CN108604569B - 静电卡盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明的目的在于提供一种静电卡盘装置，所述静电卡盘装置是介于静电卡盘部与加热构件之间的硅树脂片的耐形状变化性及耐热性优异，且静电卡盘部的面内温度均匀性优异的静电卡盘装置。本发明的静电卡盘装置(100)，其依次具备：静电卡盘部(2)，将一主面作为载置板状试样的载置面，并且内置有静电吸附用内部电极；加热构件(50)，在静电卡盘部(2)的与所述载置面相反一侧的面上以具有间隙的图案来粘合；片材(6)；以及基座部(10)，具有对静电卡盘部(2)进行冷却的功能，在静电卡盘部(2)与加热构件(50)之间具有层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度(A)为10～70的硅树脂片(52)。

Description

静电卡盘装置
技术领域
本发明涉及一种静电卡盘装置。
背景技术
在半导体制造工艺中，使用静电卡盘装置作为在晶圆的加工时，将晶圆简单地安装、固定于试样台，并且将该晶圆维持在所期望的温度的装置。
随着半导体元件的高积体化及高性能化，晶圆的加工的微细化正在发展，经常使用生产效率高、可进行大面积的微细加工的等离子体蚀刻技术。若对固定于静电卡盘装置上的晶圆照射等离子体，则该晶圆的表面温度上升。因此，为了抑制该表面温度的上升，使水等冷却介质在静电卡盘装置的基座部循环而自下侧对晶圆进行冷却，但此时因等离子体朝晶圆所导入的热在晶圆面内的不均，从而在晶圆的面内产生温度分布。例如，具有在晶圆的中心部温度变高，在边缘部温度变低的倾向。
例如，在调整使用氦气等气体的晶圆的面内温度分布的静电卡盘装置、调整晶圆等与静电卡盘的吸附面之间的接触面积的静电卡盘装置中，难以进行局部的温度控制。
并且，在以往的带有加热器功能的静电卡盘装置中，存在因加热器的急速的升降温，有时在静电卡盘部、基座部、加热器本身等中产生裂纹，作为静电卡盘装置的耐久性并不充分这一问题点。
为了解决该问题，例如公开有如下的静电卡盘装置：当应用于等离子体蚀刻装置等处理装置时，使硅晶圆等板状试样的面内产生局部的温度分布，由此可进行随着等离子体施加的硅晶圆等板状试样的局部的温度控制(例如，参考专利文献1)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2011-159684号公报
发明内容
发明要解决的技术课题
为了进一步抑制晶圆的面内温度的不均，要求进一步提高固定晶圆的静电卡盘部的面内温度均匀性。
本发明的目的在于提供一种静电卡盘装置，并将达成该目的作为课题，所述静电卡盘装置是介于静电卡盘部与加热构件之间的硅树脂片的耐形状变化性及耐热性优异，且静电卡盘部的面内温度均匀性优异的静电卡盘装置。
用于解决技术课题的手段
用于达成所述课题的具体方式如下所述。
<1>一种静电卡盘装置，其依次包括：静电卡盘部，将一主面作为载置板状试样的载置面，并且内置有静电吸附用内部电极；加热构件，在所述静电卡盘部的与所述载置面相反一侧的面上以具有间隙的图案来粘合；片材；以及基座部，具有对所述静电卡盘部进行冷却的功能；在所述静电卡盘部与所述加热构件之间具有层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度(A)为10～70的硅树脂片。
<2>如<1>所述的静电卡盘装置，其中，在所述加热构件与所述基座部之间具有绝缘材层。
<3>如<1>或<2>所述的静电卡盘装置，其中，所述片材含有选自由硅系弹性体及氟系弹性体所组成的群组中的任一个。
发明效果
根据本发明，提供一种介于静电卡盘部与加热构件之间的硅树脂片的耐形状变化性及耐热性优异，且静电卡盘部的面内温度均匀性优异的静电卡盘装置。
附图说明
图1是表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的一例的截面示意图。
图2是表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的另一例的截面示意图。
图3是表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的另一例的截面示意图。
图4是表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的另一例的截面示意图。
附图标号说明
2：静电卡盘部
6：片材
10：基座部
50：加热构件
