静電チャック装置
【課題】載置される板状試料を急速に昇降温させた場合においても、静電チャック部にクラック等が発生する虞が無く、耐久性に優れ、熱容量が小さく、板状試料との熱交換効率、熱応答性に優れ、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが容易で、しかもヒータのパターンが板状試料に反映されることのない静電チャックを提供する。
【解決手段】本発明の静電チャック装置２１は、板状試料Ｗを載置する載置面３１ａを有するとともに静電吸着用内部電極３３を設けてなる静電チャック部２２と、熱媒体を循環させる流路４１を形成してなる温度調整用ベース部２３と、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間に配置され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメント２５と、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを接着一体化すると共にヒータエレメント２５を挟持してなる２層構造の有機系接着剤層２４ａ、２４ｂとを備えている。
【解決手段】本発明の静電チャック装置２１は、板状試料Ｗを載置する載置面３１ａを有するとともに静電吸着用内部電極３３を設けてなる静電チャック部２２と、熱媒体を循環させる流路４１を形成してなる温度調整用ベース部２３と、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間に配置され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメント２５と、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを接着一体化すると共にヒータエレメント２５を挟持してなる２層構造の有機系接着剤層２４ａ、２４ｂとを備えている。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、プラズマを利用したエッチング装置、ＣＶＤ装置等に好適に用いられ、急速な昇降温に対しても耐久性に優れた静電チャック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に進展するＩＴ技術を支える半導体産業においては、素子の高集積化や高性能化が求められており、そのために、半導体製造プロセスにおいても微細加工技術の更なる向上が求められている。この半導体製造プロセスの中でもエッチング技術は、微細加工技術の重要な一つであり、近年では、エッチング技術の内でも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なプラズマエッチング技術が主流となっている。
【０００３】
このプラズマエッチング技術はドライエッチング技術の一種であり、加工対象となる固体材料の上にレジストでマスクパターンを形成し、この固体材料を真空中に支持した状態で、この真空中に反応性ガスを導入し、この反応性ガスに高周波の電界を印加することにより、加速された電子がガス分子と衝突してプラズマ状態となり、このプラズマから発生するラジカル（フリーラジカル）とイオンを固体材料と反応させて反応生成物として取り除くことにより、固体材料に微細パターンを形成する技術である。
【０００４】
一方、原料ガスをプラズマの働きで化合させ、得られた化合物を基板の上に堆積させる薄膜成長技術の一つとしてプラズマＣＶＤ法がある。この方法は、原料分子を含むガスに高周波の電界を印加することによりプラズマ放電させ、このプラズマ放電にて加速された電子によって原料分子を分解させ、得られた化合物を堆積させる成膜方法である。低温では熱的励起だけでは起こらなかった反応も、プラズマ中では、系内のガスが相互に衝突し活性化されラジカルとなるので、可能となる。
【０００５】
プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
このような静電チャック装置としては、例えば、セラミックス基体の上面をウエハ等の板状試料を載置する載置面とし、内部に高融点金属からなる静電吸着用の板状電極を埋設した静電チャック部と、セラミックスとアルミニウムのコンポジット材で形成され、内部に冷却水循環用の冷媒流路が形成された冷却部材とを、アルミニウム合金からなる接合層にて接合一体化した基板載置台が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、図７に示すウエハ保持装置も提案されている（特許文献２）。
このウエハ保持装置１は、円盤状のセラミック体３の上面をウエハＷの保持面４とするとともに、このセラミック体３の内部に静電吸着用の電極５及びヒータ用の電極６を埋設したウエハ保持基体２と、多孔質セラミック体１２の気孔部に金属１４を充填したベース基体１１とを、アルミニウムを主成分とするロウ材９を介して接合し、このセラミック体３の下面に電極５、６と連通する凹部を穿設し、この凹部に各電極５、６へ通電するための給電端子７、８をそれぞれ接合した構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０１１０８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の様々な静電チャック装置では、ウエハ等の板状試料の大径化（大面積化）に伴って、新たな問題点が生じてきており、特に、近年における３００ｍｍウエハの増大に伴って、問題点がより顕著に現れるようになってきている。
従来の静電チャック装置では、ウエハ等の板状試料を静電吸着しつつ、この板状試料をヒータや冷媒を用いて所望の温度パターンに維持し、この板状試料に各種のプラズマ処理を施すことが可能であるものの、この板状試料へのプラズマ加工の生産性（スループットの向上）を高めるために急速に昇降温させると、板状試料を載置する静電チャック部やウエハ保持基体にクラックが発生し、静電チャック装置としての耐久性が充分でないという問題点があった。
【０００９】
また、プラズマエッチング等では、板状試料にプラズマエッチングを施す度毎に、板状試料の加熱、温度保持、冷却を繰り返す必要がある。しかしながら、従来の静電チャック装置では、静電チャック部やウエハ保持基体の熱容量が大きく、また、温度調整用の冷却部材やベース基体と載置される板状試料との間の熱交換効率や熱応答性が充分ではなく、したがって、急激な温度変化に追随することが難しく、板状試料の面内温度に面内の位置によるばらつきや経時的な変動が生じることとなり、その結果、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができないという問題点があった。
特に、大径化（大面積化）した板状試料では、得られた製品の歩留まりのさらなる向上のために、板状試料の面内温度を高精度で制御することが求められており、板状試料の面内温度制御性をよりいっそう高めることが急務となっている。
【００１０】
また、急激な温度変化に容易に追随できないことから、加熱及び冷却に要する時間を更に短縮することが非常に難しく、したがって、工程時間のさらなる短縮が難しく、生産性の向上が難しいという問題点があった。
さらに、従来の静電チャック装置では、ヒータ、特に静電チャック部に内蔵されたヒータのパターンがそのまま板状試料に反映されてしまい、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、載置される板状試料を急速に昇降温させた場合においても、静電チャック部にクラック等が発生する虞が無く、耐久性に優れ、また、熱容量が小さく、載置される板状試料との熱交換効率、熱応答性に優れ、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが容易であり、さらには、ヒータのパターンが板状試料に反映されることなく、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが可能な静電チャックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、静電チャック部と、
温度調整用ベース部と、静電チャック部と温度調整用ベース部との間に配設され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共にヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層と、を備えたこととすれば、上記の課題を容易に解決することができることを知見し、本発明を完成するに到った。
【００１３】
すなわち、本発明の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに内部に静電吸着用内部電極を設けてなる静電チャック部と、内部に熱媒体を循環させる流路を形成してなる温度調整用ベース部と、前記静電チャック部と前記温度調整用ベース部との間に配設され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共に前記ヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層と、を備え、前記有機系接着剤層は、前記温度調整用ベース部と接着一体化する第１の有機系接着剤層と、この第１の有機系接着剤層と前記静電チャック部とを接着一体化する第２の有機系接着剤層とからなることを特徴とする。
【００１４】
この静電チャック装置では、静電チャック部と、温度調整用ベース部と、静電チャック部と温度調整用ベース部との間に配置され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共にヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層とを備えたことにより、載置される板状試料を急速に昇降温させた場合においても、ヒータエレメントを挟持する２層構造の有機系接着剤層が静電チャック部に対して急激な膨張・収縮を緩和する緩衝層として機能し、静電チャック部にクラック等が発生するのを防止する。これにより、静電チャック部の耐久性が向上する。
【００１５】
また、厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントを用いたことにより、このヒータエレメントのパターンが板状試料に反映され難くなり、板状試料の面内温度が所望の温度パターンに維持し易くなる。
【００１６】
本発明の静電チャック装置は、前記静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下としたことを特徴とする。
この静電チャック装置では、静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下としたことにより、静電チャック部自体の熱容量が小さくなり、載置される板状試料との熱交換効率、熱応答性も優れたものとなる。
【００１７】
本発明の静電チャック装置は、前記有機系接着剤層を、表面被覆窒化アルミニウム粒子からなるフィラーを含有することとし、前記第２の有機系接着剤層の熱伝達率を、前記第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大としたことを特徴とする。
【００１８】
この静電チャック装置では、第２の有機系接着剤層の熱伝達率を第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大としたことにより、これら第１及び第２の有機系接着剤層により挟持されるヒータエレメントから発せられる熱は、第２の有機系接着剤層から略垂直に静電チャック部に向かって移動することとなり、この静電チャック部上に載置される板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが可能になる。
【００１９】
前記有機系接着剤層は、シリコーン樹脂からなることを特徴とする。
前記第１の有機系接着剤層の厚みは１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下、かつ、前記第２の有機系接着剤層の厚みは１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする。
前記第１の有機系接着剤層はスペーサを内蔵してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の静電チャック装置によれば、静電チャック部と、温度調整用ベース部と、静電チャック部と温度調整用ベース部との間に配置され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共にヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層とを備えたので、板状試料を急速に昇降温させた場合においても、静電チャック部にクラック等が発生するのを防止することができ、耐久性を向上させることができる。
したがって、板状試料に対するプラズマ加工の生産性を高めることができ、スループットの向上を図ることができる。
【００２１】
また、厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントを用いたので、このヒータエレメントのパターンを板状試料に反映され難くすることができ、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができる。
【００２２】
また、静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下としたので、静電チャック部自体の厚みを薄くすることができ、したがって、熱容量を小さくすることができ、載置される板状試料との熱交換効率を向上させることができ、熱応答性を向上させることができる。
また、静電チャック部の厚みを薄くしたことで、急激な温度変化に容易に追随することができ、加熱及び冷却に要する時間を更に短縮することができる。したがって、工程時間のさらなる短縮を図ることができ、生産性のさらなる向上を図ることができる。
【００２３】
