特許 7479565 静電チャックアセンブリ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-25

(45)【発行日】2024-05-08

(54)【発明の名称】静電チャックアセンブリ

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240426BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20240426BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

【請求項の数】 14

(21)【出願番号】P 2023507496

(86)(22)【出願日】2022-09-28

(86)【国際出願番号】 JP2022036288

【審査請求日】2023-02-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100113365

【弁理士】

【氏名又は名称】高村 雅晴

(74)【代理人】

【識別番号】100209336

【弁理士】

【氏名又は名称】長谷川 悠

(74)【代理人】

【識別番号】100218800

【弁理士】

【氏名又は名称】河内 亮

(72)【発明者】

【氏名】竹林 央史

(72)【発明者】

【氏名】和氣 隼也

(72)【発明者】

【氏名】小島 充

【審査官】宮久保 博幸

(56)【参考文献】

【文献】特開２００１－１０２４３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－１１３０１８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１４－１５０１０４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

静電チャックとしての円盤状の電極内蔵セラミックプレートと、
前記電極内蔵セラミックプレートの底面を支持し、環状又は円弧状の内部空間を有する、円盤状の冷却プレートと、
前記内部空間に前記冷却プレートの中心軸に対して回転可能に収容される、環状又は円弧状の内部固定部材と、
前記内部固定部材に、互いに離間して設けられるｎの倍数個（但しｎは２以上の整数）の雌ネジ部と、
前記冷却プレートの底部に、１セットのｎ個の前記雌ネジ部が露出するように設けられる、チャンバ固定用のボルトが挿入されるためのｎ個の抜き穴と、
を備え、前記内部固定部材が所定角度又はその倍数の角度で回転された場合に別セットのｎ個の前記雌ネジ部が前記抜き穴に露出するように、前記雌ネジ部の各々が配置されている、静電チャックアセンブリ。

【請求項2】

前記ｎが、２～２４である、請求項１に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項3】

前記雌ネジ部の総数が、ｎの２～５倍である、請求項１又は２に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項4】

前記ｎが１２であり、かつ、前記雌ネジ部の総数が前記ｎの４倍（すなわち４８）である、請求項１又は２に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項5】

前記内部固定部材の前記雌ネジ部の隣に識別記号が視認可能に付与されており、かつ、
前記ｎ個の抜き穴のうち少なくとも１つが、前記識別記号を外部から視認可能とする余剰開口部を有している、請求項１又は２に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項6】

前記余剰開口部を有する抜き穴が、円弧状の抜き穴である、請求項５に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項7】

前記余剰開口部を有する抜き穴が２つ存在している、請求項６に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項8】

前記余剰開口部を有する２つの抜き穴が対角状に配置されている、請求項７に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項9】

前記識別記号が、刻印により前記内部固定部材に視認可能に付与されている、請求項５に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項10】

前記抜き穴に同時に露出可能な１セットのｎ個の前記雌ネジ部に対して同じ識別記号が割り当てられており、他のセットのｎ個の前記雌ネジ部と異なる識別記号とされている、請求項５に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項11】

前記識別記号が数字であり、前記雌ネジ部が、１からｍ（但し、ｍは２以上の整数であり、前記雌ネジ部の総数を前記ｎで除した値である）までの連番で順に配置されるように、前記雌ネジ部の各々に対して前記数字が割り当てられている、請求項１０に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項12】

前記内部固定部材が前記環状部材であり、前記円弧状の抜き穴が成す円弧の中心角θが、［（３６０／Ｎ）＋θ_１］度以上（但し、Ｎは前記雌ネジ部の総数であり、θ_１は平面視した場合に前記冷却プレートの中心から前記雌ネジ部に引いた２本の接線が成す角度である）である、請求項６に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項13】

前記内部固定部材が、３６０／ｎ度以上の中心角を有する２個以上の円弧状部材を含み、前記円弧状部材の各々において、前記円弧状の抜き穴が成す円弧の中心角θが、［（３６０／ｎ）／Ｎ’）＋θ_１］度以上（但し、Ｎ’は前記円弧状部材における前記雌ネジ部の数であり、θ_１は平面視した場合に前記冷却プレートの中心から前記雌ネジ部に引いた２本の接線が成す角度である）である、請求項６に記載の静電チャックアセンブリ。

【請求項14】

前記ｎ個の前記雌ネジ部が互いに等間隔に離れて配置されている、請求項１又は２に記載の静電チャックアセンブリ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャックアセンブリに関するものである。

