特開 2024-2793 基板固定装置

(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】P2024002793

(43)【公開日】2024-01-11

(54)【発明の名称】基板固定装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231228BHJP

   H05B 3/10 20060101ALI20231228BHJP

   H05B 3/68 20060101ALI20231228BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20231228BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H05B3/10 C

H05B3/68

H01L21/302 101G

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022102210

(22)【出願日】2022-06-24

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100107766

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠重

(74)【代理人】

【識別番号】100070150

【弁理士】

【氏名又は名称】伊東 忠彦

(72)【発明者】

【氏名】内山 彩

【テーマコード（参考）】

3K092

5F004

5F131

【Ｆターム（参考）】

3K092PP20

3K092QA05

3K092QB02

3K092QB31

3K092QB43

3K092RF03

3K092RF09

3K092RF17

3K092RF22

3K092SS12

3K092SS14

3K092VV31

5F004BB22

5F131AA02

5F131BA01

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA02

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB11

5F131EB78

5F131EB79

5F131EB81

5F131EB82

5F131EB84

(57)【要約】

【課題】絶縁層の剥離を抑制可能な基板固定装置を提供すること。
【解決手段】本基板固定装置は、ベースプレートと、接着層を介して前記ベースプレート上に設けられた発熱部と、前記発熱部上に設けられ、吸着対象物を吸着保持する静電チャックと、を有し、前記発熱部は、一方の面が前記静電チャックと接する第１絶縁層と、前記第１絶縁層の他方の面に配置された発熱体と、前記第１絶縁層の他方の面に積層され、前記発熱体を被覆する第２絶縁層と、を含み、前記ベースプレート、前記接着層、及び前記第２絶縁層を貫通し、前記発熱体の一部を露出する貫通孔が設けられ、前記第２絶縁層のガラス転移温度は、前記第１絶縁層のガラス転移温度よりも高い。
【選択図】図１

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースプレートと、
接着層を介して前記ベースプレート上に設けられた発熱部と、
前記発熱部上に設けられ、吸着対象物を吸着保持する静電チャックと、を有し、
前記発熱部は、
一方の面が前記静電チャックと接する第１絶縁層と、
前記第１絶縁層の他方の面に配置された発熱体と、
前記第１絶縁層の他方の面に積層され、前記発熱体を被覆する第２絶縁層と、を含み、
前記ベースプレート、前記接着層、及び前記第２絶縁層を貫通し、前記発熱体の一部を露出する貫通孔が設けられ、
前記第２絶縁層のガラス転移温度は、前記第１絶縁層のガラス転移温度よりも高い、基板固定装置。

【請求項2】

前記第２絶縁層のガラス転移温度は、３００℃以上である、請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項3】

前記第２絶縁層の材料は、ポリイミド系樹脂又はシリコーン系樹脂である、請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項4】

前記第１絶縁層の材料は、エポキシ系樹脂である、請求項３に記載の基板固定装置。

【請求項5】

前記第２絶縁層の厚さは、前記第１絶縁層の厚さよりも厚い、請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項6】

前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層の少なくとも一方に伝熱シートが内蔵された、請求項１乃至５の何れか一項に記載の基板固定装置。

【請求項7】

前記伝熱シートはグラファイトシートである、請求項６に記載の基板固定装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板固定装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置を製造する際に使用される成膜装置（例えば、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置等）やプラズマエッチング装置は、ウェハを真空の処理室内に精度良く保持するためのステージを有する。このようなステージとして、例えば、ベースプレートに搭載された静電チャックにより吸着対象物であるウェハを吸着保持する基板固定装置が提案されている。基板固定装置は、例えば、ウェハの温度調節をするための発熱体と、発熱体を被覆する絶縁層とを備えている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特許第６７０８５１８号

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、発熱体を被覆する絶縁層が３００℃程度の高温にさらされる場合があり、その場合、絶縁層が劣化して剥離するおそれがある。

