静电吸盘的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种静电吸盘，其能够将吸附保持的处理对象物维持在所希望的温度。具体而言，其特征为，具备：陶瓷电介体基板，其为多结晶陶瓷烧结体，具有放置处理对象物的第1主面和第1主面相反侧的第2主面；电极层，内设于陶瓷电介体基板的第1主面与第2主面之间，一体烧结于陶瓷电介体基板；调温板，设置在第2主面侧；及加热器，设置在电极层与调温板之间，陶瓷电介体基板具有：第1电介层，位于电极层与第1主面之间；及第2电介层，位于电极层与第2主面之间，陶瓷电介体基板的第1电介层与第2电介层的红外线分光透过率为，按1mm厚度换算时为20%以上。
【专利说明】静电吸盘
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种静电吸盘，具体而言，涉及一种能够将吸附保持的处理对象物维持在所希望的温度的静电吸盘。
【背景技术】
[0002]在进行蚀刻(etching)、化学汽相沉积(CVD(ChemicalVapor Deposition))、派射(sputtering)、离子注入、灰化等的等离子处理腔内，作为吸附保持半导体晶片或玻璃基板等处理对象物的单元使用静电吸盘。
[0003]静电吸盘是在氧化铝等的陶瓷基材之间夹住电极并进行烧成而制作的。静电吸盘是在内置的电极上外加静电吸附用电力，并通过静电力来吸附硅晶片等的基板。
[0004]但是，进行等离子处理之后的腔内面附着有来自半导体晶片或涂膜的残渣及生成物。而且，如果反复进行等离子处理，则残渣及生成物逐渐堆积，不久便会从腔内面剥离而附着在半导体晶片或玻璃基板等的处理对象物的表面上，成为成品率降低的原因。
[0005]因此，以往一直使用等离子定期对腔内部进行清洗，除去附着在腔内面上的残渣及生成物。此时，有时会不用假晶片(Dummy Wafer)覆盖静电吸盘的表面而进行处理，即进行所谓的无晶片等离子清洗。在无晶片等离子清洗中，清洗时静电吸盘表面会直接暴露在O2气体或CF4气体等清洗等离子中。
[0006]在静电吸盘中，在实施了无晶片等离子清洗时，则发生陶瓷表面粒子的脱离及晶界的浸蚀，表面粗糙度变大。由此，会发生静电吸附力降低、密封环的气体泄漏量增加、半导体晶片与固体接触界面的热传导率降低等问题，不得不在短期间内更换静电吸盘。
[0007]于是，作为抑制因卤素气体等的等离子照射而发生的表面粗糙度变化的方法，在专利文献I中公开有电介体使用高纯度氧化铝的内部电极结构的静电吸盘的制造方法。
[0008]在专利文献I中公开有如下内容，在使用纯度99.5%的氧化铝粉末的印制电路基板上，涂敷含有W、Mo、WC、TiC, TiN等粉末的浆料而作为导体使用。
[0009]另外，在专利文献2中公开有如下静电吸盘的结构，在使用纯度99.9%以上的氧化铝粉末的印制电路基板上，涂敷由Pd单体或含有40重量％以下的Ag的Pd构成的导体而作为内部电极。
[0010]近几年，根据晶片处理流程或条件，要求即使是在大的等离子能量下也能够改变静电吸盘的温度。在静电吸盘中，即使存在这样的温度变化也能够将处理对象物维持在所希望的温度这一点十分重要。
[0011]因此为了使晶片温度成为所希望的温度，需要如下内置加热器的静电吸盘，通过在静电吸盘内内置加热器，由加热器发出只靠加热媒体则不足的热量，从而用I台静电吸盘可使用至高温区，而且即使在高温区处理对象物的温度也是均一的。
[0012]专利文献1:日本国特开平10 - 279349号公报
[0013]专利文献2:日本国特开平8 - 119720号公报
【发明内容】
[0014]本发明是基于这样的课题认识而进行的，其目的为提供一种内置加热器的静电吸盘，其能够将吸附保持的处理对象物维持在所希望的温度。
[0015]第I发明为一种静电吸盘，其特征为，具备:陶瓷电介体基板，其为多结晶陶瓷烧结体，具有放置处理对象物的第I主面和所述第I主面相反侧的第2主面；电极层，内设于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，一体烧结于所述陶瓷电介体基板；调温板，设置在所述第2主面侧；及加热器，设置在所述电极层与所述调温板之间，所述陶瓷电介体基板具有:第I电介层，位于所述电极层与所述第I主面之间；及第2电介层，位于所述电极层与所述第2主面之间，所述陶瓷电介体基板的所述第I电介层与所述第2电介层的红外线分光透过率为，按I毫米(mm)厚度换算时为20%以上。
[0016]根据该静电吸盘，由于从内置加热器射出的红外线高效地透过陶瓷电介体基板，因此能够容易且均一地向处理对象物传递热。
[0017]第2发明为一种静电吸盘，其特征为，在第I发明中，所述第I电介层的厚度为100微米(μ m)以上。
