專利名稱：靜電吸盤及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種靜電吸盤，用于以下用途在液晶面板制造中所使用的基板層壓裝置、離子摻雜裝置等中具備該靜電吸盤來(lái)吸附/保持玻璃基板；或者在由半導(dǎo)體制造工藝所使用的蝕刻處理、化學(xué)氣相沉積(CVD)進(jìn)行的薄膜形成等的等離子體處理裝置、電子曝光裝置、離子描畫裝置、離子注入裝置等中具備該靜電吸盤來(lái)吸附/保持半導(dǎo)體晶片。
背景技術(shù)：
靜電吸盤具有在如上述那樣的各種半導(dǎo)體制造裝置、液晶面板制造裝置等的處理室內(nèi)靜電吸附、保持硅晶片、玻璃基板等的功能。在該靜電吸盤中，由于接觸地保持基板，所以存在附著在靜電吸盤的基板吸附面上的顆粒(particle)等污染物附著在半導(dǎo)體晶片、 玻璃基板上，而在后續(xù)工序的半導(dǎo)體制造工藝中產(chǎn)生問(wèn)題的擔(dān)心。附著在基板等上的污染物，顯著降低作為最終產(chǎn)品的半導(dǎo)體元件等的成品率，另外有時(shí)還對(duì)在各工序中所使用的制造裝置造成二次污染，還可能污染工廠的生產(chǎn)線整體的裝置。因此，針對(duì)污染物附著的問(wèn)題的對(duì)策之一在于，管理晶片、玻璃基板等的背面的顆粒。
被禾爾作 International Technology Roadmap For Semiconductors (以下禾爾作 ITRS)的與半導(dǎo)體元件制造有關(guān)的國(guó)際機(jī)構(gòu)，制作了關(guān)于成為如上述那樣的污染的要因的晶片背面的顆粒的目標(biāo)基準(zhǔn)，并在因特網(wǎng)的主頁(yè)上公開(kāi)了其內(nèi)容(http://WWW. itrs.net)。 在2007年版的ITRS中規(guī)定在前端(front end)工藝的曝光裝置、測(cè)量裝置以外的裝置、即離子注入裝置等中，晶片背面的顆粒指南到2012年為止在口 300mm晶片大小中直徑 0. 16μπι為200個(gè)。因此，在靜電吸盤中，必須極力避免這種顆粒移動(dòng)并附著在進(jìn)行吸附保持的晶片的背面。
靜電吸盤中的上述問(wèn)題的解決對(duì)策之一，是盡量減少該基板吸附面與晶片、玻璃基板的背面之間的接觸面積。特別是，這點(diǎn)的效果顯著顯現(xiàn)的是基板吸附面由陶瓷制的材料構(gòu)成的情況。即，陶瓷基本上是多孔狀，在制造過(guò)程中殘留的微細(xì)的陶瓷粉、其它被捕捉在內(nèi)部中。因此，在由靜電吸盤來(lái)吸附/保持半導(dǎo)體晶片、玻璃基板等基板的過(guò)程中，這些逐漸析出在基板吸附面中的可能性高。因此，例如日本特開(kāi)2006-49357號(hào)公報(bào)所述那樣， 為了減少基板吸附面和基板的背面之間的接觸面積，將靜電吸盤的基板吸附面設(shè)為凸起結(jié)構(gòu)、即在基板吸附面上形成多個(gè)被稱作銷釘(pin)的凸部，而僅使該凸部的平坦的頂面與基板接觸而進(jìn)行吸附。另外，在日本特開(kāi)2006-237023號(hào)公報(bào)中，提出了如下技術(shù)形成基板吸附面的陶瓷的銷釘與基板之間的接觸面積成為基板面積的10%以下，并且銷釘?shù)钠骄叨仍O(shè)為5 μ m以上30 μ m以下，此外并且銷釘?shù)母叨鹊臉?biāo)準(zhǔn)偏差設(shè)為1. 8 μ m以下。
然而，這些技術(shù)都是由陶瓷等具有較高硬度的材料來(lái)形成基板吸附面的技術(shù)，在具備由橡膠、樹(shù)脂等彈性材料構(gòu)成的基板吸附面的靜電吸盤中，假設(shè)在這些上形成凸部，也由于在使半導(dǎo)體晶片、玻璃基板等的基板吸附在靜電吸盤上時(shí)的力，導(dǎo)致該凸部收縮，因此有時(shí)無(wú)法如預(yù)定那樣降低與基板的接觸面積。另外，存在即使要經(jīng)由具備流過(guò)冷卻劑的流路等冷卻單元的靜電吸盤來(lái)冷卻進(jìn)行吸附/保持的基板也無(wú)法充分實(shí)現(xiàn)其效果的擔(dān)心。
