JP2003197726A - 静電チャック装置用給電コネクタおよび静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 電極シートの貼り替えを容易にする静電チャ
ック装置用給電コネクタ、および電極シートの貼り替え
を容易に行うことができる静電チャック装置を提供す
る。 【解決手段】 上方に開口したピン孔４１および給電孔
４２が形成されたコネクタ本体４３と、給電孔４２内に
配置された給電ピン４５と、給電ピン４５の終端部４６
に接した状態で給電孔４２内に配置され、給電ピン４５
の先端部４７がコネクタ本体４３の上面から突出するよ
うに給電ピン４５を上方に押し上げるバネ４８とを具備
する静電チャック装置用給電コネクタ４０；および、基
盤３２下面に静電チャック装置用給電コネクタ４０が着
脱可能に取り付けられた静電チャック装置３０。

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
または半導電体、液晶用ガラス基板などを静電気力で吸
着固定するための静電チャック装置および静電チャック
装置用給電コネクタに関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体ウエハを加工する工程において
は、ウエハをプラズマエッチング装置などの加工機の所
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。この中でも、静電チャック装置は、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。

【０００３】従来の静電チャック装置としては、例え
ば、次に示されているような構造のものが挙げられる。
図１１は、従来の静電チャック装置の断面図であり、こ
の静電チャック装置１は、両表面中央に開口した貫通孔
２が形成された基盤５と、絶縁層６、７およびこれに挟
まれた導電層８を有し、基盤５上に積層された電極シー
ト９と、電極シート９の導電層８の露出部と直流高圧電
源２３とを接続するリード線２４と、基盤５の下面周縁
を支持し、ボルト１５によって基盤５が取り付けられた
基盤支持枠１６と、基盤５の貫通孔２を封止する絶縁接
着剤１４とを具備して概略構成されるものである。

【０００４】この静電チャック装置１においては、直流
高圧電源２３から、リード線２４を介して電極シート９
に通電することにより、電極シート９の上面に静電気力
を生じさせ、その静電気力で電極シート９上面にウエハ
（図示略）が吸着固定されるようになっている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】静電チャック装置１に
おいては、電極シート９がウエハ加工時のプラズマ等に
よって劣化した際、電極シート９を貼り替える必要が生
じる。この電極シート９の貼り替え作業においては、電
極シート９、リード線２４および絶縁接着剤１４を基盤
５から剥がした後、導電層８にリード線２４がハンダ付
けにより接続された電極シート９を、リード線２４を貫
通孔２に挿通しながら、基盤５上面に貼り付け、貫通孔
２を絶縁接着剤１４で封止する必要があった。

【０００６】このように、電極シート９の貼り替え作業
においては、貫通孔２の絶縁接着剤１４を完全に除去し
なければならなかった。絶縁接着剤１４は、狭い貫通孔
２に充填されるため、除去作業には労力と時間が必要で
あり、作業性が悪かった。また、絶縁接着剤１４の除去
作業中にリード線２４が損傷し、リード線２４を再利用
できないという問題が生じていた。

【０００７】ところで、近年、液晶の製造においても、
液晶用ガラス基板を加工する工程で、ガラス基板を加工
機の所定部位に固定するために静電チャック装置が使用
されるようになってきている。このガラス基板は、大き
いもので６５０ｍｍ×５５０ｍｍのものがあり、この大
きさに合わせて静電チャック装置の基盤も大型化されて
いる。

【０００８】したがって、大型のガラス基板を静電吸着
させるためには、大型の電極シートが必要であるが、大
型の電極シートの製造には従来の電極シートの製造設備
が利用できないという問題があった。そのために、従来
の電極シートを２枚以上用い、これらを大型の基盤上に
貼り付け、大型のガラス基板の吸着に対応させていた。
そして、電極シートを２枚以上に分割した場合、電極シ
ートに給電するための貫通孔も電極シートの数に合わせ
て増やす必要があった。

【０００９】よって、このような液晶用ガラス基板に対
応させた大型の静電チャック装置では、電極シートの貼
り替え作業については、各々の電極シートに対して行わ
なければならず、作業性に問題を有していた。

