JP6604239B2 - 静電チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電チャック装置に関する。

従来、半導体製造装置においては、ウエハやガラス基板などの板状試料をチャック面に固定する静電チャック装置が使用されている。静電チャック装置は、静電吸着機構を有する静電チャック部と、静電チャック部を冷却するベース部と、静電チャック部とベース部とを接着する接着層とを有する。このような静電チャック装置には、板状試料をチャック面から離脱させるため、又は冷却ガスを導入するための貫通孔が設けられている。これらの貫通孔には、静電チャック装置の耐電圧を高めるために絶縁スリーブが配置される（例えば特許文献１）。

特開２００４−３１６６５号公報

従来の静電チャック装置では、プラズマがガス流動用の貫通孔、および板状試料をチャック面から離脱させるためピン挿通用の貫通孔から侵入して接着層を侵食する虞があった。接着層は、静電チャック部とベース部とを、絶縁を確保した状態で固定するとともに、静電チャック部と冷却ベース部との熱伝導を均一に行わせる機能を有する。このため、プラズマによる貫通孔周辺の接着層の侵食は、耐電圧を低下させ静電チャック装置の寿命を短くするのみならず、貫通孔周辺の経時的な温度変化を引き起こす原因となっていた。

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、プラズマによる接着層の侵食を抑制することで長寿命化を実現可能とした信頼性の高い静電チャック装置の提供を目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様の静電チャック装置は、板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、前記第２の貫通孔には、筒状の絶縁碍子が固定され、前記静電チャック部の前記ベース部と対向する面には、前記第１の貫通孔を囲む環状の溝部が設けられ、前記溝部には環状のシール部材が配置され、前記シール部材が前記絶縁碍子の先端面と前記溝部の底面との間に挟み込まれており、前記静電チャック部は、前記第１の貫通孔の内周面と前記溝部の内側面との間の部分であり前記シール部材の径方向内側に位置する内壁部を有し、前記内壁部の先端と前記絶縁碍子の先端とは、互いに接触する。
また、上述の静電チャック装置において、前記シール部材と前記接着層とが、前記シール部材の厚さ方向において、互いにずれて配置される構成としてもよい。
また、上述の静電チャック装置において、前記静電チャック部は、前記溝部の内側面を構成する内壁部材と、前記溝部の底面および外側面を構成する静電チャック部本体と、を有し、前記内壁部材は、円筒形状であり前記内壁部を構成する構成としてもよい。

また、上述の静電チャック装置において、前記溝部の深さは、前記シール部材の厚さより小さい構成としてもよい。

また、上述の静電チャック装置において、前記絶縁碍子の先端面が、前記静電チャック部と接触する構成としてもよい。

また、上述の静電チャック装置において、前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが配置されている構成としてもよい。

また、上述の静電チャック装置において、前記絶縁碍子を前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する構成としてもよい。

また、上述の静電チャック装置において、前記静電チャック部の内部、前記ベース部の内部、および前記静電チャック部と前記ベース部の間のうち何れかに位置するヒータを備えた構成としてもよい。

本発明によれば、プラズマによる接着層の侵食を抑制することで長寿命化を実現可能とした信頼性の高い静電チャック装置を提供できる。

第１実施形態の静電チャック装置の断面図。 図１に示す領域IIの拡大図。 第１実施形態の変形例１の静電チャック装置の断面拡大図。 第２実施形態の静電チャック装置の断面拡大図。 第３実施形態の静電チャック装置の断面拡大図。

以下、図面を参照しながら、本発明の実施形態について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、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。

＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の静電チャック装置１の断面図である。また、図２は、図１の領域IIの拡大図である。静電チャック装置１は、板状試料Ｗを載置する載置面２ａを有するとともに静電吸着用内部電極１３を内蔵する静電チャック部２と、静電チャック部２を下側から冷却するベース部３と、静電チャック部２とベース部３とを接着して一体化する接着層４と、を備える。
なお、本明細書において、載置面２ａ側を静電チャック装置１の上側とし、ベース部３側を静電チャック装置１の下側として各構成の相対位置を説明するが、使用時の静電チャック装置１の姿勢は、この向きに限定されない。

（静電チャック部）
静電チャック部２は、上側から順に、載置板１１と、静電吸着用内部電極１３および静電吸着用内部電極１３の周縁部を囲む絶縁材層１４と、支持板１２と、が積層された構造を有する。また、静電チャック部２は、接着層４およびベース部３を貫通して、静電吸着用内部電極１３に電圧を印加する給電用端子１５を有する。

