JP2022136872A - 基板支持器 - Google Patents

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Abstract

【課題】基板の温度の面内均一性を向上する基板支持器を提供する。【解決手段】基台と、前記基台の上に配置され、絶縁材料で形成された基板支持層と、前記基板支持層内に配置され、平面視で円形状の本体部分と前記本体部分から放射状に突出する複数の突出部分とを有する静電内部電極層と、を備える、基板支持器。【選択図】図３

Description

本開示は、基板支持器に関する。
例えば、ウェハ等の基板に所定の処理を施すプラズマ処理システムにおいて、基板を支持する基板支持器が知られている。
特許文献１には、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した基体と、この静電吸着用内部電極に直流電圧を印加する給電用端子とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備える、静電チャック装置が開示されている。
特開２００８－４２１４０号公報
ところで、プラズマ処理システムにおいて、プラズマの熱が基板支持器に支持された基板に入熱する。このため、基板支持器に支持された基板の温度の面内均一性を向上することが求められている。
一の側面では、本開示は、基板の温度の面内均一性を向上する基板支持器を提供する。
上記課題を解決するために、一の態様によれば、基台と、前記基台の上に配置され、絶縁材料で形成された基板支持層と、前記基板支持層内に配置され、平面視で円形状の本体部分と前記本体部分から放射状に突出する複数の突出部分とを有する静電内部電極層と、を備える、基板支持器が提供される。
一の側面によれば、基板の温度の面内均一性を向上する基板支持器を提供することができる。
プラズマ処理システムの一例の構成図。 プラズマ処理装置の一例の構成図。 基板支持部の本体部の静電チャック内の静電電極層の形状を示す平面図の一例。 基板支持部の本体部のＡ－Ａ断面図の一例。 基板支持部の本体部のＢ－Ｂ断面図の一例。 基板支持部の本体部と基板との静電吸着力を模式的に示す図の一例。 静電電極層の外周形状と平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例。 静電チャック内の静電電極層の形状を示す平面図の一例。 静電チャック内の静電電極層の形状を示す平面図の他の一例。 静電チャック内の静電電極層の形状を示す平面図の更に他の一例。 静電チャック内の静電電極層の形状を示す平面図の更に他の一例。 静電チャック内の静電電極層の形状を示す平面図の更に他の一例。 静電電極層の外周形状と平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例。
以下、図面を参照して種々の例示的実施形態について詳細に説明する。なお、各図面において同一又は相当の部分に対しては同一の符号を附すこととする。
プラズマ処理システムについて、図１を用いて説明する。図１は、プラズマ処理システムの一例の構成図である。図２は、プラズマ処理装置１の一例の構成図である。
一実施形態において、プラズマ処理システムは、プラズマ処理装置１及び制御部２を含む。プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、基板支持部１１及びプラズマ生成部１２を含む。プラズマ処理チャンバ１０は、プラズマ処理空間を有する。また、プラズマ処理チャンバ１０は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間に供給するための少なくとも１つのガス供給口と、プラズマ処理空間からガスを排出するための少なくとも１つのガス排出口とを有する。ガス供給口は、後述するガス供給部２０に接続され、ガス排出口は、後述する排気システム４０に接続される。基板支持部１１は、プラズマ処理空間内に配置され、基板を支持するための基板支持面を有する。
プラズマ生成部１２は、プラズマ処理空間内に供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマを生成するように構成される。プラズマ処理空間において形成されるプラズマは、容量結合プラズマ（ＣＣＰ；Ｃａｐａｃｉｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、誘導結合プラズマ（ＩＣＰ；Ｉｎｄｕｃｔｉｖｅｌｙ Ｃｏｕｐｌｅｄ Ｐｌａｓｍａ）、ＥＣＲプラズマ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ－Ｃｙｃｌｏｔｒｏｎ－ｒｅｓｏｎａｎｃｅ ｐｌａｓｍａ）、ヘリコン波励起プラズマ（ＨＷＰ：Ｈｅｌｉｃｏｎ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）、又は、表面波プラズマ（ＳＷＰ：Ｓｕｒｆａｃｅ Ｗａｖｅ Ｐｌａｓｍａ）等であってもよい。また、ＡＣ（Ａｌｔｅｒｎａｔｉｎｇ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部及びＤＣ（Ｄｉｒｅｃｔ Ｃｕｒｒｅｎｔ）プラズマ生成部を含む、種々のタイプのプラズマ生成部が用いられてもよい。一実施形態において、ＡＣプラズマ生成部で用いられるＡＣ信号（ＡＣ電力）は、１００ｋＨｚ～１０ＧＨｚの範囲内の周波数を有する。従って、ＡＣ信号は、ＲＦ（Ｒａｄｉｏ Ｆｒｅｑｕｅｎｃｙ）信号及びマイクロ波信号を含む。一実施形態において、ＲＦ信号は、 ２００ｋＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。