52：硅树脂片
60：绝缘材层
100：静电卡盘装置
具体实施方式
<静电卡盘装置>
本发明的静电卡盘装置依次包括：静电卡盘部，将一主面作为载置板状试样的载置面，并且内置有静电吸附用内部电极；加热构件，在所述静电卡盘部的与所述载置面相反一侧的面上以具有间隙的图案来粘合；片材；以及基座部，具有对所述静电卡盘部进行冷却的功能；在所述静电卡盘部与所述加热构件之间具有层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度(A)为10～70的硅树脂片。
首先，对本发明的静电卡盘装置中的静电卡盘部、硅树脂片、加热构件、片材、以及基座部的层叠结构进行说明。
图1是表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的一例的截面示意图。
静电卡盘装置100包括：静电卡盘部2，固定晶圆；加热构件50，对静电卡盘部2进行加热；以及具有厚度的圆板状的基座部10，具有对静电卡盘部2进行冷却的功能。在静电卡盘部2与基座部10之间，自静电卡盘部2侧起依次具有硅树脂片52、加热构件50、片材6及绝缘材层60。
图2是表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的另一例的截面示意图。
静电卡盘装置102包括：静电卡盘部2，固定晶圆；加热构件50，对静电卡盘部2进行加热；以及具有厚度的圆板状的基座部10，具有对静电卡盘部2进行冷却的功能。在静电卡盘部2与基座部10之间，自静电卡盘部2侧起依次具有硅树脂片52、加热构件50、高分子材料层30、片材16及绝缘材层60。
图3及图4也为表示本发明的静电卡盘装置的层叠结构的另一例的截面示意图，图3及图4的静电卡盘装置104及静电卡盘装置106除了硅树脂片54的形态与硅树脂片52不同以外，分别与图1及图2相同。在静电卡盘装置100、静电卡盘装置102、静电卡盘装置104及静电卡盘装置106中，符号相同的构成要素，例如静电卡盘部2、基座部10等的结构相同，优选方式也相同。
以下，除硅树脂片52及硅树脂片54以外，以图1及图2的静电卡盘装置100及静电卡盘装置102为代表进行说明。
加热构件50隔着硅树脂片52位于静电卡盘部2的与载置面相反一侧的面(称为加热构件设置面)上，在静电卡盘部2以具有间隙的图案来粘合。加热构件50例如能够由使宽度窄的带状的金属材料蜿蜒的1个或多个图案构成。在图1及图2中，显示有4个加热构件50。这些加热构件50通常通过1个图案而相连，也可由多个同种或异种的图案构成。例如，可将直径不同的多个环状的加热构件配置成同心圆状。
如图1及图2所示，硅树脂片52可包覆加热构件设置面的全部，如图3及图4所示，硅树脂片52也可局部包覆加热构件设置面。如后述，加热构件50能够通过利用蚀刻等去除构成加热构件的板状的金属部件的一部分而形成。此时，硅树脂片52也一同去除，能够形成如图3及图4所示的硅树脂片54的层。另外，如图3及图4所示，也可不将加热构件50与加热构件50之间的加热构件设置面上的硅树脂片54全部去除，而在不存在加热构件50的加热构件设置面上具备硅树脂片54。
在本发明中，当利用蚀刻等去除树脂片52时，蚀刻时所使用的蚀刻液从加热构件50与树脂片54的粘合界面进入，有可能对加热构件50与树脂片54造成损伤，因此如图1及图2所示，优选为硅树脂片52包覆加热构件设置面的全部。
图1的片材6使用硬度低的材质的片，由此在静电卡盘部2的加热构件设置面上存在加热构件50的部位邻接于加热构件50上或加热构件50的侧面，不存在加热构件50的部位邻接于静电卡盘部2。
静电卡盘装置的制造方法的详细情况将后述，静电卡盘装置能够通过如下方式来制造：使片材6与视需要的绝缘材层60介于固定加热构件50的静电卡盘部2的加热构件设置面侧，夹持静电卡盘部2与基座部10来进行加压。此时，作为片材6，使用硬度低的材质的片，由此片材6能够埋设加热构件50彼此的间隙，并且，可将加热构件50固定于静电卡盘部2上。
如图2所示，也可通过高分子材料层30来埋设加热构件50的间隙。
图2的高分子材料层30在静电卡盘部2的加热构件设置面上存在加热构件50的部位邻接于加热构件50上或加热构件50的侧面，不存在加热构件50的部位邻接于静电卡盘部2。图2中，高分子材料层30也介于加热构件50与片材16之间，片材16未与加热构件50接触，但该构成仅为本发明的一实施方式。例如，也可设为如下的构成：使自静电卡盘部2的加热构件设置面至加热构件50的基座部10侧表面为止的距离与自静电卡盘部2的加热构件设置面至高分子材料层30的基座部10侧表面为止的距离一致，片材16既接触加热构件50，也接触高分子材料层30。
