(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した静電チャック部と、
前記静電チャック部を囲むように設けられた環状のフォーカスリング部と、
前記静電チャック部の他の一主面側に設けられ、前記静電チャック部及び前記フォーカスリング部を冷却する冷却ベース部とを備え、
前記フォーカスリング部は、環状のフォーカスリングと、このフォーカスリングの下面に設けられた環状の熱伝導シートと、この熱伝導シートの下面に設けられた環状のセラミック板と、このセラミック板と前記冷却ベース部との間に設けられた非磁性体の金属からなるシート状のヒータ部と、このヒータ部へ給電する電極部とを備え、
前記ヒータ部は、前記セラミック板に第１の絶縁性接着剤層により固定され、前記冷却ベース部に第２の絶縁性接着剤層により固定され、かつ、これら第１の絶縁性接着剤層及び第２の絶縁性接着剤層により絶縁されていることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記セラミック板は、環状のセラミック板を半径方向に分割してなる複数個の環状セラミック片からなることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記熱伝導シートの熱伝達率は５００Ｗ／ｍ２Ｋ以上であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記冷却ベース部と前記ヒータ部との間に、絶縁性のセラミック膜または絶縁性の有機フィルムを設けてなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記フォーカスリング部に温度測定手段を設けてなることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記ヒータ部は、電気伝導率が０．５×１０６Ｓ／ｍ以上かつ２０×１０６Ｓ／ｍ以下、熱膨張率が０．１×１０−６／Ｋ以上かつ１００×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項７】
前記ヒータ部は、チタンまたはチタン合金からなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項８】
前記セラミック板は、絶縁性を有し、かつ熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項９】
前記第２の絶縁性接着剤層は、フィラーを含有してなることを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項１０】
前記ヒータ部と前記冷却ベース部との間の熱伝達率は、４００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ１００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下であることを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項１１】
一主面に板状試料を静電吸着により載置する載置面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵した静電チャック部と、
前記静電チャック部を囲むように設けられた環状のフォーカスリング部と、
前記静電チャック部の他の一主面側に設けられ、前記静電チャック部及び前記フォーカスリング部を冷却する冷却ベース部とを備え、
前記フォーカスリング部は、フォーカスリングと、このフォーカスリングと前記冷却ベース部との間に設けられたセラミック板と、このセラミック板と前記冷却ベース部との間に設けられた非磁性体からなるヒータ部と、このヒータ部へ給電する電極部とを備え、
前記セラミック板は、半径方向に分割してなる複数個の環状セラミック片からなることを特徴とする静電チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、電極に高周波を印加してプラズマを生成し、このプラズマにより半導体ウエハ等の板状試料にプラズマエッチング等のプラズマ処理を施す高周波放電方式のプラズマ処理装置に用いて好適な静電チャック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体デバイス、あるいは液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display : FPD）等の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマが多く利用されている。
例えば、シリコンウエハを用いた半導体デバイスのエッチング工程では、高周波放電方式のプラズマエッチング装置が用いられている。
ところで、このプラズマエッチング装置では、シリコンウエハの中央部でのエッチング特性と、このシリコンウエハの外周部でのエッチング特性とが異なる現象が生じる。
