形成される。
サンドブラスト加工に使用されるメディアとしては、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズ等が好ましく、メディアの粒径は、400メッシュアンダー(300メッシュを通過したもの)とすることが好ましい。
サンドブラスト加工におけるメディアの吐出圧力は、例えば、0.1MPa以下とすることが好ましく、0.05MPa以下とすることがより好ましい。
従来のサンドブラスト工程では加工効率を考慮し、メディアの粒径を170メッシュアンダー、メディアの吐出圧力を0.2MPa程度としていた。従来と比較して本実施形態のサンドブラスト工程は、メディアの粒径を小さくし、吐出圧力を抑制して行うことが好ましい。
メディアの粒径を小さくし、かつメディアの吐出圧力を0.1MPa以下(より好ましくは0.05MPa以下)とすることで、表層クラックの発生を抑制することができる。
表層クラックは、バフ研磨工程により除去されるが、表層クラックが大量に発生していると考えられる場合には、バフ研磨工程を丹念に行う必要が生じ、柱部22Aの傾きが大きくなり高さ方向に沿った断面積の変化が大きくなることがある。
メディアの粒径を小さくし、かつメディアの吐出圧力を0.1MPa以下(より好ましくは0.05MPa以下)とすることで、表層クラックの発生を抑制し、バフ研磨工程を簡素化できる。これにより、バフ研磨における凸状突起部22の研磨量が少なくなる。したがって、柱部22Aの傾きを小さくすることができる。すなわち、凸状突起部22の頂面22aから下方への断面積の増加率を小さくすることができる。
次いで、超純水中にて、超音波洗浄により、静電チャック部2の凸面23および載置板11の載置面11aに残留するパーティクル(載置板11の加工屑)を除去する。さらに、アルコールによるワイピングにより、上記の積層体の側面や裏面に残留する粘着剤を除去した後、乾燥機により乾燥する。
図1Aおよび図2〜図6に示すような静電チャック装置1を製造した。
まず、従来の方法で、載置板11の載置面11aに凸状突起部22が形成されていない静電チャック部2を作製した。
静電チャック部2は、内部に厚み約10μmの静電吸着用内部電極13が埋設されている。また、静電チャック部2の載置板11は、炭化ケイ素を7.8質量%含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は298mm、厚みは0.5mmの円板状であった。
また、支持板12も載置板11と同様、炭化ケイ素を7.8質量%含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は298mm、厚みは2mmの円板状であった。これら載置板11および支持板12を接合一体化することにより、静電チャック部2の全体の厚みは2.5mmであった。
次いで、載置面11aに凸状突起部22および環状突起部21の形状に対応するマスク51を形成した(図4参照)。
次いで、サンドブラスト加工を行い、凸部53および凹部52を形成した(図5参照)。
次いで、マスク51を除去した(図6参照)。
次いで、載置面11aの全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行った。
次いで、載置面11aをアセトンで脱脂した後、温水で洗浄した。
以上の工程を経て、載置面11aに約1万個の凸状突起部22を形成し、実施例1Aの静電チャック部2を得た。
「経時的なウエハ面の面温変化の評価」
赤外線サーモグラフィーを用いて、実施例1Aで得られた静電チャック部2を有する静電チャック装置1を半導体製造装置に実装し、初期と1000枚の板状試料Wを処理した後の面内温度分布の最大値と最小値の差を比較した。実施例1Aにおける、初期における板状試料Wの面内の温度最大値と最小値差(以下、「初期の温度範囲」という。)は2.6℃であった。
初期の温度範囲と比較して差が3℃未満であった場合を「A」、初期の温度範囲と比較して差が3℃以上4℃未満の場合を「B」、初期の温度範囲と比較して差が4℃以上5℃未満の場合を「C」、初期の温度範囲と比較して差が5℃以上の場合を「D」として評価した。
凸状突起部の頂面d2と底面d1の比d2/d1を0.80ならびに、載置板11の載置面11a上の外周部に位置する凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積の総和Bと、載置板11の載置面11a上の内周部に位置する凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積の総和A11の比B11/A11を1.6に設定したこと以外は実施例1Aと同様にして、図1Aおよび図2〜図4に示すような実施例2の静電チャック装置1を製造した。
得られた静電チャック部2について、実施例1Aと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表1に示す。
また、得られた静電チャック装置1について、実施例1Aと同様にして、板状試料Wの面内の温度の変化を測定した。なお、初期の温度範囲は2.8℃であった。結果を表1に示す。
