半導体製造装置用部品
【課題】接合材層の穴への流れ込みを防止できるとともに、吸着面の均熱性の低下を防止することができる半導体製造装置用部品を提供すること。
【解決手段】半導体製造装置用部品１は、セラミック部材１０及びベース部材３０を備える。セラミック部材１０には、第２主面１２にて開口する第１の穴４７，８１が設けられる。また、ベース部材３０は、第１の穴４７，８１に連通する第２の穴４９，８２を有する。そして、セラミック部材１０の第２主面１２及びベース部材３０の支持面３１は接合材層２０を介して接合される。また、支持面３１には、穴４９，８２を包囲する位置に溝９０，９１が設けられる。なお、接合材層２０は溝９０，９１の外側領域に存在し、溝９０，９１内の空間には接合材層２０の一部が入り込んで溜まり９２を形成する。
【解決手段】半導体製造装置用部品１は、セラミック部材１０及びベース部材３０を備える。セラミック部材１０には、第２主面１２にて開口する第１の穴４７，８１が設けられる。また、ベース部材３０は、第１の穴４７，８１に連通する第２の穴４９，８２を有する。そして、セラミック部材１０の第２主面１２及びベース部材３０の支持面３１は接合材層２０を介して接合される。また、支持面３１には、穴４９，８２を包囲する位置に溝９０，９１が設けられる。なお、接合材層２０は溝９０，９１の外側領域に存在し、溝９０，９１内の空間には接合材層２０の一部が入り込んで溜まり９２を形成する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、半導体ウェハの加熱などに用いられる半導体製造装置用部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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等の処理が行われている。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。そこで、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。
【０００３】
具体的に言うと、静電チャックは、セラミック絶縁板の内部に吸着用電極層を有している。その吸着用電極層に電圧を印加すると、静電引力が生じる。この静電引力を用いて、半導体ウェハがセラミック絶縁板の上面（吸着面）に吸着される。なお、静電チャックは、セラミック絶縁板の下面（接合面）と金属ベースの上面とを接合材層を介して接合することによって構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の従来技術では、上記の接合材層として、シリコーン系接着剤が用いられている。また、特許文献２に記載の従来技術では、接合材層として、接着剤をゲル状やゴム状に固化したものなどが用いられている。なお、特許文献１，２には、接着剤を塗布した金属ベースの上面にセラミック絶縁板を載置した後、接着剤を熱硬化させれば、セラミック絶縁板と金属ベースとが接合される旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２８７３４４号公報（図２など）
【特許文献２】特開平７−３３５７３１号公報（請求項１，２、図１など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、静電チャックの信頼性を向上させるために、接着剤の耐熱性を高めることが従来から要求されている。そこで近年では、耐熱性を有するシリコーン系接着剤が開発されている。一般的に、耐熱性を有するシリコーン系接着剤は、熱硬化時に徐々に硬化して１５０℃程度で完全に硬化する。この種の接着剤は、硬化温度よりも低い温度（８０〜９０℃付近）に達した際に、一旦軟化して粘度が低下することで流動性が増すという性質がある。なお、静電チャックには、例えば、吸着面に吸着された半導体ウェハを冷却する冷却用ガスが流れる穴などが設けられている。具体的に言うと、セラミック絶縁板を厚さ方向に貫通して吸着面及び接合面にて開口する絶縁板側穴や、金属ベース１０１の上面にて開口し、絶縁板側穴に連通するベース側穴１０２が設けられている（図１４参照）。従って、金属ベース１０１の上面に塗布されている接着剤１０３が耐熱性を有するシリコーン系接着剤であれば、熱硬化時に温度が８０〜９０℃付近に達した際に、流動性が増した接着剤１０３がベース側穴１０２に流れ込んでしまう。
【０００７】
この問題を解決するために、接着剤１０３の塗布領域をベース側穴１０２の開口縁から離すことも考えられる（図１５参照）。しかし、流動性が増した接着剤１０３の流量調整は困難であるため、接着剤１０３を硬化させたとしても、ベース側穴１０２の開口縁から接着剤１０３までの間隔が一定ではなくなってしまう。しかも、接着剤１０３の接着範囲、ひいては、吸着面において接着剤１０３の直上となる領域の分布が、製造される静電チャックごとにばらついてしまう。なお、接着剤１０３が存在する領域は、接着剤１０３が存在しない領域よりも熱伝導率が高いため、セラミック絶縁板と金属ベース１０１との間で熱が伝達されやすい。よって、吸着面において接着剤１０３の直上となる領域が静電チャックごとにばらついていれば、吸着面に吸着された半導体ウェハを加熱または冷却する能力が静電チャックごとに異なってしまう。即ち、吸着面の均熱性が低下し、静電チャックの歩留まりが低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、上記の接合材層が導電性を有する材料（例えばロウ材）からなる場合、ベース側穴１０２の近傍において絶縁抵抗が低下するため、アーキングが発生して金属ベース１０１の一部が飛散するなどの問題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、接合材層の穴への流れ込みを防止できるとともに、吸着面の均熱性の低下を防止することができる半導体製造装置用部品を提供することにある。また、第２の目的は、アーキングの発生を防止することができる半導体製造装置用部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、上記課題を解決するための手段としては、被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成していることを特徴とする半導体製造装置用部品がある。
【００１１】
従って、上記手段の半導体製造装置用部品によれば、セラミック部材の第２主面やベース部材の支持面に塗布されている接合材層の粘度が低下することにより、接合材層の流動性が高くなったとしても、接合材層の一部は、穴（第１の穴または第２の穴）を包囲する溝に入り込んで溜まりを形成する。その結果、接合材層が溝の内側領域に侵入しにくくなるため、接合材層の穴への流れ込みを防止することができる。しかも、接合材層の一部が溝に入り込むことにより、接合材層の接着範囲（即ち、吸着面である第１主面において接合材層の直上となる領域）が一定になるため、第１主面の温度分布が半導体製造装置用部品ごとにばらつきにくくなる。その結果、第１主面に載置された被加工物を加熱または冷却する能力が、半導体製造装置用部品ごとにばらつきにくくなるため、第１主面の均熱性の低下を防止することができ、半導体製造装置用部品の歩留まりが向上する。また、接合材層が絶縁性を有するシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であれば、セラミック部材とベース部材との接合部分における絶縁抵抗が一定になり、穴の近傍において絶縁抵抗が低下することがなくなるため、アーキングの発生を防止することができる。
【００１２】
ここで、前記セラミック部材の厚さは特に限定されないが、例えば２ｍｍ以上７ｍｍ以下であってもよい。なお、セラミック部材の厚さが２ｍｍ未満になると、セラミック部材が薄くなりすぎるため、セラミック部材の強度が低下して破損する可能性がある。一方、セラミック部材の厚さが７ｍｍよりも大きくなると、熱が伝達される距離（セラミック部材の第１主面からベース部材の支持面までの距離）が長くなるため、セラミック部材の熱を接合材層を介してベース部材側に逃がしにくくなる。その結果、温度制御性が低下する場合もありうる。
【００１３】
なお、セラミック部材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、窒化ほう素、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。
【００１４】
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半導体製造装置用部品には、高い耐食性が要求される。従って、前記セラミック部材は、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。このようにすれば、セラミック部材の第１主面の腐食を防止できるため、第１主面の平面度が低下しにくくなり、半導体製造装置用部品の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
さらに、前記ベース部材を形成する材料としては、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどを挙げることができる。また、前記接合材層を形成する材料としては、セラミック部材とベース部材とを接合させる力が大きい材料からなる層であることが好ましく、例えばインジウムなどの金属材料や、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。なお、前記溝内の空間に前記接合材層の一部を確実に入り込ませるためには、前記接合材層が、塗布時に高い流動性を有する低粘度熱硬化性接着剤の硬化物からなる層であることが好ましい。具体的に言うと、前記接合材層の塗布時の粘度は、５００ポイズ以下、特には１００ポイズ以上５００ポイズ以下であることが好ましい。仮に、塗布時の粘度が１００ポイズ未満になると、塗布時に接合材層の一部が溝を越えて溝の内側領域に到達しやすくなるため、接合材層が穴に流れ込みやすくなる。一方、塗布時の粘度が５００ポイズよりも大きくなると、接合材層の流動性が低下するため、接合材層の一部が溝内の空間に入り込まなくなる可能性がある。以上のことから、接合材層を形成する材料としては、塗布時の粘度が３００ポイズ程度であって、熱硬化時において温度が８０〜９０℃付近に達した際の粘度が１００ポイズ程度となる耐熱性を有するシリコーン樹脂などの樹脂材料を選択することができる。即ち、前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下であるシリコーン系接着剤（シリコーン樹脂からなる接着剤）の硬化物からなる層であることが好ましい。なお、シリコーン樹脂は高弾性率を有するため、接合材層がシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であれば、セラミック部材−ベース部材間に発生する熱応力を有効に緩和することができる。ここで、「シリコーン樹脂」とは、シロキサン結合（珪素と酸素との結合）による主骨格を有する高分子化合物のことをいう。
【００１６】
また、前記接合材層の厚さは特に限定されないが、例えば２５０μｍ以上３００μｍ以下に設定されていてもよい。ところで、ベース部材は、セラミック部材を保持する機能だけでなく、第１主面上の被加工物から発生する熱を外部に放出して被加工物を冷却する機能も有している。しかし、接合材層は、セラミック材料や金属材料よりも熱伝導率がかなり低い樹脂材料からなる可能性が高いため、接合材層の厚さが３００μｍよりも大きくなると、セラミック部材−ベース部材間で熱が伝達されにくくなり、被加工物からの熱を外部に放出することが困難になる。なお、接合材層の厚さが２５０μｍ未満になると、セラミック部材の第２主面やベース部材の支持面に凹凸が生じた場合に、接合材層が行き渡らない未接合部分が生じやすくなる。
【００１７】
前記セラミック部材には、少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられ、前記ベース部材には、前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられる。ここで、穴（第１の穴及び第２の穴）の用途は特に限定されないが、例えば、前記穴を、前記第１主面に載置された前記被加工物を冷却する冷却用ガスが流れる冷却用ガス穴として用いてもよい。なお、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。また、前記穴を、前記被加工物を押し上げて前記第１主面から離間させる押し上げ部材を挿入するための穴（押し上げ部材挿入穴）として用いてもよい。
【００１８】
前記溝は、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方において、前記穴を包囲する位置に設けられる。即ち、前記溝は、前記第２主面のみに設けられていてもよいし、前記支持面のみに設けられていてもよいし、前記第２主面及び前記支持面の両方に設けられていてもよい。なお、溝が支持面のみに設けられている場合、金属材料や樹脂材料よりも硬いセラミック材料からなるセラミック部材に対して加工を行わなくても済むため、溝の形成が容易になる。また、溝が第２主面及び支持面の両方に設けられている場合、接合材層の一部が確実に溝内の空間に入り込むため、接合材層が溝の内側領域によりいっそう侵入しにくくなる。さらに、溝が第２主面及び支持面の両方に設けられている場合、半導体製造装置用部品を厚さ方向から見たときに、第２主面に設けられている溝と支持面に設けられている溝とが重なるように配置されていてもよいし、重なるように配置されていなくてもよい。
