JP3154629U

JP3154629U - 静電チャック

Info

Publication number: JP3154629U
Application number: JP2009005514U
Authority: JP
Inventors: 謙悟鳥居; 央史竹林
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2009-08-04
Filing date: 2009-08-04
Publication date: 2009-10-22
Anticipated expiration: 2019-08-04

Abstract

【課題】ウエハーの温度ムラを抑制して均熱性を高めると共に、プラズマガスとの間でアーキングが発生するのを防止する。【解決手段】静電チャックは、ウエハーを吸着可能なセラミックス製のプレート１２と、該プレートの片面に第１絶縁樹脂層１８を介して接着された金属製の冷却板２０と、プレート１２、第１絶縁樹脂層１８及び冷却板２０を貫通する複数の貫通孔２４と、貫通孔２４のうち冷却板２０を貫通する冷却板貫通部分に挿入され、外周面が冷却板貫通部分の内周面に第２絶縁樹脂層２８を介して接着された絶縁管２６と、を備えている。貫通孔２４のうち第１絶縁樹脂層貫通部分の径φｘは、プレート貫通部分の径φｙと同じか大きく、且つ、冷却板貫通部分の径φｚよりも小さくなるように形成され、絶縁管２６のうちプレート側の端面とプレート１２との間には第１絶縁樹脂層１８が介在している。【選択図】図３

Description

本考案は、静電チャックに関する。

静電チャックはウエハーを吸着し、半導体製造プロセス中でウエハーの温度を制御するために用いられている。静電チャックは、静電吸着力を発生させる電極を埋設したセラミックス製のプレートを金属製の冷却板に接着した構成となっている。半導体プロセス中には、ウエハーの表面付近で発生するプラズマから熱がウエハーに伝導するが、この熱を効果的に抜くために静電チャックが機能する。すなわち、ウエハーの熱はプレート表面からプレートを通して冷却板に伝えられ、静電チャックはウエハーの温度を一定に保持する。静電チャックにはウエハーを吸着保持する面に貫通孔が設けてあり、貫通孔からガスが静電チャック表面に供給されたり、貫通孔にウエハーを押し上げるためのピンを挿入したりしている。

例えば、特許文献１に開示された静電チャックは、図８に示すように、セラミックス製のプレート１０１と金属製の冷却板１０３とをインジウム１０５を用いて接合して一体化したものであり、プレート１０１及び冷却板１０３を貫通する貫通孔１０７を有している。貫通孔１０７のうち冷却板を貫通する冷却板貫通部分１０７ｂは、プレート１０１を貫通するプレート貫通部分１０７ａよりも内径が大きくなるように形成され、この冷却板貫通部分１０７ｂには絶縁管１０９が挿入されている。その結果、絶縁管１０９の内径とプレート貫通部分１０７ａの内径とを同じ大きさにしている。ここで、絶縁管１０９を貫通孔１０７に挿入・固定する具体な手順として、絶縁管１０９の外周面に薄膜の原料を塗布し、この状態で絶縁管１０９を貫通孔１０７に挿入し、その後薄膜の原料を凝固させて薄膜１１１とする手法が開示されている。

特開２００４−３１６６５号公報（図６）

昨今、半導体製造プロセス工程では、ウエハーの温度コントロールもさることながら、ウエハーの温度分布がより均一に保たれる必要が出てきた。例えば、エッチング工程では、ウエハーに温度ムラが生じると、エッチング速度がウエハー全体で一定にならず、半導体回路におけるエッチング深さにバラツキが発生し、それによって、所望の回路を形成することができないという問題が発生する。特許文献１の静電チャックでは、プレート１０１の裏面と絶縁管１０９の上端面とが直接接触しているとはいえ、両面の間に存在する微視的な隙間によって真空中ではほぼ断熱状態となる。そのため、プレート１０１から絶縁管１０９に逃げる熱量が少なすぎて、プレート１０１のうち貫通孔１０７の周辺にホットスポット（他の部分に比べて温度の高いスポット）が発生し、ウエハーの温度ムラが生じる。このような温度ムラはプレートの厚みが５ｍｍ以下で薄いほど顕著に現れる。プレートの厚みを厚くすることは熱容量を大きくし、熱レスポンスが悪化するので採用しにくい。一方、貫通孔１０７の近辺に導電性のプラズマガスが存在すると、プラズマガスがプレート１０１の裏面と絶縁管１０９の上端面との間の微視的な隙間に入り込み、薄膜１１１に絶縁破壊を生じさせ、金属製の冷却板１０３との間で電気的導通を生じ、アーキングが発生する。