3 另外，在日本特開(kāi)2001-60618號(hào)公報(bào)中記載有在形成于基板吸附面上的凸部中安裝合成橡膠制的吸收構(gòu)件，但是該文獻(xiàn)涉及為了消除由曝光裝置產(chǎn)生的焦點(diǎn)的偏差，用吸收構(gòu)件來(lái)局部地吸收基板所具有的基板背面的粗糙度而保持進(jìn)行吸附/保持的基板的平整度的技術(shù)(參照段落0036、段落0049等)，與考慮在凸部頂面的與基板的接觸面積的技術(shù)相距甚遠(yuǎn)。另外，在日本特開(kāi)平10-335439號(hào)公報(bào)中，記載有具備形成了紋理(凹凸) 模樣的硅橡膠制基板吸附面、且與晶片的接觸面積變成晶片面積的20 90%的靜電吸盤， 舉出硅橡膠的硬度(JIS-A)為85以下的情況(參照段落0008、0009)，在該文獻(xiàn)中沒(méi)有考慮吸附/保持基板的狀態(tài)。
專利文獻(xiàn)1 日本特開(kāi)2006-49357號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)2 日本特開(kāi)2006-237023號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)3 日本特開(kāi)2001-60618號(hào)公報(bào) 專利文獻(xiàn)4 日本特開(kāi)平10-335439號(hào)公報(bào)

發(fā)明內(nèi)容
(發(fā)明要解決的問(wèn)題) 鑒于這種狀況，本發(fā)明的發(fā)明人等對(duì)在具備由橡膠、樹(shù)脂等彈性材料構(gòu)成的基板吸附面的靜電吸盤中能夠盡可能地減少附著在基板上的顆粒等污染物、并且最有效地發(fā)現(xiàn)對(duì)經(jīng)由靜電吸盤進(jìn)行吸附/保持的基板的冷卻效果的技術(shù)進(jìn)行了潛心研究，結(jié)果發(fā)現(xiàn)了通過(guò)對(duì)吸附力作用的狀態(tài)下的凸部形狀等進(jìn)行優(yōu)化，能夠同時(shí)解決這些問(wèn)題，并完成了本發(fā)明。
因而，本發(fā)明提供一種靜電吸盤，能夠減少污染物從基板吸附面向基板的附著，同時(shí)能夠最優(yōu)地保持基板的接觸面積并且有效地進(jìn)行經(jīng)由靜電吸盤的冷卻。
(用于解決問(wèn)題的方案) 即，本發(fā)明是一種靜電吸盤，將由彈性材料構(gòu)成的具備多個(gè)凸部的彈性吸附層設(shè)為基板吸附面，并經(jīng)由該彈性吸附層來(lái)吸附/保持基板，該靜電吸盤的特征在于， 當(dāng)將彈性吸附層中的凸部的高度設(shè)為h，將基板吸附面中的單位面積上的凸部的數(shù)量設(shè)為n，將凸部中的頂面的面積設(shè)為A，將形成凸部的彈性材料的彈性率設(shè)為E，以吸附力F來(lái)吸附/保持整體的平整度為Wh的基板時(shí)，在吸附力F作用的方向上凸部收縮的量 δ滿足下面的關(guān)系式(1)，且基板吸附面中的單位面積上的凸部頂面的總面積的比例ξ為 10%以上， 5ffh ≥ δ ≥ 0.5Wh，在此，δ = (h/nA) · (F/E)…(1)， 其中，各值的單位為各個(gè)括弧內(nèi)所示的單位愚&^！^！！^乂個(gè)/!!!2)^^2)、 E (Pa)、F (Pa)、δ (m)。
另外，本發(fā)明是制造上述靜電吸盤的方法，該方法的特征在于，通過(guò)將具備由彈性材料構(gòu)成的彈性層、上部絕緣層、形成內(nèi)部電極的電極層、以及下部絕緣層的靜電吸盤片收容在真空吸盤裝置中，在靜電吸盤片的彈性層側(cè)夾有規(guī)定的圖案掩模地進(jìn)行真空吸引，形成與圖案掩模相對(duì)應(yīng)的凸部來(lái)得到彈性吸附層。
本發(fā)明的靜電吸盤中，在以吸附力F吸附/保持基板的狀態(tài)下，在吸附力F作用的方向上凸部收縮的量S是基板的整體的平整度Wh的0.5倍以上、且整體的平整度Wh的5倍以下，優(yōu)選是δ和Wh的關(guān)系滿足下面所示的關(guān)系式0)， 2ffh^ δ ^ lWh，其中 δ = (h/nA) · (F/E)…(2) 各值的單位與關(guān)系式(1)相同。
