JPH0997830A - 静電チャックホールダ、ウエハ保持機構ならびにその使用方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 成膜時とプラズマクリーニング時とで静電チ
ャックと静電チャックホールダの冷却体との間の熱伝達
効率を可変とし、成膜時にはウエハの加熱、冷却の効率
を高め、プラズマクリーニング時には静電チャックホー
ルダの温度を高く維持することを可能とする。 【解決手段】 ウエハ保持機構は、静電チャックのウエ
ハ保持面と平行な層状のガス注入空間を備えたものとす
る。具体的には、ガス注入空間１２Ｂを、冷却用ブロッ
ク１２の静電チャック１側の上面と絶縁板１１の下面と
で形成し、絶縁板１１にヒータ１１Ａを内蔵させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、半導体集積回
路、特に微細加工によるＬＳＩ製造時に、被処理半導体
ウエハを吸着した静電チャックを、成膜処理中、製造装
置内に保持する静電チャックホールダおよび被処理半導
体ウエハを成膜処理中保持するウエハ保持機構の構造な
らびにその使用方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、微細加工によるＬＳＩ製造のた
め、高速処理の可能な高密度プラズマＣＶＤ装置の適用
が進んでいる。高密度のプラズマＣＶＤ装置は、成膜原
料ガスをプラズマ化する高密度プラズマ生成部と、被処
理半導体ウエハを設置する基板台（またはウエハ保持機
構）からなる。成膜原料ガスを高密度にプラズマ化する
のに、マイクロ波や高周波の誘導プラズマ源が用いられ
る。このような高密度プラズマＣＶＤ装置は、半導体ウ
エハを１枚づつ処理する、いわゆる枚葉処理装置であ
り、プロセス中に発生する多量の熱（２〜３ｋＷ）によ
って加熱されるウエハを冷却する目的で、ウエハの保持
には、通常冷却可能な静電チャックが用いられる。静電
チャックに半導体ウエハを吸着させ、半導体ウエハを吸
着した静電チャックが静電チャックホールダに固定され
る。従って、上述した基板台は静電チャックと静電チャ
ックホールダとで構成されている。

【０００３】静電チャックは、すでに周知のように、例
えば円板状の誘電体中に、かつその誘電体の両面と平行
な同一平面内に１対の箔状あるいは膜状の吸着電極を内
蔵したもので、この１対の吸着電極をそれぞれ直流電源
の両極に接続することにより、半導体ウエハに誘電体を
介して静電気力を作用させて半導体ウエハを誘電体の表
面に密着状態に吸着することができる。この１対の吸着
電極は、通常、さらに、プラズマＣＶＤ装置本体の外部
に設けられた、発生周波数が４００ｋＨｚないし１３．
５６ＭＨｚの高周波電源から並列に高周波電力が供給さ
れ、処理中半導体ウエハを内包する真空容器に対し、半
導体ウエハの表面に負極性の電位が生じさせられる。こ
の負極性電位により、プラズマ中のイオンが加速されて
ウエハ表面に衝突する。このイオンは、ウエハ表面の膜
を緻密化しつつ自らも膜形成に寄与する。

【０００４】このような構成と機能をもつ静電チャック
を装置本体の真空容器内に保持する静電チャックホール
ダの、従来の互いに異なる構造例をそれぞれ図８および
図９に示す。図８はプロセス中に発生する熱が少ない、
ＲＦバイアス値が数１００Ｗ程度の場合である。静電チ
ャックホールダ２１はアルミニウム等からなる金属ブロ
ック２２に、アルミニウムなどの鋳塊中にシースヒータ
等の発熱体２３Ａを埋め込んでなるヒータ２３を固定し
て構成され、ヒータ２３上に静電チャック２４が保持さ
れている。静電チャック２４は誘電体２４に１対の吸着
電極２４Ｂが埋め込まれてなり、ウエハ２５を吸着す
る。成膜に際し、予め発熱体２３Ａに通電して静電チャ
ック２４を加熱することによりウエハ２５を所定の温度
に上げておき、成膜開始とともにウエハに入射するプラ
ズマによるウエハ２５の温度上昇を抑えるためにヒータ
２３への加熱入力を減らしたときに、ウエハ２５から静
電チャック２４へ流入したプラズマの熱がヒータ２３を
通って金属ブロック２２に吸収される。従って、図８の
構造の静電チャックホールダは、静電チャックを加熱お
よび冷却する加熱・冷却体として機能する。

【０００５】これに対して、図９の静電チャックホール
ダ３１はアルミニウム等の金属ブロック３２からなり、
その内部に媒熱流体を流通させる流路３２Ａが形成され
ており、ここに温媒体が送り込まれる。誘電体３３Ａ内
に１対の吸着電極３３Ｂおよびこの吸着電極に近接して
板状あるいは箔状の発熱体３４が埋め込まれてなる静電
チャック３３は静電チャックホールダの金属ブロック３
２により直接保持されている。発熱体３４は成膜開始前
の予備加熱時間の短縮のために設けられ、成膜開始前に
ウエハ３５を予め所定の温度に上昇させる。成膜時には
発熱体への入力を減らし、ウエハの熱は金属ブロックに
吸収される。従って、図９の静電チャックホールダ３１
は、成膜開始後のプラズマ入射中、静電チャック３３を
冷却する冷却体としてのみ機能する。

