JP6527084B2 - 静電チャック - Google Patents

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Description

関連出願の相互参照
本国際出願は、２０１４年６月２３日に日本国特許庁に出願された日本国特許出願第２０１４−１２８３１５号に基づく優先権を主張するものであり、日本国特許出願第２０１４−１２８３１５号の全内容を参照により本国際出願に援用する。
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（例えば特許文献１参照）。
具体的には、特許文献１に記載の静電チャックでは、セラミック絶縁板の内部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（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。
また、近年では、吸着面に吸着された半導体ウェハの加工を好適に行うために、静電チャックに対して、半導体ウェハの温度を調節（加熱または冷却）する機能を持たせた技術が知られている。
例えば、セラミック絶縁板内に、発熱体として（例えば螺旋状に形成された）ヒータ電極を設け、ヒータ電極でセラミック絶縁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が知られている。
更に、前記特許文献１には、セラミック絶縁板内に吸着面にて開口する冷却用ガス流路を設け、冷却用ガス流路を流れる冷却用ガス（例えばヘリウムガス）を吸着面上の半導体ウェハに接触させることにより、半導体ウェハを冷却する技術が開示されている。
また、これとは別に、上述した構造の静電チャックにおいては、セラミック絶縁板と金属ベースとは熱膨張率が異なるので、温度が変化すると、セラミック絶縁板と金属ベースとの間に生じる熱応力によって、静電チャックに反りが発生することがある。
この対策として、近年では、セラミック絶縁板と金属ベースとの間に、応力緩和層を設けた技術が提案されている（例えば特許文献２参照）。
特開２００５−１３６１０４号公報 特開２００９−７１０２３号公報
上述したヒータ電極は、例えばＷ等などのヒータ電極の材料（発熱体ペースト）を用いて、例えばスクリーン印刷によって細い線を螺旋状や蛇行状などに形成することによって作製されるが、製造工程において、ヒータ電極の厚みや幅などにムラなどが生じた場合などには、半導体ウェハと接触するセラミック絶縁体にも温度ムラ（平面方向における温度のばらつき）が生じ、結果として、半導体ウェハにも温度ムラが生じるという問題があった。
そして、このように半導体ウェハに温度ムラがあると、例えばプラズマエッチングによって半導体ウェハにパターンを形成する場合に、処理の度合いがばらつくなどの問題が生じ易いため、歩留まりが低下してしまう。
本発明の一側面においては、静電チャックの吸着側（第１主面側）の温度ムラ、従って、静電チャックに吸着された被吸着物に対する温度ムラの発生を低減できる静電チャックを提供することが望ましい。
（１）本発明の一つの局面おける静電チャックは、吸着用基板とヒータ部材と異方性熱伝導体と金属層と接着剤層とを備えており、吸着用電極に電圧を印加した際に生じる静電引力を用いて、被吸着物を吸着用基板の第１主面に吸着させる。
前記吸着用基板は、第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有する。ヒータ部材は、第２主面側に配置されており、吸着用基板を加熱する発熱体を有する。異方性熱伝導体は、上面及び下面を有し且つ方向によって熱伝導率が異なるものであり、吸着用基板とヒータ部材との間にて、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるように配置される。金属層は、異方性熱伝導体の上面及び下面を覆うように、それぞれ異方性熱伝導体に接合される。接着剤層は、各金属層の表面に配置され、吸着用基板又はヒータ部材との接合を行う。両金属層の少なくとも一方は、溶融した金属を固化させて形成した金属融着層である。
つまり、静電チャックは、吸着用基板とヒータ部材との間に、方向によって熱伝導率が異なる異方性熱伝導体、具体的には、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるような異方性熱伝導体を備えている。
なお、ここで、上面及び下面とは、異方性熱伝導体の厚み方向における一方の面と他方の面とを示している。また、面方向とは、厚み方向と垂直の方向、即ち、異方性熱伝導体が広がる平面方向である。なお、異方性熱伝導体は、上面と下面との間に所定の厚みを有し、厚み方向とはこの厚みの方向である。（以下同様）
従って、ヒータ部材に設けられた発熱体の構造や配置等により（発熱体の場所によって）発熱状態にムラがあった場合でも、異方性熱伝導体によって、厚み方向より面方向に熱が伝わり易いので、その面方向における温度ムラが緩和される。これにより、吸着用基板の温度ムラ（即ち基板表面の面方向における温度ムラ）を低減することができる。即ち、基板表面の面方向における温度を均一化することができる。
従って、吸着用基板に吸着された半導体ウェハ等の吸着物の温度ムラを低減できるので、例えばプラズマエッチングによって半導体ウェハにパターンを形成する場合のように、処理の度合いがばらつくなどの問題の発生を低減することができ、歩留まりを向上することができる。
ここで、異方性熱伝導体によって温度ムラが緩和される理由は、この異方性熱伝導体は、厚み方向には温度が伝わりにくいので、ヒータに温度ムラがあった場合でも、ヒータによる温度は、まず、厚み方向と垂直の面方向（基板表面と同様な平面方向）に温度が伝わって、異方性熱伝導体内部において温度が均一化され、その均一化された温度が吸着用基板側に伝わるからと考えられる。
なお、厚み方向と面方向との熱伝導率の差としては、本発明者の研究によれば、例えば１００倍以上あれば、温度ムラを好適に低減できるので望ましい。
更に、この静電チャックは、異方性熱伝導体の上面及び下面を覆うように、それぞれ異邦性熱伝導体に接合された金属層を備えるとともに、その各金属層の表面に、吸着用基板又はヒータ部材との接合を行う各接着剤層を備えており、更に、両金属層の少なくとも一方は、溶融した金属を固化させて形成した金属融着層である。
つまり、異方性熱伝導体の上面に一方の金属層が形成され、その一方の金属層の表面に一方の接着剤層が形成され、その一方の表面側（吸着側：例えば表側）に吸着用基板が配置されている。同様に、異方性熱伝導体の下面に他方の金属層が形成され、その他方の金属層の表面に他方の接着剤層が形成され、その他方の表面側（吸着側と反対側：例えば裏側）にヒータ部材が配置されている。
例えばグラファイトを用いて構成される異方性熱伝導体（例えばグラファイトシート）は、通常、接着剤の濡れ性が低いので、接着剤を用いて、異方性熱伝導体と積層方向（即ち異方性熱伝導体の厚み方向）の部材（吸着用基板やヒータ部材）とを接合することは容易ではない。
それに対して、この静電チャックでは、異方性熱伝導体の上面及び下面に、異方性熱伝導体より接着剤との接合性が高い金属層が形成されているので、接着剤層との接合性が向上する。これにより、異方性熱伝導体と接着剤層（従って吸着用基板やヒータ部材）との接合性が高いという利点がある。
その上、この静電チャックでは、両金属層の少なくとも一方は、溶融した金属を固化させて形成した金属融着層である。
この金属融着層は、溶融した金属を異方性熱伝導体に塗布等によって付着させて、その後固化させて形成したものであるので、異方性熱伝導体と密着して強固に接合する。例えばグラファイトのように、異方性熱伝導体に隙間がある場合には、溶融した金属がその隙間に入り込んで強固に接合する。
