特許 7338675 静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-08-28

(45)【発行日】2023-09-05

(54)【発明の名称】静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230829BHJP

   C04B 37/00 20060101ALI20230829BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20230829BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

C04B37/00 A

H02N13/00 D

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2021210715

(22)【出願日】2021-12-24

(65)【公開番号】P2023095058

(43)【公開日】2023-07-06

【審査請求日】2022-11-11

(73)【特許権者】

【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】一由 拓

(72)【発明者】

【氏名】大塚 剛史

(72)【発明者】

【氏名】乾 敏祥

【審査官】境 周一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１５－２２０３８５（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０２８９６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００１－０９６４５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－１８８４２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】韓国公開特許第１０－２０１５－００７７０９４（ＫＲ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１８７２１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０２０／００６６５６４（ＵＳ，Ａ１）

【文献】特開２０１７－２０８５２７（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ０４Ｂ ３７／００

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

試料を搭載する載置面が設けられ前記載置面に直交する方向を厚さ方向とする誘電体基板と、
前記誘電体基板の内部に埋め込まれる吸着電極と、を備え、
前記誘電体基板の内部には、前記載置面の平面方向に沿って延びるガス流路が設けられ、
前記ガス流路の内側面は、
前記載置面と同方向を向く底面部と、
前記底面部に対向する天面部と、
前記底面部と前記天面部とを繋ぐ一対の側面部と、を有し、
一対の側面部の少なくとも一方は、前記厚さ方向に対して傾斜し、
前記ガス流路は、前記誘電体基板の中心に対し円弧状に延び、
一対の前記側面部のうち、一方は円弧内周側に配置される内周側面部であり、他方は円弧外周側に配置される外周側面部であり、
前記外周側面部の傾斜角度は、前記内周側面部の傾斜角度より大きい、
静電チャック部材。

【請求項2】

複数の前記ガス流路は、
前記誘電体基板の中心に対し円弧状に延びる内周流路と、
前記内周流路の同心円状外側に配置され円弧状に延びる外周流路と、を含み、
一対の前記側面部のうち、一方は円弧内周側に配置される内周側面部であり、他方は円弧外周側に配置される外周側面部であり、
前記外周流路の前記外周側面部の傾斜角度は、前記内周流路の前記外周側面部の傾斜角度より大きい、
請求項１に記載の静電チャック部材。

【請求項3】

前記外周流路の前記内周側面部の傾斜角度は、前記内周流路の前記内周側面部の傾斜角度より大きい、
請求項２に記載の静電チャック部材。

【請求項4】

前記誘電体基板は、前記厚さ方向に積層される第１支持板および第２支持板を有し、
前記ガス流路は、前記第１支持板と前記第２支持板との間に設けられる、
請求項１～３の何れか一項に記載の静電チャック部材。

【請求項5】

前記第１支持板と前記第２支持板とは、接合層を介して接合され、
前記側面部の少なくとも一部は、前記接合層に設けられ、
前記接合層の熱伝導率は、前記第１支持板および前記第２支持板の熱伝導率より高い、請求項４に記載の静電チャック部材。

【請求項6】

前記誘電体基板の内部に埋め込まれる副電極層をさらに備え、
前記副電極層は、前記ガス流路と同一平面上に配置される、
請求項１～５の何れか一項に記載の静電チャック部材。

【請求項7】

請求項１～６の何れか一項に記載の静電チャック部材と、
前記静電チャック部材を前記載置面の反対側から支持する基台と、を備える、静電チャック装置。

【請求項8】

請求項１～６の何れか一項に記載の静電チャック部材の製造方法であって、
前記誘電体基板は、第１支持板および第２支持板を有し、
前記第１支持板又は前記第２支持板のうち少なくとも一方に凹溝を形成する凹溝形成工程と、
前記第１支持板と前記第２支持板とを厚さ方向に積層し接合する接合工程と、を有し、
凹溝形成工程において、開口側に向かうに従い幅寸法を大きくする前記凹溝を形成する、
静電チャック部材の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造工程では、真空環境下で半導体ウエハを保持する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、載置面に半導体ウエハ等の板状試料を載置し、板状試料と内部電極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。特許文献１には、セラミックスからなる絶縁物の内部にガスを流通させる平面視円弧状の流通空間を設けた静電吸着装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第３３５７９９１号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

