JP6430233B2

JP6430233B2 - 伝熱シート及び基板処理装置

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Publication number: JP6430233B2
Application number: JP2014256491A
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Inventors: 啓太神原; 琢也石川; 佐藤　直行; 直行佐藤; 良佐々木
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Description

本発明は、伝熱シート及び基板処理装置に関する。

基板処理装置には、基板を載置する載置台の外周部にフォーカスリング（ＦＲ）が設けられ、その下にアルミリングが配置されている構成のものがある。プラズマからの入熱により高温になったフォーカスリングの熱は、アルミリング側に放熱される。その際、伝熱効果を高めるために、フォーカスリングとアルミリングとの間にポリマーシート等の伝熱シートを挿入して密着度を高める方法が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。

例えばフォーカスリングはシリコンで形成され、アルミリングはアルミニウムで形成されている。よって、プラズマからの入熱により線膨張率が異なるフォーカスリングとアルミリングとの間には線膨張差が発生する。この線膨張差は、伝熱シートをフォーカスリングやアルミリングから剥離させる力として働く。

特開２０１０−１４４１３０号公報

このような状況下において、伝熱シートの粘着性や柔らかさが不足すると、伝熱シートが、フォーカスリングやアルミリングの温度変化に伴う線膨張の変化に追従できず、剥離することがある。

特に、パルス状の高周波電力をチャンバ内に印加する場合、高周波電力がオンしている間、フォーカスリング及びアルミリング間の隙間が大きくなり、高周波電力がオフしている間、その隙間が小さくなるというサイクル的な熱膨張が繰り返される。

これにより伝熱シートが剥がれ易くなり、伝熱シートが一部分においてフォーカスリングやアルミリングから剥離すると、伝熱シートの剥離した部分が高温になって劣化が進む。そうするとその劣化した部分を起点として伝熱シートがより剥離しやすい状態になり、伝熱シートが全体的に剥がれてしまう。

これによりフォーカスリングの温度が設定温度と異なる温度に制御され、エッチングレートが変動する。また、伝熱シートの密着性が悪いと、基板処理装置間の機差や伝熱シート自身の個体差や伝熱シートが貼られた状態が伝熱シートの剥がれやすさに大きく影響し、チャンバ内の温度制御がより困難になり、エッチングレートの変動がさらに大きくなる。

上記課題に対して、一側面では、本発明は、所定の引っ張り特性を有する密着性の高い伝熱シートを供給することを目的とする。

上記課題を解決するために、一の態様によれば、所定の引っ張り特性を有する伝熱シートであって、シリコンを含む第１の板状部材とアルミニウムを含む第２の板状部材との間に前記伝熱シートを挟んで所定時間押圧した後、前記伝熱シートを挟んだ前記第１の板状部材の一端を第１のクランプで把持し、前記第１のクランプと対向する位置にて前記第２の板状部材の一端を第２のクランプで把持し、前記第１及び第２のクランプの一方のクランプを固定し、他方のクランプを該固定された一方のクランプの反対側に０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度で引っ張る試験をＮ回（２≦Ｎ≦１０）実施した際に前記伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、前記引っ張り力のバラツキは、伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲において引っ張り力の中央値に対して±２５％の範囲内である、引っ張り特性を有する伝熱シートが提供される。

一の側面によれば、所定の引っ張り特性を有する密着性の高い伝熱シートを供給することができる。

一実施形態に係る載置台の一例を示す図である。一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図である。一実施形態に係るフォーカスリングの周辺構造を示す図である。一実施形態に係る引っ張り試験の手順の一例を示す図である。一実施形態に係るプラズマ着火からの時間とポリマーシートの変位量の関係を示す図である。一実施形態に係るポリマーシートの引っ張り試験結果の一例を示す図である。一実施形態に係るポリマーシートの引っ張り試験結果の他の例を示す図である。

以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。

［ポリマーシート］
最初に、本実施形態にかかる伝熱シートの一例であるポリマーシートの組成について説明する。ポリマーシートを構成するシリコン粘着剤の組成は、エラストマーに相当するシリコンガム、粘着付与剤に相当するシリコンレジン、及び架橋剤の３成分からなる。以下は、ポリマーシートを構成するシリコン粘着剤の具体的組成の一例を示す。ただし、ポリマーシートは、これに限らず、シリコンガムとシリコンレジンとの比率や、架橋剤の量を変えた組成のポリマーシートを含む。これにより、ポリマーシートの粘着性能をコントロールできる。

（Ａ）ベースポリマー成分
本発明の一実施形態にかかるベースポリマー成分は、１分子中に平均２個以上かつ分子鎖両末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する直鎖状オルガノポリシロキサン（Ａ１）と、脂肪族不飽和結合を有しない分岐状のシリコンレジンであり、Ｒ１ＳｉＯ３／２単位及び／又はＳｉＯ４／２単位（Ａ２）を含む。

（Ａ１）成分
本実施形態の（Ａ１）成分は、一分子中にケイ素原子に結合したアルケニル基を２個以上含有するオルガノポリシロキサンであり、本実施形態のシリコンゴム組成物における主剤である。このオルガノポリシロキサンは、アルケニル基として、ビニル基、アリル基等の炭素原子数２〜８、特に２〜６の、ケイ素原子に結合したアルケニル基を一分子中に２個有する。粘度は２５℃で１０〜１００００００ｍＰａ・ｓ、特に１００〜１０００００ｍＰａ・ｓであることが作業性、硬化性などから望ましい。

