JP6518024B1 - 静電チャック及びその製法 - Google Patents

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Abstract

静電チャック２０は、円形表面であるウエハ載置面２８ａの外側にウエハ載置面２８ａと比べて低位の環状段差面２４ａを有し、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する円板状のセラミック基体２２と、セラミック基体２２の内部のうちウエハ載置面２８ａに対向する位置に埋設されたウエハ吸着用電極３２と、セラミック基体２２の環状段差面２４ａの上にウエハ吸着用電極３２とは独立して設けられたフォーカスリング吸着用電極３８と、フォーカスリング吸着用電極３８が設けられた環状段差面２４ａを被覆し、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する溶射膜２８と、を備えている。溶射膜２８の上面はフォーカスリングを載置するためのフォーカスリング載置面２８ａである。

Description

本発明は、静電チャック及びその製法に関する。
従来より、プラズマエッチング装置、プラズマＣＶＤ装置、プラズマアッシング装置などのプラズマ処理装置が知られている。こうしたプラズマ処理装置では、通常、真空チャンバ内にウエハを載置するためのウエハ載置装置が設置される。ウエハ載置装置は、プラズマ処理を施すウエハをウエハ載置面に吸着固定するための静電チャックと、この静電チャックを冷却する冷却板とを備えている。静電チャックとしては、絶縁体又は誘電体（多くはセラミックス）に内部電極が埋設されたものなどが用いられる。このようなウエハ載置装置では、ウエハをウエハ載置面に載置した状態で内部電極に直流電圧を印加して静電力（クーロン力又はジョンソン・ラーベック力）を発生させることにより、ウエハをウエハ載置面に吸着固定する。そして、この状態で、ウエハに接するようにプラズマを発生させる。ウエハ載置面の外周には、取替可能なフォーカスリングを設置することがある。フォーカスリングは、ウエハ載置面よりも低位のフォーカスリング載置面に載置され、ウエハの外周縁までプラズマを安定に発生させる役割や静電チャックの表面を保護する役割を有する。ウエハにプラズマ処理を施す際には、ウエハだけでなくこのフォーカスリングもプラズマに曝されることになるため温度が上昇する。静電チャックに吸着固定されたウエハは、静電チャックを介して冷却板によって冷却される。しかし、フォーカスリングは、静電チャックよりもかなり厚いため静電チャックに十分に吸着されずに温度上昇が過度になることがあり、それによってウエハの外周縁の温度が高くなり、プラズマ処理プロセスの歩留まりが悪くなるおそれがある。
そこで、特許文献１では、アルミアルマイト製の静電チャックにおいて、ウエハ載置面に用いる誘電体とフォーカスリング載置面に用いる誘電体の比抵抗率を異なるものとして、クーロン力でウエハを吸着し、ジョンソン・ラーベック力でフォーカスリングを吸着している。また、特許文献２では、同じセラミックス内にウエハ吸着用の電極とは別にフォーカスリング吸着用の電極を設け、フォーカスリング吸着用の電極に印加するチャック電圧だけをプラズマ処理の工程に応じて変更し、フォーカスリングが高温になりやすいエッチング工程ではチャック電圧を高くして吸着力を高めている。
特許第４５５９５９５号公報 特開２０１０−１８３０７４号公報
しかしながら、特許文献１では、ウエハ載置面とフォーカスリング載置面とで共通の電極を用いているため、ウエハとフォーカスリングのそれぞれに適切な電圧を設定することができなかった。一方、特許文献２では、同じセラミックスにウエハ吸着用の電極とフォーカスリング吸着用の電極を設けているため、ウエハをクーロン力で吸着し、フォーカスリングをジョンソン・ラーベック力で吸着することは困難であった。このため、特許文献１，２の静電チャックを用いても、フォーカスリングを十分に冷却できないことがあり、フォーカスリングを十分に吸着できる静電チャックが望まれていた。
本発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、フォーカスリングを十分に吸着できる静電チャックを提供することを主目的とする。
本発明の静電チャックは、
