(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミック板状体の一方の主面を、ウエハを載せる載置面とし、他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャック部と、上記セラミック板状体の他方の主面側に接合された導電性ベース部材とからなるウエハ載置ステージにおいて、上記セラミック板状体の他方の主面に、上記静電吸着用電極を覆うように厚みが５〜５０μｍで、かつヤング率が２９．４ＭＰａ〜１００ＧＰａである第一の有機系接着剤層を介して厚みが５〜１００μｍのポリイミド製の絶縁性フィルムを接着し、上記静電吸着用電極上に位置する上記絶縁性フィルムの平面度を１００μｍ以下とするとともに、上記絶縁性フィルムと上記導電性ベース部材とを厚みが５０〜５００μｍで、かつヤング率が２９．４ＭＰａ未満であるシリコン接着剤からなる第二の有機系接着剤層を介して接着したことを特徴とするウエハ載置ステージ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＶＤ、ＰＶＤ、スパッタリング等の成膜装置やエッチング装置などの加工装置において、半導体ウエハ等の被吸着体を保持するウエハ載置ステージに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、半導体集積回路素子の製造工程には、半導体ウエハ（以下、単にウエハという）に薄膜を形成する成膜装置やエッチング加工を施すエッチング装置等の半導体製造装置が用いられており、このような半導体製造装置には半導体ウエハを保持するためにウエハ載置ステージが用いられている。
【０００３】
図５に従来のウエハ載置ステージを備える半導体製造装置の概略断面図を示す。
【０００４】
この半導体製造装置は、ウエハ載置ステージ５１を真空処理室７０内にＯリング７２を介して気密に設置したもので、ウエハ載置ステージ５１は、セラミックス板状体５２の上面を、ウエハＷを載せる載置面５３とし、セラミックス板状体５２の下面に一対の静電吸着用電極５４を備えた静電チャック部５５と、上記セラミックス板状体５２の下面側に接合された導電性ベース部材６０とからなり、静電チャック部５５に備える一対の静電吸着用電極５４に直流電源７４を電気的に接続し、両電極５４間に正負の電圧を印加することにより静電気力を発現させ、ウエハＷを載置面５３に吸着固定するようになっていた。
【０００５】
また、導電性ベース部材６０の内部には冷却通路６１が形成されており、静電チャック部５５に吸着保持したウエハＷに成膜やエッチング等の加工を施す際に発生する熱によってウエハＷが所定の加工温度以上になることを防止するため、上記冷却通路６１に熱媒体を流すことによって、ウエハＷの熱を静電チャック部５５から導電性ベース部材６０に逃がすことによりウエハＷの温度を所定の加工温度に保つようになっていた。
【０００６】
そして、このような半導体製造装置を用いてウエハＷに成膜やエッチング等の加工を施すには、上述したようにウエハ載置ステージ５１にウエハＷを吸着固定させた状態で真空処理室７０の上方に備える対向電極７１と、ウエハ載置ステージ５１の導電性ベース部材６０との間に、例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を印加することで真空処理室７０内にプラズマを発生させるとともに、真空処理室７０内に成膜用ガスやエッチング用ガスを供給することにより、ウエハＷに成膜加工やエッチング加工を施すようになっていた。なお、図中、７３は対向電極７１と導電性ベース部材６０との間に高周波を印加するための高周波電源、７５は静電チャック部５５と導電性ベース部材６０との接合部が腐食性ガスより直接曝されるのを保護する保護リングである。
【０００７】
また、ウエハ載置ステージ５１を構成する静電チャック部５５と導電性ベース部材６０は次のような手段によって接合することが提案されている。
【０００８】
特開昭６３−２８３０３７号公報には、図６に示すように、静電チャック部５５の載置面５３と反対側の表面に、静電吸着用電極５４を覆うようにゴム状の有機系接着剤層５６を介して、炭化珪素やアルミナ等のフィラーを混入して熱伝導性を高めたシリコンゴムあるいはフッ素ゴム等から成る厚さ０．２〜０．３ｍｍ程度の弾性絶縁体５７を接着し、さらにこの弾性絶縁体５７と導電性ベース部材６０とをゴム状の有機系接着剤層５６を介して接着した構造が提案されている。
【０００９】
また、特開平５−３４７３５２号公報には、図７に示すように、静電チャック部５５の載置面５３と反対側の表面に、静電吸着用電極５４を覆うようにポリイミド系樹脂からなる有機系接着剤層５８を介して厚み２５μｍ程度のポリイミドフィルムからなる絶縁性フィルム５９を接着し、さらにこの絶縁性フィルム５９と導電性ベース部材６０とをポリイミド系樹脂からなる有機系接着剤層５８を介して接着した構造が提案されている。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところが、特開昭６３−２８３０３７号公報に開示された技術のように、弾性絶縁体５７として厚みが０．２〜０．３ｍｍ程度のシリコンゴムやフッ素ゴムでは静電吸着用電極５４と導電性ベース部材６０との間の耐電圧が小さく弾性絶縁体５８が破損し、静電気力やプラズマを発生させることができなくなるといった課題があった。
