特開 2021-158236 静電チャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】特開2021-158236(P2021-158236A)

(43)【公開日】2021年10月7日

(54)【発明の名称】静電チャック装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20210910BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20210910BHJP

   H01L 21/205 20060101ALI20210910BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20210910BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H01L21/302 101G

   H01L21/205

   H02N13/00 D

【審査請求】未請求

【請求項の数】6

【出願形態】ＯＬ

【全頁数】21

(21)【出願番号】特願2020-57541(P2020-57541)

(22)【出願日】2020年3月27日

(71)【出願人】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100206999

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 綾夏

(72)【発明者】

【氏名】木原 宏

【テーマコード（参考）】

5F004

5F045

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F004AA01

5F004BB22

5F004BB25

5F004BB29

5F045EJ03

5F045EJ10

5F045EM05

5F131AA02

5F131AA03

5F131AA32

5F131AA33

5F131CA03

5F131EA03

5F131EB14

5F131EB17

5F131EB18

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】静電チャック部材と温度調整用ベース部材の間の熱抵抗のばらつきを抑え、静電チャック部材上に固定された板状試料の温度を均一にする静電チャック装置を提供する。
【解決手段】静電チャック部材２、温度調整用ベース部材３及び接合層４にその厚さ方向に貫通する冷却ガス導入孔１７が設けられ、温度調整用ベース部材３を厚さ方向に貫通する収容孔１８内に接合層４を介して碍子２１が接合され、温度調整用ベース部材３における冷却ガス導入孔１７は、収容孔１８内に配置された碍子２１の貫通孔２２であり、碍子２１が、温度調整用ベース部材３の静電チャック部材２側の面よりも静電チャック部材２側に突出しており、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さが０．０５ｍｍ超かつ０．２０ｍｍ以下、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さが０．００ｍｍ超かつ０．１５ｍｍ以下である静電チャック装置１。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

セラミックスからなる静電チャック部材と、金属からなる温度調整用ベース部材とを、接合層を介して接合してなる静電チャック装置であって、
前記静電チャック部材、前記温度調整用ベース部材および前記接合層に、その厚さ方向に貫通する冷却ガス導入孔が設けられ、
前記温度調整用ベース部材を厚さ方向に貫通する収容孔内に、前記接合層を介してセラミックスからなる碍子が接合され、
前記温度調整用ベース部材における前記冷却ガス導入孔は、前記収容孔内に配置された前記碍子を厚さ方向に貫通する貫通孔であり、
前記碍子が、前記温度調整用ベース部材の前記静電チャック部材側の面よりも前記静電チャック部材側に突出しており、
前記静電チャック部材と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層の厚さが０．０５ｍｍ超かつ０．２０ｍｍ以下であり、
前記碍子と前記静電チャック部材の間における前記接合層の厚さが０．００ｍｍ超かつ０．１５ｍｍ以下である静電チャック装置。

【請求項2】

前記収容孔内において、前記碍子と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層の厚さが０．００ｍｍ超かつ０．０５ｍｍ以下である請求項１に記載の静電チャック装置。

【請求項3】

前記接合層の熱伝導率は、前記静電チャック部材、前記温度調整用ベース部材、および前記碍子の熱伝導率よりも小さい請求項１または２に記載の静電チャック装置。

【請求項4】

前記静電チャック部材と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層は、熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍＫ以上の高分子材料からなる請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項5】

前記静電チャック部材と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層は、シリコーン樹脂およびフィラーを含有するシリコーン系樹脂組成物からなる請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項6】

前記碍子と前記静電チャック部材の間における前記接合層は、シリコーン樹脂のみからなる層を含む請求項１〜５のいずれか１項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。

【背景技術】

【0002】

従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置を製造する半導体製造工程においては、シリコンウエハ等の板状試料は、静電チャック機能を備えた静電チャック部材に静電吸着により固定されて所定の処理が施される。
例えば、この板状試料にプラズマ雰囲気下にてエッチング処理等を施す場合、プラズマの熱により板状試料の表面が高温になり、表面のレジスト膜が張り裂ける（バーストする）等の問題が生じる。
そこで、この板状試料の温度を所望の一定の温度に維持するために、静電チャック装置が用いられている。静電チャック装置は、上記の静電チャック部材の下面に、金属製の部材の内部に温度制御用の冷却媒体を循環させる流路が形成された温度調整用ベース部材を、シリコーン系接着剤を介して接合・一体化した装置である。
この静電チャック装置では、温度調整用ベース部材の流路に温度調整用の冷却媒体を循環させて熱交換を行い、静電チャック部材の上面に固定された板状試料の温度を望ましい一定の温度に維持しつつ静電吸着し、この板状試料に各種のプラズマ処理を施すようになっている。

【0003】

ところで、静電チャック装置では、プラズマ処理の際に生じる、電極となる温度調整用ベース部材とウエハの間の放電を防止するために、温度調整用ベース部材を厚さ方向に貫通するように設けられた孔内に接着剤を介してセラミックスからなり、冷却ガス導入孔を有する碍子が接合されている。このように温度調整用ベース部材内に碍子を設けることにより、温度調整用ベース部材を絶縁している（例えば、特許文献１〜特許文献４参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特許第４０９５８４２号公報

【特許文献2】特許第４４１３６６７号公報

【特許文献3】登録実用新案第３１５４６９２号公報

【特許文献4】特許第５８２９５０９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

静電チャック装置では、温度調整用ベース部材の直上と碍子の直上とでは、静電チャック部材と温度調整用ベース部材の間の熱抵抗が異なる。外部から与えられる熱量が同じであれば、静電チャック部材と温度調整用ベース部材の温度差は、静電チャック部材と温度調整用ベース部材の間の熱抵抗に比例する。そのため、碍子の直上におけるウエハ等の板状試料の温度と碍子の直上以外の領域における板状試料の温度とは差が生じるという課題があった。