このように、金属融着層は異方性熱伝導体に強固に密着して接合性が高いので、異方性熱伝導体から金属融着層に熱を伝えやすく、しかも、金属融着層自体面方向に熱を伝えやすい。よって、この点からも、吸着用基板の温度ムラを大きく低減することができる。即ち、基板表面の面方向における温度をより均一化することができる。
また、金属融着層は、塗布等によって形成する際に、その厚みを容易に調節できる（即ち、容易に厚くすることができる）。よって、その厚みを大きくした場合には、熱伝導性の高い金属層が、十分な厚みで面方向に広がっているので、吸着用基板の温度ムラをより大きく低減することができる。即ち、基板表面の面方向における温度をより一層均一化することができる。
更に、この金属融着層は、異方性熱伝導体に強固に密着しているので、接合性が高く、金属融着層と異方性熱伝導体との間で剥離が生じにくいという効果がある。
なお、金属融着層の厚みとしては、例えば５０μｍ〜３００μｍの範囲であれば、剥離しにくく強固に異方性熱伝導体に接合し、しかも、高い熱伝導性を有するので好適である。
（２）上述の静電チャックは、前記異方性熱伝導体の前記上面と前記下面との間に位置する側面を覆うように、溶融した金属を固化させて形成した金属融着層を備えていてもよい。
例えばグラファイトのように、異方性熱伝導体が多数の薄膜が（前記積層方向に）積層されている構造の場合には、垂直方向における端面（側面）から剥離が生じ易い。
それに対して、この静電チャックでは、異方性熱伝導体の側面を金属融着層で覆っているので、異方性熱伝導体の剥離が生じにくいという効果がある。
更に、異方性熱伝導体の側面から上面又は下面（特に両面）に到るように、連続的に金属融着層を形成すると、一層剥離が生じにくい。
特に、金属融着層を、異方性熱伝導体の全表面（全ての表面）を覆うように形成すると、異方性熱伝導体と金属融着層との剥離が、より一層生じ難いので好適である。
（３）上述の静電チャックでは、前記金属融着層は、金属溶射によって形成された金属溶射層であってもよい。
この静電チャックは、金属融着層の形成方法を例示したものである。
なお、金属溶射以外に、異方性熱伝導体を溶融した金属の中に浸ける方法等を採用できる。
（４）上述の静電チャックは、前記吸着用基板と前記異方性熱伝導体の前記上面側の前記接着剤層との間に、前記吸着用基板を加熱する別発熱体を有する別ヒータ部材を備えていてもよい。前記別ヒータ部材の別発熱体は、前記吸着用基板の温度を、前記面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、前記面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成されていてもよい。
上述の静電チャックでは、吸着用基板（従って被吸着材）の面方向における温度を均一化することができる。しかしながら、例えば被吸着材の加工の内容等によっては、吸着用基板（従って被吸着材）の面方向における温度を、位置によって任意に調節したい場合がある。
そこで、この静電チャックでは、別発熱体は、吸着用基板の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体から構成されている。これにより、複数の発熱体の温度をそれぞれ所望の温度に制御することによって、吸着用基板の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節することができる。さらに、各別発熱体の電力量から温度差を予想することも可能である。
つまり、分離された各別発熱体の温度を制御することにより、被吸着材の温度を、面方向における位置によって所望の温度に容易に調節することができる。
（５）本発明の他の局面の静電チャックは、吸着用基板とヒータ部材と異方性熱伝導体と前記ヒータ部材とは異なる別ヒータ部材とを備えており、吸着用電極に電圧を印加した際に生じる静電引力を用いて、被吸着物を吸着用基板の第１主面に吸着させる。
前記吸着用基板は、第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有する。ヒータ部材は、第２主面側に配置されており、吸着用基板を加熱する発熱体を有する。異方性熱伝導体は、上面及び下面を有し且つ方向によって熱伝導率が異なるものであり、吸着用基板とヒータ部材との間にて、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるように配置される。別ヒータ部材は、吸着用基板と異方性熱伝導体との間に配置されており、吸着用基板を加熱する別発熱体を有する。この別発熱体は、吸着用基板の温度を、面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成されている。
この静電チャックは、前記一つの局面の静電チャックと同様に、吸着用基板とヒータ部材との間に、方向によって熱伝導率が異なる異方性熱伝導体、即ち、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるような異方性熱伝導体を備えている。
従って、ヒータ部材に設けられた発熱体の構造や配置等により（発熱体の場所によって）発熱状態にムラがあった場合でも、異方性熱伝導体によって、厚み方向より面方向に熱が伝わり易いので、面方向における温度ムラが緩和される。
これにより、吸着用基板の温度ムラ（即ち基板表面の面方向における温度ムラ）を低減することができる。即ち、基板表面の面方向における温度を均一化することができる。
よって、吸着用基板に吸着された半導体ウェハ等の吸着物の温度ムラを低減できるので、例えばプラズマエッチングによって半導体ウェハにパターンを形成する場合のように、処理の度合いがばらつくなどの問題の発生を低減することができる。その結果、被吸着材を加工する場合に、その歩留まりを向上することができる。
更に、この静電チャックでは、別発熱体は、吸着用基板の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成されている。それにより、複数の発熱体の温度をそれぞれ所望の温度に制御することによって、吸着用基板の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節することができる。
つまり、吸着用基板（従って被吸着材）の面方向における温度を、その位置によって異なるように制御したいという要求（課題）がある場合には、この静電チャックのように、分離された各発熱体の温度を制御することにより、被吸着材の温度を、面方向における温度が異なるように、所望の温度に容易に調節することができる。
（６）上述の静電チャックは、前記異方性熱伝導体の前記上面及び前記下面を覆うように、それぞれ前記異方性熱伝導体に接合された金属層を備えるとともに、前記各金属層の表面に、前記ヒータ部材又は前記別ヒータ部材との接合を行う各接着剤層を備えていてもよい。
前記金属層は、接着剤層との接合性が高いので、異方性熱伝導体と各ヒータ部材との接合性が高いという利点がある。
（７）上述の静電チャックでは、更に、前記ヒータ部材の発熱体は、前記面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成され、且つ、前記別発熱体において分離して配置された発熱体の数は、前記発熱体において分離して配置された発熱体の数より多くてもよい。
この静電チャックでは、別発熱体だけでなく、発熱体においても、面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成されていてもよい。
従って、別発熱体だけでなく、発熱体においても、複数の発熱体の温度をそれぞれ所望の温度に制御することによって、吸着用基板の温度を所望の温度に調節することができる。
