特許 7595511 基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法

(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】2024-11-28

(45)【発行日】2024-12-06

(54)【発明の名称】基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241129BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20241129BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H02N13/00 D

【請求項の数】 12

(21)【出願番号】P 2021067843

(22)【出願日】2021-04-13

(65)【公開番号】P2022078929

(43)【公開日】2022-05-25

【審査請求日】2023-11-30

(31)【優先権主張番号】P 2020189771

(32)【優先日】2020-11-13

(33)【優先権主張国・地域又は機関】JP

(73)【特許権者】

【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】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】竹元 啓一

(72)【発明者】

【氏名】原山 洋一

(72)【発明者】

【氏名】浅川 浩行

(72)【発明者】

【氏名】六川 貴博

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１９－０７９７７４（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２０１７／０３５９８５９（ＵＳ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１８／１４３２８８（ＷＯ，Ａ１）

【文献】国際公開第２０１７／０２９８７６（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開昭５８－０８７８４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】実開平０２－０６３５４２（ＪＰ，Ｕ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

Ｈ０５Ｂ ３／０２

Ｈ０５Ｂ ３／０３

Ｈ０５Ｂ ３／０６

Ｈ０５Ｂ ３／１８

Ｈ０５Ｂ ３／２０

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３１

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ２３Ｃ １６／４５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースプレートと、
前記ベースプレートに固定され、静電力によって基板を吸着する静電チャックとを有し、
前記静電チャックは、
セラミックを用いて形成され、前記基板に接触して前記基板を吸着保持する吸着層と、
前記吸着層に積層され、発熱する第１電極を備える第１発熱層と、
前記第１発熱層に積層され、発熱する第２電極を備える第２発熱層と、
両端がそれぞれ前記第１電極及び前記第２電極に接続するとともに、少なくとも一端が前記第１電極又は前記第２電極を貫通し、貫通する部分の径よりも大径の端部を前記一端に有するビアと
を有することを特徴とする基板固定装置。

【請求項2】

前記吸着層は、
電圧を印加可能な電極と、
前記電極を囲むセラミックと
を有することを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項3】

前記第１発熱層は、
前記第１電極を被覆する絶縁樹脂を備えることを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項4】

前記第２発熱層は、
前記第２電極を被覆する絶縁樹脂を備えることを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項5】

前記ビアは、
前記第１電極及び前記第２電極と平面視で重なる位置に形成されることを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項6】

前記ベースプレートは、
冷媒を通過させる冷媒通路を有することを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項7】

前記第１発熱層は、
前記第２電極と平面視で重なる前記第１電極上の位置に形成される第１電極パッドを備えることを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項8】

前記第１電極パッドは、
前記ビアの他端に接触することを特徴とする請求項７記載の基板固定装置。

【請求項9】

前記第２発熱層は、
前記第１電極と平面視で重なる前記第２電極上の位置に形成される第２電極パッドを備えることを特徴とする請求項１記載の基板固定装置。

【請求項10】

前記第２電極パッドは、
前記ベースプレートからの給電部に接触することを特徴とする請求項９記載の基板固定装置。

【請求項11】

セラミックを用いて形成され、静電力によって対象物を吸着保持する吸着層と、
前記吸着層に積層され、発熱する第１電極を備える第１発熱層と、
前記第１発熱層に積層され、発熱する第２電極を備える第２発熱層と、
両端がそれぞれ前記第１電極及び前記第２電極に接続するとともに、少なくとも一端が前記第１電極又は前記第２電極を貫通し、貫通する部分の径よりも大径の端部を前記一端に有するビアと
を有することを特徴とする静電チャック。

