JP6424700B2 - 静電チャック装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電チャック装置に関するものである。

近年、半導体製造プロセスにおいては、素子の高集積化や高性能化に伴い、高効率かつ大面積の微細加工が可能なことから、プラズマエッチングやプラズマＣＶＤなどのプラズマ工程が多く用いられている。

プラズマ工程を実施する半導体製造装置では、試料台に簡単にウエハを取付けて、固定することができるとともに、そのウエハを所望の温度に維持することができる静電チャック装置が用いられている。この静電チャック装置は、上部に、ウエハ積載面を囲んでウエハ吸着部の外周縁部に配置されたリング部材（フォーカスリング）を備えている。

ところで、従来の半導体製造装置では、静電チャック装置に固定されたウエハにプラズマを照射すると、そのウエハの表面温度が上昇する。そこで、ウエハの表面温度の上昇を抑えるために、静電チャック装置の温度調整用ベース部に水等の冷却媒体を循環させて、ウエハを下側から冷却している。

このような静電チャック装置において、ウエハの外周部にフォーカスリングを吸着するための第２の静電吸着手段を設けることにより、静電チャック部に対してフォーカスリングを、ウエハを吸着する力よりも大きい力で吸着させるとともに、冷却媒体（冷却ガス）をフォーカスリングの裏面に吹き付けることによりフォーカスリングの温度を調整する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

また、静電チャック部により吸着されたウエハ吸着部とフォーカスリングのそれぞれに、ガス供給部を設け、ウエハ吸着部とフォーカスリングの温度を、それぞれ独立して制御する技術が知られている（例えば、特許文献２参照）。

これらの技術によれば、ウエハの表面温度を均一にし、ウエハの加工精度を向上させることができる。

特開２００２−０３３３７６号公報 特開２０１２−１３４３７５号公報

しかしながら、特許文献１，２に記載されている技術においても、ウエハの表面温度を均一にウエハの加工精度を向上させるという点において改良の余地があった。そのため、ウエハの加工精度をより一層向上させることが可能な静電チャック装置が求められていた。

本発明はこのような事情に鑑みてなされたものであって、ウエハの加工精度を向上させることが可能な新規な静電チャック装置を提供することを目的とする。

上記の課題を解決するため、本発明の一態様は、板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの外周側に位置する第１堤部から前記伝熱ガスが流出する量が、前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの内周側に位置する第２堤部から流出する量より多くなるように設けられている静電チャック装置を提供する。

本発明の一態様によれば、少なくとも前記第１堤部において、前記フォーカスリングと対向する面には、前記溝部に供給された前記伝熱ガスを、前記溝部の外に流出させるガス流出部が設けられている構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、前記フォーカスリングと、前記第１堤部の前記フォーカスリングと対向する面と、が接触する接触部分において、前記第１堤部と交差する方向に設けられた溝である構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記溝の開口面積は、前記溝部側の端部から前記溝部の外側の端部に向けて漸減している構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記溝のうち少なくとも前記溝部の外側の端部を含む一部分が、前記載置面の面方向を水平方向としたとき下方に向けて延在している構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、複数の第１微小突起を含む第１微小突起部であり、前記複数の第１微小突起は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着している構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、多孔体を形成材料とする多孔体層であり、前記多孔体層は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着し、前記多孔体層が有する空孔は、前記堤部の幅方向に連通している構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面に設けられ、前記第１堤部に設けられた前記多孔体層は、前記第２堤部に設けられた前記多孔体層よりも空隙率が大きい構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面に設けられ、前記第１堤部において前記フォーカスリングと対向する面の幅は、前記第２堤部において前記フォーカスリングと対向する面の幅よりも狭い構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記フォーカスリングにおいて、少なくとも前記第１堤部と対向する面には、前記溝部に供給された前記伝熱ガスを、前記溝部の外に流出させるガス流出部が形成されている構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、前記フォーカスリングにおいて、前記第１堤部および前記第２堤部の両方と対向する面に設けられ、複数の第２微小突起を含む第２微小突起部であり、前記第１堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起同士の離間距離は、前記第２堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起同士の離間距離よりも広い構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、前記フォーカスリングにおいて、前記第１堤部および前記第２堤部の両方と対向する面に設けられ、複数の第２微小突起を含む第２微小突起部であり、前記第１堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起の高さが、前記第２堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起より高い構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記ガス流出部は、前記フォーカスリングにおいて、前記第１堤部および前記第２堤部の両方と対向する面に設けられ、複数の第２微小突起を含む第２微小突起部であり、前記第１堤部の幅は、前記第２堤部の幅よりも狭い構成としてもよい。

本発明の一態様によれば、前記フォーカスリングは、平面視において前記第１堤部の前記フォーカスリングと対向する面の外周よりも外側に張り出して設けられ、前記フォーカスリングにおいて前記第１堤部と対向する面の前記外側の端部は、前記載置面の面方向を水平方向としたとき下方に向けて延在している構成としてもよい。

