JP2016207979A - 静電チャック - Google Patents

Abstract

【課題】外周部の温度が中心部の温度に影響を及ぼすことを抑制して、中心部の温度を均一化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、第１主面Ａ及び第２主面Ｂを有し第１主面Ａ側にて被加工物を吸着する中心側セラミック基板１９と、第３主面Ｃ及び第４主面Ｄを有し中心側セラミック基板１９の第２主面Ｂ側に第３主面Ｃが配置される中心側金属ベース９とを備えた中心部２３と、中心部２３の外周側を囲むように配置された外周部２５とを備える。また、中心部２３と外周部２５との間に、第１主面Ａ側から中心側冷却部３１の第３主面Ｃ側の端部３１ａを超えた範囲の中心部２３と、外周部２５とが分離されている。よって、外周部２５の温度が中心部２３に伝わりにくいので、中心部２３の温度を均一化できる。【選択図】図４

Description

本発明は、例えば半導体ウェハの固定、半導体ウェハの平面度の矯正、半導体ウェハの搬送などに用いられる静電チャックに関するものである。

従来より、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の精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に固定しておく必要があるので、半導体ウェハを固定する固定手段として、静電引力によって半導体ウェハを固定する静電チャックが提案されている。

具体的には、静電チャックでは、例えば、セラミック基板（セラミック絶縁板）の内部に吸着用電極を有しており、吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハをセラミック基板の上面（第１主面：吸着面）に吸着させるようになっている。この静電チャックは、セラミック基板の下面（第２主面：接合面）に金属ベースを接合することによって構成されている。

更に、吸着面に吸着された半導体ウェハの温度を調節（加熱または冷却）する機能を有する静電チャックも知られている。例えば、セラミック基板内に発熱体（例えば線状の発熱パターン）を配置し、この発熱体によってセラミック基板を加熱することにより、吸着面上の半導体ウェハを加熱する技術も知られている。また、金属ベースに冷却用流体を流す冷却路を設け、この冷却用流体によって、セラミック基板を冷却する技術も知られている。

これとは別に、静電チャック等の加熱を精密に行うために、セラミック基板を複数の加熱ゾーン（ヒータゾーン）に区分したセラミックヒータも開発されている。具体的には、各加熱ゾーン毎に各加熱ゾーンを独立して加熱することができる発熱体（部分発熱体）を配置して、セラミック基板の温度調節機能を向上させた多ゾーンヒータ付きセラミックヒータも提案されている（特許文献１、２参照）。

また、近年では、図１５（ａ）に示すように、セラミック基板Ｐ１のうち、半導体ウェハＰ２を載置する中心部Ｐ３を、上述のように複数の加熱ゾーンＰ４に区分するとともに、中心部Ｐ３の外周側を囲むように外周部Ｐ５を設け、その外周部Ｐ５に外周側発熱体Ｐ６を配置して、外周部Ｐ５の温度を独自に制御する技術が開発されている。

この技術では、半導体ウェハＰ２を加工する際には、外周部Ｐ５上に外周リング（フォーカスリング）Ｐ７を載置し、この外周リングＰ７を外周部Ｐ５により加熱することによって、外周リングＰ７を半導体ウェハＰ２より高温に加熱している。なお、外周リングＰ７を半導体ウェハＰ２より高温に加熱することにより、エッチング等の加工の際に、半導体ウェハＰ２に不純物等が付着することを低減できる。

特開２００２−９３６７７号公報 特開２００５−１６６３５４号公報

しかしながら、上述のように、外周リングＰ７を半導体ウェハＰ２より高温に加熱する場合には、外周部Ｐ５の温度が中心部Ｐ３の温度より高くなるので、外周部Ｐ５の温度が中心部Ｐ３の温度に影響を与えてしまう。

例えば、図１５（ｂ）に示すように、最外周の加熱ゾーンである部分発熱体Ｐ８の発熱状態を制御して中心部Ｐ３の温度を均一化しようとする場合に、中心部Ｐ３の温度の均一化が難しいことがある。つまり、外周部Ｐ５の温度が高くなると、中心部Ｐ３の中心側より外周部Ｐ５に近い外周側（特に最外周の加熱ゾーンの外周側：端）の温度が高くなるので、中心部Ｐ３の温度を均一化することが難しいという問題があった。

本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、外周部の温度が中心部の温度に影響を及ぼすことを抑制して、中心部の温度を均一化できる静電チャックを提供することにある。

（１）本発明の第１態様の静電チャックは、第１主面及び第２主面を有し前記第１主面側にて被加工物を吸着する中心側セラミック基板と、第３主面及び第４主面を有し前記中心側セラミック基板の第２主面側に前記第３主面が配置される中心側金属ベースと、を備えた中心部と、前記中心部の外周側を囲むように配置された外周部と、を備えるとともに、前記中心側セラミック基板は、前記被加工物を吸着する吸着用電極と前記被加工物を加熱する中心側発熱体とを備え、前記中心側金属ベースは、周囲を冷却する中心側冷却部を備え、前記外周部は、外周側セラミック基板と、該外周側セラミック基板に配置されて前記中心側発熱体とは独立して温度調節が可能な外周側発熱体と、を備えた静電チャックにおいて、前記第１主面側から前記中心側冷却部の前記第３主面側の端部を超えた範囲の前記中心部と、前記外周部とが分離されていることを特徴とする。

