JP2000100916A

JP2000100916A - 静電チャック装置

Info

Publication number: JP2000100916A
Application number: JP26555798A
Authority: JP
Inventors: Tadao Matsunaga; 忠生松永
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 1998-09-18
Filing date: 1998-09-18
Publication date: 2000-04-07

Abstract

(57)【要約】【課題】静電チャック装置の吸着面の平面性、良好な
熱伝導性を達成できるとともに、絶縁破壊を防止できる
ようにする。【解決手段】金属基盤１２上に、弾性接着剤層１４を
介して吸着面３０となる絶縁性吸着層２２を有し、弾性
接着剤層１４と絶縁性吸着層２２の間に電極１８が形成
され、通電手段２７と通電手段２７を電極２８に電気的
に接続するための接続手段２６とを備えた給電手段が弾
性接着剤層１４を貫通して設けられており、金属基盤１
２には通電手段２７を外部へ導くための貫通孔２５ｂが
形成されており、弾性接着剤層１４と給電手段との間に
は弾性接着剤層１４よりも電気的抵抗が高い高抵抗接着
剤層１４ａが設けられている静電チャック装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ウエハ等の導電体
または半導体を静電気力で吸着固定するための静電チャ
ック装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハを加工する工程において
は、半導体ウエハを加工機の所定部位に固定するために
チャック装置が使用される。チャック装置としては、機
械式、真空式、および静電式の装置が存在する。中で
も、静電チャック装置は、平坦でないウエハであっても
吸着でき、取り扱いが簡単で、真空中でも使用できる利
点を有している。従来の静電チャック装置の一例が、特
公平５−８７１７７号公報に開示されている。この装置
は、図４に示すように、金属基盤１上に、接着剤層２
ａ、絶縁性フィルム層４、接着剤層２ｂ、金属薄板から
なる電極３ｂ、接着剤層２ｃ、絶縁性フィルムからなる
絶縁性吸着層７を順に積層したものである。金属基盤１
内には、恒温水等を通して温度調節するための調温手段
６が形成されている。この静電チャック装置には、図示
していないが、外部の給電手段から電極３ｂに電圧を印
加するための給電部が設けられており、電極３ｂに電圧
を印加することによって絶縁性吸着層７表面に分極電荷
が発生し、絶縁性吸着層７の上面に半導体ウエハ５が吸
着されるようになっている。

【０００３】図５は特開平８−１４８５４９号公報に開
示された静電チャック装置を示す。この装置では、金属
基盤１の上に比較的厚い絶縁性接着剤層２が形成され、
その上に、下面に金属の蒸着膜またはメッキ膜で形成さ
れた電極３ａが接着された絶縁性フィルムからなる絶縁
性吸着層７が接着されている。そして電極３ａに電圧を
印加することによって、絶縁性吸着層７の上面に半導体
ウエハ５が吸着されるようになっている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、これらの装
置では、熱伝導率が高いことが望ましい。伝熱性が低い
と、調温手段による効果が十分にはたらかず、処理中の
ウエハが異常に昇温するなどの原因となり得る。また電
極３ａ、３ｂと半導体ウエハ５との間、および電極３
ａ、３ｂと金属基盤１との間の電気絶縁性を高く確保す
ることも必要である。さらに、静電チャック装置を構成
しているそれぞれの部材が温度変化を受けた時の熱膨張
率の差や、樹脂部材の硬化時の体積変化に伴う応力によ
って、各部材間に剥離が生じたりウエハ吸着面の平面度
が悪化するなど、装置の性能や耐久性に悪影響を及ぼす
欠陥が生じるのを防止することも重要である。

【０００５】例えば最近では、電気絶縁性に優れ、しか
も樹脂より熱伝導性が良好なセラミック板を絶縁性吸着
層７として用いることにより、電気絶縁性を高く確保し
つつ、ウエハと金属基盤との間の伝熱性を向上すること
が提案されている。そしてセラミック板の接着に用いる
接着剤としては、通常、エポキシ系等の接着剤が使用さ
れているが、全ての接着剤は多かれ少なかれ硬化の過程
で体積変化を生じる。またセラミック板と各種樹脂層あ
るいは金属基盤等とでは熱膨張率が異なるので、加熱さ
れたりしたときに応力が生じ、この応力によってセラミ
ック板が反ることがある。このため、セラミック板にお
いては、特に外周部で接着剤が剥離し、この剥離部分で
熱伝導性が悪化してウエハ外周部の冷却が困難になるお
それがある。また、用いられるセラミック板は通常かな
り薄いことから、金属基盤および接着剤層の体積変化に
よりセラミック板に応力がかかると、セラミック板が歪
んでウエハ吸着面の平面度が悪化し、ウエハ吸着力が低
下したり、ウエハ吸着面とウエハとの間に僅かに供給さ
れる冷却用ヘリウムガスが漏れるなどの様々な問題があ
った。

