特許 7248167 静電チャック部材及び静電チャック装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2023-03-20

(45)【発行日】2023-03-29

(54)【発明の名称】静電チャック部材及び静電チャック装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20230322BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALN20230322BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

【請求項の数】 7

(21)【出願番号】P 2022032645

(22)【出願日】2022-03-03

【審査請求日】2022-09-15

【早期審査対象出願】

(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

(72)【発明者】

【氏名】金原 勇貴

(72)【発明者】

【氏名】乾 敏祥

(72)【発明者】

【氏名】一由 拓

(72)【発明者】

【氏名】菅又 徹

【審査官】渡井 高広

(56)【参考文献】

【文献】特開２００４－１７９２６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－０２２８７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１３－５１２５６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０２０－５２６９３６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１０７８８１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００９－０９９８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６５７１０（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－９９８９７（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－１５８９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－５４３７９（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、
前記載置面とは反対側又は前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を有し、
前記基体において前記載置面と連続する側周面の少なくとも一部は、算術平均粗さＲａが２μｍ以下であり、
前記載置面から下方に広がる領域において算術平均粗さＲａが２μｍ以下であり、
前記領域は、前記載置面の法線と直交する方向の断面視において、前記載置面から下方に前記静電吸着用電極の厚さ以上の広がりを有する静電チャック部材。

【請求項2】

前記側周面は、前記載置面の法線方向からの視野に露出する傾斜面を有する請求項１に記載の静電チャック部材。

【請求項3】

前記側周面は、前記載置面の周縁部において周方向に設けられた凸曲面を有する請求項２に記載の静電チャック部材。

【請求項4】

前記側周面は、前記側周面の下端部において周方向に設けられ且つ外側に伸長する部分を有し、
前記伸長する部分の上面は、凹曲面である請求項２又は３に記載の静電チャック部材。

【請求項5】

前記側周面は、前記法線方向に平行な主面と、前記主面と連続する前記凹曲面とを有し、
前記法線方向と直交する方向において、前記主面から前記凹曲面の外側の端部までの距離は、前記静電吸着用電極の厚さ以上である請求項４に記載の静電チャック部材。

【請求項6】

前記載置面と平行な方向において、前記静電吸着用電極の外周端部から、前記側周面までの距離は、１０００μｍ以下である請求項１から５のいずれか１項に記載の静電チャック部材。

【請求項7】

請求項１から６のいずれか１項に記載の静電チャック部材と、
前記静電チャック部材を冷却し前記静電チャック部材の温度を調整するベース部材と、を有する静電チャック装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、静電チャック部材及び静電チャック装置に関する。

【背景技術】

【0002】

従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置を製造する半導体製造工程において、シリコンウエハ等の板状試料は、静電チャック機能を備えた静電チャック部材に静電吸着により固定されて所定の処理が施される。このような工程においては、例えば静電チャック装置でシリコンウエハを固定した後、シリコンウエハにプラズマを用いたエッチング処理や成膜処理を施す。

【0003】

上述のような製造工程において静電チャック装置を用いると、静電チャック部材にはウエハ残滓に代表される粒子状の異物（以下、異物粒子）が生じることがある。このような異物粒子は、半導体製造装置内で帯電し、静電チャック装置の表面に付着する。帯電した異物粒子（荷電性異物粒子）が付着した静電チャック装置では、製造工程中のプラズマ安定性が損なわれ、生産性が低下するおそれがある。また、異物粒子に起因して、プラズマ工程中に異常放電が生じ、プラズマの安定化を損ね、素子の歩留まり低下や静電チャック装置の絶縁破壊が生じる場合がある。

【0004】

以上のような課題に対し、半導体の製造工程においては、異物粒子で汚染された静電チャック装置をプラズマ洗浄し、異物粒子を除去する処理が行われている（例えば、特許文献１参照）。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特表２０１３－５１２５６４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

近年、シリコンウエハから得られる半導体チップの歩留まり向上を目的として、静電チャック部材が有する静電吸着用電極を拡大する提案がなされている。静電吸着用電極を拡大させた静電チャック部材では、ウエハの載置面の中央と周縁とで吸着力の差が小さくなり、シリコンウエハの外周部分においても中央部分と同様の加工（エッチング処理）が可能となる。これにより、シリコンウエハの外周部分においても好適に半導体チップを製造可能となり、歩留まりが向上する。

【0007】

一方で、静電吸着用電極が拡大すると、静電チャック部材の側面表面と静電吸着用電極との距離が近づき、静電チャック部材の側面表面の電界強度が増加する。そのため、静電吸着用電極を拡大させた静電チャック部材では、従来の静電チャックに比べ側面に荷電性異物粒子が静電吸着しやすい構成となる。

【0008】

特許文献１に記載の静電チャック部材では、プラズマ洗浄の効果を高めるために、周囲に傾斜部を設けている。しかし、この構成は、ウエハプロセス前の洗浄を効果的にする事は出来るが、製造プロセス中に荷電性異物粒子が静電チャック部材の側面に付着することを抑制するものではない。そのため、ウエハプロセス中に発生する異常放電による素子の歩留まり低下（生産性低下）や静電チャックの絶縁破壊などの問題を十分抑制できない、と言う課題があった。このため、ウエハプロセス中であっても静電チャック部材の側面に付着する荷電性異物粒子の影響を低減し、異常放電発生を抑制することが可能な静電チャック部材が求められていた。

【0009】

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、側面へ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題、特にウエハプロセス中に発生する異常放電を低減させることが可能な静電チャック部材を提供することを目的とする。また、このような静電チャック部材を有する静電チャック装置を提供することを合わせて目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0010】

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。

【0011】

［１］一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、前記載置面とは反対側又は前記基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を有し、前記基体において前記載置面と連続する側周面の少なくとも一部は、算術平均粗さＲａが２μｍ以下である静電チャック部材。

【0012】

［２］前記載置面から下方に広がる領域において算術平均粗さＲａが２μｍ以下であり、前記領域は、前記載置面の法線と直交する方向の断面視において、前記載置面から下方に前記静電吸着用電極の厚さ以上の広がりを有する［１］に記載の静電チャック部材。

【0013】

［３］前記側周面は、前記載置面の法線方向からの視野に露出する傾斜面を有する［１］又は［２］に記載の静電チャック部材。

【0014】

［４］前記側周面は、前記載置面の周縁部において周方向に設けられた凸曲面を有する［３］に記載の静電チャック部材。

【0015】

［５］前記側周面は、前記側周面の下端部において周方向に設けられ且つ外側に伸長する部分を有し、前記伸長する部分の上面は、凹曲面である［３］又は［４］に記載の静電チャック部材。

