JP6196095B2

JP6196095B2 - Electrostatic chuck

Info

Publication number: JP6196095B2
Application number: JP2013164285A
Authority: JP
Inventors: 要三輪
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2013-08-07
Filing date: 2013-08-07
Publication date: 2017-09-13
Anticipated expiration: 2033-08-07
Also published as: JP2015035447A

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等に用いられる静電チャックに関する。 The present invention relates to an electrostatic chuck used for fixing a semiconductor wafer, correcting the flatness of a semiconductor wafer, and the like.

従来、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固定しておく必要がある。そのため、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。 Conventionally, in a semiconductor manufacturing apparatus, a process such as dry etching (for example, plasma etching) is performed on a semiconductor wafer (for example, a silicon wafer). In order to improve processing accuracy such as dry etching, it is necessary to securely fix the semiconductor wafer. For this reason, an electrostatic chuck for fixing a semiconductor wafer by electrostatic attraction has been proposed as a fixing means for fixing the semiconductor wafer.

例えば、特許文献１に記載の静電チャックでは、セラミック絶縁板（セラミック吸着部）内に吸着用電極を有しており、その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絶縁板の上面（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、セラミック絶縁板の下面に金属ベース部を接合することによって構成されている。 For example, the electrostatic chuck described in Patent Document 1 has an adsorption electrode in a ceramic insulating plate (ceramic adsorption portion), and uses an electrostatic attractive force generated when a voltage is applied to the adsorption electrode. Thus, the semiconductor wafer is adsorbed on the upper surface (adsorption surface) of the ceramic insulating plate. This electrostatic chuck is configured by joining a metal base portion to the lower surface of a ceramic insulating plate.

近年、半導体ウェハの加工を好適に行うために、静電チャックに半導体ウェハの温度を調整する機能を持たせた技術が知られている。例えば、特許文献２には、熱伝導率が高い金属ベース部内に電熱ヒータを設けた静電チャックが開示されている。これによれば、熱伝導率の高い金属ベース部を通じて静電チャック全体に熱が均一に伝わりやすくなるため、セラミック絶縁板の吸着面に吸着された半導体ウェハの均熱化を図ることができ、加工精度を向上させることができる。 2. Description of the Related Art In recent years, a technique in which an electrostatic chuck has a function of adjusting the temperature of a semiconductor wafer is known in order to suitably process a semiconductor wafer. For example, Patent Document 2 discloses an electrostatic chuck in which an electric heater is provided in a metal base portion having high thermal conductivity. According to this, since it becomes easy to transmit heat to the entire electrostatic chuck through the metal base portion having high thermal conductivity, it is possible to equalize the semiconductor wafer adsorbed on the adsorption surface of the ceramic insulating plate, Processing accuracy can be improved.

特開２００８−２０５５１０号公報JP 2008-205510 A 特開平９−２０５１３４号公報JP-A-9-205134

ところで、半導体ウェハに対するドライエッチング等の処理では、半導体ウェハを異なる温度に制御し、それぞれの温度で処理を行う場合がある。この場合、前記特許文献２のように、金属ベース部内に電熱ヒータを設け、さらに電熱ヒータ発熱時の静電チャック全体の温度を安定化させ、電熱ヒータ発熱停止時の静電チャック（半導体ウェハ）の温度を制御する目的で、金属ベース部内に冷媒流路を設ける。 By the way, in processing such as dry etching on a semiconductor wafer, the semiconductor wafer may be controlled at different temperatures and processing may be performed at each temperature. In this case, as in Patent Document 2, an electric heater is provided in the metal base, and the temperature of the entire electrostatic chuck when the electric heater is heated is stabilized, and the electrostatic chuck (semiconductor wafer) when the electric heater is stopped from heating is used. For the purpose of controlling the temperature, a coolant channel is provided in the metal base.

そして、例えば、半導体ウェハを低い方の温度に制御する場合には、電熱ヒータの発熱を停止した状態で、冷媒流路に冷媒を流通させることにより、半導体ウェハの温度を調整する。一方、半導体ウェハを高い方の温度に制御する場合には、電熱ヒータを発熱させ、半導体ウェハを加熱すると同時に、冷媒流路に冷媒を流通させ、静電チャック全体の温度を安定化させる。 For example, when the temperature of the semiconductor wafer is controlled to a lower temperature, the temperature of the semiconductor wafer is adjusted by circulating the coolant through the coolant channel in a state where the heat generation of the electric heater is stopped. On the other hand, when controlling the temperature of the semiconductor wafer to a higher temperature, the electric heater is heated to heat the semiconductor wafer, and at the same time, the coolant is circulated through the coolant flow path to stabilize the temperature of the entire electrostatic chuck.

このとき、冷媒流路を流通する冷媒によって電熱ヒータの熱が逃げてしまい、投入した電力量に対して電熱ヒータを効率よく発熱させることができない。そのため、電熱ヒータへの投入電力量が大きくなったり、半導体ウェハの加熱に要する時間が長くなったりする。この問題は、制御する温度の差が大きければ大きいほど顕著となる。言い換えれば、制御する温度の差を大きくすることができず、制御する温度に制限が生じてしまう。 At this time, the heat of the electric heater escapes by the refrigerant flowing through the refrigerant flow path, and the electric heater cannot be efficiently generated with respect to the amount of electric power that has been input. For this reason, the amount of power input to the electric heater is increased, and the time required for heating the semiconductor wafer is increased. This problem becomes more prominent as the difference in temperature to be controlled increases. In other words, the difference in temperature to be controlled cannot be increased, and the temperature to be controlled is limited.

本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、被吸着物の均熱化を図りながら、被吸着物の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる静電チャックを提供しようとするものである。 The present invention has been made in view of such a background, and intends to provide an electrostatic chuck capable of easily and quickly controlling the temperature of an object to be adsorbed while achieving uniform temperature of the object to be adsorbed. It is.

