JP2008205510A - 静電チャック及び静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

【目的】 静電チャックをなす絶縁体の内部にガス流路を有するもので、ハロゲンガスやそれらのプラズマに対する耐食性に優れたものを提供する。
【構成】絶縁体２の内部に静電電極５を備えてなる静電チャックで、その絶縁体２がセラミックグリーンシートを積層、圧着して焼成してなる積層構造のもので、被吸着部材を温度制御するためのガスをその絶縁体２の吸着面３に供給するために、該吸着面３にガス噴出口１５を有するガス流路１１を該絶縁体２の内部に備えてなるものとし、絶縁体２を、セラミックグリーンシートに、イットリアを主成分としてなるイットリアグリーンシートが用いられてなるイットリア焼結体から形成した。
【選択図】 図１

Description

本発明は、半導体の製造において使用されるエッチング装置、イオン注入装置、或いは電子ビーム露光装置などにおいて、半導体ウエハの固定、平面度の矯正、或いは搬送に用いられる静電チャック及び静電チャック装置に関する。

半導体の製造工程において、半導体ウエハ（例えば、シリコンウエハ）に精度良く成膜やドライエッチング等の処理（加工）を施すには、その処理装置において、半導体ウエハの平面度（平坦度）を保ちながら、それを固定（保持）する必要がある。このような固定手段の代表的なものとして、静電気力によって半導体ウエハをチャック（固定）する静電チャックがある（特許文献１）。

例えば、双極型の静電チャックは、絶縁体（通常、セラミック基板）の内部に、対をなす電極（静電電極）が形成されており、その電極間に電圧を印加することで発生する静電気力で半導体ウエハ等の被吸着部材（以下、単にウエハともいう）を、その絶縁体の表面（吸着面）に吸着、固定するように構成されている。そして、この静電チャックは、通常、その裏面（絶縁体であるセラミック基板の裏面）をアルミニウム又はアルミニウム合金などの金属製ベース部材の表面（上面）に接合して静電チャック装置をなし、半導体ウエハの処理目的に応じた処理装置内（加工チャンバ）に取り付けられてその使用に供される。このような静電チャックには、被吸着部材であるウエハを冷却等温度制御するためのガス（例えばＨｅガス）を、その吸着面とウエハとの間に供給、充填するため、その吸着面に開口するガス噴出口を備えるガス流路（トンネル）が絶縁体の内部に設けられたものがある。このような静電チャックにおけるガス流路は、ガスを、ベース部材に形成された供給側のガス流路から流通させて、そのガス噴出口に向けて供給されるように形成されている（特許文献２）。

ところで、半導体製造におけるドライエッチングプロセスや成膜プロセスなどの各プロセスにおいては、プラズマを利用した技術が多く使用されている。このような半導体製造におけるプラズマプロセスにおいては、特にウエハのエッチングやドライクリーニング用として、ハロゲン系の腐食性ガスが多用されている。したがって、これら腐食性ガス（以下、ハロゲンガスとも言う）やそのプラズマに晒される静電チャックには、高い耐食性が要求される。一方、従来の静電チャックを構成する絶縁体（セラミック基板）には、アルミナセラミックが多く使用されている。アルミナセラミックは、このような腐食性ガスやプラズマに対する耐食性があるが、その耐食性が十分にあるかといえば、必ずしもそうとは言えない。このため、そのようなプロセスに使用される場合には、その絶縁体（セラミック基板の表面）が腐食され、その吸着面の面粗度及び平坦度（平面度）の低下を比較的短時間で招くことになり、静電チャックの寿命が短いといった指摘があった。こうした中、アルミナセラミックからなる絶縁体（基板）の表面に、耐ハロゲンガス性や耐プラズマ性により優れるイットリア膜を成膜してなる静電チャックも開発されている（特許文献３）。

また、静電チャックをなす絶縁体の全体をイットリア焼結体として、ホットプレス法にて成形、焼結したものもある（特許文献４）。
特開平４−２８７３４４号公報 特開２００４−６５０５号公報 特開２００５−２４５１０６号公報 特開２００６−２２５１８５号公報

