JP2009141003A - Electrostatic chuck - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、半導体装置や液晶表示装置等の製造工程において、半導体ウエハ等の搬送時または加工時等に、半導体ウエハ等を所定位置に固定保持する静電チャックに関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck for fixing and holding a semiconductor wafer or the like in a predetermined position when the semiconductor wafer or the like is transported or processed in a manufacturing process of a semiconductor device or a liquid crystal display device.
半導体装置の製造工程においては、例えばドライエッチング装置やプラズマCVD装置等において、半導体ウエハ等を所定の位置に保持することが必要であり、保持固定手段として、一般にメカニカルクランプ方式または静電チャック方式が用いられる。 In the manufacturing process of a semiconductor device, for example, in a dry etching apparatus or a plasma CVD apparatus, it is necessary to hold a semiconductor wafer or the like in a predetermined position. As a holding and fixing means, a mechanical clamp method or an electrostatic chuck method is generally used. Used.
静電チャック方式は、試料台の上に誘電層を設け、試料台と半導体ウエハ等の被吸着物との間に電圧を印加して、両者の間に発生した力によって被吸着物を吸着する機構であり、吸着方式の違いによって、誘電体として絶縁材料を使用するクーロン力型と、ジョンソン・ラーベック力型に分類される。ここで、ジョンソン・ラーベック力型の静電チャックの場合、絶縁体がある程度の導電性を有しているため半導体ウエハと電極との間に電流が流れるため、半導体ウエハを保持固定している間は常時電力を供給する必要があり、長距離を搬送する用途には不向きである。 In the electrostatic chuck method, a dielectric layer is provided on a sample table, a voltage is applied between the sample table and an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer, and the object to be adsorbed is adsorbed by the force generated between the two. The mechanism is classified into a Coulomb force type that uses an insulating material as a dielectric and a Johnson Rahbek force type, depending on the adsorption method. Here, in the case of the Johnson-Rahbek type electrostatic chuck, since the insulator has a certain degree of conductivity, a current flows between the semiconductor wafer and the electrode, so that the semiconductor wafer is held and fixed. Needs to be supplied with electric power at all times, and is unsuitable for long-distance applications.
また、近年、液晶表示装置等のガラス等の絶縁基板上に金属膜や絶縁膜を成膜する工程においても、静電チャックは絶縁基板の保持固定手段として注目されている。即ち、特許文献１に示されたように、被吸着物が絶縁基板の場合においても、陽極、陰極の電極を交互に所定の距離で配置することにより、電圧を印加すると電極間においていわゆる電場のグラジェント力が働き、被吸着物を吸着することができるからである。一方、ジョンソン・ラーベック力型は、上述した理由により、かかる用途には使用できない。従って、長距離を搬送する用途やガラス基板等の絶縁基板を保持固定する用途には、クーロン力型の静電チャックが用いられる。 In recent years, electrostatic chucks have attracted attention as means for holding and fixing an insulating substrate even in a process of forming a metal film or an insulating film on an insulating substrate such as glass of a liquid crystal display device. That is, as shown in Patent Document 1, even when the object to be adsorbed is an insulating substrate, by alternately arranging the anode and cathode electrodes at a predetermined distance, when a voltage is applied, a so-called electric field is generated between the electrodes. This is because the gradient force works to adsorb the object to be adsorbed. On the other hand, the Johnson Rabeck force type cannot be used for such applications for the reasons described above. Accordingly, a Coulomb force type electrostatic chuck is used for a long distance conveyance application or an application for holding and fixing an insulating substrate such as a glass substrate.
かかるクーロン力型の静電チャックには、絶縁材料として、例えばポリイミドからなる高分子系絶縁シートを、有機系接着剤を用いて電極を挟み込みながら金属基材上に積層した静電チャックと、絶縁材料としてセラミックを使用し、金属基材上の電極表面にセラミックを溶射した静電チャックとがある。以下、前者をポリイミド静電チャックといい、後者をセラミック静電チャックという。 Such a Coulomb force type electrostatic chuck is insulated from an electrostatic chuck in which a polymer insulating sheet made of polyimide, for example, is laminated on a metal substrate while sandwiching an electrode with an organic adhesive as an insulating material. There is an electrostatic chuck in which ceramic is used as a material and ceramic is sprayed on the surface of an electrode on a metal substrate. Hereinafter, the former is called a polyimide electrostatic chuck and the latter is called a ceramic electrostatic chuck.
ポリイミド静電チャックは、耐プラズマ性、耐磨耗性に乏しいため、特にプラズマCVD装置等の用途に用いることは不向きであるが、セラミック静電チャックに比してコストが約四分の一と安価であるため、ガラス等の絶縁基板の長距離搬送用に多用されている。 Polyimide electrostatic chucks have poor plasma resistance and wear resistance, so they are particularly unsuitable for use in applications such as plasma CVD equipment, but cost is about one-fourth that of ceramic electrostatic chucks. Since it is inexpensive, it is frequently used for long-distance conveyance of insulating substrates such as glass.
ここで静電チャックにおいて、例えば被吸着物が半導体ウエハの場合は、空気中で使用すると、静電チャックのセラミック等の高抵抗体が空気中の水分を吸着してしまい、クーロン力が低下し、長距離を搬送できない場合が生じる。かかる問題を解決する手段として、特許文献２に示されたように、外気との接触面を撥水性材料で形成する方法が提案されている。 Here, in the electrostatic chuck, for example, when the object to be adsorbed is a semiconductor wafer, if it is used in the air, a high resistance body such as a ceramic of the electrostatic chuck adsorbs moisture in the air and the Coulomb force is reduced. In some cases, long distances cannot be conveyed. As means for solving this problem, as disclosed in Patent Document 2, a method of forming a contact surface with outside air with a water repellent material has been proposed.
このような空気中の水分を吸着することによる問題は、セラミック静電チャックに限られず、ポリイミド静電チャックにおいても、ポリイミドが空気中の水分を吸着することによってポリイミド表面の水分によって電場が被吸着物表面まで達しにくくなり、グラジェント力が弱くなって吸着力が低下してしまう問題が生じる。
本発明は、かかる事情に鑑みて成されたものであり、大気中の水分が静電チャックの吸着面表面に付着することによって起きる吸着力の低下を防止することができる静電チャックおよびその製造方法を提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an electrostatic chuck capable of preventing a reduction in adsorption force caused by moisture in the atmosphere adhering to the adsorption surface of the electrostatic chuck and its manufacture It aims to provide a method.
本発明の一実施形態によれば、金属基材と、前記金属基材の上に設けられた第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層の上に設けられ、第１の電圧が印加される複数の第１の電極と前記第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極とを有する電極層と、前記電極層の上に設けられた第２の樹脂層と、前記第２の樹脂層の上に設けられた撥水層と、を具備することを特徴とする静電チャックが提供される。 According to one embodiment of the present invention, a metal base, a first resin layer provided on the metal base, and a first voltage applied on the first resin layer are applied. An electrode layer having a plurality of first electrodes to be applied and a plurality of second electrodes to which a second voltage lower than the first voltage is applied, and a second resin provided on the electrode layer There is provided an electrostatic chuck comprising: a layer; and a water repellent layer provided on the second resin layer.
また、本発明の他の一実施形態によれば、第２の樹脂層の上に第１の電圧が印加される複数の第１の電極と前記第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極を形成し、前記第２の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面上に第１の樹脂層を形成し、前記第２の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面と対向する面上に該第２の樹脂層より硬度の高い保護層を形成し、前記保護層の上に撥水層を形成し、前記第１の樹脂層の前記第２の樹脂層に面する面と対向する面上に、クッション層を形成し、前記クッション層の前記第１の樹脂層に面する面と対向する面上に金属基材を配置することを特徴とする静電チャックの製造方法が提供される。 According to another embodiment of the present invention, a plurality of first electrodes to which a first voltage is applied and a second voltage lower than the first voltage are applied on the second resin layer. A plurality of second electrodes formed, a first resin layer is formed on a surface of the second resin layer on which the plurality of first and second electrodes are formed, and the second resin Forming a protective layer having a hardness higher than that of the second resin layer on a surface of the layer facing the surface on which the plurality of first and second electrodes are formed, and forming a water-repellent layer on the protective layer A cushion layer is formed on a surface of the first resin layer that faces the second resin layer, and a surface of the cushion layer that faces the first resin layer. There is provided a method of manufacturing an electrostatic chuck characterized in that a metal substrate is disposed thereon.