本第１態様では、第１主面側から中心側冷却部の第３主面側の端部を超えた範囲の中心部と、外周部とが分離されているので、外周部の温度が中心部に伝わりにくい。
つまり、中心部と外周部とは、上述した範囲にて十分に分離されているので、中心部とは別に外周部の温度が変化しても、中心部は外周部の温度変化の影響を受けにくい。よって、中心部の温度を容易に均一化することができる。

なお、第１主面側から中心側冷却部の第３主面側の端部を超えた範囲の中心部と、外周部とを分離するために、静電チャックに分離部を設けることができる。分離部としては、静電チャックの第１主面側の表面（吸着面）側から第４主面側に向かって形成された溝（空間）が挙げられる。また、この空間には、空間に隣接する周囲の部材（セラミック基板や金属ベース）よりも熱伝導性の低い材料を配置してもよい。

（２）本発明の第２態様の静電チャックでは、前記第１主面側から前記中心側冷却部の前記第４主面側の端部を超えた範囲の前記中心部と、前記外周部とが分離されている。
本第２態様では、静電チャックの厚み方向において、第１態様より第４主面側に近い位置まで分離されている。例えば分離するために分離部として溝を設けた場合には、より深い溝が形成されている。よって、中心部は外周部からの温度の影響を一層受けにくいので、より一層好適に中心部の温度を均一化できる。

（３）本発明の第３態様の静電チャックでは、前記外周部は、前記外周側セラミック基板の前記第２主面側に外周側金属ベースが配置された構造を有する。
本第３態様は、外周部の構造を例示している。つまり、外周部は、外周側セラミック基板と外周側金属ベースとが重ね合わされたものである。

（４）本発明の第４態様の静電チャックでは、前記外周側金属ベースに、周囲を冷却する外周側冷却部を備えている。
第４態様では、外周側冷却部によって、外周側金属ベース（従って外周部）を、例えば内周側冷却部とは独立して冷却することができる。

（５）本発明の第５態様の静電チャックでは、前記外周側冷却部は、前記中心側冷却部の前記第１主面側の端部より前記第１主面側に配置されている。
第５態様では、外周側冷却部は中心側冷却部より第１主面側に配置されており、よって、中心部と外周側冷却部との間には分離部がある。そのため、外周側冷却部で冷却した場合でも、その温度変化が中心部に伝わりにくいという効果がある。

また、外周側冷却部で冷却した際の温度が中心部に伝わる場合でも、その温度（冷熱）は、主として、分離部を迂回するようにして中心側冷却部が配置された範囲を通過して伝わる。つまり、外周側冷却部による温度変化は、中心側冷却部によって緩和されるので、その点からも、外周部の温度が中心部の温度に影響を及ぼしにくいという利点がある。

（６）本発明の第６態様の静電チャックでは、前記外周部は、前記中心部の外周を囲む環状の外周環状部と、前記外周側環状部から前記第２主面側に伸びて該外周側環状部を支持する複数の支柱と、を備えている。

第６態様によって、中心部と外周部とを十分に分離できるので、中心部は外周部からの温度の影響を一層受けにくく、より一層好適に中心部の温度を均一化できる。
（７）本発明の第７態様の静電チャックでは、前記中心側金属ベースは、前記外周側に延設された外周側延設部を備えるとともに、前記外周部の支柱は、前記外周側延設部に固定される構造を有する。

第７態様では、中心側金属ベースに外周側延設部が延設された金属ベースを用いる。この構成により、外周部の支柱を、容易に且つ強固に金属ベースに固定できる。
（８）本発明の第８態様の静電チャックでは、前記外周部の支柱の１又は複数には、前記外周側発熱体に接続される端子部及び前記外周側冷却部に連通する冷却流路の少なくとも一方を備えている。

第８態様によって、支柱を利用して、外周側発熱体への給電や、外周側冷却部への冷却用の流体の供給を行うことができる。
（９）本発明の第９態様の静電チャックでは、前記中心側発熱体は、中心側から外周側に向かって配置されるとともに、独立して温度調節が可能な複数の部分発熱体から構成されている。

第９態様では、部分発熱体の発熱状態を例えば電圧等を制御して調節することにより、中心部の温度を容易に均一化できる。
＜以下に、本発明の各構成について説明する＞
・静電チャック、中心部、中心側セラミック基板、中心側金属ベースの外形形状としては、平面視で、円形を採用できる。

・外周部、外周側セラミック基板、外周側金属ベースの外形形状としては、平面視で、中心部の外周側を囲むように、環状（例えば円環状）を採用できる。
・分離部としては、平面視で、中心部と外周部とを環状（例えば円環状）に分離するように、静電チャックの第１主面側に設けられた溝が挙げられる。

この溝の深さとしては、全ての位置において、中心側冷却部の第３主面側の端部よりも深い位置まで形成されていることが望ましいが、一部（例えば５ｍｍ以下）が、その端部よりも浅くなっていてもよい。同様に、溝の深さとしては、全ての位置において、中心側冷却部の第４主面側の端部よりも深い位置まで形成されていることが一層望ましいが、一部（例えば５ｍｍ以下）が、その端部よりも浅くなっていてもよい。

また、溝の中に各種の材料を充填してもよいが、その場合には、充填材料の断熱性が溝に隣接する周囲の部材の材料（中心側や外周側のセラミック基板や金属ベース）の断熱性より高いもの（即ち熱伝導率が低いもの）を用いる。なお、ここで、セラミック基板や金属ベースとは、中心部や外周部に用いられるものであり、溝の底面を構成する部材（例えば金属ベース）も含んでいてもよい（以下同様）。

