JP2020178077A - Electrostatic chuck device and method for manufacturing the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静電チャック装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck device and a method for manufacturing the same.
半導体ウエハを使用して半導体集積回路を製造する場合や、ガラス基板、フィルム等の絶縁性基板を使用した液晶パネルを製造する場合には、半導体ウエハ、ガラス基板、絶縁性基板等の基材を所定部位に吸着保持する必要がある。そのため、それらの基材を吸着保持するために、機械的方法によるメカニカルチャックや真空チャック等が用いられていた。しかしながら、これらの保持方法は、基材(被吸着体)を均一に保持することが困難である、真空中で使用することができない、試料表面の温度が上昇し過ぎる等の問題があった。そこで、近年、被吸着体の保持には、これらの問題を解決することができる静電チャック装置が用いられている。 When manufacturing a semiconductor integrated circuit using a semiconductor wafer, or when manufacturing a liquid crystal panel using an insulating substrate such as a glass substrate or a film, a base material such as a semiconductor wafer, a glass substrate, or an insulating substrate is used. It is necessary to adsorb and hold it at a predetermined site. Therefore, in order to adsorb and hold those base materials, a mechanical chuck, a vacuum chuck, or the like by a mechanical method has been used. However, these holding methods have problems such as difficulty in uniformly holding the base material (adsorbed body), inability to use in vacuum, and excessive rise in the temperature of the sample surface. Therefore, in recent years, an electrostatic chuck device capable of solving these problems has been used for holding the adsorbed body.
静電チャック装置は、内部電極となる導電性支持部材と、それを被覆する誘電性材料からなる誘電層と、を主要部として備える。この主要部により被吸着体を吸着させることができる。静電チャック装置内の内部電極に電圧を印加して、被吸着体と導電性支持部材との間に電位差を生じさせると、誘電層の間に静電気的な吸着力が発生する。これにより、被吸着体は導電性支持部材に対しほぼ平坦に支持される。 The electrostatic chuck device includes, as a main part, a conductive support member serving as an internal electrode and a dielectric layer made of a dielectric material covering the conductive support member. The object to be adsorbed can be adsorbed by this main part. When a voltage is applied to the internal electrodes in the electrostatic chuck device to generate a potential difference between the object to be adsorbed and the conductive support member, an electrostatic attraction force is generated between the dielectric layers. As a result, the adsorbed body is supported substantially flatly with respect to the conductive support member.
従来の静電チャック装置としては、耐プラズマ性を向上させるために、静電チャック装置の側周面全面を接着剤で被覆すること(例えば、特許文献1、2参照)が知られている。 As a conventional electrostatic chuck device, it is known that the entire side peripheral surface of the electrostatic chuck device is coated with an adhesive in order to improve plasma resistance (see, for example, Patent Documents 1 and 2).
特許文献1、2に記載されているような、静電チャック装置の側周面全面を接着剤で被覆すると、絶縁性有機フィルムおよび内部電極を含む積層体とセラミックス層との界面において、これらの材料の熱膨張率の違いに起因する応力により、亀裂が生じることがあった。このような界面における亀裂が生じると、セラミックス層が剥離することがあった。
When the entire side peripheral surface of the electrostatic chuck device is coated with an adhesive as described in
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、絶縁性有機フィルムおよび内部電極を含む積層体とセラミックス層との界面において、これらの材料の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和し、前記の界面に亀裂が生じることを抑制できる静電チャック装置およびその製造方法を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of the above circumstances, and alleviates stress caused by a difference in the coefficient of thermal expansion of these materials at the interface between a laminate including an insulating organic film and an internal electrode and a ceramic layer. An object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device capable of suppressing the occurrence of cracks at the interface and a method for manufacturing the same.
本発明は、以下の態様を有する。
[1]複数の内部電極と、該内部電極の厚さ方向の両面側に設けられた第1の絶縁性有機フィルムおよび第2の絶縁性有機フィルムと、少なくとも前記内部電極、前記第1の絶縁性有機フィルムおよび前記第2の絶縁性有機フィルムを含む積層体の厚さ方向の上面に密着層を介して積層されたセラミックス層と、を備え、前記密着層における前記積層体側の面と前記積層体の厚さ方向の側面に連接する樹脂層が設けられ、前記積層体の厚さ方向の側面において、前記樹脂層を介して、前記積層体における少なくとも前記内部電極、前記第1の絶縁性有機フィルムおよび前記第2の絶縁性有機フィルムに、前記セラミックス層が接合されたことを特徴とする静電チャック装置。
[2]第1の絶縁性有機フィルムの厚さ方向の上面に内部電極を形成する工程と、前記内部電極における前記第1の絶縁性有機フィルムとは反対側の面に第2の絶縁性有機フィルムを貼着する工程と、前記第1の絶縁性有機フィルムにおける前記内部電極とは反対側の面が基板の厚さ方向の上面側となるように、前記第1の絶縁性有機フィルム、前記内部電極および前記第2の絶縁性有機フィルムを含む積層体を、前記基板の一方の面に接合する工程と、前記積層体の厚さ方向の側面において、少なくとも前記内部電極、前記第1の絶縁性有機フィルムおよび前記第2の絶縁性有機フィルムに第1のセラミックス下地層を形成する工程と、前記積層体の厚さ方向の側面と前記第1のセラミックス下地層の間の隙間に樹脂を充填し、樹脂層を形成する工程と、前記第2の絶縁性有機フィルムの厚さ方向の上面、並びに、前記樹脂層における前記積層体の厚さ方向の側面および前記第1のセラミックス下地層と接していない面を覆うように密着層を形成する工程と、前記密着層の厚さ方向の上面を覆うように第2のセラミックス下地層を形成する工程と、前記第2のセラミックス下地層の厚さ方向の上面にセラミックス表層を形成する工程と、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。
The present invention has the following aspects.
