(57)【要約】【課題】半導体ウェハ等の板状試料における面内温度分布が小さく、プラズマ印加に伴う経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整を行うことができ、局所的な温度制御も行うことができる静電チャックを提供する。【解決手段】板状試料を載置する載置面１１ａを有する載置板１１と、この載置板１１と一体化されて載置板１１を支持する支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電吸着用内部電極１３とを備えた静電チャック部２と、この静電チャック部２に固定された冷却ベース部３とを備え、この静電チャック部２と冷却ベース部３との間にヒータ４を設け、このヒータ４を静電チャック部２に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、冷却ベース部３に絶縁性の接着剤層５により固定した。【選択図】図１
2008300491.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状試料を載置する載置面を有する載置板と、この載置板と一体化されて該載置板を支持する支持板と、これら載置板と支持板との間に設けられた静電吸着用内部電極とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部に固定された冷却ベース部とを備えてなる静電チャックにおいて、
前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に加熱部材を設け、
この加熱部材を、前記静電チャック部に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、前記冷却ベース部に絶縁性の接着剤層により固定してなることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
前記接着剤層の熱伝達率は１０００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ１０００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
【請求項３】
前記載置面に突起部が複数個形成され、かつ、これらの突起部が形成された載置面と前記板状試料との間の接触面積は、静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ１５％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック。
【請求項４】
前記加熱部材の厚みは０．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１、２または３記載の静電チャック。
【請求項５】
前記載置板及び前記支持板はセラミックスからなり、かつ、前記静電チャック部の厚みは０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項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、静電チャックに関し、さらに詳しくは、半導体ウェハ等の板状試料を静電気力により吸着固定する際に好適に用いられ、半導体製造ラインにおける成膜処理、エッチング処理、露光処理等の各種工程においても、板状試料における面内温度分布が小さく、プラズマ印加に伴う経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整が可能であり、局所的な温度制御も可能な静電チャックに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
静電チャックは、誘電体層に狭持された静電吸着用内部電極と前記誘電体層上に載置された半導体ウェハ等の板状試料との間に静電気力を発生させて板状試料を吸着固定するものであり、誘電体層の厚みを一定とし、静電吸着用電極を板状試料とほぼ同等の大きさとすれば、板状試料の全面にわたってほぼ均一な静電気力を発生させることができ、したがって、板状試料の表面が平坦になるように精度良く固定することができる。
この静電チャックは、静電吸着力を用いているために、真空下においても使用可能であることから、半導体製造ラインの成膜処理、エッチング処理、露光処理等の各種工程で広く利用されている。
【０００３】
ところで、近年、半導体の製造工程では、ＩＣなどの高集積化・微細化により、エッチング処理時に、より均一な温度にて半導体ウェハを処理することが求められている。
半導体ウェハのエッチング特性は、ウェハ面内のプラズマ密度およびウェハの温度に影響される。そのため、ウェハ面内におけるプラズマ密度および温度のばらつきは、ウェハ面内でのエッチング状態のバラツキを生じさせ、歩留まり低下の原因となっている。
また、プラズマ印加に伴うウェハの経時的な温度上昇により、エッチングの初期段階と後期段階では、エッチング状態が異なったものとなるために、面内のエッチング状態のバラつきに加え、深さ方向での変動といった問題が生じている。
【０００４】
従来より、半導体ウェハの面内の温度分布を調整する方法として、ウェハと静電チャックの吸着面との間にヘリウム等のガスを介在させることにより、面内でガス圧力を調整する方法、あるいはウェハと静電チャックの吸着面との間の接触面積を調整する方法が取られてきた。