・中心側発熱体、外周側発熱体としては、線状の発熱パターンが、平面視で、中心部や外周部の全面にわたって配置された構成を採用できる。例えば発熱パターンが、環状、Ｕ字状、蛇行状に配置されたものを採用できる。

・中心側発熱体（その部分発熱体）、外周側発熱体、吸着用電極を構成する導体の材料としては特に限定されないが、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、導体中の金属粉末は、セラミック基板の焼成温度よりも高融点である必要がある。

例えば、セラミック基板がいわゆる高温焼成セラミック（例えばアルミナ等）からなる場合には、導体中の金属粉末として、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等やそれらの合金が選択可能である。セラミック基板がいわゆる低温焼成セラミック（例えばガラスセラミック等）からなる場合には、導体中の金属粉末として、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）等やそれらの合金が選択可能である。また、セラミック基板が高誘電率セラミック（例えばチタン酸バリウム等）からなる場合には、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等やそれらの合金が選択可能である。

なお、各発熱体、吸着用電極は、金属粉末を含む導体ペーストを用い、従来周知の手法、例えば印刷法等により塗布された後、焼成することで形成される。
・セラミック基板としては、複数のセラミック層を積層して形成すると、内部に各種の構造を容易に形成できるので好適である。なお、静電チャックに用いられるセラミック基板は、電気絶縁性を有するセラミック絶縁板である。

・セラミック基板（複数のセラミック層からなる場合には、各セラミック層）を構成する材料としては、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックを主成分とする焼結体などが挙げられる。また、用途に応じて、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよいし、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよい。

・金属ベースの材料として、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどを挙げることができる。また、接着剤層にてセラミック基板と接合する場合には、その接着剤の材料として、セラミック基板と金属ベースとを接合させる力が大きい材料であることが好ましく、例えばインジウムなどの金属材料や、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、ポリアミド樹脂などの樹脂材料を選択することができる。しかし、セラミック基板の熱膨張係数と金属ベースの熱膨張係数との差が大きいため、接着剤は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能な樹脂材料からなることが特に好ましい。

・中心側冷却部、外周側冷却部としては、冷却用の流体を流す例えば平面視で環状等の流路を採用できる。なお、各冷却部に流す流体としては、フッ素系不活性流体を挙げることができる。

実施例１の静電チャックを一部破断して模式的に示す斜視図である。 実施例１の静電チャックを示す平面図である。 実施例１の外周リングを載置した静電チャックを一部破断して模式的に示す斜視図である。 実施例１の静電チャックを厚み方向に破断した一部を拡大して模式的に示す説明図である。 （ａ）は実施例１の静電チャックにおける加熱ゾーンの配置を示す平面図、（ｂ）はその加熱ゾーンにおける部分発熱体等の配置を示す平面図である。 実施例１の静電チャックを厚み方向に破断し、静電チャックの一部の電極や一部の発熱体に対する電気的接続部分を示す説明図である。 実施例２の静電チャックを厚み方向に破断した一部を拡大して模式的に示す説明図である。 実施例３の静電チャックを厚み方向に破断した一部を拡大して模式的に示す説明図である。 実施例３の静電チャックの外周部の構成を示す斜視図である。 実施例３の静電チャックの金属ベースを示す平面図である。 実施例３の静電チャックの支柱等を示し、（ａ）は冷却流路を備えた支柱及び外周側環状部を支柱の軸方向に沿って破断して示す断面図、（ｂ）は冷却流路等を備えない支柱及び外周側環状部を支柱の軸方向に沿って破断して示す断面図である。 実施例４の静電チャックを厚み方向に破断した一部を拡大して模式的に示す説明図である。 実施例４の静電チャックの金属ベースを示す平面図である。 実施例４の静電チャックの支柱等を示し、（ａ）は冷却流路を備えた支柱及び外周側環状部を支柱の軸方向に沿って破断して示す断面図、（ｂ）は冷却流路等を備えない支柱及び外周側環状部を支柱の軸方向に沿って破断して示す断面図である。 従来技術を示し、（ａ）は静電チャックを厚み方向に破断し各発熱体の通電等の状態を示す説明図、（ｂ）はセラミックヒータの温度の状態を示すグラフである。

以下に、本発明を実施するための形態（実施例）について説明する。

ここでは、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックを例に挙げる。
ａ）まず、本実施例１の静電チャックの基本構造について説明する。
図１に示す様に、本実施例１の静電チャック１は、図１の上側にて半導体ウェハ３を吸着する装置であり、金属ベース（クーリングプレート）５とセラミックヒータ７とが積層されて接合されたものである。

詳しくは、金属ベース５は、円盤状の中心側金属ベース９と円環状の外周側金属ベース１１とが連結部１３を介して一体となったものであり、セラミックヒータ７は、円盤状の中心側セラミックヒータ１５と（それとは別体の）円環状の外周側セラミックヒータ１７とから構成されたものである。

このうち、中心側セラミックヒータ１５は、後述する発熱体を備えた中心側セラミック基板１９から構成され、外周側セラミックヒータ１７は、後述する発熱体を備えた外周側セラミック基板２１から構成されている。

なお、中心側セラミックヒータ１５の上面（吸着面）が第１主面Ａであり、下面が第２主面Ｂである。また、中心側金属ベース９の上面が第３主面Ｃであり、下面が第４主面Ｄである。

