(57)【要約】【課題】信頼性の高い静電チャック装置。【解決手段】板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、第２の面側に配置され静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、静電チャック部と冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、静電チャック部の第２の面に固定された加熱部材と、冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、加熱部材に先端が接続された電極ピンと、電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、樹脂層から貫通孔の内周と応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する静電チャック装置。【選択図】図１
2015207765.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、
前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電チャック部の前記第２の面に固定された加熱部材と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、
前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する静電チャック装置。
【請求項２】
板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、
前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第２の面から表出する内部電極端子と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、
前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する静電チャック装置。
【請求項３】
前記応力緩和層は、前記外周樹脂層より柔軟性を有する材料で形成されている、請求項１又は２に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記応力緩和層のヤング率が１ＭＰａ以下である請求項１〜３のいずれか一項に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記応力緩和層と前記外周樹脂層の間であって前記電極ピンを囲むように配置された絶縁性の遮蔽管を有する請求項１〜４の何れか一項に記載の静電チャック装置。
【請求項６】
板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、
前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電チャック部の前記第２の面に固定された加熱部材と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する静電チャック装置。
【請求項７】
板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、
前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、
前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第２の面から表出する内部電極端子と、
前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、
前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する静電チャック装置。
【請求項８】
前記外周樹脂層の内周に固着され前記電極ピンを囲むように配置された絶縁性の遮蔽管を有する請求項６又は７に記載の静電チャック装置。
【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するものである。
【背景技術】
【０００２】
プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
【０００３】
このような静電チャック装置としては、例えば、内部に静電吸着用の板状電極を埋設したセラミック基体と、内部に冷媒循環用の冷媒流路が形成されたベース部と、を接着層にて接合一体化したものが知られている（例えば特許文献１）。
近年の半導体の大口径化やパターンの微細化に伴い、静電チャック装置に求められる特性も高まっている。
特許文献２には、ベース部を貫通しセラミック基体の電極と接続される静電チャックの電極の形状を改良することで、半導体製造装置側端子に力が加わったとしてもその力の影響がセラミック基板に及ばないようにすることが記載されている。
特許文献３には吸着面の均熱性を向上させるため、セラミックス基板とベース部を接着する接着剤に低粘度熱硬化性接着剤を使うことで接着層を均一にすることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−３１６６５号公報
【特許文献２】特開２０１３−１９１６２６号公報
【特許文献３】特開２０１１−８２４０５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
静電チャック装置は、ウエハを載置する載置面の温度を均一に保つために設けられたヒータや、プラズマによる加熱、ベース部の冷却機能等によりベース部、セラミック基体、並びにこれらを接着する接着層が膨張、又は収縮する。これら部材の熱膨張率の差により、ベース部を貫通してセラミック基体に接続される電極に応力が発生して、電極の接続部が破損する虞があった。
【０００６】
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、冷却ベース部を挿通し静電チャック部に接続された電極ピンの先端部に応力が加わることを抑制して破損を防ぎ、信頼性を高めた静電チャック装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の静電チャック装置は、板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電チャック部の前記第２の面に固定された加熱部材と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する。
【０００８】
この構成によれば、電極ピンの外周に応力緩和層が設けられていることによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部と樹脂層とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピンに加わる応力を緩和することができる。したがって、電極ピン及び電極ピンと加熱部材との接続部の破損を防止できる。
ところで、応力緩和層として柔軟性の高い樹脂を用いる場合には、応力緩和層の熱伝導率が低くなることが懸念される。これにより、応力緩和層に接する静電チャック部は、冷却ベース部により十分に冷却されず、静電チャック部の均熱性が阻害される虞がある。
上記構成によれば、樹脂層が貫通孔の内周と応力緩和層の間に延出する外周樹脂層が形成される。この外周樹脂層は、応力緩和層の外周から冷却ベース部に熱を移動させる役割を果たすことができる。したがって、応力緩和層は効率よく冷却され、さらに静電チャック部の応力緩和層と接触する領域も効率よく冷却でき、静電チャック部の均熱性を向上できる。
【０００９】
また、実施形態に係る静電チャック装置は、板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第２の面から表出する内部電極端子と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、前記電極ピンの外周に設けられた応力緩和層と、前記樹脂層から前記貫通孔の内周と前記応力緩和層の外周の間に延出する外周樹脂層を有する。
【００１０】
この構成によれば、応力緩和層によって、熱膨張率の差に起因する電極ピンへの応力を緩和できる。したがって、電極ピン及び電極ピンと内部電極端子との接続部の破損を防止できる。
また、上記構成によれば、外周樹脂層を設けたことにより、応力緩和層が効率よく冷却でき、静電チャック部の均熱性を向上できる。
【００１１】
また、上記の静電チャック装置において、前記応力緩和層は、前記外周樹脂層より柔軟性を有する材料で形成されていてもよい。
