JP2022154252A - 静電チャック部材及び静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】良好な板状試料の吸着を実現可能な新規な静電チャック部材を提供する。また、上記静電チャック部材を有する静電チャック装置を提供する。【解決手段】導電性を有する板状試料を吸着保持する静電チャック部材であって、セラミックス誘電体を材料とし、一主面が板状試料を載置する載置面である基体と、基体の載置面とは反対側、または基体の内部に設けられた静電電極と、静電電極と電気的に接続する給電部と、を有し、基体は、載置面のうち平面視で静電電極が存在する領域において、第１領域と、第１領域よりも板状試料を速く吸着する第２領域とが設定され、給電部と板状試料の間に電圧を印加した際に、基体と、静電電極と、給電部と、板状試料とで形成される回路において、第１領域の回路の時定数τ１は１ミリ秒以上６０秒以下であり、第２領域の回路の時定数τ２は時定数τ１の０．１倍未満である静電チャック部材。【選択図】図２

Description

本発明は、静電チャック部材及び静電チャック装置に関する。

プラズマ工程を実施する半導体製造装置では、簡単に導電性を有する板状試料（ウエハ）を固定することができる静電チャック装置が用いられている。静電チャック装置は、静電チャック部材と称される試料台を備え、プラズマ処理中のウエハを保持している。

静電チャック部材は、一主面がウエハを載置する載置面である基体と、載置面に載置したウエハとの間に静電気力（クーロン力）を発生させる静電電極（以下、単に「電極」と称することがある）と、を備えている。静電チャック部材は、電極に電圧を印加して板状試料と電極との間で発生させたクーロン力により、載置面にウエハを吸着保持している。

このような静電チャック装置として、独立して制御可能な複数の電極を有し、クーロン力の発生タイミングを調整しながらウエハを吸着保持する構成のものが知られている（例えば、特許文献１参照）。

特許文献１に記載の静電チャック装置では、例えば中央が下に凸となる反りを有するウエハを吸着保持する場合、載置面の中央部に面する電極に印加した後、載置面の中央部から周縁部に向けて配置されている各電極に順に印加する。これにより、静電チャック装置では、クーロン力が載置面の中央部から周縁部に向けて広がり、反りを有するウエハを良好に吸着保持することができる。

特開２０１９－１８６４３３号公報

しかしながら、特許文献１に記載の静電チャック装置は、複数の電極の間が絶縁されており、クーロン力が発生しない。そのため、絶遠された領域の直上は、電極が配置された領域の直上と比べ吸着力が低く、処理にムラが生じるおそれがある。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、良好な板状試料の吸着を実現可能な新規な静電チャック部材を提供することを目的とする。また、上記静電チャック部材を有する静電チャック装置を提供することを併せて目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、以下の態様を包含する。

［１］導電性を有する板状試料を吸着保持する静電チャック部材であって、セラミックス誘電体を材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である基体と、前記基体の前記載置面とは反対側、または前記基体の内部に設けられた静電電極と、前記静電電極と電気的に接続する給電部と、を有し、前記基体は、前記載置面のうち平面視で前記静電電極が存在する領域において、第１領域と、前記第１領域よりも前記板状試料を速く吸着する第２領域とが設定され、前記給電部と前記板状試料の間に電圧を印加した際に、前記基体と、前記静電電極と、前記給電部と、前記板状試料とで形成される回路において、前記第１領域の前記回路の時定数τ１は１ミリ秒以上６０秒以下であり、前記第２領域の前記回路の時定数τ２は前記時定数τ１の０．１倍未満である静電チャック部材。

［２］前記静電電極は、第１導電部と、第２導電部と、平面視で前記第１導電部と前記第２導電部との間に、前記第１導電部と連続して設けられた第３導電部と、を有し、前記第３導電部の体積抵抗率は、前記第１導電部の体積抵抗率および第２導電部の体積抵抗率よりも大きく、平面視で前記第１導電部と重なる領域は、前記第１領域であり、平面視で前記第２導電部と重なる領域は、前記第２領域である［１］に記載の静電チャック部材。

［３］前記静電電極は、第１導電部と、前記第１導電部よりも小さい体積抵抗率を有する第２導電部と、を有し、前記給電部は前記第２導電部に接続されており、平面視で前記第１導電部と重なる領域は、前記第１領域であり、平面視で前記第２導電部と重なる領域は、前記第２領域である［１］に記載の静電チャック部材。

［４］前記静電電極は、第１導電部と、前記第１導電部よりも小さい体積抵抗率を有する第２導電部と、を有し、前記給電部は、前記静電電極の下面と電気的に接続された給電用電極を有し、前記給電用電極は、少なくとも前記第１導電部及び前記第２導電部と電気的に接続され、平面視で前記第１導電部と重なる領域は、前記第１領域であり、平面視で前記第２導電部と重なる領域は、前記第２領域である［１］に記載の静電チャック部材。

［５］前記静電電極の体積抵抗率は、前記給電部との接続箇所から平面視で遠ざかる方向に漸増する［１］に記載の静電チャック部材。

［６］［１］から［５］のいずれか１項に記載の静電チャック部材を備える静電チャック装置。

本発明によれば、良好な板状試料の吸着を実現可能な新規な静電チャック部材を提供することができる。また、上記静電チャック部材を有する静電チャック装置を提供することができる。

図１は、第１実施形態の静電チャック部材１００の概略斜視図である。 図２は、図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける矢視断面図である。 図３は、板状試料を載置面１１ａに載置したときの静電チャック部材１００を示す等価回路である。 図４は、第２実施形態の静電チャック部材１１０を示す概略斜視図である。 図５は、図４の線分Ｖ－Ｖにおける矢視断面図である。 図６は、第３実施形態の静電チャック部材１２０を示す概略斜視図である。 図７は、第３実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。

［第１実施形態］
以下、図１～図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る静電チャック部材について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

図１は、本実施形態の静電チャック部材１００の概略斜視図、図２は、図１の線分ＩＩ－ＩＩにおける矢視断面図である。

図１，２に示すように、静電チャック部材１００は、載置板１１と、支持板１２と、載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電電極１３と、載置板１１と支持板１２との間に設けられ静電電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、給電部１５とを有している。静電チャック部材１００は、載置板１１の上面の載置面１１ａの法線方向から見て円形の部材である。静電チャック部材１００は、導電性を有する板状試料Ｗを吸着保持する。

以下の説明では、載置面１１ａの法線方向から見た視野を「平面視」と称することがある。
本明細書において「絶縁性」とは、体積抵抗率が１×１０^１３Ω・ｃｍ以上であることを指す。「絶縁性」の材料とは、体積抵抗率が１×１０^１３Ω・ｃｍ以上の材料である。
また、本明細書において「導電性」とは、体積抵抗率が１×１０^１３Ω・ｃｍ未満であることを指す。「導電性」の材料とは、体積抵抗率が１×１０^１３Ω・ｃｍ未満の材料である。

載置板１１及び支持板１２は、本発明における「基体」に該当する。

載置板１１、支持板１２、静電電極１３及び絶縁材層１４を含めた全体の厚み、即ち、静電チャック部材１００の厚みは、一例として０．７ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下である。

例えば、静電チャック部材１００の厚みが０．７ｍｍを下回ると、静電チャック部材１００の機械的強度を確保することが難しくなる。静電チャック部材１００の厚みが５．０ｍｍを上回ると、静電チャック部材１００の熱容量が大きくなり過ぎ、板状試料Ｗの面内温度を制御しにくくなる。なお、ここで説明した各部の厚さは一例であって、前記範囲に限るものではない。

載置板１１及び支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状の部材である。載置板１１及び支持板１２は、腐食性ガス及び腐蝕性ガスのプラズマに対する耐久性を有するセラミックス焼結体（誘電体材料）を材料とする。

載置板１１および支持板１２の形成材料としては、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）焼結体など一般的に静電チャックに使用される材料を挙げることができる。

また、図２では載置板１１と支持板１２との間に静電電極１３が存在する構成を示しているが、これに限らない。例えば、支持板１２に替えて、静電電極１３の表面に樹脂等の絶縁性材料で形成する層を配置する構造としてもよい。

