本发明涉及一种静电卡盘装置。
本申请主张基于2016年1月19日于日本申请的日本专利申请2016-007861号及2016年1月19日于日本申请的日本专利申请2016-007862号的优先权，将其内容援用于此。
背景技术：
以往，半导体制造装置中，使用了在卡盘面固定晶片或玻璃基板等板状试样的静电卡盘装置。静电卡盘装置具有：具有静电吸附机构的静电卡盘部；冷却静电卡盘部的基底部；及粘接静电卡盘部和基底部的粘接层。这种静电卡盘装置上设置有用于使板状试样从卡盘面脱离或者用于导入冷却气体的贯穿孔。为了提高静电卡盘装置的耐电压，在这些贯穿孔中配置有绝缘套筒(例如专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利公开2004-31665号公报
技术实现要素：
发明要解决的技术课题
在以往的静电卡盘装置中，等离子体有可能从气体流动用贯穿孔及用于使板状试样从卡盘面脱离的销插穿用贯穿孔进入而侵蚀粘接层。粘接层具有在确保绝缘的状态下固定静电卡盘部及基底部，并且均匀地进行静电卡盘部与冷却基底部的导热的功能。因此，由等离子体引起的贯穿孔周边的粘接层的侵蚀不仅使耐电压降低而缩短静电卡盘装置的寿命，而且还成为引起贯穿孔周边的温度随时间发生变化的原因。
本发明鉴于这种情况而完成，其目的在于提供一种通过抑制由等离子体引起的粘接层的侵蚀而能够实现长寿命化的可靠性高的静电卡盘装置。
用于解决技术课题的手段
本发明提供一种静电卡盘装置，其具备：
静电卡盘部，具有载置板状试样的载置面，并且内置静电吸附用内部电极；
基底部，冷却所述静电卡盘部；及
粘接层，粘接所述静电卡盘部和所述基底部而一体化，
在所述静电卡盘部上设置第1贯穿孔，
在所述基底部上设置与所述第1贯穿孔连通的第2贯穿孔，
在所述第2贯穿孔内固定筒状绝缘子，
在所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面与所述静电卡盘部之间夹入环状密封部件，并且，
具有以下的(a)～(c)中的至少一个。
(a)筒状绝缘壁部件位于所述密封部件的径向内侧。
(b)在所述第2贯穿孔的所述静电卡盘部侧的开口上设置沉头孔，在所述沉头孔的内周面上固定有从径向外侧包围所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的端部的绝缘环。
(c)所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面的内径侧高于外径侧。
即，本发明的第一方式的静电卡盘装置具备：静电卡盘部，具有载置板状试样的载置面，并且内置静电吸附用内部电极；基底部，冷却所述静电卡盘部；及粘接层，粘接所述静电卡盘部和所述基底部而一体化，在所述静电卡盘部上设置第1贯穿孔，在所述基底部上设置与所述第1贯穿孔连通的第2贯穿孔，在所述第2贯穿孔内固定筒状绝缘子，在所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面与所述静电卡盘部之间夹入环状密封部件，筒状绝缘壁部件位于所述密封部件的径向内侧。
第一方式的装置优选具有以下特征。这些特征也可以彼此组合而使用。
所述绝缘壁部件一体地形成于所述绝缘子的顶端面。
所述绝缘壁部件为与所述绝缘子不同的部件，所述绝缘壁部件的至少一部分位于所述绝缘子的径向内侧。这种情况下，绝缘壁部件及绝缘子可以为耐腐蚀性、导热性、电阻、耐绝缘性不同的材质。
而且，筒状外侧绝缘壁部件位于所述密封部件的径向外侧。
所述绝缘壁部件的高度小于夹入之前的所述密封部件的厚度。
所述绝缘壁部件在所述静电卡盘部侧的端面与所述静电卡盘部接触。
在所述第2贯穿孔的所述静电卡盘部侧的开口上设置沉头孔，在所述沉头孔的内周面上固定有从径向外侧包围所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的端部的绝缘环。
所述绝缘子具有可装卸地固定于所述基底部的固定部。
具备位于所述静电卡盘部的内部、所述基底部的内部及所述静电卡盘部与所述基底部之间中的任一个位置的加热器。
本发明的第二方式的静电卡盘装置具备：静电卡盘部，具有载置板状试样的载置面，并且内置静电吸附用内部电极；基底部，冷却所述静电卡盘部；及粘接层，粘接所述静电卡盘部和所述基底部而一体化，在所述静电卡盘部上设置第1贯穿孔，在所述基底部上设置与所述第1贯穿孔连通的第2贯穿孔，在所述第2贯穿孔内固定筒状绝缘子，在所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面与所述静电卡盘部之间夹入环状密封部件，在所述第2贯穿孔的所述静电卡盘部侧的开口上设置沉头孔，在所述沉头孔的内周面上固定有从径向外侧包围所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的端部的绝缘环。
第二方式的装置优选具有以下特征。这些特征也可以彼此组合而使用。
所述绝缘子具有可装卸地固定于所述基底部的固定部。
具备位于所述静电卡盘部的内部、所述基底部的内部及所述静电卡盘部与所述基底部之间中的任一个位置的加热器。
所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面的内径侧高于外径侧。
