特許 6686879 静電チャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6686879

(24)【登録日】2020年4月6日

(45)【発行日】2020年4月22日

(54)【発明の名称】静電チャック装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20200413BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20200413BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H02N13/00 D

【請求項の数】19

【全頁数】22

(21)【出願番号】特願2016-514771(P2016-514771)

(86)(22)【出願日】2016年2月25日

(86)【国際出願番号】JP2016055608

(87)【国際公開番号】WO2016158110

(87)【国際公開日】20161006

【審査請求日】2018年8月6日

(31)【優先権主張番号】特願2015-70497(P2015-70497)

(32)【優先日】2015年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(31)【優先権主張番号】特願2015-72022(P2015-72022)

(32)【優先日】2015年3月31日

(33)【優先権主張国】JP

(73)【特許権者】

【識別番号】000183266

【氏名又は名称】住友大阪セメント株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100161207

【弁理士】

【氏名又は名称】西澤 和純

(74)【代理人】

【識別番号】100196058

【弁理士】

【氏名又は名称】佐藤 彰雄

(74)【代理人】

【識別番号】100206999

【弁理士】

【氏名又は名称】萩原 綾夏

(74)【代理人】

【識別番号】100064908

【弁理士】

【氏名又は名称】志賀 正武

(74)【代理人】

【識別番号】100108578

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 詔男

(74)【代理人】

【識別番号】100094400

【弁理士】

【氏名又は名称】鈴木 三義

(72)【発明者】

【氏名】小坂井 守

(72)【発明者】

【氏名】前田 進一

(72)【発明者】

【氏名】前田 佳祐

【審査官】 中田 剛史

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２００８／０５３９３４（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０００−１１４３５８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１４−１６５４５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−０７１０２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００４−０７９５８８（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−３３５７３２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１５１３３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１１−１７６２７５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２０１４／１５６６１９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２０１１−０７７３０３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０４−１８６６５３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一方の面に板状試料を載置する載置面を有する第１セラミックプレートと、
前記第１セラミックプレートの他方の面側に設けられた静電吸着用電極と、
前記第１セラミックプレートと前記静電吸着用電極との間に設けられた第１有機絶縁層と、を有し、
前記第１セラミックプレートは、前記他方の面の周縁部において前記他方の面を囲む第１堤部を有し、
前記第１有機絶縁層および前記静電吸着用電極は、前記第１堤部および前記他方の面によって形成される凹部に嵌合しており、
前記第１セラミックプレートは、絶縁性のセラミックス焼結体からなり、
前記第１有機絶縁層は、前記第１セラミックプレートに接着されている静電チャック装置。

【請求項2】

前記第１セラミックプレートの厚さは、０．３ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下である請求項１に記載の静電チャック装置。

【請求項3】

前記静電吸着用電極の前記第１セラミックプレート側とは反対側に配置され、前記第１セラミックプレートを冷却する温度調節用ベース部と、
前記温度調節用ベース部と前記静電吸着用電極との間に設けられた第２有機絶縁層と、をさらに有する請求項１または２に記載の静電チャック装置。

【請求項4】

前記第１堤部は、前記第２有機絶縁層に接して設けられ、
前記第１有機絶縁層および前記静電吸着用電極が、前記第１セラミックプレートおよび前記第２有機絶縁層に囲まれた空間に封止されている請求項３に記載の静電チャック装置。

【請求項5】

前記第１堤部は、前記第２有機絶縁層の前記第１セラミックプレート側の面に接して設けられている請求項４に記載の静電チャック装置。

【請求項6】

前記第２有機絶縁層は、前記凹部に嵌合している請求項４に記載の静電チャック装置。

【請求項7】

前記第１セラミックプレートおよび前記第２有機絶縁層に囲まれた空間に前記第１有機絶縁層および前記静電吸着用電極が封止された静電チャック部材と、前記温度調節用ベース部とを接着する接着層を有する請求項６に記載の静電チャック装置。

【請求項8】

前記静電吸着用電極および前記第１有機絶縁層は、平面視において前記温度調節用ベース部よりも小さく形成され、
前記第１堤部は、外側面から外側に張り出して設けられ、前記温度調節用ベース部の表面を覆う外周部を有する請求項６に記載の静電チャック装置。

【請求項9】

前記静電チャック装置の全体を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記第１セラミックプレートは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔を有し、
前記静電吸着用電極は、前記貫通孔を避けて形成され、
前記第１有機絶縁層は、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有し、
前記第１セラミックプレートは、前記第１貫通孔の周囲を囲み、前記第２貫通孔に挿入される第２堤部をさらに有する請求項１から８のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項10】

前記静電チャック装置の全体を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記第１セラミックプレートは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔を有し、
前記静電吸着用電極は、前記貫通孔を避けて形成され、
前記第１有機絶縁層は、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有し、
前記静電吸着用電極と前記貫通孔との間には、前記貫通孔の周囲を囲む第３有機絶縁層が設けられている請求項１から８のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項11】

前記第１有機絶縁層と前記静電吸着用電極との間、または前記静電吸着用電極の前記第１有機絶縁層側とは反対側に設けられた第２セラミックプレートをさらに有する請求項１に記載の静電チャック装置。

【請求項12】

前記静電吸着用電極の前記第１セラミックプレート側とは反対側に配置され、前記第１セラミックプレートを冷却する温度調節用ベース部と、
前記温度調節用ベース部と前記静電吸着用電極との間に設けられた第２有機絶縁層と、をさらに有する請求項１１に記載の静電チャック装置。

【請求項13】

前記第１セラミックプレートは、前記他方の面の周縁部において前記他方の面を囲む第１堤部を有し、
前記第１有機絶縁層、前記第２セラミックプレートおよび前記静電吸着用電極は、前記第１堤部及び前記他方の面によって形成される凹部に嵌合している請求項１１または１２に記載の静電チャック装置。

【請求項14】

前記第２セラミックプレートは、前記第１有機絶縁層と前記静電吸着用電極との間に設けられている請求項１３に記載の静電チャック装置。

【請求項15】

前記第２セラミックプレートは、前記静電吸着用電極の前記第１有機絶縁層側とは反対側に設けられている請求項１３に記載の静電チャック装置。

【請求項16】

前記第１有機絶縁層は、前記第１セラミックプレートおよび前記第２セラミックプレートに囲まれた空間に封止されている請求項１３から１５のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項17】

前記静電チャック装置の全体を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、
前記第１セラミックプレートは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔を有し、
前記静電吸着用電極は、前記貫通孔を避けて形成され、
前記第１有機絶縁層は、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有し、
前記第２セラミックプレートは、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔および前記第２貫通孔と連通する第３貫通孔を有し、
前記第１セラミックプレートは、前記第１貫通孔の周囲を囲み、前記第２貫通孔および
前記第３貫通孔に挿入される第２堤部をさらに有する請求項１３から１６のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項18】