静電チャック部材の内部にガス流路を設けることで、静電チャック部材を伝熱ガスによって冷却することができる。しかしながら、従来の静電チャック部材は、ガス流路が設けられる領域とガス流路が設けられない領域との境界部分で急激な温度勾配が生じる。これにより、載置面に搭載されるウエハの温度分布に不均一が生じやすくなるという問題があった。

【0005】

本発明は、ウエハの温度分布を均一にしやすい静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法を提供することを目的の一つとする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の１つの態様の静電チャック部材は、試料を搭載する載置面が設けられ前記載置面に直交する方向を厚さ方向とする誘電体基板と、前記誘電体基板の内部に埋め込まれる吸着電極と、を備え、前記誘電体基板の内部には、前記載置面の平面方向に沿って延びるガス流路が設けられ、前記ガス流路の内側面は、前記載置面と同方向を向く底面部と、前記底面部に対向する天面部と、前記底面部と前記天面部とを繋ぐ一対の側面部と、を有し、一対の側面部の少なくとも一方は、前記厚さ方向に対して傾斜する。

【0007】

上記の静電チャック部材において、前記ガス流路は、前記誘電体基板の中心に対し円弧状に延びる構成としてもよい。

【0008】

上記の静電チャック部材において、一対の前記側面部のうち、一方は円弧内周側に配置される内周側面部であり、他方は円弧外周側に配置される外周側面部であり、前記外周側面部の傾斜角度は、前記内周側面部の傾斜角度より大きい構成としてもよい。

【0009】

上記の静電チャック部材において、複数の前記ガス流路は、前記誘電体基板の中心に対し円弧状に延びる内周流路と、前記内周流路の同心円状外側に配置され円弧状に延びる外周流路と、を含み、一対の前記側面部のうち、一方は円弧内周側に配置される内周側面部であり、他方は円弧外周側に配置される外周側面部であり、前記外周流路の前記外周側面部の傾斜角度は、前記内周流路の前記外周側面部の傾斜角度より大きい構成としてもよい。

【0010】

上記の静電チャック部材において、前記外周流路の前記内周側面部の傾斜角度は、前記内周流路の前記内周側面部の傾斜角度より大きい構成としてもよい。

【0011】

上記の静電チャック部材において、前記誘電体基板は、前記厚さ方向に積層される第１支持板および第２支持板を有し、前記ガス流路は、前記第１支持板と前記第２支持板との間に設けられる構成としてもよい。

【0012】

上記の静電チャック部材において、前記第１支持板と前記第２支持板とは、接合層を介して接合され、前記側面部の少なくとも一部は、前記接合層に設けられ、前記接合層の熱伝導率は、前記第１支持板および前記第２支持板の熱伝導率より高い構成としてもよい。

【0013】

上記の静電チャック部材において、前記誘電体基板の内部に埋め込まれる副電極層をさらに備え、前記副電極層は、前記ガス流路と同一平面上に配置される構成としてもよい。

【0014】

本発明の１つの態様の静電チャック装置は、上記の静電チャック部材と、前記静電チャック部材を前記載置面の反対側から支持する基台と、を備える。

【0015】

本発明の１つの態様の静電チャック部材の製造方法は、第１支持板、第２支持板を有する誘電体基板と、前記誘電体基板の内部に埋め込まれる吸着電極と、を備える静電チャック部材の製造方法であって、前記第１支持板又は前記第２支持板のうち少なくとも一方に凹溝を形成する凹溝形成工程と、前記第１支持板と前記第２支持板とを厚さ方向に積層し接合する接合工程と、を有し、凹溝形成工程において、開口側に向かうに従い幅寸法を大きくする前記凹溝を形成する。

【発明の効果】

【0016】

本発明の１つの態様によれば、ウエハの温度分布を均一にしやすい静電チャック部材、静電チャック装置、および静電チャック部材の製造方法が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】図１は、一実施形態の静電チャック装置を示す断面模式図である。

