JP2005093919A - 静電チャック及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】板状のセラミックス誘電体基材と、セラミックス誘電体基材の一方の面に形成された膜状電極と、膜状電極の外周囲に配置された、上記セラミックス誘電体基材と一体の、もしくは別体の無機部材と、上記セラミックス誘電体基材の一方の面と接着剤層を介して接合された支持基材とを有する静電チャックである。板状のセラミックス誘電体基材を準備する工程と、セラミックス誘電体基材の一方の面に基板形状に応じた底面形状を有する溝を加工する工程と、溝の底面上に膜状電極を形成する工程と、接着剤層を介して上記一方の面と支持基材とを接着する工程とを有する静電チャックの製造方法である。
【選択図】 図1
Description
なお、溝の外縁部とセラミックス誘電体基材の外縁部との距離Lは、0.5mm以上3mm以下であることが好ましい。膜状電極の十分な広さを確保するとともに、外部と膜状電極との絶縁性を十分に維持できる。
また、膜状電極は、スクリーン印刷法を用いて形成することが好ましい。簡易な工程でパターン電極を形成できる。
本発明の静電チャックの製造方法によれば、成型加工を行わずに研削加工により溝を形成できるため、工程の負担が少なく、安価なプロセスコストで、アーキングの発生の少ない静電チャックを製造できる。
図1は、本発明の実施の形態に係る静電チャックの構造を示す概略的な断面図である。本発明の実施の形態に係る静電チャックは、円盤状のセラミックス誘電体基材10の基板載置面とは反対の面上に基板形状に応じた底面形状を有する溝15を有し、この溝15の底部に膜状電極20が形成されたものである。膜状電極20が形成されたセラミックス誘電体基材10の一方の面は接着剤層30によって、支持基材である冷却部材40に接着固定されている。
本実施の形態に係る静電チャックでは、セラミックス誘電体基材10に形成された溝の底部に膜状電極20を形成しているため、膜状電極20の外周囲を溝の側壁であるセラミックス誘電体基材10の壁で取り囲む構造となる。この構造により、溝15の底面に形成された膜状電極20と静電チャック外部との間の絶縁性を、溝を形成しない従来の積層型静電チャック構造に比べ大幅に改善できる。
まず、セラミックス誘電体基材10としては、種々のセラミックス材が使用できるが、例えばアルミナ(Al2O3)等の酸化物セラミックス、窒化アルミニウム(AlN)や窒化珪素(Si3N4)、窒化硼素(BN)、サイアロン等の窒化セラミックス、炭化珪素(SiC)等の炭化セラミックスの緻密質な焼結体を例示できる。なお、これらの材料の中でもAlNは、耐食性が良好であり、熱伝導性が高いため好適に使用できる。
接着剤層30は、膜状電極20と冷却部材40との電気的絶縁性を確保するため、絶縁性の高い接着剤を使用することが望まれる。有機のみならず無機ガラスの接着剤を使用することも可能であるが、冷却部材40とセラミックス誘電体基材10との熱膨張差を低減するため、ヤング率の低い有機接着剤を使用することが好ましい。また、冷却部材40による冷却機能を高めるため、熱伝導率の高い材料が好ましく、この観点からは、接着剤としてポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アクリル樹脂を使用することが望ましい。また、同様の観点から、接着剤層30の厚みは、0.3mm以下であることが好ましい。
(実施例)
まず、AlNからなるセラミックス誘電体基材10を以下の手順で作製した。すなわち、還元窒化法によって得られたAlN粉末に5%Y2O3を加えたセラミックス混合粉にアクリル系樹脂バインダを添加し、噴霧造粒法により造粒顆粒を作製した。この造粒顆粒を金型に充填してプレスし、円盤状の成形体を作製した後、ホットプレス焼成炉で成形体の焼成を行った。焼成条件は、窒素ゲージ圧を0.5kg/cm2とする雰囲気下で、1860℃を6時間保持する条件で焼成を行った。得られたAlN焼結体のサイズは、外径約290mm、厚さ約1mmであった。
実施例と同様な製造条件で、外径約290mm、厚さ約1mmの円盤状のセラミックス誘電体基材を作製した。溝は形成せずに、実施例と同じ形状と面積をもつ厚み約10μmの膜状電極を実施例と同様にスクリーン印刷法を用いてセラミックス誘電体基材面上に形成した。この後、実施例と同様の条件で、ポリイミド接着シートを用いて実施例と同じ条件で作製した冷却部材とセラミックス誘電体基材とを接着した。
(他の実施の形態)