【0005】

本発明は、上記の点に鑑みてなされたものであり、絶縁層の剥離を抑制可能な基板固定装置を提供することを課題とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本基板固定装置は、ベースプレートと、接着層を介して前記ベースプレート上に設けられた発熱部と、前記発熱部上に設けられ、吸着対象物を吸着保持する静電チャックと、を有し、前記発熱部は、一方の面が前記静電チャックと接する第１絶縁層と、前記第１絶縁層の他方の面に配置された発熱体と、前記第１絶縁層の他方の面に積層され、前記発熱体を被覆する第２絶縁層と、を含み、前記ベースプレート、前記接着層、及び前記第２絶縁層を貫通し、前記発熱体の一部を露出する貫通孔が設けられ、前記第２絶縁層のガラス転移温度は、前記第１絶縁層のガラス転移温度よりも高い。

【発明の効果】

【0007】

開示の技術によれば、絶縁層の剥離を抑制可能な基板固定装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【0008】

【図1】第１実施形態に係る基板固定装置を簡略化して例示する断面図である。

【図2】第１実施形態に係る基板固定装置の製造工程を例示する図（その１）である。

【図3】第１実施形態に係る基板固定装置の製造工程を例示する図（その２）である。

【図4】第２実施形態に係る基板固定装置を簡略化して例示する断面図である。

【図5】第２実施形態に係る基板固定装置の製造工程を例示する図（その１）である。

【図6】第２実施形態に係る基板固定装置の製造工程を例示する図（その２）である。

【発明を実施するための形態】

【0009】

以下、図面を参照して発明を実施するための形態について説明する。なお、各図面において、同一構成部分には同一符号を付し、重複した説明を省略する場合がある。

【0010】

〈第１実施形態〉
［基板固定装置の構造］
図１は、第１実施形態に係る基板固定装置を簡略化して例示する断面図である。図１を参照すると、基板固定装置１は、主要な構成要素として、ベースプレート１０と、接着層２０と、発熱部３０と、静電チャック４０とを有している。

【0011】

ベースプレート１０は、発熱部３０や静電チャック４０を搭載するための部材である。ベースプレート１０の厚さは、例えば、２０～５０ｍｍ程度とすることができる。ベースプレート１０は、例えば、アルミニウムから形成され、プラズマを制御するための電極等として利用することもできる。ベースプレート１０に所定の高周波電力を給電することで、発生したプラズマ状態にあるイオン等を静電チャック４０上に吸着されたウェハに衝突させるためのエネルギーを制御し、エッチング処理を効果的に行うことができる。

【0012】

ベースプレート１０の内部に、冷媒流路１５が設けられていてもよい。冷媒流路１５は、一端に冷媒導入部１５ａを備え、他端に冷媒排出部１５ｂを備えている。冷媒流路１５は、基板固定装置１の外部に設けられた冷媒制御装置（図示せず）に接続されている。冷媒制御装置（図示せず）は、冷媒導入部１５ａから冷媒流路１５に冷媒（例えば、冷却水やガルデン等）を導入し、冷媒排出部１５ｂから冷媒を排出する。冷媒流路１５に冷媒を循環させベースプレート１０を冷却することで、静電チャック４０上に吸着されたウェハを冷却することができる。

【0013】

ベースプレート１０の内部に、静電チャック４０に吸着保持されるウェハを冷却するガスを供給するガス供給部が設けられていてもよい。ガス供給部は、例えば、ベースプレート１０の内部に形成された孔である。ガス供給部に、例えば、基板固定装置１の外部から不活性ガス（例えば、ＨｅやＡｒ等）を導入することで、静電チャック４０に吸着保持されるウェハを冷却できる。

【0014】

発熱部３０は、接着層２０を介して、ベースプレート１０上に設けられている。接着層２０は、例えば、第１層２１及び第２層２２の２層構造とすることができる。第１層２１及び第２層２２としては、例えば、シリコーン系接着剤を用いることができる。第１層２１及び第２層２２のそれぞれの厚さは、例えば、１ｍｍ程度とすることができる。第１層２１及び第２層２２の熱伝導率は２Ｗ／ｍＫ以上とすることが好ましい。接着層２０は、１層から形成してもよいが、熱伝導率が高い接着剤と弾性率が低い接着剤とを組み合わせた２層構造とすることで、アルミニウム製のベースプレートとの熱膨張差から生じるストレスを低減させる効果が得られる。