當(dāng)在吸附力F作用的方向上凸部收縮的量δ變得小于吸附的基板的整體的平整度Wh的0. 5倍時(shí)，凸部的頂面與所載置的基板的背面接觸的概率變小，相反地當(dāng)變得大于5 倍時(shí)，所需的吸附力變得過(guò)高而不現(xiàn)實(shí)。在收縮量δ滿足關(guān)系式O)的情況下，能夠期待在基板的整面上全部的凸部的頂面接觸，不會(huì)出現(xiàn)如基于靜電吸盤的基板的冷卻能力下降那樣的情況。
在本發(fā)明中，當(dāng)使彈性吸附層吸附/保持基板時(shí)，彈性吸附層所具備的凸部與基板之間的接觸情況被優(yōu)化。這里，吸附時(shí)的接觸是指情況吸附/保持在靜電吸盤上的基板的背面在凸部的頂面接觸的比例。在凸部由柔軟的彈性材質(zhì)形成的情況下，凸部利用吸附力進(jìn)行收縮，因此認(rèn)為通過(guò)選擇適當(dāng)?shù)耐共康某叽绾团渲?，以更多的面積接觸。接觸情況的優(yōu)化，是指吸附的力、形成凸部的材料的柔軟度(即彈性率)、凸部的高度、凸部頂面的面積、以及所述的接觸面積之間的關(guān)系。
關(guān)于彈性吸附層中的凸部的高度h，可以優(yōu)選是Ιμπι以上ΙΟΟΟμπι以下。當(dāng)凸部的高度h小于1 μ m時(shí)，如后述那樣，存在變成小于半導(dǎo)體制造中使用的通常的硅晶片所具有的撓曲、翹曲的值不能實(shí)現(xiàn)作為凸部的功能的擔(dān)心，相反地，當(dāng)凸部的高度h變得比 1000 μ m還大時(shí)，存在彈性吸附層中的熱阻抗變得過(guò)大而基板的冷卻變得不充分的擔(dān)心。
另外，關(guān)于形成凸部的彈性材料的彈性率E，可以優(yōu)選成為0. IMI^a以上50ΜΙ^以下的范圍。所謂的一般的橡膠的彈性率(這里指楊氏模量)為IMI^a左右，與此相對(duì)，在聚酰亞胺等樹(shù)脂中，比橡膠還高3位數(shù)左右，達(dá)到IGI^a左右。因此，存在如聚酰亞胺那樣較硬的樹(shù)脂中凸部的收縮量S (m)變得過(guò)小的擔(dān)心，在本發(fā)明中為了滿足這種彈性率E，由橡膠等彈性材料來(lái)形成彈性吸附層。
關(guān)于形成凸部的彈性材料，具體地說(shuō)，可以由從硅橡膠、丙烯橡膠、丁腈橡膠、異戊二烯橡膠、聚氨酯橡膠、乙丙橡膠、表氯醇橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、丁二烯橡膠、 氟橡膠、以及丁基橡膠中的至少一種選擇的材料來(lái)構(gòu)成。其中，為了盡量減少對(duì)吸附/保持在靜電吸盤上的基板的污染影響，優(yōu)選包含與一般使用的硅晶片相同的材質(zhì)的硅橡膠。另外，也優(yōu)選化學(xué)性穩(wěn)定的氟橡膠。
關(guān)于彈性吸附層中的凸部的具體的平面形狀沒(méi)有特別限定，例如圓形或者橢圓形，也可以成為三角以上的多角形。另外，該凸部的平面形狀所具有的最大尺寸，希望是基板吸附面的最大尺寸的10分之1以下、500分之1以上。更優(yōu)選可以是基板吸附面的最大尺寸的100分之1以上、10分之1以下。例如，在吸附/保持直徑300mm的晶片的情況下， 如果凸部的平面形狀設(shè)為圓形，則凸部的頂面可以成為直徑3mm以上30mm以下的圓形。當(dāng)凸部的平面形狀的最大尺寸小于基板吸附面的最大尺寸的500分之1時(shí)，特別是在形成凸部的材料的彈性率小的情況下，其加工變得困難，在全部中保證凸部的形狀加工變得困難。 另外，當(dāng)凸部的平面形狀變得大于基板吸附面的最大尺寸的10分之1時(shí)，結(jié)果相鄰的凸部的間隔變得過(guò)大，擔(dān)心在凸部間的間隙部分中基板的冷卻不夠充分，基板的冷卻變得不均勻。
另外，凸部中的頂面的面積A與基板吸附面中的單位面積上的凸部的數(shù)量η的乘