【００１９】
ここで、前記溝は、前記穴の開口縁から例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔を隔てて形成されていてもよい。仮に、溝が穴の開口縁から５ｍｍ未満の間隔を隔てて形成されていると、溝の内側領域に侵入した液状の接合材層が穴の開口縁に到達しやすくなるため、接合材層が穴に流れ込みやすくなる。一方、溝が穴の開口縁から１０ｍｍよりも大きい間隔を隔てて形成されていると、接合材層が存在しない領域、即ち、セラミック部材とベース部材との間で熱が伝達されにくい領域が大きくなるため、第１主面に載置された被加工物を加熱または冷却する能力が低下してしまう。なお、溝は、前記穴の開口縁から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であって、全周にわたり等しい間隔をへだてて形成されることが好ましい。
【００２０】
前記溝の平面視での形状は特に限定されないが、例えば略円形状や略矩形状などを挙げることができる。また、前記溝の断面形状も特に限定されないが、例えばＶ字状やＵ字状であれば、溝内の空間に接合材層の一部が流れ込みやすくなる。なお、溝の断面形状がＶ字状である場合、前記溝の内側面と前記支持面とがなす角度は１５０°以下であることがよい。仮に、前記溝の内側面と前記支持面とがなす角度が１５０°よりも大きいと、接合材層の一部が溝内の空間に流れ込んだとしても、接合材層の一部が溝からあふれ出て溝の内側領域に到達するおそれがある。また、前記溝は、前記穴と同心円状に形成されていてもよい。このようにした場合、溝内の空間に接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成することにより、穴の開口縁から接合材層までの間隔が一定になるため、第１主面の温度分布が半導体製造装置用部品ごとにばらつきにくくなる。
【００２１】
さらに、前記溝の開口幅及び前記溝の深さは、前記接合材層の厚さよりも大きくなるように設定されていてもよい。このようにすれば、接合材層の一部が確実に溝内の空間に入り込むため、接合材層が溝の内側領域によりいっそう侵入しにくくなる。
【００２２】
ここで、前記溝の開口幅は例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記溝の深さは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。仮に、溝の開口幅や深さが１ｍｍ未満であると、溝内の空間に接合材層の一部が入りきらなくなるため、液状の接合材層が溝を越えて溝の内側領域に侵入してしまう。一方、溝の開口幅や深さが５ｍｍよりも大きくなると、溝内の空間において接合材層が存在しない領域、即ち、セラミック部材とベース部材との間で熱が伝達されにくい領域が生じるため、第１主面の温度分布が不均一になってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を具体化した一実施形態の静電チャックを示す概略断面図。
【図２】静電チャックを示す分解斜視図。
【図３】静電チャックを示す概略断面図。
【図４】穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図５】実施例１〜１１及び比較例を示す図表。
【図６】他の実施形態における穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図７】他の実施形態における穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図８】他の実施形態における穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図９】他の実施形態における溝及び溜まりを示す概略断面図。
【図１０】他の実施形態における溝及び溜まりを示す概略断面図。
【図１１】他の実施形態における溝及び溜まりを示す概略断面図。
【図１２】他の実施形態における静電チャックを示す要部断面図。
【図１３】他の実施形態における静電チャックを示す要部断面図。
【図１４】従来技術における問題点を示す説明図。
【図１５】従来技術における問題点を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の半導体製造装置用部品を静電チャックに具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１に示されるように、本実施形態の静電チャック１は、吸着面１１に半導体ウェハ２（被加工物）を吸着するための装置である。静電チャック１は、セラミック絶縁板１０（セラミック部材）と、セラミック絶縁板１０の接合面１２側に接着剤層２０（接合材層）を介して接合される金属ベース３０（ベース部材）とを備えている。
【００２６】
図１〜図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、直径３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍの平面視略円形状の板状物である。セラミック絶縁板１０は、第１主面である吸着面１１、及び、第２主面である接合面１２を有している。セラミック絶縁板１０は、アルミナを主成分とする焼結体からなり、６層のセラミック層１３〜１８を積層した構造を有している。本実施形態において、セラミック絶縁板１０の熱伝導率は３２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は７．７ｐｐｍ／℃となっている。なお、セラミック絶縁板１０の熱膨張係数は、３０℃〜２５０℃間の測定値の平均値をいう。
【００２７】
また、セラミック絶縁板１０は、冷却用ガス穴４１を内部に有している。冷却用ガス穴４１には、吸着面１１に吸着された半導体ウェハ２を冷却するヘリウムガス（冷却用ガス）が流れるようになっている。そして、冷却用ガス穴４１は、第４層のセラミック層１６内に、セラミック絶縁板１０の平面方向に延びる横穴４２を備えている。横穴４２は、断面矩形状をなし、セラミック絶縁板１０の厚さ方向の長さが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下（本実施形態では１．０ｍｍ）に設定されるとともに、セラミック絶縁板１０の平面方向の長さが１．０ｍｍに設定されている。また、冷却用ガス穴４１は、第１層のセラミック層１３内に内周側及び外周側の円環状ガス流路（図示略）を備えている。外周側の円環状ガス流路には、吸着面１１にて開口する複数のガス噴出口（図示略）が設けられている。
【００２８】
さらに図１，図３に示されるように、冷却用ガス穴４１は、セラミック絶縁板１０の厚さ方向に延びる直径１．０ｍｍの第１の縦穴４７，４８をさらに備えている。セラミック絶縁板１０の内周側に位置する第１の縦穴４７（第１の穴）は、セラミック絶縁板１０内における４箇所に設けられ、中央部分が横穴４２に連通するとともに、吸着面１１側の端部が内周側の円環状ガス流路に連通する一方、接合面１２側の端部が接合面１２にて開口している。また、セラミック絶縁板１０の外周側に位置する第１の縦穴４８は、セラミック絶縁板１０内における４箇所に設けられ、吸着面１１側の端部が外周側の円環状ガス流路に連通する一方、接合面１２側の端部が横穴４２に連通している。
【００２９】
図１〜図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、同セラミック絶縁板１０の厚さ方向に延びる直径２．０ｍｍの第１のピン挿入穴８１（第１の穴）を備えている。第１のピン挿入穴８１は、セラミック絶縁板１０内における３箇所に設けられ、吸着面１１側の端部が吸着面１１にて開口する一方、接合面１２側の端部が接合面１２にて開口している。なお、第１のピン挿入穴８１には、吸着面１１に吸着された半導体ウェハ２を押し上げて吸着面１１から離間させるリフトピン８０（図３参照）が挿入されるようになっている。本実施形態のリフトピン８０は、アルミニウムからなる棒状部材である。
【００３０】
図１，図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、吸着用電極層５１を内部に有している。吸着用電極層５１は、タングステンを主成分として形成された層であって、セラミック絶縁板１０内において横穴４２よりも吸着面１１側（具体的には、第３層のセラミック層１５上）に配置されている。なお、吸着用電極層５１は、第３層〜第５層のセラミック層１５〜１７を貫通するスルーホール導体（図示略）の上端面に電気的に接続され、スルーホール導体の下端面は、第５層のセラミック層１７の下面上に形成された吸着側パッド（図示略）に電気的に接続されている。さらに、第６層のセラミック層１８の所定箇所には、吸着側パッドを露出させる第１の吸着側端子穴（図示略）が形成され、吸着側パッドの表面上には、吸着側端子ピン（図示略）がロウ付けまたははんだ付けによって接合されている。吸着側端子ピンは、前記金属ベース３０に設けられた第２の吸着側端子穴（図示略）内に収容されている。そして、吸着側端子ピンには、吸着側外部端子（図示略）が接合された状態で電圧が印加されるようになっている。
【００３１】
図１，図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、同セラミック絶縁板１０を加熱するヒータ電極層６１を内部に有している。ヒータ電極層６１は、タングステンを主成分として形成された層であって、セラミック絶縁板１０内において横穴４２よりも接合面１２側（具体的には、第６層のセラミック層１８上）に配置されている。ヒータ電極層６１は、平面視渦巻き状に配置されている。なお、ヒータ電極層６１は、第５層のセラミック層１７の下面上に形成されたヒータ側パッド（図示略）に電気的に接続されている。さらに、第６層のセラミック層１８の所定箇所には、ヒータ側パッドを露出させる第１のヒータ側端子穴（図示略）が形成され、ヒータ側パッドの表面上には、ヒータ側端子ピン（図示略）がロウ付けまたははんだ付けによって接合されている。ヒータ側端子ピンは、金属ベース３０に設けられた第２のヒータ側端子穴（図示略）内に収容されている。そして、ヒータ側端子ピンには、ヒータ側外部端子（図示略）が接合された状態で電圧が印加されるようになっている。
【００３２】
図１〜図３に示されるように、金属ベース３０は、アルミニウムを主成分とする材料からなっている。本実施形態において、金属ベース３０の熱伝導率は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は約２３ｐｐｍ／℃となっている。なお、金属ベース３０の熱膨張係数は、０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）間の測定値の平均値をいう。また、金属ベース３０は、直径３４０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの略円板状である。即ち、金属ベース３０の直径は、セラミック絶縁板１０の直径（３００ｍｍ）よりも大きく設定されている。金属ベース３０は、セラミック絶縁板１０を支持する支持面である第１面３１と、第１面３１の反対側に位置する第２面３２とを有している。
【００３３】
また、金属ベース３０は、平面視渦巻状に配置された冷却水路７１を内部に有している。冷却水路７１には、セラミック絶縁板１０を冷却する冷却水が流れるようになっている。冷却水路７１には、第２面３２にて開口する複数の冷却水通路７３が設けられている。
【００３４】
さらに図１〜図４に示されるように、金属ベース３０は、同金属ベース３０の厚さ方向に延びる直径１．０ｍｍの第２の縦穴４９（第２の穴）を備えている。この第２の縦穴４９には、外部配管（図示略）を介してヘリウムガスが供給されるようになっている。第２の縦穴４９は、金属ベース３０内における４箇所に設けられ、第１面３１側の端部が第１の縦穴４７に連通する一方、第２面３２側の端部が第２面３２にて開口している。そして、第２の縦穴４９は、冷却水路７１を避けて配置されている。
【００３５】
また図１〜図３に示されるように、金属ベース３０は、同金属ベース３０の厚さ方向に延びる直径２．０ｍｍの第２のピン挿入穴８２（第２の穴）を備えている。第２のピン挿入穴８２は、金属ベース３０内における３箇所に設けられ、第１面３１側の端部が第１のピン挿入穴８１に連通する一方、第２面３２側の端部が第２面３２にて開口している。この第２のピン挿入穴８２には、リフトピン８０が挿入されるようになっている。そして、第２のピン挿入穴８２は、冷却水路７１を避けて配置されている。
【００３６】
図１〜図４に示されるように、金属ベース３０の第１面３１には、第２の縦穴４９を包囲する位置に、平面視円環状の溝９０が設けられている。また、金属ベース３０の第１面３１には、第２のピン挿入穴８２を包囲する位置に、平面視円環状の溝９１が設けられている。即ち、本実施形態の溝９０，９１は、セラミック絶縁板１０の接合面１２には設けられておらず、第１面３１のみに設けられている。
【００３７】
図３，図４に示されるように、本実施形態の溝９０の断面形状はＶ字状であり、溝９０の内側面と第１面３１とがなす角度は、１３５°に設定されている。溝９０は、第２の縦穴４９の開口縁から５ｍｍの間隔を隔てて形成されている。即ち、溝９０は、第２の縦穴４９の開口縁に至っておらず、第２の縦穴４９と同心円状に形成されている。また、溝９０の開口幅Ｌ１は２ｍｍであり、溝９０の深さＬ２は１ｍｍである。従って、溝９０の開口幅Ｌ１及び溝９０の深さＬ２は、前記接着剤層２０の厚さＬ３（２５０μｍ）よりも大きくなるように設定されている。そして、溝９０の中心線Ｌ４における直径は、６．５ｍｍとなっている。
