WO2009107701A1 - ウェハ支持部材とその製造方法、及びこれを用いた静電チャック - Google Patents

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Abstract

　均熱性の良好なウェハ支持部を提供する。そのウェハ支持部材は、基体と、絶縁体と、基体と絶縁体とを接合する接合層とを具備したウェハ支持部材であって、接合層は、第１の層と該第１の層よりも絶縁体側に位置する第２の層とを含む複数の層の積層構造であり、第１の層と前記第２の層の厚みが異なる。

Description

[規則37.2に基づきISAが決定した発明の名称]　ウェハ支持部材とその製造方法、及びこれを用いた静電チャック
　本発明は、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ及びスパッタリングを用いた成膜装置やエッチング装置に用いられるウェハ支持部材に関するものである。
　従来から、ＣＶＤ、ＰＶＤ及びスパッタリングを用いた成膜装置やエッチング装置には、例えば、半導体ウェハ又はガラスを支持するためのウェハ支持部材が用いられている。このようなウェハ支持部材を用いながら半導体ウェハ等を加熱する場合、半導体ウェハ等に加わる熱のばらつきを小さくすることが求められている。そのため、絶縁体と基体とを接合する接合材の均熱性を向上させることが求められている。
　そこで、特許文献１に開示されているように、接合材にスペーサを挟み込むことによって接合材の厚みのばらつきを小さくしたウェハ支持部材を備えた静電チャックが提案されている。
　また、特許文献２に開示されているように、接合材と絶縁体との接合面において、接合材を複数の領域に分けて、各領域における接合材の熱伝導率を互いに異なるように構成したウェハ支持部材を備えた静電チャックが提案されている。
特開２００３－２５８０７２号公報 特開２００６－１３３０２号公報
　しかしながら、特許文献１に開示されているようなスペーサを用いた場合、複数のスペーサを用いる必要があるので、これらのスペーサ自体の厚みのばらつきが問題となる。複数のスペーサにおける厚みのばらつきが、接合材における厚みのばらつき以上である場合、接合材の厚みのばらつきを小さくすることができず、却って半導体ウェハ等に加わる熱のばらつきを大きくしてしまう。また、スペーサの厚みばらつきを小さくしようとすると、高い精度の加工が要求されるため、製造コストの上昇を招いてしまう。
　また、特許文献２に開示されているようなウェハ支持部材を用いた場合、絶縁体と接合材の接合性を向上させることが求められる。これは、接合材と絶縁体との接合面において、各領域における接合材の熱伝導率が互いに異なるため、熱分布が不均一になるだけではなく、熱膨張に差が生じて各領域間で絶縁体との接合性にばらつきが生じるからである。
　本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであり、均熱性を向上させつつも、絶縁体と接合材との接合性のばらつきを小さくしたウェハ支持部とその製造方法、及びこれを用いた静電チャックを提供することを目的とする。
　本発明に係る第１のウェハ支持部材は、基体と、絶縁体と、前記基体と前記絶縁体とを接合する接合層とを具備したウェハ支持部材であって、前記接合層は、第１の層と該第１の層よりも前記絶縁体側に位置する第２の層とを含む複数の層の積層構造であり、前記第１の層と前記第２の層の厚みが異なることを特徴とする。
　本発明に係る第２のウェハ支持部材は、基体と、絶縁体と、前記基体と前記絶縁体とを接合する接合層とを具備したウェハ支持部材であって、前記接合層は、第１の層と該第１の層よりも前記絶縁体側に位置する第２の層とを有する複数の層の積層構造であり、前記第１の層と前記第２の層の熱伝導率が異なることを特徴とする。
　本発明に係るウェハ支持部材の第１の製造方法は、第１の層及び第２の層を有する接合層を介して基体と絶縁体とを接合する工程を備えたウェハ支持部材の製造方法であって、前記接合する工程は、第１の層を前記基体の上に配設する工程と、前記第１の層よりも厚みの小さい第２の層を前記第１の層の上に配設する工程と、前記絶縁体を前記第２の層の上に配設する工程とを備えたことを特徴とする。
　本発明に係るウェハ支持部材の第２の製造方法は、第１の層及び第２の層を有する接合層を介して基体と絶縁体とを接合する工程を備えたウェハ支持部材の製造方法であって、前記接合する工程は、第２の層を前記絶縁体の上に配設する工程と、前記第２の層よりも厚みの小さい第１の層を前記第２の層の上に配設する工程と、前記基体を前記第１の層の上に配設する工程とを備えたことを特徴とする。
　本発明に係る静電チャックは、本発明に係る第１又は第２のウェハ支持部材と、前記絶縁体中に位置してウェハを静電吸着する電極と、を具備したことを特徴とする。
　以上の様に構成された本発明に係る第１のウェハ支持部材は、前記接合層を第１の層と該第１の層よりも前記絶縁体側に位置する第２の層とを含む複数の層の積層構造として前記第１の層と前記第２の層の厚みを異ならせることにより、前記接合層の膜厚を均一にでき、その結果、ウェハを載置する面の均熱性を良好にできる。
