CN101501834A - 静电吸盘装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种在适用于等离子体处理装置的情况下，能提高等离子体中的电场强度的面内均匀性，对板状试料进行面内均匀性高的等离子体处理的静电吸盘装置。本发明的静电吸盘装置(21)包括：由上面(31a)为载置板状试料(W)的载置面的电介质板(31)、支撑板(32)、静电吸附用内部电极(25)和绝缘材料层(33)构成的静电吸盘部(22)；作为高频产生用电极的金属基座部(23)；以及绝缘板(24)，静电吸附用内部电极(25)由含有绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体构成，并且，其体积固有电阻为1.0×10－1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下。

Description

静电吸盘装置
技术领域
本发明涉及静电吸盘装置，具体涉及在电极上施加高频而生成等离子体，由该等离子体对半导体薄片、金属薄片、玻璃板等板状试料实施等离子体处理的高频放电方式的等离子体处理装置中适用的静电吸盘装置。
背景技术
以前，在IC、LSI、VLSI等半导体器件或者液晶显示器等平板显示器(Flat Panel Display：FPD)等的制造工艺的蚀刻、沉积、氧化、溅射等处理中，为了使处理气体在比较低的温度下进行良好的反应，大多利用等离子体。一般而言，等离子体处理装置生成等离子体的方式大致分为利用辉光放电或高频放电的方式和利用微波的方式。
图7是表示现有高频放电方式的等离子体处理装置中搭载的静电吸盘装置的一个例子的断面图，该静电吸盘装置1设置在兼作真空容器的工作室(图示省略)的下部，包括静电吸盘部2和固定于该静电吸盘部2的底面而成为一体的金属基座部3。
静电吸盘部2包括把上面作为载置、静电吸附半导体薄片等板状试料W的载置面4a并且内置了静电吸附用内部电极5的基体4和对该静电吸附用内部电极5施加直流电压的供电用端子6，该供电用端子6与施加高压直流电压的高压直流电源7连接。还有，金属基座部3兼作高频产生用电极(下部电极)，因而与高频电压产生用电源8连接，在其内部形成了让水、有机溶剂等冷却用介质循环的流路9。并且，工作室接地。
在该静电吸盘装置1中，把板状试料W载置在载置面4a上，由高压直流电源7通过供电用端子6对静电吸附用内部电极5施加直流电压，从而静电吸附板状试料W。接着，使工作室内成为真空而导入处理气体，由高频电压产生用电源8在金属基座部3(下部电极)和上部电极(图示省略)之间施加高频功率而在工作室内产生高频电场。作为高频，一般采用十几MHz以下范围的频率。
能由该高频电场来加速电子，通过该电子和处理气体的碰撞电离而产生等离子体，由该等离子体进行各种处理。
而近几年，在等离子体处理中，对于采用等离子体中的离子能量低并且电子密度高的「低能量高密度等离子体」的处理的要求越来越多。在采用该低能量高密度等离子体的处理中，有时产生等离子体的高频功率的频率与以前相比变得非常高，例如为100MHz。
这样，若提高所施加的功率的频率，则存在电场强度在与静电吸盘部2的中央即板状试料W的中央相当的区域变强，而在其周缘部变弱的倾向。因此，电场强度的分布变得不均匀，所产生的等离子体的电子密度也会不均匀，随板状试料W的面内的位置不同，处理速度等就会不同，不能得到面内均匀性良好的处理结果，这是存在的问题。
为了消除这样的问题，提出了图8所示的等离子体处理装置(专利文献1)。
该等离子体处理装置11是为了提高等离子体处理的面内均匀性，在施加高频功率的下部电极(金属基座部)12的与上部电极13对着的一侧的表面的中央部埋设陶瓷等电介质层14而使电场强度分布变得均匀。另外，在图中，15是高频产生用电源，PZ是等离子体，E是电场强度，W是板状试料。
在该等离子体处理装置11中，若由高频产生用电源15对下部电极12施加高频功率，则通过趋肤效应在下部电极12的表面上传播而到达上部的高频电流沿着板状试料W的表面流向中央，并且有一部分泄露到下部电极12一侧，此后，向外侧流到下部电极12内部。在该过程中高频电流在设置电介质层14的部分，比起未设置电介质层14的部分来，会更深地潜入，从而产生TM模式的空腔圆筒谐振。结果，从板状试料W的面上向等离子体供给的中央部分的电场强度变弱，板状试料W的面内的电场变得均匀。
而等离子体处理大多是在接近真空的减压下进行，在这样的情况下，板状试料W的固定常采用图9所示的静电吸盘装置。
该静电吸盘装置16是在电介质层17中内置了导电性的静电吸附用内部电极18的构造，例如由喷度氧化铝等而形成的2个电介质层夹持导电性的静电吸附用内部电极。