【図2】図２は、一実施形態の静電チャック部材の平面図である。

【図3】図３は、図１の領域IIIの拡大図である。

【図4】図４は、一実施形態の静電チャック部材の製造方法において、凹溝形成工程を示す図である。

【図5】図５は、一実施形態の静電チャック部材の製造方法において、塗布工程を示す図である。

【図6】図６は、一実施形態の静電チャック部材の製造方法において、接合工程を示す図である。

【図7】図７は、変形例の静電チャック部材の部分断面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、本発明の静電チャック装置の各実施形態について、図面を参照して説明する。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などは適宜異ならせて表示する場合がある。
また、各図には、Ｚ軸を図示する。本明細書において、Ｚ軸は、必要に応じて載置面と直交するする方向である。また、載置面が向く方向である上面を＋Ｚ方向とする。

【0019】

図１は、本実施形態の静電チャック装置１を示す断面模式図である。
静電チャック装置１は、ウエハ（試料）Ｗを搭載する載置面２ｓを有する静電チャック部材２と、静電チャック部材２を載置面２ｓの反対側から支持する基台３と、静電チャック部材２に電圧を付与する給電端子１６と、を備える。なお、静電チャック部材２の上面の外周部には、ウエハＷを囲むフォーカスリングが配置されていてもよい。

【0020】

静電チャック部材２は、中心軸Ｃを中心とする円盤状である。静電チャック部材２は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の内部に位置する吸着電極１３と、を有する。静電チャック部材２は、誘電体基板１１に設けられる載置面２ｓでウエハＷを吸着する。

【0021】

以下の説明においては、静電チャック装置１の各部は、静電チャック部材２に対しウエハＷを搭載する側を上側、基台３側を下側として説明される。また、静電チャック部材２は、上下方向（Ｚ軸方向）を厚さ方向とする。すなわち、静電チャック部材２、および誘電体基板１１は、載置面に直交する方向を厚さ方向とする。
なお、ここでの上下方向は、あくまで説明の簡素化のために用いる方向であって、静電チャック装置１の使用時の姿勢を限定するものではない。

【0022】

誘電体基板１１は、平面視で円形の板状である。誘電体基板１１は、ウエハＷが載置される載置面２ｓを有する。載置面２ｓには、例えば複数の突起部（図示略）が所定の間隔で形成されている。載置面２ｓは、複数の突起部の先端部でウエハＷを支持する。

【0023】

誘電体基板１１は、第１支持板１１ａと、第２支持板１１ｂと、第３支持板１１ｃと、接合層１１ｄと、を有する。第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃは、載置面２ｓに沿って延びる板状である。第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃは、下側から上側に向かってこの順で厚さ方向に積層される。また、接合層１１ｄは、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に配置される。第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとは、接合層１１ｄを介して接合される。なお、接合層１１ｄは、第２支持板１１ｂと第３支持板１１ｃとの間にも、設けられていてもよい。さらに、誘電体基板１１は、接合層１１ｄを有していなくてもよい。この場合、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとは、直接的に接合される。

【0024】

誘電体基板１１を構成する第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、第３支持板１１ｃ、および接合層１１ｄは、機械的に十分な強度を有し、かつ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複合焼結体からなる。誘電体基板１１を構成する誘電体材料としては、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セラミックスが好適に用いられる。誘電体基板１１を構成する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）複合焼結体などが好適に用いられる。特に、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性の観点から、誘電体基板１１を構成する材料は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）－炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体が好ましい。

【0025】

本実施形態において、接合層１１ｄを構成する材料における複合材料の構成は、第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂを構成する複合材料の構成と異なっていてもよい。後述するように、接合層１１ｄを構成する材料の熱伝導率は、第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂの熱伝導率より高いことが好ましい。一例として、第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および接合層１１ｄが、同材料（例えば、酸化アルミニウム－炭化ケイ素複合焼結体）から構成される場合、接合層１１ｄにおける導電性物質（例えば、炭化ケイ素）の比率を、第１支持板１１ａ、および第２支持板１１ｂの導電性物質の比率より高めることで、接合層１１ｄの熱伝導率を高めることができる。

【0026】

誘電体基板１１の第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、第３支持板１１ｃ、および接合層１１ｄを構成する絶縁性物質（例えば、酸化アルミニウム）の平均一次粒子径は、０．５μｍ以上１０．０μｍ以下であることが好ましく、さらに０．５μｍ以上６．０μｍ以下が好ましい。絶縁性物質の平均一次粒子径が０．５μｍ以上であることで、緻密で耐電圧性が高く、耐久性の高い誘電体基板１１を得ることができる。また、絶縁性物質の平均一次粒子径を１０．０μｍ以下とすることで、後述するガス流路６０内の伝熱ガスＧに対する誘電体基板１１の熱交換効率を十分に確保することができる。

