(57)【要約】【課題】セラミックスグリーンシート上における導電部前駆体の位置ずれを抑制する。【解決手段】導電部を備えるセラミックス部材の製造方法は、導電性材料と、熱および光の少なくとも一方によって硬化する硬化性樹脂と、を含んでおり、少なくとも焼成後に導電性を有し、かつ半硬化状態である半硬化シートを準備する工程と、半硬化シートから、導電部に対応した形状の半硬化導電パターンを形成する工程と、半硬化導電パターンを、セラミックスグリーンシート上に配置し、熱および光の少なくとも一方によって硬化させることによって、セラミックスグリーンシート上に接着された導電部前駆体を形成する工程と、導電部前駆体が接着されたセラミックスグリーンシートを含む、複数のセラミックスグリーンシートを重ねて焼成することによって、導電部を備えるセラミックス部材を形成する工程と、を含む。【選択図】図５
2019156648.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電部を備えるセラミックス部材の製造方法において、
導電性材料と、熱および光の少なくとも一方によって硬化する硬化性樹脂と、を含んでおり、少なくとも焼成後に導電性を有し、かつ半硬化状態である半硬化シートを準備する工程と、
前記半硬化シートから、前記導電部に対応した形状の半硬化導電パターンを形成する工程と、
前記半硬化導電パターンを、セラミックスグリーンシート上に配置し、熱および光の少なくとも一方によって硬化させることによって、前記セラミックスグリーンシート上に接着された導電部前駆体を形成する工程と、
前記導電部前駆体が接着された前記セラミックスグリーンシートを含む、複数のセラミックスグリーンシートを重ねて焼成することによって、前記導電部を備える前記セラミックス部材を形成する工程と、
を含む、
ことを特徴とする導電部を備えるセラミックス部材の製造方法。
【請求項２】
請求項１に記載の導電部を備えるセラミックス部材の製造方法において、
前記セラミックス部材は、互いの形状が略同一である複数の前記導電部を備えており、
前記半硬化導電パターンを形成する工程において、複数枚の前記半硬化シートを重ねてまとめて打ち抜き加工を施すことにより、前記導電部に対応した形状の複数の前記半硬化導電パターンを一括形成する、
ことを特徴とする導電部を備えるセラミックス部材の製造方法。
【請求項３】
セラミックス部と、
前記セラミックス部に配置され、導電性材料の粒子を含む導電部と、を備え、
前記導電部の表面の少なくとも一部には、前記導電性材料の粒子の切断面が露出している、
ことを特徴とするセラミックス部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、導電部を備えるセラミックス部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体を製造する際にウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、所定の方向（以下、「第１の方向」という）に略垂直な略平面状の表面（以下、「吸着面」という）を有するセラミックス部材と、セラミックス部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス部材の吸着面にウェハを吸着して保持する。
【０００３】
静電チャックの吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング等）の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックにはウェハの温度分布を制御する性能が求められる。そのため、例えば、セラミックス部材の内部に複数のヒータ電極が設けられている。各ヒータ電極に電圧が印加されると、各ヒータ電極が発熱することによってセラミックス部材が加熱され、これにより、セラミックス部材の吸着面の温度分布の制御（ひいては、吸着面に保持されたウェハの温度分布の制御）が実現される。
【０００４】
このように、チャック電極やヒータ電極などの導電部を備えるセラミックス部材の製造方法として、次の方法が知られている。すなわち、グリーンシート上にエポキシ樹脂やフェノール樹脂等により形成された導体ペーストを印刷することにより、導体ペースト層を形成する。次に、導体ペースト層が形成されたグリーンシートを含む複数のグリーンシートを積層して焼成することにより、導電部を備えるセラミックス部材を製造することができる。また、別の方法として、次の方法がある。すなわち、金属粒子または導電性セラミックス粒子を含むグリーンシートを形成し、そのグリーンシートから導電パターン（例えば抵抗発熱体のパターン）を打ち抜く。次に、その打ち抜いた導電パターンを、導電性を有しない通常のグリーンシートの間に挟み込んで焼成することにより、導電部を備えるセラミックス部材を製造することができる（例えば特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００５−２６５８５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
導体ペーストをグリーンシートに印刷する上述の製造方法では、導電ペーストは、形状を維持する定形性が低いため、グリーンシート上において導電パターンを導電部に対応した形状に精度よく形成することが困難である。一方、打ち抜いた導電パターンをグリーンシートの間に挟みこむ上述の製造方法では、導電パターンをグリーンシートの間に挟みこむ際に、グリーンシート上における導体パターンの配置位置が正規の位置からずれるおそれがある。このように導電部の形状の精度低下や導電部の位置ずれは、セラミックス部材における導電部と他の導電体との導電不良や導電部の機能低下の原因になる。
【０００７】
なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、導電部を備えるセラミックス部材を含むもの（例えば半導体製造装置用部品）一般に共通の課題である。
