JP2000243821A

JP2000243821A - ウエハ支持部材

Info

Publication number: JP2000243821A
Application number: JP4386799A
Authority: JP
Inventors: Junji Oe; 純司大江
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 1999-02-22
Filing date: 1999-02-22
Publication date: 2000-09-08

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体ウエハ等のウエハＷを静電吸着力でもっ
て吸着固定するウエハ支持部材１の反りを防ぎ、載置面
２３上のウエハＷの表面を極めて均一に加熱できるよう
にする。【解決手段】ウエハＷの載置面を２３有する薄肉の板状
セラミック体２１中に静電吸着用の電極２２を備えた静
電チャック２と、板状セラミック体３１中に抵抗発熱体
３２を埋設してなるセラミックヒータ３と、上記静電チ
ャック２及びセラミックヒータ３を構成する板状セラミ
ック体２１，３１との熱膨脹差が５×１０^-6℃以下であ
って、セラミックスと金属からなる第１のプレート４及
び第２のプレート５とを、静電チャック２、第１のプレ
ート４、セラミックヒータ３、第２のプレート５の順序
でロウ付け接合して一体化することによりウエハ支持部
材１を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、
スパッタリング等の成膜装置やエッチング装置におい
て、半導体ウエハ等のウエハを保持するウエハ支持部材
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、半導体デバイスを製造する半導体
ウエハ（以下、ウエハという）の処理工程であるＣＶ
Ｄ、ＰＶＤ、スパッタリング等の成膜工程やエッチング
工程では、被処理物であるウエハに均一な膜を付けた
り、均一なエッチングを施すにあたり、ウエハの表面温
度を均一化することが重要である。

【０００３】その為、これらの工程では、図３に示すよ
うな、ウエハＷの載置面４４を有する板状セラミック体
４１中の載置面４４側に静電吸着用の電極４２を、載置
面４４と反対側に抵抗発熱体４３をそれぞれ埋設してな
り、静電吸着用の電極４２とウエハＷとの間に直流電圧
を印加することで、誘電分極によるクーロン力や微小な
漏れ電流によるジョンソン・ラーベック力と呼ばれる吸
着力を発現させ、ウエハＷを載置面４４に吸着固定する
とともに、抵抗発熱体４３に交流電圧を印加して載置面
４４上に吸着固定されたウエハＷを加熱するようにした
ヒータ内蔵型静電チャック４０が提案されている（特公
平７−５０７３６号公報参照）。さらに、上記ヒータ内
蔵型静電チャック４０にプラズマ発生用の電極を埋設す
ることも試みられている。

【０００４】このようなヒータ内蔵型静電チャック４０
は厚みが薄く軽量で簡単な構造であることから取り扱い
が容易であるといった利点があった。

【０００５】ところが、近年、成膜精度やエッチング精
度の向上に伴ってウエハＷの表面温度の均熱化がより一
層要求されるようになり、上記ヒータ内蔵型静電チャッ
ク４０では厚みが薄く熱容量が小さいため、ウエハＷの
表面温度をより均一化することが難しく、その結果、成
膜精度やエッチング精度を高めることができなかった。

【０００６】一方、本件出願人は、静電チャックの載置
面上に吸着固定したウエハの温度制御を行うため、図４
に示すような静電チャック５０の下面に該静電チャック
５０を構成する板状セラミック体５１との熱膨張差が近
似したセラミックスと金属の複合材からなるプレート５
５をロウ付け接合し、上記プレート５５を介して載置面
５４上に吸着固定されたウエハＷを冷却したり、あるい
はプレート５５にヒータを接合してウエハＷを加熱する
ようにしたウエハ支持部材６０を先に提案している（特
願平９−３３０６８０号参照）。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、図４に
示すウエハ支持部材６０は、静電チャック５０の下面に
のみプレート５５を接合した構造であり、さらに静電チ
ャック５０を構成する板状セラミック体５１とプレート
５５との熱膨張差を近似させているといえども両者を完
全に一致させることが難しいため、加熱された状態では
静電チャック５０とプレート５５との接合部に応力が集
中し、静電チャック５０が割れないまでも反ってしま
い、静電チャック５０の載置面５４における平坦度が損
なわれるとともに、静電チャック５０の反り量に対して
十分に大きな吸着力が得られないために、ウエハＷの全
面を載置面５４に吸着させることができず、その結果、
ウエハＷが載置面５４に当接している箇所と当接してな
い箇所で温度差が生じるとともに、ウエハＷの保持精度
も損なわれていることから、成膜精度やエッチング精度
を高めることができなかった。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、本発明は上記課
題に鑑み、請求項１に係る発明は、ウエハの載置面を有
する薄肉の板状セラミック体中に静電吸着用の電極を備
える静電チャックと、板状セラミック体中に抵抗発熱体
を備えるセラミックヒータと、セラミックスと金属の複
合材からなる第１のプレート及び第２のプレートとから
なり、上記静電チャック、第１のプレート、セラミック
ヒータ、第２のプレートの順序で接合一体化してウエハ
支持部材を構成したものである。