制御部２は、本開示において述べられる種々の工程をプラズマ処理装置１に実行させるコンピュータ実行可能な命令を処理する。制御部２は、ここで述べられる種々の工程を実行するようにプラズマ処理装置１の各要素を制御するように構成され得る。一実施形態において、制御部２の一部又は全てがプラズマ処理装置１に含まれてもよい。制御部２は、例えばコンピュータ２ａを含んでもよい。コンピュータ２ａは、例えば、処理部（ＣＰＵ：Ｃｅｎｔｒａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ Ｕｎｉｔ）２ａ１、記憶部２ａ２、及び通信インターフェース２ａ３を含んでもよい。処理部２ａ１は、記憶部２ａ２に格納されたプログラムに基づいて種々の制御動作を行うように構成され得る。記憶部２ａ２は、ＲＡＭ（Ｒａｎｄｏｍ Ａｃｃｅｓｓ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＲＯＭ（Ｒｅａｄ Ｏｎｌｙ Ｍｅｍｏｒｙ）、ＨＤＤ（Ｈａｒｄ Ｄｉｓｋ Ｄｒｉｖｅ）、ＳＳＤ（Ｓｏｌｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｄｒｉｖｅ）、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。通信インターフェース２ａ３は、ＬＡＮ（Ｌｏｃａｌ Ａｒｅａ Ｎｅｔｗｏｒｋ）等の通信回線を介してプラズマ処理装置１との間で通信してもよい。
以下に、プラズマ処理装置１の一例としての容量結合プラズマ処理装置の構成例について説明する。容量結合プラズマ処理装置１は、プラズマ処理チャンバ１０、ガス供給部２０、電源３０及び排気システム４０を含む。また、プラズマ処理装置１は、基板支持部１１及びガス導入部を含む。ガス導入部は、少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理チャンバ１０内に導入するように構成される。ガス導入部は、シャワーヘッド１３を含む。基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０内に配置される。シャワーヘッド１３は、基板支持部１１の上方に配置される。一実施形態において、シャワーヘッド１３は、プラズマ処理チャンバ１０の天部（ｃｅｉｌｉｎｇ）の少なくとも一部を構成する。プラズマ処理チャンバ１０は、シャワーヘッド１３、プラズマ処理チャンバ１０の側壁１０ａ及び基板支持部１１により規定されたプラズマ処理空間１０ｓを有する。側壁１０ａは接地される。シャワーヘッド１３及び基板支持部１１は、プラズマ処理チャンバ１０筐体とは電気的に絶縁される。
基板支持部（基板支持器ともいう。）１１は、本体部１１１及びリングアセンブリ１１２を含む。本体部１１１は、基板（ウェハ）Ｗを支持するための中央領域（基板支持面）１１１ａと、リングアセンブリ１１２を支持するための環状領域（リング支持面）１１１ｂとを有する。本体部１１１の環状領域１１１ｂは、平面視で本体部１１１の中央領域１１１ａを囲んでいる。基板Ｗは、本体部１１１の中央領域１１１ａ上に配置され、リングアセンブリ１１２は、本体部１１１の中央領域１１１ａ上の基板Ｗを囲むように本体部１１１の環状領域１１１ｂ上に配置される。一実施形態において、本体部１１１は、基台５０（図４で後述）及び静電チャック６０（図４で後述）を含む。基台５０は、導電性部材を含む。基台５０の導電性部材は下部電極として機能する。静電チャック６０は、基台５０の上に配置される。静電チャック６０の上面は、基板支持面１１１ａを有する。リングアセンブリ１１２は、１又は複数の環状部材を含む。１又は複数の環状部材のうち少なくとも１つはエッジリングである。また、図示は省略するが、基板支持部１１は、静電チャック６０、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗのうち少なくとも１つをターゲット温度に調節するように構成される温調モジュールを含んでもよい。温調モジュールは、ヒータ、伝熱媒体、流路、又はこれらの組み合わせを含んでもよい。流路には、ブラインやガスのような伝熱流体が流れる。また、基板支持部１１は、基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間に伝熱ガスを供給するように構成された伝熱ガス供給部を含んでもよい。
シャワーヘッド１３は、ガス供給部２０からの少なくとも１つの処理ガスをプラズマ処理空間１０ｓ内に導入するように構成される。シャワーヘッド１３は、少なくとも１つのガス供給口１３ａ、少なくとも１つのガス拡散室１３ｂ、及び複数のガス導入口１３ｃを有する。ガス供給口１３ａに供給された処理ガスは、ガス拡散室１３ｂを通過して複数のガス導入口１３ｃからプラズマ処理空間１０ｓ内に導入される。また、シャワーヘッド１３は、導電性部材を含む。シャワーヘッド１３の導電性部材は上部電極として機能する。なお、ガス導入部は、シャワーヘッド１３に加えて、側壁１０ａに形成された１又は複数の開口部に取り付けられる１又は複数のサイドガス注入部（ＳＧＩ：Ｓｉｄｅ Ｇａｓ Ｉｎｊｅｃｔｏｒ）を含んでもよい。
ガス供給部２０は、少なくとも１つのガスソース２１及び少なくとも１つの流量制御器２２を含んでもよい。一実施形態において、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスを、それぞれに対応のガスソース２１からそれぞれに対応の流量制御器２２を介してシャワーヘッド１３に供給するように構成される。各流量制御器２２は、例えばマスフローコントローラ又は圧力制御式の流量制御器を含んでもよい。さらに、ガス供給部２０は、少なくとも１つの処理ガスの流量を変調又はパルス化する少なくとも１つの流量変調デバイスを含んでもよい。
