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(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】
(24)【登録日】2022-12-08
(45)【発行日】2022-12-16
(54)【発明の名称】静電チャックおよび基板保持方法
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20221209BHJP
H02N 13/00 20060101ALI20221209BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 R
H02N13/00 D
【請求項の数】
4
(21)【出願番号】P 2017027333
(22)【出願日】2017-02-16
(65)【公開番号】P2018133502
(43)【公開日】2018-08-23
【審査請求日】2019-11-08
【審判番号】
【審判請求日】2021-09-28
(73)【特許権者】
【識別番号】000004547
【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社
(74)【代理人】
【識別番号】110000800
【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所
(72)【発明者】
【氏名】梅木 俊哉
(72)【発明者】
【氏名】土田 淳
(72)【発明者】
【氏名】徳正 典昭
(72)【発明者】
【氏名】北林 徹夫
【合議体】
【審判長】瀧内 健夫
【審判官】河本 充雄
【審判官】鈴木 聡一郎
(56)【参考文献】
【文献】特開２０００－０２１９６１（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平９－１６２２７２（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
H01L21/683
H02N13/00
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
基板が載置される基板載置面を有するセラミックス焼結体からなるセラミック基体と、前記セラミック基体内に設けられ、第１の電極及び前記第１の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第１の給電部分を含む第１の電極構造と、
前記セラミック基体内に設けられ、前記第１の電極と対向する第２の電極及び前記第２の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第２の給電部分を含む第２の電極構造と、を有し、
前記第１の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第１の吸着電極および第１のキャパシタ電極を有し、前記第２の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第２の吸着電極および第２のキャパシタ電極を有し、
前記第１の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続されており、前記第２の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続され、
前記基板載置面は、第１の領域及び前記第１の領域と重ならない第２の領域を有し、前記基板載置面と垂直な方向において前記第１の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第１の内部領域と前記基板載置面と垂直な方向において前記第２の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第２の内部領域とが存在し、
前記第１の内部領域内には前記第１の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第１の吸着電極が前記第２のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置し、前記第２の内部領域内には前記第２の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第２の吸着電極が前記第１のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置することを特徴とする静電チャック。
【請求項2】
前記セラミック基体内の前記第１の電極と前記基板載置面と垂直な方向において前記第１の電極と対向する前記第２の電極との間の領域の誘電率は、他の領域の誘電率よりも高いことを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【請求項3】
前記第１の給電部分に第１の極性の電圧を印加する第１の電源と、前記第２の給電部分に第１の極性と反対の第２の極性の電圧を印加する第２の電源と、を有することを特徴とする請求項１又は２に記載の静電チャック。
【請求項4】
基板が載置される基板載置面を有するセラミックス焼結体からなるセラミック基体と、前記セラミック基体内に設けられ、第１の電極及び前記第１の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第１の給電部分を含む第１の電極構造と、
前記セラミック基体内に設けられ、前記第１の電極と対向する第２の電極及び前記第２の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第２の給電部分を含む第２の電極構造と、を有し、
前記第１の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第１の吸着電極および第１のキャパシタ電極を有し、前記第２の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第２の吸着電極および第２のキャパシタ電極を有し、
前記第１の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続されており、前記第２の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続され、
前記基板載置面は、第１の領域及び前記第１の領域と重ならない第２の領域を有し、前記基板載置面と垂直な方向において前記第１の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第１の内部領域と前記基板載置面と垂直な方向において前記第２の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第２の内部領域とが存在し、
前記第１の内部領域内には前記第１の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第１の吸着電極が前記第２のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置し、前記第２の内部領域内には前記第２の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第２の吸着電極が前記第１のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置することを特徴とする静電チャックを用いて基板を保持する方法であって、