【0027】

なお、誘電体基板１１を構成する絶縁性物質の平均一次粒子径の測定方法は、次の通りである。日本電子社製の電解放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）で、誘電体基板１１の厚み方向の切断面を観察し、インターセプト法により絶縁性物質２００個の粒子径の平均を平均一次粒子径とする。

【0028】

誘電体基板１１には、第１ガス孔６７と第２ガス孔６８とガス流路６０とが設けられる。ガス流路６０は、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に設けられる。すなわち、ガス流路６０は、誘電体基板１１の内部に設けられる。本実施形態によれば、ガス流路６０が第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に設けられるため、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとを積層してガス流路６０を容易に成形することができる。

【0029】

なお、本実施形態の誘電体基板１１は、複数の支持板が厚さ方向に積層されて構成されており、吸着電極１３とガス流路６０とは異なる支持板の間に配置される。しかしながら、吸着電極１３とガス流路６０とは、同じ支持板の間に配置されていてもよい。すなわち、吸着電極１３とガス流路６０とは、ともに、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に配置されていてもよい。

【0030】

ガス流路６０は、載置面２ｓの平面方向に沿って延びる。第１ガス孔６７は、ガス流路６０から下側に延びる。一方で、第２ガス孔６８は、ガス流路６０から上側に延びて載置面２ｓに開口する。第１ガス孔６７と第２ガス孔６８とは、ガス流路６０を介して互いに連通している。第１ガス孔６７、ガス流路６０、および第２ガス孔６８には、伝熱ガスＧが流れる。

【0031】

伝熱ガスＧは、例えばＨｅ等の冷却用のガスである。伝熱ガスＧは、第１ガス孔６７を通過してガス流路６０に流入する。ガス流路６０を通過する伝熱ガスＧは、静電チャック部材２を冷却する。さらに、ガス流路６０の伝熱ガスＧは、第２ガス孔６８から載置面２ｓに供給され、載置面２ｓに搭載されるウエハＷを冷却する。

【0032】

図２は、静電チャック部材２の平面図である。
本実施形態のガス流路６０は、静電チャック部材２の中心軸Ｃを中心として円環状に延びる。すなわち、ガス流路６０は、誘電体基板１１の中心に対し円弧状に延びる。本実施形態の誘電体基板１１には、２つのガス流路６０が設けられる。複数のガス流路６０は、同心円状に配置される内周流路６１と外周流路６２とを含む。内周流路６１は、前記誘電体基板の中心に対し円弧状に延びる。外周流路６２は、内周流路６１の同心円状外側に配置され円弧状に延びる。

【0033】

複数の第１ガス孔６７は、周方向に沿って等間隔に配置される。同様に、複数の第２ガス孔６８は、周方向に沿って等間隔に配置される。第１ガス孔６７と第２ガス孔６８とは、１つのガス流路６０の経路において周方向に交互に配置される。

【0034】

図１に示すように、本実施形態のガス流路６０は、横断面が略台形状である。ガス流路６０の内側面は、底面部６０ａと、天面部６０ｂと、一対の側面部６０ｃ、６０ｄと、を有する。

【0035】

底面部６０ａおよび天面部６０ｂは、載置面２ｓと略平行に延びる平面である。底面部６０ａは、載置面２ｓと同方向（上側）を向く。天面部６０ｂは、載置面２ｓと反対方向（下側）を向く。天面部６０ｂは、底面部６０ａと対向する。底面部６０ａは、第１支持板１１ａに設けられる。天面部６０ｂは、第２支持板１１ｂに設けられる。

【0036】

一対の側面部６０ｃ、６０ｄは、底面部６０ａと天面部６０ｂとを繋ぐ。側面部６０ｃ、６０ｄは、第２支持板１１ｂと接合層１１ｄとに跨って設けられる。すなわち、側面部６０ｃ、６０ｄの少なくとも一部は、接合層１１ｄに設けられる。

【0037】

ガス流路６０の高さ寸法（厚さ方向に沿う寸法であり、底面部６０ａと天面部６０ｂとの距離寸法）は、３０μｍ以上５００μｍ以下であることが好ましい。また、ガス流路６０の幅寸法は、５００μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましい。ガス流路６０の高さ寸法および幅寸法をこのような範囲とすることで、ガス流路６０の流路断面積を十分に確保しつつ誘電体基板１１の強度の低下を抑制できる。

