JP7519171B2

JP7519171B2 - 静電チャックおよびその運転方法

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Publication number: JP7519171B2
Application number: JP2019112401A
Authority: JP
Inventors: 八代村上; 徹夫北林
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2019-06-17
Filing date: 2019-06-17
Publication date: 2024-07-19
Anticipated expiration: 2039-06-17
Also published as: JP2020205349A

Description

本発明は、半導体ウエハなどの基板を、静電吸着力を利用して保持するための静電チャックおよびその運転方法に関する。

従来、半導体製造装置や薄型ディスプレイ製造装置において基板（半導体ウエハ等）を保持するために静電チャックが使用されている。静電チャックは、基板の吸着面を有する静電チャック本体を備えており、この静電チャック本体は、平板状のセラミックス焼結体に静電吸着用の電極を埋設して構成されている。

静電チャックによって基板を保持する際には、吸着対象である基板を静電チャック本体の吸着面に載置し、静電チャック本体に埋設された電極に電圧を印加する。これにより、基板の下面と静電チャック本体の吸着面との間に静電気力（吸引力）が発生し、基板が静電チャック本体に静電吸着される。

例えば半導体製造装置において静電チャックを使用する場合には、静電吸着力により半導体ウエハを静電チャックで保持した状態で、半導体ウエハの処理面（上面）に対して、成膜処理（ＣＶＤ等）、エッチング処理、或いは露光処理などを行う。

上記の通り静電チャックは、静電気力を利用して基板を保持するように構成されているので、機械的な保持具を使用せずに基板を保持することができる。このため、静電チャックによって保持された状態にある基板の上面（特に周縁部）が機械的な保持具によって覆われることがなく、例えば半導体ウエハであれば、その処理面（上面）の全体を処理することができる。また、静電チャックは、保持した基板に対して所定の測定を行ったり、保持した基板を搬送したりする際にも用いられる。

このように静電チャックは、吸着対象の基板の下面と静電チャック本体の吸着面との間に静電気力を発生させて基板を静電吸着するものであるが、静電吸着力は吸着対象の表面同士の間に働くものである。そのため、基板の下面と静電チャック本体の吸着面とが十分に近接または接触していないと、有効な力（静電吸着力）が生じない。

したがって、静電チャックによって基板を静電吸着するためには、基板の下面と静電チャック本体の吸着面とが、吸着前の状態において、全体的に密着しているか、或いは部分的に多少離間していても、静電吸着に支障がない程度（静電吸着力によって基板を平面矯正できる程度）である必要がある。

ところが、吸着対象である基板は必ずしも平坦であるとは限らず、特に基板の大型化に伴って、基板の十分な平坦度を確保するのが難しくなってきている。すなわち、基板に撓みや反りが発生し、例えば基板の中央部が上方に突出していたり（中凸形状）、逆に中央部が下方に突出していたり（中凹形状）、或いは全体が鞍のような形状（鞍型形状）を成している場合がある。このように基板が変形していると、静電チャックによって吸着する前の状態において、基板の下面と静電チャック本体の吸着面との間に比較的大きな間隙が生じ、これによって基板の静電吸着が困難もしくは不可能となるという問題がある。

特許文献１には、基板を吸着するための吸着面を凹状に形成した静電チャックが開示されている。この従来の静電チャックは、中凹形状の基板には、ある程度対応（吸着）できるかも知れないが、中凸形状や鞍型形状の基板には対応（吸着）できないし、中凹形状の基板であっても、その変形の度合いによっては対応（吸着）できない。また、この従来の静電チャックは、その吸着面が固定的（変形不能）に凹状に形成されており、静電チャックによって吸着された基板は、静電チャックの吸着面の凹形状に対応する変形形状を成している。すなわち、上記従来の静電チャックは、変形した基板を吸着できたとしても、変形した基板を平面矯正することはできない。

特開２０１８－０６４０５５号公報

本発明は、上述した従来の問題点に鑑みてなされたものであって、変形した基板を確実に静電吸着することができる静電チャックおよびその運転方法を提供することを目的とする。また、本発明は、変形した基板を平面矯正することができる静電チャックおよびその運転方法を提供することを目的とする。

［１］上記目的を達成するため、本発明による静電チャックは、
基板を静電吸着するための静電チャック本体と、
前記静電チャック本体が載置される載置面を含む支持部材と、
前記静電チャック本体の第１の部分に対して、前記載置面に垂直な方向への変位を拘束するための拘束手段と、
前記静電チャック本体の第２の部分を、前記載置面に対して、前記載置面に垂直な方向に変位させるための駆動手段と、を備え、
前記拘束手段は、前記載置面から離間する方向への前記第１の部分の変位を前記静電チャック本体の上面側から拘束するように構成されており、
前記駆動手段は、前記第１の部分が前記拘束手段によって拘束された状態において、前記第２の部分に外力を付与して前記載置面から離間する方向に前記第２の部分を変位させるように構成されており、
前記拘束手段および前記駆動手段によって前記静電チャック本体を変形させ、変形した前記静電チャック本体によって前記基板を静電吸着した後、前記拘束手段および前記駆動手段による前記静電チャック本体の変形操作を解除することにより、前記基板の平面矯正を行うことを特徴とする。