并且，本发明的第三方式的静电卡盘装置具备：静电卡盘部，具有载置板状试样的载置面，并且内置静电吸附用内部电极；基底部，冷却所述静电卡盘部；及粘接层，粘接所述静电卡盘部和所述基底部而一体化，在所述静电卡盘部上设置第1贯穿孔，在所述基底部上设置与所述第1贯穿孔连通的第2贯穿孔，在所述第2贯穿孔内固定筒状绝缘子，在所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面与所述静电卡盘部之间夹入环状密封部件，所述绝缘子的所述静电卡盘部侧的顶端面的内径侧高于外径侧。
发明效果
根据本发明，能够提供一种通过抑制由等离子体引起的粘接层的侵蚀而能够实现长寿命化的可靠性高的静电卡盘装置。
附图说明
图1是第1实施方式的静电卡盘装置的剖视图。
图2是图1所示的区域ii的放大图。
图3是第1实施方式的变形例1的静电卡盘装置的截面放大图。
图4是第1实施方式的变形例2的静电卡盘装置的截面放大图。
图5是第2实施方式的静电卡盘装置的截面放大图。
图6是第3实施方式的静电卡盘装置的截面放大图。
图7是第4实施方式的静电卡盘装置的剖视图。
图8是图7所示的区域ii的放大图。
图9是第5实施方式的静电卡盘装置的截面放大图。
图10是第6实施方式的静电卡盘装置的截面放大图。
具体实施方式
以下，参考附图对作为本发明的优选的例子的实施方式1～实施方式5进行说明。另外，关于以下说明中所使用的附图，为了容易理解特征，方便起见有时会放大成为特征的部分来示出，各构成要件的尺寸比率等不限于与实际相同。
并且，以下的例子是为了更好地理解发明的宗旨而进行具体说明的例子，只要无特别指定，则并不限定本发明。在不脱离发明的范围内，能够进行数量或位置或大小或数值等的变更或省略或追加。并且，关于第一、第二及第三方式，只要无特别问题，则能够相互组合彼此的特征或优选的例子。
(第一方式的静电卡盘装置)
＜第1实施方式＞
图1是第1实施方式的静电卡盘装置1的剖视图。并且，图2是图1的区域ii的放大图。静电卡盘装置1具备：静电卡盘部2，具有载置板状试样w的载置面2a，并且内置静电吸附用内部电极13；基底部3，从下侧冷却静电卡盘部2；及粘接层4，粘接静电卡盘部2和基底部3而一体化。
另外，本说明书中，将载置面2a侧设为静电卡盘装置1的上侧，将基底部3侧设为静电卡盘装置1的下侧，对各结构的相对位置进行说明，但是使用时的静电卡盘装置1的姿势并不限定于该朝向。
(静电卡盘部)
静电卡盘部2具有从上侧依次层叠载置板11、包围静电吸附用内部电极13及所述内部电极13的周缘部的绝缘材料层14及支承板12而成的结构。并且，静电卡盘部2具有贯穿粘接层4及基底部3而对静电吸附用内部电极13施加电压的供电用端子15。
静电卡盘部2具有将上表面作为用于载置半导体晶片等板状试样w的载置面2a的圆形载置板11及与该载置板11的下表面侧对置而配置的圆形支承板12。静电卡盘部2还具有夹在这些载置板11与支承板12之间且直径小于载置板11及支承板12的圆形静电吸附用内部电极13、以及与所述内部电极13的下表面连接而施加直流电压的供电用端子15。
载置板11及支承板12优选由氧化铝-碳化硅(al2o3-sic)复合烧结体、氧化铝(al2o3)烧结体、氮化铝(aln)烧结体、氧化钇(y2o3)烧结体等具有机械强度且相对于腐食性气体及其等离子体具有耐久性的绝缘性陶瓷烧结体构成。
尤其，载置板11在上侧具有载置面2a，因此优选由介电常数特别高的材质且不会对进行静电吸附的板状试样w成为杂质的、即不会判断为杂质的材料构成。从这种观点考虑，作为载置板11的构成材料，优选采用含有4重量％以上且20重量％以下的碳化硅并将剩余部分设为氧化铝的碳化硅-氧化铝复合烧结体。
如图2所示，在载置板11的载置面2a上形成有多个直径小于板状试样w的厚度的突起部16。这些突起部16支承板状试样w。
载置板11在上侧具有载置面2a，并由介电常数特别高的材质且不会对进行静电吸附的板状试样w成为杂质的材料构成。
静电吸附用内部电极13位于载置板11的下侧。所述内部电极13用作静电卡盘用电极，所述静电卡盘用电极用于产生电荷并通过静电吸附力固定板状试样w。所述内部电极13能够根据其用途适当地调整其形状或大小。例如，静电吸附用内部电极13能够在形成有所述内部电极13的分层作为具有规定的图案的电极而被设置。另外，静电吸附用内部电极13可以设为不具有图案的所谓的固体电极，并且较好地发挥功能。
静电吸附用内部电极13能够通过任意方法形成。例如通过溅射或蒸镀在支承板12上成膜金属箔，由此能够形成所述内部电极。除此以外，能够通过利用丝网印刷等涂布法涂布静电吸附用内部电极13的形成材料即导电性材料与有机物的复合材料来形成。
静电吸附用内部电极13能够由任意选择的材料形成。例如能够由氧化铝-碳化钽(al2o3-ta4c5)导电性复合烧结体、氧化铝-钨(al2o3-w)导电性复合烧结体、氧化铝-碳化硅(al2o3-sic)导电性复合烧结体、氮化铝-钨(aln-w)导电性复合烧结体、氮化铝-钽(aln-ta)导电性复合烧结体、氧化钇-钼(y2o3-mo)导电性复合烧结体等导电性陶瓷或者钨(w)、钽(ta)、钼(mo)等高熔点金属形成。并且，静电吸附用内部电极13还能够由铜(cu)、铝(al)和/或碳(c)形成。静电吸附用内部电极13的厚度能够任意选择，并无特别限定，但是优选为0.1μm以上且50μm以下。
绝缘材料层14为用于使载置板11及支承板12接合一体化并且从等离子体保护静电吸附用内部电极13的层。
