JP7828498B2 - 保持装置 - Google Patents

Description

本開示は、対象物を保持する保持装置に関する。

半導体製造工程において、半導体ウエハを保持するために、静電チャック（保持装置）
が使用されている。このような静電チャックは、載置面に半導体ウエハ（対象物）を保持
するセラミックス部材（板状部材）を有し、そのセラミックス部材の内部にチャック電極
を備えている。そして、チャック電極に電圧を印加して静電引力を発生させることにより
、半導体ウエハを吸着・保持するようになっている（特許文献１，２参照）。

特許第６８０６０５１号公報 特許第６８９４０００号公報

しかしながら、上記の静電チャックでは、保持する半導体ウエハに対する各種プロセス
処理中に板状部材が摩耗しないように、板状部材の直径が、半導体ウエハの直径より少し
（数ｍｍ程度）小さくなっている。また、板状部材の内部に備わるチャック電極は、絶縁
性を確保するために、板状部材の最外周より少し引き下がった（内側の）位置までしか配
置されていない。

そのため、静電チャックに保持している半導体ウエハの吸着力は、外周部分が内側（中
央部分）より弱くなってしまう。その結果、各種プロセス処理中に、吸着力が低い半導体
ウエハの外周域の熱引きが悪くなることで高温になってしまい、半導体ウエハに対する処
理の速度（例えばエッチングレート等）が低下してしまうおそれがある。

また、近年、静電チャックに対して高バイアス電圧が印加される（ハイパワーで使用さ
れる）ことが増えており、半導体ウエハへの入熱量が増加しているため、対象物の吸着力
が低くなりやすい外周域において温度が急激に上昇することが多く、半導体ウエハの外周
域で処理速度の低下が顕著になってしまう。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、保持する対象
物の外周域における処理速度を向上させることができる保持装置を提供することを目的と
する。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
板状部材と、ベース部材と、前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合層と、を
備える保持装置において、
前記板状部材は、面方向中央部の内側部と、面方向外周部の外側部とを有し、
前記接合層は、前記板状部材の内側部と前記ベース部材との間に配置される第１接合層
と、前記板状部材の外側部と前記ベース部との間に配置される第２接合層とを有し、
前記板状部材の外側部の熱抵抗と前記第２接合層の熱抵抗との合計値が、前記板状部材
の内側部の熱抵抗と前記第１接合層の熱抵抗との合計値より小さいことを特徴とする。

この保持装置では、板状部材の外側部の熱抵抗と第２接合層の熱抵抗との合計値が、板
状部材の内側部の熱抵抗と第１接合層の熱抵抗との合計値より小さいため、板状部材の外
側部の温度を低下させやすくなる。そのため、フォーカスリングが配置される板状部材の
外側部における温度を、対象物が載置される板状部材の内側部の温度よりも低く制御する
ことができる。

ここで、プラズマによるドライエッチングのプロセスには、エッチングプロセスとデポ
ジションプロセスがあり、例えばガス種の変更によってプロセスを制御することができる
。

エッチングプロセスに使用されるガスは、例えばＣＦ_４、Ｃ_２Ｆ_６、Ｃ_４Ｆ_８などのガ
スを含んでもよく、キャリアガスとして機能するＡｒ、Ｈｅ、Ｎ_２などを組み合わせた混
合ガスであってもよい。プラズマ中のエッチングプロセスガスはラジカルとなり、高温に
なるほど反応が進み、ラジカルが消費されるため、高温側へ輸送されやすい性質がある。
エッチングプロセス時に対象物の温度をフォーカスリングの温度よりも高く制御すること
で、対象物側へラジカルが輸送されやすくなり、その結果、局所的に対象物の最外周域（
エッジ）のエッチングレートが向上する。