具体的には、下記一般式（化１）で表される１分子中に平均２個以上かつ分子鎖末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有するオルガノポリシロキサンを使用する。側鎖はトリオルガノシロキシ基で封鎖された直鎖状オルガノポリシロキサンである。２５℃における粘度は１０〜１００００００ｍＰａ・ｓのものが作業性、硬化性などから望ましい。なお、この直鎖状オルガノポリシロキサンは少量の分岐状構造（三官能性シロキサン単位）を分子鎖中に含有するものであってもよい。

式中、Ｒ１は互いに同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基であり、Ｒ２はアルケニル基であり、ｋは０又は正の整数である。

ここで、Ｒ１の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換の一価炭化水素基としては、例えば、炭素原子数１〜１０、特に１〜６のものが好ましく、具体的には、メチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、ｔｅｒｔ−ブチル基、ペンチル基、ネオペンチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基、ノニル基、デシル基等のアルキル基、フェニル基、トリル基、キシリル基、ナフチル基等のアリール基、ベンジル基、フェニルエチル基、フェニルプロピル基等のアラルキル基、並びに、これらの基の水素原子の一部又は全部をフッ素、臭素、塩素等のハロゲン原子、シアノ基等で置換したもの、例えばクロロメチル基、クロロプロピル基、ブロモエチル基、トリフロロプロピル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノエチル基等が挙げられる。Ｒ２のアルケニル基としては、例えば炭素原子数２〜６、特に２〜３のものが好ましく、具体的にはビニル基、アリル基、プロペニル基、イソプロペニル基、ブテニル基、イソブテニル基、ヘキセニル基、シクロヘキセニル基等が挙げられ、好ましくはビニル基である。

一般式（１）において、ｋは、一般的には0≦ｋ≦10000を満足する０又は正の整数であり、好ましくは5≦ｋ≦2000、より好ましくは10≦ｋ≦1200を満足する整数である。

（Ａ２）成分
ベースポリマーに加える成分（Ａ２）は、脂肪族不飽和結合を有しない分岐状のシリコンレジンであり、Ｒ１ＳｉＯ３／２単位及び／又はＳｉＯ４／２単位を含む。平均単位式で示すと（Ｒ１３ＳｉＯ１／２）ａ（Ｒ１２ＳｉＯ２／２）ｂ（Ｒ１ＳｉＯ３／２）ｃ（ＳｉＯ４／２）ｄ（ＸＯ１／２）ｅで表されるポリオルガノシロキサンであることが好ましい。式中、Ｒ１は、脂肪族不飽和結合を除く、同じか又は異なる置換もしくは非置換の１価炭化水素基である。Ｒ１としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、イソプロピル基、ブチル基、イソブチル基、tert−ブチル基、ヘキシル基、シクロヘキシル基、オクチル基等のアルキル基；フェニル基、トリル基等のアリール基；ベンジル基、フェニルエチル基等のアラルキル基；並びにこれらの基の炭素原子に結合する水素原子の少なくとも一部がフッ素、塩素、臭素などのハロゲン原子やシアノ基等で置換された基、例えばクロロメチル基、２−ブロモエチル基、３−クロロプロピル基、クロロフェニル基、フルオロフェニル基、シアノエチル基等のハロゲン置換アルキル基、シアノ置換アルキル基、ハロゲン置換アリール基等が挙げられる。特に、メチル基が好ましい。Ｘは、水素原子又はアルキル基である。アルキル基としては、前記と同様の基が例示され、特にメチル基が好ましい。また、ａは０又は正数であり、ｂは０又は正数であり、ｃ又はｄの少なくともいずれか一方は正数であり、ｅは０又は正数であり、０≦ａ／（ｃ＋ｄ）＜４であり、０≦ｂ／（ｃ＋ｄ）＜２であり、０≦ｅ／（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）＜０．４となる数である。（Ａ２）は、１種単独でも、２種以上を併用してもよい。

（Ａ１）成分と（Ａ２）成分とは、重量基準で（Ａ１）／（Ａ２）は６０／４０〜９０／１０となる量割合が好ましい。前記の範囲であれば、好ましい低ブリード性と熱伝導性充填剤の高充填化が満足され、さらにはゲル状又は軟質ゴム状硬化物の良好な物性が得られる。

（Ｂ）架橋成分
（Ｂ）成分は、一般式：Ｒ２Ｓｉ（ＯＳｉＲ３２Ｈ）３で表される。式中、Ｒ２は、炭素原子数１〜４のアルキル基またはフェニル基である。Ｒ２としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基、フェニル基が挙げられる。特に、合成し易いことから、メチル基又はフェニル基が好ましい。Ｒ３は、炭素原子数１〜４のアルキル基である。Ｒ３としては、例えばメチル基、エチル基、プロピル基、ブチル基などのアルキル基が挙げられる。特に、材料の得やすさ、合成のし易さからメチル基が好ましい。（Ｂ）成分は、上記一般式で表されるシロキサンを１種単独で用いることが好ましい。

（Ｃ）成分
（Ｃ）成分は、本組成物の硬化を促進させる成分である。（Ｃ）成分としては、ヒドロシリル化反応に用いられる触媒として周知の触媒を用いることができる。例えば白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類やビニルシロキサンとの錯体、白金ビスアセトアセテート等の白金系触媒、パラジウム系触媒、ロジウム系触媒などの白金族金属触媒が挙げられる。（Ｃ）成分の配合量は、硬化に必要な量であればよく、所望の硬化速度などに応じて適宜調整することができる。Ａ成分に対して重量単位で０．０１〜１０００ｐｐｍ添加する。

