(57)【要約】【課題】被吸着物の均熱化を図りながら、被吸着物の温度制御を迅速に行うことができる静電チャックを提供すること。【解決手段】静電チャック１は、金属ベース部３と、金属ベース部３上に配置され、静電引力によって被吸着物を吸着する吸着用電極２１を有し、かつ、金属ベース部３よりも熱伝導率が低いセラミック吸着部２とを備えている。金属ベース部３には、冷媒を流通させる冷媒流路３１１を有する第１冷却部３１と、冷媒を流通させる冷媒流路３２１を有すると共に、金属ベース部３とセラミック吸着部２との積層方向Ｘにおいて第１冷却部３１よりもセラミック吸着部２側に配置された第２冷却部３２と、積層方向Ｘにおいて第１冷却部３１と第２冷却部３２との間に配置されたヒータ部３３とが設けられている。【選択図】図２
2015035447.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
金属ベース部と、
該金属ベース部上に配置され、静電引力によって被吸着物を吸着する吸着用電極を有し、かつ、前記金属ベース部よりも熱伝導率が低いセラミック吸着部とを備え、
前記金属ベース部には、冷媒を流通させる冷媒流路を有する第１冷却部と、冷媒を流通させる冷媒流路を有すると共に、前記金属ベース部と前記セラミック吸着部との積層方向において前記第１冷却部よりも前記セラミック吸着部側に配置された第２冷却部と、前記積層方向において前記第１冷却部と前記第２冷却部との間に配置されたヒータ部とが設けられていることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度は、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項３】
前記ヒータ部の発熱時には、前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量が前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていると共に、前記ヒータ部の発熱停止時には、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量が前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていることを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば、半導体ウェハの固定、半導体ウェハの平面度の矯正等に用いられる静電チャックに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対してドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の処理が行われている。このドライエッチング等の加工精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に固定しておく必要がある。そのため、半導体ウェハを固定する固定手段として、静電引力によって半導体ウェハを固定する静電チャックが提案されている。
【０００３】
例えば、特許文献１に記載の静電チャックでは、セラミック絶縁板（セラミック吸着部）内に吸着用電極を有しており、その吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハをセラミック絶縁板の上面（吸着面）に吸着させるようになっている。この静電チャックは、セラミック絶縁板の下面に金属ベース部を接合することによって構成されている。
【０００４】
近年、半導体ウェハの加工を好適に行うために、静電チャックに半導体ウェハの温度を調整する機能を持たせた技術が知られている。例えば、特許文献２には、熱伝導率が高い金属ベース部内に電熱ヒータを設けた静電チャックが開示されている。これによれば、熱伝導率の高い金属ベース部を通じて静電チャック全体に熱が均一に伝わりやすくなるため、セラミック絶縁板の吸着面に吸着された半導体ウェハの均熱化を図ることができ、加工精度を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２００８−２０５５１０号公報
【特許文献２】特開平９−２０５１３４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、半導体ウェハに対するドライエッチング等の処理では、半導体ウェハを異なる温度に制御し、それぞれの温度で処理を行う場合がある。この場合、前記特許文献２のように、金属ベース部内に電熱ヒータを設け、さらに電熱ヒータ発熱時の静電チャック全体の温度を安定化させ、電熱ヒータ発熱停止時の静電チャック（半導体ウェハ）の温度を制御する目的で、金属ベース部内に冷媒流路を設ける。
