(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＲＦ電圧が印加される冷却装置上に、ウエハ載置面を有する静電チャックが設けられた半導体製造装置用部材であって、
前記冷却装置のうち前記静電チャックと接合された接合面と該接合面とは反対側の面とを連通するガス供給孔と、
前記静電チャックのうち前記ガス供給孔に対向する面から前記ウエハ載置面に向かって形成され、前記ガス供給孔と連通する凹部と、
前記凹部の底面から前記ウエハ載置面まで貫通し、前記凹部よりも径が小さい細孔と、
前記凹部に充填され且つ接着された通気性プラグと、
を備え、
前記凹部は、内面にステップが設けられ、前記ウエハ載置面に近い方が小径部、前記接合面に近い方が大径部となっており、前記大径部の深さが前記凹部の深さの２５％より大きく７５％以下であり、前記大径部の直径が前記凹部の深さの２倍以上２．５倍以下である、
半導体製造装置用部材。
【請求項２】
前記通気性プラグは、前記凹部のステップ面に接着されている、
請求項１に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項３】
前記大径部の深さは、前記凹部の深さの３７．５％以上７５％以下である、
請求項１又は２に記載の半導体製造装置用部材。
【請求項４】
前記凹部は、前記小径部と前記大径部との間に、前記小径部の直径より大きく前記大径部の直径より小さな直径を持つ中径部を有している、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体製造装置用部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、ウエハ載置面を有する静電チャックが冷却装置上に設けられた半導体製造装置用部材が知られている。こうした半導体製造装置用部材としては、静電チャックに載置したウエハから熱を奪う目的で、ウェハの裏面にヘリウム（Ｈｅ）等のバックサイドガスを流すものも知られている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−３１５６８０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
こうした半導体製造装置用部材において、冷却装置のうち静電チャックと接合された接合面と該接合面とは反対側の面とを連通するガス供給孔と、静電チャックのうちガス供給孔に対向する面からウエハ載置面に向かって形成された凹部と、この凹部の底面からウエハ載置面まで貫通する細孔と、凹部に充填された通気性プラグとを備えたものが考えられる。
【０００５】
しかし、この半導体製造装置用部材では、プラズマパワーが高くなると、冷却装置とウエハ載置面に載置されたウエハとの間の電位差が大きくなり、冷却装置とウエハとの間で絶縁破壊が発生することがあった。このような絶縁破壊を防ぐために凹部の径を大きくすると、凹部の内側は冷却装置に接触していないため、十分に冷却されなくなる。そのため、プラズマパワーが高くなったときにウエハのうち凹部の内側に対向する部分が局所的に高温になり、均熱性が低下することがあった。
【０００６】
本発明は、こうした問題を解決することを課題とするものであり、半導体製造装置用部材において、大きな絶縁耐圧を確保しながらウエハの均熱性を向上することを主目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の半導体製造装置用部材は、
ウエハ載置面を有する静電チャックが冷却装置上に設けられた半導体製造装置用部材であって、
前記冷却装置のうち前記静電チャックと接合された接合面と該接合面とは反対側の面とを連通するガス供給孔と、
前記静電チャックのうち前記ガス供給孔に対向する面から前記ウエハ載置面に向かって形成され、前記ガス供給孔と連通する凹部と、
前記凹部の底面から前記ウエハ載置面まで貫通し、前記凹部よりも径が小さい細孔と、