【背景技術】

【0002】

半導体デバイス製造における回路形成は、プラズマエッチングにより一般的に行われている。プラズマエッチングは、プラズマエッチング装置内の真空チャンバに不活性ガスを導入してプラズマ化することにより行われる。プラズマエッチング装置内には、エッチングされるべきウェハが載置されるためのサセプタとして機能する、静電チャックアセンブリが設けられている。静電チャックアセンブリは、静電チャックとして機能する電極内蔵セラミックプレートと、電極内蔵セラミックプレートの底面を支持する冷却プレートとを備える。ウェハは電極内蔵セラミックプレートに静電吸着されることで、静電チャックアセンブリに固定された状態でプラズマエッチングが施される。一方、冷却プレートは、電極内蔵セラミックプレートの底面に設けられることで、プラズマエッチングによりウェハに発生する熱を奪うように構成される。静電チャックアセンブリの真空チャンバ内への組付け手法として、ボルトやネジによる締結が採用されている。

【0003】

特許文献１（特許第４５９０３９３号公報）には、複数の貫通孔を有するセラミックス基体と、各貫通孔に挿入され且つボルト穴を有する複数の円筒状金属ソケットと、円筒状金属ソケット及び貫通孔の間に設けられる第１ロウ材と、セラミックス基体の外周側壁に嵌めこまれた金属リングと、金属リング及びセラミックス基体の外周側壁の間に設けられる第２ロウ材とを備えた、基板保持体が開示されており、セラミックス基体の内部には被処理基板を静電チャックするための電極が設けられている。かかる構成によれば、ボルト止めによる破損を抑制できるとされている。

【0004】

特許文献２（特許第６０８０５７１号公報）には、内部に冷媒流路が形成され且つ裏面に電圧印加可能な給電部材が接続された基台と、被処理体が載置される載置面を有する載置部材と、基台に支持されるフォーカスリングと、 載置面と冷媒流路との間に介在する第１電熱部材と、フォーカスリングと冷媒流路との間に介在する第２電熱部材とを備えた、被処理体を載置する載置台が開示されている。この基台は、処理容器の底部に設置される支持台に支持される。具体的には、支持台の貫通孔と基台の貫通孔とが重なるように基台と支持台とを位置決めし、ネジを支持台の裏面側から挿通させてネジ止めすることで、基台と支持台とが連結され固定される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４５９０３９３号公報

【文献】特許第６０８０５７１号公報

【発明の概要】

【0006】

前述のように、静電チャックアセンブリの真空チャンバ内への組付け手法として、ボルトやネジによる締結が採用されている。図７及び８に静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’を真空チャンバ１３０に組み付けるための従来の構造を示す。図７及び８に示される従来の静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’は、いずれも、電極内蔵セラミックプレート１１２と、電極内蔵セラミックプレートの底面を支持する冷却プレート１１４と、雌ネジ部１１８を有する。図７に示される雌ネジ部１１８は冷却プレート１１４に雌ネジ形状が直接切られている構造を有する。一方、図８に示される雌ネジ部１１８’は、冷却プレート１１４内の穴に配置される（冷却プレート１１４とは別個の）独立パーツ１１９に雌ネジ形状が切られたもの（例えばナット）である。そして、真空チャンバ１３０の穴から挿入されたボルト１２２がＯリング１３２を介して雌ネジ部１１８又は１１８’に螺合されることで、静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’が真空チャンバ１３０に固定される。しかしながら、静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’の真空チャンバ１３０への組付けや脱着に伴い雌ネジ部１１８又は１１８’が劣化し、組付けが不可能になるリスクがある。

【0007】

本発明者らは、今般、環状又は円弧状の内部空間を有する円盤状の冷却プレートと、この内部空間に回転可能に収容される環状又は円弧状の内部固定部材とを採用し、かつ、内部固定部材にｎの倍数個の雌ネジ部を設けて冷却プレート裏面の抜き穴からｎ個の雌ネジ部を露出させる構成とすることで、ｎ個の雌ネジ部の少なくとも１つが劣化した場合に、内部固定部材を回転させるだけで、別セットのｎ個の未劣化の雌ネジ部を抜き穴に露出させることができ、その結果、静電チャックアセンブリの耐用期間を倍数的に長くすることができるとの知見を得た。

