WO2008053934A1 - Mandrin électrostatique - Google Patents

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WO2008053934A1
WO2008053934A1 PCT/JP2007/071252 JP2007071252W WO2008053934A1 WO 2008053934 A1 WO2008053934 A1 WO 2008053934A1 JP 2007071252 W JP2007071252 W JP 2007071252W WO 2008053934 A1 WO2008053934 A1 WO 2008053934A1
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WO
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electrostatic chuck
organic film
insulating organic
chuck device
insulating
Prior art date
Application number
PCT/JP2007/071252
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English (en)
French (fr)
Inventor
Yukio Toyoda
Hiroshi Yagi
Original Assignee
Tomoegawa Co., Ltd.
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Publication date
Application filed by Tomoegawa Co., Ltd. filed Critical Tomoegawa Co., Ltd.
Priority to JP2008542164A priority Critical patent/JP5054022B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material
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    • H01L21/6831Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • HELECTRICITY
    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck device capable of attracting and holding an insulator such as a glass plate for a liquid crystal panel in addition to a conductor such as a wafer for a semiconductor device or a semiconductor.
  • This application (October 31, 2006, Japanese Patent Application No. 2006—295035, and Japanese Patent Application No. 2007—273691, filed in Japan on October 22, 2007, were granted priority. The content is used here.
  • a conductive support member serving as an internal electrode and a dielectric material covering it are the main parts, and an object to be adsorbed can be adsorbed.
  • an electrostatic attracting force is generated between the dielectric layers.
  • the object to be adsorbed is supported substantially flat with respect to the conductive support member.
  • Patent Document 1 an electrostatic chuck device having an insulating organic film on an internal electrode has been disclosed!
  • Patent Document 2 An electrostatic chuck device in which ceramics are sprayed on internal electrodes.
  • Patent Document 1 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2004-235563
  • Patent Document 2 Actual Fairness 6-36583
  • Patent Document 3 Japanese Patent Laid-Open No. 11 186371
  • electrostatic chuck devices have come to be used not only for manufacturing semiconductor wafers but also for manufacturing liquid crystal panels using insulating substrates such as glass substrates and films!
  • various substrates can be held under vacuum, and liquid crystal dropping and substrate bonding can be performed simultaneously when bonding substrates.
  • the production time can be greatly reduced. Since glass substrates used in LCD panels with a size of 2m x 2m or more are being put into practical use, the development of an electrostatic chuck device with a large adsorption force that can stably hold a large glass substrate was desired.
  • the substance used for the suction surface greatly contributes to the suction force of the electrostatic chuck device.
  • ceramics such as aluminum oxide are used for this part. Insulating organic film has excellent adsorption power, but the film thickness is 0 ⁇ ; 150 111, so it is weak against abrasion and plasma.
  • the resistance to physical external force may be low, such as a problem that the film may be damaged when electrostatically attracted. It was a problem.
  • ceramics are resistant to physical external forces, there are voids between the ceramic particles, which makes it difficult to obtain stable insulation and structurally has low withstand voltage characteristics. . For this reason, it is difficult to increase the applied voltage as an electrostatic chuck, and it is difficult to obtain a high level and adsorption force.
  • the present invention enhances resistance to physical external force by laminating ceramics on an insulating organic film, and has excellent withstand voltage characteristics and excellent adsorptivity. It is an object of the present invention to provide an electrostatic chuck device.
  • Another object of the present invention is to provide an electrostatic chuck device having excellent adsorptivity with less risk of conduction.
  • a first electrostatic chuck device of the present invention is an electrostatic chuck device in which a ceramic layer for adsorbing an object to be adsorbed is laminated on an insulating organic film, wherein the adsorption surface of the ceramic layer is The electrostatic chuck device is characterized in that the surface roughness Ra is 7.0 m or less.
  • a second electrostatic chuck device of the present invention includes a substrate, a first adhesive layer provided on the substrate, an insulating layer laminated via the first adhesive layer, and the insulating layer.
  • An internal electrode formed on the layer; a second adhesive layer provided in contact with the internal electrode; an insulating organic film provided via the second adhesive layer; and the insulating film
  • An electrostatic chuck device in which a ceramic layer for adsorbing an adsorbent to be adsorbed on a conductive organic film is sequentially laminated, and the surface roughness Ra of the adsorption surface of the ceramic layer is 7.0 m or less.
  • the insulating organic film is made of polyimide.
  • the ceramic layer is preferably formed by thermal spraying.
  • the third electrostatic chuck device of the present invention has at least a plurality of internal electrodes for applying a positive voltage or a negative voltage, and an insulating organic film provided on one surface of the internal electrodes.
  • the fourth electrostatic chuck device of the present invention has at least a plurality of internal electrodes for applying a positive voltage or a negative voltage, and an insulating organic film provided on both surfaces of the internal electrode, and the surface of the outermost layer
  • the insulating organic film corresponding to the electrode and the insulating organic film corresponding to the internal electrode to which the negative voltage is applied are formed separately.
  • the insulating organic film is preferably a polyimide film. It is also preferable that a ceramic layer is formed as the outermost layer! /.
  • the suction force of the ceramics that attracts the object to be attracted is reduced by reducing the surface roughness Ra to 7.0 or less. Therefore, it is possible to provide an electrostatic chuck device that can be used for a large-sized adsorbent.
  • the first and second electrostatic chuck devices of the present invention by obtaining insulation by covering the internal electrode to which a voltage is applied with an insulating adhesive and an insulating organic film, Excellent voltage resistance characteristics, and the adsorption surface that adsorbs the adsorbent is ceramic, so it has plasma resistance and abrasion resistance, and even if dust is present on the ceramic layer, the insulating organic film Therefore, it is possible to provide an electrostatic chuck device that has good resistance to physical external force.
  • the third and fourth electrostatic chuck devices of the present invention have excellent adsorptivity with little risk of conduction.
  • FIG. 1 is a sectional view showing an embodiment of an electrostatic chuck device according to the present invention.
  • FIG. 2 is a sectional view showing another embodiment of the electrostatic chuck device according to the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing another embodiment of the electrostatic chuck device according to the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the electrostatic chuck device according to the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing another embodiment of the electrostatic chuck device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view showing another embodiment of the electrostatic chuck device of the present invention, and is a front view seen from the attracting surface side.
  • FIG. 7 is a view showing another embodiment of the electrostatic chuck device of the present invention, and is a cross-sectional view taken along spring AA ′ of FIG.
  • FIG. 8 is a view showing another embodiment of the electrostatic chuck device of the present invention, and is a front view seen from the attracting surface side.
  • FIG. 9 is a view showing another embodiment of the electrostatic chuck device of the present invention, and is a sectional view taken along spring BB ′ of FIG.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing another embodiment of the electrostatic chuck device of the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing an example of a conventional electrostatic chuck device.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck device according to the present embodiment cut in a direction perpendicular to the extending direction of the electrodes.
  • the electrostatic chuck device of the first embodiment includes a second adhesive layer 21 having a first adhesive layer 20, an insulating layer 30, and internal electrodes 50, 51 on the surface of a substrate 10. Insulating organic film 40 and ceramic layer 60 are sequentially laminated.
  • the upper surface of the ceramic layer 60 is an adsorption surface for adsorbing the adsorbed body.
  • the surface roughness Ra of the attracting surface in the ceramic layer 60 is 7.0 m or less.
  • the internal electrodes 50 and 51 may be in contact with the insulating layer 30 as shown in FIG. 1 or as shown in FIG. In other words, the insulating organic film 40 may be contacted. Further, as shown in FIG. 3, it may be formed inside the second adhesive layer 21. The position where the internal electrodes 50 and 51 are formed can be appropriately designed.
  • the internal electrodes 50 and 51 are independent of each other, it is possible to apply a voltage having a different polarity in addition to applying a voltage having the same polarity.
  • the internal electrodes 50 and 51 are not particularly limited as long as they can adsorb an object to be adsorbed such as a conductor, a semiconductor, and an insulator, and their electrode pattern and shape are not particularly limited. Further, as shown in FIG. 4, only the internal electrode 50 may exist as a single electrode.
  • the ceramic layer 60 is formed on the surface of the insulating organic film 40! /. ,.
  • the substrate 10 may not be provided in FIG. 1, and the insulating layer 30 may not be provided in FIG. Furthermore, as shown in FIG. 5, two or more adhesive layers 21 having internal electrodes 50 and 51 may be laminated between the insulating organic film 40 and the insulating layer 30! /.
  • the electrostatic chuck device of the present invention can be manufactured.
  • the ceramic layer 60 in the first and second electrostatic chuck devices of the present invention is formed on the insulating organic film 40 that has been subjected to the concave-convex processing.
  • the surface of the insulating organic film 40 is processed to be uneven by blast processing.
  • Blasting is a method of roughening the surface to be treated by spraying particles.
  • the force which can use various things as the particles to be sprayed at the time of blasting treatment Specific examples include beads, sand, diamonds and the like.
  • Insulating organic film 40 can be used as an insulating organic film after being kneaded with inorganic filler etc.
  • the ceramic layer 60 on the insulating organic film 40 As a method for forming the ceramic layer 60 on the insulating organic film 40, sintering or thermal spraying can be used. In the present invention, it is preferable to form a ceramic layer by thermal spraying.
  • thermal spraying means a method of forming a film by heating and melting a material to be formed, and then spraying the material to be processed using a compressed gas.
  • the ceramic layer 60 in the first and second electrostatic chuck devices of the present invention is not particularly limited, and examples thereof include boron nitride, aluminum oxide, aluminum nitride, zirconium oxide, silicon oxide, tin oxide, Indium oxide, quartz glass, soda glass, lead glass, borosilicate glass, zirconium nitride, titanium oxide, yttria and the like can be used. These may be used alone or in combination of two or more.
  • the thickness of the ceramic layer 60 is preferably set in the range of 25 to 250 111, more preferably 50 to 200 ⁇ m. If it is less than 25 m, the ceramic layer is locally thin and cracks may occur, and if it exceeds 250 m, the adsorption force may be reduced.
  • the adsorption force can be improved, and the unevenness of the surface can be adjusted as the surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra means a value measured according to JIS BO601-1994.
  • the object to be adsorbed can be adsorbed satisfactorily.
  • the surface roughness Ra exceeds 7 111, the contact area with the non-adsorbed material becomes smaller, so the adsorbing power becomes smaller and it becomes difficult to adsorb the glass plate, which is a large insulator.
  • the insulating organic film 40 in the present invention is not particularly limited.
  • examples thereof include polyesters such as polyethylene terephthalate, polyolefins such as polyethylene, polyimide, polyamide, polyamideimide, polyethersulfone, and polyphenylenesulfur. Id, polyether ketone, polyether imide, triacetyl cellulose, silicone rubber, polytetrafluoroethylene and the like can be used. Among these, is it superior in insulation? Furthermore, it is preferable to use polyesters, polyolefins, polyimide, silicone rubber, polyetherimide, polyethersulfone, polytetrafluoroethylene, etc., and polyimide is more preferable.
  • the polyimide film is commercially available. For example, trade name “Kapton” manufactured by Toray DuPont Co., Ltd., trade name “UPILEX” manufactured by Ube Industries, Ltd., trade name “Abical” manufactured by Kane Riki Co., Ltd., etc.
  • the thickness of the insulating organic film 40 is not particularly limited.
  • ⁇ m is preferred 25-75 111 likes. If the thickness of the insulating organic film 40 is less than 10 m, there is a risk that the insulating properties will be reduced due to scratches on the surface.
  • the first adhesive layer 20 and the second adhesive layer 21 are epoxy resin, phenol resin, styrene block copolymer, polyamide resin, acrylonitrile-butadiene copolymer, polyester resin, polyimide resin.
  • an adhesive mainly composed of one or more kinds of resins selected from silicone resins, amine compounds, bismaleimide compounds, etc.
