CN104272450A - 静电夹具和静电夹具的制造方法 - Google Patents

静电夹具和静电夹具的制造方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种静电夹具和静电夹具的制造方法，其不存在采用粘接剂的场合的缺陷，并且设计自由度高。一种静电夹具(1)，包括：基材部(2)，其构成夹具主体；第1绝缘层(3)，其由形成于基材部(2)的表面(2a)上的喷镀覆膜构成；加热部(4)，其由导电体构成，该导电体通过涂敷导电性糊的方式形成于第1绝缘层(3)的表面(3a)上；第2绝缘层(5)，其由按照覆盖加热部(4)的方式形成于第1绝缘层(3)的表面(3a)上的喷镀覆膜构成；电极部(6)，其通过喷镀于第2绝缘层(5)的表面(5a)上形成；以及电介体层(7)，其由按照覆盖电极部(6)的方式形成于第2绝缘层(5)的表面(5a)上的喷镀覆膜构成，该静电夹具(1)不采用粘接剂，降低了加热部(4)的体积电阻率。

Description

静电夹具和静电夹具的制造方法
技术领域
本发明涉及组装于用于半导体制造工艺的半导体制造装置中的静电夹具以及其制造方法。
背景技术
近年来，在半导体制造工艺中，干式蚀刻等的处理变为在真空或减压条件下进行的干式法，在该工艺中，提高布图处理时的圆晶的定位精度这一点是重要的。由此，在圆晶的运送、固定时，采用真空夹具和机械夹具。但是，在采用真空夹具的场合，由于很小的压力差，故具有吸接效果小等缺点，在采用机械夹具的场合，具有装置复杂，维护检修需要花费时间等缺点。于是，为了弥补这些缺点，近年来广泛采用利用静电的静电夹具。
静电夹具按照下述方式构成，该方式为：在陶瓷等绝缘性部件之间，设置由钨等构成的电极，通过对该电极施加直流电压而产生的库仑力等，吸接并保持圆晶。由于在蚀刻时的圆晶中，产生来自等离子体的侵入热量，故通过静电夹具的接触造成的热传导、圆晶内面的冷却气体的导入等方式，对圆晶进行冷却，将温度保持一定。
但是，在圆晶面内存在有等离子体的密度的不同、冷却气体的流动分布的不同，难以以良好的精度均匀地保持圆晶的面内温度。由此，通过在静电夹具中内置加热器，按照使圆晶的面内温度均匀的方式进行控制。比如，在圆晶中呈同心圆状地产生温度不均匀的场合，对应于此，分开设置加热器，通过分别控制各加热器，由此不产生圆晶的面内温度差。另外，在通过一个腔而实施多个工序的多工序的场合，通过控制内置于静电夹具中的加热器，使圆晶处于最适合于各工序的温度。
比如，在专利文献1中记载了下述的静电夹具，其中，在厚度的偏差处于规定范围内的坯片(green sheet)上印刷电阻发热体用的导电糊，接着，叠置另一坯片，从而进行烧成。在专利文献2中记载了下述的静电吸接装置，其包括：形成于基材上的高电阻层；按照将导电体喷镀于该高电阻层内的方式形成的多个加热器；按照将导电体喷镀于该高电阻层内的方式形成的多个电极。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：JP特开2001-274229号公报
专利文献2：JP特开2007-88411号公报
发明内容
发明要解决的课题
在专利文献1的静电夹具中，必须要求下述粘接剂，该粘接剂用于将对坯片进行烧成而形成的烧结部件粘接于内部具有冷却水路的金属制基材上。由于粘接剂具有很低的热传导性，故比如在降温时的反应非常低，另外由于粘接剂曝露于等离子体中而被消耗，故具有粘接剂消耗的部分的热传导性受到损害，无法再进行冷却的缺点。
在专利文献2的静电吸接装置中，喷镀导电体而形成加热器、电极，但是由于在喷镀的加热器中，体积电阻率一般较高，故必须尽可能地增加布线形状的厚度、增加其宽度并且缩短其长度来应对大电力。由于加热器必须均匀地设置于必要的区域，故本身形成长的布线，必须进一步增加布线形状的厚度、增加其宽度来降低电阻值。但是，如果增加布线形状的厚度，则覆盖它的陶瓷高电阻层也可能变厚，因基材和喷镀造成的加热器和陶瓷高电阻层的热膨胀率的差，而可能在陶瓷高电阻层中产生开裂、剥离。如果增加布线形状的宽度，由于布线间距小，故比如形成推杆(pusher pin)孔、冷却气孔的空间受到限制。即，在如专利文献2的静电吸接装置那样，喷镀导电体而形成加热器、电极的场合，具有设计自由度降低的问题。
