JP6070827B2 - 静電チャック装置 - Google Patents
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Description
本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、シリコンウエハ等の半導体基板にプラズマエッチング等の処理を施す際に用いて好適な静電チャック装置に関するものである。
本願は、２０１３年３月２９日に、日本に出願された特願２０１３−０７１７３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
本願は、２０１３年３月２９日に、日本に出願された特願２０１３−０７１７３９号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
近年、急速に進展するＩＴ技術を支える半導体産業においては、素子の高集積化や高性能化が求められており、そのために、半導体製造プロセスにおいても微細加工技術の更なる向上が求められている。この半導体製造プロセスの中でもエッチング技術は、微細加工技術の重要な一つであり、近年では、エッチング技術の内でも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なプラズマエッチング技術が主流となっている。
例えば、シリコンウエハを用いたＬＳＩの製造プロセスにおいては、シリコンウエハの上にレジストでマスクパターンを形成し、このシリコンウエハを真空中に支持した状態で、この真空中に反応性ガスを導入し、この反応性ガスに高周波の電界を印加することにより、加速された電子がガス分子と衝突してプラズマ状態となり、このプラズマから発生するラジカル（フリーラジカル）とイオンをシリコンウエハと反応させて反応生成物として取り除くことにより、シリコンウエハに微細パターンを形成する技術である。
このプラズマエッチング装置等の半導体製造装置においては、従来から、試料台に簡単にシリコンウエハを取付け、固定するとともに、このシリコンウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている（特許文献１、２）。
ところで、このような静電チャック装置では、酸素系プラズマや腐食性ガスに対する耐性が弱く、使用時の放電等により損傷する虞があるという問題点があり、そこで、セラミック板状体の下面に静電吸着用電極を設け、この静電吸着用電極に有機系接着剤層を介して絶縁層を接着し、この絶縁層に有機系接着剤層を介して基台を接着した静電チャック装置が提案されている（特許文献３）。
ところで、このような静電チャック装置では、酸素系プラズマや腐食性ガスに対する耐性が弱く、使用時の放電等により損傷する虞があるという問題点があり、そこで、セラミック板状体の下面に静電吸着用電極を設け、この静電吸着用電極に有機系接着剤層を介して絶縁層を接着し、この絶縁層に有機系接着剤層を介して基台を接着した静電チャック装置が提案されている（特許文献３）。
一方、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性が大きく変化することがなく、パーティクルの発生が少なく、板状試料の裏面へのパーティクルの付着を削減することの出来る静電チャック装置として、板状試料を載置する載置面に複数の突起部を設け、これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に１つ以上の微小突起部を設けた静電チャック装置が提案されている（特許文献４）。
ところで、従来の吸着面に複数の突起部を設け、これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に１つ以上の微小突起部を設けた静電チャック装置においては、板状試料の裏面に付着している不純物や汚れ等が板状試料と突起部の頂面との間に入ることで、板状試料の一部が異常発熱することに対しては有効であったが、やはり、突起部を除く部分の粗い吸着面からパーティクルが発生し、このパーティクルが板状試料の裏面へ付着するという問題点があった。この現象は、特にプラズマクリーニング後に顕著であった。
また、プラズマエッチングやプラズマクリーニング等においては、板状試料へのプラズマ熱の入射に対する冷却ガスによる冷却効果、すなわち粗い吸着面への熱伝達効果が不十分であるという問題点があった。
また、プラズマエッチングやプラズマクリーニング等においては、板状試料へのプラズマ熱の入射に対する冷却ガスによる冷却効果、すなわち粗い吸着面への熱伝達効果が不十分であるという問題点があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、パーティクルの発生源を抑制することで、板状試料の裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができ、しかも、板状試料の冷却ガスによる冷却効果を向上させることのできる静電チャック装置を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記の課題を解決するべく鋭意検討を行った結果、セラミック板状体の板状試料の載置面である一主面に複数の突起部を形成し、この一主面のうち複数の突起部を除く領域に、複数の微小突起部または複数の微小凹部を形成することとすれば、これらの微小突起部または微小凹部がパーティクルの発生源を抑制し、よって、板状試料の裏面へのパーティクルの付着がより抑制され、さらには、板状試料の冷却ガスによる冷却効果が向上することを知見し、本発明を完成するに到った。
すなわち、本発明の静電チャック装置は、セラミック板状体の一主面を板状試料を載置する載置面とし、前記セラミック板状体の内部または他の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャック部を備えてなる静電チャック装置において、前記一主面に複数の突起部を形成し、前記一主面の複数の前記突起部を除く領域に、複数の微小突起部または複数の微小凹部を形成してなることを特徴とする。
前記一主面の複数の前記突起部を除く領域における複数の前記微小突起部または複数の前記微小凹部の全占有面積は、前記領域の面積の１％以上かつ４０％以下であることが好ましい。
前記微小突起部の高さまたは前記微小凹部の深さは、前記突起部の高さの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましい。
複数の前記突起部それぞれの上端部に、複数の第２の微小突起部を形成してなることが好ましい。
前記一主面の複数の前記突起部を除く領域の表面粗さＲａは、１μｍより大であることが好ましい。
前記微小突起部の高さまたは前記微小凹部の深さは、前記突起部の高さの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましい。
複数の前記突起部それぞれの上端部に、複数の第２の微小突起部を形成してなることが好ましい。
前記一主面の複数の前記突起部を除く領域の表面粗さＲａは、１μｍより大であることが好ましい。
前記静電チャック部は、前記セラミック板状体の他の主面に前記静電吸着用電極を備え、前記静電吸着用電極に、シート状またはフィルム状の第１の有機系接着剤層を介してシート状またはフィルム状の絶縁層を接着し、この絶縁層に、第２の有機系接着剤層を介して前記セラミック板状体を支持する基台を接着してなることが好ましい。
本発明の静電チャック装置によれば、セラミック板状体の板状試料の載置面である一主面に複数の突起部を形成し、この一主面のうち複数の突起部を除く領域に、複数の微小突起部または複数の微小凹部を形成したので、これらの微小突起部または微小凹部によりパーティクルの発生を抑制することができ、よって、板状試料の裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができる。さらに、板状試料の冷却ガスによる冷却効果を向上させることができる。
また、静電チャック部を、セラミック板状体の他の主面に静電吸着用電極を備えた構成とし、この静電吸着用電極に、シート状またはフィルム状の第１の有機系接着剤層を介してシート状またはフィルム状の絶縁層を接着し、この絶縁層に、第２の有機系接着剤層を介してセラミック板状体を支持する基台を接着したこととすれば、静電吸着用電極が第１の有機系接着剤層とシート状またはフィルム状の絶縁層とにより２重に保護され、したがって、基台及び、側面の耐絶縁性を向上させることができる。したがって、使用時の放電等による破損の頻度が低く、破損時のパーティクルの発生量も少なくすることができる。
本発明の静電チャック装置を実施するための形態について、図面に基づき説明する。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
