JP2011159684A - 静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマエッチング装置等の処理装置に適用した場合に、シリコンウエハ等の板状試料の面内に局所的な温度分布を生じさせることにより、プラズマ印加に伴う経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整が可能であり、板状試料の局所的な温度制御を行うことが可能な静電チャック装置を提供する。
【解決手段】本発明の静電チャック装置１は、一主面を板状試料Ｗを載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極１３を内蔵した静電チャック部２と、この静電チャック部２を所望の温度に調整する温度調整用ベース部３と、これら静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間に設けられた絶縁性有機フィルム４とを備え、この絶縁性有機フィルム４の設ける位置及び厚みを面内で調整することにより載置面における温度分布を調整した。
【選択図】図１

Description

本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、半導体ウエハ等の板状試料を静電気力により吸着固定する際に好適に用いられ、半導体製造プロセスにおける物理気相成長法（ＰＶＤ）や化学気相成長法（ＣＶＤ）による成膜処理、プラズマエッチング等のエッチング処理、露光処理等の各種工程においても、板状試料における面内温度分布が小さく、プラズマ印加に伴う経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整が可能であり、局所的な温度制御も可能な静電チャック装置に関するものである。

近年、半導体製造プロセスにおいては、素子の高集積化や高性能化に伴い、微細加工技術の更なる向上が求められている。この半導体製造プロセスの中でもエッチング技術は、微細加工技術の重要な一つであり、近年では、エッチング技術の内でも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なプラズマエッチング技術が主流となっている。
このプラズマエッチング技術はドライエッチング技術の一種であり、加工対象となる固体材料の上にレジストでマスクパターンを形成し、この固体材料を真空中に支持した状態で、この真空中に反応性ガスを導入し、この反応性ガスに高周波の電界を印加することにより、加速された電子がガス分子と衝突してプラズマ状態となり、このプラズマから発生するラジカル（フリーラジカル）とイオンを固体材料と反応させて反応生成物として取り除くことにより、固体材料に微細パターンを形成する技術である。

一方、原料ガスをプラズマの働きで化合させ、得られた化合物を基板の上に堆積させる薄膜成長技術の一つとしてプラズマＣＶＤ法がある。この方法は、原料分子を含むガスに高周波の電界を印加することによりプラズマ放電させ、このプラズマ放電にて加速された電子によって原料分子を分解させ、得られた化合物を堆積させる成膜方法である。低温では熱的励起だけでは起こらなかった反応も、プラズマ中では、系内のガスが相互に衝突し活性化されラジカルとなるので、可能となる。
プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。

ところで、従来のプラズマエッチング装置では、静電チャック装置に固定されたウエハにプラズマを照射すると、このウエハの表面温度が上昇する。そこで、この表面温度の上昇を抑えるために、静電チャック装置の温度調整用ベース部に水等の冷却媒体を循環させてウエハを下側から冷却しているが、この際、プラズマによるウエハへの入熱のウエハ面内のばらつきにより、ウエハの面内で温度分布が発生する。例えば、ウエハの中心部では温度が高くなり、縁辺部では温度が低くなる。
また、プラズマエッチング装置の構造や方式の違い等により、ウエハの面内温度分布に差が生じる。
ウエハの面内温度分布を調整する方法としては、従来より、ウエハと静電チャックの吸着面との間にヘリウム等のガスを流動させることにより、面内でガス圧力を調整する静電チャック装置が知られている（特許文献１）。
また、ウエハと静電チャックの吸着面との間の接触面積を調整することにより、ウエハの面内温度分布を調整することのできる静電チャック装置も提案されている。

また、静電チャック部と温度調整用ベース部との間にヒータ部材を取り付けたヒータ機能付き静電チャック装置も提案されている（特許文献２）。このヒータ機能付き静電チャック装置は、ウエハ内に局所的に温度分布を作ることができるので、ウエハの面内温度分布を膜堆積速度やプラズマエッチング速度に合わせて設定することにより、ウエハ上へのパターン形成などの局所的な膜形成や局所的なプラズマエッチングを効率よく行なうことができる。
静電チャック装置にヒータを取り付ける方法としては、静電チャックであるセラミック内にヒータを焼き込む方法や、静電チャックの吸着面の裏側、すなわちセラミック板状体の裏面にスクリーン印刷法にてヒータ材料を所定のパターンにて塗布し、加熱硬化させる方法がある。