この構成によれば、応力緩和層は、外周樹脂層の変形により生じる弾性変形力を緩和して電極ピンに加わる負荷を軽減できる。
【００１２】
上記の静電チャック装置において、前記応力緩和層のヤング率が１ＭＰａ以下であっても良い。
【００１３】
上記の静電チャック装置において、前記応力緩和層と前記外周樹脂層の間であって前記電極ピンを囲むように配置された絶縁性の遮蔽管を有していても良い。
【００１４】
また、実施形態に係る静電チャック装置は、板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電チャック部の前記第２の面に固定された加熱部材と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記加熱部材に先端が接続された電極ピンと、前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する。
【００１５】
この構成によれば、電極ピンの外周に空隙が設けられていることによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部と樹脂層とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピンに応力が加わることがない。したがって、電極ピン及び電極ピンと加熱部材との接続部の破損を防止できる。
また、上記構成の静電チャック装置は、電極ピンの周囲に空隙を介して、外周樹脂層が形成される。外周樹脂層は、冷却ベース部の貫通孔の内周面で冷却ベース部と高面積の熱交換を行う。したがって、空隙の周囲の樹脂層は、その他の部分と比較して、冷却効率が高められている。したがって、静電チャック部において空隙の近傍であっても、他の部分と同等に冷却することができ、静電チャック部の均熱性を確保することができる。
【００１６】
また、実施形態に係る静電チャック装置は、板状試料を設置する第１の面とその反対側の第２の面を有し、静電吸着用内部電極を内蔵してなる静電チャック部と、前記第２の面側に配置され前記静電チャック部を冷却する冷却ベース部と、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に介在しこれらを接着させる樹脂層と、前記静電吸着用内部電極に接続され前記静電チャック部の前記第２の面から表出する内部電極端子と、前記冷却ベース部を厚さ方向に貫通する貫通孔に挿通し、前記内部電極端子に先端が接続された電極ピンと、前記樹脂層から前記貫通孔の内周に延出し、前記電極ピンの外周に隙間を介して形成された外周樹脂層を有する。
【００１７】
この構成によれば、電極ピンの外周に空隙が設けられていることによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部と樹脂層とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピンに応力が加わることがない。したがって、電極ピン及び電極ピンと内部電極端子との接続部の破損を防止できる。
また、上記構成によれば、外周樹脂層を設けたことにより、空隙の周囲の樹脂層の冷却効率が高めることができ、静電チャック部の均熱性を確保することができる。
【００１８】
上記の静電チャック装置において、前記外周樹脂層の内周に固着され前記電極ピンを囲むように配置された絶縁性の遮蔽管を有していても良い。
【発明の効果】
【００１９】
本発明の静電チャック装置によれば、電極ピンの先端部の外周に応力緩和層が設けられていることによって、電極ピンの先端部に加わる応力を抑制して電極ピンの先端部に破損が生じることを防ぐことができる。加えて、貫通孔と応力緩和層との間に外周層が設けられていることによって、静電チャック部の均熱性を確保できる。
【図面の簡単な説明】
【００２０】
【図１】図１（ａ）は第１実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）に示す領域Ａの拡大図である。
【図２】第１実施形態の静電チャック装置の加熱部材の配設パターンの一例を示す平面図である。
【図３】第２実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図４】第３実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２１】
以下に静電チャック装置の各実施形態について、図面に基づき説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
【００２２】
＜＜第１実施形態＞＞
図１（ａ）は、第１実施形態の静電チャック装置１００を示す断面図である。また、図１（ｂ）は、図１（ａ）の領域Ａの拡大図である。
この静電チャック装置１００は、板状試料Ｗを設置する円板状の静電チャック部２０と、この静電チャック部２０を冷却する円板状の冷却ベース部５０と、これらを接着一体化する樹脂層８０と、を有している。換言すると、この静電チャック装置１００は、冷却ベース部５０、樹脂層８０、静電チャック部２０がこの順に図１の＋Ｚ方向（高さ方向）に積層された構造を有する。
【００２３】
静電チャック部２０は、板状試料Ｗを載置する第１の面２０ａと、その反対側の第２の面２０ｂとを有している。第２の面２０ｂには接着材６と加熱部材（ヒータエレメント）７が設けられている。
また、静電チャック部２０は、静電吸着用内部電極２３と、この静電吸着用内部電極２３から静電チャック部２０の厚さ方向に延びる内部電極端子２４を有している。
【００２４】
冷却ベース部５０は、静電チャック部２０と対向する第１の面５０ａと、その反対側であり静電チャック装置１００の取付面となる第２の面５０ｂとを有する。
冷却ベース部５０は、厚さ方向に貫通する第１、第２の貫通孔５１、５２を備えている。第１、第２の貫通孔５１、５２には、それぞれ絶縁管（碍子）１５が埋設されている。各絶縁管１５には、それぞれ第１、第２の給電構造部３０、４０が内装されている。
【００２５】
第１の給電構造部３０は、接続端子３２、接続線３３、電極ピン３１、応力緩和層３４と遮蔽管３７を備えている。第２の給電構造部４０は、接続端子４２、接続線４３、電極ピン４１、応力緩和層４４と遮蔽管４７を備えている。
【００２６】
以下、図１（ａ）、（ｂ）を基に、各部の構成について詳細に説明する。
＜静電チャック部＞
静電チャック部２０は、半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス基板等の板状試料Ｗを設置する載置板２１と、この載置板２１に対向配置された支持板２２と、載置板２１と支持板２２の間に挟まれた静電吸着用内部電極２３と、支持板２２に埋設された内部電極端子２４と、を有している。
【００２７】
これら載置板２１及び支持板２２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体等の、機械的な強度と腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなるものとすることが好ましい。
また、載置板２１を上記のセラミックス焼結体とし、支持板２２をポリイミドなどの絶縁性の樹脂とすることで、安価な構造としても良い。
【００２８】
載置板２１の一面であり板状試料Ｗを設置する第１の面２０ａには、直径が板状試料Ｗの厚みより小さい突起部２６が複数個形成されている。これらの突起部２６が板状試料Ｗを支える構成となっている。
支持板２２には、厚さ方向に貫通する孔２２ａが設けられている。この孔２２ａには、内部電極端子２４が挿通する。
【００２９】
静電チャック部２０の厚みは０．７ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下が好ましい。静電チャック部２０の厚みが０．７ｍｍを下回ると、静電チャック部２０の機械的強度を確保することができない。一方、静電チャック部２０の厚みが５．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２０の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化し、さらには、静電チャック部２０の横方向の熱伝達の増加により、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難となる。
特に、載置板２１の厚みは、０．３ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下が好ましい。載置板２１の厚みが０．３ｍｍを下回ると、静電吸着用内部電極２３に印加された電圧により放電する危険性が高まる。一方、２．０ｍｍを超えると、板状試料Ｗを十分に吸着固定することができず、板状試料Ｗを十分に加熱することが困難となる。
【００３０】
