JP6149945B2 - 静電チャック装置 - Google Patents

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Description

本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、半導体装置、液晶ディスプレイ装置等の製造プロセスに適用されるエッチング装置、スパッタリング装置、ＣＶＤ装置等の真空プロセス装置に好適に用いられる静電チャック装置に関する。
近年、半導体製造プロセスにおいては、素子の高集積化や高性能化に伴い、微細加工技術のさらなる向上が求められている。この半導体製造プロセスの中でも、エッチング技術は、重要な微細加工技術の１つである。近年、エッチング技術のなかでも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なことから、プラズマエッチング技術が主流となっている。
プラズマエッチング技術は、ドライエッチング技術の１種である。プラズマエッチング技術は、次のようにして、固体材料に微細パターンを形成する技術である。
加工対象となる固体材料の上に、レジストでマスクパターンを形成する。次いで、この固体材料を真空中に支持した状態で、この真空中に反応性ガスを導入し、この反応性ガスに高周波の電界を印加する。そうすると、加速された電子がガス分子と衝突してプラズマ状態となり、このプラズマから発生するラジカル（フリーラジカル）とイオンが、固体材料と反応して、反応生成物となる。そして、この反応生成物を取り除くことにより、固体材料に微細パターンを形成する。
一方、原料ガスをプラズマの働きで化合させ、得られた化合物を基板の上に堆積させる薄膜成長技術としては、例えば、プラズマＣＶＤ法が挙げられる。プラズマＣＶＤ法は、原料分子を含むガスに高周波の電界を印加してプラズマ放電を生じさせ、このプラズマ放電により加速された電子によって原料分子を分解させ、得られた化合物を堆積させる成膜方法である。低温では熱的励起のみでは起こらなかった反応が、プラズマ中では、系内のガスが相互に衝突して活性化されてラジカルとなるため、可能となる。
プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置等のプラズマを用いた半導体製造装置では、従来、試料台に簡単にウエハを取付けて、固定することができるとともに、そのウエハを所望の温度に維持することができる静電チャック装置が用いられている。この静電チャック装置は、上部に、ウエハ積載面を囲んでウエハ吸着部の外周縁部に配置されたリング部材（フォーカスリング）を備えている。
ところで、従来のプラズマエッチング装置では、静電チャック装置に固定されたウエハにプラズマを照射すると、そのウエハの表面温度が上昇する。そこで、ウエハの表面温度の上昇を抑えるために、静電チャック装置の温度調整用ベース部に水等の冷却媒体を循環させて、ウエハを下側から冷却している。
静電チャック装置において、ウエハの外周部にフォーカスリングを吸着するための第２の静電吸着手段を設けることにより、ウエハの外周部の温度の均一性を向上する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、第２の静電吸着手段を設けることにより、静電チャック部に対してフォーカスリングを、ウエハを吸着する力よりも大きい力で吸着させるとともに、冷却媒体（冷却ガス）をフォーカスリングの裏面に吹き付けることによりフォーカスリングの温度を調整し、ウエハの表面温度を均一にしている。
また、静電チャック部により吸着されたウエハ吸着部とフォーカスリングのそれぞれに、ガス供給部を設け、ウエハ吸着部とフォーカスリングの温度を、それぞれ独立して制御することにより、ウエハの表面温度の均一性を向上する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。この技術では、静電チャック部におけるフォーカスリングとの接触面に突起部を形成したり、その接触面の表面粗さを静電チャック部の周方向に沿って粗くしたりすることにより、静電チャック部において、冷却ガスによる伝熱面積を増やすとともに、静電チャック部とフォーカスリングの間に冷却ガスを流通させている。また、この技術では、静電チャック部におけるフォーカスリングと接する部分に溝部を形成することにより、フォーカスリングに対する冷却ガスの拡散性を向上させている。
特開２００２−０３３３７６号公報 特開２０１２−１３４３７５号公報
しかしながら、特許文献１に記載されている技術のように、フォーカスリングを吸着する力を大きくするだけでは、ウエハの表面温度を確実に制御することができないという問題があった。
また、特許文献２に記載されている技術では、静電チャック部に形成された突起部とフォーカスリングとの接触面積が小さいため、静電チャック部に対してフォーカスリングを吸着する力が不足し、フォーカスリングを十分に冷却できないという問題があった。また、静電チャック部の接触面の表面粗さを、静電チャック部の周方向に沿って粗くすると、フォーカスリングの厚さ方向に冷却ガスの流れを十分に得ることができないため、ウエハ（フォーカスリング）を均一に冷却することができないという問題があった。さらに、静電チャック部に溝部を形成した場合、溝部と、それ以外の部分との間に温度差が生じるため、ウエハ（フォーカスリング）を均一に冷却することができないという問題があった。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、フォーカスリングを静電吸着する力を大きくすることができ、かつ、フォーカスリングを均一に冷却することができる静電チャック装置を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った結果、フォーカスリングを静電吸着する保持部が、フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、フォーカスリングが載置される一対の堤部と、これらの堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、溝部の底面に凸部を設け、または一対の堤部のうち少なくともフォーカスリングの外周側に位置する堤部において、フォーカスリングと対向する面に、複数の微小突起を含む微小突起部を形成し、更に冷却手段が溝部に伝熱ガスを供給する構成とし、フォーカスリングと接しない凸部と協働して一対の堤部がフォーカスリングと接し、又は複数の微小突起がフォーカスリングと接し、フォーカスリングを静電吸着するようにすることにより、保持部によってフォーカスリングを静電吸着する力を大きくすることができ、かつ、フォーカスリングを均一に冷却することができることを見出し、本発明を完成するに至った。
