WO2008035395A1

WO2008035395A1 - Structure d'alimentation d'un mandrin électrostatique, procédé de fabrication et procédé de regénération de la structure d'alimentation du mandrin électrostatique

Info

Publication number: WO2008035395A1
Application number: PCT/JP2006/318509
Authority: WO
Inventors: Kinya Miyashita; Yoshihiro Watanabe
Original assignee: Creative Technology Corporation
Priority date: 2006-09-19
Filing date: 2006-09-19
Publication date: 2008-03-27
Also published as: JPWO2008035395A1; CN101512749B; KR101042782B1; EP2065926B1; US20100065300A1; US8027171B2; EP2065926A4; JP4808258B2; KR20090064569A; HK1132088A1; CN101512749A; EP2065926A1

Description

明細書

静電チャックの給電構造及びその製造方法並びに静電チャック給電構造の再生方法

技術分野

[0001] 本発明は、半導体素子製造プロセスで用いられるプラズマ処理装置、電子露光装置、イオン注入装置等や、液晶パネルの製造に用いられるイオンドーピング装置等に具備される静電チャックにおいて、静電チャックの電極層に給電するための給電構造に関する。

背景技術

[0002] 半導体素子の製造プロセスで用いられるプラズマ処理装置、電子露光装置、ィォン注入装置等や、液晶パネルの製造に用いられるイオンドーピング装置等では、被処理物である半導体ウェハやガラス基板に損傷を与えることなぐ半導体ウェハゃガラス基板を確実に保持することが求められている。特に近時では、処理する対象である半導体ウェハやガラス基板への汚染が厳しく管理されることから、従来において用いられていた機械的に半導体ウェハ等をクランプする方式は、その大部分が電気的な静電吸着力を利用する静電チャック方式へと置き換えられている。

[0003] 静電チャックは、金属基盤上に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなり、表面絶縁誘電層が半導体ウェハやガラス基板を保持する吸着面を形成する。そして、金属基盤の上下面を貫通する貫通孔内に設けた給電端子を介して、外部から上記電極層に高電位を付与することで、表面絶縁誘電層の表面 (すなわち吸着面 )に分布する電荷と、吸着面に載置した被処理物に分極帯電した電荷との間にクーロンカゃジヤンセンラーベック力が発生して、あるいは静電気によるグラディエント力が発生して、被処理物である半導体ウェハ等を吸着保持する。

[0004] ところで、例えばプラズマ装置で半導体ウェハをエッチング処理する場合、半導体ウェハの温度は 200°C〜400°C程度まで上昇する。そのため、処理中のウェハ温度を適温に冷却するため、金属基盤の内部に設けられた管路に冷媒を流すことでゥェハの温度上昇を防いでいる。ところが、静電チャックの表面絶縁誘電層側は高温に晒され、金属基盤側はおよそ冷媒の温度に保持されることから、これらの間では温度勾配が生じ、例えば表面絶縁誘電層と下部絶縁層との間で最大数百度の温度勾配が生じる。また、当然ながら、装置の稼動時と休止時との間においても静電チャック自体に最大数百度の温度勾配が生じる。

[0005] 静電チャックにこのような温度サイクルの負荷力かかると、特に電極層に電圧を供給する給電構造において種々のトラブルが生じるおそれがある。すなわち、給電端子や電極層等のような導電体と、下部絶縁層や表面絶縁誘電層等のような絶縁体とではそれぞれ熱膨張率が異なるため、導電体と絶縁体とが接触する箇所が複雑に入り組む給電端子の周辺ではひび割れが発生しやすい。このようなひび割れは、静電チャックの温度特性の局部的劣化などの問題やパーティクルの発生等を引き起こす要因になる。

[0006] 図 4は、静電チャックの給電構造の従来例を示す。金属基盤 1に設けられた貫通孔 7には、絶縁保持部材 2を介して給電端子 3が配設され、この給電端子 3は、図 1 (b) に示すように、その先端が電極層 5と接触することで、金属基盤 1の下面側力も供給された電圧を電極層 3に供給する。ここで、上述したようなひび割れは、例えば、給電端子 3の先端が電極層 5と接触する部分の縁で発生しやすく（ひび割れ 8a)、また、給電端子 3、絶縁保持部材 2、及び下部絶縁層 4が互いに接する部分でも、同様にひび割れが発生しやす!/ヽ（ひび割れ 8b)。

