JPH07161803A - アルミニウム部材とポリベンズイミダゾール部材との接合方法、静電チャックの電極構造およびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 ガス漏洩がなくまた耐高圧特性が低下しない
静電チャックの電極構造を提供する。 【構成】 本発明によれば、Ａｌ製サセプタ６に穿設さ
れた給電孔８２の内壁面およびＡｌ製給電ピン８０の接
合面をＰＢＩ溶液に浸漬した後、給電孔にＰＢＩ製の絶
縁部材８３を挿入するとともに絶縁部材８３の給電ピン
挿入孔に給電ピン８０を挿入し、給電孔および給電ピン
挿入孔の内壁面を略垂直方向に保持しサセプタおよび給
電ピンと絶縁部材との間に形成される第１および第２の
微小間隙８４、８６の上端部にＰＢＩ溶液を滴下しなが
ら溶剤の沸点温度以上にまで加熱してＰＢＩ溶液を硬化
させるので、微小間隙８４、８６にＰＢＩ層が形成さ
れ、気密かつ耐高圧特性に優れた絶縁層が形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルミニウム部材とポ
リベンズイミダゾール部材との接合方法、静電チャック
の電極構造およびその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、半導体製造工程において、半導
体ウェハなどの被処理体に対して各種処理、たとえばプ
ラズマエッチングなどを施すためにたとえばプラズマ処
理装置が用いられている。そして、この種の処理装置に
あっては処理すべき半導体ウェハを処理時に保持固定す
るための保持手段、たとえば機械式のクランプや静電気
力を用いた静電チャックシートが使用されている。

【０００３】ここで図５ないし図７に基づいて従来の静
電チャックの構造を説明すると、この静電チャック２は
絶縁性を有するたとえばポリイミド樹脂製の静電チャッ
クシート４とたとえばアルミニウム製の円柱状の載置台
（サセプタ）６とから構成されている。この静電チャッ
クシート４はその内部に銅箔や銀箔などの薄い導電膜８
が絶縁膜５により略全面にわたって封入されて全体とし
て円形シート状に形成され、サセプタ６の上部の載置面
に接着剤などで取り付け固定されおり、この導電膜８に
直流高電圧を印加することにより、発生する静電力によ
りシート上面に半導体ウェハＷを吸着保持することが可
能なように構成されている。

【０００４】この静電チャックシート４の導電膜８に直
流高電圧を印加するための電極構造として、アルミニウ
ム製のサセプタ６の厚さ方向に長さ１ｃｍ程度の給電用
スリット１０を貫通させて形成し、このスリット１０に
上記静電チャックシート４と同様に内部に銅箔などの給
電膜１２を絶縁膜１３により絶縁状態で封入した給電シ
ート１４を挿通させている。そして、この給電シート１
４の上下端をサセプタの面方向に折り曲げて全体として
コ字状に形成し、静電チャックシート４の絶縁膜５とこ
れに対向する給電シート１４の絶縁膜１３とを一部除去
して、ここにたとえば導電ペーストよりなる接続導体１
６を介在させ、静電チャックシート４の導電膜８と給電
シート１４の給電膜１２とを電気的に接続している（図
５を参照のこと）。

【０００５】また給電シート１４の下部は、同じく絶縁
膜の一部が除去されてここに導電ペーストより成る接続
導体１８を埋め込み、この接続導体１８に対してサセプ
タ支持台２０側よりスプリング等の弾性部材２２により
上方へ付勢された給電コンタクト２４が接触されてお
り、図示しない直流高圧源からの電力を供給するように
構成されている。

【０００６】ウェハの処理温度は処理内容に応じて−１
５０℃もの低温から＋１００℃程度の高温まで変化され
るが、そのための冷熱あるいは温熱の供給は通常はサセ
プタ支持台２０側から行われている。この際、伝熱効率
を高めるために、サセプタ支持台２０とサセプタ６との
間に所定の圧力、たとえば大気圧あるいは１０Ｔｏｒｒ
程度の伝熱性ガス、たとえばヘリウムガスが供給され
る。さらに、このヘリウムガスは静電チャックシート４
から半導体ウェハＷとの界面、およびサセプタ６とサセ
プタ支持台２０との界面にも供給され、その間の伝熱効
率を高めるように作用する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の静電チャックの電極構造にあっては、上述のよう
に処理内容に応じてサセプタ６の温度を−１５０℃もの
低温から＋１００℃程度の高温までの広範囲にわたり反
復的に変化させた場合に、たとえばアルミニウム製のサ
セプタ６とたとえばポリイミド製の給電用絶縁膜との接
着部分が、両材料の線膨張係数の相違のために剥離し、
上述のように各部材の接合箇所に封入されたヘリウムな
どの伝熱ガスのリークが生じたり、あるいは絶縁膜自体
が反復的な温度変化により脆弱となり、直流高電圧を印
加した際に絶縁膜の耐電圧特性が低下したりあるいは絶
縁破壊が生じ、処理装置の動作を不安定にするため問題
とされていた。

