WO2025253976A1 - 静電チャック部材、および静電チャック装置 - Google Patents

静電チャック部材、および静電チャック装置

Info

Publication number
WO2025253976A1
WO2025253976A1 PCT/JP2025/019085 JP2025019085W WO2025253976A1 WO 2025253976 A1 WO2025253976 A1 WO 2025253976A1 JP 2025019085 W JP2025019085 W JP 2025019085W WO 2025253976 A1 WO2025253976 A1 WO 2025253976A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
electrode
gas hole
electrostatic chuck
distance
dielectric substrate
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.)
Pending
Application number
PCT/JP2025/019085
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
健太郎 高橋
徹 菅又
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 WO2025253976A1 publication Critical patent/WO2025253976A1/ja
Pending legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • 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
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P14/00—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars
    • H10P14/60—Formation of materials, e.g. in the shape of layers or pillars of insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P50/00—Etching of wafers, substrates or parts of devices
    • H10P50/20—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H10P50/24—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials
    • H10P50/242—Dry etching; Plasma etching; Reactive-ion etching of semiconductor materials of Group IV materials
    • H—ELECTRICITY
    • H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10P—GENERIC PROCESSES OR APPARATUS FOR THE MANUFACTURE OR TREATMENT OF DEVICES COVERED BY CLASS H10
    • H10P72/00—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof
    • H10P72/70—Handling or holding of wafers, substrates or devices during manufacture or treatment thereof for supporting or gripping