前記基板載置面に前記基板を載置する載置ステップと、
前記第１の給電部分及び前記第２の給電部分の少なくとも一方を電源に電気的に接続して電圧を印加し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を生じさせる電位差発生ステップと、
前記電源が接続された前記第１の給電部分及び前記第２の給電部分の少なくとも一方と電源との電気的な接続を遮断して前記第１の給電部分及び前記第２の給電部分の少なくとも一方への電圧の印加を停止する印加停止ステップと、
前記電源を遮断して前記電圧の印加を停止した後に、前記基板載置面と前記基板との間の吸着力が維持されるステップと、
を含むことを特徴とする基板保持方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、半導体製造装置向けのセラミック静電チャック等に関する。
【背景技術】
【0002】
従来から、例えば、半導体ウェハ等の基板（以下、ウェハとも称する）を半導体製造装置内で保持するために、ウェハが載置される際にウェハと対向する位置に平面状の電極が設けられている静電チャックが使用されている。
【0003】
特許文献１には、静電チャックにおいてに、電源と接続され、各々が互いに逆電荷を保持するように構成された２つの平面状の電極、及び当該２つの電極と電気回路的に並列に接続されたコンデンサを有するセラミック静電チャックが開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0004】
【文献】特開２００２－２９９４２６号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0005】
特許文献１に開示の静電チャックでは、電極との接続が遮断されても、コンデンサからの放電によりしばらくの間、ウェハに対する静電チャックの吸着力が維持される。しかし、特許文献１に開示の構成においては、ウェハ吸着用の電極とは別にコンデンサ用の電極が設けられているため、静電チャック内にコンデンサを内蔵させる場合に、静電チャックが大型化してしまうという問題があった。
【0006】
本発明は、以上の従来技術の問題点に鑑みなされたものであり、電源から切り離された場合でも基板に対する吸着力を維持可能であり、かつコンパクトな構成を有する静電チャック等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】
【0007】
本発明の静電チャックは、基板が載置される基板載置面を有するセラミックス焼結体からなるセラミック基体と、前記セラミック基体内に設けられ、第１の電極及び前記第１の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第１の給電部分を含む第１の電極構造と、前記セラミック基体内に設けられ、前記第１の電極と対向する第２の電極及び前記第２の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第２の給電部分を含む第２の電極構造と、を有することを特徴とする。
【0008】
本発明の静電チャックによれば、第１の電極及び第２の電極を基体内で対向して配置することにより、電源から遮断された状態でもウェハ等の被吸着物（基板）に対する吸着力を維持可能であり、且つコンパクトな静電チャックをもたらすことが可能である。
【0009】
前記本発明の静電チャックにおいて、前記第１の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第１の吸着電極および第１のキャパシタ電極を有し、前記第２の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第２の吸着電極および第２のキャパシタ電極を有している。
【0010】
上記本発明によれば、電源から遮断された後に、被吸着物に対する吸着力を長時間かつ強力に維持することが可能である。
【0011】
前記本発明の静電チャックにおいて、前記基板載置面は、第１の領域及び前記第１の領域と重ならない第２の領域を有し、前記基板載置面と垂直な方向において前記第１の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第１の内部領域と前記基板載置面と垂直な方向において前記第２の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第２の内部領域とが存在し、前記第１の内部領域内には前記第１の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第１の吸着電極が前記第２のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置し、前記第２の内部領域内には前記第２の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第２の吸着電極が前記第１のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置する。
【0012】
上記本発明によれば、被吸着物を接地する必要がない。
【0013】
前記本発明の静電チャックにおいて、前記第１の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続されており、前記第２の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続されている。
【0014】
上記本発明によれば、複数の第１の電極と複数の第２の電極とに対する電源供給を各々１のスイッチで行うことが可能であり、静電チャックの回路構成及び制御を単純にすることが可能である。
【0018】
前記本発明の静電チャックにおいて、前記セラミック基体内の前記第１の電極と前記基板載置面と垂直な方向において前記第１の電極と対向する前記第２の電極との間の領域の誘電率は、他の領域の誘電率よりも高いことが好ましい。
【0019】
上記本発明によれば、電源から遮断された後に、被吸着物に対する吸着力を長時間かつ強力に維持することが可能である。
【0020】
前記本発明の静電チャックにおいて、前記第１の給電部分に第１の極性の電圧を印加する第１の電源と、前記第２の給電部分に第１の極性と反対の第２の極性の電圧を印加する第２の電源と、を有することが好ましい。
【0021】
