TW201409607A - 靜電吸盤 - Google Patents

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Abstract

本發明的課題為其目的為提供一種靜電吸盤，可將被吸附保持的處理對象物維持於所需的溫度。本發明的解決手段為提供一種靜電吸盤，其特徵包含：陶瓷介電質基板，具有：承載處理對象物的第一主表面，和與前述第一主表面相反側的第二主表面，為多晶陶瓷燒結體；電極層，介設於前述陶瓷介電質基板的前述第一主表面與前述第二主表面之間，被一體燒結於前述陶瓷介電質基板，前述陶瓷介電質基板具有：前述電極層與前述第一主表面之間的第一介電層，和前述電極層與前述第二主表面之間的第二介電層，前述陶瓷介電質基板之中至少前述第一介電層中的紅外線分光透射率為以厚度1毫米(mm)換算為20百分比(%)以上。

Description

靜電吸盤
本發明的態樣是關於靜電吸盤(electrostaticchuck)，具體上是關於可將被吸附保持的處理對象物維持於所需的溫度之靜電吸盤。
在進行蝕刻(etching)、CVD(Chemical Vapor Deposition：化學氣相沉積)、濺鍍(sputtering)、離子注入(ion implantation)、灰化(ashing)等的電漿處理反應室(plasma processing chamber)內，靜電吸盤被使用當作吸附保持半導體晶圓(semiconductor wafer)或玻璃基板(glass substrate)等的處理對象物的手段(means)。
靜電吸盤是藉由在氧化鋁(alumina)等的陶瓷基材(ceramics substrate)之間夾入電極，進行燒成而被製作。靜電吸盤是將靜電吸附用電力施加於內建的電極，透過靜電力吸附矽晶圓(silicon wafer)等的基板。
可是，在進行了電漿處理後的反應室內表面附著來自半導體晶圓或塗膜的殘渣及生成物。然後若重複電漿處理，則殘渣及生成物逐漸沉積，不久由反應室內表面剝離而附著於半導體晶圓或玻璃基板等的處理對象物的表面，成為使良率(yield)降低的原因。
因此，以往定期地藉由電漿清洗反應室內，以除去附著於反應室內表面的殘渣及生成物。此時，往往進行不以檔片(dummy wafer)覆蓋靜電吸盤的表面而進行處理之所謂的無晶圓電漿清洗(waferless plasma cleaning)。在無晶圓電漿清洗中，於清洗時靜電吸盤的表面會直接暴露在O2氣體或CF4氣體等的清洗電漿。
在靜電吸盤中，當實施了無晶圓電漿清洗時，會發生陶瓷表面粒子的脫離及晶界的浸蝕(erosion)，表面粗糙度變大。據此，會發生靜電吸附力的降低、密封環(seal ring )的氣體洩漏量的增大、與半導體晶圓的固體接觸界面的熱傳遞率(heat transfer rate)的降低等的不良狀況，必須在短期間更換靜電吸盤。
因此，介電質(dielectric)使用高純度氧化鋁的內部電極結構的靜電吸盤的製造方法被揭示於專利文獻1，當作抑制因鹵素氣體等的電漿照射造成的表面粗糙度變化的方法。
在專利文獻1中揭示有：在使用純度99.5%的氧化鋁粉末的坯片(green sheet)，塗佈包含W、Mo、WC、TiC、TiN等的粉末的漿糊(paste)當作導體使用。
而且，在專利文獻2中揭示有：在使用純度99.9%以上的氧化鋁粉末的坯片，塗佈由Pd單體或包含40重量%以下的Ag的Pd構成的導體當作內部電極的靜電吸盤的構造。
近年來，被要求配合晶圓處理製程或條件，即使是大的電漿功率(plasma power)也能使靜電吸盤的溫度變化。在靜電吸盤中，即使有這種溫度變化也能將處理對象物維持於所需的溫度此點很重要。
　
[專利文獻1]：日本國特開平10－279349號公報
[專利文獻2]：日本國特開平8－119720號公報
本發明是基於如此的課題的認識所進行的創作，其目的為提供一種靜電吸盤，可將被吸附保持的處理對象物維持於所需的溫度。
第一發明為一種靜電吸盤，其特徵包含：陶瓷介電質基板(ceramic dielectric substrate)，具有：承載處理對象物的第一主表面(principal surface)，和與前述第一主表面相反側的第二主表面，為多晶陶瓷燒結體(​polycrystalline ceramics sintered compact)；電極層，介設於前述陶瓷介電質基板的前述第一主表面與前述第二主表面之間，被一體燒結於前述陶瓷介電質基板，前述陶瓷介電質基板具有：前述電極層與前述第一主表面之間的第一介電層(dielectric layer)，和前述電極層與前述第二主表面之間的第二介電層，前述陶瓷介電質基板之中至少前述第一介電層中的紅外線分光透射率(infrared spectral transmittance)為以厚度1毫米(mm)換算為20百分比(%)以上。
依照該靜電吸盤，因由電漿源或處理對象物放出的紅外線高效率地透過陶瓷介電質基板，故可抑制熱聚積於處理對象物。