特開平９−１３４９５１号公報 特開２００８−３００４９１号公報

ところで、上述した従来のヘリウム等のガスを用いたウエハの面内温度分布を調整する静電チャック装置やウエハと静電チャックの吸着面との間の接触面積を調整した静電チャック装置では、局所的な温度制御を行うことが難しいという問題点があった。
また、従来のヒータ機能付き静電チャック装置では、ヒータの急速な昇降温により、静電チャック部や温度調整用ベース部やヒータ自体にクラックが発生することがあり、静電チャック装置としての耐久性が不十分であるという問題点があった。

また、ヒータを設置することにより、ヒータに給電するための電源、温度コントローラ、プラズマ発生の際の高周波をカットするフィルタが必要になり、装置が複雑で価格も高くなるという問題点があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、プラズマエッチング装置等の処理装置に適用した場合に、シリコンウエハ等の板状試料の面内に局所的な温度分布を生じさせることにより、プラズマ印加に伴うシリコンウエハ等の板状試料の局所的な温度制御を行うことが可能な静電チャック装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の全面または一部分に絶縁性を有する有機フィルムを設け、この有機フィルムの設ける位置及び厚みを面内で調整することで、静電チャック部と温度調整用ベース部との熱伝達を調整することによりウエハ載置面の温度分布を調整した構成とすれば、シリコンウエハ等の板状試料の面内に局所的な温度分布を生じさせることができ、ヘリウムガス圧の面内調整やヒータ機能が無い状態においても、広い温度範囲のシリコンウエハ等の板状試料の調整を行うことができ、さらに、板状試料の局所的な温度制御を行うことができることを知見し、本発明を完成するに到った。

すなわち、本発明の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した静電チャック部と、この静電チャック部を所望の温度に調整する温度調整用ベース部と、これら静電チャック部と温度調整用ベース部との間の全面または一部分に設けられた絶縁性を有する有機フィルムとを備え、前記有機フィルムの設ける位置及び厚みを面内で調整することにより前記載置面における温度分布を調整したことを特徴とする。

この静電チャック装置では、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の全面または一部分に絶縁性を有する有機フィルムを設け、この有機フィルムの設ける位置及び厚みを面内で調整することにより静電チャック部の載置面における温度分布を調整したことにより、この有機フィルムの厚みが厚い箇所では、静電チャック部の載置面に対して垂直方向の熱伝達が小さくなり、静電チャック部を温度調整用ベース部により温度調整した場合に、載置面の温度は有機フィルムの厚みが薄い箇所より温度が高くなる。これにより、これら静電チャック部と温度調整用ベース部との間の熱伝達を有機フィルムの設ける位置及び厚みで制御することが可能となる。よって、有機フィルムの設ける位置及び厚みを面内で調整することにより、静電チャック部の載置面における温度分布を制御することが可能となる。

本発明の静電チャック装置において、前記有機フィルムは、前記温度調整用ベース部の一主面に第１の接着剤層を介して接着されるとともに、前記静電チャック部の他の主面に第２の接着剤層を介して接着さ、前記第１の接着剤層及び前記第２の接着剤層の熱伝導率は、前記有機フィルムの熱伝導率より大であることを特徴とする。

この静電チャック装置では、第１の接着剤層及び第２の接着剤層の熱伝導率を有機フィルムの熱伝導率より大としたことにより、これら有機フィルム、第１の接着剤層及び第２の接着剤層を含む全体の熱伝達が、有機フィルムの有する熱伝導率により容易に制御されることとなり、よって、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の熱伝達を有機フィルムの厚みを調整することで容易に制御することが可能となる。よって、有機フィルムの厚みを面内で調整することにより、静電チャック部の載置面における温度分布を容易に制御することが可能となる。

本発明の静電チャック装置において、前記有機フィルムは、面内の所望の領域の厚みを変更するか、または、面内の所望の領域に第２の絶縁性を有する有機フィルムを１層以上積層してなることを特徴とする。

この静電チャック装置では、有機フィルムの面内の所望の領域の厚みを変更するか、または、この有機フィルムの面内の所望の領域に第２の絶縁性を有する有機フィルムを１層以上積層したことにより、有機フィルムの面内の所望の領域の厚みを容易に変えることが可能となる。よって、有機フィルムの面内の所望の領域の厚みを変えることにより、静電チャック部の載置面における温度分布を、容易に変えることが可能となる。