[0007] そこで、静電チャックが熱負荷を受けた場合の影響を軽減するための方法力 ^、くつか提案されている。例えば、セラミック基体の内部に設けられた電極層に給電する給電端子をろう付けし、かつ、給電端子の端面に中空部を設けて、この中空部にセラミック基体と同程度の熱膨張係数を有する応力緩和材を揷嵌する方法が提案されている (特許文献 1参照)。また、給電端子の端面と金属-セラミックス複合材料力なる基盤の上面とが同じ高さになるように、基盤に設けられた貫通孔内にセラミックス製の外被部を介して給電端子を配設し、ついで、給電端子の端面にマスキングをして溶射処理で絶縁層を形成し、更にマスキングを取り除いて給電端子の端面を露出させた上で、金属材料を溶射して電極層を形成する方法が提案されている (特許文献 2 参照)。更に、内部に電極層を備えたセラミック基体の下面側から電極層を貫通する貫通孔を設け、その内壁にメタライズ層を形成すると共に、ろう付けにより貫通孔内に給電端子を固定する方法が提案されてヽる (特許文献 3参照)。

[0008] し力しながら、特許文献 1及び 3のように、ろう付けによって給電端子を固定する場合、ろう材自身に熱負荷が力かるため問題をより複雑ィ匕する。また、ろう付け作業そのものは手作業であるため信頼性にも欠ける。一方、特許文献 2のように、基盤内に配設された給電端子の端面を基盤の上面と同じ高さになるように調整した上で、溶射によって電極層を形成して給電端子の端面と電極層とを接触させる方法では、作業効率は改善されるものの、熱負荷に対する信頼性の面ではさらに改善が必要である。すなわち、給電端子と電極層とは、互いに面で接触するため、熱負荷力 Sかかった場合に信頼性に問題が残る。

特許文献 1：特開平 11—074336号公報

特許文献 2：特開 2003— 179127号公報

特許文献 3 :特開平 10— 189696号公報

発明の開示

発明が解決しょうとする課題

[0009] 静電チャックの熱負荷による影響は、静電チャックの給電構造に関係し、具体的には、給電端子と電極層との界面の形状や、実際に熱負荷力 Sかかった場合に金属基盤、給電端子、絶縁保持部材、下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層の間における力の力かり方に関係する。これらの関係について、これまでには十分に検討がなされていなかった。

[0010] そこで、本発明は、静電チャックが熱負荷や熱サイクルを受けた際に、給電構造で発生する熱応力を緩和できて、下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層にひび割れが発生し難！、給電構造にすることで、静電チャックの温度特性の局部的劣化ゃパ一ティクルの発生等の問題を可及的に回避し、更には静電チャックの寿命を延ばすことを課題とする。

課題を解決するための手段

[0011] したがって、本発明の目的は、下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層にひび割れが発生し難い静電チャックの給電構造を提供することにある。また、本発明の別の目的は、このような静電チャックの給電構造を製造する方法を提供することにある。更に、本発明の別の目的は、各種装置で使用された静電チャックの給電構造を再生することで、使用済み静電チャックを有効利用することができる静電チャック給電構造の再生方法を提供することにある。

[0012] すなわち、本発明は、金属基盤の上面側に、金属基盤力も近い順に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなる静電チャックにおヽて、上記金属基盤の上下面間を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に配設され、金属基盤の下面側から供給された電圧を上面側に積層された電極層に供給する給電端子と、電気絶縁性材料で形成されて上記貫通孔の内壁と給電端子との間を絶縁すると共に上記給電端子を保持する絶縁保持部材とで構成された静電チャックの給電構造であり、上記給電端子が、金属基盤の上面側に突出する給電側端部を有し、この給電側端部の先端が、上記電極層と下部絶縁層との界面より電極層側であり上記電極層と表面絶縁誘電層との界面以下に位置することを特徴とする静電チャックの給電構造である。

[0013] また、本発明は、金属基盤の上面側に、金属基盤力も近い順に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなる静電チャックにおいて、上記金属基盤の上下面間を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に配設され、金属基盤の下面側から供給された電圧を上面側に積層された電極層に供給する給電端子と、電気絶縁性材料で形成されて上記貫通孔の内壁と給電端子との間を絶縁すると共に上記給電端子を保持する絶縁保持部材とで構成される静電チャック給電構造の製造方法であり、貫通孔内に絶縁保持部材を介して給電端子が配設されると共に、金属基盤の上面側に給電端子の一部が突出した金属基盤の上面側に、セラミック粉末を溶射して下部絶縁層を形成する工程と、金属粉末を溶射して、金属基盤の上面側に突出した給電端子の給電側端部の先端を埋設するように、又は給電側端部の先端と面一になるように電極層を形成する工程と、セラミック粉末を溶射して表面絶縁誘電層を形成する工程とを有することを特徴とする静電チャック給電構造の製造方法である。