本発明の基板保持方法は、基板が載置される基板載置面を有するセラミックス焼結体からなるセラミック基体と、前記セラミック基体内に設けられ、第１の電極及び前記第１の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第１の給電部分を含む第１の電極構造と、前記セラミック基体内に設けられ、前記第１の電極と対向する第２の電極及び前記第２の電極に電気的に接続されかつ前記セラミック基体から露出している１つの第２の給電部分を含む第２の電極構造と、を有し、前記第１の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第１の吸着電極および第１のキャパシタ電極を有し、前記第２の電極はそれぞれが前記基板載置面に沿った方向において延在する略半円状の第２の吸着電極および第２のキャパシタ電極を有し、前記第１の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続されており、前記第２の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極は前記セラミック基体内で接続導体を介して互いに電気的に接続され、前記基板載置面は、第１の領域及び前記第１の領域と重ならない第２の領域を有し、前記基板載置面と垂直な方向において前記第１の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第１の内部領域と前記基板載置面と垂直な方向において前記第２の領域と重なって位置する前記セラミック基体内の第２の内部領域とが存在し、前記第１の内部領域内には前記第１の吸着電極および前記第２のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第１の吸着電極が前記第２のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置し、前記第２の内部領域内には前記第２の吸着電極および前記第１のキャパシタ電極が存在し、かつ、前記第２の吸着電極が前記第１のキャパシタ電極よりも前記基板載置面側に位置することを特徴とする静電チャックを用いて基板を保持する方法であって、前記基板載置面に前記基板を載置する載置ステップと、前記第１の給電部分及び前記第２の給電部分の少なくとも一方を電源に電気的に接続して電圧を印加し、前記第１の電極と前記第２の電極との間に電位差を生じさせる電位差発生ステップと、前記電源が接続された前記第１の給電部分及び前記第２の給電部分の少なくとも一方と電源との電気的な接続を遮断して前記第１の給電部分及び前記第２の給電部分の少なくとも一方への電圧の印加を停止する印加停止ステップと、前記電源を遮断して前記電圧の印加を停止した後に、前記基板載置面と前記基板との間の吸着力が維持されるステップと、を含むことを特徴とする基板保持方法。
【0022】
本発明の基板保持方法によれば、基板を一端保持した後、第１の給電部分及び第２の給電部分を介した第１の電極及び第２の電極への給電を遮断しても、基板への吸着力が維持され基板を保持し続けることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【0023】
【図1】実施例１の静電チャックの平面図である。
【図3】実施例１の静電チャックの電極構成の概略図である。
【図4】実施例１の静電チャックの電極構成の等価回路図である。
【図5】実施例１の変形例の静電チャックの電極構成の概略図である。
【図6】実施例２の静電チャックの平面図である。
【図8】実施例２の静電チャックの電極構成の概略図である。
【図9】実施例２の静電チャックの電極構成の等価回路図である。
【図10】実施例２の変形例の静電チャックの電極構成の概略図である。
【図11】実施例３の静電チャックの電極構成の概略図である。
【図12】実施例３の静電チャックの電極構成の等価回路図である。
【図13】実施例４の静電チャックの電極構成の概略図である。
【図14】実施例４の静電チャックの電極構成の等価回路図である。
【発明を実施するための形態】
【0024】
以下に、本発明の静電チャックについて、図面を参照しつつ説明する。以下の説明において、同様な構成は同一の参照符号を用いて説明する。
【実施例1】
【0025】
【0026】
実施例１の静電チャック１０は、一方の面に半導体ウェハ（以下、単にウェハともいう）等のウェハＷを支持するための基板載置面１１Ｓを有する円板状の基体１１を有している。なお、基体１１の基板載置面１１Ｓと反対側にある面を裏面１１Ｒとして説明する。
【0027】
【0028】
第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃは、それぞれ、例えば、Ｙ２Ｏ３を３％含むＡＩＮのセラミックス焼結体からなっている。なお、第２の層１１Ｂは、静電容量を大きくすべく、第１の層よりも誘電率の高い材料、例えば、酸化チタン、アルミナまたはチタン酸バリウムの焼結体によって形成されていてもよい。
【0029】
吸着電極１３は、基体１１内に埋設され、基体１１の第１の層１１Ａと第２の層１１Ｂとの境界面において基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。吸着電極１３は、基板載置面１１Ｓに沿った方向において並置され、互いに電気的に絶縁された略半円状の第１の吸着電極１３Ａ及び第２の吸着電極１３Ｂを有している。吸着電極１３は、例えば、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）等で形成されている。なお、基板載置面１１Ｓと垂直な方向において、第１の吸着電極１３Ａと重なっている基板載置面１１Ｓの領域を第１の領域と称する。また、基板載置面１１Ｓと垂直な方向において、第２の吸着電極１３Ｂと重なっている基板載置面１１Ｓの領域を第２の領域と称する。
【0030】
第１の吸着電極１３Ａ及び第２の吸着電極１３Ｂは、基体１１の基板載置面１１Ｓと垂直な方向に見た際の中央部において、互いに対して突出している突出部ＰＰを有している。すなわち、突出部ＰＰは、第１の吸着電極１３Ａ及び第２の吸着電極１３Ｂが形作る半円の直径となる線分の中央部分に形成されている。また、第１の吸着電極１３Ａ及び第２の吸着電極１３Ｂは、当該突出部ＰＰと対応した形状を有する凹状部ＲＰを有している。なお、突出部ＰＰの形状としては、第１の吸着電極１３Ａと第２の吸着電極１３Ｂとが電気的に接続されない範囲で種々の形状を採用することができる。
【0031】
キャパシタ電極１５は、基体１１内に埋設され、基体１１の第２の層１１Ｂと第３の層１１Ｃとの境界面において基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。キャパシタ電極１５は、吸着電極１３からみて、基板載置面１１Ｓと反対側に配され、吸着電極３３と対向して設けられている。なお、第１の層１１Ａと第２の層１１Ｂとの境界面と第２の層１１Ｂと第３の層１１Ｃとの境界面は平行であり、キャパシタ電極１５は吸着電極１３と平行に形成されている。
【0032】
キャパシタ電極１５は、互いに電気的に絶縁された半円状の第１のキャパシタ電極１５Ａ及び第２のキャパシタ電極１５Ｂを有している。キャパシタ電極１５は、図中二点鎖線で示している。第１のキャパシタ電極１５Ａは、第２の吸着電極１３Ｂと対向して配されており、第２のキャパシタ電極１５Ｂは、第１の吸着電極１３Ａと対向して配されている。
【0033】
キャパシタ電極１５は、基板載置面１１Ｓと垂直な方向から見て、第１のキャパシタ電極１５Ａが第１の吸着電極１３Ａの突出部ＰＰと、第２のキャパシタ電極１５Ｂが第２の吸着電極１３Ｂの突出部ＰＰと重なる部分を有するように形成されている。キャパシタ電極１５は、例えば、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）等で形成されている。
【0034】
なお、図１において、図を明確にするためにキャパシタ電極１５は吸着電極１３よりも小さく示されているが、吸着電極１３と同様の大きさであっても良いし、吸着電極よりも大きくてもよい。
【0035】
接続導体１７は、基体１１の第２の層１１Ｂに設けられており、第２の層Ｂを基板載置面１１Ｓと垂直な方向に貫通している２つの金属導体である。接続導体１７の各々は、それぞれ第１の吸着電極１３Ａ及び第２の吸着電極１３Ｂの突出部ＰＰから下方に伸長している。上述のように、基板載置面１１Ｓと垂直な方向から見て、突出部ＰＰの各々は、第１のキャパシタ電極１５Ａ及び第２のキャパシタ電極１５Ｂの各々と重なっている。従って、接続導体１７の一方は、第１の吸着電極１３Ａと第１のキャパシタ電極１５Ａとを電気的に接続し（図２Ａ参照）、接続導体１７の他方は、第２の吸着電極１３Ｂと第２のキャパシタ電極１５Ｂとを電気的に接続している（図２Ｂ参照）。