本発明の静電チャック装置において、前記第１の接着剤層は、シート状またはフィルム状の接着剤であることを特徴とする。
この静電チャック装置では、第１の接着剤層を、シート状またはフィルム状の接着剤としたことにより、第１の接着剤層の厚みを精度良くかつ容易に制御することが可能となり、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の熱伝達をさらに精度良くかつ容易に制御することが可能となる。よって、静電チャック部の載置面における温度分布をさらに精度良くかつ容易に制御することが可能となる。

本発明の静電チャック装置において、前記静電チャック部の厚みは、０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下であることを特徴とする。
この静電チャック装置では、静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下とすることにより、この静電チャック部に十分な強度を付与するとともに、静電チャック部自体の熱容量が小さくなり、載置される板状試料の熱応答性も優れ、また静電チャックの横方向の熱伝達を抑制することが可能であり、シリコンウエハ等の板状試料内で所望の温度分布を得るものとなる。

本発明の静電チャック装置によれば、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の全面または一部分に絶縁性を有する有機フィルムを設け、この有機フィルムの設ける位置及び厚みを面内で調整することにより、静電チャック部の載置面における温度分布を調整したので、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の熱伝達を有機フィルムの設ける位置及び厚みで制御することができる。したがって、静電チャック部の載置面における温度分布を制御することができ、この載置面に載置される板状試料の面内温度分布を小さくすることができ、広い温度範囲での温度の調整を行うことができる。

また、有機フィルムの面内の所望の領域の厚みを変更するか、または、この有機フィルムの面内の所望の領域に第２の絶縁性を有する有機フィルムを１層以上積層したこととすれば、有機フィルムの面内の所望の領域の厚みを容易に変えることができる。したがって、静電チャック部の載置面における温度分布を容易に変えることができる。

また、第１の接着剤層を、シート状またはフィルム状の接着剤とすれば、静電チャック部と温度調整用ベース部との間の熱伝達をさらに精度良くかつ容易に制御することができる。したがって、静電チャック部の載置面における温度分布をさらに精度良くかつ容易に制御することができる。
また、静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下とすれば、この静電チャック部に十分な強度を付与することができ、その熱容量を小さくすることができ、載置される板状試料の熱応答性も向上させることができ、また、静電チャックの横方向の熱伝達を抑制することができ、シリコンウエハ等の板状試料内で所望の温度分布を得ることができる。

本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の静電チャック装置の変形例を示す断面図である。

本発明の静電チャック装置を実施するための形態について、図面に基づき説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。

図１は、本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、この静電チャック装置１は、円板状の静電チャック部２と、この静電チャック部２を所望の温度に調整する厚みのある円板状の温度調整用ベース部３と、これら静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間に設けられた耐熱性を有する絶縁性有機フィルム４と、この絶縁性有機フィルム４を温度調整用ベース部３に接着するシート接着材（第１の接着剤層）５と、この絶縁性有機フィルム４を静電チャック部２に接着する（第２の）接着剤層６とから主として構成されている。

静電チャック部２は、上面が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面とされた載置板１１と、この載置板１１と一体化され該載置板１１を支持する支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電吸着用内部電極１３及び静電吸着用内部電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、支持板１２を貫通するようにして設けられ静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加する給電用端子１５とにより構成されている。

これら載置板１１および支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、等の機械的な強度を有し、腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなるものである。
この載置板１１の載置面には、直径が板状試料の厚みより小さい突起部１６が複数個形成され、これらの突起部１６が板状試料Ｗを支える構成になっている。

これら載置板１１及び支持板１２の合計の厚み、即ち、静電チャック部２の厚みは０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下が好ましい。その理由は、静電チャック部２の厚みが０．７ｍｍを下回ると、静電チャック部２の機械的強度を確保することができず、一方、静電チャック部２の厚みが３．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２の横方向の熱移動が増加し、所定の面内温度分布が得られないとともに、熱容量が増加することにより、熱応答性が劣化するからである。

静電吸着用内部電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
この静電吸着用内部電極１３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ_２Ｏ_３−Ｔａ_４Ｃ_５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ_２Ｏ_３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により形成されている。

