WO2013047648A1 - 静電チャック - Google Patents
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Abstract
Description
図2は、図1に示すA部の模式的拡大断面図である。
図1に表したように、本実施形態に係る静電チャック110は、セラミック誘電体基板11と、電極12と、接続部20と、を備える。
図1に表したように、静電チャック110は、ベースプレート50の上に取り付けられている。ベースプレート50は、静電チャック110の取り付け基準になる。静電チャック110をベースプレート50に取り付けるには、シリコーン等の耐熱性樹脂、インジウム接合及びろう付など、使用温度帯やコスト等の観点から適宜選択される。
また、導電性部材30が設けられていない場合には、コンタクト電極61が接続部20の第2主面11b側の露出面と直接接触することになる。
図3に表した接続部20’は、Z方向に一定の外径を有する。例えば、接続部20’のZ方向における平均の外径が、図2に表した接続部20のZ方向における平均の外径と同じであった場合、接続部20と電極12とが接触する面の外径daは、接続部20’と電極12とが接触する面の外径dbよりも大きくなる。つまり、接続部20と電極12との接触面積は、接続部20’と電極12との接触面積よりも広くなる。これにより、接続部20の電極12との接続性は、接続部20’と電極12との接続性よりも高くなる。
図4では、第1領域21の断面視において接続部20の外形が曲線状になっている場合の角度θの定義の一例を示している。
ここで、断面視とは、接続部20の中心を通るXZ平面での断面をY方向にみたときの断面のことをいう。角度θの定義の一例は次のようになる。
接続部20の電極12との接触面における外径(X方向の長さ)を外径d1とする。
交点p0を中心にした半径rの円CRを描き、円CRと延長線L1との交点を交点p1、円CRと外形線S2との交点を交点p2とする。
交点p1と交点p0とを結ぶ線と、交点p2と交点p0とを結ぶ線と、のなす角度(狭い方の角度)を角度θとする。
ここで、円CRの半径rは、例えば外径d1の1/8である。
図5は、図1に示すA部の模式的拡大断面図を示している。図5に表した接続部20Aは、第1領域21と、第2領域22と、を有する。第1領域21のZ方向にみた形状の外径は、Z方向に徐々に小さくなる。例えば、第1領域21の外径は、電極12側で最も大きく(外径d1)、電極12からZ方向に向かって徐々に小さくなる。最も小さな外径は外径d2である。
したがって、接続部20Aでは、電極12及び導電性部材30の両方との接続性が向上する。
なお、図5に表した接続部20Aでは、第1領域21と第2領域22とが隣接しているが、第1領域21と第2領域22とのあいだに他の領域(例えば、外径がZ方向に同じ領域)が介在していてもよい。
図6は、図1に示すA部の模式的拡大断面図を示している。図6に表した接続部20Bように、セラミック誘電体基板11は、Z方向に凸形状となる部分21aを有する。部分21aは、セラミック誘電体基板11の電極12との接触面であってZ方向にみて接続部20Bと重なる位置に、Z方向に凸形状になっている。部分21aは、例えば、Z方向にみた接続部20Bの中央領域に対応する位置に、Z方向に凸形状となるよう設けられている。
図7(a)は、図1に示すA部の模式的拡大断面図を示している。図7(b)は、接続部をZ方向と反対方向にみた模式的平面図を示している。
図7(a)に表したように、セラミック誘電体基板11は、第2主面11bから接続部20Aに達する凹部15を有する。
なお、図7(a)及び(b)には接続部20Aを示したが、図2に表した接続部20、図6に表した接続部20Bであっても適用可能である。
図8(a)は、d1/d2に対する接続部20と電極12との剥離(剥がれ)及び導通状態を示している。図8(a)では、d1/d2として、1.0、1.1、1.3、1.8、2.3、2.8及び4.0のそれぞれについて、剥離(剥がれ)の有無、導通の有無を調べた。d1/d2が1.0、1.1、1.3、1.8、2.3及び2.8の場合、接続部20と電極12との剥離(剥がれ)は発生しなかった。d1/d2が4.0の場合、接続部20と電極12との剥離(剥がれ)が発生した。また、d1/d2が1.1、1.3、1.8、2.3及び2.8の場合、接続部20と電極12との導通は良好であった。d1/d2が1.0及び4.0の場合、接続部20と電極12との導通は不良であった。