[0018]根据该静电吸盘，由于第I电介层的厚度为100 μ m以上，因此能够维持充分的绝
缘强度。
[0019]第3发明为一种静电吸盘，其特征为，在第2发明中，所述陶瓷电介体基板所含有的结晶粒子彼此通过固相烧结或液相烧结而相互结合。
[0020]根据该静电吸盘，由于陶瓷电介体基板不含有烧结辅助剂，因此不会发生由烧结辅助剂引起的红外线透过率降低。
[0021]第4发明为一种静电吸盘，其特征为，在第3发明中，所述陶瓷电介体基板的纯度为99.9重量％以上。
[0022]根据该静电吸盘，由于陶瓷电介体基板所含有的不纯物较少，因此能够抑制由不纯物引起的红外线透过率降低。
[0023]第5发明为一种静电吸盘，其特征为，在第2至第4中的任意一项发明中，所述第I电介层所含有的异物的外径为3mm以下。
[0024]根据该静电吸盘，由于第I电介层所含有的异物的外径为3mm以下，因此可抑制由异物引起的红外线透过率降低，不妨碍对处理对象物的温度控制。
[0025]第6发明为一种静电吸盘，其特征为，在第5发明中，所述异物的外径为2mm以下。
[0026]根据该静电吸盘，由于第I电介层所含有的异物的外径为2mm以下，因此可抑制由异物引起的红外线透过率降低，不妨碍对处理对象物的温度控制。
[0027]第7发明为一种静电吸盘，其特征为，在第2至第6中的任意一项发明中，所述第I电介层所含有的异物在每个单位面积所占的比例为0.16面积％以下。
[0028]根据该静电吸盘，由于第I电介层所含有的异物在每个单位面积所占比例为0.16面积％以下，因此可抑制由异物引起的红外线透过率降低，不妨碍对处理对象物的温度控制。
[0029]第8发明为一种静电吸盘，其特征为，在第I至第7中的任意一项发明中，所述电极层包括:第I部分，具有导电性；及第2部分，与所述第I部分相比红外线分光透过率高。
[0030]根据该静电吸盘，由于设置有与具有导电性的第I部分相比红外线分光透过率高的第2部分，因此在电极层能够高效地使红外线透过。因而，能够抑制对应加热器形状的温度不均，能够使处理对象物的温度趋于相同。
[0031]第9发明为一种静电吸盘，其特征为，在第8发明中，所述第I部分与所述第2部
分直接结合。
[0032]根据该静电吸盘，由于在第I部分与第2部分之间不含有烧结辅助剂，因此不会发生由烧结辅助剂引起的红外线透过率降低。
[0033]第10发明为一种静电吸盘，其特征为，在第8发明中，所述第2部分机械性结合所述第I电介层与所述第2电介层，所述第2部分光学性结合所述第I电介层与所述第2电介层，以便使红外线透过所述电极层。
[0034]根据该静电吸盘，可提高陶瓷电介体基板与电极层的机械贴紧性，同时能够提高红外线在电极层的透过性。
[0035]第11发明为一种静电吸盘，其特征为，在第10发明中，所述第2部分具有在不平行于所述第I主面的方向上延伸的部分。
[0036]根据该静电吸盘，由于第2部分具有在不平行于第I主面的方向上延伸的部分，因此能够在不平行于第I主面的方向上使红外线透过。由此，红外线透过陶瓷电介体基板及电极层双方，能够抑制热积累在处理对象物或陶瓷电介体基板上，能够容易地使处理对象物的温度趋于相同。
[0037]第12发明为一种静电吸盘，其特征为，在第8至第11中的任意一项发明中，所述陶瓷电介体基板所含有的结晶的平均粒径大于所述第2部分所含有的结晶的平均粒径。
[0038]根据该静电吸盘，由于第2部分所含有的结晶的平均粒径较小，因此不会阻碍第I部分的导电性网络，而且能够同时具有使红外线透过的性能。
[0039]第13发明为一种静电吸盘，其特征为，在第8至第12中的任意一项发明中，所述第2部分的材料与所述陶瓷电介体基板为同种材料。
[0040]根据该静电吸盘，电极层也能够与陶瓷电介体基板一同使红外线高效地透过。
[0041]第14发明为一种静电吸盘，其特征为，在第I至第13中的任意一项发明中，所述陶瓷电介体基板所含有的结晶的材料为Al2O3、Y2O3及YAG中的任意一种。
[0042]根据该静电吸盘，能够提高红外线透过性、绝缘强度、抗等离子性，能够将来自内置加热器的热高效、均一地传递到处理对象物。
[0043]根据本发明的形态，提供一种内置加热器的静电吸盘，其能够将吸附保持的处理对象物均一地维持在所希望的温度。
【专利附图】
【附图说明】
[0044]图1是例示本实施方式所涉及的静电吸盘结构的模式剖视图。
[0045]图2 ( a)及(b )是例示电极层结构的模式剖视图。
[0046]图3 (a)及(b)是例示静电吸盘表面的图。
[0047]图4是例示电极层的图。
[0048]图5 (a)及(b)是例示陶瓷电介体基板的红外线分光透过率的图。
[0049]图6 (a)及(b)是例示电极层的红外线分光透过率的图。
[0050]图7是表示晶片的温度均一性的图。[0051]符号说明
