JP3993408B2 - 静電チャック装置、その組立方法および静電チャック装置用部材 - Google Patents
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Description
【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その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを加工する工程においては、半導体ウエハを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、特開平５−１０２２８９号公報に示されているような構造のものが挙げられる。
図８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、中央の両表面に貫通孔２で連通した凹部３、４が設けられた円盤状の金属基盤５と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有し、金属基盤５上に積層された電極シート９と、絶縁層１０、１１およびこれに挟まれた導電層１２を有し、凹部４から貫通孔２を通って凹部３に至るように金属基盤５に接着された給電シート１３と、凹部３における電極シート９の導電層８の露出部および給電シート１３の導電層１２の露出部に接合された金属バネ１４とを具備して概略構成されるものである。
【０００４】
金属基盤５内には、冷却水や温熱水によって装置の温度を調節するための調温手段（図示略）が形成されている。また、この静電チャック装置１の下方には、金属基盤支持体１５が設けられており、さらに、金属基盤支持体１５の給電孔１６内には、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８が設けられている。
この静電チャック装置１においては、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８を、凹部４における給電シート１３の導電層１２の露出部に設けられた接続導体１９に接触させ、給電ピン１８に接続する直流高圧電源（図示略）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（図示略）が吸着固定されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、この静電チャック装置１においては、電極シート９の導電層８と給電シート１３の導電層１２とが直接に接することなく、これら導電層の間にこれらに接合する金属バネ１４が介在している。このため、金属基盤５の温度変化による金属基盤５の膨張や収縮、金属バネ１４の劣化などの原因によって接合部分の接触不良が生じることがあった。これにより、電極シート９への通電が不安定となり、静電気発生量が低くなって、ウエハの吸着力が低下するという問題があった。このような問題は、接合導体として金属バネ１４の代わりに導電性接着剤や低融点はんだを用いても、同じように発生した。
【０００６】
また、この静電チャック装置１においては、凹部３、４および貫通孔２内に給電シート１３をコの字形して貼り付ける作業に手間がかかり、静電チャック装置１の組み立てに時間がかかるという問題があった。
また、通電時には、給電シート１３に約１．５ｋＶの高電圧がかかっている。しかしながら、給電シート１３と電極シート９の接続部は重ね合わせて接触しているため、この高電圧に耐えられず、絶縁不良が生じ、漏電によって電極シート９や金属基盤５を焼いてしまうこともあった。
【０００７】
また、この静電チャック装置１においては、給電ピン１８と接続導体１９との間に約１．５ｋＶの高電圧がかかるため、これらの間が真空あるいは低圧状態になると、これらの間で放電が生じる場合がある。したがって、放電を防止するために金属基盤５と金属基盤支持体１５との間に間隙を設け、ここに約１気圧の気体が導入されている。
しかしながら、静電チャック装置１が設けられる加工機の処理室（図示略）内は真空状態とされているので、電極シート９の上面側は真空となっている。一方、図９に示すように、金属基盤５と金属基盤支持体１５との間の間隙に供給された気体は、貫通孔２を通って電極シート９の下面側に至る。そのため、電極シート９の両面の間で圧力差が生じ、電極シート９が剥離して、上方に盛り上がるという問題があった。そして、この現象により、電極シート９の平滑度が低下し、ウエハの吸着力が低下するという問題があった。
【０００８】
電極シート９の両面の間で圧力差が生じないような給電構造を採用した静電チャック装置としては、特開平７−７４２３４号公報に示されているような構造のものが挙げられる。
図１０は、改良された構造を有する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２０の静電チャック装置１からの改良点は、断面凸形の貫通孔２内に、給電シート１３の代わりに断面凸形の給電補助ピン２１を、電極シート９の導電層８の露出部に設けられた接続導体２２に接触するように設け、この給電補助ピン２１と金属基盤１５との間の貫通孔２内に絶縁性接着剤等からなる絶縁部材２３を充填した点にある。
この静電チャック装置２０においては、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８を、給電補助ピン２１の基端部に接触させ、給電ピン１８に接続された直流高圧電源から電極シート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上面にウエハが吸着固定されるようになっている。
【０００９】
しかしながら、この静電チャック装置２０においては、金属基盤５の温度変化による金属基盤５の膨張や収縮によって、金属基盤５と絶縁部材２３との間や給電補助ピン２１と絶縁部材２３との間に隙間が生じ、給電補助ピン２１ががたつくという問題があった。そして、がたついた給電補助ピン２１は、給電ピン１８によって上方に押し上げられ、これと共に電極シート９が上方に押し上げられて金属基盤５から剥離するという問題があった。この結果、電極シート９と金属基盤５との接触不良が生じ、金属基盤５によるウエハの冷却が十分にできず、ウエハに部分的な温度差が生じて、ウエハ上の半導体の製造不良が部分的に発生した。
【００１０】
また、給電補助ピン２１や絶縁部材２３が劣化した際に、これらを新品に交換することができれば、金属基盤５を再利用することができ、静電チャック装置２０の運用コストを抑えることができる。しかしながら、給電補助ピン２１が絶縁性接着剤からなる絶縁部材２３で固定されているため、給電補助ピン２１および絶縁部材２３の貫通孔２からの取り外しは困難であった。そのため、給電補助ピン２１や絶縁部材２３が劣化した場合、金属基盤５ごと交換する必要が生じ、静電チャック装置２０のコストの上昇につながるという問題があった。
【００１１】
また、特開平７−７４２３４号公報には、図１１に示すような、給電ピン１８による押し上げが直接、電極シート９に伝わらない構造の静電チャック装置が示されている。
この静電チャック装置２４においては、給電コマ部材２５と電極シート９の導電層８との間が給電導線２６によって接続されており、給電ピン１８による押し上げが直接、電極シート９に伝わらないようになっている。
【００１２】