前記第１セラミックプレートが、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または酸化イットリウム焼結体からなる請求項１〜１７のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【請求項19】

前記第２セラミックプレートが、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または酸化イットリウム焼結体からなる請求項１１〜１７のいずれか１項に記載の静電チャック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャック装置に関する。
本願は、２０１５年３月３１日に、日本に出願された特願２０１５−０７０４９７号及び特願２０１５−０７２０２２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。

【背景技術】

【0002】

従来、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、試料台に簡単にウエハやガラス基板などの板状試料を取付け、固定する装置として静電チャック装置が使用されている。静電チャック装置としては、一主面が板状試料を載置する載置面とされたセラミックプレートと、セラミックプレートの他方の面側に設けられた静電吸着用電極と、を有する構成のものが知られている。（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１１−７７３０３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

静電チャック装置は、使用時には高温のプラズマ環境下に曝されることから、プラズマに対する耐久性（耐プラズマ性）が求められる。また、近年では、プラズマ工程の処理対象物である板状試料が大型化していることから、静電チャック装置には、板状試料に対する強い吸着力が求められている。

【0005】

セラミックプレートを誘電層とする静電チャックにおいては、板状試料に対する強い吸着力を実現しようとする場合、セラミックプレートを薄くすることで、静電吸着用電極の表面から載置面までの距離を短くし、クーロン力を大きくすることが考えられる。しかし、静電チャック装置は、使用時にプラズマ環境下に曝されることから、セラミックプレートが薄くなると、セラミックプレートがプラズマで破損しやすくなり、製品寿命が短くなるおそれがある。また、セラミックプレートが薄くなると、セラミックプレートが絶縁破壊し、ピンホールが生じてしまうことがある。

【0006】

別の方法にて板状試料に対する強い吸着力を実現しようとする場合、静電吸着用電極に高い電圧を印加し、クーロン力を大きくすることが考えられる。しかし、その場合でも、静電吸着用電極には、セラミックプレートの耐電圧を超える電圧を印加することはできず、得られる静電吸着力には上限があった。

【0007】

そのため、従来よりも耐電圧が高く、静電吸着用電極に高い電圧を印加可能とすることで、従来の装置よりも強い吸着力で板状試料を固定可能とする静電チャック装置が求められていた。

【0008】

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、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0009】

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、一方の面に板状試料を載置する載置面を有する第１セラミックプレートと、前記第１セラミックプレートの他方の面側に設けられた静電吸着用電極と、前記第１セラミックプレートと前記静電吸着用電極との間に設けられた第１有機絶縁層と、を有する静電チャック装置を提供する。

【0010】

本発明の一態様においては、前記静電吸着用電極の前記第１セラミックプレート側とは反対側に配置され、前記第１セラミックプレートを冷却する温度調節用ベース部と、前記温度調節用ベース部と前記静電吸着用電極との間に設けられた第２有機絶縁層と、をさらに有する構成としてもよい。

【0011】

本発明の一態様においては、前記第１セラミックプレートは、前記他方の面の周縁部において前記他方の面を囲む第１堤部を有し、前記第１有機絶縁層および前記静電吸着用電極は、前記第１堤部および前記他方の面によって形成される凹部に嵌合している構成としてもよい。

【0012】

本発明の一態様においては、前記静電吸着用電極の前記第１セラミックプレート側とは反対側に配置され、前記第１セラミックプレートを冷却する温度調節用ベース部と、前記温度調節用ベース部と前記静電吸着用電極との間に設けられた第２有機絶縁層と、をさらに有し、前記第１堤部は、前記第２有機絶縁層に接して設けられ、前記第１有機絶縁層および前記静電吸着用電極が、前記第１セラミックプレートおよび前記第２有機絶縁層に囲まれた空間に封止されている構成としてもよい。

【0013】

本発明の一態様においては、前記第１堤部は、前記第２有機絶縁層の前記第１セラミックプレート側の面に接して設けられている構成としてもよい。

【0014】

本発明の一態様においては、前記第２有機絶縁層は、前記凹部に嵌合している構成としてもよい。

【0015】

本発明の一態様においては、前記第１セラミックプレートおよび前記第２有機絶縁層に囲まれた空間に前記第１有機絶縁層および前記静電吸着用電極が封止された静電チャック部材と、前記温度調節用ベース部とを接着する接着層を有する構成としてもよい。

【0016】

本発明の一態様においては、前記静電吸着用電極および前記第１有機絶縁層は、平面視において前記温度調節用ベース部よりも小さく形成され、前記第１堤部は、外側面から外側に張り出して設けられ、前記温度調節用ベース部の表面を覆う外周部を有する構成としてもよい。

【0017】

本発明の一態様においては前記静電チャック装置の全体を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記第１セラミックプレートは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔を有し、前記静電吸着用電極は、前記貫通孔を避けて形成され、前記第１有機絶縁層は、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有し、前記第１セラミックプレートは、前記第１貫通孔の周囲を囲み、前記第２貫通孔に挿入される第２堤部をさらに有する構成としてもよい。

【0018】

本発明の一態様においては、前記静電チャック装置の全体を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記第１セラミックプレートは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔を有し、前記静電吸着用電極は、前記貫通孔を避けて形成され、前記第１有機絶縁層は、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有し、前記静電吸着用電極と前記貫通孔との間には、前記貫通孔の周囲を囲む第３有機絶縁層が設けられている構成としてもよい。

【0019】

本発明の一態様においては、前記第１有機絶縁層は、５ｋＶ以上の耐電圧を有する構成としてもよい。

【0020】

本発明の一態様においては、平面視において、前記静電吸着用電極は前記第１有機絶縁層よりも小さい構成としてもよい。

【0021】

本発明の一態様においては、前記第１有機絶縁層は、前記第１セラミックプレートと前記静電吸着用電極との熱伝達率が＞７５０Ｗ／ｍ^２Ｋとなるように制御されている構成としてもよい。

【0022】

本発明の一態様においては、前記第１有機絶縁層と前記静電吸着用電極との間、または前記静電吸着用電極の前記第１有機絶縁層側とは反対側に設けられた第２セラミックプレートをさらに有する構成としてもよい。

【0023】

本発明の一態様においては、前記静電吸着用電極の前記第１セラミックプレート側とは反対側に配置され、前記第１セラミックプレートを冷却する温度調節用ベース部と、前記温度調節用ベース部と前記静電吸着用電極との間に設けられた第２有機絶縁層と、をさらに有する構成としてもよい。

【0024】

本発明の一態様においては、前記第１セラミックプレートは、前記他方の面の周縁部において前記他方の面を囲む第１堤部を有し、前記第１有機絶縁層、前記第２セラミックプレートおよび前記静電吸着用電極は、前記第１堤部及び前記他方の面によって形成される凹部に嵌合している構成としてもよい。