【0016】

［６］前記側周面は、前記法線方向に平行な主面と、前記主面と連続する前記凹曲面とを有し、前記法線方向と直交する方向において、前記主面から前記凹曲面の外側の端部までの距離は、前記静電吸着用電極の厚さ以上である［５］に記載の静電チャック部材。

【0017】

［７］前記載置面と平行な方向において、前記静電吸着用電極の外周端部から、前記側周面までの距離は、１０００μｍ以下である［１］から［６］のいずれか１項に記載の静電チャック部材。

【0018】

［８］［１］から［７］のいずれか１項に記載の静電チャック部材と、前記静電チャック部材を冷却し前記静電チャック部材の温度を調整するベース部材と、を有する静電チャック装置。

【発明の効果】

【0019】

本発明によれば、側面へ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題を低減可能な静電チャック部材を提供することができる。また、このような静電チャック部材を有する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】

【0020】

【図1】図１は、実施形態の静電チャック部材１０を示す断面図である。

【図2】図２は、第２実施形態に係る静電チャック部材２０の説明図である。

【図3】図３は、第２実施形態の変形例に係る静電チャック部材２０Ｂの説明図である。

【図4】図４は、第３実施形態に係る静電チャック部材３０の説明図である。

【図5】図５は、第４実施形態に係る静電チャック部材４０の説明図である。

【図6】図６は，変形例に係る静電チャック部材５０の説明図である。

【図7】図７は、静電チャック装置を示す断面図である。

【図8】図８は、上述の静電チャック装置を有する半導体製造装置の説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

［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部材について説明する。なお、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。

【0022】

《静電チャック部材》
図１は、本実施形態の静電チャック部材１０を示す断面図であり、載置面１０ｘの法線と直交する方向の断面視野における図である。図１に示すように、静電チャック部材１０は、一対のセラミックス板１１，１２と、一対のセラミックス板１１，１２の間に介在する静電吸着用電極１３及び絶縁層１５と、を備える。以下の説明では、静電吸着用電極を単に「電極」と略称する。

【0023】

一対のセラミックス板１１，１２、及び絶縁層１５を合わせた構成は、本発明における基体に該当する。基体の一主面は、板状試料を載置する載置面１０ｘである。載置面１０ｘの周縁部には、ヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部を一周するように、断面四角形状の環状突起部が設けられていてもよい。

【0024】

なお、基体の一主面に微小突起を有する静電チャック部材においては、各微小突起の頂部に接する仮想面を載置面１０ｘとする。また、このように設定した仮想面が凹面又は凸面である場合には、仮想面の平均二乗平面を載置面１０ｘとする。

【0025】

静電チャック部材１０において、電極１３は基体の内部に設けられているがこれに限らない。静電チャック部材において、電極１３は、載置面１０ｘとは反対側に設けられていてもよい。

【0026】

図１に示す断面図は、平面視において静電チャック部材１０に外接する円のうち最小の円を想定したとき、この円の中心を含む仮想面により、静電チャック部材を切断した断面である。静電チャック部材１０が平面視で略円形である場合、上記円の中心と、平面視における静電チャック部材の形状の中心とは凡そ一致する。

【0027】

なお、本明細書において「平面視」とは、静電チャック部材の厚さ方向であるＹ方向から見た視野を指す。
また、「断面視」とは、載置面に垂直、且つ平面視において静電チャック部材に外接する円のうち最小の円を想定したとき、この円の中心を含む仮想面で切断したときの、断面と直交する方向の視野を指す。

【0028】

図１に示すように、静電チャック部材１０は、セラミックス板１１と、電極１３及び絶縁層１５と、セラミックス板１２とがこの順に積層されている。すなわち、静電チャック部材１０は、セラミックス板１１とセラミックス板１２が、電極１３及び絶縁層１５を介して、接合一体化されてなる接合体である。また、電極１３及び絶縁層１５は、セラミックス板１１においてセラミックス板１２と対向する接合面、及びセラミックス板１２においてセラミックス板１１と対向する接合面に接して設けられている。

【0029】

（セラミックス板）
セラミックス板１１，１２は、平面視において外周の形状を同じくする。

【0030】

セラミックス板１１，１２は、同一組成又は主成分が同一である。セラミックス板１１，１２は、絶縁性材料から構成されてもよいし、絶縁性材料と導電性材料の複合体から構成されてもよい。

【0031】

セラミックス板１１，１２に含まれる絶縁性材料は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）等が挙げられる。なかでも、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮが好ましい。

【0032】

セラミックス板１１，１２に含まれる導電性材料は、特に限定されないが、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、酸化チタン（ＴｉＯ_２）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭素材料、希土類酸化物、希土類フッ化物等が挙げられる。炭素材料としては、カーボンナノチューブ（ＣＮＴ）、カーボンナノファイバーが挙げられる。なかでも、ＳｉＣが好ましい。

【0033】

セラミックス板１１，１２の材料は、体積固有抵抗値が１０^１３Ω・ｃｍ以上１０^１７Ω・ｃｍ以下程度であり、機械的な強度を有し、しかも腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する材料であれば、特に限定されない。このような材料としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３焼結体、ＡｌＮ焼結体、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体等が挙げられる。高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性の観点から、セラミックス板１１，１２の材料は、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ複合焼結体が好ましい。

【0034】

セラミックス板１１，１２を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下が好ましく、０．７μｍ以上２．０μｍ以下がより好ましく、１．０μｍ以上２．０μｍ以下がさらに好ましい。

【0035】

セラミックス板１１，１２を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径が０．５μｍ以上３．０μｍ以下であれば、緻密で耐電圧性が高く、耐久性の高いセラミックス板１１，１２が得られる。

【0036】

セラミックス板１１，１２を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径の測定方法は、次の通りである。日本電子社製の電解放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ。日本電子株式会社製、ＪＳＭ－７８００Ｆ－Ｐｒｉｍｅ）で１００００倍に拡大して、セラミックス板１１，１２の厚さ方向の切断面を観察し、インターセプト法により絶縁性材料２００個の粒子径の平均を平均一次粒子径とする。

【0037】

（静電吸着用電極）
電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するために用いられる。電極１３は、厚さ方向よりも厚さ方向と直交する方向に大きな広がりを有する薄型電極である。このような電極１３は、電極層形成用ペーストを塗布し焼結することで形成される。得られる電極１３の厚さは、電極層形成用ペーストの塗布厚さと、得られる電極１３の厚さとの対応関係を予備実験により求めておくことにより、電極層形成用ペーストの塗布厚さを調整することで制御することができる。