【0006】

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、静電チャック部材と温度調整用ベース部材の間の熱抵抗のばらつきを抑え、静電チャック部材上に固定された板状試料の温度を均一にする静電チャック装置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】

【0007】

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、セラミックスからなる静電チャック部材と、金属からなる温度調整用ベース部材とを、接合層を介して接合してなる静電チャック装置であって、前記静電チャック部材、前記温度調整用ベース部材および前記接合層に、その厚さ方向に貫通する冷却ガス導入孔が設けられ、前記温度調整用ベース部材を厚さ方向に貫通する収容孔内に、前記接合層を介してセラミックスからなる碍子が接合され、前記温度調整用ベース部材における前記冷却ガス導入孔は、前記収容孔内に配置された前記碍子を厚さ方向に貫通する貫通孔であり、前記碍子が、前記温度調整用ベース部材の前記静電チャック部材側の面よりも前記静電チャック部材側に突出しており、前記静電チャック部材と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層の厚さが０．０５ｍｍ超かつ０．２０ｍｍ以下であり、前記碍子と前記静電チャック部材の間における前記接合層の厚さが０．００ｍｍ超かつ０．１５ｍｍ以下である静電チャック装置を提供する。

【0008】

本発明の一態様においては、前記収容孔内において、前記碍子と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層の厚さが０．００ｍｍ超かつ０．０５ｍｍ以下であってもよい。

【0009】

本発明の一態様においては、前記接合層の熱伝導率は、前記静電チャック部材、前記温度調整用ベース部材、および前記碍子の熱伝導率よりも小さくてもよい。

【0010】

本発明の一態様においては、前記静電チャック部材と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層は、熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍＫ以上の高分子材料から構成されていてもよい。

【0011】

本発明の一態様においては、前記静電チャック部材と前記温度調整用ベース部材の間における前記接合層は、シリコーン樹脂およびフィラーを含有するシリコーン系樹脂組成物から構成されていてもよい。

【0012】

本発明の一態様においては、前記碍子と前記静電チャック部材の間における前記接合層は、シリコーン樹脂のみからなる層を含んでいてもよい。

【発明の効果】

【0013】

本発明によれば、静電チャック部材と温度調整用ベース部材の間の熱抵抗のばらつきを抑え、静電チャック部材上に固定された板状試料の温度を均一にする静電チャック装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0014】

【図1】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。

【図2】本発明の一実施形態の静電チャック装置の接合層を示す横断面図である。

【図3】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。

【図4】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。

【図5】実施例および比較例において、静電チャック装置の均熱性の評価方法を示す模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0015】

本発明の静電チャック装置の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、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。

【0016】

＜静電チャック装置＞
以下、図１〜図４を参照しながら、本発明の一実施形態に係る静電チャック装置について説明する。
なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率等は適宜異ならせてある。

【0017】

図１は、本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。図１に示すように、静電チャック装置１は、円板状の静電チャック部材２と、静電チャック部材２を所望の温度に調整する円板状の温度調整用ベース部材３と、これら静電チャック部材２および温度調整用ベース部材３を接合・一体化する接合層４と、を有している。
以下の説明においては、載置板１１の載置面１１ａ側を「上」、温度調整用ベース部材３側を「下」として記載し、各構成の相対位置を表すことがある。

【0018】

［静電チャック部材］
静電チャック部材２は、上面が半導体ウエハ等の板状試料を載置する載置面１１ａとされたセラミックスからなる載置板１１と、載置板１１の載置面１１ａとは反対の面側に設けられた支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に挟持された静電吸着用電極１３と、載置板１１と支持板１２とに挟持され静電吸着用電極１３の周囲を囲む環状の絶縁材１４と、静電吸着用電極１３に接するように支持板１２の固定孔１５内に設けられた給電端子１６と、を有している。

【0019】

これら載置板１１、支持板１２および静電吸着用電極１３には、その厚さ方向に貫通する冷却ガス導入孔１７が中心軸に対して回転対称となる位置に計４個形成されている。

【0020】

［載置板］
載置板１１の載置面１１ａには、半導体ウエハ等の板状試料を支持するための多数の突起が立設され（図示略）ている。さらに、載置板１１の載置面１１ａの周縁部には、ヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスが漏れないように、高さが上記の突起と同じ高さの周縁壁が形成され（図示省略）ている。この周縁壁の内側は、板状試料を静電吸着する吸着領域とされている。上記の冷却ガス導入孔１７を介して、載置板１１の載置面１１ａと突起頂面に載置された板状試料との隙間に、冷却ガスが供給されるようになっている。

【0021】

載置板１１を構成するセラミックスとしては、誘電体材料であり、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するものであれば特に制限されるものではない。このようなセラミックスとしては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）−炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体等が好適に用いられる。

【0022】

載置板１１の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。載置板１１の厚さが０．３ｍｍ以上であれば、耐電圧性に優れる。一方、載置板１１の厚さが３．０ｍｍ以下であれば、静電チャック部材２の静電吸着力が低下することがなく、載置板１１の載置面１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材３との間の熱伝導性が低下することもなく、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。

【0023】

［支持板］
支持板１２は、載置板１１と静電吸着用電極１３を下側から支持している。

【0024】

支持板１２は、載置板１１を構成するセラミックスと同様の材料からなる。
支持板１２の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下であることが好ましく、０．５ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下であることがより好ましい。支持板１２の厚さが０．３ｍｍ以上であれば、充分な耐電圧を確保することができる。一方、支持板１２の厚さが３．０ｍｍ以下であれば、静電チャック部材２の静電吸着力が低下することがなく、載置板１１の載置面１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材３との間の熱伝導性が低下することもなく、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。

【0025】

［静電吸着用電極］
静電吸着用電極１３では、電圧を印加することにより、載置板１１の載置面１１ａに板状試料を保持する静電吸着力が生じる。

【0026】

静電吸着用電極１３を構成する材料としては、チタン、タングステン、モリブデン、白金等の高融点金属、グラファイト、カーボン等の炭素材料、炭化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン等の導電性セラミックス等が好適に用いられる。これらの材料の熱膨張係数は、載置板１１の熱膨張係数に出来るだけ近似していることが望ましい。