載置板１１の上面は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１１ａである。載置板１１の載置面１１ａには、直径が板状試料Ｗの厚みより小さい複数の突起部１１ｂが所定の間隔で形成されている。突起部１１ｂは、載置面１１ａに載置された板状試料Ｗを支える。静電チャック部材１００の載置面１１ａは、載置板１１の上面において最外周に位置する突起部１１ｂの頂面をつないだ仮想面である。

突起部１１ｂの間には、ヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスを流動させることとしてもよい。

静電電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを固定するための静電チャック用電極として用いられる。静電電極１３は、形状及び大きさを適宜調整することができる。

静電チャック部材１００で吸着させることができる板状試料Ｗとしては、シリコンウエハ、炭化ケイ素ウエハ、導電膜付きガラス、導電性フィルムなどの導電性を有する板状試料Ｗが挙げられる。

静電電極１３は、導電性複合焼結体で形成されることが好ましい。導電性複合焼結体としては、酸化アルミニウム－炭化タンタル（Ａｌ_２Ｏ_３－ＴａＣ）、酸化アルミニウム－タングステン（Ａｌ_２Ｏ_３－Ｗ）、酸化アルミニウム－炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３－ＳｉＣ）、窒化アルミニウム－タングステン（ＡｌＮ－Ｗ）、窒化アルミニウム－タンタル（ＡｌＮ－Ｔａ）、酸化イットリウム－モリブデン（Ｙ_２Ｏ_３－Ｍｏ）、酸化アルミニウム－酸化チタン（Ａｌ_２Ｏ_３－ＴｉＯ_２）、酸化イットリウム－酸化セリウム（Ｙ_２Ｏ_３－ＣｅＯ_２）、窒化アルミニウム－酸化ユウロピウム（ＡｌＮ－Ｅｕ_２Ｏ_３）等が挙げられる。

導電性複合焼結体は、体積抵抗率を調整するため、上述した各材料の名称に挙げられている２種の成分の他に第３の成分を添加してもよい。「２種の成分」とは、例えば酸化アルミニウム－炭化タンタルであれば、「酸化アルミニウム」と「炭化タンタル」とを指す。

また、導電性複合焼結体を材料とする静電電極１３よりも低抵抗な電極とする場合、静電電極１３の材料として、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属を使用することもできる。

静電電極１３の厚みは、特に限定されるものではないが、例えば、０．１μｍ以上かつ５００μｍ以下の厚みを選択することができ、５０μｍ以上かつ２００μｍ以下の厚みがより好ましい。また、厚みは面内で一定であることが好ましい。

静電電極１３の厚みが０．１μｍ以上であると、充分な導電性を確保できる。また、静電電極１３の厚みが０．１μｍ以上であると、抵抗値を所望の値にすることが容易となる。静電電極１３の厚みが５００μｍ以下であると、静電電極１３と載置板１１及び支持板１２との接合界面において、静電電極１３と載置板１１及び支持板１２との間の熱膨張率差に起因したクラックが入り難い。

静電チャック部材１００は、載置面１１ａに板状試料Ｗを載置し静電電極１３に印加したとき、載置面１１ａの位置に応じて板状試料Ｗを吸着する速さが異なる。載置面１１ａでは、板状試料Ｗを吸着する速さが互いに異なる第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３が設定されている。

第１領域ＡＲ１は、載置面１１ａにおいて、板状試料Ｗを最も遅く吸着する領域である。
第２領域ＡＲ２は、載置面１１ａにおいて、板状試料Ｗを最も早くを吸着する領域である。
第３領域ＡＲ３は、載置面１１ａにおいて、第１領域ＡＲ１よりも早く且つ第２領域ＡＲ２よりも遅く板状試料Ｗを吸着する領域である。

第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３の配置は、静電チャック部材１００の使用目的、静電チャック部材１００によって吸着させる板状試料Ｗの形状、複数の板状試料Ｗの間における形状のばらつき等に応じて適宜設定することができる。載置板１１においては、板状試料Ｗにおいて最も遅れて吸着させるべき箇所に対応して第１領域ＡＲ１を設定し、板状試料Ｗにおいて最も早く吸着させるべき箇所に対応して第２領域ＡＲ２を設定する。静電チャック部材１００においては、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２との間に第３領域ＡＲ３を設定する。

静電チャック部材１００では、上述のように設定した第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２、第３領域ＡＲ３の関係を満たすように、抵抗値を制御した静電電極１３を設ける。その際、本実施形態の静電チャック部材１００では、第１領域ＡＲ１の時定数τ１および第２領域ＡＲ２の時定数τ２が所望の値となるように、各導電部に使用する材料の体積抵抗率、導電部の厚さや面積などの形状を適宜決めて静電チャック部材を作製する。

静電電極１３は、第１導電部１３１、第２導電部１３２及び第３導電部１３３を有する。第１導電部１３１、第２導電部１３２及び第３導電部１３３は、円形の載置板１１の中心と同じ中心の同心円状に設けられている。第２導電部１３２が最も中心側に位置し、外側に向かって第３導電部１３３、第１導電部１３１の順に連続して並んでいる。

平面視で第１導電部１３１と重なる領域は第１領域ＡＲ１であり、平面視で第２導電部１３２と重なる領域は第２領域ＡＲ２であり、平面視で第３導電部１３３と重なる領域は第３領域ＡＲ３である。

すなわち、静電チャック部材１００において、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２とは、円形の載置板１１の中心と同じ中心の同心円状に設定されている。第２領域ＡＲ２は、載置面１１ａの中心に設定された円形の領域である。第２領域ＡＲ２の外側に第３領域ＡＲ３が円環状に設定されている。さらに、第３領域ＡＲ３の外側には、円環状の第１領域ＡＲ１が設定されている。

各導電部の抵抗値を所定の値とするために、各導電部に用いる材料として、それぞれ異なる体積抵抗率を有する材料を使用することが好ましい。

第１導電部１３１の体積抵抗率は、第２導電部１３２と同じであってもよく、第３導電部１３３と同じであってもよい。第１導電部１３１の体積抵抗率は、第３導電部１３３の体積抵抗率よりも小さい（第３導電部１３３の体積抵抗率は、第１導電部１３１の体積抵抗率よりも大きい）ことが好ましい。

また、第２導電部１３２の体積抵抗率は、第３導電部１３３と同じであってもよいが、第３導電部１３３の体積抵抗率よりも小さいことが好ましい。

第１導電部１３１の体積抵抗率は、第３導電部１３３の体積抵抗率の０．０１倍以下であることが好ましく、０．０００１倍以下であることがより好ましい。第１導電部１３１の体積抵抗率を前記値にすることで第１領域ＡＲ１上での時定数τ１が第３導電部１３３の抵抗値で略決まるようになるため、板状試料Ｗの吸着を容易に調整することができる。

第２導電部１３２の体積抵抗率は第３導電部１３３の体積抵抗率の０．０１倍以下であることが好ましく、０．０００１倍以下であることがより好ましい。第２導電部１３２の体積抵抗率を前記値にすることで、第２領域ＡＲ２上の時定数τ２を第１領域ＡＲ１上の時定数τ１の０．１倍未満に制御しやすくなる。

第３導電部１３３の体積抵抗率は所望の時定数を得るために適宜選定することができるが、１０^４Ω・ｃｍ以上１０^１３Ω・ｃｍ未満であることが好ましく、１０^６Ω・ｃｍ以上１０^１１Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。第３導電部１３３の体積抵抗率を前記値にすることで第１領域ＡＲ１上の時定数τ１を所望の値に調整することが容易になる。

このような静電電極１３は、上述の導電性複合焼結体を構成するセラミックス粉末をスクリーン印刷で塗工した後、焼結させることで形成可能である。

また、第１導電部と第２導電部の体積抵抗率を作り分けるためには、それぞれの導電性複合焼結体に用いる材料や配合を変える方法や、ジョンセン・ラーベック力型静電チャックの誘電層材料の体積抵抗率を作り分けるための方法などを適宜使用することが出来る。