上記特徴を備えた本発明の静電チャックによれば、拘束手段および駆動手段によって静電チャック本体を変形させ、変形した静電チャック本体によって基板を静電吸着することにより、基板が変形している場合でも確実に吸着することができる。

また、変形した基板を静電チャック本体により静電吸着した後、拘束手段及び駆動手段による静電チャック本体の変形操作を解除することにより、静電チャック本体が変形状態から平坦状態に復帰して、支持部材の載置面上に平坦形状の静電チャック本体が載置された状態になる。これにより、変形していた基板が静電チャック本体と一体に平坦化されて平面矯正される。

このように本発明は、変形した基板の確実な吸着と、変形した基板の平面矯正という二つの効果を奏することができる。

本発明によれば、簡易な構成によって、基板の変形状態に応じて、静電チャック本体を適切に変形させることができる。

［２］上記課題を解決するために、本発明の静電チャックは、
基板を静電吸着するための静電チャック本体と、
前記静電チャック本体が載置される載置面を含む支持部材と、
前記静電チャック本体の第１の部分に対して、前記載置面に垂直な方向への変位を拘束するための拘束手段と、
前記静電チャック本体の第２の部分を、前記載置面に対して、前記載置面に垂直な方向に変位させるための駆動手段と、を備え
前記拘束手段は、前記第１の部分を前記載置面から離間させると共に、前記載置面に接近する方向への前記第１の部分の変位を拘束し、前記第１の部分を前記載置面から離間させた際に前記静電チャック本体の下面と前記載置面との間に密閉空間を形成するように構成されており、
前記駆動手段は、前記第１の部分を前記拘束手段によって前記載置面から離間させた状態において、前記第２の部分に外力を付与して前記載置面に接近する方向に前記第２の部分を変位させるように構成され、前記密閉空間の内部を排気するための排気手段を有することを特徴とする。

本発明によれば、簡易な構成によって、基板の変形状態に応じて、静電チャック本体を適切に変形させることができる。特に、中凹形状に変形した基板の吸着に好適である。

［３］また、本発明の静電チャックにおいて、
前記拘束手段は、拘束すべき前記第１の部分の位置を変更できるように構成されていることが好ましい。

これにより、対応可能な基板の変形態様に関する自由度を高めることができる。

［４］また、本発明の静電チャックにおいて、
前記駆動手段は、駆動すべき前記第２の部分の位置を変更できるように構成されていることが好ましい。

これにより、対応可能な基板変形形状に関する自由度を高めることができる。

［５］上記課題を解決するために、本発明は、上記いずれかの静電チャックの運転方法であって、
前記拘束手段によって、前記静電チャック本体の前記第１の部分に対して、前記載置面に垂直な方向への変位を拘束する拘束工程と、
前記駆動手段によって、前記静電チャック本体の前記第２の部分を、前記載置面に対して、前記載置面に垂直な方向に変位させる変位工程と、
前記拘束工程及び前記変位工程によって変形された前記静電チャック本体によって、変形した前記基板を静電吸着する吸着工程と、
前記駆動手段による前記第２の部分の変位を解除することにより、前記基板を前記静電チャック本体と一体に平坦化する平坦化工程と、を備えたことを特徴とする。

上記特徴を備えた本発明の静電チャックの運転方法によれば、拘束工程および変位工程によって静電チャック本体を変形させ、変形した静電チャック本体によって基板を静電吸着することにより、基板が変形している場合でも確実に吸着することができる。

また、変形した基板を静電チャック本体により静電吸着した後、静電チャック本体の変形操作を解除することにより、静電チャック本体が変形状態から平坦状態に復帰して、支持部材の載置面上に平坦形状の静電チャック本体が載置された状態になる。これにより、変形していた基板が静電チャック本体と一体に平坦化されて平面矯正される。

本発明の一実施形態である静電チャックの縦断面図。図１に示した静電チャックの平面図。図１に示した静電チャックの静電チャック本体を拡大して示した縦断面図。図１に示した静電チャックの運転方法を説明するための図であり、（ａ）は静電チャック本体を変形させた状態を示し、（ｂ）は変形状態の静電チャック本体に、変形した基板を載置して、静電吸着した状態を示し、（ｃ）は静電吸着した基板を平面矯正した状態を示す。図１に示した実施形態の一変形例である静電チャックの平面図。図５に示した静電チャックの底面図。図１に示した実施形態の他の変形例である静電チャックの平面図。図７に示した静電チャックの底面図。図１に示した実施形態の他の変形例である静電チャックの平面図。図９に示した静電チャックの底面図。本発明の他の実施形態である静電チャックの縦断面図。図１１に示した静電チャックの平面図。図１１に示した静電チャックの底面図。図１１に示した実施形態の変形例である静電チャックの縦断面図。図１１に示した実施形態の他の変形例である静電チャックの底面図。本発明のさらに他の実施形態である静電チャックの縦断面図。図１６に示した静電チャックの平面図。図１６に示した静電チャックの運転方法を説明するための図であり、（ａ）は静電チャック本体を支持部材の載置面から離間させた状態を示し、（ｂ）は静電チャック本体を変形させた状態を示し、（ｃ）は変形状態の静電チャック本体に、変形した基板を載置する様子を示す。図１６に示した静電チャックの運転方法を説明するための図であり、（ａ）は変形状態の静電チャック本体に、変形した基板を載置して静電吸着した状態を示し、（ｂ）は静電吸着した基板を平面矯正した状態を示し、（ｃ）は静電チャック本体を支持部材の載置面に載置した状態を示す。

