專利名稱：靜電吸盤的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及靜電吸盤。
背景技術(shù)：
在真空燃燒室內(nèi)對被處理基板進(jìn)行處理的流程中，作為保持固定被處理基板的方法而使用靜電吸盤。近幾年，為了縮短生產(chǎn)節(jié)拍時(shí)間，對使用高密度等離子的流程進(jìn)行了普遍化。因此，需要將從高密度等離子流入被處理基板的熱流束有效地向靜電吸盤外除去的方法。例如，公開有用接合劑將調(diào)溫板接合在靜電吸盤下側(cè)的構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)I)。在該構(gòu)造中，用橡膠等接合劑將帶有電極的陶瓷板粘結(jié)在導(dǎo)電體的金屬基座基板上。流入被處理基板的熱流束如下，通過靜電吸盤，傳導(dǎo)到流通有冷媒的調(diào)溫板，由冷媒排熱到靜 電吸盤外。但是，與金屬基座基板、陶瓷板的熱傳導(dǎo)率相比，由樹脂構(gòu)成的接合劑的熱傳導(dǎo)率低1、2個(gè)數(shù)位(digit)。從而，接合劑可成為對于熱的阻力。因此，要想有效地排熱，則需要盡可能地使接合劑變薄。然而，如果使接合劑變薄，則無法用接合劑來緩解因金屬基座基板與陶瓷板的溫差或金屬基座基板與陶瓷板的熱膨脹系數(shù)差而發(fā)生的金屬基座基板與陶瓷板的錯(cuò)開，其粘結(jié)力降低。對此，公開有如下構(gòu)造(例如，參照專利文獻(xiàn)2 )，為了提高接合劑的熱傳導(dǎo)率，將熱傳導(dǎo)填充物混合分散在接合劑中。專利文獻(xiàn)I :日本國特開昭63-283037號公報(bào)專利文獻(xiàn)2 :日本國特開平02-027748號公報(bào)但是，在用混合分散有熱傳導(dǎo)填充物的接合劑粘結(jié)靜電吸盤的構(gòu)成部件即陶瓷電介體與陶瓷基板時(shí)，有可能在陶瓷電介體側(cè)產(chǎn)生裂紋。之所以這樣，是因?yàn)榛旌戏稚⒃诮雍蟿┲械臒醾鲗?dǎo)填充物為無定形而且在大小上存在偏差(分布)。例如，陶瓷電介體與陶瓷基板之間存在接合劑，通過熱壓使接合劑硬化，并進(jìn)行粘結(jié)。此時(shí)，如果在無定形填充物的大小上存在偏差，則接合劑的厚度被無定形填充物的大小決定。尤其，如果存在較大形狀的無定形填充物，則在熱壓硬化時(shí)，壓力集中在該無定形填充物上，在無定形填充物抵接的陶瓷電介體上外加過剩的應(yīng)力。其結(jié)果，有可能在陶瓷電介體側(cè)產(chǎn)生裂紋。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的課題在于提供一種如下靜電吸盤，接合劑較薄，具有較高的熱傳導(dǎo)率，而且在靜電吸盤的構(gòu)成部件上難以產(chǎn)生裂紋。第I發(fā)明如下，涉及靜電吸盤，其特征為，具備陶瓷電介體，在表面上形成有電極；陶瓷基板，支撐所述陶瓷電介體；及第I接合劑，接合所述陶瓷電介體與所述陶瓷基板，所述第I接合劑具有包含有機(jī)材料的第I主劑、包含無機(jī)材料的第I無定形填充物、包含無機(jī)材料的第I球形填充物，在所述第I主劑中分散配合有所述第I無定形填充物與所述第I球形填充物，所述第I主劑、所述第I無定形填充物與所述第I球形填充物由電絕緣性材料構(gòu)成，所述第I球形填充物的平均直徑大于全部所述第I無定形填充物的短徑的最大值，所述第I接合劑的厚度或者與所述第I球形填充物的平均直徑相同或者更大。使陶瓷基板與形成有電極的陶瓷電介體相對，通過分別用第I接合劑粘結(jié)而進(jìn)行一體化，從而能夠確保電極周圍的電絕緣性。在此，陶瓷基板與陶瓷電介體材質(zhì)的主成分是陶瓷燒結(jié)體，與樹脂制的靜電吸盤相比，靜電吸盤的耐久性、可靠性更佳。另外，由于第I球形填充物與第I無定形填充物是無機(jī)材料，因此易于控制各自的大小(例如直徑)。由此，與第I接合劑的第I主劑的混合分散變得容易。由于第I接合劑的第I主劑、第I無定形填充物與第I球形填充物是電絕緣性材料，因此能夠確保電極周圍的電絕緣性。而且，第I球形填充物的平均直徑大于全部第I無定形填充物的短徑的最大值。因 此，通過第I球形填充物能夠?qū)⒌贗接合劑的厚度控制成或者與第I球形填充物的平均直徑相同或者大于平均直徑。由此，在第I接合劑的熱壓硬化時(shí)，不會因無定形填充物而向陶瓷電介體外加局部應(yīng)力，能夠防止在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋。第2發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的平均直徑與所述第I無定形填充物的短徑的最大值相比還要大10 μ m以上。