第二發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第一發明中，前述第一介電層的厚度為100微米（μm）以上。
依照該靜電吸盤，因第一介電層的厚度為100μm以上，故可維持充分的耐受電壓(withstand voltage)。
第三發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第二發明中，包含於前述陶瓷介電質基板的結晶的粒子彼此藉由固相燒結(solid phase sintering)或液相燒結(liquid phase sintering)而互相結合。
依照該靜電吸盤，因在陶瓷介電質基板不包含燒結助劑(sintering additive)，故不發生因燒結助劑造成的紅外線的透射率降低。
第四發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第三發明中，前述陶瓷介電質基板的純度為99.9重量%以上。
依照該靜電吸盤，因包含於陶瓷介電質基板的雜質少，故可抑制因雜質造成的紅外線的透射率降低。
第五發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第二發明至第四發明中的任一項發明中，包含於前述第一介電層的異物的外徑為3mm以下。
依照該靜電吸盤，因包含於第一介電層的異物的外徑為3mm以下，故可抑制因異物造成的紅外線的透射率降低，不妨礙處理對象物的溫度控制。
第六發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第五發明中，前述異物的外徑為2mm以下。
依照該靜電吸盤，因包含於第一介電層的異物的外徑為2mm以下，故可抑制因異物造成的紅外線的透射率降低，不妨礙處理對象物的溫度控制。
第七發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第二發明至第四發明中的任一項發明中，包含於前述第一介電層的異物之每一單位面積所佔的比例為0.16面積%以下。
依照該靜電吸盤，因包含於第一介電層的異物之每一單位面積所佔的比例為0.16面積%以下，故可抑制因異物造成的紅外線的透射率降低，不妨礙處理對象物的溫度控制。
第八發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第二發明至第四發明中的任一項發明中，前述電極層包含：具有導電性的第一部分，與紅外線分光透射率比前述第一部分高的第二部分。
依照該靜電吸盤，因設置有紅外線分光透射率比具有導電性的第一部分高的第二部分，故在電極層可高效率地使紅外線透過。
第九發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第八發明中，前述第一部分與前述第二部分直接結合。
依照該靜電吸盤，因在第一部分與第二部分之間不包含燒結助劑，故不發生因燒結助劑造成的紅外線的透射率降低。
第十發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第八發明中，前述第二部分機械地結合前述第一介電層與前述第二介電層，前述第二部分光學地結合前述第一介電層與前述第二介電層，以使紅外線透過前述電極層。
依照該靜電吸盤，可提高陶瓷介電質基板與電極層的機械的密著性，並且可提高在電極層的紅外線的透過性。
第十一發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第十發明中，前述第二部分具有延伸於不與前述第一主表面平行的方向的部分。
依照該靜電吸盤，因第二部分具有延伸於不與第一主表面平行的方向的部分，故可在不與第一主表面平行的方向使紅外線透過。據此，紅外線透過陶瓷介電質基板及電極層的兩方，可抑制熱聚積於處理對象物或陶瓷介電質基板。
第十二發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第九發明至第十一發明中的任一項發明中，包含於前述陶瓷介電質基板的結晶的平均粒徑大於包含於前述第二部分的結晶的平均粒徑。
依照該靜電吸盤，因包含於第二部分的結晶的平均粒徑小，故不會阻礙由第一部分構成的導電性的網路，且能使讓紅外線透過的性能並存。
第十三發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第九發明至第十一發明中的任一項發明中，前述第二部分的材料與前述陶瓷介電質基板的材料同種。
依照該靜電吸盤，電極層也能與陶瓷介電質基板一起高效率地使紅外線透過。
第十四發明為一種靜電吸盤，其特徵為：在第二發明至第四發明中的任一項發明中，包含於前述陶瓷介電質基板的結晶的材料為Al2O3、Y2O3及YAG(Yttrium Aluminum Garnet：釔鋁石榴石)中的任一種。
依照該靜電吸盤，可提高紅外線透過性、耐受電壓、電漿耐久性(plasma durability)。
依照本發明的態樣，可提供一種靜電吸盤，可將被吸附保持的處理對象物維持於所需的溫度。
11．．．陶瓷介電質基板
11a．．．第一主表面
11b．．．第二主表面
