(57)【要約】【課題】２５０℃以上の環境下又は熱サイクルを繰り返す環境下において使用が可能な伝熱シートを提供することを目的とする。【解決手段】プラズマ処理装置内の載置台に載置される基板の外側にて、前記載置台とフォーカスリングの間に設けられる伝熱シートであって、前記伝熱シートは、複数層が積層され、前記複数層は、前記フォーカスリングの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断熱層と、前記断熱層よりも高い粘性を有する粘着層とを含む伝熱シートが提供される。【選択図】図４
2019021707.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラズマ処理装置内の載置台に載置される基板の外側にて、前記載置台とフォーカスリングの間に設けられる複数層の伝熱シートであって、
前記複数層は、前記フォーカスリングの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断熱層と、前記断熱層よりも高い粘性を有する粘着層とを含む、
伝熱シート。
【請求項２】
前記複数層は、前記断熱層と前記粘着層の間に設けられ、前記断熱層より高い線膨張係数を有する材料で形成された追従層を含む、
請求項１に記載の伝熱シート。
【請求項３】
前記複数層は、前記伝熱シートの表面又は内部の層間に設けられ、熱を拡散する熱拡散層を含む、
請求項１又は２に記載の伝熱シート。
【請求項４】
前記断熱層の熱伝導率は、２．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の伝熱シート。
【請求項５】
前記断熱層は、高分子材料、ジルコニア、石英、炭化ケイ素及び窒化ケイ素の少なくともいずれかを含む、
請求項１〜４のいずれか一項に記載の伝熱シート。
【請求項６】
前記粘着層はアスカーＣで表される硬度の比が１７以下である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の伝熱シート。
【請求項７】
前記粘着層は、シリコーンガム、シリコーンレンジ及び架橋剤のいずれかから形成される、
請求項１〜６のいずれか一項に記載の伝熱シート。
【請求項８】
所定の引っ張り特性を有する伝熱シートであって、
シリコンを含む第１の板状部材とアルミニウムを含む第２の板状部材の間に前記伝熱シートを挟んで所定時間押圧した後、前記伝熱シートを挟んだ前記第１の板状部材の一端を第１のクランプで把持し、前記第１のクランプと対向する位置にて前記第２の板状部材の一端を第２のクランプで把持し、
前記第１及び第２のクランプの一方のクランプを固定し、他方のクランプを該固定された一方のクランプの反対側に０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度で引っ張る試験をＮ回（２≦Ｎ）実施した際に、
前記伝熱シートの変位量Ｘが０ｍｍ≦Ｘ≦０．３ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、
前記引っ張り力のバラツキは、前記伝熱シートの変位量Ｘが０ｍｍ≦Ｘ≦０．３ｍｍの範囲において引っ張り力の中央値に対して±２５％の範囲内である、
伝熱シート。
【請求項９】
前記伝熱シートの変位量Ｘが０ｍｍ≦Ｘ≦０．２３ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、
前記引っ張り力のバラツキは、前記伝熱シートの変位量Ｘが０ｍｍ≦Ｘ≦０．２３ｍｍの範囲において引っ張り力の中央値に対して±１５％の範囲内である、
請求項８に記載の伝熱シート。
【請求項１０】
載置台に載置される基板の外側に設けられ、伝熱シートを介して前記載置台と接触するフォーカスリングを有する基板処理装置であって、
前記伝熱シートは、複数層が積層され、
前記複数層は、前記フォーカスリングの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断熱層と、前記断熱層よりも高い粘性を有する粘着層とを含む、
基板処理装置。
【請求項１１】