构成该绝缘材料层14的材料能够任意选择，优选例如主成分与载置板11及支承板12相同的绝缘性材料。例如，载置板11及支承板12由碳化硅-氧化铝复合烧结体构成的情况下，优选将材料设为氧化铝(al2o3)。
供电用端子15是为了对静电吸附用内部电极13施加直流电压而设置的棒状端子。作为供电用端子15的形成材料，只要是耐热性优异的导电性材料则能够任意选择，并无特别限制。能够优选选择金属材料或导电性有机材料而使用。供电用端子15与基底部3绝缘。
(基底部)
基底部3设置于静电卡盘部2的下侧，将该静电卡盘部2的温度控制成所期望的温度。并且，基底部3兼具高频产生用电极的功能。在基底部3的内部形成有使水或有机溶剂等冷却用介质循环的流路21。通过该结构，冷却静电卡盘部2，将载置于载置面2a的板状试样w的温度维持成所期望的温度。基底部3优选由铝(al)或铝合金构成。优选基底部3的至少暴露于等离子体的表面实施有耐酸铝处理或者成膜氧化铝等绝缘膜。通过这种结构，除了耐等离子体性提高之外，还防止异常放电，因此成为提高了耐等离子体稳定性的结构。并且，在表面难以形成划痕，因此能够防止划痕的产生。另外，基底部3的材质只要为导热性良好的金属材料，则并无限定。例如，也可以采用铜(cu)、铜合金和/或不锈钢(sus)等。
(粘接层)
粘接层4介于静电卡盘部2的下表面2b与基底部3的上表面3a之间。粘接层4使静电卡盘部2和基底部3粘接一体化。粘接层4能够由任意选择的材料构成，但是优选由在-20℃～150℃的温度范围内具有耐热性的粘接剂形成。作为粘接层，优选为例如丙烯酸系树脂、硅系树脂及环氧系树脂等。尤其，使用氧系等离子体的情况下，优选使用相对于氧系等离子体而耐等离子体性优异的硅系树脂。
该粘接层4的形状能够任意选择。例如，可以为通过热压接等方法使任意形状的片状或薄膜状的粘接剂固化而得的固化膜，该任意形状的片状或薄膜状的粘接剂是通过对涂布液状的热固性粘接剂而得到的涂膜进行加热并使其固化而得的。
(冷却气体导入孔及销插穿孔)
在静电卡盘部2、基底部3及粘接层4中分别设置有多个将它们上下贯穿的冷却气体导入孔30a及销插穿孔30b。为了向载置于静电卡盘部2的板状试样w供给氦气(he)等冷却气体g而设置有冷却气体导入孔30a。并且，在销插穿孔30b中插穿有辅助吸附于载置面2a的板状试样w的脱离的升降销22。在升降销22的下端连接省略图示的驱动部，并沿销插穿孔30b的贯穿方向上下驱动升降销22。
冷却气体导入孔30a及销插穿孔30b具有相同的结构。以下的说明中，包括冷却气体导入孔30a及销插穿孔30b在内而简称为贯穿孔30。
贯穿孔30具有作为贯穿静电卡盘部2的部分的第1贯穿孔31及作为贯穿基底部3的部分的第2贯穿孔32。即，在静电卡盘部2上设置第1贯穿孔31，在基底部3上设置第2贯穿孔32，第1贯穿孔31及第2贯穿孔32彼此连通而构成贯穿孔30。
第1贯穿孔31及第2贯穿孔32的彼此的中心轴一致。在第2贯穿孔32的内周面32a上通过粘接剂49固定有筒状绝缘子40。第2贯穿孔32的内径比第1贯穿孔31的内径大基于绝缘子40的壁厚部分的量。
在绝缘子40的静电卡盘部2侧(即上侧)的顶端面41a与静电卡盘部2之间夹入有环状密封部件即o型环50。在o型环50的径向内侧设置有筒状绝缘壁部件43。绝缘壁部件43一体地形成于绝缘子40的顶端面41a。
(绝缘子)
绝缘子40由例如陶瓷构成。绝缘子40具有相对于等离子体的耐久性。构成绝缘子40的陶瓷能够任意选择。例如，能够采用由选自氮化铝(aln)、氧化铝(al2o3)、氮化硅(si3n4)、氧化锆(zro2)、赛隆、氮化硼(bn)及碳化硅(sic)中的1种构成的陶瓷或者包含2种以上的复合陶瓷。
绝缘子40具有位于静电卡盘部2侧的第1端部41(上端部)及位于与静电卡盘部2相反的一侧的第2端部42(下端部)。
绝缘子40的内径与第1贯穿孔31的内径大致相等。第1贯穿孔31的内周面31a及绝缘子40的内周面40a优选以无高低差的方式连结。然而，贯穿孔30为冷却气体导入孔30a的情况下，绝缘子40的内径可以大于第1贯穿孔31。
粘接剂49介于绝缘子40的外周面40b与第2贯穿孔32的内周面32a之间，并对它们进行粘接固定。作为粘接剂49，优选相对于等离子体显示耐久性并且具有可挠性的有机系树脂。粘接剂49也优选与粘接层4接触。
筒状绝缘壁部件43一体地形成于绝缘子40的顶端面41a(上端面1)。
绝缘壁部件43的中心轴与绝缘子40的中心轴一致。绝缘壁部件43的内径与绝缘子40的内径一致。并且，绝缘壁部件43的外径小于绝缘壁部件43的外径。本实施方式中，绝缘壁部件43的端面41b(上端面2)与静电卡盘部2的下表面2b接触。然而，端面41b也可以与静电卡盘部2的下表面2b分开。
本发明中，绝缘子的顶端面41a可以为平面或斜面，或者也可以为如第六实施方式中作为例子示出的截面绘成弧形或者向上鼓起的曲面。它们也可以具有突出部(筒状绝缘壁部件)。
(o型环(密封部件))
在绝缘子40的顶端面41a与静电卡盘部2之间夹入有o型环(密封部件)50。o型环50阻挡等离子体环绕绝缘子40的外周侧，其结果抑制由等离子体引起的粘接层4及粘接剂49的侵蚀。o型环50与绝缘子40的顶端面41a及静电卡盘部2的下表面2b接触。并且，o型环50也可以与绝缘壁部件43的外周面43b接触，也可以经由粘接剂49与基底部3的第2贯穿孔32的内周面32a接触。