　また、本発明に係る第２のウェハ支持部材は、前記接合層を第１の層と該第１の層よりも前記絶縁体側に位置する第２の層とを有する複数の層の積層構造として前記第１の層と前記第２の層の熱伝導率を異ならせているので、ウェハを載置する面の均熱性を良好にできる。
　本発明に係るウェハ支持部材の第１及び第２の製造方法によれば、本発明に係る第１のウェハ支持部材を製造することができる。
　本発明に係る静電チャックは、本発明に係る第１又は第２のウェハ支持部材を備えているので、ウェハを載置する面の均熱性の高い静電チャックを提供できる。
本発明の第１の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す平面図である。 図１に示す実施形態における縦断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す断面図である。 第１の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、第１の層を基体の上に配設する工程を示す断面図である。 第１の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、第２の層を第１の層の上に配設する工程を示す断面図である。 第１の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、絶縁体を第２の層の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、第２の層を絶縁体の上に配設する工程を示す断面図である。 第２の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、第１の層を第２の層の上に配設する工程を示す断面図である。 第２の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、基体を第１の層の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す平面図である。 図８に示す第５の実施形態における縦断面図である。 本発明の第５の実施形態における変形例にかかる第２の層の拡大断面図である。 本発明の第５の実施形態における変形例にかかる第１の層の拡大断面図である。 本発明の第７の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態にかかるウェハ支持部材を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、第１の層を基体の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、第２の層を第１の層の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材の製造方法における、絶縁体を第２の層の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材の変形例の製造方法における、第２の層を絶縁体の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材の変形例の製造方法における、第１の層を第２の層の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態にかかるウェハ支持部材の変形例の製造方法における、基体を第１の層の上に配設する工程を示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる静電チャックを示す断面図である。 本発明の一実施形態にかかる静電チャックの変形例を示す断面図である。
符号の説明
１，１０・・・ウェハ支持部材
３・・・基体
５・・・絶縁体
９，９０・・・接合層
１１，９１・・・第１の層
１３，９２・・・第２の層
１５・・・均熱板
１７，９３・・・第３の層
２１・・・電極
２３・・・発熱抵抗体
２５・・・接合部材
５１・・・フィラー
９４・・・第４の層
２００・・・静電チャック
　以下、本発明のウェハ支持部材について図面を用いて詳細に説明する。
＜第１の実施形態＞
　図１、２に示すように、本発明に係る第１の実施形態のウェハ支持部材１は、基体３と、絶縁体５と、基体３と絶縁体５とを接合する接合層９とを具備している。接合層９は、第１の層１１と第１の層１１よりも絶縁体５側に位置する第２の層１３とを含む複数の層の積層構造である。そして、第１の層１１の厚みＬ１と第２の層１３の厚みＬ２とが異なる。また、絶縁体５における第２の層１３との接合面と反対側の面には、均熱板１５が配設されている。
　このウェハ支持部材１において、絶縁体５の一方の主面がウェハが載置される載置面となっており、絶縁体５の他方の主面が接合層９を介して基材３と接合される。以下、他の実施形態のウェハ支持部材についても同様である。
　このように、接合層９が、互いに厚みの異なる第１の層１１と第２の層１３とを有していることにより、接合層９が１つの層からなる場合と比較して、接合層９の厚みを確保しつつも接合層９の厚みのばらつきを小さくすることができる。