静電チャック部２は、上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２ａとする円形状の載置板１１と、この載置板１１の下面側に対向配置された円形状の支持板１２と、これら載置板１１と支持板１２との間に挟持され載置板１１および支持板１２より径の小さい円形状の静電吸着用内部電極１３と、この静電吸着用内部電極１３の下面に接続されて直流電圧を印加する給電用端子１５と、を有する。

載置板１１および支持板１２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）焼結体等の機械的な強度を有し、かつ腐食性ガスおよ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。
特に、載置板１１は、上側に載置面２ａを構成することから、特に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材料から構成されることが好ましい。このような観点から、載置板１１の構成材料として、炭化ケイ素を４重量％以上かつ２０重量％以下含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を採用することが好ましい。

図２に示すように、載置板１１の載置面２ａには、直径が板状試料Ｗの厚みより小さい突起部１６が複数個形成され、これらの突起部１６が板状試料Ｗを支える。
載置板１１は、上側に載置面２ａを構成することから、特に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。

静電吸着用内部電極１３は、載置板１１の下側に位置する。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。例えば、静電吸着用内部電極１３は、静電吸着用内部電極１３が形成される階層に、所定のパターンを有する電極として設けられる。なお、静電吸着用内部電極１３は、パターンを有しない、いわゆるベタ電極として設けられていても機能する。

静電吸着用内部電極１３は、スパッタや蒸着により支持板１２に金属箔を成膜することで形成できる。他にも、静電吸着用内部電極１３の形成材料である導電性材料と、有機物との複合材料を、スクリーン印刷等の塗工法を用いて塗布することにより形成することができる。

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（Ａｌ_２Ｏ_３−Ｔａ_４Ｃ_５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ_２Ｏ_３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ_２Ｏ_３−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（Ｙ_２Ｏ_３−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することができる。また、静電吸着用内部電極１３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、炭素（Ｃ）により形成することもできる。静電吸着用内部電極１３の厚さは、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ５０μｍ以下が好ましい。

絶縁材層１４は、載置板１１および支持板１２を接合一体化するとともに、静電吸着用内部電極１３をプラズマから保護するためのものである。
この絶縁材層１４を構成する材料としては、載置板１１および支持板１２と主成分が同一の絶縁性材料が好ましく、例えば、載置板１１および支持板１２が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている場合には、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）とするのが好ましい。

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の形成材料としては、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く、金属材料や導電性有機材料を用いることができる。給電用端子１５は、ベース部３に対して絶縁されている。

（ベース部）
ベース部３は、静電チャック部２の下側に設けられて、この静電チャック部２の温度を所望の温度に制御する。また、ベース部３は、高周波発生用電極の機能を兼ね備えている。ベース部３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２１が形成されている。これにより、静電チャック部２を冷却し、載置面２ａ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。ベース部３は、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなる。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。これにより、耐プラズマ性が向上する他、異常放電が防止され、したがって、耐プラズマ安定性が向上したものとなる。また、表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。なお、ベース部３は、熱伝導性のよい金属材料であればその材質が限定されることはなく、例えば、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ） 等を採用しもよい。

（接着層）
接着層４は、静電チャック部２の下面２ｂと、ベース部３の上面３ａとの間に介在する。接着層４は、静電チャック部２とベース部３とを接着一体化する。接着層４は、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で耐熱性を有する接着剤が好ましく、例えば、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、エポキシ系樹脂等が好適である。特に、酸素系プラズマを用いる場合には、酸素系プラズマに対して耐プラズマ性に優れているシリコン系樹脂が好ましい。
この接着層４の形状は、液状の熱硬化性接着剤を塗布して得られた塗膜を加熱することにより硬化させたシート状又はフィルム状の接着剤を熱圧着等により硬化した硬化膜であってもよい。

（冷却ガス導入孔およびピン挿通孔）
静電チャック部２、ベース部３および接着層４には、これらを上下に貫通する冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂとがそれぞれ複数設けられている。冷却ガス導入孔３０Ａは、静電チャック部２に載置された板状試料Ｗに向かってヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスＧを供給するために設けられている。また、ピン挿通孔３０Ｂは、載置面２ａに吸着された板状試料Ｗの離脱を補助するリフトピン２２が挿通される。リフトピン２２の下端には、図示略の駆動部が接続され、ピン挿通孔３０Ｂの貫通方向に沿ってリフトピン２２を上下に駆動する。

冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂとは、同様の構成を有する。以下の説明においては、冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂを包含して単に貫通孔３０と呼ぶ。
貫通孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２の貫通孔３２と、を有する。すなわち、静電チャック部２には第１の貫通孔３１が設けられ、ベース部３には第２の貫通孔３２が設けられ、第１および第２の貫通孔３１、３２は、互いに連通して貫通孔３０を構成する。

第１の貫通孔３１および第２の貫通孔３２は、互いに中心軸が一致している。第２の貫通孔３２の内周面３２ａには、接着剤４９により筒状の絶縁碍子４０が固定されている。絶縁碍子４０は、静電チャック部２側に位置する第１の端部４１とその反対側に位置する第２の端部４２とを有する。第２の貫通孔３２の内径は、第１の貫通孔３１の内径より絶縁碍子４０に肉厚部分だけ大きい。

図２に示すように、静電チャック部２のベース部３と対向する面（すなわち下面２ｂ）には、溝部２５が設けられている。溝部２５は、第１の貫通孔３１を囲むように環状に形成されている。溝部２５は、絶縁碍子４０の第１の端部４１の先端面４１ａと対向して下側に開口する。溝部２５の開口は、先端面４１ａに覆われている。溝部２５は、底面２５ａと内側面２５ｂと外側面２５ｃとにより構成されている。溝部２５には、環状のシール部材であるオーリング（Ｏリング）５０が配置されている。オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａと、溝部２５の底面２５ａとの間に挟み込まれている。
ここで、静電チャック部２の第１の貫通孔３１の内周面３１ａと溝部２５の内側面２５ｂとの間の部分を、内壁部２６と呼ぶ。すなわち、オーリング５０の径方向内側には、内壁部２６が設けられている。

（絶縁碍子）
絶縁碍子４０は、例えばセラミックからなる。絶縁碍子４０は、プラズマに対する耐久性を有する。絶縁碍子４０を構成する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（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択された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を採用できる。

絶縁碍子４０の内径は、第１の貫通孔３１の内径と略等しい。第１の貫通孔３１の内周面３１ａと絶縁碍子４０の内周面４０ａとは、段差なく連なることが好ましい。しかしながら、貫通孔３０が冷却ガス導入孔３０Ａである場合は、絶縁碍子４０の内径が第１の貫通孔３１より大きくてもよい。

絶縁碍子４０の外周面４０ｂと第２の貫通孔３２の内周面３２ａとの間には、接着剤４９が介在しこれらを接着固定している。接着剤４９としては、プラズマに対して耐久性を示し可撓性を有する有機系樹脂が好ましい。

絶縁碍子４０の先端面４１ａは、平滑に形成されている。本実施形態において、絶縁碍子の先端面４１ａは、オーリング５０と接触するとともに、オーリング５０の径方向内側および外側において、静電チャック部２の下面２ｂと接触する。しかしながら、先端面４１ａは、静電チャック部２の下面２ｂに対して離間していてもよい。

（オーリング（シール部材））
オーリング（シール部材）５０は、静電チャック部２の下面２ｂに設けられた溝部２５に収容されている。また、オーリング５０は、溝部２５の底面２５ａと絶縁碍子４０の先端面４１ａとの間に挟み込まれている。オーリング５０は、絶縁碍子４０の外周側にプラズマが絶縁碍子４０の外周側に回り込むことを遮り、プラズマによる接着層４および接着剤４９の侵食を抑制する。オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａおよび溝部２５の底面２５ａと接触している。また、オーリング５０は、溝部２５の内部において、内側面２５ｂおよび外側面２５ｃと接触している。

オーリング５０は、ゴム又はエラストマー樹脂などの弾性体からなる管状のシール部材である。なお、本実施形態においてシール部材として、断面が円形のオーリングを採用する場合を例示するが、断面形状はこれに限定されない。特に、本実施形態に示すようにシール部材が収容される空間の断面形状が矩形状である場合には、断面矩形状のパッキンを用いることで接触面積を増加させてプラズマの侵入をより効果的に抑制してもよい。

オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａと静電チャック部２の溝部２５の底面２５ａとの間に挟み込まれて上下に圧縮されている。オーリング５０は、上側接点Ｐ１で溝部２５の底面２５ａと環状に接触し、下側接点Ｐ２で絶縁碍子４０の先端面４１ａと環状に接触する。オーリング５０は、上側接点Ｐ１と下側接点Ｐ２において、絶縁碍子４０の内径側と外径側とをシールする。