【0038】

電極１３は、導電性材料の粒子の焼結体、又は絶縁性セラミックスの粒子と導電性材料の粒子との複合体（焼結体）から構成される。

【0039】

電極１３が絶縁性セラミックスと導電性材料から構成される場合、これらの混合材料の体積固有抵抗値は１０^－６Ω・ｃｍ以上１０^－２Ω・ｃｍ以下程度であることが好ましい。

【0040】

電極１３が絶縁性セラミックスと導電性材料との複合体から構成される場合、電極１３において、導電性材料の含有量は、１５質量％以上１００質量％以下が好ましく、２０質量％以上１００質量％以下がより好ましい。導電性材料の含有量が上記下限値以上であれば、セラミックス板１２に充分な誘電特性を発現できる。

【0041】

電極１３に含まれる導電性材料は、導電性セラミックスであってもよく、金属や炭素材料等の導電性材料であってもよい。電極１３に含まれる導電性材料は、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、タングステン（Ｗ）、炭化タングステン（ＷＣ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、タンタル（Ｔａ）、炭化タンタル（ＴａＣ、Ｔａ_４Ｃ_５）、炭素材料及び導電性複合焼結体からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。

【0042】

炭素材料としては、例えば、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等が挙げられる。

【0043】

導電性複合焼結体としては、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｔａ_４Ｃ_５、Ａｌ_２Ｏ_３－Ｗ、Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ、ＡｌＮ－Ｗ、ＡｌＮ－Ｔａ等が挙げられる。

【0044】

電極１３に含まれる導電性材料が前記物質からなる群から選択される少なくとも１種であることにより、電極の導電率を担保できる。

【0045】

電極１３に含まれる絶縁性セラミックスは、特に限定されないが、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、サマリウム－アルミニウム酸化物（ＳｍＡｌＯ_３）、酸化マグネシウム（ＭｇＯ）及び酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。

【0046】

電極１３が、導電性材料と絶縁性材料からなることにより、セラミックス板１１，１２と電極１３との接合強度が向上する。また、電極１３が、導電性材料と絶縁性材料からなることにより、電極としての機械的強度が強くなる。

【0047】

電極１３に含まれる絶縁性材料が、Ａｌ_２Ｏ_３であることにより、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性が保たれる。

【0048】

電極１３における導電性材料と絶縁性材料の含有量の比（配合比）は、特に限定されず、静電チャック部材１０の用途に応じて適宜調整される。

【0049】

（絶縁層）
絶縁層１５は、セラミックス板１１とセラミックス板１２の間であって、電極１３が形成された部分以外の位置において、セラミックス板１１，１２を相互に接合するために設けられた構成である。絶縁層１５は、セラミックス板１１とセラミックス板１２との間（一対のセラミックス板の間）において、平面視で電極１３の周囲に配置されている。

【0050】

絶縁層１５の形状（絶縁層１５を平面視した場合の形状）は、特に限定されず、電極１３の形状に応じて適宜調整される。絶縁層１５の厚さ（Ｙ方向の幅）は、電極１３の厚さと等しくなっている。

【0051】

絶縁層１５は、絶縁性材料から構成されてもよいし、絶縁性材料と導電性材料の複合体から構成されてもよい。絶縁層１５の体積固有抵抗値は、１０^１３Ω・ｃｍ以上１０^１７Ω・ｃｍ以下である。

【0052】

絶縁層１５を構成する絶縁性材料は、特に限定されないが、セラミックス板１１，１２の主成分と同じであることが好ましい。絶縁層１５を構成する絶縁性材料は、例えば、Ａｌ_２Ｏ_３、ＡｌＮ、Ｓｉ_３Ｎ_４、Ｙ_２Ｏ_３、ＹＡＧ、ＳｍＡｌＯ_３、ＭｇＯ及びＳｉＯ_２からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。絶縁層１５を構成する絶縁性材料は、Ａｌ_２Ｏ_３が好ましい。絶縁層１５を構成する絶縁性材料が、Ａｌ_２Ｏ_３であることにより、高温での誘電特性、高耐食性、耐プラズマ性、耐熱性が保たれる。

【0053】

絶縁層１５を構成する導電性材料は、特に限定されないが、セラミックス板１１，１２の主成分と同じであることが好ましい。絶縁層１５を構成する導電性材料は、例えば、ＳｉＣ、ＴｉＯ_２、ＴｉＮ、ＴｉＣ、Ｗ、ＷＣ、Ｍｏ、Ｍｏ_２Ｃ及び炭素材料からなる群から選択される少なくとも１種が好ましい。炭素材料としては、例えば、カーボンナノチューブ、カーボンナノファイバー等が挙げられる。絶縁層１５を構成する導電性材料は、ＳｉＣが好ましい。

【0054】

絶縁層１５において、絶縁性材料の含有量は、８０質量％以上９６質量％以下が好ましく、８０質量％以上９５質量％以下がより好ましく、８５質量％以上９５質量％以下がさらに好ましい。絶縁性材料の含有量が上記下限値以上であれば、充分な耐電圧性が得られる。絶縁性材料の含有量が上記上限値以下であれば、絶縁層１５に含有させる導電性材料の除電効果を充分に発現できる。

【0055】

絶縁層１５において、導電性材料の含有量は、４質量％以上２０質量％以下が好ましく、５質量％以上２０質量％以下がより好ましく、５質量％以上１５質量％以下がさらに好ましい。導電性材料の含有量が上記下限値以上であれば、導電性材料の除電効果を充分に発現できる。導電性材料の含有量が上記上限値以下であれば、充分な耐電圧が得られる。

【0056】

絶縁層１５を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径は、０．５μｍ以上３．０μｍ以下が好ましく、０．７μｍ以上２．０μｍ以下がより好ましい。

【0057】

絶縁層１５を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径が０．５μｍ以上であれば、充分な耐電圧性が得られる。一方、絶縁層１５を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径が３．０μｍ以下であれば、研削等の加工が容易である。

【0058】

絶縁層１５を構成する導電性材料の平均一次粒子径は、０．１μｍ以上１．０μｍ以下が好ましく、０．１μｍ以上０．８μｍ以下がより好ましい。
絶縁層１５を構成する導電性材料の平均一次粒子径が０．１μｍ以上であれば、充分な耐電圧性が得られる。一方、絶縁層１５を構成する導電性材料の平均一次粒子径が１．０μｍ以下であれば、研削等の加工が容易である。

【0059】

絶縁層１５を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径及び導電性材料の平均一次粒子径の測定方法は、セラミックス板１１，１２を構成する絶縁性材料の平均一次粒子径及び導電性材料の平均一次粒子径の測定方法と同様である。

