JP6168162B2 - 静電チャック装置 - Google Patents

静電チャック装置 Download PDF

Info

Publication number
JP6168162B2
JP6168162B2 JP2015554914A JP2015554914A JP6168162B2 JP 6168162 B2 JP6168162 B2 JP 6168162B2 JP 2015554914 A JP2015554914 A JP 2015554914A JP 2015554914 A JP2015554914 A JP 2015554914A JP 6168162 B2 JP6168162 B2 JP 6168162B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protrusion
plate
electrostatic chuck
top surface
sample
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2015554914A
Other languages
English (en)
Other versions
JPWO2016052115A1 (ja
Inventor
仁 河野
仁 河野
文洋 牛坊
文洋 牛坊
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Original Assignee
Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Osaka Cement Co Ltd filed Critical Sumitomo Osaka Cement Co Ltd
Publication of JPWO2016052115A1 publication Critical patent/JPWO2016052115A1/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP6168162B2 publication Critical patent/JP6168162B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B23—MACHINE TOOLS; METAL-WORKING NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • B23Q—DETAILS, COMPONENTS, OR ACCESSORIES FOR MACHINE TOOLS, e.g. ARRANGEMENTS FOR COPYING OR CONTROLLING; MACHINE TOOLS IN GENERAL CHARACTERISED BY THE CONSTRUCTION OF PARTICULAR DETAILS OR COMPONENTS; COMBINATIONS OR ASSOCIATIONS OF METAL-WORKING MACHINES, NOT DIRECTED TO A PARTICULAR RESULT
    • B23Q3/00—Devices holding, supporting, or positioning work or tools, of a kind normally removable from the machine
    • B23Q3/15—Devices for holding work using magnetic or electric force acting directly on the work
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/6875—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a plurality of individual support members, e.g. support posts or protrusions
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Manipulator (AREA)

