JPH08274151A - ポリマー含浸静電チャックおよび製造方法 - Google Patents

ポリマー含浸静電チャックおよび製造方法

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JPH08274151A
JPH08274151A JP423396A JP423396A JPH08274151A JP H08274151 A JPH08274151 A JP H08274151A JP 423396 A JP423396 A JP 423396A JP 423396 A JP423396 A JP 423396A JP H08274151 A JPH08274151 A JP H08274151A
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polymerizable
plasma
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sealant
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Kenneth S Collins
エス． コリンズ ケニース
Joshua Chiu-Wing Tsui
ツイ ジョシュア−チウ−ウィン
Douglas Buchberger
ブッチバーガー ダグラス
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 改良された静電チャックと、該チャックの製
造方法を提供する。 【構成】 ペデスタル金属銅表面と、該ペデスタルの銅
表面上に形成した多孔性の誘電物質層とを有する静電チ
ャック。該誘電層は耐プラズマシーラントで含浸されて
なる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、改良された静電チ
ャックに関するものであり、該チャックの製造方法に関
する。より詳しくは、本発明は、耐プラズマシーラント
物質を含浸した多孔性の誘電層を有する静電チャックに
関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体ウエハのような物のプラズマプロ
セスにおいて、共通する問題は、電気エネルギーがプロ
セスされる物と結合することである。典型的には、ＲＦ
エネルギーのプラズマチャンバの電源領域への電磁気結
合が、低粒子エネルギーを有する高電子密度プラズマを
生じさせ、そして維持するために供される。さらに、Ｒ
Ｆバイアスエネルギーは、プロセスされる物を経て、該
物の上に衝突するイオンのエネルギーを増加し、制御す
るため、普通容量的にプラズマ中で結合される。
【０００３】典型的高密度プラズマ装置においては、プ
ラズマにより現われるドライビングポイントＲＦバイア
スインピーダンスは非常に低い。均一なイオンエネルギ
ーおよび流束を、プロセス（典型的には、エッチング、
または他のプラズマプロセスにとって本質的である）さ
れる物に達成するためには、プロセスされる物を通じた
ＲＦバイアスエネルギーとプラズマとの均一な結合が要
求される。通常プロセスされる該物、典型的には半導体
ウエハは、ある種類のチャックに対して保持されそし
て、ＲＦバイアスエネルギーがそのチャックに供され
る。望ましいのは、プロセスされるウエハの表面にわた
っての一定のプラズマシース電圧である。
【０００４】そのような均一プラズマシース電圧が達成
可能な程度は、プラズマ源により生じるプラズマ濃度均
一性の関数のみならず、ウエハに隣接するプラズマシー
スの単位面積当たりのインピーダンス、ウエハの単位面
積当たりのインピーダンス、ウエハとチャック間のあら
ゆるすきまの単位面積当たりのインピーダンスの関数で
ある。電気的結合のほか、チャックはプロセスされるウ
エハへ熱的に強く結合しているべきである。典型的に
は、物の温度は制御されるべきプロセスパラメーターの
１つであり、これは通常は、プロセスの間にウエハから
熱を除くこと、または熱を加えることを意味する。プラ
ズマプロセスに用いられるような低圧下または真空環境
下においての熱伝導は普通悪い。プロセスされるウエハ
と隣接する表面間に適当な熱伝導をもたらすいくつかの
手段が普通必要となる。ガスが典型的にはウエハとチャ
ック間に、ウエハからチャックへの熱接触および熱伝導
を強化するために導入される。望ましいガス圧は、プラ
ズマにより付加される熱ロード(heat load) 、望ましい
最大のウエハ温度、チャックが維持され得る（液体冷却
によるような）温度、冷却ガスの選択、およびウエハ／
ガスとガス／チャック調節係数(accomodation coeffici
ents) （いかに効率的に、熱がガスと表面の間を伝達さ
れるかの尺度）の関数である。バイアスされた高密度プ
ラズマ供給には、ヘリウムガスが冷却ガスとして用いら
れ、望ましいガス圧は典型的には５から３０トールの範
囲にある。
【０００５】「低圧」プラズマプロセス（ミリトール圧
力範囲で運転されるもの）には、プロセスチャンバ中の