　例えば、第１の実施形態のウェハ支持部材１では、第１の層１１と第２の層１３のうちの一方を接合層９の厚みを確保するために比較的厚い層とし、他方の層を膜厚調整層として形成することが可能になり、接合層９全体の厚みのばらつきを小さくすることが可能になる。
　また、第１の実施形態では、図２に示すように、第１の層１１の厚みＬ１が、第２の層１３の厚みＬ２よりも大きいことが好ましい。第１の層１１よりも絶縁体５側に位置する第２の層１３の厚みＬ２が、第１の層１１の厚みＬ１よりも小さい場合には、絶縁体５に面する接合層９の表面の凹凸を小さくできるからである。そのため、接合層９と絶縁体５の接合性をより高めることができる。絶縁体５と接合層９の接合性をより高めたい場合には、上記の構成が有効となる。
　本実施形態のウェハ支持部材１を構成する基体３としては、例えば、アルミニウム及び超硬のような金属、若しくは、これらの金属とセラミックスの複合材を用いることができる。絶縁体５としては、例えば、セラミック焼結体を用いることができる。具体的には、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４を用いることができる。特に、耐腐食性の観点から、基体３としてはＡｌ２Ｏ３又はＡｌＮを用いることが好ましい。
　接合層９としては、絶縁体５と基体３とを接合できるものであればよく、例えば、樹脂を用いることができる。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂を用いることができる。また、接合層９を構成する複数の層が、略同一の成分を含有していることが好ましい。これにより、接合層９を構成する各層の間での接合性が高められるので、接合層９の形状を安定して保つことができる。特に、接合層９を構成する複数の層が、略同一の樹脂を主成分とすることが好ましい。
　また、接合層９は、フィラーを含有していることが好ましい。フィラーを含有していることにより、接合層９の均熱性を向上させることができるので、絶縁体５及び基体３の均熱性を向上させることができる。
　フィラーとしては、絶縁体５及び基体３と同等以上の熱伝導性を有しているものであれば良く、例えば、金属粒子やセラミックス粒子を用いることができる。具体的には、金属の場合、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることができる。また、セラミックスの場合、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ又はＳｉ３Ｎ４を用いることができる。
　さらには、接合層９を構成する各層の境界部分にフィラーの一部が存在することが好ましい。フィラーがアンカーとして作用するので、各層の接合性をより高めることができるからである。
　また、接合層９の厚みは、０．２～１．５ｍｍであることが好ましい。接合層９の厚みが０．２ｍｍ以上である場合には、絶縁体５と基体３との間に生じる熱応力及び物理的な応力を緩和し、絶縁体５又は基体３にクラックが生じる可能性を小さくできる。また、接合層９の厚みが１．５ｍｍ以下である場合には、接合層９の厚みのばらつきを抑制できる。
　また、接合層９がフィラーを含有している場合、接合層９を構成する各層のうちで最も厚みの小さい層（本実施形態においては第２の層１３）の厚みは、フィラーの径よりも大きいことが好ましい。これにより、フィラー自体によって接合層９の厚みのばらつきが生じることを抑制できる。定量的には、接合層９を構成する各層のうちで最も厚みの小さい層の厚みが、０．０３ｍｍ以上であることが好ましい。
　また、第１の実施形態における第１の層１１のように相対的に厚みの大きい層が、本実施形態における第２の層１３のように相対的に厚みの小さい層よりも、弾性率が高いことが好ましい。相対的に厚みの小さい層において絶縁体５（又は基体３）との強固な接合性が確保される一方で、相対的に厚みの大きい層において熱応力に対する高い応力緩和の効果が得られるからである。
（製造方法）
　次に、第１の実施形態のウェハ支持部材１の製造方法について図面を用いて詳細に説明する。
　図６Ａ～図６Ｃに示すように、第１の実施形態に係るウェハ支持部材１の製造方法は、第１の層１１及び第２の層１３を有する接合層９を介して基体３と絶縁体５とを接合する工程を備えている。そして、この基体３と絶縁体５とを接合する工程が、第１の層１１を基体３の上に配設する工程と、第１の層１１よりも厚みの小さい第２の層１３を第１の層１１の上に配設する工程（図６Ａ）と、絶縁体５を第２の層１３の上に配設する工程（図６Ｂ）とを備えている。
　このように、相対的に厚みの大きい第１の層１１の上に相対的に厚みの小さい第２の層１３を配設する工程を備えていることにより、第２の層１３が、第１の層１１の厚みのばらつきを抑えるように作用する。言い換えれば、第２の層１３が、接合層９全体の厚みのばらつきを抑えるために第１の層１１の厚みのばらつきを吸収する膜厚調整層としての機能を果たすように形成される。そのため、接合層９が１つの層からなる場合と比較して、接合層９の厚みを確保しつつも接合層９の厚みのばらつきを小さくできる。結果として、絶縁体５の表面における均熱性を高めることができる。
