JP2016143795A

JP2016143795A - 静電チャック

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Publication number: JP2016143795A
Application number: JP2015019329A
Authority: JP
Inventors: 要三輪; Kaname Miwa; 乾　靖彦; Yasuhiko Inui; 靖彦乾; 直弥植村; Naoya Uemura; 充幸長原; Mitsuyuki Nagahara; 光慶川鍋; Mitsuyoshi Kawanabe
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2015-02-03
Filing date: 2015-02-03
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2035-02-03
Also published as: JP6475031B2

Abstract

【課題】端子穴の小径化が可能であり、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を確保でき、かつ、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差を緩和できる静電チャックを提供すること。
【解決手段】静電チャック１は、セラミック基板１１と、吸着用電極と、ヒータ電極と、ヒータ電極に電気的に接続されたヒータ電極端子５と、金属ベース１２と、ヒータ電極端子５を収容する端子穴１４と、を備えている。ヒータ電極端子５は、セラミック基板１１に固定された第１端子部５１と、第１端子部５１に連結された第２端子部５２と、を有する。端子穴１４内には、ヒータ電極端子５の第１端子部５１を覆う第１絶縁管６１と、伸縮性を有し、ヒータ電極端子５の第２端子部５２を覆う第２絶縁管６２と、が配設されている。第２絶縁管６２は、第１絶縁管６１の少なくとも一部を覆っている。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電チャックに関する。

従来、半導体ウェハの製造に用いられる半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対してドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の処理が行われている。このドライエッチング等の加工精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に支持しておく必要がある。半導体ウェハを支持する手段としては、静電引力によって半導体ウェハを支持する静電チャックが知られている。

静電チャックは、セラミック基板と、セラミック基板に設けられた吸着用電極及びヒータ電極と、ヒータ電極に電気的に接続されたヒータ電極端子と、金属ベースと、金属ベースを貫通して形成され、ヒータ電極端子を収容する端子穴とを備えている。例えば、特許文献１には、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を確保するため、端子穴に収容したヒータ電極端子をセラミック製の外被部（セラミック溶射被膜）で被覆した静電チャックが開示されている。

特開２００３−１７９１２７号公報

ところで、静電チャックには、セラミック基板にて支持する半導体ウェハの温度分布をより均一にするため、セラミック基板を複数の領域に区分し、各領域にそれぞれヒータ電極を配置した構造のものがある。このような構造の静電チャックの場合、ヒータ電極の数が増えると、それに伴ってヒータ電極端子の数やヒータ電極端子を収容する端子穴の数が増える。

静電チャック内部に多数の端子穴が形成されると、端子穴が形成された部分において、金属ベースとセラミック基板との接触が十分に得られない。そのため、端子穴が形成された部分において、セラミック基板から金属ベースへの放熱性が低下し、局所的に温度が高くなる熱の特異点がセラミック基板上に発生する。これにより、半導体ウェハの温度分布の均一化が困難となる。

この対策として、静電チャック内部に形成する端子穴の内径を小さくすることが考えられる。ところが、前記特許文献１の静電チャックでは、端子穴に収容したヒータ電極端子を、厚みや寸法の制御が困難なセラミック溶射被膜で被覆している。そのため、端子穴の内径を小さくすること（端子穴の小径化）が困難である。

さらに、前記特許文献１の静電チャックでは、ヒータ電極端子を被覆するセラミック溶射被膜の厚みにムラが生じるため、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を十分に確保できない。また、ヒータ電極端子をセラミック溶射被膜で被覆しているため、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によってヒータ電極端子に熱応力が発生し、ヒータ電極端子がせん断され、ヒータ電極端子に異常発熱や断線等の不具合が生じる。

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、端子穴の小径化が可能であり、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を確保でき、かつ、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によるヒータ電極端子への影響を緩和できる静電チャックを提供しようとするものである。

本発明の静電チャックは、基板第１主面及び基板第２主面を有し、前記基板第１主面に被処理物を支持するセラミック基板と、該セラミック基板に設けられ、前記被処理物を吸着するための吸着用電極と、前記セラミック基板に設けられ、前記被処理物を加熱するためのヒータ電極と、該ヒータ電極に電気的に接続されたヒータ電極端子と、ベース第１主面及びベース第２主面を有し、前記ベース第１主面を前記セラミック基板の前記基板第２主面側に向けて配置された金属ベースと、該金属ベースの前記ベース第１主面と前記ベース第２主面とを貫通して形成され、前記ヒータ電極端子を収容する端子穴と、を備え、前記ヒータ電極端子は、前記セラミック基板に固定された第１端子部と、該第１端子部に連結された第２端子部と、を有し、前記端子穴内には、前記ヒータ電極端子の前記第１端子部を覆う第１絶縁管と、伸縮性を有し、前記ヒータ電極端子の前記第２端子部を覆う第２絶縁管と、が配設され、該第２絶縁管は、前記第１絶縁管の少なくとも一部を覆っている。

