JP2003258065A - ウエハ載置ステージ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】ヒータ内蔵の静電チャック部１にベース部材１
１を接合したウエハ載置ステージ２０において、静電チ
ャック部１の厚みを厚くすることなく、プラズマを安定
して発生させることができるとともに、載置面３の温度
バラツキを極めて小さくすることができるようにする。 【解決手段】静電チャック部１を形成する板状体２の載
置面３とヒータ電極５との間を、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上の高熱伝導性を有する誘電体層２ａと、熱伝導率
１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の低熱伝導性を有する誘電体層２ｂと
から形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、成膜装置やエッチ
ング装置などの加工装置において、半導体ウエハ等のウ
エハを吸着保持しつつ、所定の温度に加熱するウエハ載
置ステージに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】半導体デバイスの製造工程において、半
導体ウエハ（以下、単にウエハという）にエッチング加
工を施すエッチング装置には、半導体ウエハを保持する
ためにウエハ載置ステージが用いられている。

【０００３】従来、この種のウエハ載置ステージは、図
３に示すように、アルミナ質焼結体や窒化アルミニウム
質焼結体などの熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する
セラミックスからなる板状体４２の一方の主面を、ウエ
ハＷを載せる載置面４３とし、上記板状体４２中に上記
載置面４３側から静電吸着用電極４４及びヒータ電極４
５を異なる深さに埋設した静電チャック部４１の上記載
置面４３と反対側に、冷却媒体を流す通路５２を備えた
金属製のベース部材５１を接合したものが用いられてい
た。

【０００４】そして、このウエハ載置ステージ６０を用
いてウエハＷにエッチング加工を施すには、まず、静電
チャック部４１の載置面４３にウエハＷを載せた状態
で、ウエハＷと静電吸着用電極４４との間に電圧を印加
して静電気力を発生させることにより、ウエハＷを載置
面４３に吸着固定させる。次に、ヒータ電極４５に通電
して静電チャック部４１を加熱し、載置面４３に吸着保
持したウエハＷを加熱するとともに、ベース部材５１と
ウエハ載置ステージ６０の上方に配置される不図示のプ
ラズマ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、この状態でエチッチングガスを供給することに
より、ウエハＷに対してエッチング加工を施すようにな
っていた。

【０００５】また、エッチング加工時には、ウエハ温度
を−１００℃〜２００℃程度に保つ必要があるが、プラ
ズマに叩かれてウエハ温度が上昇することから、ベース
部材５１の通路５２に冷却媒体を流してウエハ温度が−
１００℃〜２００℃程度に保たれるように調整するよう
になっていた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、図３に示す
ウエハ載置ステージ６０は、静電チャック部４１を形成
する板状体４２が熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する
セラミックスからなるため、ヒータ電極４５を発熱させ
ると、静電チャック部４１の載置面４３における温度バ
ラツキが大きく、エッチング精度に悪影響を与えるとい
った課題があった。

【０００７】即ち、板状４２を熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上を有するセラミックスにより形成したものでは熱
伝導が良すぎるため、ヒータ電極４５によって加熱され
た静電吸着用電極４４が埋設されている領域の載置面４
３の温度が、静電吸着用電極４４が埋設されていない領
域の載置面４３の温度より高くなり、静電吸着用電極４
４のパターン形状に対応した温度バラツキが発生するの
を避けることができなかった。しかも、この問題はヒー
タ電極４５の埋設位置が載置面４３に近ければ近いほど
発生し易いものであった。

【０００８】そこで、載置面４３の温度ばらつきを抑え
るために板状体４２の載置面４３からヒータ電極４５ま
での距離を長くすることも考えられるが、この場合、静
電チャック部４１の厚みＳが厚くなることによって高周
波が透過し難くなるため、プラズマ密度のばらつきが発
生してエッチング精度に悪影響を与えたり、酷い場合に
はプラズマを発生させることができなくなるといった課
題があり、特に、静電チャック部４１の厚みＳが１５ｍ
ｍを超えると、顕著に発生し易いものであった。しか
も、高価なセラミックスの使用量が多くなるために、製
造コストが高くなるといった課題もあった。