【０００９】請求項２に係る発明は、上記静電チャック
及びセラミックヒータを構成する板状セラミック体と、
上記第１のプレート及び第２のプレートとの熱膨張差を
それぞれ５×１０^-6／℃以下としたことを特徴とする。

【００１０】請求項３に係る発明は、上記ウエハ支持部
材の全体の厚みに対する静電チャックの厚みの比率を
０．２以下とし、かつ上記第２のプレートに対する第１
のプレートの厚みの比率を０．５〜２．５としたことを
特徴とする。

【００１１】請求項４に係る発明は、上記静電チャック
の厚みを０．３〜５．０ｍｍとするとともに、上記セラ
ミックヒータの厚みを０．３〜１０．０ｍｍとし、第２
のプレートをプラズマ発生用の電極として用いることを
特徴とする。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
説明する。

【００１３】図１（ａ）は本発明のウエハ支持部材を示
す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図で、ウエハ
Ｗの載置面２３を有する円盤状をした薄肉の板状セラミ
ック体２１中に静電吸着用の電極２２を埋設してなる静
電チャック２と、該静電チャック２とほぼ同径の円盤状
をした板状セラミッック体３１中に抵抗発熱体３２を埋
設してなるセラミックヒータ３と、上記静電チャック２
及びセラミックヒータ３を構成する板状セラミック体２
１，３１との熱膨脹差が５×１０^-6／℃以下であるセラ
ミックスと金属の複合材からなり、上記静電チャック２
及びセラミックヒータ３とほぼ同径の円盤状をした第１
のプレート４及びリング状をした第２のプレート５とか
らなり、各部材は図１に示すように静電チャック２、第
１のプレート４、セラミックヒータ３、第２のプレート
５の順に順次ロウ付けして接合一体化してある。なお、
図１に示すウエハ支持部材１において、静電吸着用の電
極２２は、図２（ａ）に示すような円形のパターン形状
とするとともに、抵抗発熱体３２は、図２（ｂ）に示す
ように直線状の帯状体と円弧状の帯状体とでほぼ同心円
を構成するパターン形状としてある。そして、上記静電
チャック２の静電吸着用の電極２２及びセラミックヒー
タ３の抵抗発熱体３２への通電は、各々開口する孔内に
固定され電気的に接続された給電端子６，７を介して行
うようになっており、各給電端子６，７に接続されたリ
ード線８，９は、第２のプレート５の下面中央にロウ付
け等によって接合された金属製のパイプ１０内を通して
外部へ導出するようになっている。

【００１４】また、静電チャック２の載置面２３はウエ
ハＷを精度良く固定する必要があることから、中心線平
均粗さ（Ｒａ）で２μｍ以下、平面度で１０μｍ以下の
平滑でかつ平坦に仕上げてあり、また、静電チャック２
はウエハＷとほぼ同径の大きさとなし、ウエハＷの全面
が載置面２３と当接するようにしてある。

【００１５】そして、このウエハ支持部材１を用いてウ
エハＷを固定するには、載置面２３上にウエハＷを載
せ、ウエハＷと静電吸着用の電極２２との間に直流電圧
を印加し、誘電分極によるクーロン力や微小な漏れ電流
によるジョンソン・ラーベック力と呼ばれる吸着力を発
現させることにより、ウエハＷを載置面２３の面精度に
倣って精度良く吸着固定することができる。