ところが、特許文献３に記載の静電チャックのようにイットリア膜をアルミナセラミック基板の表面に成膜してなるものでは、その膜厚は溶射によるため、１０〜１００μｍと薄く、したがって、ハロゲンガスやそれらのプラズマに対する十分な耐久性が得られない。しかも、ハロゲンガスやプラズマに晒されて、その膜を形成するイットリアの結晶粒子が分離、脱落（脱粒）する際には、溶射によるイットリア膜の平均粒径は１０〜５０μｍと大きいため、そのような脱粒があると、静電チャックの吸着面（イットリア膜面）の面粗度及び平坦度の大きな低下を招くことになり、静電チャックの長寿命化が図られない。結果として、高度の面粗度及び平坦度の要求される静電チャックは、その交換頻度が増すことになり、コストの増大を招いているといった問題があった。

また、特許文献４に記載の静電チャックのように、ホットプレス法にてイットリア焼結体を形成してなるものでは、その製法に基づき、絶縁体内に自由にガス流路を形成することはできない。したがって、ガスによる温度制御が要求される静電チャックには具体化できないといった問題がある。

本発明は、静電チャックにおける上記した各種の問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、静電チャックをなす絶縁体の内部にガス流路を有するものにおいて、ハロゲンガスやそれらのプラズマに対する耐食性に優れたものを提供することにある。

上記課題を解決するための請求項１に記載の発明は、絶縁体の内部に静電電極を備えてなる静電チャックであって、その絶縁体は、セラミックグリーンシートを積層、圧着して焼成してなる積層構造のものであり、
被吸着部材を温度制御するためのガスをその絶縁体の吸着面に供給するために、該吸着面にガス噴出口を有するガス流路を該絶縁体の内部に備えてなるものにおいて、
前記絶縁体が、前記セラミックグリーンシートに、イットリアを主成分としてなるイットリアグリーンシートが用いられてなるイットリア焼結体からなっていることを特徴とする。

請求項２に記載の発明は、前記絶縁体をなすイットリア焼結体は、その結晶粒子における平均粒径が、２．０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の静電チャックである。

請求項３に記載の発明は、前記静電電極は、イットリアグリーンシートにメタライズペーストが印刷されて絶縁体と同時焼成されてなるものであり、
そのメタライズペーストに含まれる金属粉末は、タングステン粉末又はモリブデン粉末のいずれか一方を主成分とするものであり、しかも、そのメタライズペーストには、その金属粉末に対してイットリア粉末が混合された原料粉末が使用されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャックである。

請求項３に記載の発明において、前記原料粉末における前記金属粉末とイットリア粉末との含有量は、前記金属粉末が、４０ｖｏｌ％〜８７ｖｏｌ％で、その残部がイットリア粉末であり、前記金属粉末は平均粒径が０．８μｍ〜７．０μｍのもので、イットリア粉末は平均粒径が０．５μｍ〜１．５μｍのものであるのが好ましい。

請求項４に記載の発明は、前記静電電極は、イットリアグリーンシートにメタライズペーストが印刷されて絶縁体と同時焼成されてなるものであり、
そのメタライズペーストに含まれる金属粉末は、白金粉末を主成分とするものであり、しかも、そのメタライズペーストには、その白金粉末に対してイットリア粉末が混合された原料粉末が使用されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャックである。

請求項４に記載の発明において、前記原料粉末における前記白金粉末とイットリア粉末との含有量は、前記白金粉末が、４５ｖｏｌ％〜５５ｖｏｌ％で、その残部がイットリア粉末であり、前記白金粉末は平均粒径が１．０μｍ〜９．０μｍのもので、イットリア粉末は平均粒径が０．５μｍ〜１．５μｍのものであるのが好ましい。

請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の静電チャックと、その静電チャックをなす絶縁体の吸着面と反対側の裏面に接合された金属製ベース部材とからなる静電チャック装置である。

