JP2008042140A - 静電チャック装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状試料の表面におけるプラズマ分布に乱れ等の影響が生じる虞が無く、プラズマ密度を均一化することができ、その結果、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる静電チャック装置を提供する。
【解決手段】本発明の静電チャック装置は、表面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極２５を内蔵した基体と、この静電吸着用内部電極２５に直流電圧を印加する給電用端子とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、静電吸着用内部電極２５は１つ以上の電極部２９からなり、この電極部２９の内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点２９ａと、この中心軸Ａに最も遠い点２９ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下である。
【選択図】図２

Description

本発明は、静電チャック装置に関し、さらに詳しくは、電極に高周波を印加してプラズマを生成し、このプラズマにより半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料にプラズマ処理を施す高周波放電方式のプラズマ処理装置に用いて好適な静電チャック装置に関するものである。

従来、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体デバイス、あるいは液晶ディスプレイ等のフラットパネルディスプレイ（Flat Panel Display : FPD）等の製造プロセスにおけるエッチング、堆積、酸化、スパッタリング等の処理では、処理ガスに比較的低温で良好な反応を行わせるためにプラズマが多く利用されている。一般に、プラズマ処理装置は、プラズマを生成する方式として、グロー放電または高周波放電を利用する方式と、マイクロ波を利用する方式とに大別される。

図１１は、従来の高周波放電方式のプラズマ処理装置に搭載される静電チャック装置の一例を示す断面図であり、この静電チャック装置１は、真空容器を兼ねるチャンバー（図示略）の下部に設けられ、静電チャック部２と、この静電チャック部２の底面に固定されて一体化された金属ベース部３とにより構成されている。
静電チャック部２は、上面を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置して静電吸着する載置面４ａとするとともに静電吸着用内部電極５を内蔵した基体４と、この静電吸着用内部電極５に直流電圧を印加する給電用端子６とにより構成され、この給電用端子６には直流電圧を印加する直流電源７が接続されている。また、金属ベース部３は高周波発生用電極（下部電極）を兼ねるもので、高周波電圧発生用電源８に接続され、その内部に水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路９が形成されている。そして、チャンバーは接地されている。

この静電チャック装置１では、板状試料Ｗを載置面４ａに載置し、直流電源７により給電用端子６を介して静電吸着用内部電極５に直流電圧を印加することにより板状試料Ｗを静電吸着する。次いで、チャンバー内を真空にして処理ガスを導入し、高周波電圧発生用電源８により金属ベース部３とチャンバーとの間に高周波電圧を印加してチャンバー内に高周波電界を発生させる。高周波としては、一般に２７ＭＨｚ以下の領域の周波数が用いられる。
この高周波電界により電子が加速され、この電子と処理ガスとの衝突電離によりプラズマが発生し、このプラズマにより各種処理を行うことができる。

ところで、最近では、製造プロセスにおけるデザインルールが微細化されるにつれて、プラズマ処理においても低圧下での高密度プラズマ処理が要求されており、上述した高周波放電方式のプラズマ処理装置では、５０ＭＨｚ以上という従来よりも格段に高い高周波数領域の周波数を用いるようになってきている。
高周波放電の周波数が高くなった場合、金属ベース部に高周波電圧を印加すると、表皮効果により電流が金属ベース部の表面の周縁部から中心部に向かって流れる。したがって、金属ベース部の表面の中心部における電界強度が周縁部における電界強度よりも高くなり、生成されるプラズマの密度も金属ベース部の中心部側が周縁部側よりも高くなり、プラズマ密度の高い金属ベース部の中心部ではプラズマの抵抗率が低くなる。
その結果、金属ベース部の表面でのプラズマ密度の不均一性がさらに強まることとなり、板状試料に均一なプラズマ処理を施すことができないという問題点があった。

この問題点を解消するために、図１２に示す静電チャック装置が提案されている（特許文献１）。
この静電チャック装置１１は、高周波発生用電極を兼ねる円板状の金属板１２の表面に多数の凸部１３が離散的に形成され、これらの凸部１３を含む金属板１２の表面全面に誘電体であるアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）溶射膜１４が形成され、このアルミナ溶射膜１４には静電吸着用内部電極１５が内蔵され、このアルミナ溶射膜１４の表面は半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置して静電吸着する載置面１４ａとされている。
この静電チャック装置１１では、金属板１２に高周波電圧を印加した場合に、凸部１３の間の凹部に埋め込まれたアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）が、表皮効果により電流が金属ベース部の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを阻止するので、金属ベース部の表面の電界強度が均一化され、その結果、プラズマ密度が均一化される。
特開２００４−３６３５５２号公報