【００１１】
また、弾性絶縁体５７を形成するシリコンゴムやフッ素ゴムは、成膜用ガスやエッチング用ガス中に含まれているフッ素、酸素、塩素系の腐食性ガスと反応して低沸点化合物となり、徐々に揮発するのであるが、その際、弾性絶縁体５７中に混入させていた炭化珪素やアルミナ等のフィラーが上記腐食性ガスと反応して不揮発性物質となり、パーティクルとしてウエハを汚染するといった課題もあった。
【００１２】
一方、特開平５−３４７３５２号公報に開示された技術では、静電チャック部５５と導電性ベース部材６０との間に厚さ２５μｍ程度の絶縁性フィルム５９を介在させてあることから、静電吸着用電極５４と導電性ベース部材６０との間の充分な絶縁性は得られるものの、静電チャック部５５と絶縁性フィルム５９及び絶縁性フィルム５９と導電性ベース部材６０が共に高ヤング率のポリイミド系接着剤からなる有機系接着剤層５８を介して接着されているため、ウエハ載置ステージ５１に温度変化が生じると、静電チャック部５５を形成するセラミック板状体５２と導電性ベース部材６０との間の熱膨張差により発生する応力によって静電チャック部５５に反りが発生し、ウエハＷを精度良く保持することができなくなるとともに、温度サイクルを繰り返すと、静電チャック部５５と有機系接着剤層５８との間に剥離が発生するといった課題があった。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
そこで、本発明は上記課題に鑑み、セラミック板状体の一方の主面を、ウエハを載せる載置面とし、他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャック部と、上記セラミック板状体の他方の主面側に接合された導電性ベース部材とからなるウエハ載置ステージにおいて、上記セラミック板状体の他方の主面に、上記静電吸着用電極を覆うように厚みが５〜５０μｍで、かつヤング率が２９．４ＭＰａ〜１００ＧＰａである第一の有機系接着剤層を介して厚みが５〜１００μｍのポリイミド製の絶縁性フィルムを接着し、上記静電吸着用電極上に位置する上記絶縁性フィルムの平面度を１００μｍ以下とするとともに、上記絶縁性フィルムと上記導電性ベース部材とを厚みが５０〜５００μｍで、かつヤング率が２９．４ＭＰａ未満であるシリコン接着剤からなる第二の有機系接着剤層を介して接着したことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１５】
図１は本発明のウエハ載置ステージを備える半導体製造装置を示す概略断面図である。
【００１６】
この半導体製造装置は、真空処理室２０内にＯリング２２を介してウエハ載置ステージ１を気密に設置したもので、ウエハ載置ステージ１は、静電チャック部５と、導電性ベース部材１０とからなる。
【００１７】
静電チャック５部は、セラミック板状体２の上面を、半導体ウエハ等のウエハＷを載せる載置面３とするとともに、上記セラミック板状体２の下面に導体層よりなる一対の静電吸着用電極４を形成したものである。
【００１８】
また、導電性ベース部材１０は、アルミニウムや超鋼、あるいはこれらの金属とセラミック材料との複合材からなり、その内部には冷却通路１１を有するとともに、静電吸着用電極４に接続されるリード線９を取り出すための貫通孔１２を形成してある。
【００１９】
そして、静電チャック部５の下面側には一対の静電吸着用電極４を覆うように、第一の有機系接着剤層６を介して絶縁性フィルム７を接着するとともに、この絶縁性フィルム７と導電性ベース部材１０を第二の有機系接着剤８を介して接着することによりウエハ載置ステージ１を構成してあり、上記絶縁性フィルム７によって静電吸着用電極４と導電性ベース部材１０との間の絶縁性を保つようになっている。
【００２０】
そして、一対の静電吸着用電極４をそれぞれ直流電源２４に接続し、電圧を印加するとウエハＷと静電吸着用電極４の間に電位差が生じ、ウエハＷを載置面３に吸着固定することができるようになっている。
【００２１】
なお、１３はウェハ載置ステージ１に形成されたリフトピン挿入穴であり、載置面３上にウエハＷを載せたり、持ち上げるためのリフトピン２６が突出可能に配置されている。
【００２２】
また、ウェハ載置ステージ１の外周部には、有機系接着剤層６，８の露出面を包囲するように保護リング２５を設置してあり、有機系接着剤層６，８の露出面がフッ素ガスや塩素ガス等の腐食性ガスやプラズマによって直接侵されるのを防止してある。
【００２３】
