JP2013084935A - 交流駆動静電チャック - Google Patents

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Abstract

【課題】載置面側に設けられた突起部の一部が局所的に損傷することを抑制することができる交流駆動静電チャックを提供することを目的とする。
【解決手段】被吸着物を載置する側の主面に形成された突起部と、前記突起部の周辺に形成された底面部と、を有する誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた電極と、を備え、前記電極は、互いに離間して配設された複数の電極要素を含み、互いに異なる位相の交流電圧が前記複数の電極要素のそれぞれに印加可能とされ、前記突起部は、前記複数の電極要素の形状に応じて所定の間隔で前記主面上に配置されたことを特徴とする交流駆動静電チャックが提供される。
【選択図】図４

Description

本発明の態様は、一般的に、交流駆動静電チャックに関する。
エッチング、ＣＶＤ(Chemical Vapor Deposition)、スパッタリング、イオン注入、アッシング、露光、検査などを行う基板処理装置において、被吸着物（半導体ウェーハやガラス基板など）を吸着保持する手段として静電チャックが用いられている。
ここで、静電チャックの載置面と被吸着物とが擦れ合うとパーティクルが発生するおそれがある。また、静電チャックの載置面と被吸着物との接触面積が大きくなると被吸着物の吸着脱離応答性が悪くなるおそれがある。
そのため、静電チャックの載置面側に突起部を設けることで接触面積を小さくし、パーティクル汚染の抑制と被吸着物の吸着脱離応答性の向上とを図る技術が知られている。
一方、多相交流電圧を印加することにより、被吸着基板の離脱の際に除電の処理を必要とせず、被吸着基板の振動の無い静電チャック装置がある（特許文献１）。しかし、特許文献１に記載された静電チャック装置では、多相電極と被吸着基板との間に交流電圧を印加するため、多相電極のうちのいずれかと被吸着基板との間の電圧がゼロとなる瞬間が存在する。これにともない、印加される電圧がゼロとなる電極の上に位置する被吸着基板の部分においては、吸着力が局所的にゼロとなる。そのため、被吸着基板が局所的に振動したり、被吸着基板と静電チャック装置の載置面とが局所的に擦れ合うおそれがあることが、本発明者の独自の検討の結果、判明した。
これによれば、静電チャックの載置面側に突起部が設けられた場合には、突起部と被吸着基板とが局所的に擦れ合い、突起部の一部が局所的に損傷するおそれがある。
特開２００３−３３２４１２号公報
本発明は、かかる課題の認識に基づいてなされたものであり、載置面側に設けられた突起部の一部が局所的に損傷することを抑制することができる交流駆動静電チャックを提供することを目的とする。
第１の発明は、被吸着物を載置する側の主面に形成された突起部と、前記突起部の周辺に形成された底面部と、を有する誘電体基板と、前記誘電体基板に設けられた電極と、を備え、前記電極は、互いに離間して配設された複数の電極要素を含み、互いに異なる位相の交流電圧が前記複数の電極要素のそれぞれに印加可能とされ、前記突起部は、前記複数の電極要素の形状に応じて所定の間隔で前記主面上に配置されたことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、突起部が複数の電極要素の形状に応じて所定の間隔で誘電体基板の主面上に配置されたことで、被吸着物の変位を略均一化しつつ、その振動を制御することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第２の発明は、第１の発明において、前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第３の発明は、第１の発明において、前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上ではない位置に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第４の発明は、第２の発明において、前記複数の電極要素のそれぞれは、延在する部分を有し、前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上ではない位置に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第５の発明は、第３の発明において、前記複数の電極要素のうちの隣接する電極要素のあいだに設けられた間隙は、延在する部分を有し、前記突起部は、前記間隙を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上ではない位置に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第６の発明は、第４の発明において、複数の前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記中心線に対して対称の位置に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第７の発明は、第５の発明において、複数の前記突起部は、前記間隙を前記主面に投影した投影面の上において、前記中心線に対して対称の位置に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第８の発明は、第２の発明において、前記複数の電極要素のうちの隣接する電極要素のあいだに設けられた間隙は、延在する部分を有し、複数の前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線に対して対称の位置に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、被吸着物の振動をさらに抑制することができる。また、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第９の発明は、第２の発明において、前記複数の電極要素のそれぞれは、延在する部分を有し、前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第１０の発明は、第３の発明において、前記複数の電極要素のうちの隣接する電極要素のあいだに設けられた間隙は、延在する部分を有し、前記突起部は、前記間隙を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上に存在することを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第１１の発明は、第１の発明において、前記主面の中央部に配置された隣り合う突起部同士の間隔は、前記主面の外周部に配置された隣り合う突起部同士の間隔よりも狭いことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、突起部は、誘電体基板の主面の外周部よりも誘電体基板の主面の中央部において密集している。そのため、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第１２の発明は、第１の発明において、前記主面の中央部に配置された隣り合う電極同士の間隔は、前記主面の外周部に配置された隣り合う電極同士の間隔よりも狭いことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、電極は、誘電体基板の主面の外周部よりも誘電体基板の主面の中央部において密集している。そのため、突起部は、誘電体基板の主面の外周部よりも誘電体基板の主面の中央部において密集する。そのため、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第１３の発明は、第１の発明において、前記主面に対して垂直にみたときに、前記主面の全体の面積に対する中央部に配置された前記突起部の頂面の面積の比率は、前記主面の全体の面積に対する外周部に配置された前記突起部の頂面の面積の比率よりも高いことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、誘電体基板の主面の中央部に配置された突起部の被吸着物との接触面積は、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部の被吸着物との接触面積よりも広い。そのため、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第１４の発明は、第１の発明において、前記主面の外周部に配置された前記突起部の径は、前記主面の中央部に配置された前記突起部の径と同一または前記主面の中央部に配置された前記突起部の径よりも大きいことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