[0014] 更に本発明は、金属基盤の上面側に、金属基盤力近い順に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなる静電チャックにおいて、上記金属基盤の上下面間を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に配設され、金属基盤の下面側から供給された電圧を上面側に積層された電極層に供給する給電端子と、電気絶縁性材料で形成されて上記貫通孔の内壁と給電端子との間を絶縁すると共に上記給電端子を保持する絶縁保持部材とで構成される静電チャックの給電構造を再生する方法であり、使用済み静電チャックの金属基盤カゝら表面絶縁誘電層、電極層及び下部絶縁層を除去する工程と、貫通孔内に絶縁保持部材を介して給電端子が配設されていると共に、金属基盤の上面側に給電端子の一部が突出した金属基盤の上面側に、セラミック粉末を溶射して下部絶縁層を形成する工程と、金属粉末を溶射して、金属基盤の上面側に突出した給電端子の給電側端部の先端を埋設するように、又は給電側端部の先端と面一になるように電極層を形成する工程と、セラミック粉末を溶射して表面絶縁誘電層を形成する工程とを有することを特徴とする静電チャック給電構造の再生方法である。尚、本発明においては、静電チャックの表面絶縁誘電層側に半導体ウェハやガラス基板等の被処理物を載置して吸着させるため、金属基盤の上下面を呼ぶ場合は、被処理物を載置する表面絶縁誘電層側を上面側と呼び、その反対側を下面側と呼ぶ。

発明の効果

[0015] 本発明の静電チャックの給電構造は、給電端子の給電側端部の先端が、電極層と下部絶縁層との界面より電極層側であり電極層と表面絶縁誘電層との界面以下に位置するため、給電端子と電極層とが確実に接触してひび割れの発生を防ぐ。特に、給電端子の給電側端部を、先端に所定の面積を持つ頂面を有すると共に、先端に向かって漸次縮径する突起状に形成することで、下部絶縁層にカゝかる応力の分散が可能になり、給電構造の熱勾配による熱負荷や、熱サイクルによる熱負荷による表面絶縁誘電層、電極層及び下部絶縁層でのひび割れが抑制できて、静電チャックの温度特性の局部的劣化やパーティクルの発生等の問題を可及的に回避できる耐久性に優れた静電チャックを得ることが可能になる。更には静電チャックの寿命を延ばすことができる。

[0016] また、本発明の静電チャック給電構造の再生方法によって、種々の装置で使用された使用済みの静電チャックに本発明の給電構造を適用することで、使用済み静電チャックを有効利用することができると共に、長寿命化を図ることができる。図面の簡単な説明

[0017] [図 1]図 1は、本発明の静電チャックの給電構造を示す断面説明図である。

[図 2]図 2は、電極層に対する給電側端部 3aの先端の位置関係を表す断面説明図である。

[図 3]図 3は、絶縁保持部材の一部（下部絶縁層 4側)を多孔質セラミックで形成した給電構造の断面説明図である。

[図 4]図 4 (a)は従来の静電チャックの断面説明図であり、図 4 (b)は給電構造の拡大図（一部)である。

符号の説明

[0018] 1：金属基盤、 2：絶縁保持部材、 3：給電端子、 3a：給電側端部、 3b：頂面、 3c：側面、 4 :下部絶縁層、 5 :電極層、 6 :表面絶縁誘電層、 7 :貫通孔、 8a, 8b :ひび割れ、 1：電極層と下部絶縁層との界面、 1

2：電極層と表面絶縁誘電層との界面、 X：給電側端部の先端の位置。

発明を実施するための最良の形態

[0019] 以下、添付した図面に基づき、本発明の好適な実施の形態を具体的に説明する。

[0020] 先ず、本発明の静電チャックの給電構造について説明する。図 1は、静電チャックの給電構造を示す断面説明図であり、金属基盤 1の上面側に、金属基盤 1から近い順に下部絶縁層 4、電極層 5及び表面絶縁誘電層 6を備えてなる静電チャックの給電構造を拡大したものである。すなわち、この給電構造は、金属基盤 1の上下面間を貫通する貫通孔 7と、この貫通孔 7内に配設され、金属基盤 1の下面側から供給された電圧を上面側に積層された電極層 5に供給する給電端子 3と、電気絶縁性材料で形成されて貫通孔 7の内壁と給電端子 3との間を絶縁すると共に給電端子 2を保持する絶縁保持部材 2とで構成される。

