特許 6238501 静電チャック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】6238501

(24)【登録日】2017年11月10日

(45)【発行日】2017年11月29日

(54)【発明の名称】静電チャック

(51)【国際特許分類】

   H02N 13/00 20060101AFI20171120BHJP

   H01L 21/677 20060101ALI20171120BHJP

【ＦＩ】

   H02N13/00 D

   H01L21/68 A

【請求項の数】4

【全頁数】8

(21)【出願番号】特願2017-60385(P2017-60385)

(22)【出願日】2017年3月27日

【審査請求日】2017年4月4日

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000132725

【氏名又は名称】株式会社ソディック

(72)【発明者】

【氏名】元矢 秀和

(72)【発明者】

【氏名】上田 利幸

【審査官】 儀同 孝信

(56)【参考文献】

【文献】 特許第４８６６５４３（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開２００８−１２４２６５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特許第５８４１３２９（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開平１０−００６５９１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−０１２６８４（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０９−２５４４６０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０００−１１７９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−３５９２８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−２６４２２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４１２２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−１６８５１５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 実開平０３−０９８０５７（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 実開平０３−０３３８７４（ＪＰ，Ｕ）

【文献】 特公昭５０−００６７８６（ＪＰ，Ｂ１）

【文献】 米国特許第０８９０８３１３（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 特許第２９６７５９０（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】 特開昭６４−０８１７４３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０１Ｌ ２１／６７７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

円筒形状を有し少なくとも側面表層が絶縁性を有する基体と、
前記基体の前記側面表層に所定の間隔毎に形成される溝部と、
前記溝部に設けられる導電性金属溶射層である電極層と、
前記電極層を被覆するように設けられる誘電体溶射層である誘電層と、
を備え、
前記基体は、円筒形状を有するコア部と、前記コア部の側面上に設けられた前記電極層よりも厚いセラミック溶射層である絶縁層と、を含む、静電チャック。

【請求項2】

前記電極層の幅は０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、前記電極層の間隔は１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である、請求項１に記載の静電チャック。

【請求項3】

円筒形状を有するコア部の側面上に絶縁性材料であるセラミックを溶射し絶縁層を設けて基体を形成する工程と、
円筒形状を有し少なくとも側面表層が絶縁性を有する前記基体の前記側面表層に所定の間隔毎に溝部を形成する工程と、
前記溝部に導電性金属を溶射する工程と、
前記溝部の間の前記基体が露出するまで前記側面表層を削り電極層を形成する工程と、
前記電極層を被覆するように誘電体を溶射し誘電層を形成する工程と、
を備え、
前記絶縁層は前記電極層よりも厚く形成される、静電チャックの製造方法。

【請求項4】

前記電極層の幅は０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、前記電極層の間隔は１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である、請求項３に記載の静電チャックの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャックおよびその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

静電チャックは、内部に設けられた電極に電圧を印加することによって生じるクーロン力やジョンソン・ラーベック力等の電気的引力によって対象物を吸着保持する把持装置である。特許文献１に開示されるように、静電チャックは、基体と、基体上に設けられた電極と、電極を被覆し所定の電気抵抗率を有する誘電層とを備え、基体と電極とは電気的に絶縁されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第３６８３０４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

従来の静電チャックは、半導体ウェハ等板状の対象物の把持装置として用いられたため、吸着面が平面的に構成されている。そのため対象物の種類や静電チャックの利用方法は限定的であった。

【0005】

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであり、円筒形状の側面を吸着面とするよう構成することで、利用範囲を拡大した静電チャックを提供することを目的とするものである。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明によれば、円筒形状を有し少なくとも側面表層が絶縁性を有する基体と、基体の側面表層に所定の間隔毎に形成される溝部と、溝部に設けられる導電性金属溶射層である電極層と、電極層を被覆するように設けられる誘電体溶射層である誘電層と、を備え、基体は、円筒形状を有するコア部と、コア部の側面上に設けられた電極層よりも厚いセラミック溶射層である絶縁層と、を含む、静電チャックを提供するものである。

【0007】

また、本発明によれば、円筒形状を有するコア部の側面上に絶縁性材料であるセラミックを溶射し絶縁層を設けて基体を形成する工程と、円筒形状を有し少なくとも側面表層が絶縁性を有する基体の側面表層に所定の間隔毎に溝部を形成する工程と、溝部に導電性金属を溶射する工程と、溝部の間の基体が露出するまで側面表層を削り電極層を形成する工程と、電極層を被覆するように誘電体を溶射し誘電層を形成する工程と、を備え、絶縁層は電極層よりも厚く形成される静電チャックの製造方法を提供するものである。