【０００６】上記図８、図９のいずれの構造において
も、成膜開始後にウエハに入射したプラズマの熱を効率
よく静電チャックホールダの金属ブロックに伝達させる
ため、ウエハと静電チャックの間にＨｅを１０〜２０Ｔ
ｏｒｒの圧力に封入する方法がとられていた。ウエハは
平坦に仕上げられた静電チャック誘電体の表面に全面密
着状態に吸着されるので、Ｈｅを誘電体表面の微視的凹
凸に導いてウエハと誘電体表面との間の空間をＨｅで埋
めてもＨｅの洩れは実質上無視できるほど小さく、また
洩れた分は成膜原料ガスとともにウエハの下流側へ流さ
れ、かつＨｅが不活性ガスであることから、仮に上流側
へ拡散されることがあっても膜質に影響することがな
く、Ｈｅ封入方式が従来広く採用されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ＣＶＤ装置では、成膜
を続けると装置本体の真空容器内壁面のほか、半導体ウ
エハの外側の静電チャック表面にも膜が付着するので、
成膜中のパーティクル汚染を防止するために真空容器内
のプラズマクリーニングが行われる。プラズマクリーニ
ングは、例えばＮＦ₃ のプラズマを生成してフッ素イオ
ンまたはラジカルによって真空容器内に付着したＳｉＯ
₂ を除去する方法である。プラズマクリーニングの速度
は真空容器内の部位によって異なり、静電チャック表面
のクリーニング速度が最も遅いため、クリーニング速度
を短縮するためには静電チャックの昇温が必要となる
（例えば、特願平６−３１０５８８号公報参照）。これ
はクリーニング速度が絶対温度の指数関数に比例し、絶
対温度Ｔ₁ とＴ₂ とではクリーニング速度比がｅｘｐ
（Ｔ₁ ／Ｔ₂ ）となり、仮にＴ₁ ＝（２７３＋２５０）
Ｋ、Ｔ₂ ＝（２７３＋１５０）Ｋとすると、クリーニン
グ速度比は３．４、Ｔ₁ ＝（２７３＋３５０）Ｋ、Ｔ₂
＝（２７３＋１５０）Ｋではクリーニング速度比は４．
４となり、クリーニング速度への温度効果が顕著である
ことによる。このため、プラズマクリーニングに際して
は、成膜開始時にウエハの昇温に用いる静電チャックホ
ールダのヒータ、あるいは静電チャック内蔵の発熱体に
通電して静電チャックの表面を昇温させることになる
が、クリーニングガスプラズマの入射による熱は効率よ
く静電チャックホールダの金属ブロックに流入してしま
い静電チャックの温度上昇に寄与しないため、温度上昇
値に限界が生じ、所望温度まで上昇させることができな
いという問題があった。

【０００８】本発明の目的は、成膜時にはウエハから静
電チャックホールダの金属ブロックへの熱伝達がよく、
従ってプラズマ入射下でウエハ温度を所定の温度範囲に
保持することが可能であり、かつプラズマクリーニング
時にはウエハから静電チャックホールダの金属ブロック
への熱伝達を低くして静電チャックの温度をその表面の
クリーニング速度が真空容器内のほかの部位と同等とな
るまで上昇させることができるウエハ保持機構およびそ
の使用方法を提供することである。

【０００９】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明による静電チャックホールダは、誘電体中に
吸着電極が埋め込まれ、この吸着電極を電源に接続して
半導体ウエハに前記誘電体を介して静電気力を作用さ
せ、前記誘電体表面に前記半導体ウエハを吸着保持する
静電チャックを保持する静電チャックホールダであっ
て、該静電チャックホールダは、金属ブロックとその上
に結合されヒータを内蔵する絶縁板とを有し、前記絶縁
板と前記金属ブロックの表面との間に前記静電チャック
のウエハ保持面に平行な層状の隙間として成るガス注入
空間が形成されている。

【００１０】また、本発明によるウエハ保持機構は、誘
電体中に吸着電極が埋め込まれ、この吸着電極を電源に
接続して半導体ウエハに前記誘電体を介して静電気力を
作用させ、前記誘電体表面に前記半導体ウエハを吸着保
持する静電チャックと、該静電チャックが固定された静
電チャックホールダとを有するウエハ保持機構であっ
て、該ウエハ保持機構は前記静電チャックのウエハ保持
面に平行な層状の隙間として成るガス注入空間を内部に
備えている。

【００１１】ここで、前記ガス注入空間の熱伝達効率を
少なくとも２段階に調節する手段をさらに有するとよ
い。

【００１２】前記静電チャックホールダが前記静電チャ
ックの温度調節のための流体が内部に流通する金属ブロ
ックを有し、前記ガス注入空間が該金属ブロックの静電
チャック側に位置していることが好ましく、さらに、前
記静電チャックホールダが、前記金属ブロックと前記静
電チャックとの間に前記静電チャックの誘電体とは別体
の絶縁板を有し、前記ガス注入空間は、前記層の底面が
前記金属ブロックの静電チャック側の端面で形成され、
前記層の天井面が前記絶縁板の下面で形成されているこ
とが好ましい。

【００１３】前記絶縁板にヒータが内蔵されていること
が好ましく、また、前記絶縁板は、その上面側で前記静
電チャックの誘電体と接着材によって一体化されている
ことが好ましい。

【００１４】前記絶縁板は、その両面間の絶縁抵抗が、
静電チャックホールダの使用温度範囲において１００Ｍ
Ω以上であるとよい。

【００１５】前記絶縁板がＡｌＮからなることは特に好
ましい。

【００１６】前記絶縁板に内蔵させるヒータは、前記静
電チャックの誘電体内の吸着電極との間の静電容量が１
０００ｐＦ以下となるように内蔵されているとよい。
好ましくは、前記静電チャックの誘電体の材質がＡｌＮ
であり、共にＡｌＮである前記絶縁体と該誘電体とが一
体化されており、さらに前記ＡｌＮの体積固有抵抗が静
電チャックの使用温度範囲で２×１０¹⁰〜１×１０¹²Ω
ｃｍであるとよい。

【００１７】また、本発明によるウエハ保持機構は第２
の形態によれば、ＡｌＮからなる誘電体中に吸着電極が
埋め込まれ、この吸着電極を電源に接続して半導体ウエ
ハに前記誘電体を介して静電気力を作用させ、前記誘電
体表面に前記半導体ウエハを吸着保持する静電チャック
に発熱体が埋め込まれており、該静電チャックとこの静
電チャックを固定する金属ブロックとの間に、前記静電
チャックのウエハ保持面に平行な層状の隙間として成る
ガス注入空間が形成されている。

【００１８】ここで、前記ガス注入空間は、前記金属ブ
ロックの表面に形成された凹部と前記静電チャックのウ
エハ保持面と反対側の面とによって形成されているとよ
い。さらに、本発明によるウエハ保持機構の使用方法
は、上述したウエハ保持機構の使用方法であって、前記
ガス注入空間のガス圧力を変化させることによって、該
ガス注入空間の熱伝達効率を制御することを特徴とす
る。

【００１９】ここで、前記ガス注入空間のガス圧力を１
５００Ｔｏｒｒ以下の範囲のガス圧力で変化させて前記
ガス注入空間の熱伝達効率を調節することが好ましく、
前記ガス注入空間に注入するガスがＨｅであることが好
ましい。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明によるウエハ保持機構は、
その内部にウエハを静電吸着する静電チャックの表面と
平行な層状の間隙として形成されたガス注入空間を具
え、このガス注入空間に注入されるガスの圧力を制御す
ることによって、静電チャックと冷却体との間の熱伝達
率を、成膜時とプラズマクリーニング時とで変化させて
制御することが可能なウエハ保持機構である。