[0021] そして、上記給電端子 3は、金属基盤 1の上面側に突出する給電側端部 3aを有し、この給電側端部 3aの先端が、上記電極層 5と下部絶縁層 4との界面より電極層 5側であって、上記電極層 5と表面絶縁誘電層 6との界面以下に位置するようにする。すなわち、電極層 5と下部絶縁層 4との界面を 1、電極層 5と表面絶縁誘電層 6との界面を 1とすれば、本発明においては、給電側端部 3aの先端の位置 Xが 1 < x≤lの関係式を満たすようにする。

[0022] この関係について、図 2を用いて具体的に説明すると、図 2 (a)では、給電側端部 3a の先端の位置 Xが電極層 5と下部絶縁層 4との界面であり（x= l )、 Xは上記関係式を満たさない。一方、図 2 (d)では、 Xが電極層 5と表面絶縁誘電層 6との界面を超えるため（χ>1 )、上記関係式を満たさない。給電側端部 3aの先端が表面絶縁誘電層 6

2

の内部にまで達すると、その部分の表面絶縁誘電層が薄くなり、高電圧に対する絶縁性が保てないおそれがあるためである。これに対し、図 2 (b)では、電極層 5の内部に給電側端部 3aの先端が位置して (x > l )、 Xは上記関係式を満たし、また、図 2 (c) では、 Xが電極層 5と表面絶縁誘電層 6との界面であり（x = l )、上記関係式を満たす

2

[0023] また、本発明にお、ては、給電側端部 3aの先端の位置 Xが上記関係式を満たすものであれば、給電側端部 3aの先端の形状は特に制限されず、所定の面積を有した頂面を形成してもよぐ或いは頂点を形成してもよい。好ましくは、給電端子 3の給電側端部 3aが、先端に所定の面積を持つ頂面 3bを有すると共に、先端に向力つて漸次縮径する突起状に形成されてヽるのがよ！/ヽ。給電側端部 3aが突起状に形成されて、先端に頂面 3bを有することで、給電端子 3と電極層 5とが確実に接触して放電等を引き起こすおそれが可及的に排除される。また、給電側端部 3aが先端に向力つて漸次縮径することで、下部絶縁層 4に対して給電側端部の側面 3cが嵌め合いの関係で接触することになり、熱負荷によって生じる応力を比較的広範囲に分散させることができてひび割れの発生を防ぐことができる。尚、給電端子 3の具体的な大きさについては、処理する半導体ウェハ等の大きさゃ静電チャックを装備する装置の形状等によつても異なるが、通常、外径は φ 2〜： LOmmである。また、給電側端部 3aの先端に頂面を形成する場合には、例えば直径 2〜4. 5mmの円形状にするのがよい。

[0024] 更に、給電側端部の側面 3cにつ、ては、少なくとも下部絶縁層 4と接する部分を所定の曲率を有した曲面となるようにするのがより好ま、。上記のような応力分散効果をより一層向上させることができる。ここで、曲面を形成する曲率半径については特に制限されず、給電側端部 3aの長さや先端に設ける頂面の大きさ等によっても異なる 1S 応力の分散の観点や電極層との接触面積を総合して決定すればよい。具体的には、 RO. 25mm〜Rl. 5mm程度の範囲にするのがよぐ放電のおそれも可及的に排除できる。尚、本発明において、給電側端部 3aが先端に向力つて漸次縮径するとは、給電側端部 3aが先端に向力つて径が拡がる場合を排除する意味である。すなわち、同じ径である部分が存在してもよぐ例えば、電極層 5の内部に存在する給電側端部 3aにつ、て、先端まで径が同じになるようにしてもよ!/、。

[0025] 次に、上記給電構造の製造方法を例示しながら、本発明について更に説明する。

先ず、貫通孔 7内に絶縁保持部材 2を介して給電端子 3が配設された金属基盤 1を準備する。この際、金属基盤 1の上面側に給電端子 3の一部を突出させて、給電側端部 3aを形成させる。そして、この金属基盤 1の上面側に、アルミナ、窒化アルミ等のセラミック粉末を溶射して下部絶縁層を形成する。ここで、セラミック粉末の純度については好ましくは 99. 9-99. 99%であるのがよい。また、下部絶縁層 4の膜厚は、装置の使用される環境によっても異なる力通常 200〜500 mとするのがよい。