しかしながら、上述した従来の静電チャック装置１１では、溶射法にて凸部１３の間の凹部にアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を充填したものであるため、この凹部の深さには自ずと限度があり、通常、１ｍｍ程度である。したがって、溶射法では、この凹部に溶融したアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を高密度で充填することができず、表皮効果により電流が金属ベース部の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを有効に阻止することができないという不都合があった。

本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、表皮効果により電流が金属ベース部の表面の周縁部から中心部に向かって流れるのを有効に阻止することができ、したがって、板状試料の表面におけるプラズマ分布に乱れ等の影響が生じる虞が無く、プラズマ密度を均一化することができ、その結果、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる静電チャック装置を提供することを目的とする。

本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、基体に内蔵される静電吸着用内部電極を１つ以上の電極部により構成し、この電極部の内部における２点間の距離のうち、前記基体の中心軸に対応する点または該中心軸に最も近い点と、前記中心軸に最も遠い点とを結ぶ抵抗値を１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下とすれば、上記の課題を効率的に解決し得ることを知見し、本発明を完成するに至った。

すなわち、本発明の静電チャック装置は、一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した基体と、この静電吸着用内部電極に直流電圧を印加する給電用端子とを備えた静電チャック部と、この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、前記静電吸着用内部電極は１つ以上の電極部からなり、この電極部の内部における２点間の距離のうち、前記基体の中心軸に対応する点または該中心軸に最も近い点と、前記中心軸に最も遠い点とを結ぶ抵抗値は１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下であることを特徴とする。

この静電チャック装置では、静電吸着用内部電極を１つ以上の電極部により構成し、この１つ以上の電極部各々の内部における２点間の距離のうち、前記基体の中心軸に対応する点または該中心軸に最も近い点と、前記中心軸に最も遠い点とを結ぶ抵抗値を１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下としたことにより、プラズマを発生させるための高周波電流が静電吸着用内部電極を介して静電チャック部の周縁部から中心部に向かって流れるのを阻止する。これにより、板状試料の表面におけるプラズマ密度が均一化され、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理が施される。

本発明の静電チャック装置によれば、静電吸着用内部電極を１つ以上の電極部により構成し、この１つ以上の電極部各々の内部における２点間の距離のうち、前記基体の中心軸に対応する点または該中心軸に最も近い点と、前記中心軸に最も遠い点とを結ぶ抵抗値を１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下としたので、プラズマを発生させるための高周波電流が静電吸着用内部電極を介して静電チャック部の周縁部から中心部に向かって流れるのを阻止することができる。したがって、板状試料の表面におけるプラズマ密度を均一化することができ、その結果、板状試料の全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。また、静電吸着力の発現および応答性も優れたものとなる。

本発明の静電チャック装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、以下の各実施の形態は、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。

［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の単極型の静電チャック装置を示す断面図であり、この静電チャック装置２１は、静電チャック部２２と、金属ベース部２３と、誘電体板２４とにより構成されている。
静電チャック部２２は、上面（一主面）を板状試料Ｗを載置する載置面とし静電吸着用内部電極２５を内蔵した円板状の基体２６と、この静電吸着用内部電極２５に直流電圧を印加する給電用端子２７とにより構成されている。

基体２６は、上面（一主面）３１ａが半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料Ｗを載置するための載置面とされた円板状の載置板３１と、この載置板３１の下面（他の一主面）側に対向配置された円板状の支持板３２と、載置板３１と支持板３２との間に挟持された静電吸着用内部電極２５とを主体として構成されている。
この静電吸着用内部電極２５の外周側及びその中心位置の円形状の開口には、絶縁材層３３が形成されている。

図２は、静電吸着用内部電極２５が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、この静電吸着用内部電極２５は、円板状の電極部の中心位置に円形状の開口３０が形成された１つの電極部２９により構成されており、この電極部２９の内部における２点間の距離のうち、基体２６の中心軸Ａに最も近い点２９ａと、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体２６の周縁部に最も近い点２９ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように構成されている。