そこで、このシリコンウエハのエッチング特性を面内で均一化するために、このシリコンウエハを取り囲むように、このシリコンウエハの外側に環状のフォーカスリングを配置することが行われている。
【０００３】
しかしながら、フォーカスリングを用いた場合においても、シリコンウエハにプラズマエッチングを施す場合に、シリコンウエハの中央部と外周部との間に温度差が生じ、この温度差によりシリコンウエハの中央部でのエッチングレートと、外周部でのエッチングレートに差が生じる。
このような場合、シリコンウエハの面内におけるエッチング結果が不均一な状態となり、したがって、このエッチングによる面内加工形状の不均一により、得られた半導体デバイスの特性の歩留まりが低下するという問題点があった。
【０００４】
このような問題点を解決するために、フォーカスリングの内部の表面近傍に、温度検知器を、この表面に露出することなく配置した構成のマグネトロンタイプのプラズマエッチング処理装置が提案されている（特許文献１）。
このプラズマエッチング処理装置では、温度検知器によりフォーカスリングの温度を常時検出して、フォーカスリングの温度制御を行うことにより、フォーカスリングの温度をシリコンウエハと同一の温度に保つように制御し、よって、シリコンウエハ上とフォーカスリング上でのラジカルの表面反応の差を抑制し、シリコンウエハの面内のエッチングレートの変動を抑制し、エッチングの均一性を改善している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００２−１６４３２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、上述した従来のフォーカスリングに温度検知器を設けたプラズマエッチング処理装置では、プラズマをシリコンウエハに照射した場合、このプラズマ照射によるフォーカスリングの表面における昇温速度が、シリコンウエハの面内における昇温速度より遅くなるために、プラズマ照射の初期段階では、フォーカスリングの表面温度がシリコンウエハの表面温度より低く抑えられ、また、プラズマ照射の最終段階では、逆に、フォーカスリングの表面温度がシリコンウエハの表面温度より高くなってしまうために、フォーカスリングとシリコンウエハとの間に温度差が生じることとなり、その結果、シリコンウエハの面内温度も安定しなくなるという問題点があった。
【０００７】
また、このプラズマエッチング処理装置では、プラズマ照射時に冷却器を用いてフォーカスリングを冷却することも可能であるが、この場合、フォーカスリングのプラズマ照射による温度上昇を冷却器により調整することが難しく、フォーカスリングの表面温度を精度良く調整することは難しい。
このように、フォーカスリングに温度検知器を設けた場合においても、シリコンウエハの面内におけるエッチング結果が不均一な状態となるので、このエッチングによる面内加工形状の不均一により、得られた半導体デバイスの特性の歩留まりが低下するという問題点があった。
さらに、フォーカスリングの表面温度の調整が難しいことから、このフォーカスリングの表面温度がシリコンウエハの表面温度より低い場合には、このフォーカスリング上に堆積物が堆積し易くなるという問題点があった。
【０００８】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、プラズマエッチング装置等の処理装置に適用した場合に、シリコンウエハ等の板状試料を囲むように設けられたフォーカスリングの温度を調整することにより、処理中のフォーカスリングの温度を一定に保持することができ、板状試料の外周部の温度を安定化することができ、よって板状試料の面内におけるエッチング特性を均一化することができ、フォーカスリング上に堆積物が堆積するのを防止することができる静電チャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、静電チャック部を囲むように設けられた環状のフォーカスリング部を、環状のフォーカスリングと、このフォーカスリングの下面に設けられた環状の熱伝導シートと、この熱伝導シートの下面に設けられた環状のセラミック板と、このセラミック板と前記冷却ベース部との間に設けられた非磁性体の金属からなるシート状のヒータ部と、このヒータ部へ給電する電極部とを備えた構成とすれば、このフォーカスリング部の温度を調整することにより、処理中のフォーカスリング部の温度を一定に保持することができ、シリコンウエハ等の板状試料の外周部の温度を安定化することができ、よって板状試料の面内におけるエッチング特性を均一化することができ、さらには、フォーカスリング部上に堆積物が堆積するのを防止することができることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１０】