本発明によって、大気中の水分が静電チャックの吸着面表面に付着することによって起きる吸着力の低下を防止した静電チャックおよびその製造方法が提供される。 According to the present invention, there is provided an electrostatic chuck and a method for manufacturing the electrostatic chuck that prevent a decrease in adsorption force caused by moisture in the atmosphere adhering to the adsorption surface of the electrostatic chuck.
（実施形態１）
［静電チャックの構造］
以下、本発明の一実施形態に係る静電チャックおよびその製造方法について図を基に説明する。図１は、本発明の一実施形態に係る静電チャックの断面図である。また、図７は、特許文献１に記載された一般的な静電チャックの一例の断面図であり、図８は、特許文献２に記載された一般的な静電チャックの他の例の断面図である。
(Embodiment 1)
[Structure of electrostatic chuck]
Hereinafter, an electrostatic chuck and a manufacturing method thereof according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a cross-sectional view of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. 7 is a cross-sectional view of an example of a general electrostatic chuck described in Patent Document 1, and FIG. 8 is a cross-sectional view of another example of a general electrostatic chuck described in Patent Document 2. FIG.
本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、図１に示すように、概略、撥水層１、保護層２、第２の樹脂層３、電極４、第２の接着層５、第１の樹脂層６、第１の接着層７、クッション層８、第３の接着層９、金属基材１０から構成される。図７に示した一般的な静電チャックの一例と、撥水層１、保護層２、クッション層８を有する点で構造上大きく異なる。また、効果においても大きく異なるが、この点については後述する。 As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention schematically includes a water-repellent layer 1, a protective layer 2, a second resin layer 3, an electrode 4, a second adhesive layer 5, 1 resin layer 6, first adhesive layer 7, cushion layer 8, third adhesive layer 9, and metal substrate 10. It differs greatly from the example of the general electrostatic chuck shown in FIG. 7 in that it has a water repellent layer 1, a protective layer 2, and a cushion layer 8. Further, this point will be described later, although the effect differs greatly.
本発明の一実施形態に係る静電チャックの構造を、図１に基づいて、図１に向かって下側より順に説明する。ただし、説明上、下側から順に説明するものであり、本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法とリンクするものではない。 The structure of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention will be described in order from the bottom toward FIG. 1 based on FIG. However, for the sake of explanation, the description is made in order from the lower side, and is not linked to the manufacturing method of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention.
より具体的には、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材１０上に、アクリルフォーム独立発泡体からなるクッション層８が、アクリル系粘着剤からなる第３の接着層９によって積層された構造を有する。但し、金属基材１０の材質は、上記アルミニウムまたはアルミニウム合金に限定されるものではなく、適宜選択され得る。 More specifically, in the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention, the cushion layer 8 made of the acrylic foam independent foam is formed on the metal base material 10 made of aluminum or an aluminum alloy from the acrylic adhesive. The third adhesive layer 9 is laminated. However, the material of the metal substrate 10 is not limited to the above aluminum or aluminum alloy, and can be appropriately selected.
上述したように、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、クッション層８を有する。半導体装置等の製造工程において、静電チャック２０上に半導体ウエハやガラス基板等の被吸着物（図１においては、被吸着物はガラス基板等の絶縁体被吸着物４０を示している。）を載置して搬送や加工をする場合に、静電チャック２０表面と被吸着物４０との間に、パーティクルやガラス基板の微細な破片等が捲き込まれる場合がある。このような場合、異物が介在することにより電極４と被吸着物４０との距離が拡大し、吸着力が低下する。上述したクッション層８は、かかる場合に異物介在による局所的な圧力を当該クッション層８が弾性変形することで受け止め、電極４と被吸着物４０との距離を一定に保持して吸着力の低下を防止する役割を果たす。クッション層８の効果については、詳細は後述する。 As described above, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention has the cushion layer 8. In a manufacturing process of a semiconductor device or the like, an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer or a glass substrate on the electrostatic chuck 20 (in FIG. 1, the object to be adsorbed indicates an insulator adsorbed object 40 such as a glass substrate). In the case of carrying and transporting with the substrate placed thereon, particles, fine debris of the glass substrate, or the like may be squeezed between the surface of the electrostatic chuck 20 and the object to be attracted 40. In such a case, the distance between the electrode 4 and the object to be adsorbed 40 is increased due to the presence of foreign matter, and the adsorption force is reduced. In this case, the cushion layer 8 receives a local pressure due to the presence of foreign matter as the cushion layer 8 is elastically deformed, and keeps the distance between the electrode 4 and the object to be adsorbed 40 constant to reduce the adsorption force. Play a role in preventing. Details of the effect of the cushion layer 8 will be described later.
ここでクッション層８は、本実施形態においては、上述したようにアクリルフォーム独立発泡体で形成されている。即ち、高分子からなるアクリル系樹脂をクローズドセルのスポンジ状に形成したもので、従って、吸水性がほとんどなく、大気中の水分の影響を受けることがない。またかかる構造により、クッション層８は弾性に富み、優れたクッション性を有する。なお、上述したクッション層８の材質は一例であり、弾性を有すればこれに限定されるものではない。しかし、クッション層８をクローズドセル形状に形成すれば、特にクッション層８が真空気密性を保った構造となり、またアウトガスを低減した構造となるため、真空チャンバ内での使用に際しても効果を発揮する。 In this embodiment, the cushion layer 8 is formed of an acrylic foam closed foam as described above. That is, a polymer acrylic resin is formed in a closed cell sponge shape, and therefore has little water absorption and is not affected by moisture in the atmosphere. Further, with this structure, the cushion layer 8 is rich in elasticity and has excellent cushioning properties. In addition, the material of the cushion layer 8 mentioned above is an example, and if it has elasticity, it will not be limited to this. However, if the cushion layer 8 is formed in a closed cell shape, the cushion layer 8 has a structure that maintains vacuum tightness and a structure that reduces outgassing, so that it is effective when used in a vacuum chamber. .
クッション層８の上には、アクリル系粘着剤からなる第１の接着層７によって、第１の樹脂層６が積層された構造を有する。 On the cushion layer 8, it has the structure where the 1st resin layer 6 was laminated | stacked by the 1st contact bonding layer 7 which consists of an acrylic adhesive.
ここで、第１の樹脂層６は、絶縁性を有する樹脂材料、つまり、体積抵抗率が１０13Ω・ｃｍ以上となる樹脂材料であれば良い。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、第１の樹脂層６として、絶縁材料であるポリイミドから形成される。そして本実施形態においては、第１の樹脂層６としてフィルム状に形成されたポリイミドフィルムを使用したが、これに限定されるわけではない。 Here, the first resin layer 6 may be an insulating resin material, that is, a resin material having a volume resistivity of 10 13 Ω · cm or more. The electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is formed of polyimide, which is an insulating material, as the first resin layer 6. And in this embodiment, although the polyimide film formed in the film form was used as the 1st resin layer 6, it is not necessarily limited to this.
なお、上述した第３の接着層９、クッション層８、第１の接着層７は、本実施形態においては、両面にアクリル系粘着剤を有するアクリルフォームテープを使用し、金属基材１０と第１の樹脂層６をアクリルフォームテープによって接着して形成したが、これに限定されるわけではない。 The third adhesive layer 9, the cushion layer 8, and the first adhesive layer 7 described above use an acrylic foam tape having an acrylic pressure-sensitive adhesive on both sides in the present embodiment, and the metal substrate 10 and the first adhesive layer 7. Although one resin layer 6 is formed by bonding with an acrylic foam tape, the present invention is not limited to this.