5積成為理論上的接觸總面積nA(m2)。在本發(fā)明中，能夠根據(jù)吸附/保持的基板的種類，以該總面積riA(m2)為指標(biāo)，形成彈性吸附層中的凸部，從有效地進(jìn)行基板冷卻的觀點(diǎn)出發(fā)，基板吸附面中的單位面積上的凸部頂面的總面積的比例ξ (即相對(duì)于基板吸附面的凸部頂面的總面積的比例)成為10%以上，優(yōu)選為15%以上，更優(yōu)選為20 50%的范圍。另外，當(dāng)說(shuō)明S = (h/nA) · (F/E)的關(guān)系式時(shí)，本式的右括弧(F/E)是靜電吸盤的吸附力F與凸部的樹(shù)脂材料的彈性率E之比。吸附力F表示基板吸附面中的單位面積上的吸附力，一般在通常的靜電吸盤的情況下，F(xiàn)是比E小2位數(shù)以上的值，例如對(duì)于通常的吸附力=4900Pa, 與此相對(duì)，在橡膠等的彈性體中，E = IMPa，成為F/E = 4. 9X10_3。另一方面，左括弧內(nèi)的 (h/nA)表示凸部的nA即接觸總面積相對(duì)于凸部的高度之比。因此，針對(duì)假定的吸附力F 和凸部的材質(zhì)的彈性率Ε，選擇制作上允許的適當(dāng)?shù)膆/nA，進(jìn)行設(shè)計(jì)使得最終滿足關(guān)系式 5ffh^ δ ^ 0. 5Wh。
關(guān)于具備多個(gè)凸部的彈性吸附層，既可以使由彈性材料構(gòu)成的凸部形成在由其它材料構(gòu)成的基材上，也可以使凸部與基材一體地由彈性材料形成。另外，關(guān)于形成規(guī)定的凸部的具體方法沒(méi)有特別限制，但是例如能夠例示如下面那樣的方法。即通過(guò)在由彈性材料構(gòu)成的片物體上經(jīng)由掩模等進(jìn)行噴砂處理等，能夠形成具有規(guī)定的平面形狀以及高度 h(深度)的凸部。另外，也可以通過(guò)將過(guò)具備由彈性材料構(gòu)成的彈性層、上部絕緣層、形成內(nèi)部電極的電極層、以及下部絕緣層的靜電吸盤片收容在真空吸盤裝置中，在靜電吸盤片的彈性層側(cè)夾有規(guī)定的圖案掩模地進(jìn)行真空吸引，形成與圖案掩模相對(duì)應(yīng)的凸部。
另外，也可以在彈性吸附層中的凸部的頂面形成梨皮狀圖案。通過(guò)將凸部的頂面設(shè)為梨皮狀，能夠沿著用基板背面的整體的平整度Wh無(wú)法表現(xiàn)的更細(xì)的局部的凹凸使凸部的頂面接觸。關(guān)于該梨皮狀圖案的大小，可以優(yōu)選是突出部分的大小和高度分別為Inm IOOnm的范圍。
關(guān)于本發(fā)明的靜電吸盤所吸附/保持的基板，只要設(shè)為例如液晶面板制造中所使用的玻璃基板、由半導(dǎo)體元件制造工藝所使用的硅晶片等由通常所謂的靜電吸盤吸附/保持的對(duì)象即可。當(dāng)前，已知，一般使用的直徑300mm、厚度0.8mm的硅晶片存在平均約IOym 左右的撓曲(bow)、翹曲(warp)。近年來(lái)，吸附固定晶片時(shí)的“整體的平整度”GB^(Global Back-Surface-Referenced Ideal Plane Range)代替“總厚度的偏差”TTV(Total Thickness Variation)而被使用，但是在直徑300mm的硅晶片的情況下，該“整體的平整度”有約1μ左右。因此，關(guān)于本發(fā)明的靜電吸盤成為對(duì)象的基板的整體的平整度Wh，能夠設(shè)為0. Ιμ 10 μ m的范圍。
而且，在本發(fā)明中，如上述那樣，設(shè)定彈性吸附層的彈性率、形狀、其配置，使得用靜電吸盤來(lái)吸附/保持這種基板時(shí)的凸部的收縮量(壓縮距離)成為基板的整體的平整度 Wh的0. 5倍以上。此時(shí)，關(guān)于吸附/保持基板的吸附力F，至少考慮當(dāng)前主要使用的硅晶片、 玻璃基板等的吸附所需的吸附力，在本發(fā)明中考慮吸附力F為IOOPa以上來(lái)進(jìn)行吸附/保持的情況。
本發(fā)明中的靜電吸盤，只要能夠?qū)⒂蓮椥圆牧蠘?gòu)成的具備多個(gè)凸部的彈性吸附層設(shè)為基板吸附面并經(jīng)由該彈性吸附層來(lái)吸附/保持基板，則對(duì)其具體的結(jié)構(gòu)沒(méi)有特別限制，能夠給采用如公知的靜電吸盤那樣地將具有所謂的內(nèi)部電極并形成層疊結(jié)構(gòu)的靜電吸盤片粘貼在具備流過(guò)冷卻介質(zhì)的流路等的金屬基盤上那樣的結(jié)構(gòu)。而且，當(dāng)向上述內(nèi)部電極施加電壓時(shí)，既可以在形成靜電吸盤片的上部絕緣層(基板吸附面?zhèn)冉^緣層)之上設(shè)置彈性吸附層以使得彈性吸附層成為基板吸附面，或者也可以使該彈性吸附層兼作上部絕緣層。另外，既可以是作為內(nèi)部電極具有正電極以及負(fù)電極的雙極型的靜電吸盤，也可以是作為內(nèi)部電極僅具有正(負(fù))電極而負(fù)(正)極側(cè)接地的單極型。并且，關(guān)于上部絕緣層、下部絕緣層(金屬基盤側(cè)絕緣層)的材質(zhì)等、內(nèi)部電極的材質(zhì)、形狀等，也沒(méi)有特別限制。