[1] A plurality of internal electrodes, a first insulating organic film and a second insulating organic film provided on both sides in the thickness direction of the internal electrodes, at least the internal electrodes, and the first insulation. A ceramic layer laminated on the upper surface of the laminated body containing the organic film and the second insulating organic film in the thickness direction via an adhesive layer is provided, and the surface of the adhesive layer on the laminated body side and the laminate are provided. A resin layer connected to the side surface in the thickness direction of the body is provided, and at least the internal electrode in the laminate and the first insulating organic substance are provided on the side surface in the thickness direction of the laminate via the resin layer. An electrostatic chuck device characterized in that the ceramic layer is bonded to a film and the second insulating organic film.
[2] A step of forming an internal electrode on the upper surface of the first insulating organic film in the thickness direction, and a second insulating organic on the surface of the internal electrode opposite to the first insulating organic film. The first insulating organic film, the said, so that the step of attaching the film and the surface of the first insulating organic film opposite to the internal electrode is the upper surface side in the thickness direction of the substrate. At least the internal electrode and the first insulation in the step of joining the laminate containing the internal electrode and the second insulating organic film to one surface of the substrate and on the side surface in the thickness direction of the laminate. The step of forming the first ceramic base layer on the sex organic film and the second insulating organic film, and filling the gap between the side surface in the thickness direction of the laminate and the first ceramic base layer with resin. In contact with the step of forming the resin layer, the upper surface of the second insulating organic film in the thickness direction, the side surface of the resin layer in the thickness direction of the laminate, and the first ceramic base layer. A step of forming an adhesion layer so as to cover a non-contact surface, a step of forming a second ceramic base layer so as to cover the upper surface of the adhesion layer in the thickness direction, and a thickness of the second ceramic base layer. A method for manufacturing an electrostatic chuck device, comprising:
本発明によれば、絶縁性有機フィルムおよび内部電極を含む積層体とセラミックス層との界面において、これらの材料の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和し、前記の界面に亀裂が生じることを抑制できる静電チャック装置およびその製造方法を提供することができる。 According to the present invention, at the interface between the laminate including the insulating organic film and the internal electrode and the ceramic layer, the stress caused by the difference in the coefficient of thermal expansion of these materials is relaxed, and cracks occur at the interface. It is possible to provide an electrostatic chuck device capable of suppressing the above and a method for manufacturing the same.
以下、本発明を適用した実施形態の静電チャック装置およびその製造方法について説明する。なお、以下の説明で用いる図面において、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。
なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
Hereinafter, an electrostatic chuck device according to an embodiment to which the present invention is applied and a method for manufacturing the same will be described. In the drawings used in the following description, the dimensional ratios and the like of each component are not always the same as the actual ones.
It should be noted that the present embodiment is specifically described in order to better understand the gist of the invention, and is not limited to the present invention unless otherwise specified.
[静電チャック装置]
図1は、本実施形態の静電チャック装置の概略構成を示し、静電チャック装置の高さ方向に沿う断面図である。
図1に示すように、本実施形態の静電チャック装置1は、基板10と、複数の内部電極20と、接着剤層30と、絶縁性有機フィルム40と、密着層50と、セラミックス層60と、樹脂層70と、を備える。詳細には、図1に示すように、本実施形態の静電チャック装置1は、基板10と、第1の内部電極21と、第2の内部電極22と、第1の接着剤層31と、第2の接着剤層32と、第1の絶縁性有機フィルム41と、第2の絶縁性有機フィルム42と、密着層50と、セラミックス層60と、樹脂層70と、を備える。
[Electrostatic chuck device]
FIG. 1 shows a schematic configuration of the electrostatic chuck device of the present embodiment, and is a cross-sectional view taken along the height direction of the electrostatic chuck device.