【０００９】

【発明の目的】本発明の目的は、静電チャック部の厚み
を厚くすることなく、プラズマを安定して発生させるこ
とができるとともに、載置面の温度バラツキを極めて小
さくすることが可能なウエハ載置ステージを提供するこ
とにある。

【００１０】

【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、板状体の一方の主面を、ウエハを載せる載置
面とし、上記板状体中に上記載置面側から静電吸着用電
極及びヒータ電極を異なる深さに埋設した静電チャック
部の上記載置面と反対側に、冷却機能を備えたベース部
材を接合したウエハ載置ステージにおいて、上記板状体
の載置面とヒータ電極との間を、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上の高熱伝導性を有する誘電体層と、熱伝導率１Ｗ
／ｍ・Ｋ以下の低熱伝導性を有する誘電体層とから構成
したことを特徴とする。

【００１１】また、上記高熱伝導性を有する誘電体層及
び低熱伝導性を有する誘電体層並びに上記板状体の他方
の主面からヒータ電極までの間にある絶縁層はそれぞれ
一層又は複数層からなり、上記板状体の載置面からヒー
タ電極までの間にある各層の厚みを各層の熱伝導率で除
した値の和をＡ、上記板状体の他方の主面からヒータ電
極までの間にある各層の厚みを各層の熱伝導率で除した
値をＢとした時、Ａ／Ｂが０．１〜０．６となるように
することが好ましい。

【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は本発明のウエハ載置ステージの一実
施形態を示す断面図である。

【００１４】このウエハ載置ステージ２０は、円盤状を
した板状体２の一方の主面を、ウエハＷを載せる載置面
３とし、上記板状体２中に上記載置面３側から一対の静
電吸着用電極４及びヒータ電極５を異なる深さに埋設し
た静電チャック部１と、この静電チャック部１を形成す
る板状体２の他方の主面に接合されるベース部材１１と
からなる。

【００１５】ベース部材１１は、アルミニウムや超鋼合
金等の金属材料、あるいは上記金属材料とセラミック材
料との複合材料など導電性を有する材料からなり、プラ
ズマを発生させるための電極材として機能するようにな
っている。また、ベース部材の内部には通路１２を形成
してあり、この通路１２に冷却ガスや冷却水等の冷却媒
体を流すことにより、静電チャック部１に吸着保持する
ウエハＷの温度が所定の温度となるように調整するよう
になっている。

【００１６】一方、静電チャック部１を形成する板状体
２は、複数の材質を積層したもので、板状体２の載置面
３からヒータ電極５までの間が、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上の高熱伝導性を有する誘電体層２ａと、熱伝導率
１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の低熱伝導性を有する誘電体層２ｂと
からなることを特徴とし、図１では、板状体２の載置面
３から静電吸着用電極４までが、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・
Ｋ以上を有する一層の誘電体層２ａ、静電吸着用電極４
からヒータ電極５までが、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下を
有する一層の誘電体層２ｂ、板状体２の他方の主面６か
らヒータ電極５までが一層の絶縁層２ｃからなる。

【００１７】また、このウエハ載置ステージ２０を用い
てウエハＷにエッチング加工を施すには、まず、静電チ
ャック部１の載置面３にウエハＷを載せた状態で、ウエ
ハＷと静電吸着用電極４との間に電圧を印加して静電気
力を発生させることにより、ウエハＷを載置面３に吸着
固定させる。次に、ヒータ電極５に通電して静電チャッ
ク部１を加熱し、載置面３に吸着させたウエハＷを加熱
するとともに、ベース部材１１とウエハ載置ステージ２
０の上方に配置される不図示のプラズマ電極との間に高
周波電力を印加してプラズマを発生させ、この状態でエ
ッチングガスを供給することにより、ウエハＷに対して
エッチング加工を施すようになっている。