これに対して、デポジションプロセスに使用されるガスは、例えば、ＣＨＦ_３、ＣＨ_２Ｆ
_２、ＣＨ_３Ｆなどのガスを含んでもよく、キャリアガスとして機能するＡｒ、Ｈｅ、Ｎ_２
などを組み合わせた混合ガスであってもよい。デポジションプロセスとは、エッチングレ
ートを制御するために反応生成物の生成をするプロセスであり、デポジションが多いほど
エッチングプロセス時にエッチングされにくくなる。プラズマ中のデポジションプロセス
ガスはラジカルとなり、低温になるほど反応生成物が生成及び堆積され、ラジカルが輸送
されやすい性質がある。デポジションプロセス時にフォーカスリングの温度を対象物の温
度よりも低く制御することで、フォーカスリング側へラジカルが輸送されやすくなり、そ
の結果、局所的に対象物の最外周域（エッジ）におけるデポジションが生成および堆積し
づらくなる。その結果、エッチングプロセス時にはエッチングレートが向上する。

従って、この保持装置によれば、板状部材の外側部の温度を、板状部材の内側部の温度
よりも低く制御することで、保持する対象物の最外周域（エッジ）における処理速度（例
えばエッチングレート）を向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記板状部材の内側部と前記板状部材の外側部とは、異なる部材で形成され、
前記板状部材の外側部の熱抵抗は、前記板状部材の内側部の熱抵抗より小さいことが好
ましい。

このように、板状部材において内側部と外側部を、それぞれ異なる部材で形成すること
により、例えば外側部を内側部より熱伝導率が大きい材料で形成することができる。これ
により、板状部材の外側部の熱抵抗を、板状部材の内側部の熱抵抗をさらに小さくするこ
とができる。従って、フォーカスリングが配置される板状部材の外側部の温度をさらに下
げることができるため、保持する対象物の最外周域（エッジ）における処理速度（例えば
エッチングレート）をより向上させることができる。

また、上記したいずれかの保持装置において、
前記板状部材の内側部と前記第１接合層との接合面は、前記接合面の面方向と直交する
方向において前記板状部材の外側部と前記第２接合層との接合面とは異なる位置に配置さ
れていることが好ましい。

このように、接合面の面方向と直交する方向において、板状部材の内側部と第１接合層
との接合面と、板状部材の外側部と第２接合層との接合面とを異なる位置に配置すること
により、フォーカスリングの載置面（板状部材の外側部の上面）の位置を任意に調整する
ことできる。そのため、フォーカスリングの配置位置を自由に変更することができる。

その結果、フォーカスリングが配置される板状部材の外側部の温度を所望の温度に制御
することができる。これにより、プラズマ中のエッチングプロセスガスの移動を制御する
ことができるため、ラジカルを対象物の最外周域へ輸送しやすくすることで、保持する対
象物の最外周域（エッジ）における処理速度（例えばエッチングレート）を向上させるこ
とができる。

また、上記したいずれかの保持装置において、
前記板状部材の外側部は、その内部に電極を備えていることが好ましい。

このように、板状部材の外側部に電極（直流電源又は交流電源に接続される電極のうち
少なくとも一方）を設けることにより、直流電源に接続されるチャック電極によりフォー
カスリングの吸着力を向上させることができるのでフォーカスリングの抜熱性が向上する
結果、保持する対象物の最外周域（エッジ）における温度の急上昇を防止することができ
る。また、交流電源に接続される電極に、高周波又は低周波を印加することによりプラズ
マを制御し対象物の最外周域へ輸送することができる。従って、保持する対象物の最外周
域（エッジ）における処理速度をさらに向上させることができる。

また、上記したいずれかの保持装置において、
前記板状部材の内側部の厚さは、前記板状部材の外側部の厚さより大きいことが好まし
い。

このように、板状部材において外側部を内側部より薄くすることにより、保持装置に対
して高周波電圧を印加した際、板状部材の外側部において、誘電正接による電気エネルギ
ーの損失を減らすことができる。従って、最外周域のバイアス電圧をより効率的にかける
ことができることにより、プラズマ中のイオンによるエッチング効率を上げることができ
るため、保持する対象物の最外周域（エッジ）における処理速度（例えばエッチングレー
ト）をさらに向上させることができる。

本開示によれば、保持する対象物の外周域における処理速度を向上させることができる
保持装置を提供することができる。

実施形態の静電チャックの概略斜視図である。 実施形態の静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。 実施例における各部材の具体例を示す図である。

