TWI471974B - Electrostatic sucker - Google Patents

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TWI471974B
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Hiroaki Hori
Ikuo Itakura
Kazuki Anada
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Toto Ltd
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Description

靜電吸盤
本發明係關於靜電吸盤。
在將被處理基板在真空腔室內進行處理的製程中，使用靜電吸盤作為將被處理基板作保持固定的手段。在靜電吸盤中，係對設在靜電吸盤的內部的電極施加電壓，且以靜電力將被處理基板吸附在靜電吸盤主面。對於靜電吸盤，係被要求隨著處理製程的進化，在一次的處理製程中，將被處理基板急速加熱或冷卻。
為了對應該要求，使用一種在廣泛溫度範圍內，被處理基板的裝卸響應性佳，且電極間漏洩較小的庫侖型靜電吸盤。相對於庫侖型靜電吸盤，係有強生拉貝克型靜電吸盤，惟若為該靜電吸盤，被處理基板的裝卸響應性及電極間漏洩溫度依存較大，而會有無法回應上述要求的情形。
但是，庫侖型靜電吸盤的靜電吸附力係比強生拉貝克型靜電吸盤的靜電吸附力相對較弱。因此，在庫侖型靜電吸盤中，為了使其顯現強靜電吸附力，必須減薄靜電吸盤，另外將施加於電極的電壓形成為高電壓。因此，在庫侖型靜電吸盤中，係必須提高絕緣性。
以將被處理基板急速加熱冷卻的手段而言，係有對靜電吸盤主面與被處理基板之間供給傳熱用氣體的手段、或對靜電吸盤附加調溫板的手段。例如，揭示出一種在靜電吸盤主面設有多數突起、以放射狀延伸的溝槽、及外周溝槽的靜電吸盤(參照例如專利文獻1)。在該靜電吸盤中，係在靜電吸盤主面之下設有梳齒狀的電極。供給傳熱用氣體的溝槽係以在電極之上相重疊的方式予以配置。此外，貫穿孔係位於靜電吸盤中心，與以放射狀延伸的溝槽相連通。以放射狀延伸的溝槽係與外周溝槽相連通。此外，以提高電極間的絕緣性的手段而言，已揭示一種在電極間設置溝槽的構造(例如參照專利文獻2)。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開平09-232415號公報
[專利文獻2]日本特開平09-022936號公報
但是，例如在專利文獻1中所例示之記載的溝槽與電極相重疊的構造中，係溝槽的底面與電極的距離縮短，若在溝槽內導入傳熱用氣體時，會有在溝槽內發生傳熱用氣體的放電的情形。此時，溝槽內因傳熱用氣體的壓力而帶有導電性，會有變得無法保持溝槽與施加高電壓的電極間的絕緣性的情形。最後，會有在溝槽與電極間發生絕緣破壞的情形。此外，在專利文獻2中所例示，在電極間設置溝槽的構造中亦同樣地，溝槽與電極的距離縮短，最後會有在溝槽與電極間發生絕緣破壞的情形。
本發明之課題在提供一種可進行被處理基板的急速加熱冷卻，且維持高絕緣性的靜電吸盤。
第1發明係一種靜電吸盤，其特徵為：具備有：陶瓷基板；設在前述陶瓷基板的上側，具有載置被處理基板的第1主面的陶瓷介電質；及設在前述陶瓷基板與前述陶瓷介電質之間的電極，前述陶瓷介電質的材質為陶瓷燒結體，在前述陶瓷介電質的前述第1主面係設有複數突起部、及供給氣體的溝槽，在前述溝槽的底面係設有貫穿至與前述第1主面為相反側的前述陶瓷基板的第2主面的貫穿孔，前述電極與前述溝槽之間的距離係等於或大於前述電極與前述第1主面之間的距離。
在此，將前述電極與前述溝槽之間的距離設為第1距離。將前述電極與前述第1主面之間的距離設為第2距離。
第1距離係在將電極與溝槽相連結的直線中以最短的距離予以定義。
例如，溝槽的底面離陶瓷介電質的第1主面的深度比電極的主面為更淺時，第1距離係以將電極的溝槽側的端部、與溝槽的側面與底面的交點相連結的直線的距離予以定義。
此外，溝槽的底面離陶瓷介電質的第1主面的深度等於或大於電極的主面時，第1距離係以從電極的溝槽側的端部至與電極相同深度的溝槽的側面的距離予以定義。
此外，第2距離係以電極的主面與陶瓷介電質的第1主面之間的距離予以定義。