如果使第I球形填充物的平均直徑與第I無定形填充物的短徑的最大值相比還要大10 μ m以上，則在對第I接合劑進(jìn)行熱壓硬化時(shí)，能夠以第I球形填充物的直徑對第I接合劑的厚度進(jìn)行控制，而不是以第I無定形填充物的大小進(jìn)行控制。即，在熱壓硬化時(shí)，難以因第I無定形填充物而向陶瓷基板、陶瓷電介體外加局部應(yīng)力。由此，能夠防止在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋。另外，在位于第I接合劑上下的陶瓷基板與陶瓷電介體的平面度、厚度的偏差為10 μ m以下(例如5 μ m)的情況下，使第I球形填充物的平均直徑與第I無定形填充物的短徑的最大值相比還要大10 μ m以上，從而能夠通過第I接合劑來吸收(緩解)陶瓷基板與陶瓷電介體的表面凹凸。而且，設(shè)置在陶瓷基板表面上的電極的平面度、厚度的偏差為ΙΟμπι以下(例如5 μ m)的情況下，使第I球形填充物的平均直徑與第I無定形填充物的短徑的最大值相比還要大10 μ m以上，從而能夠通過第I接合劑來吸收(緩解)電極的表面凹凸。此時(shí)，第I球形填充物不與陶瓷基板、陶瓷電介體接觸，抵接于電極的表面。因此，能夠抑制在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋。第3發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的體積濃度(vol%)如下，對于含有所述第I無定形填充物的所述第I接合劑的體積，大于O. 025vol%小于42. 0vol%o如果使第I球形填充物的體積濃度(vol%)大于含有第I無定形填充物的第I接合劑體積的O. 025vol%,則在第I接合劑內(nèi)的第I球形填充物的分散變得良好。即，能夠使第I球形填充物在第I接合劑內(nèi)無遺漏地遍布。由此，第I接合劑的厚度或者與第I球形填充物的平均直徑相同或者大于第I球形填充物的平均直徑。因此，在對第I接合劑進(jìn)行熱壓硬化時(shí)，難以因第I無定形填充物而向陶瓷電介體外加局部應(yīng)力。其結(jié)果，能夠抑制在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋。另外，使其體積濃度(vol%)小于42. 0vol%，從而能夠在含有第I無定形填充物的第I接合劑內(nèi)充分?jǐn)嚢璧贗球形填充物。即，如果體積濃度(V01%)小于42.0vol%，則第I球形填充物均勻地分散在含有第I無定形填充物的第I接合劑內(nèi)。第4發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，所述第I接合劑的所述第I主劑的材質(zhì)為硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、氟樹脂中的任意I個(gè)。通過改變第I接合劑的第I主劑材質(zhì)，從而能夠適當(dāng)選擇在對第I主劑進(jìn)行硬化后的第I主劑的特性。例如，在需要被硬化后的第I接合劑具有柔軟性的情況下，使用硬度較低的硅酮樹脂或氟樹脂。在需要被硬化后的第I接合劑具有剛性的情況下，使用硬度較高的環(huán)氧樹脂。在需要被硬化后的第I接合劑具有抗等離子性的情況下，使用氟樹脂。第5發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物與所述第I無定形 填充物的熱傳導(dǎo)率高于所述第I接合劑的所述第I主劑的熱傳導(dǎo)率。由于第I球形填充物與第I無定形填充物的熱傳導(dǎo)率高于第I接合劑的第I主劑，因此與主劑單體的接合劑相比第I接合劑的熱傳導(dǎo)率上升，冷卻性能得到提高。第6發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的材質(zhì)與所述第I無定形填充物的材質(zhì)不同。將第I球形填充物添加于第I接合劑中的目的為，為了實(shí)現(xiàn)第I接合劑厚度的均勻化，或者分散外加到陶瓷電介體上的應(yīng)力。將第I無定形填充物添加于第I接合劑中的目的為，為了提高第I接合劑的熱傳導(dǎo)率，或者實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)率的均勻化。這樣，通過選擇適合于各目的的更加優(yōu)良的材質(zhì)，從而能夠得到更高的性能。第7發(fā)明如下，在第5發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率低于所述第I無定形填充物的熱傳導(dǎo)率。例如，在第I球形填充物接觸陶瓷基板、陶瓷電介體或者設(shè)置在陶瓷電介體的電極的情況下，該接觸部分與其他部分的熱傳導(dǎo)率的差變小。由此，能夠?qū)崿F(xiàn)陶瓷電介體的面內(nèi)溫度分布的均勻化。