なお、この形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の静電チャック装置を示す断面図、図２は、同静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図である。
この静電チャック装置１は、上面（一主面）２ａをウエハ（板状試料）Ｗを載置する載置面としたセラミック板状体２と、このセラミック板状体２の下面（他の主面）２ｂ側に設けられた静電吸着用電極３とにより静電チャック部４が構成されている。
この静電吸着用電極３には、シート状またはフィルム状の（第１の）有機系接着剤層５を介してシート状またはフィルム状の絶縁層６が接着され、このシート状またはフィルム状の絶縁層６及び静電チャック部４には、（第２の）有機系接着剤層７を介して、静電チャック部４を支持するとともにウエハＷを冷却するベース部（基台）８が接着されている。
このセラミック板状体２の上面２ａには、図２に示すように、突起部１１が複数個設けられている。
図１は、本発明の第１の実施形態の静電チャック装置を示す断面図、図２は、同静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図である。
この静電チャック装置１は、上面（一主面）２ａをウエハ（板状試料）Ｗを載置する載置面としたセラミック板状体２と、このセラミック板状体２の下面（他の主面）２ｂ側に設けられた静電吸着用電極３とにより静電チャック部４が構成されている。
この静電吸着用電極３には、シート状またはフィルム状の（第１の）有機系接着剤層５を介してシート状またはフィルム状の絶縁層６が接着され、このシート状またはフィルム状の絶縁層６及び静電チャック部４には、（第２の）有機系接着剤層７を介して、静電チャック部４を支持するとともにウエハＷを冷却するベース部（基台）８が接着されている。
このセラミック板状体２の上面２ａには、図２に示すように、突起部１１が複数個設けられている。
以下、この静電チャック装置１について詳細に説明する。
セラミック板状体２は、上面２ａがシリコンウエハ等の各種ウエハＷを載置する載置面とされたセラミックスからなる円板状のもので、絶縁性のセラミックス焼結体からなるものである。
セラミック板状体２は、上面２ａがシリコンウエハ等の各種ウエハＷを載置する載置面とされたセラミックスからなる円板状のもので、絶縁性のセラミックス焼結体からなるものである。
このセラミックスとしては、体積固有抵抗が１０１３〜 １０１５Ω・ｃｍ程度で機械的な強度を有し、しかも酸素系プラズマや腐食性ガスに対する耐久性を有するものであれば特に制限されるものではなく、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）−炭化珪素（ＳｉＣ）複合焼結体等の各種焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム・アルミニウム・モノクリニック（ＹＡＭ）、イットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト（ＹＡＰ）等のイットリウム化合物、希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）を含む固溶体等が好適に用いられる。
このようなセラミックスを用いることにより、酸素系プラズマに対する耐プラズマ性、腐食性ガスに対する耐腐食性が向上し、機械的強度も向上し、パーティクルの発生が抑制される。
このようなセラミックスを用いることにより、酸素系プラズマに対する耐プラズマ性、腐食性ガスに対する耐腐食性が向上し、機械的強度も向上し、パーティクルの発生が抑制される。
このセラミック板状体２の厚みは０．３ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下が好ましい。その理由は、セラミック板状体２の厚みが０．３ｍｍを下回ると、セラミック板状体２の機械的強度を確保することができず、一方、セラミック板状体２の厚みが２．０ｍｍを上回ると、電極面と吸着面との間の距離が増加し、吸着力が低下するとともに、セラミック板状体２の熱容量が大きくなり、載置されるウエハＷとの熱交換効率が低下し、ウエハ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からである。
このセラミック板状体２の上面２ａのうち複数の突起部１１を除く領域１２の表面粗さＲａは、１μｍより大であることが好ましく、２μｍより大であることがより好ましい。
ここで、上面２ａのうち複数の突起部１１を除く領域１２の表面粗さＲａを１μｍより大とした理由は、表面粗さＲａが１μｍ以下であると、この上面２ａにおける熱伝達効果が不十分なものとなるので、好ましくないからである。
ここで、上面２ａのうち複数の突起部１１を除く領域１２の表面粗さＲａを１μｍより大とした理由は、表面粗さＲａが１μｍ以下であると、この上面２ａにおける熱伝達効果が不十分なものとなるので、好ましくないからである。
このセラミック板状体２は、図２に示すように、その上面２ａには、この上面２ａに沿う断面が略円形状の円柱状の突起部１１が、例えば、格子状に等間隔に、あるいは同心円状に等間隔に、複数個設けられている。
この突起部１１の直径は、０．５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは０．７ｍｍ以上である。また、この突起部１１の高さは、１５μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上である。
この突起部１１の直径は、０．５ｍｍ以上が好ましく、より好ましくは０．７ｍｍ以上である。また、この突起部１１の高さは、１５μｍ以上が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上である。
この突起部１１としては、体積固有抵抗が１０１３〜 １０１５Ω・ｃｍ程度で機械的な強度を有し、しかも酸素系プラズマや腐食性ガスに対する耐久性を有するものであればよく、特に制限されるものではないが、熱膨張差、機械的強度、研削加工のし易さ等を考慮すると、セラミック板状体２と同一の材料であることが好ましい。
このような材料としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）−炭化珪素（ＳｉＣ）複合焼結体等の各種焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム・アルミニウム・モノクリニック（ＹＡＭ）、イットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト（ＹＡＰ）等のイットリウム化合物、希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）を含む固溶体等が好適に用いられる。
これら突起部１１の上面２ａにおける占有面積は、２．１×１０４ｍｍ２以下が好ましく、より好ましくは１．０×１０４ｍｍ２以上かつ２．０×１０４ｍｍ２以下である。
ここで、突起部１１の上面２ａにおける占有面積が２．１×１０４ｍｍ２を超えると、ウエハＷの吸着時および離脱時のウエハＷの変形に伴い、突起部１１の周辺部にて該突起部１１とウエハＷが接することにより、ウエハＷへの異物の付着量が増加し、また、セラミック板状体２の上面２ａとウエハＷとの間にヘリウム等の冷却ガスを導入する際に、ウエハＷの突起部１１上の部分と突起部１１上以外の部分とで温度差が生じるからである。
ここで、突起部１１の上面２ａにおける占有面積が２．１×１０４ｍｍ２を超えると、ウエハＷの吸着時および離脱時のウエハＷの変形に伴い、突起部１１の周辺部にて該突起部１１とウエハＷが接することにより、ウエハＷへの異物の付着量が増加し、また、セラミック板状体２の上面２ａとウエハＷとの間にヘリウム等の冷却ガスを導入する際に、ウエハＷの突起部１１上の部分と突起部１１上以外の部分とで温度差が生じるからである。
このセラミック板状体２の上面２ａのうち、これらの突起部１１を除く領域１２に、この上面２ａに沿う断面が略円形状の円柱状の微小突起部１３が、例えば、互いに均等な間隔で、複数個設けられ、これらの微小突起部１３各々の頂面１３ａは、領域１２及び突起部１１の頂面１１ａに平行とされている。
この微小突起部１３の直径は、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは６０μｍ以下である。また、この微小突起部１３の高さは、突起部１１の高さＨの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましく、例えば、３μｍ以上かつ３０μｍ以下である。さらに、これらの微小突起部１３間の間隔は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは５０μｍ以上である。