于是，针对上述现有技术的问题，本发明的目的在于提供一种静电夹具和静电夹具的制造方法，其不存在采用粘接剂的场合的缺陷，并且设计自由度高。
用于解决课题的技术方案
为了实现上述目的，对下述技术方案进行描述。
本发明的静电夹具的特征在于，包括：基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；多个绝缘层，其由形成于上述基材部的圆晶保持侧的喷镀覆膜构成；加热部，该加热部由导电体构成，该导电体按照在上述多个绝缘层中的一个以上绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性糊的方式形成；电极部，该电极部按照在上述多个绝缘层中的一个以上绝缘层的圆晶保持侧的表面上喷镀、或涂敷导电性糊的方式形成；以及电介体层，该电介体层由形成于上述多个绝缘层的圆晶保持侧的喷镀覆膜构成。
在本发明的静电夹具中，由于多个绝缘层和电介体层由喷镀覆膜构成，并且电极部通过喷镀或涂敷导电性糊的方式形成，故可不采用粘接剂即可在基材部上设置多个绝缘层、电介体层以及电极部。由于加热部由通过将导电性糊涂敷于绝缘层的表面上的方式形成的导电体形成，故可降低加热部的体积电阻率。
本发明的静电夹具的特征在于包括：基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；绝缘层，其由形成于上述基材部的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成；加热部，该加热部由导电体构成，该导电体按照在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性膏的方式形成；电极部，该电极部按照在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上喷镀、或涂敷导电性糊的方式形成；以及电介体层，该电介体层由形成于上述绝缘层的圆晶保持侧的喷镀覆膜构成。
在本发明的静电夹具中，由于绝缘层和电介体层由喷镀覆膜构成，并且电极部通过喷镀或涂敷导电性糊的方式形成，故可不采用粘接剂即可在基材部上设置绝缘层、电介体层以及电极部。由于由导电体构成的加热部通过将导电性糊涂敷于绝缘层的表面上的方式形成，故可降低加热部的体积电阻率。
上述导电性糊的固化后的残渣量优选为5重量％以下。如果残渣量少，则可防止作为导电体的加热部和绝缘层、电介体层的紧密接合力的降低。
上述加热部优选按照5mm以下的线宽而呈细长状进行布线。如果形成线宽5mm以下的加热部，则可防止绝缘层、电介体层的紧密接合力的降低。
形成有上述加热部的绝缘层的表面的表面粗糙度Ra值优选为6μm以下。在该场合，在涂敷导电性糊时，没有斑痕，能以高精度形成加热部。
上述喷镀覆膜优选由从氧化物类陶瓷、氮化物类陶瓷以及氟化物类陶瓷中选择的一种以上材料构成。在该场合，可形成具有适合的热传导性和高绝缘性的绝缘层，和具有高热传导性、高介电性、耐等离子体性和耐磨损性的电介体层。
本发明的静电夹具的制造方法的特征在于，包括：绝缘层形成工序，其中，在构成夹具主体的基材部的圆晶保持侧喷镀喷镀材料，从而形成绝缘层；加热部形成工序，其中，在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上，通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法而涂敷导电性糊，从而形成由导电体构成的加热部；电极部形成工序，其中，在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上喷镀或通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法而涂敷导电性糊，从而形成电极部；以及电介体层形成工序，其中，在上述绝缘层的圆晶保持侧上喷镀喷镀材料，从而形成电介体层。
按照本发明的静电夹具的制造方法，由于在绝缘层形成工序和电介体层形成工序中，喷镀喷镀材料而形成绝缘层和电介体层，在加热部形成工序中，在绝缘层的表面上，通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法而涂敷导电性糊，形成由导电体构成的加热部，在电极部形成工序中，在绝缘层的表面上喷镀或通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法而涂敷导电性糊，形成电极部，故可不采用粘接剂即可设置绝缘层、电介体层和电极部，还可降低加热部的体积电阻率。