以下、本発明の実施形態である静電チャックおよびその運転方法について、図面を参照して説明する。

図１および図２は、本発明の一実施形態による静電チャック１を示しており、図３はこの静電チャック１の静電チャック本体２を拡大して示している。本実施形態による静電チャック１は、特に、半導体製造装置において半導体ウエハ（円形形状の基板）を吸着保持するのに適している。

図１および図２に示したように、本実施形態による静電チャック１は、基板を静電吸着するための静電チャック本体２を有し、静電チャック本体２の上面が基板の吸着面２ａを形成している。静電チャック本体２は、自然状態において平坦な形状を備えており、その下方に配置された支持部材３の平坦な載置面３ａに載置されている。

支持部材３の上面周縁部には、環状の拘束部材（拘束手段）４が固定して設けられている。支持部材３に対する拘束部材４の固定方法としては、例えば、拘束部材４を上下方向に貫通する貫通孔にネジ部材を挿通し、支持部材３の上面に形成したネジ穴にこのネジ部材を螺着して締結する。環状の拘束部材４の下面内周部には環状の段部４ａが形成されており、この環状の段部４ａに静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂが嵌合されている。これにより、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂの、支持部材３の載置面３ａに垂直な方向で載置面３ａから離間する方向への変位が拘束される。

支持部材３の中央部には、支持部材３の下面から載置面（上面）２ａまで貫通する貫通孔３ｂが形成されている。貫通孔３ｂの内部には、棒形状の駆動部材５が上下方向に移動可能に挿入されている。駆動部材５は、例えばピエゾ素子（圧電アクチュエータ）、リニアモーターなどの駆動源（図示を省略）によって上下方向に移動させることができる。駆動部材５の駆動源は、支持部材３、または支持部材３に対して位置が固定されている他の部材に固定されている。駆動部材５およびその駆動源によって、本発明における駆動手段が構成されている。

図１に示した状態から、駆動源によって駆動部材５を上方に移動させて、支持部材３の載置面３ａから駆動部材５の先端部５ａを突出させると、静電チャック本体２の中央部（第２の部分）２ｃが、駆動部材５の先端部５ａによって押圧され、静電チャック本体２が弾性変形して、支持部材３の載置面３ａに対して垂直な方向で載置面３ａから離間する方向に変位する。このとき、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂは環状の拘束部材４によって上方への変位が拘束されているので、静電チャック本体２は、その中央部（第２の部分）２ｃが最も上方に変位した凸形状に変形する。ここで、静電チャック本体２の中央部２ｃの変位量は、駆動部材５の移動量を制御することによって制御することができる。

図３に示したように、静電チャック本体２は、円形平板状のセラミックス焼結体２ｄと、セラミックス焼結体２ｄの内部に埋設された双極の電極２ｅを備えている。セラミックス焼結体２ｄの吸着面２ａと反対側の面（下面）から、双極の電極２ｅのそれぞれに到達する各端子孔２ｆが形成されている。各端子孔２ｆには、各電極２ｅに電圧を付与するための各端子２ｇが挿入されており、各端子２ｇを介して外部電源から各電極２ｅに電圧が付与されるように構成されている。図示しないが、各端子２ｇを外部電源に接続するため、支持部材３には貫通孔などの導出経路が設けられている。

静電チャック１を、例えば半導体製造装置（成膜装置等）において使用する場合には、セラミックス焼結体２ｄの材質は、ハロゲン系のガス（例えばＣＦ_４、ＳＦ_６、ＮＦ_３、ＣｌＦ_３）に対する耐腐食性が高いものが好ましい。例えば、アルミナ、窒化アルミニウム、酸化イットリウム、イットリウムおよびアルミニウムの複合酸化物、酸化マグネシウム、またはフッ化物があげられる。

静電チャック本体２を形成するセラミックス焼結体２ｄの材質や厚みには特に制約はないが、駆動部材５によって外力を付与して静電チャック本体２を弾性変形させる関係上、静電チャック本体２は比較的剛性が低い方が好ましい。例えば、セラミックス焼結体２ｄとしてアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）や窒化アルミニウムを使用し、その厚みを５ｍｍ以下にすることが好ましい。