本発明によれば、ウエハの加工精度を向上させることが可能な新規な静電チャック装置を提供することができる。

第１実施形態の静電チャック装置を示す概略断面図である。 第１実施形態の静電チャック装置を示す概略断面図である。 第１実施形態の変形例に係る静電チャック装置の説明図である。 第２実施形態に係る静電チャック装置の説明図である。 第３実施形態に係る静電チャック装置の説明図である。 第４実施形態に係る静電チャック装置の説明図である。 第５実施形態に係る静電チャック装置の説明図である。

［第１実施形態］
以下、図１〜図３を参照しながら、本発明の第１実施形態に係る静電チャック装置について説明する。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ある。

図１は、本実施形態の静電チャック装置を示す概略断面図である。本実施形態の静電チャック装置１０は、板状試料Ｗを載置する載置面（後述する誘電層２４の載置面（上面）２４ａ）が設けられた載置台１１と、載置台１１の上に配置され、載置面（載置面２４ａ）の周囲を囲む環状のフォーカスリング１２と、載置台１１およびフォーカスリング１２を冷却する冷却手段１３とから概略構成されている。
以下、順に説明する。

（載置台）
載置台１１は、載置台本体１１Ａと、載置台本体１１Ａ上に設けられ、載置面（載置面２４ａ）を有する円板状の静電チャック部１４と、載置面（載置面２４ａ）の周囲にフォーカスリング１２の周方向に沿って設けられ、フォーカスリング１２を静電吸着する保持部１５とを有する。保持部１５の構成については、後に詳述する。

（載置台本体）
載置台本体１１Ａは、静電チャック部１４、保持部１５およびフォーカスリング１２の下側に設けられて、これら静電チャック部１４、保持部１５およびフォーカスリング１２の温度を所望の温度に制御するとともに、高周波発生用電極を兼ね備えたものであり、その内部には、水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路２９が形成され、上記の誘電層２４の上面（載置面２４ａ）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なっている。

載置台本体１１Ａの形成材料としては、アルミニウム等の熱伝導性のよい金属や、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）と炭化ケイ素（ＳｉＣ）からなる複合材料が挙げられる。

また、絶縁層２５の下側には、フォーカスリング１２の温度を任意の昇温速度にて所定の温度まで加熱することで、フォーカスリング１２の温度を板状試料Ｗと同一の温度に制御するためのヒータ（図示略）が設けられていてもよい。また、ヒータやフォーカスリング１２には、これらの温度を測定するための温度計が接続されていてもよい。さらに、この温度計には、温度コントローラおよびヒータ電源が接続されていてもよい。

（静電チャック部）
載置台１１の静電チャック部１４は、上面（一主面）を半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置するための載置面（上面）２４ａとされた円形状の誘電層２４と、この誘電層２４の下面（他の一主面）側に対向配置され、誘電層２４と同一径の円形状の絶縁層２５と、これら誘電層２４と絶縁層２５との間に挟持され、誘電層２４および絶縁層２５より径の小さい円形状の静電吸着用内部電極２６と、静電吸着用内部電極２６の下面中央部に接続され、直流電圧を印加する給電用端子２７と、この給電用端子２７の周囲を覆うことで外部と絶縁する円筒状の絶縁碍子２８とから概略構成されている。

誘電層２４および絶縁層２５の形成材料は、ともに耐熱性を有するセラミックスが好ましく、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（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化ケイ素（Ｓｉ_３Ｎ_４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ_２）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）および炭化ケイ素（ＳｉＣ）から選択される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。

特に、誘電層２４は、載置面（上面）２４ａ側が静電吸着面となることから、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く、例えば、４重量％以上かつ２０重量％以下の炭化ケイ素を含み、残部を酸化アルミニウム（アルミナ）とする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合材料（焼結体）が好ましい。

また、静電チャック部１４を構成する誘電層２４を、後述するような所定の形状および大きさの保持部１５に形成するためには、誘電層２４の形成材料は、平均結晶粒径が１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以下であることがより好ましい。誘電層２４の形成材料の平均結晶粒径が１０μｍ以下であれば、保持部１５を所定の大きさに形成することができる。

静電吸着用内部電極２６は、厚みが５μｍ〜５０μｍ程度の導電性を有する平板状のセラミックスが用いられる。この静電吸着用内部電極２６の、静電チャック装置１０の使用温度下における体積固有抵抗値は、１．０×１０^６Ω・ｃｍ以下が好ましく、より好ましくは１．０×１０^４Ω・ｃｍ以下である。

この静電吸着用内部電極２６を構成する導電性セラミックスとしては、炭化ケイ素（ＳｉＣ）−酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）複合焼結体、窒化タンタル（ＴａＮ）−酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）複合焼結体、炭化タンタル（ＴａＣ）−酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）複合焼結体、炭化モリブデン（Ｍｏ_２Ｃ）−酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）複合焼結体等が挙げられる。