Description

本発明は、静電チャック装置に関する。
本願は、２０１４年９月３０日に、日本に出願された特願２０１４−２０１３０４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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、微細加工技術の更なる向上が求められている。半導体製造プロセスの中でもエッチング技術は、微細加工技術の重要な一つであり、近年では、エッチング技術の内でも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なプラズマエッチング技術が主流となっている。
従来、プラズマエッチング装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、ウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
静電チャック装置としては、板状試料が載置される載置面に複数の突起部が設けられたものが知られている（特許文献１〜４）。このような静電チャック装置は、突起部に支持された板状試料の下面側に冷却ガスを導入する構造を有する。板状試料は、静電チャックの載置面に静電吸着されるとともに、冷却ガスの流動により一定の温度を維持される。
特開２００５−１９１５６１号公報 特開２００３−８６６６４号公報 特開２００２−３２９７７６号公報 特開２０１４−２７２０７号公報
静電チャック装置は、板状試料の吸着と離脱を繰り返し行うため、板状試料に接触し支持する突起部が摩耗する。従来の突起部は、頂点に向かって傾斜していたために、摩耗により板状試料との接触面積が増大し、突起部と板状試料の接触面積が増加してしまう。したがって、従来の静電チャック装置は、突起部と板状試料との間の熱伝導が、摩耗に伴い徐々に変化し同一のガス圧力で板状試料を所定の温度に制御できないという問題があった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされ、突起部の摩耗に伴う突起部と板状試料との間の接触面積の増加を抑制し、熱伝導特性の経時的変動をより小さくすることができる静電チャック装置の提供を目的とする。
本発明は以下の通りである。
（１）板状試料を静電吸着用電極により吸着するとともに前記板状試料を冷却する静電チャック装置であって、セラミック焼結体を形成材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である静電チャック部と、を有し、前記載置面には、前記板状試料を支持する複数の突起部が設けられ、前記突起部は、頂面で前記板状試料と接して前記板状試料を支持し、且つ前記頂面の高さ位置から下方に断面積が漸増しており、前記突起部の前記頂面の下端から０．６μｍ下方の断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１１０％以下であり、前記頂面の表面粗さＲａが、０．１μｍ以下である静電チャック装置。
（２）前記突起部の前記頂面の下端から２．６μｍ下方の断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１２０％以下である（１）に記載の静電チャック装置。
（３）前記突起部の高さが６μｍ以上５０μｍ以下であり、前記突起部の１／２の高さでの断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１４０％以下である（１）又は（２）に記載の静電チャック装置。
（４）前記突起部の前記頂面は、前記突起部の頂点から下方に０．４μｍまでの領域である（１）に記載の静電チャック装置。
（５）前記載置面が、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または酸化イットリウム焼結体からなる（１）に記載の静電チャック装置。
（６）前記載置面において、前記突起部が形成されていない底面の表面粗さＲａが、１．０μｍ以下である、（１）〜（５）の何れか一項に記載の静電チャック装置。
（７）前記載置面を平面視した面積に対し、複数の前記頂面の下端における断面積の総和が占める比率を０．１％以上２０％以下とする（１）〜（６）の何れか一項に記載の静電チャック装置。
本発明の静電チャック装置によれば、突起部の摩耗に伴う突起部と板状試料との間の接触面積の増加を抑制して、熱伝導特性の経時的変動を小さくすることができ、板状試料の温度制御を安定して行うことができる。
実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 実施形態の静電チャック装置を示す平面図である。 実施形態の静電チャック装置に設けられた突起部３０の平面図を示す。 板状試料を支持する、実施形態の静電チャック装置に設けられた突起部３０の側面図である。 実施形態の静電チャック装置に設けられた突起部が摩耗した状態を示す側面図である。 実施形態の静電チャック装置に設けられた突起部の形成方法において、マスクを形成した状態を示す。 実施形態の静電チャック装置に設けられた突起部の形成方法において、サンドブラスト工程後の状態を示す。 実施形態の静電チャック装置に設けられた突起部の形成方法において、マスクを除去しバフ研磨を行った後の状態を示す。 実施例と比較例の突起部の形状の測定結果を示すグラフである。
以下、本発明の好ましい例を説明するが、本発明はこれら例に限定されることはない。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、構成の付加、省略、置換、およびその他の変更が可能である。
本発明の静電チャック装置は、板状試料を静電吸着用電極により吸着するとともに前記板状試料を冷却する静電チャック装置であって、セラミック焼結体を形成材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である静電チャック部と、を有し、前記載置面には、前記板状試料を支持する複数の突起部が設けられ、前記突起部は、頂面で前記板状試料と接して前記板状試料を支持し、且つ前記頂面の高さ位置から下方に断面積が漸増しており、前記突起部の前記頂面の下端から０．６μｍ下方の断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１１０％以下である。
この構成によれば、突起部の頂面の下端の断面積に対し、頂面から０．６μｍ下方の高さ位置の断面積が１１０％以下となっている。したがって、突起部の高さが０．６μｍ程度摩耗した場合であっても、突起部と板状試料との接触面積（即ち頂面の面積）の増加を抑制できる。したがって、突起部の摩耗が進んだ場合であっても、突起部と板状試料との接触面積が大幅に増加することがなく、熱伝導特性の変化を抑制できる。
また、上記の静電チャック装置は、前記突起部の前記頂面の下端から２．６μｍ下方の断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１２０％以下であってもよい。
この構成によれば、突起部の頂面の下端の断面積に対し、頂面から０．６μｍ下方の高さ位置の断面積が１２０％以下となっている。一般的に、突起部が摩耗し高さが１μｍ〜３μｍ程度減少した場合には、冷却ガスによる冷却効果の状態が変化することを懸念し、静電チャック部、又は静電チャック装置そのものの交換が行われる。したがって、頂面から２．６μｍ下方の高さ位置の断面積を１２０％以下とすることで、交換が行われるまでの接触面積の増加を十分に抑制できる。
また、上記の静電チャック装置は、前記突起部の高さが６μｍ以上５０μｍ以下であり、前記突起部の１／２の高さでの断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１４０％以下であってもよい。
この構成によれば、突起部の頂面の下端の断面積に対し、突起部の高さの１／２の位置の断面積が１４０％以下となっている。したがって、突起部の高さの半分が摩耗した場合であっても、突起部と板状試料との接触面積（即ち頂面の面積）の増加を抑制できる。これにより、突起部の摩耗が進んだ場合であっても突起部と板状試料との熱伝導特性の変化を抑制できる。
また、上記の静電チャック装置は、前記突起部の前記頂面は、前記突起部の頂点から下方に０．４μｍまでの領域であってもよい。
頂面は、突起部の先端において、板状試料と接触する領域である。突起部の頂面は、なだらかな曲面により形成されており、板状試料は頂面に沿って変形して支持されている。
板状試料の変形の度合いは、静電チャック装置の吸着力や冷却ガスの導入圧力等に依存するため、突起部と板状試料との接触面積もこれに伴い変化する。静電チャック装置の吸着力及び冷却ガスの導入圧力を調整することで、頂面を頂点から下方の０．４μｍまでの領域とすることができ、このように頂面を設定することで、板状試料と突起部との接触面積を適当な大きさにすることができる。
また、上記の静電チャック装置は、前記突起部の前記頂面の表面粗さＲａが、０．０３μｍ以下であり、前記載置面において、前記突起部が形成されていない底面の表面粗さＲａが、１．０μｍ以下であってもよい。
この構成によれば、突起部の頂面の表面粗さＲａが、０．０３μｍ以下とされていることにより、突起部と板状試料との接触が滑らかとなる。板状試料と突起部との摩擦が小さくなり、板状試料を静電チャックに吸着又は離脱させる際に、突起部の摩耗が進みにくくなる。したがって、突起部の高さが低くなりにくいのみならず、パーティクルの発生を抑制できる。
加えて、この構成によれば、載置面の底面の表面粗さＲａが、１．０μｍ以下であることによって、板状試料の部分的な変形などにより、板状試料が底面に接触した場合であっても、パーティクルの発生を抑制できる。
また、上記の静電チャック装置は、前記載置面を平面視した面積に対し、複数の前記頂面の下端における断面積の総和が占める比率を０．１％以上２０％以下としてもよい。
