静电吸盘的制作方法
【专利摘要】本发明公开了一种静电吸盘。基于本发明的静电吸盘，具备：陶瓷电介体基板，具有放置被吸附物的第1主面和所述第1主面相反侧的第2主面；电极，设置在所述陶瓷电介体基板的所述第1主面与所述第2主面之间；以及连接部，在所述陶瓷电介体基板的比所述电极更靠所述第2主面侧与所述电极连接，且具有与所述电极接触的第1区域，其中，在将从所述第1主面朝向所述第2主面的方向作为第1方向，将与所述第1方向正交的方向作为第2方向时，所述第1区域在所述电极及所述连接部的所述第2方向上观察的截面上，沿所述电极的所述第2主面侧外形的延长线与所述连接部外形的切线所形成的角度当中所述连接部侧的角度在所述第1方向上逐渐增大。
【专利说明】静电吸盘
【技术领域】
[0001]本发明的方面涉及静电吸盘，具体而言，涉及一种能够确实地确保将陶瓷电介体基板的电极向外部取出的取出结构的静电吸盘。
【背景技术】
[0002]通过在氧化铝等陶瓷基体材料之间夹入电极并进行烧成处理来制作的陶瓷制的静电吸盘如下:在内置的电极上施加静电吸附用电力，通过静电力来吸附硅片等基板。在这样的静电吸盘中，为了向内部电极供给静电吸附用电力，对与电极接通的导体的一部分从陶瓷基体材料的静电吸附面的相反侧的面露出的静电吸盘和在电极上接合有电力供给用连接器的静电吸附盘等进行了实用化。
[0003]在专利文献I公开了一种在静电吸盘中形成有与内部电极接通的连接部(通孔)的结构。在专利文献I中记载的静电吸盘中，在陶瓷的印制电路基板上依次层叠导电层和绝缘膜来形成层叠体并烧成层叠体，由此构成与导电层(电极)接通的通孔。
[0004]但是，若减小连接部(通孔)的外径，则在烧成陶瓷时容易受到烧成收缩的影响，在陶瓷基体材料内部电极与连接部(通孔)之间容易发生金属材料的剥离。另外，有时由于金属材料的表面张力而在烧成陶瓷时连接构件的材料即金属在陶瓷基体材料内移动从而形成空洞，或者由于陶瓷与金属之间的热膨胀差而导致电极破裂。尤其是，将连接构件的外径设为微细时这种问题变得显著，产生招致静电吸盘的可靠性下降的问题。
[0005]专利文献1:日本特开昭62-264638号公报
【发明内容】
[0006]本发明是基于所涉及的课题的认知而进行的，目的在于提供一种静电吸盘，其能够通过内部电极与连接部之间的确实的接通来得到较高的可靠性。
[0007]根据本发明的一方式，提供一种静电吸盘，具备:陶瓷电介体基板，具有放置被吸附物的第I主面和所述第I主面相反侧的第2主面；电极，设置在所述陶瓷电介体基板的所述第I主面与所述第2主面之间；以及连接部，在所述陶瓷电介体基板的比所述电极更靠所述第2主面侧与所述电极连接，且具有与所述电极接触的第I区域，其中，在将从所述第I主面朝向所述第2主面的方向作为第I方向，将与所述第I方向正交的方向作为第2方向时，所述第I区域在所述电极及所述连接部的所述第2方向上观察的截面上，沿所述电极的所述第2主面侧外形的延长线与所述连接部外形的切线所形成的角度当中所述连接部侧的角度在所述第I方向上逐渐增大。
【专利附图】
【附图说明】
[0008]图1是例示本实施方式所涉及的静电吸盘的结构的模式剖视图；
[0009]图2是图1所示的A部的模式放大剖视图；
[0010]图3是说明参考例的模式剖视图；[0011]图4是说明角度Θ的定义的一例的模式图；
[0012]图5是例示连接部的其他连接结构的模式剖视图；
[0013]图6是例示其他连接结构的模式剖视图；
[0014]图7 Ca)及图7 (b)是例示其他连接结构的模式图；
[0015]图8 (a)及图8 (b)是表示连接部与电极的接合状态及接通状态的实验结果的图；
[0016]图9 Ca)及图9 (b)是例示其他连接结构的模式剖视图；
[0017]图10 Ca)及图10 (b)是例示其他连接结构的模式剖视图；
[0018]图11 (a)及图11 (b)是例示其他连接结构的模式剖视图；
[0019]图12 Ca)?图12 (C)是例示静电吸盘的制造方法的模式剖视图；
[0020]图13是表示连接部的一例的图；
[0021]图14 Ca)及图14 (b)是表示连接部的纵横比与接通特性的关系的图。
【具体实施方式】
[0022]第I发明为如下静电吸盘，具备:陶瓷电介体基板，具有放置被吸附物的第I主面和所述第I主面相反侧的第2主面；电极，设置在所述陶瓷电介体基板的所述第I主面与所述第2主面之间；以及连接部，在所述陶瓷电介体基板的比所述电极更靠所述第2主面侧与所述电极连接，且具有与所述电极接触的第I区域，其中，在将从所述第I主面朝向所述第2主面的方向作为第I方向，将与所述第I方向正交的方向作为第2方向时，所述第I区域在所述电极及所述连接部的所述第2方向上观察的截面上，沿所述电极的所述第2主面侧外形的延长线与所述连接部外形的切线所形成的角度当中所述连接部侧的角度在所述第I方向上逐渐增大。
