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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】公開特許公報(A)
(11)【公開番号】P2024093274
(43)【公開日】2024-07-09
(54)【発明の名称】静電チャック装置
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240702BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 R
【審査請求】未請求
【請求項の数】15
【出願形態】ＯＬ
(21)【出願番号】P 2022209541
(22)【出願日】2022-12-27
(71)【出願人】
【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
(72)【発明者】
【氏名】乾 敏祥
(72)【発明者】
【氏名】金原 勇貴
(72)【発明者】
【氏名】一由 拓
(72)【発明者】
【氏名】菅又 徹
【テーマコード（参考）】
5F131
【Ｆターム（参考）】
5F131AA02
5F131AA03
5F131AA32
5F131AA40
5F131BA03
5F131BA04
5F131BA19
5F131BA23
5F131CA03
5F131CA06
5F131EA03
5F131EB11
5F131EB81
5F131EB82
5F131EB84
(57)【要約】
【課題】冷却効率を高めた静電チャック装置を提供する。
【解決手段】厚さ方向の一方側を向く載置面で板状試料を支持するとともに静電吸着用内部電極を内蔵するプレート状の静電チャック部と、厚さ方向の他方側から静電チャック部を支持し静電チャック部を冷却するベース部と、静電チャック部とベース部との間に位置し静電チャック部とベース部とを固定する第１接着部を有する接着層と、筒状の絶縁碍子と、を備え、静電チャック部には、厚さ方向に沿って延びる第１貫通孔が設けられ、ベース部には、厚さ方向に沿って延びて第１貫通孔と連通する第２貫通孔が設けれ、第２貫通孔には、絶縁碍子が配置され、ベース部は、静電チャック部と対向する対向面を有し、第２貫通孔の開口に位置し対向面と連なる湾曲面と、を有する、静電チャック装置。
【選択図】図２
【解決手段】厚さ方向の一方側を向く載置面で板状試料を支持するとともに静電吸着用内部電極を内蔵するプレート状の静電チャック部と、厚さ方向の他方側から静電チャック部を支持し静電チャック部を冷却するベース部と、静電チャック部とベース部との間に位置し静電チャック部とベース部とを固定する第１接着部を有する接着層と、筒状の絶縁碍子と、を備え、静電チャック部には、厚さ方向に沿って延びる第１貫通孔が設けられ、ベース部には、厚さ方向に沿って延びて第１貫通孔と連通する第２貫通孔が設けれ、第２貫通孔には、絶縁碍子が配置され、ベース部は、静電チャック部と対向する対向面を有し、第２貫通孔の開口に位置し対向面と連なる湾曲面と、を有する、静電チャック装置。
【選択図】図２
【特許請求の範囲】
【請求項1】
厚さ方向の一方側を向く載置面で板状試料を支持するとともに静電吸着用内部電極を内蔵するプレート状の静電チャック部と、
前記厚さ方向の他方側から前記静電チャック部を支持し前記静電チャック部を冷却するベース部と、
前記静電チャック部と前記ベース部との間に位置し前記静電チャック部と前記ベース部とを固定する第１接着部を有する接着層と、
筒状の絶縁碍子と、を備え、
前記静電チャック部には、前記厚さ方向に沿って延びる第１貫通孔が設けられ、
前記ベース部には、前記厚さ方向に沿って延びて前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が設けれ、
前記第２貫通孔には、前記絶縁碍子が配置され、
前記ベース部は、
前記静電チャック部と対向する対向面を有し、
前記第２貫通孔の開口に位置し前記対向面と連なる湾曲面と、を有する、
静電チャック装置。
前記厚さ方向の他方側から前記静電チャック部を支持し前記静電チャック部を冷却するベース部と、
前記静電チャック部と前記ベース部との間に位置し前記静電チャック部と前記ベース部とを固定する第１接着部を有する接着層と、
筒状の絶縁碍子と、を備え、
前記静電チャック部には、前記厚さ方向に沿って延びる第１貫通孔が設けられ、
前記ベース部には、前記厚さ方向に沿って延びて前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が設けれ、
前記第２貫通孔には、前記絶縁碍子が配置され、
前記ベース部は、
前記静電チャック部と対向する対向面を有し、
前記第２貫通孔の開口に位置し前記対向面と連なる湾曲面と、を有する、
静電チャック装置。
【請求項2】
前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、前記静電吸着用内部電極の厚さ寸法よりも大きい、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項3】
前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、前記第１接着部の厚さ寸法よりも大きい、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項4】
前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、１０μｍ以上である、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項5】
前記接着層は、前記湾曲面の全体を覆う、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項6】
前記絶縁碍子の前記厚さ方向の一方側の端面は、前記湾曲面と前記第２貫通孔の前記厚さ方向の他方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、
前記接着層は、前記絶縁碍子の前記端面と前記静電チャック部との間に位置する第２接着部を有する、
請求項５に記載の静電チャック装置。
前記接着層は、前記絶縁碍子の前記端面と前記静電チャック部との間に位置する第２接着部を有する、
請求項５に記載の静電チャック装置。
【請求項7】
前記第２接着部の厚さ寸法は、前記第１接着部の厚さ寸法の２倍以上である、
請求項６に記載の静電チャック装置。
請求項６に記載の静電チャック装置。
【請求項8】
前記第２貫通孔の径方向における前記第２接着部の寸法は、前記第１接着部の厚さ寸法よりも大きい、
請求項６に記載の静電チャック装置。
請求項６に記載の静電チャック装置。
【請求項9】
前記接着層は、前記第２貫通孔の内周面と前記絶縁碍子の外周面の間に介在し前記絶縁碍子を前記第２貫通孔の内周面に固定する第３接着部を有する、
請求項５に記載の静電チャック装置。
請求項５に記載の静電チャック装置。
【請求項10】
前記絶縁碍子の内部の体積は、前記第１貫通孔の内部の体積の５倍以上である、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項11】
前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａよりも大きい、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項12】
前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａの２倍以上である、
請求項１１に記載の静電チャック装置。
請求項１１に記載の静電チャック装置。
【請求項13】
前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、１．５μｍ以上であり、
前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以下である、
請求項１１に記載の静電チャック装置。
前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以下である、
請求項１１に記載の静電チャック装置。
【請求項14】
前記絶縁碍子の内周面には、前記厚さ方向の一方側に向かうに従い直径を小さくするテーパ面が設けられる、
請求項１に記載の静電チャック装置。
請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項15】
