JPWO2020027322A1 - 静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法 - Google Patents

静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法 Download PDF

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Abstract

載置面が設けられた載置台とフォーカスリングと冷却手段とを備え載置台の保持部にその周囲を囲む円環状の溝部と溝部の底面に開口する貫通孔とが設けられ保持部において溝部の幅方向両側の上面はフォーカスリングと接触して保持する保持面であり保持面は溝部よりも内周側の内周面と溝部よりも外周側の外周面からなり保持面は条件（ｉ）及び（ｉｉ）を満たす静電チャック装置。（ｉ）保持面は厚さ方向の断面において保持面の最内周に対応する第１の点と保持面の最外周に対応する第２の点を結ぶ直線が、最内周に対応する第１の点から最外周に対応する第２の点に向かって、正の傾きまたは負の傾きを有する形状、０≦｜保持面の厚さ方向の断面において最内周に対応する第１の点の高さ−最外周に対応する第２の点の高さ｜≦１０μｍ。（ｉｉ）内周面のリーク面積および外周面のリーク面積が０．７ｍｍ２未満。

Description

本発明は、静電チャック装置および静電チャック装置の製造方法に関する。
本願は、２０１８年８月２日に、日本に出願された特願２０１８−１４６３２４号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
従来、半導体製造プロセスに用いられるプラズマエッチング装置では、試料台（載置台）にウエハ（板状試料）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、ウエハ載置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。
従来のプラズマエッチング装置では、静電チャック装置の載置台に固定されたウエハに、エッチングの為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冷却媒体を循環させて、ウエハを下側から冷却している。
また、ウエハにプラズマを照射すると、ウエハと同様にフォーカスリングの表面温度も上昇する。この上昇により、上述の温度調整用ベース部とフォーカスリングとの間に温度差が生じ、その結果、ウエハの表面温度の面内バラつきが生じることがある。そこで、フォーカスリングの表面温度の上昇を抑えるために、フォーカスリングを冷却する技術が知られている。
例えば、特許文献１では、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た、静電チャック装置が記載されている。特許文献１に記載の静電チャック装置では、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ている。
また、例えば、特許文献２では、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、伝熱ガスを供給するガス供給部を設けた、静電チャック装置が記載されている。特許文献２に記載の静電チャック装置では、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ができる。
特開２００２−０３３３７６号公報 特開２０１２−１３４３７５号公報
近年、プラズマエッチング装置の高出力化により、ウエハに照射されるプラズマの熱エネルギーが増加し、フォーカスリングの表面温度がより高温になってきている。これに対し、冷却ガスの圧力を増加させてフォーカスリングを冷却する方法が採られることがある。しかしながら、特許文献１および特許文献２に記載されているような従来の静電チャック装置では、フォーカスリングの表面温度を充分に制御できないことがある。静電チャック装置は、さらなる改良が求められていた。
本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、板状試料の表面温度を均一にすることができる静電チャック装置およびその製造方法を提供する。
上記課題を解決すべく、本発明者等が鋭意検討した結果、フォーカスリングの表面温度を充分に制御できない要因の１つとして、冷却ガスがリークしていることが分かった。また、冷却ガスの圧力を増加させると、冷却ガスのリーク量が増加することが分かった。そこで、以下の態様の静電チャック装置によれば、冷却ガスのリークを低減できることを見出し、本発明を完成させた。
本発明の第一の態様は、板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、円環状のフォーカスリングと、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、前記載置面の周囲を囲んで設けられた保持部を有し、前記保持部には、前記載置面の周囲を囲む円環状の溝部と、前記溝部の底面に開口する貫通孔と、が設けられ、前記保持部において、前記溝部の幅方向両側の上面は、前記フォーカスリングと接触し前記フォーカスリングを保持する保持面であり、前記保持面は、前記溝部よりも内周側の内周面と前記溝部よりも外周側の外周面からなり、前記保持面は、下記条件（ｉ）および（ｉｉ）を満たす静電チャック装置を提供する。
（ｉ）前記保持面は、厚さ方向の断面において、前記保持面の最内周に対応する第１の点と前記保持面の最外周に対応する第２の点を結ぶ直線が、前記最内周に対応する第１の点から前記最外周に対応する第２の点に向かって、正の傾きを有する形状、または負の傾きを有する形状であり、かつ０≦｜前記保持面の厚さ方向の断面において、前記最内周に対応する第１の点の高さ−前記最外周に対応する第２の点の高さ｜≦１０μｍを満足する。
（ｉｉ）前記内周面のリーク面積および前記外周面のリーク面積が０．７ｍｍ２未満である。
本発明の一態様において、前記保持面は、下記条件（ｉｉｉ）を満たす静電チャック装置としてもよい。
（ｉｉｉ）（前記保持面の厚さ方向の断面において、前記最外周に対応する第２の点と、前記内周面と前記外周面から得られる最小二乗直線との最短距離）＜４μｍである。
本発明の第一の態様の装置は、前記溝部の底面に、前記保持部の厚さ方向に延びる複数の突起部が設けられており、前記保持面の厚さ方向の断面において、前記突起部の上面の高さが、水平な基準面を基準とするとき、前記最内周に対応する第１の点と前記最外周に対応する第２の点を結ぶ直線の高さ以下である、静電チャック装置としてもよい。
本発明の第二の態様は、第一の態様の静電チャック装置を製造する方法であって、前記板状試料を載置する前記載置面が設けられ、前記載置面の周囲に前記貫通孔が設けられた焼結体、を有する仮載置台について、回転軸方向の長さが前記フォーカスリングを載置する前記内周面から前記外周面までの前記保持面の幅方向の長さよりも短い砥石を用いて、前記載置面の周囲の前記焼結体の表面を円環状に研削する研削工程と、前記焼結体を掘り下げて、前記載置面の周囲を囲む溝部を形成する工程と、を有する製法を提供する。
より具体的には、第二の態様の静電チャック装置の製造方法は、板状試料を載置する載置面が設けられ、前記載置面の周囲に貫通孔が設けられた焼結体を有する、仮載置台を用意する工程と、前記載置面の周囲に形成される、フォーカスリングを載置するための保持面について、前記保持面の形成前に、保持面の幅方向の長さを決定する工程と、砥石の回転軸方向の長さが、前記保持面の幅方向の長さよりも短い、砥石を選択する工程と、前記砥石を用いて、前記焼結体の表面を、前記載置面の周囲にわたって、円環状に研削し、前記載置面の周囲を囲む、仮保持面を形成する研削工程と、前記焼結体の仮保持面を掘り下げて、前記載置面の周囲を囲む溝部を形成し、前記溝部を有する保持面を形成する工程と、を有する静電チャック装置の製造方法を提供する。
本発明の一態様によれば、板状試料の表面温度を均一にすることができる静電チャック装置およびその製造方法が提供される。