Definitions

  • the present invention relates to an electrostatic chuck member and an electrostatic chuck device.
  • This application claims priority based on Japanese Patent Application No. 2024-093194, filed June 7, 2024, the contents of which are incorporated herein by reference.
  • Patent Document 1 discloses an electrostatic chuck member that is provided with gas holes for supplying gas to the backside of the object to be attracted.
  • the inventors have discovered that when the positive and negative electrodes of a bipolar electrode are positioned on either side of a gas hole, a phenomenon may occur in which charged particles attracted to each other collide inside the gas hole (hereinafter referred to as mutually attractive discharge). Negatively charged particles attracted to the positive electrode adhere to the area on the inner surface of the gas hole that is located on the positive electrode side. Similarly, positively charged particles attracted to the negative electrode adhere to the area on the inner surface of the gas hole that is located on the negative electrode side. When the voltages of the positive and negative electrodes are high, the amount of these charged particles that accumulate increases, and the accumulated charged particles begin to repel each other.
  • the present invention was made in consideration of the above circumstances, and provides an electrostatic chuck member and electrostatic chuck device that can suppress collisions between charged particles of opposite polarity inside the gas hole.
  • a disk-shaped dielectric substrate having a mounting surface on which at least one object to be attracted is placed; a bipolar electrode disposed inside the dielectric substrate and configured to electrostatically attract the object to the placement surface, the bipolar electrode includes a first electrode and a second electrode having polarities different from each other; a gas hole is provided in the dielectric substrate, the gas hole passing through the dielectric substrate in a thickness direction between the first electrode and the second electrode; a distance between the first electrode and the gas hole is greater than a distance between the second electrode and the gas hole;
  • the electrostatic chuck member wherein the width dimension of the first electrode is larger than the width dimension of the second electrode.
  • a disk-shaped dielectric substrate having a mounting surface on which at least one object to be attracted is placed; a bipolar electrode disposed inside the dielectric substrate and configured to electrostatically attract the object to the placement surface, the bipolar electrode includes a first electrode and a second electrode having polarities different from each other; a gas hole is provided in the dielectric substrate, the gas hole passing through the dielectric substrate in a thickness direction between the first electrode and the second electrode; a distance between the first electrode and the gas hole is greater than a distance between the second electrode and the gas hole; the first electrode is located radially inward of the gas hole of the dielectric substrate; the second electrode is positioned radially outward of the gas hole; [3] the object to be attracted includes a plate-shaped sample and a focus ring; The placement surface is a first area on which the plate-shaped sample as the adsorption target is placed; a second region that is annular and surrounds the first region when viewed in a thickness direction of the dielectric substrate, and that mounts the
  • the width dimension of the first electrode is L1
  • the bipolar electrode asymmetry ratio is 0 ⁇ 0.95
  • the electrostatic chuck member according to [1] which satisfies the above.
  • the distance between the first electrode and the gas hole is d1
  • the width dimension of the first electrode is L1
  • the gas hole position asymmetry rate and the bipolar electrode asymmetry rate are expressed by the following formula: ⁇ > ⁇
  • One aspect of the present invention provides an electrostatic chuck member and an electrostatic chuck device that can suppress large abnormal discharges and prevent plasma disturbances and damage to the object to be chucked due to heat generation.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing a preferred example of an electrostatic chuck device according to an embodiment.
  • FIG. 2 is a schematic plan view showing a preferred example of an electrostatic chuck member according to an embodiment.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing an example of the positional relationship between the first electrode and the second electrode of the electrostatic chuck member and the gas holes of the electrostatic chuck member according to the embodiment.
  • FIG. 4 is a partial schematic cross-sectional view showing a preferred example of an electrostatic chuck member according to an embodiment.
  • FIG. 5 is a schematic diagram showing an example of the positional relationship between the first electrode and the second electrode of the electrostatic chuck member and the gas holes of a modified example.
  • the Z axis is also shown in each figure.
  • the Z axis indicates the thickness direction of the dielectric substrate 20, which will be described later.
  • the Z axis extends in the vertical direction, and the direction in which the arrow on the Z axis points is the upper side, and the opposite side is the lower side, and the various parts of the electrostatic chuck device 1 will be described with this in mind. Note that the vertical direction in this specification is used solely for the purpose of explanation, and does not limit the position of the electrostatic chuck device 1 when in use.
  • FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing an example of an electrostatic chuck device 1 according to this embodiment.
  • Electrostatic chuck device 1 includes an electrostatic chuck member 2, a focus ring 4, a base 3, a plurality of DC power supplies 5A, 5B, and 5C, and a cooling gas supply unit 7.
  • the radial dimension of focus ring 4 is drawn larger than it actually is in order to emphasize the characteristic features of electrostatic chuck device 1 of this embodiment.
  • the shape, size, etc. of focus ring 4 may be changed as desired.
  • the upper surface of the focus ring is located slightly higher than the first region on which a plate-shaped sample is placed.
  • the base 3 is preferably made of a metal with excellent thermal conductivity, such as an aluminum alloy.
  • the base 3 supports the electrostatic chuck member 2 from the lower side (-Z).
  • the base 3 is configured to adjust the electrostatic chuck member 2 to a desired temperature.
  • the base 3 may have a flow path formed therein for circulating a low-temperature cooling medium, such as water.
  • the base 3 is provided with multiple gas holes 31.
  • the gas holes 31 penetrate the base 3 in the thickness direction Z.
  • the gas holes 31 are surrounded by insulators 8 inside the base 3.
  • the cooling gas supply unit 7 is connected to the lower end of the gas holes 31.
  • the cooling gas supply unit 7 supplies cooling gas to the gas hole 31.
  • the cooling gas supply unit 7 has a pressure adjustment valve (not shown), which can adjust the pressure of the cooling gas being supplied. He gas, for example, is used as the cooling gas.
  • a first electrode terminal 61, a second electrode terminal 62, a third electrode terminal 63, an insulator 8, and an insulator 9 are provided inside the base 3.
  • the first electrode terminal 61, the second electrode terminal 62, and the third electrode terminal 63 are each rod-shaped.
  • the first electrode terminal 61, the second electrode terminal 62, and the third electrode terminal 63 are arranged to penetrate the base 3 in the thickness direction Z.
  • the first electrode terminal 61, the second electrode terminal 62, and the third electrode terminal 63 pass through the interior of the cylindrical insulator 9.
  • the first electrode terminal 61, the second electrode terminal 62, and the third electrode terminal 63 are each connected to DC power supplies 5A, 5B, and 5C via high-frequency cut filters (not shown).
  • the DC power supplies 5A, 5B, and 5C are each grounded.
  • the focus ring 4 is mounted on the electrostatic chuck member 2.
  • the focus ring 4 is attracted to the electrostatic chuck member 2.
  • the focus ring 4 is an annular member.
  • the focus ring 4 surrounds the plate-shaped sample W mounted in the center of the electrostatic chuck member 2.
  • the focus ring 4 is formed, for example, from a material having electrical conductivity equivalent to that of a wafer serving as the plate-shaped sample W.
  • the focus ring 4 is controlled to be at approximately the same temperature as the plate-shaped sample W during processing steps such as plasma etching in the semiconductor manufacturing process.
  • the electrostatic chuck member 2 includes a dielectric substrate 20 and electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43 disposed inside the dielectric substrate. Although not shown in FIG. 1, in addition to the electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43, electrodes with other functions, such as heater electrodes for heating the dielectric substrate 20, may also be provided inside the electrostatic chuck member 2.
  • the dielectric substrate 20 has a mounting surface 2f on which an object to be adsorbed is placed.
  • the mounting surface 2f faces upward.
  • the mounting surface 2f has a first region 2A and a second region 2B.
  • the first region 2A is a region where a plate-shaped sample W is placed as an object to be adsorbed.
  • the second region 2B is a region where a focus ring 4 is placed as an object to be adsorbed.
  • the second region 2B is annular and surrounds the first region 2A.
  • the second region 2B is located lower than the first region 2A.
  • the mounting surface 2f has an annular step in the region near the outer periphery.
  • the dielectric substrate 20 is provided with a plurality of gas holes 21, 22.
  • the number of gas holes can be selected arbitrarily.
  • the gas holes 21, 22 penetrate the dielectric substrate 20 in the thickness direction.
  • the lower ends of the gas holes 21, 22 in the dielectric substrate 20 are each connected to the gas holes 31 in the base 3. Therefore, the gas holes 21, 22 in the dielectric substrate 20 are connected to the cooling gas supply unit 7 via the gas holes 31 in the base 3.
  • the upper ends of the gas holes 21, 22 in the dielectric substrate 20 open to the mounting surface 2f.
  • the mounting surface 2f has a first region 2A and a second region 2B. Some of the gas holes 21, 22 overlap the first region 2A when viewed in the thickness direction Z.
  • gas holes 21 of the plurality of gas holes 21, 22 overlap the second region 2B when viewed in the thickness direction Z.
  • the cooling gas supplied to the mounting surface 2f from the gas holes 21 cools the plate-shaped sample W, which is the object to be adsorbed on the mounting surface 2f, and the focus ring 4.
  • any material may be selected as the material for forming the dielectric substrate 20, but heat-resistant ceramics are preferred.
  • Suitable ceramic materials for the dielectric substrate 20 include, for example, aluminum oxide (Al 2 O 3 ) sintered body, aluminum nitride (AlN) sintered body, and aluminum oxide (Al 2 O 3 )-silicon carbide (SiC) composite sintered body.
  • the dielectric substrate 20 is formed, for example, by applying unsintered paste to form the electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43, and unsintered paste for the bonding layer that joins the ceramic plates, between multiple ceramic plates that have been previously sintered, stacking them in the thickness direction, and then hot pressing them together under high temperature and high pressure to form a single unit.
  • the electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43 are formed in layers inside the dielectric substrate 20.
  • the thickness of the electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43 can be selected arbitrarily and is, for example, 10 ⁇ m to 50 ⁇ m. It may be 10 ⁇ m to 20 ⁇ m or 20 ⁇ m to 40 ⁇ m.
  • the electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43 are composites of an insulating material and a conductive material.
  • the insulating material contained in the electrostatic attraction electrodes 41, 42, and 43 is not particularly limited, but is preferably at least one selected from the group consisting of aluminum oxide (Al 2 O 3 ), aluminum nitride (AlN), silicon nitride (Si 3 N 4 ), yttrium(III) oxide (Y 2 O 3 ), yttrium aluminum garnet (YAG), and SmAlO 3 .
  • the conductive material is not particularly limited, and examples thereof include at least one selected from the group consisting of molybdenum carbide ( Mo2C ), molybdenum (Mo), tungsten carbide (WC), tungsten (W), tantalum carbide (TaC), tantalum (Ta), silicon carbide (SiC), carbon black, carbon nanotubes, and carbon nanofibers.
  • Mo2C molybdenum carbide
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • Mo molybdenum
  • WC tungsten carbide
  • W tantalum carbide
  • TaC tantalum
  • SiC silicon carbide
  • carbon black carbon nanotubes
  • carbon nanofibers carbon black, carbon nanotubes, and carbon nanofibers.
  • the electrostatic chuck member 2 of this embodiment has three electrostatic chucking electrodes 41, 42, and 43 embedded therein.
  • the three electrostatic chucking electrodes 41, 42, and 43 need to be distinguished from one another, they will be referred to as the first electrode 41, the second electrode 42, and the third electrode 43.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 are located at the same position in the thickness direction Z. That is, the first electrode 41 and the second electrode 42 are arranged in the same layer within the dielectric substrate 20.