絶縁材層１４は、載置面１１ａの法線方向から見て、静電電極１３の周囲（外周）を取り囲む。絶縁材層１４は、腐食性ガス及び腐食ガスのプラズマから静電電極１３を保護する。さらに絶縁材層１４は、平面視における静電チャック部材１００の周縁部において、載置板１１及び支持板１２のそれぞれと接合し、一体化する。

絶縁材層１４は、載置板１１及び支持板１２を構成する材料と同一組成の絶縁材料、又は載置板１１及び支持板１２を構成する材料と主成分が同一の絶縁材料を材料とする。「主成分」とは、材料全体に対する含有率（体積割合）が６０％以上である成分のことを指す。

絶縁材層１４の体積抵抗率は１０^１３Ω・ｃｍ以上であることが好ましく、１０^１４Ω・ｃｍ以上であることがより好ましい。絶縁材層１４の体積抵抗率を前記値にすることで、絶縁層に流れる電荷を小さくすることが出来、電圧切った後の板状試料Ｗの脱離を容易にすることが出来、絶縁層の耐電圧を向上させることができる。

給電部１５は、静電電極１３に直流電圧を印加する。給電部１５は、支持板１２を貫通して設けられ、支持板１２と接合一体化している。また、給電部１５は、静電電極１３の第１導電部１３１に電気的に接続している。なお、「電気的に接続」とは、給電部１５と第１導電部１３１とが導通していることを指す。この意味において、給電部１５と第１導電部１３１とは直接接していてもよく、導電ペースト等の公知の導電材を挟持していてもよい。

給電部１５の形成材料は、特に制限されないが、熱膨張係数が支持板１２の形成材料の熱膨張係数、及び静電電極１３の形成材料の熱膨張係数に近似した材料が好ましい。このような材料として、例えば、支持板１２を構成する材料の主成分に炭化ケイ素、炭化ニオブ、炭化タンタル、炭化モリブデン、炭化タングステン、タングステン、タンタル、モリブデン等の導電性材料を複合化した導電性セラミック材料を挙げることができる。

なお、静電チャック部材１００は、静電チャック部材１００の内部又は支持板１２側の下面又は支持板１２の内部に、ヒータ電極を有してもよい。静電チャック部材１００においては、ヒータ電極に通電して加熱し、載置面の温度調節に利用することができる。

静電チャック部材１００について、さらに詳述する。
第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２の面積は静電電極の面積に対して板状試料Ｗの反りや静電チャックを使用する目的などに応じて任意に設定することができる。静電電極１３の面積に対する第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２それぞれの面積の割合を１％から９９％の範囲で設定することが好ましく、５％から９５％の範囲で設定することがより好ましい。
静電電極１３の面積に対する第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２それぞれの面積の割合を前記の範囲にすることで、板状試料Ｗを均一に吸着することができる。

第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２を合計した面積に対する第１領域ＡＲ１の面積の割合（以下、割合Ａ）は、１％以上９９％以下であることが好ましく、５％以上９５％以下であることがより好ましい。割合Ａを上述の範囲にすることで、各領域において板状試料Ｗを均一に吸着することができる。

第３領域ＡＲ３の面積は、後述する第３領域ＡＲ３の幅と第３領域ＡＲ３の位置により決まる。静電電極１３の面積に対する第３領域ＡＲ３の面積の割合（以下、割合Ｂ）は、０．１％以上５０％以下であることが好ましく、１％以上１０％以下であることがより好ましい。割合Ｂを上述の範囲にすることで、静電電極１３への電圧印加を終了後、板状試料Ｗの脱離を容易にすることが出来る。

また、第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２の形状は載置板１１と同心円状としてもよく、載置板１１内の特定の部位を取り囲む形状にしてもよく、特定の部位を覆う形状にしてもよい。

反りを有する板状試料Ｗ、すなわち板状試料Ｗが一方の主面側が凸状となるように湾曲している場合、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２の形状が載置板１１と同心円状であるとよい。この場合、板状試料Ｗを載置板１１側が凸となるように載置することで、同心円の中心から外側に向けて板状試料Ｗの反りを戻しながら、板状試料Ｗを吸着させることができる。

また、載置板１１に厚さ方向に貫通するガス穴などの貫通孔が設けられ、その上部の板状試料Ｗを確実に吸着させたい場合、貫通孔（特定の部位）を取り囲む位置に第２領域ＡＲ２を設けるとよい。このような構成とすると、貫通孔の上部の板状試料を確実に吸着させることができる。

また、「特定の部位」は上述の貫通孔に限らない。載置板１１に設けられている給電用端子など、電力印加時に吸着力が弱くなりやすい部位について、当該部位の上部の板状試料Ｗを確実に吸着させたい場合であっても同様に、当該部位（特定の部位）を取り囲む位置に第２領域ＡＲ２を設けるとよい。

第１領域ＡＲ１および第２領域ＡＲ２の幅は５ｍｍ以上であることが好ましく１０ｍｍ以上であることが好ましく３０ｍｍ以上であることが好ましい。第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２の幅が５ｍｍ以下であると、領域の幅が５ｍｍ以下の場所での吸着力が不足するためである。

第３領域ＡＲ３の幅は１ｍｍ以上であることが好ましく３ｍｍ以上であることが好ましく５ｍｍ以上であることが好ましい。第３領域ＡＲ３の幅を１ｍｍ以上とすることで、第３領域ＡＲ３の抵抗値を調整することが容易になる。

なお、各領域の「幅」とは、各領域の配列方向における長さを指す。静電チャック部材１００においては、第１領域ＡＲ１～第３領域ＡＲ３が同心円状に設けられていることから、各領域の幅とは、各領域についての載置板１１の径方向の長さを指す。

第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２は、給電部１５と、載置板１１（基体）に載置した板状試料Ｗとの間に電圧を印加した際に、載置板１１と、静電電極１３と、給電部１５と、載置板１１で吸着される板状試料Ｗと、で形成される回路における時定数τが異なっている。

ここで「時定数τ」とは、「載置面に載置した板状試料Ｗに、載置面に静電吸着するための電荷が蓄積されるまでの時間」であり、具体的には、板状試料Ｗに蓄積される電荷の最大値に対して、６３％蓄積されるまでの時間を指す。

時定数τは、静電電極１３、載置板１１、板状試料Ｗで構成される回路に含まれる、コンデンサの容量Ｃと、抵抗Ｒとの関数で表される。また、コンデンサの容量Ｃは、載置板１１の誘電率εと載置板１１の厚さｄと、静電電極の面積Ｓとの関数である。抵抗Ｒは、静電電極１３の体積抵抗率、静電電極１３の形状および配置により定まる値である。抵抗Ｒは、静電電極１３の通電方向と直交する断面の面積、および静電電極１３の通電方向の長さの関数である。そのため、時定数τは、全体として抵抗Ｒ、載置板１１の厚さｄ、静電電極の面積Ｓ、静電電極１３の体積抵抗率、静電電極の断面積、長さおよび配置からなる関数である。

静電電極１３の「配置」には、給電端子と静電電極１３との間の導電経路の距離が挙げられる。例えば、各領域が同心円状に配置されている場合、給電端子が各領域の中心位置に配置されている構成と、給電端子が各領域の中心位置から偏心している構成とでは、時定数が異なる。また、静電電極１３が無い位置において静電チャック部材１００に貫通孔が開いている場合、給電端子と静電電極１３との間の導電経路の距離が異なり、時定数が異なることがある。

第１領域ＡＲ１の時定数τ１は、１ミリ秒以上６０秒以下に設定されている。
また、第２領域ＡＲ２の時定数τ２は、時定数τ１の０．１倍未満に設定されている。

時定数τ１及び時定数τ２が上記関係を満たせば、第１領域ＡＲ１上の板状試料Ｗに吸着力が大きくなる前に第２領域ＡＲ２上の板状試料Ｗに十分な吸着力を発生させることができる。そのため、板状試料Ｗが反っていて、吸着前には板状試料Ｗと第２領域ＡＲ２上面との間に空間がある場合であっても、第２領域ＡＲ２上の板状試料Ｗが十分に吸着した後に第１領域ＡＲ１上の板状試料Ｗを吸着することができる。