【0015】

発熱部３０は、第１絶縁層３１と、発熱体３２と、第２絶縁層３３とを有している。第１絶縁層３１は、上面が静電チャック４０の基体４１の下面と接するように配置されている。発熱体３２は、第１絶縁層３１の下面に配置されており、第１絶縁層３１により基体４１の下面に接着されている。第２絶縁層３３は、第１絶縁層３１の下面に積層され、発熱体３２の下面及び側面を被覆している。なお、基板固定装置１には、ベースプレート１０、接着層２０、及び発熱部３０の第２絶縁層３３を貫通し、発熱部３０の発熱体３２の下面の一部を露出する複数の貫通孔１０ｘが設けられている。各々の貫通孔１０ｘは、貫通孔１０ｘ内に露出する発熱体３２に、線材をはんだ付けする際に、線材の通路として用いることができる。

【0016】

第１絶縁層３１としては、発熱体３２と基体４１との接着性に優れた絶縁樹脂を用いることが好ましい。具体的には、第１絶縁層３１の材料として、例えば、エポキシ系樹脂を用いることができる。また、第１絶縁層３１の熱伝導率は、３Ｗ／ｍＫ以上とすることが好ましい。第１絶縁層３１にアルミナや窒化アルミニウム等のフィラーを含有させることで、第１絶縁層３１の熱伝導率を向上させることができる。第１絶縁層３１のガラス転移温度（Ｔｇ）は、例えば、１５０～２００℃程度とすることができる。また、第１絶縁層３１の厚さは、例えば、６０～１００μｍ程度とすることが好ましく、第１絶縁層３１の厚さばらつきは±１０％以下とすることが好ましい。

【0017】

発熱体３２としては、圧延合金を用いることが好ましい。圧延合金を用いることにより、発熱体３２の厚さのばらつきを低減することが可能となり、発熱分布を改善することができる。なお、発熱体３２は、必ずしも発熱部３０の厚さ方向の中央部に内蔵される必要はなく、要求仕様に応じて発熱部３０の厚さ方向の中央部よりもベースプレート１０側又は静電チャック４０側に偏在してもよい。

【0018】

発熱体３２の比抵抗は、１０～７０μΩ・ｃｍであることが好ましく、１０～５０μΩ・ｃｍであることが更に好ましい。従来の基板固定装置では、比抵抗が１００μΩ・ｃｍ程度であるＮｉＣｒ系の発熱体を使用していたため、２０～５０Ωの配線設計をした場合、配線幅１～２ｍｍ、厚さ５０μｍ程度となり、発熱体のパターンのファイン化が困難であった。発熱体３２の比抵抗をＮｉＣｒ系の発熱体の比抵抗よりも低い１０～７０μΩ・ｃｍとすることにより、上記と同様の２０～５０Ωの配線設計をした場合、従来よりも発熱体３２のパターンのファイン化が可能となる。なお、比抵抗が１０μΩ・ｃｍよりも小さいと発熱性が低下するため好ましくない。

【0019】

発熱体３２に用いると好適な具体的な圧延合金としては、例えば、ＣＮ４９（コンスタンタン）（Ｃｕ／Ｎｉ／Ｍｎ／Ｆｅの合金）、ゼラニン （Ｃｕ／Ｍｎ／Ｓｎの合金）、マンガニン（Ｃｕ／Ｍｎ／Ｎｉの合金）等を挙げることができる。なお、ＣＮ４９（コンスタンタン）の比抵抗は約５０μΩ・ｃｍ、ゼラニンの比抵抗は約２９μΩ・ｃｍ、マンガニンの比抵抗は約４４μΩ・ｃｍである。発熱体３２の厚さは、エッチングによる配線形成性を考慮し、６０μｍ以下とすることが好ましい。