前記静電チャックにおいて、ヒータ電極端子は、セラミック基板に固定された第１端子部と、その第１端子部に連結された第２端子部とを有する。第２端子部は、伸縮性を有する第２絶縁管によって覆われている。そのため、例えば、第２絶縁管として伸縮性を有する薄肉の絶縁管を用いれば、端子穴内の構造を小径化できる。これにより、端子穴の小径化を図ることができる。

また、端子穴の小径化を図ることができるため、静電チャックの構造を簡素化できると共に、セラミック基板（基板第１主面）上の特異点の面積を低減できる。これにより、セラミック基板（基板第１主面）上に支持する半導体ウェハ等の被処理物の温度分布をより均一化できる。このような効果は、ヒータ電極の数が多くなればなるほど、つまりヒータ電極端子の数が多くなればなるほど有効となる。

また、ヒータ電極端子を、セラミック基板に固定される第１端子部と、第１端子部に連結される第２端子部とに分けて構成している。そのため、例えば、第２端子部を変位可能に構成することができる。そして、第２端子部を伸縮性のある第２絶縁管によって覆うことにより、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によるヒータ電極端子への影響を緩和できる。具体的には、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差に起因する端子穴内におけるヒータ電極端子の位置ずれを吸収し、ヒータ電極端子に発生する熱応力を低減できる。また、第２絶縁管は、第１絶縁管の少なくとも一部を覆っている。そのため、第１絶縁管及び第２絶縁管によって、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を十分に確保できる。

このように、本発明によれば、端子穴の小径化が可能であり、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を確保でき、かつ、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によるヒータ電極端子への影響を緩和できる静電チャックを提供することができる。

前記静電チャックにおいて、前記ヒータ電極端子の前記第２端子部は、前記ヒータ電極端子の軸方向に直交する方向に変位可能に構成されていてもよい。この場合には、変位可能なヒータ電極端子の第２端子部と、伸縮性を有すると共に第２端子部の変位に追従可能な第２絶縁管とによって、端子穴内におけるヒータ電極端子の位置ずれが吸収される。これにより、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によるヒータ電極端子への影響を緩和できる。

前記第２絶縁管は、熱収縮チューブであってもよい。この場合には、ヒータ電極端子の第２端子部とその第２端子部を覆う熱収縮チューブからなる第２絶縁管とによって、端子穴内におけるヒータ電極端子の位置ずれが吸収され、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によるヒータ電極端子への影響をより一層緩和できる。

前記ヒータ電極端子は、さらに、前記第２端子部に連結され、前記金属ベースに固定された第３端子部を有し、前記第２端子部は、前記第１端子部と前記第３端子部との間に配置されていてもよい。この場合には、ヒータ電極端子の第２端子部とその第２端子部を覆う第２絶縁管とによって、端子穴内におけるヒータ電極端子の位置ずれが吸収され、セラミック基板と金属ベースとの熱膨張差によるヒータ電極端子への影響をより一層緩和できる。

前記端子穴内には、さらに、前記ヒータ電極端子の前記第３端子部を覆う第３絶縁管が配設され、該第３絶縁管は、前記第２絶縁管の少なくとも一部を覆っていてもよい。この場合には、第１絶縁管、第２絶縁管、及び第３絶縁管によって、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性をより一層十分に確保できる。

前記金属ベースの内部には、冷却用流体を流通させる冷却流路が形成され、前記第２絶縁管は、その少なくとも一部が前記冷却流路よりも前記セラミック基板側に配設されていてもよい。セラミック基板（基板第１主面）上に支持する半導体ウェハ等の被処理物の温度分布に特に影響するのは、冷却流路よりもセラミック基板側の領域の端子穴の径である。そのため、金属ベースの冷却流路よりもセラミック基板側において、端子穴の小径化をより一層図ることができる。これにより、セラミック基板（基板第１主面）上の特異点の面積を低減する効果をさらに高めることができる。

前記静電チャックにおいて、ヒータ電極端子の第１端子部と第２端子部とは、別々の部材で構成されていてもよいし、一体的に構成されていてもよい。ヒータ電極端子の第２端子部と第３端子部とは、別々の部材で構成されていてもよいし、一体的に構成されていてもよい。

ヒータ電極端子の第１端子部は、セラミック基板に対して直接固定されていてもよいし、他の部材を介して間接的に固定されていてもよい。ヒータ電極端子の第３端子部は、金属ベースに対して直接固定されていてもよいし、他の部材を介して間接的に固定されていてもよい。