この構成によれば、載置面全体に対して突起部の頂面の下端の断面積の占める割合を２０％以下とする。板状試料の温度制御は、突起部との熱伝導と、冷却ガスによる熱伝達とによって行われる。突起部の頂面の下端の断面積の占める割合を２０％以下とすることで、板状試料と突起部との熱伝導の影響を小さくして、冷却ガスの熱伝達の影響を相対的に大きくできる。これにより、摩耗が進んだ場合の突起部と板状試料との接触面積の変化の影響を小さくできる。
また、この構成によれば、載置面全体に対して突起部の頂面の下端の断面積の占める割合を０．１％以上とする。これにより、過度に板状試料を変形させることのない十分な接触面積を確保して板状試料を突起部により支持できる。
以下に、本発明の一実施形態である静電チャック装置１について、図面に基づき説明する。
以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。また、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
＜静電チャック装置＞
図１は、静電チャック装置１の断面図であり、図２は、静電チャック装置１の平面図である。
図１に示すように、静電チャック装置１は、円板状の静電チャック部２と、静電チャック部２を所望の温度に調整する厚みのある円板状の冷却ベース部３と、静電チャック部２の下面（他の主面）に接着された所定のパターンを有する接着材４と、接着材４の下面に接着された前記接着材４と同形状のパターンのヒータエレメント５と、冷却ベース部３の上面に接着材６を介して接着された絶縁部材７と、静電チャック部２の下面のヒータエレメント５と冷却ベース部３上の絶縁部材７とを対向させた状態でこれらを接着一体化する有機系接着剤等からなる樹脂層８と、を有している。
静電チャック装置１は、冷却ベース部３、樹脂層８、静電チャック部２がこの順に図１の＋Ｚ方向（高さ方向）に積層された構造を有する。
静電チャック装置１には、静電チャック部２、樹脂層８、絶縁部材７、接着材６、並びに冷却ベース部３を貫通する冷却ガス導入孔１８が形成されている。冷却ガス導入孔１８からは、Ｈｅ等の冷却ガスが供給される。冷却ガスは、静電チャック部２の載置面１９と板状試料Ｗの下面との隙間を流れて、板状試料Ｗの温度を下げる働きをする。
静電チャック部２は、上面（一主面）が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９とされた載置板１１と、載置板１１と一体化され前記載置板１１を支持する支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に設けられた静電吸着用内部電極１３及び静電吸着用内部電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、支持板１２を貫通するようにして設けられ静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加する給電用端子１５と、を有している。
図１、図２に示すように、静電チャック部２の載置面１９には、直径が板状試料Ｗの厚みより小さい突起部３０が複数個形成されている。静電チャック装置１は、複数の突起部３０が板状試料Ｗを支える構成になっている。突起部３０の形状については、後段において詳細に説明する。
また載置面１９の周縁には、周縁壁１７が形成されている。周縁壁１７は、突起部３０と同じ高さに形成されており、突起部３０とともに板状試料Ｗを支持する。周縁壁１７は、載置面１９と板状試料Ｗとの間に導入される冷却ガスが漏れ出すことを抑制するために設けられている。
載置板１１および支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体等の機械的な強度を有し、かつ腐食性ガス及びそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックス焼結体からなる。
セラミックス焼結体中のセラミックス粒子の平均粒径は１０μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましい。静電チャック部２の載置面１９に設けられる突起部３０の形成過程でサンドブラスト加工を行う。サンドブラスト工程は、載置面１９の表面にダメージを与えて、掘削する工程であるため、突起部３０の内部にクラックが残留する。クラックは、サンドブラスト工程の後に行われるバフ研磨によって、強制的に進行され、事前に除去される。
クラックは、セラミック焼結体中のセラミック粒子の粒界に形成される。したがって、セラミック粒子の粒径が大きい場合には、バフ研磨を経ることで、粒界に沿って大きく角部が除去される。セラミック粒子の粒径が大きくなるほど、突起部３０はより丸みを帯びた形状となる。後述するように、本実施形態の突起部３０は、高さ方向に断面積の変化がないことが好ましいため、突起部３０は丸みを帯びていないことが好ましい。セラミックス粒子の平均粒径は１０μｍ以下（より好ましくは２μｍ以下）とすることで、高さ方向に沿った断面積の変化を抑制した突起部３０を載置面１９に形成することができる。
載置板１１、支持板１２、静電吸着用内部電極１３及び絶縁材層１４の合計の厚み、即ち、静電チャック部２の厚みは０．５ｍｍ以上かつ５．０ｍｍ以下が好ましい。静電チャック部２の厚みが０．５ｍｍを下回ると、静電チャック部２の機械的強度を確保することができない。一方、静電チャック部２の厚みが５．０ｍｍを上回ると、静電チャック部２の熱容量が大きくなり過ぎて、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化し、さらには、静電チャック部２の横方向の熱伝導の増加により、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になる。
特に、載置板１１の厚みは、０．３ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下が好ましい。載置板１１の厚みが０．３ｍｍを下回ると、静電吸着用内部電極１３に印加された電圧により放電する危険性が高まる。一方、２．０ｍｍを超えると、板状試料Ｗを十分に吸着固定することができず、したがって、板状試料Ｗを十分に加熱することが困難となる。
静電吸着用内部電極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もので、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
静電吸着用内部電極１３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３−Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ２Ｏ３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン（Ｙ２Ｏ３−Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により形成されている。
静電吸着用内部電極１３の厚みは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ１００μｍ以下が好ましく、特に好ましくは５μｍ以上かつ２０μｍ以下である。
厚みが０．１μｍを下回ると、充分な導電性を確保することができない。一方、厚みが１００μｍを越えると、静電吸着用内部電極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て、静電吸着用内部電極１３と載置板１１及び支持板１２との接合界面にクラックが入り易くなる。
このような厚みの静電吸着用内部電極１３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
絶縁材層１４は、静電吸着用内部電極１３を囲繞して腐食性ガス及びそのプラズマから静電吸着用内部電極１３を保護する。また、絶縁材層１４は、載置板１１と支持板１２との境界部、すなわち静電吸着用内部電極１３以外の外周部領域を接合一体化する。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または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。
給電用端子１５は、静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のもので、給電用端子１５の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば特に制限されるものではない。給電用端子１５は、熱膨張係数が静電吸着用内部電極１３及び支持板１２の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、静電吸着用内部電極１３を構成している導電性セラミックス、あるいは、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が好適に用いられる。
給電用端子１５は、絶縁性を有する碍子２３により冷却ベース部３に対して絶縁されている。
給電用端子１５は支持板１２に接合一体化され、さらに、載置板１１と支持板１２とは、静電吸着用内部電極１３及び絶縁材層１４により接合一体化されて静電チャック部２を構成している。
冷却ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整し、厚みのある円板状である。
冷却ベース部３としては、例えば、その内部に水を循環させる流路（図示略）が形成された水冷ベース等が好適である。
冷却ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、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。冷却ベース部３の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、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。
