特許 7480876 静電チャック及びその製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-04-30

(45)【発行日】2024-05-10

(54)【発明の名称】静電チャック及びその製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240501BHJP

   H01L 21/31 20060101ALN20240501BHJP

   C23C 16/458 20060101ALN20240501BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/31 F

C23C16/458

【請求項の数】 6

(21)【出願番号】P 2023025986

(22)【出願日】2023-02-22

【審査請求日】2023-05-30

【早期審査対象出願】

(73)【特許権者】

【識別番号】000010087

【氏名又は名称】ＴＯＴＯ株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100140486

【弁理士】

【氏名又は名称】鎌田 徹

(74)【代理人】

【識別番号】100079108

【弁理士】

【氏名又は名称】稲葉 良幸

(74)【代理人】

【識別番号】100121843

【弁理士】

【氏名又は名称】村井 賢郎

(74)【代理人】

【識別番号】100170058

【弁理士】

【氏名又は名称】津田 拓真

(72)【発明者】

【氏名】宮崎 俊哉

(72)【発明者】

【氏名】白石 純

(72)【発明者】

【氏名】籾山 大

(72)【発明者】

【氏名】板倉 郁夫

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２１－１４１１１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００２－０９３８９４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０９－１４８４２０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－１０７３１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１０－０１６３６３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２２－１７６７０１（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許第０６５０３３６８（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】特表２０１６－５３３０３９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０１８８４０（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０２２／２０２１４７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００５－２６８６５４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４３２６７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２２－５５２２３７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－１２８９５６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１５５２３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００９／０００２９１３（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１ガス穴が形成された誘電体基板と、
第２ガス穴が形成されたベースプレートと、
前記誘電体基板と前記ベースプレートとの間に設けられ、絶縁性の材料により形成された接合層と、を備え、
前記誘電体基板のうち前記接合層側の面には、前記第１ガス穴の端部である第１開口が形成されており、
前記ベースプレートのうち前記接合層側の面には、前記第１開口とは異なる位置において、前記第２ガス穴の端部である第２開口が形成されており、
前記接合層には、前記第１開口と前記第２開口との間を連通させる連通路が形成されており、
前記ベースプレートのうち前記接合層側の面には、絶縁膜が設けられていることを特徴とする、静電チャック。

【請求項2】

前記第２開口が、前記連通路を介して複数の前記第１開口に連通されていることを特徴とする、請求項１に記載の静電チャック。

【請求項3】

前記絶縁膜が溶射により形成された膜であることを特徴とする、請求項１に記載の静電チャック。

【請求項4】

前記接合層が、予め前記連通路が形成された固形の接着剤シートを硬化させたものであることを特徴とする、請求項１に記載の静電チャック。

【請求項5】

第１ガス穴が形成された誘電体基板と、
第２ガス穴が形成されたベースプレートと、
前記誘電体基板と前記ベースプレートとの間に設けられ、絶縁性の材料により形成された接合層と、を備え、
前記誘電体基板のうち前記接合層側の面には、前記第１ガス穴の端部である第１開口が形成されており、
前記ベースプレートのうち前記接合層側の面には、前記第１開口とは異なる位置において、前記第２ガス穴の端部である第２開口が形成されており、
前記接合層には、前記第１開口と前記第２開口との間を連通させる連通路が形成されており、
前記ベースプレートのうち前記連通路と対向する表面は、前記接合層によって覆われていることを特徴とする、静電チャック。

【請求項6】

第１ガス穴が形成された誘電体基板を準備する工程と、
第２ガス穴が形成されたベースプレートを準備する工程と、
絶縁性の部材であって、予め連通路が形成された固形の接着剤シートを準備する工程と、
前記誘電体基板のうち、前記第１ガス穴の端部である第１開口が形成されている面と、前記ベースプレートのうち、前記第２ガス穴の端部である第２開口が形成されている面と、を互いに対向させ、互いに異なる位置にある前記第１開口と前記第２開口との間が前記連通路によって連通されるように、前記誘電体基板と前記ベースプレートとの間に前記接着剤シートを挟み込む工程と、
前記接着剤シートを硬化させる工程と、を含み、
前記ベースプレートのうち前記接着剤シートによって接合される面には、予め絶縁膜が形成されていることを特徴とする、静電チャックの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は静電チャック及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