发明的效果
如上所述，按照本发明，由于绝缘层和电介体层由喷镀覆膜构成，并且电极部通过喷镀或涂敷导电性糊的方式而形成，故可不采用粘接剂即可在基材部上设置绝缘层、电介体层和电极部，由于加热部由涂敷导电性糊而形成的导电体构成，故还可降低加热部的体积电阻率。于是，可消除采用粘接剂的场合的缺点，并且可提高设计自由度。
附图说明
图1为表示本发明的一个实施方式的静电夹具设置于真空腔内部的状态的示意图；
图2为静电夹具的剖视示意图；
图3为表示加热部的平面示意图。
具体实施方式
下面参照附图，对本发明的实施方式进行说明。图1为表示本发明的一个实施方式的静电夹具1设置于真空腔50内部的状态的示意图。如图1那样，在真空腔50的内部设置用于保持圆晶51的静电夹具1。通过图中未示出的运送臂等，使圆晶51相对真空腔50的内外而出入。在真空腔50中设置气体导入器52、顶部电极53等。静电夹具1还兼作底部电极等，在底部电极(静电夹具1)和顶部电极53上连接高频电源54。如果在底部电极1和顶部电极53之间施加高频，则对已导入的处理气体进行等离子化处理，将已产生的等离子体的离子拉入圆晶51，由此进行蚀刻，此时，圆晶51的温度上升。
图2为静电夹具1的剖面示意图。本实施方式的静电夹具1包括：基材部2，该基材部2构成用于保持圆晶51的夹具主体；第1绝缘层3，该第1绝缘层3形成于基材部2的圆晶保持侧的表面2a上；加热部4，该加热部4由导电体构成，该导电体形成于第1绝缘层3的表面3a上；第2绝缘层5，该第2绝缘层5按照覆盖加热部4的方式形成于第1绝缘层3的表面3a上；电极部6，该电极部6形成于第2绝缘层5的表面5a上；电介体层7，该电介体层7按照覆盖电极部6的方式形成于最外层上。
静电夹具1的外侧由通过Al2O3喷镀覆膜构成的覆盖层8而覆盖，等离子体不对静电夹具1本身产生影响。
在静电夹具1中，形成在图2的上下方向贯通的气孔9，该气孔9与形成于电介体层7的表面7a上的图中未示出的冷却槽连通。比如，氦气通过气孔9而导入到圆晶51和静电夹具1之间。由于真空腔50的内部的压力减少，故从圆晶51向静电夹具1的热传导性很低。通过将气体导入到圆晶51和静电夹具1之间，从圆晶51向静电夹具1的热量进行传导，由此确保圆晶51的冷却效果。
由导电体形成的加热部4通过通电而发热。用于将电力送给该加热部4的第1供电管脚10贯穿第1绝缘层3和基材部2而与该加热部4电连接，调节对该加热部4的输出。用于将电力送给该电极部6的第2供电管脚11贯穿第2绝缘层5、第1绝缘层3和基材部2而与该电极部6电连接，调节对该电极部6的电压施加。在基材部2中，形成使冷却剂通过的冷却通路12，借助通过该冷却通路12的冷却剂而对该基材部2进行冷却。
本实施方式的基材部2由铝合金构成，但是构成基材部2的材料并不仅限于此，可采用钛合金、铜合金、不锈钢、碳、AlN陶瓷等的陶瓷类、或Al2O3-Al复合材料等的复合材料。流过基材部2的冷却通路12的冷却剂的温度在－20～50℃的范围内。该冷却剂的温度根据冷却圆晶51的速度和加热部4的加热能力而调整。
形成于基材部2的表面2a上的第1绝缘层3由通过喷镀而形成的Al2O3喷镀覆膜构成，对基材部2和加热部4进行绝缘。按照覆盖加热部4的方式形成于第1绝缘层3的表面3a上的第2绝缘层5由通过喷镀而形成的Al2O3喷镀覆膜形成，对加热部4和电极部6进行绝缘，本实施方式的第1绝缘层3的厚度t1和第2绝缘层5的厚度t2在50～400μm的范围内。通过改变第1绝缘层3和第2绝缘层5的厚度、原材料，可控制第1绝缘层3和第2绝缘层5引起的排热效率。
如果将第1绝缘层3的厚度t1和第2绝缘层5的厚度t2设为很薄，将原材料的热传导系数设为很高，则可提高排热效率。如果提高排热效率，则圆晶51的冷却速度提高。与此相反，由于第1绝缘层3的厚度t1变薄，基材部2容易夺取加热部4的热量，故必须提高加热部4的输出。如果将第1绝缘层3的厚度t1和第2绝缘层5的厚度t2设为很厚，将原材料的热传导系数设为很低，则可降低排热效率。作为具有低排热效率的代表性的材料，具有PSZ(部分稳定化氧化锆)。如果降低排热效率，则圆晶51的冷却速度下降。与此相反，由于因第1绝缘层3的厚度t1变厚、或原材料的热传导系数变低，基材部2难以夺取加热部4的热量，故不必提高加热部4的输出。在比如圆晶51的冷却速度过大的场合，如果将第1绝缘层3的厚度t1和第2绝缘层5的厚度t2设为很厚，将原材料的热传导系数设为很低即可，则可在该场合下降低加热部4的最大输出。