接着材４は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有し後述するヒータエレメント５と同一のパターン形状のシート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、厚みは５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
接着材４の面内の厚みのバラツキは１０μｍ以内が好ましい。接着材４の面内の厚みのバラツキが１０μｍを超えると、静電チャック部２とヒータエレメント５との面内間隔に１０μｍを超えるバラツキが生じる。その結果、ヒータエレメント５から静電チャック部２に伝わる熱の面内均一性が低下し、静電チャック部２の載置面１９における面内温度が不均一となるので、好ましくない。
ヒータエレメント５は、支持板１２の下面に接着材４により接着固定されている。ヒータエレメント５は、幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させた１つの連続した帯状のヒータパターンである。帯状のヒータエレメント５の両端部には、図１に示す給電用端子２２が接続され、給電用端子２２は、絶縁性を有する碍子２３により冷却ベース部３に対して絶縁されている。
ヒータエレメント５のヒータパターンは、１つのヒータパターンにより構成してもよいが、相互に独立した２つ以上のヒータパターンにより構成してもよい。相互に独立した複数のヒータパターンを個々に制御することにより、処理中の板状試料Ｗの温度を自由に制御できる。
ヒータエレメント５は、厚みが０．２ｍｍ以下、好ましくは０．１ｍｍ以下の一定の厚みを有する非磁性金属薄板、例えば、チタン（Ｔｉ）薄板、タングステン（Ｗ）薄板、モリブデン（Ｍｏ）薄板等をフォトリソグラフィー法により、所望のヒータパターンにエッチング加工することで形成される。
ヒータエレメント５の厚みを０．２ｍｍ以下とした理由は、厚みが０．２ｍｍを超えると、ヒータエレメント５のパターン形状が板状試料Ｗの温度分布として反映され、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することが困難になる。
また、ヒータエレメント５を非磁性金属で形成すると、静電チャック装置１を高周波雰囲気中で用いてもヒータエレメント５が高周波により自己発熱せず、したがって、板状試料Ｗの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となるので好ましい。
また、一定の厚みの非磁性金属薄板を用いてヒータエレメント５を形成することで、ヒータエレメント５の厚みが加熱面全域で一定となる。これにより、ヒータエレメント５の発熱量を加熱面全域で一定とすることができ、静電チャック部２の載置面１９における温度分布を均一化できる。
接着材６は、冷却ベース部３の上面に絶縁部材７を接着し、接着材４と同様、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、厚みは５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
接着材６の面内の厚みのバラツキは１０μｍ以内が好ましい。接着材６の面内の厚みのバラツキが１０μｍを超えると、冷却ベース部３と絶縁部材７との間隔に１０μｍを超えるバラツキが生じる。その結果、冷却ベース部３による静電チャック部２の温度制御の面内均一性が低下し、静電チャック部２の載置面１９における面内温度が不均一となるので、好ましくない。
絶縁部材７は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性及び耐電圧性を有するフィルム状またはシート状の樹脂であり、絶縁部材７の面内の厚みのバラツキは１０μｍ以内が好ましい。
絶縁部材７の面内の厚みのバラツキが１０μｍを超えると、厚みの大小により温度分布に高低の差が生じる。その結果、絶縁部材７の厚み調整による温度制御に悪影響を及ぼすので、好ましくない。
絶縁部材７の熱伝導率は、０．０５Ｗ／ｍｋ以上かつ０．５Ｗ／ｍｋ以下が好ましく、より好ましくは０．１Ｗ／ｍｋ以上かつ０．２５Ｗ／ｍｋ以下である。
熱伝導率が０．１Ｗ／ｍｋ未満であると、静電チャック部２から冷却ベース部３への絶縁部材７を介しての熱伝導が起こりにくくなり、冷却速度が低下するので好ましくない。一方、熱伝導率が１Ｗ／ｍｋを超えると、ヒータ部から冷却ベース部３への絶縁部材７を介しての熱伝導が増加し、昇温速度が低下するので好ましくない。
樹脂層８は、静電チャック部２の下面と冷却ベース部３の上面との間に介在する。樹脂層８は、ヒータエレメント５が接着された静電チャック部２と冷却ベース部３とを接着一体化するとともに、熱応力の緩和作用を有する。
樹脂層８は、その内部や、静電チャック部２の下面、ヒータエレメント５の下面、並びに冷却ベース部３の上面との界面に空隙や欠陥が少ないことが望まれる。空隙や欠陥が形成されていると、熱伝導性が低下して板状試料Ｗの均熱性が阻害される虞がある。
樹脂層８は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体またはアクリル樹脂で形成されている。樹脂層８は、流動性ある樹脂組成物を静電チャック部２と冷却ベース部３の間に充填した後に加熱硬化させることで形成することが好ましい。静電チャック部２の下面にはヒータエレメント５が設けられており、これにより凹凸が形成されている。
また、冷却ベース部３の上面及び静電チャック部２の下面は必ずしも平坦ではない。流動性の樹脂組成物を冷却ベース部３と静電チャック部２の間に充填させた後に硬化させて樹脂層８を形成することで、静電チャック部２と冷却ベース部３の凹凸に起因して樹脂層８に空隙が生じることを抑制できる。これにより、樹脂層８の熱伝導特性を面内に均一にすることが出来、静電チャック部２の均熱性を高めることが出来る。
＜突起部＞
図３Ａは、突起部３０の平面図であり、図３Ｂは、板状試料Ｗを支持する突起部３０の側面図である。図３Ａ、図３Ｂは、特徴部分を強調する目的で、実際の形状とは異なる寸法比率で図示されている。
突起部３０は、載置板１１の上面である載置面１９に複数設けられており、載置面１９の底面１９ａから上方に突出して形成されている。突起部３０は、概ね円錐台形状を有しており、底面１９ａに沿う断面が円形状である。突起部３０の形状は、円錐台形状に限定されることはない。また、突起部３０の断面形状は、円形状に制限されず、矩形状、三角形状であってもよい。
突起部３０は、高さＨ（即ち、底面１９ａから頂点４１までの距離）が、６μｍ以上５０μｍ以下に形成されていることが好ましく、６μｍ以上２０μｍ以下に形成されていることがより好ましい。
突起部３０は、先端に位置する先端部３１と、略一定の傾きで先端側に向かって断面直径を小さくしていく柱部３２と、柱部３２と底面１９ａとを緩やかな曲率で接続する裾野部３４と、を有している。
先端部３１は、緩やかな曲面で盛り上がっており、先端部３１の最先端には、頂点４１が位置する。先端部３１の表面は、先端部３１の周縁において柱部３２と滑らかに接続される角曲面３１ａと、角曲面３１ａの内側に位置する緩曲面３１ｂと、を含む。
角曲面３１ａの曲率半径は１μｍ未満であることが好ましく、０．５μｍ以下であることがより好ましい。また、緩曲面３１ｂの曲率半径は、大きければ大きいほど好ましく、曲面となっていない平坦面であることが最も好ましい。
先端部３１は、板状試料Ｗと当接する。先端部３１において、板状試料Ｗは、緩やかな曲面に追従して、変形した状態となる。先端部３１において、板状試料Ｗと突起部３０とが接触する領域を頂面４０とする。
頂面４０は、突起部３０において頂点４１から下方に距離ｈ１までの一定領域である。
頂面４０の大きさは、板状試料Ｗの変形の度合いによって変化する。板状試料Ｗは、静電チャック装置１の吸着力と、板状試料Ｗの下面と底面１９ａとの間を流れる冷却ガスの圧力と、のバランスによって、変形の度合いが変わる。板状試料Ｗは、静電チャック装置１の吸着力が大きい場合、又は冷却ガス圧力が高い場合に、より沈み込む。したがって、頂面４０の大きさは、静電チャック装置１の吸着力と冷却ガスの導入圧力に依存する。
一例として、頂面４０は、突起部３０の頂点４１から下方に距離ｈ１を０．４μｍとする領域である。
頂面４０は、吸着力やガス圧力によって、先端部３１の緩曲面３１ｂのみに形成されている場合と、緩曲面３１ｂ全体と角曲面３１ａの一部を覆う様に形成されている場合と、がある。
頂面４０の表面粗さＲａは、０μｍ以上０．１μｍ以下とすることが好ましく、０μｍ以上０．０５μｍ以下とすることがより好ましく、０μｍ以上０．０３μｍ以下とすることがより一層好ましく、０μｍ以上０．０１５μｍ以下とすることが更により一層好ましい。頂面４０の表面粗さＲａを０μｍ以上０．１μｍ以下（より好ましくは０μｍ以上０．０５μｍ以下、より一層好ましくは０μｍ以上０．０３μｍ以下、更により一層好ましくは０μｍ以上０．０１５μｍ以下）とすることで、突起部３０と板状試料Ｗとの摩擦を抑制できる。これにより、板状試料Ｗとの接触によって板状試料Ｗが損傷することを防止する。また、板状試料Ｗを静電チャックに吸着又は離脱させる際に、突起部３０の摩耗が進みにくくなり、摩耗に起因するパーティクルの発生を抑制できる。
表面粗さＲａは、粗さ曲線からその平均線の方向に基準長さｌだけを抜き取り、この抜き取り部分の平均線の方向にｘ軸を、縦方向にｙ軸を取り、粗さ曲線をｙ＝ｆ（ｘ）で表したときに、以下の式によって求められる値をマイクロメートル（μｍ）で表したものをいう。
Figure 0006168162