この静電吸着用内部電極１３の厚みは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５μｍ以上かつ２０μｍ以下である。その理由は、厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが１００μｍを越えると、載置板１１及び支持板１２と静電吸着用内部電極１３との間の熱膨張率差に起因して、載置板１１と支持板１２との接合界面にクラックが入り易くなるからである。
このような厚みの静電吸着用内部電極１３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。

絶縁材層１４は、静電吸着用内部電極１３を囲繞して腐食性ガス及びそのプラズマから静電吸着用内部電極１３を保護するとともに、載置板１１と支持板１２との境界部、すなわち静電吸着用内部電極１３以外の外周部領域を接合一体化するものであり、載置板１１及び支持板１２を構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。

給電用端子１５は、静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のもので、この給電用端子１５の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極１３及び支持板１２の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、静電吸着用内部電極１３を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料が好適に用いられる。

この給電用端子１５は、絶縁性を有する碍子１７により温度調整用ベース部３に対して絶縁されている。
そして、この給電用端子１５は支持板１２に接合一体化され、さらに、載置板１１と支持板１２とは、静電吸着用内部電極１３及び絶縁材層１４により接合一体化されて静電チャック部２を構成している。

温度調整用ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整するためのもので、金属および／またはセラミックスからなる厚みのある円板状のものである。 この温度調整用ベース部３としては、例えば、その内部に水を循環させる流路（図示略）が形成された水冷ベース等が好適である。
この温度調整用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。この温度調整用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。

絶縁性有機フィルム４は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有するフィルム状の樹脂が好ましい。
この絶縁性有機フィルム４の面内の厚みのバラツキは、１０μｍ以内が好ましい。
ここで、絶縁性有機フィルム４の面内の厚みのバラツキが１０μｍ以上であると、厚みの大小により温度分布に高低の差が生じ、その結果、絶縁性有機フィルム４の厚み調整による温度制御に悪影響を及ぼすので、好ましくない。

この絶縁性有機フィルム４では、その面内の所望の領域である周縁部４ａの厚みが中心部４ｂの厚みより厚くなるように設定されている。例えば、周縁部４ａの厚みは、中心部４ｂの厚みの１．５〜３倍になるように設定されている。

この絶縁性有機フィルム４の熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍｋ以上かつ０．３Ｗ／ｍｋ以下が好ましく、より好ましくは０．１Ｗ／ｍｋ以上かつ０．２Ｗ／ｍｋ以下である。
ここで、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍｋより大きい場合には、第２の接着層との熱伝導率の差が減少し、面内の温度差をつけるのが難しくなるので好ましくなく、一方、熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍｋより小さい場合には、静電チャック部２から温度調整用ベース部３へ熱が伝達し難くなり、その結果、静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間の熱伝達が制御され、冷却特性が低下するとともに、ウエハ面内の温度制御が難しくなるので好ましくない。

この絶縁性有機フィルム４では、周縁部４ａの厚みを中心部４ｂの厚みより厚くすることにより、この周縁部４ａでは、中心部４ｂより垂直方向の熱伝達が小さくなり、静電チャック部２を温度調整用ベース部３により温度調整した場合に、載置面の周縁部における温度は、中心部における温度より高くなる。これにより、これら静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間の熱伝達を、絶縁性有機フィルム４の周縁部４ａの厚みと中心部４ｂの厚みとの差により制御することが可能となる。よって、静電チャック部２の載置面における温度分布を制御することが可能となる。

図２は、本実施形態の静電チャック装置の変形例を示す断面図であり、この静電チャック装置２１は、面内の厚みが均一な耐熱性を有する絶縁性有機フィルム２２の面内の所望の領域である周縁部２２ａに、（第２の）耐熱性を有する絶縁性有機フィルム２３を積層した絶縁性有機フィルム積層体２４とした点が上記の静電チャック装置１と異なる点であり、その他の点については静電チャック装置１と全く同様である。

絶縁性有機フィルム２３は、絶縁性有機フィルム２２と必ずしも材質が同一である必要はないが、積層体としたときの接着強度を考慮すると、絶縁性有機フィルム２２と同一の材質であることが好ましい。
この絶縁性有機フィルム２３の厚みは、絶縁性有機フィルム２２の厚みの０．５〜３倍になるように設定されている。

