JP6463936B2 - 半導体製造装置用部品の製造方法 - Google Patents
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Description
本発明は、半導体製造装置用部品の製造方法に関する。
従来、半導体製造装置では、ドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の加工処理が半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対して行われている。この加工精度を高めるために、半導体製造装置内に半導体ウェハを確実に支持する支持手段が必要である。この支持手段として、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。
半導体ウェハの温度にばらつきが生じると、加工精度が低下する。加工精度を高めるために、静電チャックに支持された半導体ウェハの温度を均一にする必要がある。例えば、特許文献１には、半導体ウェハが支持されるセラミック基板の内部に発熱体（ヒータ電極）を備えた静電チャックが開示されている。その発熱体によって、半導体ウェハは加熱される。
しかしながら、特許文献１の静電チャックでは、次のような問題がある。すなわち、発熱体は、発熱体材料（金属ペースト）をスクリーン印刷で所望のパターンに形成（パターン形成）することによって作製される。ところが、スクリーン印刷の場合、印刷滲み、スクリーンマスクによるメッシュ痕、スクリーンマスクの位置ずれ、印刷方向とパターン形成方向との相違等により、パターン形成された発熱体材料に厚みや幅のばらつき等が発生する場合がある。
そのため、焼成後の発熱体の厚みや幅にばらつきが生じ、発熱体を均一に発熱させることが困難となる。これにより、発熱体が内蔵されるセラミック基板の温度ばらつき（面方向の温度ばらつき）が生じるため、セラミック基板に支持された半導体ウェハに温度ばらつきが生じる。結果として半導体ウェハの加工精度が低下する場合がある。
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、発熱体の厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱体が設けられた本体基板の温度ばらつきを抑制できる半導体製造装置用部品の製造方法を提供しようとするものである。
本発明の第１の態様は、セラミックからなる本体基板と、該本体基板に設けられた発熱体および吸着用電極と、を備えた半導体製造装置用部品の製造方法であって、前記本体基板となるセラミックグリーンシート上に、発熱体材料である感光性金属ペーストを塗布する塗布工程と、前記セラミックグリーンシート上に塗布した前記感光性金属ペーストを露光及び現像し、前記セラミックグリーンシート上に前記発熱体となる中間発熱体を形成する露光現像工程と、前記セラミックグリーンシートと異なる他のセラミックグリーンシートに、スクリーン印刷で吸着用電極となる電極用インクを塗布することで、中間吸着用電極を形成する吸着用電極形成工程と、前記セラミックグリーンシート、前記他のセラミックグリーンシート、前記中間吸着用電極及び前記中間発熱体を同時焼成し、前記本体基板、前記吸着用電極及び前記発熱体を形成する焼成工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置用部品の製造方法である。
前記半導体製造装置用部品の製造方法では、前記塗布工程、前記露光現像工程を順に行う。すなわち、フォトリソグラフィを用いて、発熱体材料（感光性金属ペースト）を所望のパターンに形成する。そのため、フォトリソグラフィを用いて形成された発熱体材料（中間発熱体）のパターンの厚みや幅のばらつきは、従来のスクリーン印刷等の方法で形成されたパターンの厚みや幅のばらつきと比べて、少なくできる。
これにより、厚みや幅のばらつきが抑制され、発熱の均一性に優れている発熱体を前記焼成工程において形成できる。よって、発熱体が設けられた本体基板の温度ばらつき（面方向の温度ばらつき）、さらには本体基板に支持された半導体ウェハ等の温度ばらつきを抑制できる。その結果、例えば、半導体ウェハに対するエッチングの加工精度を高め、歩留りを向上させることができる。
また、前述のフォトリソグラフィを用いて形成された発熱体材料（中間発熱体）のパターンに異なる線幅が混在していたとしても、それぞれのパターンの厚みや幅のばらつきを抑制できる。これにより、例えば、異なる線幅が混在するような複雑なパターンの発熱体を精度良く形成することができる。
本発明の第２の態様は、セラミックからなる本体基板と、該本体基板に設けられた発熱体および吸着用電極と、を備えた半導体製造装置用部品の製造方法であって、キャリアフィルム上に、発熱体材料である感光性金属ペーストを塗布する塗布工程と、前記キャリアフィルム上に塗布した前記感光性金属ペーストを露光及び現像し、前記キャリアフィルム上に前記発熱体となる中間発熱体を形成する露光現像工程と、前記キャリアフィルム上の前記中間発熱体を前記本体基板となるセラミックグリーンシート上に転写する転写工程と、前記セラミックグリーンシートと異なる他のセラミックグリーンシートに、スクリーン印刷で吸着用電極となる電極用インクを塗布することで、中間吸着用電極を形成する吸着用電極形成工程と、前記セラミックグリーンシート、前記他のセラミックグリーンシート、前記中間吸着用電極及び前記中間発熱体を同時焼成し、前記本体基板、前記吸着用電極及び前記発熱体を形成する焼成工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置用部品の製造方法である。