形成于第2绝缘层5的表面5a上的电极部6由通过喷镀而形成的钨喷镀覆膜构成。通过对电极部6施加电压，从而将圆晶51吸接于静电夹具1上。按照覆盖电极部6的方式而形成于第2绝缘层5的表面5a上的电介体层7由通过喷镀而形成的Al2O3喷镀覆膜构成。本实施方式的电极部6的厚度t3在30～100μm的范围内，电介体层7的厚度t4在50～400μm的范围内。
构成第1绝缘层3、第2绝缘层5以及电介体层7的Al2O3喷镀覆膜分别在基材部2、第1绝缘层3、第2绝缘层5的表面2a、3a、5a上，以大气等离子喷镀法而喷镀Al2O3喷镀粉末的方式而形成。构成电极部6的钨喷镀覆膜在第2绝缘层5的表面5a上，以大气等离子喷镀法而喷镀钨喷镀粉末的方式而形成。用于获得Al2O3喷镀覆膜和钨喷镀覆膜的喷镀法并不限于大气等离子喷镀法，也可为减压等离子喷镀法、水等离子喷镀法、高速和低速火焰喷镀法。
喷镀粉末采用粒径在5～80μm的范围内的粉末。其原因在于：如果粒径小于5μm，则粉末的流动性降低而无法进行稳定的供给，表面膜的厚度不均匀，如果粒径超过80μm，则在没有完全熔融的状态下形成膜，过度地进行多孔质处理，膜的质量变粗糙。
构成第1绝缘层3、第2绝缘层5、电极部6以及电介体层7的各喷镀覆膜的厚度t1、t2、t3、t4以及加热部4的厚度t5的总和最好在200～1500μm的范围内，特别优选在300～1000μm的范围内。其原因在于：在厚度小于200μm的场合，该喷镀覆膜的均匀性降低，无法充分地发挥覆膜功能，如果该厚度超过1500μm，则喷镀覆膜的残留应力的影响变大，会导致机械强度的降低。
上述各喷镀覆膜为多孔质体，其平均气孔率最好在5～10％的范围内。平均气孔率伴随喷镀法、喷镀条件而变化。在小于5％的气孔率的场合，存在于各喷镀覆膜的内部的残留应力的影响变大，会导致机械强度的降低。在超过10％的气孔率的场合，用于半导体制造工艺的各种气体容易侵入各喷镀覆膜的内部，该各喷镀覆膜的耐久性会降低。
在本实施方式中，构成第1绝缘层3、第2绝缘层5、以及电介体层7的各喷镀覆膜的材料采用Al2O3，但是也可采用其它的氧化物类陶瓷、氮化物类陶瓷、氟化物类陶瓷、碳化物类陶瓷、硼化物类陶瓷和/或它们的混合物。其中，最好为氧化物类陶瓷、氮化物类陶瓷、氟化物类陶瓷和它们的混合物。
氧化物类陶瓷在于等离子蚀刻工艺中采用的O类等离子体中稳定，即使在Cl类的等离子体中，仍呈现较良好的耐等离子体性。由于氮化物类陶瓷的硬度高，故与圆晶的摩擦损伤小，难以产生磨损粉末等。另外，由于热传导率较高，故容易控制处理中的圆晶的温度。氟化物类陶瓷在F类的等离子体中是稳定的，可发挥优良的耐等离子体性。
作为其它的氧化物类陶瓷的具体例子，列举有TiO2、SiO2、Cr2O3、ZrO2、Y2O3、MgO、CaO。作为氮化物类陶瓷，列举有TiN、TaN、AlN、BN、Si3N4、HfN、NbN、YN、ZrN、Mg3N2、Ca3N2。作为氟化物类陶瓷，列举有LiF、CaF2、BaF2、YF3、AIF3、ZrF4、MgF2。
作为碳化物类陶瓷，列举有TiC、WC、TaC、B4C、SiC、HfC、ZrC、VC、Cr3C2。作为硼化物类陶瓷，列举有TiB2、ZrB2、HfB2、VB2、TaB2、NbB2、W2B5、CrB2、LaB6。关于第1绝缘层3和第2绝缘层5，即使在上述的场合的情况下，特别优选为使所需要的热传导性和绝缘性同时成立的材料，关于电介体层7，即使在上述的场合的情况下，特别优选为兼具热传导性(电介体层的热传导性可较高)、介电性、耐等离子体性以及耐磨损性的材料。
图3为表示加热部4的平面示意图。由导电体构成的加热部4通过借助丝网印刷而将导电性糊涂敷于第1绝缘层3的表面3a上的方式而形成。导电性糊的涂敷方法并不限于丝网印刷，也可采用喷墨法、分配法。如果通过丝网印刷、喷墨法、分配法中的任一方法而涂敷导电性糊从而形成加热部4，则可不采用粘接剂，另外可通过简单的操作，在第1绝缘层3的表面3a上形成加热部4。