また、第２の有機系接着剤層の熱伝達率を第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大としたので、この第１及び第２の有機系接着剤層により挟持されるヒータエレメントから発せられる熱を、この第２の有機系接着剤層から略垂直に静電チャック部に向かって移動させることにより、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の静電チャック装置のヒータエレメントのヒーターパターンの一例を示す平面図である。
【図３】実施例の静電チャック装置の冷却時のシリコンウエハの面内温度分布を示す図である。
【図４】実施例の静電チャック装置の５０℃に保持した時のシリコンウエハの面内温度分布を示す図である。
【図５】実施例の静電チャック装置の昇温時のシリコンウエハの面内温度分布を示す図である。
【図６】従来のウエハ保持装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の静電チャック装置を実施するための形態について、図面に基づき説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、この静電チャック装置２１は、円板状の静電チャック部２２と、この静電チャック部２２の下方に配設され厚みのある円板状の温度調整用ベース部２３と、これら静電チャック部２２及び温度調整用ベース部２３を接着一体化する有機系接着剤層２４と、この有機系接着剤層２４に内蔵されたヒータエレメント（加熱部材）２５とから主として構成されている。
【００２７】
静電チャック部２２は、上面がシリコンウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面３１ａとされたセラミックスからなる載置板３１と、この載置板３１を下方から支持するセラミックスからなる支持板３２と、これら載置板３１と支持板３２との間に設けられた静電吸着用内部電極３３及び環状の絶縁材３４と、支持板３２を貫通するようにして設けられ静電吸着用内部電極３３に直流電圧を印加する給電用端子３５とにより構成されている。
【００２８】
これら載置板３１及び支持板３２は、その重ね合わせ面の形状を同じくする円板状のもので、絶縁性のセラミックス焼結体からなるものである。
このセラミックスとしては、体積固有抵抗が１０１３〜 １０１５Ω・ｃｍ程度で機械的な強度を有し、しかも腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）−炭化珪素（ＳｉＣ）複合焼結体等が好適に用いられる。
【００２９】
これら載置板３１及び支持板３２の合計の厚み、即ち、静電チャック部２２の厚みは０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下が好ましい。その理由は、静電チャック部２２の厚みが０．７ｍｍを下回ると、静電チャック部２２の機械的強度を確保することができず、一方、静電チャック部２２の厚みが３．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２２の熱容量が大きくなり、載置される板状試料Ｗとの熱交換効率が低下し、熱応答性が劣化し、さらに、熱の移動は、有機系接着剤層２４の垂直方向よりも水平方向（図１中、左右方向）に生じ易く、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になるからである。
【００３０】
この載置板３１の厚みは０．２ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下が好ましく、特に好ましくは０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下である。その理由は、載置板３１の厚みが０．２ｍｍ未満であると、充分な耐電圧を確保することができず、一方、１．５ｍｍを超えると、静電吸着力が低下する他、載置板３１の載置面３１ａに載置される板状試料Ｗと温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性が低下し、処理中の板状試料Ｗの温度を所望の温度パターンに保つことが困難となるからである。
【００３１】
また、支持板３２の厚みは０．５ｍｍ以上かつ２．８ｍｍ以下が好ましく、特に好ましくは１．０ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下である。その理由は、支持板３２の厚みが０．５ｍｍ未満であると、充分な耐電圧を確保することができず、一方、２．８ｍｍを超えると、載置板３１の載置面３１ａに載置される板状試料Ｗと温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性が低下し、処理中の板状試料Ｗの温度を所望の温度パターンに保つことが困難となるからである。
【００３２】
静電吸着用内部電極３３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを載置面３１ａに固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状及び大きさが適宜調整される。
この静電吸着用内部電極３３を構成する材料としては、チタン、タングステン、モリブデン、白金等の高融点金属、グラファイト、カーボン等の炭素材料、炭化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン等の導電性セラミックス等が好適に用いられる。これらの材料の熱膨張係数は、載置板３１及び支持板３２の熱膨張係数に出来るだけ近似していることが望ましい。
【００３３】
この静電吸着用内部電極３３の厚みは、特に限定されるものではないが、温度調整用ベース部２３をプラズマ発生用電極として使用する場合には、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５μｍ以上かつ２０μｍ以下である。その理由は、厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが１００μｍを越えると、載置板３１及び支持板３２と静電吸着用内部電極３３との間の熱膨張率差に起因して、載置板３１と支持板３２との接合界面にクラックが入り易くなるからである。
このような厚みの静電吸着用内部電極３３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
【００３４】
環状の絶縁材３４は、静電吸着用内部電極３３を囲繞して腐食性ガス及びそのプラズマから静電吸着用内部電極３３を保護するためのものであり、載置板３１及び支持板３２と同一組成または主成分が同一の絶縁性材料により構成され、この絶縁材３４により載置板３１と支持板３２とが、静電吸着用内部電極３３を介して接合一体化されている。
【００３５】
給電用端子３５は、静電吸着用内部電極３３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のものであり、その数及び形状等は、静電吸着用内部電極３３の形態、即ち、この静電吸着用内部電極３３が単極型か、双極型かにより決定される。
この給電用端子３５の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極３３及び支持板３２の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。
この給電用端子３５は、有機系接着剤層２４及び温度調整用ベース部２３を貫通し、外部の電源（図示略）に接続されている。
【００３６】
温度調整用ベース部２３は、静電チャック部２２を所望の温度パターンに調整するためのもので、金属および／またはセラミックスからなる厚みのある円板状のものである。この温度調整用ベース部２３は、プラズマ発生用内部電極を兼ねており、その内部には、水、Ｈｅガス、Ｎ２ガス等の熱媒体を循環させる流路４１が形成され、その躯体は外部の高周波電源（図示略）に接続されている。
【００３７】
この温度調整用ベース部２３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。この温度調整用ベース部２３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
この温度調整用ベース部２３は、少なくともプラズマに曝される面にアルマイト処理または絶縁膜の成膜が施されていることにより、耐プラズマ性が向上する他、異常放電が防止され、したがって、耐プラズマ安定性が向上したものとなる。また、表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。
【００３８】
有機系接着剤層２４は、熱応力の緩和作用を有するもので、温度調整用ベース部２３と接着一体化する第１の有機系接着剤層２４ａと、この有機系接着剤層２４ａと静電チャック部２２とを接着一体化する第２の有機系接着剤層２４ｂとの２層構造とされ、かつ、有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率は、有機系接着剤層２４ａの熱伝達率よりも大とされている。
【００３９】
この有機系接着剤層２４の厚みは、有機系接着剤層２４ａと有機系接着剤層２４ｂとの合計厚みで１００μｍ以上かつ５００μｍ以下であることが好ましい。
この有機系接着剤層２４の厚みが１００μｍを下回ると、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性は良好となるものの、熱応力緩和が不充分となり、割れやクラックが生じ易くなるからであり、一方、有機系接着剤層２４の厚みが５００μｍを超えると、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性を十分確保することができなくなるからである。
【００４０】
この有機系接着剤層２４ａの厚みは、１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下であることが好ましい。この有機系接着剤層２４ａの厚みが１００μｍを下回ると、有機系接着剤層２４ｂの厚みとの差異が実質的に無くなり、有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率を、この有機系接着剤層２４ａの熱伝達率よりも大きくすることが困難となり、一方、有機系接着剤層２４ａの厚みが３５０μｍを超えると、温度調整用ベース部２３の温度制御性が低下するので好ましくない。
【００４１】
この有機系接着剤層２４ｂの厚みは、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましい。その理由は、この有機系接着剤層２４ｂの厚みが１０μｍを下回ると、内蔵されたヒータエレメント２５の形状が板状試料Ｗに反映され、板状試料Ｗに温度ムラが生じ易く、応力緩和が不充分となり、その結果、静電チャック部２２が熱応力により破壊する虞が生じるからである。一方、有機系接着剤層２４ｂの厚みが１００μｍを超えると、有機系接着剤層２４ａの厚みとの差異が実質的に無くなり、この有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率を有機系接着剤層２４ａのそれよりも大きくすることが困難になるからである。
【００４２】
この有機系接着剤層２４は、例えば、シリコーン系樹脂組成物の硬化体で形成されている。このシリコーン系樹脂組成物は、耐熱性、弾性に優れた樹脂であり、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有するケイ素化合物である。このシリコーン系樹脂組成物は、例えば、下記の式（１）または式（２）の化学式で表すことができる。
【００４３】
【化１】
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
【００４４】
【化２】
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
【００４５】
このようなシリコーン樹脂としては、特に、熱硬化温度が７０℃〜１４０℃のシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部２２の支持板３２と温度調整用ベース部２３とを接合する際に、接合過程の途中で硬化が始まってしまい、接合作業に支障を来す虞があるので好ましくなく、一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、支持板３２と温度調整用ベース部２３との熱膨張差を吸収することができず、載置板３１の載置面３１ａにおける平坦度が低下するのみならず、支持板３２と温度調整用ベース部２３との間の接合力が低下し、これらの間で剥離が生じる虞があるので好ましくない。
【００４６】
このシリコーン樹脂としては、硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下のものを用いることが好ましい。ここで、硬化後のヤング率が８ＭＰａを超えると、有機系接着剤層２４に昇温、降温の熱サイクルが負荷された際に、支持板３２と温度調整用ベース部２３との熱膨張差を吸収することができず、有機系接着剤層２４の耐久性が低下するので、好ましくない。
【００４７】
この有機系接着剤層２４には、平均粒径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下のフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、有機系接着剤層２４ａ、１４ｂ各々の熱伝達率を制御することができる。
【００４８】
すなわち、表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の混入率を高めることにより、静電チャック部２２側の有機系接着剤層２４ｂを構成する有機系接着剤の熱伝達率を大きくすることができる。