本発明の静電チャックは、金属ベース部と、該金属ベース部上に配置され、静電引力によって被吸着物を吸着する吸着用電極を有し、かつ、前記金属ベース部よりも熱伝導率が低いセラミック吸着部とを備え、前記金属ベース部には、冷媒を流通させる冷媒流路を有する第１冷却部と、冷媒を流通させる冷媒流路を有すると共に、前記金属ベース部と前記セラミック吸着部との積層方向において前記第１冷却部よりも前記セラミック吸着部側に配置された第２冷却部と、前記積層方向において前記第１冷却部と前記第２冷却部との間に配置されたヒータ部とが設けられており、前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度は、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度よりも高いことを特徴とする。 The electrostatic chuck of the present invention has a metal base portion and an electrode for adsorption that is disposed on the metal base portion and adsorbs an object to be adsorbed by electrostatic attraction, and has a thermal conductivity higher than that of the metal base portion. A low-temperature ceramic adsorbing portion, and the metal base portion has a first cooling portion having a refrigerant flow path for circulating a refrigerant, a refrigerant flow path for circulating the refrigerant, and the metal base portion and the ceramic adsorption portion. Arranged between the first cooling part and the second cooling part in the laminating direction, and the second cooling part arranged on the ceramic adsorbing part side of the first cooling part in the laminating direction with the part. And a heater section , wherein the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling section is higher than the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the second cooling section .

前記静電チャックにおいて、金属ベース部には、ヒータ部が設けられている。そのため、ヒータ部を発熱させることにより、熱伝導率の高い金属ベース部を通じて、静電チャック全体を均一に加熱することができる。これにより、セラミック吸着部に吸着された半導体ウェハ等の被吸着物の均熱化を図り、ドライエッチング等の処理における加工精度を向上させることができる。 In the electrostatic chuck, the metal base portion is provided with a heater portion. Therefore, the entire electrostatic chuck can be uniformly heated through the metal base portion having high thermal conductivity by causing the heater portion to generate heat. Thereby, it is possible to equalize the object to be adsorbed such as a semiconductor wafer adsorbed on the ceramic adsorbing portion, and to improve the processing accuracy in processing such as dry etching.

また、金属ベース部には、第１冷却部と第２冷却部とが設けられている。そのため、例えば、セラミック吸着部に吸着された被吸着物を昇温させる場合には、ヒータ部を発熱させ、積層方向においてヒータ部よりもセラミック吸着部から遠い位置にある第１冷却部の冷媒流路に冷媒を流通させる。これにより、静電チャックの熱引きを適度に行い、静電チャック全体の温度の安定化を図ることができる。 The metal base part is provided with a first cooling part and a second cooling part. Therefore, for example, when raising the temperature of the adsorbed object adsorbed on the ceramic adsorbing part, the heater part generates heat, and the refrigerant flow in the first cooling part located farther from the ceramic adsorbing part than the heater part in the stacking direction Circulate refrigerant through the road. As a result, it is possible to moderately heat the electrostatic chuck and stabilize the temperature of the entire electrostatic chuck.

このとき、第１冷却部の冷媒流路に流通させる冷媒の温度をヒータ部の設定温度に近づければ、ヒータ部から第１冷却部への熱の伝達（ヒータ部の熱の逃げ）を抑制することができ、ヒータ部を効率よく発熱させることができる。これにより、被吸着物を迅速に加熱することができ、昇温特性を向上させることができる。さらに、積層方向においてヒータ部よりもセラミック吸着部に近い位置にある第２冷却部の冷媒流路に冷媒を流通させないようにすれば、前述の昇温特性向上効果をさらに高めることができる。 At this time, if the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is close to the set temperature of the heater unit, heat transfer from the heater unit to the first cooling unit (heat escape of the heater unit) is suppressed. It is possible to heat the heater part efficiently. Thereby, a to-be-adsorbed object can be heated rapidly and a temperature rising characteristic can be improved. Furthermore, if the refrigerant is not allowed to flow through the refrigerant flow path of the second cooling unit located closer to the ceramic adsorption unit than the heater unit in the stacking direction, the above-described temperature rise characteristic improvement effect can be further enhanced.

一方、被吸着物を降温させる場合には、ヒータ部の発熱を停止させ、積層方向においてヒータ部よりもセラミック吸着部に近い位置にある第２冷却部の冷媒流路に冷媒を流通させる。これにより、被吸着物を迅速に冷却することができ、降温特性を向上させることができる。さらに、例えば、第１冷却部の冷媒流路に流通させる冷媒の温度をヒータ部の設定温度に近づけていた場合には、第１冷却部の冷媒流路に流通させる冷媒の流量を少なく又はゼロにすることで、前述の降温特性向上効果をさらに高めることができる。 On the other hand, when the temperature of the object to be adsorbed is lowered, the heat generation of the heater unit is stopped, and the refrigerant is circulated through the refrigerant channel of the second cooling unit located closer to the ceramic adsorbing unit than the heater unit in the stacking direction. Thereby, a to-be-adsorbed object can be cooled rapidly and a temperature fall characteristic can be improved. Furthermore, for example, when the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is close to the set temperature of the heater unit, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is reduced or zero. By making it, the above-mentioned temperature-falling characteristic improvement effect can further be heightened.

よって、例えば、半導体ウェハ等の被吸着物に対するドライエッチング等の処理において、被吸着物を異なる温度に制御し、それぞれの温度で処理を行う場合であっても、被吸着物の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる。すなわち、制御する温度の差が大きい場合であっても、被吸着物を所望の温度に容易に制御することができる。また、その温度制御（昇温、降温）を迅速に行うことができる。 Therefore, for example, in a process such as dry etching on an object to be adsorbed such as a semiconductor wafer, the object to be adsorbed is controlled to a different temperature, and the temperature of the object to be adsorbed can be easily controlled even when processing is performed at each temperature. And can be done quickly. That is, even if the temperature difference to be controlled is large, the object to be adsorbed can be easily controlled to a desired temperature. Moreover, the temperature control (temperature increase / decrease) can be performed quickly.

このように、本発明によれば、被吸着物の均熱化を図りながら、被吸着物の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる静電チャックを提供することができる。
なお、前記静電チャックにおいて、金属ベース部、セラミック吸着部の熱伝導率とは、金属ベース部、セラミック吸着部を主に構成する材料の熱伝導率を示す。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an electrostatic chuck capable of easily and quickly controlling the temperature of an object to be adsorbed while achieving uniform temperature of the object to be adsorbed.
In the electrostatic chuck, the thermal conductivity of the metal base portion and the ceramic suction portion refers to the thermal conductivity of the material mainly constituting the metal base portion and the ceramic suction portion.

また、本発明では、前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度は、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度よりも高い。従って、第１冷却部による昇温特性向上効果と第２冷却部による降温特性向上効果とを共に十分に得ることができ、温度制御特性をさらに向上させることができる。 In the present invention, the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is not higher than the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the second cooling unit. Therefore , both the temperature rise characteristic improvement effect by the first cooling part and the temperature drop characteristic improvement effect by the second cooling part can be sufficiently obtained, and the temperature control characteristic can be further improved.