この微小突起部１３の直径は、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは６０μｍ以下である。また、この微小突起部１３の高さは、突起部１１の高さＨの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましく、例えば、３μｍ以上かつ３０μｍ以下である。さらに、これらの微小突起部１３間の間隔は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは５０μｍ以上である。
この微小突起部１３としては、突起部１１と同様、体積固有抵抗が１０１３〜 １０１５Ω・ｃｍ程度で機械的な強度を有し、しかも酸素系プラズマや腐食性ガスに対する耐久性を有するものであればよく、特に制限されるものではないが、熱膨張差、機械的強度、研削加工のし易さ等を考慮すると、セラミック板状体２と同一の材料であることが好ましい。
このような材料としては、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）−炭化珪素（ＳｉＣ）複合焼結体等の各種焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）、イットリウム・アルミニウム・モノクリニック（ＹＡＭ）、イットリウム・アルミニウム・ペロブスカイト（ＹＡＰ）等のイットリウム化合物、希土類元素（Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ）を含む固溶体等が好適に用いられる。
これらの微小突起部１３の、この上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２における全占有面積は、この領域１２の面積の１％以上かつ４０％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以上かつ３５％以下、さらに好ましくは１０％以上かつ３０％以下である。
ここで、これらの微小突起部１３の領域１２における全占有面積の割合を、領域１２の面積の１％以上かつ４０％以下とした理由は、この範囲が本願発明の効果を奏することができる範囲だからである。なお、これらの微小突起部１３の領域１２における全占有面積の割合が上記の範囲外となると、領域１２に微小突起部１３を設ける技術的意味が無くなってしまい、本願発明の効果を奏することができなくなってしまうので好ましくない。
ここで、これらの微小突起部１３の領域１２における全占有面積の割合を、領域１２の面積の１％以上かつ４０％以下とした理由は、この範囲が本願発明の効果を奏することができる範囲だからである。なお、これらの微小突起部１３の領域１２における全占有面積の割合が上記の範囲外となると、領域１２に微小突起部１３を設ける技術的意味が無くなってしまい、本願発明の効果を奏することができなくなってしまうので好ましくない。
この微小突起部１３は、図３に示すように、中央部の平坦な頂面１３ａと、この頂面１３ａの外周部に形成された断面半径がＲの曲面部１３ｂとを有している。
この領域１２に設けられる微小突起部１３の数は、上記の全占有面積の割合が上記の範囲を満足する範囲で設定すればよく、特に制限されるものではないが、単位面積０．１ｍｍ２あたり通常１０〜２０個である。
この微小突起部１３の形状は、特に制限されないが、上記の円柱状の他、角柱状、円錐台状、角錐台状等が好適に用いられる。
この領域１２に設けられる微小突起部１３の数は、上記の全占有面積の割合が上記の範囲を満足する範囲で設定すればよく、特に制限されるものではないが、単位面積０．１ｍｍ２あたり通常１０〜２０個である。
この微小突起部１３の形状は、特に制限されないが、上記の円柱状の他、角柱状、円錐台状、角錐台状等が好適に用いられる。
また、この上面２ａの周縁部には、Ｈｅ等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部に沿って連続し、かつ突起部１１と同じ高さの壁部（図示略）が、この上面２ａの周縁部を一巡する様に形成されている。
静電吸着用電極３は、電荷を発生させて静電吸着力でウエハＷをセラミック板状体２の載置面に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、その形状及び大きさが適宜調整される。
この静電吸着用電極３を構成する材料としては、非磁性材料である金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の金属、チタン、タングステン、モリブデン、白金等の高融点金属、グラファイト、カーボン等の炭素材料、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）等の導電性セラミックス、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｃｏ系、Ｂ４Ｃ−Ｆｅ系等のサーメット等が好適に用いられる。これらの材料の熱膨張係数は、セラミック板状体２の熱膨張係数に出来るだけ近似していることが望ましい。
この静電吸着用電極３を構成する材料としては、非磁性材料である金（Ａｕ）、銀（Ａｇ）、銅（Ｃｕ）等の金属、チタン、タングステン、モリブデン、白金等の高融点金属、グラファイト、カーボン等の炭素材料、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化チタン（ＴｉＮ）、炭化チタン（ＴｉＣ）、炭化タングステン（ＷＣ）等の導電性セラミックス、ＴｉＣ−Ｎｉ系、ＴｉＣ−Ｃｏ系、Ｂ４Ｃ−Ｆｅ系等のサーメット等が好適に用いられる。これらの材料の熱膨張係数は、セラミック板状体２の熱膨張係数に出来るだけ近似していることが望ましい。
この静電吸着用電極３の厚みは、特に限定されるものではないが、プラズマ発生用電極として使用する場合には、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５μｍ以上かつ２０μｍ以下である。その理由は、厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができず、一方、厚みが１００μｍを越えると、セラミック板状体２と静電吸着用電極３との間の熱膨張率差に起因して、セラミック板状体２と静電吸着用電極３との接合界面にクラックが入り易くなるとともに、静電吸着用電極３とセラミック板状体２との間の段差を有機系接着剤層５で覆うことが出来なくなり、側面方向の絶縁性が低下するからである。
このような厚みの静電吸着用電極３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいは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。
このような厚みの静電吸着用電極３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいは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。
この静電チャック装置では、突起部１１各々の頂面１１ａ上にウエハＷを載置し、このウエハＷと静電吸着用電極３との間に所定の電圧を印加することにより、静電気力を利用してウエハＷを突起部１１各々の頂面１１ａ上に吸着固定することが可能な構造となっている。
有機系接着剤層５は、アクリル、エポキシ、ポリエチレン等からなるシート状またはフィルム状の接着剤であり、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムであることが好ましい。
その理由は、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムは、静電吸着用電極３上に重ね合わせて、真空引きした後、熱圧着することにより、静電吸着用電極３との間に気泡等が生じ難く、したがって、剥がれ難くなり、静電チャック部４の吸着特性や耐電圧特性を良好に保持することができるからである。
その理由は、熱圧着式の有機系接着剤シートまたはフィルムは、静電吸着用電極３上に重ね合わせて、真空引きした後、熱圧着することにより、静電吸着用電極３との間に気泡等が生じ難く、したがって、剥がれ難くなり、静電チャック部４の吸着特性や耐電圧特性を良好に保持することができるからである。
この有機系接着剤層５の厚みは、特に限定されるものではないが、接着強度及び取り扱い易さ等を考慮すると、４０μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは５５μｍ以上かつ１００μｍ以下である。
厚みが５５μｍ以上かつ１００μｍ以下であれば、より静電吸着用電極３の界面との接着強度が向上し、さらに、この有機系接着剤層５の厚みがより均一になり、その結果、セラミック板状体２と基台８との間の熱伝導率が均一になり、載置されたウエハＷの冷却特性が均一化され、このウエハＷの面内温度が均一化される。