【０００８】さらに半導体処理装置の構成部材として、
その加工性、経済性および電導特性の観点からアルミニ
ウム製の部材が広く使用されているが、処理装置におい
ては電気的絶縁を要する箇所も多く、それらの部位にお
いては周くアルミニウム製部材と絶縁部材との気密な接
合が必要とされている。したがって、これらの接合箇所
においても、上記のような封入ガスのリークあるいは絶
縁部材の耐電圧特性の低下や絶縁破壊の問題が生じ、特
にハーフミクロン時代、さらにはクォーターハーフミク
ロン時代に入り超微細エッチングの実現のために低温環
境において処理が実施される場合には、より深刻な問題
となっていた。

【０００９】本発明は上記のような問題点に鑑みてなさ
れたものであり、その目的とするところは、低温から高
温にわたる温度変化が反復的に行われた場合であって
も、アルミニウム製のサセプタ部材または給電ピンと絶
縁部材との間の気密性が保持され、さらに高電圧を印加
した場合にも絶縁部の耐電圧特性が低下せず絶縁破壊が
生じないような新規かつ改良された静電チャックの電極
構造およびその製造方法を提供することである。

【００１０】本発明のさらに別な目的は、さらに一般的
に、アルミニウム製部材と電気的絶縁材料であるポリベ
ンズイミダゾール部材とを気密に接合し、低温から高温
にわたる温度変化が反復的に行われた場合であってもそ
の気密性が損なわれず、またポリベンズイミダゾール部
材の耐電圧特性も低下しないような、新規かつ改良され
たアルミニウム製部材と電気的絶縁材料であるポリベン
ズイミダゾール部材との接合方法を提供することであ
る。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１に記載のアルミニウム部材とポリベンズイ
ミダゾール部材とを接合する方法は、アルミニウム部材
の接合面をポリベンズイミダゾール溶液中に浸漬する工
程と、アルミニウム部材とポリベンズイミダゾール部材
とを接合する工程と、その接合面を略垂直方向に保持し
その接合面に形成される微小間隙の上端部にポリベンズ
イミダゾール溶液を滴下しながら溶剤の沸点温度以上に
まで加熱しポリベンズイミダゾール溶液を硬化させる工
程とから成ることを特徴としている。

【００１２】また請求項２に記載のサセプタの載置面に
被処理体を静電力で吸着保持する静電チャックに前記サ
セプタの載置面の裏面より給電ピンを介して電圧を印加
するための電極構造は、アルミニウム製のサセプタの厚
さ方向に貫通させて形成された給電孔と、その給電孔に
第１の微小間隙を開けて挿入されるポリベンズイミダゾ
ール製の絶縁部材と、その絶縁部材の厚さ方向に貫通さ
せて形成された給電ピン挿入孔と、その給電ピン挿入孔
に第２の微小間隙を開けて挿入され前記静電チャックと
給電回線とを電気的に接続するアルミニウム製の給電ピ
ンと、前記第１および第２の微小間隙に導入されたポリ
ベンズイミダゾール溶液を硬化して成る接着層とから成
ることを特徴としている。

【００１３】また請求項３に記載の発明は、請求項２に
記載の静電チャックの電極構造において、前記第１およ
び第２の微小間隙にそれぞれ形成される接着層の厚みが
０．１ｍｍ以下とすることを特徴としている。

【００１４】さらに請求項４に記載の発明は、サセプタ
の載置面に被処理体を静電力で吸着保持する静電チャッ
クに前記サセプタの載置面の裏面より給電ピンを介して
電圧を印加するための電極構造であって、アルミニウム
製のサセプタの厚さ方向に貫通させて形成された給電孔
と、その給電孔に第１の微小間隙を開けて挿入されるポ
リベンズイミダゾール製の絶縁部材と、その絶縁部材の
厚さ方向に貫通させて形成された給電ピン挿入孔と、そ
の給電ピン挿入孔に第２の微小間隙を開けて挿入され前
記静電チャックと給電回線とを電気的に接続するアルミ
ニウム製の給電ピンとから成る電極構造を製造するにあ
たり、前記給電孔の内壁面および前記給電ピンの接合面
をポリベンズイミダゾール溶液に浸漬した後、前記給電
孔に前記絶縁部材を挿入するとともに前記給電ピン挿入
孔に前記給電ピンを挿入し、前記給電孔および前記給電
ピン挿入孔の内壁面を略垂直方向に保持し前記第１およ
び第２の微小間隔の上端部にポリベンズイミダゾール溶
液を滴下しながら溶剤の沸点以上にまで加熱してポリベ
ンズイミダゾール溶液を硬化させることを特徴としてい
る。

【００１５】なお本発明において用いられるポリベンズ
イミダゾールは、好ましくは以下の構造式で示されるポ
リ−２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，５’−ビベン
ゾイミダゾールである。