また、前記ヒータ部の発熱時には、前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量が前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていると共に、前記ヒータ部の発熱停止時には、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量が前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていてもよい。 Further, when the heater unit generates heat, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is configured to be larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the second cooling unit. When the heat generation of the heater unit is stopped, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant channel of the second cooling unit may be larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant channel of the first cooling unit. Good.

この場合には、ヒータ部の発熱時において、第１冷却部による昇温特性向上効果をより一層高めることができると共に、ヒータ部の発熱停止時において、第２冷却部による降温特性向上効果をより一層高めることができる。なお、ヒータ部の発熱時及び発熱停止時において、第１冷却部及び第２冷却部のいずれか一方の冷媒流路を流通する冷媒の流量をゼロにしてもよい。 In this case, it is possible to further increase the temperature rise characteristic improvement effect by the first cooling part when the heater part generates heat, and to further improve the temperature drop characteristic improvement effect by the second cooling part when the heater part stops heating. It can be further enhanced. It should be noted that the flow rate of the refrigerant flowing through one of the first cooling part and the second cooling part may be set to zero when the heater part generates heat and when the heat generation is stopped.

また、前記セラミック吸着部を構成する主要な材料（導電部分以外の絶縁材料）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、窒化珪素等の高温焼成セラミックを主成分とする焼結体等が挙げられる。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等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。 The main material (insulating material other than the conductive portion) constituting the ceramic adsorbing portion is mainly composed of a high-temperature fired ceramic such as alumina, yttria (yttrium oxide), aluminum nitride, boron nitride, silicon carbide, or silicon nitride. And the like. Depending on the application, a sintered body mainly composed of a low-temperature fired ceramic such as a glass ceramic obtained by adding an inorganic ceramic filler such as alumina to a borosilicate glass or a lead borosilicate glass may be selected. Alternatively, a sintered body mainly composed of a dielectric ceramic such as barium titanate, lead titanate, or strontium titanate may be selected.

なお、半導体ウェハに対するドライエッチング等の処理においては、プラズマを用いた技術が種々採用される。プラズマを用いた処理においては、ハロゲンガス等の腐食性ガスが多用されている。このため、腐食性ガスや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。したがって、セラミック吸着部は、腐食性ガスやプラズマに対する耐食性がある材料、例えば、アルミナやイットリアを主成分とする材料からなることが好ましい。 Note that various techniques using plasma are employed in processing such as dry etching on a semiconductor wafer. In the treatment using plasma, corrosive gas such as halogen gas is frequently used. For this reason, high corrosion resistance is required for the electrostatic chuck exposed to corrosive gas or plasma. Therefore, the ceramic adsorbing portion is preferably made of a material having corrosion resistance against corrosive gas or plasma, for example, a material mainly composed of alumina or yttria.

また、前記セラミック吸着部は、複数のセラミック層を積層して構成することができる。この場合には、セラミック吸着部内に各種の構造（例えば吸着用電極等）を容易に形成することができる。 Further, the ceramic adsorbing portion can be configured by laminating a plurality of ceramic layers. In this case, various structures (for example, an adsorption electrode) can be easily formed in the ceramic adsorption portion.

また、前記吸着用電極は、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した後、焼成することで形成することができる。
また、前記金属ベース部を構成する主要な材料としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）等を用いることができる。 The adsorption electrode can be formed by using a conductive paste containing a metal powder, applying the paste by a conventionally known method, for example, a printing method, and then baking.
Moreover, copper (Cu), aluminum (Al), iron (Fe), titanium (Ti) etc. can be used as main materials which comprise the said metal base part.

また、前記金属ベース部と前記セラミック吸着部とは、例えば、接着層等によって接合することができる。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や、インジウム等の金属材料を選択することができる。特に、例えば１００℃以上の耐熱性を有する各種の樹脂製の接着剤が好ましい。 Moreover, the said metal base part and the said ceramic adsorption | suction part can be joined by the contact bonding layer etc., for example. As a material constituting the adhesive layer, for example, a resin material such as a silicone resin, an acrylic resin, an epoxy resin, a polyimide resin, a polyamideimide resin, a polyamide resin, or a metal material such as indium can be selected. In particular, various resin adhesives having heat resistance of, for example, 100 ° C. or higher are preferable.

また、セラミック材料からなるセラミック吸着部と金属材料からなる金属ベース部とは、熱膨張率の差が大きい。そのため、両者の間に配置される接着層は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能（柔軟）な樹脂材料からなることが特に好ましい。 Moreover, the difference in coefficient of thermal expansion is large between the ceramic adsorption portion made of a ceramic material and the metal base portion made of a metal material. Therefore, the adhesive layer disposed between the two is particularly preferably made of an elastically deformable (flexible) resin material having a function as a buffer material.

また、セラミック吸着部に吸着される被吸着物としては、例えば、半導体ウェハ、ガラス基板等が挙げられる。 Moreover, as a to-be-adsorbed object adsorb | sucked by a ceramic adsorption | suction part, a semiconductor wafer, a glass substrate, etc. are mentioned, for example.

実施形態１における、静電チャックの一部断面を示す斜視図である。3 is a perspective view showing a partial cross section of the electrostatic chuck in Embodiment 1. FIG. 実施形態１における、静電チャックの断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck in the first embodiment. 実施形態１における、ヒータ部（シースヒータ）の配置状態を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the arrangement | positioning state of the heater part (sheath heater) in Embodiment 1. FIG. 実施形態２における、静電チャックの断面図である。6 is a cross-sectional view of an electrostatic chuck in Embodiment 2. FIG.

（実施形態１）
本発明の実施形態について、図面と共に説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の静電チャック１は、金属ベース部３と、金属ベース部３上に配置され、静電引力によって被吸着物（半導体ウェハ）８を吸着する吸着用電極２１を有し、かつ、金属ベース部３よりも熱伝導率が低いセラミック吸着部２とを備えている。 (Embodiment 1)
An embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
As shown in FIGS. 1 to 3, the electrostatic chuck 1 according to the present embodiment is disposed on the metal base portion 3 and the metal base portion 3, and sucks an object (semiconductor wafer) 8 by electrostatic attraction. The ceramic adsorbing part 2 having the adsorbing electrode 21 and having a lower thermal conductivity than the metal base part 3 is provided.

