CN111755376A - 静电吸盘 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种静电吸盘，在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。一种静电吸盘，具备：陶瓷电介体基板；金属制的基座板，支撑所述陶瓷电介体基板；及接合层，设置在所述陶瓷电介体基板与所述基座板之间且含有树脂材料，其特征为，满足相关于接合层的伸长率、接合强度、弹性模量的第1～第6条件中至少任意一个。

Description

静电吸盘
技术领域
本发明的形态一般涉及一种静电吸盘。
背景技术
在进行蚀刻(etching)、化学汽相沉积(CVD(Chemical Vapor Depo sition))、溅射(sputtering)、离子注入、抛光、曝光、检查等的基板处理装置中，作为吸附保持半导体晶片或玻璃基板等被吸附物(对象物)的方法而使用静电吸盘。
在氧化铝等的陶瓷电介体基板之间夹住电极并进行烧成而制作静电吸盘。静电吸盘是在内置的电极上外加静电吸附用电力，并通过静电力来吸附硅片等的基板。
近几年，在这样的基板处理装置中，伴随流程的细微化，为了提高加工精度而研究了在比以往更低温环境下的处理。与此相伴，即使在静电吸盘中，也要求在比以往更低温环境下可使用的低温抗性。
专利文献
专利文献1：日本国特开2003-273202号公报
发明内容
得到了如下知识，虽然现有的静电吸盘例如可在-20℃左右的低温环境下使用，但是在-60℃以下的极低温的环境下，接合陶瓷电介体基板与基座板的接合层的柔软性降低，有可能发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离，或者例如因表面图案(pattern)、形状、厚度等而发生陶瓷电介体基板的裂开而破损。
本发明是基于这样的问题的认知而进行的，所要解决的技术问题是提供一种静电吸盘，在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第1发明为一种静电吸盘，具备：陶瓷电介体基板；金属制的基座板，支撑所述陶瓷电介体基板；及接合层，设置在所述陶瓷电介体基板与所述基座板之间且含有树脂材料，其特征为，满足以下第1～第6条件中至少任意一个。第1条件：-60℃下的所述接合层的伸长率α1为120％以上。第2条件：对于25℃下的所述接合层的伸长率α2的所述伸长率α1的比α1/α2为0.60以上。第3条件：-60℃下的所述接合层的接合强度β1为0.4MPa以上、10MPa以下。第4条件：对于25℃下的所述接合层的接合强度β2的所述接合强度β1的比β1/β2为0.6以上、10以下。第5条件：-60℃下的所述接合层的弹性模量γ1为0.1MP a以上、10MPa以下。第6条件：对于25℃下的所述接合层的弹性模量γ2的所述弹性模量γ1的比γ1/γ2为0.6以上、30以下。
根据该静电吸盘，当满足第1条件时，在-60℃以下的极低温的环境下，由于接合层具有充分的伸长率，因此接合层中能够确保充分的柔软性。由此，在极低温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
另外，根据该静电吸盘，当满足第2条件时，在从室温处于-60℃以下的极低温的环境下时，能够缓解陶瓷电介体基板与基座板之间的热膨胀率差。由此，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
另外，根据该静电吸盘，当满足第3条件时，在-60℃以下的极低温的环境下，位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的固定(anchor)效果不会过于变弱。由此，在极低温的环境下，能够更加确实地接合陶瓷电介体基板与基座板。另外，根据该静电吸盘，在-60℃以下的极低温的环境下，位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的固定效果不会过于变强。由此，在极低温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
另外，根据该静电吸盘，当满足第4条件时，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，都能够维持位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的充分的接合强度，能够维持陶瓷电介体基板与基座板的牢固的接合。另外，根据该静电吸盘，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，都能够充分抑制位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的效果。由此，在从室温处于极低温的环境下时，抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
另外，根据该静电吸盘，当满足第5条件时，在-60℃以下的极低温的环境下，由于接合层具有充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板与基座板之间产生应力时，也容易抑制陶瓷电介体基板发生翘曲。由此，在极低温的环境下，能够抑制对象物的面内温度均匀性变差。另外，根据该静电吸盘，在-60℃以下的极低温的环境下，能够抑制接合层过于变硬。由此，在极低温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