 頂面４０の面積が小さい場合には表面粗さＲａを測定するための測定長さを十分に確保できない場合がある。この場合には、突起部３０と同等の条件で形成した別の部位の測定により、頂面４０の表面粗さＲａを推定することができる。具体的には、載置面１９の周縁に設けられた周縁壁１７（図１、図２参照）の上面を測定することで、頂面４０の表面粗さＲａを推定できる。
本実施形態の突起部３０は、頂面４０の下端４０ａ（即ち、突起部３０と板状試料Ｗの接触領域の境界）における断面形状が円形である。頂面４０の下端４０ａにおける断面の直径ｄ１は、１００μｍ以上３０００μｍ以下であることが好ましく、２００μｍ以上２０００μｍ以下であることがより好ましい。頂面４０の下端４０ａにおける断面積は、直径ｄ１を用いて、断面積はπ×（ｄ１／２）２として表される。したがって、頂面４０の下端４０ａにおける断面積は、７．９×１０−３ｍｍ２以上７．１ｍｍ２以下であることが好ましく、３．１×１０−２ｍｍ２以上３．１ｍｍ２であることがより好ましい。
柱部３２は、先端部３１に向かって底面１９ａ側から、断面積が漸減するように形成されている。柱部３２の断面積の変化率、すなわち柱部３２の周面の傾きは高さ方向に沿って一定であってもよく、変化率（傾き）が高さ方向に沿って変わってもよい。
裾野部３４は、底面１９ａと柱部３２とを緩やかに接続する。裾野部３４を大きくする（即ち、側面図（図３Ｂ）の視野における裾野部３４の曲率半径を大きくする）ことにより、突起部３０と載置板１１との熱の移動量をより多くすることができる。したがって、裾野部３４を大きくすることで、突起部３０の熱応答性が高くなり、板状試料Ｗの温度制御の制御を高速に行うことができる。また、裾野部３４を大きくすることにより、突起部３０の摩耗等により生じたパーティクルが、底面１９ａと柱部３２との間に滞留しにくくなるため、パーティクルの除去性を高めることができる。
載置面１９の底面１９ａは、突起部３０が設けられていない領域に位置する。底面１９ａの表面粗さＲａは、０μｍ以上１．０μｍ以下とすることが好ましく、０μｍ以上０．８μｍ以下とすることがより好ましい。これにより、板状試料Ｗの部分的な変形などにより、板状試料Ｗが底面１９ａに接触した場合であっても、パーティクルの発生を抑制できる。
突起部３０は、静電チャック装置１が板状試料Ｗの吸着と離脱を繰り返すことで摩耗する。
図４は、摩耗後の突起部１３０を示す図である。図４において、摩耗前の突起部３０を破線で示す。
摩耗後の突起部１３０には、摩耗前により新たな先端部１３１が形成されている。摩耗後の先端部１３１の形状は、摩耗により平坦化され、摩耗前の先端部３１の形状と比較して、曲率半径が大きくなる場合や、曲率半径がほとんど変わらない場合等がある。
摩耗後の突起部１３０は、先端部１３１により板状試料Ｗを支持する。先端部１３１には、板状試料Ｗとの接触領域である新たな頂面１４０が含まれる。
摩耗後の突起部１３０の頂面１４０は、摩耗前の突起部３０の頂面４０よりも下方に位置する。突起部３０は、下方に断面積が漸増する円錐台形状を有しているため、摩耗後の頂面１４０は、摩耗前の頂面４０より表面積が大きくなる。即ち、摩耗後の突起部１３０と板状試料Ｗとの接触面積は、摩耗前と比較して大きくなる。
突起部３０は、頂面４０の下端４０ａからの高さ方向の距離ｈ２＝０．６μｍでの断面積が、下端４０ａの断面積に対し１００％以上１１０％以下とすることが好ましく、１００％以上１０５％以下とすることがより好ましい。これにより、高さが０．６μｍ程度摩耗した後の突起部１３０は、摩耗前の突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積の増加を抑制できる。したがって摩耗が進んだ後であっても、突起部１３０と板状試料Ｗとの接触面積が大幅に増加することがなく、摩耗前後での熱伝導特性の変化を抑制できる。
本実施形態の突起部３０において、頂面４０の下端４０ａからの０．６μｍ下方位置での断面積は、頂面４０の下端４０ａからの０．６μｍ下方位置の直径ｄ２を用いて、断面積はπ×（ｄ２／２）２として表される。
さらに、突起部３０は、頂面４０の下端４０ａからの高さ方向の距離ｈ３＝２．６μｍでの断面積が、下端４０ａの断面積に対し１００％以上１２０％以下とすることが好ましく、１００％以上１１０％以下とすることがより好ましい。
一般的に、突起部３０が摩耗し高さが１μｍ〜３μｍ程度減少した場合には、冷却ガスによる冷却効果の状態が変化することを懸念し、静電チャック部２、又は静電チャック装置１そのものの交換が行われる。したがって、頂面４０から２．６μｍ下方の高さ位置の断面積を１００％以上１２０％以下、より好ましくは１００％以上１１０％以下とすることで、交換が行われるまでの接触面積の増加を十分に抑制できる。
本実施形態の突起部３０において、頂面４０の下端４０ａからの２．６μｍ下方位置での断面積は、頂面４０の下端４０ａからの２．６μｍ下方位置の直径ｄ３を用いて、断面積はπ×（ｄ３／２）２として表される。
加えて、突起部３０は、突起部３０の高さＨの半分（Ｈ／２）での断面積が、頂面４０の下端４０ａの断面積に対し１００％以上１４０％以下であることが好ましく、１００％以上１１０％以下とすることがより好ましい。これにより、突起部３０の高さＨの半分が摩耗した場合であっても、突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積の増加を抑制できる。
本実施形態の突起部３０において、突起部３０の高さＨの半分（Ｈ／２）での断面積、突起部３０の高さＨの半分（Ｈ／２）の位置の直径ｄ４を用いて、断面積はπ×（ｄ４／２）２として表される。
頂面４０が構成される先端部３１は、緩曲面３１ｂ及び角曲面３１ａを有する。緩曲面３１ｂ及び角曲面３１ａの曲率半径は、頂面４０の下端４０ａの直径に対して十分に大きい。このことから、頂面４０の表面積（即ち、突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積）は、頂面４０の下端４０ａの断面積に近似できる。また、突起部３０と板状試料Ｗとの間で伝熱する単位時間あたりの熱量は、接触面積に比例する。
したがって、図４に示す摩耗前後の頂面４０、１４０の下端４０ａ、１４０ａの断面積の変化は、摩耗前後の突起部３０、１３０と板状試料Ｗとの間で単位時間あたりに伝わる熱量の変化と比例する。
摩耗後の突起部１３０における頂面１４０の下端１４０ａの断面積は、摩耗前における突起部３０の頂面４０の下端４０ａの断面積に対して、１４０％以下であることが好ましく、１２０％以下であることがより好ましく、１１０％以下であることがさらに好ましい。
これにより、摩耗後の突起部１３０と板状試料Ｗとの間に伝わる熱量を、摩耗前の突起部３０と板状試料Ｗとの間に伝わる熱量と比較して、それぞれ、１４０％以下、１２０％以下、１１０％以下とすることができる。
摩耗前後での単位時間当たりに伝わる熱量の変化が、１４０％以下であれば、冷却ガスの導入圧力を調整することで、板状試料Ｗの温度の変化を抑制できる。即ち、突起部３０と板状試料Ｗとの熱伝導の変化を、冷却ガスと板状試料Ｗとの熱伝達により補い、調整することができる。したがって、摩耗が進んだ後であっても、当初と同様の温度制御が可能である。
また、摩耗前後での単位時間当たりに伝わる熱量の変化が、１２０％以下である場合には、板状試料Ｗの温度への影響が十分に小さく許容できる。したがって、冷却ガスの導入圧力を調整する必要なく、摩耗前と同様の温度制御が可能となる。
さらに、摩耗前後での単位時間当たりに伝わる熱量の変化が、１１０％以下である場合には、板状試料Ｗの温度への影響をほとんど無視できる。
載置面１９には、複数の突起部３０が設けられ、各突起部３０に対応して複数の頂面４０が存在する。複数の頂面４０の下端４０ａにおける断面積の総和は、載置面１９を平面視した面積に対して０．１％以上２０％以下とすることが好ましく、０．１％以上１０％以下とすることがより好ましい。
板状試料Ｗの温度制御は、突起部３０との熱伝導と、冷却ガスによる熱伝達とによって行われる。突起部３０の頂面４０の下端４０ａの断面積の占める割合を２０％以下（より好ましくは１０％以下）とすることで、板状試料Ｗと突起部３０との熱伝導の影響を小さくして、冷却ガスの熱伝達の影響を相対的に大きくできる。これにより、摩耗が進んだ場合の突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積の変化の影響を小さくできる。
また、複数の頂面４０の下端４０ａにおける断面積の総和が小さすぎる場合には、接触面積が不足して突起部３０と接触する板状試料Ｗが過度に変形する虞がある。突起部３０の頂面４０の下端４０ａの断面積の占める割合を０．１％以上とすることで、過度に板状試料Ｗを変形させることのない十分な接触面積を確保して板状試料Ｗを突起部３０により支持できる。
次に、突起部３０を載置板１１の載置面１９に形成する方法を、図５Ａ〜図５Ｃを基に説明する。
突起部３０は、例えば、砥石加工、レーザ彫刻等の機械的加工、あるいはサンドブラスト加工等を用いて行うことができる。また、仕上げとしての研磨は、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨、または、微小砥粒と超音波とを用いた超音波研磨により、効率的に行うことができる。
また、突起部３０の形成工程において、同様の工程を載置面１９の周縁に施すことで、周縁壁１７（図１、図２参照）を同時に形成できる。
本実施形態においては、サンドブラスト加工を行った後に研磨工程としてバフ研磨を行う場合について、説明する。
まず、載置板１１の上面である載置面１９を研磨加工して平坦面とし、さらに洗浄する。洗浄は、例えば、アセトン、イソプロピルアルコール、トルエン等の有機溶剤で脱脂を行い、その後、例えば、温水で洗浄する。
次いで、図５Ａに示すように、載置面１９に所定のパターン形状のマスク５１を形成する。マスク５１のパターン形状は、図２に示す突起部３０及び周縁壁１７を平面視したときのパターンと同一とする。マスク５１としては、感光性樹脂や板状マスクが好適に用いられる。
