JP4403531B2 - 静電チャックユニットの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主としてシリコンウエハやガラス基板等の試料を加工する半導体製造装置もしくはフラットパネルディスプレイ製造装置に使用される静電チャックユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハや、ガラス基板等の試料は、デバイスの大型化、微細化に伴う歩留まり向上の為、大型化の傾向が著しい。
一般に、シリコンウエハの微細加工を主とする半導体製造工程と、ガラスの加工を行うフラットパネルディスプレイ製造工程とは、各製造プロセスの原理は似ている所が多い。しかし、基板上に形成するトランジスタ等、機能部の集積度は圧倒的に半導体の方が高かった為、製造プロセスも高集積機能部製造に適した真空中での加工が早くから導入されてきた。このような背景から、真空中での使用が可能である事が特徴の静電チャックはまず半導体製造装置に採用されていった。その為静電チャックはシリコンウエハの寸法に合わせたものの量産化が進んでおり、その生産設備もシリコンウエハサイズに対応しているものが多い。
【０００３】
一方、近年の大型高精彩フラットパネルディスプレイの需要の高まりを受け、従来は大気中での製造プロセスで充分対応できていたフラットパネルディスプレイ製造装置においても真空中での製造プロセスの要求が高まり、半導体製造装置と同じ静電チャックを用いられるようになりつつある。
このような大型基板に対応する静電チャック製造方法としては、特開２０００−３９０４に見られるように、大型基板と同じ形状の絶縁板上に内部電極を形成し、これを複数に分割した後、各内部電極上に絶縁体をコーティングし、その後金属板上に並べて各内部電極を導電性接着剤で導通させる方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、静電チャックに求められる特性は、加工する基板の温度の均一化とより強い吸着力を発現させる為の誘電層の高い絶縁性であり、これを達成する為内部電極は静電吸着面と平行に作る必要がある。現状のシリコンウエハサイズより大型の基板用静電チャックを、現状のシリコンウエハサイズの静電チャックと同じ製造方法であるグリーンシート積層型セラミックの1枚物で作ろうとした場合、静電チャック内部の剥離が生じ易く、また焼成時の反り量が面積に比例して大きくなる為、静電吸着面と内部電極との平行を確保する事が難しくなってくる。
【０００５】
一方、提案されている内部電極分割方式での静電チャック製造方法では、誘電層をコーティングで作る為、グリーンシート積層型静電チャックに比べて絶縁耐圧が低くなる傾向にある。また、分割した絶縁板上の内部電極を再度導通させる為に半田等の導電性接着剤を用いているが、隣り合う電極間の絶縁を保つよう導電性接着剤と絶縁用接着剤を塗布するのは工程が複雑になり生産性が低くなるものと考えられる。また、静電チャックユニットの使用温度はこの導電性接着剤の融点以下に制限され、低融点半田使用の場合使用温度領域は低くなる事が考えられる。更に、分割した絶縁板を支持体に接合する際に接着剤を用いるが、各絶縁板の高さを揃えるためには接着剤塗布厚さを一定に保つ必要があるが困難を伴う。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、大型化に伴う静電吸着面と内部電極との平行の悪化、焼成時の層間剥離の発生等の歩留まり低下要因を抑え、簡便な方法とすることができる大型の静電チャックユニットの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１の発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、前記ベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、前記ベース板の主面に設けられた凹部に静電チャックを埋設する工程と、前記静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面と、セラミックにより形成された前記ベース板の上面と、を同時加工することで、前記誘電層の上面と、前記ベース板の上面と、を面一とする工程と、を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法である。
また、第２の発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、セラミックにより形成された第１のベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、前記第１のベース板の主面であって、前記静電チャックが接合される範囲の周辺に前記第１のベース板よりも小さい第２のベース板を接合する工程と、前記第１のベース板の主面の所定の位置に前記静電チャックを接合する工程と、前記静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面と、セラミックにより形成された前記第２のベース板の上面と、を同時加工することで、前記誘電層の上面と、前記第２のベース板の上面と、を面一とする工程と、を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法である。
また、第３の発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、セラミックにより形成された前記ベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、前記ベース板の主面の所定の位置に前記静電チャックを複数接合する工程と、前記複数接合された静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面を同時加工することで、前記誘電層の上面を面一とする工程と、を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法である。
また、上記目的を達成するための本発明に関連する発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットであって、前記静電チャックが前記ベース板よりも小さく構成されており、前記ベース板に凹部を形成して、該凹部に静電チャックを埋設するとともに、前記静電チャックの吸着面と前記ベース板の上面が面一である事を特徴とする。これにより、静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。また、たとえ被吸着体が大型化したとしても、静電チャック自体を大型化する必要がないため、静電吸着したい基板と同じ寸法の大型静電チャックの製作で問題となる剥離および反りがなくなり、内部電極の平行度も悪化する事がなくなる。なお、静電吸着力を高めるために、凹部を複数形成して、それらの各凹部に静電チャックを埋設するようにしてもよい。このような、静電チャックをベース板に埋設して静電チャックユニットを製作する方法として、静電チャックとベース板を別々に製作し、それらを接合後、吸着面を研削加工し、さらに吸着面平面度を向上させたり、吸着面表面粗さを制御する必要に応じて、ハンドラップ加工及び機械ラップ加工を行ない、面一に仕上げる。また、特開２０００−３９０４のように、一度形成した電極を切断・再接合する工程も必要ないため製造性もよく、品質の高く安価な静電チャックユニットを提供することができる。
【０００８】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットであって、前記静電チャックは前記ベース板よりも小さく構成されており、かつ、当該静電チャックを前記ベース板に２枚以上接合してなる事を特徴とする。これにより、静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。つまり、たとえ大きな被吸着体を吸着するために静電吸着したい基板が大型化したとしても、静電チャック自体を大型化する必要がないため、静電吸着したい基板と同じ寸法の大型静電チャックの製作で問題となる剥離および反りがなくなり、内部電極の平行度も悪化する事がなくなる。したがって、個々の静電チャックよりも大きな吸着面積が必要な場合においても、また、複数箇所に吸着力を分布させたい場合においても、これらの要求を満たしかつ高品質で高性能な静電チャックユニットを提供できる。