前記凹部に充填され且つ接着された通気性プラグと、
を備え、
前記凹部は、内面にステップが設けられ、前記ウエハ載置面に近い方が小径部、前記接合面に近い方が大径部となっており、前記大径部の深さが前記凹部の深さの２５％より大きく７５％以下であり、前記大径部の直径が前記凹部の深さの２倍以上２．５倍以下である、
ものである。
【０００８】
この半導体製造装置用部材によれば、凹部に設けられた大径部の深さが凹部の深さの２５％より大きく７５％以下であり、大径部の直径が凹部の深さの２倍以上２．５倍以下であるため、大きな絶縁耐圧を確保しながらウエハの均熱性を向上することができる。ここで、大径部の深さが凹部の深さの２５％以下の場合には、大きな絶縁耐圧を確保できないため好ましくなく、大径部の深さが７５％を超える場合には、均熱性が低下するため好ましくない。また、大径部の直径が凹部の深さの２倍未満の場合には、大きな絶縁耐圧を確保できないため好ましくなく、大径部の直径が凹部の深さの２．５倍を超える場合には、均熱性が低下するため好ましくない。
【０００９】
本発明の半導体製造装置用部材において、前記通気性プラグは、前記凹部のステップ面に接着されていることが好ましい。通気性プラグは凹部の内周面に接着されていてもよいが、その場合には接着剤が塗られていない部分が生じやすく、沿面の絶縁耐圧が低下するおそれがある。これに対して、凹部のステップ面には接着剤が塗られていない部分が生じにくく、沿面の絶縁耐圧が向上するため好ましい。
【００１０】
本発明の半導体製造装置用部材において、前記大径部の深さは、前記凹部の深さの３７．５％以上７５％以下であることが好ましい。こうすれば、本発明の効果をより確実に得ることができる。
【００１１】
本発明の半導体製造装置用部材において、前記凹部は、前記小径部と前記大径部との間に、前記小径部の直径より大きく前記大径部の直径より小さな直径を持つ中径部を有していてもよい。このような構造であっても、特に問題なく本発明の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本実施形態の半導体製造装置用部材１０の縦断面図。
【図２】図１のＡ部拡大図。
【図３】半導体製造装置用部材１０の平面図（部分）。
【図４】他の実施形態の半導体製造装置用部材の縦断面部分拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
次に、本発明の好適な一実施形態について、図面を用いて説明する。図１は半導体製造装置用部材１０の縦断面図、図２は図１のＡ部拡大図、図３は半導体製造装置用部材１０の平面図（部分）である。
【００１４】
半導体製造装置用部材１０は、ウエハ載置面２２を有する静電チャック２０が冷却装置４０の上に設けられた部材である。ウエハ載置面２２には、複数のエンボス（小突起）２３が設けられ、このエンボス２３にプラズマ処理が施されるウエハＷが載置される。
【００１５】
冷却装置４０は、アルミニウムなどの金属製の円盤状の部材であり、ガス供給孔４２を有している。このガス供給孔４２は、冷却装置４０のうち静電チャック２０と接合された接合面４４と該接合面４４とは反対側の面４６とを連通している。
【００１６】
静電チャック２０は、アルミナなどのセラミックス製の円盤状の部材であり、凹部２６と、この凹部２６に連通する複数の細孔３４とを有している。凹部２６は、ウエハ載置面２２と反対側の面２４のうちガス供給孔４２に対向する位置からウエハ載置面２２に向かって形成されている。このため、凹部２６は、ガス供給孔４２と連通している。また、凹部２６は、内面にステップが設けられ、ウエハ載置面２２と反対側の面２４に近い方が大径部３０、ウエハ載置面２２に近い方が小径部３２となっている。大径部３０の深さは凹部２６の深さの２５％より大きく７５％以下、好ましくは３７．５％以上７５％以下である。また、大径部３０の直径は凹部２６の深さの３倍以下であり、好ましくは２倍以上２．５倍以下である。細孔３４は、凹部２６よりも小径であり、凹部２６の底面２７からウエハ載置面２２まで貫通している。