JPWO2020170514A1 - 静電チャック装置 - Google Patents

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Abstract

本発明の静電チャック装置は、基体の厚さ方向の断面形状が一主面の中心から外周に向かい次第に湾曲する凸状曲面または凹状曲面をなし、基体の一主面上の周縁部を一周する環状突起部が設けられ、環状突起部に囲まれた領域に複数の凸状突起部が設けられ、一主面の中心に位置する凸状突起部の頂面の高さと環状突起部の上面の高さとの差が１〜３０μｍであり、凸状突起部は板状試料と接する頂面、側面および頂面と側面を連接するＲ面を有し、底面の直径に対する頂面の直径の比が０．７５以上であり、凸状突起部は頂面と側面のなす角度が９０°以上かつ１６０°以下である。

Description

本発明は、静電チャック装置に関する。
本願は、２０１９年２月２０日に、日本に出願された特願２０１９−０２８０５４号、および２０１９年２月２０日に、日本に出願された特願２０１９−０２８６２８号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
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、ガラス基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いる。この各種処理に際しては、板状試料を静電吸着力により固定するとともに、この板状試料を好ましい一定の温度に維持するために静電チャック装置が用いられている。
静電チャック装置は、誘電体であるセラミック板状体の内部あるいはその下面に静電吸着用内部電極を設けた静電チャック部を必須とするものである。また、静電チャック装置は、セラミック板状体の表面（載置面）に半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス基板等の板状試料を載置し、この板状試料と静電吸着用内部電極との間に電圧を印加することにより発生する静電吸着力により、この板状試料をセラミック板状体の吸着面上に吸着固定している。
このような静電チャック装置においては、加工中や処理中の板状試料の温度を制御する目的で、セラミック板状体の吸着面と板状試料との間にヘリウム等の不活性ガスを流動させて板状試料を冷却する装置がある。このような静電チャック装置では、不活性ガスの封止特性やウエハ等の板状試料の脱離特性等、各種特性を改善するための様々な改良が行われている。
例えば、基体の一主面（載置面）上の周縁部に環状突起部を設け、この一主面上の環状突起部に囲まれた領域に環状突起部と同一の高さの複数の突起部を設け、この環状突起部の上端部および複数の突起部の上端部が一主面の中心部を底面とする凹面上に位置することにより、板状試料を吸着する際や脱離する際に、板状試料が変形することがなくなり、この板状試料の温度も均一化され、しかも、パーティクルが発生し難い静電チャック装置が知られている（例えば、特許文献１、２参照）。
特許第６１１９４３０号公報 特許第６１６８１６２号公報
しかしながら、特許文献１の静電チャック装置のように、板状試料を載置する基体の一主面が凹面をなしている場合、基体の一主面上の外周部に位置する突起部は、基体の一主面上の内周部に位置する突起部よりも、板状試料との接触による摩耗量が多いという課題があった。また、特許文献１の静電チャック装置のように、突起部の頂面の形状が角状をなしている場合、板状試料との接触により、突起部の角部が摩耗することで板状試料との接触面積が変化するという課題があった。
また、特許文献２の静電チャック装置のように、突起部の頂面の形状が円弧状をなしている場合、板状試料との接触により、突起部の頂面が摩耗し易いという課題があった。
本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、基体の載置面において、板状試料を吸着する突起部の形状を制御することにより摩耗しても、突起部と板状試料との接触面積の変化量が小さいため、基体の載置面に吸着した板状試料の温度の均一性、並びに長時間使用による経時的な板状試料面内の温度均一性の変化が小さい静電チャック装置を提供することを目的とする。
本発明者等は、上記の課題を解決するために鋭意検討を重ねた結果、基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置において、前記一主面の中心に位置する凸状突起部の頂面の高さと環状突起部の上面の高さとの差が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であり、凸状突起部は、板状試料と接する頂面、側面、および頂面と側面を連接するＲ面（面取り部）を有し、かつ、底面の直径に対する頂面の直径の比が０．７５以上であり、凸状突起部は、頂面と側面のなす角度が９０°以上かつ１６０°以下であることで、前記課題が解決出来ることを見出した。
本発明の静電チャック装置は、以下の態様を有する。
［１］ 基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、
前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面または凹状曲面をなし、
前記一主面上の周縁部には、前記周縁部を一周するように、縦断面が略四角形状の環状突起部が設けられ、
前記一主面上の前記環状突起部に囲まれた領域には、横断面が円形または多角形状であり、かつ縦断面が略四角形状の複数の凸状突起部が設けられ、
前記一主面の中心に位置する前記凸状突起部の頂面の高さと前記環状突起部の上面の高さとの差が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であり、
前記凸状突起部は、前記板状試料と接する前記頂面、側面、および前記頂面と前記側面を連接するＲ面を有し、かつ、底面の直径に対する前記頂面の直径の比が０．７５以上であり、
前記凸状突起部は、前記頂面と前記側面のなす角度が９０°以上かつ１６０°以下である静電チャック装置。
［２］ 前記凸状突起部の前記頂面の中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下である［１］に記載の静電チャック装置。