(發(fā)明效果) 根據(jù)本發(fā)明，能夠吸收半導(dǎo)體晶片、玻璃基板等不可避免地具備的翹曲、撓曲并且經(jīng)由彈性吸附層的凸部在基板吸附面均勻地吸附/保持這些基板，因此能夠盡可能降低顆粒等污染物從基板吸附面轉(zhuǎn)移到基板的背面，并且將處理中所蓄積的基板的熱最大限度地傳遞給靜電吸盤，能夠高效地進(jìn)行經(jīng)由靜電吸盤的基板的冷卻。


圖1是示出本發(fā)明的靜電吸盤的說(shuō)明圖，(a)是示出彈性吸附層中的凸部的樣子的俯視示意圖，(b)是示出從A-A剖面方向看到的靜電吸盤的樣子的剖面示意圖。
圖2是示出與本發(fā)明的實(shí)施例1有關(guān)的靜電吸盤的說(shuō)明圖，(a)是從彈性吸附層看到的俯視示意圖，(b)是示出從B-B剖面方向看到的靜電吸盤的樣子的剖面示意圖。
圖3是示出從側(cè)面看到的與本發(fā)明的實(shí)施例2有關(guān)的靜電吸盤的剖面示意圖。
具體實(shí)施例方式下面，參照附圖更詳細(xì)地說(shuō)明本發(fā)明。
在表1中，針對(duì)由橡膠中被認(rèn)為較為柔軟的彈性率IMPa的硅橡膠構(gòu)成的情況(例 1 3)、由作為工程塑料的代表且在靜電吸盤中也一般地使用的彈性率IGPa的聚酰亞胺構(gòu)成的情況(例4、5)、以及由橡膠中被認(rèn)為較硬的彈性率IOMPa的情況，分別示出彈性吸附層所具備的凸部的例子。另外，圖1(a)是示出該表1中的凸部的配置關(guān)系的俯視說(shuō)明圖。在該圖1(a)中，示出直徑d(m)的凸部1配置在一邊的長(zhǎng)度為a(m)的正三角形的各頂點(diǎn)上的樣子，以其中一個(gè)凸部Ic為中心，從凸部Ib起向順時(shí)針?lè)较蚺渲糜型共縧g、凸部lh、凸部 Id、凸部If、以及凸部le。這些凸部1示出靜電吸盤100中的一部分，在具有這種關(guān)系的配置狀態(tài)下，凸部1整面地分布從而形成靜電吸盤100的基板吸附面。另外，從圖1(a)中的 A-A剖面方向看到的靜電吸盤100的樣子在圖1(b)中示出。靜電吸盤100具有例如由鋁金屬形成的基底(金屬基盤)5，在其上層疊有下部絕緣層3和彈性吸附層2，在它們之間具備吸附電極(內(nèi)部電極)4。其中，彈性吸附層2兼作將吸附電極4的上面?zhèn)入姎饨^緣的上部絕緣層，彈性吸附層2具備多個(gè)高度h(m)的凸部1，支撐基板6而形成基板吸附面。另外， 在該彈性吸附層2中的相鄰的凸部1之間，具有不與基板6接觸的上表面2b。
在這些例子中，當(dāng)彈性吸附層2形成直徑^Smm的基板吸附面，以吸附力F = 4900Pa( 50gf/cm2)來(lái)吸附直徑300mm、整體的平整度Wh為1 μ m的硅半導(dǎo)體基板時(shí)，首先，在例1中，具有較大的凸部的直徑d(21mm)，其高度h也為較高(60μπι)，凸部1的收縮量為S = (Wnk) · (F/E) = 1.02X10_6(m)，能夠得到與硅半導(dǎo)體基板的整體的平整度 ffh(m)同等的值，并且此外，基板吸附面中的單位面積上的凸部頂面的總面積的比例ξ為觀.7 (%)，因此能夠極為良好地進(jìn)行基板的冷卻。另外，在例2中，與例1相比凸部的高度h低，直徑d也小,雖然通過(guò)將凸部1的間隔a變窄,得到與例子1同等的收縮量δ = Ι.ΟΙμπι，但是由于ξ =12.1%，是例1的一半，因此預(yù)想基板的冷卻能力與例子1相比差。 在例3中，凸部的直徑d與例2相同，在降低其高度h、且將間隔a設(shè)為更小的情況下，δ成為例2的大約一半，但是ξ與例子2相比提高約20%。另一方面，例4是將凸部的材料設(shè)為聚酰亞胺的情況，凸部的高度h、直徑d、間隔a與例子1相同，但是δ與彈性率成反比而變小，因此成為0.001 μ m左右的極小的值。因此，幾乎無(wú)法期待凸部的柔軟性。在例5中， 凸部的材料與例子4相同，雖然δ得到較大的值，但是ξ極端下降而成為0.1(%)，無(wú)法期待通過(guò)與基板的接觸來(lái)實(shí)現(xiàn)的熱傳導(dǎo)。另外，在例6中，優(yōu)化凸部的各尺寸、配置而得到 δ = 0.532 μ m，但是 ξ 停留在 6.4(%)。