第１の樹脂層６の上には、アクリル系接着剤からなる第２の接着層５によって、電極４を挟んで第２の樹脂層３が積層された構造を有する。電極４は、第１の電圧が印加される複数の第１の電極４ａ（陽極部）と、第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極4ｂ（陰極部）からなる。それぞれの電極４はそれぞれ外部の電源等と電気的に接続される。そして、第１の電極及び第２の電極に電圧が印加されると第１の電極と第２の電極との間に電場が発生し、該電場は第２の樹脂層３等を伝播して被吸着物に伝わり、吸着力となる。 On the 1st resin layer 6, it has the structure where the 2nd resin layer 3 was laminated | stacked on both sides of the electrode 4 by the 2nd contact bonding layer 5 which consists of an acrylic adhesive. The electrode 4 includes a plurality of first electrodes 4a (anode portions) to which a first voltage is applied and a plurality of second electrodes 4b (cathode portions) to which a second voltage lower than the first voltage is applied. Consists of. Each electrode 4 is electrically connected to an external power source or the like. When a voltage is applied to the first electrode and the second electrode, an electric field is generated between the first electrode and the second electrode, and the electric field propagates through the second resin layer 3 and the like. It is transmitted to the object to be adsorbed and becomes an adsorbing force.
図２に、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の電極４の配置例を示す。図２は、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の電極４の配置例を示す平面透視図である。図２において、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０を上から見た場合の電極４の配置を、撥水層１を透視して示し（保護層２は省略している。）、電極４について破線で示している。円形の静電チャック２０の表面に均一に吸着力が発生するように、電極４を配置している。図には示していないが、第１の電極４ａ（陽極）と第２の電極４ｂ（陰極）が配置され、陽極と陰極間で、撥水層１の表面を経由して被吸着物に伝搬する電場が形成される。但し、図２は電極の配置の一例であり、これに限定されるわけではない。 In FIG. 2, the example of arrangement | positioning of the electrode 4 of the electrostatic chuck 20 which concerns on one Embodiment of this invention is shown. FIG. 2 is a plan perspective view showing an arrangement example of the electrodes 4 of the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention. In FIG. 2, the arrangement of the electrodes 4 when the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is viewed from above is shown through the water-repellent layer 1 (the protective layer 2 is omitted). The electrode 4 is indicated by a broken line. The electrodes 4 are arranged so that an attracting force is uniformly generated on the surface of the circular electrostatic chuck 20. Although not shown in the figure, the first electrode 4a (anode) and the second electrode 4b (cathode) are arranged, and propagates between the anode and the cathode via the surface of the water-repellent layer 1 to the adsorbed object. An electric field is formed. However, FIG. 2 is an example of the arrangement of the electrodes, and is not limited thereto.
なお、本実施形態においては、電極４の材質には銅を使用し、上述した第２の樹脂層３の上に蒸着法により形成したが、電極４の材質はこれに限定されるわけではなく、適宜選択される。なお、蒸着法を用いるのは、第２の樹脂層３の上にめっき法によって直接電極４を形成すると、電極４が第２の樹脂層３から剥れ易いからである。より好適には、電極４を３段階に分けて形成すると良い。即ち、図示は省略するが、第２の樹脂層３の上に蒸着法により第２の樹脂層３と密着する電極密着部を形成し、さらに再度蒸着法により電極中間部を形成した後、めっき法により電極主要部を形成するのである。電極主要部をめっき法によって形成するのは、蒸着法より短時間で形成できるためである。これによって第２の樹脂層３と良好に密着し、かつ電極４すべてを蒸着法によって形成する場合に比して短時間で電極４を形成することができる。 In this embodiment, the electrode 4 is made of copper and formed on the second resin layer 3 by vapor deposition. However, the material of the electrode 4 is not limited to this. Are appropriately selected. The reason why the vapor deposition method is used is that when the electrode 4 is directly formed on the second resin layer 3 by the plating method, the electrode 4 is easily peeled off from the second resin layer 3. More preferably, the electrode 4 is formed in three stages. That is, although illustration is omitted, after forming an electrode contact portion in close contact with the second resin layer 3 by vapor deposition on the second resin layer 3, and further forming an electrode intermediate portion by vapor deposition, plating is performed. The electrode main part is formed by the method. The reason why the electrode main part is formed by the plating method is that it can be formed in a shorter time than the vapor deposition method. As a result, the electrode 4 can be formed in a shorter time compared to the case where the second resin layer 3 is adhered well and all the electrodes 4 are formed by vapor deposition.
第２の樹脂層３は、第１の樹脂層６と同様に、絶縁性を有する樹脂材料、つまり、体積抵抗率が１０13Ω・ｃｍ以上となる樹脂材料から形成される。特に、比誘電率が低く、しかも、体積抵抗率の高い樹脂材料を好適に用いる。比誘電率が高い樹脂材料や、体積抵抗率が小さすぎる樹脂材料を用いると、第２の樹脂層３から、被吸着物４０に微小なリーク電流が流れやすくなり、結果として第２の樹脂層３と被吸着物４０との間に、設定した以上のクーロン力が働き、被吸着物４０が外れなくなるおそれがあるからである。言い換えれば、電極層への印加電圧を高くした場合に残留吸着力を高くしてしまう一因となるからである。そこで、本実施形態においては、第２の樹脂層３の材料として、被誘電率が低く、且つ、体積抵抗率が高く、しかも耐熱性及び耐摩耗性に優れるポリイミドを使用した。本実施形態においては、第２の樹脂層３として、ポリイミドをフィルム状に形成したポリイミドフィルムを使用したが、これに限定されるわけではない。 Similar to the first resin layer 6, the second resin layer 3 is made of an insulating resin material, that is, a resin material having a volume resistivity of 10 13 Ω · cm or more. In particular, a resin material having a low relative dielectric constant and a high volume resistivity is preferably used. If a resin material having a high relative dielectric constant or a resin material having a too low volume resistivity is used, a minute leak current tends to flow from the second resin layer 3 to the object to be adsorbed 40. As a result, the second resin layer This is because a Coulomb force greater than the set value is exerted between 3 and the object to be adsorbed 40, and the object to be adsorbed 40 may not come off. In other words, when the applied voltage to the electrode layer is increased, it becomes a cause of increasing the residual attractive force. Therefore, in the present embodiment, polyimide having a low dielectric constant, a high volume resistivity, and excellent heat resistance and wear resistance is used as the material of the second resin layer 3. In the present embodiment, a polyimide film in which polyimide is formed in a film shape is used as the second resin layer 3, but the present invention is not limited to this.
本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、図１に示すように、第２の樹脂層３の上に保護層２が設けられている。上述したように、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、半導体や液晶表示装置の製造工程で使用されるため、製造工程において、静電チャック２０表面と被吸着物４０との間にパーティクルやガラス基板の微細な破片等が捲き込まれる場合がある。この場合、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０においては第２の樹脂層３がポリイミドフィルムからなるため、異物介在による圧力により、ポリイミドフィルムからなる第２の樹脂層３が局所的に破壊され、絶縁性が損なわれる場合が生じる。特に、ガラス基板の微細な破片は、硬度がポリイミドフィルムより高いため、ポリイミドフィルムを破損する危険性が高い。保護層２は、かかる場合に第２の樹脂層３を保護する役割を果たす。 As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 20 according to one embodiment of the present invention is provided with a protective layer 2 on the second resin layer 3. As described above, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is used in a manufacturing process of a semiconductor or a liquid crystal display device. Therefore, in the manufacturing process, between the surface of the electrostatic chuck 20 and the object to be attracted 40. In some cases, particles or fine fragments of the glass substrate are entrained. In this case, in the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention, since the second resin layer 3 is made of a polyimide film, the second resin layer 3 made of the polyimide film is locally caused by pressure due to the presence of foreign matter. It may be destroyed and insulation properties may be impaired. In particular, fine fragments of the glass substrate have a higher risk of damaging the polyimide film because the hardness is higher than that of the polyimide film. In such a case, the protective layer 2 serves to protect the second resin layer 3.
本発明の一実施形態に係る静電チャック２０においては、保護層２は、ガラス繊維強化エポキシ樹脂から形成される。具体的には、微細なガラス繊維をクロス状に織り込んでエポキシ樹脂によってシート状に固めて形成したものを使用した。ガラス繊維強化エポキシ樹脂を用いるのは、静電チャック２０と被吸着物４０との間に捲き込まれる異物が、例えばガラス基板の微細な破片等であることから、硬度が捲き込まれる異物と同等または該異物より高い材質を使用することによって、保護の効果を高めるためである。 In the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention, the protective layer 2 is formed from a glass fiber reinforced epoxy resin. Specifically, a fine glass fiber woven into a cloth shape and solidified into a sheet shape with an epoxy resin was used. The glass fiber reinforced epoxy resin is used because the foreign matter inserted between the electrostatic chuck 20 and the object to be adsorbed 40 is, for example, a fine piece of a glass substrate, etc. Alternatively, the protective effect is enhanced by using a material higher than the foreign material.