第１の実施形態の静電チャック装置の好ましい例を示すＸＺ平面での概略断面図である。 図１のαで示す領域を拡大した概略部分拡大図である。 図１のαで示す領域を拡大した概略部分拡大図である。 第１の実施形態の静電チャック装置の好ましい製造方法の例における、研削工程を説明する、概略斜視図である。 第１の実施形態の静電チャック装置の好ましい製造方法の例における溝部を形成する工程を説明する、概略斜視図である。 第２の実施形態の静電チャック装置の好ましい例を示す、ＸＺ平面での概略断面図である。 図６のβで示す領域を拡大した概略部分拡大図である。 静電チャック装置の保持部において、保持面の最外周にダックテイルを有する形状の例を示す、ＸＺ平面での概略断面図である。 静電チャック装置の保持部の保持面において、三次元座標における測定位置を示す、ＸＺ平面での概略断面図である。 図６のβで示す領域を拡大した概略部分拡大図である。
以下、本発明に係る静電チャック装置およびその製造方法の実施の形態について、図面に基づき説明する。
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。本発明を逸脱しない範囲で、数や位置や大きさや数値や比率や形状などについて、変更や省略や追加をする事ができる。
なお、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等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。
（１）第１の実施形態
＜静電チャック装置＞
図１は、本実施形態の静電チャック装置を好ましく示すＸＺ平面での概略断面図である。図２は、図１のαで示す領域を拡大した部分拡大図である。なお図２においては、説明を容易にするために、斜面の角度を大きくして示してある。
図１に示す静電チャック装置１０は、載置台１１と、フォーカスリング１２と、冷却手段１３と、を備えている。
なお、以下の説明においてはＸＹＺ座標系を設定し、このＸＹＺ座標系を参照しつつ、各部材の位置関係を説明する。この際、載置台１１の厚さ方向をＺ軸方向、Ｚ軸方向と直交する一方向をＸ軸方向（図１における左右方向）、Ｚ軸方向とＸ軸方向とに直交する方向をＹ軸方向、とする。本実施形態においては、Ｚ軸方向は鉛直方向である。
［載置台］
図１に示す載置台１１は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１１ａが設けられている。載置台１１は、吸着部材３と、冷却ベース５と、を備えている。
［吸着部材］
吸着部材３は、誘電体基板２４と、電極層２６と、を備えている。
図１に示す誘電体基板２４は、全体として凸状を形成しており、言い換えると、中心部が突出し端部は低くなっている。すなわち、載置面１１ａが保持面１５ａより相対的に高くなっている。載置面１１ａと保持面１５ａの間には、これらの表面の高低差によって、１つの段差がある。
誘電体基板２４の形成材料は、耐熱性を有するセラミックスが好ましい。このようなセラミックスとしては、任意に選択でき、例えば、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）または炭化ケイ素（ＳｉＣ）の焼結体が好ましく挙げられる。
中でも、誘電体基板２４の形成材料は、炭化ケイ素と酸化アルミニウムとの複合材料が好ましい。この複合材料を使用すると、誘電体基板２４の誘電率を高くすることができ、板状試料Ｗの静電吸着が良好となりやすい。また、板状試料Ｗに対する不純物のリスクを低く抑えることができる。
誘電体基板２４の形成材料は、１種を単独で用いてもよいし、２種以上を併用してもよい。
誘電体基板２４の形成材料の平均結晶粒径は、特に限定されないが、例えば、１０μｍ以下であることが好ましく、６μｍ以下であることがより好ましく、２μｍ以下であることがさらに好ましい。誘電体基板２４の形成材料の平均結晶粒径が１０μｍ以下であれば、加工時におけるチッピングや脱粒が少なく、後述する溝部１６を形成しやすい傾向がある。
電極層２６は、誘電体基板２４の内部に好ましく埋設されている。
静電チャック装置１０の使用温度下において、電極層２６の体積固有抵抗値は、１．０×１０６Ω・ｃｍ以下であることが好ましく、１．０×１０４Ω・ｃｍ以下であることがより好ましい。
電極層２６の形成材料は、導電性セラミックスであることが好ましい。導電性セラミックスとしては、任意に選択できるが、炭化ケイ素（ＳｉＣ）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との複合焼結体、窒化タンタル（ＴａＮ）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との複合焼結体、炭化タンタル（ＴａＣ）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との複合焼結体、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）と酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）との複合焼結体等が好ましく挙げられる。
電極層２６の厚さは任意に選択できるが、例えば、１０μｍ〜５０μｍであってよい。前記厚さは２０μｍ〜４０μｍであっても良い。
吸着部材３は、静電チャック部１４と、保持部１５と、を有している。静電チャック部１４は、平面視で吸着部材の中央に好ましく位置する。静電チャック部１４および保持部１５には、それぞれ上述の電極層２６が配置されている。
本実施形態において、吸着部材３の静電チャック部１４に配置された電極層を「電極層２６Ａ」と称することがある。また、吸着部材３の保持部１５に配置された電極層を「電極層２６Ｂ」と称することがある。なお、単に「電極層２６」というときには、電極層２６Ａおよび電極層２６Ｂの両方を指している。
電極層２６Ａと、電極層２６Ｂとは電気的に接続されていてもよいし、電気的に接続されなくても良い。この場合、異なる給電用端子によって給電されても良い。
誘電体基板２４の静電チャック部１４の上面（載置面）は、誘電体基板２４の保持部１５の上面（保持面）よりも、高い位置にある。
（静電チャック部）
静電チャック部１４には、電極層２６に通電する給電用端子２７が配置されている。給電用端子２７から電極層２６に通電することにより、誘電体基板２４の静電チャック部１４は、静電吸着力を発現できる。給電用端子２７の一端は、電極層２６Ａの下面に接続されている。一方、給電用端子２７の他端は、外部電源（図示略）に電気的に接続されている。
給電用端子２７の周囲は、絶縁碍子２８により覆われている。図１に示す絶縁碍子２８は、円筒状の筐体である。絶縁碍子２８は、内部に給電用端子２７を収容する空間を有している。これにより、給電用端子２７を絶縁碍子２８の外部と絶縁している。
誘電体基板２４の静電チャック部１４の上面（＋Ｚ側の面、すなわち吸着部材から遠い方の面）は、上述の載置面１１ａである。
（保持部）
本実施形態の静電チャック装置１０における保持部１５は、載置面１１ａの周囲を囲むように、平面視で円環状に形成されている。
保持部１５には、溝部１６と、複数の貫通孔２５とが好ましく設けられている。前記貫通孔は、溝部１６中に好ましく配置される。
溝部１６は、載置面１１ａの周囲を囲むように、平面視で円環状に形成されている。溝部１６には、冷却ガスが拡散される。これにより、冷却ガスと接触する部分から、フォーカスリングが冷却される。
保持部１５において、溝部１６の幅方向両側にある、２つの部分の上面は、フォーカスリング１２と接し、フォーカスリング１２を保持する、保持面１５ａである。保持面１５ａでは、溝部１６に流通する冷却ガスが外部にリークすることを抑制している。保持面１５ａは、溝部１６よりも内周側の内周面１５ｂと、溝部１６よりも外周側の外周面１５ｃからなる。
本実施形態では、保持面１５ａを有する連続する帯状の構造体を、シールバンド１７と称することがある。シールバンド１７は、外側でフォーカスリングを保持するシールバンド１７Ａと、シールバンド１７Ａよりも内側でフォーカスリングを保持するシールバンド１７Ｂからなる。シールバンド１７は、その保持面１５ａでフォーカスリング１２と接触し、溝部１６に流通する冷却ガスが外部に漏れ出ないように封止する。シールバンド１７Ａと１７Ｂは、平面視で、それぞれリング状（ドーナッツ状）である。
複数の貫通孔２５は、溝部１６の底面１６ａに開口している。