【0036】
給電部分としての給電端子１９は、基体１１の第３の層１１Ｃに設けられており、第３の層１１Ｃを基板載置面１１Ｓと垂直な方向に貫通している金属端子である。給電端子１９は、第１のキャパシタ電極１５Ａに接している第１の給電端子１９Ａ及び第２のキャパシタ電極１５Ｂに接している第２の給電端子１９Ｂからなっている。すなわち、第１の給電端子１９Ａ及び第２の給電端子１９Ｂは、一方の端がキャパシタ電極１５に電気的に接続されており、他方の端が基体１１の裏面１１Ｒにおいて露出している。
【0037】
給電端子１９は、基体１１から露出している端において電源に接続可能になっている。すなわち、給電端子１９を介して吸着電極１３及びキャパシタ電極１５に電圧を印加することが可能となっている。
【0038】
上述のように、第１の吸着電極１３Ａ及び第１のキャパシタ電極１５Ａは、接続導体１７によって電気的に接続されており、かつ第１の給電端子１９Ａに接続されている。また、第２の吸着電極１３Ｂ及び第２のキャパシタ電極１５Ｂは、接続導体１７によって電気的に接続されており、かつ第２の給電端子１９Ｂに接続されている。よって、静電チャック１０においては、互いに異なる給電端子１９に接続されて、互いに異なる電圧が印加可能な電極が互い違いに配されている構造になっている。
【0039】
図３に、給電端子１９に電源ＰＳを接続した際の静電チャック１０の電極構成の概略図を示す。静電チャック１０においては、第１の給電端子１９Ａには負の電圧が印加されるように構成され、第２の給電端子１９Ｂには正の電圧が印加されるように構成されている。従って、静電チャック１０は、第１の吸着電極１３Ａと第２の吸着電極１３Ｂとに、互いに正負逆の電圧が印加される、いわゆる双極型の静電チャックである。
【0040】
図３に示すように、基板載置面１１ＳとウェハＷの下面との間において、第１の吸着電極１３Ａ上の領域にキャパシタＣ１が形成され、第２の吸着電極１３Ｂ上の領域にキャパシタＣ２が形成される。また、基板載置面１１Ｓと第１の吸着電極１３Ａ及び第２の吸着電極１３Ｂの各々との間にキャパシタＣ３及びＣ４が形成される。さらに、第１の吸着電極１３Ａと第２のキャパシタ電極１５Ｂとの間にキャパシタＣ５が形成され、第２の吸着電極１３Ｂと第１のキャパシタ電極１５Ａとの間にキャパシタＣ６が形成される。
【0041】
給電端子１９を介して電圧が印加されると、キャパシタＣ３、Ｃ４に電荷が蓄積され、さらにキャパシタＣ１、Ｃ２に電荷が蓄積される。そして、吸着電極１３とウェハＷとの間にクーロン力が働き、ウェハＷが基板載置面１１Ｓに吸着される。
【0042】
また、互いに正負逆の電位になっている第１の吸着電極１３Ａと第２のキャパシタ電極１５Ｂとの間のキャパシタＣ５、及び第２の吸着電極１３Ｂと第２のキャパシタ電極１５Ｂとの間のキャパシタＣ６にもそれぞれ電荷が蓄積される。
【0043】
図４に静電チャック１０の電極構成の等価回路図を示す。このように、静電チャック１０においては、キャパシタＣ１とＣ３とが直列に接続され、キャパシタＣ２とＣ４とが直列に接続されている。このキャパシタＣ１－Ｃ４を含む回路部分がウェハＷの吸着に寄与する回路部分である吸着回路部分ＳＰである。また、キャパシタＣ５及びＣ６が並列に接続されており、キャパシタＣ５及びＣ６を含む回路部分がキャパシタ回路部分ＣＰとなっている。キャパシタ回路部分ＣＰは、キャパシタＣ１－Ｃ４と直列に接続されている。
【0044】
上述のように、給電端子１９に電源ＰＳを接続して電圧を負荷すると、キャパシタＣ１－Ｃ６のそれぞれに電荷が蓄積される。その後、電源を遮断すると、キャパシタＣ１－Ｃ４に蓄積された電荷は時間の経過に従って減衰する。その際、キャパシタＣ５及びＣ６に蓄積された電荷が、キャパシタＣ１－Ｃ４に移動する。
【0045】
これにより、キャパシタＣ１－Ｃ４の電荷の減衰が緩やかになる。すなわち、キャパシタＣ１及びＣ２における電荷の減衰が緩やかになり、基板載置面１１ＳとウェハＷとの間のクーロン力の減少が緩やかになり、電源の遮断後も基板載置面１１ＳとウェハＷとの間の吸着力が長時間維持されることになる。
【0046】
本実施例の静電チャック１０においては、電源遮断後に基板載置面１１ＳとウェハＷとの間に形成されるキャパシタＣ１及びＣ２に電荷を供給するキャパシタ部分を、ウェハの吸着に寄与する吸着電極１３と吸着電極１３と対向して形成されているキャパシタ電極１５とによって形成している。すなわち、吸着電極１３がウェハ吸着用の電極として機能し、かつキャパシタの電極板の一方として機能する。そのため、電源遮断後の吸着力を長時間維持可能な静電チャック１０を、静電チャック１０の厚みを大きくすることなく実現することが可能である。
【0047】
［静電チャックの製造方法］
第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する複数のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートは、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）セラミックグリーンシートである。第２の層１１Ｂを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、吸着電極１３をスクリーン印刷等で形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、キャパシタ電極１５をスクリーン印刷等で形成する。
第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する複数のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートは、例えば、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）セラミックグリーンシートである。第２の層１１Ｂを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、吸着電極１３をスクリーン印刷等で形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、キャパシタ電極１５をスクリーン印刷等で形成する。
【0048】
第２の層１１Ｂを形成するセラミックグリーンシートには、当該シートを貫通するビアホールを形成し当該ビアホール内に金属層を形成して接続導体１７を形成する。第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシートには、当該シートを貫通するビアホールを形成し、当該ビアホール内に金属材料を充填して給電端子１９を形成する。給電端子１９は、例えば、ろう付け、はんだ付け等で形成してもよい。
【0049】
これらの３枚のグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することで静電チャック１０が完成する。
【0050】
なお、静電チャック１０は、焼結体プレートを接合することによって形成してもよい。その場合は、第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する３枚のセラミックス焼結体を形成する。この焼結体は、例えば、ＡｌＮにＹ２Ｏ３を３％添加したセラミックス焼結体である。
