JP2008235735A - 静電チャック及びこれを備えたプラズマ処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】どのような基板に対してもより吸着力を高めることができる静電チャックなどを提供する。
【解決手段】静電チャック２１は、本体２３、及びこの本体２３の上面に積層された絶縁膜２４，電極２５及び絶縁層２６からなる基台２２と、電極２５に直流電圧を印加する直流電源２９とを備え、絶縁膜２４は本体２３の上面に、電極２５は絶縁膜２４の上面に、絶縁層２６は電極２５の上面に形成される。前記絶縁層２６は、ポリイミドからなる層２７とセラミックからなる層２８との２層構造に形成されて、ポリイミド層２７が電極２５の上面に、セラミック層２８がポリイミド層２７の上面に形成される。基板Ｋはセラミック層２８の表面に載置される。
【選択図】図２

Description

本発明は、基板を吸着して保持する静電チャック及びこれを備えたプラズマ処理装置に関する。

前記静電チャックは、例えば、所定の処理ガスをプラズマ化してシリコン基板をエッチングするエッチング装置に設けられ、処理チャンバ内でシリコン基板を保持，固定する手段として用いられるもので、従来、例えば、特開平８−４６０２０号公報に開示されたものが知られている。

この静電チャックは、円板状に形成された基部と、この基部上に形成され、表面にシリコン基板が載置される絶縁層と、この絶縁層に覆われて絶縁層の内部に配置された電極と、この電極に電圧を印加する電圧印加機構などを備え、電圧印加機構によって電極に電圧を印加することで、シリコン基板と絶縁層との間に吸着力を生じさせてシリコン基板を吸着する。尚、前記絶縁層はポリイミドから構成されている。

ところで、前記処理チャンバの内面には、例えば、フロロカーボンガス（ＣｘＦｙガス）のプラズマ化によって生成される重合物など、エッチング処理中に生成された各種の生成物が付着する。そして、この付着生成物は、これがパーティクルとなってシリコン基板に付着する原因となったり、エッチングガスのプラズマ化によって生成されたラジカルが付着生成物との反応に費やされてシリコン基板のエッチングが進み難くなる原因となる。

このため、処理チャンバの内面に付着した生成物は定期的に除去される。具体的には、作業者が手作業で行うこともあるが、効率的に除去作業を行うべく、静電チャック上にダミー基板を載置するとともに、除去ガス（例えば、酸素ガス）を処理チャンバ内に供給してプラズマ化し、生成されたラジカルやイオン（酸素ラジカルや酸素イオン）によって除去している。尚、静電チャック上にダミー基板を載置するのは、絶縁層を構成するポリイミドがラジカルと反応することから、これを防止して絶縁層を保護するためである。

また、近年では、静電チャックに対してダミー基板を着脱する時間やダミー基板を用意する費用を省くために、ダミー基板を静電チャック上に載置することなく、除去ガスから生成されたラジカルやイオンによって付着生成物を除去することが行われており、この場合、このようなラジカルやイオンに対して耐性のあるセラミックがポリイミドに代えて絶縁層に用いられている。

ところが、セラミックは、比誘電率が高いものの絶縁耐圧が低く、あまり大きな電圧を電極に印加することができない。シリコン基板と絶縁層との間に作用する単位面積当たりの吸着力Ｆ（Ｎ）は次の数式１によって算出され、この数式１から明らかなように、印加可能な範囲内で一定の電圧を電極に印加するときにはセラミックの層厚を薄くすることで、より大きな吸着力を得ることができる。

（数式１）
Ｆ（Ｎ）＝０．５×ε_０×ε_ｒ×（Ｅ／ｔ）^２
但し、ε_０（Ｃ／（Ｖ・ｍ））は真空の誘電率、ε_ｒはセラミックの比誘電率、ｔ（ｍｍ）はセラミックの層厚、Ｅ（ｋＶ）は電極に印加する電圧である。

尚、吸着力を高める必要があるのは、シリコン基板の裏面と絶縁層の表面との間にヘリウムガスなどの冷却ガスを供給してシリコン基板を冷却し、その温度上昇を抑制する場合に、吸着力が大きいほど、シリコン基板と絶縁層とをより密着させて、シリコン基板と絶縁層との間に供給された冷却ガスの圧力をより高め、シリコン基板をより効率的に冷却することができるからである。また、シリコン基板を冷却する必要があるのは、シリコン基板に形成される膜の中には、熱に弱いもの（例えば、レジスト膜）もあるからである。