以下，亦有將第1距離僅稱為「電極與溝槽之間的距離」，將第2距離僅稱為「電極與第1主面之間的距離」，來說明本發明的情形。
假設，溝槽以在電極上相重疊的方式予以配置時，電極與溝槽之間的第1距離會小於第2距離。因此，若在溝槽內導入傳熱用氣體時，會有在溝槽內發生傳熱用氣體的放電的情形。此時，溝槽內因傳熱用氣體的壓力而帶有導電性，而會有無法保持溝槽與施加高電壓的電極間的絕緣性的情形。最後會有在溝槽與電極間發生絕緣破壞的情形。此外，即使為在電極間設置溝槽的構造亦同樣地，溝槽與電極的距離縮短，最後會有在溝槽與電極間發生絕緣破壞的情形。
相對於此，在第1發明中，係使電極與溝槽之間的距離、亦即第1距離等於或大於電極與陶瓷介電質的第1主面之間的距離、亦即第2距離。因此，即使在溝槽內導入傳熱用氣體而使傳熱用氣體形成為帶有導電性的氣體的壓力，亦維持溝槽與電極間的高絕緣性。
此外，藉由在陶瓷介電質的第1主面配置複數突起，傳熱用氣體的壓力即變為均一。此外，在陶瓷介電質的面內溫度分布亦不易發生不均，被處理基板的面內溫度分布即成為均一。此外，藉由將陶瓷介電質形成為陶瓷燒結體，陶瓷介電質各部的絕緣性變為均一，使靜電吸盤的可靠性提升。
第2發明係在第1發明中，前述電極係包含至少1對雙極電極，前述雙極電極的其中一方電極與另一方電極係可施加彼此不同的極性的電壓，前述其中一方電極與前述另一方電極係分離配設，前述溝槽係被配設在前述其中一方電極與前述另一方電極之間。
藉由在分離的雙極電極間配置溝槽，電極與溝槽之間的第1距離係可等於或大於電極與陶瓷介電質的第1主面之間的第2距離。藉此，可使電極與溝槽之間的絕緣性比電極與陶瓷介電質的第1主面之間的絕緣性為更高。
第3發明係在第1發明中，前述電極係包含複數電極要素，在前述複數電極要素的各個係可施加同一極性的電壓，前述複數電極要素的各個係彼此分離配設，前述溝槽係被配設在分離的前述複數電極要素之間。
藉由在分離的電極間配置溝槽，電極與溝槽之間的第1距離係可等於或大於電極與陶瓷介電質的第1主面之間的第2距離。藉此，可使電極與溝槽之間的絕緣性比電極與陶瓷介電質的第1主面之間的絕緣性為更高。此外，在電極的各個係被施加同一極性的電壓，因此若將被處理基板進行電漿處理時，係不易發生被處理基板在面內的所謂的電位不均。
第4發明係在第1發明中，從前述第1主面至前述溝槽的底面的深度係等於或小於從前述第1主面至前述電極的主面的深度。
使從陶瓷介電質的第1主面至溝槽的底面的深度等於或小於從陶瓷介電質的第1主面至電極的主面的深度，因此使電極與溝槽之間的第1距離變長，而使電極與溝槽之間的絕緣性提升。
此外，藉由研削或噴砂來對溝槽進行加工時，將溝槽的深度加工成愈淺，加工負荷的累積值亦愈小。因此，在溝槽的底面不易發生微裂痕(微小缺陷)。藉此，不易形成通過微裂痕的電流洩漏路徑。
第5發明係在第1發明中，從前述第1主面至前述溝槽的底面的深度係小於前述溝槽的寬幅。
藉由使從陶瓷介電質的第1主面至溝槽的底面的深度小於溝槽的寬幅，可使溝槽加工深度變淺。藉此，即使藉由研削或噴砂來對溝槽進行加工，亦不易在溝槽深度發生不均。此外，溝槽內的傳熱用氣體的傳導性更為接近於一定，氣體分配速度變得更為均一。
第6發明係在第5發明中，在前述溝槽的端部領域設有朝向前述溝槽之端而前述溝槽的深度逐漸變淺的漸淺部。
在陶瓷介電質的第1主面靜電吸附屬於被吸附物的被處理基板，當以傳熱用氣體充滿溝槽的內部時，若溝槽的側面與底面交叉成直線狀，該交叉的部位即成為特異點(電場集中的點)，而容易在溝槽與電極之間發生放電破壞。但是，若如第6發明般在溝槽的端部領域設有溝槽的深度逐漸變淺的漸淺部時，特異點在溝槽的內部即會消失，而抑制放電發生，而不易發生放電破壞。
第7發明係在第5發明中，前述陶瓷介電質在室溫下的體積電阻率為1×1014 Ω‧cm以上。
亦即，可在庫侖型靜電吸盤配置上述電極與溝槽。
第8發明係在第5發明中，前述陶瓷基板的厚度係大於前述陶瓷介電質的厚度。
藉由使陶瓷基板的厚度大於陶瓷介電質的厚度，來抑制陶瓷介電質的翹曲。
藉由本發明，實現一種可進行被處理基板的急速加熱冷卻，且維持高絕緣性的靜電吸盤。
以下參照圖示，說明具體的實施形態。在以下說明的實施形態中亦包括用以解決上述課題的手段的內容。