[0026] 上記給電端子 3の材質については特に制限されないが、耐食性の観点から、好ましくは金属チタン力形成されたものであるのがよい。尚、金属基盤については、通常用いられるものであればよぐ例えばアルミニウム、銅、ステンレス、これらを含めた各種合金のほか、セラミックと金属の複合材 (MMC)等が挙げられる。また、給電端子 3と絶縁保持部材 2との間、絶縁保持部材 2と貫通孔 7の内壁との間については、例えばエポキシ系やシリコン系の接着剤を用いて接合するようにしてもょ、。

[0027] 一方、絶縁保持部材 2の材質にっ、ては、例えば榭脂、マシナブルセラミック、アルミナセラミック、溶射によるアルミナセラミック等を挙げることができる力好ましくは、少なくとも金属基盤の上面側に露出する部分については多孔質セラミック力なるようにするのがよい。図 3には、絶縁保持部材 2の下部絶縁層 4側の一部を多孔質セラミック 2aで形成した場合の断面説明図を示す。このように、金属基盤 1の上面側に露出する部分を多孔質セラミックで形成した上で、セラミック粉末の溶射によって下部絶縁層 4を形成すれば、多孔質の孔にセラミック粉末が溶射されて強固な接合部分を形成することができる。尚、下部絶縁層 4側の一部を多孔質セラミックにして下部絶縁層と接触させた場合の効果は、給電側端部の先端の位置や給電端子の形状によらず独立に発揮し得る。ただし、本発明の給電構造による給電側端部の先端の位置や形状と組み合わせることで、ひび割れ発生を抑制する効果がより一層向上する。

[0028] 例えば給電端子が金属チタン製の場合、チタンの熱膨張係数は 8. 6 X 10"V°C であって、下部絶縁層や後述する電極層を形成する材質よりも一般的に大きい（例えばアルミナ 6.5 X 10— ⁶/°C、タングステン 4.5 X 10^_6/°C)。そのため、給電端子 3が熱負荷を受けると絶縁保持部材 2の方向に応力が発生し、下部絶縁層 4と絶縁保持部材 2との間で互いに引き離される力が働き、ひび割れの原因に成りかねない。そこで、上記のように絶縁保持部材 2と下部絶縁層 4とを同等の材質で形成すると共に、両者の界面での接合をより強固にすることで、ひび割れの発生を効果的に防止することができる。また、多孔質セラミックの気孔率については、好ましくは 0. 5〜30%であるのがよぐ特に 5〜10%であれば、下部絶縁層 4との連続性が確保され易ぐまた、シリコン、エポキシ榭脂、アクリル榭脂等を用いて行う気孔の封孔処理性の観点力もより好ましい。尚、絶縁保持部材 2の材質を多孔質セラミックにする場合は、図 3に示したように、少なくとも下部絶縁層 4と接触する部分のみを多孔質セラミックで形成してもよく、或いは絶縁保持部材 2を全て多孔質セラミックカゝら形成してもよ、。

[0029] 次いで、上記で形成した下部絶縁層 4に金属粉末を溶射して電極層 5を形成する。

この際、金属基盤 1の上面側に突出した給電端子 3の給電側端部 3aの先端の位置 X 力 < x≤lの関係式を満たすように、すなわち、給電側端部 3aの先端が電極層 5内

1 2

に埋設されるように、又は給電側端部 3aの先端と電極層 5とが同一面を形成するようにする。電極層 5を形成するために用いる金属粉末については特に制限はないが、耐久性や溶射の簡易性の観点から、好ましくは高融点金属であるのがよぐ具体的にはモリブデンやタングステンを用いるのがよい。用いる金属粉末の純度は 99. 99 %以上であるのが好ましい。また、電極層 5の膜厚については、装置の使用される環境によっても異なる力通常 20〜60 mとするのがよい。尚、電極層 5は上記のような高融点金属をペースト状にしたものを塗布して形成することも可能であるが、耐久性の点で溶射よりも劣る。

[0030] そして、上記電極層 5にアルミナ、窒化アルミ等のセラミック粉末を溶射して表面絶縁誘電層 6を形成すれば、本発明の給電構造を備えた静電チャックを得ることができる。この表面絶縁誘電層 6を形成するセラミック粉末の純度については、下部絶縁層 4の場合と同様である。また、表面絶縁誘電層 6の膜厚については、装置の使用される環境によっても異なる力通常 200〜500 /ζ πιとするのがよい。尚、半導体ウェハ等を吸着させる表面絶縁誘電層 6の表面については、平坦性が 5〜： LO mの範囲内になるように平坦ィ匕処理を行うのがよい。また、下部絶縁層 4、電極層 5及び表面絶縁誘電層 6の露出面については、溶射によって形成された気孔を封孔する目的で、例えばシリコン榭脂、エポキシ榭脂、アクリル榭脂等を用いて真空含浸処理してもよい。