常圧に比較してウエハとチャックの間の領域のかなりの
高圧をもたせるために、何等かの手段が提供されねばな
らない。
【０００６】先行技術機械的チャックは、半導体のよう
な物のプラズマプロセスにおいて使用が不適当というこ
とが分っている。 機械的にクランプするチャックは、
ウエハとチャックの間の曲率の不一致という欠点（従っ
て、そのような表面間の種々のギャップとその結果の不
均一な電子的および熱的結合をもたらす）を有する。
【０００７】静電的チャックは機械的チャックに伴う不
均一結合をうまく解決した。静電チャックは、ウエハと
チャックを共にクランプするために逆に荷電した表面間
にクーロン引力を作用するものである。原理的には、静
電チャックでは、ウエハとチャック間の力は物と平坦な
チャックについて均一平坦である。ウエハとチャック間
の静電力は、それらの間の電圧の２乗に比例し、それら
を分離している（誘電率は無視できると仮定する）誘電
体（典型的にはアルミナのようなセラミックス）の相対
的誘導率(relative permittivity) に比例し、それらの
間の距離の２乗に反比例する。典型的には、バイアスさ
れたウエハの、（SiＯ2 エッチングのような）高密度プ
ラズマプロセスの応用にとって、冷却ガスはウエハとチ
ャック間の熱伝達を受入れられるレベルにまで改良する
ことが必要とされる。
【０００８】適当な熱伝達を達成することを要求される
間、ウエハとチャック間にガス冷却を導入することは、
バイアスされたウエハ高密度プラズマプロセスの応用に
おいて使用される場合先行技術静電チャックについて問
題を引き起こす。特に、ウエハとチャック間領域に冷却
ガスを導入する必要性は、チャック表面にある種の不連
続性、典型的にはチャックを通じてチャック表面の裏側
のガス流路へのある種の型の穴、を導入することを要求
する。チャック表面においていかなる不連続性をも導入
することは、該不連続部分の近隣の電場をゆがめ、冷却
ガスのアーク破壊およびグロー放電破壊をより起こりや
すくする。ウエハとチャック間に供されるＤＣバイア
ス、およびチャックび供されるＲＦバイアスで、US特許
4,565,601およびUS特許4,771,730 に記載されているよ
うな先行技術静電チャックでは、ガス破壊が起こり得
る。冷却ガス破壊の問題は、Applied Materials, Incに
よるCollins 等のUS特許5,350,479 に記載されている静
電チャックにおいて指摘されている。そのすべての内容
がここでリフェレンスとして取り込まれている。図１−
４を参照して、先行の特許において記載されているよう
に静電チャック１０ａはアルミニウムペデスタル１４ａ
を有し、それは、複数の、軸方向に方向づけられたリフ
トピン穴６６ａと、上部端５０ａを有するガス路４８ａ
からなる。ガス路４８ａは典型的には、直径が約０．３
インチ（８ｍｍ）である。ガス路４８ａは好ましくはペ
デスタル１４ａの上部表面４０ａへは達することはな
く、その表面と薄いアルミウム介在層６０ａで分離され
ている。アルミナまたはアルミナ／チタニアの誘電体層
４４ａは、静電チャック１０ａのペデスタル１４ａ上部
表面４０ａ上にプラズマスプレーされ、厚さ約０．０１
０インチ（０．２５ｍｍ）を達成するべく研磨される。
図３に最も良く示されているように、直径が、少なくと
もガス路４８ａの直径よりも１桁小さい直径を有する複
数の送り穴５８ａが、誘電層４４ａと介在するアルミニ
ウム６０ａを通じて、ガス路４８ａの上部端５０ａ、好
ましくはレーザードリルにより形成される。これらの送
り穴により、それぞれのガス路４８ａから誘電層４４ａ
へ冷却ガスが運ばれ得る。誘電層４４ａの上部表面５４
ａ上の送り穴５８ａから冷却ガスを送るために、１また
はそれ以上のガス配送路５５ａ、５６ａのパターン１８
ａが上部表面５４ａに形成される。これらのガス配送路
は典型的にはレーザー工作操作により製造され、誘電層
４４ａの上部表面５４ａの大部分の上に拡張されてい
る。
【０００９】それゆえ、半導体基板または他の物が静電
チャック１０ａ上に置かれる場合、冷却ガスはガス路４
８ａと送り穴５８ａを通じてガス配送路５５ａ，５６ａ
へ流れ、従って基板または他の物を冷却する。
【００１０】先行の静電チャックは保持された基板の直
上の高電力ＲＦ場と高密度プラズマにたいして、アーク
またはグロー放電による冷却ガス破壊もなく使用され得
る。
【００１１】しかしながら、先行の静電チャックに関し
てはいくつかの新たな問題が起こる。
【００１２】誘電層４４ａは典型的にプラズマスプレー
プロセスにより形成される（またフレームスプレーとし
て知られている）。プラズマスプレーで形成される誘電
層は、典型的には、厚さとして、約５０から５００μｍ
の範囲となり、真空中で高い誘電強度（＞1.5x105 Ｖ/
ｃｍ）を有する。
【００１３】プラズマスプレー形成誘電層は、しかしな
がら、いくぶん多孔性であり、典型的にはボイド部とし
て約１−１０％、より普通には約１−２％である。その
ような誘電層の穴は誘電層中に複雑な３次元的な結合網
を形成する。そのような層の多孔性はミクロポロシティ
