(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
貫通孔が形成された基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、基盤上面に積層された複数の電極シートと、基盤の下面に着脱可能に取り付けられた静電チャック装置用給電コネクタとを具備する静電チャック装置であって、
前記静電チャック装置用給電コネクタが、上方に開口した複数の孔が形成されたコネクタ本体と、これら孔内にそれぞれ配置された給電ピンと、給電ピンを上方に押し上げるバネとを具備し、
前記電極シートには、給電部が形成され、該給電部の端部には、前記導電層の露出部が形成され、
電極シートの給電部の露出部の導電層に、静電チャック装置用給電コネクタの給電ピンの先端部が当接し、
給電コネクタ上面から突出した給電ピンの先端部の周囲を囲む絶縁部材が、給電コネクタ上面と基盤下面との間に設けられていることを特徴とする静電チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ウエハ等の導電体または半導電体、液晶用ガラス基板などを静電気力で吸着固定するための静電チャック装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体ウエハを加工する工程においては、ウエハをプラズマエッチング装置などの加工機の所定部位に固定するためにチャック装置が使用される。チャック装置としては、機械式、真空式、および静電式の装置が存在する。この中でも、静電チャック装置は、取り扱いが簡単で、真空中でも使用できる利点を有している。
【０００３】
従来の静電チャック装置としては、例えば、次に示されているような構造のものが挙げられる。
図１１は、従来の静電チャック装置の断面図であり、この静電チャック装置１は、両表面中央に開口した貫通孔２が形成された基盤５と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有し、基盤５上に積層された電極シート９と、電極シート９の導電層８の露出部と直流高圧電源２３とを接続するリード線２４と、基盤５の下面周縁を支持し、ボルト１５によって基盤５が取り付けられた基盤支持枠１６と、基盤５の貫通孔２を封止する絶縁接着剤１４とを具備して概略構成されるものである。
【０００４】
この静電チャック装置１においては、直流高圧電源２３から、リード線２４を介して電極シート９に通電することにより、電極シート９の上面に静電気力を生じさせ、その静電気力で電極シート９上面にウエハ（図示略）が吸着固定されるようになっている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
静電チャック装置１においては、電極シート９がウエハ加工時のプラズマ等によって劣化した際、電極シート９を貼り替える必要が生じる。この電極シート９の貼り替え作業においては、電極シート９、リード線２４および絶縁接着剤１４を基盤５から剥がした後、導電層８にリード線２４がハンダ付けにより接続された電極シート９を、リード線２４を貫通孔２に挿通しながら、基盤５上面に貼り付け、貫通孔２を絶縁接着剤１４で封止する必要があった。
【０００６】
このように、電極シート９の貼り替え作業においては、貫通孔２の絶縁接着剤１４を完全に除去しなければならなかった。絶縁接着剤１４は、狭い貫通孔２に充填されるため、除去作業には労力と時間が必要であり、作業性が悪かった。また、絶縁接着剤１４の除去作業中にリード線２４が損傷し、リード線２４を再利用できないという問題が生じていた。
【０００７】
ところで、近年、液晶の製造においても、液晶用ガラス基板を加工する工程で、ガラス基板を加工機の所定部位に固定するために静電チャック装置が使用されるようになってきている。このガラス基板は、大きいもので６５０ｍｍ×５５０ｍｍのものがあり、この大きさに合わせて静電チャック装置の基盤も大型化されている。
【０００８】
したがって、大型のガラス基板を静電吸着させるためには、大型の電極シートが必要であるが、大型の電極シートの製造には従来の電極シートの製造設備が利用できないという問題があった。そのために、従来の電極シートを２枚以上用い、これらを大型の基盤上に貼り付け、大型のガラス基板の吸着に対応させていた。そして、電極シートを２枚以上に分割した場合、電極シートに給電するための貫通孔も電極シートの数に合わせて増やす必要があった。
