JP5011736B2 - 静電チャック装置 - Google Patents

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Description

本発明は、IC、LSI、VLSI等の半導体装置、液晶装置(LCD)等を製造する際に用いられる半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料を固定する際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、半導体装置や液晶装置等の製造工程においては、半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料の表面に各種の処理を施すことが行われており、この各種処理に際しては、板状試料を固定するとともに、この板状試料を好ましい一定の温度に維持するためにサセプタ装置が用いられ、これまでにも様々な構造のサセプタ装置が提案されている(例えば、特許文献1参照)。
図12は、従来のサセプタ装置の一例を示す断面図であり、このサセプタ装置1は、絶縁体からなるサセプタ基体2の表面2aの周縁部に所定幅及び所定高さのリング状の周縁壁3が設けられ、この周縁壁3の内側の表面2aに周縁壁3と同一の高さの柱状突起4が複数本設けられ、柱状突起4、4、…のそれぞれの頂面4a、即ち板状試料Wとの接触面には、表面粗さRa(中心線平均粗さ)が0.35μm〜3.0μmとなるように粗面加工が施され、周縁壁3の頂面3a及び柱状突起4の頂面4aにより板状試料Wを支持する構成になっている。
このサセプタ基体2には、厚み方向に貫通する冷却ガス導入孔5が形成されるとともに、その表面2aに平行に静電吸着力を発生させるための内部電極6が配設され、この内部電極6に電極挿入孔7に設けられた取り出し電極8により電圧を印加することにより、板状試料Wを静電吸着しつつ、この板状試料Wを冷却ガス導入孔5を流動する冷却ガスにより好ましい一定の温度に維持するようになっている。
また、プラズマCVD装置、プラズマエッチング装置、スパッタリング装置、イオン注入装置等のプラズマを使用する装置、特にプラズマエッチング装置においては、これらの装置に搭載されているサセプタ装置の静電吸着面の汚染物やパーティクルを除去するために、静電吸着面に板状試料を静電吸着固定する前に、プラズマを用いて反応チャンバー内をクリーニングする、いわゆるウエハレスドライクリーニングを施すことが行われ始めている。
特許第3176305号公報
しかしながら、上述した従来のサセプタ装置1においては、板状試料Wの処理が増加するに従って、サセプタ基体2の柱状突起4、4、…それぞれの頂面4aが板状試料Wとの接触により磨耗することにより、これらの頂面4aの表面状態が経時的に変化し、板状試料Wとの接触状態を一定に保つことが難しいという問題点があった。
この場合、サセプタ基体2と板状試料Wとの間の熱伝導度が経時的に変化し、板状試料Wを一定の温度に維持することが難しくなるために、板状試料W毎に均一的な処理を施すことができないという問題点があった。
また、柱状突起4の頂面4aと板状試料Wの接触面との間にパーティクルが入り込み易く、このパーティクルが入り込んだ場合、静電吸着力が低下し、冷却ガスのシール性も低下するという問題点もあった。
一方、ウエハレスドライクリーニングでは、このドライクリーニング中にサセプタ装置の板状試料の載置面がプラズマに直接曝されるため、ウエハレスドライクリーニングが累積されるにしたがって、この載置面の表面状態が経時的に変化し、その結果、板状試料との接触状態が変化し、静電吸着力が変動し、電圧印加中止後の離脱性が変化する(静電チャックの場合)他、サセプタ装置の板状試料載置面と板状試料との間の熱伝導性が経時的に変化し、板状試料を所定の温度に一定に維持することができなくなり、板状試料毎に均一的な処理を施すことができなくなるという問題点があった。
さらに、板状試料の面内温度の均一性も低下するために、板状試料の処理面全域にわたる均一な処理ができなくなり、パーティクルも発生し易くなるという問題点もあった。
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性が大きく変化することがなく、パーティクルの発生も少なく、板状試料の裏面へのパーティクルの付着を防止することが可能であり、さらに静電吸着力が変動したり、電圧印加中止後の離脱性が変化する虞がない静電チャック装置を提供することを目的とする。
本発明者は、上記の課題を解決するために鋭意検討を行った結果、静電チャック装置の基体の表面(一主面)に複数の突起部を設け、これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に1つの円柱状の微小突起部を設け、これら微小突起部それぞれの頂面を板状試料を載置する載置面としこの微小突起部の頂面の周縁部を曲率半径が0.5μm以上かつ5μm以下の曲面とすれば、静電チャック装置の板状試料との接触面(載置面)の表面状態が磨耗により変化したとしても、板状試料との接触状態への影響が軽微であり、また、ウエハレスドライクリーニングにおける処理時間が増大したとしても、静電チャック装置の板状試料との接触面の表面状態の変化が軽微であることを知見し、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、一主面側が板状試料を載置する載置面とされ内部電極を備えてなる基体と、この基体の下面側に接着一体化された温度調節ベース部材とを備えた静電チャック装置であって、前記基体の一主面に高さが30μm〜45μmの複数の突起部を設け、これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に1つの円柱状の微小突起部を設け、これら微小突起部それぞれの頂面を板状試料を載置する載置面とし、前記微小突起部の頂面の周縁部は、曲率半径が0.5μm以上かつ5μm以下の曲面であり、記基体及び前記温度調節ベース部材に、これらを貫通する冷却ガス導入孔を形成し、この冷却ガス導入孔により前記基体と前記板状試料との隙間に冷却ガスを供給することを特徴とする。
この静電チャック装置では、突起部のうちの一部または全部の頂面に設けられた1つの微小突起部の頂面を、板状試料を載置する載置面としたことにより、この静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、この静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることが可能になり、その結果、パーティクルの発生も少なくなり、板状試料の裏面へのパーティクルの付着を防止することも可能となる。
また、この微小突起部の頂面の周縁部を曲面としたことにより、板状試料との接触による板状試料の損傷を防止すると共に、板状試料のズレによる前記微小突起部の頂面の形状変化を抑制し、板状試料の載置面と板状試料との間の熱伝導性の変化を防止する。
また、この微小突起部の曲面の曲率半径を0.5μm以上かつ5μm以下としたことにより、微小突起部の外周部の欠け、板状試料との接触による板状試料の損傷、およびパーティクルの発生を抑制する。
この静電チャック装置では、高周波電力を印加することによりプラズマを発生させることとすれば、プラズマを用いた各種機能を付与することが可能になり、また、交流電圧または直流電圧を印加することにより発熱することとすれば、ヒータとしての機能を付与することが可能になる。
