JPWO2014119637A1 - 試料保持具およびこれを用いたプラズマエッチング装置 - Google Patents

Abstract

試料保持具は、セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の他方の主面に設けられた、ガラス成分を含む発熱抵抗体とを具備しており、前記基体は、前記発熱抵抗体の近傍領域に前記ガラス成分を含んでいる。

Description

本発明は、試料保持具およびこれを用いたプラズマエッチング装置に関するものである。

半導体集積回路の製造工程または液晶表示装置の製造工程等において、半導体ウエハ等の各試料を保持するための部品として試料保持具が知られている。試料保持具としては、例えば、特開２００５−２８６１０６号公報（以下、特許文献１という）に記載のヒータ基板が挙げられる。特許文献１に記載のヒータ基板は、セラミック基体と、セラミック基体の裏面に形成された発熱体回路とを備えている。ヒータ基板は、セラミック基体の主面に被加熱物を搭載して用いられる。

しかしながら、特許文献１に記載のヒータ基板は、ヒートサイクル下において、セラミック基体と発熱体回路との間に熱応力が生じる場合があった。これにより、発熱体回路がセラミック基体から剥がれてしまう可能性があった。その結果、ヒータ基板の長期信頼性を向上させることが困難であった。

本発明の一態様の試料保持具は、セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の他方の主面に設けられた、ガラス成分を含む発熱抵抗体とを具備しており、前記基体は、前記発熱抵抗体の近傍領域に前記ガラス成分を含んでいることを特徴とする。

本発明の一実施形態の試料保持具およびこれを用いたプラズマエッチング装置を示す断面図である。 図１に示した試料保持具の領域Ａを拡大した部分拡大断面図である。 本発明の試料保持具の変形例を示す部分拡大断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具１０およびこれを用いたプラズマエッチング装置１００について、図面を参照して説明する。

図１は本発明の一実施形態の試料保持具１０およびこれを用いたプラズマエッチング装置１００を示す断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態の試料保持具１０は、一方の主面に試料保持面１１を有する基体１と、基体１の他方の主面に設けられた発熱抵抗体２と、基体１の内部に設けられた吸着電極３とを備えている。本実施形態においては、「一方の主面」が基体１における上面であり、「他方の主面」が基体１における下面に対応している。そのため、以下では説明の都合上、上面および下面の文言を用いて説明する。なお、「一方の主面」は上面に限定されるものではなく、基体１の向きに応じて下面または側面等、上面以外の面であっても何ら問題ない。また、「他方の主面」も下面に限定されるものではなく、同じく基体１の向きに応じて上面または側面等、下面以外の面であっても何ら問題ない。

基体１は、上面に試料保持面１１を有する板状の部材である。基体１は、上面の試料保持面１１において、例えば、シリコンウエハ等の試料を保持する。試料保持具１０は、平面視したときの形状が円形状の部材である。基体１は、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素またはイットリア等のセラミック材料からなる。基体１の下面には、発熱抵抗体２が設けられている。基体１の寸法は、例えば、径を２００〜５００ｍｍ、厚みを２〜１５ｍｍに設定できる。

基体１を用いて試料を保持する方法としては様々な方法を用いることができるが、本実施形態の試料保持具１０は静電気力によって試料を保持する。そのため、試料保持具１０は基体１の内部に吸着電極３を備えている。吸着電極３は、２つの電極から構成される。２つの電極は、一方が電源の正極に接続され、他方が負極に接続される。２つの電極は、それぞれ略半円板状に形成され、半円の弦同士が対向するように、基体１の内部に配置される。それら２つの電極が合わさって、吸着電極３全体の外形が円形状となっている。この吸着電極３全体による円形状の外形の中心は、同じく円形状の基体１の外形の中心と同一に設定される。吸着電極３は、例えばタングステンまたはモリブデン等の金属材料からなる。

発熱抵抗体２は、基体１の上面の試料保持面１１に保持された試料を加熱するための部材である。発熱抵抗体２は、基体１の下面に設けられている。発熱抵抗体２に電圧を印加することによって、発熱抵抗体２を発熱させることができる。発熱抵抗体２で発せられた熱は、基体１の内部を伝わって、基体１の上面における試料保持面１１に到達する。これにより、試料保持面１１に保持された試料を加熱することができる。発熱抵抗体２は、複数の湾曲部を有する線状のパターンであって、基体１の下面のほぼ全面に形成されている。これにより、試料保持具１０の上面において熱分布にばらつきが生じることを抑制できる。