【０００９】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックが相互に導通せず各々独立している内部電極を１枚以上持つ事を特徴とする。これにより、ベース板に接合する時に隣り合う静電チャックの内部電極の導通を取る必要がなくなる。たとえば、特開２０００−３９０４のように、一度形成した電極を切断・再接合する工程も必要ないため製造性もよく、品質の高く安価な静電チャックユニットを提供することができる。
【００１０】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックの基板、及び誘電層が同じ材質であり、かつ、前記各静電チャックの内部電極が同じ材質である事を特徴とする。接合後の吸着面平面度を向上させる為に、前述の研削加工、ラップ加工を行なう必要がある。吸着面を構成する部材材質が異なっていると、研削加工、ラップ加工を行なった際に吸着面内で加工被削性が異なる為加工能率が変わり、結果として吸着面平面度及び吸着面表面粗さがばらつき、所定の仕様を満たせなくなる可能性がある。一方、本発明によれば、吸着面を構成する部材材質を揃えている為、研削、ラップ加工時の被削性がほぼ同じになり、各々の静電チャックでの加工精度のばらつきが少なくなる。別の観点からこの点について述べると、接合後の吸着面加工時に、吸着面内構成部材の被削性が同じである為、短時間で吸着面平面度が良く、表面粗さも均一な静電チャックユニットを製造する事ができる。更に、複数の静電チャックを用いた場合、各々の静電チャックが同材料で形成されているので、静電チャックユニットにおいて吸着面内の各々の静電チャック部の誘電層材質が同じとなり、静電吸着力も各々の静電チャック部で等しくなる為、各々の静電チャック部よりも大きな面積の被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。
【００１１】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックの総厚さ寸法及び誘電層厚さ寸法がほぼ同じである事を特徴とする。これにより、接合後の静電チャックユニット全体の誘電層厚さもほぼ等しくする事が可能となる。つまり、複数の静電チャックを用いて接合しても、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができるので、各静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。また、誘電層厚さが各々の静電チャックでほぼ等しい為、静電チャックユニットの絶縁破壊電圧も各々の静電チャック単独での仕様値とほぼ同じ値を取る事になる。更に、各々の静電チャック部の誘電層厚さがほぼ等しい為、漏れ電流値も等しくなり、静電チャックユニットでの各々の静電チャック部を駆動する吸着電源の出力仕様を統一する事ができる。
【００１２】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックの静電吸着面に溝加工またはエンボス加工あるいはその両方の加工を施してある事を特徴とする。これにより、吸着する基板の温度を一様にする為に基板裏面に熱伝達ガスを流す事が可能となる。また、各々の静電チャックの静電吸着面に溝加工またはエンボス加工をした後に接合する事により、従来の静電チャックと同じ表面加工設備、および表面加工プロセスが適用できる。つまり、静電チャックを複数枚に分けて、加工しやすい静電チャックの大きさとすることで、大型の１枚ものの静電チャックユニットで発生が懸念される溝、エンボスの両方の加工深さばらつきを押さえる事が可能となる。
【００１３】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記ベース板上に前記静電チャックの静電吸着面を面一になるように接合してある事を特徴とする。これにより、静電チャックユニット全体としての静電吸着面平面度を向上させる事ができる。また、厚さ及び誘電層厚さがほぼ等しい各々の静電チャックを、面一になるように接合する為、接合後の仕上げ研削、ラップ加工の工程を短縮または完全に無くす事ができる。また、複数の静電チャックを用いて接合しても、吸着面で部分的に被吸着体と密着していない部分を生じる事が無い為各々の静電チャックで発生する吸着力は等しくなり、被吸着体全体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができるので、各静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。
【００１４】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが方形形状をしていることを特徴とする。これにより、方形の大型基板の全面を静電吸着させようとした場合、静電チャックユニットも方形となるが、各々の静電チャックも方形形状としているので、電極を全面に配置する事ができる。そのため、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。
【００１５】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが円形形状をしていることを特徴とする。これにより、現状のシリコンウエハ用静電チャックと同じ形状である為、同じ製造設備が活用できる。そのため、新たな製造設備が不要となり、製造設備に対するコストアップがなくなり、低価格な大型な静電チャックユニットを提供することができる。
【００１６】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが扇形状をしていることを特徴とする。これにより、たとえば静電チャックユニットが大型の円形である場合には、扇形に分割した静電チャックをベース板に接合する事により全面に内部電極を配置した静電チャックユニット製作が可能となる。そのため、円形の大型静電チャックユニットに対しても、静電チャックを分割することができ、各静電チャックを小型化して容易に製造、加工することができる。また、バランスよく複数の静電チャックを接合することができるので、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。また、扇形形状の静電チャックの向きを互い違い等にすることで、円形以外の形状の大型静電チャックユニットの静電チャックとしても有効に用いることができる。
【００１７】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが方形形状、円形形状、扇形状等複数の形状をしていることを特徴とする。これにより、特にベース板全面に静電吸着力を発生させる必要の無い場合や被吸着体の形状に合わせて、必要な部分のみに適切な形状の静電チャックを配置させる事ができる。そのため、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。
【００１８】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックと前記ベース板の線膨張係数がほぼ同じで、ろう付けで接合されている事を特徴とする。一般に、セラミック及び金属の線膨張係数値には温度依存性があり、ある任意の温度では両者の線膨張係数が一致する事は少ない。ここで、線膨張係数がほぼ同じであると定義している内容は、ろう付け作業温度、接合後の静電チャックユニット加工環境温度、及び静電チャックユニットの使用プロセス温度付近で、吸着面の反りが小さくなるような温度依存性を持つ線膨張係数である事を指している。これにより、ろう付け接合後の静電チャックユニットを加工する時に反りが少なくなる為吸着面と内部電極との平行度が保たれたまま仕上げ研削、ラップ加工を行なう事が可能となり、よって誘電層厚さが均一である静電チャックユニットが提供できる。つまり、複数の静電チャックを配置しても、各静電チャック部の誘電層厚さが均一である為、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。