時定数τ１は、１０ミリ秒以上が好ましく、５０ミリ秒以上がより好ましく、１００ミリ秒以上がさらに好ましく、３００ミリ秒以上がよりさらに好ましい。第１領域ＡＲ１の時定数τ１が第１領域ＡＲ１の内部において一定とならない場合は、第１領域ＡＲ１内の時定数の最小値が上述の範囲に含まれることが好ましい。

時定数τ１は、６０秒以下が好ましく、１０秒以下がさらに好ましく、１秒以下がよりさらに好ましい。第１領域ＡＲ１の時定数が領域の面内において一定とならない場合は領域内の時定数の最大値が前記の範囲に入っていることが好ましい。時定数τ１の上限値が上記値であれば、静電電極１３への印加を止めた後に吸着力が消失するまでの時間が短く好ましい。

第２領域ＡＲ２の時定数τ２は、時定数τ１の０．０１倍未満に設定されることが好ましい。第２領域ＡＲ２の時定数τ２が第２領域ＡＲ２の内部において一定とならない場合は、第２領域ＡＲ２内の時定数の最大値が上述の範囲に含まれることが好ましい。

第３領域ＡＲ３の時定数は、第１領域ＡＲ１と第２領域ＡＲ２の間の値となる。第３領域内を細分化して細分化した領域毎に時定数を測定した場合では連続的に変化した値となる。

時定数τ１、τ２は、第１領域ＡＲ１、第２領域ＡＲ２と同じ平面視形状を有する時定数測定用の板状試料を用い、時定数測定用の板状試料を載置板１１に載置し、電圧を印加して板状試料に電荷が蓄積される時間を測定することで求めることができる。

測定においては、電圧を印加するための電源には内部抵抗値が第２導電部１３２の抵抗値よりも十分に小さいものを用いる。測定に使用する電源の内部抵抗値は、第２導電部１３２の内部抵抗値の０．０１倍よりも小さい抵抗値であることが好ましい。

時定数特定用の板状試料には、厚さ方向の抵抗値が第１導電部１３１の抵抗値及び測定に用いる電源の内部抵抗値よりも小さいものを用いる。

電流値から電荷が蓄積される量を換算して時定数を求める場合は、電源に給電部と分割された板状試料Ｗ全てを接続し、電圧を印加して各領域上の板状試料Ｗに流れる電流値を測定する。時定数を求める板状試料Ｗに電圧を印加してから電荷が６３％蓄積されるまでの時間が時定数として求まる。

また、板状試料Ｗに作用する吸着力を測定し、吸着力から時定数を測定することもできる。吸着力は板状試料Ｗに蓄積される電荷の二乗に比例するため、電圧を印加してから吸着力が４０％に到達する時間が時定数として求まる。

また、載置板１１を挟み前記分割された板状試料Ｗと静電電極１３との間で構成されるコンデンサおよび第１導電部１３１、第２導電部１３２、給電部１５とで構成される抵抗とで形成されるＲＣ回路の等価回路から近似して計算することでも求めることが出来る。
計算には回路シミュレーターなどのシミュレーションソフトなどを用いることもできる。

簡易的には、以下の式（ａ）～（ｃ）を全て満たせば、時定数τ１及び時定数τ２が上記関係を満たすこととなる。そのため、下記式（ａ）～（ｃ）を満たす積載板は、本実施形態の積載板であると確認できる。
（Ｒ１_ｍａｘ＋Ｒ２_ｍａｘ＋Ｒ３_ｍａｘ）×（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）≦６０秒 …（ａ）
Ｒ３_ｍｉｎ×Ｃ１≧１ミリ秒 …（ｂ）
Ｒ２_ｍａｘ×（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）≦０．１×Ｒ３_ｍｉｎ×Ｃ１ …（ｃ）

式（ａ）～（ｃ）に示す各文字は、以下の値を示す。
Ｒ１_ｍａｘ：第１導電部１３１内の任意の２点間で測定して得られる抵抗値のうち、最も大きい抵抗値（単位：Ω）
Ｒ２_ｍａｘ：給電部１５と第２導電部１３２内の任意の点の間で測定して得られる抵抗値のうち、最も大きい抵抗値（単位：Ω）
Ｒ３_ｍａｘ：第３導電部１３３内の任意の２点間で測定して得られる抵抗値のうち、最も大きい抵抗値（単位：Ω）
Ｒ３_ｍｉｎ：第３導電部１３３と第１導電部１３１の境界と、第３導電部１３３と第２導電部１３２の境界との間の抵抗値（単位：Ω）
Ｃ１：第１領域ＡＲ１において導電部と載置板１１との間に形成されるコンデンサの静電容量（単位：Ｆ）
Ｃ２：第２領域ＡＲ２において導電部と載置板１１との間に形成されるコンデンサの静電容量（単位：Ｆ）
Ｃ３：第３領域ＡＲ３において導電部と載置板１１との間に形成されるコンデンサの静電容量（単位：Ｆ）

Ｒ１_ｍａｘは、第１導電部１３１内の任意の２点間で測定して得られる抵抗値のうち、最も大きい抵抗値である。そのため、Ｒ１_ｍａｘは、等価回路における第１導電部の抵抗値Ｒ１の値を厳密に計算して求めた場合よりも大きい値となる。
Ｒ２_ｍａｘは、給電部１５と第２導電部１３２内の任意の点の間で測定して得られる抵抗値のうち、最も大きい抵抗値である。そのため、Ｒ２_ｍａｘは、等価回路における第２導電部の抵抗値Ｒ２の値を厳密に計算して求めた場合よりも大きい値となる。
Ｒ３_ｍａｘは、第３導電部１３３内の任意の２点間で測定して得られる抵抗値のうち、最も大きい抵抗値であるの。そのため、Ｒ３_ｍａｘは、で等価回路における第３導電部の抵抗値Ｒ３の値を厳密に計算して求めた場合よりも大きい値となる。
Ｒ３_ｍｉｎは、第３導電部１３３と第１導電部１３１の境界と、第３導電部１３３と第２導電部１３２の境界との間の抵抗値である。そのため、Ｒ３_ｍｉｎは、等価回路における第３導電部の抵抗値Ｒ３の値を厳密に計算して求めた場合と同じ値または小さい値となる。

なお、シミュレーションソフトを用いた計算など、上記式（ａ）～（ｃ）よりも厳密な計算を行った場合、上記式（ａ）～（ｃ）を満たさない積載板であっても本実施形態の積載板であると確認できる。

以下、第３導電部の抵抗値Ｒ３が、第１導電部の抵抗値Ｒ１および第２導電部の抵抗値Ｒ２に比べて十分に大きい場合の計算例を以下に示す。なお、抵抗値Ｒ３が抵抗値Ｒ１および抵抗値Ｒ２の抵抗値の１００倍以上であれば、抵抗値Ｒ３は抵抗値Ｒ１および抵抗値Ｒ２に比べて十分に大きいとみなすことができる。

図３は、板状試料Ｗを載置面１１ａに載置したときの静電チャック部材１００を示す等価回路である。

図３（ａ）の等価回路は、各領域に対応するコンデンサの電荷が、各領域下部の導電層全てを経由してからコンデンサへ流れると仮定した等価回路である。この等価回路では、最も電荷の蓄積に時間がかかる場合を想定した計算ができ、実際の時定数はこの等価回路より求まる値よりも小さくなる。

図３（ｂ）の等価回路は、各領域に対応するコンデンサの電荷が、各領域下部の導電層を経由することなくコンデンサへ流れると仮定した等価回路である。この等価回路では、最も電荷の蓄積に時間が早い場合を想定した計算ができ、実際の時定数はこの等価回路より求まる値よりも大きくなる。

図３（ａ）、図３（ｂ）両方の等価回路を考えることで時定数の範囲が求まる。作製したい時定数の範囲に作製したい時定数が入るように導電部の抵抗値などを調整すれば、実際の時定数の値も作製したい時定数となる。具体的な時定数の設定方法は後述する。

図３に示すように、載置面１１ａに板状試料Ｗを載置した静電チャック部材１００では、載置板（基体）１１と、静電電極１３と、載置面１１ａに載置した板状試料ＷとでＲＣ回路を形成する。電源Ｖから静電電極１３に印加することとする。

