JP7831082B2 - 伝熱部材、伝熱部材の製造方法およびプラズマ処理装置 - Google Patents

Description

本発明は、伝熱部材、伝熱部材の製造方法およびプラズマ処理装置に関する。

プラズマ処理装置のプラズマ処理時は、チャンバ内が真空状態に保持される。このため、チャンバ内の部品は相互間の伝熱性が低く、各部品の温度が安定するまでに時間を要するという課題がある。そこで、チャンバ内の部品間に伝熱部材を配置することが多く検討されている。

例えば、プラズマ処理装置用電極と冷却板との間やプラズマ処理装置のチャンバ内のフォーカスリングとその支持台との間に伝熱部材を配置することが検討されている（特許文献１、２）。伝熱部材として柔軟性を有する伝熱シートを用いることが検討されている（特許文献１）。特許文献１には、柔軟性を有する伝熱シートとして、耐熱シリコーンゴムが記載されている。また、特許文献２には、伝熱部材としてフッ素系樹脂やフッ素系エラストマーを用いることが提案されている。

特許第５６１９４８６号公報 特開２０２１－１４１３１４号公報

プラズマ処理装置のチャンバ内における各部品間の熱伝導性を向上させるために、伝熱部材の柔軟性を高めて、各部品と伝熱部材との密着性を高めることは有効である。しかしながら、柔軟性を有する伝熱部材として、従来より用いられているシリコーンゴムは、耐プラズマ性が低いという問題がある。耐プラズマ性が低い伝熱部材は、プラズマ処理装置のチャンバ内の部品に使用した場合、経時的に変質して部品との密着性が低下するおそれがある。一方、フッ素系樹脂やフッ素系エラストマーは、耐プラズマ性は高いが、伝熱特性を高めるために、各種部材との密着性をより向上することが求められている。

この発明は、前述した事情に鑑みてなされたものであって、耐プラズマ性が高く、各種部材との密着性を高い状態で長期間にわたって維持できる伝熱部材とその製造方法、および、チャンバ内が真空状態であってもチャンバ内の各部品の温度が安定しやすいプラズマ処理装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するために、本発明の伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形物の焼成体からなる伝熱部材であって、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した硬度が、前記成形物と比較して７以上低い構成とされている。

このような構成とされた本発明の伝熱部材によれば、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含むので、耐プラズマ性が高い。また、本発明の伝熱部材は、焼成体であって、硬度ＡＭが、焼成前の成形物の硬度ＡＭと比較して７以上低い値とされていて、硬度が低く、柔軟性が高くなる。このため、本発明の伝熱部材によれば、種々の部品に対する伝熱部材の密着性が向上する。

ここで、本発明の伝熱部材においては、前記成形物がフィラーを含む構成であってもよい。
この場合、フィラーはフッ素系樹脂およびフッ素系エラストマーと比較して熱伝導性が高いので、伝熱部材の熱伝導性がより向上する。

また、本発明の伝熱部材においては、前記フィラーがアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンからなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物である構成であってもよい。
この場合、フィラーが上記の無機物であるので、伝熱部材の熱伝導性が更に向上する。

また、本発明の伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形体からなる伝熱部材であって、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した硬度の、２５０℃で２５時間加熱した後の加熱前からの変化量が±５の範囲内にある構成とされている。

このような構成とされた本発明の伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含むので、耐プラズマ性が高い。また、本発明の伝熱部材は、２５０℃で２５時間加熱した後の上記硬度の変化量が±５の範囲内とされていて、熱的な安定性が高く、柔軟性が高くなる。このため、本発明の伝熱部材によれば、種々の部品に対する伝熱部材の密着性が向上する。また、本発明の伝熱部材は、熱的な安定性が高いので、プラズマ処理装置のチャンバ内のような高温環境下においても、各種部材との密着性を高い状態で長期間にわたって維持できる。

ここで、本発明の伝熱部材においては、前記成形体がフィラーを含む構成であってもよい。
この場合、フィラーはフッ素系樹脂およびフッ素系エラストマーと比較して熱伝導性が高いので、伝熱部材の熱伝導性がより向上する。

また、本発明の伝熱部材においては、前記フィラーがアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンからなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物である構成であってもよい。
この場合、フィラーが上記の無機物であるので、伝熱部材の熱伝導性が更に向上する。

本発明の伝熱部材の製造方法は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む伝熱部材の製造方法であって、前記フッ素系樹脂又は前記フッ素系エラストマーを含む材料を加熱成形して成形物を作製する成形工程と、前記成形物を焼成して、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した前記成形物の硬度と比較して、硬度が７以上低い軟化焼成体を作製する焼成工程と、を含み、前記伝熱部材が前記軟化焼成体からなることを特徴とする構成とされている。

