JP5032818B2

JP5032818B2 - 静電チャック

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Publication number: JP5032818B2
Application number: JP2006266275A
Authority: JP
Inventors: 則雄白岩; 裕一秦; 直人渡部
Original assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Current assignee: Shinko Electric Industries Co Ltd
Priority date: 2006-09-29
Filing date: 2006-09-29
Publication date: 2012-09-26
Anticipated expiration: 2026-09-29
Also published as: KR101343456B1; US20080080118A1; TWI423378B; KR20080029801A; TW200816357A; JP2008085245A; US7483256B2

Description

本発明は液晶表示装置や、半導体ウエハを用いた製品製造工程において、ガラス基板や半導体ウエハ等のワークを静電的に吸着支持する際に使用する静電チャックに関する。

液晶表示装置は、カラーフィルタや薄膜トランジスタアレイが形成された２枚のガラス基板を、数μｍ程度の間隔をあけガラス基板の間に液晶を充填して形成される。この液晶表示装置は、一対の静電チャックに各々ガラス基板を支持し、ガラス基板の中間に液晶を供給し、ガラス基板を加圧しながら貼り合わせることによって形成される。

図６は、このようなガラス基板や半導体ウエハ等の平板体のワーク５を静電的に吸着支持する際に用いられる静電チャックの例を示す。この静電チャック１０は、電極層１１と、アルミニウム等の金属からなるベースプレート１２とから形成される。電極層１１の内層には櫛歯状等の所定のパターンに電極８ａ、８ｂが形成され、電極８ａ、８ｂはそれぞれプラス側とマイナス側の電源に電気的に接続されて静電吸着作用をなす。

ところで、液晶表示装置を製造する場合のように、数μｍ程度の微小な間隔を保持してガラス基板を貼り合わせるような場合は、静電チャックのワークの吸着面にクッション性を付与するようにすると、ワークの変形が吸収でき、吸着面とワークとの密着性が向上し、ワークを均一な間隔に貼り合わせることができて、より精度の高い貼り合わせが可能になる。
図５は、ワークの吸着面、すなわち電極層１１にクッション性を付与した静電チャックの構成を示す。この例では、ベースプレート１２にシリコーンゴムからなるクッション層１３を設け、クッション層１３の外層に、電極８が形成された電極フィルム層１４を接着し、最外層にポリエステルフィルム等の樹脂フィルムからなる誘電体層１５を接着して静電チャックを構成している。

なお、図６に示す静電チャック１０は、電極層１１とベースプレート１２を厚さ方向に貫通する貫通孔６を設け、真空吸着によってワーク５を吸着支持できるようにした例である。図６（ａ）は、電極層１１の表面にリング状の凹溝６ａを設け、凹溝６ａ内に複数個の貫通孔６を設けたことを示す。電極層１１の表面を粗面にすることによってワーク５を効果的に真空吸着することができる。ワーク５を真空吸着により保持した場合、真空下ではワーク５の保持力が減退するから、その際には静電チャック１０による静電吸着力によってワーク５が保持される。
特開２００３−３２４１４４号公報

ところで、図５に示す従来の静電チャック１０において、電極８を電源側に接続する給電部の構造は、電極８に電線１６の一端をはんだ９により接続し、電線１６の他端をベースプレート１２に設けた引き出し孔１２ａからベースプレート１２の背面側に設けた装着孔１２ｂまで引き出し、装着孔１２ｂに配置した導電部品１７ａ、１７ｂに接続する構造となっている。導電部品１７ａ、１７ｂは絶縁体１９によりベースプレート１２に電気的に絶縁して装着されている。導電部品１７ａ、１７ｂには、電源側の電極端子に当接し、電源と電極８とが電気的に接続される。