【発明の効果】

【0008】

本発明に係る静電チャックは円筒形状を有し、対象物の吸着面である誘電層が円筒側面に側面の形状に沿って設けられる。そのため、吸着面を曲面的に、かつ誘電層の全体に亘って均質に設けることができ、例えばシート状の対象物を極力負荷を与えずに巻きつけるように把持することが可能になる等、静電チャックをより広範な分野において利用することができる。また、本発明に係る静電チャックの製造方法によれば、該静電チャックをより効率よく製造することができる。特に、セラミック溶射層である絶縁層を含む基体においては、溝部の形成時に極力欠けの発生を抑えることができるから、電極層の幅および間隔をより狭くすることができ、結果としてより強力な電気的引力を発生させることができる。

【図面の簡単な説明】

【0009】

【図1】本発明の静電チャック１の製造過程を示す断面図であり、基体２に溝部２３を形成した直後の状態を示す。

【図2】本発明の静電チャック１の製造過程を示す断面図であり、溝部２３に導電性金属を溶射した直後の状態を示す。

【図3】本発明の静電チャック１の製造過程を示す断面図であり、電極層３を形成した直後の状態を示す。

【図4】図３に示す静電チャック１の側面図である。

【図5】本発明の静電チャック１の構成を示す断面図である。

【図6】本発明の静電チャック１の変形例の構成を示す断面図である。

【図7】本発明の静電チャック１を備えるロール搬送装置１００の概要図である。

【発明を実施するための形態】

【0010】

以下、図面を用いて、本発明の製造チャック１の製造工程に沿って、本発明の実施形態について説明する。以下に説明される各実施形態および複数の各構成部材における変形例は、それぞれ任意に組み合わせて実施することができる。なお、各図面は構成を明瞭に示すために必ずしも正確な縮尺率で描画されてはいない。

【0011】

まず、円筒形状を有する基体２を用意する。基体２としては少なくとも側面表層２１が絶縁性を有するものであればよく、本実施例では一体に焼結形成されたセラミックを用いる。次に、図１に示すように、基体２の側面表層２１に所定の間隔毎に溝部２３を形成する。溝部２３の加工方法は、例えば切削加工やブラスト加工である。なお、絶縁性が求められる側面表層２１の厚さは、溝部２３の深さよりも厚ければよく、換言すれば、後述する電極層３の厚さよりも厚ければよい。

【0012】

次に、図２に示すように、溝部２３に対して、少なくとも溝部２３が完全に塞がるまで導電性金属を溶射する。導電性金属は、例えば、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｌ等から選択される。続いて、溶射された導電性金属で覆われた側面表層２１を、溝部２３の間の基体２が露出するまで研削する。このようにして図３および図４に示すように、所定の形状パターンを有する電極層３が基体２の上に形成される。なお不図示であるが、電極層３は端子を通じて電源と接続され、所定の電圧が印加されるように構成される。

【0013】

上述のように、基体２に溝部２３を形成し、溝部２３に導電性金属を溶射し、側面表層２１を研削するという電極層３の製造方法を採ることで、曲面である円筒形基体２の側面に対しても容易に電極層３を形成することができる。

【0014】

一般に電極層３の形成方法として、導電性金属のペーストを塗布し焼結して形成する方法があるが、本発明の円筒形状を有する静電チャック１の製造においては、重力の影響によりペーストが垂れ下がってしまうため、好ましくない。また、印刷や鍍金法により電極層３を形成した場合は、電極層３の厚さｔが非常に薄くなり、十分な電圧を印加することができず、好ましくない。

【0015】

図４に示すように、本実施の静電チャック１は双極式であり、係る電極層３は櫛歯形状を有するが、単極式であってもよいし、電極層３は別の形状パターンでもよい。なお、電極層３の幅ｗおよび間隔ｓは、それぞれ狭く形成した方が、緻密な電極層３のパターンを形成でき、発生する電気的引力をより強くすることができる点で好適である。ただし、電極層３間で絶縁破壊が発生しないようにする為、また後述する溝部２３の縁の欠け防止等の製造上の制限の為、ある程度の広さは必要である。具体的に、電極層３の幅ｗは、好ましくは０．５ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下であり、電極層３の間隔ｓは、好ましくは１．０ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下である。また、電極層３の厚さｔ、すなわち溝部２３の厚さは、溝部２３に均一に導電性金属を溶射でき、絶縁破壊が発生しない十分な厚さに構成される。厚さｔが薄すぎると溶射ムラが残り、局所的に絶縁となる可能性がある。具体的に、電極層３の厚さｔは、好ましくは０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。厚さｔが０．５ｍｍ超であっても静電チャック１としての機能に支障はないが、必要以上に電極層３を厚くするメリットはない。

