JP5116855B2 - ウエハ加熱装置、静電チャック - Google Patents

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Description

本発明は、例えば、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法およびスパッタリング法に用いられる成膜装置およびエッチング装置等に用いられるウエハ加熱装置、それを用いた静電チャック、およびウエハ加熱装置の製造方法に関する。
従来から、ＣＶＤ法、ＰＶＤ法およびスパッタリング法に用いられる成膜装置およびエッチング装置には、例えば、半導体ウエハまたはガラスウエハを支持し加熱するためのウエハ加熱装置が用いられている。
このようなウエハ加熱装置を用いて半導体ウエハ等を加熱する場合、半導体ウエハ等に加わる熱のばらつきを小さくすることが求められている。そのため、ウエハ加熱装置を構成する基体（ベース部材）と絶縁体とを接合する接合材の均熱性を向上させることが求められている。
そこで、特許文献１には、金属部材、および半導体支持部材と金属部材とを接合する接合層を備えている半導体支持装置であって、接合層が接着シートからなり、接着シートが、樹脂マトリックスおよびこの樹脂マトリックス中に分散されているフィラーを含む半導体支持装置が記載されている。
特開2006-13302号公報
しかしながら、特許文献１に記載されているような半導体支持装置においては、接合層としてフィラーを添加した接着シートからなるものを用いることによって、接合層の熱伝導性を高くしているが、フィラーの添加量には限界があり、さらなる均熱性の向上を図ることができない。
したがって、本発明は、上記従来の技術の問題点に鑑みて完成されたものであり、その目的は、均熱性をより向上させたウエハ加熱装置を提供することである。
本発明のウエハ加熱装置は、上面が平面であるベース部材と、ヒータ電極が埋設されている絶縁層と、該絶縁層の上面に接着された上面がウエハ側となる均熱板と、前記ベース部材の上面に前記絶縁層の下面を接着している、フィラーを含む樹脂からなる接着層とを具備しており、該接着層は、前記ベース部材側の第１の接着層および前記絶縁層に接する第２の接着層の少なくとも２層を有し、前記第２の接着層が含むフィラーは平たい形状であり、該平たい形状のフィラーが前記第２の接着層の面方向に沿って平たく並んでおり、前記第２の接着層における前記フィラーの密度が前記第１の接着層における前記フィラーの密度よりも高いことを特徴とするものである。
また、本発明のウエハ加熱装置は、上記の構成において、前記第２の接着層を平面視したときに前記平たい形状のフィラーの占める面積比率が前記第２の接着層の面積の50〜90％であることを特徴とするものである。
また、本発明のウエハ加熱装置は、上記の構成において、前記平たい形状のフィラーが部分的に重なって並んでいることを特徴とするものである。
本発明の静電チャックは、上記の構成のウエハ加熱装置と、前記均熱板の上面に接着された、吸着電極が埋設されており上面がウエハ載置面となるセラミック部材とを具備することを特徴とするものである。
本発明のウエハ加熱装置によれば、上面が平面であるベース部材と、ヒータ電極が埋設されている絶縁層と、絶縁層の上面に接着された上面がウエハ側となる均熱板と、ベース部材の上面に絶縁層の下面を接着している、フィラーを含む樹脂からなる接着層とを具備しており、接着層は、ベース部材側の第１の接着層および絶縁層に接する第２の接着層の少なくとも２層を有し、第２の接着層が含むフィラーは平たい形状であり、平たい形状のフィラーが第２の接着層の面方向に沿って平たく並んでいることから、第２の接着層は、その面方向に沿って平たく並んだ平たい形状のフィラーによって、熱を面方向に効率的に拡散させることができるので、均熱板の熱分布をより均熱化することができる。