発熱抵抗体２は、導体成分およびガラス成分を含んでいる。導体成分としては、例えば銀パラジウム、白金、アルミニウムまたは金等の金属材料を含んでいる。ガラス成分が発泡してしまうことを抑制するために、金属材料としては大気中で焼結可能な金属を選択することが好ましい。また、ガラス成分としては、ケイ素、アルミニウム、ビスマス、カルシウム、ホウ素および亜鉛等の材料の酸化物を含んでいる。

試料保持具１０の温度制御には以下の方法を用いることができる。具体的には、基体１に熱電対を接触させて起電力を測定することによって発熱抵抗体２の温度を測定できる。また、基体１に、測温抵抗体を接触させて抵抗を測定することによっても発熱抵抗体２の温度を測定できる。以上のようにして測定した発熱抵抗体２の温度に基づいて、発熱抵抗体２に印加する電圧を調整することによって、試料保持具１０の温度が一定になるように発熱抵抗体２の発熱を制御することができる。

上述した通り、発熱抵抗体２は、原料としてガラス成分を含んでいる。発熱抵抗体２は、ガラス成分を含んでいることによって、焼結に必要な温度が低くなっている。また、発熱抵抗体２は、ガラス成分を有することによって、基体１との密着性が向上している。

ここで、発熱抵抗体２は、焼結後の基体１に焼き付けられて形成される。このとき、発熱抵抗体２に含まれるガラス成分が広がって、基体１の表面の凹凸に入り込む。その結果、発熱抵抗体２と基体１との間にアンカー効果が生じることによって、発熱抵抗体２を基体１に強固に固定できる。さらに、基体１の表面に広がったガラス成分は、基体１のセラミックスと反応して基体１中に拡散する。そのため、図２に図１に示した試料保持具の領域Ａを拡大した部分拡大断面図で示すように、基体１のうち発熱抵抗体２の近傍領域がガラス成分を含むことになる。以下、基体１のうち発熱抵抗体２の近傍のガラス成分を含む領域をガラス拡散領域１２という。このように、基体１のうち発熱抵抗体２の近傍領域（ガラス拡散領域１２）および発熱抵抗体２がそれぞれガラス成分を含むことによって、発熱抵抗体２のガラス成分とガラス拡散領域１２のガラス成分との密着性が向上する。その結果、基体１と発熱抵抗体２との熱膨張差によって、発熱抵抗体２に熱応力が生じたとしても、発熱抵抗体２が基体１から剥がれてしまう可能性を抑制できる。ガラス成分は、発熱抵抗体２に、例えば５〜３０ｖｏｌ％含まれている。

基体１を体積固有抵抗が常温で１０^１６Ωｃｍ以上の高絶縁体とした場合は、発熱抵抗体２周辺のガラス拡散領域１２の体積固有抵抗を、ガラスが含まれていない領域と比較して低くすることができる。１０^１６Ωｃｍ以上の高絶縁体としては、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素またはイットリア等の高絶縁セラミック材料が挙げられる。

試料であるウエハの吸着は、吸着電極３に高電圧を印加することによって行なう。そして、ウエハの離脱は、吸着電極３をアースに落とす（接地する）ことによって行なう。このとき、電圧をＯＮ−ＯＦＦする際に電界変動が発生する。ここで、発熱抵抗体２周辺にガラス成分を設けることによって、発熱抵抗体２周辺の抵抗が下がることになる。その結果、電界変動が発生した際に、発熱抵抗体２周辺においては、電界がかかりにくくなる。つまり、電界シールド効果が発生する。このことにより、発熱抵抗体２の電圧にノイズが入ることを抑制できる。その結果、発熱抵抗体２の温度制御を安定化することができる。