一方、金属ベース部２３には、その内部に水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路２８が形成され、上記の載置面に載置される板状試料Ｗの温度を所望の温度に維持することができるように構成されている。この金属ベース部２３は高周波発生用電極を兼ねている。
この金属ベース部２３の静電チャック部２２側の表面（主面）には、円形状の凹部３５が形成され、この凹部３５内には絶縁性の接着・接合剤層３６を介して誘電体板２４が接着・固定され、この誘電体板２４と静電チャック部２２の支持板３２とは、絶縁性の接着・接合剤層３６を介して接着・接合されている。

また、支持板３２及び金属ベース部２３の中央部近傍には、給電用端子挿入孔３７が形成され、この給電用端子挿入孔３７には、静電吸着用内部電極２５に直流電圧を印加するための給電用端子２７が円筒状の碍子３８を介して挿入されている。この給電用端子２７の上端部は静電吸着用内部電極２５に電気的に接続されている。
また、載置板３１、支持板３２、誘電体板２４、静電吸着用内部電極２５及び金属ベース部２３には、これらを貫通する冷却ガス導入孔３９が形成され、この冷却ガス導入孔３９により載置板３１と板状試料Ｗの下面との隙間にＨｅ等の冷却ガスが供給されるようになっている。

この載置板３１の上面３１ａは、１枚の板状試料Ｗを搭載し、この板状試料Ｗを静電吸着力により静電吸着する静電吸着面とされ、この上面（静電吸着面）３１ａには、この上面３１ａに沿う断面が略円形状の円柱状の突起部が複数個設けられ（図示略）、これらの突起部各々の頂面は、上面３１ａに平行とされている。
また、この上面３１ａの周縁部には、Ｈｅ等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部に沿って連続し、かつ突起部の高さと同じ高さの壁部（図示略）が、この上面３１ａの周縁部を一巡するように形成されている。

このように構成された静電チャック装置２１は、プラズマエッチング装置等のプラズマ処理装置のチャンバー内に搭載され、載置面である上面３１ａに板状試料Ｗを載置し、静電吸着用内部電極２５に給電用端子２７を介して所定の直流電圧を印加することにより、静電気力を利用して板状試料Ｗを吸着固定しつつ、高周波発生用電極を兼ねる金属ベース部２３とチャンバーとの間に高周波電圧を印加して載置板３１上にプラズマを発生させることにより、板状試料Ｗに各種のプラズマ処理を施すことができるように構成されている。

次に、この静電チャック装置の各構成要素についてさらに詳しく説明する。
「載置板及び支持板」
載置板３１及び支持板３２は、ともに、セラミックスからなるものである。
このセラミックスとしては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択された１種からなるセラミックス、あるいは２種以上を含む複合セラミックスが好ましい。

また、これらを構成する材料は、単一であっても混合物であってもよいが、熱膨張係数が可能な限り静電吸着用内部電極２５の熱膨張係数に近似したもので、しかも焼結し易いものが好ましい。また、載置板３１の上面３１ａ側は静電吸着面となるから、特に誘電率が高い材質であって、静電吸着する板状試料Ｗに対して不純物とならないものを選択することが好ましい。
以上のことを考慮すれば、載置板３１及び支持板３２は、実質的に１重量％〜２０重量％の炭化ケイ素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体が好ましい。

この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と、表面を酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）で被覆した炭化ケイ素（ＳｉＣ）とからなる複合焼結体とし、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の含有率を複合焼結体全体に対して５重量％以上かつ１５重量％以下とすると、室温（２５℃）における体積固有抵抗は、１．０×１０^１４Ω・ｃｍ以上となり、クーロン型の静電チャック装置の載置板３１として好適である。さらに、耐磨耗性に優れ、ウエハの汚染やパーティクルの発生の原因とならず、しかも、耐プラズマ性が向上したものとなっている。

また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）と炭化ケイ素（ＳｉＣ）とからなる複合焼結体とし、炭化ケイ素（ＳｉＣ）の含有率を複合焼結体全体に対して５重量％以上かつ１５重量％以下とすると、室温（２５℃）における体積固有抵抗は、１．０×１０^９Ω・ｃｍ以上かつ１．０×１０^１２Ω・ｃｍ以下となり、ジョンソン・ラーベック型の静電チャック装置の載置板３１として好適である。さらに、耐磨耗性に優れ、ウエハの汚染やパーティクルの発生の原因とならず、しかも、耐プラズマ性が向上したものとなっている。