本発明の静電チャック装置は、板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面には、複数の微小突起を含む微小突起部が形成されており、前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、前記複数の微小突起は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着し、前記フォーカスリングの外周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起同士の離間距離は、前記フォーカスリングの内周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起同士の離間距離よりも広いことを特徴としている。
本発明の静電チャック装置はまた、板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面には、複数の微小突起を含む微小突起部が形成されており、前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、前記複数の微小突起は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着し、前記フォーカスリングの外周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起の高さが、前記フォーカスリングの内周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起より高いことを特徴とする。
本発明によれば、フォーカスリングを静電吸着する力を大きくすることができ、かつ、フォーカスリングを均一に冷却することができる静電チャック装置を提供することができる。
本発明の静電チャック装置の一実施形態を示す概略断面図である。 本発明の静電チャック装置の一実施形態を示す概略断面図であり、図１においてαで示す領域を拡大した部分拡大図である。
本発明の静電チャック装置の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
［静電チャック装置］
図１は、本発明の静電チャック装置の一実施形態を示す概略断面図である。図２は、本発明の静電チャック装置の一実施形態を示す概略断面図であり、図１においてαで示す領域を拡大した部分拡大図である。
本実施形態の静電チャック装置１０は、板状試料Ｗを載置する載置面（後述する誘電層２４の載置面（上面）２４ａ）が設けられた載置台１１と、載置台１１の上に配置され、載置面（載置面２４ａ）の周囲を囲む環状のフォーカスリング１２と、載置台１１およびフォーカスリング１２を冷却する冷却手段１３とから概略構成されている。
載置台１１は、載置台本体１１Ａと、載置台本体１１Ａ上に設けられ、載置面（載置面２４ａ）を有する円板状の静電チャック部１４と、載置面（載置面２４ａ）の周囲にフォーカスリング１２の周方向に沿って設けられ、フォーカスリング１２を静電吸着する保持部１５とを有する。
保持部１５は、フォーカスリング１２の周方向に沿って設けられ、フォーカスリング１２が載置される一対の堤部１６（１６Ａ，１６Ｂ）と、一対の堤部１６の間に形成された環状の溝部１７と、を有する。溝部１７の底面１７ａには、堤部１６におけるフォーカスリング１２が載置される面側に（保持部１５の厚さ方向に）突出する凸部１８が設けられている。
一対の堤部１６において、フォーカスリング１２と対向する面１６ａには、複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・を含む微小突起部１６ｃが形成されていてもよい。
フォーカスリング１２を保持部１５に載置した際、図１に示すように、一対の堤部１６（１６Ａ，１６Ｂ）、または一対の堤部（１６Ａ，１６Ｂ）におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａに形成された微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・は、フォーカスリング１２と接し、凸部１８はフォーカスリング１２と接しない。すなわち、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａ、又は堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとの間には、空間（間隙）がある。また、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間にも、空間（間隙）があり、その大きさ、すなわちフォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の距離は、特に限定されないが、フォーカスリング１２と凸部１８との間に、静電吸着力が働く程度とする。堤部１６（１６Ａ，１６Ｂ）の、フォーカスリングと対抗する面１６ａが微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・を有する場合、フォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとが接することなく、堤部１６の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・のみがフォーカスリング１２の下面１２ａと接することにより、堤部１６がフォーカスリング１２を静電吸着する。
フォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとの間の空間（間隙）の大きさ、すなわち、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａを基準とする、微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・の高さは、特に限定されないが、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスが流通することができる程度とする。
また、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間（間隙）の大きさ、すなわち、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の距離は、特に限定されないが、フォーカスリング１２と凸部１８との間に、静電吸着力が働く程度とする。
一対の堤部１６において、フォーカスリング１２の外周側に位置する堤部１６Ａからの伝熱ガスの流出量は、もう一方の堤部１６Ｂからの伝熱ガスの流出量より多くなっている。
このように一対の堤部１６からの伝熱ガスの流出量に差を設けるための具体的な構成としては、例えば、以下のような２つの構成が挙げられる。
フォーカスリング１２の外周側の堤部１６Ａに設けられた複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・同士の離間距離は、フォーカスリング１２の内周側の堤部１６Ｂに設けられた複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・同士の離間距離よりも広くなっている。このような構成とすることにより、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスは、微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・同士の離間距離が広い堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出する。これにより、フォーカスリング１２を均一に冷却することができる。
なお、堤部１６Ａにおいて、微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・同士の離間距離は、特に限定されないが、伝熱ガスが、堤部１６Ｂ側よりも堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出することができる程度とする。
また、フォーカスリング１２の外周側の堤部１６Ａに設けられた複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・の高さは、フォーカスリング１２の内周側の堤部１６Ｂに設けられた複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・よりも高くなっている。このような構成とすることにより、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスは、微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・の高さが高い堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出する。これにより、フォーカスリング１２を均一に冷却することができる。
なお、堤部１６Ａにおいて、微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・の高さは、特に限定されないが、伝熱ガスが、堤部１６Ｂ側よりも堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出することができる程度とする。
凸部１８は、例えば、複数の柱状の突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されている。突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、互いに離隔して設けられている。突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、溝部１７の全域にわたって設けられている。突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・同士の間隔は、特に限定されない。
また、凸部１８は、例えば、複数の凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されていてもよい。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、互いに離隔して設けられている。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、環状の溝部１７に沿って、連続する環状をなしていてもよく、あるいは、間隔を置いて設けられた不連続な弧状をなしていてもよい。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・が、環状の溝部１７に沿って、連続する環状をなす場合、凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、溝部１７と同心円状に設けられる。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・同士の間隔は、特に限定されない。
凸部１８が複数の突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されるとき、凸部１８の面積（突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・全てを併せた面積）は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、溝部１７の面積（溝部１７の底面１７ａの面積）の１０％以上かつ８０％以下であることが好ましく、２０％以上かつ５０％以下であることがより好ましい。