【００３８】
また、溝９１は、溝９０と略同様の構成を有している。即ち、本実施形態の溝９１の断面形状もＶ字状であり、溝９１の内側面と第１面３１とがなす角度は、１３５°に設定されている。溝９１は、第２のピン挿入穴８２の開口縁から５ｍｍの間隔を隔てて形成されている。即ち、溝９１は、第２のピン挿入穴８２の開口縁に至っておらず、第２のピン挿入穴８２と同心円状に形成されている。また、溝９１の開口幅は２ｍｍであり、溝９１の深さは１ｍｍである。従って、溝９１の開口幅及び溝９１の深さは、接着剤層２０の厚さＬ３よりも大きくなるように設定されている。そして、溝９１の中心線における直径は、７．０ｍｍとなっている。
【００３９】
図１，図３に示されるように、接着剤層２０は、セラミック絶縁板１０の接合面１２と金属ベース３０の第１面３１とを接合している。接着剤層２０は、塗布時の粘度が３００ポイズ程度である耐熱性のシリコーン系接着剤（低粘度熱硬化性接着剤）の硬化物からなる層である。また、接着剤層２０は、トルエンやアセトンなどの有機溶剤を含んでいる。本実施形態において、接着剤層２０の熱伝導率は０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は約２００ｐｐｍ／℃となっている。なお、接着剤層２０の熱膨張係数は、０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）間の測定値の平均値をいう。また図３，図４に示されるように、接着剤層２０は、各溝９０，９１の外側領域に存在している。そして、接着剤層２０の一部は、各溝９０，９１内の空間に入り込んで溜まり９２を形成している。
【００４０】
なお、本実施形態の静電チャック１を使用する場合には、吸着用電極層５１に３ｋＶの電圧を印加して静電引力を発生させ、発生した静電引力を用いて半導体ウェハ２を吸着面１１に吸着させる。このとき、冷却用ガス穴４１を流れるヘリウムガスが、ガス噴出口から吸着面１１と半導体ウェハ２の裏面との間に供給され、半導体ウェハ２が冷却される。また、ヒータ電極層６１に電圧を印加してセラミック絶縁板１０を加熱することにより、吸着面１１に吸着されている半導体ウェハ２が加熱される。
【００４１】
さらに、半導体ウェハ２を吸着面１１から離脱させる場合には、ピン挿入穴８１，８２に挿入されたリフトピン８０を吸着面１１から上方に突出させて半導体ウェハ２を突き上げるようにする。
【００４２】
次に、静電チャック１の製造方法を説明する。
【００４３】
まず以下の手順でスラリーを調製する。アルミナ粉末（９２重量％）に、ＭｇＯ（１重量％）、ＣａＯ（１重量％）、ＳｉＯ２（６重量％）を混合し、ボールミルで５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥することにより、粉末を得る。次に、得られた粉末に、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、さらにトリクロロエチレン、ｎ−ブタノールを溶剤として加えた後、ボールミルで湿式混合することにより、アルミナグリーンシートを形成する際の出発材料となるスラリーを得る。
【００４４】
次に、このスラリーを、減圧脱泡した後、離型性の支持体（図示略）上に流し出して冷却することにより、溶剤を発散させる。その結果、厚さ０．８ｍｍの第１層〜第６層のアルミナグリーンシート（セラミック層１３〜１８となるべき未焼結セラミック層）が形成される。なお、第２層〜第６層のアルミナグリーンシートには、第１の縦穴４７を形成するための貫通孔が４箇所に設けられ、第２層，第３層のアルミナグリーンシートには、第１の縦穴４８を形成するための貫通孔が４箇所に設けられる。また、第１層〜第６層のアルミナグリーンシートには、第１のピン挿入穴８１を形成するための貫通孔が３箇所に設けられる。さらに、第１層のアルミナグリーンシートには、円環状ガス流路を形成するための貫通孔が設けられ、第４層のアルミナグリーンシートには、横穴４２を形成するための貫通孔が設けられる。また、第６層のアルミナグリーンシートには、第１の吸着側端子穴及び第１のヒータ側端子穴を形成するための貫通孔が設けられる。また、第３層〜第５層のアルミナグリーンシートには、スルーホール導体を形成するための貫通穴が設けられる。なお、各貫通孔は、アルミナグリーンシートを型抜きまたは機械加工することにより形成される。
【００４５】
また、上記したアルミナグリーンシート用の粉末にタングステン粉末を混合する。これをアルミナグリーンシートの作製時と同様の方法によってスラリー状にし、メタライズペーストを得る。
【００４６】
次に、第３層のアルミナグリーンシートの上面上に、従来周知のペースト印刷装置（例えばスクリーン印刷装置）を用いて、吸着用電極層５１となるメタライズペーストを印刷塗布する。また、第６層のアルミナグリーンシートの上面上に、ペースト印刷装置を用いて、ヒータ電極層６１となるメタライズペーストを印刷塗布する。この後、印刷されたメタライズペーストを乾燥する。
【００４７】
次に、冷却用ガス穴４１が形成されるように各貫通孔を位置合わせした状態で、第１層〜第６層のアルミナグリーンシートを熱圧着し、厚さを約５ｍｍとしたグリーンシート積層体を形成する。さらに、グリーンシート積層体を、所定の円板状（本実施形態では、直径３００ｍｍの円板状）にカットする。
【００４８】
次に、上記グリーンシート積層体を大気中にて２５０℃で１０時間脱脂し、さらに還元雰囲気中１４００〜１６００℃にて所定時間焼成する。その結果、アルミナ及びタングステンが同時焼結し、所望構造のセラミック絶縁板１０が得られる。この焼成により、寸法が約２０％小さくなるため、セラミック絶縁板１０の厚さは約４ｍｍとなる。その後、セラミック絶縁板１０の表裏両面を研磨することにより、セラミック絶縁板１０の厚さを３ｍｍにする加工を行うとともに、吸着面１１及び接合面１２の平面度を３０μｍ以下とする加工を行う。
【００４９】
次に、吸着側端子ピンにニッケルめっきを施し、ニッケルめっきを施した吸着側端子ピンを吸着側パッドに対してロウ付けまたははんだ付けする。また、ヒータ側端子ピンにニッケルめっきを施し、ニッケルめっきを施したヒータ側端子ピンをヒータ側パッドに対してロウ付けまたははんだ付けする。
【００５０】
次に、金属ベース３０に対して、レーザー加工機を用いたレーザー加工を行うことにより、第２の縦穴４９を４箇所に貫通形成するとともに、３個の第２のピン挿入穴８２を３箇所に貫通形成する。さらに、レーザー加工を行うことにより、金属ベース３０の第１面３１上に、第２の縦穴４９を包囲する溝９０を形成するとともに、第２のピン挿入穴８２を包囲する溝９１を形成する。さらに、金属ベース３０の第１面３１上に、従来周知のスクリーン印刷装置を用いて、液状の接着剤を１回または複数回印刷塗布し、所定厚さの接着剤層２０を形成する。ここで、接着剤層２０の厚さは、セラミック絶縁板１０を金属ベース３０に接合する際に圧縮されることを考慮して、接合後の接着剤層２０の厚さＬ３の例えば１．４倍に設定される。また、第１面３１上に塗布された接着剤は、粘度が３００ポイズ程度であるために溝９０，９１の外側領域を流動するが、一部が溝９０，９１内の空間に入り込んで溜まり９２を形成するため、接着剤が溝９０，９１を越えて溝９０，９１の内側領域に流れ込むことが防止される。
【００５１】
次に、第１の縦穴４７と第２の縦穴４９とを位置合わせするとともに、第１のピン挿入穴８１と第２のピン挿入穴８２とを位置合わせした状態で、上記したセラミック絶縁板１０を、吸着面１１を上にした状態で接着剤層２０の上に載置する。そして、セラミック絶縁板１０の吸着面１１上に錘（図示略）を載置して垂直方向に押圧力を加える。その結果、接着剤層２０が厚さ方向に圧縮されてセラミック絶縁板１０の接合面１２と金属ベース３０の第１面３１との両方に接触する。なお、セラミック絶縁板１０と金属ベース３０との接合部分の外周縁からは余剰の接着剤がはみ出すが、接着後に研削等によって接着剤の余剰部分を除去すればよい。
【００５２】
その後、加熱処理を所定時間行い、接着剤層２０を硬化させる。なお、本実施形態の接着剤層２０は、加熱時に硬化温度（１５０℃程度）よりも低い温度（８０℃以上９０℃以下）で一旦軟化して液状となる。このとき、接着剤は、粘度が３００ポイズ程度となるために再び溝９０，９１の外側領域を流動するが、既に接着剤層２０の一部が溝９０，９１内の空間に入り込んで溜まり９２を形成しているため、接着剤が溝９０，９１を越えて溝９０，９１の内側領域に流れ込むことが防止される。その後、接着剤がさらに加熱されて硬化すれば、接着剤層２０を介してセラミック絶縁板１０の接合面１２と金属ベース３０の第１面３１とが接合され、静電チャック１が完成する。
【００５３】
次に、静電チャックの評価方法及びその結果を説明する。
【００５４】
まず、複数の測定用サンプルを次のように準備した。図５に示されるように、本実施形態と同じ静電チャックを準備し、これを実施例１とした。即ち、実施例１の静電チャックでは、断面形状が「Ｖ字状」の溝（溝９０，９１）を「ベース（金属ベース３０）」に形成し、溝の開口幅を２ｍｍに設定し、溝の深さを１ｍｍに設定し、穴（穴４９，８２）の開口縁から溝までの間隔を５ｍｍに設定した。また、溝の開口幅を実施例１の場合よりも狭く（２ｍｍ→１ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例２とした。一方、溝の開口幅を実施例１の場合よりも広く（２ｍｍ→５ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例３とした。また、溝の深さを実施例１の場合よりも深く（１ｍｍ→５ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例４とした。さらに、穴の開口縁から溝までの間隔を実施例１の場合よりも広く（５ｍｍ→１０ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例５とした。一方、穴の開口縁から溝までの間隔を実施例１の場合よりも狭く（５ｍｍ→２ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例６とした。また、溝の開口幅を実施例１の場合よりも広く（２ｍｍ→３ｍｍ）するとともに、溝の深さを実施例１の場合よりも深く（１ｍｍ→３ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例７とした。さらに、溝の断面形状を「Ｖ字状（実施例１）」→「矩形状」に変更した静電チャックを準備し、これを実施例８とした。また、溝の断面形状を「Ｖ字状（実施例１）」→「Ｕ字状」に変更した静電チャックを準備し、これを実施例９とした。また、溝を「ベース」ではなく「セラミック（セラミック絶縁板１０）」に形成した静電チャックを準備し、これを実施例１０とした。また、溝を「ベース」及び「セラミック」の両方に形成した静電チャックを準備し、これを実施例１１とした。なお、溝が「ベース」にも「セラミック」にも形成されていない静電チャックを準備し、これを比較例とした。
【００５５】
その結果、比較例では、ベース（またはセラミック）に塗布されている接着剤層が、硬化前や硬化時（即ち液状である場合）において穴に流れ込んでしまった（図５の「はみ出し：有」参照）。また、比較例では、接着剤層を硬化させたとしても、穴の開口縁から接着剤層までの間隔が一定ではなく、吸着面において接着剤層の直上となる領域がばらついてしまったため、吸着面における温度差が大きくなり（図５の「吸着面均一性：不良」参照）、吸着面に吸着された半導体ウェハを均一に加熱または冷却できなかった。
【００５６】
一方、実施例１〜１１では、ベース（またはセラミック）に塗布されている接着剤層の一部が、溝に入り込んで溜まりを形成したため、接着層が溝の内側領域にある穴に流れ込むことはなかった（図５の「はみ出し：無」参照）。また、接着剤層の一部が溜まりを形成したことにより、穴の開口縁から接着剤層までの間隔が一定になり、吸着面において接着剤層の直上となる領域にばらつきが生じなくなったため、吸着面における温度差が小さくなり（図５の「吸着面均一性：良好」参照）、吸着面に吸着された半導体ウェハを均一に加熱または冷却することができた。特に、実施例２，３の結果から、溝の開口幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば、吸着面均一性が良好になることが証明された。また、実施例１，４の結果から、溝の深さを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば、吸着面均一性が良好になることが証明された。
【００５７】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５８】
