JP6054696B2 - 静電チャック - Google Patents
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Description
本発明は、例えば、半導体ウェハの固定、半導体ウェハの平面度の矯正、半導体ウェハの搬送などに用いられる静電チャックに関するものである。
従来より、半導体製造装置では、半導体ウェハ（例えばシリコンウェハ）に対して、ドライエッチング（例えばプラズマエッチング）等の処理が行われている。このドライエッチングの精度を高めるためには、半導体ウェハを確実に固定しておく必要があるので、半導体ウェハを固定する固定手段として、静電引力によって半導体ウェハを固定する静電チャックが提案されている（例えば特許文献１参照）。
具体的には、特許文献１に記載の静電チャックでは、セラミック絶縁板の内部に吸着用電極を有しており、その吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて、半導体ウェハをセラミック絶縁板の上面（吸着面）に吸着させるようになっている。
また、この種の静電チャックとしては、セラミック絶縁板の下面（接合面）に、例えば樹脂材料や金属材料からなる接着剤層（ボンディング層）を介して、クーリングプレートとして機能する金属ベースが接合されたものが知られている。
この接着剤層としては、セラミック絶縁板の熱膨張係数と金属ベースの熱膨張係数との差が大きいため、通常、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能な樹脂材料、例えばシリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂材料が用いられている。
しかしながら、セラミック絶縁板に吸着された半導体ウェハに対して加工を行う場合、例えばプラズマエッチング加工を行う場合には、ハロゲンガス等の腐食性ガスが使用されるので、この腐食性ガスによってセラミック絶縁板と金属ベースとの間の接着剤層が腐食すること（損なわれること）があった。そのため、静電チャックの耐久性が低下し、その寿命が短くなることがあった。
本発明は、前記課題に鑑みてなされたものであり、その目的は、セラミック絶縁板と金属ベースとの間の接着剤層の腐食を防止し、静電チャックの耐久性を高めることができる静電チャックを提供することにある。
（１）本発明は、第１態様として、第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有するセラミック絶縁板と、前記セラミック絶縁板の前記第２主面側に接着剤層を介して接合された金属ベースとを備え、前記吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて被吸着物を前記第１主面に吸着させる静電チャックにおいて、前記接着剤層の厚み方向と垂直の平面方向にて、該接着剤層より外側には、前記セラミック絶縁板と前記金属ベースとに挟まれた外周空間を備え、更に、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベースには、前記外周空間に対して前記静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路を備え、前記外周空間のうち前記ガス供給路が開口する空間と前記周囲の空間との間に連通路を有し、前記ガス供給路が開口する空間よりも外周側に位置する前記連通路には、前記作動ガスが前記ガス供給路を介して前記外周空間に供給されることにより、前記周囲の空間から前記外周空間への前記周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部を備えることを特徴とする。
本第１態様では、接着剤層の厚み方向と垂直の平面方向において、その接着剤層より外側（外周側）には、セラミック絶縁板と金属ベースとに挟まれた外周空間を備えるとともに、セラミック絶縁板又は金属ベースには、外周空間に対して静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路を備えている。
つまり、本第１態様では、ガス供給路を介して外周空間に供給される作動ガスの圧力は、静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧であるので、その作動ガスを外周空間に供給することによって、周囲の空間から外周空間内へのガス（外部ガス）の侵入を防止することができる。