【００１０】よって、本発明の目的は、電極シートの貼
り替えを容易にする静電チャック装置用給電コネクタ、
および電極シートの貼り替えを容易に行うことができる
静電チャック装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明の静電チャック装
置用給電コネクタは、静電チャック装置の基盤の下面に
着脱可能に取り付けられる給電コネクタであり、上方に
開口した孔が形成されたコネクタ本体と、孔内に配置さ
れた給電ピンと、給電ピンを上方に押し上げるバネとを
具備することを特徴とする。また、本発明の静電チャッ
ク装置は、貫通孔が形成された基盤と、少なくとも絶縁
層およびこれに挟まれた導電層を有し、基盤上面に積層
された電極シートと、基盤下面に着脱可能に取り付けら
れた本発明の静電チャック装置用給電コネクタとを具備
することを特徴とする。

【００１２】また、本発明の静電チャック装置用給電コ
ネクタは、上方に開口した孔がコネクタ本体に複数形成
され、これら孔内に、それぞれ給電ピンおよびバネが配
置されたものであってもよい。また、複数の給電ピンを
有する静電チャック装置用給電コネクタにおいては、給
電ピンの先端部の周囲を囲む絶縁部材が、コネクタ本体
の上面に設けられていることが望ましい。

【００１３】また、本発明の静電チャック装置は、貫通
孔が形成された基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに
挟まれた導電層を有し、基盤上面に積層された複数の電
極シートと、基盤下面に着脱可能に取り付けられた、複
数の給電ピンを有する本発明の静電チャック装置用給電
コネクタとを具備することを特徴とする。また、この静
電チャック装置においては、給電コネクタ上面から突出
した給電ピンの先端部の周囲を囲む絶縁部材が、給電コ
ネクタ上面と基盤下面との間に設けられていることが望
ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の静電チャック装置の一例を示す側断面
図である。この静電チャック装置３０は、下面中央にコ
ネクタ嵌合凹部３１が形成され、かつ上面中央からコネ
クタ嵌合凹部３１まで貫通する貫通孔２が形成された基
盤３２と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８
を有し、基盤３２上に積層された電極シート９と、電極
シート９の一部を舌状に加工してなり、その端部に導電
層８の露出部１２が形成された給電部１３と、基盤３２
の下面周縁を支持し、ボルト１５によって基盤３２が取
り付けられた基盤支持枠１６と、基盤３２下面のコネク
タ嵌合凹部３１にボルト３４によって着脱可能に取り付
けられた静電チャック装置用給電コネクタ４０とを具備
して概略構成されるものである。また、基盤３２と静電
チャック装置用給電コネクタ４０との間には、シール部
材３５（Ｏリング等）でシールされた間隙３６が形成さ
れている。

【００１５】静電チャック装置用給電コネクタ４０は、
図２の要部拡大断面図に示すように、上方に開口した小
径のピン孔４１およびピン孔４１に連通した大径の給電
孔４２が形成されたコネクタ本体４３と、給電孔４２の
開口部を塞ぐように給電孔４２内に挿入されたカップ４
４と、カップ４４内に配置された給電ピン４５と、一端
が給電ピン４５の終端部４６に接し、かつ他端がカップ
４４の底部に接触した状態でカップ４４内に配置され、
給電ピン４５の先端部４７がコネクタ本体４３上面のピ
ン孔４１から突出するように給電ピン４５を上方に押し
上げるバネ４８とを具備して概略構成されるものであ
る。また、バネ４８には、直流高圧電源２３から延び、
カップ４４の底部の孔４９を通ってカップ４４内に導か
れたリード線２４が、ハンダ等によって接続され、カッ
プ４４およびリード線２４は、接着剤５０によって、そ
れぞれコネクタ本体４３およびカップ４４に固定されて
いる。ここで、リード線２４のバネ４８への接続位置
は、給電ピン４５の動きを妨げないように、バネ４８の
下部が好ましい。

【００１６】コネクタ本体４３は、断面凸状の部材であ
り、その周縁には挿通孔が形成されている。この挿通孔
にボルト３４を通し、ボルト３４を基盤３２の下面のボ
ルト孔に螺合させることによって、静電チャック装置用
給電コネクタ４０は、基盤３２の下面に着脱可能に取り
付けられている。コネクタ本体４３の材質は、特に限定
はされないが、例えば、プラスチック、セラミックなど
が挙げられる。中でも、軽量で静電チャック装置用給電
コネクタ４０の着脱が容易となる点、および、加工のし
やすさの点からプラスチックが好適に用いられる。この
ようなプラスチックとしては、ポリフェニレンサルファ
イド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系樹脂、ポ
リブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサ
ルフォンなどが挙げられる。