（Ｄ）成分
（Ｄ）成分の熱伝導性粒子は、Ａ成分＋Ｂ成分合計１００重量部に対して１００〜２０００重量部添加する。これによりポリマーシートの熱伝導率を０．２〜５Ｗ／ｍ・Ｋ、硬度が５〜６０の範囲とすることができる。熱伝導粒子としては、アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、水酸化アルミ及びシリカから選ばれる少なくとも一つであることが好ましい。形状は球状，鱗片状，多面体状等様々なものを使用できる。アルミナを使用する場合は、純度９９．５重量％以上のα−アルミナが好ましい。熱伝導性粒子の比表面積は０．０６〜１０ｍ２／ｇの範囲が好ましい。比表面積はＢＥＴ比表面積であり、測定方法はＪＩＳＲ１６２６にしたがう。平均粒子径を用いる場合は、０．１〜１００μｍの範囲が好ましい。粒子径の測定はレーザー回折光散乱法により、５０％粒子径を測定する。この測定器は例えば堀場製作所製社製のレーザー回折／散乱式粒子分布測定装置ＬＡ−９５０Ｓ２がある。

熱伝導性粒子は平均粒子径が異なる少なくとも２つの無機粒子を併用するのが好ましい。このようにすると大きな粒子径の間に小さな粒子径の熱伝導性無機粒子が埋まり、最密充填に近い状態で充填でき、熱伝導性が高くなるからである。相対的に平均粒子径の小さな無機粒子は、Ｒ（ＣＨ３）ａＳｉ（ＯＲ'）３−ａ（Ｒは炭素数６〜２０の非置換または置換有機基、Ｒ'は炭素数１〜４のアルキル基、ａは０もしくは１）で示されるシラン化合物、もしくはその部分加水分解物で表面処理するのが好ましい。Ｒ（ＣＨ３）ａＳｉ（ＯＲ'）３−ａ（Ｒは炭素数６〜２０の非置換または置換有機基、Ｒ'は炭素数１〜４のアルキル基、ａは０もしくは１）で示されるシラン化合物（以下単に「シラン」）は、一例としてヘキシルトリメトキシラン，ヘキシルトリエトキシシラン，オクチルトリメトキシシラン，オクチルトリエトキシラン，デシルトリメトキシシラン，デシルトリエトキシシラン，ドデシルトリメトキシシラン，ドデシルトリエトキシシラン，ヘキサドデシルトリメトキシシラン，ヘキサドデシルトリエトキシシシラン，オクタデシルトリメトキシシラン，オクタデシルトリエトキシシシラン等がある。前記シラン化合物は、一種又は二種以上混合して使用することができる。ここでいう表面処理とは共有結合のほか吸着なども含む。前記相対的に平均粒子径の大きな無機粒子は、例えば平均粒子径が２μｍ以上のものをいい、粒子全体を１００重量％としたとき５０重量％以上添加するのが好ましい。

（Ｅ）その他の成分
本実施形態の組成物には、必要に応じて前記以外の成分を配合することができる。例えばベンガラなどの無機顔料、フィラーの表面処理等の目的でアルキルトリアルコキシシランなどを添加してもよい。

本実施形態のポリマーシートの熱伝導率は０．２〜５Ｗ／ｍ・Ｋの範囲である。好ましくは０．５〜３Ｗ／ｍ・Ｋ、さらに好ましくは１〜２Ｗ／ｍ・Ｋである。また当該伝熱シートの硬度は５〜６０、さらに好ましくは５〜４０である。前記の範囲であれば、発熱体と放熱体との間に介在させて効率よく熱伝導させることができる。

次に液体成分のブリードアウトについて説明する。本実施形態のポリマーシートは、縦３８ｍｍ、横３８ｍｍ、厚さ３ｍｍの形状とし、直径７０ｍｍの濾紙に挟み、１ｋｇの荷重を掛けた状態で７０℃、１週間保持したときの液体成分のブリードアウト量が３０ｍｇ以下である。前記荷重と温度は電子部品に組み込んだ際の条件に近似させている。前記の範囲であれば、ブリードアウト量は少なく、半導体や他の電子部品への影響は少ない。

［載置台及び基板処理装置の構成］
以下に、図１及び図２を適宜参照して、上述のポリマーシートが配置される載置台及び本実施形態にかかる基板処理装置の一例について説明する。なお、本実施形態にかかる基板処理装置は、以下に説明する構成に限定されるものではない。また、ポリマーシートは伝熱シートの一例である。

図１は、載置台２の構成の一例を示す図である。載置台２は、例えば、基板処理装置内に置かれ、被処理基板１を載置する。載置台２上には静電チャック１２が設置されている。静電チャック１２の周縁部には、環状のフォーカスリング３が配置される。本実施形態では、静電チャック１２上に環状のアルミリング１４を配置し、その上に上述のポリマーシート５を挟んでフォーカスリング３が配置される。アルミリング１４を配置していない場合、ポリマーシート５は、フォーカスリング３と載置台２との間に配置されてもよい。

アルミリング１４とフォーカスリング３とは、例えばネジにより静電チャック１２に固定されている。アルミリング１４は、アルミニウムを含有する部材から形成されている。本実施形態では、アルミリング１４は、アルミニウム（Ａｌ）等の導電体部材又はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）等の誘電体部材から形成される。フォーカスリング３は、シリコンを含有する部材から形成されている。本実施形態では、フォーカスリング３は、シリコン（Ｓｉ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成される。