o型环50为由任意选择的材料、例如由橡胶或弹性体树脂等弹性体构成的环状或管状密封部件。大小也可以根据需要选择。另外，本实施方式中，例示了作为密封部件采用截面为圆形的o型环的情况，但是本发明中所使用的o型环的截面形状并不限定于该形状。截面的形状也可以为四边或椭圆。尤其，如本实施方式所示那样容纳密封部件的空间的截面形状为矩形的情况下，可以使用截面为矩形的填料来使接触面积增加，从而更有效地抑制等离子体的进入。
如图所示，o型环50夹入顶端面41a与静电卡盘部2的下表面2b之间，并被上下压缩。o型环50在上侧切点p1上与静电卡盘部2的下表面2b以环状接触，在下侧切点p2上与绝缘子40的顶端面41a以环状接触。o型环50通过上侧切点p1及下侧切点p2对绝缘子40的内径侧及外径侧进行密封。
压缩前的o型环50的厚度(上下方向的尺寸)任意选择，但是大于绝缘壁部件43的高度h。换言之，绝缘壁部件43的高度h小于密封部件的厚度(压缩前)。由此，使绝缘壁部件的端面41b与静电卡盘部2的下表面2b接触，由此能够可靠地压缩o型环50。
o型环50优选被压缩成压缩后的厚度相对于压缩前为0.5倍以上且0.8倍以下。由此，上侧切点p1及下侧切点p2中，能够通过o型环50提高绝缘子40的内周侧与外周侧的密封的可靠性即密封的可靠性。
本实施方式中，绝缘壁部件43的端面41b与静电卡盘部2的下表面2b接触。因此，绝缘壁部件43的高度h成为压缩后的o型环50的厚度。因此，能够使o型环50的压缩率依赖于绝缘壁部件43的高度h的加工精度，固定绝缘子40时，无需调整o型环的压缩余量，便能够提高密封的可靠性。
o型环50可以沿径向压缩，或也可以不沿径向压缩。
o型环50沿径向压缩的情况下，在绝缘壁部件43的外周面43b与第2贯穿孔32的内周面32a之间夹入o型环50。由此，能够使等离子体的进入路径变窄而有效地抑制等离子体的进入。
另一方面，o型环50不沿径向压缩的情况下，o型环50仅从上下方向被压缩，因此扭曲等不合理的负荷难以被施加。从而，能够提高基于o型环50的密封的可靠性。绝缘壁部件43的外周面与绝缘子40的外周面的径向距离宽度w1相对于压缩前的o型环50的径向的宽度，优选设为0.8倍以上1.2倍以下。由此，不会产生扭曲等不合理的应力，而能够使o型环50介于绝缘子40的顶端面41a与静电卡盘部2之间。
根据本实施方式的静电卡盘装置1，通过使o型环50介于静电卡盘部2的下表面2b与绝缘子40的顶端面41a之间，能够阻挡等离子体环绕绝缘子40的外周侧。通过该结构，能够抑制粘接层4及粘接剂49被等离子体侵蚀，并能够实现静电卡盘装置1的长寿命化。
并且，根据本实施方式，抑制粘接层4及粘接剂49的等离子体暴露，因此能够降低作为粘接层4及粘接剂49的材料而要求的耐等离子体性。即，根据本实施方式，无需考虑相对于等离子体的耐性而选择粘接层4及粘接剂49的材料，能够提高选定材料的自由度。作为一例，与有无相对于等离子体的耐性无关地采用热弹性优异的材料作为粘接层4及粘接剂49，从而能够设为缓和静电卡盘部2与基底部3的热膨胀的差的结构。
根据本实施方式的静电卡盘装置1，在o型环50的径向内侧设置有限制o型环50的露出的绝缘壁部件43。通过该结构，o型环50限制暴露于等离子体的面积，能够使o型环50的寿命变长。
并且，绝缘壁部件43抑制o型环50向绝缘子40的内周侧突出。即，通过设置绝缘壁部件43，能够维持o型环50的姿势，并提高通过o型环50密封的可靠性。
并且，通过设置绝缘壁部件43，能够提高静电卡盘装置1的耐电压。绝缘壁部件43的端面41b与静电卡盘部2的下表面2b接触的情况下，堵塞放电路径而能够提高耐电压。并且，即使在绝缘壁部件43的端面41b不与静电卡盘部2的下表面2b接触的情况下，也能够通过绝缘壁部件43使放电路径变窄。由此，使用于达到放电的路径延长而能够提高静电卡盘装置1的耐电压。
本实施方式的静电卡盘装置1中，在使绝缘壁部件43的端面41b与静电卡盘部2的下表面2b接触，并在绝缘子40的顶端面41a与静电卡盘部2的下表面2b之间压缩o型环50的状态下固化粘接剂49，由此固定绝缘子40。并且，在使端面41b与静电卡盘部2的下表面2b分开的情况下，一边用千分表等调整顶端面41a中的o型环50的压缩余量一边固化粘接剂49，由此固定绝缘子40。
如图2中用双点划线所示，第1实施方式的静电卡盘装置1也可以具有加热元件9。加热元件9经由省略图示的粘接剂固定于静电卡盘部2的下表面2b。并且，加热元件9在静电卡盘部2的下表面2b与基底部3的上表面3a之间埋入于粘接层4。加热元件9能够由任意选择的形状或材料构成，在本例中由使宽度狭窄的带状的金属材料蜿蜒的导电部件构成。加热元件9可以是在两端连接有供电用端子，并通过流动电流来发热，从而控制静电卡盘部2的温度。
(变形例1)
图3是第1实施方式的变形例1的静电卡盘装置1a的放大剖视图。另外，关于与上述实施方式相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。本变形例的静电卡盘装置1a与第1实施方式的静电卡盘装置1相比，主要的不同点在于，绝缘子40a及绝缘壁部件43a为不同的部件，绝缘壁部件43a以嵌套状配置于绝缘子40a的内侧。
绝缘壁部件43a具有圆筒状。绝缘壁部件43a(的至少一部分)位于绝缘子40a的径向内侧。绝缘壁部件43a粘接固定于绝缘子40a的内周面。绝缘壁部件43a的外径稍小于绝缘子40a的内径。并且，稍长于绝缘子40a。绝缘壁部件43a的上端部43a从绝缘子40a的顶端面41a向上侧突出。上端部43a位于径向内侧。