つまり、発熱体及び別発熱体において、分離された各発熱体の温度を制御することにより、被吸着材の温度を所望の温度により一層容易に調節することができる。
（８）上述の静電チャックでは、前記各ヒータ部材は、前記各発熱体以外は、主としてセラミック又はポリイミドを用いて構成してもよい。
この静電チャックは、ヒータ部材や別ヒータ部材の構成を例示したものである。
つまり、ヒータ部材や別ヒータ部材の絶縁部分の材料として、例えば吸着用基板と同様なセラミック材料やポリイミド（ポリイミド樹脂）を採用してもよい。
具体的には、ヒータ部材の発熱体の周囲を構成する材料や、別ヒータ部材の別発熱体の周囲を構成する材料として、セラミックやポリイミドを採用してもよい。
ここで、各ヒータ部材とは前記ヒータ部材と別ヒータ部材とを示し、各発熱体とは前記発熱体と別発熱体とを示す。
（９）上述の静電チャックでは、前記異方性熱伝導体は、グラファイトを用いて構成してもよい。
この静電チャックは、異方性熱伝導体の材料を例示したものである。
なお、グラファイト以外に、例えばポリイミド樹脂等を採用できる。
以下に、上述した各構成として採用できる構成について説明する。
・静電チャックとしては、吸着用基板の第２主面側に、板状の異方性熱伝導体、板状のヒータ部材、板状の金属ベースを配置し、それらを、接着剤層によって接合した構成を採用してもよい。
なお、吸着用基板と異方性熱伝導体との間や、異方性熱伝導体と各ヒータ部材との間に、その他の各種の部材（異方性熱伝導体ではない部材）を配置してもよい。
・吸着用基板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、上述したセラミックを採用してもよい。また、セラミックで構成する場合には、複数のセラミック層を積層して形成してもよい。この場合には、内部に各種の構造を容易に形成できる。
このセラミックとしては、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を採用してもよい。
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採用してもよいし、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採用してもよい。
なお、半導体製造におけるドライエッチングなどの各処理においては、プラズマを用いた技術が種々採用され、プラズマを用いた処理においては、ハロゲンガスなど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。従って、吸着用基板は、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で構成してもよい。
・吸着用電極、ヒータ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部分を形成する場合、導体中の金属粉末は、セラミック絶縁板の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック部分がいわゆる高温焼成セラミック（例えばアルミナ等）を用いて構成される場合には、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）等やそれらの合金を採用してもよい。
このセラミック部分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）を用いて構成される場合には、導体中の金属粉末として、銅（Ｃｕ）または銀（Ａｇ）等やそれらの合金を採用してもよい。
また、セラミック部分が高誘電率セラミック（例えばチタン酸バリウム等）を用いて構成される場合には、導体中の金属粉末として、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等やそれらの合金を採用してもよい。
なお、吸着用電極、ヒータは、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する方法を採用してもよい。
・被吸着物としては、半導体ウェハ、ガラス基板等を採用してもよい。
・金属融着層を構成する材料としては、アルミニウム（Ａｌ）や、その合金が挙げられる。詳しくは、例えばアルミニウムと亜鉛（Ｚｎ）との合金を採用してもよい。また、金属融着層を形成する方法としては、金属溶射法等を採用してもよい。
なお、金属溶射法で形成された金属融着層は、通常、層の厚み方向で破断した断面で見た場合に、扁平化した粒子で構成された構造（ラメラ構造）を備えている。すなわち、通常、ラメラといわれる円盤状若しくは層状の粒子を用いて構成された構造を備えている。
また、金属層が金属融着層でない場合には、金属メッキ層が挙げられるが、その材料としては、ニッケル（Ｎｉ）、金（Ａｕ）等の金属の単体や、それらの合金を採用してもよい。なお、金属メッキ層を形成するメッキ方法としては、周知の無電解メッキ等を採用してもよい。
或いは、金属層が金属融着層でない場合には、その金属層を形成する方法として、例えばＡＤ（エアロゾルデポジション）法やコールドスプレー法等を採用してもよい。
なお、上述したメッキ法、ＡＤ（エアロゾルデポジション）法、コールドスプレー法によって形成された金属層では、通常、上述したラメラ構造は見られないことが多い。
・接着剤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、ポリアミド樹脂などの樹脂材料や、インジウムなどの金属材料を採用してもよい。
特に、接着剤層を構成する材料としては、例えば１００℃以上の耐熱性を有する各種の樹脂製の接着剤を選択してもよい。また、接着剤層を構成する材料としては、セラミックよりも低熱伝導性であってもよい。この場合、前記温度ムラを抑制する性能が向上する。
また、セラミック材料の熱膨張率と金属ベースの熱膨張率との差が大きいため、接着剤層は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能（柔軟な）な樹脂材料で構成してもよい。
つまり、接着剤層は、セラミックと異方性熱伝導体との間の熱膨張率及び柔軟性を有してもよい。
この場合には、接着剤層は、セラミック及び異方性熱伝導体に比べて柔軟性を有するので、接着剤層に隣接する部材間に加わる熱応力を緩和できる。よって、静電チャックの熱応力による変形（反り）を抑制することができる。
なお、ここで、柔軟性とは、外力が加わった場合の柔らかさ（曲げや易さ）を示しており、例えばヤング率で示すことができる。つまり、接着剤層は、セラミックや異方性熱伝導体に比べ、ヤング率が低い。
・なお、金属ベースの材料としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）等を採用してもよい。
実施例１の静電チャックを厚み方向に破断して模式的に示す説明図である。 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示す説明図である。 グラファイトシート等を厚み方向に破断し、その一部を示す斜視図である。 グラファイトシート等を厚み方向に破断し、各方向における熱伝導率の違いを示す説明図である。 図５Ａは吸着用電極を示す平面図、図５Ｂは吸着用電極に接続されるビアを示す平面図である。 図６Ａは第１のヒータ部材の一部である第１の発熱体を示す平面図、図６Ｂは第１の発熱体に接続されるビアを示す平面図、図６Ｃは内部導電層を示す平面図、図６Ｄは内部導電層に接続されるビアを示す平面図である。 図７Ａは変形例１のグラファイトシート等を厚み方向に破断し、その一部を示す斜視図、図７Ｂは変形例２のグラファイトシート等を厚み方向に破断し、その一部を示す斜視図である。 実施例２の静電チャックを厚み方向に破断して模式的に示す説明図である。 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示す説明図である。 図１０Ａは吸着用電極を示す平面図、図１０Ｂは第２のヒータ部材の第２の発熱体を示す平面図、図１０Ｃは第２発熱体に接続されるビアを示す平面図、図１０Ｄは内部導電層を示す平面図、図１０Ｅは内部導電層に接続されるビアを示す平面図である。 図１１Ａは第１のヒータ部材の一部である第１の発熱体を示す平面図、図１１Ｂは第１発熱体に接続されるビアを示す平面図、図１１Ｃは内部導電層を示す平面図、図１１Ｄは内部導電層に接続されるビアを示す平面図である。