【0025】

本発明の一態様においては、前記第２セラミックプレートは、前記第１有機絶縁層と前記静電吸着用電極との間に設けられている構成としてもよい。

【0026】

本発明の一態様においては、前記第２セラミックプレートは、前記静電吸着用電極の前記第１有機絶縁層側とは反対側に設けられている構成としてもよい。

【0027】

本発明の一態様においては、前記第１有機絶縁層は、前記第１セラミックプレートおよび前記第２セラミックプレートに囲まれた空間に封止されている構成としてもよい。

【0028】

本発明の一態様においては、前記静電チャック装置の全体を厚さ方向に貫通する貫通孔が設けられ、前記第１セラミックプレートは、厚さ方向に貫通する第１貫通孔を有し、前記静電吸着用電極は、前記貫通孔を避けて形成され、前記第１有機絶縁層は、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔を有し、前記第２セラミックプレートは、厚さ方向に貫通し前記第１貫通孔および前記第２貫通孔と連通する第３貫通孔を有し、前記第１セラミックプレートは、前記第１貫通孔の周囲を囲み、前記第２貫通孔および前記第３貫通孔に挿入される第２堤部をさらに有する構成としてもよい。

【0029】

本発明の一態様においては、前記第１有機絶縁層は、５ｋＶ以上の耐電圧を有する構成としてもよい。

【0030】

本発明の一態様においては、平面視において、前記静電吸着用電極は前記第１有機絶縁層よりも小さい構成としてもよい。

【発明の効果】

【0031】

本発明によれば、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0032】

【図1】本発明の第１実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図2】本発明の第２実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図3】本発明の第３実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図4】本発明の第４実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図5】本発明の第５実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図6】本発明の第６実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図7】第６実施形態に係る静電チャック装置の一部拡大図である。

【図8】本発明の第６実施形態の変形例に係る静電チャック装置の断面図である。

【図9】本発明の第７実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図10】本発明の第８実施形態に係る静電チャック装置の断面図である。

【図11】本発明の第８実施形態の変形例に係る静電チャック装置の断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0033】

［第１実施形態］
以下、図１を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る静電チャック装置１Ａについて説明する。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。

【0034】

図１は、静電チャック装置１Ａの断面図である。図に示すように、静電チャック装置１Ａは、上面が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９とされた静電チャック部２と、静電チャック部２を所望の温度に調整する温度調節用ベース部３と、静電チャック部２と温度調節用ベース部３とを接着一体化する接着層８と、を有している。以下の説明においては、載置面１９側を「上」、温度調節用ベース部３側を「下」として示し、各構成の相対位置を表すことがある。

【0035】

静電チャック部２は、上面が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９とされた載置板（第１セラミックプレート）１１と、載置板１１の載置面１９とは反対側の面（他方側の面）に設けられた静電吸着用電極１３と、載置板１１と静電吸着用電極１３との間に設けられた第１有機絶縁層１４と、を有している。

【0036】

図に示すように、静電チャック部２の載置面１９には、直径が板状試料Ｗの厚さより小さい突起部３０が複数個形成されている。静電チャック装置１Ａは、複数の突起部３０が板状試料Ｗを支える構成になっている。

【0037】

また載置面１９の周縁には、周縁壁１７が形成されている。周縁壁１７は、突起部３０と同じ高さに形成されており、突起部３０とともに板状試料Ｗを支持する。

【0038】

載置板１１は、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）焼結体等の機械的な強度を有し、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絶縁性のセラミックス焼結体からなる。

【0039】

セラミックス焼結体中のセラミックス粒子の平均粒径は１０μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましい。静電チャック部２の載置面１９に設けられる突起部３０の形成過程でサンドブラスト加工を行う。サンドブラスト工程は、載置面１９の表面にダメージを与えて、掘削する工程であるため、突起部３０の内部にクラックが残留する。クラックは、サンドブラスト工程の後に行われるバフ研磨によって、強制的に進行され、事前に除去される。

【0040】

クラックは、セラミック焼結体中のセラミック粒子の粒界に形成される。したがって、セラミック粒子の粒径が大きい場合には、バフ研磨を経ることで、粒界に沿って大きく角部が除去される。セラミック粒子の粒径が大きくなるほど、突起部３０はより丸みを帯びた形状となる。後段において、説明するように、本実施形態の突起部３０は、高さ方向に断面積の変化がないことが好ましいため、突起部３０は丸みを帯びていないことが好ましい。セラミックス粒子の平均粒径は１０μｍ以下（より好ましくは２μｍ以下）とすることで、高さ方向に沿った断面積の変化を抑制した突起部３０を載置面１９に形成することができる。

【0041】

載置板１１の上面から静電吸着用電極１３の下面までの厚さ、即ち、静電チャック部２の厚さは、０．５ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下が好ましい。静電チャック部２の厚さが０．５ｍｍを下回ると、静電チャック部２の機械的強度を確保することができない。一方、静電チャック部２の厚さが５．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化する。また、静電チャック装置によっては、静電吸着用電極１３と温度調節用ベース部３の間にヒータを有し、ヒータにより板状試料Ｗに温度分布を形成する構成を採用することがある。このような静電チャック装置においては、静電チャック部２の厚さが５．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２の横方向の熱伝導の増加により、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になる。

【0042】

特に、載置板１１の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ１．０ｍｍ以下が好ましい。載置板１１の厚さが０．３ｍｍを下回ると、静電吸着用電極１３に印加された電圧により載置板１１の絶縁が破られ放電するおそれがある。また、載置板１１の厚さが０．３ｍｍを下回ると、加工時に破損し亀裂が発生しやすくなる。一方、１．０ｍｍを超えると、板状試料Ｗを所望の強さで十分に吸着固定することが困難となる。

【0043】

第１有機絶縁層１４は、絶縁性および耐電圧性を有する樹脂層である。第１有機絶縁層１４は、フィルム状またはシート状の形成材料を接着して形成することが好ましい。第１有機絶縁層１４は、不図示の接着層を介して載置板１１の下面に接着されている。静電吸着用電極１３に印加される高電圧に対しては、載置板１１と第１有機絶縁層１４とが協働して、絶縁破壊されないような耐電圧（絶縁破壊電圧、（単位：ｋＶ））を示す。

【0044】

第１有機絶縁層１４の厚さは、０．０５ｍｍ以上かつ０．２ｍｍ以下が好ましい。この第１有機絶縁層１４の厚さは、第１有機絶縁層１４と載置板１１とを接着する接着層、および第１有機絶縁層１４と静電吸着用電極１３とを接着する接着層を含む。第１有機絶縁層１４の厚さが０．０５ｍｍを下回ると、静電吸着用電極１３に印加された電圧により静電吸着用電極１３と載置板１１との絶縁が破られ、放電するおそれがある。一方、０．２ｍｍを超えると、静電吸着用電極１３と板状試料Ｗとの距離が離れすぎ、板状試料Ｗを所望の強さで十分に吸着固定することが困難となるおそれがある。