等価回路において、静電電極１３と板状試料Ｗとはコンデンサを構成する。詳しくは板状試料Ｗのうち、第１導電部１３１を板状試料Ｗへ正射影した領域を試料Ｗ１とすると、試料Ｗ１と第１導電部１３１とは、載置板１１を挟んでコンデンサＣ１を構成する。

コンデンサＣ１の静電容量はＬＣＲメーターやインピーダンスアナライザで測定することもでき、基板に使用する材料や形状から計算して求めることもできる。コンデンサＣ１の静電容量は、載置板１１の誘電率、載置板１１の厚さ、第１導電部１３１及び試料Ｗ１の面積の関数となる。

同様に、板状試料Ｗのうち第２導電部１３２を板状試料Ｗへ正射影した領域である試料Ｗ２と、第２導電部１３２とは、載置板１１を挟んでコンデンサＣ２を構成する。
板状試料Ｗのうち第３導電部１３３を板状試料Ｗへ正射影した領域である試料Ｗ３と、第３導電部１３３とは、載置板１１を挟んでコンデンサＣ３を構成する。
コンデンサＣ２およびコンデンサＣ３の静電容量も上記コンデンサＣ１の静電容量と同様に測定又は計算で求めることが出来る。

また、等価回路において、第１導電部１３１の抵抗をＲ１、第２導電部１３２の抵抗をＲ２、第３導電部１３３の抵抗をＲ３とする。
抵抗Ｒ２の抵抗値は給電部の外周部から第２導電部１３２と第３導電部１３３の境界までの抵抗値となる。
抵抗Ｒ３の抵抗値は第１導電部１３１と第３導電部１３３の境界から第２導電部１３２から第３導電部１３３の境界までの抵抗値となる。
抵抗Ｒ１の抵抗値は第１導電部１３１と第３導電部１３３の境界から第１導電部１３１と絶縁材層１４の境界までの抵抗値となる。

時定数はこれらの静電容量と抵抗値から決まる値であるため、載置板１１の誘電率、載置板１１の厚さ、第１導電部および第２導電部の体積抵抗率と厚さおよび各部位の形状、配置を調整することで制御可能である。

静電チャック部材１００においては、第１導電部１３１、第２導電部１３２、第３導電部１３３の各面積と、各体積抵抗率とを調整することで、時定数を所望の値に制御している。

具体的には、例えば次のように計算する。

まず、時定数τ１の値が６０秒以下となるようにするための、回路内のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３および抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３の値を求める。

図３（ａ）の等価回路図において、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される時定数τ１_Ａを計算する。抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１および抵抗Ｒ３に比べて十分に大きければ、計算上、抵抗Ｒ１、Ｒ３を捨象して考えることができる。時定数τ１_Ａは抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１，Ｃ３の各値から求まる。

実際に第１領域ＡＲ１の回路に電荷が蓄積される時定数τ１は時定数τ１_Ａよりも小さくなる。すなわち、時定数τ１と時定数τ１_Ａとは下記式（１）の関係を満たす。式（１）中、Ｒ３は抵抗Ｒ３の値、Ｃ１，Ｃ３はコンデンサＣ１，Ｃ３の各値を示す。
τ１＜τ１_Ａ≒Ｒ３×（Ｃ１＋Ｃ３） …（１）

そのため、コンデンサＣ１、Ｃ３の容量の和と抵抗Ｒ３の積を６０秒以下にすれば、時定数τ１の値が６０秒以下となる。

次に、時定数τ１の値が１ミリ秒以上となるようにするための回路内のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３および抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３の値を求める。

図３（ｂ）の等価回路図において、コンデンサＣ１に電荷が蓄積される時定数τ１_Ｂを計算する。抵抗Ｒ２が抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ３に比べて十分に大きければ、計算上、抵抗Ｒ１及び抵抗Ｒ３を捨象して考えることができる。そのため、時定数τ１_Ｂは抵抗Ｒ３、コンデンサＣ１の各値から求まる。

実際に第１領域ＡＲ１の回路に電荷が蓄積される時定数τ１はτ１_Ｂよりも大きくなる。すなわち、時定数τ１と時定数τ１_Ｂとは下記式（２）の関係を満たす。式（２）中、Ｒ３は抵抗Ｒ３の値、Ｃ１はコンデンサＣ１の値を示す。
τ１＞τ１_Ｂ≒Ｒ３×Ｃ１ …（２）

そのため、コンデンサＣ１の容量と抵抗Ｒ３の積を１ミリ秒以上にすれば、時定数τ１の値が１ミリ秒以上となる。

次に、時定数τ２が時定数τ１の０．１倍よりも小さい値となるようにするための回路内のコンデンサＣ１，Ｃ２，Ｃ３および抵抗Ｒ１、Ｒ２，Ｒ３の値を求める。

図３（ａ）の等価回路図において、コンデンサＣ２に電荷が蓄積される時定数τ２_Ａを計算する。
抵抗Ｒ３が抵抗Ｒ１に比べて十分に大きければ、コンデンサＣ２へ電荷が蓄積されるために流れる電流は、抵抗Ｒ３を流れる電流に比べて十分に大きくなる。そのため、時定数τ２_Ａは抵抗Ｒ２、コンデンサＣ２から求まる。実際に第２領域ＡＲ２の回路に電荷が蓄積される時定数τ２は時定数τ２_Ａよりも小さくなる。すなわち、時定数τ２と時定数τ２_Ａとは下記式（３）の関係を満たす。式（３）中、Ｒ２は抵抗Ｒ２の値、Ｃ２はコンデンサＣ２の値を示す。
τ２＜τ２_Ａ≒Ｒ２×Ｃ２ …（３）

そのため、時定数τ２を時定数τ１の０．１倍よりも小さい値となるようにするためには、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ２の容量の積を、抵抗Ｒ２とコンデンサＣ３の容量の積の０．１倍よりも小さい値にすればよいことが求まる。

すなわち、抵抗Ｒ３の値が抵抗Ｒ１の値および抵抗Ｒ２の値に比べて十分に大きい場合、以下の式（ａ１）～（ｃ１）を満たす積載板は、本実施形態の積載板であるとみなすことができる。式（ａ１）～（ｃ１）は、上述の式（ａ）～（ｃ）を各値の条件に則して変形させたものである。
なお、抵抗Ｒ３の値が抵抗Ｒ１の値および抵抗Ｒ２の値の抵抗値の１００倍以上であれば、抵抗値Ｒ３は抵抗値Ｒ１および抵抗値Ｒ２に比べて十分に大きいとみなすことができる。
Ｒ３×（Ｃ１＋Ｃ３）≦６０秒 …（ａ１）
Ｒ３×Ｃ１ ≧１ミリ秒 …（ｂ１）
Ｒ２×Ｃ２ ≦０．１×Ｒ３×Ｃ１ …（ｃ１）

上述の式（ａ）～（ｃ）と、式（ａ１）～（ｃ１）とを比べると
Ｒ３×（Ｃ１＋Ｃ３）≦（Ｒ１_ｍａｘ＋Ｒ２_ｍａｘ＋Ｒ３_ｍａｘ）×（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）
Ｒ３×Ｃ１ ≧Ｒ３_ｍｉｎ×Ｃ１
Ｒ２×Ｃ２ ≦Ｒ２_ｍａｘ×（Ｃ１＋Ｃ２＋Ｃ３）
０．１×Ｒ３_ｍｉｎ×Ｃ１≦０．１×Ｒ３×Ｃ１
である。そのため、式（ａ）～（ｃ）の条件を満たせば、式（ａ１）～（ｃ１）の条件も満たすことがわかる。

静電チャック部材１００においては、静電電極１３（第１導電部１３１、第２導電部１３２及び第３導電部１３３）の抵抗を制御することで、上述の関係を満たす時定数を実現している。

具体的な設計例として以下のような静電チャック部材を作ることが出来る。
「設計例」
積載板 比誘電率ε_ｒ：１０、厚さｄ_１：０．３ｍｍ
第２導電部 半径ｒ_１：２００ｍｍ、体積抵抗率ρ_１：５×１０^－３Ω・ｃｍ
第３導電部 半径ｒ_２：２１０ｍｍ、体積抵抗率ρ_２：１×１０^８Ω・ｃｍ
第１導電部 半径ｒ_３：３００ｍｍ、体積抵抗率ρ_３：５×１０^－３Ω・ｃｍ
導電層の厚さｄ_２：１００μｍ
給電部半径ｒ_０：５ｍｍ