【0060】

絶縁層１５は、セラミックス板１１，１２と別体として設けられていてもよく、セラミックス板１１，１２のいずれか一方と一体的に形成された後、他方のセラミックス板と接合する構成であってもよい。本明細書において「一体的に形成されている」とは、１つの部材として形成されている（１つの部材である）ことを意味する。この意味において、「セラミックス板１１，１２のいずれか一方と一体的に形成された」構成とは、例えば、もともと２つの部材であったセラミックス板１１と絶縁層１５とを１つに「一体化」した構成とは異なる。セラミックス板と絶縁層とが一体的に形成された部材は、材料となるセラミックス板（凹部を有さないセラミックス板）の一面に、研削又は研磨により凹部加工をすることで形成することができる。

【0061】

さらに、絶縁層１５は、セラミックス板１１，１２の両方と一体的に形成された構成であってもよい。

【0062】

セラミックス板１１，１２の両方と絶縁層とが一体的に形成された静電チャック部材は、以下の方法で形成することができる。

【0063】

例えば、セラミックス板の原料である無機粒子の原料粉末（例えば、アルミナ粉末や、ＳｉＣ粉末）を用いて、セラミックス板１１，１２と同等の形状を有し焼結させる前の仮成形体を形成し、得られた仮成形体の一方に、導電ペーストをスクリーン印刷した後、他方の仮成形体を重ねて積層体とする。その後、積層体をホットプレス焼成することで、セラミックス板１１，１２の両方と絶縁層とが一体的に形成された静電チャック部材が得られる。

【0064】

上記仮成形体は、プレス成形や、原料粉末のペーストを成形型に流し込むことで成形してもよく、無機粒子の原料粉末を用いて薄板状のグリーンシートを形成した後、グリーンシートを積層して成形してもよい。

【0065】

得られる電極１３の厚さは、電極層形成用ペーストの塗布厚さと、得られる電極１３の厚さとの対応関係を予備実験により求めておくことにより、電極層形成用ペーストの塗布厚さを調整することで制御することができる。

【0066】

（静電チャック部材の形状）
以下の説明においては、セラミックス板１１の厚さを「厚さＴ１」、セラミックス板１２の厚さを「厚さＴ２」、電極１３の厚さを「厚さＴ３」とする。

【0067】

セラミックス板１１の厚さＴ１、及びセラミックス板１２の厚さＴ２は、静電チャック部材１０が採用される静電チャック装置や半導体製造装置の性能に応じて適宜設定される。一例として、厚さＴ１は１００μｍ以上、９００μｍ以下が好ましく、４００μｍ以上６００μｍ以下がより好ましい。また、厚さＴ２は下部セラミック板に形成する付加的な内部電極やヒーター等の有無によって大きく異なり、０．９ｍｍ以上４ｍｍ以下等が選ばれているが、これらに限定されない。

【0068】

電極１３の厚さＴ３は、静電チャック部材１０が採用される静電チャック装置や半導体製造装置の性能に応じて適宜設定される。一例として、厚さＴ３は５μｍ以上４０μｍ以下が好ましく、１０μｍ以上２０μｍ以下がより好ましい。

【0069】

発明者らは、静電チャック部材に荷電性異物粒子が静電吸着することによる不具合（生産性低下、絶縁破壊）を抑制するため、鋭意検討した。その結果、発明者らは、静電チャック部材１０の側周面１０ｙ（基体の側周面１０ｙ）に付着する荷電性異物粒子に着目し、側周面１０ｙに付着する荷電性異物粒子を低減することで、効率的に上記不具合を抑制できると考えた。

【0070】

側周面１０ｙに付着する荷電性異物粒子の量は、電極１３を大型化し、電極１３の外周端部から側周面１０ｙまでのＸ方向の距離（幅Ｄ１）が短くなることにより多くなると考えられる。近年の電極１３の大型化により、幅Ｄ１は、１ｍｍ以下（１０００μｍ以下）とすることが求められている。

【0071】

また、セラミックス板１１の厚さＴ１との関係において、幅Ｄ１は、厚さＴ１の２倍以下とすることが求められている（Ｄ１／Ｔ１≦２）。このように幅Ｄ１が小さくなることにより、側周面１０ｙに対して荷電性異物粒子が付着しやすくなっていた。

【0072】

この点から、静電チャック部材の構成を検討した結果、発明者らは、（１）荷電性異物粒子が付着し得る側周面１０ｙの表面積を低減させた構造、を採用することにより、課題を解決できると考え、発明を完成させた。さらに発明者は、（２）側周面１０ｙに荷電性異物粒子が付着したとしても脱離させやすい構造、を採用することで、さらに課題を解決可能とする静電チャック部材を完成させた。

【0073】

具体的には、静電チャック部材１０（基体）において、載置面１０ｘと連続する側周面１０ｙは、少なくとも一部の算術平均粗さＲａが２μｍ以下とすることにより、（１）側周面１０ｙに対し荷電性異物粒子が付着しにくい構造となる。

【0074】

静電チャック部材１０は、側周面１０ｙの周方向の一部において、算術平均粗さＲａが２μｍ以下であってもよく、周方向の全部において算術平均粗さＲａが２μｍ以下であってもよい。また、側周面１０ｙの算術平均粗さＲａは、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0075】

算術平均粗さＲａは、表面粗さ・輪郭形状測定機（サーフコムＮＥＸ２００、株式会社東京精密製）を用いて測定することができる。具体的には、静電チャック部材１０の側周面１０ｙのうち算術平均粗さＲａを制御する領域について、高さ方向（ｙ方向）の４カ所で算術平均粗さＲａを測定する。さらに、静電チャック部材１０を平面視したとき、周方向に９０°毎の４カ所について、それぞれ同様の測定を行う。高さ方向４カ所、周方向４カ所でそれぞれ求めた算術平均粗さＲａの測定値について、平均値を算出し、算術平均粗さＲａとする。

【0076】

従来の静電チャック装置に採用される静電チャック部材は、載置面のＲａが０．０５μｍ程度、好適には０．０１～０．０２μｍ程度の鏡面仕上げをされることがある。載置面に微少突起が設けられた静電チャック部材の場合、微小突起の先端のＲａが上述のＲａを満たすことがある。

【0077】

一方、従来の静電チャック部材では、側周面のＲａは載置面よりは荒く仕上げられ、Ｒａが３～４μｍ程度の面精度で仕上げられている。これは、静電チャック部材の製造にあたり、ウエハが直接接する載置面の加工精度に目が向けられる一方、板状試料を載置しない側周面については着目されていなかったことによる。そのため、従来の静電チャック部材では、生産効率を考慮した上で、側周面に対して必要最小限の研磨を施すにとどまっていた。しかし発明者らは、側周面のＲａが３～４μｍ程度の面精度の場合、荷電性異物粒子が付着し得る表面積が非常に広いことに加え、側周面に近接した内部電極により更に荷電性異物粒子を吸着させやすい、多くの荷電性異物粒子を滞留させ易い、との着想を得た。

