JP2009218592A - 静電チャック - Google Patents

Abstract

【課題】プラズマ密度の高密度化に伴うアーキングの発生を防止できる静電チャックを提供する。
【解決手段】冷却装置１と、冷却装置１上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体２を備える半導体製造装置に用いられる静電チャック１０であって、
（イ）冷却装置１を貫通して、冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔１ａ、ガス供給孔1ａの開口部にガス供給孔１ａよりも大径の主座繰り部１ｂが設けられ、（ロ）主座繰り部１ｂに、中央にガス供給孔と連通するガス流路３ａを設けた絶縁部材からなるアーキング防止部材３が埋め込まれ、（ハ）ワーク載置面には、ガス流路３ａを介してガス供給孔１ａと連通する細孔２ａ１が設けられている静電チャック１０。
【選択図】図１

Description

本発明は静電チャックに関する。

静電チャックは、半導体デバイス製造の種々のプロセスにおいて、ワークを固定する載置台として主に用いられている。ここで「ワーク」としては主にウェハやレチクルが該当する。

静電チャックは、ウェハの固定の他にも、プロセスに伴い発生する熱をウェハから効率的に除去し、ウェハの温度を一定に維持するという目的で使用されることがある。例えば、ウェハの冷却効果を高めるために、静電チャックは冷却装置上に配置されている。また静電チャックに吸着したウェハから熱を奪う目的で、ウェハの裏面にヘリウム（Ｈｅ）等のバックサイドガスを流すために、静電チャックにはバックサイドガスが流れるための細孔が設けられている（例えば、特許文献１参照）。

静電チャックにウェハを載置してプラズマエッチングプロセス等で処理する場合、プラズマの不均一性に起因して、エッチングレートがウェハ面上で異なったものとなる傾向がある。かかる問題を解決する手段として、プラズマ密度の高密度化が求められていた。

プラズマ密度の高密度化により、ウェハへの入熱が増加するため、静電チャックの厚みを減らし、金属製の冷却装置とウェハ載置面の距離を小さくし、より冷却効率を上げる必要が出てきた。この場合、バックサイドガスを流すための細孔付近にアーキングが発生する場合があり、アーキングが発生すると、パーティクルの発生や処理されるウェハの損傷、静電チャックの破損等が生じる問題が顕在化してきた。

特開２０００−３１５６８０公報

本発明はプラズマ密度の高密度化に伴うアーキングの発生を防止できる静電チャックを提供することを目的とする。

本発明の第１の態様は、冷却装置と、冷却装置上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体を備える半導体製造装置に用いられる静電チャックであって、
（イ）冷却装置を貫通して、冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔、ガス供給孔の開口部にガス供給孔よりも大径の主座繰り部が設けられ、（ロ）主座繰り部に、中央にガス供給孔と連通するガス流路を設けた絶縁部材からなるアーキング防止部材が埋め込まれ、（ハ）ワーク載置面には、ガス流路を介してガス供給孔と連通する細孔が設けられている静電チャックを要旨とする。

本発明の第２の態様は、冷却装置と、冷却装置上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体を備える半導体製造装置に用いられる静電チャックであって、
（イ）冷却装置を貫通して、冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔、ガス供給孔の開口部にガス供給孔よりも大径の主座繰り部が設けられ、（ロ）主座繰り部に挿入した際にガス流路となるように、ガスの流れ方向の中心線を含む断面図の周囲で定義される複数の溝が表面に設けられたアーキング防止部材が、主座繰り部に埋め込まれ、（ハ）ワーク載置面には、ガス流路を介してガス供給孔と連通する細孔が設けられている静電チャックを要旨とする。

本発明の第３の態様は、冷却装置と、冷却装置上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体を備える半導体製造装置に用いられる静電チャックであって、
（イ）冷却装置を貫通して、冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔、ガス供給孔の開口部にガス供給孔よりも大径の主座繰り部が設けられ、（ロ）静電チャック本体側主面に、径方向の中心で交わる２つの溝からなる十字状の副座繰り部を備え、主座繰り部に挿入した際にガス流路を形成するように、円筒形状の側面に十字状の副座繰り部のそれぞれの溝の長手方向に直行する平面状の複数の切り欠き部を有するアーキング防止部材が、主座繰り部に埋め込まれ、（ハ）ワーク載置面には、ガス流路を介してガス供給孔と連通する細孔が設けられている静電チャックを要旨とする。