本考案はこのような課題を解決するためになされたものであり、ウエハーの温度ムラを抑制して均熱性を高めると共に、プラズマガスとの間でアーキングが発生するのを防止する静電チャックを提供することを主目的とする。

本考案の静電チャックは、
ウエハーを吸着可能なセラミックス製のプレートと、
該プレートの片面に第１絶縁樹脂層を介して接着された金属製の冷却板と、
前記プレート、前記第１絶縁樹脂層及び前記冷却板を貫通する複数の貫通孔と、
前記貫通孔のうち前記冷却板を貫通する冷却板貫通部分に挿入され、外周面が前記冷却板貫通部分の内周面に第２絶縁樹脂層を介して接着された絶縁管と、
を備え、
前記貫通孔のうち前記第１絶縁樹脂層を貫通する第１絶縁樹脂層貫通部分の径は、前記プレートを貫通するプレート貫通部分の径と同じか大きく、且つ、前記冷却板貫通部分の径よりも小さくなるように形成され、前記絶縁管のうちプレート側の端面と前記プレートとの間には前記第１絶縁樹脂層が介在しているものである。

本考案の静電チャックでは、貫通孔のうち第１絶縁樹脂層を貫通する第１絶縁樹脂層貫通部分の径は、プレートを貫通するプレート貫通部分の径と同じか大きく、且つ、冷却板貫通部分の径よりも小さくなるように形成されている。このため、絶縁管のうちプレート側の端面は、プレートに直接当接せず、熱伝導率の低い第１絶縁樹脂層に当接する。これにより、プレートから絶縁管に伝わる熱量が安定し、プレートの表面温度は貫通孔近傍とそれ以外の部分とで同じとなり、ウエハー上にホットスポットが発生しない。すなわち、絶縁管の熱伝導率と冷却板の熱伝導率との差異に関係なく、第１絶縁樹脂層の作用によってウエハーの温度ムラを抑制して均熱性を高めることができる。また、絶縁管のうちプレート側の端面とプレートとの間には第１絶縁樹脂層が介在しており微視的な隙間が生じないため、貫通孔と金属製の冷却板との間の絶縁距離を確実に保持でき、プラズマガスと冷却板との通電も生じず、アーキングが発生するのを防止できる。

本考案の静電チャックにおいて、前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層は、互いに独立してシリコーン樹脂、変性ポリイミド樹脂及びこれらの積層体からなる群より選ばれた材料で形成されていることが好ましい。シリコーン樹脂は、耐熱性・耐蝕性が高く、電気絶縁性が高く、熱伝導率がセラミックスや金属に比較して非常に低いため、好ましい。変性ポリイミド樹脂は、耐熱性が高く、シリコーン樹脂に比べて硬いため絶縁樹脂層の表面の平面度が良好になり、ひいては静電チャックの平面度も良好になるため、好ましい。シリコーン樹脂と変性ポリイミド樹脂との積層体は、両方の樹脂の良いところを兼ね備えているため、好ましい。なお、第１絶縁樹脂層の熱伝導率は特に限定するものではないが、例えば０．２Ｗ／ｍ・Ｋ以上が好ましい。この熱伝導率が小さすぎると、ウエハー温度を下げにくくなるためである。熱伝導率の上限は特に定める必要がないものの、樹脂であることからセラミックスや金属に比較して十分に小さい値である。また、第１絶縁樹脂層の厚みは特に限定するものではないが、０．１ｍｍ以上０．４ｍｍ以下が好ましい。この厚みが薄すぎると、プレートの熱膨張係数と冷却板の熱膨張係数との差を吸収できず両者が剥がれるおそれがあり、一方、厚すぎると、熱伝導が悪くなり、ウエハー温度を下げにくくなるからである。

