JP5399791B2 - 静電チャック - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャックに関し、例えば、電気絶縁性基板を静電吸着する用途に用いられるシリカガラス製の静電チャックに関する。
半導体上に回路を作製するためのステッパーなどのリソグラフィ装置に使用されるパターニング用マスクは、シリカガラスなどの電気絶縁性材料から構成されている。
このマスクを装置内で固定する方法としては、クランプ等で機械的に固定する方法もあるが、近年では静電チャックの吸着面上に対して、不均一な電界を形成させることにより発生するグラディエント（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）力を利用して、電気絶縁性である基板を保持する方法が用いられている。
従来、グラディエント（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）力を利用した静電チャックには、要求される十分な吸着力が得にくいという問題点があり、これを解決するためのさまざまな技術が開示されている。
例えば、特許文献１には、絶縁性の基板に使用可能で、かつ低電圧で動作する絶縁性の基板をクランプするための静電クランプが提案されており、裏面圧の少なくとも２Ｔｏｒｒに逆らって絶縁性の基板をクランプするために、ベース上に形成された電極の電極幅及び間隔を十分に小さくすることが記載されている。
具体的には、特許文献１に記載された静電クランプは、基材に相当するベースにガラスが用いられ、前記ベースの主表面上に形成されている誘電体層に相当する絶縁層が、窒化シリコン、酸化シリコン、酸化アルミニウム、窒化ボロンもしくはそれらの組合せにより形成されている。また、前記ベース上に配列された電極が絶縁層で覆われている。
また、特許文献１には、前記電極の幅寸法が１００μｍ以下（実施形態の記載では２０〜１００μｍ）であり、隣接する電極同士の間隔が１００μｍ以下（実施形態では２０〜４０μｍ）であり、誘電体層に相当する絶縁層の垂直方向の厚さ寸法が１０μｍ以下（実施形態は１０μｍ）であることが記載されている。
また、特許文献１には、前記電極の幅寸法が１００μｍ以下（実施形態の記載では２０〜１００μｍ）であり、隣接する電極同士の間隔が１００μｍ以下（実施形態では２０〜４０μｍ）であり、誘電体層に相当する絶縁層の垂直方向の厚さ寸法が１０μｍ以下（実施形態は１０μｍ）であることが記載されている。
また、例えば、特許文献２には、低い印加電圧で大きなグラディエント力を発現させるために電極間隔を狭くかつ誘電体層厚みを薄くする必要があることが記載され、その要件を満たす静電チャックの構成が提案されている。
具体的には、特許文献２に記載の静電チャックは、アルミナなどのセラミックスやガラスで形成された母材となる基材と、前記基材上に形成され入り組んで対をなした複数の電極と、前記複数の電極を覆うように形成した誘電体層（アルミナ等のセラミックス）とを備えている。
また、特許文献２には、前記電極の幅寸法が１０〜３００μｍ（実施形態で１００μｍ）であり、隣接する電極同士の間隔が１０〜３００μｍ（実施形態で１００μｍ）であり、誘電体層の垂直方向の厚さ寸法が３〜１００μｍ（実施形態として１０μｍ）であることが記載されている。
具体的には、特許文献２に記載の静電チャックは、アルミナなどのセラミックスやガラスで形成された母材となる基材と、前記基材上に形成され入り組んで対をなした複数の電極と、前記複数の電極を覆うように形成した誘電体層（アルミナ等のセラミックス）とを備えている。
また、特許文献２には、前記電極の幅寸法が１０〜３００μｍ（実施形態で１００μｍ）であり、隣接する電極同士の間隔が１０〜３００μｍ（実施形態で１００μｍ）であり、誘電体層の垂直方向の厚さ寸法が３〜１００μｍ（実施形態として１０μｍ）であることが記載されている。
また、例えば、特許文献３には、ガラス質の絶縁層と基盤とを一体化することで、電極間の絶縁性をガラス質のバルク並みに充分大きな値を確保し、かつガラス質の絶縁層または基盤に対して微細な溝加工を行い電極形成することにより、電極間隔を狭くして所望のグレーディエント力を発揮させることが記載されている。
具体的には、特許文献３に記載されている静電チャックは、基板に相当するガラス基盤と、誘電体層に相当するガラス質絶縁層との間に電極を有し、ガラス基盤とガラス質絶縁層が一体化した構造を採用している。
また、特許文献３には、前記電極の主表面に対する垂直方向の厚さ寸法（成膜の厚み）が０．０１〜１００μｍ（実施形態では０．１〜５μｍ）であり、電極の主表面方向の幅寸法が５０〜２０００μｍであり、隣接する電極同士の主平面方向の間隔が５０〜５００μｍであることが開示されている。
また、特許文献３には、前記幅と前記間隔との比率が「１０：１」から「１：２」の間にあり、好ましくは「３：１」から「１：１」の関係であることが開示されている。
具体的には、特許文献３に記載されている静電チャックは、基板に相当するガラス基盤と、誘電体層に相当するガラス質絶縁層との間に電極を有し、ガラス基盤とガラス質絶縁層が一体化した構造を採用している。
また、特許文献３には、前記電極の主表面に対する垂直方向の厚さ寸法（成膜の厚み）が０．０１〜１００μｍ（実施形態では０．１〜５μｍ）であり、電極の主表面方向の幅寸法が５０〜２０００μｍであり、隣接する電極同士の主平面方向の間隔が５０〜５００μｍであることが開示されている。
また、特許文献３には、前記幅と前記間隔との比率が「１０：１」から「１：２」の間にあり、好ましくは「３：１」から「１：１」の関係であることが開示されている。
また、例えば、特許文献４には、反りが小さく、かつ静電吸着力の面内均一性が高い静電チャックが提案されている。
具体的には、特許文献４に記載された静電チャックは、電気絶縁性セラミックスからなる板状体中に電極が埋め込まれた構造を有し、当該電極が静電吸着面と板状体の中心との間に配置される。また、静電吸着面に対向する裏面と該中心との間に少なくとも、セラミックスよりも電極の材料に近い熱膨張係数を有する材料または電極の材料と同じ熱膨張係数を有する材料からなる層が配置され、その層は該中心に対して、電極と対称的に配置されている。
具体的には、特許文献４に記載された静電チャックは、電気絶縁性セラミックスからなる板状体中に電極が埋め込まれた構造を有し、当該電極が静電吸着面と板状体の中心との間に配置される。また、静電吸着面に対向する裏面と該中心との間に少なくとも、セラミックスよりも電極の材料に近い熱膨張係数を有する材料または電極の材料と同じ熱膨張係数を有する材料からなる層が配置され、その層は該中心に対して、電極と対称的に配置されている。
しかしながら、上述した特許文献１〜４は、それぞれ、以下に示す技術的課題を有している。