前記伝熱シートは、前記断熱層が前記フォーカスリングに接触し、前記粘着層が前記載置台に接触するように配置される、
請求項１０に記載の基板処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、伝熱シート及び基板処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
載置台とフォーカスリングの間に伝熱シートを有する基板処理装置であって、フォーカスリングの面のうち伝熱シート側の面に、フォーカスリングの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断熱層を設ける基板処理装置が提案されている（例えば、特許文献１を参照）。特許文献１では、フォーカスリングの面のうち、伝熱シート側の面に断熱層を形成することで、フォーカスリングの内部で生じる温度変化を大きくすることができる。この結果、フォーカスリングの上面が、高温プロセス時のプラズマからの入熱により２００℃以上に高温になっても、フォーカスリングの下面（断熱層の下面）における温度を、１６０℃程度に維持することができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１６−３９３４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、上記伝熱シートを２５０℃以上の高温プロセスに使用すると、上記伝熱シートにオイルブリードが発生し、フォーカスリングの断熱層にシリコーンオイルが含浸する。そのため、伝熱シートを繰り返し使用することで断熱層の熱抵抗値が変化してしまい、エッチング特性の再現性を得ることが困難になる。さらに、熱サイクルを繰り返すプロセスでは温度に依存して伝熱シートの熱膨張率が変化し、伝熱シートが剥離することがある。一方、伝熱シートの所定の特性を得るために、フォーカスリングに加工を施すと、フォーカスリングを交換する度に加工が必要となり、労力及びコストを考慮すると現実的ではない。
【０００５】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、２５０℃以上の環境下又は熱サイクルを繰り返す環境下において使用が可能な伝熱シート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】
【０００６】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、プラズマ処理装置内の載置台に載置される基板の外側にて、前記載置台とフォーカスリングの間に設けられる伝熱シートであって、前記伝熱シートは、複数層が積層され、前記複数層は、前記フォーカスリングの熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する断熱層と、前記断熱層よりも高い粘性を有する粘着層とを含む伝熱シートが提供される。
【発明の効果】
【０００７】
一の側面によれば、２５０℃以上の環境下又は熱サイクルを繰り返す環境下において使用が可能な伝熱シートを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態に係る載置台の伝熱シートの一例を示す図である。
【図２】一実施形態に係る基板処理装置の一例を示す断面図である。
【図３】一実施形態に係る伝熱シートの構成の一例を示す図。
【図４】一実施形態に係る伝熱シートの特性を比較例を比較して示す図。
【図５】一実施形態に係る伝熱シートの特性を比較例を比較して示す図。
【図６】一実施形態に係る引っ張り試験を説明するための図。
【図７】一実施形態に係る引っ張り試験の手順の一例を示す図である。
【図８】一実施形態に係るプラズマ着火からの時間と伝熱シートの変位の関係を示す図。
【図９】一実施形態に係る伝熱シートの引っ張り試験結果の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１０】
［載置台の構成例］
以下に、伝熱シートが配置される載置台及び本実施形態にかかる基板処理装置の一例について、図１及び図２を参照して説明する。
【００１１】