また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化ケイ素粒子の平均粒子径は０．２μｍ以下が好ましい。
炭化ケイ素粒子の平均粒子径が０．２μｍを超えると、プラズマ照射時の電場が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化ケイ素粒子の部分に集中し、炭化ケイ素粒子の周辺が損傷を受け易くなるからである。

また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体における酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は２μｍ以下が好ましい。
酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が２μｍを超えると、炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体がプラズマエッチングされ、スパッタ痕が形成され易くなり、表面粗さが粗くなるからである。

「静電吸着用内部電極」
静電吸着用内部電極２５は、厚みが１０μｍ〜５０μｍ程度の円板状のセラミックスからなる電極部２９の中心位置に円形状の開口３０が形成されたもので、この電極部２９の形状や大きさは、載置される板状試料Ｗの形状や大きさに応じて適宜調整され、この電極部２９の内部における２点間の距離のうち、基体２６の中心軸Ａに最も近い点２９ａと、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体２６の周縁部に最も近い点２９ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値は、１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下であることが好ましく、より好ましくは１０^２Ω以上かつ１０^８Ω以下、さらに好ましくは１０^３Ω以上かつ１０^６Ω以下である。

ここで、最短距離Ｌにおける抵抗値を上記のように限定した理由は、最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ωを下回ると、プラズマを発生させるための高周波電流が静電吸着用内部電極２５を介して静電チャック部２２の周縁部から中心部に向かって流れ込むこととなり、したがって、プラズマの均一化を図ることができないからであり、一方、最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^１０Ωを越えると、静電吸着用内部電極２５が実質的に絶縁体となり、静電吸着用内部電極としての機能を発現することができず、静電吸着力が発現しないか、もしくは静電吸着力の応答性が低下して所要の静電吸着力の発現までに長時間を要するからである。

静電吸着用内部電極２５を構成するセラミックスとしては、載置板３１及び支持板３２それぞれの膨張係数と近似した膨張係数を有する導電性セラミックスが好ましく、例えば、次に挙げるような各種の複合焼結体が挙げられる。
（１）酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等の半導体セラミックスを添加した複合焼結体。
（２）酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、炭化タンタル（ＴａＣ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）等の導電性セラミックスを添加した複合焼結体。
（３）酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等の高融点金属を添加した複合焼結体。

「絶縁材層」
絶縁材層３３は、載置板３１と支持板３２とを接合一体化するためのものであり、また、静電吸着用内部電極２５をプラズマや腐食性ガスから保護するためのものである。この絶縁材層３３を構成する材料としては、載置板３１及び支持板３２と主成分が同一であり、しかも静電吸着用内部電極２５を構成する材料より抵抗値が大きい高抵抗体が好ましく、より好ましくは絶縁体である。

例えば、載置板３１、支持板３２及び静電吸着用内部電極２５が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている場合には、この複合焼結体より炭化ケイ素の含有率が低い炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体、あるいは酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）とするのが好ましい。

「誘電体板」
誘電体板２４は、金属ベース部２３に高周波電圧を印加することにより、電流が表皮効果により金属ベース部２３の表面を伝わって周縁部から中心部へ向かって流れるのを阻止するためのもので、中心部近傍に給電用端子挿入孔３７が形成された円板状のものである。このような誘電体板２４としては、絶縁性に優れ、かつ、熱伝導性が良好なセラミックスが好ましく、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体等を挙げることができる。

この誘電体板２４の厚みは、２ｍｍ以上かつ１５ｍｍ以下が好ましく、より好ましくは４ｍｍ以上かつ８ｍｍ以下である。
この誘電体板２４の厚みが２ｍｍを下回ると、金属ベース部２３に印加される高周波電流が表皮効果により金属ベース部２３の表面を伝わり、周縁部から中心部へ向かって流れるのを阻止することができず、一方、誘電体板２４の厚みが１５ｍｍを越えると、金属ベース部２３から板状試料Ｗへの熱伝導性が低下し、板状試料Ｗを所望の一定の温度に維持することが困難になる。

この誘電体板２４と静電チャック部２２の支持板３２を接着・接合する絶縁性の接着・接合剤層３６としては、絶縁性に優れるものであれば特に制限されるものではなく、例えば、シリコーン系接着剤に絶縁性セラミックスである窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粉末やアルミナ（Ａｌ_２０_３）粉末を添加したものが好適に用いられる。
ここで、絶縁性の接着・接合剤層３６を用いた理由は、この絶縁性の接着・接合剤層３６の替わりに導電性の接着・接合剤層を介して誘電体板２４と支持板３２とを接着・接合すると、導電性の接着・接合剤層を通して、金属ベース部２３に高周波電圧を印加することにより、電流が表皮効果により金属ベース部２３の表面を伝わって周縁部から中心部へ向かって流れることとなり、プラズマの均一化を図ることができなくなるからである。