【0020】

なお、発熱体３２と第１絶縁層３１との高温下での密着性を向上するため、発熱体３２の少なくとも一つの面（上下面の一方又は双方）が粗化されていることが好ましい。もちろん、発熱体３２の上下面の両方が粗化されていてもよい。この場合、発熱体３２の上面と下面で異なる粗化方法を用いてもよい。粗化の方法は特に限定されないが、エッチングによる方法、カップリング剤系の表面改質技術を用いる方法、波長３５５ｎｍ以下のＵＶ－ＹＡＧレーザによるドット加工を用いる方法等を例示することができる。

【0021】

第２絶縁層３３としては、耐熱性に優れた絶縁樹脂を用いることが好ましい。基板固定装置１を使用する際の温度条件が高温側にシフトする傾向があると共に、貫通孔１０ｘを介して発熱体３２に線材をはんだ付けする際の温度が３００℃以上になることもあるためである。具体的には、第２絶縁層３３の材料として、例えば、ポリイミド系樹脂やシリコーン系樹脂を用いることができる。第２絶縁層３３のガラス転移温度は、第１絶縁層３１のガラス転移温度よりも高い。第２絶縁層３３のガラス転移温度は、３００℃以上とすることが好ましい。第２絶縁層３３のガラス転移温度が３００℃以上であれば、基板固定装置１を３００℃以下の高温環境下で使用でき、かつ発熱体３２に線材をはんだ付けする際の温度にも耐えられる。そのため、基板固定装置１において、高温により第２絶縁層３３が劣化して第１絶縁層３１から剥離することを抑制可能となる。

【0022】

なお、第１絶縁層３１のガラス転移温度が第２絶縁層３３のガラス転移温度より低くてよい理由は、第１絶縁層３１は３００℃程度の高温に直接さらされることがないからである。そのため、第１絶縁層３１の材料は、耐熱性よりも基体４１との接着性を優先して選択することが好ましい。また、応力緩和の機能を持たせるため、第１絶縁層３１の材料として、第２絶縁層３３よりも弾性率の低い材料を選択することが好ましい。

【0023】

第２絶縁層３３の熱伝導率は、３Ｗ／ｍＫ以上とすることが好ましい。第２絶縁層３３にアルミナや窒化アルミニウム等のフィラーを含有させることで、第２絶縁層３３の熱伝導率を向上させることができる。また、第２絶縁層３３の厚さは、発熱体３２の埋め込み性を向上する観点から、第１絶縁層３１よりも厚いことが好ましい。第２絶縁層３３の厚さは、例えば、１００～２００μｍ程度とすることが好ましく、第２絶縁層３３の厚さばらつきは±１０％以下とすることが好ましい。

【0024】

静電チャック４０は、発熱部３０上に設けられている。静電チャック４０は、吸着対象物であるウェハを吸着保持する部分である。静電チャック４０の平面形状は、例えば、円形である。静電チャック４０の吸着対象物であるウェハの直径は、例えば、８、１２、又は１８インチである。なお、平面視とは対象物を基体４１の上面の法線方向から視ることを指し、平面形状とは対象物を基体４１の上面の法線方向から視た形状を指すものとする。

【0025】

静電チャック４０は、発熱部３０上に設けられている。静電チャック４０は、基体４１と、静電電極４２とを有している。静電チャック４０は、例えば、ジョンセン・ラーベック型静電チャックである。但し、静電チャック４０は、クーロン力型静電チャックであってもよい。

【0026】

基体４１は誘電体であり、基体４１としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等のセラミックスを用いることができる。基体４１の厚さは、例えば、１～１０ｍｍ程度、基体４１の比誘電率（１ｋＨｚ）は、例えば、９～１０程度とすることができる。静電チャック４０と発熱部３０の第１絶縁層３１とは直接接合されている。発熱部３０と静電チャック４０とを接着剤を介すことなく直接接合することにより、基板固定装置１の耐熱温度を向上することができる。発熱部３０と静電チャック４０とを接着剤で接合する従来の基板固定装置の耐熱温度は１５０℃程度であるが、基板固定装置１では耐熱温度を２００℃程度とすることができる。