【０００６】そこで、接着剤の体積変化やセラミック板
と金属基盤との熱膨張率の差に起因する応力を緩和して
セラミック板の反りを解決するために、本出願人は先の
特許出願（特願平１０−１０１５２９号）で接着剤層に
ゴム系成分を含有させることを提案している。ゴム系成
分を含有させた接着剤はウエハ吸着面の反りを改善する
ことはできたが、静電チャック装置の熱伝導性を改善し
ようと接着剤層の厚さを薄くすると、接着剤の電気抵抗
が従来のものより低いために該接着剤層の部分で絶縁破
壊が生じるという問題が発生した。そのため、接着剤層
を厚く形成せざるを得ず、吸着面の平面性、良好な熱伝
導性、および絶縁破壊防止を全て同時に解決することは
できなかった。

【０００７】したがって本発明の目的は、静電チャック
装置の吸着面の平面性、良好な熱伝導性を達成できると
ともに、絶縁破壊を防止できるようにすることを目的と
する。

【０００８】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明に係る静電チャック装置は、金属基盤上に弾性
接着剤層を介して吸着面となる絶縁性吸着層を有し、前
記弾性接着剤層と絶縁性吸着層の間に電極が形成され、
通電手段と該通電手段を前記電極に電気的に接続するた
めの接続手段とを備えた給電手段が前記弾性接着剤層を
貫通して設けられており、前記金属基盤には前記通電手
段を外部へ導くための貫通孔が形成されており、前記弾
性接着剤層と前記給電手段との間には該弾性接着剤層よ
りも電気的抵抗が高い高抵抗接着剤層が設けられている
ことを特徴とする。前記弾性接着剤層がゴム成分を含有
してなることが望ましく、さらにゴム成分および抗酸化
剤を含有してなることが望ましい。前記高抵抗接着剤層
がエポキシ系、フェノール系、ポリアミド系、ポリイミ
ド系、およびポリフェニルエーテル系からなる群から選
ばれる少なくとも１種の接着剤からなることが望まし
い。前記弾性接着剤層がフィラーを有することが望まし
い。前記絶縁性吸着層がセラミックからなることが望ま
しい。

【０００９】

【発明の実施の形態】本発明の静電チャック装置の一実
施形態例を図１，２を参照して詳説する。図１は本実施
形態の静電チャック装置１０の要部を示す断面図であ
り、図２は同じ静電チャック装置１０の平面図である。
この静電チャック装置１０は、下方から順に、円盤形を
なす金属基盤１２、弾性接着剤層１４、絶縁性フィルム
層１６、接着剤層２０、絶縁性吸着層２２が積層され、
絶縁性フィルム層１６上の所定位置に電極１８，１８，
・・・が形成されて概略構成されている。そして図２に示
すように、この静電チャック装置１０には金属基盤１２
から絶縁性吸着層２２までを垂直に貫通して、３つの貫
通孔２４が形成されている。これら貫通孔２４内には昇
降ロッド（図示略）が配備され、これら昇降ロッドがウ
エハ吸着面から突出することにより、ウエハが昇降する
ようになっている。

【００１０】また、弾性接着剤層１４、および絶縁性フ
ィルム層１６を垂直に貫通して給電孔２５ａが形成され
ており、この給電孔２５ａ内に、リード線などの通電手
段２７と、これを電極１８に接続するためのハンダやそ
の他の導電性材料等からなる接続手段２６とを備えた給
電手段が設けられている。そして、弾性接着剤層１４に
おける給電手段の周囲、すなわち給電孔２５ａの周囲の
一部には、弾性接着剤層１４と同じ厚さの高抵抗接着剤
層１４ａがドーナツ状に設けられている。金属基盤１２
には、電極１８に接続されている通電手段２７を外部へ
導くための貫通孔２５ｂが形成されており、通電手段２
７を介して電極１８が外部の電圧発生装置に接続され、
電極１８へ電圧が供給されるようになっている。貫通孔
２５ｂは給電孔２５ａと連通する位置に設けられるが、
弾性接着剤層１４に設けられている給電手段と金属基盤
１２との絶縁性を確保する必要があり、好ましくは給電
孔２５ａよりも大径に形成される。また給電手段と外部
あるいは金属基盤１２との絶縁性を確保するために、貫
通孔２５ｂに樹脂等の絶縁体２８が適宜の量で充填さ
れ、これにより貫通孔２５ｂが封止されている。本実施
形態の静電チャック装置は、電極１８へ電圧を印加する
と、絶縁性吸着層２２の吸着面に分極電荷が発生し、半
導体ウエハ等の被吸着物が吸着されるようになってい
る。

【００１１】金属基盤１２は、従来から一般に静電チャ
ック装置に使用される周知のものでよい。金属基盤１２
の内部には、ウエハ温度を調整するための熱媒が通る熱
媒流路（図示略）等からなる調温手段が形成されている
ものが望ましい。絶縁性吸着層２２は、電気絶縁性およ
び熱伝導性に優れ、溶剤に対する耐性があることが必要
で、セラミック板が好ましく用いられる。具体的な材料
としてはアルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素、炭化
珪素、ジルコニア、ガラス等が好ましく、表面が平滑な
ものが使用される。中でも、安価であることからアルミ
ナセラミックが好ましい。本実施形態において絶縁性吸
着層２２（以下セラミック層２２ということもある）の
厚さは限定はされないが、吸着面３０の熱を逃がしつつ
十分な耐久性を確保する観点から、０.１〜１.０ｍｍの
範囲が好ましく、好ましくは０.２〜０.５ｍｍ、より好
ましくは０.３〜０.４ｍｍである。