（１）本実施形態の静電チャック１によれば、金属ベース３０の第１面３１に塗布されている接着剤層２０の粘度が低下することにより、接着剤層２０の流動性が高くなったとしても、接着剤層２０の一部は、第２の縦穴４９を包囲する溝９０や第２のピン挿入穴８２を包囲する溝９１に入り込んで溜まり９２を形成する。その結果、接着剤層２０が溝９０，９１の内側領域に侵入しにくくなるため、接着剤層２０の穴４９，８２への流れ込みを防止することができる。しかも、接着剤層２０の一部が溝９０，９１に入り込むことにより、接着剤層２０の接着範囲（即ち、吸着面１１において接着剤層２０の直上となる領域）が一定になるため、吸着面１１の温度分布が静電チャック１ごとにばらつきにくくなる。その結果、吸着面１１に載置された半導体ウェハ２を加熱または冷却する能力が、静電チャック１ごとにばらつきにくくなるため、吸着面１１の均熱性の低下を防止することができ、静電チャック１の歩留まりが向上する。また、本実施形態の接着剤層２０は、絶縁性を有するシリコーン系接着剤の硬化物からなる層である。このため、セラミック絶縁板１０と金属ベース３０との接合部分における絶縁抵抗が一定になり、穴４９，８２の近傍において絶縁抵抗が低下することがなくなるため、アーキングの発生を防止することができる。
【００５９】
（２）本実施形態のセラミック絶縁板１０は、セラミックグリーンシートの成形技術（即ち、セラミック層１３〜１８の成形技術）が確立されているアルミナを主成分とする材料からなるため、第１の縦穴４７や第１のピン挿入穴８１などを容易に形成することができる。また、本実施形態の金属ベース３０は、微細加工が可能な金属材料（本実施形態ではアルミニウム）からなるため、穴４９，８２や溝９０，９１などを容易に形成することができる。また、金属材料は熱伝導性に優れているため、冷却水路７１を流れる冷却水を用いてセラミック絶縁板１０を効果的に冷却することができる。
【００６０】
（３）本実施形態の接着剤層２０は、熱伝導率が比較的低いシリコーン系接着剤の硬化物からなっている。これにより、セラミック絶縁板１０と金属ベース３０との間で熱が伝達されにくくなるため、冷却水路７１を流れる冷却水によってセラミック絶縁板１０が過度に冷却されることがない。即ち、セラミック絶縁板１０を確実に冷却するためには、ヒータ電極層６１の出力を抑える必要があるため、結果としてヒータ電極層６１の直上となる領域と直上とはならない領域との温度差が小さくなる。従って、吸着面１１に吸着された半導体ウェハ２をより均一に加熱または冷却することができる。
【００６１】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、１つの穴（第２の縦穴４９または第２のピン挿入穴８２）が１つの溝（溝９０または溝９１）で包囲されていた。例えば図６〜図８に示されるように、隣接して配置された複数の穴を共通の１つの溝で包囲してもよい。詳述すると、図６，図７に示されるように、第２の縦穴２４９，３４９（第２の穴）と、第２の縦穴２４９，３４９に隣接し、第２の縦穴２４９，３４９よりも直径が小さい第２の縦穴２５０，３５０（第２の穴）とを、１つの溝１９０，１９１で包囲してもよい。特に、溝の形状を図７に示す溝１９１のような形状にすれば、第２の縦穴３４９の開口縁から溝１９１までの間隔や、第２の縦穴３５０の開口縁から溝１９１までの間隔を均一にしやすくなる。また、図８に示されるように、互いに直径が等しい３つの第２の縦穴４４９（第２の穴）を、１つの溝１９２で包囲してもよい。
【００６３】
・上記実施形態の溝９０，９１は、穴４９，８２を１周のみ包囲していたが、２周以上包囲していてもよい。しかし、接着剤層２０の接着範囲を大きくとるためには、溝９０，９１は、穴４９，８２を１周のみ包囲していることが好ましい。
【００６４】
・上記実施形態の溝９０，９１の断面形状はＶ字状であったが、断面形状が他の形状となる溝であってもよい。例えば、断面形状が矩形状の溝１９３（図９参照）であってもよいし、断面形状が三角形状の溝１９４（図１０参照）であってもよいし、断面形状がＵ字状の溝１９５（図１１参照）であってもよい。
【００６５】
なお、図１０に示される溝１９４は、溝１９４の外側領域側に位置する内側面と第１面３１とがなす角度（１５０°）が、溝１９４の内側領域側に位置する内側面と第１面３１とがなす角度（９０°）よりも大きくなっている。このため、溝１９４の外側領域に存在する接着剤層２０が溝１９４に入り込みやすくなるとともに、一旦溝１９４内の空間に入り込んだ接着剤層２０が溝１９４の内側領域に侵入しにくくなる。
【００６６】
・上記実施形態の静電チャック１では、金属ベース３０の第１面３１のみに溝９０，９１が設けられていた。しかし、図１２に示される静電チャック１１１のように、セラミック絶縁板１０の接合面１２のみに溝１９６が設けられていてもよい。なお、この場合、冷却水路７１は、上壁面（第１面３１側の面）が接合面１２から５ｍｍ以下の深さに位置するように配置されていてもよい。また、接合面１２及び第１面３１の両方に溝が設けられていてもよい。なお、溝が接合面１２及び第１面３１の両方に設けられている場合、接着剤層２０の一部が確実に溝内の空間に入り込むため、接着剤層２０が溝の内側領域によりいっそう侵入しにくくなる。
【００６７】
・上記実施形態の製造方法では、金属ベース３０に対して、レーザー加工機を用いたレーザー加工を行うことにより、溝９０，９１などを形成していたが、ドリルなどを用いた切削加工によって溝９０，９１などを形成してもよい。しかし、切削加工を行うと、切削屑が発生するという欠点があるため、上記実施形態のようにレーザー加工を行うことがよい。
【００６８】
・上記実施形態の静電チャック１では、セラミック絶縁板１０に設けられた第１の縦穴４７が直径１．０ｍｍに設定され、金属ベース３０に設けられた第２の縦穴４９が直径１．０ｍｍに設定されていた。即ち、第１の縦穴４７及び第２の縦穴４９は、直径が互いに等しく設定されていた。また上記実施形態の静電チャック１では、セラミック絶縁板１０に設けられた第１のピン挿入穴８１が直径２．０ｍｍに設定され、金属ベース３０に設けられた第２のピン挿入穴８２が直径２．０ｍｍに設定されていた。即ち、第１のピン挿入穴８１及び第２のピン挿入穴８２は、直径が互いに等しく設定されていた。
【００６９】
しかし、第１の縦穴４７及び第２の縦穴４９は、直径が互いに異なっていてもよい。例えば図１３に示される静電チャック１２１のように、第２の縦穴１４９（第２の穴）の直径を第１の縦穴１４７（第１の穴）の直径よりも大きくしてもよい。この場合、溝１９７は、連通しあう第１の縦穴１４７及び第２の縦穴１４９のうち大径のもの（第２の縦穴１４９）を包囲するように設けられる。同様に、第１のピン挿入穴８１及び第２のピン挿入穴８２も、直径が互いに異なっていてもよい。
【００７０】
・上記実施形態のセラミック絶縁板１０は、アルミナを主成分とする材料からなっていたが、例えばイットリアを主成分とする材料からなっていてもよい。なお、イットリアは、半導体の製造時に多用されるプラズマや腐食性ガスに対する耐食性が、アルミナよりも優れている。よって、セラミック絶縁板１０をイットリアによって形成すれば、吸着面１１の腐食をより確実に防止でき、吸着面１１の平面度がよりいっそう低下しにくくなるため、静電チャックのさらなる長寿命化を図ることができる。
【００７１】
・上記実施形態の静電チャック１では、半導体ウェハ２を被加工物としていたが、液晶パネルなどの他の部材を被加工物としてもよい。
【００７２】
・上記実施形態の静電チャック１では、半導体ウェハ２を冷却するヘリウムガスが流れる縦穴４７，４９と、半導体ウェハ２を突き上げるリフトピン８０を挿入するためのピン挿入穴８１，８２とが別々に設けられていた。しかし、縦穴４７，４９及びピン挿入穴８１，８２のいずれか一方を省略してもよい。具体的に言うと、ピン挿入穴８１，８２を省略するとともに、縦穴４７，４９に、ヘリウムガスを流す機能に加えて、リフトピン８０を挿入する機能を持たせてもよい。また、縦穴４７，４９を省略するとともに、ピン挿入穴８１，８２に、リフトピン８０を挿入する機能に加えて、ヘリウムガスを流す機能を持たせてもよい。
【００７３】
・上記実施形態の静電チャック１では、半導体ウェハ２を冷却するヘリウムガスが流れる縦穴４７，４９と、半導体ウェハ２を突き上げるリフトピン８０を挿入するためのピン挿入穴８１，８２とが、第１の穴及び第２の穴としての機能を有していた。しかし、吸着面１１の温度を測定するための温度計が挿入される温度測定用孔（図示略）や、上記実施形態における第１の吸着側端子穴（図示略）、第２の吸着側端子穴（図示略）、第１のヒータ側端子穴（図示略）及び第２のヒータ側端子穴（図示略）が、第１の穴及び第２の穴としての機能を有していてもよい。
【００７４】
・上記実施形態では、静電チャック１が半導体製造装置用部品として用いられていた。しかし、第１の穴及び第２の穴からの真空引きによって被加工物を第１主面に吸引保持する真空チャック、セラミック部材の内部に設けられた発熱体によって第１主面に載置された被加工物を加熱するセラミックヒータ、係止手段を用いて被加工物の外周部を機械的に保持するメカニカルチャックなどの他の部材を半導体製造装置用部品として用いてもよい。
【００７５】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００７６】
（１）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成し、前記溝の断面形状は、Ｖ字状であり、前記溝の内側面と前記支持面とがなす角度は１５０°以下であることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【００７７】
（２）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成し、前記溝の断面形状は、三角形状であり、前記溝の外側領域側に位置する内側面と前記支持面とがなす角度が、前記溝の内側領域側に位置する内側面と前記支持面とがなす角度よりも大きくなっていることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【００７８】
（３）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成し、前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下であるシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であり、前記接着剤は、１１０℃以上２００℃以下で硬化するとともに、硬化温度よりも低い温度である８０℃以上９０℃以下で一旦軟化することを特徴とする半導体製造装置用部品。
【００７９】
（４）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する複数の第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記複数の第１の穴に連通する複数の第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、連通しあう前記第１の穴及び前記第２の穴のうち大径のものを包囲する溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記接合材層が前記溝の内部空間に部分的に入り込んで溜まりを形成していることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【符号の説明】
【００８０】
１，１１１，１２１…半導体製造装置用部品としての静電チャック
２…被加工物としての半導体ウェハ
１０…セラミック部材としてのセラミック絶縁板
１１…第１主面としての吸着面
１２…第２主面としての接合面
２０…接合材層としての接着剤層
３０…ベース部材としての金属ベース
３１…支持面としての第１面
４７，１４７…第１の穴としての第１の縦穴
４９，１４９，２４９，２５０，３４９，３５０，４４９…第２の穴としての第２の縦穴
８１…第１の穴としての第１のピン挿入穴
８２…第２の穴としての第２のピン挿入穴
９０，９１，１９０，１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６，１９７…溝
９２…溜まり
Ｌ１…溝の開口幅
Ｌ２…溝の深さ
Ｌ３…接合材層の厚さ
【技術分野】
【０００１】
本発明は、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、半導体ウェハの加熱などに用いられる半導体製造装置用部品に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
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等の処理が行われている。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。そこで、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。
【０００３】
具体的に言うと、静電チャックは、セラミック絶縁板の内部に吸着用電極層を有している。その吸着用電極層に電圧を印加すると、静電引力が生じる。この静電引力を用いて、半導体ウェハがセラミック絶縁板の上面（吸着面）に吸着される。なお、静電チャックは、セラミック絶縁板の下面（接合面）と金属ベースの上面とを接合材層を介して接合することによって構成されている（例えば、特許文献１，２参照）。
【０００４】
例えば、特許文献１に記載の従来技術では、上記の接合材層として、シリコーン系接着剤が用いられている。また、特許文献２に記載の従来技術では、接合材層として、接着剤をゲル状やゴム状に固化したものなどが用いられている。なお、特許文献１，２には、接着剤を塗布した金属ベースの上面にセラミック絶縁板を載置した後、接着剤を熱硬化させれば、セラミック絶縁板と金属ベースとが接合される旨が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平４−２８７３４４号公報（図２など）
