JP7465338B2

JP7465338B2 - 静電チャック装置

Info

Publication number: JP7465338B2
Application number: JP2022509496A
Authority: JP
Inventors: 允義山崎
Original assignee: Tomoegawa Paper Co Ltd
Current assignee: Tomoegawa Co Ltd
Priority date: 2020-03-26
Filing date: 2021-03-05
Publication date: 2024-04-10
Anticipated expiration: 2041-03-05
Also published as: KR20220126766A; CN115244678A; US20230115256A1; TW202145432A; JPWO2021192935A1; WO2021192935A1

Description

本発明は、静電チャック装置に関する。
本願は、２０２０年３月２６日に、日本に出願された特願２０２０－０５５８４４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

半導体ウエ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、半導体ウエハ、ガラス基板、絶縁性基板等の基材を所定部位に吸着保持する必要がある。そのため、それらの基材を吸着保持するために、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。しかしながら、これらの保持方法は、基材（被吸着体）を均一に保持することが困難である、真空中で使用することができない、試料表面の温度が上昇し過ぎる等の問題があった。そこで、近年、被吸着体の保持には、これらの問題を解決することができる静電チャック装置が用いられている。

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からなる誘電層と、を主要部として備える。この主要部によ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して、被吸着体と導電性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は、内部電極上に絶縁性有機フィルムを積層して、誘電層を形成した静電チャック装置が知られている。このような静電チャック装置には、保持している半導体ウエハをガスで冷却するための貫通穴が設けられている（例えば、特許文献１参照）。
このような静電チャック装置において、例えば、基板と、基板上に積層され、内部電極を含む積層体と、積層体の厚さ方向の上面に積層されたセラミックス層と、半導体ウエハをガスで冷却するために形成された貫通穴に挿入された絶縁スリーブと、積層体と絶縁スリーブとの間に設けられた充填層と、を備える構成が使用されることがある。

国際公開第２００４／０８４２９８号

前記静電チャック装置では、複数の線膨張係数の異なる材料の界面が、積層体と絶縁スリーブの近傍に集中することがあり、積層体上に、セラミックス層の材料を溶射した際に、充填層が熱膨張し、応力が１点に集中することで、セラミックス層に亀裂が生じることがあった。

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス層に亀裂が生じることを抑制した静電チャック装置、およびこれに用いられる静電チャック装置用スリーブを提供することを課題とする。

本発明は、以下の態様を有する。
［１］基板と、該基板上に積層された内部電極を少なくとも含む積層体と、該積層体の厚さ方向の上面に積層されたセラミックス層と、を備え、前記基板および前記積層体を厚さ方向に貫通する貫通穴が設けられ、前記貫通穴に絶縁性材料からなるスリーブが挿入され、前記スリーブの厚さ方向の上面は、前記基板の厚さ方向の上面と同一面上に位置する第１の上面と、該第１の上面よりも前記スリーブの厚さ方向の上方に位置し、前記セラミックス層に近接する第２の上面との２段構造をなし、平面視において、前記積層体の縁部が前記第１の上面上に配置されていることを特徴とする静電チャック装置。
［２］前記セラミックス層は、下地層と、該下地層の上面に形成され、凹凸を有する表層と、を有することを特徴とする［１］に記載の静電チャック装置。

本発明によれば、セラミックス層を形成する際に発生する熱により、内部電極および絶縁性有機フィルムを少なくとも含む積層体の端面とスリーブの外側面との間に充填された充填剤が熱膨張して発生する応力を分散させて、前記の応力によりセラミックス層に亀裂が生じることを抑制した静電チャック装置、およびこれに用いられる静電チャック装置用スリーブを提供することができる。

本発明に係る静電チャック装置の概略構成を示し、静電チャック装置の高さ方向に沿う断面図である。本発明に係る静電チャック装置の概略構成を示し、図１に示す領域αを拡大した図である。実施例１の静電チャック装置の概略構成を示し、図１に示す領域αに相当する領域を拡大した図である。実施例２の静電チャック装置の概略構成を示し、図１に示す領域αに相当する領域を拡大した図である。比較例１の静電チャック装置の概略構成を示し、図１に示す領域αに相当する領域を拡大した図である。本発明に係る静電チャック装置用スリーブの概略構成を示す斜視図である。比較例２の静電チャック装置の概略構成を示し、図１に示す領域αに相当する領域を拡大した図である。