１、８１…静電チャック
３…半導体ウェハ
５、８５…金属ベース
７、８３…吸着用部材
９、８７…吸着用基板
１１、８９…グラファイトシート
１３、９１…第１のヒータ部材（ヒータ部材）
１７…吸着面
１９、９５…吸着用電極
２１、１１１…第１の発熱体（発熱体）
２３、２５、７１、７３、１０１、１０３…金属融着層（金属層）
２７、２９、３２、１０５、１０７、１０９…接着剤層
７５…金属メッキ層（金属層）
９３…第２のヒータ部材（別ヒータ部材）
９７…第２の発熱体（別発熱体）
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、実施例１の静電チャックの構造について説明する。
図１に模式的に示す様に、実施例１の静電チャック１は、先端側（吸着側：図１の上側）にて半導体ウェハ３を吸着する装置である。この静電チャック１は、例えば直径３４０ｍｍ×厚み２０ｍｍの円盤状の金属ベース（クーリングプレート）５の厚み方向の一方の側（図１の上側）に、半導体ウェハ３を吸着するために、例えば直径３００ｍｍ×厚み３ｍｍの円盤状の吸着用部材７を接合したものである。
なお、前記厚み方向とは、図１の上下方向（積層方向：Ｚ方向）であり、この厚み方向と垂直方向が、円盤状の静電チャック１が平面的に広がる方向（面方向：平面方向）である。
実施例１では、後に詳述するように、吸着用部材７は、円盤状の吸着用基板９、円盤状の異方性熱伝導体であるグラファイトシート１１、円盤状の第１のヒータ部材１３等の板状の部材などを積層して形成されている。
なお、静電チャック１の内部には、周知のように、半導体ウェハ３を冷却するヘリウム等の冷却用ガスを供給するトンネルである冷却用ガス供給路や、冷却用ガス供給路が静電チャック１の厚み方向に開口する開口部が設けてあるが、図面では省略している（以下同様）。
吸着用基板９及びヒータ部材（以下第１のヒータ部材と記す）１３は、主として後述する複数のセラミック層が積層されたものであり、（その絶縁部分は）アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。
一方、金属ベース５は、例えば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、その内部には、吸着用部材７を冷却する冷却用液体（例えばフッ素化液又は純水）が充填される冷却用空間１５が設けられている。
図２に詳細に示すように、吸着用基板９は、５層の第１〜第５セラミック層９ａ、９ｂ、９ｃ、９ｄ、９ｅが積層され、第１のヒータ部材１３は、３層の第６〜第８セラミック層１３ａ、１３ｂ、１３ｃが積層されている。なお、同図において、吸着用基板９の上面が第１主面（吸着面１７）であり、下面が第２主面である。
吸着用基板９の構成は、基本的に従来とほぼ同様であり、その内部において、吸着面１７の（同図）下方には、平面方向に広がるように、吸着用電極１９が配置されている。ここでは、第２、第３セラミック層９ｂ、９ｃの間に吸着用電極１９が形成されている。
この吸着用電極１９とは、静電チャック１を使用する場合には、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。
また、第１のヒータ部材１３には、その内部に、平面方向に広がるように、発熱体（以下第１の発熱体と記す）２１が配置されている。ここでは、第６、第７セラミック層１３ａ、１３ｂの間に第１の発熱体２１が形成されている。
なお、吸着用電極１９や第１の発熱体２１は、例えばタングステンから構成されている。
実施例１では、吸着用基板９と第１のヒータ部材１３との間には、異方性熱伝導体であるグラファイトシート１１が層状に配置されている。
また、グラファイトシート１１の厚み方向（Ｚ方向）の上面１１ａ及び下面１１ｂ（両表面）には、その全表面を覆うように、グラファイトシート１１に接合した例えばアルミニウムからなる金属層２３、２５が形成されている。なお、上面１１ａと下面ｂとは平行である。
この金属層２３、２５は、溶融した例えばアルミニウムを固化させて形成した金属融着層である。詳しくは、金属層２３、２５は、金属溶射によって形成された金属溶射層である。なお、この金属層（以下金属融着層と記す）２３、２５の厚みは、５０μｍ〜３００μｍの範囲内の例えば２００μｍである。
更に、吸着用基板９と上側の金属融着層２３との間には、例えばシリコーン樹脂からなる接着剤層２７が配置され、下側の金属融着層２５と第１のヒータ部材１３との間にも、同様な接着剤層２９が配置されている。
なお、第１のヒータ部材１３と金属ベース５との間にも、同様な接着剤層３２が配置されている。
これらの接着剤層２７〜３１によって、吸着用基板９とグラファイトシート１１と第１のヒータ部材１３と金属ベース５とが、一体に接合されている。
ここで、接着剤層２７〜３１を構成するシリコーン樹脂は、アルミナやグラファイトに比較して柔軟性が高く、ヤング率は、アルミナやグラファイトに比較して小さい値である。
図３に一部を示す様に、グラファイトシート１１は、例えば直径３００ｍｍ×厚み１ｍｍの円盤状の部材である。
このグラファイトシート１１は、方向によって熱伝導率が異なる異方性熱伝導体であり、実施例１では、図４に示す様に、積層（厚み）方向（図４上下方向）よりも積層（厚み）方向に対して垂直（面）方向（図４左右方向：平面方向）の熱伝導率が大きくなるような特性を有している。
具体的には、積層方向（Ｚ方向）における熱伝導率は、７Ｗ／ｍＫであり、積層方向に対する垂直方向（平面方向：ＸＹ平面の方向）における熱伝導率は、１７００Ｗ／ｍＫであり、熱伝導率の違いは２４０倍以上である。なお、ＸＹ平面におけるＸ方向は図５Ａの左右方向、Ｙ方向は図５Ａの上下方向（Ｘ方向と垂直方向）である。
ｂ）次に、実施例１の静電チャック１の電気的な構成について説明する。
［吸着用電極１９］
図５Ａ−５Ｂに示すように、吸着用電極１９の形状は、平面視で円形である。ここで、「平面視」とは、前記積層方向（Ｚ方向）から見た状態を示すものである（以下同様）。
吸着用電極１９の後端側（図１の下方）には、吸着用電極１９の軸中心と同軸に、吸着用導電部（ビア）３１が配置されている。
この吸着用電極１９は、前記図１に示すように、ビア３１を介して、メタライズ層３３に接続されている。なお、メタライズ層３３は、静電チャック１の後端側の表面から積層方向に延びる内部孔３５の表面に露出している。
また、メタライズ層３３には、内部接続端子３９が設けられ、内部孔３５には、同軸に筒状の絶縁部材４１が嵌め込まれている。なお、内部接続端子３９に端子金具４３が取り付けられて、静電引力を発生させる電力が供給される。
［第１のヒータ部材１３］
図６Ａに示すように、第１のヒータ部材１３の第１の発熱体２１は、同一平面にて軸中心の回りを、折り返して何重にも囲むように形成されている。
図６Ｂに示すように、 この第１の発熱体２１の後端側（図１の下方）には、第１の発熱体２１の一対の端子部４５、４７と接続するように、一対のビア４９、５１が配置されている。
図６Ｃに示すように、一対のビア４９、５１の後端側には、一対のビア４９、５１と接続するように、平面視が略半円形状の一対の内部導電層（ドライバ）５３、５５が配置されている。