[表 1]
例1例2例3例4例5例6吸著力F (上段Pa) (下段gf/cmz>4900 504900 504900 504900 504900 504900 50凸部的高度 hfml6.00E-052.50E-051.90E-056.00E-056.00E-057.00E-05凸部的直徑 fl iml0.0210.0050.0050.0210.0010.004凸部的間隔 a (m)0.03730.01370.01250.03730.040.015單位面積上的凸部的數(shù)量n (個(gè)At1jiI8.30E+026.15E+037.39E+038.30E+027.22E+025.13E+03纟部頂面的面積、A3.46E-041.96E-05 .96Ε-053.46E-047.85E-071.26E-05施加在一個(gè)凸部上的壓力 f=F/n (N)5.90E+007.96Ε-0 6.63E-015.90E+006.79E+009.55E-01單位面積上的凸部頂面的總面積的比例圣(%)28.712.114.528.70.18.4彈性率E(Pa)1.00E+061.00E+061.00E+061.00E+091.00E+091.00E+07施加在一個(gè)凸部上的應(yīng)力 a=f/A(Pa)1.71E+044.06E+043.38E+041.71E+048.65E+067.60E+04變形ε=σ/Ε1.71E-024.06E-023.38E-021.71 E-058.65E-037.60E-03收縮<5=hx ε (m)1.02E-061.01E-066.42E-071.02E-095.19E-075.32E-07 實(shí)施例 下面，通過(guò)實(shí)施例更具體地說(shuō)明本發(fā)明，但是本發(fā)明不限于這些內(nèi)容。
[實(shí)施例1] 準(zhǔn)備厚度100 μ m、300mmX 300mm的薄膜硅片(寸> * >工)9 一 H λ文 (SANSHIN ENTERPRISE)株式會(huì)社制的微硅片的單面梨皮狀類型、型號(hào)Νμ KSA-100-50)，切成直徑^Smm的圓形，如后述那樣設(shè)為彈性吸附層2。另外，使用在厚度50 μ m的聚酰亞胺片的單面上層疊有厚度9 μ m的銅箔的覆銅層壓板(宇部興產(chǎn)株式會(huì)社制的覆銅層壓板“ -^ ^ ^ (注冊(cè)商標(biāo))N”)，在銅箔面上進(jìn)行掩模，用腐蝕性蝕刻液形成具有半月形圖案(直徑四4讓的半圓狀)的雙極型(電極間隔2mm)的吸附電極4，將直徑298mm的聚酰亞胺片設(shè)為下部絕緣層3。而且，如圖2所示，在覆銅層壓板的銅箔面?zhèn)冉?jīng)由厚度10 μ m的環(huán)氧系粘結(jié)片(未圖示)進(jìn)行粘接以使得硅片的梨皮狀面成為表側(cè)。粘貼為一體的片在內(nèi)部具有直徑6mm的冷卻水的水路7，對(duì)板厚15mm、直徑^Smm的鋁制基底5經(jīng)由所述的環(huán)氧系粘結(jié)片而粘貼，使硅片的梨皮狀面成為表側(cè)、即基板吸附面。
接著，在上述微硅片的梨皮狀面上經(jīng)由不銹鋼制的規(guī)定的掩模，用空氣式噴砂機(jī)將粒徑為幾μ m的硅粒子均勻地照射一定時(shí)間而得到規(guī)定的上表面2b。S卩，如表1的例1 所示，形成高度h = 6(^111、直徑(1 = 21mm、相鄰的凸部的間隔a = 37. 3mm、且以梨皮狀面為頂面的凸部1，得到在基板吸附面單位面積Im2上具備η = 830個(gè)的凸部1的彈性吸附層 2。并且，將吸附電極4連接在外部的電源10上，因此從吸附電極4通過(guò)絕緣套筒8向外部取出電位供給線9，完成與實(shí)施例1有關(guān)的靜電吸盤101。