【０００７】
そして、例えば、半導体ウェハを低い方の温度に制御する場合には、電熱ヒータの発熱を停止した状態で、冷媒流路に冷媒を流通させることにより、半導体ウェハの温度を調整する。一方、半導体ウェハを高い方の温度に制御する場合には、電熱ヒータを発熱させ、半導体ウェハを加熱すると同時に、冷媒流路に冷媒を流通させ、静電チャック全体の温度を安定化させる。
【０００８】
このとき、冷媒流路を流通する冷媒によって電熱ヒータの熱が逃げてしまい、投入した電力量に対して電熱ヒータを効率よく発熱させることができない。そのため、電熱ヒータへの投入電力量が大きくなったり、半導体ウェハの加熱に要する時間が長くなったりする。この問題は、制御する温度の差が大きければ大きいほど顕著となる。言い換えれば、制御する温度の差を大きくすることができず、制御する温度に制限が生じてしまう。
【０００９】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、被吸着物の均熱化を図りながら、被吸着物の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる静電チャックを提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の静電チャックは、金属ベース部と、該金属ベース部上に配置され、静電引力によって被吸着物を吸着する吸着用電極を有し、かつ、前記金属ベース部よりも熱伝導率が低いセラミック吸着部とを備え、前記金属ベース部には、冷媒を流通させる冷媒流路を有する第１冷却部と、冷媒を流通させる冷媒流路を有すると共に、前記金属ベース部と前記セラミック吸着部との積層方向において前記第１冷却部よりも前記セラミック吸着部側に配置された第２冷却部と、前記積層方向において前記第１冷却部と前記第２冷却部との間に配置されたヒータ部とが設けられていることを特徴とする。
【００１１】
前記静電チャックにおいて、金属ベース部には、ヒータ部が設けられている。そのため、ヒータ部を発熱させることにより、熱伝導率の高い金属ベース部を通じて、静電チャック全体を均一に加熱することができる。これにより、セラミック吸着部に吸着された半導体ウェハ等の被吸着物の均熱化を図り、ドライエッチング等の処理における加工精度を向上させることができる。
【００１２】
また、金属ベース部には、第１冷却部と第２冷却部とが設けられている。そのため、例えば、セラミック吸着部に吸着された被吸着物を昇温させる場合には、ヒータ部を発熱させ、積層方向においてヒータ部よりもセラミック吸着部から遠い位置にある第１冷却部の冷媒流路に冷媒を流通させる。これにより、静電チャックの熱引きを適度に行い、静電チャック全体の温度の安定化を図ることができる。
【００１３】
このとき、第１冷却部の冷媒流路に流通させる冷媒の温度をヒータ部の設定温度に近づければ、ヒータ部から第１冷却部への熱の伝達（ヒータ部の熱の逃げ）を抑制することができ、ヒータ部を効率よく発熱させることができる。これにより、被吸着物を迅速に加熱することができ、昇温特性を向上させることができる。さらに、積層方向においてヒータ部よりもセラミック吸着部に近い位置にある第２冷却部の冷媒流路に冷媒を流通させないようにすれば、前述の昇温特性向上効果をさらに高めることができる。
【００１４】
一方、被吸着物を降温させる場合には、ヒータ部の発熱を停止させ、積層方向においてヒータ部よりもセラミック吸着部に近い位置にある第２冷却部の冷媒流路に冷媒を流通させる。これにより、被吸着物を迅速に冷却することができ、降温特性を向上させることができる。さらに、例えば、第１冷却部の冷媒流路に流通させる冷媒の温度をヒータ部の設定温度に近づけていた場合には、第１冷却部の冷媒流路に流通させる冷媒の流量を少なく又はゼロにすることで、前述の降温特性向上効果をさらに高めることができる。
【００１５】
よって、例えば、半導体ウェハ等の被吸着物に対するドライエッチング等の処理において、被吸着物を異なる温度に制御し、それぞれの温度で処理を行う場合であっても、被吸着物の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる。すなわち、制御する温度の差が大きい場合であっても、被吸着物を所望の温度に容易に制御することができる。また、その温度制御（昇温、降温）を迅速に行うことができる。
【００１６】
このように、本発明によれば、被吸着物の均熱化を図りながら、被吸着物の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる静電チャックを提供することができる。
