專利名稱：靜電吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及利用庫侖力的靜電吸盤。
背景技術(shù)：
原來，在半導(dǎo)體制造工序或液晶制造工序中的曝光、PVD(Physical VaporDeposition物理氣相沉積)、CVD(Chemical Vapor Deposition化學(xué)氣相沉積)、蝕刻等工序中，使用了吸附并保持半導(dǎo)體基板或玻璃基板的靜電吸盤。在靜電吸盤中，有利用庫侖力來吸附基板的，也有利用約翰遜拉別克Johnsen-Rahbeck(以下稱為J-R)力來吸附基板的。
一直以來，曝光、PVD、CVD、蝕刻等工序有在把基板吸附到靜電吸盤時會吸附顆粒的問題。此外，還有基板的溫度分布的均勻性等的問題。
對此，提出了以下方案在靜電吸盤表面設(shè)置突起，通過減少靜電吸盤與基板的接觸面積來減少吸附在基板上的顆粒(例如，參照專利文獻1日本實開平4-88045號公報)。還提出了以下方案通過在因突起而在靜電吸盤表面與基板之間產(chǎn)生的空間流過背流氣體，來提高基板溫度分布的均勻性(例如，參照專利文獻2、3日本特開平7-153825號公報、日本特開2002-222851號公報)。
然而，這些靜電吸盤不是利用庫侖力的靜電吸盤，而是利用J-R力的靜電吸盤或具有其他機構(gòu)的靜電吸盤。利用J-R力的靜電吸盤在產(chǎn)生吸附力的構(gòu)造安排上，需要在基板上流過電流。這樣就有基板表面的器件損壞的可能性。
另一方面，利用庫侖力的靜電吸盤盡管不需要在基板上流過電流，但由于與利用J-R力的靜電吸盤相比吸附力小，所以為了提高吸附力，一般考慮需要增加電介質(zhì)層的介電常數(shù)，減小電介質(zhì)層的厚度，或者增大接觸面積。
如前所述，利用庫侖力的靜電吸盤以前盛行用于提高吸附基板的吸附力的搭配。即，對于減小靜電吸盤與基板的接觸面積，由于減小靜電吸盤的吸附力，通過減小靜電吸盤與基板的接觸面積來減少吸附在基板上的顆粒的研究迄今為止尚未有過。
本申請的發(fā)明人們對于利用庫侖力的靜電吸盤，為了減少吸附在基板上的顆粒，與利用J-R力的靜電吸盤同樣地減小接觸面積，基板不吸附在靜電吸盤上，而從上脫落。
因此，利用庫侖力的靜電吸盤難以同時維持吸附力并減少附著在基板上的顆粒。

發(fā)明內(nèi)容
對此，本發(fā)明是利用庫侖力的靜電吸盤，其目的是提供維持吸附力的同時，減少附著在基板上的顆粒的靜電吸盤。
本發(fā)明的靜電吸盤具備基體；形成于該基體上并產(chǎn)生庫侖力的電極；在對基板進行支撐的一側(cè)的第1主面上具有以突起上面支撐基板的多個突起的電介質(zhì)層，突起的間隔大致均等地設(shè)置，突起上面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，突起的高度為5～20μm，使第1主面每單位面積的突起數(shù)為A(個/100cm2)，突起的高度為B(μm)時，滿足數(shù)式A1/2×B2＞200的關(guān)系。
采用這種靜電吸盤的話，即使是利用庫侖力的靜電吸盤，因突起上面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，從而能夠減少堆積在突起上面的顆粒，能夠減少附著在基板上的顆粒。
此外，在突起上面堆積有顆粒時，由于突起上面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，顆粒的去除易于進行。因此，能夠減少突起上面的顆粒。此外，能夠減少導(dǎo)入基板和靜電吸盤之間的背流氣體向腔室的泄漏。
此外，因突起的高度在5μm以上，即使基板因吸附力而彎曲時，也能減少基板與第1主面接觸。
此外，因突起的高度在20μm以內(nèi)，由于在基板與第1主面不接觸的部分，即因突起而存在于基板和第1主面之間的空間也存在吸附力，從而能夠維持吸附力。
此外，在上述適當(dāng)?shù)姆秶O(shè)定突起間的間隔、突起上面的表面粗糙度、突起的高度，通過使第1主面每單位面積100cm2的突起數(shù)為A(個/100cm2)，突起的高度為B(μm)時，滿足數(shù)式A1/2×B2＞200的關(guān)系，可在維持吸附力的情況下，減小基板與靜電吸盤的接觸面積。
這樣，即使是利用庫侖力的靜電吸盤，也可得到在維持吸附力的同時減少附著在基板上的顆粒的靜電吸盤。
此外，利用庫侖力的本發(fā)明的靜電吸盤與利用J-R力的靜電吸盤不同，由于在基板中不必流過電流，從而不會產(chǎn)生基板表面的器件損壞。
此外，突起上面的表面粗糙度(Ra)大于0.5μm時，顆粒易于在突起上面堆積，附著在基板上的顆粒增加。此外，在突起上面和基板之間產(chǎn)生的吸附力減小而不能保持基板。