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成されているので、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と比較して、優れた耐水性を有している。したがって、シリコーン系樹脂組成物を主成分とする有機系接着剤層２４の耐久性を確保することができ、その結果、静電チャック装置２１の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【００４９】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面が、優れた耐水性を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層により被覆されているので、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が大気中の水により加水分解される虞が無く、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝達率が低下する虞もなく、有機系接着剤層２４の耐久性が向上する。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗへの汚染源となる虞もない。
【００５０】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、被覆層中のＳｉとシリコーン系樹脂組成物とにより強固な結合状態を得ることが可能であるから、有機系接着剤層２４の伸び性を向上させることが可能である。これにより、静電チャック部２２の支持板３２の熱膨張率と温度調整用ベース部２３の熱膨張率との差に起因する熱応力を緩和することができ、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを精度よく、強固に接着することができる。また、使用時の熱サイクル負荷に対する耐久性が充分なものとなり、静電チャック装置２１の耐久性が向上する。
【００５１】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径は、１μｍ以上かつ１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ以上かつ５μｍ以下である。
ここで、この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径が１μｍを下回ると、粒子同士の接触が不十分となり、結果的に熱伝達率が低下する虞があり、また、粒径が細か過ぎると、取扱等の作業性の低下を招くこととなり、好ましくない。一方、平均粒径が１０μｍを越えると、局所的には有機系接着剤層内におけるシリコーン系樹脂組成物の占める割合が減少し、有機系接着剤層２４の伸び性、接着強度の低下を招く虞がある。
【００５２】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の被覆層の厚みは０．００５μｍ以上かつ０．０５μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．００５μｍ以上かつ０．０３μｍ以下である。
この被覆層の厚みが０．００５μｍを下回ると、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の耐水性（耐湿性）を充分に発現することができず、したがって、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と同等の特性しか得られず、また化学的に不安定であるからであり、一方、被覆層の厚みが０．０５μｍを越えると、粒子としての熱伝達率が低下し、ひいては載置板３１の載置面３１ａに載置される板状試料Ｗと温度調整用ベース部２３との間の熱伝達率が低下し、処理中の板状試料Ｗの温度を所望の温度パターンに保つことが困難となるからである。
【００５３】
ヒータエレメント２５は、有機系接着剤層２４ａと有機系接着剤層２４ｂとの接合界面に配設されたもので、例えば、図２に示すように、相互に独立した２つのヒータ、すなわち中心部に形成された内ヒータ２５ａと、この内ヒータ２５ａの周縁部外方に形成された外ヒータ２５ｂとにより構成され、これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂ各々の両端部の給電用端子との接続位置２６それぞれには、給電用端子５１（図示略）が接続されている。
【００５４】
これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂは、それぞれが、幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させたパターンを軸を中心として、この軸の回りに繰り返し配置し、かつ隣接するパターン同士を接続することで、１つの連続した帯状のヒーターパターンとされている。
このヒータエレメント２５では、これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂをそれぞれ独立に制御することにより、載置板３１の載置面３１ａに静電吸着により固定されている板状試料Ｗの面内温度分布を精度良く制御するようになっている。
【００５５】
このヒータエレメント２５のヒーターパターンは、上記のように相互に独立した２つ以上のヒーターパターンにより構成してもよく、また、１つのヒーターパターンにより構成してもよいが、上記の内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂのようにヒータエレメント２５を相互に独立した２つ以上のヒーターパターンにより構成すると、これら相互に独立したヒーターパターンを個々に制御することにより、処理中の板状試料Ｗの温度を自由に制御することができるので、好ましい。
【００５６】
このヒータエレメント２５は、厚みが２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下の一定の厚みを有する非磁性金属薄板、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等を所望のヒーターパターンにエッチング加工することで形成される。
ここで、ヒータエレメント２５の厚みを２００μｍ以下とした理由は、厚みが２００μｍを超えると、ヒータエレメント２５のパターン形状が板状試料Ｗの温度分布として反映され、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になるからである。
【００５７】
また、ヒータエレメント２５を非磁性金属で形成すると、静電チャック装置１を高周波雰囲気中で用いてもヒータエレメントが高周波により自己発熱しないので、板状試料Ｗの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となるので好ましい。
また、一定厚さの非磁性金属薄板でヒータエレメント５を形成すると、ヒータエレメント５の厚みが加熱面全域で一定となり、発熱量も加熱面全域で一定となって温度分布を均一化することができる。
【００５８】
このヒータエレメント２５では、これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂをそれぞれ独立に制御することにより、このヒータエレメント２５のヒーターパターンを板状試料Ｗに反映され難くすることができ、載置板３１の載置面３１ａに静電吸着により固定されている板状試料Ｗの面内温度分布を所望の温度パターンに精度良く制御することができる。
いる板状試料Ｗの面内温度分布を所望の温度パターンに精度良く制御することができる。
【００５９】
給電用端子５１は、ヒータエレメント２５に電力を印加するためのものであり、その数、形状等は、ヒータエレメント２５のヒータの構成、すなわち、１つのヒータにより構成するか、あるいは、上記の内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂのように相互に独立した２つ以上のヒータにより構成するかによって決定される。
この給電用端子５１の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数がヒータエレメント２５の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。
【００６０】
このように、ヒータエレメント２５を熱応力の緩和作用を有する有機系接着剤層２４ａ、２４ｂにより挟持することで、ヒータエレメント２５を有機系接着剤層２４に内蔵した構成としたことにより、板状試料Ｗへのプラズマ加工の生産性を高めるために板状試料Ｗを急速に昇降温させても、静電チャック部２２に熱応力破壊（クラック）が発生する虞がない。すなわち、有機系接着剤のヤング率はセラミックスのヤング率よりも小さく、かつ、ヒータエレメント２５をセラミックス中に配設するよりも、有機系接着剤層２４中に配設する方が熱応力を緩和する効果に優れているので、板状試料Ｗへのプラズマ加工の生産性を高めるために板状試料Ｗを急速に昇降温させても、静電チャック部２２にクラックが発生することがなく、耐久性に優れた静電チャック装置２１となる。
【００６１】
また、ヒータエレメント２５を有機系接着剤層２４中に配設したので、静電チャック部２２の厚み、即ち、載置板３１と支持板３２との合計厚みを、例えば０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下と薄くすることができ、よって、熱容量が小さく、載置される板状試料Ｗとの熱交換効率がよく、熱応答性に優れたものとなる。
また、熱の移動は、有機系接着剤層２４の垂直方向（図１中、上下方向）に生じ易く、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが可能な静電チャック装置２１となる。
【００６２】
さらに、有機系接着剤層２４を有機系接着剤層２４ａと有機系接着剤層２４ｂとの２層構造とし、静電チャック部２２側の有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率を大きくし、有機系接着剤層２４ａ、２４ｂの界面にヒータエレメント２５を配設したので、ヒータエレメント２５への通電により発熱した熱は、静電チャック部２２側へ、即ち静電チャック部２２の載置面３１ａに載置された板状試料Ｗへ効率よく移動し、処理中の板状試料Ｗの温度を望ましい温度パターンに保つことが容易となる。
【００６３】
次に、この静電チャック装置２１の製造方法について、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との接着方法に重点をおいて説明する。
【００６４】
まず、公知の方法により、静電チャック部２２と、温度調整用ベース部２３とを作製する。
一方、シリコーン系樹脂と、熱伝導性改善用フィラーを、所定の比率で混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、シリコーン系樹脂と熱伝導性改善用フィラーとの混合物（以下、「シリコーン系樹脂組成物」と称する）を作製する。
このシリコーン系樹脂組成物の粘度を塗布に適するように、所定の粘度、例えば５０〜３００Ｐａ・ｓとなるように、トルエン、キシレン等の有機溶媒で調整してもよい。
次いで、静電チャック部２２の温度調整用ベース部２３との接合面を、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上にシリコーン系樹脂組成物を、例えばバイーコータを用いて、一定の厚みになるように塗布する。
【００６５】
次いで、この塗布面にチタン（Ｔｉ）薄板を載置し、シリコーン系樹脂組成物を硬化させる。これにより、このシリコーン樹脂組成物の硬化体が、有機系接着剤層２４のうちの、静電チャック部２２側の有機系接着剤層２４ｂとなる。
次いで、このチタン（Ｔｉ）薄板を、例えばフォトリソグラフィー法によりエッチング加工を施し、所望の形状（ヒータパターン）を有するヒータエレメント２５とする。また、このヒータエレメント２５に、給電用端子５１を、例えば溶接法を用いて立設する。
【００６６】
一方、温度調整用ベース部２３の静電チャック部２２との接合面を、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上にセラミックス製スペーサ（図示略）を常温硬化型シリコーン接着剤を用いて接着固定する。
このスペーサは、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを一定の間隔をおいて接合することにより、これらの間に挟持される有機系接着剤層２４の厚みを所定の厚みとするためのものであり、スペーサの個数は適宜でよい。また、配置する位置は、ヒータエレメント２５のヒータパターンの間とする。
【００６７】
次いで、この温度調整用ベース部２３を常温に所定時間放置して常温硬化型シリコーン接着剤を十分硬化させ、この上に、有機系接着剤層２４ａを形成するためのシリコーン系樹脂組成物を塗布する。このシリコーン系樹脂組成物の塗布量は、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とがスペーサにより一定の間隔を保持した状態で接合一体化できるように、所定量の範囲内とする。
このシリコーン系樹脂組成物の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等を用いることができる。
【００６８】
塗布後、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とをシリコーン系樹脂組成物を介して重ね合わせる。この際、立設した給電用端子５１を、温度調整用ベース部２３中に穿孔された給電用端子収容孔（図示略）に挿入する。
次いで、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間隔がスペーサの厚みになるまで落し込み、押し出された余分なシリコーン樹脂組成物を除去する。
落し込む際の温度は、シリコーン樹脂組成物の流動性が最も得られる温度下で行うのが好ましい。このシリコーン樹脂組成物の硬化体が、２層構造を有する有機系接着剤層２４のうちの温度調整用ベース部２３側の有機系接着剤層２４ａを構成する。
【００６９】
このようにして得られた静電チャック装置２１は、静電チャック部２２と温度調整用プレート部２３との間の接合強度が３ＭＰａ以上の実用的な強度を有している。また、この有機系接着剤層２４の熱伝達率は０．５Ｗ／ｍＫ以上、ヤング率は８ＭＰａ以下であり、熱伝導性、伸び性に優れている。
