(57)【要約】【課題】セラミックまたは複合セラミック誘電層の高純度化および厚みのバラツキを最小化することが可能なセラミック製静電チャックの製造方法を提供する。【解決手段】密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミック誘電体層に電極のパターンとしての溝を形成する工程と、溝に金属を形成し電極パターンとする工程と、誘電体層に接合のための活性化接合層を形成する工程と、密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミック絶縁体層を誘電体層に接合する工程と、を含む。【選択図】  図２
2019204923.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミックからなる誘電体層に電極のパターンとしての溝を形成する工程と、前記溝に金属を形成し電極パターンとする工程と、前記誘電体層に接合のための接合層を形成する工程と、前記接合層を研磨および活性化処理する工程と、同様に研磨および活性化された接合層を有する密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミックからなる絶縁体層を前記誘電体層に接合する工程と、を含むセラミック製静電チャックの製造方法。
【請求項２】
前記セラミックまたは複合セラミックからなる誘電体層および絶縁体層の体積抵抗率を１．０Ｅ+８（Ωcm）以上とする請求項１記載のセラミック製静電チャックの製造方法。
【請求項３】
接合した接合層同士の厚みが合わせて５０μm以下の厚みとなる請求項１または２記載のセラミック製静電チャックの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、セラミック製静電チャックの製造方法に関し、特に半導体や液晶パネルの生産に使用されるセラミック製静電チャックの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、セラミック製静電チャックの製造方法として、グリーンシートと電極としてのタングステンやモリブデンなどの高融点金属ペーストを塗布したグリーンシートとを積層させ同時に焼成する方法、及び電極としてのタングステンやモリブデンなどの高融点金属板をセラミック粉末で挟みホットプレスなどで同時に焼成する方法が一般的である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開2009-004649
【特許文献２】特開平07-273164
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記の方法では高温での焼成中にセラミックの収縮により、形成される誘電体層の厚みにバラツキが生じる。また、グリーンシートの積層による方法では、成形体を得るための助剤添加、高融点金属との密着性を得るための拡散成分添加が必要であり、セラミックの高純度化は困難である。また、ホットプレスによる方法では、セラミックと電極としての高融点金属板との界面にボイドが発生しやすく、電極はメッシュ状にする必要があるなどの制約が生じる。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明は、上記の問題を解決するために考案した、誘電体層の高純度化および厚みのバラツキを最小に抑えることが可能なセラミック製静電チャックの製造方法であり、密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミック誘電体層に電極のパターンとしての溝を形成する工程と、当該溝に金属を形成し電極パターンとする工程と、接合するための活性化接合層を形成する工程と、密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミック絶縁体層を接合する工程と、を含む。
【発明の効果】
【０００６】
本発明は、従来の方法で必要な焼結性向上のための添加物が必要無く、抵抗値制御など機能を持たせるために添加する場合の複合セラミックにおいても、それ以外の添加物を含まない。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明により製作する静電チャックの断面図
【図２】本発明の各工程の断面図
【図３】本発明により製作する他の静電チャックの断面図
【図４】本発明により製作する他の静電チャックの断面図
【発明を実施するための形態】
【０００８】
図1は本発明により製造する静電チャック断面図である。
【０００９】
図1に示すように、静電チャック１は、誘電体層２と、電極パターン３−aと、誘電体層側の接合層4-a及び第1の絶縁体層側の接合層4-bと、第1の絶縁体層５と、を備える。
誘電体層２は、密度９５％以上のセラミック原料または複合セラミック原料の焼結体からなる誘電体である。セラミック原料としては、Al2O3、サファイヤ、Y2O3、AlN、Si3N4等を用いることが可能である。焼結体としてのセラミックまたは複合セラミックの体積抵抗率は、誘電体層および絶縁体層ともに例えば１．０Ｅ+８（Ωcm）以上。また、抵抗値を調整するためにSiC、TiO2、TiN等を添加した複合材を、誘電体層および絶縁体層ともに用いることも可能である。
電極パターン3−aは、誘電体層2にパターンとして形成された溝に埋め込まれた金属などの材料からなる電極である。金属としては、例えば周期律表のＩＶB族からＩB族に含まれる金属またはその合金を用いる。