【特許文献２】特開平７−３３５７３１号公報（請求項１，２、図１など）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、静電チャックの信頼性を向上させるために、接着剤の耐熱性を高めることが従来から要求されている。そこで近年では、耐熱性を有するシリコーン系接着剤が開発されている。一般的に、耐熱性を有するシリコーン系接着剤は、熱硬化時に徐々に硬化して１５０℃程度で完全に硬化する。この種の接着剤は、硬化温度よりも低い温度（８０〜９０℃付近）に達した際に、一旦軟化して粘度が低下することで流動性が増すという性質がある。なお、静電チャックには、例えば、吸着面に吸着された半導体ウェハを冷却する冷却用ガスが流れる穴などが設けられている。具体的に言うと、セラミック絶縁板を厚さ方向に貫通して吸着面及び接合面にて開口する絶縁板側穴や、金属ベース１０１の上面にて開口し、絶縁板側穴に連通するベース側穴１０２が設けられている（図１４参照）。従って、金属ベース１０１の上面に塗布されている接着剤１０３が耐熱性を有するシリコーン系接着剤であれば、熱硬化時に温度が８０〜９０℃付近に達した際に、流動性が増した接着剤１０３がベース側穴１０２に流れ込んでしまう。
【０００７】
この問題を解決するために、接着剤１０３の塗布領域をベース側穴１０２の開口縁から離すことも考えられる（図１５参照）。しかし、流動性が増した接着剤１０３の流量調整は困難であるため、接着剤１０３を硬化させたとしても、ベース側穴１０２の開口縁から接着剤１０３までの間隔が一定ではなくなってしまう。しかも、接着剤１０３の接着範囲、ひいては、吸着面において接着剤１０３の直上となる領域の分布が、製造される静電チャックごとにばらついてしまう。なお、接着剤１０３が存在する領域は、接着剤１０３が存在しない領域よりも熱伝導率が高いため、セラミック絶縁板と金属ベース１０１との間で熱が伝達されやすい。よって、吸着面において接着剤１０３の直上となる領域が静電チャックごとにばらついていれば、吸着面に吸着された半導体ウェハを加熱または冷却する能力が静電チャックごとに異なってしまう。即ち、吸着面の均熱性が低下し、静電チャックの歩留まりが低下するという問題がある。
【０００８】
さらに、上記の接合材層が導電性を有する材料（例えばロウ材）からなる場合、ベース側穴１０２の近傍において絶縁抵抗が低下するため、アーキングが発生して金属ベース１０１の一部が飛散するなどの問題がある。
【０００９】
本発明は上記の課題に鑑みてなされたものであり、その第１の目的は、接合材層の穴への流れ込みを防止できるとともに、吸着面の均熱性の低下を防止することができる半導体製造装置用部品を提供することにある。また、第２の目的は、アーキングの発生を防止することができる半導体製造装置用部品を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
そして、上記課題を解決するための手段としては、被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成していることを特徴とする半導体製造装置用部品がある。
【００１１】
従って、上記手段の半導体製造装置用部品によれば、セラミック部材の第２主面やベース部材の支持面に塗布されている接合材層の粘度が低下することにより、接合材層の流動性が高くなったとしても、接合材層の一部は、穴（第１の穴または第２の穴）を包囲する溝に入り込んで溜まりを形成する。その結果、接合材層が溝の内側領域に侵入しにくくなるため、接合材層の穴への流れ込みを防止することができる。しかも、接合材層の一部が溝に入り込むことにより、接合材層の接着範囲（即ち、吸着面である第１主面において接合材層の直上となる領域）が一定になるため、第１主面の温度分布が半導体製造装置用部品ごとにばらつきにくくなる。その結果、第１主面に載置された被加工物を加熱または冷却する能力が、半導体製造装置用部品ごとにばらつきにくくなるため、第１主面の均熱性の低下を防止することができ、半導体製造装置用部品の歩留まりが向上する。また、接合材層が絶縁性を有するシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であれば、セラミック部材とベース部材との接合部分における絶縁抵抗が一定になり、穴の近傍において絶縁抵抗が低下することがなくなるため、アーキングの発生を防止することができる。
【００１２】
ここで、前記セラミック部材の厚さは特に限定されないが、例えば２ｍｍ以上７ｍｍ以下であってもよい。なお、セラミック部材の厚さが２ｍｍ未満になると、セラミック部材が薄くなりすぎるため、セラミック部材の強度が低下して破損する可能性がある。一方、セラミック部材の厚さが７ｍｍよりも大きくなると、熱が伝達される距離（セラミック部材の第１主面からベース部材の支持面までの距離）が長くなるため、セラミック部材の熱を接合材層を介してベース部材側に逃がしにくくなる。その結果、温度制御性が低下する場合もありうる。
【００１３】
なお、セラミック部材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、窒化ほう素、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。
【００１４】
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半導体製造装置用部品には、高い耐食性が要求される。従って、前記セラミック部材は、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。このようにすれば、セラミック部材の第１主面の腐食を防止できるため、第１主面の平面度が低下しにくくなり、半導体製造装置用部品の長寿命化を図ることができる。
【００１５】
さらに、前記ベース部材を形成する材料としては、銅、アルミニウム、鉄、チタンなどを挙げることができる。また、前記接合材層を形成する材料としては、セラミック部材とベース部材とを接合させる力が大きい材料からなる層であることが好ましく、例えばインジウムなどの金属材料や、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。なお、前記溝内の空間に前記接合材層の一部を確実に入り込ませるためには、前記接合材層が、塗布時に高い流動性を有する低粘度熱硬化性接着剤の硬化物からなる層であることが好ましい。具体的に言うと、前記接合材層の塗布時の粘度は、５００ポイズ以下、特には１００ポイズ以上５００ポイズ以下であることが好ましい。仮に、塗布時の粘度が１００ポイズ未満になると、塗布時に接合材層の一部が溝を越えて溝の内側領域に到達しやすくなるため、接合材層が穴に流れ込みやすくなる。一方、塗布時の粘度が５００ポイズよりも大きくなると、接合材層の流動性が低下するため、接合材層の一部が溝内の空間に入り込まなくなる可能性がある。以上のことから、接合材層を形成する材料としては、塗布時の粘度が３００ポイズ程度であって、熱硬化時において温度が８０〜９０℃付近に達した際の粘度が１００ポイズ程度となる耐熱性を有するシリコーン樹脂などの樹脂材料を選択することができる。即ち、前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下であるシリコーン系接着剤（シリコーン樹脂からなる接着剤）の硬化物からなる層であることが好ましい。なお、シリコーン樹脂は高弾性率を有するため、接合材層がシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であれば、セラミック部材−ベース部材間に発生する熱応力を有効に緩和することができる。ここで、「シリコーン樹脂」とは、シロキサン結合（珪素と酸素との結合）による主骨格を有する高分子化合物のことをいう。
【００１６】
また、前記接合材層の厚さは特に限定されないが、例えば２５０μｍ以上３００μｍ以下に設定されていてもよい。ところで、ベース部材は、セラミック部材を保持する機能だけでなく、第１主面上の被加工物から発生する熱を外部に放出して被加工物を冷却する機能も有している。しかし、接合材層は、セラミック材料や金属材料よりも熱伝導率がかなり低い樹脂材料からなる可能性が高いため、接合材層の厚さが３００μｍよりも大きくなると、セラミック部材−ベース部材間で熱が伝達されにくくなり、被加工物からの熱を外部に放出することが困難になる。なお、接合材層の厚さが２５０μｍ未満になると、セラミック部材の第２主面やベース部材の支持面に凹凸が生じた場合に、接合材層が行き渡らない未接合部分が生じやすくなる。
【００１７】
前記セラミック部材には、少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられ、前記ベース部材には、前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられる。ここで、穴（第１の穴及び第２の穴）の用途は特に限定されないが、例えば、前記穴を、前記第１主面に載置された前記被加工物を冷却する冷却用ガスが流れる冷却用ガス穴として用いてもよい。なお、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。また、前記穴を、前記被加工物を押し上げて前記第１主面から離間させる押し上げ部材を挿入するための穴（押し上げ部材挿入穴）として用いてもよい。
【００１８】
前記溝は、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方において、前記穴を包囲する位置に設けられる。即ち、前記溝は、前記第２主面のみに設けられていてもよいし、前記支持面のみに設けられていてもよいし、前記第２主面及び前記支持面の両方に設けられていてもよい。なお、溝が支持面のみに設けられている場合、金属材料や樹脂材料よりも硬いセラミック材料からなるセラミック部材に対して加工を行わなくても済むため、溝の形成が容易になる。また、溝が第２主面及び支持面の両方に設けられている場合、接合材層の一部が確実に溝内の空間に入り込むため、接合材層が溝の内側領域によりいっそう侵入しにくくなる。さらに、溝が第２主面及び支持面の両方に設けられている場合、半導体製造装置用部品を厚さ方向から見たときに、第２主面に設けられている溝と支持面に設けられている溝とが重なるように配置されていてもよいし、重なるように配置されていなくてもよい。
【００１９】
ここで、前記溝は、前記穴の開口縁から例えば５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔を隔てて形成されていてもよい。仮に、溝が穴の開口縁から５ｍｍ未満の間隔を隔てて形成されていると、溝の内側領域に侵入した液状の接合材層が穴の開口縁に到達しやすくなるため、接合材層が穴に流れ込みやすくなる。一方、溝が穴の開口縁から１０ｍｍよりも大きい間隔を隔てて形成されていると、接合材層が存在しない領域、即ち、セラミック部材とベース部材との間で熱が伝達されにくい領域が大きくなるため、第１主面に載置された被加工物を加熱または冷却する能力が低下してしまう。なお、溝は、前記穴の開口縁から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の範囲内であって、全周にわたり等しい間隔をへだてて形成されることが好ましい。
【００２０】
前記溝の平面視での形状は特に限定されないが、例えば略円形状や略矩形状などを挙げることができる。また、前記溝の断面形状も特に限定されないが、例えばＶ字状やＵ字状であれば、溝内の空間に接合材層の一部が流れ込みやすくなる。なお、溝の断面形状がＶ字状である場合、前記溝の内側面と前記支持面とがなす角度は１５０°以下であることがよい。仮に、前記溝の内側面と前記支持面とがなす角度が１５０°よりも大きいと、接合材層の一部が溝内の空間に流れ込んだとしても、接合材層の一部が溝からあふれ出て溝の内側領域に到達するおそれがある。また、前記溝は、前記穴と同心円状に形成されていてもよい。このようにした場合、溝内の空間に接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成することにより、穴の開口縁から接合材層までの間隔が一定になるため、第１主面の温度分布が半導体製造装置用部品ごとにばらつきにくくなる。
【００２１】
さらに、前記溝の開口幅及び前記溝の深さは、前記接合材層の厚さよりも大きくなるように設定されていてもよい。このようにすれば、接合材層の一部が確実に溝内の空間に入り込むため、接合材層が溝の内側領域によりいっそう侵入しにくくなる。
【００２２】
ここで、前記溝の開口幅は例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記溝の深さは例えば１ｍｍ以上５ｍｍ以下であってもよい。仮に、溝の開口幅や深さが１ｍｍ未満であると、溝内の空間に接合材層の一部が入りきらなくなるため、液状の接合材層が溝を越えて溝の内側領域に侵入してしまう。一方、溝の開口幅や深さが５ｍｍよりも大きくなると、溝内の空間において接合材層が存在しない領域、即ち、セラミック部材とベース部材との間で熱が伝達されにくい領域が生じるため、第１主面の温度分布が不均一になってしまう。
【図面の簡単な説明】
【００２３】
【図１】本発明を具体化した一実施形態の静電チャックを示す概略断面図。
【図２】静電チャックを示す分解斜視図。
【図３】静電チャックを示す概略断面図。
【図４】穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図５】実施例１〜１１及び比較例を示す図表。