另外，根据该静电吸盘，当满足第6条件时，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，由于接合层都维持充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板与基座板之间产生应力时，也容易抑制陶瓷电介体基板发生翘曲。由此，在从室温处于极低温的环境下时，能够抑制对象物的面内温度均匀性变差。另外，根据该静电吸盘，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，都能够抑制接合层过于变硬。由此，在从室温处于极低温的环境下时，抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第2发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1发明中，所述伸长率α1为175％以上。
根据该静电吸盘，由于接合层具有更大的伸长率，因此能够进一步提高接合层的柔软性。由此，在极低温的环境下，进一步抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第3发明为如下静电吸盘，其特征为，在第2发明中，所述伸长率α1为200％以上。
根据该静电吸盘，由于接合层具有更大的伸长率，因此能够进一步提高接合层的柔软性。由此，在极低温的环境下，进一步抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第4发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第3的任意一个发明中，所述比α1/α2为0.7以上。
根据该静电吸盘，在从室温处于-60℃以下的极低温的环境下时，能够进一步缓解陶瓷电介体基板与基座板之间的热膨胀率差。由此，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第5发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第4的任意一个发明中，所述接合强度β1为0.4MPa以上、2.0MPa以下。
根据该静电吸盘，在-60℃以下的极低温的环境下，能够进一步抑制位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的固定效果过于变弱。由此，在极低温的环境下，能够更加确实地接合陶瓷电介体基板与基座板。另外，根据该静电吸盘，在-60℃以下的极低温的环境下，能够进一步抑制位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的固定效果过于变强。由此，在极低温的环境下，进一步抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第6发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第5的任意一个发明中，所述比β1/β2为0.8以上。
根据该静电吸盘，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，都能够更加确实地维持位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的充分的接合强度，能够更加确实地维持陶瓷电介体基板与基座板的牢固的接合。另外，根据该静电吸盘，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，都能够更加确实地抑制位于陶瓷电介体基板与基座板之间的接合层的效果。由此，在从室温处于极低温的环境下时，进一步抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第7发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第6的任意一个发明中，所述弹性模量γ1为0.3MPa以上。
根据该静电吸盘，在-60℃以下的极低温的环境下，由于接合层具有充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板与基座板之间产生应力时，也更加容易抑制陶瓷电介体基板发生翘曲。由此，在极低温的环境下，能够进一步抑制对象物的面内温度均匀性变差。另外，根据该静电吸盘，在-60℃以下的极低温的环境下，能够进一步抑制接合层过于变硬。由此，在极低温的环境下，进一步抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第8发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第7的任意一个发明中，所述比γ1/γ2为0.8以上。
根据该静电吸盘，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，由于接合层都维持充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板与基座板之间产生应力时，也更加容易抑制陶瓷电介体基板发生翘曲。由此，在从室温处于极低温的环境下时，能够进一步抑制对象物的面内温度均匀性变差。另外，根据该静电吸盘，无论室温还是-60℃以下的极低温的环境下，都能够进一步抑制接合层过于变硬。由此，在从室温处于极低温的环境下时，进一步抑制施加于陶瓷电介体基板的应力，能够进一步抑制发生陶瓷电介体基板从基座板的剥离及陶瓷电介体基板的裂开。