　このとき、第１の層１１を基体３の上に配設する工程の後であって、第２の層１３を第１の層１１の上に配設する工程の前に、第１の層１１における第２の層１３との接合面を平面状に加工する工程を備えていることが好ましい。
　これにより、第１の層１１の厚みのばらつきを小さくできるので、接合層９の厚みのばらつきをさらに小さくできる。第１の層１１における第２の層１３との接合面を平面状に加工する方法としては、例えば、第１の層１１における第２の層１３との接合面をプレスする方法及び第１の層１１における第２の層１３との接合面をすりきる方法が挙げられる。なおここで、平面状に加工するとは、加工をする前と比較して第１の層１１の表面の凹凸を小さくすることを意味しており、厳密に平面にすることを意味するものではない。
　また、同様に、第２の層１３を第１の層１１の上に配設する工程の後であって、絶縁体５を第２の層１３の上に配設する工程の前に、第２の層１３における絶縁体５との接合面を平面状に加工する工程を備えていることが好ましい。
　これにより、接合層９の厚みのばらつきをより抑制することができる。第２の層１３における絶縁体５との接合面を平面状に加工する方法としては、上記の第１の層１１と同様の方法を用いればよい。なおここで、平面状に加工するとは、第１の層１１に関して既に示したように、厳密に平面にすることを意味するものではない。
　また、接合層９が熱硬化性樹脂である場合には、第１の層１１を基体３の上に配設する工程の後であって、第２の層１３を第１の層１１の上に配設する工程の前に、第１の層１１を構成する接合材（以下、第１の接合材とする）の硬化温度以上で第１の層１１を加熱する工程を備える事がより好ましい。これにより、第１の層１１の厚みばらつきを小さくできるからである。
　また、第２の層１３を構成する接合材（以下、第２の接合材とする）の硬化温度が、第１の接合材の硬化温度よりも小さく、第２の層１３を第１の層１１の上に配設する工程の後に、第２の接合材の硬化温度以上であって、第１の接合材の硬化温度以下の温度で接合層９を加熱する工程を備える事がより好ましい。これにより、第２の接合材のみを硬化させることができるので、接合層９の厚みばらつきを更に小さくできる。
＜第２の実施形態＞
　次に、第２の実施形態にかかるウェハ支持部材１について説明をする。
　第２の実施形態にかかるウェハ支持部材１は、図３に示すように、接合層９が、第１の層１１と第２の層１３との間に位置する第３の層１７を有する。そして、第３の層１７の厚みＬ３は、第１の層１１の厚みＬ１よりも小さく、かつ、第２の層１３の厚みＬ２よりも大きい。このような第３の層１７を有することにより、接合層９の基体３側から絶縁体５側に向かって、段階的に接合層９を構成する各層の厚みを小さくできるので、絶縁体５に面する接合層９の表面の凹凸を小さくできる。そのため、接合層９と絶縁体５の接合性をより一層高めることができる。
　また、この第２の実施形態によれば、例えば、第１の層１１の厚みのばらつきを、第３の層１７により粗調整した上で第２の層１３によって微調整するようなことも可能であり、接合層９全体の膜厚のばらつきをより小さくできる。
＜第３の実施形態＞
　次に、第３の実施形態にかかるウェハ支持部材１について説明をする。
　第３の実施形態にかかるウェハ支持部材１は、図４に示すように、第１の層１１の厚みＬ１が、第２の層１３の厚みＬ２よりも小さい。第１の層１１よりも絶縁体５側に位置する第２の層１３の厚みＬ２が、第１の層１１の厚みＬ１よりも大きい場合には、基体３に面する接合層９の表面の凹凸を小さくできるからである。そのため、接合層９と基体３の接合性をより高めることができる。絶縁体５と基体３の接合性をより高めたい場合には、上記の構成が有効となる。
　この第３の実施形態のように第１の層１１の厚みＬ１を第２の層１３の厚みＬ２よりも小さくするような場合に、第１の層１１を膜厚調整層として機能させる場合には、以下の製造方法により製造すればよい。
（製造方法）
　以下、第３の実施形態にかかるウェハ支持部材１の製造方法について説明をする。
　図７Ａ～図７Ｃに示すように、第３の実施形態のウェハ支持部材１の製造方法は、第１の層１１及び第２の層１３を有する接合層９を介して基体３と絶縁体５とを接合する工程を備えている。そして、この基体３と絶縁体５とを接合する工程が、第２の層１３を絶縁体５の上に配設する工程（図７Ａ）と、第２の層１３よりも厚みの小さい第１の層１１を第２の層１３の上に配設する工程（図７Ｂ）と、基体３を第１の層１１の上に配設する工程とを備えている。
　このように、相対的に厚みの大きい第２の層１３の上に相対的に厚みの小さい第１の層１１を配設する工程を備えていることにより、第１の層１１が、第２の層１３の厚みのばらつきを抑えるように作用する。そのため、接合層９が、１つの層からなる場合と比較して、接合層９の厚みを確保しつつも接合層９の厚みのばらつきを小さくできる。
　このとき、第２の層１３を絶縁体５の上に配設する工程の後であって、第１の層１１を第２の層１３の上に配設する工程の前に、第２の層１３における第１の層１１との接合面を平面状に加工する工程を備えていることが好ましい。