此外，突起的高度小于5μm時，在基板彎曲時，基板與第1主面接觸，附著的顆粒顯著增加。
此外，突起的高度大于20μm時，吸附力急劇減小，不能保持基板。
此外，在第1主面每單位面積100cm2的突起數(shù)為A(個/100cm2)，突起的高度為B(μm)，不滿足數(shù)式A1/2×B2＞200的關(guān)系時，基板與第1主面接觸，吸附的顆粒顯著增加。
突起的高度更好是在10μm以內(nèi)，這樣，因第1主面與基板的距離變小，在空間產(chǎn)生的庫侖力進一步增加，吸附基板，從而能夠產(chǎn)生足夠大的吸附力。
電介質(zhì)層較好是含有氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、氮化硼、氮化硅、或碳化硅之中的至少一種。這樣，通過在電介質(zhì)層中含有氧化鋁，可進一步提高抗腐蝕性和耐熱性。此外，通過在電介質(zhì)層中含有氮化鋁，可進一步提高抗腐蝕性、基板熱均勻性和耐熱性。此外，通過在電介質(zhì)層中含有氧化釔，可進一步提高抗腐蝕性。此外，通過在電介質(zhì)層中含有氮化硼，可進一步提高絕緣性和耐熱性。此外，通過在電介質(zhì)層中含有碳化硅或氮化硅，可進一步提高耐熱性。
較好是室溫下電介質(zhì)層的體電阻率在1×1015Ω·cm以上。這樣，電流實質(zhì)上不在電介質(zhì)層流過，電荷不移動。即，僅因電介質(zhì)層的極化導(dǎo)致的庫侖力產(chǎn)生靜電吸盤的吸附力。
因此，在施加電壓時，靜電吸盤瞬時地吸附，在斷開電壓時，靜電吸盤瞬時地使基板脫離。為了提高處理能力，基板的脫離盡可能快較好。
較好是在基板與第1主面之間的空間流過背流氣體。這樣，通過氣體的熱傳導(dǎo)，能夠使基板面內(nèi)的熱傳導(dǎo)更均勻。
較好是電介質(zhì)層的厚度為0.05～0.5mm。這樣，能夠維持高的吸附力的同時進一步增進絕緣耐壓。
較好是突起上面的直徑在2.0mm以下。這樣，能夠進一步提高突起上面的加工性。此外，根據(jù)與每單位面積的突起數(shù)的關(guān)系，相鄰的突起之間的間隔更加合適。
即，通過突起在減少彎曲等變形的狀態(tài)下能夠支撐基板，從而能夠減少基板與第1主面的接觸。這樣，能夠進一步減少顆粒。
為了減少顆粒數(shù)，突起上面與基板的接觸面積最好盡可能小。根據(jù)本發(fā)明的話，如上所述，突起間的間隔大致均等地設(shè)置，利用突起，支撐基板的突起上面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，該突起的高度為5～20μm，通過使第1主面每單位面積的突起數(shù)為A(個/100cm2)，該突起的高度為B(μm)時，滿足數(shù)式A1/2×B2＞200的關(guān)系，使突起上面的總面積相對于第1主面的面積之比(以下表示為接觸面積率)在15％以下，更好是在5％以下，與原來的整個面接觸的靜電吸盤相比，可顯著地減少顆粒數(shù)。
本發(fā)明具有以下效果。
采用本發(fā)明的話，即使是利用庫侖力的靜電吸盤，也能得到在維持吸附力的同時，減少附著在基板上的顆粒的靜電吸盤。


圖1是表示本發(fā)明實施方式的靜電吸盤的截面圖。
圖2是表示本發(fā)明實施方式的靜電吸盤的局部放大截面圖。
圖3是表示本發(fā)明實施方式的靜電吸盤的俯視圖。
圖中1-基板；2-空間；10-靜電吸盤；11-基體；12-電極；13-電介質(zhì)層；13a-突起；13b-突起上面；13c-第1主面；14-端子；15-第1基板升降孔；16-第2基板升降孔；H-突起高度；φ-突起上面的直徑；P-突起的間隔。
具體實施例方式
以下參照附圖對本發(fā)明的實施方式進行說明。還有，在以下附圖的記載中，對于相同或類似的部分給與相同或類似的符號。但是，附圖是示意性的，需要注意各尺寸的比例等與實際不同。
因此，具體的尺寸等參照以下的說明可以判斷。另外，當(dāng)然也包括附圖之間相互尺寸的關(guān)系或比率不同的部分。
下面說明本發(fā)明實施方式的靜電吸盤。
如圖1所示，靜電吸盤10具備基體11；形成于基體11上、產(chǎn)生庫侖力的電極12；在對基板進行支撐的一側(cè)的第1主面上具有多個突起13a的電介質(zhì)層13；以及端子14。
靜電吸盤10采用電極12介于基體11和電介質(zhì)層13之間的結(jié)構(gòu)。靜電吸盤10是利用庫侖力的靜電吸盤，電介質(zhì)層13起電介層的作用。