［３］ 前記環状突起部の前記上面の中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下である［１］または［２］に記載の静電チャック装置。
［４］ 前記凸状突起部の前記頂面の直径は１００μｍ以上かつ１０００μｍ以下である［１］〜［３］のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
［５］ 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面をなし、
前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい［１］〜［４］のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
［６］ 前記内周部の面積の総和に対する前記内周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比Ａ１は、前記外周部の面積の総和に対する前記外周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比Ｂ１よりも大きい［５］に記載の静電チャック装置。
［７］ 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい［６］に記載の静電チャック装置。
［８］ 前記比Ａ１と、前記比Ｂ１と、前記中間部の面積の総和に対する前記中間部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比Ｃ１とは、下記の式（１）を満たす［６］又は［７］に記載の静電チャック装置。
Ａ１＞Ｃ１＞Ｂ１ （１）
［９］ 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凹状曲面をなし、
前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい［１］〜［４］のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
［１０］ 前記外周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和Ｂ２２は、前記内周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和Ａ２２よりも大きい［９］に記載の静電チャック装置。
［１１］ 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい［１０］に記載の静電チャック装置。
［１２］ 前記総和Ａ２２と、前記総和Ｂ２２と、前記中間部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和Ｃ２２が、下記の式（３）を満たす［１０］又は［１１］に記載の静電チャック装置。
Ｂ２２＞Ｃ２２＞Ａ２２ （３）
［１３］ 前記一主面は、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体または酸化イットリウム焼結体から構成される［１］〜［１２］のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
［１４］ 前記比Ｂ１に対する前記比Ａ１の比（Ａ１／Ｂ１）は、１．５〜１０．０が好ましく、２．０〜９．０がより好ましく、２．８〜８．０がさらに好ましく、３．０〜７．０が特に好ましい、［６］に記載の静電チャック装置。
［１５］ 前記比Ｂ１に対する前記比Ｃ１の比（Ｃ１／Ｂ１）は、１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましく、２．０〜４．０がさらに好ましく、２．５〜３．５が特に好ましい、［８］に記載の静電チャック装置。
［１６］ 前記比Ｃ１に対する前記比Ａ１の比（Ａ１／Ｃ１）は、１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましく、２．０〜４．０がさらに好ましく、２．５〜３．５が特に好ましい、［８］又は［１５］に記載の静電チャック装置。
［１７］ 前記総和Ａ２２に対する前記総和Ｂ２２の比（Ｂ２２／Ａ２２）は、１．５〜１０．０が好ましく、２．０〜９．０がより好ましく、２．８〜８．０がさらに好ましく、３．０〜７．０が特に好ましい、［１０］に記載の静電チャック装置。
［１８］ 前記総和Ｃ２２に対する前記総和Ｂ２２の比（Ｂ２２／Ｃ２２）は、１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましく、２．０〜４．０がさらに好ましく、２．５〜３．５が特に好ましい、［１２］に記載の静電チャック装置。
［１９］ 前記総和Ａ２２に対する前記総和Ｃ２２の比（Ｃ２２／Ａ２２）は、１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましく、２．０〜４．０がさらに好ましく、２．５〜３．５が特に好ましい、［１２］又は［１８］に記載の静電チャック装置。
本発明の静電チャック装置によれば、基体の載置面において、板状試料を吸着する突起部は摩耗しても板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、基体の載置面に吸着した板状試料の温度の均一性に優れる静電チャック装置を提供することができる。
本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 本発明の一実施形態の静電チャック装置の静電チャック部の周縁部近傍を示す部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態の静電チャック装置の静電チャック部の凸状突起部を示す部分拡大断面図である。 本発明の一実施形態の静電チャック装置の凸状突起部の形成方法において、マスクを形成した状態を示す。 本発明の一実施形態の静電チャック装置の凸状突起部の形成方法において、サンドブラスト工程後の状態を示す。 本発明の一実施形態の静電チャック装置の凸状突起部の形成方法において、マスクを除去しバフ研磨を行った後の状態を示す。 本発明の他の実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。 本発明の他の実施形態の載置板の平面図である。 本発明の他の実施形態の載置板の平面図である。 本発明の他の実施形態の載置板の平面図である。 本発明の他の実施形態の載置板の平面図である。 本発明の他の実施形態の載置板の平面図である。