また、ヒータエレメント２５が有機系接着剤層２４中に配設され、この有機系接着剤層２４が熱応力の緩和作用を有するので、板状試料Ｗへのプラズマ加工の生産性を高めるために板状試料Ｗを急速に昇降温させても、静電チャック部２２にクラックが発生することがない。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００７１】
「実施例」
（静電チャック装置の作製）
公知の方法により、内部に厚み２０μｍの静電吸着用内部電極３３が埋設された静電チャック部２２を作製した。
この静電チャック部２２の載置板３１は、炭化ケイ素を８質量％含有するアルミナ−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは０．５ｍｍの円板状であった。また、この載置板３１の静電吸着面を、高さが４０μｍの多数の突起を形成することで凹凸面とし、これらの突起の頂面を板状試料の保持面とし、凹部と静電吸着された板状試料との間に形成される溝に冷却ガスを流すことができるようにした。これらの突起の頂面の合計面積は静電吸着面の面積の１５％であった。
【００７２】
また、支持板３２も載置板３１と同様、炭化ケイ素を８質量％含有するアルミナ−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは１．０ｍｍの円板状であった。
これら載置板３１及び支持板３２を接合一体化することにより、静電チャック部２２の全体の厚みは１．５ｍｍとなっていた。
【００７３】
一方、直径３４０ｍｍ、高さ３０ｍｍのアルミニウム製の温度調整用ベース部２３を、機械加工により作製した。この温度調整用ベース部２３の内部には冷媒を循環させる流路４１を形成した。
また、幅１ｍｍ、長さ１ｍｍ、高さ３００μｍの角形状のスペーサを、アルミナ焼結体にて作製した。
【００７４】
また、シリコーン樹脂 ＴＳＥ３２２１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）に、表面が酸化ケイ素（ＳｉＯ２）により被覆された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末 ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ（東洋アルミニウム（株）社製）を、上記のシリコーン樹脂及び表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の体積の合計量に対して３０ｖｏｌ％となるように混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、第１のシリコーン系樹脂組成物を得た。
なお、窒化アルミニウム粉末は、湿式篩により選別した粒径が平均７〜２０μｍのものを用いた。この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の被覆層である酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚みは０．００８μｍであった。
【００７５】
次いで、静電チャック部２２の温度調整用プレート部２３との接合面をアセトンを用いて充分脱脂・洗浄し、この接合面に第１のシリコーン系樹脂組成物を、硬化後の厚みが４０μｍとなるようにバーコータを用いて塗布し、この塗布面上に厚み１００μｍのチタン（Ｔｉ）薄板を載置した。次いで、大気中、１１５℃にて１２時間保持し、静電チャック部２２とチタン（Ｔｉ）薄板とを接着固定した。
【００７６】
次いで、チタン（Ｔｉ）薄板をフォトリソグラフィー法により、図２に示すヒータパターンにエッチング加工し、ヒータエレメント２５とした。また、このヒータエレメント２５に、チタン製の給電用端子５１を溶接法を用いて立設した。
一方、温度調整用ベース部２３の静電チャック部２２との接合面を、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上に上記のスペーサを、常温硬化型シリコーン接着剤 信越シリコーン ＫＥ４８９５Ｔ（信越化学工業（株）社製）を用いて接着した。
次いで、この温度調整用プレート部２３を大気中に５時間静置し、常温硬化型シリコーン接着剤を十分硬化させた。
【００７７】
また、シリコーン樹脂 ＴＳＥ３２２１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）に、表面が酸化珪素（ＳｉＯ２）により被覆された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末 ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ（東洋アルミニウム（株）社製）を、上記のシリコーン樹脂及び表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の体積の合計量に対して２０ｖｏｌ％となるように混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、第２のシリコーン系樹脂組成物を得た。
なお、窒化アルミニウム粉末は、湿式篩により選別した粒径が平均７〜２０μｍのものを用いた。この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の被覆層である酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚みは０．００８μｍであった。
【００７８】
次いで、第２のシリコーン系樹脂組成物を、ヘラを用いて、静電チャック部２２及び温度調整用ベース部２３それぞれの接合面に塗布した。
塗布後、５０℃、１Ｐａ以下の条件下にて３０分間保持し、真空脱泡処理を行った。次いで、これら静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを重ね合わせ、５０℃、大気中にて、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間隔が３００μｍ、即ち、角形状のスペーサの高さになるまで落し込んだ。
次いで、大気中、１１５℃にて１２時間保持し、第２のシリコーン樹脂組成物を硬化させて静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを接合させ、実施例の静電チャック装置２１を作製した。
【００７９】
（評価）
（１）耐久性
静電チャック部２２の載置面３１ａに直径３００ｍｍのシリコンウエハを静電吸着させ、温度調整用ベース部２３の流路４１に２０℃の冷却水を循環させながら、外側のヒータエレメント２５ｂのみに通電することにより、シリコンウエハの温度を２５℃から８０℃まで３℃／秒の昇温速度で昇温し、８０℃に５分間保持し、その後、ヒータエレメント２５への通電を停止して２５℃まで冷却する熱サイクルを５００回負荷した。
その結果、静電チャック装置には何等異常は何ら認められなかった。
【００８０】
（２）シリコンウエハの面内温度制御及び昇降温特性
ａ．静電チャック部２２の載置面３１ａに直径３００ｍｍのシリコンウエハを静電吸着させ、温度調整用ベース部２３の流路４１に２０℃の冷却水を循環させながら、シリコンウエハの中心温度が５０℃となるようにヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂ及び内ヒータ２５ａに通電し、このときのシリコンウエハの面内温度分布をサーモグラフィＴＶＳ−２００ＥＸ（日本アビオニクス社製）を用いて測定した。その結果を図３に示す。図中、Ａはシリコンウエハの一直径方向の面内温度分布を、Ｂはシリコンウエハの上記の一直径方向と直行する直径方向の面内温度分布を、それぞれ示している。
【００８１】
次に、
ｂ．ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂの通電量を上げて、シリコンウエハ外周部の温度が７０℃となるように昇温速度３．６℃／秒にて昇温させ、このときのシリコンウエハの面内温度分布をサーモグラフィＴＶＳ−２００ＥＸ（日本アビオニクス社製）を用いて測定した。その結果を図４に示す。図中、Ａはシリコンウエハの一直径方向の面内温度分布を、Ｂはシリコンウエハの上記の一直径方向と直行する直径方向の面内温度分布を、それぞれ示している。
【００８２】
さらに、
ｃ．ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂの通電を停止し、シリコンウエハ外周部の温度が３０℃となるように降温速度４．０℃／秒にて降温させ、このときのシリコンウエハの面内温度分布をサーモグラフィＴＶＳ−２００ＥＸ（日本アビオニクス社製）を用いて測定した。その結果を図５に示す。図中、Ａはシリコンウエハの一直径方向の面内温度分布を、Ｂはシリコンウエハの上記の一直径方向と直行する直径方向の面内温度分布を、それぞれ示している。
【００８３】
上記のａ〜ｃの測定結果によれば、シリコンウエハの面内温度が±２０℃の範囲内で良好に制御されていることが分かった。
【００８４】
（３）疑似プラズマ入熱下におけるシリコンウエハの面内温度制御
静電チャック装置２１を真空チャンバ内に固定し、擬似プラズマ入熱下におけるシリコンウエハの面内温度を測定した。ここでは、擬似プラズマ入熱として、静電チャック装置２１の載置面から４０ｍｍ上部に配設され、直径が３００ｍｍの面状でありかつ外周部が内部よりも発熱量が多い外部ヒータによる加熱を用いた。なお、シリコンウエハと静電チャック部の静電吸着面との間に形成された溝に、３０ｔｏｒｒの圧力のＨｅガスを流した。
【００８５】
ここでは、まず、静電チャック部２２の載置面３１ａに直径３００ｍｍのシリコンウエハを静電吸着させ、温度調整用ベース部２３の流路４１に２０℃の冷却水を循環させながら、シリコンウエハ全域の温度が４０℃となるように、ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂ及び内ヒータ２５ａに通電した。
【００８６】
次いで、
ｄ．上記の通電状態を維持しつつ、さらに外ヒータ２５ｂにも通電した。このときのシリコンウエハの面内温度を熱電対で測定したところ、シリコンウエハ中心部の温度は６０℃、シリコンウエハ外周部の温度は７０℃であった。
次いで、
ｅ．ヒータエレメント２５の内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂの通電を維持したまま、ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂの通電量を下げた。このときのシリコンウエハの面内温度を熱電対で測定したところ、シリコンウエハ全域において、温度は６０℃と一定であった。
【００８７】
上記のｄ〜ｅの測定結果によれば、擬似プラズマ入熱下においても、シリコンウエハの面内温度が１０℃の範囲内で良好に制御されていることが分かった。
【００８８】
「比較例」
（静電チャック装置の作製）
実施例に準じて、比較例の静電チャック装置を作製した。
ただし、静電チャック部の厚みを３．５ｍｍとし、この静電チャック部においては、静電吸着用内部電極の１．５ｍｍ下に厚み１００μｍのモリブデン（Ｍｏ）薄板により形成された実施例と同一形状のヒータエレメントを配設した。
また、静電チャック部と温度調整用ベース部とは第１及び第２のシリコーン系樹脂組成物を用いて実施例と同様にして接着一体化した。
【００８９】
（評価）
（１）耐久性
比較例の静電チャック装置の耐久性を、実施例に準じて評価した。
その結果、１回の熱サイクル付加で静電チャック部に多数のクラックの発生が認められ、静電チャック装置が破壊されていることが認められた。
（２）シリコンウエハの面内温度制御及び昇降温特性
比較例の静電チャック装置を用い、シリコンウエハの面内温度制御及び昇降温特性を、実施例に準じて評価した。
【００９０】
これらの結果によれば、上記ａ〜ｃのいずれの場合も、制御可能な面内温度は±１０℃の範囲内であり、シリコンウエハの面内温度を±２０℃の範囲内で制御することは困難であり、実施例の静電チャック装置の面内温度制御特性よりも劣るものであった。
また、シリコンウエハの外周部の温度を５０℃から７０℃まで昇温、または５０℃から３０℃まで降温させるための昇降温速度の最大値は２℃／秒であり、実施例の静電チャック装置の昇温特性よりも劣るものであった。
【符号の説明】
【００９１】
２１ 静電チャック装置
２２ 静電チャック部
２３ 温度調整用ベース部
２４ 有機系接着剤層
２４ａ 第１の有機系接着剤層
２４ｂ 第２の有機系接着剤層
２５ ヒータエレメント
２５ａ 内ヒータ
２５ｂ 外ヒータ
２６ 給電用端子との接続位置
３１ 載置板
３１ａ 載置面
３２ 支持板
３３ 静電吸着用内部電極
３４ 絶縁材
３５ 給電用端子
４１ 流路
５１ 給電用端子
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、プラズマを利用したエッチング装置、ＣＶＤ装置等に好適に用いられ、急速な昇降温に対しても耐久性に優れた静電チャック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、急速に進展するＩＴ技術を支える半導体産業においては、素子の高集積化や高性能化が求められており、そのために、半導体製造プロセスにおいても微細加工技術の更なる向上が求められている。この半導体製造プロセスの中でもエッチング技術は、微細加工技術の重要な一つであり、近年では、エッチング技術の内でも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なプラズマエッチング技術が主流となっている。
【０００３】
このプラズマエッチング技術はドライエッチング技術の一種であり、加工対象となる固体材料の上にレジストでマスクパターンを形成し、この固体材料を真空中に支持した状態で、この真空中に反応性ガスを導入し、この反応性ガスに高周波の電界を印加することにより、加速された電子がガス分子と衝突してプラズマ状態となり、このプラズマから発生するラジカル（フリーラジカル）とイオンを固体材料と反応させて反応生成物として取り除くことにより、固体材料に微細パターンを形成する技術である。
【０００４】