　これにより、接合層９の厚みのばらつきをさらに小さくできる。第２の層１３における第１の層１１との接合面を平面状に加工する方法としては、例えば、第２の層１３における第１の層１１との接合面をプレスする方法及び第２の層１３における第１の層１１との接合面をすりきる方法が挙げられる。なおここで、平面状に加工するとは、加工をする前と比較して第２の層１３の表面の凹凸を小さくすることを意味しており、厳密に平面にすることを意味するものではない。
　また、同様に、第１の層１１を第２の層１３の上に配設する工程の後であって、基体３を第１の層１１の上に配設する工程の前に、第１の層１１における基体３との接合面を平面状に加工する工程を備えていることが好ましい。
　これにより、接合層９の厚みのばらつきをより小さくできる。第１の層１１における基体３との接合面を平面状に加工する方法としては、上記の第２の層１３と同様の方法を用いればよい。なおここで、平面状に加工するとは、第２の層１３に関して既に示したように、厳密に平面にすることを意味するものではない。
　また、第２の層１３を絶縁体５の上に配設する工程の後に、第２の層１３を構成する接合材（以下、第２の接合材とする）の硬化温度以上で第２の層１３を加熱する工程を備える事がより好ましい。これにより、第２の層１３の厚みばらつきを小さくできるからである。
　また、第１の層１１を構成する接合材（以下、第１の接合材とする）の硬化温度が第２の接合材の硬化温度よりも小さく、第１の層１１を第２の層１３の上に配設する工程の後に、第１の接合材の硬化温度以上であって、第２の接合材の硬化温度以下の温度で接合層９を加熱する工程を備えることがより好ましい。これにより、第１の接合材のみを硬化させることができるので、接合層９の厚みばらつきを更に小さくできる。
＜第４の実施形態＞
　次に、第４の実施形態にかかるウェハ支持部材１について説明をする。
　第４の実施形態にかかるウェハ支持部材１は、図５に示すように、接合層９が、第１の層１１と第２の層１３との間に位置する第３の層１７を有する。そして、第３の層１７の厚みＬ３が、第１の層１１の厚みＬ１よりも大きく、かつ、第２の層１３の厚みＬ２よりも小さいことがより好ましい。このような第３の層１７を有することにより、接合層９の絶縁体５側から基体３側に向かって、段階的に接合層９を構成する各層の厚みを小さくできる。これにより、接合層９と基体３の接合性をより高めつつ、接合層９の絶縁体５と面する部分にかかる熱応力をより緩和させることができる。
＜第５の実施形態＞
　図８、９に示すように、第５の実施形態のウェハ支持部材１０は、基体３と、一方の主面をウェハが載置される載置面とする絶縁体５と、基体３と絶縁体５の他方の主面とを接合する接合層９０とを具備している。接合層９０は、第１の層９１と第１の層９１よりも絶縁体５側に位置する第２の層９２とを含む複数の層の積層構造である。そして、第１の層９１の熱伝導率と第２の層９２の熱伝導率とが異なる。また、絶縁体５における第２の層９２との接合面と反対側の面（以下、主面ともいう）には、均熱板１５が配設されている。尚、第５の実施形態において、第１の実施形態等と同様のものには同様の符号を付して示している。
　このように、接合層９０が、互いに熱伝導率の異なる第１の層９１と第２の層９２とを有していることにより、接合層９０の均熱性を向上させつつも、接合層９０と絶縁体５との接合性のばらつきを小さくできる。
　そして、第２の層９２の熱伝導率が、第１の層９１の熱伝導率よりも高いことが好ましい。絶縁体５側に位置する第２の層９２の熱伝導率が相対的に高いことにより、絶縁体５の主面に伝わる熱の均熱性をより向上させることができるからである。
　接合層９０としては、絶縁体５と基体３とを接合できるものであればよく、例えば、樹脂を用いることができる。具体的には、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂を用いることができる。また、接合層９０を構成する複数の層が、略同一の樹脂成分を含有していてもよい。これにより、接合層９０を構成する各層の間での接合性が高められるので、接合層９０の形状を安定して保つことができる。
　なお、ここで、略同一の樹脂成分を含有しているとは、同種の樹脂を含有していることを意味している。具体的には、上記したシリコーン樹脂、エポキシ樹脂及びアクリル樹脂のいずれかを各層が含有していることを意味する。
　熱伝導性が互いに異なる第１の層９１及び第２の層９２を構成するには、例えば、互いに異なる成分の材料を用いればよい。
　たとえば、第１の層９１の材料をシリコーン樹脂とし、第２の層９２の材料をエポキシ樹脂とすることができる。このとき、エポキシ樹脂の熱伝導率を絶縁層５の熱伝導率と略同一とすることで絶縁層５と接合層９０との接合面の凹凸を緩和し均熱性を向上することができる。
　また別な例として、第１の層９１の材料をシリコーン樹脂とし、第２の層９２の材料を熱伝導率の異なるシリコーン樹脂とすることもできる。このとき、第２の層９２のシリコーン樹脂の熱伝導率を絶縁層５の熱伝導率と略同一とすることで絶縁層５と接合層９０との接合面の凹凸を緩和し均熱性を向上するとともに、第１の層９１と第２の層９２の接合性を向上することができる。熱伝導率はフィラーの含有量を調整することで容易に得ることができる。