【００１６】

【化１】

【００１７】また、本発明において用いられるポリベン
ズイミダゾールの分子量については特に制限はないが、
たとえば数平均分子量が２０００〜１０００００のポリ
ベンズイミダゾールを用いることが好ましい。

【００１８】さらに、本発明において用いられるポリベ
ンズイミダゾール溶液を調製するための溶剤は、ポリベ
ンズイミダゾールの乾式紡糸液の生成において一般に用
いられるような極性溶剤を使用することができる。好ま
しくは、該溶剤は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、
Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシド
およびＮ−メチル−２−ピロリドンからなる群から選択
された少なくとも一種の溶剤であり、特に好ましい溶剤
は、沸点が１６７℃のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドで
ある。

【００１９】また、本発明においては、該溶剤に、さら
にたとえばケロシンなどのテルペン類や、たとえばメチ
ルエチルケトンなどのケトン類を混合溶剤として添加す
ることにより、溶剤の溶解性を損なうことなく、ポリベ
ンズイミダゾールの乾燥効率などを改善することが可能
である。

【００２０】

【作用】請求項１に記載の発明によれば、一旦アルミニ
ウム部材の接合面をポリベンズイミダゾール溶液に浸漬
することにより、アルミニウム部材のポリベンズイミダ
ゾールに対する親和性を高めた後に予め成型されたポリ
ベンズイミダゾール部材と接合し、その接合面にポリベ
ンズイミダゾール溶液を滴下しながら溶剤の沸点温度以
上に加熱するため、溶剤の揮発及びポリベンズイミダゾ
ールの硬化時の収縮により生じる空隙が効果的に充填さ
れるので、気密な接合面を形成することが可能である。
しかもポリベンズイミダゾールの線膨張係数はアルミニ
ウムと同じ２３．６×１０^-6／℃なので、温度変化が反
復された場合であっても、線膨張係数の相違による接合
面の剥離などが形成された接合面に生じない。

【００２１】請求項２に記載の発明によれば、アルミニ
ウム製のサセプタと給電ピンとの間の電気的絶縁がアル
ミニウムと同じ線膨張係数を有するポリベンズイミダゾ
ール材料により達成されるので、温度変化が反復された
場合であっても、絶縁部分が脆弱にならず耐電圧特性が
低下しない。またアルミニウム部材と予め成型されたポ
リベンズイミダゾール部材との間に形成される微小間隔
にはポリベンズイミダゾール溶液を充填し硬化したポリ
ベンズイミダゾール層が形成されるので、接合面が気密
に構成される。またポリベンズイミダゾール層とポリベ
ンズイミダゾール部材との親和性には問題なく、温度変
化にも耐えうる安定した接合面を形成することができ
る。

【００２２】また請求項３に記載の発明によれば、ポリ
ベンズイミダゾール溶液が充填される微小間隔が０．１
ｍｍ以下に設定されるので、加熱硬化時に滴下されたポ
リベンズイミダゾール溶液が微小間隔内に留まり、気密
かつ安定した接合面を形成することが可能である。

【００２３】また請求項３に記載の発明によれば、アル
ミニウム製のサセプタおよび給電ピンの接合面を一旦ポ
リベンズイミダゾール溶液に浸漬することにより、アル
ミニウム製のサセプタおよび給電ピンの接合面のポリベ
ンズイミダゾールに対する親和性を高めた後に、予め成
型されたポリベンズイミダゾール製の絶縁部材と接合
し、その接合面に形成される微小間隙にポリベンズイミ
ダゾール溶液を滴下しながら溶剤の沸点温度以上に加熱
するため、溶剤の揮発及びポリベンズイミダゾールの硬
化時の収縮により生じる空隙が効果的に充填されるの
で、気密な接合面を形成することが可能である。しかも
ポリベンズイミダゾールの線膨張係数はアルミニウムと
同じ２３．６×１０^-6／℃なので、温度変化が反復され
た場合であっても、線膨張係数の相違による接合面の剥
離などが形成された接合面に生じない。またポリベンズ
イミダゾールとアルミニウムとの接合面も安定している
ので、高電圧を印加した場合であっても、耐電圧特性が
低下せず、また絶縁破壊なども生じることがない。

【００２４】

【実施例】以下に、本発明方法および装置に基づいて構
成された静電チャックの電極構造をプラズマエッチング
装置に適用した一実施例について、添付図面を参照しな
がら詳細に説明する。

【００２５】図示のように、プラズマエッチング装置３
０は、アルミニウム等の材料からなる内側枠３２と外側
枠３４とから構成される処理室３６を備えている。この
内側枠３２は、円筒壁部３２Ａ、その円筒壁部３２Ａの
下端から上方に若干の間隔を空けて設けられた底部３２
Ｂ、およびその円筒壁部３２Ａの下端外周に設けられた
外方フランジ部３２Ｃとから構成されている。他方、外
側枠３４は、円筒壁部３４Ａおよび天井部３４Ｂとから
構成されており、上記内側枠３２を気密に覆うように上
記外方フランジ部３２Ｃの上に載置される。