【0027】

静電吸着用電極１３の厚さは、５μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましく、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることがより好ましい。静電吸着用電極１３の厚さが５μｍ以上であれば、充分な導電性を確保することができる。一方、静電吸着用電極１３の厚さが２００μｍ以下でれば、載置板１１の載置面１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材３との間の熱伝導性が低下することがなく、処理中の板状試料の温度を望ましい一定の温度に保つことができる。また、プラズマ透過性が低下することがなく、安定にプラズマを発生させることができる。

【0028】

静電吸着用電極１３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。

【0029】

［絶縁材］
絶縁材１４は、静電吸着用電極１３を囲繞して腐食性ガスおよびそのプラズマから静電吸着用電極１３を保護するためのものである。
絶縁材１４は、載置板１１および支持板１２と同一組成、または主成分が同一の絶縁性材料から構成されている。絶縁材１４により、載置板１１と支持板１２とが、静電吸着用電極１３を介して接合一体化されている。

【0030】

［給電端子］
給電端子１６は、静電吸着用電極１３に電圧を印加するためのものである。
給電端子１６の数、形状等は、静電吸着用電極１３の形態、すなわち単極型か、双極型かにより決定される。

【0031】

給電端子１６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。給電端子１６の材料としては、熱膨張係数が静電吸着用電極１３および支持板１２の熱膨張係数に近似したものであることが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。

【0032】

［温度調整用ベース部材］
温度調整用ベース部材３は、金属およびセラミックスの少なくとも一方からなる厚みのある円板状のものである。温度調整用ベース部材３の躯体は、プラズマ発生用内部電極を兼ねた構成とされている。温度調整用ベース部材３の躯体の内部には、水、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス等の冷却媒体を循環させる流路（図示略）が形成されている。また、温度調整用ベース部材３の躯体の内部には、静電チャック部材２と同様に、固定孔１５も形成されている。さらに、温度調整用ベース部材３の躯体の内部には、温度調整用ベース部材３を厚さ方向に貫通する収容孔１８が形成されている。

【0033】

温度調整用ベース部材３に設けられた収容孔１８内には、静電チャック部材２および温度調整用ベース部材３を接合・一体化する接合層４が延在し、その接合層４を介して、収容孔１８にセラミックスからなる碍子２１が接合・一体化されている。
碍子２１には、碍子２１の中央部を、その厚さ方向に貫通する貫通孔２２が形成されている。碍子２１に設けられた貫通孔２２は、静電チャック部材２および接合層４に設けられた冷却ガス導入孔１７と連通している。すなわち、温度調整用ベース部材３における冷却ガス導入孔１７は、収容孔１８内に配置された碍子２１を厚さ方向に貫通する貫通孔２２である。

【0034】

碍子２１は、温度調整用ベース部材３の静電チャック部材２側の面（以下、「一方の面」と言う。）３ａよりも静電チャック部材２側に突出している。すなわち、温度調整用ベース部材３の静電チャック部材２とは反対側の面（以下、「他方の面」と言う。）３ｂを基準として、碍子２１の静電チャック部材２側の端面（上面）２１ａは、温度調整用ベース部材３の一方の面３ａよりも上方に存在する。

【0035】

温度調整用ベース部材３の躯体は、外部の高周波電源３１に接続されている。また、温度調整用ベース部材３の固定孔１５内には、その外周が絶縁材料３２により囲繞された給電端子１６が、絶縁材料３２を介して固定されている。給電端子１６は、外部の直流電源３３に接続されている。

【0036】

温度調整用ベース部材３を構成する材料は、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されるものではない。温度調整用ベース部材３を構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が好適に用いられる。
温度調整用ベース部材３における少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理またはポリイミド系樹脂による樹脂コーティングが施されていることが好ましい。また、温度調整用ベース部材３の全面が、前記のアルマイト処理または樹脂コーティングが施されていることがより好ましい。

【0037】

温度調整用ベース部材３にアルマイト処理または樹脂コーティングを施すことにより、温度調整用ベース部材３の耐プラズマ性が向上するとともに、異常放電が防止される。したがって、温度調整用ベース部材３の耐プラズマ安定性が向上し、また、温度調整用ベース部材３の表面傷の発生も防止することができる。

【0038】

碍子２１を構成する材料は、プラズマやラジカル（フリーラジカル）に対して耐久性を有するセラミックスが好ましく、このようなセラミックスとしては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる群から選択される１種からなるセラミックス、あるいは２種以上を含む複合セラミックス等が好適に用いられる。

【0039】

［接合層］
接合層４は、図２に示すように、硬化体であるシリコーン系樹脂組成物と、フィラーとを含有する複合材料４１に、静電チャック部材２を平面視した場合に多角形状のセラミックスからなるスペーサ４２が複数個、同一平面内に略一定の密度で略規則的に配列されている。静電チャック部材２を平面視するとは、静電チャック部材２を載置板１１の載置面１１ａ側から視ることである。また、接合層４は、温度調整用ベース部材３に設けられた収容孔１８内に延在し、収容孔１８に碍子２１を接合・一体化している。さらに、接合層４の内部には、静電チャック部材２と同様に、固定孔１５および冷却ガス導入孔１７も形成されている。

【0040】

図２では、スペーサ４２が、最外周の同心円上に等間隔に８個、それよりも内側の同心円上に等間隔に８個、最内周の同心円上に等間隔に４個配置されている。これらのスペーサ４２は、直線状に並ばないように配置されている。

【0041】

静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１は、０．０５ｍｍ超かつ０．２０ｍｍ以下であり、０．１０ｍｍ以上かつ０．１５ｍｍ以下であることが好ましい。
静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１が０．０５ｍｍ以下では、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の熱膨張率の差によるせん断歪みを充分に緩和できず、接合層４が破断する場合がある。一方、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１が０．２０ｍｍを超えると、接合層４の熱抵抗が大きくなり、載置面１１ａ上の板状試料を充分に冷却できない。