首先針對在本發明之實施形態中所使用的詞句加以說明。
(陶瓷基板、陶瓷介電質)
陶瓷介電質係指用以載置被處理基板的載台。陶瓷基板(亦稱為支持基板、中間基板)係指支持陶瓷介電質的載台。在陶瓷基板及陶瓷介電質中，其材質為陶瓷燒結體，各自的厚度被設計為均一。
陶瓷介電質的材質係以在使用靜電吸盤的溫度領域內，進行庫侖型靜電吸盤的動作，而使陶瓷介電質內的絕緣性均一為佳。尤其，陶瓷燒結體係適於該材質。此外，陶瓷燒結體係即使長時間使用亦不易使靜電吸盤損傷，腐蝕等的耐久性佳。以陶瓷燒結體之例而言，係列舉氧化鋁燒結體、氮化鋁燒結體、藍寶石燒結體等。
此外，陶瓷基板的材質係以可確實支持陶瓷介電質，陶瓷基板內的絕緣性為均一的材質為佳。尤其，若為陶瓷燒結體，可將陶瓷介電質與電極一體燒結，且可確保高絕緣性。此外，在將陶瓷介電質與陶瓷基板個別燒結，將該等接著而一體化的靜電吸盤中，藉由選擇陶瓷燒結體，可得電極形狀的燒成收縮影響少、且如所希望的電極形狀。
此外，將具備有電極的陶瓷介電質及陶瓷基板接著一體化在金屬製調溫板者，係可縮短被處理基板與調溫板間的距離，熱傳導的效率會變佳。此外，在調溫板的主面熔射無機材料，而提高電極與調溫板間的絕緣可靠性者，係可達成兼顧熱傳導的效率化與絕緣可靠性。
在陶瓷基板及陶瓷介電質的主面的平面度中，亦被設計在預定範圍內。若各自的厚度均一、或確保各自的主面的平面度，在熱壓硬化時不易對陶瓷基板及陶瓷介電質施加局部應力。
陶瓷基板的直徑為300mm左右，厚度為2～3mm左右。陶瓷介電質的直徑為300mm左右，厚度為1mm左右。陶瓷基板及陶瓷介電質的平面度為20μm以下。陶瓷基板及陶瓷介電質的厚度不均為20μm以下。此外，關於陶瓷基板及陶瓷介電質的平面度、厚度不均，係以10μm以下為更佳。
(電極)
電極係指用以對陶瓷介電質供予靜電力的電極。電極係被內置在靜電吸盤內。若將陶瓷介電質與陶瓷基板一體燒結時，電極係藉由在屬於陶瓷介電質及陶瓷基板的材料的生坯片材(green sheet)印刷鎢(W)、鉬(Mo)等高熔點金屬糊膏，將生坯片材進行燒結所形成。
或者當將燒結後的陶瓷介電質與燒結後的陶瓷基板接著時，電極係預先形成在陶瓷介電質側，以包夾電極的方式將陶瓷基板與陶瓷介電質一體接著所形成。此時，電極係利用網版印刷、PVD、CVD法等而在陶瓷介電質的主面形成鎢(W)、鉬(Mo)、碳化鈦(TiC)等高熔點金屬膜之後，以光阻法形成遮罩圖案，藉由噴砂法等予以圖案加工。成膜係藉由例如CVD法。高熔點金屬膜的厚度為1μm以下。
(溝槽)
溝槽係用以在陶瓷介電質與被處理基板之間供給傳熱用氣體(氦(He)、氮(N2 )、氬(Ar)等)的氣體溝槽。溝槽係被配置在電極間。溝槽係以阻劑來覆蓋陶瓷介電質的主面，將配置溝槽的位置的阻劑去除，以噴砂法將由阻劑露出的陶瓷介電質進行加工所形成。
(突起部)
突起部係指當在陶瓷介電質上靜電吸附被處理基板時，用以在被處理基板與陶瓷介電質的主面間形成空隙的柱狀突起。藉由該空間的生成，可在被處理基板與陶瓷介電質的主面間有效率地供給傳熱用氣體。此外，亦可在陶瓷介電質的主面的外周設置防止傳熱用氣體流出的環狀突起。
關於突起部的形狀，為了抑制由被處理基板的背面側發生微粒，以使其頂面面積為更小為宜。例如，頂面的直徑為0.1mm～0.5mm。此外，關於從陶瓷介電質的主面至突起部的頂面的高度，係以適度保持傳熱用氣體的傳導性，而且以傳熱用氣體的壓力成為分子流領域的方式予以設計為宜。藉此，傳熱用氣體的熱傳達率藉由該壓力予以控制。例如，從陶瓷介電質的主面至突起部的頂面的高度為3μm～15μm。
環狀突起的寬幅係可防止傳熱用氣體漏洩，而且形成為可將與被處理基板的熱傳達設定為目的值的值。例如，若以傳熱用氣體的漏洩防止及熱傳達的減低為目的時，環狀突起的寬幅係設為0.3mm～0.6mm。環狀突起的寬幅係在欲使熱傳達增加時，環狀突起的寬幅係設定為1mm～3mm。其中，環狀突起的高度係與突起部的高度相一致。
(貫穿孔)
貫穿孔係用以將傳熱用氣體導入至溝槽的孔。若將陶瓷介電質與陶瓷基板一體燒結，在將屬於該等的原料的生坯片材層積之後，進行貫穿孔的加工，進行燒結而形成。藉由該方法，在電極與貫穿孔的位置關係中，不會受到因燒結所造成的收縮的影響(例如位置偏移)即可完成。