本実施例１の静電チャック１は、第１主面Ａ側の構成として、静電チャック１の厚み方向（図１の上下方向）から見た場合に（以下平面視と記すこともある）、図２に示すように、中心（軸中心）側の円形の中心部２３と、中心部２３の径方向外側（外周側）にて中心部２３の周囲（全周）を囲むように配置された環状の外周部２５と、中心部２３と外周部２５との間に設けられて中心部２３と外周部２５との表面側（第１主面Ａ側）を分離する環状の分離部２７を備えている。

また、静電チャック１には、リフトピン（図示せず）が挿入されるリフトピン孔２９が、静電チャック１を厚み方向に貫くように、複数箇所に設けられている。このリフトピン孔２９は、半導体ウェハ３を冷却するために第１主面Ａ側に供給される冷却用ガスの流路（冷却用ガス孔）としても用いられる。なお、冷却用ガス孔は、リフトピン孔２９とは別に設けられていてもよい。冷却用ガスとしては、例えばヘリウムガスや窒素ガス等の不活性ガスなどを用いることができる。

更に、図１に示すように、金属ベース５のうち、中心側金属ベース９には、中心側セラミック基板１９（従って半導体ウェハ３）を冷却するために、冷却用流体が流される中心側冷却部３１が設けられている。同様に、外周側金属ベース１１には、外周側セラミック基板２１を冷却するために、外周側冷却部３３が設けられている。なお、金属ベース５は、アルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属製であり、冷却用流体としては、例えばフッ化液又は純水等の冷却用液体などを用いることができる。

また、半導体ウェハ３の加工時には、図３に示すように、外周部２５の外周側セラミック基板２１の上面に、その上面全体を覆うように、例えばシリコン等からなる環状の外周リング３５が載置される。なお、図１〜図３では、第１主面Ａ等の構成を模式的に示している。

ｂ）次に、静電チャック１の各構成について詳細に説明する。
図４に拡大して示すように、中心側セラミック基板１９は、例えばインジウムからなる第１接合層３６により、中心側金属ベース９に接合されている。同様に、外周側セラミック基板２１は、例えばインジウムからなる第２接合層３７により、外周側金属ベース１１に接合されている。

中心側セラミック基板１９及び外周側セラミック基板２１は、複数のセラミック層（図示せず）が積層されたものであり、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。なお、アルミナ質焼結体は、絶縁体（誘電体）である。

本実施例１では、静電チャック１は、上述のように、分離部２７にて一部が分離された中心部２３と外周部２５とを有している。
このうち、中心部２３は、中心側セラミック基板１９と中心側金属ベース９とが積層された構造を有している。中心側セラミック基板１９の内部には、図４の上方より、吸着用電極３９、中心側発熱体４１が配置されており、中心側金属ベース９の内部には、中心側冷却部３１が設けられている。

外周部２５は、外周側セラミック基板２１と外周側金属ベース１１とが積層された構造を有している。外周側セラミック基板２１の内部には、外周側発熱体４３が配置されており、外周側金属ベース１１の内部には、外周側冷却部３３が設けられている。

また、中心部２３は外周部２５より厚みが大きく（従って高さが高く）、中心側金属ベース９は外周側金属ベース１１より厚みが小さく（従って高さが低く）なっている。更に、外周側冷却部３３は、中心側冷却部３１よりも高い位置に配置されている。つまり、外周側冷却部３３の下端（第４主面Ｄ側の端部）３３ｂの位置は、中心側冷却部３１の上端（第３主面Ｃ側の端部）３１ａの位置（Ｔ１）よりも高く設定されている。

特に本実施例１では、中心部２３と外周部２５とを分離する溝である分離部２７は、第１主面Ａ側から中心側冷却部３１の上端（第３主面Ｃ側の端部）３１ａを超えた範囲に形成されている。「第１主面Ａ側から中心側冷却部３１の上端（第３主面Ｃ側の端部）３１ａを超えた範囲」は、第１主面Ａ側から、中心側冷却部３１の上端（第３主面Ｃ側の端部）３１ａの位置（高さ）Ｔ１と下端（第４主面Ｄ側の端部）３１ｂの位置（高さ）Ｔ２との間の位置（高さ）に到る連続した範囲である。

つまり、分離部２７を構成する溝は、第４主面Ｄからの距離が例えば５〜１５ｍｍの深さまで形成されるとともに、所定幅（例えば１〜５ｍｍ）を有する円筒状となっている。
なお、中心側金属ベース９と外周側金属ベース１１とは環状の連結部１３により一体となっており、この連結部１３の上面が分離部２７の底面２７ａを構成している。つまり、底面２７ａの高さは、中心側冷却部３１の上端（第３主面Ｃ側の端部）３１ａの高さＴ１と下端（第４主面Ｄ側の端部）３１ｂの高さＴ２との間の高さである。

そして、上述した構成の静電チャック１では、中心側発熱体４１によって、中心側セラミック基板１９（従って半導体ウェハ３）が加熱され、外周側発熱体４３によって、外周側セラミック基板２１（従って外周リング３５）が加熱される。また、中心側冷却部３１によって、中心側金属ベース９（従って半導体ウェハ３）が冷却され、外周側冷却部３３によって、外周側金属ベース１１（従って外周リング３５）が冷却される。

なお、中心側発熱体４１、外周側発熱体４３は、電圧が印加されて電流が流れると発熱する金属材料（Ｗ等）からなり、後述するように、長尺（所定幅の線状）の発熱パターンにより構成されている。

以下、内部の各構成について更に詳細に説明する。
＜吸着用電極３９＞
吸着用電極３９は、例えば平面形状が半円状の一対の電極３９ａ、３９ｂ（図１参照）から構成されている。この吸着用電極３９とは、静電チャック１を使用する場合には、両電極３９ａ、３９ｂの間に、直流高電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ３を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ３を吸着して固定するものである。なお、吸着用電極３９については、これ以外に、周知の各種の構成を採用できる。