第１絶縁管は、ヒータ電極端子の第１端子部の少なくとも一部を覆っていればよい。第２絶縁管は、ヒータ電極端子の第２端子部の少なくとも一部を覆っていればよい。第３絶縁管は、ヒータ電極端子の第３端子部の少なくとも一部を覆っていればよい。ただし、第１絶縁管、第２絶縁管、及び第３絶縁管は、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を確保できるように、ヒータ電極端子の第１端子部、第２端子部、及び第３端子部を覆う必要がある。

第１絶縁管は、ヒータ電極端子の第１端子部を直接又は間接的に覆っていればよい。第２絶縁管は、ヒータ電極端子の第２端子部を直接又は間接的に覆っていればよい。第３絶縁管は、ヒータ電極端子の第３端子部を直接又は間接的に覆っていればよい。ただし、第１絶縁管、第２絶縁管、及び第３絶縁管は、ヒータ電極端子と金属ベースとの間の絶縁性を確保できるように、ヒータ電極端子の第１端子部、第２端子部、及び第３端子部を覆う必要がある。

伸縮性を有する第２絶縁管を構成する材料としては、例えば、フッ素樹脂系の熱収縮チューブ等を用いることができる。第２絶縁管の特性としては、例えば、伸び率１５０％以上、耐久温度１００℃以上、絶縁耐電圧２０ｋＶ／ｍｍ、厚み０．４ｍｍ以下等の条件が好ましい。

セラミック基板は、該セラミック基板に設けた吸着用電極に対して電圧を印加した際に生じる静電引力を用いて、被処理物を吸着できるよう構成されている。被処理物としては、半導体ウェハ、ガラス基板等が挙げられる。

セラミック基板は、例えば、積層した複数のセラミック層により構成することができる。このような構成にすると、セラミック基板の内部に各種の構造（例えば、吸着用電極、ヒータ電極等）を容易に形成することができる。

セラミック基板を構成するセラミック材料としては、例えば、アルミナ、イットリア、窒化アルミニウム、炭化ケイ素等を主成分とする焼結体を用いることができる。
金属ベースを構成する金属材料としては、チタン（Ｔｉ）、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、これらの合金等を用いることができる。

吸着用電極、ヒータ電極、及びヒータ電極端子を構成する導電性材料としては、特に限定されるものではなく、一般的な導電性を有する金属等を用いることができる。ただし、吸着用電極及びヒータ電極は、同時焼成法によってこれらの導体及びセラミック基板を形成する場合、導体中の金属粉末をセラミック基板の焼成温度よりも高融点とする必要がある。導体中の金属粉末としては、例えば、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、これらの合金等を用いることができる。

セラミック基板と金属ベースとは、例えば、両者の間に接着層等を介して接合（接着）することができる。接着層を構成する材料としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料、インジウム等の金属材料等を用いることができる。

実施形態１における、静電チャックの構造を示す断面説明図である。実施形態１における、端子穴内の構造を示す断面説明図である。実施形態１における、セラミック基板に対するヒータ電極端子の固定構造を示す断面説明図である。実施形態２における、端子穴内の構造を示す断面説明図である。実施形態３における、端子穴内の構造を示す断面説明図である。実施形態３における、セラミック基板に対するヒータ電極端子の固定構造を示す断面説明図である。

以下、本発明の実施形態を図面と共に説明する。
（実施形態１）
図１に示すように、本実施形態の静電チャック１は、基板第１主面１１１及び基板第２主面１１２を有し、基板第１主面１１１に半導体ウェハ（被処理物）８を支持するセラミック基板１１と、セラミック基板１１に設けられ、半導体ウェハ８を吸着するための吸着用電極２１と、セラミック基板１１に設けられ、半導体ウェハ８を加熱するためのヒータ電極３１と、ヒータ電極３１に電気的に接続されたヒータ電極端子５と、ベース第１主面１２１及びベース第２主面１２２を有し、ベース第１主面１２１をセラミック基板１１の基板第２主面１１２側に向けて配置された金属ベース１２と、金属ベース１２のベース第１主面１２１とベース第２主面１２２とを貫通して形成され、ヒータ電極端子５を収容する端子穴１４と、を備えている。

図２、図３に示すように、ヒータ電極端子５は、セラミック基板１１に固定された第１端子部５１と、第１端子部５１に連結された第２端子部５２と、を有する。端子穴１４内には、ヒータ電極端子５の第１端子部５１を覆う第１絶縁管６１と、伸縮性を有し、ヒータ電極端子５の第２端子部５２を覆う第２絶縁管６２と、が配設されている。第２絶縁管６２は、第１絶縁管６１の少なくとも一部を覆っている。以下、この静電チャック１について詳細に説明する。