本考案の静電チャックにおいて、前記プレートは酸化アルミニウム（アルミナ）又は窒化アルミニウムを主成分とし、前記冷却板はアルミニウム又はアルミニウム合金を主成分としていてもよい。プレートがアルミナを主成分としていると、１０¹⁵Ω・ｃｍ以上の高い電気抵抗率の誘電体層になるため、いわゆるクーロン型の静電チャックとすることができる。一方、プレートが窒化アルミニウムを主成分としていると、１０⁸〜１０¹³Ω・ｃｍの抵抗率の誘電体層になるため、いわゆるジョンソンラーベック力の静電チャックとすることができる。また、熱伝導率が高いので均熱性のよい静電チャックが得られる。また、冷却板がアルミニウム又はその合金を主成分としていると、エッチングチャンバー内で金属のコンタミネーションが起きにくいし、良好な熱伝導体であるため優れた均熱性が得られる。

本考案の静電チャックにおいて、前記貫通孔は、前記ウエハーに向かって冷却ガスを供給するガス供給孔又は前記ウエハーを持ち上げるリフトピンを挿通するリフトピン孔としてもよい。ガス供給孔やリフトピン孔は、プレートに複数設ける必要があるため、均熱性を高めたりアーキングの発生を防止したりする意義が高い。

静電チャック１０の斜視図である。図１のＡ−Ａ断面図である。図２の絶縁管周辺の拡大図である。他の実施形態の絶縁管周辺の拡大図である。他の実施形態の絶縁管周辺の拡大図である。静電チャック１０の試験体の組立の様子を表す断面図である。試験体のプレート１２の平面図である。従来の静電チャックの絶縁管周辺の拡大図である。

次に、本考案の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本考案のウエハー載置台の一例である静電チャック１０の斜視図、図２は図１のＡ−Ａ断面図、図３は図２の絶縁管２６の周辺の拡大図である。

静電チャック１０は、プレート１２と、冷却板２０と、複数の貫通孔２４と、各貫通孔２４に挿入・固定された絶縁管２６（図２、図３参照）とを備えている。

プレート１２は、図２に示すように、セラミックス製（例えばアルミナ製や窒化アルミニウム製）であり、静電電極１４と抵抗発熱体１６とを内蔵している。静電電極１４は、円形の薄膜形状に形成されている。プレート１２の略中央には座繰り孔３０が設けられ、静電電極１４にはこの座繰り孔３０に面する位置に導電性の円盤３４が固着されている。また、冷却板２０には、この座繰り孔３０と連通する通過孔３２が形成されている。そして、通過孔３２及び座繰り孔３０を介して図示しない棒状端子が円盤３４に電気的に接続されている。この棒状端子を介して静電電極１４とプレート１２の表面に載置されるウエハーＷとの間に電圧を印加すると、プレート１２の表面とウエハーＷとの間に発生する静電気的な力によってウエハーＷがプレート１２に吸着される。抵抗発熱体１６は、プレート１２の全面にわたって配線されるように例えば一筆書きの要領でパターン形成され、電圧を印加すると発熱してウエハーＷを加熱する。抵抗発熱体１６には、冷却板２０の裏面から抵抗発熱体１６の一端及び他端にそれぞれ到達する棒状端子（図示せず）によって電圧を印加可能である。なお、プレート１２のうち静電電極１４より上側の部分を誘電体層１２ａと称し、静電電極１４を含む下側の部分を基体１２ｂと称するものとする。また、このプレート１２をアルミナで形成した場合には、体積抵抗率が高いためクーロン型の静電チャックとして機能し、窒化アルミニウムで形成した場合には、アルミナよりも体積抵抗率が低いためジョンソン・ラーベック型の静電チャックとして機能する。