一方、原料ガスをプラズマの働きで化合させ、得られた化合物を基板の上に堆積させる薄膜成長技術の一つとしてプラズマＣＶＤ法がある。この方法は、原料分子を含むガスに高周波の電界を印加することによりプラズマ放電させ、このプラズマ放電にて加速された電子によって原料分子を分解させ、得られた化合物を堆積させる成膜方法である。低温では熱的励起だけでは起こらなかった反応も、プラズマ中では、系内のガスが相互に衝突し活性化されラジカルとなるので、可能となる。
【０００５】
プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、このウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
このような静電チャック装置としては、例えば、セラミックス基体の上面をウエハ等の板状試料を載置する載置面とし、内部に高融点金属からなる静電吸着用の板状電極を埋設した静電チャック部と、セラミックスとアルミニウムのコンポジット材で形成され、内部に冷却水循環用の冷媒流路が形成された冷却部材とを、アルミニウム合金からなる接合層にて接合一体化した基板載置台が提案されている（特許文献１）。
【０００６】
また、図７に示すウエハ保持装置も提案されている（特許文献２）。
このウエハ保持装置１は、円盤状のセラミック体３の上面をウエハＷの保持面４とするとともに、このセラミック体３の内部に静電吸着用の電極５及びヒータ用の電極６を埋設したウエハ保持基体２と、多孔質セラミック体１２の気孔部に金属１４を充填したベース基体１１とを、アルミニウムを主成分とするロウ材９を介して接合し、このセラミック体３の下面に電極５、６と連通する凹部を穿設し、この凹部に各電極５、６へ通電するための給電端子７、８をそれぞれ接合した構成である。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開２００５−１０１１０８号公報
【特許文献２】特開平１１−１６３１０９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
ところで、従来の様々な静電チャック装置では、ウエハ等の板状試料の大径化（大面積化）に伴って、新たな問題点が生じてきており、特に、近年における３００ｍｍウエハの増大に伴って、問題点がより顕著に現れるようになってきている。
従来の静電チャック装置では、ウエハ等の板状試料を静電吸着しつつ、この板状試料をヒータや冷媒を用いて所望の温度パターンに維持し、この板状試料に各種のプラズマ処理を施すことが可能であるものの、この板状試料へのプラズマ加工の生産性（スループットの向上）を高めるために急速に昇降温させると、板状試料を載置する静電チャック部やウエハ保持基体にクラックが発生し、静電チャック装置としての耐久性が充分でないという問題点があった。
【０００９】
また、プラズマエッチング等では、板状試料にプラズマエッチングを施す度毎に、板状試料の加熱、温度保持、冷却を繰り返す必要がある。しかしながら、従来の静電チャック装置では、静電チャック部やウエハ保持基体の熱容量が大きく、また、温度調整用の冷却部材やベース基体と載置される板状試料との間の熱交換効率や熱応答性が充分ではなく、したがって、急激な温度変化に追随することが難しく、板状試料の面内温度に面内の位置によるばらつきや経時的な変動が生じることとなり、その結果、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができないという問題点があった。
特に、大径化（大面積化）した板状試料では、得られた製品の歩留まりのさらなる向上のために、板状試料の面内温度を高精度で制御することが求められており、板状試料の面内温度制御性をよりいっそう高めることが急務となっている。
【００１０】
また、急激な温度変化に容易に追随できないことから、加熱及び冷却に要する時間を更に短縮することが非常に難しく、したがって、工程時間のさらなる短縮が難しく、生産性の向上が難しいという問題点があった。
さらに、従来の静電チャック装置では、ヒータ、特に静電チャック部に内蔵されたヒータのパターンがそのまま板状試料に反映されてしまい、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができないという問題点があった。
【００１１】
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、載置される板状試料を急速に昇降温させた場合においても、静電チャック部にクラック等が発生する虞が無く、耐久性に優れ、また、熱容量が小さく、載置される板状試料との熱交換効率、熱応答性に優れ、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが容易であり、さらには、ヒータのパターンが板状試料に反映されることなく、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが可能な静電チャックを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、静電チャック部と、
温度調整用ベース部と、静電チャック部と温度調整用ベース部との間に配設され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共にヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層と、を備えたこととすれば、上記の課題を容易に解決することができることを知見し、本発明を完成するに到った。
【００１３】
すなわち、本発明の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに内部に静電吸着用内部電極を設けてなる静電チャック部と、内部に熱媒体を循環させる流路を形成してなる温度調整用ベース部と、前記静電チャック部と前記温度調整用ベース部との間に配設され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共に前記ヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層と、を備え、前記有機系接着剤層は、前記温度調整用ベース部と接着一体化する第１の有機系接着剤層と、この第１の有機系接着剤層と前記静電チャック部とを接着一体化する第２の有機系接着剤層とからなることを特徴とする。
【００１４】
この静電チャック装置では、静電チャック部と、温度調整用ベース部と、静電チャック部と温度調整用ベース部との間に配置され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共にヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層とを備えたことにより、載置される板状試料を急速に昇降温させた場合においても、ヒータエレメントを挟持する２層構造の有機系接着剤層が静電チャック部に対して急激な膨張・収縮を緩和する緩衝層として機能し、静電チャック部にクラック等が発生するのを防止する。これにより、静電チャック部の耐久性が向上する。
【００１５】
また、厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントを用いたことにより、このヒータエレメントのパターンが板状試料に反映され難くなり、板状試料の面内温度が所望の温度パターンに維持し易くなる。
【００１６】
本発明の静電チャック装置は、前記静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下としたことを特徴とする。
この静電チャック装置では、静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下としたことにより、静電チャック部自体の熱容量が小さくなり、載置される板状試料との熱交換効率、熱応答性も優れたものとなる。
【００１７】
本発明の静電チャック装置は、前記有機系接着剤層を、表面被覆窒化アルミニウム粒子からなるフィラーを含有することとし、前記第２の有機系接着剤層の熱伝達率を、前記第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大としたことを特徴とする。
【００１８】
この静電チャック装置では、第２の有機系接着剤層の熱伝達率を第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大としたことにより、これら第１及び第２の有機系接着剤層により挟持されるヒータエレメントから発せられる熱は、第２の有機系接着剤層から略垂直に静電チャック部に向かって移動することとなり、この静電チャック部上に載置される板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することが可能になる。
【００１９】
前記有機系接着剤層は、シリコーン樹脂からなることを特徴とする。
前記第１の有機系接着剤層の厚みは１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下、かつ、前記第２の有機系接着剤層の厚みは１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする。
前記第１の有機系接着剤層はスペーサを内蔵してなることを特徴とする。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の静電チャック装置によれば、静電チャック部と、温度調整用ベース部と、静電チャック部と温度調整用ベース部との間に配置され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共にヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層とを備えたので、板状試料を急速に昇降温させた場合においても、静電チャック部にクラック等が発生するのを防止することができ、耐久性を向上させることができる。
したがって、板状試料に対するプラズマ加工の生産性を高めることができ、スループットの向上を図ることができる。
【００２１】
また、厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントを用いたので、このヒータエレメントのパターンを板状試料に反映され難くすることができ、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができる。
【００２２】
また、静電チャック部の厚みを０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下としたので、静電チャック部自体の厚みを薄くすることができ、したがって、熱容量を小さくすることができ、載置される板状試料との熱交換効率を向上させることができ、熱応答性を向上させることができる。
また、静電チャック部の厚みを薄くしたことで、急激な温度変化に容易に追随することができ、加熱及び冷却に要する時間を更に短縮することができる。したがって、工程時間のさらなる短縮を図ることができ、生産性のさらなる向上を図ることができる。
【００２３】
また、第２の有機系接着剤層の熱伝達率を第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大としたので、この第１及び第２の有機系接着剤層により挟持されるヒータエレメントから発せられる熱を、この第２の有機系接着剤層から略垂直に静電チャック部に向かって移動させることにより、板状試料の面内温度を所望の温度パターンに維持することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図２】本発明の一実施形態の静電チャック装置のヒータエレメントのヒーターパターンの一例を示す平面図である。
【図３】実施例の静電チャック装置の冷却時のシリコンウエハの面内温度分布を示す図である。
【図４】実施例の静電チャック装置の５０℃に保持した時のシリコンウエハの面内温度分布を示す図である。
【図５】実施例の静電チャック装置の昇温時のシリコンウエハの面内温度分布を示す図である。
【図６】従来のウエハ保持装置を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
本発明の静電チャック装置を実施するための形態について、図面に基づき説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００２６】
図１は、本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図であり、この静電チャック装置２１は、円板状の静電チャック部２２と、この静電チャック部２２の下方に配設され厚みのある円板状の温度調整用ベース部２３と、これら静電チャック部２２及び温度調整用ベース部２３を接着一体化する有機系接着剤層２４と、この有機系接着剤層２４に内蔵されたヒータエレメント（加熱部材）２５とから主として構成されている。
【００２７】
静電チャック部２２は、上面がシリコンウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面３１ａとされたセラミックスからなる載置板３１と、この載置板３１を下方から支持するセラミックスからなる支持板３２と、これら載置板３１と支持板３２との間に設けられた静電吸着用内部電極３３及び環状の絶縁材３４と、支持板３２を貫通するようにして設けられ静電吸着用内部電極３３に直流電圧を印加する給電用端子３５とにより構成されている。
【００２８】
これら載置板３１及び支持板３２は、その重ね合わせ面の形状を同じくする円板状のもので、絶縁性のセラミックス焼結体からなるものである。
このセラミックスとしては、体積固有抵抗が１０１３〜 １０１５Ω・ｃｍ程度で機械的な強度を有し、しかも腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）−炭化珪素（ＳｉＣ）複合焼結体等が好適に用いられる。
【００２９】