第9发明为如下静电吸盘，其特征为，在第1～第8的任意一个发明中，所述陶瓷电介体基板含有氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅及氧化钇中的至少任意一个。
在实施方式所涉及的静电吸盘中，例如通过使用包含这些陶瓷的陶瓷电介体基板，从而能够提供一种抗等离子性、机械特性的稳定性、传热性、电绝缘性等各种特性出色的静电吸盘。
第10发明为如下静电吸盘，其特征为，在第9发明中，所述陶瓷电介体基板含有氧化铝。
根据该静电吸盘，由于陶瓷电介体基板含有氧化铝，因此能够同时实现抗等离子性及机械强度。
附图说明
图1是模式化表示实施方式所涉及的静电吸盘的剖视图。
图2(a)～图2(c)是表示接合层的伸长率及接合强度的测定方法的示意图。
图3是表示接合层的弹性模量的算出方法的示意图。
图4是例示接合层的伸长率及接合强度的测定部位的示意图。
图5是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的曲线图。
图6是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的曲线图。
图7是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的表。
图8是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的表。
图9是模式化表示具备实施方式所涉及的静电吸盘的晶片处理装置的剖视图。
符号说明
11-陶瓷电介体基板；11a-第1主面；11b-第2主面；12-电极层；13-凸部；14-槽；15-穿通孔；20-连接部；50-基座板；50a-上部；50b-下部；51-输入路；52-输出路；53-气体导入路；55-连通路；60-接合层；110-静电吸盘；110a-中央部；110b-外周部；110c-中间部；500-晶片处理装置；501-处理容器；502-处理气体导入口；503-排气口；504-高频电源；505-吸附用电源；510-上部电极；TP-试验片；W-对象物。
具体实施方式
以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。并且，在各附图中，对相同的构成要素标注相同符号并适当省略详细说明。
图1是例示实施方式所涉及的静电吸盘的模式化剖视图。
如图1所示，静电吸盘110具备陶瓷电介体基板11、基座板50、接合层60。
陶瓷电介体基板11是例如由烧结陶瓷形成的平板状的基体材料。陶瓷电介体基板11例如含有氧化铝(Al2O3)、氮化铝、碳化硅、氮化硅及氧化钇(Y2O3)中的至少任意一个。在实施方式所涉及的静电吸盘110中，例如通过使用包含这些陶瓷的陶瓷电介体基板11，从而能够提供抗等离子性、机械特性(例如机械强度)的稳定性、传热性、电绝缘性等各种特性出色的静电吸盘。
优选陶瓷电介体基板11含有氧化铝。通过使陶瓷电介体基板11含有氧化铝，从而能够同时实现抗等离子性及机械强度。另外，通过使陶瓷电介体基板11含有氧化铝，从而提高陶瓷电介体基板11的透明性，提高红外线透过率而能够促进热传递。另外，由于具备较高的烧结性，因此能够不使用例如助烧结剂而形成致密的烧结体，能够最小地保持面内的热分布。
优选陶瓷电介体基板11由高纯度的氧化铝所形成。陶瓷电介体基板11中的氧化铝的浓度为例如90质量％(mass％)以上、100mass％以下，优选95质量％(mass％)以上、100mass％以下，更优选99质量％(mass％)以上、100mass％以下。通过使用高纯度的氧化铝，从而能够提高陶瓷电介体基板11的抗等离子性。并且，能够通过荧光X线分析等测定氧化铝的浓度。
陶瓷电介体基板11具有第1主面11a、第2主面11b。第1主面11a是放置吸附对象物W的面。第2主面11b是第1主面11a的相反侧的面。吸附对象物W是例如硅片等半导体基板。
并且，本申请说明书中，将从基座板50朝向陶瓷电介体基板11的方向作为Z轴方向。例如，如同各图所例示，Z轴方向是连接第1主面11a与第2主面11b的方向。Z轴方向是例如大致垂直于第1主面11a、第2主面11b的方向。将与Z轴方向正交的方向的1个称为X轴方向，将与Z轴方向、X轴方向正交的方向称为Y轴方向。本申请说明书中，“面内”是例如X-Y平面内。
在陶瓷电介体基板11的内部设置电极层12。电极层12设置在第1主面11a与第2主面11b之间。即，电极层12以插入于陶瓷电介体基板11中的方式被设置。例如还可以通过一体烧结于陶瓷电介体基板11来内置电极层12。
沿着陶瓷电介体基板11的第1主面11a、第2主面11b以薄膜状设置有电极层12。电极层12是用于吸附保持对象物W的吸附电极。电极层12既可以是单极型也可以是双极型。图1所示的电极层12是双极型，同一面上设置有2极的电极层12。
电极层12上设置有向陶瓷电介体基板11的第2主面11b侧延伸的连接部20。连接部20是与电极层12导通的过孔(via)(实心型)、导通孔(Via Hole)(中空型)，或者是通过钎焊等的适当方法连接金属端子的部分。
静电吸盘110如下，通过从吸附用电源505(参照图9)对电极层12外加电压(吸附用电压)，从而在电极层12的第1主面11a侧产生电荷，利用静电力吸附保持对象物W。