本発明によればプラズマ密度の高密度化に伴うアーキングの発生を防止できる静電チャックが提供される。

（ａ）は実施形態にかかる静電チャックの断面を示し、（ｂ）は実施形態にかかる静電チャックの静電チャック本体と冷却装置の接合界面の冷却装置側を上方からみた図を示し、（ｃ）はアーキング防止部材の斜視図を示す。 （ａ）は実施形態の変形例１にかかる静電チャックの断面を示し、（ｂ）は実施形態の変形例１にかかる静電チャックの静電チャック本体と冷却装置の接合界面の冷却装置側を上方からみた図を示し、（ｃ）はアーキング防止部材の斜視図を示す。 （ａ）は実施形態の変形例２にかかる静電チャックの断面を示し、（ｂ）は実施形態の変形例２にかかる静電チャックの静電チャック本体と冷却装置の接合界面の冷却装置側を上方からみた図を示し、（ｃ）はアーキング防止部材の斜視図を示す。 （ａ）は実施形態の変形例２にかかる静電チャックの断面を示し、（ｂ）は実施形態の変形例２にかかる静電チャックの静電チャック本体と冷却装置の接合界面の冷却装置側を上方からみた図を示し、（ｃ）はアーキング防止部材の斜視図を示す。 （ａ）は実施形態の変形例３にかかる静電チャックの断面を示し、（ｂ）は実施形態の変形例３にかかる静電チャックの静電チャック本体と冷却装置の接合界面の冷却装置側を上方からみた図を示し、（ｃ）はアーキング防止部材の斜視図を示す。 （ａ）は比較例にかかる静電チャックの断面を示し、（ｂ）は比較例にかかる静電チャックの静電チャック本体と冷却装置の接合界面の冷却装置側を上方からみた図を示す。 従来の静電チャックの断面図を示す。

以下に、実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。図中同一の機能又は類似の機能を有するものについては、同一又は類似の符号を付して説明を省略する。ワークとしてウェハを用いて説明する。

（静電チャック）
図１（ａ）に示す実施形態にかかる静電チャック１０は、冷却装置１と、冷却装置１上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体２を備える半導体製造装置に用いられる静電チャック１０であって、（イ）冷却装置１を貫通して、冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔１ａ、ガス供給孔1ａの開口部にガス供給孔１ａよりも大径の主座繰り部１ｂが設けられ、（ロ）主座繰り部１ｂに、ガス供給孔と連通するガス流路３ａを設けた絶縁部材からなるアーキング防止部材３が埋め込まれ、（ハ）ワーク載置面には、ガス流路３ａを介してガス供給孔１ａと連通する細孔２ａ１が設けられている。尚、発明の理解を容易にする目的で図示を省略してあるが、静電チャック本体２と冷却装置１は、静電チャック本体２と冷却装置１の間に配置された接合シートにより接合されている。細孔の数は特に３つに制限されるものではない。

アーキング防止部材３は、円筒形状の内側ガス流路に冷却装置１側から静電チャック本体２側に向かい内径が同心円状に拡がる断面テーパ状の内壁３ｂを備える。アーキング防止部材３の直径は、アーキングを防止する観点からは静電チャック本体２の厚みの２倍以上が好ましく、プラズマの高密度化とワークの冷却効果を図る観点からは静電チャック本体２の厚みの４倍以下が好ましい。アーキング防止部材３の最小内径はガス供給孔１ａの内径と同一もしくはそれ以下である。

静電チャック本体２のワーク載置面と冷却装置との当接面間の厚みは、ワークの冷却効果を高める観点からは３ｍｍ以下が好ましく、さらには１．５ｍｍ以下がより好ましい。静電チャック本体２に設けられた複数の細孔２ａ１，２ａ２，２ａ３は、内径１５０μｍ以下であることが好ましい。静電チャック本体２の材質は特に制限されないが、熱伝導を良くし、反応性ガスに対する耐蝕性に富むという観点からは、窒化アルミニウム系セラミックス、窒化アルミニウムを含む複合材料、アルミナ系セラミックス、アルミナを含む複合材料、アルミナと窒化アルミニウムとの複合セラミックスが好ましい。また炭化珪素、酸化イットリウム、もしくはこれらの複合材でも構わない。内部電極の材質も特に限定されないため、導電性セラミックスや金属であってよいが、高融点金属が好ましく、モリブデン、タングステン、モリブデンとタングステンとの合金が特に好ましい。