例えばＣＶＤ装置等の半導体製造装置には、処理の対象となるシリコンウェハ等の基板を吸着し保持するための装置として、静電チャックが設けられる。静電チャックは、吸着電極が設けられた誘電体基板と、誘電体基板を支持するベースプレートと、を備え、これらが互いに接合された構成を有する。吸着電極は、誘電体基板に内蔵されるのが一般的であるが、下記特許文献１に記載されているように、金属であるベースプレートが吸着電極として用いられる場合もある。吸着電極に電圧が印加されると静電力が生じ、誘電体基板上に載置された基板が吸着され保持される。

【0003】

処理中における基板の温度調整等を目的として、誘電体基板と基板との間には、ヘリウム等の不活性ガスが供給されることが多い。このようなガスの供給路として、誘電体基板及びベースプレートのそれぞれにはガス穴が形成される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２００５－２０３４２６号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記特許文献１に記載の構成において、ガス穴は、誘電体基板とベースプレートの接合部分を、被接合面に対し垂直な方向に沿って直線状に貫くよう形成されている。ベースプレートに設けられたガス穴の内面においては金属が露出しているが、この露出した金属は、直線状のガス穴を通じて基板と対向した状態となる。このため、上記構成の静電チャックにおいては、直線状のガス穴に沿って、基板とベースプレートとの間の放電が比較的生じやすくなっていた。

【0006】

本発明はこのような課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、ガス穴を介した放電の発生を抑制することのできる静電チャック、及びその製造方法を提供することにある。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するために、本発明に係る静電チャックは、第１ガス穴が形成された誘電体基板と、第２ガス穴が形成されたベースプレートと、誘電体基板とベースプレートとの間に設けられ、絶縁性の材料により形成された接合層と、を備える。誘電体基板のうち接合層側の面には、第１ガス穴の端部である第１開口が形成されている。ベースプレートのうち接合層側の面には、第１開口とは異なる位置において、第２ガス穴の端部である第２開口が形成されている。接合層には、第１開口と第２開口との間を連通させる連通路が形成されている。

【0008】

このような構成の静電チャックでは、第１ガス穴の端部である第１開口と、第２ガス穴の端部である第２開口とが、互いに異なる位置にあり、これらの間が、接合層に設けられた連通路によって連通されている。上記の「位置」とは、例えば、被接合面に対し垂直な方向から見た場合における、第１開口や第２開口の位置のことである。

【0009】

このような構成においては、第１ガス穴の直下において、第２ガス穴の内面が基板側に向けて露出することがない。第２ガス穴の内面で露出した金属から、第１ガス穴を通じて基板に至るまでの経路の沿面距離が、従来構成に比べて長く確保されるので、当該経路に沿った放電の発生を抑制することができる。

【0010】

また、本発明に係る静電チャックでは、第２開口が、連通路を介して複数の第１開口に連通されていることも好ましい。このような構成においては、第２開口の数を第１開口の数よりも少なくすることができる。放電の起点となり得る第２開口の数を減少させることで、放電の発生を更に抑制することが可能となる。

【0011】

また、本発明に係る静電チャックでは、ベースプレートのうち接合層側の面に、絶縁膜が設けられていることも好ましい。このような構成においては、連通路の内面においてベースプレートの金属表面が露出しないので、放電の発生を更に抑制することが可能となる。

【0012】

また、本発明に係る静電チャックでは、絶縁膜が溶射により形成された膜であることも好ましい。このような構成においては、高い絶縁性を有する膜を容易に形成し、放電の発生を抑制することが可能となる。

【0013】

また、本発明に係る静電チャックでは、接合層が、予め連通路が形成された固形の接着剤シートを硬化させたものであることも好ましい。このような構成においては、接合前の段階で、接着剤シートに対し所定形状の連通路を容易に形成しておくことができる。また、接着剤を硬化させる過程において、連通路が変形したり塞がったりしてしまうことを確実に防止することができる。

【0014】

本発明に係る静電チャックの製造方法は、第１ガス穴が形成された誘電体基板を準備する工程と、第２ガス穴が形成されたベースプレートを準備する工程と、絶縁性の部材であって、予め連通路が形成された固形の接着剤シートを準備する工程と、誘電体基板のうち、第１ガス穴の端部である第１開口が形成されている面と、ベースプレートのうち、第２ガス穴の端部である第２開口が形成されている面と、を互いに対向させ、互いに異なる位置にある第１開口と第２開口との間が連通路によって連通されるように、誘電体基板とベースプレートとの間に接着剤シートを挟み込む工程と、接着剤シートを硬化させる工程と、を含む。

