JP2008140823A - 静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】耐久性に優れた静電チャック装置を提供する。
【解決手段】本発明の電極シート３０は、絶縁性有機フィルム３１と樹脂フィルム３２が絶縁性接着剤層３３を介して貼着され、絶縁性接着剤層３３の層内に電極３４、３５が形成されたものであり、最表層にあたる絶縁性有機フィルム３２の上面が被吸着体を吸着する最表層であり、樹脂フィルム３２が、加熱によって復元性が得られることを特徴とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えば半導体ウエハやガラス基板などを吸着保持する静電チャック装置に関する。

半導体製造においては、ウエハをプラズマエッチング装置等の加工装置の所定位置に固定するために、ウエハを吸着保持するチャック装置が使用されている。中でも静電チャック装置は、取り扱いが簡単で、真空中でも使用できるという利点を有している。従来の静電チャック装置は、例えば、一対の絶縁性有機フィルムが電極を内包する絶縁接着層を介して貼着された構造のものや（特許文献1）、一対のセラミック基板で電極を挟持した構造のものなどが知られている。

特開２００４−２３５５６３号公報

しかしながら、静電チャック装置は、ウエハ脱着時の擦れなどが原因で、被吸着物と接する最表層に傷が生じやすい。

最表層に傷が生じると、静電チャック装置の内部電極が絶縁破壊を起こしやすくなり、耐久性が低下する。

本発明は、上記のような状況に鑑みてなされたもので、耐久性に優れた静電チャック装置を提供することを目的とする。

本発明からなる静電チャック装置は、被吸着物と接する最表層に、復元性を有する樹脂フィルムを用いることを特徴とする。該樹脂フィルムの材料には、エポキシアクリレート樹脂が好ましい。また、本発明の静電チャック装置は、被吸着物と接する最表層が、エポキシアクリレート樹脂を含有することを特徴とする。

本発明によれば、耐久性に優れた静電チャック装置を提供することができる。

図面を参照して、本発明に係る静電チャック装置の実施形態について説明する。図１〜図３は本実施形態の静電チャック装置を電極の延在方向に対して垂直方向に切断したときの断面図である。なお、説明の便宜上、被吸着物を吸着する側を上側、その反対側を下側と定義する。

図１に示すように、本実施形態の静電チャック装置１０は、絶縁性有機フィルム３１と樹脂フィルム３２が絶縁性接着剤層３３を介して貼着され、絶縁性接着剤層３３内に帯状の内部電極３４、３５が形成された電極シート（静電チャック装置用電極シート）３０を主体として構成され、該電極シート３０が、接着剤層２１を介して基板２０に貼着されたものである。本実施形態では、樹脂フィルム３２の上面が、被吸着物を吸着する吸着面となっている。

絶縁性接着剤層３３における内部電極３４、３５の位置を図３(a)〜(c)に示す。図３(a)に示されるように、絶縁性有機フィルム３１に接触する構造、または図３(b)に示されるように、絶縁性有機フィルム３１と樹脂フィルム３２のどちらにも接触しない構造、または図３(c)に示されるように、樹脂フィルム３２に接触する構造も可能である。

本実施形態の別形状として図２を示す。図１との違いは、絶縁性接着剤層３３と樹脂フィルム３２の間に、絶縁層３６と接着剤層３７を介することにあり、機能的には図１と同様のものである。なお、静電チャック装置の層構造については、上記層構造に限定されるものではなく、最表層に、復元性を有する樹脂フィルムかエポキシアクリレート樹脂を含有する層があればよい。また、静電チャック装置は、接着剤層２１及び基板２０がない電極シート３０そのものであってもよい。

被吸着物と接する最表層には、復元性を有する樹脂フィルム３２を使用する。復元性とは、樹脂フィルム表面に傷が生じても、例えば加熱することにより傷が消失し、表面が復元することを表している。