【０００８】
本明細書では、上述した課題の少なくとも一部を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本明細書に開示される技術は、以下の形態として実現することが可能である。
【００１０】
（１）本明細書に開示されるセラミックス部材の製造方法は、導電部を備えるセラミックス部材の製造方法において、導電性材料と、熱および光の少なくとも一方によって硬化する硬化性樹脂と、を含んでおり、少なくとも焼成後に導電性を有し、かつ半硬化状態である半硬化シートを準備する工程と、前記半硬化シートから、前記導電部に対応した形状の半硬化導電パターンを形成する工程と、前記半硬化導電パターンを、セラミックスグリーンシート上に配置し、熱および光の少なくとも一方によって硬化させることによって、前記セラミックスグリーンシート上に接着された導電部前駆体を形成する工程と、前記導電部前駆体が接着された前記セラミックスグリーンシートを含む、複数のセラミックスグリーンシートを重ねて焼成することによって、前記導電部を備える前記セラミックス部材を形成する工程と、を含む、導電部を備える。例えば、硬化性樹脂を含まない非硬化性の導電ペーストから導電パターンを形成しようとすると、非硬化性の導電ペーストは、形状を維持する定形性が低いため、導電パターンを導電部に対応した形状に精度よく形成することが困難である。これに対して、本製造方法では、半硬化状態である半硬化シートから半硬化導電パターンを形成する。半硬化シートは、上記非硬化性の導電ペーストに比べて定形性が高いため、非硬化性の導電ペーストを利用する場合に比べて、半硬化導電パターンを導電部に対応した形状に精度よく形成することができる。また、本製造方法では、半硬化導電パターンを、セラミックスグリーンシート上に配置し、熱および光の少なくとも一方によって硬化させることによって、セラミックスグリーンシート上に接着された導電部前駆体を形成する。これにより、導電部前駆体が形成されたセラミックスグリーンシートのハンドリング性が向上する。例えば、導電部前駆体が接着されたセラミックスグリーンシートを含む、複数のセラミックスグリーンシートを重ねる際、セラミックスグリーンシート上における導電部前駆体の位置がずれることが抑制される。
【００１１】
（２）上記（１）に記載の導電部を備えるセラミックス部材の製造方法において、前記セラミックス部材は、互いの形状が略同一である複数の前記導電部を備えており、前記半硬化導電パターンを形成する工程において、複数枚の前記半硬化シートを重ねてまとめて打ち抜き加工を施すことにより、前記導電部に対応した形状の複数の前記半硬化導電パターンを一括形成する、導電部を備える構成としてもよい。本製造方法では、複数枚の半硬化シートを重ねてまとめて打ち抜き加工を施すことにより、導電部に対応した形状の複数の半硬化導電パターンを一括形成する。これにより、複数の半硬化導電パターンを個別に形成する場合に比べて、複数の半硬化導電パターンの形状の同一性の向上と、製造工数の軽減とを図ることができる。
【００１２】
（３）本明細書に開示されるセラミックス部材は、セラミックス部と、前記セラミックス部に配置され、導電性材料の粒子を含む導電部と、を備え、前記導電部の表面の少なくとも一部には、前記導電性材料の粒子の切断面が露出している、ことを特徴とする。本セラミックス部材によれば、導電部の表面の少なくとも一部には、導電性材料の粒子の切断面が露出している。これにより、切断されていない導電性材料の粒子が導電部の表面から凸状に突出している構成に比べて、導電部の形状の精度が高いため、導電部の厚みや幅がばらつくことを抑制することができる。
【００１３】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、ＣＶＤヒータ等のヒータ装置、真空チャック、シャワーヘッド、その他の導電部を備えるセラミックス部材、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
【図１】実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図３】実施形態における静電チャック１００のＸＹ平面（上面）構成を概略的に示す説明図である。
【図４】１つのセグメントＳＥに配置された１つのヒータ電極５００のＸＹ断面構成を模式的に示す説明図である。
【図５】静電チャック１００の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】静電チャック１００の製造方法における打ち抜き加工の概要を示す説明図である。
【図７】静電チャック１００の製造方法における半硬化導電パターンの配置工程の概要を示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、本実施形態における静電チャック１００のＸＹ平面（上面）構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
【００１６】
静電チャック１００は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス部材１０およびベース部材２０を備える。セラミックス部材１０とベース部材２０とは、セラミックス部材１０の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが上記配列方向に対向するように配置される。
【００１７】
セラミックス部材１０は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略円形平面状の上面（以下、「吸着面」という）Ｓ１を有する板状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミックス部材１０の直径は例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、セラミックス部材１０の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」といい、図３に示すように、面方向の内、吸着面Ｓ１の中心点Ｐｘを中心とする円周方向を「円周方向ＣＤ」といい、面方向の内、円周方向ＣＤに直交する方向を「径方向ＲＤ」という。