本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、図１に示すように、保護層２の上に撥水層１が積層された構造を有する。ここで、撥水層１は、第２の樹脂層３が大気中の水分を吸収して、静電チャック２０の吸着力が低下するのを防止する役割を果たす。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、真空炉内だけで使用されるものではなく、真空炉内と真空炉外（即ち、大気中）とにおいて被吸着物を搬送する用途に用いられるため、大気中の水分の影響を受ける。即ち、静電チャック２０を大気中で使用すると、ポリイミド等の高抵抗体は水に対する濡れ性を有しているため、大気中の水分を吸着してしまい、被吸着物４０と第２の樹脂層３表面の吸着面との間に水分が介在し、電極４から第２の樹脂層３を介して形成された電場のグラジェント力が弱くなるからである。撥水層１は、かかる影響を防止する役割を果たす。 As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention has a structure in which a water repellent layer 1 is laminated on a protective layer 2. Here, the water repellent layer 1 plays a role of preventing the second resin layer 3 from absorbing moisture in the atmosphere and reducing the attractive force of the electrostatic chuck 20. The electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is not used only in a vacuum furnace, but is used for conveying an object to be adsorbed in the vacuum furnace and outside the vacuum furnace (that is, in the atmosphere). Therefore, it is affected by moisture in the atmosphere. That is, when the electrostatic chuck 20 is used in the atmosphere, a high resistance material such as polyimide has wettability to water, so that moisture in the atmosphere is adsorbed, and the object 40 and the second resin are adsorbed. This is because moisture intervenes between the adsorption surface of the surface of the layer 3 and the gradient force of the electric field formed from the electrode 4 through the second resin layer 3 becomes weak. The water repellent layer 1 plays a role of preventing such influence.
また、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の撥水層１は、併せて撥油性を有するようにしても良い。即ち、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、半導体ウエハ等の長距離の搬送に用いられるため、搬送中にポンプ等の油分が静電チャック２０の吸着面の表面に付着して、吸着力が低下する場合がある。従って、かかる油分の付着を防止するため、撥水性と併せて撥油性をも持たせるのである。 In addition, the water repellent layer 1 of the electrostatic chuck 20 according to one embodiment of the present invention may be combined with oil repellency. That is, since the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is used for transporting a semiconductor wafer or the like over a long distance, oil such as a pump adheres to the surface of the suction surface of the electrostatic chuck 20 during the transport. , Adsorption power may be reduced. Therefore, in order to prevent the adhesion of the oil, the oil repellency is given in addition to the water repellency.
従って、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の撥水層１は、フッ素系樹脂、フッ素系樹脂とエポキシ樹脂の複合材、またはフッ素系樹脂と低誘電率エポキシ樹脂の複合材から形成される。かかる材料は、優れた撥水性と撥油性を有するからである。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０においては、フッ素系樹脂として、４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合または４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合または４フッ化エチレンのいずれかを好適に用いる。そして本発明の一実施形態においては、上述した材料を用いてシートを形成して撥水層１として用いる。撥水層１を、フッ素系樹脂、フッ素系樹脂とエポキシ樹脂の複合材またはフッ素系樹脂と低誘電率エポキシ樹脂の複合材からなるシートを用いて形成するのは、例えば、第２の樹脂層３の上にフッ素コーティングを施した場合コーティング温度によって第２の樹脂層３の劣化を招くため、かかる第２の樹脂層３の劣化を防止するためである。これによって、コーティングに比較して低温で撥水層１を形成することが可能となり、第２の樹脂層３の劣化を防止することができる。この点で、図８に示したフッ素コーティング処理によって形成する一般的な静電チャックの他の例と大きく異なる。 Therefore, the water repellent layer 1 of the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention is formed of a fluorine resin, a composite material of a fluorine resin and an epoxy resin, or a composite material of a fluorine resin and a low dielectric constant epoxy resin. Is done. This is because such a material has excellent water repellency and oil repellency. In the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention, as the fluororesin, any of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer, or tetrafluoroethylene is used. Are preferably used. And in one Embodiment of this invention, a sheet | seat is formed using the material mentioned above and it uses as the water-repellent layer 1. FIG. The water-repellent layer 1 is formed by using a sheet made of a fluorine resin, a composite material of a fluorine resin and an epoxy resin, or a composite material of a fluorine resin and a low dielectric constant epoxy resin, for example, the second resin layer This is because when the fluorine coating is applied on the third resin layer, the second resin layer 3 is deteriorated depending on the coating temperature. As a result, the water repellent layer 1 can be formed at a lower temperature than the coating, and the second resin layer 3 can be prevented from deteriorating. In this respect, it is greatly different from other examples of the general electrostatic chuck formed by the fluorine coating process shown in FIG.
また、撥水層１は半導体ウエハ等の被吸着物と直接接するため、被吸着物よりも硬度が高いと、半導体ウエハ基板を傷つけてしまう場合がある。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、撥水層１が、上述したフッ素系樹脂、フッ素系樹脂とエポキシ樹脂の複合材、またはフッ素系樹脂と低誘電率エポキシ樹脂の複合材の何れかでシート状に形成されるため、半導体ウエハ基板よりも低硬度の吸着面表面を形成することができ、半導体ウエハの基板を傷つけることがない。 In addition, since the water repellent layer 1 is in direct contact with an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer, if the hardness is higher than the object to be adsorbed, the semiconductor wafer substrate may be damaged. In the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention, the water repellent layer 1 is made of the above-described fluorine resin, a composite material of a fluorine resin and an epoxy resin, or a composite material of a fluorine resin and a low dielectric constant epoxy resin. Since it is formed in a sheet shape in any way, it is possible to form a suction surface having a hardness lower than that of the semiconductor wafer substrate, and the substrate of the semiconductor wafer is not damaged.
ここで、静電チャック２０の吸着力は、陽極部（第１の電極４ａ）と陰極部（第２の電極４b）とが交互に配置されたそれぞれの電極４に、電源３０から電圧が印加されることにより、隣接する陽極部と陰極部との間に電場が形成され、該電場が第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１を伝播して撥水層１の表面から被吸着物に伝播することによってクーロン力が生じることで発生する。従って、この吸着力は、電極４から被吸着物までの距離、即ち、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さに影響される。第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さが厚くなるほど、即ち、電極４と被吸着物との距離が大きくなるほど、吸着力は弱くなる。 Here, the adsorption force of the electrostatic chuck 20 is such that a voltage is applied from the power source 30 to each electrode 4 in which the anode part (first electrode 4a) and the cathode part (second electrode 4b) are alternately arranged. As a result, an electric field is formed between the anode part and the cathode part adjacent to each other, and the electric field propagates through the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1 from the surface of the water repellent layer 1. It is generated when Coulomb force is generated by propagating to the object to be adsorbed. Therefore, this adsorption force is affected by the distance from the electrode 4 to the object to be adsorbed, that is, the total thickness of the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1. As the total thickness of the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1 increases, that is, as the distance between the electrode 4 and the object to be adsorbed increases, the adsorbing force decreases.
一般的なセラミック静電チャックにおいては、電極上に溶射等によって形成するセラミック層の厚さが０．３ｍｍ程度になる。一方、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０においては、第２の樹脂層３にポリイミドフィルムを使用し、保護層２をガラス繊維強化エポキシ樹脂のシート状に形成することで薄膜化し、さらに、撥水層１をフッ素系樹脂等からなるシート状に形成することで、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さを０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に形成している。これによって強力な吸着力を得ることができる。さらに、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０においては、撥水層１の材質をフッ素系樹脂と低誘電率エポキシ樹脂との複合材とし、所望の厚さを維持するために、低誘電物資の含有率を調整することで、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さを変えることなく強力な吸着力を得ることができる。 In a general ceramic electrostatic chuck, the thickness of the ceramic layer formed on the electrodes by thermal spraying or the like is about 0.3 mm. On the other hand, in the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention, a polyimide film is used for the second resin layer 3, and the protective layer 2 is formed into a thin film by forming a glass fiber reinforced epoxy resin sheet, Furthermore, the total thickness of the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1 is 0.05 mm or more and 0.1 mm or less by forming the water repellent layer 1 in a sheet shape made of a fluorine resin or the like. Is formed. Thereby, a strong adsorption force can be obtained. Furthermore, in the electrostatic chuck 20 according to one embodiment of the present invention, the water repellent layer 1 is made of a composite material of a fluorine-based resin and a low dielectric constant epoxy resin, and in order to maintain a desired thickness, By adjusting the content of the dielectric material, a strong adsorption force can be obtained without changing the total thickness of the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1.