【０００９】
よって、このような液晶用ガラス基板に対応させた大型の静電チャック装置では、電極シートの貼り替え作業については、各々の電極シートに対して行わなければならず、作業性に問題を有していた。
【００１０】
よって、本発明の目的は、電極シートの貼り替えを容易に行うことができる静電チャック装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
本発明の静電チャック装置は、貫通孔が形成された基盤と、少なくとも絶縁層およびこれに挟まれた導電層を有し、基盤上面に積層された複数の電極シートと、基盤の下面に着脱可能に取り付けられた静電チャック装置用給電コネクタとを具備する静電チャック装置であって、前記静電チャック装置用給電コネクタが、上方に開口した複数の孔が形成されたコネクタ本体と、これら孔内にそれぞれ配置された給電ピンと、給電ピンを上方に押し上げるバネとを具備し、前記電極シートには、給電部が形成され、該給電部の端部には、前記導電層の露出部が形成され、電極シートの給電部の露出部の導電層に、静電チャック装置用給電コネクタの給電ピンの先端部が当接し、給電コネクタ上面から突出した給電ピンの先端部の周囲を囲む絶縁部材が、給電コネクタ上面と基盤下面との間に設けられていることを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を詳細に説明する。
図１は、本発明の静電チャック装置の一例を示す側断面図である。
この静電チャック装置３０は、下面中央にコネクタ嵌合凹部３１が形成され、かつ上面中央からコネクタ嵌合凹部３１まで貫通する貫通孔２が形成された基盤３２と、絶縁層６、７およびこれに挟まれた導電層８を有し、基盤３２上に積層された電極シート９と、電極シート９の一部を舌状に加工してなり、その端部に導電層８の露出部１２が形成された給電部１３と、基盤３２の下面周縁を支持し、ボルト１５によって基盤３２が取り付けられた基盤支持枠１６と、基盤３２下面のコネクタ嵌合凹部３１にボルト３４によって着脱可能に取り付けられた静電チャック装置用給電コネクタ４０とを具備して概略構成されるものである。
また、基盤３２と静電チャック装置用給電コネクタ４０との間には、シール部材３５（Ｏリング等）でシールされた間隙３６が形成されている。
【００１５】
静電チャック装置用給電コネクタ４０は、図２の要部拡大断面図に示すように、上方に開口した小径のピン孔４１およびピン孔４１に連通した大径の給電孔４２が形成されたコネクタ本体４３と、給電孔４２の開口部を塞ぐように給電孔４２内に挿入されたカップ４４と、カップ４４内に配置された給電ピン４５と、一端が給電ピン４５の終端部４６に接し、かつ他端がカップ４４の底部に接触した状態でカップ４４内に配置され、給電ピン４５の先端部４７がコネクタ本体４３上面のピン孔４１から突出するように給電ピン４５を上方に押し上げるバネ４８とを具備して概略構成されるものである。
また、バネ４８には、直流高圧電源２３から延び、カップ４４の底部の孔４９を通ってカップ４４内に導かれたリード線２４が、ハンダ等によって接続され、カップ４４およびリード線２４は、接着剤５０によって、それぞれコネクタ本体４３およびカップ４４に固定されている。ここで、リード線２４のバネ４８への接続位置は、給電ピン４５の動きを妨げないように、バネ４８の下部が好ましい。
【００１６】
コネクタ本体４３は、断面凸状の部材であり、その周縁には挿通孔が形成されている。この挿通孔にボルト３４を通し、ボルト３４を基盤３２の下面のボルト孔に螺合させることによって、静電チャック装置用給電コネクタ４０は、基盤３２の下面に着脱可能に取り付けられている。
コネクタ本体４３の材質は、特に限定はされないが、例えば、プラスチック、セラミックなどが挙げられる。中でも、軽量で静電チャック装置用給電コネクタ４０の着脱が容易となる点、および、加工のしやすさの点からプラスチックが好適に用いられる。このようなプラスチックとしては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサルフォンなどが挙げられる。