本発明の静電チャック装置の実施の形態について説明する。
なお、本実施の形態は、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。本発明の趣旨を逸脱しない範囲で、数や位置やサイズや割合や部材等などについて、省略、追加、置換、その他の変更が可能である。
＜静電チャック装置＞
図１Ａは、本実施形態の静電チャック装置の一例を示す断面図である。図１Ｂは本実施形態の静電気チャック装置の一例を示す断面図である。図２は、本実施形態の静電チャック装置の静電チャック部の周縁部近傍を示す部分拡大断面図である。図３は、本実施形態の静電チャック装置の静電チャック部の凸状突起部を示す部分拡大断面図である。
図１Ａおよび１Ｂに示すに示すように、本実施形態の静電チャック装置１は、円板状の静電チャック部２と、この静電チャック部２を所望の温度に冷却する厚さを有する円板状の冷却用ベース部３と、これら静電チャック部２と冷却用ベース部３とを接着一体化する接着剤層４と、を備えている。
［静電チャック部］
静電チャック部２は、載置板（基体）１１と、支持板１２と、静電吸着用内部電極１３と、絶縁材層１４と、給電用端子１５と、を備える。
載置板（基体）１１は、上面（一主面）が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１１ａとしている。
支持板１２は、載置板１１を支持するためのものである。
静電吸着用内部電極１３は、載置板１１と支持板１２の間に設けられている。
絶縁材層１４は、載置板１１と支持板１２の間に設けられ、静電吸着用内部電極１３の周囲を絶縁するためのものである。
給電用端子１５は、静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加するためのものである。
載置板１１の載置面１１ａ上の周縁部には、この周縁部を一周するように、断面四角形状の環状突起部２１が設けられている。載置板１１の載置面１１ａ上の環状突起部２１に囲まれた領域には、横断面が円形状かつ縦断面が略矩形状の複数の凸状突起部２２が設けられている。そして、図２に示すように、環状突起部２１の上面２１ａおよび複数の凸状突起部２２各々の頂面２２ａは、載置面１１ａの中心１１ｂに底面が位置する凸面または凹面２３上に位置している。
図１Ａや１Ｂに示すように、載置板１１の厚さ方向の断面形状は、載置面１１ａの中心１１ｂから載置面１１ａの外周１１ｃに向かって次第に湾曲する曲面状である凸面または凹面２３をなしている。詳細には、載置板１１の厚さ方向の断面形状は、載置面１１ａの中心１１ｂ（凸面または凹面２３の中心２３ａ）から載置面１１ａの外周１１ｃ（凸面または凹面２３の外周２３ｂ）に向かって、冷却用ベース部３の上面（一主面）３ａを基準とする高さ、すなわち上面３ａからの高さ、が次第に高くなるように又は低くなるように湾曲する曲面状である、凸面または凹面２３をなしている。すなわち、載置面１１ａは凸面または凹面２３をなしている。そして、図２に示すように、環状突起部２１の上面２１ａおよび複数の凸状突起部２２各々の頂面２２ａは、載置面１１ａの中心１１ｂに底面が位置する凸面または凹面２３上に位置している。すなわち、上面２１ａおよび頂面２２ａは、凸面または凹面２３の一部を形成する。
載置面１１ａの中心１１ｂ（凸面または凹面２３の中心２３ａ）に位置する凸状突起部２２の頂面２２ａの高さ（冷却用ベース部３の上面（一主面）３ａを基準とする高さ）と環状突起部２１の上面２１ａの高さ（冷却用ベース部３の上面（一主面）３ａを基準とする高さ）との差が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であり、５μｍ以上かつ１５μｍ以下であることが好ましい。必要に応じて、頂面２２ａの高さの方が高くても良いし、上面２１ａの方が高くても良い。
載置面１１ａの中心１１ｂの中心に位置する凸状突起部２２の頂面２２ａの高さと環状突起部２１の上面２１ａの高さとの差が１μｍ未満では、載置板１１を冷却用ベース部３に固定した場合、載置板１１が凸形状になることがある。一方、載置面１１ａの中心１１ｂの中心に位置する凸状突起部２２の頂面２２ａの高さと環状突起部２１の上面２１ａの高さとの差が３０μｍを超えると、板状試料Ｗを吸着する際に、この板状試料Ｗと載置板１１の載置面１１ａの間に隙間が生じて、板状試料Ｗの温度を均一化する性能が低下する。
載置面１１ａの中心１１ｂの中心に位置する凸状突起部２２の頂面２２ａの高さと環状突起部２１の上面２１ａの高さとの差は、三次元測定機（商品名：ＺＹＺＡＸ ＳＶＡ ＮＥＸ９／６／６−Ｃ２、東京精密社製）を用いて測定することができる。
図３に示すように、凸状突起部２２は、板状試料Ｗと接する頂面２２ａ、側面２２ｂ、および頂面２２ａと側面２２ｂを連接するＲ面２２ｃを有する。
凸状突起部２２の頂面２２ａは、後述する凸状突起部２２の底面２２ｄを基準とする高さの最大値（頂点）から冷却用ベース部３の厚さ方向下方に０．４μｍ以内にある面のことである。ここで、凸状突起部２２の頂面２２ａをこのように定義した理由は、次の通りである。載置面１１ａに板状試料Ｗを吸着させた時に、板状試料Ｗが凸状突起部２２の形状に追従して、変形する。その板状試料Ｗの変形量が、冷却用ベース部３の厚さ方向下方に約０．４μｍである。
凸状突起部２２の側面２２ｂは、凸状突起部２２の高さｈ１（凸状突起部２２の底面２２ｄから頂面２２ａまでの距離）にほぼ沿う面であり、凸状突起部２２の高さｈ１の１０％以上かつ９０％以下の面である。すなわち、底面２２ｄを高さｈ１の基準面（０）とした場合、底面２２ｄから０．１ｈ１〜０．９ｈ１の高さを有する側面である。必要に応じて、０．２ｈ１〜０．８ｈ１の高さや、０．４ｈ１〜０．６ｈ１の高さに位置しても良い。
凸状突起部２２のＲ面２２ｃは、頂面２２ａと側面２２ｂを連接する面であり、曲率半径が１０μｍ以上かつ５０μｍ以下の面である。凸状突起部２２のＲ面２２ｃの曲率半径が前記の範囲内であれば、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗと接触する面積の変化が小さい。よって、長期に使用しても板状試料Ｗの温度均一性が変化しない。