【0045】

第１有機絶縁層１４の絶縁破壊電圧は、５ｋＶ以上であると好ましく、１０ｋＶ以上であるとより好ましい。第１有機絶縁層１４の形成材料としては、例えば、上述した第１有機絶縁層１４の厚さにおいて、所望の絶縁破壊電圧を実現できる絶縁破壊の強さ（単位：ｋＶ／ｍｍ）を示すものを用いる。また、静電チャック装置１Ａの使用環境における温度で、劣化や変形を生じないだけの耐熱性を有するものであればよい。第１有機絶縁層１４の形成材料としては、例えばポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を挙げることができる。

【0046】

一般に、これらの形成材料は、載置板１１の形成材料であるセラミックスよりも絶縁破壊の強さが大きい。例えば、ポリイミド樹脂の絶縁破壊の強さは、３００ｋＶ／ｍｍであり、載置板１１の形成材料であるＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣの絶縁破壊の強さ（１０ｋＶ／ｍｍ）と比べると桁違いに強い。そのため、載置板１１と第１有機絶縁層１４との積層体を用いた場合、セラミックスを形成材料とする載置板１１のみを用いた場合と比べ、同じ厚さであってもより大きい絶縁破壊電圧とすることができる。

【0047】

さらに、載置板１１において、仮にピンホール欠陥を生じやすい脆弱箇所が存在していた場合、載置板１１のみを用いた構成では、静電吸着用電極１３に高電圧を印加すると、脆弱箇所にピンホールが生じやすく、絶縁破壊しやすい。

【0048】

一方、載置板１１と第１有機絶縁層１４との積層体を用いた場合には、載置板１１の脆弱箇所と第１有機絶縁層１４の脆弱箇所とが、偶発的に平面的に重なった場合にはじめて積層体全体としてピンホール欠陥が生じやすい箇所となる。そのため、載置板１１や第１有機絶縁層１４に脆弱箇所があったとしても、問題が生じにくくなる。

【0049】

第１有機絶縁層１４の面内の厚さのバラツキは５０μｍ以内が好ましく、１０μｍ以内がより好ましい。第１有機絶縁層１４の面内の厚さのバラツキが５０μｍを超えると、厚さの大小により温度分布に高低の差が生じる。その結果、第１有機絶縁層１４の厚さ調整による温度制御に悪影響を及ぼすので、好ましくない。また、吸着力が載置面１９の面内で不均一となるため好ましくない。

【0050】

第１有機絶縁層１４の熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍｋ以上が好ましく、０．１Ｗ／ｍｋ以上がより好ましい。

【0051】

熱伝導率が０．０５Ｗ／ｍｋ未満であると、静電チャック部２から温度調節用ベース部３への第２有機絶縁層７を介しての熱伝導が難くなり、冷却速度が低下するので好ましくない。

【0052】

また、第１有機絶縁層１４の熱伝導率は、載置板１１と静電吸着用電極１３との熱伝達率が＞７５０Ｗ／ｍ^２Ｋ、より好ましくは＞４０００Ｗ／ｍ^２Ｋとなるように制御されているとよい。

【0053】

静電吸着用電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを固定するための静電チャック用電極として用いられるもので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。例えば、静電吸着用電極１３は、静電吸着用電極１３が形成される階層に、所定のパターンを有する電極として設けられる。静電吸着用電極１３は、パターンを有しない、いわゆるベタ電極として設けられていても機能する。

【0054】

静電吸着用電極１３は、第１有機絶縁層１４に、静電吸着用電極１３の形成材料である非磁性の金属箔を接着する、またはスパッタや蒸着により成膜することで形成することができる。他にも、静電吸着用電極１３の形成材料である導電性材料と、有機物との複合材料を、スクリーン印刷等の塗工法を用いて塗布することにより形成することができる。

【0055】

静電吸着用電極１３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ_２Ｏ_３−Ｔａ_４Ｃ_５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ_２Ｏ_３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン（Ｙ_２Ｏ_３−Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により形成することができる。

【0056】

また、静電吸着用電極１３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）により形成することもできる。

【0057】

静電吸着用電極１３の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、５μｍ以上かつ５０μｍ以下がより好ましい。厚さが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができない。一方、厚さが１００μｍを越えると、静電吸着用電極１３と載置板１１との間の熱膨張率差に起因して、静電吸着用電極１３と載置板１１との接合界面にクラックが入り易くなる。

【0058】

静電吸着用電極１３は、平面視において第１有機絶縁層１４と同じ大きさであってもよいが、平面視において第１有機絶縁層１４よりも小さい構成としてもよい。静電吸着用電極１３をこのような構成とすることで、静電吸着用電極１３の端部から装置外側に向けた斜め上方にも第１有機絶縁層１４が存在することになる。そのため、静電吸着用電極１３の鉛直上方のみならず、静電吸着用電極１３の斜め上方にも第１有機絶縁層１４を設けることによる耐電圧の向上の効果を得ることができ、絶縁破壊を抑制することができる。

【0059】

給電用端子１５は、静電吸着用電極１３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のもので、給電用端子１５の形成材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではなく、金属材料や導電性有機材料を用いることができる。給電用端子１５の電気伝導率は、１０^４Ω・ｃｍ以下であると好ましい。

【0060】

給電用端子１５は、熱膨張係数が静電吸着用電極１３に近似したものが好ましく、例えば、静電吸着用電極１３を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料が好適に用いられる。

【0061】

給電用端子１５は、絶縁性を有する碍子２３により温度調節用ベース部３に対して絶縁されている。

【0062】

温度調節用ベース部３は、静電吸着用電極１３の載置板１１側とは反対側（静電吸着用電極１３の下方）に配置され、載置板１１を冷却して所望の温度に調整する。温度調節用ベース部３は、厚さのある円板状を呈している。また、温度調節用ベース部３は、平面視において静電チャック部２（静電吸着用電極１３および第１有機絶縁層１４）よりも大きく形成されている。

【0063】

温度調節用ベース部３としては、例えば、その内部に水を循環させる流路（図示略）が形成された水冷ベース等が好適である。

【0064】

温度調節用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン等が好適に用いられる。温度調節用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。

【0065】

第２有機絶縁層７は、絶縁性および耐電圧性を有するフィルム状またはシート状の樹脂であり、温度調節用ベース部３と静電吸着用電極１３との間に設けられている。本実施形態においては、第２有機絶縁層７は、不図示の接着層を介して温度調節用ベース部３の上面に接着されている。

【0066】

本実施形態の静電チャック装置１Ａにおいて、強い静電吸着力を得るために静電吸着用電極１３に高電圧を印加した場合、静電吸着用電極１３から上方については、載置板１１と第１有機絶縁層１４とが協働して高い耐電圧を実現している。一方で、静電吸着用電極１３に高電圧を印加すると、静電吸着用電極１３と温度調節用ベース部３との間で絶縁破壊し、放電するおそれが生じる。しかし、静電チャック装置１Ａでは、第２有機絶縁層７を設けることで、静電吸着用電極１３に印加される高電圧により、静電吸着用電極１３と温度調節用ベース部３との間で放電しないように絶縁している。