As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment includes a
本実施形態の静電チャック装置1では、基板10の表面(基板10の厚さ方向の上面)10aにて、第1の接着剤層31と、第1の絶縁性有機フィルム41と、第1の内部電極21および第2の内部電極22と、第2の接着剤層32と、第2の絶縁性有機フィルム42と、密着層50と、セラミックス層60とがこの順に積層されている。
In the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment, on the surface of the substrate 10 (upper surface in the thickness direction of the substrate 10) 10a, the first
内部電極20の厚さ方向の両面(内部電極20の厚さ方向の上面20a、内部電極20の厚さ方向の下面20b)側にそれぞれ絶縁性有機フィルム40が設けられている。詳細には、第1の内部電極21の厚さ方向の上面21a側および第2の内部電極22の厚さ方向の上面22a側に、第2の絶縁性有機フィルム42が設けられている。また、第1の内部電極21の厚さ方向の下面21b側および第2の内部電極22の厚さ方向の下面22b側に、第1の絶縁性有機フィルム41が設けられている。
Insulating
少なくとも内部電極20および絶縁性有機フィルム40を含む積層体2の厚さ方向の上面2a(第2の絶縁性有機フィルム42の上面42a)に、密着層50を介してセラミックス層60が積層されている。
The
図1に示すように、セラミックス層60は、密着層50を介して積層体2の外面(積層体2の上面2a、側面(積層体2の厚さ方向に沿う面、第1の接着剤層31の側面、第2の接着剤層32の側面、第1の絶縁性有機フィルム41の側面、および、第2の絶縁性有機フィルム42の側面)2b全面を覆うことが好ましい。
As shown in FIG. 1, the
図1に示すように、密着層50における積層体2側の面(下面)50bと積層体2の厚さ方向の側面2bに連接する樹脂層70が設けられ、積層体2の厚さ方向の側面2bにおいて、樹脂層70を介して、積層体2における少なくとも内部電極20、第1の絶縁性有機フィルム41および第2の絶縁性有機フィルム42にセラミックス層60が接合されている。
As shown in FIG. 1, a
図1に示すように、セラミックス層60は、セラミックス下地層61と、セラミックス下地層61の上面(セラミックス下地層61の厚さ方向の上面)61aに形成され、凹凸を有するセラミックス表層62と、を有することが好ましい。
セラミックス下地層61は、樹脂層70を介して積層体2の厚さ方向の側面2aに接合されている第1のセラミックス下地層61Aと、密着層50を介して積層体2の厚さ方向の上面2aに積層されている第2のセラミックス下地層61Bとから構成されている。
As shown in FIG. 1, the
The
第1の内部電極21および第2の内部電極22は、第1の絶縁性有機フィルム41または第2の絶縁性有機フィルム42に接していてもよい。また、第1の内部電極21および第2の内部電極22は、図1に示すように、第2の接着剤層32の内部に形成されていてもよい。第1の内部電極21および第2の内部電極22の配置は、適宜設計することができる。
The first
第1の内部電極21と第2の内部電極22は、それぞれ独立しているため、同一極性の電圧を印加するだけではなく、極性の異なる電圧を印加することもできる。第1の内部電極21および第2の内部電極22は、導電体、半導体および絶縁体等の被吸着体を吸着することができれば、その電極パターンや形状は特に限定されない。また、第1の内部電極21のみが単極として設けられていてもよい。
Since the first
基板10としては、特に限定されないが、セラミックス基板、炭化ケイ素基板、アルミニウムやステンレス等からなる金属基板等が挙げられる。
The
内部電極20としては、電圧を印加した際に静電吸着力を発現できる導電性物質からなるものであれば特に限定されない。内部電極20としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン等の金属からなる薄膜、および前記の金属から選択される少なくとも2種の金属からなる薄膜が好適に用いられる。このような金属の薄膜としては、蒸着、メッキ、スパッタリング等により成膜されたものや、導電性ペーストを塗布乾燥して成膜されたもの、具体的には、銅箔等の金属箔が挙げられる。
The
第2の接着剤層32の厚さが、内部電極20の厚さよりも大きくなっていれば、内部電極20の厚さは特に限定されない。内部電極20の厚さは、20μm以下であることが好ましい。内部電極20の厚さが、20μm以下であれば、第2の絶縁性有機フィルム42を形成する際に、その上面42aに凹凸が生じ難い。その結果、第2の絶縁性有機フィルム42上にセラミックス層60を形成する際や、セラミックス層60を研磨する際に、不良が生じ難い。
The thickness of the
内部電極20の厚さは、1μm以上であることが好ましい。内部電極20の厚さが1μm以上であれば、内部電極20と、第1の絶縁性有機フィルム41または第2の絶縁性有機フィルム42とを接合する際に、十分な接合強度が得られる。
The thickness of the
第1の内部電極21と第2の内部電極22に、極性の異なる電圧を印加する場合、隣接する第1の内部電極21と第2の内部電極22の間隔(内部電極20の厚さ方向と垂直な方向の間隔)は、2mm以下であることが好ましい。第1の内部電極21と第2の内部電極22の間隔が2mm以下であれば、第1の内部電極21と第2の内部電極22の間に十分な静電力が発生し、十分な吸着力が発生する。
When voltages having different polarities are applied to the first
内部電極20から被吸着体までの距離、すなわち、第1の内部電極21の上面21aおよび第2の内部電極22の上面22aからセラミックス表層62上に吸着される被吸着体までの距離(第1の内部電極21の上面21aおよび第2の内部電極22の上面22a上に存在する、第2の接着剤層32、第2の絶縁性有機フィルム42、密着層50、セラミックス下地層61およびセラミックス表層62の厚さの合計)は、0.05mm以上0.15mm以下であることが好ましい。内部電極20から被吸着体までの距離が0.05mm以上であれば、第2の接着剤層32、第2の絶縁性有機フィルム42、密着層50、セラミックス下地層61およびセラミックス表層62からなる積層体の絶縁性を確保することができる。一方、内部電極20から被吸着体までの距離が0.15mm以下であれば、十分な吸着力が発生する。
The distance from the
接着剤層30を構成する接着剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、スチレン系ブロック共重合体、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アミン化合物、ビスマレイミド化合物等から選択される1種または2種以上の樹脂を主成分とする接着剤が用いられる。
Examples of the adhesive constituting the