静電吸着用内部電極２３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
静電吸着用内部電極２３の材料は載置板２１及び支持板２２に使用する材料との熱膨張差や耐熱性などを考慮して選定される。例えば、静電吸着用内部電極２３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３−Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ２Ｏ３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン（Ｙ２Ｏ３−Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属や、銀（Ａｇ）、炭素（Ｃ）等を使用することができる。
【００３１】
この静電吸着用内部電極２３の厚みは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５μｍ以上かつ２０μｍ以下である。
厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが１００μｍを越えると、この静電吸着用内部電極２３と載置板２１及び支持板２２との間の熱膨張率差に起因して、この静電吸着用内部電極２３と載置板２１及び支持板２２との接合界面にクラックが入り易くなるからである。
このような厚みの静電吸着用内部電極２３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
【００３２】
内部電極端子２４は、静電吸着用内部電極２３に直流電圧を印加するために設けられている。内部電極端子２４は、静電吸着用内部電極２３から孔２２ａを挿通して厚さ方向に延び、静電チャック部２０の第２の面２０ｂに露出している。
この内部電極端子２４の材料は、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極２３及び支持板２２の熱膨張係数に近似したものが好ましい。例えば、静電吸着用内部電極２３を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料が好適に用いられる。
【００３３】
＜加熱部材＞
加熱部材７は、静電チャック部２０の第２の面２０ｂに接着材６を介して所定のパターンで配設されている。
図２に第２の面２０ｂに形成された加熱部材７の配設パターンの一例を示す。加熱部材７は、相互に独立した２つのヒータ（内ヒータ７ａ、外ヒータ７ｂ）とから構成されている。内ヒータ７ａは、第２の面２０ｂの中心部に形成され、外ヒータ７ｂは、第２の面２０ｂの周縁部であって、内ヒータ７ａの外側に環状に形成されている。
【００３４】
内ヒータ７ａ及び外ヒータ７ｂは、それぞれが、帯状に蛇行させた金属材料のヒータパターンであり、第２の面２０ｂ全体に配設されている。
内ヒータ７ａ及び外ヒータ７ｂの端末部８には、図１に示す電極ピン３１が接続される。電極ピン３１から供給される電流によって、内ヒータ７ａ及び外ヒータ７ｂは発熱する。
加熱部材７の配設パターンは、上記のように相互に独立した２つ以上のヒータパターンにより構成してもよいが、１つのヒータパターンにより構成することもできる。しかしながら、本実施形態のように、複数の相互に独立したヒータ（内ヒータ７ａ、外ヒータ７ｂ）により構成することで、内ヒータ７ａ及び外ヒータ７ｂを個々に制御して、載置板２１の載置面に静電吸着により固定されている板状試料Ｗの面内温度分布を自由にかつ精度良く制御できる。
【００３５】
加熱部材７は、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の一定の厚みを有する。
加熱部材７の厚みが０．２ｍｍを超えると、加熱部材７のパターン形状が板状試料Ｗの温度分布として反映され、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になる。
また、加熱部材７を一定の厚みとすることで、加熱部材７の発熱量も加熱面全域で一定とすることができる。これにより、静電チャック部２０の第１の面２０ａにおける温度分布を均一化できる。
【００３６】
加熱部材７は、非磁性の金属薄板からなることが好ましく、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工することで形成できる。
加熱部材７を非磁性金属で形成することで、静電チャック装置１００を高周波雰囲気中で用いても加熱部材７が高周波により自己発熱しない。したがって、高周波雰囲気中であっても、板状試料Ｗの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となる。
【００３７】
接着材６は、加熱部材７を静電チャック部２０の第２の面２０ｂに接着するために設けられており、加熱部材７と同一のパターン形状を有する。
接着材６は、シート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、耐熱性及び絶縁性を有するものであることが好ましく、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等を採用できる。
接着材６の厚みは５μｍ以上１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以上５０μｍ以下である。この接着材６の面内の厚みのバラツキは１０μｍ以内が好ましい。接着材６の面内の厚みのバラツキが１０μｍを超えると、静電チャック部２０と加熱部材７との面内間隔に１０μｍを超えるバラツキが生じる。その結果、加熱部材７から静電チャック部２０に伝達される熱の面内均一性が低下し、静電チャック部２０の載置面における面内温度が不均一となる虞がある。
【００３８】
＜冷却ベース部＞
冷却ベース部５０は、静電チャック部２０を所望の温度に調整するためのもので、厚みのある円板形状を有する。
冷却ベース部５０としては、例えば、内部に冷媒を循環させる流路（図示略）が形成された液冷ベース等が好適である。
冷却ベース部５０を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。冷却ベース部５０の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
また、冷却ベース部５０の静電チャック部２０と対向する第１の面５０ａに、ポリイミドなどの絶縁性樹脂シートを張り付け耐電圧特性を向上させても良い。
【００３９】
冷却ベース部５０には、第１、第２の貫通孔５１、５２が設けられ、それぞれ絶縁管１５が取り付けられている。第１の貫通孔５１には、加熱部材７に給電する第１の給電構造部３０が挿通されている。第２の貫通孔５２には、内部電極端子２４に給電する第２の給電構造部４０が挿通されている。
またその他に、冷却ベース部５０には、板状試料Ｗの処理工程でウエハを押し上げるリフトピンを挿通させるための貫通孔、並びに板状試料Ｗと静電チャック部２０との間に供給する冷却ガスを供給するための貫通孔、等の目的に応じて複数の貫通孔が設けられている。
【００４０】
＜絶縁管＞
絶縁管１５は、第１、第２の貫通孔５１、５２にそれぞれ埋設されている。絶縁管１５には、加熱部材７又は内部電極端子２４に電力を供給するための第１、第２の給電構造部３０、４０が内装されている。
絶縁管１５の材料は樹脂製であってもセラミックス製であっても良いが、熱伝導、耐熱性、耐電圧、寸法精度、コストなどの面からセラミックス製とすることが好ましく、酸化アルミニウムなどを好適に採用できる。
また、絶縁管１５に代えて、第１、第２の貫通孔５１、５２の内周面に絶縁性の膜を形成するなどして、第１、第２の給電構造部３０、４０と冷却ベース部５０とを互いに絶縁しても良い。
【００４１】
絶縁管１５の内径は、例えば、５ｍｍ以上１５ｍｍ以下とすることが好ましい。絶縁管１５の内径を１５ｍｍ以下とすることで、絶縁管１５の周囲の均熱性を確保できる。また、絶縁管１５の内径を５ｍｍ以上とすることで、絶縁管１５の内部に第１、第２の給電構造部３０、４０を構成するための作業スペースを十分に確保できる。
絶縁管１５の厚さは、例えば、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下とすることが好ましい。絶縁管１５の厚さを２．５ｍｍ以下とすることで、絶縁管１５の周囲の均熱性を確保できる。また、絶縁管１５の厚さを０．５ｍｍ以上とすることで、絶縁管１５に十分な強度を持たせ、組み立て時に破損することを防止できる。
【００４２】
絶縁管１５は冷却ベース部５０の貫通孔５１、５２に接着剤（図示略）を用いて固定されている。また、絶縁管１５を貫通孔５１、５２に、熱伝導率の高いグリースを充填させた状態で嵌め合わせて取り付けても良い。いずれの場合であっても、貫通孔５１、５２の内周面と絶縁管１５の外周面との間に、空隙が生じないように取り付けることが好ましい。これにより、絶縁管１５とその周囲の冷却ベース部５０の熱分布を均一にすることができる。