アーキング防止部材３の材質としては、絶縁性が確保されるのであれば特に制限されないが、ポリテトラフルオロエチレン（例えばテフロン（登録商標））などの耐熱性フッ素樹脂や、アルミナ等の高融点絶縁性セラミックスが挙げられる。長期使用の観点からはアーキング防止部材の材質としては形状変化の傾向が少なく、冷却の観点から熱伝導率の高いアルミナや窒化アルミニウム等の高融点絶縁性セラミックスを用いることがより好ましい。

冷却装置１は、冷却水の流路が内部に形成されており、かかる流路の表面がアルミニウム板で覆われた構成を有する。冷却装置の最大直径は、静電チャック本体２の最大直径と同程度とすることが好ましい。また冷却装置１の厚みは特に制限されないが、例えば、冷却装置１の最大直径を３００ｍｍ程度とした場合、冷却装置１の厚みを３０〜４０ｍｍ程度とすることが好ましい。冷却装置１の材質は熱伝導性がよいものであれば特に制限されないが、アルミニウムを用いることが好ましい。

接合シートとしては特に制限なく種々の物を用いることができるが、例えばアクリル樹脂、シリコーン樹脂、変成ポリイミド樹脂を用いることができる。また接合シートの代わりに接着剤を用いても構わないが、接着剤は流動してはみ出すことを考慮すると、作業性が良好である接着シートを用いるほうが好ましい。

実施形態にかかる静電チャック１０の作用効果について、図７に示す静電チャック１１０との対比において説明する。

図７に示すように、冷却装置１０１と静電チャック本体１０２間の距離が長い場合、ウェハの冷却効率が低く、また高電圧をかけなければプラズマ密度を高めることができず所望のプロセス特性を満たせなかった。

そこで、本発明者らは、プラズマ密度の向上とウェハの冷却効率を高めるために、図１に示すように静電チャック本体２の厚みを薄くすることを着想した。ところが、理由は定かではないが、ＲＦ電極を兼ねた冷却装置1とウェハ載置面の距離が短くなったことで、プラズマを発生させたときに、バックサイドガスの供給孔開口部でアーキングやグロー放電が発生したことに起因すると思われるアーク痕がワークに付着するという問題が生じた。アーキングは冷却装置１を損傷させるだけでなく、パーティクルやコンタミの原因となり、載置されるウェハの裏面（載置面）に損傷を生じさせることからアーキングの防止方法が求められた。

この場合、図７の静電チャックであれば、冷却装置１０１と静電チャック本体１０２間の距離が長く、ガス供給孔１０１ａ空間が広いため、かかる空間にセラミックス片を配置することでアークの発生を防止することができる。しかし、図１（ａ）のように冷却装置１とウェハ載置面間の距離が短いと、セラミックス片を配置する空間が確保できないため、新たなアーキングの発生防止方法が求められていた。

本発明者らの誠意研究の結果、上述の実施形態により、上記アーク痕にかかる問題を改善したことで、プラズマ密度の向上とウェハの冷却効率を高めることが可能となった。

実施形態によれば、アーキング防止部材３を用いることにより、ガス供給孔１ａにアーキングが生じなくなり、より高密度のプラズマを発生することができる。その結果として、例えば、プラズマエッチングの工程ではウェハの処理速度を早くすることができるという作用効果が得られる。

（静電チャックの製造方法）
静電チャック１０の製造方法として静電チャック本体２が窒化アルミニウムである場合の製造方法を説明する。

（イ）まず窒化アルミニウム粉末を所定形状に成形して成形体を形成する。その後、この成形体上に、モリブデンからなる内部電極を配置する。さらにこの上に窒化アルミニウム粉末を充填し再度成形して内部電極を埋設した円盤状の成形体を得る。静電チャック１０は静電チャック本体２内に埋設されている静電電極にウェハを吸着させるための直流電圧と、プラズマを発生させるためのＲＦ電力が供給される。