【００１９】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックの接合面側にめねじ穴を設け、前記ベース板の前記めねじ穴と相対する位置に貫通穴を設け、ベース板側からボルトを挿入し締結して接合されている事を特徴とする。これにより、貫通穴は静電チャック吸着面側まで貫通せず、静電チャック吸着面にボルト頭部収納座ぐり穴がないフラットな形状でボルト締結による接合が可能となり、静電吸着面の加工パターンに貫通穴の影響のない静電チャックユニットを提供する事ができる。
【００２０】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックに貫通穴を設け、前記ベース板の前記貫通穴と相対する位置にめねじ穴を設け、前記静電チャック側からボルトを挿入し締結して接合されている事を特徴とする。これにより、ボルトで各々の静電チャックを総厚さ方向に圧縮するよう締結し接合できるので、静電チャック内部に引張応力を生じさせずに接合している。一般にセラミックは引張応力に弱い為、この接合方法は望ましいものと言える。
【００２１】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記ベース板の一部もしくは全ての貫通穴の、前記静電チャックとの接合面側周囲に、気密用Ｏリング溝とＯリングを配置し、前記ボルトにて締結し接合する事を特徴とする。これにより、ベース板の貫通穴の、接合面の周囲に気密用Ｏリングを配置することができるので、静電チャックユニットの静電チャック側が搭載装置の真空チャンバー内に露出し、ベース板側が大気圧のかかるような設置方法を取る場合、貫通穴内部に大気圧がかかってもＯリング部分で大気圧は遮断され、搭載装置の真空チャンバー内の真空を保つ事が可能となる。
【００２２】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックと前記ベース板を、シリコン系、フッ素系、エポキシ系等の樹脂で接合されている事を特徴とする。これにより、樹脂を用いた接合の場合、樹脂を硬化させる温度条件は常温〜１５０℃程度となり、銀ろうの作動温度よりも低くなる為、高温に耐えられないアルミニウム等や、線膨張係数の異なる銅合金等との接合が可能となる。すなわち、銀ろう材で接合する際に用意するベース板は一般的には高価である、静電チャックと線膨張係数のあった材料を用意する必要が有るが。樹脂を用いた場合は、より安価な一般的な材料で製作が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例について具体的に説明する。図１は、２枚の静電チャック１０１，１０６を１枚のベース板に接合した静電チャックユニットを、静電吸着面上から見た図である。大型の被吸着体を吸着できる面積（たとえば、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ）のベース板１１１に、製造プロセス上問題とならない大きさ（たとえば、２００ｍｍ×２００ｍｍ）である２枚の静電チャック１０１、１０６を、接合し静電チャックユニットとする。ここで、各々の静電チャック及びベース板の材質は同素材とし、たとえば、アルミナセラミックを採用することができる。他の材質として、各々の静電チャック及びベース板に炭化珪素を用いても良い。その為、静電チャック内部の剥離、反り、静電吸着面の溝、エンボス加工の面内不均一のない大型静電チャックユニットを提供する事ができる。この場合の接合方法はろう付け、または樹脂による接合である。また、２枚の静電チャックは双極電極タイプを想定しており、図１中の破線で示した１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０７Ａ、１０７Ｂは内部電極を示す。なお、図１では、２枚の静電チャックを用いたが、静電チャック自体の製造性および複数枚（２枚以上）の静電チャックを面一に調整する容易性ならびに最終の静電チャックユニットの大きさ、等を考慮して、ベース板に接合する静電チャックの枚数を特定するようにする。
【００２４】
また、ベース板に複数の静電チャックを面一に接合するためには、静圧をかけた状態で接合作業を行なう事で、静電チャックとベース板との平行度を良く保った状態での接合が可能となる。
また静圧をかけた状態で接合する為、余分な接合材が接合面から外に流出し必要最小な厚さの接合面を製作することができる。
また、複数の静電チャックは、ベース板に接合される前に、あらかじめ各々の厚さ寸法及び各々の誘電層厚さを精度良く揃えておく事で、接合後の静電チャックユニットの吸着面全面に渡る誘電層の厚さ公差を小さく保つ事が出来る。また、接合後の仕上げ研削、ラップ加工にかける負荷も小さくなる。さらに、静電チャックユニットの誘電層厚さが均一になる為、絶縁破壊電圧値及び漏れ電流も各々の静電チャックの状態とほぼ同じ状況となり、吸着用電源の仕様も統一できる。
【００２５】
図２は、図１の静電チャックユニットの断面を示す。
各静電チャック１０１、１０６とベース板１１１との境界はろう材または樹脂（図示せず）で接合してあるものとする。
内部電極１０２Ａ、１０７Ａに導通し吸着電圧を供給する電極端子１０３Ａ、１０８Ａが各静電チャック１０１、１０６のベース板１１１との接合面側にあり、ベース板１１１を貫通する穴１１２Ａ、１１２Ｂを通じベース板裏側から電気配線を行う。
なお、内部電極は、各静電チャック毎に設け、各静電チャックが相互に導通する構成としないようにすることにより、製造性を向上させることができる。
また、各々の静電チャック１０１、１０６と、ベース板１１１の素材は線膨張係数の近いもの同志を選択し、高温域でのろう付け後に、常温域に戻したときの静電チャック１０１、１０６の反りを押さえている。
【００２６】
図３は、図１の静電チャックユニットを裏面から見た図である。ベース板１１１に開けられた貫通穴１１２Ａ、１１２Ｂの底部に、各静電チャックの双極内部電極１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０７Ａ，１０７Ｂに導通した電極端子１０３Ａ、１０３Ｂ及び１０８Ａ、１０８Ｂが設置されている。
【００２７】
図４は、図２の電極端子１０３Ａ付近の断面拡大図である。静電チャック１０１は、ベース板と接合する前に誘電層厚さ１０４Ａと総厚さ１０４Ｂを静電吸着面１０５に平行になるように加工されてある。もう１枚の静電チャック１０６の方も同様である。その為、静電チャックユニット全体での誘電層厚さ及び総厚さもほぼ均一になる。
【００２８】
図５は、ベース板側からボルトで締結するタイプの静電チャックユニットの断面図を示す。静電チャック２０１，２０６にはめねじブッシュ２０２、２０７が埋め込まれており、ベース板２１１をはさむようにボルト２２１によって締結され静電チャックユニットとなる。ベース板に開けられた貫通穴２１２は、静電チャック２０１、２０６までは貫通しておらず、静電吸着面は溝、エンボス加工の均一化を図る事ができる。
【００２９】
図６は、図５の静電チャック２０１裏面のめねじブッシュ２０２付近を拡大したものである。ベース板２１１に開けられた貫通穴２１２の、静電チャック２０１との接合面側付近にＯリング用溝２１３とＯリング２１４を設置してある。これにより、ベース板裏面及び貫通穴２１２内部に大気圧がかかり、静電チャック２０１の静電吸着面２０５及び静電チャックとベース板の接合面外周部が真空になるような使用法においても、貫通穴２１２からの空気はＯリング溝２１３及びＯリング２１４で遮断される。
【００３０】