[0052]11-陶瓷电介体基板；lla_第I主面；llb_第2主面；12_电极层；13_凸部；20_连接部；50_基座板；50a-上部；50b-下部；61_接触电极；80-吸附保持用电压；100-静电吸盘用基板；110_静电吸盘；111-第I电介层；112_第2电介层；121_第I部分；122_第2部分；131_加热器；W_处理对象物。
【具体实施方式】
[0053]以下，参照附图对本发明的实施方式进行说明。而且，在各附图中，对相同的构成要素标注相同的符号并适当地省略详细说明。
[0054]图1是例示本实施方式所涉及的静电吸盘结构的模式剖视图。
[0055]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、电极层12与加热器131。
[0056]陶瓷电介体基板11例如是由多结晶陶瓷烧结体构成的平板状的基材，具有:第I主面11a，放置半导体晶片等处理对象物W ;及第2主面11b，位于该第I主面Ila的相反侧。
[0057]电极层12内设于陶瓷电介体基板11的第I主面Ila与第2主面Ilb之间。即，电极层12以插入陶瓷电介体基板11中的方式形成。电极层12被一体烧结于陶瓷电介体基板11。静电吸盘用基板100是包括陶瓷电介体基板11与设置于陶瓷电介体基板11的电极层12的板状结构物。
[0058]静电吸盘110如下，通过对该电极层12外加吸附保持用电压80，从而在电极层12的第I主面IIa侧产生电荷，利用静电力吸附保持处理对象物W。通过向加热器131输入加热器用电流133，从而加热器能够发热，能够提高处理对象物W的温度。
[0059]加热器例如内置在第2电介层112内。但是，加热器的形态并不局限于内置型，也可以是在第I电介层111或第2电介层112上形成凹部而接合加热器金属，或者将内置有加热器的电介体接合或层叠于第2电介层。另外加热器电极电流导入部132的形状也不局限于金属埋入或接合等形状。
[0060]加热器131不受加热器位置与加热器形状的限定。虽然图1的加热器131位于与第2主面相比更靠近电极侧的位置，但是加热器既可以位于与第2主面相同的位置，也可以位于与第2主面相比更靠近调温板侧的位置。
[0061]在加热器131的位置位于与第2主面相比更靠近电极侧时，例如可以在印制电路基板上印刷电极与加热器，使加热器内置在层叠的印制电路基板烧成后的烧结体内部，或者也可以是在第I电介层111或第2电介层112上形成凹部而接合加热器金属。
[0062]在加热器131的位置位于与第2主面相同的位置时，例如既可以通过网板印刷法等适当的方法在第2主面上形成电极，也可以通过喷镀、物理汽相沉积(PVD (PhysicalVapor Deposition))、化学汽相沉积(CVD (Chemical Vapor Deposition))等形成加热器131。
[0063]在加热器131的位置位于与第2主面相比更靠近调温板侧时，例如也可以将内置有加热器的电介体接合或层叠于第2主面。
[0064]在此，在本实施方式的说明中，将连接第I主面Ila与第2主面Ilb的方向称为Z方向，将与Z方向正交的I个方向称为X方向，将与Z方向及X方向正交的方向称为Y方向。[0065]电极层12是沿着陶瓷电介体基板11的第I主面Ila及第2主面Ilb设置的。电极层12是用于吸附保持处理对象物W的吸附电极。电极层12既可以是单极型也可以是双极型。另外，也可以是三极型或其他的多极型。电极层12的数量、配置是适当选择的。图1所示的电极层12是双极型，同一面上设置有2极的电极层12。
[0066]陶瓷电介体基板11具有--第I电介层111，位于电极层12与第I主面Ila之间；及第2电介层112，位于电极层12与第2主面Ilb之间。陶瓷电介体基板11中至少第I电介层111的红外线分光透过率为20%以上。在本实施方式中，红外线分光透过率是按Imm厚度换算时的值。
[0067]由于陶瓷电介体基板11中至少第I电介层111的红外线分光透过率为20%以上，因此在第I主面Ila上放置有处理对象物W的状态下，从加热器131射出的红外线能够高效地透过陶瓷电介体基板11。因而，热难以积累在处理对象物W上，处理对象物W的温度的控制性得到提闻。
[0068]例如，在进行等离子处理的腔内使用静电吸盘110时，伴随等离子能量的增加而处理对象物W的温度变得容易上升。在本实施方式的静电吸盘110中，因等离子能量而传递到处理对象物W的热高效地传递到陶瓷电介体基板11。而且因加热器131而传递到电介层的热高效地传递到处理对象物W。因而，通过高效地进行传热，从而变得容易将处理对象物W维持在所希望的温度。
[0069]在本实施方式所涉及的静电吸盘110中，优选除第I电介层111以外第2电介层112的红外线分光透过率也是20%以上。由于第I电介层111及第2电介层112的红外线分光透过率为20%以上，因此从加热器131射出的红外线能够更加高效地透过陶瓷电介体基板11，能够提高处理对象物W的温度控制性。