若如图1所示使用软质的片材6，则能够将静电卡盘装置的构成材料抑制得少。若如图2所示使用高分子材料层30，则即便在图1的片材6不追随加热构件50彼此的间隙的形状的情况下，也能够埋设加热构件50彼此的间隙，并更确实地固定加热构件50。
进而，图1的静电卡盘装置100在片材6与基座部10之间具有绝缘材层60。在图1中，将绝缘材层60设置在邻接于基座部10的位置，但绝缘材层60的位置并无特别限制，例如也可设置在加热构件50与静电卡盘部2之间、加热构件50与片材6之间等。
图2的静电卡盘装置102在片材16与基座部10之间具有绝缘材层60。在图2中，将绝缘材层60设置在邻接于基座部10的位置，但绝缘材层60的位置并无特别限制，例如也可设置在加热构件50与静电卡盘部2之间、加热构件50与片材16之间等。
本发明的静电卡盘装置的层叠结构并不限于图1～图4中所示的构成。
以下，省略附图的符号来进行说明。
[硅树脂片]
硅树脂片是经得起由加热构件的加热所引起的劣化与形状变化、且缓和由静电卡盘部与加热构件的温度差所产生的应力的部件，就该观点而言，硅树脂片可使用层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度(A)为10～70的硅树脂。
以往，作为将静电卡盘部与加热构件粘合的部件，使用丙烯酸系粘接片、环氧系粘接片、硅系粘接片，但丙烯酸系粘接片及环氧系粘接片容易因由加热构件的加热而产生劣化，且因粘接片的形状变化，自加热构件朝静电卡盘部的热传递难以变得均匀。并且，硅系粘接片通常呈在支撑体的两面上设置有硅系树脂粘合剂层的构成，粘合剂层薄，因此耐热性并不充分。
相对于此，本发明中所使用的硅树脂片并非在表面上具有粘合层，而是具有10μm以上且小于200μm的层厚，因此耐热性优异，即便通过加热构件来进行加热，也不易产生形状变化。因此，由加热构件所产生的热传导至静电卡盘部，静电卡盘部的面内温度均匀性优异。
优选为硅树脂片本身也并非具有粘合性或粘着性的片，具体而言，硅树脂片的25℃、湿度50％RH下的粘合力优选为0.1N/25mm以下。另外，粘接片、粘合片等的粘合力虽然也取决于粘接成分及粘合成分，但通常具有5N/25mm～10N/25mm(25℃、湿度50％RH)左右的粘合力。硅树脂片的25℃、湿度50％RH下的粘合力能够根据日本工业标准(JapaneseIndustrialStandards，JIS)JIS Z 0237(2009年)的粘合胶带·粘合片试验方法进行测定。
硅树脂片的层厚为10μm以上且小于200μm。无法获取层厚小于10μm的硅树脂片。若层厚变成200μm以上，则加热构件对于静电卡盘部的导热性并不优异。硅树脂片的层厚优选为15μm～150μm，更优选为20μm～100μm。
硅树脂片的肖氏硬度(A)(JIS Z 2246：2000)为10～70。无法获取肖氏硬度(A)小于10的硅树脂片，超过70的硅树脂片对于表面凹凸的追随性差、且与接触基材的密接差。硅树脂片的肖氏硬度(A)优选为15～65，更优选为20～60。
硅树脂片优选为无论是通过加热构件来进行加热前，还是加热后均柔软，具体而言，优选为在0℃～200℃的温度范围内，在180℃下加热1000小时前的硅树脂片的储能模量E′及在180℃下加热1000小时后的硅树脂片的储能模量E′均为1MPa～50MPa。
硅树脂片的储能模量E′能够根据JIS K 7244(1999年)的塑胶动态机械特性的试验方法进行测定。
更优选为在0℃～200℃的温度范围内，180℃、1000小时的加热前与加热后各自的硅树脂片的储能模量E′均为1MPa～10MPa。
就加热构件的导热与肖氏硬度(A)的控制的观点而言，相对于硅树脂片的总质量，硅树脂片能够以20质量％以下的比例含有填充剂。即，硅树脂片中的填充剂的含量优选为0质量％～20质量％。硅树脂片中的填充剂的含量更优选为0质量％～10质量％，更优选为0质量％～5质量％。
填充剂的种类只要是不妨碍加热构件的导热，则并无特别限制，但优选为无机填充剂。作为无机填充剂，可列举金属、金属氧化物及金属氮化物，其中，优选为选自由二氧化硅、氧化铝、氧化锆及氮化铝所组成的群组中的至少一种，更优选为选自由二氧化硅、氧化铝及氧化锆所组成的群组中的至少一种。
硅树脂片为了提升与静电卡盘部的加热构件设置面及加热构件的粘合性，可对硅树脂片实施电晕放电处理、等离子体处理等表面加工，也可进行底漆处理等底涂加工。表面加工及底涂加工的详细情况在“高分子表面加工学”(岩森晓著，技报堂出版社出版)等中有记载。