図７は、静電チャック側からボルトで締結するタイプの静電チャックユニットの断面図を示す。静電チャック３０１、３０６は貫通穴３０２、３０７が開けられ、静電チャックをはさむようにボルト３０３、３０８でベース板３１１に締結され静電チャックユニットとなる。静電チャック３０１、３０６をはさむようにボルト３０３、３０８が配置されている為、静電チャック内部は圧縮側の応力が発生する事となり、一般的に引張応力より圧縮応力に強いセラミック特有の性質を生かす事ができる。
【００３１】
図８は、ベース板全面に電極を配置しない静電チャックユニットの静電吸着面の一例を示す。
静電チャック４１１、４２１、４３１、４４１、及び４５１は、接合前に互いに誘電層厚さと総厚さがほぼ同じになるように加工され、また、各静電チャックの総厚さと、ベース板４６１に開けられた静電チャックが配置される凹部を形成した座ぐり穴深さは、ほぼ同じになるように設計されている。その為、接合直後には、ベース板４６１の上面と凹部に埋設した静電チャックの吸着面とが面一となり、さらに既に静電チャックユニット全体での誘電層厚さはほぼ等しくすることができるため、静電吸着力を同じとすることができ、バランスよく被吸着体を吸着することができる。
【００３２】
図９は、図８の静電チャックユニットの断面図を示す。静電チャック４３１の総厚さと、ベース板４６１の座ぐり穴深さ（凹部）は、ほぼ同じになるように設計されている。静電チャックを接合後静電チャック４１１、４２１、４３１、４４１、及び４５１とベース板４６１の面一性の精度がより高い要求があった場合には、ベース上面と静電チャックの吸着面を同時に加工して、高精度の面一性を有するようにしてもよい。
【００３３】
また、ベース板を一枚の座ぐり穴（凹部）加工品ではなく、平面部と静電チャック用の穴を有する部分とを２枚にしてもよく、その場合の例を図１０に示す。
【００３４】
なお、ここでは、ベース板に凹部を５つ形成しこの凹部に円形の静電チャックを埋設した例をしめしたが、各静電チャックの大きさ、枚数及びそのベース板上の配置位置は、静電チャックユニット使用条件に合わせて最適な寸法、枚数、位置を選択されるように設計する。
たとえば、ベース板中央に凹部を１つ形成し、その凹部に静電チャックを埋設してもよい。
また、ベース板の左右に凹部をそれぞれ形成し、それら凹部に静電チャックを埋設するようにしてもよい。なお、いずれの場合も、ベース板の上面と静電チャックの吸着面とは面一にすることが大切である。これにより、バランスよく被吸着体を保持することができる。
【００３５】
図１１は図８とは異なる静電チャックの形状及び配置パターンを持つ静電チャックユニットの１例である。シリコンウエハやガラス基板の吸着時に発生する剥離が静電チャックユニット外周部付近から発生する事に対し、静電チャックユニット外周側と中心部に静電チャック５１１を配置し、剥離発生を押さえる事を狙って設計している。
なお、ここでは、方形形状の静電チャックと円形形状の静電チャックとの複数の形状の静電チャックの組み合わせとしているが、扇形形状等の他の形状の静電チャックとの組み合わせでもよい。
【００３６】
次に、上述した静電チャックの材質であるが、基板と誘電層にはアルミナとし、内部電極にはタングステンを用いている。そして、複数枚の静電チャックをベース板に接合しているが、いずれの静電チャックも同じ材質のものを用いている。これにより各静電チャックにおける特性（印加電圧に対する静電吸着力、残留吸着力、漏れ電流、等）が同じにすることが大切である。
また、基板と誘電層に、炭化ケイ素や窒化アルミニウムなどを用い、内部電極にモリブデンや白金を用いても良いが接合する静電チャックがいずれも同じ材質になるようにすることまた、線膨張係数ができるだけ等しくなるようにするように材質を選ぶようにすることが大切である。
【００３７】
また、上述した静電チャックとベース板の接合においては、接合温度と使用時（静電吸着している時）の温度と常温（運搬や未使用時の温度）を考慮する必要がある。
特に低温域での使用においては、樹脂を用いることが好ましく、たとえば、シリコン系、フッ素系、エポキシ系等の樹脂を用いることができる。
この場合、ベース板に高温に耐えられないアルミニウムや熱伝導率が高いが線膨張係数が静電チャックと異なる銅合金等を用いることができる。
また、静電チャック側に熱がこもらないように接合部からベース板側に熱が逃げるようにすることが大切であるため、この接合部の厚さを薄くしたり、接合する樹脂の熱伝導性を良くする配慮が必要である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。フラットパネル製造装置及び半導体製造装置に用いられる静電チャックユニットであり、少なくとも１枚以上の静電チャックとベース板からなり、前記静電チャックが前記ベース板より小さい為、層間剥離がなく誘電層厚さの均一な静電チャックユニットを製造できる。
【００３９】
また、各々の静電チャックの材質を同種類にする事により、加工の被削性が同じになり、各々の静電チャックの加工精度のばらつきが少なくする事ができる。
【００４０】
また、各々の静電チャックの厚さ寸法及び誘電層厚さ寸法がほぼ同じである為、静電チャックユニット全体の誘電層厚さのばらつきも押さえる事ができる。
【００４１】
また、各々の静電チャックの静電吸着面に溝加工またはエンボス加工あるいはその両加工を行い接合する事で、溝、エンボスの両方の深さばらつきが少ない静電チャックユニットが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す概略図である。
【図２】図１の概略断面を表す図である。
【図３】図１の静電チャックユニットの裏面から見た概略図である。
【図４】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す概略図である。
【図９】図８の概略断面を表す図である。
【図１０】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０１ 静電チャック
１０２Ａ、１０２Ｂ 内部電極
１０３Ａ、１０３Ｂ 電極端子
１０４Ａ 誘電層厚さ
１０４Ｂ （静電チャック）総厚さ
１０５ 静電吸着面
１０６ 静電チャック
１０７Ａ、１０７Ｂ 内部電極
１０８Ａ、１０８Ｂ 電極端子
１１０ 静電吸着面
１１１ ベース板
２０１ 静電チャック
２０２ めねじブッシュ
２０６ 静電チャック
２０７ めねじブッシュ
２１１ ベース板
２１２ 貫通穴
２１３ Ｏリング用溝
２１４ Ｏリング
２２１ ボルト
３０１ 静電チャック
３０２ 貫通穴
３０３ ボルト
３０６ 静電チャック
３０７ 貫通穴
３０８ ボルト
３１１ ベース板
４１１、４２１、４３１、４４１、４５１ 静電チャック
４６１、４６１Ａ，４６１Ｂ ベース板
【発明の属する技術分野】
本発明は主としてシリコンウエハやガラス基板等の試料を加工する半導体製造装置もしくはフラットパネルディスプレイ製造装置に使用される静電チャックユニットに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、シリコンウエハや、ガラス基板等の試料は、デバイスの大型化、微細化に伴う歩留まり向上の為、大型化の傾向が著しい。
一般に、シリコンウエハの微細加工を主とする半導体製造工程と、ガラスの加工を行うフラットパネルディスプレイ製造工程とは、各製造プロセスの原理は似ている所が多い。しかし、基板上に形成するトランジスタ等、機能部の集積度は圧倒的に半導体の方が高かった為、製造プロセスも高集積機能部製造に適した真空中での加工が早くから導入されてきた。このような背景から、真空中での使用が可能である事が特徴の静電チャックはまず半導体製造装置に採用されていった。その為静電チャックはシリコンウエハの寸法に合わせたものの量産化が進んでおり、その生産設備もシリコンウエハサイズに対応しているものが多い。
【０００３】
一方、近年の大型高精彩フラットパネルディスプレイの需要の高まりを受け、従来は大気中での製造プロセスで充分対応できていたフラットパネルディスプレイ製造装置においても真空中での製造プロセスの要求が高まり、半導体製造装置と同じ静電チャックを用いられるようになりつつある。