特開平８−４６０２０号公報

しかしながら、絶縁層としてセラミックを用いた場合においても、以下のような問題がある。即ち、吸着対象の基板には、その裏面に、例えば、二酸化シリコン膜やポリイミド膜などの絶縁層が形成されたものもあり、このような基板を吸着すると、静電チャック側の絶縁層に基板側の絶縁層が重なって絶縁層全体の厚さが厚くなるので、吸着力が低下するとともに基板の冷却効率も低下する。したがって、裏面側に絶縁層のある基板を吸着するときと、裏面側に絶縁層のない基板を吸着するときとで吸着力が大きく異なり、基板の吸着，保持が不完全となったり、一定の冷却効果が得られないことがある。

そして、どのような基板を吸着するかによって生じる吸着力の変動は、セラミックからなる絶縁層の層厚が薄いほどより顕著に現れ、このような吸着力の変動を小さくするためには絶縁層の層厚をある程度厚く設定しなければならず、高い吸着力及び冷却効率を得ることができない。

本発明は、以上の実情に鑑みなされたものであって、どのような基板に対してもより吸着力を高めることができる静電チャック、及びこれを備えたプラズマ処理装置の提供をその目的とする。

上記目的を達成するための本発明は、
基板を吸着して保持する静電チャックであって、
電極と、この電極を覆うように積層され、表面に前記基板が載置される絶縁層とを少なくとも有する基台と、
前記電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えており、
前記絶縁層は、下層及び上層の２層構造に形成されて、下層がポリイミド、上層がセラミックからそれぞれ構成されてなることを特徴とする静電チャックに係る。

この静電チャックによれば、電圧印加手段によって電極に電圧が印加されると、基板（例えば、シリコン基板やガラス基板など）と絶縁層との間に吸着力が生じて基板が吸着，保持される。

ここで、絶縁層は、下層及び上層の２層構造に形成されて、下層がポリイミドから、上層がセラミックから構成されている。これは、本願発明者が鋭意研究を重ねた結果、セラミック（ポリイミドと比べて比誘電率が大きく、絶縁耐圧が小さい）とポリイミド（セラミックと比べて比誘電率が小さく、絶縁耐圧が大きい）とを組み合わせることで、同じ層厚の絶縁層をセラミックのみから形成する場合に比べ、絶縁耐圧が大きくなることが判明したことに基づくものである。

したがって、本発明に係る静電チャックによれば、絶縁層の絶縁耐圧を大きくすることができるので、電極に印加可能な電圧を大きくすることができ、電極に印加する電圧を大きくすれば、より大きな吸着力を発生させることができる。また、より大きな電圧を印加することができるので、絶縁層の層厚をある程度厚くしても一定レベル以上の高い吸着力を得ることができる。更に、絶縁層の層厚をある程度厚くすることで、基板の裏面側に形成された絶縁層によって生じる吸着力の変動を小さくすることができる。これにより、基板の吸着，保持が不完全となるのを防止したり、基板の裏面と絶縁層の表面との間に冷却ガスを供給して基板を冷却する場合に、効率的に基板を冷却することができる。

また、絶縁層の上層に、処理チャンバの内面に付着した生成物を除去するための除去ガスをプラズマ化することによって生成されるラジカルやイオンに対して耐性のあるセラミックを採用しているので、浸食され難くすることができる。

尚、前記絶縁層の層厚は、１．２ｍｍ以下であることが好ましい。一定の電圧を電極に印加する場合、絶縁層の層厚が厚くなるほど吸着力が小さくなるので、このような観点から上記のようにするのが好ましいのである。

また、前記上層の層厚は、０．１ｍｍ以上であることが好ましい。これは、０．１ｍｍよりも薄いと強度が非常に弱くなるからである。

また、前記電圧印加手段は、前記電極に１０ｋＶ以下の電圧を印加するように構成されていても良い。一般的な電圧印加手段では１０ｋＶ程度までしか電圧を印加することができず、それ以上の電圧を印加するためには高価な専用の電圧印加手段が必要になることや、静電チャックを構成する他の部材が高電圧に耐えられない恐れがあるからである。

