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WO2025206191A1 - 温度調整部材及び静電チャック装置 - Google Patents

温度調整部材及び静電チャック装置

Info

Publication number
WO2025206191A1
WO2025206191A1 PCT/JP2025/012489 JP2025012489W WO2025206191A1 WO 2025206191 A1 WO2025206191 A1 WO 2025206191A1 JP 2025012489 W JP2025012489 W JP 2025012489W WO 2025206191 A1 WO2025206191 A1 WO 2025206191A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
peripheral portion
electrostatic chuck
base
thermal conductivity
inner peripheral
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/012489
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
優斗 廣田
建太 安野
幸夫 三浦
善信 荒井
宣浩 日▲高▼
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Osaka Cement Co Ltd filed Critical Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Publication of WO2025206191A1 publication Critical patent/WO2025206191A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C04—CEMENTS; CONCRETE; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES
    • C04B—LIME, MAGNESIA; SLAG; CEMENTS; COMPOSITIONS THEREOF, e.g. MORTARS, CONCRETE OR LIKE BUILDING MATERIALS; ARTIFICIAL STONE; CERAMICS; REFRACTORIES; TREATMENT OF NATURAL STONE
    • C04B37/00—Joining burned ceramic articles with other burned ceramic articles or other articles by heating
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • electrostatic chuck devices are used to electrostatically attract plate-shaped samples such as silicon wafers when performing plasma processing on the sample.
  • Electrostatic chuck devices are equipped with a temperature adjustment member to control the temperature of the plate-shaped sample.
  • the temperature adjustment member is a base that supports an electrostatic chuck member having an electrostatic attraction electrode, and also has the function of dissipating heat from the plate-shaped sample placed on the electrostatic chuck member (see, for example, Patent Document 1).
  • the present invention was made in consideration of these circumstances, and aims to provide a temperature adjustment member that can suitably adjust the temperature at the peripheral edge of a plate-shaped sample placed on an electrostatic chuck device. It also aims to provide an electrostatic chuck device that has such a temperature adjustment member and can suitably adjust the temperature at the peripheral edge of a plate-shaped sample.
  • the present invention provides a temperature adjustment member for supporting an electrostatic chuck member, the temperature adjustment member including: an inner peripheral portion formed of a first conductive ceramic including a first high thermal conductivity material and a first conductive material; and an outer peripheral portion formed of a second conductive ceramic including a second high thermal conductivity material and a second conductive material, the outer peripheral portion surrounding the outside of the inner peripheral portion in a closed ring shape in a plan view, wherein the outer peripheral portion has a higher thermal conductivity than the inner peripheral portion. More specifically, the following aspects are included:
  • a temperature adjustment member for supporting an electrostatic chuck member, the temperature adjustment member having an inner peripheral portion and an outer peripheral portion with different thermal conductivities in at least a portion thereof, the inner peripheral portion being formed of a first conductive ceramic containing a first high thermal conductive material and a first conductive material, and the outer peripheral portion being formed of a second conductive ceramic containing a second high thermal conductive material and a second conductive material, the temperature adjustment member surrounding the outside of the inner peripheral portion in a closed ring shape in a plan view, and the outer peripheral portion having a higher thermal conductivity than the inner peripheral portion.
  • a temperature adjustment member which has an intermediate portion disposed between the inner peripheral portion and the outer peripheral portion in a plan view and in contact with the inner peripheral portion and the outer peripheral portion, the intermediate portion being formed of a third conductive ceramic containing the first high thermal conductivity material, the second high thermal conductivity material, and the first conductive material and the second conductive material, and which has a thermal conductivity higher than that of the inner peripheral portion and lower than that of the outer peripheral portion.
  • An electrostatic chuck device comprising: the temperature adjustment member according to any one of [1] to [5]; and an electrostatic chuck member having a dielectric substrate and an electrostatic attraction electrode and supported by the temperature adjustment member, wherein the electrostatic chuck member overlaps with the outer periphery in a plan view.
  • the temperature adjustment member according to any one of [1] to [5] wherein the temperature adjustment member consists only of the inner peripheral portion and the outer peripheral portion.
  • the temperature adjustment member according to any one of [1] to [5] wherein the temperature adjustment member consists only of the inner peripheral portion, the intermediate portion, and the outer peripheral portion.
  • the present invention provides a temperature adjustment member that can suitably adjust the temperature at the peripheral edge of a plate-shaped sample in an electrostatic chuck device. It is also an object of the present invention to provide an electrostatic chuck device that has such a temperature adjustment member and can suitably adjust the temperature at the peripheral edge of a plate-shaped sample.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrostatic chuck device 1 according to this embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic perspective view showing an example of the electrostatic chuck device 1.
  • FIG. 3 is a schematic explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing the base 3.
  • FIG. 4 is a schematic explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing the base 3.
  • FIG. 5 is a schematic explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing the base 3.
  • FIG. 6 is a schematic explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing the base 3.
  • FIG. 7 is a schematic explanatory diagram showing an example of a method for manufacturing the base 3.
  • FIG. 8 is a schematic plan view showing a modified example of the conductive ceramic plate and the base.
  • FIG. 9 is a schematic plan view showing a modified example of the conductive ceramic plate and the base.
  • a groove 22x having a circular shape in a plan view is formed in the upper surface 22a.
  • the electrostatic chuck device 1 is provided with a gas supply hole (not shown) that penetrates the electrostatic chuck device 1 in the thickness direction, and cooling gas is supplied from the gas supply hole to the flow path (groove 22x). The cooling gas flowing through the flow path cools the focus ring FR, which is heated during plasma processing.
  • the ceramics constituting the dielectric substrate 11 contain insulating materials such as aluminum oxide (Al 2 O 3 ) and aluminum nitride (AlN) as their main components.
  • the term "main component” refers to a material that accounts for 50% or more by volume of the total.
  • the amount of the insulating material may be 60% or more by volume, 70% or more by volume, 80% or more by volume, or 90% or more by volume, as needed.
  • the chucking electrode 13 is disposed inside the dielectric substrate 11.
  • the chucking electrode 13 extends along the mounting surface 21 a of the dielectric substrate 11.
  • the chucking electrode 13 generates an electrostatic chucking force that holds the wafer W on the mounting surface 21 a.
  • the shape and number of the chucking electrodes 13 in a plan view can be selected arbitrarily.
  • the chucking electrode 15 is disposed inside the dielectric substrate 11.
  • the chucking electrode 15 extends in a circular ring shape in a plan view along the upper surface 22a of the second chucking portion 22. When a voltage is applied to the chucking electrode 15, it generates an electrostatic chucking force that holds the wafer W against the upper surface 22a.
  • the adsorption electrodes 13 and 15 are connected to power supply terminals (not shown) for applying a DC voltage to the adsorption electrodes 13 and 15, respectively.
  • the conductive material contained in the attraction electrode 13 is not particularly limited, but is preferably at least one selected from the group consisting of molybdenum carbide ( Mo2C ), molybdenum (Mo), tungsten carbide (WC), tungsten (W), tantalum carbide (TaC), tantalum (Ta), silicon carbide (SiC), carbon black, carbon nanotubes, and carbon nanofibers.
  • the thickness of the electrostatic chuck member 2 is preferably 0.5 mm or more and 5 mm or less. If the thickness of the electrostatic chuck member 2 is 0.5 mm or more, the withstand voltage of the electrostatic chuck member 2 will be high. Furthermore, if the thickness of the electrostatic chuck member 2 is 5 mm or less, the heat capacity of the electrostatic chuck member 2 will be small, making it easier to maintain a uniform temperature of the plate-shaped sample being processed during plasma processing.
  • the base 3 is connected to an external high-frequency power source 5 via a matching box (not shown), and may also serve as an internal electrode for generating plasma.
  • Figure 2 is a schematic perspective view showing the electrostatic chuck device 1, and is an explanatory diagram mainly showing the base 3.
  • the base 3 has an inner circumferential portion 311 and an outer circumferential portion 312 that surrounds the outside of the inner circumferential portion 311 in a closed ring shape in a plan view.
  • the base 3 may also have an intermediate portion 313 that is provided between the inner circumferential portion 311 and the outer circumferential portion 312 in a plan view and that contacts the inner circumferential portion 311 and the outer circumferential portion 312. It is preferable that the inner circumferential portion, the outer circumferential portion, and the intermediate portion have the same thickness.
  • the base 3 is formed only from the inner circumferential portion, the intermediate portion, and the outer circumferential portion.
  • the inner circumferential portion, the intermediate portion, and the outer circumferential portion have the same thickness and are joined in this order from the inside.
  • the base 3 may also be formed only from the inner circumferential portion and the outer circumferential portion.
  • the multiple conductive ceramic plates or green sheets may have the same configuration and characteristics, or may have different configurations and characteristics. It is sufficient for the base 3 as a whole to satisfy the characteristic that the thermal conductivity on the outer periphery is higher than the thermal conductivity on the inner periphery.
  • at least one of the multiple stacked conductive ceramic plates or green sheets may be configured so that the thermal conductivity of its outer periphery is higher than the thermal conductivity of its inner periphery, and the remaining conductive ceramic plates or green sheets may be configured so that they have a uniform composition.
  • the inner peripheral portion 311 is circular in plan view, and the outer peripheral portion 312 and intermediate portion 313 are each annular (donut-shaped) and concentric with the inner peripheral portion 311 in plan view.
  • the planar area of the inner peripheral portion 311 is preferably 55% to 95% of the planar area (total planar area) of the base 3.
  • a flow path 311f that forms part of the flow path 3f is provided inside the inner peripheral portion 311.
  • a flow path 312f that forms part of the flow path 3f is provided inside the outer peripheral portion 312.
  • the flow paths 311f and 312f may be continuous, or may be provided independently of each other.
  • Each portion of the base 3 (inner portion 311, outer portion 312, intermediate portion 313) is made of conductive ceramics (hereinafter sometimes abbreviated as "conductive ceramics") containing a high thermal conductivity material and a conductive material.
  • conductive ceramics conductive ceramics
  • the above-mentioned portions of the base 3 shown in Figure 2 are made of different conductive ceramics.
  • the inner portion 311 is made of a first conductive ceramic containing a first high thermal conductivity material and a first conductive material.
  • the outer portion 312 is made of a second conductive ceramic containing a second high thermal conductivity material and a second conductive material.
  • the intermediate portion 313 is made of a third conductive ceramic containing the first high thermal conductivity material, the second high thermal conductivity material, and the first conductive material and the second conductive material.
  • the first high thermal conductivity material and the second high thermal conductivity material may be the same material or different materials. Furthermore, the first conductive material and the second conductive material may be the same material or different materials. The thermal conductivity may be adjusted by changing the composition, etc.