例えば、この交流駆動静電チャックがイオン注入を行う基板処理装置において使用される場合には、ビームが照射されるため、半導体ウェーハなどの被吸着物が熱膨張するおそれがある。被吸着物が熱膨張すると、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部は、誘電体基板の主面の中央部に配置された突起部よりも削れやすい。この交流駆動静電チャックによれば、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部の径は、誘電体基板の主面の中央部に配置された突起部の径と同一または誘電体基板の主面の中央部に配置された突起部の径よりも大きい。そのため、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部の一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、第１５の発明は、第９または第１０の発明において、前記主面に対して垂直にみたときに、前記主面の外周部に配置された前記突起部は、前記主面の中央部に配置された前記突起部の配置パターンよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されたことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、突起部の一部が局所的に損傷しやすい特異点を低減することができる。
また、第１６の発明は、第９または第１０の発明において、前記主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目に配置された突起部は、前記主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目以外に配置された突起部の配置パターンよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されたことを特徴とする交流駆動静電チャックである。
この交流駆動静電チャックによれば、突起部の一部が局所的に損傷しやすい特異点を低減することができる。
本発明の態様によれば、載置面側に設けられた突起部の一部が局所的に損傷することを抑制することができる交流駆動静電チャックが提供される。
本発明の実施の形態にかかる交流駆動静電チャックを例示するための断面模式図である。 本実施形態にかかる交流駆動静電チャックの変形例を例示するための断面模式図である。 本実施形態の電極のパターンを例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部との配置関係を例示する平面模式図である。 比較例にかかる交流駆動静電チャックの電極のパターンを例示する平面模式図である。 比較例にかかる交流駆動静電チャックの電極と突起部との配置関係を例示する平面模式図である。 突起部の局所的な損傷を説明するための平面模式図である。 突起部を拡大して眺めた拡大模式図である。 直流駆動静電チャックの突起部を拡大して眺めた拡大模式図である。 本実施形態にかかる交流駆動静電チャックを用いて本発明者が実施した被吸着物の変位量の測定結果およびシミュレーション結果の一例を例示するグラフ図である。 図１０に表した測定結果およびシミュレーション結果における測定位置およびデータ位置を表す平面模式図である。 比較例にかかる交流駆動静電チャックを用いて本発明者が実施した被吸着物の変位量の測定結果およびシミュレーション結果の一例を例示するグラフ図である。 図１２に表した測定結果およびシミュレーション結果における測定位置およびデータ位置を表す平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部との他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。 本実施形態の突起部を選択的に配置した断面模式図である。 突起部の径を説明するための断面模式図である。 本実施形態の電極のパターンの変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンの他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。 電極幅と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。 電極間隔と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。 突起ピッチと耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。 接触面積比と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。 突起径と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。 突起部の頂面の表面粗さと耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しつつ説明する。なお、各図面中、同様の構成要素には同一の符号を付して詳細な説明は適宜省略する。
図１は、本発明の実施の形態にかかる交流駆動静電チャックを例示するための断面模式図である。
なお、図１（ａ）は、交流駆動静電チャックを例示するための断面模式図である。図１（ｂ）は、図１（ａ）に表したＡ部の拡大模式図である。図１（ｃ）は、接触式粗さ計を用いて図１（ｂ）に表したＢ部を測定したグラフ図である。
図１（ａ）および図１（ｂ）に表したように、交流駆動静電チャック１は、基台２と、誘電体基板３と、電極４と、を備える。
基台２の一方の主面（電極４の側の表面）には、無機材料からなる絶縁体層５が形成されている。また、誘電体基板３は、被吸着物を載置する側の主面（載置面側）に形成された突起部３ａと、突起部３ａの周辺に形成された底面部３ｂと、を有している。この突起部３ａの頂面が、半導体ウェーハ等の被吸着物を載置する際に載置面となる。
また、電極４が設けられた誘電体基板３の主面と、絶縁体層５が設けられた基台２の主面と、が絶縁性接着剤で接着されている。この絶縁性接着剤が硬化したものが、接合層６となる。なお、図１（ａ）に表した交流駆動静電チャック１は、誘電体基板３と絶縁体層５とを接合した構造を有するが、図２で後述するように電極を誘電体基板に内蔵した構造を有していてもよい。
ここで、本願明細書における「頂面」について説明する。
図１（ｃ）に表したように、本願明細書における「頂面」とは、突起部３ａの中心軸から振り分けにＬ２の長さの範囲内に有る部分をいう。ここで、Ｌ２は、突起部３ａの底部の長さＬ１の８０％の長さである。
突起部３ａの頂面３ａ１は、例えば曲面を有している。頂面３ａ１の外側は、曲面であってもよいし、直線状の面であってもよい。
電極４と、電源１０ａおよび電源１０ｂと、は、電線９でそれぞれ接続されている。なお、電線９は、基台２を貫通するようにして設けられているが、電線９と基台２とは絶縁されている。図１に例示をした交流駆動静電チャック１は、正極、負極の電極を互いに隣接させるようにして誘電体基板３に形成させたいわゆる双極型静電チャックである。ただし、これだけに限定されるわけではなく、本実施形態にかかる交流駆動静電チャック１は、三極型、その他多極型であってもよい。また、電極の数、形状、配置も適宜変更することができる。これについては、後に詳述する。
また、交流駆動静電チャック１を貫通するように貫通孔１１が設けられている。貫通孔１１の一端は、底面部３ｂに開口している。貫通孔１１の他端は、図示しない圧力制御手段や流量制御手段を介して、図示しないガス供給手段と接続されている。図示しない冷却用気体のガス供給手段は、ヘリウムガスまたはアルゴンガスなどを供給する。そして、底面部３ｂを形成することで設けられた空間３ｃは、供給されたガスの通路となる。空間３ｃ同士は、それぞれ連通し、供給されたガスが全体にいきわたるようになっている。
また、半導体ウェーハ等の被吸着物を載置した際に被吸着物の外周部を支持する位置において、図示しないリング状の突起部が配設されていてもよい。これにより、前述したガスが漏出することを抑制することができる。また、前述したガス供給用の貫通孔１１以外の貫通孔が設けられている場合には、その貫通孔の周囲に図示しないリング状の突起部が配設されていてもよい。これにより、前述したガスが漏出することを抑制することができる。
さらに、貫通孔１１と連通する放射状や同心円状の図示しないガス分配溝（凹状の溝）を底面部３ｂに設けることができる。この様なガス分配溝を設けるようにすれば、ガス分配速度を早めることができる。