次いで、図５Ｂに示すように、サンドブラスト加工を行い、マスク５１によって覆われていない部分に凹部５２を形成する。その結果として、マスク５１によって覆われている部分が残って凸部５３となる。凸部５３の間であって凹部５２の底には底面１９ａが形成される。
次いで、マスク５１を除去する。マスク５１が感光性樹脂からなる場合には、例えば、塩化メチレン等の剥離液を用いてマスク５１を除去できる。
次いで、載置面１９の全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行う。また、バフ研磨を行った後には、載置面１９を洗浄する。洗浄は、例えば、アセトン等の有機溶剤で行い、脱脂する。脱脂後には、例えば、温水で洗浄する。
バフ研磨工程を経ることで、載置面１９の凸部５３が、図５Ｃに示すような突起部３０となる。
前工程であるサンドブラスト工程は、載置面１９の表面にダメージを与えて、マスク５１の形成されていない部分を掘削するように除去する工程である。したがって、サンドブラスト工程により形成された凸部５３の特に角部５３ａ近傍には、表層部から内部に向かう表層クラックが残留している。表層クラックは、小さな応力で進行して剥離の起点となるため、パーティクル発生の原因となる。
バフ研磨を行うことで、サンドブラスト工程で形成された表層クラックを強制的に進行、剥離させ、表層クラックを除去できる。表層クラックを起点として剥離が進むことで、凸部５３の上面５３ｂ及び角部５３ａが丸くなり、図５Ｃに示すように、緩曲面３１ｂ及び角曲面３１ａが形成される。
また、バフ研磨を載置面１９の全体に行うことで、頂面４０を含む突起部３０の全体、及び載置面１９の底面１９ａを同時に研磨できる。これにより、頂面４０の表面粗さＲａを０．０３μｍ以下（より好ましくは０．０１５μｍ以下）とするとともに、突起部３０の柱部３２及び裾野部３４の周面、並びに底面１９ａを頂面４０の表面粗さに準ずる表面粗さとすることができる。頂面４０は、バフ研磨工程においてバフ材が均一に当たるが、底面１９ａは、バフ材が届きにくい部分があるため、部分的に表面性状が粗くなる場合がある。このような部分も含めて、バフ研磨工程により、底面１９ａの表面粗さＲａは、０．１μｍ以下とすることができる。
サンドブラスト加工の条件、及びバフ研磨の条件について説明する。
サンドブラスト加工に使用されるメディアとしては、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズ等が好ましく、メディアの粒径は、４００メッシュアンダー（３００メッシュを通過したもの）とすることが好ましい。
サンドブラスト加工におけるメディアの吐出圧力は、例えば、０．１ＭＰａ以下とすることが好ましく、０．０５ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
従来のサンドブラスト工程では加工効率を考慮し、メディアの粒径を１７０メッシュアンダー、メディアの吐出圧力を０．２ＭＰａ程度としていた。従来と比較して本実施形態のサンドブラスト工程は、メディアの粒径を小さくし、吐出圧力を抑制して行うことが好ましい。
メディアの粒径を小さくし、且つメディアの吐出圧力を０．１ＭＰａ以下（より好ましくは０．０５ＭＰａ以下）とすることで、表層クラックの発生を抑制することができる。
表層クラックは、バフ研磨工程により除去されるが、表層クラックが大量に発生していると考えられる場合には、バフ研磨工程を丹念に行う必要が生じ、柱部３２の傾きが大きくなり高さ方向に沿った断面積の変化が大きくなる虞がある。
メディアの粒径を小さくし、且つメディアの吐出圧力を０．１ＭＰａ以下（より好ましくは０．０５ＭＰａ以下）とすることで、表層クラックの発生を抑制し、バフ研磨工程を簡素化できる。これにより、バフ研磨における突起部３０の研磨量が少なくなる。したがって、柱部３２の傾きを小さくすることができる。即ち、突起部３０の頂面４０から下方への断面積の増加率を小さくすることができる。
バフ研磨に用いる微小砥粒としては、粒径が、０．１２５μｍ以下のものを用いることが好ましい。これにより、よりソフトな条件で研磨工程を行い突起部３０の頂面４０から下方への断面積の増加率を小さくすることができる。また、前記のバフ材としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂製のバフ材を用いることができる。
バフ研磨に際しては、段階を踏む毎に、より微小な砥粒を用いて多段階に研磨することが好ましい。例えば、８００メッシュの微小砥粒、１０００メッシュの微小砥粒、１５００メッシュの微小砥粒、の順にバフ研磨を行う等、段階を踏んで多段階に研磨するのが好ましい。
実施形態の静電チャック装置１によれば、突起部３０が摩耗に伴い、高さＨが低くなった場合であっても、突起部３０と板状試料Ｗとの間の接触面積の増加を抑制できる。したがって、摩耗前後での突起部３０と板状試料Ｗとの熱伝導特性の変動を小さくすることができ、板状試料Ｗの温度制御を安定して行うことができる。
以下、実施例を示して本発明をさらに詳細に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
まず、従来の方法で、載置面１９に突起部３０が形成されていない静電チャック部２を作製した。
静電チャック部２は、内部に厚み約１０μｍの静電吸着用内部電極１３が埋設されている。また、静電チャック部２の載置板１１は、炭化ケイ素を７．８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは０．５ｍｍの円板状であった。
また、支持板１２も載置板１１と同様、炭化ケイ素を７．８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは２ｍｍの円板状であった。これら載置板１１及び支持板１２を接合一体化することにより、静電チャック部２の全体の厚みは２．５ｍｍとなっていた。
次に、載置板１１の上面である載置面１９を研磨加工して平坦面とし、さらに洗浄した。
次いで、載置面１９に突起部３０及び周縁壁１７の形状に対応するマスク５１を形成した（図５Ａ参照）。
次いで、サンドブラスト加工を行い、凸部５３及び凹部５２を形成した（図５Ｂ参照）。
次いで、マスク５１を除去した。
次いで、載置面１９の全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行った。
次いで、載置面１９を洗浄する。
以上の工程を経て、載置面１９に約１万個の突起部３０を形成した。
これらの工程を経て形成された静電チャック部２において、サンドブラスト工程とバフ工程の条件を変えた実施例１〜４と比較例を作製した。比較例は、従来一般的に行われるサンドブラスト工程及びバフ工程で作製したサンプルである。
各工程の条件を表１に示す。表１において、比較例の各条件を１００％として、実施例の条件を記載する。
Figure 0006168162
予備実験として、実施例１の静電チャック部２を用いて静電チャック装置１を構成し、板状試料Ｗとして、シリコンウエハを吸着した状態で冷却ガスを流した。この状態での突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積を確認した。これにより、突起部３０の先端部３１において、頂点４１から下方に０．４μｍの領域までが接触領域（即ち、頂面４０）となっていることが確認された。
以下の試験結果において、突起部３０の頂面４０は、突起部３０の頂点４１から下方に０．４μｍまでの領域であるとして、考察する。
実施例１〜４と比較例の突起部３０の形状を測定した結果を表２及び図６に示す。形状の測定は、載置面１９上に形成された所定位置の突起部３０に対し、中心から外周に向かって複数点の測定を行った。
図６において、横軸が突起部３０の高さ方向の値を示し、縦軸が突起部３０の径方向の値を示す。
Figure 0006168162
表２及び図６に示すように、比較例の突起部３０は、頂面４０の下端４０ａから下方に向かって断面積が大幅に増加してくことが確認された。これに対し、実施例１〜４の突起部３０は、断面積の増加が少なくなっていることが確認された。
次に、実施例１〜３のサンプルに対して、突起部３０の頂面４０に対応する周縁壁１７の上面を測定した。測定は、周縁壁１７の４か所を行い、これらの測定結果を平均した。
周縁壁１７は、突起部３０と同様の製造手順で形成されており、周縁壁１７の上面の表面粗さを測定結果は、突起部３０の頂面４０の表面粗さを代替できる。
Figure 0006168162
表３に示すように、実施例１〜３の周縁壁１７の上面は、表面粗さＲａが０．０１０μｍ以下となっている。この結果から、実施例１〜３の突起部３０の頂面４０も、同等の表面粗さＲａとなっていると推定される。今回の測定においては、実施例４の測定を省略したが、同等の表面粗さになっていると予想される。
以上に示すように、実施例１〜４として、実施形態に対応する静電チャック装置１の静電チャック部２が作製できたことが確認された。
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成及びそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換、及びその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
熱伝導特性の経時的変動をより小さく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。
１ 静電チャック装置
２ 静電チャック部
３ 冷却ベース部
４、６ 接着材
５ ヒータエレメント
７ 絶縁部材
８ 樹脂層
１１ 載置板
１２ 支持板
１３ 静電吸着用内部電極
１４ 絶縁材層
１５、２２ 給電用端子
１７ 周縁壁
１８ 冷却ガス導入孔
１９ 載置面
１９ａ 底面
２３ 碍子
３０、１３０ 突起部
３１、１３１ 先端部
３１ａ 角曲面
３１ｂ 緩曲面
３２ 柱部
３４ 裾野部
４０、１４０ 頂面
４０ａ、１４０ａ 下端
４１ 頂点
５１ マスク
５２ 凹部
５３ 凸部
５３ａ 角部
５３ｂ 上面
Ｗ 板状試料