第8發(fā)明如下，在第7發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率或者與所述第I無定形填充物和所述第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率相同或者更小。如果使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率或者與第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率相同或者更小，則在第I接合劑內(nèi)的熱傳導(dǎo)率進(jìn)一步趨于一定，抑制熱傳導(dǎo)時(shí)在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)(Hot Spot)或冷點(diǎn)(Cold Spot)這樣的溫度的奇異點(diǎn)。第9發(fā)明如下，在第8發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率處于所述第I無定形填充物和所述第I主劑的所述混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍到I. O倍為止的范圍內(nèi)。使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率處于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍到I. O倍為止的范圍內(nèi)，從而能夠優(yōu)選使第I接合劑內(nèi)的熱傳導(dǎo)率趨于均勻。其結(jié)果，抑制熱傳導(dǎo)時(shí)在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)或冷點(diǎn)這樣的溫度的奇異點(diǎn)。如果使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率小于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍，則第I球形填充物與其周邊的第I接合劑的熱傳導(dǎo)率降低。其結(jié)果，在向陶瓷電介體與被吸附物即被處理基板給予熱流束時(shí)，在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)。如果使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率大于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的I. O倍，則第I球形填充物與其周邊的第I接合劑的熱傳導(dǎo)率得到提高。其結(jié)果，在向陶瓷電介體與被吸附物即被處理基板給予熱流束時(shí)，在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生冷點(diǎn)。第10發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，所述陶瓷電介體的厚度或者與所述陶瓷基板的厚度相同或者更薄。如果使陶瓷基板的厚度或者與陶瓷電介體的厚度相同或者更厚，則能夠通過陶瓷基板確實(shí)地保持固定陶瓷電介體。由此，即使在粘結(jié)陶瓷電介體與陶瓷基板之后對陶瓷電介體進(jìn)行加工，也能夠防止陶瓷電介體發(fā)生裂開。另外，加工后的陶瓷電介體的平面度與厚度的均勻性變得良好。第11發(fā)明如下，在第10發(fā)明中，其特征為，所述第I球形填充物的維氏硬度小于 所述陶瓷電介體的維氏硬度。通過第I球形填充物將第I接合劑的厚度控制成或者與第I球形填充物的平均直徑相同或者大于平均直徑的值。假設(shè)，即使在第I球形填充物中分散混合有大于平均直徑的個(gè)體的情況下，通過使第I球形填充物的維氏硬度小于陶瓷電介體的維氏硬度，從而在第I接合劑的熱壓硬化時(shí)，大于平均直徑的球形填充物個(gè)體也在陶瓷電介體之前被破壞。因此，不會向陶瓷電介體外加局部應(yīng)力，能夠防止在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋。第12發(fā)明如下，在第I發(fā)明中，其特征為，還具備調(diào)溫部，與所述陶瓷基板接合；及第2接合劑，接合所述陶瓷基板與所述調(diào)溫部，所述第2接合劑具有包含有機(jī)材料的第2主劑、包含無機(jī)材料的第2無定形填充物、包含無機(jī)材料的第2球形填充物，在所述第2主劑中分散配合有所述第2無定形填充物與所述第2球形填充物，所述第2主劑、所述第2無定形填充物與所述第2球形填充物由電絕緣性材料構(gòu)成，所述第2球形填充物的平均直徑大于全部所述第2無定形填充物的短徑的最大值，所述第2接合劑的厚度或者與所述第2球形填充物的平均直徑相同或者更大，所述第2球形填充物的平均直徑大于所述第I球形填充物的平均直徑。