以下、本発明を適用した実施形態の静電チャック装置について説明する。なお、以下の説明で用いる図面において、各構成要素の寸法比率等が実際と同じであるとは限らない。なお、本実施形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

［静電チャック装置］
（第１の実施形態）
図１は、本実施形態の静電チャック装置の概略構成を示し、静電チャック装置の高さ方向に沿う断面図である。図２は、本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第１の実施形態を示し、図１に示す領域αを拡大した図である。
図１に示すように、本実施形態の静電チャック装置１は、基板１０と、複数の内部電極２０を少なくとも含む積層体２と、積層体２の厚さ方向の上面２ａに積層されたセラミックス層５０と、を備える。
本実施形態の静電チャック装置１は、積層体２が、内部電極２０の他に、接着剤層３０および絶縁性有機フィルム４０を含んでいてもよい。接着剤層３０は、第１の接着剤層３１と第２の接着剤層３２からなる。絶縁性有機フィルム４０は、第１の絶縁性有機フィルム４１と第２の絶縁性有機フィルム４２からなる。

本実施形態の静電チャック装置１では、基板１０の表面（基板１０の厚さ方向の上面）１０ａにて、第１の接着剤層３１と、第１の絶縁性有機フィルム４１と、内部電極２０と、第２の接着剤層３２と、第２の絶縁性有機フィルム４２と、中間層９０と、セラミックス層５０とがこの順に積層されている。
本実施形態の静電チャック装置１では、内部電極２０、第１の接着剤層３１、第２の接着剤層３２、第１の絶縁性有機フィルム４１および第２の絶縁性有機フィルム４２を含む構造を積層体２と言う。

本実施形態の静電チャック装置１では、図１に示すように、積層体２が、内部電極２０の厚さ方向の両面（内部電極２０の厚さ方向の上面２０ａ、内部電極２０の厚さ方向の下面２０ｂ）側にそれぞれ設けられた絶縁性有機フィルム４０を少なくとも含んでいてもよい。詳細には、内部電極２０の厚さ方向の上面２０ａ側に、第２の絶縁性有機フィルム４２が設けられていてもよく、内部電極２０の厚さ方向の下面２０ｂ側に、第１の絶縁性有機フィルム４１が設けられていてもよい。

第１の絶縁性有機フィルム４１の内部電極２０とは反対側の面（第１の絶縁性有機フィルム４１の下面４１ｂ）に第１の接着剤層３１が設けられている。第１の絶縁性有機フィルム４１および第１の絶縁性有機フィルム４１の厚さ方向の上面４１ａに設けられた内部電極２０と第２の絶縁性有機フィルム４２の間に第２の接着剤層３２が設けられている。

本実施形態の静電チャック装置１では、基板１０および積層体２を厚さ方向に貫通する貫通穴６０が設けられている。貫通穴６０には、絶縁性材料からなるスリーブ７０が挿入されている。
貫通穴６０は、セラミックス層５０をガスで冷却するためや、静電チャック装置１に被着される被吸着体をリフトアップするためのリフトピン等を挿入するための穴である。

スリーブ７０の厚さ方向の上面７１は、基板１０の厚さ方向の上面１０ａと同一面上に位置する第１の上面７２と、第１の上面７２よりもスリーブ７０の厚さ方向の上方に位置し、セラミックス層５０に近接する第２の上面７３との２段構造をなしている。すなわち、スリーブ７０の第１の上面７２は、基板１０の厚さ方向において、基板１０の上面１０ａと高さが等しい。

静電チャック装置１の平面視において、図２に示すように、積層体２の縁部２Ａがスリーブ７０の第１の上面７２上に配置されている。スリーブ７０の第１の上面７２上に配置される縁部２Ａの水平方向における長さの範囲は、特に限定されないが、第１の上面７２の外縁７２ａを基準として、第１の上面７２と第２の上面７３の間の外側面７０ａから第１の上面７２の外縁７２ａまでの長さの１０％～９０％であることが好ましく、３０％～７０％であることがより好ましい。
積層体２の端面２ｂ（縁部２Ａの外側面）とスリーブ７０の外側面７０ａ（第１の上面７２と第２の上面７３の間の外側面７０ａ）との間には、充填剤８０が充填されていてもよく、空隙であってもよい。