図６Ｄに示すように、一対の内部導電層５３、５５の後端側には、一対の内部導電層５３、５５と接続するように、一対のビア５７、５９が配置されている。
この一対のビア５７、５９は、前記図１に示すように、それぞれメタライズ層６１に接続されている（図１では一方のみを示している）。なお、メタライズ層６１は、静電チャック１の後端側の表面から積層方向に延びる内部孔６３の表面に露出している。
また、メタライズ層６１には、内部接続端子６５が設けられている。更に、内部孔６３には、同軸に筒状の絶縁部材６７が嵌め込まれている。なお、内部接続端子６５に端子金具６９が取り付けられて、第１の発熱体２１を加熱する電力が供給される。
なお、静電チャック１の吸着用電極１９と、第１のヒータ部材１３の第１の発熱体２１とには、上述した電気的な構成を介して、それぞれを作動させる電力を供給するために、電源回路（図示せず）が接続されている。
ｃ）次に、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)図示しないが、原料としては、主成分であるＡｌ２Ｏ３：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ２：６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、メタクリル酸イソブチルエステル：３重量％、ブチルエステル：３重量％、ニトロセルロース：１重量％、ジオクチルフタレート：０．５重量％を加え、更に溶剤として、トリクロール−エチレン、ｎ−ブタノールを加え、ボールミルで混合して、流動性のあるスラリーとする。
(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、（第１〜第８セラミック層９ａ〜９ｅ、１３ａ〜１３ｃに対応する）第１〜第８アルミナグリーンシートを形成する。
そして、この第１〜第８アルミナグリーンシートの全部又はいずれかに対して、冷却用ガス供給路等の冷却ガスの流路となる空間や貫通孔、内部孔３５、６３となる空間、更にはビア３１、４９、５１、５７、５９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、前記と同様な方法によりスラリー状にして、メタライズインクとする。
(5)そして、吸着用電極１９、第１の発熱体２１、内部導電層５３、５５を形成するために、前記メタライズインクを用いて、吸着用電極１９、第１の発熱体２１、内部導電層５３、５５の形成箇所に対応した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３１、４９、５１、５７、５９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、第１〜第５アルミナグリーンシートを、冷却ガスの流路などが形成されるように位置合わせして、熱圧着し、（吸着用基板用の）第１積層シートを形成する。同様に、第６〜第８アルミナグリーンシートを、冷却ガスの流路などが形成されるように位置合わせして、熱圧着し、（第１のヒータ部材用の）第２積層シートを形成する。
(7)次に、熱圧着した第１、第２積層シートを、所定の円板形状（例えば８インチサイズの円板形状）にカットする。
(8)次に、カットした第１、第２積層シートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃の範囲（例えば１４５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、第１、第２アルミナ質焼結体を作製する。
(9)次に、第１、第２アルミナ質焼結体の必要な箇所に、メタライズ層３３、６１や内部接続端子３９、６５を設ける。
(10)これとは別に、グラファイトシート１１の両側（厚み方向の両側）に対して、溶融したアルミニウムを用いて金属溶射を行い、例えば厚み２００μｍのアルミニウムからなる金属融着層２３、２５を形成する。
この金属溶射とは、例えばアルミニウムを例えば電気又は燃料エネルギーによって加熱して溶融させるとともに、圧縮空気などで微粒子化して吹き付けて被膜を形成する技術である。
このようにして形成された金属融着層２３、２５は、層の厚み方向で破断した断面で見ると、扁平化した粒子で構成された構造を備えている。すなわち、ラメラといわれる円盤状若しくは層状の粒子で構成された構造を備えている。
そして、このグラファイトシート１１を、所定の円板形状（例えば８インチサイズの円板形状）にカットし、必要な箇所に貫通孔をあける。
(11)次に、例えばシリコーン樹脂を用いて、吸着用基板９と（金属融着層２３を介して）グラファイトシート１１とを接合し、また、（金属融着層２５を介して）グラファイトシート１１と第１のヒータ部材１３とを接合する。更に、例えばシリコーン樹脂を用いて、第１のヒータ部材１３と金属ベース５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。
ｄ）次に、実施例１の効果について説明する。
実施例１では、吸着用基板９と第１のヒータ部材１３との間に、方向によって熱伝導率が異なる異方性熱伝導体、即ち、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるような異方性熱伝導体であるグラファイトシート１１を備えている。
従って、第１のヒータ部材１３に設けられた第１の発熱体２１の構造や配置等により（第１の発熱体２１の場所によって）発熱状態にムラがあった場合でも、グラファイトシート１１によって、厚み方向より面方向に温度が伝わり易い。よって、面方向における温度ムラが緩和されるので、吸着用基板９の温度ムラ（基板表面における温度ムラ）を低減できる。
このように、吸着用基板９に吸着された半導体ウェハ３の温度ムラを低減できるので、例えばプラズマエッチングによって半導体ウェハ３にパターンを形成する場合のように、処理の度合いがばらつくなどの問題を抑制することができる。その結果、半導体ウェハ３を加工する際の歩留まりを向上できる。
また、実施例１では、グラファイトシート１１の上面１１ａ及び下面１１ｂの表面全体に、アルミニウムからなる金属融着層２３、２５を備えており、この金属融着層２３、２５の表面にシリコーン樹脂からなる接着剤層２７、２９が接合されている。
つまり、グラファイトシート１１はシリコーン樹脂との濡れ性（従って接合性）が悪いが、実施例１では、グラファイトシート１１の表面にシリコーン樹脂との接合性が高い金属融着層２３、２５を設けているので、吸着用基板９と第１のヒータ部材１３との間に配置されたグラファイトシート１１を強固に接合することができる。
特に、この金属融着層２３、２５は、溶融した金属を溶射よってグラファイトシート１１に吹き付けて付着させ、その後固化させて形成したものであるので、グラファイトシート１１に密着して強固に接合している。
つまり、グラファイトシート１１は、鱗状の薄膜が積層された構造であるので、実施例１では、溶融した金属がその隙間に入り込んで密着し強固に接合する。そのため、グラファイトシート１１と金属融着層２３、２５との接合性が高いので、グラファイトシート１１から金属融着層２３、２５に速やかに熱が伝達されるとともに、面方向に速やかに伝達される。従って、この点からも、吸着用基板９の温度ムラを大きく低減することができる。即ち、基板表面の面方向における温度をより均一化することができる。
また、金属融着層２３、２５は、塗布等によって形成する際に、その厚みを容易に調節できる（即ち、容易に厚くすることができる）。よって、熱伝導性の高い金属融着層２３、２５が、十分な厚みで面方向に広がっているので、吸着用基板９の温度ムラをより大きく低減することができる。即ち、基板表面の面方向における温度をより一層均一化することができる。