  • the material of the base 3 has a volume ratio of high thermal conductivity material to conductive material of 30:70 to 70:30 in each part of the base 3. This ratio may also be 35:65 to 65:35, 40:60 to 60:40, or 45:55 to 55:45, etc.
  • the material that makes up the base needs to have excellent thermal conductivity, electrical conductivity, and workability, so traditionally it has been made from metals such as aluminum.
  • the dielectric substrate that makes up the electrostatic chuck member is made from ceramics.
  • the thermal expansion coefficient of ceramics is significantly smaller than that of metals, so there is a large difference in the thermal expansion coefficient between a metal base and an electrostatic chuck member made from ceramics.
  • the measured temperature of the bonding layer 4 in electrostatic chuck device A is T°C
  • the measured temperature of the bonding layer 4 in electrostatic chuck device B was T-50°C.
  • the measured temperatures of the dielectric substrate 11, wafer W, and the contact area between the wafer W and dielectric substrate 11 were also 50°C lower in electrostatic chuck device B than in electrostatic chuck device A.
  • the high thermal conductivity materials are preferably at least one selected from the group consisting of AlN, SiC, GaN , Al2O3 , SmAlO3 , Si3N4 , Al(OH) 3 , MgO, Mg(OH) 2 , BN, ZnO, BeO, B4C , carbon (C), W, Mo, Nb, aluminum, copper, silver, and gold.
  • a conductive material other than the material selected as the high thermal conductivity material is selected.
  • SiC is selected as the high thermal conductivity material
  • a conductive material other than SiC is selected.
  • TiN for example, can be selected as the conductive material.
  • High thermal conductivity means having high thermal conductivity, and may also mean having high heat dissipation properties.
  • the conductive ceramic may contain, in addition to the high thermal conductivity material and the conductive material, a third component that serves as a base material for forming the conductive ceramic compact, as long as the effect of the invention is not impaired.
  • a third component that serves as a base material for forming the conductive ceramic compact, as long as the effect of the invention is not impaired.
  • Such a material can be SiO2 .
  • the outer peripheral portion 312 overlaps the peripheral edge of the electrostatic chuck member 2 in plan view. This allows the outer peripheral side (periphery) of the wafer W, which tends to become relatively hot, to be effectively cooled via the peripheral edge of the electrostatic chuck member 2, reducing the temperature difference within the surface of the wafer W.
  • the inner peripheral portion 311 and intermediate portion 313 are located inside the peripheral edge of the electrostatic chuck member 2 in plan view.
  • the thermal conductivity of the inner circumferential portion 311 is preferably, for example, 20 W/m ⁇ K to 80 W/m ⁇ K, and more preferably 40 W/m ⁇ K to 60 W/m ⁇ K, but is not limited to this example.
  • the thermal conductivity of the outer periphery 312 is preferably, for example, 40 W/m ⁇ K to 120 W/m ⁇ K, and more preferably 50 W/m ⁇ K to 100 W/m ⁇ K, but is not limited to this example.
  • the thermal conductivity of each part of the base 3 can be controlled by adjusting the volume ratio of the highly thermally conductive material in each part.
  • the thermal conductivity of the base and each part can be calculated as follows.
  • the thermal conductivity of the inner peripheral portion can be measured using a thermal dilatometer.
  • the thermal dilatometer can be selected arbitrarily, for example, a horizontal total expansion type thermal dilatometer (model number DIL402, manufactured by NETZSCH).
  • the base 3 is preferably formed using a material that can reduce the difference in thermal expansion coefficient between the base 3 and the dielectric substrate 11 , taking into consideration the thermal expansion coefficient of the dielectric substrate 11 .
  • the overall thermal expansion coefficient of the base 3 is preferably 6.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or more and 9.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less. It may be 6.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or more and 8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less, or 7.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or more and 8.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K or less.
  • the thermal expansion coefficient of the base 3 is within the above range, it is easy to reduce the difference in thermal expansion with the dielectric substrate 11 mainly containing aluminum oxide, and even when heated in a plasma process, internal stress is small, making it less likely that damage such as interfacial peeling will occur in the bonding layer.
  • the thermal expansion coefficient of the inner circumferential portion 311 is preferably, for example, 6.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K to 9.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, more preferably 6.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K to 8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, and even more preferably 7.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K to 8.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, but is not limited to this example.
  • the thermal expansion coefficient of the outer circumferential portion 312 is preferably, for example, 6.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K to 9.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, more preferably 6.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K to 8.5 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, and even more preferably 7.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K to 8.0 ⁇ 10 ⁇ 6 /K, but is not limited to this example.
  • the thermal expansion coefficient of each part can be determined, for example, as follows. For example, to measure the thermal expansion coefficient of the base or inner periphery, a 3 mm x 3 mm x 15 mm test piece is obtained from the obtained conductive ceramic plate.
  • Intermediate portion 313 has physical properties, such as thermal conductivity and thermal expansion coefficient, that are between those of inner peripheral portion 311 and outer peripheral portion 312.
  • Intermediate portion 313 includes a first high thermal conductivity material in inner peripheral portion 311 and a second high thermal conductivity material in outer peripheral portion 312.
  • the volume fraction of the first high thermal conductivity material is smaller than that of inner peripheral portion 311.
  • the volume fraction of the second high thermal conductivity material is smaller than that of outer peripheral portion 312.
  • the intermediate portion 313 includes a first conductive material in the inner peripheral portion 311 and a second conductive material in the outer peripheral portion 312.
  • the volume fraction of the first conductive material is smaller than in the inner peripheral portion 311.
  • the volume fraction of the second conductive material is smaller than in the outer peripheral portion 312.
  • the thermal conductivity may increase from the inner circumferential portion 311 toward the outer circumferential portion 312, or may exhibit a uniform thermal conductivity.
  • the thermal conductivity increases from the inner circumferential portion 311 toward the outer circumferential portion 312, it may increase gradually, in steps, or in some other manner.
  • the volume resistivity of the base 3 is preferably 1.0 ⁇ 10 ⁇ 6 ⁇ cm or more and 1.0 ⁇ 10 ⁇ 3 ⁇ cm or less. It may be 1.0 ⁇ 10 ⁇ 5 ⁇ cm or more and 1.0 ⁇ 10 ⁇ 4 ⁇ cm or less. When the volume resistivity of the base 3 is in the above range, sufficient conductivity can be obtained.
  • the overall thermal expansion coefficient of the base 3 is equal to or nearly equal to that of the dielectric substrate 11.
  • the absolute value of the difference between the thermal expansion coefficient of the base 3 and the thermal expansion coefficient of the dielectric substrate 11 is preferably 2.0 or less, more preferably 1.5 or less, even more preferably 1.3 or less, and even more preferably 1.0 or less.
  • the surface of the base 3 is preferably anodized to improve plasma resistance.
  • the bonding layer 4 is made of a metal material and bonds the electrostatic chuck member 2 and the base 3.
  • the bonding layer 4 may be formed, for example, from an alloy containing 50% by volume to 99.98% by volume of Al or Ag and 0.02% by volume to 40% by volume of at least one metal selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf, assuming the entire bonding layer 4 to be 100% by volume.
  • the bonding layer 4 contains at least one metal selected from the group consisting of Ti, Zr, and Hf
  • the molten alloy formed by melting the material of the bonding layer 4 easily wets and spreads over the surface of the ceramic (electrostatic chuck member 2) during bonding between the electrostatic chuck member 2 and the base 3, facilitating bonding.
  • the bonding layer 4 contains the metal
  • the metal and the ceramic (electrostatic chuck member 2) are easily bonded to each other, preventing voids at the interface and enabling a strong bond.
  • the method for joining the electrostatic chuck member 2 and the base 3 can be selected arbitrarily; the members may be diffusion-bonded together, or ceramic paste may be applied using a printing method or the like, and then joined using a hot press or the like.
  • a stress relief layer may be provided between the two, using a material with a thermal expansion coefficient between that of the electrostatic chuck member 2 and that of the bonding layer 4. Based on the same technical concept, such a stress relief layer may also be provided between the base 3 and the bonding layer 4.
  • the thickness of the bonding layer 4 can be selected as desired, but it is preferably between 0.005 mm and 0.5 mm.
  • the material for the bonding layer 4 may be metal foil or a metal paste made by adding a binder to metal powder. These materials are placed between the electrostatic chuck member 2 and the base 3 and heated to a temperature above the melting point of the metal material that forms the bonding layer 4. The molten metal material then spreads between the electrostatic chuck member 2 and the base 3, forming the bonding layer 4.
  • Such a bonding layer 4 is formed by brazing the electrostatic chuck member 2 and the base 3 using the material of the bonding layer 4.
  • the opposing surfaces of the electrostatic chuck member 2 and the base 3 are in contact with molten brazing material and are heated to the melting temperature of the brazing material (e.g., 800°C).
  • the thermal expansion coefficient of the material of the base 3 is approximately 20 ⁇ 10 ⁇ 6 /K.
  • the thermal expansion coefficient of the electrostatic chuck member 2 is smaller than the thermal expansion coefficient of aluminum oxide (7.0 to 7.7 ⁇ 10 ⁇ 6 /K).
  • the base 3 is made of the above material, so cracks are less likely to occur in the electrostatic chuck member 2 when the electrostatic chuck member 2 and base 3 are brazed together.
  • the bonding layer 4 may have a laminated structure in which a pair of bonding layers sandwich a stress relief layer.
  • the stress relaxation layer is made of a material that is easily plastically deformed, and relieves thermal stress caused by the difference in thermal expansion coefficient between the electrostatic chuck member 2 and the base 3.
  • the stress relaxation layer is made of a metal foil made of at least one metal selected from the group consisting of Cu, Al, and Ti, for example.
  • the stress relaxation layer may be made of a material whose thermal expansion coefficient is small compared to that of Al 2 O 3 constituting the electrostatic chuck member 2.
  • materials that have a small difference in thermal expansion coefficient from that of Al 2 O 3 (7 to 7.7 ⁇ 10 ⁇ 6 /K) and that can be used as the stress relaxation layer include Ti (8.4 ⁇ 10 ⁇ 6 /K), Nb (7.1 ⁇ 10 ⁇ 6 /K), and W (4.6 ⁇ 10 ⁇ 6 /K).
  • the thickness of the stress relaxation layer can be selected as desired, but is preferably between 0.001 mm and 1 cm, and more preferably between 1 mm and 1 cm. By ensuring that the thickness of the stress relaxation layer falls within this range, thermal stress can be sufficiently relieved, and peeling between the electrostatic chuck member 2 and the base 3 can be suppressed.