根据本变形例的静电卡盘装置1a，绝缘子40a与绝缘壁部件43a为彼此不同的部件。因此，能够由不同的材料构成绝缘子40a及绝缘壁部件43a。作为一例，将绝缘壁部件43a设为耐等离子体性高的材料(例如陶瓷)，将绝缘子40a设为低导热性的材料(例如树脂)，由此能够提高耐等离子体性，并且减弱从贯穿孔30的周围向基底部3的热消散。
另外，本变形例中，绝缘壁部件43a粘接固定于绝缘子40a，但是也可以为其他结构。例如，也可以在绝缘子40a的下端设置沿径向内侧延伸的凸部，在所述凸部与静电卡盘部2的下表面2b的上下方向之间夹入绝缘壁部件43a，由此固定绝缘壁部件43a。并且，在将绝缘壁部件43a设为陶瓷，并将绝缘子40a设为树脂部件的情况下，也可以通过一体成型来彼此固定它们而形成。而且，也可以由热收缩树脂材料构成绝缘子40a，并与绝缘壁部件43a接触而进行加热，由此彼此固定绝缘壁部件43a与绝缘子40a。
(变形例2)
图4是第1实施方式的变形例2的静电卡盘装置1b的放大剖视图。另外，关于与上述实施方式及变形例1相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。本变形例的静电卡盘装置1b与变形例1的静电卡盘装置1a相比，在绝缘子40b的顶端面41a上一体形成有筒状外侧绝缘壁(外侧绝缘壁部件)44b。即，根据本变形例，绝缘子40b的一部分即筒状外侧绝缘壁44位于o型环50的径向外侧。
根据本变形例的静电卡盘装置1b，绝缘壁部件43a的上端部43a位于o型环50的径向内侧，并在径向外侧上设置有外侧绝缘壁44。由此，静电卡盘装置1b使放电路径即等离子体的进入路径进一步延长而能够提高耐电压。
＜第2实施方式＞
图5是第2实施方式的静电卡盘装置101的截面放大图。第2实施方式的静电卡盘装置101与第1实施方式相比，主要的不同点在于，具有从径向外侧包围绝缘子40的第1端部41的绝缘环145。
另外，关于与上述实施方式相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。
静电卡盘装置101具备静电卡盘部2、基底部103及粘接层4。并且，静电卡盘装置101中，在静电卡盘部2、基底部103及粘接层4上设置有将它们沿上下贯穿的多个贯穿孔130。贯穿孔130用于导入冷却气体或插穿升降销。贯穿孔130具有贯穿静电卡盘部2的部分即第1贯穿孔31及贯穿基底部103的部分即第2贯穿孔132。
通过粘接剂149在第2贯穿孔132的内周面132a上固定有绝缘子40。在第2贯穿孔132的静电卡盘部2侧(上侧)的开口上设置有沉头孔133。沉头孔133的直径大于第2贯穿孔132且为同心的圆形。在沉头孔133的内周面133a上固定有绝缘环145。
绝缘环145由以环状形成的绝缘部件构成。绝缘环145能够由任意选择的材料构成，也可以由与绝缘子40相同的材料(例如陶瓷)构成，也可以由不同的材料(例如树脂材料)构成。绝缘环145的外径稍小于沉头孔133的内径。粘接剂149介于绝缘环145的外周面145b与沉头孔133的内周面133a之间，并彼此粘接固定它们。
绝缘环145的内径稍小于第2贯穿孔132的内径，且与绝缘子40的外径大致相同。绝缘环145的内周面145a与绝缘子40的外周面40b接触。绝缘环145从径向外侧包围绝缘子40的第1端部41。
与第1实施方式同样地，在绝缘子40的顶端面41a上一体形成有外径小于绝缘子40的绝缘壁部件43。在绝缘子40的顶端面41a与静电卡盘部2的下表面2b之间夹入有o型环50。绝缘壁部件43位于o型环50的径向内侧。绝缘壁部件43的端面41b与静电卡盘部2的下表面2b接触。
根据本实施方式的静电卡盘装置101，具有由绝缘子40及绝缘环145构成的双重绝缘结构。由此，能够提高静电卡盘装置101的耐电压。
与第1实施方式同样地，第2实施方式的静电卡盘装置101也可以具有加热元件9。通常，静电卡盘部2中，在贯穿孔130的附近不进行来自基底部103的冷却，因此温度容易变高。根据本实施方式的静电卡盘装置101，通过双重结构的绝缘子40及绝缘环145在绝热状态下保护贯穿孔130的内表面。由此，在贯穿孔130的附近变得难以受到由加热元件9引起的发热的影响，并抑制贯穿孔130的附近的温度上升，能够使静电卡盘部2均热化。
另外，静电卡盘装置101中，依赖于材质及尺寸的绝缘环145的导热性优选根据有无加热元件9及其发热性能来设定。静电卡盘装置101具有加热元件9的情况下，优选降低绝缘环145的导热性。由此，能够提高绝缘环的绝热性能，并能够促进静电卡盘部2的均热化。另一方面，静电卡盘装置101不具有加热元件9的情况下，优选增大绝缘环145的导热性。由此，能够从与其他区域相比冷却容易变得不充分的贯穿孔130的附近有效地释放热量，并能够促进静电卡盘部2的均热化。
＜第3实施方式＞
图6是第3实施方式的静电卡盘装置201的截面放大图。第3实施方式的静电卡盘装置201与第2实施方式相比，主要的不同点在于绝缘子240的固定方法。另外，关于与上述实施方式相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。
静电卡盘装置201具备静电卡盘部2、基底部203及粘接层4。并且，静电卡盘装置201中，在静电卡盘部2、基底部203及粘接层4上设置有沿上下贯穿它们的多个贯穿孔230。贯穿孔230用于导入冷却气体或插穿升降销。贯穿孔230具有贯穿静电卡盘部2的部分即第1贯穿孔31及贯穿基底部203的部分即第2贯穿孔232。