[0023]根据该静电吸盘，沿电极的第2主面侧外形的延长线与连接部外形的切线所形成的角度当中连接部侧的角度在从第I主面朝向第2主面的第I方向上逐渐增大，因此与连接部的直径在第I方向上固定的情况相比，能够扩大电极与连接部的接触面积来确保确实的接通，同时提高连接部与陶瓷电介体基板的粘结性。另外，在第2方向上观察的截面上，连接部的外形呈曲线状，因此可以抑制外加电压时产生易成为放电起点的角部。
[0024]另外，第2发明为如下静电吸盘，在第I发明中，其中，在与所述第I方向正交的第2方向上观察的所述电极及所述连接部的截面上，沿所述电极的所述第2主面侧外形的延长线与所述第I区域中的所述连接部外形的切线所形成的角度当中所述连接部侧的角度成为锐角。
[0025]根据该静电吸盘，能够提高电极与连接部的接触性。由此，能够抑制电极与连接部的剥离。
[0026]另外，第3发明为如下静电吸盘，在第2发明中，其中，陶瓷电介体基板在与所述电极连接的一侧且在所述第I方向上观察时与所述连接部重叠的位置上，具有在所述第I方向上呈凸形状的部分。
[0027]根据该静电吸盘，在陶瓷电介体基板中的与电极连接的一侧设有呈凸形状的部分，因此连接部及电极的金属材料顺沿着该部分的凸形状变得容易移动，电极与连接部的连接可靠性得到提高。并且，由于能够加厚连接部之上的陶瓷电介体基板的厚度，所以在研磨陶瓷电介体基板的表面时，可以抑制连接部之上的陶瓷电介体基板的挠曲。由此，研磨平坦性得到提高，可以抑制在连接部上产生异常突起。
[0028]另外，第4发明为如下静电吸盘，在第2发明中，其中，所述连接部具有设置在所述第I区域与所述第2主面之间、并且直径在所述第I方向上逐渐增大的第2区域。
[0029]根据该静电吸盘，在连接部设有直径在从第I主面朝向第2主面的第I方向上逐渐增大的第2区域，由此连接部的、与连接于电极相反侧的衬垫电极等导电性构件的连接性得到提闻。
[0030]另外，第5发明为如下静电吸盘，在第I?第4中任一项发明中，其中，所述陶瓷电介体基板具有从所述第2主面到达所述连接部的凹部，所述静电吸盘还具备与在所述凹部的底面上露出的所述连接部接通的导电性构件。
[0031]根据该静电吸盘，连接部与衬垫电极等导电性构件的连接性得到提高，能够与外部的电极端子进行确实的电连接。
[0032]另外，第6发明为如下静电吸盘，在第5发明中，其中，所述底面具有曲面。
[0033]根据该静电吸盘，连接部与衬垫电极等导电性构件的连接性得到提高，能够与外部的电极端子(探针等)进行确实的电连接。
[0034]另外，第7发明为如下静电吸盘，在第I发明中，其中，所述连接部的材料中包含与所述电极的材料中所含的材料相同种类的金属。
[0035]根据该静电吸盘，能够在烧成陶瓷电介体基板时提高电极材料的扩散性来进行包括电极至连接部的一体烧结。
[0036]另外，第8发明为如下静电吸盘，在第7发明中，其中，所述连接部的材料中包含与所述陶瓷电介体基板中所含的材料相同种类的材料。
[0037]根据该静电吸盘，能够在烧成陶瓷电介体基板时提高连接部与陶瓷电介体基板的粘结性来进行包括电极至连接部的一体烧结。
[0038]另外，第9发明为如下静电吸盘，在第5发明中，其中，在与所述第I方向相反的方向上观察的所述底面的面积大于在与所述第I方向相反的方向上观察的所述底面上露出的所述连接部的面积。
[0039]根据该静电吸盘，凹部底面的面积大于在底面上露出的连接部的面积，因此容易确保与外部的电极端子(探针等)的电接通。由此，无需使外部的电极端子直接接触到连接部，从而能够抑制连接部的损伤。
[0040]另外，第10发明为如下静电吸盘，在第5发明中，其中，所述静电吸盘具有多个所述连接部，对I个所述凹部设有多个所述连接部。
[0041]根据该静电吸盘，能够更确实地进行电极与连接部的电接通。
[0042]下面参照附图对本发明的实施方式进行说明。此外，在各附图中，对于相同的构成要素标注相同符号并适当地省略详细说明。
[0043]图1是例示本实施方式所涉及的静电吸盘的结构的模式剖视图。
[0044]图2是图1所示的A部的模式放大剖视图。
[0045]如图1所示，本实施方式所涉及的静电吸盘110具备陶瓷电介体基板11、电极12及连接部20。
[0046]陶瓷电介体基板11例如为由烧结陶瓷构成的平板状基体材料，具有放置半导体基板等被吸附物W的第I主面Ila及该第I主面Ila相反侧的第2主面lib。电极12设置在陶瓷电介体基板11的第I主面Ila与第2主面Ilb之间。S卩，电极12以插入到陶瓷电介体基板11中的方式形成。静电吸盘110通过对该电极12外加吸附保持用电压80来在电极12的第I主面Ila侧产生电荷，通过静电力吸附保持被吸附物W。
[0047]在此，在本实施方式的说明中，将从第I主面Ila朝向第2主面Ilb的方向(第I方向)称为Z方向,将与Z方向正交的方向中的I个(第2方向)称为Y方向，将与Z方向及Y方向正交的方向(第3方向)称为X方向。
[0048]电极12沿陶瓷电介体基板11的第I主面Ila及第2主面Ilb设置成薄膜状。电极12为用于吸附保持被吸附物W的吸附电极。电极12可以为单极型也可以为双极型。图1所示的电极12为双极型，在同一面上设有2个电极12。电极12不仅可以是内置于陶瓷电介体11的情况，还可以是电介体通过粘接剂、钎焊等与基座板固定的电极。