ここで、フォーカスリング３は、被処理基板１の周縁部におけるプラズマの不連続性を緩和して、被処理基板１の全面が均一にプラズマ処理されることを目的として設置される。このため、フォーカスリング３を導電体材料とし、かつその上面の高さを被処理基板１の処理面とほぼ同一の高さとする。これにより、被処理基板１の周縁部においてもイオンが被処理基板１の表面に対して垂直に入射するようにし、被処理基板１の縁と中央とでイオン密度に差が生じないようにしている。

しかし、それにより被処理基板１とフォーカスリング３とが略同電位となり、その電界の形に起因してプラズマが被処理基板１の端部裏面側に回り込み易くなり、被処理基板１の周縁部の裏面側にＣＦ系ポリマー等からなる付着物が発生することがある。

また、プラズマ処理においては被処理基板１の温度制御が極めて重要であることから、載置台２内に後述される冷却機構を設けることにより、被処理基板１を冷却し所望の温度に調整している。

被処理基板１にプラズマ処理を施す場合、静電チャック１２上に被処理基板１を載置した後、チャンバを所定の真空度に保持した状態で被処理基板１を固定し、載置台２に高周波電圧を印加して、チャンバ内にプラズマを発生させる。

減圧されたチャンバ内においては、アルミリング１４及びフォーカスリング３間に真空断熱層が形成され、アルミリング１４及びフォーカスリング３間の熱伝導が非常に悪い。それによって、フォーカスリング３が冷却されにくく、フォーカスリング３の温度が高くなる。そのため被処理基板１の周辺縁部のプラズマ中のイオン、ラジカルの組成比や密度が変化する。その結果、被処理基板１の周縁部の例えばエッチングレート、ホール抜け性（エッチングにより所定の深さまで確実に堀り込むことのできる特性）、エッチング膜に対するエッチングマスクのエッチング選択比が低下する。また、エッチングのアスペクト比が低下する。これにより、被処理基板１の周辺縁部のエッチング特性が悪くなる。よって、被処理基板１の周辺縁部のエッチング特性を高く維持するためには、フォーカスリング３の温度制御性を向上させる必要がある。

そこで、以下に説明するように、本実施形態に係る基板処理装置では、アルミリング１４とフォーカスリング３との間に、上述のポリマーシート５が配置される。図２は、本実施形態の基板処理装置の一例を示す概略断面図である。基板処理装置は、容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状のチャンバ（処理容器）４を有している。チャンバ４は接地されている。

チャンバ４内には被処理基板１を載置する載置台２が配置されている。チャンバ４の内壁面と載置台２の側面との間にはガスを排出するための排気路６が形成され、この排気路６の途中に多孔板からなる排気プレート７が配されている。排気プレート７は、チャンバ４を上下に区分する仕切り板としての機能を有し、排気プレート７の上部は反応室８となり、下部は排気室９となる。排気室９には、排気管１０が開口し、排気管１０に接続された真空ポンプによりチャンバ４内は真空排気される。

静電チャック１２は、電極板１１を内蔵する。静電チャック１２は、下部円盤状部材の上に下部円盤状部材よりも直径の小さい上部円盤状部材を重ねた形状になっている。静電チャック１２は誘電体（セラミックス等）で形成され、直流電源１３に接続された電極板１１に直流高電圧を印加することにより、上部円盤状部材表面に誘電電位が生じ、その上に載置した被処理基板１をクローン力又はジョンソン・ラーベック力により吸着保持する。

静電チャック１２は、ネジにより載置台２に固定されている。フォーカスリング３は被処理基板１の外周を覆って、その表面が反応室８の空間に露出しており、反応室内のプラズマを被処理基板１に収束させる機能を有する。

チャンバ４の天井部にはガス導入シャワーヘッド１６が設けられている。ガス導入シャワーヘッド１６には、ガス導入管１９からガスが供給される。ガスは、バッファ室２０を介して上部電極板２１に設けられた多数のガス孔２２から反応室８に供給される。ガス導入シャワーヘッド１６には、高周波電源１７から高周波電力が印加される。また、載置台２には、高周波電源１８から高周波電力が印加される。これらの高周波電力によりガスが電離及び解離し、反応室８の空間にプラズマが生成される。

プラズマからの入熱により被処理基板１は高温になる。このため、載置台２は熱伝導性の良い金属材料で構成され、その内部に冷媒流路２３を設けて、冷媒供給管１５から水やエチレングリコール等の冷媒を循環して載置台２を冷却する。また、被処理基板１を吸着する面に多数の熱伝導ガス供給孔２４を設け、熱伝導性の良いヘリウムをこの孔から流出させて、被処理基板１の裏面を冷却し、被処理基板１と載置台２との間の熱伝導率を高める。

［引っ張り試験によるポリマーシートの測定方法］
本実施形態では、フォーカスリング３はシリコン（以下、「Ｓｉ」とも表記する。）又は炭化ケイ素（以下、「ＳｉＣ」とも表記する。）で形成され、アルミリング１４はアルミニウム（以下、「Ａｌ」とも表記する。）又はアルミナ（以下、「Ａｌ_２Ｏ_３」とも表記する。）で形成されている。プラズマからの入熱により各部材が線膨張する際、材質が異なるフォーカスリング３とアルミリング１４との間には、図３の矢印に示すような線膨張差（Thermal extension）が生じる。ポリマーシート５の密着性が低いと、ポリマーシート５は、この線膨張差によりフォーカスリング３やアルミリング１４の温度変化に伴う線膨張の変化に追従できず、フォーカスリング３やアルミリング１４から剥離してしまう。ポリマーシート５をフォーカスリング３やアルミリング１４から剥がれ難くするためにはポリマーシート５の密着性が重要である。つまり、ポリマーシート５の密着性を高めることで、フォーカスリング３の温度のバラツキを改善し、フォーカスリング３の温度制御性を高めることができる。これにより、エッチングレート等のエッチング特性が向上する。