上記樹脂フィルムの材料には、エポキシアクリレート樹脂が好ましい。本発明におけるエポキシアクリレート樹脂としては、一般的なビスフェノール型、または脂環式のエポキシ化合物と（メタ）アクリル酸とを反応させたビニルエステル樹脂が挙げられる。特に、該ビニルエステル樹脂とビニル化合物、またはアリル化合物から選ばれた１種類、または複数種のモノマー及び重合開始剤の混合物を、光（ＵＶ光）、または熱にて硬化させた樹脂が好適に用いられる。

上記ビニルエステル樹脂は、ビスフェノール型または脂環式エポキシ化合物と（メタ）アクリル酸とを反応させて生成されるビニルエステル樹脂であり、エポキシ化合物としては、ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの反応物、ビスフェノールＦとエピクロルヒドリンの反応物、水素化ビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの反応物、シクロヘキサンジメタノールとエピクロルヒドリンの反応物、ノルボルナンジアルコールとエピクロルヒドリンの反応物、テトラブロモビスフェノールＡとエピクロルヒドリンの反応物、トリシクロデカンジメタノールとエピクロルヒドリンの反応物、アリサイクリックジエポキシアジペート、アリサイクリックジエポキシカーボネート、アリサイクリックジエポキシアセタール、アリサイクリックジエポキシカルボキシレート等が例示される。

また、上記ビニル化合物及びアリル化合物としては、例えば、アリルエステルモノマー、アクリル酸エステルモノマー、メタクリル酸エステルモノマー、スチレンモノマー、α−メチルスチレンモノマー、アクリロニトリルモノマー等一般的なものが使用できる。具体的には、アリルエステルモノマーとしては、オルソフタル酸ジアリル、イソフタル酸ジアリル、テレフタル酸ジアリル、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸ジアリル、コハク酸ジアリル等を用いることができる。また、アクリル酸エステルモノマー及びメタクリル酸エステルモノマーとしては、メチルメタクリレート、イソブチルメタクリレート、２−エチルヘキシルメタクリレート、２−ヒドロキシエチルメタクリレート、２−ヒドロキシプロピルメタクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジメタクリレート、ビスフェノールＡのＥＯ付加物ジアクリレート、ポリエチレングリコールジメタクリレート、ポリエチレングリコールジアクリレート、１，６−ヘキサンジオールジアクリレート、フェノキシエチルメタクリレート、イソボルニルメタクリレート、ベンジルメタクリレート、シクロヘキシルメタクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルアクリレート、ジシクロペンテニルオキシエチルメタクリレート、トリメチロールプロパンジアクリレート、トリメチロールプロパンジメタクリレート、トリメチロールプロパントリアクリレート、トリメチロールプロパントリメタクリレート、トリメチロールプロパントリス−オキシエチレンアクリレート、トリメチロールプロパントリス−オキシエチレンメタクリレート、ペンタエリスリトールテトラアクリレート、ペンタエリスリトールテトラメタクリレート、ジペンタエリスリトールヘキサアクリレート、グリセリンジアクリレート、グリセリンジメタクリレート、２，６−ジブロム−４−ターシャリーブチルフェニルアクリレート等を用いることができる。

本発明におけるエポキシアクリレート樹脂を硬化させるためには、光硬化及び熱硬化が有用である。
光重合開始剤としては、２，２−ジメトキシ−１，２−ジフェニルエタン−１−オン、１−ヒドロキシ−シクロヘキシル−フェニル−ケトン、ベンゾフェノン、２−メチル−１−（４−メチルチオフェニル）−２−モンフォリノプロパン−１，２−ベンジル−２−ジメチルアミノ−１−（４−モルフォリノフェニル）−ブタノン−１等が挙げられる。
熱硬化の場合には、ジアルキルパーオキサイド、アシルパーオキサイド、ハイドロキシパーオキサイド、ケトンパーオキサイド、パーオキシエステル等の有機過酸化物が用いられる。