また、前記上層の層厚ｔ_１（ｍｍ）及び前記下層の層厚ｔ_２（ｍｍ）は、単位面積当たりの吸着力Ｆ（Ｎ）が、
Ｆ＝０．５×ε_０×ε_ｘ×（Ｅ／（ｔ_１＋ｔ_２））^２＞３３２５（Ｎ）
（但し、ε_０（Ｃ／（Ｖ・ｍ））は真空の誘電率（＝８．８５×１０^−１２）、ε_ｘは前記絶縁層の比誘電率（ε_ｒ１×ε_ｒ２／（ｔ_１×ε_ｒ２＋ｔ_２×ε_ｒ１））、ε_ｒ１は前記上層の比誘電率、ε_ｒ２は前記下層の比誘電率、Ｅ（ｋＶ）は前記電極に印加する電圧であって、１０（ｋＶ）及び０．５×Ｖｂ_ｘの内、値が小さい方の電圧、Ｖｂ_ｘ（ｋＶ）は前記絶縁層の絶縁耐圧（ｔ_１×Ｖｂ_１＋ｔ_２×Ｖｂ_２）、Ｖｂ_１（ｋＶ／ｍｍ）は前記上層の絶縁耐圧、Ｖｂ_２（ｋＶ／ｍｍ）は前記下層の絶縁耐圧である。）
の関係を満たすように設定されていることが好ましい。

このようにすれば、一定レベル以上の高い吸着力、即ち、３３２５（Ｎ）以上の吸着力を得ることができるので、絶縁層が形成された基板を吸着したときに吸着力が低下したとしても、基板の吸着，保持が不完全となったり、一定の冷却効果が得られなくなるのを防止することができる。

また、本発明は、
上記静電チャックと、
閉塞空間を有し、前記静電チャックの基台が内部に配置される処理チャンバと、
前記処理チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
前記処理チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを少なくとも備え、
プラズマ化した処理ガスによって、前記静電チャックの基台上に保持された基板を処理するように構成されてなることを特徴とするプラズマ処理装置に係る。

このプラズマ処理装置によれば、上述のような静電チャックを備えているので、この静電チャックに保持された基板に対し、より効果的にプラズマ処理（例えば、エッチング処理，アッシング処理及び成膜処理など）を行うことができる。

斯くして、本発明に係る静電チャック及びプラズマ処理装置によれば、絶縁層を、ポリイミドからなる下層と、セラミックからなる上層との２層構造にすることで、絶縁層の絶縁耐圧を高めて電極に印加可能な電圧を引き上げたり、絶縁層の層厚をある程度厚くしても一定レベル以上の高い吸着力を発生させることができ、これにより、吸着対象となる各種の基板に対して、その保持を完全なものとし、また、冷却効果を高めることができる。

以下、本発明の具体的な実施形態について、添付図面に基づき説明する。尚、図１は、本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示した断面図であり、図２は、本実施形態に係る基板保持装置の概略構成を示した断面図である。

図１及び図２に示すように、本例のプラズマ処理装置たるエッチング装置１は、閉塞空間を有し、エッチング対象であるシリコン基板Ｋが内部に配置される処理チャンバ１１と、シリコン基板Ｋを保持する基板保持装置２０と、処理チャンバ１１内の圧力を減圧する排気装置３５と、処理チャンバ１１内に処理ガスを供給するガス供給装置３８と、処理チャンバ１１内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成装置４１と、基板保持装置２０の本体２３に高周波電圧を印加する第１高周波電源４４と、基板保持装置２０，排気装置３５，ガス供給装置３８，プラズマ生成装置４１及び第１高周波電源４４の作動を制御する制御装置（図示せず）とを備える。

前記処理チャンバ１１は、相互に連通した内部空間を有する下部容器１２及び上部容器１３から構成され、上部容器１３は、下部容器１２よりも小さく形成される。下部容器１２の側壁には、シリコン基板Ｋを搬入したり、搬出するための開口部１２ａが形成されており、この開口部１２ａは、シャッタ１４によって開閉されるようになっている。

前記基板保持装置２０は、シリコン基板Ｋを吸着して保持する静電チャック２１と、この静電チャック２１に保持されたシリコン基板Ｋを冷却する冷却機構３０と、静電チャック２１の基台２２を昇降させる昇降シリンダ３３とから構成される。