(microporosity) 、またはマクロポロシティ(macroporo
sity) またはこの両タイプの組合せとして特徴づけられ
る。ミクロポロシティは、プラズマスプレー誘電物の粒
子が冷却の際に収縮する結果として生じる。マクロポロ
シティは主として、プラズマスプレープロセスの間に誘
電物の粒子の不適当な溶融の結果生じるものである。
【００１４】細孔による網目構造は不純物を捕捉し得
る。より重要なことは、細孔による網目構造は、誘電体
層に存在するあらゆる動き得る荷電の伝導路を形成する
ことである。たとえば、プラズマスプレー誘電層は空気
に晒されると水和(hydrate) される傾向がある。移動性
電荷はこの水和に基づくものとされ得る。該層がプラズ
マに暴露され、そして基板が保持される静電力を達成す
るに必要な電場が静電チャックとプラズマ間に供される
場合には、電荷はまた該層に注入される。プラズマスプ
レー誘電層４４ａにおける移動性電荷の存在は、半導体
ウエハのプラズマプロセスに使用される静電チャックで
典型的に供される高電場（１０5 Ｖ／ｃｍ）では、該層
を通じての洩れ電流を増加させる。この増加した洩れ電
流は、また静電力を低下させることとなる。
【００１５】湿気または注入された電荷の存在下でさえ
も洩れ電流密度を実質的に減少させ、または除くという
静電チャックへの要求がある。またそのような改良され
た静電チャックの製造方法についての要求がある。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】本発明により、多孔性
誘電層を有する静電チャックを提供するものである。該
誘電層は、耐プラズマシーラントが含浸されている。該
誘電層の孔において該シーラントの存在はは実質的にシ
ールされた誘電層を通じて観測される洩れ電流密度を減
少させる。
【００１７】好ましくは、本発明に係る静電チャック
は、２．５x １０3 Ｖ／ｃｍの電場で、２５℃、１気圧
の条件で、湿った脱イオン水プローブを用いて、洩れ電
流密度が１ｍＡ／ｃｍ2 以下であるものである。
【００１８】好ましくは、該シーラントは硬化された液
状重合性物質であり、特に、約２５℃で酸素のない１気
圧以下の圧力で重合可能である物質である。
【００１９】好ましい実施の形態において、液状重合性
物質は少なくとも構造Ｉを有する１つのモノマーを含む
ものである：
【００２０】
【化１】
【００２１】ここで、Ｒ1 はＨまたはＣＨ3 を表し、Ｒ
2 はＨ、または
【００２２】
【化２】
【００２３】を表し、ｍは２〜４を、およびｎは１〜２
２を表す。
【００２４】また本発明によれば、該チャックの改良さ
れた静電チャックは、耐プラズマ物質を形成するため
に、多孔性の誘電層にシーラント物質を含浸させること
により得られる。
【００２５】好ましくは、硬化工程は、約１０分から８
時間で室温空気中で該シーラント物質を部分的に硬化さ
せ、続いて該シーラント物質を約６から２４時間で室温
無酸素下で硬化を続けることで行われる。望ましい場合
には、前工程は１回以上繰返してもよい。
【００２６】好ましい実施形態において、該シーラント
物質は酸素のない条件で硬化させ、最も好ましくは１気
圧以下の圧力下で、特に約１００ｍＴｏｒｒ以下の真空
下で硬化させることである。
【００２７】本発明の、他の目的、形態、および優位性
は、以下の詳細な説明において当業者にとって明らかに
なるであろう。しかしながら、詳細な説明および、好ま
しい実施例を示している実施例はただ本発明を説明する
ために記載されているものであり、本発明を制限するも
のでないことは理解されるべきである。本発明の範囲内
の多くの変更および改良が、発明の本質からはずれるこ
となく、ありうるし、本発明はそれらの改良を含むもの
である。
【００２８】
【発明の実施の形態】本出願人は、静電チャックの多孔
性の誘電層へ耐プラズマシーラント物質を用いることが
観測される洩れ電流を顕著に減少させることを見出し
た。本発明に係るシーラント物質は多孔性の層に含浸
し、該多孔性の層のすべての穴を実質的に埋め込むもの
である。
【００２９】洩れ電流密度を減少させる特別のシーラン
トの効果は、次の湿らせた脱イオン水電流洩れテスト("
wet" deionized water elelctrical leakage test)を用
いて評価可能である。図５に示されるように、メガオー
ムメーターを含む直流１００Ｖ電源７０が静電チャック
の金属ペデスタル１４に結合されている。電源７０はさ
らに脱イオン水で飽和しているスポンジプローブ７２に
結合されている。スポンジプローブ７２は面積が約６．
４５ｃｍ2 であり、該静電チャック１０の誘電層４４
（典型的には、約５０から５００μｍに変え得る厚さを
有する）と接触している。スポンジプローブ７２は、最
小２分、好ましくは２−４分間、該誘電層４４と接触さ
せつづける。テスト電場としては、２．５x １０3 Ｖ／
ｃｍを供給する。テストされたシーラントは、洩れ電流
密度が１ｍＡ／ｃｍ2 以下であれば本発明によれば許容
される。好ましくは、観測される洩れ電流密度は１μＡ