＜中心側発熱体４１＞
図５（ａ）に示すように、中心側セラミック基板１９には、中心側セラミック基板１９の平面方向における各領域をそれぞれ加熱（従って温度調節）できるように、平面視で、複数の加熱ゾーン５１が設定されている。

具体的には、中心側セラミック基板１９に設けられた加熱ゾーン５１は、軸中心を含む１つの円形の第１加熱ゾーン５１ａと、第１加熱ゾーン５１ａの外周側を帯状に囲む円環状の第２加熱ゾーン５１ｂと、第２加熱ゾーン５１ｂの外周側を帯状に囲む円環状の第３加熱ゾーン５１ｃと、第３加熱ゾーン５１ｃの外周側を帯状に囲む円環状の第４加熱ゾーン５１ｄとから構成されており、それらは同心状に配置されている。なお、図５（ａ）の破線が各加熱ゾーン５１の境界を示している。

また、第２加熱ゾーン５１ｂは、同じ中心角（等ピッチ）となるように、３つの個別ゾーンに区分され、第３加熱ゾーン５１ｃは、等ピッチで、同様に３つの個別ゾーンに区分され、第４加熱ゾーン５１ｄ（即ち最外周の加熱ゾーン）は、等ピッチで、８つの個別ゾーンに区分されている。従って、各個別ゾーンの形状は、湾曲した所定幅の円弧状の領域となっている。

そして、図５（ｂ）に示すように、第１加熱ゾーン５１ａと、第２〜第４加熱ゾーン５１ｂ〜５１ｄの個別ゾーンには、中心側発熱体４１として部分発熱体５３が配置されている。つまり、それぞれ第１〜第４部分発熱体５３ａ、５３ｂ、５３ｃ、５３ｄが配置されている。ここでは、第１加熱ゾーン５１ａも個別ゾーンと称する。なお、図５（ｂ）では実線で各部分発熱体５３ａ〜５３ｄを示している。

第２〜第４部分発熱体５３ｂ〜５３ｄは、長尺の発熱パターンからなり、各個別ゾーンの形状に合わせて、例えばＵ字状に形成されている。詳しくは、各部分発熱体５３ａ〜５３ｄは、各加熱ゾーン５１の内周や外周の湾曲に沿うように湾曲した形状を有するとともに、周方向の一端にてＵ字状に曲がっている。なお、第１部分発熱体５３ａは、第１加熱ゾーン５１ａの円形の形状に合わせて、長尺の発熱パターンが（一部が切り欠かかれた）円形となっている。

＜外周側発熱体４３＞
図５（ｂ）に示すように、外周側セラミック基板２１には、円環状に外周側発熱体４３が配置されている。

この外周側発熱体４３は、長尺のＵ字形状の発熱パターンが、外周側セラミック基板２１に沿って円環状に配置されたものである。なお、図５（ｂ）では実線で外周側発熱体４３を示している。

ｃ）次に、静電チャック１の電気的な構成（電力を供給する構成）について説明する。
図示しないが、静電チャック１の吸着用電極３９、中心側発熱体４１、外周側発熱体４３には、それぞれを作動させるために電源回路が接続されており、それらの動作は、マイコンを含む電子制御装置によって制御される。

つまり、電子制御装置により、吸着用電極３９の動作を独立して制御（印加電圧などの制御）できる。また、全ての加熱ゾーン５１の全ての部分発熱体５３の動作をそれぞれ独立して制御できる。更に、外周側発熱体４３の動作も独立して制御できる。

また、図６に示すように、吸着用電極３９、中心側発熱体４１、外周側発熱体４３と、各電源回路との接続は、それぞれ内部接続端子６１、６３、６５を介して行うことができる。なお、図６では、内部接続端子６１〜６５の一部のみを例示している。

つまり、吸着用電極３９、中心側発熱体４１、外周側発熱体４３は、それぞれビア７１や内部導電層７３などを介して、同図下方に開口する内部孔７５のメタライズ層７７に導通しており、このメタライズ層７７にそれぞれ内部接続端子６１〜６５が形成されている。

従って、内部接続端子６１〜６５にそれぞれ端子ピン８１、８３、８５を接続することにより、吸着用電極３９、中心側発熱体４１、外周側発熱体４３に電力を供給することができる。

なお、静電チャック１を冷却する場合には、中心側冷却部３１と外周側冷却部３３に、それぞれ独自に冷却用流体を流すことによって、中心部２３や外周部２５を独立して冷却することができる。

ｄ）次に、本実施例１の静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。
(1)中心側セラミック基板１９及び外周側セラミック基板２１の原料として、主成分であるＡｌ_２Ｏ_３：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ_２：６重量％の各粉末を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。

(2)次に、この粉末に溶剤等を加え、ボールミルで混合して、スラリーとする。
(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、（各セラミック層に対応する）各アルミナグリーンシートを形成する。

そして、各アルミナグリーンシートに対して、リフトピン孔２９や内部孔７５などとなる空間、更にはビア７１となるスルーホールを、必要箇所に開ける。
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、スラリー状にして、メタライズインクとする。

(5)そして、吸着用電極３９、中心側発熱体４１、外周側発熱体４３、内部導電層７３を形成するために、前記メタライズインクを用いて、それぞれの電極や発熱体の形成箇所に対応した（中心側セラミック基板１９用及び外周側セラミック基板２１用の）アルミナグリーンシート上に、通常のスクリーン印刷法により、各パターンを印刷する。なお、ビア７１を形成するために、スルーホールに対して、メタライズインクを充填する。