図１は、載置台２の構成の一例を示す図である。載置台２は、静電チャック１２を含み、ウェハＷを載置する。載置台２の基台上にはウェハＷを静電吸着する静電チャック１２が設置されている。静電チャック１２の周縁の段部には、環状のフォーカスリング３が配置される。本実施形態では、伝熱シート５は、フォーカスリング３と静電チャック１２の間に配置されている。
【００１２】
フォーカスリング３は、例えばネジにより静電チャック１２に固定されている。フォーカスリング３は、シリコンを含有する部材から形成されている。本実施形態では、フォーカスリング３は、シリコン（Ｓｉ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）から形成される。
【００１３】
フォーカスリング３は、ウェハＷの周縁部におけるプラズマの不連続性を緩和して、ウェハＷの全面が均一にプラズマ処理されるように機能する。このため、フォーカスリング３を導電体材料とし、かつその上面の高さをウェハＷの処理面とほぼ同一の高さとする。これにより、ウェハＷの周縁部においてもイオンがウェハＷの表面に対して垂直に入射するようにし、ウェハＷの周縁と中央とでイオン密度に差が生じないようにしている。プラズマ処理においてはウェハＷの温度制御が重要であることから、載置台２内には冷媒流路２３が設けられ、これにより、ウェハＷの温度を調整する。
【００１４】
［基板処理装置の構成例］
次に、本実施形態に係る基板処理装置１における伝熱シート５の配置、及び基板処理装置１の構成の一例について、図２を参照しながら説明する。基板処理装置１は、容量結合型の平行平板プラズマエッチング装置として構成されており、チャンバ４は、例えば表面が陽極酸化処理されたアルミニウムからなる略円筒状を有し、接地されている。チャンバ４の内部には、ウェハＷを載置する載置台２が配置され、静電チャック１２とフォーカスリング３の間に、図１に示した伝熱シート５が配置される。
【００１５】
チャンバ４の内壁面と載置台２の外周面との間にはガスを排出するための排気路６が形成され、この排気路６の途中に多孔板からなる排気プレート７が配されている。排気プレート７は、チャンバ４を上下に区分する仕切り板として機能し、排気プレート７の上部は反応室８となり、下部は排気室９となる。排気室９には、排気管１０が開口し、排気管１０に接続された真空ポンプによりチャンバ４内が真空排気される。
【００１６】
静電チャック１２は、下部円盤状部材の上に下部円盤状部材よりも直径の小さい上部円盤状部材を重ねた形状になっている。静電チャック１２は誘電体（セラミックス等）で形成されている。静電チャック１２の内部には、吸着電極１２ａが設けられている。直流電源１３に接続された吸着電極１２ａに直流電圧を印加すると、ウェハＷがクローン力により吸着保持されるようになっている。
【００１７】
静電チャック１２は、ネジにより載置台２に固定されている。フォーカスリング３はウェハＷの外周を覆って、その表面が反応室８の空間に露出しており、反応室８内のプラズマをウェハＷの上方に収束させる。
【００１８】
チャンバ４の天井部にはガスシャワーヘッド１６が設けられている。ガスシャワーヘッド１６には、ガス導入管１９からガスが供給される。ガスは、バッファ室２０を介して上部電極板２１に設けられた多数のガス孔２２から反応室８に供給される。ガスシャワーヘッド１６には、高周波電源１７から高周波電力が印加される。また、載置台２には、高周波電源１８から高周波電力が印加される。これらの高周波電力によりガスが電離及び解離し、反応室８の空間にプラズマが生成される。
【００１９】
プラズマからの入熱によりウェハＷは高温になる。このため、載置台２は熱伝導性の良いアルミニウム等の金属材料により構成され、その内部に冷媒流路２３を設けて冷媒供給管１５から水やエチレングリコール等の冷媒を循環させ、載置台２を冷却するようになっている。また、ウェハＷを吸着する面に多数の熱伝導ガス供給孔２４を設け、熱伝導性の良いヘリウムを熱伝導ガス供給孔２４から流出させて、ウェハＷの裏面を冷却し、ウェハＷと載置台２との間の熱伝導率を高める。このようにして、冷媒や熱伝導ガスによりウェハＷの温度が調整される。
【００２０】
［伝熱シートの構成例］