また、第１の接着層と第２の接着層とでフィラーの分布状態を異なるようにすることができるため、第１の接着層と第２の接着層とで熱伝導率が異なるようにすることができる。例えば、接着層が、相対的に熱伝導率の高い第２の接着層と、相対的に熱伝導率の低い第１の接着層とを含むことにより、接着層の均熱性が向上するとともに、放熱による熱損失を抑制することができる。これは、相対的に熱伝導率の高い第２の接着層を有することにより、接着層の均熱性を向上させることができ、また、相対的に熱伝導率の低い第１の接着層を有することにより、接着層の側面からの放熱による熱損失を抑制できるからである。
また、接着層が、第１の接着層と第２の接着層とを含む積層構造であることにより、絶縁層と接着層との接合性のばらつきを小さくできる。
また、本発明のウエハ加熱装置は、上記の構成において、第２の接着層を平面視したときに平たい形状のフィラーの占める面積比率が第２の接着層の面積の50〜90％であるときには、フィラーの分布を均一化するとともに接着層内の熱伝導のばらつきを小さくし、熱の拡散を均一にすることができ、また、フィラー以外の接着成分を確保して接着力を発現させることができる。
また、本発明のウエハ加熱装置は、第２の接着層におけるフィラーの密度が第１の接着層におけるフィラーの密度よりも高いことから、第２の接着層は、熱を面方向に効率的に拡散させることができるので、均熱板の熱分布をさらに均熱化することができる。
また、本発明のウエハ加熱装置は、上記の構成において、平たい形状のフィラーが部分的に重なって並んでいるときには、第２の接着層は、熱を面方向に効率的に拡散させることができるので、均熱板の熱分布をより均熱化することができる。
本発明の静電チャックは、上記の構成のウエハ加熱装置と、均熱板の上面に接着された、吸着電極が埋設されており上面がウエハ載置面となるセラミック部材とを具備することから、熱分布がより均熱化された均熱板を用いているため、ウエハ載置面上でウエハを吸着させながらウエハを均一に加熱することができる。
本発明のウエハ加熱装置の実施の形態の一例を示す斜視図である。 図１のウエハ加熱装置の縦断面図である。 （ａ），（ｂ）は本発明のウエハ加熱装置の実施の形態の一例における接着層を示し、（ａ）は第２の接着層の拡大縦断面図、（ｂ）は第１の接着層の拡大縦断面図である。 本発明のウエハ加熱装置を用いて構成した静電チャックの実施の形態の一例を示す縦断面図である。 （ａ）〜（ｄ）は本発明のウエハ加熱装置の製造方法の実施の形態の一例を示し、製造工程毎のウエハ加熱装置の部分縦断面図である。
以下、本発明のウエハ加熱装置、静電チャックおよびウエハ加熱装置の製造方法について、実施の形態の例を図面を用いて詳細に説明する。
図１、図２に示すように、本実施の形態のウエハ加熱装置１は、上面が平面であるベース部材３と、ヒータ電極が埋設されている絶縁層５と、絶縁層５の上面に接着された上面がウエハ側となる均熱板13と、ベース部材３の上面に絶縁層５の下面を接着している、フィラーを含む樹脂からなる接着層７とを具備しており、接着層７は、ベース部材３側の第１の接着層９および絶縁層５に接する第２の接着層11の少なくとも２層を有し、第２の接着層11が含むフィラーは平たい形状であり、平たい形状のフィラーが第２の接着層11の面方向に沿って平たく並んでいる。
このような構成により、第２の接着層11は、その面方向に沿って平たく並んだ平たい形状のフィラーによって、熱を面方向に効率的に拡散させることができるので、均熱板13の熱分布をより均熱化することができる。
また、第１の接着層９と第２の接着層11とでフィラーの分布状態を異なるようにすることができるため、第１の接着層９と第２の接着層11とで熱伝導率が異なるようにすることができる。例えば、接着層７が、相対的に熱伝導率の高い第２の接着層11と、相対的に熱伝導率の低い第１の接着層９とを含むことにより、接着層７の均熱性が向上するとともに、放熱による熱損失を抑制することができる。これは、相対的に熱伝導率の高い第２の接着層11を有することにより、接着層７の均熱性を向上させることができ、また、相対的に熱伝導率の低い第１の接着層９を有することにより、接着層７の側面からの放熱による熱損失を抑制できるからである。