【0067】

第２有機絶縁層７は、上述した第１有機絶縁層１４と同様の構成（形成材料、厚さ）とすることができる。第１有機絶縁層１４および第２有機絶縁層７は、同じ構成であってもよく、異なる構成であってもよい。

【0068】

第１有機絶縁層１４および第２有機絶縁層７が有する接着材は、例えばポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性および絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、厚さは５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。

【0069】

接着材の面内の厚さのバラツキは１０μｍ以内が好ましい。接着材の面内の厚さのバラツキが１０μｍ以内であると、温度調節用ベース部３による静電チャック部２の温度制御の精度が面内で許容範囲に収まり、静電チャック部２の載置面１９における面内温度を均一とすることができる。

【0070】

接着層８は、静電チャック部２の下面と温度調節用ベース部３の上面との間に介在し、第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３、第２有機絶縁層７の側面を覆って、静電チャック部２と温度調節用ベース部３とを接着一体化している。また、接着層８は、熱応力の緩和作用を有する。

【0071】

接着層８の厚さは、特に限定されるものではないが、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下が好ましい。

【0072】

接着層８は、接着層８の内部、接着層８と静電チャック部２との界面、接着層８と温度調節用ベース部３との界面に空隙や欠陥が少ないことが望まれる。空隙や欠陥が形成されていると、熱伝導性が低下して板状試料Ｗの面内温度分布が均一にならない虞がある。

【0073】

接着層８は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体またはアクリル樹脂で形成されている。接着層８は、流動性ある樹脂組成物を静電チャック部２と温度調節用ベース部３の間に充填した後に加熱硬化させることで形成することが好ましい。

【0074】

また、温度調節用ベース部３の上面および静電チャック部２の下面は必ずしも平坦ではない。流動性の樹脂組成物を温度調節用ベース部３と静電チャック部２の間に充填させた後に硬化させて接着層８を形成することで、静電チャック部２と温度調節用ベース部３の凹凸に起因して接着層８に空隙が生じることを抑制できる。これにより、接着層８の熱伝導特性を面内で均一にすることが出来、静電チャック部２の均熱性を高めることが出来る。

【0075】

また、静電チャック装置１Ａには、装置全体を厚さ（高さ）方向に貫通する冷却ガス導入孔（貫通孔）１８が形成されている。冷却ガス導入孔１８からは、Ｈｅ等の冷却ガスが供給される。冷却ガスは、静電チャック部２の載置面１９と板状試料Ｗの下面との隙間を流れることで載置面１９と板状試料Ｗとの間の熱伝達率を上げることにより、板状試料Ｗの温度を下げる働きをする。載置板１１の周縁壁１７は、載置面１９と板状試料Ｗとの間に導入される冷却ガスの漏出を抑制する。

【0076】

冷却ガス導入孔１８が形成されていることに伴い、載置板１１には、載置板１１の厚さ方向に貫通する第１貫通孔１１ｈが設けられている。
また、静電吸着用電極１３は、冷却ガス導入孔１８を避けて形成されている。
また、第１有機絶縁層１４には、第１有機絶縁層１４の厚さ方向に貫通し、第１貫通孔１１ｈと連通する第２貫通孔１４ｈが設けられている。

【0077】

第２貫通孔１４ｈは、平面視で第１貫通孔１１ｈよりも大きく形成されている。静電吸着用電極１３の側面（図中、符号１３ｈで示す）および第２貫通孔１４ｈの側面は、接着層８により覆われている。

【0078】

さらに、第２有機絶縁層７には、第２有機絶縁層７の厚さ方向に貫通する貫通孔７ｈが設けられている。
本実施形態の静電チャック装置１Ａは、以上のような構成となっている。

【0079】

以上のような構成の静電チャック装置１Ａによれば、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0080】

［第２実施形態］
図２は、本発明の第２実施形態に係る静電チャック装置１Ｂの断面図であり、図１に対応する図である。本実施形態の静電チャック装置１Ｂは、第１実施形態の静電チャック装置１Ａと一部共通している。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0081】

静電チャック装置１Ｂの載置板１１は、載置板１１の下面（他方の面）１１ａの周縁部において下面１１ａを囲む第１堤部１１ｘを有している。第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３は、第１堤部１１ｘおよび下面１１ａによって形成される凹部１１０に嵌合している。

【0082】

これにより、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面は、プラズマに対する耐久性が接着層８よりも高いセラミックスで覆われることになる。そのため、静電チャック装置１Ａと比べて、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面側に存在する構成が、プラズマ環境下で劣化しにくい。したがって、静電吸着用電極１３に高電圧を印加した場合に、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面から放電しにくく、装置全体の耐電圧を向上させることができる。

【0083】

また、載置板１１は、下面１１ａにおいて第１貫通孔１１ｈの周囲を囲み、第２貫通孔１４ｈに挿入される第２堤部１１ｙをさらに有している。これにより、冷却ガス導入孔１８に面する第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面は、プラズマに対する耐久性が接着層８よりも高いセラミックスで覆われることになる。したがって、静電吸着用電極１３に高電圧を印加した場合に、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面から放電しにくく、装置全体の耐電圧を向上させることができる。

【0084】

このような第１堤部１１ｘおよび第２堤部１１ｙを有する載置板１１は、例えば、セラミックプレートを座繰り加工して凹部１１０を形成することで成形可能である。このように成形した載置板１１に対し、凹部１１０の平面視形状に応じて成形した第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３を貼合することで、静電チャック部２を形成することができる。第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３は、順次貼合してもよく、第１有機絶縁層１４と静電吸着用電極１３とが予め積層されたものを貼合してもよい。

【0085】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｂであっても、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0086】

［第３実施形態］
図３は、本発明の第３実施形態に係る静電チャック装置１Ｃの断面図であり、図１に対応する図である。上述の実施形態の説明において既出の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0087】

静電チャック装置１Ｃの載置板１１は、載置板１１の下面１１ａの周縁部において下面１１ａを囲む第１堤部１１ｘを有している。第１堤部１１ｘは、第２有機絶縁層７に接して設けられている。そのため、第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３および接着層８は、載置板１１および第２有機絶縁層７に囲まれた空間に封止されている。

【0088】

静電チャック装置１Ｃにおいては、第２有機絶縁層７は、平面視において載置板１１と同形状となるように設けられている。第１堤部１１ｘは、第２有機絶縁層７の載置板１１側の面７ａに接して設けられている。例えば、第１堤部１１ｘは、第２有機絶縁層７の面７ａに設けられた不図示の接着層を介して接着されている。

【0089】

このような構成の静電チャック装置１Ｃでは、第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３および接着層８の側面は、プラズマに対する耐久性が接着層８よりも高いセラミックスで覆われることになる。したがって、静電吸着用電極１３に高電圧を印加した場合に、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面から放電しにくく、装置全体の耐電圧を向上させることができる。