電源３０は、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介してプラズマ処理チャンバ１０に結合されるＲＦ電源３１を含む。ＲＦ電源３１は、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のような少なくとも１つのＲＦ信号（ＲＦ電力）を、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給するように構成される。これにより、プラズマ処理空間１０ｓに供給された少なくとも１つの処理ガスからプラズマが形成される。従って、ＲＦ電源３１は、プラズマ生成部１２の少なくとも一部として機能し得る。また、バイアスＲＦ信号を基板支持部１１の導電性部材に供給することにより、基板Ｗにバイアス電位が発生し、形成されたプラズマ中のイオン成分を基板Ｗに引き込むことができる。
一実施形態において、ＲＦ電源３１は、第１のＲＦ生成部３１ａ及び第２のＲＦ生成部３１ｂを含む。第１のＲＦ生成部３１ａは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に結合され、プラズマ生成用のソースＲＦ信号（ソースＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、ソースＲＦ信号は、１３ＭＨｚ～１５０ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第１のＲＦ生成部３１ａは、異なる周波数を有する複数のソースＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のソースＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材及び／又はシャワーヘッド１３の導電性部材に供給される。第２のＲＦ生成部３１ｂは、少なくとも１つのインピーダンス整合回路を介して基板支持部１１の導電性部材に結合され、バイアスＲＦ信号（バイアスＲＦ電力）を生成するように構成される。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、ソースＲＦ信号よりも低い周波数を有する。一実施形態において、バイアスＲＦ信号は、４００ｋＨｚ～１３．５６ＭＨｚの範囲内の周波数を有する。一実施形態において、第２のＲＦ生成部３１ｂは、異なる周波数を有する複数のバイアスＲＦ信号を生成するように構成されてもよい。生成された１又は複数のバイアスＲＦ信号は、基板支持部１１の導電性部材に供給される。また、種々の実施形態において、ソースＲＦ信号及びバイアスＲＦ信号のうち少なくとも１つがパルス化されてもよい。
また、電源３０は、プラズマ処理チャンバ１０に結合されるＤＣ電源３２を含んでもよい。ＤＣ電源３２は、第１のＤＣ生成部３２ａ及び第２のＤＣ生成部３２ｂを含む。一実施形態において、第１のＤＣ生成部３２ａは、基板支持部１１の導電性部材に接続され、第１のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第１のＤＣ信号は、基板支持部１１の導電性部材に印加される。一実施形態において、第１のＤＣ信号が、静電チャック６０内の電極のような他の電極に印加されてもよい。一実施形態において、第２のＤＣ生成部３２ｂは、シャワーヘッド１３の導電性部材に接続され、第２のＤＣ信号を生成するように構成される。生成された第２のＤＣ信号は、シャワーヘッド１３の導電性部材に印加される。種々の実施形態において、第１及び第２のＤＣ信号がパルス化されてもよい。なお、第１及び第２のＤＣ生成部３２ａ，３２ｂは、ＲＦ電源３１に加えて設けられてもよく、第１のＤＣ生成部３２ａが第２のＲＦ生成部３１ｂに代えて設けられてもよい。
排気システム４０は、例えばプラズマ処理チャンバ１０の底部に設けられたガス排出口１０ｅに接続され得る。排気システム４０は、圧力調整弁及び真空ポンプを含んでもよい。圧力調整弁によって、プラズマ処理空間１０ｓ内の圧力が調整される。真空ポンプは、ターボ分子ポンプ、ドライポンプ又はこれらの組み合わせを含んでもよい。
次に、基板支持部１１の本体部１１１について、図３から図５を用いて更に説明する。図３は、基板支持部１１の本体部１１１の静電チャック６０内の静電電極層６２の形状を示す平面図の一例である。図４は、基板支持部１１の本体部１１１のＡ－Ａ断面図の一例である。図５は、基板支持部１１の本体部１１１のＢ－Ｂ断面図の一例である。なお、図３は、静電チャック６０を基板Ｗの載置面の方向から平面視した際の、静電電極層６２の形状を示す図である。
基板支持部１１の本体部１１１は、基台５０と、基台５０の上に配置される静電チャック６０と、を有する。また、静電チャック６０は、絶縁材層（基板支持層）６０ａと、絶縁材層６０ａ内に配置された静電電極層（静電内部電極層）６２と、を有する。
絶縁材層６０ａは、下側絶縁体（下側部分）６１と、中間環状絶縁体（中間環状部分）６３と、上側絶縁体（上側部分）６４と、を有する。下側絶縁体６１は、静電電極層６２の下に配置される。上側絶縁体６４は、静電電極層６２の上に配置される。中間環状絶縁体６３は、静電電極層６２を囲み、上側絶縁体６４と下側絶縁体６１との間に配置される。なお、絶縁材層６０ａは、一体に形成されていてもよい。