【００２１】ウエハ保持機構は、静電チャックを、金属
ブロックからなる冷却体上に絶縁板を具えた静電チャッ
クホールダに結合した構造でもよく、この場合は上述し
たガス注入空間は、絶縁板の静電チャックと反対側の面
と金属ブロックの表面との間に形成される。また、ウエ
ハ保持機構はヒータを内蔵した静電チャックを金属ブロ
ックからなる静電チャックホールダに結合した構造でも
よく、この場合はガス注入空間は静電チャックのウエハ
保持面と反対側の面と金属ブロックの表面との間に形成
される。

【００２２】詳述すれば、本発明のウエハ保持機構は、
静電チャックの加熱または冷却を行うので、上述したガ
ス注入空間は、加熱時と冷却時とで異なった熱伝達効率
を持つ必要があり、少なくとも熱伝達効率を２段階に調
整可能とする必要がある。ガス注入空間のガスが分子の
熱運動によって粘性流を形成しているときには、ガス注
入空間を横切る熱量Ｑは、

【００２３】

【数１】 Ｑ＝λ・Ｓ（Ｔ₁ −Ｔ₂ ）／ｄ （１） で表すことができる。ここでλはガスの熱伝導率、Ｓは
ガス注入空間を横切る熱の通過面積、Ｔ₁ 、Ｔ₂ はそれ
ぞれ層状のガス注入空間の両側の物体の温度、ｄは層状
のガス注入空間の厚みである。従って、熱伝達効率の制
御をλまたはｄの制御によって容易に行うことができ
る。ガスの熱伝導率λはガスの種類によって異なり、例
えば、大気圧、１５０℃において、Ｈｅは空気、Ｎ₂ ，
Ｏ₂ の約５倍、Ａｒの約７．５倍の熱伝導率を有し、Ｈ
₂ は、空気、Ｎ₂ ，Ｏ₂ の約７倍、Ａｒの約１１倍の熱
伝導率を有するので、ガスの種類を幅広く選択するする
ことによって熱伝達効率を大幅に変えることができる。
ガスの熱伝導率は高圧側では圧力による変化が小さい
が、低圧側では圧力の減少によって急激に小さくなる。
例えば、プラズマクリーニング時にガス注入空間内のガ
ス圧力を１．５Ｔｏｒｒの真空圧とすることにより熱伝
導率が大きく低下し、８インチ径ウエハ用静電チャック
に仮に３００Ｗの熱流入があったとした場合にも、ガス
注入空間の両面間で７５℃以上の温度差を得ることがで
きる。その結果、熱流阻止効果が大きく、静電チャック
の温度が効果的に上昇し、クリーニング速度が早くな
る。従って、このガス注入空間を、例えば真空ポンプを
備えた排気装置や、吐出圧力を調整可能なガス供給装置
を備えた可変圧力手段に接続することにより、ガス注入
空間の熱伝達効率を２段階以上に調整することが可能に
なる。

【００２４】本発明においては、静電チャックホールダ
に、静電チャックの温度調節のための流体が内部に流通
する金属ブロックを用いる。この金属ブロックの静電チ
ャック側に層状のガス注入空間が位置するので、金属ブ
ロックはウエハ保持機構の端部に位置する構成となり、
金属ブロックと流体循環系との接続が容易である。

【００２５】層状のガス注入空間は金属ブロックの静電
チャック側端面と、静電チャックの誘電体とは別体の絶
縁板との間に形成することができる。この場合は絶縁板
が静電チャックの誘電体とは別の単体なので取り扱いが
容易であり、前出の（１）式におけるｄの所望値の付与
や、金属ブロックと絶縁板との間隙を可変にする場合の
結合が容易に可能となる。静電チャックを例えば２ｍｍ
と薄くすると、面の精度は、例えば５０μｍ以上と悪く
なる。しかし、別体の絶縁板を厚く作れば面精度は向上
する。（１）式におけるｄの値は、成膜時の高熱伝達率
を目指してできるだけ小さい値がよいので、０．１ｍｍ
程度が妥当な値である。従って、ガス注入空間を形成す
る両面の精度が求められるが、薄い静電チャックを用い
る場合は、ガス注入空間の形成のために静電チャックの
誘電体とは別体の厚い絶縁板を用いるのがよい。

【００２６】前述したように、（１）式はガス分子が熱
運動により粘性流を形成しているときのガスの熱伝達能
を示す式である。この（１）式は、ガス圧力をｐとした
とき、

【００２７】

【数２】 ｐ・ｄ＞０．６Ｔｏｒｒ （２） のときに成立する。従って、ｄ＝０．１ｍｍとしたとき
にはガス圧力は６０Ｔｏｒｒ以上が必要となる。一方、
金属ブロックと絶縁板とによる層状のガス注入空間の形
成に際し、絶縁板の反りや工作精度の面から、ガス注入
空間中に、ｄの値が目標値の１／１０程度となる部分が
生じ得ることを考慮すると、成膜時（熱の高伝達時）に
は６００Ｔｏｒｒ以上のガス圧を必要にすることにな
る。この圧力は１気圧に近く、この圧力でも熱伝達効率
を全面にわたって実質上不変に保つことができるために
は、絶縁板の径に見合って厚みを厚くして絶縁板の撓み
を抑えなければならない。従って、絶縁板は厚くする必
要がある。

【００２８】絶縁板にはヒータを内蔵させることができ
る。ガス注入空間は絶縁板に関して静電チャックと反対
の側に位置しているので、このガス注入空間の熱伝達を
小さくするとヒータの熱を効果的に静電チャックに向か
わせることができる。このヒータは半導体ウエハの成膜
処理時の予備加熱と静電チャックのプラズマクリーニン
グとの両方に用いられる。成膜処理のための予備加熱で
はガス注入空間を高熱伝達とし、金属ブロック内を流通
する温熱媒体の温度とヒータ加熱とを併用して、成膜開
始前に静電チャックの温度を予め所定の温度（１５０℃
〜３５０℃の範囲）に上げておき、例えば成膜開始と同
時にヒータ電源を遮断する。成膜中は静電チャックは、
高熱伝達効率としたガス注入空間を介して金属ブロック
によって冷却されるが、一方、成膜開始後はプラズマ入
射による温度上昇があるので、静電チャックの温度の成
膜開始以後の時間的変動が小さく、膜の厚み方向の膜質
（屈折率、エッチングレート、内部応力等）が均一とな
り、良質の膜を得ることができる。仮にヒータがなけれ
ば、ウエハの成膜は、静電チャックの温度が金属ブロッ
クとほぼ同温度の状態から始まることになり、金属ブロ
ックの温度上昇には１０分以上かかるので、成膜過程で
ウエハ温度がなだらかに上昇するため、膜質と成長速度
が時間とともに変化してしまうという欠点がある。