また、プラズマＣＶＤ装置においては、半導体ウェハを加熱した状態で成膜するために、アルミニウム等の金属材料にシーズヒータを埋めこんだ構造のものや、セラミックス中にタングステン等の高融点金属からなるヒータを焼き込んだ構造のものを使用することにより、プラズマによる温度分布を補正し、面内の温度分布を調整することが行われてきた。
このような静電チャックとしては、半導体ウェハ等の板状試料への温度制御を行うことができるヒータ内蔵型の静電チャックが提案されている（特許文献１、２）。
【特許文献１】特開平９−１３４９５１号公報
【特許文献２】特開２０００−２７７５９２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、従来のヒータ内蔵型の静電チャックでは、面内での温度分布の調整を行うことができるものの、プラズマ印加に伴う経時的な温度変化を調整することが困難であるという問題点があった。
特に、アルミニウム等の金属材料にシーズヒータを埋め込んだ構造や、セラミックス中にタングステン等の高融点金属からなるヒータを焼き込んだ構造では、全体としての熱容量が大きいために、昇温時に過度の電力を投入する必要があり、また、冷却にもある一定時間を必要とするという問題点があった。
加えて、セラミックス中にヒータを焼き込んだ構造では、工程数が多く、製造コストが嵩むという問題点もあった。
【０００６】
一方、面内でヘリウム等のガス圧力を調整する方法やウェハと静電チャックの吸着面との間の接触面積を調整する方法により温度制御を行った場合、調整することのできる温度の幅が狭く、また局所的な温度制御を行うことが難しいという問題点があった。
【０００７】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、半導体製造ラインにおける成膜処理、エッチング処理等において、プラズマ印加に伴う半導体ウェハ等の板状試料の経時的な温度変化の調整や広い温度範囲での温度の調整を行うことができ、局所的な温度制御も行うことができる静電チャック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】
【０００８】
本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、静電チャック部と冷却ベース部との間に加熱部材を設け、この加熱部材を、前記静電チャック部に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、前記冷却ベース部に絶縁性の接着剤層により固定した構成とすれば、プラズマ印加に伴う板状試料の経時的な温度変化を小さくすることができ、広い温度範囲にて温度の調整を行うことができ、局所的な温度制御も行うことができることを知見し、本発明を完成するに到った。
【０００９】
すなわち、本発明の静電チャックは、板状試料を載置する載置面を有する載置板と、この載置板と一体化されて該載置板を支持する支持板と、これら載置板と支持板との間に設けられた静電吸着用内部電極とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部に固定された冷却ベース部とを備えてなる静電チャックにおいて、前記静電チャック部と前記冷却ベース部との間に加熱部材を設け、この加熱部材を、前記静電チャック部に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、前記冷却ベース部に絶縁性の接着剤層により固定してなることを特徴とする。
【００１０】
この静電チャックでは、静電チャック部と冷却ベース部との間に加熱部材を設け、この加熱部材を、静電チャック部に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、冷却ベース部に絶縁性の接着剤層により固定したことにより、加熱部材と静電チャック部との間の熱抵抗が小さくなり、加熱部材から発生する熱を静電チャック部を介して板状試料に伝達する。これにより、エッチングの初期段階において板状試料を所望のエッチング処理温度まで効率的に昇温させることにより、この板状試料のプラズマ印加に伴う経時的な温度変化を抑制し、所望の一定のエッチング処理温度に調整することが可能になる。
また、この加熱部材が静電チャック部を介して板状試料を加熱することにより、板状試料の温度を広い温度範囲にて調整することが可能になり、局所的な温度制御も可能になる。
【００１１】
本発明の静電チャックは、前記接着剤層の熱伝達率が１０００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ１０００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下であることを特徴とする。
この静電チャックでは、接着剤層の熱伝達率を上記の範囲に限定することにより、静電チャック部から接着剤層を経由して冷却ベース部へ流れる熱の伝達量が制御され、よって、冷却ベース部による静電チャック部の冷却効率が所定の範囲内に制御される。
また、加熱部材にて発生した熱を効率的に用いることが可能になり、静電チャック部の載置面に載置された板状試料を、少ない電力量で所定の温度範囲に加熱・保持することが可能になる。
【００１２】
本発明の静電チャックは、前記載置面に突起部が複数個形成され、かつ、これらの突起部が形成された載置面と前記板状試料との間の接触面積が、静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ１５％以下であることを特徴とする。