すなわち、本発明の請求項１記載の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した静電チャック部と、前記静電チャック部を囲むように設けられた環状のフォーカスリング部と、前記静電チャック部の他の一主面側に設けられ、前記静電チャック部及び前記フォーカスリング部を冷却する冷却ベース部とを備え、前記フォーカスリング部は、環状のフォーカスリングと、このフォーカスリングの下面に設けられた環状の熱伝導シートと、この熱伝導シートの下面に設けられた環状のセラミック板と、このセラミック板と前記冷却ベース部との間に設けられた非磁性体の金属からなるシート状のヒータ部と、このヒータ部へ給電する電極部とを備え、前記ヒータ部は、前記セラミック板に第１の絶縁性接着剤層により固定され、前記冷却ベース部に第２の絶縁性接着剤層により固定され、かつ、これら第１の絶縁性接着剤層及び第２の絶縁性接着剤層により絶縁されていることを特徴とする。
【００１１】
請求項２記載の静電チャック装置は、請求項１記載の静電チャック装置において、前記セラミック板は、環状のセラミック板を半径方向に分割してなる複数個の環状セラミック片からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項３記載の静電チャック装置は、請求項１または２記載の静電チャック装置において、前記熱伝導シートの熱伝達率は５００Ｗ／ｍ２Ｋ以上であることを特徴とする。
【００１４】
請求項４記載の静電チャック装置は、請求項１ないし３のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記冷却ベース部と前記ヒータ部との間に、絶縁性のセラミック膜または絶縁性の有機フィルムを設けてなることを特徴とする。
【００１５】
請求項５記載の静電チャック装置は、請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記フォーカスリング部に温度測定手段を設けてなることを特徴とする。
【００１６】
請求項６記載の静電チャック装置は、請求項１ないし５のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記ヒータ部は、電気伝導率が０．５×１０６Ｓ／ｍ以上かつ２０×１０６Ｓ／ｍ以下、熱膨張率が０．１×１０−６／Ｋ以上かつ１００×１０−６／Ｋ以下であることを特徴とする。
【００１７】
請求項７記載の静電チャック装置は、請求項１ないし６のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記ヒータ部は、チタンまたはチタン合金からなることを特徴とする。
【００１８】
請求項８記載の静電チャック装置は、請求項１ないし７のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記セラミック板は、絶縁性を有し、かつ熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする。
請求項９記載の静電チャック装置は、請求項１ないし８のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記第２の絶縁性接着剤層は、フィラーを含有してなることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０記載の静電チャック装置は、請求項１ないし９のいずれか１項記載の静電チャック装置において、前記ヒータ部と前記冷却ベース部との間の熱伝達率は、４００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ１００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下であることを特徴とする。
請求項１１記載の静電チャック装置は、一主面に板状試料を静電吸着により載置する載置面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵した静電チャック部と、前記静電チャック部を囲むように設けられた環状のフォーカスリング部と、前記静電チャック部の他の一主面側に設けられ、前記静電チャック部及び前記フォーカスリング部を冷却する冷却ベース部とを備え、前記フォーカスリング部は、フォーカスリングと、このフォーカスリングと前記冷却ベース部との間に設けられたセラミック板と、このセラミック板と前記冷却ベース部との間に設けられた非磁性体からなるヒータ部と、このヒータ部へ給電する電極部とを備え、前記セラミック板は、半径方向に分割してなる複数個の環状セラミック片からなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の静電チャック装置によれば、静電チャック部を囲むように環状のフォーカスリング部を設け、このフォーカスリング部を、環状のフォーカスリングと、このフォーカスリングの下面に設けられた環状の熱伝導シートと、この熱伝導シートの下面に設けられた環状のセラミック板と、このセラミック板と前記冷却ベース部との間に設けられた非磁性体の金属からなるシート状のヒータ部と、このヒータ部へ給電する電極部とにより構成し、さらに、ヒータ部を、セラミック板に第１の絶縁性接着剤層により固定すると共に、冷却ベース部にフィラーを含有する第２の絶縁性接着剤層により固定し、かつ、これら第１の絶縁性接着剤層及び第２の絶縁性接着剤層により絶縁したので、ヒータ部によりフォーカスリング部の温度を調整することにより、処理中のフォーカスリング部の温度を一定に保持することができる。したがって、シリコンウエハ等の板状試料の外周部の温度を安定化することができ、よって板状試料の面内におけるエッチング特性を均一化することができる。