更に、この金属融着層２３、２５は、グラファイトシート１１に強固に密着しているので、接合性が高く、金属融着層２３、２５とグラファイトシート１１との間で剥離が生じにくく、耐久性が高いという効果もある。
しかも、実施例１では、接着剤層２７、２９、３１は、吸着用基板９や第１のヒータ部材１３の主成分であるアルミナとグラファイトシート１１を構成するグラファイトとの間の熱膨張率及び柔軟性（ヤング率）を有するので、接着剤層２７、２９、３１に隣接する部材間に加わる熱応力を緩和できる。よって、静電チャック１の熱応力による変形（反り）を抑制することができる。
ｅ）次に、実施例１の変形例について説明する。
変形例１では、図７Ａに示すように、グラファイトシート１１の全表面に、金属融着層７１を形成している。
上述したように、グラファイトシート１１は、平面方向に広がる鱗状の薄膜が積層された構造であるので、その平面方向における端面（上面１１ａと下面１１ｂとの間に位置する側面１１ｃ）において、薄膜が剥離しやすい。そのため、使用状況等によっては、グラファイトシート１１の上面１１ａ及び下面１１ｂに設けた金属融着層が剥離する恐れがある。
それに対して、この変形例１では、グラファイトシート１１の全表面を覆うように、金属融着層７１が形成されているので、金属融着層７１が一層剥離しにくいという利点がある。
変形例２では、図７Ｂに示すように、グラファイトシート１１の積層方向における一方の表面（例えば上面１１ａ）全体を覆うように、前記実施例１と同様な金属融着層７３を形成し、他方の表面（例えば下面１１ｂ）全体を覆うように、金属メッキによって金属メッキ層７５を形成する。このようにして形成された金属メッキ層７５では、上述したラメラ構造は見られない。
なお、金属メッキとしては例えばＮｉメッキを採用でき、その厚さとしては、例えば１〜１０μｍの範囲、例えば３μｍを採用できる。
この変形例２によっても、グラファイトシート１１と他の部材（吸着用基板９や第１のヒータ部材１３）との接合性を高めることができる。よって、吸着用基板９の面方向における温度ムラを低減することができる。
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。
実施例２では、前記実施例１とは、吸着用基板とグラファイトシートとの間に、別ヒータ部材（以下第２のヒータ部材と記す）を備えている点が大きく異なっている。
ａ）まず、実施例２の静電チャックの概略構成について説明する。
図８に模式的に示すように、実施例２の静電チャック８１は、前記実施例１と同様に、吸着用部材８３と金属ベース８５とを備えている。
吸着用部材８３は、実施例１と同様に、吸着用基板８７と（異方性熱伝導体である）グラファイトシート８９と第１のヒータ部材９１とを備えるとともに、吸着用基板８７とグラファイトシート８９との間に、（平面視が）円盤状の第２のヒータ部材９３を備えている。
詳しくは、図９に示すように、吸着用基板８７は、３層の第１〜第３セラミック層８７ａ、８７ｂ、８７ｃから構成されている。なお、第２セラミック層８７ｂと第３セラミック層８７ｃとの間に、前記実施例１と同様な吸着用電極９５（図１０Ａ参照）が設けられている。
第２のヒータ部材９３は、３層の第４〜第６セラミック層９３ａ、９３ｂ、９３ｃから構成されている。そして、第４セラミック層９３ａと第５セラミック層９３ｂとの間に、後述するように、（４つの発熱体からなる）別発熱体（以下第２の発熱体と記す）９７（図１０Ｂ参照）が設けられている。また、第５セラミック層９３ｂと第６セラミック層９３ｃとの間に、後述するように、複数の領域に区分された内部導電層９９（図１０Ｄ参照）が設けられている。
グラファイトシート８９の厚み方向（積層方向）における両側には、前記実施例１と同様な金属融着層１０１、１０３が設けられている。
また、一方の金属融着層１０１と第２のヒータ部材９３との間と、他方の金属融着層１０３と第１のヒータ部材９１との間には、前記実施例１と同様な接着剤層１０５、１０７が設けられている。なお、第１のヒータ部材９１と金属ベース８５との間にも、前記実施例１と同様な接着剤層１０９が設けられている。
第１のヒータ部材９１は、３層の第７〜第９セラミック層９１ａ、９１ｂ、９１ｃから構成されている。そして、第７セラミック層９１ａと第８セラミック層９１ｂとの間に、後述するように、（２つの発熱体からなる）第１の発熱体１１１（図１１Ａ参照）が設けられている。また、第８セラミック層９１ｂと第９セラミック層９１ｃとの間に、後述するように、２つの領域に区分された内部導電層１１３（図１１Ｃ参照）が設けられている。
ｂ）次に、実施例２の静電チャック８１の電気的構成について説明する。
［吸着用電極９５］
図１０Ａに示すように、吸着用電極９５は、実施例１と同様に、平面視が円形である。
前記図８に示すように、この吸着用電極９５の後端側（図８の下方）には、軸中心の近傍に沿って吸着用導電部１１５が形成されている。但し、図８では、静電チャック１の一部の電気的構成のみが記載されている。
なお、吸着用電極９５は、吸着用導電部１１５を介して、実施例１と同様に、内部孔に露出するメタライズ層（図示せず）に接続されている。
また、図示しないが、メタライズ層には内部接続端子が設けられており、この内部接続端子に端子金具が取り付けられて、静電引力を発生させる電力が供給される。
［第２のヒータ部材９３］
図１０Ｂに示すように、第２のヒータ部材９３の第２の発熱体９７は、それぞれ軸中心の周囲を囲むように４つの（分離された）発熱体９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄから構成されている。
詳しくは、第２の発熱体９７は、平面視で、軸中心に最も近い位置に（一部折り返すように）環状に配置されたＡ発熱体９７ａと、Ａ発熱体９７ａの外周側に配置され（同様に一部折り返すように）環状に配置されたＢ発熱体９７ｂと、Ｂ発熱体９７ｂの外周側に配置され（同様に一部折り返すように）環状に配置されたＣ発熱体９７ｃと、Ｃ発熱体９７ｃの外周側に配置され（同様に一部折り返すように）環状に配置されたＤ発熱体９７ｄとから構成されている。
なお、略軸中心（図１０Ｂの軸中心より若干ずれている位置）には、吸着用導電部１１５の一部を構成する中心導電層１１７が設けられている。
また、図１０Ｄに示すように、内部導電層９９は、電気的に区分された６つの領域から構成されている。
詳しくは、内部導電層９９は、同図左右方向に短冊状に伸びる第１、第２導電層９９ａ、９９ｂと、同図上下方向に短冊状に延びる第３、第４導電層９９ｃ、９９ｄと、前記中心導電層１１７の積層方向の位置に設けられた第５導電層９９ｅと、それらの第１〜第５導電層９９ａ〜９９ｅと（僅かの隙間を空けて）電気的に分離されるように設けられた第６導電層９９ｆとを備えている。なお、第６導電層９９ｆの平面形状は、吸着用電極９５の平面形状とほぼ同様な略円形である。
そして、前記Ａ〜Ｃ発熱体９７ａ〜９７ｄが、各ビア１１９（図８参照）を介して、各導電層９９ａ〜９９ｄ、９９ｆと電気的に接続するように構成されている。
つまり、図１０Ｂ、図１０Ｃ、図１０Ｄに示すように、Ａ発熱体９７ａの一方の端子部９７ａ１は第１ビア１１９ａを介して第６導電層９９ｆと接続され、他方の端子部９７ａ２は第２ビア１１９ｂを介して第３導電層９９ｃと接続されている。Ｂ発熱体９７ｂの一方の端子部９７ｂ１は第３ビア１１９ｃを介して第４導電層９９ｄと接続され、他方の端子部９７ｂ２は第４ビア１１９ｄを介して第６導電層９９ｆと接続されている。Ｃ発熱体９７ｃの一方の端子部９７ｃ１は第５ビア１１９ｅを介して第６導電層９９ｆと接続され、他方の端子部９７ｃ２は第６ビア１１９ｆを介して第２導電層９９ｂと接続されている。Ｄ発熱体９７ｄの一方の端子部９７ｄ１は第７ビア１１９ｇを介して第１導電層９９ａと接続され、他方の端子部９７ｄ２は第８ビア１１９ｈを介して第６導電層９９ｆと接続されている。なお、中心導電層１１７は第９ビア１１９ｉを介して第５導電層９９ｅと接続されている。