本開示に係る実施形態である保持装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。
本実施形態では、保持装置として、例えば、エッチング装置（プラズマエッチング装置な
ど）や成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置など）といった半導体製造装
置に使用される静電チャックを例示して説明する。

そこで、本実施形態の静電チャック１について、図１～図３を参照しながら説明する。
本実施形態の静電チャック１は、半導体ウエハＷ（対象物）を静電引力により吸着して保
持する装置であり、例えば、半導体製造装置の真空チャンバー内で半導体ウエハＷを固定
するために使用される。図１、図２に示すように、静電チャック１は、板状部材１０と、
ベース部材２０と、板状部材１０とベース部材２０とを接合する接合層３０とを有する。

以下の説明においては、説明の便宜上、図１に示すようにＸＹＺ軸を定義する。ここで
、Ｚ軸は、静電チャック１の軸線方向（図１において上下方向）の軸であり、本開示の「
厚み方向」の一例である。また、Ｘ軸とＹ軸は、静電チャック１の径方向の軸であり、Ｘ
Ｙ平面の方向が本開示の「面方向」の一例である。

板状部材１０は、図１に示すように、円板状の部材であり、セラミックスにより形成さ
れている。具体的には、板状部材１０は、ＸＹ平面方向（面方向）中央部の内側部１０ａ
と、ＸＹ平面方向（面方向）外周部の外側部１０ｂと有している。そして、板状部材１０
の内側部１０ａの上面１１ａに半導体ウエハＷが載置され、板状部材１０の外側部１０ｂ
の上面１１ｂに半導体ウエハＷを取り囲む環状部材（フォーカスリングＦＲ）が配置され
る。なお、本実施形態では、板状部材１０として、内側部１０ａと外側部１０ｂとが離間
しているもの（別体構造）を例示しているが、板状部材１０は内側部１０ａと外側部１０
ｂが繋がっているもの（一体構造）であってもよい。

なお、板状部材１０を形成するセラミックスとしては、様々なセラミックスが用いられ
るが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム（アルミ
ナ、Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスが用い
られることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合の最も多い成分（例えば
、体積含有率が９０ｖｏｌ％以上の成分）を意味する。

板状部材１０の内側部１０ａは、図１、図２に示すように、円板状であり、半導体ウエ
ハＷを保持する保持面である上面１１ａと、Ｚ軸方向にて上面１１ａとは反対側に設けら
れる下面１２ａとを備えている。内側部１０ａの直径は、例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍ
程度である。また、内側部１０ａの厚さは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。なお、
内側部１０ａの熱伝導率は、１０Ｗ／ｍＫ～５０Ｗ／ｍＫの範囲内が望ましい。

このような板状部材１０の内側部１０ａは、図２に示すように、その内部にチャック電
極５０を備えている。チャック電極５０は、Ｚ軸方向視で、例えば略円形をなしており、
導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。このチャッ
ク電極５０に対して電圧が印加されることにより静電引力（吸着力）が発生し、この静電
引力により半導体ウエハＷが上面１１ａに吸着固定される。

板状部材１０の外側部１０ｂは、図１、図２に示すように、円環状であり、フォーカス
リングＦＲが配置される上面１１ｂと、Ｚ軸方向にて上面１１ｂとは反対側に設けられる
下面１２ｂとを備えている。この外側部１０ｂは、Ｚ軸方向において内側部１０ａより下
方に配置されている。つまり、内側部１０ａと接合層３０（第２接合層３０ｂ）の接合面
となる下面１２ｂが、外側部１０ｂと接合層３０（第１接合層３０ａ）の接合面となる下
面１２ａとは異なる位置（Ｚ軸方向下側）に配置されている。

また、外側部１０ｂの外径は、例えば１８０ｍｍ～４００ｍｍ程度である。また、外側
部１０ｂの厚さは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。つまり、板状部材１０の外側部
１０ｂの厚さは、板状部材１０の内側部１０ａの厚さより小さい（薄い）。なお、外側部
１０ｂの熱伝導率は、１０Ｗ／ｍＫ～５０Ｗ／ｍＫの範囲内が望ましい。