【請求項12】

電極と当該電極を囲むセラミックからなるセラミック層を形成し、
発熱する第１電極と当該第１電極を被覆する絶縁樹脂とを備える発熱層を前記セラミック層に積層し、
前記発熱層が備える前記絶縁樹脂の表面に、開口部を有し発熱する第２電極を形成し、
前記開口部の位置において前記絶縁樹脂を貫通し、前記第１電極を露出させるビアホールを形成し、
形成されたビアホールに導電部材を充填することにより前記第１電極及び前記第２電極を接続するビアを形成し、
形成されたビア及び前記第２電極を絶縁樹脂によって被覆する工程を有し、
前記ビアを形成する工程は、
前記第２電極を貫通する一端に、前記開口部の径よりも大径の端部を有するビアを形成する
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、基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、例えば半導体部品を製造する場合などにウエハを吸着して保持する基板固定装置には、電極を内蔵するセラミック板を用いて構成される静電チャック（ＥＳＣ：Electrostatic Chuck）が備えられている。基板固定装置は、静電チャックがベースプレートに固定された構造を有し、セラミック板に内蔵された電極に電圧を印加することにより、静電力を利用して静電チャックにウエハを吸着する。静電チャックにウエハを吸着して保持することにより、ウエハに対する例えば微細加工やエッチングなどのプロセスが効率的に行われる。

【0003】

このような静電チャックには、ウエハの温度を調節する温度調節機能が付与されることがある。具体的には、例えばタングステンなどの金属ペーストのスクリーン印刷によってヒーター電極が形成され、このヒーター電極がセラミック板の形成時に同時に焼成されることがある。また、ウエハ載置面において高い均熱性を得るために、絶縁樹脂上の金属圧延箔にフォトリソグラフィを用いたエッチングを施し、外付けのヒーター電極を形成する技術も考案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１６－１３６６１１号公報

【文献】特開２０１６－１００４７４号公報

【文献】特開２０１４－１１２６７２号公報

【文献】特開２０１８－２６４２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、最近では、ウエハに対する加工の微細化が進んでおり、ウエハを吸着する静電チャックにもより高い均熱性能が要求されている。すなわち、静電チャックの吸着面全体を等しい温度に制御することが求められている。

【0006】

しかしながら、高い均熱性が得られる外付けのヒーター電極が用いられる場合でも、ヒーター電極の配置の自由度には一定の制限があり、ヒーターゾーン間の温度傾斜が発生するという問題がある。具体的には、例えばヒーター電極へ給電する給電部においてはヒーター電極の面積が広くなるなど、ヒーター電極の配置を完全に均等にすることが困難であり、静電チャックの吸着面全体における均熱性の向上には限界がある。

【0007】

開示の技術は、かかる点に鑑みてなされたものであって、十分に高い均熱性を得ることができる基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法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】

【0008】

本願が開示する基板固定装置は、１つの態様において、ベースプレートと、前記ベースプレートに固定され、静電力によって基板を吸着する静電チャックとを有し、前記静電チャックは、セラミックを用いて形成され、前記基板に接触して前記基板を吸着保持する吸着層と、前記吸着層に積層され、発熱する第１電極を備える第１発熱層と、前記第１発熱層に積層され、発熱する第２電極を備える第２発熱層と、両端がそれぞれ前記第１電極及び前記第２電極に接続するとともに、少なくとも一端が前記第１電極又は前記第２電極を貫通し、貫通する部分の径よりも大径の端部を前記一端に有するビアとを有する。

【発明の効果】

【0009】

本願が開示する基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法の１つの態様によれば、十分に高い均熱性を得ることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、一実施の形態に係る基板固定装置の構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、一実施の形態に係る基板固定装置の断面を示す模式図である。