前記対向面と前記第２貫通孔の内周面との境界部には、面取り部が設けられ、
前記湾曲面は、前記対向面と前記面取り部とに連なる、
請求項１に記載の静電チャック装置。
前記湾曲面は、前記対向面と前記面取り部とに連なる、
請求項１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。
【背景技術】
【0002】
半導体製造装置においては、ウエハやガラス基板などの板状試料をチャック面に固定する静電チャック装置が使用されている。静電チャック装置は、静電吸着機構を有する静電チャック部と、静電チャック部を冷却するベース部と、静電チャック部とベース部とを接着する接着層と、を有する。このような静電チャック装置には、冷却ガスを導入するための貫通孔が設けられている（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【特許文献1】特開２００４－３１６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
冷却ガスによる冷却効率を高めるためには、例えば、貫通孔を大きくしてベース部における冷却ガスの吸熱量を多くすることなどが考えられる。しかしながら、この場合には、貫通孔が大きくなることでベース部や静電チャック部からの放電が生じやすくなるなどの問題が生じうる。すなわち、冷却ガスによる板状試料の冷却効率を高めるためには、このような問題を解決する必要がある。
【0005】
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、放電を抑制し冷却効率を高めた静電チャック装置を提供することを目的の一つとする。
【課題を解決するための手段】
【0006】
上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の態様を包含する。以下の発明は２つ以上を互いに組み合わせてもよい。
［１］ 厚さ方向の一方側を向く載置面で板状試料を支持するとともに静電吸着用内部電極を内蔵するプレート状の静電チャック部と、前記厚さ方向の他方側から前記静電チャック部を支持し前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部との間に位置し前記静電チャック部と前記ベース部とを固定する第１接着部を有する接着層と、筒状の絶縁碍子と、を備え、前記静電チャック部には、前記厚さ方向に沿って延びる第１貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記厚さ方向に沿って延びて前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が設けれ、前記第２貫通孔には、前記絶縁碍子が配置され、前記ベース部は、前記静電チャック部と対向する対向面を有し、前記第２貫通孔の開口に位置し前記対向面と連なる湾曲面と、を有する、静電チャック装置。
［２］ 前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、前記静電吸着用内部電極の厚さ寸法よりも大きい、［１］の静電チャック装置。
［３］ 前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、前記第１接着部の厚さ寸法よりも大きい、［１］又は［２］の静電チャック装置。
［４］ 前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、１０μｍ以上である、［１］～［３］の何れか一項の静電チャック装置。
［５］ 前記接着層は、前記湾曲面の全体を覆う、［１］～［４］の何れか一項の静電チャック装置。
［６］ 前記絶縁碍子の前記厚さ方向の一方側の端面は、前記湾曲面と前記第２貫通孔の前記厚さ方向の他方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、接着層は、前記絶縁碍子の前記端面と前記静電チャック部との間に位置する第２接着部を有する、［５］に記載の静電チャック装置。
［７］ 前記第２接着部の厚さ寸法は、前記第１接着部の厚さ寸法の２倍以上である、［６］に記載の静電チャック装置。
［８］ 前記第２貫通孔の径方向における前記第２接着部の寸法は、前記第１接着部の厚さよりも大きい、［６］又は［７］に記載の静電チャック装置。
［９］ 前記接着層は、前記第２貫通孔の内周面と前記絶縁碍子の外周面の間に介在し前記絶縁碍子を前記第２貫通孔の内周面に固定する第３接着部を有する、［５］～［８］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１０］ 前記絶縁碍子の内部の体積は、前記第１貫通孔の内部の体積の５倍以上である、［１］～［９］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１１］ 前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａよりも大きい、［１］～［１０］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１２］ 前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａの２倍以上である、［１１］に記載の静電チャック装置。
［１３］ 前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、１．５μｍ以上であり、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以下である、［１１］または［１２］に記載の静電チャック装置。
［１４］ 前記絶縁碍子の内周面には、前記厚さ方向の一方側に向かうに従い直径を小さくするテーパ面が設けられる、［１］～［１３］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１５］ 前記対向面と前記第２貫通孔の内周面との境界部には、面取り部が設けられ、前記湾曲面は、前記対向面と前記面取り部とに連なる、［１］～［１４］の何れか一項の静電チャック装置。
［１］ 厚さ方向の一方側を向く載置面で板状試料を支持するとともに静電吸着用内部電極を内蔵するプレート状の静電チャック部と、前記厚さ方向の他方側から前記静電チャック部を支持し前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部との間に位置し前記静電チャック部と前記ベース部とを固定する第１接着部を有する接着層と、筒状の絶縁碍子と、を備え、前記静電チャック部には、前記厚さ方向に沿って延びる第１貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記厚さ方向に沿って延びて前記第１貫通孔と連通する第２貫通孔が設けれ、前記第２貫通孔には、前記絶縁碍子が配置され、前記ベース部は、前記静電チャック部と対向する対向面を有し、前記第２貫通孔の開口に位置し前記対向面と連なる湾曲面と、を有する、静電チャック装置。
［２］ 前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、前記静電吸着用内部電極の厚さ寸法よりも大きい、［１］の静電チャック装置。
［３］ 前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、前記第１接着部の厚さ寸法よりも大きい、［１］又は［２］の静電チャック装置。
［４］ 前記第２貫通孔の中心軸線に沿う断面における前記湾曲面の曲率半径は、１０μｍ以上である、［１］～［３］の何れか一項の静電チャック装置。
［５］ 前記接着層は、前記湾曲面の全体を覆う、［１］～［４］の何れか一項の静電チャック装置。
［６］ 前記絶縁碍子の前記厚さ方向の一方側の端面は、前記湾曲面と前記第２貫通孔の前記厚さ方向の他方側の端部よりも前記厚さ方向の他方側に位置し、接着層は、前記絶縁碍子の前記端面と前記静電チャック部との間に位置する第２接着部を有する、［５］に記載の静電チャック装置。
［７］ 前記第２接着部の厚さ寸法は、前記第１接着部の厚さ寸法の２倍以上である、［６］に記載の静電チャック装置。
［８］ 前記第２貫通孔の径方向における前記第２接着部の寸法は、前記第１接着部の厚さよりも大きい、［６］又は［７］に記載の静電チャック装置。