（ロ）次いで、この成形体を窒素雰囲気中で焼結することにより、内部電極を埋設した静電チャック本体２を作製する。内部電極と電気的に導通する端子を接合可能に形成する。ウェハ載置面から冷却装置当接面に至る細孔２ａ１，２ａ２，２ａ３をレーザー加工法やエッチング加工法を用いて設ける。図示を省略するが、静電チャック本体２には細孔２ａ１，２ａ２，２ａ３と同様にして複数の細孔を設けても構わない。

（ハ）冷却装置１を作製し、そして冷却装置１にバックサイドガスの供給孔１ａとなる貫通孔を設ける。供給孔１ａの配置間隔や直径は特に制限されないが、例えば冷却装置１の直径を３００ｍｍとした場合、外周端から１７ｍｍ内側の円周上に略等間隔に２３個の直径１ｍｍの貫通孔１ａを設けることが好ましい。ガス供給孔の開口部となる静電チャック本体２との接合面側表面に、アーキング防止部材３を嵌めこみ可能に主座繰り部１ｂを設ける。ガス供給孔１ａの直径を１ｍｍとした場合の座繰り部の寸法は、直径２．５ｍｍ、深さ１．３ｍｍとすることが好ましい。

（ニ）次に、図１（ａ）〜（ｃ）に示すようなアーキング防止部材３を作製する。アーキング防止部材３を冷却装置１の主座繰り部１ｂにはめ込む。

（ホ）その後、静電チャック本体２と冷却装置１を接合シートを介して接合する。

以上により静電チャック１０が製造される。

（実施形態の変形例）
上記のように、本発明は実施形態によって記載したが、この開示の一部をなす論述及び図面はこの発明を限定するものであると理解すべきではない。この開示から当業者には様々な代替実施の形態、実施例及び運用技術が明らかとなろう。実施形態の変形例としては、以下のような変形例が挙げられる。異なる部分であるアーキング防止部材について中心に説明する。

（変形例１）
図２（ａ）〜（ｃ）に示すアーキング防止部材１３は、静電チャック本体２側の主面にアーキング防止部材１３の外径よりも小径の副座繰り部１３ｂが設けられ、副座繰り部１３ｂの底面から冷却装置１側主面につながるガス供給孔１ａの内径よりも小径の複数の貫通孔１３ａ１、１３ａ２、１３ａ３を有する絶縁部材を備える。複数の貫通孔の配置と静電チャック本対２の細孔の配置は静電チャック鉛直上面から見て重ならないようにすることが好ましい。貫通孔の数は図では３個であるが、３個以上であってよい。

変形例１によれば、バックサイドガスの流れる空間を小さくすることでプラズマがガス供給孔１ａの中で発生しにくくなる。理由は定かではないが静電チャック本体２と冷却装置１との接合部がアーキング防止部材３でシールされ、静電チャック本体２の孔２ａ1，２ａ2，２ａ3から、冷却装置１までの沿面距離が大きくなるからと思われる。

（変形例２）
図３（ａ）〜（ｃ）に示すアーキング防止部材２３は、静電チャック本体２側の主面にアーキング防止部材２３の外径よりも小径の副座繰り部２３ｂが設けられ、主座繰り部１ｂに挿入した際にガス流路となるようにアーキング防止部材３のガスの流れ方向の中心線を含む断面図の周囲で定義されるアーキング防止部材の表面に複数の溝２３ａ１、２３ａ２が設けられている。図４（ａ）〜（ｃ）に示すアーキング防止部材３３は、図３（ｂ）（ｃ）の溝２３ａ１、２３ａ２の数を増やし、図４（ｂ）（ｃ）に示すように溝３３ａ１、３３ａ２、３３ａ３、３３ａ４とした場合の例である。変形例２によれば、変形例１と同様の理由により、アーキングを防止することができる。