図１に示すように、セラミックス層５０は、セラミックス下地層５１と、セラミックス下地層５１の上面（セラミックス下地層５１の厚さ方向の上面）５１ａに形成され、凹凸を有するセラミックス表層５２と、を有することが好ましい。また、セラミックス下地層５１には、その厚さ方向に貫通する貫通穴５１ｂが設けられている。貫通穴５１ｂの内径（セラミックス下地層５１の厚さ方向に対して垂直な径）は、貫通穴６０の内径（基板１０および積層体２の厚さ方向に対して垂直な径）よりも小さい。

内部電極２０は、第１の絶縁性有機フィルム４１または第２の絶縁性有機フィルム４２に接していてもよい。また、内部電極２０は、図１に示すように、第２の接着剤層３２の内部に形成されていてもよい。内部電極２０の配置は、適宜設計することができる。

複数の内部電極２０は、図１に示すように、それぞれ独立している場合、同一極性の電圧を印加するだけではなく、極性の異なる電圧を印加することもできる。内部電極２０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、その電極パターンや形状は特に限定されない。また、内部電極２０は独立していなくてもよい。

図１において、本実施形態の静電チャック装置１は、基板１０およびスリーブ７０上に内部電極２０を少なくとも含む積層体２が積層され、さらに積層体２の上面２ａにセラミックス層５０が積層されているが、基板１０はなくてもよい。

基板１０としては、特に限定されないが、セラミックス基板、炭化ケイ素基板、アルミニウムやステンレス等からなる金属基板等が挙げられる。

内部電極２０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ない。内部電極２０としては、例えば、銅、アルミニウム、金、銀、白金、クロム、ニッケル、タングステン等の金属からなる薄膜、および前記の金属から選択される少なくとも２種の金属からなる薄膜が好適に用いられる。このような金属の薄膜としては、蒸着、メッキ、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。

第２の接着剤層３２の厚さが、内部電極２０の厚さよりも大きくなっていれば、内部電極２０の厚さは特に限定されない。内部電極２０の厚さは、２０μｍ以下であることが好ましい。内部電極２０の厚さが、２０μｍ以下であれば、第２の絶縁性有機フィルム４２を形成する際に、その上面４２ａに凹凸が生じ難い。その結果、第２の絶縁性有機フィルム４２上にセラミックス層５０を形成する際や、セラミックス層５０を研磨する際に、不良が生じ難い。

内部電極２０の厚さは、１μｍ以上であることが好ましい。内部電極２０の厚さが１μｍ以上であれば、内部電極２０と、第１の絶縁性有機フィルム４１または第２の絶縁性有機フィルム４２とを接合する際に、十分な接合強度が得られる。

複数の内部電極２０のそれぞれに、極性の異なる電圧を印加する場合、隣接する内部電極２０の間隔（内部電極２０の厚さ方向と垂直な方向の間隔）は、２ｍｍ以下であることが好ましい。隣接する内部電極２０の間隔が２ｍｍ以下であれば、隣接する内部電極２０の間に十分な静電力が発生し、十分な吸着力が発生する。

内部電極２０から被吸着体までの距離、すなわち、内部電極２０の上面２０ａからセラミックス表層５２上に吸着される被吸着体までの距離（内部電極２０の上面２０ａに存在する、第２の接着剤層３２、第２の絶縁性有機フィルム４２、セラミックス下地層５１およびセラミックス表層５２の厚さの合計）は、５０μｍ～１２５μｍであることが好ましい。内部電極２０から被吸着体までの距離が５０μｍ以上であれば、第２の接着剤層３２、第２の絶縁性有機フィルム４２、セラミックス下地層５１およびセラミックス表層５２からなる積層体の絶縁性を確保することができる。一方、内部電極２０から被吸着体までの距離が１２５μｍ以下であれば、十分な吸着力が発生する。

接着剤層３０を構成する接着剤としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、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、アミン化合物、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が用いられる。

エポキシ樹脂としては、ビスフェノール型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂、トリヒドロキシフェニルメタン型エポキシ樹脂、テトラグリシジルフェノールアルカン型エポキシ樹脂、ナフタレン型エポキシ樹脂、ジグリシジルジフェニルメタン型エポキシ樹脂、ジグリシジルビフェニル型エポキシ樹脂等の２官能基または多官能エポキシ樹脂等が挙げられる。これらの中でも、ビスフェノール型エポキシ樹脂が好ましい。ビスフェノール型エポキシ樹脂の中でも、ビスフェノール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、フェノール類、ジシアンジアミド類、芳香族ジアミン類、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もできる。