陶瓷电介体基板11的厚度T1为例如5mm以下。陶瓷电介体基板11的厚度T1是Z轴方向上的陶瓷电介体基板11的长度。换言之，陶瓷电介体基板11的厚度T1是Z轴方向上的第1主面11a与第2主面11b之间的距离。像这样，通过使陶瓷电介体基板11变薄，从而能够缩短连接于高频电源504(参照图9)的基座板50与上部电极510(参照图9)之间的距离。
基座板50是支撑陶瓷电介体基板11的构件。陶瓷电介体基板11介由接合层60固定在基座板50上。即，接合层60设置在陶瓷电介体基板11与基座板50之间。
接合层60含有树脂材料。实施方式中，接合层60构成为极低温下可保持柔软性。例如，接合层60含有硅酮类、丙烯类、变性硅酮类或环氧类的高分子材料且以碳(C)、氢(H)、氮(N)、硅(Si)、氧(O)中的至少一个为主成分的高分子材料。
在此，本申请说明书中，“极低温”是指-60℃以下的低温环境。具体而言，指-60℃～-120℃。
优选接合层60含有硅酮。通过使接合层60含有柔软性出色的硅酮，从而在极低温的环境下容易维持接合层60的柔软性。由此，在极低温的环境下，能够更加确实地抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
接合层60中，作为硅酮可使用具有在硅氧烷骨架上结合有各种官能团的分子构造的硅酮。更具体而言，结合于硅氧烷骨架的官能团优选含有例如甲基、乙基、丙基、丁基、苯基及己基中的至少一个。通过在接合层60中使用含有这样的官能团的硅酮，从而在极低温的环境下能够提高接合层60的耐寒性、强度、伸长率等。
优选接合层60还含有无机填料。通过使接合层60还含有无机填料，从而在极低温的环境下能够提高对象物W的面内温度均匀性。
优选无机填料含有具有硅(Si)及铝(Al)中的至少一个元素和碳(C)、氮(N)及氧(O)中的至少一个元素的至少一个化合物。更具体而言，优选无机填料例如含有Al2O3、SiC、AlN、Si3N4、AlON、SIALON及SiO2中的至少一个。通过使接合层60含有这样的无机填料，从而在极低温的环境下，能够提高接合层60的传热性及机械特性的稳定性。
基座板50是例如铝等的金属制。基座板50例如分为上部50a与下部50b，在上部50a与下部50b之间设置有连通路55。连通路55的一端侧连接于输入路51，另一端侧连接于输出路52。
基座板50也发挥静电吸盘110的温度调整的功能。例如，在对静电吸盘110进行冷却时，从输入路51流入氦气等冷却介质，通过连通路55从输出路52流出。由此，通过冷却介质吸收基座板50的热，能够冷却安装在其上的陶瓷电介体基板11。另一方面，在对静电吸盘110进行保温时，也能够在连通路55内放入保温介质。也能够将发热体内置于陶瓷电介体基板11、基座板50。通过调整基座板50、陶瓷电介体基板11的温度，能够调整被静电吸盘110所吸附保持的对象物W的温度。
在该例子中，在陶瓷电介体基板11的第1主面11a侧设置有槽14。槽14在从第1主面11a朝向第2主面11b的方向(Z轴方向)上凹下，在X-Y平面内连续延伸。第1主面11a上，在并未设置有槽14的区域的至少一部设置多个凸部13(点)。对象物W放置在多个凸部13上，被多个凸部13所支撑。凸部13是接触对象物W的背面的面。如果设置有多个凸部13，则在放置于静电吸盘110的对象物W的背面与第1主面11a之间形成空间。通过适当选择凸部13的高度、数量及凸部13的面积比率、形状等，从而例如能够将附着于对象物W的颗粒控制在优选的状态。例如，能够将多个凸部13的高度(Z轴方向上的尺寸)做成1μm以上、100μm以下，优选1μm以上、30μm以下，更优选5μm以上、15μm以下。
陶瓷电介体基板11具有连接于槽14的穿通孔15。在从第2主面11b到第1主面11a的跨度上设置穿通孔15。即，穿通孔15从第2主面11b到第1主面11a为止在Z轴方向上延伸，且穿通陶瓷电介体基板11。
将气体导入路53设置于基座板50。气体导入路53例如被设置成穿通基座板50。气体导入路53还可以不穿通基座板50而从其他气体导入路53的途中发生分支而设置到陶瓷电介体基板11侧。另外，气体导入路53还可以设置在基座板50的多个部位。
气体导入路53连通于穿通孔15。即，流入气体导入路53的传热气体(氦(He)等)，在通过气体导入路53之后流入穿通孔15。
流入穿通孔15的传热气体，在通过穿通孔15之后流入设置在对象物W与槽14之间的空间。由此，利用传热气体能够直接冷却对象物W。
虽然现有的静电吸盘例如能够在-20℃左右的低温环境下使用，但是在-60℃左右的极低温环境下，接合陶瓷电介体基板11与基座板50的接合层60的柔软性降低，有可能发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离，或者有时发生陶瓷电介体基板11的裂开而破损。
于是，实施方式中，作为关于接合层60的柔软性的物理性能，例如着眼于伸长率α。在以下的说明中，将-60℃下的接合层60的伸长率作为α1，将25℃下的接合层60的伸长率作为α2。
实施方式中，-60℃下的接合层60的伸长率α1为例如120％以上，优选175％以上，更优选200％以上，进一步优选220％以上，还更优选240％以上。
如果伸长率α1为120％以上，则在极低温的环境下，由于接合层60具有充分的伸长率α，因此接合层60中能够确保充分的柔软性。由此，在极低温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。并且，虽然并不特意限定伸长率α1的上限，但是例如为1000％以下。
另外，25℃下的接合层60的伸长率α2为例如150％以上，优选200％以上，更优选250％以上。