【図3】図３は、一実施の形態に係る基板固定装置の製造方法を示すフロー図である。

【図4】図４は、セラミック層形成工程の具体例を示す図である。

【図5】図５は、金属箔層積層工程の具体例を示す図である。

【図6】図６は、第１ヒーターパターン形成工程の具体例を示す図である。

【図7】図７は、絶縁樹脂積層工程の具体例を示す図である。

【図8】図８は、金属箔層積層工程の具体例を示す図である。

【図9】図９は、第２ヒーターパターン形成工程の具体例を示す図である。

【図10】図１０は、ビアホール形成工程の具体例を示す図である。

【図11】図１１は、ビアホール充填工程の具体例を示す図である。

【図12】図１２は、第１ヒーターパターンの具体例を示す図である。

【図13】図１３は、第２ヒーターパターンの具体例を示す図である。

【図14】図１４は、絶縁樹脂積層工程の具体例を示す図である。

【図15】図１５は、開口形成工程の具体例を示す図である。

【図16】図１６は、第１ヒーターパターンの具体例を示す図である。

【図17】図１７は、第２ヒーターパターンの具体例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下、本願が開示する基板固定装置、静電チャック及び静電チャックの製造方法の一実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。なお、この実施の形態により本発明が限定されるものではない。

【0012】

図１は、一実施の形態に係る基板固定装置１００の構成を示す斜視図である。図１に示す基板固定装置１００は、ベースプレート１１０に静電チャック１２０が接着された構造を有する。

【0013】

ベースプレート１１０は、例えばアルミニウムなどの金属製の円形部材である。ベースプレート１１０は、静電チャック１２０を固定する基材である。ベースプレート１１０は、例えば半導体製造装置などに取り付けられ、基板固定装置１００を、ウエハを保持する半導体保持装置として機能させる。

【0014】

静電チャック１２０は、静電力を利用して例えばウエハなどの対象物を吸着しつつ、対象物の温度を調節する。すなわち、静電チャック１２０は、対象物を吸着するセラミック層と、対象物を加熱するヒーター層とを積層して形成されている。静電チャック１２０の径は、ベースプレート１１０の径よりも小さく、ベースプレート１１０の中央に固定される。このとき、静電チャック１２０のヒーター層がベースプレート１１０に接着されることにより、静電チャック１２０がベースプレート１１０に固定される。ヒーター層の上面にはセラミック層が積層され、対象物を吸着する吸着面が露出する。

【0015】

図２は、図１のＩ－Ｉ線断面を示す模式図である。図２に示すように、基板固定装置１００は、ベースプレート１１０に静電チャック１２０が接着されて構成される。

【0016】

ベースプレート１１０は、内部に冷却水の流路となる冷却水路１１１を有する、例えば厚さ２０～５０ｍｍ程度の金属製の部材である。ベースプレート１１０は、基板固定装置１００の外部から冷却水路１１１へ流入する冷却水によって、静電チャック１２０を冷却する。静電チャック１２０が冷却される結果、静電チャック１２０に吸着される例えばウエハなどの対象物が冷却される。

【0017】

なお、ベースプレート１１０は、冷却水路１１１の代わりに、冷却ガスの流路となる冷却ガス路を有していても良い。要するに、ベースプレート１１０は、例えば冷却水及び冷却ガスなどの冷媒を通過させる冷媒通路を有していれば良い。

【0018】

静電チャック１２０は、セラミック層１３０と、絶縁樹脂層１４０と、第１発熱層１５０と、第２発熱層１６０とを有し、第２発熱層１６０がベースプレート１１０に接着される。

【0019】

セラミック層１３０は、内部に導電性の電極１３１を有し、セラミックからなる例えば厚さ４．５ｍｍ程度の層である。セラミックは、例えば酸化アルミニウムを用いて作製されたグリーンシートを焼成することにより得られる。セラミック層１３０の電極１３１に電圧が印加されると、セラミック層１３０は、静電力によって例えばウエハなどの対象物を吸着する。すなわち、図２においては、セラミック層１３０の上面が吸着面となり、電極１３１への電圧印加時には、対象物が吸着面に吸着される。

【0020】

絶縁樹脂層１４０は、セラミック層１３０に積層され、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の高熱伝導率及び高耐熱性を有する絶縁樹脂からなる層である。絶縁樹脂層１４０の厚さは、例えば４０～１００μｍ程度である。