　また、後述するように、添加するフィラー５１の表面積或いは含有量が互いに異なることによっても、熱伝導率が互いに異なる第１の層９１及び第２の層９２を構成することができる。
　なお、各層の熱伝導率は、公知の熱線法やレーザーフラッシュ法を用いることで測定することができる。
　また、接合層９０は、フィラー５１を含有していることが好ましい。フィラー５１を含有していることにより、接合層９０の均熱性を向上させることができるので、絶縁体５及び基体３の均熱性を向上させることができる。
　フィラー５１としては、絶縁体５及び基体３と同等以上の熱伝導性を有していることが好ましく、例えば、金属粒子やセラミックス粒子を用いることができる。具体的には、金属の場合、アルミニウム又はアルミニウム合金を用いることができる。また、セラミックスの場合、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＡｌＮ及びＳｉ３Ｎ４を用いることができる。
　さらには、接合層９０を構成する各層の境界部分にフィラー５１の一部が存在することが好ましい。フィラー５１がアンカーとして作用するので、各層の接合性をより高めることができるからである。
　また、接合層９０がフィラー５１を含有している場合、接合層９０を構成する各層の厚みは、フィラー５１の径よりも大きいことが好ましい。これにより、フィラー５１自体によって接合層９０の厚みのばらつきが生じることを抑制できる。定量的には、接合層９０を構成する各層の厚みが、０．０３ｍｍ以上であることが好ましい。
　また、接合層９０がフィラー５１を含有している場合において、第２の層９２は、第１の層９１よりもフィラー５１の含有比率が大きいことが好ましい。フィラー５１の含有比率が大きいほど、熱伝導率が高くなるので、上記の構成であることにより、第２の層９２の熱伝導率を第１の層９１の熱伝導率よりも高くできる。
　接合層９０に含有されるフィラー５１の含有比率は、例えば、以下のようにして評価すればよい。まず、絶縁体５の主面に対して垂直であって、第１の層９１及び第２の層９２を含むように断面を得る。この断面において、第１の層９１及び第２の層９２におけるフィラー５１の断面積の総和をそれぞれ測定する。そして、各々の層におけるフィラー５１の断面積の総和を各々の層全体の断面積で割る。このようにして得られた値を、上記フィラー５１の含有比率とすることができる。得られた含有比率の値を用いることにより、第１の層９１及び第２の層９２におけるフィラー５１の含有比率を比較できる。なお、上記のように断面全体で評価しても良いが、評価を簡便にするため、断面のうちの一部を抽出して評価してもよい。
　また、接合層９０がフィラー５１を含有している場合において、第２の層９２は、第１の層９１よりも含有されるフィラー５１の表面積の比率が大きいことが好ましい。フィラー５１の表面積が大きいほど、熱伝導率が高くなるので、上記の構成であることにより、第２の層９２の熱伝導率を第１の層９１の熱伝導率よりも高くできる。
　以下、フィラー５１の表面積の比率の意義を、評価方法に基づき明らかにする。
　接合層９０に含有されるフィラー５１の表面積の比率は、例えば、以下のようにして評価される。まず、絶縁体５の主面に対して垂直であって、第１の層９１及び第２の層９２を含むように断面をとる。この断面において、第１の層９１及び第２の層９２における接合層９０とフィラー５１の境界線の総和をそれぞれ測定する。そして、各々の層における境界線の総和を各々の層全体の断面積で割る。このようにして得られた値を、上記フィラー５１の表面積の比率とすることができる。得られた上記表面積の比率の値を用いることにより、第１の層９１及び第２の層９２におけるフィラー５１の表面積の比率を比較できる。なお、上記のように断面全体で評価しても良いが、評価を簡便にするため、断面のうちの一部を抽出して評価してもよい。
　さらに、第２の層９２に含有されるフィラー５１の平均粒径が、第１の層９１に含有されるフィラー５１の平均粒径よりも小さいことがより好ましい。これにより、第２の層９２に含有されるフィラー５１の含有量を抑制しつつ、接合層９０の均熱性を向上させつつも、接合層９０の耐久性を向上させることができる。フィラー５１の含有量が多くなるほど、均熱性が向上するが、一方で、耐久性が低下する。しかしながら、上記の構成であることにより、フィラー５１の含有量を抑制しつつも、フィラー５１の表面積を大きくできるので、第２の層９２の均熱性を向上させつつも、第２の層９２の耐久性を向上させることができるからである。
　また、図１０に示すように、第２の層９２に含有されるフィラー５１が、第１の層９１に含有されるフィラー５１と比較して、接合層９０と絶縁体５の接合面に対して平行な偏平形状であることが好ましい。これにより、第２の層９２に含有されるフィラー５１の含有量を抑制しつつ、接合層９０と絶縁体５の接合面における均熱性を向上させることができるからである。これにより、接合層９０の耐久性を向上させることができる。
　また、接合層９０の厚みは、０．２～１．５ｍｍであることが好ましい。接合層９０の厚みが０．２ｍｍ以上である場合には、絶縁体５と基体３との間に生じる熱応力及び物理的な応力を緩和し、絶縁体５又は基体３にクラックが生じる可能性を小さくできる。また、接合層９０の厚みが１．５ｍｍ以下である場合には、接合層９０の厚みのばらつきを抑制できる。