このような板状部材１０の外側部１０ｂは、図２に示すように、その内部にチャック電
極５１を備えている。チャック電極５１は、Ｚ軸方向視で、例えば略円環形をなしており
、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。このチャ
ック電極５１に対して電圧が印加されることにより静電引力（吸着力）が発生し、この静
電引力によりフォーカスリングＦＲが上面１１ｂに吸着固定される。

なお、本実施形態では、板状部材１０の外側部１０ｂは、板状部材１０の内側部１０ａ
と離間しているが（別体構造）、繋がっていてもよい（一体構造）。また、板状部材１０
の外側部１０ｂを形成する材料は、内側部１０ａを形成する材料と同じ（例えば、両方と
もアルミナ）であってもよいし、異なっていてもよい（例えば、外側部１０ｂが窒化アル
ミニウムで内側部１０ａがアルミナ）。

ベース部材２０は、図１に示すように、板状部材１０の下面側に配置されている。この
ベース部材２０は、例えば円柱状に形成されており、本実施形態では板状部材１０の内側
部１０ａと接合される部分が凸状になっている。このようなベース部材２０は、例えば金
属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されているが、金属以外（
例えば、セラミックスや金属セラミックス複合材料等）であってもよい。

そして、ベース部材２０は、図１、図２に示すように、上面側に内側部１０ａが接合さ
れる上面２１ａ及び外側部１０ｂが接合される上面２１ｂと、Ｚ軸方向にて上面２１ａ，
２１ｂとは反対側に設けられる下面２２と、を備えている。そして、ベース部材２０の上
面２１ａ及び２１ｂは、板状部材１０の内側部１０ａの下面１２ａ及び板状部材１０の外
側部１０ｂの下面１２ｂと、接合層３０（３０ａ，３０ｂ）を介して、熱的に接続されて
いる。

ベース部材２０の直径は、例えば１８０ｍｍ～４００ｍｍ程度である。また、ベース部
材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。なお、ベー
ス部材２０（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、１６０Ｗ／ｍＫ～２５０Ｗ／ｍＫ（好
ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

このようなベース部材２０には、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すた
めの冷媒流路２３が形成されている。この冷媒流路２３内に冷媒を流すことにより、ベー
ス部材２０が冷却されて、接合層３０を介して板状部材１０が冷却されるようになってい
る。これにより、各種プロセス処理中に温度が上昇した半導体ウエハＷが冷却され、半導
体ウエハＷからの抜熱（熱引き）が行われる。

接合層３０は、図１、図２に示すように、板状部材１０とベース部材２０との間に配置
され、板状部材１０とベース部材２０とを接合している。この接合層３０は、板状部材１
０の内側部１０ａとベース部材２０との間に配置される第１接合層３０ａと、板状部材１
０の外側部１０ｂとベース部材２０との間に配置される第２接合層３０ｂとを有している
。

第１接合層３０ａは、図２に示すように、板状部材１０の内側部１０ａの下面１２ａと
ベース部材２０の上面２１ａとの間に配置され、内側部１０ａとベース部材２０とを熱伝
達可能に接合している。この第１接合層３０ａは、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系
樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂接着剤により構成されている。

この第１接合層３０ａの厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．０５ｍｍ～０．５ｍｍ
程度である。第１接合層３０ａの熱伝導率は、例えば０．１Ｗ／ｍＫ～２．０Ｗ／ｍＫ（
好ましくは、０．５Ｗ／ｍＫ～１．５Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

第２接合層３０ｂは、図２に示すように、板状部材１０の外側部１０ｂの下面１２ｂと
ベース部材２０の上面２１ｂとの間に配置され、板状部材１０の外側部１０ｂとベース部
材２０とを熱伝達可能に接合している。この第２接合層３０ｂは、例えばシリコーン系樹
脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の樹脂接着剤、又は金属材料を主成分とする金属
接合材により構成されている。