この静電チャックでは、載置面と板状試料との間の接触面積を、静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ１５％以下と限定することにより、載置面と板状試料との間の熱伝達率が所定の範囲内に制御され、板状試料における面内温度分布及び経時的な温度変化がさらに小さくなる。
【００１３】
本発明の静電チャックは、前記加熱部材の厚みが０．５ｍｍ以下であることを特徴とする。
この静電チャックでは、加熱部材の厚みを０．５ｍｍ以下とすることにより、静電チャック部と冷却ベース部との間における加熱部材がある部分と無い部分との熱伝達率の差異により生じる温度差を抑制する。
【００１４】
本発明の静電チャックは、前記載置板及び前記支持板がセラミックスからなり、かつ、前記静電チャック部の厚みが０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下であることを特徴とする。
この静電チャックでは、静電チャック部の厚みを０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下とすることにより、この静電チャック部に十分な強度を付与するとともに、その熱容量、昇温特性及び降温特性を所定の範囲内に保持する。
【発明の効果】
【００１５】
本発明の静電チャックによれば、静電チャック部と冷却ベース部との間に加熱部材を設け、この加熱部材を、静電チャック部に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、冷却ベース部に絶縁性の接着剤層により固定したので、加熱部材と静電チャック部との間の熱抵抗を小さくすることができ、加熱部材から発生する熱を静電チャック部を介して板状試料に効率的に伝達することができる。したがって、エッチングの初期段階において板状試料を所望のエッチング処理温度まで効率的に昇温させることにより、この板状試料のプラズマ印加に伴う経時的な温度変化を抑制し、所望の一定のエッチング処理温度に調整することができる。
また、この加熱部材が静電チャック部を介して板状試料を効率的に加熱するので、板状試料の温度を広い温度範囲にて調整することができ、局所的な温度制御を行うこともできる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１６】
本発明の静電チャックの最良の形態について、図面に基づき説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００１７】
図１は、本発明の一実施形態の双極型の静電チャックを示す断面図であり、この静電チャック１は、静電チャック部２と、冷却ベース部３と、ヒータ（加熱部材）４と、耐熱性及び絶縁性を有する接着剤層５とにより構成されている。
この静電チャック部２は、半導体ウェハ等の板状試料を載置する載置面１１ａを有する載置板１１と、この載置板１１と一体化され該載置板１１を支持する支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電吸着用内部電極１３及び静電吸着用内部電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、支持板１２を貫通するようにして設けられ静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加する給電用端子１５とにより構成されている。
【００１８】
これら載置板１１および支持板１２は、その重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体等の絶縁性のセラミックス焼結体からなるものである。
この載置板１１の載置面１１ａには、直径が板状試料の厚みより小さい突起部が複数個形成され、かつ、これらの突起部が形成された載置面１１ａと板状試料との間の接触面積は、静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ１５％以下が好ましく、より好ましくは０．０１％以上かつ５％以下である。
ここで、「静電吸着面」とは、静電吸着するための静電吸着用内部電極１３が形成された載置面１１ａの全領域のうち、現に板状試料が搭載されている搭載面のことを指す。
【００１９】
ここで、載置面１１ａと板状試料との間の接触面積を上記の範囲に限定した理由は、接触面積が１５％を超えると、載置面１１ａと板状試料との間の熱伝達率が高くなり、ヘリウム等のガス圧による温度制御の幅が狭くなるとともに、ヒータ４のパターン形状により生じる温度分布が板状試料に反映されるからであり、一方、接触面積が０．０１％未満では、十分な吸着力を得ることが難しいとともに、突起部に加わる接触面圧が高すぎてしまい、突起部頂面が摩耗したり、載置面１１ａに傷が生じたり等の不具合が生じ、その結果、パーティクルが増加することとなるので好ましくない。
【００２０】
静電吸着用内部電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料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。
この静電吸着用内部電極１３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル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、タンタル、モリブデン等の高融点金属により形成されている。