由于第2球形填充物的平均直徑大于全部第2無定形填充物的短徑的最大值，因此能夠通過第2球形填充物將第2接合劑的厚度控制成或者與第2球形填充物的平均直徑相同，或者大于平均直徑。由此，在對第2接合劑的進(jìn)行熱壓硬化時(shí)，不會因無定形填充物而向陶瓷基板外加局部應(yīng)力，能夠防止在陶瓷基板上產(chǎn)生裂紋。另外，由于在陶瓷基板上粘結(jié)調(diào)溫部(調(diào)溫板)，因此陶瓷基板的剛性得到提高。而且，在對陶瓷電介體進(jìn)行加工時(shí)，能夠防止陶瓷電介體發(fā)生裂開。通過在第2接合劑中分散配合球形填充物，從而能夠以均勻的厚度保持固定陶瓷基板。其結(jié)果，即使對陶瓷電介體進(jìn)行加工，也能夠防止陶瓷電介體發(fā)生裂開。另外，在調(diào)溫部為金屬制的情況下，調(diào)溫部的線膨脹系數(shù)大于陶瓷基板的線膨脹系數(shù)。通過使第2球形填充物的平均直徑大于第I球形填充物的平均直徑，從而使第2接合劑的厚度大于第I接合劑的厚度。由此，陶瓷基板與調(diào)溫部之間的熱膨脹收縮差容易吸收到第2接合劑內(nèi)，難以發(fā)生陶瓷基板的變形、陶瓷基板與調(diào)溫部的剝離。根據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)一種如下靜電吸盤，接合劑較薄，具有較高的熱傳導(dǎo)率，而且在靜電吸盤的構(gòu)成部件上難以產(chǎn)生裂紋。



圖I是靜電吸盤的要部斷面模式圖，(b)是(a)的箭頭A所示部分的放大圖，(C)是(b)的箭頭B所示部分的放大圖。圖2是在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋時(shí)的模式圖。圖3是接合劑的斷面SEM圖像，Ca)是混合分散球形填充物與無定形填充物的接合劑的斷面SEM圖像，(b)是混合分散無定形填充物的接合劑的斷面SEM圖像。圖4是說明無定形填充物的短徑的圖。 圖5是說明靜電吸盤效果的一例的圖。符號說明I-靜電吸盤；10_陶瓷電介體；15_裂紋；20_陶瓷基板；30_調(diào)溫部；30t_介質(zhì)路徑；40、50_接合劑；41、51-主劑；42、52_球形填充物；43、53_無定形填充物；60_電極。
具體實(shí)施例方式以下，參照附圖對具體實(shí)施方式
進(jìn)行說明。在以下說明的實(shí)施方式中也包含用于解決上述課題的方法。首先，說明在本發(fā)明的實(shí)施方式中使用的詞。陶瓷基板、陶瓷電介體陶瓷基板(也稱之為支撐基板、中間基板)為支撐陶瓷電介體的載物臺。陶瓷電介體為用于放置被處理基板的載物臺。在陶瓷基板與陶瓷電介體中，其材質(zhì)是陶瓷燒結(jié)體，均勻地設(shè)計(jì)厚度。陶瓷基板與陶瓷電介體主面的平面度也被設(shè)定在規(guī)定的范圍內(nèi)。如果各自的厚度均勻或確保各自主面的平面度，則在熱壓硬化時(shí)局部應(yīng)力難以外加到陶瓷基板與陶瓷電介體上。另外，能夠通過球形填充物的平均直徑來控制被陶瓷基板與陶瓷電介體夾住的接合劑的厚度。陶瓷基板的直徑為300mm左右，厚度為2 3mm左右。陶瓷電介體的直徑為300mm左右，厚度為Imm左右。陶瓷基板與陶瓷電介體的平面度為20 μ m以下。陶瓷基板與陶瓷電介體的厚度偏差為20 μ m以下。另外，陶瓷基板與陶瓷電介體的平面度、厚度的偏差更優(yōu)選10 μ m以下。接合劑接合劑為用于粘結(jié)陶瓷基板與陶瓷電介體以及粘結(jié)陶瓷基板與調(diào)溫部的接合劑。對于接合劑(也稱之為粘結(jié)劑、接合層)，由于加熱硬化溫度低且要確保硬化后的柔軟性，因此優(yōu)選有機(jī)材料接合劑。接合劑的主劑的材質(zhì)為硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、氟素系樹脂中的任意I個(gè)。例如，作為接合劑使用硬度比較低的硅酮樹脂接合劑或者氟素系樹脂接合劑。在硅酮樹脂接合劑的情況下，優(yōu)選2液附加型。如果將硅酮樹脂接合劑作成2液附加型，則與脫肟型、脫乙醇型相比，在接合劑深部的硬化性高，而且在硬化時(shí)變得難以產(chǎn)生氣體(空隙)。另夕卜，如果作成2液附加型，則與I液附加型相比硬化溫度變低。由此，在接合劑內(nèi)產(chǎn)生的應(yīng)力變得更小。而且，在需要接合劑具有高剛性時(shí)，使用環(huán)氧樹脂接合劑或氟素系樹脂接合劑。而且，在需要接合劑具有高抗等離子性的時(shí)，使用氟素系樹脂接合劑。無定形填充物
