JP2009105162A - 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】吸着面の平面度が良好である静電チャック装置を提供する。
【解決手段】絶縁性材料よりなる基材３と、基材３の表面に設けられた電極５と、流動性を備えた樹脂材料で、電極５と電極５が設けられていない基材３の面とを薄く覆った後、前記樹脂材料を硬化することによって形成された絶縁性薄膜７とを有する。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法に係り、特に、流動性を備えた樹脂材料を使用して電極等を覆うものに関する。

静電チャック装置は、真空中でも吸着機能を発揮し且つ取り扱いが簡便であるために、たとえば、ＩＣ製造工程において必要不可欠なものとなっている。とりわけ、プラスチックフィルムと銅箔で構成される静電チャック装置用電極シートは、安価に製造できるため、これを用いた静電チャック装置は広く普及している。

図５は、従来の静電チャック装置１００の概略構成を示す図である。

静電チャック装置１００は、絶縁性材料で構成された板状の基材１０２の表面に電極１０４を薄く設け、この上に薄い板状の絶縁性フィルム１０６を貼り付けて構成してある。なお、電極１０４の厚さは数μｍ〜数百μｍであり、絶縁性フィルム１０６の厚さも数μｍ〜数百μｍである。

なお、従来の技術に関連する文献として、たとえば特許文献１を掲げることができる。
特開２００５−６４１０５

ところで、従来の静電チャック装置１００では、基材１０２と電極１０４とに薄い絶縁性フィルム１０６を貼り付けた構成であるので、電極の縁の近傍に空間Ｓが形成されてしまい、静電チャック装置１００の表面（吸着面）の平面度が悪化するおそれがあるという問題がある。

本発明は、前記問題点に鑑みてなされたものであり、吸着面の平面度が良好である静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法を提供することを目的とする。

請求項１に記載の発明は、絶縁性材料よりなる基材と、前記基材の表面に設けられた電極と、流動性を備えた樹脂材料で、前記電極と前記電極が設けられていない前記基材の面とを薄く覆った後、前記樹脂材料を硬化することによって形成された絶縁性薄膜とを有する静電チャック装置である。

請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の静電チャック装置において、前記絶縁性薄膜は、お互いがほぼ平行で対向している各平面の間に前記基材と前記電極と前記絶縁性薄膜とを挟み込んで押圧することにより形成されている静電チャック装置である。

請求項３に記載の発明は、請求項１または請求項２に記載の静電チャック装置において、前記絶縁性薄膜は、前記樹脂材料が硬化した後に、この硬化した樹脂材料の表面を超精密加工して平面状に形成してある静電チャック装置である。

請求項４に記載の発明は、絶縁性材料よりなる基材の表面に電極を設ける電極設置工程と、流動性を備えた樹脂材料を、前記電極設置工程で設けられた電極とこの電極が設けられていない前記基材の面とを薄く覆うように設ける樹脂材料設置工程と、前記樹脂材料設置工程で設けられた樹脂材料を硬化させる樹脂材料硬化工程とを有する静電チャック装置の製造方法である。

請求項５に記載の発明は、請求項４に記載の静電チャック装置の製造方法において、前記樹脂材料硬化工程は、お互いがほぼ平行で対向している各平面の間に前記基材と前記電極と前記絶縁性薄膜とを挟み込んで押圧することにより樹脂材料を硬化させる工程である静電チャック装置の製造方法である。

請求項６に記載の発明は、請求項４または請求項５に記載の静電チャック装置の製造方法において、前記樹脂材料硬化工程で樹脂材料が硬化した後に、この硬化した樹脂材料の表面を超精密加工して平面状に形成する加工工程を有する静電チャック装置の製造方法である。

本発明によれば、吸着面の平面度が良好である静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法を提供することができるという効果を奏する。

図１は、本発明の実施形態に係る静電チャック装置１の概略構成を示す図であり、図１（ａ）は、静電チャック装置１の平面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）におけるＩ−Ｉ断面を示す図である。

静電チャック装置１は、基材３と電極５（５Ａ、５Ｂ）と絶縁性薄膜（絶縁性被膜）７とを備えて構成されている。基材３は、たとえば薄い矩形な平板状に構成されている。また、基材３は、セラミックやポリイミド等の合成樹脂等の絶縁性材料で構成されている。

電極５は、プラス電極５Ａとマイナス電極５Ｂとで構成されている。したがって、静電チャック装置１は、双極型の装置ということになる。なお、静電チャック装置１を１つの電極のみ（たとえばプラス電極５Ａのみ）を備えた単極型の装置としてもよい。