硅树脂片可使用市售的产品，例如可列举三信企业(SanshinEnterprise)公司制造的“μ”系列、扶桑橡胶产业公司制造的“通常品”“高裂品”系列等。
[片材]
片材是缓和由静电卡盘部与基座部的温度差所产生的应力的部件，就该观点而言，片材优选为含有选自由硅系弹性体及氟系弹性体所组成的群组中的任一个。
硅系弹性体为将有机聚硅氧烷作为主成分者，可分成聚二甲基硅氧烷系、聚甲基苯基硅氧烷系、聚二苯基硅氧烷系。也存在利用乙烯基、烷氧基等对一部分进行改性而成者。作为具体例，可列举：KE系列[信越化学工业(股份)制造]，SE系列、CY系列、SH系列[以上，东丽道康宁硅酮(DowCorningToraySilicone)(股份)制造]等。
作为氟系弹性体，可列举：具有硬链段为氟系树脂、软链段为氟系橡胶的结构的弹性体，硅系弹性体中所含有的烃基的一部分或全部的氢原子由氟原子取代而成的弹性体等。
片材可分别单独含有硅系弹性体或氟系弹性体，也可含有两种以上的硅系弹性体或氟系弹性体，也可含有一种以上的硅系弹性体与一种以上的氟系弹性体两者。
片材的厚度优选为20μm～500μm。通过片材的厚度为20μm以上，容易缓和由静电卡盘部与基座部的温度差所产生的应力，通过片材的厚度为500μm以下，能够抑制静电卡盘部的面内温度均匀性的下降。
就缓和由静电卡盘部与基座部的温度差所产生的应力的观点而言，片材的肖氏硬度(A)优选为20～80。
[静电卡盘部]
静电卡盘部将一主面作为载置板状试样的载置面，并且内置静电吸附用内部电极。
更具体而言，优选为例如包括：载置板，将上表面作为载置半导体晶圆等板状试样的载置面；支撑板，与该载置板一体化并支撑该载置板；绝缘材层(卡盘内绝缘材层)，将设置于这些载置板与支撑板之间的静电吸附用内部电极及静电吸附用内部电极的周围加以绝缘；以及供电用端子，以贯穿支撑板的方式设置并对静电吸附用内部电极施加直流电压。
在静电卡盘部中，与硅树脂片邻接的面为静电卡盘部的支撑板的表面。
载置板及支撑板是使叠加的面的形状相同的圆板状，优选为包含氧化铝-碳化硅(Al2O3-SiC)复合烧结体、氧化铝(Al2O3)烧结体、氮化铝(AlN)烧结体、氧化钇(Y2O3)烧结体等具有机械强度、且具有对于腐蚀性气体及其等离子体的耐久性的绝缘性的陶瓷烧结体。
优选为在载置板的载置面上形成多个直径比板状试样的厚度小的突起部、且这些突起部支撑板状试样的构成。
静电卡盘部的厚度(载置板及支撑板的合计的厚度)优选为0.7mm～5.0mm。通过静电卡盘部的厚度为0.7mm以上，能够确保静电卡盘部的机械强度。通过静电卡盘部的厚度为5.0mm以下，静电卡盘部的横向的热移动难以增加，容易获得规定的面内温度分布，因此热容量难以增加，热响应性难以劣化。另外，所谓静电卡盘部的横向，在如图1所示的静电卡盘部、硅树脂片、片材以及基座部的层叠结构中，是指与层叠方向正交的方向。
静电吸附用内部电极是作为用于产生电荷并通过静电吸附力来固定板状试样的静电卡盘用电极来使用，其形状及大小根据其用途而适当调整。
静电吸附用内部电极由氧化铝-碳化钽(Al2O3-Ta4C5)导电性复合烧结体、氧化铝-钨(Al2O3-W)导电性复合烧结体、氧化铝-碳化硅(Al2O3-SiC)导电性复合烧结体、氮化铝-钨(AlN-W)导电性复合烧结体、氮化铝-钽(AlN-Ta)导电性复合烧结体等导电性陶瓷，或钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)等高熔点金属来形成。
静电吸附用内部电极的厚度并无特别限定，但优选为0.1μm～100μm，更优选为5μm～20μm。通过静电吸附用内部电极的厚度为0.1μm以上，能够确保充分的导电性，通过厚度为100μm以下，载置板及支撑板与静电吸附用内部电极之间的热膨胀率差难以变大，在载置板与支撑板的接合界面上难以产生裂纹。
这种厚度的静电吸附用内部电极可通过溅镀法、蒸镀法等成膜法，或网版印刷法等涂布法而容易地形成。
卡盘内绝缘材层是围绕静电吸附用内部电极来保护静电吸附用内部电极免受腐蚀性气体及其等离子体的影响，并且将载置板与支撑板的边界部，即静电吸附用内部电极以外的外周部区域接合一体化。卡盘内绝缘材层优选为通过与构成载置板及支撑板的材料相同的组成或主成分相同的绝缘材料构成。
供电用端子是为了对静电吸附用内部电极施加直流电压而设置的棒状。作为供电用端子的材料，只要是耐热性优异的导电性材料，则并无特别限制，但优选为热膨胀系数近似静电吸附用内部电极及支撑板的热膨胀系数，例如可适宜地使用构成静电吸附用内部电极的导电性陶瓷，或钨(W)、钽(Ta)、钼(Mo)、铌(Nb)、科伐合金(Kovar)等金属材料。