さらに、基体１の下面の発熱抵抗体２の近傍領域におけるガラス成分が発熱抵抗体２から基体１のガラス拡散領域１２に拡散したものであることによって、基体１のガラス成分と発熱抵抗体２のガラス成分とを繋がったものにできる。その結果、基体１と発熱抵抗体２との間に剥がれが生じてしまう可能性をさらに抑制できる。

また、図２に示すように、ガラス拡散領域１２が含んでいるガラス成分が、基体１の下面のうち発熱抵抗体２が接している部分から見て、基体１の下面に対して水平な方向に広がっていることが好ましい。これにより、基体１のうちガラス成分を含んでいる部分と含んでいない部分との境目１２０の水平方向における位置と、発熱抵抗体２の端部３０の水平方向における位置とを異ならせることができる。ヒートサイクル下においては、上記の境目１２０と端部３０とに熱応力が集中しやすい傾向にあるが、これらの位置を異ならせることによって、一か所に大きな熱応力が加わることを防ぐことができる。これにより、発熱抵抗体２に剥がれが生じる可能性を抑制できる。

さらに、基体１のガラス成分が基体１の下面に対して垂直な方向に比べて水平な方向においてより広がっていることが好ましい。すなわち、ガラス拡散領域１２が、基体１の下面のうち発熱抵抗体２が接している部分の端部から見て、基体１の下面に対して垂直な方向よりも水平な方向により大きく広がっていることが好ましい。ガラス拡散領域１２は、基体１中のセラミックスの隙間を埋めるようにガラスが広がっていることから、基体１中のガラス拡散領域１２以外の領域と比較して、熱伝導が良好になる。この熱伝導が良好な領域を水平方向に大きく形成することによって、基体１における水平方向の均熱性を向上させることができる。より具体的には、ガラス拡散領域１２が、垂直な方向に比べて水平な方向に２〜５倍程度広がっていることが好ましい。

この場合には、基体１に用いるセラミック材料に粒径の小さなものを用いることが好ましい。具体的には、２〜１０μｍの粒径のセラミック材料を用いることが好ましく、焼結密度が９８％以上の緻密さであることが好ましい。これにより、基体１の下面に対して垂直な方向にガラスが拡散することを抑制できる。基体１の下面に対して水平な方向に関しては、基体１の下面をサンドブラスト等で粗面にして微細なクラックを発生させておくことが好ましい。このクラックにガラス成分を伝わらせることによって、基体１の下面に対して水平な方向に対して、ガラス成分を良好に拡散させることができる。より具体的には、基体１の下面をロータリー加工機等で加工すると、下面の算術平均粗さＲａは０．２〜０．７μｍになる。さらに、基体１の下面にサンドブラスト等を施すことによって、下面の算術平均粗さＲａを１〜５μｍにすることができる。これによりガラス拡散領域１２の水平方向の広がりを垂直方向の広がりよりも２〜５倍程度大きくすることができる。

また、基体１の下面の発熱抵抗体２の近傍領域がガラス成分とともに発熱抵抗体２の導体成分を含んでいることが好ましい。導体成分を含んでいることにより、発熱抵抗体２の近傍領域の熱伝導率を向上させることができるので、複数の発熱抵抗体２間の熱伝達を向上させることができる。その結果、基体１の試料保持面１１の均熱性を向上させることができる。それによって、プラズマエッチング装置１００においてエッチングレートをより均一にできる。

さらに、この導体成分のガラス成分に対する割合が、発熱抵抗体２から遠ざかるに連れて小さくなっていることが好ましい。これにより、基体１中における発熱抵抗体２の近傍領域とその他の領域との間の熱膨張係数を緩やかに変化させることができる。その結果、発熱抵抗体２の近傍領域において基体１に生じる熱応力を低減できる。より具体的には、発熱抵抗体２の近傍においては、導体成分はガラス成分に対して約１０％程度存在しているが、発熱抵抗体２から０．１ｍｍ程度離れた領域では約７％に、０．２ｍｍ程度離れたところでは約０％程度になるようにすることが好ましい。

また、発熱抵抗体２が基体１の下面における周縁部に設けられていることが好ましい。ヒートサイクル下において基体１が反るように熱膨張または熱収縮した場合には、周縁部において熱応力が特に大きくなる。この周縁部において、発熱抵抗体２を設けるとともに、この発熱抵抗体２の近傍領域の基体１にガラス成分を含ませておくことによって、試料保持具１０の基体１にクラックが生じる可能性を抑制できる。