円形表面であるウエハ載置面の外側に前記ウエハ載置面と比べて低位の環状段差面を有し、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する円板状の第１セラミック部材と、
前記第１セラミック部材の内部のうち前記ウエハ載置面に対向する位置に埋設された第１電極と、
前記第１セラミック部材の前記環状段差面の上に前記第１電極とは独立して設けられた第２電極と、
前記第２電極が設けられた前記環状段差面を被覆し、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する環状の第２セラミック部材と、
を備え、
前記第２セラミック部材の上面はフォーカスリングを載置するためのフォーカスリング載置面である、
ものである。
この静電チャックの使用時には、ウエハ載置面にウエハを載置し、フォーカスリング載置面にフォーカスリングを載置した状態で、第１電極及び第２電極の各々に電圧を印加する。すると、ウエハはクーロン力によりウエハ載置面に吸着され、フォーカスリングはクーロン力よりも強いジョンソン・ラーベック力によりフォーカスリング載置面に吸着される。フォーカスリングはウエハに比べて厚いため反りを矯正して吸着しにくいが、吸着力が強いためフォーカスリングの反りを矯正してフォーカスリング載置面に吸着することができる。また、第１電極と第２電極とは独立しているため、それぞれに適した電圧を印加することができる。
本発明の静電チャックにおいて、前記第２セラミック部材は、コーティング又は溶射によって形成されたものとしてもよい。こうすれば、比較的簡単に第２セラミック部材を形成することができる。
本発明の静電チャックにおいて、前記第１セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０15Ωｃｍ以上であり、前記第２セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下であることが好ましい。こうすれば、本発明の効果を確実に得ることができる。使用温度は、ウエハにプラズマ処理を施すときの温度であり、例えば−１００℃〜１５０℃の間で適宜設定され、一般的には室温〜１５０℃の間で設定される。第２セラミックの体積抵抗率は、使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０11Ωｃｍ以下であるものとしてもよい。
本発明の静電チャックにおいて、前記第２セラミック部材は、周期表４族元素がドープされたセラミックで形成されていることが好ましい。こうしたセラミックは溶射するのに適している。周期表４族元素としては、例えばチタン、ジルコニウム、ハフニウムなどが挙げられる。周期表４族元素のドープ量は、第２セラミック部材の体積抵抗率が使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下になるような範囲内で適宜設定してもよい。周期表４族元素がドープされたセラミックで形成された第２セラミック部材は、第１セラミック部材と主成分が同じであることが好ましい。こうすれば、第１セラミック部材と熱伝導率や熱膨張率を同程度とすることができる。
本発明の静電チャックにおいて、前記第２セラミック部材の厚みばらつきは、０．５ｍｍ以下であることが好ましい。こうすれば、第２セラミック部材において薄すぎる部分がなくなるため絶縁破壊が生じにくい。また、第２セラミック部材において厚すぎる部分がなくなるため除電に要する時間が比較的短くなる。
本発明の静電チャックにおいて、前記第２電極は、双極電極であることが好ましい。こうすれば、ジョンソン・ラーベックタイプの静電チャックでしばしば問題となる残留電荷による脱着不具合などを予防するための除電処理などが容易になる。
本発明の静電チャックにおいて、前記第１セラミック部材の前記環状段差面は、断面Ｕ字状の環状凹溝を有し、前記第２電極は、前記環状凹溝の底面に設けられ、前記第２セラミック部材は、前記第２電極が設けられた前記環状凹溝の底面を被覆し、前記第２セラミック部材の表面が前記環状段差面の上面と面一になっていてもよい。こうしたものでは、第２セラミック部材の表面だけでなくその両端の環状段差面の上面に亘ってフォーカスリングを載置すれば、第２セラミック部材が露出しない。このため、第２セラミック部材として、プラズマとの接触によってパーティクルを発生しやすい材質（例えば溶射膜）を利用しても、ウエハにパーティクルが付着するのを抑制できる。