【0051】
第２の層１１Ｂを形成するセラミックス焼結体の一方の面には、Ｔｉ（チタン）のスパッタリングにより吸着電極１３を形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックス焼結体の一方の面には、Ｔｉのスパッタリングによりキャパシタ電極１５を形成する。第２の層１１Ｂを形成するセラミックス焼結体には、当該焼結体を貫通するビアホールを形成し当該ビアホール内に金属層を形成して接続導体１７を形成する。
【0052】
次に、第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する３層のセラミックス焼結体を、ガラス接合または拡散接合等で接合する。
【0053】
その後に、第３の層１１Ｃに、給電端子１９を形成するための孔を形成し当該孔内に金属層を形成するか金属ロッドを挿入する等して給電端子１９を形成することで静電チャック１０が完成する。
【0054】
［基板保持方法］
実施例１の静電チャック１０を用いた基板保持方法としては、以下の方法が一例として挙げられる。まず、基体１１の基板載置面１１ＳにウェハＷを載置する。次に、給電端子１９を電源ＰＳに電気的に接続して電圧を印加して、吸着電極１３とキャパシタ電極１５との間に電位差を生じさせる。この状態で、基板載置面１１ＳにウェハＷが吸着されウェハＷが保持される。次に、電源ＰＳが接続された給電端子１９と電源ＰＳとの電気的な接続を遮断して給電端子１９への電圧の印加を停止する。上述のように、実施例１の静電チャック１０では、電源ＰＳによる電圧の印加の停止後も、基板載置面１１ＳとウェハＷとのクーロン力が維持され、ウェハＷが基板載置面１１Ｓに吸着され続けるため、基板載置面１１Ｓ上にウェハＷを長時間保持可能である。
実施例１の静電チャック１０を用いた基板保持方法としては、以下の方法が一例として挙げられる。まず、基体１１の基板載置面１１ＳにウェハＷを載置する。次に、給電端子１９を電源ＰＳに電気的に接続して電圧を印加して、吸着電極１３とキャパシタ電極１５との間に電位差を生じさせる。この状態で、基板載置面１１ＳにウェハＷが吸着されウェハＷが保持される。次に、電源ＰＳが接続された給電端子１９と電源ＰＳとの電気的な接続を遮断して給電端子１９への電圧の印加を停止する。上述のように、実施例１の静電チャック１０では、電源ＰＳによる電圧の印加の停止後も、基板載置面１１ＳとウェハＷとのクーロン力が維持され、ウェハＷが基板載置面１１Ｓに吸着され続けるため、基板載置面１１Ｓ上にウェハＷを長時間保持可能である。
【0055】
［変形例］
図５に、実施例１の静電チャック１０の変形例の電極構造の概略図を示す。図５に示すように、キャパシタ電極１５を多層に形成してもよい。キャパシタ電極１５を多層にすると、多層に形成したキャパシタ電極１５同士の間にも電荷が蓄積され、図４に示すキャパシタ回路部分ＣＰのキャパシタＣ５及びＣ６と並列にさらにキャパシタが接続される回路となる。
図５に、実施例１の静電チャック１０の変形例の電極構造の概略図を示す。図５に示すように、キャパシタ電極１５を多層に形成してもよい。キャパシタ電極１５を多層にすると、多層に形成したキャパシタ電極１５同士の間にも電荷が蓄積され、図４に示すキャパシタ回路部分ＣＰのキャパシタＣ５及びＣ６と並列にさらにキャパシタが接続される回路となる。
【0056】
すなわち、キャパシタ回路部分ＣＰにおける静電容量がさらに大きくなることで、図４に示す回路の吸着回路部分ＳＰに移動可能な電荷が多くなり、さらに長い時間吸着力を維持することが可能となる。
【0057】
なお、このようにキャパシタ電極１５を多層に形成する場合は、例えば、図１に示した吸着電極１３と同様の電極パターンを有する第３のキャパシタ電極１５Ｃ及び第４のキャパシタ電極１５Ｄからなる第１の電極層と第１のキャパシタ電極１５Ａ及び第２のキャパシタ電極１５Ｂと同様の電極パターンを有する第２の電極層とを交互に多層に形成すればよい。例えば、吸着電極１３の電極パターンを印刷したセラミックグリーンシートまたはセラミックス焼結体とキャパシタ電極１５の電極パターンを印刷したセラミックグリーンシートまたはセラミックス焼結体とを交互に積層することで、多層のキャパシタ電極１５を有する静電チャックを形成可能である。
【0058】
なお、上記したように、実施例１の静電チャック１０は双極型であるので、ウェハＷを接地する必要はない。すなわち、静電チャック１０の使用において、接地配線を設ける必要がないので構成の簡素化が可能である。
【実施例2】
【0059】
図６は、実施例２の静電チャック２０の平面図である。図７は、図６の７－７線に沿った断面図である。実施例２の静電チャック２０は、単極型の静電チャックであるということ以外は、実施例１の静電チャック１０と同様の構成を有している。すなわち、静電チャック２０は、静電チャック１０と電極構成のみが異なっている。なお、静電チャック２０を用いた基板保持方法は、実施例１の静電チャック１０を用いた基板保持方法と同様であるので、説明を省略する。
【0060】
実施例１の静電チャック１０と同様に、実施例２の静電チャック２０は、一方の面に半導体ウェハ等のウェハＷを支持するための基板載置面１１Ｓを有する円板状の基体１１を有している。また、以下の説明において、基体１１の基板載置面１１Ｓと反対側にある面を裏面１１Ｒとする。
【0061】
図７に示すように、基体１１は、基板載置面１１Ｓと垂直な方向に、基板載置面１１Ｓからみて第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃの３層構造を有している。
【0062】
第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃは、それぞれ、例えば、Ｙ２Ｏ３を３％含むＡＩＮのセラミックス焼結体からなっている。なお、第２の層１１Ｂは、静電容量を大きくすべく、第１の層１１Ａよりも誘電率の高い材料、例えば、酸化チタン、アルミナまたはチタン酸バリウムの焼結体によって形成されていてもよい。
【0063】
吸着電極２３は、基体１１内に埋設され、基体１１の第１の層１１Ａと第２の層１１Ｂとの境界面において基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している円形の平面形状を有する薄膜状の金属電極である。吸着電極２３は、例えば、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）等で形成されている。
【0064】
キャパシタ電極２５は、基体１１内に埋設され、基体１１の第２の層１１Ｂと第３の層１１Ｃとの境界面において基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している円形の平面形状を有する薄膜状の金属電極である。キャパシタ電極２５は、吸着電極２３からみて、基板載置面１１Ｓと反対側に設けられている。また、キャパシタ電極２５には、円形の開口部２５Ｈが設けられている。
【0065】
なお、第１の層１１Ａと第２の層１１Ｂとの境界面と第２の層１１Ｂと第３の層１１Ｃとの境界面は平行であり、キャパシタ電極２５は吸着電極２３と平行に形成されている。キャパシタ電極２５は、例えば、タングステン（Ｗ）またはモリブデン（Ｍｏ）等で形成されている。
【0066】
なお、図６において、図を明確にするためにキャパシタ電極２５は吸着電極２３よりも小さく示されているが、吸着電極２３と同様の大きさであっても良いし、吸着電極２３よりも大きくてもよい。