【0042】

静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１が上記の範囲内である場合、碍子２１の静電チャック部材２側の端面（上面）２１ａは、温度調整用ベース部材３の一方の面３ａよりも上方に存在し、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２が０．００ｍｍ超かつ０．１５ｍｍ以下であり、０．０５ｍｍ以上かつ０．１０ｍｍ以下であることが好ましい。
碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２が０．００ｍｍでは、碍子２１直上の接合層４の熱抵抗が小さくなりすぎる。そのため、載置面１１ａ上の板状試料の温度分布において、碍子２１の直上部の温度が低くなり、温度の均一性が損なわれる。一方、碍子２１の静電チャック部材２側の端面（上面）２１ａが、温度調整用ベース部材３の一方の面３ａよりも下方となる場合や、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２が０．１５ｍｍを超えると、接合層４の熱抵抗が大きくなり過ぎ、板状試料中の碍子２１の直上部の温度が高くなり、温度の均一性が損なわれる。

【0043】

静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１が上記の範囲内である場合、収容孔１８内において、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３が０．００ｍｍ超かつ０．０５ｍｍ以下であることが好ましい。
碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ３が０．００ｍｍであれば、接合層４の熱抵抗が小さくなり過ぎ、碍子２１の直上の板状試料の温度が低下する。一方、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ３が０．０５ｍｍを超えると、接合層４の熱抵抗が大きくなり過ぎ、板状試料中の碍子２１の直上部の温度が高くなり、温度の均一性が損なわれる。

【0044】

接合層４の熱伝導率は、静電チャック部材２、温度調整用ベース部材３、および碍子２１の熱伝導率よりも小さいことが好ましい。このようにすれば、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の熱膨張率の差によるせん断歪みを充分に緩和することができる。また、接合層４の熱抵抗が大きくなり過ぎることがなく、載置面１１ａ上の板状試料を充分に冷却できる。

【0045】

静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１は、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２より大きく、かつ、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３と同程度の大きさであることが好ましい。
静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１を、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２より大きくすることにより、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の熱膨張率の差によるせん断歪みを充分に緩和することができる。また、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１を、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３と同程度の大きさにすることにより、接合層４の熱抵抗が大きくなり過ぎることがなく、載置面１１ａ上の板状試料中の碍子２１の直上部の温度が高くなり過ぎることもなく、温度の均一性が保たれる。

【0046】

ところで、温度調整用ベース部材３から静電チャック部材２上に固定されたウエハ等の板状試料への伝熱経路は、主に、図１において破線αで表わされる伝熱経路と破線βで表わされる伝熱経路の２つの経路があると考えられる。本実施形態の静電チャック装置１では、上述のように、接合層４の厚さｔ１，ｔ２，ｔ３を調整することにより、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の熱抵抗のばらつきを抑え、静電チャック部材２上に固定された板状試料の温度を均一にすることができる。

【0047】

スペーサ４２は、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とを一定の厚さで接合するためのものである。スペーサ４２の材料としては、高い誘電体損失（ｔａｎδ）を有しない材料、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、ジルコニア（ＺｒＯ_２）等の焼結体が好適に用いられる。なお、炭化ケイ素（ＳｉＣ）焼結体、アルミニウム（Ａｌ）等の金属板、フェライト（Ｆｅ_２Ｏ_３）等の磁性材料といった高い誘電体損失を有する材料は放電の原因となるので好ましくない。

【0048】

以下、接合層４について、詳細に説明する。
静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４は、熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍＫ以上の高分子材料からなることが好ましく、熱伝導率が０．３Ｗ／ｍＫ以上の高分子材料からなることがより好ましい。
接合層４は、熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍＫ以上の高分子材料から構成されることにより、接合層４の熱抵抗が大きくなり過ぎることがなく、載置面１１ａ上の板状試料中の碍子２１の直上部の温度が高くなり過ぎることもなく、温度の均一性が保たれる。

【0049】

接合層４を構成する高分子材料の熱伝導率は、図２に示す静電チャック装置を面内のスペーサや貫通孔を避けた箇所で切断加工して、縦２０ｍｍ×横２０ｍｍの正方形の切断加工体を作製し、その切断加工体を用いて、カートリッジ方式一方向熱流定常比較法（ＩＳＯ１６５２５−３）により測定する。

【0050】

熱伝導率が０．１８Ｗ／ｍＫ以上の高分子材料としては、シリコーン系樹脂組成物が好ましい。
シリコーン系樹脂組成物としては、公知文献（特開平４−２８７３４４号公報）に記載されているシリコーン樹脂を含む。シリコーン系樹脂組成物は、シリコーン樹脂およびフィラーを含有していてもよい。

【0051】

図３に示すように、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４は、シリコーン樹脂のみからなる接合層４Ａ（４）を含むことが好ましい。また、接合層４Ａ（４）は、碍子２１および静電チャック部材２と接していることが好ましい。これにより、接合層４Ａの熱抵抗が大きくなり過ぎることがなく、載置面１１ａ上の板状試料中の碍子２１の直上部の温度が高くなり過ぎることもなく、温度の均一性が保たれる、接合層４Ａ（４）を介して、碍子２１を強固に固定することができる。
碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４は、シリコーン樹脂のみからなる接合層４Ｂ（４）を含むことが好ましい。接合層４Ｂ（４）は、シリコーン樹脂のみからなることがより好ましい。これにより、収容孔１８に対して、接合層４Ｂを介して、碍子２１を強固に固定することができる。さらに、接合層４Ｂに含まれるシリコーン樹脂のみからなる層は、碍子２１と接していることが好ましい。これにより、収容孔１８に対して、接合層４Ｂを介して、碍子２１をより強固に固定することができる。