[0049]电极12上设有向陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb侧延伸的连接部20。连接部20是与电极12接通的通孔(实心型)、过孔(中空型)。
[0050]如图2所示，连接部20具有与电极12连接的第I区域21。第I区域21的Z方向上观察的形状(例如大致圆形)的外径d在Z方向上逐渐减小。第I区域21设置在连接部20的至少一部分上。图2所示的例子中，连接部20整体都是第I区域21。
[0051]如此，设置在连接部20上的第I区域21的外径d在Z方向上逐渐减小，因此与连接部20的外径d在Z方向上固定的情况相比，能够扩大电极12与连接部20的接触面积。由此，能够确保确实接通电极12与连接部20，同时提高连接部20与陶瓷电介体基板11的粘结性。
[0052]在此，对静电吸盘110的具体结构例进行说明。
[0053]如图1所示，静电吸盘110安装在基座板50之上。基座板50成为静电吸盘110的安装基准。若要将静电吸盘110安装在基座板50上，则从使用温度带、成本等观点出发，适当选择硅胶等耐热性树脂、铟接合及钎焊等。
[0054]基座板50例如分为铝制的上部50a和下部50b，在上部50a与下部50b之间设有连通通路55。连通通路55的一端侧与输入通路51连接，另一端侧与输出通路52连接。
[0055]基座板50还发挥对静电吸盘110进行温度调整的作用。例如，当冷却静电吸盘110时，使冷却媒体从输入通路51流入，通过连通通路55而从输出通路52流出。由此，能够通过冷却媒体吸收基座板50的热，且能够冷却安装在其上的静电吸盘110。另一方面，当对静电吸盘110进行保温时，也能够向连通通路55内装入保温媒体。或者，还能够将发热体内置于静电吸盘110、基座板50内。如此，若通过基座板50调整静电吸盘110的温度，则能够调整由静电吸盘110吸附保持的被吸附物W的温度。
[0056]另外，在陶瓷电介体基板11的第I主面Ila侦彳，根据需要设有凸点13，在凸点13之间设有槽14。该槽14是连通的，在搭载于静电吸盘110上的被吸附物W的背面与槽14之间形成空间。在槽14上连接有贯穿基座板50及陶瓷电介体基板11的导入通路53。若在吸附保持被吸附物W的状态下从导入通路53导入氦(He)等传热气体，则设置在被吸附物W与槽14之间的空间中流动传热气体，能够通过传热气体直接冷却被吸附物W。
[0057]在此，通过适当选择凸点13的高度(槽14的深度)、凸点13及槽14的面积比例、形状等，能够将被吸附物W的温度、附着在被吸附物W上的颗粒控制成优选状态。[0058]如图2所示，在陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb上也可以设有导电性构件30。导电性构件30是与连接部20接通的衬垫。在与导电性构件30的位置对应的基座板50的上部50a设有接触电极61。在基座板50的上部50a设有孔57，在该孔57中安装有由绝缘材料62保持的接触电极61。因此，若将静电吸盘110安装在基座板50的上部50a，则接触电极61与导电性构件30接触，从而接触电极61与电极12通过连接部20电接通，即使在接触电极61的位置偏移的情况下，可接通区域也增加，其结果能够得到稳定的接通。
[0059]在接触电极61中例如使用可动式探针。由此，实现接触电极61与导电性构件30的确实的接触，并且将接触电极61的接触对导电性构件30产生的损伤抑制到最小限度。此夕卜，接触电极61不限于上述方式，也可以是只是与导电性构件30接触的结构、通过嵌合或螺合而与导电性构件30连接的结构等任意方式。
[0060]另外，在未设有导电性构件30时，接触电极61与连接部20的第2主面Ilb侧的
露出面直接接触。
[0061]接下来，对连接部20进行详细说明。图2所示的连接部20设置为在Z方向上贯穿比电极12更靠第2主面I Ib侧的陶瓷电介体基板11。连接部20具有沿Z方向延伸的接近圆锥台的形状。
[0062]通过这样的形状，能够扩大连接部20与电极12的接触面积，从而确保连接部20与电极12的界面处的确实的接合及电接通。
[0063]图3是说明参考例的模式剖视图。
[0064]图3所示的连接部20’在Z方向上具有固定的外径。例如，当连接部20’的Z方向上的平均外径与图2所示的连接部20的Z方向上的平均外径相同时，连接部20与电极12接触的面的外径da大于连接部20’与电极12接触的面的外径db。即，连接部20与电极12的接触面积比连接部20’与电极12的接触面积宽。由此，连接部20的与电极12的连接性高于连接部20’与电极12的连接性。
[0065]另外，在连接部20中，在与Z方向正交的例如Y方向上观察的电极12及连接部20的截面上，沿电极12的第2主面侧外形的延长线LI与第I区域21中的连接部20外形的切线L2所形成的角度当中连接部20侧的角度Θ成为锐角。角度Θ大于0°且小于90°。