凸状突起部２２の形状の測定方法は、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）を用い、載置面１１ａの中心１１ｂから外周方向に、凸状突起部２２の頂面２２ａの中心を通るように走査させ、形状を測定することができる。
これにより、凸状突起部２２の頂面２２ａ、側面２２ｂ、Ｒ面２２ｃ、底面２２ｄ、頂面２２ａと側面２２ｂのなす角θの情報を得ることができる。また、凸状突起部２２の頂面２２ａの中心を通るので、凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２の情報も得られる。
凸状突起部２２の底面２２ｄは、凸状突起部２２を断面から見た時に、底辺を形成する。凸状突起部２２の底面２２ｄは次のように決定できる。まず、凸状突起部２２の間にある凹部について測定を行う。凸状突起部２２の底面（凹部）の長さ方向５００μｍの平均高さをとる。また、凹部の中央部方向と外周部方向の高さを比較して、高い方の高さを、底面の位置（高さ）として採用する。
上記の解析より、凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１を算出する。
凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１に対する、凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２の比は０．７５以上であり、０．８０以上であることが好ましく、０．８５以上であることがより好ましい。また、凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１に対する、凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２の比の上限は０．９５以下である。
凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１に対する、凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２の比は０．７５未満では、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗したとき、凸状突起部２２の頂面２２ａにおける板状試料Ｗに接触する面積が徐々に大きくなり、長期に使用した場合、板状試料Ｗの面内の温度均一性が低下してしまう。
基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１（ｄ１ｏ）に対する凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２（ｄ２ｏ）の比（ｄ２ｏ／ｄ１ｏ）は、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１（ｄ１ｉ）に対する載置板１１の載置面１１ａの頂面２２ａの直径ｄ２（ｄ２ｉ）の比（ｄ２ｉ／ｄ１ｉ）よりも小さいことが好ましい。これによって、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことにより、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗの温度の均一性の変化が小さい。
なお、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部とは、載置面１１ａにおいて、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％以下までの領域のことである。また、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部とは、載置面１１ａにおいて、内周部の外側の領域のことである。内周部にある凸状突起部２２の数は、外周部にある凸状突起部２２の数より、多くても良く、少なくても良く、同じであっても良い。
図７は、基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合の、静電チャック装置の例を示す断面図である。図９は、図７に対応する載置板の例を示す平面図である。図９の載置板１１では、内周部Ａに位置する凸状突起部２２の頂面の直径が、外周部Ｂに位置する凸状突起部２２の頂面の直径よりも大きい。
凸状突起部２２の数については、内周部Ａに位置する凸状突起部２２の数が、外周部Ｂに位置する凸状突起部２２の数よりも大きいことが好ましい。
基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合、図８に示すように、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１（ｄ１ｏ）に対する凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２（ｄ２ｏ）の比（ｄ２ｏ／ｄ１ｏ）は、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１（ｄ１ｉ）に対する載置板１１の載置面１１ａの頂面２２ａの直径ｄ２（ｄ２ｉ）の比（ｄ２ｉ／ｄ１ｉ）よりも大きくてもよい。これによって、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことにより、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗの温度の均一性の変化が小さい。
なお、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部とは、載置面１１ａにおいて、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％以下までの領域のことである。また、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部とは、載置面１１ａにおいて、内周部の外側の領域のことである。内周部にある凸状突起部２２の数は、外周部にある凸状突起部２２の数より、多くても良く、少なくても良く、同じであっても良い。
