(57)【要約】【課題】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を抑制することができる静電チャック及びその製造方法を提供する。【解決手段】本発明によって、金属基材８と、前記金属基材８上に設けられた第１の樹脂層６と、前記第１の樹脂層６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４ａ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４ｂ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４ａと前記第２の電極４ｂ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３と、を具備し、前記誘電層３は、少なくとも前記第１の樹脂層６より高硬度のＤＬＣ膜１を前記被吸着物側に有することを特徴とする静電チャック１０が提供される。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
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ことを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記ＤＬＣ膜は、固有抵抗が１０１３Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記ＤＬＣ膜は、膜厚が０．５μｍ〜３．０μｍであることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【請求項４】
前記誘電層は、前記電極層と前記ＤＬＣ膜との間にさらに第２の樹脂層を有し、前記誘電層の膜厚は、３０μｍ以下であることを特徴とする請求項３に記載の静電チャック。
【請求項５】
前記第１及び第２の樹脂層は、ポリイミドからなることを特徴とする請求項１ないし請求項４の何れか一に記載の静電チャック。
【請求項６】
前記金属基材と前記第１の樹脂層との間にさらにクッション層を有することを特徴とする請求項１ないし請求項５の何れか一に記載の静電チャック。
【請求項７】
前記クッション層は、アクリルフォーム独立発泡体から成ることを特徴とする請求項６に記載の静電チャック。
【請求項８】
前記金属基材は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなることを特徴とする請求項１ないし請求項７の何れか一に記載の静電チャック。
【請求項９】
前記第１及び第２の電極の幅は、０．２ｍｍ以下であり、且つ、前記第１の電極と前記第２の電極との間隔は１ｍｍ以上であって、
前記誘電層の膜厚が０．００３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし請求項８の何れか一に記載の静電チャック。
【請求項１０】
第１の樹脂層の上に第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の電極を形成し、
前記第１の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面上に、処理温度１５０℃〜９０℃でプラズマＣＶＤ法により前記第１の樹脂層より高硬度のＤＬＣ薄膜を形成し、
前記第１の樹脂層の前記ＤＬＣ膜に面する面と対向する面上に金属基材を配置することを特徴とする静電チャックの製造方法。
【請求項１１】
前記第１の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面上に、更に第２の樹脂層を形成し、
前記第２の樹脂層の前記第１の樹脂層に面する面と対向する面上に、処理温度１５０℃〜９０℃でプラズマＣＶＤ法により前記第１の樹脂層より高硬度のＤＬＣ薄膜を形成することを特徴とする請求項１０に記載の静電チャックの製造方法。
【請求項１２】
前記第１の樹脂層の前記第１及び第２の電極が形成された面と対向する面上にさらにアクリルフォーム独立発泡体からなるクッション層を形成し、
前記クッション層の前記第１の樹脂層に面する面と対向する面上に金属基材を配置することを特徴とする請求項１０または請求項１１に記載の静電チャックの製造方法。
【請求項１３】
前記ＤＬＣ膜は、固有抵抗が１０１３Ω・ｃｍ以上であることを特徴とする請求項１０ないし請求項１２の何れか一に記載の静電チャック。
【請求項１４】
前記ＤＬＣ膜は、膜厚が０．５μｍ〜３．０μｍであることを特徴とする請求項１３に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体装置や液晶表示装置等の製造工程において、半導体ウエハ等の搬送時または加工時等に、半導体ウエハ等を所定位置に固定保持する静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体装置の製造工程においては、例えばドライエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等において、半導体ウエハ等を所定の位置に保持することが必要であり、保持固定手段として、一般にメカニカルクランプ方式または静電チャック方式が用いられる。
【０００３】
静電チャック方式は、試料台の上に誘電層を設け、試料台と半導体ウエハ等の被吸着物との間に電圧を印加して、両者の間に発生した力によって被吸着物を吸着する機構であり、吸着方式の違いによって、誘電体として絶縁材料を使用するクーロン力型と、ジョンソン・ラーベック力型に分類される。ここで、近年、液晶表示装置等のガラス等の絶縁基板上に金属膜や絶縁膜を成膜する工程においても、特にクーロン力型静電チャックは絶縁基板の保持固定手段として注目されている。即ち、特許文献１に示されたように、被吸着物が絶縁基板の場合においても、陽極、陰極の電極を交互に所定の距離で配置することにより、電圧を印加すると電極間においていわゆる電場のグラジェント力が働き、被吸着物を吸着することができるからである。