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラグリシジルフェノールアルカン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジグリシジルジフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジグリシジルビフェニル型エポキシ樹脂等の2官能基または多官能エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が特に好ましい。また、エポキシ樹脂を主成分とする場合、必要に応じて、イミダゾール類、第3アミン類、フェノール類、ジシアンジアミド類、芳香族ジアミン類、有機過酸化物等のエポキシ樹脂用の硬化剤や硬化促進剤を配合することもできる。 Examples of the epoxy resin include bisphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, trihydroxyphenylmethane type epoxy resin, and tetraglycidyl. Examples thereof include bifunctional groups such as phenol alkane type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, diglycidyl diphenylmethane type epoxy resin, and diglycidyl biphenyl type epoxy resin, or polyfunctional epoxy resin. Among these, bisphenol type epoxy resin is preferable. Among the bisphenol type epoxy resins, the bisphenol A type epoxy resin is particularly preferable. When the epoxy resin is the main component, if necessary, a curing agent for epoxy resins such as imidazoles, tertiary amines, phenols, dicyandiamides, aromatic diamines, and organic peroxides, and curing acceleration. Agents can also be added.
フェノール樹脂としては、アルキルフェノール樹脂、p−フェニルフェノール樹脂、ビスフェノールA型フェノール樹脂等のノボラックフェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂、ポリフェニルパラフェノール樹脂等が挙げられる。 Examples of the phenol resin include novolak phenol resins such as alkylphenol resins, p-phenylphenol resins and bisphenol A type phenol resins, resolphenol resins, polyphenylparaphenol resins and the like.
スチレン系ブロック共重合体としては、スチレン−ブタジエン−スチレンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン−エチレン−プロピレン−スチレン共重合体(SEPS)等が挙げられる。 Examples of the styrene-based block copolymer include styrene-butadiene-styrene block copolymer (SBS), styrene-isoprene-styrene block copolymer (SIS), and styrene-ethylene-propylene-styrene copolymer (SEPS). Can be mentioned.
絶縁性有機フィルム40を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフィン類、ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリアセチルセルロース、シリコーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。これらの中でも、絶縁性に優れることから、ポリエステル類、ポリオレフィン類、ポリイミド、シリコーンゴム、ポリエーテルイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリテトラフルオロエチレンが好ましく、ポリイミドがより好ましい。ポリイミドフィルムとして、例えば、東レ・デュポン社製のカプトン(商品名)、宇部興産社製 のユーピレックス(商品名)等が用いられる。
The material constituting the insulating
絶縁性有機フィルム40の厚さは、特に限定されないが、10μm以上100μm以下であることが好ましく、25μm以上50μm以下であることがより好ましい。絶縁性有機フィルム40の厚さが10μm以上であれば、絶縁性を確保することができる。一方、絶縁性有機フィルム40の厚さが100μm以下であれば、十分な吸着力が発生する。
The thickness of the insulating
密着層50は、例えば、ポリシラザンと、無機充填剤と、を含む樹脂組成物から構成される。
The
樹脂組成物に含まれるポリシラザンとしては、例えば、当該分野で公知のものが挙げられる。ポリシラザンは有機ポリシラザンであってもよく、無機ポリシラザンであてもよい。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。 Examples of the polysilazane contained in the resin composition include those known in the art. The polysilazane may be an organic polysilazane or an inorganic polysilazane. One of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used.
樹脂組成物中のポリシラザンの含有量は、90質量%以上100質量%以下であることが好ましく、95質量%以上100質量%以下であることがより好ましい。 The content of polysilazane in the resin composition is preferably 90% by mass or more and 100% by mass or less, and more preferably 95% by mass or more and 100% by mass or less.
無機充填剤としては、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、フッ素樹脂粉およびジルコン粉からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
無機充填剤が上記の材料であることにより、密着層50の耐プラズマ性および耐電圧性を向上させることができる。
The inorganic filler is preferably at least one selected from the group consisting of, for example, silica, quartz powder, alumina, calcium carbonate, magnesium oxide, diamond powder, mica, fluororesin powder and zircon powder. One of these materials may be used alone, or two or more of these materials may be mixed and used.
When the inorganic filler is the above-mentioned material, the plasma resistance and voltage resistance of the
無機充填剤は、球形粉体および不定形粉体の少なくとも一方であることが好ましい。球形粉体とは、粉体粒子の角部を丸めた球状体をいう。また、不定形粉体とは、破砕片状、板状、鱗片状、針状など形状が一定な形を取らないものをいう。 The inorganic filler is preferably at least one of a spherical powder and an amorphous powder. Spherical powder refers to a sphere with rounded corners of powder particles. Further, the amorphous powder means a powder having a non-constant shape such as a crushed piece, a plate, a scale, and a needle.