本発明においては、絶縁体内にガス流路を有する静電チャックにおいて、絶縁体をイットリア（酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３））を主成分とした焼結体としたが、これをイットリアグリーンシートによる積層構造のものにおいて具体化したものであるため、ガス流路の形成に支障もない。しかも、静電チャックをなす絶縁体を、アルミナセラミックに比べてハロゲン系腐食性ガス及びそれらのプラズマに対する耐食性に優れたイットリア焼結体製としたため、半導体製造において、これらの腐食性ガスやそのプラズマに晒されるようなプロセス下で使用されても、寿命の長い静電チャックとなすことができる。また、成膜によらないため、イットリア焼結体の結晶粒径を原料粉末の粒径を小さくすることで所望とする粒径とすることができる。したがって、脱粒に起因する面粗度の低下防止を容易に実現できる。

請求項２に記載のように、イットリア焼結体の結晶粒子における平均粒径を、２．０μｍ以下とした場合には、その結晶粒子の脱粒があっても吸着面の面粗度（表面粗さ）が問題となるような低下（粗面化）を招き難い。すなわち、溶射でイットリア膜を形成する場合には、その結晶粒子が１０〜５０μｍとなるために、その脱粒があると吸着面の面粗度（表面粗さ）が大きく低下するのに対して、本発明ではそのような面粗度の低下が防止される。なお、このような粒径を得るためには、イットリアの原料粉末はその粒径（平均）が１．５μｍ以下のものを使用するとよい。

静電電極は、静電チャックをなす絶縁体と同時焼成で形成するのが好ましく、その場合においては、請求項３に記載のようなメタライズペーストを使用するのが好ましい。このようにイットリア粉末を混合することで、絶縁体と静電電極との焼結収縮率の相違に起因する絶縁体の変形防止が図られる。ただし、請求項３に記載の発明においては、上記もしたように、前記原料粉末における前記金属粉末とイットリア粉末との含有量は、前記金属粉末が４０ｖｏｌ％〜８７ｖｏｌ％で、その残部がイットリア粉末となるようにするのが好ましい。これは、金属粉末が４０ｖｏｌ％に満たないと導通不良の危険性があることと、金属粉末が８７ｖｏｌ％を超えるようだと、電極と絶縁体の密着強度の低下によるワレ不良が生じることがあるためである。そして、この場合には上記もしたように金属粉末の平均粒径を０．８μｍ〜７．０μｍとし、イットリア粉末の平均粒径を０．５μｍ〜１．５μｍとすることで、焼結性の向上が図られる。

なお、静電電極をなすメタライズペーストに含まれる金属粉末ついては、請求項４に記載のように、タングステン又はモリブデンに代えて、白金粉末を主成分とするものであってもよい。ただし、請求項４に記載の発明においては、上記もしたように、前記原料粉末における前記白金粉末とイットリア粉末との含有量は、前記白金粉末が４５ｖｏｌ％〜５５ｖｏｌ％で、その残部がイットリア粉末となるようにするのが好ましい。白金粉末が４５ｖｏｌ％に満たないと導通不良の危険性があることと、白金粉末が５５ｖｏｌ％を超えるようだと、絶縁体に反り等の変形による外観不良が生じることがあるためである。そして、この場合には上記もしたように、白金粉末の平均粒径を１．０μｍ〜９．０μｍとし、イットリア粉末の平均粒径を０．５μｍ〜１．５μｍとすることで、焼結性の向上が図られる。

本発明を実施するための最良の形態について、図１〜図３に基いて詳細に説明する。図１は、本発明に係る静電チャック１ａを含む静電チャック装置１の中央縦破断面図及びその要部拡大図である。そして、図２は、図１のＡ−Ａ線断面図であり、図３は図１の静電チャック装置において、静電チャック（絶縁体）１ａとベース部材２１とを分離した説明用断面図である。ただし、図は模式化したものであり、単純化して表示している。