なお、金属接合材としては、例えば、金属粉末や金属箔を用いて接合する金属接着剤や
、金属繊維、ポーラス材、網目構造体などの金属メッシュとロウ材で構成されるもの、あ
るいは、複数の柱状金属片とロウ材で構成されるもの等を使用することができる。金属接
着材、金属メッシュや金属片を形成する金属としては、アルミニウム合金、インジウム、
チタン、ニッケル、銅、真鍮、これらの合金、又はステンレス鋼などを使用することがで
きる。

この第２接合層３０ｂの厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．０５ｍｍ～０．５ｍｍ
程度である。また、第２接合層３０ｂの熱伝導率は、例えば１００Ｗ／ｍＫ～２００Ｗ／
ｍＫ（好ましくは、１５０Ｗ／ｍＫ～１８０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

そして、板状部材１０の外側部１０ｂの熱抵抗と第２接合層３０ｂの熱抵抗との合計値
が、板状部材１０の内側部１０ａの熱抵抗と第１接合層３０ａの熱抵抗との合計値より小
さくなっている。なお、熱抵抗は、部材の厚み／部材の熱伝導率で定義される。この熱抵
抗を小さくするには、厚みを薄くする、又は熱伝導率を大きくすればよい。

このような構成を有する静電チャック１の使用時には、半導体ウエハＷを板状部材１０
の上面１１ａ上に保持するとともに、フォーカスリングＦＲを板状部材１０の外側部１０
ｂの上面１１ｂ上に保持した状態で、半導体ウエハＷに対する各種プロセス処理が実行さ
れる。例えば、半導体ウエハＷに対してエッチング処理において、近年、ハイパワーで使
用されることが増えており、半導体ウエハＷへの入熱量が増加している。そのため、半導
体ウエハＷの吸着力が低くなりやすい外周域において温度が急激に上昇することが多く、
半導体ウエハＷの外周域でエッチングレート（処理速度）が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、板状部材１０の外側部１０ｂの熱抵抗と第
２接合層３０ｂの熱抵抗との合計値を、板状部材１０の内側部１０ａの熱抵抗と第１接合
層３０ａの熱抵抗との合計値より小さくしている。このような外側部１０ｂと第２接合層
３０ｂ及び内側部１０ａと第１接合層３０ａの組み合わせ例（実施例１～５）を、図３に
示す。

図３に示す実施例１～５では、半導体ウエハＷの載置側にて、板状部材１０の内側部１
０ａ及び第１接合層３０ａを同一にして、フォーカスリングＦＲの載置側にて、板状部材
１０の外側部１０ｂ又は第２接合層３０ｂの材質を変更している。そこで、実施例１～５
の具体的な組み合わせ例における各部材について、フォーカスリングＦＲ載置側の部材と
、半導体ウエハＷ載置側の部材とに分けて説明する。

まず、フォーカスリングＦＲ載置側における部材について説明する。実施例１～５のす
べてにおいて、板状部材１０の内側部１０ａが、アルミナで形成されており、その熱伝導
率が３２Ｗ／ｍＫ、厚みが１．５ｍｍ、熱抵抗が４．７×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。ま
た、第１接合層３０ａが、シリコーン樹脂により形成されており、その熱伝導率が１Ｗ／
ｍＫ、厚みが０．１ｍｍ、熱抵抗が１．０×１０^－４ｍ^２Ｋ／Ｗである。そして、内側部
１０ａと第１接合層３０ａとの熱抵抗の合計値が１．５×１０^－４ｍ^２Ｋ／Ｗとなってい
る。

次に、半導体ウエハＷ載置側における部材について説明する。実施例１では、板状部材
１０の外側部１０ｂが、アルミナで形成されており、その熱伝導率が３２Ｗ／ｍＫ、厚み
が１ｍｍ、熱抵抗が３．１×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。また、第２接合層３０ｂが、シ
リコーン樹脂により形成されており、その熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ、厚みが０．１ｍｍ、熱
抵抗が１．０×１０^－４ｍ^２Ｋ／Ｗである。そして、外側部１０ｂと第２接合層３０ｂと
の熱抵抗の合計値が１．３×１０^－４ｍ^２Ｋ／Ｗとなっている。