また、図３に示すように、発熱抵抗体２が隣り合って設けられた複数の領域を有するとともに、この複数の領域から拡散したガラス成分が互いに繋がっていることが好ましい。すなわち、発熱抵抗体２が隣り合って設けられた領域が複数あり、これら複数の領域にまたがってガラス拡散領域１２が設けられていることが好ましい。隣り合う領域の間の領域、すなわち隣り合って設けられた領域同士の間で隣り合う発熱抵抗体２の間の領域にもガラス成分が広がっていることによって、試料保持具１０をプラズマ中のプロセスで使用する際に、プラズマ密度を均一にすることができる。以下、理由を説明する。

図１に戻って、上述した試料保持具１０を用いたプラズマエッチング装置１００の一部を説明する。プラズマエッチング装置１００は、真空チャンバ（図示せず）と、真空チャンバ内に配置された高周波印加用電極（図示せず）を有するベースプレート４と、ベースプレート４に搭載された試料保持具１０とを備えている。

ベースプレート４は、内部に冷却媒体用の流路（図示せず）および試料保持具１０の上面にヘリウムやアルゴン等の伝熱ガスを流す伝熱ガス用の流路（図示せず）を内蔵した板状の部材である。ベースプレート４としては、例えばアルミニウムまたはチタン等の金属材料、炭化ケイ素等のセラミック材料あるいは炭化ケイ素とアルミニウムとの複合材等を用いることができる。

試料保持具１０の下面の発熱抵抗体２は絶縁層５によって覆われている。絶縁層５としては、セラミックフィラー入りの接着材またはセラミック材料等が用いられる。この絶縁層５は、樹脂層６によってベースプレート４の上面に接着されている。

樹脂層６としては、接着性の樹脂を用いることができる。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂またはアクリル樹脂等を用いることができる。なお、樹脂層６はフィラーを含有していても構わない。フィラーを含有することによって、樹脂層６の熱伝導性を向上させることができる。フィラーとしては、セラミック材料または金属材料等の樹脂材料よりも高い熱伝導性を有しているものであればよい。具体的には、フィラーが金属から成る場合には、例えばアルミニウムから成るものを用いることができる。また、フィラーがセラミック材料から成る場合には、アルミナ、炭化ケイ素、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素を用いることができる。

プラズマエッチング装置１００は、ベースプレート４およびチャンバ内に対向する高周波印加用電極（図示せず）を備えている。この対向する高周波印加用電極に、例えば１３．５６ＭＨｚ等の高周波を印加してプラズマを発生させる。高周波は樹脂層６、絶縁層５、発熱抵抗体２および基体１を通ることになる。ここで、基体１の下面には、発熱抵抗体２が設けられている部分と発熱抵抗体２が設けられていない部分とが存在する。このとき、基体１のうち発熱抵抗体２の直上にのみガラス成分がある場合には、基体１の下面近傍における誘電率の差によってプラズマ密度が不均一になり、試料上のエッチングレートに差が生じてしまう。そのため、ガラス成分を含む領域を基体１の下面の面方向に広げるとともに、発熱抵抗体２が隣り合って設けられた複数の領域のうち隣り合う領域から拡散したガラス成分が互いに繋がっていることが対策として効果的である。これにより、基体１の下面近傍における誘電率の差を小さくすることができるため、プラズマ密度を均一にすることができる。その結果、エッチングレートのばらつきを抑えることができる。

発熱抵抗体２が隣り合って設けられた複数の領域について隣り合う領域の間隔は、例えば０．５〜１０ｍｍに設定すればよく、プラズマ密度をより均一にするためには０．５〜２ｍｍに設定することが好ましい。発熱抵抗体２の幅は０．５〜１０ｍｍに設定すればよく、プラズマ密度をより均一にするためには０．５〜２ｍｍに設定することが好ましい。

以下では、図１に示した試料保持具１０の製造方法の一例について説明する。なお、基体１にアルミナセラミックスを用いた場合を例に説明するが、窒化アルミニウムセラミックス等の他のセラミック材料の場合であっても同様の手法で製造できる。