本形態の静電チャック１ａは、一定厚さで略円形の平板形状からなる絶縁体（セラミック基板）２から形成されており、この絶縁体２はイットリア（酸化イットリウム Ｙ_２Ｏ_３）を主成分とするセラミックの積層（多層）構造の焼結体からなっている。本例では、例えば、厚さが３．０ｍｍ、直径が３００ｍｍの円板とされている。この絶縁体２は、表面（上面）３が図示しない半導体ウエハ等の被吸着部材を吸着、保持する吸着面とされ高度の平面度で、しかも高度の面粗度に仕上げられている。そして、本例ではこの絶縁体２をなすイットリア焼結体における結晶粒子の平均粒径は２．０μｍ以下となるように形成されている。また、この絶縁体２はその裏面（下面）４を、アルミニウム又はアルミニウム合金製のベース部材２１の表面（上面）２３に接合して静電チャック装置１を構成している。なお、絶縁体２はイットリアを主成分とするイットリアグリーンシートを積層、圧着して焼成してなるもので、例えば２４層構造のものである。積層前のイットリアグリーンシートにおけるイットリアを含む組成等は後述する。

この絶縁体２は、その内部に表面３（以下、吸着面３ともいう）に被吸着部材を静電力によって吸着するための静電電極５，５を備えている。本例ではこの静電電極５，５は電極間に電圧を印加することで靜電力を発生させる双極型のものが例示されている。この静電電極５，５は、タングステン又はモリブデンの粉末を主成分として含むメタライズペーストをイットリアグリーンシートにおいて層状に所定のパターンで印刷しておき、同シートの積層、圧着後に同時焼成により形成されている。なお、詳しくは後述するが、メタライズペースには、その金属粉末のほか、イットリア粉末が所定量混合されたものが使用されている。

絶縁体２の内部には、吸着面３と吸着した被吸着部材との間に温度制御用のガスを供給するためのガス流路１１がトンネル状に形成されている。このガス流路１１は、静電電極５，５より下（裏面４側）において吸着面３と平行に、平面視、図２に示したように、絶縁体２の中心に対して同心円状に、内外に間隔をおいて、円環状に形成された複数の円環状ガス流路１２を主体として次のように形成されている。すなわち、ガス流路１１は、内外に隣接するこの円環状ガス流路１２を連結するように、平面視、絶縁体２の中心から等角度間隔で放射状（本形態では２方向）に延びる連結ガス流路１３にて連結されている（図２参照）。そして、絶縁体２の裏面４の中央において吸着面３に向けてその途中まで延びる供給縦穴１４が形成されており、この供給縦穴１４が連結ガス流路１３に連結されている。他方、平面視、円環状ガス流路１２に対応する複数の位置においては、吸着面３に開口する複数のガス噴出口１５が設けられており、このガス噴出口１５は裏面４に向けてその途中まで延びる噴出縦穴１６が円環状ガス流路１２に連結されている。

こうして、その裏面４の中央の供給縦穴１に送り込まれた温度制御用のガス（例えばＨｅガス）は、連結ガス流路１３、円環状ガス流路１２及び噴出縦穴１６を通ってガス噴出口１５から、絶縁体２の表面である吸着面３に供給されるように構成されている。なお、本形態の絶縁体２は、詳細は後述するその製法においても説明するが、２４層からなる積層構造であり、表面（図示上面）から、第９層〜第１６層（３９〜４６）の部位に、ガス流路１１をなす連結ガス流路１３と円環状ガス流路１２が形成されている（図５参照）。したがって、本例では噴出縦穴１６は、表面（図示上面）の第１層〜第８層（３１〜３８をその厚み方向に貫通して形成されており、供給縦穴１４は第１７層〜第２４層（４７〜５４）をその厚み方向に貫通して形成されている（図５参照）。なお、図５は焼成前の積層体を単純化して示したものであり、噴出縦穴１６は１６ｂと、供給縦穴１４は１４ｂとして示している。

上記のように構成されている静電チャック１ａ（絶縁体２）は、その裏面４を、ベース部材２１の表面（上面）２３に、接着剤層（例えば、シリコーン樹脂からなる接着剤）を介して接着されている。このベース部材２１は、本例ではアルミニウム又はアルミニウム合金製で、絶縁体２より大径をなし、一定厚さの円板形状を呈している。そして、静電チャック１ａ（絶縁体２）は、その裏面４をベース部材２１の表面２３に同心状に配置されて接合されている。なお、絶縁体２の裏面４の適所には、図示はしないが、静電電極５，５に印加するための電極端子が複数設けられており、この電極端子には、ピン端子（図示せず）が接合されている。このようなピン端子は、ベース部材２１の厚み方向に貫通状に設けられた貫通孔（図示せず）内に配置され、この端子に外部端子を接合して電圧を印加するように構成されている。