［静電チャックの製造方法］
以上のような構造を有する本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法について、図１を基に以下に説明する。但し、以下の製造方法は一例であり、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法は、これに限定されるものではない。
[Method of manufacturing electrostatic chuck]
A method for manufacturing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention having the above-described structure will be described below with reference to FIG. However, the following manufacturing method is an example, and the manufacturing method of the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention is not limited to this.
まず、ポリイミドを厚さ０．０２５ｍｍのフィルム状に形成し、所望の大きさの第２の樹脂フィルム（これが、第２の樹脂層３となる。）を形成する。なお、フィルムの材質及び厚さは一例であり、これに限定されるものではない。 First, polyimide is formed into a film having a thickness of 0.025 mm, and a second resin film having a desired size (this becomes the second resin layer 3) is formed. In addition, the material and thickness of a film are examples, and are not limited to this.
次に、前記第２の樹脂フィルムの上の所定の位置に、蒸着法及びめっき法を用いて、複数の電極４からなる電極層を形成する。複数の電極４は、第１の電圧が印加される複数の第１の電極４ａ（陽極部）と第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極４b（陰極部）とからなり、それぞれの電極が外部電源等と接続される。ここで、電極４は、上述したように、３段階に分けて形成すると良い。即ち、まず、蒸着法により第２の樹脂層３と密着する電極密着部（図示せず）を形成し、さらに再度蒸着法により電極中間部（図示せず）を形成した後、めっき法により電極主要部（図示せず）を形成する。これによって、第２の樹脂フィルムと密着性の高い電極４を形成することができる。なお、電極４は、上述したように銅で形成され（即ち、銅電極）、一例として、厚さが０．００８ｍｍに形成される。 Next, an electrode layer including a plurality of electrodes 4 is formed at a predetermined position on the second resin film by using a vapor deposition method and a plating method. The plurality of electrodes 4 includes a plurality of first electrodes 4a (anode portions) to which a first voltage is applied and a plurality of second electrodes 4b (cathode portions) to which a second voltage lower than the first voltage is applied. Each electrode is connected to an external power source or the like. Here, the electrode 4 is preferably formed in three stages as described above. That is, first, an electrode contact portion (not shown) that is in close contact with the second resin layer 3 is formed by vapor deposition, and an electrode intermediate portion (not shown) is formed again by vapor deposition, and then an electrode is formed by plating. A main part (not shown) is formed. Thereby, the electrode 4 having high adhesion to the second resin film can be formed. The electrode 4 is formed of copper as described above (that is, a copper electrode), and has a thickness of 0.008 mm as an example.
次に、第２の樹脂フィルムの電極４が形成された面上に、アクリル系接着剤を、第２の樹脂フィルムからの厚さが０．０５ｍｍになるように塗布する。この部分が第２の接着層５となる。 Next, an acrylic adhesive is applied on the surface of the second resin film on which the electrodes 4 are formed so that the thickness from the second resin film is 0.05 mm. This portion becomes the second adhesive layer 5.
次に、第２の接着層５の第２の樹脂フィルムと対向する面上に、フィルム状に形成したポリイミドからなる第１の樹脂フィルム（これが、第１の樹脂層６となる。）を配置して接着する。本実施形態においては、第１の樹脂フィルムは、厚さ０．１２５ｍｍのポリイミドフィルムを使用したが、これに限定されるものではない。第２の接着層５が固化すると、内部に電極４を挟み込んだ両面がポリイミドフィルムからなるシートが形成される。一般的にかかるシートをＥＳＣ（Ｅｒｅｃｔｒｏ Ｓｔａｔｉｃ Ｃｈｕｃｋ 静電チャック）シートということがある。 Next, on the surface of the second adhesive layer 5 facing the second resin film, a first resin film made of polyimide formed in a film shape (this is the first resin layer 6) is disposed. And glue. In the present embodiment, a polyimide film having a thickness of 0.125 mm is used as the first resin film, but the present invention is not limited to this. When the 2nd contact bonding layer 5 solidifies, the sheet | seat which both surfaces which pinched | interposed the electrode 4 inside will consist of a polyimide film will be formed. In general, such a sheet may be referred to as an ESC (Electro Static Chuck electrostatic chuck) sheet.
次に、第２の樹脂フィルムの電極４が形成された面に対向する面上に、ガラス繊維とエポキシからなるシート状のガラス繊維強化エポキシ樹脂シート（これが、保護層２となる。）を配置する。本実施形態においては、ガラス繊維強化エポキシ樹脂シートの厚さを０．０３ｍｍとしたが、これに限定されるわけではない。 Next, a sheet-like glass fiber reinforced epoxy resin sheet (this becomes the protective layer 2) made of glass fiber and epoxy is disposed on the surface of the second resin film that faces the surface on which the electrode 4 is formed. To do. In the present embodiment, the glass fiber reinforced epoxy resin sheet has a thickness of 0.03 mm, but is not limited thereto.
次に、ガラス繊維強化エポキシ樹脂シートの第２の樹脂フィルムに接する面と対向する面上に、フッ素系樹脂等からなるシート状の撥水シート（これが、撥水層１となる。）を配置する。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０においては、フッ素系樹脂として、４フッ化エチレン−パーフロロアルキルビニルエーテル共重合または４フッ化エチレン−６フッ化プロピレン共重合または４フッ化エチレンのいずれかを好適に用いる。なお、上述したように撥水シートの材質は、フッ素系樹脂に限定されず、フッ素系樹脂とエポキシ樹脂の複合材またはフッ素系樹脂と低誘電率エポキシ樹脂の複合材であってもよく、適宜選択される。 Next, a sheet-like water-repellent sheet (this is the water-repellent layer 1) made of a fluorine-based resin or the like is disposed on the surface of the glass fiber reinforced epoxy resin sheet that faces the surface in contact with the second resin film. To do. In the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention, as the fluororesin, any of tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-6-fluoropropylene copolymer, or tetrafluoroethylene is used. Are preferably used. As described above, the material of the water-repellent sheet is not limited to a fluorine resin, and may be a composite material of a fluorine resin and an epoxy resin or a composite material of a fluorine resin and a low dielectric constant epoxy resin. Selected.
本実施形態においては、フッ素系樹脂とエポキシ樹脂の複合材を厚さ０．０３ｍｍのシート状に形成して用いたが、これに限定されるわけではない。但し、撥水層１、保護層２及び第２の樹脂層３の合計の厚さが０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下になるように設定することで、所望の吸着力を確保する。また、上述した３層の合計の厚さを変えることなく所望の吸着力を確保するために、本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法においては、撥水層１に含まれる低誘電率エポキシ樹脂の含有率を適宜変更して対応することが可能である。 In the present embodiment, a composite material of a fluorine-based resin and an epoxy resin is used in the form of a sheet having a thickness of 0.03 mm. However, the present invention is not limited to this. However, by setting the total thickness of the water repellent layer 1, the protective layer 2, and the second resin layer 3 to be 0.05 mm or more and 0.1 mm or less, a desired adsorption force is ensured. In addition, in order to ensure a desired attracting force without changing the total thickness of the three layers described above, in the method for manufacturing an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention, the low water content included in the water repellent layer 1 is reduced. It is possible to respond by changing the content of the dielectric constant epoxy resin as appropriate.