基台２は、例えば、アルミニウム合金や銅などのような熱伝導率の高い金属により形成されている。そして、基台２の内部には、冷却液または加熱液の流れる流路８が設けられている。なお、流路８は必ずしも設けられていなくともよいが、被吸着物の温度制御の観点からは設けられていた方が好ましい。
また、基台２の一方の主面に設けられた絶縁体層５は、例えば、アルミナ（Ａｌ２Ｏ３）やイットリア（Ｙ２Ｏ３）等の多結晶体により形成されている。また、絶縁体層５の熱伝導率は、接合層６の熱伝導率よりも高いことが好ましい。この場合、絶縁体層５の熱伝導率は、２Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。そのようにすれば、接合層単独の場合よりも熱伝達性が良好となり、被吸着物の温度制御性と面内温度の均一性をより向上させることができる。
接合層６の熱伝導率は、より高いことが好ましい。例えば、接合層６の熱伝導率は、１Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、１．６Ｗ／ｍＫ以上であればより好ましい。このような熱伝導率は、例えば、シリコーンやエポキシ樹脂等にアルミナや窒化アルミニウムをフィラーとして添加することで得られる。また、添加の割合で熱伝導率を調整することもできる。
接合層６の厚みは、熱伝達性を考慮すればできるだけ薄い方が好ましい。一方、基台２の熱膨張率と誘電体基板３の熱膨張率との差に起因する熱せん断応力により、接合層６が剥離することなどを考慮すれば、接合層６の厚みは、できるだけ厚い方が好ましい。そのため、接合層６の厚みは、これらを考慮して０．１ｍｍ以上、０．３ｍｍ以下であることが好ましい。
誘電体基板３には、静電チャックに求められる様々な要求により種々の材料を用いることができる。この場合、熱伝導率、電気絶縁の信頼性を考慮すると、誘電体基板３は、多結晶セラミックス焼結体により形成されることが好ましい。多結晶セラミックス焼結体としては、例えば、アルミナ、イットリア、窒化アルミニウム、炭化珪素などからなる多結晶セラミックス焼結体などを例示することができる。
誘電体基板３の材料の体積抵抗率は、例えば、静電チャックの使用温度領域（例えば、室温（２５℃程度））で１０８Ωｃｍ以上である。
なお、本願明細書における体積抵抗率は、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ Ｃ ２１４１：１９９２電気絶縁用セラミックス材料試験方法）に示される方法を用いて測定した値である。この場合の測定については、静電チャックの使用温度領域で行うことができる。
電極４の材料としては、酸化チタン、チタンの単体あるいはチタンと酸化チタンの混合体、窒化チタン、炭化チタン、タングステン、金、銀、銅、アルミニウム、クロム、ニッケル、金−白金合金などを例示することができる。
図２は、本実施形態にかかる交流駆動静電チャックの変形例を例示するための断面模式図である。
なお、図２（ａ）は、交流駆動静電チャックを例示するための断面模式図である。図２（ｂ）は、図２（ａ）に表したＦ部の拡大模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ａにおいては、誘電体基板３０の内部に電極４が埋め込まれている。つまり、誘電体基板３０の内部に電極４が内蔵されている。
このような交流駆動静電チャック１ａは、例えば、グリーンシート印刷積層法などを用いて製造される。
例えば、まず、多結晶セラミックス成形体（例えば、多結晶アルミナ成形体）からなるグリーンシートに、タングステンペーストをスクリーン印刷することにより、電極４を形成する。その後、電極４を埋設するように、複数のグリーンシートを加圧積層し、焼成前の積層体を形成する。この積層体を所望の形状に切削加工し、所望の雰囲気中において焼成することにより、電極４が内部に埋設された誘電体基板３０を製造することができる。
図３は、本実施形態の電極のパターンを例示する平面模式図である。
また、図４は、本実施形態の電極と突起部との配置関係を例示する平面模式図である。 また、図５は、比較例にかかる交流駆動静電チャックの電極のパターンを例示する平面模式図である。
また、図６は、比較例にかかる交流駆動静電チャックの電極と突起部との配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図４（ａ）および図６（ａ）は、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときの交流駆動静電チャックを表す平面模式図である。図４（ｂ）は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図である。図６（ｂ）は、図６（ａ）に表したＤ部の拡大模式図である。
図３および図４（ａ）に表したように、本実施形態にかかる交流駆動静電チャック１は、複数の電極４を有する。言い換えれば、電極４は、複数の電極要素を含む。複数の電極要素のそれぞれは、互いに離間して配設されている。そのため、図４（ｂ）に表したように、互いに隣り合う電極４同士の間には、電極４が配置されていない部分（間隙）１４が存在する。そして、図３および図４（ａ）に表した交流駆動静電チャック１では、複数の電極要素は、略渦巻き状に配置されている。複数の電極要素のそれぞれには、互いに異なる位相の交流電圧を印加することができる。
図３および図４（ａ）に表した交流駆動静電チャック１では、６極の電極４が設けられている。そして、６極のうちの２極ずつの電極４が対をなしている。つまり、６極の電極４は、三対をなしている。そのため、図３および図４（ａ）に表したパターンを有する電極４には、三相交流電圧が印加される。例えば、任意の瞬間をみたときに、第１の対をなす電極４（第１相電極）には、正の極性の電圧が印加される。第２の対をなす電極４（第２相電極）には、負の極性の電圧が印加される。第３の対をなす電極４（第３相電極）には、電圧が印加されない。すなわち、第３の対をなす電極４に印加される電圧は、ゼロとなる。このような三相交流電圧の印加パターンが、時間の経過に伴って切り替わる。
これに対して、図５および図６（ａ）に表したように、比較例にかかる交流駆動静電チャック１ｂでは、電極４が延在する方向に対して垂直方向にみたときの電極４の幅（以下、説明の便宜上「電極幅」という）は、図３および図４（ａ）に表した交流駆動静電チャック１の電極４の電極幅よりも広い。
比較例にかかる交流駆動静電チャック１ｂでは、図３および図４に関して前述した交流駆動静電チャック１と同様に、電極４は、複数の電極要素を含む。複数の電極要素のそれぞれは、互いに離間して配設されている。そのため、図６（ｂ）に表したように、互いに隣り合う電極４同士の間には、間隙１４が存在する。複数の電極要素のそれぞれには、互いに異なる位相の交流電圧を印加することができる。
図６（ａ）および図６（ｂ）に表したように、比較例にかかる交流駆動静電チャック１ｂでは、突起部３ａは、誘電体基板３上の略全体にわたって略等間隔で略均一に配置されている。言い換えれば、突起部３ａは、複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンに応じることなく略等間隔で配置されている。つまり、突起部３ａは、複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンとは無関係に略等間隔で配置されている。本発明者の検討の結果、このような場合には、突起部３ａと被吸着物とが局所的に擦れ合い、突起部３ａの一部が局所的に損傷するおそれがあることが分かった。これについて、図面を参照しつつさらに説明する。
図７は、突起部の局所的な損傷を説明するための平面模式図である。
また、図８は、突起部を拡大して眺めた拡大模式図である。
また、図９は、直流駆動静電チャックの突起部を拡大して眺めた拡大模式図である。
なお、図７（ａ）は、第２相電極４ｂに印加される電圧がゼロの場合を例示する平面模式図である。図７（ｂ）は、第３相電極４ｃに印加される電圧がゼロの場合を例示する平面模式図である。図７（ａ）および図７（ｂ）では、基台２および絶縁体層５を省略している。また、図８（ａ）は、図７（ａ）に表したＥ部の拡大模式図である。図８（ｂ）は、図７（ｂ）に表したＧ部の拡大模式図である。
まず、図９を参照しつつ、直流駆動静電チャックにおける被吸着物の作用について説明する。
直流駆動静電チャックにおいては、電極に直流電圧が印加されると、被吸着物２０は、直流駆動静電チャックに吸着され保持される。このとき、被吸着物２０は、突起部３ａと接触する。続いて、電極に印加する直流電圧をゼロとすると、被吸着物２０に作用していた吸着力が解除され、被吸着物２０を直流駆動静電チャックから離脱させることができる。続いて、他の被吸着物２０に対しても同様の動作が行われる。そのため、図９に表した矢印のように、被吸着物２０と突起部３ａとの当接あるいは衝突が繰り返され、被吸着物２０と突起部３ａとが振動することはほとんどない。そのため、突起部３ａと被吸着物２０とが局所的に擦れ合い、突起部３ａの一部が局所的に損傷するおそれは少ない。