【0052】

図４に示すように、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４は、シリコーン樹脂のみからなる接合層４Ａ（４）およびフィラーを含むシリコーン樹脂組成物からなることが好ましい。これにより、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚みが厚い場合も、熱抵抗が大きくなり過ぎることがなく、載置面１１ａ上の板状試料中の碍子２１の直上部の温度が高くなり過ぎることもなく、温度の均一性が保たれる。
接合層４Ａ（４）に含まれるシリコーン樹脂のみからなる層は、碍子２１と接していることが好ましい。これにより、接合層４Ａ（４）を介して、碍子２１をより強固に固定することができる。
碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４は、シリコーン樹脂のみからなる接合層４Ｂ（４）を含むことが好ましい。接合層４Ｂ（４）は、シリコーン樹脂のみからなることがより好ましい。これにより、収容孔１８に対して、接合層４Ｂを介して、碍子２１を強固に固定することができる。さらに、接合層４Ｂに含まれるシリコーン樹脂のみからなる層は、碍子２１と接していることが好ましい。これにより、収容孔１８に対して、接合層４Ｂを介して、碍子２１をより強固に固定することができる。

【0053】

このシリコーン樹脂は、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重合体である。このシリコーン樹脂は、例えば、下記の化学式（１）、化学式（２）で表すことができる。

【0054】

【化1】

（但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−：ｎは整数）である。）

【0055】

【化2】

（但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（Ｃ_ｎＨ_２ｎ＋１−：ｎは整数）である。）

【0056】

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℃以上かつ１４０℃以下のシリコーン樹脂を用いることが好ましい。シリコーン樹脂の熱硬化温度が７０℃以上であれば、静電チャック部材２の支持板１２と温度調整用ベース部材３とを接合する際に、接合過程の途中でシリコーン樹脂の硬化が始まることがなく、接合作業に支障を来すことがない。一方、シリコーン樹脂の熱硬化温度が１４０℃以下であれば、支持板１２と温度調整用ベース部材３との熱膨張差を吸収することができるため、載置板１１の載置面１１ａの平坦度が低下することがない。また、支持板１２と温度調整用ベース部材３との間の接合力が低下することがなく、これらの間で剥離が生じることもない。

【0057】

シリコーン樹脂としては、硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下のものを用いることが好ましい。硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下であれば、接合層４に昇温、降温の熱サイクルが負荷された際にも支持板１２と温度調整用ベース部材３との熱膨張差を吸収することができるため、接合層４の耐久性が低下することを防止できる。

【0058】

フィラーとしては、高熱伝導性の材料であれば特に制限されるものではない。高熱伝導性のフィラーとしては、例えば、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックス粉末や、アルミニウム（Ａｌ）等の金属粉末が挙げられる。フィラーとしては、熱伝導性に優れている点から、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）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）粒子が好ましい。

【0059】

また、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）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる被覆層が形成されているため、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接合層４の耐久性を確保することができ、よって静電チャック装置１の耐久性を飛躍的に向上させることができる。

【0060】

表面被覆が施されていない窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、下記の化学反応式（３）で示されるように、例えば、大気中の水により加水分解されて水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）とアンモニア（ＮＨ_３）を生成する。この水酸化アルミニウム（Ａｌ（ＯＨ）_３）により、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝導性が低下する。
ＡｌＮ＋３Ｈ_２Ｏ→Ａｌ（ＯＨ）_３＋ＮＨ_３ （３）

【0061】

一方、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（ＳｉＯ_２）からなる被覆層により被覆されているため、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ことがなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝導性が低下することもない。したがって、接合層４の耐久性が向上し、また、半導体ウエハ等の板状試料への汚染源となることもない。

【0062】

表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、被覆層中のケイ素（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、接合層４の伸び性を向上させることが可能である。これにより、静電チャック部材２の支持板１２の熱膨張率と温度調整用ベース部材３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、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とを精度よく、強固に接合することができる。また、使用時の熱サイクル負荷に対する耐性が充分なものとなり、静電チャック装置の耐久性が向上する。

【0063】

この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の被覆層の厚さは０．００５μｍ以上かつ０．０５μｍ以下であることが好ましく、０．００５μｍ以上かつ０．０３μｍ以下であることがより好ましい。
被覆層の厚さが０．００５μｍ以上であれば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の耐水性（耐湿性）を充分に発現することができる。一方、被覆層の厚さが０．０５μｍ以下であれば、表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の熱伝導性が低下することがなく、ひいては載置板１１の載置面１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材３との間の熱伝導性が低下することがない。したがって、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことができる。

【0064】

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２０μｍ以下であることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径が１μｍを下回ると、粒子同士の接触が不充分となり、結果的に熱伝導率が劣化することがあり、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２０μｍを超えると、局所的に見た場合、接合層４内におけるシリコーン系樹脂組成物の占める割合が減少し、接合層４の伸び性、接着強度の低下を招くことがある。また、その場合、粒子の脱離が発生し易くなり、接合層４に空孔（ポア）が生じることとなり、結果的に熱伝導性、伸び性、接着強度の劣化を招くので好ましくない。

【0065】

この接合層４における表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の含有量は、２０ｖｏｌ％以上かつ４０ｖｏｌ％以下であることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の含有量が２０ｖｏｌ％を下回ると、接合層４の熱伝導性が低下し、ひいては載置板１１の載置面１１ａに載置される板状試料と温度調整用ベース部材３との間の熱伝導性が低下し、処理中の板状試料の温度を好ましい一定の温度に保つことが困難なものとなるからである。一方、含有量が４０ｖｏｌ％を超えると、接合層４の伸び性が低下して熱応力緩和が不充分となり、載置板１１の載置面１１ａの平坦度、平行度が劣化するのみならず、支持板１２と温度調整用ベース部材３との間の接合力が低下し、両者間で剥離が生じることがあるからである。

【0066】

本実施形態の静電チャック装置１によれば、碍子２１が、温度調整用ベース部材３の一方の面３ａよりも静電チャック部材２側に突出しており、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１が０．０５ｍｍ超かつ０．２ｍｍ以下、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２が０ｍｍ超かつ０．１５ｍｍ以下であるため、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の熱抵抗のばらつきを抑え、静電チャック部材２上に固定された板状試料の温度を均一にすることができる。