この静電チャック装置２４の組み立ては、給電導線２６の一端の素線を電極シート９の導電層８に導電性接着剤２７で固定し、この状態で上側絶縁部材２８の挿入孔および金属基盤５の貫通孔２に給電導線２６を挿通し、上側絶縁部材２８を貫通孔２上部に接着剤で固定し、電極シート９を金属基盤５上に接着剤２９で固定し、貫通孔２の途中に接着剤３０を注入して給電導線２６を金属基盤５に固定し、下側絶縁部材３１の挿入孔に給電導線２６を挿通させながら下側絶縁部材３１を貫通孔２の下側に挿入し、給電導線２６の他端の素線を給電コマ部材２５にはんだで接続し、給電コマ部材２５を下側絶縁部材３１の挿入孔に挿入することによって行われる。
【００１３】
しかしながら、この静電チャック装置２４においては、給電導線２６を設けるために必要な部品の数が多く、また組み立ての工程数も多いため、組み立てが煩雑であるという問題があった。また、給電導線２６が直接、貫通孔２に挿通されているので、給電導線２６と金属基盤５との間の絶縁が、給電導線２６の被覆材のみとなり、絶縁不良が発生しやすいという問題があった。また、給電導線２６、上側絶縁部材２８および下側絶縁部材３１が接着剤で金属基盤５に固定されているため、これらの貫通孔２からの取り外しは困難であり、これら絶縁部材が劣化した際にこれらの交換ができず、金属基盤５を再利用できないという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、絶縁不良、接触不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができる静電チャック装置、およびこのような静電チャック装置を少ない工程で容易に組み立てることができる組立方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電極シートの金属基盤からの剥離が発生することがない静電チャック装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、絶縁部材の取り外しが容易で、金属基盤の再利用が可能な静電チャック装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の静電チャック装置は、貫通孔が設けられた基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、貫通孔の上端を塞ぐように基盤上に積層された電極シートと、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合により設けられた絶縁部材と、絶縁部材の後端部に設けられた給電端子と、絶縁部材のガイド孔に挿入され、上端が電極シートの導電層に接続され、下端が給電端子に接続された導線とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、前記絶縁部材は、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物からなる群から選ばれる１種からなる成形体であることが望ましい。
また、前記電極シートの絶縁層は、ポリイミドまたはセラミックスからなることが望ましい。
また、前記電極シートと絶縁部材との間に、絶縁接着剤が充填されていることが望ましい。
また、前記基盤の貫通孔に、基盤の下方に開放した溝が形成されていることが望ましい。
また、前記溝に、絶縁接着剤が充填されていてもよい。
また、前記導線は、裸線であってもよい。
【００１７】
また、本発明の静電チャック装置の組立方法は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成された絶縁部材を、絶縁部材の先端部が貫通孔内に位置するように基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合により設け、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有する電極シートの導電層に導線の一端が接するように導線を接続し、絶縁部材の先端部側から導線をガイド孔に挿入しながら、電極シートを貫通孔を塞ぐように基盤上に積層し、絶縁部材の後端部側のガイド孔から突出した導線を給電端子に接続し、給電端子を絶縁部材の後端部に固定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の静電チャック装置用絶縁部材は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、外周壁にねじが螺刻されていることを特徴とする。
また、本発明の静電チャック装置用基盤は、貫通孔が設けられ、該貫通孔に基盤の下方に開放した溝が形成され、該貫通孔にねじが螺刻されていることを特徴とする。
【００１９】
【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り、図２は、下面図、図３は、図２中のIII−III線に沿う断面の要部拡大図であり、図４は、図２中のIV−IV線に沿う断面の要部拡大図である。
この静電チャック装置４０は、貫通孔２が設けられた金属基盤５と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有し、貫通孔２の上端を塞ぐように金属基盤５上に積層された電極シート９と、先端部４１から後端部４２にわたってガイド孔４３が形成され、先端部４１と電極シート９との間に間隙４４が形成されるように金属基盤５の貫通孔２内に設けられた絶縁部材４５と、絶縁部材４５の後端部４２の凹部４２ａに設けられた給電端子４６と、絶縁部材４５のガイド孔４３に挿入され、上端４７が電極シート９の導電層８に接した状態で導電層８にはんだ４８で固定され、下端４９が給電端子４６にはんだ５０で固定された裸線からなる導線５１とを具備するものである。
【００２０】
また、この静電チャック装置４０においては、貫通孔２に螺刻されためねじ５２と絶縁部材４５の外周壁に螺刻されたねじ５３とを螺合させることによって、絶縁部材４５は、金属基盤５の貫通孔２内に固定されている。
また、金属基盤５の貫通孔２には、一端が電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に設けられ、他端が金属基盤５の下方に開放した溝５４が形成されている。
また、電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に、絶縁接着剤５５が充填されている。
【００２１】
絶縁部材４５としては、先端部４１から後端部４２にわたってガイド孔４３が形成され、金属基盤５と導線５１との間を電気的に絶縁できる成形体であれば、その材質、形状等は特に限定はされない。材質としては、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物が、絶縁性および成形体の機械的強度の点で好適に用いられる。中でも、加工性の点から絶縁性樹脂が好ましい。絶縁性樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリベンザイミザドール、ポリ四フッ化エチレン等が挙げられる。
また、セラミックスとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、ステアタイト、炭化ケイ素等が挙げられる。また、金属酸化物としては、例えば、アルマイト等が挙げられる。
【００２２】
給電端子４６および導線５１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。また、導線５１には被覆材を設けてもよいが、導線５１は絶縁部材４５内に挿入されているので、コストの点から被覆材を設けなくてもよい。また、導線５１の長さは、金属基盤５の膨張に伴って電極シート９と給電端子４６の間の距離が長くなっても、その変化を吸収して導電層８や給電端子４６との接続部分の断線を防止できるように、電極シート９と給電端子４６の間の距離よりも長くされていることが好ましい。