  • the third electrode 43 is located above (+Z) the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the thicknesswise distance from the mounting surface to the third electrode 43 in the thickness direction of the electrostatic chuck member would be smaller than the thicknesswise distance from the extended mounting surface to the first electrode 41 and the second electrode 42. Furthermore, the distance from the mounting surface to the first electrode 41 is equal to the distance from the mounting surface to the second electrode 42.
  • FIG. 2 is a schematic plan view of the electrostatic chuck member 2 of this embodiment.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 are annular electrodes centered on the central axis J when viewed from the thickness direction Z.
  • the radial dimension of the second region 2B is drawn larger than it actually is in order to emphasize the characteristic features of the electrostatic chuck device 1 of this embodiment.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 of this embodiment extend circumferentially with uniform widths L1 and L2, respectively. That is, the widths of the first electrode 41 and the second electrode 42 are constant.
  • the first electrode 41 is located radially inward of the second electrode 42.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 do not overlap.
  • the gas holes 21 and 22 are each equally spaced on one or more circles centered on the central axis J.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 constitute a bipolar electrode 40. That is, the electrostatic chuck device 1 has a bipolar electrode 40 disposed inside the dielectric substrate 20.
  • the first electrode 41 is positive and the second electrode 42 is negative.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 may have different polarities, as long as one is positive and the other negative.
  • a DC voltage of, for example, ⁇ 2000V to ⁇ 3000V is applied to the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • a DC voltage of 2000V to 3000V is applied to the first electrode 41
  • a DC voltage of -2000V to -3000V is applied to the second electrode 42.
  • the potential difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 is a potential difference of 4000V to 6000V.
  • the potential difference may be between 4500 V and 5000 V, or between 5000 V and 5500 V.
  • this embodiment describes a case in which voltages of opposite polarity and equal absolute value are applied to the first electrode 41 and the second electrode 42 that constitute the bipolar electrode, the absolute values of the voltages applied to the first electrode 41 and the second electrode 42 may be different from each other.
  • the width dimensions of each electrode are approximately the same.
  • the radial width dimension L1 of the first electrode 41 is larger than the width dimension L2 of the second electrode 42.
  • the areas of the first electrode 41 and the second electrode 42 are the same or approximately equal to each other.
  • the "width dimension of the electrode” may refer to the dimension of the electrode in the direction in which the electrode extends circumferentially and in a direction perpendicular to this, as viewed from the thickness direction Z.
  • the “width dimension of the electrode” may also refer to the width in the radial direction centered on the central axis J.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 overlap the second region 2B of the mounting surface 2f when viewed from the thickness direction Z. Therefore, the first electrode 41 and the second electrode 42 overlap the focus ring 4 when viewed from the thickness direction Z.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 generate electric charge, which causes the focus ring 4 to be attracted to the second region 2B by electrostatic attraction.
  • the third electrode 43 is a disk-shaped electrode. That is, the third electrode 43 is circular when viewed from the thickness direction Z. When viewed from the thickness direction Z, the third electrode 43 is located radially inward of the first electrode 41 and the second electrode 42. When viewed from the thickness direction Z, the third electrode 43 overlaps the first region 2A of the mounting surface 2f. Therefore, when viewed from the thickness direction Z, the third electrode 43 overlaps the plate-shaped sample W. The third electrode 43 generates an electric charge and attracts the plate-shaped sample W to the first region 2A by electrostatic attraction force.
  • the size of the third electrode 43 can be selected arbitrarily, and may be approximately the same size as the object to be attracted, or may be smaller than the object to be attracted.
  • the third electrode 43 is a monopolar electrode.
  • a DC voltage of 1000 V to 2000 V is applied to the third electrode 43.
  • a monopolar electrode third electrode 43
  • a bipolar electrode may also be arranged in a portion overlapping the first region 2A.
  • a first electrode pin 51 is connected to the first electrode 41.
  • the first electrode pin 51 extends downward from the first electrode 41.
  • the lower end of the first electrode pin 51 is connected to a first electrode terminal 61. Therefore, the first electrode 41 is connected to the first DC power source 5A via the first electrode pin 51 and the first electrode terminal 61.
  • a second electrode pin 52 is connected to the second electrode 42.
  • the second electrode pin 52 extends downward from the second electrode 42.
  • the lower end of the second electrode pin 52 is connected to the second electrode terminal 62. Therefore, the second electrode 42 is connected to the second DC power supply 5B via the second electrode pin 52 and the second electrode terminal 62.
  • a third electrode pin 53 is connected to the third electrode 43.
  • the third electrode pin 53 extends downward from the third electrode 43.
  • the lower end of the third electrode pin 53 is connected to the third electrode terminal 63. Therefore, the third electrode 43 is connected to the third DC power supply 5C via the third electrode pin 53 and the third electrode terminal 63.
  • FIG. 3 is a schematic diagram showing the positional relationship between the first electrode 41, the second electrode 42, and the gas hole 21.
  • the gas hole 21 in this embodiment is circular when viewed from the thickness direction Z.
  • the gas hole 21 penetrates between the first electrode 41 and the second electrode 42 in the thickness direction.
  • the gas hole 21 is positioned between the first electrode 41 and the second electrode 42, biased toward the second electrode 42. That is, the distance d1 between the first electrode 41 and the gas hole 21 is greater than the distance d2 between the second electrode 42 and the gas hole 21.
  • the outer edge of the first electrode 41 is circular and centered on the central axis J. Therefore, the distance d1 between the first electrode 41 and the gas hole 21 is the radial distance between them.
  • the inner edge of the second electrode 42 is circular and centered on the central axis J. Therefore, the distance d2 between the second electrode 42 and the gas hole 21 is the radial distance between them.
  • the sum of the distance d1, the inner diameter (diameter) of the gas hole 21, and the distance d2 may be the radial distance between the first electrode 41 and the second electrode 42. Note that the gas hole 21 does not contact the first electrode 41 or the second electrode 42.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view of the gas hole 21 disposed between the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • FIG. 4 illustrates the electric field formed by the first electrode 41 and the second electrode 42.
  • the radially inner portion of the inner surface of the gas hole 21 is referred to as the first inner portion 21a
  • the radially outer portion of the inner surface of the gas hole 21 is referred to as the second inner portion 21b.
  • the first inner portion 21a is closer to the first electrode 41
  • the second inner portion 21b is closer to the second electrode 42.
  • the first electrode 41 is a positive electrode
  • the second electrode is a negative electrode. Therefore, an electric field is formed inside the gas hole 21, oriented from the first electrode 41 to the second electrode 42.
  • the electric field strength in the first inner portion 21a decreases with increasing distance above or below the first electrode 41.
  • the electric field strength in the second inner portion 21b decreases with increasing distance above or below the second electrode 42.
  • Negatively charged particles passing through the gas hole 21 are attracted to and accumulate in the first inner portion 21a.
  • positively charged particles passing through the gas hole 21 are attracted to and accumulate in the second inner portion 21b.
  • the amount of charged particles accumulated in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b correlates with the electric field strength.
  • the amount of negatively charged particles accumulated in the first inner portion 21a decreases as the distance increases above or below the first electrode 41.
  • the amount of positively charged particles accumulated in the second inner portion 21b decreases as the distance increases above or below the second electrode 42.
  • the positively charged particles and negatively charged particles are positive ion particles or negative ion particles including, for example, charged polymers floating in the air, sebum, aerosols, various charged particles generated by dry etching, etc., as well as oxygen, nitrogen, or water vapor. More specific examples of positive ion compositions include H 3 O + ⁇ (H 2 O) n and NH 4 + (H 2 O) n . Examples of negative ion compositions include O 2 ⁇ ⁇ (H 2 O) n , CO 3 ⁇ (H 2 O) n , and NO 3 ⁇ (HNO 3 ) m (H 2 O) n .
  • the negatively charged particles deposited in the first inner portion 21 a may all be the same type of ions, but this is not necessarily the case.
  • the positively charged particles deposited in the second inner portion 21b may all be ions of the same type, but are not necessarily all ions of the same type.
  • the first electrode 41 and the second electrode 42 are thin-film-like.
  • the electric field strength tends to increase locally at the same height as the electrodes 41 and 42, which results in localized accumulation of charged particles. Therefore, if mutual attraction discharge occurs in the electrostatic chuck member 2 of this embodiment, collisions between large charged particles with large amounts of charge may occur.
  • the bipolar electrode 40 of this embodiment overlaps the second region 2B when viewed from the thickness direction Z, and attracts the focus ring 4.
  • the second region 2B tends to have a smaller area than the first region 2A.
  • a higher voltage must be applied to the bipolar electrode 40 that overlaps the second region 2B in order to reliably attract the focus ring, which is the target area to be attracted.
  • the voltage difference between the first electrode 41 and the second electrode 42 of this embodiment is, for example, 4000 V or more.
  • the electric field strength in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b tends to be high, making collisions of charged particles with large electric charges more likely to occur.
  • the distance d1 from the first inner portion 21a to the first electrode 41 is greater than the distance d2 from the second inner portion 21b to the second electrode 42. Therefore, the electric field strength in the first inner portion 21a is likely to be smaller than the electric field strength in the second inner portion 21b. As a result, the amount of negatively charged particles that accumulate in the first inner portion 21a is less than the amount of positively charged particles that accumulate in the second inner portion 21b. Furthermore, the electric field strength distribution in the first inner portion 21a is lower in the center and has a wider base than the electric field strength distribution in the second inner portion 21b.
  • the distribution of negatively charged particles that accumulate in the first inner portion 21a is lower in the center and has a wider base than the distribution of positively charged particles that accumulate in the second inner portion 21b. That is, the distribution of accumulated charged particles differs between the first inner portion 21a and the second inner portion 21b.
  • the amount of negatively charged particles accumulating in the first inner portion 21a can be reduced, and the escape of charged particles from the first inner portion 21a can be reduced.
  • the amount of negatively charged particles accumulating in the first inner portion 21a can be reduced, and the escape of charged particles from the first inner portion 21a can be reduced.
  • collisions with negatively charged particles are unlikely to occur, and the occurrence of mutually induced discharge can be reduced.
  • the distribution of accumulated charged particles differs between the first inner portion 21a and the second inner portion 21b. Therefore, even when charged particles are emitted from each of the first inner portion 21a and the second inner portion 21b, it is unlikely that positively charged particles and negatively charged particles will be emitted at the same time. As a result, collisions between positively charged particles and negatively charged particles are unlikely to occur, and the occurrence of mutually induced discharges can be suppressed.
  • the distance between the first electrode 41 and the gas hole 21 is d1
  • the distance between the second electrode 42 and the gas hole 21 is d2.
  • the gas hole position asymmetry ratio ⁇ is 0 ⁇ 0.95
  • ⁇ is always greater than 0.