（変形例３）
図５（ａ）〜（ｃ）はアーキング防止部材４３を示す。図５（ｃ）に示すようにアーキング防止部材４３は、静電チャック本体２側主面に、アーキング防止部材４３の径方向の中心で交わる２つの溝４３ｂ_１、４３ｂ_２からなる十字状の副座繰り部４３ｂを備える。図５（ａ）に示すように、主座繰り部１ｂにアーキング防止部材４３を挿入した際にガス流路１ｃを形成するように、図５（ｂ）に示すように円筒形状の側面４３ａ(４３ａ_１、４３ａ_２、４３ａ_３、４３ａ_４、)に十字状の副座繰り部４３ｂの溝４３ｂ_１、４３ｂ_２の長手方向に直行する平面状の複数の切り欠き部４３ｃ_１、４３ｃ_２、４３ｃ_３、４３ｃ_４、を有する。アーキング防止部材４３の径は、図５（ｂ）に示すように主座繰り部１ｂの径よりも小さいことが好ましい。バックサイドガスが４３ａ_１、４３ａ_２、４３ａ_３、４３ａ_４と主座繰り部１ｂの内壁の狭い空間を流れることでプラズマがガス供給孔１ａの中で発生しにくくなり、アーキングを効果的に防止できるからである。なお、切り欠き部４３ｃ_１、４３ｃ_２、４３ｃ_３、４３ｃ_４と主座繰り部１ｂの内壁との間にバックサイドガスが流れる空間が形成されていれば、アーキング防止部材４３の径を主座繰り部１ｂの径と略同一としてもよいが、アーキングを効果的に防止するためには、主座繰り部１ｂの径よりも小さくすることが好ましい。

図５のアーキング防止部材４３によれば、実施形態にかかるアーキング防止部材３や、その変形例にかかるアーキング防止部材１３，２３，３３に比して加工が容易であるにも関わらず、アーキング防止部材３や、その変形例にかかるアーキング防止部材１３，２３，３３と同様以上のアーキング防止効果を奏する。加工が困難な部材を用いて、アーキング防止部材を作製する必要がある場合に有利である。側面４３ａとガス供給孔１aの間にガスが流れることで、アーキングを効果的に防止できるばかりでなく、流れるガスの流量を増やすことができるからである。ガス流量が多い方がバックサイド圧力を変える時により短時間で変えれるのでより有利である。

このように、本発明はここでは記載していない様々な実施の形態等を含むことは勿論である。したがって、本発明の技術的範囲は上記の説明から妥当な特許請求の範囲に係る発明特定事項によってのみ定められるものである。

（静電チャックの製造）
（製造例１）
上述の製造方法に準じて以下の条件で製造例１にかかる静電チャックを製造した。

（イ）双極の電極を埋設した直径３００ｍｍ、厚み１．１mmのアルミナ製の静電チャック本体２を作製した。冷却装置１側から、ＣＯ₂レーザー（波長１０．６μｍ）を照射して７個の直径１ｍｍの細孔２ａ１，２ａ２，２ａ３を設けた。図示は省略されているが、細孔２ａ１，２ａ２，２ａ３の他に４つの細孔を設けた。

（ロ）冷却装置１の直径を３００ｍｍ、冷却装置１の厚みを３４ｍｍとし、外周から１７ｍｍの円周上に２３箇所の直径１ｍｍの貫通孔を設けることによりアルミ製の冷却装置１を作製した。

（ハ）貫通孔の静電チャック本体２との接合面側にアーキング防止部材３を嵌めこむための直径２．５ｍｍ、深さ１．３ｍｍの主座繰り部１ｂをエンドミルにより設けた。

（ニ）図１（ａ）〜（ｃ）に示す形状を備えるポリテトラフルオロエチレンからなるアーキング防止部材３を作製した。尚、本実施例の欄においてポリテトラフルオロエチレンとして登録商標名「テフロン（登録商標）」を用いた。

（ホ）冷却装置１の主座繰り部１ｂにアーキング防止部材３をはめ込んだ後、アクリル製の接合シートを介して冷却装置１と静電チャック本体２とを接合して静電チャック１０を得た。

（製造例２，３，４）
アーキング防止部材３に換えて、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）の形状を備えるポリテトラフルオロエチレンからなるアーキング防止部材１３，２３，３３を用いたことを除き、製造例１と同様にして静電チャック１１，１２，１３を製造した。

（製造例５，６，７，８）
アーキング防止部材３に換えて、図１（ａ）〜（ｃ）、図２（ａ）〜（ｃ）、図３（ａ）〜（ｃ）、図４（ａ）〜（ｃ）の形状を備える９９％のアルミナからなるアーキング防止部材１３，２３，３３を用いたことを除き、製造例１と同様にして静電チャック１０を製造した。

（製造比較例）
アーキング防止部材を用いなかった点と、冷却装置１の形状を図６（ａ）（ｂ）に示す冷却装置２０１としたことを除き、上述の実施形態にかかる製造方法に準じて製造比較例にかかる静電チャック２１０を製造した。