(6)次に、各アルミナグリーンシートを、リフトピン孔２９等の必要な空間が形成されるように位置合わせして、熱圧着し、（中心側セラミック基板１９用及び外周側セラミック基板２１用の）積層シートを形成する。

(7)次に、熱圧着した各積層シートを、それぞれ所定の形状（即ち円板形状と円環形状）にカットする。
(8)次に、カットした各積層シートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃の範囲（例えば、１５５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、各アルミナ質焼結体を作製する。

(9)そして、焼成後に、各アルミナ焼結体に対して、例えば第１主面Ａ側の加工など必要な加工を行って、中心側セラミック基板１９及び外周側セラミック基板２１を作製する。

(10)次に、中心側セラミック基板１９及び外周側セラミック基板２１に応じて、メタライズ層７７や内部接続端子６１〜６５を設ける。
(11)これとは別に、金属ベース５を製造する。具体的には、金属板に対して切削加工等を行うことにより、中心側金属ベース９の高さを外周側金属ベース１１の高さより低くするとともに、中心側金属ベース９と外周側金属ベース１１との間に分離部２７となる溝を形成する。

(12)次に、中心側金属ベース９と中心側セラミック基板１９とを接合して一体化するとともに、外周側金属ベース１１と外周側セラミック基板２１とを接合して一体化する。これにより、静電チャック１が完成する。

ｅ）次に、本実施例１の効果について説明する。
本実施例１の静電チャック１は、中心部２３と外周部２５との間に、第１主面Ａ側から中心側冷却部３１の第３主面Ｃ側の端部３１ａを超えた範囲の中心部２３と、外周部２５とを分離する溝である分離部２７を備えているので、外周部２５の温度が中心部２３に伝わりにくい。

つまり、中心部２３と外周部２５とは、上述した範囲の分離部２７にて十分に（熱的に）分離されているので、中心部２３とは別に外周部２５の温度が変化しても、中心部２３は外周部２５の温度変化の影響を受けにくい。よって、中心部２３の温度を容易に均一化することができる。

また、本実施例１では、外周側冷却部３３は、中心側冷却部３１の第１主面Ａ側の端部３１ａより第１主面Ａ側に配置されているので、分離部２７は、中心部２３と外周側冷却部３３との間に位置している。そのため、外周側冷却部３３で冷却した場合でも、その温度変化が中心部２３に伝わりにくいという効果がある。

また、外周側冷却部３３で冷却した際の温度が中心部２３に伝わる場合でも、その温度（冷熱）は、主として、分離部２７を迂回するようにして中心側冷却部３１が配置された範囲を通過して伝わる。つまり、外周側冷却部３３による温度変化は、中心側冷却部３１によって緩和されるので、その点からも、外周部２５の温度が中心部２３の温度に影響を及ぼしにくいという利点がある。

次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同じ番号を使用する。
図７に示すように、本実施例２の静電チャック９１では、前記実施例１と同様に、金属ベース５のうち、中心側金属ベース９の第３主面Ｃ側に、吸着用電極３９及び中心側発熱体４１を備えた中心側セラミック基板１９を接合されている。同様に、外周側金属ベース１１の第３主面Ｃ側に、外周側発熱体４３を備えた外周側セラミック基板２１が接合されている。

また、中心部２３と外周部２５との間には、同図の上面側（第１主面Ａ側）が開口する環状の溝である分離部９３が形成されている。
この分離部９３は、実施例１よりも深い位置にまで形成されている。本実施例２では、「第１主面Ａ側から中心側冷却部３１の上端（第３主面Ｃ側の端部）３１ａを超えた範囲」は、第１主面Ａ側から、中心側冷却部３１の下端（第４主面Ｄ側の端部）３１ｂの位置（高さ）Ｔ２と、第４主面Ｄの位置（高さ）との間の位置（高さ）に到る連続した範囲である。分離部９３の底面９３ａは、中心側冷却部３１の第４主面Ｄ側の端部３１ｂの位置Ｔ２よりも第４主面Ｄ側に形成されている。

従って、本実施例２は、前記実施例１と同様な効果を奏する。また、分離部９３は実施例１よりも深い位置まで形成されているので、中心部２３は外周部２５の温度の影響を一層受けにくく、よって、中心部２３の温度を一層容易に均一化できるという利点がある。

次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
なお、実施例１と同様な構成には、同じ番号を使用する。
図８に示すように、本実施例３の静電チャック１０１では、金属ベース１０３の中心側金属ベース１０５の第３主面Ｃ側に、前記実施例１と同様に、吸着用電極３９及び中心側発熱体４１を備えた中心側セラミック基板１９が接合されており、これにより、中心部１０７が構成されている。

特に本実施例３では、後述するように、中心側金属ベース１０５の外周側に板状で円環状の外周側延設部１０９が延びており、この外周側延設部１０９に外周部１１１が取り付けられている。

また、中心部１０７と外周部１１１との間には、分離部１１３として機能する隙間が設けられており、この分離部１１３は、第１主面Ａ側（図８の上方）に開口するとともに、中心側冷却部３１の第４主面Ｄ側の端部３１ｂの位置Ｔ２より第４主面Ｄ側（図８の下方）に到るまで形成されている。