また、フォーカスリング部の表面温度を精度良く調整することができるので、このフォーカスリング部の表面温度と板状試料の表面温度との間の温度差をなくすことができ、このフォーカスリング上に堆積物が堆積するのを防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の静電チャック装置のセラミックリングの形状の一例を示す平面図である。
【図３】本発明の一実施形態の静電チャック装置のセラミックリングの形状の他の一例を示す平面図である。
【図４】本発明の一実施形態の静電チャック装置のセラミックリングの形状のさらに他の一例を示す平面図である。
【図５】本発明の一実施形態の静電チャック装置の変形例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
本発明の静電チャック装置を実施するための形態について説明する。
なお、以下の各実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２３】
図１は、本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、この静電チャック装置１は、静電チャック部２と、この静電チャック部２を囲むように設けられた環状のフォーカスリング部３と、これら静電チャック部２及びフォーカスリング部３を冷却する冷却ベース部４とにより構成されている。
【００２４】
静電チャック部２は、上面（一主面）を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置するための載置面とされた円形状の誘電層１１と、この誘電層１１の下面（他の一主面）側に対向配置され誘電層１１と同一径の円形状の絶縁層１２と、これら誘電層１１と絶縁層１２との間に挟持され誘電層１１及び絶縁層１２より径の小さい円形状の静電吸着用内部電極１３と、この静電吸着用内部電極１３の外周側にこれを囲む様に設けられた環状の絶縁材層１４と、この静電吸着用内部電極１３の下面中央部に接続され直流電圧を印加する給電用端子１５と、この給電用端子１５の周囲を覆うことで外部と絶縁する円筒状の絶縁碍子１６により構成されている。
【００２５】
誘電層１１及び絶縁層１２は、共に耐熱性を有するセラミックスが好ましく、このセラミックスとしては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択された１種からなるセラミックス、あるいは２種以上を含む複合セラミックスが好ましい。
【００２６】
特に、誘電層１１は、上面１１ａ側が静電吸着面となることから、特に誘電率が高い材質であって、静電吸着する板状試料Ｗに対して不純物とならないものを選択することが好ましく、例えば、４重量％以上かつ２０重量％以下の炭化ケイ素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体が好ましい。
【００２７】
静電吸着用内部電極１３は、厚みが１０μｍ〜５０μｍ程度の導電性を有する平板状のセラミックスが用いられる。この静電吸着用内部電極１３の、静電チャック装置１の使用温度下における体積固有抵抗値は、１．０×１０６Ω・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは１．０×１０４Ω・ｃｍ以下である。
この静電吸着用内部電極１３を構成する導電性セラミックスとしては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体、窒化タンタル（ＴａＮ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体、炭化タンタル（ＴａＣ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体等が挙げられる。
【００２８】
絶縁材層１４は、誘電層１１及び絶縁層１２を接合一体化するためのものであり、また、静電吸着用内部電極１３をプラズマから保護するためのものである。この絶縁材層１４を構成する材料としては、誘電層１１及び絶縁層１２と主成分が同一の絶縁性材料が好ましく、例えば、誘電層１１及び絶縁層１２が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている場合には、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とするのが好ましい。