厚みが５５μｍ以上かつ１００μｍ以下であれば、より静電吸着用電極３の界面との接着強度が向上し、さらに、この有機系接着剤層５の厚みがより均一になり、その結果、セラミック板状体２と基台８との間の熱伝導率が均一になり、載置されたウエハＷの冷却特性が均一化され、このウエハＷの面内温度が均一化される。
なお、この有機系接着剤層５の厚みが４０μｍを下回ると、静電チャック部４とベース部８との間の熱伝導性は良好となるものの、接着層の熱軟化による静電吸着用電極３の段差をカバーすることができなくなり、静電吸着用電極３の界面との剥離が生じ易くなるので好ましくなく、一方、厚みが１００μｍを超えると、静電チャック部４とベース部８との間の熱伝導性を十分確保することができなくなり、冷却効率が低下するので、好ましくない。
このように、有機系接着剤層５をシート状またはフィルム状の接着剤としたことにより、有機系接着剤層５の厚みが均一化され、セラミック板状体２とベース部８との間の熱伝導率が均一になる。よって、ウエハＷの冷却特性が均一化され、このウエハＷの面内温度が均一化されることとなる。
絶縁層６は、ポリイミド、ポリアミド、芳香族ポリアミド等の静電チャック部２における印加電圧に耐えうる絶縁性樹脂からなるシート状またはフィルム状の絶縁材であり、この絶縁層６の外周部は、セラミック板状体２の外周部より内側とされている。
このように、絶縁層６をセラミック板状体２より内側に設けることで、この絶縁層６の酸素系プラズマに対する耐プラズマ性、腐食性ガスに対する耐腐食性が向上し、パーティクル等の発生も抑制される。
このように、絶縁層６をセラミック板状体２より内側に設けることで、この絶縁層６の酸素系プラズマに対する耐プラズマ性、腐食性ガスに対する耐腐食性が向上し、パーティクル等の発生も抑制される。
この絶縁層６の厚みは、１０μｍ以上かつ２００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１０μｍ以上かつ７０μｍ以下である。
この絶縁層６の厚みが１０μｍを下回ると、静電吸着用電極３に対する絶縁性が低下し、静電吸着力も弱くなり、ウエハＷを載置面に良好に固定することができなくなるからであり、一方、厚みが２００μｍを超えると、静電チャック部４とベース部８との間の熱伝導性を十分確保することができなくなり、冷却効率が低下するからである。
この絶縁層６の厚みが１０μｍを下回ると、静電吸着用電極３に対する絶縁性が低下し、静電吸着力も弱くなり、ウエハＷを載置面に良好に固定することができなくなるからであり、一方、厚みが２００μｍを超えると、静電チャック部４とベース部８との間の熱伝導性を十分確保することができなくなり、冷却効率が低下するからである。
有機系接着剤層７は、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８とを接着・固定するとともに、静電吸着用電極３、有機系接着剤層５及び絶縁層６を覆うように設けられたことにより、酸素系プラズマや腐食性ガスから保護するものであり、耐プラズマ性が高く、熱伝導率が高く、ベース部８からの冷却効率が高い材料が好ましく、例えば、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるシリコーン系樹脂組成物が好ましい。
この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、例えば、下記の式（１）または式（２）の化学式で表すことができる。
この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、例えば、下記の式（１）または式（２）の化学式で表すことができる。
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
但し、Ｒは、Ｈまたはアルキル基（ＣｎＨ２ｎ＋１−：ｎは整数）である。
このようなシリコーン樹脂としては、特に、熱硬化温度が７０℃〜１４０℃のシリコーン樹脂を用いることが好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８とを接合する際に、接合過程の途中で硬化が始まってしまい、接合作業に支障を来す虞があるので好ましくなく、一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８との熱膨張差を吸収することができず、セラミック板状体２の載置面における平坦度が低下するのみならず、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８との間の接合力が低下し、これらの間で剥離が生じる虞があるので好ましくない。
ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８とを接合する際に、接合過程の途中で硬化が始まってしまい、接合作業に支障を来す虞があるので好ましくなく、一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８との熱膨張差を吸収することができず、セラミック板状体２の載置面における平坦度が低下するのみならず、静電チャック部４及び絶縁層６とベース部８との間の接合力が低下し、これらの間で剥離が生じる虞があるので好ましくない。
有機系接着剤層７の熱伝導率は、０．２５Ｗ／ｍｋ以上が好ましく、より好ましくは０．５Ｗ／ｍｋ以上である。
ここで、有機系接着剤層７の熱伝導率を０．２５Ｗ／ｍｋ以上と限定した理由は、熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍｋ未満では、ベース部８からの冷却効率が低下し、静電チャック部４の上面２ａに載置されるウエハＷを効率的に冷却することができなくなるからである。
ここで、有機系接着剤層７の熱伝導率を０．２５Ｗ／ｍｋ以上と限定した理由は、熱伝導率が０．２５Ｗ／ｍｋ未満では、ベース部８からの冷却効率が低下し、静電チャック部４の上面２ａに載置されるウエハＷを効率的に冷却することができなくなるからである。
この第２の有機系接着剤層７の厚みは、５０μｍ以上かつ３００μｍ以下が好ましく、より好ましくは１００μｍ以上かつ２００μｍ以下である。
この第２の有機系接着剤層７の厚みが５０μｍを下回ると、薄くなりすぎる結果、接着強度を十分確保することができなくなり、絶縁層６及び静電チャック部４とベース部８との間で剥離等が生じる虞があり、一方、厚みが３００μｍを超えると、絶縁層６及び静電チャック部４とベース部８との間の熱伝導性を十分確保することができなくなり、冷却効率が低下するからである。
この第２の有機系接着剤層７の厚みが５０μｍを下回ると、薄くなりすぎる結果、接着強度を十分確保することができなくなり、絶縁層６及び静電チャック部４とベース部８との間で剥離等が生じる虞があり、一方、厚みが３００μｍを超えると、絶縁層６及び静電チャック部４とベース部８との間の熱伝導性を十分確保することができなくなり、冷却効率が低下するからである。
さらに、上記の有機系接着剤層５の熱伝導率及び絶縁層６の熱伝導率を、有機系接着剤層７の熱伝導率と同等またはそれ以下とすることで、有機系接着剤層７の温度上昇を抑制することができ、この有機系接着剤層７の厚みのバラツキによる面内温度のバラツキを低減することができ、その結果、載置されるウエハＷの温度を均一化することができ、このウエハＷの面内温度を均一化することができるので、好ましい。
この有機系接着剤層７には、平均粒径が１μｍ以上かつ１０μｍ以下のフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、有機系接着剤層７の熱伝達率を制御することができる。
この表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、有機系接着剤層７の熱伝達率を制御することができる。
ベース部８は、静電チャック部４を冷却し所望の温度パターンに調整することにより、載置されるウエハＷを冷却して温度を調整するためのもので、厚みのある円板状のものであり、その躯体は外部の高周波電源（図示略）に接続されている。このベース部８の内部には、必要に応じて、冷却用あるいは温度調節用の水、絶縁性の冷媒を循環させる流路が形成されている。
また、吸着面とウエハとの間にＨｅガス、Ｎ２ガス等の熱媒体を循環させる流路が形成されることもある。
また、吸着面とウエハとの間にＨｅガス、Ｎ２ガス等の熱媒体を循環させる流路が形成されることもある。
このベース部８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、金属−セラミックス複合材料のいずれかであれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等が好適に用いられる。このベース部８の側面、すなわち少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理、もしくはアルミナ、イットリア等の絶縁性の溶射材料にて被覆されていることが好ましい。