在该静电吸盘装置16中，利用由高压直流电源7对静电吸附用内部电极18施加高压直流功率而在电介质层17的表面上产生的静电吸附力来静电吸附、固定板状试料W。
特开2004—363552号公报(第15页，段落0084～0085，图19)
发明内容
发明打算解决的课题
然而，在这样的静电吸盘装置中，板状试料W的中央部的上方的等离子体的电位高并且周缘部的电位低，所以在板状试料W的中央部和周缘部，处理速度会不同，成为蚀刻等等离子体处理的面内不均匀的主要原因，这是存在的问题点。还有，静电吸附力的表现、响应性也不充分。
对此，本发明者为消除上述问题而进行了深入研究，结果发现，需要把静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的体积固有电阻设为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，优选的是1.0×102Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下的范围内。
并且，作为具有这样的体积固有电阻的材料，可列举下面的烧结体。
(1)对氧化铝(Al2O3)等绝缘性陶瓷添加钼(Mo)、钨(W)、钽(Ta)等高熔点金属所得的烧结体。
(2)对氧化铝(Al2O3)等绝缘性陶瓷添加氮化钽(TaN)、碳化钽(TaC)、碳化钼(Mo2C)等导电性陶瓷所得的烧结体。
(3)对氧化铝(Al2O3)等绝缘性陶瓷添加碳(C)等导电体所得的烧结体。
然而，若由上述(1)～(3)的烧结体制造静电吸附用内部电极，则难以把高熔点金属、导电性陶瓷、碳等导电性成分与绝缘性陶瓷在工业规模下均匀混合，所以这些导电性成分的比率相对于为得到目标体积固有电阻值所需的比率容易发生变动。这样，若这些导电性成分稍微变动，则体积固有电阻值会很大地变动，所以该体积固有电阻不会成为希望的一定值，因而容易从1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，优选的是1.0×102Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下的范围偏离，非常难把静电吸附用内部电极的体积固有电阻调整到希望的一定值，这是存在的问题点。
还有，对于制造静电吸盘装置时采用的工业规模的热处理炉而言，炉内的温度分布不均匀，通常有±25℃～±50℃程度的温度偏差。因此，在制造该静电吸盘装置时，若在载置板状试料的软置板和支撑该载置板的支撑板之间，夹持成为静电吸附用内部电极的含有上述(1)～(3)的烧结体的原料成分的导电材料层，此后，对其进行烧制，使载置板、静电吸附用内部电极及支撑板接合成一体，则所生成的静电吸附用内部电极的体积固有电阻会受到炉内的温度分布的很大影响，所以该体积固有电阻不会成为希望的一定值，因此，容易从1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，优选的是1.0×102Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下的范围偏离，非常难把静电吸附用内部电极的体积固有电阻调整到希望的一定值，这是存在的问题点。
这样，静电吸附用内部电极的体积固有电阻容易受到导电性成分的变动、烧制时的温度变动的影响，所以难以稳定地获得希望的一定值，因而，难以获得可对板状试料进行均匀的等离子体处理且静电吸附力的表现、响应性良好的静电吸盘装置。
本发明是鉴于上述情况而提出的，其目的在于提供一种在适用于等离子体处理装置的情况下，能提高等离子体中的电场强度的面内均匀性，对板状试料进行面内均匀性高的等离子体处理的静电吸盘装置。
解决课题的方案
本发明者等为解决上述课题而进行了深入研究，结果发现，把含有绝缘性陶瓷和作为导电性成分的碳化硅的复合烧结体作为静电吸附用内部电极，并且将其体积固有电阻设为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，就能有效地解决上述课题，于是提出了本发明。
即，本发明的静电吸盘装置，其特征在于，具备：静电吸盘部，该静电吸盘部具备：把一主面作为载置板状试料的载置面并且内置了静电吸附用内部电极的基体；以及对该静电吸附用内部电极施加直流电压的供电用端子；以及固定于该静电吸盘部的基体的另一主面上而与其成为一体，作为高频产生用电极的金属基座部，上述静电吸附用内部电极由含有绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体形成，并且其体积固有电阻为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下。