作为导电性糊，一般为下述的类型，其中，将银粉等的金属粉、碳粉等的导电体分散于醇酸类树脂、环氧类树脂等的粘合剂中，而在本实施方式中，采用几乎不包含粘合剂的无粘合剂型的导电性糊。在该导电性糊中，选择固化后的残渣量优选5重量％以下，特别优选1重量％以下的类型。另外，无粘合剂型的导电性糊的固化后的体积电阻率比如为4×10－6(Ωcm)、1×10－5(Ωcm)，粘合剂型的导电性糊的固化后的体积电阻率比如为8×10－5(Ωcm)、2×10－5(Ωcm)，钨喷镀覆膜的体积电阻率比如为2×10－4(Ωcm)。
如果在固化后的残渣量多的含粘合剂型的导电性糊中形成加热部，则在加热部上喷镀时，粘合剂会烧热或熔融。其结果是：加热部和喷镀于其上的喷镀覆膜的紧密粘接力降低和/或加热部的性能受到损害。如本实施方式那样，如果采用几乎不包含粘合剂，固化后的残渣量极少的无粘合剂型的导电性糊，则可防止加热部4和喷镀于其上的第2绝缘层5的紧密粘接力的降低，也不损害加热部4的性能。
固化后的残渣量少的导电性糊大多通过对金属颗粒进行焙烧而进行融合，从而形成导电体，但是由于如果减小颗粒直径，则对应于此，比表面积会变大，故在颗粒直径小的场合容易融合。于是，如果采用更小的颗粒直径的导电性糊，则由此能以低烧成温度而形成加热部4。在用于本实施方式的银糊中，通过表面活性剂等将银的纳米粉末散于水、有机溶剂中，用于在低温下分解而蒸发，故可在较低的温度下进行烧成。
导电性糊不仅根据固化后的残渣量、体积电阻率而选择，还可根据构成基材部2的材料而选择。在如本实施方式那样，基材部2由铝合金构成的场合，选择固化所需要的烧成温度优选为200℃以下，特别优选为150℃以下的导电性糊。在基材部2由钛合金构成的场合，选择烧成温度优选为300℃以下的导电性糊。其原因在于：由于在基材部2的表面2a上形成第1绝缘层3、在该第1绝缘层3的表面3a上丝网印刷导电性糊，故如果导电性糊的烧成温度过高，则使基材部2和第1绝缘层3的热膨胀率的差变大，第1绝缘层3产生开裂。
导电性糊并非仅限于此，可采用由比如金、银、铂、钯等贵金属、钨、钼、镍、铬、铁、铜、铝、钛等金属、它们的合金构成的金属颗粒。在实施方式中，导电性糊采用银糊，根据半导体制造工艺的处理温度、蚀刻气体的种类、化学液的种类等，选择最佳的材料。
形成有加热部4的第1绝缘层3的表面3a的表面粗糙度的Ra值优选为6μm以下，Ra值特别优选为3μm以下。如果Ra值超过6μm，则在涂敷导电性糊时，产生污斑，加热部的布线不鲜明。由于加热部的截面积变化，故部分电阻值会产生较大变化，产生异常发热。另外，具有邻接的加热部的布线之间短路的可能性。通过使第1绝缘层3的表面3a的表面粗糙度的Ra值为6μm以下，由此，在涂敷导电性糊时没有污斑，可以较高的精度形成加热部4。为了获得形成于第1绝缘层3的表面3a上的第2绝缘层5的良好的紧密接合力，表面粗糙度的Ra值优选在1～3μm范围内。
如图3那样，加热部4呈同心圆状而由内侧加热部4u与位于其外侧的外侧加热器4s构成。加热部4的结构并不仅限于此，既可根据加热的区域，由一个加热器构成，也可由三个以上加热器构成。在由一个加热器构成的场合，比如可仅在外侧的区域，按照一周而设置。在本实施方式中，通过分别对内侧加热部4u和外侧加热器4s进行独立控制，可使静电夹具1的内侧的区域和外侧的区域的温度上升到相互不同的温度。
加热部4按照下述方式设计，该方式为：根据用于调整圆晶51的温度的必要的输出，确定厚度、线宽、线长以及体积电阻率，而收敛在规定的电阻值。但是，实际上，由于存在形成加热部4时的偏差，故具有未达到设计那样的电阻值的情况。特别是，厚度和线宽是很重要的，在局部的厚度、线宽变大的场合，因其部分的电阻值下降而难以发热，在圆晶51中产生温度低的部分。
在这样的场合，在形成加热部4后，检测电阻值低的部分，按照电阻值收敛在规定的范围内的方式，进行削减电阻值低的部分，修正厚度、线宽的修整处理。为了检测电阻值低的部分，具有下述方法：比如针对每个某区间，通过4端子法而测定电阻值，或对加热部4进行通电，通过热成像等方式确认发热状态。修整通过激光加工、机械刮入等方式而进行。