【００２６】上記外側枠３４の上記円筒壁部３４Ａの上
方には、図示しない処理ガス源より処理ガス、たとえば
ＨＦガスなどを図示しないマスフローコントローラを介
して上記処理室３６内に導入可能なガス供給管路３８が
設けられている。また、上記円筒壁部３４Ａの他方側下
方には、ガス排気管路４０が設けられており、図示しな
い真空ポンプにより真空引きが可能なように構成されて
いる。

【００２７】上記外側枠３４の上記天井部３４Ｂの上方
には、被処理体、たとえば半導体ウェハＷの表面に水平
磁界を形成するための磁界発生装置、たとえば永久磁石
４２が回転自在に設けられており、この磁石による水平
磁界と、これに直交する電界を形成することにより、マ
グネトロン放電を発生させることができるように構成さ
れている。

【００２８】上記処理室３６内には、被処理体、たとえ
ば上記半導体ウェハＷを載置固定するためのサセプタア
センブリ４４が配置される。このサセプタアセンブリ４
４は、複数の絶縁部材４６を介して上記内側枠３２の底
部３２Ｂに載置されており、同時に、上記サセプタアセ
ンブリ４４の側面と上記内側枠３２の円筒壁部３２との
間には、絶縁シール部材としてたとえばＯリング４８が
介挿されているので、上記サセプタアセンブリ４４は、
外部で接地されている上記内側枠３２および上記外側枠
３４から絶縁状態に保持されるように構成されている。

【００２９】上記サセプタアセンブリ４４は、たとえば
アルミニウムなどにより形成され、図示の例では、３層
構造を有しており、サセプタ６と、これを支持するサセ
プタ支持台２０と、この下に設けられる冷却ジャケット
収容台５０により構成される。そして、このサセプタ６
の上面の載置面に静電チャックシート４を接着剤などに
より貼り付けて静電チャック５２を構成している。そし
て、この静電チャックシート４上に被処理体としての半
導体ウェハＷを吸着保持するようになっている。

【００３０】上記サセプタ支持台２０には、半導体ウェ
ハＷの温度を調節するための温度調節装置、たとえばヒ
ータ５４が設けられている。このヒータ５４は、図示し
ないヒータ制御器に接続されており、上記サセプタ６の
温度を監視する図示しない温度センサからの信号に応じ
て、温度制御を行うように構成されている。

【００３１】上記サセプタ６は、上記サセプタ支持台２
０に対して、ボルト５６などの連結部材を用いて、着脱
自在に固定される。かかる構成により、高周波電源５８
に接続されている上記サセプタ支持台２０とは別個に、
上記サセプタ６部分のみを交換することが可能となり、
装置の保守が容易となる。

【００３２】また前述のように、上記サセプタ６の側壁
と上記内側枠３２の円筒壁部３２Ａ内面との間にはＯリ
ング４８が介挿されているので、処理室内に導入された
処理ガスは上記サセプタ支持台２０よりも下方には到達
せず、これらの部分の汚染が防止される。

【００３３】上記冷却ジャケット収容台５０の内部に
は、たとえば液体窒素などの冷媒６０を溜めるための冷
却ジャケット６２が設置されている。この冷却ジャケッ
ト６２は、パイプ６４によりバルブ６６を介して液体窒
素源６８に連通している。上記冷却ジャケット６２内に
は、図示しない液面モニタが配置されており、その液面
モニタからの信号に応答して上記バルブ６６を開閉する
ことにより、上記冷却ジャケット６２内の冷媒６０、た
とえば液体窒素の供給量を制御するように構成されてい
る。さらに上記冷却ジャケット６２内の内壁底面は、た
とえばポーラスに形成され、核沸騰を起こすことができ
るようになっており、その内部の液体窒素を所定温度、
たとえば−１９６℃に維持することができる。

【００３４】このように構成された上記サセプタアセン
ブリ４４は、上記絶縁部材４６およびＯリング４８によ
り、上記処理室３６を構成する上記内側枠３２および外
側枠３４から絶縁されて、電気的には同一極性のカソー
ドカップリングを構成し、上記サセプタ支持台２０に
は、マッチング装置６９を介して上記高周波電源５８が
接続されている。かくして、上記サセプタアセンブリ８
と接地されてる外側枠３４の天井部３４Ｂとにより対向
電極が構成され、高周波電力の印加により、電極間、す
なわち処理室３６にプラズマ放電を発生させることが可
能である。