【００１６】また、抵抗発熱体３２に交流電圧を印加し
てセラミックヒータ３を発熱させると、優れた熱伝導性
を有する第１のプレート４を介して静電チャック２に熱
を伝達することができるため、載置面２３上に吸着固定
されたウエハＷを加熱することができる。そして、本発
明によれば、ウエハ支持部材１を静電チャック２、第１
のプレート４、セラミックヒータ３、第２のプレート５
の4 層から構成してあることから、ウエハ支持部材１の
全体の厚みを厚くし、熱容量を大きくできるため、載置
面２３における温度バラツキを極めて少なくすることが
でき、もって載置面２３上に吸着固定したウエハＷを均
一に加熱することができる。

【００１７】また、本発明によれば、セラミックヒータ
３を熱膨張係数が近似した第１のプレート４と第２のプ
レート５とで挟持した構造としてあることから、発熱に
伴うセラミックヒータ３の反りを防ぐことができる。即
ち、第１のプレート４とセラミックヒータ３とのロウ材
層１１及び第２のプレート５とセラミックヒータ３との
ロウ材層１１には、いずれも熱膨張差に伴う応力が作用
するのであるが、プレート４，５がセラミックヒータ３
を挟んで設けられているため、上下に作用する応力をほ
ぼ一致させることができ、反りを防ぐことができる。

【００１８】なお、第１のプレート４には静電チャック
２を接合してあるが、静電チャック２の厚みを薄肉とし
てあるため、第１のプレート４との間に作用する応力を
小さくでき、ウエハ支持部材１に反りが生じることを防
ぐことができる。具体的には、ウエハ支持部材１の全体
の厚みＴに対する静電チャック２の厚みＰの比率Ｐ／Ｔ
を０．２以下とすることが良い。

【００１９】また、プレート４，５と、静電チャック２
及びセラミックヒータ３を構成する板状セラミック体２
１、３１との熱膨張差を５×１０^-6／℃以下とするの
は、第１のプレート４又は第２のプレート５のいずれか
一方又は双方と板状セラミック体２１、３１との熱膨張
差が５×１０^-6／℃を越えると、各ロウ材層１１に大き
な応力が発生し、静電チャック２やセラミックヒータ３
にクラックが発生して破損するからである。

【００２０】プレート４，５としては、上下面に連通す
る開気孔１６を備えた三次元網目構造を有する多孔質セ
ラミック体１５を骨格とし、上記気孔１６中に金属１７
を充填含浸した複合材を用いることができる。この構造
によれば、プレート４，５の熱膨張係数は骨格をなす多
孔質セラミック体１５の熱膨張係数に大きく依存し、プ
レート４，５の熱伝導率は気孔１６に充填含浸した金属
１７の熱伝導率に大きく依存する。その為、両者の配合
比をそれぞれ調整することでプレート４，５の熱膨張係
数と熱伝導率を制御することができ、静電チャック２や
セラミックヒータ３を構成する板状セラミック体２１、
３１との熱膨張差を５×１０^-6／℃以下とすることで、
ロウ付け固定時に発生する応力を緩和して接合強度を高
めることができる。

【００２１】また、第２のプレート４に対する第１のプ
レート５の厚みの比率Ｑ／Ｓは、０．５〜２．５とする
ことが好ましい。

【００２２】即ち、第２のプレート４に対する第１のプ
レート５の厚みの比率Ｑ／Ｓが０．５未満であると、セ
ラミックヒータ３の上下面に発生する応力の均衡が崩れ
てウエハ支持部材１に凸の大きな反りが発生するからで
あり、逆に、第２のプレート４に対する第１のプレート
５の厚みの比率Ｑ／Ｓが２．５を越えると、セラミック
ヒータ３の上下面に発生する応力の均衡が崩れてウエハ
支持部材１に大きな凹の反りが発生するからである。

【００２３】さらに、ウエハ支持部材１の全体の厚みＴ
は、１１〜１２５ｍｍの範囲にあることが良い。これ
は、全体の厚みＴが１１ｍｍ未満では、厚みが薄すぎて
熱容量が小さいためにウエハＷの表面温度を均一化する
ことが難しく、逆に全体の厚みＴが１２５ｍｍを越える
と、熱容量が大きくなりすぎるためにウエハ支持部材１
を所定の温度に加熱するまでの昇温速度を高めることが
できず、熱応答性が悪くなるからである。