【図６】他の実施形態における穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図７】他の実施形態における穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図８】他の実施形態における穴、溝及び接着剤層の位置関係を示す説明図。
【図９】他の実施形態における溝及び溜まりを示す概略断面図。
【図１０】他の実施形態における溝及び溜まりを示す概略断面図。
【図１１】他の実施形態における溝及び溜まりを示す概略断面図。
【図１２】他の実施形態における静電チャックを示す要部断面図。
【図１３】他の実施形態における静電チャックを示す要部断面図。
【図１４】従来技術における問題点を示す説明図。
【図１５】従来技術における問題点を示す説明図。
【発明を実施するための形態】
【００２４】
以下、本発明の半導体製造装置用部品を静電チャックに具体化した一実施形態を図面に基づき詳細に説明する。
【００２５】
図１に示されるように、本実施形態の静電チャック１は、吸着面１１に半導体ウェハ２（被加工物）を吸着するための装置である。静電チャック１は、セラミック絶縁板１０（セラミック部材）と、セラミック絶縁板１０の接合面１２側に接着剤層２０（接合材層）を介して接合される金属ベース３０（ベース部材）とを備えている。
【００２６】
図１〜図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、直径３００ｍｍ×厚さ３．０ｍｍの平面視略円形状の板状物である。セラミック絶縁板１０は、第１主面である吸着面１１、及び、第２主面である接合面１２を有している。セラミック絶縁板１０は、アルミナを主成分とする焼結体からなり、６層のセラミック層１３〜１８を積層した構造を有している。本実施形態において、セラミック絶縁板１０の熱伝導率は３２Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は７．７ｐｐｍ／℃となっている。なお、セラミック絶縁板１０の熱膨張係数は、３０℃〜２５０℃間の測定値の平均値をいう。
【００２７】
また、セラミック絶縁板１０は、冷却用ガス穴４１を内部に有している。冷却用ガス穴４１には、吸着面１１に吸着された半導体ウェハ２を冷却するヘリウムガス（冷却用ガス）が流れるようになっている。そして、冷却用ガス穴４１は、第４層のセラミック層１６内に、セラミック絶縁板１０の平面方向に延びる横穴４２を備えている。横穴４２は、断面矩形状をなし、セラミック絶縁板１０の厚さ方向の長さが０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下（本実施形態では１．０ｍｍ）に設定されるとともに、セラミック絶縁板１０の平面方向の長さが１．０ｍｍに設定されている。また、冷却用ガス穴４１は、第１層のセラミック層１３内に内周側及び外周側の円環状ガス流路（図示略）を備えている。外周側の円環状ガス流路には、吸着面１１にて開口する複数のガス噴出口（図示略）が設けられている。
【００２８】
さらに図１，図３に示されるように、冷却用ガス穴４１は、セラミック絶縁板１０の厚さ方向に延びる直径１．０ｍｍの第１の縦穴４７，４８をさらに備えている。セラミック絶縁板１０の内周側に位置する第１の縦穴４７（第１の穴）は、セラミック絶縁板１０内における４箇所に設けられ、中央部分が横穴４２に連通するとともに、吸着面１１側の端部が内周側の円環状ガス流路に連通する一方、接合面１２側の端部が接合面１２にて開口している。また、セラミック絶縁板１０の外周側に位置する第１の縦穴４８は、セラミック絶縁板１０内における４箇所に設けられ、吸着面１１側の端部が外周側の円環状ガス流路に連通する一方、接合面１２側の端部が横穴４２に連通している。
【００２９】
図１〜図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、同セラミック絶縁板１０の厚さ方向に延びる直径２．０ｍｍの第１のピン挿入穴８１（第１の穴）を備えている。第１のピン挿入穴８１は、セラミック絶縁板１０内における３箇所に設けられ、吸着面１１側の端部が吸着面１１にて開口する一方、接合面１２側の端部が接合面１２にて開口している。なお、第１のピン挿入穴８１には、吸着面１１に吸着された半導体ウェハ２を押し上げて吸着面１１から離間させるリフトピン８０（図３参照）が挿入されるようになっている。本実施形態のリフトピン８０は、アルミニウムからなる棒状部材である。
【００３０】
図１，図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、吸着用電極層５１を内部に有している。吸着用電極層５１は、タングステンを主成分として形成された層であって、セラミック絶縁板１０内において横穴４２よりも吸着面１１側（具体的には、第３層のセラミック層１５上）に配置されている。なお、吸着用電極層５１は、第３層〜第５層のセラミック層１５〜１７を貫通するスルーホール導体（図示略）の上端面に電気的に接続され、スルーホール導体の下端面は、第５層のセラミック層１７の下面上に形成された吸着側パッド（図示略）に電気的に接続されている。さらに、第６層のセラミック層１８の所定箇所には、吸着側パッドを露出させる第１の吸着側端子穴（図示略）が形成され、吸着側パッドの表面上には、吸着側端子ピン（図示略）がロウ付けまたははんだ付けによって接合されている。吸着側端子ピンは、前記金属ベース３０に設けられた第２の吸着側端子穴（図示略）内に収容されている。そして、吸着側端子ピンには、吸着側外部端子（図示略）が接合された状態で電圧が印加されるようになっている。
【００３１】
図１，図３に示されるように、セラミック絶縁板１０は、同セラミック絶縁板１０を加熱するヒータ電極層６１を内部に有している。ヒータ電極層６１は、タングステンを主成分として形成された層であって、セラミック絶縁板１０内において横穴４２よりも接合面１２側（具体的には、第６層のセラミック層１８上）に配置されている。ヒータ電極層６１は、平面視渦巻き状に配置されている。なお、ヒータ電極層６１は、第５層のセラミック層１７の下面上に形成されたヒータ側パッド（図示略）に電気的に接続されている。さらに、第６層のセラミック層１８の所定箇所には、ヒータ側パッドを露出させる第１のヒータ側端子穴（図示略）が形成され、ヒータ側パッドの表面上には、ヒータ側端子ピン（図示略）がロウ付けまたははんだ付けによって接合されている。ヒータ側端子ピンは、金属ベース３０に設けられた第２のヒータ側端子穴（図示略）内に収容されている。そして、ヒータ側端子ピンには、ヒータ側外部端子（図示略）が接合された状態で電圧が印加されるようになっている。
【００３２】
図１〜図３に示されるように、金属ベース３０は、アルミニウムを主成分とする材料からなっている。本実施形態において、金属ベース３０の熱伝導率は２３６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は約２３ｐｐｍ／℃となっている。なお、金属ベース３０の熱膨張係数は、０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）間の測定値の平均値をいう。また、金属ベース３０は、直径３４０ｍｍ×厚さ２０ｍｍの略円板状である。即ち、金属ベース３０の直径は、セラミック絶縁板１０の直径（３００ｍｍ）よりも大きく設定されている。金属ベース３０は、セラミック絶縁板１０を支持する支持面である第１面３１と、第１面３１の反対側に位置する第２面３２とを有している。
【００３３】
また、金属ベース３０は、平面視渦巻状に配置された冷却水路７１を内部に有している。冷却水路７１には、セラミック絶縁板１０を冷却する冷却水が流れるようになっている。冷却水路７１には、第２面３２にて開口する複数の冷却水通路７３が設けられている。
【００３４】
さらに図１〜図４に示されるように、金属ベース３０は、同金属ベース３０の厚さ方向に延びる直径１．０ｍｍの第２の縦穴４９（第２の穴）を備えている。この第２の縦穴４９には、外部配管（図示略）を介してヘリウムガスが供給されるようになっている。第２の縦穴４９は、金属ベース３０内における４箇所に設けられ、第１面３１側の端部が第１の縦穴４７に連通する一方、第２面３２側の端部が第２面３２にて開口している。そして、第２の縦穴４９は、冷却水路７１を避けて配置されている。
【００３５】
また図１〜図３に示されるように、金属ベース３０は、同金属ベース３０の厚さ方向に延びる直径２．０ｍｍの第２のピン挿入穴８２（第２の穴）を備えている。第２のピン挿入穴８２は、金属ベース３０内における３箇所に設けられ、第１面３１側の端部が第１のピン挿入穴８１に連通する一方、第２面３２側の端部が第２面３２にて開口している。この第２のピン挿入穴８２には、リフトピン８０が挿入されるようになっている。そして、第２のピン挿入穴８２は、冷却水路７１を避けて配置されている。
【００３６】
図１〜図４に示されるように、金属ベース３０の第１面３１には、第２の縦穴４９を包囲する位置に、平面視円環状の溝９０が設けられている。また、金属ベース３０の第１面３１には、第２のピン挿入穴８２を包囲する位置に、平面視円環状の溝９１が設けられている。即ち、本実施形態の溝９０，９１は、セラミック絶縁板１０の接合面１２には設けられておらず、第１面３１のみに設けられている。
【００３７】
図３，図４に示されるように、本実施形態の溝９０の断面形状はＶ字状であり、溝９０の内側面と第１面３１とがなす角度は、１３５°に設定されている。溝９０は、第２の縦穴４９の開口縁から５ｍｍの間隔を隔てて形成されている。即ち、溝９０は、第２の縦穴４９の開口縁に至っておらず、第２の縦穴４９と同心円状に形成されている。また、溝９０の開口幅Ｌ１は２ｍｍであり、溝９０の深さＬ２は１ｍｍである。従って、溝９０の開口幅Ｌ１及び溝９０の深さＬ２は、前記接着剤層２０の厚さＬ３（２５０μｍ）よりも大きくなるように設定されている。そして、溝９０の中心線Ｌ４における直径は、６．５ｍｍとなっている。
【００３８】
また、溝９１は、溝９０と略同様の構成を有している。即ち、本実施形態の溝９１の断面形状もＶ字状であり、溝９１の内側面と第１面３１とがなす角度は、１３５°に設定されている。溝９１は、第２のピン挿入穴８２の開口縁から５ｍｍの間隔を隔てて形成されている。即ち、溝９１は、第２のピン挿入穴８２の開口縁に至っておらず、第２のピン挿入穴８２と同心円状に形成されている。また、溝９１の開口幅は２ｍｍであり、溝９１の深さは１ｍｍである。従って、溝９１の開口幅及び溝９１の深さは、接着剤層２０の厚さＬ３よりも大きくなるように設定されている。そして、溝９１の中心線における直径は、７．０ｍｍとなっている。
【００３９】
図１，図３に示されるように、接着剤層２０は、セラミック絶縁板１０の接合面１２と金属ベース３０の第１面３１とを接合している。接着剤層２０は、塗布時の粘度が３００ポイズ程度である耐熱性のシリコーン系接着剤（低粘度熱硬化性接着剤）の硬化物からなる層である。また、接着剤層２０は、トルエンやアセトンなどの有機溶剤を含んでいる。本実施形態において、接着剤層２０の熱伝導率は０．１６Ｗ／（ｍ・Ｋ）、熱膨張係数は約２００ｐｐｍ／℃となっている。なお、接着剤層２０の熱膨張係数は、０℃〜ガラス転移温度（Ｔｇ）間の測定値の平均値をいう。また図３，図４に示されるように、接着剤層２０は、各溝９０，９１の外側領域に存在している。そして、接着剤層２０の一部は、各溝９０，９１内の空間に入り込んで溜まり９２を形成している。
【００４０】
なお、本実施形態の静電チャック１を使用する場合には、吸着用電極層５１に３ｋＶの電圧を印加して静電引力を発生させ、発生した静電引力を用いて半導体ウェハ２を吸着面１１に吸着させる。このとき、冷却用ガス穴４１を流れるヘリウムガスが、ガス噴出口から吸着面１１と半導体ウェハ２の裏面との間に供給され、半導体ウェハ２が冷却される。また、ヒータ電極層６１に電圧を印加してセラミック絶縁板１０を加熱することにより、吸着面１１に吸着されている半導体ウェハ２が加熱される。
【００４１】
さらに、半導体ウェハ２を吸着面１１から離脱させる場合には、ピン挿入穴８１，８２に挿入されたリフトピン８０を吸着面１１から上方に突出させて半導体ウェハ２を突き上げるようにする。
【００４２】
次に、静電チャック１の製造方法を説明する。
【００４３】
まず以下の手順でスラリーを調製する。アルミナ粉末（９２重量％）に、ＭｇＯ（１重量％）、ＣａＯ（１重量％）、ＳｉＯ２（６重量％）を混合し、ボールミルで５０〜８０時間湿式粉砕した後、脱水乾燥することにより、粉末を得る。次に、得られた粉末に、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、さらにトリクロロエチレン、ｎ−ブタノールを溶剤として加えた後、ボールミルで湿式混合することにより、アルミナグリーンシートを形成する際の出発材料となるスラリーを得る。
【００４４】
次に、このスラリーを、減圧脱泡した後、離型性の支持体（図示略）上に流し出して冷却することにより、溶剤を発散させる。その結果、厚さ０．８ｍｍの第１層〜第６層のアルミナグリーンシート（セラミック層１３〜１８となるべき未焼結セラミック層）が形成される。なお、第２層〜第６層のアルミナグリーンシートには、第１の縦穴４７を形成するための貫通孔が４箇所に設けられ、第２層，第３層のアルミナグリーンシートには、第１の縦穴４８を形成するための貫通孔が４箇所に設けられる。また、第１層〜第６層のアルミナグリーンシートには、第１のピン挿入穴８１を形成するための貫通孔が３箇所に設けられる。さらに、第１層のアルミナグリーンシートには、円環状ガス流路を形成するための貫通孔が設けられ、第４層のアルミナグリーンシートには、横穴４２を形成するための貫通孔が設けられる。また、第６層のアルミナグリーンシートには、第１の吸着側端子穴及び第１のヒータ側端子穴を形成するための貫通孔が設けられる。また、第３層〜第５層のアルミナグリーンシートには、スルーホール導体を形成するための貫通穴が設けられる。なお、各貫通孔は、アルミナグリーンシートを型抜きまたは機械加工することにより形成される。
