WO2016080262A1 - 静電チャック装置 - Google Patents

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WO2016080262A1
WO2016080262A1 PCT/JP2015/081732 JP2015081732W WO2016080262A1 WO 2016080262 A1 WO2016080262 A1 WO 2016080262A1 JP 2015081732 W JP2015081732 W JP 2015081732W WO 2016080262 A1 WO2016080262 A1 WO 2016080262A1
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WO
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ceramic plate
adhesive layer
chuck device
electrostatic chuck
heating member
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PCT/JP2015/081732
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French (fr)
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小坂井　守
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
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    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2014-235455 for which it applied to Japan on November 20, 2014, and uses the content here.
  • an electrostatic chuck apparatus is used as an apparatus for simply mounting and fixing a wafer on a sample stage and maintaining the wafer at a desired temperature. Is used.
  • the electrostatic chuck device is formed by bonding and integrating a ceramic base in which a plate electrode for electrostatic adsorption is embedded inside and a base portion in which a refrigerant flow path for refrigerant circulation is formed in an adhesive layer.
  • Patent Document 1 a use temperature of 200 ° C. or lower (for example, Patent Document 2 and Patent Document 3).
  • Patent Document 3 describes a silicone-based resin composition as an adhesive layer that can be used in a temperature range of 200 ° C. or lower.
  • JP 2013-247342 A Japanese Patent Laying-Open No. 2005-200221 JP-A-4-287344
  • the adhesive layer having heat resistance up to a high temperature region has a problem that it lacks flexibility.
  • the base part, the ceramic base, and the adhesive layer that bonds them expand or contract due to heating by the heating member and plasma, the cooling function of the base part, etc. Stress is generated. Due to these stresses, the ceramic base cannot be sufficiently fixed to the base portion, resulting in misalignment or the like.
  • an adhesive layer that does not have heat resistance in a flexible high temperature region does not have sufficient heat resistance, and thus dissolves or decomposes in a high temperature environment such as 200 ° C. or higher. For this reason, even when an adhesive layer having insufficient heat resistance is used, the ceramic base cannot be sufficiently fixed to the base portion, resulting in misalignment or the like.
  • heat resistance of the adhesive layer means that the adhesive layer does not dissolve or decompose with respect to applied heat and can maintain a certain state.
  • the adhesive layer has a heat resistance of 200 ° C. or higher means that the adhesive layer does not dissolve or decompose even when the adhesive layer reaches a temperature of 200 ° C.
  • the present invention has been made in view of the above problems, and an object thereof is to provide an electrostatic chuck device having high heat resistance that can be used even in a high temperature environment.
  • An electrostatic chuck device has a first surface on which a plate-like sample can be placed and a second surface opposite to the first surface, and includes a first electrode having an electrostatic chuck.
  • the first adhesive layer has higher heat resistance than the second adhesive layer, and the Young's modulus of the second adhesive layer is smaller than the Young's modulus of the first adhesive layer.
  • the bonding interface between the first ceramic plate and the second ceramic plate that is closest to the heating member and has a high temperature is bonded by the first bonding layer having high heat resistance. For this reason, it is possible to suppress the deterioration of the first adhesive layer even under a high temperature environment. That is, there is no problem that the in-plane temperature uniformity is lowered. Moreover, since the first ceramic plate and the second ceramic plate are ceramics, there is no significant difference in their respective thermal expansion coefficients. Therefore, even if the first ceramic plate and the second ceramic plate are bonded via the first adhesive layer lacking in flexibility, they do not peel from each other.
  • the bonding interface between the second ceramic plate and the cooling base portion that is far from the heating member and close to the cooling base portion is bonded by a flexible second bonding layer. Since the heat generated in the heating member is transmitted to the second adhesive layer via the first adhesive layer and the second ceramic plate, the temperature is sufficiently lowered when the heat is transmitted to the second adhesive layer. As a result, even when the second adhesive layer having lower heat resistance than the first adhesive layer is used, it is possible to suppress the deterioration of the second adhesive without being dissolved or decomposed.
  • the Young's modulus of the second adhesive layer is smaller than the Young's modulus of the first adhesive layer.
  • the heat transfer coefficient of the first and second adhesive layers may be 1/2 or less of the heat transfer coefficient of the second ceramic plate.
  • anisotropy can be imparted to the heat transfer properties in the in-plane direction and the vertical direction parallel to the mounting surface of the electrostatic chuck device.
  • the electrostatic chuck device is required to be soaking in the in-plane direction in order to improve the soaking property of the plate-like sample to be placed.
  • the vertical direction it is required to satisfy both the desire to efficiently exhaust the heat generated by the heating member and the desire to prevent the temperature of the conflicting second adhesive layer from becoming too high. It is done.
  • the heat transfer coefficient of the first and second adhesive layers is low, the generated heat is difficult to transfer between the first and second adhesive layers and the second ceramic plate. That is, the temperature of the second adhesive layer can be suppressed from becoming high.
  • the heat transfer coefficient of the second ceramic plate is high, it is possible to improve the heat uniformity due to the heat transfer in the in-plane direction and the heat exhaustion of the generated heat.
  • the cooling base portion may have a first recess, and at least the first adhesive layer and the second ceramic plate may be fitted.
  • the first ceramic plate has a bank portion surrounding the second surface, and the first recess is formed by the bank portion and the second surface.
  • the second ceramic plate may be fitted through the adhesive layer.
  • the heating member and the first adhesive layer can be prevented from coming into direct contact with the cooling base portion.
  • the thermal uniformity can be improved.
  • production of position shift etc. can be suppressed by fitting a 1st ceramic plate and a 2nd ceramic plate with 2 steps
  • the exposure of the first adhesive layer and the second adhesive layer to the surface irradiated with plasma in a process such as etching is reduced, and the first adhesive layer and the second adhesive layer are deteriorated due to deterioration or the like. Consumption can be suppressed.
  • a plurality of auxiliary heating members are fixed to the surface of the second ceramic plate on the first ceramic plate side, and the auxiliary heating members can be individually temperature controlled. Also good.
  • the heat unevenness generated in the heating member can be compensated for by the auxiliary heating member. That is, the thermal uniformity of the electrostatic chuck device can be improved.
  • the electrostatic chuck device may be composed of a plurality of members from which the heating member is separated, and each may be individually driven. Further, the second ceramic plate may be divided in a heat transfer manner in accordance with a region where the temperature of the separated heating member can be individually controlled.
  • the temperature of the separated heating member can be controlled for each region, and the thermal uniformity of the electrostatic chuck device can be improved.
  • the second ceramic plate is thermally divided in accordance with this region, heat conduction in the in-plane direction is suppressed through the second ceramic plate, and temperature controllability for each region is achieved. Can be increased.
  • heat conduction in the in-plane direction is allowed in the concentric direction (circumferential direction), but the heat conduction in the radial direction can be a factor in inhibiting thermal uniformity, so the regions are concentrically divided. It is preferable to do.
  • a third adhesive layer having higher heat resistance than the second adhesive layer may be interposed between the second ceramic plate and the second adhesive layer.
  • One or more ceramic plates may be interposed between the second ceramic plate and the second adhesive layer.
  • the second adhesive layer can be prevented from reaching a high temperature. If the temperature of the second adhesive layer is not increased, the heat resistance of the second adhesive layer can be maintained, and occurrence of misalignment or the like and deterioration of the second adhesive layer can be suppressed. Further, since the third adhesive layer is considered to have a higher temperature than the second adhesive layer, it is preferable that the third adhesive layer has higher heat resistance than the second adhesive layer. Further, when one or more ceramic plates are interposed, each ceramic plate is preferably bonded via a third adhesive layer or the like having higher heat resistance than the second adhesive layer.
  • the electrostatic chuck device of the present invention it is possible to provide an electrostatic chuck device with improved heat resistance that can be used even at a high temperature of 200 ° C. or higher.
  • FIG. 1 is a cross-sectional view schematically showing the electrostatic chuck device 1 of the first embodiment.
  • the electrostatic chuck device 1 according to the first embodiment has a first surface 10a on which a plate-like sample W can be placed and a second surface 10b opposite to the first surface 10a.
  • the first ceramic plate 10, the heating member 20 fixed to the second surface 10 b, and the second ceramic plate 10 and the heating member 20 bonded to the first ceramic plate 10 and the heating member 20 via the first adhesive layer 30.
  • Ceramic plate 40, and a cooling base portion 60 bonded to the second ceramic plate 40 via a second adhesive layer 50. That is, the cooling base 60, the second adhesive layer 50, the second ceramic plate 40, the first adhesive layer 30, the heating member 20, and the first ceramic plate 10 are laminated in this order in the + Z direction of FIG. It has a structure.
  • the first ceramic plate 10 includes a mounting plate 11 on which a plate-like sample W such as a semiconductor wafer, a metal wafer, or a glass substrate is mounted, a support plate 12 that is disposed to face the mounting plate 11, and a mounting plate 11. An internal electrode 13 for electrostatic attraction is sandwiched between the plate 11 and the support plate 12.
  • the first ceramic plate 10 has a first surface 10a on which the plate-like sample W is placed and a second surface 10b on the opposite side.
  • the mounting plate 11 and the support plate 12 have a disk shape with the same shape of the stacked surfaces, and are an aluminum oxide-silicon carbide (Al 2 O 3 —SiC) composite sintered body, aluminum oxide (Al 2 Insulating ceramics having mechanical strength, corrosive gas and durability against plasma, such as O 3 ) sintered body, aluminum nitride (AlN) sintered body, yttrium oxide (Y 2 O 3 ) sintered body It is preferable to consist of a sintered body.
  • Al 2 O 3 —SiC aluminum oxide-silicon carbide
  • AlN aluminum nitride
  • Y 2 O 3 yttrium oxide
  • a plurality of protrusions 14 may be provided on the first surface 10 a of the mounting plate 11. By causing the gas to flow between the protrusions 14, the in-plane temperature uniformity of the plate-like sample W placed by the gas flow can be improved.
  • the protrusion 14 has a generally truncated cone shape, but is not limited to this shape.
  • the cross section may be rectangular or triangular.
  • the support plate 12 is provided with a hole penetrating in the thickness direction. The internal electrode terminal 15 is inserted through this hole.
  • the internal electrode 13 for electrostatic adsorption is used as an electrode for an electrostatic chuck for generating a charge and fixing the plate-like sample W with an electrostatic adsorption force. Adjust as appropriate.
  • the material of the electrostatic adsorption internal electrode 13 is selected in consideration of the difference in thermal expansion from the materials used for the mounting plate 11 and the support plate 12, heat resistance, and the like.
  • the internal electrode 13 for electrostatic adsorption includes an aluminum oxide-tantalum carbide (Al 2 O 3 —Ta 4 C 5 ) conductive composite sintered body, an aluminum oxide-tungsten (Al 2 O 3 —W) conductive composite fired body.
  • AlN-W Aluminum nitride-tungsten
  • AlN-Ta Aluminum nitride-tantalum
  • Conductive ceramics such as composite sintered bodies, yttrium oxide-molybdenum (Y 2 O 3 -Mo) conductive composite sintered bodies, or refractory metals such as tungsten (W), tantalum (Ta
  • the thickness of the internal electrode 13 for electrostatic adsorption is not particularly limited, but is preferably 0.1 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 5 ⁇ m or more and 20 ⁇ m or less. If the thickness is less than 0.1 ⁇ m, sufficient conductivity cannot be ensured. On the other hand, if the thickness exceeds 100 ⁇ m, the electrostatic chucking internal electrode 13, the mounting plate 11, and the support plate 12 are not connected. This is because cracks are likely to occur at the bonding interface between the electrostatic adsorption internal electrode 13 and the mounting plate 11 and the support plate 12 due to the difference in thermal expansion coefficient.
  • the electrostatic adsorption internal electrode 13 having such a thickness can be easily formed by a film forming method such as a sputtering method or a vapor deposition method, or a coating method such as a screen printing method.
  • the internal electrode terminal 15 is provided to apply a DC voltage to the electrostatic adsorption internal electrode 13.
  • the internal electrode terminal 15 includes a lead electrode 15A, a first conductive adhesive 15B, a first lead electrode 15C, a second conductive adhesive 15D, and a second lead electrode 15E.
  • the internal electrode terminal 15 extends from the electrostatic adsorption internal electrode 13 through the hole in the thickness direction, and is exposed on the surface of the cooling base 60 opposite to the surface on the first ceramic plate 10 side.
  • the internal electrode terminal 15 is insulated by at least the insulator 16 with respect to the cooling base portion 60.
  • the material of the extraction electrode 15A, the first extraction electrode 15C, and the second extraction electrode 15E among the internal electrode terminals 15 is not particularly limited as long as it is a conductive material having excellent heat resistance, but the coefficient of thermal expansion is static. What approximates the thermal expansion coefficient of the internal electrode 13 for electroadsorption, the support plate 12, and the 2nd ceramic plate mentioned later is preferable.
  • a conductive ceramic constituting the internal electrode 13 for electrostatic attraction, or a metal material such as tungsten (W), tantalum (Ta), molybdenum (Mo), niobium (Nb), or Kovar alloy is preferably used. It is done.
  • the first conductive adhesive 15B needs to have heat resistance.