【００３５】さらに、本実施例に基づくサセプタアセン
ブリ８の上層のサセプタ６および上記ヒータ５４を備え
た中層の上記サセプタ支持台２０との間、およびこのサ
セプタ支持台２０と下層の冷却ジャケット収容部５０と
の間には、それぞれ間隙７０、７２が形成されており、
これらの間隙は、たとえばＯリングのような封止部材７
４および７６により、それぞれ気密に構成されており、
ガス供給管路７８を介して所定圧力、たとえば１気圧の
不活性ガス、たとえばヘリウムやアルゴンなどを供給す
ることも可能である。

【００３６】上記間隙７０および７２は、１〜１００μ
ｍであり、好ましくは、５０μｍ程度に形成される。こ
れらの間隙７０および７２に封入される媒体の作用によ
り、冷却ジャケット６２からの冷却熱を最小限の熱損失
で伝達可能であり、さらに真空状態を回避することによ
り給電ポイントにおける放電現象を効果的に防止するこ
とが可能である。

【００３７】一方、本発明にかかる静電チャック５２
は、図２に示すようにたとえば絶縁性を有するポリイミ
ド製の静電チャックシート４とたとえばアルミニウム製
の円柱状のサセプタ６とにより構成されている。この静
電チャックシート４は、一対のポリイミド樹脂フィルム
４Ａ、４Ｂを貼り合わせたもので、その中には銅箔など
の薄い導電膜８が絶縁状態で封入されている。この導電
膜８には、本発明に基づいて構成された電極構造によ
り、すなわちアルミニウム製のサセプタ６を貫通して設
けた給電ピン８０を介して直流電圧が印加される。

【００３８】すなわちアルミニウム製のサセプタ６の厚
さＬ１は約２０ｍｍ程度あり、この厚さ方向にはこれを
貫通させて中空断面円形状の給電孔８２が形成されてい
る。そしてこの給電孔８２内に、本発明に基づいて構成
された方法により、この給電孔８２の断面形状と略相似
形状に縮小されたポリベンズイミダゾール製の絶縁部材
８３が第１の間隙８４をおいて挿入され固定される。さ
らにこの絶縁部材８３の略中央には、その厚さ方向に貫
通させて中空断面円形状の給電ピン挿入孔８５が形成さ
れている。そしてこの給電ピン挿入孔８５内に、本発明
に基づいて構成された方法により、この給電ピン挿入孔
８５と略相似形状に縮小されたたとえばアルミニウム製
の給電ピン８０が第２の間隙８６をおいて挿入され固定
される。

【００３９】また上記絶縁部材８３の厚さＬ２は、静電
チャックのための直流高電圧に対して十分な絶縁性を保
持し得るような距離、たとえば少なくとも１．０ｍｍ以
上の大きさとする。第１および第２の間隙８４、８６の
厚みは０．１ｍｍ以下、好ましくは０．０２ｍｍ以下と
する。第１および第２の間隙８４、８６をかかる寸法に
することにより、後述する製造工程において、アルミニ
ウム部材とポリベンズイミダゾール部材とを正確に位置
決めし、加熱時のポリベンズイミダゾール溶液の間隙へ
の浸透を妨げることなく、垂直状態を保持することがで
き、気密なポリベンズイミダゾール層を形成することが
できる。

【００４０】なお本発明において絶縁部材８３を構成す
るポリベンズイミダゾールは、好ましくは以下の構造式
で示されるポリ−２，２’−（ｍ−フェニレン）−５，
５’−ビベンゾイミダゾールであり、その分子量につい
ては特に制限はないが、たとえば数平均分子量が２００
０〜１０００００のポリベンズイミダゾールを用いるこ
とが好ましい。

【００４１】

【化２】

【００４２】またこのポリベンズイミダゾールは、たと
えば−１５０℃程度の超低温から常温以上までの温度範
囲において安定した品質特性を示し、特にその線膨張係
数がアルミニウムとほぼ同じ２３．６×１０^-6／℃であ
ることから、温度変化にかかわらず電気的絶縁状態で接
合されるアルミニウム部材に対して高い親和性を有する
ことが知られている。

【００４３】次に図３および図４を参照しながら、本発
明に基づいて構成される静電チャックの電極構造の製造
方法について説明する。まずアルミニウム製の給電ピン
８０をポリベンズイミダゾール溶液中に浸漬するととも
に、サセプタ６に穿設された給電孔８２の内壁面に対し
てポリベンズイミダゾール溶液を塗布する。かかる処理
により図４（ａ）に示すように、ポリベンズイミダゾー
ル製の絶縁部材８３との接触面にポリベンズイミダゾー
ル溶液の薄い膜が形成され、絶縁部材８３の給電ピン挿
入孔８６への給電ピン８０の挿入、およびサセプタ６の
給電ピン８４への絶縁部材８３の挿入を円滑に行うこと
が可能となるとともに、アルミニウム部材のポリベンズ
イミダゾール部材に対する親和性を高め、接合部位に気
密なポリベンズイミダゾール層を形成することが可能と
なる。