【００４５】
また、上記したアルミナグリーンシート用の粉末にタングステン粉末を混合する。これをアルミナグリーンシートの作製時と同様の方法によってスラリー状にし、メタライズペーストを得る。
【００４６】
次に、第３層のアルミナグリーンシートの上面上に、従来周知のペースト印刷装置（例えばスクリーン印刷装置）を用いて、吸着用電極層５１となるメタライズペーストを印刷塗布する。また、第６層のアルミナグリーンシートの上面上に、ペースト印刷装置を用いて、ヒータ電極層６１となるメタライズペーストを印刷塗布する。この後、印刷されたメタライズペーストを乾燥する。
【００４７】
次に、冷却用ガス穴４１が形成されるように各貫通孔を位置合わせした状態で、第１層〜第６層のアルミナグリーンシートを熱圧着し、厚さを約５ｍｍとしたグリーンシート積層体を形成する。さらに、グリーンシート積層体を、所定の円板状（本実施形態では、直径３００ｍｍの円板状）にカットする。
【００４８】
次に、上記グリーンシート積層体を大気中にて２５０℃で１０時間脱脂し、さらに還元雰囲気中１４００〜１６００℃にて所定時間焼成する。その結果、アルミナ及びタングステンが同時焼結し、所望構造のセラミック絶縁板１０が得られる。この焼成により、寸法が約２０％小さくなるため、セラミック絶縁板１０の厚さは約４ｍｍとなる。その後、セラミック絶縁板１０の表裏両面を研磨することにより、セラミック絶縁板１０の厚さを３ｍｍにする加工を行うとともに、吸着面１１及び接合面１２の平面度を３０μｍ以下とする加工を行う。
【００４９】
次に、吸着側端子ピンにニッケルめっきを施し、ニッケルめっきを施した吸着側端子ピンを吸着側パッドに対してロウ付けまたははんだ付けする。また、ヒータ側端子ピンにニッケルめっきを施し、ニッケルめっきを施したヒータ側端子ピンをヒータ側パッドに対してロウ付けまたははんだ付けする。
【００５０】
次に、金属ベース３０に対して、レーザー加工機を用いたレーザー加工を行うことにより、第２の縦穴４９を４箇所に貫通形成するとともに、３個の第２のピン挿入穴８２を３箇所に貫通形成する。さらに、レーザー加工を行うことにより、金属ベース３０の第１面３１上に、第２の縦穴４９を包囲する溝９０を形成するとともに、第２のピン挿入穴８２を包囲する溝９１を形成する。さらに、金属ベース３０の第１面３１上に、従来周知のスクリーン印刷装置を用いて、液状の接着剤を１回または複数回印刷塗布し、所定厚さの接着剤層２０を形成する。ここで、接着剤層２０の厚さは、セラミック絶縁板１０を金属ベース３０に接合する際に圧縮されることを考慮して、接合後の接着剤層２０の厚さＬ３の例えば１．４倍に設定される。また、第１面３１上に塗布された接着剤は、粘度が３００ポイズ程度であるために溝９０，９１の外側領域を流動するが、一部が溝９０，９１内の空間に入り込んで溜まり９２を形成するため、接着剤が溝９０，９１を越えて溝９０，９１の内側領域に流れ込むことが防止される。
【００５１】
次に、第１の縦穴４７と第２の縦穴４９とを位置合わせするとともに、第１のピン挿入穴８１と第２のピン挿入穴８２とを位置合わせした状態で、上記したセラミック絶縁板１０を、吸着面１１を上にした状態で接着剤層２０の上に載置する。そして、セラミック絶縁板１０の吸着面１１上に錘（図示略）を載置して垂直方向に押圧力を加える。その結果、接着剤層２０が厚さ方向に圧縮されてセラミック絶縁板１０の接合面１２と金属ベース３０の第１面３１との両方に接触する。なお、セラミック絶縁板１０と金属ベース３０との接合部分の外周縁からは余剰の接着剤がはみ出すが、接着後に研削等によって接着剤の余剰部分を除去すればよい。
【００５２】
その後、加熱処理を所定時間行い、接着剤層２０を硬化させる。なお、本実施形態の接着剤層２０は、加熱時に硬化温度（１５０℃程度）よりも低い温度（８０℃以上９０℃以下）で一旦軟化して液状となる。このとき、接着剤は、粘度が３００ポイズ程度となるために再び溝９０，９１の外側領域を流動するが、既に接着剤層２０の一部が溝９０，９１内の空間に入り込んで溜まり９２を形成しているため、接着剤が溝９０，９１を越えて溝９０，９１の内側領域に流れ込むことが防止される。その後、接着剤がさらに加熱されて硬化すれば、接着剤層２０を介してセラミック絶縁板１０の接合面１２と金属ベース３０の第１面３１とが接合され、静電チャック１が完成する。
【００５３】
次に、静電チャックの評価方法及びその結果を説明する。
【００５４】
まず、複数の測定用サンプルを次のように準備した。図５に示されるように、本実施形態と同じ静電チャックを準備し、これを実施例１とした。即ち、実施例１の静電チャックでは、断面形状が「Ｖ字状」の溝（溝９０，９１）を「ベース（金属ベース３０）」に形成し、溝の開口幅を２ｍｍに設定し、溝の深さを１ｍｍに設定し、穴（穴４９，８２）の開口縁から溝までの間隔を５ｍｍに設定した。また、溝の開口幅を実施例１の場合よりも狭く（２ｍｍ→１ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例２とした。一方、溝の開口幅を実施例１の場合よりも広く（２ｍｍ→５ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例３とした。また、溝の深さを実施例１の場合よりも深く（１ｍｍ→５ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例４とした。さらに、穴の開口縁から溝までの間隔を実施例１の場合よりも広く（５ｍｍ→１０ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例５とした。一方、穴の開口縁から溝までの間隔を実施例１の場合よりも狭く（５ｍｍ→２ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例６とした。また、溝の開口幅を実施例１の場合よりも広く（２ｍｍ→３ｍｍ）するとともに、溝の深さを実施例１の場合よりも深く（１ｍｍ→３ｍｍ）した静電チャックを準備し、これを実施例７とした。さらに、溝の断面形状を「Ｖ字状（実施例１）」→「矩形状」に変更した静電チャックを準備し、これを実施例８とした。また、溝の断面形状を「Ｖ字状（実施例１）」→「Ｕ字状」に変更した静電チャックを準備し、これを実施例９とした。また、溝を「ベース」ではなく「セラミック（セラミック絶縁板１０）」に形成した静電チャックを準備し、これを実施例１０とした。また、溝を「ベース」及び「セラミック」の両方に形成した静電チャックを準備し、これを実施例１１とした。なお、溝が「ベース」にも「セラミック」にも形成されていない静電チャックを準備し、これを比較例とした。
【００５５】
その結果、比較例では、ベース（またはセラミック）に塗布されている接着剤層が、硬化前や硬化時（即ち液状である場合）において穴に流れ込んでしまった（図５の「はみ出し：有」参照）。また、比較例では、接着剤層を硬化させたとしても、穴の開口縁から接着剤層までの間隔が一定ではなく、吸着面において接着剤層の直上となる領域がばらついてしまったため、吸着面における温度差が大きくなり（図５の「吸着面均一性：不良」参照）、吸着面に吸着された半導体ウェハを均一に加熱または冷却できなかった。
【００５６】
一方、実施例１〜１１では、ベース（またはセラミック）に塗布されている接着剤層の一部が、溝に入り込んで溜まりを形成したため、接着層が溝の内側領域にある穴に流れ込むことはなかった（図５の「はみ出し：無」参照）。また、接着剤層の一部が溜まりを形成したことにより、穴の開口縁から接着剤層までの間隔が一定になり、吸着面において接着剤層の直上となる領域にばらつきが生じなくなったため、吸着面における温度差が小さくなり（図５の「吸着面均一性：良好」参照）、吸着面に吸着された半導体ウェハを均一に加熱または冷却することができた。特に、実施例２，３の結果から、溝の開口幅を１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば、吸着面均一性が良好になることが証明された。また、実施例１，４の結果から、溝の深さを１ｍｍ以上５ｍｍ以下とすれば、吸着面均一性が良好になることが証明された。
【００５７】
従って、本実施形態によれば以下の効果を得ることができる。
【００５８】
（１）本実施形態の静電チャック１によれば、金属ベース３０の第１面３１に塗布されている接着剤層２０の粘度が低下することにより、接着剤層２０の流動性が高くなったとしても、接着剤層２０の一部は、第２の縦穴４９を包囲する溝９０や第２のピン挿入穴８２を包囲する溝９１に入り込んで溜まり９２を形成する。その結果、接着剤層２０が溝９０，９１の内側領域に侵入しにくくなるため、接着剤層２０の穴４９，８２への流れ込みを防止することができる。しかも、接着剤層２０の一部が溝９０，９１に入り込むことにより、接着剤層２０の接着範囲（即ち、吸着面１１において接着剤層２０の直上となる領域）が一定になるため、吸着面１１の温度分布が静電チャック１ごとにばらつきにくくなる。その結果、吸着面１１に載置された半導体ウェハ２を加熱または冷却する能力が、静電チャック１ごとにばらつきにくくなるため、吸着面１１の均熱性の低下を防止することができ、静電チャック１の歩留まりが向上する。また、本実施形態の接着剤層２０は、絶縁性を有するシリコーン系接着剤の硬化物からなる層である。このため、セラミック絶縁板１０と金属ベース３０との接合部分における絶縁抵抗が一定になり、穴４９，８２の近傍において絶縁抵抗が低下することがなくなるため、アーキングの発生を防止することができる。
【００５９】
（２）本実施形態のセラミック絶縁板１０は、セラミックグリーンシートの成形技術（即ち、セラミック層１３〜１８の成形技術）が確立されているアルミナを主成分とする材料からなるため、第１の縦穴４７や第１のピン挿入穴８１などを容易に形成することができる。また、本実施形態の金属ベース３０は、微細加工が可能な金属材料（本実施形態ではアルミニウム）からなるため、穴４９，８２や溝９０，９１などを容易に形成することができる。また、金属材料は熱伝導性に優れているため、冷却水路７１を流れる冷却水を用いてセラミック絶縁板１０を効果的に冷却することができる。
【００６０】
（３）本実施形態の接着剤層２０は、熱伝導率が比較的低いシリコーン系接着剤の硬化物からなっている。これにより、セラミック絶縁板１０と金属ベース３０との間で熱が伝達されにくくなるため、冷却水路７１を流れる冷却水によってセラミック絶縁板１０が過度に冷却されることがない。即ち、セラミック絶縁板１０を確実に冷却するためには、ヒータ電極層６１の出力を抑える必要があるため、結果としてヒータ電極層６１の直上となる領域と直上とはならない領域との温度差が小さくなる。従って、吸着面１１に吸着された半導体ウェハ２をより均一に加熱または冷却することができる。
【００６１】
なお、本実施形態を以下のように変更してもよい。
【００６２】
・上記実施形態では、１つの穴（第２の縦穴４９または第２のピン挿入穴８２）が１つの溝（溝９０または溝９１）で包囲されていた。例えば図６〜図８に示されるように、隣接して配置された複数の穴を共通の１つの溝で包囲してもよい。詳述すると、図６，図７に示されるように、第２の縦穴２４９，３４９（第２の穴）と、第２の縦穴２４９，３４９に隣接し、第２の縦穴２４９，３４９よりも直径が小さい第２の縦穴２５０，３５０（第２の穴）とを、１つの溝１９０，１９１で包囲してもよい。特に、溝の形状を図７に示す溝１９１のような形状にすれば、第２の縦穴３４９の開口縁から溝１９１までの間隔や、第２の縦穴３５０の開口縁から溝１９１までの間隔を均一にしやすくなる。また、図８に示されるように、互いに直径が等しい３つの第２の縦穴４４９（第２の穴）を、１つの溝１９２で包囲してもよい。
【００６３】
・上記実施形態の溝９０，９１は、穴４９，８２を１周のみ包囲していたが、２周以上包囲していてもよい。しかし、接着剤層２０の接着範囲を大きくとるためには、溝９０，９１は、穴４９，８２を１周のみ包囲していることが好ましい。
【００６４】
・上記実施形態の溝９０，９１の断面形状はＶ字状であったが、断面形状が他の形状となる溝であってもよい。例えば、断面形状が矩形状の溝１９３（図９参照）であってもよいし、断面形状が三角形状の溝１９４（図１０参照）であってもよいし、断面形状がＵ字状の溝１９５（図１１参照）であってもよい。
【００６５】
なお、図１０に示される溝１９４は、溝１９４の外側領域側に位置する内側面と第１面３１とがなす角度（１５０°）が、溝１９４の内側領域側に位置する内側面と第１面３１とがなす角度（９０°）よりも大きくなっている。このため、溝１９４の外側領域に存在する接着剤層２０が溝１９４に入り込みやすくなるとともに、一旦溝１９４内の空間に入り込んだ接着剤層２０が溝１９４の内側領域に侵入しにくくなる。
【００６６】
・上記実施形態の静電チャック１では、金属ベース３０の第１面３１のみに溝９０，９１が設けられていた。しかし、図１２に示される静電チャック１１１のように、セラミック絶縁板１０の接合面１２のみに溝１９６が設けられていてもよい。なお、この場合、冷却水路７１は、上壁面（第１面３１側の面）が接合面１２から５ｍｍ以下の深さに位置するように配置されていてもよい。また、接合面１２及び第１面３１の両方に溝が設けられていてもよい。なお、溝が接合面１２及び第１面３１の両方に設けられている場合、接着剤層２０の一部が確実に溝内の空間に入り込むため、接着剤層２０が溝の内側領域によりいっそう侵入しにくくなる。