本発明の静電チャックの製法は、上述した静電チャックを製造する製法であって、
（ａ）前記第１電極が埋設された前記第１セラミック部材を用意する工程と、
（ｂ）前記第１セラミック部材の前記環状段差面の上に前記第２電極を印刷又はコーティングによって形成する工程と、
（ｃ）前記第２電極が形成された前記環状段差面の上に前記第２セラミック部材をコーティング又は溶射によって形成する工程と、
を含む。
この製法では、第１セラミック部材の環状段差面の上に第２電極を印刷又はコーティングによって形成し、その上から第２セラミック部材をコーティング又は溶射によって形成する。このため、上述したいずれかの静電チャックを容易に製造できる。また、コーティング又は溶射によって第２セラミック部材を形成するため、第２電極からフォーカスリング載置面までの第２セラミック部材の厚みを均一にできる。また、印刷又はコーティングによって第２電極を形成するため、複数電極の形成や、櫛歯電極などの複雑な形状の電極の形成が容易である。
静電チャック２０の縦断面図。 静電チャック２０の製法の一例を示す説明図。 静電チャック２０を用いてウエハＷを処理するときの使用説明図。 静電チャック１２０の縦断面図。 静電チャック１２０にフォーカスリング５０を載置した様子を示す説明図。 静電チャック２２０の縦断面図。 静電チャック２２０にフォーカスリング５０を載置した様子を示す説明図。 静電チャック２０にフォーカスリング５０Ｂ及びウエハＷを載置した様子を示す説明図。
本発明の好適な実施形態を、図面を参照しながら以下に説明する。図１は静電チャック２０の縦断面図であり、図２は静電チャック２０の製法の一例を示す説明図であり、図３は静電チャック２０を用いてウエハＷを処理するときの使用説明図である。
静電チャック２０は、ウエハＷにプラズマを利用してエッチングやＣＶＤなどを行うウエハ載置装置１０に用いられるものであり、ウエハ載置装置１０は半導体プロセス用のチャンバ８０の底面に固定されて用いられる（図３参照）。ウエハ載置装置１０は、静電チャック２０のほか、フォーカスリング５０と、冷却板７０とを備えている。
静電チャック２０は、円板状のセラミック基体２２を備えている。セラミック基体２２は、ウエハＷを載置する円形のウエハ載置面２２ａと、このウエハ載置面２２ａの外周にてウエハ載置面２２ａより一段低くなるように形成された環状段差面２４ａとを有している。セラミック基体２２の内部のうちウエハ載置面２２ａに対向する位置には、ウエハ吸着用電極３２が埋設されている。また、セラミック基体２２の環状段差面２４ａには、ウエハ吸着用電極３２とは独立してフォーカスリング（Ｆ／Ｒ）吸着用電極３８が設けられ、さらに、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８が設けられた環状段差面２４ａ全体を被覆する溶射膜２８が設けられている。溶射膜２８の上面はフォーカスリング５０を載置するフォーカスリング（Ｆ／Ｒ）載置面２８ａとなる。セラミック基体２２は、ウエハ（Ｗ）載置面２２ａとは反対側の裏面２２ｂにて、ボンディングシート７５を介して冷却板７０に接着される。
セラミック基体２２は、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有するものであり、窒化アルミニウム、窒化珪素、酸化アルミニウムなどのセラミック材料からなる部材である。使用温度（例えば常温〜１５０℃の間で設定される温度。以下同じ。）において体積抵抗率が１×１０15Ωｃｍ以上であれば、十分にクーロン力を発揮できる。セラミック基体２２のウエハ載置面２２ａの直径は、ウエハＷの直径よりも小さくなるように形成されている。このため、ウエハ載置面２２ａにウエハＷを載置した状態では、ウエハＷの外周縁がウエハ載置面２２ａからはみ出すことになる。セラミック基体２２のウエハ載置面２２ａには、エンボス加工により図示しない複数の凹凸が形成されている。ウエハ載置面２２ａに設けられた凹部とウエハ載置面２２ａに載置されるウエハＷ（図３参照）との間には、熱伝導用のガス（例えばＨｅガス）が裏面２２ｂからウエハ載置面２２ａまで貫通する図示しないガス供給路から供給されるようになっている。