さらに静電吸着力が変動したり、電圧印加中止後の離脱性が変化する等の虞もなくなる。
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部の前記頂面の中心線平均粗さRaは0.01μm以上かつ0.3μm以下であることが好ましい。
本発明の静電チャック装置においては、前記突起部の前記一主面における占有面積は7×10−2mm以上かつ30mm以下であり、前記微小突起部の前記突起部の頂面における占有面積は2×10−3mm以上かつ2mm以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、前記突起部の前記一主面における占有面積が7×10−2mm未満であると、吸着力が低下し、板状試料を安定した状態で固定することができなくなる虞があるからであり、一方、この占有面積が30mmを越えると、この突起部の形状に呼応した温度差分布が板状試料に発生するからである。
また、前記微小突起部においては、前記突起部の頂面における占有面積が2×10−3mm未満であると、ウエハレスドライクリーニングを施した場合に、処理時間が増大するに伴ってプラズマに曝されることにより、微小突起部の板状試料に対向する面の表面状態が経時的に大きく変化し、この静電チャック装置の熱特性が変動するからであり、一方、前記突起部の頂面における占有面積が2mmを越えると、この微小突起部中に熱伝導性に差異が生じるために板状試料に局所的な温度差が生じ、また、微小突起部上に付着したパーティクルは、前記突起部の頂面上に落下することなく、この微小突起部の頂面と板状試料との間に介在することとなり、板状試料と微小突起部との間の熱伝導特性を変化させるからである。
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部の前記突起部の頂面からの高さは、1μm以上かつ10μm以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、微小突起部の高さが1μm未満であると、微小突起部と板状試料との摩耗により微小突起部の高さが減少し、本発明の効果を達成することが困難となるからであり、一方、微小突起部の高さが10μmを越えると、微小突起部を加工する際に形状崩れ等が生じ易く、加工コストの増加をもたらすからである。
本発明の静電チャック装置においては、前記突起部の頂面における前記微小突起部の占有面積は、前記突起部の頂面の面積の0.01%以上かつ50%以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、突起部の頂面における微小突起部の占有面積が突起部の頂面の面積の0.01%未満であると、必要な静電吸着力を確保することが難しくなるからであり、特に微小突起部への吸着に伴う荷重が集中することにより、微小突起部および被吸着物である板状試料に磨耗が生じ易く、これがパーティクルの発生の原因となるからである。一方、突起部における微小突起部の占有面積が突起部の頂面の面積の50%を越えると、載置面にパーティクルが付着し易くなり、この微小突起部へのパーティクルの付着により載置面と板状試料との間の熱伝導性が低下し、突起部の頂面に微小突起部を設ける効果が十分に発現されなくなるからである。
本発明の静電チャック装置においては、前記突起部及び前記微小突起部は、炭化ケイ素を1重量%以上かつ12重量%以下含む酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、前記酸化アルミニウムの平均粒子径は2μm以下、前記炭化ケイ素の平均粒子径は0.2μm以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、炭化ケイ素の含有量が1重量%未満であると、酸化アルミニウムの平均粒子径が2μmより大きくなることで粗大化し、よって、この粗大化した部分の結合力が低下し、その結果、プラズマエッチングされ易くなる。一方、炭化ケイ素の含有量が12重量%を越えると、基体の固有抵抗値が1×10Ω・cmより小さくなることで絶縁性が低下し、よって、絶縁性が良好な基体が得られなくなる。
また、酸化アルミニウムの平均粒子径を2μm以下とすることにより、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体がプラズマエッチングされてスパッタ痕が形成されることを防止する。
また、炭化珪素の平均粒子径を0.2μm以下とすることにより、プラズマ照射時の電場が酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体中の炭化珪素粒子の部分に集中して炭化珪素粒子の周辺が損傷することを防止する。
本発明の静電チャック装置は、一主面側が板状試料を載置する載置面とされ内部電極を備えてなる基体と、この基体の下面側に接着一体化された温度調節ベース部材とを備えた静電チャック装置であって、前記基体の一主面に高さが30μm〜45μmの複数の突起部を設け、これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に1つの円柱状の微小突起部を設け前記微小突起部の頂面の周縁部は、曲率半径が0.5μm以上かつ5μm以下の曲面であり、前記一主面の周縁部に沿って連続する壁部を設け、この壁部の頂面及び前記微小突起部それぞれの頂面を前記板状試料を載置する載置面とし、前記基体及び前記温度調節ベース部材に、これらを貫通する冷却ガス導入孔を形成し、この冷却ガス導入孔により前記基体と前記板状試料との隙間に冷却ガスを供給することを特徴とする。
この静電チャック装置では、前記一主面の周縁部に沿って設けられた連続する壁部の頂面及び前記微小突起部それぞれの頂面を前記板状試料を載置する載置面としたことにより、前記板状試料の載置面と前記板状試料との間の隙間を冷却ガスでシールすることが可能となる。
この静電チャック装置では、高周波電力を印加することによりプラズマを発生させることとすれば、プラズマを用いた各種機能を付与することが可能になり、また、交流電圧または直流電圧を印加することにより発熱することとすれば、ヒータとしての機能を付与することが可能になる。
本発明の静電チャック装置においては、前記壁部の頂面の内周側に、その周方向に沿う段差部を形成し、前記頂面の前記段差部を除く領域を前記板状試料を載置する載置面としたことが好ましい。
この静電チャック装置では、前記壁部の頂面の内周側に、その周方向に沿う段差部を形成し、前記頂面の前記段差部を除く領域と前記微小突起部の頂面とを前記板状試料を載置する載置面としたことにより、前記壁部の頂面上へのパーティクルの付着を低減し、パーティクル付着による冷却ガスのシール性の低下を大幅に低減する。
本発明の静電チャック装置においては、前記段差部に、複数の第2の微小突起部を設け、これら第2の微小突起部それぞれの頂面を前記板状試料を載置する載置面としたことが好ましい。
この静電チャック装置では、前記段差部に、複数の第2の微小突起部を設け、これら第2の微小突起部それぞれの頂面と、前記壁部の頂面と、前記微小突起部の頂面とを前記板状試料を載置する載置面としたことにより、第2の微小突起部の頂面上へのパーティクルの付着を低減し、パーティクル付着による冷却ガスのシール性の低下を大幅に低減する。