如果伸长率α2为150％以上，则在室温的环境下，由于接合层60具有充分的伸长率α，因此接合层60中能够确保充分的柔软性。由此，在室温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。并且，虽然并不特意限定伸长率α2的上限，但是例如为1650％以下。
另外，对于伸长率α2的伸长率α1的比α1/α2为例如0.60以上，优选0.80以上，更优选0.90以上。
如果伸长率α的比α1/α2为0.60以上，则在从室温处于极低温的环境下时，能够缓解陶瓷电介体基板11与基座板50之间的热膨胀率差。由此，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。并且，虽然并不特意限定伸长率α的比α1/α2的上限，但是例如为1.5以下。
另外，实施方式中，作为关于接合层60的柔软性的物理性能，例如着眼于接合强度β。在以下的说明中，将-60℃下的接合层60的接合强度作为β1，将25℃下的接合层60的接合强度作为β2。
实施方式中，-60℃下的接合层60的接合强度β1为例如0.4MPa以上、10MPa以下，优选0.4MPa以上、2.0MPa以下，更优选0.4MPa以上、1.9MPa以下，进一步优选0.4MPa以上、1.4MPa以下。另外，关于下限值，优选0.7M Pa以上。
如果接合强度β1为0.4MPa以上，则在极低温的环境下，位于陶瓷电介体基板11与基座板50之间的接合层60的固定效果不会过于变弱。由此，在极低温的环境下，能够更加确实地接合陶瓷电介体基板11与基座板50。
如果接合强度β1为10MPa以下，则在极低温的环境下，位于陶瓷电介体基板11与基座板50之间的接合层60的固定效果不会过于变强。由此，在极低温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，25℃下的接合层60的接合强度β2为例如0.5MPa以上、1.5M Pa以下，优选0.5MPa以上、0.8MPa以下。
如果接合强度β2为0.5MPa以上，则在室温的环境下，浸透于陶瓷电介体基板11的表面及基座板50的表面的接合层60的固定效果不会过于变弱。由此，在室温的环境下，能够更加确实地接合陶瓷电介体基板11与基座板50。
如果接合强度β2为1.5MPa以下，则在室温的环境下，粘接于陶瓷电介体基板11的表面的接合层60的固定效果不会过于变强。由此，在室温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，对于接合强度β2的接合强度β1的比β1/β2为例如0.6以上、10以下，优选0.6以上、5以下，更优选0.6以上、3以下。优选0.8以上，更优选1.1以上。另外，优选比β1/β2为1.9以下。
如果接合强度β的比β1/β2为0.6以上，则无论室温还是极低温的环境下，都能够更加确实地维持位于陶瓷电介体基板11与基座板50之间的接合层60的充分的接合强度，能够维持陶瓷电介体基板11与基座板50的牢固的接合。
如果接合强度β的比β1/β2为10以下，则无论室温还是极低温的环境下，都能够充分地抑制位于陶瓷电介体基板11与基座板50之间的接合层60的效果。由此，在从室温处于极低温的环境下时，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，实施方式中，作为关于接合层60的柔软性的物理性能，例如着眼于弹性模量γ。在以下的说明中，将-60℃下的接合层60的弹性模量作为γ1，将25℃下的接合层60的弹性模量作为γ2。
实施方式中，-60℃下的接合层60的弹性模量γ1为例如0.1MPa以上、10MPa以下，优选0.1MPa以上、3MPa以下，更优选0.1MPa以上、1MPa以下。另外，优选弹性模量γ1为0.3MPa以上，更优选0.4MPa以上。
如果弹性模量γ1为0.1MPa以上，则在极低温的环境下，由于接合层60具有充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板11与基座板50之间产生应力时，也容易抑制陶瓷电介体基板11发生翘曲。由此，在极低温的环境下，能够抑制对象物W的面内温度均匀性变差。
如果弹性模量γ1为10MPa以下，则在极低温的环境下，能够抑制接合层60过于变硬。由此，在极低温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，25℃下的接合层60的弹性模量γ2为例如0.2MPa以上、1.0M Pa以下，优选0.2MPa以上、0.4MPa以下。
如果弹性模量γ2为0.2MPa以上，则在室温的环境下，由于接合层60具有充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板11与基座板50之间产生应力，也容易抑制陶瓷电介体基板11发生翘曲。由此，在室温的环境下，能够抑制对象物W的面内温度均匀性变差。
如果弹性模量γ2为1.0MPa以下，则在室温的环境下，能够抑制接合层60过于变硬。由此，在室温的环境下，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
对于弹性模量γ2的弹性模量γ1的比γ1/γ2为例如0.6以上、30以下，优选0.6以上、10以下，更优选0.6以上、3以下。优选0.8以上，更优选0.9以上。另外，优选比γ1/γ2为2.1以下。
如果弹性模量γ的比γ1/γ2为0.6以上，则无论室温还是极低温的环境下，由于接合层60都维持充分的复原性，因此即使在陶瓷电介体基板11与基座板50之间产生应力时，也容易抑制陶瓷电介体基板11发生翘曲。由此，在从室温处于极低温的环境下时，能够抑制对象物W的面内温度均匀性变差。