更に、各導電層９９ａ〜９９ｄ、９９ｆは、ビア１２１（図８参照）に接続されている。
詳しくは、図１０Ｄ、図１０Ｅに示すように、第１導電層９９ａは第１ビア１２１ａに接続され、第２導電層９９ｂは第２ビア１２１ｂに接続され、第３導電層９９ｃは第３ビア１２１ｃに接続され、第４導電層９９ｄは第４ビア１２１ｄに接続され、第５導電層９９ｅは（吸着用導電部１１５の一部を構成する）第５ビア１２１ｅに接続され、第６導電層９９ｆは第６ビア１２１ｆに接続されている。
なお、前記図８に示すように、各ビア１２１は、内部孔１２３に露出するメタライズ層１２５に接続され、メタライズ層１２５には、内部接続端子１２７が形成されている。なお、図８では、一部のメタライズ層１２５や内部接続端子１２７を示している。
［第１のヒータ部材９１］
図１１Ａに示すように、第１のヒータ部材９１の第１の発熱体１１１は、それぞれ軸中心の周囲を囲むように２つの（分離された）発熱体１１１ａ、１１１ｂから構成されている。
詳しくは、第１の発熱体１１１は、平面視で、軸中心に最も近い位置に（一部折り返すように）環状に配置されたＥ発熱体１１１ａと、Ｅ発熱体１１１ａの外周側に配置され（同様に一部折り返すように）環状に配置されたＦ発熱体１１１ｂとから構成されている。
また、図１１Ｃに示すように、内部導電層１１３は、電気的分離された４つの領域から構成されている。
詳しくは、内部導電層１１３は、平面視で円形が９０°の中心角で区分された扇状の第１〜第４導電層１１３ａ〜１１３ｄから構成されている。
そして、前記Ｅ、Ｆ発熱体１１１ａ、１１１ｂが、各ビア１２９（図８参照）を介して、各内部導電層１１３ａ〜１１３ｄと電気的に接続するように構成されている。
つまり、図１１Ａ、図１１Ｂ、図１１Ｃに示すように、Ｅ発熱体１１１ａの一方の端子部１１１ａ１は第１ビア１２７ａを介して第１導電層１１３ａと接続され、他方の端子部１１１ａ２は第２ビア１２７ｂを介して第２導電層１１３ｂと接続されている。Ｆ発熱体１１１ｂの一方の端子部１１１ｂ１は第３ビア１２７ｃを介して第４導電層１１３ｄと接続され、他方の端子部１１１ｂ２は第４ビア１１９ｄを介して第３導電層１１３ｃと接続されている。
更に、各内部導電層１１３ａ〜１１３ｄは、ビア１２９（図８参照）に接続されている。
詳しくは、図１１Ｃ、図１１Ｄに示すように、第１導電層１１３ａは第１ビア１２９ａに接続され、第２導電層１１３ｂは第２ビア１２９ｂに接続され、第３導電層１１３ｃは第３ビア１２９ｃに接続され、第４導電層１１３ｄは第４ビア１２９ｄに接続されている。
なお、図８に示すように、各ビア１２９は、内部孔１３１に露出するメタライズ層１３３に接続され、メタライズ層１３３には、内部接続端子１３５が形成されている。なお、図８では、一部のメタライズ層１３３や内部接続端子１３５を示している。
ｃ）次に、実施例２の静電チャックの動作を説明する。
半導体ウェハ３を吸着する場合には、端子金具、内部接続端子、吸着用導電部１１５等を介して、吸着用電極９５に所定の電圧を印加する。これによって、吸着用電極９５に発生した静電引力によって、半導体ウェハ３を吸着する。
吸着用基板８７（従って半導体ウェハ３）を加熱する場合には、例えば第１のヒータ部材９１を用いて加熱する。なお、同時に、第２のヒータ部材９３を用いて加熱してもよい。
特に、吸着用基板８７の中心側と外周側とで独立して温度を調節したい場合には、第１の発熱体１１１におけるＥ発熱体１１１ａとＦ発熱体１１１ｂとに印加する電力を、それぞれ別個に（独立して）制御する。これによって、吸着用基板８７の中心側と外周側における温度を独立して調節することができる。
例えば金属融着層１０１、１０３を備えたグラファイトシート８９を用いた場合でも、吸着用基板８７の中心側と外周側とで温度差が生じる場合には、例えば吸着用基板８７の中心側と外周側との温度が等しくなるように、Ｅ発熱体１１１ａとＦ発熱体１１１ｂとに印加する電力を、それぞれ別個に（独立して）制御することができる。
具体的には、一対の金属端子を用いて、一対の内部接続端子、一対のメタライズ層、一対のビア１２９ａ、１２９ｂ、一対の内部導電層１１３ａ、１１３ｂを介して、Ｅ発熱体１１１ａの一対の端子部１１１ａ１、１１１ａ２に所定の電圧が印加される。
また、同様に、一対の金属端子を用いて、一対の内部接続端子、一対のメタライズ層、一対のビア１２９ｃ、１２９ｄ、一対の内部導電層１１３ｃ、１１３ｄを介して、Ｆ発熱体１１１ｂの一対の端子部１１１ｂ１、１１１ｂ２に所定の電圧が印加される。
従って、Ｅ、Ｆ発熱体１１１ａ、１１１ｂに異なる電圧を印加することによって、吸着用基板８７の中心側と外周側とで温度を自由に制御することができる。
更に、より細かく、吸着用基板８７の中心側と外周側とで温度を違えたい場合には、第２の発熱体９７におけるＡ〜Ｄ発熱体９７ａ、９７ｂ、９７ｃ、９７ｄに印加する電力を、それぞれ別個に（独立して）制御する。これによって、吸着用基板８７の中心側と外周側における温度を、より狭い範囲で細かく調節することができる。
具体的には、図１０Ａ−１０Ｅに示すように、第２のヒータ部材９３において、第２の発熱体９７のＡ〜Ｄ発熱体９７ａ〜９７ｄの温度をそれぞれ調節する場合には、第６導電層９９ｆを共通の電極として用いる。そして、この共通の第６導電層９９ｆと他の第１〜第４導電層９９ａ〜９９ｄとの間に印加する電圧を調節することによって、各Ａ〜Ｄ発熱体９７ａ〜９７ｄの温度を調節する。
詳しくは、第６導電層９９ｆと第１導電層９９ａとの間に印加する電圧、第６導電層９９ｆと第２導電層９９ｂとの間に印加する電圧、第６導電層９９ｆと第３導電層９９ｃとの間に印加する電圧、第６導電層９９ｆと第４導電層９９ｄと間に印加する電圧を、図示しない電源回路等を用いて、それぞれ独自に制御する。
これによって、Ａ〜Ｄ発熱体９７ａ〜９７ｄに異なる電圧を印加することによって、吸着用基板８７の中心側から外周側に到る４つの領域における温度を自由に制御することができる。
ｄ）次に、実施例２の静電チャック８１の効果を説明する。
実施例２では、前記実施例１と同様に、吸着用基板８７（従って半導体ウェハ３）の面方向における温度を均一化することができる。
さらに、実施例２では、半導体ウェハ３等の被吸着材の加工の内容等によって、吸着用基板８７（従って被吸着材）の面方向における温度を、位置によって任意に調節したい場合にも有効である。
実施例２では、第１のヒータ部材９１とは別に、吸着用基板８７とグラファイトシート８９との間に、第２のヒータ部材９３を備えている。しかも、第２のヒータ部材９３の第２の発熱体９７は、吸着用基板８７の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体（Ａ〜Ｄ発熱体９７ａ〜９７ｄ）から構成されている。これにより、複数の発熱体の温度をそれぞれ所望の温度に制御することによって、吸着用基板８７の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節することができる。
つまり、分離されたＡ〜Ｄ発熱体９７ａ〜９７ｄの温度を制御することにより、半導体ウェハ３の温度を所望の温度に容易に調節することができる。
更に、実施例２では、第１のヒータ部材９１の第１の発熱体１１１も、複数の発熱体（Ｅ、Ｆ発熱体１１１ａ、１１１ｂ）から構成されている。
これによって、吸着用基板８７の温度を面方向において同じ温度に調節したい場合（面方向の温度を均一化したい場合）に、好適に対応できる。
つまり、吸着用基板８７の温度を面方向において同様な温度に調節したいときに、例えば吸着用基板８７の中心側と外周側とで温度差が生じるような場合には、吸着用基板８７の中心側と外周側との温度が等しくなるように、Ｅ発熱体１１１ａとＦ発熱体１１１ｂとに印加する電力を、それぞれ別個に（独立して）制御することができる。これによって、吸着用基板８７の面方向における温度を容易に均一化することができる。