また、外径d2が0.2mm、0.5mm、1mm、1.5mm、2mm、2.5mm及び3mmの場合、接続部20と電極12との導通は良好であった。一方、外径d2が3.5mmについて、接続部20と電極12との導通は不良であった。
これにより、セラミック誘電体基板11を焼成する際に電極12の材料の接続部20への拡散性を向上させて、電極12から接続部20まで含めた一体焼結を行うことができるようになる。
グリーンシートには、電極12になるメタライズペーストが形成されたもの、及び接続部20になるメタライズペーストが形成されたものが含まれる。
積層体は、例えばHIP処理を含む焼成工程を経て形成される。これにより、静電チャック110が完成する。なお、静電チャック110の製造方法はこれに限定されるものではない。
図9(a)に表した接続部20Cは、中空構造になっている例である。セラミック誘電体基板11には、電極12よりも第2主面11b側に孔20hが設けられている。この孔20hの内壁に、接続部用材料膜25が形成されている。これにより、孔20hの中央部分は空洞として残った中空構造の接続部20Cが構成される。
この接続部20Cについても、Z方向にみた形状の外径dがZ方向に向かって徐々に小さくなる第1領域21を有している。また、接続部20Cにおいても、角度θは鋭角になる。
接続部20の外径がZ方向に沿って変化しているため、孔17hの先端から露出する接続部20の外径によって孔17hの深さを把握することができる。
このコンタクト部17では、導電膜17aに外部のコンタクト電極61が接触して、外部と電極12との導通を得る。
この接続構成においても、例えば、Z方向とは反対方向に第2主面11bをみたとき、導電性部材30の中心を囲むように複数の接続部20が配置されている。
凹部15が設けられていることにより、底面15aに導電性部材30を確実に設けることができる。これによって、電極12と接続部20との電気的な導通を、より確実に行うことができるようになる。
図12(a)~(c)は、静電チャックの製造方法を例示する模式的断面図である。
図12(a)~(c)では、主として接続部20の形成手順が例示されている。
先ず、アルミナグリーンシートを作製する。すなわち、アルミナ粉末にバインダー及び溶媒等を加え、ボールミルで混合粉砕後、脱泡を経て、グリーンシートを成形する。アルミナ粉末は不純物が少ないものが好ましく、純度99.9重量%以上、より好ましくは99.99重量%以上のものが用いられる。バインダーは、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、ポリビニルクロライドなどのビニル系樹脂、メチルセルロース、エチルセルロースハイドロキシエチルセルロースなどのセルロース系樹脂及びポリアクリルエステル、ポリメチルメタクリレートなどのアクリル系樹脂で構成されたグループから選択された、少なくとも1種類の樹脂を選択することができる。他には、水溶性バインダー樹脂、あるいはその他のセラミックシート製品のプロセスに使用可能な常用バインダー、を使用してもよい。次に溶媒は、メチルエチルケトン、エチルアルコール、イソプロピルアルコール、トルエン、ジエチルエーテル、三塩化エチレン、メタノールなどの単一溶媒あるいは複数の混合溶媒を選択することができる。しかし、バインダーを溶解させることのできる溶媒であればよく、溶媒を限定するものではない。
次に、図12(a)に表したように、アルミナグリーンシートに電極12を形成するためのメタライズペースト210を作製する。メタライズペースト210は、次のようにして作製される。アルミナ粉末と、Pd粉末とを混ぜたものに、バインダー等を加え、3本ロールにより混合してメタライズペースト210とする。
次に、アルミナグリーンシートを互いに位置合わせしつつ、積層、熱圧着し、全体の厚さを所定の厚さにした積層体を作製する。
次に、積層体を1250℃以上、1700℃以下、より好ましくは1300℃以上、1450℃以下で焼成し、内部電極パターンと同時に焼成する。焼成は、大気雰囲気、還元雰囲気など焼成雰囲気を限定しない。焼成後、さらに温度と圧力を設定しHIP(Hot Isostatic Pressing)処理を行う。HIP処理の条件は加圧用ガス(例えば、Ar)を約1000気圧以上とし、温度は焼成温度に応じて1200℃以上、1600℃以下にすることが好ましい。
次に、外部電極を形成する。すなわち、図12(c)に表したように、セラミック誘電体基板11の第2主面11b側からドリル等でザグリ加工を行い、内部の接続部20を露出させる。このザグリの形成とともに、接続部20の下側の一部が除去される。このザグリ加工部分にロー付け、半田付け、導電性接着剤等により電極端子を接合する。
