JP2021057549A - 静電チャック装置およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 本発明は、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間において、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、前記の間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。【解決手段】 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、前記積層体の厚さ方向の側面に樹脂層が設けられ、前記積層体の上面と樹脂層の上面との段差が−１５μｍ〜＋１５μｍである静電チャック装置。【選択図】 図１

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。

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。

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。

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。

特開２００２−２９９４２５号公報 国際公開第２００４／０８４２９８号

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間において、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。このような間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。

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間において、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、前記の間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。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］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、
前記積層体の厚さ方向の側面に樹脂層が設けられ、前記積層体の上面と樹脂層の上面との段差が−１５μｍ〜＋１５μｍであることを特徴とする静電チャック装置。
［２］前記樹脂層の上面の長さが０．１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする前記［１］に記載の静電チャック装置。

［３］前記樹脂層の底部の長さが０．１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする前記［１］又は［２］に記載の静電チャック装置。
［４］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、前記樹脂層の側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セラミックス下地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。
［５］前記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を有することを特徴とする前記［４］に記載の静電チャック装置の製造方法。

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間において、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、前記の間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。

本発明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。 本発明の静電チャック装置の一部構成を示す概略図であり、静電チャック装置の高さ方向に沿う断面図である。 図２における破線Ａで示す部分を拡大した断面図である。

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。

［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。

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。

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。

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。

図１に示すように、積層体２の厚さ方向の側面２ｂに樹脂層７０が設けられている。

図１に示すように、密着層５０は、積層体２の上面２ａの全面および樹脂層７０の上面７０ａ及び側面７０ｄの全面を覆うことが好ましい。

図１に示すように、セラミックス層６０は、密着層５０の外面５０ａの全面を覆うことが好ましい。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

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。

図２は、本発明の静電チャック装置の一部構成を示す概略図であり、図１における密着層５０とセラミックス層６０とを除いた図である。
本発明においては、図２に示すように、積層体２の側面に形成された樹脂層７０は、樹脂層７０の厚さ方向の上面７０ａを研磨して平面部を作製する。
本発明においては、図２に示すように、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘが−１５μｍ〜＋１５μｍであることが必要であり、好ましくは−１０μｍ〜＋１０μｍであり、特に好ましくは−５μｍ〜＋５μｍである。段差ｘが−１５μｍ〜＋１５μｍ範囲外の場合は、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間において、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、前記の間に亀裂が生じることを抑制できない。
なお、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘが−（マイナス）とは、積層体２の厚さ方向で樹脂層７０の上面７０ａが、積層体２の上面２ａよりも低いことを意味し、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘが＋（プラス）とは、積層体２の厚さ方向で樹脂層７０の上面７０ａが、積層体２の上面２ａよりも高いことを意味する。

また、図３は、図２における破線Ａで示す部分を拡大した断面図である。なお、図３（ａ）及び（ｂ）においては、段差ｘは±０の状態を示している。
本発明においては、図３（ａ）及び（ｂ）に示すように、樹脂層７０の上面７０ａにおける平面部の長さｙは、０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。平面部の長さｙが０．１ｍｍ〜５ｍｍ範囲外の場合は、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間において、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、前記の間に亀裂が生じることを抑制しにくい。
樹脂層７０の上面７０ａにおける平面部の長さｙは、積層体２の厚さ方向の側面２ｂから上面７０ａの平面部と曲面との交点７０ｃまでの距離をいう。
また、積層体２の上面２ａから交点７０ｃまでの距離ｈは、−１５μｍ〜＋１５μｍであることが好ましく、更に好ましくは−１０μｍ〜＋１０μｍであり、特に好ましくは−５μｍ〜＋５μｍである。交点７０ｃまでの距離ｈが−１５μｍ〜＋１５μｍ範囲外の場合は、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間において、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、前記の間に亀裂が生じることを抑制しにくい。
なお、積層体２の上面２ａから交点７０ｃまでの距離ｈが−（マイナス）とは、図３（ｂ）に示すように積層体２の厚さ方向で、交点７０ｃが、積層体２の上面２ａよりも低いことを意味し、積層体２の上面２ａから交点７０ｃまでの距離ｈが＋（プラス）とは、図３（ａ）に示すように積層体２の厚さ方向で、交点７０ｃが、積層体２の上面２ａよりも高いことを意味する。