（アーキング防止効果評価）
（実施例１〜実施例４、比較例１）
製造例１〜製造例４、製造比較例で製造した図１〜図４、図６に示す静電チャックについて、表１に示す条件でアーキング防止効果を評価した。

図１〜図４、図６に示す各静電チャックを評価用真空チャンバーに設置した。その後、シリコンからなるウェハを静電チャック１０の上に載置し、静電チャックの静電電極に直流電圧を印加して、ウェハを吸着した。吸着印加電圧を＋Ｖ２５０／−Ｖ２５０とした。

次にチャンバー内ならびにガス供給ラインを真空引きして０．１Torr（13.3Pa）としたのち、チャンバー内にアルゴン（Ａｒ）とヘリウム（Ｈｅ）の混合ガスを供給し、チャンバー内圧力を１Torr（133Pa）とした。チャンバーの外側から圧力を制御したガス（Ｈｅ）を静電チャックのガス供給孔１aに供給し、ウェハのバックサイドガスとした。バックサイドガス（Ｈｅ）圧は表１に示すように１０Torr（1330Pa）とした。ここで、ウエハのバックサイドガスとは、吸着されたウエハと静電チャック表面の間にできる空間のガスのことである。

その後、上下の平行平板電極（即ち、チャンバー内に備えられた上部電極板と、冷却装置１）の間に１３．５６ＭＨｚの高周波電圧を印加し、静電チャック１０と上部電極板の間の空間（即ちウェハの上）にプラズマを発生させた。1分後に印加をやめ、３０秒放置してから、また1分プラズマを発生させるというサイクルを１０サイクル繰り返した。

その後、静電電圧を接地して、０ボルトとして、ウェハを脱離させたのち、アーキングの有無を目視にて確認した。ウェハ裏面への痕跡があったものを「有」とし、痕跡がなかったものを「無」と評価した。得られた結果をまとめて表１に示す。

（実施例５〜実施例８、比較例２）
表２に示すように、バックサイドガス圧を１Torr（133Pa）とした点を除き、実施例１と同様にしてアーキング防止効果を評価した。得られた結果をまとめて表２に示す。

（実施例９〜実施例１３、比較例３）
表３に示すように、アーキング防止部材の材質として９９％のアルミナとした点を除き、実施例１と同様にしてアーキング防止効果を評価した。また以下の基準に従いガス流量を測定した。得られた結果をまとめて表３に示す。

（ガス流量の測定方法）
マスフローメーターをガス供給元と静電チャックのガス供給孔へつながる配管の途中に設置した。そして、チャンバー内を真空（＝ほぼ０Torr（Pa））にして、ウエハーを載せないまま静電チャックに流れるガス流量をマスフローメーターで測定した。表中でバックサイドガス圧が１０Torr（1330Pa）とはガス供給元の圧力が１０Torr（1330Pa）であることを示し、ウエハーを吸着させたときはバックサイド圧力とガス供給元の圧力が同じになる。ウエハーを吸着させなければ、０Torr（Pa）の真空中にガスが放出され、バックサイド圧力はない。なお、表３中の「ＳＣＣＭ」は、standard cc(cm³)/minの略語であり、1atm(大気圧1,013hPa)下、一定温度（２５℃）における単位時間当たりに換算した際の流量を示す。

表３より、実施に耐えうるガス流量を維持しつつ、アーキングを防止できることが分かった。特に実施例９、１３においては、比較例と同じガス流量でありながらアーキングを防止すことができた。

（実施例１４〜実施例１８、比較例４）
表４に示すように、アーキング防止部材の材質として９９％のアルミナを用いた点と、バックサイドガス圧を１Torr（133Pa）とした点を除き、実施例１と同様にしてアーキング防止効果を評価した。得られた結果をまとめて表４に示す。

表１〜表４に示すように、実施例にかかるアーキング防止部材を有する静電チャックは比較例よりも高いプラズマ出力までアーキングが起きないことが分かった。

表１と表２の対比より、バックサイド（Ｈｅ）ガスの圧力が低いとアーキングがより低いプラズマ出力で発生する傾向があることが分かった。表３と表４の対比からも同様のことがいえた。バックサイドガスの圧力が低い場合でも、実施例１〜１６にかかるアーキング防止部材を有する静電チャックは有効に機能していることが分かった。