12．．．電極層
13．．．凸部
14．．．溝
20．．．連接部
50．．．底板
50a．．．上部
50b．．．下部
51．．．輸入道
52．．．輸出道
53．．．導入道
55．．．連通道
61．．．接觸電極
80．．．吸附保持用電壓
100．．．靜電吸盤用基板
110．．．靜電吸盤
111．．．第一介電層
112．．．第二介電層
121．．．第一部分
122．．．第二部分
122a、122b．．．部分
W．．．處理對象物
　
圖1是舉例說明與本實施形態有關的靜電吸盤的構成之模式的剖面圖。
圖2（a）及（b）是舉例說明電極層的構成之模式的剖面圖。
圖3（a）及（b）是舉例說明靜電吸盤的表面之圖。
圖4是舉例說明電極層之圖。
圖5（a）及（b）是舉例說明陶瓷介電質基板的紅外線分光透射率之圖。
圖6（a）及（b）是舉例說明電極層的紅外線分光透射率之圖。
圖7是顯示晶圓的溫度降低率之圖。
以下，針對本發明的實施的形態，一邊參照圖面，一邊進行說明。此外，各圖面中，對同樣的構成元件附加同一符號而適宜省略詳細的說明。
圖1是舉例說明與本實施形態有關的靜電吸盤的構成之模式的剖面圖。
如圖1所示，與本實施形態有關的靜電吸盤110具備陶瓷介電質基板11與電極層12。
陶瓷介電質基板11為例如由多晶陶瓷燒結體構成的平板狀的基材，具有：承載半導體晶圓等的處理對象物W的第一主表面11a，和與該第一主表面11a相反側的第二主表面11b。
電極層12介設於陶瓷介電質基板11的第一主表面11a與第二主表面11b之間。也就是說，電極層12插入陶瓷介電質基板11之中而被形成。電極層12被一體燒結於陶瓷介電質基板11。靜電吸盤用基板100是包含陶瓷介電質基板11與配設於陶瓷介電質基板11的電極層12的板狀的結構物(structure)。
靜電吸盤110藉由對該電極層12施加吸附保持用電壓80，而在電極層12的第一主表面11a側產生電荷，透過靜電力吸附保持處理對象物W。
此處，在本實施形態的說明中，擬稱連結第一主表面11a與第二主表面11b的方向為Z方向，稱與Z方向正交的方向之一為X方向，稱正交於Z方向及X方向的方向為Y方向。
電極層12沿著陶瓷介電質基板11的第一主表面11a及第二主表面11b被配設。電極層12是用以吸附保持處理對象物W的吸附電極。電極層12既可以是單極型也可以是雙極型。而且，也可以是三極型或其他的多極型。電極層12的數量或配置可適宜選擇。圖1所示的電極層12為雙極型，在同一面上配設有2極的電極層12。
陶瓷介電質基板11具有：電極層12與第一主表面11a之間的第一介電層111，和電極層12與第二主表面11b之間的第二介電層112。陶瓷介電質基板11之中至少第一介電層111中的紅外線分光透射率為20%以上。在本實施形態中，紅外線分光透射率是以厚度1mm換算的值。
藉由陶瓷介電質基板11之中至少第一介電層111中的紅外線分光透射率為20%以上，於在第一主表面11a承載了處理對象物W的狀態下，可高效率地使由處理對象物W放出的紅外線透過陶瓷介電質基板11。因此，熱難以聚積於處理對象物W，處理對象物W的溫度的控制性提高。
例如，當在進行電漿處理的反應室內使用靜電吸盤110時，伴隨電漿功率的增加而使處理對象物W的溫度變得容易上升。在本實施形態的靜電吸盤110中，因電漿功率而傳遞至處理對象物W的熱高效率地傳遞至陶瓷介電質基板11。因此，藉由高效率地將處理對象物W冷卻而容易維持於所需的溫度。
在與本實施形態有關的靜電吸盤110中，除了第一介電層111以外，第二介電層112中的紅外線分光透射率也是20%以上較佳。藉由第一介電層111及第二介電層112的紅外線分光透射率為20%以上，使由處理對象物W放出的紅外線更高效率地透過陶瓷介電質基板11，可提高處理對象物W的溫度控制性。
此處，針對靜電吸盤110的具體的構成例進行說明。
如圖1所示，靜電吸盤110安裝於底板(base plate)50之上。為了將靜電吸盤110安裝於底板50，使用聚矽氧(silicone)等的耐熱樹脂(heat-resistant resin )、銦接合及硬銲(brazing)等。雖然接著材料(adhesive material)由工作溫度帶(operating temperature zone)或成本等的觀點可適宜選擇，但紅外線容易透過的材料更佳。
底板50例如被分成鋁製的上部50a與下部50b，在上部50a與下部50b之間設置有連通道(communication path)55。連通道55為一端側連接於輸入道51，他端側連接於輸出道52。
底板50發揮進行靜電吸盤110的溫度調整的作用。例如，在將靜電吸盤110冷卻的情形下，使冷卻介質(cooling medium)由輸入道51流入，使其通過連通道55，使其由輸出道52流出。據此，可藉由冷卻介質吸收底板50的熱，將安裝於其上的靜電吸盤110冷卻。
另一方面，在將靜電吸盤110保溫的情形下，也能將保溫介質注入到連通道55內。或者，也能使發熱元件(heating element)內建於靜電吸盤110或底板50。如此，若透過底板50調整靜電吸盤110的溫度，則可容易調整藉由靜電吸盤110吸附保持的處理對象物W的溫度。