フェノール樹脂としては、アルキルフェノール樹脂、ｐ－フェニルフェノール樹脂、ビスフェノールＡ型フェノール樹脂等のノボラックフェノール樹脂、レゾールフェノール樹脂、ポリフェニルパラフェノール樹脂等が挙げられる。

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－エチレン－プロピレン－スチレン共重合体（ＳＥＰＳ）等が挙げられる。

接着剤層３０（第１の接着剤層３１、第２の接着剤層３２）の厚さは、特に限定されないが、５μｍ～２０μｍであることが好ましく、１０μｍ～２０μｍであることがより好ましい。接着剤層３０（第１の接着剤層３１、第２の接着剤層３２）の厚さが５μｍ以上であれば、接着剤として十分に機能する。一方、接着剤層３０（第１の接着剤層３１、第２の接着剤層３２）の厚さが２０μｍ以下であれば、吸着力を損なうことなく、内部電極２０の電極間絶縁を確保することができる。

絶縁性有機フィルム４０を構成する材料としては、特に限定されず、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ィン類、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、ポリフェニレンサルファイド、ポリエーテルケトン、ポリエーテルイミド、トリアセチルセルロース、シリコーンゴム、ポリテトラフルオロエチレン等が用いられる。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、ポリオレフィン類、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、ポリテトラフルオロエチレンが好ましく、ポリイミドがより好ましい。ポリイミドフィルムとして、例えば、東レ・デュポン社製のカプトン（商品名）、宇部興産社製のユーピレックス（商品名）等が用いられる。

絶縁性有機フィルム４０（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４２）の厚さは、特に限定されないが、１０μｍ～１００μｍであることが好ましく、１０μｍ～５０μｍであることがより好ましい。絶縁性有機フィルム４０（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４２）の厚さが１０μｍ以上であれば、絶縁性を確保することができる。一方、絶縁性有機フィルム４０（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４２）の厚さが１００μｍ以下であれば、十分な吸着力が発生する。
また、絶縁性有機フィルム４０（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４２）の替わりに、セラミックス材からなるセラミックス板を用いてもよい。

貫通穴６０は、基板１０および積層体２を厚さ方向に貫通するが、その平面視の形状（セラミックス下地層５１の上面５１ａ側から見た形状）は特に限定されない。貫通穴６０の平面視の形状としては、円形状、矩形状等が挙げられる。貫通穴６０の内径は、特に限定されないが、例えば、５ｍｍ～１５ｍｍであることが好ましく、５ｍｍ～１３ｍｍであることがより好ましい。貫通穴６０の内径とは、貫通穴６０の平面視の形状が円形状である場合には、貫通穴６０の直径のことであり、貫通穴６０の平面視の形状が円形状以外である場合には、貫通穴６０の最も大きい部分の長さのことである。

スリーブ７０を構成する絶縁性材料としては、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化イットリウム（イットリア）、酸化ジルコニウム（ジルコニア）、樹脂等が挙げられる。

スリーブ７０は、図６に示すように柱状の部材であり、スリーブの厚さ方向の上面に、第１の上面７２と、該第１の上面よりも前記スリーブの厚さ方向の上方に位置する第２の上面７３とを有する。スリーブ７０は、柱状の中心部近傍に貫通孔７５を有する。貫通孔７５は、前記のセラミックス層５０をガスで冷却するためや、静電チャック装置１に被着される被吸着体をリフトアップするためのリフトピン等を挿入するための孔である。スリーブ７０は、その長手方向と垂直な断面形状は、特に限定されず、前記の貫通穴６０の平面視の形状に応じて適宜設定される。
スリーブ７０における貫通孔７５の直径は、特に限定されないが、例えば、０．５ｍｍ～５ｍｍであることが好ましく、０．３ｍｍ～３ｍｍであることがより好ましい。
スリーブ７０は、前記の絶縁性材料を金型により成形して製造したり、柱状の絶縁性材料を切削して製造することができる。