圧縮前のオーリング５０の厚さ（上下方向寸法）は、溝部２５の深さＨより大きい。言い換えると、溝部２５の深さＨは、オーリング５０の厚さより小さい。これにより、絶縁碍子４０の先端面４１ａを静電チャック部２の下面２ｂに接触させることで、確実にオーリング５０を圧縮できる。

オーリング５０は、圧縮後の厚さが圧縮前に対して、０．５倍以上、０．８倍以下となるように圧縮されていることが好ましい。これにより、上側接点Ｐ１および下側接点Ｐ２において、オーリング５０により絶縁碍子４０の内周側と外周側とのシールの確実性を高めることができる。

本実施形態において、絶縁碍子４０の先端面４１ａは、静電チャック部２の下面２ｂと接触するため、溝部２５の深さＨが、圧縮後のオーリング５０の厚さとなる。したがって、オーリング５０の圧縮率を溝部２５の深さＨの加工精度に依存させることができ、絶縁碍子４０の固定時に、オーリングのつぶし代を調整する必要なく、シールの信頼性を高めることができる。

オーリング５０は、径方向に圧縮されていても圧縮されていなくてもよい。
オーリング５０が径方向に圧縮される場合、オーリング５０は、溝部２５の内側面２５ｂと外側面２５ｃとの間に挟み込まれる。これにより、プラズマの侵入経路を狭めてプラズマの侵入を効果的に抑制できる。
一方で、オーリング５０が径方向に圧縮されない場合、オーリング５０は、上下方向のみから圧縮されるため、捻れなどの無理な負荷が加わりにくい。したがってオーリング５０によるシールの信頼性を高めることができる。溝部２５の溝幅Ｗ１は、圧縮前のオーリング５０の径方向の幅に対して、０．８倍以上１．２倍以下とすることが好ましい。これにより、捻れなどの無理な応力を生じさせることなく、オーリング５０を絶縁碍子４０の先端面４１ａと溝部２５の底面２５ａとの間に介在させることができる。

本実施形態の静電チャック装置１によれば、静電チャック部２と絶縁碍子４０の先端面４１ａとの間にオーリング５０を介在させたことで、プラズマが絶縁碍子４０の外周側に回り込むことを遮ることができる。これにより、接着層４および接着剤４９が、プラズマにより侵食されることを抑制でき、静電チャック装置１の長寿命化を図ることができる。
また本実施形態によれば、接着層４および接着剤４９のプラズマ暴露が抑制されるため、接着層４および接着剤４９の材料として求められる耐プラズマ性を低くすることができる。すなわち、本実施形態によれば、プラズマに対する耐性を考慮して接着層４および接着剤４９の材料を選択する必要がなく材料選定の自由度を高めることができる。一例として、接着層４および接着剤４９としてプラズマに対する耐性の有無を問わず、熱弾性に優れた材料を採用し、静電チャック部２とベース部３の熱膨張の差を緩和する構成とすることができる。

本実施形態の静電チャック装置１によれば、オーリング５０が溝部２５に収容されていることで、オーリング５０が貫通孔３０側にはみ出すことを抑制できる。これにより、オーリング５０によるシールの確実性を高めるとともに、オーリング５０の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態によれば、オーリング５０が溝部２５に収容されていることで、オーリング５０の径方向内側に内壁部２６が位置する構成となる。内壁部２６は、貫通孔３０に対するオーリング５０の露出を制限してプラズマに暴露され難くする。これにより、オーリング５０の寿命を長くすることができる。

また、本実施形態によれば、オーリング５０の径方向内側に内壁部２６が設けられていることで、静電チャック装置１の耐電圧を高めることができる。絶縁碍子４０の先端面４１ａが、静電チャック部２の下面２ｂと接触する場合には、放電経路を塞いで耐電圧を高めることができる。また、絶縁碍子４０の先端面４１ａが、静電チャック部２の下面２ｂと接触しない場合であっても、内壁部２６により放電経路を狭めることができる。これにより、放電に至るための経路を長くして静電チャック装置１の耐電圧を高めることができる。