なお、前記静電チャックにおいて、金属ベース部、セラミック吸着部の熱伝導率とは、金属ベース部、セラミック吸着部を主に構成する材料の熱伝導率を示す。
【００１７】
また、前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度は、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の温度よりも高いことが好ましい。この場合には、第１冷却部による昇温特性向上効果と第２冷却部による降温特性向上効果とを共に十分に得ることができ、温度制御特性をさらに向上させることができる。
【００１８】
また、前記ヒータ部の発熱時には、前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量が前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていると共に、前記ヒータ部の発熱停止時には、前記第２冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量が前記第１冷却部の冷媒流路を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていてもよい。
【００１９】
この場合には、ヒータ部の発熱時において、第１冷却部による昇温特性向上効果をより一層高めることができると共に、ヒータ部の発熱停止時において、第２冷却部による降温特性向上効果をより一層高めることができる。なお、ヒータ部の発熱時及び発熱停止時において、第１冷却部及び第２冷却部のいずれか一方の冷媒流路を流通する冷媒の流量をゼロにしてもよい。
【００２０】
また、前記セラミック吸着部を構成する主要な材料（導電部分以外の絶縁材料）としては、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素等の高温焼成セラミックを主成分とする焼結体等が挙げられる。また、用途に応じて、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよいし、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウム等の誘電体セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよい。
【００２１】
なお、半導体ウェハに対するドライエッチング等の処理においては、プラズマを用いた技術が種々採用される。プラズマを用いた処理においては、ハロゲンガス等の腐食性ガスが多用されている。このため、腐食性ガスやプラズマに晒される静電チャックには、高い耐食性が要求される。したがって、セラミック吸着部は、腐食性ガスやプラズマに対する耐食性がある材料、例えば、アルミナやイットリアを主成分とする材料からなることが好ましい。
【００２２】
また、前記セラミック吸着部は、複数のセラミック層を積層して構成することができる。この場合には、セラミック吸着部内に各種の構造（例えば吸着用電極等）を容易に形成することができる。
【００２３】
また、前記吸着用電極は、金属粉末を含む導体ペーストを用い、従来周知の手法、例えば印刷法等により塗布した後、焼成することで形成することができる。
また、前記金属ベース部を構成する主要な材料としては、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、鉄（Ｆｅ）、チタン（Ｔｉ）等を用いることができる。
【００２４】
また、前記金属ベース部と前記セラミック吸着部とは、例えば、接着層等によって接合することができる。接着層を構成する材料としては、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂等の樹脂材料や、インジウム等の金属材料を選択することができる。特に、例えば１００℃以上の耐熱性を有する各種の樹脂製の接着剤が好ましい。
【００２５】
また、セラミック材料からなるセラミック吸着部と金属材料からなる金属ベース部とは、熱膨張率の差が大きい。そのため、両者の間に配置される接着層は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能（柔軟）な樹脂材料からなることが特に好ましい。
【００２６】
また、セラミック吸着部に吸着される被吸着物としては、例えば、半導体ウェハ、ガラス基板等が挙げられる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施形態１における、静電チャックの一部断面を示す斜視図である。