  • the gas hole position asymmetry rate ⁇ By setting the gas hole position asymmetry rate ⁇ to a value greater than 0, the amount and distribution of charged particles deposited in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b can be made different, thereby suppressing the occurrence of mutual attraction discharge. Furthermore, if the gas hole position asymmetry rate ⁇ is set too close to 1, the effect of suppressing mutual attraction discharge can be enhanced, but the distance d2 between the gas hole 21 and the second electrode 42 may become too small, which may result in insulation breakdown near the second inner portion 21b. In other words, it is undesirable for the gas hole 21 to be too close to the second electrode 42. For this reason, it is preferable that the gas hole position asymmetry rate ⁇ be 0.95 or less.
  • the gas hole position asymmetry rate ⁇ is more preferably 0.03 to 0.70, even more preferably 0.05 to 0.5, and even more preferably 0.1 to 0.3.
  • the gas hole position asymmetry ratio ⁇ may be 0.01 or more and 0.80 or less, 0.15 or more and 0.60 or less, or 0.2 or more and 0.4 or less, as needed. Note that the gas hole position asymmetry ratio ⁇ is 0 when the distance d1 between the first electrode 41 and the gas hole 21 and the distance d2 between the second electrode 42 and the gas hole are equal to each other.
  • the distance d1 between the first electrode 41 and the gas hole 21 and the distance d2 between the second electrode 42 and the gas hole can be selected arbitrarily, but are preferably set in the range of 0.5 mm to 5 mm. Setting these distances d1 and d2 to 0.5 mm or greater ensures sufficient distance between the first electrode 41 and the second electrode 42 and the gas hole 21, thereby preventing dielectric breakdown. Setting these distances d1 and d2 to 5 mm or less makes it easier for the bipolar electrode 40 to attract the focus ring 4 from the inside and outside in the radial direction in a balanced manner.
  • the distances d1 and d2 may each be set to 0.8 mm to 4.5 mm, 1.0 mm to 4.0 mm, 1.5 mm to 3.5 mm, or 2.0 mm to 2.5 mm, for example.
  • the width L1 of the first electrode 41 is greater than the width L2 of the second electrode 42. Therefore, the electric field in the first inner portion 21a is even smaller than the electric field in the second inner portion 21b. As a result, the amount of negatively charged particles that accumulate in the first inner portion 21a is even smaller than the amount of positively charged particles that accumulate in the second inner portion 21b. Furthermore, the electric field strength distributions in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b are different from each other, and as a result, the distribution of negatively charged particles that accumulate in the first inner portion 21a is different from the distribution of positively charged particles that accumulate in the second inner portion 21b. Therefore, according to this embodiment, the difference in distances d1, d2 between the gas hole 21 and the first electrode 41 and second electrode 42 can further enhance the effect of suppressing mutually induced discharge.
  • the width dimension of the first electrode 41 is L1
  • the width dimension of the second electrode 42 is L2.
  • the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ is 0 ⁇ 0.95
  • L1 is greater than L2
  • ⁇ is always greater than 0.
  • the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ By setting the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ to a value greater than 0, the amount and distribution of charged particles deposited on the first inner portion 21a and the second inner portion 21b can be made different, thereby suppressing the occurrence of mutually attractive discharges. Furthermore, if the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ is set too close to 1, the area ratio of the second electrode 42 to the area of the first electrode 41 may become too small, which may result in a decrease in the electrostatic adsorption force of the bipolar electrode 40. For this reason, the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ is preferably 0.95 or less.
  • the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ is more preferably 0.03 to 0.70, even more preferably 0.05 to 0.5, and even more preferably 0.1 to 0.3.
  • the bipolar electrode asymmetry ratio ⁇ may be 0.01 to 0.80, or 0.2 to 0.4, as needed.
  • the bipolar electrode asymmetry rate ⁇ is 0 when the width dimension L1 of the first electrode 41 and the width dimension L2 of the second electrode 42 are equal to each other.
  • the width dimensions L1 and L2 of the first electrode 41 and the second electrode 42 are each in the range of 5 mm to 20 mm.
  • the width dimensions L1 and L2 may each be 7 mm to 18 mm, 10 mm to 16 mm, or 12 mm to 14 mm, for example.
  • the width dimensions L1 and L2 of the first electrode 41 and the second electrode 42 5 mm or more, the first electrode 41 and the second electrode 42 can attract the focus ring 4 over a wide area, thereby increasing the attraction force of the electrostatic chuck member 2.
  • the width dimensions L1 and L2 of the first electrode 41 and the second electrode 42 20 mm or less it is possible to prevent the electrostatic chuck member 2 from becoming too large.
  • the thickness of the first electrode 41 and the second electrode 42 can be selected arbitrarily, but they may also be the same.
  • the gas hole position asymmetry rate ⁇ and the bipolar electrode asymmetry rate ⁇ are defined as follows: ⁇ > ⁇ It is preferable that the following is satisfied.
  • the mutual attraction discharge in the electrostatic chuck member 2 of this embodiment is more effectively suppressed by the combined effect of setting the gas hole position asymmetry rate ⁇ to a value greater than 0 and the suppression effect of setting the bipolar electrode asymmetry rate ⁇ to a value greater than 0.
  • the suppression effect of increasing the gas hole position asymmetry rate ⁇ is greater than the suppression effect of increasing the bipolar electrode asymmetry rate ⁇ . Therefore, by making the gas hole position asymmetry rate ⁇ greater than the bipolar electrode asymmetry rate ⁇ , mutual attraction discharge in the gas hole 21 can be more effectively suppressed.
  • the above-mentioned difference (d1 - d2) be greater than the diameter 2R of the gas hole 21 (i.e., (d1 - d2) > 2R).
  • the electric field strength inside the gas hole 21 By making the electric field strength inside the gas hole 21 smaller than the electric field strength inside the dielectric substrate 20, the electric field is more likely to disperse without concentrating inside the gas hole 21.
  • the electric field strength is expressed as electric flux density/dielectric constant. That is, the electric field strength is inversely proportional to the dielectric constant. Therefore, by satisfying the above two formulas, the distribution of the electric field strength in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b is more likely to spread, and the electric field strength in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b is less likely to become locally high.
  • the electric field strength may represent the number of electric field lines per unit area
  • the electric flux density may represent the amount of electric flux passing through per unit area, or may be expressed as a proportional constant between the electric flux density and the electric field.
  • the dielectric constant ⁇ 0 of a vacuum may be considered to be, for example, 8.854 ⁇ 10 ⁇ 12 [F/m].
  • the dielectric constant ⁇ 1 of a dielectric substrate depends on the substrate material and the type and amount of additives, but examples include, but are not limited to, 8 to 15 ⁇ 10 ⁇ 12 [F/m] or several tens to several hundreds ⁇ 10 ⁇ 12 [F/m].
  • the first electrode 41 is located radially inward relative to the gas hole 21, and the second electrode 42 is located radially outward relative to the gas hole 21.
  • the gas hole 21 can be positioned radially outward in the region between the first electrode 41 and the second electrode 42. Therefore, when a mutually attractive discharge occurs inside the gas hole 21, the position at which the mutually attractive discharge occurs can be separated from the central axis J of the dielectric substrate 20. As a result, it is easier to suppress the impact of plasma disturbances caused by the occurrence of the mutually attractive discharge on processing steps such as plasma etching. Furthermore, the occurrence of the mutually attractive discharge is less likely to damage the plate-shaped sample W placed on the placement surface 2f.
  • the third electrode 43 arranged directly below the first region 2A that attracts the plate-shaped sample W is a monopolar electrode. Therefore, mutual attraction discharge does not occur inside the gas hole 22 that opens into the first region 2A.
  • a bipolar electrode is arranged directly below the first region 2A, the same problem (occurrence of mutual attraction discharge) as directly below the second region 2B may occur inside the gas hole 22. In this case, the occurrence of mutual attraction discharge can be suppressed by satisfying a relationship similar to the relationship between the bipolar electrode 40 (first electrode 41 and second electrode 42) and the gas hole 21 described above.
  • (Modification) 5 is a schematic diagram showing a modified example of the positional relationship between the first electrode 141 and the second electrode 142 and the gas holes 21, which can be used in the above-described embodiment. Note that the same components as those in the above-described embodiment are denoted by the same reference numerals, and the description thereof will be omitted.
  • the electrostatic chuck member 102 of this modified example has a dielectric substrate 20 and a bipolar electrode 140 disposed inside the dielectric substrate 20.
  • the bipolar electrode 140 also has a first electrode 141 and a second electrode 142 extending circumferentially and aligned radially.
  • the dielectric substrate 20 is provided with a gas hole 21 that penetrates between the first electrode 141 and the second electrode 142.
  • the first electrode 141 is located radially inward from the gas hole 21.
  • the second electrode is located radially outward from the gas hole.
  • a curved portion 142p that follows the shape of the gas hole 21 is provided on the radially inner edge of the second electrode 142.
  • the curved portion 142p is arc-shaped with the gas hole 21 as its center.
  • the curved portion 142p has a shape that protrudes outward in plan view.
  • this modified example by providing the arc-shaped curved portion 142p on the edge of the second electrode 142 facing the gas hole 21, the distance between the second electrode 142 and the gas hole 21 does not become locally close, thereby suppressing insulation breakdown.
  • this modified example has been described as providing the curved portion 142p only on the second electrode 142, but a similar curved portion may also be provided on the radially outer edge of the first electrode 141. When a curved portion is provided on the radially outer edge of the first electrode 141, the curved portion has a shape that protrudes inward in plan view.
  • the distance d11 between the first electrode 141 and the gas hole 21 is greater than the distance d12 between the second electrode 142 and the gas hole 21, and the width dimension L11 of the first electrode 141 is greater than the width dimension L12 of the second electrode 142. Therefore, as in the above-described embodiment, the electrostatic chuck member 102 of this modified example can also suppress the occurrence of mutually induced discharge inside the gas hole 21.
  • the distances d11 and d12 between the first electrode 141 and the second electrode 142 and the gas hole 21 are distances that affect the electric field strength in the first inner portion 21a and the second inner portion 21b of the gas hole 21. Therefore, these distances d11 and d12 are the shortest distances between the first electrode 141 or the second electrode 142 and the gas hole 21 when viewed from the thickness direction Z, and are distances in the radial direction in this modified example.
  • the width dimensions L11 and L12 of the first electrode 141 and the second electrode 142 are distances that affect the electric field strength at the first inner portion 21a and the second inner portion 21b of the gas hole 21. Therefore, these width dimensions L11 and L12 are the smallest width dimensions L11 and L12 at the portions closest to the gas hole 21 in the direction in which the first electrode 141 and the second electrode 142 extend, respectively, and in this embodiment are width dimensions in the radial direction.
  • the gas holes may not be completely hollow, but may be partially filled with a porous material.
  • the gas holes are not limited to being linear, and may extend, for example, in a spiral shape.
  • Electrostatic chuck device 2 102 Electrostatic chuck member 2f Mounting surface 2A First region 2B Second region 3 Base 4 Focus ring 5A First DC power supply 5B Second DC power supply 5C Third DC power supply 7 Cooling gas supply unit 8 Insulator surrounding gas hole 9 Insulator surrounding electrode terminal 20 Dielectric substrate 21, 22, 31 Gas hole 21a First inner portion 21b Second inner portion 31 Gas hole of base 40, 140 Bipolar electrode 41,141 First electrode 42,142 Second electrode 43 Third electrode 43 51 First electrode pin 52 Second electrode pin 53 Third electrode pin 61 First electrode terminal 62 Second electrode terminal 63 Third electrode terminal R Radius d1, d2, d11, d12 Distance J Central axis of dielectric substrate L1, L2, L11, L12 Width dimension R Radius W: Plate-shaped sample (subject to be adsorbed), Z thickness direction