具体的には、特許文献１に記載された発明は、絶縁層（誘電体層）の厚さ寸法を１０μｍ以下に形成しているが、絶縁層をこのような厚さ寸法に形成するのは、特にシリカガラスを用いる場合に、研磨自体の加工精度の難易度が高くかつ平坦性を確保することが困難であった。その結果、特許文献１に記載された発明は、歩留まりを含めた製造コストの増加を招くという技術的課題を有していた。
また、特許文献１には、電極の幅寸法が１００μｍ以下（実施形態の記載では２０〜１００μｍ）であり、電極の間隔が１００μｍ以下（実施形態では２０〜４０μｍ）であることが記載されているが、シリカガラスでこのような細かいパターンを形成した場合、形成したパターン電極同士がつぶれて結合する虞があった。
具体的には、特許文献１に記載された発明は、絶縁層（誘電体層）の厚さ寸法を１０μｍ以下に形成しているが、絶縁層をこのような厚さ寸法に形成するのは、特にシリカガラスを用いる場合に、研磨自体の加工精度の難易度が高くかつ平坦性を確保することが困難であった。その結果、特許文献１に記載された発明は、歩留まりを含めた製造コストの増加を招くという技術的課題を有していた。
また、特許文献１には、電極の幅寸法が１００μｍ以下（実施形態の記載では２０〜１００μｍ）であり、電極の間隔が１００μｍ以下（実施形態では２０〜４０μｍ）であることが記載されているが、シリカガラスでこのような細かいパターンを形成した場合、形成したパターン電極同士がつぶれて結合する虞があった。
また、特許文献２に記載の発明は、誘電体層をシリカガラスにより形成した場合に、電極の幅寸法及び電極間隔を狭くしたとしても、大きい吸着力を発揮できないという技術的課題を有している。
具体的には、特許文献２には、誘電体層がアルミナにより形成され、その吸着力が「１０ｇｆ／ｃｍ2（約１．０ｋＰａ）」であること記載されている。
そして、特許文献２に記載された静電チャックにおいて、アルミナよりも吸着力が出ないシリカガラスで誘電体層（例えば、厚さ寸法が１０μｍの誘電体層）を形成した場合、電極の幅寸法及び電極間隔をそれぞれ１０μｍまで狭くしたとしても、１ｋＰａ以上の大きい吸着力を出すことは困難である。
また、電極の幅寸法及び電極の間隔を１０μｍ程度に形成する微細な電極パターンの作製は、難易度が高く製造コストの上昇を招くことから実用的ではない。
具体的には、特許文献２には、誘電体層がアルミナにより形成され、その吸着力が「１０ｇｆ／ｃｍ2（約１．０ｋＰａ）」であること記載されている。
そして、特許文献２に記載された静電チャックにおいて、アルミナよりも吸着力が出ないシリカガラスで誘電体層（例えば、厚さ寸法が１０μｍの誘電体層）を形成した場合、電極の幅寸法及び電極間隔をそれぞれ１０μｍまで狭くしたとしても、１ｋＰａ以上の大きい吸着力を出すことは困難である。
また、電極の幅寸法及び電極の間隔を１０μｍ程度に形成する微細な電極パターンの作製は、難易度が高く製造コストの上昇を招くことから実用的ではない。
また、特許文献３の吸着力に関する記載を参照すると、「吸着力に関してみると、電極間隔と絶縁層厚みの比率を、３：１〜１：１にすることでグレーディエント力の低下が抑制されるとしており、例えば垂直方向の静止摩擦係数０．２ｇｆ／ｃｍ2以上に相当する１ｇｆ／ｃｍ2以上の吸着力が得られ、好適である」と述べられている。
即ち、特許文献３に記載の発明は、「１ｇｆ／ｃｍ2」程度の吸着力を得るための構成であり、例えば１ｋＰａ（約１０ｇｆ／ｃｍ2）以上の強力な吸着力を想定したものとは言い難い。
即ち、特許文献３に記載の発明は、「１ｇｆ／ｃｍ2」程度の吸着力を得るための構成であり、例えば１ｋＰａ（約１０ｇｆ／ｃｍ2）以上の強力な吸着力を想定したものとは言い難い。
また、特許文献４の方法は、チャックの製造に複数の材料を必要とし、さらに異種材料同士の接合と積層工程が必要であるため、工程が複雑化しコスト高も招くという技術的課題を有している。
本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、簡易な構造に構成され、かつ高い吸着力を発揮する静電チャックを提供することを目的とするものである。
上記課題を解決するためになされた本発明の静電チャックは、シリカガラスからなる基材と、前記基材の一方の主表面上に形成されるシリカガラスからなる誘電体層と、前記誘電体層と前記基材との間に埋設されている、帯状の電極を所定の電極パターンに配列した電極部とを備えた、少なくとも１．５ｋＰａの吸着力を有する静電チャックであって、前記電極は、前記基材の主表面に対する垂直方向の厚さ寸法が０．２μｍ以上１．０μｍ以下になされ、前記誘電体層は、前記基材の主表面に対する垂直方向の厚さ寸法が４０μｍ以上１００μｍ以下になされ、前記電極の幅寸法は、前記誘電体層の前記厚さ寸法が４０μｍ以上７５μｍ未満の場合に１００μｍ以上３３０μｍ以下になされ、前記誘電体層の前記厚さ寸法が７５μｍ以上１００μｍ以下の場合に２００μｍ以上４３０μｍ以下になされ、前記電極部の隣接する前記電極同士の間隔は、８０μｍ以上３００μｍ以下になされ、前記電極部は、前記電極の上面と前記誘電体層の吸着面との間隔が、前記誘電体層の中央部で最大値をとり、該誘電体層の外周端部で最小値をとり、かつ前記中央部から前記外周端部にかけて連続して減少する形状であり、前記誘電体層の中央部の吸着面と前記電極との間隔が、前記誘電体層の外周端部の吸着面と前記電極との間隔の１．０５倍以上２．０倍以下であることを特徴としている。
本発明の静電チャックは、上記構成を採用することにより、簡易な構成になされかつ高い吸着力を発揮することができる。
特に、前記電極部は、前記電極の上面と前記誘電体層の吸着面との間隔が、前記誘電体層の中央部で最大値をとり、該誘電体層の外周端部で最小値をとり、かつ前記中央部から前記外周端部にかけて連続して減少する形状であり、前記誘電体層の中央部の吸着面と前記電極との間隔が、前記誘電体層の外周端部の吸着面と前記電極との間隔の１．０５倍以上２．０倍以下に構成されているため、静電チャックの吸着力を均一化することができる。また、この場合、治具の型を比較的簡単に設計できるため、設計が簡易で製造コストの上昇を招くことはない。
本発明の静電チャックは、上記構成を採用することにより、簡易な構成になされかつ高い吸着力を発揮することができる。
特に、前記電極部は、前記電極の上面と前記誘電体層の吸着面との間隔が、前記誘電体層の中央部で最大値をとり、該誘電体層の外周端部で最小値をとり、かつ前記中央部から前記外周端部にかけて連続して減少する形状であり、前記誘電体層の中央部の吸着面と前記電極との間隔が、前記誘電体層の外周端部の吸着面と前記電極との間隔の１．０５倍以上２．０倍以下に構成されているため、静電チャックの吸着力を均一化することができる。また、この場合、治具の型を比較的簡単に設計できるため、設計が簡易で製造コストの上昇を招くことはない。
また、前記誘電体層と前記基材の少なくともいずれか一つが、チタニアを６重量％以上８重量％以下含むシリカガラスからなることが望ましい。