  • a polyimide resin or the like imparted with conductivity using a conductive filler or the like can be suitably used.
  • the second conductive adhesive 15D needs flexibility, a silicone resin or the like imparted with conductivity using a conductive filler or the like can be suitably used.
  • the thickness of the first ceramic plate 10 is preferably 0.7 mm or more and 5.0 mm or less. If the thickness of the first ceramic plate 10 is less than 0.7 mm, the mechanical strength of the first ceramic plate 10 cannot be ensured. On the other hand, if the thickness of the first ceramic plate 10 exceeds 5.0 mm, the heat capacity of the first ceramic plate 10 becomes too large, and the thermal response of the plate-like sample W to be placed deteriorates. Due to the increase in the lateral heat conduction of the first ceramic plate 10, it becomes difficult to maintain the in-plane temperature of the plate-like sample W in a desired temperature pattern. In particular, the thickness of the mounting plate 11 is preferably 0.3 mm or more and 2.0 mm or less.
  • the thickness of the mounting plate 11 is less than 0.3 mm, the risk of discharging due to the voltage applied to the internal electrode 13 for electrostatic attraction increases. On the other hand, if it exceeds 2.0 mm, the plate-like sample W cannot be sufficiently adsorbed and fixed, and it becomes difficult to sufficiently heat the plate-like sample W.
  • the heating member 20 is disposed and fixed in a predetermined pattern on the second surface 10 b of the first ceramic plate 10 via an adhesive layer 21.
  • the heating member 20 is a single continuous band-shaped member made by meandering a narrow band-shaped metal material.
  • a power supply terminal 22 shown in FIG. 1 is connected to both ends of the belt-like member by welding or the like, and the power supply terminal 22 is insulated from the cooling base 60 by an insulator 23 having insulating properties.
  • the power supply terminal 22 has a flexible structure portion (not shown) made of a metal stranded wire or the like that can alleviate the difference in thermal expansion between the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60.
  • the heating member 20 may be composed of a single band-shaped member, but may be composed of a plurality of members separated and independent from each other.
  • a central portion heating member and an intermediate portion are arranged in accordance with the respective regions. It is preferable to separate the heating member 20 into three members, a part heating member and a peripheral part heating member, and to control them independently. According to this configuration, the temperature of the plate sample W being processed can be freely controlled for each region. In this case, power supply terminals are required at both ends of each member.
  • the heating member 20 has a constant thickness of 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm or less.
  • the thickness of the heating member 20 exceeds 0.2 mm, the pattern shape of the heating member 20 is reflected as the temperature distribution of the plate sample W, and it is difficult to maintain the in-plane temperature of the plate sample W in a desired temperature pattern. become.
  • the amount of heat generated by the heating member 20 can also be made constant over the entire heating surface. Thereby, the temperature distribution on the first surface 10a of the first ceramic plate 10 can be made uniform.
  • the heating member 20 is preferably made of a non-magnetic metal thin plate.
  • a titanium (Ti) thin plate, a tungsten (W) thin plate, a molybdenum (Mo) thin plate, or the like is etched into a desired heater pattern by photolithography. Can be formed.
  • the heating member 20 does not generate heat by high frequency even when the electrostatic chuck device 1 is used in a high frequency atmosphere. Therefore, it is easy to maintain the in-plane temperature of the plate-like sample W at a desired constant temperature or a constant temperature pattern even in a high-frequency atmosphere.
  • the adhesive layer 21 may be provided over the entire second surface 10 b of the first ceramic plate 10, or may be provided only at the interface between the heating member 20 and the first ceramic plate 10.
  • the adhesive layer 21 is a sheet-like or film-like adhesive resin. It is a portion that directly contacts the heating member 20 and has a high heat of 200 ° C. or higher, so that high heat resistance is required, and it is preferable to have an insulating property. Therefore, polyimide resin or the like can be employed.
  • the thickness of the adhesive layer 21 is preferably 5 ⁇ m or more and 100 ⁇ m or less, and more preferably 10 ⁇ m or more and 50 ⁇ m or less.
  • the variation in the thickness of the adhesive layer 21 is preferably within 10 ⁇ m.
  • the in-plane thickness variation of the adhesive layer 21 exceeds 10 ⁇ m, the in-plane spacing between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 exceeds 10 ⁇ m.
  • the in-plane uniformity of the heat transmitted from the heating member 20 to the first ceramic plate 10 may be reduced, and the in-plane temperature on the mounting surface of the first ceramic plate 10 may be non-uniform.
  • the first adhesive layer 30 is interposed between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 and the second ceramic plate 40.
  • the first adhesive layer 30 bonds and integrates the first ceramic plate 10 and the heating member 20 with the second ceramic plate 40.
  • the first adhesive layer 30 is formed by the first ceramic plate 10 and the heating member 20 due to the difference in thermal expansion coefficient between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 and the second ceramic plate 40. The thermal stress generated at the interface with the second ceramic plate 40 is relaxed.
  • the first adhesive layer 30 has higher heat resistance than the second adhesive layer.
  • the specific value of the heat resistance of the first adhesive layer 30 is preferably 200 ° C. or higher, more preferably 250 ° C. or higher, and 300 ° C. or higher. More preferably. Since the first adhesive layer 30 directly adheres to the heating member 20, the first adhesive layer 30 may become high temperature. If the 1st contact bonding layer 30 has high heat resistance, even if the 1st contact bonding layer 30 is exposed to high temperature, it can avoid melt
  • the first adhesive layer 30 maintains the adhesion between the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40, it is necessary to be able to relieve the thermal stress caused by the temperature change. This thermal stress is caused by the difference in thermal expansion coefficient between the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40.
  • the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40 are ceramics, the coefficient of thermal expansion is not so different. Therefore, even if a material with low flexibility is used for the first adhesive layer 30, sufficiently high adhesiveness can be maintained, and problems such as misalignment do not occur.
  • a material constituting the first adhesive layer having such heat resistance and capable of relieving stress generated between the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40 for example, polyimide resin or the like can be adopted.
  • the thickness of the first adhesive layer 30 is preferably 50 ⁇ m or more and 500 ⁇ m or less, and more preferably 100 ⁇ m or more and 300 ⁇ m or less.
  • the thickness of the first adhesive layer 30 corresponds to the distance between the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40. If the thickness of the first adhesive layer 30 is too thin, the heat generated by the heating member 20 is immediately transferred to the second ceramic plate 40 and it is difficult to sufficiently reduce the temperature before reaching the cooling base portion 60. .
  • the thickness of the first adhesive layer 30 is increased, a hard and thick layer is formed at the adhesive interface when the flexibility of the first adhesive layer 30 is low. Cannot be relaxed, and there is a high risk of problems such as misalignment and peeling.
  • the thickness of the 1st contact bonding layer 30 becomes thick since the heat transferability to the cooling base part 60 falls, a cooling characteristic will generate
  • the heat transfer coefficient of the first adhesive layer 30 is not too high. Specifically, the heat transfer coefficient is preferably 1 ⁇ 2 or less of the second ceramic plate.
  • the heat transfer coefficient of the first adhesive layer 30 is low, the heat transfer in the vertical direction ( ⁇ Z direction) of the electrostatic chuck device is reduced, so that the temperature is sufficiently lowered until the cooling base portion 60 is reached. Can do. That is, it can suppress that the temperature of the 2nd contact bonding layer 50 mentioned later becomes high too much.
  • the specific value of the thermal conductivity of the first adhesive layer 30 is preferably 0.10 W / mK to 0.50 W / mK.
  • a spacer 31 is installed between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 and the second ceramic plate 40, and the distance between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 and the second ceramic plate 40 is adjusted. Also good.
  • the spacer 31 is interposed between the heating member 20 and the second ceramic plate 40, but may be interposed between the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40.
  • the spacer 31 is not particularly limited, but from the viewpoint of suppressing the occurrence of stress due to the difference in thermal expansion coefficient with the first adhesive layer 30 and the occurrence of local temperature unevenness due to the difference in thermal conductivity. It is preferable to use polyimide or the like that has a thermal expansion coefficient and thermal conductivity close to those of the layer 30 and has a high rigidity even at a high temperature.
  • the second ceramic plate 40 is bonded to the first ceramic plate 10 and the heating member 20 via the first adhesive layer 30.
  • the second ceramic plate 40 includes an aluminum oxide-silicon carbide (Al 2 O 3 —SiC) composite sintered body, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, and yttrium oxide (SiC) composite sintered body, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, and yttrium oxide (Al 2 O 3 —SiC) composite sintered body, an aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, an aluminum nitride (AlN) sintered body, and yttrium oxide (The insulating ceramic sintered body having mechanical strength, corrosive gas and durability against the plasma, such as a Y 2 O 3 ) sintered body, is preferably used.
  • the second ceramic plate 40 is preferably made of a material having a small difference in thermal expansion coefficient from the first ceramic plate 10 among the materials described above. Specifically, the difference in thermal expansion coefficient is preferably 4 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less, and the difference in thermal expansion coefficient is more preferably 2 ⁇ 10 ⁇ 6 / K or less.
  • an aluminum oxide-silicon carbide (Al 2 O 3 —SiC) composite sintered body is used for the first ceramic plate 10
  • the second ceramic plate 40 preferably has a high thermal conductivity from the viewpoint of enhancing the thermal uniformity in the in-plane direction of the electrostatic chuck device 1.
  • the thermal conductivity is low from the viewpoint of suppressing the heat conduction in the vertical direction ( ⁇ Z direction) of the electrostatic chuck device 1.
  • the thermal conductivity of the second ceramic plate 40 is preferably 1.0 W / mK to 200 W / mK, more preferably 10 W / mK to 150 W / mK, and 30 W / mK to 50 W / mK. More preferably.
  • a plate in which a ceramic plate with high thermal conductivity and a sheet of polyimide or the like with low thermal conductivity are laminated Good.
  • the thickness of the second ceramic plate 40 is preferably 0.4 mm or more and 3.0 mm or less. If the thickness of the second ceramic plate 40 is less than 0.4 mm, it is difficult to ensure the mechanical strength of the second ceramic plate 40. In addition, it is difficult to sufficiently lower the temperature before reaching the cooling base portion 60. On the other hand, if the thickness of the first ceramic plate 40 exceeds 3.0 mm, the heat capacity of the second ceramic plate 40 becomes too large, and the thermal response of the plate-like sample W to be placed deteriorates. Furthermore, the in-plane temperature of the plate-like sample W is maintained in a desired temperature pattern when the heating member is divided and controlled independently by increasing the heat conduction in the in-plane direction of the second ceramic plate 40. Difficult to do.
  • the second adhesive layer 50 is interposed between the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60.
  • the second adhesive layer 50 bonds and integrates the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60. Further, thermal stress at the interface between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 and the second ceramic plate 40 caused by the difference in thermal expansion coefficient between the first ceramic plate 10 and the heating member 20 and the second ceramic plate 40. To ease.
  • the Young's modulus of the second adhesive layer 50 needs to be smaller than the Young's modulus of the first adhesive layer 30 in order to relieve the thermal stress generated between the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60.
  • the cooling base portion 60 is generally made of metal, and has a large thermal expansion coefficient difference from the second ceramic plate 40. Therefore, the second adhesive layer 50 has enough flexibility to alleviate the strain corresponding to the difference in thermal expansion coefficient. Therefore, the second adhesive layer 50 needs to have a lower Young's modulus than the first adhesive layer 30 that bonds the interface between the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40 with a relatively small difference in thermal expansion coefficient. There is.
  • the Young's modulus of the second adhesive layer 50 is preferably 10 MPa or less, more preferably 8 MPa or less, and further preferably 5 MPa or less. If the Young's modulus of the second adhesive layer 50 is not more than the above range, the difference in thermal expansion coefficient between the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60 can be absorbed, and problems such as misalignment and peeling occur. Can be suppressed.
  • the heat resistance of the second adhesive layer 50 is preferably 100 ° C. or higher, and more preferably 150 ° C. or higher. At the stage where the heat generated in the heating member 20 is transferred to the second adhesive layer 50, the temperature generated by the heat is sufficiently lowered. Therefore, it is sufficient that the second adhesive layer has heat resistance equal to or higher than the temperature. It is.
  • a material constituting the second adhesive layer 50 for example, a silicone-based resin, an acrylic resin, or the like can be used.
  • the heat transfer coefficient of the second adhesive layer 50 is 1 ⁇ 2 or less of the heat transfer coefficient of the second ceramic plate. According to this configuration, it is possible to provide anisotropy to the heat transfer properties in the in-plane direction and the vertical direction parallel to the mounting surface of the electrostatic chuck device. As described above, the second ceramic plate 40 can improve the thermal uniformity in the in-plane direction. On the other hand, if the heat transfer coefficient of the first adhesive layer 30 and the second adhesive layer 50 described above is 1 ⁇ 2 or less of the heat transfer coefficient of the second ceramic plate, the heat transfer property in the vertical direction is in-plane. The heat transferability in the direction can be lowered.
  • the cooling base unit 60 is bonded to the second ceramic plate 40 via the second adhesive layer 50 and cools at least the second ceramic plate 40.