【0008】

したがって、本発明の目的は、真空チャンバ内での使用における耐用期間を倍数的に長くすることが可能な静電チャックアセンブリを提供することにある。

【0009】

本発明によれば、以下の態様が提供される。
［態様１］
静電チャックとしての円盤状の電極内蔵セラミックプレートと、
前記電極内蔵セラミックプレートの底面を支持し、環状又は円弧状の内部空間を有する、円盤状の冷却プレートと、
前記内部空間に前記冷却プレートの中心軸に対して回転可能に収容される、環状又は円弧状の内部固定部材と、
前記内部固定部材に、互いに離間して設けられるｎの倍数個（但しｎは２以上の整数）の雌ネジ部と、
前記冷却プレートの底部に、１セットのｎ個の前記雌ネジ部が露出するように設けられる、チャンバ固定用のボルトが挿入されるためのｎ個の抜き穴と、
を備え、前記内部固定部材が所定角度又はその倍数の角度で回転された場合に別セットのｎ個の前記雌ネジ部が前記抜き穴に露出するように、前記雌ネジ部の各々が配置されている、静電チャックアセンブリ。
［態様２］
前記ｎが、２～２４である、態様１に記載の静電チャックアセンブリ。
［態様３］
前記雌ネジ部の総数が、ｎの２～５倍である、態様１又は２に記載の静電チャックアセンブリ。
［態様４］
前記ｎが１２であり、かつ、前記雌ネジ部の総数が前記ｎの４倍（すなわち４８）である、態様１～３のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。
［態様５］
前記内部固定部材の前記雌ネジ部の隣に識別記号が視認可能に付与されており、かつ、
前記ｎ個の抜き穴のうち少なくとも１つが、前記識別記号を外部から視認可能とする余剰開口部を有している、態様１～４のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。
［態様６］
前記余剰開口部を有する抜き穴が、円弧状の抜き穴である、態様５に記載の静電チャックアセンブリ。
［態様７］
前記余剰開口部を有する抜き穴の数が２つ存在している、態様６に記載の静電チャックアセンブリ。
［態様８］
前記余剰開口部を有する２つの抜き穴が対角状に配置されている、態様７に記載の静電チャックアセンブリ。
［態様９］
前記識別記号が、刻印により前記内部固定部材に視認可能に付与されている、態様５～８のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。
［態様１０］
前記抜き穴に同時に露出可能な１セットのｎ個の前記雌ネジ部に対して同じ識別記号が割り当てられており、他のセットのｎ個の前記雌ネジ部と異なる識別記号とされている、態様５～９のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。
［態様１１］
前記識別記号が数字であり、前記雌ネジ部が、１からｍ（但し、ｍは２以上の整数であり、前記雌ネジ部の総数を前記ｎで除した値である）までの連番で順に配置されるように、前記雌ネジ部の各々に対して前記数字が割り当てられている、態様１０に記載の静電チャックアセンブリ。
［態様１２］
前記内部固定部材が前記環状部材であり、前記円弧状の抜き穴が成す円弧の中心角θが、［（３６０／Ｎ）＋θ_１］度以上（但し、Ｎは前記雌ネジ部の総数であり、θ_１は平面視した場合に前記冷却プレートの中心から前記雌ネジ部に引いた２本の接線が成す角度である）である、態様６～１１のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。
［態様１３］
前記内部固定部材が、３６０／ｎ度以上の中心角を有する２個以上の円弧状部材を含み、前記円弧状部材の各々において、前記円弧状の抜き穴が成す円弧の中心角θが、［（３６０／ｎ）／Ｎ’）＋θ_１］度以上（但し、Ｎ’は前記円弧状部材における前記雌ネジ部の数であり、θ_１は平面視した場合に前記冷却プレートの中心から前記雌ネジ部に引いた２本の接線が成す角度である）である、態様６～１２のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。
［態様１４］
前記ｎ個の前記雌ネジ部が互いに等間隔に離れて配置されている、態様１～１３のいずれか一つに記載の静電チャックアセンブリ。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1A】本発明による静電チャックアセンブリの一例の模式断面図である。

【図1B】図１Ａに示される静電チャックアセンブリの断面斜視図である。

【図2A】図１Ａに示される静電チャックアセンブリを冷却プレートの裏面から見た模式図である。

【図2B】図２Ａに示される冷却プレートの裏面において抜き穴に２つの雌ネジ部が露出した状態を示した拡大図である。

【図3A】本発明に用いられる内部固定部材の一例を示す底面図である。

【図3B】図３Ａに示される内部固定部材の３Ｂ－３Ｂ線断面図である。

【図3C】本発明に用いられる内部固定部材の他の一例を示す底面図である。

【図3D】本発明に用いられる内部固定部材の他の一例を示す底面図である。

【図3E】本発明に用いられる内部固定部材の他の一例を示す底面図である。

【図4】本発明に用いられる電極内蔵セラミックプレートの製造工程を示す流れ図である。

【図5】本発明に用いられる冷却プレートの製造工程を示す流れ図である。

【図6】本発明による静電チャックアセンブリの製造工程及びその真空チャンバへの組付け工程を示す流れである。

【図7】従来の静電チャックアセンブリの一例を模式的に示す断面図である。

【図8】従来の静電チャックアセンブリの他の一例を模式的に示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

