CN100365795C - 双极型静电卡盘 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种双极型静电卡盘，其特征在于，包括：卡盘本体，具有安装面；环状电极部件，具有中央开口、形成环状，并介由粘合层固定在上述卡盘本体的安装面上；内侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在该环状电极部件的中央开口内，并介由粘合层固定在上述安装面上；和外侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在上述环状电极部件的外侧，并介由粘合层固定在上述安装面上，其中，上述内侧电极部件和外侧电极部件构成第一电极，上述环状电极部件构成第二电极。与现有的双极型静电卡盘相比，容易制造，并且在使用后，可以容易地分离构成静电卡盘的卡盘本体和各个电极部件，从而可以实现高效的再利用。

Description

双极型静电卡盘
技术领域
本发明涉及一种用于半导体制造装置、液晶制造装置等中的双极型静电卡盘，特别涉及这样一种双极型静电卡盘：不仅能够可靠地吸附半导体晶片、液晶用玻璃基板等试样，而且在由半导体制造装置等使用后，可以容易地分离构成静电卡盘的卡盘本体和各个电极部件，从而可以进行再利用。
背景技术
例如，在半导体制造工序中，近些年来，其干化快速进展，并且使用等离子蚀刻装置、等离子CVD装置、离子注入装置、灰化装置、电子束平版印刷装置、X射线平版印刷装置等半导体制造装置，在这样的装置中，频繁地进行在真空中处理半导体晶片等试样的工作。
另外，在这样的装置中，作为用于保持试样的手段，提出了利用机械方法的机械卡盘、利用与大气压的压力差的真空卡盘、利用静电吸附力的静电卡盘等方法，但在真空中热均匀地、可靠性高地保持试样和保持器方面，静电卡盘是有利的。
而且，使用双极型静电卡盘，作为这样的静电卡盘中的一种。该双极型静电卡盘例如包括：是较大的部分、且形成基座的第一电极；和配置在该第一电极的上面、具有中央开口并形成环形形状的第二电极。在该第一电极和第二电极之间连接直流电源，并将半导体晶片等试样载置在由第一电极的上面和第二电极的上面所形成的试样吸附面上后，由于在试样的下面和试样吸附面之间产生的静电引力，试样被吸附并保持。
在这样的双极型静电卡盘中，一般形成为基座的第一电极在其上面具有通过机械加工形成的电极凹部，形成为环形形状的第二电极被保持在该电极凹部内(例如，参照专利第2610112号、专利第2610113号、专利第2614421号和专利第2614422号各公报)。在这样形成的双极型静电卡盘中，在配置在上述电极凹部中的第二电极和第一电极之间形成微小的间隔，高精度地制造该间隔对于利用静电吸附力可靠地保持晶片等试样是很重要的。另外，在这样的双极型静电卡盘中，在形成于第一电极上的电极凹部中，还针对凹部底面的角进行具有规定曲率半径的圆化(例如，参照专利第2610112号和专利第2610113号各公报)。
另外，作为双极型静电卡盘的其它例子，包括如下的双极型静电卡盘：在设置于形成基座的主体部件的中央附近的凹槽中配置的电极部件，与在形成于上述主体部件的中央附近的凹槽外侧的凹槽中配置的外侧电极部件之间，连接直流电源(例如，参照美国专利第5213349号公报)。
但是，在上述这样的在第一电极的上面形成电极凹部、在该电极凹部内保持第二电极这种类型的双极型静电卡盘中，电极间的微小间隔的形成和对电极凹部的角的圆化都需要要求加工精度的复杂的机械加工。另外，在形成基座的主体部件的中央附近和其外侧分别形成凹槽、并在配置于这些凹槽中的2个电极部件上连接直流电源从而形成双极型这种类型的静电卡盘中，同样，在上述凹槽的形成和主体部件与电极部件的组装中，也需要高精度的复杂的机械加工。
另一方面，由于在由等离子蚀刻装置等使用的情况下保护避免等离子辐射的目的或用作电介质膜的目的等，静电卡盘在多数情况下常常在其表面上形成氧化保护膜。但是，由于在等离子蚀刻装置等中长期使用，通过等离子中所包含的离子、电子、原子团的电化学作用，上述氧化保护膜受到被腐蚀或被还原等的影响。另外，在半导体制造装置等中的静电卡盘的安装、卸下的作业中，也会出现由于工具等对试样吸附面等的氧化保护膜造成误伤的情况。这样的静电卡盘的氧化保护膜的劣化或者损伤导致电绝缘性降低，从而成为使双极间的泄漏电流增加的原因和引起对晶片等试样的吸附力降低的原因。因此，由于这样的使用而劣化的静电卡盘即使表面上除了氧化保护膜以外的部分都健全，也被原样废弃，或者即使不废弃而进行再利用，也需要再生由于劣化或者损伤而损失的氧化保护膜。
为了再利用如上所述使用完毕的双极型静电卡盘，需要分解一次双极型静电卡盘。即，在第一电极的电极凹部配置第二电极这种类型的双极型静电卡盘中，需要从第一电极的电极凹部分离第二电极，另外，对于在主体部件的中央附近及其外侧形成的凹槽中分别配置内侧的电极部件和外侧的电极部件这种类型的双极型静电卡盘，也需要从主体部件分离各个电极部件。然后，对于如上所述分离的各个电极、电极部件和主体部件，需要这样的再生处理：对各个表面上所形成的氧化保护膜进行一次脱膜，研磨其表面后，再次形成氧化保护膜。