【００１８】
図２に示すように、セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されたチャック電極４０が配置されている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極４０に電源（図示しない）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。
【００１９】
セラミックス部材１０の内部には、また、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御（すなわち、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度分布の制御）のためのヒータ電極層５０と、ヒータ電極層５０への給電のための構成とが配置されている。これらの構成については、後に詳述する。チャック電極４０およびヒータ電極層５０は、特許請求の範囲における導電部に相当する。
【００２０】
ベース部材２０は、例えばセラミックス部材１０と同径の、または、セラミックス部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属（アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されている。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。
【００２１】
ベース部材２０は、セラミックス部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接着層３０によって、セラミックス部材１０に接合されている。接着層３０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されている。接着層３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。
【００２２】
ベース部材２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２０が冷却され、接着層３０を介したベース部材２０とセラミックス部材１０との間の伝熱（熱引き）によりセラミックス部材１０が冷却され、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度分布の制御が実現される。
【００２３】
Ａ−２．ヒータ電極層５０等の構成：
次に、ヒータ電極層５０の構成およびヒータ電極層５０への給電のための構成について詳述する。
【００２４】
上述したように、静電チャック１００は、ヒータ電極層５０を備える（図２参照）。ヒータ電極層５０は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されている。なお、本実施形態では、ヒータ電極層５０は、チャック電極４０より下側に配置されている。
【００２５】
ヒータ電極層５０は、複数のヒータ電極５００（図４参照）を含んでいる。ここで、図３に示すように、本実施形態では、セラミックス部材１０に複数の仮想的な領域であるセグメントＳＥが設定されている。より詳細には、Ｚ軸方向視で、セラミックス部材１０が、吸着面Ｓ１の中心点Ｐｘを中心とする同心円状の複数の第１の境界線ＢＬ１によって複数の仮想的な環状領域（ただし、中心点Ｐｘを含む領域のみは円状領域）に分割され、さらに各環状領域が、径方向ＲＤに延びる複数の第２の境界線ＢＬ２によって円周方向ＣＤに並ぶ複数の仮想的な領域であるセグメントＳＥに分割されている。複数のヒータ電極５００のそれぞれは、セラミックス部材１０に設定された複数のセグメントＳＥの１つに配置されている。すなわち、本実施形態の静電チャック１００では、複数のセグメントＳＥのそれぞれに、１つのヒータ電極５００が配置されている。
【００２６】
図４は、１つのセグメントＳＥに配置された１つのヒータ電極５００のＸＹ断面構成を模式的に示す説明図である。図４に示すように、ヒータ電極５００は、Ｚ軸方向視で線状の抵抗発熱体である。以下では、ヒータ電極５００の一方の端部を、第１の端部５２１といい、ヒータ電極５００の他方の端部を、第２の端部５２２という。他のセグメントＳＥに配置されたヒータ電極５００の構成も同様である。
【００２７】
また、図２に示すように、静電チャック１００は、ヒータ電極層５０を構成する各ヒータ電極５００への給電のための構成を備えている。具体的には、静電チャック１００は、ドライバ電極層６０を備える。なお、本実施形態では、ドライバ電極層６０は、ヒータ電極層５０より下側に配置されている。ドライバ電極層６０は、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されている。ドライバ電極層６０は、面方向に平行な所定の領域を有するパターンである複数対のドライバ電極６１，６２を含んでいる（図２には、一対のドライバ電極６１，６２のみ図示）。なお、各ドライバ電極６１，６２は、下記の（１）および（２）の少なくとも一方を満たすという点で、ヒータ電極５００と相違する。
（１）各ドライバ電極６１，６２の断面積は、ヒータ電極５００の断面積の１０倍以上である。
（２）面方向において、各ドライバ電極６１，６２は１つのセグメントＳＥより大きな面積を有する。
ドライバ電極層６０は、特許請求の範囲における導電部に相当する。
【００２８】