（製造方法）
　次に、第５の実施形態に係るウェハ支持部材の製造方法について図面を用いて詳細に説明する。
　図１３Ａ～図１３Ｃに示すように、第５の実施形態のウェハ支持部材１０の製造方法は、第１の層９１及び第２の層９２を有する接合層９０を介して基体３と絶縁体５とを接合する工程を備えている。そして、この基体３と絶縁体５とを接合する工程が、図１３Ａに示すように、第１の層９１を基体３の上に配設する工程と、図１３Ｂに示すように、第２の層９２を第１の層９１の上に配設する工程と、図１３Ｃに示すように、絶縁体５を第２の層９２の上に配設する工程とを備えている。
　ここで、特に、第５の実施形態に係るウェハ支持部材の製造方法においては、第１の層９１と第２の層９２の構成材料として熱伝導率が異なる材料を用いる。
　尚、この第５の実施形態に係るウェハ支持部材の製造方法において、第１の実施形態の製造方法と同様に、第２の層９２が、接合層９０全体の厚みのばらつきを抑えるために第１の層９１の厚みのばらつきを吸収する膜厚調整層としての機能を果たすように形成してもよい。このようにすると、絶縁体５の表面における均熱性をさらに高めることができる。また、第２の層９２を膜厚調整層として形成する場合の好ましい形態等は、第１の実施形態の製造方法の説明において説明したものと同様である。
　なお、ウェハ支持部材１０は、上記の製造方法によって作製されるものに限定されることはなく、基体３と絶縁体５とが接合層９０を介して接合されるのであれば、どのような製造方法によって形成されても良い。
　例えば、上記の実施形態のように第１の層９１を基体３の上に配設した後に、第２の層９２を第１の層９１の上に配設してもよいが、第２の層９２を第１の層９１の上に配設した後に、第１の層９１及び第２の層９２を基体３の上に配設してもよい。また、図１４Ａに示すように、第２の層９２を絶縁体５の上に配設した後に、図１４Ｂに示すように、第１の層９１を第２の層９２の上に配設し、さらに、図１４Ｃに示すように、基体３を第１の層９１の上に配設してもよい。
＜第６の実施形態＞
　次に、第６の実施形態にかかるウェハ支持部材について説明をする。
　第６の実施形態にかかるウェハ支持部材１０においては、第１の層９１が第１のフィラー５１を含有し、かつ、第２の層９２が第２のフィラー５１を含有する。そして、第２のフィラー５１が、第１のフィラー５１よりも熱伝導率が高い。これにより、第２の層９２の熱伝導率を第１の層９１の熱伝導率よりも高くすることができる。
＜第７の実施形態＞
　次に、第７の実施形態にかかるウェハ支持部材について説明をする。
　図１１に示すように、第７の実施形態にかかるウェハ支持部材１０においては、接合層９０が、第１の層９１と第２の層９２との間に位置する第３の層９３を有する。そして、第３の層９３は第１の層９１よりも熱伝導率が大きく、かつ、第２の層９２は第３の層９３よりも熱伝導率が大きい。このように、絶縁体５側に向かって接続層の熱伝導率を段階的に高くすることによって、放熱による熱損失を抑制しつつ、接合層９０の均熱性をさらに向上させることができる。
＜第８の実施形態＞
　次に、第８の実施形態にかかるウェハ支持部材について説明をする。
　図１２に示すように、第８の実施形態にかかるウェハ支持部材１０においては、接合層９０が、第２の層９２よりも絶縁体５側に位置するとともに絶縁体５と接合する第４の層９４を有し、第４の層９４は、接合層９０を構成する他の層よりもフィラー５１の含有量が少ないことが好ましい。これにより、絶縁体５と接合層９０の接合強度を向上させることができる。これは、フィラー５１の含有量が少なくなることにより、絶縁体５と接合層９０の接合強度が向上するからである。
　特に、第４の層９４は、フィラー５１を含有しないことがより好ましい。これにより、絶縁体５と接合層９０の接合強度をさらに向上させることができる。
　また、第４の層９４は、第２の層９２よりも厚みが小さいことが好ましい。これにより、第２の層９２で均熱性を向上させつつも、第４の層９４で絶縁体５と接合層９０の接合強度を向上させることができるからである。
　次に、本発明に係る実施形態の静電チャックについて説明する。
　図１５に示すように、本実施形態の静電チャック２００は、第１～第９の実施形態に係るウェハ支持部材１（１０）と、絶縁体５中に位置してウェハを静電吸着する電極２１と、電極２１が埋設された絶縁体５中に位置する発熱抵抗体２３とを備えている。発熱抵抗体２３は、電極２１よりも基体３側に位置するように絶縁体５に埋設されている。絶縁体５の載置面に半導体ウェハを載置して、電極２１に通電することにより、半導体ウェハを静電チャック２００に吸着させることができる。
　また、本実施形態の静電チャック２００は、電極２１が埋設された絶縁体５中に発熱抵抗体２３を備えている。本実施形態の静電チャック２００は、接合層９（９０）が互いに厚みの異なる第１の層１１（９１）と第２の層１３（９２）とを有していることにより、絶縁体５の表面の均熱性が高められているので、発熱抵抗体２３へ通電した場合において、半導体ウェハに加えられる熱のばらつきが低減される。発熱抵抗体２３としては、例えば、Ｗ、Ｍｏ、Ｔｉの炭化物、窒化物、珪化物を主成分とするものを用いることができる。