従って、セラミック絶縁板に吸着された被吸着物（例えば半導体ウェハ）に対して加工を行う場合、例えばプラズマエッチング加工を行う場合には、通常、ハロゲンガス等の腐食性ガスが使用されるが、この様な加工の際に、ガス供給路を介して外周空間に作動ガス（例えば冷却用ガス）を供給することにより、腐食性ガスがセラミック絶縁板と金属ベースとの間の接着剤層に到達することを防止できる。
これにより、腐食ガスによって接着剤層が腐食すること（損なわれること）を防止できるので、静電チャックの耐久性が向上し、その寿命が長くなるという顕著な効果を奏する。
また、本第１態様では、前記外周空間のうち前記ガス供給路が開口する空間と前記周囲の空間との間に連通路を有し、前記ガス供給路が開口する空間よりも外周側に位置する前記連通路には、前記作動ガスが前記ガス供給路を介して前記外周空間に供給されることにより、前記周囲の空間から前記外周空間への前記周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部を備えている。
なお、ここで連通路とは、外周空間の作動ガスが供給される空間と周囲の空間との間の連通部分を示している。
このように、本第１態様では、外周空間（詳しくは、ガス供給路が開口する部分を含む空間）と周囲の空間との間の連通路（詳しくは、ガス供給路が開口する空間よりも外周側に位置する連通路）に、ガス規制部を備えている。このガス規制部は、作動ガスがガス供給路を介して外周空間に供給されることにより、周囲の空間から外周空間への周囲の空間のガスの侵入を防止するものである。
このように、本第１態様では、外周空間（詳しくは、ガス供給路が開口する部分を含む空間）と周囲の空間との間の連通路（詳しくは、ガス供給路が開口する空間よりも外周側に位置する連通路）に、ガス規制部を備えている。このガス規制部は、作動ガスがガス供給路を介して外周空間に供給されることにより、周囲の空間から外周空間への周囲の空間のガスの侵入を防止するものである。
つまり、外周空間と周囲の空間との間の連通路（詳しくは、ガス供給路が開口する空間よりも外周側に位置する連通路）に、ガス規制部を備えることにより、一層効果的に、周囲のガスが外周空間に侵入することを防止することができる。
（２）本発明では、第２態様として、 前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される
作動ガスの圧力によって変形して前記連通路を閉鎖又は狭くする弾性部材であることを特徴とする。
（２）本発明では、第２態様として、 前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される
作動ガスの圧力によって変形して前記連通路を閉鎖又は狭くする弾性部材であることを特徴とする。
本第２態様は、ガス規制部の好ましい態様を例示したものである。
本第２態様に用いられるガス規制部は、弾性部材であり、作動ガスの圧力によって変形して連通路を閉鎖又は狭くする。よって、より一層効果的に、周囲のガスが外周空間に侵入することを防止することができる。なお、連通路は、狭くするよりは閉鎖する方が好ましい。
本第２態様に用いられるガス規制部は、弾性部材であり、作動ガスの圧力によって変形して連通路を閉鎖又は狭くする。よって、より一層効果的に、周囲のガスが外周空間に侵入することを防止することができる。なお、連通路は、狭くするよりは閉鎖する方が好ましい。
（３）本発明では、第３態様として、前記ガス規制部は、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベースに固定される環状の固定部と、該固定部に前記連通路を閉塞するように立設された弾性を有する環状の膜部と、を備えたことを特徴とする。
本第３態様は、弾性部材であるガス規制部の好ましい構成を例示したものである。
本第３態様では、環状の固定部によってガス規制部自身を固定でき、その固定部に立設された弾性を有する環状の膜部によって、効果的に連通路を遮断することができる。
本第３態様では、環状の固定部によってガス規制部自身を固定でき、その固定部に立設された弾性を有する環状の膜部によって、効果的に連通路を遮断することができる。
（４）本発明では、第４態様として、前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される前記作動ガスの一部が、自身の多孔質の構造を通して前記周囲の空間に流出可能な多孔質部材であることを特徴とする。