本実施形態では、静電チャック１２とフォーカスリング３の間に伝熱シート５を設け、フォーカスリング３の熱を載置台２に抜熱させ、これにより、フォーカスリング３の上面温度を制御する。ただし、静電チャック１２の周縁の段部上に環状のアルミリングが配置される場合、アルミリングの上に伝熱シート５を挟んでフォーカスリング３が配置されるようにしてもよい。以下、本実施形態に係る伝熱シート５について具体的に説明する。
【００２１】
伝熱シート５は、複数層の積層構造を有するポリマーシートである。図３（ａ）〜図３（ｃ）に伝熱シート５の構成例を示す。図３（ａ）に示す伝熱シート５は、上から順に断熱層５ａ、追従層５ｂ、粘着層５ｃが積層された３層構造を有する。断熱層５ａは、フォーカスリング３の熱伝導率よりも低い熱伝導率を有する。断熱層５ａの熱伝導率は、２．２（Ｗ／ｍ・Ｋ）以下である。断熱層５ａは、高分子材料、ジルコニア、石英、炭化ケイ素及び窒化ケイ素の少なくともいずれかを含む。断熱層５ａは、所定の気孔率を有する多孔質体を含んでもよい。
【００２２】
追従層５ｂは、断熱層５ａと粘着層５ｃの間に設けられ、断熱層５ａより高い線膨張係数を有する材料で形成される。追従層５ｂの材料の一例としては、シリコーンガム、シリコーンレンジ及び架橋剤が挙げられる。追従層５ｂは、シリコーンガム、シリコーンレンジ及び架橋剤の何れかに他の成分を含めてもよいし、樹脂で形成されてもよい。
【００２３】
粘着層５ｃは、断熱層５ａよりも高い粘性を有する。粘着層５ｃは、アスカーＣで表される硬度の比が１７以下であることが好ましい。粘着層５ｃは、シリコーンガム、シリコーンレンジ及び架橋剤のいずれかから形成されてもよいし、他の成分が含まれていてもよいし、樹脂で形成されてもよい。
【００２４】
本実施形態に係る伝熱シート５は、断熱層５ａの上面がフォーカスリング３に接触し、粘着層５ｃの下面が静電チャック１２に接触する。本実施形態に係る伝熱シート５は、上記３層の積層構造を有することで、以下の各層の特性により、断熱性、密着性及び熱追従性を有する。
【００２５】
すなわち、本実施形態に係る伝熱シート５は、断熱層５ａを有することで、プラズマからの入熱等により生じるフォーカスリング３の熱を載置台２側に伝え難くし、追従層５ｂ及び粘着層５ｃの温度を低温に維持することができる。
【００２６】
また、本実施形態に係る伝熱シート５は、粘着層５ｃを有することで、密着性が高い伝熱シート５を実現でき、これにより、部材間の線膨張差によって伝熱シート５が剥がれることを防止できる。
【００２７】
また、本実施形態に係る伝熱シート５は、追従層５ｂを有することで、より線膨張率の差に対する追従性が高く弾力性に富んだ伝熱シート５を実現でき、フォーカスリング３と静電チャック１２の間の線膨張差に十分に追従することができる。更に、断熱層５ａにより伝熱シート５の下層のシート温度が低くなるため、２５０℃以上の高温プロセス下においも、オイルブリードせず、フォーカスリング３を長時間安定して使用することができる。さらに、熱サイクルを繰り返す環境下においても、伝熱シート５が剥離することもなく、長時間安定して使用することができる。
【００２８】
以上から、本実施形態に係る伝熱シート５は、２５０℃以上の高温環境下においても特性が変化せず、基板処理装置１において実行される２５０℃以上のプロセスにおいても使用が可能である。
【００２９】
図３（ｂ）には、伝熱シート５の他の構成例が示されている。図３（ｂ）に示すように、伝熱シート５は、断熱層５ａ、追従層５ｂ、粘着層５ｃに加えて熱拡散層５ｄを有してもよい。熱拡散層５ｄは、伝熱シート５の表面又は内部の層間に設けられ、熱を横方向（層と平行な方向）に拡散する機能を有する。熱拡散層５ｄとしては、アルミテープ、カーボンテープ等の金属含有テープ等を用いることができる。
【００３０】
図３（ｂ）では、熱拡散層５ｄは、断熱層５ａ、追従層５ｂ、粘着層５ｃの層間、断熱層５ａの上面及び粘着層５ｃの下面に設けられているが、これに限らない。熱拡散層５ｄは、各層の間、断熱層５ａの上面又は粘着層５ｃの下面の少なくともいずれかに１層以上設けられていればよい。ただし、熱拡散層５ｄは、２層以上設けられると熱拡散効果が高くなり好ましい。
【００３１】