【００１７】カップ４４は、給電ピン４５およびバネ４
８を給電孔４２内に保持するものである。カップ４４の
材質としては、特に限定はされないが、プラスチック、
セラミックスなどが挙げられる。中でも、加工性および
絶縁性の点からプラスチックが好適に用いられる。この
ようなプラスチックとしては、ポリフェニレンサルファ
イド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥ
Ｋ）、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系樹脂、ポ
リブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサ
ルフォンなどが挙げられる。

【００１８】給電ピン４５は、円柱棒状のピン本体と、
本体終端付近に取り付けられた円盤状の終端部４６とか
らなるものであり、この終端部４６が小径のピン孔４１
と大径の給電孔４２との径の差で形成される段部に当接
して、給電ピン４５が抜けないようにされている。給電
ピン４５の材質としては、導電性材料からなるものであ
ればよく、特に限定はされない。導電性材料としては、
例えば、銅、銅合金、鉄、アルミニウム、ステンレス
鋼、銀、金などが挙げられる。

【００１９】また、バネ４８も、金属製でかつバネ弾性
を有するものであれば、その材質、形状等は特に限定は
されない。接着剤５０は、カップ４４およびリード線２
４をそれぞれコネクタ本体４３およびカップ４４に固定
するとともに、給電孔４２の開口部を封止して、基盤３
２と静電チャック装置用給電コネクタ４０との間に形成
された間隙３６を気密にシールするものである。したが
って、接着剤５０は、給電孔４２の開口部を完全に覆う
ようにして使用される。接着剤５０としては、例えば、
エポキシ樹脂、フェノール樹脂、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、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹
脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。

【００２０】基盤３２としては、従来から一般に静電チ
ャック装置に使用される公知のものを用いることがで
き、その材質としては、金属、セラミックスなどが挙げ
られる。基盤支持枠１６は、基盤３２を支持し、静電チ
ャック装置３０を加工機内に固定するものであり、静電
チャック装置用給電コネクタ４０の着脱を容易にするた
めに、その内側の空間は広くされていることが望まし
い。

【００２１】電極シート９の絶縁層６、７としては、誘
電率ε、耐電圧等の電気特性等を考慮したうえで、１５
０℃以上の耐熱温度を有する絶縁性フィルムまたはセラ
ミックスが好ましい。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。

【００２２】また、絶縁層６、７がセラミックスからな
るものであると、摩耗や変形が生じにくく、また、傷つ
きにくく、耐プラズマ性や耐エッチング性も良好で、耐
久性がきわめて高く、しかも、ハンドリング性に優れて
いる。また、絶縁層６、７をセラミックスで構成するこ
とにより、静電チャック装置の寿命が長くなる。絶縁層
６、７の厚さは、特に限定されないが、１００〜１００
０μｍの範囲が好ましく、１００〜５００μｍ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、２００〜３００μｍが特に好ましい。

【００２３】電極シート９の導電層８は、導電性材料か
らなる層である。導電性材料としては、通常、膜厚５０
μｍ以下の銅箔が使用される。その他、ニッケル、クロ
ム、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、錫などの金属箔
でもよい。また、導電層８を蒸着またはスパッタリング
法で形成してもよい。例えば、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。
これらの他に、錫、銀、パラジウム等およびそれらの合
金などでもよい。特に、銀、白金、パラジウム、モリブ
デン、マグネシウム、タングステンおよびこれらの合金
は、ペースト状または粉末状で扱えるため加工性、印刷
容易性に優れ、その中でもパラジウム合金は導電性およ
び加工性が良好である。導電層８の厚さは、０．１〜１
０μｍ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。

【００２４】電極シート９は、通常、金属基盤５上に接
着剤層（図示略）を介して接着、積層されている。接着
剤層の接着剤としては、接着性、耐熱性の高いものであ
ればよく、高い耐熱性を確保する点で、熱硬化性樹脂が
好ましい。接着剤層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。

【００２５】電極シート９には、図３に示すように、中
央部にコの字状の切れ込みを入れ、この切れ込みで囲ま
れた舌状部分を下方に垂らした給電部１３が形成され、
給電部１３の端部には、導電層８の露出部１２が形成さ
れている。この電極シート９の給電部１３は、図４に示
すように、その端部をＬ字形に曲げた状態で貫通孔２お
よびコネクタ嵌合凹部３１に貼り付けられている。