但是，在任何一种类型的静电卡盘中，为了卸下配置在电极凹部或者凹槽中的环状电极，为了分解在凹部或者凹槽中固定环状电极的粘合层而必须进行加热处理，或者必须利用机械手段卸下环状电极等，从而分解已一次组装的双极型静电卡盘常常很困难。另外，由于可分离的第一电极和主体部件等的安装有第二电极和电极部件的面的形状复杂，所以，再利用所必需的研磨处理和氧化保护膜的再生等处理是复杂多样的，为了再次作为静电卡盘使用，需要多个处理工序，从而再生成本高。另外，再生后的氧化保护膜也具有在再生后的电极的边界面上的保护膜强度不足、耐久性差等问题。此外，即使进行各种再生处理，经过再生所必需的各种处理后的电极等与再生前相比，尺寸减少量变大，从而会产生的问题是：即使再次作为静电卡盘进行安装，也无法由半导体制造装置等再次使用。因此，即使再次使用，可进行再生处理的次数也变为极有限的次数，再利用使用完毕的静电卡盘实质上常常很困难。
发明内容
因此，本发明的发明人针对与现有的双极型静电卡盘相比，可以容易地制造、使用后可以容易地分离并组装静电卡盘、并且可以高效地再利用的双极型静电卡盘，进行了专心研究，结果，利用介由粘合层安装在卡盘本体的安装面的各个电极部件来形成吸附试样的试样吸附面，在使用后，可以容易地从该安装面分离各个电极部件，由此解决了上述问题，完成了本发明。
因此，本发明的目的在于，提供一种双极型静电卡盘，与现有的双极型静电卡盘相比容易制造，并且，在使用后可以容易地分离构成静电卡盘的卡盘本体和电极部件，可以有效地实现再利用。
即，本发明提供了一种双极型静电卡盘，其特征在于，包括：卡盘本体，具有安装面；环状电极部件，具有中央开口、形成环状，并固定在上述安装面上；内侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在环状电极部件的中央开口内，并固定在上述安装面上；和外侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在环状电极部件的外侧，并固定在上述安装面上，在组装时，环状电极部件、内侧电极部件以及外侧电极部件分别介由粘合层固定在安装面上，上述内侧电极部件和外侧电极部件构成第一电极，上述环状电极部件构成第二电极，在使用后，环状电极部件、内侧电极部件和外侧电极部件可以从安装面分离。
另外，本发明提供了一种双极型静电卡盘，其特征在于，包括：卡盘本体，具有安装面；环状电极部件，具有中央开口、形成环状，并介由粘合层固定在上述卡盘本体的安装面上；内侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在该环状电极部件的中央开口内，并介由粘合层固定在上述安装面上；和外侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在上述环状电极部件的外侧，并介由粘合层固定在上述安装面上，其中，上述卡盘本体、内侧电极部件和外侧电极部件构成第一电极，上述环状电极部件构成第二电极。
在本发明中，卡盘本体可具有可以安装环状电极部件、内侧电极部件和外侧电极部件的安装面，其形状可以与一般的双极型静电卡盘的形状同样地形成，例如，可以在该卡盘本体的外周面上设置凸缘等，以便可以相对半导体制造装置等进行装卸。
另外，在本发明中，介由粘合层固定在上述卡盘本体的安装面上的环状电极部件可以形成为具有中央开口的环状，其形状可以与所吸附的试样的大小和形状等相对应地形成。即，该环状电极部件在本发明的双极型静电卡盘中构成第二电极，所以可以将形状、面积等设计成能够最佳地发挥对试样的静电吸附力。例如，在所吸附的试样是半导体晶片等这样的圆形试样的情况下，该环状电极部件的形状可以是将外周形状和中央开口形状均为圆形的圆环状电极部件，例如，在保持一般为长方形或正方形的液晶用玻璃基板的静电卡盘的情况下，可以是外周形状和中央开口形状均为方形的方形环状电极部件。
另外，在本发明中，介由粘合层固定在上述卡盘本体的安装面上的内侧电极部件可以距离环状电极部件规定的间隔地配置在上述环状电极部件的中央开口内，并且可以与所吸附的试样的大小和形状等相对应地形成。即，内侧电极部件在本发明的双极型静电卡盘中，与外侧电极部件一起或者与外侧电极部件和卡盘本体一起构成第一电极，所以，该内侧电极部件可以设计成可最佳地发挥对试样的静电吸附力的形状、面积等。例如，在所吸附的试样是半导体晶片等这样的圆形试样的情况下，与上述这样的环状电极部件的中央开口的形状相对应，可以是具有比该中央开口的直径略小的外径的圆形内侧电极部件，例如，在试样是方形的液晶用玻璃基板这样的方形试样的情况下，与环状电极部件的中央开口的形状相对应，可以是比该中央开口的开口形状略小的方形的内侧电极部件。