【０００４】
かかるクーロン力型の静電チャックには、絶縁材料として、例えばポリイミドからなる高分子系絶縁シートを使用し、前記高分子絶縁シートの間に有機系接着剤を用いて電極を挟み込みながら金属基材上に積層した静電チャックと、絶縁材料としてセラミックを使用し、金属基材上の電極表面にセラミックを溶射した静電チャックとがある。以下、前者をポリイミド静電チャックといい、後者をセラミック静電チャックという。
【０００５】
ポリイミド静電チャックは、耐プラズマ性、耐磨耗性に乏しいため、特にプラズマＣＶＤ装置等の用途に用いることは不向きであるが、セラミック静電チャックに比してコストが約四分の一と安価であるため、ガラス等の絶縁基板の長距離搬送用に多用されている。
【０００６】
しかし、ポリイミド静電チャックには、次のような問題がある。即ち、ポリイミド静電チャックの、ポリイミドからなる吸着面（以下、ポリイミド吸着面という。）の表面は、例えばガラス基板等の被吸着物より、硬度が低い。従って第一に、使用により、被吸着物によってポリイミド吸着面が磨耗して吸着力が不安定になったり、絶縁性が低下するという問題が生じる。また、ポリイミド吸着面とガラス基板との間に、ガラス基板の破片等やパーティクルが挟みこまれた場合、ポリイミド吸着面が破損する問題も生じる。
【０００７】
そこで、ポリイミド吸着面を保護すべく、前記ポリイミド吸着面上に保護層を設けるのが一般的である。図６は、一般的なポリイミド静電チャックの断面図である。例えば、図６に示すように、ポリイミド吸着面（第２の樹脂層２）上に、接着剤（第３の接着層１２）を介して、ＰＥＴ（Ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎ＿Ｔｅｒｅｐｈｔｈａｌａｔｅ）等の保護層１１を設けて、ポリイミド吸着面を保護するのである。具体的には、２５μｍ厚の第２の樹脂層２上に、オレフィン系エラストマからなる粘着剤（第３の接着層１２）を１２μｍ厚に塗布して、５０μｍ厚のＰＥＴテープ（ＰＥＴ層１１）を貼り付けて硬化させる。しかし、この場合、電極層４から被吸着物３０表面までの距離、即ち、第２の樹脂層２と、第３の接着層１２及び保護層１１からなる誘電層３の厚さが、７５μｍと大きくなり、吸着力の低下を招いてしまう。従って、吸着力を保持しつつ、ポリイミド吸着面を保護する保護層が求められている。
【０００８】
また、ポリイミド静電チャックには、第二の問題として、水分吸着による吸着力低下の問題もある。即ち、よく知られたようにセラミック静電チャックは、空気中で使用するとセラミックの高抵抗体が空気中の水分を吸着してしまい、クーロン力が低下して長距離を搬送できない場合が生じる。しかし、この問題は、セラミック静電チャック固有の問題ではない。ポリイミド静電チャックにおいても、ポリイミドが空気中の水分を吸着することによってポリイミド表面の水分によって電場が被吸着物表面まで達しにくくなり、グラジェント力が弱くなって吸着力が低下してしまうことが生じる。従って、ポリイミド静電チャックにおいても、ポリイミド吸着面に水分が付着することを防止することが重要になる。
【特許文献１】特開２００４−３１９７００号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
本発明は、かかる事情に鑑みて成されたものであり、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を抑制することができる静電チャック及びその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の一実施の形態によれば、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ことを特徴とする静電チャックが提供される。
【００１１】
また、本発明の他の一実施の形態によれば、第１の樹脂層の上に第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の電極を形成し、前記第１の樹脂層の前記複数の第１及び第２の電極が形成された面上に、処理温度１５０℃〜９０℃でプラズマＣＶＤ法により前記第１の樹脂層より高硬度のＤＬＣ薄膜を形成し、前記第１の樹脂層の前記ＤＬＣ膜に面する面と対向する面上に金属基材を配置することを特徴とする静電チャックの製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によって、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を抑制することができる静電チャック及びその製造方法が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
（実施形態１）
［静電チャックの構造］
以下、本発明の一実施の形態に係る静電チャックおよびその製造方法について図を基に説明する。図１は、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の断面図である。
【００１４】
本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、図１に示すように、概略、保護層（ＤＬＣ層）１、第２の樹脂層（ポリイミド層）２、電極層４、第２の接着層５、第１の樹脂層（ポリイミド層）６、第１の接着層７、金属基材８、から構成される。ここで、電極層４より上部に形成される保護層１と第２の樹脂層２を合わせて、以下誘電層３という。この誘電層３は、電極に電圧が印加されることによって電極間に生じた電場を、被吸着物３０の表面に伝播させる層である。