無機充填剤が、球形粉体および不定形粉体の少なくとも一方であることにより、樹脂組成物における樹脂中の充填状態が均一分散または最密充填となるように配合設計が可能で、さらに樹脂中から無機充填剤の一部が露出するような設計とすることで、表面突起によるアンカー効果を高め、セラミックス層60を構成する材料との密着性を向上させることが可能となる。
Since the inorganic filler is at least one of spherical powder and amorphous powder, it is possible to design the composition so that the filling state in the resin in the resin composition is uniformly dispersed or close-packed, and further in the resin. By designing so that a part of the inorganic filler is exposed, it is possible to enhance the anchor effect due to the surface protrusions and improve the adhesion to the material constituting the
無機充填剤の平均粒子径は、1μm以上10μm以下であることが好ましく、3μm以上6μm以下であることがより好ましい。
無機充填剤が球形粉体の場合、その直径(外径)を粒子径とし、無機充填剤が不定形粉体の場合、その形状の最も長い箇所を粒子径とする。
The average particle size of the inorganic filler is preferably 1 μm or more and 10 μm or less, and more preferably 3 μm or more and 6 μm or less.
When the inorganic filler is a spherical powder, its diameter (outer diameter) is defined as the particle diameter, and when the inorganic filler is an amorphous powder, the longest portion of the shape is defined as the particle diameter.
樹脂組成物中の無機充填剤の含有量は、ポリシラザン100質量部に対して、100質量部以上300質量部以下であることが好ましく、150質量部以上250質量部以下であることがより好ましい。 The content of the inorganic filler in the resin composition is preferably 100 parts by mass or more and 300 parts by mass or less, and more preferably 150 parts by mass or more and 250 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of polysilazane.
樹脂組成物は、ポリシラザンおよび無機充填剤のみを含んでいてもよいし、ポリシラザンおよび無機充填剤以外の成分(本明細書においては、「他の成分」と称することがある)を含んでいてもよい。
他の成分は、特に限定されず、目的に応じて任意に選択できる。
他の成分としては、例えば、繊維状充填剤が挙げられる。繊維状充填剤は、植物繊維、無機繊維および繊維化された有機樹脂からなる群から選択される少なくとも1種であることが好ましい。植物繊維としては、パルプ等が挙げられる。無機繊維としては、アルミナからなる繊維等が挙げられる。繊維化された有機樹脂としては、アラミドやテフロン(登録商標)等からなる繊維が挙げられる。
The resin composition may contain only polysilazane and an inorganic filler, or may contain components other than polysilazane and an inorganic filler (sometimes referred to as "other components" in the present specification). Good.
The other components are not particularly limited and can be arbitrarily selected depending on the intended purpose.
Other components include, for example, fibrous fillers. The fibrous filler is preferably at least one selected from the group consisting of plant fibers, inorganic fibers and fibrous organic resins. Examples of plant fibers include pulp and the like. Examples of the inorganic fiber include fibers made of alumina and the like. Examples of the fibrous organic resin include fibers made of aramid, Teflon (registered trademark), and the like.
樹脂組成物全体(100体積%)に対する、無機充填剤と繊維状充填剤の合計含有量は10体積%以上80体積%以下であることが好ましい。 The total content of the inorganic filler and the fibrous filler with respect to the entire resin composition (100% by volume) is preferably 10% by volume or more and 80% by volume or less.
密着層50の厚さは、1μm以上40μm以下であることが好ましく、5μm以上20μm以下であることがより好ましい。密着層50の厚さが1μm以上であれば、局所的に密着層50が薄くなることがなく、溶射により、密着層50上にセラミックス層60均一に形成することができる。一方、密着層50の厚さが40μm以下であれば、十分な吸着力が発生する。
The thickness of the
セラミックス層60を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、酸化スズ、酸化インジウム、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガラス、硼珪酸ガラス、窒化ジルコニウム、酸化チタン等が用いられる。これらの材料は、1種を単独で用いてもよく、2種以上を混合して用いてもよい。
これらの材料は、平均粒子径が1μm以上25μm以下の粉体であることが好ましい。このような粉体を用いることにより、セラミックス層60の空隙を減少させ、セラミックス層60の耐電圧を向上させることができる。
The material constituting the
These materials are preferably powders having an average particle size of 1 μm or more and 25 μm or less. By using such powder, the voids in the
セラミックス下地層61の厚さは、10μm以上80μm以下であることが好ましく、25μm以上50μm以下であることがより好ましい。セラミックス下地層61の厚さが10μm以上であれば、十分な耐プラズマ性および耐電圧性を示す。一方、セラミックス下地層61の厚さが80μm以下であれば、十分な吸着力が発生する。
The thickness of the
セラミックス表層62の厚さは、5μm以上20μm以下であることが好ましい。セラミックス表層62の厚さが5μm以上であれば、セラミックス表層62の全域にわたって、凹凸を形成できる。一方、セラミックス表層62の厚さが20μm以下であれば、十分な吸着力が発生する。
The thickness of the
セラミックス表層62は、その表面を研磨することによって、その吸着力を向上することができ、その表面の凹凸を表面粗さRaとして調整することができる。
ここで、表面粗さRaとは、JIS B0601−1994に規定される方法により測定した値を意味する。
By polishing the surface of the
Here, the surface roughness Ra means a value measured by the method specified in JIS B0601-1994.