実施例２では、板状部材１０の外側部１０ｂが、アルミナで形成されており、その熱伝
導率が３２Ｗ／ｍＫ、厚みが１ｍｍ、熱抵抗が３．１×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。また
、第２接合層３０ｂが、シリコーン樹脂により形成されており、その熱伝導率が１．４Ｗ
／ｍＫ、厚みが０．１ｍｍ、熱抵抗が７．１×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。そして、外側
部１０ｂと第２接合層３０ｂとの熱抵抗の合計値が１．０×１０^－４ｍ^２Ｋ／Ｗとなって
いる。つまり、第２実施例では、熱抵抗の合計値が第１実施例より小さくなっている。

実施例３では、板状部材１０の外側部１０ｂが、アルミナで形成されており、その熱伝
導率が３２Ｗ／ｍＫ、厚みが１ｍｍ、熱抵抗が３．１×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。また
、第２接合層３０ｂが、シリコーン樹脂により形成されており、その熱伝導率が１．４Ｗ
／ｍＫ、厚みが０．０７ｍｍ、熱抵抗が５．０×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。そして、外
側部１０ｂと第２接合層３０ｂとの熱抵抗の合計値が８．１×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗとなっ
ている。つまり、第３実施例では、熱抵抗の合計値が第２実施例より更に小さくなってい
る。

実施例４では、板状部材１０の外側部１０ｂが、窒化アルミニウムで形成されており、
その熱伝導率が１７０Ｗ／ｍＫ、厚みが１ｍｍ、熱抵抗が５．９×１０^－６ｍ^２Ｋ／Ｗで
ある。また、第２接合層３０ｂが、シリコーン樹脂により形成されており、その熱伝導率
が１．４Ｗ／ｍＫ、厚みが０．０７ｍｍ、熱抵抗が５．０×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。
そして、外側部１０ｂと第２接合層３０ｂとの熱抵抗の合計値が５．６×１０^－５ｍ^２Ｋ
／Ｗとなっている。つまり、第４実施例では、熱抵抗の合計値が第３実施例より更に小さ
くなっている。

実施例５では、板状部材１０の外側部１０ｂが、アルミナで形成されており、その熱伝
導率が３２Ｗ／ｍＫ、厚みが１ｍｍ、熱抵抗が３．１×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗである。また
、第２接合層３０ｂが、アルミニウム合金により形成されており、その熱伝導率が１７０
Ｗ／ｍＫ、厚みが０．３ｍｍ、熱抵抗が１．８×１０^－６ｍ^２Ｋ／Ｗである。そして、外
側部１０ｂと第２接合層３０ｂとの熱抵抗の合計値が３．３×１０^－５ｍ^２Ｋ／Ｗとなっ
ている。つまり、第５実施例では、熱抵抗の合計値が第４実施例より更に小さくなってい
る。

実施例１～５で例示したように、板状部材１０の外側部１０ｂの熱抵抗と第２接合層３
０ｂの熱抵抗との合計値（フォーカスリングＦＲ載置側）を、板状部材１０の内側部１０
ａの熱抵抗と第１接合層３０ａの熱抵抗との合計値（半導体ウエハＷ載置側）より小さく
なっている。そのため、板状部材１０の外側部１０ｂの温度を低下させやすくなる。これ
により、フォーカスリングＦＲが配置される板状部材１０の外側部１０ｂにおける温度を
、半導体ウエハＷが載置される板状部材１０の内側部１０ａの温度よりも低く制御するこ
とができる。

そして、半導体ウエハＷに対するエッチング処理時において、エッチングプロセスでは
、半導体ウエハＷの温度をフォーカスリングＦＲの温度よりも高く制御することで、局所
的に半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）のエッチングレートを向上させることができる
。プラズマ中のエッチングプロセスガスはラジカルとなり、高温になるほど反応が進み、
ラジカルが消費されるため、高温側へ輸送されやすいからである。一方、デポジションプ
ロセスでは、フォーカスリングＦＲの温度を半導体ウエハＷの温度よりも低く制御するこ
とで、局所的に半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）におけるデポジションが生成および
堆積しづらくなる。低温になるほど反応生成物が生成及び堆積され、ラジカルが低温側に
輸送されやすいからである。その結果として、エッチング処理時にエッチングレートを向
上させることができる。