本発明の静電チャック装置においては、前記段差部に、その周方向に沿って連続する第2の壁部を設け、この第2の壁部の頂面を前記板状試料を載置する載置面としたことが好ましい。
この静電チャック装置では、前記段差部に、その周方向に沿って連続する第2の壁部を設け、この第2の壁部の頂面と、前記(第1の)壁部の頂面と、前記微小突起部の頂面とを前記板状試料を載置する載置面としたことにより、パーティクル付着による冷却ガスのシール性の低下を低減するとともに、十分な吸着力を確保することが可能になる。
本発明の静電チャック装置においては、前記第2の壁部の前記段差部からの高さは、1μm以上かつ10μm以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、第2の壁部の前記段差部からの高さが1μm未満であると、板状試料との摩耗により第2の壁部の高さが減少し易くなるからであり、一方、第2の壁部の前記段差部からの高さが10μmを越えると、熱伝導性の変化の防止効果の増大が望めず、吸着力が低下するからであり、さらに、微小突起部を加工する際に形状崩れ等が生じ易く、加工コストの増加をもたらすからである。
以上説明したように、本発明の静電チャック装置によれば、基体の一主面に高さが30μm〜45μmの複数の突起部を設け、これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に1つの円柱状の微小突起部を設け、これら微小突起部それぞれの頂面を板状試料を載置する載置面とし、前記微小突起部の頂面の周縁部を曲率半径が0.5μm以上かつ5μm以下の曲面としたので、この静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、この静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることができ、よって、板状試料毎に均一な処理を施すことができ、板状試料の品質を向上させることができる。
また、パーティクルの発生も抑制することができ、板状試料の裏面へのパーティクルの付着を防止することができる。
さらに静電吸着力の変動を抑制することができ、電圧印加中止後の離脱性が変化するのを防止することができる。
本発明の静電チャック装置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の実施形態の静電チャック装置を示す断面図、図2は同静電チャック装置の要部を示す拡大断面図、図3は同静電チャック装置の要部を示す拡大平面図であり、この静電チャック装置11は、円板状の基体12と、この基体12の下面側にシリコン樹脂系接着剤13を介して接着一体化された金属製の温度調節ベース部材14とを主体として構成されている。
基体12は、上面(一主面)21a側が半導体ウエハ、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形状の誘電体板21と、この誘電体板21の下面(他の一主面)21b側に対向配置された円板状の絶縁部材22と、誘電体板21と絶縁部材22との間に挟持された面状の内部電極23と、内部電極23の外周側にこれを囲む様に設けられた環状の絶縁部材24とを主体として構成されている。
一方、温度調節ベース部材14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25が形成されている。
そして、これら基体12及び温度調節ベース部材14の中央部には、誘電体板21に静電吸着された板状試料Wを脱着するために、板状試料Wを図中下方から押圧する押圧部材(図示略)を挿通させるための貫通孔26が形成されている。
また、絶縁部材22及び温度調節ベース部材14の中央部近傍には、電極挿入孔27が形成され、この電極挿入孔27には内部電極23に電圧を印加するための取り出し電極28が装填されている。この取り出し電極28の上端部は内部電極23に電気的に接続されている。
また、誘電体板21、絶縁部材22、内部電極23及び温度調整ベース部材14には、これらを貫通する冷却ガス導入孔29が形成され、この冷却ガス導入孔29により絶縁部材21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。
上記の誘電体板21の上面21aには、その周縁部を除き、この上面21aに沿う断面が略円形状の円柱状の突起部31が複数個設けられ、これらの突起部31の頂面31aは平坦面とされ、この頂面31aの中心部には、この頂面31aに沿う断面が略円形状の円柱状の微小突起部32が1つ設けられ、この微小突起部32の頂面32aは、頂面31a、すなわち上面21aに平行とされている。
なお、全ての突起部31に微小突起部32を設ける必要はなく、これらの突起部31のうち一部の突起部31、例えば、突起部31の全数の10%以上、好ましくは30%以上にあたる数の突起部31の頂面に微小突起部32を設けることとしてもよい。
ここで、微小突起部32を設ける突起部31の数を突起部31の全数の10%以上とした理由は、全数の10%未満という少数の突起部31の頂面に微小突起部32を設けた場合、突起部31の頂面に微小突起部32を設ける技術的意味が無くなってしまい、本発明の効果を達成することが困難となるからである。
また、微小突起部32を設けた突起部31は、中心部に集中していてもよく、周辺部に集中していてもよい。
また、この上面21a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31と微小突起部32との合計高さと同じ高さの壁部33が、この上面21aの周縁部を一巡する様に形成されている。
この静電チャック装置では、微小突起部32の頂面32a上に板状試料Wを載置し、内部電極23に所定の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を吸着固定することが可能な構造となっている。
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。
これら突起部31の上面21aに沿う断面積は、7×10−2mm以上かつ30mm以下が好ましく、より好ましくは2×10−1mm以上かつ7mm以下である。
ここで、突起部31の上面21aにおける占有面積を上記の様に限定した理由は、占有面積が7×10−2mm未満であると、この突起部31の頂面31aに形成される微小突起部32の占有面積が相対的に大きくなるために、この微小突起部32が磨耗し易くなり、パーティクル発生の原因となるからであり、一方、この占有面積が30mmを越えると、板状試料Wに突起部31の形状に呼応した温度差分布が形成され、板状試料Wの温度分布の面内均一性が保持できなくなり、その結果、板状試料Wの特性分布が大きくなるからである。
また、微小突起部32の頂面31aにおける占有面積は2×10−3mm以上かつ2mm以下が好ましく、より好ましくは2×10−3mm以上かつ7×10−2mm以下である。