セラミックス表層62の表面粗さRaは、0.05μm以上0.5μm以下であることが好ましい。セラミックス表層62の表面粗さRaが前記の範囲内であれば、被吸着体を良好に吸着することができる。セラミックス表層62の表面粗さRaが大きくなると、被吸着体とセラミックス表層62との接触面積が小さくなるため、吸着力も小さくなる。
The surface roughness Ra of the
樹脂層70を構成する樹脂としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、スチレン系ブロック共重合体、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル−ブタジエン共重合体、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、アミン化合物、ビスマレイミド化合物等から選択される1種または2種以上の樹脂を主成分とする接着剤が用いられる。
The resin constituting the
エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラグリシジルフェノールアルカン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジグリシジルジフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジグリシジルビフェニル型エポキシ樹脂等の2官能基または多官能エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂の中でも、ビスフェノールA型エポキシ樹脂が特に好ましい。また、エポキシ樹脂を主成分とする場合、必要に応じて、イミダゾール類、第3アミン類、フェノール類、ジシアンジアミド類、芳香族ジアミン類、有機過酸化物等のエポキシ樹脂用の硬化剤や硬化促進剤を配合することもできる。 As the epoxy resin, bisphenol type epoxy resin, phenol novolac type epoxy resin, cresol novolac type epoxy resin, glycidyl ether type epoxy resin, glycidyl ester type epoxy resin, glycidylamine type epoxy resin, trihydroxyphenylmethane type epoxy resin, tetraglycidyl Examples thereof include bifunctional groups such as phenol alkane type epoxy resin, naphthalene type epoxy resin, diglycidyl diphenylmethane type epoxy resin, and diglycidyl biphenyl type epoxy resin, or polyfunctional epoxy resin. Among these, bisphenol type epoxy resin is preferable. Among the bisphenol type epoxy resins, the bisphenol A type epoxy resin is particularly preferable. When the epoxy resin is the main component, if necessary, a curing agent for epoxy resins such as imidazoles, tertiary amines, phenols, dicyandiamides, aromatic diamines, and organic peroxides, and curing acceleration. Agents can also be added.
樹脂層70の厚さ、すなわち、積層体2の厚さ方向の側面2bと垂直方向の厚さは、10μm以上であることが好ましく、100μm以上であることがより好ましい。樹脂層70の厚さが10μm以上であれば、積層体2とセラミックス層60との界面における応力を十分に緩和することができる。
The thickness of the
以上説明した本実施形態の静電チャック装置1においては、少なくとも内部電極20、第1の絶縁性有機フィルム41および第2の絶縁性有機フィルム42を含む積層体2の厚さ方向の上面2aに密着層50を介して積層されたセラミックス層60を備え、密着層50における積層体2側の面と積層体2の厚さ方向の側面2bに連接する樹脂層70が設けられ、積層体2の厚さ方向の側面2bにおいて、樹脂層70を介して、積層体2における少なくとも内部電極20、第1の絶縁性有機フィルム41および第2の絶縁性有機フィルム42に、セラミックス層60が接合されている。そのため、積層体2とセラミックス層60との界面において、これらの材料の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和し、前記の界面に亀裂が生じることを抑制できる。これにより、セラミックス層60が剥離することを抑制できる。
In the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment described above, on the
[静電チャックの製造方法]
図1を参照して、本実施形態の静電チャック装置1の製造方法を説明する。
第1の絶縁性有機フィルム41の表面(第1の絶縁性有機フィルム41の厚さ方向の上面)41aに、銅等の金属を蒸着して、金属の薄膜を形成する。その後、エッチングを行って、金属の薄膜を所定の形状にパターニングして、第1の内部電極21と第2の内部電極22を形成する。
[Manufacturing method of electrostatic chuck]
The manufacturing method of the electrostatic chuck device 1 of this embodiment will be described with reference to FIG.