図１に示すように、静電チャック１は、半導体製造装置に用いられ、被処理物である半導体ウェハ８を吸着支持する装置である。静電チャック１は、セラミック基板１１、金属ベース１２、接着層１３等を備えている。セラミック基板１１と金属ベース１２とは、両者の間に配置された接着層１３を介して接合されている。

本実施形態では、セラミック基板１１側を上側、金属ベース１２側を下側とする。上下方向とは、セラミック基板１１と金属ベース１２との積層方向であり、セラミック基板１１及び金属ベース１２の厚み方向である。

同図に示すように、セラミック基板１１は、半導体ウェハ８を吸着支持する部材である。セラミック基板１１は、基板第１主面１１１及び基板第２主面１１２を有し、円板状に形成されている。セラミック基板１１の基板第１主面１１１は、半導体ウェハ８を吸着する吸着面である。セラミック基板１１は、複数のセラミック層（図示略）を積層して構成されている。各セラミック層は、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体からなる。

セラミック基板１１の内部には、吸着用電極２１及びヒータ電極（発熱体）３１が配置されている。吸着用電極２１は、セラミック基板１１の内部において、略同一平面上に配置されている。吸着用電極２１は、直流高電圧を印加することにより静電引力を発生する。この静電引力により、半導体ウェハ８をセラミック基板１１の基板第１主面（吸着面）１１１に吸着して支持する。吸着用電極２１は、タングステンからなる。

ヒータ電極３１は、セラミック基板１１の内部において、吸着用電極２１よりも下方側（金属ベース１２側）に配置されている。ヒータ電極３１は、セラミック基板１１の内部において、略同一平面上に配置されている。ヒータ電極３１は、タングステンからなる。吸着用電極２１及びヒータ電極３１を構成する材料としては、前述のタングステンの他、モリブデン、これらの合金等を用いることができる。

本実施形態において、セラミック基板１１は、４つの加熱領域を有する。具体的に、セラミック基板１１は、中心部を含む第１加熱領域１１３ａと、第１加熱領域１１３ａの外側を覆う第２加熱領域１１３ｂと、第２加熱領域１１３ｂの外側を覆う第３加熱領域１１３ｃと、第３加熱領域１１３ｃの外側を覆う第４加熱領域１１３ｄとを有する。第１加熱領域１１３ａ〜第４加熱領域１１３ｄは、同心円状に設けられている。

ヒータ電極３１は、セラミック基板１１の第１加熱領域１１３ａに配置された第１ヒータ電極３１ａと、セラミック基板１１の第２加熱領域１１３ｂに配置された第２ヒータ電極３１ｂと、セラミック基板１１の第３加熱領域１１３ｃに配置された第３ヒータ電極３１ｃと、セラミック基板１１の第４加熱領域１１３ｄに配置された第４ヒータ電極３１ｄとを有する。

第１加熱領域１１３ａ〜第４加熱領域１１３ｄは、それぞれ独立して温度制御が可能に構成されている。すなわち、第１加熱領域１１３ａ〜第４加熱領域１１３ｄに配置された第１ヒータ電極３１ａ〜第４ヒータ電極３１ｄは、それぞれ独立して温度制御が可能に構成されている。

金属ベース１２は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属製の冷却用部材（クーリングプレート）である。金属ベース１２は、ベース第１主面１２１及びベース第２主面１２２を有し、円板状に形成されている。金属ベース１２は、セラミック基板１１の下方側に配置されている。金属ベース１２の内部には、冷却用流体（例えば、フッ素化液、純水等）を流通させる冷却流路１２３が設けられている。

接着層１３は、セラミック基板１１と金属ベース１２との間に配置されている。接着層１３は、シリコーン樹脂からなる接着剤により構成されている。セラミック基板１１と金属ベース１２とは、接着層１３を介して接合されている。

同図に示すように、セラミック基板１１の基板第２主面１１２には、凹状の８つの端子凹部１１４が形成されている。金属ベース１２には、ベース第１主面１２１とベース第２主面１２２との間を貫通する８つの貫通孔１２４が形成されている。各貫通孔１２４は、それぞれセラミック基板１１の端子凹部１１４に連通している。連通する端子凹部１１４及び貫通孔１２４により、ヒータ電極端子５を収容する端子穴１４が構成されている。

セラミック基板１１の各端子凹部１１４の底面には、それぞれ端子パッド４１が設けられている。各端子パッド４１は、タングステン等からなる導電層（金属層）により構成されている。端子パッド４１の表面には、Ｎｉめっき処理が施されている。