【００２９】また、絶縁板にヒータを内蔵させると、図
９の従来例の場合と異なって、ヒータと静電チャックに
内蔵されている吸着電極との距離が離れ、吸着電極への
ＲＦバイアス印加時にヒータに分流するＲＦ電力が小さ
くなり、ウエハへの電力供給効率が改善される。

【００３０】プラズマクリーニング時には静電チャック
の温度を高めるためにヒータに通電し、かつガス注入空
間の内部を排気して低熱伝達効率とし、ヒータおよびプ
ラズマから静電チャックへ流入する熱量が金属ブロック
へ流れないようにする。

【００３１】上記絶縁板は静電チャックの誘電体に接着
剤で一体化すると良い。接着剤には接着層の熱流抵抗を
小さくするためには、銀蝋等の低融点金属（融点４００
℃程度）を用いるのが望ましく、また、プラズマクリー
ニング時のＮＦ₃ に対する耐性がないシリコーン樹脂系
の接着剤を用いる場合には周囲にシール構造をとること
が好ましい。その場合、接着剤の厚みが２０〜３０μｍ
と薄いので熱抵抗はさして問題にならない。静電チャッ
クの誘電体には通常アルミナが用いられるが、静電チャ
ックを静電チャックホールダの絶縁板に固定するのに接
着剤を使用し金具を用いないので、誘電体の割れを防止
することができる。

【００３２】絶縁板は成膜時に静電チャックに流入した
熱が通過するので、材質として、熱伝達率が大きく、か
つ熱安定性の高いものを用いるのが望ましい。ＡｌＮは
熱伝導率が静電チャックの誘電体に通常用いられている
Ａｌ₂ Ｏ₃ の２倍以上、割れが生じるときの温度差がＡ
ｌ₂ Ｏ₃ の約２倍であり、耐熱衝撃性がＡｌ₂ Ｏ₃ の約
４倍と大きい。

【００３３】絶縁板にヒータを内蔵させる場合、ヒータ
と静電チャックの吸着電極との間の静電容量は、両者間
の距離のほか、ヒータの構造によっても大きく変化す
る。高周波電力の周波数が４００ｋＨｚから１３．６５
ＭＨｚの場合、この静電容量が１０００ｐＦ以下となる
ようにヒータを内蔵すれば、必要なＲＦバイアス電位を
生じさせるのに必要な正味の高周波電力に対して、高周
波電源容量を小さくできるので、経済的な高密度プラズ
マＣＶＤ装置を構成することができる。絶縁体を厚く、
例えば１ｃｍ以上とすれば、要求を満たすことができ
る。

【００３４】静電チャックの誘電体の材質をＡｌＮと
し、絶縁板と静電チャックの誘電体をともにＡｌＮとし
て一体化すれば、熱膨張係数の異なる材質間の接着信頼
性の問題がなくなるので、静電チャックと静電チャック
ホールダとからなるウエハ保持機構をより高信頼性のも
のとすることができる。この場合、静電チャックのＡｌ
ＮとＡｌＮ絶縁体とを接着によって一体化してもよい
し、あるいは、複数のＡｌＮグリーンシートを積層して
焼結することによって、吸着電極とヒータとを内蔵した
静電チャックを作ってもよい。後者の場合、全体の厚み
を厚く、例えば１ｃｍ以上とすれば、静電容量１０００
ｐＦ以下の要求を満たすことができる。

【００３５】ＡｌＮの体積固有抵抗を２×１０¹⁰〜１×
１０¹²Ωｃｍとすれば、成膜中のウエハの対地絶縁抵抗
は１００ＭΩ以上に保たれる。

【００３６】本発明のウエハ保持機構の使用方法の特徴
は、層状のガス注入空間の圧力を成膜工程あるいは使用
の目的に合わせて変化させ、ガス注入空間の熱伝達効率
を変化させることである。

【００３７】その際、ガス注入空間に注入するガスの圧
力を１５００Ｔｏｒｒ以下に保持して、高熱伝達のため
には圧力を高く、低熱伝達のためには圧力を低くすれば
良い。このような使用方法を採れば、下面が層状のガス
注入空間の天井面を形成する絶縁板もしくは静電チャッ
クは、所要の発熱量を有するヒータの埋め込みや、ヒー
タと静電チャック内の吸着電極との間の静電容量が所望
値以下となる埋め込みが可能となる範囲で厚みを薄くし
ても、反りの大きさが小さく、従って、反りを考慮する
ことなく圧力を変化させて所望の熱伝達効率を得ること
ができる。また、この圧力範囲内で所望の熱伝達効率を
変えることができるので、ウエハ保持機構を高さ方向に
小型化できる。使用するガスはＨｅが好ましい。

【００３８】

【実施例】図１に本発明によるウエハ保持機構の一実施
例を示す。図１（ａ）は縦断面図、（ｂ）は上面図であ
る。本実施例は静電チャックと静電チャックホールダと
からなり、静電チャックはヒータを内蔵しない、従来通
常の静電チャックである。誘電体１ａにＡｌ₂ Ｏ₃ を用
いた静電チャック１は、１対の吸着電極１ｂ、１ｂをそ
れぞれ直流電源３の両極に接続したときに８００ｇ／ｃ
ｍ² 以上の吸着力を有し、ウエハ２と静電チャック１と
の間の接触熱伝達率を５００Ｗ／ｍ² ・Ｋ以上としてい
る。マイクロ波等のプラズマ化エネルギーや吸着電極に
供給する高周波電力が大きくなり、成膜時のプラズマ入
射によるウエハ２の過度の温度上昇を抑えるためにこれ
以上の熱伝達を必要とする場合に備え、図示されていな
いＨｅ導入手段により、ウエハ２と静電チャック１との
間にＨｅを１０〜２０Ｔｏｒｒの圧力に封入可能として
おり、８００Ｗ／ｍ² ・Ｋ程度の熱伝達が得られるよう
に設計されている。