在该静电吸盘装置中，用含有绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体作为静电吸附用内部电极，并且将其体积固有电阻设为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，从而即使是作为导电性成分的碳化硅(SiC)的含有率相对于为能获得目标体积固有电阻所需的含有率发生变动，该静电吸附用内部电极的体积固有电阻也不会相对于目标值发生很大变动，还有，该体积固有电阻的温度变化也小，可在室温(25℃)～100℃的温度范围内稳定地使用。
还有，在制造该静电吸附用内部电极时热处理温度、烧制温度变动了的情况下，该静电吸附用内部电极的体积固有电阻也不会相对于目标值发生很大变动。
这样，在静电吸附用内部电极的体积固有电阻保持于1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内，对金属基座部施加了高频电压的情况下，高频电流通过静电吸附用内部电极，效率很好地实现等离子体密度的均匀化。因而，可对板状试料进行均匀的等离子体处理。还有，静电吸附力的表现、响应性也出色。
优选的是，上述复合烧结体含有5重量％以上且20重量％以下的碳化硅。
在该复合烧结体中，按5重量％以上且20重量％以下的范围控制复合烧结体中的碳化硅的含有率，从而使静电吸附用内部电极的体积固有电阻容易地处于1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内。
还有，复合烧结体含有碳化硅，从而成为致密的、机械强度出色的东西。
优选的是，上述复合烧结体按合计30体积％以下含有从金属、碳、导电性陶瓷的组中选择的1种或2种以上。
在该复合烧结体中，按合计30体积％以下含有从金属、碳、导电性陶瓷的组中选择的1种或2种以上，从而可把复合烧结体的体积固有电阻容易地调整到1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内。
发明效果
根据本发明的静电吸盘装置，用含有绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体作为静电吸附用内部电极，并且，将其体积固有电阻设为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，因而即使是作为导电性成分的碳化硅(SiC)的含有率相对于为能获得目标体积固有电阻所需的含有率发生变动，还有，即使是在制造该静电吸附用内部电极时热处理温度、烧制温度发生变动，也能把该静电吸附用内部电极的体积固有电阻很好地保持于1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内。因此，在对金属基座部施加了高频电压的情况下，高频电流能通过静电吸附用内部电极，能效率很好地实现等离子体密度的均匀化。
因而，能对板状试料实施均匀的等离子体处理。还有，能获得静电吸附力的表现、响应性出色的东西。
还有，复合烧结体含有5重量％以上且20重量％以下的碳化硅，因而能把静电吸附用内部电极的体积固有电阻容易地控制在1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内。
还有，复合烧结体含有碳化硅，因而能获得致密且机械强度出色的东西。
还有，复合烧结体金属按合计30体积％以下含有从金属、碳、导电性陶瓷的组中选择的1种或2种以上，因而可把体积固有电阻容易地调整到1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内。
附图说明
[图1]是本发明的一实施方式的静电吸盘装置的断面图。
[图2]是表示本发明的一实施方式的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图。
[图3]是表示本发明的一实施方式的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图。
[图4]是表示本发明的一实施方式的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图。
[图5]是表示本发明的一实施方式的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图。
[图6]是表示实施例及比较例1、2的静电吸附力的经时变化的测量结果的图。
[图7]是表示现有静电吸盘装置的一个例子的断面图。