第１の上面７２から下方（スリーブ７０の厚さ方向）のスリーブ７０の外径は、特に限定されないが、例えば、４ｍｍ～１５ｍｍであることが好ましく、４ｍｍ～１０ｍｍであることがより好ましい。また、第１の上面７２から上方（スリーブ７０の厚さ方向）のスリーブ７０の外径は、特に限定されないが、例えば、１ｍｍ～７ｍｍであることが好ましく、２ｍｍ～４ｍｍであることがより好ましい。スリーブ７０の外径とは、スリーブ７０の長手方向と垂直な断面形状が円形状である場合には、スリーブ７０の長手方向と垂直な断面の直径のことであり、スリーブ７０の長手方向と垂直な断面形状が円形状以外である場合には、スリーブ７０の長手方向と垂直な断面の最も大きい部分の長さのことである。

スリーブ７０の第１の上面７２の大きさは、特に限定されず、例えば、第１の上面７１と第２の上面７２の間の外側面７０ａから第１の上面７２の外縁７２ａまでの長さが１ｍｍ～５ｍｍであることが好ましく、１ｍｍ～３ｍｍであることがより好ましい。

充填剤８０としては、接着剤が用いられている。
接着剤としては、特に限定されないが、例えば、エポキシ樹脂、ポリイミド系樹脂、アクリル系樹脂、シラン系樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。

セラミックス層５０を構成する材料としては、特に限定されず、例えば、窒化ホウ素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム（アルミナ）、酸化ジルコニウム、酸化ケイ素、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、酸化チタン等が用いられ、酸化アルミニウムが好ましく用いられる。これらの材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。
これらの材料は、平均粒子径が１μｍ～２５μｍの粉体であることが好ましい。このような粉体を用いることにより、セラミックス層５０の空隙を減少させ、セラミックス層５０の耐電圧を向上させることができる。

セラミックス下地層５１の厚さは、１０μｍ～８０μｍであることが好ましく、４０μｍ～６０μｍであることがより好ましい。セラミックス下地層５１の厚さが１０μｍ以上であれば、十分な耐プラズマ性および耐電圧性を示す。一方、セラミックス下地層５１の厚さが８０μｍ以下であれば、十分な吸着力が発生する。

セラミックス表層５２の厚さは、５μｍ～２０μｍであることが好ましい。セラミックス表層５２の厚さが５μｍ以上であれば、セラミックス表層５２の全域にわたって、凹凸を形成できる。一方、セラミックス表層５２の厚さが２０μｍ以下であれば、十分な吸着力が発生する。

セラミックス表層５２は、その表面を研磨することによって、その吸着力を向上することができ、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、ＪＩＳＢ０６０１－１９９４に規定される方法により測定した値を意味する。

セラミックス表層５２の表面粗さＲａは、０．０５μｍ～０．５μｍであることが好ましい。セラミックス表層５２の表面粗さＲａが前記の範囲内であれば、被吸着体を良好に吸着することができる。セラミックス表層５２の表面粗さＲａが大きくなると、被吸着体とセラミックス表層５２との接触面積が小さくなるため、吸着力も小さくなる。

本実施形態の静電チャック装置１では、図１に示すように、少なくとも内部電極２０を含む積層体２の厚さ方向の上面２ａ（第２の絶縁性有機フィルム４２の上面４２ａ）に、中間層９０を介してセラミックス層５０が積層されていてもよい。

中間層９０は、有機絶縁性樹脂および無機絶縁性樹脂の少なくとも一方と、無機充填剤および繊維状充填剤の少なくとも一方と、を含むことが好ましい。

有機絶縁性樹脂としては、特に限定されず、例えば、ポリイミド系樹脂、エポキシ系樹脂、アクリル系樹脂等が挙げられる。
無機絶縁性樹脂としては、特に限定されず、例えば、シラン系樹脂、シリコーン系樹脂等が挙げられる。

中間層９０には、ポリシラザンを含有させることが好ましい。ポリシラザンとしては、例えば、当該分野で公知のものが挙げられる。ポリシラザンは、有機ポリシラザンであってもよく、無機ポリシラザンであってもよい。これらの材料は、１種を単独で用いてもよく、２種以上を混合して用いてもよい。

中間層９０中の無機充填剤の含有量は、ポリシラザン１００質量部に対して１００質量部～３００質量部であることが好ましく、１５０質量部～２５０質量部であることがより好ましい。中間層９０中の無機充填剤の含有量が前記範囲内であれば、中間層９０の硬化物である樹脂膜表面に無機充填剤粒子が凹凸を形成することができるため、溶射材の粉末が無機充填剤粒子間に食い込み易く、前記樹脂膜表面に溶射材を強固に接着させることができる。