【0067】
給電部分としての給電端子２９は、基体１１の内において基板載置面１１Ｓと垂直な方向に伸長し、一方の端部が基体１１から露出している金属端子である。給電端子２９は、一方の端が吸着電極２３に接しており、他方の端が裏面１１Ｒから露出している第１の給電端子２９Ａ及び一方の端がキャパシタ電極２５に接しており、他方の端が裏面１１Ｒから露出している第２の給電端子２９Ｂからなっている。
【0068】
すなわち、第１の給電端子２９Ａは、キャパシタ電極２５の開口部２５Ｈを通り抜けて伸長しており、一方の端が吸着電極２３に電気的に接続されており、他方の端が基体１１から露出している。また、第２の給電端子２９Ｂは、一方の端がキャパシタ電極２５に電気的に接続されており、他方の端が基体１１から露出している。
【0069】
給電端子２９は、基体１１から露出している端において電源に接続可能になっている。すなわち、給電端子２９を介して吸着電極２３及びキャパシタ電極２５に電圧を印加することが可能となっている。
【0070】
上述のように、吸着電極２３は第１の給電端子２９Ａに電気的に接続されており、また、キャパシタ電極２５は第２の給電端子２９Ｂに接続されている。よって、静電チャック２０においては、互いに異なる給電端子２９に接続されて、互いに異なる電圧が印加可能な電極が対向して配されている構造になっている。
【0071】
図８に、給電端子２９に電源ＰＳを接続した際の静電チャック２０の電極構成の概略図を示す。静電チャック２０においては、第１の給電端子２９Ａには負の電圧が印加されるように構成され、第２の給電端子２９Ｂには正の電圧が印加されるように構成されている。従って、静電チャック２０は、吸着電極２３に負の電圧が印加される、いわゆる単極型の静電チャックである。なお、図８においては、静電チャックを対向電極ＯＴを有するプラズマ装置内に設けた場合を例に示している。
【0072】
図８に示すように、基板載置面１１ＳとウェハＷの下面との間において、キャパシタＣ１が形成される。また、基板載置面１１Ｓと吸着電極２３との間にキャパシタＣ２が形成される。さらに、吸着電極２３とキャパシタ電極２５との間にキャパシタＣ３が形成される。
【0073】
給電端子２９を介して電圧が印加されると、キャパシタＣ２に電荷が蓄積され、さらにキャパシタＣ１に電荷が蓄積される。そして、吸着電極２３とウェハＷとの間にクーロン力が働き、ウェハＷが基板載置面１１Ｓに吸着される。また、互いに正負逆の電位になっている吸着電極２３とキャパシタ電極２５との間のキャパシタＣ３にも電荷が蓄積される。
【0074】
図９に静電チャック２０の電極構成の等価回路図を示す。このように、静電チャック２０においては、キャパシタＣ１及びＣ２が直列に接続されている。このキャパシタＣ１及びＣ２を含む回路部分がウェハＷの吸着に寄与する回路部分である吸着回路部分ＳＰである。また、キャパシタＣ３が２つの電源ＰＳの間に接続されており、キャパシタＣ３を含む回路部分がキャパシタ回路部分ＣＰとなっている。キャパシタ回路部分ＣＰは、キャパシタＣ１及びＣ２と直列に接続されている。
【0075】
なお、ウェハＷと対向電極ＯＴとの間に存在するプラズマインピーダンスは小さいため、図９の等価回路図では省略している。
【0076】
上述のように、給電端子２９に電源ＰＳを接続して電圧を負荷すると、キャパシタＣ１－Ｃ３のそれぞれに電荷が蓄積される。その後、電源を遮断すると、キャパシタＣ１及びＣ２に蓄積された電荷は時間の経過に従って減衰する。その際、キャパシタＣ３に蓄積された電荷が、キャパシタＣ１及びＣ２に移動する。
【0077】
これにより、キャパシタＣ１及びＣ２の電荷の減衰が緩やかになる。すなわち、キャパシタＣ１における電荷の減衰が緩やかになり、基板載置面１１ＳとウェハＷとの間のクーロン力の減少が緩やかになり、電源の遮断後も基板載置面１１ＳとウェハＷとの間の吸着力が長時間維持されることになる。
【0078】
本実施例の静電チャック２０においては、電源遮断後に基板載置面１１ＳとウェハＷとの間に形成されるキャパシタＣ１に電荷を供給するキャパシタ部分を、吸着電極２３と吸着電極に対向して形成されているキャパシタ電極２５によって形成している。そのため、電源遮断後の吸着力を長時間維持可能な静電チャック２０を、静電チャック２０の厚みを大きくすることなく実現することが可能である。
【0079】
［静電チャックの製造方法］
第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する複数のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートは、例えば、ＡｌＮセラミックグリーンシートである。第２の層１１Ｂを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、吸着電極２３をスクリーン印刷等で形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、キャパシタ電極２５をスクリーン印刷等で形成する。キャパシタ電極２５の形成の際に、開口部２５Ｈを形成しておく。
第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する複数のセラミックグリーンシートを作製する。セラミックグリーンシートは、例えば、ＡｌＮセラミックグリーンシートである。第２の層１１Ｂを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、吸着電極２３をスクリーン印刷等で形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシートの一方の面には、キャパシタ電極２５をスクリーン印刷等で形成する。キャパシタ電極２５の形成の際に、開口部２５Ｈを形成しておく。
【0080】
第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシートには、当該シートを貫通するビアホールを形成し、当該ビアホール内に金属材料を充填して給電端子２９Ｂを形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックグリーンシート及び第２の層１１Ｂを形成するセラミックグリーンシートに、当該２つのシートを貫通しかつ開口部２５Ｈ内を通過するビアホールを形成し、当該ビアホール内に金属材料を充填して給電端子２９Ａを形成する。
【0081】
給電端子２９は、例えば、ろう付け、はんだ付け等で形成してもよい。なお、開口部２５Ｈ周縁部において、給電端子２９Ａとキャパシタ電極２５を離間させる等、給電端子２９Ａとキャパシタ電極２５が電気的に接続されてないようにする。
【0082】
これらの３枚のグリーンシートを含む複数のセラミックグリーンシートを積層して一体焼成することで静電チャック１０が完成する。
【0083】
なお、静電チャック１０は、焼結体プレートを接合することによって形成してもよい。その場合は、第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する３枚のセラミックス焼結体を形成する。この焼結体は、例えば、ＡｌＮにＹ２Ｏ３を３％添加したセラミックス焼結体である。
【0084】
第２の層１１Ｂを形成するセラミックス焼結体の一方の面には、Ｔｉのスパッタリングにより吸着電極２３を形成する。また、第３の層１１Ｃを形成するセラミックス焼結体の一方の面には、Ｔｉのスパッタリングによりキャパシタ電極２５を形成する。