另外，在本发明中，介由粘合层固定在上述卡盘本体的安装面上的外侧电极部件可以距离环状电极部件规定的间隔地配置在上述环状电极部件的外侧，并且可以与所吸附的试样的大小和形状等相对应地形成。即，外侧电极部件在本发明的双极型静电卡盘中，与内侧电极部件一起或者与内侧电极部件和卡盘本体一起构成第一电极，所以，该外侧电极部件可以设计成可最佳地发挥对试样的静电吸附力的形状、面积等。例如，在所吸附的试样是半导体晶片等这样的圆形试样的情况下，与上述这样的环状电极部件的外周形状相对应，可以是具有比该环状电极部件的外径略大的中央开口的圆环状外侧电极部件，例如，在试样是方形的液晶用玻璃基板这样的方形试样的情况下，与环状电极部件的外周形状相对应，可以是具有比该环状电极部件略大的方形中央开口的方形环状的外侧电极部件。
在上述环状电极部件、内侧电极部件和外侧电极部件的各个表面上形成氧化保护膜，关于卡盘本体，至少在安装面和卡盘本体的外周面上形成氧化保护膜。而且，这些环状电极部件、内侧电极部件和外侧电极部件介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上后，就在环状电极部件、内侧电极部件和外侧电极部件的上面(卡盘本体的安装面侧的相反侧的面)，形成吸附半导体晶片等试样的试样吸附面。此时，可以对环状电极部件与内侧电极部件之间所形成的规定间隔、以及环状电极部件与外侧电极部件之间所形成的规定间隔进行适当设计，以便对试样发挥最佳的静电吸附力。另外，在这些各个电极部件之间所形成的规定间隔的间隙可以原样形成空间，也可以由在将各个电极部件固定在安装面上时余下的粘合层的一部分插入到其中。
另外，较佳的，在本发明的卡盘本体的安装面上，可以设置用于进行外侧电极部件相对该安装面在高度方向上的定位的外侧凸部和/或用于进行内侧电极部件相对上述安装面在高度方向上的定位的内侧凸部，更好的，可以设置外侧凸部和内侧凸部两者。该外侧凸部设置在与介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上的外侧电极部件的底面(形成试样吸附面的面的相反侧的面)相对应的位置上，在将外侧电极部件固定在安装面上时，成为相对安装面在高度方向上的安装基准。另外，内侧凸部设置在与介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件的底面(形成试样吸附面的面的相反侧的面)相对应的位置上，在将内侧电极部件固定在安装面上时，成为相对安装面在高度方向上的安装基准。关于这样的外侧凸部和内侧凸部，其形状没有特别限制，例如，可以是在安装面上突出设置的突出凸部，也可以是设置成突脊的突脊凸部。
在本发明的卡盘本体的安装面具有上述外侧凸部和/或内侧凸面的情况下，粘合层在该安装面上被配置在由外侧凸部和/或内侧凸部隔开的空间中。因此，即使介由该粘合层固定的外侧电极部件具有平板状、容易翘曲的形状，通过在安装面上设置外侧凸部，该外侧凸部成为固定在安装面上时的安装基准，所以可以相对安装面平坦地安装。同样，即使内侧电极部件具有平板状、容易翘曲的形状，通过在安装面上设置内侧凸部，该内侧凸部成为固定在安装面上时的安装基准，所以可以相对安装面平坦地安装。
另外，外侧凸部是在安装面上被设置在与作为外侧电极部件的外侧外周的周缘相对应的位置上的突脊凸部，在卡盘本体的安装面上安装了外侧电极部件的情况下，在卡盘本体和外侧电极部件之间不露出粘合层，所以在由等离子蚀刻装置等使用静电卡盘的情况下，粘合层不会直接暴露在等离子中。另外，关于内侧凸部，作为在安装面上被设置在与作为内侧电极部件的外周的周缘相对应的位置上的突脊凸部，通过与设置在与上述外侧电极部件相对应的位置上的突脊凸部同时加工，可以高精度地使与外侧电极部件相对应的突脊凸部的高度和与内侧电极部件相对应的突脊凸部的高度一致，并且可以高精度地使以该外侧凸部和内侧凸部作为安装基准的外侧电极部件和内侧电极部件的上面的高度位置一致。
另外，在本发明中，可以在卡盘本体与介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件、环状电极部件、外侧电极部件之间，分别设置用于进行内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件相对上述安装面在水平方向上的定位的定位销。关于这样的定位销，只要是相对卡盘本体的安装面在水平方向上定位各个电极部件，销的形状等没有限制，例如，可以是销的一端与卡盘本体的安装面接合，另一端与上述电极部件接合的销。
关于在卡盘本体和环状电极部件之间所设置的定位销，可以设置2个以上的销，使其在安装面上的同一圆周上相互等角度地配置，关于在卡盘本体和内侧电极部件之间所设置的定位销，可以设置2个以上的销，使其在安装面上的同一圆周上相互等角度地配置，关于在卡盘本体和外侧电极部件之间所设置的定位销，可以设置2个以上的销，使其在安装面上的同一圆周上相互等角度地配置。通过如上所述设置销，固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件在水平方向上的定位可分别容易地进行，在这一点上是有利的。