ヒータ電極層５０を構成する複数のヒータ電極５００の全部または一部は、ドライバ電極層６０における一対のドライバ電極６１，６２に対して、並列に接続されている。具体的には、図２および図４に示すように、各ヒータ電極５００の第１の端部５２１は、導電性材料により形成された第１のヒータ側ビア７２１を介して、ドライバ電極層６０における一対のドライバ電極６１，６２の一方である第１のドライバ電極６１に導通しており、各ヒータ電極５００の第２の端部５２２は、導電性材料により形成された第２のヒータ側ビア７２２を介して、ドライバ電極層６０における一対のドライバ電極６１，６２の他方である第２のドライバ電極６２に導通している。なお、複数のヒータ電極５００の一部は、ある一対のドライバ電極６１，６２に導通しており、複数のヒータ電極５００の他の一部は、別の一対のドライバ電極６１，６２に導通している。
【００２９】
また、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４からセラミックス部材１０の内部に至る複数対の端子用孔１１０，１２０が形成されている（図２には一対の端子用孔１１０，１２０のみ図示）。各端子用孔１１０，１２０は、ベース部材２０を上下方向に貫通する貫通孔２２と、接着層３０を上下方向に貫通する貫通孔３２と、セラミックス部材１０の下面Ｓ２側に形成された凹部１２とが、互いに連通することにより構成された一体の孔である。
【００３０】
一対の端子用孔１１０，１２０の一方である第１の端子用孔１１０には、柱状の第１の給電端子７４１が収容されている。また、第１の端子用孔１１０を構成するセラミックス部材１０の凹部１２の底面には、第１の電極パッド７３１が設けられている。第１の給電端子７４１は、例えばろう付け等により第１の電極パッド７３１に接合されている。また、第１の電極パッド７３１は、第１の給電側ビア７１１を介して、第１のドライバ電極６１に導通している。同様に、一対の端子用孔１１０，１２０の他方である第２の端子用孔１２０には、柱状の第２の給電端子７４２が収容されている。また、第２の端子用孔１２０を構成するセラミックス部材１０の凹部１２の底面には、第２の電極パッド７３２が設けられている。第２の給電端子７４２は、例えばろう付け等により第２の電極パッド７３２に接合されている。また、第２の電極パッド７３２は、第２の給電側ビア７１２を介して、第２のドライバ電極６２に導通している。なお、給電端子７４１，７４２、電極パッド７３１，７３２、および、給電側ビア７１１，７１２は、すべて、導電性材料により形成されている。
【００３１】
複数対の端子用孔１１０，１２０のそれぞれに収容された一対の給電端子７４１，７４２は、電源（図示せず）に接続されている。電源からの電圧は、一対の給電端子７４１，７４２、一対の電極パッド７３１，７３２、および、一対の給電側ビア７１１，７１２を介して一対のドライバ電極６１，６２に供給され、さらに、各ヒータ電極５００について設けられた一対のヒータ側ビア７２１，７２２を介してヒータ電極５００に印加される。これにより、各ヒータ電極５００が発熱し、ヒータ電極５００が配置されたセグメントＳＥが加熱される。セラミックス部材１０の各セグメントＳＥに配置され、互いに異なる対のドライバ電極６１，６２等に接続されたヒータ電極５００への印加電圧を個別に制御することにより、各セグメントＳＥの温度を個別に制御することができる。これにより、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御（すなわち、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度分布の制御）が実現される。以下、セラミックス部材１０のうち、導電性材料で形成された部分（チャック電極４０、ヒータ電極層５０やドライバ電極層６０等）以外のセラミックス部分を、セラミックス部９５０という。
【００３２】
Ａ−３．導電部の表面の構成：
図４には、ヒータ電極５００のＸ１部の断面構成が拡大して示されている。Ｘ１部に示すように、ヒータ電極５００は、後述する導電性材料の粒子Ｍを含んで構成されている。また、ヒータ電極５００の表面５０１の近傍に位置する複数の粒子Ｍの少なくとも一部は、切断されており、その切断面ＭＤがヒータ電極５００の表面５０１に露出している。なお、粒子Ｍの切断面ＭＤがヒータ電極５００の表面に露出している様子は、例えばヒータ電極５００の表面５０１を含む断面を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により撮像して得られるＳＥＭ画像で確認することができる。なお、チャック電極４０やドライバ電極層６０も同様に、それらの表面には、切断された導電性材料の粒子の切断面が露出している。
【００３３】
Ａ−４．静電チャック１００の製造方法：
図５は、静電チャック１００の製造方法を示すフローチャートであり、図６は、静電チャック１００の製造方法における打ち抜き加工の概要を示す説明図であり、図７は、静電チャック１００の製造方法における半硬化導電パターンの配置工程の概要を示す説明図である。
【００３４】
図５に示すように、まず、半硬化シート８００を準備する（Ｓ１１０）。半硬化シート８００は、導体となる導電性材料と、熱および光の少なくとも一方によって硬化する硬化性樹脂と、を含んでおり、少なくとも焼成後に導電性を有し、かつ半硬化状態のシートである。ここで、半硬化（Ｂステージ）状態とは、（１）流動しない状態になっており、さらに加熱しても溶融せずにゴム状に留まって流動しないことと、（２）被着体に圧着した後に加熱することで接着可能となることとの両方を満たすことである。次に、半硬化シート８００から、各導電部に対応した形状の半硬化導電パターン８００Ａを形成する（Ｓ１２０）。導電部は、例えば、上述したチャック電極４０、ヒータ電極層５０、ドライバ電極層６０である。なお、図６および図７（Ａ）には、ヒータ電極層５０に含まれるヒータ電極５００に対応した形状の半硬化導電パターン８００Ａが例示されている。
【００３５】