前記静電チャック２１は、下部容器１２内に配置される金属製の本体２３、及びこの本体２３の上面に積層された絶縁膜２４，電極２５及び絶縁層２６からなる基台２２と、電極２５に直流電圧を印加する直流電源２９とを備え、本体２３の下面には昇降シリンダ３３が接続され、絶縁膜２４は本体２３の上面に、電極２５は絶縁膜２４の上面に、絶縁層２６は電極２５の上面に形成される。

前記絶縁層２６は、ポリイミドからなる層２７とセラミックからなる層２８との２層構造に形成されて、ポリイミド層２７が電極２５の上面に、セラミック層２８がポリイミド層２７の上面に形成される。シリコン基板Ｋはセラミック層２８の表面に載置され、セラミック層２８の表面には図示しない複数の溝が形成されている。

また、絶縁層２６の層厚は１．２ｍｍ以下であることが好ましく、セラミック層２８の層厚は０．１ｍｍ以上であることが好ましい。また、直流電源２９は、１０ｋＶ以下の直流電圧を印加するように構成されていることが好ましい。また、更に、セラミック層２８の層厚ｔ_１及びポリイミド層２７の層厚ｔ_２は、単位面積当たりの吸着力Ｆ（Ｎ）が次の数式２の関係を満たすような厚さに設定されていることが好ましい。

（数式２）
吸着力Ｆ＝０．５×ε_０×ε_ｘ×（Ｅ／（ｔ_１＋ｔ_２））^２＞３３２５（Ｎ）
但し、ε_０（Ｃ／（Ｖ・ｍ））は真空の誘電率（＝８．８５×１０^−１２）、ε_ｘは絶縁層２６の比誘電率（ε_ｒ１×ε_ｒ２／（ｔ_１×ε_ｒ２＋ｔ_２×ε_ｒ１））、ε_ｒ１はセラミック層２８の比誘電率、ε_ｒ２はポリイミド層２７の比誘電率、Ｅ（ｋＶ）は電極２５に印加する電圧であって、１０（ｋＶ）及び０．５×Ｖｂ_ｘの内、値が小さい方の電圧、Ｖｂ_ｘ（ｋＶ）は絶縁層２６の絶縁耐圧（ｔ_１×Ｖｂ_１＋ｔ_２×Ｖｂ_２）、Ｖｂ_１（ｋＶ／ｍｍ）はセラミック層２８の絶縁耐圧、Ｖｂ_２（ｋＶ／ｍｍ）はポリイミド層２７の絶縁耐圧である。尚、０．５×Ｖｂ_ｘが１０ｋＶよりも低い場合に、０．５×Ｖｂ_ｘの大きさの電圧を電極２５に印加するのは、安全を取るためである。

そして、この静電チャック２１によれば、直流電源２９によって電極２５に直流電圧が印加されると、シリコン基板Ｋと絶縁層２６との間に吸着力が生じてシリコン基板Ｋが吸着，保持される。

尚、上述のように、絶縁層２６を２層構造としたのは、本願発明者が鋭意研究を重ねた結果、セラミックとポリイミドとを組み合わせると、同じ層厚の絶縁層をセラミックのみから形成する場合に比べ、絶縁耐圧が大きくなることが判明したからである。したがって、層厚が同じであれば、セラミックのみから形成するよりも、セラミックとポリイミドの２層構造とする方がより大きな電圧を電極２５に印加することが可能となり、印加電圧を大きくすることで、吸着力を大きくすることができる。

因みに、図３乃至図５に、セラミック層２８の比誘電率ε_ｒ１を１０と、ポリイミド層２７の比誘電率ε_ｒ２を３．４と、セラミック層２８の絶縁耐圧Ｖｂ_１を１５（ｋＶ／ｍｍ）と、ポリイミド層２７の絶縁耐圧Ｖｂ_２を２０５（ｋＶ／ｍｍ）とし、セラミック層２８の層厚ｔ_１及びポリイミド層２７の層厚ｔ_２を変えて、絶縁層２６の比誘電率ε_ｘ、絶縁層２６の絶縁耐圧Ｖｂ_ｘ（ｋＶ）、電極２５に印加する電圧が０．５×Ｖｂ_ｘ（ｋＶ）のときの吸着力Ｆ（Ｎ）、電極２５に印加する電圧が１０（ｋＶ）のときの吸着力Ｆ（Ｎ）をそれぞれ求めた結果を示す。尚、図３は、絶縁層２６の層厚（ｔ_１＋ｔ_２）が１．２ｍｍのときであり、図４は、絶縁層２６の層厚（ｔ_１＋ｔ_２）が１ｍｍのときであり、図５は、絶縁層２６の層厚（ｔ_１＋ｔ_２）が０．５ｍｍのときである。