【００１２】弾性接着剤層１４は、弾性を有する応力緩
和性に優れたもので、絶縁性を有し、金属基盤１２及び
絶縁性フィルム層１６との接着性の高いものが適用され
る。さらに耐熱性に優れているものが望ましい。特に、
高い応力緩和能力を有することが必要であり、ヤング率
が低い弾性に富む接着剤が好ましく用いられる。こうし
た要件を満たすものとしては、接着剤にゴム成分を添加
することにより、接着剤層に適度の弾性を付与したもの
が好ましく用いられ、セラミック板および金属基盤の熱
膨張率の差により応力が発生しても、また、接着剤層自
身に体積変化が生じた場合にも、弾性によって応力を緩
和してセラミック層２２の歪みを防ぐことができる。し
かし静電チャック装置は、プラズマ等によるウエハ処理
を繰り返すうちに、接着材層がラジカル、高温等により
劣化し、徐々に弾性を失って応力緩和効果が低下し、緩
和されていた応力がセラミック層の歪みやウエハ吸着面
の平面度低下をもたらしかねない。

【００１３】そこで、上述した要件を全て満足し、か
つ、この劣化による不具合を解消するものとして、ゴム
成分と抗酸化剤を共に含むものが好ましい。ゴム成分と
して特に好ましいものは、ブタジエン−アクリロニトリ
ル共重合体、オレフィン系共重合体、ポリフェニルエー
テル共重合体から選択される１種または２種以上の混合
物であり、特にブタジエン−アクリロニトリル共重合体
が好適である。ブタジエン−アクリロニトリル共重合体
は弾性が適当であり、セラミック層２２に加わる応力を
緩和する作用に優れているからである。抗酸化剤は、例
えば高温に曝されたときにゴム成分が発生するラジカル
を吸収して、ゴム成分が劣化することを防止する作用を
果たすフェノール系抗酸化剤が好ましく、これにより弾
性接着剤層１４の弾性劣化を防止する。このようなフェ
ノール系抗酸化剤としては、特にヒンダードフェノール
系抗酸化剤が好ましく、特に、ｔ−ブチル基が２基以上
結合しているフェノール基を３基以上有し、分子量は７
００以上、より好ましくは７５０〜１５００である化合
物が好適である。この条件を満たす場合には、静電チャ
ック装置が高温に曝された場合にも、ゴム成分が劣化し
にくく、接着剤層の応力緩和効果を長く持続できる。

【００１４】弾性接着剤層１４を構成する具体的な接着
剤としては、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体を
１０〜９０重量％（より好ましくは５０〜９０重量％、
最適には６０〜８０重量％）と、２個以上のマレイミド
基を含有する化合物を９０〜１０重量％（より好ましく
は５０〜１０重量％、最適には４０〜２０重量％）と、
前記フェノール系抗酸化剤を０.３〜２０重量％（より
好ましくは０.３〜１０重量％、最適には３〜７重量
％）と、パーオキサイトなどの反応促進剤５重量％以内
（より好ましくは０.１〜２重量％、最適には０.１〜
１重量％）の割合で混合したものを適当な有機溶媒に溶
解したものである。これを塗布して有機溶媒を蒸発さ
せ、半硬化した後、被接着面に貼り合わせて加熱処理す
ることにより、好ましい弾性接着剤層１４が形成でき
る。

【００１５】ブタジエン−アクリロニトリル共重合体と
しては、重量平均分子量１,０００〜２００,０００及び
カルボキシル基当量３０〜１０,０００を有するカルボ
キシル基含有ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、
重量平均分子量１,０００〜２００,０００及びアクリル
基当量５００〜１０,０００を有するアクリル基含有ブ
タジエン−アクリロニトリル共重合体、重量平均分子量
１,０００〜２００,０００及びエポキシ基当量５００〜
１０,０００を有するエポキシ基含有ブタジエン−アク
リロニトリル共重合体、重量平均分子量１,０００〜２
００,０００を有するブタジエン−アクリロニトリル共
重合体、および重量平均分子量１,０００〜２００,００
０及びアミノ基当量５００〜１０,０００を有するピペ
ラジニルエチルアミノカルボニル基含有ブタジエン−ア
クリロニトリル共重合体から選択される１種または２種
以上の混合物が好適である。前記平均分子量は、より好
ましくは３０００〜８００００である。