載置板11の載置面11aにおいて中間部を有し、載置面11aの中心11bから、載置面11aの半径の30%以上かつ40%未満の領域を載置板11の載置面11a上の内周部とし、載置面11aにおいて、内周部の外側で載置面11aの半径の55%以上かつ65%未満の領域を載置板11の載置面11a上の中間部とし、載置面11aの中間部とし、中間部より外側の領域を載置板11の載置面11a上の外周部とし、凸状突起部の頂面d2と底面d1の比d2/d1を0.80、並びに、載置板11の載置面11a上の中間部に位置する凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積の総和C11としたとき、中間部の接触面積の総和Cと内周部の接触面積の総和Aの比A11/C11を2.1、外周部の接触面積の総和B11と中間部の接触面積の総和Cの比C11/A11を5.0と設定したこと以外は実施例1Aと同様にして、図1Aおよび図2〜図4に示すような実施例3Aの静電チャック装置1を製造した。
得られた静電チャック部2について、実施例1Aと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表1に示す。なお、初期の温度範囲は2.8℃であった。
また、得られた静電チャック装置1について、実施例1Aと同様にして、板状試料Wの面内の温度の変化を測定した。結果を表1に示す。
凸状突起部の頂面d2と底面d1の比d2/d1を0.55、並びに、B11/A11を5.9、頂面22aと側面22bのなす角θを170°より大きくし、R面の曲率を80μmに設定したこと以外は実施例1Aと同様にして、図1A、および図2〜図4に示すような比較例の静電チャック装置1を製造した。
得られた静電チャック部2について、実施例1Aと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表1に示す。なお、初期の温度範囲は2.7℃であった。
また、得られた静電チャック装置1について、実施例1Aと同様にして、板状試料Wの面内の温度の変化を測定した。結果を表1に示す。
図1Bおよび図2〜図6に示すような静電チャック装置1を製造した。
まず、従来の方法で、載置板11の載置面11aに凸状突起部22が形成されていない静電チャック部2を作製した。
静電チャック部2は、内部に厚み約10μmの静電吸着用内部電極13が埋設されている。また、静電チャック部2の載置板11は、炭化ケイ素を7.8質量%含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は298mm、厚みは0.5mmの円板状であった。
また、支持板12も載置板11と同様、炭化ケイ素を7.8質量%含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は298mm、厚みは2mmの円板状であった。これら載置板11および支持板12を接合一体化することにより、静電チャック部2の全体の厚みは2.5mmであった。
次いで、載置面11aに凸状突起部22および環状突起部21の形状に対応するマスク51を形成した(図4参照)。
次いで、サンドブラスト加工を行い、凸部53および凹部52を形成した(図5参照)。
次いで、マスク51を除去した(図6参照)。
次いで、載置面11aの全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行った。
次いで、載置面11aをアセトンで脱脂した後、温水で洗浄した。
以上の工程を経て、載置面11aに約1万個の凸状突起部22を形成し、実施例1Bの静電チャック部2を得た。
「経時的なウエハ面の面温変化の評価」
赤外線サーモグラフィーを用いて、実施例1Bで得られた静電チャック部2を有する静電チャック装置1を半導体製造装置に実装し、初期と1000枚の板状試料Wを処理した後の面内温度分布の最大値と最小値の差を比較した。実施例1Bにおける、初期における板状試料Wの面内の温度の最大値と最小値差(以下、「初期の温度範囲」という。)は2.8℃であった。
初期の温度範囲と比較して差が3℃未満であった場合を「A」、初期の温度範囲と比較して差が3℃以上4℃未満の場合を「B」、初期の温度範囲と比較して差が4℃以上5℃未満の場合を「C」、初期の温度範囲と比較して差が5℃以上の場合を「D」として評価した。
凸状突起部の頂面d2と底面d1の比d2/d1を0.80ならびに、載置板11の載置面11a上の外周部に位置する凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積の総和B22と、載置板11の載置面11a上の内周部に位置する凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積の総和A22の比B22/A22を1.7に設定したこと以外は実施例1と同様にして、図1Bおよび図2〜図4に示すような実施例2Bの静電チャック装置1を製造した。
得られた静電チャック部2について、実施例1Bと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表2に示す。
また、得られた静電チャック装置1について、実施例1Bと同様にして、板状試料Wの面内の温度の変化を測定した。なお、初期の温度範囲は2.6℃であった。結果を表2に示す。
載置板11の載置面11aにおいて中間部を有し、載置面11aの中心11bから、載置面11aの半径の30%以上かつ40%未満の領域を載置板11の載置面11a上の内周部とし、載置面11aにおいて、内周部の外側で載置面11aの半径の55%以上かつ65%未満の領域を載置板11の載置面11a上の中間部とし、載置面11aの中間部とし、中間部より外側の領域を載置板11の載置面11a上の外周部とし、凸状突起部の頂面d2と底面d1の比d2/d1を0.80、並びに、載置板11の載置面11a上の中間部に位置する凸状突起部22と板状試料Wとの接触面積の総和Cとしたとき、中間部の接触面積の総和Cと内周部の接触面積の総和Aの比A/Cを2.1、外周部の接触面積の総和Bと中間部の接触面積の総和Cの比C/Aを5.0と設定したこと以外は実施例1Bと同様にして、図1Bおよび図2〜図4に示すような実施例3Bの静電チャック装置1を製造した。