而且，在本发明的双极型静电卡盘中，在由上述卡盘本体、内侧电极部件和外侧电极部件形成第一电极的情况下，关于在上述卡盘本体和内侧电极部件之间所设置的定位销中的至少一个，可以兼用作可使卡盘本体和内侧电极部件电气导通的导通销，同样，关于在上述卡盘本体和外侧电极部件之间所设置的定位销中的至少一个，可以兼用作可使卡盘本体和外侧电极部件电气导通的导通销。这样，在卡盘本体和内侧电极部件之间所设置的定位销中的至少一个、以及在卡盘本体和外侧电极部件之间所设置的定位销中的至少一个兼用作导通销，从而可以构成由卡盘本体、内侧电极部件、及外侧电极部件组成的第一电极。
关于形成第二电极的环状电极部件，其与卡盘本体之间所设置的所有定位销都必须以能够使环状电极部件和卡盘本体保持电绝缘状态的材料形成。
另一方面，在本发明的双极型静电卡盘中，在由上述内侧电极部件和外侧电极部件构成第一电极的情况下，在上述卡盘本体和内侧电极部件之间、在卡盘本体和环状电极部件以及卡盘本体和外侧电极部件之间所设置的各个定位销都必须以能够使这些各个电极部件相对卡盘本体保持电绝缘状态的材料形成。
另外，在本发明的静电卡盘中，介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件中的至少一个，可以以与卡盘本体的安装面互补的形状来固定，最好是，上述内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件都以与卡盘本体的安装面互补的形状来固定。例如，如果以环状电极部件为例来说明，则该环状电极部件的纵截面的一部分在环状电极部件的底面部分(试样吸附面的相反侧的部分)上，形成具有通过两个面相交而形成的突出部的形状，同时，可以在固定有该环状电极部件的卡盘本体的安装面上，形成与该环状电极部件的底面部分的形状相对应的锥形的槽。这样，介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上的环状电极部件的底面部分通过具有与卡盘本体的安装面互补的形状来安装、从而形成为环状的环状电极部件可以在不使用上述定位销的情况下，进行上述环状电极部件相对安装面在水平方向上的定位。内侧电极部件和外侧电极部件也同样，通过在与对应的安装面的关系上具有互补的形状，可以实现各个电极部件相对安装面在水平方向上的定位。
在本发明中，也可以在上述卡盘本体和环状电极部件之间夹装用于进行环状电极部件相对上述安装面在高度方向上的定位的定位衬垫。该定位衬垫必须是可使环状电极部件和卡盘本体保持电绝缘状态的电绝缘性的衬垫，另外，必须使夹装该定位衬垫并固定在安装面上的环状电极部件的上面与介由粘合层固定在相同安装面上的内侧电极部件和外侧电极部件的上面为同一面。
在本发明中，关于向卡盘本体的安装面固定内侧电极部件、环状电极部件、和外侧电极部件等各个电极部件的粘合层，最好是，可以是由从硅酮类粘合剂或者聚乙烯醇缩丁醛类粘合剂中选择的一种或者两种构成的粘合层，此外，更好是，可以是由硅酮类粘合剂构成的粘合层。
例如，如果是由环氧类粘合剂构成的粘合层，在向卡盘本体的安装面固定本发明的各个电极部件来构成静电卡盘的情况下，为了分解该静电卡盘，并从卡盘本体上分离各个电极部件，需要加热粘合层部分，炭化作为粘合层的环氧类粘合剂。但是，这样的加热会导致这样的担心：构成静电卡盘的材料(例如，铝材料等)被退火，作为材料的机械强度降低。为了避免由于这样的加热导致的分解，就需要利用机械手段分解已一次组装的静电卡盘。
与此相对，如果使用硅酮类粘合剂作为粘合层来构成本发明的静电卡盘，通过使用由甲苯、二甲苯等构成的剥离剂，不利用加热处理或机械手段就可以容易地分离固定在安装面上的各个电极部件，在分离后，作为形成静电卡盘的材料的机械强度没有降低，并且由于不需要机械处理，所以可以无损伤地分离静电卡盘。
在本发明中，关于硅酮类粘合剂，最好是，使用凝胶状的粘合剂或者合成橡胶类的粘合剂，从耐等离子性能更为优异的观点来看，更好是合成橡胶类的粘合剂。这里，凝胶状和合成橡胶类的区别可以如下区分：例如，在硬化前的粘度(25℃Pa·s)方面，凝胶状(半流动性)为3～14，合成橡胶为15～350。在硬化后的硬度方面，凝胶状粘合剂最好使用按针入度(JIS K2207)具有20～80(mm/10)的硬度的粘合剂，作为合成橡胶类粘合剂最好使用在JIS类型A中具有50～120的硬度的粘合剂。此外，关于硅酮类粘合剂，最好是含有传热填充剂的类型的粘合剂，如果是含有传热填充剂的类型的粘合剂，由于具有高的热传导性，适合于将各个电极部件安装在卡盘本体的安装面上而构成的本发明的静电卡盘。一般情况下可以说，热传导率为0.1～0.5(W/m·K)左右为普通，0.8～4(W/m·K)左右为高。在本发明中，最好使用热传导率为0.1(W/m·K)以上的粘合剂。
另一方面，如果使用聚乙烯醇缩丁醛类粘合剂作为粘合层来构成本发明的静电卡盘，则通过150℃左右的较低温度的加热，可以容易地分离固定在安装面上的各个电极部件，从而不必担心形成静电卡盘的材料的机械强度降低。