[0066]若角度Θ成为锐角，则电极12的毛细管现象、表面张力会辅助连接部20的电极材料与电极12的接触，因此能够飞跃性提高电极12与连接部20的接触性。由此，在烧成陶瓷电介体基板11时，能够抑制电极12与连接部20的剥离。
[0067]在此，若连接部20的形状为圆锥台，则在第I区域21的截面观察时无论在连接部20外形的哪个位置，切线L2的倾斜度都是相同的。另一方面，当在第I区域21的截面观察时连接部20外形呈曲线状时，在第I区域21的截面观察时切线L2的倾斜度根据连接部20外形的位置而发生变化。
[0068]图4是说明角度Θ的定义的一例的模式图。
[0069]图4中示出在第I区域21的截面观察时连接部20外形呈曲线状时的角度Θ的定义的一例。
[0070]在此，截面观察是指，在Y方向上观察通过连接部20的中心的XZ平面上的截面时的截面。角度Θ的定义的一例如下。
[0071]在截面观察时，将电极12的第2主面Ilb侧的外形线SI与连接部20的外形线S2的交点设为交点PO。
[0072]将连接部20的与电极12的接触面上的外径(X方向的长度)设为外径dl。
[0073]描绘出以交点pO为中心的半径r的圆CR，将圆CR与延长线LI的交点设为交点pl，将圆CR与外形线S2的交点设为交点p2。
[0074]将连结交点pl和交点pO的线与连结交点p2和交点pO的线所形成的角度(较小的角度)设为角度0。
[0075]在此，圆CR的半径r例如为外径dl的1/8。
[0076]角度Θ能够通过连接部20的截面观察来测定。例如，研磨通过连接部20的中心的XZ平面上的截面，按照上述定义测定研磨面。研磨截面时，优选对电极12、连接部20影响较少的研磨(例如，使用离子束等研磨(截面抛光仪(日本电子株式会社:注册商标))。若通过这种研磨，排除电极12的延性变形进行测定，则能够准确测定角度Θ。
[0077]如此，若在第I区域21的截面观察时连接部20的外形呈曲线状，则与呈直线状(锥形)的情况相比，连接部20的外周距离变长，能够使外加电压时的电流密度下降。
[0078]并且，若在第I区域21的截面观察时连接部20的外形呈曲线状，则能够抑制在连接部20外形产生角部。例如，若呈角度Θ在Z方向上逐渐增大(连接部20的外径增加率朝向电极12逐渐增大)的形状(大致喇叭形状)，则连接部20的外形难以形成角部(例如，尖部分)。若连接部20上有角部，则该角部在外加电压时易成为放电起点。若成为放电起点，则在连接部20及电极12中有可能招致接通不良。通过连接部20与电极12平滑连接，可以抑制角部的产生，从而提高接通的可靠性。
[0079]图5是例示连接部的其他连接结构的模式剖视图。
[0080]图5表示图1所示的A部的模式放大剖视图。图5所示的连接部20A具有第I区域21及第2区域22。第I区域21的Z方向上观察的形状的外径在Z方向上逐渐减小。例如，第I区域21的外径在电极12侧最大(外径dl)，从电极12朝向Z方向逐渐减小。最小的外径为外径d2。
[0081]第2区域22设置在第I区域21与第2主面Ilb之间。第2区域22的Z方向上观察的形状的外径在Z方向上逐渐增大。例如，第2区域22的外径在第I区域21侧最小(外径d2)，朝向Z方向逐渐增大。最大的外径为第2主面Ilb侧的外径d3。通过第I区域21和第2区域22，连接部20A呈在电极12侧及第2主面Ilb侧较宽且在中央部较窄的弯曲形状。
[0082]在陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb上设有与第2区域22连接的导电性构件30。设置在基座板50的上部50a的接触电极61与导电性构件30接触。
[0083]在这样的连接部20A中，通过第I区域21能够扩大与电极12的接触面积，通过第2区域21还能够扩大与导电性构件30的接触面积。
[0084]例如，若与图3所示的连接部20’相比较，当连接部20’的Z方向上的平均外径与图5所示的连接部20A的Z方向上的平均外径相同时，连接部20A与电极12的接触面积比连接部20’与电极12的接触面积宽。并且，连接部20A与导电性构件30的接触面积比连接部20’与导电性构件30的接触面积宽。
[0085]根据这样的连接部20A，连接部20A的与电极12的连接性高于连接部20’与电极12的连接性。另外，连接部20A的与导电性构件30的接触性高于连接部20’与导电性构件30的连接性。
[0086]因此，在连接部20A中，与电极12及导电性构件30这两者的连接性得到提高。
[0087]此外，在图5所示的连接部20A中，第I区域21与第2区域22相邻，但也可以在第I区域21与第2区域22之间设置其他区域(例如，在Z方向上外径相同的区域)。
[0088]图6是例示其他连接结构的模式剖视图。