このベース部８では、少なくともプラズマに曝される面にアルマイト処理または絶縁膜の成膜が施されていることにより、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。
このベース部８では、少なくともプラズマに曝される面にアルマイト処理または絶縁膜の成膜が施されていることにより、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。
次に、この静電チャック装置１の製造方法について説明する。
まず、公知の方法により、静電チャック部４と、ベース部８とを作製する。
静電チャック部４は、セラミック板状体２の下面２ｂを、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この下面２ｂに、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法を用いて静電吸着用電極３を形成することで得ることができる。このセラミック板状体２の厚みは、ベース部８を貼り合わせ後の研削除去分を考慮して厚めにしておくことが好ましい。
まず、公知の方法により、静電チャック部４と、ベース部８とを作製する。
静電チャック部４は、セラミック板状体２の下面２ｂを、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この下面２ｂに、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法を用いて静電吸着用電極３を形成することで得ることができる。このセラミック板状体２の厚みは、ベース部８を貼り合わせ後の研削除去分を考慮して厚めにしておくことが好ましい。
また、ベース部８は、金属、金属−セラミックス複合材料のいずれかの材料に機械加工を施し、必要に応じてアルマイト処理または絶縁膜の成膜を施し、次いで、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄することで得ることができる。
次いで、シート状またはフィルム状の有機系接着剤とシート状またはフィルム状の絶縁材を用意し、これらをラミネート装置を用いて貼り合わせて仮接着し、シート状またはフィルム状の有機系接着剤付き絶縁材とする。
次いで、シート状またはフィルム状の有機系接着剤とシート状またはフィルム状の絶縁材を用意し、これらをラミネート装置を用いて貼り合わせて仮接着し、シート状またはフィルム状の有機系接着剤付き絶縁材とする。
次いで、この有機系接着剤付き絶縁材を、プレス成形機を用いて、セラミック板状体２より小径の形状に型抜き加工する。
次いで、この型抜きした有機系接着剤付き絶縁材を、静電チャック部４の静電吸着用電極３に貼り付け、真空熱プレス機等の熱圧着装置を用いて、大気圧下、あるいは１Ｐａ以下の減圧下にて、加温と同時に加圧（熱圧着）し、静電チャック部４の静電吸着用電極３上に有機系接着剤層５及び絶縁層６を熱圧着する。
次いで、この型抜きした有機系接着剤付き絶縁材を、静電チャック部４の静電吸着用電極３に貼り付け、真空熱プレス機等の熱圧着装置を用いて、大気圧下、あるいは１Ｐａ以下の減圧下にて、加温と同時に加圧（熱圧着）し、静電チャック部４の静電吸着用電極３上に有機系接着剤層５及び絶縁層６を熱圧着する。
次いで、ベース部８の静電チャック部４上の絶縁層６との接合面を、例えばアセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上にシリコーン系樹脂組成物を、例えばバーコータを用いて、一定の厚みになるように塗布する。
次いで、この塗布面に静電チャック部４上の絶縁層６を載置し、シリコーン系樹脂組成物を硬化させる。これにより、このシリコーン樹脂組成物の硬化体が有機系接着剤層７となる。
次いで、この塗布面に静電チャック部４上の絶縁層６を載置し、シリコーン系樹脂組成物を硬化させる。これにより、このシリコーン樹脂組成物の硬化体が有機系接着剤層７となる。
次いで、セラミック板状体２の上面２ａを研削加工し、セラミック板状体２の厚みを所望の厚みに調整するとともに、このセラミック板状体２の上面２ａにドット加工を施し、この上面２ａに突起部１１を、この上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を、それぞれ形成し、突起部１１の上面１１ａをウエハＷを載置する載置面とする。
以上により、本実施形態の静電チャック装置１を得ることができる。
以上により、本実施形態の静電チャック装置１を得ることができる。
以上説明したように、本実施形態の静電チャック装置１によれば、セラミック板状体２の上面２ａに複数の突起部１１を形成し、この上面２ａのうち複数の突起部１１を除く領域１２に、複数の微小突起部１３を形成したので、これらの微小突起部１３により上面２ａにおけるパーティクルの発生を抑制することができ、よって、ウエハＷの裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができる。さらに、ウエハＷの冷却ガスによる冷却効果を向上させることができる。
また、静電チャック部を、上面２ａをウエハＷを載置する載置面としたセラミック板状体２と、このセラミック板状体２の下面２ｂ側に設けられた静電吸着用電極３とにより構成し、この静電吸着用電極３に有機系接着剤層５を介して絶縁層６を接着し、この絶縁層６に有機系接着剤層７を介して基台８を接着したので、静電吸着用電極３が有機系接着剤層５と絶縁層６とにより２重に保護され、したがって、基台８及び、側面の耐絶縁性を向上させることができる。したがって、使用時の放電等による破損の頻度が低く、破損時のパーティクルの発生量も少なくすることができる。
図４は、本実施形態の静電チャック装置の変形例を示す断面図であり、この静電チャック装置２１が上述した静電チャック装置１と異なる点は、静電吸着用電極３の下面及び側面を覆うように、シート状またはフィルム状の（第１の）有機系接着剤層２２が形成され、この有機系接着剤層２２の下面及び側面を覆うように、シート状またはフィルム状の絶縁層２３が接着され、このシート状またはフィルム状の絶縁層２３及び静電チャック部４には、有機系接着剤層７を介して、静電チャック部４を支持するとともにウエハＷを冷却するベース部８が接着されている点である。
この静電チャック装置２１においても、図２及び図３に示すように、セラミック板状体２の上面２ａに複数の突起部１１が形成され、この上面２ａのうち複数の突起部１１を除く領域１２に、複数の微小突起部１３が形成されている。
以上により、この静電チャック装置２１においても、上記の静電チャック装置１と全く同様に、これらの微小突起部１３により上面２ａにおけるパーティクルの発生を抑制することができ、よって、ウエハＷの裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができる。さらに、ウエハＷの冷却ガスによる冷却効果を向上させることができる。
しかも、静電吸着用電極３の下面及び側面を覆うように、シート状またはフィルム状の有機系接着剤層２２を形成し、この有機系接着剤層２２の下面及び側面を覆うように、シート状またはフィルム状の絶縁層２３を接着したので、静電吸着用電極３の耐電圧を向上させることができる。
しかも、静電吸着用電極３の下面及び側面を覆うように、シート状またはフィルム状の有機系接着剤層２２を形成し、この有機系接着剤層２２の下面及び側面を覆うように、シート状またはフィルム状の絶縁層２３を接着したので、静電吸着用電極３の耐電圧を向上させることができる。
［第２の実施形態］
図５は、本発明の第２の実施形態の静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図であり、本実施形態の静電チャック装置３１が第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、第１の実施形態の静電チャック装置１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設けたのに対し、本実施形態の静電チャック装置３１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に、微小突起部１３の替わりに微小凹部３２を複数個設けた点であり、その他の点については第１の実施形態の静電チャック装置１と全く同様であるから、説明を省略する。