このような大型基板に対応する静電チャック製造方法としては、特開２０００−３９０４に見られるように、大型基板と同じ形状の絶縁板上に内部電極を形成し、これを複数に分割した後、各内部電極上に絶縁体をコーティングし、その後金属板上に並べて各内部電極を導電性接着剤で導通させる方法が提案されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
通常、静電チャックに求められる特性は、加工する基板の温度の均一化とより強い吸着力を発現させる為の誘電層の高い絶縁性であり、これを達成する為内部電極は静電吸着面と平行に作る必要がある。現状のシリコンウエハサイズより大型の基板用静電チャックを、現状のシリコンウエハサイズの静電チャックと同じ製造方法であるグリーンシート積層型セラミックの1枚物で作ろうとした場合、静電チャック内部の剥離が生じ易く、また焼成時の反り量が面積に比例して大きくなる為、静電吸着面と内部電極との平行を確保する事が難しくなってくる。
【０００５】
一方、提案されている内部電極分割方式での静電チャック製造方法では、誘電層をコーティングで作る為、グリーンシート積層型静電チャックに比べて絶縁耐圧が低くなる傾向にある。また、分割した絶縁板上の内部電極を再度導通させる為に半田等の導電性接着剤を用いているが、隣り合う電極間の絶縁を保つよう導電性接着剤と絶縁用接着剤を塗布するのは工程が複雑になり生産性が低くなるものと考えられる。また、静電チャックユニットの使用温度はこの導電性接着剤の融点以下に制限され、低融点半田使用の場合使用温度領域は低くなる事が考えられる。更に、分割した絶縁板を支持体に接合する際に接着剤を用いるが、各絶縁板の高さを揃えるためには接着剤塗布厚さを一定に保つ必要があるが困難を伴う。
【０００６】
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので、本発明の目的は、大型化に伴う静電吸着面と内部電極との平行の悪化、焼成時の層間剥離の発生等の歩留まり低下要因を抑え、簡便な方法とすることができる大型の静電チャックユニットの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するための第１の発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、前記ベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、前記ベース板の主面に設けられた凹部に静電チャックを埋設する工程と、前記静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面と、セラミックにより形成された前記ベース板の上面と、を同時加工することで、前記誘電層の上面と、前記ベース板の上面と、を面一とする工程と、を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法である。
また、第２の発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、セラミックにより形成された第１のベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、前記第１のベース板の主面であって、前記静電チャックが接合される範囲の周辺に前記第１のベース板よりも小さい第２のベース板を接合する工程と、前記第１のベース板の主面の所定の位置に前記静電チャックを接合する工程と、前記静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面と、セラミックにより形成された前記第２のベース板の上面と、を同時加工することで、前記誘電層の上面と、前記第２のベース板の上面と、を面一とする工程と、を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法である。
また、第３の発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、セラミックにより形成された前記ベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、前記ベース板の主面の所定の位置に前記静電チャックを複数接合する工程と、前記複数接合された静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面を同時加工することで、前記誘電層の上面を面一とする工程と、を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法である。
また、上記目的を達成するための本発明に関連する発明は、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットであって、前記静電チャックが前記ベース板よりも小さく構成されており、前記ベース板に凹部を形成して、該凹部に静電チャックを埋設するとともに、前記静電チャックの吸着面と前記ベース板の上面が面一である事を特徴とする。これにより、静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。また、たとえ被吸着体が大型化したとしても、静電チャック自体を大型化する必要がないため、静電吸着したい基板と同じ寸法の大型静電チャックの製作で問題となる剥離および反りがなくなり、内部電極の平行度も悪化する事がなくなる。なお、静電吸着力を高めるために、凹部を複数形成して、それらの各凹部に静電チャックを埋設するようにしてもよい。このような、静電チャックをベース板に埋設して静電チャックユニットを製作する方法として、静電チャックとベース板を別々に製作し、それらを接合後、吸着面を研削加工し、さらに吸着面平面度を向上させたり、吸着面表面粗さを制御する必要に応じて、ハンドラップ加工及び機械ラップ加工を行ない、面一に仕上げる。また、特開２０００−３９０４のように、一度形成した電極を切断・再接合する工程も必要ないため製造性もよく、品質の高く安価な静電チャックユニットを提供することができる。
【０００８】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットであって、前記静電チャックは前記ベース板よりも小さく構成されており、かつ、当該静電チャックを前記ベース板に２枚以上接合してなる事を特徴とする。これにより、静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。つまり、たとえ大きな被吸着体を吸着するために静電吸着したい基板が大型化したとしても、静電チャック自体を大型化する必要がないため、静電吸着したい基板と同じ寸法の大型静電チャックの製作で問題となる剥離および反りがなくなり、内部電極の平行度も悪化する事がなくなる。したがって、個々の静電チャックよりも大きな吸着面積が必要な場合においても、また、複数箇所に吸着力を分布させたい場合においても、これらの要求を満たしかつ高品質で高性能な静電チャックユニットを提供できる。
【０００９】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックが相互に導通せず各々独立している内部電極を１枚以上持つ事を特徴とする。これにより、ベース板に接合する時に隣り合う静電チャックの内部電極の導通を取る必要がなくなる。たとえば、特開２０００−３９０４のように、一度形成した電極を切断・再接合する工程も必要ないため製造性もよく、品質の高く安価な静電チャックユニットを提供することができる。