本第４態様は、ガス規制部の好ましい態様を例示したものである。
本第４態様で用いられるガス規制部は、多孔質部材であるので、外周空間に供給される作動ガスの一部が、ガス規制部自身を通過して周囲の空間に流出する。これにより、周囲空間からのガスが外周空間内に侵入することを防止できる。
本第４態様で用いられるガス規制部は、多孔質部材であるので、外周空間に供給される作動ガスの一部が、ガス規制部自身を通過して周囲の空間に流出する。これにより、周囲空間からのガスが外周空間内に侵入することを防止できる。
（５）本発明では、第５態様として、前記作動ガスは、前記セラミック絶縁板に吸着された被吸着物を冷却する冷却用ガスであることを特徴とする。
本第５態様は、作動ガスの好ましい態様を例示したものである。
本第５態様は、作動ガスの好ましい態様を例示したものである。
本第５態様では、作動ガスとして、静電チャックを用いる際に通常使用される冷却用ガスを利用できるので、別途作動ガスを準備する必要がなく、製造工程等を簡易化することができる。
なお、以下に、上述した本発明の各構成について説明する。
・セラミック絶縁板としては、複数のセラミック層を積層した構成を採用でき、この構成の場合は、内部に各種の構造を容易に形成できるので好適である。
・セラミック絶縁板としては、複数のセラミック層を積層した構成を採用でき、この構成の場合は、内部に各種の構造を容易に形成できるので好適である。
また、セラミック絶縁板の内部の構成としては、セラミック絶縁板を加熱するヒータや、（被吸着物を冷却する）冷却用ガスが流れる冷却用ガス流路を設けることが好ましい。
・セラミック絶縁板（複数のセラミック層からなる場合には、各セラミック層）を構成する材料としては、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックを主成分とする焼結体などが挙げられる。また、用途に応じて、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよいし、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよい。
・セラミック絶縁板（複数のセラミック層からなる場合には、各セラミック層）を構成する材料としては、アルミナ、イットリア（酸化イットリウム）、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、炭化珪素、窒化珪素などといった高温焼成セラミックを主成分とする焼結体などが挙げられる。また、用途に応じて、ホウケイ酸系ガラスやホウケイ酸鉛系ガラスにアルミナ等の無機セラミックフィラーを添加したガラスセラミックのような低温焼成セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよいし、チタン酸バリウム、チタン酸鉛、チタン酸ストロンチウムなどの誘電体セラミックを主成分とする焼結体を選択してもよい。
なお、半導体製造におけるドライエッチングなどの各処理においては、プラズマを用いた技術が種々採用され、プラズマを用いた処理においては、ハロゲンガスなどの腐食性ガスが多用されている。このため、腐食性ガスやプラズマに晒される静電チャックには、高い耐食性が要求される。従って、前記セラミック絶縁板は、腐食性ガスやプラズマに対する耐食性がある材料、例えば、アルミナやイットリアを主成分とする材料からなることが好ましい。
・吸着用電極、ヒータを構成する導体の材料としては特に限定されないが、同時焼成法によってこれらの導体及びセラミック絶縁板を形成する場合、導体中の金属粉末は、セラミック絶縁板の焼成温度よりも高融点である必要がある。例えば、セラミック絶縁板がいわゆる高温焼成セラミック（例えばアルミナ等）からなる場合には、導体中の金属粉末として、ニッケル（Ｎｉ）、タングステン（Ｗ）、モリブデン（Ｍｏ）、マンガン（Ｍｎ）等やそれらの合金が選択可能である。セラミック絶縁板がいわゆる低温焼成セラミック（例えばガラスセラミック等）からなる場合には、導体中の金属粉末として、銅（Ｃｕ）ま
たは銀（Ａｇ）等やそれらの合金が選択可能である。また、セラミック絶縁板が高誘電率セラミック（例えばチタン酸バリウム等）からなる場合には、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等やそれらの合金が選択可能である。
たは銀（Ａｇ）等やそれらの合金が選択可能である。また、セラミック絶縁板が高誘電率セラミック（例えばチタン酸バリウム等）からなる場合には、ニッケル（Ｎｉ）、銅（Ｃｕ）、銀（Ａｇ）、パラジウム（Ｐｄ）、白金（Ｐｔ）等やそれらの合金が選択可能である。