【0021】

第１発熱層１５０は、絶縁樹脂層１４０に積層され、ヒーター電極１５１とヒーター電極１５１を被覆する絶縁樹脂１５２とからなる層である。ヒーター電極１５１は、絶縁樹脂層１４０の表面に形成され、電圧が印加されることにより発熱する。ヒーター電極１５１は、絶縁樹脂１５２によって被覆される。絶縁樹脂１５２は、絶縁樹脂層１４０と同様に、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の高熱伝導率及び高耐熱性を有する絶縁樹脂である。絶縁樹脂１５２の厚さは、例えば４０～３００μｍ程度である。

【0022】

第２発熱層１６０は、第１発熱層１５０に積層され、ヒーター電極１６１とヒーター電極１６１を被覆する絶縁樹脂１６２と給電部１６３とからなる層である。ヒーター電極１６１は、第１発熱層１５０を構成する絶縁樹脂１５２の表面に形成され、電圧が印加されることにより発熱する。ヒーター電極１６１は、絶縁樹脂１６２によって被覆される。絶縁樹脂１６２は、絶縁樹脂層１４０及び絶縁樹脂１５２と同様に、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の高熱伝導率及び高耐熱性を有する絶縁樹脂である。絶縁樹脂１６２の厚さは、例えば４０～３００μｍ程度である。給電部１６３は、ベースプレート１１０からヒーター電極１６１へ給電する導電性の部材である。すなわち、給電部１６３は、ベースプレート１１０及びヒーター電極１６１と電気的に接続され、ヒーター電極１６１に電圧を印加する。

【0023】

第１発熱層１５０のヒーター電極１５１及び第２発熱層１６０のヒーター電極１６１に電圧が印加されると、ヒーター電極１５１、１６１が発熱することによりセラミック層１３０が加熱され、セラミック層１３０に吸着される対象物が加熱される。そして、第１発熱層１５０及び第２発熱層１６０は、ヒーター電極１５１、１６１による加熱と、ベースプレート１１０による冷却とによってセラミック層１３０の温度を調整し、セラミック層１３０に吸着される対象物の温度を所望の温度に調節する。なお、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１は、発熱するヒーター電極として機能させる代わりに、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１間を電気的に接続したり、ヒーター電極１５１と給電部１６３とを電気的に接続したりするバイパス電極として機能させても良い。

【0024】

ヒーター電極１５１、１６１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）等の合金を用いることができる。また、ヒーター電極１６１をバイパス電極として機能させる場合には、ヒーター電極１６１として、例えば銅又は銅合金を用いることができる。これらの金属を用いるヒーター電極１５１、１６１の厚さは、例えば２５～５０μｍ程度であり、１５～２００μｍの範囲に含まれる。

【0025】

また、絶縁樹脂層１４０、絶縁樹脂１５２及び絶縁樹脂１６２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、絶縁樹脂層１４０、第１発熱層１５０及び第２発熱層１６０の熱伝導率を向上させても良い。

【0026】

ビア１７０は、第１発熱層１５０の絶縁樹脂１５２及び第２発熱層１６０のヒーター電極１６１を貫通するビアホールに金属ペースト又ははんだ等の導電性部材を充填して形成されており、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１と第２発熱層１６０のヒーター電極１６１とを電気的に接続する。したがって、ビア１７０は、給電部１６３からヒーター電極１６１に電圧が印加されると、このヒーター電極１６１に接続されるヒーター電極１５１にも電圧を印加する。ビア１７０の絶縁樹脂１５２及びヒーター電極１６１を貫通する部分は、ヒーター電極１６１からヒーター電極１５１へ向かうにつれて径が小さくなるテーパー形状を有していても良い。

