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公開番号2025092432
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-06-19
出願番号2024199975
出願日2024-11-15
発明の名称静電チャックの表面構造及びその作製方法
出願人翔名科技股分有限公司,Feedback Technology Corp.
代理人AIPPAY弁理士法人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20250612BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】高硬度、高密度、耐摩耗性を有し、かつ、製造コストが低い、半導体製造過程で使用される静電チャックの表面構造及びその作製方法を提供する。
【解決手段】静電チャックの表面構造は、基材、基材上に設けられた第一保護コーティング層及び第一保護コーティング層上に設けられた第二保護コーティング層を含む。第一保護コーティング層は、金属酸化物、フッ化物及び窒化物からなる群から選択された材料であり、基材上に堆積し、一般的な保護バリアとして機能し、摩耗、腐食及び熱に対抗する。第二保護コーティング層は、第一保護コーティング層上に堆積し、その硬度は第一保護コーティング層より高く、強化された耐摩耗性を実現する。さらに、基材は通常、引張強度や破壊靭性などの機械的性能を最適化するために特定の幾何学的形状に設計されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
基材と、
前記基材の一方の表面に設けられた第一保護コーティング層と、
前記第一保護コーティング層上に設けられた第二保護コーティング層と、を含み、
前記第二保護コーティング層の硬度は、前記第一保護コーティング層の硬度より大きく、前記第二保護コーティング層の孔隙率は１％未満である、静電チャックの表面構造。
続きを表示（約 880 文字）【請求項２】
前記第二保護コーティング層の孔隙率が、前記第一保護コーティング層の孔隙率より小さい請求項１に記載の静電チャックの表面構造。
【請求項３】
前記第一保護コーティング層は、金属酸化物、フッ化物及び窒化物からなる群から選択され、その厚さが１００μｍ以上２５０μｍ以下である請求項１に記載の静電チャックの表面構造。
【請求項４】
前記第一保護コーティング層の硬度は、４００ＨＶ以上７００ＨＶ以下である請求項１に記載の静電チャックの表面構造。
【請求項５】
前記第一保護コーティング層の孔隙率は、１％以上５％以下であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャックの表面構造。
【請求項６】
前記第二保護コーティング層は、金属酸化物、フッ化物、窒化物からなる群から選択され、その厚さが０．５μｍ以上２０μｍ以下である請求項１に記載の静電チャックの表面構造。
【請求項７】
前記第二保護コーティング層の硬度は、１０００ＨＶ以上１５００ＨＶ以下である請求項１に記載の静電チャックの表面構造。
【請求項８】
基材の一方の表面に第一保護コーティング層を形成する工程と、
前記第一保護コーティング層上に第二保護コーティング層を形成する工程と、を含み、
前記第二保護コーティング層の硬度は、前記第一保護コーティング層の硬度より大きく、前記第二保護コーティング層の孔隙率は１％未満である静電チャックの表面構造の作製方法。
【請求項９】
前記第一保護コーティング層を形成する前に、前記基材を１００℃から３００℃の温度に予熱する工程をさらに含む、請求項８に記載の静電チャックの表面構造の作製方法。
【請求項１０】
前記第一保護コーティング層は、大気プラズマ溶射、サスペンションプラズマ溶射、又は真空プラズマ溶射の方法で堆積される、請求項８に記載の静電チャックの表面構造の作製方法。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的に半導体製造装置の分野に関し、より具体的には、半導体プロセスチャンバー内で使用される改良型静電チャック（ESC）の表面構造に関する
続きを表示（約 1,600 文字）【背景技術】
【０００２】
半導体ウェハの製造過程において、静電チャックは加熱、吸着、回転などの操作中にウェハを固定するために、様々なプロセスチャンバーで広く使用されている。これらのチャックは、その性能と耐久性を向上させるために、表面処理が施されている。
【０００３】
一般的な表面処理方法の一つは熱溶射である。しかし、半導体製造技術の進歩に伴い、静電チャックの表面処理要求はますます厳しくなっており、従来の熱溶射技術はしばしばコーティングの密度と硬度が不足する傾向がある。これは重大な欠点である。さらに、ウェハの頻繁な装着と取り外しがチャックの突起部分の摩耗を引き起こす可能性があり、この摩耗は逆にウェハの背面に粒子物質が付着する原因となり、後続のプロセスの歩留まりに影響を与える可能性がある。
【０００４】
別の一般的な表面処理方法は、焼結技術を使用することである。焼結された静電チャックはより高い硬度を提供できるが、静電チャック全体の製造コストも大幅に増加する。
したがって、高硬度、高密度、耐摩耗性を備え、かつコスト効果の高い静電チャックを設計する方法は、当業者にとって検討すべき課題である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の目的は、高硬度、高密度、耐摩耗性を有し、かつ製造コストが低い静電チャックの表面構造を提供することである。
【０００６】
本発明は、従来の半導体製造で使用される静電チャック（ESC）の制約と課題を解決し、革新的な表面構造を導入する。該表面構造は、基材、基材上に設けられた第一保護コーティング層、および第一保護コーティング層上に設けられた第二保護コーティング層を含む。第二保護コーティング層の硬度は第一保護コーティング層より高く、これにより強化された耐摩耗性を提供する。
【０００７】
本発明はさらに、第二保護コーティング層の孔隙率が第一保護コーティング層の孔隙率より小さい点で特徴づけられる。この特性はより高い密度を保証し、静電チャックの全体的な耐久性と性能を向上させるのに役立つ。第一保護コーティング層は、金属酸化物、フッ化物、窒化物からなる群から選択され、その厚さは100μmから250μmの範囲である。該層は堅牢な基盤として機能し、下層の基材を保護し、ESCの全体的な耐摩耗性と耐腐食性を向上させる。
【０００８】
第二保護コーティング層も金属酸化物、フッ化物、窒化物からなる群から選択されるが、その厚さは0.5μmから20μmの範囲でより薄い。薄いにもかかわらず、該層は１０００ＨＶから１５００ＨＶの範囲の超高硬度を提供し、孔隙率は１％未満である。これらの特性により、チャックからウェハへの粒子汚染を減少させるのに非常に効果的であり、結果として後続の半導体プロセスの歩留まりを向上させる。構造的特性に加えて、本発明の別の目的は、前記静電チャックの表面構造を形成する方法を提供することである。
【０００９】
静電チャックの表面構造を形成する方法は、基材上に第一保護コーティング層を形成し、その後第一保護コーティング層上に第二保護コーティング層を形成し、各層の所望の特性を達成するために特定の堆積条件を最適化することを含む。
【００１０】
高硬度、低孔隙率、耐摩耗性の組み合わせをコスト効果の高い方法で提供することにより、本発明は半導体製造における静電チャック技術の現状を大幅に前進させた。すなわち、本発明は、以下の利点を有する：高硬度、高密度、耐摩耗性を備え、かつ静電チャックの表面構造の製造コストを削減できる。
（【００１１】以降は省略されています）

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