図８は、基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合の、静電チャック装置の例を示す断面図である。図１０は、図７に対応する載置板の例を示す平面図である。図１０の載置板１１では、外周部Ｂに位置する凸状突起部２２の頂面の直径が、内周部Ａに位置する凸状突起部２２の頂面の直径よりも大きい。
凸状突起部２２の数については、外周部Ｂに位置する凸状突起部２２の数が、内周部Ａに位置する凸状突起部２２の数よりも大きいことが好ましい。
載置面１１ａは、内周部と外周部の間に中間部を設けてもよい。この場合、内周部は、載置面１１ａにおいて、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の２０％以上かつ３０％以下までの領域のことである。中間部は、内周部の外側から、載置面１１ａの中心１１ｂから載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％までの領域である。外周部は、中間部の外側の領域のことである。
凸状突起部２２は、頂面２２ａと側面２２ｂのなす角度θが９０°以上かつ１６０°以下であり、９０°以上かつ１５０°以下であることが好ましい。
頂面２２ａと側面２２ｂのなす角度θが９０°未満では、摩耗により、凸状突起部２２の頂面２２ａと板状試料Ｗとの接触面積が小さくなるため、摩耗の速度が大きくなり、パーティキュル等が多く発生するため好ましくない。一方、頂面２２ａと側面２２ｂのなす角度θが１６０°を超えると、摩耗により、凸状突起部２２の頂面２２ａと板状試料Ｗとの板状試料Ｗとの接触面積が大きくなるため、長期に使用した場合に、板状試料Ｗの面内の温度均一性が低下する。
凸状突起部２２の頂面２２ａの中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下であることが好ましく、０．０３μｍ以下であることがより好ましい。下限値は任意にで選択できるが、０．０００１μｍ以上や、０．００１μｍ以上や、０．００５以上であっても良い。
凸状突起部２２の頂面２２ａの中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下であれば、環状突起部２１の上面２１ａと複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａとにより、板状試料Ｗを密着状態で支持するので、これら上面２１ａ，頂面２２ａと板状試料Ｗとの接触面が摺れることがなく、パーティクルを発生し難くすることができる。
環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下であることが好ましく、０．０３μｍ以下であることがより好ましい。下限値は任意にで選択できるが、０．０００１μｍ以上や、０．００１μｍ以上や、０．００５以上であっても良い。
環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下であれば、環状突起部２１の上面２１ａと複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａとにより、板状試料Ｗを密着状態で支持するので、これら上面２１ａ，頂面２２ａと板状試料Ｗとの接触面が摺れることがなく、パーティクルを発生し難くすることができる。
本実施形態の静電チャック装置１における凸状突起部２２の頂面２２ａおよび環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａは、ＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠し、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）を用いて測定することができる。この測定において、凸状突起部２２の頂面２２ａおよび環状突起部２１の上面２１ａの表面粗さについて、同心円周上で１２０°毎に３箇所ずつ計６箇所測定し、その平均値を採用する。
凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２は１００μｍ以上かつ１０００μｍ以下であることが好ましく、１００μｍ以上かつ８００μｍ以下であることがより好ましい。必要に応じて、２００μｍ以上かつ７００μｍ以下や、４００μｍ以上かつ６００μｍ以下であっても良い。
凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２が１００μｍ以上であれば、凸状突起部２２の頂面２２ａと板状試料Ｗとの接触面が摺れることがなく、パーティクルを発生し難くすることができる。凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２が１０００μｍ以下であれば、載置板１１の載置面１１ａ上の板状試料Ｗの温度の均一性が損なわれない。
基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｂ２２は、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ａ２２よりも大きいことが好ましい。載置板１１の載置面１１ａは、凹面状に形成されていることから、外周部の方が摩耗しやすいため、接触面積の総和を大きくすることで、内周部と外周部の凸状突起部２２の摩耗を均一にすることができる。
載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積、および載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積は、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）から得られた凸状突起部２２の頂面２２ａの直径から凸状突起部２２との接触面積を算出し、凸状突起部２２の数を乗ずれば、求めることができる。