[0089]图6表示图1所示的A部的模式放大剖视图。如图6所示的连接部20B,陶瓷电介体基板11具有在Z方向上呈凸形状的部分21a。部分21a在陶瓷电介体基板11的与电极12的接触面且在Z方向观察时与连接部20B重叠的位置上，在Z方向上呈凸形状。部分21a例如在与Z方向上观察的连接部20B的中央区域对应的位置上，被设置成在Z方向上呈凸形状。
[0090]在部分21a上，陶瓷电介体基板11的Z方向的厚度tl比部分21a以外的部分的厚度t2厚。部分21a上的陶瓷电介体基板11的厚度tl在中央部分(与连接部20B的中心对应的部分)最厚，随着从中央部分朝向周边逐渐变薄。
[0091]在这样的连接部20B中，连接部20B及电极12的金属材料顺沿着凸形状的部分21a变得容易移动，电极12与连接部20B的连接可靠性得到提高。即，在烧成陶瓷电介体基板11时，连接部20B及电极12的金属材料顺沿部分21a的凸形状移动，可以抑制电极12与连接部20B的接合部分处的剥离。
[0092]另外，能够将连接部20B之上的陶瓷电介体基板11的厚度tl设为比没有连接部20B的部分处的陶瓷电介体基板11的厚度t2厚。由此，在研磨陶瓷电介体基板11的表面时,可以抑制连接部20B之上的陶瓷电介体基板11的挠曲。
[0093]S卩，在研磨陶瓷电介体基板11的表面时，在设有连接部20B的部分易发生陶瓷电介体基板11的挠曲。如图6所示，若在陶瓷电介体基板11上设有部分21a，则该部分21a的厚度tl比厚度t2厚，陶瓷电介体基板11的刚性得到提高。因此，即使在研磨陶瓷电介体基板11的表面时施加压力，在连接部20B上也难以发生挠曲，陶瓷电介体基板11的平坦性得到提闻。
[0094]在此，在研磨陶瓷电介体基板11的表面时，若在连接部20B之上的陶瓷电介体基板11发生挠曲，则连接部20B上的研磨率下降，在研磨后有可能在陶瓷电介体基板11的表面产生鼓起(突出部)。若有这样的鼓起，则硅片等被吸附物W与鼓起接触，有可能招致接触电极61的温度异常。通过在连接部20B之上设置凸形状的部分21a，研磨时的平坦性得到提高，能够防止接触电极61部分发生温度异常。
[0095]此外，在图6所示的连接部20B中具有第2区域22，但未必一定要设置。
[0096]图7 (a)?(b)是例示其他连接结构的模式图。
[0097]图7 (a)表示图1所示的A部的模式放大剖视图。图7 (b)表示在与Z方向相反的方向上观察连接部的模式俯视图。
[0098]如图7 (a)所示，陶瓷电介体基板11具有从第2主面Ilb到达连接部20A的凹部15。
[0099]如图7 (b)所示，凹部15的底面15a上的与Z方向相反的方向上观察的外形的面积比在底面15a上露出的连接部20A的与Z方向相反的方向上观察的外形的面积宽。
[0100]通过设置这样的凹部15，能够在凹部15的底面15a上确实地设置与从底面15a露出的连接部20A接通的导电性构件30。例如，可以将导电性构件30设置在凹部15的底面15a的整个面上。另外，也可以将导电性构件30以埋入凹部15内的方式形成。在陶瓷电介体基板11上形成凹部15之后，若将导电性构件30的材料(例如，金属浆料材料)埋入凹部15内，则不会从凹部15溢出，从而能够在规定的位置上形成导电性构件30。
[0101]另外，凹部15的底面15a的面积比在底面15a上露出的连接部20A的面积宽，因此能够通过凹部15的导电性构件30进行与外部的接触电极61的电接通。由此，无需使接触电极61直接接触到连接部20A，从而能够抑制连接部20A的损伤。
[0102]此外，图7 (a)及(b)中示出了连接部20A，但也能够适用图2所示的连接部20、图6所示的连接部20B。
[0103]图8 (a)?(b)是表示连接部与电极的接合状态及接通状态的实验结果的图。
[0104]图8 (a)表示相对于dl/d2的连接部20与电极12的剥离(剥落)及接通状态。图8 (a)中，作为dl/d2分别对1.0、1.1、1.3、1.8,2.3,2.8及4.0，调查有无剥离(剥落)、有无接通。当dl/d2为1.0、1.1、1.3、1.8,2.3及2.8时，未发生连接部20与电极12的剥离(剥落)。当dl/d2为4.0时，发生了连接部20与电极12的剥离(剥落)。另外，当dl/d2为1.1、
1.3、1.8、2.3及2.8时，连接部20与电极12的接通良好。当dl/d2为1.0及4.0时，连接部20与电极12的接通不良。
[0105]图8(b)表示相对于外径d2的连接部20与电极12的剥离(剥落)及接通状态。图8 (b)中，作为外径d2分别对0.2毫米(謹)、0.5謹、I謹、1.5謹、2謹、2.5謹、3謹及3.5謹，调查有无剥离(剥落)、有无接通。在所述任一外径d2下，都未发生连接部20与电极12的剥离(剥落)。
[0106]并且，当外径d2为0.2謹、0.5謹、I謹、1.5謹、2謹、2.5謹及3謹时，连接部20与电极12的接通良好。另一方面，外径d2为3.5mm时，连接部20与电极12的接通不良。