【図２】実施形態１における、静電チャックの断面図である。
【図３】実施形態１における、ヒータ部（シースヒータ）の配置状態を示す説明図である。
【図４】実施形態２における、静電チャックの断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
（実施形態１）
本発明の実施形態について、図面と共に説明する。
図１〜図３に示すように、本実施形態の静電チャック１は、金属ベース部３と、金属ベース部３上に配置され、静電引力によって被吸着物（半導体ウェハ）８を吸着する吸着用電極２１を有し、かつ、金属ベース部３よりも熱伝導率が低いセラミック吸着部２とを備えている。
【００２９】
同図に示すように、金属ベース部３には、冷媒を流通させる冷媒流路３１１を有する第１冷却部３１と、冷媒を流通させる冷媒流路３２１を有すると共に、金属ベース部３とセラミック吸着部２との積層方向Ｘにおいて第１冷却部３１よりもセラミック吸着部２側に配置された第２冷却部３２と、積層方向Ｘにおいて第１冷却部３１と第２冷却部３２との間に配置されたヒータ部３３とが設けられている。以下、これを詳説する。
【００３０】
図１に示すように、静電チャック１は、被吸着物である半導体ウェハ８を吸着保持するためのものであり、金属ベース部３と、金属ベース部３上に配置されたセラミック吸着部２とを備えている。金属ベース部３とセラミック吸着部２とは、両者の間に配置されたシリコーン樹脂からなる接着層４１によって接合されている。以下、本実施形態では、金属ベース部３とセラミック吸着部２との積層方向Ｘの一方側（セラミック吸着部２側）を上側、他方側（金属ベース部３側）を下側として説明する。
【００３１】
同図に示すように、セラミック吸着部２及び金属ベース部３の内部には、半導体ウェハ８を冷却するヘリウム等の冷却用ガスを供給する通路である冷却用ガス供給路５１が設けられている。後述するセラミック吸着部２の吸着面２０１には、冷却用ガス供給路５１が開口してなる複数の冷却用開口部５２や、その冷却用開口部５２から供給された冷却用ガスが吸着面２０１全体に広がるように形成された環状の冷却用溝５３が設けられている。
【００３２】
図２に示すように、円形板状のセラミック吸着部２の上面は、半導体ウェハ８を吸着する吸着面２０１である。また、セラミック吸着部２は、絶縁性を有する複数のセラミック層（図示略）を積層して構成されている。各セラミック層は、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体からなる。また、セラミック吸着部２（後述の吸着用電極２１等を除く絶縁部分）は、金属ベース部３（後述の第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂ）よりも熱伝導率が低い。なお、セラミック吸着部２の熱伝導率は、３０Ｗ／ｍ・Ｋであり、金属ベース部３の熱伝導率は、１５５Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００３３】
また、セラミック吸着部２の内部には、平面形状が半円状の一対の吸着用電極２１が配設されている。吸着用電極２１は、両者の間に直流高電圧を印加して静電引力を発生させ、この静電引力によって半導体ウェハ８をセラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着して固定する。また、吸着用電極２１は、電極用電源（図示略）に接続されている。また、吸着用電極２１は、タングステンからなる。
【００３４】
図２に示すように、金属ベース部３は、積層方向Ｘにおいて、それぞれ円形板状の第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂをセラミック吸着部２側から順に積層して構成されている。第１ベース層３ａ及び第２ベース層３ｂは、アルミニウムを主成分とする材料からなる。
【００３５】
第１ベース層３ａの下面には、ヒータ部３３を構成するシースヒータ３３１を収容する収容溝部３０１が形成されている。収容溝部３０１は、第１ベース層３ａの下面全体にわたって渦巻き状に形成されている。収容溝部３０１内には、シースヒータ３３１が配置されている。
【００３６】
図３に示すように、発熱体である長尺のシースヒータ３３１は、収容溝部３０１に沿って渦巻き状に配置されている。また、シースヒータ３３１は、第１ベース層３ａに対してろう付けにより接合されている。また、シースヒータ３３１は、ヒータ用電源（図示略）に接続されている。
【００３７】