また、接着層７が、第１の接着層９と第２の接着層11とを含む積層構造であることにより、絶縁層５と接着層７との接合性のばらつきを小さくできる。
図３（ａ）に示すように、第２の接着層11が含むフィラー15は平たい形状であり、平たい形状のフィラー15が第２の接着層11の面方向に沿って平たく並んでいる。これにより、絶縁層５に接する接着層７がフィラー15を介して熱を接着層７の厚みと垂直な方向（面方向）に拡散することができる。その結果、半導体ウエハ等を加熱するヒータ面を有する均熱板13の熱分布をより均熱化することができる。
図３（ｂ）は、第１の接着層９の縦断面図であり、第１の接着層９に含まれる平たい形状のフィラー15は任意の方向に向いている。この場合、接着層７が、相対的に熱伝導率の高い第２の接着層11と、相対的に熱伝導率の低い第１の接着層９とを含むことにより、接着層７の均熱性が向上するとともに、放熱による熱損失を抑制することができる。すなわち、相対的に熱伝導率の高い第２の接着層11を有することにより、接着層７の均熱性を向上させることができ、また、相対的に熱伝導率の低い第１の接着層９を有することにより、接着層７の側面からの放熱による熱損失を抑制できる。
本実施の形態のウエハ加熱装置１を構成するベース部材３としては、例えば、アルミニウム，Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（例えば、アルミニウム合金規格番号6061（ＪＩＳ Ｈ 4000等））等のアルミニウム合金，ステンレススチール，タングステン等を含む超硬合金等の金属、若しくはこれらの金属とセラミックスとの複合材から成るものを用いることができる。セラミックスとしては、具体的には、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４等を用いることができる。特に、耐腐食性の観点から、ベース部材３としてはＡｌ２Ｏ３，ＡｌＮを用いることが好ましい。
ヒータ電極が埋設されている絶縁層５としては、ポリイミドなどの耐熱性、耐電圧性を有する樹脂、またはセラミックスなどの絶縁材料から成るものがよい。
上面がウエハ側となる均熱板13としては、アルミニウム，銅などの熱伝導率の高い金属、それらの金属の合金、若しくはＡｌＮ等のセラミックスから成るものを用いても良い。
接着層７としては、絶縁層５とベース部材３とを接着できるものであればよく、例えば、接着性の樹脂を用いることができる。具体的には、シリコーン樹脂，エポキシ樹脂，アクリル樹脂等である。また、接着層７を構成する複数の層が、略同じ成分を含んでいることが好ましい。これにより、接着層７を構成する各層の間での接合性が高められるので、接着層７の形状を安定して保つことができる。
接着層７は２層以上から成ることが好ましい。すなわち、１）ウエハ面を加熱しヒータ電極からの発熱量を効率よくベース部材３に逃がすためには、ある程度接着層７の厚みが厚い必要があること、２）使用温度によっては接着層７をさらに厚くする必要があること、３）ウエハ面の熱を均一にするにはベース部材３へ熱を均一に逃がす必要があるため、接着層７の厚みのばらつきを均一にする必要があること、という理由による。従って、接着層７が２層以上から成ることによって、接着層７の厚みとそのばらつきの均一化を確保することができる。
接着層７は熱伝導性を向上させるフィラー15を含有している。フィラー15の形状は平たい形状である。絶縁層５に接する第２の接着層11に含まれるフィラー15は、面方向に沿って平たく並んでいる。このような構成のフィラー15は、ベース部材３と絶縁層５を接着する際に、厚みと厚みのばらつきを均一化するためにも加圧接着することによって、フィラー15を押しつけることで面方向に沿って平たく並ばせることができる。