【００４３】
絶縁管１５の＋Ｚ側の上端１５ｂは、冷却ベース部５０の第１の面５０ａに対して突出させず連続する平坦な面（面一）とすることが好ましい。絶縁管１５の上端１５ｂと冷却ベース部５０の上端を面一とすることで、冷却ベース部５０の第１の面５０ａ側に樹脂層８０を形成する際に、樹脂層８０に気泡が生じにくく樹脂層８０を均一な熱特性とすることができる。
【００４４】
＜給電構造部＞
第１の給電構造部３０は、接続端子３２、接続線３３、電極ピン３１、応力緩和層３４、遮蔽管３７を有している。第１の給電構造部３０の電極ピン３１は、加熱部材７の端末部８に接続されている。
同様に、第２の給電構造部４０は、接続端子４２、接続線４３、電極ピン４１、応力緩和層４４、遮蔽管４７を有している。第２の給電構造部４０の電極ピン４１は、静電チャック部２０の第２の面２０ｂから露出する内部電極端子２４の露出部２４ａに接続されている。
第１の給電構造部３０と第２の給電構造部４０とは、同様の構成を有し、以下に第１の給電構造部３０に代表して図１（ｂ）を基に説明を行う。第２の給電構造部４０は、特別に記載した場合を除いて、第１の給電構造部３０と同様の構成を有し同様の効果を奏するものである。
【００４５】
＜電極ピン＞
電極ピン３１は、加熱部材７に接続される先端面３１ａ側（＋Ｚ側）に設けられたツバ部３１ｂと、このツバ部３１ｂから立設された円柱部３１ｃとを有している。円柱部３１ｃの先端であり、電極ピン３１のツバ部３１ｂと反対側（−Ｚ側）の下端部３１ｄには、接続線３３が接続される。
電極ピン３１の長さは例えば、３ｍｍ以上１０ｍｍ以下とすることが好ましい。電極ピン３１は、加熱部材７に接続した状態で接続線３３を溶接又は半田で接続する場合がある。このような場合に、電極ピン３１の長さを３ｍｍ以上とすることで、溶接又は半田を溶融させるための熱が、接着材６に伝わりにくくなり、熱によって接着材６が劣化することを抑制できる。
電極ピン３１の円柱部３１ｃを雄ネジ部と雌ネジ部の分割構造とし、雄ネジ部と雌ネジ部の間に接続線３３を挟み込んで接続を行っても良い。
【００４６】
円柱部３１ｃの外径は、例えば、１．５ｍｍ以上５ｍｍ以下とすることが好ましい。円柱部３１ｃの外径を５ｍｍ以下とすることで、第１の給電構造部３０を小型化し、貫通孔５１を小径とすることができる。これにより冷却ベース部５０の均熱性の向上できる。また、円柱部３１ｃの外径を１．５ｍｍ以上とすることで、電極ピン３１の電気抵抗を十分に小さくして、電極ピン３１の発熱を防止できる。
【００４７】
ツバ部３１ｂの外径は、円柱部３１ｃの外径の１．５倍以上とすることが好ましく、例えば、４ｍｍ以上１４ｍｍ以下とすること好ましい。
ツバ部３１ｂの外径を４ｍｍ以上１４ｍｍ以下とすることで、電極ピン３１の先端面３１ａと加熱部材７と接合する際の溶接面積を必要十分に確保できる。
ツバ部３１ｂの厚さは例えば、０．１ｍｍ以上０．５ｍｍ以下とすることが好ましい。ツバ部３１ｂを０．５ｍｍ以下とすることで、電極ピン３１の外周に形成される応力緩和層３４が、ツバ部３１ｂと遮蔽管３７との間に隙間なく入り込み均一な層を形成できる。
【００４８】
電極ピン３１の材料は金属又は金属とセラミックスの複合体であり、加熱部材７の材料と同じ材料、若しくは加熱部材７の材料と同じ材料と他の材料の複合材料とすることが好ましい。
電極ピン３１と加熱部材７との接合は、溶接、導電性接着剤又はロウ付けにより行うことができる。特に、接続抵抗が低く、接続工程で大きな熱が発生しにくい、電子ビーム溶接もしくはレーザービーム溶接で電極ピン３１と加熱部材７との接合を行うことが好ましい。
接続抵抗が高い接続方法を採用すると、電極ピン３１を介して加熱部材７に電流を流した際に接続部が発熱して、静電チャック部２０の温度を精密に制御できなくなる虞がある。また、接続工程で大きな熱が発生する接続方法を採用すると、過剰な温度上昇により接着材６が劣化する虞がある。したがって、これらの懸念を排除できる電子ビーム溶接もしくはレーザービーム溶接を採用することが好ましい。また、電極ピン３１と加熱部材７との接合を溶接により行う場合には、電極ピン３１の材料を加熱部材７の材料と同じ材料と他の材料の複合材料とすることで、溶接の強度を高くすることができ、より好ましい。
【００４９】
図１（ａ）に示すように、第２の給電構造部４０の電極ピン４１は、内部電極端子２４に接続される先端面４１ａ側（＋Ｚ側）に設けられたツバ部４１ｂと、このツバ部４１ｂから立設する円柱部４１ｃとを有している。電極ピン４１は、第１の給電構造部３０の電極ピン３１と同じものを用いることができるほか、内部電極端子２４と同じ材料を用いても良い。
電極ピン４１と内部電極端子２４との接続は、溶接、導電性接着剤又はロウ付けで接合できる。電極ピン４１及び内部電極端子２４は、静電吸着用内部電極２３に電圧を加えるためのものであり、大きな電流が流れることはない。したがって、電極ピン４１と内部電極端子２４との接続方法として、電気抵抗が比較的大きな接続方法である導電性接着剤により接続を採用できる。これにより、接続作業を簡易化できる。
【００５０】
＜接続線＞
図１（ｂ）に示すように、接続線３３は、電極ピン３１と接続端子３２を電気的に接続するために設けられている。
接続線３３としては、可撓性を有する電気ケーブルを使用することが好ましく、例えば、銅線や銀線、及びこれらの撚り線の他、ばね材などを用いることができる。また、接続線３３は、屈曲された状態で電極ピン３１と接続端子３２との間のスペースに収納されることが好ましい。
接続線３３として可撓性を有する電気ケーブルを用い、屈曲させた状態で収納することで、冷却ベース部５０が熱膨張及び熱収縮して、電極ピン３１と接続端子３２との距離が変わる場合であっても、この距離の変化を吸収できる。したがって、電極ピン３１、接続端子３２、並びにこれらの接続部に付加が加わることを防止できる。また、接続端子３２に応力や衝撃が加わった場合には、電極ピン３１に応力や衝撃が伝わることを防ぎ、電極ピン３１及びその接続部に破損が生じることを防止できる。
【００５１】
＜接続端子＞
接続端子３２は、雌型コネクタである。この接続端子３２には、外部の電源から静電チャック装置１００に電気を供給するための雄型コネクタ（図示略）が接続することができる。
接続端子３２は導電性のものであればその材料は限定されない。
接続端子３２は、接続線３３によって電極ピン３１と接続されている。接続端子３２は、電極ピン３１と接続線３３を介して接続されているため、接続端子３２に熱や機械適応力が加わった場合であっても、電極ピン３１に影響が及びにくい。したがって、接続端子３２と電極ピン３１との接続は、はんだ付けや溶接、カシメなどの方法を採用できる。
また、接続端子３２は、固定板１６を介して、冷却ベース部５０の貫通孔５１に固定されている。
【００５２】
固定板１６は、貫通孔５１の−Ｚ側の開口部に取り付けられている。接続端子３２と固定板１６の固定、並びに固定板１６と冷却ベース部５０との固定は、例えばネジ止めによって行うことができる。また、固定板１６は、絶縁管１５と固定する構造となっていてもよい。固定板１６の材料にはセラミックスや絶縁性樹脂などが適宜選定される。
【００５３】
＜遮蔽管＞
遮蔽管３７は、電極ピン３１を内包してその外周を取り囲むように配置されている。遮蔽管３７の内周と電極ピン３１との間には、応力緩和層３４が形成されている。遮蔽管３７の外周には、樹脂層８０が回り込むように入り込んでいる。即ち、遮蔽管３７は、応力緩和層３４と樹脂層８０の間に配置されている。
遮蔽管３７は、冷却ベース部５０と静電チャック部２０とを接着する接着工程において、硬化前の樹脂層８０が応力緩和層３４の下端部３４ａ側（−Ｚ側）に入り込むことを抑制する。
【００５４】
遮蔽管３７の静電チャック部２０側（＋Ｚ側）の上端部３７ａは、加熱部材７と当接している。また、遮蔽管３７の静電チャック部２０と反対側（−Ｚ側）の下端部３７ｂは、接続端子３２の外周に達する位置まで延びている。
遮蔽管３７の長さは、遮蔽管３７を乗り越えて硬化前の樹脂層８０が応力緩和層３４の下端部３４ａ側に入り込むことが抑制できるものであればよい。したがって、遮蔽管３７の下端部３７ｂは、接続端子３２の外周に達していなくても良い。
【００５５】
遮蔽管３７の上端部３７ａは、加熱部材７と当接するが固定されていないことが好ましい。また、遮蔽管３７は、下端部３７ｂ近傍において接続端子３２の外周との間に隙間が形成されている。このように、遮蔽管３７を固定させないことで、熱膨張、熱収縮に起因して樹脂層８０と冷却ベース部５０と対する位置ずれが生じた場合に、遮蔽管３７は、樹脂層８０に追随して移動することができる。
【００５６】