このように熱膨張係数の小さいチタニアを含有するシリカガラスを用いることで、低熱膨張の基材を吸着する場合に、基材と誘電体層の熱膨張係数が最適化され、静電チャックの反りを抑制できるため、歪みや変形を抑制した静電チャックが提供され、吸着面全体の吸着力を均一にすることができる。
このように熱膨張係数の小さいチタニアを含有するシリカガラスを用いることで、低熱膨張の基材を吸着する場合に、基材と誘電体層の熱膨張係数が最適化され、静電チャックの反りを抑制できるため、歪みや変形を抑制した静電チャックが提供され、吸着面全体の吸着力を均一にすることができる。
本発明によれば、簡易な構造に構成され、かつ高い吸着力を発揮する静電チャックを提供することができる。
以下、本発明の実施形態について図面に基づいて説明する。
先ず、本発明の実施形態の静電チャックの構成について、図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の静電チャックの構成を示す概略断面図である。また、図２は、本実施形態の静電チャックの電極の断面形状を示した模式図である。また、図３は、本実施形態の静電チャックの電極パターンの一例を示す平面図である。
先ず、本発明の実施形態の静電チャックの構成について、図１〜図３に基づいて説明する。
図１は、本発明の実施形態の静電チャックの構成を示す概略断面図である。また、図２は、本実施形態の静電チャックの電極の断面形状を示した模式図である。また、図３は、本実施形態の静電チャックの電極パターンの一例を示す平面図である。
本願の発明者らは、製造コストの上昇を招くことがない簡易な構造により、高い吸着力を発揮できる静電チャックについて鋭意検討した結果、図示する構成を採用することにより、簡易な構成でかつ高い吸着力を発揮し、吸着力の面内均一性に優れた静電チャックを提供できることを見出した。
具体的には、図１に示すように、本実施形態の静電チャックＺは、シリカガラスからなる板状の基材１と、基材１の一方の主表面１ａの上に形成されるシリカガラスからなる誘電体層３と、誘電体層３と基材１との間に埋設された、帯状の電極２ａを所定の電極パターン（例えば、図３に示す電極パターン）に配列した電極部２とを備えている。
また、電極２ａは、基材１の主表面１ａに対する垂直方向（図示するＹ方向）の厚さ寸法ａ（以下、「厚さ寸法ａ」という）が「０．２μｍ以上１．０μｍ以下」になされている。
また、誘電体層３は、基材１の主表面１ａに対する垂直方向の厚さ寸法ｄ（以下、「厚さ寸法ｄ」という）が「４０μｍ以上１００μｍ以下」になされている。
また、前記電極２ａは、基材１の主表面方向（径方向（図示するＸ方向））の幅寸法ｂ（以下、「幅寸法ｂ」という）が、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満」の場合に「１００μｍ以上３３０μｍ以下」になされ、前記誘電体層３の前記厚さ寸法ｄが「７５μｍ以上１００μｍ以下」の場合に「２００μｍ以上４３０μｍ以下」になされている。
また、隣接する電極同士の間隔ｃ（主表面方向（図示するＸ方向）の間隔ｃ）は、「８０μｍ以上３００μｍ以下」になされている。
以下、静電チャックＺの吸着力に影響を与える構成について詳細に説明する。
また、誘電体層３は、基材１の主表面１ａに対する垂直方向の厚さ寸法ｄ（以下、「厚さ寸法ｄ」という）が「４０μｍ以上１００μｍ以下」になされている。
また、前記電極２ａは、基材１の主表面方向（径方向（図示するＸ方向））の幅寸法ｂ（以下、「幅寸法ｂ」という）が、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満」の場合に「１００μｍ以上３３０μｍ以下」になされ、前記誘電体層３の前記厚さ寸法ｄが「７５μｍ以上１００μｍ以下」の場合に「２００μｍ以上４３０μｍ以下」になされている。
また、隣接する電極同士の間隔ｃ（主表面方向（図示するＸ方向）の間隔ｃ）は、「８０μｍ以上３００μｍ以下」になされている。
以下、静電チャックＺの吸着力に影響を与える構成について詳細に説明する。
静電チャックＺの吸着力を決定する要因として、電極２ａの垂直方向（図示するＸ方句）の厚さ寸法ａ、電極２ａの幅寸法ｂ、隣接する電極同士の間隔ｃ（間隔ｃの最小値）、及び誘電体層３の垂直方向の厚さ寸法ｄ等が挙げられる。
また、上述した従来技術にもあるように、隣接する電極同士の間隔ｃが狭く、電極２ａの幅寸法ｂが小さく、誘電体層３の厚さ寸法ｄが薄い方が吸着力は大きくなる。一方、これらの３つの要素を小さくするほど、実際の静電チャック製造工程にはより高い加工精度が求められ、歩留まりを含めた製造コストは増加する。
また、上述した従来技術にもあるように、隣接する電極同士の間隔ｃが狭く、電極２ａの幅寸法ｂが小さく、誘電体層３の厚さ寸法ｄが薄い方が吸着力は大きくなる。一方、これらの３つの要素を小さくするほど、実際の静電チャック製造工程にはより高い加工精度が求められ、歩留まりを含めた製造コストは増加する。
また、誘電体層３の厚さ寸法ｄも、被吸着物や組み込む装置の設計上の制約から吸着力を優先して決定できない。
すなわち、静電チャックの構造を設計する場合、いくつかの制約の中で最適な値を取りうる範囲が存在することと、その範囲を的確にすることが重要になっている。
すなわち、静電チャックの構造を設計する場合、いくつかの制約の中で最適な値を取りうる範囲が存在することと、その範囲を的確にすることが重要になっている。
そこで、本願発明者らが鋭意検討したところ、電極２ａの幅寸法ｂ及び電極２ａの間隔ｃが５０μｍを下回ると誘電体層３の圧着時に電極パターンが押しつぶされ変形し、横方向に広がることによる寸法誤差が発生することを見出した。
したがって、電極２ａの幅寸法ｂ及び電極２ａの間隔ｃは、いずれも、製造コストを勘案すると、５０μｍ以上になされていることが望ましい。
したがって、電極２ａの幅寸法ｂ及び電極２ａの間隔ｃは、いずれも、製造コストを勘案すると、５０μｍ以上になされていることが望ましい。
また、前記電極２ａの厚さ寸法ａは、「０．２μｍ以上１．０μｍ以下」であることが好ましく、「０．２５μｍ以上０．５μｍ以下」がさらに好ましい。
このように構成するのは、電極２ａの厚さ寸法ａが「０．２μｍ未満」では、グラディエント（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）力を発生させるに足りうる電界が十分発生せず好ましくなく、電極２ａの厚さ寸法ａが「１．０μｍ」を越えると誘電体層３を圧着するときに電極２ａがつぶれて広がる分量が多くなり、電極パターンがつぶれてしまう虞があるので好ましくないためである。
このように構成するのは、電極２ａの厚さ寸法ａが「０．２μｍ未満」では、グラディエント（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）力を発生させるに足りうる電界が十分発生せず好ましくなく、電極２ａの厚さ寸法ａが「１．０μｍ」を越えると誘電体層３を圧着するときに電極２ａがつぶれて広がる分量が多くなり、電極パターンがつぶれてしまう虞があるので好ましくないためである。