これら載置板３１及び支持板３２の合計の厚み、即ち、静電チャック部２２の厚みは０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下が好ましい。その理由は、静電チャック部２２の厚みが０．７ｍｍを下回ると、静電チャック部２２の機械的強度を確保することができず、一方、静電チャック部２２の厚みが３．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２２の熱容量が大きくなり、載置される板状試料Ｗとの熱交換効率が低下し、熱応答性が劣化し、さらに、熱の移動は、有機系接着剤層２４の垂直方向よりも水平方向（図１中、左右方向）に生じ易く、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になるからである。
【００３０】
この載置板３１の厚みは０．２ｍｍ以上かつ１．５ｍｍ以下が好ましく、特に好ましくは０．５ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下である。その理由は、載置板３１の厚みが０．２ｍｍ未満であると、充分な耐電圧を確保することができず、一方、１．５ｍｍを超えると、静電吸着力が低下する他、載置板３１の載置面３１ａに載置される板状試料Ｗと温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性が低下し、処理中の板状試料Ｗの温度を所望の温度パターンに保つことが困難となるからである。
【００３１】
また、支持板３２の厚みは０．５ｍｍ以上かつ２．８ｍｍ以下が好ましく、特に好ましくは１．０ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下である。その理由は、支持板３２の厚みが０．５ｍｍ未満であると、充分な耐電圧を確保することができず、一方、２．８ｍｍを超えると、載置板３１の載置面３１ａに載置される板状試料Ｗと温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性が低下し、処理中の板状試料Ｗの温度を所望の温度パターンに保つことが困難となるからである。
【００３２】
静電吸着用内部電極３３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを載置面３１ａに固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状及び大きさが適宜調整される。
この静電吸着用内部電極３３を構成する材料としては、チタン、タングステン、モリブデン、白金等の高融点金属、グラファイト、カーボン等の炭素材料、炭化ケイ素、窒化チタン、炭化チタン等の導電性セラミックス等が好適に用いられる。これらの材料の熱膨張係数は、載置板３１及び支持板３２の熱膨張係数に出来るだけ近似していることが望ましい。
【００３３】
この静電吸着用内部電極３３の厚みは、特に限定されるものではないが、温度調整用ベース部２３をプラズマ発生用電極として使用する場合には、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５μｍ以上かつ２０μｍ以下である。その理由は、厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが１００μｍを越えると、載置板３１及び支持板３２と静電吸着用内部電極３３との間の熱膨張率差に起因して、載置板３１と支持板３２との接合界面にクラックが入り易くなるからである。
このような厚みの静電吸着用内部電極３３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
【００３４】
環状の絶縁材３４は、静電吸着用内部電極３３を囲繞して腐食性ガス及びそのプラズマから静電吸着用内部電極３３を保護するためのものであり、載置板３１及び支持板３２と同一組成または主成分が同一の絶縁性材料により構成され、この絶縁材３４により載置板３１と支持板３２とが、静電吸着用内部電極３３を介して接合一体化されている。
【００３５】
給電用端子３５は、静電吸着用内部電極３３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のものであり、その数及び形状等は、静電吸着用内部電極３３の形態、即ち、この静電吸着用内部電極３３が単極型か、双極型かにより決定される。
この給電用端子３５の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極３３及び支持板３２の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。
この給電用端子３５は、有機系接着剤層２４及び温度調整用ベース部２３を貫通し、外部の電源（図示略）に接続されている。
【００３６】
温度調整用ベース部２３は、静電チャック部２２を所望の温度パターンに調整するためのもので、金属および／またはセラミックスからなる厚みのある円板状のものである。この温度調整用ベース部２３は、プラズマ発生用内部電極を兼ねており、その内部には、水、Ｈｅガス、Ｎ２ガス等の熱媒体を循環させる流路４１が形成され、その躯体は外部の高周波電源（図示略）に接続されている。
【００３７】
この温度調整用ベース部２３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。この温度調整用ベース部２３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
この温度調整用ベース部２３は、少なくともプラズマに曝される面にアルマイト処理または絶縁膜の成膜が施されていることにより、耐プラズマ性が向上する他、異常放電が防止され、したがって、耐プラズマ安定性が向上したものとなる。また、表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。
【００３８】
有機系接着剤層２４は、熱応力の緩和作用を有するもので、温度調整用ベース部２３と接着一体化する第１の有機系接着剤層２４ａと、この有機系接着剤層２４ａと静電チャック部２２とを接着一体化する第２の有機系接着剤層２４ｂとの２層構造とされ、かつ、有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率は、有機系接着剤層２４ａの熱伝達率よりも大とされている。
【００３９】
この有機系接着剤層２４の厚みは、有機系接着剤層２４ａと有機系接着剤層２４ｂとの合計厚みで１００μｍ以上かつ５００μｍ以下であることが好ましい。
この有機系接着剤層２４の厚みが１００μｍを下回ると、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性は良好となるものの、熱応力緩和が不充分となり、割れやクラックが生じ易くなるからであり、一方、有機系接着剤層２４の厚みが５００μｍを超えると、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間の熱伝導性を十分確保することができなくなるからである。
【００４０】
この有機系接着剤層２４ａの厚みは、１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下であることが好ましい。この有機系接着剤層２４ａの厚みが１００μｍを下回ると、有機系接着剤層２４ｂの厚みとの差異が実質的に無くなり、有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率を、この有機系接着剤層２４ａの熱伝達率よりも大きくすることが困難となり、一方、有機系接着剤層２４ａの厚みが３５０μｍを超えると、温度調整用ベース部２３の温度制御性が低下するので好ましくない。
【００４１】
この有機系接着剤層２４ｂの厚みは、１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることが好ましい。その理由は、この有機系接着剤層２４ｂの厚みが１０μｍを下回ると、内蔵されたヒータエレメント２５の形状が板状試料Ｗに反映され、板状試料Ｗに温度ムラが生じ易く、応力緩和が不充分となり、その結果、静電チャック部２２が熱応力により破壊する虞が生じるからである。一方、有機系接着剤層２４ｂの厚みが１００μｍを超えると、有機系接着剤層２４ａの厚みとの差異が実質的に無くなり、この有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率を有機系接着剤層２４ａのそれよりも大きくすることが困難になるからである。
【００４２】
この有機系接着剤層２４は、例えば、シリコーン系樹脂組成物の硬化体で形成されている。このシリコーン系樹脂組成物は、耐熱性、弾性に優れた樹脂であり、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有するケイ素化合物である。このシリコーン系樹脂組成物は、例えば、下記の式（１）または式（２）の化学式で表すことができる。
【００４３】
【化１】
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
【００４４】
【化２】
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
【００４５】
このようなシリコーン樹脂としては、特に、熱硬化温度が７０℃〜１４０℃のシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部２２の支持板３２と温度調整用ベース部２３とを接合する際に、接合過程の途中で硬化が始まってしまい、接合作業に支障を来す虞があるので好ましくなく、一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、支持板３２と温度調整用ベース部２３との熱膨張差を吸収することができず、載置板３１の載置面３１ａにおける平坦度が低下するのみならず、支持板３２と温度調整用ベース部２３との間の接合力が低下し、これらの間で剥離が生じる虞があるので好ましくない。
【００４６】
このシリコーン樹脂としては、硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下のものを用いることが好ましい。ここで、硬化後のヤング率が８ＭＰａを超えると、有機系接着剤層２４に昇温、降温の熱サイクルが負荷された際に、支持板３２と温度調整用ベース部２３との熱膨張差を吸収することができず、有機系接着剤層２４の耐久性が低下するので、好ましくない。
【００４７】
この有機系接着剤層２４には、平均粒径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下のフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、有機系接着剤層２４ａ、１４ｂ各々の熱伝達率を制御することができる。
【００４８】
すなわち、表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の混入率を高めることにより、静電チャック部２２側の有機系接着剤層２４ｂを構成する有機系接着剤の熱伝達率を大きくすることができる。
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成されているので、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と比較して、優れた耐水性を有している。したがって、シリコーン系樹脂組成物を主成分とする有機系接着剤層２４の耐久性を確保することができ、その結果、静電チャック装置２１の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
【００４９】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面が、優れた耐水性を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層により被覆されているので、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が大気中の水により加水分解される虞が無く、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝達率が低下する虞もなく、有機系接着剤層２４の耐久性が向上する。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗへの汚染源となる虞もない。
【００５０】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、被覆層中のＳｉとシリコーン系樹脂組成物とにより強固な結合状態を得ることが可能であるから、有機系接着剤層２４の伸び性を向上させることが可能である。これにより、静電チャック部２２の支持板３２の熱膨張率と温度調整用ベース部２３の熱膨張率との差に起因する熱応力を緩和することができ、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを精度よく、強固に接着することができる。また、使用時の熱サイクル負荷に対する耐久性が充分なものとなり、静電チャック装置２１の耐久性が向上する。
【００５１】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径は、１μｍ以上かつ１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは２μｍ以上かつ５μｍ以下である。
ここで、この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の平均粒径が１μｍを下回ると、粒子同士の接触が不十分となり、結果的に熱伝達率が低下する虞があり、また、粒径が細か過ぎると、取扱等の作業性の低下を招くこととなり、好ましくない。一方、平均粒径が１０μｍを越えると、局所的には有機系接着剤層内におけるシリコーン系樹脂組成物の占める割合が減少し、有機系接着剤層２４の伸び性、接着強度の低下を招く虞がある。
【００５２】
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の被覆層の厚みは０．００５μｍ以上かつ０．０５μｍ以下が好ましく、より好ましくは０．００５μｍ以上かつ０．０３μｍ以下である。