プラス電極５Ａは、櫛歯状の導電部９Ａと端子部１１Ａとで構成されており、マイナス電極５Ｂも同様にして櫛歯状の導電部９Ｂと端子部１１Ｂとで構成されている。各電極５Ａ、５Ｂは、導電部９Ａ、９Ｂがお互いが入り組んではいるが、お互いが離れており導通はしていない。

また、各電極５Ａ、５Ｂは、基材３の厚さ方向の一方の平面に設けられており、たとえば、一様に薄い導電性材料（たとえば銅箔）が設けられている基材３をエッチング等することによって、各電極５Ａ、５Ｂが形成されている。したがって、各電極５Ａ、５Ｂは、基材３の厚さ方向の一方の面でこの一方の面からごく僅かに盛り上がり基材３に一体的に設けられている。なお、各電極５Ａ、５Ｂの上面（基材３から最も離れている各電極５Ａ、５Ｂの上面）は、平面状になっていると共に、基材３の厚さ方向の一方の面とほぼ平行になっている。

プラス電極５Ａにプラスの電圧を印加し、マイナス電極５Ｂにマイナスの電圧を印加することによって、図１（ｂ）に示すように、被吸着物Ｗを保持することができる。なお、図１（ｂ）では、静電チャック装置１の吸着面７Ａが横方向を向くように描いてあるが、静電チャック装置１がこの吸着面７Ａが上方を向くようにして使用される場合も当然にある。

静電チャック装置１は、たとえば全体として薄く形成されている。この場合、静電チャック装置１の自体は剛性が小さいので、静電チャック装置１を実際に使用する場合には、たとえば、図１（ｂ）に示すように、充分な剛性を備えたベース部材Ｂに接着剤等を用いて静電チャック装置１を一体的に設けて使用されるようになっている。

絶縁性薄膜７は、流動性を備えた樹脂材料で、電極５と電極５が設けられていない基材３の面（基材３の厚さ方向の一方の面であって電極５が設けられている側の面）とを薄く覆った後、前記樹脂材料を硬化することによって形成されている。なお、電極５が設けられていない基材３の面の箇所における絶縁性薄膜７の厚さｔ１は、電極５の厚さｔ２（たとえば、数μｍ〜数百μｍ）と電極５が設けられている箇所における絶縁性薄膜７の厚さｔ３（たとえば、数μｍ〜数百μｍ）との和と等しくなっている。したがって、絶縁性薄膜７の表面（吸着面；基材３や電極５に接している面とは反対側に位置している面）７Ａは平面になっている。

また、静電チャック装置１における絶縁性薄膜７は、お互いがほぼ平行で対向している各平面の間に、基材３と電極５と絶縁性薄膜７とを挟み込んで押圧し、樹脂材料を硬化することにより形成されている。

より詳しくは、図４に示すように、第１の平面１３を備えた第１の部材１５と、この第１の部材１５の平面１３に対してほぼ平行で対向している第２の平面１７を備えていると共に第１の部材１５に対して接近・離反する方向であって各平面１３、１７と直交する方向（図４の上下方向）に移動自在な第２の部材１９との間に、基材３と電極５と絶縁性薄膜７とを（静電チャック装置１の半製品；各電極５が形成され流動性を備えた樹脂材料が設けられた静電チャック装置の未完成品）、基材３の厚さ方向が各平面１３、１７に直交する方向になるように挟み込んで押圧することにより、絶縁性薄膜７が形成されるようになっている。

なお、第１の部材１５と第２の部材１９とで加圧装置（型に形成されている微細な転写パターンを被成型品に転写するためのナノインプリント装置でもよい。）の一部を構成しており、たとえば、第２の部材１９には、ジンバル機構が設けられている。そして、第１の部材１５の平面１３に対して第２の部材１９の平面１７の姿勢が僅かに変化するようになっている。すなわち、第１の部材１５の平面１３に直交する第１の軸（Ｚ軸；図４の上下方向に延びている軸）を考え、この第１の軸（Ｚ軸）に直交する軸を第２の軸（Ｘ軸；図４の左右方向に延びている軸）とし、第１の軸（Ｚ軸）と第２の軸（Ｘ軸）とに直交する軸を第３の軸（Ｙ軸；図４の紙面に直交する方向に延びている軸）とすると、第２の部材１９は、この平面１７を第１の部材１５の平面１３と平行なものにすべく、Ｘ軸およびＹ軸まわりに僅かに回動することができるようになっている。