  • epoxy resin bisphenol type, phenol nopolac type, cresol novolac type, glycidyl ether type, glycidyl ester type, glycidylamine type, trihydroxyphenyl methane type, tetraglycidyl phenol alkane type, Bifunctional or polyfunctional epoxy resins such as naphthalene type, diglycidyl diphenylmethane type, diglycidyl biphenyl type and the like can be mentioned. Of these, bisphenol A type epoxy resins are preferred, with bisphenol type epoxy resins being preferred.
  • epoxy resin is the main component
  • curing agents and curing agents for epoxy resins such as imidazoles, tertiary amines, phenols, dicyandiamides, aromatic diamines, organic peroxides, etc. It is possible to add an accelerator.
  • phenol resin examples include nopolac phenol resins such as alkyl phenol resin, p phenol phenol resin, bisphenol A type phenol resin, resole phenol resin, polyphenyl para phenol resin, and the like.
  • the styrene block copolymer includes styrene butadiene styrene block copolymer (SBS), styrene isoprene styrene block copolymer (SIS), styrene.
  • SBS styrene butadiene styrene block copolymer
  • SIS styrene isoprene styrene block copolymer
  • SEPS ethylene propylene styrene copolymer
  • the internal electrodes 50 and 51 are not particularly limited as long as the internal electrodes 50 and 51 are made of a conductive material capable of developing an electrostatic adsorption force when a voltage is applied.
  • a conductive material capable of developing an electrostatic adsorption force when a voltage is applied.
  • copper, aluminum, gold, silver, platinum Further, a thin film made of two or more metals selected from chromium, nickel, tungsten, etc. or these metals is preferable.
  • Such metal thin films include those formed by vapor deposition, plating, sputtering, etc., those formed by applying and drying a conductive paste, and specifically, metal foils such as copper foil. .
  • the thickness of the internal electrodes 50, 51 is not particularly limited as long as the second adhesive layer 21 is formed thicker than the internal electrodes 50, 51. Is preferably 20 m or less. If the thickness force of the internal electrodes 50 and 51 exceeds 3 ⁇ 40 m, irregularities may be easily formed on the adsorption surface.
  • the thickness of the internal electrodes 50 and 51 is preferably 1 m or more. If the thickness of the internal electrodes 50 and 51 is less than 1 m, the strength may be insufficient when the electrodes are joined. Further, when different voltages are applied to the internal electrodes 50 and 51, the interval between the adjacent internal electrodes 50 and 51 is preferably 2 mm or less. If the electrode spacing is more than 2 mm, sufficient electrostatic force is not generated between the electrodes, and the adsorption force may be insufficient.
  • the insulating layer 30 in the present invention may be any material having an insulating property! /, And may be any of those mentioned in the insulating organic film 40 or the ceramic layer 60. Materials can be used.
  • the substrate 10 is not particularly limited, and a metal substrate such as ceramics, plastic, and aluminum can be used.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment as shown in FIGS. 6 and 7, a laminate of an adhesive layer 20, an insulating organic film 40, and internal electrodes 50 and 51 is formed on a substrate 10. Insulating organic film 40 is provided on one side of internal electrodes 50 and 51. Thereby, the two insulating organic films 40 having the respective internal electrodes 50 and 51 are formed separately.
  • the electrostatic chuck device 1 has ceramics as the outermost layer. A layer 60 is formed.
  • the substrate 10 is not particularly limited, and for example, a ceramic substrate, a plastic substrate, aluminum, a metal substrate such as stainless steel, or the like can be used.
  • the shape of the substrate 10 is preferably a flat plate shape.
  • the adhesive layer 20 is a layer that improves the adhesion between the substrate 10 and the insulating organic film 40.
  • the same adhesive as the adhesive layer used in the first embodiment can be used.
  • the insulating organic film 40 is an organic film having excellent insulating properties, and also has excellent withstand voltage characteristics.
  • the same material as that used in the first embodiment can be used.
  • the insulating organic film 40 may be subjected to uneven treatment by kneading an inorganic filler or the like. Thereby, when forming the ceramic layer 60, the adhesiveness between the insulating organic film 40 and the ceramic layer 60 can be improved.
  • the thickness of the insulating organic film 40 is not particularly limited, but is 10 to 150 m. S is preferable. 25 to 75 111 is preferable. If the thickness force of the insulating organic film 40 is 0 am or more, it is easy to prevent the insulating property from greatly decreasing when the surface is scratched. Further, if the thickness of the insulating organic film 40 is 150 m or less, the electrostatic adsorption force developed by the internal electrodes 50 and 51 is sufficiently transmitted to the adsorption surface.
  • the internal electrodes 50 and 51 may be any conductive material that exhibits an electrostatic adsorption force when a voltage is applied, and the internal electrodes 50 and 51 exemplified in the first embodiment can be used.
  • the shape of the internal electrodes 50 and 51 is rectangular in this embodiment, as long as the obtained electrostatic adsorption force is as high as possible within the range of the shape of the insulating organic film 40.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment has two internal electrodes, an internal electrode 50 and an internal electrode 51, and by applying a positive voltage and a negative voltage to these internal electrodes, respectively, an electrostatic adsorption force Is expressed.
  • the voltage may be applied with the internal electrode 50 as a positive voltage and the internal electrode 51 as a negative voltage, or vice versa.
  • the internal electrode 50 and the internal electrode 51 in this embodiment need only have a voltage difference, and one of them may be 0V (ground).
  • the internal electrode 50 that applies a positive voltage may be +6 kV
  • the internal electrode 51 that applies a negative charge may be 0 V (ground).
  • the thicknesses of the internal electrodes 50 and 51 are not particularly limited, but are preferably; If the thickness of the internal electrodes 50 and 51 is 1 m or more, when the internal electrodes 50 and 51 are bonded to the substrate 10, the strength can be sufficiently obtained. Further, if the thickness of the internal electrodes 50 and 51 is 20 m or less, it is easy to prevent the unevenness on the attracting surface of the electrostatic chuck device 1. Further, the distance between adjacent internal electrodes 50 and 51 to which different voltages are applied is preferably 5 mm or less, more preferably 2 mm or less. If the distance is 5 mm or less, sufficient electrostatic force is generated, and sufficient adsorption power is easily obtained.
  • the ceramic layer 60 is an insulating layer formed on the uppermost layer of the electrostatic chuck device 1 and can improve resistance to physical external force. Further, the surface of the ceramic layer 60 becomes an adsorption surface, and is held by adsorbing the adsorbent.
  • the ceramic layer 60 is not particularly limited.
  • the ceramic layer 60 can be formed using the material used in the first embodiment.
  • the thickness of the ceramic layer 60 is preferably 25 to 250 111, and more preferably 50 to 200 111. If the thickness of the ceramic layer 60 is 25 m or more, it is easy to prevent the ceramic layer 60 from being locally thin and causing cracks. Further, when the thickness of the ceramic layer 60 is 250 in or less, the electrostatic adsorption force developed by the internal electrodes 50 and 51 is sufficiently transmitted to the adsorption surface.
  • the electrostatic adsorption force can be improved by polishing the surface (adsorption surface) of the ceramic layer 60 and adjusting the surface roughness.
  • a method for manufacturing the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
  • etching is performed to form internal electrodes 50 and 51.
  • the two sheets The substrate 10 is attached to the surface of the insulating organic film 40 opposite to the surface on which the internal electrodes 50 and 51 are formed via the adhesive layer 20. Thereafter, the surfaces of the internal electrodes 50 and 51 and the surface of the insulating organic film 40 are treated by blasting or the like, and the ceramic layer 60 is formed by sintering or thermal spraying.
  • Blasting means a method of roughening the surface to be treated by spraying particles, and the range in which the conductivity of the internal electrodes 50 and 51 and the insulation of the insulating organic film 40 are not significantly impaired. Any method can be used. Examples of the particles to be sprayed in blasting include beads, sand, diamonds, and the like.
  • the ceramic layer 60 is preferably formed by thermal spraying.
  • Thermal spraying refers to film formation by injecting the deposited V and material by heating and melting and then injecting them into the object to be processed using compressed gas.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment has excellent adsorptivity even when the ceramic layer 60 is formed by thermal spraying. This is because two adhesive layers 20 and two insulating organic films 40 are formed, that is, because the insulating organic film 40 is formed separately, the internal electrode 50 is formed! The insulating organic film 40 is not in contact with the insulative organic phenolic layer 40 because the internal electrode 51 is formed! For this reason, even if thermal spraying is performed, conduction does not occur between the insulating organic film 40 on which the internal electrode 50 is formed and the insulating organic film 40 on which the internal electrode 51 is formed. I think that.
  • the insulating organic film is inferior in resistance to physical external force
  • the ceramic layer is inferior in voltage resistance.
  • the electrostatic chuck device 1 in this example is composed of the insulating organic film 40 and ceramics. Therefore, the withstand voltage characteristics and the resistance to physical external force are both excellent.
  • the electrostatic chuck device of the present embodiment is not limited to the one illustrated in FIGS. If the insulating organic film 40 formed on the upper layers of the internal electrodes 50 and 51 is formed separately corresponding to the internal electrodes 50 and 51, the insulating organic film 40, the ceramic layer 60, The position of may be the opposite. In other words, ceramic on the adhesive layer 20 An internal layer 50 is formed, and internal electrodes 50 and 51 are formed on the ceramic layer 60. These layers may be covered with an insulating organic film 40! /.
  • the number of internal electrodes 50 and 51 is not limited to two, and may be three or more.
  • the electrostatic chuck apparatus has two internal electrodes 50 for applying a positive voltage and one internal electrode 51 for applying a negative voltage, and the internal electrode 51 is positioned between the two internal electrodes 50. May be.
  • the number of insulating organic films 40 may be increased according to the number of internal electrodes 50 and 51, or a plurality of internal electrodes 50 applying a positive voltage, or a plurality of negative electrodes may be applied.
  • the internal electrodes 51 may be formed on the same insulating organic film.
  • the ceramic layer 60 is formed! / ,!
  • the electrostatic chuck device 1 includes a substrate 10, a first adhesive layer 20, a first insulating organic film 40, internal electrodes 50 and 51, and a second adhesive. Two laminates in which the agent layer 21 and the second insulating organic film 41 are sequentially laminated are formed on the substrate 10. As a result, the first insulating organic film 40 and the second insulating organic film 41 and force S, which are located on both surfaces of the internal electrodes 50 and 51, are divided into two corresponding to the internal electrodes 50 and 51. Is formed. In the electrostatic chuck apparatus 1, a ceramic layer 60 is formed as the outermost layer.
  • the substrate 10 may be the same as that described for the substrate 10 of the first embodiment, and the preferred embodiment is also the same.
  • Examples of the material of the first adhesive layer 20 include the same materials as those described for the adhesive layer 20 of the first embodiment, and preferred embodiments are also the same.
  • Examples of the first insulating organic film 40 include the same ones as those mentioned in the insulating organic film 40 of the first embodiment, and preferred embodiments are also the same.
  • Materials of the internal electrodes 50 and 51 are the same as those of the internal electrodes 50 and 51 of the first and second embodiments, and preferred modes are also the same.
  • the internal electrode 50 and the internal electrode 51 of the present embodiment example each have a comb shape. And are arranged so that they are intricate with each other. Since the internal electrodes 50 and 51 have such a shape, a large electrostatic force can be easily obtained with a small number of the internal electrodes 50 and 51 within a limited area of the substrate 10.
  • the voltage applied to the internal electrodes 50 and 51 of the present embodiment may be a positive voltage for the internal electrode 50 and a negative voltage for the internal electrode 51, or vice versa. Further, as long as there is a voltage difference between the internal electrode 50 and the internal electrode 51, either one may be 0V (ground). For example, the internal electrode 50 that applies a positive voltage may be +6 kV, and the internal electrode 51 that applies a negative charge may be 0 V (ground).