在第2贯穿孔232的内周面232a插入有绝缘子240。与第2实施方式同样地，在第2贯穿孔232的静电卡盘部2侧(上侧)的开口上设置有沉头孔233，在沉头孔233的内周面233a上固定有绝缘环145。并且，在第2贯穿孔232的与静电卡盘部2相反的一侧(下侧)的开口上设置有下侧沉头孔234。在下侧沉头孔234上设置有朝向下侧的固定面234a。在固定面234a上形成有插入固定绝缘子240的螺丝246的螺孔234b。
绝缘子240具有位于静电卡盘部2侧的第1端部241及位于与静电卡盘部2相反的一侧的第2端部242。与第1实施方式及第2实施方式同样地，在位于绝缘子240的第1端部241的顶端面241a上一体形成有外径小于绝缘子240的绝缘壁部件243。在绝缘子240的顶端面241a与静电卡盘部2的下表面2b之间夹入有o型环50。绝缘壁部件243位于o型环50的径向内侧。绝缘壁部件243的端面241b与静电卡盘部2的下表面2b接触。
在绝缘子240的第2端部242上设置有沿径向外侧延伸的凸缘部242a。在凸缘部242a上形成有沿上下方向贯穿的贯穿孔242b。凸缘部242a容纳于下侧沉头孔234内。工作人员通过将螺丝246插穿于凸缘部242a的贯穿孔242b，并且紧固于基底部203的螺孔234b，能够将绝缘子240固定于基底部203。凸缘部242a及螺丝246构成绝缘子240的固定部248。即，绝缘子240通过固定部248可装卸地固定于基底部203。
根据本实施方式的静电卡盘装置201，绝缘子240机械固定于基底部203并能够装卸。由此，能够容易更换夹入于绝缘子240的第1端部241与静电卡盘部2之间的o型环50。o型环50密封绝缘子240与静电卡盘部2之间并防止等离子体的进入，因此容易被等离子体侵蚀。通过将o型环50构成为可更换，能够进一步延长静电卡盘装置201的使用寿命。
另外，本实施方式中绝缘子240在凸缘部242a中通过螺丝246固定于基底部203。然而，绝缘子240的固定方法并不限定于此。例如也可以在凸缘部242a的外周面形成外螺纹，在基底部203的下侧沉头孔234的内周面形成内螺纹，并螺合它们，由此固定绝缘子240。这种情况下，凸缘部242a与绝缘子240可以分开。
以上，对本发明的第一方式的静电卡盘的各种例进行了说明，但是各例中的各结构及它们的组合等为一例，在不脱离宗旨的范围内能够进行变更。并且，在上述的实施方式中，绝缘子与绝缘壁部件为一体部件，但是它们也可以为不同的部件。
(第二方式的静电卡盘装置)
第二方式的静电卡盘装置与第一方式的静电卡盘装置相比，主要的不同点在于：将在第一方式中叙述的筒状绝缘壁部件不作为必需的部件；及具有将设置于在第2贯穿孔的静电卡盘部侧的开口上设置的沉头孔中的绝缘环作为必需的部件。
只要没有问题，则第二方式的装置也可以具有在第一方式或第三方式中叙述的特征。关于第2方式及3实施方式或后述的第6实施方式，在具有所述绝缘环的情况下，也可以认为包含于第二方式的静电卡盘装置中。
以下，对第二方式的静电卡盘装置的优选的例子进行说明。
关于与上述第一方式的第1实施方式相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。
＜第4实施方式＞
图7是第4实施方式的静电卡盘装置1的剖视图。并且，图8是图7的区域ii的放大图。静电卡盘装置1具备：静电卡盘部2，具有载置板状试样w的载置面2a，并且内置静电吸附用内部电极13；基底部3，从下侧冷却静电卡盘部2；及粘接层4，粘接静电卡盘部2和基底部3而一体化。
静电卡盘装置1中，在静电卡盘部2、基底部3及粘接层4上设置有沿上下贯穿它们的多个贯穿孔。贯穿孔用于导入冷却气体或插穿升降销。贯穿孔具有贯穿静电卡盘部2的部分即第1贯穿孔31及贯穿基底部3的部分即第2贯穿孔32。
(静电卡盘部、基底部及粘接层)
静电卡盘部2基本上与在第1实施方式中叙述的静电卡盘部2相同，因此标注相同的符号，并省略其说明。基底部3除了与第2贯穿孔有关的点以外，基本上与在第1实施方式中叙述的基底部3相同，因此标注相同的符号，并省略其说明。
粘接层4基本上与在第1实施方式中叙述的粘接层4相同，因此标注相同的符号，并省略其说明。
(冷却气体导入孔及销插穿孔)
如图7所示，在静电卡盘部2、基底部3及粘接层4上分别设置有多个沿上下贯穿它们的冷却气体导入孔30a及销插穿孔30b。冷却气体导入孔30a及销插穿孔30b基本上与在第1实施方式或第3实施方式中叙述的冷却气体导入孔30a及销插穿孔30b相同，关于相同的部位省略其说明。
如图8所示，在第2贯穿孔32的内周面32a上通过粘接剂49固定有筒状绝缘子40。第2贯穿孔32的内径比第1贯穿孔31的内径大绝缘子40的壁厚部分的量。
在绝缘子40的静电卡盘部2侧(即上侧)的顶端面41a与静电卡盘部2之间夹入有环状密封部件即o型环50。
如图8所示，在第2贯穿孔32的静电卡盘部2侧(上侧)的开口上设置有沉头孔33。沉头孔33的直径大于第2贯穿孔32且为同心的圆形。在沉头孔33的内周面33a上固定有绝缘环45。
(绝缘子)
绝缘子40能够由与在第1实施方式中叙述的绝缘子40相同的材料形成。
绝缘子40具有位于静电卡盘部2侧的第1端部41及位于与静电卡盘部2相反的一侧的第2端部42。绝缘子40的内径大致与第1贯穿孔31的内径相等。第1贯穿孔31的内周面31a与绝缘子40的内周面40a优选以无高低差的方式连结。然而，贯穿孔30为冷却气体导入孔30a的情况下，绝缘子40的内径也可以大于第1贯穿孔31。
