特許 7521903 静電チャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-07-16

(45)【発行日】2024-07-24

(54)【発明の名称】静電チャック装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240717BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20240717BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H02N13/00 D

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2020028081

(22)【出願日】2020-02-21

(65)【公開番号】P2021132177

(43)【公開日】2021-09-09

【審査請求日】2022-08-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000153591

【氏名又は名称】株式会社巴川コーポレーション

(74)【代理人】

【識別番号】100106909

【弁理士】

【氏名又は名称】棚井 澄雄

(74)【代理人】

【識別番号】100139686

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 史朗

(74)【代理人】

【識別番号】100152272

【弁理士】

【氏名又は名称】川越 雄一郎

(72)【発明者】

【氏名】萩原 知哉

(72)【発明者】

【氏名】栃平 順

【審査官】鈴木 孝章

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－０７９７８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１３１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３４４９５５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２８４４８（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１７／１２６５３４（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項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、
前記基板は、厚さ方向に貫通して設けられた貫通穴を有し、該貫通穴に絶縁性材料からなるスリーブが挿入され、前記スリーブが、前記基板の厚さ方向の上部にて、接着剤からなる接合手段を介して前記貫通穴に接合され、
前記接合手段を設ける長さは、前記基板の厚さの５％～３０％であり、
前記接合手段の設置位置は、前記基板の表面から前記基板の底面に向かって、前記基板の厚さの５０％以内であり、
前記貫通穴の内側面に凹部が形成されていることを特徴とする静電チャック装置。

【請求項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請求項１に記載の静電チャック装置。

【請求項3】

前記積層体が、前記内部電極の厚さ方向の両面側に設けられた絶縁性有機フィルムを少なくとも含むことを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

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。

【0003】

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。

【0004】

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、セラミックス層をガスで冷却するためのガス供給穴が設けられている（例えば、特許文献１、２参照）。このような静電チャック装置の一例を図７に示す。図７に示す静電チャック装置５００は、基板５１０と、基板５１０上に積層され、複数の内部電極５２０および内部電極５２０の厚さ方向の両面側に設けられた絶縁性有機フィルム５３０を少なくとも含む積層体５４０と、積層体５４０の厚さ方向の上面に積層されたセラミックス層５５０と、を備える。内部電極５２０および絶縁性有機フィルム５３０は、接着剤層５６０を介して、基板５１０上に積層されている。また、セラミックス層５５０をガスで冷却するためのガス供給穴６００が、基板５１０および積層体５４０を厚さ方向に貫通して設けられている。ガス供給穴６００には、絶縁性材料からなるスリーブ５７０が挿入されている。スリーブ５７０は、基板５１０の厚さ方向の上部および下部にて、接着剤５８０を介してガス供給穴６００の内側面に接合されている。また、セラミックス層５５０には、その厚さ方向に貫通する貫通穴６１０が設けられている。貫通穴６１０の内径（厚さ方向と垂直な径）は、ガス供給穴６００の内径（厚さ方向と垂直な径）よりも小さい。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特開２００２－２９９４２５号公報

【文献】国際公開第２００４／０８４２９８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

基板５１０はアルミニウム等の線膨張係数が比較的大きい材料からなり、スリーブ５７０はアルミナ等の線膨張係数が比較的小さい材料からなる。積層体５４０上にセラミックス層５５０を形成する際には、セラミックス層５５０を構成する材料を積層体５４０の外面全面に溶射する方法が用いられる。その溶射によって発生した熱が、基板５１０やスリーブ５７０に伝わる。すると、その熱によって基板５１０は伸びるが、スリーブ５７０は伸びない。スリーブ５７０を基板５１０の厚さ方向の上部および下部にてガス供給穴６００に接合しておくと、基板５１０の熱膨張によって、セラミックス層５５０（特に基板５１０側のセラミックス層５５０）に亀裂が生じることがあった。

【0007】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、セラミックス層を形成する際に発生する熱による基板とスリーブの熱膨張の差に起因して、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を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