冷却板２０は、プレート１２の裏面にシリコーン樹脂からなる第１絶縁樹脂層１８を介して接着されている。この冷却板２０は、金属製（例えばアルミニウム製）であり、冷媒（例えば水）が通過可能な冷媒通路２２を内蔵している。この冷媒通路２２は、プレート１２の全面にわたって冷媒が通過するように形成されている。なお、冷媒通路２２には、冷媒の供給口と排出口（いずれも図示せず）が設けられている。

複数の貫通孔２４は、プレート１２、第１絶縁樹脂層１８及び冷却板２０を厚さ方向に貫通している。但し、静電電極１４や抵抗発熱体１６は貫通孔２４の内周面に露出しないように設計されている。貫通孔２４の種類としては、ガス供給孔２４ａと、このガス供給孔２４ａより径の大きいリフトピン孔２４ｂとがある。ガス供給孔２４ａは、冷却板２０の下方から冷却ガス（例えばＨｅガス）を供給するための孔であり、ガス供給孔２４ａに供給された冷却ガスは、プレート１２の表面に載置されたウエハーＷの裏面に吹き付けられてウエハーＷを冷却する。リフトピン孔２４ｂは、図示しないリフトピンを上下動可能に挿入するための孔であり、リフトピンを突き上げることによりプレート１２の表面に載置されたウエハーＷを持ち上げることが可能となっている。

絶縁管２６は、アルミナ又はムライトにより筒状に形成され、各貫通孔２４のうち冷却板２０を貫通する冷却板貫通部分に挿入されている。図３は、図２のうち、ガス供給孔２４ａに挿入された絶縁管２６の周辺の拡大図である。以下には、ガス供給孔２４ａに挿入された絶縁管２６について説明するが、リフトピン孔２４ｂに挿入された絶縁管２６についても同様である。絶縁管２６は、外周面がガス供給孔２４ａの冷却板貫通部分の内周面にシリコーン樹脂からなる第２絶縁樹脂層２８を介して接着されている。ガス供給孔２４ａのうち第１絶縁樹脂層１８を貫通する第１絶縁樹脂層貫通部分の径φｘは、プレート１２を貫通するプレート貫通部分の径φｙと同じで、且つ、冷却板貫通部分の径φｚよりも小さくなるように形成されている。このため、冷却板貫通部分に挿入された絶縁管２６の上端面（プレート側の端面）とプレート１２との間には第１絶縁樹脂層１８が微視的に隙間なく介在することになる。本実施形態では、絶縁管２６の中空筒状空間の径φａがガス供給孔２４ａのプレート貫通部分及び第１絶縁樹脂層貫通部分と同軸且つ同径となるように形成されている。但し、製造上の誤差による軸のずれや径のずれは許容される。なお、絶縁管２６の肉厚は十分な耐電圧を有するに十分な厚みを選定すればよく、例えば０．７ｍｍ〜２ｍｍの範囲で選定すればよい。また、図３では、径φｘと径φｙとが同じ場合を例示したが、径φｘを径φｙより大きくなるように形成してもよい（例えば径φｘを径φｙより０．１〜０．２ｍｍ程度大きくなるように形成してもよい）。

次に、本実施形態の静電チャック１０の使用例について説明する。この静電チャック１０のプレート１２の表面にウエハーＷを載置し、静電電極１４とウエハーＷとの間に電圧を印加することによりウエハーＷを静電気的な力によってプレート１２に吸着する。この状態で、ウエハーＷにプラズマＣＶＤ成膜を施したりプラズマエッチングを施したりする。この場合、抵抗発熱体１６に電圧を印加して加熱したり、冷却板２０の冷媒通路２２に冷媒を循環したり、ガス供給孔２４ａへ冷却ガスを供給したりすることにより、ウエハーＷの温度を一定に制御する。そして、ウエハーＷの処理が終了したあと、静電電極１４とウエハーＷとの間の電圧をゼロにして静電気的な力を消失させ、リフトピン孔２４ｂに挿入されているリフトピン（図示せず）を突き上げてウエハーＷをプレート１２の表面から上方へリフトピンにより持ち上げる。その後、リフトピンに持ち上げられたウエハーＷは搬送装置（図示せず）によって別の場所へ搬送される。