【0085】
次に、第１の層１１Ａ、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃのそれぞれを構成する３層のセラミックス焼結体をガラス接合または拡散接合等で接合する。
【0086】
その後に、第２の層１１Ｂ及び第３の層１１Ｃに、給電端子２９を形成するための孔を形成し当該孔内に金属層を形成して給電端子２９を形成することで静電チャック１０が完成する。
【0087】
［変形例］
図１０に、実施例２の静電チャック２０の変形例の電極構造の概略図を示す。図１０に示すように、キャパシタ電極２５を多層に形成してもよい。キャパシタ電極２５を多層にすると、多層に形成したキャパシタ電極２５同士の間にも電荷が蓄積され、図９に示すキャパシタ回路部分ＣＰのキャパシタＣ３と並列にさらにキャパシタが接続される回路となる。
図１０に、実施例２の静電チャック２０の変形例の電極構造の概略図を示す。図１０に示すように、キャパシタ電極２５を多層に形成してもよい。キャパシタ電極２５を多層にすると、多層に形成したキャパシタ電極２５同士の間にも電荷が蓄積され、図９に示すキャパシタ回路部分ＣＰのキャパシタＣ３と並列にさらにキャパシタが接続される回路となる。
【0088】
すなわち、キャパシタ回路部分ＣＰにおける静電容量がさらに大きくなることで、図に示す回路の吸着回路部分ＳＰに移動可能な電荷が多くなり、さらに長い時間吸着力を維持することが可能となる。
【0089】
なお、このようにキャパシタ電極２５を多層に形成する場合は、例えば、図６に示したキャパシタ電極２５の電極パターンを多層に形成すればよい。例えば、キャパシタ電極２５の電極パターンを印刷したセラミックグリーンシートまたはセラミックス焼結体を積層することで多層の電極を有する構成とすることができる。この際、基板載置面１１Ｓと垂直な方向において、給電端子２９Ａに接続されたキャパシタ電極２５と給電端子２９Ｂに接続されたキャパシタ電極２５が交互に配されるようにする。このようにすることで、多層のキャパシタ電極２５を有する静電チャックを形成可能である。
【実施例3】
【0090】
以下に、実施例３の静電チャック３０について説明する。静電チャック３０は、３つの電源を使用する例である。静電チャック３０は、実施例１の静電チャック１０と電極構成のみが異なっている。具体的には、静電チャック３０は、第１の吸着電極３３Ａと第１のキャパシタ電極３５Ａが、基体１１内において電気的に絶縁されている点で実施例１の静電チャック１０とは異なる。なお、静電チャック３０を用いた基板保持方法は、実施例１の静電チャック１０を用いた基板保持方法と同様であるので、説明を省略する。
【0091】
図１１は、静電チャック３０の電極構成の概略図である。吸着電極３３は、基体１１内に埋設され、基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。吸着電極３３は、基板載置面１１Ｓに沿った方向において並置され、互いに電気的に絶縁された略半円状の第１の吸着電極３３Ａ及び第２の吸着電極３３Ｂを有している。
【0092】
キャパシタ電極３５は、基体１１内に埋設され、基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。キャパシタ電極３５は、吸着電極３３からみて、基板載置面１１Ｓと反対側に配され、吸着電極３３と対向して設けられている。
【0093】
キャパシタ電極３５は、基板載置面１１Ｓと平行な方向に並置され、互いに電気的に絶縁されたキャパシタ電極３５Ａ及び３５Ｂを有している。第１のキャパシタ電極３５Ａは、第２の吸着電極３３Ｂと対向して配されており、第２のキャパシタ電極３５Ｂは、第１の吸着電極３３Ａと対向して配されている。
【0094】
なお、第２の吸着電極３３Ｂと第２のキャパシタ電極３５Ｂとは、実施例１の静電チャック３０と同様に接続導体１７によって接続されている。
【0095】
給電部分としての給電端子３９は、基体１１の内において基板載置面１１Ｓと垂直な方向に伸長し、一方の端部が基体１１から露出している金属端子である。給電端子３９は、一方の端が吸着電極３３Ａに接しており、他方の端が裏面１１Ｒから露出している第１の給電端子３９Ａを有している。また、給電端子３９は、一方の端が第１のキャパシタ電極３５Ａに接しており、他方の端が裏面１１Ｒから露出している第２の給電端子３９Ｂを有している。また、給電端子３９は、一方の端が第２のキャパシタ電極３５Ｂに接しており、他方の端が裏面１１Ｒから露出している第３の給電端子３９Ｃを有している。
【0096】
給電端子３９は、基体１１から露出している端において電源に接続可能になっている。すなわち、給電端子３９を介して吸着電極３３及びキャパシタ電極３５に電圧を印加することが可能となっている。
【0097】
上述のように、第１の吸着電極３３Ａは第１の給電端子３９Ａに電気的に接続されており、また、第１のキャパシタ電極３５Ａは、第２の給電端子３９Ｂに接続されている。また、第２のキャパシタ電極３５Ｂは、第３の給電端子３９Ｃに接続されている。よって、静電チャック３０においては、互いに異なる給電端子３９に接続されて、互いに異なる電圧が印加可能な電極が対向して配されている構造になっている。
【0098】
図１１に示すように、静電チャック３０においては、第１の給電端子３９Ａ及び第２の給電端子３９Ｂには負の電圧が印加されるように構成され、第３の給電端子３９Ｃには正の電圧が印加されるように構成されている。従って、静電チャック３０は、第１の吸着電極３３Ａと第２の吸着電極３３Ｂとに、互いに正負逆の電圧が印加される、いわゆる双極型の静電チャックである。
【0099】
図１１に示すように、基板載置面１１ＳとウェハＷの下面との間において、第１の吸着電極３３Ａ上の領域にキャパシタＣ１が第２の吸着電極３３Ｂ上の領域にキャパシタＣ２が形成される。また、基板載置面１１Ｓと第１の吸着電極３３Ａ及び第２の吸着電極３３Ｂの各々との間にキャパシタＣ３及びＣ４が形成される。さらに、第１の吸着電極３３Ａと第２のキャパシタ電極３５Ｂとの間にキャパシタＣ５が形成され、第２の吸着電極３３Ｂと第１のキャパシタ電極３５Ａとの間にキャパシタＣ６が形成される。
【0100】
給電端子３９を介して電圧が印加されると、キャパシタＣ３、Ｃ４に電荷が蓄積され、さらにキャパシタＣ１、Ｃ２に電荷が蓄積される。そして、吸着電極１３とウェハＷとの間にクーロン力が働き、ウェハＷが基板載置面１１Ｓに吸着される。
【0101】
また、互いに正負逆の電位になっている第１の吸着電極３３Ａと第２のキャパシタ電極３５Ｂとの間のキャパシタＣ５、及び第２の吸着電極３３Ｂと第２のキャパシタ電極３５Ｂとの間のキャパシタＣ６にもそれぞれ電荷が蓄積される。
【0102】
図１２に静電チャック３０の電極構成の等価回路図を示す。このように、静電チャック１０においては、キャパシタＣ１とＣ３とが直列に接続され、キャパシタＣ２とＣ４とが直列に接続されている。このキャパシタＣ１－Ｃ４を含む回路部分がウェハＷの吸着に寄与する回路部分である吸着回路部分ＳＰである。また、キャパシタＣ５及びＣ６が並列に接続されており、キャパシタＣ５及びＣ６を含む回路部分がキャパシタ回路部分ＣＰとなっている。
【0103】
上述のように、給電端子３９に電源ＰＳを接続して電圧を負荷すると、キャパシタＣ１－Ｃ６のそれぞれに電荷が蓄積される。その後、電源を遮断すると、キャパシタＣ１－Ｃ４に蓄積された電荷は時間の経過に従って減衰する。その際、キャパシタＣ５及びＣ６に蓄積された電荷が、キャパシタＣ１－Ｃ４に移動する。
【0104】