【0015】

このような静電チャックの製造方法によれば、ガス穴を介した放電の発生を上記のように抑制することのできる静電チャックを、容易に製造することができる。

【発明の効果】

【0016】

本発明によれば、ガス穴を介した放電の発生を抑制することのできる静電チャック、及びその製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0017】

【図1】本実施形態に係る静電チャックの構成を模式的に示す断面図である。

【図2】図１の静電チャックが備える誘電体基板の構成を示す図である。

【図3】図１の静電チャックが備えるベースプレートの構成を示す図である。

【図4】図１の静電チャックが備える接合層の構成を示す図である。

【図5】図１の静電チャックにおける、接合層の連通路を介したガスの流れについて説明するための図である。

【図6】ガス穴を介した放電経路について説明するための図である。

【図7】図１の静電チャックの製造方法について説明するための図である。

【図8】変形例に係る静電チャックにおける、接合層の連通路を介したガスの流れについて説明するための図である。

【図9】他の変形例に係る静電チャックの構成の一部を示す断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0018】

以下、添付図面を参照しながら本実施形態について説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては可能な限り同一の符号を付して、重複する説明は省略する。

【0019】

本実施形態に係る静電チャック１０は、例えばＣＶＤ成膜装置のような不図示の半導体製造装置の内部において、処理対象となる基板Ｗを静電力によって吸着し保持するものである。基板Ｗは、例えばシリコンウェハである。静電チャック１０は、半導体製造装置以外の装置に用いられてもよい。

【0020】

図１には、基板Ｗを吸着保持した状態の静電チャック１０の構成が、模式的な断面図として示されている。静電チャック１０は、誘電体基板１００と、ベースプレート２００と、接合層３００と、を備える。

【0021】

誘電体基板１００は、セラミック焼結体からなる略円盤状の部材である。誘電体基板１００は、例えば高純度の酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含むが、他の材料を含んでもよい。誘電体基板１００におけるセラミックスの純度や種類、添加物等は、半導体製造装置において誘電体基板１００に求められる対プラズマ性等を考慮して、適宜設定することができる。

【0022】

誘電体基板１００のうち図１における上方側の面１１０は、基板Ｗが載置される「吸着面」となっている。また、誘電体基板１００のうち図１における下方側の面１２０は、後述の接合層３００を介してベースプレート２００に接合される「被接合面」となっている。面１１０に対し垂直な方向に沿って、面１１０側から静電チャック１０を見た場合の視点のことを、以下では「上面視」のようにも表記する。

【0023】

誘電体基板１００の内部には吸着電極１３０が埋め込まれている。吸着電極１３０は、例えばタングステン等の金属材料により形成された薄い平板状の層である。給電路１３を介して外部から吸着電極１３０に電圧が印加されると、面１１０と基板Ｗとの間に静電力が生じ、これにより基板Ｗが吸着保持される。吸着電極１３０は、所謂「双極」の電極として２つ設けられていてもよいが、所謂「単極」の電極として１つだけ設けられていてもよい。

【0024】

図１においては、給電路１３の全体が簡略化して描かれている。給電路１３のうち誘電体基板１００の内部の部分は、例えば、導電体の充填された細長いビア（穴）として構成されており、その下端には不図示の電極端子が設けられている。給電路１３のうちベースプレート２００を貫いている部分は、上記の電極端子に一端が接続された棒状の金属（バスバー）である。ベースプレート２００には、当該金属を挿通するための貫通穴２１３（図１では不図示、図３を参照）が形成されている。

【0025】

図１に示されるように、誘電体基板１００と基板Ｗとの間には空間ＳＰが形成されている。半導体製造装置において成膜処理が行われる際には、空間ＳＰには、後述のガス穴１４０等を介して外部から温度調整用のヘリウムガスが供給される。誘電体基板１００と基板Ｗとの間にヘリウムガスを介在させることで、両者間の熱抵抗が調整され、これにより基板Ｗの温度が適温に保たれる。尚、空間ＳＰに供給される温度調整用のガスは、ヘリウムとは異なる種類のガスであってもよい。