另一方面，當包夾陶瓷介電質與陶瓷基板來形成靜電吸盤時，由於在陶瓷介電質側預先形成電極，因此對電極形狀不會出現因燒結所造成的收縮的影響。因此，在將陶瓷介電質與陶瓷基板接著之後，可利用研削加工而在預定位置設置貫穿孔。
(調溫板)
調溫板係指用以將陶瓷板進行冷卻或加熱的板。因此，在調溫板的內部設有流通冷媒或溫媒的媒體路徑。冷媒或溫媒係透過配管而與冷卻機相連接。
調溫板的材質係以在被處理基板的處理製程中不會發生污染、發塵等的材質為佳。例如，以其材質而言，適用不銹鋼、鋁、鈦等金屬、該等的合金、使金屬與陶瓷分散混合的合成材料。具體而言為鋁A6061材。
此外，亦可在調溫板的表面形成絕緣膜，來確保加熱器與調溫板之間的電氣絕緣。以絕緣膜而言，例如適用氧化鋁熔射膜。氧化鋁熔射係加工容易、且可以低成本製造。若調溫板的材質為鋁，亦可對調溫板的表面施行耐酸鋁(註冊商標)處理。藉由進行耐酸鋁的封孔處理，可使電氣絕緣可靠性更為提升。
接著，針對靜電吸盤的構成加以說明。
第1圖(a)係靜電吸盤的主要部位剖面圖，第1圖(b)係以第1圖(a)的A所包圍的部分的放大圖，第1圖(c)係將第1圖(b)的局部(溝槽22附近)更加放大的圖。在第1圖(b)中係一併顯示(a)的中心部附近及周邊。
在靜電吸盤1中係具備有：陶瓷基板10；設在陶瓷基板10的上側，於第1主面20s載置被處理基板50的陶瓷介電質20；及設在陶瓷基板10與陶瓷介電質20之間的電極30。陶瓷介電質20的材質為陶瓷燒結體，在陶瓷介電質20的第1主面(表面側)20s設有複數突起部21。此外，在第1主面20s係設有至少1個用以在第1主面20s與被處理基板50之間供給傳熱用氣體的溝槽22。
在溝槽22的底面22b係設有至少1個貫穿至與第1主面20s為相反側的陶瓷基板10的第2主面(背面側)10s的貫穿孔23。電極30與溝槽22之間的第1距離d1係等於或大於電極30與陶瓷介電質20的第1主面20s之間的第2距離d2。在陶瓷介電質20的外周設有環狀突起部24。在陶瓷基板10的下側設有調溫板40。
陶瓷基板10、陶瓷介電質20、及電極30係一體燒結者。陶瓷基板10、陶瓷介電質20為例如氧化鋁燒結體。
在此，第1距離d1係在將電極30與溝槽22相連結的直線中以最短距離予以定義。
例如，若溝槽22的底面22b離陶瓷介電質20的第1主面20s的深度比電極30的主面30s為更淺時，第1距離d1係以將電極30的溝槽22側的端部30e、與溝槽22的側面22w與底面22b所成交點相連結的直線的距離予以定義。
第2距離d2係陶瓷介電質20的第1主面20s與電極30的主面30s(上面)之間的距離。
此外，若溝槽22的底面22b離陶瓷介電質20的第1主面20s的深度與電極30的主面30s相等、或者比電極30的主面30s為更深時，第1距離d1係以從電極30的溝槽22側的端部30e至與電極30相等深度的溝槽22的側面22w為止的距離予以定義。
此外，關於傳熱用氣體，調整第1主面20s與被處理基板50之間的距離，且以氣體壓力成為分子流領域的方式進行調整。此時，氣體壓力與傳熱用氣體的熱傳達率形成比例關係。藉此，可藉由傳熱用氣體的壓力來精度佳地控制被處理基板50與靜電吸盤間的熱傳達率，可進行被處理基板的溫度控制。
若傳熱用氣體的壓力為分子流領域，溝槽22內的放電開始電壓係藉由帕森法則(帕森曲線(Paschen Curve))予以規定。例如，若施加電壓比傳熱用氣體的壓力與第1距離d1的積中的放電開始電壓為更高時，會有在溝槽22內發生傳熱用氣體的放電的情形。
例如，如後述的靜電吸盤100所示，若溝槽22以在電極30上相重疊的方式予以配置時，第1距離會小於第2距離。在如上所示之狀態下，若在溝槽22內導入傳熱用氣體，而對電極30施加高電壓時，會有在溝槽22內發生傳熱用氣體的放電的情形。此時，溝槽22內因傳熱用氣體的壓力而帶有導電性，會有無法保持溝槽22與施加高電壓的電極30間的絕緣性的情形。最後，會有在溝槽22與電極30間發生絕緣破壞的情形。
但是，在本實施形態中，並非溝槽22在電極30上相重疊，而是使第1距離d1等於或大於第2距離d2。因此，在本實施形態中，係不符合帕森法則，即使在溝槽22內導入傳熱用氣體，亦不易在溝槽22內發生傳熱用氣體的放電。因此，溝槽22內並不會有因傳熱用氣體的壓力而帶有導電性的情形，而維持溝槽22與電極30間的高絕緣性。