各端子穴１４内には、それぞれヒータ電極端子５が収容されている。各ヒータ電極端子５は、セラミック基板１１の内部に設けられたビア３２、ドライバー層３３、ビア３４、端子凹部１１４の端子パッド４１を介して、ヒータ電極３１（第１ヒータ電極３１ａ〜第４ヒータ電極３１ｄ）に電気的に接続されている。

なお、図示を省略したが、静電チャック１の内部には、吸着用電極２１に電気的に接続された吸着用電極端子を収容する端子穴（端子凹部、貫通孔）が形成されている。吸着用電極端子は、セラミック基板１１の内部に設けられたビア、端子凹部の端子パッド等を介して、吸着用電極２１に電気的に接続されている。

また、同じく図示を省略したが、静電チャック１の内部には、半導体ウェハ８を冷却するヘリウム等の冷却用ガスの供給通路となる冷却用ガス供給路が設けられている。セラミック基板１１の基板第１主面（吸着面）１１１には、冷却用ガス供給路が開口して形成された複数の冷却用開口部（図示略）及びその冷却用開口部から供給された冷却用ガスがセラミック基板１１の基板第１主面（吸着面）１１１全体に広がるように形成された環状の冷却用溝部（図示略）が設けられている。

次に、端子穴１４内のヒータ電極端子５等の構造について説明する。本実施形態では、１つの端子穴１４内のヒータ電極端子５等の構造について説明し、同様の構造である他の端子穴１４内のヒータ電極端子５等の構造については説明を省略する。

図２、図３に示すように、静電チャック１の端子穴１４内には、金属製のヒータ電極端子５が収容されている。端子穴１４（具体的には金属ベース１２の貫通孔１２４）の内壁面には、アルマイト等の陽極酸化処理が施され、陽極酸化皮膜１２５が形成されている。なお、端子穴１４の内径Ｄ２は、約５．５ｍｍである。

ヒータ電極端子５は、第１端子部５１と、第２端子部５２と、第３端子部５３とを有する。第１端子部５１、第２端子部５２、及び第３端子部５３は、それぞれ別々の部材で構成されている。

第１端子部５１は、セラミック基板１１に対して固定された柱状の金属端子である。第１端子部５１は、小径部５１ａと大径部５１ｂとを有する。小径部５１ａは、セラミック基板１１の端子凹部１１４の端子パッド４１に対して、ろう材４２を用いたろう付けにより接合されている。これにより、第１端子部５１は、端子パッド４１に対して電気的に接続されている。なお、端子パッド４１の外径は、約３．２ｍｍである。大径部５１ｂには、軸方向に沿って窪んだ連結凹部５１１が設けられている。連結凹部５１１内には、後述する第２端子部５２の第１連結凸部５２１が挿入配置されている。なお、大径部５１ｂの外径Ｄ１は、約４ｍｍである。

第２端子部５２は、第１端子部５１と第３端子部５３との間に配置された金属製のマルチコンタクトである。第２端子部５２は、軸方向の一方側（セラミック基板１１側）に突出した柱状の第１連結凸部５２１と、軸方向の他方側に突出した柱状の第２連結凸部５２２とを有する。第１連結凸部５２１は、第１端子部５１の連結凹部５１１内に挿入配置されている。第１連結凸部５２１は、ネジ止め等により連結凹部５１１に固定されている。第２連結凸部５２２は、弾性体を含む偏心可能なオス端子であって、後述する第３端子部５３の第１連結凹部５３１内に挿入配置されている。

第２端子部５２は、第１端子部５１に連結され、かつ、第１端子部５１に電気的に接続されている。第２端子部５２は、第３端子部５３に連結され、かつ、第３端子部５３に電気的に接続されている。第２端子部５２は、第１端子部５１と第３端子部５３との間において、ヒータ電極端子５の軸方向に直交する方向に変位可能に構成されている。

第３端子部５３は、金属ベース１２に対して固定された柱状の金属端子である。第３端子部５３の一方側（セラミック基板１１側）の端部には、軸方向に沿って窪んだ第１連結凹部５３１が設けられている。第１連結凹部５３１内には、第２端子部５２の第２連結凸部５２２が挿入配置されている。第３端子部５３の他方側の端部には、軸方向に沿って窪んだ第２連結凹部５３２が設けられている。第２連結凹部５３２内には、半導体製造装置側の電源コントローラーと電気的に接続されたマルチコンタクト（図示略）が挿入配置される。

端子穴１４内には、電気的な絶縁性を有する第１絶縁管６１と、第２絶縁管６２と、第３絶縁管６３と、第４絶縁管６４とが配設されている。第１絶縁管６１、第２絶縁管６２、第３絶縁管６３、及び第４絶縁管６４は、それぞれ別々の部材で構成されている。