図５は、本発明の第２の実施形態の静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図であり、本実施形態の静電チャック装置３１が第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、第１の実施形態の静電チャック装置１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設けたのに対し、本実施形態の静電チャック装置３１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に、微小突起部１３の替わりに微小凹部３２を複数個設けた点であり、その他の点については第１の実施形態の静電チャック装置１と全く同様であるから、説明を省略する。
これらの微小凹部３２は、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に、この上面２ａに沿う断面が略円形状の円筒状の微小凹部３２が、例えば、互いに均等な間隔で、複数個設けられ、これらの微小凹部３２各々の底面３２ａは、領域１２及び突起部１１の頂面１１ａに平行とされている。
この微小凹部３２の開口部の直径（開口径）は、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは６０μｍ以下である。また、この微小凹部３２の深さｄは、突起部１１の高さＨの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましく、例えば、３μｍ以上かつ３０μｍ以下である。さらに、これらの微小凹部３２間の間隔は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは６０μｍ以上である。
この微小凹部３２の開口部の直径（開口径）は、１００μｍ以下が好ましく、より好ましくは６０μｍ以下である。また、この微小凹部３２の深さｄは、突起部１１の高さＨの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましく、例えば、３μｍ以上かつ３０μｍ以下である。さらに、これらの微小凹部３２間の間隔は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは６０μｍ以上である。
これらの微小凹部３２の、この上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２における全占有面積は、この領域１２の面積の１％以上かつ４０％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以上かつ３５％以下、さらに好ましくは１０％以上かつ３０％以下である。
ここで、これらの微小凹部３２の領域１２における全占有面積の割合を、領域１２の面積の１％以上かつ４０％以下とした理由は、この範囲が本願発明の効果を奏することができる範囲だからである。なお、これらの微小凹部３２の領域１２における全占有面積の割合が上記の範囲外となると、領域１２に微小凹部３２を設ける技術的意味が無くなってしまい、本願発明の効果を奏することができなくなってしまうので好ましくない。
ここで、これらの微小凹部３２の領域１２における全占有面積の割合を、領域１２の面積の１％以上かつ４０％以下とした理由は、この範囲が本願発明の効果を奏することができる範囲だからである。なお、これらの微小凹部３２の領域１２における全占有面積の割合が上記の範囲外となると、領域１２に微小凹部３２を設ける技術的意味が無くなってしまい、本願発明の効果を奏することができなくなってしまうので好ましくない。
この微小凹部３２は、図６に示すように、中央部の平坦な底面３２ａと、この底面３２ａの外周部に形成された断面半径がＲの曲面部３２ｂとを有している。
この領域１２に設けられる微小凹部３２の数は、上記の全占有面積の割合が上記の範囲を満足する範囲で設定すればよく、特に制限されるものではないが、単位面積０．１ｍｍ２あたり通常１０〜２０個である。
この微小凹部３２の形状は、特に制限されないが、上記の円筒状の他、角筒状、すり鉢状、Ｖ字状等が好適に用いられる。
この領域１２に設けられる微小凹部３２の数は、上記の全占有面積の割合が上記の範囲を満足する範囲で設定すればよく、特に制限されるものではないが、単位面積０．１ｍｍ２あたり通常１０〜２０個である。
この微小凹部３２の形状は、特に制限されないが、上記の円筒状の他、角筒状、すり鉢状、Ｖ字状等が好適に用いられる。
この微小凹部３２は、第１の実施形態の静電チャック装置１の製造方法において、セラミック板状体２の上面２ａを研削加工し、セラミック板状体２の厚みを所望の厚みに調整するとともに、このセラミック板状体２の上面２ａにドット加工を施し、このセラミック板状体２の上面２ａに突起部１１を、この上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小凹部３２を、それぞれ形成することにより、得ることができる。
本実施形態の静電チャック装置３１においても、第１の実施形態の静電チャック装置１と同様、これらの微小凹部３２により上面２ａにおけるパーティクルの発生を抑制することができ、よって、ウエハＷの裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができる。さらに、ウエハＷの冷却ガスによる冷却効果を向上させることができる。
なお、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に、微小突起部１３の替わりに微小凹部３２を複数個設けた点については、上述した静電チャック装置２１についても適用することができ、本実施形態の静電チャック装置３１と全く同様の効果を奏することができる。
なお、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に、微小突起部１３の替わりに微小凹部３２を複数個設けた点については、上述した静電チャック装置２１についても適用することができ、本実施形態の静電チャック装置３１と全く同様の効果を奏することができる。
［第３の実施形態］
図７は、本発明の第３の実施形態の静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図であり、本実施形態の静電チャック装置４１が第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、第１の実施形態の静電チャック装置１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設けたのに対し、本実施形態の静電チャック装置４１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設け、さらに、突起部１１の頂面（上端部）１１ａに（第２の）微小突起部４２を複数個設けた点であり、その他の点については第１の実施形態の静電チャック装置１と全く同様であるから、説明を省略する。
図７は、本発明の第３の実施形態の静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図であり、本実施形態の静電チャック装置４１が第１の実施形態の静電チャック装置１と異なる点は、第１の実施形態の静電チャック装置１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設けたのに対し、本実施形態の静電チャック装置４１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設け、さらに、突起部１１の頂面（上端部）１１ａに（第２の）微小突起部４２を複数個設けた点であり、その他の点については第１の実施形態の静電チャック装置１と全く同様であるから、説明を省略する。
この微小突起部４２は、熱膨張差、機械的特性等の点から微小突起部１３と同一材料であることが好ましい。
これらの微小突起部４２各々の頂面４２ａは、突起部１１の頂面１１ａに平行とされている。
この微小突起部４２の直径は、６０μｍ以下が好ましく、より好ましくは４５μｍ以下である。また、この微小突起部４２の高さは、突起部１１の高さＨの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましく、例えば、３μｍ以上かつ３０μｍ以下である。さらに、これらの微小突起部４２間の間隔は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは６０μｍ以上である。
これらの微小突起部４２各々の頂面４２ａは、突起部１１の頂面１１ａに平行とされている。
この微小突起部４２の直径は、６０μｍ以下が好ましく、より好ましくは４５μｍ以下である。また、この微小突起部４２の高さは、突起部１１の高さＨの１０％以上かつ１００％以下であることが好ましく、例えば、３μｍ以上かつ３０μｍ以下である。さらに、これらの微小突起部４２間の間隔は、２０μｍ以上が好ましく、より好ましくは６０μｍ以上である。