【００１６】フェノール系抗酸化剤は、接着剤からなる
層の体積変化（主に収縮および熱膨張率の差により生じ
る応力）によるセラミック層２２の反りを低減するため
に、熱重量分析法により２００℃に加熱した際の熱重量
減少率が５％以下であることが好ましい。尚、熱重量減
少率は、抗酸化剤を常温から２００℃まで１０℃／分で
昇温して測定した値である。フェノール系抗酸化剤の具
体例としては、１,３,５−トリス（３,５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシベンジル）−ｓ−トリアジン−
２,４,６−（１Ｈ,３Ｈ,５Ｈ）トリオン：分子量７８
４、熱重量減少率０％、１,１,３−トリス（２−メチル
−４−ヒドロキシ−５−ｔ−ブチルフェニル）ブタン：
分子量５４５、熱重量減少率２.８％、テトラキス［メ
チレン（３,５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシハイ
ドロシンナメート）］メタン：分子量１１７８、熱重量
減少率０.２％、１,３,５−トリメチル−２,４,６−ト
リス（３,５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキシベンジ
ル）ベンゼン：分子量７７５、熱重量減少率０％、等が
例示できる。これに対し、例えば２,６−ジ−ｔ−ブチ
ルフェノールは分子量が２０６.３３、熱重量減少率が
８６％である。

【００１７】弾性接着剤層１４にはフィラーを添加して
もよい。フィラーとしては、例えば、シリカ、石英粉、
アルミナ、炭酸カルシウム、酸化マグネシウム、ダイヤ
モンド粉、マイカ、カオリナイト、フッ素樹脂粉、シリ
コーン粉、ポリイミド粉、ジルコン粉等が使用される。
これらフィラーは単独で使用してもよいし、２種以上混
合しても構わない。特にシリカ、石英粉、アルミナ、酸
化マグネシウムを添加すると弾性接着剤層１４の熱伝導
性が向上するので好ましい。フィラーの含有量は、少な
すぎると熱伝導性向上の効果が得られず、多すぎると硬
化後の接着力および強度が低下するので、全固形分の７
０重量％以内、好ましくは５〜４０重量％の範囲とされ
る。弾性接着剤層１４の厚さは限定されないが、薄すぎ
ると電極１８と金属基盤１２との間で絶縁破壊が生じる
おそれがあるので、２０〜２００μｍであることが好ま
しく、より好ましくは４０〜２００μｍであり、最適に
は４０〜１００μｍとされる。

【００１８】高抵抗接着剤層１４ａは、弾性接着剤層１
４よりも電気的抵抗が高く、かつこれと接する金属基盤
１２、絶縁性フィルム層１６、弾性接着剤層１４との接
着性を有する材料を用いて、給電孔２５ａの周囲にドー
ナツ状に設けられる。材料としては、例えばエポキシ
系、フェノール系、ポリアミド系、ポリイミド系、およ
びポリフェニルエーテル系のうちから選択される少なく
とも１つの接着剤が好ましく用いられる。ここで、上記
のように弾性接着剤１４としてゴム成分と抗酸化剤を含
有する接着剤が好ましく用いられるが、接着剤に弾性を
付与するためにゴム成分を添加することによって接着剤
層の電気的抵抗が低下する。したがって、弾性接着剤１
４をある程度薄く形成すると、給電孔２５ａ内の給電手
段と金属基盤１２との間で絶縁破壊が生じるおそれがあ
った。したがって、本実施形態の如く弾性接着剤層１４
と給電孔２５ａとの間に高抵抗接着剤層１４ａを介在さ
せることにより、給電孔２５ａ付近でも高い電気絶縁性
を確保することができる。但し、高抵抗接着剤層１４ａ
は、弾性接着剤層１４に比べると弾性が劣るので、高抵
抗接着剤層１４ａの平面形状外径が大きすぎると、弾性
接着剤層１４による応力緩和効果が部分的に損なわれる
ことにより、セラミック層２２の歪みやウエハ吸着面の
平面度低下が生じるおそれがある。また高抵抗接着剤層
１４ａの平面形状外径が小さすぎると、給電孔２５ａ付
近での電気絶縁性向上の効果が得られない。したがって
高抵抗接着剤層１４ａの平面形状外径は、好ましくはφ
５ｍｍ〜φ２０ｍｍ、さらに好ましくはφ８ｍｍ〜φ１
５ｍｍ程度に設定される。

【００１９】電極１８は、所定のパターン状に形成され
るもので、導電性材料からなる。例えば銅箔を使用する
ことができるが、薄層化するためには絶縁性フィルム層
をなす絶縁性フィルムの片面に蒸着、スパッタリング、
またはメッキで形成することが好ましい。蒸着またはス
パッタリングで形成するには、ニッケル、クロム、アル
ミニウム等が、メッキで形成するには、銅、クロム等が
好ましいが、錫、銀、パラジウム等およびそれらの合金
などでも良い。電極１８の厚さは限定はされないが、
０.１〜１０μｍが好ましく、０.５〜８μｍがより好ま
しい。０.１μｍ未満の膜厚であると均一な膜が形成し
にくいうえ、アルミニウム等の反応性の高い材料の場合
は、酸化しやすいため安定した導電性を保持するのが難
しい。また、１０μｍを越えると蒸着やメッキ法では形
成コストがかかる。尚、図２に示す電極１８の平面形状
は一例であり、他にもさまざまな変形が可能である。