此外，即使在帕森法則中的壓力與距離的積接近的情形下，亦藉由加大溝槽22、與屬於內部電極的電極30之間的物理性距離，來使陶瓷介電質的耐電壓強度提升，而抑制絕緣破壞。
此外，在溝槽22的底面22b與側面22w之間形成連續曲面，藉此使溝槽22與電極30之間的物理性距離變得更大，而且變得不易發生特異點(電場集中的點)。因此，絕緣破壞會更加受到抑制。
此外，藉由在陶瓷介電質20的第1主面20s配置複數突起部21，傳熱用氣體的壓力會變為均一，在陶瓷介電質20的面內溫度分布亦不易發生不均，被處理基板的面內溫度分布會變為均一。
具體而言，陶瓷基板10、陶瓷介電質20之各個的外徑為300mm，陶瓷基板10及陶瓷介電質20的總厚度為1mm。陶瓷介電質20的第1主面20s與電極30的主面30s之間的第2距離d2為0.3mm。相對向的電極30間的距離為3.0mm。溝槽22的寬幅為1.0mm。
溝槽22的深度為0.1mm。溝槽22係被配置在相對向的電極30間的中心。溝槽22與電極30的溝槽22側的端部30e之間的第1距離d1係由((1mm)2 +(0.2mm)2 )的平方根而成為1.020mm。
此外，陶瓷介電質20在室溫下的體積電阻率為1×1014 Ω‧cm以上。亦即，靜電吸盤1為庫侖型靜電吸盤。陶瓷基板10的厚度係比陶瓷介電質20的厚度為更厚。藉由使陶瓷基板10的厚度比陶瓷介電質20的厚度為更厚，來抑制陶瓷介電質20的翹曲。
如上所示，在靜電吸盤1中，從陶瓷介電質20的第1主面20s至溝槽22的底面22b的深度係等於或小於從第1主面20s至電極30的主面30s的深度。
由於使從陶瓷介電質20的第1主面20s至溝槽22的底面22b的深度等於或小於從陶瓷介電質20的第1主面20s至電極30的主面30s的深度，因此電極30與溝槽22之間的第1距離d1會變長，電極30與溝槽22之間的絕緣性會提升。
此外，藉由研削或噴砂來將溝槽22加工時，將溝槽22的深度加工為愈淺，加工負荷的累積值亦愈小。因此，在溝槽22的底面22b不易發生微裂痕。藉此，不易形成通過微裂痕的電流洩漏路徑。
此外，在靜電吸盤1中，從第1主面20s至溝槽22的底面22b的深度係小於溝槽22的寬幅。在此，溝槽22的寬幅係指相對溝槽22延伸的方向呈垂直地切斷溝槽22時的溝槽的寬幅。
藉由使從陶瓷介電質20的第1主面20s至溝槽22的底面22b的深度小於溝槽22的寬幅，可使溝槽加工深度變淺。藉此，即使藉由研削或噴砂來對溝槽22進行加工，亦不易在溝槽深度產生不均。此外，溝槽22內的傳熱用氣體的傳導性更加接近於一定，氣體分配速度成為更為均一。
以下說明靜電吸盤1的具代表性的構成零件的製造過程。
陶瓷基板10及陶瓷介電質20係藉由以下製造過程所形成。例如，在平均粒子徑0.1μm、純度99.99%以上的氧化鋁原料粉末添加丙烯酸系黏合劑之後，利用噴霧乾燥器形成為粒狀，而製作顆粒粉。之後，CIP(橡膠模壓)或衝壓成形後，加工成預定的形狀，在1250～1450℃的大氣雰圍氣下進行燒成。
接著，進行HIP處理(熱間等方壓加壓)。HIP條件係Ar氣體為1000氣壓以上，溫度為與燒成溫度相同的1250～1450℃。在如上所示之條件下，可得極為緻密，且構成粒子的平均粒子徑為2μm以下，在20±3℃中，體積電阻率為1×1014 Ω‧cm以上，密度為99%以上，熱傳導率30W/mK以上、耐電壓20kV以上(1mm厚時)的陶瓷基板10及陶瓷介電質20。此外，藉由將陶瓷基板10及陶瓷介電質20形成為陶瓷燒結體，使陶瓷介電質各部的絕緣性成為均一，而使靜電吸盤1的可靠性提升。
陶瓷基板10與調溫板40係藉由矽氧接著劑予以接著。本實施形態之矽氧接著劑為雙液附加型。因此，即使將矽氧接著劑硬化，亦使氣體較少發生。此外，藉由觸媒與加熱來進行硬化，因此深部的硬化性優異。雖然亦有可在室溫下將矽氧接著劑硬化的類型，但是該接著劑係深部的硬化性較弱，硬化時會發生氣體，而成為孔洞發生的原因，故較不理想。此外，硬化時耗費長時間(72小時以上)，故較不理想。
本實施形態之矽氧接著劑係將陶瓷製的無定形填料作混合分散。藉此，矽氧接著劑係具有高熱傳導率。此外，為了防止應力集中在陶瓷基板10及陶瓷介電質20，使球形填料混合分散在矽氧接著劑，而將其厚度保持為一定。球形填料的平均直徑係大於無定形填料的短徑的最大值。