絶縁材層６０ａは、例えばセラミック材料等の絶縁材料（誘電体）で形成される。なお、下側絶縁体６１、中間環状絶縁体６３及び上側絶縁体６４は、同じ材料で形成されてもよく、異なる材料で形成されてもよい。
静電電極層６２は、例えば金属等の導電性材料で形成される。静電電極層６２は、図示しない電源から電圧が印加されることにより、静電チャック６０の上面に載置された基板Ｗ（図２参照）を静電吸着する。
また、静電チャック６０の上面（絶縁材層６０ａの上面）は、基板Ｗを支持する基板支持面１１１ａを有する。基板支持面１１１ａは、内周部７１と、環状突起部７２と、を有する。内周部７１は、堀込部７１ａと、堀込部７１ａの底面から立設する突起部７１ｂと、を有する。環状突起部７２は、基板支持面１１１ａの外周縁部に、堀込部７１ａの底面よりも立設する円環形状に形成されている。従って、絶縁材層６０ａは、平面視で環状エッジ領域９０の全周に渡って配置され、絶縁材層６０ａの上面から上方に突出する環状突起部７２を有する。
本体部１１１で基板Ｗを支持する際、突起部７１ｂの上面は、基板Ｗの裏面と当接して、基板Ｗを支持する。また、環状突起部７２の上面は、基板Ｗの裏面の外周縁部と当接して、基板Ｗを支持する。堀込部７１ａによって形成される基板Ｗの裏面と基板支持面１１１ａとの間の空間には、伝熱ガス供給部（図示せず）から伝熱ガス（例えば、Ｈｅガス）が供給される。また、環状突起部７２の上面と基板Ｗの裏面の外周縁部とが密着することで、伝熱ガスの漏れを抑制する円環状のシールバンドを形成する。環状突起部７２の幅（シールバンドの幅）は、例えば１～５ｍｍの範囲内にある。
ここで、図３に示すように、基板支持面１１１ａに垂直な方向からみて、中間環状絶縁体６３の外周端の輪郭形状は、円形状を有している。これに対し、基板支持面１１１ａに垂直な方向からみて、静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、複数の屈曲部分８１，８２を有している。換言すれば、静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、複数の角を有している。また、静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、中間環状絶縁体６３の外周端の輪郭形状と平行となる部分がないように形成されている。
図３に示す例において、静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、二点鎖線で示す外周円９１及び内周円９２で形成される内側環状部分（円環領域）９０ａにおいて、外周円９１と内周円９２との間を往復するように形成されている。静電電極層６２の外周端の輪郭形状が外周円９１で折り返すことで、径方向外側に山形状（凸形状）となる屈曲部分８１が形成される。静電電極層６２の外周端の輪郭形状が内周円９２で折り返すことで、径方向内側に谷形状（凹形状）となる屈曲部分８２が形成される。なお、以下の説明において、屈曲部分８１と屈曲部分８２との径方向の幅（内側環状部分９０ａの径方向の幅）を、山谷長ｈとも称する。また、山形状となる屈曲部分８１の角度を先端角θとも称する。
従って、静電電極層６２の輪郭は、平面視で絶縁材層６０ａの環状エッジ領域９０の全周に渡って複数の屈曲部分８１，８２を有する。図３に示す例では、環状エッジ領域９０は、内側環状部分９０ａと、外側環状部分９０ｂと、を有する。静電電極層６２は、平面視で内側環状部分９０ａの全周に渡って配列された複数の略三角形状の突出部分６２ｂを有する。複数の突出部分６２ｂの各々は、内側環状部分９０ａの外周円９１上に第１の頂点を有し、内側環状部分９０ａの内周円９２上に第２の頂点及び第３の頂点を有する。静電電極層６２の輪郭は、平面視で複数の突出部分６２ｂの各々の第１の頂点において１つの屈曲部分８１を有する。また、静電電極層６２の輪郭は、平面視で複数の突出部分６２ｂの各々の第２の頂点または第３の頂点において１つの屈曲部分８２を有する。
換言すると、静電電極層６２は、平面視で円形状の本体部分６２ａと、この本体部分６２ａから平面視で放射状に突出する複数の突出部分６２ｂと、を有する。突出部分６２ｂの数は、例えば数十～数万のオーダーである。本体部分６２ａは、径方向寸法Ｒ２を有する。各突出部分６２ｂは、内側環状部分９０ａの外周円９１上に第１の頂点を有し、内側環状部分９０ａの内周円９２上に第２の頂点及び第３の頂点を有する略三角形状を有する。即ち、複数の突出部分６２ｂの各々は、内側環状部分９０ａと外側環状部分９０ｂとの境界上に１つの頂点を有する略三角形状を有する。なお、静電電極層６２は、平面視で外側環状部分９０ｂまで延在しない。即ち、外側環状部分９０ｂは、平面視で静電電極層６２を含まない。
また、図４に示すように、屈曲部分８１は、環状突起部７２の下方に配置される。また、図５に示すように、屈曲部分８２は、環状突起部７２の下方に配置される。即ち、基板支持面１１１ａに垂直な方向からみて、内側環状部分９０ａは、環状突起部７２の範囲と重複するように形成されている。換言すれば、基板支持面１１１ａに垂直な方向からみて、静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、環状突起部７２の範囲と重複するように形成されている。
図６は、基板支持部１１の本体部１１１と基板Ｗとの静電吸着力を模式的に示す図の一例である。ここでは、基板Ｗを吸着する吸着力を黒塗り矢印で模式的に示す。
ここで、静電電極層６２に電圧を印加した際、屈曲部分８１，８２に電界集中が発生する。これにより、静電電極層６２の外周縁部における単位面積当たりの電界強度を向上させることができる。換言すれば、シールバンドにおける単位面積当たりの電界強度を向上させる。これにより、シールバンドにおける吸着力を、基板Ｗの内周部７１の吸着力よりも強くすることができる。