図２に示すように、第１ベース層３ａの内部には、第２冷却部３２を構成する冷媒流路３２１が設けられている。冷媒流路３２１内には、例えば、フッ素化液、純水等の冷媒を流通させることができるよう構成されている。冷媒流路３２１には、冷媒を導入する導入部３２２と冷媒を排出する排出部３２３とが設けられている。
【００３８】
第２ベース層３ｂの内部には、第１冷却部３１を構成する冷媒流路３１１が設けられている。冷媒流路３１１内には、例えば、フッ素化液、純水等の冷媒を流通させることができるよう構成されている。冷媒流路３１１には、冷媒を導入する導入部３１２と冷媒を排出する排出部３１３とが設けられている。
【００３９】
また、第２冷却部３２は、積層方向Ｘにおいて、ヒータ部３３よりも上側（セラミック吸着部２側）に配置されている。また、第１冷却部３１は、積層方向Ｘにおいて、ヒータ部３３より下側に配置されている。すなわち、ヒータ部３３は、積層方向Ｘにおいて、第１冷却部３１と第２冷却部３２との間に配置されている。
【００４０】
次に、静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。
セラミック吸着部２を作製するに当たっては、セラミック吸着部２を構成するセラミック層となる複数のアルミナグリーンシートを成形した。そして、複数のアルミナグリーンシートに対して、冷却用ガス供給路５１等の冷却ガスの流路となる空間等を必要な箇所に形成した。また、アルミナグリーンシート上の必要な箇所に、吸着用電極２１を形成するためのスラリー状の電極材料を例えばスクリーン印刷法等により印刷した。
【００４１】
次いで、複数のアルミナグリーンシートを熱圧着し、所定の形状（円形板状）にカットすることにより、中間積層体を作製した。そして、この中間積層体を、還元雰囲気中において、１４００〜１６００℃の温度で所定時間焼成した。これにより、複数のセラミック層により構成されたセラミック吸着部２を作製した。
【００４２】
また、金属ベース部３を作製するに当たっては、金属ベース部３を構成する第１ベース層３ａ及び第２ベース層３ｂを作製した。このとき、第１ベース層３ａには、収容溝部３０１を切削加工しておいた。また、第１ベース層３ａには、第２冷却部３２を構成する冷媒流路３２１を形成しておいた。また、第２ベース層３ｂには、第１冷却部３１を構成する冷媒流路３１１を形成しておいた。
【００４３】
次いで、第１ベース層３ａの収容溝部３０１内に、ヒータ部３３を構成するシースヒータ３３１を嵌め込んで配置した後、第１ベース層３ａ及び第２ベース層３ｂをろう付けにより接合した。これにより、金属ベース部３を作製した。
【００４４】
次いで、セラミック吸着部２と金属ベース部３との間にシリコーン樹脂からなる接着剤を介在させ、両者を積層した。これにより、セラミック吸着部２と金属ベース部３とを接着層４１によって接合した。以上により、静電チャック１を作製した。
【００４５】
次に、静電チャック１を用いた半導体ウェハ８の温度制御について、簡単に説明する。ここでは、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を異なる温度（１０℃、６０℃）に制御する場合について説明する。
【００４６】
例えば、半導体ウェハ８を昇温させる場合（６０℃に制御する場合）には、ヒータ部３３を発熱させ（設定温度５５℃）、金属ベース部３を通じて静電チャック１全体を均一に加熱する。そして、このとき、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に冷媒（設定温度５０℃）を流通させ、静電チャック１全体の温度の安定化を図る。また、第２冷却部３２の冷媒流路３２１には、冷媒を流通させない。これにより、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を加熱し、所定の温度（６０℃）に制御する。
【００４７】
一方、半導体ウェハ８を降温させる場合（１０℃に制御する場合）には、ヒータ部３３の発熱を停止する。また、第１冷却部３１の冷媒流路３１１には、冷媒を流通させない。そして、第２冷却部３２の冷媒流路３２１に冷媒（設定温度１０℃）を流通させる。これにより、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を冷却し、所定の温度（１０℃）に制御する。
【００４８】
次に、本実施形態の静電チャック１の作用効果について説明する。