／ｃｍ2以下であり、最も好ましいのは１００ｎＡ／ｃ
ｍ2 以下である。本発明により用いられるシーラント物
質はまたプラズマによる攻撃および分解に対し耐性を有
するべきものである。特別のシーラントの耐プラズマ性
は、次のテスト方法により評価できる。US特許5,350,47
9 に記載されているようにプラズマプロセスチャンバ内
に半導体ウエハを、評価されるシーラントで処理された
静電チャックに保持する。電子密度ｎe が５x １０11電
子／ｃｍ3 である高密度酸素プラズマ（１００ｓｃｃ
ｍ、４ｍＴｏｒｒ）を発生させる。電圧１２５０Ｖを、
プラズマを正とし、チャック基礎部を負にするように、
該プラズマと静電チャックの基礎部の間にかける。電場
強度は約３x １０4 Ｖ／ｃｍである。
【００３０】ヘリウムが静電チャックと半導体ウエハの
間のギャップを１５Ｔｏｒｒに圧力をかけるために使用
される。１２時間のプラズマに暴露しながら、洩れ電流
密度がすでに記載したようにモニターされる。ヘリウム
洩れもまたモニターされる。１２時間プラズマ暴露を通
じて観測される洩れ電流が１ｍＡ／ｃｍ2 、より好まし
いのは１μＡ／ｃｍ2 、最も好ましのは１００ｎＡ／ｃ
ｍ2 を越えない場合、および、ヘリウム洩れが１０ｓｃ
ｃｍ、好ましくは２−３ｓｃｃｍを越えなければ、シー
ラントは本発明において許容されるものである。
【００３１】先のテストは酸素プラズマで説明した。同
様のテストを、いかなる望ましいプラズマに対するシー
ラントの耐プラズマ性を決定するために使用され得る。
例えば、酸化物エッチングには、フッ素含有プラズマま
たはとその代わりに酸素プラズマを使用する。シリコン
またはアルミニウムエッチングプロセスは典型的には、
塩素含有プラズマを使用可能である。種々のシーラント
がフッ素含有プラズマに使用できる、一方その他のシー
ラントが、塩素または酸素含有プラズマにより好適に使
用可能である。いかなる特定のシーラントの適性は、興
味ある特定のプラズマに用い得るものとして、上で説明
したテスト方法を利用して通常の技術で簡単に決めるこ
とが出来る。本発明により有用なシーラント物質は望ま
しくは、次の性質を有するものである。シーラント物質
は、多孔性誘電層の中に深く含浸し、該層を効果的にシ
ールするものである。シーラント物質は、さらに、高誘
電性をそれ自体で有するものであり、好ましくは、プラ
ズマから、または湿気から導入される電荷が存在しない
場合の該誘電物質とほぼ同じ程度である（約１０5Ｖ／
ｃｍ）。同様に好ましくは、シーラント物質は、室温ま
たは室温（２５℃）付近で、製造中に静電チャックの熱
サイクルの必要性を避けるため、効果的なシールを形成
することである。
【００３２】出願人は、特に、決液体重合性物質であっ
て、低粘度を有し、および室温または室温付近で、そし
て好ましくは１気圧以下の圧力で、嫌気的に重合または
硬化され得るものが、前記した好ましい特性を有するシ
ーラント物質を作製するに用いることが出来るものを決
定した。
【００３３】ここで使用される「液体の重合性物質」と
は、室温でまたは室温付近で液体であり、少なくとも１
つの重合させ得るモノマーを含む物質を表す。必要なら
ば、液体重合性物質は２以上の重合性モノマーの混合物
も含む。
【００３４】液体重合性物質は、該物質多孔性誘電層に
含浸し、実質的に該層のすべての穴を埋めるように充分
低い粘度を有するものである。最も好ましいのは、液体
重合性物質が実質的に完全にすべての穴を埋めることで
ある。
【００３５】一般的に、液体重合性物質は、該物質が、
シールされるべき層を形成する０．１から１ｍｍの厚さ
を有する多孔性誘電物質のサンプルに約１から５分間ま
でに含浸する程度充分低い粘度を有するものである。液
状重合性物質の該層を通じる含浸は、肉眼観察または接
触観察により決めることが出来る。
【００３６】本発明に有用な該液体重合性物質の特に好
ましい粘度は、約５０ｃｐｓを越えないものであい、さ
らに好ましくは１〜５０の範囲であり、最も好ましいの
は１〜１０ｃｐｓの範囲である。高粘度を有する物質
は、主に「マクロポーラス」(macroporous) な誘電物質
のシーリングにより好ましいものである。その逆に、低
粘度を有する物質は主に「ミクロポーラス」(microporo
us) な誘電物質をシーリングにより好ましいものであ
る。
【００３７】本発明においては、好ましい粘度を有する
液体重合物質が、該液体重合物質が約室温、より好まし
くは室温以下で、１気圧、好ましくは約１００ｍＴｏｒ
ｒ以下で硬化させ得るものである場合においては、特に
好適に使用可能である。
【００３８】本発明に用いられ得る特定の液体重合性物
質は、少なくとも１つの（メタ）アクリレート((meth)a
crylate)またはジ（メタ）アクリレート(di(meth)acryl
ate)モノマーで次の構造Ｉを有するもの：
【００３９】
【化３】
【００４０】ここで、Ｒ1 は、ＨまたはＣＨ3 を表し、
Ｒ2 は、Ｈまたは
【００４１】
【化４】
【００４２】を表す。ここでｍは２〜４を、またｎは１
〜２２を表す。
【００４３】構造Ｉにおいては、Ｒ1 はＣＨ3 が好まし