【００１８】そして、本発明のウエハ載置ステージ２０
によれば、静電チャック部１を形成する板状体２の載置
面３からヒータ電極５までの間を、熱伝導率１０Ｗ／ｍ
・Ｋ以上の高熱伝導性を有する誘電体層２ａと、熱伝導
率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の低熱伝導性を有する誘電体層２ｂ
とで形成するようにしたことから、静電チャック部１を
形成する板状体２の厚みＴを１５ｍｍより厚くすること
なく、載置面３の温度バラツキを１５℃以下と極めて均
一にすることができるとともに、ウエハＷに対して一様
なプラズマを発生させることができる。

【００１９】即ち、本件発明者は、静電チャック部１を
形成する板状体２の厚みＴを、一様なプラズマを発生さ
せるのに重要な１５ｍｍより厚くすることなく、ヒータ
電極５の発熱によって載置面３の温度分布を均一にする
ため、鋭意研究を重ねたところ、載置面３からヒータ電
極５までの間に異なる熱伝導率を有する誘電体層２ａ，
２ｂを設けることにより、その界面において熱伝達を断
続的とし、水平方向における熱伝達を垂直方向における
熱伝達よりも高められることを知見し、さらに研究を重
ねたところ、界面を形成する両誘電体層２ａ，２ｂの熱
伝導率の差が大きい程、その効果が大きいことを知見し
た。

【００２０】そこで、最適な条件を求めるため、さらに
実験を繰り返したところ、一方の誘電体層２ａを熱伝導
率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する高熱伝導材により形成
するとともに、他方の誘電体層２ｂの熱伝導率を高熱伝
導性を有する誘電体層２ａの熱伝導率の１／１０以下と
することで、保持面３の均熱性を向上させることができ
ることを見出し、本発明に至った。

【００２１】ここで、高熱伝導性を有する誘電体層２ａ
の熱伝導率を１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上としたのは、熱伝導率
が１０Ｗ／ｍ・Ｋ未満となると、ヒータ電極５から載置
面３までの熱伝達が悪く、載置面３を所定の温度に加熱
するのに時間がかかり、エッチング加工にかかるスルー
プットが悪くなるとともに、載置面３の温度バラツキを
抑える効果が小さくなるからである。

【００２２】また、載置面３は高熱伝導性を有する誘電
体層２ａにより形成するようにしたことから、プラズマ
にたたかれて高くなったウエハＷの熱を静電チャック部
１へ効率良く逃がすことができるため、加工時のウエハ
温度を極めて均一にすることができる。

【００２３】なお、静電チャック部１を形成する板状体
２全体の厚みＴは、一様なプラズマを発生させるために
１５ｍｍとすることが良いが、好ましくは３ｍｍ以下と
することが良い。ただし、板状体２全体の厚みＴが０．
５ｍｍ未満となると、破損し易くなることから、板状体
２全体の厚みＴは０．５〜１５ｍｍ、好ましくは０．５
〜３ｍｍの範囲で形成することが好ましい。

【００２４】ところで、誘電体層２ａを形成する熱伝導
率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導材としては、アルミナ
質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、窒化珪素質焼結
体、炭化珪素焼結体等のセラミック焼結体あるいは単結
晶アルミナを用いることができ、これらの中でもアルミ
ナ質焼結体を用いれば安価なウエハ載置ステージ２０を
提供することができ、また、窒化アルミニウム質焼結体
を用いれば、他のセラミック焼結体と比較して高い熱伝
導率を有することから、載置面３に吸着保持するウエハ
Ｗの温度分布をより均一にすることができ、各種加工精
度を高めることができ、好ましい。

【００２５】ただし、高熱伝導性を有する誘電体層２ａ
の厚みＰが０．３ｍｍより薄くなると、載置面３の均熱
性を高めることが難しくなるとともに、破損し易くな
る。その為、高熱伝導性を有する誘電体層２ａの厚みＰ
は少なくとも０．３ｍｍ以上とすることが良い。

【００２６】一方、誘電体層２ｂを形成する熱伝導率１
Ｗ／ｍ・Ｋ以下の低熱伝導材としては、シリコーン系樹
脂、エポキシ系樹脂、ポリイミド系樹脂等の樹脂材や接
着剤あるいはゴムを用いることができる。