【0090】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｃであっても、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0091】

静電チャック装置１Ｃにおいては、第１堤部１１ｘは、第２有機絶縁層７の載置板１１側の面７ａに接して設けられていることとしたが、第２有機絶縁層７も凹部１１０に嵌合していることとしてもよい。

【0092】

また、静電チャック装置１Ｃにおいて、載置板１１は、下面１１ａに第２堤部１１ｙをさらに有していることとしてもよい。

【0093】

［第４実施形態］
図４は、本発明の第４実施形態に係る静電チャック装置１Ｄの断面図であり、図１に対応する図である。上述の実施形態の説明において既出の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0094】

静電チャック装置１Ｄの載置板１１は、載置板１１の下面１１ａの周縁部において下面１１ａを囲む第１堤部１１ｘを有している。第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３は、第１堤部１１ｘおよび下面１１ａによって形成される凹部１１０に嵌合している。

【0095】

静電チャック装置１Ｄが有する第１堤部１１ｘは、下面１１ａからの高さが第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の合計の厚さと同程度となっている。そのため、静電チャック装置１Ｄでは、第１〜第３実施形態の静電チャック装置１Ａ〜１Ｃと異なり、第１堤部１１ｘおよび静電吸着用電極１３は、接着層８を介することなく第２有機絶縁層７に接して設けられている。例えば、第１堤部１１ｘおよび静電吸着用電極１３は、第２有機絶縁層７の面７ａに設けられた不図示の接着層を介して接着されている。

【0096】

これにより、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３は、載置板１１および第２有機絶縁層７に囲まれた空間に封止されている。また、接着層８を用いないことにより、接着層８を形成する際の塗りムラを考慮する必要が無くなり、板状試料Ｗの面内温度分布を均一に制御しやすくなる。

【0097】

第１有機絶縁層１４と静電吸着用電極１３とが、シート状の接着材（シート接着材）を介して貼合されている場合、静電吸着用電極１３の厚さが１０μｍ以下であれば、シート接着材が変形することにより、静電吸着用電極１３と冷却ガス導入孔１８との間にシート接着材が配置される。これにより、静電吸着用電極１３と冷却ガス導入孔１８との間が電気的に絶縁される。
第２有機絶縁層７と静電吸着用電極１３とが、シート状の接着材（シート接着材）を介して貼合されている場合であっても同様である。
静電吸着用電極１３の厚さが１０μｍを超える場合は、静電吸着用電極１３のパターンに合わせて、静電吸着用電極１３のパターンの隙間を埋める絶縁層を配置する。このような絶縁層は、例えば、絶縁シートを静電吸着用電極１３のパターンと相補的なパターンに加工し、配置することで得られる。
これにより、静電チャック部２の内部に空隙が残存することなくなるため、破損を抑制することができる。

【0098】

第３有機絶縁層１６の形成材料は、上述した第１有機絶縁層１４や第２有機絶縁層７と同様のものを用いることができる。第３有機絶縁層１６の形成材料は、第１有機絶縁層１４および第２有機絶縁層７と、同じでもよく異なっていてもよい。また、第３有機絶縁層１６が有する接着材は、上述した第１有機絶縁層１４や第２有機絶縁層７が有する接着材と同様の構成（形成材料、厚さ）とすることができる。

【0099】

これにより、静電吸着用電極１３は、周囲を、載置板１１、第１有機絶縁層１４、第２有機絶縁層７および第３有機絶縁層１６で囲まれることとなる。

【0100】

このような構成の静電チャック装置１Ｄでは、静電吸着用電極１３の周囲は、耐電圧が高い第１〜第３有機絶縁層およびプラズマに対する耐久性が接着層８よりも高いセラミックスで囲まれることとなる。そのため、プラズマに対する劣化を抑制すると共に、装置全体の耐電圧を向上させることができる。

【0101】

冷却ガス導入孔１８に面する第１有機絶縁層１４や第３有機絶縁層１６は、載置板１１を構成するセラミックスと比べると、プラズマに対する耐久性が低い樹脂を形成材料としている。

【0102】

しかし、冷却ガス導入孔１８は、静電チャック装置１Ｄの使用時には、載置面１９に載置された板状試料Ｗで覆われるため、使用時のプラズマに直接曝されない。

【0103】

また、プラズマを用いて載置面１９をドライクリーニングする際には、冷却ガス導入孔１８はプラズマに曝されるが、ドライクリーニングでは、プラズマＣＶＤやエッチング等で使用するプラズマよりも弱いプラズマを用いて、載置面１９の表面の異物を除去する。
そのため、冷却ガス導入孔１８は、第１堤部１１ｘで覆われた静電チャック部２の外周側の側面よりもプラズマによる劣化が進行しにくい。

【0104】

加えて、ドライクリーニング時に冷却ガス導入孔１８から少量の冷却ガスを流出させることで、冷却ガス導入孔１８の内部への侵入を抑制することができる。

【0105】

そのため、第１有機絶縁層１４や第３有機絶縁層１６は、冷却ガス導入孔１８に面する部分についてプラズマによる劣化を過度に憂慮することなく、静電吸着用電極１３を絶縁する部材として採用することができる。

【0106】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｄであっても、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0107】

［第５実施形態］
図５は、本発明の第５実施形態に係る静電チャック装置１Ｅの断面図であり、図１に対応する図である。上述の実施形態の説明において既出の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0108】

静電チャック装置１Ｅの載置板１１は、載置板１１の下面１１ａの周縁部において下面１１ａを囲む第１堤部１１ｘを有している。第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３および第２有機絶縁層７は、第１堤部１１ｘおよび下面１１ａによって形成される凹部１１０に嵌合している。

【0109】

第１有機絶縁層１４が有する第２貫通孔１４ｈは、載置板１１が有する第１貫通孔１１ｈと同じ大きさである。静電吸着用電極１３と冷却ガス導入孔１８との間には、冷却ガス導入孔１８の周囲を囲む第３有機絶縁層１６が設けられている。

【0110】

このような構成の載置板１１、静電吸着用電極１３、第１有機絶縁層１４、第２有機絶縁層７および第３有機絶縁層１６は、例えば、互いに接着材を介して接着されている。接着材としては、上述したものを用いることができる。これにより、載置板１１および第２有機絶縁層７に囲まれた空間に第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３が封止され、静電チャック部材２０を構成している。

【0111】

静電チャック部材２０は、接着層８を介して温度調節用ベース部３に接着されている。
例えば、第２有機絶縁層７の下面にシート状またはフィルム状の接着材を付して温度調節用ベース部３に接着することで、温度調節用ベース部３に静電チャック部材２０を接着することも可能である。しかし、接着層８を介して温度調節用ベース部３に静電チャック部材２０を接着する場合、静電チャック部材２０の下面に、段差が形成されていたとしても接着層８により平坦化することができる。例えば、載置板１１の座繰り加工時の公差により、静電チャック部材２０の下面が平坦にならない場合であっても、良好に静電チャック装置１Ｅを製造することができる。