（フォーカスリング）
フォーカスリング１２は、内径が静電チャック部１４の径より僅かに大きい環状の板材からなる。フォーカスリング１２は、プラズマエッチング等の処理工程にて板状試料Ｗと同一の温度になるように制御されるもので、その材質は、例えば、酸化膜エッチングに用いられる場合、多結晶シリコン、炭化ケイ素等が好適に用いられる。

（保持部）
保持部１５は、フォーカスリング１２の周方向に沿って設けられ、フォーカスリング１２が載置される一対の堤部１６と、一対の堤部１６の間に形成された環状の溝部１７と、を有する。保持部１５は、堤部１６、溝部１７および凸部１８とされた環状の誘電層２４と、この誘電層２４の下面側に対向配置され、誘電層２４と同一径の環状の絶縁層２５と、これら誘電層２４と絶縁層２５との間に挟持され、誘電層２４および絶縁層２５より径の小さい環状の静電吸着用内部電極２６とから概略構成されている。

静電チャック部１４を構成する各層と、保持部１５を構成する各層とは連接している。すなわち、保持部１５を構成する静電吸着用内部電極２６も給電用端子２７と電気的に接続されている。

溝部１７には、後述するように、フォーカスリング１２を冷却するための伝熱ガスが供給される。溝部１７の深さは、溝部１７内において、伝熱ガスの流れを阻害しない程度であり、１０μｍ〜５０μｍであることが好ましく、３５μｍ〜４０μｍであることがより好ましく、１３μｍ〜１５μｍであることがさらに好ましく、１０μｍ〜１２μｍであることが最も好ましい。

フォーカスリング１２を保持部１５に載置した際、一対の堤部１６がフォーカスリング１２の下面に接する。この状態で、静電吸着用内部電極２６に印加することで、保持部１５は、フォーカスリング１２を静電吸着する。

（冷却手段）
冷却手段１３は、伝熱ガス供給部１９を備える。伝熱ガス供給部１９は、溝部１７に、その底面１７ａ側から連通するガス流路２０を介して伝熱ガスを所定の圧力で供給するようになっている。具体的には、ガス流路２０は、載置台１１を、その厚さ方向に貫通し、溝部１７の底面１７ａに設けられた多数のガス孔２１に連通している。ガス孔２１は、溝部１７の底面１７ａのほぼ全面に形成されている。

ガス流路２０には、伝熱ガスを供給する伝熱ガス供給源２２が圧力制御バルブ２３を介して接続されている。圧力制御バルブ２３は、伝熱ガスの圧力が所定の圧力になるように流量を調整するものである。なお、伝熱ガス供給源２２から伝熱ガスを供給するガス流路２０の数は、１本でも複数本でもよい。

ところで、静電チャック装置は、通常、真空チャンバーの内部に設置され、真空環境下で用いられる。真空環境下においてフォーカスリング１２と堤部１６との間に隙間があると、当該隙間部分ではフォーカスリング１２から堤部１６へ熱が伝わらず、フォーカスリング１２の冷却が不十分となるおそれがある。例えば、フォーカスリング１２と堤部１６との対向面が、成形誤差により平行ではなく、溝部１７の外側に向けて対向面同士の離間距離が漸増していると、そのような位置で形成される隙間ではフォーカスリング１２から堤部１６へ熱が伝わらない。

これに対し、本発明の静電チャック装置において、冷却手段１３から溝部１７に供給された伝熱ガスは、フォーカスリング１２と堤部１６との間から溝部１７の外部に流出する。伝熱ガスが流出する際、フォーカスリング１２と堤部１６との間に存在する伝熱ガスは、フォーカスリング１２と堤部１６との間の伝熱を補助するため、フォーカスリング１２の温度を制御しやすくなる。

さらに、本発明の静電チャック装置においては、一対の堤部１６のうちフォーカスリング１２の外周側に位置する堤部（第１堤部１６Ａ）から伝熱ガスが流出する量が、一対の堤部１６のうちフォーカスリング１２の内周側に位置する堤部（第２堤部１６Ｂ）から流出する量より多くなるように設けられている。

図２は、本実施形態の静電チャック装置１０の概略断面図であり、図１においてαで示す領域を拡大した部分拡大図である。

本実施形態の静電チャック装置１０Ａ（静電チャック装置１０）は、フォーカスリング１２において第１堤部１６Ａと対向する面に、溝部１７に供給された伝熱ガスＧを、溝部１７の外に流出させるガス流出部３０Ａが設けられている。

ガス流出部３０Ａは、フォーカスリング１２に設けられた溝である。ガス流出部３０Ａは、フォーカスリング１２と、第１堤部１６Ａのフォーカスリング１２と対向する面と、が接触する接触部分において、第１堤部１６Ａと交差する方向に設けられ、溝部１７側の端部が溝部１７内に開口している。ガス流出部３０Ａの内面３１は、載置面２４ａ（図１参照）の面方向を水平方向（図中、符号Ｓで示す破線）としたとき、溝部１７側から溝部１７の外側に向けて下方に傾斜する斜面となっている。また、ガス流出部３０Ａの開口面積は、溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部に向けて漸減している。