[0070]在此，对静电吸盘110的具体构成例进行说明。
[0071]如图1所示，静电吸盘110安装在基座板50上。在将静电吸盘110安装在基座板50上时，使用硅酮等耐热性树脂、铟接合及钎焊等。虽然根据使用温度带、成本等观点适当选择粘接材料，但是更优选红外线容易透过的材料。
[0072]基座板50例如被分成铝制的上部50a与下部50b，在上部50a与下部50b之间设置有通路55。通路55的一端侧连接于输入路51，另一端侧连接于输出路52。
[0073]基座板50发挥调节静电吸盘110的温度的作用。例如，在冷却静电吸盘110时，使冷却媒体从输入路51流入并通过通路55，从输出路52流出。由此，能够通过冷却媒体来吸收基座板50的热,从而冷却安装在其上的静电吸盘110。
[0074]另一方面，在对静电吸盘110进行加热时，也可以向通路55内输入加热媒体。另外，也可以在静电吸盘Iio或基座板50内内置加热器131。这样，当通过基座板50调节静电吸盘110的温度时，能够容易地调节被静电吸盘110吸附保持的处理对象物W的温度。
[0075]另外，在陶瓷电介体基板11的第I主面Ila侧，根据需要设置有凸部13，在凸部13之间设置有槽14。该槽14是连通的，在由静电吸盘110所搭载的处理对象物W的背面与槽14之间形成空间。
[0076]穿通基座板50及陶瓷电介体基板11的导入路53连接于槽14。当在吸附保持有处理对象物W的状态下从导入`路53导入氦(He)等传递气体时，则传递气体流到设置在处理对象物W与槽14之间的空间，能够通过传递气体直接加热或冷却处理对象物W。[0077]在此，通过适当地选择凸部13的高度(槽14的深度)、凸部13及槽14的面积比率、形状等，从而能够将处理对象物W的温度或附着于处理对象物W的颗粒(particle)控制成优选的状态。
[0078]在陶瓷电介体基板11的第2主面Ilb上设置有连接部20。在与连接部20的位置相对应的基座板50的上部50a设置有接触电极61。因而，当将静电吸盘110安装在基座板50的上部50a时，则接触电极61接触连接部20，由此接触电极61与电极层12介由连接部20成为可通电的状态。
[0079]接触电极61例如使用可动式探针(probe)。由此,接触电极61与连接部20确实地接触，将接触电极61的接触引起的对连接部20的损伤抑制在最小限度。而且，接触电极61不局限于上述内容，可以是只是与连接部20接触的结构或者通过嵌合或螺合于连接部20而连接的结构等的任意方式。
[0080]接下来，具体说明陶瓷电介体基板11。
[0081]陶瓷电介体基板11所含有的结晶材料是例如A1203、Y2O3及YAG中的任意一种。通过使用该材料，从而能够提高陶瓷电介体基板11的红外线透过性、绝缘耐性及抗等离子性。
[0082]优选陶瓷电介体基板11所含有的结晶的粒子彼此通过固相烧结或液相烧结而相互结合。即，是在结晶间不含有烧结辅助剂而结晶粒子彼此结合的状态。由于不使用烧结辅助剂，因此在陶瓷电介体基板11中不会发生由烧结辅助剂引起的红外线透过率降低。
[0083]优选陶瓷电介体基板11的纯度为99.9重量％以上。如果减少陶瓷电介体基板11所含有的不纯物，则能够抑制不纯物导致的红外线透过率降低。
[0084]陶瓷电介体基板11中第I电介层111的厚度为100 μ m以上。当第I电介层111的厚度为100 μ m以上时，能够维持静电吸盘110的充分的绝缘强度。第I电介层111的厚度较大地影响吸附力，为了使处理对象物W的温度成为所希望的温度，可以适当地进行设定。在实施方式中，可以将第I电介层111的厚度设定为例如100 μ m至1000 μ m,更优选设定为 100 μ m 至 500 μ m。
[0085]同样也可以适当地设定陶瓷电介体基板11中第2电介层112的厚度。陶瓷电介体基板11中设置有电极层12的静电吸盘用基板100的整体厚度为，考虑到陶瓷电介体基板11的机械強度、冷却性、加热性、可靠性及成品率等，例如是约0.5_?IOmm左右。优选静电吸盘用基板100的整体厚度为约0.5mm?7mm左右。更优选静电吸盘用基板100的整体厚度为约0.5mm?5mm左右。
[0086]根据本
【发明者】所得出的见解，与相对较薄的陶瓷电介体基板11相比，在相对较厚的陶瓷电介体基板11上本实施方式的优越性变大。通过陶瓷电介体基板11使红外线透过的效果，能够减小在陶瓷电介体基板11上产生的温差。由此，相对较厚的陶瓷电介体基板11的冷却特性优于相对较薄的陶瓷电介体基板11的冷却特性。相对较厚的陶瓷电介体基板11的加热特性优于相对较薄的陶瓷电介体基板11的加热特性。