［９］ 前記接着層は、前記第２貫通孔の内周面と前記絶縁碍子の外周面の間に介在し前記絶縁碍子を前記第２貫通孔の内周面に固定する第３接着部を有する、［５］～［８］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１０］ 前記絶縁碍子の内部の体積は、前記第１貫通孔の内部の体積の５倍以上である、［１］～［９］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１１］ 前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａよりも大きい、［１］～［１０］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１２］ 前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａの２倍以上である、［１１］に記載の静電チャック装置。
［１３］ 前記絶縁碍子の内周面の算術平均粗さＲａは、１．５μｍ以上であり、前記第１貫通孔の内周面の算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以下である、［１１］または［１２］に記載の静電チャック装置。
［１４］ 前記絶縁碍子の内周面には、前記厚さ方向の一方側に向かうに従い直径を小さくするテーパ面が設けられる、［１］～［１３］の何れか一項に記載の静電チャック装置。
［１５］ 前記対向面と前記第２貫通孔の内周面との境界部には、面取り部が設けられ、前記湾曲面は、前記対向面と前記面取り部とに連なる、［１］～［１４］の何れか一項の静電チャック装置。
【発明の効果】
【0007】
本発明によれば、放電を抑制し冷却効率を高めた静電チャック装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【0008】
【発明を実施するための形態】
【0009】
以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
【0010】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の静電チャック装置１の断面図である。また、図２は、図１の領域ＩＩの拡大図である。
静電チャック装置１は、静電チャック部２とベース部３と接着層４と絶縁碍子４０とを有する。静電チャック部２は、プレート状であり、厚さ方向Ｚの一方側を向く載置面２ａで板状試料Ｗを支持する。静電チャック部２は、内蔵する静電吸着用内部電極１３によって板状試料Ｗを吸着する。ベース部３は、厚さ方向Ｚの他方側から静電チャック部２を支持する。ベース部３は、静電チャック部２を冷却する。接着層４は、ベース部３と、静電チャック部２とベース部３との間に位置する。絶縁碍子４０は、筒状であり、ベース部３に固定される。
図１は、第１実施形態の静電チャック装置１の断面図である。また、図２は、図１の領域ＩＩの拡大図である。
静電チャック装置１は、静電チャック部２とベース部３と接着層４と絶縁碍子４０とを有する。静電チャック部２は、プレート状であり、厚さ方向Ｚの一方側を向く載置面２ａで板状試料Ｗを支持する。静電チャック部２は、内蔵する静電吸着用内部電極１３によって板状試料Ｗを吸着する。ベース部３は、厚さ方向Ｚの他方側から静電チャック部２を支持する。ベース部３は、静電チャック部２を冷却する。接着層４は、ベース部３と、静電チャック部２とベース部３との間に位置する。絶縁碍子４０は、筒状であり、ベース部３に固定される。
【0011】
以下、本実施形態の静電チャック装置１の各部について詳細に説明する。
本明細書において、静電チャック部２の厚さ方向Ｚを基準に各部の説明を行う。すなわち、静電チャック部２の載置面２ａが向く方向を厚さ方向Ｚの一方側とし、その反対側を厚方向の他方側と呼ぶ。また、本明細書において、厚さ方向Ｚの一方側を上側に向けた姿勢で、静電チャック装置１の相対的な位置関係を説明する場合がある。以下の説明における上下方向は、静電チャック装置１の使用時の姿勢の一例における方向であって、使用時の静電チャック装置１の姿勢を限定するものではない。
本明細書において、静電チャック部２の厚さ方向Ｚを基準に各部の説明を行う。すなわち、静電チャック部２の載置面２ａが向く方向を厚さ方向Ｚの一方側とし、その反対側を厚方向の他方側と呼ぶ。また、本明細書において、厚さ方向Ｚの一方側を上側に向けた姿勢で、静電チャック装置１の相対的な位置関係を説明する場合がある。以下の説明における上下方向は、静電チャック装置１の使用時の姿勢の一例における方向であって、使用時の静電チャック装置１の姿勢を限定するものではない。
【0012】
（静電チャック部）
静電チャック部２は、上側から順に、載置板１１と、静電吸着用内部電極１３および静電吸着用内部電極１３の周縁部を囲む絶縁材層１４と、支持板１２と、が積層された構造を有する。また、静電チャック部２は、接着層４およびベース部３を貫通して、静電吸着用内部電極１３に電圧を印加する給電用端子１５を有する。
静電チャック部２は、上側から順に、載置板１１と、静電吸着用内部電極１３および静電吸着用内部電極１３の周縁部を囲む絶縁材層１４と、支持板１２と、が積層された構造を有する。また、静電チャック部２は、接着層４およびベース部３を貫通して、静電吸着用内部電極１３に電圧を印加する給電用端子１５を有する。
【0013】
静電チャック部２は、上面を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置するための載置面２ａとする円形状の載置板１１と、この載置板１１の下面側に対向配置された円形状の支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に挟持され載置板１１および支持板１２より径の小さい円形状の静電吸着用内部電極１３と、この静電吸着用内部電極１３の下面に接続されて直流電圧を印加する給電用端子１５と、を有する。
【0014】
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（Ａｌ２Ｏ３－ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）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。載置板１１は、上側に載置面２ａを構成することから、特に誘電率が高い材質であって、静電吸着する板状試料Ｗに対して不純物とならない材料から構成されることが好ましい。このような観点から、載置板１１の構成材料として、炭化ケイ素を４重量％以上かつ２０重量％以下含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化ケイ素－酸化アルミニウム複合焼結体を採用することが好ましい。
【0015】
図２に示すように、載置板１１の載置面２ａには、直径が板状試料Ｗの厚みより小さい突起部１６が複数個形成され、これらの突起部１６が板状試料Ｗを支える。
【0016】
静電吸着用内部電極１３は、載置板１１の下側に位置する。静電吸着用内部電極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、静電吸着用内部電極１３は、静電吸着用内部電極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。なお、静電吸着用内部電極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。
【0017】
静電吸着用内部電極１３は、スパッタや蒸着により支持板１２に金属箔を成膜することで形成できる。他にも、静電吸着用内部電極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。
【0018】
静電吸着用内部電極１３は、酸化アルミニウム－炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３－Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム－タングステン（Ａｌ２Ｏ３－Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３－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（Ｙ２Ｏ３－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。また、静電吸着用内部電極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。静電吸着用内部電極１３の厚さ寸法ｄ１は、特に限定されるものではないが、３μｍ以上２００μｍ以下から選定されることが多く、１０μｍ以上１００μｍ以下がより好ましい。