【００２９】
フォーカスリング部３は、内径が静電チャック部２の径より僅かに大きくかつ外径が冷却ベース部４の外径より僅かに大きい環状の板材からなるフォーカスリング２１と、このフォーカスリング２１の下面に貼着され、内径がフォーカスリング２１の内径と同一でありかつ外径がフォーカスリング２１の外径より小さい環状の熱伝導シート２２と、この熱伝導シート２２の下面に貼着され内径及び外径が熱伝導シート２２と略同一の環状のセラミックリング（セラミック板）２３と、このセラミックリング２３の下面にシート状の（第１の）絶縁性接着剤層２４を介して接着され非磁性体からなるヒータ（部）２５と、このヒータ２５の下面に接合されヒータ２５へ給電するヒータ電極（部）２６と、このヒータ電極２６の周囲を覆うことで外部と絶縁する円筒状のヒータ碍子２７とにより構成されている。
このフォーカスリング部３は、（第２の）絶縁性接着剤層２８を介して冷却ベース部４に接着・固定されている。
【００３０】
このフォーカスリング２１は、プラズマエッチング等の処理工程にて板状試料Ｗと同一の温度になるように制御されるもので、その材質は、例えば、酸化膜エッチングに用いられる場合、多結晶シリコン、炭化ケイ素等が好適に用いられる。
熱伝導シート２２は、温度制御されているセラミックリング２３からの熱をフォーカスリング２１に伝達するためのもので、熱伝導率の高いシート状のもの等が好適に用いられる。
【００３１】
この熱伝導シート２２がフォーカスリング２１とセラミックリング２３との間の熱伝導を良好に保持し続けるためには、この熱伝導シート２２をフォーカスリング２１とセラミックリング２３との間に介在させた場合の熱伝達率が５００Ｗ／（ｍ２Ｋ）以上である必要がある。
ここで、熱伝達率が５００Ｗ／（ｍ２Ｋ）未満の場合、高周波印加時のフォーカスリング２１の温度上昇の影響が大きくなり、ヒータ２５及び冷却ベース部４によるフォーカスリング２１の温度制御ができなくなるので、好ましくない。
【００３２】
セラミックリング２３は、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、石英等からなる絶縁性を有する環状のセラミック板であり、その熱伝導率は１Ｗ／ｍＫ以上である。
この熱伝導率が１Ｗ／ｍＫ未満であると、ヒータ２５からの熱を熱伝導シート２２を介してフォーカスリング２１に速やかに伝達することができず、フォーカスリング２１の表面温度と静電チャック部２の表面温度との間に温度差が生じ、したがって、静電チャック部２に載置された板状試料Ｗの表面温度が安定しなくなり、その結果、各種処理が施された板状試料Ｗの面内特性を均一化することができなくなるので好ましくない。
【００３３】
このセラミックリング２３は、図２に示す環状の他、環状のセラミック板を周方向に複数個に分割した円弧状のセラミック片、例えば、図３に示す円弧状のセラミック片２３ａ〜２３ｄを環状に組み合わせてもよく、あるいは、環状のセラミック板を半径方向に複数個に分割した環状のセラミック片、例えば、図４に示す環状のセラミック片２３ｅ、２３ｆを同心円状に組み合わせてもよい。
【００３４】
絶縁性接着剤層２４、２８は、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で耐熱性を有する接着剤が好適に用いられ、例えば、シリコン樹脂、アルミナや窒化アルミニウム等のフィラーを含有するシリコン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等が好適である。特に、酸素系プラズマを用いる場合には、酸素系プラズマに対して耐プラズマ性に優れているシリコン樹脂が好ましい。
この絶縁性接着剤層２４、２８は、同一の材料であってもよく、互いに異なる材料であってもよい。また、形状も、シート状の接着材であってもよく、熱や紫外線照射により硬化する液状の接着剤等であってもよい。要は、接着の対象となる部材の材料組成や形状に合わせて適宜選択使用すればよい。
具体的には、例えば、絶縁性接着剤層２４はシート状のエポキシ樹脂が好ましく、絶縁性接着剤層２８はシリコン樹脂が好ましい。
【００３５】
ヒータ２５は、セラミックリング２３を介してフォーカスリング２１の温度を任意の昇温速度にて所定の温度まで加熱することで、フォーカスリング２１の温度を板状試料Ｗと同一の温度に制御するもので、ヒータ２５としての機能を十分に発揮させるためには、その電気伝導率は０．５×１０６Ｓ／ｍ以上かつ２０×１０６Ｓ／ｍ以下が好ましく、より好ましくは０．９×１０６Ｓ／ｍ以上かつ５×１０６Ｓ／ｍ以下である。
【００３６】
また、ヒータ２５は、昇温及び降温を繰り返した場合においても、セラミックリング２３や冷却ベース部４から剥離しないことが必要であることから、その熱膨張率は０．１×１０−６／Ｋ以上かつ１００×１０−６／Ｋ以下が好ましく、より好ましくは０．１×１０−６／Ｋ以上かつ２０×１０−６／Ｋ以下、さらに好ましくは４×１０−６／Ｋ以上かつ１０×１０−６／Ｋ以下である。