本発明におけるエポキシアクリレート樹脂からなる樹脂フィルムの厚さは、１０〜３００μｍであることが好ましく、２０〜２００μｍであることがより好ましい。この厚さが１０μｍ未満では、フィルム強度に問題が生じ、一方、３００μｍを超えると、フィルム状態で巻き取ることが困難となりやすく、電極から被吸着物までの距離が遠くなり、良好な吸着性能が得られにくいため好ましくない。また、本発明の樹脂フィルムは、鉛筆硬度がＦ以上であることが好ましい。さらに、本発明の樹脂フィルムは耐油性を有することが好ましい。

また、本発明におけるエポキシアクリレート樹脂からなる樹脂フィルムは、ビニルエステル樹脂とビニル化合物あるいはアリル化合物から選ばれた１種類または複数種のモノマー及び重合開始剤をよく混合し、平滑性の高いガラスなどの基材等により狭持させ、熱あるいは光（ＵＶ光）を加えて硬化させることで得ることができる。

さらに、上記樹脂フィルムには、硬度、接着性、耐久性、耐候性、耐光性、耐水性、防食性等を改良する目的で、紫外線吸収剤、近赤外線吸収剤、光安定剤、光散乱剤、酸化防止剤、消泡剤、レベリング剤、チクソトロピー付与剤、内部離型剤、イオン捕捉剤、潤滑剤、カップリング剤等の各種の添加剤を添加することができる。

図１〜２の絶縁性有機フィルム３１、３６の材質としては特に限定されるものではないが、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリアセチルセルロース、シリコーンゴム等が挙げられる。中でも、絶縁性に優れることから、ポリエステル類、ポリオレフィン類、ポリイミド、シリコーンゴム、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン等が好ましい。特に好ましいのはポリイミドである。ポリイミドフィルムは市販されており、例えば、東レ・デュポン社製 商品名カプトン、宇部興産社製 商品名ユーピレックス、鐘淵化学工業社製 商品名アピカル等が好ましく用いられる。
絶縁性有機フィルム３１、３６の厚さも特に限定されるものではないが、２０〜１５０μｍが好ましく、２５〜７５μｍがより好ましい。

本実施形態では、絶縁性接着剤層３３が、絶縁耐性試験において差電圧５ｋＶ以上の絶縁耐性を有する絶縁性接着剤により構成されている。絶縁性接着剤は、絶縁性有機フィルム上に幅１ｍｍ、厚さ５μｍの複数本の内部電極を電極間隔１ｍｍで合計長さ５ｍとなるようにパターニングし、その上に厚さ１０μｍの絶縁性接着剤層を形成し、さらに絶縁性有機フィルムを貼着した評価用電極シートを作成し、該評価用電極シートの電極に差電圧５ｋＶを印加した時に、電極間に短絡を生じさせない絶縁耐性を有する。
この特性を有する絶縁性接着剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、スチレン系ブロック共重合体、アミン化合物、ビスマレイミド化合物等から選択される１種または２種以上の樹脂を主成分とする接着剤から条件を充足するものを選択して用いることができる。
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型、フェノールノボラック型、クレゾールノボラック型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルアミン型、トリヒドロキシフェニルメタン型、テトラグリシジルフェノールアルカン型、ナフタレン型、ジグリシジルジフェニルメタン型、ジグリシジルビフェニル型等の２官能または多官能エポキシ樹脂等が具体的に挙げられる。中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましく、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂が特に好ましい。また、エポキシ樹脂を主成分とする場合、必要に応じて、イミダゾール類、第３アミン類、フェノール類、ジシアンジアミド類、芳香族ジアミン類、有機過酸化物等のエポキシ樹脂用の硬化剤や硬化促進剤を配合したものを用いることもできる。
フェノール樹脂としては、アルキルフェノール樹脂、ｐ−フェニルフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型フェノール樹脂等のノボラックフェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂、ポリフェニルパラフェノール樹脂等が具体的に挙げられる。
スチレン系ブロック共重合体としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体（ＳＢＳ）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体（ＳＩＳ）、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（ＳＥＢＳ）、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）等が具体的に挙げられる。