無定形填充物為用于實(shí)現(xiàn)接合劑的熱傳導(dǎo)率提高的添加材料。因此，優(yōu)選其形狀為無定形。在混合分散接合劑的主劑與無定形填充物的接合劑中，與只有主劑的接合劑相t匕，熱傳導(dǎo)率變高。例如，在接合劑的主劑單體中，相對于O. 2 (W/mK)左右的熱傳導(dǎo)率，在混合有硅酮主劑與氧化鋁無定形填充物的情況下，熱傳導(dǎo)率提高到O. 8 1.7 (W/mK)。另夕卜，為了提高向接合劑主劑中的填充率，也可以混合分散2種以上平均直徑的無定形填充物。無定形填充物的材質(zhì)為無機(jī)材料。作為具體的材質(zhì)，例如符合氧化鋁、氮化鋁、二氧化硅等。為了提高無定形填充物與接合劑主劑的親和力，也存在對無定形填充物表面進(jìn)行處理的情況。對于接合劑主劑，無定形填充物的重量濃度為70 80 (wt%)0球形填充物球形填充物為用于控制接合劑厚度的添加材料。為了高精度地控制接合劑的厚度，優(yōu)選其形狀為球形。球形填充物的材質(zhì)為無機(jī)材料。但是，球形填充物的材質(zhì)與無定形填充物的材質(zhì)不同。球形填充物的材質(zhì)例如為符合玻璃等。如果填充物形狀為球形，則容易混合分散在接合劑中。而且，在進(jìn)行粘結(jié)時(shí)，即使在球形填充物與陶瓷基板或陶瓷電介體之間存在無定形填充物，也由于球形填充物的形狀為球形，因此無定形填充物容易在接合 劑中移動。球形填充物的形狀接近圓球形，而且優(yōu)選直徑的分布較窄。由此，能夠更加正確地控制接合劑的厚度。另外，球形填充物的直徑大于無定形填充物，因此在控制接合劑的厚度方面更應(yīng)優(yōu)選。球形填充物的“球形”不僅指圓球狀而且指接近圓球狀的形狀即全體的90%以上的粒子處于形狀因子(Shape Factor) I. O I. 4的范圍內(nèi)的形狀。在此,通過用顯微鏡放大觀察的數(shù)百個(gè)(例如200個(gè))粒子的長徑與正交于長徑的短徑的比的平均值來算出形狀因子。從而，如果只是完全的球形粒子，則形狀因子為1.0，該形狀因子越遠(yuǎn)離1.0，則越呈非球形。另外，在此所述的無定形是指超過該形狀因子I. 4的形狀。而且，球形填充物的粒子直徑分布寬度與無定形填充物的粒子直徑分布寬度相比更窄。S卩，球形填充物的粒子直徑的偏差與無定形填充物的粒子直徑的偏差相比更小。在此，例如使用粒子直徑分布的半寬度、粒子直徑分布的半半寬度、標(biāo)準(zhǔn)偏差等來定義粒子直徑分布寬度。將球形填充物添加于接合劑中的目的為，為了實(shí)現(xiàn)接合劑厚度的均勻化，或者分散外加到陶瓷電介體上的應(yīng)力。另一方面，將無定形填充物添加于接合劑中的目的為，為了提高接合劑的熱傳導(dǎo)率、實(shí)現(xiàn)熱傳導(dǎo)率的均勻化。這樣，通過選擇符合各目的的更加優(yōu)良的材質(zhì)，能夠得到更高的性能。根據(jù)JIS R6002 (結(jié)接磨料粒度的試驗(yàn)方法)的篩選試驗(yàn)方法，第I球形填充物的直徑分布成為如下分布。第I球形填充物的直徑分布如下，10%直徑與90%直徑剛好進(jìn)入50%直徑的土 10%以下。在此，90%直徑是指在63 μ m篩眼的篩眼上殘留90%的球形填充物的直徑，10%直徑是指在77 μ m篩眼的篩眼上殘留10%的球形填充物的直徑，50%直徑是指在70 μ m篩眼的篩眼上殘留50%的球形填充物的直徑。在本實(shí)施方式中，將50%直徑作為第I球形填充物的目標(biāo)值。平均直徑平均直徑例如為將加上全部球形填充物的直徑的數(shù)值除以全部球形填充物的數(shù)量的值。短徑短徑是指無定形填充物的與長度方向正交的寬度方向的長度(參照圖4)。短徑的最大值短徑的最大值是指全部無定形填充物的短徑當(dāng)中的最大的短徑值。維氏硬度優(yōu)選第I球形填充物的維氏硬度小于陶瓷電介體的維氏硬度。通過第I球形填充物將第I接合劑的厚度控制成或者與第I球形填充物的平均直徑相同或者大于平均直徑的值。假設(shè)，即使在第I球形填充物中分散混合有大于平均直 徑的個(gè)體的情況下，通過使第I球形填充物的維氏硬度小于陶瓷電介體的維氏硬度，從而在第I接合劑的熱壓硬化時(shí)，也使大于平均直徑的球形填充物個(gè)體在陶瓷電介層之前被破壞。因此，局部應(yīng)力不會外加到陶瓷電介體上，能夠防止在陶瓷電介體上產(chǎn)生裂紋。在此，根據(jù)JIS R1610實(shí)施了維氏硬度試驗(yàn)。維氏硬度試驗(yàn)機(jī)使用了 JIS B7725或JIS B7735所規(guī)定的儀器。熱傳導(dǎo)率使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率或者與第I無定形填充物和第I主劑的混和物的熱傳導(dǎo)率相同或者更小。