基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部の面積の総和に対する載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和の比をＡ１、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部の面積の総和に対する載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和の比をＢ１とした場合、比Ａ１は比Ｂ１よりも大きいことが好ましい。このようにすれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗による板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さい。また、載置板の外周部と内周部とで、均一な力で板状試料Ｗを吸着することができるため、板状試料Ｗが変形するのを防ぐことができる。
また、基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がない場合、比Ｂに対する比Ａの比（Ａ１／Ｂ１）は１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましい。比（Ａ１／Ｂ１）の上限は１０．０以下であってもよく、９．０以下であってもよい。前記比は、好ましくは２．８〜８．０、より好ましくは３．０〜７．０である。
比（Ａ１／Ｂ１）が１．５以上１０．０以下であれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗による板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
また、基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がある場合、載置板１１の載置面１１ａ上の中間部の面積の総和に対する載置板１１の載置面１１ａ上の中間部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和の比をＣ１とした場合、比Ａ１と、比Ｂ１と、比Ｃ１とは、下記の式（１）を満たすことが好ましい。
Ａ１＞Ｃ１＞Ｂ１ （１）
比Ａ１と、比Ｂ１と、比Ｃ１とが上記の式（１）を満たすことにより、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗による板状試料Ｗの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
また、基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がある場合、比Ｃ１に対する比Ａ１の比（Ａ１／Ｃ１）は１．２５以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。比（Ａ１／Ｃ１）の 上限は５．０以下であってもよく、４．５以下であってもよい。具体的には、比Ｃ１に対する比Ａ１の比（Ａ１／Ｃ１）は、１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましい。前記比は、必要に応じて、２．０〜４．０や、２．５〜３．５であっても良い。
比（Ａ１／Ｃ１）が１．２５以上５．０以下であれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことで、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面温の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
また、基体の厚さ方向の断面形状が凸面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がある場合、比Ｂ１に対する比Ｃ１の比（Ｃ１／Ｂ１）は１．２５以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。比（Ｃ１／Ｂ１）の上限は５．０以下であってもよく、４．５以下であってもよい。具体的には、比Ｂ１に対する比Ｃ１の比（Ｃ１／Ｂ１）は、１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましい。前記比は、必要に応じて、２．０〜４．０や、２．５〜３．５であっても良い。
比（Ｃ１／Ｂ１）が１．２５以上５．０以下であれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことで、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さく、面内温度の均一性が保たれる。
基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和をＡ、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和をＢ２２とした場合、総和Ａ２２に対する総和Ｂの比（Ｂ２２／Ａ２２）は１．５以上であることが好ましく、２．０以上であることがより好ましい。比（Ｂ２２／Ａ２２）の上限は１０．０以下であってもよく、９．０以下であってもよい。具体的には、総和Ａ２２に対する総和Ｂの比（Ｂ２２／Ａ２２）は１．５〜１０．０が好ましく、２．０〜９．０がより好ましい。前記比は、好ましくは２．８〜８．０、より好ましくは３．０〜７．０である。
比（Ｂ２２／Ａ２２）が１．５以上１０．０以下であれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗による板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。また、載置板の外周部と内周部とで、均一な力で板状試料Ｗを吸着することができるため、板状試料Ｗが変形するのを防ぐことができる。
また、基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がある場合、載置板１１の載置面１１ａ上の中間部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和をＣとした場合、総和Ａ２２と、総和Ｂ２２と、総和Ｃ２２とは、下記の式（３）を満たすことが好ましい。
Ｂ２２＞Ｃ２２＞Ａ２２ （３）
総和Ａ２２と、総和Ｂ２２と、総和Ｃ２２とが、上記の式（３）を満たすことにより、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことで、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、経時的な板状試料Ｗの面温の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