基板Ｗの裏面の外周縁部と環状突起部７２とで形成されるシールバンドのシール性が向上する。また、充填された伝熱ガスが基板Ｗの外周方向に漏れ出ることを防止することができる。これにより、基板Ｗと静電チャック６０との伝熱性を均一化することができ、基板Ｗの温度の面内均一性を向上させることができる。これにより、温度に依存するプロセスにおいて、例えば、成膜速度の面内均一性（膜厚の面内均一性）、エッチングレートの面内均一性を向上させることができる。
ここで、環状突起部７２の外周端の輪郭形状と基板Ｗの外周縁部における平均電束密度との関係について、説明する。ここでは、本実施形態の基板支持部１１と参考例の基板支持器について、シミュレーションを行った。ここでは、基板Ｗの半径を１５０ｍｍとし、静電電極層への印加電圧を４０００Ｖとし、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗの電位をＧＮＤとした。
ここで、参考例の基板支持器として、円形状の静電電極層を有する基板支持器において、シミュレーションを行った。参考例の基板支持器において、基板Ｗの中心部（半径０ｍｍ～６ｍｍの領域）における平均電束密度は４．４３×１０－４［Ｃ／ｍ２］、基板Ｗの外周縁部（半径１４０ｍｍ～の領域）における平均電束密度は４．７２×１０－４［Ｃ／ｍ２］、基板Ｗの外周縁部（半径１４０ｍｍ～の領域）における静電エネルギーは６．３１×１０－２［Ｊ］となった。
一方、本実施形態の基板支持部１１の一例として、外周円９１の直径２９３ｍｍ、山谷長ｈ＝１．５ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ、先端角θ＝７０ｄｅｇ，９１ｄｅｇ，１２８ｄｅｇの静電電極層を有する基板支持器において、シミュレーションを行った。本実施形態の基板支持部１１において、基板Ｗの中心部（半径０ｍｍ～６ｍｍの領域）における平均電束密度は４．４３×１０－４［Ｃ／ｍ２］であり、参考例の基板支持器と同様であることが確認できた。また、本実施形態の基板支持部１１において、基板Ｗの外周縁部（半径１４０ｍｍ～の領域）における平均電束密度は７．２５×１０－４［Ｃ／ｍ２］、基板Ｗの外周縁部（半径１４０ｍｍ～の領域）における静電エネルギーは７．９７×１０－２［Ｊ］であり、参考例の基板支持器よりも平均電束密度及び静電エネルギーが向上することが確認できた。換言すれば、基板Ｗの外周縁部における吸着力が向上する。
次に、静電電極層６２の外周形状と平均電束密度との関係について、図７を用いて更に説明する。図７は、静電電極層６２の外周形状と平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例である。
図７（ａ）は、山谷長ｈと基板Ｗの外周縁部における平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例である。ここでは、山谷長ｈを変化させながら平均電束密度を算出した。図７（ａ）に示すように、山谷長ｈが小さいほど、平均電束密度が増加することが確認できた。
ここで、山谷長ｈは、例えば０．１～５ｍｍの範囲内にある。即ち、内側環状部分９０ａは、０．１～５ｍｍの範囲内の幅を有する。山谷長ｈを５ｍｍ以下とすることにより、平均電束密度が参考例の基板支持器よりも向上する。また、山谷長ｈが小さくなりすぎると、電界集中が低下する。
図７（ｂ）は、先端角θと基板Ｗの外周縁部における平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例である。ここでは、先端角θを変化させながら平均電束密度を算出した。図７（ｂ）に示すように、先端角θが小さいほど、平均電束密度が増加することが確認できた。
一実施形態において、先端角θは、例えば１３０ｄｅｇ以下である。即ち、複数の突出部分６２ｂの各々は、内側環状部分９０ａと外側環状部分９０ｂとの境界上にある頂点において１３０度以下の角度θを有する。一実施形態において、先端角θは、例えば９０ｄｅｇ以下である。即ち、複数の突出部分６２ｂの各々は、内側環状部分９０ａと外側環状部分９０ｂとの境界上にある頂点において９０度以下の角度θを有する。先端角θを９０ｄｅｇ以下とすることにより、平均電束密度が参考例の基板支持器よりも向上する。
なお、静電電極層６２の形状は、図３に示すものに限られない。静電電極層６２の形状について図８から図１２を用いてさらに説明する。なお、以下の図８，９，１１，１２において、静電電極層６２は、複数のセグメント（６２ｃ，６２ｄ，６２ｇ，６２ｈ）からなる形状を明示するために二点鎖線で分割して図示しているが、静電電極層６２は複数のセグメントを含んで一体に形成されていてもよい。
図８は、静電チャック６０内の静電電極層６２の形状を示す平面図の一例である。なお、図８に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、図３に示した静電電極層６２の外周端の輪郭形状と同様である。静電電極層６２は、第１セグメント６２ｃと、第２セグメント６２ｄと、を周方向に複数配列した形状を有する。複数の第１セグメント６２ｃ及び複数の第２セグメント６２ｄは、一体化される。即ち、静電電極層６２は、一体成形された複数の第１セグメント６２ｃ及び複数の第２セグメント６２ｄを有する。第１セグメント６２ｃは、外周円９１（図３参照）に向かって径方向外側に山形状（凸形状）を有する。第２セグメント６２ｄは、内周円９２（図３参照）に向かって径方向内側に谷形状（凹形状）を有する。また、第１セグメント６２ｃと第２セグメント６２ｄとは、絶縁材層６０ａ（中間環状絶縁体６３）の最外周からの距離が異なる。また、図８に示す静電電極層６２は、第１セグメント６２ｃと第２セグメント６２ｄとが交互に配置されている。これにより、静電チャック６０の中心を通る線に対して、対称な形状となっている。