このような構成とされた本発明実施形態の伝熱部材の製造方法によれば、成形工程で得られた成形物を、焼成工程で上記の条件で焼成するので、耐プラズマ性が高く、各種部材との密着性を高い状態で長期間にわたって維持できる伝熱部材を工業的に有利に製造することができる。

ここで、本発明の伝熱部材の製造方法においては、前記成形物を、温度および時間の一方又は両方が異なる複数の条件で焼成して複数の焼成体を得て、得られた複数の前記焼成体の硬度をＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定し、前記成形物の硬度と、複数の前記焼成体の硬度とを比較することによって、前記焼成体の硬度が、前記成形物の硬度と比較して７以上低い前記軟化焼成体が得られる焼成温度と焼成時間を求める予備工程を含み、前記焼成工程で、前記成形物を、前記予備工程で求められた前記焼成温度と前記焼成時間で焼成して、前記軟化焼成体を作製する構成とされていてもよい。
この場合、予備工程において求められた焼成温度と焼成時間を用いて、焼成工程で成形物を焼成するので、成形物の硬度と比較して、硬度が７以上低い伝熱部材を、高い確率で長期間にわたって安定して製造することができる。

本発明のプラズマ処理装置は、プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極と、冷却板とを備えるプラズマ処理装置であって、前記プラズマ処理装置用電極と前記冷却板との間の少なくとも一部に、上記本発明の伝熱部材が配置されている構成とされている。
このような構成とされた本発明のプラズマエッチング装置によれば、プラズマ処理装置用電極と冷却板との間の少なくとも一部に、伝熱部材が配置されているので、プラズマによって加熱されたプラズマ処理装置用電極の熱を高い効率で冷却板に伝えることができる。このため、プラズマ処理装置用電極の均熱性を長期間にわたって確保しやすくなる。

ここで、上記本発明のプラズマ処理装置においては、前記プラズマ処理装置用電極と、前記伝熱部材とが直接接合されている構成とされていてもよい。
この場合、プラズマ処理装置用電極と伝熱部材とを直接接合することによってプラズマ処理装置用電極の熱をより高い効率で冷却板に伝えることができる。

また、本発明のプラズマ処理装置は、フォーカスリングと、フォーカスリングを支持する支持台とを備えるプラズマ処理装置であって、前記フォーカスリングと前記支持台との間の少なくとも一部に、上記本発明の伝熱部材が配置されている構成とされている。
このような構成とされた本発明のプラズマエッチング装置によれば、フォーカスリングと支持台との間の少なくとも一部に、伝熱部材が配置されているので、プラズマによって加熱されたフォーカスリングの熱を高い効率で支持台に伝えることができる。このため、被処理体に対するプラズマ処理が長期間にわたって安定しやすくなる。

ここで、上記本発明のプラズマ処理装置においては、前記フォーカスリングと、前記伝熱部材とが直接接合されている構成とされていてもよい。
この場合、フォーカスリングと伝熱部材とを直接接合することによってフォーカスリングの熱をより高い効率で冷却板に伝えることができる。

本発明によれば、耐プラズマ性が高く、各種部材との密着性を高い状態で長期間にわたって維持できる伝熱部材とその製造方法、および、チャンバ内が真空状態であってもチャンバ内の各部品の温度が安定しやすいプラズマ処理装置を提供することが可能となる。

本発明の一実施形態に係る伝熱部材の製造方法を示すフロー図である。 本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の一例を示す概略構成図である。

以下に本発明の実施形態である伝熱部材とその製造方法およびプラズマ処理装置について添付した図面を適宜参照して説明する。
本実施形態に係るプラズマ処理装置は、例えば、半導体デバイス製造プロセスに使用されるプラズマエッチング装置やプラズマＣＶＤ装置等のプラズマ処理装置である。本実施形態に係る伝熱部材は、例えば、プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極と冷却板との間に配置されて、プラズマ処理装置用電極の熱を冷却板に伝える伝熱部材、フォーカスリングとフォーカスリングを支持する支持台との間に配置されて、フォーカスリングの熱を冷却板に伝える伝熱部材として利用される。ただし、実施形態に係る伝熱部材の用途はこれらに限定されるものではない。

＜伝熱部材＞
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態に係る伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形物の焼成体からなる。成形物は、伝熱部材として使用できる形状に成形されたものである。本実施形態の成形物は、上記の成形物を焼成することによって得られた焼成体である。成形物の製造方法および成形物の焼成方法は後述する。