將使無定形填料及球形填料混合分散的矽氧接著劑塗佈在陶瓷基板10及調溫板之各個的貼合面，放入真空腔室，連同脫泡處理一起進行貼合。
之後，在矽氧接著劑硬化前，將陶瓷介電質與調溫板取出至大氣中，一面利用熱壓機來控制矽氧接著劑的厚度，一面進行暫時硬化。熱壓後，將溢出的多餘矽氧接著劑去除，放入烘箱而完全加熱硬化。
在將陶瓷基板10與調溫板40接著後，將陶瓷介電質20的第1主面20s進行研削，而進行擦磨及研磨加工等。藉此，使吸附面的表面粗糙度為一致。之後，利用光阻法，將溝槽22之圖案以外的部分進行遮蔽，藉由噴砂而將溝槽22加工至規定的深度。接著，利用光阻法，將形成有突起部21及環狀突起部24的部分進行遮蔽，利用噴砂來形成突起部21、環狀突起部24。
接著，針對電極30的平面形狀加以說明。
第2圖係電極的平面形狀的主要部位圖，(a)係第1電極的平面圖，(b)係第2電極的平面圖，(c)係第3電極的平面圖。第2圖係由相對陶瓷介電質20的第1主面20s呈垂直的方向觀看靜電吸盤1的圖。
第2圖(a)所示之電極30係至少具有1對電極。例如，以半圓狀的2枚電極30a、30b相對向的方式予以配置。設在靜電吸盤1的中央的溝槽22係被設在電極30a與電極30b之間。此外，電極30a、30b的端部30e係在所有場所，由溝槽22的側面22w朝向電極30a、30b的內部的方向被拉進。亦即，若由與陶瓷介電質20的第1主面20s呈垂直的方向觀看靜電吸盤1時，在電極30a、30b的端部30e與溝槽22的側面22w之間係設有一定的距離。
若將電極30a、30b設為1對雙極電極時，在雙極電極的一方電極30a與另一方電極30b係可施加彼此不同的極性的電壓。一方電極30a與另一方電極30b係相分離。在此溝槽22係被配置在一方電極30a與另一方電極30b之間。
藉由在相分離的雙極電極間配置溝槽22，上述第1距離d1係可等於或大於電極30a、30b的主面與陶瓷介電質20的第1主面20s之間的第2距離d2。藉此，可使電極30與溝槽22之間的絕緣性高於電極30與陶瓷介電質20的第1主面20s之間的絕緣性。
此外，對電極(電極要素)30a、30b的各個係可施加同一極性的電壓。此時係對電極30a、30b的各個施加同一極性的電壓，因此若將被處理基板50進行電漿處理時，不易發生被處理基板50在面內的所謂的電位不均。
此外，如第2圖(b)所示，亦可在陶瓷介電質20的外周位置設置環狀電極30r。藉此，更不易發生被處理基板50在面內的所謂的電位不均。
此外，第2圖(c)所示電極30係將半圓狀的2枚電極30a、30b另外分割成2個者。在此，對電極30aa與電極30bb的組別施加正極性的電壓，對電極30ab與電極30ba的組別施加負極性的電壓。或者，亦可對電極(電極要素)30aa、30ab、30ba、30bb施加同一極性的電壓。如上所示之電極形狀亦包含在本實施形態中。
其中，電極30、溝槽22的形狀並不限於該等實施例的形狀。例如，電極亦可為梳齒狀、同心圓狀、英文字母的「C」字狀等任意形狀。但是，關於溝槽22，係配置在各自的電極間。
第3圖(a)係靜電吸盤之變形例之主要部位剖面圖，第3圖(b)係以第3圖(a)的A所包圍部分的放大圖。在第3圖(b)係一併顯示第3圖(a)的中心部附近及周邊。
在第3圖所示之靜電吸盤2中，係將其基本構成形成為與靜電吸盤1相同。在靜電吸盤2中，關於靜電吸盤2的第1距離d1，係比靜電吸盤1的第1距離d1為更短。但是，在靜電吸盤2中，係滿足第1距離d1等於或大於第2距離d2的條件。
具體而言，陶瓷基板10、陶瓷介電質20之各自的外徑為300mm，陶瓷基板10及陶瓷介電質20的總厚度為1mm。陶瓷介電質20的第1主面與電極30的主面30s之間的第2距離d2為0.3mm。相對向的電極30間的距離為2.0mm。溝槽22的寬幅為1.0mm。此外，溝槽22的深度為0.1mm。溝槽22係被配置在相對向的電極30間的中心。因此，溝槽22與電極30的溝槽22側的端部30e之間的第1距離d1係取(0.5mm)2 +(0.2mm)2 的平方根而成為0.539mm。
關於靜電吸盤2，將陶瓷介電質20與陶瓷基板10個別燒結，將該等貼合而形成。電極30係被預先形成在陶瓷介電質20側，以包夾電極30的方式將陶瓷基板10與陶瓷介電質20一體接著。因此，電極30係在陶瓷基板10與陶瓷介電質20燒結後所形成。因此，關於電極30，不易受到燒成收縮的影響，而可得所希望的圖案。