い。ｍは好ましくは２であり、ｎは４〜８が好ましく、
最も好ましくは４である。
【００４４】本発明により好適に使用され得る液体重合
性物資はまた、１つまたはそれ以上の従来重合性物質に
用いられる添加物を含むものである。そのような添加物
には、重合開始剤、安息香酸スルフイミド(benzoic sul
fimide) （サッカリン）のような有機環状スルフイミド
(sulfimide) 、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンのよ
うなＮ，Ｎ−ジアルキルトルイジンのような３級アミ
ン、およびＥＤＴＡ(tetrasodium ethylenediaminetetr
aacetic acid) ナトリウム塩のようなキレート剤が含ま
れる。溶剤（好ましくは非水溶媒）を使用することも可
能であるが、一般的には必要はない。
【００４５】好ましくは、液体重合性混合物は効果的な
量の重合開始剤または開始剤の組合せを含むものであ
る。そのような開始剤には、特に、モノマーまたはモノ
マーの混合物の重合を実質的に酸素のない条件で開始さ
せることが可能であり、酸素が存在する限り重合が開始
されないフリーラジカル重合開始剤を含む。前記の特性
を有する開始剤には、パーオキシド(peroxides) 、ヒド
ロパ−オキシド(hydroperoxides)、およびパーエステル
(peresters) を含む。ヒドロパーオキシド開始剤、特
に、クメンヒドロパーオキシドのような有機ヒドロパー
オキシドが好ましい。
【００４６】用いる開始剤の量は、液体重合性混合物中
でモノマーまたはモノマー混合物の重合を、選択された
硬化条件下（空気中、酸素なし条件等）で開始するに効
果的な量である。酸素の存在しない条件で重合を開始さ
せるが、酸素の存在下では開始しない嫌気性の開始剤が
特に好ましい。開始剤に量は、一般的には、液体従動性
混合物の不揮発性成分の約０．１から１０重量％、より
好ましくは約０．５から５重量％の範囲である。最も好
ましいのは、液体重合性混合物が、本発明にかかる静電
チャックを使用して製造された半導体デバイスの性能を
損ない得る不純物が低レベルであることである。重合性
混合物中のそのような不純物は、好ましくは約１ｐｐｍ
以下である。前記重合性混合物の不揮発性成分の全重量
に基づく％で表現して、本発明により好ましい液体重合
性物質の好ましい成分混合(formulation) は、約９０−
９９重量％の１つの重合性モノマーまたは式Ｉのモノマ
ーとの組合せたものと、約０．１−１０重量％、より好
ましくは２ー６重量％の重合開始剤と、約０−１０重量
％、より好ましくは０．１−４重量％の加速剤または加
速剤の組合せとを有するものである。式Ｉによる好まし
いモノマーとしては、ポリエチレングリコール４００
（平均９個のエトキシ単位を１ポリマー中に有する製
品）のアクリレートまたはジメチルアクリレートを含
む、テトラエチレングリコールジメチルアクリレートと
ヒドロキシメタクリレートの組合せ、例えば約７０−９
０重量％のテトラエチレングリコールジメチルアクリレ
ートと約３０重量％のヒドロキシメタクリレートも同様
に含むものである。好ましい加速剤の組合せとしては、
サッカリン、Ｎ，Ｎ−ジメチル−ｐ−トルイジンおよび
／またはテトラヒドロキノリン、例えば約１−３重量％
のサッカリンと約０．１−１重量％のＮ，Ｎ−ジメチル
−ｐ−トルイジンの組合せを含むものである。
【００４７】本発明により好適に使用可能な特定のシー
ラント混合成分は、Loctile ２９０と９９０粘着シーラ
ント（Loctile 社,Newington, Connecticut から市販さ
れている )、またはPerma-Lok HL１２６(Permabond Int
ernational社、Englewood, New Jersey から市販されて
いる) を含むものである。本発明により使用可能な別の
シーラント混合成分としては、CatenaによるUS特許5256
450 に記載されているものであり、ここでレフェレンス
として取り込まれている。
【００４８】本発明によれば、耐プラズマシーラント
は、静電チャックの誘電層を形成するに使用されるあら
ゆる多孔性誘電物質に含浸することが可能である。その
ような目的で用いられる典型的な多孔性誘電物質には、
プラズマスプレーされたアルミナおよびアルミナ／チタ
ニア、例えば９７％アルミナ／３％チタニアを含むもの
である。
【００４９】静電チャックの多孔性誘電層は本発明によ
れば、選択されるシーラントを含浸するための方法は制
限はない。シーラントが液体重合性物質を硬化させて形
成する好ましい実施態様においては、誘電層は従来のブ
ラッシング(sbrushing) 、スプレー(spraying)、または
ディッピング(dipping) により含浸させることが可能で
ある。誘電層の表面は該含浸前に清浄化され乾燥される
必要がある。特に誘電層の表面に、機械工作およびドリ
ル工作の残留物は充分取り除く必要がある。
【００５０】含浸の後は、液体重合性物質が誘電層の穴
の中で硬化されるステップである。好ましくは硬化ステ