【0067】

以下、本実施形態の静電チャック装置１の製造方法を、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３との接合方法に重点をおいて説明する。

【0068】

まず、公知の方法により、静電チャック部材２と、温度調整用ベース部材３とを作製する。

【0069】

一方、シリコーン系樹脂組成物と、フィラーとを、所定の比率で混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、シリコーン系樹脂組成物とフィラーとの混合物を調製する。この場合、シリコーン系樹脂組成物の粘度が塗布に適する範囲内、例えば、５０Ｐａ・ｓ以上かつ３００Ｐａ・ｓ以下となるように、混合物に、トルエン、キシレン等の有機溶剤を加えてもよい。

【0070】

次いで、温度調整用ベース部材３の接合面を、例えば、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上に、幅１ｍｍ、長さ１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍのセラミックス製のスペーサ４２を、常温硬化型シリコーン接着剤を用いて接着する。

【0071】

スペーサ４２は、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とを一定の間隔をおいて接合するためのものである。スペーサ４２の個数、配置する位置は適宜でよい。例えば、直径２９８ｍｍの静電チャック部材２と直径２９８ｍｍの温度調整用ベース部材３とを接合する場合には、温度調整用ベース部材３上に最外周の同心円上に８個、さらに適度に中心方向に寄った同心円上に８個、さらに中心方向に寄った同心円上に８個配置する。これらのスペーサ４２は、直線状に並ばないように配置する。さらに、中心方向の同心円上に４個、最内周の同心円上に４個配置する。

【0072】

次いで、常温に所定時間放置して、常温硬化型シリコーン接着剤を充分に硬化させた後、スペーサ４２の上に、接合層４を形成するシリコーン系樹脂組成物を塗布する。シリコーン系樹脂組成物の塗布量は、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とを一定の間隔を置いて接合するため所定の範囲内にする。
例えば、直径２９８ｍｍの静電チャック部材２と直径２９８ｍｍの温度調整用ベース部材３とを接合する場合には、温度調整用ベース部材３の接合面に２０ｇ〜２２ｇ、静電チャック部材２の接合面に１５ｇ〜１７ｇ、それぞれ塗布する。

【0073】

このシリコーン系樹脂組成物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を用いることができる。

【0074】

塗布後、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とをシリコーン系樹脂組成物を介して重ね合わせ、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３との間隔がスペーサ４２の厚さになるまで、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の積層体を押し潰して、余分なシリコーン系樹脂組成物を押し出して、除去する。押し潰す際の温度は、シリコーン系樹脂組成物の流動性が最も高くなる温度が好ましい。

【0075】

また、シリコーン系樹脂組成物中の気泡を除去するために、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とを重ね合わせた後に真空脱泡処理を施すことも、強固かつ均一な組織を有する接合層４を得るうえで有効である。

【0076】

その後、シリコーン系樹脂組成物を硬化させる。硬化条件は、用いるシリコーン系樹脂の最適硬化条件に従えばよく、また、硬化時に加圧してもよい。

【0077】

このようにして静電チャック部材２の支持板１２と温度調整用ベース部材３とを接合し、支持板１２と温度調整用ベース部材３の間に形成された接合層４の熱伝導率の平均値は０．３５Ｗ／ｍＫ以上であり、熱伝導性に優れている。

【0078】

次いで、碍子２１の側面および端面（上面）２１ａにシリコーン系樹脂組成物を塗布し、温度調整用ベース部材３の収容孔１８内に碍子２１を挿入する。この際、収容孔１８内において、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３を所望の寸法となるように、碍子２１の外径と収容孔１８の内径の寸法を設定する。

【0079】

碍子２１の挿入においては、碍子２１の端面（上面）２１ａが、温度調整用ベース部材３の一方の面３ａより上方で、かつ碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２が所望の厚さとなるように位置決めする。位置決めは、温度調整用ベース部材３の他方の面３ｂを基準とした冶具を用いたり、碍子２１、温度調整用ベース部材３の収容孔１８を段付きとして突き当てたりする等の方法で行う。

【0080】

さらに、碍子２１の挿入を真空中で行うことで、空気の巻き込みを防ぎ、気泡による耐電圧の低下や、熱伝達が不均一になるリスクをなくすことができる。

【0081】

その後、シリコーン系樹脂組成物を硬化させる。硬化条件は、用いるシリコーン系樹脂組成物の最適硬化条件に従えばよく、碍子２１と静電チャック部材２の間の接着層にかかる熱応力を低減するために、室温で硬化してもよい。また、硬化時に碍子２１を加圧してもよい。

【0082】

なお、本実施形態に係る板状試料としては、半導体ウエハに限るものではなく、例えば、液晶ディスプレイ（ＬＣＤ）、プラズマディスプレイ（ＰＤＰ）、有機ＥＬディスプレイ等の平板型ディスプレイ（ＦＰＤ）用ガラス基板等であってもよい。また、その基板の形状や大きさに合わせて本実施形態の静電チャック装置を設計すればよい。

【実施例】

【0083】

以下、実施例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【0084】

［実施例１］
（静電チャック装置の作製）
「静電チャック部材の形成」
載置板１１および、中央に給電端子１６を有する支持板１２を、接合一体化することにより、静電チャック部材２を得た。
具体的には、内部に絶縁材１４により周囲を絶縁され、厚さ１５μｍの静電吸着用電極１３が埋設された、図１に示す載置板１１と支持板１２を有する静電チャック部材２を作製した。
この静電チャック部材２の載置板１１は、炭化ケイ素を８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は３１０ｍｍ、厚さは３．０ｍｍの円板状であった。この酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体の熱伝導率の平均値は３０Ｗ／ｍＫであった。

【0085】

また、支持板１２も載置板１１と同様、炭化ケイ素を８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は３１０ｍｍ、厚さは５．０ｍｍの円板状であった。