【0016】

そして、電極層３を被覆するよう誘電体を溶射し誘電層４を形成する。溶射により誘電層４を形成したので、基体２上に隙間なく誘電層４を形成できる。好ましくは誘電層４の表面をさらに研削して平滑な誘電層４を得る。このようにして図５に示す本発明の静電チャック１を製造する。溶射される誘電体は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＺｒＯ_２、ＴｉＯ_２、ＺｒＳｉＯ_４、ＡｌＮ、ＳｉＯ_２およびそれらの混合物が所望の電気抵抗率に応じて選択される。具体的に、電気的引力としてクーロン力を用いる場合は誘電層４の電気抵抗率は１０^１２Ω・ｍ以上、ジョンソン・ラーベック力を用いる場合は電気抵抗率は１０^９Ω・ｍ以上、１０^１２以下Ω・ｍが望ましい。また、誘電層４の厚さは、所望の電気的引力を得られる厚みに構成され、好ましくは０．１ｍｍ以上、０．５ｍｍ以下である。

【0017】

従来の静電チャック１においては一般的に、電極層を形成した基体と板状の誘電層とを接着させて製造していたが、本発明の円筒形状を有する静電チャック１の製造においては、曲面同士の接着となるため精度を出すのが困難であり、基体２と誘電層４の間に隙間が生じてしまうため、従来の製造方法は好ましくない。また、隙間をなくすために基体２と誘電層４とをプレスしてもよいが、大型化すればするほど高圧力を与える必要があるため、大型化に限界がある。

【0018】

上記に説明した実施形態においては、基体２として一体に焼結形成されたセラミックを用いたが、前述した通り、基体２としては側面表層２１において少なくとも電極層３の厚さ分が絶縁性を有するものであればよい。例えば、図６に示すように、基体２を、円筒形状を有するコア部２Ａと、コア部２Ａの側面上に設けられた電極層３よりも厚い絶縁層２Ｂとを含んでなる２層構造としてもよい。コア部２Ａは導電体であっても絶縁体であってもよく、例えばセラミック焼結体であってもよいし、Ａｌ等の金属でもよい。絶縁層２Ｂはセラミック等の絶縁性材料からなり、好ましくはコア部２Ａの側面上に絶縁性材料を溶射することで形成される。特に好ましくは、絶縁層２Ｂは溶射によって形成されたセラミック溶射層である。

【0019】

溝部２３に導電性金属を溶射して電極層３を製造する場合、溝部２３を形成するときに溝部２３の縁が欠けてしまうと、緻密な電極層３のパターンを形成できない。例えば、基体２の側面表層２１がセラミック焼結体である場合、側面表層２１は共晶組織を有し、ある部位に入った亀裂等のダメージが他の部位に伝播しやすいため、比較的溝部２３の欠けが大きくなりやすい。一方、セラミック溶射層である絶縁層２Ｂは、共晶組織ではなく、物理的に粒子が噛み合った結合組織となるため、ある箇所に入った亀裂はその粒子間のみで抑えられる。ゆえに、セラミック溶射層である絶縁層２Ｂを含む基体２においては、溝部２３の形成時に極力欠けの発生を抑えることができるから、電極層３の幅ｗおよび間隔ｓをより狭くすることができる。結果としてより強力な電気的引力を発生させることができる。

【0020】

本発明の静電チャック１は、具体的に説明されている実施の形態の静電チャック１と全く同一の構成に限定されず、すでにいくつかの例が示されているが、本発明の技術思想に逸脱しない限り、様々な構成の変形が可能であって、種々の応用が可能である。

【産業上の利用可能性】

【0021】

本発明の静電チャック１は、例えば図７に示すようなフィルム等のシートＳのロール搬送装置１００において適用できる。シートＳは適宜設置された搬送ローラ１１０によってガイドされて搬送されるが、例えば搬送途中に加工装置１２０による加工を施す等の理由で、所定区間で皺が伸ばされることが求められる場合がある。そこで、静電チャック１にシートＳを巻きつけるように吸着保持させて回転させることで、所望の区間でのシートＳの皺を除去することができる。静電チャック１は、真空チャック等他の把持装置と比較して、真空環境下でも利用でき、また誘電層４全面に生じる電気的引力を利用するためシートＳの吸着箇所に局所的に過剰な負荷がかかることもない点に利点がある。なお、上に示した利用方法はあくまで一例であり、本発明の静電チャック１の利用方法を限定するものではない。

【符号の説明】

【0022】

１ 静電チャック
２ 基体
３ 電極層
４ 誘電層
２１ 側面表層
２３ 溝部
２Ａ コア部
２Ｂ 絶縁層

【要約】      （修正有）

【課題】円筒形状の側面を吸着面とするよう構成することで、利用範囲を拡大した静電チャックの提供。
【解決手段】円筒形状を有し少なくとも側面表層が絶縁性を有する基体２と、基体２の側面表層に設けられる電極層３と、電極層３を被覆するように設けられる誘電層４と、を備える静電チャック１を提供するとともに、円筒形状を有し少なくとも側面表層が絶縁性を有する基体２の側面表層に所定の間隔毎に溝部を形成する工程と、溝部に導電性金属を溶射する工程と、溝部の間の基体２が露出するまで側面表層を削り電極層３を形成する工程と、電極層３を被覆するように誘電体を溶射し誘電層４を形成する工程と、を備える静電チャックの製造方法。
【選択図】図５

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】