従って、実施例１～５によれば、フォーカスリングＦＲが配置される板状部材１０の外
側部１０ｂの温度を、半導体ウエハＷが載置される板状部材１０の内側部１０ａの温度よ
りも低く制御することができるため、半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）におけるエッ
チングレートを向上させることができる。

また、本実施形態の静電チャック１（実施例１～５）では、板状部材１０の内側部１０
ａと第１接合層３０ａとの接合面（内側部１０ａの下面１２ａ）が、Ｚ軸方向において、
板状部材１０の外側部１０ｂと第２接合層３０ｂとの接合面（外側部１０ｂの下面１２ｂ
）と異なる位置に配置されている。

これにより、板状部材１０の外側部１０ｂのＺ軸方向における配置位置（高さ位置）を
自由に設定することができるため、フォーカスリングＦＲの載置面（板状部材１０の外側
部１０ｂの上面１１ｂ）の位置を任意に調整することできる。そのため、フォーカスリン
グＦＲの配置位置を自由に変更することができる。従って、フォーカスリングＦＲが配置
される板状部材１０の外側部１０ｂの温度を所望の温度に制御することができる。これに
より、プラズマ中のラジカルの移動を制御することができるため、ラジカルを半導体ウエ
ハＷの最外周域へ輸送されやすくすることで、半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）にお
けるエッチングレートを向上させることができる。

また、本実施形態の静電チャック１（実施例１～５）では、板状部材１０の外側部１０
ｂにチャック電極５１が配置されている。そのため、フォーカスリングＦＲの吸着力を向
上させることができる。これにより、フォーカスリングＦＲの抜熱性が向上するため、半
導体ウエハＷの最外周域（エッジ）における温度の急上昇を防止することができる。従っ
て、半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）におけるエッチングレートの低下を防ぐことが
できる。

さらに、本実施形態の静電チャック１（実施例１～５）では、板状部材１０において外
側部１０ｂを内側部１０ａより薄くしている。そのため、静電チャック１に対して高周波
電圧を印加した際、板状部材１０の外側部１０ｂにおいて、誘電正接による電気エネルギ
ーの損失を減らすことができる。これにより、プラズマ中のラジカルを半導体ウエハＷの
最外周域へ移動しやすくすることができるため、半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）に
おけるエッチングレートをさらに向上させることができる。

そして、実施例４のように、板状部材１０において内側部１０ａと外側部１０ｂを、そ
れぞれ異なる材料で形成し、外側部１０ｂを内側部１０ａより熱伝導率が大きい材料で形
成することにより、板状部材１０の外側部１０ｂの熱抵抗を、板状部材１０の内側部１０
ａの熱抵抗を、実施例１～３よりもさらに小さくすることができる。従って、実施例４に
よれば、フォーカスリングＦＲが配置される板状部材１０の外側部１０ｂの温度をさらに
下げることができるため、半導体ウエハＷの最外周域（エッジ）におけるエッチングレー
トを一層向上させることができる。

ここで、実施例１～３のように、板状部材１０において内側部１０ａと外側部１０ｂが
同じアルミナで形成されている場合であっても、内側部１０ａを低純度のアルミナ、外側
部１０ｂを高純度のアルミナにすることにより、外側部１０ｂの熱伝導率を内側部１０ａ
の熱伝導より大きくすることができる。低純度のアルミナは、ガラス等の焼結助剤を用い
て焼結することで作成することができる。または、外側部１０ｂを緻密にする（例えば、
外側部をより高温で焼結させる）ことによっても、外側部１０ｂの熱伝導率を内側部１０
ａの熱伝導率より大きくすることができる。このような対策によっても、フォーカスリン
グＦＲが配置される板状部材１０の外側部１０ｂの温度を下げることができるため、半導
体ウエハＷの最外周域（エッジ）におけるエッチングレートを向上させることができる。