【００２０】電極１８が形成される絶縁性フィルム層１
６は、誘電率ε、誘電損失係数ｔａｎδ、耐電圧等の電
気特性等を考慮したうえで、１５０℃以上の耐熱温度を
有する絶縁性フィルムが好ましい。１５０℃以上の耐熱
性を有する絶縁性フィルムとしては、例えば、フッ素樹
脂（フロロエチレン−プロピレン共重合体等）、ポリエ
ーテルサルフォン、ポリエーテルケトン、セルロースト
リアセテート、シリコーンゴム、ポリイミド等が挙げら
れる。特にポリイミドが好ましい。ポリイミドフィルム
としては、例えば、「カプトン」（東レ・デュポン社
製）、「アピカル」（鐘淵化学工業社製）、「ユーピレ
ックス」（宇部興産社製）等の商品名で販売されている
フィルムが例示できる。絶縁性フィルム層１６の厚さは
限定されないが、１０〜７５μｍの範囲が好ましく、１
０〜５０μｍがより好ましい。熱伝導性の観点からは薄
い方が好ましいが、機械的強度、耐電圧および耐久性
（耐疲労性）を考慮すると、２５〜５０μｍが特に好ま
しい。

【００２１】接着剤層２０の接着剤は、接着性、耐熱性
の高いものであれば良く、応力緩和効果の点で弾性接着
剤層１４と同様のものでも、高抵抗接着剤層１４ａと同
様のものでも好ましく使用できる。また高い耐熱性を確
保する点で、熱硬化性であることが好ましい。接着剤層
２０の厚さは限定されないが、熱伝導性を高めるため
に、薄い方がよく、５〜１００μｍであることが好まし
く、より好ましくは５〜５０μｍであり、５〜３０μｍ
がさらに好ましく、約１０μｍが好ましい。弾性接着剤
層１４はこの接着剤層２０より厚い方が好ましい。

【００２２】また図示しないが、本実施形態の静電チャ
ック装置において、金属基盤１２、弾性接着剤層１４、
絶縁性フィルム層１６、接着剤層２０、セラミック層２
２には、ウエハ吸着面に開口する複数のガス通路が形成
されていてもよい。これらガス通路を通して、少量の不
活性ガス、特に伝熱性に優れたヘリウムガスを通気させ
ることにより、半導体ウエハの冷却を促進することがで
きる。

【００２３】本実施形態の静電チャック装置１０は例え
ば次のようにして製造される。まず、絶縁性フィルム層
１６の片面に、所定のパターンを有する電極１８を形成
する。電極パターンをなす金属膜を直接、絶縁性フィル
ム層１６上に形成することも可能であるが、複雑なパタ
ーンを有する電極１８を形成するには、フォトレジスト
を用いた方法で作製するとより容易である。例えば、絶
縁性フィルム層１６の片面全面に、スパッタリング、蒸
着法、メッキ法等により金属膜を形成し、その金属膜上
にフォトレジスト層を形成する。フォトレジスト層は、
液状レジストを塗布し、乾燥することにより形成しても
よく、フォトレジストフィルム（ドライフィルム）を熱
圧着により金属膜上に貼り合わせて形成してもよい。続
いて、フォトレジスト層をパターン露光し、現像して金
属膜を溶解すべき部分のフォトレジストを除去した後、
金属膜の露出部分をエッチングし、洗浄、レジスト剥
離、および乾燥を行い、所定の形状の電極１８を形成す
る。これらの操作は、フォトレジストパターンを形成す
る周知の方法を使用して行えばよい。

【００２４】絶縁性フィルム層１６に電極１８が形成さ
れたら、絶縁性フィルム層１６の電極１８形成面の全面
に、その電極１８を覆うように、接着剤層２０を形成す
るための液状またはフィルム状の接着剤をその表面が平
坦になるように塗布し、乾燥して半硬化させ、接着剤層
２０を形成すると共に、セラミック層２２を貼り合わせ
る。接着剤層２０が熱硬化性接着剤を含む場合は、必要
に応じて適切な加熟を行い、硬化処理を行う。他方、絶
縁性フィルム層１６の電極の形成されていない方の面
に、弾性接着剤層１４を構成する接着剤を塗布して半硬
化させる。そして、高抵抗接着剤層１４ａの形成位置の
弾性接着剤層１４を円形に切り取り、切り取った凹部を
高抵抗接着剤層１４ａを構成する樹脂で埋めて半硬化さ
せる。続いて、予め貫通孔２５ｂが形成された金属基盤
１２を弾性接着剤層１４および高抵抗接着剤層１４ａ上
に貼り合わせた後、加熱処理して弾性接着剤層１４およ
び高抵抗接着剤層１４ａを硬化させる。この後、高抵抗
接着剤層１４ａおよび絶縁性フィルム層１６の所定の位
置に給電孔２５ａを形成し、接続手段２６により通電手
段２７を電極１８に接続したうえ、絶縁体２８により貫
通孔２５ｂを封止して、静電チャック装置が得られる。
あるいは、金属基盤１２を貼り合わせる前に給電孔２５
ａを形成し、接続手段２６により通電手段２７を電極１
８に接続した後に、金属基盤１２を貼り合わせてもよ
い。また、例えば上記金属膜の形成は、絶縁性フィルム
層１６の片面上に、接着剤（例えば、熱硬化性接着剤）
を介して金属箔（例えば、銅箔）をラミネートする方法
によっても良いが、スパッタリング、蒸着法、メッキ法
等によった方が薄層化できる点でより好ましい。