セラミック誘電体基板11の表裏両面を研削加工して、所望の厚さにする。
電極12が形成されたセラミック誘電体基板11と、ベースプレート50と、を接合する。
ベースプレート50に接合したセラミック誘電体基板11が所定の厚さになるように研削加工した後、サンドブラスト法により表面に所定の大きさ、高さのドット13を形成する。
以上のようにして、静電チャック110を得ることができる。
図13には接続部20の製造後の断面図が表されている。図13に表した接続部20は、上記HIP処理を用いた方法によって製造されたものである。
図14(a)及び(b)は、接続部のアスペクト比と導通特性との関係を示す図である。
図14(a)には、接続部20の寸法の定義が表されている。すなわち、接続部20の電極12との接触面における外径をd1とする。接続部20の高さtは、外径d1の両端部から内径方向に凸曲線となるように線を引き、その2線間がd1と同じ距離になったときの高さである。接続部20の最も小さな外径d2は、外径d1の両端部から内径方向に凸曲線となるように線を引き、その2線間の最短距離である。
接続部20のアスペクト比(t/d2)は、1.4、1.5、2、5、10、15、20及び30である。アスペクト比(t/d2)が1.4以下及び30以上では、良好な導通を得られないことが分かる。
11a…第1主面
11b…第2主面
12…電極
13…ドット
14…溝
15…凹部
15a…底面
17…コンタクト部
17a…導電膜
17h…孔
18…導電性材料
20,20A,20B,20C…接続部
20h…孔
21…第1領域
21a…部分
22…第2領域
25…接続部用材料膜
30…導電性部材
40…導通部材
50…ベースプレート
50a…上部
50b…下部
51…入力路
52…出力路
53…導入路
55…連通路
57…穴
61…コンタクト電極
62…絶縁材
80…吸着保持用電圧
110…静電チャック
CR…円
L1…延長線
L2…接線
S1…外形線
S2…外形線
W…被吸着物
d,d1,d2,d3,da,db…外径
p0,p1,p2…交点
r…半径
t1,t2…厚さ
θ…角度
Claims (10)
- 被吸着物を載置する第1主面と、前記第1主面とは反対側の第2主面と、を有するセラミック誘電体基板と、
前記セラミック誘電体基板の前記第1主面と前記第2主面とのあいだに介設された電極と、
前記セラミック誘電体基板の前記電極よりも前記第2主面側において前記電極と接続された接続部であって、前記電極と接する第1領域を有する接続部と、
を備え、
前記第1主面から前記第2主面に向かう方向を第1方向、前記第1方向と直交する方向を第2方向としたとき、前記第1領域は、前記電極及び前記接続部の前記第2方向にみた断面において、前記電極の前記第2主面側の外形に沿った延長線と、前記接続部の外形の接線と、のなす角度のうち前記接続部側の角度が前記第1方向に徐々に大きくなることを特徴とする静電チャック。 - 前記角度は、鋭角であることを特徴とする請求項1記載の静電チャック。
- 前記セラミック誘電体基板は、前記電極と接続される側であって前記第1方向にみて前記接続部と重なる位置に、前記第1方向に凸形状となる部分を有することを特徴とする請求項2記載の静電チャック。
- 前記接続部は、前記第1領域と、前記第2主面と、のあいだに設けられた第2領域であって、前記第1方向に徐々に径が大きくなる第2領域を有することを特徴とする請求項2記載の静電チャック。
- 前記セラミック誘電体基板は、前記第2主面から前記接続部に達する凹部を有し、
前記凹部の底面に露出する前記接続部と導通する導電性部材をさらに備えたことを特徴とする請求項1記載の静電チャック。 - 前記底面は、曲面を有することを特徴とする請求項5記載の静電チャック。
- 前記接続部の材料には、前記電極の材料に含まれる材料と同種の金属が含まれることを特徴とする請求項1記載の静電チャック。
- 前記接続部の材料には、前記セラミック誘電体基板に含まれる材料と同種の材料が含まれることを特徴とする請求項7記載の静電チャック。
- 前記第1方向と反対方向にみた前記底面の面積は、前記第1方向と反対方向にみた前記底面に露出する前記接続部の面積よりも大きいことを特徴とする請求項5記載の静電チャック。
- 複数の前記接続部を有し、
前記凹部の1つに対して前記複数の接続部が設けられたことを特徴とする請求項5記載の静電チャック。
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