従って、実施例２では、吸着用基板８７の温度を、面方向の位置によって異なる温度に調節することも、面方向の位置によって同じ温度に調節することもできるという顕著な効果を奏する。
特に、実施例２では、第２の発熱体９７において分離して配置された発熱体９７ａ〜９７ｄの数は、第１の発熱体１１１において分離して配置された発熱体１１１ａ、１１１ｂの数より多く構成されている。そのため、第２の発熱体９７の複数の発熱体９７ａ〜９７ｄの温度をそれぞれ所望の温度に制御することによって、吸着用基板８７の温度を面方向の位置によって異なる温度差をつけるように、容易にしかも精度良く調節することができる。
なお、反対に、第１の発熱体１１１において分離して配置された発熱体の方が、第２の発熱体９７において分離して配置された発熱体の数より多くし、発熱体１１１ａ、１１１ｂの温度を所望の温度に制御したとしても、グラファイトシート８９の影響で、面方向の温度差が緩和され、吸着用基板８７の温度を面方向の位置によって所望の異なる温度差をつけることが難しい。
従って、上述した複数の発熱体の温度をそれぞれ所望の温度に制御することによって、吸着用基板８７の温度を面方向の位置によって所望の温度に好適に調節できる。
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、実施例２の静電チャックに、実施例１やその変形例のグラファイトシートの表面を覆う金属層（金属融着層や金属メッキ層）の構成を適用できる。
例えば、実施例１などのグラファイトシートの表面を覆う金属層（金属融着層や金属メッキ層）の構成の場合であっても、吸着用基板の温度の均一化に際し、より厳しく均一化が求められる場合がある。その際には、吸着用基板に生じた温度差に応じて第１のヒータ部材の複数の発熱体の温度を制御することで、より効果的に吸着用基板（半導体ウェハ）の面方向における温度を均一化することができる。更に、吸着用基板の面方向における温度を位置によって任意に調節したい場合には、第２のヒータ部材の制御により吸着用基板の温度を面方向の位置によって異なる温度に調節することができる。よって、第２のヒータ部材の制御だけで面方向の温度差がよりつけやすくなり、第２のヒータ部材にかかる電力量から温度差を予想することも可能になる。
（２）また、実施例１の静電チャックに、実施例２の第１のヒータ部材（即ち複数の発熱体）や第２のヒータ部材（複数の発熱体）の構成を適用してもよい。
例えば、実施例１に関して、グラファイトシートの表面を覆う金属層（金属融着層や金属メッキ層）の構成により、グラファイトシートと金属層、および、金属層と接着剤層との密着性が高まり、第１のヒータ部材（１つの発熱体）の熱の伝達を面内で均等にできる。その際に、実施例２の第２のヒータ部材を設けることにより、吸着用基板の温度を面方向の位置によって異なる温度差をつけるように調節しやすくなる。よって、第２のヒータ部材の制御だけで面方向の温度差がよりつけやすくなり、第２のヒータ部材にかかる電力量から温度差を予想することも可能になる。
或いは、実施例２の静電チャックに、実施例１の第１のヒータ部材（即ち１つの発熱体）の構成を適用してもよい。

Claims (10)

  1. 第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有する吸着用基板と、
    前記第２主面側に配置され、前記吸着用基板を加熱する発熱体を有するヒータ部材と、
    を備え、
    前記吸着用電極に電圧を印加した際に生じる静電引力を用いて被吸着物を前記第１主面に吸着させる静電チャックにおいて、
    前記吸着用基板と前記ヒータ部材との間に、上面及び下面を有し且つ方向によって熱伝導率が異なる異方性熱伝導体を配置するとともに、
    前記異方性熱伝導体を、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるように配置し、
    且つ、前記異方性熱伝導体の前記上面及び前記下面を覆うように、それぞれ前記異方性熱伝導体に接合された金属層を備えるとともに、前記各金属層の表面に、前記吸着用基板又は前記ヒータ部材との接合を行う各接着剤層を備え、
    更に、前記両金属層の少なくとも一方は、溶融した金属を固化させて形成した金属融着層である静電チャック。
  2. 前記異方性熱伝導体の前記上面と前記下面との間に位置する側面を覆うように、溶融した金属を固化させて形成した金属融着層を備えた請求項１に記載の静電チャック。
  3. 前記金属融着層は、金属溶射によって形成された金属溶射層である請求項１又は２に記載の静電チャック。
  4. 前記吸着用基板と前記異方性熱伝導体の前記上面側の前記接着剤層との間に、前記吸着用基板を加熱する別発熱体を有する別ヒータ部材を備えるとともに、
    前記別ヒータ部材の別発熱体は、前記吸着用基板の温度を、前記面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、前記面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成されている請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
  5. 第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有する吸着用基板と、
    前記第２主面側に配置され、前記吸着用基板を加熱する発熱体を有するヒータ部材と、
    を備え、
    前記吸着用電極に電圧を印加した際に生じる静電引力を用いて被吸着物を前記第１主面に吸着させる静電チャックにおいて、
    前記吸着用基板と前記ヒータ部材との間に、上面及び下面を有し且つ方向によって熱伝導率が異なる異方性熱伝導体を配置するとともに、
    前記異方性熱伝導体を、厚み方向の熱伝導率よりも面方向の熱伝導率が大きくなるように配置し、
    且つ、前記吸着用基板と前記異方性熱伝導体との間に、前記吸着用基板を加熱する別発熱体を有する別ヒータ部材を備えるとともに、
    前記別ヒータ部材の別発熱体は、前記吸着用基板の温度を、前記面方向の位置によって異なる温度に調節できるように、前記面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体を備えて構成されている静電チャック。
  6. 前記異方性熱伝導体の前記上面及び前記下面を覆うように、それぞれ前記異方性熱伝導体に接合された金属層を備えるとともに、前記各金属層の表面に、前記ヒータ部材又は前記別ヒータ部材との接合を行う各接着剤層を備えた請求項５に記載の静電チャック。
  7. 更に、前記ヒータ部材の発熱体は、前記面方向の異なる位置に分離して配置された複数の発熱体から構成されており、
    且つ、前記別発熱体において分離して配置された発熱体の数は、前記別発熱体において分離して配置された発熱体の数より多い請求項４〜６のいずれか１項に記載の静電チャック。
  8. 前記各ヒータ部材は、前記各発熱体以外は、主としてセラミック又はポリイミドを用いて構成されている請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電チャック。
  9. 前記異方性熱伝導体は、グラファイトを用いて構成されている請求項１〜８のいずれか１項に記載の静電チャック。
  10. 前記金属層は、アルミニウム、アルミニウムの合金、ニッケル、ニッケルの合金、金、金の合金のうち、いずれか１種である請求項１〜４、６のいずれか１項に記載の静電チャック。
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