第１絶縁管６１は、アルミナ等からなる筒状の絶縁スリーブである。第１絶縁管６１の外径は、約４ｍｍである。第１絶縁管６１の厚みは、約０．３ｍｍである。第１絶縁管６１は、ヒータ電極端子５の第１端子部５１を直接覆うように配置されている。第１絶縁管６１の一方側（セラミック基板１１側）の端部は、セラミック基板１１の端子凹部１１４内を密閉するように配置されている。端子凹部１１４内は、シリコーン樹脂等からなる接着剤４３により封止されている。

第２絶縁管６２は、フッ素樹脂系の熱収縮チューブ等からなる筒状の絶縁チューブである。第２絶縁管６２の厚みは、約０．３ｍｍである。第２絶縁管６２は、伸縮自在で変形可能に構成されている。第２絶縁管６２は、ヒータ電極端子５の第２端子部５２を直接又は間接的に覆うように配置されている。

具体的には、第２絶縁管６２は、第１絶縁管６１の外周面の一部を密着して覆っている。また、第２絶縁管６２は、ヒータ電極端子５の第２端子部５２における外部に露出している部分を外側から覆っている。また、第２絶縁管６２は、ヒータ電極端子５の第３端子部５３の外周面の一部を密着して覆っている。なお、第２絶縁管６２の一部は、金属ベース１２の冷却流路１２３よりも上側（セラミック基板１１側）に配置されている。

第１絶縁管６１における外部に露出している部分（第２絶縁管６２に覆われていない部分）と金属ベース１２との間には、隙間が形成されている。また、第２絶縁管６２（後述する第３絶縁管６３に覆われている部分を除く）と金属ベース１２との間には、隙間が形成されている。隙間を有することにより、端子穴１４内におけるヒータ電極端子５の位置ずれが生じた場合でも、ヒータ電極端子５が金属ベース１２に接触することを抑制できる。

第３絶縁管６３は、ＰＥＥＫ（ポリエーテルエーテルケトン）等からなる筒状の絶縁ブッシュである。第４絶縁管６４は、ＰＥＥＫ等からなる環状の絶縁ブッシュである。第３絶縁管６３及び第４絶縁管６４は、ヒータ電極端子５の第３端子部５３を直接又は間接的に覆うように配置されている。

具体的には、第３絶縁管６３は、第２絶縁管６２の外周面の一部を外側から覆っている。第３絶縁管６３及び第４絶縁管６４は、ヒータ電極端子５の第３端子部５３における外部に露出している部分を外側から覆っている。第３絶縁管６３及び第４絶縁管６４は、ヒータ電極端子５と金属ベース１２との間に配置されている。第３絶縁管６３及び第４絶縁管６４は、金属ベース１２の冷却流路１２３よりも下側に配置されている。

第３絶縁管６３は、ヒータ電極端子５の第３端子部５３に設けられたネジ部６３１に固定されている。第４絶縁管６４は、ネジ部６４１によって金属ベース１２に固定されている。第３絶縁管６３は、金属ベース１２に固定された第４絶縁管６４と端子穴１４（貫通孔１２４）の内壁面との間に挟持されている。ヒータ電極端子５は、第３絶縁管６３及び第４絶縁管６４を介して、金属ベース１２に固定されている。

次に、本実施形態の静電チャック１の作用効果について説明する。
本実施形態の静電チャック１において、ヒータ電極端子５は、セラミック基板１１に固定された第１端子部５１と、その第１端子部５１に連結された第２端子部５２とを有する。第２端子部５２は、伸縮性を有する第２絶縁管６２によって覆われている。そのため、本実施形態のように、第２絶縁管６２として伸縮性を有する薄肉の絶縁管を用いれば、端子穴１４内の構造を小径化できる。これにより、端子穴１４の小径化を図ることができる。

また、端子穴１４の小径化を図ることができるため、静電チャック１の構造を簡素化できると共に、セラミック基板１１（基板第１主面１１１）上の特異点の面積を低減できる。これにより、セラミック基板１１（基板第１主面１１１）上に支持する半導体ウェハ（被処理物）８の温度分布をより均一化できる。このような効果は、ヒータ電極３１の数が多くなればなるほど、つまりヒータ電極端子５の数が多くなればなるほど有効となる。

また、ヒータ電極端子５を、セラミック基板１１に固定される第１端子部５１と、第１端子部５１に連結される第２端子部５２とに分けて構成している。そのため、本実施形態のように、第２端子部５２を変位可能に構成することができる。そして、第２端子部５２を伸縮性のある第２絶縁管６２によって覆うことにより、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差によるヒータ電極端子５への影響を緩和できる。具体的には、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差に起因する端子穴１４内におけるヒータ電極端子５の位置ずれを吸収し、ヒータ電極端子５に発生する熱応力を低減できる。また、第２絶縁管６２は、第１絶縁管６１の少なくとも一部を覆っている。そのため、第１絶縁管６１及び第２絶縁管６２によって、ヒータ電極端子５と金属ベース１２との間の絶縁性を十分に確保できる。