【0078】

そこで、静電チャック部材１０では、側周面１０ｙのＲａを従来よりも平滑な２μｍ以下とし、荷電性異物粒子が吸着される表面積を低減させた構造とし、側周面１０ｙのＲａを従来比半減させることにより、従来よりも側周面に付着し滞留する荷電性異物粒子を半分以下に大きく低減させることができる簡易で効果的な手段を考案した。

【0079】

通常、荷電性異物粒子は、ウエハプロセス中に、静電チャック部材の表面に対して吸着及び脱離を繰り返していると想定される。ここで、荷電性異物粒子の単位表面積あたりの付着量が多くなると、荷電性異物粒子は、複数が凝集した凝集体として、静電チャック部材の表面に対して吸着及び脱離をすると想定される。このような凝集体が静電チャック部材の表面に吸着及び脱離する場合、初めてプラズマの安定性を損ね、製造される素子の歩留まりを低下させる原因となる「異常放電」が生じると考えられる。

【0080】

すなわち、半導体製造装置において、ウエハプロセス中に静電チャック部材の側周面に荷電性異物粒子が付着する場合、荷電性異物粒子の単位表面積あたりの付着量が上記凝集体を形成するほど多くなるまでは異常放電は一切発生せず、上記凝集体を形成する閾値を超えて初めて異常放電が発生する。このような場合、荷電性異物粒子の付着量を低減し、例えば閾値未満とすると、異常放電の発生量を顕著に抑制することができ、高い効果が期待できる。「閾値」は、半導体製造装置の構成、ウエハの種類、ウエハプロセス条件など、種々の条件によって影響を受ける。

【0081】

すなわち、荷電性異物粒子の付着量と異常放電の発生数とが線形関係でなく、閾値を有する対応関係であると考えられるため、側周面１０ｙのＲａを従来比で半減させるという簡便な手段により、異常放電の発生を大幅に抑制することが期待されるとの着想に発明者らは帰着した。

【0082】

側周面１０ｙにおいてこのようなＲａを有する領域ＡＲ１は、公知のバフ研磨やブラシ研磨により形成することができる。

【0083】

側周面１０ｙのＲａは、１．５μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０１～０．０２μｍがさらに好ましい。

【0084】

側周面１０ｙは、載置面１０ｘから下方に広がる領域ＡＲ１において算術平均粗さＲａが２μｍ以下であると好ましい。この領域ＡＲ１は、載置面１０ｘから下方に電極１３の厚さ以上の広がりを有する。すなわち、領域ＡＲ１のＹ方向の幅を符号Ｔ４としたとき、Ｔ４≧Ｔ３であると好ましい。

【0085】

荷電性異物粒子は、載置面１０ｘよりも上方においてプラズマエッチング中に多く発生し、降下して側周面１０ｙに付着する。そのため、側周面１０ｙにおいては、相対的に上方の方が下方よりも荷電性異物粒子が付着しやすい。静電チャック部材１０においては、高精度に研磨された領域ＡＲ１を側周面１０ｙの上方に形成することで、効率的に側周面１０ｙへの荷電性異物粒子の付着を抑制することができる。

【0086】

また、側周面１０ｙにおいて領域ＡＲ１を電極１３の厚さよりも広くすることで、側周面１０ｙにおいて電極１３の厚さより広く荷電性異物粒子が付着することを抑制できる。そのため、側周面１０ｙにおいて荷電性異物粒子に起因する微小放電を抑制でき、側周面１０ｙにおける絶縁破壊を抑制することができる。

【0087】

側周面１０ｙの領域ＡＲ１が広がると、荷電性異物粒子の付着を抑制可能な範囲が広がることから、課題の解決には有利に働く。一方で、領域ＡＲ１を形成するためには従来の面精度（Ｒａ３～４μｍ）での仕上げと比べ、多くの時間を要し且つコストも発生する。そのため、荷電性異物粒子の付着の抑制と、製造の要する労力（製造時間、コスト）とのバランスから、適切な広さの領域ＡＲ１を形成するとよい。

【0088】

荷電性異物粒子の付着抑制の観点からは、領域ＡＲ１は、広い方が好ましい。例えば、領域ＡＲ１は、載置面１０ｘから下方にセラミックス板１１の厚さＴ１以上に形成されていてもよく（Ｔ４≧Ｔ１）、セラミックス板１１と電極１３とを合わせた幅以上に形成されていてもよく（Ｔ４≧Ｔ１＋Ｔ３）、側周面１０ｙ全体が領域ＡＲ１であってもよい（Ｔ４＝Ｔ１＋Ｔ３＋Ｔ２）。

【0089】

以上のような構成の静電チャック部材１０によれば、側周面１０ｙへ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題（生産性低下、絶縁破壊）を低減可能となる。

【0090】

［第２実施形態］
図２は、第２実施形態に係る静電チャック部材２０の説明図である。以後の各実施形態においては、第１実施形態の静電チャック部材１０と共通する材料を用いることができ、形状が異なる。以後の各実施形態において、第１実施形態と共通する構成要素については、詳細な説明は省略する。

【0091】

図２に示すように、静電チャック部材２０は、一対のセラミックス板２１，２２と、一対のセラミックス板２１，２２の間に介在する静電吸着用電極２３及び絶縁層２５と、を備える。一対のセラミックス板２１，２２、及び絶縁層２５を合わせた構成は、本発明の基体に該当する。

【0092】

静電チャック部材２０の側周面２０ｙの上端部分は、面取りされ載置面２０ｘの法線方向からの視野に露出する凸曲面２０ａが形成されている。図２の視野において、凸曲面２０ａは、載置面２０ｘと重なる仮想面Ｓ１との交点αから、Ｙ方向と平行であり側周面２０ｙと重なる仮想面Ｓ２との交点βまでの領域である。

【0093】

本明細書において、「凸曲面」とは、側周面のうち、断面視において＋ｙ方向に凸の曲面を指す。
一方、後述する「傾斜面」とは、側周面のうち、断面視において傾き一定の面を指す。

【0094】

静電チャック部材２０は、側周面２０ｙの周方向の一部において凸曲面２０ａが形成されていてもよく、周方向の全部において凸曲面２０ａが形成されていてもよい。また、凸曲面２０ａの曲率は、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0095】

