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Description
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、接着剤層がラジカル、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。
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、接着剤層がラジカル、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。
高抵抗接着剤層14aは、弾性接着剤層14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層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、弾性接着剤層14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φ5mm〜φ20mm、さらに好ましくはφ8mm〜φ15mm程度に設定される。
ここで、上記のように弾性接着剤層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、弾性接着剤層14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φ5mm〜φ20mm、さらに好ましくはφ8mm〜φ15mm程度に設定される。
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16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。
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。
[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層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2μm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10μm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0.4mmのアルミナセラミック板22と貼り合わせた。
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層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2μm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10μm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0.4mmのアルミナセラミック板22と貼り合わせた。
次いで、絶縁性フィルム層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として接着剤(ニ)を厚さ40μm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、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14a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。
この後、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。
[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層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、絶縁性フィルム層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として接着剤(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。
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層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、絶縁性フィルム層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として接着剤(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。
[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層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、絶縁性フィルム層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、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、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。
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層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、絶縁性フィルム層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、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、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。
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