【0019】
絶縁材層１４は、載置板１１および支持板１２を接合一体化するとともに、静電吸着用内部電極１３をプラズマから保護するためのものである。この絶縁材層１４を構成する材料としては、載置板１１および支持板１２と主成分が同一の絶縁性材料が好ましく、例えば、載置板１１および支持板１２が炭化ケイ素－酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている場合には、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とするのが好ましい。
【0020】
給電用端子１５は、静電吸着用内部電極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は、ベース部３に対して絶縁されている。
【0021】
（ベース部）
ベース部３は、静電チャック部２の下側に設けられて、この静電チャック部２の温度を所望の温度に制御する。ベース部３は、静電チャック部２と対向する対向面３ａを有する。対向面３ａは、ベース部３の上面である。ベース部３は、対向面３ａで静電チャック部２を支持する。
ベース部３は、静電チャック部２の下側に設けられて、この静電チャック部２の温度を所望の温度に制御する。ベース部３は、静電チャック部２と対向する対向面３ａを有する。対向面３ａは、ベース部３の上面である。ベース部３は、対向面３ａで静電チャック部２を支持する。
【0022】
ベース部３は、高周波発生用電極の機能を兼ね備えている。ベース部３の内部には、水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路２１が形成されている。これにより、ベース部３は、静電チャック部２を冷却し、載置面２ａに載置される板状試料Ｗの温度を所望の温度に維持する。加えて、ベース部３は、後述する冷却ガスＣを冷却し、冷却ガスＣを介して板状試料Ｗを冷却する。
【0023】
ベース部３は、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる。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。これにより、耐プラズマ性が向上する他、異常放電が防止され、したがって、耐プラズマ安定性が向上したものとなる。また、表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。なお、ベース部３は、熱伝導性のよい金属材料であればその材質が限定されることはなく、例えば、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等を採用しもよい。
【0024】
（接着層）
接着層４は、第１接着部４ａと第２接着部４ｂと余剰部４ｅと、を有する。第１接着部４ａは、静電チャック部２の下面２ｂとベース部３の対向面３ａとの間に位置する。第１接着部４ａは、静電チャック部２とベース部３とを固定する。第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１は、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下である。
接着層４は、第１接着部４ａと第２接着部４ｂと余剰部４ｅと、を有する。第１接着部４ａは、静電チャック部２の下面２ｂとベース部３の対向面３ａとの間に位置する。第１接着部４ａは、静電チャック部２とベース部３とを固定する。第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１は、例えば２０μｍ以上３００μｍ以下である。
【0025】
第２接着部４ｂは、静電チャック部２の下面２ｂと絶縁碍子４０の上端面４０ａとの間に配置される。本実施形態において、第２接着部４ｂの厚さ寸法は、第１接着部４ａの厚さ寸法と略等しい。余剰部４ｅは、絶縁碍子４０の内周面４０ｂよりも径方向内側の領域で、前記静電チャック部２の下面２ｂに接着する部分である。余剰部４ｅは、除去されていてもよい。
【0026】
接着層４は、例えば、－２０℃～１５０℃の温度範囲で耐熱性を有する接着剤から構成されることが好ましい。接着層４を構成する接着剤としては、例えば、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂等が好適である。特に、酸素系プラズマを用いる場合には、酸素系プラズマに対して耐プラズマ性に優れているシリコン系樹脂が好ましい。
【0027】
本実施形態において、第１接着部４ａと第２接着部４ｂは、単一の接着剤から構成される。しかしながら、第１接着部４ａと第２接着部４ｂとは、互いに異なる工程によって形成された異なる接着剤の各部であってもよい。一例として、第１接着部４ａは、シート状の接着剤を硬化させたものであり、第２接着部４ｂは液状の接着剤を硬化させたものであってもよい。
【0028】
（冷却ガス導入孔）
静電チャック部２、ベース部３、および接着層４には、これらを上下に貫通するピン挿通孔３０Ｂと冷却ガス導入孔３０とがそれぞれ複数設けられている。ピン挿通孔３０Ｂは、載置面２ａに吸着された板状試料Ｗの離脱を補助するリフトピン２２が挿通される。リフトピン２２の下端には、図示略の駆動部が接続され、ピン挿通孔３０Ｂの貫通方向に沿ってリフトピン２２を上下に駆動する。本実施形態では、ピン挿通孔３０Ｂの構成は、冷却ガス導入孔３０の構成とされている。本実施形態によれば、ピン挿通孔３０Ｂ、および冷却ガス導入孔３０の形成する工程を共通化することができ、静電チャック装置１の製造コストの低減を図ることができる。なお、リフトピン２２が設置されるピン挿通孔３０Ｂは冷却ガス導入孔を兼ねる場合と兼ねない場合が有り得え、設計の状況により種々選択される。
静電チャック部２、ベース部３、および接着層４には、これらを上下に貫通するピン挿通孔３０Ｂと冷却ガス導入孔３０とがそれぞれ複数設けられている。ピン挿通孔３０Ｂは、載置面２ａに吸着された板状試料Ｗの離脱を補助するリフトピン２２が挿通される。リフトピン２２の下端には、図示略の駆動部が接続され、ピン挿通孔３０Ｂの貫通方向に沿ってリフトピン２２を上下に駆動する。本実施形態では、ピン挿通孔３０Ｂの構成は、冷却ガス導入孔３０の構成とされている。本実施形態によれば、ピン挿通孔３０Ｂ、および冷却ガス導入孔３０の形成する工程を共通化することができ、静電チャック装置１の製造コストの低減を図ることができる。なお、リフトピン２２が設置されるピン挿通孔３０Ｂは冷却ガス導入孔を兼ねる場合と兼ねない場合が有り得え、設計の状況により種々選択される。
【0029】
冷却ガス導入孔３０は、静電チャック部２に載置された板状試料Ｗに向かってヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスＣを供給するために設けられている。冷却ガス導入孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２貫通孔３２と、を有する。すなわち、静電チャック部２には第１貫通孔３１が設けられ、ベース部３には第２貫通孔３２が設けられ、第１貫通孔３１、および第２貫通孔３２は、互いに連通して冷却ガス導入孔３０を構成する。
【0030】
第１貫通孔３１、および第２貫通孔３２は、厚さ方向Ｚから見て円形である。本実施形態において、第１貫通孔３１、よび第１貫通孔３１が延びる方向は、厚さ方向Ｚと一致する。しかしながら、第１貫通孔３１、および第２貫通孔３２は、厚さ方向Ｚに沿って延びていれば、厚さ方向Ｚに対し傾斜して延びていてもよい。また、第１貫通孔３１と第２貫通孔３２の延びる方向は、互いに平行でなくてもよい。本実施形態の第１貫通孔３１および第２貫通孔３２は、互いに中心軸線Ｊが一致している。しかしながら、第１貫通孔３１と第２貫通孔３２とは、互いに連通していれば中心軸線同士がずれていてもよい。
【0031】
第２貫通孔３２には、筒状の絶縁碍子４０が配置されている。第２貫通孔３２の内径は、第１貫通孔３１の内径より大きい。第２貫通孔３２の上側の開口には、湾曲面３ｆが設けられる。湾曲面３ｆについては、後段において詳細に説明する。
【0032】
第２貫通孔３２は、中心軸線Ｊを囲む内周面３２ａを有する。本明細書において、第２貫通孔３２の内周面３２ａとは、第２貫通孔３２の中心軸線Ｊを中心として延びる円筒面を意味し、湾曲面３ｆは第２貫通孔３２の内周面３２ａに含まれないものとする。
【0033】
（絶縁碍子）