まず、主原料となる０．１〜２μｍの粒径のアルミナ粉末と微量の焼結助剤とを所定量秤量し、ボールミル中でイオン交換水または有機溶媒および高純度アルミナ製ボールと共に２４〜７２時間の湿式粉砕混合を行なう。

こうして粉砕混合した原料スラリー中に、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールまたはアクリル樹脂等の有機バインダおよび補助的な有機材料として可塑剤ならびに消泡剤を所定量添加し、さらに２４〜４８時間混合する。混合した有機−無機混合スラリーを、ドクターブレード法、カレンダーロール法、プレス成形法または押し出し成形法等を用いることによって、厚さ２０μｍ〜２０ｍｍのセラミックグリーンシートに成形する。

そして、基体１を形成するセラミックグリーンシートに、吸着電極３を形成するための白金またはタングステン等のペースト状電極材料を、公知のスクリーン印刷法等によって印刷する。

ここで、基体１における所定の位置に吸着電極３が形成されるように、ペースト状電極材料が印刷されていないセラミックグリーンシートとペースト状電極材料が印刷された電極形成グリーンシートとを積層する。積層は、セラミックグリーンシートの降伏応力値以上の圧力を印加しながら所定の温度で積層する。圧力を印加する方法としては、一軸プレス法または等方加圧法等の公知の技術を用いることができる。得られた積層体を所定の温度および所定の雰囲気中にて焼成することによって、吸着電極３が埋設された基体１を作製できる。

次に、基体１をマシニングセンター、ロータリー加工機または円筒研削盤を用いて所定の形状、厚みに加工する。

次に、その基体１の下面をサンドブラストで粗面にした後に、銀パラジウム等の金属成分と、ケイ素、ビスマス、カルシウム、アルミニウムおよびホウ素等の材料の酸化物から成るガラス成分とを添加したペーストを塗布した後に、約８００℃の温度で焼成することによって発熱抵抗体２を形成する。さらに、発熱抵抗体２をレーザー等の加工でトリミングすることによって、発熱抵抗体２の抵抗値を所望の抵抗値に調整する。以上のようにして、試料保持具１０を製造することができる。

本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜５および比較例の試料を作製した。本実施例および比較例では、基体１としてアルミナセラミックスを用いた。

まず、主原料となる粒径が０．１〜２μｍのアルミナ粉末と微量の焼結助剤とを所定量秤量して、ボールミル中でイオン交換水、有機溶媒または有機分散剤および高純度アルミナ製ボールと共に４８時間の湿式粉砕混合を行なった。こうして粉砕混合した原料スラリー中に、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラール、アクリル樹脂等の有機バインダ、補助的な有機材料として可塑剤および消泡剤を所定量添加して、さらに３時間の混合を行なった。混合された有機−無機混合スラリーを、ドクターブレード法で１００μｍのセラミックグリーンシートに成形した。

そして、基体１を形成するセラミックグリーンシートに、吸着電極３を形成するためのタングステンのペースト状電極材料をスクリーン印刷によって形成した。ここで、基体１における所定の位置に吸着電極３が形成されるように、ペースト状電極材料の印刷されていないセラミックグリーンシートとペースト状電極材料の印刷された電極形成グリーンシートとを積層して、一軸プレスで加圧して積層体を成形した。次に、得られた積層体を１５７０℃の温度で水素ガスの還元雰囲気中にて焼成した。基体１をマシニングセンター、ロータリー加工機または円筒研削盤を用いて所定の形状にして、吸着電極３から試料保持面１１までの厚みが０．３ｍｍに、基体１の全体の厚みが２ｍｍになるように加工した。

そして、表１に示すような条件で発熱抵抗体２を形成した。具体的には、まず、基体１の下面を表１に示すような算術平均粗さＲａになるように加工した。その後、発熱抵抗体２となるペーストを表１に示す間隔および幅になるように印刷した。ここで、試料Ｎｏ．１〜５に関しては、発熱抵抗体２となるペーストとして、銀パラジウムを主成分として含み、ガラス成分としてケイ素、ホウ素およびビスマスの各酸化物を含むペーストを用いた。また、比較例の試料に関しては、発熱抵抗体２となるペーストとして、主成分としてタングステンを含むペーストを使用した。そして、表１に示すような条件で発熱抵抗体２を焼成した。この焼成により、発熱抵抗体２を形成するとともに、試料Ｎｏ．１〜５に関しては、発熱抵抗体２の近傍領域にガラス成分を拡散させた。