これに対して、例えば吸着脱離応答性の向上などを図るために、交流駆動静電チャックが用いられる場合がある。図７（ａ）に表したように、例えば第１相電極４ａおよび第３相電極４ｃに電圧が印加され、第２相電極４ｂには電圧が印加されていない任意の瞬間では、第１相電極４ａおよび第３相電極４ｃの上に位置する被吸着物２０の部分は、吸着力により交流駆動静電チャック１に吸着され保持される。このとき、第１相電極４ａおよび第３相電極４ｃの上に位置する被吸着物２０の部分は、突起部３ａと接触する。
一方で、図７（ａ）に表した任意の瞬間では、第２相電極４ｂには電圧が印加されていないため、第２相電極４ｂの上に位置する被吸着物２０の部分には、吸着力は作用しない。そのため、第２相電極４ｂの上に位置する被吸着物２０の部分は、供給ガスの影響で突起部３ａの頂面（接触面）から浮き上がり、突起部３ａから離れる方向へ変位する。このとき、図８（ａ）に表したように、突起部３ａと被吸着物２０とが局所的に擦れ合うことで、突起部３ａが損傷を受けるおそれがある。
続いて、三相交流電圧の印加パターンが時間の経過に伴って切り替わる。そして、図７（ｂ）に表したように、例えば第１相電極４ａおよび第２相電極４ｂに電圧が印加され、第３相電極４ｃには電圧が印加されていない任意の瞬間では、第１相電極４ａおよび第２相電極４ｂの上に位置する被吸着物２０の部分は、吸着力により交流駆動静電チャック１に吸着され保持される。このとき、第１相電極４ａおよび第２相電極４ｂの上に位置する被吸着物２０の部分は、突起部３ａと接触する。
一方で、図７（ｂ）に表した任意の瞬間では、第３相電極４ｃには電圧が印加されていないため、第３相電極４ｃの上に位置する被吸着物２０の部分には、吸着力は作用しない。そのため、第３相電極４ｃの上に位置する被吸着物２０の部分は、突起部３ａの頂面から浮き上がり、突起部３ａから離れる方向へ変位する。このとき、図８（ｂ）に表したように、図８（ａ）に関して前述した突起部３ａと被吸着物２０とが局所的に擦れ合う箇所とは異なる箇所において、突起部３ａと被吸着物２０とが局所的に擦れ合う。これにより、図８（ａ）に関して前述した突起部３ａが損傷を受ける箇所とは異なる箇所において、突起部３ａが損傷を受けるおそれがある。
続いて、三相交流電圧の印加パターンが時間の経過に伴って順次切り替わり、図８（ａ）に関して前述した状態と、図８（ｂ）に関して前述した状態と、が繰り返されると、突起部３ａの一部が局所的に損傷するおそれがある。そうすると、図８（ｃ）に表したように、局所的に損傷した突起部３ａの一部が破損し、パーティクルが発生するおそれがある。つまり、被吸着物２０と突起部３ａとの衝突だけではなく、被吸着物２０と突起部３ａとの擦れ合いが繰り返し生ずると、突起部３ａの一部が局所的に損傷し破損するおそれがある。
本発明者の検討の結果、このような局所的な損傷は、互いに隣り合う電極４同士の境界部の近傍あるいは間隙１４の近傍において比較的に発生しやすいことが分かった。また、電極４の電極幅がより広いと、前述した局所的な損傷が比較的に発生しやすいことが分かった。
そこで、図４（ａ）および図４（ｂ）に戻って説明すると、本実施形態にかかる交流駆動静電チャック１では、突起部３ａは、複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンに応じて所定の間隔で配置されている。「複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンに応じて」とは、例えば、「複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンを反映して」、「複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンに沿って」、「複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンに倣って」、「複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンと整合して」、および「複数の電極要素の形状あるいは複数の電極要素のパターンに基づいて」の少なくともいずれかを含むものとする。これらについては、後に具体例を挙げて説明する。
これによれば、突起部３ａから離れる方向への被吸着物２０の変位を略均一化しつつ、その振動を制御することができる。また、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図４（ｂ）に表したように、突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上に存在する。また、図４（ｂ）に表したように、複数の電極要素のそれぞれは、延在する部分を有する。突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、複数の電極要素のそれぞれの部分の延在する方向に延びる中心線４ｄ（以下、説明の便宜上「電極の中心線」という）上に存在する。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。また、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
また、図４（ａ）に表したように、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに、誘電体基板３の主面の中央部に配置された隣り合う電極４同士の間隔は、誘電体基板３の主面の外周部に配置された隣り合う電極４同士の間隔よりも狭い。言い換えれば、誘電体基板３の主面の中央部に配置された電極４の電極幅は、誘電体基板３の主面の外周部に配置された電極４の電極幅よりも狭い。つまり、電極４は、誘電体基板３の主面の外周部よりも誘電体基板３の主面の中央部において密集している。
そのため、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに、誘電体基板３の主面の中央部に配置された隣り合う突起部３ａ同士の間隔は、誘電体基板３の主面の外周部に配置された隣り合う突起部３ａ同士の間隔よりも狭い。つまり、突起部３ａは、誘電体基板３の主面の外周部よりも誘電体基板３の主面の中央部において密集している。そのため、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに、誘電体基板３の主面全体の面積に対する中央部に配置された突起部３ａの頂面の面積の比率は、誘電体基板３の主面全体の面積に対する外周部に配置された突起部３ａの頂面の面積の比率よりも高い。これによれば、同一面積で比較した場合において、誘電体基板３の主面の中央部に配置された突起部３ａの被吸着物２０との接触面積（頂面の面積）は、誘電体基板３の主面の外周部に配置された突起部３ａの被吸着物２０との接触面積（頂面の面積）よりも広い。なお、誘電体基板３の外周部および図示しない貫通孔の周囲の少なくともいずれかにリング状の突起部が配設された場合には、突起部３ａの頂面の面積は、リング状の突起部の頂面の面積を含むものとする。
図１０は、本実施形態にかかる交流駆動静電チャックを用いて本発明者が実施した被吸着物の変位量の測定結果およびシミュレーション結果の一例を例示するグラフ図である。 また、図１１は、図１０に表した測定結果およびシミュレーション結果における測定位置およびデータ位置を表す平面模式図である。
また、図１２は、比較例にかかる交流駆動静電チャックを用いて本発明者が実施した被吸着物の変位量の測定結果およびシミュレーション結果の一例を例示するグラフ図である。
また、図１３は、図１２に表した測定結果およびシミュレーション結果における測定位置およびデータ位置を表す平面模式図である。
まず、図１２および図１３を参照しつつ、比較例にかかる交流駆動静電チャックにおける変位量の測定結果およびシミュレーション（ＣＡＥ）結果の一例について説明する。図１２に表したグラフ図の横軸は、測定位置および読み取ったデータ位置を表す。図１２に表したグラフ図の縦軸は、被吸着物２０の変位量を表す。
本測定および本シミュレーションでは、空間３ｃ（図１および図２参照）に供給するガスの圧力を２０トル（Ｔｏｒｒ）に設定した。測定位置および読み取ったデータ位置は、図１３に表した如くである。
図１２に表したグラフ図のように、位置ａ〜位置ｋのうちで位置ａおよび位置ｂにおける被吸着物２０の変位量が他の位置の変位量よりも大きい。試料（１）および試料（２）の交流駆動静電チャック１では、位置ａおよび位置ｂにおける被吸着物２０の変位量は、約６マイクロメートル（μｍ）〜７μｍ程度である。また、シミュレーションの交流駆動静電チャック１では、位置ａおよび位置ｂにおける被吸着物２０の変位量は、約４μｍ〜５μｍ程度である。