[图8]是表示现有等离子体处理装置的一个例子的断面图。
[图9]是表示现有的搭载了静电吸盘装置的等离子体处理装置的一个例的断面图。
符号说明
21 静电吸盘装置
22 静电吸盘部
23 金属基座部
24 电介质板
25 静电吸附用内部电极
26 基体
27 供电用端子
28 流路
31 载置板
31a 上面
32 支撑板
33 绝缘材料层
34 凹部
35 绝缘性的粘着/接合剂层
36 供电用端子插入孔
37 绝缘子
38 冷却气体导入孔
41 静电吸附用内部电极
42 复合烧结体
43 开口
51 静电吸附用内部电极
52a～52e 复合烧结体
61 静电吸附用内部电极
62a、62b 复合烧结体
63 开口
71 静电吸附用内部电极
72a～72d 复合烧结体
73 开口
W 板状试料
具体实施方式
对于实施本发明的静电吸盘装置的最佳方式进行说明。
另外，以下各实施方式是为了更好地理解发明宗旨而具体地进行说明，在没有特别指明的情况下，本发明不限于此。
图1是表示本发明的一实施方式的静电吸盘装置的断面图，该静电吸盘装置21包括静电吸盘部22、金属基座部23和电介质板24。
静电吸盘部22包括把上面(一主面)作为载置板状试料W的载置面而内置了静电吸附用内部电极25的圆板状的基体26和对该静电吸附用内部电极25施加直流电压的供电用端子27。
基体26以把上面31a作为用于载置半导体薄片、金属薄片、玻璃板等板状试料W的载置面的圆板状的载置板31、与该载置板31的下面(另一主面)侧相对配置的圆板状的支撑板32、在载置板31和支撑板32之间夹持的面状的静电吸附用内部电极25和在该内部电极25的外周侧以围着它的方式设置的环状的绝缘材料层33作为主体而构成。
另一方面，在金属基座部23上，形成了让水、有机溶剂等冷却用介质在其内部循环的流路28，可把上述载置面上载置的板状试料W的温度维持在希望的温度。该金属基座部23兼作高频产生用电极。
在该金属基座部23的静电吸盘部22一侧的表面(主面)上，形成了圆形的凹部34，在该凹部34内夹隔绝缘性的粘着/接合剂层35而粘着/接合电介质板24，该电介质板24和静电吸盘部22的支撑板32夹隔绝缘性的粘着/接合剂层35而粘着/接合。
还有，在支撑板32及金属基座部23的中央部附近，形成了供电用端子插入孔36，在该供电用端子插入孔36中，夹隔圆筒状的绝缘子37而插入用于对静电吸附用内部电极25施加直流电压的供电用端子27。该供电用端子27的上端部与静电吸附用内部电极25电连接。
还有，在载置板31、支撑板32、静电吸附用内部电极25、电介质板24及金属基座部23上，形成了贯通它们的冷却气体导入孔38，通过该冷却气体导入孔38向载置板31和板状试料W的下面之间的间隙中供给He等冷却气体。
该载置板31的上面31a搭载1枚板状试料W，作为通过静电吸附力而静电吸附该板状试料W的静电吸附面，在该上面(静电吸附面)31a上，设有多个沿着该上面31a的断面为大致圆形的圆柱状的突起部(图示省略)，这些突起部各自的顶面与上面31a平行。
还有，在该上面31a的周缘部，为不使He等冷却气体泄漏，围绕该上面31a的周缘部而形成了沿该周缘部连续且与突起部的高度为相同高度的壁部(图示省略)。
作为把该电介质板24和静电吸盘部22的支撑板32粘着/接合起来的绝缘性的粘着/接合剂层35，只要是绝缘性出色的东西即可，没有特别的限制，例如，优选采用在硅酮类粘着剂中添加作为绝缘性陶瓷的氮化铝(AlN)粉末、氧化铝(Al2O3)粉末而成的东西。
在这里，使用绝缘性的粘着/接合剂层35的原因是，若不使用该绝缘性的粘着/接合剂层35，而是夹隔导电性的粘着/接合剂层来粘着/接合电介质板24和支撑板32，则高频电流不能通过导电性的粘着/接合剂层，而会传到该导电性的粘着/接合剂层，流向外缘部方向，无法实现等离子体的均匀化。
在这里，是夹隔绝缘性的粘着/接合剂层35而粘着/固定电介质板24和凹部34的构成，不过，电介质板24和凹部34的固定方法没有特别的限制，例如，也可以是夹隔导电性的粘着/接合剂层而粘着/固定的构成，或者，也可以是把电介质板24和凹部34的粘着/接合部分设为互补形状，嵌合电介质板24和凹部34的构成。
这样构成的静电吸盘装置21可以搭载于等离子体蚀刻装置等等离子体处理装置的工作室内，在作为载置面的上面31a上载置板状试料W，对静电吸附用内部电极25通过供电用端子27施加给定的直流电压，从而利用静电力来吸附、固定板状试料W，并且在兼作高频产生用电极的金属基座部23和上部电极之间施加高频电压而在载置板31上产生等离子体，从而对板状试料W实施各种等离子体处理。
其次，更加详细地说明该静电吸盘装置的各构成要素。
「载置板及支撑板」
载置板31及支撑板32都是陶瓷的。