【0027】

ビア１７０の絶縁樹脂１５２及びヒーター電極１６１を貫通する部分の径（すなわち、ビアホールの径）は、例えば１００μｍから３ｍｍまでの範囲に含まれる。そして、ビア１７０のヒーター電極１６１の表面における頂部１７１は、ビアホールの径よりも大径であり、ビアホールの周囲に広がっている。具体的には、頂部１７１は、ビアホールの外周から少なくとも５０μｍ以上周囲に広がっている。このため、頂部１７１がヒーター電極１６１の表面に確実に接触し、ヒーター電極１５１とヒーター電極１６１との接続信頼性を向上することができる。なお、ビア１７０の頂部１７１の厚さは、例えば５０～３００μｍの範囲に含まれ、絶縁樹脂１６２の厚さを超えることはない。換言すれば、頂部１７１は、絶縁樹脂１６２によって被覆される。

【0028】

次いで、上記のように構成された基板固定装置１００の製造方法について、図３に示すフロー図を参照しながら説明する。

【0029】

まず、対象物を吸着するセラミック層１３０が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば酸化アルミニウムを主材料とする複数のグリーンシートが作製され、適宜、グリーンシートの一面に電極１３１が形成される。電極１３１は、例えばグリーンシートの表面に金属ペーストをスクリーン印刷することにより、形成することができる。そして、複数のグリーンシートが積層され焼成されることにより、セラミック層１３０が形成される。セラミック層１３０は、例えば図４に示すように、内部に電極１３１の層を有する。

【0030】

セラミック層１３０が形成されると、セラミック層１３０の表面に絶縁樹脂層１４０が積層され（ステップＳ１０２）、絶縁樹脂層１４０の表面に第１発熱層１５０のヒーター電極１５１となる金属箔層が積層される（ステップＳ１０３）。具体的には、例えば図５に示すように、セラミック層１３０の表面に、厚さが例えば４０～１００μｍ程度の絶縁樹脂層１４０が積層され、絶縁樹脂層１４０の表面に、厚さが例えば２５～５０μｍ程度の金属箔層１５１ａが積層される。絶縁樹脂層１４０及び金属箔層１５１ａは、真空ラミネート及びプレスによる真空加熱加圧接合により、セラミック層１３０に密着する。

【0031】

絶縁樹脂層１４０は、例えばエポキシ樹脂やビスマレイミドトリアジン樹脂等の高熱伝導率及び高耐熱性を有する絶縁樹脂を用いて形成されている。また、絶縁樹脂層１４０に例えば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、熱伝導率を向上しても良い。一方、金属箔層１５１ａの材料としては、ヒーター電極１５１、１６１の材料として例示した圧延合金を用いることができる。すなわち、金属箔層１５１ａ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）等の合金からなる。

【0032】

金属箔層１５１ａに例えばフォトリソグラフィを用いたエッチングが施されることにより、所望のパターンを有する第１ヒーターパターンが形成される（ステップＳ１０４）。すなわち、金属箔層１５１ａの上面にレジストが形成され、レジストが露光及び現像されることにより、ヒーター電極１５１として残す部分を被覆するレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンに被覆されずに露出する金属箔層１５１ａがエッチングにより除去されることにより、例えば図６に示すように、所望のパターンのヒーター電極１５１が形成される。図６に示す例では、例えば二重の同心円パターンを有するヒーター電極１５１が形成されている。

【0033】

そして、ヒーター電極１５１を被覆する絶縁樹脂１５２が積層される（ステップＳ１０５）。具体的には、半硬化状態の絶縁樹脂１５２が絶縁樹脂層１４０及びヒーター電極１５１を被覆するように積層され、加熱及び加圧されることにより、ヒーター電極１５１を被覆する絶縁樹脂１５２が硬化する。この結果、例えば図７に示すように、絶縁樹脂層１４０に積層された第１発熱層１５０が形成される。

【0034】

第１発熱層１５０が形成されると、第１発熱層１５０を構成する絶縁樹脂１５２の表面に第２発熱層１６０のヒーター電極１６１となる金属箔層が積層される（ステップＳ１０６）。具体的には、例えば図８に示すように、第１発熱層１５０の表面に、厚さが例えば２５～５０μｍ程度の金属箔層１６１ａが積層される。金属箔層１６１ａは、真空ラミネート及びプレスによる真空加熱加圧接合により、第１発熱層１５０に密着する。