前記半導体製造装置用部品の製造方法では、前記塗布工程、前記露光現像工程、前記転写工程を順に行う。すなわち、フォトリソグラフィを用いて、キャリアフィルム上に発熱体材料（感光性金属ペースト）を所望のパターンに形成し、これをセラミックグリーンシート上に転写する。そのため、前述した本発明の第１の態様における半導体製造装置用部品の製造方法と同様の作用効果が得られる。
本発明の第３の態様は、セラミックからなる本体基板と、該本体基板に設けられた発熱体と、を備え、該発熱体は、矩形状の断面を有することを特徴とする半導体製造装置用部品である。
前記半導体製造装置用部品において、本体基板に設けられた発熱体は、矩形状の断面を有する。そのため、発熱体は、厚みや幅のばらつきが少なく、発熱の均一性に優れたものとなる。これにより、発熱体が設けられた本体基板の温度ばらつき（面方向の温度ばらつき）、さらには本体基板に支持された半導体ウェハ等の温度ばらつきを抑制できる。その結果、例えば、半導体ウェハに対するエッチングの加工精度を高め、歩留りを向上させることができる。
このように、本発明によれば、発熱体の厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱体が設けられた本体基板の温度ばらつきを抑制できる半導体製造装置用部品及びその製造方法を提供することができる。
前記第１及び第２の態様の半導体製造装置用部品の製造方法において、前記中間発熱体は、矩形状の断面を有していてもよい。この場合には、発熱体材料（中間発熱体）の厚みや幅のばらつきを抑制できる。これにより、厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱の均一性に優れた発熱体が得られる。なお、ここでの「断面」とは、例えば、中間発熱体の長さ方向（軸方向）に直交する断面のことをいう。後述する発熱体も同様である。また、「矩形状」とは、例えば、中間発熱体の断面が長方形状であることいい、長方形の角部に多少の丸みを有する略長方形状等も含む。
前記中間発熱体は、表面粗さＲａが１μｍ以下であってもよい。この場合には、発熱体材料（中間発熱体）の厚みや幅のばらつきを抑制できる。これにより、厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱の均一性に優れた発熱体が得られる。
また、前記半導体製造装置用部品の製造方法において、前記塗布工程では、セラミックグリーンシート上に、発熱体材料である感光性金属ペーストを塗布する。感光性金属ペーストの塗布方法は、従来公知のスクリーン印刷等の方法を用いることができる。
また、前記露光現像工程では、前記塗布工程においてセラミックグリーンシート上に塗布した感光性金属ペーストを露光及び現像する。感光性金属ペーストには、「ネガ型」と「ポジ型」がある。ネガ型の感光性金属ペーストを用いた場合には、発熱体となる部分を露光し、それ以外の部分を露光しない。また、現像において未露光部分を除去し、露光部分を残す。一方、ポジ型の感光性金属ペーストを用いた場合には、発熱体となる部分を露光せず、それ以外の部分を露光する。また、現像において露光部分を除去し、未露光部分を残す。
前記感光性金属ペーストとしては、「ネガ型」の場合、例えば、金属粉末（金属材料）、感光性ポリマー、光硬化剤等を含有する金属ペーストを用いることができる。感光性ポリマー、光硬化剤等は、従来公知のものを用いることができる。一方、「ポジ型」の場合、例えば、金属粉末（金属材料）、溶解抑止剤（ポリマー）、光分解促進剤等を含有する金属ペーストを用いることができる。
前記感光性金属ペーストに含有する金属粉末（金属材料）としては、前記焼成工程においてセラミックからなる本体基板及び発熱体を同時焼成により形成するため、本体基板の焼成温度よりも高融点である必要がある。したがって、金属粉末（金属材料）としては、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、これらの合金等を主成分として用いることができる。「主成分とする」とは、感光性金属ペーストがタングステン、モリブデン等の金属粉末（金属材料）を５０体積％以上含むことをいう。
前記第３の態様の半導体製造装置用部品において、前記発熱体は、表面粗さＲａが１μｍ以下であってもよい。この場合には、発熱体は、厚みや幅のばらつきが少なく、発熱の均一性に優れたものとなる。
また、前記半導体製造装置用部品としては、例えば、半導体ウェハ等を支持して加熱する加熱装置、半導体ウェハ等を静電引力により吸着保持する静電チャック、半導体ウェハ等を静電引力により吸着保持し搬送する搬送部材が挙げられる。加熱装置では、本体基板が半導体ウェハ等を支持する。また、本体基板に設けられた発熱体が半導体ウェハ等を加熱する。静電チャックや搬送部材では、本体基板に設けられた吸着用電極によって発生した静電引力により、半導体ウェハ等は本体基板に吸着保持される。また、本体基板に設けられた発熱体が半導体ウェハ等を加熱する。
前記本体基板は、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、本体基板の内部に各種の構造（例えば発熱体等）を容易に形成することができる。
前記本体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（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を用いることができる。