实际上，由于加工量和电阻值的变化不是线性的，故难以仅通过削减电阻值低的部分而充分地降低各部分的电阻值的偏差。为了以更加良好的精度进行修整，可在修整加工中监视电阻值、发热状态的变化。比如，在针对每个某区间，通过4端子法而测定电阻值时，可知道哪个部位修整加工为多少Ω值。在监视该部位的电阻值的同时，进行修整加工，在所监视的电阻值为所需的电阻值时，结束修整加工。作为其它的方法，也可在静电夹具内部设置热扩散板，从而降低温度的不均匀。
在形成加热部4之前，将电力送给该加热部4的第1供电管脚10预先贯穿基材部2和第1绝缘层3，该第1供电管脚10的顶端面10a向该第1绝缘层3的表面3a露出。然后，在第1绝缘层3的表面3a上丝网印刷加热部4，由此第1供电管脚10和加热部4电连接。在电极部6的场合，也是同样的，将电力送给该电极部6的第2供电管脚11预先贯穿基材部2、第1绝缘层3和第2绝缘层5，该第2供电管脚11的顶端面11a向该第2绝缘层5的表面5a露出。然后，将电极部6喷镀于第2绝缘层5的表面5a上，由此，第2供电管脚11和电极部6电连接。
内侧加热部4u和外侧加热器4s分别以2mm的线宽d，呈细长状而布线。内侧加热部4u和外侧加热器4s的线宽d优选为5mm以下，特别优选为2mm以下。其原因在于：由于第2绝缘层5对加热部4的紧密接合力低于对第1绝缘层3的紧密接合力，故如果加热部4的线宽d超过5mm，第1绝缘层3的表面3a的露出表面变少，则第2绝缘层5的紧密接合力降低。
各加热器4u、4s的线间距f优选为1mm以上，特别优选为2mm以上。其原因在于：如果各加热器4u、4s的线间距f过小，则发生短路。另外，原因也在于：由于第2绝缘层5对加热部4的紧密接合力低于对第1绝缘层3的紧密接合力，故如果各加热器4u、4s的线间距f很小，第1绝缘层3的表面3a的露出范围变少，则第2绝缘层5的紧密接合力降低。
对加热部4的输出的调整采用闸流晶体管、变频器等，为了获得所需的升温状态，将比如100kW/m2的电力输出给该加热部4。在静电夹具1内部的所需部位内置有温度传感器，检测各部位的温度、以非接触的方式检测圆晶51的温度，由此，也可对加热部4进行反馈控制。
静电夹具1通过具有下述工序的静电夹具的制造方法而制造。即，为下述的静电夹具的制造方法，该方法包括：绝缘层形成工序，其中，在构成用于保持圆晶51的夹具主体的基材部2的表面2a上喷镀喷镀材料，形成第1绝缘层3和第2绝缘层5；加热部形成工序，其中，在第1绝缘层3的表面3a上，通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法涂敷导电性糊，形成由导电体构成的加热部4；电极部形成工序，其中，在第2绝缘层5的表面5a上喷镀喷镀材料，从而形成电极部6；以及电介体层形成工序，其中，按照覆盖电极部6的方式在第2绝缘层5的表面5a上喷镀喷镀材料，从而形成电介体层7。
按照本实施方式的静电夹具1及其制造方法，由于第1绝缘层3、第2绝缘层5、电极部6以及电介体层7由喷镀覆膜构成，故可不采用粘接剂而在基材部2上设置第1绝缘层3、第2绝缘层5、电极部6以及电介体层7。于是，可消除粘接剂的使用导致的反应的降低、因等离子体的消耗而使热传导性受到损害，无法冷却的问题。在采用坯片而制作静电夹具的场合，因玻璃成分、烧结助剂的存在而杂质多，但是在不采用玻璃成分、烧结助剂的本实施方式的静电夹具1中，可极力地减少杂质。另外，在增加静电夹具1的尺寸的场合，与采用对坯片进行焙烧的烧结部件而制作相比较，能以低成本而制作。
在通过喷镀而形成加热部的场合，体积电阻率变大，必须尽可能地增加布线的厚度，增加布线的线宽，并且缩短布线的长度，以应对大电力，相对该情况，由于通过涂敷了导电性糊的导电体而形成加热部4，故加热部4的体积电阻率变低。由于体积电阻率低，故可提高加热部4的设计自由度。由此，即使在增加加热部4的布线的长度的情况下，仍可形成薄且线宽窄的形状，可防止第1绝缘层3和加热部4的热膨胀率的差造成的加热部4的开裂、剥离。由于不必增加加热部4的布线宽度，故可增加线间距f，比如容易确保形成推杆孔、冷却气孔的空间。另外，可确保第2绝缘层5与第1绝缘层3的充分的紧密接合力。另外，与通过喷镀而形成的场合相比较，可减少发热状态的偏差，可以良好的精度控制圆晶51的温度。