これらの微小突起部４２の、突起部１１の頂面１１ａにおける全占有面積は、この頂面１１ａの面積の１％以上かつ４０％以下であることが好ましく、より好ましくは５％以上かつ３５％以下、さらに好ましくは１０％以上かつ３０％以下である。
これらの微小突起部４２の、突起部１１の頂面１１ａにおける全占有面積の割合を上記範囲としたことで、ウエハの裏面に付着している不純物や汚れ等がウエハから剥がれ易くなり、ウエハの異常発熱を防止することができる。
これらの微小突起部４２の、突起部１１の頂面１１ａにおける全占有面積の割合を上記範囲としたことで、ウエハの裏面に付着している不純物や汚れ等がウエハから剥がれ易くなり、ウエハの異常発熱を防止することができる。
本実施形態の静電チャック装置４１においても、第１の実施形態の静電チャック装置１と同様、これらの微小突起部１３により上面２ａにおけるパーティクルの発生を抑制することができ、よって、ウエハＷの裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができる。さらに、ウエハＷの冷却ガスによる冷却効果を向上させることができる。
しかも、突起部１１の頂面１１ａに微小突起部４２を複数個設けたので、ウエハの裏面に付着している不純物や汚れ等がウエハから剥がれ易くなり、ウエハの異常発熱を防止することができる。
しかも、突起部１１の頂面１１ａに微小突起部４２を複数個設けたので、ウエハの裏面に付着している不純物や汚れ等がウエハから剥がれ易くなり、ウエハの異常発熱を防止することができる。
なお、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小突起部１３を複数個設け、さらに、突起部１１の頂面１１ａに微小突起部４２を複数個設けた点については、上述した静電チャック装置２１についても適用することができ、本実施形態の静電チャック装置４１と全く同様の効果を奏することができる。
［第４の実施形態］
図８は、本発明の第４の実施形態の静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図であり、本実施形態の静電チャック装置５１が第２の実施形態の静電チャック装置３１と異なる点は、第２の実施形態の静電チャック装置３１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小凹部３２を複数個設けたのに対し、本実施形態の静電チャック装置５１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小凹部３２を複数個設け、さらに、突起部１１の頂面（上端部）１１ａに（第２の）微小突起部４２を複数個設けた点であり、これらの微小突起部４２の形状や材質等、及びその他の点については第２及び第３の実施形態の静電チャック装置３１、４１と全く同様であるから、説明を省略する。
図８は、本発明の第４の実施形態の静電チャック装置のセラミック板状体の上面近傍を示す拡大断面図であり、本実施形態の静電チャック装置５１が第２の実施形態の静電チャック装置３１と異なる点は、第２の実施形態の静電チャック装置３１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小凹部３２を複数個設けたのに対し、本実施形態の静電チャック装置５１では、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小凹部３２を複数個設け、さらに、突起部１１の頂面（上端部）１１ａに（第２の）微小突起部４２を複数個設けた点であり、これらの微小突起部４２の形状や材質等、及びその他の点については第２及び第３の実施形態の静電チャック装置３１、４１と全く同様であるから、説明を省略する。
本実施形態の静電チャック装置５１においても、第２の実施形態の静電チャック装置３１と同様、これらの微小凹部３２により上面２ａにおけるパーティクルの発生を抑制することができ、よって、ウエハＷの裏面へのパーティクルの付着をより抑制することができる。さらに、ウエハＷの冷却ガスによる冷却効果を向上させることができる。
しかも、突起部１１の頂面１１ａに微小突起部４２を複数個設けたので、ウエハの裏面に付着している不純物や汚れ等がウエハから剥がれ易くなることで、ウエハの異常発熱を防止することができる。
しかも、突起部１１の頂面１１ａに微小突起部４２を複数個設けたので、ウエハの裏面に付着している不純物や汚れ等がウエハから剥がれ易くなることで、ウエハの異常発熱を防止することができる。
なお、セラミック板状体２の上面２ａのうち突起部１１を除く領域１２に微小凹部３２を複数個設け、さらに、突起部１１の頂面１１ａに微小突起部４２を複数個設けた点については、上述した静電チャック装置２１についても適用することができ、本実施形態の静電チャック装置５１と全く同様の効果を奏することができる。
以下、実施例及び比較例により本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例によって限定されるものではない。
「実施例１」
まず、ＳｉＣを８質量％含有するＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミック板状体２を用意した。このセラミック板状体２の直径は２９８ｍｍ、厚みは２ｍｍの円板状であった。
このセラミック板状体２の下面を、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この下面に、スクリーン印刷法を用いて導電ペーストＦＣ４１５（藤倉化成社製）を塗布し、大気圧下、３００℃にて１０時間焼成し、厚みが１０μｍの静電吸着用電極を形成し、静電チャック部とした。
まず、ＳｉＣを８質量％含有するＡｌ２Ｏ３−ＳｉＣ複合焼結体からなるセラミック板状体２を用意した。このセラミック板状体２の直径は２９８ｍｍ、厚みは２ｍｍの円板状であった。
このセラミック板状体２の下面を、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この下面に、スクリーン印刷法を用いて導電ペーストＦＣ４１５（藤倉化成社製）を塗布し、大気圧下、３００℃にて１０時間焼成し、厚みが１０μｍの静電吸着用電極を形成し、静電チャック部とした。
また、表面にアルマイト処理が施されたアルミニウムからなるベース部を用意した。このベース部の直径は３９５ｍｍ、厚みは２９ｍｍの円板状であった。
次いで、絶縁層となる厚み５０μｍのポリイミドフィルム ２００Ｈ（東レデュポン社製）と、有機系接着剤層５となる厚み６０μｍのエポキシ系熱接着シートを用意し、これらをロールラミネータ（ラミネート装置）を用いて８０℃にて仮接着し、有機系接着剤付き絶縁フィルムとした。
次いで、この有機系接着剤付き絶縁フィルムを、成形機を用いて、セラミック板状体２より小径の形状に型抜き加工した。
次いで、この有機系接着剤付き絶縁フィルムを、成形機を用いて、セラミック板状体２より小径の形状に型抜き加工した。
次いで、この型抜きした有機系接着剤付き絶縁フィルムを、静電チャック部の静電吸着用電極に貼り付け、真空熱プレス機を用いて、１Ｐａ以下の減圧下にて、１６０℃、５ＭＰａの条件下にて熱圧着し、静電チャック部の静電吸着用電極上に有機系接着剤付き絶縁フィルムを熱圧着した。
この有機系接着剤付き絶縁フィルムは、可視光線に対して透明であるから、気泡の有無を容易に確認することができた。
この有機系接着剤付き絶縁フィルムは、可視光線に対して透明であるから、気泡の有無を容易に確認することができた。
次いで、ベース部の静電チャック部との接合面を、アセトンを用いて脱脂、洗浄し、この接合面上にシリコーン系樹脂組成物である窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を３０体積％含むシリコン樹脂（ＡｌＮ３０ｖ／ｖ％−シリコン樹脂）をバーコータを用いて、厚み２００μｍで塗布した。
次いで、この塗布面に静電チャック部を載置して、上記のＡｌＮ３０ｖ／ｖ％−シリコン樹脂を硬化させ、ベース部と静電チャック部とを接着・固定した。
次いで、この塗布面に静電チャック部を載置して、上記のＡｌＮ３０ｖ／ｖ％−シリコン樹脂を硬化させ、ベース部と静電チャック部とを接着・固定した。
次いで、静電チャック部の上面を研削加工し、セラミック板状体の厚みを０．５ｍｍに調整し、このセラミック板状体の上面にドット加工を施し、この上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、高さ１０μｍの円柱状の微小突起部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小突起部の全占有面積が２０％となるように形成し、実施例１の静電チャック装置を作製した。
この静電チャック装置では、この上面のうち突起部を除く領域における表面粗さＲａは１．１μｍであった。
この静電チャック装置では、この上面のうち突起部を除く領域における表面粗さＲａは１．１μｍであった。