次に、保護層２及び撥水層１が積層されたＥＳＣシートを加熱して、第２の樹脂層３と保護層２、保護層２と撥水層１とをそれぞれ接着する。但し必ずしも加熱が必要なわけではなく、適宜加熱される。 Next, the ESC sheet on which the protective layer 2 and the water repellent layer 1 are laminated is heated to bond the second resin layer 3 and the protective layer 2, and the protective layer 2 and the water repellent layer 1, respectively. However, heating is not necessarily required, and heating is appropriately performed.
次に、第１の樹脂層６に第１の接着層７を介してアクリルフォーム独立発泡体からなるクッション層８を接着し、続いて第３の接着層９を介してクッション層８と金属基材１０とを接着する。本実施形態においては、上述したように、両面にアクリル系粘着材（これが第１の接着層７及び第３の接着層９となる。）を設けたクッションシート（これがクッション層８となる。）を用い、第１の樹脂層６上に該クッションシートを配置し、さらに当該クッションシートの上に金属基材１０を配置して接着した。 Next, a cushion layer 8 made of an acrylic foam independent foam is bonded to the first resin layer 6 via the first adhesive layer 7, and then the cushion layer 8 and the metal substrate are bonded via the third adhesive layer 9. The material 10 is bonded. In the present embodiment, as described above, the cushion sheet (this becomes the cushion layer 8) provided with the acrylic pressure-sensitive adhesive material (this becomes the first adhesive layer 7 and the third adhesive layer 9) on both surfaces. The cushion sheet was placed on the first resin layer 6, and the metal substrate 10 was placed on the cushion sheet and adhered.
以上の工程によって、本発明の一実施形態に係る静電チャックが製造されるが、本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法はこれに限定されるわけではなく、製造工程は適宜変更され得る。例えば、上述した工程でＥＳＣシートを形成した後、第１の樹脂層６にクッション層８及び金属基材１０を形成し、その後保護層２及び撥水層１を形成しても良い。 The electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention is manufactured through the above steps, but the manufacturing method of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention is not limited to this, and the manufacturing process is appropriately performed. Can be changed. For example, after the ESC sheet is formed in the above-described process, the cushion layer 8 and the metal substrate 10 may be formed on the first resin layer 6, and then the protective layer 2 and the water repellent layer 1 may be formed.
以上の工程によって製造され、上述した構造を有する本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、第１に優れた撥水性を有するため、第２の樹脂層３に水分が吸着することに起因する吸着力の低下を防止することができる。 Since the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention manufactured by the above steps and having the above-described structure has first excellent water repellency, moisture is adsorbed to the second resin layer 3. It is possible to prevent the lowering of the attracting force due to this.
優れた撥水性を有するフッ素系樹脂またはフッ素系樹脂とエポキシ樹脂の複合材からなる撥水層１で第２の樹脂層３を覆うことにより、上記の効果が得られる。なお、本発明の一実施形態に係る静電チャックの撥水層１は、さらに撥油性を有しても良く、それによって液晶表示装置等の搬送中に第２の樹脂層３にオイル等が付着して吸着力が低下することをも防止することができる。即ち、優れた防汚性をも有する。 By covering the second resin layer 3 with the water-repellent layer 1 made of a fluororesin having excellent water repellency or a composite of a fluororesin and an epoxy resin, the above effect can be obtained. Note that the water repellent layer 1 of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention may further have oil repellency, so that oil or the like is applied to the second resin layer 3 during transportation of the liquid crystal display device or the like. It is also possible to prevent the adhesion force from being reduced due to adhesion. That is, it also has excellent antifouling properties.
また、撥水層１をコーティング処理によって形成せず、上述したように、フッ素系樹脂またはフッ素系樹脂との複合材からなるシートを用いて形成するため、コーティング温度による第２の樹脂層３の劣化を招くことがなく、高品質の静電チャックを製造することが可能となる。 Further, since the water-repellent layer 1 is not formed by the coating process and is formed using the sheet made of the fluorine resin or the composite material with the fluorine resin as described above, the second resin layer 3 of the coating temperature is changed. It is possible to manufacture a high-quality electrostatic chuck without causing deterioration.
第２に、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、ガラス基板等の絶縁基板に対しても優れた吸着力を有する。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、上述した構造を有するため、第１の電極４ａ（陽極）及び第２の電極4ｂ（陰極）に所定の電圧を印加した場合、第１の電極４ａと第２の電極4ｂとの間に電場が生じ、かかる電場が第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１から被吸着物４０に伝搬して、クーロン力を生じるためである。特に、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さを、０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に制御しているため、電極４と被吸着物４０との距離を、いわゆるセラミック静電チャックに比して短くすることができるため、強力な吸着力を得ることができる。 Second, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention has an excellent attracting force even for an insulating substrate such as a glass substrate. Since the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention has the above-described structure, when a predetermined voltage is applied to the first electrode 4a (anode) and the second electrode 4b (cathode), the first chuck This is because an electric field is generated between the electrode 4a and the second electrode 4b, and the electric field propagates from the second resin layer 3, the protective layer 2 and the water repellent layer 1 to the adsorbed material 40, thereby generating a Coulomb force. is there. In particular, since the total thickness of the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1 is controlled to be 0.05 mm or more and 0.1 mm or less, the distance between the electrode 4 and the object to be adsorbed 40 is set. Since it can be made shorter than a so-called ceramic electrostatic chuck, a strong adsorption force can be obtained.
さらに、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、撥水層１の材質としてフッ素系樹脂と低誘電率エポキシ樹脂を用いた場合、低誘電率エポキシ樹脂の含有量を調整することで、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さを変えることなく、より強い吸着力を実現できる。従って、かかる調整が困難なセラミック静電チャックに比して有利である。 Furthermore, the electrostatic chuck 20 according to one embodiment of the present invention can adjust the content of the low dielectric constant epoxy resin when a fluorine resin and a low dielectric constant epoxy resin are used as the material of the water repellent layer 1. A stronger adsorption force can be realized without changing the total thickness of the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1. Therefore, it is advantageous as compared with a ceramic electrostatic chuck which is difficult to adjust.
第３に、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、被吸着物４０との優れた密着性を有する。上述したように、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、金属基材１０と第１の樹脂層６との間にアクリルフォーム独立発泡体からなるクッション層８を有する。静電チャック２０は、被吸着物４０を吸着した場合、被吸着物４０自体の重量等による圧力を受ける。かかる圧力は、静電チャック２０全体で受けることになるが、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、かかる圧力を特にクッション層８が弾性変形することで吸収し、且つクッション層８によって反発力を生じる。従って、被吸着物４０との密着性が増すことになる。 Third, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention has excellent adhesion to the object to be attracted 40. As described above, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention has the cushion layer 8 made of an acrylic foam independent foam between the metal base 10 and the first resin layer 6. When the object 40 is adsorbed, the electrostatic chuck 20 receives pressure due to the weight of the object 40 itself. Such pressure is received by the entire electrostatic chuck 20, but the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention absorbs such pressure, particularly when the cushion layer 8 is elastically deformed, and the cushion layer 8. Creates a repulsive force. Accordingly, the adhesion with the object to be adsorbed 40 is increased.
図４は、本発明の一実施形態に係るクッション層８を有する静電チャック２０のガラス基板との密着性を示す図である。また、図５は、一般的なクッション層を有しない静電チャックのガラス基板との密着性を示す図である。図４及び図５において、被吸着物であるガラス基板との密着が良好な部分は、色濃く（図面上で、濃い灰色。）で示される。図４（A）に破線で囲んで示すように、クッション層８を有する本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、ガラス基板（被吸着物４０）と広範な部分で面接着している。一方、図５（A）に、同じく破線で囲んで示すように、一般的なクッション層を有しない静電チャックにおいては、点接触であり密着性が劣る。以上から、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０が密着性に優れることが理解できる。 FIG. 4 is a diagram showing the adhesion of the electrostatic chuck 20 having the cushion layer 8 according to one embodiment of the present invention to the glass substrate. FIG. 5 is a view showing the adhesion of a general electrostatic chuck having no cushion layer to a glass substrate. In FIGS. 4 and 5, a portion having good adhesion to the glass substrate that is the object to be adsorbed is shown in a deep color (dark gray on the drawing). 4A, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention having the cushion layer 8 is surface-bonded to a glass substrate (adsorbed object 40) in a wide area. Yes. On the other hand, as shown in FIG. 5 (A), similarly surrounded by a broken line, an electrostatic chuck having no general cushion layer is point contact and has poor adhesion. From the above, it can be understood that the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is excellent in adhesion.