静電チャック本体２が載置される支持部材３の材質としては、金属またはセラミックスが好適である。また、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂの変位を拘束する環状の拘束部材４の材質も、金属またはセラミックスが好適である。

静電チャック本体２の内部に、加熱用電極を追加して埋設することにより、基板の吸着保持機能に加えて、基板の加熱機能を備えた静電チャックを構成することができる。基板の加熱は、例えば半導体製造装置において半導体ウエハを成膜処理する際に行われる。半導体ウエハの成膜処理において高い面内均一性を確保するために、半導体ウエハをその全面にわたって均一に加熱する必要がある。そのため、基板の下面の全体が、静電チャック本体２の吸着面２ａに密着していることが重要であり、本実施形態による静電チャック１は、このような場合に好適である。

次に、本実施形態による静電チャック１の運転方法について、図４を参照して説明する。

図４（ａ）に示したように、静電チャック本体２の周縁部２ｂの上方への移動を拘束部材４によって拘束した状態において（拘束工程）、駆動部材５を上方に移動させてその先端部５ａを支持部材３の載置面３ａから突出させ、静電チャック本体２の中央部（第２の部分）２ｃを上方に押し上げる（変位工程）。静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂは環状の拘束部材４によって上方への変位が拘束されているので、静電チャック本体２は、その中央部２ｃが最も上方に変位した凸形状に変形する。

このように静電チャック本体２を凸形状に変形させた状態で、図４（ｂ）に示したように、中央部が上方に突出した形状（中凸形状）の円形の基板Ｓを、静電チャック本体２の吸着面２ａに載置する。このとき、静電チャック本体２の吸着面２ａは凸形状に変形しているので、中凸形状の基板Ｓの変形した下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとを、全体として十分に近接または接触させることができる。

静電チャック本体２の吸着面２ａに基板Ｓを載置した状態で、静電チャック本体２の電極２ｅに電圧を印加する。すると、基板Ｓの下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとの間に静電気力が発生し、基板Ｓが静電チャック本体２の吸着面２ａに吸着される（吸着工程）。このとき、静電チャック本体２の吸着面２ａを予め凸形状に変形させ、中凸形状の基板Ｓの変形した下面に対して全体として十分に近接または接触するようにしたので、基板Ｓの下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとの間に十分な静電気力が全面にわたって発生する。これにより、変形した基板Ｓであっても、静電チャック本体２によって確実に吸着することができる。

ここで、静電チャック本体２の吸着面２ａの変形量は、例えば、適切な計測装置によって予め計測しておいた基板Ｓの変形量に応じて設定することができる。

図４（ｂ）に示したように静電チャック本体２の変形した吸着面２ａによって、変形した基板Ｓを吸着保持したら、図４（ｃ）に示したように、駆動部材５を下降させ、駆動部材５による静電チャック本体２への外力の付与を解除する。これにより、弾性変形していた静電チャック本体２が、本来（自然状態）の平坦形状に復帰する（平坦化工程）。このとき、基板Ｓは静電チャック本体２の吸着面２ａにしっかりと吸着保持されているので、弾性変形状態から平坦形状に復帰する静電チャック本体２と一体に基板Ｓの形状が変化し、基板Ｓの形状が変形形状から平坦形状へと平面矯正される。

以上述べたように、本実施形態による静電チャック１によれば、基板Ｓが変形している場合であっても、静電チャック本体２の吸着面２ａを予め変形させた状態で基板Ｓを静電吸着することができるので、変形した基板Ｓを確実に吸着保持することができる。

静電チャック１が基板Ｓの保持手段と加熱手段とを兼ねている場合には、基板Ｓの下面の全体を静電チャック本体２の吸着面２ａにしっかりと吸着させることにより、基板Ｓの全体を高い面内均一性の下で加熱することができる。これにより、例えば半導体ウエハの処理（成膜処理等）において高い面内均一性を確保することができる。

また、変形した基板Ｓを、静電チャック本体２の変形した吸着面２ａによってしっかりと吸着保持した状態で、静電チャック本体２を平坦形状に復帰させることによって、変形した基板Ｓを平面矯正することができる。

例えば、半導体製造装置において半導体ウエハに対して露光処理を行う際には、半導体ウエハの処理面（上面）に対して高い平坦度が要求されるが、吸着前の半導体ウエハが変形している場合であっても、本実施形態の静電チャック１によって、変形した半導体ウエハを平坦矯正することにより、露光処理に必要な高い平坦度の要求を満たすことができる。

また、本実施形態による静電チャック１によれば、駆動部材５の移動量を制御することによって静電チャック本体２の変形量を制御することができるので、吸着対象の基板Ｓの変形量に応じて静電チャック本体２の変形量を制御することにより、変形した基板Ｓを確実に吸着保持することができる。

本実施形態による静電チャック１の一実施例として、静電チャック本体２を形成するセラミックス焼結体２ｄに、直径３２０ｍｍ、厚さ２ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を使用した。この静電チャック本体２に対して、圧電アクチュエータで３００Ｎの外力を付与したところ、中央部２ｃの変形量（撓み）が約６００μｍであった。