以上詳述した本実施形態の静電チャック１０によれば、絶縁管２６の上端面は、プレート１２に直接当接せず、熱伝導率の低い第１絶縁樹脂層１８に当接している。これにより、プレート１２から絶縁管２６に伝わる熱量が安定し、プレート１２の表面温度は貫通孔２４の近傍とそれ以外の部分とで同じとなり、ウエハーＷにホットスポットが発生しない。すなわち、絶縁管２６の熱伝導率と冷却板２０の熱伝導率との差異に関係なく、第１絶縁樹脂層１８によってウエハーＷの温度ムラを抑制して均熱性を高めることができる。また、絶縁管２６の上端面とプレート１２との間には第１絶縁樹脂層１８が介在しており微視的な隙間が生じないため、プラズマガスと冷却板２０との通電も生じず、アーキングが発生するのを防止できる。更に、第１及び第２絶縁樹脂層１８，２８は、シリコーン樹脂で形成されているため、耐熱性・耐蝕性が高く、電気絶縁性が高く、熱伝導率がセラミックスや金属に比較して非常に低いため、プラズマガスなどに晒されたとしても当初の性能が長期に亘って維持される。更にまた、冷却板２０がアルミニウム製であるため、エッチングチャンバー内で金属のコンタミネーションが起きにくいし、良好な熱伝導体であるため優れた均熱性が得られる。

なお、本考案は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本考案の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

例えば、上述した実施形態では、絶縁管２６の内径φａを第１絶縁樹脂貫通部分の径φｘやプレート貫通部分の径φｙと同じ大きさとしたが、貫通孔２４がガス供給孔２４ａの場合には、図４に示すように絶縁管２６の内径φａが第１絶縁樹脂貫通部分の径φｘやプレート貫通部分の径φｙより大きくなるように形成してもよい。こうすれば、製造上の誤差が生じたとしても、ガス供給孔２４ａのプレート貫通部分が塞がれてしまうおそれがなくなる。一方、貫通孔２４がリフトピン孔２４ｂの場合には、図５に示すように絶縁管２６の内径φａがプレート貫通部分の径φｙより大きくなるように形成してもよい。こうすれば、製造上の誤差が生じたとしても、リフトピンがプレート１２を突き上げてしまうおそれがなくなる。

上述した実施形態では、プレート１２に静電電極１４の他に抵抗発熱体１６を内蔵したが、この抵抗発熱体１６を省略してもよいし、抵抗発熱体１６に代えて又は加えて他の部材（例えばプラズマガスを発生させるためのプラズマ電極）を内蔵してもよい。また、冷却板２０に冷媒通路２２を内蔵したが、この冷媒通路２２を省略してもよい。

上述した実施形態では、貫通孔２４としてガス供給孔２４ａとリフトピン孔２４ｂとを設けたが、いずれか一方のみ設けてもよいし、冷却ガスの供給やリフトピンの挿入以外の目的で貫通孔２４を設けてもよい。

［実施例１］
ここでは、上述した実施形態の静電チャック１０の試験体として、抵抗発熱体１６を備えておらず、貫通孔２４の数が３つのものを作製した。なお、３つの貫通孔２４はいずれもガス供給孔２４ａとした。図６は、静電チャック１０の試験体の組立の様子を表す断面図である。