ガス流出部３０Ａにより、第１堤部１６Ａとフォーカスリング１２とは離間しており、第１堤部１６Ａとフォーカスリング１２との静電吸着力は、第２堤部１６Ｂとフォーカスリング１２との静電吸着力よりも弱くなっている。

静電チャック装置１０Ａにおいては、このような構成のガス流出部３０Ａを有することにより、溝部１７に供給された伝熱ガスＧは、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から優先的に溝部１７の外部に流出する。そのため、流出した伝熱ガスＧは、載置面２４ａ（図１参照）の上方の空間に到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくくなり、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

また、内面３１が下方に傾斜する斜面となっていることから、伝熱ガスＧが溝部１７から外部に流出する際、伝熱ガスＧは水平方向下方に向けて放出される。そのため、載置面２４ａの上方の空間に伝熱ガスＧがより到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくい。したがって、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

また、ガス流出部３０Ａの開口面積が、溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部に向けて漸減していることから、伝熱ガスＧは溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部に向けて加圧される。これにより、ガス流出部３０Ａの開口面積が溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部まで一定である場合や、溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部にむけて漸増する場合と比べ、伝熱ガスＧは、ガス流出部３０Ａの外側の端部から勢いよく外部に放出される。そのため、載置面２４ａの上方の空間に伝熱ガスＧがより到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくい。したがって、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

なお、図２に示すように、溝部１７の底面１７ａには、堤部１６におけるフォーカスリング１２が載置される面側に（保持部１５の厚さ方向に）突出する凸部１８が設けられていてもよい。

凸部１８は、例えば、複数の柱状の突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されている。
突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、互いに離隔して設けられている。突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、溝部１７の全域にわたって設けられている。突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・同士の間隔は、特に限定されない。

また、凸部１８は、例えば、複数の凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されていてもよい。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、互いに離隔して設けられている。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、環状の溝部１７に沿って、連続する環状をなしていてもよく、あるいは、間隔を置いて設けられた不連続な弧状をなしていてもよい。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・が、環状の溝部１７に沿って、連続する環状をなす場合、凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・は、溝部１７と同心円状に設けられる。凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・同士の間隔は、特に限定されない。

凸部１８はフォーカスリング１２と接しない。また、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間にも、空間（間隙）がある。

また、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間（間隙）の大きさ、すなわち、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の距離は、特に限定されないが、フォーカスリング１２と凸部１８との間に、静電吸着力が働く程度とする。

凸部１８が複数の突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されるとき、凸部１８の面積（突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・全てを併せた面積）は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、溝部１７の面積（溝部１７の底面１７ａの面積）の１０％以上かつ８０％以下であることが好ましく、２０％以上かつ５０％以下であることがより好ましい。

凸部１８の面積が、溝部１７の面積の１０％未満では、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・とフォーカスリング１２の間に作用する静電吸着力、すなわち、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・にフォーカスリング１２を引き付ける力が弱過ぎるため、保持部１５にフォーカスリング１２を固定することができない。一方、凸部１８の面積が、溝部１７の面積の８０％を超えると、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間が小さくなり過ぎるため、その空間を流れる伝熱ガスの量が少なくなる。その結果、伝熱ガスによりフォーカスリング１２を冷却する効果が小さくなり、フォーカスリング１２の表面温度と板状試料Ｗの表面温度との間に差が生じて、その結果、板状試料Ｗの面内温度も安定しなくなる。

凸部１８が複数の凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・から構成されるとき、凸部１８の面積（凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・全てを併せた面積）は、静電チャック装置１０（保持部１５）を平面視した場合、溝部１７の面積（溝部１７の底面１７ａの面積）の１０％以上かつ８０％以下であることが好ましく、２０％以上かつ５０％以下であることがより好ましい。

凸部１８の面積が、溝部１７の面積の１０％未満では、凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・とフォーカスリング１２の間に作用する静電吸着力、すなわち、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・にフォーカスリング１２を引き付ける力が弱過ぎるため、保持部１５にフォーカスリング１２を固定することができない。一方、凸部１８の面積が、溝部１７の面積の８０％を超えると、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間が小さくなり過ぎるため、その空間を流れる伝熱ガスの量が少なくなる。その結果、伝熱ガスによりフォーカスリング１２を冷却する効果が小さくなり、フォーカスリング１２の表面温度と板状試料Ｗの表面温度との間に差が生じて、その結果、板状試料Ｗの面内温度も安定しなくなる。

フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの離隔距離は、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましく、２μｍ以上かつ５μｍ以下であることがより好ましい。

フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの離隔距離が１μｍ未満では、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの間の空間が小さくなり過ぎるため、その空間を流れる伝熱ガスの量が少なくなる。その結果、伝熱ガスによりフォーカスリング１２を冷却する効果が小さくなり、フォーカスリング１２の表面温度と板状試料Ｗの表面温度との間に差が生じて、その結果、板状試料Ｗの面内温度も安定しなくなる。一方、フォーカスリング１２の下面１２ａと、凸部１８の頂点（上面）１８ａとの離隔距離が１０μｍを超えると、凸条部１８Ａ，１８Ｂ，・・・とフォーカスリング１２の間に作用する静電吸着力、すなわち、突起１８Ａ，１８Ｂ，・・・にフォーカスリング１２を引き付ける力が弱過ぎるため、保持部１５にフォーカスリング１２を固定することができない。