  • the thicknesses of the internal electrodes 50 and 51 are not particularly limited; If the thickness of the internal electrodes 50 and 51 is 1 m or more, when the internal electrodes 50 and 51 are bonded to the substrate 10, the strength can be sufficiently obtained. Further, if the thickness of the internal electrodes 50 and 51 is 20 m or less, it is easy to prevent the unevenness on the attracting surface of the electrostatic chuck device 1. Further, the distance between adjacent internal electrodes 50 and 51 to which different voltages are applied is preferably 5 mm or less, more preferably 2 mm or less. If the distance is 5 mm or less, sufficient electrostatic force is generated, and sufficient adsorption power is easily obtained.
  • Examples of the material of the second adhesive layer 21 include the same materials as those described for the adhesive layer 21 of the first embodiment, and preferred embodiments are also the same.
  • the thickness of the second adhesive layer 21 only needs to be thicker than that of the internal electrodes 50 and 51. If the thickness of the second adhesive layer 21 is made thicker than the internal electrodes 50 and 51, the first insulating organic film 40 and the internal electrodes 50 and 51, and the second insulating organic film 41 are combined. It becomes easy to bond with sufficient strength.
  • Examples of the second insulating organic film 41 are the same as those described for the insulating organic film 40 of the first embodiment, and preferred embodiments are also the same.
  • the ceramic layer 60 may be the same as the ceramic layer 60 of the first and second embodiments, and the preferred embodiment is also the same.
  • the withstand voltage characteristics are excellent, and Excellent resistance to plasma, abrasion and physical external forces.
  • the method for producing the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment is not particularly limited, and examples thereof include the following methods.
  • the substrate 10 is attached to the surface of the two second insulating organic films 41 opposite to the surface on which the internal electrodes 50 and 51 are formed via the first adhesive layer 20.
  • the second insulating organic film 41 is adhered to the side where the internal electrodes 50 and 51 of the second insulating organic film 41 are formed via the second adhesive layer 21.
  • the surface of the second insulating organic film 41 is treated by blasting or the like, and the ceramic layer 60 is formed by sintering or thermal spraying. Any method may be used for blasting as long as the insulating property of the second insulating organic film 41 does not become too low.
  • the ceramic layer 60 is preferably formed by thermal spraying.
  • the electrostatic chuck device 1 of the present embodiment described above has excellent adsorptivity even when the ceramic layer 60 is formed by thermal spraying. This is because the first adhesive layer 20, the first insulating organic film 40, the internal electrodes 50 and 51, the second adhesive layer 21, and the second insulating organic film 41 are formed in two each. Since the second insulating organic film 41 is formed separately, it is possible to prevent conduction due to low resistance of the second insulating organic film 41 due to thermal spraying or the like. It is believed that there is.
  • the electrostatic chuck device 1 since the electrostatic chuck device 1 includes the first insulating organic film 40, the second insulating organic film 41, and the ceramic layer 60, the withstand voltage characteristic and the resistance to physical external force are increased. Both are excellent.
  • the electrostatic chuck device of the present embodiment is not limited to the one illustrated in FIGS. 8 and 9, and for example, as shown in FIG. 10, the first insulating organic film 40 is a single sheet.
  • the electrostatic chuck apparatus 1 may be configured such that only the second insulating organic film 41 is formed separately.
  • the ceramic layer 60 is formed! / ,!
  • Example 1 As insulation layer 30, a 50 m thick polyimide film (trade name Capton made by Toray Industries DuPont) was coated with copper at a thickness of 5 am, and a photoresist was applied to the copper foil surface. Development processing was performed after exposure, and unnecessary copper foil was removed by etching. Thereafter, the copper foil on the polyimide film was washed to remove the photoresist, and the internal electrodes 50 and 51 were formed.
  • a 50 m thick polyimide film (trade name Capton made by Toray Industries DuPont) was coated with copper at a thickness of 5 am, and a photoresist was applied to the copper foil surface. Development processing was performed after exposure, and unnecessary copper foil was removed by etching. Thereafter, the copper foil on the polyimide film was washed to remove the photoresist, and the internal electrodes 50 and 51 were formed.
  • Insulating adhesive sheet (o-cresol nopolac type epoxy resin: Nippon Kayaku Co., Ltd., product name EOCN) which is semi-cured by drying and heating as the second adhesive layer 21 on the internal electrodes 50 and 51 — 1020 35 parts by weight, Nopolac phenol resin: Maruzen Petrochemical Co., Ltd. Trade name Marcarinkaichi M 15 parts by weight, acrylonitrile-butagen copolymer: Nippon Zeon Co., Ltd.
  • EOCN Insulating adhesive sheet
  • an insulating adhesive sheet (o-cresol nopolac type epoxy resin; manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd.), which was semi-cured by drying and heating as the first adhesive layer 20 on the polyimide film as the insulating layer 30.
  • the insulating organic film 40 is plasma sprayed with aluminum oxide.
  • a ceramic layer 60 was formed thereon.
  • the adsorption surface of the ceramic layer 60 that adsorbs the object to be adsorbed was surface ground with a diamond grindstone to obtain the electrostatic chuck device of the present invention.
  • the surface roughness Ra was 6.2 m.
  • Example 2 An electrostatic chuck device of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Ra of the ceramic layer was changed to 5.4.
  • An electrostatic chuck device of the present invention was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Ra of the ceramic layer was 0.2 m.
  • a comparative electrostatic chuck device was produced in the same manner as in Example 1 except that the surface roughness Ra of the ceramic layer was 7.5 m.
  • a 200 m thick ceramic layer was formed on the treated surface by plasma spraying of aluminum oxide.
  • tandastain was formed to a thickness of 100 m by plasma spraying so as to have the same internal electrode shape as in Example 1.
  • aluminum oxide was formed to a thickness of 200 m by plasma spraying.
  • the adsorption surface of the ceramic layer that adsorbs the object to be adsorbed was polished to produce a comparative electrostatic chuck device having a surface roughness Ra of 6.211 m.
  • a comparative electrostatic chuck device was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the surface roughness Ra of the ceramic layer was 5.4 m.
  • a comparative electrostatic chuck device was produced in the same manner as in Comparative Example 2 except that the surface roughness Ra of the ceramic layer was set to 0.2 m.
  • a comparative electrostatic chuck device was produced in the same manner as in Example 1, except that a 75-m thick polyimide film was used as the insulating organic film 40 and the ceramic layer 60 was not formed.
  • the withstand voltage characteristics were evaluated by applying a voltage of ⁇ 5 kV to the internal electrodes 50 and 51 from the high-voltage power supply to the electrostatic chuck device under vacuum (lOPa) and holding it for 2 minutes. Visual observation was performed for 2 minutes, and “X” indicates that there was no change, and “X” indicates that the electrodes leaked and caused dielectric breakdown.
  • Adsorption power
  • Adsorption force is non-alkali glass (length lOOcm x width lOOcm x thickness 0.7mm) as the object to be adsorbed and adsorbed on the surface of the electrostatic chuck device under vacuum (lOPa or less).
  • a voltage of ⁇ 3 kV was applied to 51 and then held for 30 seconds. While the voltage was applied, the glass was pulled up in the vertical direction, and the peeling force at this time was measured as the adsorption force.
  • the adsorptive power is indicated by X when it is less than 500 Pa, ⁇ when it is 500 Pa or more and less than lOOOPa, and ⁇ when it is more than lOOOPa.
  • the electrostatic chuck device is installed on the lower electrode side of the plasma generator by bolting, and then the high-frequency voltage and oxygen gas are applied to change the surface condition of the electrostatic chuck device after oxygen plasma is generated for 24 hours. It was observed visually. The case where there was no change was indicated as ⁇ , and the case where the surface was discolored as X. Abrasion resistance
  • an electrostatic chuck device is placed on a table and an alkali-free glass (20cm x 50cm x 0.7mm) is placed on it, and 100 round trips with a 500g weight (round trip distance 50mm, round trip speed 50cpm)
  • the state of scratches and discoloration on the surface of the electrostatic chuck apparatus after the evaluation was visually evaluated.
  • the case where there was no change in the surface condition was marked with ⁇ , and the case where there was a change was marked with X.
  • Comparative Example 1 which had the same structure as Examples;! To 3 but had a surface roughness Ra of 7.5 ⁇ m was inferior to the Examples in terms of adsorption power.
  • Comparative Examples 2 to 4 in which only the ceramic layer was laminated without using the polyimide film as the insulating layer and the surface roughness Ra was 7.0 111 or less were measured in the withstand voltage characteristic test. Sparking occurred when the voltage was applied, creating a practical problem.
  • Comparative Examples 2 to 4 were inferior to that of the electrostatic chuck device using both the polyimide film and the ceramic layer.
  • Comparative Example 5 which uses only a polyimide film without using a ceramic layer, is excellent in withstand voltage characteristics and adsorptive power, but the surface is whitened in the plasma resistance test, and on the polyimide film surface in the wear resistance test. It was confirmed that there were scratches and problems.
  • the electrostatic chuck device of the present invention was excellent in withstand voltage characteristics, adsorption power, plasma resistance, and wear resistance.
  • the electrostatic chuck device 1 shown in FIGS. 6 and 7 was produced as follows.
  • the insulating organic film 40 As the insulating organic film 40, two polyimide films having a film thickness of 50 am (manufactured by Toray DuPont, trade name: Kapton) were used. Next, copper was plated to a thickness of 5 m on one side of each polyimide film, a photoresist was applied to the surface of the copper foil, development was performed after pattern exposure, and unnecessary copper foil was removed by etching. Then, polyimide film The photoresist was removed by washing the copper foil on the film, and internal electrodes 50 and 51 were formed on the respective insulating organic films 40.
  • an insulating adhesive sheet that forms the adhesive layer 20 and is semi-cured by drying and heating (o cresol nopolak type epoxy resin, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: EOCN-1020 (35 parts by mass); Nopolac phenol resin, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marcarinka M (15 parts by mass); acrylonitrile butadiene copolymer, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: 1001 (50 parts by mass); dicyandiamide (0.2 mass) Part) is mixed and dissolved in a suitable amount of tetrahydrofuran on the surface of the two insulating organic films 40 opposite to the surface on which the internal electrodes 50 and 51 are formed, Affixed and bonded by heat treatment.
  • the thickness of the adhesive layer 20 after drying was 20.
  • the ceramic layer 60 was formed by plasma spraying aluminum oxide.
  • the chucking surface of the ceramic layer 60 that adsorbs the object to be adsorbed was planarly polished with a diamond grindstone to produce an electrostatic chuck device A.
  • the polished surface was measured in accordance with JIS B0601-1994, and as a result, the surface roughness Ra was 5.9 m.
  • the electrostatic chuck device 1 shown in FIGS. 8 and 9 was produced as follows.
  • the first insulating organic film 40 two polyimide films having a thickness of 50, 1 m (trade name: Kapton, manufactured by Toray DuPont) were used. Next, copper is plated to a thickness of 5 m on one side of each polyimide film, a photoresist is applied to the surface of the copper foil, development is performed after pattern exposure, and unnecessary copper foil is removed by etching. did. Thereafter, the photoresist was removed by washing the copper foil on the polyimide film, and the internal electrodes 50 and 51 were formed on the respective insulating organic films 40.
  • an insulating adhesive sheet that is semi-cured by drying and heating to form the second adhesive layer 21 (o talesol nopolac type epoxy resin, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: EOCN-1020 (35 mass Part); nopolac phenol resin, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marcarinka I M (15 parts by mass); acrylonitrile butadiene copolymer, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: 1001 (50 parts by mass); dicyandiamide (0) 2 parts by mass) dissolved in a suitable amount of tetrahydrofuran) After being laminated on the internal electrodes 50 and 51 of the two insulating organic films 41, respectively, a polyimide film (film thickness 50 m, manufactured by Toray DuPont Co., Ltd. : Kapton) and bonded by heat treatment. Note that the thickness of the second adhesive layer 21 after drying was 20 Hm.