図３（ｃ）に示すように、伝熱シート５は、追従層５ｂを有さず、上から順に断熱層５ａ、粘着層５ｃが積層された２層構造を有してもよい。ただし、伝熱シート５は、断熱層５ａ、追従層５ｂ、粘着層５ｃの３層構造を有する方がより好ましい。
【００３２】
［伝熱シートの効果例］
図４に、本実施形態に係る伝熱シート５の特性を比較例の伝熱シートと比較して説明する。図４（ａ）は、比較例の伝熱シート５０を使用したときの伝熱シート５０の特性の一例を示し、図４（ｂ）は、本実施形態の伝熱シート５を使用したときの伝熱シート５の特性の一例を示す。
【００３３】
本実験にて使用した本実施形態の伝熱シート５は、図３（ａ）に示す断熱層５ａ、追従層５ｂ、粘着層５ｃの３層構造を有する。比較例の伝熱シート５０は、反応抑制添加剤を添加し、伝熱シート５０の酸化を抑制することで劣化を防ぐことが可能なシートである。比較例の伝熱シート５０のシリコーン粘着剤の組成は、エラストマーに相当するシリコーンガム、粘着付与剤に相当するシリコーンレジンと架橋剤の３成分からなる。
【００３４】
本実験では、フォーカスリング３と静電チャック１２の間に伝熱シート５又は伝熱シート５０を配置した状態の基板処理装置１においてプラズマが生成される。その結果、プラズマからの入熱により、フォーカスリング３は高温になる。比較例の伝熱シート５０を使用したときには、図４（ａ）に示すように、伝熱シート５０の断熱効果が不十分なため、熱がフォーカスリング３から静電チャック１２へ伝わり易い。この結果、静電チャック１２の温度が８０℃のとき、伝熱シート５０が劣化しない範囲で使用するためには、フォーカスリング３の温度が２２０℃まで上昇する範囲でしか使用できない。
【００３５】
これに対して、本実施形態の伝熱シート５を使用したときには、図４（ｂ）に示すように、伝熱シート５０の断熱性が高いため、熱がフォーカスリング３から静電チャック１２へ伝わり難い。この結果、静電チャック１２の温度が８０℃のとき、フォーカスリング３の温度が２５０℃〜３００℃になっても、断熱層５ａの下層の温度を低温に維持することができるため、伝熱シート５は劣化せず長時間使用することができる。
【００３６】
以上の実験から、本実施形態の伝熱シート５では、特に３層構造のうちの断熱層５ａにより断熱性を有し、断熱層５ａの下層の熱によるダメージを軽減できることがわかる。また、追従層５ｂ及び粘着層５ｃによりフォーカスリング３と静電チャック１２との線膨張差に追従でき、静電チャック１２との密着性を維持できることがわかる。
【００３７】
図５に、本実施形態の伝熱シート５の特性と比較例の伝熱シート５０の特性とを比較した結果の一例を示す。図５（ａ）に示す比較例の伝熱シート５０及び図５（ｂ）に示す本実施形態の伝熱シート５のいずれも、基板処理装置１においてプラズマを生成した状態で１時間又は２５時間使用された後、熱抵抗測定器を用いて測定した結果の一例である。いずれの伝熱シート５，５０についても、１時間経過後と２５時間経過後の状態の熱抵抗値と経時変化が測定されている。
【００３８】
これによれば、図５（ｂ）に示す本実施形態の伝熱シート５は、図５（ａ）に示す比較例の伝熱シート５０よりも、縦軸に示す熱抵抗値が高い。つまり、本実施形態の伝熱シート５は、比較例の伝熱シート５０よりも断熱効果が２０％程度高いことがわかる。
【００３９】
また、本実施形態の伝熱シート５の１時間経過後と２５時間経過後の熱抵抗値の変化率は「０．１４％」であり、比較例の伝熱シート５０の変化率の「１．６８％」よりも経時変化が少ない。これは、本実施形態の伝熱シート５は断熱層５ａの断熱効果によりオイルブリードしないため、熱抵抗の変化が少なく、追従層５ｂ及び粘着層５ｃが低温に維持できることで、比較例の伝熱シート５０よりも劣化していないことを示す。
【００４０】
以上から、本実施形態の伝熱シート５は、断熱層５ａによりフォーカスリング３の２５０℃〜３００℃程度の高温に制御でき、かつ、特性がほぼ変化しないことがわかる。加えて、本実施形態の伝熱シート５は、追従層５ｂによりフォーカスリング３と静電チャック１２との線膨張差に追従でき、粘着層５ｃにより静電チャック１２の密着性を維持できる。よって、２５０℃以上の環境下において使用が可能な伝熱シート５を提供できる。