【００２１】
絶縁材層１４は、載置板１１と支持板１２との境界部、すなわち静電吸着用内部電極１３以外の外周部領域を接合一体化するためのもので、載置板１１及び支持板１２を構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。
【００２２】
給電用端子１５は、静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のもので、この静電吸着用内部電極１３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、タンタル、モリブデン等の高融点金属により形成されている。
そして、後述する高温、高圧下でのホットプレス処理により、給電用端子１５は支持板１２に接合一体化され、さらに、載置板１１と支持板１２とは、静電吸着用内部電極１３及び絶縁材層１４により接合一体化されて静電チャック部２を構成している。
【００２３】
この静電チャック部２の厚みは０．５ｍｍ以上かつ３ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは０．８ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下である。
厚みが０．５ｍｍ未満では、静電チャック部として十分な強度が得られず、一方、厚みが３ｍｍを超えると、静電チャック部の熱容量が増加し、昇温特性及び降温特性が低下するからである。
【００２４】
冷却ベース部３は、静電チャック部２を所定の温度範囲に冷却するためのもので、静電チャック部２より熱伝達率の高い金属により構成されている。この金属としては、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金等が好適に用いられる。
【００２５】
ヒータ４は、静電チャック部２と冷却ベース部３との間に設けられたもので、中心部に形成された内側ヒータ２１と、この内側ヒータ２１の外側に形成された外側ヒータ２２とにより構成され、これら内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２は、支持板１２に直接接触するか、もしくは、厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して支持板１２に接触し、固定されている。
これら内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２各々には、耐熱性の導電性樹脂２３を介して、絶縁碍子２４により絶縁された取り出し電極２５が接着・固定されている。
【００２６】
これら内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２のパターン形状は、特に限定されるものではないが、吸着される板状試料が円形状の場合、同心円状のパターンが好ましい。
また、板状試料の面内の温度を細かくコントロールする場合には、内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２それぞれのヒータゾーンを複数のゾーンに分割して制御しても良い。
【００２７】
ヒータ４の材質としては、特に限定しないが、蒸着、スパッタ、溶射、メタライズ、めっき等により形成した金属膜、または、金属箔やシート状導電材料、あるいは、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂に、金属、炭素等の導電材料、もしくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の半導体材料を混合した複合樹脂等が挙げられる。
中でも、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂に、金属、炭素等の導電材料、もしくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の半導体材料を混合した複合樹脂は、金属やセラミックスと比較して軟質な材料であり、ヒータ４を加熱した際にヒータ４と支持板１２との間に発生する応力が小さいので好ましい。
【００２８】
このヒータ４では、支持板１２との間の熱伝達率が向上し、その結果、昇温特性が向上する。
なお、中間層を設ける場合、この中間層の材質としては、耐熱性を有し、かつ、内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２の発熱に大きく影響しない範囲であることが好ましく、例えば、内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２の体積固有抵抗の１０倍以上の体積固有抵抗を有することが好ましい。
この中間層の材質としては、シリコン樹脂、ポリイミド樹脂、ガラス等の無機系接着剤等が挙げられる。
【００２９】
ヒータ４の厚みは０．５ｍｍ以下が好ましい。
このヒータ４の厚みを０．５ｍｍ以下としたのは、静電チャック部２と冷却ベース部３との間におけるヒータ４がある部分と無い部分との熱伝達率の差異により生じる温度差を抑制することができるからである。
【００３０】