作为该陶瓷，优选的是由从氮化铝(AlN)、氧化铝(Al2O3)、氮化硅(Si3N4)、氧化锆(ZrO2)、赛隆、氮化硼(BN)、碳化硅(SiC)中选择的1种组成的陶瓷，或者包含2种以上的复合陶瓷。
还有，构成它们的材料可以是单一的也可以是混合物，优选的是热膨胀系数尽可能接近静电吸附用内部电极25的热膨胀系数的东西，并且是容易烧结的东西。还有，载置板31的上面31a一侧成为静电吸附面，所以优选的是介电常数特别高的材质，选择对于所静电吸附的板状试料W不会成为杂质的东西。
考虑到以上情况，载置板31及支撑板32优选的是以氧化铝为主要成分，实质上含有1重量％～20重量％的碳化硅的碳化硅—氧化铝类复合烧结体。
作为该碳化硅—氧化铝类复合烧结体，若采用由氧化铝(Al2O3)和以氧化硅(SiO2)覆盖的碳化硅(SiC)组成的复合烧结体，相对于复合烧结体整体，把碳化硅(SiC)的含有率设为5重量％以上且15重量％以下，则室温(25℃)下的体积固有电阻为1.0×1014Ω·cm以上，适合作为库仑型的静电吸盘装置的载置板31。并且是耐磨损性出色，不会成为薄片的污染、粒子产生的原因，而且提高了耐等离子体性的东西。
还有，作为该碳化硅—氧化铝类复合烧结体，若采用由氧化铝(Al2O3)和碳化硅(SiC)组成的复合烧结体，相对于复合烧结体整体，把碳化硅(SiC)的含有率设为5重量％以上且15重量％以下，则室温(25℃)下的体积固有电阻为1.0×109Ω·cm以上且1.0×1012Ω·cm以下，适合作为约翰逊·拉贝库型的静电吸盘装置的载置板31。并且是耐磨损性出色，不会成为薄片的污染、粒子产生的原因，而且提高了耐等离子体性的东西。
还有，该碳化硅—氧化铝类复合烧结体中的碳化硅粒子的平均粒子径优选的是0.2μm以下。
这是因为，若碳化硅粒子的平均粒子径超过0.2μm，则等离子体照射时的电场集中在碳化硅—氧化铝类复合烧结体中的碳化硅粒子的部分，碳化硅粒子周边容易受到损伤。
还有，该碳化硅—氧化铝类复合烧结体中的氧化铝粒子的平均粒子径优选的是2μm以下。
这是因为，若氧化铝粒子的平均粒子径超过2μm，则碳化硅—氧化铝类复合烧结体容易被等离子体蚀刻，形成溅射痕，表面粗糙度变粗。
「静电吸附用内部电极」
静电吸附用内部电极25由含有绝缘性陶瓷和碳化硅的厚度10μm～50μm程度的圆板状的复合烧结体构成，静电吸盘装置的使用温度下的体积固有电阻为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，优选的是1.0×102Ω·cm以上且1.0×104Ω·cm以下。
在这里，按上述方式限定体积固有电阻的范围的原因是，若体积固有电阻低于1.0×10-1Ω·cm，则在对金属基座部23施加了高频电压的情况下，高频电流不能通过静电吸附用内部电极25，因而，不能使静电吸盘部22的表面的电场强度均匀化，结果就不能实现等离子体的均匀化，另一方面，若体积固有电阻超过1.0×105Ω·cm，则静电吸附用内部电极25实质上成为绝缘体，不能表现作为静电吸附用内部电极的功能，静电吸附力不表现，或者静电吸附力的响应性降低，达到所需的静电吸附力的表现需要很长时间。
对于作为含有该绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体而言，采用氧化铝作为绝缘性陶瓷的碳化硅—氧化铝复合烧结体通过控制氧化铝及碳化硅的粒子径、烧制条件(烧制温度、烧制时间、烧制时的加压力等)，能在1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围容易地获得目标体积固有电阻，因而是优选的。
构成该静电吸附用内部电极25的碳化硅—氧化铝复合烧结体中的氧化铝(Al2O3)的粒子径优选的是5μm以下，更优选的是0.1μm以上且1μm以下。
这是因为，若氧化铝(Al2O3)的粒子径超过5μm，则体积固有电阻变得过大，难以把碳化硅—氧化铝复合烧结体的体积固有电阻控制在1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下。
在这里，为了把氧化铝(Al2O3)的粒子径控制在5μm以下，控制所采用的氧化铝的粒子径、烧制条件(烧制温度、烧制时间、烧制时的加压力等)即可。
还有，该静电吸附用内部电极25不是必须是其全区域由具有1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内的体积固有电阻的材料来形成，只要是该静电吸附用内部电极25的全区域的50％以上，优选的是70％以上的区域由具有1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内的体积固有电阻的材料来形成即可。