供电用端子优选为通过具有绝缘性的绝缘子而对于基座部绝缘。
并且，优选为供电用端子与支撑板接合一体化，进而，载置板与支撑板通过静电吸附用内部电极及卡盘内绝缘材层而接合一体化来构成静电卡盘部。
[加热构件]
加热构件位于静电卡盘部的与载置面相反一侧的面上，且隔着硅树脂片，在静电卡盘部以具有间隙的图案来粘合。
加热构件的形态并无特别限制，但优选为包含相互独立的两个以上的加热器图案的加热元件。
加热元件例如能够由形成在静电卡盘部的与载置面为相反侧的面(加热构件设置面)的中心部的内加热器及呈环状地形成于内加热器的周缘部外侧的外加热器这两个相互独立的加热器构成。内加热器及外加热器分别将加热构件设置面的中心轴作为中心，在该轴的周围重复配置使宽度窄的带状的金属材料蜿蜒的图案，且将邻接的图案彼此连接，由此可制成一个连续的带状的加热器图案。
通过分别独立地控制内加热器及外加热器，能够精度良好地控制通过静电吸附而固定于静电卡盘部的载置板的载置面上的板状试样的面内温度分布。
加热元件优选为通过如下方式来形成：利用光刻法，将厚度为0.2mm以下，优选为0.1mm以下的具有规定的厚度的非磁性金属薄板，例如钛(Ti)薄板、钨(W)薄板、钼(Mo)薄板等蚀刻加工成所期望的加热器图案。
通过加热元件的厚度为0.2mm以下，加热元件的图案形状难以作为板状试样的温度分布来反映，且容易将板状试样的面内温度维持成所期望的温度图案。
并且，若通过非磁性金属来形成加热元件，则即便于高频气氛中使用静电卡盘装置，加热元件也难以因高频而自发热，容易将板状试样的面内温度维持成所期望的规定温度或规定的温度图案。
并且，若使用规定的厚度的非磁性金属薄板来形成加热元件，则加热元件的厚度在整个加热面上变成规定的，进而发热量也在整个加热面上变成规定的，因此能够使静电卡盘部的载置面中的温度分布均匀化。
[高分子材料层]
静电卡盘装置可具有埋设加热构件的间隙的高分子材料层。
位于静电卡盘部的与载置面为相反侧的面(加热构件设置面)中，未设置加热构件的面上的高分子材料层在静电卡盘装置的层叠方向上的层厚至少是与自加热构件设置面至加热构件的片材侧的表面为止的最短距离相同的厚度。当通过高分子材料层来包覆加热构件表面(加热构件的片材侧表面)时，就静电卡盘部的面内温度均匀性的观点而言，加热构件表面上的高分子材料层的层厚(自加热构件设置面表面至加热构件的片材侧表面为止的距离)优选为1μm～100μm，更优选为1μm～25μm。
作为可构成高分子材料层的高分子材料，可列举：聚酰亚胺树脂等耐热树脂、硅粘合剂(硅橡胶)、硅树脂、氟系树脂、室温硫化(Room Temperature Vulcanizing，RTV)橡胶及氟硅橡胶等。这些高分子材料可仅使用一种，也可使用两种以上。
以上之中，就耐热性的观点而言，优选为聚酰亚胺树脂等耐热树脂、硅粘合剂、氟系树脂及氟硅橡胶，更优选为聚酰亚胺树脂、硅粘合剂及氟系树脂。并且，硅粘合剂(硅橡胶)优选为液状。
[绝缘材层]
静电卡盘装置优选为具有包覆基座部的至少一部分的绝缘材层。
本发明的静电卡盘装置由于具有对静电卡盘部进行加热的加热构件，因此为了抑制静电卡盘部与基座部的导通(短路不良)，并提升基座部的耐电压性，优选为具有绝缘材层。
绝缘材层只要包覆基座部的至少一部分即可，但优选为包覆整个基座部的膜状或片状的层。
并且，绝缘材层的位置只要位于静电卡盘部与基座部之间即可，并且，不仅可为单层，也可由多层构成。例如，可在邻接于基座部的位置、加热构件与静电卡盘部之间、加热构件与片材之间等具有绝缘材层。
以上之中，就绝缘材层的形成容易性的观点而言，优选为在加热构件与基座部之间、且邻接于基座部的位置具备绝缘材层。
当将绝缘材层固定于基座部时，绝缘材层优选为经由粘合剂而固定于基座部的上表面。用于绝缘材层的固定的粘合剂(绝缘材层用粘合剂)并无特别限制，能够使用聚酰亚胺树脂、硅树脂、环氧树脂等具有耐热性及绝缘性的片状或膜状的粘合性树脂。绝缘材层用粘合剂的厚度优选为5μm～100μm，更优选为10μm～50μm。就提高利用基座部的静电卡盘部的温度控制的面内均匀性的观点而言，绝缘材层用粘合剂的面内的厚度的不均优选为10μm以内。
就静电卡盘部的温度调整的观点而言，绝缘材层的导热率优选为0.05W/mK以上且0.5W/mK以下，更优选为0.1W/mK以上且0.25W/mK以下。
[基座部]
