(57)【要約】      （修正有）【課題】大気中での吸着特性に優れた静電チャックを提供する。【解決手段】少なくとも吸着面１０がセラミックスからなり、吸着用電極３が埋設された静電チャックＺであって、吸着面１０は、セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成された領域１（基材）と領域１上に疎水性の有機化合物が堆積した領域２（誘電層）で構成され、領域２の最大厚さは０．２μｍ以下であることを特徴とする。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも吸着面がセラミックスからなり吸着用電極が埋設された静電チャックであって、前記吸着面は、前記セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成された領域１と前記領域１上に前記疎水性の有機化合物が堆積した領域２で構成され、前記領域２の最大厚さは０．２μｍ以下であることを特徴とする静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、吸着特性に優れた静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
目的に応じて、静電チャックの吸着面に各種の材料からなる保護膜を形成、あるいは表面処理を施す技術は、従来から広く知られている。
【０００３】
特許文献１には、静電チャックの吸着力を保持しつつ吸着面の磨耗、破損を抑制し、大気中の水分が静電チャックの吸着面表面に付着することによって起きる吸着力の低下の抑制を目的として、金属基材と、前記金属基材上に設けられた第１の樹脂層と、前記第１の樹脂層上に設けられ、第１の電圧が印加される複数の第１の電極と前記第１の電圧より低い第２の電圧が印加される複数の第２の電極とを有する電極層と、前記電極層上に設けられ、前記電極に所定の電圧を印加した場合に前記第１の電極と前記第２の電極との間で発生する電場を被吸着物の表面へ伝達する誘電層とを具備し、前記誘電層は、少なくとも前記第１の樹脂層より高硬度のＤＬＣ膜を前記被吸着物側に有する、という静電チャックの開示がある。
【０００４】
特許文献２には、基板を捕捉し、この基板に関連する熱の伝達を制御するために、セラミック製の表面を有するセラミック部材と、該セラミック製の表面の上層を形成し、基板を捕捉するための捕捉面を形成する低摩擦表面を有する、形状順応性を有する層とを備え、上記形状順応性を有する層が有機ケイ素化合物を含有する静電チャックの開示がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００９−２００３９３号公報
【特許文献２】特表２０１２−５１１８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
吸着面がセラミックスからなる静電チャックは、吸着面が樹脂で形成されたものと比べて耐久性や吸着力の点で優位ではあるが、大気中で使用したときの吸着力が安定しないという課題があった。これは、大気中の水分が吸着面に付着することで、特許文献１に記載されているような吸着力の低下が起こるのと同様の理由と考えられる。
【０００７】
表面の疎水性処理として、ガラス等の表面にシランカップリング処理を行う手法が周知であり、特許文献２にも、静電チャックの吸着面に有機ケイ素化合物の層を形成する記載があることから、特許文献１と２の記載に基づき、セラミックスの吸着面を有する静電チャックの吸着面を疎水性とすることで、上記課題は解決されると考えられた。
【０００８】
ところが、単にシランカップリング剤でセラミックス製静電チャックの吸着面処理をした撥水性の吸着面でも、十分な成果は得られるが、単純にコートしただけだと、表面に斑が生じて平坦度が悪化したり、鏡面が得られず反射率が低下するなどの不具合が生じたりするので好ましくない。また、物理的な接触による剥離などで発塵を生じる危険もある。
【０００９】
本発明は、上記を鑑みてなされたものであり、特に、大気中での吸着力安定性を他の特性を損なうことなく効果的に得ることを可能とした、セラミックス製静電チャックの提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明に係る静電チャックは、少なくとも吸着面がセラミックスからなり吸着用電極が埋設された静電チャックであって、前記吸着面は、前記セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成された領域１と前記領域１上に前記疎水性の有機化合物が堆積した領域２で構成され、前記領域２の最大厚さは０．２μｍ以下であることを特徴とする。