無機充填剤としては、特に限定されないが、アルミナ、シリカおよびイットリアからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましく、アルミナがより好ましい。
無機充填剤は、球形粉体および不定形粉体の少なくとも一方であることが好ましい。なお、球形粉体とは、粉体粒子の角部を丸めた球状体のことである。また、不定形粉体とは、破砕状、板状、鱗片状、針状など形状が一定な形を取らないもののことである。

無機充填剤の平均粒子径は、１μｍ～２０μｍであることが好ましい。無機充填剤が球形粉体の場合、その直径（外径）を粒子径とし、無機充填剤が不定形粉体の場合、その形状の最も長い箇所を粒子径とする。

繊維状充填剤は、植物繊維、無機繊維および繊維化された有機樹脂からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
植物繊維としては、パルプ等が挙げられる。
無機繊維としては、アルミナからなる繊維等が挙げられる。
繊維化された有機樹脂としては、アラミドやテフロン（登録商標）等からなる繊維が挙げられる。

無機充填剤は、繊維状充填剤と併用することが好ましく、中間層９０全体（１００体積％）に対する、無機充填剤と繊維状充填剤の合計含有量は１０体積％～８０体積％であることが好ましい。中間層９０における無機充填剤と繊維状充填剤の合計含有量が上記の範囲内であれば、溶射により、中間層９０上にセラミックス層を均一に形成することができる。

中間層９０の厚さは、１μｍ～４０μｍであることが好ましく、５μｍ～２０μｍであることがより好ましい。中間層９０の厚さが１μｍ以上であれば、局所的に中間層９０が薄くなることがなく、溶射により、中間層９０上にセラミックス層５０を均一に形成することができる。一方、中間層９０の厚さが４０μｍ以下であれば、十分な吸着力が発生する。

以上説明した本実施形態の静電チャック装置１においては、貫通穴６０が、基板１０および積層体２を厚さ方向に貫通して設けられ、貫通穴６０にスリーブ７０が挿入され、スリーブ７０の厚さ方向の上面７１は、基板１０の厚さ方向の上面１０ａと同一面上に位置する第１の上面７２と、第１の上面７２よりもスリーブ７０の厚さ方向の上方に位置し、セラミックス層５０に近接する第２の上面７３との２段構造をなし、平面視において、積層体２の縁部２Ａが第１の上面７２上に配置されている。したがって、セラミックス層５０を形成する際に発生する熱によって積層体２の端面２ｂとスリーブ７０の外側面７０ａとの間に充填された充填剤８０が熱膨張して発生する応力を分散させて、前記の応力によりセラミックス層５０（特にセラミックス下地層５１）に亀裂が生じることを抑制できる。

本実施形態の静電チャック装置１において、セラミックス層５０が、セラミックス下地層５１と、セラミックス下地層５１の上面５１ａに形成され、凹凸を有するセラミックス表層５２と、を有することにより、所望の吸着力に制御することができる。

本実施形態の静電チャック装置１において、絶縁性有機フィルムが、ポリイミドフィルムである場合に、耐電圧性がより向上する。

［静電チャックの製造方法］
図１を参照して、本実施形態の静電チャック装置１の製造方法を説明する。
第１の絶縁性有機フィルム４１の表面（第１の絶縁性有機フィルム４１の厚さ方向の上面）４１ａに、銅等の金属を蒸着して、金属の薄膜を形成する。その後、エッチングを行って、金属の薄膜を所定の形状にパターニングして、内部電極２０を形成する。

次いで、内部電極２０の上面２０ａに、第２の接着剤層３２を介して、第２の絶縁性有機フィルム４２を貼着する。

次いで、第１の絶縁性有機フィルム４１の内部電極２０が形成された面とは反対側の面に、第１の接着剤層３１を形成し、第１の接着剤層３１、第１の絶縁性有機フィルム４１、内部電極２０、第２の接着剤層３２および第２の絶縁性有機フィルム４２が積層された積層体２を得る。