ップは約８から４８時間室温で行われる。選択された液
体重合物質が嫌気的に硬化するものである場合、硬化ス
テップは、好ましくは、酸素の存在しない条件で行われ
るものである。もっとも好ましくは、硬化ステップは少
なくとも部分的には減圧下で、特に約１００ｍＴｏｒｒ
以下で実施されるものである。硬化は、まず、空気の存
在下１気圧で行う、そして酸素なし、減圧下の条件で硬
化ステップを続けられる。減圧下での重合性物質の硬化
は一般的には硬化に要する時間を節約するに役立つ。含
浸および硬化ステップを順に少なくとも２回繰返すこと
は、多孔性の誘電物質の実質的にすべての穴にシーラン
トが埋められるということを確実にするためには有用で
ある。
【００５１】含浸および硬化ステップは、静電チャック
の製造のどの段階で行ってもよい。液体重合性物質を使
用する際は、該物質は、静電チャックの誘電層形成直
後、プラズマスプレー後、誘電層を好ましい厚さに研磨
した後、あな(perforations)、ガス配送路等の機械工作
またはドリル工作の完了などの後に使用され得る。液体
重合物質が静電チャックの機械工作またはドリル工作後
に使用される際には、該物質がドリルされ、または工作
された構造をシールしていないことの確認を実行するべ
きである。好ましくは、すべてのドリルされ機械工作さ
れた構造は、望ましくないシーリングを避けるために、
約６０−９０psiaの圧力で窒素パージされることであ
る。
【００５２】以下実施例に基づき本発明を具体的に説明
するが、本発明はその要旨を超えない限り以下の実施例
に限定されるものではない。
【００５３】
【実施例】例１−２は、本発明の実施に有用なシーラン
ト成分を示すものである。
【００５４】
【表１】
【００５５】例３ ９７重量％アルミナ／３重量％チタニア（厚さ０．１８
ｍｍ）からなる多孔性通電層を有し、ヘリウム流路と穴
をUS特許5350479 の記載に従い形成された静電チャック
が、次の操作を用いて本発明によりシールされる。
【００５６】該ガス路と穴を形成するために使用された
ドリルと機械工作からの残留物を、チャックのヘリウム
供給系をクリーンで乾燥した窒素ガスで（９０psia）で
パージしつつ、該誘電層上部表面を清浄な端部を鋭くし
たアルミナセラミック板を用いて手動で削ることで取り
除く。その後チャックを完全にイソプロピルアルコール
で洗浄し、清浄な無リント布でふきとり、クリーンで乾
燥した窒素ガスで吹き付けつつ乾燥する。清浄化された
該チャックはすぐに真空チャンバ内に入れ、３０ｍＴｏ
ｒｒで６０分置いておく。
【００５７】その次に、該チャックのヘリウムガス供給
系をふたたびクリーンで乾燥した窒素ガス（９０psia）
でパージする。窒素を流している間に、２０−３０ｃｍ
3 のPerma-Lok HL 126を均一に該チャックの誘電層の表
面に、清浄な無リント布を用いてつける。約３０分後、
窒素ガスパージを止めてチャンバを３０ｍＴｏｒｒに減
圧する。８時間後、シーラントの２回目のコーティング
を行い、後窒素ガスパージを止めて、チャンバをすでに
説明したように真空にする。
【００５８】選択可能なこととして、約８時間後第３回
目のコーティングが先のステップに続いて行うことがで
きる。
【００５９】例４ 例３によＲち製造されたシールされた本発明に係る静電
チャックは、シールがされていない以外は同様の静電チ
ャックと、比較された。
【００６０】シールされていないチャックと、シールさ
れているチャックが「湿った(wet)」および「乾燥(dry)
」２通りの操作を用いてテストされた。「湿った」テ
スト操作についてはすでに説明した。「乾いた」テスト
操作は「湿った」テスト操作に近似しているが、スポン
ジプローブの代わりに６．４５ｃｍ2 の面性を有する平
面銅電極を用いたものである。チャックはまた、残留湿
気を「乾燥」テスト前に取り除く処理が行われた。該チ
ャックを１０５℃で少なくとも３０分加熱し、後３０ｍ
Ｔｏｒｒの真空チャンバへ少なくとも３０分は入れてお
き、後乾燥条件下で２５℃へ冷却する。テストは１気圧
で行う。
【００６１】すべての測定はデーターポイントごとに２
分の待ち時間(dwell time)が設定された。それぞれのテ
スト操作において、テスト電圧（Ｖ）が掛けられ、電流
密度（Ｉ）または抵抗（Ｒ）が測定され、電場（Ｅ）お
よび電流（Ｊ）が先にされた測定に基づいて計算され
た。結果を表１から４までにまとめた。
【００６２】
【表２】
【００６３】
【表３】
【００６４】
【表４】
【００６５】
【表５】
【００６６】前記比較から明らかなように、シールされ
ていない静電チャックは、約２５００Ｖまでの電圧で
（この点で誘電層を通じる洩れ電流が過剰になる）、乾
燥テストによれば許容される性能を有するものである。
しかしながら、シールされていないチャックはすべての
電圧で「湿った(wet test)」テストに不合格でありＭこ
のことは、シールされない誘電層の結合した穴に基づく
許容されない導通路が存在することを示している。この
ようにシールされていないセラミックコーティングは、