【００１１】
かかる構成を有することで、大気中での吸着力安定性を他の特性を損なうことなく効果的に得られるセラミックス製静電チャックとすることができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、大気中での吸着力安定性を大気中での吸着力安定性を他の特性を損なうことなく効果的に得られる静電チャックを提供する事を可能とする。また、本発明の静電チャックは、比較的簡易な方法でその構成を得ることができる点でも好ましいと言える。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一態様に係る静電チャックの断面模式図
【図２】本発明の一態様に係る疎水性面の形態を説明する断面模式図
【図３】本発明の領域１を説明する概念図
【図４】本発明の領域２を説明する概念図
【図５】従来の一態様に係る吸着面形態の概念図
【図６】静電チャックの電極パターンの一例を上面から見た模式図
【図７】実施例１と比較例１の吸着特性を比較したグラフ
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明を詳細に説明する。本発明は、少なくとも吸着面がセラミックスからなり吸着用電極が埋設された静電チャックであって、前記吸着面は、前記セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成された領域１と前記領域１上に前記疎水性の有機化合物が堆積した領域２で構成され、前記領域２の最大厚さは０．２μｍ以下である。
【００１５】
図１に、本発明の一態様に係る静電チャックの断面模式図を示す。なお、以降の図で同一の構成については、矢印と記号の表示は省略する。ここで、本発明で示す図は、全て説明の為に形状を簡素化かつ強調したものであり、細部の形状、寸法、および比率は実際と異なる。また、本発明の説明に不要なその他の構成要素は、記載を省いている。
【００１６】
図１に示す静電チャックＺは、少なくとも吸着面がセラミックスからなり吸着用電極が埋設された静電チャックの一例として示したもので、基材１の一主面上に形成された吸着用電極３と、吸着用電極３上に形成された誘電層２からなり、誘電層２の一主面が被吸着物４と接する吸着面１０を有する。
【００１７】
本発明においては、図１に示す基本的な構成要件を備えていれば、格別の制約を設けることなく、使用目的や用途に応じて任意に静電チャックを設計する事が出来る。
【００１８】
少なくとも吸着面１０は、セラミックスからなる。セラミックスは、樹脂やゴムと比べると、硬度が高いので摩耗や変形が抑制され、優位と言える。
【００１９】
このようなセラミックスとして、静電チャックの材料として適用可能な公知の材料が挙げられるが、特に、酸化物セラミックスが好適で、酸化アルミニウム、あるいはシリカガラスが例示できる。
【００２０】
なお、図１は、誘電層２の表面をそのまま吸着面１０として用いた場合であるが、誘電層２を異なる材料の層が複数積層している形態も、本発明では同等に扱える。以降、吸着面１０は誘電層２である事を想定して説明する。
【００２１】
吸着用電極３は、その形状を特に限定するものではなく、公知の電極厚さ、電極幅、隣接する電極間隔、電極パターンを適時適用できるが、好適には、強い静電力が得られ、各種の静電力を任意に発生でき、汎用性の高い双極曲型電極パターンが用いられる。
【００２２】
吸着用電極３の材料も、公知の材料が適用でき、一例として白金、モリブデン、酸化インジウム錫（ＩＴＯ）が好適であるが、その他、タングステン、ニッケル、チタン、あるいは、これら２以上からなる合金で構成してもよい。
【００２３】
被吸着物４は、静電力により吸着できる各種の材料が挙げられ、特にその材質や形状に制約はない。一例として、板状のガラス、シリコン単結晶ウェハ、樹脂製基板、あるいは紙、等が挙げられる。
【００２４】
吸着面１０は、セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成された領域１と、領域１上に疎水性の有機化合物が堆積した領域２で構成されている。図３に領域１の概念図を、図４の破線部に領域２の概念図をそれぞれ示す。
【００２５】
特許文献１にもあるように、静電チャックの吸着面を疎水性にすることで、吸着特性を改善することができる。疎水性処理としては、例えばガラス面上をシランカップリング剤で処理する方法が周知と言える。
【００２６】
ところで、上記のような疎水性処理を施した表面には、厚さ１〜１０μｍ程度の有機化合物の層が形成されている。図５に、その形態を概念的に示すが、シランカップリング処理を例にとれば、シラノール基を有する修飾基により薄い層が形成されている。