本実施形態の静電チャック装置１０における保持部１５は、誘電体基板２４の原料に対して、後述の研削加工をすることにより、形成される。
［冷却ベース］
本実施形態の静電チャック装置１０における冷却ベース５は、吸着部材３の下面に接して、設けられている。吸着部材３と冷却ベース５とは、任意の方法や材料で結合できる。例えば、シリコーン系等の接着剤により接着されて良い。図１に示す冷却ベース５は、円盤状である。冷却ベース５には、複数の流路２９が設けられている。
流路２９は、水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路である。この流路により、吸着部材３の熱を冷却ベース５に逃がし、吸着部材３を冷却することができる。その結果、載置面１１ａに載置される板状試料Ｗが冷却され、板状試料Ｗの温度を低く抑えることができる。
冷却ベース５の形成材料としては、任意に選択でき、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い。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）、チタン（Ｔｉ）等が、好適に用いられる。
［フォーカスリング］
フォーカスリング１２は、半導体製造プロセスにおけるプラズマエッチング等の処理工程において、板状試料Ｗと略同一の温度になるように好ましく制御される。
本実施形態の静電チャック装置１０におけるフォーカスリング１２は、載置台１１の上に、載置面１１ａの周囲を囲むように、円環状に配置されている。本実施形態の静電チャック装置１０におけるフォーカスリング１２は、平面視した時に、その全体が保持部１５と平面的に重なるように配置され、保持部１５で保持される。フォーカスリング１２の内径は、吸着部材３の静電チャック部１４の径よりも大きい。
本実施形態において、フォーカスリング１２は、上述の保持部１５の周方向に沿って、設けられている。また、フォーカスリング１２は、上述の溝部１６の周方向に沿って、設けられている。
フォーカスリング１２を載置台１１に静電吸着し易いことから、フォーカスリング１２の形成材料の体積抵抗率は、低いことが好ましい。また、フォーカスリング１２の温度を制御し易いことから、フォーカスリング１２の形成材料の熱伝導率は、高いことが好ましい。このような特性を有するフォーカスリング１２の形成材料としては、任意に選択できるが、例えば、セラミックスが挙げられる。前記材料として、多結晶シリコン、炭化ケイ素等が、好ましく挙げられる。例えば、静電チャック装置１０を酸化膜エッチングに用いる場合、フォーカスリング１２の形成材料には、多結晶シリコン、炭化ケイ素等が好適に用いられる。
［冷却手段］
本実施形態の静電チャック装置１０における冷却手段１３は、複数の貫通孔２５に冷却ガスを送り込む構造を備えている。複数の貫通孔２５の内側は、それぞれガス流路２０となっている。
複数のガス流路２０は、溝部１６に冷却ガスを供給するためのものである。本実施形態で用いられる冷却ガスとしては、任意に選択できるが、例えば、ヘリウム（Ｈｅ）ガスが好ましく挙げられる。
複数のガス流路２０には、冷却ガスを供給する冷却ガス供給源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、冷却ガスの圧力が所定の圧力になるように流量を調整するバルブである。なお、冷却ガス供給源２２から冷却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。
冷却手段１３は、複数のガス流路２０を介して溝部１６に冷却ガスを供給する。これにより、冷却手段１３は、フォーカスリング１２を冷却することができる。
（保持部の構成）
本発明者等が検討を行った結果、保持部１５の表面には、研削加工に起因して、内周と外周の高低差や、最外周に発生するダックテイル（アヒルの尻のように、後端が跳ね上がっている形状）や、局所的な凹部が形成される場合があることが分かった。
特に、保持面１５ａに形成される内周と外周の高低差や最外周に発生するダックテイル、および局所的な凹部は、冷却ガスがリークする要因となると推測される。そのため、本実施形態の静電チャック装置１０においては、保持面１５ａの内周と外周の高低差や、最外周に発生するダックテイル、および局所的な凹部を、なるべく含まないように、制御することが求められる。
本実施形態の静電チャック装置１０における保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点から保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点に向かって正の傾きを有する形状（保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点から保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点に向かって高くなる形状）である。また、０≦｜保持面１５ａの厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点の高さ−保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さ｜≦１０μｍ、で表される式（以下、第１の式ということがある）も満足する（条件（ｉ））。なお前記式では、絶対値が用いられている。すなわち、図２において、保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、前記第１の点から前記第２の点に向かって、正の傾きを有する形状を有する。また同時に、（保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さ−保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点の高さ）で表される式（以下、第２の式ということがある）から得られる値が、０μｍ以上１０μｍ以下である。以下、これを条件（ｉ−ｉ）と称することがある。前記第２の式から得られる値は、前記第２の式から得られる値は、０μｍ以上９μｍ以下であることが好ましい。必要に応じて、前記値は、０μｍより大きくかつ１０μｍ以下や、０．１μｍ以上９．０μｍ以下や、０．５μｍ以上８．５μｍ以下や、１．０μｍ以上８．０μｍ以下や、２．０μｍ以上６．０μｍ以下や、３．０μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。前記第２の式から得られる値が１０μｍを超えると、保持部１５の保持面１５ａに静電吸着したフォーカスリング１２が、保持面１５ａの高低差に追従し難くなる。フォーカスリング１２が保持面１５ａの高低差に追従し難くなると、保持部１５のシールバンド１７での隙間が大きくなる。その結果、その隙間からの冷却ガスのリーク量が多くなる。
なお、本実施形態の静電チャック装置１０において、保持面１５ａの厚さ方向の断面とは、保持面１５ａが円環状であって、その円環の中心を通る断面のことである。
保持面１５ａの厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点の高さ、および保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さとは、任意の水平な基準面（任意の水平な基準面とは、例えば、三次元測定機において静電チャック装置を載置する定盤面がこれに相当する。前記水平な基準面は、ＸＹ面に平行な面であればよく、吸着部材３の搭載面とは反対に位置する平らな底面を、基準面としても良い。）を基準とし、保持部１５の厚さ方向の高さである。
本実施形態の静電チャック装置１０における高低差は、ＪＩＳ Ｂ ６１９１に準拠し、三次元測定機（商品名：ザイザックス ＳＶＡ ＮＥＸ、株式会社東京精密製）を用いて測定できる。この測定において、まず、溝部１６の幅方向の外側のシールバンド１７Ａおよび内側のシールバンド１７Ｂの上面（保持面）１５ａの三次元座標について、保持面１５ａの最内周１５ｄから外周側に１ｍｍ以内の任意の点（ａ点とする）と、保持面１５ａの最外周１５ｅから内周側に１ｍｍ以内の任意の点（ｄ点とする）を、測定する。また、同心円周上で、２°毎に、１８０箇所を、同様に測定する。