伝熱部材（焼成体）は、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３（加硫ゴム及び熱可塑性ゴム－硬さの求め方－第３部：デュロメータ硬さ）：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した硬度（以下、本明細書において「硬度ＡＭ」という）が、上記の成形物の硬度ＡＭと比較して７以上低い値とされている。すなわち、第１実施形態に係る伝熱部材は、成形物と比較して硬度が低く、柔軟性が高くなる。このため、第１実施形態に係る伝熱部材は、種々の部品の表面形状に合わせて変形することができる。

伝熱部材の硬度ＡＭは、２０以上７０以下の範囲内にあることが好ましい。伝熱部材の硬度ＡＭは、他の部品との密着性の観点からは小さい方が好ましいため、５０以下が好ましく、３０以下が更に好ましい。

伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを単独で含んでいてもよいし、フッ素系樹脂とフッ素系エラストマーとの混合物として含んでいてもよい。伝熱部材は、フィラーを含むことが好ましい。伝熱部材は、有機成分であるフッ素系樹脂及びフッ素系エラストマーの少なくとも一方をマトリックスバインダーとし、このマトリックスバインダー中にフィラー成分が分散された構成であることが好ましい。

フッ素系樹脂は、フッ素含有基を主鎖に有するものであることが好ましい。フッ素系樹脂は、三次元架橋構造を有するゲル状樹脂であってもよい。フッ素系エラストマーは、フッ素含有基と三次元架橋構造を有するフッ素含有三次元架橋性化合物であることが好ましい。フッ素含有基としては、パーフルオロアルキレン基－（ＣＦ_２）_ｘ－（ｘは１以上の整数）及びパーフルオロポリエーテル基を挙げることができる。パーフルオロポリエーテル基としては、例えば、－（ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｍ（ＣＦ_２Ｏ）_ｎ－（ｍ、ｎは１以上の整数）、－（ＣＦ_２ＣＦ_２ＣＦ_２Ｏ）_ｐ－（ｐは１以上の整数）、－（ＣＦ_２ＣＦ（ＣＦ_３）Ｏ）ｑ－（ｑは１以上の整数）などを挙げることができる。三次元架橋構造としては、ケイ素と炭素の結合を有する有機ケイ素構造、シロキサン結合を有するシリコーン構造、エポキシ結合を有するエポキシ構造、ウレタン結合を有するウレタン構造などを挙げることができる。フッ素含有三次元架橋性化合物は一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。フッ素系エラストマーは、パーフルオロポリエーテル骨格からなり、シロキサン結合を有するシリコーン構造の化合物であることが好ましい。

フィラーの材料としては、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）、アルミナ水和物、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ホウ素（ＢＮ）、シリコン（Ｓｉ）、シリカ（ＳｉＯ_２）、炭化珪素（ＳｉＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）などを用いることができる。これらの材料の中では、アルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンが好ましい。フィラーは一種を単独で使用してもよいし、二種以上を組み合わせて使用してもよい。また、二種以上のフィラーは、材料が異なる二種以上のフィラーであっていてもよいし、材料は同一で平均粒径（ｄ５０）などの物性が二種以上のフィラーであってもよい。平均粒径が異なる二種以上のフィラーを用いることで、伝熱部材にフィラーをより高密度で充填することができる。平均粒径が異なる二種以上のフィラーを用いる場合、平均粒径が相対的に大きい方のフィラー（大粒径フィラー）の平均粒径は、平均粒径が相対的に小さい方のフィラー（小粒径フィラー）の平均粒径に対して１．５倍以上１０倍以下の範囲内にあることが好ましい。

伝熱部材のフィラー成分の含有量は、３０体積％以上９０体積％以下の範囲内にあることが好ましく、６０体積％以上９０体積％以下の範囲内にあることがより好ましい。フィラー成分の含有量が３０体積％以上であると伝熱部材の熱伝導性が向上し、フィラー成分の含有量が９０体積％以下であると、伝熱部材の形状安定性が向上する。

伝熱部材の形状は、使用する部品によって異なるが、厚さは、例えば、２０μｍ以上１ｍｍ以下の範囲内にあってもよく、２０μｍ以上５００μｍ以下の範囲内にあってもよい。

以上のような構成とされた本実施形態の伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含むので、耐プラズマ性が高い。また、本実施形態の伝熱部材は焼成体であって、硬度ＡＭが、焼成前の成形物の硬度ＡＭと比較して７以上低い値とされていて、硬度が低く、柔軟性が高くなる。このため、本実施形態の伝熱部材によれば、種々の部品に対する伝熱部材の密着性が向上する。