なお、吸着用電極、ヒータは、金属粉末を含む導体ペーストを用い、従来周知の手法、例えば印刷法等により塗布された後、焼成することで形成される。
・冷却用ガスとしては、ヘリウムガスや窒素ガスなどの不活性ガスを挙げることができる。
・冷却用ガスとしては、ヘリウムガスや窒素ガスなどの不活性ガスを挙げることができる。
・金属ベースの材料としては、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどを挙げることができる。
・接着剤層を形成する材料は、セラミック絶縁板と金属ベースとを接合させる力が大きい材料であることが好ましく、例えばインジウム、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂材料を選択することができる。しかし、セラミック絶縁板の熱膨張係数と金属ベースの熱膨張係数との差が大きいため、接着剤層は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能な樹脂材料からなることが特に好ましい。
・接着剤層を形成する材料は、セラミック絶縁板と金属ベースとを接合させる力が大きい材料であることが好ましく、例えばインジウム、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂、ポリイミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド樹脂などの樹脂材料を選択することができる。しかし、セラミック絶縁板の熱膨張係数と金属ベースの熱膨張係数との差が大きいため、接着剤層は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能な樹脂材料からなることが特に好ましい。
以下に、本発明を実施するための形態（実施例）について説明する。
ここでは、例えば半導体ウェハを吸着保持できる静電チャックを例に挙げる。
ａ）まず、本実施例の静電チャックの構造について説明する。
図１に示す様に、本実施例の静電チャック１は、図１の上側にて半導体ウェハ３を吸着する装置であり、第１主面（吸着面）５及び第２主面７を有する（例えば直径３００ｍｍ×厚み３ｍｍの）円盤状のセラミック絶縁板９と、（例えば直径３４０ｍｍ×厚み２０ｍｍの）円盤状の金属ベース（クーリングプレート）１１とを、例えばシリコーン樹脂からなる接着剤層１３を介して接合したものである。
ａ）まず、本実施例の静電チャックの構造について説明する。
図１に示す様に、本実施例の静電チャック１は、図１の上側にて半導体ウェハ３を吸着する装置であり、第１主面（吸着面）５及び第２主面７を有する（例えば直径３００ｍｍ×厚み３ｍｍの）円盤状のセラミック絶縁板９と、（例えば直径３４０ｍｍ×厚み２０ｍｍの）円盤状の金属ベース（クーリングプレート）１１とを、例えばシリコーン樹脂からなる接着剤層１３を介して接合したものである。
特に、本実施例では、接着剤層１３の厚み方向と垂直の平面方向において、その接着剤層１３より外側（外周側）に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とに挟まれた外周空間１５を備えるとともに、セラミック絶縁板９には、外周空間１５に対して静電チャック１の周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路１７を備えている。
以下、各構成について説明する。
前記セラミック絶縁板９は、後述する複数のセラミック層が積層されたものであり、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。このセラミック絶縁板９の内部には、半導体ウェハ３を冷却するヘリウム等の冷却用ガスを供給するトンネルである冷却用ガス供給路２１が設けられ、その吸着面５には、冷却用ガス供給路２１が開口する複数の冷却用開口部２３や、冷却用開口部２３から供給された冷却用ガスが吸着面５全体に広がるように設けられた環状の冷却用溝２５が設けられている。
前記セラミック絶縁板９は、後述する複数のセラミック層が積層されたものであり、アルミナを主成分とするアルミナ質焼結体である。このセラミック絶縁板９の内部には、半導体ウェハ３を冷却するヘリウム等の冷却用ガスを供給するトンネルである冷却用ガス供給路２１が設けられ、その吸着面５には、冷却用ガス供給路２１が開口する複数の冷却用開口部２３や、冷却用開口部２３から供給された冷却用ガスが吸着面５全体に広がるように設けられた環状の冷却用溝２５が設けられている。