遮蔽管３７と電極ピン３１とは、接触していない。即ち、遮蔽管３７は、その内周面３７ｃと電極ピン３１のツバ部３１ｂの外周面３１ｅとの間に所定の隙間を設けるように配置されている。隙間を設けることで、熱膨張、熱収縮に起因する樹脂層８０の位置ずれに遮蔽管３７が追随し電極ピン３１に応力が加わることを抑制できる。
樹脂層８０の位置ずれ量は、樹脂層８０の材質や想定される温度、冷却ベース部５０の大きさ等に依存して変わる。したがって、遮蔽管３７の内周面３７ｃとツバ部３１ｂの外周面３１ｅとの間の隙間の大きさは、樹脂層８０の冷却ベース部５０に対する位置ずれ量に応じて設定することが好ましい。一例として、１ｍｍ程度とすることができる。
【００５７】
遮蔽管３７の外周面３７ｄと絶縁管１５の内周面１５ａとの間には、例えば、１ｍｍ以上５ｍｍ以下の隙間が設けられ、この隙間に樹脂層８０が回り込んで外周樹脂層８１が形成される。１ｍｍ以上５ｍｍ以下の隙間を設けることで、この隙間に樹脂層８０を構成する材料が均一に回り込み、均一な外周樹脂層８１を形成できる。
【００５８】
遮蔽管３７の材質は金属や樹脂などから選定できるが、絶縁材料であることが好ましく、これによれば、電極ピン３１の絶縁性を高めることができる。例えば、シリコーン系、テフロン（登録商標）系の樹脂を用いることができる。
遮蔽管３７の厚さは、５０μｍ以上１ｍｍ以下であることが好ましい。これによれば、十分な絶縁性能と強度を有する遮蔽管３７とすることができる。
【００５９】
＜応力緩和層＞
応力緩和層３４は、電極ピン３１の外周と遮蔽管３７の内周面３７ｃの間に配置される。
応力緩和層３４は、樹脂層８０と静電チャック部２０（特に支持板２２）との熱膨張差により発生する際の応力を緩和するために設けられる。樹脂層８０と静電チャック部２０は、互いに熱膨張係数が異なる。したがって、温度変化により樹脂層８０は、静電チャック部２０に対して相対的な位置ずれを生じる。電極ピン３１は、静電チャック部２０に接着材６を介して固定された加熱部材７に溶接等の接続方法で接続されているため、樹脂層８０の位置ずれに追随することができない。応力緩和層３４は、電極ピン３１の外周に設けられていることによって、樹脂層８０がずれた場合であっても、電極ピン３１に加わる応力を軽減できる。これによって、電極ピン３１自身の破損や、電極ピン３１と加熱部材７との接続部の破損を防ぐことができ、静電チャック装置１００の信頼性を高めることができる。
【００６０】
また、応力緩和層３４を設けることで、電極ピン３１の周囲の均熱性を高めることができる。応力緩和層３４の周囲には、遮蔽管３７を介して外周樹脂層８１が形成されている。外周樹脂層８１は、樹脂層８０から遮蔽管３７と絶縁管１５の間の隙間に延出している。この外周樹脂層８１は、樹脂層８０と同じ樹脂材料からなるため、高い熱伝導性を有している。したがって、応力緩和層３４は、外周樹脂層８１に遮蔽管３７を介して効率よく熱を伝えることができ電極ピン３１の周囲と樹脂層８０との熱分布を均一にすることができる。
【００６１】
応力緩和層３４の下端部３４ａ側（−Ｚ側）であって、応力緩和層３４と接続端子３２との間には、空隙９が形成されていることが好ましい。この空隙９は、応力緩和層３４が変形した際に構成する材料が入り込む領域として機能する。このような空隙９は、応力緩和層３４として、発泡性の材料等の体積を変えて変形できる材料である場合には、設けなくても良い。
【００６２】
応力緩和層３４の外径（即ち、本実施形態において遮蔽管３７の内径）は、電極ピン３１が接続される加熱部材７の幅よりも小さくすることが好ましい。これにより、応力緩和層３４が加熱部材７の幅方向に内包され、応力緩和層３４と樹脂層８０との熱伝導率の差が均熱性を阻害することを抑制できる。
【００６３】
応力緩和層３４は、接着性を有する材料から構成させることで電極ピン３１及び遮蔽管３７と接着させることができる。また、応力緩和層３４と電極ピン３１とを接着剤を介し接着固定しても良い。応力緩和層３４と電極ピン３１とを接着固定することで、製造時に応力緩和層３４が電極ピン３１に対して位置がずれすることを防止できる。
【００６４】
応力緩和層３４としては、柔軟性の樹脂材料を使用することが好ましい。具体的には、応力緩和層３４のヤング率は１ＭＰａ以下とすることが好ましく、０．３ＭＰａ以下とすることがより好ましい。例えば柔軟性のシリコーン樹脂などの樹脂自体のヤング率が低い材料の他、発泡性ポリイミドなど空孔により応力が緩和できるものを用いることができる。また、応力緩和層３４としてシリコーンゴムを用いてもよい。
応力緩和層３４は、樹脂層８０に使用する材料に比べ、熱伝導率、耐電圧、強度などで劣る材料からも選定してもよい。
【００６５】
応力緩和層３４は、外周樹脂層８１より柔軟性を有する材料で形成されている。より具体的には、応力緩和層３４のヤング率は、外周樹脂層８１のヤング率より低い。これにより応力緩和層３４は、外周樹脂層８１の変形により生じる弾性変形力を緩和して電極ピン３１に加わる負荷を軽減できる。
【００６６】
図１（ａ）に示す第２の給電構造部４０の応力緩和層４４も第１の給電構造部３０と同様の構造を有する。即ち、応力緩和層４４は、電極ピン４１の外周と遮蔽管４７の内周面の間に配置される。電極ピン４１は、内部電極端子２４に接続されているため、樹脂層８０の静電チャック部２０に対するずれに追随することができない。応力緩和層４４が設けられていることによって、樹脂層８０と静電チャック部２０とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン４１に加わる応力を軽減でき、電極ピン４１自身の破損や、電極ピン４１と内部電極端子２４との接続部の破損を防ぐことができる。さらに、応力緩和層４４は、応力緩和層３４と同様に、外周樹脂層８１より柔軟性を有する材料で形成されている。これにより応力緩和層４４は、外周樹脂層８１の変形により生じる弾性変形力を緩和できる。
また、応力緩和層４４が設けられていることで、電極ピン４１の周囲の均熱性を高めるという効果も奏する。
【００６７】
＜樹脂層８０＞
図１（ａ）に示すように、樹脂層８０は、静電チャック部２０の第２の面２０ｂと冷却ベース部５０の第１の面５０ａの間に介在する。樹脂層８０は、加熱部材７が接着された静電チャック部２０と冷却ベース部５０とを接着一体化するとともに、熱応力の緩和作用を有する。
樹脂層８０は、その内部や、静電チャック部２０の第２の面２０ｂ、加熱部材７の下面（−Ｚ側の面）、並びに冷却ベース部５０の第１の面５０ａとの界面に空隙や欠陥が少ないことが望まれる。空隙や欠陥が形成されていると、熱伝達性が低下して板状試料Ｗの均熱性が阻害される虞がある。
【００６８】
この樹脂層８０は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体またはアクリル樹脂で形成されている。樹脂層８０は、流動性ある樹脂組成物を静電チャック部２０と冷却ベース部の間に充填した後に加熱硬化させることで形成することが好ましい。冷却ベース部５０の第１の面５０ａには加熱部材７が設けられており、これにより凹凸が形成されている。また、冷却ベース部５０の第１の面５０ａ及び静電チャック部２０の第２の面２０ｂは必ずしも平坦ではない。流動性の樹脂組成物を冷却ベース部５０と静電チャック部２０の間に充填させた後に硬化させて樹脂層８０を形成することで、静電チャック部２０と冷却ベース部５０の凹凸に起因して樹脂層８０に空隙が生じることを抑制できる。これにより、樹脂層８０の熱伝導特性を面内に均一にすることが出来、静電チャック部２０の均熱性を高めることが出来る。
【００６９】
シリコーン系樹脂組成物は、耐熱性、弾性に優れた樹脂であり、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有するケイ素化合物を含む。このシリコーン系樹脂組成物は、例えば、下記の式（１）または式（２）の化学式で表すことができる。
【００７０】
【化１】
2015207765.tif 000003
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
【００７１】
【化２】
2015207765.tif 000004
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
【００７２】
このようなシリコーン樹脂としては、特に、熱硬化温度が７０℃以上１４０℃以下のシリコーン樹脂が好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部２０の支持板２２と、冷却ベース部５０とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が始まってしまい、作業性に劣ることとなるので好ましくない。一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、静電チャック部２０の支持板２２と、冷却ベース部５０との熱膨張差が大きく、静電チャック部２０の支持板２２と、冷却ベース部５０との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じる虞があるので好ましくない。