これにより、キャパシタＣ１－Ｃ４の電荷の減衰が緩やかになる。すなわち、キャパシタＣ１及びＣ２における電荷の減衰が緩やかになり、基板載置面１１ＳとウェハＷとの間のクーロン力の減少が緩やかになり、電源の遮断後も基板載置面１１ＳとウェハＷとの間の吸着力が長時間維持されることになる。
【0105】
本実施例の静電チャック３０においては、電源遮断後に基板載置面１１ＳとウェハＷとの間に形成されるキャパシタＣ１及びＣ２に電荷を供給するキャパシタ部分を、吸着電極３３と吸着電極３３と対向して形成されているキャパシタ電極３５によって形成している。そのため、電源遮断後の吸着力を長時間維持可能な静電チャック３０を、静電チャック３０の厚みを大きくすることなく実現することが可能である。
【実施例4】
【0106】
以下に、実施例４の静電チャック４０について説明する。静電チャック４０は、４つの電源を使用する例である。静電チャック４０は、実施例１の静電チャック１０と電極構成のみが異なっている。具体的には、静電チャック４０は、第１の吸着電極４３Ａと第１のキャパシタ電極４５Ａとが基体１１内において電気的に絶縁されており、かつ第２の吸着電極４３Ｂと第２のキャパシタ電極４５Ｂとが基体１１内において電気的に絶縁されている点で実施例１の静電チャック１０とは異なる。
【0107】
なお、静電チャック４０を用いた基板保持方法は、実施例１の静電チャック１０を用いた基板保持方法と同様であるので、説明を省略する。
【0108】
図１３は、静電チャック４０の電極構成の概略図である。吸着電極４３は、基体１１内に埋設され、基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。吸着電極４３は、基板載置面１１Ｓに沿った方向において並置され、互いに電気的に絶縁された略半円状の第１の吸着電極４３Ａ及び第２の吸着電極４３Ｂを有している。
【0109】
キャパシタ電極４５は、基体１１内に埋設され、基板載置面１１Ｓに沿った方向に延在している薄膜状の金属電極である。キャパシタ電極４５は、吸着電極４３からみて、基板載置面１１Ｓと反対側に配され、吸着電極４３と対向して設けられている。
【0110】
キャパシタ電極４５は、基板載置面１１Ｓと平行な方向に並置され、互いに電気的に絶縁されたキャパシタ電極４５Ａ及び４５Ｂを有している。第１のキャパシタ電極４５Ａは、第２の吸着電極４３Ｂと対向して配されており、第２のキャパシタ電極４５Ｂは、第１の吸着電極４３Ａと対向して配されている。
【0111】
給電部分としての給電端子４９は、基体１１の内において基板載置面１１Ｓと垂直な方向に伸長し、一方の端部が基体１１から露出している金属端子である。給電端子４９は、一方の端が裏面１１Ｒから露出しており、他方の端が第１の吸着電極４３Ａに接している第１の給電端子４９Ａを有している。給電端子４９は、一方の端が裏面１１Ｒから露出しており、他方の端が第２の吸着電極４３Ｂに接している第２の給電端子４９Ｂを有している。
【0112】
また、給電端子４９は、一方の端が裏面１１Ｒから露出しており、他方の端が第１のキャパシタ電極４５Ａに接している第３の給電端子４９Ｃを有している。また、給電端子４９は、一方の端が裏面１１Ｒから露出しており、他方の端が第２のキャパシタ電極４５Ｂに接している第４の給電端子４９Ｄを有している。
【0113】
給電端子４９は、基体１１から露出している端において電源に接続可能になっている。すなわち、給電端子４９を介して吸着電極４３及びキャパシタ電極４５に電圧を印加することが可能となっている。
【0114】
上述のように、第１の吸着電極４３Ａは第１の給電端子４９Ａに電気的に接続されており、第２の吸着電極４３Ｂは第２の給電端子４９Ｂに接続されている。また、第１のキャパシタ電極４５Ａは第３の給電端子４９Ｃに電気的に接続されており、第２のキャパシタ電極４５Ｂは第４の給電端子４９Ｄに接続されている。よって、静電チャック４０においては、互いに異なる給電端子４９に接続されて、互いに異なる電圧が印加可能な電極が対向して配されている構造になっている。
【0115】
図１３に示すように、静電チャック４０においては、第１の給電端子４９Ａ及び第３の給電端子４９Ｃには負の電圧が印加されるように構成され、第２の給電端子４９Ｂ及びに第４の給電端子４９Ｄには正の電圧が印加されるように構成されている。従って、静電チャック４０は、第１の吸着電極４３Ａと第２の吸着電極４３Ｂとに、互いに正負逆の電圧が印加される、いわゆる双極型の静電チャックである。
【0116】
図１３に示すように、基板載置面１１ＳとウェハＷの下面との間において、第１の吸着電極４３Ａ上の領域にキャパシタＣ１が第２の吸着電極４３Ｂ上の領域にキャパシタＣ２が形成される。また、基板載置面１１Ｓと第１の吸着電極４３Ａ及び第２の吸着電極４３Ｂの各々との間にキャパシタＣ３及びＣ４が形成される。さらに、第１の吸着電極４３Ａと第２のキャパシタ電極４５Ｂとの間にキャパシタＣ５が形成され、第２の吸着電極４３Ｂと第１のキャパシタ電極４５Ａとの間にキャパシタＣ６が形成される。
【0117】
給電端子４９を介して電圧が印加されると、キャパシタＣ３、Ｃ４に電荷が蓄積され、さらにキャパシタＣ１、Ｃ２に電荷が蓄積される。そして、吸着電極４３とウェハＷとの間にクーロン力が働き、ウェハＷが基板載置面１１Ｓに吸着される。
【0118】
また、互いに正負逆の電位になっている第１の吸着電極４３Ａと第２のキャパシタ電極４５Ｂとの間のキャパシタＣ５、及び第２の吸着電極４３Ｂと第１のキャパシタ電極４５Ａとの間のキャパシタＣ６にもそれぞれ電荷が蓄積される。
【0119】
図１４に、静電チャック１０の電極構成の等価回路図を示す。このように、静電チャック４０においては、キャパシタＣ１－Ｃ４が直列に接続されている。このキャパシタＣ１－Ｃ４を含む回路部分がウェハＷの吸着に寄与する吸着回路部分ＳＰである。また、キャパシタＣ５及びＣ６を含む回路部分がキャパシタ回路部分ＣＰとなっている。
【0120】
上述のように、給電端子４９に電源ＰＳを接続して電圧を負荷すると、キャパシタＣ１－Ｃ６のそれぞれに電荷が蓄積される。その後、電源を遮断すると、キャパシタＣ１－Ｃ４に蓄積された電荷は時間の経過に従って減衰する。その際、キャパシタＣ５及びＣ６に蓄積された電荷が、キャパシタＣ１－Ｃ４に移動する。
【0121】
これにより、キャパシタＣ１－Ｃ４の電荷の減衰が緩やかになる。すなわち、キャパシタＣ１及びＣ２における電荷の減衰が緩やかになり、基板載置面１１ＳとウェハＷとの間のクーロン力の減少が緩やかになり、電源の遮断後も基板載置面１１ＳとウェハＷとの間の吸着力が長時間維持されることになる。
【0122】
本実施例の静電チャック４０においては、電源遮断後に基板載置面１１ＳとウェハＷとの間に形成されるキャパシタＣ１及びＣ２に電荷を供給するキャパシタ部分を、吸着電極４３と吸着電極と平行に形成されているキャパシタ電極４５によって形成している。そのため、電源遮断後の吸着力を長時間維持可能な静電チャック４０を、静電チャック４０の厚みを大きくすることなく実現することが可能である。
【0123】
上記した各構成は一例であり、各構成は用途等によって変更され得る。
【符号の説明】
【0124】
１０，２０，３０，４０・・・静電チャック、１１・・・基体、１３，２３，３３，４３・・・吸着電極、１５，２５，３５，４５・・・キャパシタ電極、１７・・・接続導体、１９，２９，３９，４９・・・給電端子、ＰＳ・・・電源
【図1】
【図2A】
【図2B】
【図3】
【図4】
【図5】
【図6】
【図7】
【図8】
【図9】
【図10】
【図11】
【図12】
【図13】
【図14】