【００２４】また、本発明のウエハ支持部材１は、第１
のプレート４をプラズマ発生用の電極となし、この第１
のプレート４とウエハＷの上方に別途設置したプラズマ
発生用電極との間に高周波電力を印加してプラズマを発
生させることもできる。この場合、静電チャック２の厚
みＰが５．０ｍｍより厚くなると高周波が透過し難くな
り、均一なプラズマを発生させることができなくなると
ともに、ウエハ支持部材１に反りが発生する恐れがあ
る。ただし、静電チャック２の厚みＰが０．３ｍｍより
薄くなると、強度が弱く製造工程中に破損する恐れがあ
るとともに、絶縁耐圧が低くなり過ぎるために実用に供
しない。

【００２５】その為、第１のプレート４をプラズマ発生
用の電極として用いる時には、静電チャック３の厚みＰ
を０．３〜５．０ｍｍとすることが良い。

【００２６】さらに、本発明のウエハ支持部材１は、金
属製のパイプ１０を介して第２のプレート５をプラズマ
発生用の電極となし、この第２のプレート５とウエハＷ
の上方に別途設置したプラズマ発生用電極との間に高周
波電力を印加してプラズマを発生させることもできる。
この時、静電チャックの厚みＰが５．０ｍｍより厚かっ
たり、セラミックヒータ３の厚みＲが１０ｍｍより厚く
なると高周波が流れ難くなり、均一なプラズマを発生さ
せることができない。ただし、セラミックヒータ３の厚
みＲが０．３ｍｍより薄くなると、強度が弱く加熱時に
発生する応力に耐えきれずに破損する恐れがある。その
為、第２のプレート５をプラズマ発生用の電極として用
いる時には、静電チャック３の厚みＰを０．３〜５．０
ｍｍとするとともに、セラミックヒータ３の厚みＲを
０．３〜１０．０ｍｍとすることが良い。

【００２７】ところで、上記静電チャック２やセラミッ
クヒータ３を構成する板状セラミック体２１，３１とし
ては、緻密で耐熱性に優れるとともに、腐食性の強いハ
ロゲンガスに対する耐蝕性に優れたものが良く、このよ
うなセラミックスとしては、アルミナ、窒化珪素、窒化
アルミニウム、炭化硼素を主成分とするものを用いるこ
とができ、好ましくは耐プラズマ性に優れるアルミナ、
窒化アルミニウム、炭化硼素を主成分とするものを用い
れば良く、さらに望ましくは高熱伝導率を有する窒化ア
ルニウムや炭化硼素を主成分とするセラミックスを用い
ることが良い。例えば、窒化アルミニウムの含有量が９
９．５重量％以上の高純度窒化アルミニウムセラミック
スは、耐食性、耐プラズマ性に優れるとともに、コンタ
ミネーションの恐れがなく、また、Ｅｒ₂Ｏ₃やＹ₂Ｏ
₃などの希土類酸化物を１〜９重量％の範囲で含有する
窒化アルミニウムセラミックスは、熱伝導率が１５０Ｗ
／ｍ・ｋ以上と優れた熱伝導率を有し、板状セラミック
体２１，３１として好適である。

【００２８】静電吸着用の電極２２や抵抗発熱体３２と
しては、板状セラミック体２１，３１の反りや割れを防
ぐために板状セラミック体２１，３１との熱膨張差が小
さいものが良く、例えば熱膨張係数が４〜６×１０^-6／
℃のタングステン（Ｗ）やモリブデン（Ｍｏ）などの高
融点金属やこれらの合金、あるいは炭化タングステン
（ＷＣ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、窒化チタン（Ｔｉ
Ｎ）を用いることができる。なお、板状セラミック体２
１，３１中に埋設する電極２２や抵抗発熱体３２の形態
としては膜状のものに限らず、金属箔などの板状体やメ
ッシュ体、さらにはコイルであっても良く、そのパター
ン形状も図２（ａ）（ｂ）にそれぞれ示したものだけに
限らず、様々なパターン形状に形成することができる。

【００２９】一方、静電チャック２及びセラミックヒー
タ３とプレート４，５との熱膨張差を５×１０^-6／℃以
下とするには、プレート４，５を構成する多孔質セラミ
ック体１５を、板状セラミック体２１、３１と同一又は
同種のセラミックスにより形成すれば良い。なお、同一
のセラミックスとは組成全てが同じであることを言い、
同種のセラミックスとは主成分が同一であることを言
う。また、多孔質セラミック体１５の気孔１６中に充填
する金属１７としては、アルミニウム（Ａｌ）やインジ
ウム（Ｉｎ）を用いることができ、さらには気孔１６中
への充填性を良くするため、アルミニウム（Ａｌ）やイ
ンジウム（Ｉｎ）に珪素（Ｓｉ）を含有しても良い。