さらに、真空処理室２０の内部上方には導電性ベース部材１０と対向する対向電極２１を設置してあり、高周波電源２３より両者の間に例えば１３．５６ＭＨｚの高周波を印加することで真空処理室２０内にプラズマを発生させることができ、また、同時に直流電圧を印加することで、両者の間にバイアスをかけることができるようになっている。この時、プラズマに曝されることでウエハＷに発生した熱は、静電チャック部５から導電性ベース部材１０に伝わり、冷却通路１１に流す熱媒体を介してウエハ載置ステージ１から外部に逃がし、載置面３上に吸着固定したウェハＷを効率良く冷却するようになっている。
【００２４】
また、図２に本発明のウエハ載置ステージ１の要部を説明するための断面図を示すように、載置面３にウエハＷを吸着させるには、一対の静電吸着用電極４間に１００〜３ｋＶの電圧を印加する。このため導電性ベース部材１０と静電吸着用電極４とは効率良く絶縁されていなければならない。ただし、静電吸着用電極４と導電性ベース部材１０の間に絶縁体を塗布する方法では、塗布された絶縁体中に気泡などの欠陥が生じ易く、気泡を基点として絶縁破壊を起こすために信頼性の点で問題がある。その為、予めフィルム状に加工された絶縁耐力の大きな絶縁性フィルム７を用いることが重要である。
【００２５】
絶縁性フィルム７の材質としては、ポリイミド、ポリカーボネート、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリアミドイミド、ポリエーテルスルフォンなど１００℃以上の耐熱性を有し、絶縁耐圧が１０ｋＶ／ｍｍ2以上あって、機械的強度及び剛性が大きいものが良く、これらの絶縁性フィルム７を用いれば、伸びが少なく、接着時の取り扱い時に伸びることもないため、平坦に接着できるので好ましい。
【００２６】
ただし、絶縁性フィルム７の厚みＴが５μｍ未満となると、一対の静電吸着用電極４間に１００Ｖの電圧を印加した時、絶縁フィルム７が絶縁破壊する虞があり、また、絶縁性フィルム７の厚みＴが１００μｍを超えると、セラミック板状体２との間の熱膨張差によって接着した際にセラミックス板状体２を変形させ、絶縁性フィルム７の平面度が悪くなる。しかも、厚みＴが厚くなると熱伝達が悪くなり、ウエハＷの冷却効率が低下させる虞がある。
【００２７】
その為、絶縁性フィルム７の厚みＴは５〜１００μｍとすることが良い。
【００２８】
また、絶縁フィルム７を接着した後の静電吸着用電極４上に位置する絶縁性フィルム７の平面度は１００μｍ以下とすることが好ましい。
【００２９】
なぜなら、静電吸着用電極４上に位置する絶縁性フィルム７の平面度が１００μｍを超えると、第二の有機系接着剤層８を介して導電性ベース部材１０を接着する際、絶縁性フィルム５上の凹んだ部分にエアーが溜まり易いため、接着不良を起こす虞があるからで、接着不良が発生すると、熱サイクルによって部分的に剥離し、最終的には剥がれてしまうからである。なお、好ましい絶縁性フィルム７の平面度は６０μｍ以下である。
【００３０】
また、第一の有機系接着剤層６の厚みＳは５〜５０μｍとすることが良い。この理由は、有機系接着剤層６の厚みＳが５０μｍを超えると、厚みＳのバラツキが大きくなり、貼り付けた絶縁性フィルム７の平面度を１００μｍ以下にすることが難しく、その結果、第二の有機系接着剤層８を介して導電性ベース部材１０を接着する際、絶縁性フィルム５上の凹んだ部分にエアーが溜まり易いため、接着不良を起こす虞があるからで、接着不良が発生すると、熱サイクルによって部分的に剥離し、最終的には剥がれてしまうからである。また、有機系接着剤層６の厚みＳが５μｍ未満となると、第一の有機系接着剤層６中に気泡が混入し易くなり、熱サイクルを繰り返すと、第一の有機系着剤層６が剥離するからである。
【００３１】
さらに、第一の有機系接着剤層６のヤング率は２９．４ＭＰａ〜１００ＧＰａとすることが良い。
【００３２】
即ち、有機系接着剤層６のヤング率が２９．４ＭＰａ未満となると、絶縁性フィルム７を接着した後、第二の有機系接着剤層８を接着する際、第一の有機系接着剤層６の剛性が小さいため、第二の有機系接着剤層８の厚みＲのバラツキを抑えることが難しく、その結果、導電性ベース部材１０から静電吸着用電極４までの距離のバラツキが大きくなるからであり、また、有機系接着剤層６のヤング率が１００ＧＰａを越えると、セラミック板状体２に絶縁性フィルム７を接着した際に両者の間の熱膨張差によって、セラミックス板状体２が変形し、絶縁性フィルム７の平面度が悪くなるからである。
【００３３】
ところで、上述した特性を有する第一の有機系接着剤層６としては、エポキシ接着剤等を用いることができる。
【００３４】
一方、本発明のウエハ載置ステージ１において第二の有機系接着剤層８は、導電性ベース部材１０とセラミック板状体２との間の熱膨張差を吸収する機能を有し、熱サイクルが作用しても載置面３の平面度が変化し難く、かつ剥離を防止するようになっており、そのためには第二の有機系接着剤層８のヤング率を２９．４ＭＰa以下とするとともに、その厚みＲを５０〜５００μｍとすることが良い。
【００３５】
即ち、第二の有機系接着剤層８のヤング率が２９．４ＭＰa以上になると、ウェハ載置ステージ１の温度が変わると載置面３の平面度が変化したり、第二の有機系接着剤層８の剥離が発生するからである。