前記本体基板を構成するセラミック材料としては、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等の低温焼成セラミックを主成分とする焼結体を用いてもよい。また、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用いてもよい。
また、半導体の製造におけるドライエッチング等の各処理では、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では、ハロゲンガス等の腐食性ガスが多用される。このため、プラズマや腐食性ガスに晒される静電チャック等の半導体製造装置用部品には、高い耐食性が要求される。したがって、本体基板は、プラズマや腐食性ガスに対する耐食性があるセラミック材料、例えば、アルミナ、イットリア等を主成分とするセラミック材料からなることが好ましい。
前記発熱体を構成する金属材料としては、前記感光性金属ペーストに含有する金属粉末（金属材料）と同様であり、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、これらの合金等を主成分として用いることができる。
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）
本実施形態は、本発明の半導体製造装置用部品を静電チャックに適用した例である。
（実施形態１）
本実施形態は、本発明の半導体製造装置用部品を静電チャックに適用した例である。
図１〜図３に示すように、静電チャック（半導体製造装置用部品）１は、セラミックからなる本体基板１１と、本体基板１１に設けられた発熱体４１と、を備えている。発熱体４１は、矩形状の断面を有する。以下、この静電チャック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、被吸着物である半導体ウェハ８を吸着保持する装置である。静電チャック１は、本体基板１１、金属ベース１２、接着層１３等を備えている。本体基板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、本体基板１１側を上側、金属ベース１２側を下側とする。上下方向とは、本体基板１１と金属ベース１２との積層方向であり、本体基板１１及び金属ベース１２の厚み方向である。上下方向（厚み方向）に直交する方向とは、静電チャック１が平面的に広がる方向（平面方向、面方向）である。
同図に示すように、本体基板１１は、半導体ウェハ８を吸着保持する部材である。本体基板１１は、直径３００ｍｍ、厚み３ｍｍの円板状に形成されている。本体基板１１の上面１１１は、半導体ウェハ８を吸着する吸着面である。本体基板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。
本体基板１１の内部には、吸着用電極２１及び発熱体（ヒータ電極）４１が配置されている。吸着用電極２１は、本体基板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は本体基板１１の上面（吸着面）１１１に吸着され保持される。吸着用電極２１は、タングステンからなる。
発熱体４１は、本体基板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。発熱体４１は、本体基板１１の内部において、略同一平面上に配置されている。また、発熱体４１は、矩形状（長方形状）の断面を有する。発熱体４１は、表面粗さＲａが１μｍ以下である。また、発熱体４１は、タングステンからなる。吸着用電極２１及び発熱体４１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。吸着用電極２１及び発熱体４１を構成する材料として金や銀を用いる場合に比べて、セラミック多層配線基板の製造コストを低く抑えることができる。
同図に示すように、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、直径３４０ｍｍ、厚み３２ｍｍの円板状に形成されている。金属ベース１２は、本体基板１１の下方側に配置されている。金属ベース１２の内部には、冷却媒体（例えば、フッ素化液、純水等）を流通させる冷媒流路１２３が設けられている。
同図に示すように、接着層１３は、本体基板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。本体基板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。
図２（Ａ）に示すように、吸着用電極２１は、前述のとおり、本体基板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、平面視で円形状に形成されている。
図２（Ｂ）に示すように、吸着用電極２１の下方側（金属ベース１２側）には、ビア２２が配置されている。ビア２２は、本体基板１１の中心軸に沿って上下方向に形成されている。ビア２２は、吸着用電極２１に接続されている。
図１に示すように、静電チャック１の内部には、金属ベース１２の下面１２２から本体基板１１側に向かって上下方向に形成された内部穴３１が設けられている。内部穴３１には、筒状の絶縁部材３２が嵌め込まれている。内部穴３１の底面には、メタライズ層２３が設けられている。メタライズ層２３は、ビア２２に接続されている。すなわち、吸着用電極２１は、ビア２２を介して、メタライズ層２３に接続されている。