【００３０】そして、静電チャック２、第１のプレート
４、セラミックヒータ３、第２のプレート５をそれぞれ
接合するロウ材としては、アルミニウム（Ａｌ）、イン
ジウム（Ｉｎ）、金（Ａｕ）、錫（Ｓｎ）、鉛（Ｚ
ｎ）、ビスマス（Ｂｉ）を主体とするものを用いること
ができる。ただし、以下に示すように熱伝導率の点で金
（Ａｕ）又はアルミニウム（Ａｌ）を主体とするものが
良い。

【００３１】このようなウエハ支持部材１を得るには、まず、静電チ
ャック２及びセラミックヒータ３を製作するために、前
述したセラミックスの原料をドクターブレード法等のテ
ープ成形法にて複数枚のセラミックグリーンシートを成
形し、該セラミックグリーンシート間にスクリーン印刷
法やテープ成形法等により所定のパターン形状に印刷し
た導電ペーストを挟んで積層したものを焼成するか、あ
るいは前記セラミックスの原料粉末中に電極２２や抵抗
発熱体３２をなす金属箔やメッシュ体などの板状体を埋
設した状態で加圧成形したものを焼成することにより、
板状セラミック体２１中に静電吸着用の電極２２を埋設
した静電チャック２及び板状セラミック体３２中に抵抗
発熱体３２を埋設したセラミックヒータ３を製作する。

【００３２】また、プレート４，５を製作するには、上
記静電チャック２やセラミックヒータ３と同種又は同一
のセラミックスの原料粉末を所定の形状に形成したあ
と、焼結させることができる温度より若干低い温度で焼
成して三次元網目構造を有する多孔質セラミック体１５
を用意するか、あるいは上記セラミックスの原料粉末
に、焼成時に燃えてなくなる樹脂の如き焼失剤を混合し
たものを所定の形状に成形したあと、焼結させることが
できる温度で焼成して三次元網目構造を有する多孔質セ
ラミック体１５を用意する。

【００３３】次に、多孔質セラミック体１５を入れてお
いたプレス機の型内に溶融した金属１７を注入し、加圧
することにより多孔質セラミック体１５の気孔１６中に
金属１７を充填含浸したプレート４，５を製作する。

【００３４】そして、静電チャック２、第１のプレート
４、セラミックヒータ３、第２のプレート５をこの順序
でロウ付けするのであるが、接合にあたり各接合面には
ロウ材の濡れ性を良くするために、銅（Ｃｕ）、ニッケ
ル（Ｎｉ）、亜鉛（Ｚｎ）等をメッキ法、スパッタリン
グ法、ＣＶＤ法等により被覆するか、あるいはＡｇ−Ｃ
ｕ−ＴｉやＭｏ−Ｍｎ等をメタライジングしておいて、
それぞれをロウ材で接合一体化することにより得ること
ができる。

【００３５】なお、本発明は図１に示す形状、構造を有
するウエハ支持部材１だけに限定されるものではなく、
本発明を逸脱しない範囲で必要に応じて変更することが
できることは言うまでもない。

【００３６】

【実施例】（実施例１）図１に示す本発明のウエハ支持
部材１と図３に示す従来のヒータ内蔵型静電チャック４
０を用意し、載置面２３，４４上にウエハＷを吸着固定
させた状態で所定の温度に加熱した時のウエハＷの温度
分布を調べる実験を行った。

【００３７】本発明のウエハ支持部材１は、静電チャッ
ク２を構成する板状セラミック体２１を、直径２００ｍ
ｍ、厚みＰを０．３〜１０ｍｍの範囲で異ならせたＡｌ
Ｎ含有量が９９．５重量％の高純度窒化アルミニウムセ
ラミックスにより形成し、その内部に、直径０．１２ｍ
ｍのモリブデン線を１インチ当たり５０本の密度で編ん
だ金網を直径１９５ｍｍに切断して埋設し、静電吸着用
の電極２２とした。

【００３８】なお、板状セラミック体２１を形成する高
純度窒化アルミニウムセラミックスの特性について調べ
たところ、比重３．２６ｇ／ｃｍ³、熱膨張係数５×１
０^-6／℃、曲げ強度４００ＭＰａ、体積固有抵抗値１×
１０¹¹Ω・ｃｍ（２５℃）であった。