【００２７】ただし、低熱伝導性を有する誘電体層２ｂ
の厚みＱが２０μｍ未満となると、樹脂材や接着剤から
なる誘電体層２ｂ中に気泡ができ易く、その結果、載置
面３の均熱性が阻害される。また、誘電体層２ｂの厚み
Ｑが５００μｍを超えると、熱伝達が遅くなり、ヒータ
電極５を発熱させてから載置面３を所定の温度に加熱す
るまでの時間が長くなり、エッチング加工にかかるスル
ープットが悪くなるとともに、載置面３の温度バラツキ
を抑える効果が小さくなる。その為、低熱伝導性を有す
る誘電体層２ｂの厚みＱは２０μｍ〜５００μｍとする
ことが良い。

【００２８】一方、板状体２の他方の主面６からヒータ
電極５までの間を形成する絶縁層２ｃの材質については
特に限定するものではなく、誘電体層２ａや誘電体層２
ｂと同様の材質を用いることができる。

【００２９】なお、ヒータ電極５の熱をより効率良く載
置面３に伝え、載置面３の均熱性をさらに高めるには、
載置面３からヒータ電極５までの間にある各層２ａ，２
ｂの厚みＰ，Ｑを各層２ａ，２ｂの熱伝導率で除した値
の和をＡ（誘電体層２ａの熱伝導率をα１、誘電体層２
ｂの熱伝導率をα２とした時、Ａ＝Ｐ／α１＋Ｑ／α
２）、板状体２の他方の主面６からヒータ電極５までの
間にある各層２ｃの厚みＲを各層２ｃの熱伝導率で除し
た値をＢ（絶縁層２ｃの熱伝導率をα３とした時、Ｂ＝
Ｒ／α３）とした時、Ａ／Ｂが０．１〜０．６の関係と
なるようにすることが好ましい。

【００３０】なぜなら、Ａ／Ｂが０．１〜０．６の範囲
を超えると、いずれも載置面３の温度バラツキを１０℃
以下とすることができなくなるからである。

【００３１】次に、図１に示す本発明のウエハ載置ステ
ージ２０の製造方法ついて説明する。

【００３２】まず、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のセ
ラミック焼結体又は単結晶アルミナからなる誘電体層２
ａを用意し、この一方の主面に研磨加工を施して平面度
２０μｍ以下、表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で３μ
ｍ以下に仕上げて載置面３を形成する。

【００３３】次に、誘電体層２ａの他方の主面に、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法、蒸着法、メッ
キ法、ＣＶＤ法等の膜形成手段を用いて膜厚が０．１μ
ｍ以上の導体層からなる静電吸着用電極４を形成する。
静電吸着用電極４を形成する材質としては、Ｎｉ、Ｔ
ｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属又は
これらの合金、あるいはＴｉＮ、ＴｉＣ、ＷＣを用いる
ことができる。

【００３４】なお、静電吸着用電極４を図１に示すよう
な双極型とする場合、一対の静電吸着用電極４間の最小
距離Ｌは０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とする
ことが良く、このような距離Ｌを設けることにより、静
電吸着用電極４間に印加できる電圧を高くすることがで
き、より大きな吸着力を発生させることができるととも
に、絶縁破壊の危険性を小さくすることができる。

【００３５】一方、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のセ
ラミック焼結体又は単結晶アルミナからなる絶縁層２ｃ
を用意し、この一方の主面に、スパッタリング法、イオ
ンプレーティング法、蒸着法、メッキ法、ＣＶＤ法等の
膜形成手段を用いて膜厚が０．１μｍ以上の導体層から
なるヒータ電極５を形成する。ヒータ電極５を形成する
材質としては、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、
Ｍｏ、Ｍｎ等の金属又はこれらの合金、あるいはＴｉ
Ｎ、ＴｉＣ、ＷＣを用いることができる。

【００３６】また、ヒーター電極５は、一つの配線パタ
ーンを有するものでも良いが、２つ以上の独立した温度
制御が可能な配線パターンとすることで、載置面３の温
度分布をより均一にすることができ、好ましい。