靜電吸盤10在電介質(zhì)層13的對基板1進行支撐的一側(cè)的第1主面上具有突起13a，并以突起13a的突起上面吸附基板1。靜電吸盤10在室溫的體電阻率較好是在1×1015Ω·cm以上。這樣，在電介質(zhì)層13內(nèi)實質(zhì)上沒有電流流動，電荷不移動。即，僅利用電介質(zhì)層13的極化導(dǎo)致的庫侖力得到靜電吸盤10的吸附力。因此，在施加電壓時，靜電吸盤10瞬時地吸附基板1，在電壓斷開時，基板1能夠瞬時地脫離。
基體11支撐電極12以及電介質(zhì)層13?；w11能夠由陶瓷、陶瓷的復(fù)合材料等形成。此外，基體11較好是由主要成分與電介質(zhì)層13相同的陶瓷形成。這樣，基體11能夠提高與電介質(zhì)層13的氣密接合性。
在基體11與電介質(zhì)層13的主成分相同的場合，基體11、電極12、電介質(zhì)層13更好是一體燒結(jié)體。這樣，提高了基體11、電極12與電介質(zhì)層13的氣密性和粘合性。一體燒結(jié)體較好是用熱壓制法燒結(jié)得到的。
電極12在突起上面和基板1之間以及第1主面與基板1之間產(chǎn)生庫侖力。電極12介于基體11和電介質(zhì)層13之間。在靜電吸盤10中，電極12埋在基體11和電介質(zhì)層13之間。電極12可使用鎢(W)、鈮(Nb)、鉬(Mo)、鉭(Ta)、鉿(Hf)、鉑(Pt)、碳化鎢(WC)以及它們的合金或化合物。
此外，電極12也可埋設(shè)在電介質(zhì)層13中。
電極12的形狀不受限制，可使用網(wǎng)眼狀、塊狀、薄片狀、梳狀。此外，電極12不限定于圖1的單極形狀，也可以是雙極或分割成多個。
電極12可使用印刷了印刷膠的電極、塊狀體、由CVD(Chemical VaporDeposition化學(xué)氣相沉積)或PVD(Physical Vapor Deposition物理氣相沉積)做的薄膜等。
端子14用錫焊等連接到電極12上。
電介質(zhì)層13通過電極12形成于基體11上。此外，電介質(zhì)層13具有支撐基板1的突起13a。這樣，能夠把成為產(chǎn)生顆粒的原因的靜電吸盤10與基板1的接觸面積減少到突起上面13b的總面積。
電介質(zhì)層13較好是包含氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、氮化硼、氮化硅、或碳化硅的至少一種。這樣，通過在電介質(zhì)層13中含有氧化鋁，可提高抗腐蝕性和耐熱性。氧化鋁更好是純度99.5％以上的高純度氧化鋁。此外，通過在電介質(zhì)層13中含有氮化鋁，可提高抗腐蝕性、基板的熱均勻性、耐熱性。此外，通過在電介質(zhì)層13中含有氧化釔，可提高抗腐蝕性。此外，通過在電介質(zhì)層13中含有氮化硼，可提高絕緣性、耐熱性。此外，通過在電介質(zhì)層13中含有碳化硅或氮化硅，可提高耐熱性以及強度。
電介質(zhì)層13在室溫的體電阻率較好是1×1015Ω·cm以上。這樣，可進一步提高脫離響應(yīng)性。這樣，實質(zhì)上在電介質(zhì)層13內(nèi)不流過電流，電荷不移動。即，僅利用電介質(zhì)層13的極化導(dǎo)致的庫侖力得到靜電吸盤10的吸附力。
因此，可抑制吸附基板1時的漏電流。此外，在施加電壓時，靜電吸盤10瞬時地吸附基板1，在電壓斷開時，基板1能夠瞬時地脫離。
此外，靜電吸盤10的吸附力F在材料的介電常數(shù)為e、真空的介電常數(shù)為e0、施加電壓為V、電介質(zhì)層13的厚度為d時，能夠由以下公式表示。
F＝(e2×e0×(V/d)2)/2由庫侖力產(chǎn)生的吸附力F與施加電壓V的2次方成正比，與電介質(zhì)層13的厚度的2次方成反比。作為從基體11到突起上面的距離的電介質(zhì)層13的厚度d較好是0.05～0.5mm。電介質(zhì)層13的厚度d在0.05mm以上時可進一步提高絕緣耐壓。電介質(zhì)層13的厚度d在0.5mm以下時，通過進一步提高庫侖力，可進一步提高吸附力以及脫離響應(yīng)性。更好是電介質(zhì)層13的厚度d在0.1～0.5mm。
該F是基板不與電介質(zhì)層13接觸時不產(chǎn)生的吸引力。即，原來，設(shè)置突起13a來減少靜電吸盤10與基板1的接觸面積的話，與該減少成比例，吸附力也減少，這已眾所周知。即，通過施加在靜電吸盤10的電極12上的電壓，在電介質(zhì)層13內(nèi)產(chǎn)生的電介質(zhì)極化成為庫侖力的來源，因此，由于在電介質(zhì)層13不接觸的空間不期待電介質(zhì)極化，因而沒有吸附力是當(dāng)然的。但是，在本發(fā)明中，通過把突起13a的高度、突起上面的表面粗糙度、突起間的間隔控制在后述的范圍，從而可打破該限制。