また、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄは、「４０μｍ以上１００μｍ以下」が好ましく「５０μｍ以上７５μｍ以下」がさらに好ましい。
このように構成するのは、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ未満」では、シリカガラスの設計上生ずる平坦性の悪化が、誘電体層の厚さへの影響が増加することから好ましくないためである。また、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄが「１００μｍ」を超えると吸着力の低下の影響が大きくなるので、これも好ましくないためである。
このように構成するのは、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ未満」では、シリカガラスの設計上生ずる平坦性の悪化が、誘電体層の厚さへの影響が増加することから好ましくないためである。また、前記誘電体層３の厚さ寸法ｄが「１００μｍ」を超えると吸着力の低下の影響が大きくなるので、これも好ましくないためである。
また、前記電極２ａの幅寸法ｂは、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満」の場合に「１００μｍ以上３３０μｍ以下」になされていることが好ましく、「２００μｍ以上３００μｍ以下」になされていることがさらに好ましい。
このように構成するのは、前記検討の結果、本願発明者らが、誘電体層３の厚さ寸法ｄと、電極２ａの幅寸法ｂとには一定の相関があることを見出だし、電極２ａの幅寸法ｂが、誘電体層３の厚さ寸法ｄとの関係で上記のように構成されていることが好ましいことがわかったためである。
このように構成するのは、前記検討の結果、本願発明者らが、誘電体層３の厚さ寸法ｄと、電極２ａの幅寸法ｂとには一定の相関があることを見出だし、電極２ａの幅寸法ｂが、誘電体層３の厚さ寸法ｄとの関係で上記のように構成されていることが好ましいことがわかったためである。
具体的には、上記のように構成するのは、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満」の場合において、電極２ａの幅寸法が「１００μｍ未満」では、電極幅が狭すぎて、グラディエント力が発生する面積が小さくなってしまうため好ましくないためである。
また、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「３３０μｍ」を超えるとグラディエント力があまり発生しない中間部が長くなりすぎるので、これも好ましくないためである。
また、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「３３０μｍ」を超えるとグラディエント力があまり発生しない中間部が長くなりすぎるので、これも好ましくないためである。
また、電極２ａの幅寸法ｂは、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「７５μｍ以上１００μｍ以下」の場合は、「２００μｍ以上４３０μｍ以下」が好ましく、「２５０μｍ以上４００μｍ以下」がさらに好ましい。
このように構成するのは、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「７５μｍ以上１００μｍ以下」の場合において、電極２ａの幅寸法ａが「２００μｍ未満」では、電極幅が狭すぎてグラディエント力が発生する面積が小さくなってしまうため好ましくないためである。また、電極２ａの幅寸法ａが「４３０μｍ」を超えるとグラディエント力があまり発生しない中間部が長くなりすぎるので、これも好ましくないためである。
このように構成するのは、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「７５μｍ以上１００μｍ以下」の場合において、電極２ａの幅寸法ａが「２００μｍ未満」では、電極幅が狭すぎてグラディエント力が発生する面積が小さくなってしまうため好ましくないためである。また、電極２ａの幅寸法ａが「４３０μｍ」を超えるとグラディエント力があまり発生しない中間部が長くなりすぎるので、これも好ましくないためである。
また、隣接する電極同士の間隔ｃは、「８０μｍ以上３００μｍ以下」であることが好ましく、「１００μｍ以上２００μｍ以下」であることがさらに好ましい。
このように構成するのは、隣接する電極同士の間隔ｃが「８０μｍ未満」では、隣接する電極の両端が接近しすぎて、材料の絶縁耐圧によって、印加できる電圧が制限され、高吸着力を発生させることが困難となるため好ましくないためである。また、前記間隔ｃが「３００μｍ」を超えると、間隔が広すぎ吸着面の単位面積当たりの吸着力が減少するので、これも好ましくないためである。
このように構成するのは、隣接する電極同士の間隔ｃが「８０μｍ未満」では、隣接する電極の両端が接近しすぎて、材料の絶縁耐圧によって、印加できる電圧が制限され、高吸着力を発生させることが困難となるため好ましくないためである。また、前記間隔ｃが「３００μｍ」を超えると、間隔が広すぎ吸着面の単位面積当たりの吸着力が減少するので、これも好ましくないためである。
また、本実施形態では、基材１および誘電体層３がシリカガラスにより形成されているが、基材１および誘電体層３の少なくともいずれか一方が、チタニアを６重量％以上８重量％以下であるシリカガラスからなることが好ましい。
もともとシリカガラスは熱膨張係数が小さく、静電チャックＺの使用環境の温度変化による変形、反り、歪みの影響が小さいことが特徴であるが、さらに１〜２桁熱膨張係数の小さいチタニアを含有するシリカガラスを用いることで、静電チャックＺの吸着面全体の吸着力がより均一になる方向に向かう。
これにより、特に大面積のマスクを逆さに吸着している場合は、マスク面内の吸着力が分布をもつと、単に吸着力の絶対値が大きいだけではマスクが落下する確率が高くなるが、この危険性をより小さくすることが可能となる。
これにより、特に大面積のマスクを逆さに吸着している場合は、マスク面内の吸着力が分布をもつと、単に吸着力の絶対値が大きいだけではマスクが落下する確率が高くなるが、この危険性をより小さくすることが可能となる。
さらには、静電チャックＺ自体の反りを抑制もしくは制御する目的で、基材１と誘電体層３の一方のみチタニアを含有するシリカガラスとするか、あるいは両方ともチタニアを含有するシリカガラスとして、チタニアの含有量を異なるものにしてもよい。
このような構成を採用することにより、基材１と誘電体層３の熱膨張係数の違いを利用して効果的に歪みを相殺、緩和する効果が得られる。
このような構成を採用することにより、基材１と誘電体層３の熱膨張係数の違いを利用して効果的に歪みを相殺、緩和する効果が得られる。