また、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がある場合、総和Ａ２２に対する総和Ｃ２２の比（Ｃ２２／Ａ２２）は１．２５以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。比（Ｃ２２／Ａ２２）の上限は５．０以下であってもよく、４．５以下であってもよい。具体的には、総和Ａ２２に対する総和Ｃ２２の比（Ｃ２２／Ａ２２）は１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましい。前記比は、必要に応じて、２．０〜４．０や、２．５〜３．５であっても良い。
比（Ｃ２２／Ａ２２）が１．２５以上５．０以下であれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことで、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面温の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
また、基体の厚さ方向の断面形状が凹面をなす場合、載置板１１の載置面１１ａ上に中間部がある場合、総和Ｃ２２に対する総和Ｂ２２の比（Ｂ２２／Ｃ２２）は１．２５以上であることが好ましく、１．５以上であることがより好ましい。比（Ｂ２２／Ｃ２２）の上限は５．０以下であってもよく、４．５以下であってもよい。具体的には、総和Ｃ２２に対する総和Ｂ２２の比（Ｂ２２／Ｃ２２）は１．２５〜５．０が好ましく、１．５〜４．５がより好ましい。前記比は、必要に応じて、２．０〜４．０や、２．５〜３．５であっても良い。比（Ｂ２２／Ｃ２２）が１．２５以上５．０以下であれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返すことで、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、経時的な板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さく、面温の均一性が保たれる。
図１１〜１３は、載置板の他の例を示す平面図である。
凸状突起部２２は、図１１のように放射状に位置していてもよく、あるいは、径が異なる複数の同心円の円上に位置していてもよい。
凸状突起部２２は、図１２のように径方向に等間隔で整列し、且つ径方向に直行する方向にも等間隔で整列していてもよい。
凸状突起部２２は、横断面が多角形状であってもよく、具体的には、図１３のように四角形であってもよい。
静電チャック部２の主要部を構成する載置板１１および支持板１２は、重ね合わせた面の形状を同じくする円板状のもので、電気抵抗が１×１０１４Ω・ｃｍ以上、かつ周波数２０Ｈｚにおける比誘電率が１３以上、好ましくは１８以上のセラミックスにより構成されている。
ここで、載置板１１および支持板１２の電気抵抗を１×１０１４Ω・ｃｍ以上、かつ周波数２０Ｈｚにおける比誘電率を１３以上と限定した理由は、これらの範囲が板状試料Ｗの温度が均一化され、封止用媒体の漏れ量（リーク量）が減少し、プラズマが安定化する範囲だからである。
ここで、電気抵抗が１×１０１４Ω・ｃｍ未満であると、基体としての絶縁性が不十分なものとなり、吸着した板状試料Ｗへの漏れ電流の増加により、この板状試料Ｗ上に形成されたデバイスの破壊、および残留吸着力の増加に伴う板状試料Ｗの脱離不良が生じるので好ましくない。
また、周波数２０Ｈｚにおける比誘電率が１３未満であると、板状試料Ｗと静電吸着用内部電極１３との間に電圧を印加した場合に、板状試料Ｗを吸着するのに十分な静電吸着力を発生することができなくなる。その結果、この板状試料Ｗを凸面または凹面２３に吸着固定することができ難くなるため好ましくない。
なお、高周波によりプラズマを発生させるエッチング装置での使用においては、高周波透過性を有する側面より、１ＭＨｚ以上の比誘電率が２０Ｈｚの比誘電率と比較して小さいことが好ましい。
載置板１１および支持板１２を構成するセラミックスとしては、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）焼結体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）焼結体、酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体等の機械的な強度を有し、かつ腐食性ガスおよびそのプラズマに対する耐久性を有する絶縁性のセラミックスが好適である。
このようなセラミックスの粒径は２μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは１μｍ以下である。
このように、セラミックスの粒径を２μｍ以下とすることにより、粒径の小さいセラミックスを使用することで、吸着時の板状試料Ｗの変形に伴い生じる板状試料Ｗと環状突起部２１および複数の凸状突起部２２との摺れによるパーティクルの発生を抑制する。
また、環状突起部２１の幅および高さ、および複数の凸状突起部２２の高さおよび大きさを小さくすることが可能となり、よって、これら環状突起部２１および複数の凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積を小さくすることが可能となる。
載置板１１の載置面１１ａ上に設けられた環状突起部２１および複数の凸状突起部２２は、環状突起部２１の上面２１ａおよび複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａを、載置面１１ａの中心部を最も高い位置とする凸面、または載置面１１ａの中心部を最も低い位置とする凹面２３上に位置したことにより、板状試料Ｗと環状突起部２１および複数の凸状突起部２２との接触が板状試料Ｗの全面にて確実に行われる。よって、板状試料Ｗを吸着する際や脱離する際に、この板状試料Ｗが変形等することがなくなり、この板状試料Ｗの温度も均一化される。