本実施形態の静電チャック装置１０において、高低差は、保持面１５ａの厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さ−保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点の高さの差を、１８０箇所を計算し、その測定値の最大値を採用する。前記ａ点は第１の点に対応し、前記ｄ点は第２の点に対応する。
保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、第１の点から第２の点に向かって、常に正の傾きを有する形状をなしている。すなわち、保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、第１の点と第２の点を結ぶ直線の途中で、フォーカスリング１２側に突出する部分（凸部）や、冷却ベース５側に窪む部分（凹部）を有さない。
本実施形態の静電チャック装置１０における保持面１５ａは、内周面１５ｂのリーク面積および外周面１５ｃのリーク面積が、０．７ｍｍ２未満である。以下、これを条件（ｉｉ）と称することがある。内周面１５ｂのリーク面積および外周面１５ｃのリーク面積は０．６ｍｍ２以下であることが好ましく、０．５ｍｍ２以下であることがより好ましい。リーク面積の下限は必要に応じて任意に選択できるが、例えば、０．００ｍｍ２や、０．０１ｍｍ２以上であっても良く、０．０５ｍｍ２以上や、０．１ｍｍ２以上であっても良い。
内周面１５ｂのリーク面積および外周面１５ｃのリーク面積が０．７ｍｍ２以上では、保持部１５の保持面１５ａに静電吸着したフォーカスリング１２が、保持面１５ａに追従できない局所的な凹部の面積が大きくなる。フォーカスリング１２が保持面１５ａに追従できない局所的な凹部の面積が大きくなると、保持部１５のシールバンド１７での隙間が大きくなり、その隙間からの冷却ガスのリーク量が多くなる。
本実施形態の静電チャック装置１０では、保持部１５の保持面１５ａは、載置台１１に設けられた冷却ベースの流路２９の影響により、研削加工に起因して、大きな周期の連続した凹凸構造（大きな周期のうねり、言い換えると、なだらかな山と谷）が形成される傾向がある。大きなうねりには、静電吸着力により、フォーカスリング１２が追従する。
本実施形態において、保持面１５ａに形成される大きなうねりの周期は６０度以上であることが好ましい。うねりの周期が６０度以上であることにより、フォーカスリング１２が保持面１５ａの凹凸に十分追従できると考えられる。うねりの周期が６０度以上であるとき、うねりのピークとボトムの数はそれぞれ６個以下であってもよい。
本実施形態では、保持面の表面の評価のために、角度の周方向で、任意の数のピークボトム（山と谷）があるサインカーブの和を算出する。その算出結果と、保持部１５の保持面１５ａの形状（寸法）の実測データ（内周面１５ｂの中心と外周面１５ｃの中心の三次元データ）とを比較、すなわち、フィッティングする。保持部１５の保持面１５ａの形状（寸法）の実測データとフィッティングカーブとの差が「フォーカスリング１２が追従できない形状」として仮定し、その差をリーク面積と定義する。
（リーク面積の求め方の例）
リーク面積の求め方の例を以下に述べる。
保持部１５の保持面１５ａの表面形状（寸法）を、角度の周方向（保持面１５ａにおける、載置台１１の中心を軸とする、円の周方向）に測定する。具体的には、内周面１５ｂの中心と外周面１５ｃの中心の三次元データを実測して、これを、フィッティングライン１とする。例えば実測では、それぞれの面の中心を１８０箇所で測定し、実測値から前記ライン１を形成してもよい。
一方で、任意の数の、周期（周期の数：Ｔ）が互いに異なる複数のサインカーブ（サイン波）を用いて、最小二乗法でカーブフィッティングを行う（フィッティングライン２を得る）。この算出された凹凸形状の曲線（例：横軸が角度（０〜３６０度）、縦軸が高さ）は、フォーカスリングが追従できる大きなうねりの形状を示しており、比較として使用される。フィッティングライン１がフィッティングカーブ２に近いほど、保持面のうねりにフォーカスリングが追従でき、すなわちリーク面積が小さいことを意味する。フィッティングライン２は、実測データから得られたフィッティングライン１との距離が、最も小さくなるものを選択できる。なお下記に述べるように、フィッティングライン２は、フィッティングライン１と、１点以上で接触しており、かつ、常にフィッティングライン１より上に配置される。
次に、リーク面積を求める。カーブフィッティングライン２は、常にカーブフィッティングライン１よりも上に位置され、かつ２つのライン間の面積が最小になるように、同じグラフに好ましく並べられる。２つのライン間の面積を、リーク面積とすることができる。
以上のように、保持部１５の保持面１５ａの形状（寸法）の実測データと、フィッティングカーブ２によって示されるデータとの差が、「フォーカスリング１２が追従できない形状（寸法）」として仮定され、前記差を、リーク面積と定義できる。
なおフィッティングカーブ２は、フォーカスリング１２が追従できる形状であればよい。一例として、「横軸が角度、縦軸が高さをしめすデータにおいて、３６０度で１周期（Ｔ＝１、ピークとボトムが１つ）のサインカーブと、２周期（Ｔ＝２、ピークとボトムが２つの）のサインカーブ、３周期（Ｔ＝３、ピークとボトムが３つの）のサインカーブを用いて、最小二乗法で、フィッティング」した曲線が好ましく挙げられる。
以上のように、保持面１５ａが上記条件（ｉ−ｉ）および（ｉｉ）を満たすことにより、保持部１５の保持面１５ａとフォーカスリング１２との隙間を少なくすることができる。これにより、この隙間からリークする冷却ガスの量を少なくすることができる。その結果、本実施形態では冷却ガスの圧力を制御しやすくなる。このため、静電チャック装置１０は、フォーカスリング１２の温度制御が容易となり、板状試料Ｗの表面温度を均一にすることができる。
また、本実施形態の静電チャック装置１０は、図３に示すように、溝部１６の底面１６ａに、保持部１５の厚さ方向に延びる柱状の突起部４１，４２が設けられることも好ましい。保持面１５ａの厚さ方向の断面において、任意の水平な基準面（任意の水平な基準面とは、例えば、三次元測定機において静電チャック装置を載置する定盤面がこれに相当する。）を基準とする、突起部４１，４２の上面４１ａ，４２ａまでの高さが、前記任意の水平な基準面を基準とする保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線の高さ（基準面からの距離）以下であることが好ましい。突起部４１，４２は、誘電体基板２４と同じ材料で形成されていることが好ましい。突起部４１は溝部１６の底面１６ａの内周側に設けられ、突起部４２は溝部１６の底面１６ａの外周側に設けられている。このような構造とすることにより、冷却ガスの流通を妨げることなく、保持部１５の保持面１５ａにフォーカスリング１２を静電吸着した場合に、突起部４１，４２とフォーカスリング１２が接触し、保持部１５とフォーカスリング１２の接触面積が大きくなる。その結果、保持部１５の保持面１５ａとフォーカスリング１２の静電吸着を良好にすることができ、保持部１５の保持面１５ａとフォーカスリング１２との隙間を少なくすることができる。その結果、冷却ガスのリークを抑制し、冷却効率を向上させることができるとともに、突起部４１，４２の外径や配置を最適化することにより、フォーカスリング１２（ひいては板状試料Ｗ）の表面温度を均一に制御することができる。突起部４１，４２の平面視でのそれぞれの形状は、任意に選択できる。例えば、前記突起部のそれぞれが、連続した１つの円環状であったり、又は、複数の円形や四角形やその他の形状であっても良い。
なお、図３では、溝部１６の底面１６ａに２つの突起部４１，４２が設けられている場合を例示した。本実施形態の静電チャック装置１０はこれに限定されない。本実施形態の静電チャック装置１０では、溝部１６の内周側のみ、あるいは外周側のみに、突起部が１つ以上設けられていてもよく、溝部１６の内周側および外周側それぞれに突起部が１つ以上設けられていてもよい。また、突起部を設ける間隔は、特に限定されない。
以上のような構成によれば、板状試料の表面温度を均一にすることができる静電チャック装置とすることができる。
＜静電チャック装置の製造方法＞