絶縁性薄膜７を形成するための流動性を備えた樹脂材料は、たとえば、スピンコートにより薄く設けられる。絶縁性薄膜７を形成すべく前記加圧装置で加圧する場合には、絶縁性薄膜７への気泡の混入を防ぐために、各部材１５、１９とこの各部材１５、１９で加圧される静電チャック装置１（静電チャック装置の半製品）をと真空状態にしておくことが望ましい。

第１の部材１５と第２の部材１９とで静電チャック装置の半製品を押圧し硬化する際に、樹脂材料の上面に、樹脂材料に対して剥離性の良い薄いフィルム（図示せず）を貼っておいてもよい。さらに、前記フィルムに代えて樹脂材料側に位置する第２の部材１９と前記樹脂材料との間に、樹脂材料に対して剥離性の良い薄い平板状の弾性体（たとえば、シリコンウェハ）２１を挟んであってもよい。

樹脂材料として、熱硬化性樹脂（たとえば、ポリイミド樹脂）やＵＶ硬化性樹脂等のエネルギーを吸収して硬化する樹脂、熱可塑性樹脂（たとえば、ポリイミド樹脂）、自然硬化性樹脂（たとえば、硬化前は溶剤に溶けておりこの溶剤が蒸発することによって硬化する樹脂、空気中の水分を吸収して硬化する樹脂、酸化して硬化する樹脂、少なくとも２種類の材料を混合した後この混合された材料が時刻の経過と共に重合が進んで硬化する樹脂）を採用することができる。いずれにしても、図５に示すような空間Ｓが形成されないように、硬化してない状態での流動性が良好である樹脂を採用することが望ましい。

熱硬化性樹脂を採用した場合には、硬化前の熱硬化性樹脂が設けられた基材３等を、上述したように挟み込んで押圧すると共に、熱を加えて熱硬化性樹脂を硬化させればよい。

熱可塑性樹脂を採用した場合には、熱可塑性樹脂を加熱し軟化させ、この軟化している樹脂を基材３等に設ける。続いて、熱硬化性樹脂が一旦冷えて硬化した後、熱を加えて熱可塑性樹脂を再び軟化させると共に、上述したように挟み込んで押圧し、この後、樹脂を冷却して硬化させればよい。

なお、熱可塑性樹脂を加熱し軟化させ、この軟化している樹脂を基材３等に設け、熱可塑性樹脂が軟化している状態で、上述したように挟み込んで押圧し、この後、樹脂を冷却して硬化させてもよい。

さらに、熱可塑性樹脂で構成されたフィルムを、基材３等に貼っておいて、熱可塑性樹脂フィルムを加熱し軟化させ、その後は同様にして、絶縁性薄膜７を形成してもよい。

ＵＶ硬化性樹脂を採用した場合には、硬化前のＵＶ硬化性樹脂が設けられた基材３等を、上述したように挟み込んで押圧すると共に、紫外線を照射してＵＶ硬化性樹脂を硬化させればよい。

なお、静電チャック装置１において、流動性を備えた樹脂材料を硬化する際、必ずしも押圧する必要はなく、流動性を備えた樹脂材料を設けたままの状態で、樹脂材料を硬化するようにしてもよい。

また、静電チャック装置１において、樹脂材料が硬化した後に、この硬化した樹脂材料の表面（図１（ｂ）に示す被吸着物Ｗが吸着される吸着面７Ａを超精密加工（超精密機械による切削加工）して平面状に形成してあってもよい。

次に、静電チャック装置１の製造方法について説明する。

まず、図２に示すように、基材３の表面に電極５をたとえばエッチングにより設ける（図２参照）。

この後に、たとえばスピンコートによって流動性を備えた樹脂材料を、電極５とこの電極５が設けられていない基材３の面とを薄く覆うように設ける（図３参照）。

続いて、前記設けられた樹脂材料を、各平面の間に挟み込んで押圧することにより（図４参照）を硬化させる。この後、必要に応じて、吸着面７Ａを超精密加工する。

静電チャック装置１によれば、流動性を備えた樹脂材料で電極５と電極が設けられていない基材３の面とを薄く覆った後、樹脂材料を硬化することによって絶縁性薄膜７を形成しているで、従来のように電極の縁の近傍に空間Ｓが形成されることはなく、したがって、静電チャック装置１の表面（吸着面）７Ａの平面度を良好なものにすることができる。