次に、半硬化導電パターン８００Ａを、セラミックスグリーンシート（以下、グリーンシートという）９５０Ａ上に配置し、熱および光の少なくとも一方によって硬化させることによって、グリーンシート９５０Ａ上に接着された導電部前駆体を形成する（Ｓ１３０）。導電部前駆体は、導電部がチャック電極４０の場合、焼成によってチャック電極４０になるチャック電極前駆体であり、導電部がヒータ電極層５０（ヒータ電極５００）の場合、焼成によってヒータ電極層５０になるヒータ電極前駆体５００Ａであり、導電部がドライバ電極層６０（ドライバ電極６１，６２）の場合、焼成によってドライバ電極層６０になるドライバ電極前駆体である。なお、図７（Ｂ）には、ヒータ電極前駆体５００Ａが例示されている。次に、導電部前駆体が接着されたグリーンシート９５０Ａを含む、複数のグリーンシート９５０Ａを重ねて同時焼成する（Ｓ１４０）。以上の工程により、上述のセラミックス部材１０が形成される。以下、各工程について詳説する。
【００３６】
Ａ−４−１．半硬化シート８００を準備する工程（Ｓ１１０）：
半硬化シート８００を準備する工程（Ｓ１１０）では、例えば次の方法により、半硬化シート８００を作製する。まず、導電性材料とセラミックス粉末と硬化性樹脂と硬化剤と分散剤とを溶媒に混合し、溶解後に脱泡することにより、導電性材料と硬化性樹脂とを含む導体ペーストを形成する。なお、導電性材料やセラミックス粉末に分散剤と溶媒とを加え撹拌することであらかじめ分散液を作製した後に、硬化性樹脂と硬化剤とを添加してもよい。導電性材料等の混合には、例えば撹拌羽根や三本ロール等を備える周知の装置を用いることができる。次に、導体ペーストの各原料について詳説する。
【００３７】
導電性材料は、導電性を有する材料であればよく、金属に限らず、例えば導電性セラミックスなどでもよい。金属の例としては、タングステン、モリブデン、白金、銀、銅など、または、これらの合金などの粒子（または粉末）が挙げられる。また、金属の粒径は、０．１μｍ以上であることが好ましい。これにより、金属の粒径が０．１μｍ未満である場合に比べて、導体ペーストに含まれる金属全体としての表面積が狭いため、酸化による抵抗値の増加が抑制される。その結果、Ｓ１４０で形成される導電部がヒータ電極５００等の各機能を発揮できる程度に十分な導電性を有しなくなることを抑制することができる。また、金属の粒径は、１００μｍ以下であることが好ましい。これにより、金属の粒径が１００μｍを超える場合に比べて、Ｓ１４０の焼成工程において金属が焼結し易くなり、大気に晒される比表面積が小さくなるため、導電部の酸化による抵抗値の増加が抑制される。また、金属の粒径は、５０μｍ以下であることがより好ましい。これにより、金属の粒径が５０μｍを超える場合に比べて、Ｓ１１０において導体ペーストをシート化する際、厚さの均一性が高い半硬化シート８００を形成することができる。
【００３８】
硬化性樹脂は、熱および光の少なくとも一方によって硬化する樹脂であればよい。硬化性樹脂の例としては、エポキシ樹脂、フェノール樹脂、アクリル系樹脂、不飽和ポリエステル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などが挙げられる。硬化性樹脂は、調合の容易さの点で、特にエポキシ樹脂が好ましい。エポキシ樹脂は、溶媒への溶解性が高い、もしくは樹脂そのものが液状で溶媒を用いなくても導電性材料やセラミックス粉末と混合できるからである。エポキシ樹脂の例としては、グリシジルエーテル型エポキシ樹脂、グリシジルエステル型エポキシ樹脂、グリシジルアミン型エポキシ樹脂が挙げられ、より具体的には、ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、プロム化ビスフェノールＡ型エポキシ樹脂、プロム化ビスフェノールＦ型エポキシ樹脂、フェノールノボラック型エポキシ樹脂、クレゾールノボラック型エポキシ樹脂、脂肪族エポキシ樹脂、脂環式エポキシ樹脂などが挙げられる。また、硬化性樹脂は、原子番号が９以上の元素を含まない脂肪族の樹脂であることが好ましい。このような脂肪族の樹脂は、Ｓ１４０の焼成工程で容易に焼失し、かつ灰分の少ない樹脂であるからである。脂肪族の樹脂としては、水への溶解性が高い脂肪族グリシジルエーテル類が特に好ましい。
【００３９】
硬化剤は、上記の硬化性樹脂を硬化することができる硬化剤であればよい。硬化剤は、硬化性樹脂と同様に、焼成工程で容易に焼失し、かつ灰分の少ない樹脂が好ましく、具体的には原子番号が９以上の元素を含まない脂肪族の樹脂が好ましい。エポキシ樹脂に対する硬化剤の例としては、一級、二級または三級のアミン化合物、変性ポリアミド化合物、イミダゾール類、ポリメルカプタン類、酸無水物類、ジシアンジアミドなどが挙げられる。変性ポリアミド化合物としては、例えば、ダイマー酸と脂肪族ポリアミンとの反応によって生成されたものを用いることができる。変性ポリアミド系硬化剤の性質は、ポリアミンの種類と、アミンとダイマー酸との比と、第三の改質成分の量とで決定される。第三の改質成分は、例えば、エポキシ樹脂があり、これをあらかじめ反応させることによって、変性ポリアミドのエポキシ樹脂への相溶性が大幅に改善される。また、硬化剤は、水への溶解性が高い脂肪族ポリアミン系硬化剤が好ましく、特に、アミン価が１００以上、２００以下の脂肪族ポリアミン系硬化剤が好ましい。
【００４０】
セラミックス粉末は、グリーンシート９５０Ａに含まれるセラミックス粉末と同じセラミックス粉末であることが好ましい。これにより、Ｓ１４０の焼成工程により形成されたセラミックス部材１０において、導体ペーストから形成される導電部とグリーンシート９５０Ａから形成されるセラミックス部分との密着性を向上させることができる。
【００４１】
分散剤は、硬化性樹脂中における導電性材料やセラミックス粉末の分散性を制御するための成分である。分散剤の例としては、イオン性の分散剤と非イオン性の分散剤とが挙げられる。イオン性の分散剤としては、ポリアクリル酸やポリカルボン酸、そのナトリウム塩やアンモニウム塩、スルホン酸系共重合体やそのナトリウム塩やアンモニウム塩を用いることができる。非イオン性の分散剤としては、ポリエチレングリコールやそのエーテルやそのエステルを用いることができる。セラミックス粉末の分散剤としては、カルボン酸を含むポリマーが好ましい。カルボン酸を含むポリマーは、導電性材料の粉末やセラミックス粉末の表面官能基と水素結合しやすいため吸着しやすく、少量で高い分散効果が得られるためである。