  • the cooling base part 60 for example, a liquid cooling base in which a flow path (not shown) for flowing a refrigerant is formed is suitable.
  • the material constituting the cooling base portion 60 is not particularly limited as long as it is a metal excellent in thermal conductivity, conductivity, and workability, or a composite material containing these metals.
  • aluminum (Al), aluminum alloy , Copper (Cu), copper alloy, stainless steel (SUS) and the like are preferably used. It is preferable that at least the surface of the cooling base portion 50 exposed to plasma is anodized or an insulating film such as alumina is formed.
  • the cooling base 60 is provided with a through-hole for inserting the second extraction electrode 15E and the power supply terminal 22.
  • the cooling base 60 is provided with a through hole for inserting a lift pin for pushing up the wafer in the processing step of the plate sample W, and a cooling gas supplied between the plate sample W and the mounting plate 11.
  • a plurality of through holes may be provided according to the purpose such as a through hole for supply.
  • the electrostatic chuck device 1 of the first embodiment it is possible to suppress the deterioration of the first adhesive layer 30 even at a high temperature of 200 ° C. or higher. That is, in-plane temperature uniformity can be improved.
  • the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 20 are ceramics, there is no great difference in the coefficient of thermal expansion between them. Even if the second ceramic plate 40 is bonded, they are not separated from each other.
  • the 2nd contact bonding layer 50 can be set as the structure far from the heating member 20 and the cooling base part 60, it can suppress that the 2nd contact bonding layer 50 deteriorates.
  • the Young's modulus of the second adhesive layer 50 is smaller than the Young's modulus of the first adhesive layer 30, even if the difference in thermal expansion coefficient between the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60 is large, sufficient stress relaxation is achieved. can do. Therefore, by using the above configuration, it is possible to provide the electrostatic chuck device 1 having high heat resistance that can be used even at a high temperature of 200 ° C. or higher.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing the electrostatic chuck device 2 of the second embodiment.
  • the cooling base portion 60 has a first recess 61.
  • At least the first adhesive layer 30 and the second ceramic plate 40 are fitted in the first recess 61.
  • the first ceramic plate 10 has a bank portion 18 that surrounds the periphery of the second surface 10b.
  • a second ceramic plate 40 is further fitted into the second recess 17 formed by the bank portion 18 and the second surface 10 b via a first adhesive layer 30. That is, the second recess 17 is formed in the second surface 10 b of the first ceramic plate 10.
  • the electrostatic chuck device 2 of the second embodiment is different from the electrostatic chuck device 1 of the first embodiment in that the first concave portion 61 and the second concave portion 17 are provided.
  • the electrostatic chuck device is doubly fitted, but only one of the fitting structures may be used. Therefore, the cooling base 60 may have only the structure in which the first recess 61 is provided and the second ceramic plate 40 and the first adhesive 30 are fitted. Alternatively, the first ceramic plate 10 may have the second concave portion 17, and only the structure in which the second ceramic plate 40 is fitted to the second concave portion 17 via the first adhesive layer 30 may be used. .
  • the second ceramic plate 40 is fitted into the second recess 17 of the first ceramic plate 10, and a part of the second ceramic plate 40 protrudes from the bank portion 18 of the first ceramic plate 10. ing.
  • the second ceramic plate 40 is completely fitted into the first ceramic plate 10 to cool the bank portion 18 of the first ceramic plate 10.
  • the base-side surface 18b and the back surface 40b of the second ceramic plate 40 on the cooling base portion 60 side may be in the same plane.
  • the back surface 40b of the second ceramic plate 40 on the cooling base portion 60 side may be recessed with respect to the cooling base side surface 18b of the bank portion 18 of the first ceramic plate 10.
  • the depth of the first recess 61 of the cooling base portion 60 is set so that the placement surface 10a of the plate-like sample W of the first ceramic plate 10 is not positioned lower than the surface 61a of the cooling base portion 60 on which plasma is irradiated. It is preferable to do. That is, it is preferable that the electrostatic chuck device 2 does not have a structure completely embedded in the cooling base portion.
  • the depth of the second recess 17 of the first ceramic plate 10 is preferably less than half the thickness of the support plate 12. If the depth of the second concave portion 17 of the first ceramic plate 10 is too deep, it is difficult to maintain the strength of the support plate 12. On the other hand, if the depth of the support plate 12 is too shallow, a part of the first adhesive layer 30 may be exposed in an environment where plasma is irradiated, which is not preferable. Moreover, it is preferable that the thickness of the 1st ceramic plate 10 in this case is 3.0 mm or more and 7.0 mm or less.
  • the thickness of the first ceramic plate 10 means the thickness of the portion having the maximum thickness from one surface of the first ceramic plate 10 to the other surface.
  • the thermal expansion coefficient of the 2nd ceramic plate 40 fitted is below the thermal expansion coefficient of the 1st ceramic plate 10.
  • the thermal expansion coefficient of the second ceramic plate 40 is equal to or higher than the thermal expansion coefficient of the first ceramic plate 10
  • the first ceramic plate 10 may be damaged. This is because the second ceramic plate 40 becomes larger than the size of the second recess 17 of the fitted first ceramic plate 10 due to expansion.
  • the first ceramic plate 10 is adjacent to the heating member 20 and is further irradiated with plasma, the temperature of the second ceramic plate 40 does not become higher than that of the first ceramic plate 10. Therefore, even if the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40 have the same thermal expansion coefficient, the first ceramic plate 10 has a higher expansion coefficient. Therefore, the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40 may have the same coefficient of thermal expansion.
  • the second adhesive layer 50 is provided so that the cooling base portion 60 extends along the first concave portion 61 and covers the top surface of the cooling base portion. Since the second adhesive layer covers the fitting portion with the first recess 61, the first adhesive layer 30 can be prevented from being exposed to the surrounding environment. That is, the deterioration of the first adhesive layer 30 can be suppressed. Further, the second ceramic plate 40 and the first adhesive 30 can be firmly fitted in the first recess 61 of the cooling base 60.
  • the electrostatic chuck device 2 of the second embodiment even if there is a difference in the thermal expansion coefficient between the first ceramic plate and the second ceramic plate and the cooling base portion, it is positioned by fitting. Generation
  • difference etc. can be suppressed. Further, it is possible to suppress the exposure of the first adhesive layer and the second adhesive layer on the surface irradiated with plasma in the process such as etching, and the first adhesive layer and the second adhesive layer are consumed due to deterioration or the like. Can be suppressed.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view schematically showing the electrostatic chuck device 3 of the third embodiment.
  • the electrostatic chuck device 3 of the third embodiment is that the plurality of auxiliary heating members 70 are fixed to the one surface 40a of the second ceramic plate 40 on the first ceramic plate 10 side. Different from the electric chuck device 1.
  • the auxiliary heating member 70 is fixed to the one surface 40 a of the second ceramic plate 40 on the first ceramic plate 10 side through the adhesive layer 71.
  • the auxiliary heating member 70 is a band-shaped member made by meandering a narrow band-shaped metal material like the heating member 20.
  • the auxiliary heating member 70 is a member for compensating for the non-uniformity of heat generated in the heating member 20 and includes a plurality of members.
  • the plurality of auxiliary heating members 70 can be arranged, for example, for each of the 10 divided regions as shown in FIG. 4 when viewed from the placement surface side of the plate-like sample W.
  • the heating member 20 when it is concentrically divided, it is preferable to have a configuration in which several concentric regions are radially divided as shown in FIG. In FIG. 4, the placement surface is divided into ten and the auxiliary heating member 70 is arranged for each region.
  • the present invention is not limited to this configuration, and may be divided into a plurality of parts or a smaller number of divisions. .
  • the plurality of auxiliary heating members 70 can be controlled independently. Further, the auxiliary heating member 70 may be configured in a multilayer insulated from each other.
  • region may differ for every layer.
  • the auxiliary heating member 70 is configured in multiple layers and the regions divided by the respective layers are different, the boundary portions of the regions that cannot be auxiliary heated by one layer can be compensated for each other. Since the electrostatic chuck device 3 includes the auxiliary heating member 70, it is possible to improve the temperature uniformity within the surface of the plate-like sample W placed on the electrostatic chuck device 3.
  • Each of the plurality of auxiliary heating members 70 can be controlled independently.
  • the power supply amount per unit area supplied to each of the plurality of auxiliary heating members 70 is preferably 1/5 or less of the power supply amount per unit area of the heating member 20.
  • the adhesive layer 71 is close to the heating member 20 and contacts the auxiliary heating member 70. Therefore, it has high temperature heat resistance of 200 ° C. or higher.
  • a polyimide sheet can be used as the adhesive layer 70.
  • the adhesive layer 71 may be formed on the entire surface of the second ceramic plate 40, or may be formed only at a location where the auxiliary heating member 70 is formed.
  • FIG. 5 is a schematic cross-sectional view of the auxiliary heating member 70.
  • the auxiliary heating member 70 includes an energization wiring 76 and a heat generation wiring 77 with an insulating layer (adhesive layer 71) interposed therebetween. Since FIG. 5 is a schematic cross-sectional view, the heat generating wiring 77 is illustrated as being divided. However, the heat generating wiring 77 is formed by meandering strip-shaped metal material, and is integrated in a plan view.
  • the energization wiring 76 and the heat generation wiring 77 are electrically connected via the connection portion 78. Therefore, electricity supplied from the energization terminal 74 flows into the energization wiring 76 and is supplied to the heat generation wiring 77 through the connection portion 78.
  • the heat generation wiring 77 generates heat when electricity flows.
  • An extraction terminal 72 is connected to the heat generation wiring 77 via a connection portion 78, and the auxiliary heating member 70 constitutes one circuit.
  • the adhesive layer 71 can also serve as an insulating layer constituting the auxiliary heating member 70.
  • a metal having high electrical conductivity such as copper can be used as the energization wiring 76 of the auxiliary heating member 70, and a metal similar to that of the heating member 20 can be used for the heat generation wiring 77. Of these, Ti is preferably used.
  • the energizing terminal 74 and the extraction terminal 72 may be covered with insulators 73 and 75 in order to maintain insulation with the cooling base portion 60.
  • the heat unevenness generated by the heating member can be compensated by the auxiliary heating member. That is, the thermal uniformity of the electrostatic chuck device can be improved.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view schematically showing the electrostatic chuck device 4 of the fourth embodiment.
  • the electrostatic chuck device 4 of the fourth embodiment includes a plurality of members from which the heating member 20 is separated, each of which is individually Can be controlled.
  • the electrostatic chuck device 1 of the first embodiment is that the second ceramic plate 40 is divided in a heat transfer manner in accordance with a region where the temperature of the separated heating member 20 can be individually controlled. And different.
  • heat transfer is a state in which the heat transfer between regions that can be controlled is lower than the heat transfer in the region (intermediate of a material having a lower thermal conductivity than the groove or the ceramic plate between the regions). ), Not necessarily when the ceramic plate is divided.
  • the heat conduction in the in-plane direction can be controlled, and the temperature controllability for each independently controlled region can be enhanced.
  • heat conduction in the in-plane direction is allowed in the concentric direction (circumferential direction), but the heat conduction in the radial direction can be a factor in inhibiting thermal uniformity, so the regions are concentrically divided. It is preferable to do.
  • the same material as that of the first adhesive layer 30 can be used for the heat insulating layer 41.
  • the material constituting the first adhesive layer 30 can be used as the heat insulating layer 41.
  • the heat insulation layer 41 is arrange
  • the temperature of the separated heating member can be controlled for each region, and the thermal uniformity of the electrostatic chuck device can be improved.
  • the second ceramic plate is divided in a heat transfer manner in accordance with this region, heat conduction in the in-plane direction is suppressed through the second ceramic plate, and the temperature controllability for each region. Can be further enhanced.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view schematically showing the electrostatic chuck device 5 of the fifth embodiment.
  • a third adhesive layer 80 having higher heat resistance than the second adhesive layer 50 is interposed between the second ceramic plate 40 and the second adhesive layer 50.
  • the electrostatic chuck apparatus 1 of the first embodiment is different in that one or more ceramic plates 90 are interposed between the second ceramic plate 40 and the second adhesive layer 50.
  • FIG. 7 a structure in which the third adhesive layer 80 and the ceramic plate 90 are both interposed between the second ceramic plate 40 and the second adhesive layer 50 is illustrated, but a configuration in which only one of them is interposed is also possible. good.
  • the second adhesive layer 50 can be prevented from becoming high temperature. If the temperature of the second adhesive layer 50 does not increase, the second adhesive layer 50 can maintain the adhesiveness and can suppress the occurrence of misalignment or the like.
  • the third adhesive layer 80 is disposed at a position closer to the heating member 20 than the second adhesive layer 50, it is considered that the temperature becomes high. Therefore, it is preferable that the heat resistance is higher than that of the second adhesive layer 50.
  • the third adhesive layer 80 only needs to satisfy this condition, and for example, a polyimide resin or the like can be used.
  • the ceramic plate 90 is preferably made of a material having poor heat transfer properties. For example, mullite (aluminum silicate mineral) or the like can be used. Since the heat transfer coefficient of the ceramic plate 90 is poor, the second adhesive layer 50 can be prevented from becoming high temperature. When a plurality of ceramic plates 90 are present, it is preferable that the ceramic plates 90 be bonded via an adhesive layer 91 or the like having higher heat resistance than the second adhesive layer 50.