内部電極３４、３５には、電圧を印加した際に静電吸着力を発現できる導電性物質からなるものであれば特に限定されないが、銅、アルミニウム、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン等やこれらの合金から選択される１種または２種以上の金属からなる薄膜をパターニングしたものが好ましい。金属薄膜には、蒸着、メッキ、スパッタリング等により成膜されたものや、導電性ペーストを塗布乾燥して成膜されたもの、銅箔等の金属箔等が具体的に挙げられる。

電極シート３０を貼着する基板２０としては特に限定されないが、アルミニウム基板、ステンレス基板、セラミック基板等が挙げられる。

接着剤層２１、３７を構成する接着剤には、絶縁性接着剤層３３と同様の接着剤を用いることができる。但し、接着剤層２１、３７には、絶縁性接着剤層３３に求められるような高い絶縁耐性は必要ない。

本実施形態の電極シート３０及び静電チャック装置１０によれば、被吸着物と接する樹脂フィルム３２に復元性を有する樹脂フィルムを採用しているため、仮に傷が生じたとしても、加熱することにより樹脂フィルム３２の傷が消失し、復元性が得られる。復元性が得られることで、絶縁破壊が起こりにくくなり、優れた耐久性を有する静電チャック装置を実現することができる。

次に、実施例を用いて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれら実施例に限定されるものではない。
（エポキシアクリレート樹脂フィルムの作製）
温度計、撹拌装置、分溜コンデンサ、及びガス導入管を取り付けた１リットルのフラ
スコに下記の材料を加え、窒素ガスを吹き込みながら１２０〜１２５℃で２時間反応さ
せた。
ビスフェノールＡジエポキシ化合物 ３７４．４ｇ
メタクリル酸 ２０６．４ｇ
オクチル酸クロム １．５ｇ
亜燐酸 ０．１５ｇ
ハイドロキノン ０．２ｇ
その後、酸価が１１．０になった時点でフラスコ内容物を金属製バットに移して冷却し、樹脂Ａを得た。

次に、下記の材料を均一に溶解混合し、真空脱泡機にて泡を取り除いた。
樹脂Ａ ７０質量部
メチルメタクリレート １０質量部
スチレン ２０質量部
Ｎ−ニトロソフェニルヒドロキシアミンアルミニウム塩 ０．００３質量部
１，１，３，３−トリメチルブチルパーオキシ−２−エチルヘキサネート
１．５質量部

次に、四隅に厚さ１００μｍのＰＥＴフィルムを挟んだ２枚の平板ガラス内に、上記混合物を満たし、１３０度のオーブンに５分間投入して熱硬化させた。さらに、常温冷却後、ガラスを取り外してエポキシアクリレート樹脂フィルムを得た。

（静電チャック装置の作製）
下記のようにして、図１に示した構造の電極シート及び静電チャック装置を作製した。
図１の絶縁性有機フィルム３１に、膜厚５０μｍのポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製 商品名カプトン）を用いる。該ポリイミドフィルムの片面に、銅を５μｍの厚さでメッキし、その銅箔表面にフォトレジストを塗布した。パターン露光後に現像処理を行い、エッチングにより不要な銅箔を除去した。その後、ポリイミドフィルム上の銅箔を洗浄することにより、フォトレジストを除去し、内部電極を形成させた。該内部電極に、図１の絶縁性接着剤層３３に該当するものとして、乾燥および加熱により半硬化させた絶縁性接着剤シート（アクリロニトリル−ブタジエンゴム：日本ゼオン社製 商品名ニッポール１００１ １００質量部、高純度エポキシ樹脂：油化シェル社製 商品名エピコートＹＬ９７９ ５０質量部、クレゾール型フェノール樹脂：昭和高分子社製 商品名ＣＫＭ２４００ ５０質量部、２エチル４メチルイミダゾール：和光純薬社製 ５質量部を適量のメチルエチルケトンに混合溶解したもの）を積層した後、エポキシアクリレート樹脂フィルムを貼着し、熱処理により接着させ、図１の電極シート３０を得た。なお、乾燥後の図１における接着剤層３３の厚さは２０μｍであった。
電極シート３０における下側の面（ポリイミドフィルムにおける下側の面）に、接着剤層２１に該当するものとして、乾燥および加熱により半硬化させた絶縁性接着剤シート（アクリロニトリル−ブタジエンゴム：日本ゼオン社製 商品名ニッポール１００１ １００質量部、高純度エポキシ樹脂：油化シェル社製 商品名エピコートＹＬ９７９ ５０質量部、クレゾール型フェノール樹脂：昭和高分子社製 商品名ＣＫＭ２４００ ５０質量部、２エチル４メチルイミダゾール：和光純薬社製 ５質量部を適量のメチルエチルケトンに混合溶解したもの）を積層し、アルミニウム基板２０に貼着させ、熱処理により接着させた。なお、乾燥後の図１における接着剤層２１の厚さは２０μｍであった。