[0107]由这些实验结果可知，dl/d2为大于I且小于4，优选外径d2为0.1mm以上且小于
3.5mmο
[0108]连接部20的材料可以包含与电极12的材料中所含的材料相同种类的材料。电极12的材料中包含钯(Pd)、白金(Pt)等贵金属。连接部20的材料中例如包含Pt。连接部20的材料中除Pt以外还可以包含电极12的材料中所含的Pd。
[0109]由此，能够在烧成陶瓷电介体基板11时提高电极12的材料向连接部20的扩散性来进行包括电极12至连接部20的一体烧结。
[0110]并且，连接部20的材料也可以包含与陶瓷电介体基板11中所含的材料相同种类的材料。陶瓷电介体基板11的材料中例如使用氧化铝。优选氧化铝中所含的杂质较少，氧化铝纯度为99.9%以上，更优选为99.99%以上。
[0111]连接部20的材料中包含陶瓷电介体基板11中所含的例如氧化铝。作为共同材料添加到连接部20中的氧化铝所占的比例例如为50体积％以上70体积％以下。此外，电极12的材料也可以与连接部20的材料相同。
[0112]形成例如在氧化铝粉末中加入有粘结剂等的印制电路基板，并形成层叠多个印制电路基板的层叠体，且烧成该层叠体，由此形成静电吸盘110。
[0113]印制电路基板包括形成有成为电极12的金属浆料的印制电路基板及形成有成为连接部20的金属浆料的印制电路基板。[0114]层叠体例如经过包括HIP处理在内的烧成工序来形成。由此，完成静电吸盘110。此外，静电吸盘110的制造方法不限于此。
[0115]根据该静电吸盘110，能够在烧成陶瓷电介体基板11时提高连接部20与陶瓷电介体基板11的粘结性来进行包含电极12至连接部20的一体烧结。
[0116]图9 Ca)?图11 (b)是例示其他连接结构的模式剖视图。
[0117]图9 (a)所示的连接部20C为成为中空结构的例子。陶瓷电介体基板11上，在比电极12更靠第2主面Ilb侧设有孔20h。在该孔20h的内壁形成有连接部用材料膜25。由此，构成孔20h的中央部分为空洞的中空结构的连接部20C。
[0118]该连接部20C也具有在Z方向上观察的形状的外径d朝向Z方向逐渐减小的第I区域21。另外，在连接部20C中角度Θ也成为锐角。
[0119]图9 (b)所示的连接结构的例子是在图9 (a)所述的中空结构的连接部20C的中空内插入有接通构件40的结构。也可以在形成中空结构的连接部20C之后，在中空内插入接通构件40来得到接通构件40与连接部用材料膜25及电极12的电接通。
[0120]在图10 Ca)所示的连接结构的例子中，在陶瓷电介体基板11上设有接触部17。接触部17包含从陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb到达连接部20A的孔17h (凹部)、以及设置在孔17h的内壁的导电膜17a。孔17h的顶端(凹部的底面)具有曲面。例如，孔17h的顶端呈球面状。连接部20从球面状的顶端露出，在该露出部分与导电膜17a接触。
[0121]在烧成陶瓷电介体基板11之后，通过钻等从第2主面Ilb侧起设置孔17h。例如，使用在顶端设有球状钻头的旋转式切削工具，形成从第2主面Ilb到达连接部20的孔17h。由此，形成顶端呈球面状的孔17h。
[0122]连接部20的外径沿Z方向发生变化，因此通过从孔17h的顶端露出的连接部20的外径能够掌握孔17h的深度。
[0123]而且，在孔17h的内壁形成导电膜17a。导电膜17a除了白金浆料以外也可以是电镀、CVD (Chemical Vapor Deposition)、加入导电性粒子的有机树脂等。
[0124]在该接触部17中，外部的接触电极61与导电膜17a接触而得到外部与电极12的接通。
[0125]在图10 (b)所示的连接结构的例子中，在图10 (a)所示的接触部17中埋入有导电性材料18。导电性材料18中例如使用导电性树脂、钎料、焊锡。在陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb上通过导电性材料18设有导电性构件30。外部的接触电极61与该导电性构件30接触而得到外部与电极12的接通。
[0126]在图11 (a)所示的连接结构的例子中，具有多个连接部20及导电性构件30。对于I个导电性构件30连接有多个连接部20。多个连接部20以例如在与Z方向相反的方向上观察第2主面Ilb时包围导电性构件30的中心的方式配置。
[0127]在图11 (b)所示的连接结构的例子中，具有多个连接部20、从陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb到达多个连接部20的凹部15、以及设置在凹部15的底面15a上的导电性构件30。
[0128]在该连接结构中，多个连接部20也以例如在与Z方向相反的方向上观察第2主面Ilb时包围导电性构件30的中心的方式配置。
[0129]通过设置凹部15，能够在底面15a上确实地设置导电性构件30。由此，能够更确实地进行电极12与连接部20的电接通。