【００７３】
このシリコーン樹脂としては、硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下の樹脂が好ましい。ここで、硬化後のヤング率が８ＭＰａを超えると、樹脂層８０に昇温、降温の熱サイクルが負荷された際に、支持板２２と冷却ベース部５０との熱膨張差を吸収することができず、樹脂層８０の耐久性が低下するので、好ましくない。
【００７４】
この樹脂層８０には、平均粒径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下の無機酸化物、無機窒化物、無機酸窒化物からなるフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、樹脂層８０の熱伝達率を制御することができる。
【００７５】
すなわち、表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の混入率を高めることにより、樹脂層８０を構成する有機系接着剤の熱伝達率を大きくすることができる。
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成されているので、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と比較して優れた耐水性を有している。したがって、シリコーン系樹脂組成物を主成分とする樹脂層８０の耐久性を確保することができ、その結果、静電チャック装置１００の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【００７６】
また、この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面が、優れた耐水性を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層により被覆されているので、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が大気中の水により加水分解される虞が無く、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝達率が低下する虞もなく、樹脂層８０の耐久性が向上する。
なお、この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗへの汚染源となる虞もなく、この点からも好ましいフィラーということができる。
【００７７】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、被覆層中のＳｉとシリコーン系樹脂組成物とにより強固な結合状態を得ることが可能であるから、樹脂層８０の伸び性を向上させることが可能である。これにより、静電チャック部２０の支持板２２の熱膨張率と冷却ベース部５０の熱膨張率との差に起因する熱応力を緩和することができ、静電チャック部２０と冷却ベース部５０とを精度よく、強固に接着することができる。また、使用時の熱サイクル負荷に対する耐久性が充分となるので、静電チャック装置１００の耐久性が向上する。
【００７８】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径は、１μｍ以上かつ１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ以上かつ５μｍ以下である。
ここで、この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径が１μｍを下回ると、粒子同士の接触が不十分となり、結果的に熱伝達率が低下する虞があり、また、粒径が細か過ぎると、取扱等の作業性の低下を招くこととなり、好ましくない。一方、平均粒径が１０μｍを越えると、接着層の厚みにばらつきが生じ易くなるので好ましくない。
【００７９】
また、この樹脂層８０は、ヤング率が１ＧＰａ以下で、柔軟性（ショア硬さがＡ１００以下）を有する熱硬化型アクリル樹脂接着剤で形成されていてもよい。この場合は、フィラーは含有していてもよく、含有していなくともよい。
【００８０】
＜外周樹脂層＞
図１（ｂ）に示すように、樹脂層８０は、遮蔽管３７の外周面３７ｄと絶縁管１５の内周面１５ａとの間に回り込んで外周樹脂層８１を形成する。
この外周樹脂層８１は、樹脂層８０と同じ樹脂材料からなり、例えば上述したフィラーを含有することにより熱伝導率が高められている。これに対して、応力緩和層３４を構成する樹脂材料は、柔軟性を維持するためにフィラーを含有させていないか、含有させていてもわずかな量となる。この場合、応力緩和層３４の熱伝導率は、樹脂層８０と比較して低くなる。また、応力緩和層３４を構成する樹脂材料として発泡性のものを用いる場合には、熱伝導率は非常に小さくなってしまう。応力緩和層３４の熱伝導率が低いことで、応力緩和層３４の周囲において、静電チャック部２０の均熱性が阻害される虞がある。
本実施形態の静電チャック装置１００は、外周樹脂層８１を形成することにより、応力緩和層３４は、遮蔽管３７を介して外周樹脂層８１に熱を伝えることができる。これにより、電極ピン３１の周囲の均熱性を高めることができる。
【００８１】
また、外周樹脂層８１は、冷却ベース部５０の貫通孔５１に埋設された絶縁管１５の内周面１５ａに接触している。外周樹脂層８１は、絶縁管１５の内周面１５ａに広がって形成されていることで、冷却ベース部５０と高効率で熱交換が行われる。したがって、応力緩和層３４は、外周樹脂層８１を介して効率よく冷却されて、静電チャック部２０の均熱性を向上できる。
【００８２】
外周樹脂層８１は、樹脂層８０が遮蔽管３７と絶縁管１５の間に回り込むことで形成し、樹脂層８０と連続した層とすることが好ましい。
例えば、外周樹脂層８１として、樹脂層８０と異なる種類の材料を用いた場合や、樹脂層８０を形成後に別途樹脂を注入させて形成させた場合には、外周樹脂層８１の層内に樹脂の境界部が形成され、外周樹脂層８１を絶縁層として機能させることが出来ない。
外周樹脂層８１を樹脂層８０と連続した層とすることで、外周樹脂層８１を絶縁層として機能させ第１の給電構造部３０と冷却ベース部５との間の絶縁破壊を好適に防ぐことが出来る。
【００８３】
＜製造方法＞
次に、この静電チャック装置１００の製造方法について説明する。
まず、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体または酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体により板状の載置板２１及び支持板２２を作製する。この場合、炭化ケイ素粉末及び酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末または酸化イットリウム粉末を所望の形状に成形し、その後、例えば１４００℃〜２０００℃の温度、非酸化性雰囲気、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、載置板２１及び支持板２２を得ることができる。
【００８４】
次いで、支持板２２に、内部電極端子２４を嵌め込み保持するための固定孔を複数個形成する。
次いで、内部電極端子２４を、支持板２２の固定孔に密着固定し得る大きさ、形状となるように作製する。この内部電極端子２４の作製方法としては、例えば、内部電極端子２４を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。
【００８５】
このとき、内部電極端子２４に用いられる導電性セラミックス粉末としては、静電吸着用内部電極２３と同様の材質からなる導電性セラミックス粉末が好ましい。
また、内部電極端子２４を金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。
【００８６】
次いで、内部電極端子２４が嵌め込まれた支持板２２の表面の所定領域に、内部電極端子２４に接触するように、上記の導電性セラミックス粉末等の導電材料を有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し、乾燥して、静電吸着用内部電極２３とする。
この塗布法としては、均一な厚さに塗布する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが望ましい。また、他の方法としては、蒸着法あるいはスパッタリング法により上記の高融点金属の薄膜を成膜する方法、上記の導電性セラミックスあるいは高融点金属からなる薄板を配設して静電吸着用内部電極２３とする方法等がある。