絶縁碍子４０は、例えばセラミックからなる。絶縁碍子４０は、プラズマに対する耐久性を有する。絶縁碍子４０を構成するセラミックスとしては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択された１種からなるセラミックス、あるいは２種以上を含む複合セラミックスを採用できる。
絶縁碍子４０は、例えばセラミックからなる。絶縁碍子４０は、プラズマに対する耐久性を有する。絶縁碍子４０を構成するセラミックスとしては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択された１種からなるセラミックス、あるいは２種以上を含む複合セラミックスを採用できる。
【0034】
本実施形態において、絶縁碍子４０の上端面４０ａは、ベース部３の対向面３ａと略同一平面上に配置される。絶縁碍子４０の外径は、第２貫通孔３２の内径と略等しい。絶縁碍子４０の外周面４０ｃは、第２貫通孔３２の内周面３２ａに固定される。絶縁碍子４０は、第２貫通孔３２に嵌合によって固定されていてもよいし、接着固定されていてもよい。
【0035】
絶縁碍子４０は、第２貫通孔３２の長さと略等しく、第１貫通孔３１の長さよりも大きい。また、絶縁碍子４０の内径は、第１貫通孔３１の内径よりも大きい。絶縁碍子４０の内径は、第１貫通孔３１の内径の２倍以上であることが好ましい。冷却ガスＣは、絶縁碍子４０の内部Ｖ２を上側に向かって流れて、第１貫通孔３１の内部Ｖ１に侵入する。冷却ガスＣは、第１貫通孔３１の内部Ｖ１をさらに上側に向かって流れ、上端の開口から上側に吹き出される。冷却ガスＣの流路長さは、絶縁碍子４０の内部Ｖ２の方が、第１貫通孔３１の内部Ｖ１よりも長い。冷却ガスＣの流路断面積は、絶縁碍子４０の内部Ｖ２の方が、第１貫通孔３１の内部Ｖ１よりも大きい。このため、絶縁碍子４０の内部Ｖ２の体積を、第１貫通孔３１の内部Ｖ１の体積よりも大きい。
【0036】
絶縁碍子４０の内部Ｖ２の体積は、第１貫通孔３１の内部Ｖ１の体積の５倍以上であることが好ましい。冷却ガスＣは、絶縁碍子４０の内部Ｖ２を通過する際に絶縁碍子４０を介してベース部３によって冷却される。絶縁碍子４０の内部Ｖ１の体積を大きくすることで、冷却ガスＣに接触する内周面４０ｂの面積を広くし、冷却ガスＣの温度をさらに下げることができる。一方で、第１貫通孔３１の内部Ｖ１の体積を大きくすると、冷却ガスＣと静電チャック部２との接触面積が大きくなり、静電チャック部２による冷却ガスＣの加熱が促進され冷却ガスＣの温度が上がる。さらに、第１貫通孔３１の内径が大きくなると第１貫通孔３１の上側の開口から板状試料Ｗの下側に吹き出される冷却ガスＣの流速が低下してしまい、冷却ガスＣによる冷却効率が低下する虞がある。本実施形態によれば、絶縁碍子４０の内部Ｖ２の体積を、第１貫通孔３１の内部Ｖ１の体積の５倍以上とすることで、冷却ガスＣの温度を下げつつ冷却ガスＣの流速を確保でき、板状試料Ｗの冷却効率を高めることができる。
【0037】
本実施形態において、絶縁碍子４０の内周面４０ｂの算術平均粗さＲａは、第１貫通孔３１の内周面３１ａの算術平均粗さＲａよりも大きいことが好ましい。上述したように、冷却ガス導入孔３０を通過する冷却ガスＣは、絶縁碍子４０の内周面４０ｂを介してベース部３に熱を移動させる。このため、絶縁碍子４０の内周面４０ｂの算術平均粗さＲａを大きくして内周面４０ｂの表面積を大きくすることで冷却ガスＣからベース部３により多くの熱が伝わり冷却ガスＣの冷却効率を高めることができる。一方で、第１貫通孔３１の算術平均粗さＲａを大きくすると、冷却ガスＣと静電チャック部２との接触面積が大きくなり、静電チャック部２による冷却ガスＣの加熱が促進されてしまう。また、第１貫通孔３１の内周面３１ａの算術平均粗さＲａを大きくすると、板状試料Ｗの加工時に発生するパーティクルが内周面３１ａに堆積し易くなる。第１貫通孔３１の内周面３１ａに堆積したパーティクルは、突発的に剥離し板状試料Ｗの加工に悪影響を与える虞がある。本実施形態によれば、絶縁碍子４０の内周面の表面積を広く確保して冷却ガスＣの冷却効率を高めつつ、第１貫通孔３１の内周面３１ａにパーティクルが堆積することを抑制することができる。
【0038】
絶縁碍子４０の内周面４０ｂの算術平均粗さＲａは、第１貫通孔３１の内周面３１ａの算術平均粗さＲａの２倍以上であることが好ましい。この場合、絶縁碍子４０の内周面４０ｂで冷却ガスＣを十分に冷却し、第１貫通孔３１の内周面３１ａによって加熱されにくい冷却ガス導入孔３０を構成できる。また、同様の理由から、絶縁碍子４０の内周面４０ｂの算術平均粗さＲａは、第１貫通孔３１の内周面３１ａの算術平均粗さＲａの３倍以上であることがより好ましい。さらに、上述の各効果を得るために、絶縁碍子４０の内周面４０ｂの算術平均粗さＲａは、１．５μｍ以上であり、第１貫通孔３１の内周面３１ａの算術平均粗さＲａは、０．５μｍ以下であることがさらに好ましい。
【0039】
本実施形態の第１貫通孔３１は、主に切削加工によって形成される。第１貫通孔３１の内周面３１ａの表面性状を高めるために、第１貫通孔３１の形成時に、緻密な仕上げ加工を行うことが好ましい。さらに、第１貫通孔３１の形成後に、ブラシ研磨、又はバフ研磨などを行うことで、内周面３１ａの表面性状を高めてもよい。
【0040】
（湾曲面）
図２に示すように、ベース部３は、第２貫通孔３２の開口に位置する湾曲面３ｆを有する。湾曲面３ｆは、対向面３ａに連なる。湾曲面３ｆは、一様な断面形状で中心軸線Ｊ周りの周方向に延びる。
以下、湾曲面３ｆの説明において、中心軸線Ｊを中心軸線とする径方向を単に「径方向」といい、中心軸線Ｊに対する周方向を単に「周方向」という場合がある。
図２に示すように、ベース部３は、第２貫通孔３２の開口に位置する湾曲面３ｆを有する。湾曲面３ｆは、対向面３ａに連なる。湾曲面３ｆは、一様な断面形状で中心軸線Ｊ周りの周方向に延びる。
以下、湾曲面３ｆの説明において、中心軸線Ｊを中心軸線とする径方向を単に「径方向」といい、中心軸線Ｊに対する周方向を単に「周方向」という場合がある。
【0041】
本実施形態の湾曲面３ｆは、対向面３ａと第２貫通孔３２の内周面３２ａとを一様な曲率半径で繋ぐ。湾曲面３ｆは、上端部において対向面３ａと滑らかに連なり下端部において内周面３２ａと滑らかに連なる。
【0042】
湾曲面３ｆの径方向内側には、絶縁碍子４０の外周面４０ｃが対向する。湾曲面３ｆと絶縁碍子４０の内周面４０ｂとの間には、接着層４の第１接着部４ａの一部が侵入する。これにより、湾曲面３ｆは、第１接着部４ａによって覆われる。また、絶縁碍子４０の外周面４０ｃのうち湾曲面３ｆと径方向に対向する部分も、第１接着部４ａに覆われる。
【0043】
ベース部３と接着層４とは、異なる熱膨張係数の材料から構成される。より具体的には、ベース部３は、熱伝導の高い金属材料から構成され、接着層４は樹脂から構成される。このため、温度変化に伴い接着層４とベース部３との界面には、熱応力が付与され、接着層４が界面から剥離する虞がある。接着層が剥離すると金属ベースの一部がＨｅガス流路中に露出し、ここが放電の起点／終点になり得る。特に金属の角部は電界が集中し易く、より放電の起点／終点となり易い。また、熱応力も、ベース部３に設けられる角部に集中し易いため、剥離はベース部３の角部を起点として最も生じやすい。本実施形態によれば、ベース部３の接着層４と接触する対向面３ａのうち、第２貫通孔３２の開口縁の角部は、丸められて湾曲面３ｆが形成されている。これにより、接着層４とベース部３とが接着する界面に剥離の起点となりやすい角部が形成されず、ベース部３に対する接着層４の剥離を抑制できる。
【0044】
ベース部３と接着層４との界面に剥離が生じるとベース部３から放電が発生する虞がある。また、角部には電荷が集中し易いため、ベース部３において剥離した部分が角部である場合、より一層放電が発生し易くなる。本実施形態によれば、ベース部３の角部を湾曲面３ｆとすることで、ベース部３から放電が発生することを抑制できる。一般的に、冷却ガス導入孔３０を構成する第２貫通孔３２の直径を大きくすると、ベース部３からの放電が生じやすくなることが知られている。本実施形態では、ベース部３からの放電を抑制できる構成が採用されているため、第２貫通孔３２の直径を大きくすることができる。すなわち、本実施形態によれば、第２貫通孔３２の直径を大きくして、絶縁碍子４０の内部Ｖ２の体積を大きくし、冷却ガス導入孔３０内で冷却ガスＣを十分に冷却する構成を採用することが可能となり、結果的に冷却ガスＣによる板状試料Ｗの冷却効率を高めることができる。
【0045】