また、第１セグメント６２ｃには、外周円９１（図３参照）に向かって径方向外側に山形状（凸形状）となる屈曲部分８１が形成されている。第２セグメント６２ｄには、内周円９２（図３参照）に向かって径方向内側に谷形状（凹形状）となる屈曲部分８２が形成されている。第１セグメント６２ｃと隣接する第２セグメント６２ｄにおいて、屈曲部分８１から屈曲部分８２へと向かう輪郭形状は、直線形状となっている。
換言すれば、図８に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、外周円９１（図３参照）及び内周円９２（図３参照）で形成される内側環状部分９０ａ（図３参照）において、外周円９１と内周円９２との間を往復するように形成されている。具体的には、図８に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、外周円９１から内周円９２へと延びる辺（屈曲部分８１から屈曲部分８２へ向かう辺）、内周円９２から外周円９１へと延びる辺（屈曲部分８２から屈曲部分８１へ向かう辺）、を繰り返して形成される。
図９は、静電チャック６０内の静電電極層６２の形状を示す平面図の他の一例である。静電電極層６２は、第１セグメント６２ｃと、第２セグメント６２ｄと、を周方向に複数配列した形状を有する。複数の第１セグメント６２ｃ及び複数の第２セグメント６２ｄは、一体化される。即ち、静電電極層６２は、一体成形された複数の第１セグメント６２ｃ及び複数の第２セグメント６２ｄを有する。また、図９に示す静電電極層６２は、第１セグメント６２ｃと第２セグメント６２ｄとが不規則に配置されている。これにより、静電チャック６０の中心を通る線に対して、非対称な形状となっている。
また、第１セグメント６２ｃには、外周円９１（図３参照）に向かって径方向外側に山形状（凸形状）となる屈曲部分８１が形成されている。第２セグメント６２ｄには、内周円９２（図３参照）に向かって径方向内側に谷形状（凹形状）となる屈曲部分８２が形成されている。第１セグメント６２ｃと隣接する第２セグメント６２ｄにおいて、屈曲部分８１から屈曲部分８２へと向かう輪郭形状は、直線形状となっている。第１セグメント６２ｃと隣接する第１セグメント６２ｃにおいて、径方向内側に谷形状（凹形状）となる屈曲部分８３が形成される。第２セグメント６２ｄと隣接する第２セグメント６２ｄにおいて、径方向外側に山形状（凸形状）となる屈曲部分８４が形成される。屈曲部分８３，８４は、内側環状部分９０ａ内に配置される。
図１０は、静電チャック６０内の静電電極層６２の形状を示す平面図の更に他の一例である。
図１０に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、外周円９１（図３参照）及び内周円９２（図３参照）で形成される内側環状部分９０ａ（図３参照）において、外周円９１と内周円９２との間を往復するように形成されている。具体的には、図１０に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、外周円９１に沿った円弧、外周円９１から内周円９２へと延びる径方向の辺（屈曲部分８５から屈曲部分８６へ向かう辺）、内周円９２に沿った円弧、内周円９２から外周円９１へと延びる径方向の辺（屈曲部分８６から屈曲部分８５へ向かう辺）、を繰り返して形成される。
従って、静電電極層６２の輪郭は、平面視で絶縁材層６０ａの環状エッジ領域９０の全周に渡って複数の屈曲部分８５，８６を有する。図１０に示す例では、環状エッジ領域９０は、内側環状部分９０ａと外側環状部分９０ｂとを有する。静電電極層６２は、平面視で内側環状部分９０ａの全周に渡って配列された複数の略矩形の形状の突出部分６２ｆを有する、いわゆる歯車形状を有する。複数の突出部分６２ｆの各々は、内側環状部分９０ａの外周円９１上に第１の頂点及び第２の頂点を有し、内側環状部分９０ａの内周円９２上に第３の頂点及び第４の頂点を有する。静電電極層６２の輪郭は、平面視で複数の突出部分６２ｂの各々の第１の頂点及び第２の頂点において１つの屈曲部分８５を有する。また、静電電極層６２の輪郭は、平面視で複数の突出部分６２ｂの各々の第３の頂点または第４の頂点において１つの屈曲部分８６を有する。
換言すると、静電電極層６２は、平面視で円形状の本体部分６２ｅと、この本体部分６２ｅから平面視で放射状に突出する複数の突出部分６２ｆと、を有する。突出部分６２ｆの数は、例えば数十～数万のオーダーである。本体部分６２ａは、径方向寸法Ｒ２を有する。各突出部分６２ｆは、内側環状部分９０ａの外周円９１上に２つの頂点を有し、内側環状部分９０ａの内周円９２上に２つの頂点を有する略矩形の形状を有する。即ち、複数の突出部分６２ｆの各々は、内側環状部分９０ａと外側環状部分９０ｂとの境界上に２つの頂点を有する略矩形の形状を有する。
また、図１０に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状について、図１１を用いて更に説明する。図１１は、静電チャック６０内の静電電極層６２の形状を示す平面図の更に他の一例である。なお、図１１に示す静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、図１０に示した静電電極層６２の外周端の輪郭形状と同様である。