フィラー15としては、絶縁層５及びベース部材３と同等以上の熱伝導性を有しているものであれば良く、例えば、金属，セラミックスから成るものを用いることができる。具体的には、金属から成る場合、アルミニウム，アルミニウム合金から成るものを用いることができる。また、セラミックスから成る場合、Ａｌ２Ｏ３，ＳｉＣ，ＡｌＮ，Ｓｉ３Ｎ４から成るものを用いることができる。
フィラー15の平たい面における平均粒径（あるいは平均粒子幅）は、50〜100μｍ程度
が好ましい。この範囲内とすることにより、第２の接着層11を加圧接着する際に効率よくフィラー15を面方向に沿って平たく並ばせることができる。
フィラー15の平たい面間の厚みは20〜50μｍ程度が好ましい。この範囲内とすることにより、第２の接着層11の厚み内にフィラー15を無理なく分布させることができる。
また、フィラー15を含有している接着層７は、接着層７を構成する各層の厚みは、フィラー15の平均粒径（あるいは平均粒子幅）よりも大きいことが好ましい。これにより、フィラー15自体によって接着層７の厚みのばらつきが生じることを抑制できる。具体的には、接着層７を構成する各層の厚みが30μｍ以上であることが好ましい。
また、第２の接着層11を平面視したときに平たい形状のフィラー15の占める面積比率が第２の接着層11の面積の50〜90％であることが好ましい。これは、フィラー15の含有率が多い方がヒータ電極17の熱を接着層７の厚み方向と垂直方向に拡散することができるからである。50〜90％の範囲内とすることにより、フィラー15の分布を均一化するとともに接着層７内の熱伝導のばらつきを小さくし、熱の拡散を均一にすることができ、フィラー15以外の接着成分を確保して接着力を発現させることができる。
フィラー15の占める面積比率は、例えば、以下のようにして評価することができる。まず、ウエハ加熱装置１をダイヤモンドカッター等によって切断することにより、絶縁層５の主面に対して垂直な断面であって、第１の接着層９および第２の接着層11を含む断面を得る。この断面において、第１の接着層９および第２の接着層11におけるフィラー15の断面積の総和をそれぞれ測定する。そして、各々の層におけるフィラー15の断面積の総和を各々の層全体の断面積で割る。このようにして得られた値を、第２の接着層11を平面視したときのフィラー15の面積比率とすることができる。
また、第２の接着層11におけるフィラー15の密度が第１の接着層９におけるフィラー15の密度よりも高いことが好ましい。この場合、第２の接着層11は、熱を面方向により効率的に拡散させることができるので、均熱板13の熱分布をさらに均熱化することができる。第２の接着層11におけるフィラー15の密度は、第１の接着層９におけるフィラー15の密度よりも２倍程度以上高いことがよい。この範囲内とすることにより、第２の接着層11は熱を面方向にさらに効率的に拡散させることができる。またこの場合、例えば、第２の接着層11におけるフィラー15の密度は3.0〜4.0ｇ／ｃｍ３程度、第１の接着層９におけるフィラー15の密度は1.0〜2.0ｇ／ｃｍ３程度がよい。
第２の接着層11におけるフィラー15の密度が第１の接着層９におけるフィラー15の密度よりも高くなるようにする方法として、以下のような方法がある。すなわち、第１の接着層９は厚みを持たせるために絶縁層５を形成する前に、予めベース部材３の上面に塗布し加熱等により硬化させてある。その後、第２の接着層11を形成して絶縁層５とベース部材３を接着させ、前述のように加圧して厚みのばらつきを抑える。その結果、加圧されたときに流動性のある接着成分が第２の接着層11となる第２の接着剤から外部へ押し出され、フィラー密度の高い第２の接着層11を形成することができる。
また、図３（ａ）に示すように、第２の接着層11は、平たい形状のフィラー15が部分的に重なって並んでいることが好ましい。この場合、第２の接着層11は、熱を面方向に効率的に拡散させることができるので、均熱板13の熱分布をより均熱化することができる。具体的なフィラー15の並び方としては、概ね平たい形状のフィラー15同士が平たく並ぶ際に端部の厚みの薄い部分同士が重なり接するように並ぶ並び方である。