Landscapes

  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Drying Of Semiconductors (AREA)
  • Jigs For Machine Tools (AREA)

Abstract

少なくとも一つの吸着対象物が載置される載置面を有する円板状の誘電体基板と、誘電体基板の内部に配置され吸着対象物を載置面に静電吸着する双極電極と、を備え、双極電極は、互いに極性が異なる第１電極および第２電極を含み、誘電体基板には、第１電極と第２電極との間を前記誘電体基板の厚さ方向に貫通するガス孔が設けられ、第１電極とガス孔との距離は、第２電極とガス孔との距離よりも大きく、第１電極の幅寸法は、第２電極の幅寸法よりも大きい、静電チャック部材。

Description

静電チャック部材、および静電チャック装置
　本発明は、静電チャック部材、および静電チャック装置に関するものである。
　本願は、２０２４年６月７日に出願された特願２０２４－０９３１９４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、半導体装置を製造する際に使用される成膜装置やプラズマエッチング装置は、板状試料を真空の処理室内に精度良く保持するためのステージを有する。このようなステージとして、例えば、ベースプレートに搭載された静電チャック部材により板状試料を吸着保持する静電チャック装置が提案されている。特許文献１には、吸着対象物の裏面へガスを供給するためのガス孔が設けられる静電チャック部材が開示されている。
特開２０２１－９３４３６号公報
　本発明者らは、双極電極の正極と負極とがガス孔を挟んで配置される場合に、ガス孔の内部で相互に誘引される荷電粒子同士が衝突する現象（以下、相互誘引放電と呼ぶ）が生じるおそれがあることを見出した。ガス孔の内側面であって正極側に位置する領域には、正極に引き寄せられた負の電荷を帯びた荷電粒子が付着する。同様に、ガス孔の内側面であって負極側に位置する領域には、負極に引き寄せられた正の電荷を帯びた荷電粒子が付着する。正極および負極の電圧が大きい場合、これらの荷電粒子の堆積量が多くなり、またそれぞれ堆積する荷電粒子同士が退け合うようになる。最終的に正極側に堆積した負の電荷を帯びた荷電粒子の一部が飛び出すとともに、負極側に堆積した正の電荷を帯びた荷電粒子の一部が飛び出す場合がある。負の電荷を帯びた荷電粒子と、正の電荷を帯びた荷電粒子との飛び出るタイミングが一致すると、これら異極性荷電粒子同士は、互いに誘引しながら加速しガス孔の内部で衝突し、大きな異常放電を発生しうる。相互誘引放電が発生すると、半導体製造のためのプラズマに乱れが生じたり、衝突時の発熱によって板状試料などの吸着対象物に損傷が生じたりすることが懸念される。
　本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであって、ガス孔の内部における異極性荷電粒子同士の衝突を抑制できる静電チャック部材、および静電チャック装置を提供する。
　本発明は、下記［１］～［９］を包含する。
　以下の発明は必要に応じて２つ以上組み合わせることも好ましい。
［１］　少なくとも１つの吸着対象物が載置される載置面を有する円板状の誘電体基板と、
　前記誘電体基板の内部に配置され前記吸着対象物を前記載置面に静電吸着する双極電極と、を備え、
　前記双極電極は、互いに極性が異なる第１電極および第２電極を含み、
　前記誘電体基板には、前記第１電極と前記第２電極との間を、前記誘電体基板の厚さ方向に貫通するガス孔が設けられ、
　前記第１電極と前記ガス孔との距離は、前記第２電極と前記ガス孔との距離よりも大きく、
　前記第１電極の幅寸法は、前記第２電極の幅寸法よりも大きい、静電チャック部材。
［２］　少なくとも１つの吸着対象物が載置される載置面を有する円板状の誘電体基板と、
　前記誘電体基板の内部に配置され前記吸着対象物を前記載置面に静電吸着する双極電極と、を備え、
　前記双極電極は、互いに極性が異なる第１電極および第２電極を含み、
　前記誘電体基板には、前記第１電極と前記第２電極との間を、前記誘電体基板の厚さ方向に貫通するガス孔が設けられ、
　前記第１電極と前記ガス孔との距離は、前記第２電極と前記ガス孔との距離よりも大きく、
　前記第１電極は、前記ガス孔に対し前記誘電体基板の径方向の内側に位置し、
　前記第２電極は、前記ガス孔に対し前記径方向の外側に位置する、静電チャック部材。［３］　前記吸着対象物は、板状試料とフォーカスリングを含み、
　前記載置面は、
　　前記吸着対象物としての前記板状試料を載置する第１領域と、
　　前記誘電体基板の厚さ方向から見て、前記第１領域を囲む円環状であり前記吸着対象物としての前記フォーカスリングを載置する第２領域と、を有し、
　前記双極電極は、前記厚さ方向から見て、前記第２領域に重なる、［１］又は［２］に記載の静電チャック部材。
［４］　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２としたとき、
　以下の式のαで表される値をガス孔位置非対称率とし、
　α＝（ｄ１－ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）
　前記ガス孔位置非対称率は、
　０＜α≦０．９５
を満たす、［１］～［３］の何れか一項に記載の静電チャック部材。
［５］　前記第１電極の幅寸法をＬ１とし、
　前記第２電極の幅寸法をＬ２としたとき、
　以下の式のβで表される値を双極電極非対称率とし、
　β＝（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
　前記双極電極非対称率は、
　０＜β≦０．９５
を満たす、［１］に記載の静電チャック部材。
［６］　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２としたとき、
　以下の式のαで表される値をガス孔位置非対称率とし、
　α＝（ｄ１－ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）
　前記第１電極の幅寸法をＬ１とし、
　前記第２電極の幅寸法をＬ２としたとき、
　以下の式のβで表される値を双極電極非対称率とし、
　β＝（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
　前記ガス孔位置非対称率と前記双極電極非対称率とは、以下の式
　α＞β
を満たす、［１］又は［５］に記載の静電チャック部材。
［７］　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２とし、
　前記ガス孔の半径をＲとしたとき、
　以下の式、
　（ｄ１－ｄ２）＞Ｒ
を満たす、［１］～［６］の何れか一項に記載の静電チャック部材。
［８］　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２とし、
　前記ガス孔の半径をＲとし、
　真空の誘電率をε０とし、
　前記誘電体基板の誘電率をε１としたとき、
　以下の２式、
　Ｒ／ε０＞ｄ１／ε１
　Ｒ／ε０＞ｄ２／ε１
を同時に満たす、［１］～［７］の何れか一項に記載の静電チャック部材。
［９］　［１］～［８］の何れか一項の静電チャック部材を有する、
静電チャック装置。
　本発明の一態様によれば、大きな異常放電を抑制し、プラズマに乱れが生じたり発熱によって吸着対象物に損傷が生じたりする事を抑制する事ができる静電チャック部材およびその静電チャック装置が提供される。
図１は、一実施形態の静電チャック装置の好ましい例を示す断面模式図である。 図２は、一実施形態の静電チャック部材の好ましい例を示す概略平面図である。 図３は、一実施形態の静電チャック部材の第１電極および第２電極とガス孔との位置関係の例を示す模式図である。 図４は、一実施形態の静電チャック部材の好ましい例を示す部分概略断面図である。 図５は、変形例の静電チャック部材の第１電極および第２電極とガス孔との位置関係の例を示す模式図である。
　以下、本発明の静電チャック装置の各実施形態の好ましい例について、図面を参照して説明する。なお、以下の全ての図面においては、図面を見やすくするため、各構成要素の寸法や比率などは適宜異ならせて表示する場合がある。なお以下の説明は、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。例えば、特に制限のない限り、形、サイズ、数、材料、量、種類、位置、比率等の条件等を、必要に応じて変更、追加および省略してもよい。
　また、各図には、Ｚ軸を図示する。本明細書において、Ｚ軸は、後述する誘電体基板２０の厚さ方向を示す。また、本明細書において、Ｚ軸は上下方向に延びるものとし、Ｚ軸の矢印が向く方向を上側であり、その反対側を下側であるとして、静電チャック装置１の各部を説明する。なお、本明細書における上下方向は、あくまで説明のために用いる方向であって、静電チャック装置１の使用時の姿勢を限定するものではない。
　図１は、本実施形態の静電チャック装置１の例を示す断面模式図である。
　静電チャック装置１は、静電チャック部材２と、フォーカスリング４と、基台３と、複数の直流電源５Ａ、５Ｂ、５Ｃと、冷却ガス供給部７と、を備える。なお、図１において、本実施形態の静電チャック装置１の特徴部分を強調する目的で、フォーカスリング４の径方向の寸法を実際よりも特に大きく描画している。フォーカスリング４の形状や大きさ等は任意に変更してもよい。本実施形態では、フォーカスリングの上表面は、板状試料を載置する第１領域よりもやや高い位置にある。
　基台３は、アルミニウム合金などの熱伝導性に優れる金属から好ましく構成される。基台３は、静電チャック部材２を下側（－Ｚ）から支持する。基台３は、静電チャック部材２を所望の温度に調整するように構成されている。基台３には、例えば、その内部に水などの低温冷却媒体を循環させる流路が形成されていてもよい。
　基台３には、複数のガス孔３１が設けられる。ガス孔３１は、基台３を厚さ方向Ｚに貫通する。ガス孔３１は、基台３の内部において絶縁碍子８に囲まれる。ガス孔３１の下端部には、冷却ガス供給部７が接続される。
　冷却ガス供給部７は、ガス孔３１に冷却ガスを供給する。冷却ガス供給部７は、図示略の圧力調整バルブを有し、圧力調整バルブによって、供給する冷却ガスの圧力を調整できる。冷却ガスとしては、例えばＨｅガスが用いられる。
　基台３の内部には、第１電極端子６１、第２電極端子６２、第３電極端子６３、および絶縁碍子８、絶縁碍子９が設けられる。第１電極端子６１、第２電極端子６２、および第３電極端子６３は、各々が棒状である。第１電極端子６１、第２電極端子６２、および第３電極端子６３は、基台３を厚さ方向Ｚに貫通するように設けられている。第１電極端子６１、第２電極端子６２、および第３電極端子６３は、筒状の絶縁碍子９の内部に通されている。第１電極端子６１、第２電極端子６２、および第３電極端子６３は、それぞれ不図示の高周波カットフィルタを介して、直流電源５Ａ、５Ｂ、５Ｃに接続されている。直流電源５Ａ、５Ｂ、５Ｃはそれぞれ接地されている。
　フォーカスリング４は、静電チャック部材２に搭載される。フォーカスリング４は、静電チャック部材２に吸着される。フォーカスリング４は、円環状の部材である。フォーカスリング４は、静電チャック部材２の中央部に搭載される板状試料Ｗを囲む。フォーカスリング４は、例えば、板状試料Ｗとしてのウエハと同等の電気伝導性を有する材料を形成材料として、形成されている。フォーカスリング４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制御される。板状試料Ｗの周縁部にフォーカスリング４を配置することにより、周縁部におけるプラズマに対する電気的な環境を、試料載置面と略一致させることができる。これにより、静電チャック部材２の試料載置面上のエッチング速度が中央部と周縁部とにおいて不均一になってしまうことを抑制できる。
　静電チャック部材２は、誘電体基板２０と、誘電体基板の内部に配置される静電吸着用電極４１、４２、４３と、を備える。なお、図１において図示を省略するが、静電チャック部材２の内部には、静電吸着用電極４１、４２、４３の他に、誘電体基板２０を加熱するためのヒータ電極など他の機能を有する電極などが設けられていてもよい。
　誘電体基板２０は、中心軸線Ｊを中心とする円板状である。以下の説明において、中心軸線Ｊを中心とする誘電体基板２０の径方向を単に径方向とよび、中心軸線Ｊ周りの周方向を単に周方向と呼ぶ。
　誘電体基板２０は、吸着対象物が載置される載置面２ｆを有する。載置面２ｆは、上側を向く面である。載置面２ｆは、第１領域２Ａと、第２領域２Ｂと、を有する。第１領域２Ａは、吸着対象物としての板状試料Ｗを載置する領域である。一方で、第２領域２Ｂは、吸着対象物としてフォーカスリング４を載置する領域である。第２領域２Ｂは、厚さ方向Ｚから見て、第１領域２Ａを囲む円環状である。第２領域２Ｂは、第１領域２Ａよりも下側に位置する。すなわち、載置面２ｆは、外周付近の領域に円環状の段差が設けられている。
　誘電体基板２０には、複数のガス孔２１、２２が設けられる。ガス孔の数は任意に選択される。ガス孔２１、２２は、誘電体基板２０を厚さ方向に貫通する。誘電体基板２０のガス孔２１、２２の下端は、基台３のガス孔３１にそれぞれ繋がる。このため、誘電体基板２０のガス孔２１、２２には、基台３のガス孔３１を介して冷却ガス供給部７に繋がる。また、誘電体基板２０のガス孔２１、２２の上端は、載置面２ｆに開口する。上述したように載置面２ｆは、第１領域２Ａと第２領域２Ｂとを有する。複数のガス孔２１、２２のうち一部のガス孔２２は、厚さ方向Ｚから見て第１領域２Ａに重なる。複数のガス孔２１、２２のうち他のガス孔２１は、厚さ方向Ｚから見て第２領域２Ｂに重なる。ガス孔２１から載置面２ｆに供給される冷却ガスは、載置面２ｆにおける吸着対象物である板状試料Ｗおよびフォーカスリング４を冷却する。
　誘電体基板２０の形成材料としては任意に選択されるが、耐熱性を有するセラミックスが好ましい。誘電体基板２０を構成するセラミックス材料としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）－炭化ケイ素（ＳｉＣ）複合焼結体などが好適に用いられる。