【００３９】セラミックヒータ３を構成する板状セラミ
ック体３１は、直径２００ｍｍ、厚みＲが４．７ｍｍで
ある静電チャック２と同一の窒化アルミニウムセラミッ
クスにより形成し、その内部に、図２（ｂ）に示すよう
なパターン形状を有する最外径が１９５ｍｍであるモリ
ブデン膜の抵抗発熱体３２を埋設した。

【００４０】また、プレート４，５を構成する多孔質セ
ラミック体１５は、直径２００ｍｍ、厚みＱ，Ｓが１０
ｍｍである炭化珪素質セラミックスにより形成し、その
気孔１６中に金属１７としてアルミニウムを充填含浸し
て複合材とした。なお、炭化珪素質セラミックスとアル
ミニウムとの配合は体積比で７０：３０とした。

【００４１】この複合材の特性を調べたところ、熱伝導
率１７０Ｗ／ｍ・ｋ、熱膨張係数７．４×１０^-6／℃で
あった。

【００４２】そして、静電チャック２、第１のプレート
４、セラミックヒータ３、及び第２のプレート５の各接
合面に無電解メッキ法にて膜厚みが厚み２μｍのニッケ
ル膜を被覆したあと、Ａｌ−Ｓｉロウ材ペーストを塗布
し、各部材を積層して１０^-5Ｔｏｒｒの真空中で５０ｋ
ｇ／ｃｍ²の圧力を加えながら５７５℃に加熱して接合
一体化した。

【００４３】一方、従来のヒータ内蔵型静電チャック４
０は、板状セラミック体４１を、直径２００ｍｍ、厚み
５ｍｍのＡｌＮ含有量が９９．５重量％の高純度窒化ア
ルミニウムセラミックスにより形成し、その内部に、直
径０．１２ｍｍのモリブデン線を１インチ当たり５０本
の密度で編んだ金網を直径１９５ｍｍに切断して埋設
し、静電吸着用の電極４２とするとともに、図２（ｂ）
に示すようなパターン形状を有する最外径が１９５ｍｍ
であるモリブデン膜の抵抗発熱体３２を埋設した。

【００４４】そして、これらのウエハ支持部材１及びヒ
ータ内蔵型静電チャック４０の載置面２３，４４にウエ
ハＷを載せ、ウエハＷと静電吸着用の電極２２との間に
２５０Ｖの電圧を印加してウエハＷを吸着固定し、１０
^-5Ｔｏｒｒの真空中で、抵抗発熱体３２，４３に通電し
て載置面２３，４４の温度を約３５０℃に保ち、ウエハ
Ｗの表面温度分布を測定した。ウエハＷの表面温度分布
の測定にあたっては、９個の熱電対をウエハＷの表面に
ほぼ均等に配設し、最大温度と最低温度の差を確認し
た。

【００４５】それぞれの結果は表１に示す通りである。

【００４６】

【表１】

【００４７】この結果、本発明のウエハ支持部材１は従
来のヒータ内蔵型静電チャック４０と比較してウエハＷ
の表面温度分布を均一化できることが確認できた。

【００４８】そこで、次に、本発明のウエハ支持部材１
において、第１のプレート４とウエハＷの上方に別に設
置したプラズマ発生用電極（不図示）との間に１３．５
４ＭＨｚの高周波電力を印加するとともに、真空チャン
バー内にＡｒガスを供給してウエハＷを３０分エッチン
グし、ウエハＷの表面におけるエッチングレートの最大
値と最小値の差を調べることでプラズマ密度の均一性を
確認した。

【００４９】この結果は表１に示すように、静電チャッ
ク２の厚みＰが厚くなる程エッチングレートの最大値と
最小値との差が大きくなり、プラズマ密度の均一化が損
なわれることが判る。

【００５０】そして、静電チャック２の厚みＰが５ｍｍ
を越えるあたりからプラズマ密度のはらつきが大きくな
ることから、第１のプレート４をプラズマ発生用の電極
としてプラズマを発生させる時には、静電チャック２の
厚みＰを５ｍｍ以下とすることが望ましいことが判る。

【００５１】（実施例２）次に、本発明のウエハ支持部
材１において、ウエハ支持部材１の全体の厚みＴに対す
る静電チャック２の厚みＰの比率Ｐ／Ｔを異ならせた時
の載置面２３の反り量と破損の有無を調べる実験を行っ
た。