【００２６】次に、この静電チャック装置３０における
電極シートの貼り替え作業について説明する。まず、静
電チャック装置用給電コネクタ４０を基盤３２下面に固
定しているボルト３４を抜き取ることによって、静電チ
ャック装置用給電コネクタ４０を基盤３２から取り外
す。ついで、給電部１３を貫通孔２から抜き取りなが
ら、電極シート９を基盤３２上面から剥がす。

【００２７】電極シート９を基盤３２から剥がした後、
新しい電極シート９を、給電部１３を貫通孔２に挿通し
ながら、基盤３２上面に接着剤で貼り付け、給電部１３
を貫通孔２の内壁面およびコネクタ嵌合凹部３１に貼り
付ける。ついで、静電チャック装置用給電コネクタ４０
をボルト３４によって基盤３２の下面に取り付ける。

【００２８】このような静電チャック装置３０にあって
は、電極シート９の給電部１３の露出部１２に、基盤３
２下面に着脱可能に取り付けられる静電チャック装置用
給電コネクタ４０の給電ピン４５の先端部４７を当接さ
せて、電極シート９の導電層８とリード線２４とを電気
的に接続しているので、従来の静電チャック装置のよう
に電極シート９の導電層８に直接、リード線２４をハン
ダ付けし、しかも貫通孔２に絶縁接着剤を充填する必要
がなくなる。これにより、静電チャック装置用給電コネ
クタ４０を取り外すだけで、電極シート９の取り外しが
行えるようになり、また、絶縁接着剤の除去作業も不要
であり、電極シート９の貼り替えが容易となる。

【００２９】また、このような静電チャック装置３０に
あっては、バネ４８によって上方に押し上げられる給電
ピン４５を、給電部１３の露出部１２に接触させ、バネ
４８に接続された直流高圧電源２３から電極シート９に
通電することにより、電極シート９の上面に静電気力を
生じさせ、その静電気力で電極シート９上面にウエハや
ガラス基板を吸着固定できる。

【００３０】なお、本発明の静電チャック装置は、上記
の例のものに限定はされず、大型の液晶用ガラス基板を
吸着させる場合には、図５に示すような、電極シート９
が基盤３２上に複数設けられたものであってもよい。図
６は、図５の静電チャック装置５１の要部断面図であ
り、この静電チャック装置５１は、基盤５２に複数の貫
通孔２が形成され、基盤５２上に複数の電極シート９が
積層され、電極シート９の給電部１３が基盤５２の表面
からそれぞれ貫通孔２を通ってコネクタ嵌合凹部３１に
至るように接着され、基盤５２下面のコネクタ嵌合凹部
３１に複数の給電ピン４５を有する静電チャック装置用
給電コネクタ６０がボルト３４によって着脱可能に取り
付けられたものである。ここで、電極シート９には、図
７に示すように、側縁部に舌状の給電部１３が形成さ
れ、給電部１３の端部には、導電層８の露出部１２が形
成されている。この電極シート９の給電部１３は、図８
に示すように、その端部をＬ字形に曲げた状態で貫通孔
２およびコネクタ嵌合凹部３１に貼り付けられている。

【００３１】また、コネクタ本体６３の上面には、図９
に示すように、給電ピン４５の先端部４７の周囲を囲む
絶縁部材６１が設けられており、給電ピン４５間での放
電を防止し、電極シート９の損傷を防ぐ構成となってい
る。この絶縁部材６１は、図１０に示すように、中央に
ピン孔６２が設けられた円柱状の部材であり、その材質
としては、電気的に絶縁できるものであれば特に限定は
されないが、例えば、絶縁性弾性体（ゴム）、絶縁性プ
ラスチック、セラミックス、ガラス、金属酸化物などが
挙げられる。中でも、弾性変形によって給電部１３下面
およびコネクタ本体６３上面に隙間なく接することがで
きる絶縁性弾性体が好ましく、特に、電気絶縁性、耐熱
性の点でシリコーンゴムが好ましい。