次いで、上記積層体２の表面（第２の絶縁性有機フィルム４２の表面）上からレーザー光線を照射して、積層体に基板１０における貫通穴６０にあわせて穴を形成する。

一方、基板１０には、ドリル等により貫通穴６０を形成した後、貫通穴６０内に、上記の第１の上面７２と第２の上面７３との２段構造を有するスリーブ７０を接合する。

次いで、穴を有する積層体２を第１の接着剤層３１を介して、基板１０の表面１０ａとスリーブ７０の第１の上面７２に接合する。

次いで、基板１０の表面１０ａとスリーブ７０の第１の上面７２に積層された積層体２の外側面全面およびスリーブ７０の第２の上面７３上に、中間層９０を形成した後、中間層９０の外面全面を覆うように、セラミックス下地層５１を形成する。
セラミックス下地層５１を形成する方法は、例えば、セラミックス下地層５１を構成する材料を含むスラリーを中間層９０の外面全面に塗布し、焼結してセラミックス下地層５１を形成する方法、セラミックス下地層５１を構成する材料を中間層９０の外面全面に溶射してセラミックス下地層５１を形成する方法等が挙げられる。
ここで、溶射とは、被膜（本実施形態では、セラミックス下地層５１）となる材料を加熱溶融後、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のことである。

次いで、セラミックス下地層５１の上面５１ａに、セラミックス表層５２を形成する。
セラミックス表層５２を形成する方法は、例えば、セラミックス下地層５１の上面５１ａに、所定の形状のマスキングを施した後、セラミックス表層５２を構成する材料をセラミックス下地層５１の上面５１ａに溶射してセラミックス表層５２を形成する方法、セラミックス表層５２を構成する材料をセラミックス下地層５１の上面５１ａ全面に溶射してセラミックス表層５２を形成した後、そのセラミックス表層５２を、ブラスト処理により削って、セラミックス表層５２を凹凸形状に形成する方法等が挙げられる。

以上の工程により、本実施形態の静電チャック装置１を作製することができる。

以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

［実施例１］
第１の絶縁性有機フィルム４１として、膜厚１２．５μｍのポリイミドフィルム（商品名：カプトン、東レ・デュポン社製）の片面に銅を９μｍの厚さでメッキした。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２０を形成した。この内部電極２０上に、第２の接着剤層３２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を積層した。絶縁性接着剤シートとしては、ビスマレイミド樹脂２７質量部、ジアミノシロキサン３質量部、レゾールフェノール樹脂２０質量部、ビフェニルエポキシ樹脂１０質量部、およびエチルアクリレート－ブチルアクリレート－アクリロニトリル共重合体２４０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シート状に成形したものを用いた。その後、第２の絶縁性有機フィルム４２として、膜厚１２．５μｍのポリイミドフィルム（商品名：カプトン、東レ・デュポン社製）を貼着し、熱処理によって接着させた積層体２を得た。なお、乾燥後の第２の接着剤層３２の厚さは２０μｍであった。

さらに、前記積層体における第１の絶縁性有機フィルム４１の内部電極２０が形成された面とは反対側の面に、第１の接着剤層３１として上記半硬化させた絶縁性接着剤シートと同じ組成の絶縁性接着剤からなるシートを積層し、レーザー光線により基板１０における貫通穴６０にあわせて穴を形成した。

一方、基板１０には、ドリル等により貫通穴６０を形成した後、貫通穴６０内に、第１の上面７２と第２の上面７３との２段構造を有し、アルミナ（Al₂O₃）で形成されたスリーブ７０を接合した。その後、積層体２をアルミニウム製の基板１０に貼着し、熱処理により接着させた。なお、乾燥後の第１の接着剤層３１の厚さは１０μｍであった。

次に、ポリシラザン１００質量部とアルミナからなる無機充填剤（平均粒子径：３μｍ）２００質量部とを、希釈媒体としての酢酸ブチルに混合し、さらに超音分散機により無機充填剤を均一に分散させて塗料を作製した。

次に、前記基板１０に接着させた積層体の第２の絶縁性有機フィルム４２の表面に、前記塗料をスプレーした後、加熱乾燥させて、中間層９０を形成した。なお、第２の絶縁性有機フィルム４２の表面上の乾燥後における中間層９０の厚さは１０μｍであった。

次に、プラズマ溶射法によりアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末（平均粒子径：８μｍ）を前記中間層５０の上面に溶射し、厚さ５０μｍのセラミックス下地層５１を形成した。

次いで、セラミックス下地層５１の表面に、所定の形状のマスキングを施した後、上記のアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）の粉末（平均粒子径：８μｍ）をセラミックス下地層５１の表面に溶射し、厚さ１５μｍのセラミックス表層５２を形成した。