  • the material of the pair of bonding layers has a lower melting point than the material forming the stress relaxation layer.
  • the pair of bonding layers may be made of the same material.
  • the pair of bonding layers can be made of the same material as bonding layer 4 described above.
  • each of the pair of bonding layers be 0.005 mm or more and 0.5 mm or less.
  • the bonding layer 4 include a stress relief layer, the stress occurring at the interface between the base 3 and the electrostatic chuck member 2 is further alleviated, making it possible to prevent peeling of the bonding layer 4.
  • the electrostatic chuck device 1 may appropriately adopt known configurations of electrostatic chuck devices, as long as the effects of the invention are not impaired.
  • ⁇ Base manufacturing method> 3 to 7 are explanatory diagrams showing a method for manufacturing the base 3.
  • Method for manufacturing conductive ceramic plate 3 to 5 show an example of a method for manufacturing a conductive ceramic plate, which is the material of the base 3.
  • the conductive ceramic plate can be obtained by mixing a highly thermally conductive material and a conductive material in a predetermined range to obtain a raw material powder, and then using the obtained raw material powder to manufacture ceramics by a known method.
  • the conductive ceramic plate can be manufactured by the following steps: a step of mixing a highly thermally conductive material and a conductive material in a volume ratio of 30:70 to 60:40 to obtain a raw material powder (mixing step); a step of applying pressure to the obtained raw material powder to obtain a molded body (molding step); and a step of pressure-sintering the obtained molded body to obtain a conductive ceramic plate (pressure sintering step).
  • the average primary particle size of the highly thermally conductive material is not particularly limited as long as a conductive ceramic plate can be obtained, and may be, for example, 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m.
  • the particle size may be 0.8 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, 1.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m, 1.5 ⁇ m to 3.5 ⁇ m, or 2.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m.
  • the average primary particle size of the conductive material is not particularly limited as long as a conductive ceramic plate can be obtained, and for example, a conductive material of 0.5 ⁇ m to 5 ⁇ m can be used.
  • the particle size may be 0.8 ⁇ m to 4.5 ⁇ m, 1.0 ⁇ m to 4.0 ⁇ m, 1.5 ⁇ m to 3.5 ⁇ m, or 2.0 ⁇ m to 3.0 ⁇ m, etc.
  • a preferred particle size can be selected depending on the required conditions.
  • the mixing method is not particularly limited as long as it is possible to mix the highly thermally conductive material and the electrically conductive material to obtain a raw material powder, but it is preferable to mix the highly thermally conductive material and the electrically conductive material with an appropriate dispersant or solvent to prevent them from agglomerating, and to mix them using a mixing device such as a disperser.
  • the mixing device is not particularly limited, and general devices such as a ball mill, planetary mill, bead mill, and atomizer can be used.
  • the drying method may be natural drying, a dryer, or spray drying to form granules of 30 to 100 ⁇ m from the raw material powder.
  • an inert gas atmosphere using nitrogen or argon is preferred. Furthermore, when the above heating is performed in an inert gas atmosphere, it is preferable to perform the heating treatment with a gas flow, in which the atmospheric gas is made to flow, in order to efficiently expel any generated impurities from the system.
  • the obtained raw material powder is subjected to pressure by a mold molding method or the like according to the shape of the desired conductive ceramic plate, preferably by uniaxial molding (uniaxial press molding), to obtain a molded body of the desired shape.
  • a cylindrical inner frame F is placed inside the mold M (Ma), and then raw material powder 311A for the inner peripheral portion 311 is filled inside the inner frame F, and raw material powder 312A for the outer peripheral portion 312 is filled outside the inner frame F.
  • the inner frame F has a shape and size that correspond to the shape and size of the inner periphery 311 of the base 3.
  • a cylindrical inner frame F is used that has a diameter equal to or approximately equal to the diameter of the inner periphery 311.
  • raw material powder 311A and raw material powder 312A flow into the position where inner frame F was located and mix together to produce raw material powder 313A in intermediate portion 313.
  • the composition e.g., the volume fraction of conductive material
  • the composition may change continuously or discontinuously from the inside to the outside of mold M, or it may be of a uniform composition.
  • raw material powder 313A is a mixed powder obtained by mixing raw material powder 311A and raw material powder 312A, and the volume ratio of the highly thermally conductive material to the electrically conductive material is the ratio between raw material powder 311A and raw material powder 312A, respectively.
  • the thickness of inner frame F correlates with the volume of middle portion 313; if inner frame F is thick, the width of middle portion 313 formed will be wide, and if inner frame F is thin, the width of middle portion 313 formed will be narrow.
  • each conductive ceramic plate has a constant thickness that can be selected arbitrarily.
  • the base 3 is obtained by processing the conductive ceramic plate obtained by the above-mentioned method into the desired shape of the base 3.
  • Figures 6 and 7 are explanatory views showing an example of a manufacturing method for the base 3.
  • the base 3 may be composed of portions resulting from two conductive ceramic plates, or may be composed of portions resulting from three conductive ceramic plates, for example. It is preferable that at least one conductive ceramic plate has an inner peripheral portion, a middle portion, and an outer peripheral portion.
  • a continuous, band-like groove 30x is formed in a plan view on one surface 30a of at least one of the conductive ceramic plates 30, 31.
  • the groove 30x can be formed using any method, such as known die-sinking electrical discharge machining or copying.
  • the grooves 30x may be uniformly the same depth, or may vary in depth.
  • the remaining conductive ceramic plates may be formed, for example, from the same material in the portions corresponding to the inner periphery or the outer periphery.
  • at least one of the remaining conductive ceramic plates may be formed from a material with high thermal conductivity or from the same material as the outer periphery.
  • green sheet 1 for the inner periphery and green sheet 2 for the outer periphery which have different compositions
  • green sheet 1 is processed into a circular shape in plan view
  • green sheet 2 is processed into a ring shape in plan view, and then the two are combined and fired to form a base.
  • the peripheral edge of the circular member created from green sheet 1 and the inner periphery of the ring-shaped member created from green sheet 2 can each be formed into any shape.
  • the peripheral edge and inner periphery can be processed into complementary inclined shapes, or more specifically, into tapered surfaces with complementary slopes.
  • Using green sheets with this configuration allows the two to be firmly bonded together. Furthermore, by forming them in this way, it is possible to obtain green sheets with inner and outer periphery sections, or green sheets with inner, middle, and outer periphery sections.
  • the conductive ceramic plate 38 of variant 1 shown in Figure 8 has an inner peripheral portion 321, an outer peripheral portion 322 that surrounds the outside of the inner peripheral portion 321 in a closed ring shape in plan view, and an intermediate portion 323 that is located between the inner peripheral portion 321 and the outer peripheral portion 322 in plan view and is in contact with the inner peripheral portion 321 and the outer peripheral portion 322.
  • the conductive ceramic plate 38 has an intermediate portion 323 that is not annular in plan view, but rather has multiple arc portions 323A (four equally spaced circumferentially in the figure) that run along the imaginary circle VC, and multiple protrusions 323B (four equally spaced circumferentially in the figure) that are provided between the arc portions 323A.
  • the protrusions 323B protrude outward from the imaginary circle VC.
  • the four protrusions 323B have the same shape in plan view.
  • the center of the imaginary circle VC and the center of the base 3B coincide.
  • the number of arc portions 323A and protrusions 323B can be selected arbitrarily, and may be, for example, 4 to 6, 7 to 12, or 13 to 20.
  • the base 3B can be manufactured using such conductive ceramic plates 38 by the method shown in Figures 6 and 7.
  • the conductive ceramic plates 38 are stacked in the vertical direction, and the convex portions 323B may completely overlap each other in a plan view, or the convex portions 323B may partially overlap each other, or the convex portions 323B may be shifted circumferentially so that they do not overlap.
  • the conductive ceramic plate 39 of variant 2 shown in Figure 9 like the other examples, has an inner circumferential portion 331, an outer circumferential portion 332 that surrounds the outside of the inner circumferential portion 331, and an intermediate portion 333 that is provided between the inner circumferential portion 331 and the outer circumferential portion 332 and contacts the inner circumferential portion 331 and the outer circumferential portion 332.
  • the intermediate portion 333 has a wavy shape in a planar view, with convex portions 333A and concave portions 333B repeating periodically in the circumferential direction.
  • the imaginary circle midway between the imaginary circles VC1 and VC2 is defined as imaginary circle VC3.
  • the radius D3 of the imaginary circle VC3 is the average value of the radius D1 of the imaginary circle VC1 and the radius D2 of the imaginary circle VC2.
  • the convex portions 333A are portions that protrude outward from the imaginary circle VC3, and the concave portions 333B are portions that are recessed inward from the imaginary circle VC3.
  • the number of alternatingly arranged convex portions 333A and concave portions 333B can be selected arbitrarily, but may be, for example, 6 to 10, 11 to 16, or 17 to 24.
  • the base 3C can be manufactured by the method shown in Figures 6 and 7.
  • the conductive ceramic plates 39 are stacked in the vertical direction, and the convex portions 333A may completely overlap each other in a plan view, or the convex portions 333A may partially overlap each other, or the convex portions 333A may be shifted circumferentially so that they do not overlap.