更優(yōu)選將第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率設(shè)定在第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍到I. O倍為止的范圍內(nèi)。在該范圍內(nèi)，第I接合劑內(nèi)的熱傳導(dǎo)率進(jìn)一步趨于均勻。其結(jié)果，抑制熱傳導(dǎo)時(shí)在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)或冷點(diǎn)這樣的溫度的奇異點(diǎn)。第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率優(yōu)選處于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍到I. O倍為止的范圍內(nèi)。通過使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率處于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍到I. O倍為止的范圍內(nèi)，從而能夠優(yōu)選使第I接合劑內(nèi)的熱傳導(dǎo)率趨于均勻。其結(jié)果，抑制熱傳導(dǎo)時(shí)在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)或冷點(diǎn)這樣的溫度的奇異點(diǎn)。如果使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率小于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍，則第I球形填充物與其周邊的第I接合劑的熱傳導(dǎo)率降低。其結(jié)果，在向陶瓷電介體與被吸附物即被處理基板給予熱流束時(shí)，在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生熱點(diǎn)。如果使第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率大于第I無定形填充物和第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率的I. O倍，則第I球形填充物與其周邊的第I接合劑的熱傳導(dǎo)率得到提高。其結(jié)果，在向陶瓷電介體與被吸附物即被處理基板給予熱流束時(shí)，在第I接合劑內(nèi)產(chǎn)生冷點(diǎn)。在將第I球形填充物的材質(zhì)作成玻璃時(shí)，熱傳導(dǎo)率處于O. 55 O. 8 (W/mK)的范圍內(nèi)。因而，相對于混合硅酮主劑與氧化鋁無定形填充物的混合物的熱傳導(dǎo)率(O. 8 I. 7(W/mK))，優(yōu)選該第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率。在此，熱傳導(dǎo)率的測定方法如下，根據(jù)JIS R1611而對球形填充物實(shí)施了測定，對于主劑與無定形填充物的混合物，使用日本京都電子工業(yè)公司制作的熱傳導(dǎo)率計(jì)QTM-D3通過熱線測試法進(jìn)行了測定。接下來，說明本實(shí)施方式涉及的靜電吸盤的結(jié)構(gòu)。適當(dāng)省略與上述的詞的說明相重復(fù)的內(nèi)容。
圖I是靜電吸盤的要部斷面模式圖，(b)是(a)的箭頭A所示部分的放大圖，(c)是(b)的箭頭B所示部分的放大圖。首先，說明靜電吸盤I的概要。靜電吸盤I具備陶瓷電介體10 ;在表面上形成有電極60 ;陶瓷基板20，支撐陶瓷電介體10 ;及第I接合劑40，接合陶瓷電介體10與陶瓷基板20。接合劑40具有第I主劑41，包含硅酮等有機(jī)材料；第I無定形填充物43，包含無機(jī)材料；及第I球形填充物42，包含無機(jī)材料。在第I主劑41中，第I無定形填充物43與第I球形填充物42分散配合，第I主劑41、第I無定形填充物43與第I球形填充物42是電絕緣性材料，第I球形填充物42的平均直徑與全部第I無定形填充物43的短徑的最大值相比更大。第I接合劑40的厚度或者與第I球形填充物42的平均直徑相同或者更大。而且，靜電吸盤I具備調(diào)溫部30，接合在陶瓷基板20上；及第2接合劑50，接合陶瓷基板20與調(diào)溫部30。后述第2接合劑50。 詳細(xì)說明靜電吸盤I。如上所述，在陶瓷電介體10與陶瓷基板20之間設(shè)置有第I接合劑40，在陶瓷基板20與調(diào)溫部30之間設(shè)置有第2接合劑50。陶瓷電介體10是體積電阻率(20°C )為IO9 IO13 Ω · cm的約翰遜·拉別克原材料。其直徑為300臟，厚度為1mm。陶瓷電介體10的維氏硬度為15GPa以上。