【００５２】なお、本実験にあたり、プレート４，５の
材質として、多孔質セラミック体をＡｌＮ含有量が９
９．５重量％の高純度窒化アルミニウムセラミックスに
より形成する以外は実施例１の試料Ｎｏ．３と同様の構
造とした。

【００５３】そして、これらのウエハ支持部材１を３０
０℃に加熱し、静電チャック２の載置面２３における反
り量と破損の有無を測定した。

【００５４】それぞれの結果は表２に示す通りである。

【００５５】

【表２】

【００５６】この結果、静電チャック２の厚みＰがウエ
ハ支持部材１の全体の厚みＴに対して厚くなるにしたが
って載置面２３の反り量が大きくなり、ウエハ支持部材
１の全体の厚みＴに対する静電チャック２の厚みＰの比
率Ｐ／Ｑが０．２以下より大きくなると、載置面２３の
反り量が０．２５を越えるとともに、静電チャック２に
クラックが発生した。

【００５７】このことから、ウエハ支持部材１の全体の
厚みＴに対する静電チャック２の厚みＰの比率Ｐ／Ｔは
０．２以下とすれば良いことが判る。

【００５８】（実施例３）次に、静電チャック２及びセ
ラミックヒータ３をアルミナセラミックスにより形成す
るとともに、第１及び第２のプレート４，５の材質とし
て表３に示す複合材により形成してウエハ支持部材１を
構成し、静電チャック２及びセラミックヒータ３を構成
する板状セラミック体２１，３１とプレート４，５との
熱膨張差を異ならせた時の載置面２３の反り量と破損の
有無を実施例２と同様の条件にて調べる実験を行った。

【００５９】本実験では、静電チャック２及びセラミッ
クヒータ３を構成するアルミナセラミックスとして、Ａ
ｌ₂Ｏ₃含有量が９９．９重量％の高純度アルミナセラ
ミックスを用いた。また、その特性を調べたところ、曲
げ強度４４５ＭＰａ、熱膨張係数７．３×１０^-6／℃で
あった。なお、ウエハ支持部材１の寸法は実施例１の試
料Ｎｏ．３と同寸法とした。

【００６０】それぞれの結果は表３に示す通りである。

【００６１】

【表３】

【００６２】この結果、静電チャック２やセラミックヒ
ータ３とプレート４，５との熱膨張係数が５×１０^-6／
℃以下では、反り量を０．２５ｍｍ以下に抑えることが
でき、また、静電チャック２やセラミックヒータ３が破
損することがなかった。

【００６３】（実施例４）次に、厚みＰが５．０ｍｍの
静電チャック２と厚みＲが４．７ｍｍのセラミックヒー
タ３をＡｌ₂Ｏ₃含有量が９９．９重量％の高純度アル
ミナセラミックスにより形成するとともに、第１及び第
２のプレート４，５の材質として表４に示す複合材によ
り形成し、第１のプレート４及び第２のプレート５の寸
法を異ならせた時の載置面２３の反り量と破損の有無を
実施例２と同様の条件にて調べる実験を行った。

【００６４】それぞれの結果は表４に示す通りである。

【００６５】

【表４】

【００６６】この結果、第２のプレート４に対する第１
のプレート５の厚みの比率Ｑ／Ｓが０．５〜２．５の範
囲にあれば、載置面２３の反り量を０．２５ｍｍ以下に
抑えることができ、また、静電チャック２やセラミック
ヒータ３が破損することがなかった。

【００６７】（実施例５）次に、厚みＰが５．０ｍｍの
静電チャック２と厚みＲが４．７ｍｍのセラミックヒー
タ３をＡｌ₂Ｏ₃含有量が９９．９重量％の高純度アル
ミナセラミックスにより形成するとともに、第１及び第
２のプレート４，５の材質として表４の試料Ｎｏ．２に
示す複合材を用い、該プレート４，５の厚みＱ，Ｓを異
ならせてウエハ支持部材１全体の厚みＴを変化させ、昇
温速度と飽和温度での均熱性を調べる実験を行った。