同図に示すように、金属ベース部３には、冷媒を流通させる冷媒流路３１１を有する第１冷却部３１と、冷媒を流通させる冷媒流路３２１を有すると共に、金属ベース部３とセラミック吸着部２との積層方向Ｘにおいて第１冷却部３１よりもセラミック吸着部２側に配置された第２冷却部３２と、積層方向Ｘにおいて第１冷却部３１と第２冷却部３２との間に配置されたヒータ部３３とが設けられている。以下、これを詳説する。 As shown in the figure, the metal base part 3 has a first cooling part 31 having a refrigerant flow path 311 through which a refrigerant flows and a refrigerant flow path 321 through which the refrigerant flows, and the metal base part 3 and the ceramic adsorption. Between the first cooling unit 31 and the second cooling unit 32 in the stacking direction X, and the second cooling unit 32 disposed on the ceramic suction unit 2 side of the first cooling unit 31 in the stacking direction X with the unit 2 The heater part 33 arrange | positioned is provided. This will be described in detail below.

図１に示すように、静電チャック１は、被吸着物である半導体ウェハ８を吸着保持するためのものであり、金属ベース部３と、金属ベース部３上に配置されたセラミック吸着部２とを備えている。金属ベース部３とセラミック吸着部２とは、両者の間に配置されたシリコーン樹脂からなる接着層４１によって接合されている。以下、本実施形態では、金属ベース部３とセラミック吸着部２との積層方向Ｘの一方側（セラミック吸着部２側）を上側、他方側（金属ベース部３側）を下側として説明する。 As shown in FIG. 1, the electrostatic chuck 1 is for attracting and holding a semiconductor wafer 8 that is an object to be attracted, and includes a metal base portion 3 and a ceramic attracting portion 2 disposed on the metal base portion 3. And. The metal base part 3 and the ceramic adsorption | suction part 2 are joined by the contact bonding layer 41 which consists of a silicone resin arrange | positioned between both. Hereinafter, in the present embodiment, one side (the ceramic suction part 2 side) in the stacking direction X of the metal base part 3 and the ceramic suction part 2 will be described as the upper side, and the other side (the metal base part 3 side) will be described as the lower side.

同図に示すように、セラミック吸着部２及び金属ベース部３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を供給する通路である冷却用ガス供給路５１が設けられている。後述するセラミック吸着部２の吸着面２０１には、冷却用ガス供給路５１が開口してなる複数の冷却用開口部５２や、その冷却用開口部５２から供給された冷却用ガスが吸着面２０１全体に広がるように形成された環状の冷却用溝５３が設けられている。 As shown in the figure, a cooling gas supply path 51, which is a passage for supplying a cooling gas such as helium for cooling the semiconductor wafer 8, is provided inside the ceramic adsorption section 2 and the metal base section 3. . On the adsorption surface 201 of the ceramic adsorption unit 2 to be described later, a plurality of cooling openings 52 formed by opening the cooling gas supply passage 51 and the cooling gas supplied from the cooling openings 52 are adsorbed on the adsorption surface 201. An annular cooling groove 53 formed so as to spread over the whole is provided.

図２に示すように、円形板状のセラミック吸着部２の上面は、半導体ウェハ８を吸着する吸着面２０１である。また、セラミック吸着部２は、絶縁性を有する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。また、セラミック吸着部２（後述の吸着用電極２１等を除く絶縁部分）は、金属ベース部３（後述の第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂ）よりも熱伝導率が低い。なお、セラミック吸着部２の熱伝導率は、３０Ｗ／ｍ・Ｋであり、金属ベース部３の熱伝導率は、１５５Ｗ／ｍ・Ｋである。 As shown in FIG. 2, the upper surface of the circular plate-shaped ceramic adsorption portion 2 is an adsorption surface 201 that adsorbs the semiconductor wafer 8. Moreover, the ceramic adsorption | suction part 2 is comprised by laminating | stacking the several ceramic layer (not shown) which has insulation. Each ceramic layer is made of an alumina sintered body containing alumina as a main component. Further, the ceramic adsorbing portion 2 (insulating portion excluding the adsorbing electrode 21 described later) has a lower thermal conductivity than the metal base portion 3 (first base layer 3a, second base layer 3b described later). In addition, the thermal conductivity of the ceramic adsorption | suction part 2 is 30 W / m * K, and the thermal conductivity of the metal base part 3 is 155 W / m * K.

また、セラミック吸着部２の内部には、平面形状が半円状の一対の吸着用電極２１が配設されている。吸着用電極２１は、両者の間に直流高電圧を印加して静電引力を発生させ、この静電引力によって半導体ウェハ８をセラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着して固定する。また、吸着用電極２１は、電極用電源（図示略）に接続されている。また、吸着用電極２１は、タングステンからなる。 In addition, a pair of suction electrodes 21 having a semicircular planar shape is disposed inside the ceramic suction portion 2. The attracting electrode 21 applies a DC high voltage between them to generate an electrostatic attractive force, and the electrostatic attractive force attracts and fixes the semiconductor wafer 8 to the attracting surface 201 of the ceramic attracting portion 2. The adsorption electrode 21 is connected to an electrode power source (not shown). The adsorption electrode 21 is made of tungsten.

図２に示すように、金属ベース部３は、積層方向Ｘにおいて、それぞれ円形板状の第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂをセラミック吸着部２側から順に積層して構成されている。第１ベース層３ａ及び第２ベース層３ｂは、アルミニウムを主成分とする材料からなる。 As shown in FIG. 2, the metal base portion 3 is configured by laminating a circular plate-like first base layer 3 a and a second base layer 3 b in this order from the ceramic adsorbing portion 2 side in the stacking direction X. The first base layer 3a and the second base layer 3b are made of a material mainly composed of aluminum.

第１ベース層３ａの下面には、ヒータ部３３を構成するシースヒータ３３１を収容する収容溝部３０１が形成されている。収容溝部３０１は、第１ベース層３ａの下面全体にわたって渦巻き状に形成されている。収容溝部３０１内には、シースヒータ３３１が配置されている。 On the lower surface of the first base layer 3a, an accommodation groove 301 for accommodating the sheath heater 331 constituting the heater portion 33 is formed. The housing groove 301 is formed in a spiral shape over the entire lower surface of the first base layer 3a. A sheath heater 331 is disposed in the housing groove 301.