【００３７】そして、誘電体層２ａの静電吸着用電極４
と絶縁層２ｃのヒータ電極５とを対向させ、熱伝導率が
１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の絶縁性接着剤を介して両者を貼り合
わせた後、接着剤を硬化させて全体の厚みが１５ｍｍ以
下となるように構成することで静電チャック部１を形成
する。この時、硬化した絶縁性接着剤層が低熱伝導性を
有する誘電体層２ｂとなる。

【００３８】しかる後、別に用意したベース部材１１に
絶縁性接着剤を塗布し、この上に静電チャック部１を載
せ、接着剤を硬化させることにより得ることができる。

【００３９】次に、本発明のウエハ載置ステージの他の
実施形態を図２を基に説明する。

【００４０】このウエハ載置ステージ２０は、低熱伝導
性を有する誘電体層２ｂが二層からなり、かつ絶縁層２
ｃが低熱伝導材からなる以外は図１と同様の構造をした
ものである。

【００４１】具体的には、板状体２の載置面３から静電
吸着用電極４までを形成する高熱伝導性を有する誘電体
層２ａが、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上を有する一層の
セラミック焼結体又は単結晶アルミナからなり、静電吸
着用電極４からヒータ電極５までを形成する低熱伝導性
を有する誘電体層２ｂが、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の
絶縁性接着剤からなる層２１ｂと、熱伝導率１Ｗ／ｍ・
Ｋ以下の絶縁性樹脂からなる層２２ｂの二層からなり、
板状体２の他方の主面６からヒータ電極５までを形成す
る絶縁層２ｃが熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の一層の絶縁
性樹脂層からなるもので、このように、熱伝導率１Ｗ／
ｍ・Ｋ以下の低熱伝導性を有する誘電体層２ｂが複数層
から構成されたものであっても静電チャック部１を形成
する板状体２の厚みＴを１５ｍｍより厚くすることな
く、載置面３の温度バラツキを１５℃以下と均一にする
ことができるとともに、ウエハＷに対して一様なプラズ
マを発生させることができる。

【００４２】ただし、低熱伝導性を有する誘電体層２ｂ
を形成する各層２１ｂ，２２ｂの厚みＭ，Ｎの和が２０
μｍ未満となると、樹脂材や接着剤からなる誘電体層２
１ｂ中に気泡ができ易く、その結果、載置面３の均熱性
が阻害され、逆に各層２１ｂ，２２ｂの厚みＭ，Ｎの和
が５００μｍを超えると、熱伝達が遅くなり、ヒータ電
極５を発熱させてから載置面３を所定の温度に加熱する
までの時間が長くなり、エッチング加工にかかるスルー
プットが悪くなるとともに、載置面３の温度バラツキを
抑える効果が小さくなる。その為、低熱伝導性を有する
誘電体層２ｂを形成する各層２１ｂ，２２ｂの厚みＭ，
Ｎの和は２０μｍ〜５００μｍとすることが良い。

【００４３】また、この構造において、ヒータ電極５の
熱をより効率良く載置面３に伝え、載置面３の均熱性を
さらに高めるには、載置面３からヒータ電極５までの間
にある各層２ａ，２１ｂ，２２ｂの厚みＰ，Ｍ，Ｎを各
層２ａ，２１ｂ，２２ｂの熱伝導率で除した値の和をＡ
（誘電体層２ａの熱伝導率をα１、層２１ｂの熱伝導率
をα４、層２２ｂの熱伝導率をα５とした時、Ａ＝Ｐ／
α１＋Ｍ／α４＋Ｎ／α５）、板状体２の他方の主面６
からヒータ電極５までの間にある各層２ｃの厚みＲを各
層２ｃの熱伝導率で除した値をＢ（絶縁層２ｃの熱伝導
率をα３とした時、Ｂ＝Ｒ／α３）とした時、Ａ／Ｂが
０．１〜０．６の関係となるようにすることが好まし
い。