  • an insulating adhesive sheet (o cresol nopolac type epoxy resin, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: EO CN-1020 (35 Nopolac phenol resin, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marukarinkaichi M (15 parts by mass); Acrylonitrile butadiene copolymer, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: 1001 (50 parts by mass); Dicyandiamide (0.2 parts by mass) mixed and dissolved in a suitable amount of tetrahydrofuran) is laminated on the surface of the two insulating organic films 40 opposite to the surface on which the internal electrodes 50 and 51 are formed.
  • EO CN-1020 35 Nopolac phenol resin, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marukarinkaichi M (15 parts by mass); Acrylonitrile butadiene copolymer, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name:
  • the ceramic layer 60 was formed by plasma spraying aluminum oxide.
  • the surface of the ceramic layer 60 that adsorbs the object to be adsorbed was polished with a diamond grindstone to produce an electrostatic chuck device B.
  • the surface roughness Ra was 8.3 m.
  • the first insulating organic film 123 one polyimide film (product name: Kapton, manufactured by Toray Dubon Co., Ltd.) having a thickness of 50 m was used. Next, copper was plated to a thickness of 5 m on one side of the polyimide film, a photoresist was applied to the surface of the copper foil, development was performed after pattern exposure, and unnecessary copper foil was removed by etching. Thereafter, the photoresist was removed by washing the copper foil on the polyimide film to form internal electrodes 124a and 124b.
  • Kapton manufactured by Toray Dubon Co., Ltd.
  • the second adhesive layer 125 is formed, and an insulating adhesive sheet semi-cured by drying and heating (o cresol nopolac type epoxy resin, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: EOCN— 1020 (35 Nopolac phenol resin, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marcarinka I M (15 parts by mass); acrylonitrile butadiene copolymer, Japan Made by ZEON Co., Ltd., trade name: 1001 (50 parts by mass); dicyandiamide (0.2 parts by mass) mixed and dissolved in an appropriate amount of tetrahydrofuran) is laminated on the internal electrodes 124a and 124b of the insulating organic film 123 After that, a polyimide film (film thickness: ⁇ Toray 'Du Pont Co., Ltd., trade name: Kapton), which is the second insulating organic film 126, was attached and adhered by heat treatment. The thickness of the second adhesive layer 125 after drying was 20 a
  • an insulating adhesive sheet (o cresol nopolak type epoxy resin, manufactured by Nippon Kayaku Co., Ltd., trade name: EOCN-1020 (35 mass), which forms the first adhesive layer 122 and is semi-cured by drying and heating. Part); nopolac phenol resin, manufactured by Maruzen Petrochemical Co., Ltd., trade name: Marcarinkaichi M (15 parts by mass); acrylonitrile butadiene copolymer, manufactured by Nippon Zeon Co., Ltd., trade name: 1001 (50 parts by mass); dicyandiamide (0 2 parts by mass) is mixed and dissolved in an appropriate amount of tetrahydrofuran on the surface of the insulating organic film 123 opposite to the surface on which the internal electrodes 124a and 124b are formed. Affixed to and adhered by heat treatment. The thickness of the adhesive layer 122 after drying was 20.
  • the surface of the second insulating organic film 126 of the laminate was subjected to a sandblast treatment, and then a ceramic layer 127 was formed by plasma spraying aluminum oxide. Then, the chucking surface of the ceramic layer 127 that adsorbs the object to be adsorbed was polished with a diamond grindstone to produce an electrostatic chuck device C. As a result of measuring the polished surface in accordance with JIS B0601-1994, the surface roughness Ra was 6.2 m.
  • the substrate Using an aluminum substrate, one side of the substrate was sandblasted, and then a 200 m thick aluminum oxide ceramic layer was formed on the treated surface by plasma spraying.
  • An aluminum ceramic layer was formed by plasma spraying.
  • the electrostatic chuck device D having a surface roughness Ra of 6.2 m was fabricated by polishing the adsorption surface of the uppermost ceramic layer that adsorbs the adsorbent.
  • the electrostatic chuck device B of Example 5 in which the second insulating organic film 41 is formed in two pieces and the internal electrodes 50 and 51 are formed on each of the insulating organic films 41 is also provided. And had excellent adsorptivity.
  • the electrostatic chuck device C of Comparative Example 6 in which the second insulating organic film is a single sheet and the ceramic layer is formed on the second insulating organic film by thermal spraying is compared with the Example.
  • the absorption life was inferior.
  • the electrostatic chuck device of the present invention is excellent in adsorptivity with less risk of conduction, it can be suitably used as an electrostatic chuck device that holds and holds semiconductor wafers, glass plates for liquid crystal panels, and the like. .
  • the adsorbing force is improved by reducing the surface roughness Ra to 7.0 or less on the adsorbing surface of the ceramic adsorbing the adsorbent, so that it is also used for a large adsorbent.
  • a possible electrostatic chuck device can be provided.
  • the insulation performance is obtained by covering the internal electrode to which the voltage is applied with the insulating adhesive and the insulating organic film, thereby exhibiting excellent withstand voltage characteristics. Furthermore, since the adsorption surface that adsorbs the adsorbent is ceramic, Since it has plasma properties and wear resistance, even if dust is present on the ceramic layer, it will not be damaged like an insulating organic film. Can provide power S.
  • the electrostatic chuck device of the present invention has excellent adsorptivity with less risk of conduction.

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Description