【００２３】
絶縁部材４５の凹部４２ａへの給電端子４６の固定には、通常、接着剤５６が用いられる。接着剤５６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。
【００２４】
電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に充填される絶縁接着剤５５としては、電気絶縁性に優れた接着剤が適用される。このような接着剤としては、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、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【００２５】
貫通孔２に形成された溝５４は、電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に絶縁接着剤５５を充填するためのものである。また、金属基盤５と絶縁部材４５との間の絶縁性および接着性を高めることを目的に、溝５４に絶縁接着剤を充填しても構わない。
【００２６】
金属基盤５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周知のものを用いることができる。金属基盤５の内部には、ウエハ温度を調整するための熱媒が通る熱媒流路（図示略）等からなる調温手段が形成されているものが望ましい。
【００２７】
電極シート９の絶縁層６、７としては、誘電率ε、誘電損失係数ｔａｎδ、耐電圧等の電気特性等を考慮したうえで、１５０℃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。
【００２８】
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、１００〜１０００μｍ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。
【００２９】
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５０μｍ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、０．１〜１０μｍ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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、図３に示すように、この静電チャック装置４０の下方には、金属基盤支持体１５が設けられており、さらに、金属基盤支持体１５の給電孔１６内には、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８が設けられている。
そして、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８を、絶縁部材４５の後端部４２に設けられた給電端子４６に接触させ、バネ１７の下流に設けられた直流高圧電源（図示略）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上面にウエハが吸着固定されるようになっている。
【００３２】
このような静電チャック装置４０にあっては、導線５１の上端４７が電極シート９の導電層８に接した状態で導電層８にはんだ４８で固定されているので、従来のように導電層と給電手段とが直接に接することなく金属バネや低融点はんだを介して接合したものに比べ接続が確実であり、金属基盤５の膨張や収縮に伴う導線５１と導電層８の間の接触不良を抑えることができる。
また、同様に、導線５１の下端４９が給電端子４６にはんだ５０で固定されているので、金属基盤５の膨張や収縮に伴う導線５１と給電端子４６の間の接触不良を抑えることができる。
【００３３】
また、導線５１が、絶縁部材４５のガイド孔４３内に挿入され、絶縁部材４５によって保護されているので、従来の絶縁シートや被覆材による絶縁に比べ、導線５１と金属基盤５との間の絶縁性に優れている。
また、絶縁部材４５が、その先端部４１と電極シート９との間に間隙４４が形成されるように貫通孔２内に設けた場合は、金属基盤５の膨張や収縮によって絶縁部材４５と金属基盤５との間にがたつきが生じ、絶縁部材４５が給電ピン１８に押し上げられても、絶縁部材４５を押し上げる力が電極シート９に伝わることなく、電極シート９の金属基盤５からの剥離を防ぐことができる。
【００３４】
また、絶縁部材４５が、貫通孔２内に着脱可能に螺合されているので、絶縁部材４５が劣化した際の交換が容易にでき、金属基盤５を再利用でき、静電チャック装置の運用コストを低減できる。
また、電極シート９と絶縁部材４５との間に、絶縁接着剤５５が充填されているので、導線５１の絶縁性をさらに高めることができる。また、間隙４４に、絶縁接着剤５５が充填された場合は、金属基盤５の膨張や収縮によって絶縁部材４５と金属基盤５との間にがたつきが生じ、絶縁部材４５が給電ピン１８に押し上げられても、絶縁部材４５を押し上げる力が絶縁接着剤５５によって緩和され、電極シート９の金属基盤５からの剥離を抑えることができる。
【００３５】
また、貫通孔２に一端が間隙４４に接続し、他端が金属基盤５の下方に開放した溝５４が形成されているので、間隙４４への絶縁接着剤５５の充填を容易に行うことができる。なお、金属基盤５と金属基盤支持体１５の間に供給された気体が溝５４へ流入しても、溝５４と電極シート９との間には絶縁接着剤５５が存在し、かつ絶縁接着層５５が電極シート９および金属基盤５に接着しているので、気体の圧力によって電極シート９が金属基盤５から剥離することを抑えることができる。
また、導線５１が裸線であるので、導線５１に被覆材を設ける必要がなく、導線５１のコストを抑えることができる。
【００３６】
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、金属基盤支持体の形状等に合わせて、例えば、図５に示すように、絶縁部材４５の後端部４２を金属基盤５の下面から突出させたものであってもよい。
また、図示例の絶縁部材４５は、螺合によって貫通孔２内に固定されているが、絶縁部材の固定手段はこれに限定されず、例えば、絶縁部材４５を接着剤によって貫通孔２内に固定してもよく、螺合による固定と接着剤による固定を併用してもよい。
【００３７】
また、図示例の静電チャック装置の基盤は金属製であるが、本発明の静電チャック装置における基盤はこれに限定はされず、例えば、セラミック製であっても構わない。
また、図示例の静電チャック装置における導線と導電層または給電端子との接続部分ははんだによって固定されているが、これら接続部分は、導電性接着剤等によって固定されていても構わない。
【００３８】
また、本発明の静電チャック装置には、金属基盤から電極シートまでを垂直に貫通し、内部にリフターピン（図示略）が配備された複数のリフター穴が形成されていてもよい。これらリフター穴からリフターピンが電極シート上面から上方へ突出することにより、ウエハを昇降できるようになる。
また、本発明の静電チャック装置における被吸着物としては、ウエハに限定されるものではなく、導電体または半導体であればいずれでもよい。
【００３９】
次に、本発明の静電チャック装置の組立方法について図６および図７を参照して説明する。
まず、先端部４１から後端部４２にわたってガイド孔４３が形成された絶縁部材４５を、絶縁部材４５の先端部４１が貫通孔２内に位置するように金属基盤５の貫通孔２内に設ける。