そこで、以下に説明する本実施形態にかかる引っ張り試験では、図３の上図に示すようにフォーカスリング３とアルミリング１４との線膨張差によりポリマーシート５が引っ張られる状態を、図３の下図に示すように引っ張り試験機により再現する。

本実施形態にかかる引っ張り試験機では、ポリマーシート５ａのテストピースを、ＳｉＣのフォーカスリング３ａのテストピースとＡｌ_２Ｏ_３のアルミリング１４ａのテストピースとで挟み込む。そして、この状態でフォーカスリング３ａのテストピースの一端（ポリマーシート５ａが貼り付けられていない端部）を、スペーサ５１を介して第１のクランプ５０ｂで把持する。また、アルミリング１４ａのテストピースの一端（ポリマーシート５ａが貼り付けられていない端部であって、フォーカスリング３ａが把持されている位置と対向する位置）を、スペーサ５１を介して第２のクランプ５０ａで把持する。そして、第２のクランプ５０ａを固定した状態で、ロードセル５２が、第１のクランプ５０ｂを第２のクランプ５０ａの固定位置と反対側に所定の速度で引っ張る。これにより、図３の上図に示すようにフォーカスリング３とアルミリング１４との線膨張差によりポリマーシート５が引っ張られる状態が再現される。

上記引っ張り試験機を使用して実際に行ったポリマーシートの測定方法について、図４及び図５を参照しながら説明する。図４は本実施形態にかかる引っ張り試験の手順の一例を示す。図５は本実施形態に係るプラズマ着火とポリマーシートの変位量との関係を示す。

引っ張り試験では、まず、図４の（ａ）に示すように、矩形のフォーカスリング３ａのテストピースとアルミリング１４ａのテストピースの間に、試験対象となるポリマーシート５ａのテストピースを挟む。

次に、図４の（ｂ）に示すように、フォーカスリング３ａとアルミリング１４ａとの間に挟まれたポリマーシート５ａのテストピースを上部から０．１ＭＰａの荷重で１０分間押圧する。

次に、図４の（ｃ）に示すように、上記押圧後のポリマーシート５ａを、フォーカスリング３ａとアルミリング１４ａとの間に挟まれた状態で引っ張り試験機にセットする。このとき、ポリマーシート５ａに横方向の力がかからないようにアルミリング１４ａを垂直方向に第２のクランプ５０ａを用いて把持する。また、フォーカスリング３ａを垂直方向に第１のクランプ５０ｂを用いて把持する。第２のクランプ５０ａは固定し、第１のクランプ５０ｂはロードセル５２に接続する。ロードセル５２は、０．５ｍｍ／分の速度で第２のクランプ５０ａと反対方向に垂直に引っ張る。このようにして、引っ張り試験機を使用してポリマーシート５ａの引っ張り試験を行うことで、ポリマーシート５ａの特性が測定される。

なお、フォーカスリング３ａのテストピースは、シリコンを含む第１の板状部材の一例であり、アルミリング１４ａのテストピースは、アルミニウムを含む第２の板状部材の一例である。

この引っ張り試験では、０．５ｍｍ／分の速度でポリマーシート５ａを引っ張り、その特性を測定する。図５に示すように、プラズマが着火したときを始点（０分）として、０．５ｍｍ／分の速度で引っ張り試験機を引っ張ると、プラズマ着火時から約１分後に、チャンバ４内の部材（フォーカスリング３やアルミリング１４を含む）の温度が安定する。引っ張り試験機で０．５ｍｍ／分の速度でポリマーシート５ａを引っ張ると、ポリマーシート５ａは、プラズマ着火時からチャンバ４内の温度が安定する約１分後に０．３ｍｍ変位する。以上から、プラズマ着火後から約１分後にチャンバ４内の温度が安定し、一定となる。つまり、フォーカスリング３ａ、アルミリング１４ａ及びポリマーシート５ａの線熱膨張は、プラズマ着火後から約１分後にその間で最大となる。このときのポリマーシート５ａの変位量は、約０．３ｍｍ／分である。プラズマ着火から１分後の時点では、フォーカスリング３ａ、アルミリング１４ａ及びポリマーシート５ａのうち最も線膨張係数が大きいアルミリング１４ａの状態に応じてポリマーシート５ａの変位量は定まる。

（ポリマーシートの特性）
以上の引っ張り試験の結果を図６に示す。図６の（ａ）は、比較例である従来のポリマーシートを、引っ張り試験機を用いて上記条件で引っ張った場合の結果を示す。図６の（ｂ）は、本実施形態に係る上述の組成又は上述の組成比をコントロールしたポリマーシート５ａを、引っ張り試験機を用いて上記条件で引っ張った場合の結果を示す。Ａ〜Ｆの６本の曲線は、同一のポリマーシートを６回引っ張り試験機で引っ張った場合のポリマーシート５ａの変位量（ｍｍ）に対する引っ張り力（Ｎ）を示す。

図６の（ａ）の比較例では、変位量が０ｍｍ〜０．２ｍｍの間では変位量に対する引っ張り力の傾きが右肩上がりになり、ポリマーシートがフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従して剥がれずに伸びていることがわかる。一方、変位量が０．２ｍｍ〜０．３ｍｍの間では、Ｄ〜Ｆの曲線において変位量に対する引っ張り力の傾きが水平又は右肩下がりになり、ポリマーシートがフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従しきれずに剥がれ初めていることがわかる。