[0087]当陶瓷电介体基板11的厚度变厚时，第2电介层112的厚度会变厚。这样，电极层12与加热器131之间的距离变远。由此，能够更长地确保从电极层12到加热器131的绝缘距离,能够提高静电吸盘110的可靠性。
[0088]如后述内容所示，作为静电吸盘110的制造方法的一个例子，可举出薄板(sheet)成形。例如，通过改变薄板的层叠张数，能够调节陶瓷电介体基板11的厚度。例如，当加厚烧成体的厚度时，则烧成体的载荷增加。根据本
【发明者】所得出的见解，当烧成体的载荷增加时，则烧成体的翘曲减少。由此，第I电介层111及第2电介层112的厚度与电介层厚度大致相同。这样，静电吸盘110所产生的吸附力也是均匀的，半导体晶片等处理对象物W的温度大致相同。
[0089]接下来，具体说明电极层12。
[0090]图2 (a)及(b)是例示电极层结构的模式剖视图。
[0091]图2 (a)表示放大电极层部分的模式剖视图，图2 (b)表示(a)所示的A部分断面的扫描式电子显微镜((SEM) Scanning Electron Microscope)图像。
[0092]如图2(a)所示，电极层12设置在陶瓷电介体基板11的第I电介层111与第2电介层112之间。电极层12 —体烧结于陶瓷电介体基板11。电极层12的厚度为约15 μ m。
[0093]如图2 (b)所不，电极层12具有第I部分121与第2部分122。第I部分121具有导电性。第I部分121含有金属材料。作为金属材料可举出钯(Pd)、白金(Pt)等。在本实施方式中，第I部分121的材料使用Pd。
[0094]第I部分121具有金属材料的粒子彼此贴紧连续的区域。在图2 (b)所示的断面SEM图像中，虽然作为第I部分121出现了多个区域，但是各区域在某个位置相连结。因而，在对电极层12外加电压的状态下，第I部分121的各区域成为等电位。
[0095]第2部分122是红外线分光透过率高于第I部分121的部分。第2部分122的材料与陶瓷电介体基板11为同种材料。第2部分122的材料为例如与陶瓷电介体基板11相同的多结晶陶瓷烧结体。
[0096]以连接第I电介层111与第2电介层112的方式设置第2部分122。第2部分122具有在与沿着第I主面Ila的方向(沿着X-Y平面的方向)不平行的方向上延伸的部分122a。部分122a将第I电介层111与第2电介层112结合起来。
[0097]第2部分122被设置为埋入第I部分121的金属材料的粒子之间。即，第I部分121例如被设置成蚁巢状。第2部分122被设置为进入第I部分121的间隙。第2部分122具有:部分122b，被第I部分121的金属粒子所围住；及部分122a，以在Z方向上穿通第I部分121的方式延伸。
[0098]第2部分122机械性结合第I电介层111与第2电介层112。S卩，第2部分122中的部分122a —体烧结于第I电介层111及第2电介层112。部分122a具有连结第I电介层111与第2电介层112的功能。由此，能够提高电极层12与陶瓷电介体基板11的机械贴紧性。
[0099]第2部分122光学性结合第I电介层111与第2电介层112。即，以连接第I电介层111与第2电介层112之间的方式连续设置第2部分122中的部分122a。因而，第2部分122成为可以使红外线透过的光路。由于第2部分122的材料与陶瓷电介体基板11为同种材料，因此部分122a与陶瓷电介体基板11 一起高效地使红外线透过。
[0100]通过第I部分121及第2部分122的混合制成，电极层12成为在具备导电性的同时可以使红外线透过的结构。通过将这样的电极层12组装入陶瓷电介体基板11，从而红外线可透过陶瓷电介体基板11及电极层12双方，能够容易且均一地使热传递到放置在第I主面Ila上的处理对象物W。[0101]在电极层12中，优选第I部分121与第2部分122直接结合。即，第I部分121及第2部分122相互接触。在第I部分121与第2部分122之间不含有烧结辅助剂。由此，不会发生由烧结辅助剂引起的红外线透过率降低。
[0102]陶瓷电介体基板11所含有的结晶的平均粒径大于电极层12的第2部分122所含有的结晶的平均粒径。即，第2部分122所含有的结晶的平均粒径在陶瓷电介体基板11所含有的结晶的平均粒径以下。
[0103]在电极层12的沿着XY面的断面上，第2部分122的占有率为12面积％以上65面积％以下，优选15面积％以上58面积％以下，更优选18面积％以上49面积％以下。
[0104]另外，在电极层12的沿着ZX面的断面上，第I部分121对于第2部分122的占有率为30面积％以上90面积％以下，优选40面积％以上80面积％以下，更优选42面积％以上73面积％以下。
[0105]图3 (a)及(b)是例示静电吸盘表面的图。
[0106]图3 (a)是电极层12表面的SEM图像，图3 (b)是陶瓷电介体基板11的表面(第I主面Ila)的SEM图像。