ここでは、誘電体板２４と凹部３５とを絶縁性の接着・接合剤層３６を介して接着・固定した構成としたが、誘電体板２４と凹部３５との固定方法は特に限定されず、例えば、導電性の接着・接合剤層を介して接着・固定した構成としてもよく、あるいは、誘電体板２４と凹部３５との接着・接合部分を相補形状とし、誘電体板２４と凹部３５とを嵌合する構成としてもよい。

「静電チャック装置の製造方法」
本実施形態の静電チャック装置の製造方法について説明する。
ここでは、載置板３１及び支持板３２を、実質的に１重量％〜２０重量％の炭化ケイ素を含む炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を用いて製造する場合を例にとり説明する。
用いる炭化ケイ素（ＳｉＣ）の原料粉末としては、平均粒子径が０．１μｍ以下の炭化ケイ素粉末を用いることが好ましい。

その理由は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末の平均粒子径が０．１μｍを越えると、得られた炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体は、炭化ケイ素粒子の平均粒子径が０．２μｍを超えることとなり、載置板３１及び支持板３２の強度向上の効果が小さくなるからである。
また、この炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる載置板３１は、プラズマに曝されたときに電場が炭化ケイ素（ＳｉＣ）粒子の部分に集中して大きな損傷を受け易くなり、プラズマ耐性が低く、プラズマ損傷後の静電吸着力が低下する虞があるからである。

この炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末としては、プラズマＣＶＤ法により得られた粉末が好ましく、特に、非酸化性雰囲気のプラズマ中に、シラン化合物またはハロゲン化ケイ素と炭化水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を１×１０^５Ｐａ（１気圧）から１．３３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）の範囲で制御しつつ気相反応させることにより得られた平均粒子径が０．１μｍ以下の超微粉末が、焼結性に優れ、高純度であり、粒子形状が球状であるために成形時の分散性が良好であるので、好ましい。

一方、酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）の原料粉末としては、平均粒子径が１μｍ以下の酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粉末を用いることが好ましい。
その理由は、平均粒子径が１μｍを越える酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粉末を用いて得られた炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体においては、複合焼結体中の酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粒子の平均粒子径が２μｍを越えるために、載置板３１の板状試料を載置する側の上面３１ａがプラズマによりエッチングされ易くなり、したがって、スパッタ痕が形成されることとなり、この上面３１ａの表面粗さが粗くなり、静電チャック装置２１の静電吸着力が低下する虞があるからである。
なお、使用する酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粉末としては、平均粒子径が１μｍ以下のものでしかも高純度であればよく、特段限定されない。

次いで、上記の炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末と酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粉末とを、所望の体積固有抵抗値が得られる比率、例えば、炭化ケイ素（ＳｉＣ）粉末が１〜１２重量％、残部が酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粉末となるよう、秤量、混合する。
次いで、得られた混合粉を、金型を用いて所定形状に成形し、その後、得られた成形体を、例えば、ホットプレス（ＨＰ）や熱間等方圧プレス（ＨＩＰ）を用いて加圧しながら焼成し、炭化ケイ素−酸化アルミニウム系複合焼結体を得る。

例えば、ホットプレス（ＨＰ）を用いる場合の条件としては、加圧力は、特に制限されるものではないが、炭化ケイ素−酸化アルミニウム系複合焼結体を得る場合には、例えば、５〜４０ＭＰａが好ましい。加圧力が５ＭＰａを下回ると、充分緻密な焼結密度の複合焼結体が得られず、一方、加圧力が４０ＭＰａを超えると、黒鉛等からなる治具が変形損耗するからである。

また、焼成する際の温度としては、１６５０〜１８５０℃が好ましい。焼成温度が１６５０℃未満であると、充分緻密な炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を得ることができず、一方、１８５０℃を超えると、焼成過程にて成形体に含まれる成分が分解したり、あるいは粒成長が生じ易くなるからである。
また、焼成時の雰囲気としては、炭化ケイ素の酸化を防止するという観点で、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気等の不活性雰囲気が好ましい。
この様にして得られた２枚の炭化ケイ素−酸化アルミニウム系複合焼結体のうち、一方の複合焼結体の所定位置に給電用端子挿入孔３７を機械加工により形成し、支持板３２とする。