【００３９】静電チャックホールダ１０は、材質をＡｌ
Ｎとした絶縁板１１と、内部に媒熱流体の流路１２Ａが
形成されたアルミニウムの金属ブロックからなる冷却体
１２とを主要構成要素として構成され、絶縁板１１と冷
却体１２とはねじ１３で結合されている。絶縁板１１は
本実施例では厚さ２０ｍｍ、直径２００ｍｍとし、１気
圧の圧力下で撓み量を０．０４ｍｍ以下に抑えている。
絶縁版１１にはヒータ１１Ａを内蔵させ、このヒータと
静電チャック１の吸着電極１ｂ、１ｂとの間の間隔を１
ｃｍ以上として両者間の静電容量を３００ｐＦ以下に抑
えてある。冷却体１２の上面はＯリング１４のためのＯ
リング溝１４Ａの内側が全面積にわたり０．１ｍｍの深
さに削り込まれ、ＡｌＮ製の絶縁板１１との間に０．１
ｍｍの間隙１２Ｂをガス注入空間として形成している。
この隙間１２Ｂを形成する冷却体１２および絶縁板１１
の表面精度は３０μｍ以下の精度で加工されている。冷
却体１２には、さらにＡｌＮからなる絶縁ブロック１５
がＯリング１６を用いて気密に挿入され、絶縁ブロック
１５の内部を中空導体１７，１７がＯリング１８を用い
て気密に貫通し、絶縁ブロック１５には隙間１２Ｂに連
通するガス通路が設けられている。この中空導体１７，
１７はさらに延びて絶縁板１１を貫通し、静電チャック
１の吸着電極１ｂ，１ｂに接続されている。なお、リフ
トピン孔１９はウエハを静電チャック１から取り外すた
めの孔であり、この孔の中を図示しないリフトピンがＯ
リング２０を介して気密に昇降できる。

【００４０】静電チャック１と絶縁板１１は、シリコー
ン樹脂等で接着されている。

【００４１】ウエハ２の成膜時には、静電チャック１の
吸着電極１ｂ，１ｂの間に直流電源３が接続され、また
高周波電源４からコンデンサ５を介して高周波電力が吸
着電極１ｂ，１ｂに並列に供給される。さらに、中空導
体１７，１７の一方には、図示されないボンベから減圧
弁を介してゲージ圧０〜０．５気圧に調整されたＨｅ
が、制御系からの信号で開閉可能な空気操作バルブＡＶ
₁ を介して導入される。導入されたＨｅは、一方の中空
導体１７の開口１７ａから絶縁板１１と冷却体１２との
間の層状の間隙１２Ｂ内いっぱいに広がり、この層状の
間隙には一定の圧力のＨｅが充満する。充満したＨｅは
他方の中空導体の開口１７ｂから、制御系からの信号で
開閉可能な空気操作バルブＡＶ₂ を介して排気すること
ができる。さらに、絶縁板１１に内蔵されたヒータ１１
Ａに交流電源から加熱電力が供給され、また冷却体１２
の媒熱流体流路１２Ａに温媒体が流通し、ウエハ２の温
度は所定の処理温度に上昇する。

【００４２】ヒータの電流を切り、成膜が開始され、高
密度にプラズマ化された成膜原料ガスがウエハ２の表面
近傍に到達すると、このプラズマはウエハ２の表面に形
成された負極性電位により加速され、ウエハ２の表面に
衝突してウエハ２の温度を上昇させる。上昇時の温度は
冷却体１２の温媒体の温度より高いので、ウエハ２から
冷却体１２への熱流が生じる。この熱流は絶縁板１１と
冷却体１２との間の層状の間隙１２Ｂに導入されたＨｅ
により効率よく冷却体１２に伝達され、ウエハ２の温度
が所定の処理温度に保持される。

【００４３】一方、プラズマクリーニング時には、バル
ブＡＶ₁ を閉じ、真空ポンプにつながる空気操作バルブ
ＡＶ₂ を開けることで、層状の間隙１２Ｂの圧力を２０
Ｔｏｒｒ以下に減圧し、絶縁板１１から冷却体１２への
熱伝達率を低下させ、その結果、ウエハまわり静電チャ
ック表面の温度を効果的に上昇することができる。

【００４４】図１のウエハ保持機構で、吸着電極１ｂ，
１ｂへの印加電圧を大きくし、吸着力を１．６ｋｇ／ｃ
ｍ² とすると、ウエハ２と静電チャック１間の接触熱伝
達を１０００Ｗ／ｍ² Ｋ以上とすることができ、ウエハ
２と静電チャック１間にＨｅを封入しないでも十分な熱
伝達が得られ、装置の構成を簡単にすることができる。
金属ブロック１２内を流通する熱媒体にアウジモント社
のフッ素系の不活性液体ガルデン（登録商標）を用い、
ＡｌＮ絶縁板１１のヒータ１１Ａに通電してＡｌＮ絶縁
板１１の温度を１４０℃に制御し、吸着電極１ｂ，１ｂ
に１．６ｋＶの電圧（１０００Ｗ／ｍ² Ｋの熱伝達に相
当）を印加してウエハを吸着保持したとき、ウエハの温
度は２０秒後には１４０℃に達した。

【００４５】ヒータ１１Ａの温度調節に通常の温度調節
器を用い、サイリスタ電源で上限電流を制限した上で、
ＰＩＤ制御を行った。図２はガス注入空間（Ｈｅ熱伝達
層）に流入する熱量のタイムチャートの１例を示し、線
Ａはヒータからの熱量であり、時間Ａ１はウエハの予備
加熱または交換の時間、時間Ａ２は成膜時間である。線
Ｂはプラズマからの熱量である。図２に示すようなタイ
ムチャートに従ってヒータの制御を行ったときの成膜温
度特性のシミュレーション結果を図３に示す。図３にお
いて、曲線Ｃはウエハ温度、曲線Ｄはウエハと静電チャ
ック表面の温度差、曲線Ｅは静電チャックの上下両面間
の温度差、曲線ＦはＡｌＮ絶縁体の上下両面間の温度差
である。ただし、成膜条件は、プラズマ投入電力マイク
ロ波３ｋＷおよびＲＦ３ｋＷ、ウエハ吸着力１．６ｋｇ
／ｃｍ² 、ヒータ温度１５０℃である。ガス注入空間１
２Ｂにはこの間Ｈｅが封入されている。図示されるよう
に、ガス注入空間にＨｅを満たし、かつウエハを強く吸
着することによって、ウエハは成膜開始後、約１０秒で
飽和温度に達する。

【００４６】次に、静電チャックの誘電体にＡｌＮを用
い、この誘電体中に吸着電極とヒータとを内蔵させた静
電チャックを用いてウエハ保持機構を作製した。このウ
エハ保持機構の構造は、図１に示した実施例における静
電チャックの誘電体がＡｌＮからなり、静電チャックと
絶縁板とが一部品化されたもので、その他の構造は図１
の実施例と同じである。本実施例では、静電チャックと
絶縁板とが同一の部品であり、部品点数が減少するだけ
でなく、接着剤を使用しないので、接着剤に起因する耐
熱性の問題、熱抵抗およびエッチングガスによる腐食性
の問題がなくなる、という利点がある。このウエハ保持
機構を用いたときの成膜温度特性のシミュレーション結
果を図４に示す。成膜条件は図３の場合と同じである。
図４において、曲線Ｇはウエハの温度、曲線Ｈはウエハ
と静電チャック表面の温度差、曲線ＩはＡｌＮ製静電チ
ャックの両面間の温度差である。成膜開始後ウエハが飽
和温度に到達するまでの時間が約６秒であり、図３と比
較するとかなり短く、これは静電チャックと絶縁板を共
にＡｌＮ製として一部品化し、接着剤を使用しない効果
である。すなわち、熱伝達率の小さいアルミナ誘電体に
替えてＡｌＮ誘電体を用い、しかも絶縁板と一体化して
いるので、図３における曲線Ｅに相当する部分が加算さ
れないためである。