[0031] また、本発明の給電構造の製造方法を利用して、使用済みの静電チャックの給電構造を再生することもできる。すなわち、使用済み静電チャックの金属基盤 1から表面絶縁誘電層 6、電極層 5及び下部絶縁層 4を機械的又は化学的に除去して、貫通孔内に給電端子が配設されていると共に、金属基盤の上面側に給電端子の一部が突出した金属基盤を用意する。そして、給電構造の製造方法と同様にして、下部絶縁層 4、電極層 5及び表面絶縁誘電層 6を形成すれば、本発明の給電構造を備えた静電チャックに再生することができる。

[0032] 電極層を形成する工程に先駆けて、給電端子の給電側端部の高さを調整したり、先端に所定の面積を持つ頂面を有すると共に先端に向力つて漸次縮径する突起状に加工するようにしてもよい。また、使用済み静電チャック力も表面絶縁誘電層 6、電極層 5及び下部絶縁層 4を除去する際に絶縁保持部材 2も除去するようにして、新品に交換するようにしてもよい。この際、少なくとも金属基盤 1の上面側に露出する部分が多孔質セラミック力もなるようにしてもよい。尚、使用済み静電チャックについては、各種装置で所定時間使用されて製品寿命を終えたもののほか、製品寿命に達する前に何らかのトラブルによって表面絶縁誘電層 6が劣化したり、ひび割れが発生したり、その他損傷や消耗等によって使用を続けることができなくなつたものも含む。実施例 1

[0033] 図 1に示した給電構造を有する静電チャックの実施例を説明する。

φ 230mm X厚さ 48mmのアルミニウム製金属基盤 1を用意した。この金属基盤 1 の上面側の平坦度は 10 m以下である。金属基盤 1には、上下面を貫通する最大径が φ 11. 1mmの貫通孔 7が形成されており、また、図示外の管路が複数形成されている。管路については、冷却水を用いて金属基盤 1を直接冷却することができるものと、静電チャックに載置した半導体ウェハ等の被処理物の裏面にヘリウム等のガスを導くことができるものである。

[0034] 給電端子 3はチタン材を機械カ卩ェして得たものであり、最大外径は φ 5mm,長さ 4 7mmである。また、給電側端部 3aの先端には直径 3mmの頂面 3bが形成されており、給電側端部 3aの側面 3cは、曲率半径 Rが lmmの曲面力もなる。この給電端子 3は、金属基盤 1の上面側に 350 m突出した給電側端部 3aが形成されるように、榭脂製の絶縁保持部材 2を介して貫通孔 7内に配設され、給電端子 3と絶縁保持部材 2との間及び絶縁保持部材 2と貫通孔 7の内壁との間は、それぞれ図示外のエポキシ系の接着剤によって接合される。尚、図 1に示した絶縁保持部材 2の外径は 11mmである。

[0035] 上記のように給電端子 3を貫通孔 7内に配設し、給電端子 3の給電側端部 3aが突出した金属基盤 1の上面側に、純度 99. 99%のアルミナを溶射して厚さ 300 /z mの下部絶縁層 4を形成した。次いで、純度 99. 99%のタングステンを溶射し、給電端子 3 の頂面 3bと同じ高さになるように厚さ 50 /z mの電極層 5を形成した。尚、電極層 5を形成する工程の前には、下部絶縁層 4を形成するために用いたアルミナが給電端子 3 に付着していたため、不要なアルミナを除去した。

[0036] 次いで、電極層 5の上に、純度 99. 99%のアルミナを溶射して厚さ 300 μ mの表面絶縁誘電層 6を形成した。その後、表面絶縁誘電層 6の表面の平坦性が 5〜： LO m の範囲内になるように処理し、また、下部絶縁層 4、電極層 5及び表面絶縁誘電層 6 の露出面を封孔するため、シリコンを用いて真空含浸処理を行い、静電チャックを完成させた。尚、下部絶縁層 4、電極層 5及び表面絶縁誘電層 6を溶射する際には大気溶射で行った。