これら図３乃至図５から明らかなように、セラミックとポリイミドとを組み合わせれば、絶縁耐圧が大きくなって電極２５に印加可能な電圧が大きくなり、より大きな電圧を電極２５に印加することで、より大きな吸着力を発生させることができる。また、絶縁層２６が、例えば、層厚が１ｍｍのセラミックのみから形成されていた従来の静電チャックでは得ることのできない３３２５Ｎ以上の吸着力を発生させることができる。

前記冷却機構３０は、上端が基台２２（本体２３，絶縁膜２４，電極２５，ポリイミド層２７及びセラミック層２８）の裏面側から貫通してセラミック層２８の表面に開口するように配置される複数の供給管３１と、これらの各供給管３１に冷却ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給して各供給管３１の上端開口部から吐出させる冷却ガス供給部３２とを備える。

そして、この冷却機構３０によれば、冷却ガス供給部３２から各供給管３１に冷却ガスが供給されると、供給された冷却ガスは、各供給管３１の上端開口部から吐出され、セラミック層２８の表面に形成された溝（図示せず）内を流通する。これにより、セラミック層２８の表面に吸着，保持されたシリコン基板Ｋが冷却される。

前記排気装置３５は、排気ポンプ３６と、この排気ポンプ３６と下部容器１２とを接続する排気管３７とから構成され、排気管３７を介して下部容器１２内の気体を排気し、処理チャンバ１１の内部を所定圧力にする。

前記ガス供給装置３８は、処理ガスとして、エッチングガス（例えば、ＳＦ_６ガス）及び耐エッチング層形成ガス（例えば、Ｃ_４Ｆ_８ガス）を供給する処理ガス供給部３９と、この処理ガス供給部３９と上部容器１３の上面とを接続する供給管４０とから構成され、処理ガス供給部３９から供給管４０を介して上部容器１３内にエッチングガス及び耐エッチング層形成ガスを供給する。

前記プラズマ生成装置４１は、上部容器１３の外周部に配設された複数のコイル４２と、各コイル４２に高周波電圧を印加する第２高周波電源４３とから構成され、第２高周波電源４３によってコイル４２に高周波電圧を印加することで、上部容器１３内に供給されたエッチングガス及び耐エッチング層形成ガスをプラズマ化する。

前記第１高周波電源４４は、静電チャック２１の本体２３に高周波電圧を印加することで、本体２３とプラズマとの間に電位差（バイアス電位）を生じさせる。

前記制御装置（図示せず）は、前記直流電源２９，昇降シリンダ３３，冷却ガス供給部３２，排気ポンプ３６，処理ガス供給部３９，第２高周波電源４３及び第１高周波電源４４の作動を制御する。

また、制御装置（図示せず）は、シリコン基板Ｋをエッチングするエッチング工程と、シリコン基板Ｋに耐エッチング層を形成する耐エッチング層形成工程とを交互に繰り返して実行する。エッチング工程では、第１高周波電源４４及び第２高周波電源４３によって本体２３及びコイル４２に高周波電圧をそれぞれ印加し、処理ガス供給部３９から処理チャンバ１１内にエッチングガスを供給し、排気ポンプ３６によって処理チャンバ１１内を所定圧力にする。一方、耐エッチング層形成工程では、第２高周波電源４３によってコイル４２に高周波電圧を印加し、処理ガス供給部３９から処理チャンバ１１内に耐エッチング層形成ガスを供給し、排気ポンプ３６によって処理チャンバ１１内を所定圧力にする。

以上のように構成された本例のエッチング装置１によれば、シリコン基板Ｋが処理チャンバ１１の下部容器１２内に適宜搬入され、静電チャック２１の基台２２上（セラミック層２８の表面）に載置された後、直流電源２９によって電極２５に直流電圧が印加される。これにより、シリコン基板Ｋと絶縁層２６との間に吸着力が生じてシリコン基板Ｋが吸着，保持される。