一方、位置ａ〜位置ｋのうちで位置ｊおよび位置ｋにおける被吸着物２０の変位量は、他の位置の変位量よりも小さい。図１３に表したように、位置ｊおよび位置ｋは、電極４の電極幅が他の位置と比較すると狭い位置である。これにより、電極４の電極幅をより狭くすると、被吸着物２０の変位量をより小さくできることが分かる。
これに対して、図１０および図１１を参照しつつ、本実施形態にかかる交流駆動静電チャックにおける変位量の測定結果およびシミュレーション結果の一例について説明する。図１０に表したグラフ図の横軸は、測定位置および読み取ったデータ位置を表す。図１０に表したグラフ図の縦軸は、被吸着物２０の変位量を表す。
本測定および本シミュレーションでは、１×１０−３パスカル（Ｐａ）に減圧したチャンバー内において、本実施形態にかかる交流駆動静電チャック１の上に１２インチサイズの半導体ウェーハを載置した。空間３ｃ（図１および図２参照）に供給するガスの圧力は、２０Ｔｏｒｒである。電極４に印加した交流電圧は、１０００ボルト（Ｖ）である。このような条件下で、レーザ変位計を用いて、図１１に表した測定位置における変位量を測定した。また、シミュレーションにおいては、図１１に表した位置のデータを読み取った。
図１０に表したグラフ図のように、位置１〜１６の全てにおける被吸着物２０の変位量は、実測およびシミュレーションともに約０．２μｍ以下となった。つまり、本実施形態にかかる交流駆動静電チャックでは、被吸着物２０の変位量を抑制できることが分かった。
図１４は、本実施形態の電極と突起部との他の配置関係を例示する平面模式図である。 なお、図１４は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。
図１４に表した配置関係では、突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上でない位置に存在する。すなわち、突起部３ａは、電極４を誘電体基板３の主面に投影したときの間隙１４の上に存在する。また、図１４に表したように、間隙１４は、延在する部分を有する。突起部３ａは、間隙１４を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、間隙１４の部分の延在する方向に延びる中心線１４ｄ（以下、説明の便宜上「間隙の中心線」という）上に存在する。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。また、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図１５は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図１５は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。
図１５に表した配置関係では、突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上に存在する。突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、電極４の中心線４ｄ上ではない位置に存在する。
さらに、突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、電極４の中心線４ｄと、電極４の端部４ｅと、の中間の位置に存在する。但し、突起部３ａの位置は、これだけに限定されるわけではない。突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上であって電極４の中心線４ｄ上ではない位置、且つ電極４の中心線４ｄから所定距離だけ離れた位置に存在すればよい。言い換えれば、突起部３ａの配置周期が電極４のパターンの配置周期の整数倍の位置に存在すればよい。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。
図１６は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図１６は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。
図１６に表した配置関係では、突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上でない位置に存在する。突起部３ａは、間隙１４を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、間隙１４の中心線１４ｄ上ではない位置に存在する。
さらに、突起部３ａは、間隙１４を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、間隙１４の中心線１４ｄと、間隙１４の端部１４ｅと、の中間の位置に存在する。但し、突起部３ａの位置は、これだけに限定されるわけではない。突起部３ａは、間隙１４を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上であって間隙１４の中心線１４ｄ上ではない位置、且つ間隙１４の中心線１４ｄから所定距離だけ離れた位置に存在すればよい。言い換えれば、突起部３ａの配置周期が間隙１４のパターンの配置周期の整数倍の位置に存在すればよい。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。
図１７は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図１７（ａ）は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に表した切断面Ａ−Ａにおける断面模式図である。
図１７（ａ）および図１７（ｂ）に表した配置関係では、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上に存在する。複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、電極４の中心線４ｄ上ではない位置に存在する。
さらに、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、電極４の中心線４ｄに対して対称の位置に存在する。複数の突起部３ａの位置は、図１７（ａ）および図１７（ｂ）に表した位置（例えば電極４の端部４ｅの位置）に限定されるわけではない。例えば、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、電極４の中心線４ｄに対して対称に位置に存在すれば、電極４の端部４ｅの位置ではなく、電極４の中心線４ｄと電極４の端部４ｅとの中間の位置に存在してもよい。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。
図１８は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図１８（ａ）は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。図１８（ｂ）は、図１８（ａ）に表した切断面Ｂ−Ｂにおける断面模式図である。
図１８（ａ）および図１８（ｂ）に表した配置関係では、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上に存在する。
さらに、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、間隙１４の中心線１４ｄに対して対称の位置に存在する。複数の突起部３ａの位置は、図１８（ａ）および図１８（ｂ）に表した位置（例えば電極４の中心線４ｄの位置）に限定されるわけではない。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。
図１９は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図１９（ａ）は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に表した切断面Ｃ−Ｃにおける断面模式図である。
図１９（ａ）および図１９（ｂ）に表した配置関係では、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上でない位置に存在する。
さらに、複数の突起部３ａは、間隙１４を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、間隙１４の中心線１４ｄに対して対称の位置に存在する。複数の突起部３ａの位置は、間隙１４の中心線１４ｄと、間隙１４の端部１４ｅ（図１６参照）と、の中間の位置に限定されるわけではない。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。