明 細 書
静電チャック装置
技術分野
[0001] 本発明は、半導体装置用ウェハ等の導電体または半導体に加え、液晶パネル用 ガラス板等の絶縁体をも吸着保持することができる静電チャック装置に関する。 本願 (ま、 2006年 10月 31曰 ίこ曰本 ίこ出願された特願 2006— 295035号および 2 007年 10月 22日に日本に出願された特願 2007— 273691号に基づき優先権を主 張し、その内容をここに援用する。
背景技術
[0002] 半導体ウェハを使用して半導体集積回路を製造する場合や、ガラス基板、フィルム 等の絶縁性基板を使用した液晶パネルを製造する場合には、それらを所定部位に 吸着保持するため、機械的方法によるメカニカルチャックや真空チャック等が用いら れていた。しかし、これらは被吸着体を均一に保持することが困難であり、真空中で 使用することができず、試料表面の温度が上昇しすぎる等の問題があった。そこで、 近年ではこれらの問題を解決する静電チャック装置が用いられている。
[0003] 静電チャック装置は、内部電極となる導電性支持部材とそれを被覆する誘電性材 料とが主要部分となり、被吸着体を吸着させることができる。静電チャック装置内の内 部電極に電圧を印加することにより、被吸着体と支持部材との間に電位差を生じさせ ると、誘電層の間に静電気的な吸着力が発生する。これにより被吸着体は導電性支 持部材に対しほぼ平坦に支持される。
従来の静電チャック装置として、内部電極上に絶縁性有機フィルムを有する静電チ ャック装置が開示されて!/、る (特許文献 1)。
また、内部電極上にセラミックスを溶射した静電チャック装置も知られている(特許 文献 2)。
さらに、一対の電極と該電極上に設けられた絶縁層とを有し、一方の電極に正電圧 を印加し、他方の電極に負電圧を印加する静電チャック装置も知られている(特許文 [0004] 特許文献 1:特開 2004— 235563号公報
特許文献 2:実公平 6— 36583号公報
特許文献 3 :特開平 11 186371号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] 近年、静電チャック装置は半導体ウェハのみならず、ガラス基板、フィルム等の絶 縁性基板を使用した液晶パネルを製造する際にも使用されるようになって!/、る。例え ば、液晶パネルの製造時に静電チャック装置を用いることで、真空下で各種基板の 保持を行なうことができ、基板の貼り合せの際に液晶滴下と基板の貼り合せを同時に 行なえ、従来の毛細管現象を利用した注入方式に比べ作製時間の大幅な短縮が可 能となっている。し力、し、液晶パネルに用いられるガラス基板は 2m X 2m以上のもの も実用化されつつあることから、大型のガラス基板を安定に保持することができる吸 着力の大きな静電チャック装置の開発が望まれていた。
静電チャック装置の吸着力には、吸着面に使用される物質が大きく寄与している。 この部位には、前記のようにポリイミド等の絶縁性有機フィルムの他、酸化アルミ等の セラミックスが使用されている。絶縁性有機フィルムは吸着力に優れているものの、フ イルムの厚さ力 0〜; 150 111と薄いため、磨耗やプラズマ等に弱い。また、機械的強 度の不足からフィルム上にゴミが存在して!/、る場合、静電吸着した際にフィルムが損 傷する問題が発生する等、物理的外力への耐性が低いことが問題であった。一方、 セラミックスは物理的外力への耐性があるものの、セラミックス粒子間に空隙が存在 する為、安定した絶縁性を得ることが困難であるとともに、構造的に耐電圧特性が低 いという問題が有る。このため、静電チャックとして印加電圧を高くすることが困難で あり、高レ、吸着力を得ることが難しレ、とレ、う問題が発生して!/、た。
また、特許文献 3に示されているような静電チャック装置では、電極部分に位置する 絶縁層として絶縁性有機フィルムを用いると、耐電圧特性に優れているものの、製造 時に導通して吸着性が低下してしまうことがあった。
[0006] 本発明は上記の問題に鑑み、絶縁性有機フィルム上にセラミックスを積層すること により物理的外力への耐性を強化し、且つ、優れた耐電圧特性を有し、吸着性に優 れた静電チャック装置を提供することを目的とする。
さらに本発明は、導通するおそれが少なぐ吸着性に優れた静電チャック装置を目 的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 本発明の第 1の静電チャック装置は、被吸着体を吸着するためのセラミックス層が 絶縁性有機フィルムに積層された静電チャック装置であって、前記セラミックス層に おける吸着面の表面粗さ Raが 7. 0 m以下であることを特徴とする静電チャック装 置である。
[0008] 本発明の第 2の静電チャック装置は、基板と、基板上に設けられた第 1の接着剤層 と、第 1の接着剤層を介して積層された絶縁層と、該絶縁層上に形成されてた内部電 極と、内部電極に接するように設けられた第 2の接着剤層と、該第 2の接着剤層を介 して設けられる絶縁性有機フィルムと、該絶縁性有機フィルム上に設けられる被吸着 体を吸着するためのセラミックス層とが順次積層された静電チャック装置であって、前 記セラミックス層における吸着面の表面粗さ Raが 7. 0 m以下であることを特徴とす また、本発明第 1および第 2の静電チャック装置においては、前記絶縁性有機フィ ルムがポリイミドからなることが好ましい。また、セラミックス層が、溶射により形成され たことが好ましい。
[0009] 本発明の第 3の静電チャック装置は、正電圧又は負電圧を印加する複数の内部電 極と、該内部電極の片面に設けられた絶縁性有機フィルムとを少なくとも有し、最表 層表面に被吸着体を吸着する静電チャック装置であって、前記絶縁性有機フィルム 1S 前記正電圧を印加する内部電極に対応する絶縁性有機フィルムと、前記負電圧 を印加する内部電極に対応する絶縁性有機フィルムとに分かれて形成されているこ とを特徴とする。
本発明の第 4の静電チャック装置は、正電圧又は負電圧を印加する複数の内部電 極と、該内部電極の両面に設けられた絶縁性有機フィルムとを少なくとも有し、最表 層表面に被吸着体を吸着する静電チャック装置であって、前記絶縁性有機フィルム のうち、少なくとも最表層側の絶縁性有機フィルム力 前記正電圧を印加する内部電 極に対応する絶縁性有機フィルムと、前記負電圧を印加する内部電極に対応する絶 縁性有機フィルムとに分かれて形成されていることを特徴とする。
また、本発明第 3および第 4の静電チャック装置においては、前記絶縁性有機フィ ルムがポリイミドフィルムであることが好ましい。また、前記最表層としてセラミックス層 が形成されて!/、ることが好ましレ、。
発明の効果
[0010] 本発明の第 1および第 2の静電チャック装置によれば、被吸着体を吸着するセラミツ タスの吸着面において、その表面粗さ Raを 7. 0以下にすることにより吸着力が向上 するため、大型の被吸着体にも使用可能な静電チャック装置を提供することができる
[0011] また、本発明の第 1および第 2の静電チャック装置によれば、電圧を印加する内部 電極を絶縁性接着剤及び絶縁性有機フィルムでカバーすることにより絶縁性を得る ことで、優れた耐電圧特性を示し、さらに被吸着体を吸着する吸着面がセラミックスで あるので、耐プラズマ性、耐摩耗性を有し、セラミックス層上にゴミが存在していても 絶縁性有機フィルムのように損傷することがないため、物理的外力への耐性が良い 静電チャック装置を提供することができる。
さらに、本発明の第 3および第 4の静電チャック装置は、導通が生じるおそれが少な ぐ吸着性に優れている。
図面の簡単な説明
[0012] [図 1]本発明に係る静電チャック装置の実施形態例を示した断面図である。
[図 2]本発明に係る静電チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
[図 3]本発明に係る静電チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
[図 4]本発明に係る静電チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
[図 5]本発明に係る静電チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
[図 6]本発明の静電チャック装置の他の実施形態例を示した図であり、吸着面側から 見た正面図である。
[図 7]本発明の静電チャック装置の他の実施形態例を示した図であり、図 6の泉 A— A'での断面図である。 [図 8]本発明の静電チャック装置の他の実施形態例を示した図であり、吸着面側から 見た正面図である。
[図 9]本発明の静電チャック装置の他の実施形態例を示した図であり、図 8の泉 B— B 'での断面図である。
[図 10]本発明の静電チャック装置の他の実施形態例を示した断面図である。
[図 11]従来の静電チャック装置の一例を示した断面図である。
符号の説明
[0013] 1 静電チャック装置
10 基板
20 接着剤層、第 1の接着剤層
21 第 2の接着剤層
30 絶縁層
40 絶縁性有機フィルム、第 1の絶縁性有機フィルム
41 第 2の絶縁性有機フィルム
50、 51 内部電極
60 セラミックス層
発明を実施するための最良の形態
[0014] 第 1実施形態
まず、本発明における第 1および第 2の静電チャック装置を、図面を参照して説明 する。図 1は、本実施形態の静電チャック装置を電極の延存方向に対して垂直方向 に切断した時の断面図である。
図 1に示すように、第 1実施形態の静電チャック装置は、基板 10の表面に第 1の接 着剤層 20、絶縁層 30、内部電極 50、 51を有する第 2の接着剤層 21、絶縁性有機フ イルム 40、およびセラミックス層 60が順次積層された構成を有する。
セラミックス層 60の上面が、被吸着体を吸着する吸着面となっている。本発明の第 1および第 2静電チャック装置においては、該セラミックス層 60における吸着面の表 面粗さ Raが 7· 0 m以下である。
[0015] 内部電極 50、 51は、図 1に示すように絶縁層 30に接触してもよいし、図 2に示すよ うに絶縁性有機フィルム 40に接触してもよい。更に図 3に示すように、第 2の接着剤 層 21の内部に形成されていてもよい。内部電極 50、 51の形成位置に関しては適宜 設計できる。
[0016] 内部電極 50、 51はそれぞれ独立しているため、同一極性の電圧を印加するだけ ではなぐ極性の異なる電圧を印加することもできる。内部電極 50、 51は、導電体、 半導体および絶縁体等の被吸着体を吸着することができれば良!/、のであって、その 電極パターン、形状は特に限定されない。また、図 4のように内部電極 50のみが単極 として存在してもよい。
[0017] 本発明の第 1の静電チャックは、絶縁性有機フィルム 40の表面にセラミックス層 60 が形成されて!/、れば、その他の層構成につ!/、ては限定されなレ、。
例えば、図 1において基板 10がなくてもよいし、図 2において絶縁層 30がなくともよ い。さらに、図 5に示されるように、絶縁性有機フィルム 40と絶縁層 30との間に、内部 電極 50、 51を有する接着層 21を 2層以上積層されてもよ!/、。
本発明の図 1に示される静電チャックの作製方法は、例えば絶縁層 30の表面に銅 等を金属蒸着した後にエッチングを行って内部電極 50、 51を形成する。その上に第 2の接着剤層 21を介して絶縁性有機フィルム 40を貼着する。内部電極 50、 51を形 成した絶縁層 30において、その反対面に第 1の接着剤層 20を介して基板を貼着し た後、絶縁性有機フィルム 40上にセラミックス層 60を形成させる。これらの工程により 本発明の静電チャック装置を作製することができる。
[0018] 本発明の第 1および第 2の静電チャック装置におけるセラミックス層 60は、凹凸加工 処理された絶縁性有機フィルム 40上に形成される。一般的には、ブラスト加工処理 により絶縁性有機フィルム 40の表面を凹凸加工処理する。ブラスト加工とは、粒子を 吹き付けることにより、被処理面を粗くする方法である。ブラスト加工処理をする際に 吹き付ける粒子は種々の物が使用できる力 具体的には、例えば、ビーズ、砂、ダイ ャ等が挙げられる。
しかしながら、絶縁性有機フィルム 40の表面に凹凸加工する方法としては、被処理 面を粗くすることができ、かつ被処理体となる絶縁性有機フィルム 40の絶縁性に問題 を生じない限り、 V、かなる方法でも使用することができる。 さらに絶縁性有機フィルム 40内に無機フイラ一等を練り込み凹凸処理されたものを 絶縁性有機フィルムとして使用しても良レ、。
[0019] 絶縁性有機フィルム 40上にセラミックス層 60を形成させる方法としては、焼結また は溶射を使用することができる。本発明では、溶射によりセラミックス層を形成させるこ とが好ましい。
ここで、溶射とは成膜したい材料を加熱溶融後、圧縮ガスを用いて被処理体へ射 出することにより成膜する方法を意味する。
[0020] 本発明の第 1および第 2静電チャック装置におけるセラミックス層 60は、特に限定さ れるものではなぐ例えば、窒化ホウ素、酸化アルミニウム、窒化アルミニウム、酸化ジ ルコニゥム、酸化ケィ素、酸化スズ、酸化インジウム、石英ガラス、ソーダガラス、鉛ガ ラス、硼珪酸ガラス、窒化ジルコニウム、酸化チタン、イットリア等を使用することがで きる。これらは単独で使用してもよいが、二種類以上を混合して使用することもできる