本実施形態の静電チャック装置１において、絶縁碍子４０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａを静電チャック部２の下面２ｂに接触させ、絶縁碍子４０の先端面４１ａと溝部２５の底面２５ａとの間でオーリング５０を圧縮した状態で、接着剤４９を硬化させることで固定される。また、絶縁碍子４０の先端面４１ａを静電チャック部２の下面２ｂから離間させる場合には、絶縁碍子４０は、先端面４１ａにおけるオーリング５０のつぶし代をダイアルゲージ等で調整しながら接着剤４９を硬化させることで固定する。

第１実施形態の静電チャック装置１は、図２に二点鎖線で示すように、ヒータエレメント９を有していてもよい。ヒータエレメント９は、静電チャック部２の下面２ｂに図示略の接着剤を介して固定されている。また、ヒータエレメント９は、静電チャック部２の下面２ｂとベース部３の上面３ａの間において、接着層４に埋め込まれている。ヒータエレメント９は、幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させた導電部材から構成される。ヒータエレメント９は、両端に給電用端子が接続され、電流が流されることで発熱し、静電チャック部２の温度を制御してもよい。

（変形例１）
図３は、第１実施形態の変形例１の静電チャック装置１Ａの拡大断面図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。本変形例の静電チャック装置１Ａは、第１実施形態の静電チャック装置１と比較して、静電チャック部２Ａが、第１の貫通孔３１Ａに入れ子状に配されて接着固定された内壁部材（内壁部）２６Ａを有する点が主に異なる。

静電チャック部２Ａには、静電チャック部本体２０Ａと内壁部材２６Ａとを有する。
静電チャック部本体２０Ａは、第１実施形態の静電チャック部２と略同様の積層構造を有する。静電チャック部本体２０Ａには、第１の貫通孔３１Ａが設けられている。第１の貫通孔３１Ａは、ベース部３の第２の貫通孔３２と連通して貫通孔３０を構成する。静電チャック部本体２０Ａの第１の貫通孔３１Ａの内周面と下面２ｂとの間の縁には、段差部２８Ａが設けられている。

内壁部材２６Ａは、円筒形状を有している。内壁部材２６Ａは、第１の貫通孔３１Ａの内周面に接着固定されている。内壁部材２６Ａの外径は、第１の貫通孔３１Ａの内径より若干小さい。また、内壁部材２６Ａの長さは、静電チャック部本体２０Ａの上下方向（積層方向）の厚さと略同等である。内壁部材２６Ａは、静電チャック部本体２０Ａの段差部２８Ａの内側に延びて、段差部２８Ａの内周側を覆う。これにより、段差部２８Ａと内壁部材２６Ａとに囲まれてベース部側に開口する溝部２５Ａが静電チャック部２Ａに形成される。

第１実施形態と同様に、溝部２５Ａは、第１の貫通孔３１Ａを囲むように環状に形成されている。溝部２５Ａには、環状のシール部材であるオーリング５０が配置されている。オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａと、溝部２５Ａの底面２５ａとの間に挟み込まれている。

本変形例の静電チャック装置１Ａによれば、内壁部材（内壁部）２６Ａが静電チャック部本体２０Ａと別部材で構成されているため、互いに別材料とすることができる。したがって、内壁部材２６Ａとして、耐プラズマ性の高い材料を選択することができる。

＜第２実施形態＞
図４は、第２実施形態の静電チャック装置１０１の断面拡大図である。第２実施形態の静電チャック装置１０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子４０の第１の端部４１を径方向外側から囲む絶縁リング１４５を有する点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

静電チャック装置１０１は、静電チャック部２とベース部１０３と接着層４とを備える。また、静電チャック装置１０１において、静電チャック部２、ベース部１０３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の貫通孔１３０が設けられている。貫通孔１３０は、冷却ガス導入又はリフトピンの挿通に用いられる。貫通孔１３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部１０３を貫通する部分である第２の貫通孔１３２と、を有する。

第１実施形態と同様に、静電チャック部２の下面２ｂには、溝部２５が設けられている。溝部２５には、環状のシール部材であるオーリング５０が配置されている。オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａと、溝部２５の底面２５ａとの間に挟み込まれている。

第２の貫通孔１３２の内周面１３２ａには、接着剤１４９により絶縁碍子４０が固定されている。第２の貫通孔１３２の静電チャック部２側（上側）の開口には、ザグリ穴１３３が設けられている。ザグリ穴１３３は、第２の貫通孔１３２より大径であり同心の円形状である。ザグリ穴１３３の内周面１３３ａには、絶縁リング１４５が固定されている。