该静电吸附用内部电极25的形状、大小可按照其目的适当地变更。例如，作为形状，除了上述圆板状以外，还可以列举图2～图5所示的形状。
图2是表示本实施方式的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图，是具备单极型的静电吸盘部的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的例子。
该静电吸附用内部电极41是在含有绝缘性陶瓷和碳化硅的圆形的复合烧结体42的中心部形成了圆形的开口43的构造。
图3是表示本实施方式的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图，是具备单极型的静电吸盘部的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的另一个例子。
该静电吸附用内部电极51是含有绝缘性陶瓷和碳化硅的直径不同的圆环的复合烧结体52a～52c按同心圆状配置，复合烧结体52a、52b由多个条状的复合烧结体52d(图3是4个)连接，复合烧结体52b、52c由多个条状的复合烧结体52e(图3是4个)连接的构造。
图4是表示本实施方式的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图，是具备双极点型的静电吸盘部的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的例子。
该静电吸附用内部电极61是含有绝缘性陶瓷和碳化硅的半圆形的复合烧结体62a、62b按整体形状成为圆形的方式相对配置，在它们的中心部形成了圆形的开口63的构造。
图5是表示本实施方式的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的变形例的俯视图，是具备双极点型的静电吸盘部的静电吸盘装置的静电吸附用内部电极的另一个例子。
该静电吸附用内部电极71是含有绝缘性陶瓷和碳化硅而成的扇形的复合烧结体72a～72d以中心轴为中心按整体形状成为圆形的方式配置，在它们的中心部形成了圆形的开口73的构造。
「绝缘材料层」
绝缘材料层33是用于把载置板31和支撑板32连接成一体的东西，还有，它是用于相对于等离子体、腐蚀性气体来保护静电吸附用内部电极25的东西。作为构成该绝缘材料层33的材料，优选的是主要成分与载置板31及支撑板32相同的绝缘性材料，例如，在载置板31及支撑板32由碳化硅—氧化铝类复合烧结体构成的情况下，优选的是氧化铝(Al2O3)。
「静电吸盘装置的制造方法」
对于本实施方式的静电吸盘装置的制造方法进行说明。
在这里，举例说明采用实质上含有1重量％～20重量％的碳化硅的碳化硅—氧化铝复合烧结体来制造载置板31及支撑板32的情况。
作为所采用的碳化硅(SiC)的原料粉末，优选的是采用平均粒子径为0.1μm以下的碳化硅粉末。
其原因是，若碳化硅(SiC)粉末的平均粒子径超过0.1μm，则对于所获得的碳化硅—氧化铝复合烧结体而言，碳化硅粒子的平均粒子径会超过0.2μm，有可能在有等离子体时电场会集中于碳化硅(SiC)粒子的部分而容易受到大的损伤，等离子体抗性低，等离子体损伤后的静电吸附力降低。
作为该碳化硅(SiC)粉末，优选的是采用等离子体CVD法获得的粉末，特别是在非氧化性气氛的等离子体中，导入硅烷化合物或卤化硅和碳化氢的原料气体，把反应系统的压力控制在1×105Pa(1个大气压)至1.33×10Pa(0.1Torr)的范围进行气相反应而获得的平均粒子径为0.1μm以下的超微粉末，其烧结性出色，是高纯度的，粒子形状为球状，所以成形时的分散性良好，因而是优选的。
另一方面，作为氧化铝(Al2O3)的原料粉末，优选的是采用平均粒子径为1μm以下的氧化铝(Al2O3)粉末。
其原因是，对于采用平均粒子径超过1μm的氧化铝(Al2O3)粉末获得的碳化硅—氧化铝复合烧结体而言，复合烧结体中的氧化铝(Al2O3)粒子的平均粒子径会超过2μm，所以载置板31的载置板状试料的一侧的上面31a容易被等离子体蚀刻，会形成溅射痕，有可能该上面31a的表面粗糙度变粗，静电吸盘装置21的静电吸附力降低。
另外，作为所使用的氧化铝(Al2O3)粉末，只要是平均粒子径为1μm以下并且是高纯度的即可，没有特别限制。
接着，按能获得希望的体积固有电阻值的比率，称量、混合上述碳化硅(SiC)粉末和氧化铝(Al2O3)粉末。
接着，把所获得的混合粉采用模具按给定形状成形，此后，对所获得的成形体，例如利用热压制(HP)，在加压的情况下进行烧制，获得碳化硅—氧化铝类复合烧结体。