[0107]根据图3 (a)所示的SEM图像，对电极层12的第2部分122所含有的100个结晶粒子的平均粒径进行测定时为约1.Ομπι。另一方面，根据图3 (b)所示的SEM图像，对陶瓷电介体基板11所含有的100个结晶粒子的平均粒径进行测定时为约1.7 μ m。
[0108]在此，平均粒径是例如通过以下方法而算出的。即，为了能够判定晶界，准备施以断裂或热蚀刻等加工的陶瓷电介体基板11，通过5000倍的SEM相片对多个部位进行测定。对于I个测定部位，将在晶界呈近似椭圆时的长径作为粒径。而且，将测定该粒径的100个平均值作为平均粒径。
[0109]当第2部分122所含有的结晶的平均粒径大于陶瓷电介体基板11所含有的结晶的平均粒径时，第I部分121的导电性网络容易被阻碍。另一方面，当使第2部分122所含有的结晶的平均粒径为陶瓷电介体基板11所含有的结晶的平均粒径以下时，不会阻碍第I部分121的导电性网络，而且能够同时实现使红外线透过的性能。
[0110]接下来，对本实施方式所涉及的静电吸盘110的制造方法的一个例子进行说明。而且，在本实施方式中，虽然举出薄板成形的一个例子，但是并不限定热压或挤出成形等制造方法。
[0111]氧化铝印制电路基板的制作
[0112]在氧化铝粉末中添加粘合剂及溶媒等，在通过球磨机进行混合粉碎后，经过脱泡进行印制电路基板的成形。优选不纯物较少的氧化铝粉末，使用纯度99.9重量％以上的粉末，更优选使用99.99重量％以上的粉末。粘合剂可选择从由以下树脂构成的群中选择的至少I种树脂，即，聚乙烯醇、聚乙烯醇缩丁醛、聚氯乙稀等的乙烯基类树脂；甲基纤维素、乙基纤维素(ethyl cellulose)、轻基乙基纤维素(hydroxyl ethyl cellulose)等的纤维素类树脂；及聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等的丙烯酸类树脂。除此之外，也可以使用水溶性粘合剂树脂或其他陶瓷薄板制品的处理中可使用的粘合剂。接下来，溶媒可以选择丁酮、乙醇、异丙醇、甲苯、二乙基醚、三氯乙烯、甲醇等的单一溶媒或多个的溶媒。但是，可溶解粘合剂的溶媒即可，并不限定溶媒。
[0113]金属化浆料的制作、形成[0114]如下制作用于形成电极层12的金属化浆料。混合氧化铝粉末与Pd粉末后添加粘合剂等，通过三辊式滚轧机进行混合而制作金属化浆料。
[0115]接下来，使用所述金属化浆料通过网板印刷法在氧化铝印制电路基板上印刷成为电极层12的内部电极图形(Pattern)。另外，也可以在其他的氧化铝印制电路基板上，在用于连接之后所形成的外部端子而打开的通孔或过孔(Via Hole)内预先印刷金属化浆料。另夕卜，电极的形成不局限于网板印刷法，也可以采用蒸镀法(物理汽相沉积(Physical VaporDeposition)、化学汽相沉积)或金属埋入等。
[0116]接下来，例如使用所述金属化浆料在氧化铝印制电路基板上通过网板印刷法印刷加热器图形(Pattern)。另外，也可以在其他的氧化铝印制电路基板上，在用于连接之后所形成的外部端子而打开的通孔或过孔(Via Hole)内预先印刷金属化浆料，不限定材质。另夕卜，加热器的形成不局限于网板印刷法，例如也可以采用蒸镀法(物理汽相沉积(PhysicalVapor Deposition)、化学汽相沉积)或金属箔埋入等，也可以通过适当的方法对内置有加热器的电介体层进行接合或层叠。
[0117]氧化铝印制电路基板的层叠
[0118]接下来，在对氧化铝印制电路基板进行相互对位的同时，进行层叠、热压接，制作使整体的厚度为规定厚度的层叠体。
[0119]层叠后的氧化铝印制电路基板的烧成、HIP处理
[0120]接下来，在1250°C以上1700°C以下、更优选1300°C以上1450°C以下对层叠体进行烧成，与内部电极图形同时进行烧成。烧成并不限定大气环境、还原环境等烧成环境。烧成后，还要设定温度与压力而进行等静热压(HIP (Hot Isostatic Pressing))处理。HIP处理的条件为，使加压用气体(例如Ar)在约1000气压以上，温度则根据烧成温度优选1200°C以上1600°C以下。
[0121]外部端子的形成
[0122]接下来，形成外部电极。从电介体(氧化铝烧结体)的一个面的一侧用钻头等进行鉋孔加工，使内部的通孔或过孔露出。通过钎焊、锡焊、导电性粘接剂等在该鉋孔加工部分接合电极端子。
[0123]氧化铝烧结体的加工
[0124]对氧化铝烧结体(陶瓷电介体基板11)的表、背两面进行磨削加工，将氧化铝烧结体基板的第I电介层111的厚度(吸附面到电极层12的距离)做成所希望的厚度。
[0125]接合
[0126]对形成有电极层12的陶瓷电介体基板11与基座板50进行接合。
[0127]表面图形的制作