此外，在因突起13a產(chǎn)生的基板1與第1主面之間的空間2較好是流過背流氣體(バツクサイドガス)。這樣，通過氣體的熱傳遞，可使基板1面內(nèi)的熱傳遞更均勻。背流氣體較好是以5～50torr的壓力流動的已知的氣體如氦氣、氬氣、氮氣、氦氣和氬氣的混合氣體等。
用圖2進一步對在第1主面形成的突起13a進行說明。還有，圖2是電介質(zhì)層13的支撐基板一側(cè)的第1主面13c的放大圖。在此，第1主面13c是具有多個突起13a的面。此外，第1主面13c的面積是基于第1主面13c的半徑算出的。
如圖2所示，在第1主面13c上，相鄰的突起13a之間的間隔P大致相等。間隔P較好是1～50mm。這樣，因突起13a在減少彎曲等變形的狀態(tài)可支撐基板1，從而可進一步減少基板1與第1主面13c的接觸。這樣，能夠進一步減少附著在基板上的顆粒。更好的間隔P是3～30mm。
此外，支撐基板1的突起13a的突起上面13b的表面粗糙度(Ra)(JISB0601)在0.5μm以下。這樣，可減少堆積在突起上面13b的顆粒。此外，即使在突起上面13b上堆積有顆粒時，因顆粒的除去變得容易，從而可減少突起上面13b的顆粒。這樣，能夠減少吸附在基板1上的顆粒。更好是突起上面13b的表面粗糙度(Ra)在0.2μm以下。
此外，從突起上面13b到第1主面13c的距離即突起13a的高度(以下稱為突起高度H)為5～20μm。突起高度H在5μm以上時，基板1僅通過突起上面13b支撐靜電吸盤10，能夠減少吸附在基板1上的顆粒。此外，突起高度H在20μm以下時，利用庫侖力可以維持吸附力以及脫離響應(yīng)性。
突起高度H更好是在10μm以內(nèi)。這樣，通過使第1主面13c與基板1的距離變近，庫侖力得以提高，可產(chǎn)生足夠高的吸附基板1的吸附力。
此外，在第1主面13c每單位面積的突起13a的數(shù)為A(個/cm2)時，使突起高度H為B(μm)，滿足A1/2×B2＞200的關(guān)系。
具體地說，在第1主面13c的任意位置取為10cm×10cm的正方形，決定在此包含的突起13a的數(shù)目，計算出每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目A。其次，根據(jù)突起高度H即B計算出A1/2×B2的值。
基板1與第1主面13c接觸的概率與每單位距離的突起13a的數(shù)目，即A的平方根成反比，可知與突起13a的數(shù)突起高度H的2次方大致成反比，這樣，得到上述關(guān)系式。即，在使突起13a的數(shù)目和高度滿足上述關(guān)系式時，吸附的基板1因吸附力近距離看在突起13a和突起13a之間彎曲，基板1的吸附面不與靜電吸盤10的第1主面13c接觸。
突起上面13b的直徑φ較好是在2.0mm以下，這樣，突起上面13b的加工性進一步提高，可進一步提高表面粗糙度等、突起上面13b的狀態(tài)的均一性。這樣，可進一步減少附著在基板1上的顆粒。此外，能夠使基板1面內(nèi)的熱傳導(dǎo)更均勻。更好是突起上面13b的直徑φ是0.5～2mm。
如上所述，靜電吸盤10具備基體11；在該基體11上形成的、產(chǎn)生庫侖力的電極12；以及在對基板1進行支撐的一側(cè)的第1主面13c上具有多個突起13a的電介質(zhì)層13。
此外，靜電吸盤10的突起13a之間的間隔P大致均等地設(shè)置，突起上面13b的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，突起高度H在5～20μm，第1主面13c的每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目為A(個/100cm2)，突起高度H為B(μm)時，通過滿足A1/2×B2＞200的關(guān)系，就能夠維持吸附力，同時減少基板1與靜電吸盤10的接觸面積，減少附著在基板1背面的顆粒。
對于第1主面13c上的突起13a的配置，用圖3來進一步說明。還有，圖3是電介質(zhì)層13的支撐基板1側(cè)的第1主面13c的俯視圖。
如圖3所示，在第1主面13c上，相鄰的突起13a的間隔大致相等。
靜電吸盤10也可以設(shè)置貫穿基體11以及電介質(zhì)層13的氣體導(dǎo)入孔。
具體地說，如圖3所示，靜電吸盤10可在電介質(zhì)層13上具備第1基板升降孔15以及第2基板升降孔16。
此外，靜電吸盤10也可在基體11上埋設(shè)電阻發(fā)熱體，做成可對基板1進行加熱的靜電吸盤10。電阻發(fā)熱體可使用鈮、鉬、鉭等。電阻發(fā)熱體可使用線狀、線圈狀、帶狀、網(wǎng)眼狀、膜狀等物。電阻發(fā)熱體得到電力供應(yīng)而發(fā)熱。
下面說明本發(fā)明實施方式的靜電吸盤的制造方法。