引き出し孔１２ａ内にはシリコーン接着剤１８を充填し、電線１６をベースプレート１２に対し電気的に絶縁して引き出し孔１２ａ内で固定するが、前述したように、電極層１１がクッション性を有することから、静電チャックでワークを支持したり、ワークを加圧したりした際に、電極層１１が変形し、電極８と給電部との間に応力が作用し、電極８と電線１６とが導通破壊したり、シリコーン接着剤１８による電気的絶縁が不十分になってベースプレート１２と電線１６との間で放電が生じるといった問題が生じる。

また、静電チャック１０にワークを真空吸着した場合に、シリコーン接着剤１８と引き出し孔１２ａとの真空シール性が不十分であると真空中で放電するといった問題がある。また、引き出し孔１２ａにシリコーン接着剤１８を充填した際に、接着剤中に気泡が入ってしまったような場合は、真空下で気泡が膨張し、引き出し孔１２ａの部分で電極層１１が盛り上げり、ワークが的確に吸着支持されなくなるという問題が生じる。

本発明は、ベースプレートを被覆する電極層の電極と電源とを接続する給電部との電気的な接続を確実に保持するこができ、また、吸着面がクッション性を有する場合でも確実にワークを吸着支持することができて耐久性にすぐれる静電チャックを提供することを目的とする。

本発明は、上記目的を達成するため次の構成を備える。
すなわち、ベースプレートと、ベースプレートの表面を被覆する可撓性を有する電極層と、該電極層を電源側に電気的に接続する給電部とを備えた静電チャックにおいて、前記給電部が、前記電極層の側縁から、該電極層の電極に接続する配線が形成されて延出する接続片と、前記ベースプレートの側面に折り返された前記接続片を、前記配線と電気的に接続して前記ベースプレートに固定する、前記電源側との接続に用いられる導電部品とを備え、前記電極層は、前記ベースプレートの表面に被着されるクッション層と、該クッション層の外面を被覆する電極フィルム層と、該電極フィルム層の外面を被覆する誘電体層とからなり、前記ベースプレートは導電材からなり、背面に開口する装着穴と、該装着穴に連通して側面に開口する接続穴とが設けられ、前記導電部品は、筒体状に形成されると共に、前記装着穴内に装着された有底の筒体状である絶縁体により前記ベースプレートに電気的に絶縁されて、該装着穴内に装着されており、前記導電部品および前記絶縁体は、それぞれの側面において、前記接続穴に連通する位置に連通孔が設けられ、前記接続片は、前記電極フィルム層と誘電体層の側縁から延出して形成されていると共に、前記接続穴および前記各連通孔に挿入され、前記装着穴内で前記導電部品に前記配線が電気的に接続されて取り付けられており、前記接続穴および前記各連通孔は、前記接続片が挿入された状態で、接着剤により封止されていることを特徴とする。

本発明に係る静電チャックによれば、このようにワークの吸着面がクッション性を有する場合にも、電極層に形成された配線と導電部品との電気的接続が確保される。
また、前記接続片は、前記導電部品と前記配線とが接続される部位において、前記電極フィルム層を被覆する誘電体層が除去され、前記配線が露出して設けられていることにより、配線と導電部品との電気的接続が容易になされる。

また、前記導電部品は、前記ベースプレートに設けられた該ベースプレートの背面で開口する装着穴内に装着され、前記接続片は前記装着孔に連通して前記ベースプレートの側面に開口する接続穴に挿入され、前記装着穴内で前記導電部品に前記配線が電気的に接続されて取り付けられていることにより、接続片に設けられた配線と導電部品とが確実に電気的に接続される。
また、前記ベースプレートが導電材からなる場合には、前記装着穴内に絶縁体を装着することにより、前記ベースプレートに電気的に絶縁して導電部品を装着することができる。
また、前記接続穴は、該接続穴に前記接続片が挿入された状態で、接着剤により封止されていることにより、給電部と電極との接続部分の接続信頼性が確保できる。