静電チャックアセンブリ
図１Ａ及び１Ｂに本発明の一態様による静電チャックアセンブリ１０の模式断面図を示す。静電チャックアセンブリ１０は、電極内蔵セラミックプレート１２と、円盤状の冷却プレート１４と、環状又は円弧状の内部固定部材１６と、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’と、抜き穴２０とを備える。電極内蔵セラミックプレート１２は、静電チャックとしての構成を有する円盤状のプレートである。冷却プレート１４は、環状又は円弧状の内部空間１４ａを有する円盤状のプレートであり、電極内蔵セラミックプレート１２の底面を支持する。内部固定部材１６は、内部空間１４ａに冷却プレート１４の中心軸に対して回転可能に収容される、環状又は円弧状の部材である。雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’は、内部固定部材１６に、互いに離間して設けられる。雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の数はｎの倍数個（但しｎは２以上の整数）である。抜き穴２０は、チャンバ固定用のボルト２２が挿入されるための穴であり、図２Ａに示されるように、冷却プレート１４の底部に、１セットのｎ個の雌ネジ部１８が露出するように設けられる、したがって、抜き穴２０の数はｎ個である。そして、内部固定部材１６が所定角度又はその倍数の角度で回転された場合に別セットのｎ個の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’が抜き穴に露出するように、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の各々が配置されている。このように、環状又は円弧状の内部空間１４ａを有する円盤状の冷却プレート１４と、この内部空間１４ａに回転可能に収容される環状又は円弧状の内部固定部材１６とを採用し、かつ、内部固定部材１６にｎの倍数個の雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’を設けて冷却プレート１４裏面の抜き穴２０からｎ個の雌ネジ部１８を露出させる構成とすることで、ｎ個の雌ネジ部１８の少なくとも１つが劣化した場合に、内部固定部材１６を回転させるだけで、別セットのｎ個の未劣化の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’を抜き穴に露出させることができ、その結果、静電チャックアセンブリの耐用期間を倍数的に長くすることができる。

【0012】

すなわち、前述したように、静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’の真空チャンバ１３０への組付けや脱着に伴い雌ネジ部１１８又は１１８’が劣化し、組付けが不可能になるリスクがあった。しかし、このような場合であっても、本発明による静電チャックアセンブリ１０は、内部固定部材１６を回転させるだけで、未劣化の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’を順次抜き穴２０に露出させることができるので、そこにボルト２２を螺合し直すことで、静電チャックアセンブリ１０を廃棄することなく引き続き使用することができる。結果として、静電チャックアセンブリ１０の耐用期間を倍数的に（すなわち［（雌ネジ部の総数）／ｎ］倍、図示例では４倍）長くすることができる。

【0013】

静電チャックアセンブリ１０の耐用期間を倍数的に長くすることができることは、プラズマエッチング装置の真空チャンバ内における以下の事情も踏まえると、極めて有利なことであるといえる。すなわち、図７及び８に示される従来の構造において、静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’の組付けのためのボルト１２２に付与するトルクは、冷却プレート１１４の裏面と真空チャンバ１３０との間のＯリング１３２を、垂直方向上側（図中矢印Ａ方向）へ大気圧が加わる環境下で、所定量潰すのに必要な軸力を確保する値であることが望まれる。この値は、固定するためのボルト１２２の呼び径や本数にもよるが、例えば２．４Ｔ系列の材質（例えば炭素鋼）でＭ６（外径６ｍｍ）のボルト１２本の場合、１Ｎｍもの高いトルクが付与されうる。また、静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’の使用においては昇降温を繰り返すため、ネジ固定部には、ボルト１２２の固定時に発生する応力及び反力のみならず、昇降温に起因する熱応力も加えられる。このため、図７及び８に示されるような従来の固定方法と相まって、ネジ山同士の干渉に伴う噛み込みや山潰れ発生（すなわち雌ネジ部１１８又は１１８’の劣化）が容易に想定される。特に、静電チャックアセンブリ１１０又は１１０’のサセプタとしての機能自体には使用を経ても問題が無いにもわらず、雌ネジ部１１８又は１１８’の劣化によってサセプタとしての耐用期間までも制限されかねないため、雌ネジ部１１８に関する部分の改善が急務である。このように、上述したような雌ネジ部１１８又は１１８’の劣化に伴う問題は、プラズマエッチング装置の真空チャンバ内での使用においてはとりわけ顕著であるといえるところ、本発明によればこれらの問題を首尾よく解決することができる。

【0014】

また、本発明の静電チャックアセンブリ１０は、雌ネジ部１１８又は１１８’の劣化に伴う問題以外に以下の問題にも対処することができる点でも有利である。

【0015】

図７及び８に示される従来の構造において、ボルト１２２で固定している箇所は、ボルト１２２で固定していない箇所と比べて鉛直下方向に引っ張る力が強く、それ故、電極内蔵セラミックプレート１１２の表面１１２ａに凹凸が生じやすいとの問題もある。この点、本発明によれば、ボルト１２２の固定によるクランプ荷重が環状又は円弧状の内部固定部材１６で分散されるため、静電チャックアセンブリ１０の組付けによる電極内蔵セラミックプレート１１２の表面１１２ａの凹凸は従来よりも軽微となる。