陶瓷電介體10的主面(下面?zhèn)?上有選擇地設(shè)置有電極60。當(dāng)向電極60外加電壓時(shí)，陶瓷電介體10帶靜電。由此，能夠?qū)⒈惶幚砘屐o電吸附在陶瓷電介體10上。電極60的總面積是陶瓷電介體10的下面面積的70% 80%。電極60的厚度為O. 8 μ m。陶瓷基板20例如將高純度氧化鋁(純度99%)作為其主成分，直徑為300mm，厚度為2 3mm。陶瓷基板20是用于實(shí)現(xiàn)電極60與調(diào)溫部30之間的電絕緣的構(gòu)件。而且，陶瓷基板20成為在加工陶瓷電介體10時(shí)的載物臺。由于陶瓷基板20成為陶瓷電介體10基座，因此即使對陶瓷電介體10進(jìn)行研磨加工，也能夠確保陶瓷電介體10的平坦性。調(diào)溫部30例如其主成分為鋁(Al A6061)或者鋁與碳化硅(SiC)的合金。而且，通過釬焊加工而在調(diào)溫部30內(nèi)部形成有介質(zhì)路徑30t。溫度調(diào)節(jié)用的介質(zhì)在介質(zhì)路徑30t中流通。調(diào)溫部30的直徑為320mm，厚度為40mm。另外，接合劑40具有主劑41、球形填充物42、無定形填充物43。通過真空粘結(jié)、熱壓硬化等而在陶瓷電介體10與陶瓷基板20之間形成接合劑40。在主劑41中混合分散有球形填充物42與無定形填充物43。無定形填充物43的濃度為接合劑40的80wt%左右。關(guān)于接合劑40的材質(zhì)，主劑41為硅酮樹脂，無定形填充物43為氧化鋁粒子，球形填充物42為鈉鈣玻璃。主劑41與無定形填充物43的混合物的熱傳導(dǎo)率為I. 0(W/mK)，球形填充物42的熱傳導(dǎo)率為O. 7W/mK。另外，球形填充物42的維氏硬度為6Gpa以下。球形填充物42的平均直徑為約70 μ m，更詳細(xì)而言，90%直徑為66. 5 μ m，50%直徑為 69. 2 μ m, 10% 直徑為 71. 8 μ m。第2接合劑50具有第2主劑51，包含有機(jī)材料；第2無定形填充物53，包含無機(jī)材料；及第2球形填充物52，包含無機(jī)材料。在第2主劑51中分散配合有第2無定形填充物53與第2球形填充物52。第2主劑51、第2無定形填充物53與第2球形填充物52是電絕緣性材料。第2球形填充物52的平均直徑與全部第2無定形填充物53的短徑的最大值相比更大。第2接合劑50的厚度或者與第2球形填充物52的平均直徑相同或者更大。第2球形填充物52的平均直徑大于第I球形填充物42的平均直徑。通過真空粘結(jié)、熱壓硬化等，接合劑50形成在陶瓷基板20與調(diào)溫部30之間。在主劑51中混合分散有平均直徑為100 330 μ m (用千分尺進(jìn)行測量)的球形填充物52與無定形填充物53。通過使接合劑50介于陶瓷基板20與調(diào)溫部30之間，從而緩解陶瓷基板20與調(diào)溫部30的熱膨脹收縮差。其結(jié)果，難以發(fā)生陶瓷基板20的變形、陶瓷基板20與調(diào)溫部30的剝離。無定形填充物53的濃度為接合劑50的80wt%左右。在靜電吸盤I中，使陶瓷基板20與形成有電極60的陶瓷電介體10相對，通過分別用接合劑40粘結(jié)而進(jìn)行一體化，從而確保電極60周圍的電絕緣性。由于陶瓷基板與陶瓷電介體材質(zhì)的主成分是陶瓷燒結(jié)體，因此與樹脂制的靜電吸盤相比，靜電吸盤的耐久性、可罪性得到提聞。由于球形填充物42與無定形填充物43是無機(jī)材料，因此易于控制各自的大小(例如直徑)，與接合劑40的主劑41的混合分散變得容易。由于接合劑40的主劑41、無定形填 充物43與球形填充物42是電絕緣性材料，因此能夠確保電極60周圍的電絕緣性。對于混合分散在第I接合劑40中的球形填充物42的平均直徑，如下地進(jìn)行了驗(yàn)證。首先，在表I中示出在主劑41中只混合分散有無定形填充物43而未混合分散有球形填充物42時(shí)的接合劑40的厚度。作為測定用試樣，制作了 No. I 26的合計(jì)26個(gè)試樣。根據(jù)這些試樣求出了接合劑40厚度的偏差。各試樣是通過在主劑41中只混合分散有無定形填充物43的接合劑40將直徑為300mm的陶瓷板利用熱壓硬化而彼此粘貼在一起的試樣。測定點(diǎn)為，各試樣的外周部的8個(gè)部位，中間部的8個(gè)部位，中心部的I個(gè)部位,合計(jì)17個(gè)部位。根據(jù)這些部位求出了各個(gè)試樣的最厚部的厚度、最薄部的厚度與厚度的平均值。如表I所示，接合劑40的最厚部分散在22 60 μ m的范圍內(nèi)。接合劑40的最薄部分散在3 46 μ m的范圍內(nèi)。即，如果無定形填充物43的長度方向不平行于陶瓷電介體10的主面，則能夠推定出無定形填充物43的短徑分散在3 60 μπι的范圍內(nèi)。在此情況下，能夠推定出無定形填充物43的短徑的最大值為60 μ m。而且，在無定形填充物43的長度方向大致垂直于陶瓷電介體10的主面的情況下，能夠推定出無定形填充物43的長徑分散在3 60 μπι的范圍內(nèi)。在此情況下,能夠推定出無定形填充物43的長徑的最大值為60 μ m。表I接合劑的厚度偏差