また、前記接続片は、ベースプレートの側面からベースプレートの背面上に折り返され、ベースプレートの背面に固定された導電部品により、ベースプレートの背面との間で挟圧され、該導電部品と前記配線が電気的に接続されて支持されていることにより、接続片に設けられた配線と導電部品とが確実に電気的に接続される。
また、前記導電部品は、前記ベースプレートの背面に固定して取り付けられたコネクタとして設けられていることを特徴とする。

本発明に係る静電チャックによれば、電源と電極層に設けられた電極とを接続する給電部を、電極層から延出させた接続片をベースプレートの側方に折り返して導電部品に接続する構成としたから、吸着面にワークを吸着した際であっても電極と給電部との間に応力が作用しなくなり、電極と給電部との電気的接続を確実に保持することができる。吸着面がクッション性を有する場合でも、電極と給電部との接続部に応力が作用することが回避されることによって、電極と給電部との電気的接続が確保される。これによって、静電チャックの耐久性が向上する。

以下、本発明の好適な実施の形態について添付図面とともに詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１は、本発明に係る静電チャックの第１の実施の形態の構成を示す断面図である。本実施の形態の静電チャックは、図５に示す従来の静電チャックと同様に、クッション性を備える電極層１１とベースプレート１２とから構成される。ベースプレート１２はアルミニウムからなる。
電極層１１は、ベースプレート１２のワークを吸着する面を被覆するクッション層１３と、クッション層１３の外面を被覆する電極フィルム層１４と、電極フィルム層１４の外面を被覆する誘電体層１５とからなる。

クッション層１３は静電チャックのワークの吸着面が所要のクッション性を備えるようにクッション性に富む素材、たとえばシリコーンゴム、ウレタンゴム等が使用できる。本実施形態では、厚さ５ｍｍのシリコーンゴムを使用した。

電極フィルム層１４は、ベースフィルム１４ｂの片面に電極１４ａを所定のパターンに形成したものである。ベースフィルム１４ｂには厚さ５０μｍのポリイミドフィルムを使用した。ポリイミドフィルムの一方の面に、CuあるいはITO(Indium Tin Oxide)からなる導電性膜を形成して電極１４ａとした。これらの導電膜は、CVD、PVD、スパッタリング、溶射によって形成することができる。導電膜の厚さは、５〜１８μｍ程度とする。導電膜の厚さを厚くし過ぎると、導電膜の有無による段差が大きくなるので好ましくない。
電極１４ａは、櫛歯状パターンあるいはブロックパターン等の適宜パターンに形成される。電極１４ａは、プラス電圧が印加されるパターンとマイナス電圧が印加されるパターンが別個に独立したパターンに形成され、それぞれプラス側の電源とマイナス側の電源に接続される。
電極フィルム層１４をクッション層１３にラミネートする際は、ベースフィルム１４ｂをクッション層１３に向けて接着する。この電極フィルム層１４の接着向きは、図５の場合とは逆向きである。

誘電体層１５には、静電吸着作用、耐電圧を考慮してフィルム材および厚さが選択される。本実施形態では、厚さ７５μｍのポリエステルフィルムを使用した。厚さ１２μｍ〜３００μｍのポリエステルフィルムを使用することにより、直流電圧５００Ｖ〜１００００Ｖを印加して十分な吸着力を得ることができる。
ベースプレート１２に電極層１１を取り付ける際は、誘電体層１５と電極フィルム層１４とを接着し、この積層体をクッション層１３に接着して、電極層１１をベースプレート１２に接着した。

本実施形態の静電チャックにおいて特徴的な構成は、電極層１１の内層に形成されている電極１４ａと電源側とを接続するために静電チャックに設けた給電部の構造である。ベースプレート１２の背面側には電源側の電極端子とコンタクトして電気的な導通をとるための導電部品が配置される。これらの導電部品は、静電チャックが装着されて静電チャックと電気的に接続し、電極１４ａに高圧を印加する電源装置電極端子の配置に合わせて配置位置が規定される。図５に示す導電部品１７ａ、１７ｂもこの電極端子の配置に合わせて配置されている。