如果弹性模量γ的比γ1/γ2为30以下，则无论室温还是极低温的环境下，都能够抑制接合层60过于变硬。由此，在从室温处于极低温的环境下时，抑制施加于陶瓷电介体基板11的应力，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，如上所述，为了缩短连接于高频电源504的基座板50与上部电极510之间的距离，或者从热的均匀性的观点考虑，也优选使陶瓷电介体基板11变薄。另一方面，当陶瓷电介体基板11较薄时，如果在极低温的环境下接合层60失去柔软性，则有可能发生陶瓷电介体基板11的裂开而破损。与此相对，根据实施方式，在极低温的环境下，由于接合层60具有充分的柔软性，因此即使在陶瓷电介体基板11为5mm以下的较薄的情况下，也能够有效地抑制破损等事故发生。
图2(a)～图2(c)是表示接合层的伸长率及接合强度的测定方法的示意图。
图3是表示接合层的弹性模量的算出方法的示意图。
图4是例示接合层的伸长率及接合强度的测定部位的示意图。
实施方式中，能够通过图2(a)～图2(c)所示的方法测定接合层60的伸长率α及接合强度β。
当测定接合层60的伸长率α及接合强度β时，首先，如图2(a)所示，从静电吸盘110选取试验片TP。以在Z轴方向上穿通静电吸盘110方式选取试验片TP。即，以包含在Z轴方向上层叠的基座板50、接合层60、陶瓷电介体基板11的方式选取试验片TP。以直径30mm的圆柱形选取试验片TP。选取方法为例如螺旋加工、高压水喷射切断加工等。
接下来，如图2(b)所示，对试验片TP的陶瓷电介体基板11及基座板50，分别在沿向X-Y平面的相对的方向上施加压力。在该例子中，对陶瓷电介体基板11在X轴方向的负向上施加压力，对基座板50在X轴方向的正向上施加压力。例如通过自动绘图仪外加压力。在测定接合层60的伸长率α及剪切应力的同时加大施加于试验片TP的压力，而如图2(c)所示地使接合层60发生断裂。
例如，用图3所示的曲线表示通过上述方法测定的伸长率α与剪切应力的关系。如图3所示，剪切应力到接合层60发生断裂为止变大，当接合层60发生断裂时变小。即，能够将剪切应力最大的时刻视为接合层60发生断裂的时刻。
用100×(发生断裂时的接合层60的伸长L1)/(接合层60的厚度T2)表示伸长率α。发生断裂时的接合层60的伸长L1是在发生断裂时刻的加压方向(在该例子中是X轴方向)上的接合层60的长度的变化量。接合层60的厚度T2是Z轴方向上的接合层60的长度。接合强度β是接合层60发生断裂时的剪切应力的大小。即，能够从接合层60发生断裂时的剪切应力的大小求出接合强度β。
在伸长率α及接合强度β的测定中，例如能够使用自动绘图仪(岛津制作所制AGS-X(5kN))。测定条件为例如压缩速度：0.1～10mm/min、使用测力传感器(load cell)：5kN、测定温度：25℃、-60℃。
如图3所示，用接合层60发生断裂为止的曲线的倾斜度表示接合层60的弹性模量γ。换言之，从伸长率α及接合强度β算出弹性模量γ。具体而言，用(发生断裂时的接合层60的接合强度β)/(发生断裂时的接合层60的变形((发生断裂时的接合层60的伸长L1)/(接合层60的厚度T2)))表示弹性模量γ。
实施方式中，在从静电吸盘110的至少1个部位选取的试验片TP中，接合层60具有如上所述的伸长率α(伸长率比)、接合强度β(接合强度比)或弹性模量γ(弹性模量比)即可。在从静电吸盘110的多个部位选取的各自试验片TP中，优选接合层60具有如上所述的伸长率α(伸长率比)、接合强度β(接合强度比)或弹性模量γ(弹性模量比)。另外，也优选从静电吸盘110的多个部位选取的试验片TP的伸长率α(伸长率比)、接合强度β(接合强度比)或弹性模量γ(弹性模量比)的平均值满足上述的伸长率α(伸长率比)、接合强度β(接合强度比)或弹性模量γ(弹性模量比)。
在从静电吸盘110的多个部位选取试验片TP时，例如如图4所示，从静电吸盘110的X-Y平面的多个部位选取试验片TP，通过图2(b)及图2(c)所示的方法分别测定接合层60的伸长率α及接合强度β。在该例子中，表示从静电吸盘110的X-Y平面的中央部110a、外周部110b的4个部位及中央部110a与外周部110b的中间部110c的4个部位的总计9个部位选取试验片TP的情况。
例如，在从如上所述的9个部位选取的试验片TP的至少一个中，接合层60具有如上所述的伸长率α(伸长率比)、接合强度β(接合强度比)或弹性模量γ(弹性模量比)即可。
图5及图6是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的曲线图。
图6是放大图5的A部分的曲线图。
图7是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的表。
实施例1是实施方式所涉及的静电吸盘110的一个例子。参考例1是具有物理性能不同于实施例1的接合层60的静电吸盘的一个例子。
图5～图7中表示通过图2(a)～图2(c)及图3所示的测定、算出方法测定、算出的实施例1及参考例1的接合层60的伸长率α、接合强度β及弹性模量γ。