【００８７】
また、支持板２２上の静電吸着用内部電極２３を形成した領域以外の領域に、絶縁性、耐腐食性、耐プラズマ性を向上させるために、載置板２１及び支持板２２と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層を形成する。この絶縁材層は、例えば、載置板２１及び支持板２２と同一組成または主成分が同一の絶縁材料粉末を有機溶媒に分散した塗布液を、上記所定領域にスクリーン印刷等で塗布し、乾燥することにより形成することができる。
【００８８】
次いで、支持板２２上の静電吸着用内部電極２３及び絶縁材層の上に載置板２１を重ね合わせ、次いで、これらを高温、高圧下にてホットプレスして一体化する。このホットプレスにおける雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性雰囲気が好ましい。また、ホットプレスにおける一軸加圧の際の圧力は５ＭＰａ〜１０ＭＰａが好ましく、温度は１４００℃〜１８５０℃が好ましい。
【００８９】
このホットプレスにより、静電吸着用内部電極２３は焼成されて導電性複合焼結体からなる静電吸着用内部電極２３となる。同時に、支持板２２及び載置板２１は、接合一体化される。
また、内部電極端子２４は、高温、高圧下でのホットプレスで再焼成され、支持板２２の固定孔に密着固定される。
そして、これら接合体の上下面、外周、及びガス穴等を機械加工し、静電チャック部２０とする。
【００９０】
次いで、この静電チャック部２０の第２の面２０ｂの所定の領域に、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有しかつ加熱部材７と同一のパターン形状のシート状またはフィルム状の接着性樹脂を貼着し、接着材６とする。
この接着材６は、静電チャック部２０の第２の面２０ｂに、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有する接着性樹脂シートまたは接着性樹脂フィルムを貼着し、このシートまたはフィルムに加熱部材７と同一のパターンを形成することによっても作製することができる。
【００９１】
次いで、この接着材６上に、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の一定の厚みを有する、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等の非磁性金属薄板を貼着し、この非磁性金属薄板をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工し、加熱部材７とする。
これにより、静電チャック部２０の第２の面２０ｂに所望のヒータパターンを有する加熱部材７が接着材６を介して形成された加熱部材７付きの静電チャック部２０が得られる。
【００９２】
次いで、所定の大きさ及び形状の電極ピン３１、４１を作製する。この電極ピン３１、４１の作製方法は、上述した内部電極端子２４の作製方法と同様、例えば、電極ピン３１、４１を導電性複合焼結体とした場合、導電性セラミックス粉末を、所望の形状に成形して加圧焼成する方法等が挙げられる。
また、電極ピン３１、４１を金属とした場合、高融点金属を用い、研削法、粉末治金等の金属加工法等により形成する方法等が挙げられる。
【００９３】
次いで、第１の給電構造部３０を構成する電極ピン３１、接続線３３、接続端子３２をそれぞれ接続する。同様に、第２の給電構造部４０を構成する電極ピン４１、接続線４３、接続端子４２をそれぞれ接続する。電極ピン３１、４１と接続線３３、４３との接続は溶接又は半田付けにより行うことができる。また、接続線３３、４３と接続端子３２、４２との接続はカシメにより行うことができる。
【００９４】
次いで、電極ピン３１を加熱部材７に、電子ビーム溶接により接続する。また、電極ピン４１を内部電極端子２４に導電性接着剤により接続する。
以上の工程により、静電チャック部２０から、電極ピン３１、４１、接続線３３、４３を介し接続端子３２、４２までが電気的に接続された構成となる。
【００９５】
次いで、電極ピン３１、４１外周に柔軟性の樹脂を接着して、応力緩和層３４、４４を形成する。さらに、この応力緩和層３４、４４の外周に遮蔽管３７、４７を配置する。
応力緩和層３４、４４を形成する工程は、電極ピン３１、４１の周囲に予め遮蔽管３７、４７を配置した後に、未硬化の応力緩和層３４、４４を遮蔽管３７、４７の内側に流し込み硬化させることで行っても良い。
【００９６】
一方、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等からなる金属材料に機械加工を施し、必要に応じて、この金属材料の内部に冷媒を循環させる流路等を形成する。
この冷却ベース部５０の少なくともプラズマに曝される面には、アルマイト処理を施すか、あるいはアルミナ等の絶縁膜を成膜することが好ましい。
次いで、貫通孔５１、５２を形成する。さらに、これらの貫通孔５１、５２に、接着剤（図示略）により絶縁管１５を内挿固定する。
【００９７】
次いで、冷却ベース部５０の第１の面５０ａの縁部近傍にスペーサ（図示略）を貼付する。
次いで、冷却ベース部５０の第１の面５０ａの所定領域に、例えば、シリコーン系樹脂組成物からなる接着剤を塗布する。この接着剤は、樹脂層８０を構成する未硬化の樹脂である。接着剤の塗布量は、静電チャック部２０と冷却ベース部５０とがスペーサにより一定の間隔を保持した状態で接合一体化できるように、所定量の範囲内とする。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等が挙げられるが、冷却ベース部５０上の所定領域に精度良く形成する必要があることから、スクリーン印刷法等を用いることが好ましい。
【００９８】
塗布後、静電チャック部２０と冷却ベース部５０とを接着剤及び所定厚さのスペーサを介して重ね合わせる。
この重ね合わせる工程において、静電チャック部２０から垂下する電極ピン３１、４１、遮蔽管３７、４７、接続線３３、４３、接続端子３２、４２を、貫通孔５１、５２に埋設された絶縁管１５の内部に挿通させる。
次いで、静電チャック部２０と冷却ベース部５０との間隔がスペーサの厚みになるまで落し込み、押し出された余分な接着剤を除去した後に、接着剤を硬化させ樹脂層８０を形成する。
【００９９】
このように、液状の接着剤を冷却ベース部５０の第１の面５０ａに塗布して、上方から静電チャック部２０を押し付けることで、絶縁管１５の外周と遮蔽管３７、４７の間の隙間に液状の接着剤が回り込む。さらにこの回り込んだ接着剤を硬化させることで、樹脂層８０から延出する外周樹脂層８１が形成できる。
【０１００】
次いで、固定板１６を、貫通孔５１、５２の−Ｚ側の開口部に取り付ける。さらに、静電チャック部２０から垂下する接続端子３２、４２を固定板１６に固定する。
以上により、静電チャック部２０及び冷却ベース部５０は、樹脂層８０を介して接合一体化され、本実施形態の静電チャック装置１００が得られることとなる。
【０１０１】
第１実施形態の静電チャック装置１００は、電極ピン３１、４１の外周に応力緩和層３４、４４が設けられている。これによって、熱膨張率の差に起因して静電チャック部２０と樹脂層８０とに位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン３１、４１に加わる応力を緩和することができる。したがって、電極ピン３１、４１の破損や、電極ピン３１、４１と内部電極端子２４又は加熱部材７との接続部の破損を防止できる。
【０１０２】
また、第１実施形態の静電チャック装置１００は、樹脂層８０が絶縁管１５の内周と遮蔽管３７、４７の外周の間に延出した外周樹脂層８１を有している。この外周樹脂層８１は、応力緩和層３４、４４の外周から遮蔽管３７、４７を介し、冷却ベース部５０に熱を移動させる役割を果たすことができる。したがって、応力緩和層３４、４４は効率よく冷却される。さらに、静電チャック部２０の応力緩和層３４、４４と接触する領域も効率よく冷却でき、静電チャック部２０の均熱性を向上できる。
【０１０３】
さらに、第１実施形態の静電チャック装置１００は、応力緩和層３４、４４が、外周樹脂層８１より柔軟性を有する材料で形成されている。熱膨張等に起因して外周樹脂層８１が変形した場合、外周樹脂層８１の弾性変形力は、遮蔽管３７、４７および応力緩和層３４、４４を介して電極ピン３１、４１に負荷を与える。応力緩和層３４、４４が、外周樹脂層８１より柔軟性を有することで、弾性変形力の伝達経路で柔軟に変形して応力を緩和する。これにより、電極ピン３１、４１に加わる負荷を軽減できる。これにより、電極ピン３１、４１自身の破損や、電極ピン３１、４１の接続部の破損を防止できる。
【０１０４】
＜＜第２実施形態＞＞