【００２５】本実施形態の静電チャック装置１０によれ
ば、給電手段が設けられている給電孔２５ａと弾性接着
剤層１４との間に高抵抗接着剤層１４ａが介在している
ので、給電孔２５ａ付近において良好な電気絶縁性が得
られる。したがって弾性接着剤層１４を従来より薄く形
成することが可能となり、これによって熱伝導性を向上
させることができる。また絶縁性吸着層２２がセラミッ
クからなるので、電気絶縁性、熱伝導性に優れているう
え、摩耗や傷等の変形が生じにくく、耐久性がきわめて
高い。しかも、本実施形態の静電チャック装置１０で
は、半硬化状態の弾性接着剤層１４、高抵抗接着剤層１
４ａ、及び接着剤層２０を加熱処理して硬化させる際
に、これらが若干体積変化したとしても、また、加熱処
理等により熱膨張率の差に起因して応力が発生しても、
弾性接着剤層１４又は更に接着剤層２０の主組成物であ
るゴム成分が弾性により応力を緩和するため、セラミッ
ク層２２にかかる応力を低減し、セラミック層２２の反
りを防ぐことができる。また、弾性接着剤層１４又は更
に接着剤層２０には耐熱性に優れたフェノール系抗酸化
剤が含まれることにより、ゴム成分から発生するラジカ
ルを吸収し、ゴム成分の酸化劣化を長期に亘って防ぐこ
とが可能である。従って、セラミック層２２に歪みが生
じたり、セラミック層２２と接着剤層２０との接合界面
（特に外周部）に剥離が生じてウエハの冷却性が部分的
に低下したり、ウエハ吸着面の平面度が悪化してウエハ
吸着力が低下したり、ウエハ吸着面とウエハとの間に僅
かに供給される冷却用ヘリウムガスが漏れるなどの様々
な問題を長期に亘って防止することが可能であり、部品
交換に要するランニングコストの低減も図れる。

【００２６】尚、本実施形態では絶縁性吸着層２２とし
てセラミック板を用いたが、従来の樹脂材料を用いて絶
縁性吸着層２２を形成することもできる。ただし、弾性
接着剤層１４を設けることによる応力緩和効果は、セラ
ミック板を用いた場合に特に顕著である。また、本実施
形態の構成の他に、必要に応じて、他の層をさらに有し
ていてもかまわない。さらに、本実施形態においては給
電孔２５ａおよび貫通孔２５ｂの平面形状を円形とした
が、これに限らず適宜の形状とすることができる。また
高抵抗接着剤層１４ａの平面形状も良好な電気絶縁性が
達成できる範囲で適宜変更可能である。また給電手段は
通電手段２７を電極１８に電気的に接続できるものであ
ればよく、適宜の構成とすることが可能である。本発明
における静電チャック装置は、被吸着物として、ウエハ
に限定されるものではなく、導電体または半導体であれ
ばいずれでもよい。

【００２７】

【実施例】［接着剤(イ)の調製］両末端にピペラジニル
エチルアミノカルボニル基を有するアクリロニトリル−
ブタジエン共重合体（「Hycar ATBN」宇部興産（株）
製）（ｍ＝８３.５、ｎ＝１６.５、重量平均分子量３６
００、アクリロニトリル含有量１６.５重量％）の８０
重量部をトルエン／メチルエチルケトン混合液（１：
１）に溶解し、その溶解液に、下式（Ｉ）で示されるマ
レイミド化合物２０重量部、ラウロイルペロキシド
（「Lauroyl peroxide」日本油脂社製）０.１重量部、
およびヒンダードフェノール系抗酸化剤であるテトラキ
ス［メチレン（３,５−ジ−ｔ−ブチル−４−ヒドロキ
シ（ジハイドロシンナメート）］メタン（「アデカスタ
ブＡＯ−６０」旭電化工業社製）を３重量部混合し、
テトラヒドロフランに溶解し、固形分率４０重量％の液
状接着剤(イ)を調製した。

【００２８】

【化１】

【００２９】［接着剤(ロ)の調製］ブタジエン−アクリ
ロニトリル共重合体（重量平均分子量２５０,０００、
アクリロニトリル含有量２７重量％）の１００重量部、
ｐ−ｔ−ブチルフェノール型レゾールフェノール樹脂
（「ＣＫＭ−１２８２」昭和高分子社製）の２０重量
部、ノボラックエポキシ樹脂（「ＥＯＣＮ−１０２０」
日本化薬社製）の２０重量部、前記式（Ｉ）で示される
マレイミド化合物の２５重量部、１,３−ビス（３−ア
ミノプロピル）−１,１,３,３−テトラメチルジシロキ
サンの５重量部、α−α’−ビス(ｔ−ブチルペロキシ
−ｍ−イソプロピル)ベンゼン（日本油脂社製）の０.１
重量部、および１,３,５−トリス（３,５−ジ−ｔ−ブ
チル−４−ヒドロキシベンジル）−ｓ−トリアジン−
２,４,６−（１Ｈ,３Ｈ,５Ｈ）トリオン（「アデカスタ
ブＡＯ−２０」旭電化工業社製）を３重量部混合し、
テトラヒドロフランに溶解し、固形分率４０重量％の液
状接着剤(ロ)を調製した。