【0027】

静電電極４２は、薄膜電極であり、基体４１に内蔵されている。静電電極４２は、基板固定装置１の外部に設けられた電源に接続され、所定の電圧が印加されると、ウェハとの間に静電気による吸着力が発生し、静電チャック４０上にウェハを吸着保持することができる。吸着保持力は、静電電極４２に印加される電圧が高いほど強くなる。静電電極４２は、単極形状でも、双極形状でも構わない。静電電極４２の材料としては、例えば、タングステン、モリブデン等を用いることができる。

【0028】

［基板固定装置の製造方法］
図２及び図３は、第１実施形態に係る基板固定装置の製造工程を例示する図である。図２及び図３を参照しながら、基板固定装置１の製造工程について、発熱部３０の形成工程を中心に説明する。なお、図２（ａ）～図３（ｂ）は、図１とは上下を反転した状態で描いている。

【0029】

まず、図２（ａ）に示す工程では、グリーンシートにビア加工を行う工程、ビアに導電ペーストを充填する工程、静電電極となるパターンを形成する工程、他のグリーンシートを積層して焼成する工程、表面を平坦化する工程等を含む周知の製造方法により、基体４１に静電電極４２を内蔵する静電チャック４０を作製する。なお、絶縁樹脂フィルム３１１との密着性を向上するために、静電チャック４０の絶縁樹脂フィルム３１１がラミネートされる面にブラスト処理等を施し、粗化してもよい。

【0030】

次に、図２（ｂ）に示す工程では、静電チャック４０上に、絶縁樹脂フィルム３１１を直接ラミネートする。絶縁樹脂フィルム３１１は、真空中でラミネートすると、ボイドの巻き込みを抑制できる点で好適である。絶縁樹脂フィルム３１１は、硬化させずに、半硬化状態（Ｂ－ステージ）としておく。半硬化状態である絶縁樹脂フィルム３１１の粘着力により、絶縁樹脂フィルム３１１は静電チャック４０上に仮固定される。絶縁樹脂フィルム３１１の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂を用いることができる。

【0031】

次に、図２（ｃ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム３１１上に金属箔３２１を配置する。金属箔３２１の材料としては、発熱体３２の材料として例示した圧延合金を用いることができる。金属箔３２１の厚さは、エッチングによる配線形成性を考慮し、６０μｍ以下とすることが好ましい。金属箔３２１は、半硬化状態である絶縁樹脂フィルム３１１の粘着力により、絶縁樹脂フィルム３１１上に仮固定される。

【0032】

なお、絶縁樹脂フィルム３１１上に配置する前に、金属箔３２１の少なくとも一つの面（上下面の一方又は双方）を粗化しておくことが好ましい。もちろん、金属箔３２１の上下面の両方が粗化されていてもよい。この場合、金属箔３２１の上面と下面で異なる粗化方法を用いてもよい。粗化の方法は特に限定されないが、エッチングによる方法、カップリング剤系の表面改質技術を用いる方法、波長３５５ｎｍ以下のＵＶ－ＹＡＧレーザによるドット加工を用いる方法等を例示することができる。

【0033】

又、ドット加工を用いる方法では、金属箔３２１の必要な領域を選択的に粗化することができる。そこで、ドット加工を用いる方法では、金属箔３２１の全領域に対して粗化を行う必要はなく、最低限、発熱体３２として残す領域に対して粗化を行えば足りる（つまり、エッチングで除去される領域に対してまで粗化を行う必要はない）。