　また、図１５に示すように、発熱抵抗体２３及び電極２１が一つの絶縁体５中に位置してもよいが、図１６に示すように、発熱抵抗体２３が埋設された絶縁体５と、電極２１が埋設された絶縁体５とが別体形成され、接合部材２５を介して接合されてもよい。

Claims (19)

  1. 　基体と、絶縁体と、前記基体と前記絶縁体とを接合する接合層とを具備したウェハ支持部材であって、
    　前記接合層は、第１の層と該第１の層よりも前記絶縁体側に位置する第２の層とを含む複数の層の積層構造であり、
    　前記第１の層と前記第２の層の厚みが異なることを特徴とするウェハ支持部材。
  2. 　前記第１の層は、前記第２の層よりも厚みが大きいことを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持部材。
  3. 　前記接合層は、前記第１の層と前記第２の層との間に位置する第３の層を有し、
    　該第３の層は、前記第１の層よりも厚みが小さく、かつ、前記第２の層よりも厚みが大きいことを特徴とする請求項２に記載のウェハ支持部材。
  4. 　前記第１の層は、前記第２の層よりも厚みが小さいことを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持部材。
  5. 　前記接合層は、前記第１の層と前記第２の層との間に位置する第３の層を有し、
    　該第３の層は、前記第１の層よりも厚みが大きく、かつ、前記第２の層よりも厚みが小さいことを特徴とする請求項４に記載のウェハ支持部材。
  6. 　前記接合層を構成する複数の層は、略同一の樹脂を主成分とすることを特徴とする請求項１に記載のウェハ支持部材。
  7. 　第１の層及び第２の層を有する接合層を介して基体と絶縁体とを接合する工程を備えたウェハ支持部材の製造方法であって、
    　前記接合する工程は、第１の層を前記基体の上に配設する工程と、
    　前記第１の層よりも厚みの小さい第２の層を前記第１の層の上に配設する工程と、
    　前記絶縁体を前記第２の層の上に配設する工程とを備えたことを特徴とするウェハ支持部材の製造方法。
  8. 　第１の層及び第２の層を有する接合層を介して基体と絶縁体とを接合する工程を備えたウェハ支持部材の製造方法であって、
    　前記接合する工程は、第２の層を前記絶縁体の上に配設する工程と、
    　前記第２の層よりも厚みの小さい第１の層を前記第２の層の上に配設する工程と、
    　前記基体を前記第１の層の上に配設する工程とを備えたことを特徴とするウェハ支持部材の製造方法。
  9. 　基体と、絶縁体と、前記基体と前記絶縁体とを接合する接合層とを具備したウェハ支持部材であって、
    　前記接合層は、第１の層と該第１の層よりも前記絶縁体側に位置する第２の層とを有する複数の層の積層構造であり、
    　前記第１の層と前記第２の層の熱伝導率が異なることを特徴とするウェハ支持部材。
  10. 　前記第１の層及び前記第２の層の少なくとも一方が、フィラーを含有し、
    　前記第２の層は、前記第１の層よりもフィラーの含有比率が大きいことを特徴とする請求項９に記載のウェハ支持部材。
  11. 　前記第１の層及び前記第２の層の少なくとも一方が、フィラーを含有し、
    　前記第２の層は、前記第１の層よりも含有されるフィラーの表面積の比率が大きいことを特徴とする請求項９に記載のウェハ支持部材。
  12. 　前記第１の層が第１のフィラーを含有し、かつ、前記第２の層が第２のフィラーを含有し、
    　前記第２のフィラーは、前記第１のフィラーよりも熱伝導率が大きいことを特徴とする請求項９に記載のウェハ支持部材。
  13. 　前記接合層は、前記第１の層と前記第２の層との間に位置する第３の層を有し、
    　該第３の層は前記第１の層よりも熱伝導率が大きく、かつ、前記第２の層は前記第３の層よりも熱伝導率が大きいことを特徴とする請求項９に記載のウェハ支持部材。
  14. 　前記接合層は、前記第２の層よりも前記絶縁体側に位置するとともに前記絶縁体と接合する第４の層を有し、前記第４の層は、前記接合層を構成する他の層よりもフィラーの含有量が少ないことを特徴とする請求項１０に記載のウェハ支持部材。
  15. 　前記第４の層は、フィラーを含有しないことを特徴とする請求項１４に記載のウェハ支持部材。
  16. 　前記第４の層は、前記第２の層よりも厚みが小さいことを特徴とする請求項１４に記載のウェハ支持部材。
  17. 　前記接合層を構成する複数の層は、略同一の樹脂成分を含有していることを特徴とする請求項９に記載のウェハ支持部材。
  18. 　請求項１～１７のうちのいずれか１つに記載のウェハ支持部材と、前記絶縁体中に位置してウェハを静電吸着する電極と、を具備した静電チャック。
  19. 　前記絶縁体中に発熱抵抗体を具備したことを特徴とする請求項１８に記載の静電チャック。
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