粘接剂49介于绝缘子40的外周面40b与第2贯穿孔32的内周面32a之间，并粘接固定它们。作为粘接剂49，优选相对于等离子体显示耐久性并具有可挠性的有机系树脂。
(绝缘环)
绝缘环45由以环状形成的绝缘部件构成。绝缘环45可以由与绝缘子40相同的材料(例如陶瓷)构成，也可以由不同的材料(例如树脂材料)构成。绝缘环45的外径稍小于沉头孔33的内径。粘接剂49介于绝缘环45的外周面45b与沉头孔33的内周面33a之间，并彼此粘接固定它们。
绝缘环45的内径稍小于第2贯穿孔32的内径，并大致与绝缘子40的外径相同。绝缘环45的内周面45a与绝缘子40的外周面40b接触。绝缘环45从径向外侧包围绝缘子40的第1端部41。
(o型环(密封部件))
如图8所示，在绝缘子40的顶端面41a与静电卡盘部2之间夹入有o型环(密封部件)50。o型环50阻挡等离子体环绕绝缘子40的外周侧，并抑制由等离子体引起的粘接层4及粘接剂49的侵蚀。o型环50与绝缘子40的顶端面41a及静电卡盘部2的下表面2b接触。
o型环50能够由任意材料形成，为由橡胶或弹性体树脂等弹性体构成的管状或环状密封部件。另外，本实施方式中，例示了作为密封部件采用截面为圆形的o型环的情况，但是截面形状并不限定于此。也可以为四边或椭圆形。例如，作为密封部件，也可以使用截面为矩形的填料。
o型环50夹入顶端面41a与静电卡盘部2的下表面2b之间，并被上下压缩。o型环50在上侧切点p1上与静电卡盘部2的下表面2b以环状接触，在下侧切点p2上与绝缘子40的顶端面41a以环状接触。o型环50在上侧切点p1与下侧切点p2中，密封绝缘子40的内径侧与外径侧。
o型环50优选被压缩成压缩后的厚度相对于压缩前成为0.5倍以上且0.8倍以下。由此，在上侧切点p1及下侧切点p2中，能够通过o型环50来提高绝缘子40的内周侧与外周侧密封的可靠性。
根据本实施方式的静电卡盘装置1，通过使o型环50介于静电卡盘部2的下表面2b与绝缘子40的顶端面41a之间，能够阻挡等离子体环绕绝缘子40的外周侧。由此，能够抑制粘接层4及粘接剂49被等离子体侵蚀，并能够实现静电卡盘装置1的长寿命化。
并且，根据本实施方式，抑制粘接层4及粘接剂49的等离子体暴露，因此能够降低作为粘接层4及粘接剂49的材料而要求的耐等离子体性。即，根据本实施方式，无需考虑相对于等离子体的耐性而选择粘接层4及粘接剂49的材料，能够提高选定材料的自由度。作为一例，与有无相对于等离子体的耐性无关地采用热弹性优异的材料作为粘接层4及粘接剂49，从而能够设为缓和静电卡盘部2与基底部3的热膨胀的差的结构。
根据本实施方式的静电卡盘装置1，具有由绝缘子40及绝缘环45构成的双重绝缘结构。通过双重绝缘结构的绝缘子40及绝缘环45，能够从等离子体保护粘接层4及粘接剂49。此外，通过双重绝缘结构的绝缘子40及绝缘环45，能够使向基底部3的放电路径延长，并能够提高静电卡盘装置1的耐电压。
本实施方式的静电卡盘装置1中，一边用千分表等调整顶端面41a中的o型环50的压缩余量一边固化粘接剂49，由此固定绝缘子40。
如图8中用双点划线所示，第4实施方式的静电卡盘装置1也可以具有加热元件9。加热元件9能够采用如在第1实施方式中叙述的结构。
通常，根据具备加热元件9的静电卡盘装置1，无法在贯穿孔30的周边配设加热器，因此贯穿孔30的附近的温度容易变低，但是通过双重结构的绝缘子40及绝缘环45抑制向冷却基底部的散热，由此抑制贯穿孔30的附近的温度降低，并能够使静电卡盘部2均热化。
另外，静电卡盘装置1中，依赖于材质及尺寸的绝缘环45的导热性优选根据有无加热元件9及其发热性能来设定。静电卡盘装置1具有加热元件9的情况下，优选降低绝缘环45的导热性。由此，能够提高绝缘环的绝热性能，并能够促进静电卡盘部2的均热化。另一方面，静电卡盘装置1不具有加热元件9的情况下，优选增大绝缘环45的导热性。由此，能够从与其他区域相比冷却容易变得不充分的贯穿孔30的附近有效地释放热量，并能够促进静电卡盘部2的均热化。
＜第5实施方式＞
图9是第5实施方式的静电卡盘装置101的截面放大图。第5实施方式的静电卡盘装置101与第4实施方式相比，主要的不同点在于绝缘子140的固定方法。另外，关于与上述实施方式相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。另外，第5实施方式也与第3实施方式类似，但是不同点在于没有筒状绝缘壁部件。
静电卡盘装置101具备静电卡盘部2、基底部103及粘接层4。并且，静电卡盘装置101中，在静电卡盘部2、基底部103及粘接层4上设置有沿上下贯穿它们的多个贯穿孔130。贯穿孔130用于导入冷却气体或插穿升降销。贯穿孔130具有贯穿静电卡盘部2的部分即第1贯穿孔31及贯穿基底部103的部分即第2贯穿孔132。
在第2贯穿孔132的内周面132a插入有绝缘子140。与第4实施方式同样地，在第2贯穿孔132的静电卡盘部2侧(上侧)的开口上设置有沉头孔133，在沉头孔133的内周面133a上固定有绝缘环45。并且，在第2贯穿孔132的与静电卡盘部2相反的一侧(下侧)的开口上设置有下侧沉头孔134。在下侧沉头孔134上设置有朝向下侧的固定面134a。在固定面134a上形成有插入固定绝缘子140的螺丝146的螺孔134b。