【0026】

図２は、誘電体基板１００を上面視で描いた図である。図２に示されるように、吸着面である面１１０上にはシールリング１１１やドット１１２が設けられており、上記の空間ＳＰはこれらの周囲に形成されている。

【0027】

シールリング１１１は、空間ＳＰを区画する壁であり、上面視において同心円状に並ぶように複数設けられている。それぞれのシールリング１１１の上端は、面１１０の一部となっており、基板Ｗに当接する。本実施形態では、計４つのシールリング１１１が設けられており、これにより空間ＳＰは４つに分けられている。このような構成とすることで、それぞれの空間ＳＰにおけるヘリウムガスの圧力を個別に調整し、処理中における基板Ｗの表面温度分布を均一に近づけることが可能となる。

【0028】

図１等において符号「１１６」が付されている部分は、空間ＳＰの底面である。以下では、当該部分のことを「底面１１６」とも称する。シールリング１１１は、次に述べるドット１１２と共に、面１１０の一部を底面１１６の位置まで掘り下げた結果として形成されている。

【0029】

ドット１１２は、底面１１６から突出する円形の突起である。図２に示されるように、ドット１１２は複数設けられており、誘電体基板１００の吸着面において略均等に分散配置されている。それぞれのドット１１２の上端は、面１１０の一部となっており、基板Ｗに当接する。このようなドット１１２を複数設けておくことで、基板Ｗの撓みが抑制される。

【0030】

それぞれの空間ＳＰの底面１１６には、溝１１３及び開口１４１が形成されている。溝１１３は、底面１１６から更に面１２０側へと後退させるように形成された溝である。溝１１３は、次に述べる開口１４１から供給されるヘリウムガスを、空間ＳＰ内に素早く拡散させ、空間ＳＰ内の圧力分布を短時間のうちに略均一とすることを目的として形成されている。

【0031】

開口１４１は、空間ＳＰ内に供給されるヘリウムガスの出口として設けられた開口である。図１に示されるように、誘電体基板１００には、面１１０から面１２０に向かって垂直に貫くようガス穴１４０が形成されている。ガス穴１４０は、それぞれの空間ＳＰにおいて複数個ずつ形成されており、それぞれのガス穴１４０の一方側の端部が、上記の開口１４１となっている。それぞれのガス穴１４０の他方側の端部は、誘電体基板１００の面１２０に形成された開口１４２となっている。それぞれの開口１４１は、本実施形態のように単一の開口として形成されていてもよいが、複数の小さな開口の集合体として形成されていてもよい。

【0032】

ガス穴１４０は、本実施形態における「第１ガス穴」に該当する。ガス穴１４０のうち、面１２０に形成された開口１４２は、本実施形態における「第１開口」に該当する。

【0033】

図２に示されるように、本実施形態では、全ての開口１４１が、上面視において溝１１３と重なる位置に形成されている。尚、図示の便宜上、図２においては、開口１４１の直径が溝１１３の幅よりも大きくなっているように描かれているが、図１に示されるように、実際の開口１４１の直径は溝１１３の幅よりも小さい。開口１４１が溝１１３の内側に収まるように、開口１４１の位置において、溝１１３の幅が局所的に大きくなっていてもよい。

【0034】

図２において符号「１１５」が付されているのは、半導体製造装置に設けられた不図示のリフトピンが挿通される穴である。当該穴のことを、以下では「リフトピン穴１１５」とも称する。リフトピン穴１１５は計３つ形成されており、これらが１２０度等配となるように配置されている。リフトピン穴１１５を通じて上下に移動するリフトピンにより、誘電体基板１００の面１１０に対する基板Ｗの着脱が行われる。

【0035】

図１に戻って説明を続ける。ベースプレート２００は、誘電体基板１００を支持する略円盤状の部材である。ベースプレート２００は、例えばアルミニウムのような金属により形成されている。ベースプレート２００のうち、図１における上方側の面２１０は、接合層３００を介して誘電体基板１００に接合される「被接合面」となっている。

【0036】

ベースプレート２００のうち、図１における下方側の面２２０を除く表面の略全体には、絶縁膜２３０が形成されている。絶縁膜２３０は、例えばアルミナのような絶縁性の材料からなる膜であり、例えば溶射によって形成されている。先に述べた面２１０は、その全体が絶縁膜２３０上の面となっている。このため、面２１０においては、後述の開口２４１等が形成されている部分を除き、ベースプレート２００を構成する金属は接合層３００側に一切露出していない。尚、ベースプレート２００のうち絶縁膜２３０が形成されている範囲は、図１の例とは異なる範囲であってもよい。例えば、被接合面である面２１０の範囲のみに絶縁膜２３０が形成されていてもよい。