  • the ceramic plate 90 may have a structure divided for each region, like the second ceramic plate 40 of the fourth embodiment. In order to improve the temperature controllability of the region heated by the auxiliary heating member 70, it is preferable to separate according to the separated shape of the second ceramic plate 40 of the fourth embodiment.
  • the plate-like mounting plate 11 and the support plate 12 are produced from an aluminum oxide-silicon carbide (Al 2 O 3 —SiC) composite sintered body or an yttrium oxide (Y 2 O 3 ) sintered body.
  • Al 2 O 3 —SiC aluminum oxide-silicon carbide
  • Y 2 O 3 yttrium oxide
  • a mixed powder containing silicon carbide powder and aluminum oxide powder or yttrium oxide powder is formed into a desired shape, and then, for example, at a temperature of 1400 ° C. to 2000 ° C. in a non-oxidizing atmosphere, preferably an inert atmosphere.
  • the mounting plate 11 and the support plate 12 can be obtained by baking for a predetermined time.
  • the support plate 12 is formed with one or a plurality of holes for fitting and holding the extraction electrodes 15A of the internal electrode terminals 15.
  • the extraction electrode 15 ⁇ / b> A is manufactured so as to have a size and shape that can be tightly fixed to the fixing hole of the support plate 12.
  • a method for producing the extraction electrode 15A for example, when the extraction electrode 15A is made of a conductive composite sintered body, a method of forming a conductive ceramic powder into a desired shape and pressurizing and firing can be cited.
  • the conductive ceramic powder used for the extraction electrode 15A is preferably a conductive ceramic powder made of the same material as the internal electrode 13 for electrostatic adsorption.
  • a high melting point metal is used, and a method of forming by a metal processing method such as a grinding method or powder metallurgy, or the like can be used.
  • an internal electrode for electrostatic adsorption in which a conductive material such as the above-mentioned conductive ceramic powder is dispersed in an organic solvent so as to come into contact with the extraction electrode 15A in a predetermined region on the surface of the support plate 12 in which the extraction electrode 15A is fitted.
  • the coating liquid is applied and dried to form the electrostatic adsorption internal electrode 13.
  • this coating method it is desirable to use a screen printing method or the like because it is necessary to apply the film to a uniform thickness.
  • Other methods include forming a thin film of the above-mentioned refractory metal by vapor deposition or sputtering, or arranging an electroconductive ceramic or refractory metal thin plate to provide an internal electrode for electrostatic adsorption. 13 or the like.
  • the same composition as the mounting plate 11 and the support plate 12 is used.
  • an insulating material layer including a powder material having the same main component is formed.
  • the insulating material layer is formed by applying a coating solution in which an insulating material powder having the same composition or the same main component as the mounting plate 11 and the support plate 12 is dispersed in an organic solvent by screen printing or the like, and drying the coating. Can be formed.
  • the mounting plate 11 is superposed on the electrostatic adsorption internal electrode 13 and the insulating material layer on the support plate 12, and these are integrated by hot pressing under high temperature and high pressure.
  • the atmosphere in this hot press is preferably a vacuum or an inert atmosphere such as Ar, He, N 2 or the like.
  • the pressure during uniaxial pressing in the hot press is preferably 5 MPa to 10 MPa, and the temperature is preferably 1400 ° C. to 1850 ° C.
  • the electrostatic adsorption internal electrode 13 is fired to become the electrostatic adsorption internal electrode 13 made of a conductive composite sintered body.
  • the support plate 12 and the mounting plate 11 are joined and integrated.
  • the electrostatic adsorption internal electrode 13 is refired by hot pressing under high temperature and high pressure, and is closely fixed to the fixing hole of the support plate 12. Then, the upper and lower surfaces, outer periphery, gas holes, and the like of these joined bodies are machined to form the first ceramic plate 10.
  • the second surface 10b of the first ceramic plate 10 is rotary-cut or the like.
  • the second concave portion 17 can be produced by cutting with.
  • An adhesive layer 21 such as polyimide resin is attached to a predetermined region of the second surface 10b of the first ceramic plate 10.
  • a non-magnetic material such as a titanium (Ti) thin plate, a tungsten (W) thin plate, a molybdenum (Mo) thin plate, or the like having a constant thickness of 0.2 mm or less, preferably 0.1 mm or less, on the adhesive layer 21.
  • a thin metal plate is attached, and this non-magnetic thin metal plate is etched into a desired heater pattern by photolithography to obtain a heating member 20.
  • the heating member 20 having a desired heater pattern is formed on the second surface 10b of the first ceramic plate 10.
  • the second ceramic plate 40 is produced.
  • an alumina (Al 2 O 3 ) sintered body is formed into a plate shape, and the second ceramic plate 40 is produced.
  • the second ceramic plate 40 can be obtained by forming the aluminum oxide powder into a desired shape and then firing it for a predetermined time.
  • a through hole for inserting the first lead electrode 15C of the internal electrode terminal 15 and the power supply terminal 22 is formed in the second ceramic plate 40.
  • the size of the through hole is made so that the first lead electrode 15C and the power supply terminal 22 can be tightly fixed.
  • a method for producing the first lead electrode 15C and the power supply terminal 22 for example, when the power supply terminal 22 is a conductive composite sintered body, a method of forming a conductive ceramic powder into a desired shape and performing pressure firing Etc.
  • the second ceramic plate 40 When the second ceramic plate 40 is divided into a plurality of parts through the heat insulating layer 41, the second ceramic plate 40 can be manufactured by the following procedure. A plate made of the same material as the second ceramic plate 40 is prepared, and an uneven shape is formed on the surface thereof by end milling, blasting, or the like. The formed concave and convex portions are filled with a material constituting the heat insulating layer 41 and cured. Then, the 2nd ceramic plate 40 divided
  • the auxiliary heating member 70 on the one surface 40a of the second ceramic plate 40 on the first ceramic plate 10 side it can be produced by the following procedure.
  • the energization wiring 76 is formed on one surface of the second ceramic plate 40.
  • the formation of the conductive wiring 76 is not particularly limited, but can be realized by vapor deposition, sputtering, or the like of a metal film through a mask. Alternatively, pattern etching may be performed after vapor deposition or sputtering.
  • an adhesive layer (insulating layer) 71 such as polyimide resin is attached.
  • a metal to be the heat generating wiring 77 is vapor-deposited or sputtered through a mask.
  • the energization terminal 74 and the extraction terminal 72 can be manufactured by the same method as that of the power supply terminal 22.
  • the electrostatic chuck device further includes the ceramic plate 90 between the second ceramic plate 40 and the cooling base portion 60, the ceramic is interposed on the one surface of the second ceramic plate 40 via the adhesive layer 91 in advance.
  • the plate 90 is preferably adhered.
  • the first ceramic plate 10 to which the heating member 20 is bonded and the second ceramic plate 40 are bonded.
  • the extraction electrode 15A and the first extraction electrode 15C are electrically connected by the first conductive adhesive 15B.
  • a material constituting the first adhesive layer 30 made of, for example, polyimide resin is applied to the second surface 10b of the first ceramic plate 10 after the spacer 31 is disposed. After coating the material constituting the first adhesive layer 30, the one surface 40a of the second ceramic plate 40 is pressed and heated.
  • the material which comprises the 1st contact bonding layer 30 hardens
  • a metal material made of aluminum (Al), aluminum alloy, copper (Cu), copper alloy, stainless steel (SUS), etc. is machined, and if necessary, a flow of refrigerant flowing inside the metal material A path or the like is formed, and the cooling base portion 60 is produced. It is preferable that at least the surface of the cooling base portion 60 exposed to plasma is subjected to an alumite treatment or an insulating film such as alumina is formed. Next, a through hole through which the second extraction electrode 15 ⁇ / b> E of the internal electrode terminal 15, the power supply terminal 22, the energization terminal 74 and the extraction terminal 72 are inserted is formed in the cooling base portion 60.
  • the 1st recessed part 61 can be produced by cutting by rotary grinding etc. similarly to the 2nd recessed part 17 of the 1st ceramic plate 10.
  • the second adhesive layer 50 is applied to one surface of the cooling base portion 60, and the first ceramic plate 10 and the second ceramic plate 40 that have already been formed on the coated surface have the heating member 20 interposed therebetween.
  • the material constituting the second adhesive layer 50 is cured, and these can be bonded.
  • the first lead electrode 15C and the second lead electrode 15E are electrically connected by a second conductive adhesive 15D.
  • the electrostatic chuck device of the example has the same configuration as the electrostatic chuck device 1 of the first embodiment shown in FIG.
  • the shapes of the first ceramic plate, the heating member, and the second ceramic plate are circular and have a diameter of 300 mm.
  • the shape of the cooling base is circular and has a diameter of 400 mm.
  • As the first ceramic plate an aluminum oxide-silicon carbide (Al 2 O 3 —SiC) composite sintered body was used.
  • the thickness of the ceramic plate is 3 mm.
  • the heating member was composed of a plurality of members separated and independent from each other, and a titanium (Ti) thin plate was used.
  • the heating member has a thickness of 0.1 mm.
  • the electrostatic chuck device is configured from the heating member side as the first adhesive layer, the second ceramic plate, the third adhesive layer, the second adhesive layer, and the cooling base portion. Cooling water was passed through a chiller on the side opposite to the heating member (not shown).
  • the first adhesive layer is a polyimide resin
  • the second ceramic plate is an alumina (Al 2 O 3 ) plate
  • the third adhesive layer is a polyimide sheet
  • the second adhesive layer is a silicone resin
  • the temperature of the heating member was 300 ° C., and the temperature of the chiller was 100 ° C.
  • the first ceramic plate was ignored because it did not significantly affect the temperature between the heating member and the cooling base.
  • the thickness of each member is 0.2 mm for the first adhesive layer, 1.5 mm for the second ceramic plate, 0.1 mm for the third adhesive layer, 0.2 mm for the second adhesive layer, and the cooling base portion. It was 5.0 mm.
  • the temperature that each member can take by transferring heat to the cooling base portion was calculated and summarized in Table 1 below.
  • the temperature of the second adhesive layer is as low as 116 to 164 ° C.