【００３６】
また、第二の有機系接着剤層８の厚みＲが５０μｍ未満となると、導電性ベース部材１０とセラミック板状体２との間の熱膨張差を充分に吸収することができず、熱サイクルによってセラミック板状体２が変形することにより載置面３の平面度が変化するとともに、有機系接着剤層８が破断して部分的に剥がれたり、最終的には全面剥離してしまう虞があるからであり、逆に第二の有機系接着剤層８の厚みＲが５００μｍを超えると、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０の間の熱伝達率が小さくなり、ウエハＷの温度を直ちに下げることができないからであり、その結果、例えばエッチング加工においては、エッチング加工のパターンを形成しているレジスト膜の焼き付きが生じ、エッチング加工後にレジスト膜の剥離が行えなくなるなどの問題を生じるからである。
【００３７】
ところで、上述した特性を有する第二の有機系接着剤層８としては、シリコン接着剤、ゴム系接着剤等を用いることができる。ただし、接着剤が縮合型の場合、加水分解にて硬化が進行するが、ウエハ載置ステージ１は接着面積が広いため、その中央まで加水分解が行われず、完全硬化させることができない。このような場合には、接着剤として熱硬化形を用いることが好ましく、熱によって接着面の全面で反応硬化させることができる。
【００３８】
このような条件にて接合することにより静電チャック部５の静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを１００μｍ以下とすることができ、静電チャック部５と導電性ベース部材１０とを精度良く接合することができる。
【００３９】
なお、本発明のウエハ載置ステージ１では、第一及び第二の有機系接着剤層６，８間の熱伝導性を高めるため、第一又は第二の有機系接着剤層６，８中に、炭化珪素、アルミナ、窒化アルミニウム等のフィラーを添加したり、第一及び第二の有機系接着剤層６，８の粘性や耐熱性を改善するために、炭酸ルシウム、シリカ、カーボン等のフィラーを添加しても良いが、これらの添加量が多くなり過ぎると、第一及び第二の有機系接着剤層６，８が腐食性ガスに曝されて揮発すると、パーティクルの原因となるため、１体積％以下の範囲で含有すれば良い。
【００４０】
次に本発明のウェハ載置ステージ１の製造方法について説明する。
【００４１】
先ず、静電チャック部５を製作するには、セラミック板状体２を用意し、その上下面をラップ加工を施して上面にウエハＷを載せる載置面３を形成するとともに、下面を平面度８０μｍ以下に仕上げる。ここで、セラミック板状体２の下面の平面度を８０μｍに仕上げるのは、静電吸着用電極４と導電性ベース部材１０との距離のバラツキを１００μｍ以下とするためである。
【００４２】
次に、セラミック板状体２の下面に、蒸着法、スパッターリング法、ＣＶＤ法、メッキ法等により図３に示すような半円状をした一対の静電吸着用電極４を形成して静電チャック部５を製作する。
【００４３】
静電吸着用電極４の材料としては、セラミック板状体２を形成する材料の体積固有抵抗より小さい抵抗値であれば良く、Ｎｉ、Ｔｉ、Ａｌ、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｕなどの金属やカーボンあるいはＤＬＣを用いることができる。また、ＭｏやＡｇを用いたロウ付けやメタライズにより形成しても構わない。
【００４４】
ただし、静電吸着用電極４の厚みＱは０．０１〜１００μｍとすることが好ましい。即ち、静電吸着用電極４の厚みＱが０．０１μｍ未満では、内部抵抗が大きすぎ電極として用いることが難しいからであり、また、静電吸着用電極４の厚みＱが１００μｍを超えると、一対の静電吸着用電極４の間に介在する第一の有機系接着剤層６中に気泡等の欠陥が発生し易くなるからである。なお、好ましい静電吸着用電極４の厚みＱは０．１μｍ〜１０μｍである。
【００４５】
一方、導電性ベース部材１０を用意し、静電チャック部５との接合面の平面度を８０μｍ以下に仕上げておく。この理由は、静電チャック部５の静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを１００μｍ以下とするためである。
【００４６】
次に、エポキシ接着剤等の第一の有機系接着剤を容器に入れ、２７００Ｐａ以下の減圧下で１５分以上保持することにより接着剤の脱泡をした後、この接着剤をセラミック板状体２の中央に一文字に垂らし、厚み５〜１００μｍの絶縁性フィルム７を載せて絶縁性フィルム７の中央から徐々に密着させる。この時、ゴム製ローラーで絶縁性フィルム７の中央から外周へ接着剤を掃き出すように押さえ付けて密着させれば良い。
【００４７】
次いで、絶縁性フィルム７上に厚み２０ｍｍ、平面度１０μｍのアルミナ製定盤を載せ、さらに重しを載せた状態で、１００℃の温度で約１２時間程度加熱することにより接着剤を硬化させ、厚みが５〜５０μｍでかつヤング率が２９．４ＭＰａ〜１００ＧＰａである第一の有機接着剤層６を介して絶縁フィルム７を接着し、静電吸着用電極４上に位置する絶縁フィルム７の平面度を１００μｍ以下とする。