なお、クッション層８は、本実施形態においては、上述のようにアクリルフォーム独立発泡体で形成されるが、これに限定されるわけではなく、弾性を有すれば他の材質であっても良い。但し、特にクローズドセルのクッション層８を用いた場合には、真空気密性に影響を与えることがなく、また、アウトガス低減効果を有するため、本発明に一実施形態に係る静電チャック２０は、真空炉内で問題なく使用することができる。 In the present embodiment, the cushion layer 8 is formed of an acrylic foam independent foam as described above. However, the cushion layer 8 is not limited to this, and other materials may be used as long as they have elasticity. . However, particularly when the cushion layer 8 of the closed cell is used, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention has no effect on vacuum tightness and has an outgas reduction effect. It can be used without problems in a vacuum furnace.
第４に、本発明の一実施形態にかかる静電チャック２０は、優れた吸着力を有する。そして、この優れた吸着力は、印加電圧にかかわらず発揮され、また、真空中においても発揮される。これは、上述したクッション層８を有することによる密着性の効果に起因し、また、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０が、上述したように電極４から被吸着物４０までの距離が短いことに起因する。図６は、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の、クッション層８の有無による吸着力の比較図である。測定条件として、０．３Ｐａの真空中において、同一の被吸着物（ガラス基板）４０を吸着した場合の吸着力を、印加電圧を変化させて測定したものである。印加電圧を０．８ｋＶ（ＤＣ）〜２ｋＶ（ＤＣ）まで、０．２ｋＶ（ＤＣ）刻みで印加して、クッション層８を有する静電チャック２０の吸着力とクッション層を有しない静電チャックの吸着力とを比較した場合、単位ｃｍ２当たりの吸着力は、何れの場合においてもクッション層８を有する静電チャック２０が優れていることが把握される。以上のように、クッション層８を有する本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、優れた吸着力を実現できる。また、電極４から被吸着物４０までの距離が、一般的なセラミック静電チャックが０．３ｍｍ程度であるのに比して、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の合計の厚さ（即ち、上述の距離。）が０．０５ｍｍ以上０．１ｍｍ以下に制御されるため、距離に影響される吸着力が優れていることが理解される。 4thly, the electrostatic chuck 20 concerning one Embodiment of this invention has the outstanding adsorption power. And this outstanding adsorption | suction power is exhibited irrespective of an applied voltage, and is exhibited also in a vacuum. This is due to the effect of adhesion by having the cushion layer 8 described above, and the electrostatic chuck 20 according to one embodiment of the present invention is the distance from the electrode 4 to the object to be attracted 40 as described above. This is due to the shortness. FIG. 6 is a comparison diagram of the attraction force depending on the presence or absence of the cushion layer 8 of the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention. As a measurement condition, the adsorption force when the same object (glass substrate) 40 is adsorbed in a 0.3 Pa vacuum is measured by changing the applied voltage. The applied voltage is applied in increments of 0.2 kV (DC) from 0.8 kV (DC) to 2 kV (DC), and the adsorption force of the electrostatic chuck 20 having the cushion layer 8 and the electrostatic chuck not having the cushion layer are When comparing the suction force, it is understood that the electrostatic chuck 20 having the cushion layer 8 is superior in any case in terms of the suction force per unit cm 2 . As described above, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention having the cushion layer 8 can realize an excellent attracting force. Further, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention has a second distance from the electrode 4 to the object to be adsorbed 40 as compared with that of a general ceramic electrostatic chuck of about 0.3 mm. The total thickness of the resin layer 3, the protective layer 2 and the water repellent layer 1 (that is, the above-mentioned distance) is controlled to be 0.05 mm or more and 0.1 mm or less, so that the adsorptive power affected by the distance is excellent. It is understood that
さらに、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、液晶表示装置等の製造工程において、撥水層１と被吸着物４０との間に、パーティクルや微細なガラス破片を捲き込んだ場合でも、優れた吸着力を発揮することができる。図４（Ｂ）は、ガラス破片を捲き込んだ場合の本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の撥水層１表面（即ち、静電チャック２０の吸着面。）の状態を示す図であり、図４（Ｃ）は、その拡大図である。図５（Ｂ）は、同様にガラス破片を捲き込んだ場合のクッション層を有しない静電チャックの吸着面の状態を示す図であり、図５（Ｃ）は、その拡大図である。図４（Ｃ）において、ガラス破片によって吸着面の表面が凹状に窪んでいるのが判る。一方、図５（Ｃ）においては、ガラス破片を捲き込んだ部分の吸着面が窪んでいない。本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、硬度の低いクッション層８があることによって、クッション層８の上部に位置しクッション層８より硬度の高い、第１の樹脂層６、第２の接着層５、電極４、第２の樹脂層３、保護層２及び撥水層１の各層が、ガラス破片の圧力により局所的に凹状に窪むため、上述した吸着面が凹状に窪む。一方、クッション層を有しない静電チャックは、最下部に最も硬度の高い金属基材１０が位置するため、上記各層が全体的に窪み、吸着面の局所的な窪みが形成されないのである。従って、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、全体的な密着が確保され、一方、クッション層を有しない静電チャックは、全体的に窪むことによって広範囲で密着性が損なわれる。 Furthermore, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention includes a case where particles or fine glass fragments are inserted between the water-repellent layer 1 and the object to be adsorbed 40 in a manufacturing process of a liquid crystal display device or the like. However, it can exhibit excellent adsorption power. FIG. 4B is a diagram showing a state of the surface of the water-repellent layer 1 of the electrostatic chuck 20 (that is, the attracting surface of the electrostatic chuck 20) according to an embodiment of the present invention when a glass piece is inserted. FIG. 4C is an enlarged view thereof. FIG. 5B is a diagram showing the state of the attracting surface of the electrostatic chuck that does not have a cushion layer when glass fragments are inserted in the same manner, and FIG. 5C is an enlarged view thereof. In FIG. 4C, it can be seen that the surface of the adsorption surface is recessed in a concave shape due to glass fragments. On the other hand, in FIG.5 (C), the adsorption | suction surface of the part into which the glass fragment was inserted is not depressed. The electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention includes the first resin layer 6 and the second resin layer 6 that are located above the cushion layer 8 and have higher hardness than the cushion layer 8 due to the cushion layer 8 having low hardness. Each of the adhesive layer 5, the electrode 4, the second resin layer 3, the protective layer 2, and the water repellent layer 1 is locally recessed due to the pressure of the glass fragments, so that the above-described adsorption surface is recessed. . On the other hand, in the electrostatic chuck having no cushion layer, since the metal substrate 10 having the highest hardness is located at the lowermost part, the respective layers are generally depressed, and a local depression of the attracting surface is not formed. Therefore, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention can ensure the overall contact, while the electrostatic chuck that does not have the cushion layer loses the adhesion in a wide range by being generally recessed. .
上述したように、ガラス破片等の異物が捲き込まれた場合、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の各層がクッション層８まで局所的に窪む状態を図３に示す。図３に示すように、異物１１が捲き込まれることにより、撥水層１、保護層２、第２の樹脂層３、電極４、第２の接着層５、第１の樹脂層６、第１の接着層７及びクッション層８が局所的に凹状に窪む。従って、絶縁体被吸着物４０と吸着面である撥水層１との密着も、局所的に損なわれるのみで、全体的な密着は損なわれないのである。また、上述したように静電チャック２０の吸着力は、電極４から被吸着物４０までの距離の影響を受ける。異物１１捲き込み時に局所的に上記各層が窪むと、電極４から被吸着物４０までの距離は、ほとんど変化しない。一方、異物１１捲き込み時に全体的に上記各層が窪んだ場合には、電極４と被吸着物４０との距離が、広範囲で長くなる（即ち、電極４と被吸着物４０とが広範囲で離れる。）ため、全体的な吸着力が低下する。クッション層８を有する本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、異物１１捲き込み時においても優れた吸着力を発揮する。 As described above, FIG. 3 shows a state in which each layer of the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is locally recessed to the cushion layer 8 when foreign matter such as glass fragments is introduced. As shown in FIG. 3, when the foreign material 11 is inserted, the water repellent layer 1, the protective layer 2, the second resin layer 3, the electrode 4, the second adhesive layer 5, the first resin layer 6, 1 adhesive layer 7 and cushion layer 8 are locally recessed in a concave shape. Therefore, the adhesion between the insulator adsorbent 40 and the water-repellent layer 1 as the adsorption surface is only locally impaired, and the overall adhesion is not impaired. Further, as described above, the attracting force of the electrostatic chuck 20 is affected by the distance from the electrode 4 to the attracted object 40. If each of the above layers is locally depressed when the foreign material 11 is inserted, the distance from the electrode 4 to the object to be adsorbed 40 hardly changes. On the other hand, when each of the above layers is depressed as a whole when the foreign material 11 is inserted, the distance between the electrode 4 and the object to be adsorbed 40 becomes long in a wide range (that is, the electrode 4 and the object to be adsorbed 40 are separated in a wide range). Therefore, the overall adsorption power is reduced. The electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention having the cushion layer 8 exhibits an excellent attracting force even when the foreign material 11 is inserted.