【００１０】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックの基板、及び誘電層が同じ材質であり、かつ、前記各静電チャックの内部電極が同じ材質である事を特徴とする。接合後の吸着面平面度を向上させる為に、前述の研削加工、ラップ加工を行なう必要がある。吸着面を構成する部材材質が異なっていると、研削加工、ラップ加工を行なった際に吸着面内で加工被削性が異なる為加工能率が変わり、結果として吸着面平面度及び吸着面表面粗さがばらつき、所定の仕様を満たせなくなる可能性がある。一方、本発明によれば、吸着面を構成する部材材質を揃えている為、研削、ラップ加工時の被削性がほぼ同じになり、各々の静電チャックでの加工精度のばらつきが少なくなる。別の観点からこの点について述べると、接合後の吸着面加工時に、吸着面内構成部材の被削性が同じである為、短時間で吸着面平面度が良く、表面粗さも均一な静電チャックユニットを製造する事ができる。更に、複数の静電チャックを用いた場合、各々の静電チャックが同材料で形成されているので、静電チャックユニットにおいて吸着面内の各々の静電チャック部の誘電層材質が同じとなり、静電吸着力も各々の静電チャック部で等しくなる為、各々の静電チャック部よりも大きな面積の被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。
【００１１】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックの総厚さ寸法及び誘電層厚さ寸法がほぼ同じである事を特徴とする。これにより、接合後の静電チャックユニット全体の誘電層厚さもほぼ等しくする事が可能となる。つまり、複数の静電チャックを用いて接合しても、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができるので、各静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。また、誘電層厚さが各々の静電チャックでほぼ等しい為、静電チャックユニットの絶縁破壊電圧も各々の静電チャック単独での仕様値とほぼ同じ値を取る事になる。更に、各々の静電チャック部の誘電層厚さがほぼ等しい為、漏れ電流値も等しくなり、静電チャックユニットでの各々の静電チャック部を駆動する吸着電源の出力仕様を統一する事ができる。
【００１２】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記各静電チャックの静電吸着面に溝加工またはエンボス加工あるいはその両方の加工を施してある事を特徴とする。これにより、吸着する基板の温度を一様にする為に基板裏面に熱伝達ガスを流す事が可能となる。また、各々の静電チャックの静電吸着面に溝加工またはエンボス加工をした後に接合する事により、従来の静電チャックと同じ表面加工設備、および表面加工プロセスが適用できる。つまり、静電チャックを複数枚に分けて、加工しやすい静電チャックの大きさとすることで、大型の１枚ものの静電チャックユニットで発生が懸念される溝、エンボスの両方の加工深さばらつきを押さえる事が可能となる。
【００１３】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記ベース板上に前記静電チャックの静電吸着面を面一になるように接合してある事を特徴とする。これにより、静電チャックユニット全体としての静電吸着面平面度を向上させる事ができる。また、厚さ及び誘電層厚さがほぼ等しい各々の静電チャックを、面一になるように接合する為、接合後の仕上げ研削、ラップ加工の工程を短縮または完全に無くす事ができる。また、複数の静電チャックを用いて接合しても、吸着面で部分的に被吸着体と密着していない部分を生じる事が無い為各々の静電チャックで発生する吸着力は等しくなり、被吸着体全体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができるので、各静電チャックよりも大きな被吸着体を安定して吸着できる静電チャックユニットが提供できる。
【００１４】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが方形形状をしていることを特徴とする。これにより、方形の大型基板の全面を静電吸着させようとした場合、静電チャックユニットも方形となるが、各々の静電チャックも方形形状としているので、電極を全面に配置する事ができる。そのため、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。
【００１５】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが円形形状をしていることを特徴とする。これにより、現状のシリコンウエハ用静電チャックと同じ形状である為、同じ製造設備が活用できる。そのため、新たな製造設備が不要となり、製造設備に対するコストアップがなくなり、低価格な大型な静電チャックユニットを提供することができる。
【００１６】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが扇形状をしていることを特徴とする。これにより、たとえば静電チャックユニットが大型の円形である場合には、扇形に分割した静電チャックをベース板に接合する事により全面に内部電極を配置した静電チャックユニット製作が可能となる。そのため、円形の大型静電チャックユニットに対しても、静電チャックを分割することができ、各静電チャックを小型化して容易に製造、加工することができる。また、バランスよく複数の静電チャックを接合することができるので、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。また、扇形形状の静電チャックの向きを互い違い等にすることで、円形以外の形状の大型静電チャックユニットの静電チャックとしても有効に用いることができる。
【００１７】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックが方形形状、円形形状、扇形状等複数の形状をしていることを特徴とする。これにより、特にベース板全面に静電吸着力を発生させる必要の無い場合や被吸着体の形状に合わせて、必要な部分のみに適切な形状の静電チャックを配置させる事ができる。そのため、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。
【００１８】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックと前記ベース板の線膨張係数がほぼ同じで、ろう付けで接合されている事を特徴とする。一般に、セラミック及び金属の線膨張係数値には温度依存性があり、ある任意の温度では両者の線膨張係数が一致する事は少ない。ここで、線膨張係数がほぼ同じであると定義している内容は、ろう付け作業温度、接合後の静電チャックユニット加工環境温度、及び静電チャックユニットの使用プロセス温度付近で、吸着面の反りが小さくなるような温度依存性を持つ線膨張係数である事を指している。これにより、ろう付け接合後の静電チャックユニットを加工する時に反りが少なくなる為吸着面と内部電極との平行度が保たれたまま仕上げ研削、ラップ加工を行なう事が可能となり、よって誘電層厚さが均一である静電チャックユニットが提供できる。つまり、複数の静電チャックを配置しても、各静電チャック部の誘電層厚さが均一である為、被吸着体に対してバランスのよい静電吸着力を得ることができる。
【００１９】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックの接合面側にめねじ穴を設け、前記ベース板の前記めねじ穴と相対する位置に貫通穴を設け、ベース板側からボルトを挿入し締結して接合されている事を特徴とする。これにより、貫通穴は静電チャック吸着面側まで貫通せず、静電チャック吸着面にボルト頭部収納座ぐり穴がないフラットな形状でボルト締結による接合が可能となり、静電吸着面の加工パターンに貫通穴の影響のない静電チャックユニットを提供する事ができる。
【００２０】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックに貫通穴を設け、前記ベース板の前記貫通穴と相対する位置にめねじ穴を設け、前記静電チャック側からボルトを挿入し締結して接合されている事を特徴とする。これにより、ボルトで各々の静電チャックを総厚さ方向に圧縮するよう締結し接合できるので、静電チャック内部に引張応力を生じさせずに接合している。一般にセラミックは引張応力に弱い為、この接合方法は望ましいものと言える。