　誘電体基板２０は、例えば、予め焼結して形成した複数のセラミック板の間に、静電吸着用電極４１、４２、４３を構成する未焼結のペーストと、セラミック板同士を接合する接合層の未焼結のペーストと、をそれぞれ塗布し、厚さ方向に積層し、高温、高圧下にてホットプレスして一体化することで形成される。
　静電吸着用電極４１、４２、４３は、誘電体基板２０の内部に層状に形成される。静電吸着用電極４１、４２、４３の厚さは任意に選択されるが、例えば１０μｍ～５０μｍである。１０μｍ～２０μｍや、２０μｍ～４０μｍであってもよい。静電吸着用電極４１、４２、４３は、絶縁性物質と導電性物質の複合体である。静電吸着用電極４１、４２、４３に含まれる絶縁性物質は、特に限定されないが、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化イットリウム（ＩＩＩ）（Ｙ２Ｏ３）、イットリウム・アルミニウム・ガーネット（ＹＡＧ）およびＳｍＡｌＯ３からなる群から選択される少なくとも１種であることが好ましい。導電性物質も特に限定されないが、例えば、炭化モリブデン（Ｍｏ２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）、炭化タングステン（ＷＣ）、タングステン（Ｗ）、炭化タンタル（ＴａＣ）、タンタル（Ｔａ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、カーボンブラック、カーボンナノチューブおよびカーボンナノファイバーからなる群から選択される少なくとも１種などが例として挙げられる。
　本実施形態の静電チャック部材２には、３つの静電吸着用電極４１、４２、４３が埋め込まれている。以下の説明では、３つの静電吸着用電極４１、４２、４３を互いに区別する場合、これらを第１電極４１、第２電極４２、および第３電極４３と呼ぶ。第１電極４１と第２電極４２とは、厚さ方向Ｚの位置が互いに等しい。すなわち、第１電極４１と第２電極４２とは、誘電体基板２０内において同一のレイヤに配置される。一方で、第３電極４３は、第１電極４１および第２電極４２よりも上側（＋Ｚ）に位置する。すなわち例えば第１領域２Ａにおける載置面をそのまま横方向（厚さ方向に対して垂直な方向）に伸ばした場合、静電チャック部材厚さ方向の、前記載置面から第３電極４３までの厚さ方向の距離は、伸ばされた載置面から第１電極４１、第２電極４２までの厚さ方向の距離よりも小さい。また載置面から第１電極４１までの距離と、載置面から第２電極４２までの距離は等しい。
　図２は、本実施形態の静電チャック部材２の概略平面図である。図２に示すように、第１電極４１および第２電極４２は、厚さ方向Ｚから見て、中心軸線Ｊを中心とする円環状の電極である。なお、図２において、本実施形態の静電チャック装置１の特徴部分を強調する目的で、第２領域２Ｂの径方向の寸法を、実際よりも特に大きく描画している。本実施形態の第１電極４１および第２電極４２は、それぞれ一様な幅寸法Ｌ１、Ｌ２で、周方向に沿って延びる。すなわち、第１電極４１および第２電極４２の幅は一定である。厚さ方向Ｚから見て、第１電極４１は、第２電極４２に対し径方向の内側に位置する。厚さ方向Ｚから見て、第１電極４１と第２電極４２は重ならない。本例においてガス孔２１、２２はそれぞれ、中心軸線Ｊを中心とする１つ以上の円上に等間隔に配置されている。
　本実施形態において、第１電極４１と第２電極４２とは、双極電極４０を構成する。すなわち、静電チャック装置１は、誘電体基板２０の内部に配置される双極電極４０を有する。本実施形態において、第１電極４１が正極であり、第２電極４２が負極である場合について説明する。しかしながら、第１電極４１と第２電極４２とは、互いに極性が異なっていればよく、一方は正極であり他方は負極であればよい。第１電極４１および第２電極４２には、例えば±２０００Ｖから±３０００Ｖの直流電圧が印加される。具体的には、例えば、第１電極４１には２０００Ｖから３０００Ｖの直流電圧が印加され、第２電極４２には－２０００Ｖから－３０００Ｖの直流電圧が印加される。この場合、第１電極４１と第２電極４２との間の電位差は、４０００Ｖから６０００Ｖの電位差となる。例えば４５００Ｖから５０００Ｖや、５０００Ｖから５５００Ｖの電位差などであってもよい。また、本実施形態では、双極電極を構成する第１電極４１と第２電極４２とに正負が逆転し絶対値が等しい電圧を印加する場合について説明するが、第１電極４１と第２電極４２とに印加される電圧の絶対値は互いに異なっていてもよい。
　一般的に知られる双極電極において、それぞれの電極の幅寸法は略同じである。これに対し本実施形態の静電チャック部材２において、第１電極４１の径方向の幅寸法Ｌ１は、第２電極４２の幅寸法Ｌ２よりも大きい。厚さ方向Ｚから見て、第１電極４１の面積と第２電極４２の面積とは、互いに同じ、又はほぼ等しいことが好ましい。
　なお、本実施形態において、「電極の幅寸法」とは、厚さ方向Ｚから見て、電極が周方向に延びる方向とこれに直交する方向における、電極の寸法を意味してもよい。「電極の幅寸法」とは、中心軸線Ｊを中心とする前記径方向の幅を意味してもよい。
　第１電極４１および第２電極４２は、厚さ方向Ｚから見て、載置面２ｆの第２領域２Ｂに重なる。したがって、第１電極４１および第２電極４２は、厚さ方向Ｚから見て、フォーカスリング４に重なる。第１電極４１および第２電極４２は、電荷を発生させて静電吸着力で、フォーカスリング４を第２領域２Ｂに吸着させる。
　第３電極４３は、円板状の電極である。すなわち、第３電極４３は、厚さ方向Ｚから見て円形である。厚さ方向Ｚから見て、第３電極４３は、第１電極４１および第２電極４２の径方向の内側に位置する。第３電極４３は、厚さ方向Ｚから見て、載置面２ｆの第１領域２Ａに重なる。したがって、第３電極４３は、厚さ方向Ｚから見て、板状試料Ｗに重なる。第３電極４３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗを第１領域２Ａに吸着させる。第３電極４３の大きさは任意に選択でき、吸着対象物とほぼ同じ又は同じ大きさを有してもよいし、吸着対象物よりも小さくても良い。
　第３電極４３は、単極電極である。例えば、第３電極４３には、１０００Ｖから２０００Ｖの直流電圧が印加される。なお、本実施形態では、厚さ方向Ｚから見て第１領域２Ａに重なる部分に単極電極（第３電極４３）を配置する場合について説明した。しかしながら、第１領域２Ａに重なる部分にも、双極電極を配置してもよい。
　図１に示すように、第１電極４１には、第１電極ピン５１が接続される。第１電極ピン５１は、第１電極４１から下側に延びる。第１電極ピン５１の下端部は、第１電極端子６１に接続される。したがって、第１電極４１は、第１電極ピン５１、および第１電極端子６１を介して、第１直流電源５Ａに接続される。
　第２電極４２には、第２電極ピン５２が接続される。第２電極ピン５２は、第２電極４２から下側に延びる。第２電極ピン５２の下端部は、第２電極端子６２に接続される。したがって、第２電極４２は、第２電極ピン５２、および第２電極端子６２を介して、第２直流電源５Ｂに接続される。
　第３電極４３には、第３電極ピン５３が接続される。第３電極ピン５３は、第３電極４３から下側に延びる。第３電極ピン５３の下端部は、第３電極端子６３に接続される。したがって、第３電極４３は、第３電極ピン５３、および第３電極端子６３を介して、第３直流電源５Ｃに接続される。
　図３は、第１電極４１および第２電極４２とガス孔２１との位置関係を示す模式図である。図３に示すように、本実施形態のガス孔２１は、厚さ方向Ｚから見て円形である。ガス孔２１は、第１電極４１と第２電極４２との間を、厚さ方向に貫通する。
　本実施形態において、ガス孔２１は、第１電極４１と第２電極４２との間において第２電極４２側に偏って配置される。すなわち、第１電極４１とガス孔２１との距離ｄ１は、第２電極４２とガス孔２１との距離ｄ２よりも大きい。本実施形態の第１電極４１の外縁は、中心軸線Ｊを中心とする円形である。したがって、第１電極４１とガス孔２１との距離ｄ１とは、これらの間の径方向に沿う距離である。同様に、第２電極４２の内縁は、中心軸線Ｊを中心とする円形である。したがって、第２電極４２とガス孔２１との距離ｄ２とは、これらの間の径方向における距離である。誘電体基板の中心とガス孔２１の中心とを通る線上において、距離ｄ１とガス孔２１の内径（直径）と距離ｄ２の合計は、第１電極４１と第２電極４２との間の径方向の距離であってもよい。なおガス孔２１は、第１電極４１と第２電極４２と接触しない。
　図４は、第１電極４１と第２電極４２の間に配置されるガス孔２１の断面図である。図４には、第１電極４１および第２電極４２によって形成される電界を示す図である。以下の説明において、ガス孔２１の内側面のうち、径方向の内側に位置する部分を第１内側部２１ａと呼び、ガス孔２１の内側面のうち、径方向の外側に位置する部分を第２内側部２１ｂと呼ぶ。第１内側部２１ａは第１電極４１の方に近く、第２内側部２１ｂは第２電極４２の方に近い。上述したように、第１電極４１は正極であり、第２電極は負極である。したがって、ガス孔２１の内部には、第１電極４１から第２電極４２に向かう電界が形成される。第１内側部２１ａにおける電界強度は、第１電極４１から上側又は下側に離れるに従い小さくなる。同様に、第２内側部２１ｂにおける電界強度は、第２電極４２から上側又は下側に離れるに従い小さくなる。
　第１内側部２１ａには、ガス孔２１内を通る負の電荷を帯びる荷電粒子が吸い寄せられ堆積する。同様に、第２内側部２１ｂには、ガス孔２１内を通る正の電荷を帯びる荷電粒子が吸い寄せられ堆積する。第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂにおける荷電粒子の堆積量は、電界強度に相関する。第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子の堆積量は、第１電極４１から上側又は下側に離れるに従い減少する。同様に、第２内側部２１ｂに堆積する正の荷電粒子の堆積量は、第２電極４２から上側又は下側に離れるに従い減少する。
　なお、正の荷電粒子、および負の荷電粒子は、例えば、空気中に漂っている帯電した高分子、皮脂、エアロゾル、ドライエッチング等で発生した様々な帯電粒子の他、酸素、窒素、又は水蒸気などを含むプラスイオン又はマイナスイオン粒子である。より具体的な正イオンの組成の例としては、Ｈ３Ｏ＋・（Ｈ２Ｏ）ｎ、ＮＨ４ ＋（Ｈ２Ｏ）ｎなどが有り得る。また、負イオンの組成の例としては、Ｏ２ －・（Ｈ２Ｏ）ｎ、ＣＯ３ －（Ｈ２Ｏ）ｎ、ＮＯ３ －（ＨＮＯ３）ｍ（Ｈ２Ｏ）ｎなどが有り得る。第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子は全て同種のイオンであってもよいが、全て同種のイオンであるとは限らない。同様に、第２内側部２１ｂに堆積する正の荷電粒子は全て同種のイオンであってもよいが、全て同種のイオンであるとは限らない。
　ガス孔２１の第１内側部２１ａに堆積する荷電粒子同士、第２内側部２１ｂに堆積する荷電粒子同士は、互いにそれぞれ退け合う。このため、荷電粒子の堆積量が多くなると、第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂの堆積から、それぞれ負の荷電粒子および正の荷電粒子が飛び出す。第１内側部２１ａから飛び出す負の荷電粒子と、第２内側部２１ｂから飛び出す正の荷電粒子とが、同時に飛び出すと、これらが互いに誘引しながら加速しガス孔２１の内部で衝突する、相互誘引放電が発生するおそれがある。本実施形態の第１電極４１および第２電極４２は、薄膜状である。このため、ガス孔２１の内側部２１ａ、２１ｂにおいて、電極４１、４２と同じ高さで、電界強度が局所的に高まくなりやすく、その結果、荷電粒子が局所的に堆積しやすい。このため、本実施形態の静電チャック部材２で相互誘引放電が発生した場合、電荷量が大きい、大きな荷電粒子同士の衝突となりうる。
　特に本実施形態の双極電極４０は、厚さ方向Ｚから見て、第２領域２Ｂと重なっており、フォーカスリング４を吸着する。第２領域２Ｂは、第１領域２Ａと比較すると面積が小さくなる傾向がある。このため、第２領域２Ｂと重なる双極電極４０は、吸着対象部であるフォーカスリングを確実に吸着するために、印加する電圧を高くする必要が生じる。例えば、本実施形態の第１電極４１と第２電極４２との電圧差は、例えば４０００Ｖ以上となる。このため、第２領域２Ｂに開口するガス孔２１では、第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂの電界強度が高くなりやすく、電荷量が大きな荷電粒子の衝突が生じやすい。
　本実施形態の静電チャック部材２によれば、第１内側部２１ａから第１電極４１までの距離ｄ１が、第２内側部２１ｂから第２電極４２までの距離ｄ２よりも大きい。このため、第１内側部２１ａの電界強度は、第２内側部２１ｂの電界強度よりも小さくなりやすい。結果的に、第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子の堆積量は、第２内側部２１ｂに堆積する正の荷電粒子の堆積量よりも少なくなる。また、第１内側部２１ａにおける電界の強度分布は、第２内側部２１ｂにおける電界の強度分布と比較して、中央が低く裾野が広がった形となる。これに伴い、これにより、第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子の分布は、第２内側部２１ｂに堆積する正の荷電粒子の分布と比較して、中央が低く裾野が広がった形となる。すなわち、第１内側部２１ａと第２内側部２１ｂとでは、堆積する荷電粒子の分布が異なるものとなる。
　このため、第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子の堆積量を抑制することができ、第１内側部２１ａからの荷電粒子の飛び出しを抑制できる。結果的に、第２内側部２１ｂから正の荷電粒子の飛び出しが生じたとしても、負の荷電粒子との衝突が生じにくく相互誘引放電の発生を抑制できる。