【００４７】次にガス注入空間に注入されるＨｅの圧力
の効果について説明する。図５は、ＡｌＮ静電チャック
とガルデン（金属ブロック内を流通する熱媒体）との間
の熱伝達率の、ガス注入空間に封入されるＨｅ圧力に対
する依存性を示した図である。Ｈｅ圧力１５０Ｔｏｒｒ
以上で熱伝達能力はほぼ一定の４７．８Ｗ／Ｋの値であ
る。一方、Ｈｅ圧力１００Ｔｏｒｒ以下の低圧側ではＨ
ｅ圧力の減少とともに急激に減少し、１０Ｔｏｒｒでは
１５．５Ｗ／Ｋの小さな値となる。従って、プラズマク
リーニング時にガス注入空間のＨｅ封入圧力を１０Ｔｏ
ｒｒ以下とすれば、ヒータ電力２．５ｋＷの熱量の流入
で静電チャックを２５０℃まで加熱することができる。

【００４８】上述したＡｌＮ誘電体中に吸着電極とヒー
タを内蔵した静電チャックを金属ブロックに固定したウ
エハ保持機構を用いて成膜実験を行った。プラズマ生成
ガスとしてＳｉＨ₄ ／Ｏ₂ ／Ａｒ：６０／１０４／２０
０、プラズマ投入電力マイクロ波１３７６Ｗ、ＲＦ１５
００Ｗ、真空室内圧力１．６６ｍＴｏｒｒ、吸着電極へ
の印加電圧１．６ｋＶ、ガス注入空間へのＨｅ封入圧力
３００Ｔｏｒｒの条件で成膜を行い、成膜開始後の温度
上昇を測定した。ヒータには通電せず、ガルデンの出発
温度は８０℃とした。図６に成膜温度特性を示す。図に
おいて、曲線Ｊはウエハの温度、曲線ＫはＡｌＮ静電チ
ャックの温度、曲線Ｌはガルデンの温度、曲線Ｍは静電
チャックとガルデンの温度差である。静電チャックの温
度はガルデンの温度に対して約５分後に飽和し、その時
の温度差は２５℃であった。ウエハの温度は成膜開始か
ら約１５分後までなだらかに上昇し、そして飽和してい
る。

【００４９】次に、ＳｉＨ₄ ／Ｏ₂ ／Ａｒ：８０／１０
４／２００、プラズマ投入電力マイクロ波２．３ｋＷ、
ＲＦ２．５ｋＷ、ヒータ１４０℃で温度制御、その他の
条件は図６の場合と同じ条件で２度成膜を行った。ウエ
ハと静電チャックの昇温特性を図７の曲線Ｎおよび曲線
Ｏで示す。静電チャックは成膜開始直後いったんなだら
かに昇温しているが、その温度上昇幅は６℃と小さくよ
く制御されている。一方、ウエハの温度は成膜開始後１
分で、ほぼ飽和して約１９５℃に保たれている。このこ
とは、ヒータの使用により、ウエハが所定の温度に上昇
するまでの時間が著しく改善されたことを示している。
図４の計算結果と比べてウエハ温度が飽和するまでの時
間が長くなったようなデータとなっている。これはＲＦ
電力印加環境の下で熱電対の使用が不可能であり、例え
ば、蛍光を利用したファイバ温度センサなど、ウエハと
温度センサ間の時定数が１分程度の大きさの温度センサ
を使用したためである。２度の実験の再現性は高い。さ
らに、プラズマクリーニング時には、ガス注入空間に封
入するＨｅ圧力を１０Ｔｏｒｒ以下とすることにより、
静電チャックの温度を２５０℃まで加熱することができ
た。前述したように、プラズマクリーニングの速度は絶
対温度の指数関数的に増加するので、静電チャックの温
度を２５０℃まで昇温させることにより、クリーニング
速度を著しく高めることができた。

【００５０】このように、成膜時にガス注入空間に封入
するＨｅの圧力を高くしてガス注入空間の熱伝達率を上
げることと、内蔵ヒータにより絶縁板−金属ブロック−
温媒体の系を予め熱的に飽和させておくことで、ウエハ
が所定の温度に到達する時間を短縮することができるの
で、成膜作業の効率が上昇するばかりでなく、ウエハの
成膜時の温度を一定に保つことができるので、堆積速度
の変動を３％以内に抑えることができ、また膜質の均一
な膜を得ることができる。さらに、プラズマクリーニン
グ時には、ガス注入空間に封入するＨｅの圧力を低くし
てガス注入空間の熱伝達率を小さくすることによって、
静電チャックから金属ブロックへの熱の流入を妨げ、装
置内部でクリーニング速度が最も遅い静電チャックの温
度を高く保つことができる。その結果、プラズマクリー
ニングを高速で行うことができる。

【００５１】なお、以上の実施例には示していないが、
ウエハ２と冷却体１２との間の熱流を大幅に制御可能と
するため、絶縁板１１と冷却体１２との間の間隙を可変
とする構造として、圧電素子の適用が可能である。絶縁
板１１と冷却体１２との間に圧電素子を多段に挿入し、
各圧電素子の両面の電極を並列に接続して可変電圧直流
電源に接続することにより、０．０５〜０，１５ｍｍ程
度の間隙変化がウエハ保持機構の実用寸法にて可能にな
る。もちろん、この場合にはねじ１３の頭部と冷却体１
２との間にばねを介装して間隙を可変とする。また、こ
の程度の間隙変化はＯリングの締め代以下であり、図１
の構造変化は圧電素子挿入部分のみですますことができ
る。さらに、Ｈｅとは別のガス、例えばＮ₂ ，Ｏ₂ 、空
気、Ａｒ等への切り替え手段を付加すれば、熱伝達効率
の制御幅をさらに広げることができる。

【００５２】なお、高密度プラズマＣＶＤ装置を用い
て、ウエハ表面のＭＯＳＦＥＴのゲート酸化膜をＳｉＯ
₂ で覆う場合には、ゲート酸化膜の絶縁破壊防止のため
に、特願平６−３０８５１２号に示されているように、
成膜中、ウエハの対地（対冷却体１２）絶縁抵抗を１０
０ＭΩ以上に保つ必要があるが、今回用いたＡｌＮの固
有抵抗は、１５０℃で２×１０¹²Ωｃｍ、２００℃で５
×１０¹¹Ωｃｍであり、成膜中の温度近傍では問題なく
この要求を満足する。