基座部是具有对静电卡盘部进行冷却的功能，并用于将通过加热构件加热的静电卡盘部调整成所期望的温度的部件，也具有降低由固定于静电卡盘部的板状试样的蚀刻等所产生的发热的功能。
基座部的形状并无特别限制，但通常为具有厚度的圆板状。基座部优选为在其内部形成有使水循环的流路的水冷基座等。
构成基座部的材料可列举：导热性、导电性及加工性优异的金属，含有这些金属的复合材料以及陶瓷。具体而言，例如可适宜地使用铝(Al)、铝合金、铜(Cu)、铜合金、不锈钢(SUS)等。基座部的至少曝露于等离子体中的面优选为实施耐酸铝处理或使氧化铝等的绝缘膜成膜。
<静电卡盘装置的制造方法>
静电卡盘装置的制造方法只要是可形成本发明的静电卡盘装置的层叠结构的方法，则并无特别限制，可依次层叠静电卡盘部、硅树脂片、加热构件、片材、基座部，并利用热压等对静电卡盘部与基座部进行加压来夹持，也可使粘合剂介于各层间，而将相互邻接的层粘合。当使用粘合剂时，可使用粘合剂片，也可使用液状的粘合剂，但就减小粘合层的层厚的观点而言，优选为使用含有粘合剂、水及视需要的溶解粘合剂的有机溶剂的涂布液(以下，称为粘合用溶液)。
在制造静电卡盘装置时，优选为事先通过硅树脂片来将加热构件固定于静电卡盘部的加热构件设置面上。事先利用公知的方法对硅树脂片进行表面加工后，经由硅树脂片而将加热构件固定于加热构件设置面上，进而将柔软的片材压接于加热构件上，由此将加热构件更牢固地固定于静电卡盘部的加热构件设置面上。
并且，优选为如图2中所示的静电卡盘装置，在由静电卡盘部及加热构件所形成的凹部中埋设高分子材料，并使高分子材料层及加热构件的高度一致，或先利用高分子材料包覆凹部及加热构件，并使高分子材料层的表面变得平坦。
当在静电卡盘装置中具备绝缘材层时，优选为先利用粘合剂(绝缘材层用粘合剂)将绝缘材层固定于基座部上。
加热构件可将一个或多个独立的加热构件隔开间隔，并分别固定于加热构件设置面上，也可在加热构件设置面上贴附膜状或板状的加热构件后，通过蚀刻等去除加热构件的一部分来使硅树脂片或加热构件设置面露出，而形成间隙。
此时，硅树脂片优选为未与加热构件一同去除而残留，且硅树脂片露出。
片材优选为事先于一面或两面上涂布粘合用溶液。利用带有加热构件的静电卡盘部与基座部夹持涂布了粘合用溶液的片材，并通过热压等来进行加压，由此可获得静电卡盘装置。
当在静电卡盘装置中设置绝缘材层时，先于绝缘材的一面或两面上涂布粘合用溶液，将涂布了粘合用溶液的片材及涂布了粘合用溶液的绝缘材配置于任意的位置后由带有加热构件的静电卡盘部与基座部夹持，并通过热压等来进行加压，由此可获得带有绝缘材层的静电卡盘装置。
粘合用溶液的粘合剂可使用公知的粘合剂，且可使用丙烯酸系、环氧系、硅系等的各种粘合剂。粘合剂也可为市售品，例如作为硅粘合剂(包含硅粘着剂)，可列举：东丽道康宁公司制造的硅粘着剂(例如SD 4580 PSA、SD 4584 PSA、SD 4585 PSA、SD 4587 LPSA、SD4560 PSA等)、迈图(Momentive)公司制造的硅粘合剂(例如XE13-B3208、TSE3221、TSE3212S、TSE3261-G、TSE3280-G、TSE3281-G、TSE3221、TSE326、TSE326M、TSE325等)、信越硅公司制造的硅粘合剂(例如KE-1820、KE-1823、KE-1825、KE-1830、KE-1833等)等。
粘合用溶液可含有溶解粘合剂的有机溶剂。作为有机溶剂，只要可溶解粘合剂，则并无特别限制，例如可列举选自由醇及酮所组成的群组中的至少一种。作为醇，可列举甲醇、乙醇、异丙醇等，作为酮，可列举丙酮、甲乙酮等。
就在薄膜上的均匀涂布的观点而言，粘合用溶液优选为在粘合剂的浓度成为0.05质量％～5质量％的范围内制备。粘合用溶液中的粘合剂的浓度更优选为0.1质量％～1质量％。
进而，为了促进粘合剂的水解，粘合用溶液也可含有催化剂。作为催化剂，可列举盐酸、硝酸、氨等，其中，优选为盐酸及氨。
就抑制催化剂残留于静电卡盘装置内的观点而言，粘合用溶液优选为不含催化剂，作为粘合剂，优选为含有反应性官能团为环氧基、异氰酸酯基、氨基或巯基的粘合剂。
并且，高分子材料层的形成优选为使用含有高分子材料与溶解高分子材料的溶剂的高分子材料层用溶液。
作为溶解高分子材料的溶剂，虽然也取决于高分子材料的种类，但可列举甲乙酮、甲基异丁基酮、环己酮等，例如当使用聚酰亚胺树脂作为高分子材料时，溶剂优选为使用甲乙酮。
高分子材料层用溶液的高分子材料的浓度虽然也取决于所使用的高分子材料的种类、溶液的涂布方法等，但例如在利用旋涂的涂布的情况下，就均匀涂布的观点而言，优选为0.05质量％～5质量％，更优选为0.1质量％～1质量％。并且，在涂布方法为网版印刷的情况下，就印刷容易性的观点而言，高分子材料层用溶液的高分子材料的浓度优选为30质量％～70质量％，更优选为40质量％～60质量％。