なお、図１８に関して前述した配置関係を有する突起部３ａと、図１９に関して前述した配置関係を有する突起部３ａと、は、混在していてもよい。すなわち、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上および間隙１４を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、間隙１４の中心線１４ｄに対して対称の位置に存在していてもよい。
図２０は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
なお、図２０（ａ）は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。図２０（ｂ）は、図２０（ａ）に表した切断面Ｄ−Ｄにおける断面模式図である。
図２０（ａ）および図２０（ｂ）に表した配置関係では、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上に存在する。
さらに、複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、複数の電極４（図２０では５つの電極４）のうちの１つの電極４の中心線４ｄに対して対称の位置に存在する。複数の突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上に必ずしも存在していなくともよい。すなわち、複数の突起部３ａは、複数の電極４のうちの１つの電極４の中心線４ｄに対して対称の位置に存在すれば、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影したときの間隙１４の上に存在していてもよい。これにより、被吸着物２０の変位量をさらに抑制することができる。
図２１は、本実施形態の電極と突起部とのさらに他の配置関係を例示する平面模式図である。
また、図２２は、本実施形態の突起部を選択的に配置した断面模式図である。
なお、図２１は、図４（ａ）に表したＣ部の拡大模式図に相当する。図２２（ａ）は、突起部が電極４の中心線４ｄ上に存在する場合を例示する断面模式図である。図２２（ｂ）は、最外周から２周目に配置された突起部が電極４の中心線４ｄよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置された場合を例示する断面模式図である。
本発明者の検討の結果、相対的に大きい損傷を受けている突起部３ａは、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目に配置された突起部３ａに比較的に多く含まれることが分かった。
また、図７および図８に関して前述したように、三相交流電圧の印加パターンが時間の経過に伴って切り替わることで、被吸着物２０は、局所的に突起部３ａから浮き上がったり突起部３ａと当接したりするなどの振動をする。本発明者の検討の結果、被吸着物２０の変位量は、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときの外周部においてより大きいことが分かった。
これについて、図２２（ａ）および図２２（ｂ）を参照しつつ説明する。図２２（ａ）に表した交流駆動静電チャックでは、突起部３ａは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、電極４の中心線４ｄ上に存在する。このとき、図２２（ａ）に表した第１相電極４ａは、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに最外周に配置された電極４であるとする。これに対して、図２２（ｂ）に表した交流駆動静電チャックでは、複数の電極要素を誘電体基板３の主面に投影した投影面の上において、最外周から２周目以外に配置された突起部３ａは、電極４の中心線４ｄ上に存在する。一方、最外周から２周目に配置された突起部３ａは、電極４の中心線４ｄよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されている。このとき、図２２（ｂ）に表した第１相電極４ａは、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに最外周に配置された電極４であるとする。
ここで、最外周の電極４（図２２（ａ）および図２２（ｂ）では第１相電極４ａ）に電圧が印加されていない場合には、図２２（ａ）および図２２（ｂ）に表した破線のように、被吸着物２０は、最外周から２周目の電極４（図２２（ａ）および図２２（ｂ）では第２相電極４ｂ）上の突起部３ａを起点としてそれぞれ変形する。このとき、図２２（ｂ）に表した交流駆動静電チャックでは、最外周から２周目に配置された突起部３ａが電極４（第２相電極４ｂ）の中心線４ｄよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されているため、図２２（ｂ）に表した被吸着物２０の変位量ｈ２は、図２２（ａ）に表した被吸着物２０の変位量ｈ１よりも小さい。そのため、被吸着物２０の外周部の変位量を低減するためには、最外周から２周目に配置された突起部３ａは、外周方向寄りに配置されることがより好ましい。
そこで、本実施形態にかかる交流駆動静電チャック１では、誘電体基板３の主面の外周部の近傍の突起部３ａは、他の突起部３ａの配置パターンよりも外周方向へ選択的に移動させた位置に配置されている。例えば、図２１に表したように、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目以外に配置された突起部３ａは、電極４の中心線４ｄ上に存在する。一方、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目に配置された突起部３ａ２は、電極４の中心線４ｄよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されている。これによれば、本発明者の検討の結果、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目に配置された突起部３ａ２の上に位置する被吸着物２０の部分の変位を抑制できることが分かった。そのため、突起部３ａ、３ａ２の一部が局所的に損傷しやすい特異点を低減することができる。
図２３は、突起部の径を説明するための断面模式図である。
なお、図２３（ａ）は、誘電体基板の主面の中央部に配置された突起部を表す断面模式図である。図２３（ｂ）は、誘電体基板の主面の外周部に配置された突起部を表す断面模式図である。
例えば、本実施形態にかかる交流駆動静電チャックがイオン注入を行う基板処理装置において使用される場合には、ビームが照射されるため、半導体ウェーハなどの被吸着物２０が熱膨張するおそれがある。本発明者の検討の結果、被吸着物２０が熱膨張すると、誘電体基板３の主面の外周部に配置された突起部３ａは、誘電体基板３の主面の中央部に配置された突起部３ａよりも削れやすいことが分かった。
そこで、図２３（ａ）および図２３（ｂ）に表したように、本実施形態にかかる交流駆動静電チャック１では、誘電体基板３の主面の外周部に配置された突起部３ａの径Ｌ４は、誘電体基板３の主面の中央部に配置された突起部３ａの径Ｌ３よりも大きい。あるいは、誘電体基板３の主面の外周部に配置された突起部３ａの径Ｌ４は、誘電体基板３の主面の中央部に配置された突起部３ａの径Ｌ３と略同一である。つまり、突起部３ａの径は、誘電体基板３の主面の全体にわたって略同一である。
なお、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときの突起部３ａの形状が円でない場合には、突起部３ａの径とは、円相当直径をいうものとする。本願明細書において、「円相当直径」とは、対象とする平面形状の面積と同じ面積を有する円を想定し、その円の直径をいうものとする。例えば、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときの突起部３ａの形状が多角形である場合には、円相当直径は、その多角形の面積と同じ面積を有する円の直径を意味する。
これによれば、被吸着物２０が熱膨張した場合でも、誘電体基板３の主面の外周部に配置された突起部３ａが削れたり損傷を受けたりすることを抑制することができる。
次に、本実施形態の電極のパターンの変形例について、図面を参照しつつ説明する。
図２４は、本実施形態の電極のパターンの変形例を例示する平面模式図である。
なお、図２４は、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときの交流駆動静電チャックを表す平面模式図である。これは、図２５〜図３２に関して後述する変形例についても、同様である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｃの電極４は、扇形を呈する。そして、扇形を呈する電極４が周方向に略均一に配置されている。