[0130]接下来，说明静电吸盘110的制造方法的一例。
[0131]图12 Ca)?(C)是例示静电吸盘的制造方法的模式剖视图。
[0132]在图12 Ca)?(C)中，主要例示出连接部20的形成顺序。
[0133](氧化铝印制电路基板的制作)
[0134]首先，制作氧化铝印制电路基板。即，在氧化铝粉末中加入粘结剂及溶剂等，在用球磨机进行混合粉碎之后，经过脱泡而成型印制电路基板。氧化铝粉末优选杂质较少的氧化铝粉末，使用纯度为99.9重量％以上，更优选为99.99重量％以上的氧化铝粉末。粘结剂能够使用选自由聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙烯等乙烯树脂、甲基纤维素、乙基纤维素羟乙基纤维素等纤维素树脂及聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等丙烯酸树脂构成的组中的至少I种树脂。除此以外，还可以使用水溶性粘结剂树脂、或其他能够在陶瓷薄板产品的工艺中使用的常用粘结剂。接下来，溶剂能够选择丁酮、乙醇、异丙醇、甲苯、二乙醚、三氯乙烯、甲醇等单一溶剂或多个混合溶剂。但是，只要是能够使粘结剂溶解的溶剂即可，并不限定溶剂。
[0135](金属浆料的制作、电极的形成)
[0136]接下来，如图12 (a)所示，制作用于在氧化铝印制电路基板上形成电极12的金属浆料210。金属浆料210如下制作。在将氧化铝粉末和Pd粉末混在一起的粉末中加入粘结剂等，通过三辊压延机进行混合来作为金属浆料210。
[0137]接下来，通过网版印刷法在氧化铝印制电路基板上使用所述金属浆料210印刷成为电极12的内部电极图案。电极的形成不限于网版印刷法，也可以适用蒸镀法(PVD(Physical Vapor Deposition)、CVD 等)等。
[0138]另外，例如先设置用于形成连接部20B的贯穿孔或过孔。在贯穿孔或过孔内先埋入金属浆料200。
[0139](氧化铝印制电路基板的层叠)
[0140]接下来，使氧化铝印制电路基板相互对位，同时进行层叠、热压接，制作出将整体厚度设为规定厚度的层叠体。
[0141](层叠的氧化铝印制电路基板的烧成、HIP处理)
[0142]接下来，将层叠体在1250°C以上、1700°C以下，更优选在1300°C以上、1450°C以下的温度中进行烧成，与内部电极图案同时进行烧成。烧成可在大气环境、还原环境等中进行，不限定烧成环境。烧成后，进一步设定温度和压力进行HIP(Hot Isostatic Pressing)处理。HIP处理的条件优选将加压用气体(例如，Ar)设为约1000气压以上，温度根据烧成温度设为1200°C以上、1600°C以下。
[0143]图12 (b)例示例如进行HIP处理后的层叠体的状态。若进行HIP处理，则金属浆料200从周围受到压力。因此，在烧成后形成的连接部20中，上表面、侧面及下表面各自的中央部成为向内侧弯曲的状态。另外，在连接部20之上的陶瓷电介体基板11上设置在Z方向上呈凸形状的部分21a。
[0144](外部端子的形成)
[0145]接下来，形成外部电极。即，如图12 (C)所示，从陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb侧起利用钻等进行沉孔加工，使内部的连接部20露出。形成该沉孔，并去除连接部20下侧的一部分。通过钎料、焊锡、导电性粘结剂等，对该沉孔加工部分接合电极端子。
[0146](陶瓷电介体基板的加工)
[0147]对陶瓷电介体基板11的表背两面进行磨削加工来设为所希望的厚度。
[0148](接合)
[0149]对形成有电极12的陶瓷电介体基板11和基座板50进行接合。
[0150](表面图案的制作)
[0151]在对接合在基座板50上的陶瓷电介体基板11进行磨削加工以便成为规定厚度之后，通过喷砂加工法在表面形成规定大小、高度的凸点13。
[0152]通过以上，能够得到静电吸盘110。
[0153]图13是表示连接部的一例的图。
[0154]图13中示出连接部20的制造后的剖视图。图13所示的连接部20是通过利用上述HIP处理的方法来制造的。
[0155]截面观察时的连接部20的外形呈曲线状。在该连接部20中呈外径的增加率朝向电极12逐渐增大的形状(大致喇叭形状)。此外，实际上根据材料、制造条件等，连接部20的截面观察时的外形有时呈现不出整齐的曲线状。另外，连接部20的外径的增加率除了朝向电极12连续增大的情况以外,也可以阶段性增大。
[0156]接下来，对连接部20的纵横比进行说明。
[0157]图14 (a)及(b)是表示连接部的纵横比与接通特性的关系的图。
[0158]图14 Ca)中示出连接部20的寸法的定义。即，将连接部20的与电极12的接触面上的外径设为dl。连接部20的高度t是从外径dl的两端部以向内径方向成为凸曲线的方式划线时这2条线之间成为与dl相同的距离时的高度。连接部20的最小的外径d2是从外径dl的两端部以向内径方向成为凸曲线的方式划线时这2条线之间的最短距离。