これとは別に、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有する電極シート９の中央部の絶縁層７を一部除去し、外部に露出した導電層８に導線５１の上端４７が接するように導線５１をはんだ４８で固定する。
【００４０】
ついで、電極シート９の絶縁層７表面および／または金属基盤５上面に接着剤を塗布し、図６に示すように、絶縁部材４５の先端部４１側から導線５１をガイド孔４３に挿入しながら、電極シート９を貫通孔２を塞ぐように金属基盤５上に積層する。
絶縁部材４５の後端部４２側のガイド孔４３から突出した導線５１の下端４９を、図７に示すように、給電端子４６の孔５７に挿入し、はんだ５０をこの孔５７に流し込んで導線５１を給電端子に固定し、この給電端子４６を絶縁部材４５の後端部４２の凹部４２ａに接着剤で固定する。
最後に、溝５４から絶縁接着剤５５を、絶縁部材４５の先端部４１と電極シート９との間に形成された間隙４４に充填し、これを固化させることにより静電チャック装置４０が組み立てられる。
【００４１】
このような静電チャック装置の組立方法にあっては、絶縁部材４５をあらかじめ貫通孔２内に設けた後に、電極シート９に接続された導線５１を絶縁部材４５のガイド孔４３に挿入しているので、絶縁部材に導線を通した後に絶縁部材を貫通孔に固定する従来の方法に比べ工程が少なく、かつ部品（絶縁部材）の数も少ないので、組み立て作業が容易である。
【００４２】
【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は、貫通孔が設けられた基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、貫通孔の上端を塞ぐように基盤上に積層された電極シートと、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、基盤の貫通孔内に設けられた絶縁部材と、絶縁部材の後端部に設けられた給電端子と、絶縁部材のガイド孔に挿入され、上端が電極シートの導電層に接続され、下端が給電端子に接続された導線とを具備するものであるので、絶縁不良、接触不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができる。
【００４３】
また、絶縁部材が、基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合されていれば、絶縁部材の取り外しが容易で、基盤の再利用が可能となる。
また、絶縁部材が、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物からなる群から選ばれる１種からなる成形体であれば、絶縁部材の絶縁性および機械的強度が向上し、静電チャック装置の信頼性がさらに向上する。
また、電極シートの絶縁層が、ポリイミドまたはセラミックスからなるものであれば、電極シートの耐熱性、耐電圧性が向上し、静電チャック装置の信頼性がさらに向上する。
また、電極シートと絶縁部材との間に、絶縁接着剤が充填されていれば、絶縁性がさらに向上し、電極シートへの給電をさらに安定して行うことができる。また、電極シートの基盤からの剥離が発生することがない。
【００４４】
また、基盤の貫通孔に、基盤の下方に開放した溝が形成されていれば、絶縁接着剤の充填を容易に行うことができる。
また、溝に絶縁接着剤が充填されていていれば、基盤と絶縁部材との間の絶縁性および接着性がさらに向上する。
また、導線が裸線であれば、静電チャック装置のコストを低減することができる。
【００４５】
また、本発明の静電チャック装置の組立方法は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成された絶縁部材を、絶縁部材の先端部が貫通孔内に位置するように基盤の貫通孔内に設け、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有する電極シートの導電層に導線の一端が接するように導線を接続し、絶縁部材の先端部側から導線をガイド孔に挿入しながら、電極シートを貫通孔を塞ぐように基盤上に積層し、絶縁部材の後端部側のガイド孔から突出した導線を給電端子に接続し、給電端子を絶縁部材の後端部に固定する方法であるので、このような組立方法によれば、絶縁不良、接触不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができ、また、電極シートの金属基盤からの剥離が発生することがない静電チャック装置を少ない工程で容易に組み立てることができる。
【００４６】
また、本発明の静電チャック装置用絶縁部材は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、外周壁にねじが螺刻されているものであるので、絶縁不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができる静電チャック装置を提供することができる。また、静電チャック装置を少ない工程で容易に組み立てることができる。また、絶縁部材の取り外しが容易で、基盤の再利用が可能となる。
また、本発明の静電チャック装置用基盤は、貫通孔が設けられ、該貫通孔に基盤の下方に開放した溝が形成されているものであるので、絶縁接着剤の充填を容易に行うことができる。
【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】 図１の静電チャック装置の下面図である。
【図３】 図２中のIII−III線に沿う断面の要部拡大図である。
【図４】 図２中のIV−IV線に沿う断面の要部拡大図である。
【図５】 本発明の静電チャック装置の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】 本発明の静電チャック装置の組立方法を説明するための要部拡大断面図である。
【図７】 給電端子への導線の接続状態を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図８】 従来の静電チャック装置の一例を示す要部拡大断面図である。
【図９】 図８の静電チャック装置において電極シートが盛り上がった状態を示す要部断面図である。
【図１０】 従来の静電チャック装置の第２の例を示す要部拡大図である。
【図１１】 従来の静電チャック装置の第３の例を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
２ 貫通孔
５ 金属基盤
６ 絶縁層
７ 絶縁層
８ 導電層
９ 電極シート
４０ 静電チャック装置
４１ 先端部
４２ 後端部
４３ ガイド孔
４４ 間隙
４５ 絶縁部材
４６ 給電端子
４７ 上端
４８ はんだ
４９ 下端
５０ はんだ
５１ 導線
５４ 溝
５５ 絶縁接着剤
【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その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを加工する工程においては、半導体ウエハを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、特開平５−１０２２８９号公報に示されているような構造のものが挙げられる。
図８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、中央の両表面に貫通孔２で連通した凹部３、４が設けられた円盤状の金属基盤５と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有し、金属基盤５上に積層された電極シート９と、絶縁層１０、１１およびこれに挟まれた導電層１２を有し、凹部４から貫通孔２を通って凹部３に至るように金属基盤５に接着された給電シート１３と、凹部３における電極シート９の導電層８の露出部および給電シート１３の導電層１２の露出部に接合された金属バネ１４とを具備して概略構成されるものである。