静電チャック部材が角部を有していると、板状試料を吸着させるための静電界が角部に集中しやすく、この静電界に引き寄せられる荷電性異物粒子も強固に付着しやすい。一方で、静電チャック部材２０のように角部が面取りされ、凸曲面２０ａとなっていると、上述の静電界が凸曲面２０ａで分散し特定の箇所に集中しにくくなる。その結果、荷電性異物粒子の付着箇所が分散し、単位表面積あたりの荷電性異物粒子の数が減少する結果、異常放電を抑制しやすい。

【0096】

また、角部を曲面化すると、形成される凸曲面２０ａの面積は、交点αから仮想面Ｓ１と仮想面Ｓ２とを辿って交点βに至る面、すなわち、角部を曲面化しない場合に存在する面の面積よりも小さい。上述のように、静電チャック部材の角部には荷電性異物粒子が付着しやすいところ、角部を曲面化すると荷電性異物粒子が付着し得る部分の表面積を減らすことができるため、異常放電を抑制する構成として好適である。

【0097】

凸曲面２０ａの曲率半径は、電極２３の厚さＴ３以上であると好ましい。凸曲面２０ａの曲率を電極２３の厚さＴ３より大きくすることで、プラズマ処理時に凸曲面２０ａでの電界の集中を抑制することができ、荷電性異物粒子の特定部分（例えば角部）への固着の集中を抑制することができる。

【0098】

凸曲面２０ａの曲率半径は、次の方法で求める。
まず、静電チャック部材の測定したい部分（凸曲面）について、載置面に垂直、且つ平面視において静電チャック部材に外接する円のうち最小の円を想定したとき、この円の中心を含む仮想面で切断する。断面を１０００番以上の砥石で研削してもよい。

【0099】

次いで、得られた断面の拡大写真を撮像する。拡大倍率は、実体鏡を用いて測定したい凸曲面を観察し、凸曲面の大きさに応じて設定する。拡大倍率は、得られた写真から適切に曲率半径が測定できる倍率であり、例えば４０倍から２００倍の範囲から適宜選択する。
得られた拡大写真から、凸曲面の曲率半径を測定する。

【0100】

凸曲面２０ａは、第１実施形態の静電チャック部材１０における領域ＡＲ１と同様に、算術平均粗さＲａが２μｍ以下であると好ましい。凸曲面２０ａの算術平均粗さＲａが２μｍ以下であることにより、凸曲面２０ａであることによる効果と、面精度を高めることによる効果との両方の効果が得られ、効果的に荷電性異物粒子の付着を抑制することができる。凸曲面２０ａのＲａは、上述の領域ＡＲ１と同様、１．５μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０１～０．０２μｍがさらに好ましい。

【0101】

以上のような構成の静電チャック部材２０によっても、側周面２０ｙへ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題（生産性低下、絶縁破壊）を低減可能となる。

【0102】

なお、図２では面取りして形成される面を、連続した曲面である凸曲面２０ａとして示しているが、これに限らない。

【0103】

図３は、本実施形態の変形例に係る静電チャック部材２０Ｂの説明図である。図３に示すように、静電チャック部材２０Ｂは、一対のセラミックス板２６，２２と、一対のセラミックス板２６，２２の間に介在する静電吸着用電極２３及び絶縁層２５と、を備える。

【0104】

図３に示す静電チャック部材２０Ｂの側周面は、仮想面Ｓ１と仮想面Ｓ２とに沿う角部を直線的に面取りした傾斜面２０ｂを有する。さらに、面取りにより生じる新たな２つの角部を、外に凸となる曲面（凸曲面）に加工している。「２つの角部」とは、載置面３０ｘと重なる仮想面Ｓ１と傾斜面２０ｂとの交点γの位置に形成される角部と、Ｙ方向と平行であり側周面２０ｙと重なる仮想面Ｓ２と傾斜面２０ｂとの交点δの位置に形成される角部と、を指す。この場合、曲面加工で形成される凸曲面の曲率半径ｒ１，ｒ２は、それぞれ電極２３の厚さＴ３以上であると好ましい。

【0105】

以上のような構成の静電チャック部材２０Ｂにおいては、面取り前には１つであった角部を、面取りにより２つとすることで、上述した静電界の集中を分散している。さらに、面取り加工で形成される角部をそれぞれ曲面に加工しているため、側周面２０ｙへ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題（生産性低下、絶縁破壊）を低減可能となる。

【0106】

なお、上述した「２つの角部」を更に直線的に面取りし、新たに生じる角部を凸曲面に加工してもよい。

【0107】

［第３実施形態］
図４は、第３実施形態に係る静電チャック部材３０の説明図である。図４に示すように、静電チャック部材３０は、一対のセラミックス板３１，３２と、一対のセラミックス板３１，３２の間に介在する静電吸着用電極３３及び絶縁層３５と、を備える。一対のセラミックス板３１，３２、及び絶縁層３５を合わせた構成は、本発明の基体に該当する。

【0108】

静電チャック部材３０の側周面３０ｙの上端部分は、面取りされ載置面３０ｘの法線方向からの視野に露出する凸曲面３０ａが形成されている。凸曲面３０ａは、第２実施形態の凸曲面２０ａと同様の構成を採用できる。

【0109】

また、側周面３０ｙは、側周面３０ｙの下端部において外側に伸長する部分３０ｚを有している。この部分３０ｚの上面は、静電チャック部材３０の周方向に設けられた凹曲面３０ｂである。すなわち、側周面３０ｙは、上端側の凸曲面３０ａと、下端側の凹曲面３０ｂと、凸曲面３０ａと凹曲面３０ｂとを接続する主面３０ｃとで形成されている。主面３０ｃは、Ｙ方向に延びる面である。

【0110】

静電チャック部材３０は、側周面３０ｙの周方向の一部において、凸曲面３０ａが形成されていてもよく、周方向の全部において凸曲面３０ａが形成されていてもよい。また、凸曲面３０ａの曲率は、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0111】

また、静電チャック部材３０は、側周面３０ｙの周方向の一部において、凹曲面３０ｂが形成されていてもよく、周方向の全部において凹曲面３０ｂが形成されていてもよい。また、凹曲面３０ｂの曲率は、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0112】

一般に、静電チャック部材の側周面の下部は、プラズマクリーニング時にプラズマが届きにくく、荷電性異物粒子が付着していたとしても除去しにくいことが知られている。対して，静電チャック部材３０では、側周面３０ｙの下端側に凹曲面３０ｂが形成され、平面視において視野に露出している。これにより、側周面３０ｙの下端側のプラズマクリーニングが容易となる。また、プラズマクリーニングにより側周面３０ｙから離脱させた荷電性異物粒子はＹ方向に飛び出すことになるため、側周面３０ｙの近傍に漂いにくく、再付着を抑制しやすい。