このように、比較例のポリマーシートでは、同一のポリマーシートを６回引っ張り試験機で引っ張った場合、３回の引っ張り試験でプラズマ着火後から１分を経過する前に曲線のピークを迎えて、変位量が０．３ｍｍの時点では傾きが右肩下がりになった。よって、６回の引っ張り試験のうちの半分において変位量が０．３ｍｍの時点でポリマーシートが剥がれていることがわかる。

具体的には、変位量に対する引っ張り力の傾きが「０」の場合のポリマーシートの状態は、フォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従し難くなってきて、その界面で滑っていて平行にスライドしており、密着性が低下している状態を示す。また、変位量に対する引っ張り力の傾きが右肩下がりの場合のポリマーシートの状態は、フォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従しきれず、剥がれている状態を示す。ポリマーシートの一部で剥がれが生じると、ポリマーシートとフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａとの接触面積が小さくなって、より密着性がなくなり、ポリマーシートが全体的に剥がれてしまい、著しく熱伝導率が低下する。

このように、比較例のポリマーシートでは、１〜６回の引っ張り試験によるポリマーシートの特性にバラツキが大きく、使用頻度が多くなるとポリマーシートの信頼性に欠ける傾向があることがわかる。

一方、図６の（ｂ）に示す本実施形態にかかるポリマーシート５ａに対する引っ張り試験では、Ａ〜Ｆのすべての曲線において変位量が０ｍｍ〜０．３ｍｍの間において変位量に対する引っ張り力の傾きが右肩上がりになる。よって、ポリマーシートの変位量が最大となる０．３ｍｍの時点においてポリマーシート５ａがフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従して剥がれずに伸びていることがわかる。このように本測定は、本実施形態にかかるポリマーシートは、柔らかくかつ密着力が高い特性を有することを、ポリマーシートが剥がれ始める兆候を示す曲線のピークがグラフの右側に寄っていることにより示している。

このように、本実施形態のポリマーシート５ａでは、１〜６回の引っ張り試験によるポリマーシート５ａの特性にバラツキがほとんどなく、ポリマーシートの信頼性が高いことがわかる。この結果、本実施形態のポリマーシート５ａは、使用頻度が高くなっても適度な密着力と硬度を保ち、熱伝導率が良好なすぐれた特性を有する伝熱シートであることがわかる。

また、本実施形態のポリマーシート５ａは、変位量が０．３ｍｍの時の引っ張り力の傾きが０．１［Ｎ／ｍｍ］（ほぼ水平）〜５０［Ｎ／ｍｍ］の右肩上がりを示す密着力と硬度を持った特性を有する伝熱シートであることがわかる。

なお、本実施形態の引っ張り試験では、アルミリング１４ａを把持した第２のクランプ５０ａ側を固定し、フォーカスリング３ａを把持した第１のクランプ５０ｂ側を所定の速度で引っ張った。しかしながら、本実施形態の引っ張り試験は、これに限らず、フォーカスリング３ａを把持した第１のクランプ５０ｂ側を固定し、アルミリング１４ａを把持した第２のクランプ５０ａ側を所定の速度で引っ張ってもよい。

また、第１のクランプ５０ｂ及び第２のクランプ５０ａのいずれかのクランプを引っ張る際の速度は、０．５ｍｍ／分に限られず、０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度であってもよい。プラズマ着火から温度が安定したときのポリマーシート５ａの変位量は、クランプを引っ張る速度に応じて予め測定されている。よって、ポリマーシート５ａは、プラズマ着火から温度が安定したときのポリマーシート５ａの変位量において、引っ張り力の傾きが０．１［Ｎ／ｍｍ］（ほぼ水平）〜５０［Ｎ／ｍｍ］の右肩上がりを示す密着力と硬度を有していればよい。例えば、０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度でポリマーシートを引っ張った時に、その変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であればよい。

また、本実施形態にかかるポリマーシート５ａは、上記引っ張り力の傾きＹに加えて、引っ張り力のバラツキは、引っ張り試験の回数Ｎが２≦Ｎ≦１０の範囲（図７を参照）で、かつ伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲において、引っ張り力の中央値の−２５％〜２５％の範囲であればよい。

さらに、引っ張り試験の回数Ｎを２≦Ｎ≦６の範囲で実施した際にポリマーシート５ａの変位量ＸがＸ＝０．３ｍｍであるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、前記引っ張り力のバラツキは、引っ張り試験の回数Ｎを２≦Ｎ≦６の範囲で、かつ伝熱シートの変位量Ｘが０．３ｍｍの場合、中央値の−１５％〜１５％の範囲であることがより好ましい。

以上に説明したように、本実施形態にかかる引っ張り試験により示される特性を有するポリマーシート５は、フォーカスリング３及びアルミリング１４間の熱膨張差に追従できる粘着性（密着性）と柔らかさを有する。よって、このような条件の引っ張り試験による測定により示される上記特定を有するポリマーシート５によれば、チャンバ４内の経時的変化によっても密着性が維持され、熱伝導率がほとんど変化しないためフォーカスリング３の温度を安定させることができる。その結果、経時的なエッチングレートの変動を低下させ、エッチングレート等のエッチング特性を向上させることができる。

また、本実施形態にかかる引っ張り試験により示される特性を有するポリマーシート５によれば、所定の粘着性（密着性）と柔らかさを有するため、ポリマーシート５の個体差を吸収し、フォーカスリング３の温度制御性を向上させることができる。