図２５は、本実施形態の電極のパターンの他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｄの電極４は、三角形を呈する。但し、誘電体基板３の主面の外周部に配置された電極４は、三角形ではなく、三角形のうちの一辺が誘電体基板３の外周の形状に倣った形状を呈する。そして、電極４が誘電体基板３の主面の全体にわたって略均一に配置されている。
図２６は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｅの電極４は、四角形を呈する。但し、誘電体基板３の主面の外周部に配置された電極４は、四角形ではなく、四角形あるいは三角形のうちの一辺が誘電体基板３の外周の形状に倣った形状を呈する。そして、電極４が誘電体基板３の主面の全体にわたって略均一に配置されている。
図２７は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｆの電極４は、扇形の一部の形状を呈する。そして、二点鎖線で表した扇形４ｆの内部における複数の電極４が１つの群を形成している。複数の電極４により群を形成された扇形４ｆは、周方向に略均一に配置されている。
図２８は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｇの電極４は、六角形を呈する。そして、電極４は、誘電体基板３の主面の全体にわたって例えばハニカム形状のように配置されている。
図２９は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｈの電極４は、複数の電極要素を含む。複数の電極要素は、略渦巻き状に配置されている。本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｈでは、６極の電極４が設けられている。そして、６極のうちの２極ずつの電極４が対をなしている。つまり、６極の電極４は、三対をなしている。そのため、本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｈの電極４には、三相交流電圧が印加される。
図３０は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｉの電極４は、複数の電極要素を含む。複数の電極要素は、略同心円状に配置されている。本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｉでは、６極の電極４が設けられている。そして、６極のうちの２極ずつの電極４が対をなしている。つまり、６極の電極４は、三対をなしている。そのため、本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｉの電極４には、三相交流電圧が印加される。
図３１は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｊの電極４は、櫛歯状を呈する。本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｊでは、６極の電極４が設けられている。そして、６極のうちの２極ずつの電極４が対をなしている。そして、対をなす電極４は、一方の電極４の互いに隣り合う櫛歯同士の間に、他方の電極４の櫛歯が入り込むように配置されている。６極の電極４は、三対をなしている。そのため、本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｉの電極４には、三相交流電圧が印加される。
図３２は、本実施形態の電極のパターンのさらに他の変形例を例示する平面模式図である。
本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｋの電極４は、複数の電極要素を含む。複数の電極要素は、同心円状に配置されている。本変形例にかかる交流駆動静電チャック１ｋでは、５極の電極４が設けられている。
以上、図２４〜図３２を参照しつつ、本実施形態の電極４のパターンの変形例を例示した。これらの電極４のパターンにおいても、電極４と突起部３ａとの配置関係が図４および図１４〜図２１に関して前述した配置関係を有することにより、図４および図１４〜図２１に関して前述した効果と同様の効果が得られる。
次に、本実施形態の電極４および突起部３ａに関する主な数値について、図面を参照しつつ説明する。
図３３は、電極幅と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
図３３に表した横軸は、電極４の電極幅を表す。図３３に表した縦軸は、誘電体基板３の耐衝撃指数を表す。本願明細書において、「耐衝撃指数」は、「引張強度（引張り強さ）／衝撃応力（衝撃値）」で定義される。
図７および図８に関して前述したように、被吸着物２０は、交流電圧の印加パターンにより局所的に変位あるいは振動する。これにより、突起部３ａは、損傷を受けるおそれがある。突起部３ａが損傷を受ける度合は、例えば誘電体基板３の材料などに依存する。図１に関して前述したように、誘電体基板３は、例えば多結晶セラミックス焼結体により形成される。多結晶セラミックス焼結体としては、例えば、アルミナ、イットリア、窒化アルミニウム、炭化珪素などからなる多結晶セラミックス焼結体などを例示することができる。
但し、誘電体基板３の材料は、これだけに限定されず、例えばシリコンラバーなどの高分子化合物や、例えばポリイミド（ＰＩ）などの樹脂などであってもよい。そこで、本発明者は、誘電体基板３の材料特有の数値で一元化して表現するために、前述した耐衝撃指数を定義した。誘電体基板３への衝撃は、より小さい方が好ましい。そのため、耐衝撃指数は、より低い方が好ましい。
図３３に表したように、高分子化合物の耐衝撃指数を考慮すると、電極４の電極幅は、約３０ｍｍ程度以下であることが好ましい。また、樹脂の耐衝撃指数を考慮すると、電極４の電極幅は、約２０ｍｍ程度以下であることが好ましい。また、アルミナの耐衝撃指数を考慮すると、電極４の電極幅は、約１０ｍｍ程度以下であることがさらに好ましい。これらによれば、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図３４は、電極間隔と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
図３４に表した横軸は、隣り合う電極４同士の間隔を表す。隣り合う電極４同士の間隔とは、すなわち間隙１４が延在する方向に対して垂直方向にみたときの間隙１４の幅である。図３４に表した縦軸は、誘電体基板３の耐衝撃指数を表す。耐衝撃指数は、図３３に関して前述した如くである。
図３４に表したように、高分子化合物の耐衝撃指数を考慮すると、隣り合う電極４同士の間隔は、約１０ｍｍ程度以下であることが好ましい。また、樹脂の耐衝撃指数を考慮すると、隣り合う電極４同士の間隔は、約６ｍｍ程度以下であることがより好ましい。また、アルミナの耐衝撃指数を考慮すると、隣り合う電極４同士の間隔は、約２ｍｍ程度以下であることがさらに好ましい。これらによれば、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図３５は、突起ピッチと耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
図３５に表した横軸は、隣り合う突起部３ａ同士の中心間の間隔（ドットピッチ）を表す。図３５に表した縦軸は、誘電体基板３の耐衝撃指数を表す。耐衝撃指数は、図３３に関して前述した如くである。
図３５に表したように、高分子化合物の耐衝撃指数を考慮すると、隣り合う突起部３ａ同士の中心間の間隔は、約３０ｍｍ程度以下であることが好ましい。また、樹脂の耐衝撃指数を考慮すると、隣り合う突起部３ａ同士の中心間の間隔は、約２０ｍｍ程度以下であることがより好ましい。また、アルミナの耐衝撃指数を考慮すると、約１０ｍｍ程度以下であることがさらに好ましい。これらによれば、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図３６は、接触面積比と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
図３６に表した横軸は、誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときに誘電体基板３の主面全体の面積に対する突起部３ａの頂面の面積の比率（接触面積比）を表す。なお、誘電体基板３の外周部および図示しない貫通孔の周囲の少なくともいずれかにリング状の突起部が配設された場合には、突起部３ａの頂面の面積は、リング状の突起部の頂面の面積を含むものとする。図３６に表した縦軸は、誘電体基板３の耐衝撃指数を表す。耐衝撃指数は、図３３に関して前述した如くである。