メタライズ層２３には、内部接続端子３３が設けられている。内部接続端子３３には、端子金具３４が取り付けられている。端子金具３４は、電源回路（図示略）に接続されている。吸着用電極２１には、内部接続端子３３等を介して、静電引力を発生させるための電力が供給される。
図３（Ａ）に示すように、発熱体４１は、前述のとおり、本体基板１１の内部において、略同一平面上に配置されている。長尺状の１本の発熱体４１は、何度も折り返して略同心円状に配置されている。
図３（Ｂ）に示すように、発熱体４１の下方側（金属ベース１２側）には、一対のビア４２、４３が配置されている。一対のビア４２、４３は、発熱体４１の一対の端子部４１１、４１２にそれぞれ接続されている。
図３（Ｃ）に示すように、一対のビア４２、４３の下方側（金属ベース１２側）には、一対のドライバ（内部導電層）４４、４５が配置されている。一対のドライバ４４、４５は、一対のビア４２、４３にそれぞれ接続されている。各ドライバ４４、４５は、平面視が略半円形状に形成されている。
図３（Ｄ）に示すように、一対のドライバ４４、４５の下方側（金属ベース１２側）には、一対のビア４６、４７が配置されている。一対のビア４６、４７は、一対のドライバ４４、４５にそれぞれ接続されている。
図１に示すように、静電チャック１の内部には、金属ベース１２の下面１２２から本体基板１１側に向かって上下方向に形成された内部穴５１が設けられている。内部穴５１には、筒状の絶縁部材５２が嵌め込まれている。内部穴５１の底面には、一対のメタライズ層４８が設けられている（図１では一方のみを示す）。一対のメタライズ層４８は、一対のビア４６、４７にそれぞれ接続されている。すなわち、発熱体４１（端子部４１１、４１２）は、ビア４２、４３、ドライバ４４、４５及びビア４６、４７を介して、メタライズ層４８に接続されている。
メタライズ層４８には、内部接続端子５３が設けられている。内部接続端子５３には、端子金具５４が取り付けられている。端子金具５４は、電源回路（図示略）に接続されている。発熱体４１には、内部接続端子５３等を介して、発熱体４１を発熱させるための電力が供給される。
図示を省略したが、静電チャック１（本体基板１１、金属ベース１２、接着層１３）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。本体基板１１の上面（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本体基板１１の上面（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、静電チャック（半導体製造装置用部品）１の製造方法について説明する。
図４〜図７に示すように、静電チャック（半導体製造装置用部品）１の製造方法は、本体基板１１となるセラミックグリーンシート１１０ｅ上に、発熱体材料である感光性金属ペースト４１０を塗布する塗布工程と、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に塗布した感光性金属ペースト４１０を露光及び現像し、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に発熱体４１となる中間発熱体４１０ａを形成する露光現像工程と、セラミックグリーンシート１１０ｅ及び中間発熱体４１０ａを同時焼成し、本体基板１１及び発熱体４１を形成する焼成工程と、を有する。以下、この静電チャック１の製造方法を詳細に説明する。
図４〜図７に示すように、静電チャック（半導体製造装置用部品）１の製造方法は、本体基板１１となるセラミックグリーンシート１１０ｅ上に、発熱体材料である感光性金属ペースト４１０を塗布する塗布工程と、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に塗布した感光性金属ペースト４１０を露光及び現像し、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に発熱体４１となる中間発熱体４１０ａを形成する露光現像工程と、セラミックグリーンシート１１０ｅ及び中間発熱体４１０ａを同時焼成し、本体基板１１及び発熱体４１を形成する焼成工程と、を有する。以下、この静電チャック１の製造方法を詳細に説明する。
まず、ステップ１として、従来公知の方法により、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシートを作製する。本実施形態では、本体基板１１となる６枚のセラミックグリーンシート１１０ａ〜１１０ｆ（図７参照）を作製する。
次いで、ステップ２として、図４（Ａ）に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅ（図７参照）に、パンチング等の方法で一対のスルーホール１９１、１９２を形成する。一対のスルーホール１９１、１９２は、一対のビア４２、４３となる位置に形成する。
次いで、ステップ３として、図４（Ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅに形成した一対のスルーホール１９１、１９２内に、メタルマスク等を用いて、ビア用インク４２０、４３０を充填する。ビア用インク４２０、４３０は、アルミナを主成分とするセラミックグリーンシート用の原料粉末にタングステン粉末を混合してスラリー状としたメタライズインクである。
次いで、ステップ４として、図５（Ａ）に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に、スクリーン印刷で感光性金属ペースト４１０を塗布する。感光性金属ペースト４１０は、セラミックグリーンシート１１０ｅ上の全体に塗布する。感光性金属ペースト４１０は、タングステン粉末、感光性ポリマー、光硬化剤等を含有するペーストである。感光性金属ペースト４１０は、粘度を１００〜２００００ｐｏｉｓｅ、塗布厚みを５〜３０μｍとすることができる。塗布した感光性金属ペースト４１０は、８０〜１２０℃、５〜３０分の条件で乾燥させる。