ウエハ吸着用電極３２は、導電性のあるメッシュ又はプレートで作製され、ウエハ載置面２２ａと平行（実質的に平行な場合を含む、以下同じ）に設けられている。ウエハ吸着用電極３２の裏面は、セラミック基体２２の裏面２２ｂから差し込まれた図示しない給電棒に接続されている。ウエハ吸着用電極３２には、この給電棒を介して直流電圧が印加されるようになっている。
Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は、導電性のある印刷パターンで作製された双極電極であり、対をなす櫛歯電極が離間してＦ／Ｒ載置面２８ａと平行に設けられている。Ｆ／Ｒ吸着用電極３８の裏面は、セラミック基体２２の裏面２２ｂから差し込まれてセラミック基体２２を貫通した図示しない給電棒に接続されている。Ｆ／Ｒ吸着用電極３８には、この給電棒を介して直流電圧が印加されるようになっている。
溶射膜２８は、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有するものであり、セラミック基体２２のセラミック材料に周期表４族元素（例えばチタン）がドープされた材料からなる部材である。使用温度において体積抵抗率が１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下（好ましくは１×１０8Ωｃｍ以上１×１０11Ωｃｍ以下）であれば、十分にジョンソン・ラーベック力を発揮できる。溶射膜２８は、厚みが０．０５ｍｍ〜２ｍｍ、厚みばらつきが０．５ｍｍ以下となるように形成されている。溶射膜２８の表面であるＦ／Ｒ載置面２８ａには、エンボス加工により図示しない複数の凹凸が形成されている。Ｆ／Ｒ載置面２８ａに設けられた凹部とＦ／Ｒ載置面２８ａに載置されるフォーカスリング５０（図３参照）との間には、熱伝導用のガス（例えばＨｅガス）が図示しないガス供給路から供給されるようになっている。ガス供給路は、セラミック基体２２の裏面２２ｂから溶射膜２８のＦ／Ｒ載置面２８ａまでを貫通するように設けられている。
フォーカスリング５０は、例えば、金属シリコン製の部材であり、静電チャック２０のＦ／Ｒ載置面２８ａに載置されるリング本体５２と、このリング本体５２の裏面から下方に伸びるスカート部５８とを有している。リング本体５２は、ウエハＷと干渉しないように、内径がウエハＷやウエハ載置面２２ａの直径よりもわずかに大きく形成されている。スカート部５８は、円筒形状であり、内径が静電チャック２０のＦ／Ｒ載置面２８ａの外径よりもわずかに大きく形成されている。このため、スカート部５８の内壁は、静電チャック２０の側面からわずかに離間している。こうしたフォーカスリング５０は、ウエハＷ及び静電チャック２０を保護する役割を有する。なお、フォーカスリング５０は、Ｆ／Ｒ載置面２８ａに接着されることなく、単にＦ／Ｒ載置面２８ａに載置されている。フォーカスリング５０の材質は、プラズマ処理がプラズマエッチングの場合には、ウエハＷのエッチング対象膜の種類に応じて適宜選択される。
冷却板７０は、アルミニウムやアルミニウム合金などに代表される金属からなる円板状のプレートであり、内部に冷媒が循環可能な冷媒通路７２を備えている。この冷媒通路７２は、チャンバ８０を貫通する冷媒供給路及び冷媒排出路に接続されており、冷媒排出路から排出された冷媒は温度調整されたあと再び冷媒供給路に戻される。
次に、静電チャック２０の製法例について図２を用いて説明する。この製法は、図２に示すように、（ａ）ウエハ吸着用電極３２が埋設されたセラミック基体２２を用意する工程と、（ｂ）セラミック基体２２の環状段差面２４ａの上にＦ／Ｒ吸着用電極３８を印刷によって形成する工程と、（ｃ）溶射膜２８を溶射によって形成する工程と、を含む。工程（ａ）では、例えば、ウエハ吸着用電極３２が埋設されたセラミック焼結体をホットプレス焼成によって製造し、得られたセラミック焼結体に、研削加工やブラスト加工等を施すことにより形状や厚みを調整して、セラミック基体２２を得る。工程（ｂ）では、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８の原料を含むスラリーを印刷し、必要に応じて焼成することでＦ／Ｒ吸着用電極３８を形成する。工程（ｃ）では、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８が形成された環状段差面２４ａの上に、溶射膜２８の材料（溶射材）を溶射する。溶射材は、例えば、周期表４族元素がドープされたセラミック材料であり、好ましくはセラミック基体２２のセラミック材料に周期表４族元素がドープされた材料である。