【００４４】次に、図２に示す本発明のウエハ載置ステ
ージ２０の製造方法ついて説明する。

【００４５】まず、熱伝導率が１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上のセ
ラミック焼結体又は単結晶アルミナからなる誘電体層２
ａを用意し、この一方の主面に研磨加工を施して平面度
２０μｍ以下、表面粗さを算術平均粗さ（Ｒａ）で３μ
ｍ以下に仕上げて載置面３を形成する。

【００４６】次に、誘電体層２ａの他方の主面に、スパ
ッタリング法、イオンプレーティング法、蒸着法、メッ
キ法、ＣＶＤ法等の膜形成手段を用いて膜厚が０．１μ
ｍ以上の導体層からなる静電吸着用電極４を形成する。
静電吸着用電極４を形成する材質としては、Ｎｉ、Ｔ
ｉ、Ａｇ、Ｃｕ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｍｏ、Ｍｎ等の金属又は
これらの合金、あるいはＴｉＮ、ＴｉＣ、ＷＣを用いる
ことができる。

【００４７】なお、静電吸着用電極４を図１に示すよう
な双極型とする場合、一対の静電吸着用電極４間の最小
距離Ｌは０．５ｍｍ以上、好ましくは１ｍｍ以上とする
ことが良く、このような距離Ｌを設けることにより、静
電吸着用電極４間に印加できる電圧を高くすることがで
き、より大きな吸着力を発生させることができるととも
に、絶縁破壊の危険性を小さくすることができる。

【００４８】一方、金属箔や金属線からなるヒータ電極
５を絶縁層２ｃとなる熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の絶
縁性樹脂層と、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の他の絶縁
性樹脂層とで挟み込み熱圧着して一体化する。

【００４９】そして、誘電体層２ａの静電吸着用電極４
と、絶縁層２ｃとは反対側の絶縁性樹脂層とを対向さ
せ、熱伝導率が１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の絶縁性接着剤を介し
て両者を貼り合わせた後、接着剤を硬化させて全体の厚
みが１５ｍｍ以下となるように構成することで静電チャ
ック部１を形成する。この時、硬化した絶縁性接着剤層
及び絶縁性接着剤層とヒータ電極５との間にある絶縁性
樹脂層が誘電体層２ｂとなる。

【００５０】しかる後、別に用意したベース部材１１に
絶縁性接着剤を塗布し、この上に静電チャック部１を載
せ、接着剤を硬化させることにより得ることができる。

【００５１】以上、本発明の実施形態について示した
が、本発明はこれらの実施形態だけに限定されるもので
はなく、例えば、静電チャック部１として双極型の例を
示したが、単極型のものであっても良く、本発明の要旨
を逸脱しない範囲であれば、改良や変更したものにも適
用できることは言う迄もない。

【００５２】

【実施例】（実験例１）ここで、図２に示す本発明のウ
エハ載置ステージ２０と、図３に示す従来のウエハ載置
ステージ６０とを用意し、各ヒータ電極５，４５を発熱
させた時の載置面の温度バラツキについて比較する実験
を行った。

【００５３】本発明のウエハ載置ステージ２０は、外径
が２００ｍｍ、厚みＰが１ｍｍの円盤状をした窒化アル
ミニウム質焼結体からなる誘電体層２ａを用意し、この
一方の主面に研磨加工を施して平面度１０μｍ、表面粗
さを算術平均粗さ（Ｒａ）で０．５μｍに仕上げて載置
面３を形成した。

【００５４】次に、誘電体層２ａの他方の主面にメッキ
法を用いて膜厚が１０μｍの半円状をしたＮｉ層を円を
構成するように被着して一対の静電吸着用電極４を形成
した。

【００５５】一方、Ｎｉ線からなるヒータ電極５を、絶
縁層２ｃとなる厚みＲが０．４１ｍｍのポリイミドフィ
ルムと、厚みＮが０．２ｍｍの他のポリイミドフィルム
とで挟み込み熱圧着して一体化した。

【００５６】そして、誘電体層２ａの静電吸着用電極４
と、絶縁層２ｃとは反対側のポリイミドフィルムとを対
向させ、シリコーン系接着剤を介して両者を貼り合わせ
た後、２．６ｋＰａ以下の減圧下で接着剤の脱泡処理を
施し、次いで接着剤を硬化させて全体の厚みＴが１０ｍ
ｍとなるように構成して静電チャック部１を製作した。