また、静電吸着用内部電極２５を形成するための塗布剤として、酸化アルミニウム等の絶縁性セラミックスに、炭化タンタル（ＴａＣ）、窒化タンタル（ＴａＮ）、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）、モリブデン（Ｍｏ）、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）等を、電極部２９の点２９ａ、２９ｂを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるような割合で添加してペースト化された内部電極形成用塗布剤を作製し、この内部電極形成用塗布剤を支持板３２の静電吸着用内部電極を形成する領域内に塗布して電極層を形成する。

また、絶縁材層３３を形成するための塗布剤として、例えば、載置板３１及び支持板３２と主成分が同一であり、しかも静電吸着用内部電極２５を構成する材料より抵抗値が大きい絶縁材料を含むペースト化された絶縁材層形成用塗布剤を作製し、この絶縁材層形成用塗布剤を静電吸着用内部電極を形成する領域以外の部分に塗布し、絶縁材層を形成する。

次いで、支持板３２の給電用端子挿入孔３７に円筒状の碍子３８を介して給電用端子２７を挿入し、この支持板３２の電極層及び絶縁材層が形成されている面と、載置板３１とを重ね合わせ、次いで、これら載置板３１及び支持板３２を、例えば、１６００℃以上に加熱しながら加圧し、上記の電極層により静電吸着用内部電極２５を形成するとともに、接合層となる絶縁材層３３を形成し、載置板３１及び支持板３２を静電吸着用内部電極２５及び絶縁材層３３を介して接合する。そして、載置面となる載置板３１の上面３１ａをＲａ（中心線平均粗さ）が０．３μｍ以下となるように研磨し、静電チャック部２２とする。

一方、アルミニウム（Ａｌ）板を用いて、表面に円形状の凹部３５が形成され内部に冷却用媒体を循環させる流路２８が形成された金属ベース部２３を作製する。また、酸化アルミニウム（Ａｌ_２０_３）粉末を成形、焼成して酸化アルミニウム焼結体からなる誘電体板２４を作製する。
次いで、金属ベース部２３の凹部３５の内面全面に絶縁性の接着・接合剤を塗布し、次いで、この絶縁性の接着・接合剤上に誘電体板２４を接着・接合し、この誘電体板２４を含む金属ベース部２３上に絶縁性の接着・接合剤を塗布し、この絶縁性の接着・接合剤上に静電チャック部２２を接着・接合する。

この接着・接合過程で、誘電体板２４は、金属ベース部２３の凹部３５内に絶縁性の接着・接合剤層３６を介して接着・固定され、静電チャック部２２の支持板３２は、金属ベース部２３及び誘電体板２４に絶縁性の接着・接合剤層３６を介して接着・固定される。
以上により、本実施形態の静電チャック装置を得ることができる。

以上説明したように、本実施形態の静電チャック装置によれば、静電吸着用内部電極２５の電極部２９の内部における２点間の距離のうち基体２６の中心軸Ａに最も近い点２９ａと、中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体２６の周縁部に最も近い点２９ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値を１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下としたので、プラズマを発生させるための高周波電流が静電吸着用内部電極２５を介して静電チャック部２２の周縁部から中心部に向かって流れるのを阻止することができる。したがって、板状試料Ｗの表面におけるプラズマ密度を均一化することができ、その結果、板状試料Ｗの全面に亘って均一なプラズマ処理を施すことができる。

また、金属ベース部２３の凹部３５内に絶縁性の接着・接合剤層３６を介して誘電体板２４を接着・固定し、この誘電体板２４と静電チャック部２２の支持板３２とを絶縁性の接着・接合剤層３６を介して接着・固定したので、金属ベース部２３と静電チャック部２２との間の絶縁性をさらに高めることができる。したがって、金属ベース部２３に高周波電圧を印加した場合に高周波電流が静電吸着用内部電極２５を介して流れるのを阻止することができ、プラズマの均一化を効率よく達成することができる。したがって、板状試料Ｗに均一なプラズマ処理を施すことができる。