【0038】

一対の側面部６０ｃ、６０ｄのうち、一方はガス流路６０の円弧内周側に配置される内周側面部６０ｃであり、他方は円弧外周側に配置される外周側面部６０ｄである。したがって、内周側面部６０ｃは、中心軸Ｃの径方向外側を向き、外周側面部６０ｄは、中心軸Ｃの径方向内側を向く。内周側面部６０ｃおよび外周側面部６０ｄは、静電チャック部材２の中心軸Ｃを中心とする円錐面である。

【0039】

図３は、図１の領域IIIの拡大図である。
一対の側面部６０ｃ、６０ｄの少なくとも一方は、厚さ方向（Ｚ軸方向）に対して傾斜する。本実施形態では、一対の側面部６０ｃ、６０ｄがともに厚さ方向に対して傾斜する。本実施形態では、内周流路６１の内周側面部６０ｃは、厚さ方向に対して傾斜角度θ１で傾斜し、外周側面部６０ｄは、厚さ方向に対して傾斜角度θ２で傾斜する。同様に、外周流路６２の内周側面部６０ｃは、厚さ方向に対して傾斜角度θ３で傾斜し、外周側面部６０ｄは、厚さ方向に対して傾斜角度θ４で傾斜する。

【0040】

内周側面部６０ｃが厚さ方向に対し傾斜することで、ガス流路６０の高さ寸法は、ガス流路６０の幅中央から静電チャック部材２の径方向内側に向かうに従い徐々に小さくなる。このため、ガス流路６０中に流れる伝熱ガスＧの冷却効果は、ガス流路６０の中央から静電チャック部材２の径方向内側に向かうに従い徐々に弱まる。同様に、外周側面部６０ｄが厚さ方向に対し傾斜することで、ガス流路６０の高さ寸法は、ガス流路６０の幅中央から静電チャック部材２の径方向外側に向かうに従い徐々に小さくなる。このため、ガス流路６０中に流れる伝熱ガスＧの冷却効果は、ガス流路６０の中央から静電チャック部材２の径方向外側に向かうに従い徐々に弱まる。本実施形態によれば、ガス流路６０が設けられる領域とガス流路６０が設けられない領域との境界部分において、伝熱ガスＧによる冷却効率を徐々に弱めることができる。このため、ガス流路６０が設けられる領域とガス流路６０が設けられない領域との境界部分で急激な温度勾配が生じにくい。結果的に、載置面２ｓに搭載されるウエハＷの温度分布の不均一を抑制することができる。

【0041】

本実施形態によれば、ガス流路６０は、円弧状に延びる。このため、ウエハＷが円板状である場合に、ウエハＷを搭載する載置面２ｓをウエハＷの中心軸Ｃ周りに環状に冷却することができウエハＷの温度分布を均一にしやすい。

【0042】

本実施形態の１つのガス流路６０において、外周側面部６０ｄの傾斜角度θ２、θ４は、内周側面部６０ｃの傾斜角度θ１、θ３より大きい（θ１＜θ２、θ３＜θ４）。一般的なウエハＷの加工工程において、ウエハＷの温度は、中心軸Ｃに対し径方向外側に向かうに従い高くなりやすい。このため、ガス流路６０に対し中心軸Ｃの径方向外側の温度勾配は、径方向内側の温度勾配よりも大きくなりやすい。本実施形態によれば、温度勾配が大きくなりやすい外周側面部６０ｄにおいて、傾斜角度を大きくして温度勾配をより緩やかとすることでウエハＷに生じる温度分布の不均一をより小さくすることができる。

【0043】

本実施形態において、外周流路６２の外周側面部６０ｄの傾斜角度θ４は、内周流路６１の外周側面部６０ｄの傾斜角度θ２以上である（θ２≦θ４）。本実施形態によれば、ウエハＷの温度が高くなりやすい径方向外側の領域において載置面２ｓの温度勾配をより緩やかにすることができウエハＷに生じる温度分布の不均一をより小さくすることができる。