本実施形態の伝熱部材において、成形物がフィラーを含む場合は、伝熱部材の熱伝導性がより向上する。フィラーがアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンからなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物である場合は、伝熱部材の熱伝導性がさらに向上する。

（第２実施形態）
本発明の第２実施形態に係る伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形体からなる。成形体は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形物の焼成体であってもよい。この場合、第１実施形態の伝熱部材と同様に、焼成体の硬度ＡＭは、成形物の硬度ＡＭと比較して７以上低くてもよい。

第２実施形態の伝熱部材は、２５０℃で２５時間加熱した後の硬度ＡＭの変化量、すなわち２５０℃で２５時間加熱した後の硬度ＡＭから加熱前の硬度ＡＭを減じた値が±５の範囲内とされていて、熱的な安定性が高く、十分に軟化している。熱的な安定性が高く、十分に軟化しているので、プラズマ処理装置のチャンバ内のような高温環境下においても、各種部材との密着性を高い状態で長期間にわたって維持できる。２５０℃で２５時間加熱した後の硬度ＡＭの変化量は、±３の範囲内にあることが好ましい。

伝熱部材の硬度ＡＭは、２５以上７０以下の範囲内にあることが好ましい。また、伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを単独で含んでいてもよいし、フッ素系樹脂とフッ素系エラストマーとの混合物として含んでいてもよい。伝熱部材は、フィラーを含むことが好ましい。伝熱部材は、有機成分であるフッ素系樹脂及びフッ素系エラストマーの少なくとも一方をマトリックスバインダーとし、このマトリックスバインダー中にフィラー成分が分散された構成であることが好ましい。フッ素系樹脂、フッ素系エラストマーおよびフィラーの材料、伝熱部材のフィラー成分の含有量および伝熱部材の形状は、第１実施形態の場合と同じである。

以上のような構成とされた本実施形態の伝熱部材は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含むので、耐プラズマ性が高い。また、本実施形態の伝熱部材は、２５０℃で２５時間加熱した後の硬度ＡＭの変化量が±５の範囲内とされていて、熱的な安定性が高く、柔軟性が高くなる。このため、本実施形態の伝熱部材によれば、種々の部品に対する伝熱部材の密着性が向上する。さらに、本実施形態の伝熱部材は、熱的な安定性が高いので、プラズマ処理装置のチャンバ内のような高温環境下においても、各種部材との密着性を高い状態で長期間にわたって維持できる。

本実施形態の伝熱部材において、成形物がフィラーを含む場合は、伝熱部材の熱伝導性がより向上する。フィラーがアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンからなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物である場合は、伝熱部材の熱伝導性がさらに向上する。

＜伝熱部材の製造方法＞
次に、本実施形態の伝熱部材の製造方法について説明する。
図１は、本実施形態に係る伝熱部材の製造方法を示すフロー図である。本実施形態の伝熱部材の製造方法は、図１に示すように、成形工程Ｓ０１と焼成工程Ｓ０２とを有する。

成形工程Ｓ０１は、原料組成物を加熱成形して成形物を作製する工程である。原料組成物は、フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む材料からなり、必要に応じてフィラーを含む。フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む材料は、加熱によって架橋する熱架橋性を有することが好ましい。熱架橋性を有するフッ素系樹脂およびフッ素系エラストマーとしては市販品を用いることができる。フッ素系樹脂、および、フッ素系エラストマーの市販品としては、例えば、信越化学工業株式会社製のＳＨＩＮ－ＥＴＳＵ ＳＩＦＥＬ（登録商標）シリーズ等を用いることができる。

原料組成物の加熱成形は、例えば、原料組成物を金型に入れて熱プレス機を用いて加圧しながら加熱することにより行うことができる。この熱プレス機を用いた加熱を一次加硫とし、二次加硫を行ってもよい。二次加硫は、例えば、一次加硫によって得られた一次加硫物を金型から取り出して、一次加硫時の加熱温度よりも高い温度で加熱することにより行ってもよい。一次加硫での加熱温度は、原料組成物に含まれるフッ素系樹脂およびフッ素系エラストマーの種類や量によって異なるが、例えば、１２０℃以上２００℃以下の範囲内にある。一次加硫での加圧圧力は、例えば１５０ＭＰａである。二次加硫での加熱温度は、一次加硫での加熱温度よりも高い温度で、かつ一次加硫物の熱分解温度以下の温度である。二次加硫の加熱温度は、例えば、一次加硫での加熱温度よりも１０℃以上５０℃以下の範囲内で高い温度とすることができる。