作为粘合用溶液及高分子材料层用溶液的对被赋予面的赋予方法，除利用网版印刷的赋予、利用旋涂的涂布以外，可列举：喷雾、刷子、利用棒涂机的涂布、利用喷墨法的喷出等。在粘合用溶液及高分子材料层用溶液的赋予后，优选为对溶液的赋予面进行加热来使溶剂蒸发。溶液赋予面的加热根据粘合剂层或高分子材料层的厚度、溶液中的粘合剂或高分子材料的浓度、种类等而不同，但优选为在80℃～120℃、30秒～5分钟的条件下进行。
并且，静电卡盘部优选为以如下方式制造。
首先，通过氧化铝-碳化硅(Al2O3-SiC)复合烧结体来制作板状的载置板及支撑板。在此情况下，将含有碳化硅粉末及氧化铝粉末的混合粉末成形为所期望的形状，之后，例如在1600℃～2000℃的温度、非氧化性气氛，优选为惰性气氛下煅烧规定时间，由此可获得载置板及支撑板。
接着，在支撑板上形成多个用于嵌入保持供电用端子的固定孔。以变成可密接固定于支撑板的固定孔中的大小、形状的方式制作供电用端子。作为该供电用端子的制作方法，例如当将供电用端子设为导电性复合烧结体时，可列举将导电性陶瓷粉末成形为所期望的形状并进行加压煅烧的方法等。
此时，作为用于供电用端子的导电性陶瓷粉末，优选为由与静电吸附用内部电极相同的材质形成的导电性陶瓷粉末。
并且，当将供电用端子设为金属时，可列举使用高熔点金属，并通过研磨法、粉末治金等金属加工法等来形成的方法等。
接着，在嵌入有供电用端子的支撑板的表面的规定区域，以接触供电用端子的方式，涂布使所述导电性陶瓷粉末等导电材料分散于含有萜品醇与乙基纤维素等的有机溶剂中而成的静电吸附用内部电极形成用涂布液，并进行干燥来作为静电吸附用内部电极形成层。
作为该涂布法，由于需要涂布成均匀的厚度，因此理想的是使用网版印刷法等。并且，作为其他方法，有通过蒸镀法或溅镀法来使所述高熔点金属的薄膜成膜的方法、配设由所述导电性陶瓷或高熔点金属形成的薄板来作为静电吸附用内部电极形成层的方法等。
并且，在支撑板上的形成静电吸附用内部电极形成层的区域以外的区域，为了提升绝缘性、耐腐蚀性、耐等离子体性，而形成包含与载置板及支撑板相同组成或主成分相同的粉末材料的卡盘内绝缘材层。该卡盘内绝缘材层例如能够通过如下方式来形成：利用网版印刷等将使与载置板及支撑板相同组成或主成分相同的绝缘材料粉末分散于含有萜品醇与乙基纤维素等的有机溶剂中而成的涂布液涂布于所述规定区域中，并进行干燥。
接着，使载置板叠加于支撑板上的静电吸附用内部电极形成层及绝缘材上，接着，在高温、高压下对这些进行热压来一体化。该热压中的气氛优选为真空，或Ar、He、N2等的惰性气氛。并且，压力优选为5MPa～10MPa，温度优选为1600℃～1850℃。
通过该热压，静电吸附用内部电极形成层被煅烧而变成由导电性复合烧结体形成的静电吸附用内部电极。同时，支撑板及载置板经由卡盘内绝缘材层而接合一体化。
并且，供电用端子通过高温、高压下的热压而再次被煅烧，并密接固定于支撑板的固定孔中。
而且，对这些接合体的上下表面、外周及气体孔等进行机械加工，而制成静电卡盘部。
实施例
以下，通过实施例来说明本发明，但本发明并不限定于这些实施例。
在以下的实施例及比较例中，制作类似于图1中所示的静电卡盘装置的层叠结构的层叠体，并进行评价。
<1.实施例及比较例的层叠体的构成>
实施例及一部分的比较例的层叠体呈依次层叠有图1中的静电卡盘部2、硅树脂片52、加热构件50、片材6及基座部10的构成。但是，实施例及比较例的层叠体不具备图1中的绝缘材层60。一部分的比较例的层叠体也不具有硅树脂片52。
<2.层叠体的制造>
在陶瓷板(Al2O3-SiC复合烧结体；静电卡盘部2)上层叠表1中所示的种类及物性的试验片(硅树脂片52或比较用片)，接着，层叠Ti箔(加热构件50)后，对Ti箔进行蚀刻，由此使试验片的一部分露出，而形成将直径不同的环状的Ti箔配置成同心圆状的Ti图案。
另外，试验片(硅树脂片52或比较用片)的肖氏硬度(A)是利用得乐(Teclock)公司制造的硬度计GS-706测定的，厚度是利用三丰公司制造的膜厚VL-50A测定的。
在形成有由Ti图案所形成的凹凸面的陶瓷板上层叠肖氏硬度(A)为50、层厚为100μm的片材[三信企业公司制造，Sμ-100-50；片材6]，进而层叠铝夹具(直径40mm、厚度2cm；基座部10)，并将陶瓷板与铝夹具粘合，在100℃下加热3分钟，而获得层叠体。
<3.评价方法>