【００３７】
このヒータ２５は、高周波（ＲＦ）を用いたプラズマ処理装置に適用した場合、高周波（ＲＦ）が印加された際に高周波（ＲＦ）によりヒータ自体が自己発熱しないためには非磁性材料である必要があり、シート状の非磁性材料からなる導電体が好適に用いられる。このような導電体としては、例えば、チタン箔、チタン合金箔等が挙げられる。
【００３８】
このヒータ２５の厚みは、２００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１２０μｍ以下である。
このヒータ２５の厚みを２００μｍ以下としたことにより、このヒータ２５を絶縁性接着剤層２８を介して冷却ベース部４に接着・固定した際に、セラミックリング２３から冷却ベース部４までの絶縁性接着剤層２８の厚みを薄くすることができ、したがって、この絶縁性接着剤層２８の露出した端面においてプラズマに曝される面積を小さくすることができ、その結果、プラズマを照射した際のプラズマによる絶縁性接着剤層２８の損傷を軽減することができる。
【００３９】
このヒータ２５は、絶縁性接着剤層２４を介してセラミックリング２３の下面に接着されるとともに、絶縁性接着剤層２８を介して冷却ベース部４に接着・固定され、さらに、このヒータ２５が冷却ベース部４に接触することなく、これらの間の間隔を良好に保った状態で保持されるとともに、この間隔に絶縁性接着剤が充填されているので、セラミックリング２３及び冷却ベース部４それぞれとの間の絶縁性を良好に保つことができ、これら絶縁性接着剤層２４、２８によりヒータ２５の熱応力を低減することができる。
【００４０】
冷却ベース部４は、静電チャック部２及びフォーカスリング部３の下側に設けられて、これら静電チャック部２及びフォーカスリング部３の温度を所望の温度に制御するとともに、高周波発生用電極を兼ね備えたもので、アルミニウム等の熱伝導性のよい金属により構成され、その内部には、水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路３１が形成され、上記の誘電層１１の上面１１ａに載置される板状試料Ｗの温度を所望の温度に維持することができるようになっている。
【００４１】
この冷却ベース部４のうちヒータ２５の下側に形成された貫通孔３２には、給電用端子２６及び絶縁碍子２７が固定され、また、この冷却ベース部４の中央部に形成された貫通孔３３には、ＨＶ電極１５及びＨＶ碍子１６が固定され、さらに、冷却ベース部４の中心軸に対して貫通孔３２と反対側の貫通孔３４には、セラミックリング２３から放射される光を受光することでセラミックリング２３の温度を直接測定する光温度計（温度測定手段）３５が固定されている。
この光温度計３５は、ヒータ２５の温度を直接測定する構成であってもよく、フォーカスリング２１の温度を直接測定する構成であってもよい。
この光温度計３５には、温度コントローラ３６及びヒータ電源３７が直列に接続され、このヒータ電源３７はヒータ電極２６に接続されている。
【００４２】
ここで、セラミックリング２３の温度を知りたい場合に、この光温度計３５がこのセラミックリング２３から放射された光を検出すれば、この光の波長帯域からセラミックリング２３の温度を直接知ることができる。
【００４３】
ここでは、光温度計３５が、この光に対応した温度の値を電気信号に変換し、温度コントローラ３６へ出力する。温度コントローラ３６では、光温度計３５からの電気信号に基づきヒータ２５に印加する電力を制御する制御信号をヒータ電源３７へ出力する。ヒータ電源３７では、温度コントローラ３６から出力される制御信号に基づきヒータ２５に制御された電力を印加し、このヒータ２５から放射される熱量を制御する。
よって、ヒータ２５により、フォーカスリング２１をセラミックリング２３を介して任意の昇温速度にて所定の温度まで加熱することができ、この温度を保持することができる。また、フォーカスリング２１の温度がプラズマにより上昇した場合においては、ヒータ２５の出力を調整することにより、フォーカスリング部３の温度上昇を抑制し、よって、このフォーカスリング部３の温度を一定に保つことができる。
【００４４】
この冷却ベース部４とセラミックリング２３との間隔は、絶縁性接着剤層２４とヒータ２５と絶縁性接着剤層２８との和、すなわち、１００μｍ〜５００μｍである。
このように、絶縁性接着剤層２４と、ヒータ２５と、絶縁性接着剤層２８とを層状に重ね合わせることで、冷却ベース部４とセラミックリング２３との間隔を極めて狭くすることができ、したがって、セラミックリング２３を介してフォーカスリング２１の温度を所定の温度に精度よく制御することができる。
【００４５】
この冷却ベース部４とヒータ２５との間の熱伝達率は、４００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ１００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下が好ましく、より好ましくは１０００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ４０００Ｗ／ｍ２Ｋ以下である。