另外，图7中表示对实施例1及参考例1进行剥离/裂开试验的结果。剥离/裂开试验中，制作用接合层60接合陶瓷电介体基板11与基座板50的样品，将样品在-60℃下至少放置3000小时，之后返回到室温，而评价是否发生了陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。通过用显微镜观察接合层60的截面而评价是否发生裂纹等的直接观察及照射超声波而评价是否发生了接合层60内部的裂纹等的超声波探伤，进行是否发生了接合层60的剥离的评价。当直接观察及超声波探伤中的至少任意一个观察到裂纹时评价为剥离“有”，当直接观察及超声波探伤这双方都观察不到裂纹时评价为剥离“无”。另外，当目视观察陶瓷电介体基板11而观察到裂开时，将陶瓷电介体基板11是否发生裂开评价为“有”，当未观察到裂开时评价为裂开“无”。
如图5～图7所示，参考例1中，伸长率α1为107％、伸长率α2为195％、伸长率α的比α1/α2为0.5。参考例1中，由于接合层60具有这样的伸长率α(伸长率比)，因此在室温(25℃)的环境下，虽然并不发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开，但是在极低温(-60℃)的环境下，会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
与此相对，实施例1中，伸长率α1为225％、伸长率α2为190％、伸长率α的比α1/α2为1.2。实施例1中，由于接合层60具有这样的伸长率α(伸长率比)，因此即使在室温(25℃)的环境下及极低温(-60℃)的环境下的任意环境下，都不会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
像这样，通过使接合层60的伸长率α1成为120％以上或者使伸长率α的比α1/α2成为0.60以上，从而在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，如图5～图7所示，参考例1中，接合强度β1为29.8MPa、接合强度β2为0.56MPa、接合强度β的比β1/β2为53.2。参考例1中，由于接合层60具有这样的接合强度β(接合强度比)，因此在室温(25℃)的环境下，虽然并不发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开，但是在极低温(-60℃)的环境下，发生了陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
与此相对，实施例1中，接合强度β1为1.42MPa、接合强度β2为0.83MPa、接合强度β的比β1/β2为1.7。实施例1中，由于接合层60具有这样的接合强度β(接合强度比)，因此即使在室温(25℃)的环境下及极低温(-60℃)的环境下的任意环境下，都不会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
像这样，通过使接合层60的接合强度β1成为0.4MPa以上、10MPa以下，从而在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
另外，如图5～图7所示，参考例1中，弹性模量γ1为28MPa、弹性模量γ2为0.29MPa、弹性模量γ的比γ1/γ2为96.6。参考例1中，由于接合层60具有这样的弹性模量γ(弹性模量比)，因此在室温(25℃)的环境下，虽然并不发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开，但是在极低温(-60℃)的环境下，发生了陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
与此相对，实施例1中，弹性模量γ1为0.63MPa、弹性模量γ2为0.44MPa、弹性模量γ的比γ1/γ2为1.4。实施例1中，由于接合层60具有这样的弹性模量γ(弹性模量比)，因此即使在室温(25℃)的环境下及极低温(-60℃)的环境下的任意环境下，都不会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
像这样，通过使接合层60的弹性模量γ1成为0.1MPa以上、10MPa以下或者使弹性模量γ的比γ1/γ2成为0.6以上、30以下，从而在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
图8是表示实施方式所涉及的静电吸盘的接合层的一个例子的物理性能的表。
实施例2～14是实施方式所涉及的静电吸盘110的一个例子。
将以与实施例1、参考例1相同的方式进行测定、算出的实施例2～14的接合层60的伸长率α、接合强度β、弹性模量γ示于图8。另外，将以与实施例1、参考例1相同的方式进行剥离/裂开试验的结果示于图8。
如图8所示，实施例2～14中，伸长率α1为175％以上、247％以下，伸长率α2为150％以上、280％以下，伸长率α的比α1/α2为0.80以上、1.17以下。实施例2～14中，由于接合层60具有这样的伸长率α(伸长率比)，因此在室温(25℃)的环境下及极低温(-60℃)的环境下的任意环境下，都不会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
像这样，通过使接合层60的伸长率α1成为120％以上或者使伸长率α的比α1/α2成为0.60以上，从而在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
如图8所示，实施例2～14中，接合强度β1为0.70MPa以上、1.90MPa以下，接合强度β2为0.51MPa以上、1.60MPa以下，接合强度β的比β1/β2为0.8以上、1.9以下。实施例2～14中，由于接合层60具有这样的接合强度β(接合强度比)，因此在室温(25℃)的环境下及极低温(-60℃)的环境下的任意环境下，都不会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