また、他の実施例として、静電チャック本体２を形成するセラミックス焼結体２ｄに、直径３２０ｍｍ、厚さ４ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を使用した。この静電チャック本体２に対して、圧電アクチュエータで８００Ｎの外力を付与したところ、中央部２ｃの変形量（撓み）が約２００μｍであった。

また、他の実施例として、静電チャック本体２を形成するセラミックス焼結体２ｄに、直径３２０ｍｍ、厚さ５ｍｍのアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を使用した。この静電チャック本体２に対して、圧電アクチュエータで２０００Ｎの外力を付与したところ、中央部２ｃの変形量（撓み）が約２７０μｍであった。

静電チャック本体２の厚みが薄いほど変形しやすくなる（変形量が大きくなる）が、構造部材としての材料強度を確保するという設計上の制約があるので、２００μｍ程度の変位を確保するためには、厚みを５ｍｍ程度以下にすることが好ましい。静電チャック本体２は内部に電極２ｅを埋設するために、厚みを０．５ｍｍ以上にすることが好ましく、１ｍｍ以上にすることがより好ましい。

次に、上記実施形態（図１等）の一変形例である静電チャック１Ａについて、図５および図６を参照して説明する。

上記実施形態（図１等）においては、環状の拘束部材４によって静電チャック本体２の周縁部２ｂがその全周にわたって拘束されているが、本変形例においては、静電チャック本体２の周縁部２ｂにおける２カ所を拘束するように構成されている。

すなわち、図５（平面図）に示したように、本変形例による静電チャック１Ａは、静電チャック本体２の周縁部２ｂを局所的に拘束する一対の拘束部材４Ａを備えている。一対の拘束部材４Ａは、静電チャック本体２の直径方向（Ｘ軸方向）において対向する位置に配置されている。支持部材３に対する拘束部材４Ａの固定方法としては、例えば、拘束部材４Ａを上下方向に貫通する貫通孔にネジ部材を挿通し、支持部材３の上面に形成したネジ穴にネジ部材を螺着して締結する。

また、本変形例による静電チャック１Ａは、図６（底面図）に示したように、一対（複数）の駆動部材５を備えている。一対の駆動部材５は、Ｘ軸方向に直交する静電チャック本体２の直径方向（Ｙ軸方向）において対向する位置に配置されている。

本変形例による静電チャック１Ａにおいて、一対の駆動部材５を上方に移動させて静電チャック本体２を押し上げると、Ｙ軸方向の直径に沿った部分の静電チャック本体２が上方に突出する。これにより、静電チャック本体２が全体として鞍型に変形する。

静電チャック本体２が鞍型に変形した状態で、同じく鞍型に変形した基板Ｓを、静電チャック本体２の鞍型の形状に方向を合わせつつ、静電チャック本体２の吸着面２ａに載置する。これにより、鞍型に変形した基板Ｓの変形した下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとを、全体として十分に近接または接触させることができる。そのため、本変形例による静電チャック１Ａにおいても、変形した基板Ｓを確実に吸着保持することができ、また、駆動部材５による外力の付与を解除することにより、変形した基板Ｓを平面矯正することができる。

次に、上記実施形態（図１等）の他の変形例である静電チャック１Ｂについて、図７および図８を参照して説明する。

上記実施形態（図１等）においては、環状の拘束部材４によって静電チャック本体２の周縁部２ｂがその全周にわたって拘束されているが、本変形例においては、静電チャック本体２の周縁部２ｂにおける３カ所を拘束するように構成されている。

すなわち、図７（平面図）に示したように、本変形例による静電チャック１Ｂは、静電チャック本体２の周縁部２ｂを局所的に拘束する３つの拘束部材４Ａを備えている。３つの拘束部材４Ａは、静電チャック本体２の周方向において等角度間隔（１２０度間隔）で配置されている。支持部材３に対する拘束部材４Ａの固定方法としては、例えば、拘束部材４Ａを上下方向に貫通する貫通孔にネジ部材を挿通し、支持部材３の上面に形成したネジ穴にネジ部材を螺着して締結する。

また、本変形例による静電チャック１Ｂは、図８（底面図）に示したように、中央部に駆動部材５が配置されている（上記実施形態（図１等）と同様）。本変形例による静電チャック１Ｂにおいて、駆動部材５を上方に移動させて静電チャック本体２の中央部２ｃを押し上げると、静電チャック本体２の中央部２ｃが上方に突出する。これにより、静電チャック本体２が凸形状に変形するので、上記実施形態（図１等）と同様に、変形した基板Ｓを確実に吸着保持することができ、また、駆動部材５による外力の付与を解除することにより、変形した基板Ｓを平面矯正することができる。