  • first adhesive layer 31 ... Spacer, 40 ... second ceramic plate, 40a ... one side, 40b ... back side, 50 ... second adhesive layer, 60 ... Cooling base part, 61 ... 1st recessed part, 70 ... auxiliary heating member, 71 ... Adhesive layer (insulating layer), 72 ... Extraction terminal, 73 ... Reiko, 74: Energizing terminal, 75 ... Reiko, 76 ... energization wiring, 77 ... Heat generation wiring, 78 ... connection part, 80 ... a third adhesive layer, 90 ... Ceramic plate, 91 ... Adhesive layer

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Abstract

耐熱性の高い静電チャック装置を提供する。本発明の静電チャック装置は、基板を載置できる第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる第１のセラミックプレートと、前記第２の面に固定された加熱部材と、前記第１のセラミックプレート及び加熱部材に、第１の接着層を介して接着された第２のセラミックプレートと、前記第２のセラミックプレートと第２の接着層を介して接着し、少なくとも前記第２のセラミックプレートを冷却する冷却ベース部とを有し、前記第１の接着層が前記第２の接着層より高い耐熱性を有し、前記第２の接着層のヤング率が、前記第１の接着層のヤング率よりも高い。

Description

静電チャック装置
　本発明は、静電チャック装置に関するものである。
本願は、２０１４年１１月２０日に、日本に出願された特願２０１４―２３５４５５号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
　静電チャック装置は、例えば、内部に静電吸着用の板状電極を埋設したセラミック基体と、内部に冷媒循環用の冷媒流路が形成されたベース部と、を接着層にて接合一体化したものが知られている（例えば、特許文献１）。
　このような静電チャック装置は、その使用温度が２００℃以下であることが、一般的である（例えば、特許文献２及び特許文献３）。例えば、特許文献３には、２００℃以下の温度領域で用いることができる接着層としてシリコーン系の樹脂組成物が記載されている。
　近年の半導体の種々の性能の向上に伴い、静電チャック装置に求められる特性も高まっている。これらの要求の一つとして、２００℃以上の高温で使用可能な静電チャック装置が求められている。
特開２０１３－２４７３４２号公報 特開２００５－２００２８１号公報 特開平４－２８７３４４号公報
　しかしながら、高温領域まで耐熱性を有する接着層は、柔軟性に欠けるという問題がある。ベース部、セラミック基体、並びにこれらを接着する接着層は、加熱部材およびプラズマによる加熱、ベース部の冷却機能等により、膨張又は収縮するため、これら部材の熱膨張率差によりベース部とセラミック基体間に応力が発生する。これらの応力によって、ベース部にセラミック基体を十分固定することができなくなり、位置ずれ等が生じる。
　一方で、柔軟性を有する高温領域に耐熱性を有さない接着層は、耐熱性が十分では無いため、例えば２００℃以上等の高温環境下では溶解または分解してしまう。そのため、耐熱性が十分ではない接着層を用いた場合も、ベース部にセラミック基体を十分に固定することができず、位置ずれ等が生じる。
　また接着層の耐熱性が十分でないと、接着層が劣化するという問題も生じる。接着層が劣化すると、劣化部の熱伝導率に差が生じ、面内温度の均一性を下げてしまう。なお、ここで「接着層の耐熱性」とは、加えられた熱に対して接着層が溶解または分解せず、一定の状態を保つことができることを意味する。例えば、「接着層が２００℃以上の耐熱性を有する」とは、接着層が２００℃の温度になっても、溶解または分解しないことを意味する。
　本発明は、上記課題に鑑みてなされたものであって、高温環境下でも使用することが可能な耐熱性の高い静電チャック装置の提供を目的とする。
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、板状試料を載置できる第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる第１のセラミックプレートと、前記第２の面に固定された加熱部材と、前記第１のセラミックプレート及び加熱部材に、第１の接着層を介して接着された第２のセラミックプレートと、前記第２のセラミックプレートに、第２の接着層を介して接着された冷却ベース部とを有する。また前記第１の接着層は前記第２の接着層より高い耐熱性を有し、前記第２の接着層のヤング率は、前記第１の接着層のヤング率よりも小さい。
　この構成では、加熱部材に最も近く高温になる第１のセラミックプレートと第２のセラミックプレートの接着界面は、高い耐熱性を有する第１の接着層によって接着されている。そのため、高温環境下でも第１の接着層が劣化することを抑制することができる。すなわち、面内の温度均一性が低下してしまうという問題が生じない。また、第１のセラミックプレート及び第２のセラミックプレートは互いにセラミックであるため、それぞれの熱膨張率に大きな差はない。そのため、柔軟性に欠ける第１の接着層を介して、第１のセラミックプレートと第２のセラミックプレートを接着しても、これらが互いに剥離することはない。一方で、加熱部材から遠く、冷却ベース部に近い第２のセラミックプレートと冷却ベース部との接着界面は、柔軟性を有する第２の接着層によって接着されている。加熱部材で生じた熱は、第１の接着層及び第２のセラミックプレートを介して、第２の接着層まで伝達するため、第２の接着層まで伝達した段階で、温度は十分低下する。その結果、第１の接着層より耐熱性が低い第２の接着層を用いても、溶解または分解することなく、第２の接着剤が劣化することを抑制することができる。また第２の接着層のヤング率は、第１の接着層のヤング率よりも小さい。すなわち、第２のセラミックプレートと冷却ベース部の熱膨張率差が大きくても、十分応力緩和することができ、これらの界面における剥離を抑制することができる。
　したがって、上記構成を用いることで、高温環境下でも使用することが可能な耐熱性の高い静電チャック装置を提供することができる。
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、第１および第２の接着層の熱伝達率が、第２のセラミックプレートの熱伝達率の１／２以下であってもよい。　
　この構成によれば、静電チャック装置の載置面に対して平行な面内方向と鉛直方向の熱伝達性に異方性を持たせることができる。静電チャック装置は、載置される板状試料の均熱性を高めるために、面内方向に均熱であることが求められる。　一方で、鉛直方向に関しては、加熱部材で発生した熱を効率的に排熱したいという要望と、相反する第２の接着層の温度が高温になり過ぎないようにしたい要望を両立することが求められる。第１および第２の接着層の熱伝達率が低いと、発生した熱が第１および第２の接着層と第２のセラミックプレート間で伝達しにくくなる。すなわち、第２の接着層の温度が高温になることを抑制することができる。これに対し、第２のセラミックプレートの熱伝達率が高ければ、面内方向への伝熱に伴う均熱性の向上と、発生した熱の排熱性の向上を高めることができる。　
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、冷却ベース部が第１凹部を有し、少なくとも前記第１の接着層及び前記第２のセラミックプレートが嵌合されていてもよい。
　この構成によれば、第１のセラミックプレート及び第２のセラミックプレートと冷却ベース部の熱膨張率に差があっても、嵌合されているため位置ずれ等が生じることを抑制することができる。またエッチング等の工程においてプラズマが照射される面に、第１の接着層及び第２の接着層が露出することを抑制でき、第１の接着層及び第２の接着層が、劣化等によって消耗を抑制することができる。
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、第１のセラミックプレートが第２の面を囲む土手部を有し、土手部及び第２の面によって形成される第２凹部に、第１の接着層を介して第２のセラミックプレートが嵌合されていてもよい。
　この構成によれば、加熱部材及び第１の接着層が、直接冷却ベース部と接触することを避けることができる。これらの高温になる部分と冷却ベース部が直接接触することを避けることでと均熱性を高めることができる。また冷却ベース部に対して、第１のセラミックプレート及び第２のセラミックプレートが２段で嵌合することでより位置ずれ等の発生を抑制することができる。さらに、エッチング等の工程においてプラズマが照射される面に、第１の接着層及び第２の接着層が露出することが低減し、第１の接着層及び第２の接着層が、劣化等によって消耗を抑制することができる。
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、第２のセラミックプレートの第１セラミックプレート側の面に、複数の補助加熱部材が固定され、補助加熱部材がそれぞれ個々に温度制御可能であってもよい。
　この構成によれば、加熱部材で生じた熱ムラを補助加熱部材により補償することができる。すなわち、静電チャック装置の均熱性を高めることができる。
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、加熱部材が分離された複数の部材からなり、それぞれが個々に駆動可能であってもよい。また分離された加熱部材が個々に温度制御可能である領域に合せて、第２のセラミックプレートが伝熱的に分割されていてもよい。
　この構成によれば、分離された加熱部材が領域毎に温度制御することができ、静電チャック装置の均熱性を高めることができる。またこの領域に合わせて、第２のセラミックプレートが熱的に分割されていると、第２のセラミックプレートを介して面内方向に熱が伝導することを抑制し、領域毎の温度制御性をより高めることができる。特に静電チャック装置では、面内方向のうち、同心円方向（周方向）への熱伝導は許容されるが、径方向の熱伝導は均熱性の阻害要因となり得るため、同心円状に領域を分割することが好ましい。
　本発明の一態様にかかる静電チャック装置は、第２のセラミックプレートと第２の接着層の間に、第２の接着層より耐熱性の高い第３の接着層が介在してもよい。また第２のセラミックプレートと第２の接着層の間に、一つ以上のセラミックプレートが介在してもよい。
　この構成によれば、静電チャック装置の載置面に対して鉛直方向への熱伝達を抑制し、第２の接着層が高温になることを避けることができる。第２の接着層の温度を高くしなければ、第２の接着層の耐熱性を維持することができ、位置ずれ等の発生や第２の接着層が劣化することを抑制することができる。また第３の接着層は、第２の接着層より高温になることが考えられるため、第２の接着層より耐熱性が高いことが好ましい。さらに一つ以上のセラミックプレートを介在される場合は、各セラミックプレートは、第２の接着層より耐熱性の高い第３の接着層等を介して接合していることが好ましい。
　本発明の静電チャック装置によれば、２００℃以上の高温でも使用することが可能な耐熱性の高めた静電チャック装置の提供をすることができる。
第１実施形態の静電チャック装置を模式的に示す断面図である。 第２実施形態の静電チャック装置を模式的に示す断面図である。 第３実施形態の静電チャック装置を模式的に示す断面図である。 補助加熱部材をそれぞれ配置できる領域を模式的に示したものであり、静電チャック装置の載置面を１０分割した場合の模式図である。 補助加熱部材の断面模式図を示す。 第４実施形態の静電チャック装置を模式的に示す断面図である。 第５実施形態の静電チャック装置を模式的に示す断面図である。
　以下、本発明を適用した静電チャック装置について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。
　なお、以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。また、以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
　（第１実施形態）
　図１は、第１実施形態の静電チャック装置１を模式的に示す断面図である。
　第１実施形態にかかる静電チャック装置１は、板状試料Ｗを載置できる第１の面１０ａとその反対側の第２の面１０ｂを有し、静電吸着用内部電極１３を内蔵してなる第１のセラミックプレート１０と、第２の面１０ｂに固定された加熱部材２０と、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０に、第１の接着層３０を介して接着された第２のセラミックプレート４０と、第２のセラミックプレート４０に第２の接着層５０を介して接着された冷却ベース部６０とを有する。すなわち、図１の＋Ｚ方向に、冷却ベース部６０、第２の接着層５０、第２セラミックプレート４０、第１の接着層３０、加熱部材２０、第１のセラミックプレート１０がこの順に積層された構造を有する。
　以下、図１を基に、各部の構成について詳細に説明する。
　＜第１のセラミックプレート＞
　第１のセラミックプレート１０は、半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス基材等の板状試料Ｗを載置する載置板１１と、この載置板１１に対向配置された支持板１２と、載置板１１と支持板１２の間に挟まれた静電吸着用内部電極１３を有する。
　また第１のセラミックプレート１０は、板状試料Ｗを載置する第１の面１０ａと、その反対側の第２の面１０ｂとを有する。
　これら載置板１１及び支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体等の、機械的な強度と腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなるものとすることが好ましい。
　載置板１１の第１の面１０ａには、複数の突起部１４が設けられていてもよい。突起部１４の間にガスを流通させることで、ガスの流動により載置される板状試料Ｗの面内の温度均一性を高めることができる。突起部１４は、概ね円錐台形状を有しているが、当該形状に限られない。例えば、その断面が矩形状、三角形状であってもよい。
　支持板１２には、厚さ方向に貫通する孔が設けられている。この孔には、内部電極端子１５が挿通する。
　静電吸着用内部電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
　静電吸着用内部電極１３の材料は載置板１１及び支持板１２に使用する材料との熱膨張差や耐熱性などを考慮して選定される。例えば、静電吸着用内部電極１３は、酸化アルミニウム－炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３－Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム－タングステン（Ａｌ２Ｏ３－Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム－タングステン（ＡｌＮ－Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム－タンタル（ＡｌＮ－Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム－モリブデン（Ｙ２Ｏ３－Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属や、銀（Ａｇ）、炭素（Ｃ）等を使用することができる。
　この静電吸着用内部電極１３の厚みは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上かつ２０μｍ以下がより好ましい。
　厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが１００μｍを越えると、この静電吸着用内部電極１３と載置板１１及び支持板１２との間の熱膨張率差に起因して、この静電吸着用内部電極１３と載置板１１及び支持板１２との接合界面にクラックが入り易くなるからである。
　このような厚みの静電吸着用内部電極１３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