當(dāng)上述所得到的靜電吸盤101以吸附力F = 4900Pa來(lái)吸附/保持基板6時(shí)，為了確認(rèn)彈性吸附層2中的凸部1接觸到何種程度，進(jìn)行了如下的試驗(yàn)。將直徑300mm、厚度 10mm、以及整體的平整度Wh為1 μ m的透明派熱克斯(pyrex)(注冊(cè)商標(biāo))玻璃板載置在由凸部1的頂面構(gòu)成的基板吸附面上，利用具有平面臺(tái)座的沖壓機(jī)進(jìn)行加壓。此時(shí)，通過(guò)管理成使玻璃板的自重與所施加的壓力在單位面積上合計(jì)為4900 。首先，在加壓的狀態(tài)下，通過(guò)透明派熱克斯(注冊(cè)商標(biāo))玻璃板，通過(guò)目視來(lái)確認(rèn)凸部1的接觸狀態(tài)時(shí)，確認(rèn)了全部的凸部1在其頂面接觸。附帶地說(shuō)，當(dāng)對(duì)全部的凸部1與玻璃板接觸的情況和不是這樣的情況進(jìn)行比較時(shí)，光的干涉條紋的樣子不同，因此能夠通過(guò)目視來(lái)判別兩者的狀態(tài)。另外，作為其它試驗(yàn)方法，在玻璃板和靜電吸盤101的基板吸附面之間夾入壓敏紙，確認(rèn)了與上述相同地通過(guò)沖壓機(jī)來(lái)加壓時(shí)，在全部的凸部1的位置壓敏紙反應(yīng)，全部的凸部1在其頂面接觸。并且，作為比較實(shí)驗(yàn)，在將玻璃板的自重與所施加的壓力的合計(jì)設(shè)為1/2的單位面積上合計(jì)^501 的條件下進(jìn)行相同的實(shí)驗(yàn)時(shí)，確認(rèn)了全部的凸部1中的3分之2在其頂面與玻璃板接觸。
[實(shí)施例2] 將在厚度25 μ m的聚酰亞胺片上粘貼有表面被處理為梨皮狀的厚度10 μ m的硅片的復(fù)合片11、厚度13 μ m的丙烯環(huán)氧粘結(jié)片12、以及厚度12 μ m的電解銅箔13 (古河寸一今夕卜7才4 A (FurukawaCircuit Foil)(株)制)分別切成直徑四8讓的圓形，通過(guò)沖壓成型在3MPa、170°C的條件下層壓化。
為了將上述層壓化的沖壓體的單面?zhèn)鹊你~箔設(shè)為雙極電極，通過(guò)蝕刻處理來(lái)形成以其中心為對(duì)稱軸進(jìn)行10分割的相鄰的扇形形狀的電極(鄰接的電極間距離3mm)。接著， 經(jīng)由切成直徑四8讓的與上述相同的厚度13 μ m的丙烯環(huán)氧粘結(jié)片12，重疊厚度50μπι的聚酰亞胺片14(東麗·杜邦公司制的卡普頓(kapton)薄膜型號(hào)200H)以覆蓋由上述蝕刻所得到的電極面，通過(guò)與上述相同的條件，進(jìn)行沖壓成型來(lái)一體地層壓。
接著，將厚度55 μ m的卡普頓單面粘接帶(R本(okamoto)株式會(huì)社1030E)粘接在由上述所得到的層壓體的梨皮狀面的整面上，并且為了在電極上接合端子，將由聚酰亞胺片14覆蓋的電極面朝向上側(cè)而載置在加熱板上，一邊加熱一邊焊接銅制的端子。
9 接著，在與上述所使用的相同的卡普頓單面粘接帶上以使直徑23mm的開(kāi)口部的中心配置在一邊長(zhǎng)度為35mm的正三角形的各頂點(diǎn)的方式開(kāi)設(shè)有多個(gè)孔，從而設(shè)置圖案掩模，將其配置在氧化鋁多孔真空吸盤上，在該圖案掩模上使上述所得到的層壓體的粘接帶側(cè)相對(duì)置地進(jìn)行載置，并抽取為真空以使其成為lPa。由此，形成與圖案掩模的孔徑和厚度相對(duì)應(yīng)的凹凸，如后述那樣，最后剝開(kāi)卡普頓單面粘接帶之后，以具有梨皮狀面的硅薄片為頂面，形成如表2所示那樣的凸部。
保持用氧化鋁多孔真空吸盤進(jìn)行吸引的狀態(tài)，在安裝有銅制的端子的一側(cè)的聚酰亞胺片面上涂布硅粘接劑15( 乂 > r y · “ 7才一> ζ .-^r-J τ ；^'. ”弋)w (Momentive PerformanceMaterials Japan)合同會(huì)社、型號(hào) TSE331)使得成為厚度 150 μ m 之后，載置板厚16mm以及直徑298mm且在內(nèi)部具有冷卻水的水路的鋁制的基底16，切斷吸引真空吸盤的泵的電源，在消泡室內(nèi)消泡1小時(shí)，之后在加熱板上對(duì)整體加熱到140°C，經(jīng)過(guò)幾小時(shí)來(lái)固化硅粘接劑。之后，通過(guò)使一體化的層壓體從真空吸盤脫離并進(jìn)行清掃，剝開(kāi)覆蓋具有梨皮狀面的硅片的卡普頓單面粘接帶，完成具備如圖3所示那樣的凸部1的與實(shí)施例2有關(guān)的靜電吸盤(No. 1)。