【0034】

次に、図２（ｄ）に示す工程では、金属箔３２１をパターニングし、発熱体３２を形成する。具体的には、例えば、金属箔３２１上の全面にレジストを形成し、レジストを露光及び現像し、発熱体３２として残す部分のみを被覆するレジストパターンを形成する。次に、レジストパターンに被覆されていない部分の金属箔３２１をエッチングにより除去する。金属箔３２１を除去するエッチング液としては、例えば、塩化第二銅エッチング液や塩化第二鉄エッチング液等を用いることができる。

【0035】

その後、レジストパターンを剥離液により剥離ことにより、絶縁樹脂フィルム３１１上の所定位置に発熱体３２が形成される（フォトリソグラフィ法）。フォトリソグラフィ法により発熱体３２を形成することにより、発熱体３２の幅方向の寸法のばらつきを低減することが可能となり、発熱分布を改善することができる。なお、エッチングにより形成された発熱体３２の断面形状は、例えば、略台形状とすることができる。この場合、絶縁樹脂フィルム３１１に接する面と、その反対面との配線幅の差は、例えば、１０～５０μｍ程度とすることができる。発熱体３２の断面形状をシンプルな略台形状とすることにより、発熱分布を改善することができる。

【0036】

次に、図３（ａ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム３１１上に、発熱体３２を被覆する絶縁樹脂フィルム３３１をラミネートする。絶縁樹脂フィルム３３１は、真空中でラミネートすると、ボイドの巻き込みを抑制できる点で好適である。絶縁樹脂フィルム３３１の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂やシリコーン系樹脂を用いることができる絶縁樹脂フィルム３３１の厚さは、発熱体３２の埋め込み性を向上する観点から、絶縁樹脂フィルム３１１よりも厚いことが好ましい。

【0037】

次に、図３（ｂ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム３１１及び３３１を静電チャック４０側に押圧しながら、絶縁樹脂フィルム３１１及び３３１を硬化温度以上に加熱して硬化させる。これにより、発熱体３２の周囲が第１絶縁層３１及び第２絶縁層３３に被覆された発熱部３０が形成され、発熱部３０の第１絶縁層３１と静電チャック４０とが直接接合される。常温に戻った時のストレスを考慮し、絶縁樹脂フィルム３１１及び３３１の加熱温度は、２００℃以下とすることが好ましい。

【0038】

なお、絶縁樹脂フィルム３１１及び３３１を静電チャック４０側に押圧しながら加熱硬化させることにより、発熱体３２の有無の影響による第２絶縁層３３の接着層２０と接する側の面の凹凸を低減して平坦化することができる。第２絶縁層３３の接着層２０と接する側の面の凹凸は、７μｍ以下とすることが好ましい。第２絶縁層３３の接着層２０と接する側の面の凹凸を７μｍ以下とすることにより、次工程で第２絶縁層３３と接着層２０（第２層２２）との間に気泡を巻き込むことを防止できる。つまり、第２絶縁層３３と接着層２０（第２層２２）との間の接着性が低下することを防止できる。

【0039】

次に、図３（ｃ）に示す工程では、予め冷媒流路１５等を形成したベースプレート１０を準備し、ベースプレート１０上に第１層２１及び第２層２２を順次積層して接着層２０（未硬化）を形成する。そして、図３（ｂ）に示す構造体を上下反転させ、接着層２０を介して、ベースプレート１０上に配置し、接着層２０を硬化させる。さらに、ベースプレート１０、接着層２０、及び発熱部３０の第２絶縁層３３を貫通し、発熱部３０の発熱体３２の下面の一部を露出する複数の貫通孔１０ｘを形成する。これにより、ベースプレート１０上に接着層２０を介して発熱部３０及び静電チャック４０が順次積層された基板固定装置１が完成する。

【0040】

このように、第１実施形態に係る基板固定装置１では、発熱部３０の絶縁層を接着性に優れた第１絶縁層３１と耐熱性に優れた第２絶縁層３３の積層構造としている。はんだ付け時に貫通孔１０ｘを介して３００℃程度の熱に直接さらされる部分となる第２絶縁層３３を耐熱性の高い絶縁樹脂から構成することで、高温により第２絶縁層３３が劣化して第１絶縁層３１から剥離することを抑制できる。