また、本実施形態の静電チャックＺの電極部２は、電極２ａの上面と、誘電体層３の吸着面との間隔が、静電チャックＺの主表面における中央部（図２の矢印Ａで指す範囲）で最大値をとり、主表面における外周端部（図２の矢印Ｂで指す範囲）で最小値をとり、かつ中央部から外周端部にかけて連続して減少する形状になされている。
なお、中央部Ａとは、図２において、静電チャックＺの主表面中心Ｄから電極部２との主表面最外周端Ｅまでの距離に対して、主表面中心Ｄから１０％以内の領域を指し、外周端部Ｂとは、静電チャックＺの主表面中心Ｄから電極部２との主表面最外周端Ｅまでの距離に対して、電極部２ａの主表面最外周端Ｅから主表面中心Ｄに向け３％の領域を指すものとする。
また、前記主表面中央部の吸着面と電極２ａとの間隔ｅが、外周端部の吸着面と電極２ａの間隔ｆの１．０５倍以上２．０倍以下になっている。
このように電極部２を形成したのは以下の理由による。
なお、中央部Ａとは、図２において、静電チャックＺの主表面中心Ｄから電極部２との主表面最外周端Ｅまでの距離に対して、主表面中心Ｄから１０％以内の領域を指し、外周端部Ｂとは、静電チャックＺの主表面中心Ｄから電極部２との主表面最外周端Ｅまでの距離に対して、電極部２ａの主表面最外周端Ｅから主表面中心Ｄに向け３％の領域を指すものとする。
また、前記主表面中央部の吸着面と電極２ａとの間隔ｅが、外周端部の吸着面と電極２ａの間隔ｆの１．０５倍以上２．０倍以下になっている。
このように電極部２を形成したのは以下の理由による。
具体的には、図２に示すように、静電チャックＺは、実用上および設計上の制約から電極２ａが、面内において外終端部までは配置されず、若干の外周端取り代部Ｃが必要となる。その取り代部Ｃには吸着力が生じないので静電チャック中央部に対して、外周端部の方が吸着力は弱い傾向にある。
一方で誘電体層３の吸着面には高い平坦性が要求されるので、電極部２の形状の方を本実施形態のような凹型形状にして、誘電体層３の厚さを中央部より外周端部のほうを小さくすることで、面内全体において吸着力を均一化することができる。
なお、電極部２を凹型形状に形成する場合、治具の型を比較的簡単に設計でき、設計が簡易で製造コストも下げられる。
一方で誘電体層３の吸着面には高い平坦性が要求されるので、電極部２の形状の方を本実施形態のような凹型形状にして、誘電体層３の厚さを中央部より外周端部のほうを小さくすることで、面内全体において吸着力を均一化することができる。
なお、電極部２を凹型形状に形成する場合、治具の型を比較的簡単に設計でき、設計が簡易で製造コストも下げられる。
また、前記最大値と前記最小値の差は、吸着する対象物の材質、面積、重量、使用環境によって適時設計できるが対象物がシリカガラスの場合、中央部の吸着面と電極との間隔ｅが、外周端部の吸着面と電極との間隔ｆの１．０５倍以上２．０倍以下であることが好ましいが、１．１倍以上１．７倍以下であることがさらに好ましい。
なお、上下限ともこの範囲を外れてくると、吸着力の面内均一性の制御が困難になるので好ましくない。
なお、上下限ともこの範囲を外れてくると、吸着力の面内均一性の制御が困難になるので好ましくない。
なお、電極部２の形状は、中央部が誘電体層３の厚さの最大値をとり外周端部が最小値になっており、その間は連続した直線状または曲線状に形成されていればよく、電極２ａがごく狭い領域で極端に変形した形状でなければ、ほぼ直線状、２次曲線形状、楕円形状、緩やかに波打ちした形状でも差し支えない。
次に、本実施形態の静電チャックＺの製造方法について説明する。
先ず、基材１に、図３に示す電極パターンを有する電極部２を配置し、誘電体層３を重ね合わせてその後加圧・加熱して、基材１と誘電体層３を一体化させる。このとき、加圧する治具の形状を凸型にすることで、加圧したときの誘電体層３及び電極部２は、凹型形状になる。
その後誘電体層３の表面を平坦に研磨することで、吸着面を平坦で電極３が凹型形状になされた静電チャックＺが得られる。
先ず、基材１に、図３に示す電極パターンを有する電極部２を配置し、誘電体層３を重ね合わせてその後加圧・加熱して、基材１と誘電体層３を一体化させる。このとき、加圧する治具の形状を凸型にすることで、加圧したときの誘電体層３及び電極部２は、凹型形状になる。
その後誘電体層３の表面を平坦に研磨することで、吸着面を平坦で電極３が凹型形状になされた静電チャックＺが得られる。
以上説明したように、本実施形態によれば、簡易な構成でかつ高い吸着力を発揮し、吸着力の面内均一性に優れた静電チャックを提供できる。
また、本実施形態によれば、熱膨張係数を最適化して静電チャック自体の反りを制御することにより、歪みや変形をさらに抑制することができる。
また、本実施形態によれば、熱膨張係数を最適化して静電チャック自体の反りを制御することにより、歪みや変形をさらに抑制することができる。
続いて、本実施形態の静電チャックＺについて、以下に示す実施例および比較例に基づいて検証する。
なお、本発明は、下記実施例により制限されるものではない。
なお、本発明は、下記実施例により制限されるものではない。
また、本実施例および比較例において、語句の定義は以下の通りとする。
上述した実施形態と同様、電極２ａの厚さ寸法は図１のａ、電極２ａの幅寸法は図１のｂ、隣接する電極同士の間隔は図１のｃ、誘電体層３の厚さ寸法は図１のｄで示す。
また、下記の表１、３、５、７、９に示す「誘電体層厚さの外周端部に対する中央部の比」とは、誘電体層３の中央部の吸着面と電極２ａとの間隔ｅ（図２参照）と、誘電体層３の外周端部の吸着面と電極２ａとの間隔ｆ（図２参照）との比（ｅ／ｆ）のことをいう。
また、電極２ａの厚さ寸法ａ、幅寸法ｂ、間隔ｃ、および誘電体層３の厚さ寸法ｄは、実物の作製において生ずる誤差や個体差は実用上ほとんど影響しないものとして考慮せず、静電チャック吸着面内のいずれの箇所でも同じ値であるとして扱う。
また、本実施例及び比較例でいうところの吸着力は、特に指定のない限りグラディエント（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）力を指すものとする。
上述した実施形態と同様、電極２ａの厚さ寸法は図１のａ、電極２ａの幅寸法は図１のｂ、隣接する電極同士の間隔は図１のｃ、誘電体層３の厚さ寸法は図１のｄで示す。
また、下記の表１、３、５、７、９に示す「誘電体層厚さの外周端部に対する中央部の比」とは、誘電体層３の中央部の吸着面と電極２ａとの間隔ｅ（図２参照）と、誘電体層３の外周端部の吸着面と電極２ａとの間隔ｆ（図２参照）との比（ｅ／ｆ）のことをいう。
また、電極２ａの厚さ寸法ａ、幅寸法ｂ、間隔ｃ、および誘電体層３の厚さ寸法ｄは、実物の作製において生ずる誤差や個体差は実用上ほとんど影響しないものとして考慮せず、静電チャック吸着面内のいずれの箇所でも同じ値であるとして扱う。
また、本実施例及び比較例でいうところの吸着力は、特に指定のない限りグラディエント（Ｇｒａｄｉｅｎｔ）力を指すものとする。
具体的には、基材１として、直径１５０ｍｍ×厚さ５．１ｍｍの合成シリカガラス製の板を用意し、これを電極形成面側のＲａが０．０１μｍに、反対側の面のＲａが０．０１μｍ、さらに最終的な厚さを５．０ｍｍとなるように研磨、加工する。