Claims (7)

  1. 板状試料を静電吸着用電極により吸着するとともに前記板状試料を冷却する静電チャック装置であって、
    セラミック焼結体を形成材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である静電チャック部と、を有し、
    前記載置面には、前記板状試料を支持する複数の突起部が設けられ、
    前記突起部は、頂面で前記板状試料と接して前記板状試料を支持し、且つ前記頂面の高さ位置から下方に断面積が漸増しており、
    前記突起部の前記頂面の下端から０．６μｍ下方の断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１１０％以下であり、
    前記頂面の表面粗さＲａが、０．１μｍ以下である静電チャック装置。
  2. 前記突起部の前記頂面の下端から２．６μｍ下方の断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１２０％以下である請求項１に記載の静電チャック装置。
  3. 前記突起部の高さが６μｍ以上５０μｍ以下であり、前記突起部の１／２の高さでの断面積が、前記頂面の下端の断面積に対し１４０％以下である請求項１又は２に記載の静電チャック装置。
  4. 前記突起部の前記頂面は、前記突起部の頂点から下方に０．４μｍまでの領域である請求項１に記載の静電チャック装置。
  5. 前記載置面が、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体、または酸化イットリウム焼結体からなる請求項１〜４の何れか一項に記載の静電チャック装置。
  6. 前記載置面において、前記突起部が形成されていない底面の表面粗さＲａが、１．０μｍ以下である、請求項１〜５の何れか一項に記載の静電チャック装置。
  7. 前記載置面を平面視した面積に対し、複数の前記頂面の下端における断面積の総和が占める比率を０．１％以上２０％以下とする請求項１〜６の何れか一項に記載の静電チャック装置。
JP2015554914A 2014-09-30 2015-09-09 静電チャック装置 Active JP6168162B2 (ja)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014201304 2014-09-30
JP2014201304 2014-09-30
PCT/JP2015/075612 WO2016052115A1 (ja) 2014-09-30 2015-09-09 静電チャック装置