【００２１】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記ベース板の一部もしくは全ての貫通穴の、前記静電チャックとの接合面側周囲に、気密用Ｏリング溝とＯリングを配置し、前記ボルトにて締結し接合する事を特徴とする。これにより、ベース板の貫通穴の、接合面の周囲に気密用Ｏリングを配置することができるので、静電チャックユニットの静電チャック側が搭載装置の真空チャンバー内に露出し、ベース板側が大気圧のかかるような設置方法を取る場合、貫通穴内部に大気圧がかかってもＯリング部分で大気圧は遮断され、搭載装置の真空チャンバー内の真空を保つ事が可能となる。
【００２２】
本発明に関連する発明の好ましい様態として、前記静電チャックと前記ベース板を、シリコン系、フッ素系、エポキシ系等の樹脂で接合されている事を特徴とする。これにより、樹脂を用いた接合の場合、樹脂を硬化させる温度条件は常温〜１５０℃程度となり、銀ろうの作動温度よりも低くなる為、高温に耐えられないアルミニウム等や、線膨張係数の異なる銅合金等との接合が可能となる。すなわち、銀ろう材で接合する際に用意するベース板は一般的には高価である、静電チャックと線膨張係数のあった材料を用意する必要が有るが。樹脂を用いた場合は、より安価な一般的な材料で製作が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
以下に、本発明の一実施例について具体的に説明する。図１は、２枚の静電チャック１０１，１０６を１枚のベース板に接合した静電チャックユニットを、静電吸着面上から見た図である。大型の被吸着体を吸着できる面積（たとえば、１０００ｍｍ×１２００ｍｍ）のベース板１１１に、製造プロセス上問題とならない大きさ（たとえば、２００ｍｍ×２００ｍｍ）である２枚の静電チャック１０１、１０６を、接合し静電チャックユニットとする。ここで、各々の静電チャック及びベース板の材質は同素材とし、たとえば、アルミナセラミックを採用することができる。他の材質として、各々の静電チャック及びベース板に炭化珪素を用いても良い。その為、静電チャック内部の剥離、反り、静電吸着面の溝、エンボス加工の面内不均一のない大型静電チャックユニットを提供する事ができる。この場合の接合方法はろう付け、または樹脂による接合である。また、２枚の静電チャックは双極電極タイプを想定しており、図１中の破線で示した１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０７Ａ、１０７Ｂは内部電極を示す。なお、図１では、２枚の静電チャックを用いたが、静電チャック自体の製造性および複数枚（２枚以上）の静電チャックを面一に調整する容易性ならびに最終の静電チャックユニットの大きさ、等を考慮して、ベース板に接合する静電チャックの枚数を特定するようにする。
【００２４】
また、ベース板に複数の静電チャックを面一に接合するためには、静圧をかけた状態で接合作業を行なう事で、静電チャックとベース板との平行度を良く保った状態での接合が可能となる。
また静圧をかけた状態で接合する為、余分な接合材が接合面から外に流出し必要最小な厚さの接合面を製作することができる。
また、複数の静電チャックは、ベース板に接合される前に、あらかじめ各々の厚さ寸法及び各々の誘電層厚さを精度良く揃えておく事で、接合後の静電チャックユニットの吸着面全面に渡る誘電層の厚さ公差を小さく保つ事が出来る。また、接合後の仕上げ研削、ラップ加工にかける負荷も小さくなる。さらに、静電チャックユニットの誘電層厚さが均一になる為、絶縁破壊電圧値及び漏れ電流も各々の静電チャックの状態とほぼ同じ状況となり、吸着用電源の仕様も統一できる。
【００２５】
図２は、図１の静電チャックユニットの断面を示す。
各静電チャック１０１、１０６とベース板１１１との境界はろう材または樹脂（図示せず）で接合してあるものとする。
内部電極１０２Ａ、１０７Ａに導通し吸着電圧を供給する電極端子１０３Ａ、１０８Ａが各静電チャック１０１、１０６のベース板１１１との接合面側にあり、ベース板１１１を貫通する穴１１２Ａ、１１２Ｂを通じベース板裏側から電気配線を行う。
なお、内部電極は、各静電チャック毎に設け、各静電チャックが相互に導通する構成としないようにすることにより、製造性を向上させることができる。
また、各々の静電チャック１０１、１０６と、ベース板１１１の素材は線膨張係数の近いもの同志を選択し、高温域でのろう付け後に、常温域に戻したときの静電チャック１０１、１０６の反りを押さえている。
【００２６】
図３は、図１の静電チャックユニットを裏面から見た図である。ベース板１１１に開けられた貫通穴１１２Ａ、１１２Ｂの底部に、各静電チャックの双極内部電極１０２Ａ、１０２Ｂ及び１０７Ａ，１０７Ｂに導通した電極端子１０３Ａ、１０３Ｂ及び１０８Ａ、１０８Ｂが設置されている。
【００２７】
図４は、図２の電極端子１０３Ａ付近の断面拡大図である。静電チャック１０１は、ベース板と接合する前に誘電層厚さ１０４Ａと総厚さ１０４Ｂを静電吸着面１０５に平行になるように加工されてある。もう１枚の静電チャック１０６の方も同様である。その為、静電チャックユニット全体での誘電層厚さ及び総厚さもほぼ均一になる。
【００２８】
図５は、ベース板側からボルトで締結するタイプの静電チャックユニットの断面図を示す。静電チャック２０１，２０６にはめねじブッシュ２０２、２０７が埋め込まれており、ベース板２１１をはさむようにボルト２２１によって締結され静電チャックユニットとなる。ベース板に開けられた貫通穴２１２は、静電チャック２０１、２０６までは貫通しておらず、静電吸着面は溝、エンボス加工の均一化を図る事ができる。
【００２９】
図６は、図５の静電チャック２０１裏面のめねじブッシュ２０２付近を拡大したものである。ベース板２１１に開けられた貫通穴２１２の、静電チャック２０１との接合面側付近にＯリング用溝２１３とＯリング２１４を設置してある。これにより、ベース板裏面及び貫通穴２１２内部に大気圧がかかり、静電チャック２０１の静電吸着面２０５及び静電チャックとベース板の接合面外周部が真空になるような使用法においても、貫通穴２１２からの空気はＯリング溝２１３及びＯリング２１４で遮断される。
【００３０】
図７は、静電チャック側からボルトで締結するタイプの静電チャックユニットの断面図を示す。静電チャック３０１、３０６は貫通穴３０２、３０７が開けられ、静電チャックをはさむようにボルト３０３、３０８でベース板３１１に締結され静電チャックユニットとなる。静電チャック３０１、３０６をはさむようにボルト３０３、３０８が配置されている為、静電チャック内部は圧縮側の応力が発生する事となり、一般的に引張応力より圧縮応力に強いセラミック特有の性質を生かす事ができる。
【００３１】
図８は、ベース板全面に電極を配置しない静電チャックユニットの静電吸着面の一例を示す。
静電チャック４１１、４２１、４３１、４４１、及び４５１は、接合前に互いに誘電層厚さと総厚さがほぼ同じになるように加工され、また、各静電チャックの総厚さと、ベース板４６１に開けられた静電チャックが配置される凹部を形成した座ぐり穴深さは、ほぼ同じになるように設計されている。その為、接合直後には、ベース板４６１の上面と凹部に埋設した静電チャックの吸着面とが面一となり、さらに既に静電チャックユニット全体での誘電層厚さはほぼ等しくすることができるため、静電吸着力を同じとすることができ、バランスよく被吸着体を吸着することができる。
【００３２】
図９は、図８の静電チャックユニットの断面図を示す。静電チャック４３１の総厚さと、ベース板４６１の座ぐり穴深さ（凹部）は、ほぼ同じになるように設計されている。静電チャックを接合後静電チャック４１１、４２１、４３１、４４１、及び４５１とベース板４６１の面一性の精度がより高い要求があった場合には、ベース上面と静電チャックの吸着面を同時に加工して、高精度の面一性を有するようにしてもよい。