なお、上述の各導電部の半径は、静電電極１３の中心から各導電部の外周までの半径を指す。

上記の静電チャックの物性値から計算すると、以下のように計算される。
τ１_Ｂ＝Ｒ３×Ｃ１＝ ７．８×１０^７Ω×１１ｎＦ ＝ ０．８３秒
τ１_Ａ＝Ｒ３×（Ｃ１＋Ｃ３）＝７．８×１０^７Ω×（１１ｎＦ＋０．９５ｎＦ）
＝０．９３秒
τ２_Ａ＝Ｒ２×Ｃ２＝０．２４Ω×９．３ｎＦ＝２．２ナノ秒

上記計算結果から、上記設計例の静電チャック部材は、時定数τ１が１ミリ秒以上６０秒以下であり、時定数τ２が時定数τ１の０．１倍より小さいことがわかる。
このような計算を体積抵抗率や誘電率、電極の形状などを変えて計算することで吸着させる板状試料Ｗや装置の目的に合わせた設計を行うことが出来る。

このような静電チャック部材１００において、静電電極１３に印加すると、各時定数の差に起因して、静電電極１３と板状試料Ｗとの間に生じるクーロン力が載置面の中央部から周縁部に向けて広がる。これにより、第２領域ＡＲ２は、第１領域ＡＲ１よりも早く板状試料Ｗを吸着する。言い換えると、静電チャック部材１００では、載置面１１ａに板状試料Ｗを載置し静電電極１３に印加したとき、まず第２領域ＡＲ２において板状試料Ｗを吸着し、次いで第３領域ＡＲ３において板状試料Ｗを吸着する。さらに、第１領域ＡＲ１では、第３領域ＡＲ３とほぼ同時、または第３領域ＡＲ３から遅れて板状試料Ｗを吸着する。

例えば、静電チャック部材１００と異なり、静電電極が第１導電部と同程度の体積抵抗率である単一材料で形成され一様な抵抗値を有する場合、静電電極に印加すると、静電チャック部材は載置面の全面に一斉にクーロン力を生じ、板状試料Ｗの全面を一斉に吸着する。そのため、このような静電チャック部材が歪みを有する板状試料Ｗを吸着保持する場合、静電チャック部材は、板状試料Ｗの歪みを保持したまま載置面に吸着することとなる。

対して、静電チャック部材１００は、第２領域ＡＲ２において板状試料Ｗを吸着し、その後周囲に吸着箇所を広げていくことから、板状試料Ｗが歪みを有する場合にも歪みを伸ばしながら吸着することが可能となる。また、吸着する際の板状試料Ｗと積載面との擦れを減らすことが出来るため、パーティクルの発生を減らすことが出来る。

また、静電電極が複数の電極で構成され、複数の電極をそれぞれ制御してクーロン力を発生させるタイミングを調整する構成の静電チャック部材の場合、複数の電極間で電気的な影響が生じないよう、電極間は絶縁されている。その場合、電極間の領域と重なる載置面ではクーロン力が発生せず、板状試料Ｗを吸着できない。

対して、静電チャック部材１００では、第３領域ＡＲ３においてもクーロン力が生じ、好適に板状試料Ｗを吸着可能である。

以上のような構成の静電チャック部材１００によれば、良好な板状試料Ｗの吸着を実現可能な新規な静電チャック部材となる。

なお、本実施形態においては、静電電極１３が第３導電部１３３を有し、第３領域ＡＲ３が設定されていることとしたが、第２導電部の抵抗値は第１導電部の抵抗値よりも小さくし、第３領域ＡＲ３を設定しなくてもよい。この場合、第１領域ＡＲ１は、静電電極１３における第２導電部１３２と第３導電部１３３とをあわせた領域とすることができる。

このような構成の静電電極を有する静電チャック部材であっても、静電電極に印加したとき、まず第２領域ＡＲ２において板状試料Ｗを吸着し、次いで第１領域ＡＲ１において板状試料Ｗを吸着する。そのため、このような静電チャック部材は、例えば中央が下に凸となる反りや歪みを有する板状試料Ｗを良好に吸着保持することができる。

これらの効果は、静電チャック部材１００に接続される電源の回路、電源の制御などを複雑にすることなく、従来の静電チャックと同様の電源を使っても得ることが出来る。そのため、従来の静電チャック装置が用いられる半導体製造装置から、本実施形態の静電チャック部材を備える静電チャック装置に置き換えるだけで、上記効果を有する半導体製造装置とすることができる。

また、本実施形態においては、給電部１５が第２導電部１３２に接続されることとしたが、これに限らない。給電部１５は、第２導電部１３２に接続される構成とすることもできる。給電部１５が静電電極１３の中心部に接続する構成としたが、これに限らない。給電部１５は、静電電極１３の外周部に接続される構成とすることもできる。

このような静電チャック部材においては、図１において、第２導電部の位置が第１導電部、第２領域ＡＲ２の位置が第１領域ＡＲ１、第１導電部の位置が第２導電部、第１領域ＡＲ１の位置が第２領域ＡＲ２となり、給電部１５は静電電極の外周部に位置する第２導電部１３２に接続される。

なお、この場合、図３を用いて説明した計算に用いる第１導電部の抵抗値Ｒ１は、第１導電部と第３導電部の境界と、第１導電部の中心との間の抵抗値となる。第２導電部１３２と重なる領域が第１領域ＡＲ１、第１導電部１３１と重なる領域が第２領域ＡＲ２、第３導電部１３３と重なる領域が第３領域ＡＲ３である。

第１領域ＡＲ１は、載置板１１と、静電電極１３と、載置面１１ａに載置した板状試料Ｗとで形成されるＲＣ回路の時定数τ１が、１ミリ秒以上６０秒以下に設定されている。

また、第２領域ＡＲ２は、載置板１１と、静電電極１３と、載置面１１ａに載置した板状試料Ｗとで形成されるＲＣ回路の時定数τ２が、時定数τ１の０．１倍未満に設定されている。

このような構成の静電チャック部材の静電電極に印加すると、各時定数の差に起因して、静電電極１３と板状試料Ｗとの間に生じるクーロン力が載置面の周縁部から中央部に向けて広がる。これにより、まず載置面の外周部に設けられた第２導電部（第２領域ＡＲ２）において板状試料Ｗを吸着し、次いで第３領域ＡＲ３において板状試料Ｗを吸着する。さらに、第１領域ＡＲ１では、第３領域ＡＲ３とほぼ同時、または第３領域ＡＲ３から遅れて板状試料Ｗを吸着する。

このような静電チャック部材は、例えば中央が上に凸となる反りや歪みを有する板状試料Ｗを良好に吸着保持することができる。

さらに、突起部１１ｂの間にヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスを流動させる場合、板状試料Ｗの外周部を先に吸着させることで、冷却ガスの漏出量を減らすことができる。

また、本実施形態においては第２導電部１３２に給電部１５を接続することとしたが、第１導電部１３１に電気的に接続する端子をさらに設けてもよい。第１導電部１３１に接続する端子は、放電時の導通経路として用いることができる。

また、第１導電部１３１に接続する端子は、上述した発明の効果を損なわない範囲で給電に用いてもよい。この場合、処理をする板状試料Ｗの形状により、第２導電部１３２に接続した給電部１５と第１導電部１３１に接続する端子のどちらから給電するかを使い分けてもよい。

［第２実施形態］
図４，５は、本発明の第２実施形態に係る静電チャック部材１１０の説明図である。以下の実施形態の説明において、既出の構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図４は、本実施形態の静電チャック部材１１０を示す概略斜視図であり、図１に対応する図である。図５は、図４の線分Ｖ－Ｖにおける矢視断面図であり、図２に対応する図である。

図４，５に示すように、静電チャック部材１１０は、載置板１１と、支持板１２と、載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電電極２３と、絶縁材層１４と、給電部１５とを有している。静電チャック部材１１０は、平面視で矩形の部材である。