接着剤層５は、ヒータ４を支持板１２に接触した状態で固定するとともに、冷却ベース部３にも固定するもので、その材質としては、耐熱性及び絶縁性を有する材料であるシリコン樹脂、あるいは、シリコン樹脂に絶縁性の酸化アルミニウムまたは窒化アルミニウム等の熱伝導性フイラーを添加した複合樹脂等からなる接着剤が好ましい。
特に、シリコン樹脂を成分とする接着剤は、２００℃までの耐熱性を有し、他の耐熱性接着剤であるエポキシやポリイミドを成分とする接着剤と比較して伸びが大きく、静電チャック部２と冷却ベース部３との間の応力を緩和することができ、しかも熱伝導率が高いため、好ましい。
また、接着剤層５の熱伝導率を制御することを目的として、酸化アルミニウムもしくは窒化アルミニウム等からなる絶縁性のフイラーを添加することも有効である。
【００３１】
この接着剤層５の熱伝達率は１０００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ１０００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下が好ましく、より好ましくは５０００Ｗ／ｍ２Ｋ以上かつ５００００Ｗ／ｍ２Ｋ以下である。
ここで、熱伝達率が１０００００Ｗ／ｍ２Ｋを超える場合、静電チャック部２から冷却ベース部３までの間の冷却効率が高くなり、静電チャック部２から絶縁性の接着剤層５を通って冷却ベース部３へ至る部分の熱伝達が大きくなる。そのために、プラズマからの入熱あるいはヒータ４による加熱により発生した熱量のほとんどが冷却ベース部３側へ流れてしまい、板状試料の温度上昇が鈍くなると共に、一定の温度制御を行うためにヒータ４を加熱するのに過度の電力の投入が必要となる。
【００３２】
一方、熱伝達率が１０００Ｗ／ｍ２Ｋより低い場合、静電チャック部２から冷却ベース部３までの間の冷却効率が悪く、静電チャック部２から絶縁性の接着剤層５を通って冷却ベース部３へ至る部分の熱伝達率が小さくなる。そのため、最初のプラズマ印加時には、板状試料の温度が所定の温度まで上昇するが、プラズマ印加後の板状試料の冷却効率が悪く、静電チャック部２及び板状試料の温度が下がり難いために、次の処理時には、板状試料の温度が最初の処理時より高い温度となっている。その結果、次の板状試料を処理するまでに時間を有し、スループットの低下を招くことになる。
また、プラズマ処理を複数回連続して行った場合、後段のプラズマ印加開始時の静電チャック部２の載置面の温度は前段のプラズマ印加時より高い状態となり、後段へ行くほど、プラズマ処理中の板状試料の温度が当初の設定温度より高くなるので好ましくない。
【００３３】
次に、この静電チャック１の製造方法について説明する。
まず、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により板状の載置板１１及び支持板１２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を所望の形状に成形し、その後、例えば１６００℃〜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１１及び支持板１２を得ることができる。
【００３４】
次いで、支持板１２に、給電用端子１５を嵌め込み保持するための固定孔を複数個形成する。これらの固定孔の穿設方法としては、特に制限されるものでないが、例えば、ダイヤモンドドリルによる孔開け加工法、レーザ加工法、放電加工法、超音波加工法等を用いて穿設することができる。
【００３５】
次いで、給電用端子１５を、支持板１２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。この給電用端子１５の作製方法としては、例えば、給電用端子１５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。
このとき、給電用端子１５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１３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、給電用端子１５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。
この給電用端子１５は、後の高温・高圧下でのホットプレス時に再焼成されて支持板１２に密着固定され、嵌合一体化される。
【００３６】
次いで、給電用端子１５が嵌め込まれた支持板１２の表面の所定領域に、給電用端子１５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エチルアルコール等の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形成層とする。
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形成層とする方法等がある。
【００３７】
また、支持板１２上の静電吸着用内部電極形成層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１１及び支持板１２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１１及び支持板１２と同一組成または主成分が同一の絶縁材料粉末をエチルアルコール等の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。
【００３８】