静電電極層６２は、平面視で周方向に交互に配列された複数の第１セグメント６２ｇ及び複数の第２セグメント６２ｈを有する。複数の第１セグメント６２ｇ及び複数の第２セグメント６２ｈは、一体化される。即ち、静電電極層６２は、一体成形された複数の第１セグメント６２ｇ及び複数の第２セグメント６２ｈを有する、いわゆる歯車形状を有する。第１セグメント６２ｇは、平面視で内側環状部分９０ａの外周に沿って形成される第１の辺を有する。第２セグメント６２ｈは、平面視で内側環状部分９０ａの内周に沿って形成される第２の辺を有する。第１の辺及び第２の辺は、直線であってもよく、湾曲していてもよい。従って、複数の第１セグメント６２ｇの各々は、内側環状部分９０ａの外径寸法と同じ又はほぼ同じである第１の径方向寸法Ｒ１を有し、複数の第２セグメント６２ｈの各々は、内側環状部分９０ａの内径寸法と同じ又はほぼ同じである第２の径方向寸法Ｒ２を有する。即ち、第２の径方向寸法Ｒ２は、第１の径方向寸法Ｒ１よりも小さい。第１の径方向寸法Ｒ１と第２の径方向寸法Ｒ２との差分は、０．１～５ｍｍの範囲内にある。静電電極層６２の輪郭は、平面視で複数の第１セグメント６２ｇの各々において２つの屈曲部分８５，８５を有する。また、静電電極層６２の輪郭は、平面視で第１セグメント６２ｇと第２セグメント６２ｈとの各接合部分において１つの屈曲部分８６を有する。
また、静電電極層６２は、第１セグメント６２ｇと、第２セグメント６２ｈと、を周方向に複数配列した形状を有する。第１セグメント６２ｇは、外周円９１（図１０参照）に沿った円弧を有する扇形状を有する。第２セグメント６２ｈは、内周円９２（図１０参照）に沿った円弧を有する扇形状を有する。また、第１セグメント６２ｇと第２セグメント６２ｈとは、絶縁材層６０ａ（中間環状絶縁体６３）の最外周からの距離が異なる。また、第２セグメント６２ｈは、第１セグメント６２ｇよりも小径に形成されている。また、図１１に示す静電電極層６２は、第１セグメント６２ｇと第２セグメント６２ｈとが交互に配置されている。これにより、静電チャック６０の中心を通る線に対して、対称な形状となっている。
また、第１セグメント６２ｇと隣接する第２セグメント６２ｈにおいて、第１セグメント６２ｇの円弧と、第１セグメント６２ｇの径方向の辺と、で形成される山形状（凸形状）となる屈曲部分８５が形成されている。また、第１セグメント６２ｇと隣接する第２セグメント６２ｈにおいて、第２セグメント６２ｈの円弧と、第１セグメント６２ｇの径方向の辺と、で形成される谷形状（凹形状）となる屈曲部分８６が形成される。屈曲部分８５，８６は、内側環状部分９０ａ内に配置される。
図１２は、静電チャック６０内の静電電極層６２の形状を示す平面図の更に他の一例である。静電電極層６２は、第１セグメント６２ｇと、第２セグメント６２ｈと、を周方向に複数配列した形状を有する。複数の第１セグメント６２ｇ及び複数の第２セグメント６２ｈは、一体化される。即ち、静電電極層６２は、一体成形された複数の第１セグメント６２ｇ及び複数の第２セグメント６２ｈを有する。また、図１２に示す静電電極層６２は、第１セグメント６２ｇと第２セグメント６２ｈとが不規則に配置されている。これにより、静電チャック６０の中心を通る線に対して、非対称な形状となっている。
また、第１セグメント６２ｇと隣接する第２セグメント６２ｈにおいて、第１セグメント６２ｇの円弧と、第１セグメント６２ｇの径方向の辺と、で形成される山形状（凸形状）となる屈曲部分８５が形成されている。また、第１セグメント６２ｇと隣接する第２セグメント６２ｈにおいて、第２セグメント６２ｈの円弧と、第１セグメント６２ｇの径方向の辺と、で形成される谷形状（凹形状）となる屈曲部分８６が形成される。屈曲部分８５，８６は、内側環状部分９０ａ内に配置される。
ここで、環状突起部７２の外端形状と基板Ｗの外周縁部における平均電束密度との関係について、説明する。ここでは、図１１に示す本実施形態の基板支持部１１の本体部１１１と参考例の基板支持器について、シミュレーションを行った。ここでは、基板Ｗの半径を１５０ｍｍとし、静電電極層への印加電圧を４０００Ｖとし、リングアセンブリ１１２及び基板Ｗの電位をＧＮＤとした。
図１１に示す本実施形態の基板支持部１１の本体部１１１の一例として、外周円９１を直径２９３ｍｍ、山谷長（外周円９１の径と内周円９２の径の差分）ｈ＝１．５ｍｍ，３ｍｍ，５ｍｍ、歯数（第１セグメント６２ｇの数）＝３６，７２，１４４の静電電極層を有する基板支持器において、シミュレーションを行った。本実施形態の基板支持部１１の本体部１１１において、基板Ｗの中心部（半径０ｍｍ～６ｍｍの領域）における平均電束密度は４．４３×１０－４［Ｃ／ｍ２］であり、参考例の基板支持器と同様であることが確認できた。また、図１１に示す本実施形態の基板支持部１１の本体部１１１において、基板Ｗの外周縁部（半径１４０ｍｍ～の領域）における平均電束密度は６．０５×１０－４［Ｃ／ｍ２］、基板Ｗの外周縁部（半径１４０ｍｍ～の領域）における静電エネルギーは７．９７×１０－２［Ｊ］であり、参考例の基板支持器よりも平均電束密度及び静電エネルギーが向上することが確認できた。換言すれば、基板Ｗの外周縁部における吸着力が向上する。
次に、静電電極層６２の外周形状と平均電束密度との関係について、図１３を用いて更に説明する。図１３は、静電電極層６２の外周形状と平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例である。
図１３（ａ）は、山谷長ｈと基板Ｗの外周縁部における平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例である。ここでは、山谷長ｈを変化させながら平均電束密度を算出した。図１３（ａ）に示すように、山谷長ｈが小さいほど、平均電束密度が増加することが確認できた。