誘電体層側の接合層4-a及び第1の絶縁体層側の接合層4-bは、誘電体層２と第1の絶縁体層５とを接合するために、表面が活性化されるセラミックからなる層である。接合層の厚みは特に限定されないが、接合した接合層同士が合わせて５０μm以下の程度が好ましい。
第1の絶縁体層５は、密度95％以上のセラミック原料または複合セラミック原料の焼結体からなる絶縁体である。
図2を参照して、本発明のセラミック製静電チャックの製造方法を説明する。
高純度のセラミック原料または複合セラミック原料を焼結し、密度95％以上の誘電体を予め用意する。
【００１０】
図2中の（A）に示すように、上記密度９５％以上で焼結されたセラミックまたは複合セラミックの誘電体を平面度０．０５mm以下に加工し、所望の電極パターンを形成するための溝を加工し、誘電体層2とする。
【００１１】
さらに、図2中の（B）に示すように、誘電体層2の上記溝が加工された面に、電極としての金属層3-bを形成する。金属を形成する方法はメッキ、溶射、CVDやPVD等のメタライズ等の方法を用いることが可能であるが、加工した溝の深さより厚く形成することが好ましい。次に、図2中の（C）に示すように、金属層3-bが形成された面を研削および研磨することにより溝内に形成された金属のみを表面に露出させ、電極パターン3-aとする。
【００１２】
図2中の（D）に示すように、誘電体層2の電極パターン3が形成された面に、絶縁体層5と接合するための誘電体層側の接合層4-aを形成する。誘電体層側の接合層4-aの形成方法はCVDまたはPVD等の薄膜形成手法を用いることが可能である。誘電体層側の接合層4-aの膜厚は電極パターンを形成した面の表面粗さRzより大きく成膜する。
また、誘電体層2と接合する第1の絶縁体層5-aを予め用意する。第1の絶縁体層5-aにも誘電体層2と同様に第1の絶縁体層側の接合層4-bを形成する。
【００１３】
誘電体層側の接合層4−a及び第1の絶縁体側の接合層4-bは接合後に空隙が生じないように研磨により表面粗さを調整する。表面粗さRaは0.1μm以下が望ましい。
【００１４】
表面粗さを調整した誘電体層側の接合層接合層4−a及び第1の絶縁体側の接合層4-bをプラズマ等により活性化させる。
【００１５】
最後に、表面活性化された接合層同士を重ね低温低荷重下で接合することにより、図2中の（E）に示すように、電極パターン3を内蔵した静電チャック1を得る。既に焼結および加工されたセラミックまたは複合セラミック同士を低温低荷重で接合することが可能なため、高純度で誘電体層厚みのバラツキを抑えた静電チャックの製造が可能となる。
【００１６】
また、図3に示すように、本方法では静電チャック電極の他に、ヒーターとしての金属を内設することも可能である。図3の例では、第1の絶縁体層5-aにヒーターパターン6が形成され、さらに第2の絶縁体層5-bが接合された。この場合、4-cがヒーター側の接合層であり、4-dが第2の絶縁体層側の接合層である。
さらに、図4に示すように、吸着対象物を冷却するために吸着面に導入される冷却ガス等の溝を内設することが可能である。図4の例では、第1の絶縁体層5-aに導入溝7が形成され、さらに第2の絶縁体層5-bが接合された。この場合、4-eが導入溝側の接合層であり、4-fが第2の絶縁体層側の接合層である。
以上、本発明の実施例及び変形例を説明したが、これは限定ではない。本発明の特許請求の範囲は、当業者が考え得る変形・変更も含むことは言うまでもない。
【符号の説明】
【００１７】
1    静電チャック
2    誘電体層
3-a  電極パターン
3-b  金属層
4-a  誘電体層側の接合層
4-b  第1の絶縁体層側の接合層
4-c  ヒーター側の接合層
4-d  第2の絶縁体層側の接合層
4-e  導入溝側の接合層
4-f  第2の絶縁体層側の接合層
5-a  第1の絶縁体層
5-b  第2の絶縁体層
6  ヒーターパターン
7  導入溝
【図１】
2019204923.tif 000003
【図２】
2019204923.tif 000004
【図３】
2019204923.tif 000005
【図４】
2019204923.tif 000006
【手続補正書】
【提出日】令和1年8月14日(2019.8.14)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】請求項１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【請求項１】
密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミックからなる誘電体層に電極のパターンとしての溝を形成する工程と、前記溝に金属を形成し電極パターンとする工程と、前記誘電体層に接合のための接合層を形成する工程と、前記接合層を研磨およびプラズマ活性化処理する工程と、同様に研磨およびプラズマ活性化された接合層を有する密度９５％以上のセラミックまたは複合セラミックからなる絶縁体層の前記接合層を前記誘電体層の前記接合層に接合する工程と、を含むセラミック製静電チャックの製造方法。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１４】
表面粗さを調整した誘電体層側の接合層接合層4−a及び第1の絶縁体側の接合層4-bをプラズマにより活性化させる。