第２の接着層11に含まれる平たい形状のフィラー15が部分的に重なって並ぶようにする方法としては、以下のような方法がある。すなわち、上述したように、第２の接着層11を絶縁層５とベース部材３とを接着する際に加圧接着することによって、平たい形状のフィラー15が面方向に沿って平たく並ぶようにし、さらに、第２の接着層11に含まれるフィラー密度を高くすることによって、フィラー15同士が重なり合うように形成させることができる。
また、本実施の形態の静電チャックは、図４に示すように、上記の構成のウエハ加熱装置１と、均熱板13の上面に接着された、吸着電極23が埋設されており上面がウエハ載置面となるセラミック部材22とを具備するものである。これにより、ウエハ載置面上でウエハを吸着させながらウエハを均一に加熱することができる。
セラミック部材22を形成する材料としては、具体的にはアルミナ，窒化珪素，窒化アルミニウム，炭化硼素等を主成分とするセラミックスを用いることができる。これらの中でも窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスは、他のセラミックスと比較して高い熱伝導率を有するとともに、腐食性の高いハロゲンガスおよびプラズマに対して優れた耐蝕性、耐プラズマ性を有することから、板状セラミック体22の材質として好適である。
セラミック部材22中に埋設する吸着電極23としては、タングステン（Ｗ），モリブデン（Ｍｏ）などの周期律表第６ａ族元素、Ｔｉなどの周期律表第４ａ族元素から成る高融点金属、あるいはこれらの合金、さらにはＷＣ，ＭｏＣ，ＴｉＮなどの導電性セラミックスから成るものを用いることができる。これらの金属、合金、導電性セラミックスは、板状セラミック体22を構成するセラミックスと同程度の熱膨張係数を有することから、製作時や発熱時における板状セラミック体22の反りや破損を防ぐことができ、高温（300℃程度）に発熱させても断線することがない。
本実施の形態のウエハ加熱装置１とセラミック部材22とを接着するには、耐熱性を有し、更に硬化後に伸び率の大きいシリコーン樹脂接着剤等のゴム化する接着剤24を用いることが好ましい。シリコーン樹脂接着剤等から成る接着剤24は、ウエハを加熱する際の熱による接着剤24の劣化による剥がれを抑えることができ、接着剤24とセラミック部材22との熱膨張差によるセラミック部材22のウエハ載置面の反りの防止に効果がある。
接着剤24の厚みは20〜120μｍ程度が好ましい。この範囲内とすることにより、接着剤24の接着性を保持することができ、また、ヒータ電極17の熱がセラミック部材22の側に効率的に伝熱させることができる。
次に、本実施の形態のウエハ加熱装置の製造方法について以下に説明する。
ウエハ加熱装置１の製造方法は、上面が平面であるベース部材３の上面にフィラー15を含む樹脂からなる第１の接着剤を塗布して硬化させて第１の接着層９を形成する工程と、第１の接着層９の上面に平たい形状のフィラー15を含む樹脂からなる第２の接着剤を塗布する工程と、第２の接着剤の上にヒータ電極17が埋設されている絶縁層５を載置して、真空中で密着させる工程と、大気中で絶縁層５の上面から加圧しながら第２の接着剤を硬化させる工程と、絶縁層５の上面に均熱板13を接着する工程とを含む。
この構成により、第２の接着剤が加圧された状態で硬化するので、平たい形状のフィラー15が第２の接着層11の面方向に沿って平たく並ぶように構成することができる。その結果、均熱板13の熱分布をより均熱化したウエハ加熱装置１を製造することができる。
まず、図５（ａ）に示すように、ベース部材３の上面に第１の接着層９を形成する。その方法として、ベース部材３の上面に印刷製版等を用いて印刷する方法、塗布面の形状に合わせて枠を設け第１の接着剤を流し込む方法等がある。その際、ベース部材３と第１の接着剤の界面には塗布する際に巻き込まれた空気層が存在するため、均熱性を損なうおそれや接着の剥がれ等のおそれがある。従って、空気層を除去するために、第１の接着剤を塗布した後に真空脱泡を行なうことが好ましい。