另外，在本发明中，内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件中的任何一个由纯铝形成，最好是内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件的三个电极部件都由纯铝形成。作为这样的纯铝的具体例子，可以举出JIS A1050、JIS A1060、JIS A1070、JIS A1080、JIS A1100等，最好是JIS A1100。上述各个电极部件通过通常进行的阳极氧化处理等在其表面上形成氧化保护膜，但在各个电极部件由上述这样的纯铝形成的情况下，在其表面上所形成的氧化保护膜与在例如以JIS A6061、JIS A5052等的铝合金作为基材的情况下在这些铝合金的表面上所形成的氧化保护膜相比，可以形成电绝缘性能高、高密度的氧化保护膜，所以可以形成耐等离子性能优异的氧化保护膜。另外，在使用JIS A1100的情况下，作为其合金成分的Si含有量低，因而可以减少在表面形成的氧化保护膜的气泡，除了通过使用上述纯铝而形成的特性之外，还形成更优质的氧化保护膜。
使用通过利用上述这样的纯铝而形成的内侧电极部件、环状电极部件、及外侧电极部件来构成本发明中的静电卡盘时，在由半导体制造装置等来使用的情况下，在耐等离子性能等方面可发挥优异的性能，氧化保护膜的电绝缘性能可长期地稳定，所以延长了作为静电卡盘的产品寿命。
另外，关于本发明的卡盘本体，由于要求机械强度，所以可以使用构造用伸展材料来形成。作为这样的构造用伸展材料，可以例示出JIS A6061、JIS A5056、JIS A5052等。利用上述材料形成的卡盘本体通过通常进行的阳极氧化处理，至少在固定有上述各个电极部件的安装面和外周面的各个表面上形成氧化保护膜。
在本发明的双极型静电卡盘中，在由内侧电极部件和外侧电极部件形成第一电极、由环状电极部件形成第二电极的情况下，内侧电极部件和外侧电极部件为等电位，并且通过在由这些内侧电极部件和外侧电极部件构成的第一电极与第二电极的环状电极部件之间连接直流电源来构成双极型静电卡盘。
在由卡盘本体、内侧电极部件和外侧电极部件形成第一电极的情况下，必须使内侧电极部件和外侧电极部件分别与卡盘本体电气导通，因此如上所述，在内侧电极部件和卡盘本体之间、以及在外侧电极部件和卡盘本体之间所设置的各个定位销中的至少一个可分别兼用作导通销，除了定位销之外，也可以在卡盘本体和内侧电极部件之间、及卡盘本体和外侧电极部件之间另外设置导通销。此外，也可以是：介由粘合层固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件在其一部分上设置与卡盘本体直接接触的部分，分别除去该接触部分上的卡盘本体和内侧电极部件的氧化保护膜，从而使卡盘本体和内侧电极部件介由该接触部分电气导通。外侧电极部件也同样，在与卡盘本体接触的部分上分别除去一部分氧化保护膜，从而使其与卡盘本体导通。
本发明中的双极型静电卡盘由具有安装面的卡盘本体、介由粘合层固定在该安装面上的环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件形成，所以与现有的双极型静电卡盘相比，可容易地制造。另外，通过使粘合层为由硅酮类粘合剂或者聚乙烯醇缩丁醛类粘合剂构成的粘合层，介由上述粘合剂将环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件固定在卡盘本体的安装面上后形成的本发明的双极型静电卡盘，在由半导体制造装置等使用后，使用剥离剂可以容易地分离为卡盘本体、环状电极部件、内侧电极部件、外侧电极部件。即，介由硅酮类粘合剂固定在卡盘本体的安装面上的环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件，可以在不利用加热处理或者机械处理的情况下，容易地从该安装面上卸下。因此，不会伴随由加热导致的卡盘本体等的机械材料的强度降低、或者由机械加工导致的损伤等的缺陷。然后，这样分离后的静电卡盘可再次作为静电卡盘来进行再利用。
本发明中的静电卡盘在将环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件固定在卡盘本体的安装面上的状态下，在半导体制造装置等中使用，所以，在卡盘本体中，固定有各个电极部件的安装面与形成试样吸附面的各个电极部件相比，其表面的氧化保护膜受到由于等离子辐射等的影响导致的直接影响小。因此，如上所述分离后的卡盘本体通常可以仅进行通过干冰喷射进行的清洗、或者利用乙醇类清洗剂进行的清洗等清洗处理。在卡盘本体的外周面等具有比较大的损伤等必要的情况下，也可以进行用于再生该卡盘本体的表面上的氧化保护膜的处理。该再生处理可以象通常所进行的那样，进行附着在卡盘本体上的氧化保护膜的脱膜、脱膜后的卡盘本体的研磨、以及通过阳极氧化处理进行的氧化保护膜的再生等处理。