絶縁リング１４５は、環状に形成された絶縁部材からなる。絶縁リング１４５は、絶縁碍子４０と同材料（例えばセラミックス）からなっていても異なる材料（例えば樹脂材料）から構成されていてもよい。絶縁リング１４５の外径は、ザグリ穴１３３の内径より若干小さい。絶縁リング１４５の外周面１４５ｂとザグリ穴１３３の内周面１３３ａとの間には、接着剤１４９が介在しこれらを互いに接着固定している。

絶縁リング１４５の内径は、第２の貫通孔１３２の内径より若干小さく、絶縁碍子４０の外径と略同一である。絶縁リング１４５の内周面１４５ａは、絶縁碍子４０の外周面４０ｂと接触する。絶縁リング１４５は、絶縁碍子４０の第１の端部４１を径方向外側から囲む。

本実施形態の静電チャック装置１０１によれば、絶縁碍子４０と絶縁リング１４５とからなる２重の絶縁構造を有する。これにより、静電チャック装置１０１の耐電圧を高めることができる。

第２実施形態の静電チャック装置１０１は、第１実施形態と同様に、ヒータエレメント９を有していてもよい。一般的に、静電チャック部２は、貫通孔１３０の近傍でベース部１０３からの冷却が行われないため温度が高くなりやすい。本実施形態の静電チャック装置１０１によれば、貫通孔１３０の内面が２重構造の絶縁碍子４０および絶縁リング１４５により断熱状態で保護されている。これにより、貫通孔１３０の近傍でヒータエレメント９による発熱の影響を受け難くなり、貫通孔１３０の近傍の温度上昇を抑制し、静電チャック部２を均熱化することができる。
なお、静電チャック装置１０１において、材質および寸法に依存する絶縁リング１４５の熱伝導性は、ヒータエレメント９の有無およびその発熱性能に応じて設定することが好ましい。静電チャック装置１０１がヒータエレメント９を有する場合、絶縁リング１４５の熱伝導性を小さくすることが好ましい。これにより、絶縁リングの断熱性能を高めることができ、静電チャック部２の均熱化を促進できる。一方で、静電チャック装置１０１がヒータエレメント９を有しない場合、絶縁リング１４５の熱伝導性を大きくすることが好ましい。これにより、他の領域と比較して冷却が不十分となりやすい貫通孔１３０の近傍から効率的に熱を逃がすことが可能となり、静電チャック部２の均熱化を促進できる。

＜第３実施形態＞
図５は、第３実施形態の静電チャック装置２０１の断面拡大図である。第３実施形態の静電チャック装置２０１は、第２実施形態と比較して、絶縁碍子２４０の固定方法が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。

静電チャック装置２０１は、静電チャック部２とベース部２０３と接着層４とを備える。また、静電チャック装置２０１において、静電チャック部２、ベース部２０３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の貫通孔２３０が設けられている。貫通孔２３０は、冷却ガス導入又はリフトピンの挿通に用いられる。貫通孔２３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部２０３を貫通する部分である第２の貫通孔２３２と、を有する。

第１および第２実施形態と同様に、静電チャック部２の下面２ｂには、溝部２５が設けられている。溝部２５には、環状のシール部材であるオーリング５０が配置されている。

第２の貫通孔２３２の内周面２３２ａには、絶縁碍子２４０が挿入されている。第２の貫通孔２３２の静電チャック部２側（上側）の開口には、第２実施形態と同様に、ザグリ穴２３３が設けられて、ザグリ穴２３３の内周面２３３ａには、絶縁リング１４５が固定されている。また、第２の貫通孔２３２の静電チャック部２と反対側（下側）の開口には、下側ザグリ穴２３４が設けられている。下側ザグリ穴２３４には、下側を向く固定面２３４ａが設けられている。固定面２３４ａには、絶縁碍子２４０を固定するネジ２４６が挿入されるネジ孔２３４ｂが形成されている。

絶縁碍子２４０は、静電チャック部２側に位置する第１の端部２４１とその反対側に位置する第２の端部２４２とを有する。絶縁碍子２４０の第１の端部２４１に位置する先端面２４１ａは、溝部２５の底面２５ａとの間でオーリング５０を挟み込む。