　また、本実施形態において、第１内側部２１ａと第２内側部２１ｂとで、堆積する荷電粒子の分布が互いに異なっている。このため、第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂのそれぞれから荷電粒子が飛び出す場合であっても、正の荷電粒子と負の荷電粒子との飛び出しが同時に生じにくい。結果的に、正の荷電粒子と負の荷電粒子との衝突が生じにくく、相互誘引放電の発生を抑制できる。
　本実施形態において、第１電極４１とガス孔２１との距離をｄ１とし、第２電極４２とガス孔との距離をｄ２とする。さらに、以下の式のαで表される値を、ガス孔位置非対称率とする。
　α＝（ｄ１－ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）
　本実施形態において、ガス孔位置非対称率αは、
　０＜α≦０．９５
を満たすことが好ましい。本実施形態では、ｄ１はｄ２よりも大きいため、αは常に０よりも大きくなる。
　ガス孔位置非対称率αを０を超える値にすることで、第１内側部２１ａと第２内側部２１ｂとに堆積する荷電粒子の堆積量および堆積分布を異なる状態とすることができ、相互誘引放電の発生を抑制できる。また、ガス孔位置非対称率αを１に近づけすぎると、相互誘引放電の抑制効果を高めることができるものの、ガス孔２１と第２電極４２との距離ｄ２が小さくなりすぎて第２内側部２１ｂの近傍で絶縁破壊が生じるおそれがある。すなわち、ガス孔２１が第２電極４２に近づきすぎるのは好ましくない。このため、ガス孔位置非対称率αは、０．９５以下であることが好ましい。なお、同様の理由から、ガス孔位置非対称率αは、０．０３以上０．７０以下であることがより好ましく、０．０５以上０．５以下であることがさらに好ましく、０．１以上、０．３以下であることがさらに好ましい。ガス孔位置非対称率αは、必要に応じて、０．０１以上０．８０以下や、０．１５以上０．６０以下や、０．２以上０．４以下などであってもよい。なお、ガス孔位置非対称率αが０である場合とは、第１電極４１とガス孔２１との距離ｄ１と、第２電極４２とガス孔との距離ｄ２とが互いに等しい場合である。
　なお、第１電極４１とガス孔２１との距離ｄ１と、第２電極４２とガス孔との距離ｄ２とは任意に選択できるが、それぞれ０．５ｍｍ以上５ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。これらの距離ｄ１、ｄ２を０．５ｍｍ以上とすることで、第１電極４１および第２電極４２とガス孔２１との距離を十分に確保して絶縁破壊の発生を抑制できる。また、これらの距離ｄ１、ｄ２を５ｍｍ以下とすることで、双極電極４０としてフォーカスリング４を径方向の内外からバランスよく吸着しやすくなる。距離ｄ１及び距離ｄ２はそれぞれ、０．８ｍｍ以上４．５ｍｍ以下や、１．０ｍｍ以上４．０ｍｍ以下や、１．５ｍｍ以上３．５ｍｍ以下や、２．０ｍｍ以上２．５ｍｍ以下などであってもよい。
　本実施形態において、第１電極４１の幅寸法Ｌ１は、第２電極４２の幅寸法Ｌ２よりも大きい。このため、第１内側部２１ａの電界は、第２内側部２１ｂの電界よりもより一層小さくなる。結果的に、第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子の堆積量は、第２内側部２１ｂに堆積する正の荷電粒子の堆積量よりもより一層少なくなる。また、第１内側部２１ａと第２内側部２１ｂとで電界の強度分布と、が互いに異なるものとなり、結果的に、第１内側部２１ａに堆積する負の荷電粒子の分布は、第２内側部２１ｂに堆積する正の荷電粒子の分布と異なるものとなる。このため、本実施形態によれば、ガス孔２１と第１電極４１および第２電極４２との距離ｄ１、ｄ２との差による、相互誘引放電の抑制の効果をさらに高めることができる。
　本実施形態において、第１電極４１の幅寸法をＬ１とし、第２電極４２の幅寸法をＬ２とする。さらに、以下の式のβで表される値を、双極電極非対称率とする。
　β＝（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
　本実施形態において、双極電極非対称率βは、
　０＜β≦０．９５
を満たすことが好ましい。本実施形態ではＬ１はＬ２よりも大きいため、βは常に０よりも大きくなる。
　双極電極非対称率βを０を超える値にすることで、第１内側部２１ａと第２内側部２１ｂとに堆積する荷電粒子の堆積量および堆積分布を異なる状態とすることができ、相互誘引放電の発生を抑制できる。また、双極電極非対称率βを１に近づけすぎると、第１電極４１の面積に対し、第２電極４２の面積比が小さくなりすぎて、双極電極４０の静電吸着力が低下してしまうおそれがある。このため、双極電極非対称率βは、０．９５以下であることが好ましい。なお、同様の理由から、双極電極非対称率βは、０．０３以上０．７０以下であることがより好ましく、０．０５以上、０．５以下であることがさらに好ましく、０．１以上、０．３以下であることが一層好ましい。双極電極非対称率βは、必要に応じて、０．０１以上０．８０以下や、０．２以上０．４以下などであってもよい。なお、双極電極非対称率βが０である場合とは、第１電極４１の幅寸法Ｌ１と、第２電極４２の幅寸法Ｌ２とが互いに等しい場合である。
　なお、第１電極４１と第２電極４２の幅寸法Ｌ１、Ｌ２は、それぞれ５ｍｍ以上２０ｍｍ以下の範囲とすることが好ましい。幅寸法Ｌ１、Ｌ２はそれぞれ、７ｍｍ以上１８ｍｍ以下や、１０ｍｍ以上１６ｍｍ以下や、１２ｍｍ以上１４ｍｍ以下などであってもよい。第１電極４１と第２電極４２の幅寸法Ｌ１、Ｌ２を５ｍｍ以上とすることで、第１電極４１および第２電極４２によって幅広い面積でフォーカスリング４を吸着することが可能となり静電チャック部材２の吸着力を高めることができる。また、第１電極４１と第２電極４２の幅寸法Ｌ１、Ｌ２を２０ｍｍ以下とすることで、静電チャック部材２の大型化を抑制できる。第１電極４１および第２電極４２の厚さは任意に選択できるが、厚さが互いに同じであってもよい。
　本実施形態において、ガス孔位置非対称率αと双極電極非対称率βとは、
　α＞β
を満たすことが好ましい。
　本実施形態の静電チャック部材２の相互誘引放電は、ガス孔位置非対称率αを０より大きい値とすることによる効果と、双極電極非対称率βを０より大きい値とすることによる抑制効果と、が重なり合うことで、さらに効果的に発生が抑制されている。ここで、本実施形態において、ガス孔位置非対称率αを高めることによる抑制効果は、双極電極非対称率βを高めることによる抑制効果よりも高い。このため、ガス孔位置非対称率αを双極電極非対称率βよりも大きくすることで、ガス孔２１内での相互誘引放電を、より効果的に抑制できる。
　本実施形態において、ガス孔２１の半径をＲとしたとき、以下の式、
　（ｄ１－ｄ２）＞Ｒ
を満たすことが好ましい。
　また、以下の式を満たすことがより好ましい。
（ｄ１－ｄ２）＞２Ｒ
　本実施形態の静電チャック部材２において、ガス孔２１の半径Ｒに対して、ガス孔２１の配置の非対称性を示す第１電極４１とガス孔２１との距離ｄ１と、第２電極４２とガス孔との距離ｄ２との差分（ｄ１－ｄ２）が大きい方が、電界の強度分布の非対称性を高めやすくなり、相互誘引放電の抑制効果が高まる。なお、同じ理由から、上述の差分（ｄ１－ｄ２）は、ガス孔２１の直径２Ｒより大きいことがより好ましい（すなわち、（ｄ１－ｄ２）＞２Ｒ）。
　本実施形態において、真空の誘電率をε０とし、誘電体基板の誘電率をε１としたとき、以下の２式、
　Ｒ／ε０＞ｄ１／ε１
　Ｒ／ε０＞ｄ２／ε１
を同時に満たすことが好ましい。
　ガス孔２１の内部での電界強度を、誘電体基板２０の内部における電界強度よりも小さくすることで、ガス孔２１の内部で電界が集中せずに分散しやすくなる。ここで、電界強度は、電束密度／誘電率で表される。すなわち、電界強度は、誘電率に反比例する。したがって、上述の２式を満たすことで、第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂにおける電界強度の分布が広がりやすくなり、第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂにおける電界強度が局所的に高くになりにくくなる。結果的に、第１内側部２１ａにおける負の荷電粒子の堆積、および第２内側部２１ｂにおける正の荷電粒子の堆積を何れも抑制することができ、結果的に、相互誘引放電を抑制することができる。電界強度は単位面積あたりの電気力線の数を表してもよく、電束密度は単位面積あたりに通る電束の量を表してもよく、電束密度と電界の間の比例定数として表されてもよい。なお真空の誘電率ε０は例えば８．８５４×１０－１２［Ｆ／ｍ］と考えてもよい。誘電体基板の誘電率ε１は基板の材料や添加物の種類、量にもよるが、例えば、８～１５×１０－１２［Ｆ／ｍ］や、数十～数百×１０－１２［Ｆ／ｍ］などが挙げられるが、これらのみに限定されない。
　本実施形態によれば、第１電極４１は、ガス孔２１に対し径方向の内側に位置し、第２電極４２は、ガス孔２１に対し径方向の外側に位置する。本実施形態によれば、ガス孔２１を第１電極４１と第２電極４２との間の領域において径方向の外側に偏って配置できる。このため、ガス孔２１の内部で相互誘引放電が発生する場合において、相互誘引放電の発生位置を誘電体基板２０の中心軸線Ｊから離間させることができる。結果的に、相互誘引放電の発生に起因するプラズマの乱れがプラズマエッチング等の処理工程に与える影響を抑制しやすくなる。また、相互誘引放電の発生が、載置面２ｆに載置される板状試料Ｗに損傷を与えにくくなる。
　なお、本実施形態の静電チャック部材２において、板状試料Ｗを吸着する第１領域２Ａの直下に配置される第３電極４３は、単極電極である。このため、第１領域２Ａに開口するガス孔２２の内部で、相互誘引放電は発生しない。しかしながら、第１領域２Ａの直下に双極電極を配置する場合には、ガス孔２２の内部で第２領域２Ｂの直下と同様の問題（相互誘引放電の発生）が生じ得る。この場合は、上述の双極電極４０（第１電極４１および第２電極４２）とガス孔２１との関係と同様の関係を満たすようにすることで、相互誘引放電の発生を抑制できる。
　（変形例）
　図５は、上述の実施形態に採用可能な、変形例の第１電極１４１および第２電極１４２とガス孔２１との位置関係を示す模式図である。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。
　上述の実施形態と同様に、本変形例の静電チャック部材１０２は、誘電体基板２０と、誘電体基板２０の内部に配置される双極電極１４０を有する。また、双極電極１４０は、周方向に延び径方向に並ぶ第１電極１４１と第２電極１４２とを有する。さらに、誘電体基板２０には、第１電極１４１と第２電極１４２との間を貫通するガス孔２１が設けられる。第１電極１４１は、ガス孔２１に対し径方向の内側に位置する。第２電極は、前記ガス孔に対し径方向の外側に位置する。
　本変形例において、第２電極１４２の径方向の内側の縁部には、ガス孔２１の形状に沿った湾曲部１４２ｐが設けられる。湾曲部１４２ｐは、ガス孔２１を中心とする円弧状である。湾曲部１４２ｐは平面視で外側に向けて突出する形状を有する。本変形例によれば、第２電極１４２のガス孔２１側の縁部に円弧状の湾曲部１４２ｐが設けられることで、第２電極１４２とガス孔２１との間の距離が局所的に近づくことがなく、絶縁破壊を抑制できる。なお、本変形例では、第２電極１４２にのみ湾曲部１４２ｐを設ける場合について説明したが、第１電極１４１の径方向の外側の縁部にも同様の湾曲部を設けてもよい。第１電極１４１の径方向の外側の縁部に湾曲部が設けられる場合、湾曲部は平面視で内側に向けて突出する形状を有する。
　本変形例の静電チャック部材１０２によれば、上述の実施形態と同様に、第１電極１４１とガス孔２１との距離ｄ１１が、第２電極１４２とガス孔２１との距離ｄ１２よりも大きく、第１電極１４１の幅寸法Ｌ１１は、第２電極１４２の幅寸法Ｌ１２よりも大きい。このため、本変形例の静電チャック部材１０２においても、上述の実施形態と同様に、ガス孔２１の内部における相互誘引放電の発生を抑制できる。
　なお、本明細書において、第１電極１４１および第２電極１４２とガス孔２１との距離ｄ１１、ｄ１２とは、ガス孔２１の第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂへの電界強度に影響を及ぼす距離である。したがって、これらの距離ｄ１１、ｄ１２は、厚さ方向Ｚから見て、第１電極１４１又は第２電極１４２とガス孔２１との間の最短距離であり、本変形例において径方向における距離である。
　また、本明細書において、第１電極１４１および第２電極１４２の幅寸法Ｌ１１、Ｌ１２とは、ガス孔２１の第１内側部２１ａおよび第２内側部２１ｂへの電界強度に影響を及ぼす距離である。したがって、これらの幅寸法Ｌ１１、Ｌ１２は、第１電極１４１および第２電極１４２がそれぞれ延びる方向において、ガス孔２１と最も近づく部分における最小の幅寸法Ｌ１１、Ｌ１２であり、本実施形態において径方向における幅寸法である。
　以上に、本発明の実施形態およびその変形例を説明したが、実施形態および変形例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、上述の実施形態およびその変形例において、ガス孔は完全な空洞でなく一部に多孔質部材が充填されていてもよい。また、ガス孔は、直線状である場合に限らず、例えばらせん状に延びていてもよい。
　１　静電チャック装置
　２，１０２　静電チャック部材
　２ｆ　載置面
　２Ａ　第１領域
　２Ｂ　第２領域
　３　基台
　４　フォーカスリング
　５Ａ　第１直流電源
　５Ｂ　第２直流電源
　５Ｃ　第３直流電源
　７　冷却ガス供給部
　８　ガス孔を囲む絶縁碍子
　９　電極端子を囲む絶縁碍子
　２０　誘電体基板
　２１，２２，３１　ガス孔
　２１ａ　第１内側部
　２１ｂ　第２内側部
　３１　基台のガス孔
　４０，１４０　双極電極　
　４１，１４１　第１電極　
　４２，１４２　第２電極　
　４３　第３電極４３
　５１　第１電極ピン
　５２　第２電極ピン
　５３　第３電極ピン
　６１　第１電極端子
　６２　第２電極端子
　６３　第３電極端子
　Ｒ　半径　
　ｄ１，ｄ２，ｄ１１，ｄ１２　距離
　Ｊ　誘電体基板の中心軸線
　Ｌ１，Ｌ２，Ｌ１１，Ｌ１２　幅寸法
　Ｒ　半径、
　Ｗ　板状試料（吸着対象物）、
　Ｚ　厚さ方向