得られた静電チャック部2について、実施例1Bと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表2に示す。なお、初期の温度範囲は2.7℃であった。
また、得られた静電チャック装置1について、実施例1Bと同様にして、板状試料Wの面内の温度の変化を測定した。結果を表2に示す。
凸状突起部の頂面d2と底面d1の比d2/d1を0.55、並びに、B/Aを5.9、頂面22aと側面22bのなす角θを170°より大きくし、R面の曲率を80μmに設定したこと以外は実施例1と同様にして、図1Bおよび図2〜図4に示すような比較例の静電チャック装置1を製造した。
得られた静電チャック部2について、実施例1Bと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表2に示す。なお、初期の温度範囲は2.7℃であった。
また、得られた静電チャック装置1について、実施例1Bと同様にして、板状試料Wの面内の温度の変化を測定した。結果を表2に示す。
Claims (13)
- 基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、
前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面または凹状曲面をなし、
前記一主面上の周縁部には、前記周縁部を一周するように、縦断面が略四角形状の環状突起部が設けられ、
前記一主面上の前記環状突起部に囲まれた領域には、横断面が円形または多角形状であり、かつ縦断面が略四角形状の複数の凸状突起部が設けられ、
前記一主面の中心に位置する前記凸状突起部の頂面の高さと前記環状突起部の上面の高さとの差が1μm以上かつ30μm以下であり、
前記凸状突起部は、前記板状試料と接する前記頂面、側面、および前記頂面と前記側面を連接するR面を有し、かつ、底面の直径に対する前記頂面の直径の比が0.75以上であり、
前記凸状突起部は、前記頂面と前記側面のなす角度が90°以上かつ160°以下である静電チャック装置。 - 前記凸状突起部の前記頂面の中心線平均表面粗さRaは0.05μm以下である請求項1に記載の静電チャック装置。
- 前記環状突起部の前記上面の中心線平均表面粗さRaは0.05μm以下である請求項1または2に記載の静電チャック装置。
- 前記凸状突起部の前記頂面の直径は100μm以上かつ1000μm以下である請求項1〜3のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
- 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面をなし、
前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電チャック装置。 - 前記内周部の面積の総和に対する前記内周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比A1は、前記外周部の面積の総和に対する前記外周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比B1よりも大きい請求項5に記載の静電チャック装置。
- 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい請求項6に記載の静電チャック装置。
- 前記比A1と、前記比B1と、前記中間部の面積の総和に対する前記中間部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比C1とは、下記の式(1)を満たす請求項6又は7に記載の静電チャック装置。
A1>C1>B1 (1) - 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凹状曲面をなし、
前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい請求項1〜4のいずれか1項に記載の静電チャック装置。 - 前記外周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和B22は、前記内周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和A22よりも大きい請求項9に記載の静電チャック装置。
- 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい請求項10に記載の静電チャック装置。
- 前記総和A22と、前記総和B22と、前記中間部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和C22が、下記の式(3)を満たす請求項10又は11に記載の静電チャック装置。
B22>C22>A22 (3) - 前記一主面は、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体または酸化イットリウム焼結体から構成される請求項1〜12のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
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