  • Electrostatic chuck device 2 Electrostatic chuck member 2a Lower surface of electrostatic chuck member 3, 3B, 3C Base (temperature adjustment member) 3a Upper surface of base (support surface) 3f Flow path 4 Bonding layer 5 High frequency power supply 11 Dielectric substrate 13
  • Adsorption electrode 15 Adsorption electrode 21 First adsorption portion 21a Wafer mounting surface 21x Flow path 22 Second adsorption portion 22a Upper surface of second adsorption portion 22x Groove portion of second adsorption portion 30, 35, 36, 37, 38, 39
  • Conductive ceramic plate 30a One surface of conductive ceramic plate 30x Groove portion 31 Other conductive ceramic plate 31a, 36a, 37a Opposing surface of other conductive ceramic plate 35x Through hole 211
  • Convex portion 311, 321, 331 Inner peripheral portion 311A, 312A, 313A Raw material powder 311f Flow path in inner peripheral portion 312, 322, 332 Outer peripheral portion 312f Flow path on outer periphery 313, 323, 333 Intermediate portion 323A

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Abstract

静電チャック部材を支持する温度調整部材であって、少なくとも一部に、熱伝導率が互いに異なる内周部と外周部とを備え、前記内周部は、第１高熱伝導性材料と第１導電性材料とを含む第１導電性セラミックスで形成され、前記外周部は、第２高熱伝導性材料と第２導電性材料とを含む第２導電性セラミックスで形成され、平面視において内周部の外側を閉環状に囲み、外周部は、内周部よりも熱伝導率が高い、温度調整部材。

Description

温度調整部材及び静電チャック装置
　本発明は、温度調整部材及び静電チャック装置に関する。
　本願は、２０２４年３月２８日に出願された特願２０２４－０５４２８９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
　従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体を製造する半導体製造工程において、シリコンウエハ等の板状試料にプラズマ処理する際、板状試料を静電吸着する静電チャック装置が用いられている。静電チャック装置は、板状試料の温度を制御するため、温度調整部材を備える。温度調整部材は、静電吸着用電極を有する静電チャック部材を支持する基台であるとともに、静電チャック部材に載置された板状試料の熱を放熱する機能を有する（例えば、特許文献１参照）。
特開２０２４－０２２２１４号公報
　静電チャック装置は、載置面の中心部と周縁部とで構成が異なり、載置面の中心部と周縁部とで板状試料との接触状態が異なる。このような接触状態の違いに起因して、板状試料が載置された載置面の周縁部では、板状試料のプラズマ処理の際に放冷されにくく、プラズマにより加熱され高温になりやすい。そのため、プラズマ処理中の板状試料は、中心部よりも周縁部の方が温度が高くなりやすい。このように板状試料の温度が異なった状態でプラズマ処理を行うと、板状試料の中心部と周縁部とでプラズマ処理が不均一となり、改善が求められていた。
　本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、静電チャック装置に載置した板状試料の周縁部において、好適に温度調整可能な温度調整部材を提供することを目的とする。また、このような温度調整部材を有し、板状試料の周縁部において好適に温度調整可能な静電チャック装置を提供することを合わせて目的とする。
　上記の課題を解決するため、本発明は、静電チャック部材を支持する温度調整部材であって、第１高熱伝導性材料と第１導電性材料とを含む第１導電性セラミックスで形成された内周部と、第２高熱伝導性材料と第２導電性材料とを含む第２導電性セラミックスで形成され、平面視において前記内周部の外側を閉環状に囲む外周部と、を備え、前記外周部は、前記内周部よりも熱伝導率が高い温度調整部材を提供する。
　より具体的には、以下の態様を包含する。
［１］静電チャック部材を支持する温度調整部材であって、少なくとも一部に熱伝導率が異なる内周部と外周部とを備え、前記内周部は、第１高熱伝導性材料と第１導電性材料とを含む第１導電性セラミックスで形成され、前記外周部は、第２高熱伝導性材料と第２導電性材料とを含む第２導電性セラミックスで形成され、平面視において前記内周部の外側を閉環状に囲み、前記外周部は、前記内周部よりも熱伝導率が高い、温度調整部材。
［２］平面視において前記内周部と前記外周部との間に設けられ、前記内周部と前記外周部とに接する中間部を有し、前記中間部は、前記第１高熱伝導性材料及び前記第２高熱伝導性材料、並びに前記第１導電性材料及び前記第２導電性材料を含む第３導電性セラミックスで形成され、前記内周部よりも熱伝導率が高く且つ前記外周部よりも熱伝導率が低い［１］に記載の温度調整部材。
［３］前記内周部の平面視面積は、前記温度調整部材の平面視面積の５５％以上９５％以下である［１］又は［２］に記載の温度調整部材。
［４］前記内周部の熱伝導率と前記外周部の熱伝導率との差は、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である［１］から［３］のいずれか１項に記載の温度調整部材。
［５］前記内周部の熱膨張係数と前記外周部の熱膨張係数との差は、２ｐｐｍ／Ｋ未満である［１］から［４］のいずれか１項に記載の温度調整部材。
［６］［１］から［５］のいずれか１項に記載の温度調整部材と、誘電体基板と静電吸着用電極とを有し前記温度調整部材に支持される静電チャック部材と、を有し、前記静電チャック部材は、平面視で前記外周部と重なる静電チャック装置。
[７]前記温度調整部材が、前記内周部と前記外周部のみからなる、［１］から［５］のいずれか１項に記載の温度調整部材。
[８]前記温度調整部材が、前記内周部と前記中間部と前記外周部のみからなる、［１］から［５］のいずれか１項に記載の温度調整部材。
　本発明によれば、静電チャック装置の板状試料の周縁部において、好適に温度調整可能な温度調整部材を提供することができる。また、このような温度調整部材を有し、板状試料の周縁部において好適に温度調整可能な静電チャック装置を提供することを合わせて目的とする。
図１は、本実施形態の静電チャック装置１の例を示す断面模式図である。 図２は、静電チャック装置１の例を示す概略斜視図である。 図３は、基台３の製造方法の例を示す概略説明図である。 図４は、基台３の製造方法の例を示す概略説明図である。 図５は、基台３の製造方法の例を示す概略説明図である。 図６は、基台３の製造方法の例を示す概略説明図である。 図７は、基台３の製造方法の例を示す概略説明図である。 図８は、導電性セラミックス板及び基台の変形例を示す概略平面図である。 図９は、導電性セラミックス板及び基台の変形例を示す概略平面図である。
　以下、図１～９を参照しながら、本実施形態に係る温度調整部材及び静電チャック装置の好ましい例について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。以下の説明は、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。例えば、特に制限のない限り、材料、量、種類、数、サイズ、形、位置、比率等の条件等を、必要に応じて変更、追加および省略してもよい。
《温度調整部材、静電チャック装置》
　図１は、本実施形態の静電チャック装置１の例を示す断面模式図である。静電チャック装置１は、静電チャック部材２と、基台３と、接合層４とを備える。静電チャック部材２と基台３とは、接合層４を介して互いに積層されている。基台３は、本発明における温度調整部材に該当する。
　本明細書において、静電チャック部材２および基台３が積層される方向を積層方向と呼ぶ。さらに、基台３に対し静電チャック部材２が配置される側を「積層方向一方側」と呼び、その反対側、すなわち、基台３に静電チャック部材２が配置されない側、を「積層方向他方側」と呼ぶことがある。また、以下の説明において、上下方向を積層方向として、静電チャック装置１の各部を説明する。ただし、ここでの上下方向は、あくまで説明の簡素化のために用いる方向であって、静電チャック装置１の使用時の姿勢を限定するものではない。なお、上側が積層方向一方側に相当し、下側が積層方向他方側に相当する。
〈静電チャック部材〉
　静電チャック部材２は、誘電体基板１１と、誘電体基板１１の内部に位置する吸着電極１３と、を有する。静電チャック部材２は、上面でウエハＷを吸着し保持する第１吸着部２１と、上面でフォーカスリングＦＲを吸着し保持する第２吸着部２２とを有する。
　第１吸着部２１は、円柱状に形成され、上面には上方に突出する複数の凸部２１１が設けられている。また、第１吸着部２１の上面の周縁部には、第１吸着部２１の上面の縁に沿って閉環状の環状凸部２１２が設けられている。本明細書において「平面視」とは、静電チャック部材２の厚さ方向から見た視野を指す。
　静電チャック装置１は、複数の凸部２１１の先端部（上面）、及び環状凸部２１２の上面で、ウエハＷを支持する。すなわち、静電チャック装置１においては、環状凸部２１２の上面及び複数の凸部２１１の上面を繋ぐ仮想面が、ウエハＷの載置面２１ａに該当する。
　載置面２１ａにウエハＷを載置した場合、ウエハＷの下面、複数の凸部２１１及び環状凸部２１２に囲まれた空間は、冷却ガスを流動させる流路２１ｘとして機能する。静電チャック装置１には、静電チャック装置１を厚さ方向に貫通する不図示のガス供給孔が設けられ、ガス供給孔から流路２１ｘに冷却ガスが供給される。流路２１ｘを流動する冷却ガスは、プラズマ処理中に加熱されるウエハＷを冷却する。
　第２吸着部２２は、第１吸着部２１よりも半径が大きい第１吸着部２１と同心の円柱状であり、第１吸着部２１と一体的に形成されている。具体的には、第２吸着部２２上の中央に第１吸着部２１が形成されている。第２吸着部２２の上面２２ａは、平面視で第１吸着部２１の周囲を囲んで露出している。上面２２ａは、フォーカスリングＦＲを吸着保持する載置面に該当する。