【0044】

同様に、本実施形態において、外周流路６２の内周側面部６０ｃの傾斜角度θ３は、内周流路６１の内周側面部６０ｃの傾斜角度θ１以上である（θ１≦θ３）。本実施形態によれば、ウエハＷの温度が高くなりやすい径方向外側の領域において載置面２ｓの温度勾配をより緩やかにすることができウエハＷに生じる温度分布の不均一をより小さくすることができる。

【0045】

上述したように、本実施形態のガス流路６０の側面部６０ｃ、６０ｄの傾斜角度θ１、θ２、θ３、θ４は、以下の関係を満たすことが好ましい。
θ１≦θ３、 θ２≦θ４、 θ１＜θ２、 θ３＜θ４

【0046】

また、内周流路６１および外周流路６２の内周側面部６０ｃの傾斜角度θ１、θ３は、０°以上２０°以下が好ましく、さらには０°以上１５°以下が好ましく、さらに０°以上１０°以下がより好ましい。さらに、内周流路６１および外周流路６２の外周側面部６０ｄの傾斜角度θ２、θ４は、３°以上７０°以下が好ましく、さらには５°以上６０°以下が好ましく、さらに５°以上５０℃以下がより好ましい。傾斜角度θ１、θ２、θ３、θ４が、上記の範囲を満たすことで、側面部６０ｃ、６０ｄが傾斜することによる温度分布の不均一の抑制の効果を十分に得ることができ、さらに静電チャック部材２の強度の極端な低下を抑制できる。

【0047】

本実施形態によれば、誘電体基板１１は、厚さ方向に積層される第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂを有する。ガス流路６０は、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に設けられる。このため、ガス流路６０を後加工で形成する場合などと比較して、複雑なガス流路６０を容易に形成することができる。

【0048】

本実施形態において、接合層１１ｄの熱伝導率は、第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂの熱伝導率より高いことが好ましい。上述したように、接合層１１ｄは、ガス流路６０に露出する。すなわち、ガス流路６０を通過する伝熱ガスＧは、接合層１１ｄにおいて静電チャック部材２の熱を伝熱ガスＧに効率的に伝えることができる。

【0049】

図１に示すように、吸着電極１３は、誘電体基板１１の内部に埋め込まれる。吸着電極１３は、誘電体基板１１の載置面２ｓに沿って板状に延びる。吸着電極１３は、電圧を印加されることで、誘電体基板１１の載置面２ｓにウエハＷを保持する静電吸着力を生じさせる。

【0050】

吸着電極１３は、絶縁性物質と導電性物質の複合体から構成される。吸着電極１３に含まれる絶縁性物質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）およびＳｍＡｌＯ_３からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。吸着電極１３に含まれる導電性物質は、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、タンタル（Ｔａ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。

【0051】

吸着電極１３には、吸着電極１３に直流電圧を印加するための給電端子１６が接続されている。給電端子１６は、吸着電極１３から下側に向かって延びる。給電端子１６は、基台３、および誘電体基板１１の一部を厚さ方向に貫通する端子用貫通孔１７の内部に挿入されている。給電端子１６の外周側には、絶縁性を有する端子用碍子２３が設けられる。すなわち、給電端子１６は、端子用碍子２３の挿通孔１５に挿入される。端子用碍子２３は、金属製の基台３と給電端子１６とを絶縁する。

【0052】

給電端子１６は、外部の電源２１に接続されている。電源２１は、吸着電極１３に電圧を付与する。給電端子１６の数、形状等は、吸着電極１３の形態、すなわち単極型か、双極型かにより決定される。

【0053】

基台３は、静電チャック部材２を下側から支持する。基台３は、平面視で円板状の金属部材である。基台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。基台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）、チタン（Ｔｉ）等の合金が好適に用いられる。基台３を構成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性の観点からアルミニウム合金が好ましい。基台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、基台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。基台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、基台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、基台３の耐プラズマ安定性が向上し、また、基台３の表面傷の発生も防止することができる。

【0054】

基台３の躯体は、プラズマ発生用内部電極としても機能をも有する。基台３の躯体は、図示略の整合器を介して外部の高周波電源２２に接続されている。

【0055】

基台３は、接着剤によって静電チャック部材２に固定されている。すなわち、静電チャック部材２と基台３との間には、静電チャック部材２と基台３とを互いに接着する接着層５５が設けられる。接着層５５の内部には、静電チャック部材２を加熱するヒータが埋め込まれていてもよい。