【００１５】
本発明の一実施の形態に係る静電チャックの構造を、図１に基づいて、図１に向かって下側より順に詳細に説明する。ただし、説明の都合上、下側から順に説明するものであり、本発明の一実施の形態に係る静電チャックの製造方法の各層は、下側から順に製造するものではなく、製造順は適宜変更される。
【００１６】
より具体的には、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、アルミニウムまたはアルミニウム合金からなる金属基材８上に、アクリル系粘着剤からなる第１の接着層７を介して、第１の樹脂層６が積層される。但し、金属基材８の材質は、上記アルミニウムまたはアルミニウム合金に限定されるものではなく、適宜選択され得る。
【００１７】
ここで、第１の樹脂層６は、絶縁性を有する樹脂材料、つまり、体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍ以上となる樹脂材料であれば良い。本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第１の樹脂層６として、絶縁材料であるポリイミドから形成される。そして本実施形態においては、第１の樹脂層６としてフィルム状に形成されたポリイミドフィルムを使用したが、これに限定されるわけではない。
【００１８】
第１の樹脂層６の上には、アクリル系接着剤からなる第２の接着層５によって、電極層４を挟んで第２の樹脂層２が積層される。電極層４は、第１の電圧が印加される複数の第１の電極４ａ（陽極部）と、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４ｂ（陰極部）が交互に配置されてなる。それぞれの電極は、それぞれ外部の電源２０等と電気的に接続される。そして、第１の電極４ａ及び第２の電極４ｂに電圧が印加されると、第１の電極４ａと第２の電極４ｂとの間に電場が発生し、前記電場は誘電層３を伝播して被吸着物３０に伝わり、吸着力となる。
【００１９】
図２に、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の電極層４の配置例を示す。図２は、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の電極層４の配置例を示す平面透視図である。図２において、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０を上から見た場合の電極層４の配置を、誘電層３を透視して示し、電極層４について破線で示している。円形の静電チャック１０の表面に均一に吸着力が発生するように、電極層４を配置している。図には示していないが、第１の電極４ａ（陽極）と第２の電極４ｂ（陰極）が配置され、陽極と陰極との間で、保護層１の表面を経由して被吸着物３０に伝播する電場が形成される。但し、図２は電極層４の配置の一例であり、これに限定されるわけではない。また、静電チャック１０の形状も円形に限定されず、例えば矩形等であってもよく、特にガラス基板吸着用に用いられる場合は、矩形に形成される。
【００２０】
なお、本実施形態においては、電極層４の材質には銅を使用し、上述した第２の樹脂層２の上に蒸着法により形成したが、電極層４の材質はこれに限定されるわけではなく、適宜選択される。なお、蒸着法を用いるのは、第２の樹脂層２の上にめっき法によって直接電極層４を形成すると、電極層４が第２の樹脂層２から剥れ易いからである。より好適には、電極層４を３段階に分けて形成すると良い。即ち、図示は省略するが、第２の樹脂層２の上に蒸着法により第２の樹脂層２と密着する電極密着部を形成し、さらに再度蒸着法により電極中間部を形成した後、めっき法により電極主要部を形成するのである。電極主要部をめっき法によって形成するのは、蒸着法より短時間で形成できるためである。これによって第２の樹脂層２と良好に密着し、かつ電極層４すべてを蒸着法によって形成する場合に比して短時間で電極層４を形成することができる。
【００２１】
第２の樹脂層２は、第１の樹脂層６と同様に、絶縁性を有する樹脂材料、つまり、体積抵抗率が１０１３Ω・ｃｍ以上となる樹脂材料から形成される。特に、比誘電率が低く、しかも、体積抵抗率の高い樹脂材料を好適に用いる。比誘電率が高い樹脂材料や、体積抵抗率が小さすぎる樹脂材料を用いると、第２の樹脂層２から、被吸着物３０に微小なリーク電流が流れやすくなり、結果として第２の樹脂層２と被吸着物３０との間に、設定した以上のクーロン力が働き、被吸着物３０が外れなくなるおそれがあるからである。言い換えれば、電極層４への印加電圧を高くした場合に残留吸着力を高くしてしまう一因となるからである。そこで、本実施形態においては、第２の樹脂層２の材料として、比誘電率が低く、且つ、体積抵抗率が高く、しかも耐熱性及び耐摩耗性に優れるポリイミドを使用した。本実施形態においては、第２の樹脂層２として、ポリイミドをフィルム状に形成したポリイミドフィルムを使用したが、これに限定されるわけではない。
【００２２】
なお、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０においては、第２の樹脂層２は必須ではなく、固化した第２の接着層５及び電極層４上に、安定的にＤＬＣからなる保護層１を形成できる場合には、第２の樹脂層２はなくても良い。上述したように、クーロン力型静電チャックは、絶縁材料で電極を挟み込み、電極に電圧を印加することにより電極間に生じた電場が、絶縁材料の表面から被吸着物３０の表面に伝播することにより吸着力が生じる。従って、後述するように保護層１が絶縁性を有するＤＬＣで形成されるため、第２の樹脂層２がなくても、電極間に発生した電場を、絶縁性を有する保護層１の表面から被吸着物３０の表面に伝播させることが可能だからである。