この基材上に、図３に示す電極パターンを有する電極部２を配置し、この上に誘電体層３を重ねて圧着して一体化し、さらに給電端子を取り付けて静電チャックを形成する。
このときの電極２ａの厚さ寸法ａ、電極２ａの幅寸法ｂ、隣接する電極同士の間隔ｃ、誘電体層３の厚さ寸法ｄ、及び誘電体層３の厚さの外周端部に対する中央部の比は、下記の表１、３、５、７、９に示した実施例および比較例の値とした。
なお、電極２ａの材料はモリブデンを用いているが、シリカガラスとの融着が可能な材料であればよく、この他タングステン、ニッケル、チタン、白金、あるいはこれら２以上からなる合金などでもよい。
このときの電極２ａの厚さ寸法ａ、電極２ａの幅寸法ｂ、隣接する電極同士の間隔ｃ、誘電体層３の厚さ寸法ｄ、及び誘電体層３の厚さの外周端部に対する中央部の比は、下記の表１、３、５、７、９に示した実施例および比較例の値とした。
なお、電極２ａの材料はモリブデンを用いているが、シリカガラスとの融着が可能な材料であればよく、この他タングステン、ニッケル、チタン、白金、あるいはこれら２以上からなる合金などでもよい。
また、吸着物として、静電チャックＺと同面積で厚さ１ｍｍのシリカガラス板を用い、表１、３、５、７、９に示した各条件と印加電圧±１ｋＶを用いて数値解析により吸着力を算出した。
また、吸着力の測定は、図４に概略を示した測定装置を用い、下記の表１、３、５、７、９に示した実施例および比較例の値の静電チャックＺの上に、被吸着物である石英ガラスＷを積載し、真空中（１×１０-2Ｐａ以下）で、所定の電圧を印加させた後に、該被吸着物を垂直に引き上げ、該被吸着物が静電チャックＺの表面から離れたときの荷重を測定し、その荷重を被吸着物の面積で割った値を、面内平均吸着力とした。
なお、測定装置１０の構成を簡単に説明すると、測定装置１０は、真空容器１１と、真空容器１１の内部に収容された静電チャックＺの電極２ａに電力を供給する電源１２と、シリカガラス板Ｗを吸着している静電チャックＺの吸着力を検出するロードセル１３とを備えている。
なお、測定装置１０の構成を簡単に説明すると、測定装置１０は、真空容器１１と、真空容器１１の内部に収容された静電チャックＺの電極２ａに電力を供給する電源１２と、シリカガラス板Ｗを吸着している静電チャックＺの吸着力を検出するロードセル１３とを備えている。
また、吸着力の判断は、１．５ｋＰａ未満を×、１．５ｋＰａ以上１．９ｋＰａ未満を△、１．９ｋＰａ以上を○とする。
また、吸着力の面内均一性は、吸着力を直径１０ｍｍの石英ガラスとし、前記と同様の方法で静電チャックの中心部１箇所と、外周端部の９０度間隔で４箇所での吸着力の最大差で判断する。
また、吸着力の面内均一性の判断は、中心部の吸着力に対する外周端部の吸着力との比が１．３以上を×、１．２以上１．３以下を△、１．２未満を○として判断する。
また、その他の要因として、作製した電極やチャックに対して何らかの不具合の有無、吸着力や面内均一性の挙動に対しての影響を、その他特記事項として評価を行い、これら３つの項目に対して総合判断を行う。
この総合判断は、×が一つでもある場合は×、△または特記事項記載の少なくともいずれか一つある場合は△、すべての項目で○かつ特記事項記載なしを、○として判断する。本発明の一実施例および比較例では、△および○を合格と判断する。
そして、下記表１、３、５、７、９に示した各条件の静電チャックＺの測定結果及び判断結果を下記表２、４、６、８、１０に示している。
この総合判断は、×が一つでもある場合は×、△または特記事項記載の少なくともいずれか一つある場合は△、すべての項目で○かつ特記事項記載なしを、○として判断する。本発明の一実施例および比較例では、△および○を合格と判断する。
そして、下記表１、３、５、７、９に示した各条件の静電チャックＺの測定結果及び判断結果を下記表２、４、６、８、１０に示している。
具体的には、下記表１は、上述した実施形態の静電チャックＺの電極２ａの厚さ寸法ａを検証するために用いた静電チャックＺ（実施例１〜６及び比較例１〜４）の各条件を示したものであり、下記表２は、表１に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記の表３は、上述した実施形態の静電チャックＺの誘電体層３の厚さ寸法ｄを検証するために用いた静電チャックＺ（実施例７〜１０及び比較例５〜８）の各条件を示したものであり、下記表４は、表３に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記の表３は、上述した実施形態の静電チャックＺの誘電体層３の厚さ寸法ｄを検証するために用いた静電チャックＺ（実施例７〜１０及び比較例５〜８）の各条件を示したものであり、下記表４は、表３に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記の表５は、上述した実施形態の静電チャックＺの電極２ａの幅寸法（電極幅）ｂを検証するために用いた静電チャックＺ（実施例１１〜１８及び比較例９〜１６）の各条件を示したものであり、下記表６は、表５に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記表７は、上述した実施形態の静電チャックＺの隣接する電極同士の間隔（電極間隔）ｃを検証するために用いた静電チャックＺ（実施例１９〜２２及び比較例１７〜２０）の各条件を示したものであり、下記表８は、表７に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記表９は、上述した実施形態の誘電体層３の厚さの外周端部に対する中央部の比を検証するために用いた静電チャックＺ（実施例２３〜２７及び比較例２１〜２４）の各条件を示したものであり、下記表１０は、表９に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記表７は、上述した実施形態の静電チャックＺの隣接する電極同士の間隔（電極間隔）ｃを検証するために用いた静電チャックＺ（実施例１９〜２２及び比較例１７〜２０）の各条件を示したものであり、下記表８は、表７に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
また、下記表９は、上述した実施形態の誘電体層３の厚さの外周端部に対する中央部の比を検証するために用いた静電チャックＺ（実施例２３〜２７及び比較例２１〜２４）の各条件を示したものであり、下記表１０は、表９に示した静電チャックＺの測定結果及び判断結果を示している。