[0021] セラミックス層 60の厚さは 25〜250 111の範囲内に設定するのが好ましぐ 50〜2 00〃mにするのがより好ましい。 25 m未満では局所的にセラミックス層が薄くクラッ ク発生の恐れがあり、 250 m超では吸着力が低下する恐れがある。
[0022] セラミックス層 60の吸着面を研磨することによって、その吸着力を向上させることが でき、その表面の凹凸を表面粗さ Raとして調整することができる。
ここで、表面粗さ Raとは、 JIS BO601— 1994により測定した値を意味する。
[0023] 本発明の第 1および第 2静電チャック装置において、セラミックス層 60の表面粗さ R aを 7. 0 111以下にすると、被吸着体を良好に吸着することができる。表面粗さ Raが 7 111を越えた揚合は、非吸着物との接触面積が小さくなる為、吸着力が小さくなり、 大型の絶縁物であるガラス板を吸着することが困難となる。
[0024] 本発明における絶縁性有機フィルム 40は、特に限定されるものではなぐ例えば、 ポリエチレンテレフタレート等のポリエステル類、ポリエチレン等のポリオレフイン類、 ポリイミド、ポリアミド、ポリアミドイミド、ポリエーテルサルフォン、ポリフエ二レンサルファ イド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリァセチルセルロース、シリコーンゴム 、ポリテトラフルォロエチレン等が使用できる。これらの中でも、絶縁性に優れることか ら、ポリエステル類、ポリオレフイン類、ポリイミド、シリコーンゴム、ポリエーテルイミド、 ポリエーテルサルフォン、ポリテトラフルォロエチレン等を使用するのが好ましぐより 好ましくはポリイミドである。ポリイミドフィルムは市販されており、例えば、東レ'デュポ ン社製 商品名カプトン、宇部興産社製 商品名ユーピレックス、カネ力社製 商品 名アビカル等が使用できる。
[0025] また、絶縁性有機フィルム 40の厚さは特に限定されるわけではないが、 10-150
^ mが好ましぐ 25〜75 111カょり好ましぃ。絶縁性有機フィルム 40の厚さが 10 m未満では表面の傷によって絶縁性が低下する恐れがあり、 150 mを超えると十 分な静電吸着力が得られない恐れがある。
[0026] 第 1の接着剤層 20および第 2の接着剤層 21としては、エポキシ樹脂、フエノール樹 脂、スチレン系ブロック共重合体、ポリアミド樹脂、アクリロニトリル—ブタジエン共重 合体、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、ァミン化合物、ビスマレイミ ド化合物等から選択される 1種または 2種以上の樹脂を主成分とする接着剤を使用 すること力 Sでさる。
[0027] エポキシ樹脂としては、ビスフエノール型、フエノールノポラック型、クレゾールノボラ ック型、グリシジルエーテル型、グリシジルエステル型、グリシジルァミン型、トリヒドロ キシフエニルメタン型、テトラグリシジルフエノールアルカン型、ナフタレン型、ジグリシ ジルジフエニルメタン型、ジグリシジルビフエニル型等の 2官能基または多官能ェポキ シ樹脂等が挙げられる。中でも、ビスフエノール型エポキシ樹脂が好ましぐビスフエノ ール A型エポキシ樹脂が特に好ましい。また、エポキシ樹脂を主成分とする場合、必 要に応じて、イミダゾール類、第 3アミン類、フエノール類、ジシアンジアミド類、芳香 族ジァミン類、有機過酸化物等のエポキシ樹脂用の硬化剤や硬化促進剤を配合す ることあでさる。
[0028] フエノール樹脂としては、アルキルフエノール樹脂、 p フエユルフェノール樹脂、ビ スフエノーノレ A型フエノール樹脂等のノポラックフエノール樹脂、レゾールフエノール 樹脂、ポリフエニルパラフエノール樹脂等が具体的に挙げられる。
[0029] スチレン系ブロック共重合体としては、スチレン ブタジエン スチレンブロック共 重合体(SBS)、スチレン イソプレン スチレンブロック共重合体(SIS)、スチレン 一エチレン プロピレン スチレン共重合体(SEPS)等が具体的に挙げられる。
[0030] 内部電極 50、 51としては、電圧を印加した際に静電吸着力を発現できる導電性物 質からなるものであれば特に限定されず、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金、ク ロム、ニッケル、タングステン等やこれらの金属から選択される 2種以上の金属からな る薄膜が好ましい。このような金属の薄膜は、蒸着、メツキ、スパッタリング等により成 膜されたものや、導電性ペーストを塗布乾燥して成膜されたもの、具体的には、銅箔 等の金属箔が挙げられる。
[0031] 本発明においては、内部電極 50、 51よりも第 2の接着剤層 21が厚く形成されてい れば、内部電極 50、 51の厚さは特に限定されるものではないが、具体的には 20 m以下が好ましい。内部電極 50、 51の厚さ力 ¾0 m超では吸着面上に凹凸が形成 されやすくなる恐れがある。また、内部電極 50、 51の厚さは 1 m以上であることが 好ましい。内部電極 50、 51の厚さが 1 m未満では電極の接合時にその強度が不 十分になる恐れがある。さらに、内部電極 50、 51に異なる電圧が印加される場合、 隣接する内部電極 50、 51の間隔は 2mm以下であることが好ましい。電極間隔が 2m m超では、電極間に十分な静電力が発生せず、吸着力が不十分となる恐れがある。
[0032] 本発明における絶縁層 30は、絶縁性を有する材料であれば!/、かなるものでもよレ、 のであって、前記絶縁性有機フィルム 40で挙げられたものやセラミックス層 60で挙げ られた材料などを使用することができる。
[0033] 基板 10は特に限定されないが、セラミックス、プラスチック、アルミニウムゃステンレ ス等の金属基板等を使用することができる。
[0034] 次に、本発明の第 3および第 4静電チャック装置について、第 2及び第 3実施形態 を例にとり詳細に説明する。
[0035] 第 2実施形態
本実施形態の静電チャック装置 1においては、図 6および図 7に示すように、基板 1 0上に、接着剤層 20と絶縁性有機フィルム 40と内部電極 50および 51との積層体が 2つ形成されており、内部電極 50および 51の片面に絶縁性有機フィルム 40を有す る。これにより、それぞれの内部電極 50および 51を有する 2つの絶縁性有機フィルム 40が分かれて形成されている。また、静電チャック装置 1には、最表層としてセラミツ ク層 60が形成されている。
[0036] 基板 10は、特に限定されず、例えば、セラミックス基板、プラスチック基板、アルミ二 ゥム、ステンレス等の金属基板等を使用することができる。基板 10の形状は平板状で あることが好ましい。
[0037] 接着剤層 20は、基板 10と絶縁性有機フィルム 40との接着性を高める層である。接 着剤層 20としては、上記第 1実施形態で使用した接着剤層と同様の接着剤を使用で きる。
[0038] 絶縁性有機フィルム 40は、絶縁性に優れた有機フィルムであり、耐電圧特性にも優 れたものである。絶縁性有機フィルム 40の材質としては、上記第 1実施形態で使用し た材料と同様の材料を使用できる。
また、絶縁性有機フィルム 40は、無機フイラ一等を練り込んで凹凸処理してもよい。 これにより、セラミックス層 60を形成する際に、絶縁性有機フィルム 40とセラミックス層 60との間の接着性を向上させることができる。
[0039] 絶縁性有機フィルム 40の厚さは、特に限定されないが、 10〜; 150 mであること力 S 好ましぐ 25〜75 111でぁることカょり好ましぃ。絶縁性有機フィルム 40の厚さ力 0 a m以上であれば、表面に傷が生じた場合に絶縁性が大きく低下するのを防ぎやす い。また、絶縁性有機フィルム 40の厚さが 150 m以下であれば、内部電極 50およ び 51により発現した静電吸着力が吸着面に充分に伝わりやすい。
[0040] 内部電極 50および 51は、電圧を印加した際に静電吸着力を発現する導電性物質 であればよぐ上記第 1実施形態で例示した内部電極 50、 51を使用することができる
[0041] 内部電極 50および 51の形状は、絶縁性有機フィルム 40の形状の範囲内において 、得られる静電吸着力ができるだけ高くなる形状とすればよぐ本実施形態例では矩 形である。
本実施形態の静電チャック装置 1は、内部電極 50と内部電極 51の 2つの内部電極 を有しており、これらの内部電極に、それぞれ正電圧と負電圧を印加することにより静 電吸着力を発現する。電圧の印加は、内部電極 50が正電圧、内部電極 51が負電圧 としてあよく、その逆としてあよい。 [0042] また、本実施形態例における内部電極 50と内部電極 51には電圧差が生じていれ ばよく、どちらか一方が 0V (アース)であってもよい。例えば、正電圧を印加する内部 電極 50が + 6kVであり、負電荷を印加する内部電極 51が 0V (アース)であってもよ い。
[0043] 内部電極 50および 51の厚さは、特に限定されないが、;!〜 20 mであることが好 ましい。内部電極 50および 51の厚さが 1 m以上であれば、内部電極 50および 51 を基板 10に接合した際にその強度が充分に得られやすい。また、内部電極 50およ び 51の厚さが 20 m以下であれば、静電チャック装置 1の吸着面に凹凸が生じるの を防ぎやすい。また、それぞれ異なる電圧が印加された隣接する内部電極 50および 51同士の間隔は、 5mm以下であることが好ましぐ 2mm以下であることがより好まし い。間隔が 5mm以下であれば、充分な静電力が発生し、吸着力が充分に得られや すい。
[0044] セラミックス層 60は、静電チャック装置 1の最上層に形成される絶縁性を有する層 であり、物理的外力への耐性を向上させることができる。また、セラミックス層 60の表 面が吸着面となり、被吸着体が吸着されることにより保持される。
セラミックス層 60は、特に限定されないが、例えば、上記第 1実施形態で使用した 材料を用いて形成することができる。
[0045] セラミックス層 60の厚さは、 25〜250 111でぁることカ好ましく、 50〜200 111であ ることがより好ましい。セラミックス層 60の厚さが 25 m以上であれば、セラミックス層 60が局所的に薄くなつてクラックが発生するのを防止しやすい。また、セラミックス層 60の厚さが 250 in以下であれば、内部電極 50および 51により発現した静電吸着 力が吸着面に充分に伝わりやすい。
また、セラミックス層 60の表面(吸着面)を研磨して表面粗さを調整することにより、 静電吸着力を向上させることもできる。
[0046] 本実施形態の静電チャック装置 1の作製方法は特に限定されないが、例えば、以 下に示す方法が挙げられる。
まず、 2枚用意した絶縁性有機フィルム 40のそれぞれの表面に、銅等の金属を蒸 着した後にエッチングを行って内部電極 50および 51を形成する。ついで、該 2枚の 絶縁性有機フィルム 40における、内部電極 50および 51を形成した面の逆側の面に 、接着剤層 20を介して基板 10を貼着する。その後、内部電極 50および 51表面及び 絶縁性有機フィルム 40表面をブラスト加工等により処理し、焼結又は溶射によりセラ ミックス層 60を形成する。
[0047] ブラスト加工とは、粒子を吹き付けることにより被処理面を粗くする方法を意味する ものであり、内部電極 50および 51の導電性や絶縁性有機フィルム 40の絶縁性を大 きく損なわない範囲であれば、いかなる方法を用いてもよい。ブラスト加工における吹 き付ける粒子としては、例えば、ビーズ、砂、ダイヤ等が挙げられる。
また、セラミックス層 60は、溶射により形成することが好ましい。溶射とは、成膜した V、材料を加熱溶融後、圧縮ガスを用いて被処理体へ射出することにより成膜すること である。
[0048] 通常、絶縁性有機フィルム上にセラミックス層を溶射によって形成すると、絶縁性有 機フィルムに導通が生じて吸着性が低下する。しかし、本実施形態の静電チャック装 置 1は、溶射によりセラミックス層 60を形成した場合であっても優れた吸着性を有する 。これは、接着剤層 20及び絶縁性有機フィルム 40をそれぞれ 2つ形成されている、 つまり絶縁性有機フィルム 40が分かれて形成されているため、内部電極 50が形成さ れて!/、る絶縁性有機フィルム 40と、内部電極 51が形成されて!/、る絶縁性有機フィノレ ム 40とが接触しない。このため、溶射しても、内部電極 50が形成されている絶縁性有 機フィルム 40と、内部電極 51が形成されている絶縁性有機フィルム 40とに導通が生 じないため、吸着性を有すると考えられる。
[0049] また、一般に、絶縁性有機フィルムは物理的外力への耐性に劣り、セラミックス層は 耐電圧性に劣るとされている力 本例の静電チャック装置 1は絶縁性有機フィルム 40 とセラミックス層 60とを有していることから、耐電圧特性と物理的外力への耐性とが共 に優れている。
[0050] なお、本実施形態の静電チャック装置は、図 6および 7に例示したものには限定さ れない。内部電極 50および 51の上層に形成される絶縁性有機フィルム 40がそれぞ れの内部電極 50および 51に対応して分かれて形成されればよぐ絶縁性有機フィ ルム 40と、セラミックス層 60との位置が反対でもよい。つまり、接着剤層 20上にセラミ ックス層 60が形成され、セラミックス層上 60に内部電極 50および 51が形成され、そ れらを絶縁性有機フィルム 40で覆ってもよ!/、。