【0037】

ベースプレート２００の内部には、冷媒を流すための冷媒流路２５０が形成されている。半導体製造装置において成膜処理が行われる際には、外部から冷媒が冷媒流路２５０に供給され、これによりベースプレート２００が冷却される。成膜処理中において基板Ｗで生じた熱は、空間ＳＰのヘリウムガス、誘電体基板１００、及びベースプレート２００を介して冷媒へと伝えられ、冷媒と共に外部へと排出される。

【0038】

図１に示されるように、ベースプレート２００には、面２１０から面２２０側に向かって垂直に伸びるガス穴２４０が形成されている。尚、ガス穴２４０は、本実施形態のように全体が直線状に伸びるように形成されていてもよいが、面２２０に向かう途中で屈曲するように形成されていてもよい。

【0039】

ベースプレート２００おいてガス穴２４０は複数形成されている。それぞれのガス穴２４０のうち面２１０側の端部は、面２１０に形成された開口２４１となっている。ガス穴２４０のうち面２２０側の端部は、面２２０に形成された開口２４２となっている。ガス穴２４０は、本実施形態における「第２ガス穴」に該当する。ガス穴２４０のうち、面２１０に形成された開口２４１は、本実施形態における「第２開口」に該当する。

【0040】

ガス穴２４０は、先に述べたガス穴１４０に連通される穴であり、空間ＳＰに向けてヘリウムガスを供給するための経路の一部となっている。ただし、ガス穴２４０は、上面視においてガス穴１４０とは異なる位置に設けられている。また、ガス穴２４０の個数は、ガス穴１４０の個数とは異なっている。

【0041】

図３は、ベースプレート２００のうち面２１０のみを、図２と同様に上面視で描いた図である。図３に示されるように、本実施形態では、ガス穴２４０は計４つ形成されており、それぞれの端部である開口２４１が、面２１０において４つ形成されている。図２と図３とを対比すると明らかなように、上面視において開口２４１が形成されている位置は、誘電体基板１００の開口１４１や開口１４２が形成されている位置とは異なっている。後に説明するように、互いに異なる位置にあるガス穴１４０とガス穴２４０との間は、接合層３００に設けられた連通路３４０によって連通されている。

【0042】

図３に示されるように、ベースプレート２００には、貫通穴２１３と、リフトピン穴２１５と、が形成されており、これらの端部が面２１０において開口している。

【0043】

貫通穴２１３は、先に述べた通り給電路１３を通すための穴である。貫通穴２１３は、吸着電極１３０の数に対応して２つ形成されている。リフトピン穴２１５は、リフトピン穴１１５と同様にリフトピンが挿通される穴である。リフトピン穴２１５は計３つ設けられており、上面視においてリフトピン穴１１５のそれぞれと対応する位置に形成されている。

【0044】

図１に戻って説明を続ける。接合層３００は、誘電体基板１００とベースプレート２００との間に設けられた層であって、両者を接合している。接合層３００は、絶縁性の材料からなる接着材を硬化させたものである。このような接着剤としては、例えばポリイミド系の接着剤を用いることができる。

【0045】

図４は、静電チャック１０から接合層３００のみを取り出して、これを図２や図３と同様に上面視で描いた図である。図４に示されるように、接合層３００には複数の貫通穴が形成されている。これらの貫通穴には、電極穴３１３と、リフトピン穴３１５と、連通路３４０と、が含まれる。

【0046】

電極穴３１３は、貫通穴２１３と同様に給電路１３を通すための穴である。電極穴３１３は計２つ設けられており、上面視において貫通穴２１３のそれぞれと対応する位置に形成されている。

【0047】

リフトピン穴３１５は、リフトピン穴２１５と同様にリフトピンが挿通される穴である。リフトピン穴３１５は計３つ設けられており、上面視においてリフトピン穴２１５のそれぞれと対応する位置に形成されている。

【0048】

連通路３４０は、互いに異なる位置にあるガス穴１４０とガス穴２４０との間を連通させるために設けられた開口である。それぞれの連通路３４０は、入口部３４１と、出口部３４２と、接続部３４３、３４４と、を含む。