另外，作為由該實(shí)施例所得到的靜電吸盤的變形例，除了如形成上述表1中記載的例3中的凸部那樣以外，與上述相同地得到與本發(fā)明的實(shí)施例有關(guān)的靜電吸盤(No. 2)。
[表 2]
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤，將由彈性材料構(gòu)成的具備多個(gè)凸部的彈性吸附層設(shè)為基板吸附面， 并經(jīng)過(guò)由該彈性吸附層來(lái)吸附/保持基板，該靜電吸盤的特征在于，當(dāng)將彈性吸附層中的凸部的高度設(shè)為h，將基板吸附面中的單位面積上的凸部的數(shù)量設(shè)為n，將凸部中的頂面的面積設(shè)為A，將形成凸部的彈性材料的彈性率設(shè)為E，以吸附力F 來(lái)吸附/保持整體的平整度為Wh的基板時(shí)，以使在吸附力F作用的方向上凸部收縮的量δ 滿足下面的關(guān)系式(1)的方式形成彈性吸附層，且使基板吸附面中的單位面積上的凸部頂面的總面積的比例ξ為10%以上，5ffh ≥ δ ≥ 0.5Wh，在此，δ = (h/nA) · (F/E)…(1)其中，各值的單位是各個(gè)括弧內(nèi)所示的單位=Wh(m)、h (m)、η (個(gè)/m2)、A (m2)、E (Pa)、 F (Pa)、δ (m)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其中，凸部的高度h為Iym以上IOOOym以下的范圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其特征在于，形成凸部的彈性材料的彈性率E為0. IMPa以上50MPa以下的范圍。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其中，形成凸部的彈性材料為從由硅橡膠、丙烯橡膠、丁腈橡膠、異戊二烯橡膠、聚氨酯橡膠、 乙丙橡膠、表氯醇橡膠、氯丁橡膠、苯乙烯丁二烯橡膠、丁二烯橡膠、氟橡膠、以及丁基橡膠構(gòu)成的群中選擇的一種以上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其中，凸部的頂面具備梨皮狀圖案。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的靜電吸盤，其中，基板的整體的平整度Wh為0. 1 μ m 10 μ m的范圍。
7.一種靜電吸盤的制造方法，制造權(quán)利要求1 6中任意一項(xiàng)所述的靜電吸盤，該方法的特征在于，通過(guò)將具備由彈性材料構(gòu)成的彈性層、上部絕緣層、形成內(nèi)部電極的電極層、以及下部絕緣層的靜電吸盤片收容在真空吸盤裝置中，在靜電吸盤片的彈性層側(cè)夾有規(guī)定的圖案掩模地進(jìn)行真空吸引，從而形成與圖案掩模相對(duì)應(yīng)的凸部而得到彈性吸附層。
全文摘要
提供一種靜電吸盤，能夠減少?gòu)幕逦矫嫦蚧宓奈廴疚锔街?，能夠最?yōu)地保持基板的接觸面積并且高效地進(jìn)行經(jīng)由靜電吸盤的冷卻。該靜電吸盤將由彈性材料構(gòu)成的具備多個(gè)凸部的彈性吸附層設(shè)為基板吸附面，并經(jīng)由該彈性吸附層來(lái)吸附/保持基板，當(dāng)將彈性吸附層中的凸部的高度設(shè)為h(m)，將基板吸附面中的單位面積上的凸部的數(shù)量設(shè)為n(個(gè)/m2)，將凸部中的頂面的面積設(shè)為A(m2)，形成凸部的彈性材料的彈性率設(shè)為E(Pa)，以吸附力F(Pa)來(lái)吸附/保持整體的平整度為Wh(m)的基板時(shí)，在吸附力F作用的方向上凸部收縮的量δ(m)滿足下述關(guān)系式(1)，且基板吸附面中的單位面積上的凸部頂面的總面積的比例ξ為10％以上，5Wh≥δ≥0.5Wh，δ＝(h/nA)·(F/E)…(1)。
文檔編號(hào)H02N13/00GK102187446SQ20098014129
公開(kāi)日2011年9月14日 申請(qǐng)日期2009年10月13日 優(yōu)先權(quán)日2008年10月15日
發(fā)明者辰巳良昭, 藤田隆仁, 天滿康之, 藤澤博 申請(qǐng)人:創(chuàng)意科技股份有限公司