はじめに、誘電体層１２ａを形成した。具体的には、セラミックス原料粉末として、粒子径が１μｍで、純度９９．５％のアルミナ粉末に、酸化マグネシウム０．０４重量％となるように粒子径が１μｍの酸化マグネシウムを混ぜた混合粉末を準備した。セラミック原料粉末にバインダーであるポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、水及び分散材を添加し、トロンメルを用いて１６時間混合し、スラリーを得た。噴霧造粒法により造粒顆粒を作製した。具体的には、得られたスラリーをスプレードライヤーにより噴霧乾燥し、平均粒径８０μｍの造粒顆粒を作製した。得られた造粒顆粒をゴム型に入れて冷間等方圧加圧（ＣＩＰ）の設備で１ｔｏｎ／ｃｍ²の圧力により加圧成形し、誘電体層１２ａとなる成形体を得た。誘電体層１２ａとなる成形体を大気焼成炉で焼成し、焼結体を得た。具体的には、アルミナサヤに入れて、５００℃まで１０℃／時間の昇温速度で温度を上昇させ、５００℃で５時間保持した。５００℃で保持し、成形体に含まれるバインダーを除去後、１００℃から１６５０℃まで３０℃／時間の昇温速度で温度を上昇させ、１６５０℃で４時間焼成し、焼結体を得た。この焼結体を研削加工し、直径３００ｍｍ、厚さ６ｍｍの円盤を作製し、誘電体層１２ａとした。表面は、研削加工により、表面粗さ（Ｒａ）を０．８μｍにした。

次に、静電電極１４を形成した。具体的には、平均粒径０．３μmのタングステンカーバイド（ＷＣ）粉末に、テルピネオールと、平均粒径０．５μmのアルミナ４０％を混合して印刷ペーストを作製した。誘電体層１２ａの片面にスクリーン印刷法により、直径２９０ｍｍ、厚さ１０μｍの静電電極１４を貫通孔２４の開く部分を除いて形成し、乾燥させた。さらに、この静電電極１４のうち、後の工程で開ける座繰り孔３０に対向する位置に、ニオブとアルミナの混合焼結体からなる直径２ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの円盤３４をテルピネオールを薄く塗って接着した。

次に、基体１２ｂを形成した。具体的には、静電電極１４を形成した誘電体層１２ａを金型にセットした。そして、静電電極１４上に、別途準備した平均粒径１μｍ、純度９９．５％のアルミナ粉末の造粒顆粒を充填して２０ＭＰａで加圧し、プレス成形を行った。一体に成形された誘電体層１２ａ、静電電極１４、基体１２ｂとなる成形体をカーボン製のサヤにセットし、窒素ガス雰囲気でホットプレス法により焼成した。具体的には、１５０ｋＰａの窒素ガス雰囲気で、１０ＭＰａで一軸加圧しながら、最高温度１６００℃まで３００℃／時間の昇温速度で温度を上昇させ、この最高温度１６００℃で２時間保持して、基体１２ｂと、静電電極１４と、誘電体層１２ａとからなる一体焼結体を作製した。

一体焼結体のうちウエハーＷを支持する面とその反対側の面とをダイアモンド砥石にて平面研削加工と円筒研削加工とを行い、直径３００ｍｍのプレート１２の中途材を形成した。これによって、誘電体層１２ａの厚みは０．５ｍｍ、基体１２ｂの厚みは１．５ｍｍ、プレート１２の全体の厚みは２．０ｍｍとなった。この中途材に穴あけ加工を行い貫通孔２４１ａを形成した。貫通孔２４１ａは、ガス供給孔２４ａのプレート貫通部分となる。また、埋め込まれた円盤３４が露出するように座繰り孔加工を施して座繰り孔３０を形成した。このようにして、プレート１２を得た。実施例１では貫通孔２４１ａの径φｙは３．０ｍｍ、座繰り孔３０の径は４．２ｍｍとした。その後、Ｔｉ製の径４．０ｍｍの円柱状の棒状端子（図示せず）の先端をプレート１２の座繰り孔３０に露出した円盤３４にインジウムロウを挟んで設置した。この状態で２００℃に加熱してインジウムロウを溶融し、棒状端子と円盤３４とをロウ付けした。