なお、基体１の下面の算術平均粗さＲａの調整は以下の方法で行なった。具体的には、試料Ｎｏ．１、２のようにＲａを０．０５μｍにする場合には、錫製のラップ盤および平均粒径が１μｍのダイヤモンド入りのラップ液を用いることによってラップ加工を施した。試料Ｎｏ．３のようにＲａを０．４μｍにする場合には、鋳鉄製のラップ盤および平均粒径が１５μｍのダイヤモンド入りのラップ液を用いることによってラップ加工を施した。また、試料Ｎｏ．４、５のようにＲａを２．２μｍにする場合には、砥粒を用いることによってブラスト加工を施した。

ここで、発熱抵抗体２から基体１にガラス成分を拡散させるためには、以下の点が重要である。具体的には、従来は、銀パラジウムを焼成する際には７００〜７５０℃程度で加熱するのが一般的であったが、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜５においては、７８０〜８５０℃で加熱している。これにより、発熱抵抗体２のガラス成分を基体１に良好に拡散させることができる。

さらに、発熱抵抗体２および発熱抵抗体２の近傍領域を集中的に加熱するために、以下の方法を用いた。具体的には、基体１の下面に対向するように、また発熱抵抗体２に接しないようにセラミック板を配置した。これにより、発熱抵抗体２付近から外部に放射される熱を外部に逃げにくくすることができる。これにより、より効率的に発熱抵抗体２を加熱することができることから、発熱抵抗体２のガラス成分を基体１により良好に拡散させることができる。

発熱抵抗体２の幅は１．５ｍｍに、発熱抵抗体２が隣り合って設けられた複数の領域のうち隣り合う領域の間隔は３ｍｍに設定した。そして、基体１の下面の算術平均粗さＲａを調整することによって、表１のＮｏ．１〜４に示すように、ガラス成分を含む領域を基体１の下面に対して垂直な方向と基体１の下面に対して水平な方向とで変化させた試料保持具１０の試料を作製した。

なお、比較例として作製した試料は、タングステンペーストを用いて１５００℃で焼成することによって、発熱抵抗体を形成した。

次に、作製した試料保持具１０の試料に対して耐久試験を行なった。ここでは、試料保持具１０の下面を２５℃に冷却した状態で、発熱抵抗体２に２００Ｖの電圧を印加した。具体的には、試料保持具１０の温度が１２０℃に到達するまで電圧を印加して、１２０℃になった時点で電圧の印加を停止して試料保持具１０が５０℃になるまで冷却を行ない、再度２００Ｖの電圧を印加して試料保持具１０を１２０℃にすることを１サイクルとして、このサイクルを１００００回繰り返す耐久試験を行なった。そして、発熱抵抗体が破損したサイクル数を耐久試験結果とした。

その結果を表１に示すように、比較例の試料に関しては５００サイクルで発熱抵抗体が破損していたが、本発明の実施例である試料Ｎｏ．１〜５に関しては、試料Ｎｏ．１に関しては１５００サイクル、試料Ｎｏ．２に関しては２２００サイクル、試料Ｎｏ．３に関しては３０００サイクル、試料Ｎｏ．４に関しては５０００サイクルで発熱抵抗体が破損し、試料Ｎｏ．５に関しては、１００００サイクル後も発熱抵抗体が破損しなかった。これらの結果は、ガラス拡散領域１２が発熱抵抗体２の周辺に存在することで基体１と発熱抵抗体２との密着性が向上することによって、発熱抵抗体２の剥がれが生じにくくなったためと考えられる。