このとき、第１の接着層９の厚みを均一に整えるために、図５（ｂ）に示すように、第１の接着剤の塗布面を平面状に加工する工程を備えていることが好ましい。これにより、第１の接着層９の厚みのばらつきを小さくできるので、接着層７の厚みのばらつきを小さくできる。
第１の接着剤の塗布面を平面状に加工する方法としては、例えば、第１の接着剤の塗布面に印刷製版によって印刷する方法、または、第１の接着剤を塗布した面をストレートエッジにて平らにすり切る方法等がある。さらには、第１の接着剤を塗布した後、加熱等を施して硬化させ、その表面の凹凸を研磨加工等の機械加工等で除去して平らにする方法等がある。なお、平面状に加工するとは、加工をする前と比較して第１の接着層９の表面の凹凸を小さくすることを意味しており、厳密に平面にすることを意味するものではない。
このように形成した第１の接着層９は、予め加熱等を施して硬化させておく。そのことにより、フィラー15は第１接着層９内に均一に分散することとなる。第１の接着層９を加熱して硬化させる場合、加熱温度は80〜120℃程度である。
次に、図５（ｃ）に示すように、第２の接着層11となる第２の接着剤を第１の接着層９の上に前述と同様の方法によって塗布する。そうして、第２の接着剤の上にヒータ電極17が埋設されている絶縁層５を載置して、ベース部材３とヒータ電極17が埋設されている絶縁層５とを真空装置内で密着させる。これにより、第１の接着層９と第２の接着層11の界面における空気の巻き込みを抑えて、均熱性を阻害するような欠陥の発生を抑えることができる。
次に、図５（ｄ）に示すように、密着しているベース部材３とヒータ電極17が埋設されている絶縁層５を加圧することによって、第２の接着剤の余分な接着剤成分が外部に押し出される。このとき、圧力により第２の接着剤の層が押圧されることによって、平たい形状のフィラー15は第２の接着層11の面方向に沿って平たく並ぶように配列することとなる。
加圧方法としては、ベース部材３とヒータ電極17が埋設されている絶縁層５を密着させた積層体をプレス装置に挟み込んで上下よりプレスする方法、ネジで積層体を締め付けて加圧する方法等がある。このとき、加圧により接着層７の厚みのばらつきが損なわれないように、積層体の側面にスペーサを配置したり、接着層７内にその厚みと同じ高さのスペーサを含ませたりすることもできる。
密着しているベース部材３と絶縁層５を加圧する圧力は、1000〜2000ＭＰａ程度がよい。この範囲内とすることにより、第２の接着剤の余分な接着剤成分が外部に押し出されるとともに、平たい形状のフィラー15が第２の接着層11の面方向に沿って平たく並ぶように配列することが容易になる。
次に、第２の接着層11を加熱等により硬化させる。第２の接着層11を加熱等により硬化させる場合、加熱温度は80〜120℃程度である。
そして、均熱板13を絶縁層５の上に接着剤を介して接着する方法等によって設置する。これにより、ウエハ加熱装置１を作製することができる。
本発明のウエハ加熱装置の実施例について以下に説明する。
図１，図２に示す構成のウエハ加熱装置１を以下のようにして作製した。
まず、ベース部材３として、Ａｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（アルミニウム合金規格番号6061（ＪＩＳ Ｈ 4000等））から成るアルミニウム合金製であり、内部に水等の冷却媒体が流すことができる冷却路が形成してある円板状のものを用意した。ベース部材３の寸法は、直径300ｍｍ、厚み35ｍｍとした。また、ベース部材３には、ヒータ電極17が埋設されている絶縁層５を接着した後にヒータ電極17に通電させるための端子穴を設けてある。
次に、ヒータ電極17の材質はインコネルであり、エッチング等で所定のパターンとして形成した。そのヒータ電極17を粘着性のポリイミドフィルムで挟み込み圧着して内封することによって、ヒータ電極17が埋設されている円板状の絶縁層５を作製した。絶縁層５の寸法は、直径300ｍｍ、厚み0.3ｍｍとした。