【００２７】
ところが、このような厚い有機化合物からなる層は、誘電層２内で発生した電界による静電力を損なう方向に作用するので、なるべくこのような有機化合物の膜が吸着面１０にできるだけ少なく存在するほうが、吸着力の低下を抑えられる。
【００２８】
本発明では、吸着面１０は、セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成された領域１と領域１上に疎水性の有機化合物が堆積した領域２で構成する。
【００２９】
領域１は、セラミックス原子（ただし酸素と窒素を除く）と結合する疎水性の有機化合物で形成されている。図２にその一例を示す。ここでは、セラミックスとしてシリカガラスを用いており、セラミックス原子はシリコン（Ｓｉ）である。
【００３０】
疎水性を示す有機化合物として、図２ではメチル基とシラノール基を有する修飾基を例示しているが、これに限定されない。
【００３１】
領域２は、領域１上に疎水性の有機化合物が堆積しものである。図４の破線部にその一態様を示す。疎水性の有機化合物は、領域１と同じでも異なるものでも構わない
【００３２】
なお、本発明の領域１と領域２については、特許文献（特開平７−１４２３１１）に開示のある置換付着領域が本発明の領域１、同じく積層付着領域が本発明の領域２に、おおむね相当するといえる。
【００３３】
本発明では、吸着面１０がこの領域１と領域２で構成されている。領域１と領域２の構成比率は特に限定されないが、前述のように、有機化合物の厚さは薄いほうが好ましい、と言う観点からは、例えば、吸着面１０全体を領域１が占める形態が最も優れている。
【００３４】
上記の形態とするには、例えば特許文献３に示す製造方法があるが、この製造方法は、コスト高になる事や、静電チャックのような各種の付帯部品が付いている構成物では良好な処理が困難になる事、一旦積層付着すると、これを制御できない等の懸念がある。
【００３５】
そこで、領域１と領域２が混在した状態でも、本発明の効果が十分得られる形態について鋭意検討した結果、領域２の最大厚さが０．２μｍ以下であればよいことを見出した。
【００３６】
領域２の最大厚さには、吸着面１０内で任意の３箇所を選択して、有機化合物の厚さを測定して最大の値を用いる。測定は、ＦＴ−ＩＲ等の光学的手法、ＡＦＭ、ＳＥＭ、ＴＥＭ等の顕微鏡による観察方法、等を用いることができる。
【００３７】
そして、大気中で使用する場合において、大気中の水分付着による吸着安定性の低下防止のために、疎水性の領域２を最大厚さ０．２μｍ以下で設けると、従来はセラミックス製静電チャックの大気中での吸着で問題となっていた、吸着力が時間経過とともに大きく変動するという吸着不安定という現象を抑制し、かつ、十分な吸着力を確保するという、格別の効果を得ることを見出した。
【００３８】
そしてこのような形態は、例えば、一旦厚く領域２を形成した後、機械的あるいは化学手法で、表面側から一部を除去する方法で実現可能である。機械的な除去（擦り取る等）でも、分子間力で密着しているだけの有機化合物の塊は、比較的容易に剥離する。
【００３９】
領域１と領域２の面積比は、特に限定されない。詳細な解析は今後の課題とするが、特に吸着安定性と言う点では、領域１と領域２が混在しつつ、領域２は薄いほうが好ましいものと考えられる。
【００４０】
本発明の好適な一態様として、領域１と領域２を合計した面積は、前記吸着面全体の３５％以上、さらには５０〜９０％以下であると、より好ましいものといえる。
【００４１】
前出の通り、領域１と領域２を合計した面積は、これが１００％の場合は当然に本発明の効果は得られるが、吸着面１０全体でなく３５％以上であっても、本発明の効果は有意に得られる。
【００４２】
さらに、領域１と領域２を合計した面積を吸着面１０全体の５０〜９０％とすると、有機化合物の無い領域と有機化合物の塊とが、吸着面１０に適切な凹凸形状を形成するので、特に大気中の吸着で電圧をゼロにして被吸着物４を脱離する時に、凹凸部の隙間に大気が侵入することで、脱離がスムーズに行われる、という新たな効果も得ることが可能である。
【００４３】
なお上記のような、領域１と領域２を合計した面積の調整は、例えば、後述する有機化合物を形成する材料の塗布工程を採用した場合に、塗布する箇所を適時選択することで対応可能である。
【００４４】
本発明は、誘電層２がシリカガラス、電極３の電極幅および隣接する電極間間隔が２００μｍ以上３００μｍ以下、被吸着物４が絶縁性材料、大気中での吸脱着プロセス、と言う組み合わせにおいては、きわめて顕著な効果を発揮するものである。
【００４５】
