JPS61260949A - 静電チヤツク板 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、導電材料や半導体材料からなる゛試料を加工
或いは検査する際に、これらの試料を電気的に固定保持
する静電チャック板の改良に関する。

〔発明の技術的背景とその問題点〕

半導体ウェハを加工或いは検査する工程においては、ウ
ェハを加工機や検査撮の所定部位に固定保持することが
必要となる。特に、ウェハ上に微細なパターンを描画し
多数のトランジスタを形成する集積回路の製作において
は、ウェハを平坦な面に確実に固定することが必要であ
る。

従来、このような場合の保持手段として機械式、真空式
（流体の圧力差を利用したもの）及び電気式のチャック
が用いられている。これらのチャックの中で電気式のも
のは、試料の平坦度を良くして固定することができ、且
つ取扱いが簡単であるため半導体製造分野において特に
有用である。

電気式チャック、即ち電気的に試料を保持する静電チャ
ック板は、２つの互いに反対に荷電されたコンデンサ板
の吸引力を利用するもので電極、誘電層及び導電性（半
導体も含む）の試料から構成される。このようなチャッ
ク板における試料の吸引力Ｆは電極と試料との間の誘電
層に大きく影響され、一般に次式で示される。

ｖ Ｆ−−ε０　・εＢ−８（−）２　　・・・・・・■２
を 但し、ε０は真空誘電率、εＳは比誘電率、Ｓは面積、
■は電圧、ｔは誘電層の厚さである。上記第１式から判
るように誘電層の厚さｔが薄い程、ざらに誘電層の比誘
電率ε８が大きい程低電圧で使用することが可能である
。また、誘電層には試料が繰返し固定されるため、耐摩
耗性及び耐圧性が要求される。

公知の英国特許第１４４３２１号では、静電チャック板
としてマイカ、ポリエステル或いはチタン酸バリウムで
作られた誘電層が示されているが、これらの材料は電極
に付着させるために接着剤を使用しなければならず、こ
のため電極の滑らかさが接着剤によって大きく失われる
という欠点がある。

また、公知の日本特許、特開昭５５−１４５３５１号公
報では、誘電層材料が電極材料の酸化物、特に陽極酸化
物で構成されていることが特徴となっているが、この場
合誘電層の厚さを５００　［入］以下とすると試料の繰
返し固定、製作時及び使用時の取扱いによって簡単に傷
が入ってしまい、誘電層の絶縁不良を招く。酸化膜誘電
層を厚くすることによってこれらのことを防止できると
しても、酸化過程で表面層の粗さは悪化し、結果的に試
料との真実接触面積が極端に減少する。即ち、前記第１
式で示した面積Ｓが非常に小さくなり、吸引力が低下し
、時には加工や検査に必要な保持力を発生しないことも
ある。さらに、ポーラスな部分の誘電率が略１となり、
誘電層全体の比誘電率も減少し、吸着力が目標より大幅
に低下する。

このように、前者、後者の例とも吸着力、機械的強度及
び耐摩耗性の向上をはかり得た静電チャック板ではない
。

上記のような問題を解決するものとして、最近第２図に
示す如く電極２１上にアルミナ等の誘電材料を溶射して
誘電層２２を形成し、この誘電層２２にプラスチック等
の樹脂２３を含浸させた静電チャック板が提案されてい
る。この方式では、電極材料の酸イ仁で誘電層を形成す
る場合と異なり・誘電材料を自由に選択することが可能
であり、誘電層の比誘電率を十分に大きくすることがで
きる。

また、接着剤を使用する必要もなく長期の使用でも劣化
することがない。さらに、溶射材料の選択により誘電層
の機械的強度及び耐摩耗性を十分大きくすることが可能
である。

ところで、このような静電チャック板にあっては、誘電
層に含浸させる材料としてプラスチック等の熱硬化性樹
脂が用いられているので、誘電層にプラスチックを含浸
させる際、基板を２００［℃］以上に上げ、含浸してい
るプラスチックを硬化させる必要がある。このため、含
浸させた樹脂を硬化させるために加えられた高熱により
、静電チャック板自体が変形するという問題があった。

静電チャック板が変形すると、静電チャック面の平坦度
が低下し、使用不能になることもあり、これが静電チャ
ック板の製造歩留りを低下させる要因となっていた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、電極材料と誘電層材料とを特に一致さ
せることなく高い比誘電率を持つ誘電材料を選択するこ
とができ、吸着力、機械的強度及び耐摩耗性が良好であ
り、且つその製造歩留りの高い静電チャック板を提供す
ることにある。

〔発明の概要〕

本発明の骨子は、誘電層を誘電材料の溶射によって形成
すると共に、上記誘電材料内部に含浸する高分子材料に
光硬化性樹脂を使用したことにある。

誘電材料としてアルミナ（ＡＪ２２０３）、酸化チタン
（ＴｉＯ２）及びチタン酸バリウム（ＢａＴｉＯ３）等
の無機材料或いはこれらの材料を混合したものを使用す
ることによって、十分に高い比誘電率を持った誘電層を
形成することができる。さらに、数種の誘電材料を混合
して溶射することにより、融点を下げ生産性及び加工性
の良い誘電層の形成が可能である。

また、溶射によって形成された層は物理的に固定されて
いるが、その固定力は十分に強く、表面の平坦度を増す
ために行う研削やラッピング等の機械加工に対しても十
分耐え得る固定力を持っている。