冷却ベース部４とヒータ２５との間の熱伝達率を上記の範囲とすることにより、ヒータ２５に所定の電流を流した場合のセラミックリング２３の昇温速度及び冷却速度と、静電チャック部２の昇温速度及び冷却速度とを、略一致させることができ、したがって、フォーカスリング２１の昇温速度及び冷却速度を、静電チャック部２の昇温速度及び冷却速度に略一致させることができる。
【００４６】
以上により、ヒータ２５を用いてフォーカスリング２１の温度を調整することができ、処理中のフォーカスリング２１の温度を一定に保持することができる。したがって、シリコンウエハ等の板状試料Ｗの外周部の温度を安定化することができ、よって、板状試料Ｗの面内におけるエッチング特性を均一化することができる。
また、フォーカスリング２１の表面温度を精度良く調整することができるので、このフォーカスリング２１の表面温度と静電チャック部２に載置される板状試料Ｗの表面温度との間の温度差をなくすことができ、したがって、このフォーカスリング２１上に堆積物が堆積するのを防止することができる。
【００４７】
以上説明したように、本実施形態の静電チャック装置によれば、ヒータ２５をセラミックリング２３と冷却ベース部４との間に設けたので、ヒータ２５の発熱時のセラミックリング２３に対する応力を軽減することができる。また、ヒータ２５をセラミックス中に埋め込まない構成であるから、製造工程を簡単化することができ、製造コストも低減することができる。
【００４８】
ヒータ２５を非磁性体としたので、このヒータ２５に高周波が印加された場合においても高周波による発熱の虞が無い。したがって、高周波印加時においても自己発熱を回避することができる。
ヒータ２５を絶縁性接着剤層２４、２８を介してセラミックリング２３及び冷却ベース部４に固定したので、セラミックリング２３と冷却ベース部４との間に絶縁性接着剤層２４、２８を介在させることで、ヒータ２５の熱膨張による熱応力を緩和するとともに、セラミックリング２３及び冷却ベース部４の熱膨張による熱応力をも緩和することができる。
【００４９】
さらに、冷却ベース部４の貫通孔３４に、セラミックリング２３の温度を直接測定する光温度計３５を固定したので、セラミックリング２３の熱が光温度計３５を経由して冷却ベース部４に逃げるのを防止することができる。
また、光温度計３５によりセラミックリング２３の温度を直接測定するので、ヒータ２５からの発熱の影響を受ける虞が無くなり、セラミックリング２３自体の温度を正確に測定することができる。
【００５０】
なお、冷却ベース部４とヒータ２５との間の絶縁性を高めるために、冷却ベース部４とヒータ２５との間に、絶縁性のセラミック膜または絶縁性の有機フィルムを設けてもよい。
また、フォーカスリング２１とセラミックリング２３との間に、熱伝導シート２２を設けたが、熱伝導シート２２の替わりにヘリウムガス等を流す構成としてもよい。
また、光温度計３５により温度を直接測定する対象としては、セラミックリング２３に限定されず、フォーカスリング２１または熱伝導シート２２の温度を直接測定することとしてもよい。
【００５１】
図５は、本実施形態の静電チャック装置の変形例を示す断面図であり、この静電チャック装置４１が上記の静電チャック装置１と異なる点は、冷却ベース部を、静電チャック部２を冷却するための厚みのある円板状の冷却ベース部４２と、フォーカスリング部３を冷却するために冷却ベース部４２を囲むように設けられた厚みのある環状の冷却ベース部４３とに分割した点であり、その他の点については、上記の静電チャック装置１と全く同様である。
【００５２】
この静電チャック装置４１によれば、静電チャック部２を冷却するための厚みの冷却ベース部４２と、フォーカスリング部３を冷却するための冷却ベース部４３とを設けたので、冷却ベース部４２により静電チャック部２を、冷却ベース部４３によりフォーカスリング部３を、それぞれ単独に冷却することができ、静電チャック部２及びフォーカスリング部３それぞれの温度制御性を高めることができる。
【符号の説明】
【００５３】
１  静電チャック装置
２  静電チャック部
３  フォーカスリング部
４  冷却ベース部
１１  誘電層
１１ａ  上面
１２  絶縁層
１３  静電吸着用内部電極
１４  絶縁材層
１５  ＨＶ電極
１６  ＨＶ碍子
２１  フォーカスリング
２２  熱伝導シート
２３  セラミックリング（セラミック板）
２４  （第１の）絶縁性接着剤層
２５  ヒータ
２６  給電用端子
２７  絶縁碍子
２８  （第２の）絶縁性接着剤層
３１  流路
３２〜３４  貫通孔
３５  光温度計（温度測定手段）
３６  温度コントローラ
３７  ヒータ電源
４１  静電チャック装置
４２、４３  冷却ベース部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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