また、図５に示す従来の場合と比較して、吸着面７Ａと被吸着物（被保持物）Ｗとの接触面積が大きくなるので、被保持物Ｗの保持力を向上させることができる。さらに、電極５の縁の近傍に空間Ｓが形成されていると、温度上昇があったときに空間Ｓの空気が膨張して静電チャック装置の吸着面の平面度が悪化するそれがあるが、空間Ｓが形成されてはいないので、温度上昇があった場合であっても、吸着面７Ａの平面度が悪化するおそれはほとんどない。

また、ＤＶＤやＬＣＤの導光板等を製造すべく被吸着物（被成型品）Ｗにインプリント（微細転写）する際、微細な転写パターンが形成されている型や被成型品を保持する装置として好適に使用することができる。なぜなら、微細転写する際に、被吸着物Ｗと静電チャック装置１とを挟んで押圧する力が図１（ｂ）の左右方向で被吸着物Ｗと静電チャック装置１とに加わっても、静電チャック装置１の表面７Ａの平面度が良好であるので、微細転写時に発生する押圧力（被吸着物Ｗから受ける力）を分散して均一に静電チャック装置１で受けることができ、絶縁性薄膜７の変形を極力小さくすることができるからである。

また、静電チャック装置１によれば、絶縁性薄膜７が、挟みこまれ押圧されて形成されるので、静電チャック装置１の表面（吸着面）７Ａの平面度を良好なものにすることができる。

さらに、絶縁性薄膜７の厚さは、数μｍ〜数百μｍ程度と極めて薄いので、基材３および電極５と流動性を備えた樹脂材料との間に付着力（ａｄｈｅｓｉｖｅ ｆｏｒｃｅ）が作用する。したがって、シンバル機構を備えた加圧装置を用いて押圧すれば、押圧した際、第２の部材１９の押圧面（平面１７）と基材３の面（電極５が形成されている側の面）とがお互いにほぼ平行になるように、加圧装置の押圧面１７が自動的に調節される。そして、絶縁性被薄膜７の厚さを容易に均一にすることができる。

また、静電チャック装置１によれば、硬化した樹脂材料の表面を超精密加工して平面状に形成してあるので、静電チャック装置１の吸着面７Ａの平面度を一層良好なものにすることができる。

本発明の実施形態に係る静電チャック装置１の概略構成を示す図である。 静電チャック装置１の製造方法を説明する図である。 静電チャック装置１の製造方法を説明する図である。 静電チャック装置１の製造方法を説明する図である。 従来の静電チャック装置１００の概略構成を示す図である。

符号の説明

１ 静電チャック装置
３ 基材
５ 電極
７ 絶縁性薄膜
１３、１７ 平面

Claims (6)

1. 絶縁性材料よりなる基材と；
   前記基材の表面に設けられた電極と；
   流動性を備えた樹脂材料で、前記電極と前記電極が設けられていない前記基材の面とを薄く覆った後、前記樹脂材料を硬化することによって形成された絶縁性薄膜と；
   を有することを特徴とする静電チャック装置。
2. 請求項１に記載の静電チャック装置において、
   前記絶縁性薄膜は、お互いがほぼ平行で対向している各平面の間に前記基材と前記電極と前記絶縁性薄膜とを挟み込んで押圧することにより形成されていることを特徴とする静電チャック装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の静電チャック装置において、
   前記絶縁性薄膜は、前記樹脂材料が硬化した後に、この硬化した樹脂材料の表面を超精密加工して平面状に形成してあることを特徴とする静電チャック装置。
4. 絶縁性材料よりなる基材の表面に電極を設ける電極設置工程と；
   流動性を備えた樹脂材料を、前記電極設置工程で設けられた電極とこの電極が設けられていない前記基材の面とを薄く覆うように設ける樹脂材料設置工程と；
   前記樹脂材料設置工程で設けられた樹脂材料を硬化させる樹脂材料硬化工程と；
   を有することを特徴とする静電チャック装置の製造方法。
5. 請求項４に記載の静電チャック装置の製造方法において、
   前記樹脂材料硬化工程は、お互いがほぼ平行で対向している各平面の間に前記基材と前記電極と前記絶縁性薄膜とを挟み込んで押圧することにより樹脂材料を硬化させる工程であることを特徴とする静電チャック装置の製造方法。
6. 請求項４または請求項５に記載の静電チャック装置の製造方法において、
   前記樹脂材料硬化工程で樹脂材料が硬化した後に、この硬化した樹脂材料の表面を超精密加工して平面状に形成する加工工程を有することを特徴とする静電チャック装置の製造方法。

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