【0086】

この接合体（静電チャック部材２）に機械加工を施し、直径２９８ｍｍ、厚さ１．０ｍｍの円盤形とした。
その後、載置板１１の静電吸着面（載置面１１ａ）を、高さが５０μｍの多数の突起部を形成することで、凹凸面とし、これらの突起部の頂面を板状試料Ｗの保持面とした。接合体は、この形状により、凹部（吸着面の突起部以外の箇所）と静電吸着された板状試料Ｗとの間に形成される溝に冷却ガスを流すことができるように形成された。

【0087】

「温度調整用ベース部材の形成」
直径３５０ｍｍ、高さ３０ｍｍの円盤状のアルミニウム製の温度調整用ベース部材３を、機械加工により作製した。この温度調整用ベース部材３の内部には冷媒を循環させる流路３４を形成した。冷却ガス導入箇所の碍子の収容孔１８を複数形成した。収容孔１８の内径を直径５．０ｍｍとした。
このアルミニウム製の温度調整用ベース部材の熱伝導率の平均値は、１５０Ｗ／ｍＫであった。

【0088】

「碍子の形成」
酸化アルミニウム焼結体を管状に加工し、碍子２１を形成した。この際、碍子２１の外径を直径４．９ｍｍ、内径を直径２．０ｍｍ、全長を３０．０５ｍｍとした。

【0089】

「スペーサの形成」
幅１ｍｍ、長さ１ｍｍ、厚さ０．１ｍｍの角形状のスペーサ４２を、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体にて作製した。

【0090】

「シリコーン系樹脂組成物の作製」
シリコーン樹脂（商品名：ＴＳＥ３２２１、モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）に、表面が酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）により被覆された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末（商品名：ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ、東洋アルミニウム株式会社製）を、上記のシリコーン樹脂および表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の体積の合計量に対して３５ｖｏｌ％となるように混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、シリコーン系樹脂組成物を得た。このシリコーン系樹脂組成物の熱伝導率は０．８Ｗ／ｍＫであった。

【0091】

「スペーサの配置」
前述のスペーサ４２を常温硬化型シリコーン接着剤（商品名：信越シリコーンＫＥ４８９５Ｔ、信越化学工業株式会社製）で温度調整用ベース部材３上の所定の位置に接着し、スペーサ４２を固定した。

【0092】

「接合層の形成」
次いで、静電チャック部材２上に、スクリーン印刷法により上記のシリコーン系樹脂組成物を塗布した。

【0093】

「静電チャック部材とベース部材の積層」
その後、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３とを、前記シリコーン系樹脂組成物を介して重ね合わせた。
次いで、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の間隔がスペーサ４２の厚さになるまで適度な圧力を加えて落とし込み、押し出された余分の接着剤を除去し、硬化した。その結果、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ１は０．１ｍｍとなった。

【0094】

「碍子の接合」
次いで、前記碍子２１の側面および上端面２１ａに常温硬化型シリコーン接着剤（商品名：信越シリコーンＫＥ４８９５Ｔ、信越化学工業株式会社製）を塗布し、温度調整用ベース部材３の冷却ガス導入箇所の碍子の収容孔１８に挿入した。その際、碍子２１の下端部２１ｂと温度調整用ベース部材３の他方の端面３ｂが同一高さとなるように位置決め固定した。その結果、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４の厚さｔ２は０．０５ｍｍ、収容孔１８内において、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３は０．０５ｍｍとなった。
このとき、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４Ａ（４）、および碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４Ｂ（４）は前記表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を含有しない常温硬化型シリコーン接着剤で形成された。

【0095】

（均熱性評価）
図５に示すような温度評価用基板５、および赤外線ヒータ付きの真空チャンバー６を用いて、静電チャック装置１の均熱性を評価した。

【0096】

温度評価用基板５は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）ウエハ５１に熱電対５２を取り付けたもので、熱電対５２を取り付けた位置の基板温度を測定できる。熱電対５２の取り付け位置は、碍子２１の中心直上と、碍子２１の中心から２０ｍｍ離れた箇所としている。

【0097】

温度評価用基板５は、赤外線ヒータ付きの真空チャンバー６に取り付けられた静電チャック装置１の静電チャック部材２を構成する載置板１１の載置面１１ａに静電吸着される。真空チャンバー６内において、温度評価用基板５に対向して赤外線ヒータ６１が配置され、その赤外線ヒータ６１により温度評価用基板５を加熱する構造となっている。また、熱電対５２で、ＳｉＣウエハ５１の温度を測定する。静電チャック装置１の温度調整用ベース部材３は、冷媒６２によって冷却される。

【0098】

測定の手順は、真空ポンプ６３で、真空チャンバー６内を０．１Ｐａ以下に真空引きし、２０℃の冷媒６２を温度調整用ベース部材３に流した状態で、赤外線ヒータ６１によって所定の入熱量となるように温度評価用基板５を加熱し、熱電対５２の位置のＳｉＣウエハ５１の温度を測定した。結果を表１に示す。
表１の結果から、温度評価用基板５の碍子２１の直上と碍子２１の直上から２０ｍｍ離れた箇所の温度差が１．７℃であり、温度が均一であることが分かった。

【0099】

［実施例２］
実施例１と同様にして、静電チャック部材２、温度調整用ベース部材３を作製した。

【0100】

「碍子の形成」
酸化アルミニウム焼結体を管状に加工し、碍子２１を形成した。この際、碍子２１の外径を直径４．９ｍｍ、内径を直径２．０ｍｍ、全長を３０．０４ｍｍとした。

【0101】

「スペーサの形成」
幅１ｍｍ、長さ１ｍｍ、厚さ０．０５ｍｍの角形状のスペーサ４２を、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体にて作製した。

【0102】

実施例１と同様の方法で、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３を積層した。その結果、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の接合層４の厚さｔ１は、０．０５ｍｍとなった。