吸着安定性は、元々の吸着力が小さい場合、吸着面の水分による影響が無視できない。すなわち、絶縁性材料の吸着ではグラディエント力が用いられるが、グラディエント力はクーロン力やジョンソンラーベック力と比べて小さいので、吸着用電極を例えば２００μｍ以上３００μｍ以下の幅で微細化してパターン形状化する等で吸着力を高める必要がある。従って、本発明は、グラディエント力によるシリカガラス製静電チャックでは、特に効果的である。
【実施例】
【００４６】
以下、本発明を実施例に基づき具体的に説明するが、本発明は下記に示す実施例により制限されるものではない。
【００４７】
[静電チャックの作製]
基材１として、４０ｍｍ四方で厚さ２．１ｍｍのシリカガラス板を用意し、最終的な厚さを２．０ｍｍとなるように研磨、加工する。この基材１上に、図６に示す電極パターンを有する電極３を配置し、この上に同じく合成シリカガラスからなる誘電体層２を重ねて圧着して一体化し、さらに給電端子用の穴を形成した。このときの電極３の厚さは０．５μｍ、電極３の幅２００μｍ、隣接する電極３同士の間隔２００μｍ、誘電体層厚さ５０μｍとした。以上のようにして、共通して使用する静電チャックＺ１を作製した。
【００４８】
[表面処理用材料の調整]
市販のシランカップリング剤を１容積当たり純水で１０倍に希釈して１５分程度撹拌したものを、表面処理用材料として用意した。
【００４９】
[清浄化工程]
静電チャックＺ１の吸着面１０全体に対して、市販のアルコール系溶剤を用いた拭き取りを行うことで、吸着面１０の清浄化処理を行った。
【００５０】
[塗布工程]
清浄化処理を行った静電チャックＺ１の吸着面１０全体に対して、前記表面処理用材料を市販の不織布ワイパーに適量染み込ませ、出来るだけ均一になるように塗布した。この時、ホットプレートを用いて、静電チャックＺ１を４０℃に保温して、溶媒である水分を速やかに蒸発させるようにした。
【００５１】
ここで、塗布は、１回目の塗付後、表面が十分乾燥したことを目視で確認後、続けて２回目の塗付を行う。そして、この塗布を３回行った。なお、複数回塗布するのは、表面処理材料の塗りムラが出ないようにするためである。
【００５２】
なお、上記塗布工程の清浄化処理、保温手段、保温温度、塗布の繰り返し回数、等については、シランカップリング処理に支障が出ない範囲で、適時最適条件を設定できる。例えば、上記保温温度は、４０〜６０℃の範囲で調整してもよい。
【００５３】
[有機化合物除去工程]
塗布が完了した静電チャックＺ１の吸着面１０を、乾いた不織布ワイパーで１００〜１２０回往復運動にて拭き取りを行った。この工程で、領域２で堆積している有機化合物の大半が除去され、一方、領域１の有機化合物は、ほぼ残存している。
【００５４】
続けて、市販の加熱器を用いて、大気中で１２０℃×１．５ｈｒ保持した。この処理温度や処理時間も、適時最適化が可能である。このようにして作製した静電チャックを実施例１とした。
【００５５】
（比較例１）
吸着面１０の清浄化工程のみ行って、塗布工程１以降は省略し、それ以外は実施例１と同様にしたものを比較例１とした。
【００５６】
（評価）
このようにして作製された静電チャックＺ１に給電端子を取り付け、評価を次のように行った。被吸着物４として、静電チャックＺ１と同面積で厚さ１ｍｍのシリカガラス板を用い、印加電圧±１．５ｋＶで静電吸着した状態で真上に引っ張り上げ、被吸着物４が脱離したときの荷重値を荷重計で測定する。この測定を電圧印加直後、６０秒後、１２０秒後、１８０秒後、２７０秒後、６００秒後、９００秒後、１８００秒後、のタイミングでそれぞれ測定する。そして得られた値を電圧印加直後の吸着力にて割ることで規格化した吸着力（％）に換算して、経時変化を比較する。図７に、実施例１と比較例１の吸着特性の比較を示す。
【００５７】
図７から明らかなように、実施例１と比較例１は、電圧印加直後の吸着力は同一であったが、比較例１は、吸着力が短時間で一気に０％を下回るまで急降下し、その後時間をかけてゆっくり回復するものの、電圧印加直後の２割程度までしか戻らなかった。これに対して、実施例１は、電圧印加直後からの吸着力は、異常に大きな変動を起こすことなく、時間経過とともになだらかに吸着力が低下しており、例えば９００秒経過後では、比較例１が吸着力２０％に対して実施例１は吸着力５５％であり、顕著な差がみられた。
【符号の説明】
【００５８】
Ｚ    静電チャック
１    基材
２    誘電層
３    吸着用電極
４    被吸着物
１０  吸着面
Ｘ    有機化合物分子
【図１】
2018110175.tif 000003
【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
2018110175.tif 000008
【図７】
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