這種靜電吸盤10可通過以下工序制造形成基體11的工序；形成在基體11上產(chǎn)生庫侖力的電極12的工序；形成電介質(zhì)層13的工序；以及在電介質(zhì)層13上形成支撐基板1的多個突起13a的工序。
以形成陶瓷的基體11并在基體11上通過電極12形成電介質(zhì)層13的場合為例進行說明。
首先，對形成基體11的工序進行說明。
在基體11的陶瓷原料粉末中添加粘合劑、并根據(jù)需要添加有機溶劑、分散劑等并混合，制作漿料。
利用噴霧造粒法等對所得到的漿料進行造粒得到造粒顆粒。利用模具成型法、CIP(Cold Isostatic Pressing冷等靜壓制)法、鑄漿法等成形方法來成形。
以與陶瓷原料粉末相應(yīng)的燒結(jié)條件(燒結(jié)氣氛、燒結(jié)方法、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間等)燒結(jié)所得到的成形體。利用例如研磨加工從燒結(jié)體制作基體11。
其次，對在基體11上形成產(chǎn)生庫侖力的電極12的工序進行說明。電極12可使用絲網(wǎng)印刷法等在基體11表面把印刷膠印刷成半圓形、梳齒形、網(wǎng)眼形來形成。利用印刷形成電極12時，較好是使用把鎢、鈮、鉬、碳化鎢等高熔點材料的粉末、與基體11相同的陶瓷粉末、作為粘合劑的纖維素、丙烯、聚乙烯醇縮丁醛等混合的印刷膠。這樣，可使電極12和基體11的熱膨脹系數(shù)接近，可提高基體11與電極12的氣密結(jié)合性。
此外，電極12也可通過把網(wǎng)眼狀或塊狀的電極12載置到基體11表面來形成。此外，電極12也可利用CVD或PVD在基體11表面形成電極12的薄膜。
其次，對形成電介質(zhì)層13的工序進行說明。電介質(zhì)層13較好是以氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、氮化硼、氮化硅、或碳化硅為主要成分。在陶瓷原料粉末中添加粘合劑，根據(jù)需要還添加水、分散劑等，混合，制作漿料。陶瓷原料粉末可包含作為主要成分的陶瓷的粉末、助燒結(jié)劑、粘合劑。例如，以氧化鋁粉末為主要成分，添加氧化鎂、氧化釔、氧化鈦粉末等為助燒結(jié)劑。但是，主成分原料以外的成分總量較好是0.5重量％以下。此外，燒結(jié)后的電介質(zhì)層13在室溫的體電阻率較好是調(diào)整在1×1015Ω·cm以上。
利用噴霧造粒法等對所得到的漿料進行造粒而得到造粒顆粒。把形成有電極12的基體11設(shè)置在模具等上，在基體11以及電極12上填充成燒結(jié)所得到的造粒顆粒后的厚度為0.05～0.5mm，在基體11上形成作為電介質(zhì)層13的成形體?；蛘?，使用造粒顆粒，利用模具壓印成型法、CIP(冷等靜壓制)法、鑄漿法等形成作為電介質(zhì)層13的成形體，通過在基體11上載置作為電介質(zhì)層11的成形體，在基體11上形成作為電介質(zhì)層13的成形體亦可。
并且，利用熱壓制法把基體11、電極12、作為電介質(zhì)層13的成形體以與成形體的陶瓷原料粉末相應(yīng)的燒結(jié)條件(燒結(jié)氣氛、燒結(jié)方法、燒結(jié)溫度、燒結(jié)時間)一體燒結(jié)，得到一體燒結(jié)體。這樣，可形成電介質(zhì)層13。
還有，工序的順序不很重要。例如，也可先形成電介質(zhì)層13，在電介質(zhì)層13上形成電極12，在電介質(zhì)層13以及電極12上形成作為基體11的成形體，一體燒結(jié)。
這樣，燒結(jié)基體11或電介質(zhì)層13的任一個得到后，形成電極12，通過一體燒結(jié)，可提高電極12的平坦度。這樣，可提高靜電吸盤10的吸附力的均勻性和在基板1上的熱傳導(dǎo)的均勻性。
此外，也可形成作為基體11的成形體、電極12、作為電介質(zhì)層13的成形體的層積體，利用熱壓制法等一體燒結(jié)所得到的層積體。
此外，電極12也可不位于基體11和電介質(zhì)層13之間。例如，電極12也可埋設(shè)于電介質(zhì)層13。
其次，對在電介質(zhì)層13形成支撐基板1的多個突起13a的工序進行說明。在由基體11、電極12、電介質(zhì)層13得到的一體燒結(jié)體的電介質(zhì)層13的支撐基板1的一側(cè)的第1主面13c上形成突起13a。具體地說，在第1主面13c上粘貼具有與突起上面13b大小相同突起13a之間的間隔大致均等地配置的掩模，用噴砂處理削掉第1主面13c的表面。通過被掩模覆蓋的部分的第1主面13c剩下來，成為突起13a，可在支撐基板1的一側(cè)的第1主面13c上形成具有多個突起13a的電介質(zhì)層13。