而且，在陶瓷介電質基板11的第一主表面11a側，依照需要設置有凸部13，在凸部13之間設置有溝14。該溝14連通，在搭載於靜電吸盤110的處理對象物W的背面與溝14之間形成有空間。
在溝14連接有貫通底板50及陶瓷介電質基板11的導入道53。若在吸附保持處理對象物W的狀態下由導入道53導入氦（He）等的傳送氣體，則傳送氣體流到設置於處理對象物W與溝14之間的空間，可藉由傳送氣體直接將處理對象物W冷卻。
此處，可藉由適宜選擇凸部13的高度（溝14的深度）、凸部13及溝14的面積比率、形狀等，將處理對象物W的溫度或附著於處理對象物W的微粒（particle）控制於較佳的狀態。
在陶瓷介電質基板11的第二主表面11b配設有連接部20。在與連接部20的位置對應的底板50的上部50a配設有接觸電極(contact electrode)61。因此，若將靜電吸盤110安裝於底板50的上部50a，則接觸電極61與連接部20接觸，據此接觸電極61與電極層12就會透過連接部20而電導通。
接觸電極61使用例如活動探針(movable probe）。據此，可確保接觸電極61與連接部20的確實的接觸，可將因接觸電極61的接觸造成的給予連接部20的損壞(damage)抑制於最小限度。此外，接觸電極61不被限定於上述，僅與連接部20接觸的構成，或藉由嵌合或螺合而與連接部20連接的構成等任何形態都可以。
其次，針對陶瓷介電質基板11具體地說明。
包含於陶瓷介電質基板11的結晶的材料為例如Al2O3、Y2O3及YAG中的任一種。可藉由使用該材料，提高陶瓷介電質基板11中的紅外線透過性、耐受電壓及電漿耐久性。
包含於陶瓷介電質基板11的結晶的粒子彼此藉由固相燒結或液相燒結而互相結合較佳。也就是說，在結晶間不包含燒結助劑而是結晶的粒子彼此結合的狀態。藉由不使用燒結助劑，在陶瓷介電質基板11中不發生因燒結助劑造成的紅外線的透射率降低。
陶瓷介電質基板11的純度為99.9重量%以上較佳。若減少包含於陶瓷介電質基板11的雜質，則可抑制因雜質造成的紅外線的透射率降低。
陶瓷介電質基板11之中第一介電層111的厚度為100μm以上。若第一介電層111的厚度為100μm以上，則可維持靜電吸盤110中的充分的耐受電壓。第一介電層111的厚度大大地影響吸附力，為了使處理對象物W的溫度成為所需的溫度，可適宜地進行設定。在實施形態中，第一介電層111的厚度可設定為例如100μm至1000μm，更佳為設定為100μm至500μm。
陶瓷介電質基板11之中第二介電層112的厚度也同樣地可適宜設定。在陶瓷介電質基板11配設電極層12的靜電吸盤用基板100的全體的厚度考慮陶瓷介電質基板11的機械強度(mechanical strength)、冷卻性、加熱性、可靠度(reliability)及良率等，例如為約0.5mm～10mm左右。靜電吸盤用基板100的全體的厚度較佳為約0.5mm～7mm左右。靜電吸盤用基板100的全體的厚度更佳為約0.5mm～5mm左右。
依照本發明者所得出的知識，相較於相對較薄的陶瓷介電質基板11，在相對較厚的陶瓷介電質基板11中，本實施形態的優越性變大。可藉由陶瓷介電質基板11使紅外線透過的效果，減小在陶瓷介電質基板11中產生的溫度差。據此，相對較厚的陶瓷介電質基板11的冷卻特性優於相對較薄的陶瓷介電質基板11的冷卻特性。相對較厚的陶瓷介電質基板11的加熱特性優於相對較薄的陶瓷介電質基板11的加熱特性。
例如，有配設使處理對象物W的溫度升溫的加熱器（未圖示）的情形。在此情形下，加熱器內建於例如第二介電層112。或者，加熱器也可以配設於與第二主表面11b相同的位置，且也可以內建於底板50。
陶瓷介電質基板11的厚度一變厚，第二介電層112的厚度就變厚。於是，電極層12與加熱器之間的距離變遠。據此，可確保電極層12至加熱器的絕緣距離(insulation distance)更長，可提高靜電吸盤110的可靠度。
如後述，可舉出板成形(sheet forming)當作靜電吸盤110的製造方法的一例。例如，可藉由變更板片(sheet)的積層張數，調整陶瓷介電質基板11的厚度。例如一使燒成體的厚度變厚，燒成體的荷重就增加。依照本發明者所得出的知識，燒成體的荷重一增加，燒成體的翹曲就減少。據此，第一介電層111及第二介電層112的厚度與介電層厚度成為略均勻。於是，靜電吸盤110所產生的吸附力也成為均勻，半導體晶圓等的處理對象物W的溫度成為略均勻。
其次，針對電極層12具體地說明。
圖2（a）及（b）是舉例說明電極層的構成之模式的剖面圖。
在圖2（a）顯示有放大電極層部分之模式的剖面圖，在圖2（b）顯示有（a）所示的A部的剖面SEM(Scanning Electron Microscope：掃描電子顯微鏡)影像。
如圖2（a）所示，電極層12配設於陶瓷介電質基板11的第一介電層111與第二介電層112之間。電極層12與陶瓷介電質基板11一體燒結。電極層12的厚度為約15μm。