【００３０】［接着剤(ハ)の調製］接着剤(イ)にアルミ
ナフィラー（昭和電工社製、平均粒径０．０５μｍ）を
樹脂分１００重量部に対して２５重量部添加して接着剤
(ハ)とした。

【００３１】［接着剤(ニ)の調製］下記表１に示す組成
の接着剤(ニ)を調製した。

【表１】

【００３２】［実施例１］膜厚２５μｍのポリイミドフ
ィルム（「カプトン」東レ・デュポン社製）からなる絶
縁性フィルム１６の片面に、ニッケルを厚さ５００オン
グストロームに蒸着した後、銅メッキを行ない、厚さ２
μｍの電極層を形成した。そして、レジスト塗布、露
光、現像、エッチング、洗浄を行ない、図２に示すよう
な形状の電極１８を形成した。この電極形成面に、接着
剤層２０として上記接着剤(イ)を乾燥後の厚さが１０μ
ｍになるように塗布し、１５０℃で５分間加熱乾燥し半
硬化させた後、表面が平滑で直径８インチ、厚さ０.４
ｍｍのアルミナセラミック板２２と貼り合わせた。

【００３３】次いで、絶縁性フィルム１６の他方の面
（非電極形成面）に、弾性接着剤層１４として接着剤
(イ)を厚さ４０μｍに成膜して半硬化させた後、この層
の給電孔２５ａの形成位置およびその周囲の高抵抗接着
剤層１４ａの形成位置を直径１０ｍｍ、厚さ４０μｍの
円盤状に切り取った。続いて、この切り取った跡の凹部
内に高抵抗接着剤層１４ａとした接着剤(ニ)を厚さ４０
μｍに塗布し、半硬化させた。そして、予め直径８ｍｍ
の貫通孔２５ｂが形成されたアルミニウム製金属基盤１
２を弾性接着剤層１４および高抵抗接着剤層１４ａ上に
貼り合わせ、１００〜１５０℃のステップキュアーを行
って、接着剤を硬化させた。この後、高抵抗接着剤層１
４ａおよび絶縁性フィルム層１６に給電手段を設けてリ
ード線２７を電極１８に接続したうえ、絶縁体２８とし
てエポキシ系接着剤を用いて貫通孔２５ｂを封止し、図
１に示す静電チャック装置を製造した。

【００３４】［実施例２］接着剤(イ)を上記接着剤(ロ)
に代えた以外は実施例１と同様にして、静電チャック装
置を製造した。［実施例３］接着剤(イ)を上記接着剤(ハ)に代えて、静
電チャック装置を製造した。すなわち、上記実施例１と
同様にして絶縁性フィルム１６の片面上に電極１８を形
成し、この電極形成面に、接着剤層２０として上記接着
剤(ハ)を塗布し、加熱乾燥、半硬化させた後、アルミナ
セラミック板２２と貼り合わせた。次いで、絶縁性フィ
ルム１６の他方の面（非電極形成面）に、弾性接着剤層
１４として接着剤（ハ）を乾燥後の厚さが４０μｍとな
るように成膜して半硬化させた後、この層の給電孔２５
ａの形成位置およびその周囲の高抵抗接着剤層１４ａの
形成位置を直径１５ｍｍ、厚さ４０μｍの円盤状に切り
取った。続いて、この切り取った跡の凹部内に高抵抗接
着剤層１４ａとした接着剤(ニ)を厚さ４０μｍに塗布
し、半硬化させた。そして、高抵抗接着剤層１４ａおよ
び絶縁性フィルム層１６に給電手段を形成して、リード
線２７を電極１８に接続した後、予め直径１０ｍｍの貫
通孔２５ｂが形成されたアルミニウム製金属基盤１２を
弾性接着剤層１４および高抵抗接着剤層１４ａ上に貼り
合わせた。このときリード線２７が金属基盤１２の貫通
孔２５ｂを通るようにした。

【００３５】［比較例１］上記実施例１において、高抵
抗接着剤層１４ａを設けない他は同様にして、図３に示
す構成の静電チャック装置を製造した。すなわち、上記
実施例１と同様にして絶縁性フィルム１６からアルミナ
セラミック板２２までの積層体を形成した後、絶縁性フ
ィルム１６の他方の面（非電極形成面）に、弾性接着剤
層１４として接着剤(イ)を厚さ４０μｍに成膜して半硬
化させ、この上に、予め直径８ｍｍの貫通孔２５ｂが形
成されたアルミニウム製金属基盤１２を貼り合わせ、１
００〜１５０℃のステップキュアーを行って、接着剤を
硬化させた。この後、実施例１と同様にして給電手段を
設け、図３に示す静電チャック装置を製造した。［比較例２］接着剤(イ)の代りに、上記接着剤(ハ)を使
用したこと以外は、比較例１と同様にして静電チャック
装置を製造した。