次いで、ステップ５として、図５（Ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅの上方に、ガラスマスク７２を位置合わせして配置する。そして、セラミックグリーンシート１１０ｅ上の感光性金属ペースト４１０に対して、露光装置７１からガラスマスク７２を介して所定の部分に光（紫外線）を当てる。光源としては、水銀灯（ｇ線、ｈ線）等を用いることができる。露光量は、２００〜６０００ｍｊとすることができる。露光装置７１としては、例えば、直描露光装置（ＬＤＩ：Ｌａｓｅｒ Ｄｉｒｅｃｔ Ｉｍａｇｅｒ）が用いられる。ガラスマスク７２は、紫外線を透過可能とする複数の光透過部、及び、紫外線を透過不能とする非透過部からなるフォトマスクが用いられる。
このとき、感光性金属ペースト４１０のうち、発熱体４１となる部分に光を当てる。これにより、感光性金属ペースト４１０のうち、光を当てた部分（露光した部分）を硬化させ、中間発熱体４１０ａを形成する。光を当てなかった部分（露光しなかった部分）は、未露光部４１０ｂとなる。
次いで、ステップ６として、図５（Ｃ）に示すように、感光性金属ペースト４１０のうち、中間発熱体４１０ａ以外の部分（未露光部４１０ｂ）を除去する。具体的には、感光性金属ペースト４１０を塗布したセラミックグリーンシート１１０ｅを現像液に浸漬する。現像液としては、０．１〜５質量％炭酸ナトリウム水溶液を用いた。これにより、感光性金属ペースト４１０のうち、未露光部４１０ｂが除去され、中間発熱体４１０ａが残る。その後、洗浄、乾燥を行う。乾燥は、８０〜１２０℃、５〜３０分の条件で行う。
図６に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅ上の中間発熱体４１０ａは、矩形状（長方形状）の断面を有する。中間発熱体４１０ａは、表面粗さＲａが１μｍ以下である。中間発熱体４１０ａのパターン幅（線幅）Ｗは、２０〜２０００μｍとすることができる。なお、同図は、中間発熱体４１０ａの長さ方向（軸方向）に直交する断面を示したものである。
次いで、ステップ７として、図７に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅ以外のセラミックグリーンシート１１０ｃ、１１０ｆの必要な箇所にも、前述のメタライズインクの充填、塗布等を行う。
具体的には、セラミックグリーンシート１１０ｃに、パンチング等の方法でスルーホールを形成する。そして、スルーホール内に、メタルマスク等を用いて、ビア２２となるビア用インク２２０を充填する。その後、セラミックグリーンシート１１０ｃ上に、スクリーン印刷等の方法で吸着用電極２１となる電極用インク２１０を塗布する。ビア用インク２２０及び電極用インク２１０は、前述のメタライズインクである。
また、セラミックグリーンシート１１０ｆに、パンチング等の方法で一対のスルーホールを形成する。そして、一対のスルーホール内に、メタルマスク等を用いて、一対のビア４６、４７となるビア用インク４６０、４７０を充填する。その後、セラミックグリーンシート１１０ｆ上に、スクリーン印刷等の方法でドライバ４４、４５となるドライバ用インク４４０、４５０を塗布する。ビア用インク４６０、４７０及びドライバ用インク４４０、４５０は、前述のメタライズインクである。
また、セラミックグリーンシート１１０ｄ〜１１０ｆには、内部穴３１となる部分に貫通孔を形成しておく（前述の図５では貫通孔の図示を省略）。また、セラミックグリーンシート１１０ｆには、内部穴５１となる部分に凹部を形成しておく。
次いで、ステップ８として、複数のセラミックグリーンシート１１０ａ〜１１０ｆ（図７参照）を積層し、熱圧着する。これにより、セラミックグリーンシート１１０ａ〜１１０ｆ、中間発熱体４１０等を含む積層シートを得る。そして、積層シートを所定の形状にカットする。その後、還元雰囲気中、１４００〜１８００℃の範囲（例えば１４５０℃）の温度条件で５時間、積層シートの同時焼成を行う。その結果、セラミックグリーンシート１１０ａ〜１１０ｆ中のアルミナ、導電性ペースト中のタングステン、及び、感光性金属ペースト４１０（中間発熱体４１０ａ）中のタングステンが同時焼結する。そして、セラミックグリーンシート１１０ａ〜１１０ｆがアルミナ質焼結体となり、感光性金属ペースト４１０（中間発熱体４１０ａ）が発熱体４１となる。
次いで、ステップ９として、アルミナ質焼結体の必要な箇所に、メタライズ層２３、４８等を形成する。これにより、本体基板１１を得る。その後、シリコーン樹脂からなる接着剤を用いて、本体基板１１と金属ベース１２とを接合する。これにより、本体基板１１と金属ベース１２とが接着層１３により接合された静電チャック１を得る。
なお、本実施形態では、本体基板１１を構成するセラミックとしてアルミナを用いたが、例えば、窒化アルミニウムを用いる場合、前述のステップ８において、還元雰囲気中、１６００〜２０００℃の範囲の温度条件で５時間、積層シートの同時焼成を行う。
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（半導体製造装置用部品）１の製造方法では、前記塗布工程、前記露光工程及び前記現像工程を行う。すなわち、フォトリソグラフィを用いて、発熱体材料（感光性金属ペースト４１０）を所望のパターンに形成する。そのため、フォトリソグラフィを用いて形成された発熱体材料（中間発熱体４１０ａ）のパターンの厚みや幅のばらつきは、従来のスクリーン印刷等の方法で形成されたパターンの厚みや幅のばらつきと比べて、少なくできる。