また、本発明においては、図２に示すように、樹脂層７０における樹脂層７０と基台１０との接着した底部の長さｚは０．１ｍｍ〜５ｍｍであることが好ましい。底部の長さｚが０．１ｍｍ〜５ｍｍ範囲外の場合は、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間において、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、前記の間に亀裂が生じることを抑制しにくい。
樹脂層７０と基台１０との接着した底部の長さｚは、積層体２の厚さ方向の側面２ｂから基台１０に接着された樹脂層７０と密着層５０との境点７０ｂまでの距離をいう。

積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘ、樹脂層７０の上面７０ａにおける平面部の長さｙ、積層体２の上面２ａから交点７０ｃまでの距離ｈ、及び樹脂層７０と基台１０との接着した底部の長さｚは、次のように求めることができる。
（１）静電チャック装置からセラミックス層６０を除去する。
（２）セラミックス層６０が除去された静電チャック装置における任意の場所５点を選定し、当該５点において積層体２の断面及び樹脂層７０の断面が露出するように、静電チャック装置を切断する。
（３）上記５点において、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘ、樹脂層７０の上面７０ａにおける平面部の長さｙ、積層体２の上面２ａから交点７０ｃまでの距離ｈ、及び樹脂層７０と基台１０との接着した底部の長さｚを測定し、５点の平均値を段差ｘ、長さｙ、距離ｈ、長さｚの値とする。
なお、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘは、装置名：接触式表面粗計（サーフテストＳＶ−３１００、Ｍｉｔｕｔｏｙｏ社製）を用い、スキャンスピード０．５ｍｍ／ｓｅｃでスキャンし、ＪＩＳ Ｂ ０６０１−２００１に順じて段差値を求めることができる。

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、積層体２の厚さ方向の側面２ｂに樹脂層７０が設けられ、該樹脂層７０を介して、積層体２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との間において、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、前記の間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。

また、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘが−１５μｍ〜＋１５μｍであるから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間において、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、上記の間に亀裂が生じることを抑制することができる。

［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。

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。

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。

次いで、積層体２の厚さ方向の側面２ｂに樹脂を充填し、樹脂層７０を形成する。
次いで、樹脂層７０を研磨して平面化し上面７０ａを形成する。この時に、積層体２の上面２ａと樹脂層７０の上面７０ａとの段差ｘが−１５μｍ〜＋１５μｍとなるように成形する必要がある。

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、樹脂層７０における積層体２の厚さ方向の側面７０ｄ、並びに、樹脂層７０の上面７０ａ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（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、樹脂層７０における積層体２の厚さ方向の側面７０ｄ、並びに、樹脂層７０の上面７０ａ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。

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６１を形成する。
第２のセラミックス下地層６１を形成する方法は、例えば、第２のセラミックス下地層６１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６１を形成する方法、第２のセラミックス下地層６１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６１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６１）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。

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。

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。

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に樹脂を充填し、樹脂層７０を形成する工程を有し、更に樹脂層７０を研磨して成形する工程を有する。そのため、積層体２とセラミックス層６０との間において、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、前記の間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。

（実施例１）
第１の絶縁性有機フィルム４１として、膜厚５０μｍのポリイミドフィルムの片面に銅を５μｍの厚さでメッキし、その銅箔表面にフォトレジストを塗布した後、パターン露光後に現像処理を行い、エッチングにより不要な銅箔を除去した。その後、ポリイミドフィルム上の銅箔を洗浄することにより、フォトレジストを除去し、第１の内部電極２１、第２の内部電極２２を形成させた。これらの第１の内部電極２１、第２の内部電極２２上に、第２の接着剤層３２として乾燥および加熱により半硬化させた絶縁性接着シート（厚さ２０μｍ）を積層した後、さらに、第２の絶縁性有機フィルム４２として膜厚５０μｍのポリイミドフィルムを貼着し、熱処理により接着させた。