［引っ張り試験によるポリマーシートの測定方法の変形例］
最後に、図７を参照しながら、引っ張り試験によるポリマーシートの測定方法の変形例について説明する。図７の（ａ）は、比較例である従来のポリマーシートを引っ張り試験機で引っ張った場合の結果を示す。図７の（ｂ）は、本実施形態に係る上述の組成又は組成比をコントロールしたポリマーシート５ａを引っ張り試験機で引っ張った場合の結果を示す。

上記実施形態と変形例とを比較すると、図６に示す上記実施形態の引っ張り試験では、フォーカスリング３ａのテストピースがＳｉＣであり、アルミリング１４ａのテストピースがＡｌ_２Ｏ_３であった。これに対して、本変形例では、フォーカスリング３ａのテストピースがＳｉであり、アルミリング１４ａのテストピースがＡｌである。また、図６の実施形態と図７の上段に示す変形例の引っ張り試験では、フォーカスリング３ａの裏面に鏡面加工が施されているテストピースが使用されている。これに対して、図７の下段に示す変形例の引っ張り試験では、フォーカスリング３ａのＳｉ裏面に鏡面加工が施されていないテストピースが使用される。図７の上段と下段に示す二つの変形例では、使用されるポリマーシート５ａのテストピースの素材及び特性は変わらない。

また、図６に示す上記実施形態の引っ張り試験では、同一のポリマーシート５ａを６回引っ張り試験機で引っ張った場合のポリマーシート５ａの変位量に対する引っ張り力が測定された。これに対して、図７の上段と下段に示す二つの本変形例では、同一のポリマーシート５ａを１０回引っ張り試験機で引っ張った場合のポリマーシート５ａの変位量に対する引っ張り力が測定される。その他の引っ張り試験の条件は、上記実施形態と同様である。

引っ張り試験の結果、図７（ａ）の上段の比較例では、ポリマーシートの変位量が０．３ｍｍのとき、変位量に対する引っ張り力の傾きがほぼ「０」になり、ポリマーシートが界面で滑って平行移動していることがわかる。これにより、図７（ａ）の上段の比較例では、ポリマーシートの変位量が０．３ｍｍの近辺で、ポリマーシートがフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従しきれずに剥がれ初めていることがわかる。

一方、図７（ｂ）の上段の本変形例では、ポリマーシート５ａの変位量が０．３ｍｍの近辺で、すべての曲線において変位量に対する引っ張り力の傾きが右肩上がりになり、かつバラツキが小さい。これにより、本変形例では、ポリマーシート５ａの変位量が０．３ｍｍのとき、ポリマーシート５ａがフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従して剥がれずに伸びていることがわかる。

これにより、フォーカスリング３ａがＳｉであり、アルミリング１４ａがＡｌの場合において、ポリマーシート５が柔らかく、かつ表面の密着力が高いことがわかる。また、１０回の引っ張り試験によるポリマーシート５の特性にバラツキが小さいことがわかる。この結果から、フォーカスリング３がＳｉの場合であり、アルミリング１４がＡｌの場合、本実施形態にかかるポリマーシート５は、信頼性が高く、使用頻度が高くなっても適度な密着力と硬度を保ち、熱伝導率が良好なすぐれた特性を有することがわかる。

図７（ａ）の下段の比較例では、同一のポリマーシートを１０回引っ張り試験機で引っ張った場合、４回のデータしか取れず、残りの６回は引っ張り試験機にポリマーシートをセットしている間に剥がれてしまっている。

一方、図７（ｂ）の下段の本変形例では、ポリマーシート５ａの変位量が０．３ｍｍの近辺で、すべての曲線において変位量に対する引っ張り力の傾きが右肩上がりになっている。これにより、ポリマーシート５ａがフォーカスリング３ａ及びアルミリング１４ａの線膨張に追従して剥がれずに伸びていることがわかる。

これにより、フォーカスリング３ａがＳｉであり、アルミリング１４ａがＡｌの場合であって、かつフォーカスリング３ａの裏面に鏡面加工が施されていない場合、従来のシートでは非常に剥がれやすい状態となって、信頼性が低下した。これに対して、本実施形態に係るポリマーシート５ａによれば、ポリマーシート５が柔らかくかつ表面の密着力があり、かつ１０回の引っ張り試験によるポリマーシート５の特性にバラツキが小さいことがわかる。

なお、フォーカスリング３がＳｉ又はＳｉＣの場合であってアルミリング１４がＡｌ又はＡｌ_２Ｏ_３の場合には、上記実施形態及びその変形例と同様な引っ張り試験の結果が得られると考えられる。また、上記材質のフォーカスリング３及びアルミリング１４を使用し、かつフォーカスリング３ａの裏面に鏡面加工が施されていない場合にも、ポリマーシート５を十分に密着でき、熱伝導率が良好なすぐれた特性を有することがわかる。これにより、本実施形態及びその変形例に係るポリマーシート５ａによれば、フォーカスリング３ａの表面の加工が不要となり、コストを削減できることがわかる。

以上、伝熱シートを上記実施形態により説明したが、本発明にかかる伝熱シートは上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。

例えば、本発明に係る伝熱シートは、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)装置だけでなく、その他の基板処理装置に適用可能である。その他の基板処理装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いたＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等であってもよい。

また、本発明にかかる基板処理装置により処理される被処理基板は、ウェハに限られず、例えば、フラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display)用の大型基板、ＥＬ素子又は太陽電池用の基板であってもよい。