【００５７】なお、窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導
率は５０Ｗ／ｍ・Ｋ、ポリイミドフィルムの熱伝導率は
０．２Ｗ／ｍ・Ｋ、シリコーン系接着剤の熱伝導率は
０．１５Ｗ／ｍ・Ｋとした。

【００５８】しかる後、別に用意したアルミニウム製の
ベース部材１１にシリコーン接着剤を塗布し、この上に
静電チャック部１を載せ、２．６ｋＰａ以下の減圧下で
接着剤の脱泡処理を施した後、接着剤を硬化させること
により製作した。

【００５９】従来のウエハ載置ステージ６０は、窒化ア
ルミニウムのグリーンシートを複数枚用意し、このうち
数枚を積層した後、ヒータ電極４５となるタングステン
ペーストをスクリーン印刷法にて印刷した後、さらに数
枚のグリーンシートを重ねた後、静電吸着用電極４４と
なるタングステンペーストをスクリーン印刷法にて印刷
し、最後に残りのグリーンシートを重ね、熱圧着にて積
層体とした後、窒素雰囲気下で１９００℃で焼成するこ
とにより、外径が２００ｍｍ、厚みＳが５ｍｍの円盤状
をした窒化アルミニウム質焼結体からなる板状体中に静
電吸着用電極４４とヒータ電極４５をそれぞれ異なる深
さに埋設したウエハ載置用ステージ６０を製作した。な
お、窒化アルミニウム質焼結体の熱伝導率は５０Ｗ／ｍ
・Ｋとした。

【００６０】しかる後、別に用意したアルミニウム製の
ベース部材５１にシリコーン接着剤を塗布し、この上に
静電チャック部４１を載せ、２．６ｋＰａ以下の減圧下
で接着剤の脱泡処理を施した後、接着剤を硬化させるこ
とにより製作した。

【００６１】そして、各ウエハ載置ステージ２０，６０
に備えるベース部材１１，５１の通路１２，５２に冷却
水を０．８×１０^-5ｍ³／ｓで流し、ヒータ電極５，４
５に電圧を印加して載置面３，４３を６０℃にコントロ
ールした後、３分後の載置面３，４３の温度を、シリコ
ンウェハに測温素子が取り付けられた測温ウェハにて１
３カ所任意に測温し、各温度のバラツキをレンジ幅で確
認した。

【００６２】この結果、図３に示す従来のウエハ載置ス
テージ６０は、６０℃での温度バラツキがレンジ幅で２
０℃もあったのに対して、図２に示す本発明のウエハ載
置ステージ２０は、６０℃での温度バラツキがレンジ幅
で６℃と小さくでき、載置面３の均熱性を改善できるこ
とが判った。 （実施例）次に、図２に示す本発明のウエハ載置ステー
ジ２０において、静電チャック部１を形成する窒化アル
ミニウム質焼結体の厚みＰと熱伝導率α１、接着剤から
なる層２１ｂの材質、厚みＭ、熱伝導率α４、ポリイミ
ドフィルムからなる層２２ｂの厚みＮ、熱伝導率α５を
それぞれ異ならせ、実施例１と同様の実験を行った。

【００６３】結果は表１に示す通りである。

【００６４】

【表１】

【００６５】この結果、板状体２の載置面３とヒータ電
極５との間を、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の窒化アル
ミニウム質焼結体と、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の接着
剤及びポリイミドフィルムとからなるものは、いずれも
６０℃での温度バラツキをレンジ幅で１５℃以下とする
ことができた。

【００６６】また、これらの中でも載置面３からヒータ
電極５までの間にある各層２ａ，２１ｂ，２２ｂの厚み
Ｐ，Ｍ，Ｎを各層２ａ，２１ｂ，２２ｂの熱伝導率α
１，α４，α５で除した値の和をＡ、板状体２の他方の
主面６からヒータ電極５までの間にある絶縁層２ｃの厚
みＲを絶縁層２ｃの熱伝導率α３で除した値をＢとした
時、Ａ／Ｂが０．１〜０．６の範囲にある試料Ｎｏ．
１、３、４、５、６、１０、１３は、いずれも６０℃で
の温度バラツキをレンジ幅で６℃以下にまで低減するこ
とができ、特に優れていた。