次に、静電チャック２０の使用例について図３を用いて説明する。静電チャック２０を備えたウエハ載置装置１０は、チャンバ８０の底面に固定されて使用される。チャンバ８０の天井面には、プロセスガスを多数のガス噴射孔からチャンバ８０内部へ放出するシャワーヘッド９０が配置されている。
静電チャック２０のウエハ載置面２２ａには、円板状のウエハＷが載置される。ウエハＷはウエハ吸着用電極３２に電圧が印加されることによりクーロン力によってウエハ載置面２２ａに静電吸着される。ウエハＷの温度は、冷却板７０の冷媒通路７２へ供給する冷媒の温度を調整することによって制御できる。このとき、ウエハＷとウエハ載置面２２ａの図示しない凹部との間に熱伝導を良好にするためにＨｅガスを供給する。ウエハＷの温度制御は、図示しない温度検出センサによってウエハの温度を検出し、その温度が目標温度となるようにフィードバックすることにより実行される。
静電チャック２０のＦ／Ｒ載置面２８ａには、円環状のフォーカスリング５０が載置される。フォーカスリング５０は、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８に電圧が印加されることによりジョンソン・ラーベック力によってＦ／Ｒ載置面２８ａに静電吸着される。フォーカスリング５０の温度は、冷却板７０の冷媒通路７２へ供給する冷媒の温度を調整することによって制御できる。このとき、フォーカスリング５０とＦ／Ｒ載置面２８ａの図示しない凹部との間に熱伝導を良好にするためにＨｅガスを供給する。フォーカスリング５０の温度制御は、図示しない温度検出センサによってフォーカスリング５０の温度を検出し、その温度が目標温度となるようにフィードバックすることにより実行される。
この状態で、チャンバ８０の内部を所定の真空雰囲気（又は減圧雰囲気）になるように設定し、シャワーヘッド９０からプロセスガスを供給しながら冷却板７０とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させる。そして、そのプラズマを利用してウエハにＣＶＤ成膜を施したりエッチングを施したりする。
ウエハＷがプラズマ処理されるのに伴ってフォーカスリング５０も消耗するが、フォーカスリング５０は厚さが厚いため、フォーカスリング５０の交換は複数枚のウエハＷを処理したあとに行われる。
ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態のセラミック基体２２が本発明の第１セラミック部材に相当し、ウエハ吸着用電極３２が第１電極に相当し、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８が第２電極に相当し、溶射膜２８が第２セラミック部材に相当する。
以上説明した静電チャック２０では、静電チャック２０の使用時には、静電チャック２０のウエハ載置面２２ａにウエハＷを載置し、フォーカスリング載置面２８ａにフォーカスリング５０を載置した状態で、ウエハ吸着用電極３２及びＦ／Ｒ吸着用電極３８の各々に電圧を印加する。すると、ウエハＷはクーロン力によりウエハ載置面２２ａに吸着され、フォーカスリング５０はクーロン力よりも強いジョンソン・ラーベック力によりフォーカスリング載置面２８ａに吸着される。フォーカスリング５０はウエハＷに比べて厚いため反りを矯正して吸着しにくいが、この静電チャック２０では、フォーカスリング５０を吸着する吸着力が強いためフォーカスリング５０の反りを矯正してフォーカスリング載置面２８ａに吸着することができる。このため、こうした静電チャック２０を備えたウエハ載置装置１０では、フォーカスリング５０を十分に冷却できる。また、ウエハ吸着用電極３２とＦ／Ｒ吸着用電極３８とは独立しているため、それぞれに適した電圧を印加することができる。
また、静電チャック２０において、第２セラミック部材が溶射膜２８であるため、比較的簡単に第２セラミック部材を形成することができる。溶射膜２８は、周期表４族元素がドープされたセラミックで形成されており、こうしたセラミックは溶射をするのに適している。また、溶射膜２８は、セラミック基体２２のセラミック材料と主成分が同じ材料であるため、熱伝導率や熱膨張率などをセラミック基体２２と同程度とすることができる。