[0128]在以使接合于基座板50的陶瓷电介体基板11成为规定厚度的方式进行磨削加工之后，通过喷砂法在表面上形成规定大小、高度的凸部13。
[0129]通过如上制作，能够得到在表面上形成有凸部13的静电吸盘110。
[0130]实施例
[0131]以下，根据实施例关于电极层12进一步进行例示。准备Pd粉末与氧化铝粉末(纯度99.99%)，制作了金属化浆料，制作了静电吸盘。
[0132]图4是例示电极层的图。[0133]图4表示烧成后的电极层12的断面SEM图像。图4中白色部分是Pd。
[0134]如图4所示，电极层12无空隙且致密，Pd粒子也彼此贴紧且连续。因而，导电性也变得良好，而且，电极层12与其上下的高纯度氧化铝层(第I电介层111及第2电介层112)的贴紧性也处于良好的状态。
[0135]另外，由于混合烧成不含有烧结辅助剂等的高纯度氧化铝与电极原料，因此氧化铝彼此的接触面积减少，所以添加于电极层12的氧化铝粒子不会成长大，而是保持微粒子的状态存在。由此，能够制作出满足贴紧性与导电性双方的电极层12。
[0136]抗等离子性评价
[0137]关于因照射等离子而引起的氧化铝烧结体的表面粗糙度降低(耐久性)，利用如下样品进行了等离子照射试验、评价。使用的试验样品是切出在实施例1及2中制作的静电吸盘的一部分，并将其表面研磨成表面粗糙度为Ra0.03 μ m以下。向该试验样品照射等离子，测定了表面粗糙度Ra的变化。等离子照射使用反应离子蚀刻装置(ANELVA株式会社DEA —506)，蚀刻气体为CF4:02 = 4:1，以1000W进行了 30小时。
[0138]其结果，照射等离子10小时后的表面粗糙度Ra为0.12 μ m，照射30小时后的表面粗糙度Ra为0.13 μ m。照射等离子10小时以上时表面粗糙度Ra几乎不发生变化，确认到可制作耐等离子性良好的氧化铝烧结体。
[0139]对静电吸盘110的红外线分光透过率进行说明。
[0140]图5 (a)及(b)是例示陶瓷电介体基板的红外线分光透过率的图。
[0141]图5 (a)表示使用于本实施方式所涉及的静电吸盘110的陶瓷电介体基板11 (纯度99.9重量％)的红外线分光透过率。图5 (b)表示使用低纯度氧化铝(纯度90.0重量％)的陶瓷电介体基板的红外线透过率。
[0142]在任一图中，都是横轴表示波数(波长的倒数=CnT1),纵轴表示透过率。
[0143]透过率是对各个陶瓷电介体基板制作厚度Imm的样品并测定各样品的透过率的结果。
[0144]图5 Ca)所示，在使用于本实施方式所涉及的静电吸盘110的陶瓷电介体基板11中，在波数HOOcnT1以上时透过率超过1%，至波数5000CHT1左右为止，透过率为20%以上。
[0145]另一方面，如图5 (b)所示，在使用了低纯度氧化铝的陶瓷电介体基板中，在任一波数下透过率都不超过1%。
[0146]这样，在使用于本实施方式所涉及的静电吸盘110的陶瓷电介体基板11中，红外线分光透过率即在红外线区域(波数约2000CHT1以上、约4000CHT1以下)的透过率为20%以上。
[0147]在此，为了得到厚度薄于Imm或较厚对象物的换算为Imm厚度的红外线分光透过率，根据对象物的厚度进行比例分配即可。例如，对于厚度为0.1mm的对象物，为了得到换算为Imm厚度的红外线分光透过率，将对于对象物所测定的红外线分光透过率增至(I /
0.1)倍即10倍即可。相反，对于厚度为2mm的对象物，为了得到换算为Imm厚度的红外线分光透过率，将对于对象物所测定的红外线分光透过率减至(I / 2)倍即0.5倍即可。
[0148]图6 (a)及(b)是例示包含电极层的陶瓷电介体基板的红外线分光透过率的图。
[0149]图6 Ca)表示内置有本实施方式所涉及的电极层12的静电吸盘110的红外线分光透过率。图6 (a)表示从第I主面Ila朝向第2主面Ilb的红外线分光透过率(TA)及从第2主面Ilb朝向第I主面Ila的红外线分光透过率(TB)。图6 (b)表示将电极材料(Pd)以浆料状进行涂敷形成的电极层的红外线分光透过率。
[0150]在任一图中，都是横轴表示波数(波长的倒数:cm-1)，纵轴表示透过率。
[0151]透过率是对各个电极层制作样品并测定红外线分光透过率而且换算为1mm厚度的结果。
[0152]如图6 (a)所示，在使用于本实施方式所涉及的静电吸盘110的电极层12中，在波数1500CHT1以上时透过率超过1%，至波数5000CHT1左右为止，透过率为7%以上。
[0153]另一方面，如图6 (b)所示，以浆料状涂敷形成的电极层中，在几乎所有的波数下透过率都不超过2%。
[0154]这样，在使用于本实施方式所涉及的静电吸盘110的电极层12中，在红外线区域(波数约2000CHT1以上、约4000CHT1以下)的红外线分光透过率为7%以上。