使突起高度H為5～20μm。此外，研磨使得突起上面13b的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下。
在此，調(diào)整突起13a和突起高度H使得第1主面13c每單位面積的突起13a的數(shù)目為A(個/cm2)，突起高度H為B(μm)時，滿足A1/2×B2＞200的關(guān)系。
此外，較好是使突起上面13b的直徑在2.0mm以下。
此外，利用鉆孔加工在基體11上形成用于插入端子14的孔。最后，把端子14插入基體11的孔，用錫焊把端子14焊在電極12上，得到靜電吸盤10。
這樣，通過包括形成基體11的工序，在基體11上形成產(chǎn)生庫侖力的電極12的工序，形成電介質(zhì)層13的工序，在電介質(zhì)層13的支撐基板1的一側(cè)的第1主面13c上形成多個突起13a的工序，就可得到在維持吸附力的狀態(tài)下減少附著在基板1上的顆粒的、利用庫侖力的靜電吸盤10。并且，在這種制造條件的范圍內(nèi)，調(diào)整原料粉末的平均顆粒直徑、組成、燒結(jié)溫度和燒結(jié)時間、燒結(jié)方法等燒結(jié)條件等，就可適當(dāng)?shù)卣{(diào)整燒結(jié)體的組成和開口氣孔率、體積密度、平均顆粒直徑等。結(jié)果可適當(dāng)調(diào)整所得到的靜電吸盤10的熱傳導(dǎo)率、體電阻率等。
下面說明實施例。
接著，利用實施例對本發(fā)明進行更詳細的說明，但本發(fā)明不受下述實施例的任何限制。
實施例1在實施例1中，如圖1所示，制作了具備基體11、電極12、電介質(zhì)層13、突起13a和端子14的靜電吸盤10。
首先，形成基體11。具體地說，作為陶瓷原料粉末，準備在顆粒直徑1μm、純度99.5％的氧化鋁粉末中混合了氧化鎂0.04％，顆粒直徑1μm氧化鎂的混合粉末。在陶瓷原料粉末中添加作為粘合劑的PVA(Poly vinyl alcohol聚乙烯醇)、水以及分散材，使用滾筒篩混合16小時，得到漿料。
利用噴霧造粒法制作造粒顆粒。具體地說，利用噴霧干燥器對所得到的漿料進行噴霧干燥，制作平均顆粒直徑80μm的造粒顆粒。把所得到的造粒顆粒放入橡膠模具用冷等靜壓制(Cold Isostatic Pressing，以下稱為CIP)設(shè)備利用1ton/cm2的壓力加壓成形，得到作為基體11的成形體。
在大氣燒結(jié)爐燒結(jié)作為基體11的成形體而得到燒結(jié)體。具體地說，放入氧化鋁燒盆，以10℃/小時的升溫速度使溫度上升到500℃，在500℃保持5小時。保持在500℃，除去含在成形體中的粘合劑后，以30℃/小時的升溫速度使溫度從100℃上升到1650℃，在1650℃燒結(jié)4小時，得到基體11。
對基體11進行研磨加工，制作直徑300nm、厚6mm的圓盤。表面通過研磨加工做成表面粗糙度(Ra)為0.8μm。
其次，形成電極12。具體地說，在鎢(W)粉末中作為粘合劑混合松油醇和氧化鋁40％制作印刷膠。在基體11上利用絲網(wǎng)印刷法形成直徑290mm、厚10μm的電極12并使之干燥。
接下來，形成電介質(zhì)層13。具體地說，把形成了電極12的基體11放置在模具中。在電極12上，填充另外準備的顆粒直徑1μm、純度99.5％的氧化鋁粉末造粒顆粒并以20MPa加壓，進行壓制成形。
把一體成形的基體11、電極12、電介質(zhì)層13所成的成形體放置于碳制的燒盆中，在氮氣環(huán)境氣體中用熱壓制法燒結(jié)。具體地說，以150kPa的氮氣環(huán)境氣體，以10MPa加壓，同時，以300℃/小時的升溫速度使溫度上升到最高溫度1600℃，在該最高溫度1600℃保持2小時一體燒結(jié)，制作由基體11、電極12、電介質(zhì)層13組成的一體燒結(jié)體。
用金剛石砥石對一體燒結(jié)體的電介質(zhì)層13對基板1進行支撐的一側(cè)的第1主面13c進行平面研磨加工和圓筒研磨加工，形成直徑300mm的靜電吸盤10。
其次，在支撐基板的一側(cè)的第1主面13c上形成突起13a。具體地說，在第1主面13c以與突起上面13b同樣的大小，具有突起13之間的間隔大致相等的配置粘貼掩模，用噴砂處理削切第1主面13c的表面，形成突起上面13b的直徑(以下稱為突起直徑)0.5mm、突起高度H7μm組成的突起13a。
在此，調(diào)整掩模使得第1主面13c每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目為A(個/100cm2)，突起高度H為B(μm)時，滿足A1/2×B2＞200的關(guān)系，每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目為127個。