【００４２】
溶媒は、導体ペーストに適度な粘性を付与し、かつ導体ペーストをシート化した後に乾燥処理によって容易に揮発できる溶媒であればよい。溶媒の例としては、水や各種有機溶媒が挙げられる。ただし、液状の硬化性樹脂を用いることで、適度な粘性の導体ペーストが得られる場合は、導体ペーストを作製するにあたり、溶媒は、必ずしも必須ではない。有機溶媒としては、例えば、イソプロピルアルコールなどのアルコール類、アセトンやメチルエチルケトンなどのケトン類、酢酸エチル、酢酸イソブチルなどのエステル類、トルエン、キシレンなどの芳香族炭化水素類などを用いることができる。なお、溶媒として水を用いることは、特に、作業環境の安全性の面から好ましい。
【００４３】
導体ペーストの形成後、導体ペーストをシート状に所定の部材の表面に塗工する。導体ペーストの塗工には、例えば、ドクターブレード、ナイフコーター、ロールコータなどの公知の方法を用いることができる。次に、シート状に塗工された導体ペーストを、熱および光の少なくとも一方によって半硬化させる。具体的には、所定の部材上の導体ペーストを乾燥機で緩く加熱したり、露光機で緩く露光したりする。これにより、半硬化シート８００を作製することができる。なお、半硬化シート８００（導体ペースト）の原料の配合例としては、導電性材料は、タングステン粉末９０重量部、無機粉末は、アルミナ粉末１０重量部、樹脂材料（バインダ、分散剤として機能）は、水溶性エポキシ樹脂７．２重量部（グリセロールポリグリシジルエーテル）、水溶性硬化剤１．２重量部（脂肪族ポリアミン）、分散剤０．５重量部（カルボン酸含有ポリマー変性物）、溶媒は、水２０重量部である。導電部（チャック電極４０、ヒータ電極層５０、ドライバ電極層６０）の導電性に最も影響を与える成分は、導電性材料（例えばタングステン粉末）である。このため、導電性材料の添加量は、５０重量部以上であることが好ましい。理由は、導電性材料の添加量が５０重量部未満である場合、導電性材料の配合割合が低すぎて、導電部としての導電性が低下したり、微細な導電部を形成する際に断線する可能性が高くなるからである。また、導電性材料の添加量は、１５０重量部以下であることが好ましい。理由は、導電性材料の添加量が１５０重量部より多い場合、上述の焼成工程（Ｓ１４０）において、セラミックスグリーンシート９５０Ａと導電部前駆体とを同時焼成する際に、両者の収縮率の差に起因して導電部等にクラックなどの不良が生じやすくなるからである。また、導電性材料に対する樹脂材料の量が相対的に少なくなるため、導電性材料の分散性が低下し、凝集塊を生じやすく、微細で正確な導電部を形成することが困難になるからである。
【００４４】
Ａ−４−２．半硬化導電パターン８００Ａを形成する工程（Ｓ１２０）：
半硬化導電パターン８００Ａを形成する工程（Ｓ１２０）では、例えば次の方法により、半硬化シート８００から半硬化導電パターン８００Ａを形成する。例えば、図６（Ａ）に示すように、打ち抜き型９００を準備する。打ち抜き型９００は、打ち抜き用パンチ９１０と打ち抜き台９２０とを含む。打ち抜き用パンチ９１０は、例えば１つのヒータ電極５００の形状に対応した形状に形成されている。打ち抜き台９２０は、例えば１つのヒータ電極５００の形状に対応した形状の開口部（図示せず）が形成されている。打ち抜き台９２０上に、複数枚の半硬化導電パターン８００Ａを重ねて配置する。次に、図６（Ｂ）に示すように、打ち抜き用パンチ９１０を、複数枚の半硬化導電パターン８００Ａの上から、打ち抜き台９２０の開口部を介して打ち抜き台９２０を貫通させると、互いに重ねられた複数枚の半硬化導電パターン８００Ａがヒータ電極５００の形状に対応した形状に打ち抜かれる。これにより、同一形状の複数の半硬化導電パターン８００Ａを一括で形成することができる。このように、同一形状の半硬化導電パターン（半硬化導電パターン８００Ａ）を多数形成する場合、打ち抜き型を用いる方法が好ましい。なお、半硬化導電パターンを形成するための他の方法としては、例えば、カッティングプロッターを用いて半硬化シート８００から半硬化導電パターン８００Ａを切り出す方法が挙げられる。形状が互いに異なる半硬化導電パターンを多数形成する場合には、カッティングプロッターを用いる方法が好ましい。また、このように半硬化導電パターンから打ち出しや切り出しによって導電部前駆体を形成することにより、例えば上述したようにヒータ電極５００の表面５０１の近傍に位置する導電性材料の粒子Ｍが切断され、その結果、切断された粒子Ｍの切断面ＭＤがヒータ電極５００の表面５０１に露出する（図４のＸ１部参照）。これにより、例えばヒータ電極５００の線幅を均一にすることができる。
【００４５】
Ａ−４−３．導電部前駆体を形成する工程（Ｓ１３０）：
導電部前駆体（例えばヒータ電極前駆体５００Ａ）を形成する工程（Ｓ１３０）では、まず、例えばアルミナを主成分とするグリーンシート９５０Ａを複数準備する。そして、それらのうちの１つのグリーンシート９５０Ａに半硬化導電パターン８００Ａを貼る。具体的には、図７（Ａ）に示すように、半硬化導電パターン８００Ａの第１の端部８２１Ａが、グリーンシート９５０Ａに露出する焼成前の第１のヒータ側ビア前駆体７２１Ａ上に配置され、第２の端部８２２Ａがグリーンシート９５０Ａに露出する焼成前の第２のヒータ側ビア前駆体７２２Ａ上に配置される。なお、半硬化導電パターン８００Ａをグリーンシート９５０Ａに貼る方法は特に限定されず、例えば、半硬化導電パターン８００Ａをグリーンシート９５０Ａに直接押し付けて圧着してもよい。また、半硬化導電パターン８００Ａが薄く、半硬化導電パターン８００Ａ単独では扱いにくい場合、半硬化導電パターン８００Ａを、例えばポリエチレンテレフタレート（PET）フィルムのような搬送用のフィルム上に貼って扱ってもよい。なお、本実施形態において、グリーンシート９５０Ａは、硬化性樹脂を含む形成材料により形成されたもの（ゲルキャスト成形されたもの）でもよい。ただし、硬化性樹脂を含むグリーンシートは、比較的に硬くなりやすいため、第１のヒータ側ビア７２１等のための貫通孔を形成する際に、グリーンシートにクラックが生じるおそれがある。また、グリーンシートのような比較的に幅広のものをゲルキャスト成形すると、硬化する際の収縮量が大きいため、例えばグリーンシートの端部に反りが生じやすい。そのため、グリーンシート９５０Ａは、硬化性樹脂を含まず、熱可塑性バインダーを含んで形成されたものが好ましい。