焼成工程Ｓ０２は、成形工程Ｓ０１で得られた成形物を焼成して、成形物の硬度ＡＭと比較して硬度ＡＭが７以上低い軟化焼成体を作製する工程である。焼成工程Ｓ０２での加熱温度は、二次加硫での加熱温度よりも高い温度で、かつ成形物の熱分解温度以下の温度である。焼成工程Ｓ０２での加熱温度は、二次加硫での加熱温度よりも１０℃以上１５０℃以下の範囲内で高い温度とすることができる。焼成工程Ｓ０２での加熱温度は、例えば、２００℃以上であり、好ましくは２５０℃以上、より好ましく３００℃以上である。

焼成工程Ｓ０２における焼成温度および焼成時間を決定するために、予備工程を行ってもよい。
予備工程では、成形工程Ｓ０１で得られた成形物を、温度および時間の一方又は両方が異なる複数の条件で焼成して複数の焼成体を得る。次いで、得られた複数の焼成体の硬度ＡＭを測定する。そして、成形物の硬度ＡＭと複数の焼成体の硬度ＡＭとを比較することによって、焼成体の硬度ＡＭが、成形物の硬度ＡＭと比較して７以上低い軟化焼成体が得られる焼成温度と焼成時間を求める。

焼成工程Ｓ０２では、成形物を予備工程で求められた焼成温度と焼成時間で焼成して、軟化焼成体を作製する。予備工程で得られた焼成温度と焼成時間で、成形物を焼成することによって、所定の硬度ＡＭを有する軟化焼成体を高い確率で得ることができる。

予備工程では、さらに、２５０℃で２５時間加熱した後の加熱前からの変化量が±５となる軟化焼成体が得られる焼成温度と焼成時間を求めることが好ましい。この焼成温度と焼成時間で、成形物を焼成することによって、所定の硬度ＡＭを有し、さらに硬度ＡＭの熱的な安定性が高い軟化焼成体を得ることができる。

以上のような構成とされた本実施形態の伝熱部材の製造方法によれば、成形工程Ｓ０１で得られた成形物を、焼成工程Ｓ０２で上記の条件にて焼成するので、成形物の硬度ＡＭと比較して、硬度ＡＭが７以上低い伝熱部材を工業的に有利に製造することができる。

本実施形態の伝熱部材の製造方法においては、上記の予備工程において求められた焼成温度と焼成時間とを用いて、焼成工程Ｓ０２で成形物を焼成することによって、成形物の硬度ＡＭと比較して、硬度ＡＭが７以上低い伝熱部材を、より高い確率で長期間にわたった安定して製造することができる。

本実施形態の伝熱部材の製造方法では、成形工程Ｓ０１において原料組成物を金型に入れて加熱成形しているが、成形物の作製方法はこれに限定されるものではない。例えば、伝熱部材を介在させる一対の部品の一方に原料組成物を塗布し、得られた塗布膜を加熱して、成形物を作製してもよい。なお、塗布膜の加熱は、塗布膜を加圧しながら行ってもよい。また、一次加硫物を、伝熱部材を介在させる一対の部品の一方に配置し、一次加硫物をその部品に押し付けながら二次加硫を行ってもよい。さらに、焼成工程Ｓ０２を、成形物を、伝熱部材を介在させる対の部品の一方に配置し、成形物を押し付けながら行ってもよい。

＜プラズマ処理装置＞
次に、本実施形態の伝熱部材を用いたプラズマ処理装置について説明する。
図２は、本発明の一実施形態に係るプラズマエッチング装置の一例を示す概略構成図である。

図２に示すプラズマエッチング装置１００は、チャンバ３と、チャンバ３内の上側に備えられたエッチングガス導入部１と、チャンバ３内の下側に備えられた被処理体支持部２とを有する。
エッチングガス導入部１は、プラズマ処理装置用電極１２と、プラズマ処理装置用電極１２を冷却するための冷却板１５とを備える。プラズマ処理装置用電極１２と冷却板１５の間の少なくとも一部に、上述の伝熱部材１３が配置されている。伝熱部材１３は、プラズマ処理装置用電極１２と冷却板１５とが対向する対向部分の８０％以上の領域に配置されていることが好ましく、対向部分の全体に配置されていることがより好ましい。また、プラズマ処理装置用電極１２と伝熱部材１３とは、直接接合されていることが好ましい。プラズマ処理装置用電極１２と伝熱部材１３を直接接合させる方法としては、例えば、プラズマ処理装置用電極１２と伝熱部材１３とを接触させた状態で加熱する方法を用いることができる。なお、プラズマ処理装置用電極１２と伝熱部材１３との加熱は、加圧しながら行ってもよい。
プラズマ処理装置用電極１２は、プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔１１を有する。冷却板１５には、プラズマ処理装置用電極１２の通気孔１１に連通するように、通気孔１１と同じピッチで貫通孔１６が形成されている。冷却板１５は、絶縁体１４によりチャンバ３に絶縁状態で支持されている。プラズマ処理装置用電極１２は、チャンバ３を介して高周波電源５０と接続し、電極部として機能する。