【0035】

金属箔層１６１ａの材料としては、金属箔層１５１ａと同様に、ヒーター電極１５１、１６１の材料として例示した圧延合金を用いることができる。すなわち、金属箔層１６１ａ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）等の合金からなる。なお、ヒーター電極１６１は、発熱するヒーター電極として機能させる代わりに、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１間を電気的に接続したり、ヒーター電極１５１と給電部１６３とを電気的に接続したりするバイパス電極として機能させても良い。ヒーター電極１６１をバイパス電極として機能させる場合には、金属箔層１６１ａの材料として、例えば銅又は銅合金などの電気抵抗が小さい金属を用いても良い。

【0036】

金属箔層１６１ａに例えばフォトリソグラフィを用いたエッチングが施されることにより、所望のパターンを有する第２ヒーターパターンが形成される（ステップＳ１０７）。すなわち、金属箔層１６１ａの上面にレジストが形成され、レジストが露光及び現像されることにより、ヒーター電極１６１として残す部分を被覆するレジストパターンが形成される。そして、レジストパターンに被覆されずに露出する金属箔層１６１ａがエッチングにより除去されることにより、例えば図９に示すように、所望のパターンのヒーター電極１６１が形成される。ヒーター電極１６１は、少なくとも一部がヒーター電極１５１と重ならない位置に配置される。すなわち、ヒーター電極１６１は、例えば第１発熱層１５０のヒーター電極１５１が形成されていない領域と平面視で重なる位置に形成される。また、ヒーター電極１６１には、ビア１７０が形成される位置に開口部１６１ｂが形成される。開口部１６１ｂは、ヒーター電極１６１のヒーター電極１５１と重なる位置に形成される。

【0037】

そして、開口部１６１ｂの位置にビアホールが形成される（ステップＳ１０８）。具体的には、例えば図１０に示すように、開口部１６１ｂの底面に露出する第１発熱層１５０の絶縁樹脂１５２に例えばレーザー加工によって貫通孔が形成され、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１まで到達するビアホール１７０ａが形成される。このとき、開口部１６１ｂの位置にビアホール１７０ａが形成されるため、ヒーター電極１６１がレーザー加工のマスクとして機能し、ビアホール１７０ａの位置精度を確保することができるとともに、ビアホール１７０ａのテーパー角度を０度に近づけることができる。ビアホール１７０ａの底面には、ヒーター電極１５１の上面が露出する。ビアホール１７０ａは、ヒーター電極１６１からヒーター電極１５１へ向かうにつれて径が小さくなるテーパー形状を有していても良い。このとき、ビアホール１７０ａのテーパー角度は、垂直方向に対して２０度以下であるのが望ましい。

【0038】

ヒアホール１７０ａが形成されると、ビアホール１７０ａに例えば金属ペースト又ははんだなどが充填され（ステップＳ１０９）、ビア１７０が形成される。具体的には、例えば図１１に示すように、ビアホール１７０ａに半硬化状態の銀ペーストや溶融した錫・銀・銅はんだなどの導電部材が充填され、この導電部材が硬化されてビア１７０が形成される。このとき、ヒーター電極１６１の上面には、ビアホール１７０ａの径よりも大径の頂部１７１が形成される。すなわち、ヒーター電極１６１の上面においては、半硬化状態の導電部材がビアホール１７０ａの周囲にまで広がった状態で硬化され、ヒーター電極１６１の上面に確実に接触する頂部１７１が形成される。これにより、ヒーター電極１５１とヒーター電極１６１との接続信頼性を向上することができる。なお、導電部材の充填方法としては、例えば無電解めっきの厚付けであっても良い。