図３に示すように、発熱体である長尺のシースヒータ３３１は、収容溝部３０１に沿って渦巻き状に配置されている。また、シースヒータ３３１は、第１ベース層３ａに対してろう付けにより接合されている。また、シースヒータ３３１は、ヒータ用電源（図示略）に接続されている。 As shown in FIG. 3, the long sheath heater 331 that is a heating element is arranged in a spiral shape along the accommodation groove 301. The sheath heater 331 is joined to the first base layer 3a by brazing. The sheath heater 331 is connected to a heater power supply (not shown).

図２に示すように、第１ベース層３ａの内部には、第２冷却部３２を構成する冷媒流路３２１が設けられている。冷媒流路３２１内には、例えば、フッ素化液、純水等の冷媒を流通させることができるよう構成されている。冷媒流路３２１には、冷媒を導入する導入部３２２と冷媒を排出する排出部３２３とが設けられている。 As shown in FIG. 2, a coolant channel 321 constituting the second cooling unit 32 is provided in the first base layer 3 a. In the refrigerant flow path 321, for example, a refrigerant such as a fluorinated liquid or pure water can be circulated. The refrigerant flow path 321 is provided with an introduction part 322 for introducing the refrigerant and a discharge part 323 for discharging the refrigerant.

第２ベース層３ｂの内部には、第１冷却部３１を構成する冷媒流路３１１が設けられている。冷媒流路３１１内には、例えば、フッ素化液、純水等の冷媒を流通させることができるよう構成されている。冷媒流路３１１には、冷媒を導入する導入部３１２と冷媒を排出する排出部３１３とが設けられている。 A coolant channel 311 constituting the first cooling unit 31 is provided inside the second base layer 3b. For example, a refrigerant such as a fluorinated liquid or pure water can be circulated in the refrigerant flow path 311. The refrigerant flow path 311 is provided with an introduction part 312 for introducing the refrigerant and a discharge part 313 for discharging the refrigerant.

また、第２冷却部３２は、積層方向Ｘにおいて、ヒータ部３３よりも上側（セラミック吸着部２側）に配置されている。また、第１冷却部３１は、積層方向Ｘにおいて、ヒータ部３３より下側に配置されている。すなわち、ヒータ部３３は、積層方向Ｘにおいて、第１冷却部３１と第２冷却部３２との間に配置されている。 In addition, the second cooling unit 32 is disposed above the heater unit 33 (on the ceramic suction unit 2 side) in the stacking direction X. Further, the first cooling unit 31 is disposed below the heater unit 33 in the stacking direction X. That is, the heater unit 33 is disposed between the first cooling unit 31 and the second cooling unit 32 in the stacking direction X.

次に、静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。
セラミック吸着部２を作製するに当たっては、セラミック吸着部２を構成するセラミック層となる複数のアルミナグリーンシートを成形した。そして、複数のアルミナグリーンシートに対して、冷却用ガス供給路５１等の冷却ガスの流路となる空間等を必要な箇所に形成した。また、アルミナグリーンシート上の必要な箇所に、吸着用電極２１を形成するためのスラリー状の電極材料を例えばスクリーン印刷法等により印刷した。 Next, a method for manufacturing the electrostatic chuck 1 will be briefly described.
In producing the ceramic adsorbing part 2, a plurality of alumina green sheets to be a ceramic layer constituting the ceramic adsorbing part 2 were formed. And the space etc. used as the flow path of cooling gas, such as the cooling gas supply path 51, were formed in the required location with respect to the several alumina green sheet. Moreover, the slurry-like electrode material for forming the electrode 21 for adsorption | suction was printed by the screen printing method etc. in the required location on an alumina green sheet.

次いで、複数のアルミナグリーンシートを熱圧着し、所定の形状（円形板状）にカットすることにより、中間積層体を作製した。そして、この中間積層体を、還元雰囲気中において、１４００〜１６００℃の温度で所定時間焼成した。これにより、複数のセラミック層により構成されたセラミック吸着部２を作製した。 Next, a plurality of alumina green sheets were thermocompression bonded and cut into a predetermined shape (circular plate shape) to produce an intermediate laminate. And this intermediate laminated body was baked for the predetermined time at the temperature of 1400-1600 degreeC in reducing atmosphere. Thereby, the ceramic adsorption | suction part 2 comprised by the several ceramic layer was produced.

また、金属ベース部３を作製するに当たっては、金属ベース部３を構成する第１ベース層３ａ及び第２ベース層３ｂを作製した。このとき、第１ベース層３ａには、収容溝部３０１を切削加工しておいた。また、第１ベース層３ａには、第２冷却部３２を構成する冷媒流路３２１を形成しておいた。また、第２ベース層３ｂには、第１冷却部３１を構成する冷媒流路３１１を形成しておいた。 In producing the metal base portion 3, the first base layer 3a and the second base layer 3b constituting the metal base portion 3 were produced. At this time, the receiving groove 301 was cut in the first base layer 3a. In addition, the coolant channel 321 constituting the second cooling unit 32 is formed in the first base layer 3a. In addition, a coolant channel 311 that constitutes the first cooling unit 31 is formed in the second base layer 3b.

次いで、第１ベース層３ａの収容溝部３０１内に、ヒータ部３３を構成するシースヒータ３３１を嵌め込んで配置した後、第１ベース層３ａ及び第２ベース層３ｂをろう付けにより接合した。これにより、金属ベース部３を作製した。 Next, after the sheath heater 331 constituting the heater portion 33 was fitted and disposed in the accommodation groove portion 301 of the first base layer 3a, the first base layer 3a and the second base layer 3b were joined by brazing. Thereby, the metal base part 3 was produced.

次いで、セラミック吸着部２と金属ベース部３との間にシリコーン樹脂からなる接着剤を介在させ、両者を積層した。これにより、セラミック吸着部２と金属ベース部３とを接着層４１によって接合した。以上により、静電チャック１を作製した。 Next, an adhesive made of silicone resin was interposed between the ceramic adsorbing part 2 and the metal base part 3, and both were laminated. Thereby, the ceramic adsorption | suction part 2 and the metal base part 3 were joined by the contact bonding layer 41. FIG. Thus, the electrostatic chuck 1 was produced.

次に、静電チャック１を用いた半導体ウェハ８の温度制御について、簡単に説明する。ここでは、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を異なる温度（１０℃、６０℃）に制御する場合について説明する。 Next, temperature control of the semiconductor wafer 8 using the electrostatic chuck 1 will be briefly described. Here, the case where the semiconductor wafer 8 adsorbed on the adsorption surface 201 of the ceramic adsorption unit 2 is controlled to different temperatures (10 ° C. and 60 ° C.) will be described.