Related Child Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017126619A Division JP6443504B2 (ja) 2014-09-30 2017-06-28 静電チャック装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPWO2016052115A1 JPWO2016052115A1 (ja) 2017-04-27
JP6168162B2 true JP6168162B2 (ja) 2017-07-26

Family

ID=55630158

Family Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2015554914A Active JP6168162B2 (ja) 2014-09-30 2015-09-09 静電チャック装置
JP2017126619A Active JP6443504B2 (ja) 2014-09-30 2017-06-28 静電チャック装置

Family Applications After (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2017126619A Active JP6443504B2 (ja) 2014-09-30 2017-06-28 静電チャック装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US10068790B2 (ja)
JP (2) JP6168162B2 (ja)
KR (1) KR102174964B1 (ja)
CN (1) CN106663653B (ja)
WO (1) WO2016052115A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6702526B1 (ja) * 2019-02-20 2020-06-03 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
WO2020170514A1 (ja) * 2019-02-20 2020-08-27 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置

Families Citing this family (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6650345B2 (ja) * 2016-05-26 2020-02-19 日本特殊陶業株式会社 基板保持装置及びその製造方法
KR102667316B1 (ko) * 2017-12-28 2024-05-21 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 정전 척 장치
JP6646700B2 (ja) * 2018-03-19 2020-02-14 株式会社不二製作所 硬質脆性材料製の被処理成品の表面加工方法
JP7366045B2 (ja) * 2018-03-22 2023-10-20 アプライド マテリアルズ インコーポレイテッド 半導体デバイスの製造に使用される加工構成要素のセラミック表面のレーザ研磨
WO2019182104A1 (ja) * 2018-03-23 2019-09-26 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法
KR102098129B1 (ko) * 2018-04-23 2020-04-07 주식회사 엠와이에스 정전기 척
US11133212B2 (en) * 2018-05-16 2021-09-28 Applied Materials, Inc. High temperature electrostatic chuck
CN112166497B (zh) * 2018-06-22 2021-12-21 应用材料公司 半导体晶片处理中最小化晶片背侧损伤的方法
JP6627936B1 (ja) * 2018-08-30 2020-01-08 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法
JP7134826B2 (ja) * 2018-10-11 2022-09-12 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの生産方法
JP7430489B2 (ja) * 2019-01-16 2024-02-13 セメス株式会社 静電チャック、静電チャック装置
WO2020149936A1 (en) * 2019-01-18 2020-07-23 Applied Materials, Inc. Heated pedestal design for improved heat transfer and temperature uniformity
KR20220024045A (ko) * 2019-05-16 2022-03-03 어플라이드 머티어리얼스, 인코포레이티드 기판 후면 손상을 최소화하기 위한 방법들 및 장치
JP7414747B2 (ja) * 2021-01-20 2024-01-16 日本碍子株式会社 ウエハ載置台及びその製造方法
US11929278B2 (en) * 2021-05-19 2024-03-12 Applied Materials, Inc. Low impedance current path for edge non-uniformity tuning
JPWO2023286741A1 (ja) * 2021-07-12 2023-01-19

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09172055A (ja) * 1995-12-19 1997-06-30 Fujitsu Ltd 静電チャック及びウエハの吸着方法
JP3784274B2 (ja) 2001-04-27 2006-06-07 京セラ株式会社 静電チャック
JP4094262B2 (ja) * 2001-09-13 2008-06-04 住友大阪セメント株式会社 吸着固定装置及びその製造方法
US20040055709A1 (en) * 2002-09-19 2004-03-25 Applied Materials, Inc. Electrostatic chuck having a low level of particle generation and method of fabricating same
US7663860B2 (en) * 2003-12-05 2010-02-16 Tokyo Electron Limited Electrostatic chuck
JP4674792B2 (ja) 2003-12-05 2011-04-20 東京エレクトロン株式会社 静電チャック
KR100755874B1 (ko) * 2005-11-30 2007-09-05 주식회사 아이피에스 진공처리장치의 정전척, 그를 가지는 진공처리장치 및정전척의 제조방법
JP4739039B2 (ja) 2006-01-31 2011-08-03 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
JP2008085129A (ja) 2006-09-28 2008-04-10 Taiheiyo Cement Corp 基板載置装置
US7582491B2 (en) 2006-10-27 2009-09-01 Tokyo Electron Limited Method for diagnosing electrostatic chuck, vacuum processing apparatus, and storage medium
JP5003102B2 (ja) * 2006-10-27 2012-08-15 東京エレクトロン株式会社 静電チャックの診断方法、真空処理装置及び記憶媒体
JP2009060035A (ja) * 2007-09-03 2009-03-19 Shinko Electric Ind Co Ltd 静電チャック部材、その製造方法及び静電チャック装置
JP2010016176A (ja) 2008-07-03 2010-01-21 Kyocera Corp 試料保持具
JP5470601B2 (ja) * 2009-03-02 2014-04-16 新光電気工業株式会社 静電チャック
JP5505667B2 (ja) * 2011-09-30 2014-05-28 Ｔｏｔｏ株式会社 交流駆動静電チャック
JP2014027207A (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 Hitachi Chemical Co Ltd 誘電体及びこの誘電体を用いた静電チャック

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6702526B1 (ja) * 2019-02-20 2020-06-03 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
WO2020170514A1 (ja) * 2019-02-20 2020-08-27 住友大阪セメント株式会社 静電チャック装置
US11012008B2 (en) 2019-02-20 2021-05-18 Sumitomo Osaka Cement Co., Ltd. Electrostatic chuck device
KR20210068318A (ko) 2019-02-20 2021-06-09 스미토모 오사카 세멘토 가부시키가이샤 정전 척 장치

Also Published As

Publication number Publication date
US10068790B2 (en) 2018-09-04
KR20170067719A (ko) 2017-06-16
JPWO2016052115A1 (ja) 2017-04-27
JP2017191949A (ja) 2017-10-19
KR102174964B1 (ko) 2020-11-05
CN106663653B (zh) 2019-03-15
CN106663653A (zh) 2017-05-10
US20170243778A1 (en) 2017-08-24
JP6443504B2 (ja) 2018-12-26
WO2016052115A1 (ja) 2016-04-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP6443504B2 (ja) 静電チャック装置
JP6380177B2 (ja) 静電チャック装置
JP5994772B2 (ja) 静電チャック装置
JP6064908B2 (ja) 静電チャック装置
JP6119430B2 (ja) 静電チャック装置
US10622239B2 (en) Electrostatic chuck device
JP4942364B2 (ja) 静電チャックおよびウェハ保持部材並びにウェハ処理方法
JP6627936B1 (ja) 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法
US11012008B2 (en) Electrostatic chuck device
JPWO2020027322A1 (ja) 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法
JP4540407B2 (ja) 静電チャック
JP2016143760A (ja) 静電チャック装置
JP7110828B2 (ja) 静電チャック装置
JP5343802B2 (ja) 静電チャック装置
JP6702526B1 (ja) 静電チャック装置
JP5279455B2 (ja) 静電チャック
JP2023128350A (ja) 静電チャック部材及び静電チャック装置
JP2023147819A (ja) 静電チャック部材、静電チャック装置及び静電チャック部材の製造方法
JP2021012928A (ja) 静電チャック装置

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20161128

A871 Explanation of circumstances concerning accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A871

Effective date: 20161128

A975 Report on accelerated examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971005

Effective date: 20170117

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20170124

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20170310

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20170530

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20170612

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6168162

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150