なお、ベース部材２１には、静電チャック１ａに設けられたガス流路１１の供給縦穴１４に対応する部位（平面視中央）に、例えば円形の縦穴からなるベース部材側ガス流路２６が設けられており、このガス流路２６には図示しない外部配管を介して、ガスが供給されるように形成されている。また、ベース部材２１の内部には、水が循環可能の水用流路２７が設けられており、ここに水を循環させることで、ベース部材２１を冷却（水冷）するように構成されている。

このような本形態の静電チャック１ａを含む静電チャック装置１は、半導体製造の各プロセスにおいて、処理装置内（加工チャンバ）に取り付けられてその使用に供される。すなわち、静電電極５，５間に所定の直流電圧を印加することで、静電力を発生させて半導体ウエハを吸着面３に吸着、固定して、所望とする処理プロセスが行われる。そして、この際には、例えばＨｅガスをガス流路１１に供給してガス噴出口１５から、その吸着面３とウエハとの間に供給、充填して温度制御が行われる。

このような半導体製造の各プロセスにおいて本形態の静電チャック１は、ハロゲン系の腐食性ガスやそのプラズマに晒されるが、本形態ではそれをなす絶縁体２がイットリアを主成分としてなる焼結体からなっているから、アルミナセラミックを主成分としてなる静電チャックに比べると、その腐食性ガスやプラズマに対する耐食性に優れている。とくに本形態では、イットリア焼結体の結晶粒子における平均粒径を、２．０μｍ以下としたため、そのイットリアの結晶粒子の脱粒があっても吸着面３の面粗度（表面粗さ）は大きく低下することはない。すなわち、吸着面３の面粗度の問題となる低下（粗面化）を防止できることから、寿命の長い静電チャックとなすことができる。そして、静電チャック１ａは、絶縁体２をイットリア（酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３））を主成分とした焼結体としたが、これをイットリアグリーンシートによる積層構造からなるものとしたため、ガス流路の形成にも支障がない。

ここで、プラズマ照射によるイットリア焼結体の表面粗さの低下（耐久性）について、次のようなサンプルによる試験（プラズマ照射試験）を行い、その確認を行った。試験は次のようである。試験サンプル（イットリア焼結体）は、原料粉末（イットリア粉末）をその粒径が異なる種々のものを用いて製造したイットリアグリーンシートを積層、熱圧着して焼成したものであり、各試料とも１個である。この試験では、絶縁体の表面の面粗度の低下と共に、焼結体における結晶粒径を確認した。結果は、表１に示したとおりである。ただし、試料は、原料粉末（イットリア粉末）の平均粒径が０．５〜１０．０μｍの各種のものを用い、直径２０ｍｍ、厚さ２０ｍｍの円板（短円柱）であり，その表面をＲａ０．１μｍに鏡面仕上げをしたものである。そして、プラズマ照射試験は、これらの各試料（各１個）に対してＲＩＥ（リアクティブ イオン エッチング）装置を用いて、ＳＦ６（六フッ化硫黄）＋０２混合ガス雰囲気中で、出力：１ＫＷ，時間：５Ｈｒのプラズマ照射試験をそれぞれ５０回行った。なお、試料表面の面粗度の低下（耐久性）の判定基準値は、試験後において表面粗さ：Ｒａが０．８μｍ以下であることとした。

この試験の結果、プラズマエッチングによる表面粗さの値が、原料粉末（イットリア粉末）の平均粒径が２．０μｍ以下のイットリア焼結体サンプルにおいて、設定基準値、Ｒａ０．８μｍ以下を満足した。そして、原料粉末（イットリア粉末）の平均粒径が１．５μｍ以下のイットリア焼結体サンプルにおいては、Ｒａ０．６μｍ以下と、設定基準値を大きく下回る好結果が得られた。さらに、原料粉末（イットリア粉末）の平均粒径が１．５μｍ以下のサンプルにおいては、その結晶粒子における平均粒径が、２．０μｍ以下であった。すなわち、この試験結果から、上記絶縁体をなすイットリア焼結体はその結晶粒子における平均粒径が、２．０μｍ以下であるのが特に好ましいといえる。