被処理体支持部２は、支持台２１と、支持台２１の中央に配置された静電チャック２２と、静電チャック２２の周囲に配置されたフォーカスリング２３とを備える。支持台２１とフォーカスリング２３と支持台２１との間の少なくとも一部に、上述の伝熱部材２４が配置されている。伝熱部材２４は、支持台２１とフォーカスリング２３とが対向する対向部分の８０％以上の領域に配置されていることが好ましく、対向部分の全体に配置されていることがより好ましい。また、フォーカスリング２３と伝熱部材２４とは、直接接合されていることが好ましい。フォーカスリング２３と伝熱部材２４とを直接接合させる方法としては、例えば、フォーカスリング２３と伝熱部材２４とを接触させた状態で加熱する方法を用いることができる。なお、フォーカスリング２３と伝熱部材２４との加熱は、加圧しながら行ってもよい。
支持台２１と静電チャック２２と間には抜熱板２５が配置されている。ウェハ（被処理基板）４０は、静電チャック２２上にフォーカスリング２３により周縁部を支持した状態で載置される。また、支持台２１とフォーカスリング２３との間には、Ｏリング２６が配置されている。支持台２１は、内部に冷媒流路２７を有し、冷却部としても機能する。また、支持台２１は、アース２８と接続し、電極部としても機能する。

チャンバ３の上側には、エッチングガス供給管３１が配置されている。チャンバ３の側部には、排気口３３が配置されている。
エッチングガス供給管３１から送られてきたエッチングガスは、拡散部材３２を経由した後、プラズマ処理装置用電極１２の通気孔１１からウェハ４０に向かって供給される。プラズマ処理装置用電極１２と支持台２１との間に高周波（ＲＦ）の電圧を印加することによって、ウェハ４０に向かって供給されたエッチングガスはプラズマ状態となって、ウェハ４０をエッチング処理する。

以上のような構成とされた本実施形態のプラズマエッチング装置１００によれば、プラズマ処理装置用電極１２と冷却板１５との間の少なくとも一部に、伝熱部材１３が配置されているので、プラズマによって加熱されたプラズマ処理装置用電極１２の熱を高い効率で冷却板１５に伝えることができる。このため、プラズマ処理装置用電極１２の均熱性を長期間にわたって確保しやすくなる。また、プラズマ処理装置用電極１２と伝熱部材１３とを直接接合することによってプラズマ処理装置用電極１２の熱をより高い効率で冷却板１５に伝えることができる。

また、本実施形態のプラズマエッチング装置１００によれば、フォーカスリング２３と支持台２１との間の少なくとも一部に、伝熱部材２４が配置されているので、プラズマによって加熱されたフォーカスリング２３の熱を高い効率で支持台２１に伝えることができる。このため、被処理体に対するプラズマ処理が長期間にわたって安定しやすくなる。また、フォーカスリング２３と伝熱部材２４とを直接接合することによってフォーカスリング２３の熱をより高い効率で抜熱板２５に伝えることができる。

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明はこれに限定されることはなく、その発明の技術的思想を逸脱しない範囲で適宜変更可能である。

［本発明例１］
（１）原料組成物の作製
有機成分として、パーフルオロポリエーテル基を有し、熱架橋性を有する液状フッ素系エラストマー（Ｘ－７１－３５８－４、信越化学工業株式会社製）を用意した。また、第１フィラーとして、大粒径アルミナフィラー（ＡＡ－１８、住友化学株式会社製、平均粒径（ｄ５０）：１８μｍ）を、第２フィラーとして、小粒径アルミナフィラー（ＡＡ－３、住友化学株式会社製、平均粒径（ｄ５０）：３μｍ）を用意した。
有機成分を１０質量部（有機成分の量として４０体積部）と、第１フィラーを１９．５質量部（３６体積部）と、第２フィラーを１３質量部（２４体積部）の割合で混合した。得られた混合物を、自転・公転真空ミキサー（あわとり練太郎ＡＲＶ－３１０、株式会社シンキー社製）を用いて、脱泡しながら混練して原料組成物を作製した。