在如上所示之實施形態中亦可得與靜電吸盤1相同的效果。此外，靜電吸盤2的電極30的面積係大於靜電吸盤1的電極30的面積，由此可得更高的靜電力。
最後說明作為比較例的靜電吸盤100。
第4圖係比較例之靜電吸盤的主要部位剖面圖。
在靜電吸盤100中，陶瓷基板10、陶瓷介電質20之各自的外徑為300mm，陶瓷基板10及陶瓷介電質20的總厚度為1mm。陶瓷介電質20的第1主面與電極30的主面30s之間的第2距離d2為0.3mm。相對向的電極30間的距離為1.4mm。溝槽22的寬幅為1.0mm。此外，溝槽22的深度為0.3mm。溝槽22係被配置在相對向的電極30間的中心。因此，溝槽22與電極30的溝槽22側的端部30e之間的第1距離d1成為0.2mm。
在靜電吸盤100中，電極30與溝槽22之間的第1距離d1係小於電極30與陶瓷介電質20的第1主面20s之間的第2距離d2。亦即，在靜電吸盤100中，與靜電吸盤1、2相比，形成為電極30的端部30e近接於溝槽22的側面22w的構成。因此，若對電極30施加高電壓時，會有發生在電極30的端部30e與溝槽22的側面22w之間的絕緣破壞的情形。
此外，在設於陶瓷介電質20之第1主面20s的其他溝槽25中，電極30位於其正下方。亦即，溝槽25與電極30相重疊。若為如上所示之情形，會有在溝槽25的底面25b與電極30的主面30s之間發生絕緣破壞的情形。
相對於此，在靜電吸盤1、2中，係形成為不易發生絕緣破壞的構成。在靜電吸盤1、2中，係具備有調溫板40，傳熱用氣體被供給至被處理基板50與陶瓷介電質20的第1主面20s之間。因此，若使用靜電吸盤1、2，可進行被處理基板50的急速加熱冷卻。
第5圖(a)係靜電吸盤之其他變形例之主要部位剖面圖，第5圖(b)係第5圖(a)的局部放大圖。
在靜電吸盤3中，係在溝槽22的端部領域設有朝向溝槽22之端而溝槽22的深度逐漸變淺的漸淺部22r。在陶瓷介電質20的第1主面20s，將屬於被吸附物的被處理基板50靜電吸附，在以傳熱用氣體充滿溝槽22的內部時，若溝槽22的側面2w與底面22b交叉成直線狀時，該交叉部位係成為特異點(電場集中的點)，在溝槽22與電極30之間容易發生放電破壞。相對於此，如該實施形態所示，若在溝槽22的端部領域設有朝向溝槽22之端而溝槽22的深度逐漸變淺的漸淺部22r時，特異點會在溝槽22的內部消失，而抑制電場集中，變得不易發生放電破壞。
例如，在第5圖中係顯示連續曲面來作為漸淺部22r之一例。在溝槽22的內部，側面22w與底面22b係在連續曲面相交。如上所示之連續曲面係可藉由例如噴砂來形成。以一例而言，若該曲面形狀可近似於R(圓弧)形狀時，較佳為R的尺寸(R尺寸)係溝槽22的深度d3的0.5倍以上，溝槽22的寬幅d4的0.5倍以下。
若R尺寸未達d3的0.5倍，當在溝槽22充滿傳熱用氣體時，容易發生電極30-溝槽22間的特異點(電場集中的點)，而容易發生放電破壞。另一方面，若漸淺部22r的R尺寸大於溝槽22的寬幅d4的0.5倍時，漸淺部22r未完全包含在溝槽22之中，或者深度在溝槽22的中央亦未達至預定深度d3。若溝槽22的深度未達至預定深度d3，溝槽22的傳導性會降低，傳熱用氣體的導入與排出的工作時間(Tact Time)會變長。
此外，關於R尺寸，亦可將以下第6圖所示尺寸設為上限。
第6圖係靜電吸盤的溝槽周邊的剖面模式圖。
當假定漸淺部22r的曲面為半徑r的圓弧時，將與溝槽22的上端緣22e與溝槽22的底面22b的中心22c相接的圓弧的半徑r設為R尺寸的上限值。
半徑r的上限值係以(1/2)‧d3+d42 /(8‧d3)來表示，因此亦可形成為：
(R尺寸的上限值)≦(1/2)‧d3+d42 /(8‧d3)。
其中，以溝槽22的寬幅d4之例而言，為0.5mm～1mm，以溝槽22的深度d3之例而言，為0.1mm。
以上針對本發明之實施形態加以說明。但是，本發明並非為限定於該等記述者。關於前述之實施形態，只要具備有本發明之特徵，熟習該項技術者適當施加設計變更者亦包含在本發明之範圍內。例如，各要素的形狀、尺寸、材質、配置等可作適當變更，而非限定於例示者。