また、アーキングが１度生じた後、同じ静電チャックにプラズマ電圧を印加すると、ポリテトラフルオロエチレンからなるアーキング防止部材を用いた場合は、より低いプラズマ出力でアーキングが発生する傾向があるのに対し、アルミナ製アーキング防止部材を用いた場合は、同じプラズマ出力でアーキングが発生した。この違いはアーキング防止部材の耐熱性により生じたものであると考えられる。すなわち、ポリテトラフルオロエチレンからなるアーキング防止部材はアーキングにより形状変化してしまうのに対し、アルミナはほとんど形状が変化しないためと考えられる。よって、アーキング防止部材の材質としてはアルミナ等の高融点絶縁性セラミックスがより好ましい。

１…冷却装置、１ａ…ガス供給孔、１ｂ…主座繰り部、
３…アーキング防止部材、３a…ガス流路、
２…静電チャック本体、２ａ1，２ａ2，２ａ3…細孔
１０，１１，１２，１３…静電チャック

Claims (9)

1. 冷却装置と、前記冷却装置上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体を備える半導体製造装置に用いられる静電チャックであって、
   前記冷却装置を貫通して、前記冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔、前記ガス供給孔の開口部に前記ガス供給孔よりも大径の主座繰り部が設けられ、
   前記主座繰り部に、前記ガス供給孔と連通するガス流路を設けた絶縁部材からなるアーキング防止部材が埋め込まれ、
   前記ワーク載置面には、前記ガス流路を介して前記ガス供給孔と連通する細孔が設けられていることを特徴とする静電チャック。
2. 前記アーキング防止部材が、前記ガス流路に前記冷却装置側から前記静電チャック本体側に向かい内径が同心円状に拡がる断面テーパ状の内壁を備えることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
3. 前記アーキング防止部材の前記静電チャック本体側に前記アーキング防止部材の外径よりも小径の副座繰り部が設けられ、前記副座繰り部の底面から前記冷却装置側主面につながる前記ガス供給孔の内径よりも小径の前記ガス流路が複数備えられたことを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
4. 冷却装置と、前記冷却装置上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体を備える半導体製造装置に用いられる静電チャックであって、
   前記冷却装置を貫通して、前記冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔、前記ガス供給孔の開口部に前記ガス供給孔よりも大径の主座繰り部が設けられ、
   前記主座繰り部に挿入した際にガス流路となるように、ガスの流れ方向の中心線を含む断面図の周囲で定義される複数の溝が表面に設けられたアーキング防止部材が、前記主座繰り部に埋め込まれ、
   前記ワーク載置面には、前記ガス流路を介して前記ガス供給孔と連通する細孔が設けられていることを特徴とする静電チャック。
5. 前記アーキング防止部材の前記静電チャック本体側に、前記アーキング防止部材の外径よりも小径の副座繰り部が設けられたことを特徴とする請求項４記載の静電チャック。
6. 冷却装置と、前記冷却装置上に配置され、ワーク載置面を有する静電チャック本体を備える半導体製造装置に用いられる静電チャックであって、
   前記冷却装置を貫通して、前記冷却装置の一方の主面から他方の主面表面に至るように伸びるガス供給孔、前記ガス供給孔の開口部に前記ガス供給孔よりも大径の主座繰り部が設けられ、
   前記静電チャック本体側主面に、径方向の中心で交わる２つの溝からなる十字状の副座繰り部を備え、前記主座繰り部に挿入した際にガス流路を形成するように、円筒形状の側面に前記十字状の副座繰り部のそれぞれの溝の長手方向に直行する平面状の複数の切り欠き部を有するアーキング防止部材が、前記主座繰り部に埋め込まれ、
   前記ワーク載置面には、前記ガス流路を介して前記ガス供給孔と連通する細孔が設けられていることを特徴とする静電チャック。
7. 前記アーキング防止部材の径が、前記主座繰り部の径よりも小さいことことを特徴とする請求項６記載の静電チャック。
8. 前記アーキング防止部材の直径が前記静電チャック本体の厚みの２倍以上4倍以下であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電チャック。
9. 前記アーキング防止部材が、アルミナもしくは窒化アルミニウムからなることを特徴とする請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電チャック。

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