更に、静電チャック２０において、溶射膜２８の厚みばらつきが０．５ｍｍ以下であることにより、溶射膜２８において薄すぎる部分がなくなるため絶縁破壊が生じにくいし、溶射膜２８において厚すぎる部分がなくなるため除電に要する時間が比較的短くなる。
更にまた、静電チャック２０において、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は、双極電極であるため、ジョンソン・ラーベックタイプの静電チャックでしばしば問題となる残留電荷による脱着不具合などを予防するための除電処理などが容易になる。
また、上述した静電チャック２０の製法では、セラミック基体２２の環状段差面２４ａの上にＦ／Ｒ吸着用電極３８を印刷によって形成し、その上から溶射膜２８を形成する。このため、セラミック基体２２と、セラミック基体２２の材料とは異なる物性の溶射膜２８とを一体として備え、かつ、ウエハ吸着用電極３２と、ウエハ吸着用電極３２とは独立したＦ／Ｒ吸着用電極３８とを備えた静電チャック２０を容易に製造できる。これにより、セラミック基体２２上のウエハ載置面２２ａではクーロンタイプの吸着方式を採用し、溶射膜２８上のフォーカスリング載置面２８ａではジョンソン・ラーベックタイプの吸着方式を採用し、それぞれに適した電圧を印加可能な静電チャック２０を容易に製造できる。また、溶射によって溶射膜２８を形成するため、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８からＦ／Ｒ載置面２８ａまでの溶射膜２８の厚みを均一にできる。また、印刷によってＦ／Ｒ吸着用電極３８を形成するため、複数電極の形成や、櫛歯電極などの複雑な形状の電極の形成が容易である。なお、第１セラミック部材と第２セラミック部材の両方をセラミック焼結体とすることも考えられる。しかし、体積抵抗率の異なる２つの部材を一体焼結で製造するのは焼結性の観点から比較的困難である。また、通常、フォーカスリング５０としてはウエハＷよりも厚いものが用いられるため、Ｆ／Ｒ載置面２８ａはウエハ載置面２２ａよりも低く形成し、それに伴いＦ／Ｒ吸着用電極３８はウエハ吸着電極３２よりも低い位置に形成することになる。しかし、セラミック焼結体の異なる高さ位置に精度よく電極を埋設するのは比較的困難である。また、セラミック焼結体は、大径になるほど均一な焼成が難しくなるため、ウエハ吸着用電極３２よりも外周側にＦ／Ｒ吸着用電極３８が配置された大径の焼結体の焼成を均一に行うのは比較的困難である。これに対して、上述した静電チャック２０の製法では、第１，２セラミック部材の両方をセラミック焼結体とするよりも容易に静電チャック２０を製造できる。
なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。
例えば、上述した実施形態では、溶射膜２８を用いたが、溶射膜２８に代えて、エアロゾルデポジション法などの他のコーティング技術を用いて生成させた被膜としてもよい。溶射やこれらのコーティング方法では、厚みを比較的精度よく制御できるため、所望の吸着力を発揮する被膜を得ることが容易であり、得られた被膜は絶縁の確保にも適している。
上述した実施形態では、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は双極電極としたが、単極電極でもよい。また、上述した実施形態において、ウエハ吸着用電極３２は、単極電極でもよいし、双極電極でもよい。