この絶縁性有機フィルム積層体２４においても、静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間の熱伝達を、絶縁性有機フィルム２２の厚みと、絶縁性有機フィルム２２、２３合計の厚みとの差により制御することが可能となる。よって、静電チャック部２の載置面における温度分布を制御することが可能となる。

シート接着材５は、絶縁性有機フィルム４を温度調整用ベース部３に固定するシート状（あるいはフィルム状）の接着材であり、その材質としては、耐熱性及び絶縁性を有する材料であるシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなる接着剤が好ましい。
特に、シリコン樹脂を成分とする接着剤は、２００℃までの耐熱性を有し、エポキシ樹脂やポリイミド樹脂を成分とする接着剤と比較して伸びが大きく、静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間の応力を緩和することができ、しかも熱伝達が高いため、好ましい。

接着剤層６は、絶縁性有機フィルム４を静電チャック部２に固定するもので、その材質としては、耐熱性及び絶縁性を有する材料であるシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなる接着剤、あるいは、これらの樹脂に絶縁性の窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等の熱伝導性フイラーを添加した複合樹脂等からなる接着剤が好ましい。
特に、シリコーン樹脂を成分とする接着剤は、２００℃までの耐熱性を有し、他の耐熱性接着剤であるエポキシ樹脂やポリイミド樹脂を成分とする接着剤と比較して伸びが大きく、静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間の応力を緩和することができ、しかも熱伝導率が高いので、好ましい。

このシート接着材５及び接着剤層６各々の熱伝導率は、絶縁性有機フィルム４の熱伝導率より大である必要があり、０．１Ｗ／ｍｋ以上かつ１Ｗ／ｍｋ以下が好ましく、より好ましくは０．２Ｗ／ｍｋ以上かつ０．５Ｗ／ｍｋ以下である。
ここで、シート接着材５及び接着剤層６各々の熱伝導率が０．１Ｗ／ｍＫより低いと、静電チャック部２から温度調整用ベース部３までの間の温度調整効率が悪く、静電チャック部２からシート接着材５及び接着剤層６を経由して温度調整用ベース部３へ至る部分の熱伝導が小さくなり、静電チャック部２及び板状試料の温度が下がり難くなるので好ましくない。

一方、シート接着材５及び接着剤層６各々の熱伝導率が１Ｗ／ｍＫを超えると、静電チャック部２から温度調整用ベース部３までの間の温度調整効率が高くなり過ぎてしまい、静電チャック部２からシート接着材５及び接着剤層６を経由して温度調整用ベース部３へ至る部分の熱伝導が大きくなり、プラズマ照射等により発生した熱量のほとんどが温度調整用ベース部３へ流れてしまい、板状試料の温度が上昇し難くなるので好ましくない。

次に、この静電チャック装置１の製造方法について説明する。
まず、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ）複合焼結体により板状の載置板１１及び支持板１２を作製する。この場合、炭化ケイ素粉末及び酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末を所望の形状に成形し、その後、例えば１６００℃〜２０００℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、載置板１１及び支持板１２を得ることができる。

次いで、支持板１２に、給電用端子１５を嵌め込み保持するための固定孔を複数個形成する。
次いで、給電用端子１５を、支持板１２の固定孔に密着固定し得る大きさ、形状となるように作製する。この給電用端子１５の作製方法としては、例えば、給電用端子１５を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。

このとき、給電用端子１５に用いられる導電性セラミックス粉末としては、静電吸着用内部電極１３と同様の材質からなる導電性セラミックス粉末が好ましい。
また、給電用端子１５を金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。

次いで、給電用端子１５が嵌め込まれた支持板１２の表面の所定領域に、給電用端子１５に接触するように、上記の導電性セラミックス粉末等の導電材料をテレピノールとエチルセルロース等とを含む有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し、乾燥して、静電吸着用内部電極形成層とする。
この塗布法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。また、他の方法としては、蒸着法あるいはスパッタリング法により上記の高融点金属の薄膜を成膜する方法、上記の導電性セラミックスあるいは高融点金属からなる薄板を配設して静電吸着用内部電極形成層とする方法等がある。

また、支持板１２上の静電吸着用内部電極形成層を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板１１及び支持板１２と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層を形成する。この絶縁材層は、例えば、載置板１１及び支持板１２と同一組成または主成分が同一の絶縁材料粉末をテレピノールとエチルセルロース等とを含む有機溶媒に分散した塗布液を、上記所定領域にスクリーン印刷等で塗布し、乾燥することにより形成することができる。