この後、エッチング工程と耐エッチング層形成工程とが交互に所定回数繰り返される。エッチング工程では、エッチングガスが処理チャンバ１１内に供給されてプラズマ化され、プラズマ中のラジカルがシリコン原子と化学反応したり、プラズマ中のイオンがバイアス電位により基台２２側に向けて移動してシリコン基板Ｋと衝突する。これにより、シリコン基板Ｋには、所定の幅及び深さを備えた溝や穴が形成される。

一方、耐エッチング層形成工程では、耐エッチング層形成ガスが処理チャンバ１１内に供給されてプラズマ化され、プラズマ中のラジカルから生成された重合物が、シリコン基板Ｋの表面（エッチングによって形成される溝や穴の側壁及び底面など）に堆積する。これにより、シリコン基板Ｋには、耐エッチング層（フロロカーボン膜）が形成される。

このようなエッチング工程と耐エッチング層形成工程とが交互に繰り返されることで、シリコン基板Ｋは、溝や穴の側壁が耐エッチング層によって保護されつつその深さ方向にエッチングが進行する。

尚、エッチング工程及び耐エッチング層形成工程の実行中においては、冷却ガスが冷却ガス供給部３２から各供給管３１に供給されて、セラミック層２８の表面に形成された溝（図示せず）内を流通している。これにより、基台２２上に吸着，保持されたシリコン基板Ｋが冷却され、その温度上昇が抑制される。

そして、エッチング工程と耐エッチング層形成工程とが交互に所定回数繰り返されると、直流電源２９による電極２５への直流電圧の印加が停止された後、シリコン基板Ｋが下部容器１２の外部に適宜搬出される。

斯くして、本例のエッチング装置１によれば、静電チャック２１の絶縁層２６をセラミック層２８及びポリイミド層２７の２層構造とすることで、絶縁層２６の絶縁耐圧を大きくすることができるので、電極２５に印加可能な直流電圧を大きくすることができ、電極２５に印加する直流電圧を大きくすれば、より大きな吸着力を発生させることができる。また、より大きな直流電圧を印加することができるので、絶縁層２６の層厚をある程度厚くしても一定レベル以上の高い吸着力を得ることができる。更に、絶縁層２６の層厚をある程度厚くすることで、シリコン基板Ｋの裏面側に形成された絶縁層によって生じる吸着力の変動を小さくすることができる。

これにより、シリコン基板Ｋの吸着，保持が不完全となるのを防止したり、シリコン基板Ｋの裏面と絶縁層２６の表面との間に供給した冷却ガスによって効率的にシリコン基板Ｋを冷却することができ、静電チャック２１に保持されたシリコン基板Ｋに対し、より効果的にエッチング処理を行うことができる。

また、絶縁層２６の上層に、処理チャンバ１１の内面に付着した生成物を除去するための除去ガスをプラズマ化することによって生成されるラジカルやイオンに対して耐性のあるセラミックを採用しているので、浸食され難くすることができる。

また、一定の直流電圧を電極２５に印加する場合、絶縁層２６の層厚が厚くなるほど吸着力が小さくなるが、絶縁層２６の層厚を１．２ｍｍ以下に設定すれば、一定レベル以上の吸着力を確保することができる。

また、セラミック層２８の層厚を０．１ｍｍ以上に設定すれば、強度が非常に弱くなるのを防止することができる。

また、直流電源２９が電極２５に１０ｋＶ以下の直流電圧を印加するようにすれば、高価な専用の電源を必要とせず、また、静電チャック２１を構成する他の部材が高電圧に耐えられずに破損するといった問題が生じるのを防止することができる。

また、セラミック層２８の層厚ｔ_１及びポリイミド層２７の層厚ｔ_２を、上記数式２の関係を満たすような厚さに設定すれば、一定レベル以上の高い吸着力、即ち、３３２５（Ｎ）以上の吸着力を得ることができるので、絶縁層が形成されたシリコン基板Ｋを吸着したときに吸着力が低下したとしても、シリコン基板Ｋの吸着，保持が不完全となったり、一定の冷却効果が得られなくなるのを防止することができる。