（上記実施形態の静電チャックの製法）
次に、上記した実施形態の静電チャックの製法について説明する。ただし、その製法は、従来のアルミナグリーンシートを、積層、圧着して焼成等することによって製造する場合と、グリーンシートが素材が異なるイットリアグリーンシートである点を除けば基本的に共通する。したがって、以下の製法においは、その相違点を中心として説明する。

（イットリアグリーンシートの製造）
（１）イットリアグリーンシートの原料粉末としては、主成分であるイットリア粉末：１００重量％に対して、分散剤：２．１外重量％、焼結助剤ＣａＣＯ３（炭酸カルシウム）：０．１外重量％、更に溶剤としてエタノール、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、トルエンを混合してボールミルで５４時間湿式粉砕した。

（２）次に、バインダー：１２外重量％、可塑剤：６外重量％、更に溶剤としてエタノール、ＭＥＫ（メチルエチルケトン）、トルエンを加え、予め１０時間以上放置した状態のものを加え、ボールミルで２０時間混合して、流動性のあるスラリーとした。ここで、イットリア粉末はその平均粒径が、０．５〜１．５μｍとなるようにした。

（３）次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、絶縁体の第１〜第２４層をなすための、厚さ０．２ｍｍのイットリアグリーンシート３１〜５４を形成する（図４参照）。このうち、絶縁体の第１〜第８層をなすイットリアグリーンシート３１〜３８には、噴出縦穴１６を形成するための貫通孔１６ｂを所定箇所にあけ、絶縁体の第１７〜第２４層をなすイットリアグリーンシート４７〜５４には、供給縦穴１４を形成するための貫通孔１４ｂを開けておく。ただし、絶縁体の第９〜第１６層をなすイットリアグリーンシート３９〜４６には、円環状ガス流路１２と連結ガス流路１３に対応する孔（開口）はその形状（図２参照）からして同シートを打抜く状態では形成できない。したがって、この孔はイットリアグリーンシートの積層過程（図５参照）において、後述するように機械加工により形成することになる。

（メタライズペーストの製造、印刷）
（４）静電電極の形成用のメタライズペーストは、次のようにして製造した。本例では、イットリアグリーンシート用の原料粉末に、所定量のタングステン粉末（又はモリブデン粉末）を混ぜて、前記と同様な方法によりスラリー状にして、メタライズペーストとした。ただし、メタライズペーストを構成する材料粉末のうち、金属粉末（タングステン粉末又はモリブデン粉末）が、４０ｖｏｌ％〜８７ｖｏｌ％であり、残部がイットリア粉末（平均粒径が０．５〜１．５μｍのもの）となるようにした。これは、金属粉末が、４０ｖｏｌ％より少ないと、焼成後の静電電極が導通不良を招く危険性がある一方、８７ｖｏｌ％を超えるようだと、電極と絶縁体の密着強度が低下し、ロー付け等における熱応力（昇温時には引張応力、降温時には圧縮応力）で絶縁体（イットリア焼結体）に、ワレ、キレ等の欠陥が発生する可能性が大きいためである。なお、金属粉末は５０％粒径（平均粒径）：０．８μｍ〜７．０μｍのものを使用した。

（５）そして、絶縁体をなす上から第５層目のイットリアグリーンシート３５上に、前記メタライズペーストを用いて、スクリーン印刷法により、静電電極５，５のパターン５ｂ，５ｂを印刷する。また、他のイットリアグリーンシートには、絶縁体の裏面の電極端子及びこの電極端子に接続されるべき、図示しない、ビア用に開けられたスルーホール内にメタライズペーストを印刷しておく。ただし、（１０）に記載したように、この静電電極５，５にロー付け等により直接ピン端子を接続することもできるが、その場合には、図示はしないが、吸着面と反対側の裏面から静電電極５、５に向けて貫通穴をあけておく。