図３６に表したように、高分子化合物の耐衝撃指数を考慮すると、接触面積比は、約７０パーセント（％）程度以下であることが好ましい。また、樹脂の耐衝撃指数を考慮すると、接触面積比は、約５０％程度以下であることがより好ましい。また、アルミナの耐衝撃指数を考慮すると、接触面積比は、約１０％程度以下であることがさらに好ましい。これらによれば、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図３７は、突起径と耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
図３７に表した横軸は、突起部３ａの径を表す。図３７に表した縦軸は、誘電体基板３の耐衝撃指数を表す。耐衝撃指数は、図３３に関して前述した如くである。
誘電体基板３の主面に対して垂直にみたときの突起部３ａの形状が円でない場合には、突起部３ａの径とは、円相当直径をいうものとする。「円相当直径」とは、図２３に関して前述した如くである。
図３７に表したように、高分子化合物の耐衝撃指数を考慮すると、突起部３ａの径は、約φ２０ｍｍ程度以下であることが好ましい。また、樹脂の耐衝撃指数を考慮すると、突起部３ａの径は、約φ１０ｍｍ程度以下であることがより好ましい。さらに、アルミナの耐衝撃指数を考慮すると、突起部３ａの径は、約φ２ｍｍ程度以下であることがさらに好ましい。これらによれば、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
図３８は、突起部の頂面の表面粗さと耐衝撃指数との関係の一例を例示するグラフ図である。
図３８に表した横軸は、突起部３ａの頂面の算術平均粗さＲａを表す。なお、誘電体基板３の外周部および図示しない貫通孔の周囲の少なくともいずれかにリング状の突起部が配設された場合には、突起部３ａの頂面は、リング状の突起部の頂面を含むものとする。図３８に表した縦軸は、誘電体基板３の耐衝撃指数を表す。耐衝撃指数は、図３３に関して前述した如くである。
図３８に表したように、高分子化合物の耐衝撃指数を考慮すると、突起部３ａの頂面の算術平均粗さＲａは、約１μｍ程度以下であることが好ましい。また、樹脂の耐衝撃指数を考慮すると、突起部３ａの頂面の算術平均粗さＲａは、約０．７μｍ程度以下であることがより好ましい。また、アルミナの耐衝撃指数を考慮すると、突起部３ａの頂面の算術平均粗さＲａは、約０．３μｍ程度以下であることがより好ましい。これらによれば、突起部３ａの一部が局所的に損傷することを防止することができる。
以上、本発明の実施の形態について説明した。しかし、本発明はこれらの記述に限定されるものではない。前述の実施の形態に関して、当業者が適宜設計変更を加えたものも、本発明の特徴を備えている限り、本発明の範囲に包含される。例えば、交流駆動静電チャック１などが備える各要素の形状、寸法、材質、配置などや突起部３ａや電極４の設置形態などは、例示したものに限定されるわけではなく適宜変更することができる。
また、電極４に印加される交流電圧の波形としては、例えば正弦波や矩形波などが挙げられるが、これだけに限定されるわけではない。電極４に印加される交流電圧の実効値や振幅や位相についても、特に限定されるわけではない。電極４に印加される交流電圧の周波数としては、例えば約０．１ヘルツ（Ｈｚ）〜５００Ｈｚ程度が挙げられるが、これだけに限定されるわけではない。
また、前述した各実施の形態が備える各要素は、技術的に可能な限りにおいて組み合わせることができ、これらを組み合わせたものも本発明の特徴を含む限り本発明の範囲に包含される。
１、１ａ、１ｂ、１ｃ、１ｄ、１ｅ、１ｆ、１ｇ、１ｈ、１ｉ、１ｊ、１ｋ 交流駆動静電チャック、 ２ 基台、 ３ 誘電体基板、 ３ａ 突起部、 ３ａ１ 頂面、 ３ａ２ 突起部、 ３ｂ 底面部、 ３ｃ 空間、 ４ 電極、 ４ａ 第１相電極、 ４ｂ 第２相電極、 ４ｃ 第３相電極、 ４ｄ 中心線、 ４ｅ 端部、 ４ｆ 扇形、 ５ 絶縁体層、 ６ 接合層、 ８ 流路、 ９ 電線、 １０ａ、１０ｂ 電源、 １１ 貫通孔、 １４ 間隙、 １４ｄ 中心線、 １４ｅ 端部、 ２０ 被吸着物、 ３０ 誘電体基板

Claims (16)

  1. 被吸着物を載置する側の主面に形成された突起部と、前記突起部の周辺に形成された底面部と、を有する誘電体基板と、
    前記誘電体基板に設けられた電極と、
    を備え、
    前記電極は、互いに離間して配設された複数の電極要素を含み、
    互いに異なる位相の交流電圧が前記複数の電極要素のそれぞれに印加可能とされ、
    前記突起部は、前記複数の電極要素の形状に応じて所定の間隔で前記主面上に配置されたことを特徴とする交流駆動静電チャック。
  2. 前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上に存在することを特徴とする請求項１記載の交流駆動静電チャック。
  3. 前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上ではない位置に存在することを特徴とする請求項１記載の交流駆動静電チャック。
  4. 前記複数の電極要素のそれぞれは、延在する部分を有し、
    前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上ではない位置に存在することを特徴とする請求項２記載の交流駆動静電チャック。
  5. 前記複数の電極要素のうちの隣接する電極要素のあいだに設けられた間隙は、延在する部分を有し、
    前記突起部は、前記間隙を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上ではない位置に存在することを特徴とする請求項３記載の交流駆動静電チャック。
  6. 複数の前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記中心線に対して対称の位置に存在することを特徴とする請求項４記載の交流駆動静電チャック。
  7. 複数の前記突起部は、前記間隙を前記主面に投影した投影面の上において、前記中心線に対して対称の位置に存在することを特徴とする請求項５記載の交流駆動静電チャック。
  8. 前記複数の電極要素のうちの隣接する電極要素のあいだに設けられた間隙は、延在する部分を有し、
    複数の前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線に対して対称の位置に存在することを特徴とする請求項２記載の交流駆動静電チャック。
  9. 前記複数の電極要素のそれぞれは、延在する部分を有し、
    前記突起部は、前記複数の電極要素を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上に存在することを特徴とする請求項２記載の交流駆動静電チャック。
  10. 前記複数の電極要素のうちの隣接する電極要素のあいだに設けられた間隙は、延在する部分を有し、
    前記突起部は、前記間隙を前記主面に投影した投影面の上において、前記部分の前記延在する方向に延びる中心線の上に存在することを特徴とする請求項３記載の交流駆動静電チャック。
  11. 前記主面の中央部に配置された隣り合う突起部同士の間隔は、前記主面の外周部に配置された隣り合う突起部同士の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の交流駆動静電チャック。
  12. 前記主面の中央部に配置された隣り合う電極同士の間隔は、前記主面の外周部に配置された隣り合う電極同士の間隔よりも狭いことを特徴とする請求項１記載の交流駆動静電チャック。
  13. 前記主面に対して垂直にみたときに、前記主面の全体の面積に対する中央部に配置された前記突起部の頂面の面積の比率は、前記主面の全体の面積に対する外周部に配置された前記突起部の頂面の面積の比率よりも高いことを特徴とする請求項１記載の交流駆動静電チャック。
  14. 前記主面の外周部に配置された前記突起部の径は、前記主面の中央部に配置された前記突起部の径と同一または前記主面の中央部に配置された前記突起部の径よりも大きいことを特徴とする請求項１記載の交流駆動静電チャック。
  15. 前記主面に対して垂直にみたときに、前記主面の外周部に配置された前記突起部は、前記主面の中央部に配置された前記突起部の配置パターンよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されたことを特徴とする請求項９または１０に記載の交流駆動静電チャック。
  16. 前記主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目に配置された突起部は、前記主面に対して垂直にみたときに最外周から２周目以外に配置された突起部の配置パターンよりも外周方向へ選択的に移動した位置に配置されたことを特徴とする請求項９または１０に記載の交流駆動静電チャック。
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