【００５３】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
以下に記載する効果が得られる。

【００５４】本発明のウエハ保持機構は、静電チャック
のウエハ保持面に平行な層状の隙間として成るガス注入
空間を内部に備えているので、このガス注入空間に高熱
伝達層を形成することによって、ウエハに大量の熱が流
入してもウエハの過熱を防ぐことができる。

【００５５】このガス注入空間の熱伝達効率を少なくと
も２段階に調節する手段をさらに有するので、ガス注入
空間のガス圧の制御により、あるいはガスの種類の制御
により、熱伝達率を２段階以上に幅広く、かつ容易に制
御できる。

【００５６】静電チャックの温度調節のための流体が内
部に流通する金属ブロックを有し、ガス注入空間がこの
金属ブロックの静電チャック側に位置しているので、ガ
ス注入空間の熱流抵抗をガス圧力、ガスの種類、あるい
はガス流の厚みにより大幅に変えることができ、成膜開
始後のウエハへのプラズマ入射分の熱を効率よく金属ブ
ロックに伝達することができ、処理温度の時間的変動を
小さくした成膜が容易に可能となり、膜質の均一な膜を
得ることができる。また、プラズマクリーニング時には
プラズマ入射熱量およびヒータ熱量の金属ブロックへの
流出をガス注入空間のガス圧を低下させて効果的に抑え
ることができるため、ウエハまわりの静電チャック表面
を所望の温度に上昇させることができ、クリーニング速
度を速めて装置の生産性を向上させることができる。

【００５７】層状のガス注入空間の天井面を形成する絶
縁板が静電チャックの誘電体とは別体である構造では、
ガス注入空間のガス圧力による絶縁板の撓みを制御する
ための厚みの設定を容易に行うことができ、目的とする
熱伝達効率を実質的に不変に保持するための構造が容易
になる。

【００５８】絶縁板にヒータが内蔵されているので、ガ
ス注入空間はヒータに関して静電チャックと反対側に位
置し、ウエハの予備加熱やプラズマクリーニングの高速
化のための静電チャックの加熱を効果的に行うことがで
きる。また、成膜開始時点でのヒータ遮断後の静電チャ
ックの冷却も、ガス注入空間の熱伝達効率を切り換えて
高くすることにより効果的に行うことができ、成膜開始
後のプラズマ入射の下で静電チャックの温度変化を小さ
く保持することが容易に可能になり、均一な膜質が得ら
れやすくなる。

【００５９】絶縁板が静電チャックの誘電体と接着材に
よって一体化されている構造では、一体化に金具を用い
ないので、チャックの温度上昇時に無理な力がかから
ず、静電チャックの誘電体の破損を防止することができ
る。また、静電チャックと絶縁板との間の熱抵抗が不変
となり、接着剤で固定しているので面内均一性が良く、
また低熱抵抗となる。

【００６０】絶縁板は、その両面間の絶縁抵抗が、静電
チャックホールダの使用温度範囲において１００ＭΩ以
上であるので、半導体ウエハの表面に作り込まれたＭＯ
ＳＦＥＴのゲート電極をＳｉＯ₂ 層間絶縁膜で覆う際、
ゲート酸化膜の絶縁破壊を生じることなく層間絶縁膜の
成膜を完了させることができる。 絶縁板がＡｌＮから
なる静電チャックホールダでは、ＡｌＮの耐熱衝撃性が
通常の静電チャック誘電体に用いられているＡｌ₂ Ｏ₃
の約４倍と大きく、また熱伝導率がＡｌ₂ Ｏ₃の２〜２
０倍あるので、静電チャック誘電体内の吸着電極とヒー
タとの距離は離れてもガス注入空間の熱抵抗を上げるこ
とにより、ヒータの熱を効果的にウエハの方向に向かわ
せることができる。

【００６１】ヒータと静電チャックの誘電体内の吸着電
極との間の静電容量が１０００ｐＦ以下となるように内
蔵されているので、吸着電極に供給される高周波電力の
うち、ヒータへの分流が小さくなり、高周波電源容量を
小さくできるので、装置のコスト上昇を防止することが
できる。

【００６２】静電チャックの誘電体の材質がＡｌＮであ
り、共にＡｌＮである絶縁体と誘電体とが一体化されて
いる構造では、Ａｌ₂ Ｏ₃ とＡｌＮが接着剤で一体化さ
れている構造より信頼性が向上する。

【００６３】ＡｌＮの体積固有抵抗が静電チャックの使
用温度範囲で２×１０¹⁰〜１×１０¹²Ωｃｍであるの
で、成膜中のウエハの対地絶縁を十分なものとすること
ができる。

【００６４】ＡｌＮからなる誘電体中に吸着電極と発熱
体が埋め込まれている静電チャックとこの静電チャック
を固定する金属ブロックとの間に、静電チャックのウエ
ハ保持面に平行な層状の隙間として成るガス注入空間が
形成されている構造ではウエハ保持機構の構造が簡素化
され、かつ接着層がないので信頼性が高い。

【００６５】上述したウエハ保持機構の使用方法では、
ガス注入空間のガス圧力を変化させることによって、ガ
ス注入空間の熱伝達効率を制御するので、装置の構成が
簡単であり、かつ熱伝達効率を容易に変化させることが
できる。

【００６６】ガス注入空間のガス圧力を１５００Ｔｏｒ
ｒ以下の範囲のガス圧力で変化させるので、ガス注入空
間の厚みの変動が小さい。

【００６７】ガス注入空間に注入するガスがＨｅである
ので熱伝達率が大きく、かつ安全である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明によるウエハ保持機構の一実施例を示す
もので、（ａ）は縦断面図、（ｂ）は上面図である。