一方、前記金属ベース１１は、例えばアルミニウム又はアルミニウム合金からなる金属製であり、その内部には、セラミック絶縁板９を冷却する冷却用液体（例えば水）が充填される冷却用空間２７が設けられている。
更に、図２に詳細に示すように、前記セラミック絶縁板９においては、９層の第１〜第９セラミック層３１、３２、３３、３４、３５、３６、３７、３８、３９が積層されている。詳しくは、セラミック絶縁板９の中心部分４１は、第１〜第８セラミック層３１〜３８が積層されているが、その中心部分４１の（第２主面７側の）外周部分４３、即ち中心部分４１よりも外側に環状に張り出している部分は、第６〜第８セラミック層３６〜３８からなり、更に、第８セラミック層３８の金属ベース１１側の外縁部には、環状の第９セラミック層３９が積層されている。
前記セラミック絶縁板９の中心部分４１の構成は、基本的に従来とほぼ同様であり、その内部において、吸着面５の（同図）下方には、例えば平面形状が半円状の一対の吸着用電極４５、４７（図１参照）が形成されている。ここでは、第２、第３セラミック層３２、３３の間に吸着用電極４５、４７が形成されている。
この吸着用電極４５、４７とは、静電チャック１を使用する場合には、両吸着用電極４５、４７の間に、直流高電圧を印加し、これにより、半導体ウェハ３を吸着する静電引力（吸着力）を発生させ、この吸着力を用いて半導体ウェハ３を吸着して固定するものである。
また、吸着用電極４５、４７の（同図）下方には、従来と同様に、例えば同一平面にて軸中心を回るように螺旋状に巻き回されたヒータ（発熱体）４９が形成されている。ここでは、第５、第６セラミック層３５、３６の間にヒータ４９が形成されている。
特に、本実施例では、上述のように、接着剤層１３より外周側に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とに挟まれた環状の外周空間１５を備えるとともに、外周空間１５に対して外部より（作動ガスとして）前記冷却用ガスを供給するために、セラミック絶縁板９中に設けられた前記ガス供給路１７と、金属ベース１１を厚み方向に貫通して前記ガス供給路１７と連通する貫通孔５１とを備えている。
つまり、ガス供給路１７の先端の開口部５３は、外周空間１５に開口しているので、冷却用ガスを、貫通孔５１からガス供給路１７を介して外周空間１５内に供給することができる。
また、静電チャック１は、外周空間１５のうちガス供給路１７が開口する空間と前記周囲の空間との間に連通路５５を有しており、この連通路５５（詳しくは連通路５５の外周空間１５側）には、冷却用ガスがガス供給路１７を介して外周空間１５に供給されることにより、周囲の空間から外周空間１５への周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部５７を備えている。なお、ガス規制部５７の下流側（同図右側）における連通路５５の厚みは、接着剤層１３（従って外周空間１５）の厚みよりは小さく設定されている。
このガス規制部５７は、図３に示すように、外周空間１５に供給される冷却用ガスの圧力によって変形して連通路５５を閉鎖する例えばフッ素ゴムからなる弾性部材である。
詳しくは、ガス規制部５７は、（Ａ−Ａ断面が）逆Ｔ字状の環状の部材であり、金属ベース１１に固定される環状の固定部５９と、固定部５９の厚み方向の一方の表面から連通路５５を閉塞するように立設された環状の膜部６１とからなる。この膜部６１は、図３（ｂ）の矢印方向に変形して傾斜することが可能であり、外周空間１５に冷却用ガスが供給されると、矢印方向に傾いて、連通路５５を遮断する。
詳しくは、ガス規制部５７は、（Ａ−Ａ断面が）逆Ｔ字状の環状の部材であり、金属ベース１１に固定される環状の固定部５９と、固定部５９の厚み方向の一方の表面から連通路５５を閉塞するように立設された環状の膜部６１とからなる。この膜部６１は、図３（ｂ）の矢印方向に変形して傾斜することが可能であり、外周空間１５に冷却用ガスが供給されると、矢印方向に傾いて、連通路５５を遮断する。
なお、固定部５９は、金属ベース１１の外周空間１５側に表面に設けられた凹部６３に嵌め込まれて固定されるが、接着剤等によって移動しないように固定することが望ましい。
ｂ）次に、本実施例の静電チャック１の製造方法について、簡単に説明する。