【００３２】なお、本発明における絶縁部材は、図示例
の形状に限定はされず、給電ピンの先端部の周囲を囲む
形状のものであれば、どのような形状でも構わない。ま
た、絶縁部材は、静電チャック装置用給電コネクタを基
盤下面に取り付けた際に、基盤下面およびコネクタ本体
上面に接するように設ければよく、図示例のようにコネ
クタ本体６３上面に設けるのではなく、給電ピン４５の
先端部４７が給電部１３の露出部１２に当接できるよう
に基盤下面にあらかじめ設けておいてもよい。

【００３３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の静電チャ
ック装置用給電コネクタは、静電チャック装置の基盤の
下面に着脱可能に取り付けられる給電コネクタであり、
上方に開口した孔が形成されたコネクタ本体と、孔内に
配置された給電ピンと、給電ピンの終端部に接した状態
で孔内に配置され、給電ピンを上方に押し上げるバネと
を具備するものであるので、電極シートの貼り替えを容
易に行うことができる静電チャック装置を提供できる。

【００３４】また、本発明の静電チャック装置は、貫通
孔が形成された基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに
挟まれた導電層を有し、基盤上面に積層された電極シー
トと、基盤下面に着脱可能に取り付けられた本発明の静
電チャック装置用給電コネクタとを具備するものである
ので、電極シートの貼り替えを容易に行うことができ
る。

【００３５】また、複数の給電ピンを有する静電チャッ
ク装置用給電コネクタを用いた場合でも、給電ピンの先
端部の周囲を囲む絶縁部材が、給電コネクタ本体上面と
基盤下面との間に設けられていれば、給電ピン間で放電
が発生することはなく、電極シートに安定して給電を行
うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の静電チャック装置の一例を示す側断
面図である。

【図２】 本発明の静電チャック装置用給電コネクタの
一例を示す要部拡大断面図である。

【図３】 本発明における電極シートの一例を示す斜視
図である。

【図４】 図３の電極シートを基盤に貼り付けた様子を
示す要部断面図である。

【図５】 本発明の静電チャック装置の他の例を示す斜
視図である。

【図６】 図５中のVI−VI線に沿う要部断面図である。

【図７】 本発明における電極シートの他の例を示す斜
視図である。

【図８】 図７の電極シートを基盤に貼り付けた様子を
示す要部断面図である。

【図９】 本発明の静電チャック装置用給電コネクタの
他の例を示す要部拡大断面図である。

【図１０】 本発明における絶縁部材の一例を示す斜視
図である。

【図１１】 従来の静電チャック装置の一例を示す側断
面図である。

【符号の説明】

２ 貫通孔 ６ 絶縁層 ７ 絶縁層 ８ 導電層 ９ 電極シート ３０ 静電チャック装置 ３２ 基盤 ４０ 静電チャック装置用給電コネクタ ４１ ピン孔 ４２ 給電孔 ４３ コネクタ本体 ４５ 給電ピン ４８ バネ ５１ 静電チャック装置 ６０ 静電チャック装置用給電コネクタ ６１ 絶縁部材 ６３ コネクタ本体

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 静電チャック装置の基盤の下面に着脱可
   能に取り付けられる給電コネクタであり、 上方に開口した孔が形成されたコネクタ本体と、 孔内に配置された給電ピンと、 給電ピンを上方に押し上げるバネとを具備することを特
   徴とする静電チャック装置用給電コネクタ。
2. 【請求項２】 前記孔がコネクタ本体に複数形成され、
   これら孔内に、それぞれ給電ピンおよびバネが配置され
   ていることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装
   置用給電コネクタ。
3. 【請求項３】 前記給電ピンの先端部の周囲を囲む絶縁
   部材が、コネクタ本体の上面に設けられていることを特
   徴とする請求項２記載の静電チャック装置用給電コネク
   タ。
4. 【請求項４】 貫通孔が形成された基盤と、 少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、
   基盤上面に積層された電極シートと、 基盤下面に着脱可能に取り付けられた請求項１記載の静
   電チャック装置用給電コネクタとを具備することを特徴
   とする静電チャック装置。
5. 【請求項５】 貫通孔が形成された基盤と、 少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、
   基盤上面に積層された複数の電極シートと、 基盤下面に着脱可能に取り付けられた請求項２記載の静
   電チャック装置用給電コネクタとを具備することを特徴
   とする静電チャック装置。
6. 【請求項６】 給電コネクタ上面から突出した給電ピン
   の先端部の周囲を囲む絶縁部材が、給電コネクタ上面と
   基盤下面との間に設けられていることを特徴とする請求
   項５記載の静電チャック装置。