【0049】

入口部３４１は、ベースプレート２００のガス穴２４０を通ったヘリウムガスが、連通路３４０に流入する際の入口となる部分である。入口部３４１は、ベースプレート２００の面２１０に形成された開口２４１と同じ数だけ形成されており、それぞれの開口２４１と対応する位置に設けられている。つまり、上面視において開口２４１と重なる位置のそれぞれに、入口部３４１が設けられている。入口部３４１は略円形の穴であり、その内径は、開口２４１の内径よりも僅かに大きい。

【0050】

出口部３４２は、連通路３４０を通ったヘリウムガスの出口となる部分である。出口部３４２は、誘電体基板１００の面１２０に形成された開口１４２と同じ数だけ形成されており、それぞれの開口１４２と対応する位置に設けられている。つまり、上面視において開口１４２と重なる位置のそれぞれに、出口部３４２が設けられている。出口部３４２は略円形の穴であり、その内径は開口１４２の内径よりも僅かに大きい。

【0051】

接続部３４３、３４４は、入口部３４１と出口部３４２との間を繋ぐ流路として形成された穴である。これらのうち、接続部３４４は、複数の出口部３４２を繋ぐように周方向に沿って円弧状に伸びる流路となっている。接続部３４３は、入口部３４１から、その外周側にある接続部３４４に向かって直線状に伸びる流路となっている。

【0052】

本実施形態では、計４つの連通路３４０が形成されており、上面視においてこれらが外周側から内周側に向かって並ぶように配置されている。それぞれの連通路３４０は、４つに分けられた空間ＳＰのそれぞれに対応しており、各空間ＳＰの直下に設けられている。

【0053】

図５には、最も内周側にある連通路３４０を通るヘリウムガスの流れが、模式的に描かれている。同図の矢印ＡＲ１は、ベースプレート２００のガス穴２４０を通るヘリウムガスの流れを表している。ヘリウムガスは、入口部３４１から連通路３４０に流入した後、接続部３４３を通って接続部３４４へと流入する（矢印ＡＲ２）。その後、ヘリウムガスは接続部３４４に沿って流れながら（矢印ＡＲ３）、それぞれの出口部３４２から、誘電体基板１００のガス穴１４０へと流入し（矢印ＡＲ４）、ガス穴１４０を通って空間ＳＰへと供給される。その他の連通路３４０においても、上記と同様にヘリウムガスが流れる。

【0054】

以上のように、静電チャック１０では、開口１４２（第１開口）の位置と開口２４１（第２開口）の位置とを互いに異ならせた上で、両者の間を連通させる連通路３４０を接合層３００に形成している。

【0055】

このような構成としたことの利点について、図６を参照しながら説明する。図６（Ａ）には、比較例に係る静電チャックの構成が示されている。この比較例では、開口１４２と開口２４１とが互いに同じ位置、すなわち、上面視において互いに重なる位置に形成されている。接合層３００には、開口１４２と開口２４１との間を繋ぐ貫通穴が形成されており、当該貫通穴を通じてガス穴１４０とガス穴２４０とが互いに連通されている。つまりこの比較例では、ガス穴１４０及びガス穴２４０からなるヘリウムガスの流路が、接合層３００を垂直に且つ直前状に貫くよう形成されている。

【0056】

ベースプレート２００に設けられたガス穴２４０の内面においては金属が露出している。図６（Ａ）に示される点Ｐ１は、ガス穴２４０の内面で露出している金属表面のうち、最も上方側にある部分を表している。この比較例の構成においては、点Ｐ１が、直線状の空間を通じて基板Ｗと対向した状態となっている。このような構成においては、所謂「沿面距離」が短いため、矢印ＡＲ１１で示されるような略直線状の経路に沿った放電が比較的生じやすい。

【0057】

これに対し、本実施形態では上記のように、開口１４２の位置と開口２４１の位置とを互いに異ならせた上で、両者の間を連通させる連通路３４０を接合層３００に形成している。このような構成においては、図６（Ｂ）に示されるように、ガス穴１４０の直下において、ガス穴２４０の内面が基板Ｗ側に向けて露出することがない。ガス穴２４０の内面で露出した金属から、ガス穴１４０等を通じて基板Ｗに至るまでの経路は、矢印ＡＲ１２で示されるように屈曲した経路となる。上記比較例に比べて沿面距離が長く確保されるので、当該経路に沿った放電の発生を十分に抑制することが可能となっている。