なお、分離部１１３は、図８の上方の第１分離部１１３ａの幅（図８の左右方向：径方向）が、図８の下方の第２分離部１１３ｂの幅より広くなっている。
図９に示すように、外周部１１１は、円環状の外周側環状部１１５と、外周側環状部１１５から図９の下方（第４主面Ｄ側）に向けて、同間隔にて伸びる４本の支柱１１７とを備えている。また、この支柱１１７は、図１０に示すように、外周側延設部１０９に等間隔に４箇所に開けられた固定孔１１９に嵌め込まれて固定されている。

詳しくは、外周部１１１は、前記図８に示すように、断面（静電チャック１０１の中心軸に沿った断面）が長方形の外周側環状部１１５と、外周側環状部１１５を支える支柱１１７と、支柱１１７の下端を支える円盤状の支持板１２１を備えている。

このうち、外周側環状部１１５は、金属製（例えばアルミニウム製）の環状の枠体１２３と、枠体１２３の外部表面を覆うセラミック材料（例えばアルミナ、イットリア）からなる溶射層１２５と、枠体１２３の内部に形成された環状の外周側冷却部１２７と、枠体１２３の上面（上部の溶射層１２５の上面）に接合された外周側セラミック基体１２９とを備えている。

なお、溶射層１２５は、セラミック材料（例えばアルミナ、イットリア）の溶射によって形成されたものである。また、外周側セラミック基体１２９の内部には、実施例１と同様に、外周側発熱体４３やビア７１等が配置されている。

支柱１１７は、枠体１２３と一体に構成されており、固定孔１１９の上部空間１１９ａ及び下部空間１１９ｂに嵌挿されるとともに、支柱１１７の下部は支持板１２１にネジ止めされている。つまり、固定孔１１９の下部空間１１９ｂは、上部空間１１９ａより大径とされており、その下部空間１１９ｂに、支持板１２１が配置されている。

また、下部空間１１９ｂのうち、支持板１２１の上面と外周側延設部１０９との間の隙間には、複数（ここでは２個）の環状のパッキン１３１が配置されている。なお、支持板１２１は、図８の下方より、複数の固定ネジ１３３によって外周側延設部１０９に固定されている。

更に、外周部１１１には、枠体１２３、溶射層１２５、支柱１１７を貫くように内部孔１３５が設けられており、この内部孔１３５の内周面には、電気絶縁層１３９が形成されている。そして、内部孔１３５内には、外周側発熱体４３に給電するための構成（端子部の構成）として、メタライズ層７７、（端子ピン８５が接続される）内部接続端子６５等が設けられている。

一方、図１１に示すように、給電を行う構成を備えていない他の支柱１１７ａ、１１７ｂについては、上述した支柱１１７とは異なる構造となっている。
具体的には、図１１（ａ）に示すように、他の（１本又は２本）の支柱１１７ａでは、その内部に外周側冷却部１２７と連通に連通するように、支柱１１７ａの軸方向に沿って１本（又は２本）の冷却流路１４１が形成されている。従って、この冷却流路１４１を用いて外周側冷却部１２７に冷却用流体を供給したり排出することができる。

また、図１１（ｂ）に示すように、給電の構成や冷却流路１４１を設けない支柱１１７ｂにおいては、支柱１１７ｂの内部を中実とすることができる。
本実施例３では、実施例１と同様な効果を奏する。また、上述した構成によって、中心部１０７と外周部１１１とを十分に分離できるので、中心部１０７は外周部１１１からの温度の影響を一層受けにくく、より一層好適に中心部１０７の温度を均一化できる。

更に、別体に形成された外周延設部１０９と外周部１１１とを組み付けるので、製造工程の自由度が高まるという利点がある。
また、外周側延設部１０９が延設された金属ベース１０３を用いるので、外周部１１１を、容易に且つ強固に金属ベース１０３に固定できる。

更に、支柱１１７、１１７ａを利用して、外周側発熱体４３への給電や、外周側冷却部１２７への冷却用流体の供給を行うことができる。
なお、外周部１１１の下部に、外周部１１１の高さを調節できる調節機構を設けてもよい。例えば固定ネジ１３３をねじ込む範囲を調節することによって、外周部１１１の高さを調節するようにしてもよい。その場合には、支持板１２１の上面と外周側延設部１０９との間の隙間に、異なる直径のパッキン１３１を用いたり、異なる厚みのスペーサを配置することができる。

次に、実施例４について説明するが、前記実施例３と同様な箇所の説明は省略する。
なお、実施例３と同様な構成には、同じ番号を使用する。
図１２に示すように、本実施例４の静電チャック１５１では、金属ベース１５３の中心側金属ベース１５５の第３主面Ｃ側に、前記実施例１と同様に、吸着用電極３９及び中心側発熱体４１を備えた中心側セラミック基板１９が接合されており、これにより、中心部１５７が構成されている。

また、中心側金属ベース１５５の外周側には、板状で円環状の外周側延設部１５９（図１３参照）が設けられている。
特に本実施例４では、金属ベース１５３は、その第４主面Ｄ側が、図示しない固定ネジによって、円盤形状の基台１６１に取り付けられ、後述する外周部１６３も固定ネジ１６５によって基台１６１に取り付けられている。

また、中心部１５７と外周部１６３との間には、分離部１６７として機能する隙間が設けられている。この分離部１６７は、第１主面Ａ側に開口するとともに、中心側冷却部３１の第４主面Ｄ側の端部３１ｂの位置Ｔ２より図１２の下方（第４主面Ｄ側）に到るまで、即ち基台１６１の表面に到るまで形成されている。