【００６７】
・上記実施形態の製造方法では、金属ベース３０に対して、レーザー加工機を用いたレーザー加工を行うことにより、溝９０，９１などを形成していたが、ドリルなどを用いた切削加工によって溝９０，９１などを形成してもよい。しかし、切削加工を行うと、切削屑が発生するという欠点があるため、上記実施形態のようにレーザー加工を行うことがよい。
【００６８】
・上記実施形態の静電チャック１では、セラミック絶縁板１０に設けられた第１の縦穴４７が直径１．０ｍｍに設定され、金属ベース３０に設けられた第２の縦穴４９が直径１．０ｍｍに設定されていた。即ち、第１の縦穴４７及び第２の縦穴４９は、直径が互いに等しく設定されていた。また上記実施形態の静電チャック１では、セラミック絶縁板１０に設けられた第１のピン挿入穴８１が直径２．０ｍｍに設定され、金属ベース３０に設けられた第２のピン挿入穴８２が直径２．０ｍｍに設定されていた。即ち、第１のピン挿入穴８１及び第２のピン挿入穴８２は、直径が互いに等しく設定されていた。
【００６９】
しかし、第１の縦穴４７及び第２の縦穴４９は、直径が互いに異なっていてもよい。例えば図１３に示される静電チャック１２１のように、第２の縦穴１４９（第２の穴）の直径を第１の縦穴１４７（第１の穴）の直径よりも大きくしてもよい。この場合、溝１９７は、連通しあう第１の縦穴１４７及び第２の縦穴１４９のうち大径のもの（第２の縦穴１４９）を包囲するように設けられる。同様に、第１のピン挿入穴８１及び第２のピン挿入穴８２も、直径が互いに異なっていてもよい。
【００７０】
・上記実施形態のセラミック絶縁板１０は、アルミナを主成分とする材料からなっていたが、例えばイットリアを主成分とする材料からなっていてもよい。なお、イットリアは、半導体の製造時に多用されるプラズマや腐食性ガスに対する耐食性が、アルミナよりも優れている。よって、セラミック絶縁板１０をイットリアによって形成すれば、吸着面１１の腐食をより確実に防止でき、吸着面１１の平面度がよりいっそう低下しにくくなるため、静電チャックのさらなる長寿命化を図ることができる。
【００７１】
・上記実施形態の静電チャック１では、半導体ウェハ２を被加工物としていたが、液晶パネルなどの他の部材を被加工物としてもよい。
【００７２】
・上記実施形態の静電チャック１では、半導体ウェハ２を冷却するヘリウムガスが流れる縦穴４７，４９と、半導体ウェハ２を突き上げるリフトピン８０を挿入するためのピン挿入穴８１，８２とが別々に設けられていた。しかし、縦穴４７，４９及びピン挿入穴８１，８２のいずれか一方を省略してもよい。具体的に言うと、ピン挿入穴８１，８２を省略するとともに、縦穴４７，４９に、ヘリウムガスを流す機能に加えて、リフトピン８０を挿入する機能を持たせてもよい。また、縦穴４７，４９を省略するとともに、ピン挿入穴８１，８２に、リフトピン８０を挿入する機能に加えて、ヘリウムガスを流す機能を持たせてもよい。
【００７３】
・上記実施形態の静電チャック１では、半導体ウェハ２を冷却するヘリウムガスが流れる縦穴４７，４９と、半導体ウェハ２を突き上げるリフトピン８０を挿入するためのピン挿入穴８１，８２とが、第１の穴及び第２の穴としての機能を有していた。しかし、吸着面１１の温度を測定するための温度計が挿入される温度測定用孔（図示略）や、上記実施形態における第１の吸着側端子穴（図示略）、第２の吸着側端子穴（図示略）、第１のヒータ側端子穴（図示略）及び第２のヒータ側端子穴（図示略）が、第１の穴及び第２の穴としての機能を有していてもよい。
【００７４】
・上記実施形態では、静電チャック１が半導体製造装置用部品として用いられていた。しかし、第１の穴及び第２の穴からの真空引きによって被加工物を第１主面に吸引保持する真空チャック、セラミック部材の内部に設けられた発熱体によって第１主面に載置された被加工物を加熱するセラミックヒータ、係止手段を用いて被加工物の外周部を機械的に保持するメカニカルチャックなどの他の部材を半導体製造装置用部品として用いてもよい。
【００７５】
次に、前述した実施形態によって把握される技術的思想を以下に列挙する。
【００７６】
（１）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成し、前記溝の断面形状は、Ｖ字状であり、前記溝の内側面と前記支持面とがなす角度は１５０°以下であることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【００７７】
（２）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成し、前記溝の断面形状は、三角形状であり、前記溝の外側領域側に位置する内側面と前記支持面とがなす角度が、前記溝の内側領域側に位置する内側面と前記支持面とがなす角度よりも大きくなっていることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【００７８】
（３）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成し、前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下であるシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であり、前記接着剤は、１１０℃以上２００℃以下で硬化するとともに、硬化温度よりも低い温度である８０℃以上９０℃以下で一旦軟化することを特徴とする半導体製造装置用部品。
【００７９】
（４）被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する複数の第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記複数の第１の穴に連通する複数の第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、連通しあう前記第１の穴及び前記第２の穴のうち大径のものを包囲する溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記接合材層が前記溝の内部空間に部分的に入り込んで溜まりを形成していることを特徴とする半導体製造装置用部品。
【符号の説明】
【００８０】
１，１１１，１２１…半導体製造装置用部品としての静電チャック
２…被加工物としての半導体ウェハ
１０…セラミック部材としてのセラミック絶縁板
１１…第１主面としての吸着面
１２…第２主面としての接合面
２０…接合材層としての接着剤層
３０…ベース部材としての金属ベース
３１…支持面としての第１面
４７，１４７…第１の穴としての第１の縦穴
４９，１４９，２４９，２５０，３４９，３５０，４４９…第２の穴としての第２の縦穴
８１…第１の穴としての第１のピン挿入穴
８２…第２の穴としての第２のピン挿入穴
９０，９１，１９０，１９１，１９２，１９３，１９４，１９５，１９６，１９７…溝
９２…溜まり
Ｌ１…溝の開口幅
Ｌ２…溝の深さ
Ｌ３…接合材層の厚さ
【特許請求の範囲】
【請求項１】
被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、
前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成している
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項２】
前記溝は、前記穴の開口縁から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔を隔てて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項３】
前記溝は、前記穴の開口縁から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔を隔てるとともに、前記穴と同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項４】
前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下である低粘度熱硬化性接着剤の硬化物からなる層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項５】
前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下であるシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項６】
前記溝の断面形状は、Ｖ字状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項７】
前記溝の開口幅及び前記溝の深さは、前記接合材層の厚さよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項８】
前記溝の開口幅は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記溝の深さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項９】
前記接合材層の厚さは２５０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１０】
前記溝は前記支持面のみに設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１】
被加工物が載置される第１主面及び第２主面を有する板状物であって少なくとも前記第２主面にて開口する第１の穴が設けられたセラミック部材と、前記セラミック部材を支持する支持面を有し前記第１の穴に連通する第２の穴が設けられたベース部材とを備え、前記第２主面及び前記支持面が接合材層を介して接合されている半導体製造装置用部品において、
前記第２主面及び前記支持面のうちの少なくとも一方には、前記穴を包囲する位置に溝が設けられ、前記接合材層は前記溝の外側領域に存在し、前記溝内の空間には前記接合材層の一部が入り込んで溜まりを形成している
ことを特徴とする半導体製造装置用部品。
【請求項２】
前記溝は、前記穴の開口縁から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔を隔てて形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項３】
前記溝は、前記穴の開口縁から５ｍｍ以上１０ｍｍ以下の間隔を隔てるとともに、前記穴と同心円状に形成されていることを特徴とする請求項１に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項４】
前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下である低粘度熱硬化性接着剤の硬化物からなる層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項５】
前記接合材層は、塗布時の粘度が５００ポイズ以下であるシリコーン系接着剤の硬化物からなる層であることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項６】
前記溝の断面形状は、Ｖ字状であることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項７】
前記溝の開口幅及び前記溝の深さは、前記接合材層の厚さよりも大きくなるように設定されていることを特徴とする請求項１乃至６のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項８】
前記溝の開口幅は１ｍｍ以上５ｍｍ以下であり、前記溝の深さは１ｍｍ以上５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項７に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項９】
前記接合材層の厚さは２５０μｍ以上３００μｍ以下であることを特徴とする請求項７または８に記載の半導体製造装置用部品。
【請求項１０】
前記溝は前記支持面のみに設けられていることを特徴とする請求項１乃至９のいずれか１項に記載の半導体製造装置用部品。
【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】
【公開番号】特開２０１１−８２４０５（Ｐ２０１１−８２４０５Ａ）
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−２３４７６０（Ｐ２００９−２３４７６０）
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年４月２１日（２０１１．４．２１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年１０月９日（２００９．１０．９）
【出願人】（０００００４５４７）日本特殊陶業株式会社 (2,912)
【Ｆターム（参考）】
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