【0041】

〈第２実施形態〉
第２実施形態では、発熱部に伝熱シートを内蔵する例を示す。なお、第２実施形態において、既に説明した実施形態と同一構成部についての説明は省略する場合がある。

【0042】

［基板固定装置の構造］
図４は、第２実施形態に係る基板固定装置を簡略化して例示する断面図である。なお、図４では、ベースプレート１０の上面と平行な平面に含まれる互いに直交する方向をＸ方向及びＹ方向、Ｘ方向及びＹ方向に垂直な方向（基板固定装置２の厚さ方向）をＺ方向とする。

【0043】

図４を参照すると、基板固定装置２は、発熱部３０が発熱部３０Ａに置換された点が基板固定装置１（図１参照）と相違する。

【0044】

基板固定装置２の発熱部３０Ａにおいて、第１絶縁層３１は伝熱シート３４を内蔵し、第２絶縁層３３は伝熱シート３５を内蔵している。伝熱シート３４及び３５は、所定の間隙を空けて発熱体３２を上下から挟むようにＸＹ平面に略平行に配置されている。伝熱シート３４と発熱体３２との間隙には第１絶縁層３１が充填され、伝熱シート３５と発熱体３２との間隙には第２絶縁層３３が充填されている。

【0045】

伝熱シート３４及び３５としては、発熱部３０Ａの発する熱を均一化して拡散する（不均一な発熱状態の緩和を行う）素材であれば特に限定されないが、例えば、ＸＹ方向の熱伝導率：Ｚ方向の熱伝導率＝１００以上：１のグラファイトシートを用いることができる。例えば、ＸＹ方向の熱伝導率を３００Ｗ／ｍＫ以上、Ｚ方向の熱伝導率を３Ｗ／ｍＫとすることができる。単層のグラファイトシートの厚さは、例えば、４０～５０μｍ程度とすることができる。伝熱シート３４及び３５として、グラファイトシートに代えてグラフェンシート等の炭素シートを用いてもよい。

【0046】

なお、伝熱シート３４及び３５は、何れか一方のみを設けてもよい。すなわち、発熱部３０Ａにおいて、第１絶縁層３１及び第２絶縁層３３の少なくとも一方に伝熱シートが内蔵されていてもよい。

【0047】

［基板固定装置の製造方法］
図５及び図６は、第２実施形態に係る基板固定装置の製造工程を例示する図である。図５及び図６を参照しながら、基板固定装置２の製造工程について、発熱部３０Ａの形成工程を中心に説明する。なお、図５（ａ）～図６（ａ）は、図４とは上下を反転した状態で描いている。

【0048】

まず、図５（ａ）に示す工程では、図２（ａ）に示す工程と同様にして静電チャック４０を作製後、静電チャック４０上に、絶縁樹脂フィルム３１１、伝熱シート３４、及び絶縁樹脂フィルム３１２を順次ラミネートする。絶縁樹脂フィルム３１１及び３１２は、硬化させずに、半硬化状態（Ｂ－ステージ）としておく。半硬化状態である絶縁樹脂フィルム３１１の粘着力により、絶縁樹脂フィルム３１１は静電チャック４０上に仮固定される。絶縁樹脂フィルム３１１及び３１２の材料としては、例えば、エポキシ系樹脂を用いることができる。

【0049】

次に、図５（ｂ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム３１２上に金属箔３２１を配置する。半硬化状態である絶縁樹脂フィルム３１２の粘着力により、金属箔３２１は絶縁樹脂フィルム３１２上に仮固定される。なお、必要に応じ、絶縁樹脂フィルム３１２上に配置する前に、金属箔３２１に粗化等の表面処理を施しておく。