【００２３】
本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、図１に示すように、第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）の上に保護層１が設けられている。上述したように、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、半導体や液晶表示装置の製造工程で使用されため、使用とともに、被吸着物３０と静電チャック１０の吸着面が擦れる。従って、被吸着物３０がガラス基板等である場合、ポリイミド等の第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）からなる吸着面の硬度が、被吸着物３０であるガラス基板の硬度よりも低いため、吸着面が磨耗する。また、製造工程において、静電チャック１０表面と被吸着物３０との間にパーティクルやガラス基板の微細な破片等が捲き込まれる場合がある。この場合、第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）がポリイミドからなるポリイミド静電チャックにおいては、介在する異物の圧力により、ポリイミドからなる第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）が局所的に破壊され、絶縁性が損なわれる場合が生じる。特に、ガラス基板の微細な破片は、硬度がポリイミドより高いため、ポリイミドからなる第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）を破損する危険性が高い。保護層１は、かかる場合に第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）を保護する役割を果たす。
【００２４】
本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０においては、保護層１は、ＤＬＣ（Ｄｉａｍｏｎｄ＿Ｌｉｋｅ＿Ｃａｒｂｏｎ、ダイヤモンド・ライク・カーボン）から形成される。ＤＬＣは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有する一方で、およそ３００℃以下においてはアモルファス状態を維持する性質を有する。従って、ＤＬＣをコーティングして保護層１を形成した場合、ポリイミド吸着面を保護する硬度を有する一方で、保護層１自体が可撓性を有し、ガラス基板の破片等を挟み込んだ場合に保護層１自体が破損することを防止することができるからである。また、ＤＬＣコーティングは、膜厚を非常に薄く形成することができ、静電チャック１０の吸着力に影響を与えない保護層１を形成することができるからである。本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の保護層１は、固有抵抗が１０１３Ω・ｃｍ以上に形成される。即ち、保護層１は絶縁性を有する。
【００２５】
具体的には、Ｓｉ（珪素）を含んだＤＬＣを、プラズマＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ＿Ｖａｐｏｒ＿Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ、化学気相成長）法によって、第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）のポリイミド吸着面の表面に薄膜として形成した。本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０においては、ＤＬＣからなる保護層１（以下、かかる保護層をＤＬＣ層ということがある。）を、０．５μｍ〜３．０μｍの薄膜に形成した。ここで、ポリイミド等の樹脂とＤＬＣの密着性は非常に低い。従って、例えば、ポリイミド樹脂基材上にＤＬＣコーティングを施す場合は、一般的に、ポリイミド樹脂表面に、Ｃｒ（クロム）等の金属で下地処理を行った上で、ＤＬＣコーティングを施す。しかし、クーロン力型静電チャックにおいては、電極と被吸着物表面との間に金属層が介在すると、電場がこの金属層で遮られて被吸着物表面まで伝播せず、静電チャックとしての機能を確保できない。そこで、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０においては、ＤＬＣコーティング方法を改善し、金属の下地処理を行わないでポリイミド吸着面表面にＤＬＣコーティングを施すことを可能にしたが、詳細については、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の製造方法において詳述する。なお、ＤＬＣ層の膜厚は、上述したように０．５μｍ〜３．０μｍであるが、より好ましくは、０．５μｍ〜２．０μｍで形成する。
【００２６】