【００３３】
また、ベース板を一枚の座ぐり穴（凹部）加工品ではなく、平面部と静電チャック用の穴を有する部分とを２枚にしてもよく、その場合の例を図１０に示す。
【００３４】
なお、ここでは、ベース板に凹部を５つ形成しこの凹部に円形の静電チャックを埋設した例をしめしたが、各静電チャックの大きさ、枚数及びそのベース板上の配置位置は、静電チャックユニット使用条件に合わせて最適な寸法、枚数、位置を選択されるように設計する。
たとえば、ベース板中央に凹部を１つ形成し、その凹部に静電チャックを埋設してもよい。
また、ベース板の左右に凹部をそれぞれ形成し、それら凹部に静電チャックを埋設するようにしてもよい。なお、いずれの場合も、ベース板の上面と静電チャックの吸着面とは面一にすることが大切である。これにより、バランスよく被吸着体を保持することができる。
【００３５】
図１１は図８とは異なる静電チャックの形状及び配置パターンを持つ静電チャックユニットの１例である。シリコンウエハやガラス基板の吸着時に発生する剥離が静電チャックユニット外周部付近から発生する事に対し、静電チャックユニット外周側と中心部に静電チャック５１１を配置し、剥離発生を押さえる事を狙って設計している。
なお、ここでは、方形形状の静電チャックと円形形状の静電チャックとの複数の形状の静電チャックの組み合わせとしているが、扇形形状等の他の形状の静電チャックとの組み合わせでもよい。
【００３６】
次に、上述した静電チャックの材質であるが、基板と誘電層にはアルミナとし、内部電極にはタングステンを用いている。そして、複数枚の静電チャックをベース板に接合しているが、いずれの静電チャックも同じ材質のものを用いている。これにより各静電チャックにおける特性（印加電圧に対する静電吸着力、残留吸着力、漏れ電流、等）が同じにすることが大切である。
また、基板と誘電層に、炭化ケイ素や窒化アルミニウムなどを用い、内部電極にモリブデンや白金を用いても良いが接合する静電チャックがいずれも同じ材質になるようにすることまた、線膨張係数ができるだけ等しくなるようにするように材質を選ぶようにすることが大切である。
【００３７】
また、上述した静電チャックとベース板の接合においては、接合温度と使用時（静電吸着している時）の温度と常温（運搬や未使用時の温度）を考慮する必要がある。
特に低温域での使用においては、樹脂を用いることが好ましく、たとえば、シリコン系、フッ素系、エポキシ系等の樹脂を用いることができる。
この場合、ベース板に高温に耐えられないアルミニウムや熱伝導率が高いが線膨張係数が静電チャックと異なる銅合金等を用いることができる。
また、静電チャック側に熱がこもらないように接合部からベース板側に熱が逃げるようにすることが大切であるため、この接合部の厚さを薄くしたり、接合する樹脂の熱伝導性を良くする配慮が必要である。
【００３８】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。フラットパネル製造装置及び半導体製造装置に用いられる静電チャックユニットであり、少なくとも１枚以上の静電チャックとベース板からなり、前記静電チャックが前記ベース板より小さい為、層間剥離がなく誘電層厚さの均一な静電チャックユニットを製造できる。
【００３９】
また、各々の静電チャックの材質を同種類にする事により、加工の被削性が同じになり、各々の静電チャックの加工精度のばらつきが少なくする事ができる。
【００４０】
また、各々の静電チャックの厚さ寸法及び誘電層厚さ寸法がほぼ同じである為、静電チャックユニット全体の誘電層厚さのばらつきも押さえる事ができる。
【００４１】
また、各々の静電チャックの静電吸着面に溝加工またはエンボス加工あるいはその両加工を行い接合する事で、溝、エンボスの両方の深さばらつきが少ない静電チャックユニットが提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す概略図である。
【図２】図１の概略断面を表す図である。
【図３】図１の静電チャックユニットの裏面から見た概略図である。
【図４】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図５】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図６】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図７】本発明の静電チャックユニットの内部構造の一形態を示す概略断面図である。
【図８】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す概略図である。
【図９】図８の概略断面を表す図である。
【図１０】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す断面図である。
【図１１】本発明の静電チャックユニットの一形態を示す概略図である。
【符号の説明】
１０１ 静電チャック
１０２Ａ、１０２Ｂ 内部電極
１０３Ａ、１０３Ｂ 電極端子
１０４Ａ 誘電層厚さ
１０４Ｂ （静電チャック）総厚さ
１０５ 静電吸着面
１０６ 静電チャック
１０７Ａ、１０７Ｂ 内部電極
１０８Ａ、１０８Ｂ 電極端子
１１０ 静電吸着面
１１１ ベース板
２０１ 静電チャック
２０２ めねじブッシュ
２０６ 静電チャック
２０７ めねじブッシュ
２１１ ベース板
２１２ 貫通穴
２１３ Ｏリング用溝
２１４ Ｏリング
２２１ ボルト
３０１ 静電チャック
３０２ 貫通穴
３０３ ボルト
３０６ 静電チャック
３０７ 貫通穴
３０８ ボルト
３１１ ベース板
４１１、４２１、４３１、４４１、４５１ 静電チャック
４６１、４６１Ａ，４６１Ｂ ベース板
Claims (3)
- ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、
前記ベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、
前記ベース板の主面に設けられた凹部に静電チャックを埋設する工程と、
前記静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面と、セラミックにより形成された前記ベース板の上面と、を同時加工することで、前記誘電層の上面と、前記ベース板の上面と、を面一とする工程と、
を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法。 - ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、
セラミックにより形成された第１のベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、
前記第１のベース板の主面であって、前記静電チャックが接合される範囲の周辺に前記第１のベース板よりも小さい第２のベース板を接合する工程と、
前記第１のベース板の主面の所定の位置に前記静電チャックを接合する工程と、
前記静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面と、セラミックにより形成された前記第２のベース板の上面と、を同時加工することで、前記誘電層の上面と、前記第２のベース板の上面と、を面一とする工程と、
を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法。 - ベース板に静電チャックを接合してなる静電チャックユニットの製造方法であって、
セラミックにより形成された前記ベース板よりも小さい前記静電チャックを形成する工程と、
前記ベース板の主面の所定の位置に前記静電チャックを複数接合する工程と、
前記複数接合された静電チャックのセラミックにより形成された誘電層の上面を同時加工することで、前記誘電層の上面を面一とする工程と、
を有すること、を特徴とする静電チャックユニットの製造方法。
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