本実施形態の静電チャック１において、金属ベース部３には、ヒータ部３３が設けられている。そのため、ヒータ部３３を発熱させることにより、熱伝導率の高い金属ベース部３を通じて、静電チャック１全体を均一に加熱することができる。これにより、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８の均熱化を図り、ドライエッチング等の処理における加工精度を向上させることができる。
【００４９】
また、金属ベース部３には、第１冷却部３１と第２冷却部３２とが設けられている。そのため、セラミック吸着部２の吸着面２０１に吸着された半導体ウェハ８を昇温させる場合には、ヒータ部３３を発熱させ、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に冷媒を流通させる。これにより、静電チャック１の熱引きを適度に行い、静電チャック１全体の温度の安定化を図ることができる。
【００５０】
このとき、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に流通させる冷媒の温度（５０℃）をヒータ部３３の設定温度（５５℃）に近づけることで、ヒータ部３３から第１冷却部３１への熱の伝達（ヒータ部３３の熱の逃げ）を抑制することができ、ヒータ部３３を効率よく発熱させることができる。これにより、半導体ウェハ８を迅速に加熱することができ、昇温特性を向上させることができる。さらに、第２冷却部３２の冷媒流路３２１に冷媒を流通させないようにすることで、前述の昇温特性向上効果をさらに高めることができる。
【００５１】
一方、半導体ウェハ８を降温させる場合には、ヒータ部３３の発熱を停止させ、第２冷却部３２の冷媒流路３２１に冷媒を流通させる。これにより、半導体ウェハ８を迅速に冷却することができ、降温特性を向上させることができる。さらに、第１冷却部３１の冷媒流路３１１に冷媒を流通させないようにすることで、前述の降温特性向上効果をさらに高めることができる。
【００５２】
よって、例えば、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理において、半導体ウェハ８を異なる温度に制御し、それぞれの温度で処理を行う場合であっても、半導体ウェハ８の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる。すなわち、制御する温度の差が大きい場合であっても、半導体ウェハ８を所望の温度に容易に制御することができる。また、その温度制御（昇温、降温）を迅速に行うことができる。
【００５３】
また、本実施形態において、第１冷却部３１の冷媒流路３１１を流通する冷媒の温度（５０℃）は、第２冷却部３２の冷媒流路３２１を流通する冷媒の温度（１０℃）よりも高い。そのため、第１冷却部３１による昇温特性向上効果と第２冷却部３２による降温性向上効果とを共に十分に得ることができ、温度制御特性をさらに向上させることができる。
【００５４】
また、ヒータ部３３の発熱時には、第１冷却部３１の冷媒流路３１１を流通する冷媒の流量が第２冷却部３２の冷媒流路３２１を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されていると共に、ヒータ部３３の発熱停止時には、第２冷却部３２の冷媒流路３２１を流通する冷媒の流量が第１冷却部３１の冷媒流路３１１を流通する冷媒の流量よりも多くなるよう構成されている。そのため、ヒータ部３３の発熱時において、第１冷却部３１による昇温特性向上効果をより一層高めることができると共に、ヒータ部３３の発熱停止時において、第２冷却部３２による降温特性向上効果をより一層高めることができる。
【００５５】
このように、本実施形態によれば、被吸着物である半導体ウェハ８の均熱化を図りながら、半導体ウェハ８の温度制御を容易かつ迅速に行うことができる静電チャック１を提供することができる。
【００５６】
（実施形態２）
本実施形態は、図４に示すように、金属ベース部３に断熱部３４を設けた例である。
同図に示すように、積層方向Ｘにおいて、第１冷却部３１とヒータ部３３との間には、金属ベース部３よりも熱伝導率が低い断熱部３４が配置されている。断熱部３４は、金属ベース部３に対してろう付けにより接合されている。以下、これを詳説する。
【００５７】
同図に示すように、金属ベース部３は、円形板状の第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂ、第３ベース層３ｃをセラミック吸着部２側から順に積層して構成されている。第１ベース層３ａの基本的な構成は、前述の実施形態１の第１ベース層３ａ（図２参照）と同様である。また、第３ベース層３ｃの基本的な構成は、前述の実施形態１の第２ベース層３ｂ（図２参照）と同様である。
【００５８】