【0113】

凹曲面３０ｂの曲率半径は、電極３３の厚さＴ３以上であると好ましい。

【0114】

凹曲面３０ｂは、第１実施形態の静電チャック部材１０における領域ＡＲ１と同様に、算術平均粗さＲａが２μｍ以下であると好ましい。凹曲面３０ｂの算術平均粗さＲａが２μｍ以下であることにより、凹曲面３０ｂであることによる効果と、面精度を高めることによる効果との両方の効果が得られ、効果的に荷電性異物粒子の付着を抑制することができる。凹曲面３０ｂのＲａは、上述の領域ＡＲ１と同様、１．５μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０１～０．０２μｍがさらに好ましい。

【0115】

載置面３０ｘの法線方向と直交する方向において、主面３０ｃから凹曲面３０ｂの外側の端部までの距離（Ｘ方向における部分３０ｚの幅Ｄ２）は、電極３３の厚さＴ３以上であると好ましい。

【0116】

以上のような構成の静電チャック部材３０によっても、側周面３０ｙへ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題（生産性低下、絶縁破壊）を低減可能となる。

【0117】

なお、本実施形態においては、主面３０ｃをＹ方向と平行な面としたが、これに限らない。主面３０ｃも平面視の視野に露出する傾斜面としてもよい。

【0118】

［第４実施形態］
図５は、第４実施形態に係る静電チャック部材４０の説明図である。図５に示すように、静電チャック部材４０は、一対のセラミックス板４１，４２と、一対のセラミックス板４１，４２の間に介在する静電吸着用電極４３及び絶縁層４５と、を備える。一対のセラミックス板４１，４２、及び絶縁層４５を合わせた構成は、本発明の基体に該当する。

【0119】

側周面４０ｙは、上端から下端まで連続した直線状の傾斜面である。側周面４０ｙは、第１実施形態の静電チャック部材１０における領域ＡＲ１と同様に、算術平均粗さＲａが２μｍ以下であると好ましい。側周面４０ｙのＲａは、上述の領域ＡＲ１と同様、１．５μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０１～０．０２μｍがさらに好ましい。

【0120】

静電チャック部材４０は、側周面４０ｙの周方向の一部が傾斜面であってもよく、周方向の全部が傾斜面であってもよい。また、傾斜面の傾斜角は、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0121】

また、断面視における側周面４０ｙと載置面４０ｘとの交点αが、外に凸となる曲面に加工してもよい。この場合、曲面加工で形成される曲面の曲率半径は、電極４３の厚さＴ３以上であると好ましい。

【0122】

静電チャック部材４０は、側周面４０ｙの周方向の一部において上記交点αの一部が外に凸となる曲面に加工されていてもよく、上記交点αの全部が外に凸となる曲面に加工されていてもよい。また、交点αにおける曲率は、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0123】

静電チャック部材４０において、セラミックス板４２の上面と側周面４０ｙとの交点４２ａから、セラミックス板４２のＸ方向の端部４２ｂまでの幅Ｄ２は、電極４３の厚さＴ３以上であると好ましい。幅Ｄ２が厚さＴ３以上であると、側周面４０ｙにおいて電極４３の厚さより広く荷電性異物粒子が付着することを抑制でき、効果的に絶縁破壊を抑制できる。

【0124】

また、平面視における側周面４０ｙの幅Ｄ３は、静電チャック部材４０の全体厚さ（Ｔ１＋Ｔ２＋Ｔ３）以下であると好ましい。すなわち、側周面４０ｙの傾斜角θは、４５°以上９０°未満であると好ましい。このような形状であると、載置面４０ｘが小さくなりすぎず、実用性と荷電性異物粒子の付着抑制とを両立した静電チャック部材となる。また、傾斜面の加工に過度な工程負担が生じにくい。

【0125】

以上のような構成の静電チャック部材４０によっても、側周面４０ｙへ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題（生産性低下、絶縁破壊）を低減可能となる。

【0126】

（変形例）
なお、上述した各実施形態においては、側周面の全面がＹ方向と平行又は平面視で露出する傾斜面であることとしたが、これに限らない。

【0127】

図６は，変形例に係る静電チャック部材５０の説明図である。図６に示すように、静電チャック部材５０は、一対のセラミックス板５１，５２と、一対のセラミックス板５１，５２の間に介在する静電吸着用電極４３及び絶縁層５５と、を備える。一対のセラミックス板５１，５２、及び絶縁層５５を合わせた構成は、本発明の基体に該当する。

【0128】

図６に示す断面において、側周面５０ｙは、外側に（Ｘ方向に）凸の曲面である。側周面５０ｙは、第１実施形態の静電チャック部材１０における領域ＡＲ１と同様に、算術平均粗さＲａが２μｍ以下であると好ましい。側周面５０ｙのＲａは、上述の領域ＡＲ１と同様、１．５μｍ以下であることが好ましく、０．０５μｍ以下がより好ましく、０．０１～０．０２μｍがさらに好ましい。

【0129】

静電チャック部材５０は、側周面５０ｙの周方向の一部において外側に凸の曲面であってもよく、周方向の全部において外側に凸の曲面であってもよい。また、側周面５０ｙの曲率は、周方向で一定であってもよく、周方向で異ならせてもよい。

【0130】

このような静電チャック部材５０においては、側周面に角が無く電界集中を効果的に分散できる。そのため、プラズマ処理時に側周面５０ｙに対する荷電性異物粒子の固着、及び放電による絶縁破壊を抑制できる。

【0131】

［静電チャック装置］
以下、図７を参照しながら、本発明の一実施形態に係る静電チャック装置について説明する。以下の説明では、上述の静電チャック部材１０を有する静電チャック装置について説明するが、静電チャック装置には、上述した他の静電チャック部材もそれぞれ採用可能である。以下の説明においては、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。

【0132】

図７は、本実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。静電チャック装置１００は、円板状の静電チャック部材１０と、静電チャック部材１０を冷却し所望の温度に調整する円板状のベース部材１０３と、これら静電チャック部材１０及びベース部材１０３を接合・一体化する接着剤層１０４と、を有している。

【0133】

以下の説明においては、静電チャック部材１０側を「上」、ベース部材１０３側を「下」として記載し、各構成の相対位置を表すことがある。

【0134】

［静電チャック部材］
静電チャック部材１０は、上述したセラミックス板１１，１２、電極１３、絶縁層１５の他、電極１３に接するようにベース部材１０３の固定孔１１５内に設けられた給電用端子１１６を有している。

【0135】

［給電用端子］
給電用端子１１６は、電極１３に電圧を印加するための部材である。
給電用端子１１６の数、形状等は、電極１３の形態、すなわち単極型か、双極型かにより決定される。