【０００４】
金属基盤５内には、冷却水や温熱水によって装置の温度を調節するための調温手段（図示略）が形成されている。また、この静電チャック装置１の下方には、金属基盤支持体１５が設けられており、さらに、金属基盤支持体１５の給電孔１６内には、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８が設けられている。
この静電チャック装置１においては、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８を、凹部４における給電シート１３の導電層１２の露出部に設けられた接続導体１９に接触させ、給電ピン１８に接続する直流高圧電源（図示略）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（図示略）が吸着固定されるようになっている。
【０００５】
しかしながら、この静電チャック装置１においては、電極シート９の導電層８と給電シート１３の導電層１２とが直接に接することなく、これら導電層の間にこれらに接合する金属バネ１４が介在している。このため、金属基盤５の温度変化による金属基盤５の膨張や収縮、金属バネ１４の劣化などの原因によって接合部分の接触不良が生じることがあった。これにより、電極シート９への通電が不安定となり、静電気発生量が低くなって、ウエハの吸着力が低下するという問題があった。このような問題は、接合導体として金属バネ１４の代わりに導電性接着剤や低融点はんだを用いても、同じように発生した。
【０００６】
また、この静電チャック装置１においては、凹部３、４および貫通孔２内に給電シート１３をコの字形して貼り付ける作業に手間がかかり、静電チャック装置１の組み立てに時間がかかるという問題があった。
また、通電時には、給電シート１３に約１．５ｋＶの高電圧がかかっている。しかしながら、給電シート１３と電極シート９の接続部は重ね合わせて接触しているため、この高電圧に耐えられず、絶縁不良が生じ、漏電によって電極シート９や金属基盤５を焼いてしまうこともあった。
【０００７】
また、この静電チャック装置１においては、給電ピン１８と接続導体１９との間に約１．５ｋＶの高電圧がかかるため、これらの間が真空あるいは低圧状態になると、これらの間で放電が生じる場合がある。したがって、放電を防止するために金属基盤５と金属基盤支持体１５との間に間隙を設け、ここに約１気圧の気体が導入されている。
しかしながら、静電チャック装置１が設けられる加工機の処理室（図示略）内は真空状態とされているので、電極シート９の上面側は真空となっている。一方、図９に示すように、金属基盤５と金属基盤支持体１５との間の間隙に供給された気体は、貫通孔２を通って電極シート９の下面側に至る。そのため、電極シート９の両面の間で圧力差が生じ、電極シート９が剥離して、上方に盛り上がるという問題があった。そして、この現象により、電極シート９の平滑度が低下し、ウエハの吸着力が低下するという問題があった。
【０００８】
電極シート９の両面の間で圧力差が生じないような給電構造を採用した静電チャック装置としては、特開平７−７４２３４号公報に示されているような構造のものが挙げられる。
図１０は、改良された構造を有する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２０の静電チャック装置１からの改良点は、断面凸形の貫通孔２内に、給電シート１３の代わりに断面凸形の給電補助ピン２１を、電極シート９の導電層８の露出部に設けられた接続導体２２に接触するように設け、この給電補助ピン２１と金属基盤１５との間の貫通孔２内に絶縁性接着剤等からなる絶縁部材２３を充填した点にある。
この静電チャック装置２０においては、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８を、給電補助ピン２１の基端部に接触させ、給電ピン１８に接続された直流高圧電源から電極シート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上面にウエハが吸着固定されるようになっている。
【０００９】
しかしながら、この静電チャック装置２０においては、金属基盤５の温度変化による金属基盤５の膨張や収縮によって、金属基盤５と絶縁部材２３との間や給電補助ピン２１と絶縁部材２３との間に隙間が生じ、給電補助ピン２１ががたつくという問題があった。そして、がたついた給電補助ピン２１は、給電ピン１８によって上方に押し上げられ、これと共に電極シート９が上方に押し上げられて金属基盤５から剥離するという問題があった。この結果、電極シート９と金属基盤５との接触不良が生じ、金属基盤５によるウエハの冷却が十分にできず、ウエハに部分的な温度差が生じて、ウエハ上の半導体の製造不良が部分的に発生した。
【００１０】
また、給電補助ピン２１や絶縁部材２３が劣化した際に、これらを新品に交換することができれば、金属基盤５を再利用することができ、静電チャック装置２０の運用コストを抑えることができる。しかしながら、給電補助ピン２１が絶縁性接着剤からなる絶縁部材２３で固定されているため、給電補助ピン２１および絶縁部材２３の貫通孔２からの取り外しは困難であった。そのため、給電補助ピン２１や絶縁部材２３が劣化した場合、金属基盤５ごと交換する必要が生じ、静電チャック装置２０のコストの上昇につながるという問題があった。
【００１１】
また、特開平７−７４２３４号公報には、図１１に示すような、給電ピン１８による押し上げが直接、電極シート９に伝わらない構造の静電チャック装置が示されている。
この静電チャック装置２４においては、給電コマ部材２５と電極シート９の導電層８との間が給電導線２６によって接続されており、給電ピン１８による押し上げが直接、電極シート９に伝わらないようになっている。
【００１２】
この静電チャック装置２４の組み立ては、給電導線２６の一端の素線を電極シート９の導電層８に導電性接着剤２７で固定し、この状態で上側絶縁部材２８の挿入孔および金属基盤５の貫通孔２に給電導線２６を挿通し、上側絶縁部材２８を貫通孔２上部に接着剤で固定し、電極シート９を金属基盤５上に接着剤２９で固定し、貫通孔２の途中に接着剤３０を注入して給電導線２６を金属基盤５に固定し、下側絶縁部材３１の挿入孔に給電導線２６を挿通させながら下側絶縁部材３１を貫通孔２の下側に挿入し、給電導線２６の他端の素線を給電コマ部材２５にはんだで接続し、給電コマ部材２５を下側絶縁部材３１の挿入孔に挿入することによって行われる。
【００１３】
しかしながら、この静電チャック装置２４においては、給電導線２６を設けるために必要な部品の数が多く、また組み立ての工程数も多いため、組み立てが煩雑であるという問題があった。また、給電導線２６が直接、貫通孔２に挿通されているので、給電導線２６と金属基盤５との間の絶縁が、給電導線２６の被覆材のみとなり、絶縁不良が発生しやすいという問題があった。また、給電導線２６、上側絶縁部材２８および下側絶縁部材３１が接着剤で金属基盤５に固定されているため、これらの貫通孔２からの取り外しは困難であり、これら絶縁部材が劣化した際にこれらの交換ができず、金属基盤５を再利用できないという問題があった。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