【0058】

図４、５に示されるように、それぞれの連通路３４０は、１つの入口部３４１と複数の出口部３４２を有しており、両者の間が接続部３４３、３４４を介して繋がっている。その結果、本実施形態では、１つの開口２４１が、連通路３４０を介して複数の開口１４２に連通されている。このような構成においては、開口２４１の数を開口１４２の数よりも少なくすることができる。放電の起点となり得る開口２４１の数を減少させることで、放電の発生を更に抑制することが可能となっている。

【0059】

尚、１つの連通路３４０に設けられる入口部３４１の数は２つ以上であってもよい。いずれの場合であっても、それぞれの連通路３４０において、入口部３４１の数が出口部３４２の数よりも少なくなっていることが好ましい。

【0060】

先に述べたように、ベースプレート２００のうち接合層３００側の面２１０には、その全体を覆うように絶縁膜２３０が設けられている。このような構成においては、本実施形態のように連通路３４０を貫通穴として形成した場合であっても、連通路３４０の内面のうち特に開口１４２の直下となる部分において、ベースプレート２００の金属表面が露出しない。これにより、放電の発生を十分に抑制することができる。絶縁膜２３０としては、本実施形態のように溶射により形成されたアルミナの膜が好ましいが、他の製法によって形成された膜であってもよく、他の材料からなる膜であってもよい。

【0061】

静電チャック１０を製造する方法について簡単に説明する。先ず、図７に示されるように、誘電体基板１００、ベースプレート２００、及び接着剤シート３００Ａのそれぞれを準備する。その後、接着剤シート３００Ａを用いて誘電体基板１００とベースプレート２００との間を接合する。

【0062】

誘電体基板１００は、接合前において吸着電極１３０やガス穴１４０、シールリング１１１等が予め形成された状態となっている。これらの形成方法としては、公知となっている種々の方法を採用することができる。

【0063】

同様に、ベースプレート２００も、接合前において冷媒流路２５０やガス穴２４０、開口２４１、絶縁膜２３０等が予め形成された状態となっている。これらの形成方法としては、公知となっている種々の方法を採用することができる。

【0064】

接着剤シート３００Ａは、接合時において硬化して接合層３００となる絶縁性の部材である。つまり、接着剤シート３００Ａは「接着剤」なのであるが、硬化前の段階においても液状とはなっておらず、可撓性を有する固形のシート状の部材となっている。このような接着剤シート３００Ａとしては、例えば、ポリイミド系、エポキシ系、シリコーン系、アクリル系などの接着剤フィルム等を用いることができる。接着剤フィルムとしては、熱伝導に優れたものや絶縁性が高いものを好適に用いることができる。

【0065】

接着剤シート３００Ａは、上記のように硬化前においても固形のシート状となっているので、例えば、金型を用いた穴抜き加工等を施すことにより、接合前において連通路３４０や電極穴３１３、リフトピン穴３１５等を予め形成しておくことができる。

【0066】

以上のような誘電体基板１００、ベースプレート２００、及び、連通路３４０等が設けられた接着剤シート３００Ａを用意した後、図７に示されるように、誘電体基板１００とベースプレート２００との間に接着剤シート３００Ａを挟み込む。具体的には、誘電体基板１００のうち、ガス穴１４０の端部である開口１４２が形成されている面１２０と、ベースプレート２００のうち、ガス穴２４０の端部である開口２４１が形成されている面２１０と、を互いに対向させ、互いに異なる位置にある開口１４２と開口２４１との間が連通路３４０によって連通されるように、誘電体基板１００とベースプレート２００との間に接着剤シート３００Ａを挟み込む。

【0067】

以上のように接着剤シート３００Ａを挟み込んだ状態で、誘電体基板１００、ベースプレート２００、及び接着剤シート３００Ａの全体を所定温度まで加熱する。加熱により、接着剤シート３００Ａは、面１２０及び面２１０の両方に対し接合された状態で硬化し、図１の接合層３００となる。接着剤シート３００Ａにおいて予め形成されていた連通路３４０等の貫通穴は、接着剤シート３００Ａが硬化した後においても概ね元の形状を維持している。以上のような方法により、図１に示される構成の静電チャック１０が完成する。