【0136】

給電用端子１１６の材料は、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されない。給電用端子１１６の材料としては、熱膨張係数が電極１３及びセラミックス板１２の熱膨張係数に近似した材料であることが好ましく、例えば、コバール合金、ニオブ（Ｎｂ）等の金属材料、各種の導電性セラミックスが好適に用いられる。

【0137】

［導電性接着層］
導電性接着層１１７は、ベース部材１０３の固定孔１１５内及びセラミックス板１２の貫通孔１１８内に設けられている。また、導電性接着層１１７は、電極１３と給電用端子１１６の間に介在して、電極１３と給電用端子１１６を電気的に接続している。

【0138】

導電性接着層１１７を構成する導電性接着剤は、炭素繊維、金属粉等の導電性物質と樹脂を含む。

【0139】

導電性接着剤に含まれる樹脂としては、熱応力により凝集破壊を起こし難い樹脂であれば特に限定されず、例えば、シリコーン樹脂、アクリル樹脂、エポシキ樹脂、フェノール樹脂、ポリウレタン樹脂、不飽和ポリエステル樹脂等が挙げられる。
これらの中でも、伸縮度が高く、熱応力の変化によって凝集破壊し難い点から、シリコーン樹脂が好ましい。

【0140】

［ベース部材］
ベース部材１０３は、金属及びセラミックスの少なくとも一方からなる厚みのある円板状の部材である。ベース部材１０３の躯体は、プラズマ発生用内部電極を兼ねた構成とされている。ベース部材１０３の躯体の内部には、水、Ｈｅガス、Ｎ_２ガス等の冷却媒体を循環させる流路１２１が形成されている。

【0141】

ベース部材１０３の躯体は、外部の高周波電源１２２に接続されている。また、ベース部材１０３の固定孔１１５内には、その外周が絶縁材料１２３により囲繞された給電用端子１１６が、絶縁材料１２３を介して固定されている。給電用端子１１６は、外部の直流電源１２４に接続されている。

【0142】

ベース部材１０３を構成する材料は、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、又はこれらの金属を含む複合材であれば特に制限されない。ベース部材１０３を構成する材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ）、チタン（Ｔｉ）等が好適に用いられる。

【0143】

ベース部材１０３における少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理又はポリイミド系樹脂による樹脂コーティングが施されていることが好ましい。また、ベース部材１０３の全面が、前記のアルマイト処理又は樹脂コーティングが施されていることがより好ましい。

【0144】

ベース部材１０３にアルマイト処理又は樹脂コーティングを施すことにより、ベース部材１０３の耐プラズマ性が向上するとともに、異常放電が防止される。したがって、ベース部材１０３の耐プラズマ安定性が向上し、また、ベース部材１０３の表面傷の発生も防止できる。

【0145】

［接着剤層］
接着剤層１０４は、静電チャック部材１０と、ベース部材１０３とを接着一体化する構成である。

【0146】

接着剤層１０４の厚さは、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下が好ましく、１３０μｍ以上かつ１７０μｍ以下がより好ましい。
接着剤層１０４の厚さが上記の範囲内であれば、静電チャック部材１０とベース部材１０３との間の接着強度を充分に保持できる。また、静電チャック部材１０とベース部材１０３との間の熱伝導性を充分に確保できる。

【0147】

接着剤層１０４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、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。
シリコーン系樹脂組成物は、シロキサン結合（Ｓｉ－Ｏ－Ｓｉ）を有するケイ素化合物であり、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるので、より好ましい。

【0148】

このようなシリコーン系樹脂組成物としては、特に、熱硬化温度が７０℃～１４０℃のシリコーン樹脂が好ましい。

【0149】

ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部材１０とベース部材１０３とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が充分に進まず、作業性に劣るため好ましくない。一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、静電チャック部材１０及びベース部材１０３との熱膨張差が大きく、静電チャック部材１０とベース部材１０３との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じることがあるため好ましくない。

【0150】

すなわち、熱硬化温度が７０℃以上であると、接合過程で作業性に優れ、熱硬化温度が１４０℃以下であると、静電チャック部材１０とベース部材１０３との間で剥離し難いため好ましい。

【0151】

本実施形態の静電チャック装置１００によれば、上述した静電チャック部材１０を有するため、静電チャック部材の側周面において、絶縁破壊（放電）の発生を抑制できる。

【0152】

なお、静電チャック装置１００は、静電チャック部材の周囲を囲むフォーカスリングを有してもよい。その場合、フォーカスリングの形状は、静電チャック部材の側周面の形状に合わせて相補的な形状に変更してもよい。

【0153】

［半導体製造装置］
図８は、上述の静電チャック装置を有する半導体製造装置の説明図である。半導体製造装置１０００は、静電チャック装置１００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。

【0154】

真空チャンバ２００は、静電チャック装置１００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。

【0155】

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１００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。

【0156】

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１００との間の空間に縦方向の磁界を発生させる。

【0157】

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。

【0158】

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１００よりも下方に接続されている。

【0159】

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。

【0160】

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１００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。

【0161】

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。

【0162】

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。

【0163】

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。

【0164】

一方で、半導体製造装置１０００は、上述の静電チャック装置１００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。

【0165】

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。

【0166】

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、静電チャック部材１０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、静電チャック部材１０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。

【0167】

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１００を有するため、絶縁破壊（放電）の発生を抑制できる。

【0168】

また、半導体製造装置１０００は、静電チャック装置１００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。

【0169】

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。
また、上記説明ではシリコンウエハを用いて説明したが、本発明の静電チャック部材で処理可能なウエハはシリコンだけでなく、インジウムリン系であってもガリウムひ素系であっても他の材料であってもよいことは明らかである。

【符号の説明】

【0170】

１０，２０，２０Ｂ，３０，４０，５０…静電チャック部材、１０ｘ，２０ｘ，３０ｘ，４０ｘ…載置面、１０ｙ，２０ｙ，３０ｙ，４０ｙ，５０ｙ…側周面、１３，２３，３３，４３…静電吸着用電極（電極）、２０ａ，３０ａ…凸曲面、３０ｂ…凹曲面、３０ｃ…主面、３０ｚ…部分、４２ｂ…端部、１００…静電チャック装置、１０３…ベース部材、ＡＲ１…領域、ｒ１，ｒ２…曲率半径、Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３…厚さ

【要約】

【課題】側面へ荷電性異物粒子が付着することで生じる課題を低減可能な静電チャック部材を提供する。また、このような静電チャック部材を有する静電チャック装置を提供する。
【解決手段】一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、載置面とは反対側又は基体の内部に設けられた静電吸着用電極と、を有し、基体において載置面と連続する側周面の少なくとも一部は、算術平均粗さＲａが２μｍ以下である静電チャック部材。
【選択図】図１

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】