另一方面，环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件也可以更换为新的部件。与上述卡盘本体有关的部分可以象一般的双极型静电卡盘那样，进行冷却气体流路的形成或者利用水冷的冷却构造的形成，但由于这些机械加工费用导致制作成本高，所以，对卡盘本体进行再利用在成本方面是有效的。与此相对，环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件与卡盘本体相比，制作成本低，因此即使更换为新的部件，在成本方面也不会特别成问题。这样，由于在本发明的双极型静电卡盘中，由这些电极部件形成吸附试样的试样吸附面，所以，将环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件更换为新部件可以将作为静电卡盘的一个重要功能的吸附保持能力维持在高能力，在这一点上是有利的。
如上所述进行了清洗等必要处理的卡盘本体例如介由粘合层将新的环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件固定在其安装面上。此时，卡盘本体的安装面具有外侧凸部和内侧凸部，并且在卡盘本体和环状电极部件之间使用定位衬垫，从而各个电极部件相对安装面在高度方向上被定位，所以可以在极为接近再利用前的静电卡盘的试样吸附面的状态下再现。同样，如果在卡盘本体和各个电极部件之间设置定位销，也可以再现相对安装面在水平方向上的位置。然后，这样再利用后得到的静电卡盘利用新的环状电极部件、内侧电极部件、及外侧电极部件形成试样吸附面，所以在吸附力、温度特性、两个电极间的静电电容和绝缘电阻等性能方面也具有与再生前的静电卡盘相同程度的性能。此外，由于尽可能地减少再利用所必需的处理和组装工序的数目，所以可以容易且低成本地再生上述这样的双极型静电卡盘。
附图说明
图1是本发明的实施例1的双极型静电卡盘X的截面说明图。
图2是本发明的实施例1的双极型静电卡盘X的平面说明图。
图3是本发明的实施例2的双极型静电卡盘X的一部分的截面说明图。
具体实施方式
下面，基于附图所示的实施例，来具体地说明本发明的较佳实施方式。
[实施例1]
[双极型静电卡盘]
图1表示本发明的实施例1的双极型静电卡盘X的截面图。图2表示本发明的实施例的双极型静电卡盘X的平面图。
该双极型静电卡盘X由构造用伸展材料JIS A6061形成圆板状，同时由以下部分构成：卡盘本体1，具有安装面1a；圆环状电极部件3，介由由凝胶状的硅酮类粘合剂构成的粘合层2固定在该安装面1a上，并由纯铝材料JIS A1100构成；内侧圆形电极部件4，配置在该圆环状电极部件3的中央开口内，介由上述粘合层2固定在上述安装面1a上，并由纯铝材料JIS A1100构成；外侧圆环状电极部件5，配置在上述圆环状电极部件3的外侧，介由上述粘合层2固定在上述安装面1a上，并由纯铝材料JIS A1100构成。该双极型静电卡盘X利用设置在卡盘本体1的外周面上的凸缘部1b，介由卡盘本体1的基座面1c用螺栓6固定到未图示的等离子蚀刻装置上。而且，在上述圆环状电极部件3的表面、内侧圆形电极部件4的表面、外侧圆环状电极部件5的表面、及卡盘本体1的表面(除了基座面1c侧的表面)上，分别通过阳极氧化处理形成氧化保护膜。另外，圆环状电极部件3和内侧圆形电极部件4、以及圆环状电极部件3和外侧圆环状电极部件5之间，分别被配置成具有规定的间隔d1、d2。而且，作为上述凝胶状的硅酮类粘合剂，可以使用GE东芝硅酮公司生产的TSE3251[粘度8.5(25℃Pa·s)、热传导率0.18(W/m·K)]等。
在上述卡盘本体1的安装面1a的周缘上设置有外侧突脊凸部1d，使其与外侧圆环状电极部件5的外侧外周对应，外侧圆环状电极部件5利用该外侧突脊凸部1d进行相对安装面1a在高度方向上的定位。另外，在安装面1a上，在与内侧圆形电极部件4的外周相对应的位置上设置内侧突脊凸部1e，内侧圆形电极部件4利用该内侧突脊凸部1e进行相对安装面1a在高度方向上的定位。另外，在圆环状电极部件3和卡盘本体1之间，在与圆环状电极部件3的内侧外周和外侧外周相对应的位置上，分别夹装8个由聚酰亚胺制成的绝缘衬垫7，使其以45°间隔均等地配置。圆环状电极部件3利用该绝缘衬垫7进行相对安装面1a在高度方向上的定位。而且，由上述圆环状电极部件3、内侧圆形电极部件4、及外侧圆环状电极部件5形成试样吸附面8，在该试样吸附面8上载置半导体晶片W。
另外，在卡盘本体1和内侧圆形电极部件4之间设置由黄铜制成的定位导通销9。该定位导通销9的一端嵌合在内侧圆形电极部件4的、与试样吸附面8相反一侧的面上所设置的嵌合孔4a中，另一端在其顶端安装由不锈钢制成的导通弹簧9a，并嵌合在设置在卡盘本体1中的嵌合孔1f中，使得该导通弹簧9a被赋能。在安装面1a中，在内侧突脊凸部1e的内侧设置4个该定位导通销9，使其在内侧圆形电极部件4的圆周上以90°间隔均等地配置。在卡盘本体1和外侧圆环状电极部件5之间，与上述内侧圆形电极部件4的情况相同，在与卡盘本体1之间设置嵌合在设置于外侧圆环状电极部件5中的嵌合孔5a中的定位导通销9。通过这些定位导通销9，内侧圆形电极部件4和外侧圆环状电极部件5进行相对卡盘本体1的安装面1a在水平方向上的定位，同时，构成由卡盘本体1和内侧圆形电极部件4和外侧圆环状电极部件5构成的第一电极。