【００４８】
なお、絶縁性フィルム７及び第一の有機系接着剤層６には透明又は半透明であるものを用いることが好ましく、このように透明又は半透明であるものを用いることにより第一の有機系接着剤層６中に残る気泡の有無を確認することができ、絶縁不良を効果的に防止することができる。
【００４９】
しかる後、導電性ベース部材１０の接着面にシリコン接着剤等の第二の有機接着剤をスクリーン印刷した後、絶縁フィルム７を貼り付けた静電チャック部５を載せ、静電チャック部５の載置面３に、厚み２０ｍｍ、平面度１０μｍのアルミナ製定盤を載せ、平板状の重しを重ねて載せた状態で、２７００Ｐａ以下の真空中で１５分以上保持することにより第二の有機接着剤の脱泡を行った後、１００℃の温度で約１２時間程度加熱して第二の接着剤を硬化させることにより、厚みが５０〜５００μｍでかつヤング率が２９．４ＭＰａ未満である第２の有機系接着剤層８を介して接着することにより図１に示すウエハ載置ステージ１を製作することができる。
【００５０】
以上、本発明の実施形態について説明したが、上述した実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で改良や変更できることは言う迄もない。
【００５１】
【実施例】
（実施例１）
図１に示すウエハ載置ステージ１の絶縁フィルム７の厚みＴを異ならせた時の静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキ、室温時及び加熱時の載置面３の平面度、冷却時の載置面３の温度、及び接合部の絶縁性について調べる実験を行った。
【００５２】
先ず、出発原料として、主成分であるアルミナ粉末に対し、ＴｉＯ2：６重量％とＭｇＯ：３重量％、ＳｉＯ2：２重量％、ＣａＯ：３重量％の比率で配合した原料粉末をボールミルで混合粉砕したものに、バインダー、トルエン、及び酢酸ブチル等を加えてスラリーを製作した後、ドクターブレード法にて複数枚のグリーンシートを成形し、これらのグリーンシートを積層した後、還元雰囲気で１６００℃の温度で２時間焼成することによりアルミナ質焼結体からなるセラミックスを製作し、その後、ダイヤモンド砥石にて外径１９８ｍｍ、厚み１ｍｍに加工してセラミックス板状体２とした。
【００５３】
次に、セラミックス板状体２の上面にラップ加工を施してウエハＷの載置面３を形成するとともに、下面にもラップ加工を施してその平面度を８０μｍとした後、この下面に蒸着法にて図４に示すチタンからなる一対の静電吸着用電極４を約０．３μｍの厚みＱで形成した。
【００５４】
次いで、粘度５０Ｐａ・ｓで、硬化後のヤング率が１２ＧＰａで、かつ伸び率６％のエポキシ接着剤を容器に入れ、２７００Ｐａ以下の減圧下で１５分以上保持することにより接着剤の脱泡をした。その後、この接着剤を、セラミックス板状体２の下面中央に一文字に垂らし、厚みを表１のように異ならせたポリイミド製の絶縁性フィルム７を載せた後、ゴム製ローラーで絶縁性フィルム７の中央から外周へ接着剤を掃き出すように押さえ付けて密着させた後、厚み２０ｍｍ、平面度１０μｍのアルミナ製定盤を絶縁フィルム７上に載せ、さらに重しを載せた状態で、温度１００℃のオーブンで３０分加熱し、接着剤を半硬化させた後、さらに温度１００℃のオーブンで１２時間加熱して接着剤を硬化させ、厚みが５〜５０μｍの第一の有機系接着剤層６を介して絶縁フィルム７を接着した。
【００５５】
そして、この時の静電吸着用電極４上に位置する絶縁性フィルム７の平面度を測定した。
【００５６】
次に、アルミニウム製の導電性ベース部材１０の接着面における平面度を８０μｍ以下とした後、この接着面に粘度が１３００Ｐａ・ｓで、硬化後のヤング率が３ＭＰａである熱硬化性シリコン接着剤をスクリーン印刷した後、絶縁性フィルム７を備えた静電チャック部５を載せ、静電チャック部５の載置面３に、厚み２０ｍｍ、平面度１０μｍのアルミナ製定盤を載せ、さらに平板状の重しを載せた状態で、２７００Ｐａ以下の真空中で１５分以上保持することにより接着剤の脱泡をした。その後、温度１００℃のオーブンで１２時間加熱して接着剤を硬化させることにより厚みＲが３５０μｍである第二の有機系接着剤層８を介して絶縁フィルム７と導電性ベース部材１０とを接着して試料としてのウエハ載置ステージ１を製作した。
【００５７】
そして、製作したウェハ載置ステージ１の静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキ及び載置面３の平面度をそれぞれ測定した。
【００５８】
なお、載置面３の平面度の測定にあたっては京セラ製の平面度測定器ナノウェイにより測定し、また、ウェハ載置ステージ１の静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキは、図４に示すように、ウエハ載置ステージ１を中央測定点を通る９０度の２方向に切断し、外径測定点４箇所、及び中間測定点４箇所の合計８箇所の静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離を工具顕微鏡で測定し、最大と最小の差をバラツキとして測定した。