次いで、支持板１２上の静電吸着用内部電極形成層及び絶縁材層の上に載置板１１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、圧力は５〜１０ＭＰａが好ましく、温度は１６００℃〜１８５０℃が好ましい。
【００３９】
このホットプレスにより、静電吸着用内部電極形成層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１３となる。同時に、支持板１２及び載置板１１は、絶縁材層１４を介して接合一体化される。
また、給電用端子１５は、高温、高圧下でのホットプレスで再焼成され、支持板１２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、外周およびガス穴等を機械加工し、静電チャック部２とする。
【００４０】
次いで、静電チャック部２の吸着面の裏側、すなわち支持板１２上に、蒸着、スパッタ、溶射、メタライズ、めっき等による金属膜、または、金属箔やシート状導電材料を貼着、あるいは、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性樹脂に金属、炭素等の導電材料、もしくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の半導体材料を混合した複合樹脂等を塗布し、硬化することにより、ヒータ４を形成する。
【００４１】
次いで、取り出し電極２５を耐熱性の導電性接着剤２３により接着し、絶縁碍子２４を接着材層５により接着する。さらに、静電チャック部２をヒータ４及びそれを覆う接着剤層５を介して冷却ベース部３上に設置する。
また、接着剤層５が熱硬化性樹脂の場合には、加熱処理により静電チャック部２と冷却ベース部３とを接着・固定する。
以上により、本実施形態の静電チャック１を作製することができる。
【００４２】
なお、本実施形態においては、双極型の静電チャックを例に取り説明したが、本発明の静電チャックは、双極型に限定させることなく、単極型の静電チャックに対しても適用することができる。
【実施例】
【００４３】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
［実施例］
「給電用端子の作製」
酸化アルミニウム粉末（平均粒子径０．２μｍ）４０重量部、炭化タンタル粉末（平均粒子径１μｍ）６０重量部、２−プロパノール１５０重量部を混合し、さらに遊星型ボールミルを用いて均一に分散させてスラリーを得た。このスラリーから、吸引濾過により２−プロパノールを除去し、その後乾燥し、酸化アルミニウム−炭化タンタル複合粉末を得た。
【００４４】
次いで、この酸化アルミニウム−炭化タンタル複合粉末を成型し、その後、加圧焼成し、直径２．５ｍｍ、長さ１０ｍｍの棒状の酸化アルミニウム−炭化タンタル導電性複合焼結体を得、これを給電用端子１５とした。なお、加圧焼成は、ホットプレスを用いて温度１７００℃、圧力２０ＭＰａの条件にて行った。
得られた酸化アルミニウム−炭化タンタル導電性複合焼結体の相対密度は９８％以上であった。
【００４５】
「支持板の作製」
プラズマＣＶＤ法により気相合成された高純度炭化ケイ素微粉末５重量部と、酸化アルミニウム粉末（平均粒子径０．２μｍ）９５重量部とからなる混合粉末を、成型、焼成し、直径３２０ｍｍ、厚さ１０ｍｍの円板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得た。焼成条件は、給電用端子１５と同様とした。次いで、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体上で板状試料と接することができる範囲内に、給電用端子１５を組み込み固定するための固定孔を、ダイヤモンドドリルにより孔あけ加工することにより穿設し、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる支持板１２を得た。
【００４６】
「載置板の作製」
上記の支持板３の作製に準じて、直径３２０ｍｍ、厚み５ｍｍの円板状の炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる載置板１１を得た。
【００４７】
「一体化」
支持板１２に穿設された固定孔に給電用端子１５を嵌め込み固定した。次いで、この支持板１２上の静電吸着用内部電極を形成すべき領域に、酸化アルミニウム粉末４０重量％及び炭化タンタル粉未６０重量％からなる混合粉末をエタノールに分散した塗布液を、スクリーン印刷法にて塗布し、その後乾燥し、静電吸着用内部電極形成層を形成した。
【００４８】
次いで、支持板１２上の静電吸着用内部電極を形成すべき領域以外の領域に、酸化アルミニウム粉末（平均粒子径０．２μｍ）及びエタノールを含む塗布液を、スクリーン印刷法にて塗布し、その後乾燥して、絶縁材層形成層を形成した。
次いで、この支持板１２の静電吸着用内部電極形成層及び絶縁材層形成層上に載置板１１を重ね合わせ、次いで、これらをホットプレスにて加圧焼成して一体化した。このときのホットプレスの条件は、温度１７５０℃、圧力７．５ＭＰａであった。
次いで、この一体化された焼結体に機械加工を施し、外径２９８ｍｍ、支持板１２の厚み０．５ｍｍ、載置板１１の厚み１．０ｍｍの静電チャック部２を得た。
【００４９】
「ヒータの形成」
この静電チャック部２の支持板１２側の面に、Ａｇ粒子をフイラーとして混入させた熱硬化性ポリイミドをスクリーン印刷法により塗布し、その後、大気中、３００℃にて加熱硬化し、所定のパターンの内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２を形成した。