上記の表１及び表２に示す実施例１〜６に示すように、電極２ａの厚さ寸法ａが「０．２〜１．０μｍ」である場合、高い吸着力（いずれも２ｋＰａ以上）が得られた。また、電極２ａの厚さ寸法ａが「０．２μｍ」、「０．２３μｍ」、「０．７５μｍ」、「１．０μｍ」の場合に吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、「０．２５μｍ」、「０．５μｍ」の場合に、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記の表１及び表２に示す比較例１〜４により、電極２ａの厚さ寸法ａが「０．１５μｍ」、「０．１μｍ」の場合（「０．２μｍ以下」の場合）には、高い吸着力を得ることができず、電極２ａの厚さ寸法ａが「１．２μｍ」、「１．５μｍ」の場合、吸着力を測定できなかった（電極周辺に隙間が発生して使用できなかった）。
これにより、電極２ａの厚さ寸法ａは、「０．２μｍ以上１．０μｍ以下」であることが好ましく、「０．２５μｍ以上０．５μｍ以下」がさらに好ましいことが確認された。
一方、上記の表１及び表２に示す比較例１〜４により、電極２ａの厚さ寸法ａが「０．１５μｍ」、「０．１μｍ」の場合（「０．２μｍ以下」の場合）には、高い吸着力を得ることができず、電極２ａの厚さ寸法ａが「１．２μｍ」、「１．５μｍ」の場合、吸着力を測定できなかった（電極周辺に隙間が発生して使用できなかった）。
これにより、電極２ａの厚さ寸法ａは、「０．２μｍ以上１．０μｍ以下」であることが好ましく、「０．２５μｍ以上０．５μｍ以下」がさらに好ましいことが確認された。
上記の表３及び表４に示す実施例７〜１０に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ」、「５０μｍ」、「７５μｍ」である場合、高い吸着力（いずれも１．９ｋＰａ以上）が得られ、誘電体層３の厚さ寸法が「１００μｍ」の場合、１．５ｋＰａの吸着力が得られた。
また、誘電体層３の厚さ寸法が「４０μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、誘電体層３の厚さ寸法が「５０μｍ」、「７５μｍ」、「１００μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記の表３及び表４に示す比較例５〜８に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「２０μｍ」、「３０μｍ」の場合には、吸着力を測定することができなかった。また、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「１１０μｍ」、「１５０μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
これにより、誘電体層３の厚さ寸法ｄは、「４０μｍ以上１００μｍ以下」が好ましく「５０μｍ以上７５μｍ以下」がさらに好ましいことが確認された。
また、誘電体層３の厚さ寸法が「４０μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、誘電体層３の厚さ寸法が「５０μｍ」、「７５μｍ」、「１００μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記の表３及び表４に示す比較例５〜８に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「２０μｍ」、「３０μｍ」の場合には、吸着力を測定することができなかった。また、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「１１０μｍ」、「１５０μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
これにより、誘電体層３の厚さ寸法ｄは、「４０μｍ以上１００μｍ以下」が好ましく「５０μｍ以上７５μｍ以下」がさらに好ましいことが確認された。
また、上記表５及び表６に示す実施例１１〜１４に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「６０μｍ」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「１００μｍ」、「３３０μｍ」の場合に１．５ｋＰａの吸着力が得られ、電極２ａの幅寸法ｂが「２００μｍ」、「３００μｍ」の場合に１．９ｋＰａ以上の高い吸着力が得られた。
また、実施例１２〜１４においては、いずれも、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表５及び表６に示す比較例９〜１２に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「６０μｍ」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「５０μｍ」、「９０μｍ」、「４００μｍ」、「４５０μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
また、実施例１２〜１４においては、いずれも、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表５及び表６に示す比較例９〜１２に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「６０μｍ」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「５０μｍ」、「９０μｍ」、「４００μｍ」、「４５０μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
これにより、電極２ａの幅寸法ｂは、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「４０μｍ以上７５μｍ未満（実施例では６０μｍの場合を例示している）」の場合に「１００μｍ以上３３０μｍ以下」になされていることが好ましく、「２００μｍ以上３００μｍ以下」になされていることがさらに好ましいことが確認された。
また、上記表５及び表６に示す実施例１５〜１８に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「９０μｍ」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「２００μｍ」、「４３０μｍ」の場合に１．５ｋＰａの吸着力が得られ、電極２ａの幅寸法ｂが「２５０μｍ」、「４００μｍ」の場合に１．６ｋＰａ以上の吸着力が得られた。
また、実施例１５〜１８においては、いずれも、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表５及び表６に示す比較例１３〜１６に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「９０μｍ」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「１５０μｍ」、「１９０μｍ」、「４５０μｍ」、「５００μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