本実施形態では、電源側の電極端子の配置に合わせて、ベースプレート１２の背面で開口する装着孔１２ｃを設け、この装着孔１２ｃ内に円板状の導電部品２０ａ、２０ｂと、この導電部品２０ａ、２０ｂが挿入される筒体状の導電部品２２と、有底の筒体状に形成された絶縁体２４を装着する構成とし、さらに装着穴１２ｃに連通する接続穴１２ｄをベースプレート１２の側面で一端が開口するように設け、この接続穴１２ｄに電極フィルム層１４と誘電体層１５の側縁から延出する接続片１６０を挿入し、電極フィルム片１４０に設けられた配線１４１を導電部品２０ａ、２０ｂに電気的に接続する構成としている。導電部品２２と絶縁体２４の底部側の側面には、接続穴１２ｄに連通する位置に、接続片１６０が挿入される連通孔２２ａ、２４ａが設けられている。

接続片１６０は、電極フィルム層１４と誘電体層１５の端部となる側縁から細幅に延出して設けられた電極フィルム片１４０と誘電体フィルム１５０とからなる。電極フィルム片１４０には電極フィルム層１４に設けられたプラス極あるいはマイナス極の電極１４ａに電気的に接続する配線１４１が設けられている。配線１４１はベースフィルム１４２と誘電体フィルム１５０によって外部に露出しないように保護されている。ただし、接続片１６０の先端部分については、誘電体フィルム１５０を除去し、配線１４１の表面にはんだ１６ａを接合しておく。

図１は、接続片１６０をベースプレート１２の側面に沿って折り曲げ、その先端を、接続穴１２ｄから差し込み、連通孔２４ａ、２２ａから導電部品２２の内側まで挿入した後、導電部品２２に導電部品２０ａ、２０ｂを挿入し、導電部品２０ｂの下面をはんだ１６ａに当接して固定した状態を示す。
これによって、電源側に接続される導電部品２０ａ、２０ｂと、電極層１１の電極１４ａとが配線１４１を介して電気的に接続される。配線１４１は誘電体フィルム１５０とベースフィルム１４２によって保護されており、接続片１６０をベースプレート１２の側面に沿って折り返し、接続穴１２ｄに差し込んだ状態でベースプレート１２に対して電気的に絶縁される。
本実施形態では、ベースプレート１２の側面に折り返して装着された接続片１６０と、装着孔１２ｃ内に装着された導電部品２０ａ、２０ｂが電極１４ａに対する給電部を構成する。

図２に、接続片１６０を接続穴１２ｄに挿入し、導電部品２０ａと配線１４１とが接続された状態の平面配置を示す。短冊状に形成された接続片１６０が導電部品２０ａの下方まで差し込まれていること、接続片１６０の先端で誘電体フィルム１５０が除去されてベースフィルム１４２の表面に形成された配線１４１が露出し、配線１４１の露出部分にはんだ１６ａが接合されていることを示す。
なお、はんだ１６ａは配線１４１と導電部品２０ｂとを電気的に接続する導体材として使用しているもので、はんだ以外の導電性接着剤等の導体材を使用することも可能である。

導電部品２０ａ、２０ｂと配線１４１を接続した後、接続穴１２ｄにシリコーン接着剤３０をポッティングし、接続穴１２ｄをシリコーン接着剤３０によって封止する。
図３に、接続穴１２ｄがシリコーン接着剤３０によって封止した状態をベースプレート１２の側面方向から見た状態を示す。図３では、２つの接続穴１２ｄにそれぞれ接続片１６０を差し込み、シリコーン接着剤３０によって封止した状態を示している。