実施例 2

[0037] 次に、使用済み静電チャックの給電構造を再生する場合の実施例を説明する。

先ず、使用済み静電チャックから一部手作業を交えながら機械的切削により表面絶縁誘電層 6、電極層 5、及び下部絶縁層 4を除去した。金属基盤 1から下部絶縁層 4を取り除く際〖こは、 0. 1〜0. 5mmの範囲で金属基盤 1の上面側を除去して、平坦 '性を 10 /z m以下にした。

[0038] 次、で、図 1に示すように、給電端子の給電側端部をボールエンドミルで加工し、先端に直径 3mmの頂面 3bを形成し、また、 Rlmmの曲率半径を有する側面 3cを形成した。そして、下部絶縁層 4の膜厚を 300 m+ a ( aは金属基盤 1の上面側を削つた分に相当）とする以外は実施例 1と同様にして下部絶縁層 4、電極層 5及び表面絶縁誘電層 6を形成し、本発明の給電構造を備えた静電チャックに再生した。尚、上記 ocは、再生前後における金属基盤の厚み調整量であり、例えば金属基盤を研磨して 0. 5mm取り除いた場合は、ひ= 0. 5mmとして下部絶縁層 4を形成する。その結果、再生前後の静電チャックの能力を等しくすることができる。

実施例 3

[0039] 図 3に示す給電構造を有する静電チャックの実施例を説明する。

実施例 1と同様の金属基盤 1及び給電端子 3を準備し、金属基盤 1の貫通孔 7内に絶縁保持部材 2を介して配設した。この際、下部絶縁層 4側には気孔率は 5〜10% のアルミナ製絶縁保持部材 2aを使用した。このアルミナ製絶縁保持部材 2aは、後に形成する下部絶縁層 4と同じ材質であり、外径が l lmm、長さが 10mmである。それ以外は実施例 1と同じにした。

[0040] 次いで、アルミナ製絶縁保持部材 2aが露出した金属基盤 1の上面側に、純度 99.

99%のアルミナ粉末を溶射して膜厚 300 mの下部絶縁層 4を形成した。この際、下部絶縁層 4の一部がアルミナ製絶縁保持部材 2aと接触して強固な接合面を形成した。以降、実施例 1と同様にして本発明の給電構造を備えた静電チャックを完成させた。

実施例 4

[0041] 図 4に示した従来例の静電チャックを用いて、図 3に示す給電構造を有する静電チャックを再生する実施例を説明する。

先ず、実施例 2と同様にして、使用済み静電チャックカゝら表面絶縁誘電層 6、電極層 5、及び下部絶縁層 4を除去し、その後、金属基盤 1の貫通孔 7から使用済みの給電端子及び絶縁保持部材を取り除いた。次いで、金属基盤 1の上面側を研磨して 0 . 1〜0. 5mmの範囲で取り除き、平坦性を 10 m以下にした。また、実施例 2と同様に給電端子の給電側端部をボールエンドミルで加工し、先端に直径 3mmの頂面 3b を形成し、また、側面には Rlmmの曲率半径を有する曲面 3cを形成した。

[0042] そして、上記給電端子を金属基盤 1の貫通孔 7内に絶縁保持部材 2を介して配設した。この際、下部絶縁層 4側には気孔率は 5〜10%のアルミナ製絶縁保持部材 2aを使用した。このアルミナ製絶縁保持部材 2aは、後に形成する下部絶縁層 4と同じ材質であり、外径が l lmm、長さが 10mmである。それ以外は実施例 1と同じにした。

[0043] 次いで、アルミナ製絶縁保持部材 2aが露出した金属基盤 1の上面側に、純度 99.

99%のアルミナ粉末を溶射して膜厚 300 m+ a ( aは金属基盤 1の上面側を削つた分に相当）の下部絶縁層 4を形成した。この際、下部絶縁層 4の一部がアルミナ製絶縁保持部材 2aと接触して強固な接合面を形成した。以降、実施例 1と同様にして本発明の給電構造を備えた静電チャックを再生した。

産業上の利用可能性

[0044] 本発明によれば、静電チャックが熱負荷や熱サイクルを受けた際、給電構造で発生する熱応力を緩和できて、下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層にひび割れが発生し難、給電構造にすることができるため、静電チャックの温度特性の局部的劣化やパーティクルの発生等の問題を可及的に回避し、更には静電チャックの寿命を延ばすことが可能である。そのため、新規の静電チャックを製造する場合はもちろん、使用済みの静電チャックを利用して本発明の給電構造を備えた静電チャックに再生することも可能であり、従来、場合によっては廃棄されていた使用済み静電チヤックを有効利用することができる。また、特に静電チャックの給電構造に限らず、同様の熱負荷や機械的負荷を受けるようなもの、例えば自動車のエンジン、高熱炉、電力のタービン等にも適用可能である。