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、前記基板は、厚さ方向に貫通して設けられた貫通穴を有し、該貫通穴に絶縁性材料からなるスリーブが挿入され、前記スリーブが、前記基板の厚さ方向の上部にて、接着剤からなる接合手段を介して前記貫通穴に接合され、
前記接合手段を設ける長さは、前記基板の厚さの５％～３０％であり、
前記接合手段の設置位置は、前記基板の表面から前記基板の底面に向かって、前記基板の厚さの５０％以内であり、
前記貫通穴の内側面に凹部が形成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。
［３］前記積層体が、前記内部電極の厚さ方向の両面側に設けられた絶縁性有機フィルムを少なくとも含むことを特徴とする［１］または［２］に記載の静電チャック装置。

【発明の効果】

【0009】

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る基板とスリーブの熱膨張の差に起因して、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を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】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。

【図2】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3】本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第２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4】本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第３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5】本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第４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6】本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第５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7】従来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。

【発明を実施するための形態】

【0011】

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。

【0012】

［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。

【0013】

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、セラミックス層５０とがこの順に積層されている。

【0014】

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。

【0015】

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。

【0016】

本実施形態の静電チャック装置１では、基板１０は、厚さ方向に貫通して設けられた貫通穴６０を有する。詳細には、図１に示すように、貫通穴６０は、基板１０および積層体２を厚さ方向に貫通して設けられている。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。スリーブ７０は、基板１０の厚さ方向の上部にて、接合手段８０を介して貫通穴６０の内側面６０ａに接合されている。また、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や、内部電極２０に電圧を印加するためのＨＶピン（直流電圧ピン）を挿入するための穴である。

【0017】

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（厚さ方向と垂直な径）は、貫通穴６０の内径（厚さ方向と垂直な径）よりも小さい。

【0018】

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。

【0019】

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。

【0020】

本実施形態の静電チャック装置１は、基板１０上に積層された内部電極２０を少なくとも含む積層体２の上面２ａにセラミックス層５０が積層されていれば、その他の層構成については特に限定されない。

【0021】

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。

【0022】

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。

【0023】

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。

【0024】

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。

【0025】

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。

【0026】

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。

【0027】

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。

【0028】

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。

【0029】

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。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

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。

【0033】

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。

【0034】

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。

【0035】

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）、イットリア、ジルコニア等が挙げられる。

【0036】

スリーブ７０は柱状の部材であるが、その長手方向と垂直な断面形状は、特に限定されず、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の外径は、特に限定されないが、例えば、４．９ｍｍ～１４．９ｍｍであることが好ましく、４．９ｍｍ～１３ｍｍ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。
また、スリーブ７０は、内部が空洞の柱状の部材であり、スリーブ７０の内径は、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。

【0037】

貫通穴６０の内側面６０ａとスリーブ７０との間隔（貫通穴６０の内側面６０ａとスリーブ７０との間の隙間）は、特に限定されないが、例えば、５０μｍ～２００μｍであることが好ましく、５０μｍ～１００μｍであることがより好ましい。

【0038】

本実施形態の静電チャック装置１では、接合手段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。

【0039】

接着剤からなる接合手段８０を設ける長さは、接着剤を介して貫通穴６０の内側面６０ａにスリーブ７０を固定することができれば、特に限定されないが、例えば、基板１０の厚さの５％～３０％であることが好ましく、５％～１０％であることがより好ましい。
また、接合手段８０の設置位置は、基板１０の表面（基板１０の厚さ方向の上面）１０ａから基板１０の底面（基板１０の厚さ方向の底面）１０ｂに向かって、該表面１０ａから基板１０の厚さの５０％以内に設けることが好ましく、さらに表面１０ａから基板１０の厚さの３０％以内に設けることが好ましく、特に表面１０ａから基板１０の厚さの１０％以内に設けることが好ましい。なお、下記で述べる第２の実施態様、第３の実施態様、第４の実施態様および第５の実施態様における接合手段について好ましい設置位置は、上記接合手段８０と同じである。

【0040】

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。

【0041】

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。

【0042】

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。

【0043】

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、ＪＩＳ Ｂ０６０１－１９９４に規定される方法により測定した値を意味する。