【0103】

「碍子の接合」
次いで、実施例１と同様の方法で、温度調整用ベース部材３と碍子２１を接合した。その結果、静電チャック部材２と碍子２１の間における接合層４の厚さｔ３は０．０１ｍｍ、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ２は０．０５ｍｍとなった。
このとき、図示を省略するが、収容孔１８内において、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４は、前記表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を含有しない常温硬化型シリコーン接着剤からなる第１の接合層と、シリコーン樹脂および前記表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を含有する常温硬化型シリコーン接着剤からなる第２の接合層と、を有する。第１の接合層は、碍子２１の外周に接するように設けられた。第２の接合層は、第１の接合層の外周と、収容孔１８の内側面１８ａに接するように設けられた。

【0104】

（評価）
実施例１と同様にして、静電チャック装置１の均熱性を評価した。結果を表１に示す。
表１の結果から、温度評価用基板５の碍子２１の直上と碍子２１の直上から２０ｍｍ離れた箇所の温度差が０．９℃であり、温度が均一であることが分かった。

【0105】

［実施例３］
スペーサ４２の厚さを０．２ｍｍ、碍子２１の外径を４．９８ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、静電チャック装置１を作製した。
得られた静電チャック装置１において、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の接合層４の厚さｔ１は０．２ｍｍ、静電チャック部材２と碍子２１の間における接合層４の厚さｔ２は０．１５ｍｍ、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３は０．０１ｍｍとなった。
このとき、図４に示すように、碍子２１と静電チャック部材２の間における接合層４は、前記表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を含有しない常温硬化型シリコーン接着剤からなる接合層４Ａ（４）と、シリコーン樹脂および前記表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を含有する常温硬化型シリコーン接着剤からなる接合層４と、を有する。接合層４Ａ（４）は、碍子２１ａに接するように設けられた。碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４Ｂ（４）は、前記表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末を含有しない常温硬化型シリコーン接着剤で形成した。

【0106】

（評価）
実施例１と同様にして、静電チャック装置１の均熱性を評価した。結果を表１に示す。
表１の結果から、温度評価用基板５の碍子２１の直上と碍子２１の直上から２０ｍｍ離れた箇所の温度差が２．１℃であり、温度が均一であることが分かった。

【0107】

［比較例１］
碍子２１の長さを２９．９０ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、静電チャック装置１を作製した。
得られた静電チャック装置１において、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の接合層４の厚さｔ１は０．１ｍｍ、静電チャック部材２と碍子２１の間における接合層４の厚さｔ２は０．２ｍｍ、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３は０．０５ｍｍとなった。

【0108】

（評価）
実施例１と同様にして、静電チャック装置１の均熱性を評価した。結果を表１に示す。
表１の結果から、温度評価用基板５の碍子２１の直上と碍子２１の直上から２０ｍｍ離れた箇所の温度差が２．８℃であり、碍子２１の直上の温度が高く、温度が不均一であることが分かった。

【0109】

［比較例２］
碍子２１の長さを２９．９５ｍｍ、碍子２１の外径を４．８６ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、静電チャック装置１を作製した。
得られた静電チャック装置１において、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の接合層４の厚さｔ１は０．１ｍｍ、静電チャック部材２と碍子２１の間における接合層４の厚さｔ２は０．１５ｍｍ、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３は０．０７ｍｍとなった。

【0110】

（評価）
実施例１と同様にして、静電チャック装置１の均熱性を評価した。結果を表１に示す。
表１の結果から、温度評価用基板５の碍子２１の直上と碍子２１の直上から２０ｍｍ離れた箇所の温度差が２．７℃であり、碍子２１の直上の温度が高く、温度が不均一であることが分かった。

【0111】

［比較例３］
スペーサ４２の厚さを０．３ｍｍ、碍子２１の長さを３０．００ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして、静電チャック装置１を作製した。
得られた静電チャック装置１において、静電チャック部材２と温度調整用ベース部材３の間の接合層４の厚さｔ１は０．３ｍｍ、静電チャック部材２と碍子２１の間における接合層４の厚さｔ２は０．３ｍｍ、碍子２１と温度調整用ベース部材３の間における接合層４の厚さｔ３は０．０５ｍｍとなった。

【0112】

（評価）
実施例１と同様にして、静電チャック装置１の均熱性を評価した。結果を表１に示す。
表１の結果から、温度評価用基板５の碍子２１の直上と碍子２１の直上から２０ｍｍ離れた箇所の温度差が３．３℃であり、碍子２１の直上の温度が高く、温度が不均一であることが分かった。

【0113】

【表1】

【0114】

表１において、「割合」とは、温度差を碍子中心から２０ｍｍ離れた個所の温度で除した値のことである。また、碍子中心から２０ｍｍ離れた個所の温度は、基板の通常部の温度のことである。

【産業上の利用可能性】

【0115】

本発明の静電チャック装置は、セラミックスからなる静電チャック部材と、金属および／またはセラミックスからなる温度調整用ベース部材とを、シリコーン系樹脂組成物と、表面が酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）により被覆された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子とを含有する接合層により接合、一体化したものであるから、静電チャック装置以外の、セラミックスからなる部材と、金属およびセラミックスの少なくとも一方からなる部材との接合・一体化に対しても適用可能であり、その有用性は非常に大きいものである。

【符号の説明】

【0116】

１ 静電チャック装置
２ 静電チャック部材
３ 温度調整用ベース部材
４ 接合層
５ 温度評価用基板
６ 真空チャンバー
１１ 載置板
１１ａ 載置面
１２ 支持板
１３ 静電吸着用電極
１４ 絶縁材
１５ 固定孔
１６ 給電端子
１７ 冷却ガス導入孔
１８ 収容孔
２１ 碍子
２２ 貫通孔
３１ 高周波電源
３２ 絶縁材料
３３ 直流電源
４１ 複合材料
４２ スペーサ
５１ ＳｉＣウエハ
５２ 熱電対
６１ 赤外線ヒータ
６２ 冷媒
６３ 真空ポンプ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】