例えば、半導体ウェハ８を昇温させる場合（６０℃に制御する場合）には、ヒータ部３３を発熱させ（設定温度５５℃）、金属ベース部３を通じて静電チャック１全体を均一に加熱する。そして、このとき、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に冷媒（設定温度５０℃）を流通させ、静電チャック１全体の温度の安定化を図る。また、第２冷却部３２の冷媒流路３２１には、冷媒を流通させない。これにより、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を加熱し、所定の温度（６０℃）に制御する。 For example, when the temperature of the semiconductor wafer 8 is raised (when controlled to 60 ° C.), the heater 33 is heated (set temperature 55 ° C.), and the entire electrostatic chuck 1 is heated uniformly through the metal base 3. At this time, a refrigerant (set temperature of 50 ° C.) is circulated through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31 to stabilize the temperature of the entire electrostatic chuck 1. Further, the refrigerant is not circulated through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32. Thereby, the semiconductor wafer 8 adsorbed on the adsorption surface 201 of the ceramic adsorption unit 2 is heated and controlled to a predetermined temperature (60 ° C.).

一方、半導体ウェハ８を降温させる場合（１０℃に制御する場合）には、ヒータ部３３の発熱を停止する。また、第１冷却部３１の冷媒流路３１１には、冷媒を流通させない。そして、第２冷却部３２の冷媒流路３２１に冷媒（設定温度１０℃）を流通させる。これにより、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を冷却し、所定の温度（１０℃）に制御する。 On the other hand, when the temperature of the semiconductor wafer 8 is lowered (when controlled to 10 ° C.), the heat generation of the heater unit 33 is stopped. Further, the refrigerant is not circulated through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31. Then, the refrigerant (set temperature 10 ° C.) is circulated through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32. Thereby, the semiconductor wafer 8 adsorbed on the adsorption surface 201 of the ceramic adsorption unit 2 is cooled and controlled to a predetermined temperature (10 ° C.).

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、金属ベース部３には、ヒータ部３３が設けられている。そのため、ヒータ部３３を発熱させることにより、熱伝導率の高い金属ベース部３を通じて、静電チャック１全体を均一に加熱することができる。これにより、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８の均熱化を図り、ドライエッチング等の処理における加工精度を向上させることができる。 Next, the effect of the electrostatic chuck 1 of this embodiment will be described.
In the electrostatic chuck 1 of this embodiment, the metal base portion 3 is provided with a heater portion 33. Therefore, the entire electrostatic chuck 1 can be uniformly heated through the metal base portion 3 having a high thermal conductivity by causing the heater portion 33 to generate heat. As a result, it is possible to equalize the temperature of the semiconductor wafer 8 adsorbed on the adsorption surface 201 of the ceramic adsorption unit 2 and improve processing accuracy in processing such as dry etching.

また、金属ベース部３には、第１冷却部３１と第２冷却部３２とが設けられている。そのため、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を昇温させる場合には、ヒータ部３３を発熱させ、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に冷媒を流通させる。これにより、静電チャック１の熱引きを適度に行い、静電チャック１全体の温度の安定化を図ることができる。 Further, the metal base portion 3 is provided with a first cooling portion 31 and a second cooling portion 32. Therefore, when the temperature of the semiconductor wafer 8 adsorbed on the adsorption surface 201 of the ceramic adsorption unit 2 is increased, the heater unit 33 generates heat, and the refrigerant flows through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31. As a result, the electrostatic chuck 1 can be appropriately heated and the temperature of the entire electrostatic chuck 1 can be stabilized.

このとき、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に流通させる冷媒の温度（５０℃）をヒータ部３３の設定温度（５５℃）に近づけることで、ヒータ部３３から第１冷却部３１への熱の伝達（ヒータ部３３の熱の逃げ）を抑制することができ、ヒータ部３３を効率よく発熱させることができる。これにより、半導体ウェハ８を迅速に加熱することができ、昇温特性を向上させることができる。さらに、第２冷却部３２の冷媒流路３２１に冷媒を流通させないようにすることで、前述の昇温特性向上効果をさらに高めることができる。 At this time, the temperature (50 ° C.) of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31 is brought close to the set temperature (55 ° C.) of the heater unit 33, so that the heater unit 33 supplies the first cooling unit 31 to the first cooling unit 31. Heat transfer (heat escape from the heater 33) can be suppressed, and the heater 33 can be efficiently heated. Thereby, the semiconductor wafer 8 can be heated rapidly and the temperature rise characteristic can be improved. Furthermore, by preventing the refrigerant from flowing through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32, the above-described temperature rise characteristic improvement effect can be further enhanced.

一方、半導体ウェハ８を降温させる場合には、ヒータ部３３の発熱を停止させ、第２冷却部３２の冷媒流路３２１に冷媒を流通させる。これにより、半導体ウェハ８を迅速に冷却することができ、降温特性を向上させることができる。さらに、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に冷媒を流通させないようにすることで、前述の降温特性向上効果をさらに高めることができる。 On the other hand, when the temperature of the semiconductor wafer 8 is lowered, the heat generation of the heater unit 33 is stopped and the refrigerant is circulated through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32. Thereby, the semiconductor wafer 8 can be rapidly cooled, and the temperature drop characteristic can be improved. Furthermore, by preventing the refrigerant from flowing through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31, the above-described temperature-falling characteristic improvement effect can be further enhanced.

よって、例えば、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理において、半導体ウェハ８を異なる温度に制御し、それぞれの温度で処理を行う場合であっても、半導体ウェハ８の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる。すなわち、制御する温度の差が大きい場合であっても、半導体ウェハ８を所望の温度に容易に制御することができる。また、その温度制御（昇温、降温）を迅速に行うことができる。 Therefore, for example, in processing such as dry etching on the semiconductor wafer 8, even when the semiconductor wafer 8 is controlled at different temperatures and processing is performed at each temperature, the temperature control of the semiconductor wafer 8 is easily and quickly performed. be able to. That is, even when the temperature difference to be controlled is large, the semiconductor wafer 8 can be easily controlled to a desired temperature. Moreover, the temperature control (temperature increase / decrease) can be performed quickly.

また、本実施形態において、第１冷却部３１の冷媒流路３１１を流通する冷媒の温度（５０℃）は、第２冷却部３２の冷媒流路３２１を流通する冷媒の温度（１０℃）よりも高い。そのため、第１冷却部３１による昇温特性向上効果と第２冷却部３２による降温性向上効果とを共に十分に得ることができ、温度制御特性をさらに向上させることができる。 In the present embodiment, the temperature (50 ° C.) of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31 is higher than the temperature (10 ° C.) of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32. Is also expensive. Therefore, both the temperature rise characteristic improvement effect by the first cooling unit 31 and the temperature drop improvement effect by the second cooling unit 32 can be sufficiently obtained, and the temperature control characteristic can be further improved.