上述の静電チャック装置１０が得られる製造方法の好ましい例を、図４および図５に基づいて説明する。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、研削工程と、溝部１６を形成する工程と、を有する。研削工程および溝部１６を形成する工程以外の工程としては、公知の静電チャック装置の製造方法で行われる工程を実施することができる。
図４は、本実施形態の静電チャック装置の製造方法における研削工程の好ましい例を示す斜視図である。本実施形態の研削工程では、円筒状の砥石Ｇ１を回転させながら、仮載置台２００を研削する。
仮載置台２００は、焼結体１５０と、複数の貫通孔２５と、冷却ベース５と、を有している。焼結体１５０には、板状試料Ｗを載置する載置面１１ａ（図１参照）が設けられ、載置面１１ａの周囲に貫通孔２５が設けられている。また、焼結体１５０には、電極層２６Ｂが設けられている。仮載置台２００では、焼結体１５０と冷却ベース５とがシリコーン系等の接着剤（図示なし）により接着されている。なお図４は、既に円筒状の砥石Ｇ１を回転させ、研削をある程度進ませた状態が示される。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法における研削工程では、例えば、ロータリー研削機等を用いることができる。
円筒状の砥石Ｇ１としては、回転軸方向の長さがフォーカスリング１２を載置する内周面１５ｂから外周面１５ｃまでの保持面１５ａの幅方向の長さよりも短い砥石を用いる。
砥石の幅（幅方向の長さ）は必要に応じて任意に選択できるが、例えば、保持面の幅方向の長さに対して、１０〜９８％であってもよく、２０〜９０％の範囲が好ましく、２０〜７０％の範囲であっても良い。これらに限定されず、１０〜６０％や、２０〜４０％や、３０〜５０％などであっても良い。
砥石の周速度も任意に選択できる。例えば、１０〜２００ｍ／ｓが好ましく、３０〜１８０ｍ／ｓがより好ましく、６０〜１６０ｍ／ｓが更に好ましく、７０〜１５０ｍ／ｓが特に好ましい。これらに限定されず、５〜８０ｍ／ｓであったり、２０〜１１０ｍ／ｓであったり、４０〜１４０ｍ／ｓであっても良い。
砥石の種類や条件は任意に選択できるが、例えば、アルミナより硬度が高くダイアモンドより硬度が低い材料であることが好ましく、例を挙げれば、炭化珪素であることがより好ましい。研磨において砥石の位置は、必要に応じて、径方向に移動させてよい。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法における研削工程では、載置面１１ａの周囲の表面１５０ａが、例えば、下記条件（ｉ−ｉ）および条件（ｉｉ）を満たすように、仮載置台２００を研削する。
（ｉ−ｉ）焼結体１５０の厚さ方向の断面において、表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する第１の点と表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する第１の点から表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する第２の点に向かって正の傾きを有する形状（表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する第１の点から表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する第２の点に向かって高くなる形状）、かつ（表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する第２の点の高さ−表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する第１の点の高さ）が、０μｍ以上１０μｍ以下である。
（ｉｉ）表面１５０ａの内周面１５０ｂのリーク面積および表面１５０ａの外周面１５０ｃのリーク面積が０．７ｍｍ２未満である。
通常、焼結体を砥石により研削すると、研削熱が発生する。砥石Ｇ１の周速度が速いほど、発熱量が大きくなる。発熱量が大きくなると、吸着部材３と冷却ベース５の熱膨張差に起因して、吸着部材３と冷却ベース５が変形することがある。この変形により、焼結体１５０の表面１５０ａに高低差が生じることがある。また、砥石Ｇ１の周速度が速いほど、生産性は向上する。しかしながら、その反面、焼結体１５０の表面１５０ａに局所的な凹部が発生することがある。
砥石Ｇ１の周速度は、予備実験を行い得ても良い。具体的には、同じ条件を有する仮の載置台を用いて、予備実験を行い、表面１５０ａが上記条件（ｉ−ｉ）および条件（ｉｉ）を満たすような速度を予め得ておき、その後の製造において、その周速度に設定して製造を行うとよい。例えば、予備実験においては、複数の異なる周速度と、複数の幅の異なる砥石を用意して、それぞれの組み合わせにおいて、静電チャック装置の製造と評価を行い、それらの結果から、好ましい結果を示した組み合わせを選択してよい。このような方法によって、非常に優れた静電チャック装置を、効率よく製造することができる。
図５は、本実施形態の静電チャック装置の製造方法における溝部１６を形成する工程を示す、概略斜視図である。本実施形態の静電チャック装置の製造方法における溝部１６を形成する工程では、任意に選択される方法で、焼結体１５０を掘り下げて、載置面１１ａの周囲を囲む溝部１６を形成する。本実施形態の静電チャック装置の製造方法における溝部１６を形成する工程では、例えば、ロータリー加工やブラスト加工等を用いることができ、特にブラスト加工が好適に用いられる。
ブラスト加工に使用されるメディア（媒体）としては、任意に選択できるが、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ２Ｏ３）、炭化珪素、ガラスビーズ等が好ましい。メディアは、４００メッシュアンダー（３００メッシュを通過するもの）であることが好ましい。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以下であることが好ましく、０．０５ＭＰａ以下であることがより好ましい。
以上のような方法によれば、得られる静電チャック装置１０の保持面１５ａが上記条件（ｉ−ｉ）および条件（ｉｉ）を満たすものとなる。その結果、板状試料の表面温度を均一にすることができる静電チャック装置を製造することができる。
以上に、本発明の第１の実施形態を説明したが、本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、本発明は本実施形態によって限定されることはない。
また、例えば、上述した保持部１５には、ヒータ（図示略）が設けられていてもよい。
これにより、フォーカスリング１２を加熱することにより、フォーカスリング１２の温度を板状試料Ｗと略同一の温度に制御することができる。
（２）第２の実施形態
＜静電チャック装置＞
図６は、本実施形態の静電チャック装置を示すＸＺ平面での断面図である。図７は、図６のβで示す領域を拡大した部分拡大図である。
なお、図６において、図１に示した第１の実施形態の静電チャック装置と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。また、図７において、図２に示した第１の実施形態の静電チャック装置と同一の構成には同一の符号を付して、重複する説明を省略する。
図６に示す静電チャック装置３００は、載置台１１と、フォーカスリング１２と、冷却手段１３と、を備えている。