【００４６】
次に、グリーンシート９５０Ａに貼られた半硬化導電パターン８００Ａを、熱および光の少なくとも一方によって硬化させる。具体的には、半硬化導電パターン８００Ａを乾燥機で加熱したり、露光機で露光したりする。これにより、半硬化導電パターン８００Ａの粘着力によって、グリーンシート９５０Ａ上に接着されたヒータ電極前駆体５００Ａを作製することができる（図７（Ｂ）参照）。なお、他のグリーンシート９５０Ａに対して、スルーホールの形成やビア用インクの充填、チャック電極４０の形成のための電極用インクの塗布等の必要な加工を行う。なお、ビア用インクや電極用インクとしては、例えばアルミナを主成分とするグリーンシート用の原料粉末にタングステン粉末を混合してスラリー状としたメタライズインクが用いられる。
【００４７】
Ａ−４−４．ヒータ電極５００等を備えるセラミックス部材１０を形成する工程（Ｓ１４０）：
セラミックス部材１０を形成する工程（Ｓ１４０）では、導電部前駆体（ヒータ電極前駆体５００Ａ等）が接着されたグリーンシート９５０Ａと、他のグリーンシート９５０Ａとを積層して熱圧着し、この積層体を所定の形状にカットし、還元雰囲気中で焼成（例えば、１４００〜１８００℃で焼成）を行う。この焼成処理により、複数のグリーンシート９５０Ａと導電部前駆体とが同時焼結され、グリーンシート９５０Ａがセラミックス部９５０となり、導電部前駆体が導電部（ヒータ電極５００等）となる。これにより、セラミックス部材１０が形成される。
【００４８】
次に、ベース部材２０は、公知の方法により作製することができる。その後、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着剤を用いて、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する（Ｓ１５０）。これにより、上述した構成の静電チャック１００の製造が完了する。
【００４９】
Ａ−５．本実施形態の効果：
例えば、導電性材料を含み、かつ硬化性樹脂を含まない非硬化性の導電ペーストから導電パターンを形成しようとすると、非硬化性の導電ペーストは、形状を維持する定形性が低いため、導電パターンを導電部に対応した形状（例えば設計上の形状）に精度よく形成することが困難である。例えば、非硬化性の導電ペーストから導電パターンを切り出そうとしてもパターン形状を維持できず、導電パターンを導電部に対応した形状に精度よく形成することができない。また、非硬化性の導電ペーストを積層される複数のグリーンシートの間に挟み込んで押圧する際に、その押圧力によって導電ペーストが変形しやすい。これに対して、本実施形態における静電チャック１００の製造方法では、半硬化状態である半硬化シート８００から半硬化導電パターン８００Ａを形成する。半硬化シート８００は、上記非硬化性の導電ペーストに比べて定形性が高いため、非硬化性の導電ペーストを利用する場合に比べて、半硬化導電パターン８００Ａを導電部（ヒータ電極５００等）に対応した形状に精度よく形成することができる。
【００５０】
また、本実施形態では、半硬化導電パターン８００Ａを、グリーンシート９５０Ａ上に配置し、熱および光の少なくとも一方によって硬化させることによって、グリーンシート９５０Ａ上に接着された導電部前駆体（ヒータ電極前駆体５００Ａ等）を形成する。これにより、導電部前駆体が形成されたグリーンシート９５０Ａのハンドリング性が向上する。例えば、導電部前駆体が接着されたグリーンシート９５０Ａを含む、複数のグリーンシート９５０Ａを重ねる際、グリーンシート９５０Ａ上における導電部前駆体の位置がずれることが抑制される。
【００５１】
ここで、導電パターンをグリーンシート上に形成する方法としては、例えば導体ペーストをスクリーン印刷により形成する方法がある。しかし、このスクリーン印刷による方法では、メッシュマスクの線径や導電性材料の粒径の制約があるため、微細パターン（例えば線幅が５０μｍ以下）を精度よく形成することができない。例えば、印刷された導体ペーストの表面の近傍に導電性材料の粒子が存在する場合、その粒子が導体ペーストの表面から凸状に突出し、導体ペーストの線幅がばらつくおそれがある。また、スクリーン印刷による方法では、印刷後にスクリーンマスクを外す際に導体ペーストに凹凸が生じたり、マスク線径の凹凸が転写されたりして、導体ペーストの厚さがばらつくおそれがある。これに対して、上述したように、本実施形態では、まず、導体ペーストをシート化して半硬化シート８００を形成する。これにより、厚さの略均一な半硬化シート８００を形成することができる。そして、スクリーン印刷によることなく、半硬化シート８００から形成した半硬化導電パターン８００Ａをグリーンシート９５０Ａに配置して硬化させることにより、ヒータ電極前駆体５００Ａをグリーンシート９５０Ａ上に形成する。これにより、正確な線幅や厚さの半硬化導電パターン８００Ａをグリーンシート９５０Ａ上に形成することができ、その結果、抵抗値のばらつき等が抑制された導電部を形成することができる。
【００５２】
また、本実施形態では、複数枚の半硬化シート８００を重ねてまとめて打ち抜き加工を施すことにより、導電部に対応した形状の複数の半硬化導電パターン８００Ａを一括形成する（図６参照）。これにより、複数の半硬化導電パターン８００Ａを個別に形成する場合に比べて、複数の半硬化導電パターン８００Ａ（ひいては複数の導電部）の形状の同一性の向上と、製造工数の軽減とを図ることができる。
【００５３】