（２）成形物の作製
上記（１）で得られた原料組成物を金型に入れ、熱プレス機を用いて１５０℃、１０分の条件で一次加硫を行って、シート状の一次加硫物を得た。一次加硫物の厚さは２００μｍとした。次いで、得られた一次加硫物を金型から取り出して、２００℃、４時間の条件で二次加硫を行った。こうして、成形物を得た。

（３）焼成体の作製
上記（２）で得られた成形物を、３００℃、５時間の条件で焼成して、焼成体を得た。

［本発明例２～３、５～７、比較例１～２］
上記（１）原料組成物の作製において、有機成分として、下記の表１に示す種類の材料を用いたこと、フィラー成分中の第１フィラーの含有量と、原料組成物のフィラー成分の含有量を、下記の表１に示す量としたこと以外は、本発明例１と同様にして原料組成物を作製した。なお、本発明例２～３、５のフッ素系エラストマーは、本発明例１と同じものを用いた。本発明例６のフッ素系エラストマーは、信越化学工業株式会社製のＸ－７１－３５９を用いた。本発明例７のフッ素系樹脂は、信越化学工業株式会社製のＸ－７１－６０５３－６ＡとＸ－７１－６０５３－６Ｂとをそれぞれ等質量部ずつ配合したものを用いた。比較例２のシリコーンゴムは、信越化学工業株式会社製のＫＥ－１９５０－１０ＡとＫＥ－１９５０－１０Ｂとをそれぞれ等質量部ずつ配合したものを用いた。
上記（２）成形物の作製において、一次加硫及び二次加硫の温度を時間と下記の表１に示す温度と時間としたこと以外は、本発明例１と同様にして成形物を作製した。なお、本発明例６は、二次加硫を行わなかった。
上記（３）焼成体の作製において、加熱温度と加熱時間とを下記の表１に示す温度と時間としたこと以外は、本発明例１と同様にして焼成体を作製した。得られた焼成体の厚さは約２００μｍであった。

［本発明例４］
上記（１）原料組成物の作製において、第１フィラーの割合を４２体積部、第２フィラーの割合を１８体積部としたこと以外は本発明例１と同様にして原料組成物を作製した。上記（２）成形物の作製において、得られた原料組成物を用いたこと以外は本発明例１と同様にして成形物を得た。得られた成形物とシリコンウェハとを重ね合わせて、３５０℃、１時間の条件で焼成して、成形物の焼成体を生成させて、焼成体付きシリコンウェハを作製した。

［本発明例８］
シリコンウェハの表面に、液状フッ素系エラストマー（Ｘ－７１－３５８-４、信越化学工業株式会社製）を塗布して、厚さ５０μｍの塗布膜を形成した。次いで、塗布膜付きシリコンウェハを１５０℃、１０分間の条件で一次加硫を行った後、２００℃、４時間の条件で二次加硫を行って、塗布膜を成形物とした。次いで、成形物付きシリコンウェハを３００℃、５時間の条件で焼成して、成形物の焼成体を生成させて、焼成体付きシリコンウェハを作製した。

［評価］
得られた成形物と焼成体について、硬度ＡＭと熱抵抗値を下記の方法により測定した。また、焼成体については、２５０℃で２５時間加熱後の硬度ＡＭを下記のようにして測定した。その結果を、表２に示す。

（硬度ＡＭの測定方法）
ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠した方法で、タイプＡＭデュロメータの押針を装着したゴム硬度計を用いて測定した。

（熱抵抗値の測定方法）
ＪＩＳ Ｈ７９０３：２００８およびＡＳＴＭ Ｄ５４７０－１準拠した定常法により測定した。チャンバ内に上部が加熱部に接している上部アルミナブロック、下部が冷却部に接している下部アルミナブロックを設置し、上部と下部のそれぞれのアルミナブロックに熱電対を６ｍｍ間隔で５点取り付けた。また、上からシリコンウェハ、試料（成形物、焼成体）、片面アルマイト処理済みアルミニウム板の順に積層した積層体を作製した。上部アルミナブロックと下部アルミナブロックの対向している面に伝熱グリースを塗布し、その間に上記の積層体を設置した。試料に１６ｋＰａの荷重がかかるように、上部アルミナブロックの上部に錘を設置し、チャンバ内の圧力を５Ｐａに設定して、熱抵抗値を測定した。