作为热压制(HP)的条件，加压力不受特别限制，不过，在获得碳化硅—氧化铝类复合烧结体时，例如，优选的是5～40MPa。若加压力低于5MPa，则不能获得充分的烧结密度的复合烧结体，另一方面，若加压力超过40MPa，则由石墨等构成的器具会变形、损耗。
还有，作为烧制时的温度，优选的是1650～1850℃。若烧制温度不到1650℃，则不能获得充分致密的碳化硅—氧化铝复合烧结体，另一方面，若超过1850℃，则在烧制过程中烧结体的分解、粒成长容易发生。
还有，作为烧制时的气氛，从防止碳化硅的氧化的观点来看，优选的是氩气氛、氮气氛等惰性气氛。
在这样获得的2枚碳化硅—氧化铝类复合烧结体中的一方复合烧结体的给定位置通过机械加工而形成供电用端子插入孔36，制成支撑板32。
还有，作为用于形成静电吸附用内部电极的涂敷剂，是在氧化铝(Al2O3)等绝缘性陶瓷粉末中，以使得静电吸盘装置的使用温度下的体积固有电阻成为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的比例添加碳化硅(SiC)粉末而制作浆状的涂敷剂，在支撑板32的形成静电吸附用内部电极的区域内涂敷该涂敷剂而形成导电层，在形成了该导电层的区域外侧的区域，涂敷含有氧化铝(Al2O3)等绝缘性陶瓷粉末的浆状的涂敷剂，形成绝缘层。
接着，在支撑板32的供电用端子插入孔36中夹隔圆筒状的绝缘子37而插入供电用端子27，使该支撑板32的形成了导电层及绝缘层的面和载置板31重合，接着，对该载置板31及支撑板32例如在加热到1600℃以上的情况下进行加压，由上述导电层形成静电吸附用内部电极25，并且由绝缘层形成作为接合层的绝缘材料层33，使载置板31及支撑板32夹隔静电吸着用内部电极25及绝缘材料层33而接合。并且，对成为载置面的载置板31的上面31a按Ra(中心线平均粗细)成为0.3μm以下的方式进行研磨，制成静电吸盘部22。
另一方面，采用铝(Al)板制作金属基座部23，金属基座部23是在表面上形成了圆形的凹部34，在内部形成了让冷却用介质循环的流路28。还有，成形、烧制氧化铝(Al2O3)粉末，制作由氧化铝烧结体构成的电介质板24。
接着，在金属基座部23的凹部34的内面整面上涂敷绝缘性的粘着/接合剂，接着，在该导电性的粘着/接合剂上粘着/接合电介质板24，在包含该电介质板24的金属基座部23上涂敷绝缘性的粘着/接合剂，在该绝缘性的粘着/接合剂上粘着/接合静电吸盘部22。
在该粘着/接合过程中，把电介质板24夹隔绝缘性的粘着/接合剂层35而粘着/固定于金属基座部23的凹部34内，把静电吸盘部22的支撑板32夹隔绝缘性的粘着/接合剂层35而粘着/固定于金属基座部23及电介质板24。
按以上方式就能获得本实施方式的静电吸盘装置。
如以上说明的，根据本实施方式的静电吸盘装置，用含有绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体作为静电吸附用内部电极25，且使其体积固有电阻为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下，因而即使是碳化硅的含有率、热处理温度、烧制温度等发生了变动的情况下，也能把该静电吸附用内部电极的体积固有电阻很好地保持在1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下的范围内。
因此，在对金属基座部23施加了高频电压的情况下，高频电流能通过静电吸附用内部电极25，能使静电吸盘部22的表面的电场强度均匀化，能效率很好地实现等离子体密度的均匀化。结果就能对板状试料实施均匀的等离子体处理。
以下，通过实验例、实施例及比较例来具体地说明本发明，不过，本发明不限于该实验例及实施例。
实施例
「实验例1」
按碳化硅(SiC)粉末的添加量成为6.0重量％的方式混合碳化硅(SiC)粉末及氧化铝粉末作为混合粉末，对该混合粉末进行加压成形，把所获得的成形体在氩(Ar)气氛中在1650℃下烧制2小时。该烧制所使用的电炉是炉内的温度分布为±10℃的实验用的东西。由此获得直径50mm、厚度30mm的实验例1的烧结体。
按常规方法在室温(25℃)下测量了该烧结体的体积固有电阻，如表1所示。
「实验例2～6」
除了碳化硅(SiC)粉末的添加量及烧制温度为表1所示的添加量及烧制温度以外，以实验例1为准而获得实验例2～6的烧结体。
按常规方法在室温(25℃)下测量了该烧结体的体积固有电阻，如表1所示。
「比较实验例1」