此外，前述各實施形態所具備的各要素可在技術上儘可能加以組合或複合，只要包含本發明之特徵，將該等加以組合者亦包含在本發明之範圍內。
(產業上利用領域)
作為保持固定被處理基板的靜電吸盤被加以利用。
1、2、100．．．靜電吸盤
10．．．陶瓷基板
10s．．．第2主面
20．．．陶瓷介電質
20s．．．第1主面
21．．．突起部
22、25．．．溝槽
22b、25b．．．底面
22r．．．漸淺部
22w．．．側面
23．．．貫穿孔
24‧‧‧環狀突起
30、30a、30b、30r、30aa、30ab、30ba、30bb‧‧‧電極
30e‧‧‧端部
30s‧‧‧主面
40‧‧‧調溫板
50‧‧‧被處理基板
d1‧‧‧第1距離
d2‧‧‧第2距離
第1圖(a)係靜電吸盤的主要部位剖面圖，(b)係以(a)的A所包圍部分的放大圖，(c)係將(b)的局部更加放大的圖。
第2圖係電極的平面形狀的主要部位圖，(a)係第1電極的平面圖，(b)係第2電極的平面圖，(c)係第3電極的平面圖。
第3圖(a)係靜電吸盤的變形例之主要部位剖面圖，(b)係以(a)的A所包圍部分的放大圖。
第4圖係比較例之靜電吸盤的主要部位剖面圖。
第5圖(a)係靜電吸盤之其他變形例之主要部位剖面圖，(b)係(a)的局部放大圖。
第6圖係靜電吸盤的溝槽周邊的剖面模式圖。
1．．．靜電吸盤
10．．．陶瓷基板
10s．．．第2主面
20．．．陶瓷介電質
20s．．．第1主面
21．．．突起部
22．．．溝槽
22b．．．底面
22w．．．側面
23．．．貫穿孔
24．．．環狀突起
30．．．電極
30e．．．端部
30s．．．主面
40．．．調溫板
50．．．被處理基板
d1．．．第1距離
d2．．．第2距離

Claims (6)

  1. 一種靜電吸盤，其特徵為：具備有：陶瓷基板；設在前述陶瓷基板的上側，具有載置被處理基板的第1主面的陶瓷介電質；及設在前述陶瓷基板與前述陶瓷介電質之間的電極，前述陶瓷介電質的材質為陶瓷燒結體，前述陶瓷介電質在室溫下的體積電阻率為1×1014 Ω‧cm以上，在前述陶瓷介電質的前述第1主面係設有複數突起部、及供給氣體的溝槽，在前述溝槽的底面係設有貫穿至與前述第1主面為相反側的前述陶瓷基板的第2主面的貫穿孔，前述電極與前述溝槽之間的距離係等於或大於前述電極與前述第1主面之間的距離，前述電極係包含至少1對雙極電極，前述雙極電極的其中一方電極與另一方電極係可施加彼此不同的極性的電壓，前述其中一方電極與前述另一方電極係分離配設，前述溝槽係被配設在前述其中一方電極與前述另一方電極之間。
  2. 一種靜電吸盤，其特徵為：具備有： 陶瓷基板；設在前述陶瓷基板的上側，具有載置被處理基板的第1主面的陶瓷介電質；及設在前述陶瓷基板與前述陶瓷介電質之間的電極，前述陶瓷介電質的材質為陶瓷燒結體，前述陶瓷介電質在室溫下的體積電阻率為1×1014 Ω‧cm以上，在前述陶瓷介電質的前述第1主面係設有複數突起部、及供給氣體的溝槽，在前述溝槽的底面係設有貫穿至與前述第1主面為相反側的前述陶瓷基板的第2主面的貫穿孔，前述電極與前述溝槽之間的距離係等於或大於前述電極與前述第1主面之間的距離，前述電極係包含複數電極要素，在前述複數電極要素的各個係可施加同一極性的電壓，前述複數電極要素的各個係彼此分離配設，前述溝槽係被配設在分離的前述複數電極要素之間。
  3. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中，從前述第1主面至前述溝槽的底面的深度係等於或小於從前述第1主面至前述電極的主面的深度。
  4. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中，從前述第1主面至前述溝槽的底面的深度係小於前述溝槽的寬幅。
  5. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中，在前述溝槽的端部領域設有朝向前述溝槽之端而前述溝槽的深度逐漸變淺的漸淺部。
  6. 如申請專利範圍第1項或第2項之靜電吸盤，其中，前述陶瓷基板的厚度係大於前述陶瓷介電質的厚度。
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