　上面２２ａには、平面視円環状の溝部２２ｘが形成されている。上面２２ａにフォーカスリングＦＲを載置した場合、フォーカスリングＦＲの下面及び溝部２２ｘに囲まれた空間は、冷却ガスを流動させる流路として機能する。静電チャック装置１には、静電チャック装置１を厚さ方向に貫通する不図示のガス供給孔が設けられ、ガス供給孔から流路（溝部２２ｘ）に冷却ガスが供給される。流路を流動する冷却ガスは、プラズマ処理中に加熱されるフォーカスリングＦＲを冷却する。
（誘電体基板）
　静電チャック部材２の誘電体基板１１は、絶縁性材料と導電性材料を含み、機械的に十分な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有するセラミックスからなる。
　誘電体基板１１を構成するセラミックスとしては、主成分として絶縁性材料である酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）や窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を含む。「主成分」とは、全体の５０体積%以上を占めることを指す。前記絶縁性材料の量は必要に応じて、６０体積%以上や７０体積%以上や８０体積％以上や９０％体積以上であってもよい。
　導電性材料としては、誘電体基板１１に使用可能な材料であれば特に限定されず、例えば、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｗ、ＷＣ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＴａＣ、ＴａＮ、ＮｂＣ、ＶＣ及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種を用いることができる。
　誘電体基板１１を構成するセラミックスは、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）－炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体などが好適に用いられる。特に、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性の観点から、誘電体基板１１を構成する材料は、Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ複合焼結体が好ましい。
（吸着電極）
　吸着電極１３は、誘電体基板１１の内部に配置される。吸着電極１３は、誘電体基板１１の載置面２１ａに沿って広がる。吸着電極１３は、電圧を印加されることで、載置面２１ａにウエハＷを保持する静電吸着力を生じさせる。吸着電極１３の平面視での形状や数は任意に選択される。
　吸着電極１５は、誘電体基板１１の内部に配置される。吸着電極１５は、第２吸着部２２の上面２２ａに沿って、平面視円環状に広がる。吸着電極１５は、電圧を印加されることで、上面２２ａにウエハＷを保持する静電吸着力を生じさせる。
　吸着電極１３及び吸着電極１５にはそれぞれ、吸着電極１３及び吸着電極１５に直流電圧を印加するための不図示の給電端子が接続されている。
　吸着電極１３，１５は、絶縁性物質と導電性物質の複合体から構成される。
　吸着電極１３，１５に含まれる絶縁性物質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）およびＳｍＡｌＯ３からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
　吸着電極１３に含まれる導電性物質は、特に限定されないが、例えば、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、タンタル（Ｔａ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。
　静電チャック部材２の厚さは、０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下であることが好ましい。静電チャック部材２の厚さが０．５ｍｍ以上であると、静電チャック部材２の耐電圧が高くなる。また、静電チャック部材２の厚さが５ｍｍ以下であると、静電チャック部材２の熱容量が小さくなるため、プラズマ処理中に処理対象物である板状試料の温度を均一に保ちやすくなる。
〈基台（温度調整部材）〉
　基台（温度調整部材）３は、平面視で円板状の部材であり、静電チャック部材２を下側（積層方向他方側）から支持する。基台３の上面（支持面）３ａは、静電チャック部材２の下面２ａと、接合層４を介して、上下方向（積層方向）に対向する。基台３は、支持面３ａにおいて静電チャック部材２を支持する。
　基台３の内部には、冷媒を循環させる流路３ｆが設けられていてもよい。流路３ｆに流れる冷媒としては任意に選択でき、フッ素系不活性液体、水、Ｈｅガス、Ｎ２ガスなどが採用される。流路３ｆは、支持面３ａに沿って延びる。流路３ｆ内の冷媒は、基台３全体を冷却するとともに、支持面３ａを介して静電チャック部材２を冷却する。
　基台３は、図示略の整合器を介して外部の高周波電源５に接続され、プラズマ発生用内部電極を兼ねてもよい。
　図２は、静電チャック装置１を示す概略斜視図であり、主として基台３を示す説明図である。
　図１，２に示す例では、基台３は、内周部３１１と、平面視において内周部３１１の外側を閉環状に囲む外周部３１２とを有する。また、基台３は、平面視において内周部３１１と外周部３１２との間に設けられ、内周部３１１と外周部３１２とに接する中間部３１３を有することとしてもよい。内周部と外周部と中間部は互いに同じ厚さを有することが好ましい。図１と図２に示す例では、基台３は、内周部、中間部、及び外周部のみから形成されている。同じ厚さを有する内周部、中間部及び外周部が、内側からこの順で結合している。基台３は、前記内周部と前記外周部のみから形成されてもよい。
　基台３の各部の熱伝導率を比較すると、外周部３１２の熱伝導率は、内周部３１１の熱伝導率よりも高い。また、中間部３１３の熱伝導率は、内周部３１１の熱伝導率より高く、外周部３１２の熱伝導率よりも低い。すなわち、基台３の熱伝導率は、内周部３１１、中間部３１３、外周部３１２の順に高く、相対的に外側の構成ほど熱を伝えやすくなっている。このため、外側に向かうほど放熱を効果的に行うことができる。
　なお後述するように、基台３は、複数の、例えば３つの、導電性セラミックス板やグリーンシートを積層し処理をすることで、形成されてもよい。複数の導電性セラミックス板やグリーンシートは、同じ構成や特性を有してもよく、あるいは異なる構成や特徴を有してもよい。外周側の熱伝導率が、内周側の熱伝導率よりも高いという特徴を、基台３全体として満足できればよい。例えば、積層される複数の導電性セラミックス板やグリーンシートのうち、少なくとも１つを、その外周部の熱伝導率が内周部の熱伝導率よりも高くなるように構成させて、残りのその他の導電性セラミックス板やグリーンシートは均一の組成を有するように構成させてもよい。
　図２に示す例の基台３では、内周部３１１は、平面視円形であり、外周部３１２と中間部３１３とは、それぞれ平面視で内周部３１１と同心の円環状（ドーナッツ状）である。内周部３１１の平面視面積は、基台３の平面視面積（平面総面積）の５５％以上９５％以下であると好ましい。内周部３１１の平面視面積が上記範囲であることにより、基台３の平面視面積５％から４５％の範囲は、内周部３１１よりも熱伝導率が高い領域となり、効果的にウエハＷの周縁部を冷却することができる。これにより、プラズマ処理時にウエハＷの中心部と周縁部との温度を均一に保ちやすい。
　内周部３１１の内部には、流路３ｆの一部を構成する流路３１１ｆが設けられる。外周部３１２の内部には、流路３ｆの一部を構成する流路３１２ｆが設けられる。流路３１１ｆと流路３１２ｆとは、連続していてもよく、それぞれ独立して設けられてもよい。
　基台３の各部（内周部３１１、外周部３１２、中間部３１３）は、高熱伝導性材料と導電性材料を含む導電性セラミックス（以下、「導電性セラミックス」と略記する場合がある）を形成材料とする。図２に示す基台３の前記各部は、互いに異なる導電性セラミックスから形成される。内周部３１１は、第１高熱伝導性材料と第１導電性材料とを含む第１導電性セラミックスで形成されている。外周部３１２は、第２高熱伝導性材料と第２導電性材料とを含む第２導電性セラミックスで形成されている。中間部３１３は、第１高熱伝導性材料及び第２高熱伝導性材料、並びに第１導電性材料及び第２導電性材料を含む第３導電性セラミックスで形成されている。
　第１高熱伝導性材料と第２高熱伝導性材料とは同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。また、第１導電性材料と第２導電性材料とは同じ材料であってもよく、異なる材料であってもよい。組成等を変えることで熱伝導率を調整してもよい。
　基台３の材料は、基台３の全体を１００体積％としたとき、基台３の各部においてそれぞれ、高熱伝導性材料と導電性材料の体積比率が３０：７０～７０：３０である。前記比は、３５：６５～６５：３５や、４０：６０～６０：４０や、４５：５５～５５：４５などであってもよい。
　基台３の形成材料を導電性セラミックスとすることにより、静電チャック部材２から熱が伝わりやすく、静電チャック部材２が支持するウエハＷの温度制御が容易な静電チャック装置を得ることができる。
　基台を形成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性に優れる必要があるため、従来はアルミニウム等の金属から形成されていた。一方で、静電チャック部材を構成する誘電体基板はセラミックスを形成材料とする。一般に、セラミックスの熱膨張係数は、金属の熱膨張係数よりも大幅に小さいため、金属からなる基台と、セラミックスを形成材料とする静電チャック部材では、両者の熱膨張係数の差が大きかった。
　一方、本実施形態の静電チャック装置１に採用する基台３は、導電性セラミックスを形成材料とする。このため前記両者の熱膨張係数の差を小さくすることができる。またこのような基台３は、静電チャック部材２の熱を伝えやすいため、ウエハＷの温度制御が容易な静電チャック装置を得ることができる。導電性セラミックスを材料とする基台３が熱を伝えやすいことについては、基台３を均一組成とした場合のシミュレーションで確認している。
　シミュレーションにおいては、誘電体基板１１をＡｌ２Ｏ３－ＳｉＣ複合焼結体とし、基台３をアルミニウムとした静電チャック装置Ａと、基台３を導電性セラミックスであるＡｌＮ－ＴｉＮ複合焼結体とした静電チャック装置Ｂとについて、プラズマ熱に関して、基台３の伝熱の効果を確認した。
　その結果、静電チャック装置Ａにおける接合層４の測定された温度をＴ℃とした場合、静電チャック装置Ｂにおける接合層４の測定された温度はＴ－５０℃となった。また、誘電体基板１１、ウエハＷ、及びウエハＷと誘電体基板１１の接触部分における測定された温度も、静電チャック装置Ａよりも静電チャック装置Ｂの方が５０℃低かった。すなわち、基台３の形成材料を従来の金属から導電性セラミックスに変更することにより、プラズマ熱を効果的に逃がす（除去する）ことが可能であることが確認された。
　導電性材料（第１導電性材料、第２導電性材料）は、ＳｉＣ、ＴｉＯ２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｗ、ＷＣ、Ｍｏ、ＭｏＣ、Ｍｏ２Ｃ、ＴａＣ、ＴａＮ、Ｎｂ、ＮｂＣ、ＶＣ及びＣからなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。これらの中でも、耐プラズマ性に優れる点でＴｉＮが好ましい。