绝缘子140具有位于静电卡盘部2侧的第1端部141及位于与静电卡盘部2相反的一侧的第2端部142。在绝缘子140的顶端面141a与静电卡盘部2的下表面2b之间夹入有o型环50。
在绝缘子140的第2端部142上设置有沿径向外侧延伸的凸缘部142a。在凸缘部142a上形成有沿上下方向贯穿的贯穿孔142b。凸缘部142a容纳于下侧沉头孔134内。工作人员通过将螺丝246插穿于凸缘部142a的贯穿孔142b，并且紧固于基底部103的螺孔134b，能够将绝缘子140固定于基底部103。凸缘部142a及螺丝146构成绝缘子140的固定部148。即，绝缘子140通过固定部148可装卸地固定于基底部103。
根据本实施方式的静电卡盘装置101，绝缘子140机械固定于基底部103并能够装卸。由此，能够容易更换夹入于绝缘子140的第1端部141与静电卡盘部2之间的o型环50。o型环50密封绝缘子140与静电卡盘部2之间并防止等离子体的进入，因此容易被等离子体侵蚀。通过将o型环50构成为可更换，能够进一步延长静电卡盘装置101的使用寿命。
另外，本实施方式中绝缘子140在凸缘部142a中通过螺丝146固定于基底部103。然而，绝缘子140的固定方法并不限定于此。例如也可以在凸缘部142a的外周面形成外螺纹，在基底部103的下侧沉头孔134的内周面形成内螺纹，并螺合它们，由此固定绝缘子140。这种情况下，凸缘部142a与绝缘子140可以分开。
(第三方式的静电卡盘装置)
＜第6实施方式＞
图10是本发明的第6实施方式的静电卡盘装置201的截面放大图。第6实施方式的静电卡盘装置201与第4实施方式或第2实施方式相比，主要的不同点在于绝缘子240的结构。另外，关于与上述实施方式相同的方式的构成要件，标注相同的符号，并省略其说明。另外，只要没有问题，则第三方式的装置也可以具有在第一方式或第二方式中叙述的特征。
在绝缘子240的静电卡盘部2侧(即上侧)的顶端面241a与静电卡盘部2之间夹入有环状密封部件即o型环50。绝缘子240的顶端面241a从径向内侧朝向径向外侧向下侧倾斜。因此，绝缘子240的顶端面241a的内径侧高于外径侧。
若顶端面241a的内径侧高于外径侧，则形状能够任意选择。内径侧或外径侧也可以理解为内径侧端部或外径侧端部。例如，顶端面241a可以为向上侧突出的曲面，且为径向内侧的端部位于高于径向外侧的端部的位置的面。也可以为截面绘成弧形或圆弧形，且径向内侧的端部位于高于径向外侧的端部的位置的面。顶端面241a也可以为内径侧端部位于高于外径侧端部的位置且具有倾斜的平坦的平面(斜面)。第1实施方式中，绝缘壁部件一体形成于绝缘子的顶端面的情况下，顶端面241a的内径侧高于外径侧，因此能够包含于第三方式的静电卡盘装置的绝缘子的顶端面的范围内。
根据本实施方式的静电卡盘装置201，将绝缘子40的顶端面设为内径侧位于高于外径侧的位置的结构，由此经压缩的o型环50按压到绝缘子240的外周侧。由此，能够抑制经压缩的o型环50突出到贯穿孔30中。即，维持o型环50的姿势，能够提高通过o型环50密封的可靠性。
另外，本实施方式中，在静电卡盘装置201上设置有从径向外侧包围绝缘子240的静电卡盘部2侧的端部的绝缘环45。然而，基于顶端面241a的内径侧高于外径侧的上述效果能够与有无绝缘环45无关地发挥作用。
以上，对本发明的各种实施方式进行了说明，但是各实施方式中的各结构及它们的组合等为一例，在不脱离本发明的宗旨的范围内能够进行结构的添加、省略、置换及其他变更。并且，本发明不会被实施方式所限定。
例如，上述的实施方式中，对静电卡盘装置具备埋入于静电卡盘部与基底部之间的粘接层4的加热元件9的例子进行了说明。然而，加热元件也可以位于静电卡盘部的内部或基底部的内部。
产业上的可利用性
能够提供一种通过抑制由等离子体引起的粘接层的侵蚀而能够实现长寿命化的可靠性高的静电卡盘装置。
标号说明
1、1a、1b、101、201-静电卡盘装置
2-静电卡盘部
2a-载置面
2b-静电卡盘部的下表面
3、103、203-基底部
3a、103a-基底部的上表面
4-粘接层
9-加热元件
11-载置板
12-支承板
13-静电吸附用内部电极
14-绝缘材料层
15-供电用端子
16-突起部
21-流路
22-升降销
30、130、142b、230、242b-贯穿孔
30a-冷却气体导入孔
30b-销插穿孔
31-第1贯穿孔
31a、32a、33a、40a、45a、132a、133a、145a、232a、132a、233a-内周面
32、132、232-第2贯穿孔
33、133、233-沉头孔
40、40a、40b、140、240-绝缘子
40a-绝缘子的内周面
40b-绝缘子的外周面
41、141、241-第1端部
41a、141a、241a-顶端面
41b、241b-端面
42、242-第2端部
43、43a、243-绝缘壁部件
43a-绝缘壁部件的上端部
43b-绝缘壁部件的外周面
44b-外侧绝缘壁(外侧绝缘壁部件)
45、145-绝缘环
49-粘接剂
50-o型环(密封部件)
45a、145a-绝缘环的内周面
45b、145b-绝缘环的外周面
134、234-下侧沉头孔
134a、234a-固定面
134b、234b-螺孔
142-第2端部
142a、242a-凸缘部
142b-贯穿孔
146、246-螺丝
148、248-绝缘子的固定部
148-固定部
g-冷却气体
p1-上侧切点
p2-下侧切点
w-板状试样