図３は、第２実施形態の静電チャック装置２００を示す断面図である。以下に、図３を基に静電チャック装置２００について説明する。なお、上述の第１実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第２実施形態の静電チャック装置２００は、第１、第２の給電構造部２３０、２４０に第１実施形態における遮蔽管３７、４７（図１（ａ）参照）を有していない点が異なる。
【０１０５】
この静電チャック装置２００は、板状試料Ｗを設置する円板状の静電チャック部２０と、この静電チャック部２０を冷却する円板状の冷却ベース部２５０と、これらを接着一体化する樹脂層２８０と、を有している。
冷却ベース部２５０は、厚さ方向に貫通する第１、第２の貫通孔２５１、２５２を備えている。第１、第２の貫通孔２５１、２５２には、それぞれ絶縁管１５が埋設されている。各絶縁管１５には、それぞれ第１、第２の給電構造部２３０、２４０が内装されている。
また、絶縁管１５の内周面と第１、第２の給電構造部２３０、２４０の間には、樹脂層２８０から延出する外周樹脂層２８１が形成されている。
【０１０６】
第１の給電構造部２３０は、接続端子３２、接続線３３、電極ピン３１、応力緩和層２３４を有している。第１の給電構造部２３０の電極ピン３１は、加熱部材７の端末部８に接続されている。
第１の給電構造部２３０の応力緩和層２３４は、電極ピン３１の外周にされている。また、応力緩和層２３４の外周と絶縁管１５の内周面との間には、樹脂層２８０から延出する外周樹脂層２８１が形成されている。
【０１０７】
同様に、第２の給電構造部２４０は、接続端子４２、接続線４３、電極ピン４１、応力緩和層２４４を有している。第２の給電構造部２４０の電極ピン４１は、静電チャック部２０の第２の面２０ｂから露出する内部電極端子２４に接続されている。
第２の給電構造部２４０の応力緩和層２４４は、電極ピン４１の外周にされている。また、応力緩和層２４４の外周と絶縁管１５の内周面との間には、樹脂層２８０から延出する外周樹脂層２８１が形成されている。
【０１０８】
応力緩和層２３４、２４４は、樹脂層２８０と静電チャック部２０（特に支持板２２）との熱膨張差により発生する際の応力を緩和するために設けられる。応力緩和層２３４、２４４が設けられていることによって、樹脂層２８０が温度変化によって静電チャック部２０に対して相対的な位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン３１、４１に加わる応力を軽減できる。これによって、電極ピン３１、４１自身の破損や、電極ピン３１、４１の接続部の破損を防ぐことができ、静電チャック装置２００の信頼性を高めることができる。
【０１０９】
また、第１実施形態と同様に、応力緩和層２３４、２４４は、外周樹脂層２８１より柔軟性を有する材料で形成されている。熱膨張等に起因して外周樹脂層２８１が変形した場合、外周樹脂層２８１の弾性変形力は、応力緩和層２３４、２４４を介して電極ピン３１、４１に負荷を与える。応力緩和層２３４、２４４が、外周樹脂層２８１より柔軟性を有することで、弾性変形力の伝達経路において柔軟に変形して応力を緩和し電極ピン３１、４１に加わる負荷を軽減することができる。これにより、電極ピン３１、４１自身の破損や、電極ピン３１、４１の接続部の破損を防止できる。
【０１１０】
応力緩和層２３４、２４４の周囲であって絶縁管１５との隙間には、それぞれ外周樹脂層２８１が形成されている。外周樹脂層２８１は、樹脂層２８０と同じ樹脂材料からなるため、高い熱伝導性を有している。したがって、応力緩和層２３４、２４４は、外周樹脂層２８１に効率よく熱を伝えることができ電極ピン３１、４１の周囲と樹脂層２８０との熱分布を均一にすることができる。この外周樹脂層２８１は、応力緩和層２３４、２４４の外周から冷却ベース部２５０に熱を移動させる役割を果たすことができる。したがって、応力緩和層２３４、２４４は効率よく冷却される。さらに、静電チャック部２０の応力緩和層２３４、２４４と接触する領域も効率よく冷却でき、静電チャック部２０の均熱性を向上できる。
【０１１１】
＜＜第３実施形態＞＞
図４は、第３実施形態の静電チャック装置３００を示す断面図である。以下に、図４を基に静電チャック装置３００について説明する。なお、上述の第１実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
第３実施形態の静電チャック装置３００は、第１、第２の給電構造部３３０、３４０に第１実施形態における遮蔽管３７、４７並びに応力緩和層３４、４４（図１（ａ）参照）を有していない点が異なる。
【０１１２】
この静電チャック装置３００は、板状試料Ｗを設置する円板状の静電チャック部２０と、この静電チャック部２０を冷却する円板状の冷却ベース部３５０と、これらを接着一体化する樹脂層３８０と、を有している。
冷却ベース部３５０は、厚さ方向に貫通する第１、第２の貫通孔３５１、３５２を備えている。第１、第２の貫通孔３５１、３５２には、それぞれ絶縁管１５が埋設されている。各絶縁管１５には、それぞれ第１、第２の給電構造部３３０、３４０が内装されている。
また、絶縁管１５の内周面と第１、第２の給電構造部３３０、３４０の間には、樹脂層３８０から延出する外周樹脂層３８１が形成されている。
【０１１３】
第１の給電構造部３３０は、接続端子３２、接続線３３、電極ピン３１を有している。第１の給電構造部３３０の電極ピン３１は、加熱部材７の端末部８に接続されている。
第１の給電構造部３３０の電極ピン３１の外周には、所定の隙間（空隙３０１）を介して外周樹脂層３８１が形成されている。
同様に、第２の給電構造部３４０は、接続端子４２、接続線４３、電極ピン４１を有している。第２の給電構造部３４０の電極ピン４１は、静電チャック部２０の第２の面２０ｂから露出する内部電極端子２４に接続されている。
第２の給電構造部３４０の電極ピン４１の外周には、所定の隙間（空隙４０１）を介して外周樹脂層３８１が形成されている。
【０１１４】
電極ピン３１、４１の外周に空隙３０１、４０１が設けられていることによって、樹脂層３８０が温度変化によって静電チャック部２０に対して相対的な位置ずれが生じた場合であっても、電極ピン３１、４１に応力が加わることがない。これによって、電極ピン３１、４１自身の破損や、電極ピン３１、４１の接続部の破損を防ぐことができ、静電チャック装置３００の信頼性を高めることができる。
【０１１５】
本実施形態の静電チャック装置３００は、電極ピン３１、４１の周囲に空隙３０１、４０１を介して、外周樹脂層３８１が形成される。外周樹脂層３８１は、冷却ベース部３５０の第１、第２の貫通孔３５１、３５２にそれぞれ埋設された絶縁管１５の内周面に接触している。外周樹脂層３８１は、絶縁管１５の内周面に広がって形成されていることで、冷却ベース部３５０と高効率で熱交換が行われる。したがって、空隙３０１、４０１の周囲の樹脂層３８０は、その他の部分と比較して、冷却効率が高められている。したがって、静電チャック部２０において空隙３０１、４０１の近傍であっても、他の部分と同等に冷却することができ、静電チャック部２０の均熱性を確保することができる。
【０１１６】
空隙３０１、４０１は、電極ピン３１、４１の周囲に仮設の樹脂層（以下、仮設樹脂層）を設けた状態で、静電チャック装置３００を組み立てて、最終工程として仮設樹脂層を除去することで形成することが好ましい。仮設樹脂層を除去する方法としては、熱や有機溶剤を利用して溶解させる方法などを用いることができる。この場合は、仮設樹脂層の構成材料として熱や有機溶剤により溶解するものを用いることが好ましい。仮設樹脂層を除去する方法を採用することで、機械加工を行うことなく空隙３０１、４０１を形成できるため、周囲の部材に損傷を与える虞がない。また、機械加工を行う場合と比較して、空隙３０１、４０１形成後の洗浄が容易となる。
【０１１７】
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
【符号の説明】
【０１１８】
６…接着材、７…加熱部材（ヒータエレメント）、９、３０１、４０１…空隙（隙間）、１５…絶縁管（碍子）、１６…固定板、２０…静電チャック部、２０ａ…第１の面、２０ｂ…第２の面、２３…静電吸着用内部電極、２４…内部電極端子、３０、４０、２３０、２４０、３３０、４４０…給電構造部、３１、４１…電極ピン、３２、４２…接続端子、３３、４３…接続線、３４、４４、２３４、２４４…応力緩和層、３７、４７…遮蔽管、４０…第２の給電構造部、５０、２５０、３５０…冷却ベース部、５１、５２、２５１、２５２、３５１、３５２…貫通孔、８０、２８０、３８０…樹脂層、８１、２８１、３８１…外周樹脂層、１００、２００、３００…静電チャック装置、Ｗ…板状試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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