　内部電極端子１５は、静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加するために設けられている。内部電極端子１５は、取り出し電極１５Ａ、第１導電性接着材１５Ｂ、第１引き出し電極１５Ｃ、第２導電性接着材１５Ｄ、第２引き出し電極１５Ｅを含む。内部電極端子１５は、静電吸着用内部電極１３から孔を挿通して厚さ方向に延び、冷却ベース６０の第１のセラミックプレート１０側の面と反対側の面に露出している。また内部電極端子１５は、少なくとも冷却ベース部６０に対して碍子１６によって絶縁されている。
　内部電極端子１５のうち取出し電極１５Ａ、第１引き出し電極１５Ｃ、第２引き出し電極１５Ｅの材料は、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極１３、支持板１２及び後述する第２のセラミックプレートの熱膨張係数に近似したものが好ましい。例えば、静電吸着用内部電極１３を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料が好適に用いられる。第１導電性接着材１５Ｂは、耐熱性を有する必要がある。そのため、導電性フィラー等を用いて導電性が付与されたポリイミド樹脂等を好適に用いることができる。第２導電性接着材１５Ｄは、柔軟性が必要となるため、導電性フィラー等を用いて導電性が付与されたシリコーン樹脂等を好適に用いることができる。このように、取出し電極１５Ａ、第１引き出し電極１５Ｃ及び第２引き出し電極１５Ｅを、第１導電性接着材１５Ｂ及び第２導電性接着材１５Ｄで繋ぐことで、静電吸着用内部電極１３から内部電極端子１５が熱応力により外れてしまうことを抑制することができる。
　第１のセラミックプレート１０の厚みは０．７ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下が好ましい。第１のセラミックプレート１０の厚みが０．７ｍｍを下回ると、第１のセラミックプレート１０の機械的強度を確保することができない。一方、第１のセラミックプレート１０の厚みが５．０ｍｍを上回ると、第１のセラミックプレート１０の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化し、さらには、第１のセラミックプレート１０の横方向の熱伝導の増加により、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難となる。特に、載置板１１の厚みは、０．３ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下が好ましい。載置板１１の厚みが０．３ｍｍを下回ると、静電吸着用内部電極１３に印加された電圧により放電する危険性が高まる。一方、２．０ｍｍを超えると、板状試料Ｗを十分に吸着固定することができず、板状試料Ｗを十分に加熱することが困難となる。
　＜加熱部材＞
　加熱部材２０は、第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂに接着層２１を介して所定のパターンで配設固定されている。加熱部材２０は、幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させた１つの連続した帯状の部材である。帯状の部材の両端部には、図１で示す給電用端子２２が溶接等により接続され、給電端子２２は、絶縁性を有する碍子２３により冷却ベース部６０に対して絶縁されている。なお、給電用端子２２は　第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０との熱膨張差を緩和できる、金属製のより線等による柔構造部（図視略）を有している。
　加熱部材２０は、１つの帯状の部材で構成していてもよいが、分離され相互に独立した複数の部材からなってもよい。例えば、静電チャック装置１をその円形の載置面に対して、同心円状に中央部、中間部、周辺部等の領域に区分した場合、それぞれの領域に合わせて、中央部加熱部材、中間部加熱部材、周辺部加熱部材の３つの部材に、加熱部材２０を分離し、それぞれ独立に制御することが好ましい。この構成によれば、処理中の板状試料Ｗの温度を領域毎に自由に制御することができる。この場合、各部材の両端部にはそれぞれ給電用端子が必要となる。
　加熱部材２０は、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の一定の厚みを有する。
　加熱部材２０の厚みが０．２ｍｍを超えると、加熱部材２０のパターン形状が板状試料Ｗの温度分布として反映され、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になる。
　また、加熱部材２０を一定の厚みとすることで、加熱部材２０の発熱量も加熱面全域で一定とすることができる。これにより、第１のセラミックプレート１０の第１の面１０ａにおける温度分布を均一化できる。
　加熱部材２０は、非磁性の金属薄板からなることが好ましく、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工することで形成できる。
　加熱部材２０を非磁性金属で形成することで、静電チャック装置１を高周波雰囲気中で用いても加熱部材２０が高周波により自己発熱しない。したがって、高周波雰囲気中であっても、板状試料Ｗの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となる。
　接着層２１は、第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂ全面に渡って有していてもよく、加熱部材２０と第１のセラミックプレート１０との界面のみに有してもよい。
　接着層２１は、シート状またはフィルム状の接着性樹脂である。加熱部材２０に直接接触する部分であり、２００℃以上の高熱となるため高い耐熱性が必要であり、絶縁性を有するものであることが好ましい。そのため、ポリイミド樹脂等を採用することができる。
　接着層２１の厚みは５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上５０μｍ以下であることがより好ましい。この接着層２１の厚みが１０μｍ以上の場合、接着層２１の面内の厚みのバラツキは１０μｍ以内が好ましい。接着層２１の面内の厚みのバラツキが１０μｍを超えると、第１のセラミックプレート１０と加熱部材２０との面内間隔に１０μｍを超えるバラツキが生じる。その結果、加熱部材２０から第１のセラミックプレート１０に伝達される熱の面内均一性が低下し、第１のセラミックプレート１０の載置面における面内温度が不均一となる虞がある。
　＜第１の接着層＞
　第１の接着層３０は、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０の間に介在する。第１の接着層３０は、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０を接着一体化する。また、第１の接着層３０は、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０のそれぞれの熱膨張率差に起因して、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０との界面に生じる熱応力を緩和する。
　第１の接着層３０は第２の接着層より高い耐熱性を有する。第１の接着層３０の耐熱性の具体的な値としては、２００℃以上の耐熱性を有することが好ましく、２５０℃以上の耐熱性を有することがより好ましく、３００℃以上の耐熱性を有することがさらに好ましい。第１の接着層３０は、加熱部材２０と直接接着するため、高温になることがある。第１の接着層３０が、高い耐熱性を有すれば、第１の接着層３０が高温に曝されても溶解または分解することを避けることができる。したがって、第１の接着層３０を有する静電チャック装置１を、高温環境下でも動作させることができる。
　ここで第１の接着層３０は、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０間の接着を維持するため、温度変化により生じる熱応力を緩和できる必要がある。
　この熱応力は、第１のセラミックプレート１０及び第２のセラミックプレート４０の熱膨張率差に起因して生じる。しかしながら、第１のセラミックプレート１０及び第２のセラミックプレート４０は互いにセラミックであるため、それぞれの熱膨張率にそれほど大きな差はない。そのため、第１の接着層３０に柔軟性が低い材料を用いても、十分高い接着性を維持することができ、位置ずれ等の問題を生じさせない。
　このような耐熱性を有し、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０間に生じる応力を緩和できる第１の接着層を構成する材料としては、例えば、ポリイミド樹脂等を採用できる。
　第１の接着層３０の厚みは、５０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上３００μｍ以下であることがより好ましい。ここで第１の接着層３０の厚みは、第１のセラミックプレート１０及び第２のセラミックプレート４０の間隔に対応する。
　第１の接着層３０の厚みが薄すぎると、加熱部材２０で生じた熱がすぐに第２のセラミックプレート４０に伝達し、冷却ベース部６０に至るまでに十分温度を低下することが難しくなる。一方で、第１の接着層３０の厚みが厚くなると、第１の接着層３０の柔軟性が低い場合に、硬く厚い層が接着界面に形成されることとなるため、応力により生じる歪を十分に緩和することができなくなり、位置ずれや剥離等の問題を生じる恐れが高くなる。
　また第１の接着層３０の厚みが厚くなると、冷却ベース部６０への熱伝達性が低下するため、冷却特性に劣化が生じる。
　第１の接着層３０の熱伝達率は高すぎないことが好ましい。具体的には、第２のセラミックプレートの熱伝達率の１／２以下であることが好ましい。第１の接着層３０の熱伝達率が低いと、静電チャック装置の鉛直方向（－Ｚ方向）への熱伝達が低減されるため、冷却ベース部６０に至るまでに十分温度を低下させることができる。すなわち、後述する第２の接着層５０の温度が高くなりすぎることを抑制することができる。
　第１の接着層３０の熱伝導率の具体的な値としては、０．１０Ｗ／ｍＫ～０．５０Ｗ／ｍＫであることが好ましい。
　第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０の間にはスペーサー３１を設置し、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０の間隔を調整してもよい。図１では、スペーサー３１は、加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０の間に介在するが、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０の間に介在させてもよい。
　スペーサー３１は、特に制限されるものではないが、第１の接着層３０との熱膨張率差に伴う応力の発生及び熱伝導率差による局所的な温度ムラの発生を抑制する観点より、接着層３０と熱膨張率及び熱伝導率が近似し、高温でも高い剛性率を有するポリイミド等を用いることが好ましい。
　＜第２のセラミックプレート＞
　第２のセラミックプレート４０は、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０に、第１の接着層３０を介して接着される。
　第２のセラミックプレート４０は、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体等の、機械的な強度と腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなるものとすることが好ましい。
　第２のセラミックプレート４０は、上記記載の材料の中で、第１のセラミックプレート１０と熱膨張率差が少ない材料を用いることが好ましい。具体的には、熱膨張率差が４×１０－６／Ｋ以下であることが好ましく、熱膨張率差が２×１０－６／Ｋ以下であることがより好ましい。第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０の組み合わせとしては、例えば、第１のセラミックプレート１０に酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）複合焼結体を用い、第２のセラミックプレート４０に酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体を用いることが好ましい。このような構成とすることで、上述したように、第１の接着層３０の柔軟性が低い場合でも、熱膨張率差に伴う応力を十分に緩和することができる。
　第２のセラミックプレート４０は、静電チャック装置１の面内方向の均熱性を高める観点からは、高い熱伝導率を有することが好ましい。一方で、冷却ベース部６０に至るまでに十分温度を低下させるために、静電チャック装置１の鉛直方向（－Ｚ方向）への熱伝導を抑制する観点からは、低い熱伝導率であることが好ましい。そのため、第２のセラミックプレート４０の熱伝導率は、１．０Ｗ／ｍＫ～２００Ｗ／ｍＫであることが好ましく、１０Ｗ／ｍＫ～１５０Ｗ／ｍＫであることがより好ましく、３０Ｗ／ｍＫ～５０Ｗ／ｍＫであることがさらに好ましい。また面内方向への熱伝達を維持し、鉛直方向への熱伝達を抑制する観点から、熱伝導率の高いセラミックプレートと、熱伝導率の低いポリイミド等のシートを積層したプレートであってもよい。
　第２のセラミックプレート４０の厚みは、０．４ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。第２のセラミックプレート４０の厚みは０．４ｍｍを下回ると、第２のセラミックプレート４０の機械的強度を確保することが難しくなる。また冷却ベース部６０に至るまでに十分温度を低下することが難しくなる。一方、第１のセラミックプレート４０の厚みが３．０ｍｍを上回ると、第２のセラミックプレート４０の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化する。さらには、第２のセラミックプレート４０の面内方向への熱伝導の増加により、加熱部材を分割しそれぞれを独立に制御する場合において、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難となる。
　＜第２の接着層＞
　第２の接着層５０は、第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０の間に介在する。第２の接着層５０は、第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０を接着一体化する。また第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０の熱膨張率差に起因して生じる、第１のセラミックプレート１０及び加熱部材２０と第２のセラミックプレート４０界面の熱応力を緩和する。
　第２の接着層５０のヤング率は、第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０間に生じる熱応力を緩和するために、第１の接着層３０のヤング率よりも小さい必要がある。後述するが、冷却ベース部６０は金属からなることが一般的であり、第２のセラミックプレート４０との熱膨張率差が大きい。そのため、第２の接着層５０は、この熱膨張率差に応じた歪を緩和できるだけの柔軟性を有する。そのため、第２の接着層５０は、熱膨張率差が比較的少ない第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０の界面を接着する第１の接着層３０よりも低いヤング率を有する必要がある。
　第２の接着層５０のヤング率は、具体的には、１０ＭＰａ以下であることが好ましく、８ＭＰａ以下であることがより好ましく、５ＭＰａ以下であることがさらに好ましい。第２の接着層５０のヤング率が当該範囲以下であれば、第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０の熱膨張率差を吸収することができ、位置ずれや剥離等の問題が生じることを抑制することができる。
　また第２の接着層５０の耐熱性は、１００℃以上であることが好ましく、１５０℃以上であることがより好ましい。加熱部材２０で発生した熱が第２の接着層５０まで伝達した段階で、その熱により生じる温度は十分低下しているため、第２の接着層がその温度以上の耐熱性を有すれば十分である。
　このような第２の接着層５０を構成する材料としては、例えば、シリコーン系樹脂、アクリル樹脂等を用いることができる。
　第２の接着層５０の熱伝達率は、第２のセラミックプレートの熱伝達率の１／２以下であることが好ましい。この構成によれば、静電チャック装置の載置面に対して平行な面内方向と鉛直方向の熱伝達性に異方性を持たせることができる。上述したように、第２のセラミックプレート４０は、面内方向の均熱性を高めることができる。一方で、上述した第１の接着層３０及び第２の接着層５０の熱伝達率が第２のセラミックプレートの熱伝達率の１／２以下であれば、鉛直方向の熱伝達性を面内方向の熱伝達性と比較して低くすることができる。