【００３６】［試験例１］上記実施例１〜３および比較
例１，２で得られたそれぞれの静電チャック装置につい
て、図３に示すようにして電極１８と金属基盤１２間に
電圧を印加し、絶縁破壊が起きる電圧を測定した。なお
測定は１０回行って平均値を求めた。その結果、実施例
１〜３では、いずれも１０ｋＶの電圧を印加しても絶縁
破壊が生じなかったのに対して、比較例１では７．０ｋ
Ｖ、比較例２では５．０ｋＶでそれぞれ絶縁破壊が生じ
た。この結果から、高抵抗接着剤層１４ａを有する実施
例１〜３の構成は、耐電圧が高く、電気絶縁性に優れて
いることが確認された。

【００３７】［比較例３］上記比較例１において、接着
剤(イ)の代りに、エポキシアクリレート（「Ｒ−５５
１」日本化薬社製）の１００重量部と、過酸化ベンゾイ
ルの１重量部とをトルエン／メチルエチルケトン混合液
（１：１）に溶解してなる固形分率４０重量％の接着剤
(ホ)を使用したこと以外は同様にして、図３に示す構成
の静電チャック装置を製造した。

【００３８】［試験例２］実施例１〜３および比較例１
〜３の静電チャック装置をヒートサイクル試験装置に入
れ、１５０℃に加熱して３０分間保持した後、−４０℃
に急冷して３０分間保持するサイクルを６０回繰り返
し、常温に戻した後、接着層の剥がれが生じたか否かを
超音波診断で評価した。その結果、応力緩和性に優れた
弾性接着剤層１４を有する実施例１〜３、および比較例
１，２の静電チャック装置では、剥がれが生じていなか
ったが、比較例３の静電チャック装置では、セラミック
板の下面が部分的に剥離していた。

【００３９】

【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る静電
チャック装置によれば、弾性接着剤層と給電手段との間
に、弾性接着剤層よりも電気的抵抗が高い高抵抗接着剤
層を設けることにより、弾性接着剤層の給電手段付近で
の電気絶縁性を向上させて絶縁破壊を防止することがで
きる。このことにより弾性接着剤層を従来より薄く形成
することが可能となり、これにより熱伝導性を向上させ
ることができる。また、加熱処理等により熱膨張率の差
に起因して発生する応力または樹脂部材が若干体積変化
したとしても、弾性接着剤層がその応力を緩和し、ウエ
ハ吸着面をなす絶縁性吸着層にかかる応力を低減するこ
とができ、平面度の低下などを抑制できる。さらに弾性
接着剤層にゴム成分を含有させることにより、良好な弾
性を有する接着剤層を形成することができ、絶縁性吸着
層に歪みが生じたり、絶縁性吸着層と接着剤層との接合
界面に部分的剥離が生じて被吸着物の冷却性が低下した
り、吸着面の平面度が悪化して吸着力が低下したりする
などの様々な問題を好ましく防止することができる。ま
たこの弾性接着剤層にフィラーを含有させることにより
熱伝導性を向上させることができる。また絶縁性吸着層
としてセラミックを用いることにより、電気絶縁性およ
び熱伝導性に優れるとともに、吸着面の摩耗や変形が生
じにくく、耐久性がきわめて高い静電チャック装置を実
現することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静電チャック装置の一実施形態
例の部分を示す側断面図である。

【図２】同静電チャック装置の平面図である。

【図３】比較例の静電チャック装置の側断面図であ
る。

【図４】従来例の静電チャック装置の側断面図であ
る。

【図５】従来例の静電チャック装置の側断面図であ
る。

【符号の説明】

１０静電チャック装置１２金属基盤１４弾性接着剤層１４ａ高抵抗接着剤層１６絶縁性フィルム層１８電極２０接着剤層２２絶縁性吸着層（セラミック層）２５ａ給電孔２５ｂ貫通孔２６接続手段２７通電手段２８絶縁体３０吸着面

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属基盤上に、弾性接着剤層を介して吸
着面となる絶縁性吸着層を有し、前記弾性接着剤層と絶
縁性吸着層の間に電極が形成され、通電手段と該通電手
段を前記電極に電気的に接続するための接続手段とを備
えた給電手段が前記弾性接着剤層を貫通して設けられて
おり、前記金属基盤には前記通電手段を外部へ導くため
の貫通孔が形成されており、前記弾性接着剤層と前記給
電手段との間には該弾性接着剤層よりも電気的抵抗が高
い高抵抗接着剤層が設けられていることを特徴とする静
電チャック装置。
【請求項２】前記弾性接着剤層がゴム成分を含有して
なることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装
置。
【請求項３】前記高抵抗接着剤層が、エポキシ系、フ
ェノール系、ポリアミド系、ポリイミド系、およびポリ
フェニルエーテル系からなる群から選ばれる少なくとも
１種の接着剤からなることを特徴とする請求項１記載の
静電チャック装置。
【請求項４】前記弾性接着剤層がフィラーを有するこ
とを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
【請求項５】前記絶縁性吸着層がセラミックからなる
ことを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。