（比較例１）
エポキシアクリレート樹脂フィルムの代わりにポリノルボルネンフィルム（商品名：ゼオノアＺＦ１４、オプティス社製）を使用した以外は実施例１と同様にして、比較例１の静電チャック装置を作製した。

（比較例２）
エポキシアクリレート樹脂フィルムの代わりにポリイミドフィルム（東レ・デュポン社製 商品名カプトン）を使用した以外は実施例１と同様にして、比較例２の静電チャック装置を作製した。

（評価）
上記のように得られた静電チャック装置について、復元性と電気特性の評価をおこない、その結果を表1に示した。
（１）復元性
スチールウール＃００００を用いて、実施例で得られたエポキシアクリレート樹脂の表面、及び比較例１で得られたポリノルボルネンフィルムの表面、及び比較例２で得られたポリイミドフィルムの表面を、加重２５０ｇで１０往復擦り、表面に傷を付与させた。
その後、静電チャック装置を１２０度にて５分加熱し、表面の復元性を目視にて確認した。
（２）電気特性
復元性評価後の静電チャック装置に、直流電圧±３．０ｋＶを印加ＯＮ２分、印加ＯＦＦ３０秒のＯＮ／ＯＦＦを１０００回繰り返し、絶縁破壊の有無を調べた。

表１の復元性に示したように、実施例におけるエポキシアクリレート樹脂表面の傷は、加熱によって消失し、傷跡は確認されなかった。これに対し、比較例１におけるポリノルボルネンフィルムの表面、及び比較例２におけるポリイミドフィルムの表面には、加熱後も傷が多数確認され、復元性は認められなかった。従って、実施例の復元性は従来の静電チャック装置（比較例１、２）に比べて優れていることが確認された。
また、表１の電気特性に示したように、実施例には絶縁破壊が認められなかった。これに対して、比較例１と比較例２には、絶縁破壊が認められた。従って、実施例の電気特性は、従来の静電チャック装置（比較例１、２）に比べて優れていることが確認された。

以上詳細に説明したように、本発明によれば、耐久性に優れた静電チャック装置を提供できる。

本発明に係る静電チャック装置の実施形態例を示す断面図である。 本発明に係る静電チャック装置の実施形態例を示す断面図である。 本発明に係る実施形態例の内部電極の配置例を示す部分断面図である。

符号の説明

１０ 静電チャック装置
３０ 電極シート
３１、３６ 絶縁性有機フィルム
３２ 樹脂フィルム
３３ 絶縁性接着剤層
３４、３５ 内部電極

Claims (3)

1. 被吸着物と接する最表層が、復元性を有する樹脂フィルムであることを特徴とする静電チャック装置。
2. 前記樹脂フィルムが、エポキシアクリレート樹脂からなることを特徴とする請求項1に記載の静電チャック装置。
3. 被吸着物と接する最表層が、エポキシアクリレート樹脂を含有することを特徴とする静電チャック装置。

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