此外，制作突起使得突起上面13b的總面積相對于第1主面13c的面積的比率(在表1中以接觸面積表示)為1％。
最后，進行研磨加工使得突起上面13b的表面粗糙度(Ra)為0.4μm。
還通過鉆孔加工以及接合連接在電極12上的端子14制作了實施例1的靜電吸盤。
(實施例2～實施例11)在實施例2～實施例11中，如圖1所示，與實施例1相同，制作了具備基體11、電極12、電介質(zhì)層13、突起13a、端子14的靜電吸盤10。
實施例2～實施例11，如表1所示，是從實施例1改變了接觸面積比率、突起直徑、突起高度H、突起表面粗糙度、每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目的靜電吸盤。此外，實施例2～實施例11的制造方法與實施例1相同。
(實施例12)在實施例12中，如圖1所示，與實施例1相同，制作了具備基體11、電極12、電介質(zhì)層13、突起13a、端子14的靜電吸盤10。
實施例12是在制作基體11時，通過不混合氧化鎂來制作，如表2所示那樣從實施例1改變體電阻率的靜電吸盤10。除氧化鎂的混合的實施例12的制造方法與實施例1相同。
(比較例1～比較例7)在比較例1～比較例7中，如圖1所示，與實施例1相同，制作了具備基體11、電極12、電介質(zhì)層13、突起13a、端子14的靜電吸盤10。
比較例1以及比較例2在不滿足本發(fā)明的A1/2×B2＞200的條件這點上與實施例1～實施例11不同。
具體地說，比較例1每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目為6個，突起高度H為7μm，A1/2×B2＝124。
此外，比較例2每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目為8個，突起高度H為7μm，A1/2×B2＝138。
比較例3～比較例5在不滿足本發(fā)明的突起高度H為5～20μm的條件這點上與實施例1～實施例11不同。
具體地說，比較例3～比較例5的突起高度H分別為4μm、30μm、22μm。
比較例6以及比較例7在不滿足本發(fā)明的突起表面粗糙度在0.5μm以下的條件這點上與實施例1～實施例11不同。
具體地說，比較例6以及比較例7的突起表面粗糙度分別為0.6μm、1μm。
(比較例8)在比較例8中，與實施例1相同，制作了具備基體、電極、電介質(zhì)層、端子的J-R力型靜電吸盤。
比較例3雖然與實施例1同樣地制造，但在用氮化鋁粉末制作J-R力型靜電吸盤這一點上與實施例1、實施例12不同。
(實驗方法)其次，測量了上述制造的實施例1～實施例11以及比較例1～比較例7的靜電吸盤10的吸附力以及顆粒數(shù)。
(1)吸附力測定使用實施例1～實施例11以及比較例1～比較例7的靜電吸盤10，在真空中使硅制探頭與具有突起13a的第1主面13c接觸，在靜電吸盤10的電極12與硅制探頭之間施加1500V的電壓，把硅制探頭吸附固定在靜電吸盤10上。在施加電壓的狀態(tài)下，把硅制探頭從第1主面13c向剝離的方向牽引，把剝離所需要的力除以硅制探頭的吸附面的面積，測量了吸附力。
(2)顆粒測定使用實施例1～實施例11以及比較例1～比較例7的靜電吸盤10，在真空中，把裸硅晶圓作為基板1放置在靜電吸盤10上，施加1500V的電壓，把20torr的背流氣體導(dǎo)入基板1和第1主面13c之間，吸附1分鐘，然后，使電壓為0V，剝離基板1，用KLA公司制的顆粒計數(shù)器SP-1測量基板1背面的顆粒。
對于這些靜電吸盤10，把結(jié)果表示在表1。
表1


比較例1每單位面積100cm2的突起13a的數(shù)目為6個，突起高度H為7μm，A1/2×B2＝124，由于突起的數(shù)目少，突起高度H低，基板1與第1主面13c接觸，從而產(chǎn)生的顆粒數(shù)約為33310。
同樣地，比較例2的A1/2×B2＝138，由于突起的數(shù)目少，高度H低，基板1與第1主面13c接觸，從而產(chǎn)生的顆粒數(shù)約為22400個。
比較例3的突起高度H為4μm，且A1/2×B2＝138。即，由于突起的數(shù)目少，高度H低，基板1與第1主面13c接觸，從而產(chǎn)生的顆粒數(shù)約為22450個。
比較例4以及比較例5的突起高度H分別為30μm、22μm，由于突起高度H過高，所以基板1與第1主面13c之間的吸附力降低，不能吸附基板1。
比較例6以及比較例7的表面粗糙度分別為0.6μm、1μm，由于突起表面粗糙度過粗，所以基板1與突起上面13b之間的吸附力降低，不能吸附基板1。