さらに、第１の絶縁性有機フィルム４１であるポリイミドフィルム上に、第１の接着剤層３１として乾燥および加熱により半硬化させた絶縁性接着シート（厚さ２０μｍ）を積層し、アルミ製の基板１０に貼着させ、熱処理により接着させ、基板１０表面に積層体２を作製した。
なお、第１の接着剤層３１及び第２の接着剤層３２には下記組成からなる接着層を混合溶解させたものを、有機フィルム上に塗布し、乾燥および加熱することで得た。
・アクリロニトリル−ブタジエンゴム（日本ゼオン社製 商品名：ニッポール１００１） １００質量部
・高純度エポキシ樹脂（油化シェル社製 商品名：エピコートＹＬ９７９） ５０質量部
・クレゾール型フェノール樹脂（昭和高分子社製 商品名：ＣＫＭ２４００） ５０質量部
・２−エチルメチルイミダゾール（和光純薬工業社製） ５質量部

次に上記で得た積層体２の側面にエポキシ樹脂を塗布し、該エポキシ樹脂を乾燥硬化させ樹脂層７０を得た。次に該樹脂層７０を研磨成形した。
該研磨成形後の樹脂層７０において、任意の箇所５点を選定し、段差ｘ、長さｙ、距離ｈ、及び底部の長さｚを測定した。そして、各５点の数値の平均値は次の通りであった。段差ｘ：＋９．３μｍ、長さｙ：２．８ｍｍ、距離ｈ：＋５．７μｍ、及び底部の長さｚ：４．２ｍｍ。

次に、前記で得た基板１０に接着された積層体２及び樹脂層７０の表面に密着層５０を塗布した後、セラミックス下地層６１を形成し、本発明の静電チャック装置を作製した。
上記の静電チャック装置の表面状態を確認した結果、セラミックス下地層６１に亀裂や脱落は生じていなかった。

（実施例２）
前記実施例１において、樹脂層７０の研磨成形処理を変えること以外は同様にして本発明の静電チャック装置を得た。
なお、密着層５０を塗布する前に任意の箇所５点を選定し、段差ｘ、長さｙ、距離ｈ、及び底部の長さｚを測定した。そして、各５点の数値の平均値は次の通りであった。段差ｘ：−１０．７μｍ、長さｙ：２．４ｍｍ、距離ｈ：−１３．９μｍ、及び底部の長さｚ：３．７ｍｍ。
上記の静電チャック装置の表面状態を確認した結果、セラミックス下地層６１に亀裂や脱落は生じていなかった。

（比較例１）
前記実施例１において、樹脂層７０の研磨成形処理を変えること以外は同様にして比較用の静電チャック装置を得た。
なお、密着層５０を塗布する前に任意の箇所５点を選定し、段差ｘ、長さｙ、距離ｈ、及び底部の長さｚを測定した。そして、各５点の数値の平均値は次の通りであった。段差ｘ：＋１８．４μｍ、長さｙ：３．２ｍｍ、距離ｈ：＋１４．４μｍ、及び底部の長さｚ：５．２ｍｍ。
上記の比較用の静電チャック装置の表面状態を確認した結果、セラミックス下地層６１に亀裂及び脱落が生じていた。

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間において、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、前記の間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。

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
６２ セラミックス表層
７０ 樹脂層

Claims (5)

1. 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、
   前記積層体の厚さ方向の側面に樹脂層が設けられ、前記積層体の上面と樹脂層の上面との段差が−１５μｍ〜＋１５μｍであることを特徴とする静電チャック装置。
2. 前記樹脂層の上面の長さが０．１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。
3. 前記樹脂層の底部の長さが０．１ｍｍ〜５ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電チャック装置。
4. 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、前記樹脂層の側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セラミックス下地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。
5. 前記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を有することを特徴とする請求項４に記載の静電チャック装置の製造方法。

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