【0016】

図８に示される従来の構造においては、ボルト１２２の固定時に独立パーツ１１９の回転を抑止する形状（例えば、ナットのような六角形、二面取り等）が必要となる。しかし、独立パーツ１１９が小さいと、この回転抑止形状の寸法も大きく確保することができず、回転抑止効果が不十分となる。その上、回転抑止形状が変形してしまうと、ボルト１２２による固定も不可能となる。この点、本発明によれば、内部固定部材１６が環状又は円弧状であるため、内部固定部材１６の側面が冷却プレート１４内の環状又は円弧状の内部空間１４ａの内壁によって十分な長さにわたって規制されることで、ボルト１２２の固定に伴う回転を効果的に抑止できる。

【0017】

静電チャックアセンブリ１０は、ウェハにプラズマを利用してＣＶＤやエッチング等を行うためにウェハが載置される台として用いられるものであり、半導体デバイス製造用の真空チャンバ３０（特にそのチャンバー下部パーツ）に固定されている。

【0018】

静電チャックアセンブリ１０は、電極内蔵セラミックプレート１２と、冷却プレート１４とを備えている。冷却プレート１４は、電極内蔵セラミックプレート１２のウェハ載置面である表面１２ａとは反対側の裏面１２ｂに接合層１３を介して接着されうる。

【0019】

電極内蔵セラミックプレート１２は、静電チャックとして一般的に用いられる構成のものであることができる。典型的な電極内蔵セラミックプレート１２は、円盤状のセラミック基体１２ｃと、セラミック基体１２ｃ内に互いに厚さ方向に離間して埋設される静電電極１２ｄ及びヒータ電極１２ｅを備える。セラミック基体１２ｃ内において、静電電極１２ｄが表面１２ａ寄りに設けられる一方、ヒータ電極１２ｅが裏面１２ｂ寄りに設けられる。セラミック基体１２ｃを構成するセラミック材料の例としては、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化アルミニウム等が挙げられる。

【0020】

静電電極１２ｄは、導電層（例えば導電性のあるメッシュ又はプレート）であることができ、表面１２ａと平行に設けられている。静電電極１２ｄの裏面は、真空チャンバ３０、冷却プレート１４及び接合層１３を貫通し、セラミック基体１２ｃに差し込まれた給電棒３４に接続されている。静電電極１２ｄには、給電棒３４を介して直流電圧が印加されるようになっている。

【0021】

ヒータ電極１２ｅは、導電性のあるコイル又は印刷パターンで作製され、平面視した場合に電極内蔵セラミックプレート１２の全体にわたって一筆書きの要領で一端から他端まで繋がるように形成されている。ヒータ電極１２ｅの一端と他端は、真空チャンバ３０、冷却プレート１４及び接合層１３を貫通し、セラミック基体１２ｃに差し込まれた図示しない一対の給電棒に接続されている。ヒータ電極１２ｅには、この給電棒を介して電圧が印加されるようになっている。

【0022】

もっとも、セラミック基体１２ｃ内に埋設される電極は、静電電極１２ｄ及びヒータ電極１２ｅに限定されず、他の種類の電極であってもよいし、埋設される電極の層数も２層に限らず、３層以上であってもよい。例えば、表面１２ａから裏面１２ｂに向かって、ウェハ用静電電極、ウェハ用バイアス電極、フォーカスリング用静電電極、及びフォーカスリング用バイアス電極の４層の電極が順次互いに離間してセラミック基体１２ｃ内に埋設されていてもよい。

【0023】

冷却プレート１４は、電極内蔵セラミックプレート１２の底面を支持する円盤状のプレートであり、内部固定部材１６を収容するための環状又は円弧状の内部空間１４ａを有する。この内部空間１４ａは、内部固定部材１６が、冷却プレート１４の中心軸に対して回転可能に収容できる構造に形成されている。冷却プレート１４は、内部空間１４ａを有すること以外は、静電チャック用に一般的に用いられる構成の冷却プレートの構成であることができる。冷却プレート１４は、アルミニウムやアルミニウム合金等の金属製であってもよいし、ＳｉＳｉＣＴｉ（Ｓｉ、ＳｉＣ及びＴｉを含む複合材料）等の金属基複合材料（Ｍｅｔａｌ Ｍａｔｒｉｘ Ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ（ＭＭＣ））製であってもよい。典型的な冷却プレート１４は円盤状であり、内部に冷媒が循環可能な流路１４ｂを備えている。流路１４ｂは、真空チャンバ３０を貫通する冷媒供給路及び冷媒排出路（図示せず）に接続されており、冷媒排出路から排出された冷媒は温度調整された後、再び冷媒供給路に戻される。冷却プレート１４は、冷却プレート１４の下方部分（真空チャンバ３０に近い側の部分）が拡径方向に延出してフランジ部１４ｃを構成している。