　＜冷却ベース部＞
　冷却ベース部６０は、第２のセラミックプレート４０と第２の接着層５０を介して接着し、少なくとも第２のセラミックプレート４０を冷却する。第２のセラミックプレート４０を冷却することで、第２のセラミックプレート４０に接着された第１のセラミックプレート１０及び板状試料Ｗを所望の温度に調整することができる。
　冷却ベース部６０としては、例えば、内部に冷媒を流動させる流路（図示略）が形成された液冷ベース等が好適である。
　冷却ベース部６０を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。冷却ベース部５０の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
　冷却ベース部６０には、第２引き出し電極１５Ｅ及び給電端子２２を挿通するための貫通孔が設けられている。またその他に、冷却ベース部６０には、板状試料Ｗの処理工程でウエハを押し上げるリフトピンを挿通させるための貫通孔、並びに板状試料Ｗと載置板１１との間に供給する冷却ガスを供給するための貫通孔、等の目的に応じて複数の貫通孔が設けられていてもよい。
　第１実施例の静電チャック装置１の構成によれば、２００℃以上の高温でも第１の接着層３０が劣化することを抑制することができる。すなわち、面内の温度均一性を高めることができる。また、第１のセラミックプレート１０及び第２のセラミックプレート２０は互いにセラミックであるため、それぞれの熱膨張率に大きな差がないため、第１の接着層３０を介して第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０を接着しても、これらが互いに剥離することはない。
　また、第２の接着層５０は、加熱部材２０から遠く、冷却ベース部６０に近い構成とすることができるため、第２の接着層５０が劣化することを抑制することができる。また第２の接着層５０のヤング率は、第１の接着層３０のヤング率よりも小さいため、第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０の熱膨張率差が大きくても、十分応力緩和することができる。
　したがって、上記構成を用いることで、２００℃以上の高温でも使用することが可能な耐熱性の高い静電チャック装置１を提供することができる。
　（第２実施形態）
　図２は、第２実施形態の静電チャック装置２を模式的に示す断面図である。第２の実施形態の静電チャック装置２は、冷却ベース部６０が第１凹部６１を有する。第１凹部６１には、少なくとも第１の接着層３０及び第２のセラミックプレート４０が嵌合されている。また第１のセラミックプレート１０は、第２の面１０ｂの周囲を囲む土手部１８を有する。この土手部１８及び第２の面１０ｂによって形成される第２凹部１７には、さらに第１の接着層３０を介して第２のセラミックプレート４０が嵌合されている。
　すなわち、第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂに、第２凹部１７が形成されている。さらにこの第２凹部１７に、加熱部材２０及び第１の接着層５０を介して、第２のセラミックプレート４０が嵌合され一体化した部材が形成されている。そして、この一体化した部材が、冷却ベース部６０の第１凹部６１に嵌合されている。したがって、第２の実施形態の静電チャック装置２は、第１凹部６１及び第２凹部１７を有している点が第１の実施形態の静電チャック装置１と異なっている。
　上記のように図２では、２重に嵌合された静電チャック装置としているが、いずれか一方の嵌合構造のみでもよい。したがって、冷却ベース部６０が第１凹部６１を有し、第２のセラミックプレート４０及び第１の接着剤３０が嵌合された構造のみからなる場合でもよい。また、第１のセラミックプレート１０が第２凹部１７を有し、第２凹部１７に、第１の接着層３０を介して第２のセラミックプレート４０が嵌合された構造のみからなる場合でもよい。
　この構成によれば、第１のセラミックプレート１０及び第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０間の熱膨張率差に伴い熱応力が加わっても、嵌合されているため位置ずれ等が生じることを抑制することができる。また第１の接着層３０及び第２の接着層５０のほとんどは、エッチング等の工程においてプラズマが照射される面に露出しておらず、腐食劣化等による消耗を抑制することができる。
　また図２では、第１のセラミックプレート１０の第２凹部１７に第２のセラミックプレート４０が嵌合され、第１のセラミックプレート１０の土手部１８から第２のセラミックプレート４０の一部が突出している。第２実施形態の静電チャック装置２では、必ずしも突出している必要はなく、第１のセラミックプレート１０に第２のセラミックプレート４０を完全に嵌め込み、第１のセラミックプレート１０の土手部１８の冷却ベース側の面１８ｂと第２のセラミックプレート４０の冷却ベース部６０側の裏面４０ｂが、同一平面となる構成でもよい。また第１のセラミックプレート１０の土手部１８の冷却ベース側の面１８ｂに対して第２のセラミックプレート４０の冷却ベース部６０側の裏面４０ｂが凹んだ構成となっていてもよい。
　冷却ベース部６０の第１凹部６１の深さは、第１のセラミックプレート１０の板状試料Ｗの載置面１０ａが、冷却ベース部６０のプラズマ照射される面６１ａより低い位置にならないようにすることが好ましい。すなわち、静電チャック装置２が冷却ベース部に完全に埋まった構造とならないことが好ましい。
　第１のセラミックプレート１０の第２凹部１７の深さは、支持板１２の厚みの半分以下であることが好ましい。第１のセラミックプレート１０の第２凹部１７の深さが深すぎると、支持板１２の強度を保つことが難しくなる。一方で、支持板１２の深さが浅すぎると、第１の接着層３０の一部がプラズマ照射される環境下に露出される場合があり好ましくない。
　またこの場合の第１のセラミックプレート１０の厚みは、３．０ｍｍ以上７．０ｍｍ以下であることが好ましい。ここで第１のセラミックプレート１０の厚みとは、第１のセラミックプレート１０の一方の面からもう一方の面までの最大の厚みを有している部分の厚みを意味する。３．０ｍｍ以上であれば、第２凹部１７が形成されても十分な強度を維持することができる。一方、７．０ｍｍ以下であれば、第１のセラミックプレート１０の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化する。
　さらに第１のセラミックプレート１０が第２凹部１７を有する場合、嵌合される第２のセラミックプレート４０の熱膨張率は、第１のセラミックプレート１０の熱膨張率以下であることが好ましい。第２のセラミックプレート４０の熱膨張率が、第１のセラミックプレート１０の熱膨張率以上であると、第１のセラミックプレート１０を破損する恐れがある。これは、第２のセラミックプレート４０が膨張により、嵌合された第１のセラミックプレート１０の第２凹部１７の大きさ以上となることに起因する。
　ここで、第１のセラミックプレート１０は加熱部材２０に隣接し、さらにプラズマ照射されるため、第２のセラミックプレート４０の温度が、第１のセラミックプレート１０より高くなることは無い。そのため、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０の熱膨張率が同一でも、膨張率は第１のセラミックプレート１０の方が大きくなる。したがって、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０の熱膨張率は同一でもよい。
　第２の接着層５０は、冷却ベース部６０が第１凹部６１に沿うように設けられ、冷却ベース部の最上面まで被覆している。第２の接着層が、第１凹部６１との嵌合部を被覆することで、第１の接着層３０が周囲の環境にさらされることを抑制することができる。すなわち、第１の接着層３０の劣化を抑制することができる。また、第２のセラミックプレート４０及び第１の接着剤３０が、冷却ベース部６０の第１凹部６１にしっかり嵌合することができる。
　第２実施形態の静電チャック装置２の構成によれば、第１のセラミックプレート及び第２のセラミックプレートと冷却ベース部の熱膨張率に差があっても、嵌合によりされているため位置ずれ等が生じることを抑制することができる。またエッチング等の工程においてプラズマが照射される面に、第１の接着層及び第２の接着層が露出することを抑制でき、第１の接着層及び第２の接着層が、劣化等によって消耗を抑制することができる。
　（第３実施形態）
　図３は、第３実施形態の静電チャック装置３を模式的に示す断面図である。第３実施形態の静電チャック装置３は、第２のセラミックプレート４０の第１セラミックプレート１０側の一面４０ａに、複数の補助加熱部材７０が固定されている点が、第１実施形態の静電チャック装置１と異なる。
　補助加熱部材７０は、接着層７１を介して、第２のセラミックプレート４０の第１セラミックプレート１０側の一面４０ａに固定されている。補助加熱部材７０は、加熱部材２０と同様に幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させた帯状の部材である。補助加熱部材７０は、加熱部材２０で生じた熱の不均一を補償するための部材であり、複数の部材からなる。
　複数の補助加熱部材７０は、板状試料Ｗの載置面側から平面視した際に、例えば、図４のように１０分割された領域毎に配置することができる。特に、加熱部材２０が同心円状に分割されている場合は、図４に示すように同心円状の領域を径方向にいくつか分割した構成とすることが好ましい。また図４では、載置面を１０分割して領域毎に補助加熱部材７０を配置しているが、当該構成に限られず、より複数に分割してもよく、またより少ない分割数としてもよい。これらの複数の補助加熱部材７０はそれぞれ独立して制御することができる。また補助加熱部材７０は互いに絶縁された多層に構成されていてもよい。また層毎に、分割されている領域が異なっていてもよい。補助加熱部材７０が多層に構成され、かつそれぞれの層で分割されている領域が異なっている場合、一層では補助加熱できなかった領域毎の境界部分を互いに補償することができる。
　静電チャック装置３は、補助加熱部材７０を有するため、静電チャック装置３に載置される板状試料Ｗの面内の温度均一性を高めることができる。
　複数の補助加熱部材７０のそれぞれは独立して制御することができる。この複数の補助加熱部材７０のそれぞれに供給される単位面積当たりの電力供給量は、加熱部材２０の単位面積当たりの電力供給量の１／５以下であることが好ましい。
　補助加熱部材７０に電力を供給することで、電力が供給された領域が、冷却ベース部６０により冷却されることを制限することができる。その結果、補助加熱部材７０に電力を供給した領域の温度が下がりにくくなり、面内の均熱性を制御することができる。すなわち、補助加熱部材７０は、温度変化を制御できる程度の電力を供給すれば機能することができ、加熱部材７０程の電力供給量を要しない。したがって、補助加熱部材７０は、加熱部材２０ほど高温になることは無い。
　接着層７１は、加熱部材２０に近接し、補助加熱部材７０に接触する。そのため、２００℃以上の高温耐熱性を有する。接着層７０としては、例えば、ポリイミドシートを用いることができる。接着層７１は、第２のセラミックプレート４０の一面全面に形成されていてもよく、補助加熱部材７０が形成されている箇所のみに形成されていてもよい。
　接着層７１にポリイミドシートを用いる場合、接着層７１は補助加熱部材７０を構成する絶縁層を兼ねることもできる。このことについて、以下に説明する。
　図５は、補助加熱部材７０の断面模式図を示す。補助加熱部材７０は、絶縁層（接着層７１）を挟んで、通電配線７６と発熱配線７７を有する。図５は断面模式図であるため、発熱配線７７が分断されているように図示されているが、発熱配線７７は帯状の金属材料が蛇行してなり、平面視では一体となっている。通電配線７６と発熱配線７７は、接続部７８を介して、電気的に接続されている。そのため、通電端子７４から供給された電気が、通電配線７６に流れ、接続部７８を介して発熱配線７７に供給される。発熱配線７７は、電気が流れることで発熱する。発熱配線７７には、接続部７８を介して取出し端子７２が接続され、補助加熱部材７０が一つの回路を構成している。このとき絶縁層は、高い絶縁性を求められるため、ポリイミドシートを用いることが多い。この場合、接着層７１は補助加熱部材７０を構成する絶縁層を兼ねることもできる。この補助加熱部材７０の通電配線７６としては、銅等の電気伝導性の高い金属を用いることができ、発熱配線７７は加熱部材２０と同様の金属を用いることができる。中でもＴｉを用いることが好ましい。なお、通電端子７４、取出し端子７２は、冷却ベース部６０との絶縁性を維持するため、その周りを碍子７３、７５で被覆されていてもよい。
　第３実施形態の静電チャック装置３の構成によれば、加熱部材で生じた熱ムラを補助加熱部材により補償することができる。すなわち、静電チャック装置の均熱性を高めることができる。
　（第４実施形態）
　図６は、第４実施形態の静電チャック装置４を模式的に示す断面図である。第４実施形態の静電チャック装置４は、第１の実施形態の静電チャック装置１の好ましい例として記載されているように、加熱部材２０が分離された複数の部材からなり、それぞれが個々に制御可能である。また、分離された加熱部材２０が個々に温度制御可能である領域に合せて、第２のセラミックプレート４０が伝熱的に分割されている点も、第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる。
　ここで、伝熱的に分割とは、制御可能である領域間の熱伝達が、領域内の熱伝達より低い状態をさし（領域間に溝もしくは　セラミックプレートより熱伝導率の低い物質の介在）、必ずしもセラミックプレートが分割されている場合に限らない。
　第２のセラミックプレート４０を例えば断熱層４１で区切ることにより、面内方向の熱伝導を制御することができ、独立に制御された領域毎の温度制御性を高めることができる。特に静電チャック装置では、面内方向のうち、同心円方向（周方向）への熱伝導は許容されるが、径方向の熱伝導は均熱性の阻害要因となり得るため、同心円状に領域を分割することが好ましい。
　断熱層４１は、例えば第１の接着層３０を構成する材料と同じものを用いることができる。上述したように、第１の接着層３０は第２の接着層５０の温度を高くしすぎないために、静電チャック装置の鉛直方向の熱伝導が高すぎないことが好ましい。そのため、断熱層４１として、第１の接着層３０を構成する材料を用いることができる。また断熱層４１は、第２の接着層５０と比較して、加熱部材２０に近い位置に配置されているため、耐熱性が必要となる。第１の接着層３０は耐熱性も高いため、断熱層４１に第１の接着層３０を構成する材料を用いることができる。
　第４実施形態の静電チャック装置４の構成によれば、分離された加熱部材が領域毎に温度制御することができ、静電チャック装置の均熱性を高めることができる。またこの領域に合わせて、第２のセラミックプレートが伝熱的に分割されていると、第２のセラミックプレートを介して面内方向に熱が伝導することを抑制し、領域毎の温度制御性をより高めることができる。
　（第５実施形態）
　図７は、第５実施形態の静電チャック装置５を模式的に示す断面図である。第５実施形態の静電チャック装置５は、第２のセラミックプレート４０と第２の接着層５０の間に、第２の接着層５０より耐熱性の高い第３の接着層８０が介在し、さらに第２のセラミックプレート４０と第２の接着層５０の間に、一つ以上のセラミックプレート９０が介在している点が第１実施形態の静電チャック装置１と異なる。
　図７では、第２のセラミックプレート４０と第２の接着層５０の間に、第３の接着層８０及びセラミックプレート９０が共に介在した構造を図示したが、いずれか一方のみが介在する構成でも良い。
　この構成によれば、静電チャック装置５の鉛直方向（－Ｚ方向）への熱伝達を抑制し、第２の接着層５０が高温になることを避けることができる。第２の接着層５０の温度が高くならなければ、第２の接着層５０は接着性を維持することができ、位置ずれ等の発生を抑制することができる。
　第３の接着層８０は、第２の接着層５０より加熱部材２０に近い位置に配置されるため、高温になることが考えられる。そのため、第２の接着層５０より耐熱性が高いことが好ましい。第３の接着層８０は、この条件を満たせばよく、例えばポリイミド樹脂等を用いることができる。
　セラミックプレート９０は、一つ以上、複数介在してもよい。セラミックプレート９０は、熱伝達性の悪い材料からなることが好ましく、例えばムライト（アルミケイ酸塩鉱物）等を用いることができる。セラミックプレート９０の熱伝達率が悪いことで、第２の接着層５０が高温になることを抑制することができる。
　セラミックプレート９０が複数介在する場合は、第２の接着層５０より耐熱性の高い接着層９１等を介して接合していることが好ましい。