（２５０℃で２５時間加熱後の硬度ＡＭの測定方法）
試料の焼成体を、電気炉に入れて、大気中、２５０℃で２５時間加熱した。室温まで放冷した後、硬度ＡＭを測定した。

表２の結果から、成形体に対して硬度ＡＭが７以上低減している本発明例１～８の焼成体を用いた積層体は熱抵抗値が大きく低減することがわかる。これは、焼成体の硬度ＡＭが低減したことによって、シリコンウェハと片面アルマイト処理済みアルミニウム板との密着性が向上したためであると考えられる。この結果から、本発明例１～８の焼成体は伝熱部材として有用であることが確認された。特に、原料組成物のフィラー成分の含有量が６０体積％以上である本発明例１、３、４、６、７で得られた焼成体の熱抵抗値は１０ｃｍ^２Ｋ／Ｗ以下であった。さらに、焼成体の作製時の加熱温度が３００℃以上である本発明例１、４、６、７で得られた焼成体の熱抵抗値は８ｃｍ^２Ｋ／Ｗ以下であった。一方、成形体に対する硬度ＡＭの低減量が少ない比較例１の焼成体を用いた積層体は、成形体を用いた積層体と熱抵抗値がほぼ同じであった。さらに、シリコーンゴムを用いた比較例２では焼成によって、硬度ＡＭが上昇した。

１ エッチングガス導入部
２ 被処理体支持部
３ チャンバ
１１ 通気孔
１２ プラズマ処理装置用電極
１３ 伝熱部材
１４ 絶縁体
１５ 冷却板
１６ 貫通孔
２１ 支持台
２２ 静電チャック
２３ フォーカスリング
２４ 伝熱部材
２５ 抜熱板
２６ Ｏリング
２７ 冷媒流路
２８ アース
３１ エッチングガス供給管
３２ 拡散部材
３３ 排気口
４０ ウェハ
５０ 高周波電源
１００ プラズマエッチング装置

Claims (12)

1. フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形物の焼成体からなる伝熱部材であって、
   ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した硬度が、前記成形物と比較して７以上低い伝熱部材。
2. 前記成形物がフィラーを含む請求項１に記載の伝熱部材。
3. 前記フィラーがアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンからなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物である請求項２に記載の伝熱部材。
4. フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む成形体からなる伝熱部材であって、
   ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した硬度の、２５０℃で２５時間加熱した後の加熱前からの変化量が±５の範囲内にある伝熱部材。
5. 前記成形体がフィラーを含む請求項４に記載の伝熱部材。
6. 前記フィラーがアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、シリコンからなる群より選ばれる少なくとも１種の無機物である請求項５に記載の伝熱部材。
7. フッ素系樹脂又はフッ素系エラストマーを含む伝熱部材の製造方法であって、
   前記フッ素系樹脂又は前記フッ素系エラストマーを含む材料を加熱成形して成形物を作製する成形工程と、
   前記成形物を焼成して、ＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定した前記成形物の硬度と比較して、硬度が７以上低い軟化焼成体を作製する焼成工程と、を含み、
   前記伝熱部材が前記軟化焼成体からなることを特徴とする伝熱部材の製造方法。
8. 請求項７に記載の伝熱部材の製造方法であって、
   前記成形物を、温度および時間の一方又は両方が異なる複数の条件で焼成して複数の焼成体を得て、得られた複数の前記焼成体の硬度をＪＩＳ Ｋ ６２５３－３：２０１２に準拠したタイプＡＭデュロメータを用いて測定し、前記成形物の硬度と、複数の前記焼成体の硬度とを比較することによって、前記焼成体の硬度が、前記成形物の硬度と比較して７以上低い前記軟化焼成体が得られる焼成温度と焼成時間を求める予備工程を含み、
   前記焼成工程で、前記成形物を、前記予備工程で求められた前記焼成温度と前記焼成時間で焼成して、前記軟化焼成体を作製することを特徴とする伝熱部材の製造方法。
9. プラズマ生成用のガスを通過させる通気孔を有するプラズマ処理装置用電極と、冷却板とを備えるプラズマ処理装置であって、
   前記プラズマ処理装置用電極と前記冷却板との間の少なくとも一部に、請求項１から６のいずれか一項に記載の伝熱部材が配置されているプラズマ処理装置。
10. 前記プラズマ処理装置用電極と、前記伝熱部材とが直接接合されていることを特徴とする請求項９に記載のプラズマ処理装置。
11. フォーカスリングと、フォーカスリングを支持する支持台とを備えるプラズマ処理装置であって、
    前記フォーカスリングと前記支持台との間の少なくとも一部に、請求項１から６のいずれか一項に記載の伝熱部材が配置されている、プラズマ処理装置。
12. 前記フォーカスリングと、前記伝熱部材とが直接接合されていることを特徴とする請求項１１に記載のプラズマ処理装置。