以上のような構成の静電チャック装置によれば、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

なお、本実施形態においては、ガス流出部３０Ａはフォーカスリング１２に設けることとしたが、第１堤部１６Ａに設けることとしても構わない。

図３は、本実施形態の変形例に係る静電チャック装置１０Ｂの説明図であり、第１堤部１６Ａの一部について示した平面図である。

図に示すように、第１堤部１６Ａの上面、すなわちフォーカスリング１２と対向する面に、溝部１７に供給された伝熱ガスＧを、溝部１７の外に流出させるガス流出部３０Ｂが設けられていることとしてもよい。

ガス流出部３０Ｂは、第１堤部１６Ａに設けられた溝である。ガス流出部３０Ａは、フォーカスリング１２と、第１堤部１６Ａのフォーカスリング１２と対向する面と、が接触する接触部分において、第１堤部１６Ａと交差する方向に設けられ、溝部１７側の端部が溝部１７内に開口している。ガス流出部３０Ｂの開口面積は、溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部に向けて漸減している。例えば、図に示すように、一方の端部（溝部１７側の端部）の開口幅Ｗ１は他方の端部（溝部１７の外側の端部）の開口幅Ｗ２よりも広く形成されている。

静電チャック装置１０Ｂは、このようなガス流出部３０Ｂを有することにより、溝部１７に供給された伝熱ガスＧは、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から優先的に溝部１７の外部に流出する。そのため、流出した伝熱ガスＧは、載置面２４ａ（図１参照）の上方の空間に到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくくなり、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

また、ガス流出部３０Ｂの開口面積が、溝部１７側の端部から溝部１７の外側の端部に向けて漸減していることから、上記ガス流出部３０Ａと同様の理由により、伝熱ガスＧは、ガス流出部３０Ａの外側の端部から勢いよく外部に放出される。そのため、載置面２４ａの上方の空間に伝熱ガスＧがより到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくい。したがって、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

このような構成の静電チャック装置１０Ｂであっても、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

［第２実施形態］
図４は、本発明の第２実施形態に係る静電チャック装置１０Ｃの説明図であり、図２に対応する図である。本実施形態の静電チャック装置１０Ｃは、第１実施形態の静電チャック装置１０Ａと一部共通している。したがって、本実施形態において第１実施形態と共通する構成要素については同じ符号を付し、詳細な説明は省略する。

図に示すように、静電チャック装置１０Ｃにおいては、一対の堤部１６において、フォーカスリング１２と対向する面１６ａに、ガス流出部３０Ｃが形成されている。ガス流出部３０Ｃは、複数の第１微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・を含む第１微小突起部である。

フォーカスリング１２を保持部１５に載置した際、第１微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・は、頂点でフォーカスリング１２と接している。すなわち、フォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとの間には、空間（間隙）がある。さらに言い換えれば、フォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとが接することなく、堤部１６の第１微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・のみがフォーカスリング１２の下面１２ａと接する。

この状態で、静電吸着用内部電極２６に印加することで、保持部１５は、フォーカスリング１２を静電吸着する。

フォーカスリング１２の下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａとの間の空間（間隙）の大きさ、すなわち、堤部１６におけるフォーカスリング１２と対向する面１６ａを基準とする、第１微小突起１６ｂ，１６ｂ・・・の高さは、特に限定されないが、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスが流通することができる程度とする。

静電チャック装置１０Ｃにおいては、ガス流出部（第１微小突起部）３０Ｃは、一対の堤部１６の両方（第１堤部１６Ａ、第２堤部１６Ｂ）において、フォーカスリング１２と対向する面１６ａに設けられている。また、第１堤部１６Ａにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａの幅（図中、符号Ｗａで示す）は、第２堤部１６Ｂにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａの幅（図中、符号Ｗｂで示す）よりも狭い。

静電チャック装置１０Ｃは、このようなガス流出部３０Ｃを有することにより、溝部１７に供給された伝熱ガスＧは、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から多く溝部１７の外部に流出する。そのため、流出した伝熱ガスＧは、載置面２４ａ（図１参照）の上方の空間に到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくくなり、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

このような構成の静電チャック装置１０Ｃであっても、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

なお、図に示す静電チャック装置１０Ｃでは、第１堤部１６Ａと第２堤部１６Ｂとの両方にガス流出部（第１微小突起部）３０Ｃを設けることとしたが、第１堤部１６Ａにのみ設けることとしてもよい。その場合、また、第１堤部１６Ａにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａの幅Ｗａは、第２堤部１６Ｂにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａの幅Ｗｂと同じであってもよい。