【００６７】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、板状体
の一方の主面を、ウエハを載せる載置面とし、上記板状
体中に上記載置面側から静電吸着用電極及びヒータ電極
を異なる深さに埋設した静電チャック部の上記載置面と
反対側に、冷却機能を備えたベース部材を接合したウエ
ハ載置ステージにおいて、上記板状体の載置面とヒータ
電極との間を、熱伝導率１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の高熱伝導
性を有する誘電体層と、熱伝導率１Ｗ／ｍ・Ｋ以下の低
熱伝導性を有する誘電体層とから構成したことから、静
電チャック部の厚みを厚くすることなく、プラズマを安
定して発生させることができるとともに、載置面の温度
バラツキを極めて小さくすることができる。

【００６８】特に、上記板状体の載置面からヒータ電極
までの間にある各層の厚みを各層の熱伝導率で除した値
の和をＡ、上記板状体の他方の主面からヒータ電極まで
の間にある各層の厚みを各層の熱伝導率で除した値をＢ
とした時、Ａ／Ｂが０．１〜０．６となるようにするこ
とで、載置面の温度バラツキをより一層小さくすること
ができる。

【００６９】その為、本発明のウエハ載置ステージをエ
ッチング等の加工に用いれば、加工精度を向上させるこ
とができるとともに、加工処理のスループットも高める
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明のウエハ載置ステージの一実施形態を示
す断面図である。

【図２】本発明のウエハ載置ステージの他の実施形態を
示す断面図である。

【図３】従来のウエハ載置ステージの一例を示す断面図
である。

【符号の説明】

１・・・静電チャック部 ２・・・板状体 ２ａ・・・高熱伝導性を有する誘電体層 ２ｂ・・・低熱伝導性を有する誘電体層 ２１ｂ・・・低熱伝導性を有する絶縁性接着剤からなる
層 ２２ｂ・・・低熱伝導性を有する絶縁性樹脂からなる層 ３・・・載置面 ４・・・静電吸着用電極 ５・・・ヒータ電極 ６・・・板状体の他方の主面 １１・・・ベース部材 １２・・・通路 ２０・・・ウエハ載置ステージ ４１・・・静電チャック部 ４２・・・板状体 ４３・・・載置面 ４４・・・静電吸着用電極 ４５・・・ヒータ電極 ４６・・・板状体の他方の主面 ５１・・・ベース部材 ５２・・・通路 ６０・・・ウエハ載置ステージ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】板状体の一方の主面を、ウエハを載せる載
   置面とし、上記板状体中に上記載置面側から静電吸着用
   電極及びヒータ電極を異なる深さに埋設した静電チャッ
   ク部の上記載置面と反対側に、冷却機能を備えたベース
   部材を接合したウエハ載置ステージにおいて、上記板状
   体の載置面とヒータ電極との間が、熱伝導率１０Ｗ／ｍ
   ・Ｋ以上の高熱伝導性を有する誘電体層と、熱伝導率１
   Ｗ／ｍ・Ｋ以下の低熱伝導性を有する誘電体層とからな
   ることを特徴とするウエハ載置ステージ。
2. 【請求項２】上記高熱伝導性を有する誘電体層及び低熱
   伝導性を有する誘電体層並びに上記板状体の他方の主面
   からヒータ電極までの間にある絶縁層がそれぞれ一層又
   は複数層からなり、上記板状体の載置面からヒータ電極
   までの間にある各層の厚みを各層の熱伝導率で除した値
   の和をＡ、上記板状体の他方の主面からヒータ電極まで
   の間にある各層の厚みを各層の熱伝導率で除した値をＢ
   とした時、Ａ／Ｂが０．１〜０．６であることを特徴と
   する請求項１に記載のウエハ載置ステージ。