また、本実施形態の静電チャック１において、ヒータ電極端子５の第２端子部５２は、ヒータ電極端子５の軸方向に直交する方向に変位可能に構成されている。また、第２絶縁管６２は、熱収縮チューブである。そのため、変位可能なヒータ電極端子５の第２端子部５２と、伸縮性を有すると共に第２端子部５２の変位に追従可能な第２絶縁管６２とによって、端子穴１４内におけるヒータ電極端子５の位置ずれが吸収される。これにより、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差によるヒータ電極端子５への影響を緩和できる。

また、ヒータ電極端子５は、さらに、第２端子部５２に連結され、金属ベース１２に固定された第３端子部５３を有し、第２端子部５２は、第１端子部５１と第３端子部５３との間に配置されている。そのため、ヒータ電極端子５の第２端子部５２とその第２端子部５２を覆う第２絶縁管６２とによって、端子穴１４内におけるヒータ電極端子５の位置ずれが吸収され、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差によるヒータ電極端子５への影響をより一層緩和できる。

また、端子穴１４内には、さらに、ヒータ電極端子５の第３端子部５３を覆う第３絶縁管６３が配設され、第３絶縁管６３は、第２絶縁管６２の少なくとも一部を覆っている。そのため、第１絶縁管６１、第２絶縁管６２、及び第３絶縁管６３によって、ヒータ電極端子５と金属ベース１２との間の絶縁性をより一層十分に確保できる。

また、金属ベース１２の内部には、冷却用流体を流通させる冷却流路１２３が形成され、第２絶縁管６２は、その少なくとも一部が冷却流路１２３よりもセラミック基板１１側に配設されている。セラミック基板１１（基板第１主面１１１）上に支持する半導体ウェハ８の温度分布に特に影響するのは、冷却流路１２３よりもセラミック基板１１側の領域の端子穴１４の径である。そのため、金属ベース１２の冷却流路１２３よりもセラミック基板１１側において、端子穴１４の小径化をより一層図ることができる。これにより、セラミック基板１１（基板第１主面１１１）上の特異点の面積を低減する効果をさらに高めることができる。

このように、本実施形態によれば、端子穴１４の小径化が可能であり、ヒータ電極端子５と金属ベース１２との間の絶縁性を確保でき、かつ、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差によるヒータ電極端子５への影響を緩和できる静電チャック１を提供することができる。

（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、静電チャック１において、ヒータ電極端子５の第２端子部５２の構成を変更した例である。なお、実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。

同図に示すように、ヒータ電極端子５の第２端子部５２は、複数の導体（導線）を撚り合わせて構成された撚り線である。第２端子部５２の一端部は、第１端子部５１の連結凹部５１１内に挿入配置されている。第２端子部５２の他端部は、第３端子部５３の第１連結凹部５３１内に挿入配置されている。

本実施形態の場合には、撚り線により構成された、変位可能なヒータ電極端子５の第２端子部５２と、伸縮性を有すると共に第２端子部５２の変位に追従可能な第２絶縁管６２とによって、端子穴１４内におけるヒータ電極端子５の位置ずれが吸収され、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差によるヒータ電極端子５への影響を緩和できる。もちろん、端子穴１４の小径化を図ることができ、ヒータ電極端子５と金属ベース１２との間の絶縁性を十分に確保できる。

（実施形態３）
本実施形態は、図５、図６に示すように、静電チャック１において、ヒータ電極端子５の構成を変更した例である。なお、実施形態１と同様の構成及び作用効果については説明を省略する。

同図に示すように、ヒータ電極端子５（第１端子部５１、第２端子部５２、第３端子部５３）は、一体的に形成されている。すなわち、第１端子部５１と第２端子部５２とは、一体的に構成されている。第２端子部５２と第３端子部５３とは、一体的に形成されている。ヒータ電極端子５は、無酸素銅からなる。ヒータ電極端子５の表面には、Ｎｉめっき処理が施されている。

第１端子部５１は、軸方向に沿って略同径に形成されている。第２端子部５２は、第１端子部５１及び第３端子部５３よりも外径が小さく、軸方向の中央部分がくびれた細径部５２３を有する。細径部５２３の外径は、約１．５ｍｍである。なお、第１端子部５１の外径Ｄ３は、約２ｍｍである。第３端子部５３の外径は、約４ｍｍである。