【００４４】なお、本発明において用いられるポリベン
ズイミダゾール溶液を調製するための溶剤は、ポリベン
ズイミダゾールの乾式紡糸液の生成において一般に用い
られるような極性溶剤を使用することができる。好まし
くは、該溶剤は、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド、Ｎ，
Ｎ−ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシドおよ
びＮ−メチル−２−ピロリドンからなる群から選択され
た少なくとも一種の溶剤であり、特に好ましい溶剤は、
沸点が１６７℃のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドであ
る。また、該溶剤に、さらにたとえばケロシンなどのテ
ルペン類や、たとえばメチルエチルケトンなどのケトン
類を混合溶剤として添加することにより、溶剤の溶解性
を損なうことなく、ポリベンズイミダゾールの乾燥効率
などを改善することが可能である。

【００４５】ついで、図４（ａ）に示すように給電ピン
８０および絶縁部材８３が嵌合されたサセプタ６を、接
合面が略垂直状態に保持される状態で昇温炉内に入れ、
図４（ｂ）に示すようにポリベンズイミダゾール溶液を
第１および第２の間隙８４、８６の上端に滴下させなが
ら、常温から１５０℃〜２２０℃程度にまで徐々に昇温
させる。なお、最終温度はポリベンズイミダゾールを溶
解する溶剤の沸点に依存しており、たとえばポリベンズ
イミダゾールをＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ
Ｃ）に溶解した溶液を用いた場合には、１６７℃以上、
好ましくは１８０℃程度にまで加熱することにより、
Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミドを揮発させ、ポリベンズ
イミダゾールを架橋させ硬化させることが可能である。
また昇温速度は、第１および第２の間隙８４、８６の厚
さ、すなわち形成されるポリベンズイミダゾール層の厚
さに依存するが、一般に２０℃／分以下で行われ、乾燥
の速度を考慮した場合には、１５℃／分超〜２０℃／分
以下で行われることが好ましい。

【００４６】また均一かつ強いポリベンズイミダゾール
層を形成するためには、ポリベンズイミダゾール溶液を
加熱乾燥する際の溶剤の粘度を適当な値に保持すること
が好ましく、気泡を発生させずに、できる限り速やかに
溶剤を揮発乾燥させることが好ましい。そのためにサセ
プタ６、絶縁部材８３および給電ピン８０およびポリベ
ンズイミダゾール溶液を、５０〜１００℃、好ましくは
６０〜７０℃に予備加熱することが好ましい。

【００４７】このようにして、第１および第２の間隙８
４、８６の上端にポリベンズイミダゾール溶液を滴下し
ながら、昇温炉において本発明に基づいて構成された電
極構造を乾燥加熱することにより、滴下されたポリベン
ズイミダゾール溶液は第１および第２の間隙８４、８６
内に浸透し、溶液中のＮ，Ｎ−ジメチルアセトアミドが
随時蒸発し、ポリベンズイミダゾール溶液が乾燥硬化
し、第１および第２の間隙８４、８６の間にポリベンズ
イミダゾール層を形成していく。やがてポリベンズイミ
ダゾール溶液が第１および第２の間隙８４、８６に浸透
しなくなってから、さらに所定温度、たとえば１８０℃
以上の温度により所定時間、たとえば１時間加熱処理を
継続することにより、ポリベンズイミダゾールの熱縮合
および架橋により、より均一かつ強靱な高分子量のポリ
ベンズイミダゾール層を、図４（ｃ）に示すように第１
および第２の間隙８４、８６に形成することができる。

【００４８】以上のようにしてポリベンズイミダゾール
溶液を乾燥硬化させることにより形成されたポリベンズ
イミダゾール層は、予め成型されたポリベンズイミダゾ
ール製の絶縁部材８３と一体化するとともに、給電ピン
８０およびサセプタ６を形成するアルミニウム製接合面
とも緊密に接合し、気密な接合面を形成する。またポリ
ベンズイミダゾールの線膨張係数はアルミニウムの線膨
張係数とほぼ等しいため、温度変化が反復的に生じた場
合であっても、接合面に破壊が生じることはなく、安定
して処理装置を動作させることができる。

【００４９】このようにしてサセプタ６内に絶縁部材８
３および給電ピン８０を嵌合固定した後、それらの上端
部および下端部をサセプタの上面および下面と略同一面
になるように研磨することにより、本発明に基づいて構
成された静電チャックの給電構造の組立が完了する。

【００５０】再び図２を参照すると、給電ピン８０の上
端部と対向する部分の静電チャックシートの樹脂フィル
ム４Ａの一部は、図２に示すように、直径が２ｍｍ程度
の円形の大きさだけ導電膜８まで到達するように除去さ
れ、この部分にたとえば銀導電ペーストよりなる接続導
体１８を介在させて、給電ピン８０と静電チャックシー
ト４の導電膜８とを電気的に接続している。