導入荷電のない条件で高い誘電性能(dielectric streng
th) を示すが、導入荷電のある条件では、静電チャック
上の誘電層としての使用には誘電性能は不適当であるこ
とを示す。
【００６７】これとは対照的に、本発明によるシールさ
れた静電チャックは、すべての電圧下で、乾燥条件また
は湿った条件での測定にかかわらず、極めて小さな洩れ
電流密度として特徴づくられるものである。湿ったテス
トで観測される低い洩れ電流は、誘電層の連結された穴
が実質的に完全に埋められていることを示すものであ
る。
【００６８】本発明はそれゆえ、洩れ電流が有意に減少
した改良された静電チャックを提供するものである。そ
れゆえ、該改良されたチャックは該チャックの使用寿命
の延長と、より高い信頼性を示すものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】知られている静電チャック内に含まれるペデス
タルの上面図を示す図である。
【図２】図１の線２−２に沿っての側断面図であり、図
１の静電チャックの秋の内部構造を示す図である。
【図３】図２にサークル３で示した部分４８ａの、ペデ
スタルおよび誘電物質層の一部の拡大図である。
【図４】図１のペデスタルの上部表面部分を拡大して示
す図であり、ガス配送路と穴の関係を示す図である。
【図５】本発明によるシールドされた静電チャック内の
洩れ電流密度を測定するに用いられる脱イオン水で湿ら
せた電気洩れテストを示す図である。
【符号の説明】
１０ａ…静電チャック、１４ａ…ペデスタル、１８ａ…
パターン、４０ａ…上部表面、４４ａ…誘電体層、４８
ａ…ガス路、５０ａ…上部端、５４ａ…上部表面、５５
ａ、５６ａ…ガス配送路、５８ａ…送り穴、６０ａ…ア
ルミニウム、６６ａ…リフトピン穴、７０…電源、７２
…スポンジプローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジョシュア−チウ−ウィン ツイ アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95051， サンタ クララ， アゼヴェド コート 613 (72)発明者 ダグラス ブッチバーガー アメリカ合衆国， カリフォルニア州 95376， トレイシー， チェルニー ス トリート 421

Claims (26)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 (a) 金属銅表面を有するペデスタルと、
    (b) 前記ペデスタルの前記銅表面上に形成される多孔性
    誘電物質の層で、耐プラズマシーラントを含浸してなる
    層とを有する静電チャック。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の静電チャックであっ
    て、供給電場が２．５x １０3 Ｖ／ｃｍ、２５℃、およ
    び１気圧での脱イオン水電気洩れテスト（(deionized w
    ater elelctrical leakage test)で測定した洩れ電流密
    度が約１ｍＡ／ｃｍ2 以下であることを特徴とする静電
    チャック。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の静電チャックであっ
    て、洩れ電流密度が約１ｎＡ／ｃｍ2 以下であることを
    特徴とする静電チャック。
  4. 【請求項４】 請求項１に記載の静電チャックであっ
    て、該シーラントが硬化された液体重合性物質であるこ
    とを特徴とする静電チャック。
  5. 【請求項５】 請求項４に記載の静電チャックであっ
    て、該重合性物質が室温で、酸素のない条件で重合可能
    であることを特徴とする静電チャック。
  6. 【請求項６】 請求項５に記載の静電チャックであっ
    て、該重合性物質が、１気圧以下の圧力下で重合可能で
    あることを特徴とする静電チャック。
  7. 【請求項７】 請求項４に記載の静電チャックであっ
    て、該重合性物質が、約０．１から１ｍｍの厚さを有す
    る前記多孔性誘電物質に約１から５分間以内に浸透する
    ことが可能であることを特徴とする静電チャック。
  8. 【請求項８】 請求項４に記載の静電チャックであっ
    て、該重合性物質が、約１から５０ｃｐｓの粘度を有す
    ることを特徴とする静電チャック。
  9. 【請求項９】 請求項４に記載の静電チャックであっ
    て、該重合性物質が、構造式Ｉを有するモノマーを少な
    くとも１つ含むことを特徴とする静電チャック。 【化５】 ここでＲ1 はＨまたはＣＨ3 を表し、Ｒ2 はＨまたは 【化６】 を表し、ｍは２〜４、ｎは１〜２２を表す。
  10. 【請求項１０】 請求項９に記載の静電チャックであっ
    て、Ｒ1 がＣＨ3 であることを特徴とする静電チャッ
    ク。
  11. 【請求項１１】 請求項９に記載の静電チャックであっ
    て、ｍが２であることを特徴とする静電チャック。