次に、絶縁層５をＡｌ−Ｍｇ−Ｓｉ系合金（アルミニウム合金規格番号6061（ＪＩＳ Ｈ 4000等））から成るアルミニウム合金製の円板状の均熱板13にエポキシ樹脂接着剤を用いて圧着固定した。均熱板13の寸法は、直径300ｍｍ、厚み１ｍｍとした。
次に、ベース部材３とヒータ電極17が埋設されている絶縁層５とを以下のようにして接着した。ベース部材３と絶縁層５とを接着する接着層７として、フィラー15を含有する高熱伝導率のシリコーン樹脂接着剤を用いた。このシリコーン樹脂接着剤の熱伝導率をレーザフラッシュ法を用いて測定したところ、2.2Ｗ／ｍＫであった。
接着層７に含まれるフィラー15はＡｌ２Ｏ３から成り、平たい面における平均粒径80μｍ、平たい面間の平均厚み30μｍの平たい形状（鱗片状）のものとした。
接着層７に含まれるフィラー15の含有率は約45重量％であった。ただし、第２の樹脂層11においては、下記のように第２の樹脂層11となる第２の接着剤が加圧されてシリコーン樹脂接着剤成分が外部に押し出されるため、フィラー15の含有率は70重量％程度に高くなる。
先ず、ベース部材３の上面にシリコーン樹脂接着剤を塗布し、ベース部材３の上面とシリコーン樹脂接着剤との界面に残留する気泡およびシリコーン樹脂接着剤の内部に残留する気泡を除去するために、真空脱泡を施した。これは、残留した気泡によりヒータ電極17からの熱の拡散が不均一になり、ウエハの均熱性が損なわれることを防止するためである。さらには、気泡によりベース部材３とシリコーン樹脂接着剤との密着性が損なわれて、接着の剥がれが引き起こされることを防止するためである。
次に、塗布されたシリコーン樹脂接着剤の表面をストレートエッジにて表面をすり切り、平らにした。この状態で約100℃でシリコーン樹脂接着剤を加熱硬化して、第１の接着層９を形成した。
次に、第１の接着層９の上に同じシリコーン樹脂接着剤を前述と同様にして塗布し、真空脱泡を施した。これは、前述と同様に第１の接着層９とシリコーン樹脂接着剤との界面に残留する気泡およびシリコーン樹脂接着剤の内部に残留する気泡を除去するためである。
次に、ベース部材３とヒータ電極17が埋設されている絶縁層５とを、シリコーン樹脂接着剤を介して、真空装置内で接着させた。これは接着時の気泡の巻き込みを防止するためである。
次に、接着して一体となったベース部材３と絶縁層５をプレス装置によって上下方向に圧力1000ＭＰａで加圧して、余分なシリコーン樹脂成分を外部に押し出した。このとき、接着層７の厚みのばらつきを均一にするために、必要とする接着層７の厚みに合わせた高さ寸法のスペーサをプレス装置の上下のプレス板間に予め挟み込むことによって、必要以上に接着層７を圧縮することを防止して、任意の接着層７の厚みを得ることができるようにした。
次に、再び約100℃でシリコーン樹脂接着剤を加熱し硬化することによって、第２の接着層11を得ることができた。このとき、接着層７の厚みは約１ｍｍで厚みばらつきは20μｍ以下であった。また、第１の接着層９の厚みは900μｍ、第２の接着層11の厚みは100μｍであった。
また、第２の接着層11の平面視におけるフィラー15の占める面積比率を以下のようにして測定した。ウエハ加熱装置１をダイヤモンドカッターによって切断することにより、絶縁層５の主面に対して垂直な断面であって、第１の接着層９および第２の接着層11を含む断面を得て、この断面において、第１の接着層９および第２の接着層11におけるフィラー15の断面積の総和をそれぞれ測定した。そして、各々の層におけるフィラー15の断面積の総和を各々の層全体の断面積で割ることによって測定すると、約87％であった。
また、第１の接着層９におけるフィラー15の密度は1.5ｇ／ｃｍ３、第２の接着層11におけるフィラー15の密度は3.2ｇ／ｃｍ３であった。
また、フィラー15の分布状態を接着層７の断面を観察することによって調べると、第２の接着層11において平たい形状のフィラー15が面方向に沿って平たく並んでいた。さらに、平たい形状のフィラー15は部分的に重なっている箇所もあった。これは、プレス装置の加圧によって接着層７が押しつぶされることにより、フィラー15が移動し配列したものである。