上述实施方式是例举性的，不是限制性的。比如，也可将加热部和电极部的位置互换。即，形成下述的静电夹具，该静电夹具包括：基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；第1绝缘层，该第1绝缘层由形成于该基材部的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成；电极部，该电极部通过喷镀于该第1绝缘层的圆晶保持侧的表面上的方式形成；第2绝缘层，该第2绝缘层由按照覆盖该电极部的方式形成于第1绝缘层的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成；加热部，该加热部由导电体构成，该导电体通过在该第2绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性糊的方式形成；以及电介体层，该电介体层由按照覆盖该加热部的方式形成于第2绝缘层的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成。
也可将加热部和电极部形成于相同层上。即，形成下述的静电夹具，该静电夹具包括：基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；绝缘层，该绝缘层由形成于该基材部的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成；加热部，该加热部由导电体构成，该导电体通过在该绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性糊的方式形成；电极部，该电极部通过喷镀于该绝缘层的圆晶保持侧的表面上的方式而形成；以及电介体层，该电介体层由按照覆盖该电极部和加热部的方式形成于上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成。
加热部也可兼作电极部。即，形成下述的静电夹具，该静电夹具包括：基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；绝缘层，该绝缘层由形成于该基材部的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成；加热部(电极部)，该加热部由导电体构成，该导电体通过在该绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性糊的方式而形成；以及电介体层，该电介体层由按照覆盖该加热部的方式形成于上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成。
同样在上述各结构的静电夹具中，绝缘层、加热部、电极部以及电介体层通过与上述实施方式相同的方法而形成，不具有采用粘接剂的场合中的缺陷，并且可提高设计自由度。在上述实施方式中，绝缘层和电介体层为三层结构，但是也可如上述结构那样，绝缘层和电介体层为两层结构、或作为四层以上的结构而将加热部、电极部形成于两层以上的各层。电极部、供电管脚、气孔以及冷却通路的形态可根据半导体制作工艺而适当改变。也可使圆晶接触的电介体层的表面呈压花状而控制吸接性。对于通过静电夹具而保持的对象，也可为任何形式，除了圆晶以外，列举有平板显示器的玻璃基板等。
电极部也可与加热部同样，通过导电性糊而形成。该场合的电极部通过借助丝网印刷、喷墨法或分配法而涂敷导电性糊的方式而形成。另外，静电夹具产生的静电吸接的方式并不限定于利用上述各实施方式的库仑力的方式，也可为比如采用梯度力、约翰逊-拉贝克力的方式。
实施例
下面通过实施例，对本发明进行更具体地说明。另外，本发明并不限定于下述的实施例。作为实施例1～4而制作上述实施方式的图2所示的静电夹具，作为比较例1～8而制作上述实施方式的图2所示的静电夹具中的按照涂敷导电性糊的方式形成加热部的类型和以喷镀方式形成的类型，实施可否施工的判断、耐热温度试验、5000W施加试验。对于实施例1～4和比较例1～8的表面，按照#400的研磨精加工，加热器为一个通道、5000W样式，基材为φ300的铝合金，全部进行修整加工。各实施例和各比较例的制作条件示于表1。