本発明はこのような点に着目し、電極の一主面を絶縁性
誘電層で被覆してなり該誘電層上に半導体ウェハ等の試
料を電気的に保持する静電チャック板において、誘電材
料を上記電極の一主面に溶射し、その内部に光硬化性樹
脂を含浸させて上記絶縁性誘電層を形成するようにした
ものである。

（発明の効果） 本発明によれば、電極材料の酸化で誘電層を形成する場
合と異なり、誘電材料を自由に選択することが可能であ
り、誘電層の比誘電率を十分に大きくすることができる
。さらに、接着剤を使用する必°要もなく長期の使用で
も劣化することがない。

しかも、溶射材料の選択により誘電層の機械的強度及び
耐摩耗性を十分大きくすることができる。

また、含浸させる樹脂に光硬化性樹脂を使用しているの
で、基板を変形させる要因がなくなり、表面平坦度の向
上及び製造歩留りの向上をはかることが可能である。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の詳細を図示の実施例によって説明する。

第１図は本発明の一実施例に係わる静電チャック板の概
略構成を示す断面図である。図中１１は板状の電極であ
り、この電極１１の上面に誘電材料としてのアルミナを
溶射して誘電１１２が形成されている。この誘電層１２
には、光硬化性樹脂１３が含浸されている。そして、光
硬化性樹脂１３を含浸された誘電層１２の表面は、研摩
、ラッピング及びパフ等により平坦加工されている。

なお、上記光硬化性樹脂１３としては特殊変成アクリレ
ートを主成分とするスリーボンド社製３０６６　（商品
名）を用い、その含浸及び硬化は次のようにした。まず
、溶射による誘電層１２上に光硬化性樹脂１３を塗布し
、この樹脂１３を誘電層１２の内部に含浸させる。次い
で、例えば波長０．３〜０．４［μｍ］の紫外光を数秒
間照射し、この光照射により上記光硬化性樹脂１３を硬
化せしめた。

このように構成された静電チャック板は、誘電層１２の
上面に半導体ウニ八等の試料１４を載置され、この試料
１４と電極１１との闇に電界を印加することによって、
試料１４を誘電１１１２上に固定保持することができる
。そしてこの場合、誘電１！ｉ１２をアルミナの溶射に
よって形成しているので、誘電層１２の比誘電率を自由
に選択することができ、誘電１１１２の機械的強度及び
耐摩耗性の向上をはかり得る。

また、本実施例のように誘電層１２に光硬化性樹脂１３
を含浸させることによって、次のような効果が得られる
。即ち、溶射によって形成された誘電層１２は完全に気
泡をなくすことができず、°多孔質層となる。このため
、前述したように吸着力が低下するが、上記光硬化性樹
脂１３の含浸により多孔質部分を埋め比誘電率を増すこ
とができる。通常、静電チャック板の平坦度及び表面粗
さを良くするために研削及びラッピング等により加工を
行うが、多孔質の場合表面粗さはある程度しか良くなら
ない。これに対し、光硬化性樹脂１３を含浸させた場合
、非常に良い表面粗さを得ることができる。さらに、静
電チャック板を真空中で使用する場合、多孔質内の空気
やガスをなかなか放出できず真空度が上がらないことが
あるが、光硬化性樹脂１３の含浸により（この場合、数
ミクロンの空洞に流入するように光硬化性樹脂１３に適
当な粘度、流動性を持たせる。含浸の削合いは誘電層１
２の全体でも表面層のみでも良い）、ガス放出を少なく
することができる。

さらに、誘電層１２に含浸させる樹脂に熱硬化性樹脂を
用いた場合、含浸させた樹脂を硬化させるために高熱を
加えなければならず、そのため静電チャック基板自体が
変形してしまうことがある。

これに対し本実施例のように光硬化性樹脂１３を用いた
場合は、上記のような基板を変形させる要因がなくなり
、平坦度の非常によい、歩留りの高い静電チャック板を
実現することが可能となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではな
い。例えば、前記溶射する誘電材料としては、アルミナ
に限らず酸化チタン、チタン酸バリウム或いはセラミッ
クスの中で溶射可能なものを適当に選んで使用してもよ
い。さらに、誘電層に含浸させる材料は特殊変成アクリ
レートを主成分としたスリーボンド社製３０６６に限る
ものではなく、各種の光硬化性樹脂を用いることが可能
である。例えば、特殊変成アクリレートを主成分とする
スリーボンド社製の３０６０番台の嫌気性付与型光硬化
性樹脂であれば、目的に合わせて使用することができる
。また、電極と試料との間の電圧印加方法は、仕様に応
じて適宜変更することができる。さらに、印加電圧は一
定電圧に限るものではなく、適当な周波数で変化する電
圧であってもよい。その他、本発明の要旨を逸脱しない
範囲で、種々変形して実施することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係わる静電チャック板の概
略構成を示す断面図、第２図は従来の静電チャック板の
概略構成を示す断面図である。 １１・・・電極、１２・・・誘電層、１３・・・光硬化
性樹脂、１４・・・試料、１５・・・電源。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）電極の一主面を絶縁性誘電層で被覆してなり該誘
   電層上に試料を電気的に保持する静電チャック板におい
   て、前記誘電層は前記電極の一主面に誘電材料を溶射し
   て形成され、且つこの誘電層の内部に高分子材料を主原
   料とした光硬化性樹脂を含浸させたことを特徴とする静
   電チャック板。
2. （２）前記誘電材料として、アルミナ、酸化チタン、チ
   タン酸バリウム若しくはセラミックス、或いはこれらの
   複合材料を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の静電チャック板。
3. （３）前記光硬化性樹脂として、嫌気性付与型光硬化性
   樹脂を用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の静電チャック板。