凸部１８の面積が、溝部１７の面積の１０％未満では、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・とフォーカスリング１２の間に作用する静電吸着力、すなわち、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・にフォーカスリング１２を引き付ける力が弱過ぎるため、保持部１５にフォーカスリング１２を固定することができない。一方、凸部１８の面積が、溝部１７の面積の８０％を超えると、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間が小さくなり過ぎるため、その空間を流れる伝熱ガスの量が少なくなる。その結果、伝熱ガスによりフォーカスリング１２を冷却する効果が小さくなり、フォーカスリング１２の表面温度と板状試料Ｗの表面温度との間に差が生じて、その結果、板状試料Ｗの面内温度も安定しなくなる。
凸部１８が複数の凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されるとき、凸部１８の面積（凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・全てを併せた面積）は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、溝部１７の面積（溝部１７の底面１７ａの面積）の１０％以上かつ８０％以下であることが好ましく、２０％以上かつ５０％以下であることがより好ましい。
凸部１８の面積が、溝部１７の面積の１０％未満では、凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・とフォーカスリング１２の間に作用する静電吸着力、すなわち、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・にフォーカスリング１２を引き付ける力が弱過ぎるため、保持部１５にフォーカスリング１２を固定することができない。一方、凸部１８の面積が、溝部１７の面積の８０％を超えると、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間が小さくなり過ぎるため、その空間を流れる伝熱ガスの量が少なくなる。その結果、伝熱ガスによりフォーカスリング１２を冷却する効果が小さくなり、フォーカスリング１２の表面温度と板状試料Ｗの表面温度との間に差が生じて、その結果、板状試料Ｗの面内温度も安定しなくなる。
フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの離隔距離は、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上かつ５μｍ以下であることがより好ましい。
フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの離隔距離が１μｍ未満では、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間が小さくなり過ぎるため、その空間を流れる伝熱ガスの量が少なくなる。その結果、伝熱ガスによりフォーカスリング１２を冷却する効果が小さくなり、フォーカスリング１２の表面温度と板状試料Ｗの表面温度との間に差が生じて、その結果、板状試料Ｗの面内温度も安定しなくなる。一方、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの離隔距離が１０μｍを超えると、凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・とフォーカスリング１２の間に作用する静電吸着力、すなわち、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・にフォーカスリング１２を引き付ける力が弱過ぎるため、保持部１５にフォーカスリング１２を固定することができない。
溝部１７の深さは、溝部１７内において、フォーカスリング１２を冷却するための伝熱ガスの流れを阻害しない程度であり、１０μｍ〜５０μｍであることが好ましい。
冷却手段１３は、伝熱ガス供給部１９を備える。伝熱ガス供給部１９は、溝部１７に、その底面１７ａ側から連通するガス流路２０を介して伝熱ガスを所定の圧力で供給するようになっている。具体的には、ガス流路２０は、載置台１１を、その厚さ方向に貫通し、溝部１７の底面１７ａに設けられた多数のガス孔２１に連通している。ガス孔２１は、溝部１７の底面１７ａのほぼ全面に形成されている。
ガス流路２０には、伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給源２２が圧力制御バルブ２３を介して接続されている。圧力制御バルブ２３は、伝熱ガスの圧力が所定の圧力になるように流量を調整するものである。なお、伝熱ガス供給源２２から伝熱ガスを供給するガス流路２０の数は、１本でも複数本でもよい。
載置台１１の静電チャック部１４は、上面（一主面）を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置するための載置面（上面）２４ａとされた円形状の誘電層２４と、この誘電層２４の下面（他の一主面）側に対向配置され、誘電層２４と同一径の円形状の絶縁層２５と、これら誘電層２４と絶縁層２５との間に挟持され、誘電層２４および絶縁層２５より径の小さい円形状の静電吸着用内部電極２６と、静電吸着用内部電極２６の下面中央部に接続され、直流電圧を印加する給電用端子２７と、この給電用端子２７の周囲を覆うことで外部と絶縁する円筒状の絶縁碍子２８とから概略構成されている。
載置台１１の保持部１５は、堤部１６、溝部１７および凸部１８とされた環状の誘電層２４と、この誘電層２４の下面側に対向配置され、誘電層２４と同一径の環状の絶縁層２５と、これら誘電層２４と絶縁層２５との間に挟持され、誘電層２４および絶縁層２５より径の小さい環状の静電吸着用内部電極２６とから概略構成されている。
静電チャック部１４を構成する各層と、保持部１５を構成する各層とは連接している。すなわち、保持部１５を構成する静電吸着用内部電極２６も給電用端子２７と電気的に接続されている。
誘電層２４および絶縁層２５の形成材料は、ともに耐熱性を有するセラミックスが好ましく、このセラミックスとしては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択される１種からなるセラミックス、あるいは、２種以上を含む複合セラミックスが好ましい。