对实施例及比较例的试验片及层叠体进行了以下的评价。将结果示于表1中。
1.试验片的耐热性评价
将试验片分别裁剪成哑铃形后，通过依据JIS K 6849的方法，利用5582型万能材料试验器(英斯特朗(Instron)公司制造)实施了拉伸强度试验。之后，在180℃下将试验片加热1000小时，并通过相同的方法实施了拉伸强度试验。根据加热前的试验片的拉伸强度F1与加热后的试验片的拉伸强度F2，通过下述式来算出强度变化Δ，并以下述基准进行了评价。
Δ(％)＝{(F2-F1)/F1}×100
(评价基准)
A：在加热前后无强度变化(Δ：±20％以内)
B：在加热前后无强度变化(Δ：-30％以上、小于-20％)
C：在加热后，强度略微下降(Δ：-50％以上、小于-30％)
D：在加热后强度下降(Δ：小于-50％)
2.试验片的基于形状变化评价的面内温度均匀性评价
使用三丰公司制造的膜厚VL-50A，测定了实施例及比较例的层叠体的5处的总层厚。在所获得的测定结果之中，将层厚最大的部位的层厚与最小的部位的层厚的差设为膜厚偏差，并通过下述基准进行了评价。
膜厚偏差成为试验片的形状变化评价的指标，并且成为固定于静电卡盘装置上的晶圆的面内温度均匀性的指标，在膜厚偏差小于10μm的情况下，静电卡盘部的面内温度均匀性优异。
(评价基准)
A：膜厚偏差小于3μm。
B：膜厚偏差为3μm以上、小于10μm。
C：存在10μm以上的膜厚偏差。
3.层叠体的内部观察
利用英赛特(Insight)公司制造的超声波探测装置IKK-1573A观察层叠体的内部，接着，观察了在180℃下将层叠体的内部加热1000小时后的层叠体的内部。根据加热前的层叠体中的试验片的粘合面积S1与加热后的层叠体中的试验片的粘合面积S2，通过下述式来算出加热后的试验片的剥离面积，并通过以下的基准进行了评价。
剥离面积(％)＝100-{|S2-S1|/S1}×100
(评价基准)
A：无剥离部位(剥离面积：10％以下)
B：稍微有剥离部位(剥离面积：超过10％且20％以下)
C：有剥离部位(剥离面积：超过20％且30％以下)
D：剥离部位多(剥离面积：超过30％)
4.试验片的物性测定
使用日立高新技术科学(HitachiHigh-TechScience)公司制造的DMA-7100测定了实施例及比较例的试验片的热膨胀率、储能模量及室温(25℃)下的断裂强度。将结果示于表1中。
[表1]
根据表1可知，通过介于静电卡盘部与加热构件之间的薄片是层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度(A)为10～70的硅树脂片，可获得介于静电卡盘部与加热构件之间的硅树脂片的耐形状变化性及耐热性优异，且静电卡盘部的面内温度均匀性优异的静电卡盘装置。

Claims (6)

1.一种静电卡盘装置，其依次具备：静电卡盘部，将一主面作为载置板状试样的载置面，并且内置有静电吸附用内部电极；加热构件，在所述静电卡盘部的与所述载置面相反一侧的面上以具有间隙的图案来粘合；片材；以及基座部，具有对所述静电卡盘部进行冷却的功能；在所述静电卡盘部与所述加热构件之间具有层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度A为10～70的硅树脂片，
其中所述硅树脂片的25℃、湿度50％RH下的粘合力为0.1N/25mm以下。
2.根据权利要求1所述的静电卡盘装置，其中，
在所述加热构件与所述基座部之间具有绝缘材层。
3.根据权利要求1或2所述的静电卡盘装置，其中，
所述片材含有选自由硅系弹性体及氟系弹性体所组成的群组中的任一个。
4.一种静电卡盘装置，其依次具备：静电卡盘部，将一主面作为载置板状试样的载置面，并且内置有静电吸附用内部电极；加热构件，在所述静电卡盘部的与所述载置面相反一侧的面上以具有间隙的图案来粘合；片材；以及基座部，具有对所述静电卡盘部进行冷却的功能；在所述静电卡盘部与所述加热构件之间具有层厚为10μm以上且小于200μm，且肖氏硬度A为10～70的硅树脂片，
其中所述硅树脂片包覆加热构件设置面的全部，以及
所述硅树脂片的25℃、湿度50％RH下的粘合力为0.1N/25mm以下。
5.根据权利要求4所述的静电卡盘装置，其中，
在所述加热构件与所述基座部之间具有绝缘材层。
6.根据权利要求4或5所述的静电卡盘装置，其中，
所述片材含有选自由硅系弹性体及氟系弹性体所组成的群组中的任一个。
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