【００４１】
［引っ張り試験］
次に、伝熱シート５の引っ張り試験（せん断試験）について、図６〜図９を参照して説明する。本実施形態では、フォーカスリング３はシリコン（Ｓｉ）又は炭化ケイ素（ＳｉＣ）により形成され、静電チャック１２はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）により形成されている。プラズマからの入熱により各部材が熱膨張する際、材質が異なるフォーカスリング３と静電チャック１２の間には、図６の矢印に示すような線膨張差（Thermal extension）が生じる。伝熱シート５の密着性が低いと、伝熱シート５は、この線膨張差によりフォーカスリング３及び静電チャック１２の温度変化に伴う線膨張差に追従できず、フォーカスリング３や静電チャック１２から剥離してしまう。伝熱シート５をフォーカスリング３や静電チャック１２から剥がれ難くするためには伝熱シート５の密着性が重要である。つまり、伝熱シート５の密着性を高めることで、フォーカスリング３の温度のバラツキを改善し、フォーカスリング３の温度制御性を高めることができる。
【００４２】
そこで、以下に説明する本実施形態にかかる引っ張り試験では、フォーカスリング３と静電チャック１２との線膨張差により伝熱シート５が引っ張られる状態を、図６の下図に示す引っ張り試験機により再現する。
【００４３】
本実施形態にかかる引っ張り試験機では、伝熱シート５のテストピース５ｐを、フォーカスリングのテストピース３ｐと静電チャックのテストピース１２ｐとで挟み込む。そして、この状態でフォーカスリングのテストピース３ｐの一端（伝熱シートのテストピース５ｐが貼り付けられていない端部）を、スペーサ５１を介して第１のクランプ５０ｂで把持する。また、静電チャックのテストピース１２ｐの一端（伝熱シートのテストピース５ｐが貼り付けられていない端部であって、フォーカスリングが把持されている位置と対向する位置）を、スペーサ５１を介して第２のクランプ５０ａで把持する。そして、第２のクランプ５０ａを固定した状態で、ロードセル５２が、第１のクランプ５０ｂを第２のクランプ５０ａの固定位置と反対側に所定の速度で引っ張る。これにより、図６の上図に示すようにフォーカスリング３と静電チャック１２との線膨張差により伝熱シート５が引っ張られる状態が各テストピース３ｐ，５ａ，１２ａにより再現される。なお、この試験では、テストピース５ｐは、追従層５ｂのみで構成され、断熱層５ａ及び粘着層５ｃはない。ただし、伝熱シート５の引っ張り特性は、追従層５ｂのみで判断できる。よって、本試験の結果は、断熱層５ａ、追従層５ｂ及び粘着層５ｃの３層構造の伝熱シート５の引っ張り特性と同等と判断することが可能である。また、本試験の結果は、追従層５ｂと類似する特性を有する粘着層５ｃを含む、断熱層５ａ及び粘着層５ｃの２層構造の伝熱シート５の引っ張り特性と類似すると判断することが可能である。試験に使用したテストピース５ｐは、０．５ｍｍ±２５％の範囲の厚さを有し、面積は、１６．５ｍｍ×１６．５ｍｍである。
【００４４】
上記引っ張り試験機を使用して実際に行った伝熱シートのテストピース５ｐの引っ張り特性の測定方法について、図７及び図８を参照しながら説明する。図７は本実施形態にかかる引っ張り試験の手順の一例を示す。図８は本実施形態に係るプラズマ着火からの時間と伝熱シートのテストピース５ｐの変位の関係を示す。
【００４５】
引っ張り試験では、まず、図７（ａ）に示すように、矩形のフォーカスリングのテストピース３ｐと静電チャックのテストピース１２ｐの間に、試験対象となる伝熱シート５のテストピース５ｐを挟む。
【００４６】
次に、図７（ｂ）に示すように、テストピース３ｐ及びテストピース１２ｐの間に挟まれた伝熱シートのテストピース５ｐを上部から０．１ＭＰａの荷重で１０分間押圧する。次に、図７（ｃ）に示すように、上記押圧後の伝熱シート５のテストピース５ｐを、テストピース３ｐ及びテストピース１２ｐの間に挟まれた状態で引っ張り試験機にセットする。このとき、伝熱シートのテストピース５ｐに横方向の力がかからないように静電チャックのテストピース１２ｐを第２のクランプ５０ａを用いて把持し、フォーカスリングのテストピース３ｐを第１のクランプ５０ｂを用いて把持する。第２のクランプ５０ａは固定し、第１のクランプ５０ｂはロードセル５２に接続する。ロードセル５２は、０．５ｍｍ／分の速度で第２のクランプ５０ａと反対方向に垂直に引っ張る。このようにして、引っ張り試験機を使用して伝熱シートのテストピース５ｐの引っ張り試験を行うことで、テストピース５ｐを用いた伝熱シート５の特性が測定される。