相對于此，本申請發(fā)明的實施例1～實施例11在維持吸附力的同時，附著在基板1上的顆粒數(shù)為920個～7120個，與比較例相比，少了一個量級，降低了顆粒數(shù)。
特別地，實施例2的吸附力為43torr，顆粒數(shù)為920個，可以在保持的同時，大幅地減少顆粒數(shù)。
其次，使用實施例1和實施例12的用了庫侖力的靜電吸盤10和比較例8的J-R力型靜電吸盤，分別測量了體電阻率、漏電流、基板脫離時間。
(3)體電阻測量使用實施例1和實施例12的用了庫侖力的靜電吸盤10和比較例8的J-R力型靜電吸盤，利用基于JIS C2141的方法進行了體電阻測量。具體地說，在室溫對靜電吸盤電極施加2kV/mm，計算出體電阻率。
(4)漏電流測量與(2)的顆粒測量同樣地，把基板1放置到靜電吸盤上，施加1500V的電壓，把20torr的背流氣體導(dǎo)向基板1和第1主面13c之間，吸附1分鐘，測量基板吸附時的漏電流。
(5)基板脫離時間測量與(2)的顆粒測量同樣地，把基板1放置到靜電吸盤上，施加1500V的電壓，把20torr的背流氣體導(dǎo)向基板1和第1主面13c之間，吸附1分鐘，然后，把電壓返回0V之后，測量基板1脫離所需要的基板脫離時間。
對于這些靜電吸盤，結(jié)果表示在表2。
表2


實施例1的體電阻率是2×1015Ω·cm。實施例1的漏電流比0.01μA更小，非常微小，基板脫離時間也為0.5秒，非常短。
此外，實施例12的體電阻率為3×1017Ω·cm。實施例12的漏電流與實施例1同樣比0.01μA更小，非常微小，基板脫離時間也為0.2秒，非常短。
相對于此，作為J-R力型靜電吸盤的比較例8的體電阻率為5×1012Ω·cm，與實施例1以及實施例2相比是低的體電阻率。比較例8的漏電流為0.1A，基板脫離時間比60秒長。
因此，確認了本申請發(fā)明的靜電吸盤10相對于利用了J-R力的靜電吸盤，是漏電電流小，基板脫離時間也非常短，對施加電壓的開/關(guān)的響應(yīng)性好的利用庫侖力的靜電吸盤。
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤，其特征在于，具備基體；形成于該基體上并產(chǎn)生庫侖力的電極；以及在對基板進行支撐的一側(cè)的第1主面上具有以突起上面支撐該基板的多個突起的電介質(zhì)層，所述突起之間的間隔大致均等地設(shè)置，所述突起上面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，所述突起的高度為5～20μm，使所述第1主面每單位面積100cm2的所述突起的數(shù)目為A(個/100cm2)，所述突起的高度為B(μm)時，滿足下面數(shù)式A1/2×B2＞200的關(guān)系。
2.一種靜電吸盤，其特征在于，所述突起的高度在10μm以下。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，所述電介質(zhì)層含有氧化鋁、氮化鋁、氧化釔、氮化硼、氮化硅或碳化硅之中的至少一種。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，所述電介質(zhì)層在室溫的體電阻率在1×1015Ω·cm以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，在所述基板和所述第1主面之間的空間流過背流氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，所述電介質(zhì)層的厚度為0.05～0.5mm。
7.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的靜電吸盤，其特征在于，所述突起上面的直徑在2.0mm以下。
全文摘要
本發(fā)明是利用庫侖力的靜電吸盤，其提供在維持吸附力的狀態(tài)下，減少附著在基板上的顆粒的靜電吸盤。靜電吸盤(10)具備基體(11)；形成于該基體(11)上并產(chǎn)生庫侖力的電極(12)；在對基板(1)進行支撐的一側(cè)的第1主面上具有以突起上面支撐該基板(1)的多個突起(13a)的電介質(zhì)層(13)，突起(13a)之間的間隔大致均等地設(shè)置，突起上面的表面粗糙度(Ra)在0.5μm以下，突起(13a)的高度為5～20μm，使第1主面每單位面積100cm
文檔編號H01L21/683GK1988128SQ200610169238
公開日2007年6月27日 申請日期2006年12月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月22日
發(fā)明者森岡育久, 鶴田英芳, 川尻哲也, 鳥越猛 申請人:日本礙子株式會社