電極層１１にはプラス電極とマイナス電極とが形成されるから、これらの電極ごとに接続片１６０を形成し、各々の接続片１６０に電極に接続される配線を形成し、各々の接続片１６０を別個に形成された装着孔内でそれぞれ導電部品に接続する。電極層１１に形成される電極１４ａの平面パターンによっては、プラス極側あるいはマイナス極側の電極について２以上の接続片１６０を設けて電源側に接続しなければならない場合もあり得る。その場合には、個々の接続片１６０を個別に導電部品に接続するようにすればよい。接続片１６０と導電部品とを接続する構成（給電部の構成）は上述した方法とまったく同様でよい。なお、本実施形態では、接続穴１２ｄを断面矩形に形成しているが、円形に形成してもよい。

なお、接続片１６０をベースプレート１２の側面で折り返す際には、接続片１６０が若干たるむようにしてもよい。接続片１６０を若干たるませるようにしておけば、吸着面の電極層１１が圧縮されて変形したような場合でも変形を容易に吸収することができる。
また、本実施形態の静電チャックは、ベースプレート１２の側面に接続片１６０を折り返して導電部品２０ａ、２０ｂに接続する構成としたから、静電チャックのワークの吸着面にワークを吸着した場合に、吸着面が変形しても、応力が配線１４１と導電部品２０ａ、２０ａとの接続部に及ぶことがなく、電極と給電部との接続部の導通破壊が生じるといったことを防止することができる。

また、電極と給電部との接続部を固めて保護しているシリコーン接着剤３０に応力が作用しなくなることにより、シリコーン接着剤３０による電気的絶縁が確実に保持され、ベースプレート１２と給電部との間で放電が生じることが防止され、接続信頼性が確保される。また、シリコーン接着剤３０による真空シール性が改善され、静電チャックにワークを真空吸着した際に真空中で放電することが防止される。また、シリコーン接着剤３０に気泡が入ってしまった場合でも、本実施形態の場合は、構成上ワークの吸着面で電極層１１が膨らむといったことがなく、ワークが的確に吸着できなくなるという問題を解消することができる。

（第２の実施の形態）
図４は、本発明に係る静電チャックの第２の実施の形態の構成を示す断面図である。本実施形態の静電チャックにおいては、ベースプレート１２の裏面に電源側に電気的に接続されるコネクタ４０を配置し、このコネクタ４０に電極層１１の側縁から延出させた接続片１６０を接続して、接続片１６０に形成された配線１４１を給電部に電気的に接続する構成としたことを特徴とする。
ベースプレート１２の吸着面に配置する電極層１１の構成は上述した第１の実施の形態の場合とまったく同様である。また、電極層１１から延出させる接続片１６０の構成についても第１の実施の形態における構成と同様である。

本実施形態においては、コネクタ４０をベースプレート１２の背面に取り付けるから、接続片１６０はベースプレート１２の側面を通過して、ベースプレート１２の背面側に折り返して使用する。
ベースプレート１２の背面の接続片１６０を折り返す位置に、接続片１６０の厚さに合わせた段差１２ｅを形成し、この段差１２ｅに接続片１６０を折り返し、コネクタ４０をボルト４２によりベースプレート１２に固定することによって接続片１６０がコネクタ４０とベースプレート１２の背面との間で挟圧支持される。

本実施形態では、コネクタ４０は絶縁材によって形成されている。接続片１６０に形成された配線１４１と電源側との電気的接続は、コネクタ４０をベースプレート１２に固定した際に、コネクタ４０の下面に接続片１６０に向けて突設された導電部品としてのコンタクトブロック４４が、接続片１６０に形成された配線１４１に押接されることによってなされる。接続片１６０には、コンタクトブロック４４が当接する部位の誘電体フィルム１５０をあらかじめ除去して配線１４１を露出させた接続部１４１ａを形成しておく。
コンタクトブロック４４には導電線４６が接続し、導電線４６の端部がコネクタ４０の外部に引き出され、電源側に接続される。本実施形態では、コネクタ４０の本体を絶縁体によって形成しているが、コネクタ４０の本体を金属等の導電材によって形成することもできる。その場合には、配線１４１に当接するコンタクトブロック４４を本体に対して絶縁して取り付ければよい。