　高熱伝導性材料（第１高熱伝導性材料、第２高熱伝導性材料）は、ＡｌＮ、ＳｉＣ、ＧａＮ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｍＡｌＯ３、Ｓｉ３Ｎ４、Ａｌ（ＯＨ）３、ＭｇＯ、Ｍｇ（ＯＨ）2、ＢＮ、ＺｎＯ、ＢｅＯ、Ｂ４Ｃ、炭素（Ｃ）、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｂ、アルミニウム、銅、銀、及び金からなる群から選ばれる少なくとも１種であることが好ましい。なお、高熱伝導性材料としてＳｉＣ、Ｗ、Ｍｏ又はＮｂを用いる場合は、導電性材料は、高熱伝導性材料として選択した材料以外を選択する。例えば、高熱伝導性材料としてＳｉＣを選択した場合、導電性材料としてＳｉＣ以外を選択する。高熱伝導性材料としてＳｉＣを用いる場合は、導電性材料は、たとえば、ＴｉＮを選択することができる。なお高熱伝導性とは高い熱伝導性を有することを意味し、高い放熱性を有することを意味してもよい。
　さらに、導電性セラミックスは、発明の効果を損なわない範囲において、高熱伝導性材料及び導電性材料の他に、第３成分として、導電性セラミックス製の成形体を形作る際のベースとなる材料を含んでいてもよい。このような材料としては、ＳｉＯ２が挙げられる。
（基台の熱伝導率）
　基台３は、熱伝導率が４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上の材料からなることが好ましく、５０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１１０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であることがより好ましい。熱伝導率が上記範囲であることにより、入力された熱を効果的に逃がすことができる。下限値は、必要に応じて、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上や、７０Ｗ／ｍ・Ｋ以上や、８０Ｗ／ｍ・Ｋ以上や、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以上であってもよい。上限値は、必要に応じて、１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下や、９０Ｗ／ｍ・Ｋ以下や、８０Ｗ／ｍ・Ｋ以下や、７０Ｗ／ｍ・Ｋ以下や、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。上記基台３の熱伝導率は全体の平均値を意味してもよい。
　静電チャック装置１においては、外周部３１２は静電チャック部材２の周縁部と平面的に重なっている。これにより、相対的に高温になりやすいウエハＷの外周側（周縁部）を静電チャック部材２の周縁部を介して効果的に冷却し、ウエハＷの面内温度差を低減可能となる。内周部３１１と中間部３１３は、平面視で静電チャック部材２の周縁部より内側に位置する。
　内周部３１１の熱伝導率と外周部３１２の熱伝導率との差は、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であると好ましく、２０Ｗ／ｍ・Ｋ以上２００Ｗ／ｍ・Ｋ以下であるとより好ましい。３０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下や、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以上１００Ｗ／ｍ・Ｋ以下や、６０Ｗ／ｍ・Ｋ以上８０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であってもよい。内周部３１１の熱伝導率と外周部３１２の熱伝導率との差が上記範囲であることにより、相対的にウエハＷの内周側よりも外周側を冷却しやすく、且つ外周側を冷やしすぎることもない。そのため、このような基台３によれば、相対的に高温になりやすいウエハＷの外周側（周縁部）を効果的に冷却し、ウエハＷの面内温度差を低減可能となる。
　内周部３１１の熱伝導率は、例えば、２０Ｗ／ｍ・Ｋ～８０Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましく、４０Ｗ／ｍ・Ｋ～６０Ｗ／ｍ・Ｋであることがより好ましいが、この例のみに限定されない。
　外周部３１２の熱伝導率は、例えば、４０Ｗ／ｍ・Ｋ～１２０Ｗ／ｍ・Ｋであることが好ましく、５０Ｗ／ｍ・Ｋ～１００Ｗ／ｍ・Ｋであることがより好ましいが、この例のみに限定されない。
　基台３の各部の熱伝導率は、各部における高熱伝導性材料の体積割合を調整することで制御可能である。
　基台や各部の熱伝導率は以下のようにして求めることができる。
　例えば内周部の熱伝導率は、熱膨張計により測定することができる。熱膨張計としては任意に選択でき、例えば、水平全膨張式の熱膨張計（型番ＤＩＬ４０２、ＮＥＴＺＳＣＨ社製）等を用いることができる。
（基台の熱膨張係数）
　基台３は、誘電体基板１１の熱膨張係数を考慮し、誘電体基板１１の熱膨張係数との差を小さくできる材料を用いて形成するとよい。
　例えば、誘電体基板１１の主成分が酸化アルミニウムであり、炭化ケイ素と組み合わせている場合、誘電体基板１１の熱膨張係数は、酸化アルミニウムの熱膨張係数（７．０～７．７×１０－６／Ｋ）と、炭化ケイ素の熱膨張係数（４．０×１０－６／Ｋ）との間となる。このとき、基台３に含まれる導電性材料として酸化アルミニウムよりも熱膨張係数が大きい材料を用いる場合、基台３に含まれる高熱伝導性材料として、相対的に酸化アルミニウムよりも熱膨張係数が小さい材料を組みわせるとよい。このような材料としては、例えば、ＡｌＮ（熱膨張係数４．５×１０－６／Ｋ）が好ましい。
　基台３の全体としての熱膨張係数は、６．０×１０－６／Ｋ以上９．０×１０－６／Ｋ以下であることが好ましい。６．５×１０－６／Ｋ以上８．５×１０－６／Ｋ以下や、７．０×１０－６／Ｋ以上８．０×１０－６／Ｋ以下などであってもよい。基台３の熱膨張係数が前記範囲であることにより、酸化アルミニウムを主として含む誘電体基板１１との熱膨張差を小さくしやすく、プラズマ工程で加熱された場合でも内部応力が小さく、接合層における界面剥離等の破損が発生しにくくなる。
　内周部３１１の熱膨張係数と外周部３１２の熱膨張係数との差は、２ｐｐｍ／Ｋ未満であると好ましく、１．５ｐｐｍ／Ｋ未満であるとより好ましく、１ｐｐｍ／Ｋ未満であるとよりさらに好ましい。内周部３１１と外周部３１２との熱膨張係数の差の下限値は、理想的には０ｐｐｍ／Ｋである。内周部３１１と外周部３１２との熱膨張係数の差が上記範囲であることにより、内周部３１１と外周部３１２との界面での破損を抑制することができる。

　内周部３１１の熱膨張係数は、例えば、６．０×１０－６／Ｋ～９．０×１０－６／Ｋであることが好ましく、６．５×１０－６／Ｋ～８．５×１０－６／Ｋであることがより好ましく、７．０×１０－６／Ｋ～８．０×１０－６／Ｋであることがさらに好ましいが、この例のみに限定されない。
　外周部３１２の熱膨張係数は、例えば、６．０×１０－６／Ｋ～９．０×１０－６／Ｋであることが好ましく、６．５×１０－６／Ｋ～８．５×１０－６／Ｋであることがより好ましく、７．０×１０－６／Ｋ～８．０×１０－６／Ｋであることがさらに好ましいが、この例のみに限定されない。
　なお各部の熱膨張係数は例えば以下のようにして求めることができる。
　例えば基台や内周部の熱膨張係数は、得られた導電性セラミックス板から、３ｍｍ×３ｍｍ×１５ｍｍとなる試験片を得る。この試験片を用いて、熱膨張測定装置、例えば熱膨張測定装置（ＮＥＴＺＳＣＨ社製、ＴＤ５０００ＳＡ）を用いて、昇温速度５℃／分で、２５℃～８００℃に温度が変化した際の直径方向の長さの変化を測定し、２５℃から８００℃までの熱膨張率を求める。そして、求めた熱膨張率を、温度変化幅（ΔＴ＝８００℃－２５℃＝７７５℃）で除して、熱膨張係数（／Ｋ）を得る。
　基台３は、一例として、内周部３１１をＡｌＮ－ＴｉＮ複合焼結体とし、外周部３１２をＡｌＮ－Ｍｏ複合焼結体とする構成を採用することができる。
　中間部３１３は、熱伝導率や熱膨張係数等の各物性において、内周部３１１と外周部３１２との間の物性を有する。中間部３１３は、内周部３１１の第１高熱伝導性材料と、外周部３１２の第２高熱伝導性材料とを含む。中間部３１３において、第１高熱伝導性材料の体積割合は、内周部３１１よりも少ない。また、中間部３１３において、第２高熱伝導性材料の体積割合は、外周部３１２よりも少ない。
　同様に、中間部３１３は、内周部３１１の第１導電性材料と、外周部３１２の第２導電性材料とを含む。中間部３１３において、第１導電性材料の体積割合は、内周部３１１よりも少ない。また、中間部３１３において、第２導電性材料の体積割合は、外周部３１２よりも少ない。
　中間部３１３においては、内周部３１１側から外周部３１２側に向けて熱伝導率が高くなっていてもよく、均一の熱伝導率を示してもよい。内周部３１１側から外周部３１２側に向けて熱伝導率が高くなる場合、徐々に高くなってもよく、段階的に高くなってもよく、それ以外であってもよい。
　基台３は本発明の効果を阻害しない範囲で、焼結助剤を含んでも良い。焼結助剤は一般的に添加されるものであれば特に限定されず、例えば、Ｙ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２、ＣａＯ、Ｌａ２Ｏ３、Ｃｅ２Ｏ３等から選択される少なくとも１つが挙げられる。これらの中でもＹ２Ｏ３、ＭｇＯ、ＳｉＯ２が好ましい。
　基台３の体積抵抗率は、１．０×１０－６Ω・ｃｍ以上１．０×１０－３Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。１．０×１０－５Ω・ｃｍ以上１．０×１０－４Ω・ｃｍ以下などであってもよい。基台３の体積抵抗率が前記範囲であることにより、十分な導電性を得ることができる。
　基台３の全体としての熱膨張係数は、誘電体基板１１と同等又はほぼ同等の値であることが好ましい。基台３の熱膨張係数と、誘電体基板１１の熱膨張係数の差の絶対値は、２．０以下であることが好ましく、１．５以下であることがより好ましく、１．３以下であることがさらに好ましく、１．０以下であることがよりさらに好ましい。
　基台３の表面は、耐プラズマ性を向上させるために、アルマイト処理されているのが好ましい。
〈接合層〉
　本実施形態における接合層４は、金属材料からなり、静電チャック部材２と基台３とを接合する。接合層４は、例えば、接合層４全体を１００体積％としたとき、Ａｌ又はＡｇを５０体積％以上９９．９８体積％以下含み、Ｔｉ，Ｚｒ，Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を０．０２体積％以上４０体積％以下含む合金を形成材料とすることができる。接合層４がＴｉ，Ｚｒ，Ｈｆからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を含むことにより、静電チャック部材２と基台３との接合時に、接合層４の材料を溶融させた溶融合金がセラミックス（静電チャック部材２）の表面に濡れ広がりやすく、接合が容易となる。また、接合層４が上記金属を含むことにより、上記金属とセラミックス（静電チャック部材２）とが密着しやすく、界面の空隙の発生を抑制でき、強固な接合が可能になる。