［第３実施形態］
図５は、本発明の第３実施形態に係る静電チャック装置１０Ｄの説明図であり、図２に対応する図である。

図に示すように、静電チャック装置１０Ｄにおいては、一対の堤部１６において、フォーカスリング１２と対向する面１６ａに、ガス流出部３０Ｄが形成されている。

ガス流出部３０Ｄは、多孔体を形成材料とする多孔体層である。第１堤部１６Ａにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａには多孔体層３３が設けられている。第２堤部１６Ｂにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａには多孔体層３４が設けられている。

多孔体層３３および多孔体層３４は、例えば、溶射膜や多孔質セラミックを形成材料としている。多孔体層３３および多孔体層３４の高さは、特に限定されないが、フォーカスリング１２と堤部１６との間に、静電吸着力が働く程度とする。

このような多孔体層３３および多孔体層３４が有する空孔は、堤部１６の幅方向、言い換えるならば溝部１７の内部と外部とを接続する方向に連通している。また、第１堤部１６Ａに設けられた多孔体層３３は、第２堤部１６Ｂに設けられた多孔体層３４よりも空孔率が大きい。

ここで、「空孔率」とは、多孔体層の所定の単位体積に占める空孔の合計体積の割合のことである。空孔率は、多孔体層の形成材料の真密度と多孔体層の見掛け密度との比から求められる値であってもよく、単位体積当たりの空孔の体積を実測して求められる値であってもよい。空孔率が大きい多孔体層ほど空孔が多く、伝熱ガスを流出させやすい。

静電チャック装置１０Ｄは、このようなガス流出部３０Ｄを有することにより、溝部１７に供給された伝熱ガスＧは、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から多く溝部１７の外部に流出する。そのため、流出した伝熱ガスＧは、載置面２４ａ（図１参照）の上方の空間に到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくくなり、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

このような構成の静電チャック装置１０Ｄであっても、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

なお、静電チャック装置１０Ｄにおいては、第１堤部１６Ａにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａの幅が、第２堤部１６Ｂにおいてフォーカスリング１２と対向する面１６ａの幅よりも狭いものとしてもよい。

また、図に示す静電チャック装置１０Ｄでは、第１堤部１６Ａと第２堤部１６Ｂとの両方にガス流出部３０Ｄを設けることとしたが、第１堤部１６Ａにのみ設けることとしてもよい。

［第４実施形態］
図６は、本発明の第４実施形態に係る静電チャック装置１０Ｅの説明図であり、図２に対応する図である。

図に示すように、静電チャック装置１０Ｅにおいては、フォーカスリング１２Ｅ（フォーカスリング１２）において、堤部１６と対向する面（下面）１２ａに、ガス流出部３０Ｅが形成されている。ガス流出部３０Ｅは、複数の第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・を含む第２微小突起部である。

フォーカスリング１２Ｅを保持部１５に載置した際、第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・は、頂点で堤部１６と接している。すなわち、フォーカスリング１２Ｅの下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２Ｅと対向する面１６ａとの間には、空間（間隙）がある。さらに言い換えれば、フォーカスリング１２Ｅの下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２Ｅと対向する面１６ａとが接することなく、フォーカスリング１２Ｅの第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・のみが堤部１６の面１６ａと接する。

この状態で、静電吸着用内部電極２６に印加することで、保持部１５は、フォーカスリング１２Ｅを静電吸着する。

フォーカスリング１２Ｅの下面１２ａと、堤部１６におけるフォーカスリング１２Ｅと対向する面１６ａとの間の空間（間隙）の大きさ、すなわち、フォーカスリング１２Ｅにおける堤部１６と対向する下面１２ａを基準とする、第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・の高さは、特に限定されないが、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスが流通することができる程度とする。

静電チャック装置１０Ｅにおいては、ガス流出部（第２微小突起部）３０Ｅは、フォーカスリング１２Ｅにおいて、一対の堤部１６の両方（第１堤部１６Ａ、第２堤部１６Ｂ）と対向する下面１２ａに設けられている。

このようなガス流出部３０Ｅを有する静電チャック装置１０Ｅにおいては、第１堤部１６Ａにおいてフォーカスリング１２Ｅと対向する面１６ａの幅Ｗａは、第２堤部１６Ｂにおいてフォーカスリング１２Ｅと対向する面１６ａの幅Ｗｂよりも狭いこととするとよい。

また、第１堤部１６Ａと対向する位置に設けられた複数の第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・同士の離間距離は、第２堤部１６Ｂに設けられた複数の第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・同士の離間距離よりも広くなっていてもよい。このような構成とすることにより、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスは、第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・同士の離間距離が広い第１堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出する。

なお、第１堤部１６Ａと対向する位置において、第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・同士の離間距離は、特に限定されないが、伝熱ガスが、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出することができる程度とする。

また、第１堤部１６Ａに設けられた複数の第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・の高さは、第２堤部１６Ｂに設けられた複数の第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・よりも高くなっていてもよい。このような構成とすることにより、冷却手段１３によって溝部１７内に供給された伝熱ガスは、第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・の高さが高い第１堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出する。