按碳化钼(Mo2C)粉末的添加量成为48.2重量％的方式混合碳化钼(Mo2C)粉末及氧化铝粉末作为混合粉末，对该混合粉末进行加压成形，把所获得的成形体在氩(Ar)气氛中在1750℃下烧制2小时。该烧制所使用的电炉与实验例1中使用的电炉相同。由此获得直径50mm、厚度30mm的比较实验例1的烧结体。
按常规方法在室温(25℃)下测量了该烧结体的体积固有电阻，如表1所示。
「比较实验例2～4」
除了碳化钼(Mo2C)粉末的添加量及烧制温度为表1所示的添加量及烧制温度以外，以比较实验例1为准而获得比较实验例2～4的烧结体。
按常规方法在室温(25℃)下测量了该烧结体的体积固有电阻，如表1所示。
[表1]
根据表1可知，由实验例1～6的碳化硅(SiC)及氧化铝组成的复合烧结体与由比较实验例1～4的碳化钼(Mo2C)和氧化铝组成的复合烧结体相比，即使是在组成比、烧制温度变动了的情况下，体积固有电阻值的变动也小。
「实施例」
按照上述制造方法制作了图1所示的静电吸盘装置。此处，载置板31及支撑板32均由室温(25℃)下的体积固有电阻为1.0×1015Ω·cm，厚度为0.5mm，直径为298mm的碳化硅—氧化铝复合烧结体形成。还有，静电吸附用内部电极25为圆板状，由8重量％的碳化硅(SiC)和剩余部分为氧化铝的室温(25℃)下的体积固有电阻为1.8×102Ω·cm，厚度为25μm的碳化硅—氧化铝复合烧结体形成。再有，电介质板24由直径为239mm，厚度为3.9mm的氧化铝烧结体形成。
「评价」
按以下方式评价了实施例的静电吸盘装置的等离子体均匀性。还有，在室温(25℃)下评价了对供电用端子施加了直流2500V时的静电吸附力的经时变化(静电吸附力的响应性)。图6表示静电吸附力的经时变化。
(等离子体均匀性的评价方法)
把实施例的静电吸盘装置搭载在等离子体蚀刻装置上，作为板状试料，采用其上形成了直径300mm(12英寸)的保护膜的薄片，把该薄片载置在静电吸盘装置的载置面上，借助于施加直流2500V所造成的静电吸附将其固定，并且产生等离子体，进行保护膜的灰化处理。处理容器内的压力为0.7Pa(5mTorr)的O2气体(以100sccm供给)，等离子体产生用的高频功率为频率100MHz、2kW，还有，从冷却气体导入孔38向静电吸盘装置的载置体板21和薄片的间隙中注入给定压力(15torr)的He气体，向金属基座部件23的流路28中注入20℃的冷却水。
然后，测量从上述薄片的中心部到外周部的保护膜的膜厚，算出了蚀刻量。
「比较例1」
由35vol％的碳化钼(Mo2C)和剩余部分为氧化铝的室温(25℃)下的体积固有电阻为5.0×10-2Ω·cm，厚度为10μm的碳化钼—氧化铝复合烧结体形成了静电吸附用内部电极25，此外与实施例同样，获得比较例1的静电吸盘装置。
以实施例为基准，评价了该比较例1的静电吸盘装置的等离子体均匀性和静电吸附力的经时变化(静电吸附力的响应性)。图6表示静电吸附力的经时变化。
「比较例2」
由3重量％的碳化硅(SiC)和剩余部分为氧化铝的室温(25℃)下的体积固有电阻为5.0×108Ω·cm，厚度为20μm的碳化硅—氧化铝复合烧结体形成了静电吸附用内部电极25，此外与实施例同样，获得比较例2的静电吸盘装置。
以实施例为基准，评价了该比较例2的静电吸盘装置的等离子体均匀性和静电吸附力的经时变化(静电吸附力的响应性)。图6表示静电吸附力的经时变化。
根据评价结果可知，对于实施例的静电吸盘装置而言，蚀刻量在薄片的中心部和外周部是大致相同的，所以等离子体均匀性出色，静电吸附力在施加电压后立刻饱和，静电吸附响应性也良好。
相比之下可知，对于比较例1的静电吸盘装置而言，静电吸附响应性良好，但是蚀刻量在薄片中心部大，在外周部小，所以等离子体均匀性差。
还有，对于比较例2的静电吸盘装置而言，蚀刻量在薄片的中心部和外周部是大致相同的，所以等离子体均匀性出色，但是静电吸附力的响应性差，静电吸附力未饱和。

Claims (3)

1.一种静电吸盘装置，其特征在于，具备：
静电吸盘部，该静电吸盘部具备：把一主面作为载置板状试料的载置面并且内置了静电吸附用内部电极的基体；以及对该静电吸附用内部电极施加直流电压的供电用端子；以及
固定于该静电吸盘部的基体的另一主面上而与其成为一体，作为高频产生用电极的金属基座部，
上述静电吸附用内部电极由含有绝缘性陶瓷和碳化硅的复合烧结体形成，并且其体积固有电阻为1.0×10-1Ω·cm以上且1.0×105Ω·cm以下。
2.根据权利要求1所述的静电吸盘装置，其特征在于，上述复合烧结体含有5重量％以上且20重量％以下的碳化硅。
3.根据权利要求1或2所述的静电吸盘装置，其特征在于，上述复合烧结体按合计30体积％以下含有从金属、碳、导电性陶瓷的组中选择的1种或2种以上。
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