この被覆層の厚みが０．００５μｍを下回ると、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の耐水性（耐湿性）を充分に発現することができず、したがって、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と同等の特性しか得られず、また化学的に不安定であるからであり、一方、被覆層の厚みが０．０５μｍを越えると、粒子としての熱伝達率が低下し、ひいては載置板３１の載置面３１ａに載置される板状試料Ｗと温度調整用ベース部２３との間の熱伝達率が低下し、処理中の板状試料Ｗの温度を所望の温度パターンに保つことが困難となるからである。
【００５３】
ヒータエレメント２５は、有機系接着剤層２４ａと有機系接着剤層２４ｂとの接合界面に配設されたもので、例えば、図２に示すように、相互に独立した２つのヒータ、すなわち中心部に形成された内ヒータ２５ａと、この内ヒータ２５ａの周縁部外方に形成された外ヒータ２５ｂとにより構成され、これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂ各々の両端部の給電用端子との接続位置２６それぞれには、給電用端子５１（図示略）が接続されている。
【００５４】
これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂは、それぞれが、幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させたパターンを軸を中心として、この軸の回りに繰り返し配置し、かつ隣接するパターン同士を接続することで、１つの連続した帯状のヒーターパターンとされている。
このヒータエレメント２５では、これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂをそれぞれ独立に制御することにより、載置板３１の載置面３１ａに静電吸着により固定されている板状試料Ｗの面内温度分布を精度良く制御するようになっている。
【００５５】
このヒータエレメント２５のヒーターパターンは、上記のように相互に独立した２つ以上のヒーターパターンにより構成してもよく、また、１つのヒーターパターンにより構成してもよいが、上記の内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂのようにヒータエレメント２５を相互に独立した２つ以上のヒーターパターンにより構成すると、これら相互に独立したヒーターパターンを個々に制御することにより、処理中の板状試料Ｗの温度を自由に制御することができるので、好ましい。
【００５６】
このヒータエレメント２５は、厚みが２００μｍ以下、好ましくは１００μｍ以下の一定の厚みを有する非磁性金属薄板、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等を所望のヒーターパターンにエッチング加工することで形成される。
ここで、ヒータエレメント２５の厚みを２００μｍ以下とした理由は、厚みが２００μｍを超えると、ヒータエレメント２５のパターン形状が板状試料Ｗの温度分布として反映され、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になるからである。
【００５７】
また、ヒータエレメント２５を非磁性金属で形成すると、静電チャック装置１を高周波雰囲気中で用いてもヒータエレメントが高周波により自己発熱しないので、板状試料Ｗの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となるので好ましい。
また、一定厚さの非磁性金属薄板でヒータエレメント５を形成すると、ヒータエレメント５の厚みが加熱面全域で一定となり、発熱量も加熱面全域で一定となって温度分布を均一化することができる。
【００５８】
このヒータエレメント２５では、これら内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂをそれぞれ独立に制御することにより、このヒータエレメント２５のヒーターパターンを板状試料Ｗに反映され難くすることができ、載置板３１の載置面３１ａに静電吸着により固定されている板状試料Ｗの面内温度分布を所望の温度パターンに精度良く制御することができる。
いる板状試料Ｗの面内温度分布を所望の温度パターンに精度良く制御することができる。
【００５９】
給電用端子５１は、ヒータエレメント２５に電力を印加するためのものであり、その数、形状等は、ヒータエレメント２５のヒータの構成、すなわち、１つのヒータにより構成するか、あるいは、上記の内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂのように相互に独立した２つ以上のヒータにより構成するかによって決定される。
この給電用端子５１の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではないが、熱膨張係数がヒータエレメント２５の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。
【００６０】
このように、ヒータエレメント２５を熱応力の緩和作用を有する有機系接着剤層２４ａ、２４ｂにより挟持することで、ヒータエレメント２５を有機系接着剤層２４に内蔵した構成としたことにより、板状試料Ｗへのプラズマ加工の生産性を高めるために板状試料Ｗを急速に昇降温させても、静電チャック部２２に熱応力破壊（クラック）が発生する虞がない。すなわち、有機系接着剤のヤング率はセラミックスのヤング率よりも小さく、かつ、ヒータエレメント２５をセラミックス中に配設するよりも、有機系接着剤層２４中に配設する方が熱応力を緩和する効果に優れているので、板状試料Ｗへのプラズマ加工の生産性を高めるために板状試料Ｗを急速に昇降温させても、静電チャック部２２にクラックが発生することがなく、耐久性に優れた静電チャック装置２１となる。
【００６１】
また、ヒータエレメント２５を有機系接着剤層２４中に配設したので、静電チャック部２２の厚み、即ち、載置板３１と支持板３２との合計厚みを、例えば０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下と薄くすることができ、よって、熱容量が小さく、載置される板状試料Ｗとの熱交換効率がよく、熱応答性に優れたものとなる。
また、熱の移動は、有機系接着剤層２４の垂直方向（図１中、上下方向）に生じ易く、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが可能な静電チャック装置２１となる。
【００６２】
さらに、有機系接着剤層２４を有機系接着剤層２４ａと有機系接着剤層２４ｂとの２層構造とし、静電チャック部２２側の有機系接着剤層２４ｂの熱伝達率を大きくし、有機系接着剤層２４ａ、２４ｂの界面にヒータエレメント２５を配設したので、ヒータエレメント２５への通電により発熱した熱は、静電チャック部２２側へ、即ち静電チャック部２２の載置面３１ａに載置された板状試料Ｗへ効率よく移動し、処理中の板状試料Ｗの温度を望ましい温度パターンに保つことが容易となる。
【００６３】
次に、この静電チャック装置２１の製造方法について、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との接着方法に重点をおいて説明する。
【００６４】
まず、公知の方法により、静電チャック部２２と、温度調整用ベース部２３とを作製する。
一方、シリコーン系樹脂と、熱伝導性改善用フィラーを、所定の比率で混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、シリコーン系樹脂と熱伝導性改善用フィラーとの混合物（以下、「シリコーン系樹脂組成物」と称する）を作製する。
このシリコーン系樹脂組成物の粘度を塗布に適するように、所定の粘度、例えば５０〜３００Ｐａ・ｓとなるように、トルエン、キシレン等の有機溶媒で調整してもよい。
次いで、静電チャック部２２の温度調整用ベース部２３との接合面を、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上にシリコーン系樹脂組成物を、例えばバイーコータを用いて、一定の厚みになるように塗布する。
【００６５】
次いで、この塗布面にチタン（Ｔｉ）薄板を載置し、シリコーン系樹脂組成物を硬化させる。これにより、このシリコーン樹脂組成物の硬化体が、有機系接着剤層２４のうちの、静電チャック部２２側の有機系接着剤層２４ｂとなる。
次いで、このチタン（Ｔｉ）薄板を、例えばフォトリソグラフィー法によりエッチング加工を施し、所望の形状（ヒータパターン）を有するヒータエレメント２５とする。また、このヒータエレメント２５に、給電用端子５１を、例えば溶接法を用いて立設する。
【００６６】
一方、温度調整用ベース部２３の静電チャック部２２との接合面を、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上にセラミックス製スペーサ（図示略）を常温硬化型シリコーン接着剤を用いて接着固定する。
このスペーサは、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを一定の間隔をおいて接合することにより、これらの間に挟持される有機系接着剤層２４の厚みを所定の厚みとするためのものであり、スペーサの個数は適宜でよい。また、配置する位置は、ヒータエレメント２５のヒータパターンの間とする。
【００６７】
次いで、この温度調整用ベース部２３を常温に所定時間放置して常温硬化型シリコーン接着剤を十分硬化させ、この上に、有機系接着剤層２４ａを形成するためのシリコーン系樹脂組成物を塗布する。このシリコーン系樹脂組成物の塗布量は、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とがスペーサにより一定の間隔を保持した状態で接合一体化できるように、所定量の範囲内とする。
このシリコーン系樹脂組成物の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等を用いることができる。
【００６８】
塗布後、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とをシリコーン系樹脂組成物を介して重ね合わせる。この際、立設した給電用端子５１を、温度調整用ベース部２３中に穿孔された給電用端子収容孔（図示略）に挿入する。
次いで、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間隔がスペーサの厚みになるまで落し込み、押し出された余分なシリコーン樹脂組成物を除去する。
落し込む際の温度は、シリコーン樹脂組成物の流動性が最も得られる温度下で行うのが好ましい。このシリコーン樹脂組成物の硬化体が、２層構造を有する有機系接着剤層２４のうちの温度調整用ベース部２３側の有機系接着剤層２４ａを構成する。
【００６９】
このようにして得られた静電チャック装置２１は、静電チャック部２２と温度調整用プレート部２３との間の接合強度が３ＭＰａ以上の実用的な強度を有している。また、この有機系接着剤層２４の熱伝達率は０．５Ｗ／ｍＫ以上、ヤング率は８ＭＰａ以下であり、熱伝導性、伸び性に優れている。
また、ヒータエレメント２５が有機系接着剤層２４中に配設され、この有機系接着剤層２４が熱応力の緩和作用を有するので、板状試料Ｗへのプラズマ加工の生産性を高めるために板状試料Ｗを急速に昇降温させても、静電チャック部２２にクラックが発生することがない。
【実施例】
【００７０】
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
【００７１】
「実施例」
（静電チャック装置の作製）
公知の方法により、内部に厚み２０μｍの静電吸着用内部電極３３が埋設された静電チャック部２２を作製した。
この静電チャック部２２の載置板３１は、炭化ケイ素を８質量％含有するアルミナ−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは０．５ｍｍの円板状であった。また、この載置板３１の静電吸着面を、高さが４０μｍの多数の突起を形成することで凹凸面とし、これらの突起の頂面を板状試料の保持面とし、凹部と静電吸着された板状試料との間に形成される溝に冷却ガスを流すことができるようにした。これらの突起の頂面の合計面積は静電吸着面の面積の１５％であった。
【００７２】
また、支持板３２も載置板３１と同様、炭化ケイ素を８質量％含有するアルミナ−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは１．０ｍｍの円板状であった。
これら載置板３１及び支持板３２を接合一体化することにより、静電チャック部２２の全体の厚みは１．５ｍｍとなっていた。
【００７３】
一方、直径３４０ｍｍ、高さ３０ｍｍのアルミニウム製の温度調整用ベース部２３を、機械加工により作製した。この温度調整用ベース部２３の内部には冷媒を循環させる流路４１を形成した。
また、幅１ｍｍ、長さ１ｍｍ、高さ３００μｍの角形状のスペーサを、アルミナ焼結体にて作製した。
【００７４】
また、シリコーン樹脂 ＴＳＥ３２２１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）に、表面が酸化ケイ素（ＳｉＯ２）により被覆された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末 ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ（東洋アルミニウム（株）社製）を、上記のシリコーン樹脂及び表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の体積の合計量に対して３０ｖｏｌ％となるように混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、第１のシリコーン系樹脂組成物を得た。
なお、窒化アルミニウム粉末は、湿式篩により選別した粒径が平均７〜２０μｍのものを用いた。この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の被覆層である酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚みは０．００８μｍであった。