なお、第１堤部１６Ａと対向する位置において、第２微小突起１２ｂ，１２ｂ・・・の高さは、特に限定されないが、伝熱ガスが、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から、より多く外部に流出することができる程度とする。

静電チャック装置１０Ｅは、このようなガス流出部３０Ｅを有することにより、溝部１７に供給された伝熱ガスＧは、第２堤部１６Ｂ側よりも第１堤部１６Ａ側から多く溝部１７の外部に流出する。そのため、流出した伝熱ガスＧは、載置面２４ａ（図１参照）の上方の空間に到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくくなり、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

このような構成の静電チャック装置１０Ｅであっても、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

なお、図に示す静電チャック装置１０Ｅでは、第１堤部１６Ａと対向する位置および第２堤部１６Ｂと対向する位置の両方にガス流出部（第２微小突起部）３０Ｅを設けることとしたが、第１堤部１６Ａと対向する位置にのみ設けることとしてもよい。

［第５実施形態］
図７は、本発明の第５実施形態に係る静電チャック装置１０Ｆの説明図であり、図２に対応する図である。

本実施形態の静電チャック装置１０Ｆにおいては、上述したガス流出部３０Ａ〜３０Ｅのいずれも採用することができる。図７においては、ガス流出部の図示を省略している。

そのうえで、静電チャック装置１０Ｆでは、フォーカスリング１２Ｆ（フォーカスリング１２）は、平面視において第１堤部１６Ａのフォーカスリング１２Ｆと対向する面１６ａの外周よりも外側に張り出して設けられている。また、フォーカスリング１２において第１堤部１６Ａと対向する下面１２ａの外側の端部１２Ｘは、載置面２４ａ（図１参照）の面方向を水平方向（図中、符号Ｓで示す破線）としたとき下方に向けて延在している。

このようなフォーカスリング１２Ｆを有する静電チャック装置１０Ｆにおいては、第１堤部１６Ａ側から外部に流出した伝熱ガスが下方に排出される。そのため、流出した伝熱ガスＧは、載置面２４ａ（図１参照）の上方の空間に到達しにくく、載置面２４ａの上方の空間に生じるプラズマに悪影響を及ぼしにくくなり、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

このような構成の静電チャック装置１０Ｆであっても、板状試料Ｗの加工精度を向上させることが可能となる。

なお、上述した第１実施形態から第５実施形態においては、第１堤部１６Ａから伝熱ガスが流出する量が、第２堤部１６Ｂから流出する量より多くなるようにするため、第１堤部１６Ａとフォーカスリング１２との対向部分に、構造物であるガス流出部３０Ａ〜３０Ｅを設けることとしたが、これに限らない。例えば、静電チャック部１４の電極の構成を変更することにより、第１堤部１６Ａから伝熱ガスが流出する量が、第２堤部１６Ｂから流出する量より多くなるようにすることもできる。

すなわち、平面視において静電吸着用内部電極２６と第１堤部１６Ａとが重なる面積が、平面視において静電吸着用内部電極２６と第２堤部１６Ｂとが重なる面積よりも小さくなるように、静電吸着用内部電極２６を形成することとしてもよい。このような構成の場合、静電吸着用内部電極２６と第１堤部１６Ａとの吸着力が静電吸着用内部電極２６と第２堤部１６Ｂとの吸着力よりも弱くなり易いため、伝熱ガスが溝部１７の内部に供給された際、フォーカスリング１２は溝部１７内の内圧により第１堤部１６Ａ側が浮きやすい。その結果、第１堤部１６Ａから伝熱ガスが流出する量が、第２堤部１６Ｂから流出する量より多くなりやすくなる。

以上、添付図面を参照しながら本発明に係る好適な実施の形態例について説明したが、本発明は係る例に限定されないことは言うまでもない。上述した例において示した各構成部材の諸形状や組み合わせ等は一例であって、本発明の主旨から逸脱しない範囲において設計要求等に基づき種々変更可能である。

Ｇ…伝熱ガス、Ｗ…板状試料、１０，１０Ａ，１０Ｂ，１０Ｃ，１０Ｄ，１０Ｅ，１０Ｆ…静電チャック装置、１１…載置台、１２，１２Ｅ，１２Ｆ…フォーカスリング、１２ｂ…第２微小突起、１２Ｘ…端部、１３…冷却手段、１５…保持部、１６…堤部、１６Ａ…第１堤部、１６ａ…面、１６ｂ…第１微小突起、１６Ｂ…第２堤部、１７…溝部、１８Ａ…突起、２４ａ…載置面、３０Ａ，３０Ｂ，３０Ｃ，３０Ｄ，３０Ｅ…ガス流出部、３０Ｃ…ガス流出部（第１微小突起部）、３０Ｅ…ガス流出部（第２微小突起部）、３３，３４…多孔体層、Ｗａ，Ｗｂ…幅

Claims (14)