【0112】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｅであっても、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0113】

［第６実施形態］
図６は、本発明の第６実施形態に係る静電チャック装置１Ｆの断面図であり、図１に対応する図である。上述の実施形態の説明において既出の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0114】

静電チャック装置１Ｆの載置板１１は、載置板１１の下面１１ａの周縁部において下面１１ａを囲む第１堤部１１ｘを有している。第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３は、第１堤部１１ｘおよび下面１１ａによって形成される凹部１１０に嵌合し、下面１１ａから第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３の順に積層している。

【0115】

また、凹部１１０には第２有機絶縁層７が嵌合している。第２有機絶縁層７は、第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３を覆って凹部１１０内に形成された接着層８を介して接着されている。

【0116】

さらに、第１堤部１１ｘの下端部では、外側面１１ｂから外側に張り出した外周部１１ｚが形成されている。外周部１１ｚは、温度調節用ベース部３の表面３ａを覆っている。

【0117】

図７に示すように、静電チャック装置１Ｆにおいて、外周部１１ｚが表面を覆う温度調節用ベース部３の表面３ａには、フォーカスリング４０が配置される。フォーカスリング４０は、静電チャック装置をプラズマ工程にて用いるときに、発生するプラズマが板状試料Ｗの中心へ集中したり、逆に外周へ拡散したりすることを抑制し、均一なプラズマを発生させるために設けられる。

【0118】

静電吸着用電極１３に高電圧を印加すると、静電チャック部２とフォーカスリング４０との間でアーク放電を生じることがある。そこで、本実施形態の静電チャック装置１Ｆでは、セラミックスを形成材料とする載置板１１の第１堤部１１ｘと外周部１１ｚにより、フォーカスリング４０が面する部分を覆う構成としている。これにより、接着層、接着材、有機絶縁層などの有機物が、生じるアークに曝されることが無く、劣化を抑制することができる。

【0119】

図８に示す静電チャック装置１Ｇのように、載置板１１は、下面１１ａに第２堤部１１ｙをさらに有していることとしてもよい。このような構成の静電チャック装置１Ｆでは、静電吸着用電極１３に高電圧を印加した場合に、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面から放電しにくく、装置全体の耐電圧を向上させることができる。

【0120】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｆおよび静電チャック装置１Ｇであっても、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0121】

［第７実施形態］
図９は、本発明の第７実施形態に係る静電チャック装置１Ｈの断面図であり、図１に対応する図である。上述の実施形態の説明において既出の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0122】

静電チャック部２は、上面が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９とされた載置板（第１セラミックプレート）１１と、載置板１１の載置面１９とは反対側の面（他方側の面）に設けられた静電吸着用電極１３と、載置板１１と静電吸着用電極１３との間に設けられた第１有機絶縁層１４と、静電吸着用電極１３と第１有機絶縁層１４との間に設けられた支持板（第２セラミックプレート）１２と、を有している。

【0123】

載置板１１および支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状の部材である。載置板１１および支持板１２は、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）焼結体、立方晶系ガーネット型の酸化イットリウムアルミニウム（イットリウムアルミニウムガーネット：５Ａｌ_２Ｏ_３・３Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ）焼結体等の機械的な強度を有し、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絶縁性のセラミックス焼結体を形成材料としている。

【0124】

載置板１１と支持板１２とは、形成材料が同じであってもよい。例えば、載置板１１と支持板１２とをＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を用いて形成する構成が挙げられる。

【0125】

また、載置板１１と支持板１２とは、形成材料が異なっていてもよい。載置板１１と支持板１２との形成材料を異ならせる場合、各部材に求められる要求物性に応じて適切な形成材料を選択するとよい。

【0126】

例えば、装置の使用中にプラズマに曝される載置板１１は、上述した形成材料のうち相対的に耐プラズマ性が高いＡｌ_２Ｏ_３焼結体、Ｙ_２Ｏ_３焼結体、ＹＡＧ焼結体等を用いて形成し、支持板１２は、載置板１１ほどは耐プラズマ性が要求されないことから誘電率が高いＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣ複合焼結体を用いて形成するとよい。このような構成とすることで、載置板１１によって耐プラズマ性を向上させつつ、静電チャック部２を薄く構成することができるため、板状試料Ｗに及ぼす吸着力を少なくとも維持することができる。

【0127】

載置板１１および支持板１２の厚さは、０．２ｍｍ以上かつ０．５ｍｍ以下が好ましい。載置板１１および支持板１２の厚さが０．２ｍｍを下回ると、静電吸着用電極１３に印加された電圧により載置板１１および支持板１２の絶縁が破られ放電するおそれがある。
一方、０．５ｍｍを超えると、板状試料Ｗを所望の強さで十分に吸着固定することが困難となるおそれがある。載置板１１と支持板１２との合計の厚さは、０．４ｍｍ以上且つ１．０ｍｍ以下が好ましい。

【0128】

第１有機絶縁層１４の厚さは、０．０２５ｍｍ以上が好ましい。第１有機絶縁層１４の厚さの上限値は、例えば０．５ｍｍである。この第１有機絶縁層１４の厚さは、第１有機絶縁層１４と載置板１１とを接着する接着層、および第１有機絶縁層１４と静電吸着用電極１３とを接着する接着層を含む。第１有機絶縁層１４の厚さが０．０２５ｍｍを下回ると、静電吸着用電極１３に印加された電圧により静電吸着用電極１３と載置板１１の絶縁が破られ、放電するおそれがある。一方、０．５ｍｍを超えると、静電吸着用電極１３と板状試料Ｗとの距離が離れすぎ、板状試料Ｗを所望の強さで十分に吸着固定することが困難となるおそれがある。

【0129】

一般に、上述した第１有機絶縁層１４の形成材料は、載置板１１および支持板１２の形成材料であるセラミックスよりも絶縁破壊の強さが大きい。例えば、ポリイミド樹脂の絶縁破壊の強さは、３００ｋＶ／ｍｍであり、載置板１１および支持板１２の形成材料であるＡｌ_２Ｏ_３−ＳｉＣの絶縁破壊の強さ（１０ｋＶ／ｍｍ）と比べると桁違いに強い。そのため、静電チャック部２に載置板１１、第１有機絶縁層１４および支持板１２の積層体を用いた場合、セラミックスを形成材料とする載置板１１のみを用いた場合と比べ、同じ厚さであってもより大きい絶縁破壊電圧とすることができる。

【0130】

一方、載置板１１、第１有機絶縁層１４および支持板１２の積層体を用いた場合には、載置板１１の脆弱箇所と第１有機絶縁層１４の脆弱箇所と支持板１２の脆弱箇所とが、偶発的に平面的に重なった場合にはじめて、前記脆弱箇所が重なった部分が積層体全体としてピンホール欠陥が生じやすい箇所となる。そのため、載置板１１や支持板１２や第１有機絶縁層１４に脆弱箇所があったとしても、問題が生じにくくなる。