如圖2（b）所示，電極層12具有第一部分121與第二部分122。第一部分121具有導電性。第一部分121包含金屬材料。金屬材料可舉出鈀（Pd）、白金（Pt）等。在本實施形態中，使用Pd當作第一部分121的材料。
第一部分121具有金屬材料的粒子彼此密著連續的區域。在圖2（b）所示的剖面SEM影像中，雖然以第一部分121顯現了複數個區域，但是各區域在任一場所連結。因此，在對電極層12施加了電壓的狀態下第一部分121的各區域成為等電位。
第二部分122是紅外線分光透射率比第一部分121高的部分。第二部分122的材料與陶瓷介電質基板11的材料同種。第二部分122的材料為例如與陶瓷介電質基板11相同的多晶陶瓷燒結體。
第二部分122係連接第一介電層111與第二介電層112而被設置。第二部分122具有延伸於與沿著第一主表面11a的方向（沿著X-Y平面的方向）不平行的方向的部分122a。部分122a結合第一導電層111與第二導電層112。
第二部分122係埋入第一部分121中的金屬材料的粒子間而被設置。也就是說，第一部分121被設置成例如蟻巢狀。第二部分122係進入第一部分121的間隙而被設置。第二部分122具有：被第一部分121的金屬粒子包圍的部分122b，與將第一部分121貫通於Z方向而延伸的部分122a。
第二部分122機械地結合第一介電層111與第二介電層112。也就是說，第二部分122之中部分122a與第一介電層111及第二介電層112一體燒結。部分122a具有連結第一介電層111與第二介電層112的功能。據此，可提高電極層12與陶瓷介電質基板11的機械的密著性。
第二部分122光學地結合第一介電層111與第二介電層112。也就是說，第二部分122之中部分122a係連接第一介電層111與第二介電層112之間而被連續地設置。因此，第二部分122成為可使紅外線透過的光程(optical path)。因第二部分122的材料與陶瓷介電質基板11的材料同種，故部分122a與陶瓷介電質基板11一起高效率地使紅外線透過。
電極層12成為藉由第一部分121及第二部分122的混成(hybrid)而具備導電性，同時可使紅外線透過的構成。可藉由將這種電極層12組裝於陶瓷介電質基板11，使紅外線可透過陶瓷介電質基板11及電極層12的兩方，可抑制熱聚積於承載於第一主表面11a的處理對象物W。
在電極層12中，第一部分121與第二部分122直接結合較佳。也就是說，第一部分121及第二部分122彼此相接。在第一部分121與第二部分122之間不包含燒結助劑。據此，不發生因燒結助劑造成的紅外線的透射率降低。
包含於陶瓷介電質基板11的結晶的平均粒徑比包含於電極層12的第二部分122的結晶的平均粒徑大。也就是說，包含於第二部分122的結晶的平均粒徑為包含於陶瓷介電質基板11的結晶的平均粒徑以下。
在電極層12之沿著XY面的剖面中，第二部分122的佔有率為12面積%以上65面積%以下，較佳為15面積%以上58面積%以下，更佳為18面積%以上49面積%以下。
而且，在電極層12之沿著ZX面的剖面中，第一部分121之對第二部分122的佔有率為30面積%以上90面積%以下，較佳為40面積%以上80面積%以下，更佳為42面積%以上73面積%以下。
圖3（a）及（b）是舉例說明靜電吸盤的表面之圖。
圖3（a）是電極層12的表面中的SEM影像，圖3（b）是陶瓷介電質基板11的表面（第一主表面11a）中的SEM影像。
根據圖3（a）所示的SEM影像，若測定包含於電極層12的第二部分122的結晶的粒子100個的平均粒徑的話，成為約1.0μm。另一方面，根據圖3（b）所示的SEM影像，若測定包含於陶瓷介電質基板11的結晶的粒子100個的平均粒徑的話，成為約1.7μm。
此處，平均粒徑藉由例如以下的方法算出。也就是說，為了能判定晶界，準備實施了裂斷或熱侵蝕(thermal etching)等的加工的陶瓷介電質基板11，藉由5000倍的SEM照片進行複數處的測定。針對1個測定處，以晶界為近似橢圓時的長徑當作粒徑。而且，以測定該粒徑100個的平均值當作平均粒徑。
若包含於第二部分122的結晶的平均粒徑大於包含於陶瓷介電質基板11的結晶的平均粒徑，則由第一部分121構成的導電性的網路變得容易被阻礙。另一方面，若使包含於第二部分122的結晶的平均粒徑為包含於陶瓷介電質基板11的結晶的平均粒徑以下，則不會阻礙由第一部分121構成的導電性的網路，且能使讓紅外線透過的性能並存。
其次，說明與本實施形態有關的靜電吸盤110的製造方法的一例。此外，在本實施形態中，雖然舉出以板成形的一例，但熱壓(hot press)或擠壓成形(extrusion molding)等也可以，不限定製造方法。
(氧化鋁坯片(aluminagreen sheet)的製作)