【0024】

冷却プレート１４は、電極内蔵セラミックプレート１２の裏面１２ｂに接合層１３を介して接着されることができる。接合層１３は、ボンディングシートであってもよいし、アルミニウム合金層等の金属層であってもよい。特に、冷却プレート１４がＳｉＳｉＣＴｉ等の金属基複合材料（ＭＭＣ）で作製されている場合には、電極内蔵セラミックプレート１２の裏面１２ｂに冷却プレート１４をＴＣＢ（Ｔｈｅｒｍａｌ Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ Ｂｏｎｄｉｎｇ）により接合するのが好ましい。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する公知の方法をいう。金属接合材の例としては、アルミニウム合金が挙げられる。

【0025】

内部固定部材１６は、内部空間１４ａに冷却プレート１４の中心軸に対して回転可能に収容される、環状又は円弧状の部材である。したがって、内部固定部材１６は、内部空間１４ａに適合する形状に形成されている。内部固定部材１６は図２Ａ、３Ａ及び３Ｂに示されるように環状であってもよいし、図３Ｃ～３Ｅに示されるように様々な中心角の円弧状部材１６’、１６’’又は１６’’’であってもよい。図３Ｃ、３Ｄ及び３Ｅに示される円弧状の内部固定部材１６の中心角はそれぞれ約４５°、約９０°及び約１３５°である。内部固定部材１６が円弧状に形成される場合、冷却プレート１４の内部空間１４ａは、環状であってもよいし、円弧状であってもよい。冷却プレート１４の内部空間１４ａが円弧状である場合、内部空間１４ａ内で円弧状の内部固定部材１６が中心軸に対して回転可能に収容される必要があるため、内部空間１４ａの円弧形状の中心角は、円弧状の内部固定部材１６の中心角よりも大きくすることが望まれる。

【0026】

内部固定部材１６は、雌ネジ部１８を形成可能な材料で構成されていればよい。そのような材料の例としては、チタン、ステンレス鋼等の金属が挙げられる。

【0027】

雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’は、内部固定部材１６に、互いに離間して設けられる。雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の総数は、ｎの倍数個（但しｎは２以上の整数）である。この点、図２Ａ及び３Ａに示される態様では、雌ネジ部１８の個数、雌ネジ部１８’の個数、雌ネジ部１８’’の個数、及び雌ネジ部１８’’’の個数がそれぞれ１２、すなわちｎ＝１２であり、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の種別数が４であるため、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の総数は、ｎ×４＝１２×４＝４８個となる。なお、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’は互いに同じ形状及びサイズの雌ネジ部であるのが望ましく、「１８」、「１８’」、「１８’’」及び「１８’’’」なる異なる符号は、互いに区別可能に説明をするための便宜上付されたものにすぎない。もっとも、図２Ａ及び３Ａに示される雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の種別数及び総数は単なる例示であって、本発明はこれに限定されるものではない。

【0028】

ｎの値は、２以上の整数であれば特に限定されないが、２～２４であるのが好ましく、典型的には３～２０、より典型的には５～１５である。雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の総数は、ｎの２～５倍であるのが好ましい。最も好ましくは、図２Ａ及び３Ａに示されるように、ｎの値が１２であり、かつ、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の総数がｎの４倍（すなわち４８）である。ｎ個の雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’は互いに等間隔に離れて配置されているのが好ましい。

【0029】

抜き穴２０は、チャンバ固定用のボルト２２が挿入されるための穴であって、冷却プレート１４の底部に、１セットのｎ個の雌ネジ部１８が露出するように、ｎ個設けられる。抜き穴２０は、後述する余剰開口部２０ａを有する場合を除いて、雌ネジ部１８にボルト２２を無理なく挿入できるように、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の外径よりも若干大きめのサイズに形成されるのが望ましい。

【0030】

内部固定部材１６が所定角度又はその倍数の角度で回転された場合に別セットのｎ個の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’が抜き穴２０に露出するように、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の各々が配置されている。別セットのｎ個の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’とは、既に抜き穴２０に露出していた雌ネジ部（図示例では雌ネジ部１８）とは別に、ｎ個の抜き穴２０に同時に露出可能な雌ネジ部のセット（図示例では、ｎ個の雌ネジ部１８’の組合せ、ｎ個の雌ネジ部１８’’の組合せ、又はｎ個の雌ネジ部１８’’’の組合せ）を意味する。こうすることで、既に抜き穴２０に露出していた雌ネジ部１８が使用により劣化した際に、内部固定部材１６を所定角度又はその倍数の角度で回転するだけで、未使用の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’のセットを抜き穴２０に露出させて新たに使用することができる。すなわち、未使用の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’のセットにボルト２２を螺合させることができる。その結果、静電チャックアセンブリ１０の真空チャンバ内での使用における耐用期間を倍数的に長くすることができる。