このようにして作製したウエハ加熱装置１の均熱板13の均熱性をサーモビュアー（エヌ・イー・シー（NEC）社製、製品名「TH3100mR」）を用いて測定したところ、最高温度部と最低温度部との差が2.7℃であった。
一方、比較例として、上記実施例と異なる方法で第２の接着層11を形成した別のウエハ加熱装置を作製した。すなわち、第２の接着層11を以下のようにして形成した。
まず、第１の接着層９の上にシリコーン樹脂接着剤を前述と同様に塗布し、真空脱泡を施した。
次に、接着層７の厚みを前述のウエハ加熱装置１の接着層７の厚みと同じとするために、接着層７の表面をストレートエッジによってすり切り、平らにした。
次に、真空装置中においてベース部材３とヒータ電極17が埋設されている絶縁層５を接着した。
そして、プレス装置によって加圧すること無く、約100℃でシリコーン樹脂接着剤を加熱し硬化するによって第２の接着層11を形成した。
得られた第２の接着層11の平面視におけるフィラー15の占める面積比率を上記と同様の方法によって測定すると、約48％であった。
また、第１の接着層９におけるフィラー15の密度は1.6ｇ／ｃｍ３、第２の接着層11におけるフィラー15の密度は1.4ｇ／ｃｍ３であった。
また、フィラー15の分布状態を接着層７の断面を観察することによって調べると、第１の接着層９および第２の接着層11においても、フィラー15は任意の方向に向いてばらつくように分布していた。
このようにして作製した比較例のウエハ加熱装置の均熱性をサーモビュアー（エヌ・イー・シー（ＮＥＣ）社製、製品名「ＴＨ3100ｍＲ」）を用いて測定したところ、最高温度部と最低温度部との差が4.2℃であった。
以上より、第２の接着層11を加圧して形成することによってフィラー15を第２の接着層11の面方向に沿って平たく並ばせるとともに、平面視におけるフィラー15の占める面積比率を高めることができ、その結果、均熱性を向上させることができることが分かった。
なお、本発明は、上記実施の形態及び実施例に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更を加えても何等差し支えない。
１・・・・ウエハ加熱装置
３・・・・ベース部材
５・・・・絶縁層
７・・・・接着層
９・・・・第１の接着層
１１・・・第２の接着層
１３・・・均熱板
１５・・・フィラー
１７・・・ヒータ電極
２１・・・静電チャック
２２・・・セラミック部材
２３・・・吸着用電極

Claims (4)

  1. 上面が平面であるベース部材と、ヒータ電極が埋設されている絶縁層と、該絶縁層の上面に接着された上面がウエハ側となる均熱板と、前記ベース部材の上面に前記絶縁層の下面を接着している、フィラーを含む樹脂からなる接着層とを具備しており、該接着層は、前記ベース部材側の第１の接着層および前記絶縁層に接する第２の接着層の少なくとも２層を有し、前記第２の接着層が含むフィラーは平たい形状であり、該平たい形状のフィラーが前記第２の接着層の面方向に沿って平たく並んでおり、前記第２の接着層における前記フィラーの密度が前記第１の接着層における前記フィラーの密度よりも高いことを特徴とするウエハ加熱装置。
  2. 前記第２の接着層を平面視したときに前記平たい形状のフィラーの占める面積比率が前記第２の接着層の面積の５０〜９０％であることを特徴とする請求項１に記載のウエハ加熱装置。
  3. 前記平たい形状のフィラーが部分的に重なって並んでいることを特徴とする請求項１または請求項２に記載のウエハ加熱装置。
  4. 請求項１に記載のウエハ加熱装置と、前記均熱板の上面に接着された、吸着電極が埋設されており上面がウエハ載置面となるセラミック部材とを具備することを特徴とする静電チャック。
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