ここで、微小突起部32の頂面31aにおける占有面積を上記の様に限定した理由は、占有面積が2×10−3mm未満であると、ウエハレスドライクリーニングを施した場合に、処理時間が増大するに伴い、プラズマに曝されて主として微小突起部32の側面部がエッチングされることにより、微小突起部32の板状試料Wに対向する面の表面状態が経時的に大きく変化し、静電チャック装置の熱特性が変動するからであり、一方、占有面積が2mmを越えると、この微小突起部32の周囲の平坦な頂面31aとの間に熱伝導性に差異が生じるために板状試料Wに局所的な温度差が生じるからであり、さらに、微小突起部32上に付着したパーティクルは、この微小突起部32の周囲の平坦な頂面31aに落下することができず、微小突起部32の頂面32aと板状試料Wとの間に介在することとなり、したがって、板状試料Wと微小突起部32との間の熱伝導特性が変化するからである。
これにより、誘電体板21の静電吸着面がウエハレスドライクリーニング中、直接プラズマに曝されてウエハドライクリーニングの累積時間が増加しても、微小突起部32の表面状態における表面粗さの変動が軽微であり、もって、板状試料Wとの間の熱伝導特性が変化することはなく、板状試料W毎に均一な処理を施すことができる。また、パーティクルの発生も少なく、静電吸着力の変動や電圧印加中止後の離脱性の変化もない。したがって、ウエハレスドライクリーニングを繰り返し行っても何らの支障はない。
微小突起部32の、突起部31の頂面31aからの高さ(以下、単に「高さ」と称する)は、1μm以上かつ10μm以下が好ましく、より好ましくは1μm以上かつ5μm以下である。
ここで、微小突起部32の高さが1μm未満であると、微小突起部32と板状試料Wとの摩耗により微小突起部32の高さが減少し、本発明の効果を達成することが困難となるからであり、一方、高さが10μmを超えると、微小突起部32を加工する際に形状崩れ等が生じ易くなり、加工コストの増加をもたらすからである。
突起部31における微小突起部32の占有面積は、突起部31の頂面31aの面積の0.01%以上かつ50%以下であることが好ましく、より好ましくは1%以上かつ20%以下である。
ここで、微小突起部32の占有面積を0.01%以上としたのは、必要な静電吸着力を確保することが難しくなるからであり、特に静電チャック装置として使用する場合には、この微細突起部への吸着に伴う荷重が集中することにより、微小突起部および被吸着物である板状試料の磨耗が生じ易く、これがパーテクルの発生の原因となるからである。また、微小突起部32の占有面積を50%以下としたのは、静電吸着面に存在するパーティクルを付着させ難くすることができ、しかも電圧印加中止後の板状試料Wの脱離性を確保することができるからである。
この微小突起部32は、図4に示すように、中央部の平坦な頂面32aと、外周部のR形状の曲面部32bとからなるもので、頂面32aのRa(中心線平均粗さ)は0.01μm〜0.3μmが好ましく、より好ましくは0.01μm〜0.1μmであり、また、曲面部32bの曲率(R)は0.5μm〜5μmが好ましく、より好ましくは1μm〜2μmである。
この微小突起部32では、頂面32aのRaを0.01μm〜0.3μmとしたことにより、板状試料Wとの接触によって板状試料Wが損傷することを防止すると共に、板状試料Wのズレによる突起部31の頂面31aの表面粗さの変化を抑制し、板状試料Wの載置面である微小突起部32の頂面32aと板状試料Wとの間の熱伝導性の変化を防止することができる。
また、曲面部32bの曲率(R)を0.5μm〜5μmとしたことにより、この微小突起部32の外周部の欠け、板状試料Wとの接触による板状試料Wの損傷、パーティクルの発生等を抑制することができる。
また、突起部31、31…各々の頂面31aの合計面積の、吸着領域の全面積(誘電体板21の表面の面積から壁部33の面積を除いた面積)に対する比は、0.5〜30%、好ましくは5〜15%の範囲とされている。この面積比を0.5%以上とするのは必要な静電吸着力を確保するためであり、また、30%以下とするのは、静電吸着面に存在するパーティクルを付着させ難くし、しかも電圧印加中止後の板状試料Wの脱離性を確保するためである。
また、突起部31、31に挟まれる平坦部36の深さH(=突起部31の高さ)は10μm〜50μmが好ましく、より好ましくは20μm〜45μm、さらに好ましくは30μm〜45μmである。
平坦部36の深さHが10μm未満であると、板状試料Wが平坦部36に接触する可能性があり、一方、平坦部36の深さHが50μmを超えると、吸着力の低下の原因となるので好ましくない。
また、Heガス等の冷却ガスによる冷却効果を考慮すると、平坦部36の深さHを特に30μm〜45μmとすることにより、冷却ガス圧の均一化が達成されて板状試料Wの面内温度が均一となるので好ましい。
誘電体板21、突起部31及び微小突起部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、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化ジルコニウム、サイアロン、窒化ホウ素、炭化珪素から選択された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内部電極23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、誘電体板21の上面21a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、誘電体板21、突起部31及び微小突起部32は、実質的に1重量%〜12重量%の炭化珪素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体が好ましい。
この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体は、室温(25℃)における体積固有抵抗値が1×10Ω・cm〜1×1015Ω・cm程度であるから、静電チャック装置の絶縁部材(誘電体板)として好適であり、しかも、耐プラズマ性も向上したものとなっている。
ここで、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化珪素の含有量が1重量%未満であると、誘電体板21に含有される酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が2μmより大きくなることで粗大化し、よって、この粗大化した部分はプラズマエッチングされ易くなり、エッチングに伴う微小突起部32の頂面の表面状態の変化が大きく、熱伝導特性の変化が大きくなるからであり、一方、炭化ケイ素の含有量が12重量%を越えると、誘電体板21の体積固有抵抗値が1×10Ω・cmより小さくなり、静電チャックとして好ましい体積固有抵抗値とならないからである。
この複合焼結体においては、少量の不純物は許容される。しかしながら、アルミニウム(Al)、珪素(Si)以外の金属不純物が0.1重量%を越えると、ウエハ等の板状試料を汚染する可能性が高くなるとともに、電気抵抗の温度依存性が大きくなるので好ましくない。
また、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化珪素粒子の平均粒子径は0.2μm以下が好ましい。
炭化珪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珪素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化珪素粒子の部分に集中し、炭化珪素粒子の周辺が損傷を受け易くなるからである。