(1)図示しないが、原料としては、主成分であるＡｌ2Ｏ3：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ2：６重量％の各粉末を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
(1)図示しないが、原料としては、主成分であるＡｌ2Ｏ3：９２重量％、ＭｇＯ：１重量％、ＣａＯ：１重量％、ＳｉＯ2：６重量％の各粉末を混合して、ボールミルで、５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥する。
(2)次に、この粉末に、メタクリル酸イソブチルエステル：３重量％、ブチルエステル：３重量％、ニトロセルロース：１重量％、ジオクチルフタレート：０．５重量％を加え、更に溶剤として、トリクロール−エチレン、ｎ−ブタノールを加え、ボールミルで混合して、流動性のあるスラリーとする。
(3)次に、このスラリーを、減圧脱泡後平板状に流し出して徐冷し、溶剤を発散させて、厚さ０．８ｍｍの（第１〜第９セラミック層３１〜３９に対応する）第１〜第９アルミナグリーンシートを形成する。
そして、この第１〜第９アルミナグリーンシートに対して、冷却用ガス供給路２１やガス供給路１７など冷却ガスの流路となる空間や貫通孔、更には（図示しない）ビアとなるスルーホールを、必要箇所に開ける。
(4)また、前記アルミナグリーンシート用の原料粉末中にタングステン粉末を混ぜて、前記と同様な方法によりスラリー状にして、メタライズインクとする。
(5)そして、吸着用電極４５、４７、ヒータ４９、（図示しない）内部導電層を形成するために、前記メタライズインクを用いて、吸着用電極４５、４７、ヒータ４９などの形成箇所に対応したアルミナグリーンシート上に、通常のスクリーン印刷法により、各パターンを印刷する。なお、ビアを形成するために、スルーホールに対して、メタライズインクを充填する。
(5)そして、吸着用電極４５、４７、ヒータ４９、（図示しない）内部導電層を形成するために、前記メタライズインクを用いて、吸着用電極４５、４７、ヒータ４９などの形成箇所に対応したアルミナグリーンシート上に、通常のスクリーン印刷法により、各パターンを印刷する。なお、ビアを形成するために、スルーホールに対して、メタライズインクを充填する。
(6)次に、前記第１〜第９アルミナグリーンシートを、冷却用ガスの流路などが形成されるように位置合わせして、熱圧着し、積層シートを形成する。
(7)次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状（例えば８インチサイズの円板形状）にカットする。
(7)次に、熱圧着した積層シートを、所定の円板形状（例えば８インチサイズの円板形状）にカットする。
(8)次に、カットしたシートを、還元雰囲気にて、１４００〜１６００℃の範囲（例えば１９５０℃）にて５時間焼成（本焼成）し、アルミナ質焼結体を作製する。
(9)そして、焼成後に、アルミナ焼結体に対して研磨等を行って、セラミック絶縁板９を作成する。
(9)そして、焼成後に、アルミナ焼結体に対して研磨等を行って、セラミック絶縁板９を作成する。
(10)次に、セラミック絶縁板９に、図示しないメタライズ層や内部接続端子を設ける。
(11)次に、（冷却用ガスの流路となる貫通孔５１等を設けた）金属ベース１１の凹部６
３に、ガス規制部５７の固定部５９を嵌め込んで固定する。
(11)次に、（冷却用ガスの流路となる貫通孔５１等を設けた）金属ベース１１の凹部６
３に、ガス規制部５７の固定部５９を嵌め込んで固定する。
(12)次に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とを組み合わせる際に、セラミック絶縁板９と金属ベース１１との間の外周空間１５内を形成するとともに、その外周空間１５内にガス規制部５７が収容されるようにして、例えばシリコーン樹脂を用いて、セラミック絶縁板９と金属ベース１１とを接合して一体化する。これにより、静電チャック１が完成する。
ｃ）次に、本実施例の効果について説明する。
本実施例では、外周空間１５と周囲の空間との間に連通路５５を有しており、その連通路５５に弾性部材であるガス規制部５７を備えている。このガス規制部５７は、連通路５５におけるガスの流路を小さくするとともに、ガス供給路１７を介して外周空間１５に供給される冷却用ガスにより、周囲の空間から外周空間１５へのガス（外部ガス）の侵入を防止することができる。