A metal such as copper is vapor-deposited on the surface of the first insulating organic film 41 (the upper surface of the first insulating
次いで、内部電極20の厚さ方向の上面(内部電極20における第1の絶縁性有機フィルム41とは反対側の面)20aに、第2の接着剤層32を介して、第2の絶縁性有機フィルム42を貼着する。
Next, a second insulating property is provided on the upper surface (the surface of the
次いで、第1の絶縁性有機フィルム41の厚さ方向の下面(第1の絶縁性有機フィルム41における内部電極20とは反対側の面)41bが基板10の表面(基板10の厚さ方向の上面)10a側となるように、第1の絶縁性有機フィルム41、内部電極20、第2の接着剤層32および第2の絶縁性有機フィルム42を含む積層体2を、第1の接着剤層31を介して、基板10の表面10aに接合する。
Next, the lower surface of the first insulating
次いで、積層体2の厚さ方向の側面2bにおいて、少なくとも内部電極20、第1の絶縁性有機フィルム41および第2の絶縁性有機フィルム42に第1のセラミックス下地層61Aを形成する。
第1のセラミックス下地層61Aを形成する方法は、例えば第1のセラミックス下地層61Aを構成する材料を含むスラリーを積層体2の厚さ方向の側面2bに塗布し、焼結して第1のセラミックス下地層61Aを形成する方法、第1のセラミックス下地層61Aを構成する材料を積層体2の厚さ方向の側面2bまたは側面2bの近傍に溶射して第1のセラミックス下地層61Aを形成する方法等が挙げられる。
ここで、溶射とは、被膜(本実施形態では、第1のセラミックス下地層61A)となる材料を加熱溶融後、圧縮ガスを用いて被処理体へ射出することにより成膜する方法のことである。
第1のセラミックス下地層61Aを形成すると、積層体2の厚さ方向の側面2bと第1のセラミックス下地層61Aが密着しない部分が生じて、その部分が隙間80となることがある。また、積層体2の厚さ方向の側面2bの近傍に形成した第1のセラミックス下地層61Aと該側面2bとの間に隙間80が形成される。
Next, the first
In the method of forming the first
Here, thermal spraying is a method of forming a film by heating and melting a material to be a coating film (in this embodiment, the first
When the first
次いで、積層体2の厚さ方向の側面2bと第1のセラミックス下地層61Aの間の隙間80に樹脂を充填し、樹脂層70を形成する。
隙間80に充填する樹脂は、上記の樹脂層70を構成する樹脂である。
Next, the
The resin filled in the
次いで、第2の絶縁性有機フィルム42の厚さ方向の上面(第2の絶縁性有機フィルム42における内部電極20とは反対側の面)42a、並びに、樹脂層70における積層体2の厚さ方向の側面2bおよび第1のセラミックス下地層61Aと接していない面70bを覆うように密着層50を形成する。
密着層50を形成する方法は、第2の絶縁性有機フィルム42の厚さ方向の上面42a、並びに、樹脂層70における積層体2の厚さ方向の側面2bおよび第1のセラミックス下地層61Aと接していない面70bを覆うように密着層50を形成することができれば、特に限定されない。密着層50を形成する方法としては、例えば、バーコート法、スピンコート法、スプレーコート法等が挙げられる。
Next, the thickness of the upper surface (the surface of the second insulating
The method of forming the
次いで、密着層50の厚さ方向の上面(密着層50における積層体2とは反対側の面)50aを覆うように第2のセラミックス下地層61Bを形成する。
第2のセラミックス下地層61Bを形成する方法は、例えば、第2のセラミックス下地層61Bを構成する材料を含むスラリーを密着層50の外面全面に塗布し、焼結して第2のセラミックス下地層61Bを形成する方法、第2のセラミックス下地層61Bを構成する材料を密着層50の外面全面に溶射して第2のセラミックス下地層61Bを形成する方法等が挙げられる。
ここで、溶射とは、被膜(本実施形態では、第2のセラミックス下地層61B)となる材料を加熱溶融後、圧縮ガスを用いて被処理体へ射出することにより成膜する方法のことである。
Next, the second
In the method of forming the second
Here, thermal spraying is a method of forming a film by heating and melting a material to be a coating film (in this embodiment, the second
次いで、セラミックス下地層61の厚さ方向の上面61aに、セラミックス表層62を形成する。
セラミックス表層62を形成する方法は、例えば、セラミックス下地層61の厚さ方向の上面61aに、所定の形状のマスキングを施した後、セラミックス表層62を構成する材料をセラミックス下地層61の厚さ方向の上面61aに溶射してセラミックス表層62を形成する方法、セラミックス表層62を構成する材料をセラミックス下地層61の厚さ方向の上面61a全面に溶射してセラミックス表層62を形成した後、そのセラミックス表層62を、ブラスト処理により削って、セラミックス表層62を凹凸形状に形成する方法等が挙げられる。
Next, the
The method of forming the
以上の工程により、本実施形態の静電チャック装置1を作製することができる。 By the above steps, the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment can be manufactured.
以上説明した本実施形態の静電チャック装置の製造方法においては、少なくとも内部電極20、第1の絶縁性有機フィルム41および第2の絶縁性有機フィルム42を含む積層体2の厚さ方向の側面2bと第1のセラミックス下地層61Aの間の隙間80に樹脂を充填し、樹脂層70を形成する工程を有する。そのため、積層体2とセラミックス層60との界面において、これらの材料の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和し、前記の界面に亀裂が生じることを抑制できる。これにより、セラミックス層60が剥離することを抑制できる。
In the method for manufacturing the electrostatic chuck device of the present embodiment described above, the side surface in the thickness direction of the
本発明の静電チャック装置によれば、少なくとも内部電極、第1の絶縁性有機フィルムおよび第2の絶縁性有機フィルムを含む積層体の厚さ方向の側面において、樹脂層を介して、積層体における少なくとも内部電極、第1の絶縁性有機フィルムおよび第2の絶縁性有機フィルムに、セラミックス層を接合することにより、積層体とセラミックス層との界面において、これらの材料の熱膨張率の違いに起因する応力を緩和し、前記の界面に亀裂が生じることを抑制し、セラミックス層が剥離することを抑制できる。したがって、本発明の静電チャック装置によれば、半導体製造プロセスにおけるドライエッチング装置用ウエハ等の導電体または半導体を安定に静電吸着保持することができる。 According to the electrostatic chuck device of the present invention, at least on the side surface in the thickness direction of the laminate including the internal electrode, the first insulating organic film and the second insulating organic film, the laminate is interposed through the resin layer. By bonding the ceramic layer to at least the internal electrode, the first insulating organic film and the second insulating organic film in the above, the difference in the thermal expansion coefficient of these materials at the interface between the laminate and the ceramic layer The resulting stress can be relaxed, cracks can be suppressed from occurring at the interface, and peeling of the ceramic layer can be suppressed. Therefore, according to the electrostatic chuck device of the present invention, a conductor or a semiconductor such as a wafer for a dry etching device in a semiconductor manufacturing process can be stably electrostatically attracted and held.