よって、本発明の目的は、絶縁不良、接触不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができる静電チャック装置、およびこのような静電チャック装置を少ない工程で容易に組み立てることができる組立方法を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、電極シートの金属基盤からの剥離が発生することがない静電チャック装置を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、絶縁部材の取り外しが容易で、金属基盤の再利用が可能な静電チャック装置を提供することにある。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
本発明の静電チャック装置は、貫通孔が設けられた基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、貫通孔の上端を塞ぐように基盤上に積層された電極シートと、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合により設けられた絶縁部材と、絶縁部材の後端部に設けられた給電端子と、絶縁部材のガイド孔に挿入され、上端が電極シートの導電層に接続され、下端が給電端子に接続された導線とを具備することを特徴とする。
【００１６】
また、前記絶縁部材は、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物からなる群から選ばれる１種からなる成形体であることが望ましい。
また、前記電極シートの絶縁層は、ポリイミドまたはセラミックスからなることが望ましい。
また、前記電極シートと絶縁部材との間に、絶縁接着剤が充填されていることが望ましい。
また、前記基盤の貫通孔に、基盤の下方に開放した溝が形成されていることが望ましい。
また、前記溝に、絶縁接着剤が充填されていてもよい。
また、前記導線は、裸線であってもよい。
【００１７】
また、本発明の静電チャック装置の組立方法は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成された絶縁部材を、絶縁部材の先端部が貫通孔内に位置するように基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合により設け、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有する電極シートの導電層に導線の一端が接するように導線を接続し、絶縁部材の先端部側から導線をガイド孔に挿入しながら、電極シートを貫通孔を塞ぐように基盤上に積層し、絶縁部材の後端部側のガイド孔から突出した導線を給電端子に接続し、給電端子を絶縁部材の後端部に固定することを特徴とする。
【００１８】
また、本発明の静電チャック装置用絶縁部材は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、外周壁にねじが螺刻されていることを特徴とする。
また、本発明の静電チャック装置用基盤は、貫通孔が設けられ、該貫通孔に基盤の下方に開放した溝が形成され、該貫通孔にねじが螺刻されていることを特徴とする。
【００１９】
【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り、図２は、下面図、図３は、図２中のIII−III線に沿う断面の要部拡大図であり、図４は、図２中のIV−IV線に沿う断面の要部拡大図である。
この静電チャック装置４０は、貫通孔２が設けられた金属基盤５と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有し、貫通孔２の上端を塞ぐように金属基盤５上に積層された電極シート９と、先端部４１から後端部４２にわたってガイド孔４３が形成され、先端部４１と電極シート９との間に間隙４４が形成されるように金属基盤５の貫通孔２内に設けられた絶縁部材４５と、絶縁部材４５の後端部４２の凹部４２ａに設けられた給電端子４６と、絶縁部材４５のガイド孔４３に挿入され、上端４７が電極シート９の導電層８に接した状態で導電層８にはんだ４８で固定され、下端４９が給電端子４６にはんだ５０で固定された裸線からなる導線５１とを具備するものである。
【００２０】
また、この静電チャック装置４０においては、貫通孔２に螺刻されためねじ５２と絶縁部材４５の外周壁に螺刻されたねじ５３とを螺合させることによって、絶縁部材４５は、金属基盤５の貫通孔２内に固定されている。
また、金属基盤５の貫通孔２には、一端が電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に設けられ、他端が金属基盤５の下方に開放した溝５４が形成されている。
また、電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に、絶縁接着剤５５が充填されている。
【００２１】
絶縁部材４５としては、先端部４１から後端部４２にわたってガイド孔４３が形成され、金属基盤５と導線５１との間を電気的に絶縁できる成形体であれば、その材質、形状等は特に限定はされない。材質としては、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物が、絶縁性および成形体の機械的強度の点で好適に用いられる。中でも、加工性の点から絶縁性樹脂が好ましい。絶縁性樹脂としては、例えば、ポリイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、ポリベンザイミザドール、ポリ四フッ化エチレン等が挙げられる。
また、セラミックスとしては、例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素、ジルコニア、ムライト、ステアタイト、炭化ケイ素等が挙げられる。また、金属酸化物としては、例えば、アルマイト等が挙げられる。
【００２２】
給電端子４６および導線５１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。また、導線５１には被覆材を設けてもよいが、導線５１は絶縁部材４５内に挿入されているので、コストの点から被覆材を設けなくてもよい。また、導線５１の長さは、金属基盤５の膨張に伴って電極シート９と給電端子４６の間の距離が長くなっても、その変化を吸収して導電層８や給電端子４６との接続部分の断線を防止できるように、電極シート９と給電端子４６の間の距離よりも長くされていることが好ましい。
【００２３】
絶縁部材４５の凹部４２ａへの給電端子４６の固定には、通常、接着剤５６が用いられる。接着剤５６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。
【００２４】
電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に充填される絶縁接着剤５５としては、電気絶縁性に優れた接着剤が適用される。このような接着剤としては、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、ポリアミド樹脂等が挙げられる。
【００２５】
貫通孔２に形成された溝５４は、電極シート９と絶縁部材４５との間に形成された間隙４４に絶縁接着剤５５を充填するためのものである。また、金属基盤５と絶縁部材４５との間の絶縁性および接着性を高めることを目的に、溝５４に絶縁接着剤を充填しても構わない。
【００２６】
金属基盤５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周知のものを用いることができる。金属基盤５の内部には、ウエハ温度を調整するための熱媒が通る熱媒流路（図示略）等からなる調温手段が形成されているものが望ましい。