次いで、支持板１２上の静電吸着用内部電極形成層及び絶縁材層の上に載置板１１を重ね合わせ、次いで、これらを高温、高圧下にてホットプレスして一体化する。このホットプレスにおける雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ_２等の不活性雰囲気が好ましい。また、圧力は５〜１０ＭＰａが好ましく、温度は１６００℃〜１８５０℃が好ましい。

このホットプレスにより、静電吸着用内部電極形成層は焼成されて導電性複合焼結体からなる静電吸着用内部電極１３となる。同時に、支持板１２及び載置板１１は、絶縁材層１４を介して接合一体化される。
また、給電用端子１５は、高温、高圧下でのホットプレスで再焼成され、支持板１２の固定孔に密着固定される。
そして、これら接合体の上下面、外周およびガス穴等を機械加工し、静電チャック部２とする。

一方、温度調整用ベース部３の静電チャック部２との接合面を、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上の所定位置にシート接着材５、絶縁性有機フィルム４を順次重ね合わせる。
この絶縁性有機フィルム４の替わりに絶縁性有機フィルム積層体２４を用い、温度調整用ベース部３の静電チャック部２との接合面上の所定位置にシート接着材５、絶縁性有機フィルム積層体２４を順次重ね合わせることとしてもよい。

次いで、シート接着材５及び絶縁性有機フィルム４が積層された温度調整用ベース部３上に、接着剤層６を形成するためのシリコーン樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂等からなる接着剤を塗布する。この接着剤の塗布量は、静電チャック部２と温度調整用ベース部３とがスペーサにより一定の間隔を保持した状態で接合一体化できるように、所定量の範囲内とする。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等を用いることができる。

塗布後、静電チャック部２と温度調整用ベース部３とを接着剤を介して重ね合わせる。この際、立設した給電用端子１５を、温度調整用ベース部３中に穿孔された給電用端子収容孔（図示略）に挿入する。
次いで、静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間隔がスペーサの厚みになるまで落し込み、押し出された余分な接着剤を除去する。
落し込む際の温度は、接着剤の流動性が最も得られる温度下で行うのが好ましい。この落し込みの過程で接着剤が硬化し、接着剤層６となる。

以上により、静電チャック部２及び温度調整用ベース部３は、シート接着材５、絶縁性有機フィルム４及び接着剤層６を介して接合一体化され、本実施形態の静電チャック装置１が得られることとなる。
また、温度調整用ベース部３の静電チャック部２との接合面上の所定位置にシート接着材５、絶縁性有機フィルム積層体２４を順次重ね合わせることとすれば、静電チャック装置２１が得られる。

このようにして得られた静電チャック装置１、２１は、静電チャック部２と温度調整用ベース部３との間の熱伝達を絶縁性有機フィルム４または絶縁性有機フィルム積層体２４の厚みで制御することができる。したがって、静電チャック部２の載置面における温度分布を制御することができ、この載置面に載置される板状試料Ｗの面内温度分布を小さくすることができ、その結果、プラズマ印加等に起因する経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整を行うことができる。

以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。

「実施例１」
（静電チャック装置の作製）
公知の方法により、内部に厚み２０μｍの静電吸着用内部電極が埋設された静電チャック部を作製した。
この静電チャック部の載置板は、炭化ケイ素を８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは０．５ｍｍの円板状であった。また、この載置板の静電吸着面を、高さが３０μｍの多数の突起部を形成することで凹凸面とし、これらの突起部の頂面を板状試料の保持面とし、凹部と静電吸着された板状試料との間に形成される溝に冷却ガスを流すことができるようにした。

また、支持板も載置板と同様、炭化ケイ素を８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは１．０ｍｍの円板状であった。
これら載置板及び支持板を接合一体化することにより、静電チャック部の全体の厚みは１．５ｍｍとなっていた。

一方、直径３３０ｍｍ、高さ３０ｍｍのアルミニウム製の温度調整用ベース部を、機械加工により作製した。この温度調整用ベース部の内部には冷媒を循環させる流路（図示略）を形成した。
次いで、温度調整用ベース部の静電チャック部との接合面を、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上の所定位置に、エポキシ樹脂からなる直径２００ｍｍ、厚み２０μｍのシート接着材、ポリイミド樹脂からなる直径２００ｍｍ、厚み５０μｍの絶縁性有機フィルムを順次重ね合わせた。