特に、誘電層２４は、載置面（上面）２４ａ側が静電吸着面となることから、誘電率が高い材質であって、静電吸着する板状試料Ｗに対して不純物とならないものを選択することが好ましく、例えば、４重量％以上かつ２０重量％以下の炭化ケイ素を含み、残部を酸化アルミニウム（アルミナ）とする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合材料（焼結体）が好ましい。
また、静電チャック部１４を構成する誘電層２４を、所定の大きさの堤部１６、溝部１７および凸部１８に形成するためには、誘電層２４の形成材料は、平均結晶粒径が１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがより好ましい。誘電層２４の形成材料の平均結晶粒径が１０μｍ以下であれば、堤部１６、溝部１７および凸部１８を、所定の大きさに形成することができる。
静電吸着用内部電極２６は、厚みが１０μｍ〜５０μｍ程度の導電性を有する平板状のセラミックスが用いられる。この静電吸着用内部電極２６の、静電チャック装置１０の使用温度下における体積固有抵抗値は、１．０×１０６Ω・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは１．０×１０４Ω・ｃｍ以下である。
この静電吸着用内部電極２６を構成する導電性セラミックスとしては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体、窒化タンタル（ＴａＮ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体、炭化タンタル（ＴａＣ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）−酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）複合焼結体等が挙げられる。
フォーカスリング１２は、内径が静電チャック部１４の径より僅かに大きい環状の板材からなる。このフォーカスリング１２は、保持部１５の堤部１６に静電吸着されている。
フォーカスリング１２は、プラズマエッチング等の処理工程にて板状試料Ｗと同一の温度になるように制御されるもので、その材質は、例えば、酸化膜エッチングに用いられる場合、多結晶シリコン、炭化ケイ素等が好適に用いられる。
載置台本体１１Ａは、静電チャック部１４、保持部１５およびフォーカスリング１２の下側に設けられて、これら静電チャック部１４４、保持部１５およびフォーカスリング１２の温度を所望の温度に制御するとともに、高周波発生用電極を兼ね備えたものであり、その内部には、水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路２９が形成され、上記の誘電層２４の上面２４ａに載置される板状試料Ｗの温度を所望の温度に維持することができるようになっている。
載置台本体１１Ａの形成材料としては、アルミニウム等の熱伝導性のよい金属や、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）と炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる複合材料が挙げられる。
また、絶縁層２５の下側には、フォーカスリング１２の温度を任意の昇温速度にて所定の温度まで加熱することで、フォーカスリング１２の温度を板状試料Ｗと同一の温度に制御するためのヒータ（図示略）が設けられていてもよい。また、ヒータやフォーカスリング１２には、これらの温度を測定するための温度計が接続されていてもよい。さらに、この温度計には、温度コントローラおよびヒータ電源が接続されていてもよい。
以上説明したように、本実施形態の静電チャック装置１０によれば、フォーカスリング１２を静電吸着する保持部１５は、フォーカスリング１２の周方向に沿って設けられ、フォーカスリング１２が載置される一対の堤部１６と、その堤部１６の間に形成された環状の溝部１７と、を有し、冷却手段１３が、溝部１７に伝熱ガスを供給し、溝部１７の底面１７ａには、凸部１８が設けられ、一対の堤部１６はフォーカスリング１２と接し、凸部１８はフォーカスリング１２と接することなく、一対の堤部１６と凸部１８とが協働してフォーカスリング１２を静電吸着し、または、一対の堤部１６において、フォーカスリング１２と対向する面１６ａには、複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・を含む微小突起部１６ｃが形成され、フォーカスリング１２を保持部１５に載置した際、微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・はフォーカスリング１２の下面１２ａと接する。そのため保持部１５に対してフォーカスリング１２を静電吸着する力（静電吸着力）を大きくすることができ、結果として、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスにより、フォーカスリング１２を十分に冷却することができる。また、凸部１８はフォーカスリング１２と接することなく、フォーカスリング１２を静電吸着し、またはフォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとが接することなく、堤部１６の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・のみがフォーカスリング１２の下面１２ａと接して、堤部１６がフォーカスリング１２を静電吸着するので、フォーカスリング１２を静電吸着した状態で、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間、またはフォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとの間には、空間（間隙）が存在するから、その空間を溝部１７内に供給された伝熱ガスが流通することができ、伝熱ガスによって、フォーカスリング１２全体を均一に冷却することができる。
以上により、フォーカスリング１２の温度を調整することができ、処理中のフォーカスリング１２の温度を一定に保持することができる。したがって、シリコンウエハ等の板状試料Ｗの外周部の温度を安定化することができ、よって、板状試料Ｗの面内におけるエッチング特性を均一化することができる。