【００１７】
カップ４４は、給電ピン４５およびバネ４８を給電孔４２内に保持するものである。
カップ４４の材質としては、特に限定はされないが、プラスチック、セラミックスなどが挙げられる。中でも、加工性および絶縁性の点からプラスチックが好適に用いられる。このようなプラスチックとしては、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリアミド、ポリエステル、アクリル系樹脂、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエーテルサルフォンなどが挙げられる。
【００１８】
給電ピン４５は、円柱棒状のピン本体と、本体終端付近に取り付けられた円盤状の終端部４６とからなるものであり、この終端部４６が小径のピン孔４１と大径の給電孔４２との径の差で形成される段部に当接して、給電ピン４５が抜けないようにされている。
給電ピン４５の材質としては、導電性材料からなるものであればよく、特に限定はされない。導電性材料としては、例えば、銅、銅合金、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、銀、金などが挙げられる。
【００１９】
また、バネ４８も、金属製でかつバネ弾性を有するものであれば、その材質、形状等は特に限定はされない。
接着剤５０は、カップ４４およびリード線２４をそれぞれコネクタ本体４３およびカップ４４に固定するとともに、給電孔４２の開口部を封止して、基盤３２と静電チャック装置用給電コネクタ４０との間に形成された間隙３６を気密にシールするものである。したがって、接着剤５０は、給電孔４２の開口部を完全に覆うようにして使用される。
接着剤５０としては、例えば、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、ブタジエン−アクリロニトリル共重合体、オレフィン系共重合体、ポリフェニルエーテル共重合体、ポリエステル樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミド樹脂、シリコーン樹脂等が挙げられる。
【００２０】
基盤３２としては、従来から一般に静電チャック装置に使用される公知のものを用いることができ、その材質としては、金属、セラミックスなどが挙げられる。
基盤支持枠１６は、基盤３２を支持し、静電チャック装置３０を加工機内に固定するものであり、静電チャック装置用給電コネクタ４０の着脱を容易にするために、その内側の空間は広くされていることが望ましい。
【００２１】
電極シート９の絶縁層６、７としては、誘電率ε、耐電圧等の電気特性等を考慮したうえで、１５０℃以上の耐熱温度を有する絶縁性フィルムまたはセラミックスが好ましい。１５０℃以上の耐熱性を有する絶縁性フィルムとしては、例えば、フッ素樹脂（フロロエチレン−プロピレン共重合体等）、ポリエーテルサルフォン、ポリエーテルエーテルケトン、セルローストリアセテート、シリコーンゴム、ポリイミド等が挙げられる。
【００２２】
また、絶縁層６、７がセラミックスからなるものであると、摩耗や変形が生じにくく、また、傷つきにくく、耐プラズマ性や耐エッチング性も良好で、耐久性がきわめて高く、しかも、ハンドリング性に優れている。また、絶縁層６、７をセラミックスで構成することにより、静電チャック装置の寿命が長くなる。
絶縁層６、７の厚さは、特に限定されないが、１００〜１０００μｍの範囲が好ましく、１００〜５００μｍがより好ましい。熱伝導性の観点からは薄い方が好ましいが、機械的強度、耐電圧および耐久性（耐疲労性）を考慮すると、２００〜３００μｍが特に好ましい。
【００２３】
電極シート９の導電層８は、導電性材料からなる層である。導電性材料としては、通常、膜厚５０μｍ以下の銅箔が使用される。その他、ニッケル、クロム、鉄、アルミニウム、ステンレス鋼、錫などの金属箔でもよい。
また、導電層８を蒸着またはスパッタリング法で形成してもよい。例えば、蒸着またはスパッタリングで形成するには、ニッケル、クロム、アルミニウム等が、メッキで形成するには、銅、クロム等が好ましい。これらの他に、錫、銀、パラジウム等およびそれらの合金などでもよい。特に、銀、白金、パラジウム、モリブデン、マグネシウム、タングステンおよびこれらの合金は、ペースト状または粉末状で扱えるため加工性、印刷容易性に優れ、その中でもパラジウム合金は導電性および加工性が良好である。