本実施形態の静電チャック装置３００における保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点から保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点に向かって負の傾きを有する形状であり、かつ０≦｜保持面１５ａの厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点の高さ−保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さ｜≦１０μｍ、で表される式（第１の式）も満足する（条件（ｉ））。すなわち、図７において、保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、第１の点から第２の点に向かって負の傾きを有する形状を有する。また同時に、（保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点の高さ−保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さ）で表される式（以下、第３の式ということがある）から得られる値が、０μｍ以上１０μｍ以下である。以下、これを条件（ｉ−ｉｉ）と称することがある。前記第３の式から得られる値は、０μｍ以上９μｍ以下であることが好ましい。必要に応じて、前記値は、０μｍより大きくかつ１０μｍ以下や、０．１μｍ以上９．０μｍ以下や、０．５μｍ以上８．５μｍ以下や、１．０μｍ以上８．０μｍ以下や、２．０μｍ以上６．０μｍ以下や、３．０μｍ以上５．０μｍ以下であってもよい。前記第３の式から得られる値が１０μｍを超えると、保持部１５の保持面１５ａに静電吸着したフォーカスリング１２が、保持面１５ａの高低差に追従し難くなる。フォーカスリング１２が保持面１５ａの高低差に追従し難くなると、保持部１５のシールバンド１７での隙間が大きくなる。その結果、その隙間からの冷却ガスのリーク量が多くなる。
保持面１５ａは、厚さ方向の断面において、保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線が、第１の点から第２の点に向かって、常に負の傾きを有する形状をなしている。すなわち、第１の点と第２の点を結ぶ直線の途中で、保持面は、フォーカスリング１２側に突出する部分（凸部）や、冷却ベース５側に窪む部分（凹部）を有さない。
本実施形態の静電チャック装置３００における保持面１５ａは、第１の実施形態の静電チャック装置１０と同様に、内周面１５ｂのリーク面積および外周面１５ｃのリーク面積が０．７ｍｍ２未満である（条件（ｉｉ））。内周面１５ｂのリーク面積および外周面１５ｃのリーク面積は０．６ｍｍ２以下であることが好ましく、０．５ｍｍ２以下であることがより好ましい。リーク面積の下限は必要に応じて任意に選択でき、第一の実施形態で示される例を同様に使用できる。
本実施形態の静電チャック装置３００における保持面１５ａは、図８に示すように、（保持面１５ａの厚さ方向の断面において、外周面１５ｃの最外周１５ｅに対応する第２の点と、内周面１５ｂと外周面１５ｃから得られる最小二乗直線Ｌとの最短距離ｈ）＜４μｍである。以下、これを条件（ｉｉｉ）と称することがある。
最短距離ｈ（保持面１５ａの厚さ方向の断面において、外周面１５ｃの最外周１５ｅに対応する第２の点と、内周面１５ｂと外周面１５ｃから得られる最小二乗直線Ｌとの最短距離ｈ）は、３μｍ以下であることが好ましい。なお前記最短距離ｈは、必要に応じて、０．０μｍ以上４．０μｍ未満や、０．０μｍ以上３．８μｍ以下や、０．１μｍ以上３．５μｍ以下や、０．１μｍ以上３．３μｍ以下や、０．２μｍ以上３．０μｍ以下等の範囲であっても良い。前記最短距離ｈが４μｍ以上では、保持部１５の保持面１５ａと静電吸着したフォーカスリング１２との間に隙間が生じ、吸着力が低下する可能性がある。フォーカスリング１２と保持面１５ａの吸着力が低下すると、保持部１５のシールバンド１７での隙間が大きくなり、その隙間からの冷却ガスのリーク量が多くなる。なお、図８に示すように、保持面１５ａの厚さ方向の断面において、保持面１５ａの外周面１５ｃの最外周１５ｅに対応する第２の点の高さが、保持面１５ａの内周面１５ｂと外周面１５ｃの中心から内周にかけての最小二乗直線Ｌよりも高くなっている状態（その部分）を、ダックテイル１５ｆと言う。
本実施形態の静電チャック装置１０において、保持面１５ａのダックテイル１５ｆは、ＪＩＳ Ｂ ６１９１に準拠し、三次元測定機（商品名：ザイザックス ＳＶＡ ＮＥＸ、株式会社東京精密製）を用いて測定される。この測定において、まず、溝部１６の幅方向の外側のシールバンド１７Ａおよび内側のシールバンド１７Ｂの上面（保持面）１５ａの三次元座標を、保持面１５ａの半径方向に内周面１５ｂの３箇所と外周面１５ｃの３箇所について測定する。ここでは、図９に示すように、内周面１５ｂについて、中心（中心点）、最内周１５ｄから１ｍｍ以内の任意の点（ａ点）、および溝１６における内周面１５ｂ側の周１５ｇから１ｍｍ以内の任意の点（ｂ点）について、三次元座標を測定する。同様に、図９に示すように、外周面１５ｃについて、中心、最外周１５ｅから１ｍｍ以内の任意の点（ｃ点）、および溝１６における外周面１５ｃ側の周１５ｉから１ｍｍ以内の任意の点（ｄ点）について、三次元座標を測定する。また、同心円周上で２°毎に１８０箇所を測定する。すなわち、６×１８０箇所の測定を行う。なお前記測定は、載置面の中心を通る直線上にて好ましく測定される。
さらに、保持面１５ａの厚さ方向の断面において、外周面１５ｃの最外周１５ｅに対応する第２の点と、内周面１５ｂの３点と外周面１５ｃの２点（前記第２の点を除いた点）から得られる最小二乗直線Ｌとの最短距離ｈを、１８０箇所測定する。そしてその測定値の最大値を採用する。本実施形態では、ダックテイルが小さい、あるいは有さない、静電チャック装置を提供できる。
以上のように、保持面１５ａが上記条件（ｉ−ｉｉ）〜条件（ｉｉｉ）を満たすことにより、保持部１５の保持面１５ａとフォーカスリング１２との隙間を少なくすることができる。これにより、この隙間からリークする冷却ガスの量を少なくすることができる。その結果、本実施形態では冷却ガスの圧力を制御しやすくなる。このため、静電チャック装置３００は、フォーカスリング１２の温度制御が容易となり、板状試料Ｗの表面温度を均一にすることができる。
また、本実施形態の静電チャック装置３００は、図１０に示すように、溝部１６の底面１６ａに、保持部１５の厚さ方向に延びる柱状の突起部４１，４２が設けられてよい。保持面１５ａの厚さ方向の断面において、任意の水平な基準面（任意の水平な基準面とは、例えば、三次元測定機において静電チャック装置を載置する定盤面がこれに相当する。）を基準とする、突起部４１，４２の上面４１ａ，４２ａの高さが、前記任意の水平な基準面を基準とする保持面１５ａの最内周１５ｄに対応する第１の点と保持面１５ａの最外周１５ｅに対応する第２の点を結ぶ直線の高さ以下であることが好ましい。
なお、図１０では、溝部１６の底面１６ａに２つの突起部４１，４２が設けられている場合を例示したが、本実施形態の静電チャック装置３００はこれに限定されない。本実施形態の静電チャック装置３００では、溝部１６の内周側のみ、あるいは外周側のみに、突起部が１つ以上設けられていてもよく、溝部１６の内周側および外周側それぞれに突起部が１つ以上設けられていてもよい。また、突起部を設ける間隔は、特に限定されない。
以上のような構成によれば、板状試料の表面温度を均一にすることができる静電チャック装置とすることができる。
＜静電チャック装置の製造方法＞
上述の静電チャック装置３００が得られる製造方法を、図４および図５に基づいて説明する。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法は、研削工程と、溝部１６を形成する工程と、を好ましく有する。研削工程および溝部１６を形成する工程以外の工程は、公知の静電チャック装置の製造方法で行われる工程を実施することができる。
本実施形態の静電チャック装置３００は、上述の静電チャック装置１０と同様にして製造することができる。上述の静電チャック装置１０が得られる製造方法と同様の工程については説明を省略する。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法における研削工程では、載置面１１ａの周囲の表面１５０ａが、例えば、下記条件（ｉ−ｉｉ）〜条件（ｉｉｉ）を満たすように、仮載置台２００を研削する。