【0031】

内部固定部材１６の雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の隣に識別記号（図示例では１、２、３及び４）が視認可能に付与されており、かつ、ｎ個の抜き穴２０のうち少なくとも１つが、識別記号を外部から視認可能とする余剰開口部２０ａを有しているのが好ましい。こうすることで、使用済のセットの雌ネジ部１８と、未使用のセットの雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’とを余剰開口部２０ａから識別記号で見分けることができ、抜き穴２０に次に露出させるべき未使用のセットの雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’を容易かつ適切に選択することができる。したがって、抜き穴２０に同時に露出可能な１セットのｎ個の雌ネジ部１８、１８’、１８’’又は１８’’’に対して同じ識別記号が割り当てられており、他のセットのｎ個の雌ネジ部１８、１８’、１８’’又は１８’’’と異なる識別記号とされているのが好ましい。例えば、図２Ａ及び３Ａに示されるように、識別記号が数字であり、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’が、１からｍ（但し、ｍは２以上の整数であり、雌ネジ部の総数をｎで除した値である）までの連番で順に配置されるように、雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の各々に対して数字が割り当てられているのが好ましい。この場合、識別番号に従って順に、抜き穴２０に露出すべき雌ネジ部を決定すればよい。識別記号は、刻印により内部固定部材１６に視認可能に付与されているのが好ましい。刻印であれば長期間の使用を経ても識別記号が消えにくい点で有利である。

【0032】

余剰開口部２０ａを有する抜き穴２０は、円弧状の抜き穴であるのが好ましい。また、余剰開口部２０ａを有する抜き穴２０が２つ存在しているのが好ましく、これらの余剰開口部２０ａを有する２つの抜き穴２０は対角状に配置されているのがより好ましい。

【0033】

内部固定部材１６が環状部材である場合、図２Ｂに示されるように、円弧状の抜き穴２０（余剰開口部２０ａを有する抜き穴２０）が成す円弧の中心角θが、［（３６０／Ｎ）＋θ_１］度以上（但し、Ｎは雌ネジ部１８、１８’、１８’’及び１８’’’の総数であり、θ_１は平面視した場合に冷却プレート１４の中心から雌ネジ部１８、１８’、１８’’又は１８’’’に引いた２本の接線が成す角度である）であるのが好ましい。この構成によれば、雌ネジ部１８を使い終えてボルト２２を外した後、雌ネジ部１８に棒状物や指を入れて内部固定部材１６を中心軸に対して回転させるだけで、図２Ｂに示されるように円弧状の抜き穴２０に次に使用すべき未使用の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’を容易に露出させることができる。すなわち、使用済みの雌ネジ部１８のみならず未使用の雌ネジ部１８’、１８’’又は１８’’’を同じ円弧状の抜き穴２０に露出させることができる。特に、内部固定部材１６は冷却プレート１４の内部空間１４ａ内に収容されており、内部固定部材１６が外部に露出する部分が抜き穴２０に対応する部分しか存在しないため、内部固定部材１６を回転させるためには工夫を要することになるが、上記態様によれば容易に内部固定部材１６を回転させることができる。

【0034】

同様の手法は、円弧状部材１６’、１６’’又は１６’’’にも適用可能である。この場合、内部固定部材１６は、３６０／ｎ度以上の中心角を有する２個以上の円弧状部材１６’、１６’’及び／又は１６’’’を含むものとする。そして、円弧状部材１６’、１６’’及び１６’’’の各々において、円弧状の抜き穴２０（余剰開口部２０ａを有する抜き穴２０）が成す円弧の中心角θが、［（３６０／ｎ）／Ｎ’）＋θ_１］度以上（但し、Ｎ’は円弧状部材１６’、１６’’又は１６’’’における雌ネジ部の数であり、θ_１は平面視した場合に冷却プレートの中心から雌ネジ部１８、１８’、１８’’又は１８’’’に引いた２本の接線が成す角度である）であるのが好ましい。

【0035】

製造方法
本発明の静電チャックアセンブリは、公知の方法に従って製造すればよく、その製造方法は特に限定されない。例えば、電極内蔵セラミックプレート１２、冷却プレート１４用のパーツ、及び内部固定部材１６の各々を作製し、これらの部材をＴＣＢにより接合することにより、静電チャックアセンブリ１０を作製することができる。以下、各工程について、図４～６を参照しながら説明する。