また、ヒータ部３３の発熱時には、第１冷却部３１の冷媒流路３１１を流通する冷媒の流量が第２冷却部３２の冷媒流路３２１を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていると共に、ヒータ部３３の発熱停止時には、第２冷却部３２の冷媒流路３２１を流通する冷媒の流量が第１冷却部３１の冷媒流路３１１を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されている。そのため、ヒータ部３３の発熱時において、第１冷却部３１による昇温特性向上効果をより一層高めることができると共に、ヒータ部３３の発熱停止時において、第２冷却部３２による降温特性向上効果をより一層高めることができる。 Further, when the heater unit 33 generates heat, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31 is configured to be larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32. In addition, when the heat generation of the heater unit 33 is stopped, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 321 of the second cooling unit 32 is larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path 311 of the first cooling unit 31. Has been. Therefore, when the heater section 33 generates heat, the effect of improving the temperature rise characteristics by the first cooling section 31 can be further enhanced, and when the heater section 33 stops generating heat, the effect of improving the temperature decrease characteristics by the second cooling section 32 can be achieved. It can be further increased.

このように、本実施形態によれば、被吸着物である半導体ウェハ８の均熱化を図りながら、半導体ウェハ８の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる静電チャック１を提供することができる。 As described above, according to this embodiment, it is possible to provide the electrostatic chuck 1 that can easily and quickly control the temperature of the semiconductor wafer 8 while achieving uniform temperature control of the semiconductor wafer 8 that is the object to be adsorbed. Can do.

（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、金属ベース部３に断熱部３４を設けた例である。
同図に示すように、積層方向Ｘにおいて、第１冷却部３１とヒータ部３３との間には、金属ベース部３よりも熱伝導率が低い断熱部３４が配置されている。断熱部３４は、金属ベース部３に対してろう付けにより接合されている。以下、これを詳説する。 (Embodiment 2)
This embodiment is an example in which a heat insulating portion 34 is provided in the metal base portion 3 as shown in FIG.
As shown in the drawing, in the stacking direction X, between the first cooling part 31 and the heater part 33, a heat insulating part 34 having a lower thermal conductivity than the metal base part 3 is arranged. The heat insulating part 34 is joined to the metal base part 3 by brazing. This will be described in detail below.

同図に示すように、金属ベース部３は、円形板状の第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂ、第３ベース層３ｃをセラミック吸着部２側から順に積層して構成されている。第１ベース層３ａの基本的な構成は、前述の実施形態１の第１ベース層３ａ（図２参照）と同様である。また、第３ベース層３ｃの基本的な構成は、前述の実施形態１の第２ベース層３ｂ（図２参照）と同様である。 As shown in the figure, the metal base portion 3 is configured by laminating a circular plate-like first base layer 3a, second base layer 3b, and third base layer 3c in this order from the ceramic adsorption portion 2 side. The basic configuration of the first base layer 3a is the same as that of the first base layer 3a (see FIG. 2) of the first embodiment described above. The basic configuration of the third base layer 3c is the same as that of the second base layer 3b (see FIG. 2) of the first embodiment.

第２ベース層３ｂの下面には、断熱部３４を収容する収容凹部３０２が形成されている。収容凹部３０２内には、円形板状の断熱部３４が配置されている。断熱部３４は、第２ベース層３ｂに対してろう付けにより接合されている。 An accommodation recess 302 for accommodating the heat insulating portion 34 is formed on the lower surface of the second base layer 3b. A circular plate-shaped heat insulating portion 34 is disposed in the housing recess 302. The heat insulating part 34 is joined to the second base layer 3b by brazing.

また、断熱部３４は、金属ベース部３内に埋設されている。具体的には、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理において、チャンバー内を真空雰囲気にした場合に、その真空雰囲気に接する箇所において断熱部３４が金属ベース部３から露出していない状態である。 The heat insulating part 34 is embedded in the metal base part 3. Specifically, in a process such as dry etching on the semiconductor wafer 8, when the inside of the chamber is set to a vacuum atmosphere, the heat insulating portion 34 is not exposed from the metal base portion 3 at a location in contact with the vacuum atmosphere.

同図に示すように、断熱部３４は、積層方向Ｘにおいて、第１冷却部３１（冷媒流路３１１）とヒータ部３３（シースヒータ３３１）との間に配置されている。また、断熱部３４は、積層方向Ｘに直交する方向（径方向）において、ヒータ部３３（シースヒータ３３１が配設されている領域）よりも外径が大きい。 As shown in the figure, the heat insulating part 34 is arranged between the first cooling part 31 (refrigerant flow path 311) and the heater part 33 (sheath heater 331) in the stacking direction X. Further, the heat insulating portion 34 has an outer diameter larger than that of the heater portion 33 (region where the sheath heater 331 is disposed) in a direction (radial direction) orthogonal to the stacking direction X.

また、断熱部３４は、金属ベース部３と同様に、アルミニウムを主成分とする材料からなる。また、断熱部３４は、ポーラス体であり、金属ベース部３（第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂ、第３ベース層３ｃ）よりも気孔率が高く、熱伝導率が低い。なお、断熱部３４の気孔率は９０％であり、熱伝導率は１６Ｗ／ｍ・Ｋである。また、金属ベース部３の気孔率はほぼ０％であり、熱伝導率は１５５Ｗ／ｍ・Ｋである。 The heat insulating portion 34 is made of a material mainly composed of aluminum, like the metal base portion 3. The heat insulating part 34 is a porous body, and has a higher porosity and lower thermal conductivity than the metal base part 3 (first base layer 3a, second base layer 3b, third base layer 3c). The heat insulating portion 34 has a porosity of 90% and a thermal conductivity of 16 W / m · K. The metal base portion 3 has a porosity of approximately 0% and a thermal conductivity of 155 W / m · K.

なお、断熱部３４としては、緻密なバルク体を用いることもできる。また、断熱部３４を構成する材料としては、例えば、ステンレス、チタン、コンスタンタン、モネルメタル、ニクロム等を用いることもできる。その他の基本的な構成は、前述の実施形態１と同様である。 As the heat insulating part 34, a dense bulk body can be used. Moreover, as a material which comprises the heat insulation part 34, stainless steel, titanium, constantan, monel metal, nichrome etc. can also be used, for example. Other basic configurations are the same as those of the first embodiment.