【００２７】
電極シート９の絶縁層６、７としては、誘電率ε、誘電損失係数ｔａｎδ、耐電圧等の電気特性等を考慮したうえで、１５０℃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。
【００２８】
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、１００〜１０００μｍ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。
【００２９】
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５０μｍ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、０．１〜１０μｍ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。
【００３０】
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。
【００３１】
また、図３に示すように、この静電チャック装置４０の下方には、金属基盤支持体１５が設けられており、さらに、金属基盤支持体１５の給電孔１６内には、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８が設けられている。
そして、バネ１７によって上方に押し上げられる給電ピン１８を、絶縁部材４５の後端部４２に設けられた給電端子４６に接触させ、バネ１７の下流に設けられた直流高圧電源（図示略）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上面にウエハが吸着固定されるようになっている。
【００３２】
このような静電チャック装置４０にあっては、導線５１の上端４７が電極シート９の導電層８に接した状態で導電層８にはんだ４８で固定されているので、従来のように導電層と給電手段とが直接に接することなく金属バネや低融点はんだを介して接合したものに比べ接続が確実であり、金属基盤５の膨張や収縮に伴う導線５１と導電層８の間の接触不良を抑えることができる。
また、同様に、導線５１の下端４９が給電端子４６にはんだ５０で固定されているので、金属基盤５の膨張や収縮に伴う導線５１と給電端子４６の間の接触不良を抑えることができる。
【００３３】
また、導線５１が、絶縁部材４５のガイド孔４３内に挿入され、絶縁部材４５によって保護されているので、従来の絶縁シートや被覆材による絶縁に比べ、導線５１と金属基盤５との間の絶縁性に優れている。
また、絶縁部材４５が、その先端部４１と電極シート９との間に間隙４４が形成されるように貫通孔２内に設けた場合は、金属基盤５の膨張や収縮によって絶縁部材４５と金属基盤５との間にがたつきが生じ、絶縁部材４５が給電ピン１８に押し上げられても、絶縁部材４５を押し上げる力が電極シート９に伝わることなく、電極シート９の金属基盤５からの剥離を防ぐことができる。
【００３４】
また、絶縁部材４５が、貫通孔２内に着脱可能に螺合されているので、絶縁部材４５が劣化した際の交換が容易にでき、金属基盤５を再利用でき、静電チャック装置の運用コストを低減できる。
また、電極シート９と絶縁部材４５との間に、絶縁接着剤５５が充填されているので、導線５１の絶縁性をさらに高めることができる。また、間隙４４に、絶縁接着剤５５が充填された場合は、金属基盤５の膨張や収縮によって絶縁部材４５と金属基盤５との間にがたつきが生じ、絶縁部材４５が給電ピン１８に押し上げられても、絶縁部材４５を押し上げる力が絶縁接着剤５５によって緩和され、電極シート９の金属基盤５からの剥離を抑えることができる。
【００３５】
また、貫通孔２に一端が間隙４４に接続し、他端が金属基盤５の下方に開放した溝５４が形成されているので、間隙４４への絶縁接着剤５５の充填を容易に行うことができる。なお、金属基盤５と金属基盤支持体１５の間に供給された気体が溝５４へ流入しても、溝５４と電極シート９との間には絶縁接着剤５５が存在し、かつ絶縁接着層５５が電極シート９および金属基盤５に接着しているので、気体の圧力によって電極シート９が金属基盤５から剥離することを抑えることができる。
また、導線５１が裸線であるので、導線５１に被覆材を設ける必要がなく、導線５１のコストを抑えることができる。
【００３６】
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、金属基盤支持体の形状等に合わせて、例えば、図５に示すように、絶縁部材４５の後端部４２を金属基盤５の下面から突出させたものであってもよい。
また、図示例の絶縁部材４５は、螺合によって貫通孔２内に固定されているが、絶縁部材の固定手段はこれに限定されず、例えば、絶縁部材４５を接着剤によって貫通孔２内に固定してもよく、螺合による固定と接着剤による固定を併用してもよい。
【００３７】
また、図示例の静電チャック装置の基盤は金属製であるが、本発明の静電チャック装置における基盤はこれに限定はされず、例えば、セラミック製であっても構わない。
また、図示例の静電チャック装置における導線と導電層または給電端子との接続部分ははんだによって固定されているが、これら接続部分は、導電性接着剤等によって固定されていても構わない。
【００３８】
また、本発明の静電チャック装置には、金属基盤から電極シートまでを垂直に貫通し、内部にリフターピン（図示略）が配備された複数のリフター穴が形成されていてもよい。これらリフター穴からリフターピンが電極シート上面から上方へ突出することにより、ウエハを昇降できるようになる。
また、本発明の静電チャック装置における被吸着物としては、ウエハに限定されるものではなく、導電体または半導体であればいずれでもよい。
【００３９】
次に、本発明の静電チャック装置の組立方法について図６および図７を参照して説明する。
まず、先端部４１から後端部４２にわたってガイド孔４３が形成された絶縁部材４５を、絶縁部材４５の先端部４１が貫通孔２内に位置するように金属基盤５の貫通孔２内に設ける。
これとは別に、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有する電極シート９の中央部の絶縁層７を一部除去し、外部に露出した導電層８に導線５１の上端４７が接するように導線５１をはんだ４８で固定する。
【００４０】
ついで、電極シート９の絶縁層７表面および／または金属基盤５上面に接着剤を塗布し、図６に示すように、絶縁部材４５の先端部４１側から導線５１をガイド孔４３に挿入しながら、電極シート９を貫通孔２を塞ぐように金属基盤５上に積層する。
絶縁部材４５の後端部４２側のガイド孔４３から突出した導線５１の下端４９を、図７に示すように、給電端子４６の孔５７に挿入し、はんだ５０をこの孔５７に流し込んで導線５１を給電端子に固定し、この給電端子４６を絶縁部材４５の後端部４２の凹部４２ａに接着剤で固定する。
最後に、溝５４から絶縁接着剤５５を、絶縁部材４５の先端部４１と電極シート９との間に形成された間隙４４に充填し、これを固化させることにより静電チャック装置４０が組み立てられる。
【００４１】
このような静電チャック装置の組立方法にあっては、絶縁部材４５をあらかじめ貫通孔２内に設けた後に、電極シート９に接続された導線５１を絶縁部材４５のガイド孔４３に挿入しているので、絶縁部材に導線を通した後に絶縁部材を貫通孔に固定する従来の方法に比べ工程が少なく、かつ部品（絶縁部材）の数も少ないので、組み立て作業が容易である。
【００４２】