ここで、山谷長ｈは、例えば０．１～５ｍｍの範囲内にある。即ち、内側環状部分９０ａは、０．１～５ｍｍの範囲内の幅を有する。山谷長ｈを５ｍｍ以下とすることにより、平均電束密度が参考例の基板支持器よりも向上する。また、山谷長ｈが小さくなりすぎると、電界集中が低下する。
図１３（ｂ）は、歯数Ｎと基板Ｗの外周縁部における平均電束密度との関係を示すシミュレーション結果の一例である。ここでは、歯数Ｎを変化させながら平均電束密度を算出した。図１３（ｂ）に示すように、歯数Ｎが多いほど、平均電束密度が増加することが確認できた。
ここで、歯数Ｎは、例えば数十～数万のオーダーである。歯数Ｎを多くすればするほど、平均電束密度が参考例の基板支持器よりも向上する。
以上、基板支持部１１の本体部１１１について説明したが、本開示は上記実施形態等に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本開示の要旨の範囲内において、種々の変形、改良が可能である。
図１１及び図１２に示す基板支持部１１の本体部１１１において、第１セグメント６２ｇ及び第２セグメント６２ｈは扇形状であるものとして説明したがこれに限られるものではない。第１セグメント６２ｇ及び第２セグメント６２ｈは円弧を直線とした三角形状であってもよい。例えば、静電電極層６２の外周端の輪郭形状は、外周円９１上の２点を結ぶ辺（弦）、外周円９１から内周円９２へと延びる径方向の辺、内周円９２上の２点を結ぶ辺（弦）、内周円９２から外周円９１へと延びる径方向の辺、を繰り返して形成されてもよい。
また、静電電極層６２の外周端の輪郭形状が収まる内側環状部分９０ａは、環状突起部７２の範囲と重複するように形成されているものとして説明したが、これに限られるものではない。例えば、外周円９１が環状突起部７２の範囲と重複するように形成され、内周円９２が環状突起部７２の範囲よりも内側に形成される構成であってもよい。これにより、山形状（凸形状）となる屈曲部分８１，８５が環状突起部７２の範囲と重複するように形成することができるので、屈曲部分８１，８５に電界集中を発生させ、シールバンドのシール性を向上することができる。
１１ 基板支持部（基板支持器）
５０ 基台
６０ 静電チャック
６０ａ 絶縁材層（基板支持層）
６１ 下側絶縁体（下側部分）
６２ 静電電極層（静電内部電極層）
６３ 中間環状絶縁体（中間環状部分）
６４ 上側絶縁体（上側部分）
７１ 内周部
７１ａ 堀込部
７１ｂ 突起部
７２ 環状突起部
８１～８６ 屈曲部分
９０ 環状エッジ領域
９０ａ 内側環状部分
９０ｂ 外側環状部分
９１ 外周円
９２ 内周円
６２ａ，６２ｅ 本体部分
６２ｂ，６２ｆ 突出部分
６２ｃ，６２ｇ 第１セグメント
６２ｄ，６２ｈ 第２セグメント
１１１ 本体部
１１１ａ 基板支持面

Claims (11)

  1. 基台と、
    前記基台の上に配置され、絶縁材料で形成された基板支持層と、
    前記基板支持層内に配置され、平面視で円形状の本体部分と前記本体部分から放射状に突出する複数の突出部分とを有する静電内部電極層と、を備える、
    基板支持器。
  2. 前記基板支持層は、
    前記静電内部電極層の上に配置される上側部分と、
    前記静電内部電極層の下に配置される下側部分と、
    前記静電内部電極層を囲み、前記上側部分と前記下側部分との間に配置される中間環状部分と、を有する、
    請求項１に記載の基板支持器。
  3. 前記絶縁材料は、セラミック材料を含む、
    請求項１または請求項２に記載の基板支持器。
  4. 前記基板支持層は、前記基板支持層の上面から上方に突出する環状突起部を有し、
    前記環状突起部は、平面視で前記複数の突出部分と重複する、
    請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載の基板支持器。
  5. 前記静電内部電極層は、平面視で対称な形状を有する、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板支持器。
  6. 前記静電内部電極層は、平面視で非対称な形状を有する、
    請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載の基板支持器。
  7. 前記基板支持層は、平面視で環状エッジ領域を有し、
    前記環状エッジ領域は、内側環状部分と外側環状部分とを有し、
    前記複数の突出部分の各々は、前記内側環状部分と前記外側環状部分との境界上に１つの頂点を有する略三角形状を有する、
    請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板支持器。
  8. 前記内側環状部分は、０．１～５ｍｍの範囲内の幅を有する、
    請求項７に記載の基板支持器。
  9. 前記複数の突出部分の各々は、前記頂点において９０度以下の角度を有する、
    請求項７または請求項８に記載の基板支持器。
  10. 前記基板支持層は、平面視で環状エッジ領域を有し、
    前記環状エッジ領域は、内側環状部分と外側環状部分とを有し、
    前記複数の突出部分の各々は、前記内側環状部分と前記外側環状部分との境界上に２つの頂点を有する略矩形の形状を有する、
    請求項１乃至請求項６のいずれか１項に記載の基板支持器。
  11. 前記内側環状部分は、０．１～５ｍｍの範囲内の幅を有する、
    請求項１０に記載の基板支持器。
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