1. 板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、
   前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、
   前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、
   前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、
   前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、
   前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、
   前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの外周側に位置する第１堤部から前記伝熱ガスが流出する量が、前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの内周側に位置する第２堤部から流出する量より多くなるように設けられており、
   少なくとも前記第１堤部において、前記フォーカスリングと対向する面には、前記溝部に供給された前記伝熱ガスを、前記溝部の外に流出させるガス流出部が設けられている静電チャック装置。
2. 前記ガス流出部は、前記フォーカスリングと、前記第１堤部の前記フォーカスリングと対向する面と、が接触する接触部分において、前記第１堤部と交差する方向に設けられた溝である請求項１に記載の静電チャック装置。
3. 前記溝の開口面積は、前記溝部側の端部から前記溝部の外側の端部に向けて漸減している請求項２に記載の静電チャック装置。
4. 前記溝のうち少なくとも前記溝部の外側の端部を含む一部分が、前記載置面の面方向を水平方向としたとき下方に向けて延在している請求項２または３に記載の静電チャック装置。
5. 前記ガス流出部は、複数の第１微小突起を含む第１微小突起部であり、
   前記複数の第１微小突起は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着している請求項１に記載の静電チャック装置。
6. 前記ガス流出部は、多孔体を形成材料とする多孔体層であり、
   前記多孔体層は、前記フォーカスリングと接し、前記フォーカスリングを静電吸着し、
   前記多孔体層が有する空孔は、前記堤部の幅方向に連通している請求項１に記載の静電チャック装置。
7. 前記ガス流出部は、前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面に設けられ、
   前記第１堤部に設けられた前記多孔体層は、前記第２堤部に設けられた前記多孔体層よりも空隙率が大きい請求項６に記載の静電チャック装置。
8. 前記ガス流出部は、前記一対の堤部の両方において、前記フォーカスリングと対向する面に設けられ、
   前記第１堤部において前記フォーカスリングと対向する面の幅は、前記第２堤部において前記フォーカスリングと対向する面の幅よりも狭い請求項５〜７のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
9. 板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、
   前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、
   前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、
   前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、
   前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、
   前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、
   前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの外周側に位置する第１堤部から前記伝熱ガスが流出する量が、前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの内周側に位置する第２堤部から流出する量より多くなるように設けられており、
   前記フォーカスリングにおいて、少なくとも前記第１堤部と対向する面には、前記溝部に供給された前記伝熱ガスを、前記溝部の外に流出させるガス流出部が形成されている静電チャック装置。
10. 前記ガス流出部は、前記フォーカスリングにおいて、前記第１堤部および前記第２堤部の両方と対向する面に設けられ、複数の第２微小突起を含む第２微小突起部であり、
    前記第１堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起同士の離間距離は、前記第２堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起同士の離間距離よりも広いことを特徴とする請求項９に記載の静電チャック装置。
11. 前記ガス流出部は、前記フォーカスリングにおいて、前記第１堤部および前記第２堤部の両方と対向する面に設けられ、複数の第２微小突起を含む第２微小突起部であり、
    前記第１堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起の高さが、前記第２堤部と対向する位置に設けられた前記複数の第２微小突起より高いことを特徴とする請求項９または１０に記載の静電チャック装置。
12. 前記ガス流出部は、前記フォーカスリングにおいて、前記第１堤部および前記第２堤部の両方と対向する面に設けられ、複数の第２微小突起を含む第２微小突起部であり、
    前記第１堤部の幅は、前記第２堤部の幅よりも狭い請求項９から１１のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
13. 前記フォーカスリングは、平面視において前記第１堤部の前記フォーカスリングと対向する面の外周よりも外側に張り出して設けられ、
    前記フォーカスリングにおいて前記第１堤部と対向する面の前記外側の端部は、前記載置面の面方向を水平方向としたとき下方に向けて延在している請求項１から１２のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
14. 板状試料を載置する載置面が設けられた載置台と、
    前記載置台の上に配置され、前記載置面の周囲を囲む環状のフォーカスリングと、
    前記載置台および前記フォーカスリングを冷却する冷却手段と、を備え、
    前記載置台は、前記載置面の周囲に前記フォーカスリングの周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングを静電吸着する保持部を有し、
    前記保持部は、前記周方向に沿って設けられ、前記フォーカスリングが載置される一対の堤部と、前記一対の堤部の間に形成された環状の溝部と、を有し、
    前記冷却手段は、前記溝部に伝熱ガスを供給し、
    前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの外周側に位置する第１堤部から前記伝熱ガスが流出する量が、前記一対の堤部のうち前記フォーカスリングの内周側に位置する第２堤部から流出する量より多くなるように設けられており、
    前記フォーカスリングは、平面視において前記第１堤部の前記フォーカスリングと対向する面の外周よりも外側に張り出して設けられ、
    前記フォーカスリングにおいて前記第１堤部と対向する面の前記外側の端部は、前記載置面の面方向を水平方向としたとき下方に向けて延在している静電チャック装置。

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