さらに、上記の耐久試験を行なった後に基体１を切断して、ＥＰＭＡの面分析によってガラス拡散領域１２を確認した。その結果、表１に示すようにガラス拡散領域１２が存在していることが分かった。ここで、表１における「厚み方向の広がり」とは、基体１の下面から基体１の下面に対して垂直な方向のガラス拡散領域１２の広がりを意味している。また、「面方向の広がり」とは、基体１の下面のうち発熱抵抗体２が接している部分の端部から見て、基体１の下面に対して水平な方向のガラス拡散領域１２の広がりを意味している。表１に示す結果から分かるように、算術平均粗さＲａが大きい試料ほど、ガラス拡散領域１２の面方向の広がりが大きいことが分かる。そして、ガラス拡散領域１２の面方向の広がりが大きいほど、試料保持具１０の耐久性が向上していることが分かる。これは、ガラス拡散領域１２が面方向に広がることによって、基体１における水平方向の均熱性が向上したためと考えられる。

さらに、試料Ｎｏ．５に関しては、隣り合って設けられた発熱抵抗体２から拡散したガラス拡散領域１２が互いに繋がっていることが、ＥＰＭＡの面分析の結果から確認できた。隣り合うガラス拡散領域１２が互いに繋がっていることによって、それぞれのガラス拡散領域１２の面方向の広がりの正確な大きさを求めることが困難であったため、表１においては、この試料Ｎｏ．５の面方向の広がりを、発熱抵抗体２の間隔の半分の値である０．７５ｍｍを基準として０．７５（ｍｍ）以上と記載している。上記の耐久試験の結果、試料Ｎｏ．１〜４に比較して試料Ｎｏ．５の耐久性が特に優れていたのは、ガラス拡散領域１２が互いに繋がっていることに起因して水平方向の熱伝導が向上したことで、基体１中の均熱性が向上したことによって、局所的に熱応力が生じることを低減できたためであると考えられる。

基体：１
発熱抵抗体：２
吸着電極：３
ベースプレート：４
絶縁層：５
樹脂層：６
試料保持具：１０
試料保持面：１１
ガラス拡散領域：１２
プラズマエッチング装置：１００

本発明の一態様の試料保持具は、セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の他方の主面に設けられた、ガラス成分を含む発熱抵抗体とを具備しており、前記基体は、前記発熱抵抗体の近傍領域に前記ガラス成分を含んでおり、前記ガラス成分は、前記基体の前記他方の主面のうち前記発熱抵抗体が接している部分から見て、前記基体の前記他方の主面に対して垂直な方向よりも前記基体の前記他方の主面に対して水平な方向に広がっていることを特徴とする。

Claims (9)

1. セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の他方の主面に設けられた、ガラス成分を含む発熱抵抗体とを具備しており、前記基体は、前記発熱抵抗体の近傍領域に前記ガラス成分を含んでいる試料保持具。
2. 前記基体の前記近傍領域が含んでいる前記ガラス成分は、前記発熱抵抗体から前記基体の前記近傍領域に拡散したものである請求項１に記載の試料保持具。
3. 前記近傍領域が含んでいる前記ガラス成分が、前記基体の前記他方の主面のうち前記発熱抵抗体が接している部分から見て、前記基体の前記他方の主面に対して水平な方向に広がっている請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
4. 前記ガラス成分が、前記基体の前記他方の主面のうち前記発熱抵抗体が接している部分から見て、前記基体の前記他方の主面に対して垂直な方向よりも前記基体の前記他方の主面に対して水平な方向に広がっている請求項３に記載の試料保持具。
5. 前記発熱抵抗体に隣り合って設けられた複数の領域が存在するとともに、前記複数の領域から拡散した前記ガラス成分が互いに繋がっている請求項２に記載の試料保持具。
6. 前記発熱抵抗体が前記基体の前記他方の主面における周縁部に設けられている請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の試料保持具。
7. 前記発熱抵抗体が導体成分を含んでいるとともに、前記基体の前記近傍領域が前記ガラス成分とともに前記導体成分を含んでいる請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の試料保持具。
8. 前記基体の前記近傍領域が含んでいる前記導体成分の前記ガラス成分に対する割合が、前記発熱抵抗体から遠ざかるに連れて小さくなっている請求項７に記載の試料保持具。
9. 真空チャンバと、該真空チャンバ内に配置された高周波印加用電極を有するベースプレートと、該ベースプレートに搭載された請求項１乃至請求項８のいずれかに記載の試料保持具とを含むプラズマエッチング装置。

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