第５に、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、被吸着物４０を傷つけることがない。即ち、被吸着物４０の損傷防止効果を有する。上述したように、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、半導体の製造工程や液晶表示装置の製造工程で使用される。特に、半導体の製造工程で使用する場合、例えばセラミック静電チャックは吸着面が半導体の基板材料であるポリイミドよりも硬度の高いセラミックであるため、半導体基板を傷つけることがある。しかし、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、吸着面がフッ素系樹脂等の半導体基板材料よりも硬度の低い材質で形成されるため、半導体基板を傷つけることがない。また、液晶表示装置のガラス基板は半導体基板よりもさらに硬度が高いので、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０が、ガラス基板を傷つけることはない。即ち、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、被吸着物４０の損傷防止効果を有する。 Fifth, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention does not damage the attracted object 40. That is, it has the effect of preventing the object to be adsorbed 40 from being damaged. As described above, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention is used in a semiconductor manufacturing process or a liquid crystal display manufacturing process. In particular, when used in a semiconductor manufacturing process, for example, a ceramic electrostatic chuck may damage a semiconductor substrate because the adsorption surface is made of a ceramic having a hardness higher than that of polyimide, which is a semiconductor substrate material. However, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention does not damage the semiconductor substrate because the attracting surface is formed of a material having a lower hardness than the semiconductor substrate material such as a fluorine-based resin. In addition, since the glass substrate of the liquid crystal display device has higher hardness than the semiconductor substrate, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention does not damage the glass substrate. That is, the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention has an effect of preventing the object to be attracted 40 from being damaged.
第６に、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、第２の樹脂層３の局所的破壊による絶縁性喪失防止効果を有する。上述したように、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０は、撥水層１と第２の樹脂層３との間に、ガラス繊維強化エポキシ樹脂からなる保護層２を有する。製造工程において静電チャック２０と被吸着物４０との間に捲き込まれる異物１１は、例えばガラス基板の微細な破片等であるため、硬度が捲き込まれる異物１１と同等または該異物１１より高いガラス繊維強化エポキシ樹脂の層を設けることで、異物１１が第２の樹脂層３に突き刺さったりして第２の樹脂層３が局所的に破壊されることを防止できるため、破壊箇所からの電流のリークによる絶縁性の喪失を防止できるのである。 Sixth, the electrostatic chuck 20 according to an embodiment of the present invention has an effect of preventing insulation loss due to local destruction of the second resin layer 3. As described above, the electrostatic chuck 20 according to one embodiment of the present invention has the protective layer 2 made of glass fiber reinforced epoxy resin between the water repellent layer 1 and the second resin layer 3. In the manufacturing process, the foreign material 11 inserted between the electrostatic chuck 20 and the object to be attracted 40 is, for example, a fine piece of a glass substrate or the like. Therefore, the hardness is equal to or higher than the foreign material 11 into which the hardness is injected. By providing the glass fiber reinforced epoxy resin layer, it is possible to prevent the foreign material 11 from sticking into the second resin layer 3 and causing the second resin layer 3 to be locally destroyed. It is possible to prevent the loss of insulating properties due to the leakage.
次に、本発明の一実施形態に係る静電チャックの製造方法によれば、撥水性を確保するためのコーティング温度による第２の樹脂層３の劣化を防止しすることができる。上述したように、本発明の一実施形態に係る静電チャック２０の製造方法においては、静電チャック２０の撥水性を確保するために、保護層２の上部にフッ素系樹脂等からなる撥水層１を設ける。そして、この撥水層１は、フッ素系樹脂等をシート状に形成し、保護層２の上に積層することで形成する。従って、コーティングのように高温を用いず、低温で撥水層１を形成できるため、第２の樹脂層３の高温による劣化を招くことがない。 Next, according to the manufacturing method of the electrostatic chuck according to the embodiment of the present invention, it is possible to prevent the second resin layer 3 from being deteriorated due to the coating temperature for ensuring water repellency. As described above, in the method for manufacturing the electrostatic chuck 20 according to the embodiment of the present invention, in order to ensure the water repellency of the electrostatic chuck 20, the water repellency made of fluorine resin or the like on the protective layer 2. Layer 1 is provided. The water repellent layer 1 is formed by forming a fluorine-based resin or the like into a sheet shape and laminating it on the protective layer 2. Therefore, since the water-repellent layer 1 can be formed at a low temperature without using a high temperature as in the coating, the second resin layer 3 is not deteriorated due to the high temperature.
１：撥水層
２：保護層
３：第２の樹脂層
４：電極
５：第２の接着層
６：第１の樹脂層
７：第１の接着層
８：クッション層
９：第３の接着層
１０：金属基材
１１：異物
２０：静電チャック
３０：電源
４０：絶縁体被吸着体
５０：導体または半導体被吸着物
1: water repellent layer 2: protective layer 3: second resin layer 4: electrode 5: second adhesive layer 6: first resin layer 7: first adhesive layer 8: cushion layer 9: third adhesive Layer 10: Metal substrate 11: Foreign material 20: Electrostatic chuck 30: Power source 40: Insulator adsorbent 50: Conductor or semiconductor adsorbent
Claims (21)
前記金属基材の上に設けられた第１の樹脂層と、
前記第１の樹脂層の上に設けられ、第１の電圧が印加される複数の第１の電極と前記第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極とを有する電極層と、
前記電極層の上に設けられた第２の樹脂層と、
前記第２の樹脂層の上に設けられた撥水層と、
を具備することを特徴とする静電チャック。 A metal substrate;
A first resin layer provided on the metal substrate;
A plurality of first electrodes provided on the first resin layer, to which a first voltage is applied, and a plurality of second electrodes to which a second voltage lower than the first voltage is applied. An electrode layer having,
A second resin layer provided on the electrode layer;
A water repellent layer provided on the second resin layer;
An electrostatic chuck comprising:
前記第２の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面上に第１の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面と対向する面上に該第２の樹脂層より硬度の高い保護層を形成し、
前記保護層の上に撥水層を形成し、
前記第１の樹脂層の前記第２の樹脂層に面する面と対向する面上に、クッション層を形成し、
前記クッション層の前記第１の樹脂層に面する面と対向する面上に金属基材を配置することを特徴とする静電チャックの製造方法。 Forming a plurality of first electrodes to which a first voltage is applied and a plurality of second electrodes to which a second voltage lower than the first voltage is applied on the second resin layer;
Forming a first resin layer on a surface of the second resin layer on which the plurality of first and second electrodes are formed;
Forming a protective layer having a hardness higher than that of the second resin layer on the surface of the second resin layer facing the surface on which the plurality of first and second electrodes are formed;
Forming a water repellent layer on the protective layer;
Forming a cushion layer on a surface of the first resin layer facing a surface facing the second resin layer;
A method of manufacturing an electrostatic chuck, comprising: disposing a metal substrate on a surface of the cushion layer that faces the surface facing the first resin layer.
16. The fluororesin is either tetrafluoroethylene-perfluoroalkyl vinyl ether copolymer, tetrafluoroethylene-6-propylene copolymer, or tetrafluoroethylene. The method for manufacturing an electrostatic chuck according to any one of 20.
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