　また、静電チャック部材２と基台３の接合は任意に選択でき、部材同士の拡散接合法を用いてもよいし、セラミックスペーストを印刷法などで塗布し、ホットプレスなどで接合してもよい。
　さらに、静電チャック部材２と接合層４との熱膨張差に起因した静電チャック部材２と接合層４との界面剥離を抑制するため、両者の間に、静電チャック部材２の熱膨張率と接合層４の熱膨張率との間の熱膨張率を有する材料を用いて応力緩和層を設けてもよい。このような応力緩和層は、同様の技術思想から基台３と接合層４との間に設けてもよい。
　接合層４の厚さは任意に選択できるが、０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
　静電チャック装置１を製造する際には、接合層４の材料としては、金属箔を用いてもよいし、金属粉末にバインダーを添加した金属ペーストを用いてもよい。これらの材料を静電チャック部材２と基台３との間に配置し、接合層４を形成する金属材料の融点以上の温度に加熱し、融解した金属材料が静電チャック部材２と基台３との間に濡れ広がることで接合層４を形成することができる。
　このような接合層４は、上記接合層４の材料を用いて静電チャック部材２と基台３とをろう付けすることにより形成される。ろう付け時において、静電チャック部材２と基台３との対向面は、それぞれ溶融したろう材が接し、ろう材の溶融温度（例えば８００℃）に加熱される。ここで、基台３の材料がアルミニウムである場合、基台３の材料の熱膨張係数は約２０×１０－６／Ｋとなる。一方、静電チャック部材２の熱膨張係数は、酸化アルミニウムの熱膨張係数（７．０～７．７×１０－６／Ｋ）よりも小さい。
　そのため、溶融したろう材が接する静電チャック部材２と基台３との対向面では、各面の膨張率差に伴い、静電チャック部材２に大きな引張応力が加わることが想定される。この引張応力により、静電チャック部材２にクラックが生じる可能性があると考えられる。
　対して、静電チャック装置１では、基台３が上記材料で構成されているため、静電チャック部材２と基台３とをろう付けする際、静電チャック部材２にクラックが生じにくい。
　また、接合層４は、一対の接合層で応力緩和層を挟持する積層構造を有していてもよい。
　応力緩和層は、塑性変形しやすい材料からなり、静電チャック部材２と基台３との熱膨張率差に起因した熱応力を緩和する。応力緩和層は、例えば、Ｃｕ，Ａｌ，Ｔｉからなる群から選ばれる少なくとも１種の金属を材料とする金属箔を材料とする。
　または、応力緩和層の材料として、静電チャック部材２を構成するＡｌ２Ｏ３との熱膨張係数差が小さい材料も用いることができる。Ａｌ２Ｏ３の熱膨張係数（７～７．７×１０－６／Ｋ）と熱膨張係数の差が小さく、応力緩和層として用いられる材料としては、Ｔｉ（８．４×１０－６／Ｋ），Ｎｂ（７．１×１０－６／Ｋ），Ｗ（４．６×１０－６／Ｋ）を挙げることができる。
　応力緩和層の厚さは任意に選択できるが、０．００１ｍｍ以上１ｃｍ以下が好ましく、１ｍｍ以上１ｃｍ以下がより好ましい。応力緩和層の厚さがこのような範囲に含まれることで、十分に熱応力を緩和することができ、静電チャック部材２と基台３との剥離を抑制できる。
　一対の接合層の材料は、応力緩和層の形成材料よりも低融点である。一対の接合層は、同じ材料であってもよい。一対の接合層は、上記接合層４と同じ材料を採用できる。
　一対の接合層は、それぞれ０．００５ｍｍ以上０．５ｍｍ以下が好ましい。
　接合層４が応力緩和層を有することにより、基台３と静電チャック部材２との界面に生じる応力がより緩和され、接合層４の剥離を抑制することができる。
　その他、静電チャック装置１は、発明の効果を損なわない範囲において、静電チャック装置が有する構成として公知の構成を適宜採用することができる。
〈基台の製造方法〉
　図３～７は、基台３の製造方法を示す説明図である。
（導電性セラミックス板の製造方法）
　図３～５は、基台３の材料である導電性セラミックス板の製造方法の例を示す。導電性セラミックス板は、高熱伝導性材料と導電性材料を所定の範囲で混合して原料粉末を得て、得られた原料粉末を用いて公知の方法でセラミックスを製造することにより得ることができる。例えば、高熱伝導性材料と導電性材料を体積比率で３０：７０～６０：４０となるように混合して原料粉末を得る工程（混合工程）と、得られた原料粉末に圧力をかけて成形体を得る工程（成形工程）と、得られた成形体を加圧焼結することで導電性セラミックス板を得る工程（加圧焼結工程）とにより製造することができる。
　高熱伝導性材料の平均一次粒子径は、導電性セラミックス板が得られれば特に限定されず、例えば、０．５μｍ以上５μｍ以下の高熱伝導性材料を用いることができる。前記粒子径は、０．８μｍ以上４．５μｍ以下や、１．０μｍ以上４．０μｍ以下や、１．５μｍ以上３．５μｍ以下や、２．０μｍ以上３．０μｍ以下などであってもよい。
　導電性材料の平均一次粒子径は導電性セラミックス板が得られれば特に限定されず、例えば、０．５μｍ以上５μｍ以下の導電性材料を用いることができる。前記粒子径は、０．８μｍ以上４．５μｍ以下や、１．０μｍ以上４．０μｍ以下や、１．５μｍ以上３．５μｍ以下や、２．０μｍ以上３．０μｍ以下などであってもよい。求められる条件に応じて好ましい粒径を選択することができる。
（混合工程）
　混合工程では、高熱伝導性材料と導電性材料を混合して原料粉末を得ることができれば混合方法は特に限定されないが、高熱伝導性材料と導電性材料が凝集しないように、適宜、分散剤や溶媒をも混合し、分散機等の混合装置で混合することが好ましい。混合装置は特に限定されず、ボールミル、遊星ミル、ビーズミル、アトマイザ等の一般的な装置を用いることができる。
　原料粉末を混合した後、乾燥工程を設けてもよい。乾燥方法は自然乾燥であってもよく、乾燥機を用いてもよく、スプレードライを用いて原料粉末から３０～１００μｍの顆粒を形成してもよい。
　混合工程後、または、乾燥工程後に、原料粉末を非酸化性雰囲気下で、３００℃以上６００℃以下で加熱し、原料粉末に含まれる水分、溶媒、分散剤等の夾雑物を除去してもよい。
　非酸化性雰囲気としては、窒素やアルゴンを用いた不活性ガス雰囲気が好ましい。また、不活性ガス雰囲気下で上記加熱を行う場合は、発生する夾雑物を系外に効率的に排出するため、雰囲気ガスを流動させる、いわゆるガスフローでの加熱処理が好ましい。
　上記方法により、内周部３１１の原料粉末と、外周部３１２の原料粉末とをそれぞれ調製する。
（成形工程）
　成形工程では、目的とする導電性セラミックス板の形状に応じて、金型成形法等により、得られた原料粉末に圧力をかけて、好ましくは一軸成形（一軸プレス成形）し、所望形状の成形体を得る。
　本実施形態では、図３に示すように、金型Ｍの内部Ｍａに筒状の内枠Ｆを配置した後、内枠Ｆの内側に内周部３１１の原料粉末３１１Ａ、内枠Ｆの外側に外周部３１２の原料粉末３１２Ａをそれぞれ充填する。
　内枠Ｆは、基台３における内周部３１１の形状及び大きさに応じた形状及び大きさを有している。図２に示すような基台３の場合、内周部３１１の直径と同等又はほぼ同等の直径を有する円筒状の内枠Ｆを用いる。
　次いで、図４に示すように、金型Ｍから内枠Ｆを抜き取る。これにより、内枠Ｆが存在していた位置には、原料粉末３１１Ａと原料粉末３１２Ａとが流れ込み、相互に混ざり合って中間部３１３の原料粉末３１３Ａが生じる。原料粉末３１３Ａにおいては、金型Ｍの内側から外側に向けて組成（例えば導電性材料の体積割合）が連続的に変化していてもよく、不連続に変化していてもよく、均一組成であってもよい。
　このように、原料粉末３１３Ａは、原料粉末３１１Ａと原料粉末３１２Ａとが混ざり合って得られる混合粉末であり、高熱伝導性材料と導電性材料との体積比率は、それぞれ原料粉末３１１Ａと原料粉末３１２Ａとの間の比率となる。また、内枠Ｆの厚さは、中間部３１３の体積と相関し、内枠Ｆが厚いと形成される中間部３１３の幅も広く、内枠Ｆが薄いと形成される中間部３１３の幅も狭くなる。
　次いで、図５に示すように、原料粉末３１１Ａ，３１２Ａ，３１３Ａが充填された金型Ｍの上部を閉じ、圧力Ｐを加えて一軸プレス成形する。
（加圧焼結工程）
　加圧焼結工程では、成形工程で得られた成形体を、真空下または非酸化性雰囲気下において、任意に選択される圧力、例えば５ＭＰａ以上の圧力で押し固めながら、任意に選択される温度、例えば１６００℃以上に加熱して、加圧焼結する。このような操作によれば、成形体に含まれる高熱伝導性材料や導電性材料の焼結が進行し、気孔の少ない緻密な焼結体が得られる。上記温度は、必要に応じて選択でき、１６００～１９００℃や、１６５０～１８００℃などであってもよい。加熱時間は任意に選択でき、例えば１～５時間や、３～８時間や、６～１２時間であってもよい。
　これにより、原料粉末３１１Ａ，３１２Ａ，３１３Ａは、それぞれ内周部３１１、外周部３１２、中間部３１３となり、基台３の材料である導電性セラミックス板が得られる。導電性セラミックス板は、それぞれ任意に選択される一定の厚さを有することが好ましい。
（基台の製造方法１）
　本実施形態の製造方法１では、基台３は、上述の方法で得られた導電性セラミックス板を、基台３の所望の形状となるように加工することにより得られる。図６，７は、基台３の製造方法の例を示す説明図である。基台３は、例えば、２枚の導電性セラミックス板に起因する部分から構成されてよいし、３枚の導電性セラミックス板に起因する部分から構成されてよい。少なくとも１つの導電性セラミックス板が、内周部と中間部と外周部とを有していることが好ましい。
　まず図６に示すように、導電性セラミックス板を２枚用意し、用意された一対の導電性セラミックス板３０、３１のうち、導電性セラミックス板３０の少なくとも一方の一面３０ａに、平面視で帯状に連続する溝部３０ｘを形成する。溝部３０ｘは、任意に選択される方法、例えば公知の形彫放電加工や倣い加工を用いて形成することができる。
　「一対の導電性セラミックス板」の組成や特性は同じであってもよく、異なっていてもよい。本実施形態では、一対の導電性セラミックス板は、組成や平面視での形や内周部３１１、外周部３１２、中間部３１３の配置は同じであるが、厚さや溝の有無が異なる。なお、一対の導電性セラミックス板３０、３１のうち一方だけが、内周部と中間部と外周部とを有し、他方の導電性セラミックス板は、内周部と中間部と外周部とを有さずに、均一な組成を有する板であってもよい。例えば、他方の導電性セラミックス板は、内周部又は外周部とに該当する箇所が、同じ材料から形成されてもよい。例えば、他方の導電性セラミックス板は、熱伝導率が高い材料から形成されてもよく、外周部と同じ材料で形成されても良い。
　溝部３０ｘは、一様に同じ深さであってもよく、深さを異ならせてもよい。
　次いで、溝部３０ｘを他方の導電性セラミックス板３１に対向させた状態で、一対の導電性セラミックス板３０，３１を重ね合わせ拡散接合させる。溝部３０ｘと導電性セラミックス板３１の対向面３１ａとで囲まれた空間は、内部に冷媒が流動する流路３ｆ（図１参照）となる。なお拡散接合とは、導電性セラミックス板を密着させ、母材の融点以下の温度条件で加圧し、接合面間での原子拡散を利用し接合する方法である。
（基台の製造方法２）
　また別の方法としては、図７に示すように、まず導電性セラミックス板を３枚用意し、そのうちの一つの基板３５の一面から、平面視で帯状に連続する貫通孔３５ｘを形成する。貫通孔３５ｘは、公知のワイヤ放電加工等を用いて形成することができる。