［第２の実施形態］
図３は、本発明の第２の実施形態の単極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極４１が第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と異なる点は、１つの電極部を、基体の中心軸Ａを中心として同心円状に配置した直径が互いに異なる３つの円環状電極４２〜４４と、これら円環状電極４２〜４４相互間を電気的に接続する複数の導電性の接続部４５（図３では、８個）とにより構成した点である。

この電極部の内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点４２ａと、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点４４ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
この静電吸着用内部電極４１では、接続部４５を抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^９Ω以下の材料で形成し、かつ、円環状電極４２〜４４をより低抵抗の材料、例えば１０Ω以下の材料で形成し、電極部の内部における２点間の距離のうち基体の中心軸Ａに最も近い点４２ａと、中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点４４ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成することができる。
本実施形態の静電吸着用内部電極４１においても、第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と全く同様の効果を奏することができる。

［第３の実施形態］
図４は、本発明の第３の実施形態の単極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極５１が第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と異なる点は、１つの電極部を、基体の中心軸Ａの近傍から周縁部に向かって螺旋形状に延びる１つの螺旋状電極５２により構成した点である。

この螺旋状電極５２の内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点５２ａと、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点５２ｂとを結ぶ螺旋状電極５２の長さ方向における抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
本実施形態の静電吸着用内部電極５１においても、第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と全く同様の効果を奏することができる。

［第４の実施形態］
図５は、本発明の第４の実施形態の双極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極６１が第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と異なる点は、静電吸着用内部電極を双極型の電極構造とするために、幅広の円環状の静電吸着用内部電極を中心点を通る直線にて２分割して半円状の電極部６２、６３とし、一方の半円状の電極部６２を正極、他方の半円状の電極部６３を負極とした点である。

これらの半円状の電極部６２、６３それぞれの内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点６２ａ（６３ａ）と、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点６２ｂ（６３ｂ）とを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
本実施形態の静電吸着用内部電極６１においても、第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と全く同様の効果を奏することができる。

［第５の実施形態］
図６は、本発明の第５の実施形態の双極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極７１が第４の実施形態の静電吸着用内部電極６１と異なる点は、この静電吸着用内部電極６１の半円状の電極部６２、６３それぞれを、さらに中心点を通る直線にて２分割、計４分割して四半円状の電極部７２〜７５とし、対向する一対の四半円状の電極部７２、７４を正極、対向する他の一対の四半円状の電極部７３、７５を負極とした点である。

これらの四半円状の電極部７２〜７５それぞれの内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点７２ａ（７３ａ〜７５ａ）と、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点７２ｂ（７３ｂ〜７５ｂ）とを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
本実施形態の静電吸着用内部電極７１においても、第４の実施形態の静電吸着用内部電極６１と全く同様の効果を奏することができる。

［第６の実施形態］
図７は、本発明の第６の実施形態の双極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極８１が第３の実施形態の静電吸着用内部電極５１と異なる点は、この静電吸着用内部電極５１を双極型の電極構造とするために、一対の電極部を、基体の中心軸Ａ近傍から周縁部に向かって螺旋形状に延びかつ互いに嵌り合うように組み合わされた２つの螺旋状電極８２、８３により構成し、一方の螺旋状電極８２を正極、他方の螺旋状電極８３を負極とした点である。

これらの螺旋状電極８２、８３それぞれの内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点８２ａ（８３ａ）と、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点８２ｂ（８３ｂ）とを結ぶ螺旋状電極８２（８３）の長さ方向における抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
本実施形態の静電吸着用内部電極８１においても、第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と全く同様の効果を奏することができる。

［第７の実施形態］
図８は、本発明の第７の実施形態の双極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極９１が第４の実施形態の静電吸着用内部電極６１と異なる点は、一対の電極部９２、９３各々を、帯状の基部９４の両側に複数の円弧状の分岐部９５を有するとともに、それぞれの分岐部９５が互いに嵌り合うように組み合わされた構成とし、一方の電極部９２を正極、他方の電極部９３を負極とした点である。

これらの電極部９２、９３それぞれの内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点９２ａ（９３ａ）と、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点９２ｂ（９３ｂ）とを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
この静電吸着用内部電極９１では、円弧上の分岐部９５の接続部に相当する帯状の基部９４の抵抗値を１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下とし、円弧上の分岐部９５を、例えば１０^２Ω以下の低抵抗材料で形成することができる。
本実施形態の静電吸着用内部電極９１においても、第４の実施形態の静電吸着用内部電極６１と全く同様の効果を奏することができる。