像这样，通过使接合层60的接合强度β1成为0.4MPa以上、10MPa以下，从而在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
如图8所示，实施例2～14中，弹性模量γ1为0.34MPa以上、1.02MPa以下，弹性模量γ2为0.19MPa以上、0.81MPa以下，弹性模量γ的比γ1/γ2为0.9以上、2.1以下。实施例2～14中，由于接合层60具有这样的弹性模量γ(弹性模量比)，因此在室温(25℃)的环境下及极低温(-60℃)的环境下的任意环境下，都不会发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
像这样，通过使接合层60的弹性模量γ1成为0.1MPa以上、10MPa以下或者使弹性模量γ的比γ1/γ2成为0.6以上、30以下，从而在极低温的环境下，能够抑制发生陶瓷电介体基板11从基座板50的剥离及陶瓷电介体基板11的裂开。
图9是模式化表示具备实施方式所涉及的静电吸盘的晶片处理装置的剖视图。
如图9所示，晶片处理装置500具备处理容器501、高频电源504、吸附用电源505、上部电极510、静电吸盘110。在处理容器501的顶面上设置有用于向内部导入处理气体的处理气体导入口502及上部电极510。在处理容器501的底板上设置有用于对内部进行减压排气的排气口503。静电吸盘110在处理容器501的内部配置于上部电极510之下。静电吸盘110的基座板50及上部电极510连接于高频电源504。静电吸盘110的电极层12连接于吸附用电源505。
基座板50与上部电极510相互隔着规定间隔被大致平行设置。对象物W放置于位于基座板50与上部电极510之间的第1主面11a。
当从高频电源504对基座板50及上部电极510外加电压(高频电压)时，产生高频放电而导入处理容器501内的处理气体被等离子体所励起、活性化，从而对象物W得到处理。
当从吸附用电源505对电极层12外加电压(吸附用电压)时，在电极层12的第1主面11a侧产生电荷，通过静电力将对象物W吸附保持于静电吸盘110。
以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明并不局限于上述的内容。关于前述的实施方式，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员适当加以设计变更的技术也包含在本发明的范围内。例如，静电吸盘所具备的各要素的形状、尺寸、材质、配置、设置方式等并不局限于例示的内容，而是可进行适当变更。另外，只要技术上可行，则可对前述的各实施方式所具备的各要素进行组合，组合这些后的技术只要包含本发明的特征，则也包含在本发明的范围内。

Claims (10)

1.一种静电吸盘，具备：
陶瓷电介体基板；
金属制的基座板，支撑所述陶瓷电介体基板；
及接合层，设置在所述陶瓷电介体基板与所述基座板之间且含有树脂材料，其特征为，
满足以下第1～第6条件中至少任意一个，
第1条件：-60℃下的所述接合层的伸长率α1为120％以上，
第2条件：对于25℃下的所述接合层的伸长率α2的所述伸长率α1的比α1/α2为0.60以上，
第3条件：-60℃下的所述接合层的接合强度β1为0.4MPa以上、10MPa以下，
第4条件：对于25℃下的所述接合层的接合强度β2的所述接合强度β1的比β1/β2为0.6以上、10以下，
第5条件：-60℃下的所述接合层的弹性模量γ1为0.1MPa以上、10MPa以下，
第6条件：对于25℃下的所述接合层的弹性模量γ2的所述弹性模量γ1的比γ1/γ2为0.6以上、30以下。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征为，所述伸长率α1为175％以上。
3.根据权利要求2所述的静电吸盘，其特征为，所述伸长率α1为200％以上。
4.根据权利要求1～3中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述比α1/α2为0.80以上。
5.根据权利要求1～4中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述接合强度β1为0.4MPa以上、2.0MPa以下。
6.根据权利要求1～5中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述比β1/β2为0.8以上。
7.根据权利要求1～6中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述弹性模量γ1为0.3MPa以上、0.9MPa以下。
8.根据权利要求1～7中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述比γ1/γ2为0.8以上。
9.根据权利要求1～8中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述陶瓷电介体基板含有氧化铝、氮化铝、碳化硅、氮化硅及氧化钇中的至少任意一个。
10.根据权利要求9所述的静电吸盘，其特征为，所述陶瓷电介体基板含有氧化铝。
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