導電層８の厚さは、０．１〜１０μｍが好ましく、０．５〜８μｍがより好ましい。０．１μｍ未満の膜厚であると均一な膜が形成しにくいうえ、アルミニウム等の反応性の高い材料の場合は、酸化しやすいため安定した導電性を保持するのが難しい。また、１０μｍを越えると蒸着やメッキ法では形成コストがかかる。
【００２４】
電極シート９は、通常、金属基盤５上に接着剤層（図示略）を介して接着、積層されている。
接着剤層の接着剤としては、接着性、耐熱性の高いものであればよく、高い耐熱性を確保する点で、熱硬化性樹脂が好ましい。接着剤層の厚さは限定されないが、熱伝導性を高めるために、薄い方がよく、５〜１００μｍであることが好ましく、より好ましくは５〜５０μｍであり、５〜３０μｍがさらに好ましく、約１０μｍが好ましい。
【００２５】
電極シート９には、図３に示すように、中央部にコの字状の切れ込みを入れ、この切れ込みで囲まれた舌状部分を下方に垂らした給電部１３が形成され、給電部１３の端部には、導電層８の露出部１２が形成されている。この電極シート９の給電部１３は、図４に示すように、その端部をＬ字形に曲げた状態で貫通孔２およびコネクタ嵌合凹部３１に貼り付けられている。
【００２６】
次に、この静電チャック装置３０における電極シートの貼り替え作業について説明する。
まず、静電チャック装置用給電コネクタ４０を基盤３２下面に固定しているボルト３４を抜き取ることによって、静電チャック装置用給電コネクタ４０を基盤３２から取り外す。
ついで、給電部１３を貫通孔２から抜き取りながら、電極シート９を基盤３２上面から剥がす。
【００２７】
電極シート９を基盤３２から剥がした後、新しい電極シート９を、給電部１３を貫通孔２に挿通しながら、基盤３２上面に接着剤で貼り付け、給電部１３を貫通孔２の内壁面およびコネクタ嵌合凹部３１に貼り付ける。
ついで、静電チャック装置用給電コネクタ４０をボルト３４によって基盤３２の下面に取り付ける。
【００２８】
このような静電チャック装置３０にあっては、電極シート９の給電部１３の露出部１２に、基盤３２下面に着脱可能に取り付けられる静電チャック装置用給電コネクタ４０の給電ピン４５の先端部４７を当接させて、電極シート９の導電層８とリード線２４とを電気的に接続しているので、従来の静電チャック装置のように電極シート９の導電層８に直接、リード線２４をハンダ付けし、しかも貫通孔２に絶縁接着剤を充填する必要がなくなる。これにより、静電チャック装置用給電コネクタ４０を取り外すだけで、電極シート９の取り外しが行えるようになり、また、絶縁接着剤の除去作業も不要であり、電極シート９の貼り替えが容易となる。
【００２９】
また、このような静電チャック装置３０にあっては、バネ４８によって上方に押し上げられる給電ピン４５を、給電部１３の露出部１２に接触させ、バネ４８に接続された直流高圧電源２３から電極シート９に通電することにより、電極シート９の上面に静電気力を生じさせ、その静電気力で電極シート９上面にウエハやガラス基板を吸着固定できる。
【００３０】
なお、本発明の静電チャック装置は、上記の例のものに限定はされず、大型の液晶用ガラス基板を吸着させる場合には、図５に示すような、電極シート９が基盤３２上に複数設けられたものであってもよい。
図６は、図５の静電チャック装置５１の要部断面図であり、この静電チャック装置５１は、基盤５２に複数の貫通孔２が形成され、基盤５２上に複数の電極シート９が積層され、電極シート９の給電部１３が基盤５２の表面からそれぞれ貫通孔２を通ってコネクタ嵌合凹部３１に至るように接着され、基盤５２下面のコネクタ嵌合凹部３１に複数の給電ピン４５を有する静電チャック装置用給電コネクタ６０がボルト３４によって着脱可能に取り付けられたものである。
ここで、電極シート９には、図７に示すように、側縁部に舌状の給電部１３が形成され、給電部１３の端部には、導電層８の露出部１２が形成されている。この電極シート９の給電部１３は、図８に示すように、その端部をＬ字形に曲げた状態で貫通孔２およびコネクタ嵌合凹部３１に貼り付けられている。
【００３１】
また、コネクタ本体６３の上面には、図９に示すように、給電ピン４５の先端部４７の周囲を囲む絶縁部材６１が設けられており、給電ピン４５間での放電を防止し、電極シート９の損傷を防ぐ構成となっている。