【0039】

ビア１７０は、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１と第２発熱層１６０のヒーター電極１６１とを電気的に接続する。このため、ビア１７０は、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１と平面視で重なるとともに、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１と平面視で重なる位置に形成される。例えば図１２に示すように、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１が二重の同心円パターンを有する場合、ビア１７０は、同心円パターンを形成するヒーター電極１５１それぞれに接触する位置に形成される。また、例えば図１３に示すように、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１がヒーター電極１５１と平面視で一部が重なり他の一部が重ならない位置に形成される場合、ビア１７０は、ヒーター電極１５１と平面視で重なる一部に形成される。

【0040】

このように、ビア１７０によってヒーター電極１５１、１６１が接続されるため、第１発熱層１５０及び第２発熱層１６０において、ヒーター電極１５１、１６１の配置の自由度が比較的高くなる。すなわち、例えばセラミック層１３０から遠い第２発熱層１６０のヒーター電極１６１によって、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１のヒーターパターンに制約を課すことなく柔軟に配線を引き回すことができる。このため、例えば負極側の配線をまとめて配置したり、給電部１６３に接触する電極パッドを静電チャック１２０の外周に配置したりするなど、均熱性を十分に考慮したヒーターパターンの実現が可能となる。結果として、平面視での温度分布を一様にすることができ、十分に高い均熱性を得ることができる。

【0041】

ビア１７０によってヒーター電極１５１、１６１が接続されると、ヒーター電極１６１を被覆する絶縁樹脂１６２が積層される（ステップＳ１１０）。具体的には、半硬化状態の絶縁樹脂１６２が第１発熱層１５０及びヒーター電極１６１を被覆するように積層され、加熱及び加圧されることにより、ヒーター電極１６１を被覆する絶縁樹脂１６２が硬化する。この結果、例えば図１４に示すように、第１発熱層１５０に積層された第２発熱層１６０が形成される。

【0042】

そして、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１のうち電極パッドに相当する位置において、絶縁樹脂１６２に開口が形成される（ステップＳ１１１）。すなわち、給電部１６３に接触する電極パッドとなる位置においてヒーター電極１６１を露出させるため、例えば図１５に示すように、絶縁樹脂１６２に開口１６２ａが形成される。これにより、ビア１７０によって接続される２層のヒーター電極１５１、１６１を有する静電チャック１２０が得られる。

【0043】

静電チャック１２０は、接着剤によってベースプレート１１０に接着される（ステップＳ１１２）。具体的には、開口１６２ａが形成された第２発熱層１６０の絶縁樹脂１６２の面が、例えばシランカップリング剤及び接着剤によってベースプレート１１０に接着される。このとき、開口１６２ａの位置を給電部１６３の位置に合わせて接着することにより、給電部１６３とヒーター電極１６１とが接触し、ヒーター電極１６１への給電が可能となる。さらに、ヒーター電極１６１がビア１７０を介してヒーター電極１５１と接続されているため、ヒーター電極１５１への給電も可能となる。ベースプレート１１０に静電チャック１２０が接着されることにより、基板固定装置１００が完成する。

【0044】

以上のように、本実施の形態によれば、静電チャックに２層のヒーター層を設け、各ヒーター層のヒーター電極をビアによって接続する。そして、ビアは、絶縁樹脂及びヒーター電極を貫通するビアホールを充填して形成され、ビアの頂部がビアホールよりも大径となっている。このため、ヒーター電極の配置の自由度を高くすることができ、均熱性を考慮したヒーターパターンを実現して十分に高い均熱性を得ることができるとともに、各層のヒーター電極のビアによる接続信頼性を向上することができる。

【0045】

なお、上記一実施の形態においては、第１発熱層１５０及び第２発熱層１６０の２層のヒーター層を静電チャック１２０に設けるものとしたが、３層以上のヒーター層を静電チャック１２０に設けることも可能である。３層以上のヒーター層を設ける場合でも、各ヒーター層のヒーター電極は、ビア１７０と同様の構成のビアによって電気的に接続される。これにより、ヒーター電極の配置の自由度を高くするとともに、各ヒーター層のヒーター電極の接続信頼性を向上することができる。