［第８の実施形態］
図９は、本発明の第８の実施形態の双極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極１０１が第７の実施形態の静電吸着用内部電極９１と異なる点は、一対の電極部を櫛形電極部１０２、１０３により構成し、櫛形電極部１０２、１０３各々を、円弧状の基部１０４の内側に互いに平行な複数の帯状の分岐部１０５を有する構成とし、これらの電極部１０２、１０３を分岐部１０５同士が交互に配置するように対向配置し、一方の電極部１０２を正極、他方の電極部１０３を負極とした点である。

これらの櫛形電極部１０２、１０３それぞれの内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに最も近い点１０２ａ（１０３ａ）と、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点１０２ｂ（１０３ｂ）とを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
本実施形態の静電吸着用内部電極１０１においても、第７の実施形態の静電吸着用内部電極９１と全く同様の効果を奏することができる。

［第９の実施形態］
図１０は、本発明の第９の実施形態の単極型の静電チャック装置の静電吸着用内部電極が基体２６を構成する支持板３２上に形成された状態を示す断面図であり、本実施形態の静電吸着用内部電極１１１が第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と異なる点は、基体の中心軸Ａを中心として配置した円板状電極１１２により構成した点である。

この円板状電極１１２の内部における２点間の距離のうち、基体の中心軸Ａに対応する点１１２ａと、この中心軸Ａから最も遠い点、すなわち基体の周縁部に最も近い点１１２ｂとを結ぶ最短距離Ｌにおける抵抗値が１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下となるように形成されている。
本実施形態の静電吸着用内部電極１１１においても、第１の実施形態の静電吸着用内部電極２５と全く同様の効果を奏することができる。

本発明の第１の実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 本発明の第１の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第２の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第３の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第４の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第５の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第６の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第７の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第８の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 本発明の第９の実施形態の静電吸着用内部電極が基体を構成する支持板上に形成された状態を示す断面図である。 従来の静電チャック装置の一例を示す断面図である。 従来の静電チャック装置の他の一例を示す断面図である。

符号の説明

２１ 静電チャック装置
２２ 静電チャック部
２３ 金属ベース部
２４ 誘電体板
２５ 静電吸着用内部電極
２６ 基体
２７ 給電用端子
２８ 流路
３１ 載置板
３１ａ 上面
３２ 支持板
３３ 絶縁材層
３５ 凹部
３６ 絶縁性の接着・接合剤層
３７ 給電用端子挿入孔
３８ 碍子
３９ 冷却ガス導入孔
４１ 静電吸着用内部電極
４２〜４４ 円環状電極
４２ａ、４４ｂ 点
４５ 接続部
４６ 開口
５１ 静電吸着用内部電極
５２ 螺旋状電極
５２ａ、５２ｂ 点
６１ 静電吸着用内部電極
６２、６３ 電極部
６２ａ、６３ａ、６２ｂ、６３ｂ 点
７１ 静電吸着用内部電極
７２〜７５ 電極部
７２ａ〜７５ａ、７２ｂ〜７５ｂ 点
８１ 静電吸着用内部電極
８２、８３ 螺旋状電極
８２ａ、８３ａ、８２ｂ、８３ｂ 点
９１ 静電吸着用内部電極
９２、９３ 電極部
９２ａ、９３ａ、９２ｂ、９３ｂ 点
９４ 基部
９５ 分岐部
１０１ 静電吸着用内部電極
１０２、１０３ 櫛形電極部
１０２ａ、１０３ａ、１０２ｂ、１０３ｂ 点
１０４ 基部
１０５ 分岐部
１１１ 静電吸着用内部電極
１１２ 円板状電極
１１２ａ、１１２ｂ 点
Ａ 中心軸
Ｌ 最短距離
Ｗ 板状試料

Claims (1)

1. 一主面を板状試料を載置する載置面とするとともに静電吸着用内部電極を内蔵した基体と、この静電吸着用内部電極に直流電圧を印加する給電用端子とを備えた静電チャック部と、
   この静電チャック部の基体の他の主面に固定されて一体化され、高周波発生用電極となる金属ベース部とを備え、
   前記静電吸着用内部電極は１つ以上の電極部からなり、
   この電極部の内部における２点間の距離のうち、前記基体の中心軸に対応する点または該中心軸に最も近い点と、前記中心軸に最も遠い点とを結ぶ抵抗値は１０^２Ω以上かつ１０^１０Ω以下であることを特徴とする静電チャック装置。

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