Claims (9)

  1. 　少なくとも１つの吸着対象物が載置される載置面を有する円板状の誘電体基板と、
    　前記誘電体基板の内部に配置され前記吸着対象物を前記載置面に静電吸着する双極電極と、を備え、
    　前記双極電極は、互いに極性が異なる第１電極および第２電極を含み、
    　前記誘電体基板には、前記第１電極と前記第２電極との間を、前記誘電体基板の厚さ方向に貫通するガス孔が設けられ、
    　前記第１電極と前記ガス孔との距離は、前記第２電極と前記ガス孔との距離よりも大きく、
    　前記第１電極の幅寸法は、前記第２電極の幅寸法よりも大きい、
    静電チャック部材。
  2. 　少なくとも１つの吸着対象物が載置される載置面を有する円板状の誘電体基板と、
    　前記誘電体基板の内部に配置され前記吸着対象物を前記載置面に静電吸着する双極電極と、を備え、
    　前記双極電極は、互いに極性が異なる第１電極および第２電極を含み、
    　前記誘電体基板には、前記第１電極と前記第２電極との間を、前記誘電体基板の厚さ方向に貫通するガス孔が設けられ、
    　前記第１電極と前記ガス孔との距離は、前記第２電極と前記ガス孔との距離よりも大きく、
    　前記第１電極は、前記ガス孔に対し前記誘電体基板の径方向の内側に位置し、
    　前記第２電極は、前記ガス孔に対し前記径方向の外側に位置する、
    静電チャック部材。
  3. 　前記吸着対象物は、板状試料とフォーカスリングを含み、
    　前記載置面は、
    　　前記吸着対象物としての前記板状試料を載置する第１領域と、
    　　前記誘電体基板の厚さ方向から見て、前記第１領域を囲む円環状であり前記吸着対象物としての前記フォーカスリングを載置する第２領域と、を有し、
    　前記双極電極は、前記厚さ方向から見て、前記第２領域に重なる、
    請求項１又は２に記載の静電チャック部材。
  4. 　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
    　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２としたとき、
    　以下の式のαで表される値をガス孔位置非対称率とし、
    　α＝（ｄ１－ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）
    　前記ガス孔位置非対称率は、
    　０＜α≦０．９５
    を満たす、
    請求項１又は２に記載の静電チャック部材。
  5. 　前記第１電極の幅寸法をＬ１とし、
    　前記第２電極の幅寸法をＬ２としたとき、
    　以下の式のβで表される値を双極電極非対称率とし、
    　β＝（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
    　前記双極電極非対称率は、
    　０＜β≦０．９５
    を満たす、
    請求項１に記載の静電チャック部材。
  6. 　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
    　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２としたとき、
    　以下の式のαで表される値をガス孔位置非対称率とし、
    　α＝（ｄ１－ｄ２）／（ｄ１＋ｄ２）
    　前記第１電極の幅寸法をＬ１とし、
    　前記第２電極の幅寸法をＬ２としたとき、
    　以下の式のβで表される値を双極電極非対称率とし、
    　β＝（Ｌ１－Ｌ２）／（Ｌ１＋Ｌ２）
    　前記ガス孔位置非対称率と前記双極電極非対称率とは、
    以下の式
    　α＞β
    を満たす、
    請求項１に記載の静電チャック部材。
  7. 　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
    　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２とし、
    　前記ガス孔の半径をＲとしたとき、
    　以下の式、
    　（ｄ１－ｄ２）＞Ｒ
    を満たす、
    請求項１又は２に記載の静電チャック部材。
  8. 　前記第１電極と前記ガス孔との距離をｄ１とし、
    　前記第２電極と前記ガス孔との距離をｄ２とし、
    　前記ガス孔の半径をＲとし、
    　真空の誘電率をε０とし、
    　前記誘電体基板の誘電率をε１としたとき、
    　以下の２式、
    　Ｒ／ε０＞ｄ１／ε１
    　Ｒ／ε０＞ｄ２／ε１
    を同時に満たす、
    請求項１又は２に記載の静電チャック部材。
  9. 　請求項１又は２の静電チャック部材を有する、
    静電チャック装置。
PCT/JP2025/019085 2024-06-07 2025-05-27 静電チャック部材、および静電チャック装置 Pending WO2025253976A1 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2024093194A JP2025184614A (ja) 2024-06-07 2024-06-07 静電チャック部材、および静電チャック装置
JP2024-093194 2024-06-07

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2025253976A1 true WO2025253976A1 (ja) 2025-12-11

Family

ID=97960823

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2025/019085 Pending WO2025253976A1 (ja) 2024-06-07 2025-05-27 静電チャック部材、および静電チャック装置

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2025184614A (ja)
TW (1) TW202549047A (ja)
WO (1) WO2025253976A1 (ja)

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002329777A (ja) * 2001-05-07 2002-11-15 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法及び基板保持装置
JP2021093436A (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 新光電気工業株式会社 静電チャック、基板固定装置
JP2024022859A (ja) * 2022-08-08 2024-02-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び静電チャック
JP7494973B1 (ja) * 2023-03-27 2024-06-04 Toto株式会社 静電チャック

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002329777A (ja) * 2001-05-07 2002-11-15 Tokyo Electron Ltd プラズマ処理方法及び基板保持装置
JP2021093436A (ja) * 2019-12-10 2021-06-17 新光電気工業株式会社 静電チャック、基板固定装置
JP2024022859A (ja) * 2022-08-08 2024-02-21 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及び静電チャック
JP7494973B1 (ja) * 2023-03-27 2024-06-04 Toto株式会社 静電チャック

Also Published As

Publication number Publication date
JP2025184614A (ja) 2025-12-18
TW202549047A (zh) 2025-12-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US11640917B2 (en) Ground electrode formed in an electrostatic chuck for a plasma processing chamber
US8636872B2 (en) Upper electrode and plasma processing apparatus
US5946183A (en) Electrostatic chuck
JP7750945B2 (ja) 高温双極静電チャック
CN111668149B (zh) 静电吸盘
US20200219755A1 (en) Wafer mounting table and method of manufacturing the same
CN101471279A (zh) 静电夹盘和基板温度调节固定装置
JP2013533609A (ja) 高表面抵抗率の静電チャック
JP2011091361A (ja) 静電チャック
CN114709158A (zh) 静电吸盘和基板固定装置
US8710455B2 (en) Charged-particle beam lens
JP7400276B2 (ja) 静電チャック
WO2025253976A1 (ja) 静電チャック部材、および静電チャック装置
US20250329565A1 (en) Electrostatic chuck member, electrostatic chuck device, and method for manufacturing electrostatic chuck member
JP2023006679A (ja) 静電チャック
TWI735364B (zh) 靜電吸盤
JP7494973B1 (ja) 静電チャック
CN114026681A (zh) 晶片载置台
JP7554849B2 (ja) ガス流特徴部を有する静電チャック、及び関連する方法
JP3853960B2 (ja) 静電チャック
JP7373111B2 (ja) 静電チャック
JP7371401B2 (ja) 静電チャック
JP2025009849A (ja) 静電チャック
JP7788578B1 (ja) 静電チャック部材及び静電チャック装置
WO2026042583A1 (ja) 静電チャック部材、および静電チャック装置

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 25819735

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1