对制作5000W样式的加热器的场合的膜厚度的计算例进行说明。商业电源的电压为200V，于是，电流值为：5000÷200＝25A。为了施加200V、流动25A，加热部的端子之间的电阻值R为：200÷25＝8Ω。如果加热部按照在φ300的基材上，以线宽：3mm，间距6mm(线间距3mm)呈同心圆状的方式设置，则全长L约为11310mm，通过下述式，按照电阻值R为8Ω的方式，根据体积电阻率ρ而确定膜厚(截面积÷线宽)。
截面积＝体积电阻率ρ×全长L÷电阻值R
在耐热温度试验中，在恒温机中静置(基材不冷却)，从室温按照2℃/分的方式而升温，此时，为在表面膜外观上产生开裂的温度。在5000W施加试验中，在将基材的内面冷却到20℃的同时，对加热部接通5000W的电力，并保持10分钟。表1中的×符号表示加热部在中途烧热造成的断线和/或加热部在试验前后整体的电阻值的很大变化、或喷镀第2绝缘层以后的层，而超过其前后的电阻值的10％的变动。
【表1】
表2表示结果。在实施例中，均可施工，耐热温度为180℃，5000W施加试验也良好。相对该情况，在比较例中，无法施工的场合很多，即使可施工，耐热温度很低，即使在5000W施加试验的情况下，电阻值仍呈现上升趋势。
【表2】
标号的说明：
标号1表示静电夹具；
标号2表示基材部；
标号2a表示表面；
标号3表示第1绝缘层；
标号3a表示表面；
标号4表示加热部；
标号5表示第2绝缘层；
标号5a表示表面；
标号6表示电极部；
标号7表示电介体层；
标号9表示气孔；
标号10表示第1供电管脚；
标号11表示第2供电管脚；
标号12表示冷却通路；
标号50表示真空腔；
标号51表示圆晶。

Claims (7)

1.一种静电夹具，其特征在于，该静电夹具包括：
基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；
多个绝缘层，其由形成于上述基材部的圆晶保持侧的喷镀覆膜构成；
加热部，该加热部由导电体构成，该导电体按照在上述多个绝缘层中的一个以上绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性糊的方式形成；
电极部，该电极部按照在上述多个绝缘层中的一个以上绝缘层的圆晶保持侧的表面上喷镀、或涂敷导电性糊的方式形成；以及
电介体层，该电介体层由形成于上述多个绝缘层的圆晶保持侧的喷镀覆膜构成。
2.一种静电夹具，其特征在于，该静电夹具包括：
基材部，该基材部构成用于保持圆晶的夹具主体；
绝缘层，其由形成于上述基材部的圆晶保持侧的表面上的喷镀覆膜构成；
加热部，该加热部由导电体构成，该导电体按照在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上涂敷导电性糊的方式形成；
电极部，该电极部按照在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上喷镀、或涂敷导电性糊的方式形成；以及
电介体层，该电介体层由形成于上述绝缘层的圆晶保持侧的喷镀覆膜构成。
3.根据权利要求1或2所述的静电夹具，其特征在于，上述导电性糊的固化后的残渣量为5重量％以下。
4.根据权利要求1～3中任何一项所述的静电夹具，其特征在于，加热部按照5mm以下的线宽而呈细长状进行布线。
5.根据权利要求1～4中任何一项所述的静电夹具，其特征在于，形成有上述加热部的绝缘层的表面的表面粗糙度Ra值为6μm以下。
6.根据权利要求1～5中任何一项所述的静电夹具，其特征在于，上述喷镀覆膜由从氧化物类陶瓷、氮化物类陶瓷以及氟化物类陶瓷中选择的一种以上材料构成。
7.一种静电夹具的制造方法，其特征在于，该方法包括：
绝缘层形成工序，其中，在构成夹具主体的基材部的圆晶保持侧喷镀喷镀材料，从而形成绝缘层；
加热部形成工序，其中，在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上，通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法而涂敷导电性糊，从而形成由导电体构成的加热部；
电极部形成工序，其中，在上述绝缘层的圆晶保持侧的表面上喷镀、或通过丝网印刷法、喷墨法以及分配法中的任一方法而涂敷导电性糊，从而形成电极部；以及
电介体层形成工序，其中，在上述绝缘层的圆晶保持侧上喷镀喷镀材料，从而形成电介体层。
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