本実施形態では、湾曲面３ｆの全体が第１接着部４ａに覆われるものとして説明した。第１接着部４ａは、ベース部３と静電チャック部２とを接着層４を介して貼り合わせる際に、湾曲面３ｆと絶縁碍子４０の外周面４０ｃとの間の隙間内に侵入する。このため、第１接着部４ａは、湾曲面３ｆ全体を覆うことができず、湾曲面３ｆのうち上方の領域のみが第１接着部４ａに覆われることも起こり得る。しかしながら、この場合であっても、第１接着部４ａが、対向面３ａと湾曲面３ｆとの境界部分を覆っていれば、この境界部分からのベース部３に対する接着層４の剥離を抑制する効果を一定以上得ることができる。
【0046】
本実施形態において、中心軸線Ｊに沿う断面における湾曲面３ｆの曲率半径Ｒは、静電吸着用内部電極１３の厚さ寸法ｄ１よりも大きいことが好ましい。これにより、湾曲面３ｆの曲率半径Ｒを接着層４の剥離を抑制するための十分な大きさとすることができる。
【0047】
本実施形態において、中心軸線Ｊに沿う断面における湾曲面３ｆの曲率半径Ｒは、第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１よりも大きいことが好ましい。これにより、湾曲面３ｆの曲率半径Ｒを接着層４の剥離を抑制するための十分な大きさとすることができる。加えて、このよう曲率半径Ｒの範囲とすることで、ベース部３と静電チャック部２を貼り合わせる際に、接着層４を構成する接着剤が、対向面３ａから湾曲面３ｆにかけて円滑に広がりながら第１接着部４ａが形成される。このため、第１接着部４ａが、対向面３ａと湾曲面３ｆとの境界部をムラなく覆うことができ、角部への応力の集中をより低減させる事が出来ると共に接着層４とベース部３との界面に気泡が生じ難く第１接着部４ａを均質に形成できる。
【0048】
中心軸線Ｊに沿う断面における湾曲面３ｆの曲率半径Ｒは、この部分に集中する電界が分散するよう、静電吸着用内部電極１３の厚さ寸法ｄ１より大きくする事が好ましく、具体的には１０μｍ以上であることが好ましい。湾曲面３ｆの曲率半径Ｒを１０μｍ以上とすることで、湾曲面３ｆに熱応力に起因する応力が集中し難くなり、湾曲面３ｆにおける接着層４の剥離を抑制できると共に、集中する電界を分散させる事が出来、飛来／吸着する異物荷電粒子などを分散させる事が出来る。また、湾曲面３ｆの曲率半径Ｒは、厚さ寸法ｔ１の接着部層が安定して湾曲面３ｆに連続するようｔ１より大きいことが好ましく、具体的には例えば１００μｍ以上であることがより好ましく、１０００μｍ以上である場合にさらに好ましい。曲率半径Ｒを１００μｍ以上、または１０００μｍ以上とする場合には、湾曲面３ｆにおける接着層４の剥離をより確実に抑制でき、加えて湾曲面３ｆを容易に安定的に形成できる。
【0049】
なお、本実施形態では、湾曲面３ｆの曲率半径Ｒが湾曲面３ｆ全体に亘って一定である場合について説明したが、湾曲面３ｆの曲率半径Ｒは、中心軸線Ｊの径方向に沿って連続的に変化していてもよい。すなわち、湾曲面３ｆは、楕円曲面や自由曲面などの複雑な曲面から構成されていてもよい。この場合であっても、湾曲面３ｆの各部の曲率半径Ｒのうち最小の曲率半径Ｒが、上述の範囲内に入っていればよい。
【0050】
湾曲面３ｆは、第２貫通孔３２をドリルによって形成した後に、第２貫通孔３２の開口縁に設けられた角部に対し、バフ研磨を行うことで形成できる。また、第２貫通孔３２の開口縁を湾曲形状に追加工する専用の切削工具を用いて湾曲面３ｆを形成してもよい。
【0051】
（湾曲面の変形例）
上述の実施形態では、湾曲面３ｆが対向面３ａと第２貫通孔３２の内周面３２ａとに直接連なる場合について説明した。しかしながら、湾曲面は、対向面３ａに連なっていれば、第２貫通孔３２の内周面３２ａと連なっていなくてもよい。
上述の実施形態では、湾曲面３ｆが対向面３ａと第２貫通孔３２の内周面３２ａとに直接連なる場合について説明した。しかしながら、湾曲面は、対向面３ａに連なっていれば、第２貫通孔３２の内周面３２ａと連なっていなくてもよい。
【0052】
図３は、第１実施形態に採用可能な変形例の湾曲面３Ａｆの断面模式図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。また、本変形例の湾曲面３Ａｆは、第１実施形態のみならず、以下に説明する全ての実施形態に採用可能である。
【0053】
本変形例のベース部３Ａの対向面３ａと第１貫通孔３１との間には、面取り部３Ａｃが設けられる。面取り部３Ａｃは、一様な断面形状で中心軸線Ｊ周りの周方向に延びる。面取り部３Ａｃは、第２貫通孔３２の上側の開口に位置し上側に向かうに従い第２貫通孔３２の直径を大きくする。
【0054】
本変形例の湾曲面３Ａｆは、対向面３ａと面取り部３Ａｃとの境界部に設けられる。湾曲面３Ａｆは、対向面３ａと面取り部３Ａｃとに連なっている。湾曲面３Ａｆがこのような構成を有する場合であっても、湾曲面３Ａｆは、第１接着部４ａと対向面３ａとの界面に角部が設けられることを抑制することができ、第１接着部４ａが対向面３ａから剥離することを抑制できる。
【0055】
なお、図３に示す変形例では、面取り部３Ａｃと第２貫通孔３２の内周面３２ａとの境界部３Ａｇには、角部が形成されている。この境界部３Ａｇについても、対向面３ａとの境界部と同様の湾曲面としてもよい。
【0056】
［半導体製造装置］
図４は、上述の静電チャック装置１を有する半導体製造装置１０００の説明図である。半導体製造装置１０００は、静電チャック装置１と、真空チャンバ２００と、上部電極３００と、磁石４００と、ガス供給手段５００と、真空ポンプ６００と、プラズマ安定化システム７００と、を有する。
図４は、上述の静電チャック装置１を有する半導体製造装置１０００の説明図である。半導体製造装置１０００は、静電チャック装置１と、真空チャンバ２００と、上部電極３００と、磁石４００と、ガス供給手段５００と、真空ポンプ６００と、プラズマ安定化システム７００と、を有する。
【0057】
真空チャンバ２００は、静電チャック装置１を収容し、内部でプラズマ処理を行う反応場として用いられる。真空チャンバ２００は、半導体製造装置に用いられる公知の構成を採用することができる。真空チャンバ２００は、板状試料の出し入れを行う不図示のゲートを有する。
【0058】
上部電極３００は、真空チャンバ２００内に収容され、真空チャンバ２００内にプラズマを発生させる際に静電チャック装置１と協働して用いられる対向電極である。上部電極３００は、不図示の電源に接続される。
【0059】
磁石４００は、真空チャンバ２００の周囲に配置され、真空チャンバ２００内の上部電極３００と静電チャック装置１との間の空間に縦方向の磁界を発生させる。
【0060】
ガス供給手段５００は、真空チャンバ２００内にプラズマガスＧを供給する。ガス供給手段５００は、例えば、上部電極３００に設けられたガス孔から、真空チャンバ２００内にプラズマガスＧを供給する。
【0061】
真空ポンプ６００は、真空チャンバ２００内の気体を排気し、プラズマを発生させる雰囲気を整える。真空ポンプ６００は、例えば、真空チャンバ２００において静電チャック装置１よりも下方に接続されている。
【0062】
プラズマ安定化システム７００は、半導体製造装置１０００において発生させるプラズマの状態を変動させる種々の外的要因を検出し、補償することで、プラズマの状態を安定させる。プラズマ安定化システム７００は、検出器７１０と、検出器７１０による検出結果に基づいて半導体製造装置１０００を制御する制御部７２０と、を有する。
【0063】
検出器７１０は、真空チャンバ２００内のプラズマの様子を直接又は間接的に検出する。検出器７１０は、１つであってもよく、複数であってもよい。検出器７１０により検出される項目としては、例えば、真空チャンバ２００内の真空度、プラズマの色、プラズマの温度、上部電極３００と静電チャック装置１が有するプラズマ発生用内部電極（不図示）との間の電気容量、上部電極３００とプラズマ発生用内部電極との間のインダクタンスなどが挙げられる。
【0064】
制御部７２０は、検出器７１０により検出される各項目の検出値、又は検出値の単位時間あたりの変化量に基づいて、半導体製造装置１０００を制御する。制御部７２０は、上記項目の検出値と、真空チャンバ２００内で発生するプラズマの状態と、の対応関係を予め記憶している。制御部７２０は、検出値と上記対応関係とに基づいて、プラズマの状態が予め定めた範囲に収まるように、半導体製造装置１０００をフィードバック制御する。
フィードバック制御する項目は、例えば、半導体製造装置内の温度、真空度、バイアス電圧が挙げられる。
フィードバック制御する項目は、例えば、半導体製造装置内の温度、真空度、バイアス電圧が挙げられる。
【0065】
これらにより、プラズマ安定化システム７００は、半導体製造装置１０００におけるプラズマ状態の長期的な変動を抑制し、状態を安定化させることができる。
【0066】