[0051] また、内部電極 50および 51は 2つに限定されず、 3つ以上であってもよい。例えば 、正電圧を印加する内部電極 50を 2つ、負電圧を印加する内部電極 51を 1つ有し、 2つの内部電極 50の間に内部電極 51が位置するような静電チャック装置であっても よい。このような場合、絶縁性有機フィルム 40の数は、内部電極 50および 51の数に 合わせて増加させてもよぐ正電圧を印加する複数の内部電極 50同士、又は負電圧 を印加する複数の内部電極 51同士を同一の絶縁性有機フィルム上に形成してもよ い。
また、セラミックス層 60が形成されて!/、な!/、ものであってもよ!/、。
[0052] 第 3実施形態
さらに、第 3実施形態の静電チャック装置を図 8および 9に基づいて説明する。 静電チャック装置 1は、図 8および 9に示すように、基板 10に、第 1の接着剤層 20と 、第 1の絶縁性有機フィルム 40と、内部電極 50および 51と、第 2の接着剤層 21と、 第 2の絶縁性有機フィルム 41とが順次積層された積層体が基板 10に 2つ形成されて いる。これにより、内部電極 50および 51の両面に位置する、第 1の絶縁性有機フィル ム 40と第 2の絶縁性有機フィルム 41と力 S、共に内部電極 50および 51に対応して 2つ に分かれて形成されている。また、静電チャック装置 1には、最表層としてセラミック層 60が形成されている。
[0053] 基板 10は、第 1実施形態の基板 10で挙げたものと同じものが挙げられ、好ましい 態様も同じである。
第 1の接着剤層 20の材質は、第 1施形態の接着剤層 20で挙げたものと同じものが 挙げられ、好ましい態様も同じである。
第 1の絶縁性有機フィルム 40は、第 1実施形態の絶縁性有機フィルム 40で挙げた ものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
[0054] 内部電極 50および 51の材質は、第 1および第 2実施形態の内部電極 50および 51 と同じものが挙げられ、好ましい様態も同じである。
また、本実施形態例の内部電極 50と内部電極 51は、それぞれ櫛状の形状を有し ており、それらが互いに入り組むように配置されている。内部電極 50および 51がこの ような形状を有していることにより、基板 10の限られた面積内において、少数の内部 電極 50および 51で大きな静電力が得られやすくなる。
[0055] 本実施形態の内部電極 50および 51への電圧の印加は、内部電極 50が正電圧、 内部電極 51が負電圧としてもよぐその逆としてもよい。また、内部電極 50と内部電 極 51とには電圧差が生じていればよぐどちらか一方が 0V (アース)であってもよい。 例えば、正電圧を印加する内部電極 50が + 6kVであり、負電荷を印加する内部電 極 51が 0V (アース)であってもよい。
[0056] 内部電極 50および 51の厚さは、特に限定されないが、;!〜 20 mであることが好 ましい。内部電極 50および 51の厚さが 1 m以上であれば、内部電極 50および 51 を基板 10に接合した際にその強度が充分に得られやすい。また、内部電極 50およ び 51の厚さが 20 m以下であれば、静電チャック装置 1の吸着面に凹凸が生じるの を防ぎやすい。また、それぞれ異なる電圧が印加された隣接する内部電極 50および 51同士の間隔は、 5mm以下であることが好ましぐ 2mm以下であることがより好まし い。間隔が 5mm以下であれば、充分な静電力が発生し、吸着力が充分に得られや すい。
[0057] 第 2の接着剤層 21の材質は、第 1実施形態の接着剤層 21で挙げたものと同じもの が挙げられ、好ましい態様も同じである。第 2の接着剤層 21の厚さは、内部電極 50 および 51のよりも厚く形成されていればよい。第 2の接着剤層 21の厚さを内部電極 5 0および 51よりも厚くすれば、第 1の絶縁性有機フィルム 40及び内部電極 50および 5 1と、第 2の絶縁性有機フィルム 41とを充分な強度で接着しやすくなる。
[0058] 第 2の絶縁性有機フィルム 41は、第 1実施形態の絶縁性有機フィルム 40で挙げた ものと同じものが挙げられ、好ましい態様も同じである。
セラミックス層 60は、第 1および第 2実施形態のセラミックス層 60と同じものが挙げら れ、好ましい態様も同じである。
本実施形態例の静電チャック装置 1では、このように内部電極 50および 51上に、 第 2の絶縁性有機フィルム 41とセラミック層 60とが形成されているため、耐電圧特性 に優れ、かつ耐プラズマ性、耐摩耗性、物理的外力への耐性にも優れている。 [0059] 本実施形態の静電チャック装置 1の作製方法は特に限定されないが、例えば、以 下に示す方法が挙げられる。
まず、 2枚用意した第 1の絶縁性有機フィルム 40のそれぞれの表面に、銅等の金属 を蒸着した後にエッチングを行って内部電極 50および 51を形成する。ついで、該 2 枚の第 2の絶縁性有機フィルム 41における、内部電極 50および 51を形成した面の 逆側の面に、第 1の接着剤層 20を介して基板 10を貼着する。ついで、該第 2の絶縁 性有機フィルム 41の内部電極 50および 51を形成した側に第 2の接着剤層 21を介し て第 2の絶縁性有機フィルム 41を貼着する。その後、第 2の絶縁性有機フィルム 41 表面をブラスト加工等により処理し、焼結又は溶射によりセラミックス層 60を形成する 。ブラスト加工は、第 2の絶縁性有機フィルム 41の絶縁性が低くなりすぎない範囲内 においてはいかなる方法を用いても構わない。また、セラミックス層 60は、溶射により 形成することが好ましい。
[0060] 以上説明した本実施形態の静電チャック装置 1は、溶射によりセラミックス層 60を形 成した場合であっても優れた吸着性を有する。これは、第 1の接着剤層 20、第 1の絶 縁性有機フィルム 40、内部電極 50および 51、第 2の接着剤層 21、及び第 2の絶縁 性有機フィルム 41がそれぞれ 2つずつ形成されており、第 2の絶縁性有機フィルム 4 1が分かれて形成されているため、溶射等により第 2の絶縁性有機フィルム 41の抵抗 が低くなつて導通が生じることを防ぐことができるためであると考えられる。
また、静電チャック装置 1は、第 1の絶縁性有機フィルム 40と第 2の絶縁性有機フィ ルム 41とセラミックス層 60とを有していることから、耐電圧特性と物理的外力への耐 性とが共に優れている。
[0061] なお、本実施形態の静電チャック装置は、図 8および 9に例示したものには限定さ れず、例えば、図 10に示すように、第 1の絶縁性有機フィルム 40が 1枚で形成されて おり、第 2の絶縁性有機フィルム 41のみが分かれて形成されている静電チャック装置 1のような構成であってもよい。
また、セラミックス層 60が形成されて!/、な!/、ものであってもよ!/、。
実施例
[0062] 実施例 1 絶縁層 30として、膜厚 50 mのポリイミドフィルム(東レ 'デュポン社製商品名カプト ン)の片面に銅を 5 a mの厚さでメツキし、その銅箔表面にフォトレジストを塗布した後 、パターン露光後に現像処理を行い、エッチングにより不要な銅箔を除去した。その 後、ポリイミドフィルム上の銅箔を洗浄することにより、フォトレジストを除去し、内部電 極 50、 51を形成させた。この内部電極 50、 51上に、第 2の接着剤層 21として乾燥 および加熱により半硬化させた絶縁性接着剤シート(o—クレゾールノポラック型ェポ キシ樹脂:日本化薬社製 商品名 EOCN— 1020 35重量部、ノポラックフエノール 樹脂:丸善石油化学社製 商品名マルカリンカ一 M 15重量部、アクリロニトリルーブ タジェン共重合体:日本ゼオン社製 商品名 1001 50重量部、ジシアンジアミド 0. 2重量部を適量のテトラヒドロフランに混合溶解したもの)を積層した後、さらに、絶縁 性有機フイノレム 40として、膜厚 50 ,1 mのポリイミドフィルム(東レ 'デュポン社製 商品 名カプトン)を貼着し、熱処理により接着させた。なお、乾燥後の第 2の絶縁性接着剤 シートの厚さは 20 μ mであった。
さらに、絶縁層 30であるポリイミドフィルム上に、第 1の接着剤層 20として乾燥およ び加熱により半硬化させた絶縁性接着剤シート(o—クレゾールノポラック型エポキシ 樹脂;日本化薬社製 商品名 EOCN— 1020 35重量部、ノポラックフエノール樹脂 :丸善石油化学社製 商品名マルカリンカ一 M 15重量部、アクリロニトリル—ブタジ ェン共重合体:日本ゼオン社製 商品名 1001 50重量部、ジシアンジアミド 0. 2 重量部を適量のテトラヒドロフランに混合溶解したもの)を積層し、アルミ製の基板 10 を貼着させ、熱処理により接着させた。なお、乾燥後の第 1の接着剤層 20の絶縁性 接着剤シートの厚さは 20 H mであった。
上記構成の積層体にお!/、て、絶縁性有機フィルム 40に用いたポリイミドフィルムの 表面をサンドブラスト処理することで表面を粗くした後、酸化アルミニウムをプラズマ 溶射することにより、絶縁性有機フィルム 40上にセラミックス層 60を形成させた。次に 被吸着物を吸着するセラミックス層 60の吸着面をダイヤモンド砥石にて平面研削し、 本発明の静電チャック装置を得た。この研磨された表面を JIS BO601— 1994によ り測定した結果、表面粗さ Raは 6· 2 mであった。
実施例 2 セラミックス層の表面粗さ Raを 5· 4 とした以外は実施例 1と同様にして本発明 の静電チャック装置を作製した。
[0064] 実施例 3
セラミックス層の表面粗さ Raを 0. 2 mとした以外は実施例 1と同様にして本発明 の静電チャック装置を作製した。
[0065] 比較例 1
セラミックス層の表面粗さ Raを 7. 5 mとした以外は実施例 1と同様にして比較用 の静電チャック装置を作製した。
[0066] 比較例 2
アルミ基板の片面をサンドブラスト処理した後、その処理面に酸化アルミニウムをプ ラズマ溶射法によって、厚さ 200 mのセラミックス層を形成させた。該酸化アルミ二 ゥムのセラミックス層上に、実施例 1と同様な内部電極の形状になるようにタンダステ ンをプラズマ溶射法により、 100 m厚に形成させた後、さらにこの表面に、セラミック ス層として酸化アルミニウムをプラズマ溶射法によって 200 m厚に形成させた。そ の後、被吸着物を吸着する該セラミックス層の吸着面を研磨して表面粗さ Raが 6. 2 11 mを有する比較用の静電チャック装置を作製した。
[0067] 比較例 3
セラミックス層の表面粗さ Raを 5. 4 mとした以外は比較例 2と同様にして比較用 の静電チャック装置を作製した。
[0068] 比較例 4
セラミックス層の表面粗さ Raを 0. 2 mとした以外は比較例 2と同様にして比較用 の静電チャック装置を作製した。
[0069] 比較例 5
実施例 1において、絶縁性有機フィルム 40として 75 m厚のポリイミドフィルムを用 い、且つセラミックス層 60を形成させない以外は同様にして比較用の静電チャック装 置を作製した。
[0070] 実施例;!〜 3及び比較例;!〜 5で得られた静電チャック装置を用いて、耐電圧特性 、吸着力、耐プラズマ性、耐摩耗性を評価し、その結果を表 1にまとめた。 耐電圧特性
耐電圧特性は、真空下(lOPa)にて静電チャック装置に高圧電源装置より内部電 極 50と 51に ± 5kVの電圧を印加し、 2分間保持することにより評価した。 2分間の間 、 目視にて観察をし、変化がなかったものを〇、電極同士がリークして絶縁破壊が生 じたものを Xとした。 吸着力
吸着力は、被吸着体として無アルカリガラス(縦 lOOcm X横 lOOcm X厚さ 0. 7m m)を用い、真空下(lOPa以下)にて静電チャック装置表面に吸着させ、内部電極 5 0と 51に ± 3kVの電圧を印加した後、 30秒間保持させた。電圧を印加した状態のま まガラスを垂直方向に引き上げ、このときの剥離力を吸着力として測定した。吸着力 が 500Pa未満を X、 500Pa以上 lOOOPa未満を△、 lOOOPa以上を〇で示した。 耐プラズマ性
耐プラズマ性は、プラズマ発生装置の下部電極側に静電チャック装置をボルト締め にて設置した後、高周波電圧および酸素ガスを加え、酸素プラズマ 24時間発生後の 静電チャック装置表面状態の変化を目視にて観察した。変化がなかったものを〇、 表面が変色したものを Xとした。 耐摩耗性
耐摩耗性は、静電チャック装置を台上に設置し、その上に無アルカリガラス(20cm X 50cm X 0. 7mm)を乗せ、カロ重 500gにて 100往復(往復距離 50mm、往復速度 50cpm)させた後の静電チャック装置表面の傷および変色の状態を目視にて評価し た。表面状態に変化がなかったものを〇、変化があったものを Xとした。
[表 1] 表面粗さ Ra ( ^ m) 耐電圧特性 吸着力 耐プラズマ性 耐摩耗性 実施例 1 6.2 〇 〇 〇 〇
実施例 2 5.4 〇 〇 〇 〇
実施例 3 0.2 〇 〇 〇 〇
比較例 1 7.5 〇 X 〇 〇
比較例 2 6.2 X Δ 〇 〇
比較例 3 5.4 X 厶 〇 〇
比較例 4 0.2 X Δ 〇 〇
比較例 5 - 〇 〇 X X
[0072] 上記の表 1から明らかなように、ポリイミドフィルム上にセラミックス層を積層した構造を 有し、且つ、表面粗さ Raが 7. 0 m以下とした実施例 1〜3は耐電圧特性、耐プラズ マ性、耐摩耗性に問題は発生せず吸着力に優れて!/、ることが確認された。