本実施形態の静電チャック（半導体製造装置用部品）１の製造方法では、前記塗布工程、前記露光工程及び前記現像工程を行う。すなわち、フォトリソグラフィを用いて、発熱体材料（感光性金属ペースト４１０）を所望のパターンに形成する。そのため、フォトリソグラフィを用いて形成された発熱体材料（中間発熱体４１０ａ）のパターンの厚みや幅のばらつきは、従来のスクリーン印刷等の方法で形成されたパターンの厚みや幅のばらつきと比べて、少なくできる。
これにより、厚みや幅のばらつきが抑制され、発熱の均一性に優れている発熱体４１を前記焼成工程において形成できる。よって、発熱体４１が設けられた本体基板１１の温度ばらつき（面方向の温度ばらつき）、さらには本体基板１１に支持された半導体ウェハ８の温度ばらつきを抑制できる。その結果、例えば、半導体ウェハ８に対するエッチングの加工精度を高め、歩留りを向上させることができる。
また、前述のフォトリソグラフィを用いて形成された発熱体材料（中間発熱体４１０ａ）のパターンに異なる線幅が混在していたとしても、それぞれのパターンの厚みや幅のばらつきを抑制できる。これにより、例えば、異なる線幅が混在するような複雑なパターンの発熱体４１を精度良く形成することができる。
また、本実施形態の製造方法では、中間発熱体４１０ａは、矩形状の断面を有する。そのため、発熱体材料（中間発熱体４１０ａ）の厚みや幅のばらつきを抑制できる。これにより、厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱の均一性に優れた発熱体４１が得られる。
また、中間発熱体４１０ａは、表面粗さＲａが１μｍ以下である。そのため、発熱体材料（中間発熱体４１０ａ）の厚みや幅のばらつきを抑制できる。これにより、厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱の均一性に優れた発熱体４１が得られる。
本実施形態の静電チャック（半導体製造装置用部品）１において、本体基板１１に設けられた発熱体４１は、矩形状の断面を有する。そのため、発熱体４１は、厚みや幅のばらつきが少なく、発熱の均一性に優れたものとなる。これにより、発熱体４１が設けられた本体基板１１の温度ばらつき（面方向の温度ばらつき）、さらには本体基板１１に支持（保持）された半導体ウェハ８の温度ばらつきを抑制できる。その結果、例えば、半導体ウェハ８に対するエッチング等の加工精度を高め、歩留りを向上させることができる。
また、本実施形態において、本体基板１１に設けられた発熱体４１は、表面粗さＲａが１μｍ以下である。そのため、発熱体４１は、厚みや幅のばらつきが少なく、発熱の均一性に優れたものとなる。
このように、本実施形態によれば、発熱体４１の厚みや幅のばらつきを抑制し、発熱体４１が設けられた本体基板１１の温度ばらつきを抑制できる静電チャック（半導体製造装置用部品）１及びその製造方法を提供することができる。
（実施形態２）
本実施形態は、図８、図９に示すように、前述の実施形態１の静電チャック１（図１〜図３参照）において、その製造方法を変更した例である。
本実施形態は、図８、図９に示すように、前述の実施形態１の静電チャック１（図１〜図３参照）において、その製造方法を変更した例である。
図８、図９に示すように、に示すように、本実施形態の静電チャック（半導体製造装置用部品）１の製造方法は、キャリアフィルム６００上に、発熱体材料である感光性金属ペースト４１０を塗布する塗布工程と、キャリアフィルム６００上に塗布した感光性金属ペースト４１０を露光及び現像し、キャリアフィルム６００上に発熱体４１となる中間発熱体４１０ａを形成する露光現像工程と、キャリアフィルム６００上の中間発熱体４１０を本体基板１１となるセラミックグリーンシート１１０ｅ上に転写する転写工程と、セラミックグリーンシート１１０ｅ及び中間発熱体４１０ａを同時焼成し、本体基板１１及び発熱体４１を形成する焼成工程と、を有する。
本実施形態の製造方法は、前述の実施形態１の製造方法におけるステップ１〜９のうち、ステップ４〜６が異なり、その他のステップは前述の実施形態１と同様である。以下、実施形態１と異なるステップ４〜６を中心に説明する。
ステップ４Ａとして、図８（Ａ）に示すように、樹脂製のキャリアフィルム６００上に、塗工機等を用いて感光性金属ペースト４１０を塗布する。感光性金属ペースト４１０は、キャリアフィルム６００上の全体に塗布する。塗布した感光性金属ペースト４１０は、８０〜１２０℃、５〜３０分の条件で乾燥させる。本実施形態のキャリアフィルム６００は、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）からなる。なお、キャリアフィルム６００としては、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリフェニレンサルファイド（ＰＰＳ）、ポリイミド等を用いることができる。
ステップ５Ａとして、図８（Ｂ）に示すように、キャリアフィルム６００の上方に、ガラスマスク７２を位置合わせして配置する。そして、キャリアフィルム６００上の感光性金属ペースト４１０に対して、露光装置７１からガラスマスク７２を介して所定の部分に光（紫外線）を当てる。
このとき、感光性金属ペースト４１０のうち、発熱体４１となる部分に光を当てる。これにより、感光性金属ペースト４１０のうち、光を当てた部分（露光した部分）を硬化させ、中間発熱体４１０ａを形成する。光を当てなかった部分（露光しなかった部分）は、未露光部４１０ｂとなる。