また、この炭化珪素−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、炭化珪素−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てスパッタ痕が形成され易くなり、したがって、表面粗さが粗くなるからである。
なお、誘電体板21、突起部31及び微小突起部32が共に、1重量%〜12重量%の炭化珪素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている必要はなく、少なくとも突起部31及び微小突起部32のみが1重量%〜12重量%の炭化珪素を含む炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されていてもよい。
また、絶縁部材22は、誘電体板21と異なる構造を有する絶縁部材からなっていても良いが、誘電体板21と同じ構造を有する複合焼結体からなっていることが望ましい。誘電体板21と同じ構造を有する複合焼結体であれば、ハロゲンガスやプラズマに対する耐食性に優れ、高い強度及び硬度を有し、耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものにすることができるとともに、静電チャックの製造工程を簡略化することができるので望ましい。
次に、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、誘電体板21、絶縁部材22,突起部31及び微小突起部32を、実質的に1重量%〜12重量%の炭化珪素を含む炭化珪素−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。
用いる炭化珪素粒子の原料粉末としては、平均粒子径が0.1μm以下の炭化珪素粉末を用いることが好ましい。
その理由は、炭化珪素粉末の平均粒子径が0.1μmを越えると、得られた炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化珪素粒子の平均粒子径が0.2μmを超えて粗大化し、プラズマエッチングされ易くなり、また、炭化珪素粒子同士の結合力が低下することとなり、誘電体板21及び絶縁部材22の強度向上の効果が小さくなるからである。
また、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる誘電体板21は、プラズマに曝されたときに電場が粗大化した炭化珪素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。
この炭化珪素粉末としては、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珪素と炭化水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を1×10Pa(1気圧)未満から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、酸化アルミニウム粒子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粉末を用いて得られた炭化珪素−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粒子の平均粒子径が2μmを越えるために、誘電体板21の板状試料を載置する側の上面21aがプラズマによりエッチングされ易くなるために、スパッタ痕が形成されることとなり、この上面21aの表面粗さが粗くなり、静電チャック装置11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粉末としては、平均粒子径が1μm以下のものであれば特段限定されず、高純度のものであればよい。
次いで、上記の炭化珪素粉末と酸化アルミニウム粉末とを、炭化珪素粉末が1〜12重量%、残部が酸化アルミニウム粉末となるように秤量し、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)を用いて加圧しながら焼成し、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体を得る。
ホットプレス(HP)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、炭化珪素−酸化アルミニウム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、充分緻密な炭化珪素−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、焼成過程にて焼結体の分解や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、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気等の不活性雰囲気が炭化珪素の酸化を防止するので好ましい。
この様にして得られた2枚の炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体のうち、一方の複合焼結体の所定位置に電極挿入孔27を機械加工により形成し、絶縁部材22とする。
また、この絶縁部材22の内部電極を形成する領域内に、導電性フィラーを含むペーストを塗布して導電層を形成し、この導電層を形成した領域の外側の領域に、絶縁性フィラーを含むペーストを塗布し、絶縁層を形成する。
一方、上記の2枚の複合焼結体のうち、他方の複合焼結体の表面(板状試料の載置面となる面)をRa(中心線平均粗さ)が0.3μm以下となるように研磨して平坦面とし、誘電体板21とする。
次いで、電極挿入孔27に取り出し電極28を挿入し、この絶縁部材22の導電層及び絶縁層が形成されている面と、誘電体板21の研磨されていない面とを対向して重ね合わせ、次いで、これら誘電体板21及び絶縁部材22を、例えば、1600℃以上に加熱しながら加圧し、上記の導電層により内部電極23を形成するとともに、絶縁層により接合層となる絶縁部材24を形成し、誘電体板21及び絶縁部材22を内部電極23及び絶縁部材24を介して接合する。
突起部31,微小突起部32及び壁部33は、例えば、砥石加工、レーザ彫刻等の機械的加工、あるいはブラスト加工を用いて形成することができる。
以下、ブラスト加工法を用いて製造する方法について、図5に基づき説明する。
まず、図5(a)に示すように、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体41の板状試料の載置面となる平坦な面を再研磨し、Ra(中心線平均粗さ)が、例えば、0.01〜0.3μmの表面41aとし、この表面41aを脱脂・洗浄する。
洗浄は、例えば、アセトン、メタノール、エタノール、2−プロパノール等の有機溶剤を用い、脱脂を行う。その後、温水等にて洗浄を行う。
洗浄後、この表面41a上に、所定のパターンを有するマスク42を載置する。このマスク42のパターンは、図1〜図3に示す突起部31のパターンと同一形状とする。このマスク42としては、紫外線や可視光に感光する感光性樹脂(レジスト)やメタルマスク等の板状マスクが用いられる。
次いで、このマスク42を用いて複合焼結体41の表面41aにブラスト加工を施す。ここでは、目的とする突起部31の高さ、すなわち平坦部36の深さが所定の値となるように、予めブラスト加工条件を設定しておく。