【００５１】そして、この給電ピン８０の底部には、こ
の下方に位置するサセプタ支持台２０に形成したピン穴
８８内にスプリング等の弾性部材２２により上方、すな
わちサセプタ６側へ付勢された給電コンタクト２４の先
端が当接しており、この給電コンタクト２４と給電ピン
８０が電気的に接続されている。この給電コンタクト２
４は、図１に示すように導電線９０を介して高圧直流源
９２に接続され、上記静電チャックシート４の導電膜８
にたとえば２．０ＫＶの直流電圧を印加し得るように構
成されている。

【００５２】上記静電チャックシート４は、たとえばエ
ポキシ系の接着剤によりサセプタの載置面に強固に接合
される。また、前述のようにサセプタ６の下面とサセプ
タ支持台２０の上面との間に形成される間隙７０には、
この部分の熱伝達特性を良好にするため、および給電ピ
ン２４の給電ポイントＰ２における放電を抑制するため
に略１気圧の不活性ガス、たとえばヘリウムガスが導入
されている。しかしながら、本実施例にあっては、アル
ミニウム製の給電ピン８０がポリベンズイミダゾール製
の絶縁部材８３によりアルミニウム製のサセプタ６に対
して気密に固定されているので、この伝熱ガスが上方に
漏れて静電チャックシート４側に圧力を及ぼすことはな
い。また本発明により、線膨張係数のほぼ等しいアルミ
ニウム部材とポリベンズイミダゾール部材とが緊密に固
定されているので、温度変化が反復された場合であって
も、上記固定部分に亀裂等が生じ、伝熱ガスの漏れ、あ
るいは耐電圧特性の低下が生じることはない。

【００５３】次に、以上のように構成されたエッチング
処理装置の全体的な動作について説明する。まず、図示
しないゲート弁を介して半導体ウェハＷを、図示しない
搬送アームにより処理室３６に収容し、これをサセプタ
６の載置面に設けた静電チャックシート４上に載置す
る。この静電チャックシート４の導電膜８には、高電圧
直流源９２よりたとえば２．０ＫＶの直流電圧が印加さ
れ、分極によるクーロン力により半導体ウェハＷがサセ
プタ６の載置面に吸着保持される。

【００５４】この処理室３６内は、ガス排気管路４０に
接続される真空ポンプ（図示せず）により予め真空引き
されており、ガス供給管路３８を介して、処理ガス、た
とえばＨＦガスなどを流量を制御しながら供給して、こ
の処理室３６内を所定のプロセス圧、たとえば１０^-2Ｔ
ｏｒｒ程度に維持し、同時に高周波電源より、たとえば
１３．５６ＭＨｚの高周波を下部電極を構成するサセプ
タ支持台２０およびサセプタ６に印加する。これによ
り、サセプタ６と上部電極を構成する外側枠３４の天井
部３４Ｂとの間にプラズマが発生し、これと同時に天井
部３４Ｂの上方に設けた永久磁石４２を回転させること
により半導体ウェハＷの近傍に、この面と平行な磁場を
形成し、半導体ウェハＷに対して異方性の高いエッチン
グを施すことが可能である。

【００５５】ここで半導体ウェハＷのエッチング処理時
にあっては、冷却ジャケット収容台５０に設けた冷却ジ
ャケット６２からの冷熱がサセプタ支持台２０、サセプ
タ６および半導体ウェハＷに順次伝熱し、処理面に対し
て低温エッチングを実施することができる。この際、サ
セプタ支持台２０に設けたヒータ５４の発熱量を制御す
ることにより半導体ウェハＷの処理温度を制御する。こ
の場合、冷却ジャケット収容台５０とサセプタ支持台２
０との間隙７２およびサセプタ支持台２０とサセプタ６
との間隙７０には伝熱特性を良好にするため、ヘリウム
ガスなどの伝熱ガスが供給される。

【００５６】また本発明によれば、アルミニウム製の給
電ピン８０はポリベンズイミダゾール製の絶縁部材８３
を介してアルミニウム製のサセプタ６に気密に固着され
ており、静電チャックシート４の裏面に伝熱ガスが漏洩
することはない。またアルミニウムとポリベンズイミダ
ゾールの線膨張係数はほぼ等しいので、静電チャックの
電極部分に反復的に温度変化が生じても、接合面に亀裂
等が生じ、伝熱ガスの漏洩、あるいは絶縁部の耐高圧特
性の低下や絶縁破壊などの問題が生じることを回避する
ことができる。

【００５７】以上本発明に基づいて構成される静電チャ
ックの電極構造の好適な実施例について、プラズマエッ
チング装置に適用した場合について説明したが、本発明
はかかる実施例に限定されない。本発明は、アッシング
装置、スパッタ装置、ＣＶＤ装置など被処理体を吸着保
持する必要のある処理装置に全て適用しうるものであ
る。さらにまた、上記実施例については、本発明を静電
チャックの電極構造に適用した場合を例に挙げて説明し
たが、本発明は静電チャックの電極構造に限定されるも
のではなく、より広範に、アルミニウム部材と電気的絶
縁性を有するポリベンズイミダゾール部材とを気密に接
合したい全ての場合に適用可能なものであると了解され
よう。