第１絶縁管６１の上端には、外側に突出する突出部６１１が設けられている。第１絶縁管６１の突出部６１１は、セラミック基板１１の端子凹部１１４内を密閉するように配置されている。端子凹部１１４内は、接着剤４３により封止されている。なお、第１絶縁管６１の厚みは、約０．３ｍｍである。端子穴１４の内径Ｄ２は、約４．５ｍｍである。

本実施形態の場合には、ヒータ電極端子５の第１端子部５１、第２端子部５２、及び第３端子部５３を、柔軟性を有する金属材料で一体的に構成したことにより、ヒータ電極端子５の構造を簡素化でき、ヒータ電極端子５の小径化を図ることができる。これにより、端子穴１４の小径化を図ることができる。

また、ヒータ電極端子５の第２端子部５２に、くびれ形状の細径部５２３を設けたことにより、第２端子部５２をより変位可能な構成とし、端子穴１４内におけるヒータ電極端子５の位置ずれがさらに吸収され、セラミック基板１１と金属ベース１２との熱膨張差によるヒータ電極端子５への影響をより一層効果的に緩和できる。もちろん、第１絶縁管６１〜第４絶縁管６４によって、ヒータ電極端子５と金属ベース１２との間の絶縁性を十分に確保できる。

（その他の実施形態）
本発明は、前述の実施形態に何ら限定されるものではなく、本発明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。

（１）前述の実施形態では、複数のヒータ電極端子５のうち、すべてのヒータ電極端子５について、本発明の構造を採用したが、これに限定されるものではなく、一部のヒータ電極端子５について、本発明の構造を採用してもよい。また、吸着用電極２１に電気的に接続される吸着用電極端子（図示略）に対して、本発明のヒータ電極端子５の構造と同様の構造を採用してもよい。

（２）前述の実施形態では、セラミック基板１１は、４つの加熱領域（第１加熱領域１１３ａ〜第４加熱領域１１３ｄ）を有するが、加熱領域の数は、これに限定されるものではない。加熱領域の数が増えるとヒータ電極３１の数も増え、それに伴ってヒータ電極端子５の数も増えるため、本発明を採用することによる効果が大きくなる。もちろん、セラミック基板１１が複数の加熱領域に区分されていない構成であっても、本発明のヒータ電極端子５の構造を採用することができる。

１…静電チャック
１１…セラミック基板
１１１…基板第１主面
１１２…基板第２主面
１２…金属ベース
１２１…ベース第１主面
１２２…ベース第２主面
１４…端子穴
２１…吸着用電極
３１…ヒータ電極
５…ヒータ電極端子
５１…第１端子部
５２…第２端子部
６１…第１絶縁管
６２…第２絶縁管
８…半導体ウェハ（被処理物）

Claims

基板第１主面及び基板第２主面を有し、前記基板第１主面に被処理物を支持するセラミック基板と、
該セラミック基板に設けられ、前記被処理物を吸着するための吸着用電極と、
前記セラミック基板に設けられ、前記被処理物を加熱するためのヒータ電極と、
該ヒータ電極に電気的に接続されたヒータ電極端子と、
ベース第１主面及びベース第２主面を有し、前記ベース第１主面を前記セラミック基板の前記基板第２主面側に向けて配置された金属ベースと、
該金属ベースの前記ベース第１主面と前記ベース第２主面とを貫通して形成され、前記ヒータ電極端子を収容する端子穴と、を備え、
前記ヒータ電極端子は、前記セラミック基板に固定された第１端子部と、該第１端子部に連結された第２端子部と、を有し、
前記端子穴内には、前記ヒータ電極端子の前記第１端子部を覆う第１絶縁管と、伸縮性を有し、前記ヒータ電極端子の前記第２端子部を覆う第２絶縁管と、が配設され、
該第２絶縁管は、前記第１絶縁管の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする静電チャック。
前記ヒータ電極端子の前記第２端子部は、前記ヒータ電極端子の軸方向に直交する方向に変位可能に構成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。
前記第２絶縁管は、熱収縮チューブであることを特徴とする請求項１又は２に記載の静電チャック。
前記ヒータ電極端子は、さらに、前記第２端子部に連結され、前記金属ベースに固定された第３端子部を有し、前記第２端子部は、前記第１端子部と前記第３端子部との間に配置されていることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
前記端子穴内には、さらに、前記ヒータ電極端子の前記第３端子部を覆う第３絶縁管が配設され、該第３絶縁管は、前記第２絶縁管の少なくとも一部を覆っていることを特徴とする請求項４に記載の静電チャック。
前記金属ベースの内部には、冷却用流体を流通させる冷却流路が形成され、前記第２絶縁管は、その少なくとも一部が前記冷却流路よりも前記セラミック基板側に配設されていることを特徴とする請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電チャック。