次に、本実施形態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、金属ベース部３における第１冷却部３１とヒータ部３３との間には、金属ベース部３よりも熱伝導率が低い断熱部３４が配置されている。そのため、静電チャック１（セラミック吸着部２）を介して半導体ウェハ８を加熱する際に、ヒータ部３３から第１冷却部３１への熱の伝達（ヒータ部３３の熱の逃げ）を抑制することができ、ヒータ部３３を効率よく発熱させることができる。これにより、半導体ウェハ８を迅速に加熱することができ、昇温特性を高めることができる。 Next, the effect of this embodiment is demonstrated.
In the electrostatic chuck 1 of the present embodiment, a heat insulating part 34 having a lower thermal conductivity than the metal base part 3 is disposed between the first cooling part 31 and the heater part 33 in the metal base part 3. Therefore, when the semiconductor wafer 8 is heated via the electrostatic chuck 1 (ceramic suction part 2), heat transfer from the heater part 33 to the first cooling part 31 (heat escape from the heater part 33) is suppressed. The heater part 33 can generate heat efficiently. Thereby, the semiconductor wafer 8 can be heated rapidly, and a temperature rise characteristic can be improved.

そして、例えば、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理において、半導体ウェハ８を異なる温度に制御する際、制御する温度の差が大きい場合であっても、半導体ウェハ８の温度制御を容易に行うことができる。すなわち、制御する温度に差をつけることが可能となる。 For example, when controlling the semiconductor wafer 8 to a different temperature in a process such as dry etching on the semiconductor wafer 8, temperature control of the semiconductor wafer 8 can be easily performed even when the temperature difference to be controlled is large. Can do. That is, it becomes possible to make a difference in the temperature to be controlled.

また、断熱部３４は、積層方向Ｘに直交する方向において、ヒータ部３３よりも外径が大きい部分が存在している。そのため、断熱部３４によって、ヒータ部３３から第１冷却部３１への熱の伝達（ヒータ部３３の熱の逃げ）をより一層抑制することができる。 Further, the heat insulating portion 34 has a portion having an outer diameter larger than that of the heater portion 33 in the direction orthogonal to the stacking direction X. Therefore, heat transfer from the heater unit 33 to the first cooling unit 31 (heat escape of the heater unit 33) can be further suppressed by the heat insulating unit 34.

また、断熱部３４は、金属ベース部３内に埋設されている。そのため、本実施形態のように、断熱部３４がポーラス体であっても使用することができる。また、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理に用いられる反応性ガスによる断熱部３４の腐食を防止することができる。 The heat insulating part 34 is embedded in the metal base part 3. Therefore, it can be used even if the heat insulation part 34 is a porous body like this embodiment. Moreover, corrosion of the heat insulation part 34 by the reactive gas used for processes, such as dry etching with respect to the semiconductor wafer 8, can be prevented.

また、断熱部３４は、金属ベース部３と同じ材料からなり、かつ、金属ベース部３よりも気孔率が高い。そのため、断熱部３４を金属ベース部３（第２ベース層３ｂ）に対してろう付けにより接合しやすくなる。また、断熱部３４の気孔率を金属ベース部３よりも小さくするだけで、断熱部３４の熱伝導率を金属ベース部３よりも低くすることができる。その他の作用効果は、前述の実施形態１と同様である。 The heat insulating portion 34 is made of the same material as the metal base portion 3 and has a higher porosity than the metal base portion 3. Therefore, it becomes easy to join the heat insulating part 34 to the metal base part 3 (second base layer 3b) by brazing. Further, the thermal conductivity of the heat insulating portion 34 can be made lower than that of the metal base portion 3 only by making the porosity of the heat insulating portion 34 smaller than that of the metal base portion 3. Other functions and effects are the same as those of the first embodiment.

なお、本発明は、前述の実施形態１、２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。
例えば、実施形態１、２では、図１、図２、図４に示すように、金属ベース部３にヒータ部３３を設ける構成としたが、さらにセラミック吸着部２にヒータ部を設け、そのヒータ部によってセラミック吸着部２の温度調整やセラミック吸着部２に吸着される半導体ウェハ８の温度調整を行う構成としてもよい。 The present invention is not limited to Embodiments 1 and 2 described above, and it goes without saying that the present invention can be implemented in various modes without departing from the present invention.
For example, in Embodiments 1 and 2, as shown in FIGS. 1, 2, and 4, the metal base portion 3 is provided with the heater portion 33, but the ceramic adsorption portion 2 is further provided with a heater portion, and the heater It is good also as a structure which adjusts the temperature of the ceramic adsorption | suction part 2 and the temperature adjustment of the semiconductor wafer 8 adsorb | sucked by the ceramic adsorption | suction part 2 by a part.

１…静電チャック
２…セラミック吸着部
２１…吸着用電極
３…金属ベース部
３１…第１冷却部
３１１…冷媒流路
３２…第２冷却部
３２１…冷媒流路
３３…ヒータ部
８…吸着物（半導体ウェハ）
Ｘ…積層方向 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Electrostatic chuck 2 ... Ceramic adsorption part 21 ... Electrode for adsorption 3 ... Metal base part 31 ... 1st cooling part 311 ... Refrigerant flow path 32 ... 2nd cooling part 321 ... Refrigerant flow path 33 ... Heater part 8 ... Adsorbed material (Semiconductor wafer)
X: Stacking direction

Claims

A metal base,
A ceramic adsorbing portion disposed on the metal base portion, having an adsorbing electrode for adsorbing an object to be adsorbed by electrostatic attraction, and having a lower thermal conductivity than the metal base portion;
The metal base part has a first cooling part having a refrigerant flow path for circulating a refrigerant, a refrigerant flow path for circulating the refrigerant, and the first direction in the stacking direction of the metal base part and the ceramic adsorption part. A second cooling unit disposed on the ceramic adsorption unit side of the cooling unit, and a heater unit disposed between the first cooling unit and the second cooling unit in the stacking direction ,
The electrostatic chuck characterized in that the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is higher than the temperature of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the second cooling unit .

When the heater unit generates heat, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit is configured to be larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the second cooling unit, and When the heating of the heater unit is stopped, the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the second cooling unit is configured to be larger than the flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant flow path of the first cooling unit. The electrostatic chuck according to claim 1 .