ステップ６Ａ−１として、図８（Ｃ）に示すように、感光性金属ペースト４１０のうち、中間発熱体４１０ａ以外の部分（未露光部４１０ｂ）を除去する。具体的には、感光性金属ペースト４１０を塗布したキャリアフィルム６００を現像液に浸漬する。これにより、感光性金属ペースト４１０のうち、未露光部４１０ｂが除去され、中間発熱体４１０ａが残る。その後、洗浄、乾燥を行う。乾燥は、８０〜１２０℃、５〜３０分の条件で行う。
ステップ６Ａ−２として、図９（Ａ）に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に、中間発熱体４１０ａが形成されたキャリアフィルム６００を接着（圧着）する。このとき、キャリアフィルム６００に形成された中間発熱体４１０ａがセラミックグリーンシート１１０ｅ側となるように、セラミックグリーンシート１１０ｅ上にキャリアフィルム６００を接着（圧着）する。
ステップ６Ａ−３として、図９（Ｂ）に示すように、セラミックグリーンシート１１０ｅからキャリアフィルム６００を剥がす。これにより、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に中間発熱体４１０ａを転写する。すなわち、セラミックグリーンシート１１０ｅ上に中間発熱体４１０ａを形成する。
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（半導体製造装置用部品）１の製造方法では、前記塗布工程、前記露光現像工程、前記転写工程を順に行う。すなわち、フォトリソグラフィを用いて、キャリアフィルム６００上に発熱体材料（感光性金属ペースト４１０）を所望のパターンに形成し、これをセラミックグリーンシート１１０ｅ上に転写する。そのため、前述した実施形態１における静電チャック（半導体製造装置用部品）１の製造方法と同様の作用効果が得られる。
また、本実施形態の製造方法は、セラミックグリーンシート１１０ｅが水と反応しやすい材料の場合に好適である。水と反応しやすい材料としては、窒化アルミニウムが挙げられる（２ＡｌＮ＋３Ｈ２Ｏ→２ＮＨ３＋Ａｌ２Ｏ３）。例えば、現像液が炭酸ナトリウム水溶液の場合、その現像液とセラミックグリーンシート１１０ｅとが反応してしまうが、本実施形態の製造方法では、現像液とセラミックグリーンシート１１０ｅとが接触しないため、そのような問題が起こらず好適である。
（実験例）
本実験例では、異なる方法でパターン形成した発熱体材料の表面粗さ及び厚みばらつきを評価した。また、異なる方法でパターン形成した発熱体材料をセラミックグリーンシートと同時焼成した発熱体の形状を観察した。
本実験例では、異なる方法でパターン形成した発熱体材料の表面粗さ及び厚みばらつきを評価した。また、異なる方法でパターン形成した発熱体材料をセラミックグリーンシートと同時焼成した発熱体の形状を観察した。
まず、実施形態１と同様の感光性金属ペースト（発熱体材料）を用いて、実施形態１と同様のフォトリソグラフィによりパターンをセラミックグリーンシート（アルミナグリーンシート）上に形成した（試料１１）。比較として、従来の金属ペースト（発熱体材料）を用いて、スクリーン印刷によりパターンをセラミックグリーンシート上に形成した（試料２１）。線幅は、いずれも０．７０ｍｍとした。
次いで、接触式の粗さ測定機（東京精密社製、ＳＵＲＦＣＯＭ １５００ＳＤ３）を用いて、試料１１及び試料２１の発熱体材料の表面粗さを分析した。測定条件としては、測定範囲：１０００μｍ、最小分解能：０．０００１μｍ、測定力：０．７５ｍＮ、触針材質：ダイヤモンド、触針形状：６０°円錐形、測定速度：０．５ｍｍ／秒とした。
図１０は、試料１１の発熱体材料の表面粗さ分析結果である。図１１は、試料２１の発熱体材料の表面粗さ分析結果である。図１０及び図１１を比較すると、フォトリソグラフィにより形成された試料１１の表面粗さは、スクリーン印刷により形成された試料２１の表面粗さに比べて、小さいことがわかる。また、図１０に示すように、試料１１の発熱体材料は、断面が矩形状であることがわかる。
次に、感光性金属ペースト（発熱体材料）を用いて、フォトリソグラフィにより４種類の異なる線幅のパターンを同一のセラミックグリーンシート上に同時に形成した（試料１２）。比較として、従来の金属ペースト（発熱体材料）を用いて、スクリーン印刷により４種類の異なる線幅のパターンを同一のセラミックグリーンシート上に同時に形成した（試料２２）。４種類の異なる線幅は、０．１８ｍｍ、０．３６ｍｍ、０．７２ｍｍ、１．１０ｍｍである。それぞれの線幅のパターンにおける厚みの平均値を求めた。
図１２は、試料１２及び試料２２の発熱体材料の線幅と厚みとの関係を示したグラフである。同図において、Ｓ１が試料１２の結果、Ｓ２が試料２２の結果である。同図から、フォトリソグラフィにより形成された試料１２（Ｓ１）は、線幅が異なる試料ごとの厚みの差が小さいことがわかる。よって、パターンが異なる線幅が混在していたとしても、フォトリソグラフィにより形成された試料１２（Ｓ１）は、スクリーン印刷により形成された試料２２（Ｓ２）よりも、パターンの厚みのばらつきを抑制できることがわかる。
次に、感光性金属ペースト（発熱体材料）を用いて、フォトリソグラフィにより３種類の異なる線幅のパターンをセラミックグリーンシート上に形成した。このセラミックグリーンシートを含む複数のセラミックシートを積層・熱圧着し、所定の条件で焼成を行うことにより、発熱体を有する本体基板を得た（試料１３）。比較として、従来の金属ペースト（発熱体材料）を用いて、スクリーン印刷により３種類の異なる線幅のパターンをセラミックグリーンシート上に形成した。このセラミックグリーンシートを含む複数のセラミックシートを積層・熱圧着し、所定の条件で焼成を行うことにより、発熱体を有する本体基板を得た（試料２３）。これらの本体基板の断面（特に発熱体の断面形状）を観察した。