続いて、アルミニウム製で内部に冷媒通路２２を備えた直径３００ｍｍ、厚さ４３ｍｍの円盤を用意し、これを冷却板２０とした。この冷却板２０には、内部の冷媒通路２２に通じる冷媒の供給口及び排出口を形成する一方、プレート１２の貫通孔２４１ａに連なる貫通孔２４３ａ及びプレート１２の座繰り孔３０に連なる通過孔３２を形成した。ここで、貫通孔２４３ａの径φｚは５．２ｍｍとし、通過孔３２の直径は７ｍｍとした。

続いて、第１絶縁樹脂層１８となる接合材１７を用意した。実施例１では、接合材１７は、ポリイミドフィルムの両面をシリコーン樹脂で覆って積層したシートとした。この接合材１７の直径は３００ｍｍ、全体厚みは０．１５ｍｍ、熱伝導率は０．２５Ｗ／ｍＫであった。この接合材１７は、プレート１２の貫通孔２４１ａ及び座繰り孔３０に相当する位置にそれぞれ直径３．２ｍｍの貫通孔２４２ａ及び直径４．０ｍｍの通過孔３１を開けた。すなわち、実施例１では、接合材１７に開けた貫通孔２４２ａの径φｘは、プレート１２の貫通孔２４１ａの径φｙよりも０．２ｍｍ大きくした。この接合材１７を、先に作成したプレート１２に貫通孔２４１ａ等の位置合わせをして接着した。この際、接合材１７の接着面とは反対側の面にはＰＥＴ（ポリエチレンテレフタレート）製のシートが予め貼ってあり、接合材１７をプレート１２に良く圧着させた後にそのＰＥＴ製のシートをはがした。次に、貫通孔２４３ａ内に位置あわせ用の冶具（図示しない）を挿入した冷却板２０を用意し、接合材１７を貼ったプレート１２の貫通孔２４１ａと冷却板２０の貫通孔２４３ａとの位置が合うように整合させたあと、接合材１７が冷却板２０に接するようにして接合した。次に、外径５．０ｍｍ、内径３．０ｍｍ、長さ４３．０ｍｍのアルミナ９５％からなる絶縁管２６を用意し、この絶縁管２６の外周面に薄くシリコーン樹脂接着剤を塗布した。その絶縁管２６を冷却板２０の貫通孔２４３ａに挿入し、絶縁管２６の上端面が接合材１７に密着するように押圧した。また、絶縁管２６の外周面と貫通孔２４３ａの内周面との間のシリコーン樹脂接着剤が固化することにより第２絶縁樹脂層２８（図３〜図５参照）になった。一方、外径６．６ｍｍ、内径４．２ｍｍ、長さ４３．０ｍｍのアルミナ９５％からなる絶縁管（図示せず）を用意し、これの表面に同様にシリコーン樹脂剤を塗布して通過孔３２に挿入して絶縁管の先端が接合材１７に密着するように押圧し、接着剤を固化した。以上により、静電チャック１０の試験体を完成した。

［比較例１］
比較例１では、接合材１７に開けた貫通孔２４２ａの径φｘを５．２ｍｍとした以外は、実施例１と同様にして静電チャック１０の試験体を作製した。これにより、絶縁管２６の上端面がプレート１２の裏面に直接当接する構造（図８と類似の構造）となった。