また、本実施形態ではコネクタ４０の接続片１６０に当接する面に、コンタクトブロック４４を囲む配置にＯリング４８を装着し、配線１４１と給電部との接続部を真空シールする構成とした。これによって、静電チャックにワークを真空吸着する場合の接続部の真空シール性を確保することができ、あわせてコネクタ４０と接続片１６０の配線１４１との電気的接続を確保することができる。

本実施形態においては、電極層１１に形成された配線１４１とベースプレート１２に取り付けられるコネクタ４０との接続は、ベースプレート１２の側面に接続片１６０を折り返し、ベースプレート１２背面においてなされるから、電極層１１がクッション性を備えていても、電極と給電部との接続部分に応力が作用することがなく、電極と給電部との接続部の導通破壊が生じることが防止される。また、吸着面にワークを真空吸着する場合でも、接続部に応力が作用することがなく、真空中で放電するといった問題も生じない。
また、本実施形態の場合は、電極と給電部との接続部に真空シールと電気的絶縁を目的として接着剤を使用しないから、真空吸着の際に接着剤に混入した気泡が膨らんで吸着面が変形するといった問題を解消することができる。

静電チャックの第１の実施の形態の構成を示す断面図である。接続片と導電部品との接続部の構成を示す平面図である。接続穴に接続片を装着した状態の正面図である。静電チャックの第２の実施の形態の構成を示す断面図である。静電チャックの従来の構成を示す断面図である。静電チャックの構成を示す平面図（ａ）および断面図（ｂ）である。

符号の説明

１０静電チャック
１１電極層
１２ベースプレート
１２ａ引き出し孔
１２ｃ装着穴
１２ｄ接続穴
１２ｅ段差
１３クッション層
１４電極フィルム層
１４ａ電極
１４ｂベースフィルム
１５誘電体層
１６電線
１６ａはんだ
２０ａ、２０ｂ、２２導電部品
２２ａ、２４ａ連通孔
２４絶縁体
３０シリコーン接着剤
４０コネクタ
４４コンタクトブロック
１４０電極フィルム片
１４１配線
１４１ａ接続部
１４２ベースフィルム
１５０誘電体フィルム
１６０接続片

Claims

ベースプレートと、ベースプレートの表面を被覆する可撓性を有する電極層と、該電極層を電源側に電気的に接続する給電部とを備えた静電チャックにおいて、
前記給電部が、前記電極層の側縁から、該電極層の電極に接続する配線が形成されて延出する接続片と、
前記ベースプレートの側面に折り返された前記接続片を、前記配線と電気的に接続して前記ベースプレートに固定する、前記電源側との接続に用いられる導電部品とを備え、
前記電極層は、前記ベースプレートの表面に被着されるクッション層と、該クッション層の外面を被覆する電極フィルム層と、該電極フィルム層の外面を被覆する誘電体層とからなり、
前記ベースプレートは導電材からなり、背面に開口する装着穴と、該装着穴に連通して側面に開口する接続穴とが設けられ、
前記導電部品は、筒体状に形成されると共に、前記装着穴内に装着された有底の筒体状である絶縁体により前記ベースプレートに電気的に絶縁されて、該装着穴内に装着されており、
前記導電部品および前記絶縁体は、それぞれの側面において、前記接続穴に連通する位置に連通孔が設けられ、
前記接続片は、前記電極フィルム層と誘電体層の側縁から延出して形成されていると共に、前記接続穴および前記各連通孔に挿入され、前記装着穴内で前記導電部品に前記配線が電気的に接続されて取り付けられており、
前記接続穴および前記各連通孔は、前記接続片が挿入された状態で、接着剤により封止されていることを特徴とする静電チャック。
前記接続片は、前記導電部品と前記配線とが接続される部位において、前記電極フィルム層を被覆する誘電体層が除去され、前記配線が露出して設けられていることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。