【0056】

基台３および接着層５５には、これらを上下に貫通するガス導入孔３０が複数設けられている。ガス導入孔３０は、載置面２ｓに開口する。ガス導入孔３０は、図示を省略するガス供給装置に繋がる。ガス導入孔３０は、静電チャック部材２の第１ガス孔６７に繋がる。ガス導入孔３０は、第１ガス孔６７に伝熱ガスＧを供給する。ガス導入孔３０は、筒状の碍子２４に囲まれる。碍子２４の外周面は、例えば接着剤などによって基台３に固定される。

【0057】

次に、本実施形態の静電チャック部材２の製造方法について説明する。本実施形態の静電チャック部材２の製造方法は、支持板準備工程、第１接合工程、第２接合工程、ガス孔形成工程、および端子接続工程を有する。

【0058】

支持板準備工程は、第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃを準備する工程である。以下の説明では、第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃの形成材料が酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ）複合焼結体であることとする。

【0059】

支持板準備工程では、炭化ケイ素粉末およ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、第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃを得ることができる。

【0060】

第１接合工程は、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとを互いに接合するとともに支持板間にガス流路６０を形成する工程である。第１接合工程の予備工程として第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂの互いに接合される面には、研磨が施される。ガス流路形成工程は、凹溝形成工程と、塗布工程と、接合工程と、を有する。すなわち、静電チャック部材２の製造方法は、凹溝形成工程と、塗布工程と、接合工程と、を有する。

【0061】

図４に示すように凹溝形成工程では、第２支持板１１ｂに凹溝６０Ａを形成する。凹溝６０Ａの側面部６０ｃ、６０ｄは、第２支持板１１ｂの厚さ方向に対して傾く。すなわち、凹溝６０Ａは、開口側に向かうに従い幅寸法を大きくする。

【0062】

本実施形態によれば、凹溝形成工程において形成される凹溝６０Ａは、開口側に向かうに従い幅寸法を大きくする。このため、厚さ方向に対して傾斜する側面部６０ｃ、６０ｄを有するガス流路６０を容易に形成することができる。

【0063】

凹溝６０Ａは、ブラスト加工やロータリー加工によって形成することができる。特に、凹溝６０Ａは、ロータリー加工によって形成することが好ましい。ロータリー加工では、加工対象である第２支持板１１ｂを中心軸Ｃ周りに回転させながら工具を加工面に押し当てて凹溝６０Ａを加工する。ロータリー加工では、凹溝６０Ａの加工時に、工具を加工面から徐々に離間させることで容易に傾斜する側面部６０ｃ、６０ｄを形成することができる。

【0064】

本実施形態では、第２支持板１１ｂのみに凹溝６０Ａを形成する場合について説明した。しかしながら、凹溝６０Ａは、第１支持板１１ａのみに凹溝６０Ａを形成してもよいし、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとにそれぞれ凹溝６０Ａを形成してもよい。すなわち、凹溝形成工程は、第１支持板１１ａ又は第２支持板１１ｂのうち少なくとも一方に凹溝６０Ａを設ける工程であればよい。なお、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとにそれぞれ凹溝６０Ａを形成する場合、第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂの凹溝６０Ａは、厚さ方向からみて互いに重なり合う。この構成を採用する場合、形成されるガス流路６０の厚さ方向の寸法を大きくし易い。

【0065】

図５に示す塗布工程では、まず、第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂと同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む接合層ペースト１１ｄＡを用意する。次いで、第２支持板１１ｂにおいて、凹溝６０Ａを形成した面の凹溝６０Ａ以外に接合層ペースト１１ｄＡを塗布する。なお、本実施形態では、第２支持板１１ｂに接合層ペースト１１ｄＡを塗布する場合について説明したが、第１支持板１１ａに接合層ペースト１１ｄＡを塗布してもよい。接合層ペースト１１ｄＡは、第１支持板１１ａおよび第２支持板１１ｂの少なくとも一方に塗布されればよい。

【0066】

図６に示す接合工程では、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとを接合層ペースト１１ｄＡを介して厚さ方向に積層し、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、Ｎ_２等の不活性雰囲気が好ましい。また、圧力は１ＭＰａ～５０ＭＰａであることが好ましく、５ＭＰａ～２０ＭＰａがより好ましい。温度は１６００℃～１９００℃であることが好ましく、１６５０℃～１８５０℃がより好ましい。接合工程のホットプレスにより、接合層ペースト１１ｄＡは焼成、固化されて接合層１１ｄが形成されるとともに接合層１１ｄを介して第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとが接合一体化される。なお、以下の説明において、第１接合工程によって接合一体化された第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの接合体を、接合支持板１１Ａと呼ぶ。