【0050】

次に、図５（ｃ）に示す工程では、図２（ｄ）に示す工程と同様にして、金属箔３２１をパターニングし、発熱体３２を形成する。

【0051】

次に、図５（ｄ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム３１２上に、発熱体３２を被覆する絶縁樹脂フィルム３３１、伝熱シート３５、及び絶縁樹脂フィルム３３２を順次ラミネートする。絶縁樹脂フィルム３３１及び３３２の材料としては、例えば、ポリイミド系樹脂やシリコーン系樹脂を用いることができる。

【0052】

次に、図６（ａ）に示す工程では、絶縁樹脂フィルム３１１、３１２、３３１、及び３３２を静電チャック４０側に押圧しながら、絶縁樹脂フィルム３１１、３１２、３３１、及び３３２を硬化温度以上に加熱して硬化させる。これにより、発熱体３２並びに伝熱シート３４及び３５の周囲が第１絶縁層３１及び第２絶縁層３３に被覆された発熱部３０Ａが形成され、発熱部３０Ａの第１絶縁層３１と静電チャック４０とが直接接合される。常温に戻った時のストレスを考慮し、絶縁樹脂フィルム３１１、３１２、３３１、及び３３２の加熱温度は、２００℃以下とすることが好ましい。

【0053】

次に、図６（ｂ）に示す工程では、予め冷媒流路１５等を形成したベースプレート１０を準備し、ベースプレート１０上に第１層２１及び第２層２２を順次積層して接着層２０（未硬化）を形成する。そして、図６（ａ）に示す構造体を上下反転させ、接着層２０を介して、ベースプレート１０上に配置し、接着層２０を硬化させる。さらに、ベースプレート１０、接着層２０、並びに発熱部３０の第２絶縁層３３及び伝熱シート３５を貫通し、発熱部３０の発熱体３２の下面の一部を露出する複数の貫通孔１０ｘを形成する。これにより、ベースプレート１０上に接着層２０を介して発熱部３０Ａ及び静電チャック４０が順次積層された、基板固定装置２が完成する。

【0054】

このように、第２実施形態に係る基板固定装置２では、平面方向（ＸＹ方向）に熱拡散性の高い伝熱シート３４及び３５を発熱部３０Ａに内蔵している。これにより、平面方向（ＸＹ方向）の熱拡散性を向上させ、発熱体３２の断面積のばらつきによる影響を減らし、均熱性を向上することができる。

【0055】

なお、伝熱シート３４及び３５それぞれとして、複数枚のグラファイトシートの積層体を用いてもよい。例えば、含浸性を有し縦方向及び横方向への熱伝導性を阻害しない樹脂（例えば、ビスマレイミドトリアジン樹脂等）を介して、真空ホットプレス等により数層～数十層のグラファイトシートを積層し、グラファイトシートの積層体を形成することができる。グラファイトシートの積層体は、例えば、ＸＹ方向の熱伝導率を１５００Ｗ／ｍＫ以上、Ｚ方向の熱伝導率を８Ｗ／ｍＫとすることができるため、単層のグラファイトシートを用いる場合と比べて、熱拡散を促進する効果を大幅に向上することができる。

【0056】

以上、好ましい実施形態等について詳説したが、上述した実施形態等に制限されることはなく、特許請求の範囲に記載された範囲を逸脱することなく、上述した実施形態等に種々の変形及び置換を加えることができる。

【0057】

例えば、本発明に係る基板固定装置の吸着対象物としては、半導体ウェハ（シリコンウエハ等）以外に、液晶パネル等の製造工程で使用されるガラス基板等を例示することができる。

【符号の説明】

【0058】

１、２ 基板固定装置
１０ ベースプレート
１０ｘ 貫通孔
１５ 冷媒流路
１５ａ 冷媒導入部
１５ｂ 冷媒排出部
２０ 接着層
２１ 第１層
２２ 第２層
３０、３０Ａ 発熱部
３１ 第１絶縁層
３２ 発熱体
３３ 第２絶縁層
３４、３５ 伝熱シート
４０ 静電チャック
４１ 基体
４２ 静電電極
５０ シール部材
３１１、３１２、３３１、３３２ 絶縁樹脂フィルム

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】