以上、本発明の一実施形態について説明したが、本発明の採り得る具体的な態様は、何らこれに限定されるものではない。

上例では、静電チャック２１として、単極型のものを一例に挙げたが、これに限られるものではなく、双極型のものであっても良い。また、静電チャック２１をエッチング装置１に設けたが、アッシング処理や成膜処理などを行うプラズマ処理装置に設けるようにしても良い。また、更に、静電チャック２１に保持される基板は、シリコン基板Ｋに限られず、ガラス基板など、どのような基板であっても良い。

本発明の一実施形態に係るエッチング装置の概略構成を示した断面図である。 本実施形態に係る基板保持装置の概略構成を示した断面図である。 絶縁層の層厚が１．２ｍｍのときの、絶縁層の比誘電率，絶縁層の絶縁耐圧及び吸着力をそれぞれ示した図である。 絶縁層の層厚が１ｍｍのときの、絶縁層の比誘電率，絶縁層の絶縁耐圧及び吸着力をそれぞれ示した図である。 絶縁層の層厚が０．５ｍｍのときの、絶縁層の比誘電率，絶縁層の絶縁耐圧及び吸着力をそれぞれ示した図である。

符号の説明

１ エッチング装置（プラズマ処理装置）
１１ 処理チャンバ
１２ 下部容器
１３ 上部容器
１４ シャッタ
２０ 基板保持装置
２１ 静電チャック
２２ 基台
２３ 本体
２４ 絶縁膜
２５ 電極
２６ 絶縁層
２７ ポリイミド層
２８ セラミック層
２９ 直流電源
３０ 冷却機構
３１ 供給管
３２ 冷却ガス供給部
３３ 昇降シリンダ
３３ 排気装置
３８ ガス供給装置
４１ プラズマ生成装置
Ｋ シリコン基板

Claims (6)

1. 基板を吸着して保持する静電チャックであって、
   電極と、この電極を覆うように積層され、表面に前記基板が載置される絶縁層とを少なくも有する基台と、
   前記電極に電圧を印加する電圧印加手段とを備えており、
   前記絶縁層は、下層及び上層の２層構造に形成されて、下層がポリイミド、上層がセラミックからそれぞれ構成されてなることを特徴とする静電チャック。
2. 前記絶縁層の層厚は、１．２ｍｍ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。
3. 前記上層の層厚は、０．１ｍｍ以上であることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
4. 前記電圧印加手段は、前記電極に１０ｋＶ以下の電圧を印加するように構成されてなることを特徴とする請求項１乃至３記載のいずれかの静電チャック。
5. 前記上層の層厚ｔ_１（ｍｍ）及び前記下層の層厚ｔ_２（ｍｍ）は、単位面積当たりの吸着力Ｆ（Ｎ）が、
   Ｆ＝０．５×ε_０×ε_ｘ×（Ｅ／（ｔ_１＋ｔ_２））^２＞３３２５（Ｎ）
   （但し、ε_０（Ｃ／（Ｖ・ｍ））は真空の誘電率（＝８．８５×１０^−１２）、ε_ｘは前記絶縁層の比誘電率（ε_ｒ１×ε_ｒ２／（ｔ_１×ε_ｒ２＋ｔ_２×ε_ｒ１））、ε_ｒ１は前記上層の比誘電率、ε_ｒ２は前記下層の比誘電率、Ｅ（ｋＶ）は前記電極に印加する電圧であって、１０（ｋＶ）及び０．５×Ｖｂ_ｘの内、値が小さい方の電圧、Ｖｂ_ｘ（ｋＶ）は前記絶縁層の絶縁耐圧（ｔ_１×Ｖｂ_１＋ｔ_２×Ｖｂ_２）、Ｖｂ_１（ｋＶ／ｍｍ）は前記上層の絶縁耐圧、Ｖｂ_２（ｋＶ／ｍｍ）は前記下層の絶縁耐圧である。）
   の関係を満たすように設定されていることを特徴とする請求項１乃至４記載のいずれかの静電チャック。
6. 上記請求項１乃至５記載のいずれかの静電チャックと、
   閉塞空間を有し、前記静電チャックの基台が内部に配置される処理チャンバと、
   前記処理チャンバ内に処理ガスを供給するガス供給手段と、
   前記処理チャンバ内に供給された処理ガスをプラズマ化するプラズマ生成手段とを少なくとも備え、
   プラズマ化した処理ガスによって、前記静電チャックの基台上に保持された基板を処理するように構成されてなることを特徴とするプラズマ処理装置。

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