[0155]图7是表 示晶片的温度均一性的图。
[0156]图7的横轴表示陶瓷电介体基板11的第I电介层111的红外线透过率，纵轴表示硅晶片的温度均一性。陶瓷电介体基板11的厚度为1_。图7表示关于该陶瓷电介体基板11的第I电介层111的红外线透过率与放置在陶瓷电介体基板11上的硅晶片的温度均一性的关系。
[0157]如图7所示，如果第I电介层111的红外线的透过率为20%以上，则能够使晶片的温度在约90%以上均一。更优选的是，如果第I电介层111的红外线的透过率为25%以上，则能够使晶片的温度在约95%以上均一。
[0158]而且，在作为陶瓷电介体基板11的材料使用了 Y2O3或YAG时，按Imm厚度换算时的红外线的透过率为约20%以上90%以下。在使用了 Y2O3或YAG的陶瓷电介体基板11中，能够使晶片的温度在约95%以上均一。
[0159]在作为陶瓷电介体基板11的材料使用了 Al2O3时，换算为厚度Imm的红外线的透过率为约20%以上90%以下。更优选的是，在作为陶瓷电介体基板11的材料使用了 Al2O3时，按Imm厚度换算时的红外线的透过率为大于30%且在90%以下。根据本
【发明者】所得出的见解，在作为陶瓷电介体基板11的材料使用了 Al2O3时，能够制造出按Imm厚度换算时的红外线的透过率为大于30%且在90%以下的陶瓷电介体基板11。
[0160]接下来，对异物与晶片的温度不均的关系进行说明。
[0161]表1表示异物外径与晶片的温度不均的关系。
[0162]表1
[0163]
【权利要求】
1.一种静电吸盘，其特征为， 具备:陶瓷电介体基板，其为多结晶陶瓷烧结体，具有放置处理对象物的第I主面和所述第I主面相反侧的第2主面； 电极层，内设于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，一体烧结于所述陶瓷电介体基板； 调温板，设置在所述第2主面侧； 及加热器，设置在所述电极层与所述调温板之间， 所述陶瓷电介体基板具有--第I电介层，位于所述电极层与所述第I主面之间；及第2电介层，位于所述电极层与所述第2主面之间， 所述陶瓷电介体基板的所述第I电介层与所述第2电介层的红外线分光透过率为，按Imm厚度换算时为20%以上。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘，其特征为，所述第I电介层的厚度为100微米以上。
3.根据权利要求2所述的静电吸盘，其特征为，所述陶瓷电介体基板所含有的结晶粒子彼此通过固相烧结或液相烧结而相互结合。
4.根据权利要求3所述的静电吸盘，其特征为，所述陶瓷电介体基板的纯度为99.9重量％以上。
5.根据权利要求2至4中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述第I电介层所含有的异物的外径为3毫米以下。
6.根据权利要求5所述的静电吸盘，其特征为，所述异物的外径为2毫米以下。
7.根据权利要求2至6中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述第I电介层所含有的异物在每个单位面积所占的比例为0.16面积％以下。
8.根据权利要求1至7中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述电极层包括:第I部分，具有导电性；及第2部分，与所述第I部分相比红外线分光透过率高。
9.根据权利要求8所述的静电吸盘，其特征为，所述第I部分与所述第2部分直接结八口 ο
10.根据权利要求8所述的静电吸盘，其特征为， 所述第2部分机械性结合所述第I电介层与所述第2电介层， 所述第2部分光学性结合所述第I电介层与所述第2电介层，以便使红外线透过所述电极层。
11.根据权利要求10所述的静电吸盘，其特征为，所述第2部分具有在不平行于所述第I主面的方向上延伸的部分。
12.根据权利要求8至11中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述陶瓷电介体基板所含有的结晶的平均粒径大于所述第2部分所含有的结晶的平均粒径。
13.根据权利要求8至12中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述第2部分的材料与所述陶瓷电介体基板为同种材料。
14.根据权利要求1至13中任意一项所述的静电吸盘，其特征为，所述陶瓷电介体基板所含有的结晶的材料为Al2O3、Y2O3及YAG中的任意一种。
【文档编号】H01L21/683GK103681437SQ201310400048
【公开日】2014年3月26日 申请日期:2013年9月5日 优先权日:2012年9月12日
【发明者】穴田和辉, 和田琢真 申请人:Toto株式会社