このブラスト加工に使用される粒子としては、複合焼結体41を精度良く研削するのに十分な形状及び硬度を有するものが好ましく、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズ等が好適に用いられる。これらの粒径としては、平坦部36が精度良く形成することができる粒径であればよく、例えば、粒度分布における累積百分率が50%(D50)で8.5μm〜60μm程度が好ましい。
これにより、図5(b)に示すように、複合焼結体41の表面41aのうちマスク42によって覆われている部分が研削され、深さHの平坦部36となる。
次いで、図5(c)に示すように、マスク42を除去する。この際、マスク42が感光性樹脂からなる場合には、塩化メチレン等の剥離液を用いて除去する。
これにより、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体41の表面41aに、所定形状の突起部31及び平坦部36が同時に形成される。
次いで、図5(d)に示すように、突起部31、31、…それぞれの表面41aの中心部にマスク43を設ける。このマスク43のパターンは、微小突起部32のパターンと同一形状とする。
このマスク43としては、紫外線や可視光に感光する感光性樹脂(レジスト)やメタルマスク等の板状マスクが用いられる。
次いで、このマスク43を用いて突起部31、31、…それぞれの表面41aにブラスト加工を施す。ここでは、目的とする微小突起部32の頂面31aからの高さ、すなわち表面41aからの研削深さが所定の深さとなるように、予めブラスト加工条件を設定しておく。
この際、平坦部36がブラスト加工により研削されないように、この平坦部36を耐ブラスト性の高い有機高分子(レジスト)等で覆っておくのが望ましい。
このブラスト加工に使用される粒子の粒径としては、微小突起部32が精度良く形成することができる粒径であればよく、例えば、粒度分布における累積百分率が50%(D50)で6μm〜17μm程度が好ましい。
これにより、図5(e)に示すように、マスク43によって覆われている表面41aの中心部が研削されずに残って微小突起部32となり、また、表面41aのうち中心部を除く部分は露出しているために所定の深さに研削されて平坦な頂面31aとなる。
次いで、この突起部31及び微小突起部32が形成された複合焼結体41の脱脂を行う。この脱脂は、アセトン、メタノール、エタノール、2−プロパノール等の有機溶剤を用いて行う。その後、温水等にて洗浄を行う。
これにより、突起部31、31、…各々の上面の中心部に微小突起部32が形成される。
その後、基体12の下面側にシリコン樹脂系接着剤13を介して温度調節ベース部材14を接着一体化することにより、本実施形態の静電チャック装置を得る。
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、基体12を構成する誘電体板21の上面21aに突起部31を複数個設け、これらの突起部31各々の頂面31aの中心部に微小突起部32を1つ設けたので、板状試料Wを繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、誘電体板21と板状試料Wとの間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることができ、また、パーティクルの発生を抑制することができ、板状試料Wの裏面へのパーティクルの付着を防止することができる。
さらに、微小突起部32、32、….各々の頂面32aにより板状試料Wを支持する構成であるから、静電吸着力が変動したり、電圧印加中止後の離脱性が変化する等の虞もない。
[第2の実施形態]
図6は、本発明の第2の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す断面図、図7は、同静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図であり、この静電チャック装置51が第1の実施形態の静電チャック装置11と異なる点は、壁部33の頂面33aの内周側に、その周方向に沿う断面矩形状の段差部52を形成し、残った環状の壁部33B上の頂面を板状試料Wを載置する載置面とし,これら段差部52及び壁部33BによりHe等の冷却ガスをシールするように構成した点である。
残った壁部33Bの幅は10μm〜50μm、その高さは1μm〜10μmである。
ここで、壁部33Bの幅が10μm未満であると、ウエハレスドライクリーニングの処理時間数の増加に伴って壁部33Bのコーナ部が消耗し、冷却ガスのシール性が大幅に低下する他、壁部33Bの加工時に形状崩れ等が生じ易く、加工コストの増加をもたらすからであり、一方、壁部33Bの幅が50μmを超えると、パーティクルが壁部33B上に留まり易くなり、冷却ガスのシール性が低下するからである。
この静電チャック装置51にあっては、段差部52が形成されていない場合には、壁部33の頂面33a上にパーティクルが付着すると、冷却ガスのシール性が大幅に低下するが、この壁部33の頂面33aの内周側に段差部52を形成したことにより、壁部33の頂面33a上にパーティクルが付着するのを低減することができ、もって、パーティクル付着による冷却ガスのシール性の低下を防止することができる。
[第3の実施形態]
図8は、本発明の第3の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す断面図、図9は、同静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図であり、この静電チャック装置61が第2の実施形態の静電チャック装置51と異なる点は、段差部52上に、微小突起部32を複数個設け、残った環状の壁部33B上の頂面及び微小突起部32の頂面32aを板状試料Wを載置する載置面とし、段差部52及び壁部33BによりHe等の冷却ガスをシールするように構成した点である。
微小突起部32の断面積は2×10−3mm以上かつ2mm以下が好ましい。
本実施形態の静電チャック装置61においても、第2の実施形態の静電チャック装置51と全く同様の効果を奏することができる。
特に、段差部52上に微小突起部32を複数個設けたので、パーティクル付着による冷却ガスのシール性の低下を防止することができ、十分な吸着力を確保することができる。
[第4の実施形態]
図10は、本発明の第4の実施形態の静電チャック装置を示す断面図、図11は、同静電チャック装置を示す平面図であり、この静電チャック装置71が第2の実施形態の静電チャック装置51と異なる点は、段差部52上に、この段差部52の周方向に沿って連続しかつ壁部33Bと同心円状の壁部33Cを形成し,環状の壁部33B,33C上の頂面及び微小突起部32の頂面32aを板状試料Wを載置する載置面とし、段差部52及び壁部33B、33CによりHe等の冷却ガスをシールするように構成した点である。
この壁部33Cの段差部52からの高さは、1μm以上かつ10μm以下であり、この壁部33Cの頂面の幅は、10μm以上かつ50μm以下であることが好ましい。
本実施形態の静電チャック装置71においても、第2の実施形態の静電チャック装置51と全く同様の効果を奏することができる。
特に、段差部52上に、この段差部52の周方向に沿って連続しかつ壁部33Bと同心円状の壁部33Cを形成したので、パーティクル付着による冷却ガスのシール性の低下をより一層防止することができ他、十分な吸着力を確保することができる。