図１３（Ａ）〜（Ｃ）は、試料１３の発熱体（線幅：０．１８ｍｍ、０．３６ｍｍ、０．７２ｍｍ）の断面形状を示す写真である。図１４は、試料１３の発熱体の断面形状を示す模式図である。図１５（Ａ）〜（Ｃ）は、試料２３の発熱体（線幅：０．１８ｍｍ、０．３６ｍｍ、０．７２ｍｍ）の断面形状を示す写真である。図１６は、試料２３の発熱体の断面形状を示す模式図である。
図１３（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、試料１３の発熱体は、断面が矩形状（長方形状）である。すなわち、図１４に示すように、本体基板１１に設けられた発熱体４１は、断面が矩形状（長方形状）である。長方形の角部は、多少の丸みを有している。発熱体４１は、線幅や厚みがほぼ一定である。
一方、図１５（Ａ）〜（Ｃ）に示すように、試料２３の発熱体は、幅方向両端部が三角形状に尖っている。すなわち、図１６に示すように、本体基板９１１に設けられた発熱体９４１は、幅方向両端部が三角形状に尖っている。発熱体９４１の幅方向両端部は、先端へ行くほど厚みが小さくなっている。
この結果から、試料１３の発熱体（フォトリソグラフィによりパターンを形成）は、矩形状の断面を有することにより、試料２３の発熱体（スクリーン印刷によりパターンを形成）に比べて、厚みや幅のばらつきが少なく、発熱の均一性に優れたものであることがわかる。
（その他の実施形態）
本発明は、前述の実施形態、実験例等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。
本発明は、前述の実施形態、実験例等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、前記塗布工程において、セラミックグリーンシート上に、スクリーン印刷で感光性金属ペーストを塗布したが、例えば、セラミックグリーンシートに対してメタルマスクを配置しておき、塗布工程ではメタルマスクを介して感光性金属ペーストを塗布するようにしてもよいし、塗工機等を用いて塗布してもよい。
（２）前述の実施形態では、発熱体を本体基板の内部に設けたが、例えば、本体基板の表面に設けてもよい。同様に、吸着用電極を本体基板の内部に設けたが、例えば、本体基板の表面に設けてもよい。
（３）前述の実施形態では、感光性金属ペーストとして、現像時に露光部分が残る「ネガ型」の感光性金属ペーストを用いたが、現像時に露光部分が除去される「ポジ型」の感光性金属ペーストを用いてもよい。
１…静電チャック（半導体製造装置用部品）
１１…本体基板
４１…発熱体
１１０ａ〜１１０ｅ…セラミックグリーンシート
４１０…感光性金属ペースト
４１０ａ…中間発熱体
１１…本体基板
４１…発熱体
１１０ａ〜１１０ｅ…セラミックグリーンシート
４１０…感光性金属ペースト
４１０ａ…中間発熱体
Claims (4)
- セラミックからなる本体基板と、該本体基板に設けられた発熱体および吸着用電極と、を備えた半導体製造装置用部品の製造方法であって、
前記本体基板となるセラミックグリーンシート上に、発熱体材料である感光性金属ペーストを塗布する塗布工程と、
前記セラミックグリーンシート上に塗布した前記感光性金属ペーストを露光及び現像し、前記セラミックグリーンシート上に前記発熱体となる中間発熱体を形成する露光現像工程と、
前記セラミックグリーンシートと異なる他のセラミックグリーンシートに、スクリーン印刷で吸着用電極となる電極用インクを塗布することで、中間吸着用電極を形成する吸着用電極形成工程と、
前記セラミックグリーンシート、前記他のセラミックグリーンシート、前記中間吸着用電極及び前記中間発熱体を同時焼成し、前記本体基板、前記吸着用電極及び前記発熱体を形成する焼成工程と、
を有することを特徴とする半導体製造装置用部品の製造方法。 - セラミックからなる本体基板と、該本体基板に設けられた発熱体および吸着用電極と、を備えた半導体製造装置用部品の製造方法であって、
キャリアフィルム上に、発熱体材料である感光性金属ペーストを塗布する塗布工程と、
前記キャリアフィルム上に塗布した前記感光性金属ペーストを露光及び現像し、前記キャリアフィルム上に前記発熱体となる中間発熱体を形成する露光現像工程と、
前記キャリアフィルム上の前記中間発熱体を前記本体基板となるセラミックグリーンシート上に転写する転写工程と、
前記セラミックグリーンシートと異なる他のセラミックグリーンシートに、スクリーン印刷で吸着用電極となる電極用インクを塗布することで、中間吸着用電極を形成する吸着用電極形成工程と、
前記セラミックグリーンシート、前記他のセラミックグリーンシート、前記中間吸着用電極及び前記中間発熱体を同時焼成し、前記本体基板、前記吸着用電極及び前記発熱体を形成する焼成工程と、を有することを特徴とする半導体製造装置用部品の製造方法。 - 前記中間発熱体は、矩形状の断面を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の半導体製造装置用部品の製造方法。
- 前記中間発熱体は、表面粗さＲａが１μｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品の製造方法。
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