[0073] 一方、実施例;!〜 3と同構造を有すものの、その表面粗さ Raが 7· 5 μ mであった比 較例 1は吸着力の点で実施例より劣っていた。
[0074] また、絶縁層にポリイミドフィルムを使用せずセラミックス層のみを積層し、且つ、そ の表面粗さ Raを 7. 0 111以下とした比較例2〜4は、耐電圧特性試験にて電圧を印 カロした際にスパークが発生してしまい、実用上の問題を生じた。
また、比較例 2〜4における吸着力は、ポリイミドフィルムとセラミックス層との両方を 使用した静電チャック装置に比べ劣っていた。
[0075] セラミックス層を使用せずポリイミドフィルムのみを使用した比較例 5は耐電圧特性 および吸着力に優れるものの、耐プラズマ性試験では表面が白化してしまい、耐摩 耗性試験ではポリイミドフィルム表面に傷が発生し問題を有することが確認された。
[0076] 以上のことから、本発明の静電チャック装置は、耐電圧特性、吸着力、耐プラズマ 性、耐摩耗性に優れることが確認された。
[0077] [実施例 4]
図 6および図 7の静電チャック装置 1を以下の通り作製した。
絶縁性有機フィルム 40として、膜厚 50 a mのポリイミドフィルム(東レ 'デュポン社製 、商品名:カプトン) 2枚を用いた。ついで、それぞれのポリイミドフィルムの片面に銅 を 5 mの厚さでメツキし、その銅箔表面にフォトレジストを塗布した後、パターン露光 後に現像処理を行い、エッチングにより不要な銅箔を除去した。その後、ポリイミドフィ ルム上の銅箔を洗浄することによりフォトレジストを除去し、それぞれの絶縁性有機フ イルム 40上に内部電極 50および 51を形成した。
ついで、接着剤層 20を形成する、乾燥及び加熱により半硬化させた絶縁性接着剤 シート (o クレゾールノポラック型エポキシ樹脂、 日本化薬社製、商品名: EOCN— 1020 (35質量部);ノポラックフエノール樹脂、丸善石油化学社製、商品名:マルカリ ンカー M (15質量部);アクリロニトリル ブタジエン共重合体、 日本ゼオン社製、商 品名: 1001 (50質量部);ジシアンジアミド(0. 2質量部)を適量のテトラヒドロフランに 混合溶解したもの)を、前記 2枚の絶縁性有機フィルム 40の、内部電極 50および 51 を形成した面と逆側の面にそれぞれ積層し、アルミニウム製の基板 10に貼着し、熱 処理により接着した。なお、乾燥後の接着剤層 20の厚さは 20 であった。
ついで、前記積層体の内部電極 50および 51側の表面をサンドブラスト処理した後 、酸化アルミニウムをプラズマ溶射することにより、セラミックス層 60を形成した。つい で、被吸着体を吸着するセラミックス層 60の吸着面をダイヤモンド砥石にて平面研磨 し、静電チャック装置 Aを作製した。この研磨した表面を JIS B0601— 1994に準拠 して測定した結果、表面粗さ Raは 5. 9 mであった。
[実施例 5]
図 8および 9の静電チャック装置 1を以下の通り作製した。
第 1の絶縁性有機フィルム 40として、膜厚 50 ,1 mのポリイミドフィルム(東レ'デュポ ン社製、商品名:カプトン) 2枚を用いた。ついで、それぞれのポリイミドフィルムの片 面に銅を 5 mの厚さでメツキし、その銅箔表面にフォトレジストを塗布した後、パター ン露光後に現像処理を行い、エッチングにより不要な銅箔を除去した。その後、ポリ イミドフィルム上の銅箔を洗浄することによりフォトレジストを除去し、それぞれの絶縁 性有機フィルム 40上に内部電極 50および 51を形成した。ついで、第 2の接着剤層 2 1を形成する、乾燥及び加熱により半硬化させた絶縁性接着剤シート (o タレゾール ノポラック型エポキシ樹脂、 日本化薬社製、商品名: EOCN— 1020 (35質量部);ノ ポラックフエノール樹脂、丸善石油化学社製、商品名:マルカリンカ一 M (15質量部) ;アクリロニトリル ブタジエン共重合体、 日本ゼオン社製、商品名: 1001 (50質量部 );ジシアンジアミド(0. 2質量部)を適量のテトラヒドロフランに混合溶解したもの)を、 前記 2枚の絶縁性有機フィルム 41の内部電極 50および 51上にそれぞれ積層した後 、さらに第 2の絶縁性有機フィルム 41であるポリイミドフィルム(膜厚 50 m、東レ 'デ ュポン社製、商品名:カプトン)を貼着し、熱処理により接着した。なお、乾燥後の第 2 の接着剤層 21の厚さは 20 H mであった。
ついで、第 1の接着剤層 20を形成する、乾燥及び加熱により半硬化させた絶縁性 接着剤シート (o クレゾールノポラック型エポキシ樹脂、 日本化薬社製、商品名: EO CN— 1020 (35質量部);ノポラックフエノール樹脂、丸善石油化学社製、商品名:マ ルカリンカ一 M (15質量部);アクリロニトリル ブタジエン共重合体、 日本ゼオン社製 、商品名: 1001 (50質量部);ジシアンジアミド(0. 2質量部)を適量のテトラヒドロフラ ンに混合溶解したもの)を、前記 2枚の絶縁性有機フィルム 40の、内部電極 50およ び 51を形成した面と逆側の面にそれぞれ積層し、アルミニウム製の基板 10に貼着し 、熱処理により接着した。なお、乾燥後の接着剤層 20の厚さは 20 であった。 っレ、で、前記積層体の第 2の絶縁性有機フィルム 41の表面をサンドブラスト処理し た後、酸化アルミニウムをプラズマ溶射することにより、セラミックス層 60を形成した。 ついで、被吸着体を吸着するセラミックス層 60の吸着面をダイヤモンド砥石にて平 面研磨し、静電チャック装置 Bを作製した。この研磨した表面を JIS B0601 - 1994 に準拠して測定した結果、表面粗さ Raは 8. 3 mであった。
[比較例 6]
図 11に例示した従来の静電チャック装置 102の作製につ!/、て説明する。
第 1の絶縁性有機フィルム 123として、膜厚 50 mのポリイミドフィルム(東レ 'デュ ボン社製、商品名:カプトン) 1枚を用いた。ついで、そのポリイミドフィルムの片面に 銅を 5 mの厚さでメツキし、その銅箔表面にフォトレジストを塗布した後、パターン露 光後に現像処理を行い、エッチングにより不要な銅箔を除去した。その後、ポリイミド フィルム上の銅箔を洗浄することによりフォトレジストを除去し、内部電極 124a、 124b を形成した。ついで、第 2の接着剤層 125を形成する、乾燥及び加熱により半硬化さ せた絶縁性接着剤シート (o クレゾールノポラック型エポキシ樹脂、 日本化薬社製、 商品名: EOCN— 1020 (35質量部);ノポラックフエノール樹脂、丸善石油化学社製 、商品名:マルカリンカ一 M (15質量部);アクリロニトリル ブタジエン共重合体、 日 本ゼオン社製、商品名: 1001 (50質量部);ジシアンジアミド(0. 2質量部)を適量の テトラヒドロフランに混合溶解したもの)を、前記絶縁性有機フィルム 123の内部電極 124a, 124b上に積層した後、さらに第 2の絶縁性有機フィルム 126であるポリイミド フィルム(膜厚 δθ ΐι 東レ 'デュポン社製、商品名:カプトン)を貼着し、熱処理によ り接着した。なお、乾燥後の第 2の接着剤層 125の厚さは 20 mであった。
ついで、第 1の接着剤層 122を形成する、乾燥及び加熱により半硬化させた絶縁 性接着剤シート (o クレゾールノポラック型エポキシ樹脂、 日本化薬社製、商品名: EOCN—1020 (35質量部);ノポラックフエノール樹脂、丸善石油化学社製、商品名 :マルカリンカ一 M (15質量部);アクリロニトリル ブタジエン共重合体、 日本ゼオン 社製、商品名: 1001 (50質量部);ジシアンジアミド(0. 2質量部)を適量のテトラヒド 口フランに混合溶解したもの)を、前記絶縁性有機フィルム 123の、内部電極 124a、 124bを形成した面と逆側の面に積層し、アルミニウム製の基板 121に貼着し、熱処 理により接着した。なお、乾燥後の接着剤層 122の厚さは 20 であった。
ついで、前記積層体の第 2の絶縁性有機フィルム 126の表面をサンドブラスト処理 した後、酸化アルミニウムをプラズマ溶射することにより、セラミックス層 127を形成し た。ついで、被吸着体を吸着するセラミックス層 127の吸着面をダイヤモンド砥石に て平面研磨し、静電チャック装置 Cを作製した。この研磨した表面を JIS B0601 - 1 994に準拠して測定した結果、表面粗さ Raは 6. 2 mであった。
[0080] [比較例 7]
アルミニウム製の基板を用い、その基板の片面をサンドブラスト処理した後、その処 理面に厚さ 200 mの酸化アルミニウムのセラミック層をプラズマ溶射法により形成し た。該酸化アルミニウムのセラミックス層上に、実施例 4と同様の内部電極を有する形 状となるようなタングステンの内部電極(厚さ 100 m)を形成した後、さらにこの表面 に厚さ 200 mの酸化アルミニウムのセラミックス層をプラズマ溶射法により形成した 。その後、被吸着体を吸着する最上層のセラミックス層の吸着面を研磨して表面粗さ Raが 6. 2 mである静電チャック装置 Dを作製した。
[0081] 得られた静電チャック装置 A〜Dについての吸着性の評価した。評価方法および 評価基準は上記の通りである。 [0082] [表 2]
Figure imgf000025_0001
[0083] 絶縁性有機フィルムが 2枚に分かれて形成されており、それぞれの絶縁性有機フィ ルム 40に内部電極 50および 51が形成された実施例 4の静電チャック装置 Aは、優 れた吸着性を有していた。
また、第 2の絶縁性有機フィルム 41が 2枚に分かれて形成されており、それらの絶 縁性有機フィルム 41それぞれに内部電極 50および 51が形成された実施例 5の静電 チャック装置 Bも、優れた吸着性を有していた。
[0084] 一方、第 2の絶縁性有機フィルムが 1枚であり、第 2の絶縁性有機フィルム上に溶射 によりセラミックス層を形成した比較例 6の静電チャック装置 Cは、実施例に比べて吸 着十生が劣っていた。
また、絶縁性有機フィルムを用いずにセラミックス層のみを用いた比較例 7の静電 チャック装置 Dは、絶縁破壊が起こり吸着力を発生させることができなかった。
本発明の静電チャック装置は、導通が生じるおそれが少なぐ吸着性に優れている ため、半導体ウェハや液晶パネル用ガラス板等を吸着保持する静電チャック装置と して好適に用いることができる。
産業上の利用可能性
[0085] 本発明によれば、被吸着体を吸着するセラミックスの吸着面において、その表面粗 さ Raを 7. 0以下にすることにより吸着力が向上するため、大型の被吸着体にも使用 可能な静電チャック装置を提供することができる。
また、本発明の静電チャック装置によれば、電圧を印加する内部電極を絶縁性接 着剤及び絶縁性の有機フィルムでカバーすることにより絶縁性を得ることで、優れた 耐電圧特性を示し、さらに被吸着体を吸着する吸着面がセラミックスであるので、耐 プラズマ性、耐摩耗性を有し、セラミックス層上にゴミが存在していても絶縁性有機フ イルムのように損傷することがないため、物理的外力への耐性が良い静電チャック装 置を提供すること力 Sできる。
さらに、本発明の静電チャック装置は、導通が生じるおそれが少なぐ吸着性に優 れている。

Claims

請求の範囲
[1] 被吸着体を吸着するためのセラミックス層が絶縁性有機フィルムに積層された静電 チャック装置であって、
前記セラミックス層における吸着面の表面粗さ Raが 7. 0 m以下であることを特徴 とする静電チャック装置。
[2] 基板と、基板上に設けられた第 1の接着剤層と、第 1の接着剤層を介して積層され た絶縁層と、該絶縁層上に形成されてた内部電極と、内部電極に接するように設けら れた第 2の接着剤層と、該第 2の接着剤層を介して設けられる絶縁性有機フィルムと 、該絶縁性有機フィルム上に設けられる被吸着体を吸着するためのセラミックス層と が順次積層された静電チャック装置であって、
前記セラミックス層における吸着面の表面粗さ Raが 7. 0 m以下であることを特徴 とする。
[3] 正電圧又は負電圧を印加する複数の内部電極と、該内部電極の片面に設けられ た絶縁性有機フィルムとを少なくとも有し、最表層表面に被吸着体を吸着する静電チ ャック装置であって、
前記絶縁性有機フィルムが、前記正電圧を印加する内部電極に対応する絶縁性 有機フィルムと、前記負電圧を印加する内部電極に対応する絶縁性有機フィルムと に分かれて形成されていることを特徴とする静電チャック装置。
[4] 正電圧又は負電圧を印加する複数の内部電極と、該内部電極の両面に設けられ た絶縁性有機フィルムとを少なくとも有し、最表層表面に被吸着体を吸着する静電チ ャック装置であって、
前記絶縁性有機フィルムのうち、少なくとも最表層側の絶縁性有機フィルム力 前 記正電圧を印加する内部電極に対応する絶縁性有機フィルムと、前記負電圧を印 加する内部電極に対応する絶縁性有機フィルムとに分かれて形成されていることを 特徴とする静電チャック装置。
[5] 前記絶縁性有機フィルムがポリイミドフィルムである、請求項 1〜5のいずれかに記 載の静電チャック装置。
[6] 前記セラミックス層が溶射により形成されたことを特徴とする請求項 1または 2に記載 の静電チャック装置。
前記最表層としてセラミックス層が形成されている、請求項 3〜5のいずれかに記載 の静電チャック装置。
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