静電電極２３は、第１導電部２３１、第２導電部２３２、第３導電部２３３、第４導電部２３４及び第５導電部２３５を有する。第１導電部２３１、第２導電部２３２、第３導電部２３３、第４導電部２３４及び第５導電部２３５、平面視でそれぞれ同方向に延在する帯状又は矩形に形成されている。

静電電極２３を構成する導電部は、静電チャック部材１１０の長辺に沿って、第２導電部２３２、第５導電部２３５、第４導電部２３４、第３導電部２３３、第１導電部２３１の順に配列している。

第２導電部２３２は、第５導電部２３５よりも小さい体積抵抗率を有する。すなわち、第５導電部２３５の体積抵抗率は、第２導電部２３２の体積抵抗率よりも大きい。
第４導電部２３４の体積抵抗率は、第５導電部２３５の体積抵抗率よりも小さい。
第３導電部２３３の体積抵抗率は、第４導電部２３４の体積抵抗率よりも大きい。
第１導電部２３１の体積抵抗率は、第３導電部２３３の体積抵抗率よりも小さい。
なお、第４領域ＡＲ４と第１領域ＡＲ１の時定数の差を大きくするためには、第３導電部２３３の体積抵抗率は第５導電部２３５の体積抵抗率よりも大きくすることが好ましい。

本実施形態においては、第１導電部２３１、第２導電部２３２及び第４導電部２３４は、体積抵抗率が等しく、第５導電部２３５の体積抵抗率は第３導電部２３３の体積抵抗率よりも小さいものとする。

また、第１導電部２３１及び第２導電部２３２の平面視面積は等しく、第３導電部２３３及び第５導電部２３５の平面視面積は等しいものとする。

このような静電電極２３は、上述の導電性複合焼結体を構成するセラミックス粉末をスクリーン印刷で塗工した後、焼結させることで形成可能である。

絶縁材層１４は、平面視で静電電極２３の周囲（外周）を取り囲む。
給電部１５は、静電電極２３の第２導電部２３２に電気的に接続している。

このような静電チャック部材１１０においては板状試料Ｗを吸着させる際に、最後に吸着される領域が第１導電部２３１と重なる第１領域ＡＲ１であり、最初に吸着させる領域が第２導電部２３２と重なる領域が第２領域ＡＲ２である。第１領域ＡＲ１と隣り合い、第３導電部２３３と重なる領域が第３領域ＡＲ３であり、第４導電部２３４と重なる領域が第４領域ＡＲ４、第５導電部２３５と重なる領域が第５領域ＡＲ５、である。

第１領域ＡＲ１は、載置板１１と、静電電極２３と、載置面１１ａに載置した板状試料Ｗとで形成されるＲＣ回路の時定数τ１が、１ミリ秒以上６０秒以下に設定されている。

また、第２領域ＡＲ２は、載置板１１と、静電電極２３と、載置面１１ａに載置した板状試料Ｗとで形成されるＲＣ回路の時定数τ２が、時定数τ１の０．１倍未満に設定されている。

第３領域ＡＲ３，第４領域ＡＲ４、第５領域ＡＲ５の時定数は第１領域ＡＲ１の時定数τ１と第２領域ＡＲ２の時定数τ２の間の値になる。

静電チャック部材１１０の載置面に板状試料Ｗを載置し、静電電極２３に印加すると、各時定数の差に起因して、静電電極２３と板状試料Ｗとの間に生じるクーロン力が第２領域ＡＲ２から第１領域ＡＲ１に向けて広がる。これにより、まず第２導電部２３２（第２領域ＡＲ２）において板状試料Ｗを吸着し、次いで第５領域ＡＲ５において板状試料Ｗを吸着する。さらに、第４領域ＡＲ４で、第５領域ＡＲ５とほぼ同時、または第５領域ＡＲ５から遅れて板状試料Ｗを吸着する。

さらに、第４領域ＡＲ４と第１領域ＡＲ１との間においては、まず第４領域ＡＲ４において板状試料Ｗを吸着し、次いで第３領域ＡＲ３および第１領域ＡＲ１において板状試料Ｗを吸着するという吸着タイミングの差が生じる。第１領域ＡＲ１では、第３領域ＡＲ３とほぼ同時、または第３領域ＡＲ３から遅れて板状試料Ｗを吸着する。

そのため、静電チャック部材１１０は、例えば上に凸となる反りや歪みを有する板状試料Ｗを良好に吸着保持することができる。また、順に吸着させる領域を細かく分割しているため、液晶用ガラスのような大型の板状試料Ｗや、樹脂製のフィルムなど剛性の低い板状試料Ｗにおいても良好に吸着保持することができる。

以上のような構成の静電チャック部材１１０によっても、良好な板状試料Ｗの吸着を実現可能な新規な静電チャック部材となる。

［第３実施形態］
図６は、本発明の第３実施形態に係る静電チャック部材１２０を示す概略断面図であり、図２に対応する図である。

図６に示すように、静電チャック部材１２０は、載置板１１と、支持板１２と、載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電電極３３と、絶縁材層１４と、給電部２５を有している。

静電電極３３は、第１導電部３３１及び第２導電部３３２を有する。第１導電部３３１は、第２導電部３３２よりも大きい体積抵抗率の材料で構成される。第１導電部３３１の材料は、上述の第３導電部１３３と同様の材料を用いることができる。第２導電部３３２の材料は、上述の第２導電部１３２と同様の材料を用いることができる。また、第１導電部３３１及び第２導電部３３２は、同じ厚さである。

給電部２５は、給電用電極２５１と給電端子２５２とを有する。

給電用電極２５１は、静電電極３３と平面的に重なり、静電電極３３の下面に接する。給電用電極２５１は、少なくとも第１導電部３３１及び第２導電部３３２と電気的に接続されている。

給電端子２５２は、給電用電極２５１の下面に接続されている。

給電用電極２５１及び給電端子２５２は、上述の給電部１５と同じ材料を用いて形成できる。また、給電用電極２５１は第２導電部と同じ材料を用いてもよい。

このような静電チャック部材１２０においては、第２導電部３３２と重なる領域が第２領域ＡＲ２、第１導電部３３１と重なる領域が第１領域ＡＲ１である。

第１領域ＡＲ１は、上述の時定数τ１が、１ミリ秒以上６０秒以下に設定されている。時定数τ１は、第２導電部３３２と板状試料Ｗと載置板１１とで構成されるコンデンサの容量と、第２導電部３３２の厚さ方向の抵抗値との積である。

また、第２領域ＡＲ２は、上述の時定数τ２が、時定数τ１の０．１倍未満に設定されている。時定数τ２は、第１導電部３３１と板状試料Ｗと載置板１１とで構成されるコンデンサの容量と、第１導電部３３１の厚さ方向の抵抗値との積である。

静電チャック部材１２０の載置面に板状試料Ｗを載置し、静電電極３３に印加すると、静電電極３３の下面から一斉に電荷が注入される。その際、第１領域ＡＲ１及び第２領域ＡＲ２においては、時定数の差に起因して、第２領域ＡＲ２にクーロン力が生じた後、第１領域ＡＲ１にクーロン力が生じる。

そのため、静電チャック部材１２０は、例えば上に凸となる反りや歪みを有する板状試料Ｗを良好に吸着保持することができる。

また、静電チャック部材１２０では、静電電極３３に対する給電の経路が下面からのみであるため、静電電極３３の面内において第２導電部３３２の配置の自由度が高く、時定数の設定が容易となる。

以上のような構成の静電チャック部材１２０によっても、良好な板状試料Ｗの吸着を実現可能な新規な静電チャック部材となる。

なお、本実施形態の静電チャック部材１２０においては、静電電極３３が第１導電部３３１と第２導電部３３２とに明確に分かれていたが、これに限らない。例えば、静電電極として、静電電極の体積抵抗率が、給電部との接続箇所から平面視で遠ざかる方向に漸増する（体積抵抗率がグラデーションを有する）構成としても、上述の静電チャック部材１２０と同様に、良好な板状試料Ｗの吸着を実現可能な新規な静電チャック部材となる。

［静電チャック装置］
以下、図７を参照しながら、上述の静電チャック部材を有する静電チャック装置について説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせてある。