【0068】

以上のように、本実施形態の接合層３００は、予め連通路３４０等が形成された固形の接着剤シート３００Ａを硬化させたものである。接着剤シート３００Ａを用いることにより、接合前の段階で、接合層３００となる部分（接着剤シート３００Ａ）に対し所定形状の連通路３４０を容易に形成しておくことができる。また、接着剤を硬化させる過程において、連通路３４０が変形したり塞がったりしてしまうことを確実に防止することができる。

【0069】

尚、硬化時における連通路３４０の変形を何らかの方法で防止し得るのであれば、接合層３００となる接着剤として、接着剤シート３００Ａに替えて液状の接着剤を用いることもできる。例えば、液状の接着剤の侵入を防止する「堤防」となるような紐状の固形材料を、連通路３４０となる領域の外周に沿って予め配置した後に接着を行えば、本実施形態と同様の接合層３００を形成することができる。

【0070】

接合層３００に形成される連通路３４０の形状は、適宜変更することができる。図８には、変形例に係る静電チャック１０の連通路３４０が、図５と同様の方法で描かれている。この変形例では、誘電体基板１００に形成されたガス穴１４０の個数と、ベースプレート２００に形成されたガス穴２４０の個数と、が互いに同じ数となっている。このため、接合層３００に設けられたそれぞれの連通路３４０は、入口部３４１及び出口部３４２のそれぞれを１つずつ有しており、これらの間が１本の接続部３４３で直接繋がっている。このように、開口２４１のそれぞれが、連通路３４０を介して１つの開口１４２のみに連通されている構成としてもよい。

【0071】

図９には、他の変形例に係る静電チャック１０の構成が示されている。この変形例では、連通路３４０の形状においてのみ本実施形態と異なっている。

【0072】

この変形例では、上面視における連通路３４０の形状については、図４に示される本実施形態の形状と概ね同じである。ただし、図９の断面に示されるように、この比較例の連通路３４０は、接合層３００を貫通する穴とはなっておらず、接合層３００のうち誘電体基板１００側の表面から、ベースプレート２００側に向かって後退する凹部として形成されている。つまり、この比較例の連通路３４０は、ベースプレート２００側に底部３５０を有する「有底の穴」として形成されている。底部３５０のうち、上面視において開口２４１と重なる部分には、貫通穴３５１が形成されている。

【0073】

このような接合層３００は、例えば、連通路３４０が予め形成された接着剤シートと、貫通穴３５１が予め形成された接着剤シートと、を重ね合わせることにより形成することができる。

【0074】

このような構成においては、ベースプレート２００の面２１０のうち、特に開口１４２の直下となる部分が、絶縁性を有する部材である底部３５０で覆われた状態となる。このため、絶縁膜２３０を薄くしたり、省略したりした場合であっても、基板Ｗとベースプレート２００との間における放電の発生を十分に抑制することが可能となる。

【0075】

以上、具体例を参照しつつ本実施形態について説明した。しかし、本開示はこれらの具体例に限定されるものではない。これら具体例に、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本開示の特徴を備えている限り、本開示の範囲に包含される。前述した各具体例が備える各要素およびその配置、条件、形状などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。前述した各具体例が備える各要素は、技術的な矛盾が生じない限り、適宜組み合わせを変えることができる。

【符号の説明】

【0076】

１０：静電チャック
１００：誘電体基板
１４０：ガス穴
１４２：開口
２００：ベースプレート
２３０：絶縁膜
２４０：ガス穴
２４１：開口
３００：接合層
３４０：連通路

【要約】

【課題】ガス穴を介した放電の発生を抑制することのできる静電チャック、及びその製造方法を提供する。
【解決手段】静電チャック１０は、ガス穴１４０が形成された誘電体基板１００と、ガス穴２４０が形成されたベースプレート２００と、誘電体基板１００とベースプレート２００との間に設けられ、絶縁性の材料により形成された接合層３００と、を備える。誘電体基板１００のうち接合層３００側の面１２０には、ガス穴１４０の端部である開口１４２が形成されている。ベースプレート２００のうち接合層３００側の面２１０には、開口１４２とは異なる位置において、ガス穴２４０の端部である開口２４１が形成されている。接合層３００には、開口１４２と開口２４１との間を連通させる連通路３４０が形成されている。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】