第２ベース層３ｂの下面には、断熱部３４を収容する収容凹部３０２が形成されている。収容凹部３０２内には、円形板状の断熱部３４が配置されている。断熱部３４は、第２ベース層３ｂに対してろう付けにより接合されている。
【００５９】
また、断熱部３４は、金属ベース部３内に埋設されている。具体的には、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理において、チャンバー内を真空雰囲気にした場合に、その真空雰囲気に接する箇所において断熱部３４が金属ベース部３から露出していない状態である。
【００６０】
同図に示すように、断熱部３４は、積層方向Ｘにおいて、第１冷却部３１（冷媒流路３１１）とヒータ部３３（シースヒータ３３１）との間に配置されている。また、断熱部３４は、積層方向Ｘに直交する方向（径方向）において、ヒータ部３３（シースヒータ３３１が配設されている領域）よりも外径が大きい。
【００６１】
また、断熱部３４は、金属ベース部３と同様に、アルミニウムを主成分とする材料からなる。また、断熱部３４は、ポーラス体であり、金属ベース部３（第１ベース層３ａ、第２ベース層３ｂ、第３ベース層３ｃ）よりも気孔率が高く、熱伝導率が低い。なお、断熱部３４の気孔率は９０％であり、熱伝導率は１６Ｗ／ｍ・Ｋである。また、金属ベース部３の気孔率はほぼ０％であり、熱伝導率は１５５Ｗ／ｍ・Ｋである。
【００６２】
なお、断熱部３４としては、緻密なバルク体を用いることもできる。また、断熱部３４を構成する材料としては、例えば、ステンレス、チタン、コンスタンタン、モネルメタル、ニクロム等を用いることもできる。その他の基本的な構成は、前述の実施形態１と同様である。
【００６３】
次に、本実施形態の作用効果について説明する。
本実施形態の静電チャック１において、金属ベース部３における第１冷却部３１とヒータ部３３との間には、金属ベース部３よりも熱伝導率が低い断熱部３４が配置されている。そのため、静電チャック１（セラミック吸着部２）を介して半導体ウェハ８を加熱する際に、ヒータ部３３から第１冷却部３１への熱の伝達（ヒータ部３３の熱の逃げ）を抑制することができ、ヒータ部３３を効率よく発熱させることができる。これにより、半導体ウェハ８を迅速に加熱することができ、昇温特性を高めることができる。
【００６４】
そして、例えば、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理において、半導体ウェハ８を異なる温度に制御する際、制御する温度の差が大きい場合であっても、半導体ウェハ８の温度制御を容易に行うことができる。すなわち、制御する温度に差をつけることが可能となる。
【００６５】
また、断熱部３４は、積層方向Ｘに直交する方向において、ヒータ部３３よりも外径が大きい部分が存在している。そのため、断熱部３４によって、ヒータ部３３から第１冷却部３１への熱の伝達（ヒータ部３３の熱の逃げ）をより一層抑制することができる。
【００６６】
また、断熱部３４は、金属ベース部３内に埋設されている。そのため、本実施形態のように、断熱部３４がポーラス体であっても使用することができる。また、半導体ウェハ８に対するドライエッチング等の処理に用いられる反応性ガスによる断熱部３４の腐食を防止することができる。
【００６７】
また、断熱部３４は、金属ベース部３と同じ材料からなり、かつ、金属ベース部３よりも気孔率が高い。そのため、断熱部３４を金属ベース部３（第２ベース層３ｂ）に対してろう付けにより接合しやすくなる。また、断熱部３４の気孔率を金属ベース部３よりも小さくするだけで、断熱部３４の熱伝導率を金属ベース部３よりも低くすることができる。その他の作用効果は、前述の実施形態１と同様である。
【００６８】
なお、本発明は、前述の実施形態１、２に何ら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
例えば、実施形態１、２では、図１、図２、図４に示すように、金属ベース部３にヒータ部３３を設ける構成としたが、さらにセラミック吸着部２にヒータ部を設け、そのヒータ部によってセラミック吸着部２の温度調整やセラミック吸着部２に吸着される半導体ウェハ８の温度調整を行う構成としてもよい。
【符号の説明】
【００６９】
１…静電チャック
２…セラミック吸着部
２１…吸着用電極
３…金属ベース部
３１…第１冷却部
３１１…冷媒流路
３２…第２冷却部
３２１…冷媒流路
３３…ヒータ部
８…吸着物（半導体ウェハ）
Ｘ…積層方向
【図１】
2015035447.tif 000003
【図２】
2015035447.tif 000004
【図３】
2015035447.tif 000005
【図４】
2015035447.tif 000006