次に、被吸着物を吸着するセラミックス表層５２の吸着面をダイヤモンド砥石にて平面研削し、図３に示す実施例１の静電チャック装置を得た。図３において、セラミックス表層５２により形成されるセラミックス層５０の外表面における凹凸は省略されている。
得られた静電チャック装置では、スリーブ７０の第１の上面７２に積層体２の縁部２Ａが配置されており、第１の上面７２上における縁部２Ａの水平方向の長さは、第１の上面７２の外縁７２ａを基準として、第１の上面７２と第２の上面７３の間の外側面７０ａから第１の上面７２の外縁７２ａまでの長さの７５％であった。
得られた静電チャック装置について、目視によりセラミックス層５０における亀裂の有無を確認した。亀裂が生じていない場合を「○」、亀裂が生じている場合を「×」と評価した。結果を表１に示す。

［実施例２］
前記実施例１において、第１の上面７２上における縁部２Ａの水平方向の長さが、第１の上面７２の外縁７２ａを基準として、第１の上面７２と第２の上面７３の間の外側面７０ａから第１の上面７２の外縁７２ａまでの長さの３０％となるように、スリーブ７０の第１の上面７２に積層体２の縁部２Ａを配置したこと以外は実施例１と同様にして、図４に示す実施例２の静電チャック装置を得た。
得られた静電チャック装置について、実施例１と同様にして、セラミックス層５０における亀裂の有無を確認した。結果を表１に示す。

［比較例１］
前記実施例１において、スリーブ７０の第１の上面７２に積層体２の縁部２Ａを配置しなかったこと以外は実施例１と同様にして、図５に示す比較例１の静電チャック装置を得た。
得られた静電チャック装置について、実施例１と同様にして、セラミックス層５０における亀裂の有無を確認した。結果を表１に示す。

［比較例２］
前記実施例１において、スリーブ７０の上面７１を２段構造とせず、スリーブ７０の第１の上面７２に積層体２の縁部２Ａを配置しなかったこと以外は実施例１と同様にして、図７に示す比較例２の静電チャック装置１００を得た。
得られた静電チャック装置について、実施例１と同様にして、セラミックス層５０における亀裂の有無を確認した。結果を表１に示す。

表１の結果から、スリーブ７０の上面７１を第１の上面７２と第２の上面７３の２段構造とし、第１の上面７２に積層体２の縁部２Ａを配置することにより、セラミックス層５０に亀裂が生じるのを抑制できることが確認された。

本発明の静電チャック装置によれば、ガス供給穴（リフトピン穴）等の貫通穴が、基板および積層体を厚さ方向に貫通して設けられ、貫通穴にスリーブが挿入され、スリーブの厚さ方向の上面は、基板の厚さ方向の上面と同一面上に位置する第１の上面と、第１の上面よりもスリーブの厚さ方向の上方に位置し、セラミックス層に近接する第２の上面との２段構造をなし、平面視において、積層体の縁部が第１の上面上に配置されている。したがって、セラミックス層を形成する際に発生する熱によって積層体の端面とスリーブの外側面との間に充填された充填剤が熱膨張して発生する応力を分散させて、前記の応力によりセラミックス層に亀裂が生じることを抑制できる。

１静電チャック装置
２積層体
１０基板
２０内部電極
３０接着剤層
３１第１の接着剤層
３２第２の接着剤層
４０絶縁性有機フィルム
４１第１の絶縁性有機フィルム
４２第２の絶縁性有機フィルム
５０セラミックス層
５１セラミックス下地層
５２セラミックス表層
６０貫通穴
７０スリーブ
７１上面
７２第１の上面
７３第２の上面
７５貫通孔
８０充填剤
９０中間層

Claims

基板と、該基板上に積層された内部電極を少なくとも含む積層体と、該積層体の厚さ方向の上面に積層されたセラミックス層と、を備え、
前記基板および前記積層体を厚さ方向に貫通する貫通穴が設けられ、
前記貫通穴に絶縁性材料からなるスリーブが挿入され、
前記スリーブの厚さ方向の上面は、前記基板の厚さ方向の上面と同一面上に位置する第１の上面と、該第１の上面よりも前記スリーブの厚さ方向の上方に位置し、前記セラミックス層に近接する第２の上面との２段構造をなし、
平面視において、前記積層体の縁部が前記第１の上面上に配置されていることを特徴とする静電チャック装置。
前記セラミックス層は、下地層と、該下地層の厚さ方向の上面に形成され、凹凸を有する表層と、を有することを特徴とする請求項１に記載の静電チャック装置。