図７は、本実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。本実施形態の静電チャック装置１は、一主面（上面）側を載置面とした平面視円板状の静電チャック部２と、この静電チャック部２の下方に設けられて静電チャック部２を所望の温度に調整する厚みのある平面視円板状のベース部３と、を備えている。また、静電チャック部２とベース部３とは、静電チャック部２とベース部３の間に設けられた接着剤層８を介して接着されている。
以下、順に説明する。

（静電チャック部）
静電チャック部２は、上述した静電チャック部材を採用することができる。

（温度調節用ベース部）
ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整する機能を有する。以下、ベース部３を単に「ベース部３」と称する。

ベース部３は、平面視円板状の部材である。ベース部３は、例えば、内部に冷媒を循環させる流路３Ａが形成された液冷ベースを好適に用いることができる。

ベース部３の材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、又はこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はない。ベース部３の材料としては、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が好適に用いられる。ベース部３の表面のうち、少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、アルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。

ベース部３の上面側には、接着層６を介して絶縁板７が接着されている。
接着層６はポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性、及び、絶縁性を有するシート状又はフィルム状の接着性樹脂からなる。接着層は例えば厚み５～１００μｍ程度に形成される。

絶縁板７は、ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、アクリル樹脂などの耐熱性を有する樹脂を材料として用いる。絶縁板７は、薄板、シート又はフィルムのいずれの形態も採用可能である。

なお、絶縁板７は、樹脂シートに代え、絶縁性のセラミック板でもよく、またアルミナ等の絶縁性を有する溶射膜でもよい。

接着剤層８は、耐熱性および絶縁性を有する樹脂を形成材料とすることができる。接着剤層８の形成材料としては、ポリイミド樹脂、シリコン樹脂、エポキシ樹脂などを挙げることができる。

（フォーカスリング）
フォーカスリング１０は、ベース部３の周縁部に載置される平面視円環状の部材である。フォーカスリング１０は、例えば、載置面に載置されるウエハと同等の電気伝導性を有する材料を形成材料とする。静電チャック装置１は、フォーカスリング１０を有することにより、ウエハの中央部と周縁部とでプラズマ処理の差や偏りを低減できる。
なお、静電チャック装置１は、フォーカスリング１０を有さない構成であってもよい。

（その他の部材）
給電部１５は、ベース部３、接着剤層８、支持板１２を厚み方向に貫通する貫通孔１６の内部に挿入されている。給電部１５の外周側には、絶縁性を有する碍子１５ａが設けられ、この碍子１５ａにより金属製のベース部３に対し給電部１５が絶縁されている。

図では、給電部１５を一体の部材として示しているが、複数の部材が電気的に接続して給電部１５を構成していてもよい。給電部１５は、熱膨張係数が互いに異なるベース部３及び支持板１２に挿入されているため、例えば、ベース部３及び支持板１２に挿入されている部分について、それぞれ異なる材料で構成することとするとよい。

給電部１５のうち、ベース部３に挿入されている部分は、例えば、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料からなる。

これら２つの部材は、柔軟性と耐電性を有するシリコン系の導電性接着剤で接続するとよい。

静電チャック部２の下面側には、ヒータエレメント５が設けられている。ヒータエレメント５は、一例として、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ程度の一定の厚みを有する非磁性金属薄板を材料とする。非磁性金属薄板としては、例えばチタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板が挙げられる。

ヒータエレメント５は、厚みの均一な耐熱性及び絶縁性を有するシート状又はフィルム状のシリコン樹脂又はアクリル樹脂からなる接着層４により支持板１２の底面に接着・固定されている。

ヒータエレメント５には、ヒータエレメント５に給電するための給電用端子１７が接続されている。給電用端子１７を構成する材料は先の給電部１５を構成する材料と同等の材料を用いることができる。給電用端子１７は、それぞれベース部３に形成された貫通孔３ｂを貫通するように設けられている。貫通孔３ｂの内周部には筒状の碍子１８が設けられている。

なお、静電チャック装置１は、ヒータエレメント５を有さない構成であってもよい。この場合、給電用端子１７は不要であり、貫通孔３ｂ及び碍子１８も不要となる。

さらに、静電チャック装置１は、ベース部３から載置板１１までをそれらの厚さ方向に貫通するように設けられたガス穴２８を有している。ガス穴２８の内周部には筒状の碍子２９が設けられている。

このガス穴２８には、ガス供給装置（冷却手段）２７が接続される。ガス供給装置２７からは、ガス穴２８を介して板状試料Ｗを冷却するための冷却ガス（伝熱ガス）が供給される。冷却ガスは、ガス穴を介して載置板１１の上面において複数の突起部１１ｂの間に形成される溝に供給され、板状試料Ｗを冷却する。

さらに、静電チャック装置１は、ベース部３から載置板１１までをそれらの厚さ方向に貫通するように設けられた不図示のピン挿通孔を有している。ピン挿通孔は、例えばガス穴２８と同様の構成を採用することができる。ピン挿通孔には、板状試料離脱用のリフトピンが挿通される。
静電チャック装置１は、以上のような構成となっている。

以上のような構成の静電チャック装置１によれば、上述した静電チャック部材を有するため、良好な板状試料Ｗの吸着を実現可能である。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計や仕様に基づき種々変更可能である。

１…静電チャック装置、１１…載置板（基体）、１１ａ…載置面、１３，２３，３３…静電電極、１５，２５…給電部、１００，１１０，１２０…静電チャック部材、１３１，２３１，３３１…第１導電部、１３２，２３２，３３２…第２導電部、１３３，２３３…第３導電部、２５１…給電用電極、ＡＲ１…第１領域、ＡＲ２…第２領域

Claims (6)

1. 導電性を有する板状試料を吸着保持する静電チャック部材であって、
   セラミックス誘電体を材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である基体と、
   前記基体の前記載置面とは反対側、または前記基体の内部に設けられた静電電極と、
   前記静電電極と電気的に接続する給電部と、を有し、
   前記基体は、前記載置面のうち平面視で前記静電電極が存在する領域において、第１領域と、前記第１領域よりも前記板状試料を速く吸着する第２領域とが設定され、
   前記給電部と前記板状試料の間に電圧を印加した際に、前記基体と、前記静電電極と、前記給電部と、前記板状試料とで形成される回路において、
   前記第１領域の前記回路の時定数τ１は１ミリ秒以上６０秒以下であり、
   前記第２領域の前記回路の時定数τ２は前記時定数τ１の０．１倍未満である静電チャック部材。
2. 前記静電電極は、第１導電部と、
   第２導電部と、
   平面視で前記第１導電部と前記第２導電部との間に、前記第１導電部と連続して設けられた第３導電部と、を有し、
   前記第３導電部の体積抵抗率は、前記第１導電部の体積抵抗率および第２導電部の体積抵抗率よりも大きく、
   平面視で前記第１導電部と重なる領域は、前記第１領域であり、
   平面視で前記第２導電部と重なる領域は、前記第２領域である請求項１に記載の静電チャック部材。
3. 前記静電電極は、第１導電部と、
   前記第１導電部よりも小さい体積抵抗率を有する第２導電部と、を有し、
   前記給電部は前記第２導電部に接続されており、
   平面視で前記第１導電部と重なる領域は、前記第１領域であり、
   平面視で前記第２導電部と重なる領域は、前記第２領域である請求項１に記載の静電チャック部材。
4. 前記静電電極は、第１導電部と、
   前記第１導電部よりも小さい体積抵抗率を有する第２導電部と、を有し、
   前記給電部は、前記静電電極の下面と電気的に接続された給電用電極を有し、
   前記給電用電極は、少なくとも前記第１導電部及び前記第２導電部と電気的に接続され、
   平面視で前記第１導電部と重なる領域は、前記第１領域であり、
   平面視で前記第２導電部と重なる領域は、前記第２領域である請求項１に記載の静電チャック部材。
5. 前記静電電極の体積抵抗率は、前記給電部との接続箇所から平面視で遠ざかる方向に漸増する請求項１に記載の静電チャック部材。
6. 請求項１から５のいずれか１項に記載の静電チャック部材を備える静電チャック装置。

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