（ｉ−ｉｉ）焼結体１５０の厚さ方向の断面において、表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する点と表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する点を結ぶ直線が、表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する点から表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する点に向かって負の傾きを有する形状（表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する点から表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する点に向かって負の傾きを有する形状）、かつ（表面１５０ａの最内周１５０ｄに対応する点の高さ−表面１５０ａの最外周１５０ｅに対応する点の高さ）が、０μｍ以上１０μｍ以下である。
（ｉｉ）表面１５０ａの内周面１５０ｂのリーク面積および表面１５０ａの外周面１５０ｃのリーク面積が０．７ｍｍ２未満である。
（ｉｉｉ）（焼結体１５０の厚さ方向の断面において、外周面１５０ｃの最外周１５０ｅに対応する点と、内周面１５０ｂと外周面１５０ｃから得られる最小二乗直線Ｌとの最短距離ｈ）＜４μｍである。
砥石Ｇの周速度は、予備実験を行い、表面１５０ａが上記条件（ｉ−ｉｉ）〜条件（ｉｉｉ）を満たすような速度に設定するとよい。
以上に、本発明の第２の実施形態を説明したが、本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、本発明は本実施形態によって限定されることはない。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
以下の実施例および比較例では、冷却ガスとしてＨｅガスを用いた。
［保持面の最内周と最外周の高低差の測定］
ＪＩＳ Ｂ ６１９１に準拠し、
三次元測定機（商品名：ザイザックス ＳＶＡ ＮＥＸ、株式会社東京精密製）を用いた。まず、保持部の溝部の幅方向の外側の上面（保持面の外周面）、および内側の上面（保持面の内周面）のそれぞれの三次元座標を、保持面（内周面）の最内周から外周側に１ｍｍ以内の任意に選択される点（ａ点）と、保持面（外周面）の最外周から内周側に１ｍｍ以内の任意に選択される点（ｄ点）について、測定した。また、同心円周上で２°毎に１８０箇所を測定した。すなわち、２×１８０箇所の測定を行った。
実施例および比較例の静電チャック装置において、高低差は、保持面の最外周の高さ（ｄ点）−保持面の最内周の高さ(ａ点)の差を、１８０箇所で計算し、その測定値の最大値を採用した。
［リーク面積の測定］
ＪＩＳ Ｂ ６１９１に準拠し、三次元測定機（商品名：ザイザックス ＳＶＡ ＮＥＸ、株式会社東京精密製）を用いて、保持面の内周面の中心と外周面の中心の三次元座標について、同心円上で２°毎に１８０箇所を測定した。
角度の周方向で、任意の数の異なるサインカーブ、すなわち、ピークとボトムがある、互いに異なる複数のサインカーブを用いて、最小二乗法で、フィッティングラインを算出した。具体的には、周期が１、２又は３の、互いに異なる３つのサインカーブを用いた。
その算出結果から得たカーブ（フィッティングライン２）と、保持部の保持面の形状（寸法）の実測データ（内周面の中心と外周面の中心の三次元データ）から得たカーブ（フィッティングライン１）とを、フィッティングした。具体的には、保持部の保持面の形状（寸法）の実測データから得たカーブと、フィッティングカーブとの差を、「フォーカスリングが追従できない形状」として仮定し、その差をリーク面積とした。
［Ｈｅガスのリーク量の評価］
静電チャック装置をプラズマエッチング装置に搭載し、静電チャック装置の載置面に直径３５０ｍｍのシリコンウエハ（リング状試料）を、直流２．５ｋＶの印加電圧で吸着固定した。この際、ガス孔よりＨｅガスを６．６６ｋＰａの圧力にて導入し、真空中（＜０．５Ｐａ）の条件で、Ｈｅガスのリーク量を測定し、評価した。リーク量の測定には、マスフローコントローラ（Fujikin社製）装置を使用し、流量式リークテスト法の条件によって測定した。
この評価において、Ｈｅガスのリーク量が３．０ｓｃｃｍ以下であるものを「○（良）」とした。
Ｈｅガスのリーク量が、３．０ｓｃｃｍより大きく、３．３ｓｃｃｍ以下であるものを「△（可）」とした。
また、Ｈｅガスのリーク量が３．３ｓｃｃｍを超えるものを不良品とし、「×（不可）」とした。
なお、ｓｃｃｍは、０．１ＭＰａ、０℃の条件下における１分間あたりの気体の流量（単位：ｃｍ３）を表す。
［ダックテイルの測定］
ＪＩＳ Ｂ ６１９１に準拠し、三次元測定機（商品名：ザイザックス ＳＶＡ ＮＥＸ、株式会社東京精密製）を用いて、保持面のダックテイルを測定した。
この測定において、まず、保持部の溝部の幅方向の外側の上面（保持面の外周面）および内側の上面（保持面の内周面）の三次元座標を、保持面の半径方向に内周面の３箇所と、外周面の３箇所について測定した。
ここでは、内周面について、中心（中心点）、最内周から１ｍｍ以内の任意の点（ａ点）および溝側の周から１ｍｍ以内の任意の点（ｂ点）にて、三次元座標を測定した。同様に、外周面について、中心（中心点）、最外周から１ｍｍ以内の任意の点（ｃ点）および溝側の周から１ｍｍ以内の任意の点（ｄ点）にて、三次元座標を測定した。また、同心円周上で２°毎に１８０箇所を測定した。すなわち、６×１８０箇所の測定を行った。
さらに、外周面の最外周から、保持部を厚さ方向の断面で見た場合に、内周面の３点と外周面の２点（ｄ点を除く点）から得られる最小二乗直線Ｌまでの最短距離ｈを、１８０箇所測定し、その測定値の最大値を採用した。
＜静電チャック装置の製造＞
［実施例１］
載置面の周囲に貫通孔が設けられ、静電チャック部に配置された電極層およびを保持部に配置された電極層を備えた焼結体（φ３５０ｍｍ、Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ製）と、焼結体の貫通孔と平面的に重なる位置に貫通孔が設けられた冷却ベース（アルミニウム製）とを、シリコーン系接着剤を介して積層した。この積層体を１００℃で５時間加熱することにより、焼結体と、冷却ベースと、を接着した。
次いで、載置面の周囲の焼結体の表面を、ロータリー研削機により炭化珪素砥石１０００番（砥石）を用いて円環状に研削した（研削加工）。なお、炭化珪素砥石としては、回転軸方向の長さが、後段の工程で形成される内周から外周までの保持面の長さよりも、短いものを用いた。また、炭化珪素砥石の番手は、数が大きいほど砥粒が小さくなる。また、研削加工における砥石周速度（回転速度）を８０ｍ／ｓとした。砥石の幅を、内周から外周までの保持面の長さに対して３０％とした。研磨は砥石の位置は移動しながら行われた。
次いで、載置面の周囲の研削した面に、ブラスト加工を行い、焼結体を掘り下げて、載置面の周囲を囲む溝部を形成した（溝部を形成する工程）。ブラスト加工は、炭化珪素メディア（４００メッシュアンダー（３００メッシュを通過するもの））を用い、吐出圧力０．０３ＭＰａの条件にて行った。このようにして、実施例１の静電チャック装置を製造した。
なお、研削加工の発熱により、吸着部材と冷却ベースは熱膨張差により若干変形する。
理由は定かではないが、凸状に変形する個体と凹状に変形する個体が発生する。実施例１の場合、静電チャック装置は、凸状に変形したものと考えられた。すなわち、加工後、室温にて変形が戻った際に、保持面が内周と比較して、外周が高い形状となった。
溝部を形成する工程後に得られた溝部の幅方向の上面（保持面）について、（ａ）保持面の最内周と最外周の高低差、（ｂ）リーク面積、（ｃ）ダックテイル、（ｄ）Ｈｅガスのリーク量を測定した。結果を表１に示す。
［実施例２］
実施例１と同様の操作を実施した結果、保持面が内周と比較して、外周が低い形状となった。研削加工の発熱により、吸着部材と冷却ベースの熱膨張差により若干変形した際、凹状に変形したものと推察される。
［実施例３］
研削加工における砥石周速度を１１０ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様して、実施例３の静電チャック装置を製造した。
［実施例４］
研削加工における砥石幅を、内周から外周までの保持面の長さに対して６０％としたこと以外は、実施例１と同様して、実施例４の静電チャック装置を製造した。
［実施例５］
研削加工における砥石幅を、内周から外周までの保持面の長さに対して６０％とし、砥石周速度を１４０ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様して、実施例５の静電チャック装置を製造した。