また、実施例１５〜１８においては、いずれも、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表５及び表６に示す比較例１３〜１６に示すように、誘電体層３の厚さ寸法ｄが「９０μｍ」の場合において、電極２ａの幅寸法ｂが「１５０μｍ」、「１９０μｍ」、「４５０μｍ」、「５００μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
これにより、電極２ａの幅寸法ｂは、誘電体層３の厚さ寸法得ｄが「７５μｍ以上１００μｍ以下（実施例では９０μｍの場合を例示している）」の場合は、「２００μｍ以上４３０μｍ以下」が好ましく、「２５０μｍ以上４００μｍ以下」がさらに好ましいことが確認された。
また、上記表７及び表８に示す実施例１９〜２２に示すように、隣接する電極同士の間隔ｃが「８０μｍ」、「１００μｍ」、「２００μｍ」の場合には、いずれも、高い吸着力（１．９ｋＰａ）を得ることができた。また、隣接する電極同士の間隔ｃが「３００μｍ」の場合には、１．５ｋＰａの吸着力が得られた。
また、隣接する電極同士の間隔ｃが「８０μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、隣接する電極同士の間隔ｃが「１００μｍ」、「２００μｍ」、「３００μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表７及び表８に示す比較例１７〜２０に示すように、隣接する電極同士の間隔ｃが「５０μｍ」、「７０μｍ」の場合には、吸着力を測定することができなかった（電極間が絶縁破壊した）。また、隣接する電極同士の間隔ｃが「３５０μｍ」、「４００μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
また、隣接する電極同士の間隔ｃが「８０μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、隣接する電極同士の間隔ｃが「１００μｍ」、「２００μｍ」、「３００μｍ」の場合、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表７及び表８に示す比較例１７〜２０に示すように、隣接する電極同士の間隔ｃが「５０μｍ」、「７０μｍ」の場合には、吸着力を測定することができなかった（電極間が絶縁破壊した）。また、隣接する電極同士の間隔ｃが「３５０μｍ」、「４００μｍ」の場合には、いずれも高い吸着力を得ることができなかった。
これにより、隣接する電極同士の間隔ｃは、「８０μｍ以上３００μｍ以下」であることが好ましく、「１００μｍ以上２００μｍ以下」であることがさらに好ましいことが確認された。
上記表９及び表１０に示す実施例２３〜２７に示すように、誘電体層３の中央部の吸着面と電極２ａとの間隔ｅ（図２参照）と、誘電体層３の外周端部の吸着面と電極２ａとの間隔ｆ（図２参照）との比が、「１．０５」、「１．１」、「１．３」、「１．７」、「２．０」の場合、いずれも高い吸着力を得ることができた。
また、上記の比が、「１．０５」及び「２．０」の場合、吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、上記の比が、「１．１」、「１．３」、「１．７」の場合、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表９及び表１０に示す比較例２１〜２４に示すように、上記の比が、「１．０」、「１．０２」、「２．２」、「２．５」の場合、吸着力面内均一性が「×（１．３以上）」であった。
また、上記の比が、「１．０５」及び「２．０」の場合、吸着力面内均一性が「△（１．２以上１．３以下）」であり、上記の比が、「１．１」、「１．３」、「１．７」の場合、吸着力面内均一性が「○（１．２未満）」であった。
一方、上記表９及び表１０に示す比較例２１〜２４に示すように、上記の比が、「１．０」、「１．０２」、「２．２」、「２．５」の場合、吸着力面内均一性が「×（１．３以上）」であった。
これにより、誘電体層３の中央部の吸着面と電極２ａとの間隔ｅ（図２参照）が、誘電体層３の外周端部の吸着面と電極２ａとの間隔ｆ（図２参照）の１．０５倍以上２．０倍以下であることが好ましく、１．１倍以上１．７倍以下であることがさらに好ましいことが確認された。
このように、上述した表１〜表１０に示す実施例及び比較例から明らかなように、本発明の実施形態の静電チャックによれば、電極パターンを実用上十分な設計範囲において、１．５ｋＰａ以上、さらには２．０ｋＰａ以上の吸着力を得ることができ、また、良好な吸着力の均一性も併せ持つことが可能となる。
Ｚ 静電チャック
Ｗ シリカガラス板
１ 基材
１ａ 主表面（基材）
２ 電極部
２ａ 電極（電極部）
３ 誘電体層
１０ 測定装置
１１ 真空容器
１２ 電源
１３ ロードセル
Ｗ シリカガラス板
１ 基材
１ａ 主表面（基材）
２ 電極部
２ａ 電極（電極部）
３ 誘電体層
１０ 測定装置
１１ 真空容器
１２ 電源
１３ ロードセル
Claims (2)
- シリカガラスからなる基材と、
前記基材の一方の主表面上に形成されるシリカガラスからなる誘電体層と、
前記誘電体層と前記基材との間に埋設されている、帯状の電極を所定の電極パターンに配列した電極部とを備えた、少なくとも１．５ｋＰａの吸着力を有する静電チャックであって、
前記電極は、前記基材の主表面に対する垂直方向の厚さ寸法が０．２μｍ以上１．０μｍ以下になされ、
前記誘電体層は、前記基材の主表面に対する垂直方向の厚さ寸法が４０μｍ以上１００μｍ以下になされ、
前記電極の幅寸法は、前記誘電体層の前記厚さ寸法が４０μｍ以上７５μｍ未満の場合に１００μｍ以上３３０μｍ以下になされ、前記誘電体層の前記厚さ寸法が７５μｍ以上１００μｍ以下の場合に２００μｍ以上４３０μｍ以下になされ、
前記電極部の隣接する前記電極同士の間隔は、８０μｍ以上３００μｍ以下になされ、
前記電極部は、前記電極の上面と前記誘電体層の吸着面との間隔が、前記誘電体層の中央部で最大値をとり、該誘電体層の外周端部で最小値をとり、かつ前記中央部から前記外周端部にかけて連続して減少する形状であり、
前記誘電体層の中央部の吸着面と前記電極との間隔が、前記誘電体層の外周端部の吸着面と前記電極との間隔の１．０５倍以上２．０倍以下であることを特徴とする静電チャック。 - 前記誘電体層と前記基材の少なくともいずれか一つが、チタニアを６重量％以上８重量％以下含むシリカガラスからなることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
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-
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