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。ここでは、第4の実施形態に係る静電チャック装置、すなわち図10に示す静電チャック装置71を作製した。
「実施例1」
(静電チャック装置の作製)
平均粒子径0.06μmの炭化珪素超微粒子をプラズマCVD法により気相合成し、この炭化珪素超微粒子と、平均粒子径0.15μmの酸化アルミニウム粉末とを、炭化珪素超微粒子/酸化アルミニウム粉末が重量比で9/91となるように秤量し、均一に混合した。
この混合粉末を粉末成形機を用いて円板状に成形し、次いで、ホットプレス(HP)を用いて、アルゴン雰囲気中、1800℃の温度で4時間、加圧しながら焼成し、直径298mm、厚み4mmの円板状の複合焼結体を2枚作製した。加圧力は40MPaとした。
得られた複合焼結体の炭化珪素粒子、酸化アルミニウム粒子それぞれの平均粒子径を走査電子顕微鏡(SEM)を用いて測定したところ、それぞれ0.07μm、1.4μmであった。また、この複合焼結体の体積固有抵抗値を、静電チャック装置の使用温度である20℃にて測定したところ、2×1011Ω・cmであった。
次いで、この2枚の複合焼結体のうち、一方の複合焼結体の中心より100mm離れた位置に内径5mmの電極挿入孔27を、また、中心より120mm離れた位置に内径3mmの冷却ガス導入口29を、機械加工により形成し、絶縁部材22とした。
また、この絶縁部材22の内部電極を形成する領域内(中心から半径145mm内の領域)に、スクリーン印刷法により導電性ペースト(導電性フィラーを含むペースト)を塗布し、導電層を形成した。
導電性ペーストとしては、炭化タンタル粉末と酸化アルミニウム粉末とを、炭化タンタル粉末/酸化アルミニウム粉末が体積比で35/65となるよう秤量し、有機溶剤等を加えて混練したものを用いた。
また、この絶縁部材22の導電層を形成した領域の外側の領域(中心から半径145〜149mmの領域)に、スクリーン印刷法により酸化アルミニウム粉末を含むペーストを塗布し、絶縁層を形成した。
一方、上記の2枚の複合焼結体のうち、他方の複合焼結体の表面(板状試料の載置面となる面)をRa(中心線平均粗さ)が0.3μmとなるように研磨して平坦面とし、この平坦面の中心より120mm離れた位置に内径3mmの冷却ガス導入口29を機械加工により形成し、誘電体板21とした。
次いで、上記の電極挿入孔27に炭化タンタルからなる取り出し電極28を挿入し、この絶縁部材22の導電層及び絶縁層が形成されている面と、誘電体板21の研磨されていない面とを対向し、かつ冷却ガス導入口29が連通するように重ね合わせ、次いで、これら誘電体板21及び絶縁部材22を、1700℃に加熱しながら7.5MPaに加圧し、導電層により内部電極23を形成するとともに、絶縁層により接合層となる絶縁部材24を形成し、誘電体板21及び絶縁部材22を内部電極23及び絶縁部材24を介して接合した。
次いで、誘電体板21の平坦面(板状試料の載置面となる面)を、Ra(中心線平均粗さ)が0.05μmとなるように研磨し、その後、この平坦面にブラスト加工により、壁部33、33B、33Cと、誘電体板21における占有面積が0.2mmの円柱状の突起部31、31、…と、全ての突起部31、31…のそれぞれの頂面31aの中心部に、突起部31の頂面31aにおける占有面積が8×10−3mmである1個の円柱状の微小突起部32とを形成した。
ここでは、突起部31の頂面31aの合計面積の誘電体板21上の吸着領域の全面積に対する比を15%、1つの突起部31における微小突起部32の占有面積の該突起部31の頂面31aの面積に対する比を4%とした。
また、平坦部36からの壁部33B、33Cの頂面までの高さh1を30μm、平坦部36からの突起部31の高さh2を25μm、突起部31の頂面31aからの微小突起部32の高さh3を5μmとした。また、壁部33B、33Cの幅を、共に100μmとした。
以上のようにして製造された基体12の下部に、内部に冷却用媒体を循環させる流路25が形成された金属製の温度調整ベース部材14をシリコーン系接着剤13にて接着一体化し、静電チャック装置を得た。
(静電チャック装置の特性評価)
この静電チャック装置をプラズマCVD装置に搭載し、静電チャック装置の板状試料載置面に直径30cm(12インチ)のシリコンウエハーを、直流2500Vの印加電圧で吸着固定しつつ、シランガスと酸素ガスとの混合ガス(シラン:20v/v%、酸素:80v/v%)を用いて発生させたプラズマ雰囲気下にて、静電チャック装置の板状試料載置面と板状試料との間にHeガスを圧力1.33×10Pa(10torr)にて流しつつ、また、温度調整ベース部材14の流路25に20℃の冷却水を流しつつ、シリコンウエハー上にSiO膜を成膜し、処理枚数:1枚、1000枚、10000枚毎に平均膜厚を測定した。
また、このときのシリコンウエハーの温度を測定するとともに、成膜処理後のシリコンウエハー裏面のパーティクル付着量を測定した。また、Heリーク試験は、別途、シリコンウエハーを直流1000Vの印加電圧で吸着固定し、冷却ガス導入孔29よりHeを4.00×10Pa(30torr)の圧力にて導入し、そのリーク量を測定した。
得られた結果を表1に示す。
なお、この特性評価に際しては、10枚の成膜処理毎にウエハレスドライクリーニング(WLDC)処理を行った。
このウエハレスドライクリーニング(WLDC)処理は、プラズマ処理装置のチャンバー内に、フロン:50v/v%、酸素:50v/v%の混合ガスを1.33×10−1Pa(0.01torr)にて導入し、発生させたプラズマ雰囲気下にて、上部出力1kW、下部バイアス出力0.5kWの条件下で行った。なお、1回のウエハレスドライクリーニング(WLDC)処理時間は1分間である。
Figure 0005011736
「実施例2」
実施例1と同様にして静電チャック装置を得た。
ただし、突起部31の誘電体板21における占有面積を0.2mm、この頂面31aの合計面積の吸着領域の全面積に対する比を15%、1つの突起部31の頂面31aにおける微小突起部32の占有面積の該突起部31の頂面31aに対する面積比を10%とした。
そして、実施例1に準じて、得られた静電チャック装置の各種特性を評価した。得られた結果を表2に示す。
Figure 0005011736
「比較例」
実施例1と同様にして静電チャック装置を得た。
ただし、突起部31の誘電体板21における占有面積を0.2mm、この頂面31aの合計面積の吸着領域の全面積に対する比を15%とし、この頂面31aには微小突起部32を形成せず、この頂面31aに表面粗し加工を施した。表面粗し加工を行った頂面31aの表面粗さRa(中心線平均粗さ)は0.35μmであった。
そして、実施例1に準じて、得られた静電チャック装置の各種特性を評価した。得られた結果を表3に示す。
Figure 0005011736
「評価結果」
上記の評価結果から、次のことが分かった。
実施例1、2では、ウエハー処理枚数が10000枚まで増加した場合においても、SiO膜の膜厚、ウエハー温度、Heリーク量は変化しないか、変化したとしてもその変化量は小さかった。このことは、静電チャック装置の板状試料の載置面が磨耗しても、その影響がないことを示している。また、パーティクルの付着量も少なかった。