【００４７】
なお、フォーカスリングのテストピース３ｐは、シリコンを含む第１の板状部材の一例であり、静電チャック１２のテストピース１２ｐは、アルミニウムを含む第２の板状部材の一例である。
【００４８】
この引っ張り試験では、０．５ｍｍ／分の速度で伝熱シートのテストピース５ｐを引っ張り、その特性を測定する。図８に示すように、プラズマが着火したときを始点（０分）として、０．５ｍｍ／分の速度で引っ張り試験機を引っ張ると、プラズマ着火時から約１分後に、チャンバ４内の部材（フォーカスリング３や静電チャック１２を含む）の温度が安定する。引っ張り試験機で０．５ｍｍ／分の速度で伝熱シート５のテストピース５ｐを引っ張ると、テストピース５ｐは、プラズマ着火時からチャンバ４内の温度が安定する約１分後に０．３ｍｍだけ変位する。
【００４９】
以上から、プラズマ着火後から約１分後にチャンバ４内の温度が安定し、一定となる。つまり、フォーカスリングのテストピース３ｐ、静電チャックのテストピース１２ｐ及び伝熱シート５のテストピース５ｐの線膨張は、プラズマ着火後から約１分後にその間で最大となる。このときの伝熱シートのテストピース５ｐの変位量は、約０．３ｍｍ／分である。プラズマ着火から１分後の時点では、フォーカスリングのテストピース３ｐ、静電チャックのテストピース１２ｐ及び伝熱シートのテストピース５ｐのうち最も線膨張係数が大きい静電チャックのテストピース１２ｐの状態に応じて伝熱シート５のテストピース５ｐの変位量は定まる。
【００５０】
［引っ張り試験の結果］
以上の引っ張り試験の結果の一例を図９に示す。図９は、伝熱シートのテストピース５ｐを、引っ張り試験機を用いて上記条件で引っ張った場合の結果を示す。１２本（Ｎ＝１、２、・・・１２）の曲線は、同一の伝熱シート５のテストピース５ｐを１２回引っ張り試験機で引っ張った場合のテストピース５ｐの変位量（ｍｍ）に対する引っ張り力（Ｎ）を示す。この結果、１２本のすべての曲線において変位量が０ｍｍ〜０．３ｍｍの間において変位量に対する引っ張り力の傾きが右肩上がりになる。よって、伝熱シートのテストピース５ｐの変位量が最大となる０．３ｍｍまでは、伝熱シートのテストピース５ｐがフォーカスリング３のテストピースａ及び静電チャック１２のテストピース１２ｐの線膨張に追従して剥がれずに伸びていることがわかる。本測定により、本実施形態にかかる伝熱シート５は、より密着性が高く弾力性に富んだ伝熱シートとなっており、部材間の線膨張差に十分追従することができることがわかる。
【００５１】
このように、テストピース５ｐでは、１２回の引っ張り試験によるテストピース５ｐの特性にバラツキがほとんどなく、伝熱シート５の信頼性が高いことがわかる。特に、本実施形態のテストピース５ｐは、使用頻度が高くなっても適度な密着力と硬度を保ち、熱伝導率が良好なすぐれた特性を有する伝熱シートであることがわかる。
【００５２】
また、本実施形態のテストピース５ｐの引っ張り試験の結果から、本実施形態の伝熱シート５が、変位量が０．３ｍｍの時の引っ張り力の傾きが０．１［Ｎ／ｍｍ］（ほぼ水平）〜５０［Ｎ／ｍｍ］の右肩上がりを示す密着力と硬度を持った特性を有することがわかる。
【００５３】
なお、本実施形態の引っ張り試験では、Ｎ＝１２、すなわち、１２回の引っ張り試験を行ったが、これに限らず、Ｎは２以上であればよい。また、本実施形態の引っ張り試験では、第２のクランプ５０ａ側を固定し、第１のクランプ５０ｂ側を所定の速度で引っ張ったが、これに限らず、第１のクランプ５０ｂ側を固定し、第２のクランプ５０ａ側を所定の速度で引っ張ってもよい。
【００５４】