【図２】本発明のウエハ保持機構の熱流入の一例を示す
タイミングチャートである。

【図３】本発明のウエハ保持機構の一実施例の成膜時の
温度特性のシミュレーション結果を示す図である。

【図４】本発明のウエハ保持機構の他の実施例の成膜時
の温度特性のシミュレーション結果を示す図である。

【図５】ガス注入空間のＨｅガス圧力と熱伝達率の関係
を示す図である。

【図６】静電チャックをＡｌＮ一体形とした本発明のウ
エハ保持機構において、ヒータ加熱を用いないときの成
膜時の温度特性を示す図である。

【図７】静電チャックをＡｌＮ一体形とした本発明のウ
エハ保持機構において、ヒータ加熱を用いたときの成膜
時の温度特性を示す図である。

【図８】従来の静電チャック構造の第１の例を示す縦断
面図である。

【図９】従来の静電チャック構造の第２の例を示す縦断
面図である。

【符号の説明】

１ 静電チャック １ａ 誘電体 １ｂ 吸着電極 ２ ウエハ １０ 静電チャックホールダ １１ 絶縁板 １１Ａ ヒータ １１Ｂ 層状のガス注入空間 １２ 金属ブロック（冷却体） ２１ 静電チャックホールダ ２２ 金属ブロック ２３ ヒータ ２３Ａ 発熱体 ２４ 静電チャック ２４Ａ 誘電体 ２４Ｂ 吸着電極 ２５ ウエハ ３１ 静電チャックホールダ ３２ 金属ブロック ３３ 静電チャック ３３Ａ 誘電体 ３３Ｂ 吸着電極 ３４ 発熱体 ３５ ウエハ

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｈ０１Ｌ 21/285 Ｃ 21/31 21/31 Ｃ Ｈ０２Ｎ 13/00 Ｈ０２Ｎ 13/00 Ｄ (72)発明者 榊原 康史 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 片桐 源一 神奈川県川崎市川崎区田辺新田１番１号 富士電機株式会社内 (72)発明者 川村 剛平 神奈川県津久井郡城山町町屋１丁目２番41 号 東京エレクトロン東北株式会社相模事 業所内

Claims (17)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 誘電体中に吸着電極が埋め込まれ、この
   吸着電極を電源に接続して半導体ウエハに前記誘電体を
   介して静電気力を作用させ、前記誘電体表面に前記半導
   体ウエハを吸着保持する静電チャックを保持する静電チ
   ャックホールダであって、該静電チャックホールダは、
   金属ブロックとその上に結合されヒータを内蔵する絶縁
   板とを有し、前記絶縁板と前記金属ブロックの表面との
   間に前記静電チャックのウエハ保持面に平行な層状の隙
   間として成るガス注入空間が形成されていることを特徴
   とする静電チャックホールダ。
2. 【請求項２】 誘電体中に吸着電極が埋め込まれ、この
   吸着電極を電源に接続して半導体ウエハに前記誘電体を
   介して静電気力を作用させ、前記誘電体表面に前記半導
   体ウエハを吸着保持する静電チャックと、該静電チャッ
   クが固定された静電チャックホールダとを有するウエハ
   保持機構であって、該ウエハ保持機構は前記静電チャッ
   クのウエハ保持面に平行な層状の隙間として成るガス注
   入空間を内部に備えていることを特徴とするウエハ保持
   機構。
3. 【請求項３】 前記ガス注入空間の熱伝達効率を少なく
   とも２段階に調節する手段をさらに有することを特徴と
   する請求項２に記載のウエハ保持機構。
4. 【請求項４】 前記静電チャックホールダが前記静電チ
   ャックの温度調節のための流体が内部に流通する金属ブ
   ロックを有し、前記ガス注入空間が該金属ブロックの静
   電チャック側に位置していることを特徴とする請求項２
   または３に記載のウエハ保持機構。
5. 【請求項５】 前記静電チャックホールダが、前記金属
   ブロックと前記静電チャックとの間に前記静電チャック
   の誘電体とは別体の絶縁板を有し、前記ガス注入空間
   は、前記層の底面が前記金属ブロックの静電チャック側
   の端面で形成され、前記層の天井面が前記絶縁板の下面
   で形成されていることを特徴とする請求項４に記載のウ
   エハ保持機構。
6. 【請求項６】 前記絶縁板にヒータが内蔵されているこ
   とを特徴とする請求項５に記載のウエハ保持機構。
7. 【請求項７】 前記絶縁板は、その上面側で前記静電チ
   ャックの誘電体と接着材によって一体化されていること
   を特徴とする請求項５または６に記載のウエハ保持機
   構。
8. 【請求項８】 前記絶縁板は、その両面間の絶縁抵抗
   が、静電チャックホールダの使用温度範囲において１０
   ０ＭΩ以上であることを特徴とする請求項５から７のい
   ずれかに記載のウエハ保持機構。
9. 【請求項９】 前記絶縁板がＡｌＮからなることを特徴
   とする請求項５から８のいずれかに記載のウエハ保持機
   構。
10. 【請求項１０】 前記絶縁板に内蔵させるヒータは、前
    記静電チャックの誘電体内の吸着電極との間の静電容量
    が１０００ｐＦ以下となるように内蔵されていることを
    特徴とする請求項６から９のいずれかに記載のウエハ保
    持機構。
11. 【請求項１１】 前記静電チャックの誘電体の材質がＡ
    ｌＮであり、共にＡｌＮである前記絶縁体と該誘電体と
    が一体化されていることを特徴とする請求項９または１
    ０に記載のウエハ保持機構。
12. 【請求項１２】 前記ＡｌＮの体積固有抵抗が静電チャ
    ックの使用温度範囲で２×１０¹⁰〜１×１０¹²Ωｃｍで
    あることを特徴とする請求項１１に記載のウエハ保持機
    構。
13. 【請求項１３】 ＡｌＮからなる誘電体中に吸着電極が
    埋め込まれ、この吸着電極を電源に接続して半導体ウエ
    ハに前記誘電体を介して静電気力を作用させ、前記誘電
    体表面に前記半導体ウエハを吸着保持する静電チャック
    に発熱体が埋め込まれており、該静電チャックとこの静
    電チャックを固定する金属ブロックとの間に、前記静電
    チャックのウエハ保持面に平行な層状の隙間として成る
    ガス注入空間が形成されていることを特徴とするウエハ
    保持機構。
14. 【請求項１４】 前記ガス注入空間は、前記金属ブロッ
    クの表面に形成された凹部と前記静電チャックのウエハ
    保持面と反対側の面とによって形成されていることを特
    徴とする請求項１３に記載のウエハ保持機構。
15. 【請求項１５】 請求項２から１４のいずれかに記載の
    ウエハ保持機構の使用方法であって、前記ガス注入空間
    のガス圧力を変化させることによって、該ガス注入空間
    の熱伝達効率を制御することを特徴とするウエハ保持機
    構の使用方法。
16. 【請求項１６】 前記ガス注入空間のガス圧力を１５０
    ０Ｔｏｒｒ以下の範囲のガス圧力で変化させて前記ガス
    注入空間の熱伝達効率を調節することを特徴とする請求
    項１５に記載のウエハ保持機構の使用方法。
17. 【請求項１７】 前記ガス注入空間に注入するガスがＨ
    ｅであることを特徴とする請求項１５または１６に記載
    のウエハ保持機構の使用方法。