另外，在卡盘本体1和圆环状电极部件3之间设置由聚酰亚胺制成的定位销10。该定位销10的一端嵌合在设置在圆环状电极部件3的、与试样吸附面8相反一侧的面上的嵌合孔3a中，另一端嵌合在设置在卡盘本体1上的嵌合孔1g中。在安装面1a上，在圆环状电极部件3的内侧外周和外侧外周的大致中间位置上设置3个该定位销10，使其在半圆上以90°间隔排列。通过该定位销10，圆环状电极部件3进行相对卡盘本体1的安装面1a在水平方向上的定位。
在该静电卡盘X上分别形成连通卡盘本体1和内侧圆形电极部件4的冷却气体流路11、和连通卡盘本体1和外侧圆环状电极部件5的冷却气体流路12。这里，连通卡盘本体1和内侧圆形电极部件4的冷却气体流路11也兼用作用于使载置在试样吸附面8上的半导体晶片W的顶起销贯通的贯通孔。在形成试样吸附面8的内侧圆形电极部件4的上面，面向内侧圆形电极部件4的外周方向形成与冷却气体流路11连通的内侧气体槽13。另外，在形成试样吸附面8的外侧圆环状电极部件5的上面，也同样形成与冷却气体流路12连通的外侧气体槽14。上述冷却气体流路11和12分别与气体室15连通，在内侧圆形电极部件4的上面，从冷却气体流路11送来的冷却气体的一部分流入在内侧圆形电极部件4和圆环状电极部件3之间所形成的缝隙d1中，另外，在外侧圆环状电极部件5的上面，从冷却气体流路12送来的冷却气体的一部分流入在外侧圆环状电极部件5和圆环状电极部件3之间所形成的缝隙d2中。因此，试样吸附面8中的冷却气体的分散变得均匀。
此外，在卡盘本体1上形成贯通安装面1a和基座面1c之间的贯通孔，在该贯通孔内安装绝缘衬套16，该绝缘衬套16配置成使得其一端到达圆环状电极部件3的下面(试样吸附面8的相反一侧的面)。另外，在圆环状电极部件3的下面，在与绝缘衬套16的大致中央相对应的位置上，形成供电销孔3b，从卡盘本体的基座面1c侧开始，通过该绝缘衬套16的内部来安装与该供电销孔3b嵌合的供电端子17，这样，圆环状电极部件3构成第二电极。该供电端子17被安装成与设置在卡盘本体1和圆环状电极部件3之间的定位销10处于同一圆上并以90°间隔均等地配置。
这里，未图示的等离子蚀刻装置的静电卡盘安装座面由导电性部件构成，并且连接同样未图示的直流电源的正负任意一侧的电极。在卡盘本体1的基座面1c上没有形成氧化保护膜，所以通过将该基座面1c与上述装置侧的静电卡盘安装座面接触并固定在其上，卡盘本体1与装置侧的静电卡盘安装座面电气导通。即，直流电源的一侧电极与卡盘本体1连接。另外，安装在圆环状电极部件3上的供电端子17上连接有与连接于卡盘本体1上的直流电源的电极极性相反的电极。这样，通过向第一电极和第二电极分配并施加正负电压，形成双极型静电卡盘X。
[双极型静电卡盘的分解]
由等离子蚀刻装置使用上述实施例1的双极型静电卡盘X之后，从等离子蚀刻装置上卸下并浸入二甲苯浴中。将二甲苯浴的温度保持在15℃并浸泡8小时后，从二甲苯浴中取出的静电卡盘X中作为粘合层2来使用的上述硅酮类粘合剂溶胀，其粘合力变弱，所以，可以容易地从卡盘本体1的安装面1a上卸下圆环状电极部件3、内侧圆形电极部件4、及外侧圆环状电极部件5等各个电极部件。
[双极型静电卡盘的再利用]
接着，对于通过上述分解后的静电卡盘，圆环状电极部件3、内侧圆形电极部件4、外侧圆环状电极部件5等各个电极部件以及安装在定位导通销9的一端的导通弹簧9a不进行再利用而被废弃。对于卡盘本体1、定位导通销9、定位销10、及绝缘衬垫7，分别在释放压20Pa、辐射时间5分钟的条件下，进行干冰喷射，除去表面附着物。接着，浸泡在丙酮浴中，在附加超声波150W、10分钟的条件下，进行超声波清洗，之后，在纯水浴中，在施加超声波150W、5分钟条件下进行清洗。超声波清洗后，将上述电极部件等分别进行温风干燥。
在再利用中，圆环状电极部件3、内侧圆形电极部件4、外侧圆环状电极部件5等各个电极部件使用新制作的电极部件。此时，各个电极部件由与交换前的电极部件相同的材料形成，在其表面上形成的氧化保护膜的膜厚也一致。另外，设置在各个电极部件上的嵌合孔3a、4a、5a也在与交换前相同的位置上以相同的形状来形成。此外，对于内侧圆形电极部件4，形成冷却气体流路11和内侧气体槽13，并且，对于外侧圆环状电极部件5，也形成冷却气体流路12和外侧气体槽14。另外，对于清洗后的定位导通销9，在其一端安装新准备的导通弹簧9a。
通过使用清洗后的卡盘本体1、定位导通销9、定位销10、及绝缘衬垫7，和上述新更换的圆环状电极部件3、内侧圆形电极部件4、外侧圆环状电极部件5、及导通弹簧9a，并与上述内容同样地组装实施例1的双极型静电卡盘X，可以得到再利用的双极型静电卡盘X。
[实施例2]
[双极型静电卡盘]
图3表示本发明实施例1的双极型静电卡盘X中的内侧圆形电极部件4与固定有该内侧圆形电极部件4的安装面1a之间关系的变形例。
上述内侧圆形电极部件4的底面侧(试样吸附面8的相反侧)形成圆锥状，同时，在该底面侧还设置有形成圆锥状的突起部4h。在该内侧圆形电极部件4的表面上，除了上述突起部4h的表面部分，与实施例1同样，还形成氧化保护膜4i。另外，在介由粘合层2固定该内侧圆形电极部件4的卡盘本体1的安装面1a上，形成与内侧圆形电极部件4的底面侧的形状相对应的圆锥状槽1h，因此，该圆锥状槽1h与上述内侧圆形电极部件4的突起部4h以互补的形状被固定。此外，在卡盘本体1的安装面1a的表面上，除了在上述圆锥状槽1h中内侧圆形电极部件4的突起部4h所接触的部分，与实施例1同样，形成氧化保护膜1i。