なお、界面熱抵抗（板状部材１０と接合層３０の間／接合層３０とベース部材２０の間
）も、フォーカスリングＦＲ載置側（外側部１０ｂ側）が、半導体ウエハＷ載置側（内側
部１０ａ側）より小さくなっている。このことも、板状部材１０の外側部１０ｂの熱抵抗
と第２接合層３０ｂの熱抵抗との合計値を、板状部材１０の内側部１０ａの熱抵抗と第１
接合層３０ａの熱抵抗との合計値より小さくすることに寄与している。

また、実施例５のように、第２接合層３０ｂを金属接合材（アルミニウム合金）により
形成することにより、実施例１～４と比べて、板状部材１０の外側部１０ｂの熱抵抗と第
２接合層３０ｂの熱抵抗との合計値（フォーカスリングＦＲ載置側）を、板状部材１０の
内側部１０ａの熱抵抗と第１接合層３０ａの熱抵抗との合計値（半導体ウエハＷ載置側）
よりさらに小さくすることができる。そのため、フォーカスリングＦＲが配置される板状
部材１０の外側部１０ｂの温度をより一層下げることができるため、半導体ウエハＷの最
外周域（エッジ）におけるエッチングレートをより一層向上させることができる。

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、板状部材１０の外側部１０ｂの
熱抵抗と第２接合層３０ｂの熱抵抗との合計値が、板状部材１０の内側部１０ａの熱抵抗
と第１接合層３０ａの熱抵抗との合計値より小さいため、板状部材１０の外側部１０ｂの
温度を低下させることができる。そのため、フォーカスリングＦＲが配置される板状部材
１０の外側部１０ｂにおける温度を、半導体ウエハＷが載置される板状部材１０の内側部
１０ａの温度よりも低く制御することができる。従って、保持する半導体ウエハＷの最外
周域（エッジ）におけるエッチングレートを向上させることができる。

なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、そ
の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例え
ば、上記の実施形態では、板状部材１０の外側部１０ｂの内部に備わる電極がチャック電
極５１の場合を例示したが、内部電極はチャック電極に限られることはなく、例えば高周
波電極などであってもよい。高周波電極を設けることにより、プラズマ中のラジカルを半
導体ウエハＷの最外周域へ輸送することができるため、半導体ウエハＷの最外周域（エッ
ジ）におけるエッチングレートをさらに向上させることができる。

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１０ａ 内側部
１０ｂ 外側部
２０ ベース部材
３０ 接合層
３０ａ 第１接合層
３０ｂ 第２接合層
５０ チャック電極
５１ チャック電極
ＦＲ フォーカスリング
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (6)

1. 板状部材と、ベース部材と、前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、を備える保持装置において、
   前記板状部材は、面方向中央部の内側部と、面方向外周部の外側部とを有し、
   前記接合部は、前記板状部材の内側部と前記ベース部材との間に位置する第１接合部と、前記板状部材の外側部と前記ベース部との間に位置する第２接合部とを含み、
   前記板状部材の外側部の熱抵抗と前記第２接合部の熱抵抗との合計値が、前記板状部材の内側部の熱抵抗と前記第１接合部の熱抵抗との合計値より小さく、かつ、前記板状部材の外側部における材料の純度は、前記板状部材の内側部における材料の純度よりも高い
   ことを特徴とする保持装置。
2. 請求項１に記載する保持装置において、
   前記板状部材の内側部と前記板状部材の外側部とは、ともに同じセラミックス材料で形成される
   ことを特徴とする保持装置。
3. 請求項２に記載する保持装置において、
   前記セラミックス材料は、酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウムである
   ことを特徴とする保持装置。
4. 請求項１に記載する保持装置において、
   前記第１接合部と、前記第２接合部とは、ともに同じ熱抵抗の材料で形成される
   ことを特徴とする保持装置。
5. 請求項４に記載する保持装置において、
   前記第２接合部は、金属接合材である
   ことを特徴とする保持装置。
6. 請求項１に記載する保持装置において、
   前記板状部材の外側部および内側部は、ともにその内部に電極を備えている
   ことを特徴とする保持装置。