【0036】

（１）電極内蔵セラミックプレートの作製
まず、セラミック原料粉末、バインダー、分散媒等を含むスラリーを調製する。セラミック原料粉末の例としては、窒化アルミニウム粉末、炭化珪素粉末、窒化珪素粉末、酸化アルミニウム粉末等が挙げられる。スラリーにフィルタリングを施し、硬化剤を添加して混合する。得られたスラリーを鋳型に注ぎ入れ、乾燥させる。乾燥して得られたグリーンシートに脱脂、仮焼及び加工を施して円盤状のグリーンシート４２を得る。図４では３枚のグリーンシート４２が準備されているが、グリーンシート４２の枚数はこれに限定されず、４枚以上のグリーンシート４２を用いてもよい。ここでは、説明の便宜上、３枚のグリーンシート４２を用いることを前提に説明を行うものとする。

【0037】

図４（ａ）に示されるように、２枚のグリーンシート４２に電極１２ｄ又は１２ｅを印刷しておく。そして、３枚のグリーンシート４２を電極１２ｄ及び１２ｅがグリーンシート４２間に挟まれるように積層する。図４（ｂ）に示されるように、得られた積層体をホットプレスにより焼成する。図４（ｃ）に示されるように、焼成された積層体を機械加工して電極１２ｄ及び１２ｅに接続可能な穴を形成する。こうして電極内蔵セラミックプレート１２を得る。

【0038】

（２）冷却プレート用パーツの作製
図５（ａ）に示されるようにＭＭＣ原料粉末をプレス成形して圧粉体４４を得た後、図５（ｂ）に示されるように圧粉体４４をホットプレスにより焼成する。こうして３枚のＭＭＣ焼結体４６を作製する。図５（ｃ）に示されるように、３枚のＭＭＣ焼結体４６の各々を機械加工して、内部空間１４ａ及び／又は流路１４ｂを形成する。こうして冷却プレート用パーツ４８ａ、４８ｂ及び４８ｃを得る。なお、図５では３つの冷却プレート用パーツ４８ａ、４８ｂ及び４８ｃが準備されているが、冷却プレート用パーツの個数はこれに限定されず、４個以上の冷却プレート用パーツを用いてもよい。

【0039】

（３）内部固定部材の作製
チタン製の材料を機械加工して、図３Ａ及び３Ｂに示されるような、雌ネジ部１８、１８’、１８’’又は１８’’’が等間隔に形成された環状の内部固定部材１６を得る。

【0040】

（４）静電チャックアセンブリの組立て及び組付け
図６（ａ）に示されるように、電極内蔵セラミックプレート１２と、３個の冷却プレート用パーツ４８ａ、４８ｂ及び４８ｃと、内部固定部材１６とを、内部空間１４ａに内部固定部材１６が収容されるように組み立てる。このとき、電極内蔵セラミックプレート１２と冷却プレート用パーツ４８との間、及び冷却プレート用パーツ４８同士の間に、アルミニウム合金シート４３を介在させる。図６（ｂ）に示されるように、ＴＣＢを実施することで、電極内蔵セラミックプレート１２及び冷却プレート用パーツ４８ｃ、並びに冷却プレート用パーツ４８ａ、４８ｂ及び４８ｃ同士を接合させる。図６（ｃ）に示されるように、得られた接合体に、追加工、端子接合、溶射、及びスリーブ接着等を施して、静電チャックアセンブリ１０を得る。最後に、図６（ｄ）に示されるように、静電チャックアセンブリ１０を真空チャンバ３０にＯリング３２を介在させて配置し、真空チャンバ３０（特にその支持板）の穴からボルト２２を通し、抜き穴２０に露出する雌ネジ部１８に挿入して螺合させる。こうして、静電チャックアセンブリ１０が真空チャンバ３０に固定される。

【要約】

真空チャンバ内での使用における耐用期間を倍数的に長くすることが可能な静電チャックアセンブリが提供される。この静電チャックアセンブリは、静電チャックとしての円盤状の電極内蔵セラミックプレートと、電極内蔵セラミックプレートの底面を支持し、環状又は円弧状の内部空間を有する、円盤状の冷却プレートと、内部空間に冷却プレートの中心軸に対して回転可能に収容される、環状又は円弧状の内部固定部材と、内部固定部材に、互いに離間して設けられるｎの倍数個（但しｎは２以上の整数）の雌ネジ部と、冷却プレートの底部に、１セットのｎ個の雌ネジ部が露出するように設けられる、チャンバ固定用のボルトが挿入されるためのｎ個の抜き穴とを備え、内部固定部材が所定角度又はその倍数の角度で回転された場合に別セットのｎ個の雌ネジ部が抜き穴に露出するように、雌ネジ部の各々が配置されている。

【図1A】

【図1B】

【図2A】

【図2B】

【図3A】

【図3B】

【図3C】

【図3D】

【図3E】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】