本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、上述したように、保護層１を０．５μｍ〜３．０μｍの膜厚に形成し、また、第２の樹脂層２を２５μｍで形成したため、誘電層３の厚さは、２５．５μｍ〜２８μｍとなり、図６に示した一般的な静電チャック１０の誘電層の厚さ７５μｍに対して、約三分の一の厚さにできる。ここで、静電チャック１０の吸着力は、陽極部（第１の電極４ａ）と陰極部（第２の電極４b）とが交互に配置されたそれぞれの電極層４に、電源２０から電圧が印加されることにより、隣接する第１の電極４ａと第２の電極４ｂとの間に電場が形成され、該電場が第２の樹脂層２、保護層１を伝播して保護層１の表面から被吸着物３０に伝播することによってクーロン力が生じることで発生する。従って、この吸着力は、電極層４から被吸着物３０までの距離、即ち、第２の樹脂層２、保護層１の合計の厚さに影響される。第２の樹脂層２、保護層１の合計の厚さが厚くなるほど、即ち、電極層４と被吸着物３０との距離が大きくなるほど、吸着力は弱くなり、一方、電極層４と被吸着物３０との距離が小さくなるほど、吸着力は強くなる。従って、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、一般的なポリイミド静電チャックの吸着力に比して、大きな吸着力を得ることができる。
【００２７】
また、一般的なセラミック静電チャックにおいては、電極上に溶射等によって形成するセラミック層の厚さが０．３ｍｍ（即ち、３００μｍ）程度になる。従って、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、セラミック静電チャックの吸着力に比して、圧倒的に大きな吸着力を得ることができる。
【００２８】
さらに、保護層１を形成するＤＬＣは、接触角８０度以上の撥水性を有する。上述したように、例えば、真空チャンバ内で処理された被吸着物３０を次の処理工程に移動させるためにポリイミド静電チャックが使用される場合、ポリイミド吸着面が大気中の水分を吸収し、ポリイミド表面の水分によって電場が被吸着物３０表面まで伝播しにくくなり、グラジェント力が弱くなって吸着力が低下してしまう。本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）上に良好な撥水性を有するＤＬＣの保護層１を有するため、大気中で使用しても、第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）が大気中の水分を吸収することを抑制でき、吸着力の低下を抑制することができる。保護層１は、大気中の水分を吸収することによる静電チャック１０の吸着力低下を抑制することができる。
【００２９】
なお、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の構造は、上記に限定されるわけではなく、例えば、金属基材８と第１の樹脂層６との間に、更にクッション層を設けても良い。弾力性に富み、優れたクッション性を有するクッション層を設けることで、被吸着物３０と保護層１との間にパーティクル等の異物が挟み込まれた場合、クッション層が弾性変形することで、異物の圧力を吸収することができる。従って、前記圧力によって保護層１、更には電極層４が押されることによって、局所的に電極層４と被吸着物３０表面との距離が拡大して吸着力が低下することを抑制することができる。クッション層の材質としては、アクリルフォーム独立発泡体が好適に用いられる。これは、高分子からなるアクリル系樹脂をクローズドセルのスポンジ状に形成したもので、弾性に富み、且つ、吸水性がほとんどないため大気中の水分の影響を受けることがないからである。但し、これに限定されるわけではなく、クッション層の材質は、目的に合わせて変更可能である。
【００３０】
［静電チャックの製造方法］
以上のような構造を有する本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の製造方法について、図１を基に以下に説明する。但し、以下の製造方法は一例であり、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の製造方法は、これに限定されるものではない。なお、図１に示す例は、第２の樹脂層２を有する静電チャック１０、および第２の樹脂層２を有しない静電チャッ１０に共通する製造方法の例である。従って、第２の樹脂層２を有する静電チャック１０の製造方法はこれに限定されず、適宜変更され得る。
【００３１】
まず、ポリイミドを厚さ１２５μｍのフィルム状に形成し、所望の大きさの第１の樹脂フィルム（これが、第１の樹脂層６となる。）を形成する。なお、フィルムの材質及び厚さは一例であり、これに限定されるものではない。
【００３２】
次に、前記第１の樹脂フィルムの上の所定の位置に、蒸着法及びめっき法を用いて、複数の電極からなる電極層４を形成する。複数の電極は、第１の電圧が印加される複数の第１の電極４ａ（陽極部）と第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４b（陰極部）とからなり、それぞれの電極が外部電源等と接続される。ここで、電極層４は、上述したように、３段階に分けて形成すると良い。即ち、まず、蒸着法により第１の樹脂層６と密着する電極密着部（図示せず）を形成し、さらに再度蒸着法により電極中間部（図示せず）を形成した後、めっき法により電極主要部（図示せず）を形成する。これによって、第２の樹脂フィルムと密着性の高い電極層４を形成することができる。なお、電極層４は、上述したように銅で形成され（即ち、銅電極）、一例として、厚さが０．００８ｍｍに形成される。
【００３３】