次いで、シート接着材及び絶縁性有機フィルムが積層された温度調整用ベース部上に、スクリーン印刷法によりシリコーン樹脂系接着剤を厚み３００μｍとなるように塗布し、次いで、静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着剤を介して重ね合わせた。
次いで、静電チャック部と温度調整用ベース部との間隔が２００μｍになるまで落し込んだ。
次いで、大気中、１２０℃にて５時間保持し、シリコーン樹脂系接着剤を硬化させて静電チャック部と温度調整用ベース部とを接合させ、実施例１の静電チャック装置を作製した。

（評価）
この静電チャック装置の温度調整用ベース部の流路に冷媒（２０℃）を３０Ｌ／分の流速にて流し、この載置板上に温度測定用のシリコンウエハを載置し、真空装置内にてウエハ上面に設置したヒータによりウエハ表面の熱流速が２．０Ｗ／ｍ^２となるように加熱し、このウエハの表面温度を測定した。

この加熱の評価結果によれば、ウエハの中心部の温度が５０℃であり、外周部の温度が４０℃であることが分かった。したがって、静電チャック部の載置面における温度分布を制御することができた。

「実施例２」
絶縁性有機フィルム上に、この絶縁性有機フィルムと同じ厚みの接着シートを貼着して２層構造とした他は、実施例１に準じて実施例２の静電チャック装置を作製した。
この実施例２の静電チャック装置を、実施例１に準じて評価した。

この加熱の評価結果によれば、ウエハの中心部の温度が６０℃であり、外周部の温度が４０℃であることが分かった。したがって、静電チャック部の載置面における温度分布を制御することができ、この載置面に載置されるシリコンウエハの面内温度分布を調整することができることが分かった。

「比較例」
（静電チャック装置の作製）
実施例１に準じて、比較例の静電チャック装置を作製した。
ただし、温度調整用ベース部上に直接、スクリーン印刷法によりシリコーン樹脂系接着剤を厚み３００μｍとなるように塗布し、次いで、静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着剤を介して重ね合わせた。

（評価）
比較例の静電チャック装置を、実施例１に準じて評価した。
この加熱の評価結果によれば、ウエハの面内の温度分布が一定であることが分かった。この静電チャック装置は、実施例の静電チャック装置と比べて、載置面に載置されるシリコンウエハの面内温度分布が大きく、プラズマ印加等に起因する経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整を行うことができないものであった。

１ 静電チャック装置
２ 静電チャック部
３ 温度調整用ベース部
４ 絶縁性有機フィルム
４ａ 周縁部
４ｂ 中心部
５ シート接着材（第１の接着剤層）
６ （第２の）接着剤層
１１ 載置板
１２ 支持板
１３ 静電吸着用内部電極
１４ 絶縁材層
１５ 給電用端子
１６ 突起部
１７ 碍子
２１ 静電チャック装置
２２ 絶縁性有機フィルム
２２ａ 周縁部
２２ｂ 中心部
２３ 絶縁性有機フィルム
２４ 絶縁性有機フィルム積層体
Ｗ 板状試料

Claims (5)

1. 一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した静電チャック部と、この静電チャック部を所望の温度に調整する温度調整用ベース部と、これら静電チャック部と温度調整用ベース部との間の全面または一部分に設けられた絶縁性を有する有機フィルムとを備え、前記有機フィルムの設ける位置及び厚みを面内で調整することにより前記載置面における温度分布を調整したことを特徴とする静電チャック装置。
2. 前記有機フィルムは、前記温度調整用ベース部の一主面に第１の接着剤層を介して接着されるとともに、前記静電チャック部の他の主面に第２の接着剤層を介して接着され、
   前記第１の接着剤層及び前記第２の接着剤層の熱伝導率は、前記有機フィルムの熱伝導率より大であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
3. 前記有機フィルムは、面内の所望の領域の厚みを変更するか、または、面内の所望の領域に第２の絶縁性を有する有機フィルムを１層以上積層してなることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
4. 前記第１の接着剤層は、シート状またはフィルム状の接着剤であることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の静電チャック装置。
5. 前記静電チャック部の厚みは、０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置。

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