このようなプラズマ安定化システムは、半導体製造装置を用いた製造プロセス全体に航プラズマ状態の変動抑制には効果的である。一方、プラズマ安定化システムは、ウエハプロセス中の異常放電のように、極めて短い時間発生する変動要因に対しては、状態変動を抑制する効果が無かった。
【0067】
一方で、半導体製造装置１０００は、上述の静電チャック装置１を有するため、ウエハはプロセス中に発生する異常放電を抑制することができる。そのため、半導体製造装置１０００は、プラズマ安定化システム７００を有することにより、長期的にも短期的にもプラズマを安定させることが可能となる。
【0068】
なお、制御部７２０は、プラズマ安定化システム７００の固有の構成であってもよく、半導体製造装置１０００の制御を行う制御装置が、機能を兼ねていてもよい。
【0069】
このような半導体製造装置１０００においては、例えば、真空チャンバ２００の排気口の位置（真空ポンプ６００の接続位置）によって、静電チャック部２の側周面における荷電性異物粒子の付着しやすさの傾向が異なることがある。半導体製造装置１０００について経験的に上記傾向が判明している場合、静電チャック部２は、荷電性異物粒子が付着しやすい位置の側周面について、その他の側周面よりも算術平均粗さＲａを小さくしておく等、荷電性異物粒子の付着を抑制する構成を採用するとよい。
【0070】
本実施形態の半導体製造装置１０００によれば、上述した静電チャック装置１を有するため、絶縁破壊（放電）の発生を抑制できる。
【0071】
また、半導体製造装置１０００は、静電チャック装置１により異常放電（プラズマの短期的な変動）を抑制すると共に、プラズマ安定化システム７００により、プラズマの長期的な変動を抑制可能である。そのため、安定したプラズマ処理が可能となり、歩留まりが改善した半導体製造装置とすることができる。
【0072】
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の静電チャック装置１０１の断面拡大図である。第２実施形態の静電チャック装置１０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子１４０の上端部に碍子湾曲面１４０ｆが設けられる点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図５は、第２実施形態の静電チャック装置１０１の断面拡大図である。第２実施形態の静電チャック装置１０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子１４０の上端部に碍子湾曲面１４０ｆが設けられる点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0073】
静電チャック装置１０１は、静電チャック部２とベース部３と接着層４と絶縁碍子１４０を備える。また、静電チャック装置１０１において、静電チャック部２、ベース部３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の冷却ガス導入孔３０が設けられている。冷却ガス導入孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２貫通孔３２と、を有する。ベース部３には、第２貫通孔３２の開口に位置し対向面３ａと連なる湾曲面３ｆが設けられる。
【0074】
第１実施形態と同様に、第２貫通孔３２には、筒状の絶縁碍子１４０が配置されている。絶縁碍子１４０は、厚さ方向Ｚ（すなわち、鉛直方向）に沿って延びる。絶縁碍子１４０の上端は、ベース部３の対向面３ａと同一平面上に位置する。
【0075】
本実施形態の絶縁碍子１４０は、上端面１４０ａと外周面１４０ｃとの境界部に碍子湾曲面１４０ｆが設けられる。碍子湾曲面１４０ｆは、上端面１４０ａと外周面１４０ｃとを一様な曲率半径で繋ぐ。碍子湾曲面１４０ｆは、上端部において上端面１４０ａと滑らかに連なり下端部において外周面１４０ｃと滑らかに連なる。
【0076】
本実施形態によれば、絶縁碍子１４０と接着層４との界面に角部が形成されることを抑制できる。このため、絶縁碍子１４０と接着層４との界面に熱応力が付与されても接着層４が絶縁碍子１４０から剥離し難くなる。また、本実施形態によれば、絶縁碍子１４０に湾曲面３ｆが設けられることで、ベース部３の湾曲面３ｆと絶縁碍子１４０の碍子湾曲面１４０ｆとの間の隙間を広く確保して、この隙間に接着層４を構成する接着剤を十分に充填することができる。これにより、接着層４の第１接着部４ａが、ベース部３の湾曲面３ｆをより幅広い範囲で覆うことができ、接着層４とベース部３との剥離をより効果的に抑制できる。
【0077】
本実施形態において、碍子湾曲面１４０ｆは、中心軸線Ｊに沿う断面における碍子湾曲面１４０ｆの曲率半径は、湾曲面３ｆの曲率半径と一致する。しかしながら、碍子湾曲面１４０ｆの曲率半径と湾曲面３ｆの曲率半径とは、必ずしも一致しなくてもよい。碍子湾曲面１４０ｆの曲率半径は、湾曲面３ｆの曲率半径と同様の数値範囲とすることが好ましい。すなわち、碍子湾曲面１４０ｆの曲率半径は、静電吸着用内部電極１３の厚さ寸法ｄ１よりも大きいことが好ましい。また、碍子湾曲面１４０ｆの曲率半径は、第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１よりも大きいことが好ましい。より具体的には、碍子湾曲面１４０ｆの曲率半径は、１０μｍ以上であることが好ましく、１００μｍ以上であることがより好ましく、１０００μｍ以上である場合にさらに好ましい。これにより、組み立て時の接着層４への気泡の混入を抑制しつつ、碍子湾曲面１４０ｆにおける接着層４の剥離を抑制できる。
【0078】
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の静電チャック装置２０１の断面拡大図である。第３実施形態の静電チャック装置２０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子４０の外周面４０ｃと第２貫通孔３２の内周面３２ａとの間に接着層２０４の第３接着部２０４ｃが設けられる点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図６は、第３実施形態の静電チャック装置２０１の断面拡大図である。第３実施形態の静電チャック装置２０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子４０の外周面４０ｃと第２貫通孔３２の内周面３２ａとの間に接着層２０４の第３接着部２０４ｃが設けられる点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0079】
静電チャック装置２０１は、静電チャック部２とベース部３と接着層２０４と絶縁碍子４０を備える。また、静電チャック装置２０１において、静電チャック部２、ベース部３および接着層２０４には、これらを上下に貫通する複数の冷却ガス導入孔３０が設けられている。冷却ガス導入孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２貫通孔３２と、を有する。ベース部３には、第２貫通孔３２の開口に位置し対向面３ａと連なる湾曲面３ｆが設けられる。
【0080】
第１実施形態と同様に、第２貫通孔３２には、筒状の絶縁碍子４０が配置されている。本実施形態の絶縁碍子４０は、接着層２０４の第３接着部２０４ｃによって第２貫通孔３２の内周面３２ａに接着固定される。すなわち、本実施形態の接着層２０４は、第１接着部４ａ、第２接着部４ｂ、余剰部４ｅに加えて、第３接着部２０４ｃを有する。
【0081】
第３接着部２０４ｃは、第２貫通孔３２の内周面３２ａと絶縁碍子４０の外周面４０ｃの間に介在する。第３接着部２０４ｃは、絶縁碍子４０を第２貫通孔３２の内周面３２ａに固定する。第３接着部２０４ｃは、第１接着部４ａおよび第２接着部４ｂと同種の接着剤から構成されていてもよく、また別種の接着剤から構成されていてもよい。
【0082】
第３接着部２０４ｃは、第２貫通孔３２の内周面３２ａを覆う。このため、接着層２０４は、ベース部３の対向面３ａ、湾曲面３ｆ、および内周面３２ａを途切れることなく連続的に覆うことができる。本実施形態によれば、接着層２０４とベース部３との界面に剥離の起点が生じ難くなり、接着層２０４の剥離を抑制できる。特に、本実施形態では、接着層２０４が湾曲面３ｆの全体を覆うため、ベース部３と接着層２０４との界面に熱応力が付与されても、湾曲面３ｆの接着層２０４の剥離を効果的に抑制できる。