Claims

請求の範囲

[1] 金属基盤の上面側に、金属基盤力近い順に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなる静電チャックにおいて、上記金属基盤の上下面間を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に配設され、金属基盤の下面側力供給された電圧を上面側に積層された電極層に供給する給電端子と、電気絶縁性材料で形成されて上記貫通孔の内壁と給電端子との間を絶縁すると共に上記給電端子を保持する絶縁保持部材とで構成された静電チャックの給電構造であり、上記給電端子が、金属基盤の上面側に突出する給電側端部を有し、この給電側端部の先端が、上記電極層と下部絶縁層との界面より電極層側であり上記電極層と表面絶縁誘電層との界面以下に位置することを特徴とする静電チャックの給電構造。

[2] 給電端子の給電側端部が、先端に所定の面積を持つ頂面を有すると共に、先端に向かって漸次縮径する突起状に形成されて!ヽる請求項 1に記載の静電チャックの電極構造。

[3] 少なくとも下部絶縁層と接する給電端子の給電側端部の側面が、所定の曲率を有した曲面である請求項 2に記載の静電チャックの電極構造。

[4] 給電端子が、金属チタンから形成される請求項 1に記載の静電チャックの電極構造

[5] 絶縁保持部材が、少なくとも金属基盤の上面側に露出する部分が多孔質セラミックからなり、下部絶縁層が、上記多孔質セラミックに接するようにセラミック粉末を溶射してなる請求項 1に記載の静電チャックの電極構造。

[6] 金属基盤の上面側に、金属基盤力近い順に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなる静電チャックにおいて、上記金属基盤の上下面間を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に配設され、金属基盤の下面側力供給された電圧を上面側に積層された電極層に供給する給電端子と、電気絶縁性材料で形成されて上記貫通孔の内壁と給電端子との間を絶縁すると共に上記給電端子を保持する絶縁保持部材とで構成される静電チャック給電構造の製造方法であり、貫通孔内に絶縁保持部材を介して給電端子が配設されると共に、金属基盤の上面側に給電端子の一部が突出した金属基盤の上面側に、セラミック粉末を溶射して下部絶縁層を形成する工程と、金属粉末を溶射して、金属基盤の上面側に突出した給電端子の給電側端部の先端を埋設するように、又は給電側端部の先端と面一になるように電極層を形成する工程と、セラミック粉末を溶射して表面絶縁誘電層を形成する工程とを有することを特徴とする静電チャック給電構造の製造方法。

[7] 絶縁保持部材が、少なくとも金属基盤の上面側に露出する部分が多孔質セラミックからなり、この多孔質セラミックに接して下部絶縁層を形成する請求項 6に記載の静電チャック給電構造の製造方法。

[8] 金属基盤の上面側に、金属基盤力近い順に下部絶縁層、電極層及び表面絶縁誘電層を備えてなる静電チャックにおいて、上記金属基盤の上下面間を貫通する貫通孔と、この貫通孔内に配設され、金属基盤の下面側力供給された電圧を上面側に積層された電極層に供給する給電端子と、電気絶縁性材料で形成されて上記貫通孔の内壁と給電端子との間を絶縁すると共に上記給電端子を保持する絶縁保持部材とで構成される静電チャックの給電構造を再生する方法であり、使用済み静電チャックの金属基盤カゝら表面絶縁誘電層、電極層及び下部絶縁層を除去する工程と、貫通孔内に絶縁保持部材を介して給電端子が配設されていると共に、金属基盤の上面側に給電端子の一部が突出した金属基盤の上面側に、セラミック粉末を溶射して下部絶縁層を形成する工程と、金属粉末を溶射して、金属基盤の上面側に突出した給電端子の給電側端部の先端を埋設するように、又は給電側端部の先端と面一になるように電極層を形成する工程と、セラミック粉末を溶射して表面絶縁誘電層を形成する工程とを有することを特徴とする静電チャック給電構造の再生方法。

[9] 電極層を形成する工程に先駆けて、給電端子の給電側端部を、先端に所定の面積を持つ頂面を有すると共に先端に向力つて漸次縮径する突起状に加工する工程を含む請求項 8に記載の静電チャック給電構造の再生方法。