【0044】

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。

【0045】

本実施形態の静電チャック装置１では、少なくとも内部電極２０および絶縁性有機フィルム４０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、図示略の中間層を介してセラミックス層５０が積層されていてもよい。

【0046】

中間層は、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。

【0047】

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。

【0048】

中間層には、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。

【0049】

中間層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。中間層中の無機充填剤の含有量が前記範囲内であれば、中間層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。

【0050】

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。

【0051】

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。

【0052】

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。

【0053】

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、中間層上にセラミックス層を均一に形成することができる。

【0054】

中間層の厚さは、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。中間層の厚さが１μｍ以上であれば、局所的に中間層が薄くなることがなく、溶射により、中間層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、中間層の厚さが４０μｍ以下であれば、十分な吸着力が発生する。

【0055】

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、基板１０が厚さ方向に貫通して設けられた貫通穴６０を有し、貫通穴６０に挿入されたスリーブ７０が、基板１０の厚さ方向の上部にて、接合手段８０を介して貫通穴６０に接合されている。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が静電チャック装置１に伝わった場合に、基板１０がその厚さ方向の下部側に伸びることができる。そのため、基板１０の熱膨張によって、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。すなわち、基板１０とスリーブ７０の熱膨張の差に起因して、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。特に基板１０がアルミニウム製であり、スリーブ７０がセラミックス製である場合に、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。

【0056】

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。

【0057】

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ことにより、耐電圧性が向上する。

【0058】

（第２の実施形態）
図３は、本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第２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。なお、図３において、図２に示した第１の実施形態の静電チャック装置と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0059】

本実施形態の静電チャック装置１００が、上述の第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、次の通りである。基板１０の厚さ方向の上部にて、貫通穴６０の内側面６０ａに、基板１０の厚さ方向の断面形状が三角形状の凹部１１が形成されている。その凹部１１内に接着剤からなる接合手段８０が充填され、その接合手段８０を介して貫通穴６０に、スリーブ７０が接合されている。

【0060】

なお、凹部１１の断面形状は、上記の三角形状に限定されない。凹部１１の基板１０の厚さ方向における断面形状は、例えば、弧状、矩形状等が挙げられる。

【0061】

本実施形態の静電チャック装置１００によれば、基板１０の熱膨張によって、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。

【0062】

（第３の実施形態）
図４は、本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第３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。なお、図４において、図２に示した第１の実施形態の静電チャック装置と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0063】

本実施形態の静電チャック装置２００が、上述の第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、次の通りである。基板１０の厚さ方向の上部にて、貫通穴６０の内側面６０ａに、基板１０の厚さ方向の断面形状が弧状の凹部１２が形成されている。その凹部１２内に、スリーブ７０の外側面７０ａから外方に突出して設けられ、スリーブ７０の長手方向（基板１０の厚さ方向）の断面形状が弧状の凸部７１が係合され、その凸部７１を介して貫通穴６０に、スリーブ７０が接合されている。すなわち、本実施形態の静電チャック装置２００では、凸部７１が、スリーブ７０を貫通穴６０に接合するための接合手段である。

【0064】

なお、凹部１２の断面形状は、上記の弧状に限定されない。凹部１２の基板１０の厚さ方向における断面形状は、例えば、三角形状、矩形状等が挙げられる。また、凸部７１の断面形状は、上記の弧状に限定されない。凸部７１のスリーブ７０の長手方向における断面形状は、例えば、三角形状、矩形状等が挙げられる。また、凹部１２の断面形状と凸部７１の断面形状は同一でなくてもよい。凸部７１が凹部１２に係合することができれば、それらの形状は異なっていてもよい。

【0065】

本実施形態の静電チャック装置２００によれば、基板１０の熱膨張によって、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。

【0066】

（第４の実施形態）
図５は、本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第４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。なお、図５において、図２に示した第１の実施形態の静電チャック装置と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0067】