ここでは、直径２４０ｍｍより内側の円形部分を内側ヒータ２１とし、直径２４０ｍｍより外側の環状部分を外側ヒータ２２とした。また、このヒータ４の厚みは３０μｍであった。
【００５０】
「取り出し電極の接着」
静電吸着用内部電極１３及び給電用端子１５に外部から電圧を印加するための金属性の取り出し電極２５を、熱硬化型の導電性接着剤を用いて接着・固定した。その後、絶縁性の酸化アルミニウムからなる絶縁碍子２４を絶縁性の接着材層５により接着・固定した。
【００５１】
「取り出し電極の接着」
この静電チャック部２の内側ヒータ２１及び外側ヒータ２２を被覆するように、液状シリコン樹脂に熱伝導性フイラーとして窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を添加した接着剤を塗布し、さらに、冷却ベース部３の接着側にも同接着剤を塗布した。次いで、これらを真空脱泡の後、静電チャック部２及び冷却ベース部３の接着面同士を合わせ、荷重を加えた状態で加熱硬化し、静電チャック部２をヒータ４及びそれを覆う接着剤層５を介して冷却ベース部３に接着した。この接着剤の熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫ、厚みは１００μｍ（すなわち、熱伝達率は８０００Ｗ／ｍ２Ｋ）であった。
その後、ブラスト加工により、先端の直径が０．２ｍｍ、高さが４０μｍ、板状試料との接触面積が１％の突起部を有する載置面１１ａを得、実施例の静電チャック１を作製した。
【００５２】
「評価」
板状試料として温度センサを埋め込んだ１２インチのシリコンウェハを用い、このシリコンウェハを上記の静電チャック１に静電吸着させてプラズマ印加し、このときのシリコンウェハの表面の応答性及び面内温度分布を測定した。
ここでは、ヒータ４の加熱パターンを下記のＡ、Ｂの２点とし、冷却ベース部３の冷媒の温度を２０℃、プラズマの印加電力を３０００Ｗ、印加時間を６０秒とし、シリコンウェハと静電チャック１の吸着面との間に３０Ｔｏｒｒのヘリウムガスを導入した状態で測定を行った。
【００５３】
加熱パターンＡ：プラズマ印加と同時に、内側ヒータに１０００Ｗ相当の電力を印加した。
加熱パターンＢ：プラズマ印加１０秒前に、内側ヒータに１５００Ｗ相当の電力を、外側ヒータに５００Ｗ相当の電力を、それぞれ印加し、次いで、プラズマ印加１０秒後に、内側ヒータに１５００Ｗ相当の電力を印加すると共に、外側ヒータの印加電力を０Ｗとした。
【００５４】
応答性は、昇温時においては、板状試料の温度がプラズマ印加６０秒後の温度との差が３℃以内になるまでの時間を測定し、降温時においては、板状試料の温度が初期状態の温度（プラズマ印加前の温度）から３℃以内に冷却されるまでの時間を測定した。
面内温度分布は、プラズマ印加５秒後、１０秒後、３０秒後、６０秒後それぞれにおける板状試料の面内の温度差（最高温度と最低温度との差）を測定した。
応答性及び面内温度分布の測定結果を表１に示す。また、加熱パターンＡにおける応答性を図２に示す。
なお、この表１では、実施例の静電チャックに加熱パターンＣ（ヒータに電圧を印加しない状態でプラズマを６０秒印加）を適用した場合を、参考例１として挙げてある。
【００５５】
［比較例］
実施例に準じて静電チャックを得た。ただし、ヒータは静電チャックに内蔵した構造とし、ヒータを含めた静電チャック全体の厚みを４ｍｍとした。
次いで、実施例に準じて、シリコンウェハの表面の応答性及び面内温度分布を測定した。このときの印加電圧を±２０００Ｖとした。
応答性及び面内温度分布の測定結果を表１に示す。また、Ａの加熱パターンにおける応答性を図２に示す。
なお、この表１では、比較例の静電チャックに加熱パターンＣ（ヒータに電圧を印加しない状態でプラズマを６０秒印加）を適用した場合を、参考例２として挙げてある。
【００５６】
【表１】
2008300491.tif 000003
【００５７】
表１及び図２によれば、実施例は、面内温度分布については比較例と差がないものの、応答性については、昇温時、降温時共に比較例と比べて２／３程度に短縮されており、応答性に優れていることが分かった。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明の静電チャックは、静電チャック部と冷却ベース部との間に加熱部材を設け、この加熱部材を、静電チャック部に直接または厚みが０．５ｍｍ以下の中間層を介して接触させるとともに、冷却ベース部に絶縁性の接着剤層により固定したことにより、プラズマ印加に伴う板状試料の経時的な温度変化の調整や、広い温度範囲での温度調整を可能にしたものであるから、その有用性は非常に大きいものである。
【図面の簡単な説明】
【００５９】
【図１】本発明の一実施形態の双極型の静電チャックを示す概略断面図である。
【図２】実施例及び比較例の加熱パターンＡにおける応答性を示す図である。
【符号の説明】
【００６０】
１  静電チャック
２  静電チャック部
３  冷却ベース部
４  ヒータ
５  接着剤層
１１  載置板
１１ａ  載置面
１２  支持板
１３  静電吸着用内部電極
１４  絶縁材層
１５  給電用端子
２１  内側ヒータ
２２  外側ヒータ
２３  導電性樹脂
２４  絶縁碍子
２５  取り出し電極
Ｗ  板状試料
【図１】
2008300491.tif 000004
【図２】
2008300491.tif 000005