次に、上記実施形態（図１等）の他の変形例である静電チャック１Ｃについて、図９および図１０を参照して説明する。

本変形例による静電チャック１Ｃの概略構成は、図５および図６に示した上記変形例の構成と、図７および図８に示した上記変形例の構成とを組み合わせたものである。

すなわち、本変形例による静電チャック１Ｃは、図９および図１０に示したように、１２０度の等角度間隔の３つの位置に拘束部材４Ａを配置する形態（第１形態）と、直径方向において対向する２つの位置に拘束部材４Ａを配置する形態（第２形態）とを適宜切り替えることができる。これら２つの形態を切り替え可能とするために、例えば上述のネジ部材による締結方法を採用することにより、拘束部材４Ａが支持部材３に対して着脱自在に設けられている。これにより、拘束部材４Ａによる静電チャック本体２の拘束箇所（第１の部分）の面内方向の位置を適宜変更することができる。

第１形態（３カ所拘束）においては、中央の駆動部材５を駆動して静電チャック本体２の中央部２ｃを上方に押し上げて、中凸形状に変形させる。第２形態（２カ所拘束）においては、中央の駆動部材５を除く他の２つの駆動部材５（或いは３つすべての駆動部材５）を駆動して、Ｙ軸方向の直径に沿った部分の静電チャック本体２を押し上げて、静電チャック本体２を鞍型形状に変形させる。

本変形例による静電チャック１Ｃにおいては、基板Ｓの変形形状（中凸形状または鞍型形状）に応じて、拘束部材４Ａの設置数と設置位置を変更して、上記２つの形態を適宜使い分けることにより、基板Ｓの変形形状が中凸形状であっても、鞍型形状であっても、適切に対応することができる。

次に、本発明の他の実施形態による静電チャック１Ｄおよびその運転方法について、図１１乃至図１３を参照して説明する。

本実施形態による静電チャック１Ｄは、静電チャック本体２の周縁部２ｂではなく、中央部（第１の部分）２ｃの変位が拘束されている。すなわち、静電チャック本体２および支持部材３のそれぞれの中心位置に貫通孔が形成されており、これらの貫通孔に拘束部材４Ｂが挿通されている。拘束部材４Ｂは頭部４ｂを有し、この頭部４ｂは静電チャック本体２の貫通孔のザグリ穴の中に収納されており、静電チャック本体２の吸着面２ａから突出していない。拘束部材４Ｂは、支持部材３、または支持部材３に対して位置が固定されている他の部材に固定されている。これにより、静電チャック本体２の中央部（第１の部分）２ｃの上方への変位が拘束されている。なお、拘束部材４Ｂの側周面に雄ネジを形成し、支持部材３の中央部の貫通孔の内周面に雌ネジを形成して、両者を螺着するようにしても良い。

図１３に示したように、支持部材３には、１２０度の等角度間隔で、支持部材３の下面から載置面（上面）３ａまで貫通する３つの貫通孔３ｂが形成されている。図１等に示した上記実施形態の同様に、貫通孔３ｂの内部には、棒形状の駆動部材５が上下方向に移動可能に挿入されている。駆動部材５は、例えばピエゾ素子（圧電アクチュエータ）、リニアモーターなどの駆動源（図示を省略）によって上下方向に移動させることができる。駆動部材５の駆動源は、支持部材３、または支持部材３に対して位置が固定されている他の部材に固定されている。駆動部材５およびその駆動源によって、本発明における駆動手段が構成されている。

本実施形態においては、静電チャック本体２の中央部（第１の部分）２ｃの垂直方向への変位が拘束部材４Ｂによって拘束されている。そして、図１１に示した状態から、駆動源によって３つの駆動部材５を上方に移動させて支持部材３の載置面３ａからその先端部５ａを突出させると、静電チャック本体２の周縁部（第２の部分）２ｂが、駆動部材５の先端部５ａによって押圧され、静電チャック本体２が弾性変形して、支持部材３の載置面３ａに対して垂直な方向で載置面３ａから離間する方向に変位する。このとき、静電チャック本体２の中央部（第１の部分）２ｃは拘束部材４Ｂによって上方への変位が拘束されているので、静電チャック本体２は、その周縁部２ｂが最も上方に変位した凹形状に変形する。ここで、静電チャック本体２の中央部２ｃの変位量は、駆動部材４Ｂの移動量を制御することによって制御することができる。

上記の通り、本実施形態による静電チャック１Ｄにおいては、静電チャック本体２の吸着面２ａを中凹形状に変形させることができる。そのため、吸着対象の基板Ｓが中凹形状に変形している場合でも、図１等に示した上記実施形態と同様に、静電チャック１Ｄによって基板Ｓを確実に吸着保持することができ、また、基板Ｓを静電チャック本体２で吸着した後、駆動部材５を降下させて静電チャック本体２を平板形状に復帰させることで、変形した基板Ｓを平面矯正することができる。

図１１等に示した上記実施形態の一変形例としては、図１４に示したように、静電チャック本体２の下面中心位置に突起部２ｈを形成し、この突起部２ｈを、拘束部材４Ｂの先端に設けた把持部４ｃによって把持し、これにより静電チャック本体２の中央部（第１の部分）２ｃの上方への変位を拘束するようにしても良い。