本実施形態の静電チャック装置３００が、上述の第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、次の通りである。基板１０の厚さ方向の上部にて、貫通穴６０の内側面６０ａに、雌ネジ部１３が形成されている。その雌ネジ部１３内に、スリーブ７０の外側面７０ａから外方に突出して設けられた雄ネジ部７２が螺合され、その雌ネジ部１３および雄ネジ部７２を介して貫通穴６０に、スリーブ７０が接合されている。すなわち、本実施形態の静電チャック装置３００では、雌ネジ部１３および雄ネジ部７２が、スリーブ７０を貫通穴６０に接合するための接合手段である。

【0068】

なお、本実施形態の静電チャック装置３００では、貫通穴６０の内側面６０ａに雌ネジ部１３が形成され、スリーブ７０の外側面７０ａに雄ネジ部７２が形成されている場合を例示したが、本発明の静電チャック装置はこれに限定されない。本発明の静電チャック装置にあっては、貫通穴の内側面に雄ネジ部が形成され、スリーブの外側面に雌ネジ部が形成されていてもよい。

【0069】

本実施形態の静電チャック装置３００によれば、基板１０の熱膨張によって、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。

【0070】

（第５の実施形態）
図６は、本発明に係る静電チャック装置の概略構成の第５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。なお、図６において、図２に示した第１の実施形態の静電チャック装置と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。

【0071】

本実施形態の静電チャック装置４００が、上述の第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、次の通りである。基板１０の厚さ方向の上部に形成された積層体２には貫通穴６０が形成されておらず、スリーブ７０の先端が第１の接着剤層３１までで固定されている。積層体２には、その厚さ方向に貫通し、貫通穴６０よりも小径の貫通穴２ｂが形成されている。

【0072】

また、本実施形態の静電チャック装置４００においても、貫通穴６０に挿入されたスリーブ７０が、基板１０の厚さ方向の上部にて、接合手段８０を介して貫通穴６０に接合されている。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が静電チャック装置４００に伝わった場合に、基板１０がその厚さ方向の下部側に伸びることができる。そのため、基板１０の熱膨張によって、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。

【0073】

また、本実施形態の静電チャック装置４００において、貫通穴６０が内部電極に電圧を印加するためのＨＶピン（直流電圧ピン）を挿入するための穴である場合は、積層体２における貫通穴６０よりも小径の貫通穴２ｂを形成しないで、貫通穴６０を、第１の接着剤層３１および第１の絶縁性有機フィルム４１に設けることによって、貫通穴６０の内部に接合されたスリーブ７０の内径にＨＶピンを通し、該ＨＶピンと内部電極２０とを接触するようにしてもよい。

【0074】

［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。

【0075】

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を貼着し積層体２を得る。

【0076】

次いで、上記積層体２の表面上からレーザ光を照射して、積層体２に基板１０における貫通穴６０に合わせて穴を形成する。

【0077】

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内にスリーブ７０を挿入し、接合手段８０を介して貫通穴６０にスリーブ７０を接合する。

【0078】

次いで、穴を有する積層体２における第１の絶縁性有機フィルム４１の下面４１ｂが基板１０の表面１０ａ側となるように、第１の接着剤層３１を介して、積層体２の穴と基板１０の貫通穴６０が合うように基板１０の表面１０ａに接合する。

【0079】

次いで、積層体２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積層体２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を構成する材料を積層体２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。

【0080】

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。

【0081】

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。

【産業上の利用可能性】

【0082】

本発明の静電チャック装置によれば、基板が厚さ方向に貫通して設けられた貫通穴を有し、その貫通穴にスリーブが挿入され、スリーブが基板の厚さ方向の上部にて、接合手段を介して貫通穴に接合されているため、セラミックス層を形成する際に発生する熱が静電チャック装置に伝わった場合に、基板がその厚さ方向の下部側に伸びることができる。したがって、基板の熱膨張によって、セラミックス層に亀裂が生じることを抑制できる。すなわち、基板とスリーブの熱膨張の差に起因して、セラミックス層に亀裂が生じることを抑制できる。

【符号の説明】

【0083】

１，１００，２００，３００，４００ 静電チャック装置
２ 積層体
１０ 基板
１１，１２ 凹部
１３ 雌ネジ部
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 凸部
７２ 雄ネジ部
８０ 接合手段

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】