權(quán)利要求
1.一種靜電吸盤，其特征為， 具備陶瓷電介體，在表面上形成有電極； 陶瓷基板，支撐所述陶瓷電介體； 及第I接合劑，接合所述陶瓷電介體與所述陶瓷基板， 所述第I接合劑具有包含有機(jī)材料的第I主劑、包含無機(jī)材料的第I無定形填充物、包含無機(jī)材料的第I球形填充物， 在所述第I主劑中分散配合有所述第I無定形填充物與所述第I球形填充物， 所述第I主劑、所述第I無定形填充物與所述第I球形填充物由電絕緣性材料構(gòu)成， 所述第I球形填充物的平均直徑大于全部所述第I無定形填充物的短徑的最大值， 所述第I接合劑的厚度或者與所述第I球形填充物的平均直徑相同或者更大。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的平均直徑與所述第I無定形填充物的短徑的最大值相比還要大10 μ m以上。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的體積濃度如下，對于含有所述第I無定形填充物的所述第I接合劑的體積，大于O. 025vol%小于42. 0vol%。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I接合劑的所述第I主劑的材質(zhì)為硅酮樹脂、環(huán)氧樹脂、氟樹脂中的任意I個(gè)。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物與所述第I無定形填充物的熱傳導(dǎo)率高于所述第I接合劑的所述第I主劑的熱傳導(dǎo)率。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的材質(zhì)與所述第I無定形填充物的材質(zhì)不同。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率低于所述第I無定形填充物的熱傳導(dǎo)率。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率或者與所述第I無定形填充物和所述第I主劑的混合物的熱傳導(dǎo)率相同或者更小。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的熱傳導(dǎo)率處于所述第I無定形填充物和所述第I主劑的所述混合物的熱傳導(dǎo)率的O. 4倍到I. O倍為止的范圍內(nèi)。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 所述陶瓷電介體的厚度或者與所述陶瓷基板的厚度相同或者更薄。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的靜電吸盤，其特征為， 所述第I球形填充物的維氏硬度小于所述陶瓷電介體的維氏硬度。
12.根據(jù)權(quán)利要求I所述的靜電吸盤，其特征為， 還具備調(diào)溫部，與所述陶瓷基板接合； 及第2接合劑，接合所述陶瓷基板與所述調(diào)溫部， 所述第2接合劑具有包含有機(jī)材料的第2主劑、包含無機(jī)材料的第2無定形填充物、包含無機(jī)材料的第2球形填充物， 在所述第2主劑中分散配合有所述第2無定形填充物與所述第2球形填充物， 所述第2主劑、所述第2無定形填充物與所述第2球形填充物由電絕緣性材料構(gòu)成， 所述第2球形填充物的 平均直徑大于全部所述第2無定形填充物的短徑的最大值， 所述第2接合劑的厚度或者與所述第2球形填充物的平均直徑相同或者更大， 所述第2球形填充物的平均直徑大于所述第I球形填充物的平均直徑。
全文摘要
本發(fā)明提供一種靜電吸盤，其特征為，具備陶瓷電介體，在表面上形成有電極；陶瓷基板，支撐陶瓷電介體；及第1接合劑，接合陶瓷電介體與陶瓷基板，第1接合劑具有包含有機(jī)材料的主劑、包含無機(jī)材料的無定形填充物、包含無機(jī)材料的球形填充物，在第1主劑中分散配合有第1無定形填充物與第1球形填充物，第1主劑、第1無定形填充物與第1球形填充物由電絕緣性材料構(gòu)成，第1球形填充物的平均直徑大于第1無定形填充物的短徑的最大值，第1接合劑的厚度或者與第1球形填充物的平均直徑相同或者更大。
文檔編號H01L21/683GK102822956SQ20118001556
公開日2012年12月12日 申請日期2011年3月23日 優(yōu)先權(quán)日2010年3月24日
發(fā)明者堀裕明, 松井宏樹, 板倉郁夫 申請人:Toto株式會社