【００５９】
また、ウエハ載置ステージ１の載置面３から５０ｃｍ離した位置に５００Ｗの赤外線ランプを配置し、ランプを加熱させて載置面３を５０℃に加熱した時の載置面３の平面度を測定した。
【００６０】
さらに、ウエハ載置ステージ１の載置面３を５時間加熱して載置面３の温度を７０℃とした後、導電性ベース部材１０の冷却通路１１に温度２０℃の水を６リットル／分の速度で通水し、５分後に載置面３の温度を表面温度計で測定し、冷却特性を調べた。
【００６１】
次に、ウエハ載置ステージ１に静電気力とプラズマを発生させた時を想定し、導電性ベース部材１０と静電吸着電極４との間に５ｋＶの電圧を加えた時の絶縁性について調べる実験を行った。
【００６２】
結果は表１に示す通りである。
【００６３】
【表１】
0003978011.tif 000002
【００６４】
表１より判るように、絶縁性フィルム７の厚みＴが３μｍである試料Ｎｏ．１は、導電性ベース部材１０と静電吸着電極４との間に５ｋＶの電圧を加えたところ、絶縁性フィルム７が破損した。
【００６５】
また、絶縁性フィルム７の厚みＴが１２０μｍである試料Ｎｏ.７は、冷却時の載置面３の温度が３８．９℃と大きく、冷却速度に問題があった。
【００６６】
これに対し、絶縁性フィルム７の厚みＴが５〜１００μｍの範囲にある試料Ｎｏ.２〜６は、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを６０μｍ以下に抑えることができた。また、載置面３の平面度は１２μｍ以下であった。
【００６７】
また、加熱後の載置面３の平面度を見ると、変形が大きいもので２４μｍと２倍程度で済み、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を効果的に吸収できることが判る。しかも、加熱後の冷却時には載置面３の温度を３５℃以下にまで冷却することができ、静電チャック部５と導電性ベース部材１０との間で優れた熱伝達特性が得られ、かつ導電性ベース部材１０と静電吸着電極４との間に５ｋＶの電圧を加えても絶縁フィルム７の破損はなく、十分な絶縁性を維持することができた。
（実施例２）
次に、絶縁性フィルム７の厚みＴを２５μｍに固定し、第一の有機系接着剤を履き出す圧力を変えて第一の有機系接着剤層６の厚みＳを異ならせる以外は実施例１と同様の条件にて製作したウエハ載置ステージ１を用い、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキ、室温時及び加熱時の載置面３の平面度、及び冷却時の載置面３の温度を実施例１と同じ条件で測定するとともに、さらに熱サイクルをかけた時の接合部の剥離の有無について調べる実験を行った。
【００６８】
なお、熱サイクルをかけた時の接合部の剥離の有無については、製作したウェハ載置ステージ１を１℃／分の速度で加熱と冷却を繰り返し、−５０〜１５０℃の冷熱サイクルを加えた。そして、５０サイクル毎に第一及び第二の有機系接着剤層６，８を超音波探傷により観察し、剥がれの有無を確認した。
【００６９】
結果は表２に示す通りである。
【００７０】
【表２】
0003978011.tif 000003
【００７１】
表２により判るように、第一の有機系接着剤層６の厚みＴが３μｍである試料Ｎｏ．２１は、厚みＴが薄いために第一の有機系接着剤層６中に気泡が入り易く、この気泡が原因で熱サイクルを繰り返すと、２００サイクルで第一の有機系接着剤層６が剥離した。
【００７２】
また、第一の有機系接着剤層６の厚みＴが５０μｍを超える試料Ｎｏ．２６，２７では、絶縁性フィルム７の平面度が１００μｍを超え、その結果、第二の有機系接着剤層８を介して導電性ベース部材１０を接合しようとしても剥離し、ウエハ載置ステージ１を形成することができなかった。
【００７３】
これに対し、第一の有機系接着剤層６の厚みＴが５〜５０μｍの範囲にある試料Ｎｏ．２２〜２５は、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを９０μｍ以下に抑えることができ、その結果、載置面３の平面度を１１μｍ以下とすることができた。
【００７４】
また、加熱後の載置面３の平面度を見ると、変形が大きいもので２１μｍと小さく、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を効果的に吸収できることが判る。しかも、加熱後の冷却時には載置面３の温度を３５℃未満にまで冷却することができ、静電チャック部５と導電性ベース部材１０との間で優れた熱伝達特性が得られた。
【００７５】
さらに、熱サイクルを繰り返しても第一の有機系接着剤層６に剥離は見られる長期間にわたって使用することができた。
（実施例３）