上述した実施形態において、図４に示す静電チャック１２０のように、セラミック基体２２の環状段差面２４ａは断面Ｕ字状の環状凹溝２６を有し、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は環状凹溝２６の底面２６ａに設けられ、溶射膜２８はＦ／Ｒ吸着用電極３８が設けられた環状凹溝２６の底面２６ａを被覆し、溶射膜２８の表面が環状段差面２４ａの上面２５ａと面一になっていてもよい。こうした静電チャック１２０では、図５に示すように、溶射膜２８の表面だけでなくその両端の環状段差面２４ａの上面２５ａに亘ってフォーカスリング５０を載置すれば、溶射膜２８が露出しない。このため、溶射膜２８を利用しても、ウエハＷにパーティクルが付着するのを抑制できる。また、例えば、図６に示す静電チャック２２０のように、セラミック基体２２の環状段差面２４ａはセラミック基体２２の側面に至る断面Ｌ字状の切り欠き溝２７を有し、Ｆ／Ｒ吸着用電極３８は切り欠き溝２７の底面２７ａに設けられ、溶射膜２８の表面が環状段差面２４ａの上面２５ａと面一になっていてもよい。こうした静電チャック２２０では、図７に示すように、溶射膜２８の表面だけでなくその内周の環状段差面２４ａの上面２５ａに亘ってフォーカスリング５０を載置すれば、少なくともフォーカスリング５０の内周側には溶射膜２８が露出しない。このため、溶射膜２８を利用しても、ウエハＷにパーティクルが付着するのを抑制できる。なお、図７では、フォーカスリング５０のスカート部５８が溶射膜２８の側面を覆っているため、フォーカスリング５０の外周側にも溶射膜が露出しない。
上述した実施形態では、フォーカスリング５０はスカート部５８を有するものとしたが、スカート部５８を省略してもよい。また、フォーカスリングは、図８に示すフォーカスリング５０Ｂのように、リング本体５２の上端部の内周に沿って環状段差面５２ａが形成されていてもよい。環状段差面５２ａの外径は、ウエハＷの直径よりもわずかに大きく形成されており、ウエハＷと干渉しないようになっている。こうしたフォーカスリング５０Ｂを用いれば、溶射膜２８がプラズマと接触しにくくなるため、溶射膜２８を利用しても、パーティクルの発生を抑制できる。
上述した実施形態では、Ｆ／Ｒ載置面２８ａには、エンボス加工により複数の凹凸が形成されているものとしたが、溶射膜２８の溶射の際に生じる凹凸を利用してもよい。また、Ｆ／Ｒ載置面２８ａの凹部とフォーカスリング５０との間には、セラミック基体２２の裏面２２ｂから溶射膜２８のＦ／Ｒ載置面２８ａまで貫通するように設けられたガス供給路から熱伝導用のガスが供給されるものとしたが、ガス供給路は、その他の構成としてもよい。
上述した実施形態において、セラミック基体２２の内部のうちウエハ載置面２２ａに対向する位置には、さらに高周波（ＲＦ）電極やヒータ電極が埋設されていてもよい。ＲＦ電極は、導電性のメッシュで作製され、ウエハ載置面２２ａと平行に設けられる。ＲＦ電極の裏面は、セラミック基体２２の裏面２２ｂから差し込まれた図示しない給電棒に接続される。ＲＦ電極には、この給電棒を介してＲＦ電圧が印加される。ヒータ電極は、導電性のあるコイルまたは印刷パターンで作製された抵抗発熱体であり、ウエハ載置面２２ａと平行にウエハ載置面２２ａに対向する全域にわたって一筆書きの要領で一端から他端まで配線される。ヒータ電極の一端と他端は、セラミック基体２２に差し込まれた一対の給電棒に接続される。ヒータ電極には、この給電棒を介して電圧が印加される。同様に、セラミック基体２２の内部のうち環状段差面２４ａに対向する位置には、ＲＦ電極やヒータ電極が埋設されていてもよい。
上述した実施形態では、静電チャック２０の裏面２２ｂに冷却板７０をボンディングシート７５で接着したが、例えば、冷却板７０がＳｉ−ＳｉＣ−Ｔｉなどのセラミック複合材料で作製されている場合には静電チャック２０の裏面２２ｂに冷却板７０をＴＣＢ（Thermal compression bonding）により接合してもよい。ＴＣＢとは、接合対象の２つの部材の間に金属接合材を挟み込み、金属接合材の固相線温度以下の温度に加熱した状態で２つの部材を加圧接合する方法をいう。
上述した実施形態において、ウエハＷを昇降するリフトピンを設けてもよい。その場合、リフトピンを挿通する挿通穴は、チャンバ８０、冷却板７０、ボンディングシート７５及び静電チャック２０を貫通するように設ければよい。
上述した実施形態において、工程（ｂ）ではＦ／Ｒ吸着用電極３８は印刷によって形成するものとしたが、コーティングによって形成してもよい。コーティング方法としては、ＰＶＤ、ＣＶＤ、メッキなどを用いることができる。また、工程（ｃ）では溶射によって溶射膜２８を形成するものとしたが、その他のコーティングによって被膜を形成してもよい。コーティング方法としては、エアロゾルデポジション法などの成膜法を用いることができる。なお、溶射法としては、一般的な溶射法のほか、コールドスプレー法やサスペンションプラズマ溶射法などの各種の溶射法を採用できる。