將黏結劑(binder)及溶媒等加入氧化鋁粉末，以球磨機(ball mill)混合粉碎後，經過脫氣(degassing)，將坯片成形。氧化鋁粉末使用雜質少的較佳，以純度99.9重量%以上，更佳為99.99重量%以上者。黏結劑可選擇選自於由聚乙烯醇(polyvinyl alcohol)、聚乙烯丁醛(polyvinyl butyral)、聚氯乙烯(polyvinyl chloride)等的乙烯系樹脂(vinyl resin)、甲基纖維素(methylcellulose)、乙基纖維素(ethylcellulose)、羥乙基纖維素(hydroxy ethyl cellulose)等的纖維素系樹脂(cellulose resin)，以及聚丙烯酸酯(poly acrylic ester)、聚甲基丙烯酸甲酯(polymethyl methacrylate)等的丙烯酸系樹脂(acrylic resin)所構成的群中的至少一種的樹脂。其他使用水溶性黏結劑樹脂(water-soluble binder resin)，或可使用於其他的陶瓷片(ceramic sheet)製品的製程的常用黏結劑也可以。其次，溶媒可選擇甲基乙基酮(methyl ethyl ketone)、乙醇(ethyl alcohol)、異丙醇(isopropyl alcohol)、甲苯(toluene)、乙醚(diethyl ether)、三氯乙烯(trichloroethylene)、甲醇(methanol)等的單一溶媒(single solvent)或兩個以上的混合溶媒。但是，若為可使黏結劑溶解的溶媒的話即可，不限定溶媒。
(金屬化糊(metallized paste)的製作、形成)
用以形成電極層12的金屬化糊如以下而製作。將黏結劑等加入混合了氧化鋁粉末與Pd粉末的物質，透過3個輥子(roll)進行混合而當作金屬化糊。
其次，在氧化鋁坯片上使用前述金屬化糊，藉由網板印刷法(screen printing method)印刷成為電極層12的內部電極圖案。而且，也可以在其他的氧化鋁坯片，在用以連接於之後形成的外部端子而打開的貫通孔(through hole)或介層孔(via hole)內印刷金屬化糊。而且，電極的形成不限於網板印刷法，也可以為蒸鍍法(evaporation method)(PVD(Physical Vapor Deposition：物理氣相沉積)、CVD)等。
(氧化鋁坯片的積層)
其次，一邊將氧化鋁坯片互相對準，一邊進行積層、熱壓接合(thermocompression bonding)，製作使全體的厚度成規定的厚度的積層體。
(積層的氧化鋁坯片的燒成、HIP處理)
其次，以1250℃以上、1700℃以下，更佳為1300℃以上、1450℃以下將積層體燒成，與內部電極圖案同時燒成。燒成不限定大氣環境、還原環境等燒成環境。燒成後，更設定溫度與壓力進行HIP(Hot Isostatic Pressing：熱均壓)處理。HIP處理的條件以令加壓用氣體(例如Ar)為約1000氣壓以上，令溫度依照燒成溫度為1200℃以上、1600℃以下較佳。
(外部端子的形成)
其次，形成外部電極。由介電質(氧化鋁燒結體)的一面側透過鑽孔(drill)等進行鏜孔(counterbore)加工，使內部的貫通孔或介層孔露出。在該鏜孔加工部分透過硬銲、銲接、導電性接著劑(conductive adhesive)等接合電極端子。
(氧化鋁燒結體的加工)
對氧化鋁燒結體(陶瓷介電質基板11)的表背兩面研磨加工，將氧化鋁燒結體基板的第一介電層111的厚度（吸附面至電極層12的距離）製作成所需的厚度。
(接合)
將形成有電極層12的陶瓷介電質基板11與底板50接合。
(製作表面圖案)
在進行研磨加工，以使接合於底板50的陶瓷介電質基板11成為規定的厚度後，藉由噴砂法(sandblasting)在表面形成規定的大小、高度的凸部13。
如以上，可得到在表面形成有凸部13的靜電吸盤110。
(實施例)
以下，根據實施例關於電極層12進一步舉例說明。
準備Pd粉末與氧化鋁粉末（純度99.99%），製作了金屬化糊，製作了靜電吸盤。
圖4是舉例說明電極層之圖。
在圖4顯示有燒成後的電極層12的剖面SEM影像。在圖4中白的部分為Pd。
如圖4所示，在電極層12無空隙且成為緻密，Pd粒子彼此也密著連續。因此，導電性也變得良好，進而，電極層12與其上下的高純度氧化鋁層（第一介電層111及第二介電層112）的密著性也是良好的狀態。
而且，藉由因混合燒成不包含燒結助劑等的高純度氧化鋁與電極原料，故氧化鋁彼此的接觸面積減少，使得添加於電極層12的氧化鋁粒子不會大大地成長，而仍舊以微粒子存在。據此，可製作滿足密著性與導電性的兩方的電極層12。
(耐電漿性(plasma resistance)評價)
針對因電漿照射造成的氧化鋁燒結體的表面粗糙度的降低（耐久性），進行了利用如下的樣品之電漿照射試驗並進行了評價。試驗樣品是將在實施例1及2製作的靜電吸盤的一部分切出，將其表面研磨成表面粗糙度Ra0.03μm以下而使用。對該試驗樣品照射電漿，測定了表面粗糙度Ra的變化。電漿照射使用反應性離子蝕刻裝置(reactive ion etching device)（ANELVA股份有限公司(ANELVA CORPORATION)　DEA－506），蝕刻氣體為CF4：O2＝4：1，以1000W進行至30小時。
結果，電漿照射10小時後的表面粗糙度Ra為0.12μm，照射30小時後的表面粗糙度Ra成為0.13μm。在電漿照射10小時以上表面粗糙度Ra幾乎不變化，確認了可製作耐電漿性良好的氧化鋁燒結體。