本実施例では、外周空間１５と周囲の空間との間に連通路５５を有しており、その連通路５５に弾性部材であるガス規制部５７を備えている。このガス規制部５７は、連通路５５におけるガスの流路を小さくするとともに、ガス供給路１７を介して外周空間１５に供給される冷却用ガスにより、周囲の空間から外周空間１５へのガス（外部ガス）の侵入を防止することができる。
つまり、ガス規制部５７の膜部６１は、外周空間１５に供給される冷却用ガスの圧力によって変形して、詳しくは、膜部６１が外周側に倒れて第９セラミック層３９の内周面に接触することにより、連通路５５を閉鎖する。
従って、セラミック絶縁板９に吸着された半導体ウェハ３に対して加工を行う場合、例えばプラズマエッチング加工を行う場合には、ハロゲンガス等の腐食性ガスが使用されるが、この様な加工の際に、ガス供給路１７を介して外周空間１５に冷却用ガスを供給することにより、連通路５５を閉じることができるので、腐食性ガスによってセラミック絶縁板９と金属ベース１１との間の接着剤層１３が腐食すること（損なわれること）を防止できる。
そのため、静電チャック１の耐久性が向上し、その寿命が長くなるという顕著な効果を奏する。
なお、ガス規制部５７によって、完全に連通路５５を閉じてもよいが、若干の隙間があって、外周空間１５から僅かに冷却用ガスが外部に漏出するようにしてもよい。
なお、ガス規制部５７によって、完全に連通路５５を閉じてもよいが、若干の隙間があって、外周空間１５から僅かに冷却用ガスが外部に漏出するようにしてもよい。
なお、外周空間１５の圧力と外部の空間との圧力の差は、外周空間１５の方が外部の空間より、例えば１０ｔｏｒｒ以上高圧にすれば、十分な腐食防止の効果が得られる。
次に、実施例２について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
図４に示すように、本実施例の静電チャック７１は、前記実施例１と同様に、図４の上方の吸着面７３側にて半導体ウェハ３を吸着するものであり、円盤状のセラミック絶縁板７５と、円盤状の金属ベース７７とを、接着剤層７９を介して接合したものである。
図４に示すように、本実施例の静電チャック７１は、前記実施例１と同様に、図４の上方の吸着面７３側にて半導体ウェハ３を吸着するものであり、円盤状のセラミック絶縁板７５と、円盤状の金属ベース７７とを、接着剤層７９を介して接合したものである。
本実施例２においても、接着剤層７９の外周側に、セラミック絶縁板７５と金属ベース７７とに挟まれた外周空間８１を備えるとともに、外周空間８１内において、連通路８３のガスの流れを規制する（前記実施例１と同様な形状の弾性部材である）ガス規制部８５を備えている。
特に、本実施例２では、外周空間８１に冷却用ガスを供給するガス供給路８７として、金属ベース７７を厚み方向に貫通して、外周空間８１に開口する貫通孔８７が設けられている。
本実施例２においても、前記実施例１と同様な効果を奏する。
次に、実施例３について説明するが、前記実施例１と同様な箇所の説明は省略する。
図５に示すように、本実施例の静電チャック９１は、前記実施例１と同様に、図５の上方の吸着面９３側にて半導体ウェハ３を吸着するものであり、円盤状のセラミック絶縁板９５と、円盤状の金属ベース９７とを、接着剤層９９を介して接合したものである。
図５に示すように、本実施例の静電チャック９１は、前記実施例１と同様に、図５の上方の吸着面９３側にて半導体ウェハ３を吸着するものであり、円盤状のセラミック絶縁板９５と、円盤状の金属ベース９７とを、接着剤層９９を介して接合したものである。
本実施例３においても、接着剤層９９の外周側に、セラミック絶縁板９５と金属ベース９７とに挟まれた外周空間１０１を備えるとともに、外周空間１０１に連通するように、（セラミック絶縁板９５内に設けられた）ガス供給路１０３と（金属ベース９７を貫通する）貫通孔１０５とを備えている。
特に、本実施例３では、外周空間１０１の連通路１０７に、連通路１０７を遮るように配置された多孔質の環状のガス規制部１０９を備えている。
なお、このガス規制部１０９は、ガス供給路１０３の下流側にて、ガス供給路１０３の開口部１１１を塞がないように、金属ベース９７の凹部１１３に嵌め込まれるとともに、セラミック絶縁板９５と金属ベース９７とに挟まれることによって、がたつかないように固定されている。
なお、このガス規制部１０９は、ガス供給路１０３の下流側にて、ガス供給路１０３の開口部１１１を塞がないように、金属ベース９７の凹部１１３に嵌め込まれるとともに、セラミック絶縁板９５と金属ベース９７とに挟まれることによって、がたつかないように固定されている。