図１１等に示した上記実施形態の他の変形例としては、駆動部材５によって駆動されるべき静電チャック本体２の被駆動部分（第２の部分）の面内方向における位置を、適宜変更できるようにしても良い。例えば、図１５（底面図）に示したように、支持部材３を上下方向に貫通する貫通部分を、支持部材３の中心から放射状に延びる複数の細長貫通部３ｃとして形成する。そして、複数の駆動部材５を、複数の細長貫通部３ｃ内の任意の位置に配置できるようにする。これにより、静電チャック本体２を様々な形状に変形させることが可能となり、吸着対象の基板Ｓが複雑な変形形状を呈している場合でも対応することができる。

なお、図１５に示した放射方向の延びる複数の細長貫通部３ｃに代えて、或いはこれらに加えて、適宜の位置に複数の貫通孔３ｂを設けるようにしても良い。
次に、本発明の他の実施形態による静電チャック１Ｅおよびその運転方法について、図１６乃至図１９を参照して説明する。

本実施形態による静電チャック１Ｅにおいては、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂに対応する位置に、支持部材３を上下方向に貫通する環状貫通部３ｄが形成されている。環状貫通部３ｄの内部には、環状の拘束部材４Ｃが上下方向に移動可能に挿入されている。環状の拘束部材４Ｃの上端には、環状のシール部材６が設けられている。環状の拘束部材４Ｃは、例えばピエゾ素子（圧電アクチュエータ）、リニアモーターなどの駆動源（図示を省略）によって上下方向に移動させることができる。拘束部材４Ｃの駆動源は、支持部材３、または支持部材３に対して位置が固定されている他の部材に固定されている。

拘束部材４Ｃおよびその駆動源によって、本発明における拘束手段が構成されている。この拘束手段は、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂを支持部材３の載置面３ａから押し上げて離間させると共に、載置面３ａに接近する方向への静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂの変位を拘束する。

また、この拘束手段は、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂを支持部材３の載置面３ａから離間させた際に、静電チャック本体２の下面と支持部材３の載置面３ａとの間に密閉空間を形成するように構成されている。

静電チャック本体２の中央部（第２の部分）２ｃに対応する支持部材３の中央部には、支持部材３を上下方向に貫通する排気口（排気手段）７が形成されている。排気口７には、真空ポンプなどの排気装置が排気ラインを介して接続されている。

排気口７は、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂを環状の拘束部材４ｃによって支持部材３の載置面３ａから離間させた状態において、静電チャック本体２の中央部（第２の部分）２ｃに外力を付与して、支持部材３の載置面３ａに接近する方向に静電チャック本体２の中央部２ｃを変位させる駆動手段を構成している。

次に、本実施形態による静電チャック１Ｅの運転方法について、図１８および図１９を参照して説明する。

図１８（ａ）に示したように、環状の拘束部材４Ｃを上方に移動させて、静電チャック本体２を押し上げて支持部材３の載置面３ａから離間させる。この状態においては、静電チャック本体２の周縁部（第１の部分）２ｂは、支持部材３の載置面３ａに近づく方向への変位が拘束されている（拘束工程）。

環状の拘束部材４Ｃの上端には環状のシール部材６が設けられているので、静電チャック本体２の下面と支持部材３の載置面３ａとの間に密閉空間８が形成される。この状態において、真空ポンプ等の排気装置を駆動して、排気口７を介して密閉空間８の内部を排気する。すると、密閉空間８の内部が真空状態となり、図１８（ｂ）に示したように静電チャック本体２の中央部（第２の部分）２ｃが下方に変位して、静電チャック本体２が中凹形状に変形する（変位工程）。

このように静電チャック本体２が中凹形状に変形した状態において、図１８（ｃ）および図１９（ａ）に示したように、中凹形状に変形した基板Ｓを静電チャック本体２の吸着面２ａに載置する。このとき、静電チャック本体２の吸着面２ａは中凹形状に変形しているので、中凹形状の基板Ｓの変形した下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとを、全体として十分に近接または接触させることができる。

静電チャック本体２の吸着面２ａに基板Ｓを載置した状態で、静電チャック本体２の電極２ｅに電圧を印加する。すると、基板Ｓの下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとの間に静電気力が発生し、基板Ｓが静電チャック本体２の吸着面２ａに吸着される（吸着工程）。このとき、静電チャック本体２の吸着面２ａを予め中凹形状に変形させ、中凹形状に変形した基板Ｓの変形した下面に対して全体として十分に近接または接触するようにしたので、基板Ｓの下面と静電チャック本体２の吸着面２ａとの間に十分な静電気力が全面にわたって発生する。これにより、変形した基板Ｓであっても、静電チャック本体２によって確実に吸着することができる。

ここで、静電チャック本体２の吸着面の変形量は、例えば、適切な計測装置によって予め計測しておいた基板Ｓの変形量に応じて排気装置の吸引力を調整することにより設定することができる。