【００６８】なお、昇温条件としては、抵抗発熱体３２
に５００Ｗを印加して載置面２３上に吸着固定したウエ
ハを約３５０℃に加熱するようにした。

【００６９】それぞれの結果は表５に示す通りである。

【００７０】

【表５】

【００７１】この結果、ウエハ支持部材１の全体の厚み
Ｔが１１〜１２５ｍｍの範囲にあれば、昇温速度が速
く、かつ飽和温度でのウエハの表面温度を均一化できる
ことが判る。

【００７２】

【発明の効果】以上のように、請求項１に係る発明によ
れば、ウエハの載置面を有する薄肉の板状セラミック体
中に静電吸着用の電極を備える静電チャックと、板状セ
ラミック体中に抵抗発熱体を備えるセラミックヒータ
と、セラミックスと金属の複合材からなる第１のプレー
ト及び第２のプレートとからなり、上記静電チャック、
第１のプレート、セラミックヒータ、第２のプレートの
順序で接合一体化してウエハ支持部材を構成したことに
よって、載置面上に吸着固定したウエハの表面温度を極
めて均一化することができる。

【００７３】請求項２に係る発明によれば、上記静電チ
ャック及びセラミックヒータを構成する板状セラミック
体と、上記第１のプレート及び第２のプレートとの熱膨
張差をそれぞれ５×１０^-6／℃以下としたことによっ
て、ウエハ支持部材の反りを防ぎ、載置面上に吸着固定
したウエハを高精度に保持することができる。

【００７４】請求項３に係る発明によれば、上記ウエハ
支持部材の全体の厚みに対する静電チャックの厚みの比
率を０．２以下とし、かつ上記第２のプレートに対する
第１のプレートの厚みの比率を０．５〜２．５としたこ
とによって、ウエハ支持部材の反りを防ぎ、載置面上に
吸着固定したウエハを高精度に保持することができる。

【００７５】請求項４に係る発明によれば、上記静電チ
ャックの厚みを０．３〜５．０ｍｍとするとともに、上
記セラミックヒータの厚みを０．３〜１０．０ｍｍと
し、第２のプレートをプラズマ発生用の電極として用い
るようにしたことから、第２のプレートに高周波電力を
印加してプラズマを発生させれば、プラズマ密度を均一
化することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】（ａ）は本発明のウエハ支持部材を示す斜視
図、（ｂ）は（ａ）のＸ−Ｘ線断面図である。

【図２】（ａ）は図１のウエハ支持部材に備える静電吸
着用の電極パターンを示す図であり、（ｂ）は図１のウ
エハ支持部材に備える抵抗発熱体パターンを示す図であ
る。

【図３】（ａ）は従来のヒータ内蔵型静電チャックを示
す斜視図、（ｂ）は（ａ）のＹ−Ｙ線断面図である。

【図４】（ａ）は従来のウエハ支持部材を示す斜視図、
（ｂ）は（ａ）のＺ−Ｚ線断面図である。

【符号の説明】

１：ウエハ支持部材２：静電チャック３：セラミッ
クヒータ４：第１のプレート５：第２のプレート６：ロウ材
層２１：板状セラミック体２２：静電吸着用の電極２
３：載置面３１：板状セラミック体３２：抵抗発熱体

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ウエハの載置面を有する薄肉の板状セラミ
ック体中に静電吸着用の電極を備える静電チャックと、
板状セラミック体中に抵抗発熱体を備えるセラミックヒ
ータと、セラミックスと金属の複合材からなる第１のプ
レート及び第２のプレートとからなり、上記静電チャッ
ク、第１のプレート、セラミックヒータ、第２のプレー
トの順序で接合一体化してなるウエハ支持部材。
【請求項２】上記静電チャック及びセラミックヒータを
構成する板状セラミック体と、上記第１のプレート及び
第２のプレートとの熱膨張差がそれぞれ５×１０^-6／℃
以下であることを特徴とする請求項１に記載のウエハ支
持部材。
【請求項３】上記ウエハ支持部材の全体の厚みに対する
静電チャックの厚みの比率が０．２以下でかつ上記第２
のプレートに対する第１のプレートの厚みの比率が０．
５〜２．５であることを特徴とする請求項２に記載のウ
エハ支持部材。
【請求項４】上記静電チャックの厚みを０．３〜５．０
ｍｍとするとともに、上記セラミックヒータの厚みを
０．３〜１０．０ｍｍとし、第２のプレートをプラズマ
発生用の電極としたことを特徴とする請求項１乃至３に
記載のウエハ支持部材。