この細孔３４は、ウエハ載置面２２のうちエンボス２３の形成されていない箇所に開口している。凹部２６には、通気性プラグ３６が充填されている。この通気性プラグ３６は、凹部２６のステップ面２８に塗布された接着剤３８を介して接着されている。通気性プラグ３６としては、例えば、絶縁性のセラミックスを細かく砕いたものを通気性を有するように無機接着剤で固めたものとか、セラミックスの多孔質体などが挙げられる。さらには、グラスファイバーや、耐熱性テフロン樹脂スポンジなどであってもよい。このうち、セラミックスの多孔質体が、非常に細かい通気孔を形成しやすいことから好ましい。接着剤３８としては、例えばシリコーンシートやポリイミド接着剤などが用いられる。
【００１７】
冷却装置４０と静電チャック２０とは、絶縁性のボンディングシート５０を介して接合されている。ボンディングシート５０のうち、ガス供給孔４２に対向する部分には貫通穴５２が開けられている。
【００１８】
こうした半導体製造装置用部材１０は、図示しないチャンバ内に設置される。そして、ウエハ載置面２２にウエハＷを載置し、チャンバー内に原料ガスを導入すると共に冷却装置４０にプラズマを立てるためのＲＦ電圧を印加することにより、プラズマを発生させてウエハＷの処理を行う。このとき、ガス供給孔４２には、ガスボンベ（図示せず）からヘリウム等のバックサイドガスが導入される。バックサイドガスは、ガス供給孔４２、凹部２６内の通気性プラグ３６、細孔３４を通ってウエハＷの裏面側の空間５４に供給される。
【００１９】
以上説明した半導体製造装置用部材１０によれば、大きな絶縁耐圧を確保しながらウエハＷの均熱性を向上することができる。
【００２０】
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
【００２１】
例えば、上述した実施形態では、通気性プラグ３６は、凹部２６のステップ面２８に接着剤３８を介して接着されているものとしたが、大径部３０の内周面に接着剤を介して接着されているものとしてもよい。その場合には、凹部２６へ通気性プラグ３６を嵌め込む前に、通気性プラグ３６の外周面及び大径部３０の内周面の一方又は両方に接着剤を塗布し、その後、凹部２６へ通気性プラグ３６を嵌め込むことになる。そのため、通気性プラグ３６の外周面と大径部３０の内周面との間の接着剤は、部分的にそぎ落とされることがある。そぎ落とされた部分は、接着剤が塗られていない部分になるため、沿面の絶縁耐圧が低下するおそれがある。これに対して、上述した実施形態では、凹部２６のステップ面２８や通気性プラグ３６のうちステップ面２８に対向する面に塗布された接着剤はそぎ落とされることがないため、接着剤が塗られていない部分が生じにくく、沿面の絶縁耐圧が向上する。
【００２２】
上述した実施形態では、凹部２６は大径部３０と小径部３２とを備えた構造としたが、図４に示すように、大径部３０と小径部３２との間に、小径部３２の直径より大きく大径部３０の直径より小さな直径を持つ中径部３１を備えた構造としてもよい。その場合、通気性プラグ３６は、上述した実施形態と同様、凹部２６の内部空間に合致する形状のものを用いる。また、凹部２６は、２段のステップ面１２８，２２８を有するが、通気性プラグ３６は各ステップ面１２８，２２８に接着剤１３８，２３８を介して接着されている。なお、大径部３０の深さや直径は上述した実施形態と同様にして決定すればよい。こうしても、上述した実施形態と同様の効果が得られる。
【００２３】
上述した実施形態では、半導体製造装置用部材１０として、静電チャック２０が冷却装置４０の上に設けられた部材を例示したが、静電チャック２０の代わりに、サセプター、ヒーター、プレートなどを用いてもよい。
【実施例】
【００２４】
上述した半導体製造装置用部材１０を、表１及び表２に示す実施例１〜６及び比較例１〜４の寸法になるように作製した。静電チャックは緻密質アルミナ製、冷却装置はアルミニウム製、通気性プラグは多孔性アルミナ製（気孔率３５％）のものを用いた。また、細孔はφ０．１ｍｍ、静電チャックの厚さは５ｍｍ、凹部の深さは４ｍｍとした。接着剤はステップ面に塗布した。