また、フォーカスリング１２の表面温度を精度良く調整することができるので、このフォーカスリング１２の表面温度と静電チャック部１４に載置される板状試料Ｗの表面温度との間の温度差をなくすことができ、したがって、このフォーカスリング１２上に堆積物が堆積するのを防止することができる。
なお、本実施形態では、一対の堤部１６において、フォーカスリング１２と対向する面１６ａに、複数の微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・を含む微小突起部１６ｃが形成されている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本実施態様においては、一対の堤部のうち少なくともフォーカスリングの外周側に位置する堤部において、フォーカスリングと対向する面に、複数の微小突起を含む微小突起部が形成されているため、一対の堤部において、フォーカスリングの外周側に位置する堤部からの伝熱ガスの流出量が、フォーカスリングの内周側に位置する堤部からの伝熱ガスの流出量より多くなる。
また、本実施形態では、一対の堤部１６の間に形成された環状の溝部１７の底面１７ａに凸部１８が設けられている場合を例示したが、本発明はこれに限定されない。本発明にあっては、溝部の底面に凸部が設けられていなくてもよい。
１０・・・静電チャック装置、１１・・・載置台、１１Ａ・・・載置台本体、１２・・・フォーカスリング、１３・・・冷却手段、１４・・・静電チャック部、１５・・・保持部、１６・・・堤部、１６ｂ・・・微小突起、１６ｃ・・・微小突起部、１７・・・溝部、１８・・・凸部、１９・・・伝熱ガス供給部、２０・・・ガス流路、２１・・・ガス孔、２２・・・伝熱ガス供給源、２３・・・圧力制御バルブ、２４・・・誘電層、２４ａ・・・載置面、２５・・・絶縁層、２６・・・静電吸着用内部電極、２７・・・給電用端子、２８・・・絶縁碍子、２９・・・流路。

Claims (7)

  1. 板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、
    前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、
    前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、
    前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、
    前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、
    前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面には、複数の微小突起を含む微小突起部が形成されており、
    前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、
    前記複数の微小突起は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着し、
    前記フォーカスリングの外周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起同士の離間距離は、前記フォーカスリングの内周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起同士の離間距離よりも広いことを特徴とする静電チャック装置。
  2. 板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、
    前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、
    前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、
    前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、
    前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、
    前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面には、複数の微小突起を含む微小突起部が形成されており、
    前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、
    前記複数の微小突起は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着し、
    前記フォーカスリングの外周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起の高さが、前記フォーカスリングの内周側の前記堤部に設けられた前記複数の微小突起より高いことを特徴とする静電チャック装置。
  3. 前記溝部の底面には、凸部が設けられ、
    前記凸部は前記フォーカスリングと接することなく、前記フォーカスリングを静電吸着することを特徴とする請求項１または２に記載の静電チャック装置。
  4. 前記凸部は、複数の突起を含むことを特徴とする請求項３に記載の静電チャック装置。
  5. 前記凸部は、凸条部を含むことを特徴とする請求項３または４に記載の静電チャック装置。
  6. 前記載置台は誘電層からなる載置面を有し、当該誘電層の形成材料が、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）、および炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択される１種からなるセラミックス、あるいは、２種以上を含む複合セラミックスであることを特徴とする請求項１〜５のいずれか1項に記載の静電チャック装置。
  7. 前記誘電層の形成材料は、平均結晶粒径が１０μｍ以下のセラミックス材料であることを特徴とする請求項６に記載の静電チャック装置。
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