【0067】

本実施形態では、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとが、接合層１１ｄを介して接合される。しかしながら、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとは、直接的に接合されていてもよい。この場合、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂの互いに対向する面を研磨したのちに上述の接合工程を行うことが好ましい。

【0068】

第２接合工程は、第３支持板１１ｃと接合支持板１１Ａとを互いに接合するとともに、支持板間に吸着電極１３を形成する工程である。第２接合工程では、まず第３支持板１１ｃ又は接合支持板１１Ａの何れか一方の一面に、導電性セラミックスなどの導電材料のペーストを塗布するとともに、上記導電材料の塗膜を形成した領域以外に接合層ペーストを塗布する。次いで、第３支持板１１ｃおよび接合支持板１１Ａを、ペーストを塗布した面を挟んで重ね合わせ、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より、導電材料のペーストが焼成されて吸着電極１３となるとともに、第３支持板１１ｃと接合支持板１１Ａとが接合一体化される。

【0069】

ガス孔形成工程は、第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃを接合した接合体に、第１ガス孔６７、および第２ガス孔６８を形成して、ガス流路６０を外部に開口させる工程である。ガス孔形成工程が行われた後には、洗浄工程が行われる。洗浄工程では、第１ガス孔６７、又は第２ガス孔６８から水又は洗浄液を流入させ、ガス流路６０内のパーティクルを洗い流す。

【0070】

端子接続工程は、第１支持板１１ａ、第２支持板１１ｂ、および第３支持板１１ｃを接合した接合体に貫通孔を設け当該貫通孔に給電端子１６を配置するとともに給電端子と吸着電極１３を接合する工程である。
静電チャック部材２は、以上の工程を経ることで製造される。また、製造された静電チャック部材２は、端子用碍子２３および伝熱ガスＧの流路用の碍子２４を設けた基台３に搭載されて静電チャック装置１を構成する。

【0071】

（変形例）
図７は、変形例の静電チャック部材１０２の部分断面模式図である。
上述の実施形態と同様に、静電チャック部材１０２は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の内部に埋め込まれる吸着電極１３と、を備える。また、誘電体基板１１の内部には、ガス流路６０が設けられる。

【0072】

本変形例の静電チャック部材１０２によれば、誘電体基板の内部に埋め込まれる副電極層１１３をさらに備える。本変形例の副電極層１１３は、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に配置される。すなわち、副電極層１１３は、ガス流路６０と同一平面上に配置される。なお、本変形例の副電極層１１３は、ガス流路６０に露出することがないが、副電極層１１３は、ガス流路６０に露出していてもよい。

【0073】

副電極層１１３には、図示略の給電端子が接続される。副電極層１１３は、例えば、ヒータ電極として機能する。この場合、ヒータ電極としての副電極層１１３は、電流が流されることで発熱する。さらに、副電極層１１３は、ＲＦ（Radio Frequency、高周波）電極として機能するものであってもよい。この場合、ＲＦ電極としての副電極層１１３は、電圧が付与されることで、板状試料上にプラズマを生成する。

【0074】

本変形例の副電極層１１３は、ガス流路６０と同一平面上に配置されるため、ガス流路６０とともに、第１支持板１１ａと第２支持板１１ｂとの間に形成することができる。このため、製造方法が必要以上に煩雑となることを抑制しつつ、高機能の静電チャック部材１０２を提供できる。

【0075】

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およ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、置換およ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】

【0076】

１…静電チャック装置、２，１０２…静電チャック部材、２ｓ…載置面、３…基台、１１…誘電体基板、１１ａ…第１支持板、１１ｂ…第２支持板、１１ｄ…接合層、１３…吸着電極、６０…ガス流路、６０ａ…底面部、６０ｂ…天面部、６０ｃ…側面部、６０ｃ…内周側面部、６０ｄ…外周側面部、６０Ａ…凹溝、６１…内周流路、６２…外周流路、１１３…副電極層、Ｗ…ウエハ（試料）、θ１，θ２，θ３，θ４…傾斜角度

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】