上述する本実施の形態及び実施例では、セラミックス誘電体基材の一方の面にブラスト加工等の研削加工により溝を形成し、この溝の底部に膜状電極を形成した静電チャックの例を説明したが、この構造はセラミックス誘電体基材の一方の面に形成された膜状電極の外周囲にリング状の無機部材を配置した構造と捉えることもできる。リング状の無機部材は、上述するようにセラミックス誘電体基材と一体に形成された構造とすることもできるが、誘電体基材とは別体のリング状の無機部材を使用することも可能である。リング状の無機部材を別体で形成する場合は、誘電体基材と同一もしくは別のセラミックスや金属もしくは金属とセラミックスのコンポジット等の無機材料を使用できる。この場合も、膜状電極の周囲に配置されたリング状の無機部材の存在により膜状電極と静電チャック外部との絶縁性が改善されるので、アーキングの発生を防止できる。また、別体のリング状の無機部材を組み合わせる場合も、セラミックス誘電体層中に電極を埋設する従来の静電チャックに比較し、構成は簡易であり、支持部材との接合も有機接着剤で行うため、プロセス上の負担は少なく、コストを低価格に抑えることができる。なお、リング状の無機部材は、必ずしも接着を必要としないが、必要に応じて、支持部材にセラミックス誘電体基材とともに有機接着剤を用いて接着固定してもよい。
15 溝
20 膜状電極
30 接着剤層
40 冷却部材
50 冷却液管路
70 カーボンテープ
Claims (13)
- 板状のセラミックス誘電体基材と、
前記セラミックス誘電体基材の一方の面に形成された膜状電極と、
前記膜状電極の外周囲に配置された、前記セラミックス誘電体基材と一体の、もしくは別体の無機部材と、
前記セラミックス誘電体基材の前記一方の面と、絶縁性の接着剤層を介して接合された支持基材とを有することを特徴とする静電チャック。 - 一方の面に、深さが200μm以下であって、基板形状に応じた矩形又は円形の底面を持つ溝を備えた、板状のセラミックス誘電体基材と、
前記溝の底面に形成された、膜状電極と、
前記セラミックス誘電体基材の前記一方の面と、接着剤層を介して接合された支持基材とを有することを特徴とする静電チャック。 - 前記セラミックス誘電体基材は、窒化アルミニウム、アルミナ、窒化珪素、炭化珪素、窒化硼素及びサイアロンからなる群から選択されるセラミックス焼結体を主成分とすることを特徴とする請求項1または2に記載の静電チャック。
- 前記膜状電極は、前記溝の深さ以下の厚みを持つことを特徴とする請求項2または3に記載の静電チャック。
- 前記溝の外縁部と前記セラミックス誘電体基材の外縁部との距離Lが、0.5mm以上3mm以下であることを特徴とする請求項2〜4のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 膜状電極が形成された領域における、前記セラミックス誘電体基材の前記一方の面と他方の面との間の厚みが、0.2mm以上5mm以下であることを特徴とする請求項2〜5のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 前記支持基材は、メタル材もしくはセラミックスとメタル材とのコンポジット材であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 前記支持基材は、内部に冷却液管路を有することを特徴とする請求項7に記載の静電チャック。
- 前記接着剤層は、絶縁性の有機接着剤であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の静電チャック。
- 前記接着剤層は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、及びアクリル樹脂からなる群より選択される有機樹脂であることを特徴とする請求項9に記載の静電チャック。
- 板状のセラミックス誘電体基材を準備する工程と、
前記セラミックス誘電体基材の一方の面に、基板形状に応じた矩形又は円形の底面を持つ溝を研削加工する工程と、
前記溝の底面上に膜状電極を形成する工程と、
前記セラミックス誘電体基材の前記一方の面を、接着剤層を介して支持基材に接着させる工程とを有することを特徴とする静電チャックの製造方法。 - 前記研削加工は、ブラスト加工であることを特徴とする請求項11に記載の静電チャックの製造方法。
- 前記膜状電極は、スクリーン印刷法を用いて形成されることを特徴とする請求項11または12記載の静電チャックの製造方法。
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