[0159]图14 (b)中示出连接部20的各种纵横比(t/d2)以及连接部20与电极12的接通状态及合格与否的判定结果。
[0160]连接部20的纵横比(t/d2)是1.4,1.5、2、5、10、15、20及30。可知在纵横比(t/d2)为1.4以下及30以上时得不到良好的接通。
[0161]若连接部20的纵横比(t/d2)成为1.4以下，则连接部20的与电极12的接触面上的中央部分向内侧的挠曲(变形)变大，得不到与电极12的良好的接通。若连接部20的纵横比(t/d2)成为30以上，则外径d2部分上的接通接触面积变小，因此得不到良好的接通。
[0162]由以上结果可知，连接部20的纵横比(t/d2)为1.5以上20以下，优选为2以上15以下，进一步优选为2以上10以下。若连接部20成为这样的纵横比，则即使在通过HIP处理形成静电吸盘的情况下，也可以得到连接部20与电极12的良好的接通。
[0163]如以上说明，根据本实施方式，通过陶瓷电介体基板11的内部电极12与连接部20的确实的接通，能够提供可靠性较高的静电吸盘110。
[0164]以上，对本发明的实施方式进行了说明。但是，本发明不限于上述记述。关于前述的实施方式，只要具备本发明的特征，则本领域技术人员追加适当的设计变更的发明也包含在本发明的范围内。并且，前述的各实施方式所具备的各种要素，在技术上可行的范围内能够进行组合，组合这些的发明只要包含本发明的特征，则也包含在本发明的范围内。
[0165]根据本发明的方面，可以提供一种能够通过内部电极与连接部的确实的接通来得到较高可靠性的静电吸盘。
[0166]符号说明
[0167]11-陶瓷电介体基板；I Ia-第I主面；I Ib-第2主面；12_电极；13_凸点；14_槽；15-凹部；15a-底面；17-接触部；17a_导电膜；17h_孔；18_导电性材料；20、20A、20B、20C-连接部；20h-孔；21_第I区域；21a-部分；22_第2区域；25_连接部用材料膜；30_导电性构件；40_接通构件；50_基座板；50a-上部；50b_下部；51_输入通路；52_输出通路；53-导入通路；55_连通通路；57_孔；61_接触电极；62_绝缘材料；80_吸附保持用电压；110-静电吸盘；CR-圆；L1-延长线；L2-切线；S1-外形线；S2_外形线；W_被吸附物；d、dl、d2、d3、da、db-外径；p0、pl、p2_ 交点；r~ 半径；tl、t2_ 厚度；Θ -角度。
【权利要求】
1.一种静电吸盘，具备: 陶瓷电介体基板，具有放置被吸附物的第1主面和所述第1主面相反侧的第2主面； 电极，设置在所述陶瓷电介体基板的所述第1主面与所述第2主面之间；以及 连接部，在所述陶瓷电介体基板的比所述电极更靠所述第2主面侧与所述电极连接，且具有与所述电极接触的第1区域，其中， 在将从所述第1主面朝向所述第2主面的方向作为第1方向，将与所述第I方向正交的方向作为第2方向时，所述第I区域在所述电极及所述连接部的所述第2方向上观察的截面上，沿所述电极的所述第2主面侧外形的延长线与所述连接部外形的切线所形成的角度当中所述连接部侧的角度在所述第1方向上逐渐增大。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述角度为锐角。
3.根据权利要求2所述的静电吸盘，其中，所述陶瓷电介体基板在与所述电极连接的一侧且在所述第1方向上观察时与所述连接部重叠的位置上，具有在所述第1方向上呈凸形状的部分。
4.根据权利要求2所述的静电吸盘，其中，所述连接部具有设置在所述第1区域与所述第2主面之间、并且直径在所述第1方向上逐渐增大的第2区域。
5.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中， 所述陶瓷电介体基板具有从所述第2主面到达所述连接部的凹部， 所述静电吸盘还具备与在所述凹部的底面上露出的所述连接部接通的导电性构件。
6.根据权利要求5所述的静电吸盘，其中，所述底面具有曲面。
7.根据权利要求1所述的静电吸盘，其中，所述连接部的材料中包含与所述电极的材料中所含的材料相同种类的金属。
8.根据权利要求7所述的静电吸盘，其中，所述连接部的材料中包含与所述陶瓷电介体基板中所含的材料相同种类的材料。
9.根据权利要求5所述的静电吸盘，其中，在与所述第I方向相反的方向上观察的所述底面的面积大于在与所述第1方向相反的方向上观察的所述底面上露出的所述连接部的面积。
10.根据权利要求5所述的静电吸盘，其中， 所述静电吸盘具有多个所述连接部， 对I个所述凹部设有多个所述连接部。
【文档编号】B23Q3/15GK103907181SQ201280046774
【公开日】2014年7月2日 申请日期:2012年9月27日 优先权日:2011年9月30日
【发明者】和田琢真, 穴田和辉 申请人:Toto株式会社