実施例1、2では、ウエハ処理枚数が10000枚に達した場合であっても、SiO膜の膜厚、Heリーク量、ウエハー温度の変化も小さい。このことは、静電チャック装置の板状試料載置面がプラズマによる損傷を受けず、例え損傷を受けてもその影響が軽微であることを示している。また、パーティクル付着量も少ない。
比較例では、ウエハー処理枚数が増加するに伴ってSiO膜の膜厚、ウエハー温度、Heリーク量が大きく変化していた。このことは、静電チャック装置の板状試料の載置面が磨耗すると、その影響が大きいことを示している。また、パーティクルの付着量も多い。
この比較例では、ウエハレスドライクリーニングの累積時間が増加するに伴って、SiO膜の膜厚、ウエハー温度、Heリーク量が大きく変化していた。
このことは、静電チャック装置の板状試料の載置面がプラズマによる損傷を受け、その影響が大きいことを示している。また、パーティクル付着量も多い。
以上により、本実施形態の静電チャック装置によれば、突起部31の頂面31aの中央部に形成された微小突起部32が板状試料Wとの接触により磨耗し、各突起部31の微小突起部32の頂面32aの表面状態が変動したとしても、その影響は非常に小さい。
また、ウエハレスドライクリーニングの累積時間が増加した場合であっても、静電チャック装置の板状試料の載置面の表面状態の変動が軽微であり、よって、板状試料Wとの間の熱伝導特性が変化することはなく、板状試料の処理枚数が増加しても、板状試料ごとに均一な処理を施すことができ、パーティクルの付着量も少ない。
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の実施形態の静電チャック装置の要部を示す拡大断面図である。 本発明の第1の実施形態の静電チャック装置の要部を示す拡大平面図である。 本発明の第1の実施形態の静電チャック装置の微小突起部を示す断面図である。 本発明の第1の実施形態の複合焼結体をブラスト加工法を用いて製造する方法を示す過程図である。 本発明の第2の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す断面図である。 本発明の第2の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図である。 本発明の第3の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す断面図である。 本発明の第3の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図である。 本発明の第4の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す断面図である。 本発明の第4の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図である。 従来のサセプタ装置の一例を示す断面図である。
符号の説明
11、51、61、71 静電チャック装置
12 基体
13 シリコン樹脂系接着剤
14 温度調節ベース部材
21 誘電体板
21a 上面
21b 下面
22 絶縁部材
23 内部電極
24 絶縁部材
25 流路
26 貫通孔
27 電極挿入孔
28 取り出し電極
29 冷却ガス導入孔
31 突起部
31a 頂面
32 微小突起部
32a 頂面
33、33B、33C 壁部
41 炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体
41a 表面
42、43 マスク
52 段差部

Claims (11)

  1. 一主面側が板状試料を載置する載置面とされ内部電極を備えてなる基体と、この基体の下面側に接着一体化された温度調節ベース部材とを備えた静電チャック装置であって、
    前記基体の一主面に高さが30μm〜45μmの複数の突起部を設け、
    これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に1つの円柱状の微小突起部を設け、これら微小突起部それぞれの頂面を板状試料を載置する載置面とし、
    前記微小突起部の頂面の周縁部は、曲率半径が0.5μm以上かつ5μm以下の曲面であり、
    前記基体及び前記温度調節ベース部材に、これらを貫通する冷却ガス導入孔を形成し、この冷却ガス導入孔により前記基体と前記板状試料との隙間に冷却ガスを供給することを特徴とする静電チャック装置
  2. 前記微小突起部の前記頂面の中心線平均粗さRaは0.01μm以上かつ0.3μm以下であることを特徴とする請求項1記載の静電チャック装置
  3. 前記突起部の前記一主面における占有面積は7×10−2mm以上かつ30mm以下であり、前記微小突起部の前記突起部の頂面における占有面積は2×10−3mm以上かつ2mm以下であることを特徴とする請求項1または2記載の静電チャック装置
  4. 前記微小突起部の前記突起部の頂面からの高さは、1μm以上かつ10μm以下であることを特徴とする請求項1、2または3記載の静電チャック装置
  5. 前記突起部の頂面における前記微小突起部の占有面積は、前記突起部の頂面の面積の0.01%以上かつ50%以下であることを特徴とする請求項1ないし4のいずれか1項記載の静電チャック装置
  6. 前記突起部及び前記微小突起部は、炭化ケイ素を1重量%以上かつ12重量%以下含む酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、前記酸化アルミニウムの平均粒子径は2μm以下、前記炭化ケイ素の平均粒子径は0.2μm以下であることを特徴とする請求項1ないし5のいずれか1項記載の静電チャック装置
  7. 一主面側が板状試料を載置する載置面とされ内部電極を備えてなる基体と、この基体の下面側に接着一体化された温度調節ベース部材とを備えた静電チャック装置であって、
    前記基体の一主面に高さが30μm〜45μmの複数の突起部を設け、
    これらの突起部のうちの一部または全部の頂面に1つの円柱状の微小突起部を設け
    前記微小突起部の頂面の周縁部は、曲率半径が0.5μm以上かつ5μm以下の曲面であり、
    前記一主面の周縁部に沿って連続する壁部を設け、この壁部の頂面及び前記微小突起部それぞれの頂面を前記板状試料を載置する載置面とし、
    前記基体及び前記温度調節ベース部材に、これらを貫通する冷却ガス導入孔を形成し、この冷却ガス導入孔により前記基体と前記板状試料との隙間に冷却ガスを供給することを特徴とする静電チャック装置
  8. 前記壁部の頂面の内周側には、その周方向に沿う段差部が形成され、前記頂面の前記段差部を除く領域を前記板状試料を載置する載置面としたことを特徴とする請求項7記載の静電チャック装置
  9. 前記段差部に、複数の第2の微小突起部を設け、これら第2の微小突起部それぞれの頂面を前記板状試料を載置する載置面としたことを特徴とする請求項8記載の静電チャック装置
  10. 前記段差部に、その周方向に沿って連続する第2の壁部を設け、この第2の壁部の頂面を前記板状試料を載置する載置面としたことを特徴とする請求項8または9記載の静電チャック装置
  11. 前記第2の壁部の前記段差部からの高さは、1μm以上かつ10μm以下であることを特徴とする請求項10記載の静電チャック装置
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