絶縁碍子２４０の第２の端部２４２には、径方向外側に延びるフランジ部２４２ａが設けられている。フランジ部２４２ａには、上下方向に貫通する貫通孔２４２ｂが形成されている。フランジ部２４２ａは、下側ザグリ穴２３４内に収容される。作業者は、ネジ２４６をフランジ部２４２ａの貫通孔２４２ｂに挿通するとともに、ベース部２０３のネジ孔２３４ｂに締結することで、絶縁碍子２４０をベース部２０３に固定できる。フランジ部２４２ａとネジ２４６とは、絶縁碍子２４０の固定部２４８を構成する。すなわち、絶縁碍子２４０は、固定部２４８により着脱可能にベース部２０３に固定されている。

本実施形態の静電チャック装置２０１によれば、絶縁碍子２４０が、ベース部２０３に機械的に固定され着脱可能である。これにより、絶縁碍子２４０の第１の端部２４１と静電チャック部２との間に挟み込まれたオーリング５０を容易に交換することができる。オーリング５０は、絶縁碍子２４０と静電チャック部２との間をシールしてプラズマの侵入を防ぐためプラズマにより侵食されやすい。オーリング５０を交換可能に構成することで、静電チャック装置２０１の使用寿命を更に長くすることができる。
なお、本実施形態において絶縁碍子２４０は、フランジ部２４２ａにおいてベース部２０３にネジ２４６によって固定されている。しかしながら、絶縁碍子２４０の固定方法は、これに限られない。例えばフランジ部２４２ａの外周面にオネジを形成し、ベース部２０３の下側ザグリ穴２３４の内周面にメネジを形成し、これらを螺合することで絶縁碍子２４０を固定してもよい。この場合、フランジ部２４２ａと絶縁碍子２４０とは、別体としてもよい。

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およ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、置換およ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。
例えば、上述した実施形態で、静電チャック装置は、静電チャック部とベース部の間の接着層４に埋め込まれたヒータエレメント９を備えた例を説明した。しかしながら、ヒータエレメントは、静電チャック部の内部又はベース部の内部に位置していてもよい。

１、１Ａ、１０１、２０１…静電チャック装置、２、２Ａ…静電チャック部、２ａ…載置面、３、１０３、２０３…ベース部、４…接着層、１３…静電吸着用内部電極、２５、２５Ａ…溝部、２５ａ…底面、２６、２６Ａ…内壁部、３０、１３０、２３０、２４２ｂ…貫通孔、３１、３１Ａ…第１の貫通孔、３２、１３２、２３２…第２の貫通孔、４０、２４０…絶縁碍子、４１ａ、２４１ａ…先端面、５０…オーリング（シール部材）、１３３、２３３…ザグリ穴、１４５…絶縁リング、２４８…固定部、Ｈ…深さ、Ｗ…板状試料

Claims (7)

1. 板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、
   前記静電チャック部を冷却するベース部と、
   前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、
   前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、
   前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、
   前記第２の貫通孔には、筒状の絶縁碍子が固定され、
   前記静電チャック部の前記ベース部と対向する面には、前記第１の貫通孔を囲む環状の溝部が設けられ、
   前記溝部には環状のシール部材が配置され、
   前記シール部材が前記絶縁碍子の先端面と前記溝部の底面との間に挟み込まれており、
   前記静電チャック部は、前記第１の貫通孔の内周面と前記溝部の内側面との間の部分であり前記シール部材の径方向内側に位置する内壁部を有し、
   前記内壁部の先端と前記絶縁碍子の先端とは、互いに接触する、
   静電チャック装置。
2. 前記シール部材と前記接着層とが、前記シール部材の厚さ方向において、互いにずれて配置される、
   請求項１に記載の静電チャック装置。
3. 前記静電チャック部は、
   前記溝部の内側面を構成する内壁部材と、
   前記溝部の底面および外側面を構成する静電チャック部本体と、を有し、
   前記内壁部材は、円筒形状であり前記内壁部を構成する、
   請求項１又は２に記載の静電チャック装置。
4. 前記溝部の深さは、前記シール部材の厚さより小さい、請求項１〜３の何れか一項に記載の静電チャック装置。
5. 前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、
   前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが配置されている、請求項１〜４の何れか一項に記載の静電チャック装置。
6. 前記絶縁碍子を前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する、請求項１〜５の何れか一項に記載の静電チャック装置。
7. 前記静電チャック部の内部、前記ベース部の内部、および前記静電チャック部と前記ベース部の間のうち何れかに位置するヒータを備えた、請求項１〜６の何れか一項に記載の静電チャック装置。

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