本実施例では、半導体ウェハ３の例えばエッチング加工を行う際に、ガス供給路１０３から外周空間１０１に冷却用ガスを供給すると、冷却用ガスは多孔質のガス規制部１０９の内部を通って僅かに外部に漏出するので、外部から腐食性ガスが外周空間１０１内に侵入することがない。
よって、前記実施例１と同様な効果を奏する。
尚、本発明は前記実施形態や実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
尚、本発明は前記実施形態や実施例になんら限定されるものではなく、本発明を逸脱しない範囲において種々の態様で実施しうることはいうまでもない。
（１）例えば前記実施例１では、セラミック絶縁体の内部に（冷却用ガスを供給する）ガス供給路を設け、一方、前記実施例２では、金属ベースにガス供給路を設けたが、両方にガス供給路を設けてもよい。
（２）また、例えば図６に示すように、前記実施例１と同様にガス供給路１２１や外周空間１２３を設けるが、その際に、実施例１の様なガス規制部を配置せずに、外周空間１２３に対して十分に流路の小さな連通路１２５を設けるようにしてもよい。例えば外周空間１２３（従ってシリコーン樹脂の接着剤層１２７）の厚みの１／１０以下の連通路１２５を設けてもよい。この場合にも、外周空間１２３に供給される冷却用ガスは連通路１２５から吹き出すように動作するので、腐食性ガスの侵入を防止することができる。
１、７１、９１…静電チャック
３…半導体ウェハ
５、７３、９３…第１主面（吸着面）
７…第２主面
９、７５、９５…セラミック絶縁板
１１、７７、９７…金属ベース
１３、７９、９９、１２７…接着剤層
１５、８１、１０１、１２３…外周空間
１７、８７、１０３、１２１…ガス供給路
４５、４７…吸着用電極
５５、８３、１０７、１２５…連通路
５７、８５、１０９…ガス規制部
３…半導体ウェハ
５、７３、９３…第１主面（吸着面）
７…第２主面
９、７５、９５…セラミック絶縁板
１１、７７、９７…金属ベース
１３、７９、９９、１２７…接着剤層
１５、８１、１０１、１２３…外周空間
１７、８７、１０３、１２１…ガス供給路
４５、４７…吸着用電極
５５、８３、１０７、１２５…連通路
５７、８５、１０９…ガス規制部
Claims (5)
- 第１主面及び第２主面を有するとともに、吸着用電極を有するセラミック絶縁板と、前記セラミック絶縁板の前記第２主面側に接着剤層を介して接合された金属ベースとを備え、前記吸着用電極に電圧を印加させた際に生じる静電引力を用いて被吸着物を前記第１主面に吸着させる静電チャックにおいて、
前記接着剤層の厚み方向と垂直の平面方向にて、該接着剤層より外側には、前記セラミック絶縁板と前記金属ベースとに挟まれた外周空間を備え、
更に、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベースには、前記外周空間に対して前記静電チャックの周囲の空間のガスの圧力より高圧の作動ガスを供給するガス供給路を備え、
前記外周空間のうち前記ガス供給路が開口する空間と前記周囲の空間との間に連通路を有し、
前記ガス供給路が開口する空間よりも外周側に位置する前記連通路には、前記作動ガスが前記ガス供給路を介して前記外周空間に供給されることにより、前記周囲の空間から前記外周空間への前記周囲の空間のガスの侵入を防止するガス規制部を備えることを特徴とする静電チャック。 - 前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される作動ガスの圧力によって変形して前記連通路を閉鎖又は狭くする弾性部材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。
- 前記ガス規制部は、前記セラミック絶縁板又は前記金属ベースに固定される環状の固定部と、該固定部に前記連通路を閉塞するように立設された弾性を有する環状の膜部と、を備えたことを特徴とする請求項２に記載の静電チャック。
- 前記ガス規制部は、前記外周空間に供給される前記作動ガスの一部が、自身の多孔質の構造を通して前記周囲の空間に流出可能な多孔質部材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。
- 前記作動ガスは、前記セラミック絶縁板に吸着された被吸着物を冷却する冷却用ガスであることを特徴とする請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電チャック。
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