次に、絶縁性フィルム７の厚みＴを２５μｍとするとともに、第一の有機系接着剤６の厚みＳを５〜５０μｍの範囲で設定し、第二の有機系接着剤８を履き出す圧力を変えて第ニの有機系接着剤層８の厚みＲを異ならせる以外は実施例２と同様の条件にて製作したウエハ載置ステージ１を用いて実施例２と同様の実験を行った。
【００７６】
結果は表３に示す通りである。
【００７７】
【表３】
0003978011.tif 000004
【００７８】
表３により判るように、第二の有機系接着剤層８の厚みＲが４０μｍである試料Ｎｏ．３１は、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を緩和することができないため、加熱後の載置面３の平面度が３５μｍと大きく変形していた。しかも、熱サイクルを加えると、５０サイクル程度で第二の有機系接着剤層８の剥離が発生した。
【００７９】
また、第ニの有機系接着剤層８の厚みＲが５００μｍを超える試料Ｎｏ．３８は、第二の有機系接着剤層８の厚みが厚いため、冷却後の載置面３の温度が４１．９℃と大きく、冷却速度に問題があった。
【００８０】
これに対し、第二の有機系接着剤層８の厚みＲが５０〜５００μｍの範囲にある試料Ｎｏ．３２〜３７は、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを３７μｍ以下に抑えることができ、その結果、載置面３の平面度を１３μｍ以下とすることができた。
【００８１】
また、加熱後の載置面３の平面度を見ると、変形が大きいもので２６μｍと小さく、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を効果的に吸収できることが判る。しかも、加熱後の冷却時には載置面３の温度を３３．７℃以下にまで冷却することができ、静電チャック部５と導電性ベース部材１０との間で優れた熱伝達特性が得られた。
【００８２】
さらに、熱サイクルを繰り返しても第二の有機系接着剤層８に剥離は見られる長期間にわたって使用することができた。
（実施例４）
次に、絶縁性フィルム７の厚みＴを２５μｍとするとともに、第一の有機系接着剤層６の厚みＳを５〜５０μｍの範囲で設定し、かつ第二の有機系接着剤層８の厚みを５０〜５００μｍの範囲で設定し、第一の有機系接着剤層６のヤング率を異ならせる以外は実施例２と同様の条件にて製作したウエハ載置ステージ１を用いて実施例２と同様の実験を行った。
【００８３】
結果は表４に示す通りである。
【００８４】
【表４】
0003978011.tif 000005
【００８５】
表４より判るように、第一の有機系接着剤層６のヤング率が２９．４ＭＰａ未満である試料Ｎｏ．４１は、絶縁性フィルム７を接着した後、第二の有機系接着剤層８を接着する際、第一の有機系接着剤層６の剛性が小さいため、第二の有機系接着剤層８の厚みＲのバラツキを抑えることが難しく、その結果、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキが８１μｍと大きかった。
【００８６】
また、第一の有機系接着剤層６のヤング率が１００ＧＰａを越える試料Ｎｏ．４６は、セラミック板状体２に絶縁性フィルム７を接着した際に両者の間の熱膨張差によって、セラミックス板状体２が変形し、絶縁性フィルム７の平面度が１００μｍを超えた。その結果、導電性ベース部材１０を第二の有機系接着剤層８にて接合しようとしても剥離し、ウエハ載置ステージ１を製作することができなかった。
【００８７】
これに対し、第一の有機系接着剤層６のヤング率が２９．４ＭＰａ〜１００ＧＰａの範囲にある試料Ｎｏ．４２〜４５は、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを６４μｍ以下に抑えることができ、その結果、載置面３の平面度を１１μｍ以下とすることができた。
【００８８】
また、加熱後の載置面３の平面度を見ると、変形が大きいもので２６μｍと小さく、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を効果的に吸収できることが判る。しかも、加熱後の冷却時には載置面３の温度を３５℃以下にまで冷却することができ、静電チャック部５と導電性ベース部材１０との間で優れた熱伝達特性が得られた。
【００８９】
さらに、熱サイクルを繰り返しても第二の有機系接着剤層８に剥離は無く長期間にわたって使用することができた。
（実施例５）
次に、絶縁性フィルム７の厚みＴを２５μｍとするとともに、第一の有機系接着剤層６のヤング率を１２ＧＰａとし、第一の有機系接着剤層６の厚みＳを５〜５０μｍの範囲で設定し、かつ第二の有機系接着剤層８の厚みを５０〜５００μｍの範囲で設定し、第二の有機系接着剤層８のヤング率を異ならせる以外は実施例２と同様の条件にて製作したウエハ載置ステージ１を用いて実施例２と同様の実験を行った。
【００９０】
結果は表５に示す通りである。
【００９１】
【表５】
0003978011.tif 000006
【００９２】