上述した実施形態では、冷却板７０とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させたが、ウエハ吸着用電極３２やＦ／Ｒ吸着用電極３８などの静電電極とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させてもよい。また、上述したように、ＲＦ電極を設け、ＲＦ電極とシャワーヘッド９０との間に高周波電力を供給してプラズマを発生させてもよい。
本出願は、２０１７年１０月３０日に出願された米国仮出願第６２／５７８６１３号を優先権主張の基礎としており、引用によりその内容の全てが本明細書に含まれる。
本発明は、半導体製造装置に利用可能であり、特にハイパワー化が進むプラズマエッチングプロセスに用いる半導体製造装置に適している。
１０ ウエハ載置装置、２０，１２０，２２０ 静電チャック、２２セラミック基体、２２ａ ウエハ載置面、２２ｂ 裏面、２４ａ 環状段差面、２５ａ 上面、２６ 環状凹溝、２６ａ 底面、２７ 切り欠き溝、２７ａ 底面、２８ 溶射膜、２８ａ フォーカスリング載置面、３２ ウエハ吸着用電極、３８ フォーカスリング吸着用電極、５０，５０Ｂ フォーカスリング、５２ リング本体、５２ａ 環状段差面、５８ スカート部、７０ 冷却板、７２ 冷媒通路、７５ ボンディングシート、８０ チャンバ、９０ シャワーヘッド、Ｗ ウエハ。

Claims (8)

  1. 円形表面であるウエハ載置面の外側に前記ウエハ載置面と比べて低位の環状段差面を有し、クーロン力を発揮可能な体積抵抗率を有する円板状の第１セラミック部材と、
    前記第１セラミック部材の内部のうち前記ウエハ載置面に対向する位置に埋設された第１電極と、
    前記第１セラミック部材の前記環状段差面の上に前記第１電極とは独立して設けられた第２電極と、
    前記第２電極が設けられた前記環状段差面を被覆し、ジョンソン・ラーベック力を発揮可能な体積抵抗率を有する環状の第２セラミック部材と、
    を備え、
    前記第２セラミック部材の上面はフォーカスリングを載置するためのフォーカスリング載置面である、
    静電チャック。
  2. 前記第２セラミック部材は、コーティング又は溶射によって形成されたものである、
    請求項１に記載の静電チャック。
  3. 前記第１セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０15Ωｃｍ以上であり、
    前記第２セラミック部材の体積抵抗率は、使用温度において１×１０8Ωｃｍ以上１×１０13Ωｃｍ以下である、
    請求項１又は２に記載の静電チャック。
  4. 前記第２セラミック部材は、周期表４族元素がドープされたセラミックで形成されている、
    請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック。
  5. 前記第２セラミック部材の厚みばらつきは、０．５ｍｍ以下である、
    請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電チャック。
  6. 前記第２電極は、双極電極である、
    請求項１〜５のいずれか１項に記載の静電チャック。
  7. 前記第１セラミック部材の前記環状段差面は、断面Ｕ字状の環状凹溝を有し、
    前記第２電極は、前記環状凹溝の底面に設けられ、
    前記第２セラミック部材は、前記第２電極が設けられた前記環状凹溝の底面を被覆し、前記第２セラミック部材の表面が前記環状段差面の上面と面一になっている、
    請求項１〜６のいずれか１項に記載の静電チャック。
  8. 請求項１〜７のいずれか１項に記載の静電チャックを製造する製法であって、
    （ａ）前記第１電極が埋設された前記第１セラミック部材を用意する工程と、
    （ｂ）前記第１セラミック部材の前記環状段差面の上に前記第２電極を印刷又はコーティングによって形成する工程と、
    （ｃ）前記第２電極が形成された前記環状段差面の上に前記第２セラミック部材をコーティング又は溶射によって形成する工程と、
    を含む、静電チャックの製法。
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