1 静電チャック装置
2 積層体
10 基板
20 内部電極
21 第1の内部電極
22 第2の内部電極
30 接着剤層
31 第1の接着剤層
32 第2の接着剤層
40 絶縁性有機フィルム
41 第1の絶縁性有機フィルム
42 第2の絶縁性有機フィルム
50 密着層
60 セラミックス層
61 セラミックス下地層
61A 第1のセラミックス下地層
61B 第2のセラミックス下地層
62 セラミックス表層
70 樹脂層
80 隙間
1
Claims (2)
前記密着層における前記積層体側の面と前記積層体の厚さ方向の側面に連接する樹脂層が設けられ、前記積層体の厚さ方向の側面において、前記樹脂層を介して、前記積層体における少なくとも前記内部電極、前記第1の絶縁性有機フィルムおよび前記第2の絶縁性有機フィルムに、前記セラミックス層が接合されたことを特徴とする静電チャック装置。 A plurality of internal electrodes, a first insulating organic film and a second insulating organic film provided on both sides in the thickness direction of the internal electrodes, at least the internal electrodes, and the first insulating organic film. And a ceramic layer laminated on the upper surface of the laminate containing the second insulating organic film in the thickness direction via an adhesion layer.
A resin layer is provided in which the surface of the adhesion layer on the side of the laminate and the side surface of the laminate in the thickness direction are connected to each other, and on the side surface of the laminate in the thickness direction of the laminate, the resin layer is used in the laminate. An electrostatic chuck device characterized in that the ceramic layer is bonded to at least the internal electrode, the first insulating organic film, and the second insulating organic film.
前記内部電極における前記第1の絶縁性有機フィルムとは反対側の面に第2の絶縁性有機フィルムを貼着する工程と、
前記第1の絶縁性有機フィルムにおける前記内部電極とは反対側の面が基板の厚さ方向の上面側となるように、前記第1の絶縁性有機フィルム、前記内部電極および前記第2の絶縁性有機フィルムを含む積層体を、前記基板の一方の面に接合する工程と、
前記積層体の厚さ方向の側面において、少なくとも前記内部電極、前記第1の絶縁性有機フィルムおよび前記第2の絶縁性有機フィルムに第1のセラミックス下地層を形成する工程と、
前記積層体の厚さ方向の側面と前記第1のセラミックス下地層の間の隙間に樹脂を充填し、樹脂層を形成する工程と、
前記第2の絶縁性有機フィルムの厚さ方向の上面、並びに、前記樹脂層における前記積層体の厚さ方向の側面および前記第1のセラミックス下地層と接していない面を覆うように密着層を形成する工程と、
前記密着層の厚さ方向の上面を覆うように第2のセラミックス下地層を形成する工程と、
前記第2のセラミックス下地層の厚さ方向の上面にセラミックス表層を形成する工程と、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。 The process of forming an internal electrode on the upper surface of the first insulating organic film in the thickness direction, and
A step of attaching the second insulating organic film to the surface of the internal electrode opposite to the first insulating organic film, and
The first insulating organic film, the internal electrode, and the second insulation so that the surface of the first insulating organic film opposite to the internal electrode is the upper surface side in the thickness direction of the substrate. A step of joining a laminate containing an organic film to one surface of the substrate, and
A step of forming a first ceramic base layer on at least the internal electrode, the first insulating organic film, and the second insulating organic film on the side surface in the thickness direction of the laminate.
A step of filling a gap between a side surface in the thickness direction of the laminate and the first ceramic base layer with a resin to form a resin layer,
An adhesive layer is provided so as to cover the upper surface of the second insulating organic film in the thickness direction, the side surface of the resin layer in the thickness direction of the laminate, and the surface not in contact with the first ceramic base layer. The process of forming and
A step of forming a second ceramic base layer so as to cover the upper surface of the adhesion layer in the thickness direction, and
A method for manufacturing an electrostatic chuck device, which comprises a step of forming a ceramic surface layer on the upper surface of the second ceramic base layer in the thickness direction.
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WO2023191065A1 (en) * | 2022-03-31 | 2023-10-05 | 株式会社巴川製紙所 | Electrostatic chuck |
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2019
- 2019-04-19 JP JP2019080284A patent/JP2020178077A/en active Pending
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