【0046】

ところで、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１のうちビア１７０に接触する部分や、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１のうち給電部１６３に接触する部分には、電極パッドが形成される。電極パッドは、ビア１７０や給電部１６３に確実に接続するために一定程度以上の径を有する領域であり、電極パッドの周辺は、ヒーターパターンの空白領域となりやすい。このため、電極パッド周辺の温度が低下しやすく、均熱性の低下を招くことがある。

【0047】

そこで、上記一実施の形態においては、一方の発熱層の電極パッドには、他方の発熱層のヒーターパターンが重なるようにすることで、電極パッド周辺の温度低下を防止し、均熱性を向上するようにしても良い。

【0048】

図１６、１７は、ヒーターパターンと電極パッドの位置関係の具体例を示す図である。図１６は、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１による第１ヒーターパターンを示し、図１７は、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１による第２ヒーターパターンを示す。

【0049】

図１６に示すように、ヒーター電極１５１は、内側ヒーターパターン及び外側ヒーターパターンに分離しており、内側ヒーターパターンには電極パッド２１０が形成され、外側ヒーターパターンには電極パッド２２０が形成されている。これらの電極パッド２１０、２２０には、ヒーター電極１５１とヒーター電極１６１を接続するビア１７０の先端が接触する。

【0050】

すなわち、図１７に示すように、電極パッド２１０、２２０に対応する位置にはビア１７０が形成され、ビア１７０は、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１によって囲まれている。ビア１７０の径は、電極パッド２１０、２２０の径よりも小さく、ビア１７０の周囲がヒーター電極１６１によって囲まれているため、ヒーター電極１５１の電極パッド２１０、２２０によるヒーターパターンの空白は、ヒーター電極１６１によって補完される。すなわち、第１発熱層１５０の電極パッド２１０、２２０の周囲においても、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１により温度低下を防止することができる。

【0051】

第２発熱層１６０のヒーター電極１６１は、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１に対応して、内側ヒーターパターン及び外側ヒーターパターンに分離している。そして、内側ヒーターパターンのビア１７０とは異なる位置に電極パッド２１５が形成され、外側ヒーターパターンのビア１７０とは異なる位置に電極パッド２２５が形成されている。これらの電極パッド２１５、２２５には、ヒーター電極１６１とベースプレート１１０を接続する給電部１６３が接触する。

【0052】

電極パッド２１５、２２５周辺はヒーターパターンの空白となるが、電極パッド２１５、２２５の位置が第１発熱層１５０のヒーター電極１５１と重なるため、このヒーターパターンの空白は、ヒーター電極１５１によって補完される。すなわち、第２発熱層１６０の電極パッド２１５、２２５の周囲においても、第１発熱層１５０のヒーター電極１５１により温度低下を防止することができる。

【0053】

このように、一方の発熱層の電極パッドには、他方の発熱層のヒーターパターンが重なるため、電極パッドによるヒーターパターンの空白が補完され、電極パッド周辺での温度低下に伴う均熱性の低下を抑制することができる。また、上述した例では、第２発熱層１６０のヒーター電極１６１を任意の形状とし、電極パッド２１５、２２５を柔軟に配置することができる。このため、ヒーター電極１６１及び電極パッド２１５、２２５による他の配線等との干渉を防止することができる。

【符号の説明】

【0054】

１１０ ベースプレート
１１１ 冷却水路
１２０ 静電チャック
１３０ セラミック層
１３１ 電極
１４０ 絶縁樹脂層
１５０ 第１発熱層
１５１、１６１ ヒーター電極
１５２、１６２ 絶縁樹脂
１６０ 第２発熱層
１６３ 給電部
１７０ ビア
１７０ａ ビアホール
１７１ 頂部
２１０、２１５、２２０、２２５ 電極パッド

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】