（イットリアグリーンシートの積層等）
（６）次に、第１層から第２４層をなすイットリアグリーンシートを位置合わせしつつ、積層、熱圧着し、全体の厚みを約５ｍｍとした積層シートを形成する。ただし、この積層過程では、円環状ガス流路１２と連結ガス流路１３は、上記もしたように、そのガス流路の平面形状に基づき、積層前のイットリアグリーンシートの状態において形成することはできない。このため、図５−Ａに示したように、それが形成されるべき第９層〜第１６層をなすグリーンシート３９〜４６を、積層した第１７層〜第２４層のグリーンシート４７〜５４の上に積層した段階で、そのグリーンシート３９〜４６に例えばエンドミルなどで、図２に示したような平面形状に切削加工して形成する。そして、その後で、第１層〜第８層のグリーンシート３１〜３８を積層し、熱圧着する。なお、イットリアグリーンシートの状態においてガス流路を形成することができる流路パターンであれば、予め各イットリアグリーンシートの段階においてそのガス流路を形成しておけばよい。

（積層したイットリアグリーンシートのカット、焼成）
（７）以上のようにして、積層、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状（例えば４３０ｍｍの円板形状）にカットする。こうすることで、図５−Ｂに示した積層シート（積層体）を得る。
（８）次に、カットした積層シートを、タングステン（又はモリブデン）電極の場合には還元雰囲気にて、Ｐｔ電極の場合には酸化雰囲気にて、１５５０〜１６５０℃にて焼成し、静電電極も同時焼成により焼成する。この焼成より、寸法が約３０％小さくなるため、焼成後の絶縁体２（イットリア焼結体）の厚みは、約３．５ｍｍとなる。

（イットリア焼結体の研磨等）
（９）そして、焼成後に、絶縁体（イットリア焼結体）の表裏両面を研磨し、絶縁体の全厚みを３ｍｍとするとともに、吸着面をなす表面の平面度が３０μｍ以下で、面粗度がＲａ０．１μｍ以下となるように加工する。
（１０）次に、絶縁体の裏面の静電電極の電極端子に、タングステン（又はモリブデン）電極の場合はニッケルメッキを施し、さらに、この電極端子にピン端子をロー付け又は半田付けし、白金電極の場合は電極端子にピン端子を活性ローによるロー付け又は半田付けして、静電チャックをなす絶縁体２を完成する。なお、ピン端子は、上記もしたように静電電極に向けてあけた貫通穴を利用して、要すれば静電電極にメッキをかけた後、直接、ロー付け又は半田付けしてもよい。

（絶縁体（イットリア焼結体）のベース部材との接合）
このようにして得られた絶縁体２を、金属製のベース部材２１の表面２３に例えばシリコン樹脂を用いて接合する。こうすることで、図１に示された静電チャック装置となる。

なお、このようにして得られた本実施例の静電チャックについては次のような効果がある。本実施例では、静電電極５，５用のメタライズペーストに含まれる金属粉末として、前記金属粉末と、前記イットリア粉末とからなる粉末材料のうち、タングステン粉末又はモリブデン粉末のいずれかの金属粉末が、４０ｖｏｌ％〜８７ｖｏｌ％であり、残部がイットリア粉末とした。このため、上記もしたように静電電極５，５の導通不良の問題もなく、また、絶縁体２と、静電電極５，５との焼成収縮差に基づく反り等の変形のない静電チャックとなすことができた。しかも、本形態では、金属粉末は５０％粒径：０．８μｍ〜７．０μｍであり、イットリア粉末は５０％粒径：０．５μｍ〜１．５μｍとしたため、焼結性もよく、焼結後（焼結体）において緻密化されやすい。