［評価］
実施例１及び比較例１の試験体につき、それぞれ以下の評価試験を行った。すなわち、試験体を真空チャンバー中に設置した。真空チャンバーには、外部よりＨｅガスを供給するガス配管及び静電電極１４に電圧を印加するための電力線が接続されており、これらを試験体にマウント台を通して気密に接続した。真空チャンバー内の試験体の上方には加熱ランプを配置し、加熱ランプによって、試験体の表面を加熱した。真空チャンバーの上部には内部を観察するための覗き窓があり、ここを通して、チャンバー外に設置された赤外線放射温度計（ＩＲカメラ）で試験体のプレート１２の表面（ウエハー吸着面）の温度分布を観察した。冷却板２０の冷媒通路２２に２０℃の冷媒を通じたのち、加熱ランプで試験体のプレート１２の中心部が６０℃となるように加熱し、真空チャンバー内の圧力を１０Ｐａに減じ、ＩＲカメラでプレート１２の温度分布を測定した。ガス供給孔２４ａの近傍（ガス供給孔２４ａを中心とした直径１０ｍｍの円内）の温度の最大値と最小値の差異をΔＴとして数値化した。その結果を表１に示す。図７にプレート１２に開口する３つの
ガス供給孔２４ａ（ガス供給孔Ａ，Ｂ，Ｃ）の位置を示す。表１から明らかなように、ガス供給孔２４ａの近傍の温度は、比較例１では３．７〜４．９℃であったが、実施例１では０．５℃以下となり、良好な均熱性を示した。なお、ガス供給孔Ａ，Ｂ，Ｃの周辺以外の領域での温度差は、実施例１及び比較例１のいずれも０．５℃以下であった。

次に、試験体のプレート１２のウエハー吸着面を下側にして、水を染みこませた綿をガス供給孔２４ａに深さ５ｍｍまで挿入し、この綿と冷却板２０との間の導通を印加電圧２ｋＶのメガテスター（抵抗測定器）で測定した。ここで導通があれば、試験体をプラズマ中に置いた時にもプラズマと冷却板２０とがガス供給孔２４ａを通じて通電していることとなり、プラズマ中でアーキングが発生することがわかる。測定の結果、比較例１では導通があったが、実施例１では導通はなかった。このことから、ガス供給孔２４ａでの冷却板２０とプラズマとの通電が防止され、ガス供給孔２４ａの周辺でのアーキングの発生を防止できることがわかった。

１０静電チャック、１２プレート、１２ａ誘電体層、１２ｂ基体、１４静電電極、１６抵抗発熱体、１７接合材、１８第１絶縁樹脂層、２０冷却板、２２冷媒通路、２４貫通孔、２４ａガス供給孔、２４ｂリフトピン孔、２６絶縁管、２８第２絶縁樹脂層、３０座繰り孔、３１通過孔、３２通過孔、３４円盤、１０１プレート、１０３冷却板、１０５インジウム、１０７貫通孔、１０７ａプレート貫通部分、１０７ｂ冷却板貫通部分、１０９絶縁管、１１１薄膜、２４１ａ貫通孔、２４２ａ貫通孔、２４３ａ貫通孔。

Claims

ウエハーを吸着可能なセラミックス製のプレートと、
該プレートの片面に第１絶縁樹脂層を介して接着された金属製の冷却板と、
前記プレート、前記第１絶縁樹脂層及び前記冷却板を貫通する複数の貫通孔と、
前記貫通孔のうち前記冷却板を貫通する冷却板貫通部分に挿入され、外周面が前記冷却板貫通部分の内周面に第２絶縁樹脂層を介して接着された絶縁管と、
を備え、
前記貫通孔のうち前記第１絶縁樹脂層を貫通する第１絶縁樹脂層貫通部分の径は、前記プレートを貫通するプレート貫通部分の径と同じか大きく、且つ、前記冷却板貫通部分の径よりも小さくなるように形成され、前記絶縁管のうちプレート側の端面と前記プレートとの間には前記第１絶縁樹脂層が介在している、
静電チャック。
前記第１絶縁樹脂層及び前記第２絶縁樹脂層は、互いに独立してシリコーン樹脂、変性ポリイミド樹脂及びこれらの積層体からなる群より選ばれた材料で形成されている、
請求項１に記載の静電チャック。
前記プレートは、酸化アルミニウム又は窒化アルミニウムを主成分とし、
前記冷却板は、アルミニウム又はアルミニウム合金を主成分とする、
請求項１又は２に記載の静電チャック。
前記貫通孔は、前記ウエハーに向かって冷却ガスを供給するガス供給孔又は前記ウエハーを持ち上げるリフトピンを挿通するリフトピン孔である、
請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。