［比較例１］（参考例）
研削加工における砥石幅を、内周から外周までの保持面の長さに対して１００％としたこと以外は、実施例１と同様して、比較例１の静電チャック装置を製造した。
［比較例２］
研削加工における砥石幅を、内周から外周までの保持面の長さに対して１００％とし、砥石周速度を１１０ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様して、比較例２の静電チャック装置を製造した。
［比較例３］
研削加工における砥石幅を、内周から外周までの保持面の長さに対して１００％とし、砥石周速度を１４０ｍ／ｓとしたこと以外は、実施例１と同様して、比較例３の静電チャック装置を製造した。
実施例１〜実施例５および比較例１〜比較例３の評価結果を表１に示す。
Figure 2020027322
表１の結果から、下記条件（ｉ）および条件（ｉｉ）を満たす実施例１〜５、および、下記条件（ｉ）〜条件（ｉｉｉ）を満たす実施例１〜実施例５の静電チャック装置は、Ｈｅガスのリーク量が２．９ｓｃｃｍ以下であり、Ｈｅガスのリーク量が少ないことが分かった。これにより、実施例１〜実施例５の静電チャック装置では、Ｈｅガスの圧力を制御し易くなり、ウエハの表面温度を均一にすることができると考えられる。
（ｉ）保持面は、厚さ方向の断面で見た場合に、保持面の最内周と保持面の最外周を結ぶ直線が最内周から最外周に向かって正の傾きを有する形状または保持面の最内周と保持面の最外周を結ぶ直線が最内周から最外周に向かって負の傾きを有する形状であり、かつ保持面の最内周と最外周の高低差（絶対値）が０μｍ以上１０μｍ以下である。
（ｉｉ）リーク面積が０．７ｍｍ２未満である。
（ｉｉｉ）ダックテイルが４μｍ未満である。
一方、条件（ｉ）〜条件（ｉｉｉ）の全てを満たさない比較例３、条件（ｉｉ）を満たさない比較例２、条件（ｉｉｉ）を満たさない比較例１の静電チャック装置は、Ｈｅガスのリーク量が３ｓｃｃｍを超え、Ｈｅガスのリーク量が多いことが分かった。この結果より、実施例では、比較例よりも、ウエハの表面温度を均一にしやすいと考えられる。一方、特にリーク量が多かった、比較例２〜比較例３の静電チャック装置では、Ｈｅガスの圧力を制御し難く、ウエハの表面温度を均一にし難いと考えられる。
以上の結果から、本発明が有用であることが確かめられた。
板状試料の表面温度を均一にできる静電チャック装置を提供できる。
３・・・吸着部材
５・・・冷却ベース
１０，３００・・・静電チャック装置
１１・・・載置台
１１ａ・・・載置面
１２・・・フォーカスリング
１３・・・冷却手段（冷却部材）
１４・・・吸着部材の静電チャック部
１５・・・保持部
１５ａ，１５１ａ・・・上面（保持面）
１５ｂ・・・保持面における、溝部よりも内周側の内周面
１５ｃ・・・保持面における、溝部よりも外周側の外周面
１５ｄ・・・保持面の最内周
１５ｅ・・・保持面の最外周
１５ｆ・・・保持面のダックテイル
１５ｇ・・・溝の内周面側の周
１５ｉ・・・溝の外周面側の周
１６・・・溝部
１６ａ・・・底面
１７・・・保持部のシールバンド
１７Ａ・・・溝部の幅方向の外側部（外側のシールバンド）
１７Ｂ・・・溝部の幅方向の内側部（内側のシールバンド）
２０・・・ガス流路
２２・・・冷却ガス供給源
２３・・・圧力制御バルブ
２４・・・誘電体基板
２５・・・貫通孔
２６・・・電極層
２６Ａ・・・静電チャック部に配置された電極層
２６Ｂ・・・保持部に配置された電極層
２７・・・給電用端子
２８・・・絶縁碍子
２９・・・冷却ベースの流路
３０・・・凹部
４１、４２・・・溝部の底面に設けられた突起部
４１ａ、４２ａ・・・突起部上面
３２，１３２・・・碍子
１５０・・・焼結体
１５０ａ・・・載置面の周囲にある表面
１５０ｂ、１５１ｂ・・・載置面の周囲にある表面の内周面
１５０ｃ、１５１ｃ・・・載置面の周囲にある表面の外周面
１５０ｄ、１５１ｄ・・・載置面の周囲にある表面の最内周
１５０ｅ、１５１ｅ・・・載置面の周囲にある表面の最外周２００・・・仮載置台
Ｇ１・・・砥石
ｈ・・・最短距離
Ｌ・・・最小二乗直線
Ｗ・・・板状試料

Claims (8)

  1. 板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、
    円環状のフォーカスリングと、
    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、前記載置面の周囲を囲んで設けられた保持部を有し、
    前記保持部には、前記載置面の周囲を囲む円環状の溝部と、前記溝部の底面に開口する貫通孔と、が設けられ、
    前記保持部において、前記溝部の幅方向両側の上面は、前記フォーカスリングと接触し前記フォーカスリングを保持する保持面であり、
    前記保持面は、前記溝部よりも内周側の内周面と前記溝部よりも外周側の外周面からなり、
    前記保持面は、下記条件（ｉ）および（ｉｉ）を満たす静電チャック装置；
    （ｉ）前記保持面は、厚さ方向の断面において、前記保持面の最内周に対応する第１の点と前記保持面の最外周に対応する第２の点を結ぶ直線が、前記最内周に対応する第１の点から前記最外周に対応する第２の点に向かって正の傾きを有する形状、または負の傾きを有する形状であり、かつ０≦｜前記保持面の厚さ方向の断面において、前記最内周に対応する第１の点の高さ−前記最外周に対応する第２の点の高さ｜≦１０μｍを満足する；
    （ｉｉ）前記内周面のリーク面積および前記外周面のリーク面積が０．７ｍｍ２未満である。
  2. 前記保持面は、下記条件（ｉｉｉ）を満たす、請求項１に記載の静電チャック装置。
    （ｉｉｉ）（前記保持面の厚さ方向の断面において、前記最外周に対応する第２の点と、前記内周面と前記外周面から得られる最小二乗直線と、の最短距離）＜４μｍ
  3. 前記溝部の底面に、前記保持部の厚さ方向に延びる複数の突起部が設けられており、
    前記保持面の厚さ方向の断面において、
    前記突起部の上面の高さが、水平な基準面を基準とするとき、前記最内周に対応する第１の点と、前記最外周に対応する第２の点を結ぶ直線の高さ以下である、
    請求項１または２に記載の静電チャック装置。
  4. 請求項１〜３のいずれ１項に記載の静電チャック装置を製造する方法であって、
    板状試料を載置する載置面が設けられ、前記載置面の周囲に貫通孔が設けられた焼結体を有する、仮載置台を用意する工程と、
    前記載置面の周囲に形成される、フォーカスリングを載置するための保持面について、前記保持面の形成前に、前記保持面の幅方向の長さを決定する工程と、
    砥石の回転軸方向の長さが、前記保持面の幅方向の長さよりも短い砥石を選択する工程と、
    前記砥石を用いて、前記焼結体の表面を、前記載置面の周囲にわたって、円環状に研削し、前記載置面の周囲を囲む、仮保持面を形成する研削工程と、
    前記焼結体の仮保持面を掘り下げて、前記載置面の周囲を囲む溝部を形成し、前記溝部を有する保持面を形成する工程と、
    を有する、静電チャック装置の製造方法。
  5. 仮載置台を用意する前記工程の前に、前記幅方向の長さを決定する工程と、前記砥石を選択する工程とを行い、
    前記幅方向の長さを決定する工程と、前記砥石を選択する工程の間に、
    複数の異なる周速度と、複数の異なる幅の砥石を用意して、それぞれの組み合わせで、静電チャック装置の製造と評価を行い、条件（ｉ）と条件（ｉｉ）を満たす静電チャックの製造の条件を得る工程を含み、
    前記条件が、前記砥石を選択する工程と前記研削工程とで使用される、
    請求項４に記載の、静電チャック装置の製造方法。
  6. 条件（ｉｉｉ）に示される前記最短距離が０μｍである、請求項１〜３のいずれ１項に記載の静電チャック装置。
  7. 条件（ｉ）が、０．１μｍ≦｜前記保持面の厚さ方向の断面において、前記最内周に対応する第１の点の高さ−前記最外周に対応する第２の点の高さ｜≦１０μｍを満足する、請求項１〜３、及び６のいずれ１項に記載の静電チャック装置。
  8. 前記内周面のリーク面積および前記外周面のリーク面積が０．６ｍｍ２以下である、請求項１〜３、６及び７のいずれ１項に記載の静電チャック装置。
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