なお、本実施形態で説明した第３接着部２０４ｃは、本実施形態に限らず他の実施形態においても、それぞれの接着層に設けられていてもよい。
なお、本実施形態で説明した第３接着部２０４ｃは、本実施形態に限らず他の実施形態においても、それぞれの接着層に設けられていてもよい。
【0083】
＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態の静電チャック装置３０１の断面拡大図である。第４実施形態の静電チャック装置３０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子３４０の上端部の位置が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図７は、第４実施形態の静電チャック装置３０１の断面拡大図である。第４実施形態の静電チャック装置３０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子３４０の上端部の位置が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0084】
静電チャック装置３０１は、静電チャック部２とベース部３と接着層３０４と絶縁碍子３４０とを備える。また、静電チャック装置３０１において、静電チャック部２、ベース部３および接着層３０４には、これらを上下に貫通する複数の冷却ガス導入孔３０が設けられている。冷却ガス導入孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２貫通孔３２と、を有する。ベース部３には、第２貫通孔３２の開口に位置し対向面３ａと連なる湾曲面３ｆが設けられる。
【0085】
第１実施形態と同様に、第２貫通孔３２には、筒状の絶縁碍子３４０が配置されている。本実施形態の絶縁碍子３４０の上端面３４０ａは、ベース部３の対向面３ａよりも下側に位置する。絶縁碍子３４０の上端面３４０ａは、湾曲面３ｆの厚さ方向Ｚの下側の端部３ｂよりも下側に位置する。
【0086】
第１実施形態と同様に、接着層３０４は、絶縁碍子３４０の上端面３４０ａと静電チャック部２との間に位置する第２接着部３０４ｂを有する。本実施形態の第２接着部３０４ｂは、湾曲面３ｆの全体を覆う。このため、ベース部３と接着層３０４との界面に熱応力が付与されても、湾曲面３ｆの接着層３０４の剥離を効果的に抑制できる。
【0087】
湾曲面３ｆが全体に亘って一様な曲率半径Ｒである場合、第２接着部３０４ｂの厚さ寸法ｔ２が、湾曲面３ｆの曲率半径Ｒと第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１との和より大きい場合に、湾曲面３ｆの全体を十分に覆うことができる。また、第２接着部３０４ｂの厚さ寸法ｔ２が、第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１の２倍以上であれば、第２接着部３０４ｂは、湾曲面３ｆにおける剥離を抑制できる程度に湾曲面３ｆを覆うことができる。
【0088】
＜第５実施形態＞
図８は、第５実施形態の静電チャック装置４０１の断面拡大図である。第５実施形態の静電チャック装置４０１は、第４実施形態と類似しており、第４実施形態と比較して、絶縁碍子４４０内周面４４０ｂにテーパ面４４０ｔが設けられる点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
図８は、第５実施形態の静電チャック装置４０１の断面拡大図である。第５実施形態の静電チャック装置４０１は、第４実施形態と類似しており、第４実施形態と比較して、絶縁碍子４４０内周面４４０ｂにテーパ面４４０ｔが設けられる点が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【0089】
静電チャック装置４０１は、静電チャック部２とベース部３と接着層３０４と絶縁碍子４４０とを備える。また、静電チャック装置４０１において、静電チャック部２、ベース部３および接着層３０４には、これらを上下に貫通する複数の冷却ガス導入孔３０が設けられている。冷却ガス導入孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２貫通孔３２と、を有する。ベース部３には、第２貫通孔３２の開口に位置し対向面３ａと連なる湾曲面３ｆが設けられる。
【0090】
第４実施形態と同様に、第２貫通孔３２には、筒状の絶縁碍子４４０が配置されている。本実施形態の絶縁碍子４４０の上端面４４０ａは、ベース部３の対向面３ａよりも下側に位置する。絶縁碍子４４０の上端面４４０ａは、湾曲面３ｆの厚さ方向Ｚの下側の端部３ｂよりも下側に位置する。このため、接着層３０４の第２接着部３０４ｂが湾曲面３ｆの全体を覆い、湾曲面３ｆの接着層３０４の剥離が抑制される。
【0091】
本実施形態において、絶縁碍子４４０の内周面４４０ｂには、上側に向かうに従い直径を小さくするテーパ面４４０ｔが設けられる。絶縁碍子４４０の上端面４４０ａにおける内径は、第１貫通孔３１の内径と略等しい。このため、接着層３０４のうち絶縁碍子４４０上端面４４０ａと静電チャック部２との間に配置される第２接着部３０４ｂを第２貫通孔３２の径方向において厚くすることができる。すなわち、絶縁碍子４４０と第２接着部３０４ｂとの界面を径方向に長くすることができ、これにより、ベース部３の放電経路を長くして、ベース部３からの放電を抑制できる。
【0092】
本実施形態において、第２貫通孔３２の径方向における第２接着部３０４ｂの寸法ｄ２は、第１接着部４ａの厚さ寸法ｔ１よりも大きいことが好ましい。この場合、絶縁碍子４４０と第２接着部３０４ｂとの界面を長くして、ベース部３からの放電を効果的に抑制できる。
【0093】
本実施形態のテーパ面４４０ｔは、絶縁碍子４４０の内周面４４０ｂの全長のうち、上端を含む上側の一領域に設けられる。しかしながら、テーパ面４４０ｔが設けられる領域は、本実施形態に限定されない。例えば、図９に変形例として示すテーパ面４４０Ａｔのように、絶縁碍子４４０Ａの内周面４４０Ａｂの全長に設けられていてもよい。
【0094】
絶縁碍子４４０、４４０Ａの内周面４４０ｂ、４４０Ａｂにテーパ面４４０ｔ、４４０Ａｔを設けることで、絶縁碍子４４０、４４０Ａの内部Ｖ２を上側に流れる冷却ガスＣの流路断面積を第１貫通孔３１向けて徐々に小さくすることができる。特に、変形例に示すように、テーパ面４４０Ａｔが絶縁碍子４４０の全長に亘って設けられる場合、テーパ面４４０Ａｔのテーパ角を小さくすることができ、冷却ガスＣの流路断面積をより緩やかに小さくできる。これにより、冷却ガスＣの流路抵抗を低減し、板状試料Ｗに向けて吹き出される冷却ガスＣの流速を高めることができる。
【0095】
本実施形態の冷却ガス導入孔３０の構成は、図１に示すピン挿通孔３０Ｂにも適用できる。この場合、テーパ面４４０ｔ、４４０Ａｔは、ピン挿通孔３０Ｂ内のリフトピン２２の上昇時のガイドとして機能する。
【0096】
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述した実施形態で、接着層には静電チャック部を加熱するヒータエレメントが埋め込まれていてもよい。また、ヒータエレメントは、静電チャック部の内部又はベース部の内部に位置していてもよい。
また、上述の実施形態で説明した冷却ガス導入孔３０の構成は、ピン挿通孔３０Ｂに適用することもでき、またその他の貫通孔に適用することもできる。
例えば、上述した実施形態で、接着層には静電チャック部を加熱するヒータエレメントが埋め込まれていてもよい。また、ヒータエレメントは、静電チャック部の内部又はベース部の内部に位置していてもよい。
また、上述の実施形態で説明した冷却ガス導入孔３０の構成は、ピン挿通孔３０Ｂに適用することもでき、またその他の貫通孔に適用することもできる。
【符号の説明】
【0097】
１，１０１，２０１，３０１，４０１…静電チャック装置、２…静電チャック部、２ａ…載置面、３，３Ａ…ベース部、３ａ…対向面、３ｂ…端部、３ｆ，３Ａｆ…湾曲面、３Ａｃ…面取り部、４，２０４，３０４…接着層、４ａ…第１接着部、４ｂ，３０４ｂ…第２接着部、１３…静電吸着用内部電極、３１…第１貫通孔、３１ａ，３２ａ，４０ｂ，４４０ｂ，４４０Ａｂ…内周面、３２…第２貫通孔、４０，１４０，３４０，４４０，４４０Ａ…絶縁碍子、４０ｃ，１４０ｃ…外周面、２０４ｃ…第３接着部、４４０ｔ，４４０Ａｔ…テーパ面、ｄ１，ｔ１，ｔ２…厚さ寸法、ｄ２…寸法、Ｊ…中心軸線、Ｒ…曲率半径、Ｖ１，Ｖ２…内部、Ｗ…板状試料、Ｚ…厚さ方向
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】