次に、第１の樹脂フィルムの電極層４が形成された面上に、プラズマＣＶＤ法により、ＤＬＣの薄膜（保護層１）を形成する。上述したように、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０においては、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２）上にＤＬＣコーティングを施す場合に、Ｃｒ等の金属による下地処理を行わず、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２）上に直接ＤＬＣをコーティングする。一般的に、かかる金属による下地処理が施されない場合、樹脂層とＤＬＣコーティングとの高い密着性を得ることができない。また、一般的に、樹脂層にＤＬＣをプラズマＣＶＤ処理する場合は、処理温度役２００℃で処理される。これは、下地処理した金属により樹脂層が保護され、高い処理温度でも樹脂層に影響が出ないからである。しかし、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、上述した理由により、金属による下地処理が施されない。従って、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２）と保護層１との密着性を確保し、且つ、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２及び第１の樹脂層６）を高い処理温度による影響から守るために、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の製造方法においては、処理温度９０℃〜１５０℃で処理する。そして、インターバルを設けて第１の樹脂層６等の温度上昇を抑制しながら所望の０．５μｍ〜３．０μｍのＤＬＣ膜の保護層１を形成する。処理温度は、上述した９０℃〜１５０℃を用いるが、より好適には９０℃で処理することが望ましい。
【００３４】
かかる低い処理温度で処理し、処理時間も短くして、繰り返すことで、処理中における第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２及び第１の樹脂層６）の温度上昇を抑制し、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２及び第１の樹脂層６）に影響を与えることを防止できる。金属下地処理した後にプラズマＣＶＤ法によってＤＬＣの薄膜を形成する一般的な処理においては、処理温度は、約２００℃程度である。本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の製造方法においては、処理温度を低く設定することで、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２及び第１の樹脂層６）に影響を与えることなくＤＬＣ薄膜を形成できる。また、処理時間を数秒間と短くして、一回の処理で形成する薄膜の膜厚を薄くするとともに、以上の処理を複数回繰り返すことによって、ＤＬＣ薄膜の膜厚を所望の膜厚に成長させるため、第１の樹脂層６（第２の樹脂層２を設ける場合は、第２の樹脂層２）と密着性が良い、所望の膜厚のＤＬＣ薄膜を形成することが可能となる。
【００３５】
次に、第１の樹脂層６に第１の接着層７を介して金属基材８を接着する。上述したように、第１の樹脂層６と金属基材８との間に、更にクッション層を設けても良く、この場合は、両面にアクリル系粘着材（これが第１の接着層７及び第３の接着層（図示せず）となる。）を設けたクッションシート（これがクッション層（図示せず）となる。）を用い、第１の樹脂層６上に該クッションシートを配置し、さらに当該クッションシートの上に金属基材８を配置して接着する。
【００３６】
以上の工程によって、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０が製造されるが、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の製造方法はこれに限定されるわけではなく、製造工程は適宜変更され得る。
【００３７】
なお、第２の樹脂層２を設ける場合には、上述した第１の樹脂層６上に電極層４を形成した後、以下の工程を追加する。即ち、第１の樹脂フィルムの電極層４が形成された面上に、アクリル系接着剤を、厚さ５０μｍとなるように塗布する。これが、第２の接着層５となる。
【００３８】
次に、第２の接着層５の第１の樹脂フィルムに面する面と対抗する面上に、フィルム状に形成したポリイミドからなる第２の樹脂フィルム（これが、第２の樹脂層２となる。）を配置して接着する。本実施形態においては、第２の樹脂フィルムは、厚さ０．０２５ｍｍのポリイミドフィルムを使用したが、これに限定されるものではない。
【００３９】
第２の接着層５が固化すると、内部に電極層４を挟み込んだ両面がポリイミドフィルムからなるシートが形成される。一般的にかかるシートをＥＳＣ（Ｅｒｅｃｔｒｏ＿Ｓｔａｔｉｃ＿Ｃｈｕｃｋ、静電チャック）シートということがある。
【００４０】
次に、第２の樹脂フィルムの電極層４に面する面に対向する面上に、プラズマＣＶＤ法により、ＤＬＣ薄膜を形成し、更に金属基材８を配置する等の工程を行う。かかる工程の内容は、上述した第２の樹脂層２を有しない静電チャック１０の製造方法と同様であるので、詳細説明は省略する。
【００４１】
［静電チャックの効果］
以上の工程によって製造され、上述した構造を有する本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第一に優れた耐摩耗性を有する。上述したように保護層１を形成するＤＬＣは、ダイヤモンドに次ぐ硬度を有するため、使用によって被吸着物と静電チャック１０の保護層１表面が擦れても、保護層１が磨耗することがない。
【００４２】