【００７５】
次いで、静電チャック部２２の温度調整用プレート部２３との接合面をアセトンを用いて充分脱脂・洗浄し、この接合面に第１のシリコーン系樹脂組成物を、硬化後の厚みが４０μｍとなるようにバーコータを用いて塗布し、この塗布面上に厚み１００μｍのチタン（Ｔｉ）薄板を載置した。次いで、大気中、１１５℃にて１２時間保持し、静電チャック部２２とチタン（Ｔｉ）薄板とを接着固定した。
【００７６】
次いで、チタン（Ｔｉ）薄板をフォトリソグラフィー法により、図２に示すヒータパターンにエッチング加工し、ヒータエレメント２５とした。また、このヒータエレメント２５に、チタン製の給電用端子５１を溶接法を用いて立設した。
一方、温度調整用ベース部２３の静電チャック部２２との接合面を、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上に上記のスペーサを、常温硬化型シリコーン接着剤 信越シリコーン ＫＥ４８９５Ｔ（信越化学工業（株）社製）を用いて接着した。
次いで、この温度調整用プレート部２３を大気中に５時間静置し、常温硬化型シリコーン接着剤を十分硬化させた。
【００７７】
また、シリコーン樹脂 ＴＳＥ３２２１（モメンティブ・パフォーマンス・マテリアルズ・ジャパン合同会社製）に、表面が酸化珪素（ＳｉＯ２）により被覆された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末 ＴＯＹＡＬＮＩＴＥ（東洋アルミニウム（株）社製）を、上記のシリコーン樹脂及び表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の体積の合計量に対して２０ｖｏｌ％となるように混合し、この混合物に攪拌脱泡処理を施し、第２のシリコーン系樹脂組成物を得た。
なお、窒化アルミニウム粉末は、湿式篩により選別した粒径が平均７〜２０μｍのものを用いた。この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末の被覆層である酸化ケイ素（ＳｉＯ２）の厚みは０．００８μｍであった。
【００７８】
次いで、第２のシリコーン系樹脂組成物を、ヘラを用いて、静電チャック部２２及び温度調整用ベース部２３それぞれの接合面に塗布した。
塗布後、５０℃、１Ｐａ以下の条件下にて３０分間保持し、真空脱泡処理を行った。次いで、これら静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを重ね合わせ、５０℃、大気中にて、静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３との間隔が３００μｍ、即ち、角形状のスペーサの高さになるまで落し込んだ。
次いで、大気中、１１５℃にて１２時間保持し、第２のシリコーン樹脂組成物を硬化させて静電チャック部２２と温度調整用ベース部２３とを接合させ、実施例の静電チャック装置２１を作製した。
【００７９】
（評価）
（１）耐久性
静電チャック部２２の載置面３１ａに直径３００ｍｍのシリコンウエハを静電吸着させ、温度調整用ベース部２３の流路４１に２０℃の冷却水を循環させながら、外側のヒータエレメント２５ｂのみに通電することにより、シリコンウエハの温度を２５℃から８０℃まで３℃／秒の昇温速度で昇温し、８０℃に５分間保持し、その後、ヒータエレメント２５への通電を停止して２５℃まで冷却する熱サイクルを５００回負荷した。
その結果、静電チャック装置には何等異常は何ら認められなかった。
【００８０】
（２）シリコンウエハの面内温度制御及び昇降温特性
ａ．静電チャック部２２の載置面３１ａに直径３００ｍｍのシリコンウエハを静電吸着させ、温度調整用ベース部２３の流路４１に２０℃の冷却水を循環させながら、シリコンウエハの中心温度が５０℃となるようにヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂ及び内ヒータ２５ａに通電し、このときのシリコンウエハの面内温度分布をサーモグラフィＴＶＳ−２００ＥＸ（日本アビオニクス社製）を用いて測定した。その結果を図３に示す。図中、Ａはシリコンウエハの一直径方向の面内温度分布を、Ｂはシリコンウエハの上記の一直径方向と直行する直径方向の面内温度分布を、それぞれ示している。
【００８１】
次に、
ｂ．ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂの通電量を上げて、シリコンウエハ外周部の温度が７０℃となるように昇温速度３．６℃／秒にて昇温させ、このときのシリコンウエハの面内温度分布をサーモグラフィＴＶＳ−２００ＥＸ（日本アビオニクス社製）を用いて測定した。その結果を図４に示す。図中、Ａはシリコンウエハの一直径方向の面内温度分布を、Ｂはシリコンウエハの上記の一直径方向と直行する直径方向の面内温度分布を、それぞれ示している。
【００８２】
さらに、
ｃ．ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂの通電を停止し、シリコンウエハ外周部の温度が３０℃となるように降温速度４．０℃／秒にて降温させ、このときのシリコンウエハの面内温度分布をサーモグラフィＴＶＳ−２００ＥＸ（日本アビオニクス社製）を用いて測定した。その結果を図５に示す。図中、Ａはシリコンウエハの一直径方向の面内温度分布を、Ｂはシリコンウエハの上記の一直径方向と直行する直径方向の面内温度分布を、それぞれ示している。
【００８３】
上記のａ〜ｃの測定結果によれば、シリコンウエハの面内温度が±２０℃の範囲内で良好に制御されていることが分かった。
【００８４】
（３）疑似プラズマ入熱下におけるシリコンウエハの面内温度制御
静電チャック装置２１を真空チャンバ内に固定し、擬似プラズマ入熱下におけるシリコンウエハの面内温度を測定した。ここでは、擬似プラズマ入熱として、静電チャック装置２１の載置面から４０ｍｍ上部に配設され、直径が３００ｍｍの面状でありかつ外周部が内部よりも発熱量が多い外部ヒータによる加熱を用いた。なお、シリコンウエハと静電チャック部の静電吸着面との間に形成された溝に、３０ｔｏｒｒの圧力のＨｅガスを流した。
【００８５】
ここでは、まず、静電チャック部２２の載置面３１ａに直径３００ｍｍのシリコンウエハを静電吸着させ、温度調整用ベース部２３の流路４１に２０℃の冷却水を循環させながら、シリコンウエハ全域の温度が４０℃となるように、ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂ及び内ヒータ２５ａに通電した。
【００８６】
次いで、
ｄ．上記の通電状態を維持しつつ、さらに外ヒータ２５ｂにも通電した。このときのシリコンウエハの面内温度を熱電対で測定したところ、シリコンウエハ中心部の温度は６０℃、シリコンウエハ外周部の温度は７０℃であった。
次いで、
ｅ．ヒータエレメント２５の内ヒータ２５ａ及び外ヒータ２５ｂの通電を維持したまま、ヒータエレメント２５の外ヒータ２５ｂの通電量を下げた。このときのシリコンウエハの面内温度を熱電対で測定したところ、シリコンウエハ全域において、温度は６０℃と一定であった。
【００８７】
上記のｄ〜ｅの測定結果によれば、擬似プラズマ入熱下においても、シリコンウエハの面内温度が１０℃の範囲内で良好に制御されていることが分かった。
【００８８】
「比較例」
（静電チャック装置の作製）
実施例に準じて、比較例の静電チャック装置を作製した。
ただし、静電チャック部の厚みを３．５ｍｍとし、この静電チャック部においては、静電吸着用内部電極の１．５ｍｍ下に厚み１００μｍのモリブデン（Ｍｏ）薄板により形成された実施例と同一形状のヒータエレメントを配設した。
また、静電チャック部と温度調整用ベース部とは第１及び第２のシリコーン系樹脂組成物を用いて実施例と同様にして接着一体化した。
【００８９】
（評価）
（１）耐久性
比較例の静電チャック装置の耐久性を、実施例に準じて評価した。
その結果、１回の熱サイクル付加で静電チャック部に多数のクラックの発生が認められ、静電チャック装置が破壊されていることが認められた。
（２）シリコンウエハの面内温度制御及び昇降温特性
比較例の静電チャック装置を用い、シリコンウエハの面内温度制御及び昇降温特性を、実施例に準じて評価した。
【００９０】
これらの結果によれば、上記ａ〜ｃのいずれの場合も、制御可能な面内温度は±１０℃の範囲内であり、シリコンウエハの面内温度を±２０℃の範囲内で制御することは困難であり、実施例の静電チャック装置の面内温度制御特性よりも劣るものであった。
また、シリコンウエハの外周部の温度を５０℃から７０℃まで昇温、または５０℃から３０℃まで降温させるための昇降温速度の最大値は２℃／秒であり、実施例の静電チャック装置の昇温特性よりも劣るものであった。
【符号の説明】
【００９１】
２１ 静電チャック装置
２２ 静電チャック部
２３ 温度調整用ベース部
２４ 有機系接着剤層
２４ａ 第１の有機系接着剤層
２４ｂ 第２の有機系接着剤層
２５ ヒータエレメント
２５ａ 内ヒータ
２５ｂ 外ヒータ
２６ 給電用端子との接続位置
３１ 載置板
３１ａ 載置面
３２ 支持板
３３ 静電吸着用内部電極
３４ 絶縁材
３５ 給電用端子
４１ 流路
５１ 給電用端子
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに内部に静電吸着用内部電極を設けてなる静電チャック部と、
内部に熱媒体を循環させる流路を形成してなる温度調整用ベース部と、
前記静電チャック部と前記温度調整用ベース部との間に配設され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、
これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共に前記ヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層と、を備え、
前記有機系接着剤層は、前記温度調整用ベース部と接着一体化する第１の有機系接着剤層と、この第１の有機系接着剤層と前記静電チャック部とを接着一体化する第２の有機系接着剤層とからなることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記静電チャック部の厚みは、０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記有機系接着剤層は、表面被覆窒化アルミニウム粒子からなるフィラーを含有し、前記第２の有機系接着剤層の熱伝達率は、前記第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記有機系接着剤層は、シリコーン樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記第１の有機系接着剤層の厚みは１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下、かつ、前記第２の有機系接着剤層の厚みは１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記第１の有機系接着剤層はスペーサを内蔵してなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項１】
一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに内部に静電吸着用内部電極を設けてなる静電チャック部と、
内部に熱媒体を循環させる流路を形成してなる温度調整用ベース部と、
前記静電チャック部と前記温度調整用ベース部との間に配設され厚みが２００μｍ以下の非磁性金属からなる薄板状のヒータエレメントと、
これら静電チャック部と温度調整用ベース部とを接着一体化すると共に前記ヒータエレメントを挟持してなる２層構造の有機系接着剤層と、を備え、
前記有機系接着剤層は、前記温度調整用ベース部と接着一体化する第１の有機系接着剤層と、この第１の有機系接着剤層と前記静電チャック部とを接着一体化する第２の有機系接着剤層とからなることを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記静電チャック部の厚みは、０．７ｍｍ以上かつ３．０ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記有機系接着剤層は、表面被覆窒化アルミニウム粒子からなるフィラーを含有し、前記第２の有機系接着剤層の熱伝達率は、前記第１の有機系接着剤層の熱伝達率よりも大であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記有機系接着剤層は、シリコーン樹脂からなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記第１の有機系接着剤層の厚みは１００μｍ以上かつ３５０μｍ以下、かつ、前記第２の有機系接着剤層の厚みは１０μｍ以上かつ１００μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記第１の有機系接着剤層はスペーサを内蔵してなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１３−９００１（Ｐ２０１３−９００１Ａ）
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１２−２００９９０（Ｐ２０１２−２００９９０）
【出願日】平成２４年９月１２日（２０１２．９．１２）
【分割の表示】特願２００８−１９９６５６（Ｐ２００８−１９９６５６）の分割
【原出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２５年１月１０日（２０１３．１．１０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２４年９月１２日（２０１２．９．１２）
【分割の表示】特願２００８−１９９６５６（Ｐ２００８−１９９６５６）の分割
【原出願日】平成２０年８月１日（２００８．８．１）
【出願人】（０００１８３２６６）住友大阪セメント株式会社 (1,342)
【Ｆターム（参考）】
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