この静電チャック装置を用いて、シリコンウエハにプラズマエッチングを施したところ、パーティクルの発生を抑制することを確認することができた。さらに、シリコンウエハの表面の面内温度差が±１．５℃の範囲内であり、冷却ガスによる冷却効果を確認することができた。
「実施例２」
セラミック板状体の上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、深さ１０μｍの円筒状の微小凹部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小凹部の全占有面積が３０％になるように形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２の静電チャック装置を作製した。
この静電チャック装置では、この上面のうち突起部を除く領域における表面粗さＲａは２．１μｍであった。
セラミック板状体の上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、深さ１０μｍの円筒状の微小凹部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小凹部の全占有面積が３０％になるように形成した他は、実施例１と同様にして、実施例２の静電チャック装置を作製した。
この静電チャック装置では、この上面のうち突起部を除く領域における表面粗さＲａは２．１μｍであった。
この静電チャック装置を用いて、シリコンウエハにプラズマエッチングを施したところ、パーティクルの発生を抑制することを確認することができた。さらに、シリコンウエハの表面の面内温度差が±１℃の範囲内であり、冷却ガスによる冷却効果を確認することができた。
「実施例３」
セラミック板状体の上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、高さ１０μｍの円柱状の微小突起部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小突起部の全占有面積が２０％となるように形成し、さらに、これらの突起部の頂面に直径４０μｍ、高さ４μｍの円柱状の微小突起部を４５個形成した他は、実施例１と同様にして、実施例３の静電チャック装置を作製した。
セラミック板状体の上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、高さ１０μｍの円柱状の微小突起部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小突起部の全占有面積が２０％となるように形成し、さらに、これらの突起部の頂面に直径４０μｍ、高さ４μｍの円柱状の微小突起部を４５個形成した他は、実施例１と同様にして、実施例３の静電チャック装置を作製した。
この静電チャック装置では、この上面のうち突起部を除く領域における表面粗さＲａは１．３μｍであった。また、これらの突起部の頂面に形成された微小突起部の頂面における全占有面積は、この頂面の面積の２９％であった。
この静電チャック装置を用いて、シリコンウエハにプラズマエッチングを施したところ、パーティクルの発生を抑制することを確認することができた。さらに、シリコンウエハの表面の面内温度差が±１℃の範囲内であり、冷却ガスによる冷却効果を確認することができた。
「実施例４」
セラミック板状体の上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、深さ１０μｍの円筒状の微小凹部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小凹部の全占有面積が２０％になるように形成し、さらに、これらの突起部の頂面に直径４０μｍ、高さ５μｍの円柱状の微小突起部を２０個形成した他は、実施例１と同様にして、実施例４の静電チャック装置を作製した。
セラミック板状体の上面に、直径５００μｍ、高さ１５μｍの円柱状の突起部及び直径４０μｍ、深さ１０μｍの円筒状の微小凹部を、この上面のうち突起部を除く領域における微小凹部の全占有面積が２０％になるように形成し、さらに、これらの突起部の頂面に直径４０μｍ、高さ５μｍの円柱状の微小突起部を２０個形成した他は、実施例１と同様にして、実施例４の静電チャック装置を作製した。
この静電チャック装置では、この上面のうち突起部を除く領域における表面粗さＲａは２．３μｍであった。また、これらの突起部の頂面に形成された微小突起部の頂面における全占有面積は、この頂面の面積の１３％であった。
この静電チャック装置を用いて、シリコンウエハにプラズマエッチングを施したところ、パーティクルの発生を抑制することを確認することができた。さらに、シリコンウエハの表面の面内温度差が±０．５℃の範囲内であり、冷却ガスによる冷却効果を確認することができた。
「比較例」
セラミック板状体の上面に突起部及び微小突起部を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、比較例の静電チャック装置を作製した。
セラミック板状体の上面に突起部及び微小突起部を形成しなかった他は、実施例１と同様にして、比較例の静電チャック装置を作製した。
この静電チャック装置を用いて、シリコンウエハにプラズマエッチングを施したところ、シリコンウエハの裏面にパーティクルが付着していることを確認した。さらに、シリコンウエハの表面の面内温度差が±３℃と大きく、冷却ガスによる冷却効果が不十分であることを確認することができた。
本発明は、パーティクルの発生源を抑制し、板状試料の裏面へのパーティクルの付着をより抑制し、それにより、板状試料の冷却ガスによる冷却効果を向上させ得る静電チャック装置に適用できる。
１ 静電チャック装置
２ セラミック板状体
２ａ 上面（一主面）
２ｂ 下面（他の主面）
３ 静電吸着用電極
４ 静電チャック部
５ （第１の）有機系接着剤層
６ 絶縁層
７ （第２の）有機系接着剤層
８ ベース部（基台）
１１ 突起部
１２ 突起部を除く領域
１３ 微小突起部
２１ 静電チャック装置
２２ （第１の）有機系接着剤層
２３ 絶縁層
３１ 静電チャック装置
３２ 微小凹部
４１ 静電チャック装置
４２ （第２の）微小突起部
５１ 静電チャック装置
２ セラミック板状体
２ａ 上面（一主面）
２ｂ 下面（他の主面）
３ 静電吸着用電極
４ 静電チャック部
５ （第１の）有機系接着剤層
６ 絶縁層
７ （第２の）有機系接着剤層
８ ベース部（基台）
１１ 突起部
１２ 突起部を除く領域
１３ 微小突起部
２１ 静電チャック装置
２２ （第１の）有機系接着剤層
２３ 絶縁層
３１ 静電チャック装置
３２ 微小凹部
４１ 静電チャック装置
４２ （第２の）微小突起部
５１ 静電チャック装置
Claims (6)
- セラミック板状体の一主面を板状試料を載置する載置面とし、前記セラミック板状体の内部または他の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャック部を備えてなる静電チャック装置において、
前記一主面に複数の突起部を形成し、前記一主面の複数の前記突起部を除く領域に、複数の微小突起部または複数の微小凹部を形成してなり、
前記複数の微小突起部または前記複数の微小凹部は、互いに均等な間隔で設けられていることを特徴とする静電チャック装置。 - 前記一主面の複数の前記突起部を除く領域における複数の前記微小突起部または複数の前記微小凹部の全占有面積は、前記領域の面積の１％以上かつ４０％以下であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
- 前記微小突起部の高さまたは前記微小凹部の深さは、前記突起部の高さの１０％以上かつ１００％以下であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
- 複数の前記突起部それぞれの上端部に、複数の第２の微小突起部を形成してなることを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項記載の静電チャック装置。
- 前記一主面の複数の前記突起部を除く領域の表面粗さＲａは、１μｍより大であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置。
- 前記静電チャック部は、前記セラミック板状体の他の主面に前記静電吸着用電極を備え、
前記静電吸着用電極に、シート状またはフィルム状の第１の有機系接着剤層を介してシート状またはフィルム状の絶縁層を接着し、
この絶縁層に、第２の有機系接着剤層を介して前記セラミック板状体を支持する基台を接着してなることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の静電チャック装置。
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