【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は、貫通孔が設けられた基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、貫通孔の上端を塞ぐように基盤上に積層された電極シートと、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、基盤の貫通孔内に設けられた絶縁部材と、絶縁部材の後端部に設けられた給電端子と、絶縁部材のガイド孔に挿入され、上端が電極シートの導電層に接続され、下端が給電端子に接続された導線とを具備するものであるので、絶縁不良、接触不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができる。
【００４３】
また、絶縁部材が、基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合されていれば、絶縁部材の取り外しが容易で、基盤の再利用が可能となる。
また、絶縁部材が、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物からなる群から選ばれる１種からなる成形体であれば、絶縁部材の絶縁性および機械的強度が向上し、静電チャック装置の信頼性がさらに向上する。
また、電極シートの絶縁層が、ポリイミドまたはセラミックスからなるものであれば、電極シートの耐熱性、耐電圧性が向上し、静電チャック装置の信頼性がさらに向上する。
また、電極シートと絶縁部材との間に、絶縁接着剤が充填されていれば、絶縁性がさらに向上し、電極シートへの給電をさらに安定して行うことができる。また、電極シートの基盤からの剥離が発生することがない。
【００４４】
また、基盤の貫通孔に、基盤の下方に開放した溝が形成されていれば、絶縁接着剤の充填を容易に行うことができる。
また、溝に絶縁接着剤が充填されていていれば、基盤と絶縁部材との間の絶縁性および接着性がさらに向上する。
また、導線が裸線であれば、静電チャック装置のコストを低減することができる。
【００４５】
また、本発明の静電チャック装置の組立方法は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成された絶縁部材を、絶縁部材の先端部が貫通孔内に位置するように基盤の貫通孔内に設け、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有する電極シートの導電層に導線の一端が接するように導線を接続し、絶縁部材の先端部側から導線をガイド孔に挿入しながら、電極シートを貫通孔を塞ぐように基盤上に積層し、絶縁部材の後端部側のガイド孔から突出した導線を給電端子に接続し、給電端子を絶縁部材の後端部に固定する方法であるので、このような組立方法によれば、絶縁不良、接触不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができ、また、電極シートの金属基盤からの剥離が発生することがない静電チャック装置を少ない工程で容易に組み立てることができる。
【００４６】
また、本発明の静電チャック装置用絶縁部材は、先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、外周壁にねじが螺刻されているものであるので、絶縁不良の発生を抑えて電極シートへの給電を安定して行うことができる静電チャック装置を提供することができる。また、静電チャック装置を少ない工程で容易に組み立てることができる。また、絶縁部材の取り外しが容易で、基盤の再利用が可能となる。
また、本発明の静電チャック装置用基盤は、貫通孔が設けられ、該貫通孔に基盤の下方に開放した溝が形成されているものであるので、絶縁接着剤の充填を容易に行うことができる。
【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】 図１の静電チャック装置の下面図である。
【図３】 図２中のIII−III線に沿う断面の要部拡大図である。
【図４】 図２中のIV−IV線に沿う断面の要部拡大図である。
【図５】 本発明の静電チャック装置の他の例を示す要部拡大断面図である。
【図６】 本発明の静電チャック装置の組立方法を説明するための要部拡大断面図である。
【図７】 給電端子への導線の接続状態を示す図であり、（ａ）は側断面図、（ｂ）は斜視図である。
【図８】 従来の静電チャック装置の一例を示す要部拡大断面図である。
【図９】 図８の静電チャック装置において電極シートが盛り上がった状態を示す要部断面図である。
【図１０】 従来の静電チャック装置の第２の例を示す要部拡大図である。
【図１１】 従来の静電チャック装置の第３の例を示す要部拡大図である。
【符号の説明】
２ 貫通孔
５ 金属基盤
６ 絶縁層
７ 絶縁層
８ 導電層
９ 電極シート
４０ 静電チャック装置
４１ 先端部
４２ 後端部
４３ ガイド孔
４４ 間隙
４５ 絶縁部材
４６ 給電端子
４７ 上端
４８ はんだ
４９ 下端
５０ はんだ
５１ 導線
５４ 溝
５５ 絶縁接着剤
Claims (10)
- 貫通孔が設けられた基盤と、
少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、貫通孔の上端を塞ぐように基盤上に積層された電極シートと、
先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合により設けられた絶縁部材と、
絶縁部材の後端部に設けられた給電端子と、
絶縁部材のガイド孔に挿入され、上端が電極シートの導電層に接続され、下端が給電端子に接続された導線とを具備することを特徴とする静電チャック装置。 - 前記絶縁部材が、セラミックス、絶縁性樹脂、ガラスおよび金属酸化物からなる群から選ばれる１種からなる成形体であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記電極シートの絶縁層が、ポリイミドまたはセラミックスからな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装置。
- 前記電極シートと絶縁部材との間に、絶縁接着剤が充填されていることを特徴とする請求項１ないし３いずれか一項に記載の静電チャック装置。
- 前記基盤の貫通孔に、基盤の下方に開放した溝が形成されていることを特徴とする請求項１ないし４いずれか一項に記載の静電チャック装置。
- 前記溝に、絶縁接着剤が充填さ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。
- 前記導線が、裸線であることを特徴とする請求項１ないし６いずれか一項に記載の静電チャック装置。
- 先端部から後端部にわたってガイド孔が形成された絶縁部材を、絶縁部材の先端部が貫通孔内に位置するように基盤の貫通孔内に着脱可能に螺合により設け、
少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有する電極シートの導電層に導線の一端が接するように導線を接続し、
絶縁部材の先端部側から導線をガイド孔に挿入しながら、電極シートを貫通孔を塞ぐように基盤上に積層し、
絶縁部材の後端部側のガイド孔から突出した導線を給電端子に接続し、
給電端子を絶縁部材の後端部に固定することを特徴とする静電チャック装置の組立方法。 - 先端部から後端部にわたってガイド孔が形成され、外周壁にねじが螺刻されていることを特徴とする静電チャック装置用絶縁部材。
- 貫通孔が設けられ、該貫通孔に基盤の下方に開放した溝が形成され、該貫通孔にねじが螺刻されていることを特徴とする静電チャック装置用基盤。
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