前記外周部１６３は、実施例３とほぼ同様であり、円環状の外周側環状部１１５と、外周側環状部１１５から図１２の下方に向けて、同間隔にて伸びる複数（ここでは３本の支柱１１７とを備えている。また、この支柱１１７は、図１３に示すように、外周側延設部１５９に等間隔に３箇所に開けられた切欠部１６９内にて固定されている。

詳しくは、図１２に示すように、外周側環状部１１５は、環状の枠体１２３と、枠体１２３を覆う溶射層１２５と、枠体１２３の内部の環状の外周側冷却部１２７と、枠体１２３の上面側の外周側セラミック基体１２９とを備えている。

また、外周側セラミック基体１２９の内部には、外周側発熱体４３が設けられている。更に、外周部１６１のうち、所定の支柱１１７及び（その支柱１１７が設けられた箇所の）外周側環状部１１５には、実施例３と同様に、外周側発熱体４３に給電するための構成が設けられている。

なお、給電するための構成が設けられていない他の支柱１１７としては、実施例３と同様に、図１４（ａ）に示すように、外周側冷却部１２７に連通する冷却流路１４１が設けられた支柱１１７ａや、図１４（ｂ）に示すように、内部が中実の支柱１１７ｂを用いることができる。

特に本実施例４では、図１２に示すように、支柱１１７の下部に、支柱１１７の外周に張り出す張出部１７１を備えており、この張出部１７１に取り付けられた固定ネジ１６５によって、支柱１１７（従って外周部１６３）を基台１６１に固定している。

本実施例４においても、実施例３と同様な効果を奏する。
なお、支柱１１７の張出部１７１と基台１６１との間にスペーサを配置することによって、外周部１１１の高さを調節することができる。

尚、本発明は前記実施例などになん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）例えば、本発明は、外周側金属ベースに外周側冷却部を設けないものにも適用できる。

（２）また、支柱の形状、例えば長手方向と垂直に破断した断面形状としては、特に限定は無い。例えば円形、楕円形、長方形、正方形など、各種の形状を採用できる。
（３）前記各実施例では、第１主面側から中心側冷却部の第３主面側の端部を超えた範囲の中心部と、外周部とを分離する空間（間隙）を設けたが、断熱材を設けることで分離してもよい。しかしながら、中心部と外周部との熱の移動を減らすためには、中心部と外周部との間に間隙を設ける方が好ましい。

（４）なお、各実施例の構成を、適宜他の実施例の構成と組み合わせてもよい。

１、９１、１０１、１５１…静電チャック
３…半導体ウェハ
９、１０５、１５５…中心側金属ベース
１１…外周側金属ベース
１９…中心側セラミック基板
２１…外周側セラミック基板
２３、１０５、１５７…中心部
２５、１１１、１６３…外周部
２７、９３、１１３、１６７…分離部
３１…中心側冷却部
３３、１２７…外周側冷却部
４１…中心側発熱体
４３…外周側発熱体
１０９、１５９…外周側延設部
１１５…外周側環状部
１１７、１１７ａ、１１７ｂ…支柱
１４１…冷却流路
Ａ…第１主面
Ｂ…第２主面
Ｃ…第３主面
Ｄ…第４主面

Claims (9)

1. 第１主面及び第２主面を有し前記第１主面側にて被加工物を吸着する中心側セラミック基板と、第３主面及び第４主面を有し前記中心側セラミック基板の第２主面側に前記第３主面が配置される中心側金属ベースと、を備えた中心部と、
   前記中心部の外周側を囲むように配置された外周部と、
   を備えるとともに、
   前記中心側セラミック基板は、前記被加工物を吸着する吸着用電極と前記被加工物を加熱する中心側発熱体とを備え、
   前記中心側金属ベースは、周囲を冷却する中心側冷却部を備え、
   前記外周部は、外周側セラミック基板と、該外周側セラミック基板に配置されて前記中心側発熱体とは独立して温度調節が可能な外周側発熱体と、
   を備えた静電チャックにおいて、
   前記第１主面側から前記中心側冷却部の前記第３主面側の端部を超えた範囲の前記中心部と、前記外周部とが分離されていることを特徴とする静電チャック。
2. 前記第１主面側から前記中心側冷却部の前記第４主面側の端部を超えた範囲の前記中心部と、前記外周部とが分離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. 前記外周部は、前記外周側セラミック基板の前記第２主面側に外周側金属ベースが配置された構造を有す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。
4. 前記外周側金属ベースに、周囲を冷却する外周側冷却部を備えたことを特徴とする請求項３に記載の静電チャック。
5. 前記外周側冷却部は、前記中心側冷却部の前記第１主面側の端部より前記第１主面側に配置され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。
6. 前記外周部は、前記中心部の外周を囲む環状の外周側環状部と、前記外周側環状部から前記第２主面側に伸びて該外周側環状部を支持する複数の支柱と、を備えた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。
7. 前記中心側金属ベースは、前記外周側に延設された外周側延設部を備えるとともに、前記外周部の支柱は、前記外周側延設部に固定される構造を有することを特徴とする請求項６に記載の静電チャック。
8. 前記外周部の支柱の１又は複数には、前記外周側発熱体に接続される端子部及び前記外周側冷却部に連通する冷却流路の少なくとも一方を備えたことを特徴とする請求項６又は７に記載の静電チャック。
9. 前記中心側発熱体は、中心側から外周側に向かって配置されるとともに、独立して温度調節が可能な複数の部分発熱体から構成されていることを特徴とする請求項１〜８のいずれか１項に記載の静電チャック。