また、静電チャック１０の保護層１表面と被吸着物３０表面との間に、ガラス基板の微細な破片等が挟み込まれても、ガラスより硬度の高い保護層１が第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）を保護するため、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第二に第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）が局所的に破壊されることを防止できる。そして、異物挟み込みにより生じる局所的な圧力は、硬度の高いＤＬＣ保護層１全体に分散さる。従って、前記圧力によって電極層４が局所的に沈み込み、被吸着物表面との距離が拡大して吸着力が局所的に低下することを抑制することができる。
【００４３】
更に、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第三に優れた吸着力を有する。上述したように、静電チャック１０の吸着力は、電極層４から被吸着物表面までの距離、即ち、第２の樹脂層２と保護層１との厚さ（さらに、接着層がある場合には接着層の厚さを含める。）の合計の厚さ（従って、誘電層３の厚さ）に影響される。本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、接着層を介さず、第２の樹脂層２上に直接保護層１を形成し、且つ、保護層１を０．５μｍ〜３．０μｍと非常に薄く形成できる。よって、誘電層３の厚さを、２５．５μｍ〜２８μｍと一般的な静電チャックの三分の一の厚さとすることができる。従って、一般的な静電チャックに比して、優れた吸着力を有する。
【００４４】
試験結果を基に、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の優れた吸着力を説明する。図３は、試験方法の概略を示す図である。また、図４は、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０と一般的な静電チャックとの、印加電圧ごとの吸着力を表したグラフである。比較試験においては、被吸着物として、縦、横それぞれ３００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍのガラス基板（無アルカリガラス基板）を未洗浄状態で使用した。試験は、比較対象として、図１に示した本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０と、図６に示した一般的な静電チャックとを使用し、以下に述べる手順で、前記被吸着物を室温、０．２Ｐａの真空中で吸着させることにより行った。そして、印加電圧を変化させて印加電圧ごとの吸着力を測定して、その試験結果を図４に示すグラフに表した。
【００４５】
試験方法は、天井に固定したロードセルに接続した静電チャックによって被吸着物を引き上げ、ロードセルに掛かる荷重を読み取る方法によった。図３に示すように、まず、それぞれの静電チャックに所定の電圧を印加して１０秒間静電チャックをＯＮ状態にする。この状態で前記被吸着物を吸着して引き上げ、ロードセルの荷重を読み取る。その後、静電チャックをＯＦＦ状態とし、６０秒後に極性を変換して、上記の動作を繰り返す。
【００４６】
上述した測定試験の結果、図４に示すように、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、印加電圧０．４（±ｋＶ）から吸着力を発揮し、０．６（±ｋＶ）において静電チャックとして必要充分な２００ｇｆ／□３００基板の吸着力を発揮した。一方、一般的な静電チャックにおいては、印加電圧０．９（±ｋＶ）超から吸着力を発揮し、２００ｇｆ／□３００基板の吸着力を発揮するのは、印加電圧１．４（±ｋＶ）超からである。また、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０が、印加電圧０．８（±ｋＶ）で、約５００ｇｆ／□３００基板の吸着力を発揮する一方で、一般的な静電チャックは、印加電圧１．６（±ｋＶ）で、約２５０ｇｆ／□３００基板の吸着力である。さらに、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０が、印加電圧の上昇とともに急激に吸着力が大きくなるのに比して、一般的な静電チャックの吸着力の上昇カーブは緩やかである。以上の試験結果から、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０が優れた吸着力を有することが把握される。また、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の吸着力は、低い印加電圧でも発揮されるため、同じ被吸着物に対してより低い印加電圧で対応することが可能であり、エネルギーコスト的に有利である。
【００４７】
さらに、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第四に優れた撥水性を有し、大気中で使用しても吸着力が低下することを抑制することができる。保護層１を形成するＤＬＣは、接触角８０度以上の撥水性を有する。上述したように、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、保護層１によってポリイミド吸着面（第２の樹脂層２表面、第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６表面）が覆われている。よって、ポリイミド吸着面がほとんど大気に触れることがなく、また、大気に触れる保護層１が撥水性を有するため、水分をほとんど吸収することがない。従って、ポリイミド表面の水分によって電場が被吸着物まで達しにくくなり吸着力が低下することを抑制することができる。
【００４８】