針對靜電吸盤110的紅外線分光透射率進行說明。
圖5（a）及（b）是舉例說明陶瓷介電質基板的紅外線分光透射率之圖。
在圖5（a）顯示有使用於與本實施形態有關的靜電吸盤110的陶瓷介電質基板11（純度99.9重量%）的紅外線分光透射率。在圖5（b）顯示有使用低純度氧化鋁（純度90.0重量%）的陶瓷介電質基板的紅外線的透射率。
在任一圖中都是橫軸表示波數（波長的倒數：cm－1），縱軸表示透射率。
透射率是針對各個陶瓷介電質基板製作厚度1mm的樣品，測定了各樣品中的透射率的結果。
如圖5（a）所示，在使用於與本實施形態有關的靜電吸盤110的陶瓷介電質基板11中，波數1400cm－1以上透射率超過1%，到波數5000cm－1左右為止透射率成為20%以上。　
另一方面，如圖5（b）所示，在使用了低純度氧化鋁的陶瓷介電質基板中，在任一波數中透射率都不超過1%。
如此，在使用於與本實施形態有關的靜電吸盤110的陶瓷介電質基板11中，紅外線分光透射率，亦即在紅外線區域（波數約2000cm－1以上、約4000cm－1以下）的透射率成為20%以上。
此處，為了得到厚度比1毫米薄或厚的對象物之以厚度1毫米換算的紅外線分光透射率，對應對象物的厚度進行比例分配的話即可。例如，針對厚度為0.1毫米的對象物，為了得到以厚度1毫米換算的紅外線分光透射率，使針對對象物測定的紅外線分光透射率成（1／0.1）倍亦即10倍的話即可。相反地，針對厚度為2毫米的對象物，為了得到以厚度1毫米換算的紅外線分光透射率，使針對對象物測定的紅外線分光透射率成（1／2）倍亦即0.5倍的話即可。
圖6（a）及（b）是舉例說明包含電極層的陶瓷介電質基板的紅外線分光透射率之圖。
在圖6（a）顯示有內建與本實施形態有關的電極層12的靜電吸盤110的紅外線分光透射率。在圖6（a）顯示有由第一主表面11a朝第二主表面11b的紅外線分光透射率（TA）及由第二主表面11b朝第一主表面11a的紅外線分光透射率（TB）。在圖6（b）顯示有將電極材料（Pd）塗佈形成糊狀的電極層的紅外線分光透射率。
在任一圖中都是橫軸表示波數（波長的倒數：cm－1），縱軸表示透射率。
透射率是針對各個電極層製作樣品並測定紅外線分光透射率，以厚度1mm換算的結果。
如圖6（a）所示，在使用於與本實施形態有關的靜電吸盤110的電極層12中，波數1500cm－1以上透射率超過1%，到波數5000cm－1左右為止透射率成為7%以上。
另一方面，如圖6（b）所示，在塗佈形成糊狀的電極層中，幾乎所有的波數透射率都不超過2%。
如此，在使用於與本實施形態有關的靜電吸盤110的電極層12中，在紅外線區域（波數約2000cm－1以上、約4000cm－1以下）的紅外線分光透射率成為7%以上。
圖7是顯示晶圓的溫度降低率之圖。
圖7的橫軸是表示陶瓷介電質基板11的第一介電層111中的紅外線的透射率，縱軸是表示矽晶圓的溫度減少率。陶瓷介電質基板11的厚度為1mm。在圖7針對該陶瓷介電質基板11，顯示有第一介電層111的紅外線的透射率與承載於陶瓷介電質基板11之上的矽晶圓的溫度的減少率的關係。
如圖7所示，若第一介電層111中的紅外線的透射率為20%以上，則可使晶圓的溫度降低約15%。更佳為若第一介電層111中的紅外線的透射率為25%以上，則可使晶圓的溫度降低約20%。
此外，當使用了Y2O3或YAG當作陶瓷介電質基板11的材料時，以厚度1mm換算的紅外線的透射率為約20%以上90%以下。在使用了Y2O3或YAG的陶瓷介電質基板11中，可使晶圓的溫度降低15%以上。
當使用了Al2O3當作陶瓷介電質基板11的材料時，以厚度1mm換算的紅外線的透射率為約20%以上90%以下。更佳為當使用了Al2O3當作陶瓷介電質基板11的材料時，以厚度1mm換算的紅外線的透射率為比30%大90%以下。依照本發明者所得出的知識，在使用了Al2O3當作陶瓷介電質基板11的材料的情形下，可製作以厚度1mm換算的紅外線的透射率比30%大90%以下的陶瓷介電質基板11。
其次，說明異物與晶圓的溫度上升的關係。
表1是表示異物的外徑與晶圓的溫度上升的關係。
[表1]
在表1中，異物外徑是表示包含於陶瓷介電質基板11的第一介電層111的異物的外徑（mm），溫度上升是表示晶圓的溫度上升（℃）。也就是說，在表1中表示依照包含於第一介電層111的異物的大小，承載於該第一介電層111之上的處理對象物W之晶圓的溫度上升何種程度。晶圓的溫度是在直徑50mm的範圍測定。此處，判定是對晶圓的溫度上升為5℃以下的情形附加○記號，對超過5℃的情形附加×記號。
如表1所示，若異物的外徑為3mm以下，則可將晶圓的溫度上升抑制在5℃以下。或者，若考慮可藉由實體顯微鏡(stereoscopic microscope)確認外徑為0.05mm以上的異物的話，若異物的外徑為0.05mm以上3mm以下，則可將晶圓的溫度上升抑制在5℃以下。
其次，說明異物的面積率與晶圓的溫度上升的關係。
表2是表示異物的面積率與晶圓的溫度上升的關係。
[表2]