　次いで、基板３５を、残る２枚の導電性セラミックス板３６，３７で挟持し接合する。貫通孔３５ｘと導電性セラミックス板３６，３７の対向面３６ａ，３７ａとで囲まれた空間は、内部に冷媒が流動する流路３ｆ（図１参照）となる。
　これらにより、基台３を製造することができる。用いる導電性セラミックス板３０，３１、又は基板３５及び導電性セラミックス板３６，３７を同じ組成と構成とすることで、得られる基台３は接着剤等の別材料を含まない単一組成となる。
　得られた基台３は、後述の接合部材を介して静電チャック部材２と重ね合わせ、接合させることにより静電チャック装置１とすることができる。
　なお本例においても、基板３５と導電性セラミックス板３６、３７の少なくとも１つを、内周部と中間部と外周部とを有するようにし、残りの板又は基板については、内周部と中間部と外周部とを有さずに、全体的に均一な組成を有する構成としてもよい。例えば、基板３５と導電性セラミックス板３６の少なくとも一つのみが、内周部と外周部、又は、内周部と中間部と外周部とを有するようにしてもよい。残りの導電性セラミックス板は例えば、内周部又は外周部とに該当する箇所が同じ材料から形成されてもよい。例えば、残りの導電性セラミックス板の少なくとも１つは、熱伝導率が高い材料から形成されてもよく、外周部と同じ材料で形成されてもよい。
　以上、基台の製造方法として、材料の粉体を一軸プレスし、高圧、高温化で焼結させる方法を説明したが、他の方法を採用することもできる。
（基台の製造方法３）
　例えば、材料粉体に樹脂等を添加してグリーンシート（焼結前の柔軟性のあるシート）を作成し、グリーンシートを積層して焼成することで基台を製造することもできる。
　この場合、例えば、組成の異なる内周部用のグリーンシート１と、外周部用のグリーンシート２とを作成した後、グリーンシート１を平面視円形に、グリーンシート２を平面視円環状にそれぞれ加工し、その後、両者を組み合わせて焼成することで基台とすることができる。その際、グリーンシート１から作成する円形の部材の周縁部と、グリーンシート２から作成する円環状の部材の内周部と、をそれぞれ任意の形状にすることができ、例えば前記周縁部と前記内周部を相補的な傾斜状、より具体的にはそれぞれ相補的な斜面を有するテーパー面に加工してもよい。このような構成のグリーンシートを用いることで、両者を強固に接合することができる。またこのように形成することで、内周部と外周部用を有するグリーンシートや、内周部と中間部と外周部を有するグリーンシートを得ることができる。
　さらに、上記のようなグリーンシートを用いる場合、グリーンシートを加工して上記溝部３０ｘや貫通孔３５ｘに対応する構成を形成した後に、加工したグリーンシート及び／又は加工していないグリーンシートを、必要に応じて選択し、積層し焼成して、基台を製造してもよい。この場合、グリーンシートを積層させた状態で相互に連通する貫通孔の数や位置を変更することにより、流路の深さや流路の位置を制御することができる。重ねるグリーンシートの数は任意に選択でき、グリーンシートの１つ以上は、内周部と外周部を有するグリーンシート、又は、内周部と中間部と外周部を有するグリーンシートである。
　図８，９は、導電性セラミックス板及び基台の変形例を示す平面図である。
　図８に示す変形例１の導電性セラミックス板３８は、内周部３２１と、平面視において内周部３２１の外側を閉環状に囲む外周部３２２と、平面視において内周部３２１と外周部３２２との間に設けられ、内周部３２１と外周部３２２とに接する中間部３２３を有する。
　導電性セラミックス板３８は、上述の基台３と異なり、中間部３２３が平面視円環状ではなく、仮想円ＶＣに沿った複数（図では周方向に等間隔に４つ）の円弧部３２３Ａと、円弧部３２３Ａの間に設けられた複数（図では周方向に等間隔に４つ）の凸部３２３Ｂとを有する。凸部３２３Ｂは、仮想円ＶＣよりも外周側に突出している。４つの凸部３２３Ｂの平面視での形状は同じである。仮想円ＶＣの中心と基台３Ｂの中心は一致する。なお円弧部３２３Ａと凸部３２３Ｂの数は任意に選択でき、例えば４～６個や、７～１２個や、１３～２０個であってもよい。
　このような導電性セラミックス板３８を用いて、図６，７に示した方法により、基台３Ｂを製造することができる。基台３Ｂを製造する際、上下方向に重ね合わせる導電性セラミックス板３８は、それらの凸部３２３Ｂ同士が平面視的に完全に重なってもよく、凸部３２３Ｂの一部が互いに重なってもよく、又は、凸部３２３Ｂ同士が重ならないように周方向にずらしてもよい。
　また、図９に示す変形例２の導電性セラミックス板３９は、他の例と同様に、内周部３３１と、内周部３３１の外側を囲む外周部３３２と、内周部３３１と外周部３３２との間に設けられ、内周部３３１と外周部３３２とに接する中間部３３３とを有する。
　導電性セラミックス板３９において、中間部３３３は、平面視において、凸部３３３Ａと凹部３３３Ｂとが周方向に周期的に繰り返す波状の形状を有する。ここで、平面視において中間部３３３に内接する最大の仮想円ＶＣ１と、仮想円ＶＣ１と同心であり中間部３３３に外接する最小の仮想円ＶＣ２とを想定したとき、仮想円ＶＣ１と仮想円ＶＣ２との中間位置の仮想円を仮想円ＶＣ３とする。仮想円ＶＣ３の半径Ｄ３は、仮想円ＶＣ１の半径Ｄ１と仮想円ＶＣ２の半径Ｄ２との平均値である。凸部３３３Ａは、仮想円ＶＣ３よりも外周側に突出している部分であり、凹部３３３Ｂは、仮想円ＶＣ３よりも内周側に凹む部分である。交互に配置される凸部３３３Ａと凹部３３３Ｂの数は任意に選択できるが、例えば、６～１０個や、１１～１６個や、１７～２４個であってもよい。
　このような導電性セラミックス板３９を用いて、図６，７に示した方法により、基台３Ｃを製造することができる。基台３Ｃを製造する際、上下方向に重ね合わせる導電性セラミックス板３９は、それらの凸部３３３Ａ同士が平面視的に完全に重なってもよく、凸部３３３Ａの一部が互いに重なってもよく、又は、凸部３３３Ａ同士が重ならないように周方向にずらしてもよい。
　以上のような構成の基台（温度調整部材）３においては、静電チャック装置１に載置するウエハＷの周縁部において、好適に温度調整可能となる。また、以上のような構成の静電チャック装置１は、上述のような基台３を有し、ウエハＷの周縁部において好適に温度調整可能となる。
　なお、上記実施形態においては、上述の形状の中間部を有することとしたが、中間部が無い、又は基台を平面視したときに中間部の存在が確認できなくてもよい。この場合、上記例の各基台において、内周部と外周部との境界部分の形状は、中間部がある場合の中間部の縁の形状（例えば中間部と外周部との境界部分の形状）と同じとすることができる。
　以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。
　１　静電チャック装置
　２　静電チャック部材
　２ａ　静電チャック部材の下面
　３、３Ｂ、３Ｃ　基台（温度調整部材）
　３ａ　基台の上面（支持面）
　３ｆ　流路
　４　接合層
　５　高周波電源
　１１　誘電体基板
　１３　吸着電極
　１５　吸着電極
　２１　第１吸着部
　２１ａ　ウエハの載置面
　２１ｘ　流路
　２２　第２吸着部
　２２a　第２吸着部の上面
　２２ｘ　第２吸着部の溝部
　３０、３５、３６、３７、３８、３９　導電性セラミックス板
　３０ａ　導電性セラミックス板の一面
　３０ｘ　溝部
　３１　他方の導電性セラミックス板
　３１ａ、３６ａ、３７ａ　他方の導電性セラミックス板の対向面
　３５ｘ　貫通孔
　２１１　凸部
　３１１，３２１，３３１　内周部
　３１１Ａ，３１２Ａ，３１３Ａ　原料粉末
　３１１ｆ　内周部の流路
　３１２，３２２，３３２　外周部　
　３１２ｆ　外周部の流路
　３１３，３２３，３３３　中間部
　３２３Ａ　円弧部
　３２３Ｂ　凸部
　３３３Ａ　凸部
　３３３Ｂ　凹部
　Ｄ１、Ｄ２、Ｄ３　仮想円の半径
　Ｆ　内枠
　ＦＲ　フォーカスリング
　Ｍ　金型
　Ｍａ　内部
　Ｐ　圧力
　ＶＣ　仮想円
　ＶＣ１　最大の仮想円
　ＶＣ２　最小の仮想円
　ＶＣ３　中間位置の仮想円
　Ｗ　ウエハ

Claims (6)

  1. 　静電チャック部材を支持する温度調整部材であって、
    　少なくとも一部に、熱伝導率が互いに異なる内周部と外周部とを備え、
    　前記内周部は、第１高熱伝導性材料と第１導電性材料とを含む第１導電性セラミックスで形成され、
    　前記外周部は、第２高熱伝導性材料と第２導電性材料とを含む第２導電性セラミックスで形成され、平面視において前記内周部の外側を閉環状に囲み、
    　前記外周部は、前記内周部よりも熱伝導率が高い温度調整部材。
  2. 　平面視において前記内周部と前記外周部との間に設けられ、前記内周部と前記外周部とに接する中間部を有し、
    　前記中間部は、前記第１高熱伝導性材料及び前記第２高熱伝導性材料、並びに前記第１導電性材料及び前記第２導電性材料を含む第３導電性セラミックスで形成され、
    　前記内周部よりも熱伝導率が高く且つ前記外周部よりも熱伝導率が低い請求項１に記載の温度調整部材。
  3. 　前記内周部の平面視面積は、前記温度調整部材の平面視面積の５５％以上９５％以下である請求項１又は２に記載の温度調整部材。
  4. 　前記内周部の熱伝導率と前記外周部の熱伝導率との差は、１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である請求項１又は２に記載の温度調整部材。
  5. 　前記内周部の熱膨張係数と前記外周部の熱膨張係数との差は、２ｐｐｍ／Ｋ未満である請求項１又は２に記載の温度調整部材。
  6. 　請求項１又は２に記載の温度調整部材と、
    　誘電体基板と静電吸着用電極とを有し前記温度調整部材に支持される静電チャック部材と、を有し、
    　前記静電チャック部材は、平面視で前記外周部と重なる静電チャック装置。
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Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2004079588A (ja) * 2002-08-09 2004-03-11 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd サセプタ装置
JP2021158236A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP2024022214A (ja) * 2022-08-05 2024-02-16 新光電気工業株式会社 温度調整部材及び温度調整部材の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004079588A (ja) * 2002-08-09 2004-03-11 Sumitomo Osaka Cement Co Ltd サセプタ装置
JP2021158236A (ja) * 2020-03-27 2021-10-07 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP2024022214A (ja) * 2022-08-05 2024-02-16 新光電気工業株式会社 温度調整部材及び温度調整部材の製造方法

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