また、本実施形態では、導電部（ヒータ電極５００）の表面の少なくとも一部には、導電性材料の粒子Ｍの切断面ＭＤが露出している（図４参照）。これにより、切断されていない導電性材料の粒子が導電部の表面から凸状に突出している構成に比べて、導電部の形状の精度が高いため、導電部の厚みや幅がばらつくことを抑制することができる。
【００５４】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００５５】
上記実施形態における静電チャック１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、半硬化シート８００を準備する工程（Ｓ１１０）において、セラミックス粉末と硬化剤と分散剤と溶媒とのうちの少なくとも１つを用いずに導体ペーストを形成するとしてもよい。また、導電性材料の粒径は、０．１μｍ未満であるとしてもよいし、１００μｍを超えるとしてもよい。
【００５６】
また、上記実施形態では、半硬化シート８００から半硬化導電パターン８００Ａを形成する方法として、打ち抜きや切り出しによる方法を例示したが、例えば、半硬化シート８００に対して露光によるエッチングを施すことにより、半硬化導電パターン８００Ａを形成するとしてもよい。ただし、露光によるエッチングでは、半硬化シート８００の厚さによっては、エッチング後の半硬化導電パターン８００Ａ（ヒータ電極５００）の抵抗値がばらつくことによって発熱量がばらつくおそれがある。すなわち、露光によるエッチングでは、半硬化シート８００における露光面への露光量と、該露光面とは反対側の面への露光量とに差が生じることにより、形成された導電パターンにおける露光面と反対側の面とで硬化度合いが相違するおそれがある。また、半硬化シート８００の密度によってエッジングされやすい部分とエッジングされにくい部分とが生じるおそれがある。その結果、１つのヒータ電極５００において発熱量がばらついたり、複数のヒータ電極５００同士の間で発熱量がばらついたりするおそれがある。したがって、半硬化シート８００の厚さが比較的に厚い場合には、上記実施形態の打ち抜きや切り出しによる方法を採用することが好ましい。
【００５７】
また、上記実施形態において、半硬化シート８００は、導電性を有していなくてもよく、少なくとも焼成後に導電性を有するものであればよい。
【００５８】
上記実施形態では、導電部として、チャック電極４０、ヒータ電極層５０およびドライバ電極層６０を例示したが、例えば電極パッドなどもよい。また、導電部は、セラミックス部材の内部に配置されたものに限らず、セラミックス部材の外部に配置されたもの（給電パッドや外部配線など）でもよい。
【００５９】
また、上記実施形態において、各ビアは、単数のビアにより構成されてもよいし、複数のビアのグループにより構成されてもよい。また、上記実施形態において、各ビアは、ビア部分のみからなる単層構成であってもよいし、複数層構成（例えば、ビア部分とパッド部分とビア部分とが積層された構成）であってもよい。
【００６０】
また、上記実施形態におけるセグメントＳＥの設定態様は、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、各セグメントＳＥが吸着面Ｓ１の円周方向ＣＤに並ぶように複数のセグメントＳＥが設定されているが、各セグメントＳＥが格子状に並ぶように複数のセグメントＳＥが設定されてもよい。また、例えば、上記実施形態では、静電チャック１００の全体が複数のセグメントＳＥに仮想的に分割されているが、静電チャック１００の一部分が複数のセグメントＳＥに仮想的に分割されていてもよい。また、静電チャック１００において、必ずしもセグメントＳＥが設定されている必要はない。
【００６１】
また、上記実施形態では、セラミックス部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記実施形態の静電チャック１００における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
【００６２】
また、本発明は、セラミックス部材１０とベース部材２０とを備え、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、導電部を備えるセラミックス部材を含むもの（例えば、ＣＶＤヒータ等のヒータ装置、真空チャック等の保持装置や、シャワーヘッド等の半導体製造装置用部品）にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６３】
１０：セラミックス部材  １２：凹部  ２０：ベース部材  ２１：冷媒流路  ２２：貫通孔  ３０：接着層  ３２：貫通孔  ４０：チャック電極  ５０：ヒータ電極層  ６０：ドライバ電極層  ６１：第１のドライバ電極  ６２：第２のドライバ電極  １００：静電チャック  １１０：第１の端子用孔  １２０：第２の端子用孔  ５００：ヒータ電極  ５００Ａ：ヒータ電極前駆体  ５０１：表面  ５２１：第１の端部  ５２２：第２の端部  ７１１：第１の給電側ビア  ７１２：第２の給電側ビア  ７２１：第１のヒータ側ビア  ７２１Ａ：第１のヒータ側ビア前駆体  ７２２：第２のヒータ側ビア  ７２２Ａ：第２のヒータ側ビア前駆体  ７３１：第１の電極パッド  ７３２：第２の電極パッド  ７４１：第１の給電端子  ７４２：第２の給電端子  ８００：半硬化シート  ８００Ａ：半硬化導電パターン  ８２１Ａ：第１の端部  ８２２Ａ：第２の端部  ９００：打ち抜き型  ９１０：打ち抜き用パンチ  ９２０：打ち抜き台  ９５０：セラミックス部  ９５０Ａ：グリーンシート  ＢＬ１：第１の境界線  ＢＬ２：第２の境界線  ＣＤ：円周方向  Ｍ：粒子  ＭＤ：切断面  Ｐｘ：中心点  ＲＤ：径方向  Ｓ１：吸着面  Ｓ２：下面  Ｓ３：上面  Ｓ４：下面  ＳＥ：セグメント  Ｗ：ウェハ
【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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