在图3所示的实施例2的双极型静电卡盘X中，固定在安装面1a上的内侧圆形电极部件4的突起部4h和形成具有与该突起部4h互补的形状的、安装面1a中的圆锥状槽1h都不具有氧化保护膜，所以，固定在卡盘本体1的安装面1a上的内侧圆形电极部件4和卡盘本体1可以介由上述突起部4h的接触面来实现电气导通。因此，不需要象实施例1中的静电卡盘X那样的定位导通销9。另外，上述内侧圆形电极部件4的突起部4h以与安装面1a上的圆锥状槽1h互补的形状被固定，所以，也实现了内侧圆形电极部件4相对该安装面1a在水平方向上的定位。此外，该内侧圆形电极部件4以上述突起部4h直接接触安装面1a的方式被固定，所以，不必象实施例1的静电卡盘X中的卡盘本体1的安装面1a那样，在与内侧圆形电极部件4相对应的位置上设置内侧突脊凸部1e，也实现了内侧圆形电极部件4相对安装面1a在高度方向上的定位。在该实施例2的内侧圆形电极部件4和卡盘本体1的安装面1a的关系中，除了上述以外的部分，可以与实施例1的情况相同。
关于上述实施例2的双极型静电卡盘X的分解、及双极型静电卡盘X的再利用，可以以与实施例1相同的程序来进行。
[实施例3]
[双极型静电卡盘]
作为形成实施例1中的双极型静电卡盘X的粘合层2的硅酮类粘合剂，除了使用含有传热填充剂的合成橡胶类粘合剂之外，与上述实施例1相同。作为该合成橡胶类的硅酮类粘合剂，可以使用东レ·ダウコ一ニング·硅(Dow Corning Toray Silicon)有限公司制造的SE4400[硬化前粘度76(25℃Pa·s)、热传导率0.92(W/m·K)]等。
关于该实施例3的双极型静电卡盘X的分解及再利用，可以以与实施例1相同的程序来进行。
产业上的可利用性
根据本发明的双极型静电卡盘，与现有的双极型静电卡盘相比，可以容易地制造。在使用后，可以容易地分解该静电卡盘，并且通过高效地再利用，可以降低再生成本，为再利用而进行的组装也容易，此外，再利用后得到的静电卡盘的性能可以维持在与再利用前的性能相同的程度上。

Claims (8)

1.一种双极型静电卡盘，其特征在于，包括：
卡盘本体，具有安装面；
环状电极部件，具有中央开口、形成环状，并固定在上述安装面上；
内侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在环状电极部件的中央开口内，并固定在上述安装面上；和
外侧电极部件，距离环状电极部件规定的间隔地配置在环状电极部件的外侧，并固定在上述安装面上，
其中，在组装时，环状电极部件、内侧电极部件以及外侧电极部件分别通过粘合层固定在安装面上，卡盘本体与上述内侧电极部件和外侧电极部件一起构成第一电极，上述环状电极部件构成第二电极，在使用后，环状电极部件、内侧电极部件和外侧电极部件可以从安装面分离。
2.根据权利要求1所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
在卡盘本体的安装面上设置有外侧凸部和/或内侧凸部，上述外侧凸部进行外侧电极部件相对该安装面在高度方向上的定位，上述内侧凸部进行内侧电极部件相对上述安装面在高度方向上的定位。
3.根据权利要求1所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
在卡盘本体与通过粘合层固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件、环状电极部件以及外侧电极部件之间，分别设置有用于进行内侧电极部件、环状电极部件以及外侧电极部件相对上述安装面在水平方向上的定位的定位销。
4.根据权利要求1所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
通过粘合层固定在卡盘本体的安装面上的内侧电极部件、环状电极部件以及外侧电极部件中的至少一个以与卡盘本体的安装面互补的形状来固定。
5.根据权利要求1所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
在卡盘本体和环状电极部件之间夹装用于进行环状电极部件相对上述安装面在高度方向上的定位的定位衬垫。
6.根据权利要求1所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
内侧电极部件、环状电极部件以及外侧电极部件由纯铝形成。
7.根据权利要求1所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
粘合层是由从硅酮类粘合剂或者聚乙烯醇缩丁醛类粘合剂中选择的1种或2种构成的粘合层。
8.根据权利要求7所述的双极型静电卡盘，其特征在于，
硅酮类粘合剂是凝胶状粘合剂或合成橡胶类的粘合剂。
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