【００２５】
【表１】
0005956379.tif 000002
【００２６】
【表２】
0005956379.tif 000003
【００２７】
実施例１〜６及び比較例１〜４につき、絶縁耐圧（ｋＶ）及び均熱性を評価した。その結果を表１及び表２に示す。なお、絶縁耐圧は、ウエハと冷却装置間に直流電圧をかけウエハと冷却装置との間でアーク放電が起きたときの電圧、均熱性は、熱電対が付いたウエハにより複数箇所の温度を測定したときの最高温度と最低温度との差である。絶縁耐圧が５ｋＶ以上かつ均熱性が１℃以下のものを良品と判断した。
【００２８】
比較例１では、沿面距離が比較的長いため、絶縁耐圧は良好であった。しかし、凹部の直径が８ｍｍと大きく、凹部の内側が他の部分に比べて冷却能力が劣ったことから、均熱性が悪化した。
【００２９】
比較例２では、沿面距離を比較例１と同じにしたが、大径部の深さが１ｍｍと短かすぎたため、この間で通気性プラグ（多孔性アルミナ）を介して放電が起こり、絶縁耐圧が悪化した。また、凹部にステップを設けたため、均熱性は比較例１と比べて向上したものの、１℃を超えており、良好とはいえなかった。
【００３０】
比較例３では、沿面距離を比較例１よりも長くしたが、大径部の深さが１ｍｍと短かすぎたため、この間で通気性プラグ（多孔性アルミナ）を介して放電が起こり、絶縁耐圧が悪化した。また、凹部にステップを設けたものの、大径部の直径が１４ｍｍであり、凹部の深さ（４ｍｍ）の３倍以上であったため、均熱性は大きく悪化した。
【００３１】
実施例１，２では、沿面距離は比較例１と同じか比較例１より長く、大径部の深さが３ｍｍと十分高かったため、絶縁耐圧は良好な値が得られた。また、凹部にステップを設け、大径部を大きくしすぎなかったため（凹部の深さの２倍〜２．５倍）、均熱性を１℃未満に抑えることができた。
【００３２】
実施例３〜５及び比較例４では、大径部の深さ以外は実施例１と同じ寸法とした。上述した比較例２も、大径部の深さ以外は実施例１と同じ寸法である。これらの大径部の深さをまとめると、比較例２では１ｍｍ、実施例３では１．５ｍｍ，実施例４では２ｍｍ，実施例５では２．５ｍｍ、実施例１では３ｍｍ、比較例４では３．５ｍｍである。表１及び表２から、大径部の深さが１ｍｍを超えて３ｍｍ以下（特に１．５ｍｍ以上３ｍｍ以下）であれば、絶縁耐圧が５ｋＶ以上かつ均熱性が１℃以下の良品が得られた。凹部の深さが４ｍｍのため、大径部の深さが凹部の深さの２５％より大きく７５％以下（特に３７．５％以上７５％以下）であれば、良品が得られることがわかった。
【００３３】
実施例６では、大径部（直径８ｍｍ）と小径部（直径４ｍｍ）との間に中径部（直径６ｍｍ）を設けた以外は、実施例１と同じ寸法とした。大径部の深さ（ウエハ載置面と反対側の面から大径部側のステップ面までの距離）を１．５ｍｍ、中径部の深さ（大径部側のステップ面から小径部側のステップ面までの距離）を１．５ｍｍ、小径部の深さ（小径部側のステップ面から凹部底面までの距離）を１ｍｍとした。この場合も、実施例１と同様、絶縁耐圧が５ｋＶ以上かつ均熱性が１℃以下の良品が得られた。
【符号の説明】
【００３４】
１０  半導体製造装置用部材、２０  静電チャック、２２  ウエハ載置面、２３  エンボス、２４  面、２６  凹部、２７  底面、２８  ステップ面、３０  大径部、３１  中径部、３２  小径部、３４  細孔、３６  通気性プラグ、３８  接着剤、４０  冷却装置、４２  ガス供給孔、４４  接合面、４６  面、５０  ボンディングシート、５２  貫通穴、５４  空間、１２８，２２８  ステップ面、１３８，２３８  接着剤。
【図１】
0005956379.tif 000004
【図２】
0005956379.tif 000005
【図３】
0005956379.tif 000006
【図４】
0005956379.tif 000007