表５より判るように、第二の有機系接着剤層８のヤング率が２９．４ＭＰａを超える試料Ｎｏ．４７では、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を十分に緩和することができず、加熱時の載置面３の平面度が４８μｍと大きく変形した。しかも、熱サイクル試験において、５０回の熱サイクルによって第二の有機系接着剤層８の剥離が発生した。
【００９３】
これに対し、第二の有機系接着剤層８のヤング率が２９．４ＭＰａ以下である試料Ｎｏ．４８〜５０は、静電吸着用電極４から導電性ベース部材１０までの距離のバラツキを２７μｍ以下に抑えることができ、その結果、載置面３の平面度を１２μｍ以下とすることができた。
【００９４】
また、加熱後の載置面３の平面度を見ると、変形が大きいもので２０μｍと小さく、セラミック板状体２と導電性ベース部材１０との間の熱膨張差による応力を効果的に吸収できることが判る。しかも、加熱後の冷却時には載置面３の温度を３５℃以下にまで冷却することができ、静電チャック部５と導電性ベース部材１０との間で優れた熱伝達特性が得られた。
【００９５】
さらに、熱サイクルを繰り返しても第二の有機系接着剤層８に剥離は見られる長期間にわたって使用することができた。
【００９６】
尚、第二の有機系接着剤層８の厚みは、ウェハ載置ステージ１を評価後に作製後のウェハ載置ステージの中心を通る断面で切断し第二の有機系接着剤層８の中央と第二の有機系接着剤層８の外周から１０ｍｍの位置の５箇所について厚みを測定した。
【００９７】
なお、第一の有機系接着剤層７の厚みは、セラミックス板状体２の中央と第一の有機系接着剤層７の外周から１０ｍｍの位置の５箇所について測定した。上記の絶縁フィルム７を接着した板状セラミック体全体厚みからセラミックス板状体の厚みと絶縁フィルム７であるポリイミドシートの厚みを差し引いて求めた。
【００９８】
【発明の効果】
以上のように、本発明によれば、セラミック板状体の一方の主面を、被吸着体を載せる載置面とし、他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャック部と、上記セラミック板状体の他方の主面側に接合された導電性ベース部材とからなるウエハ載置ステージにおいて、上記セラミック板状体の他方の主面に、上記静電吸着用電極を覆うように厚みが５〜５０μｍで、かつヤング率が２９．４ＭＰａ〜１００ＧＰａである第一の有機系接着剤層を介して厚みが５〜１００μｍのポリイミド製の絶縁性フィルムを接着し、上記静電吸着用電極上に位置する上記絶縁性フィルムの平面度を１００μｍ以下とするとともに、上記絶縁性フィルムと上記導電性ベース部材とを厚みが５０〜５００μｍで、かつヤング率が２９．４ＭＰａ未満であるシリコン接着剤からなる第二の有機系接着剤層を介して接着したことによって、パーティクルを発生することがなく、熱サイクルによって接着剤層に作用する熱応力を大幅に低減することができるため、接着剤層に剥離や破断することを大幅に低減することができるとともに、静電チャック部と導電性ベース部材との間の十分な絶縁性を保つことができる。
【００９９】
また、静電チャック部を導電性ベース部材に対して精度良く接合することができるとともに、熱サイクルが作用しても接合層の剥離を生じることがなく、載置面に載せたウエハを精度良く保持することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のウエハ載置ステージを備える半導体製造装置を示す概略断面図である。
【図２】本発明のウエハ載置ステージの要部を説明するための断面図である。
【図３】本発明のウエハ載置ステージに備える静電吸着用電極を示す平面図である。
【図４】実験において、ウエハ載置ステージにおける載置面の温度を測定するための測定点を示す平面図である。
【図５】従来のウエハ載置ステージを備える半導体製造装置を示す概略断面図である。
【図６】従来のウエハ載置ステージの一例を示す断面図である。
【図７】従来のウエハ載置ステージの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ウエハ載置ステージ
２：セラミック板状体
３：載置面
４：静電吸着用電極
５：静電チャック部
６：第一の有機系接着剤層
７：絶縁性フィルム
８：第二の有機系接着剤層
９：リード線
１０：導電性ベース部材
１１：冷却通路
１２：貫通孔
１３：リフトピン挿入穴
２０：真空処理室
２１：対向電極
２２：Ｏリング
２３：高周波電源
２４：直流電源
２５：保護リング
２６：リフトピン
Ｗ：ウエハ
【図１】
0003978011.tif 000007
【図２】
0003978011.tif 000008
【図３】
0003978011.tif 000009
【図４】
0003978011.tif 000010
【図５】
0003978011.tif 000011
【図６】
0003978011.tif 000012
【図７】
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