また、第１のクランプ５０ｂ及び第２のクランプ５０ａのいずれかのクランプを引っ張る際の速度は、０．５ｍｍ／分に限られず、０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度であってもよい。プラズマ着火から温度が安定したときのテストピース５ｐの変位量は、クランプを引っ張る速度に応じて予め測定されている。よって、テストピース５ｐは、プラズマ着火から温度が安定したときのテストピース５ｐの変位量において、引っ張り力の傾きが０．１［Ｎ／ｍｍ］（ほぼ水平）〜５０［Ｎ／ｍｍ］の右肩上がりを示す密着力と硬度を有していればよい。例えば、０．１ｍｍ／分〜０．５ｍｍ／分の速度でポリマーシートを引っ張った時に、その変位量Ｘが０ｍｍ≦Ｘ≦０．３ｍｍの範囲であるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であればよい。
【００５５】
また、本実施形態にかかるテストピース５ｐは、上記引っ張り力の傾きＹに加えて、引っ張り力のバラツキは、引っ張り試験の回数Ｎが２≦Ｎ≦１２の範囲で、かつ伝熱シートの変位量Ｘが０ｍｍ≦Ｘ≦０．３ｍｍの範囲において、引っ張り力の中央値の−２５％〜２５％の範囲であればよい。
【００５６】
さらに、引っ張り試験の回数Ｎを２≦Ｎ≦１２の範囲で実施した際にテストピース５ｐの変位量ＸがＸ＝０．２３ｍｍであるときの引っ張り力の傾きＹが０．１Ｎ／ｍｍ≦Ｙ≦５０Ｎ／ｍｍの範囲であり、かつ、前記引っ張り力のバラツキは、引っ張り試験の回数Ｎを２≦Ｎ≦１２の範囲で、かつ伝熱シートの変位量Ｘが０．２３ｍｍの場合、中央値の−１５％〜１５％の範囲であることがより好ましい。
【００５７】
以上、本実施形態に係る伝熱シート５によれば、断熱層５ａにより断熱性を有する。また、追従層５ｂによりフォーカスリング３と静電チャック１２との熱膨張の差に追従でき、粘着層５ｃにより静電チャック１２の密着性を維持できる。このため、例えば、静電チャック１２の温度が８０℃のとき、フォーカスリング３の温度を２５０℃以上に制御できる。また、本実施形態に係る伝熱シート５によれば、２５０℃以上の環境下においてもオイルブリードが生じずに、使用することができる。
【００５８】
なお、本実施形態に係る伝熱シート５によれば、断熱層５ａと粘着層５ｃの２層構造であっても、断熱層５ａにより断熱性を有し、静電チャック１２の密着性を維持できる。また、本実施形態に係る伝熱シート５では、少なくとも断熱層５ａと粘着層５ｃを含む複数層構造のシートにおいて熱拡散層５ｄを１層以上設けることで、伝熱シート５の層間における熱の拡散を促進し、フォーカスリング３の温度制御の精度を更に高めることができる。
【００５９】
以上、伝熱シート及び基板処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる伝熱シート及び基板処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００６０】
本発明に係る基板処理装置は、Capacitively Coupled Plasma(CCP),Inductively Coupled Plasma(ICP),Radial Line Slot Antenna, Electron Cyclotron Resonance Plasma(ECR),Helicon Wave Plasma(HWP)のどのタイプでも適用可能である。
【００６１】
本明細書では、基板の一例として半導体ウェハＷを挙げて説明した。しかし、基板は、これに限らず、LCD(Liquid Crystal Display)、FPD(Flat Panel Display)に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００６２】
１：基板処理装置
２：載置台
３：フォーカスリング
４：チャンバ
５：伝熱シート
５ａ：断熱層
５ｂ：追従層
５ｃ：粘着層
５ｄ：熱拡散層
７：排気プレート
８：反応室
９：排気室
１２：静電チャック
１２ａ：吸着電極
１３：直流電源
１６：ガスシャワーヘッド
１７：高周波電源
１８：高周波電源
２３：冷媒流路
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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