在表2中，異物比率是表示異物的面積對在Z方向看陶瓷介電質基板11的情形的面積之比率（%），ΔT是表示晶圓的溫度上升（℃）。
如表2所示，若異物的比率為0.16%以下，則可將晶圓的溫度上升抑制在5℃以下。或者，若假定外徑為0.1mm以上的異物的話，若異物的比率為0.002%以上0.16%以下，則可將晶圓的溫度上升抑制在5℃以下。
其次，針對燒成體的翹曲進行說明。
在將燒成體的任意面（例如第一主表面11a或第二主表面11b等）當作頂面（測定面）的狀態下，以3點支撐設置該燒成體。藉由電動測微計(electric micrometer)測定測定面的任意的3處，將藉由該3處形成的平面的平面度(flatness)設定為零。接著，計算在測定面中，電動測微計的測定值的最大值與電動測微計的測定值的最小值之間的差當作平面度。根據該平面度評價了燒成體的翹曲。
其結果的一例如下所示。也就是說，燒成體的厚度為1mm時的平面度為約2000μm左右。燒成體的厚度為3.5mm時的平面度為約700μm左右。燒成體的厚度為5mm時的平面度為約300μm左右。據此，得知若燒成體的厚度相對較厚，則燒成體的翹曲相對較小。
靜電吸盤用基板100的厚度為例如約0.5mm～10mm左右。靜電吸盤用基板100的厚度較佳為約0.5mm～7mm左右。靜電吸盤用基板100的厚度更佳為約0.5mm～5mm左右。
依照本實施形態，可提供一種靜電吸盤，可將被吸附保持的處理對象物維持於所需的溫度。
以上針對本發明的實施形態進行了說明。但是，本發明不是被限定於該等記述。關於前述的實施形態，熟習該項技術者適宜加入了設計變更只要具備本發明的特徵，就包含於本發明的範圍。而且，前述的實施形態所具備的各元件在技術上盡可能可組合，組合該等元件只要也包含本發明的特徵，就包含於本發明的範圍。
11．．．陶瓷介電質基板
11a．．．第一主表面
11b．．．第二主表面
12．．．電極層
13．．．凸部
14．．．溝
20．．．連接部
50．．．底板
50a．．．上部
50b．．．下部
51．．．輸入道
52．．．輸出道
53．．．導入道
55．．．連通道
61．．．接觸電極
80．．．吸附保持用電壓
100．．．靜電吸盤用基板
110．．．靜電吸盤
111．．．第一介電層
112．．．第二介電層
W．．．處理對象物

Claims (14)

  1. 一種靜電吸盤，其特徵包含：
    陶瓷介電質基板，具有：承載處理對象物的第一主表面，和與該第一主表面相反側的第二主表面，為多晶陶瓷燒結體；以及
    電極層，介設於該陶瓷介電質基板的該第一主表面與該第二主表面之間，被一體燒結於該陶瓷介電質基板，
    該陶瓷介電質基板具有：該電極層與該第一主表面之間的第一介電層，和該電極層與該第二主表面之間的第二介電層，
    該陶瓷介電質基板之中至少該第一介電層中的紅外線分光透射率為以厚度1毫米換算為20百分比以上。
  2. 如申請專利範圍第1項之靜電吸盤，其中該第一介電層的厚度為100微米以上。
  3. 如申請專利範圍第2項之靜電吸盤，其中包含於該陶瓷介電質基板的結晶的粒子彼此藉由固相燒結或液相燒結而互相結合。
  4. 如申請專利範圍第3項之靜電吸盤，其中該陶瓷介電質基板的純度為99.9重量百分比以上。
  5. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項之靜電吸盤，其中包含於該第一介電層的異物的外徑為3毫米以下。
  6. 如申請專利範圍第5項之靜電吸盤，其中該異物的外徑為2毫米以下。
  7. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項之靜電吸盤，其中包含於該第一介電層的異物之每一單位面積所佔的比例為0.16面積百分比以下。
  8. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項之靜電吸盤，其中該電極層包含：具有導電性的第一部分，與紅外線分光透射率比該第一部分高的第二部分。
  9. 如申請專利範圍第8項之靜電吸盤，其中該第一部分與該第二部分直接結合。
  10. 如申請專利範圍第8項之靜電吸盤，其中該第二部分機械地結合該第一介電層與該第二介電層，
    該第二部分光學地結合該第一介電層與該第二介電層，以使紅外線透過該電極層。
  11. 如申請專利範圍第10項之靜電吸盤，其中該第二部分具有延伸於不與該第一主表面平行的方向的部分。
  12. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項之靜電吸盤，其中包含於該陶瓷介電質基板的結晶的平均粒徑大於包含於該第二部分的結晶的平均粒徑。
  13. 如申請專利範圍第9項至第11項中任一項之靜電吸盤，其中該第二部分的材料與該陶瓷介電質基板的材料同種。
  14. 如申請專利範圍第2項至第4項中任一項之靜電吸盤，其中包含於該陶瓷介電質基板的結晶的材料為Al2O3、Y2O3及YAG中的任一種。
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