【0131】

静電吸着用電極１３は、支持板１２に、静電吸着用電極１３の形成材料である非磁性の金属箔を接着する、またはスパッタや蒸着により成膜することで形成することができる。他にも、静電吸着用電極１３の形成材料である導電性材料と、有機物との複合材料を、スクリーン印刷等の塗工法を用いて塗布することにより形成することができる。

【0132】

静電吸着用電極１３の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下がより好ましい。厚さが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができない。一方、厚さが１００μｍを越えると、静電吸着用電極１３と支持板１２との間の熱膨張率差に起因して、静電吸着用電極１３と支持板１２との接合界面にクラックが入り易くなる。

【0133】

このような厚さの静電吸着用電極１３は、静電吸着用電極１３の形成材料からなる薄膜を接着後に成形することのほか、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、スクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。

【0134】

温度調節用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が好適に用いられる。温度調節用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。

【0135】

第２有機絶縁層７は、上述した第１有機絶縁層１４と同様の構成（形成材料、厚さ）とすることができる。例えば、第２有機絶縁層７の厚さは、０．０５ｍｍ以上が好ましい。
第２有機絶縁層７の厚さの上限値は、例えば０．５ｍｍである。第１有機絶縁層１４および第２有機絶縁層７は、同じ構成であってもよく、異なる構成であってもよい。

【0136】

接着層８は、静電チャック部２の下面と温度調節用ベース部３の上面との間に介在し、静電吸着用電極１３、第２有機絶縁層７の側面を覆って、静電チャック部２と温度調節用ベース部３とを接着一体化している。また、接着層８は、熱応力の緩和作用を有する。

【0137】

冷却ガス導入孔１８が形成されていることに伴い、載置板１１には、載置板１１の厚さ方向に貫通する第１貫通孔１１ｈが設けられている。
また、静電吸着用電極１３は、冷却ガス導入孔１８を避けて形成されている。
また、第１有機絶縁層１４には、第１有機絶縁層１４の厚さ方向に貫通し、第１貫通孔１１ｈと連通する第２貫通孔１４ｈが設けられている。
また、支持板１２には、支持板１２の厚さ方向に貫通し、第１貫通孔１１ｈおよび第２貫通孔１４ｈと連通する第３貫通孔１２ｈが設けられている。

【0138】

第２貫通孔１４ｈおよび第３貫通孔１２ｈは、第１貫通孔１１ｈと同じ大きさである。
静電吸着用電極１３の側面（図中、符号１３ｈで示す）の側面は、接着層８により覆われている。
本実施形態の静電チャック装置１Ｈは、以上のような構成となっている。

【0139】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｈによれば、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0140】

［第８実施形態］
図１０は、本発明の第８実施形態に係る静電チャック装置１Ｉの断面図であり、図１に対応する図である。上述の実施形態の説明において既出の構成要素については、同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

【0141】

静電チャック装置１Ｉの載置板１１は、載置板１１の下面（他方の面）１１ａの周縁部において下面１１ａを囲む第１堤部１１ｘを有している。第１有機絶縁層１４、支持板１２および静電吸着用電極１３は、この順に、第１堤部１１ｘおよび下面１１ａによって形成される凹部１１０に嵌合している。

【0142】

また、第１有機絶縁層１４が有する第２貫通孔１４ｈおよび支持板１２が有する第３貫通孔１２ｈは、第１貫通孔１１ｈよりも大きく形成されている。また、静電吸着用電極１３の側面１３ｈは、冷却ガス導入孔１８と離間している。載置板１１は、下面１１ａにおいて第１貫通孔１１ｈの周囲を囲み、第２貫通孔１４ｈおよび第３貫通孔１２ｈに挿入される第２堤部１１ｙをさらに有している。これにより、冷却ガス導入孔１８に面する第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面は、プラズマに対する耐久性が接着層８よりも高いセラミックスで覆われることになる。したがって、静電吸着用電極１３に高電圧を印加した場合に、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３の側面から放電しにくく、装置全体の耐電圧を向上させることができる。

【0143】

さらに、第１有機絶縁層１４は、載置板１１および支持板１２に囲まれた空間に封止されている。すなわち、第１有機絶縁層１４は、全周がセラミックスで覆われることになる。そのため、第１有機絶縁層１４は、プラズマによる劣化が限りなく小さく抑制される。

【0144】

図１１に示す静電チャック装置１Ｊのように、凹部１１０においては、下面１１ａから順に第１有機絶縁層１４、静電吸着用電極１３、支持板１２が順に積層する構成としてもよい。このような構成の静電チャック装置１Ｊにおいては、第１有機絶縁層１４および静電吸着用電極１３は、順次貼合してもよく、第１有機絶縁層１４と静電吸着用電極１３とが予め積層されたものを貼合してもよい。このような構成の場合、静電吸着用電極１３と支持板１２とは、例えばシート状の接着材（シート接着材）を介して貼合されている。

【0145】

静電吸着用電極１３が所定のパターンを有する電極として形成されている場合、静電吸着用電極１３の厚さが１０μｍ以下であれば、シート接着材が変形することにより、静電吸着用電極１３が有するパターンの隙間にシート接着材が配置される。
静電吸着用電極１３の厚さが１０μｍを超える場合は、静電吸着用電極１３のパターンに合わせて、静電吸着用電極１３のパターンの隙間を埋める絶縁層を配置する。このような絶縁層は、例えば、絶縁シートを静電吸着用電極１３のパターンと相補的なパターンに加工し、配置することで得られる。
これにより、静電チャック部２の内部に空隙が残存することなくなるため、破損を抑制することができる。

【0146】

以上のような構成の静電チャック装置１Ｉおよび静電チャック装置１Ｊであっても、耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【0147】

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。

【産業上の利用可能性】

【0148】

耐電圧が高い新規な静電チャック装置を提供することができる。

【符号の説明】

【0149】

１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ，１Ｅ，１Ｆ，１Ｈ，１Ｉ，１Ｊ 静電チャック装置
２ 静電チャック部
３ 温度調節用ベース部
３ａ 表面
７ 第２有機絶縁層
７ａ 面
７ｈ 貫通孔
８ 接着層
Ｗ 板状試料
１１ 載置板（第１セラミックプレート）
１１ａ 下面（他方の面）
１１ｂ 外側面
１１ｈ 第１貫通孔
１１ｘ 第１堤部
１１ｙ 第２堤部
１１ｚ 外周部
１２ 支持板（第２セラミックプレート）
１２ｈ 第３貫通孔
１３ 静電吸着用電極
１４ 第１有機絶縁層
１４ｈ 第２貫通孔
１６ 第３有機絶縁層
１８ 冷却ガス導入孔（貫通孔）
１９ 載置面
２０ 静電チャック部材
１１０ 凹部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】