【００５８】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
たとえば静電チャックの電極構造のように、アルミニウ
ム製サセプタやアルミニウム製給電ピンと、電気的絶縁
特性を有するポリベンズイミダゾール部材とを気密に接
合することが可能である。また、接合部位に反復的に温
度変化が生じた場合であっても、両部材の線膨張係数の
相違に起因する亀裂が生じないため、ガスの漏洩を回避
することが可能であり、また絶縁部の劣化に起因する耐
高圧特定の低下や絶縁破壊などの問題が生じないため、
処理装置を安定して駆動することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る静電チャックの電極構造を適用し
たプラズマエッチング装置の概略を示す断面図である。

【図２】本発明に係る静電チャックの電極構造を示す拡
大断面図である。

【図３】本発明に係る静電チャックの電極構造の分解組
立図である。

【図４】本発明に係る静電チャックの電極構造を製造す
る工程を示す説明図である。

【図５】従来の静電チャックの構造を示す断面図であ
る。

【図６】図５に示す静電チャックの電極構造を示す拡大
図である。

【図７】図６に示す静電チャックの電極構造において伝
熱ガスの漏洩が生じ、静電チャックシートが膨れた状態
を示す説明図である。

【符号の説明】

４ 静電チャックシート ６ サセプタ ８ 導電膜 １６ 接続導体 ２２ 弾性部材 ２４ 給電コンタクト ３０ プラズマエッチング装置 ３６ 処理室 ４４ サセプタアセンブリ ５２ 静電チャック ５８ 高周波電源 ８０ 給電ピン ８２ 給電孔 ８３ 絶縁部材 ８４ 第１の間隙 ８６ 第２の間隙

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 アルミニウム部材とポリベンズイミダゾ
   ール部材とを接合するにあたり、アルミニウム部材の接
   合面をポリベンズイミダゾール溶液中に浸漬する工程
   と、アルミニウム部材とポリベンズイミダゾール部材と
   を接合する工程と、その接合面を略垂直方向に保持しそ
   の接合面に形成される微小間隙の上端部にポリベンズイ
   ミダゾール溶液を滴下しながら溶剤の沸点温度以上にま
   で加熱しポリベンズイミダゾール溶液を硬化させる工程
   とから成ることを特徴とする、アルミニウム部材とポリ
   ベンズイミダゾール部材との接合方法。
2. 【請求項２】 サセプタの載置面に被処理体を静電力で
   吸着保持する静電チャックに前記サセプタの載置面の裏
   面より給電ピンを介して電圧を印加するための電極構造
   において、アルミニウム製のサセプタの厚さ方向に貫通
   させて形成された給電孔と、その給電孔に第１の微小間
   隙を開けて挿入されるポリベンズイミダゾール製の絶縁
   部材と、その絶縁部材の厚さ方向に貫通させて形成され
   た給電ピン挿入孔と、その給電ピン挿入孔に第２の微小
   間隙を開けて挿入され前記静電チャックと給電回線とを
   電気的に接続するアルミニウム製の給電ピンと、前記第
   １および第２の微小間隙に導入されたポリベンズイミダ
   ゾール溶液を硬化して成る接着層とから成ることを特徴
   とする、静電チャックの電極構造。
3. 【請求項３】 前記第１および第２の微小間隙にそれぞ
   れ形成される接着層の厚みが０．１ｍｍ以下であること
   を特徴とする、請求項２に記載の静電チャックの電極構
   造。
4. 【請求項４】 サセプタの載置面に被処理体を静電力で
   吸着保持する静電チャックに前記サセプタの載置面の裏
   面より給電ピンを介して電圧を印加するための電極構造
   であって、アルミニウム製のサセプタの厚さ方向に貫通
   させて形成された給電孔と、その給電孔に第１の微小間
   隙を開けて挿入されるポリベンズイミダゾール製の絶縁
   部材と、その絶縁部材の厚さ方向に貫通させて形成され
   た給電ピン挿入孔と、その給電ピン挿入孔に第２の微小
   間隙を開けて挿入され前記静電チャックと給電回線とを
   電気的に接続するアルミニウム製の給電ピンとから成る
   電極構造を製造するにあたり、 前記給電孔の内壁面および前記給電ピンの接合面をポリ
   ベンズイミダゾール溶液に浸漬した後、前記給電孔に前
   記絶縁部材を挿入するとともに前記給電ピン挿入孔に前
   記給電ピンを挿入し、前記給電孔および前記給電ピン挿
   入孔の内壁面を略垂直方向に保持し前記第１および第２
   の微小間隔の上端部にポリベンズイミダゾール溶液を滴
   下しながら溶剤の沸点温度以上にまで加熱してポリベン
   ズイミダゾール溶液を硬化させることを特徴とする、静
   電チャックの電極構造の製造方法。