１：被処理基板
２：載置台
３：フォーカスリング
４：チャンバ
５：ポリマーシート
１２：静電チャック
１４：アルミリング

Claims

所定の引っ張り特性を有する伝熱シートであって、
前記伝熱シートは、
１分子中に平均２個以上かつ分子鎖両末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する直鎖状オルガノポリシロキサンと、脂肪族不飽和結合を有しない分岐状のシリコンレジンであり、Ｒ１ＳｉＯ３／２単位（Ｒ１は、互いに同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基）及び／又はＳｉＯ４／２単位とからなるベースポリマー成分と、
Ｒ２Ｓｉ（ＯＳｉＲ３２Ｈ）３（Ｒ２：炭素原子数１〜４のアルキル基又はフェニル基、Ｒ３：炭素原子数１〜４のアルキル基）で表される架橋成分と、
白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類又はビニルシロキサンとの錯体、白金系触媒、パラジウム系触媒及び白金族金属触媒のいずれかからなる硬化を促進させる成分と、
アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、水酸化アルミ及びシリカから選ばれる少なくとも一つからなる熱伝導粒子の成分とを含み、
前記硬化を促進させる成分は、前記ベースポリマー成分に対して重量単位で０．０１〜１０００ｐｐｍ添加し、
前記成分の熱伝導性粒子は、前記ベースポリマー成分と前記架橋成分との合計が１００重量に対して１００〜２０００重量添加し、
シリコンを含む第１の板状部材とアルミニウムを含む第２の板状部材との間に厚さが３ｍｍ、かつ、面積が３８ｍｍ×３８ｍｍの前記伝熱シートを挟んで０．１ＭＰａの圧力で１０分間押圧した後、前記伝熱シートを挟んだ前記第１の板状部材の一端を第１のクランプで把持し、前記第１のクランプと対向する位置にて前記第２の板状部材の一端を第２のクランプで把持し、
前記第１及び第２のクランプの一方のクランプを固定し、他方のクランプを該固定された一方のクランプの反対側に０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度で引っ張る試験をＮ回（２≦Ｎ≦１０）実施した際に、
前記伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、
前記引っ張り力のバラツキは、伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲において引っ張り力の中央値に対して±２５％の範囲内である、
伝熱シート。
前記試験をＮ回（２≦Ｎ≦６）実施した際に、
前記伝熱シートの変位量Ｘが０．３ｍｍであるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、
前記引っ張り力のバラツキは、伝熱シートの変位量Ｘが０．３ｍｍの場合において引っ張り力の中央値に対して±１５％の範囲内である、
請求項１に記載の伝熱シート。
前記第１の板状部材は炭化ケイ素（ＳｉＣ）又はシリコン（Ｓｉ）であり、前記第２の板状部材はアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）又はアルミニウム（Ａｌ）である、
請求項１又は２に記載の伝熱シート。
前記伝熱シートはポリマーシートである、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝熱シート。
前記伝熱シートは、
基板処理装置に設けられたフォーカスリングとアルミリング又は載置台との間に配置される、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の伝熱シート。
１分子中に平均２個以上かつ分子鎖両末端のケイ素原子に結合したアルケニル基を含有する直鎖状オルガノポリシロキサンと、脂肪族不飽和結合を有しない分岐状のシリコンレジンであり、Ｒ１ＳｉＯ３／２単位（Ｒ１は、互いに同一又は異種の脂肪族不飽和結合を有さない非置換又は置換一価炭化水素基）及び／又はＳｉＯ４／２単位とからなるベースポリマー成分と、
Ｒ２Ｓｉ（ＯＳｉＲ３２Ｈ）３（Ｒ２：炭素原子数１〜４のアルキル基又はフェニル基、Ｒ３：炭素原子数１〜４のアルキル基）で表される架橋成分と、
白金黒、塩化第２白金、塩化白金酸、塩化白金酸と一価アルコールとの反応物、塩化白金酸とオレフィン類又はビニルシロキサンとの錯体、白金系触媒、パラジウム系触媒及び白金族金属触媒のいずれかからなる硬化を促進させる成分と、
アルミナ、酸化亜鉛、酸化マグネシウム、窒化アルミ、窒化ホウ素、水酸化アルミ及びシリカから選ばれる少なくとも一つからなる熱伝導粒子の成分とを含み、
前記硬化を促進させる成分は、前記ベースポリマー成分に対して重量単位で０．０１〜１０００ｐｐｍ添加し、
前記成分の熱伝導性粒子は、前記ベースポリマー成分と前記架橋成分との合計が１００重量に対して１００〜２０００重量添加した伝熱シートであって、
シリコンを含む第１の板状部材とアルミニウムを含む第２の板状部材との間に厚さが３ｍｍ、かつ、面積が３８ｍｍ×３８ｍｍの前記伝熱シートを挟んで０．１ＭＰａの圧力で１０分間押圧した後、前記伝熱シートを挟んだ前記第１の板状部材の一端を第１のクランプで把持し、前記第１のクランプと対向する位置にて前記第２の板状部材の一端を第２のクランプで把持し、
前記第１及び第２のクランプの一方のクランプを固定し、他方のクランプを該固定された一方のクランプの反対側に０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度で引っ張る試験をＮ回（２≦Ｎ≦１０）実施した際に、
前記伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、
前記引っ張り力のバラツキは、伝熱シートの変位量Ｘが０．２ｍｍ≦Ｘ≦０．４ｍｍの範囲において引っ張り力の中央値に対して±２５％の範囲内である引っ張り特性を有する伝熱シートを、フォーカスリングとアルミリング又は載置台との間に配置する基板処理装置。