  12. 【請求項１２】 請求項９に記載の静電チャックであっ
    て、該重合性物質が、効果的な量の重合開始剤を含むこ
    とを特徴とする静電チャック。
  13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の静電チャックであ
    って、前記重合開始剤がクメンヒドロキシパーオキイド
    であること特徴とする静電チャック。
  14. 【請求項１４】 請求項９に記載の静電チャックであっ
    て、前記重合性物質がさらに加速剤を含むことを特徴と
    する静電チャック。
  15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の静電チャックであ
    って、前記加速剤の組合せが、約１〜３重量％のサッカ
    リンと約０．１〜１重量％のＮ，Ｎ−ジメチルトルイジ
    ンであることを特徴とする静電チャック。
  16. 【請求項１６】 請求項９に記載の静電チャックであっ
    て、前記重合性物質が、前記重合性物質の不揮発性成分
    の全重量に基づく％で表現して、約９０−９９重量％の
    ポリエチレングリコールジメチルアクリレートと、約
    ０．１−１０重量％の重合開始剤と、約０−１０重量％
    の加速剤または加速剤の組合せとを有することを特徴と
    するものである。
  17. 【請求項１７】 請求項９に記載の静電チャックであっ
    て、前記重合性物質が、前記重合性物質の不揮発性成分
    の全重量に基づく％で表現して、約７０−８０重量％の
    テトラエチレングリコールジメタクリレートと、約２０
    −１０重量％の１つのヒドロキシエチルメタクリレート
    と、約０．１−１０重量％の重合開始剤と、約０−１０
    重量％の加速剤または加速剤の組合せとを有することを
    特徴とするものである。
  18. 【請求項１８】 請求項１に記載の静電チャックであっ
    て、前記シーラントが耐フッ素含有プラズマまたは耐酸
    素プラズマ性であることを特徴とする静電チャック。
  19. 【請求項１９】 請求項１に記載の静電チャックであっ
    て、前記誘電物質がプラズマスプレーアルミナまたはア
    ルミナ／チタニアであることを特徴とする静電チャッ
    ク。
  20. 【請求項２０】(a)(i)金属銅表面を有するペデスタル
    と、(ii)前記ペデスタルの前記銅表面上に形成される多
    孔性誘電物質の層を有する静電チャックを与えるステッ
    プと、 (b) 前記多孔性誘電物質層に耐プラズマ物質を形成する
    硬化可能な物質を含浸するステップと、 (c) 前記含浸物質を硬化するステップとを有する静電チ
    ャックの製造方法。
  21. 【請求項２１】 請求項２０に記載の方法であって、前
    記硬化ステップ(c)が、(i) 部分的に前記シーラント物
    質を室温で空気中で約１０分から８時間で硬化させ、(i
    i)続けて前記シーラント物質を酸素のない条件で室温で
    約６から１２時間で硬化させることを特徴とする方法。
  22. 【請求項２２】 請求項２１に記載の方法であって、前
    記硬化ステップ(c)(ii) が１気圧以下の条件で実施する
    ことを特徴とする方法。
  23. 【請求項２３】 請求項２１に記載の方法であって、ス
    テップ(b) と(c) が少なくとも２回繰返されることを特
    徴とする方法。
  24. 【請求項２４】 請求項２０に記載の方法であって、前
    記重合性物質が少なくとも、構造Ｉ： 【化７】 ここでＲ1 はＨまたはＣＨ3 であり、Ｒ2 はＨまたは 【化８】 を表し、ｍは２〜４、ｎは１〜２２を表す。を有するモ
    ノマーを含むことを特徴とする方法。
  25. 【請求項２５】 請求項２４に記載の方法であって、前
    記重合性物質が、前記重合性物質の不揮発性成分の全重
    量に基づく％で表現して、約９０−９９重量％のポリエ
    チレングリコールジメタクリレートと、約２−６重量％
    の重合開始剤と、および約０−７重量％の、サッカリ
    ン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジンおよびそれらの混合物
    からなる群から選ばれる添加物とを含むことを特徴とす
    る方法。
  26. 【請求項２６】 請求項２４に記載の方法であって、前
    記重合性物質が、前記重合性物質の不揮発性成分の全重
    量に基づく％で表現して、約７０−８０重量％のテトラ
    メチレングリコールジメタクリレートと、約２０−１０
    重量％のヒドロキシエチルメタクリレートと、約２−６
    重量％の重合開始剤と、および約０−７重量％の、サッ
    カリン、Ｎ，Ｎ−ジメチルトルイジンおよびそれらの混
    合物からなる群から選ばれる添加物とを含むことを特徴
    とする方法。
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