（実施例２）
前記実施例１では、静電電極５，５が、イットリアを主成分として含むセラミックグリーンシートに印刷されたメタライズペーストを構成する粉末が、タングステン粉末（又はモリブデン粉末）と、イットリア粉末とが含まれているものにおいて具体化したが、金属粉末は、タングステン粉末（又はモリブデン粉末）に代えて、白金粉末を用いてもよい。このようにすることで、絶縁体は大気焼成による同時焼成が可能となる。ただし、金属粉末に白金粉末を使用する場合には、メタライズペーストを構成する粉末を次のようにするのがよい。すなわち、白金粉末が、４５ｖｏｌ％〜５５ｖｏｌ％含まれると共に、残部にイットリア粉末を主成分として含まれているものとするのがよい。この範囲で導通不良もなく、しかも、焼成における反り等の外観不良も発生させないためである。なお、金属粉末（白金粉末）とイットリア粉末の粒径については、
白金粉末は５０％粒径：１．０μｍ〜９．０μｍであり、イットリア粉末は上記と同様に５０％粒径：０．５μｍ〜１．５μｍであるとよい。

本発明は、上記した内容のものに限定されるものではなく、適宜に変更して具体化できる。例えば、前記した静電チャックにおいては、ヒータを有しないものとして具体化したが、本発明の静電チャックにおいては、絶縁体（セラミック基板）の内部にヒーターを備えたものとしてもよい。ヒーターとしては、電圧を印加することで発熱する抵抗発熱体であり、これを絶縁体の内部（具体的には静電電極と絶縁体の裏面との間）に設けておけばよい。このようにしておけば、このヒーターによって絶縁体を加熱することにより、静電チャックに吸着された半導体ウェハを加熱することができる。これにより、静電チャックは、半導体ウェハの冷却だけでなくその加熱も可能であり、汎用性が高いという特長を有する。

その他、本発明は前記実施例になんら限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。例えば本発明は、双極型の静電チャックに限らず、単極型の静電チャックにも適用できる。

本発明の静電チャック装置の中央縦破断面図及びその要部拡大図。 図１の静電チャック（絶縁体）のＡ−Ａ線断面図。 図１の静電チャック装置において、静電チャックとベース部材とを分離した 説明用断面図。 絶縁体をなすイットリアグリーンシートを積層する前の説明用分解断面図。 イットリアグリーンシートを積層する過程の説明用断面図で、Ａは積層途中 の断面図、Ｂは積層後の断面図。

符号の説明

１ 静電チャック装置
１ａ 静電チャック
２ 絶縁体
３ 静電チャックの吸着面（表面）
４ 静電チャックの裏面
５ 静電電極
１１ ガス流路
１５ 吸着面のガス噴出口
２１ 金属製ベース部材

Claims (5)

1. 絶縁体の内部に静電電極を備えてなる静電チャックであって、その絶縁体は、セラミックグリーンシートを積層、圧着して焼成してなる積層構造のものであり、
   被吸着部材を温度制御するためのガスをその絶縁体の吸着面に供給するために、該吸着面にガス噴出口を有するガス流路を該絶縁体の内部に備えてなるものにおいて、
   前記絶縁体が、前記セラミックグリーンシートに、イットリアを主成分としてなるイットリアグリーンシートが用いられてなるイットリア焼結体からなっていることを特徴とする静電チャック。
2. 前記絶縁体をなすイットリア焼結体は、その結晶粒子における平均粒径が、２．０μｍ以下とされていることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
3. 前記静電電極は、イットリアグリーンシートにメタライズペーストが印刷されて絶縁体と同時焼成されてなるものであり、
   そのメタライズペーストに含まれる金属粉末は、タングステン粉末又はモリブデン粉末のいずれか一方を主成分とするものであり、しかも、そのメタライズペーストには、その金属粉末に対してイットリア粉末が混合された原料粉末が使用されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
4. 前記静電電極は、イットリアグリーンシートにメタライズペーストが印刷されて絶縁体と同時焼成されてなるものであり、
   そのメタライズペーストに含まれる金属粉末は、白金粉末を主成分とするものであり、しかも、そのメタライズペーストには、その白金粉末に対してイットリア粉末が混合された原料粉末が使用されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
5. 請求項１〜４のいずれかに記載の静電チャックと、その静電チャックをなす絶縁体の吸着面と反対側の裏面に接合された金属製ベース部材とからなる静電チャック装置。

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