この絶縁部材６１は、図１０に示すように、中央にピン孔６２が設けられた円柱状の部材であり、その材質としては、電気的に絶縁できるものであれば特に限定はされないが、例えば、絶縁性弾性体（ゴム）、絶縁性プラスチック、セラミックス、ガラス、金属酸化物などが挙げられる。中でも、弾性変形によって給電部１３下面およびコネクタ本体６３上面に隙間なく接することができる絶縁性弾性体が好ましく、特に、電気絶縁性、耐熱性の点でシリコーンゴムが好ましい。
【００３２】
なお、本発明における絶縁部材は、図示例の形状に限定はされず、給電ピンの先端部の周囲を囲む形状のものであれば、どのような形状でも構わない。また、絶縁部材は、静電チャック装置用給電コネクタを基盤下面に取り付けた際に、基盤下面およびコネクタ本体上面に接するように設ければよく、図示例のようにコネクタ本体６３上面に設けるのではなく、給電ピン４５の先端部４７が給電部１３の露出部１２に当接できるように基盤下面にあらかじめ設けておいてもよい。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明の静電チャック装置は、静電チャック装置の基盤の下面に着脱可能に取り付けられた給電コネクタが、上方に開口した孔が形成されたコネクタ本体と、孔内に配置された給電ピンと、給電ピンの終端部に接した状態で孔内に配置され、給電ピンを上方に押し上げるバネとを具備し、電極シートには、給電部が形成され、給電部の端部には、前記導電層の露出部が形成され、電極シートの給電部の露出部の導電層に、静電チャック装置用給電コネクタの給電ピンの先端部が当接しているので、電極シートの貼り替えを容易に行うことができる。
【００３５】
また、複数の給電ピンを有する静電チャック装置用給電コネクタを用いた場合でも、給電ピンの先端部の周囲を囲む絶縁部材が、給電コネクタ本体上面と基盤下面との間に設けられていれば、給電ピン間で放電が発生することはなく、電極シートに安定して給電を行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の静電チャック装置の一例を示す側断面図である。
【図２】  本発明の静電チャック装置用給電コネクタの一例を示す要部拡大断面図である。
【図３】  本発明における電極シートの一例を示す斜視図である。
【図４】  図３の電極シートを基盤に貼り付けた様子を示す要部断面図である。
【図５】  本発明の静電チャック装置の他の例を示す斜視図である。
【図６】  図５中のVI−VI線に沿う要部断面図である。
【図７】  本発明における電極シートの他の例を示す斜視図である。
【図８】  図７の電極シートを基盤に貼り付けた様子を示す要部断面図である。
【図９】  本発明の静電チャック装置用給電コネクタの他の例を示す要部拡大断面図である。
【図１０】  本発明における絶縁部材の一例を示す斜視図である。
【図１１】  従来の静電チャック装置の一例を示す側断面図である。
【符号の説明】
２  貫通孔
６  絶縁層
７  絶縁層
８  導電層
９  電極シート
３０  静電チャック装置
３２  基盤
４０  静電チャック装置用給電コネクタ
４１  ピン孔
４２  給電孔
４３  コネクタ本体
４５  給電ピン
４８  バネ
５１  静電チャック装置
６０  静電チャック装置用給電コネクタ
６１  絶縁部材
６３  コネクタ本体
【図１】
0004021661.tif 000002
【図２】
0004021661.tif 000003
【図３】
0004021661.tif 000004
【図４】
0004021661.tif 000005
【図５】
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【図６】
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【図７】
0004021661.tif 000008
【図８】
0004021661.tif 000009
【図９】
0004021661.tif 000010
【図１０】
0004021661.tif 000011
【図１１】
0004021661.tif 000012