図１９（ａ）に示したように静電チャック本体２の変形した吸着面２ａによって、変形した基板Ｓを吸着保持したら、排気装置を停止して、静電チャック本体２への吸引力（外力）の付与を解除する。これにより、図１９（ｂ）に示したように、弾性変形していた静電チャック本体２が、本来（自然状態）の平坦形状に復帰する（平坦化工程）。このとき、基板Ｓは静電チャック本体２の吸着面２ａにしっかりと吸着保持されているので、弾性変形状態から平坦形状に復帰する静電チャック本体２と一体に基板Ｓの形状が変化し、基板Ｓの形状が変形形状から平坦形状へと平面矯正される。

次に、拘束部材４Ｃを下方に移動させて、平坦形状の静電チャック本体２を支持部材３の載置面３ａに載置する。

本実施形態による静電チャック１Ｅにおいても、図１等に示した上記実施形態による静電チャック１と同様の効果を得ることができる。

１、１Ａ、１Ｂ、１Ｃ、１Ｄ、１Ｅ静電チャック
２静電チャック本体
２ａ静電チャック本体の吸着面
２ｂ静電チャック本体の周縁部（第１の部分または第２の部分）
２ｃ静電チャック本体の中央部（第２の部分または第１の部分）
２ｄ静電チャック本体のセラミックス焼結体
２ｅ静電チャック本体の電極
２ｆ静電チャック本体の端子孔
２ｇ静電チャック本体の端子
２ｈ静電チャック本体の突起部
３支持部材
３ａ支持部材の載置面
３ｂ支持部材の貫通孔
３ｃ支持部材の細長貫通部
３ｄ支持部材の環状貫通部
４、４Ａ、４Ｂ、４Ｃ拘束部材（拘束手段）
４ａ拘束部材の環状の段部
４ｂ拘束部材の頭部
４ｃ拘束部材の把持部
５駆動部材（駆動手段）
５ａ駆動部材の先端部
６環状のシール部材
７排気口（排気手段）
８密閉空間
Ｓ基板

Claims

基板を静電吸着するための静電チャック本体と、
前記静電チャック本体が載置される載置面を含む支持部材と、
前記静電チャック本体の第１の部分に対して、前記載置面に垂直な方向への変位を拘束するための拘束手段と、
前記静電チャック本体の第２の部分を、前記載置面に対して、前記載置面に垂直な方向に変位させるための駆動手段と、を備え、
前記拘束手段は、前記載置面から離間する方向への前記第１の部分の変位を前記静電チャック本体の上面側から拘束するように構成されており、
前記駆動手段は、前記第１の部分が前記拘束手段によって拘束された状態において、前記第２の部分に外力を付与して前記載置面から離間する方向に前記第２の部分を変位させるように構成されており、
前記拘束手段および前記駆動手段によって前記静電チャック本体を変形させ、変形した前記静電チャック本体によって前記基板を静電吸着した後、前記拘束手段および前記駆動手段による前記静電チャック本体の変形操作を解除することにより、前記基板の平面矯正を行うことを特徴とする静電チャック。
基板を静電吸着するための静電チャック本体と、
前記静電チャック本体が載置される載置面を含む支持部材と、
前記静電チャック本体の第１の部分に対して、前記載置面に垂直な方向への変位を拘束するための拘束手段と、
前記静電チャック本体の第２の部分を、前記載置面に対して、前記載置面に垂直な方向に変位させるための駆動手段と、を備え
前記拘束手段は、前記第１の部分を前記載置面から離間させると共に、前記載置面に接近する方向への前記第１の部分の変位を拘束し、前記第１の部分を前記載置面から離間させた際に前記静電チャック本体の下面と前記載置面との間に密閉空間を形成するように構成されており、
前記駆動手段は、前記第１の部分を前記拘束手段によって前記載置面から離間させた状態において、前記第２の部分に外力を付与して前記載置面に接近する方向に前記第２の部分を変位させるように構成され、前記密閉空間の内部を排気するための排気手段を有することを特徴とする静電チャック。
前記拘束手段は、拘束すべき前記第１の部分の位置を変更できるように構成されていることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
前記駆動手段は、駆動すべき前記第２の部分の位置を変更できるように構成されていることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の静電チャック。
請求項１乃至４のいずれか一項に記載の静電チャックの運転方法であって、
前記拘束手段によって、前記静電チャック本体の前記第１の部分に対して、前記載置面に垂直な方向への変位を拘束する拘束工程と、
前記駆動手段によって、前記静電チャック本体の前記第２の部分を、前記載置面に対して、前記載置面に垂直な方向に変位させる変位工程と、
前記拘束工程及び前記変位工程によって変形された前記静電チャック本体によって、変形した前記基板を静電吸着する吸着工程と、
前記駆動手段による前記第２の部分の変位を解除することにより、前記基板を前記静電チャック本体と一体に平坦化する平坦化工程と、を備えたことを特徴とする静電チャックの運転方法。