さらにまた、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、第五に被吸着物３０の静電チャック１０への貼り付きを防止し、被吸着物３０の剥離性を確保できる。上述したように、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の保護層１は、ＤＬＣから形成される。ＤＬＣは、約３００℃未満では、アモルファス（非結晶）構造の結合体である。従って、多結晶構造ではなく結晶粒界を持たないため、平滑な表面となる。従って、保護層１の表面に被吸着物３０が貼り付き、被吸着物３０が剥がれにくくなることを抑制できる。即ち、被吸着物３０の良好な剥離性を確保できる。
【００４９】
（実施例１）
以上のような効果を有する、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の、他の実施例について、図を基に説明する。図５は、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の他の実施例の断面図である。
【００５０】
上述したように、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０は、優れた吸着力を有する。図４で示したとおり、一般的な静電チャックに比して、低い印加電圧で吸着力を発揮し、且つ、吸着力が急激に増加する。これは、本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０が、誘電層３の厚さを、一般的な静電チャックの誘電層３の厚さの約三分の一に薄くできることに起因する。即ち、保護層１を備えるにも拘わらず、電極層４から被吸着物表面までの距離を非常に短くすることができるためである。そこで、本実施例１に係る静電チャック１０においては、同じ電極幅Ｌにおいて、電極間間隔Ｓを広げることが可能となる。
【００５１】
図５に示すように、本実施例１に係る静電チャック１０は、概略、保護層（ＤＬＣ層）１、第２の樹脂層（ポリイミド層）２、電極層４、第２の接着層５、第１の樹脂層（ポリイミド層）６、第１の接着層７、金属基材８、から構成される。かかる構成は、図１に示した、本発明の最良の実施形態と同様である。ここで、保護層１の膜厚は０．５μｍ、第２の樹脂層２の厚さは２．５μｍに設定され、従って、誘電層３の厚さは、３μｍに設定される。そして、特徴的には、図５において、電極幅Ｌは０．２ｍｍ、電極間間隔Ｓは１．０ｍｍに設定される。電極幅Ｌ０．２ｍｍは、図６に示した一般的な静電チャックの電極幅Ｌと同様であるが、電極間間隔Ｓは、一般的な静電チャックの電極間間隔Ｓ０．２ｍｍの５倍の間隔である。なお、本実施例は一例であり、第２の樹脂層２を形成せず、ＤＬＣ層だけで保護層１を形成しても良い。この場合、誘電層３の厚さは、３μｍ以下に設定される。
【００５２】
以上のような構成とすることで、本実施例１に係る静電チャック１０は、印加電圧０．３（±ｋＶ）以下で、基板保持に必要な３．２ｇ／ｃｍ２の吸着力を発揮することができる。
【００５３】
静電チャックにおいては、誘電層にボイド等の欠陥が存在すると、パッシェンの法則により電極間間隔０．２ｍｍでは放電が発生してしまい、絶縁破壊が発生することがある。真空度１×１０−１〜１０−２Ｔｏｒｒにおける放電開始電界強度は０．３ｋＶ／ｍｍであるため、本実施例１に係る静電チャック１０は、放電開始電圧０．３ｋＶ以下の印加電圧でも基板保持が可能なことになる。従って、本実施例１に係る静電チャック１０は、放電による絶縁破壊を抑制することができ、信頼性の高い静電チャックを提供することができる。
【００５４】
また、上述したように、電極間間隔Ｓを１．０ｍｍに広げることが可能になるため、同じ大きさの静電チャックであれば、配置する電極の数を少なくすることができる。従って、本実施例に係る静電チャック１０は、さらにまた、製造コストを抑制することができ、且つ、広い間隔で電極を蒸着して作成するため、製造が容易であるという効果を得ることができる。
【００５５】
以上の効果に加え、さらに、本発明の実施例１に係る静電チャック１０は、上述した本発明の最良の実施形態に係る静電チャック１０と同様に、第一に優れた耐摩耗性を有し、第二に第２の樹脂層２（第２の樹脂層を形成しない場合には、第１の樹脂層６）が局所的に破壊されることを防止でき、第三に優れた吸着力を有し、第四に優れた撥水性を有し、及び第五に優れた被吸着物３０の剥離性を有する。かかる効果の詳細については、本発明の最良の実施形態で説明した内容と同様であるので、説明を省略する。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の平面透視図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の吸着力の試験方法を示す図である。
【図４】本発明の一実施の形態に係る静電チャック１０の吸着力と、一般的な静電チャックとの吸着力を、印加電圧ごとに示すグラフ図である。
【図５】本発明の別の実施例に係る静電チャック１０の断面図である。
【図６】一般的な静電チャックの断面図である。
【符号の説明】
【００５７】
１：保護層（ＤＬＣ層）
２：第２の樹脂層（ポリイミド層）
３：誘電層
４：電極層
４ａ、４b：電極
５：第２の接着層(アクリル系接着剤)
６：第１の樹脂層（ポリイミド層）
７：第１の接着層
８：金属基材
１０：静電チャック
１１：ＰＥＴ層
１２：第３の接着層（オレフィン系エラストマ層）
２０：電源
３０：被吸着物
【図１】
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【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】
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