　またセラミックプレート９０は、第４実施形態の第２のセラミックプレート４０と同様に、領域毎に分かれた構造でもよい。補助加熱部材７０によって加熱した領域の温度制御性を高めるために、第４実施形態の第２のセラミックプレート４０の分離した形状に合わせて分離することが好ましい。
　＜静電チャック装置の製造方法＞
　次に、この静電チャック装置１の製造方法について説明する。第１実施形態の静電チャック装置１～第５実施形態の静電チャック装置５の製造方法は、第１実施形態の静電チャック装置を基に製造方法を説明し、違いを有する点のみその他の実施例の静電チャック装置について言及する。
　まず、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）複合焼結体または酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体により板状の載置板１１及び支持板１２を作製する。この場合、炭化ケイ素粉末及び酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末または酸化イットリウム粉末を所望の形状に成形し、その後、例えば１４００℃～２０００℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、載置板１１及び支持板１２を得ることができる。
　支持板１２に、内部電極端子１５の取出し電極１５Ａを嵌め込み保持するための穴を単数もしくは複数個形成する。取出し電極１５Ａは、支持板１２の固定孔に密着固定し得る大きさ、形状となるように作製する。この取出し電極１５Ａの作製方法としては、例えば、取出し電極１５Ａを導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。
　取出し電極１５Ａに用いられる導電性セラミックス粉末としては、静電吸着用内部電極１３と同様の材質からなる導電性セラミックス粉末が好ましい。
　取出し電極１５Ａを金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。
　取出し電極１５Ａが嵌め込まれた支持板１２の表面の所定領域に、取出し電極１５Ａに接触するように、上記の導電性セラミックス粉末等の導電材料を有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し、乾燥して、静電吸着用内部電極１３とする。
　この塗布法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。また、他の方法としては、蒸着法あるいはスパッタリング法により上記の高融点金属の薄膜を成膜する方法、上記の導電性セラミックスあるいは高融点金属からなる薄板を配設して静電吸着用内部電極１３とする方法等がある。
　また、支持板１２上の静電吸着用内部電極１３を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板１１及び支持板１２と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層を形成する。この絶縁材層は、例えば、載置板１１及び支持板１２と同一組成または主成分が同一の絶縁材料粉末を有機溶媒に分散した塗布液を、上記所定領域にスクリーン印刷等で塗布し、乾燥することにより形成することができる。
　次いで、支持板１２上の静電吸着用内部電極１３及び絶縁材層の上に載置板１１を重ね合わせ、これらを高温、高圧下にてホットプレスして一体化する。このホットプレスにおける雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性雰囲気が好ましい。
　また、ホットプレスにおける一軸加圧の際の圧力は５ＭＰａ～１０ＭＰａが好ましく、温度は１４００℃～１８５０℃が好ましい。
　このホットプレスにより、静電吸着用内部電極１３は焼成されて導電性複合焼結体からなる静電吸着用内部電極１３となる。同時に、支持板１２及び載置板１１は、接合一体化される。
　また、静電吸着用内部電極１３は、高温、高圧下でのホットプレスで再焼成され、支持板１２の固定孔に密着固定される。
　そして、これら接合体の上下面、外周、及びガス穴等を機械加工し、第１のセラミックプレート１０とする。
　第１のセラミックプレート１０が第２の面１０ｂを囲む土手部１８を有し、土手部１８により第２凹部１７を有する場合は、第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂをロータリー切削等で切削することで第２凹部１７を作製することができる。
　この第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂの所定の領域に、ポリイミド樹脂等の接着層２１を貼着する。
　この接着層２１上に、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の一定の厚みを有する、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等の非磁性金属薄板を貼着し、この非磁性金属薄板をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工し、加熱部材２０とする。
　これにより、第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂに所望のヒータパターンを有する加熱部材２０が形成される。
　次いで、第２のセラミックプレート４０を作製する。例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体を板状にし、第２のセラミックプレート４０を作製する。この場合、酸化アルミニウム粉末を所望の形状に成形し、その後、所定時間、焼成することにより、第２のセラミックプレート４０を得ることができる。
　第２のセラミックプレート４０に、内部電極端子１５の第１引き出し電極１５Ｃ及び給電端子２２を挿通するための貫通孔を形成する。貫通孔の大きさは、第１引き出し電極１５Ｃ及び給電端子２２を密着固定し得る大きさ、形状となるように作製する。この第１引きだし電極１５Ｃ及び給電端子２２の作製方法としては、例えば、給電端子２２を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。
　第２のセラミックプレート４０を、断熱層４１を介して複数に分割する場合は以下のような手順で作製することができる。第２のセラミックプレート４０と同一の材料からなるプレートを用意し、その表面にエンドミル加工、ブラスト加工等により凹凸形状を形成する。この形成された凹凸形状の凹部に、断熱層４１を構成する材料を充填し硬化させる。
　その後、凹部の底面に沿って、プレートを切断することで、断熱層４１を介して複数に分割された第２のセラミックプレート４０を作製することができる。
　また第２のセラミックプレート４０の第１セラミックプレート１０側の一面４０ａに補助加熱部材７０を作製する場合は、以下のような手順で作製することができる。
　まず第２のセラミックプレート４０のいずれか一面に通電配線７６を形成する。通電配線７６の形成は、特に限定されるものではないが、マスクを介して金属膜を蒸着、スパッタ等することで実現できる。また蒸着やスパッタ等後に、パターンエッチングしてもよい。
　次に、ポリイミド樹脂等の接着層（絶縁層）７１を貼着する。その後、接着層７１の接続部７８に対応する箇所に穴を開けた後、発熱配線７７となる金属を、マスクを介して蒸着、スパッタ等する。通電端子７４及び取出し端子７２は、給電端子２２と同様の方法で作製することができる。
　さらに静電チャック装置が、第２のセラミックプレート４０と冷却ベース部６０の間にセラミックプレート９０がさらに介在する場合は、前もって第２のセラミックプレート４０の一面に、接着層９１を介して、セラミックプレート９０を接着しておくことが好ましい。
　次いで、加熱部材２０が接着された第１のセラミックプレート１０と、第２のセラミックプレート４０を接着する。また取り出し電極１５Ａと第１引き出し電極１５Ｃは、第１導電性接着材１５Ｂによって電気的に接続する。
　これらを接着する前に、加熱部材２０の接合される面上にスペーサー３１を配置し、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０の間隔を予め設定しておくことが好ましい。スペーサー３１を配置後の第１のセラミックプレート１０の第２の面１０ｂに、例えばポリイミド樹脂からなる第１の接着層３０を構成する材料を塗工する。第１の接着層３０を構成する材料を塗工後に、第２のセラミックプレート４０の一面４０ａを押し当て、加熱する。加熱により第１の接着層３０を構成する材料が硬化し、第１の接着層３０が形成される。このようにして、第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０が、間に加熱部材２０を有した状態で接着された部材が作製される。
　一方、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等からなる金属材料に機械加工を施し、必要に応じて、この金属材料の内部に冷媒を流動させる流路等を形成し、冷却ベース部６０を作製する。
　この冷却ベース部６０の少なくともプラズマに曝される面には、アルマイト処理を施すか、あるいはアルミナ等の絶縁膜を成膜することが好ましい。
　次いで、冷却ベース部６０に、内部電極端子１５の第２取り出し電極１５Ｅ、給電端子２２、通電端子７４及び取出し端子７２が挿通されるための貫通孔を形成する。
　冷却ベース部６０が第１凹部６１を有する場合は、第１のセラミックプレート１０の第２凹部１７と同様に、ロータリー研削等で切削することで第１凹部６１を作製することができる。
　最後に、冷却ベース部６０の一面に、第２の接着層５０を塗工し、塗工面に既に形成された第１のセラミックプレート１０と第２のセラミックプレート４０が、間に加熱部材２０を有した状態で接着された部材を押し当て、加熱することによって、第２の接着層５０を構成する材料が硬化し、これらを接着することができる。また第１引き出し電極１５Ｃと第２引き出し電極１５Ｅは、第２導電性接着材１５Ｄによって電気的に接続する。
　以下、実施例により本発明の効果をより明らかなものとする。なお、本発明は以下の実施例に限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。
実施例の静電チャック装置は、図１に示した第１実施形態の静電チャック装置１と同様な構成です。
第１のセラミックプレート、加熱部材、第２のセラミックプレートの形状は円形であり、３００ｍｍ直径を有する。冷却ベース部の形状は円形であり、４００ｍｍ直径を有する。
第１のセラミックプレートとしでは酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）複合焼結体を用いた。セラミックプレートの厚みは３ｍｍである。加熱部材としては分離され相互に独立した複数の部材からなり、チタン（Ｔｉ）薄板を用いた。加熱部材は、厚みが０．１ｍｍの厚みを有する。
　加熱部材が３００℃の温度に加熱された場合において、加熱により生じた熱が冷却ベース部まで伝達する際に各部材が取りうる温度範囲を熱伝達計算により求めた。
　このとき、静電チャック装置は、加熱部材側から、第１の接着層、第２のセラミックプレート、第３の接着層、第２の接着層、冷却ベース部と言う構成にし、冷却ベース部の加熱部材と反対側にチラーにより冷却水を通水した（図示略）。
　第１の接着層としてはポリイミド樹脂、第２のセラミックプレートとしてはアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）板、第３の接着層としてはポリイミドシート、第２の接着層としてはシリコーン樹脂、冷却ベース部材としてはアルミを用いた。また加熱部材の温度は３００℃とし、チラーの温度は１００℃とした。なお、第１のセラミックプレートは、加熱部材と冷却ベース部間の温度に大きな影響を与えないため無視した。
　各部材の厚みは、第１の接着層が０．２ｍｍ、第２のセラミックプレートが１．５ｍｍ、第３の接着層が０．１ｍｍ、第２の接着層が０．２ｍｍ、冷却ベース部が５．０ｍｍとした。このとき、各部材の単位面積当たりの熱伝達率を用いて、熱が冷却ベース部に伝達することによって各部材が取りうる温度を計算し、以下の表１にまとめた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
  
　表1に示すように、加熱部材の温度が３００℃でも、第２の接着層の温度は１１６～１６４℃と低くなることがわかる。
　以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
１，２，３，４，５…静電チャック装置、
１０…第１のセラミックプレート、
１０ａ…第１の面、１０ｂ…第２の面、
１１…載置板、
１２…支持板、
１３…静電吸着用内部電極、
１４…突起部、
１５…内部電極端子、１５Ａ…取り出し電極、１５Ｂ…第１導電性接着材、１５Ｃ…第１引き出し電極、１５Ｄ…第２引き出し電極、
１６…碍子、
１７…第２凹部、
１８…土手部、１８ａ…土手部の冷却ベース側の面、
２０…加熱部材、
２１…接着層、
２２…給電端子、
２３…碍子、
３０…第１の接着層、
３１…スペーサー、
４０…第２のセラミックプレート、４０ａ…一面、４０ｂ…裏面、
５０…第２の接着層、
６０…冷却ベース部、
６１…第１凹部、
７０…補助加熱部材、
７１…接着層（絶縁層）、
７２…取出し端子、
７３…碍子、
７４…通電端子、
７５…碍子、
７６…通電配線、
７７…発熱配線、
７８…接続部、
８０…第３の接着層、
９０…セラミックプレート、
９１…接着層

Claims (10)

  1. 　板状試料を載置できる第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる第１のセラミックプレートと、
    　前記第２の面に固定された加熱部材と、
    　前記第１のセラミックプレート及び加熱部材に、第１の接着層を介して接着された第２のセラミックプレートと、
    　前記第２のセラミックプレートに、第２の接着層を介して接着された冷却ベース部とを有し、
    　前記第１の接着層が前記第２の接着層より高い耐熱性を有し、
    　前記第２の接着層のヤング率が、前記第１の接着層のヤング率よりも小さい静電チャック装置。
  2. 　前記第１および２の接着層の熱伝達率が、前記第２のセラミックプレートの熱伝達率の１／２以下である請求項１に記載の静電チャック装置。
  3. 　前記冷却ベース部が第１凹部を有し、少なくとも前記第１の接着層及び前記第２のセラミックプレートが、前記第１凹部に嵌合されている請求項１または２のいずれかに記載の静電チャック装置。
  4. 　前記第１のセラミックプレートが前記第２の面を囲む土手部を有し、
    　前記土手部及び前記第２の面によって形成される第２凹部に、第１の接着層を介して前記第２のセラミックプレートが嵌合されている請求項１～３のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  5. 　第１のセラミックプレートが、酸化アルミニウム－炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または酸化イットリウム焼結体からなることを特徴とする請求項１～４のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  6. 　前記第２のセラミックプレートの前記第１のセラミックプレート側の面に、複数の補助加熱部材が固定され、前記補助加熱部材がそれぞれ個々に温度制御可能である請求項１～５のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  7. 　前記加熱部材が分離された複数の部材からなり、それぞれが個々に温度制御可能である請求項１～６のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  8. 　分離された前記加熱部材が個々に温度制御可能である領域に合せて、前記第２のセラミックプレートが伝熱的に分割されている請求項７に記載の静電チャック装置。
  9. 　前記第２のセラミックプレートと前記第２の接着層の間に、前記第２の接着層より耐熱性の高い第３の接着層が介在する請求項１～８のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
  10. 　前記第２のセラミックプレートと第２の接着層の間に、一つ以上のセラミックプレートが介在する請求項１～９のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
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