この環状突起部２１の上面２１ａおよび複数の凸状突起部２２の頂面２２ａを凸面または凹面２３に位置したことにより、板状試料Ｗが環状突起部２１および複数の凸状突起部２２に密着状態で支持されることとなり、板状試料Ｗと環状突起部２１および複数の凸状突起部２２との間に隙間や摺れ等が生じなくなる。よって、パーティクルが発生し難くなる。
載置板１１の載置面１１ａに設けられた環状突起部２１および複数の凸状突起部２２では、環状突起部２１の上面２１ａの高さｈ２（図２では、載置面１１ａから載置板１１の厚さ方向に凹む長さ）と、複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａの高さｈ３（図２では、載置面１１ａから載置板１１の厚さ方向に凹む長さ）は同一とされている。そして、この載置面１１ａのうち環状突起部２１および複数の凸状突起部２２を除く領域は、窒素ガスやヘリウムガス等の封止用媒体を流動させる流路とされている。
このように、環状突起部２１の上面２１ａの高さｈ２、および複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａの高さｈ３を同一としたことにより、環状突起部２１と複数の凸状突起部２２とに囲まれた窒素ガスやヘリウムガス等の封止用媒体を流動させる流路の深さが一定となる。これにより、封止用媒体の流路における熱伝達が一定となり、板状試料Ｗの温度が均一化され、プラズマを安定に発生させることが可能になる。
環状突起部２１の上面２１ａの面積と、複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａの面積の合計面積との和は、載置面１１ａの面積の３０％以下が好ましく、２５％以下がより好ましい。
ここで、環状突起部２１の上面２１ａの面積と、複数の凸状突起部２２それぞれの頂面２２ａの面積の合計面積との和を載置面１１ａの面積の３０％以下とすることにより、窒素ガスやヘリウムガス等の封止用媒体の流路の全面積の載置面１１ａの面積に対する割合を多くすることができる。したがって、封止用媒体による均熱性を向上させることができる。
その結果、封止用媒体の漏れ量（リーク量）を減少させることができ、プラズマの発生を安定化させることができる。
載置板１１、支持板１２、静電吸着用内部電極１３および絶縁材層１４の合計の厚さ、すなわち、静電チャック部２の厚さは、１ｍｍ以上かつ１０ｍｍ以下であることが好ましい。静電チャック部２の厚さが１ｍｍ以上であれば、静電チャック部２の機械的強度を確保することができる。一方、静電チャック部２の厚さが１０ｍｍ以下であれば、静電チャック部２の熱容量が大きくなり過ぎることがなく、載置される板状試料Ｗの熱応答性が劣化することもない。さらに、静電チャック部の横方向の熱伝達が増加することもなく、板状試料Ｗの面内温度を所望の温度パターンに維持することができる。
特に、載置板１１の厚さは、０．３ｍｍ以上かつ２．０ｍｍ以下であることが好ましい。その理由は、載置板１１の厚さが０．３ｍｍ以上であれば、静電吸着用内部電極１３に印加された電圧により放電する危険性がない。一方、載置板１１の厚さが２．０ｍｍ以下であれば、板状試料Ｗを十分に吸着固定することができ、板状試料Ｗを十分に加熱することができる。
静電吸着用内部電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料を固定するための静電チャック用電極として用いられるものである。静電吸着用内部電極１３は、その用途によって、その形状や、大きさが適宜調整される。
静電吸着用内部電極１３は、酸化アルミニウム−炭化タンタル（Ａｌ２Ｏ３−Ｔａ４Ｃ５）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−タングステン（Ａｌ２Ｏ３−Ｗ）導電性複合焼結体、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タングステン（ＡｌＮ−Ｗ）導電性複合焼結体、窒化アルミニウム−タンタル（ＡｌＮ−Ｔａ）導電性複合焼結体、酸化イットリウム−モリブデン（Ｙ２Ｏ３−Ｍｏ）導電性複合焼結体等の導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）等の高融点金属により形成されている。
静電吸着用内部電極１３の厚さは、特に限定されるものではないが、５μｍ以上かつ４０μｍ以下であることが好ましく、２０μｍ以上かつ３０μｍ以下であることが特に好ましい。静電吸着用内部電極１３の厚さが５μｍ以上であれば、充分な導電性を確保することができる。一方、静電吸着用内部電極１３の厚さが４０μｍ以下であれば、静電吸着用内部電極１３と載置板１１および支持板１２との間の熱膨張率差に起因して、静電吸着用内部電極１３と載置板１１および支持板１２との接合界面にクラックが入り難くなる。
静電吸着用内部電極１３は、スパッタ法や蒸着法等の成膜法、あるいはスクリーン印刷法等の塗工法により容易に形成することができる。
絶縁材層１４は、静電吸着用内部電極１３を囲繞して腐食性ガスおよびそのプラズマから静電吸着用内部電極１３を保護するとともに、載置板１１と支持板１２との境界部、すなわち静電吸着用内部電極１３以外の外周部領域を接合一体化するものである。絶縁材層１４は、載置板１１および支持板１２を構成する材料と同一組成または主成分が同一の絶縁材料により構成されている。
給電用端子１５は、静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加するために設けられた棒状のものである。給電用端子１５の材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば、特に限定されるものではないが、熱膨張係数が静電吸着用内部電極１３および支持板１２の熱膨張係数に近似したものが好ましく、例えば、静電吸着用内部電極１３を構成している導電性セラミックス、あるいは、タングステン（Ｗ）、タンタル（Ｔａ）、モリブデン（Ｍｏ）、ニオブ（Ｎｂ）、コバール合金等の金属材料が好適に用いられる。
給電用端子１５は、絶縁性を有する碍子１６により冷却用ベース部３に対して絶縁されている。
給電用端子１５は支持板１２に接合一体化され、さらに、載置板１１と支持板１２とは、静電吸着用内部電極１３および絶縁材層１４により接合一体化されて静電チャック部２を構成している。
［冷却用ベース部］
冷却用ベース部３は、静電チャック部２を冷却して所望の温度に保持するためのもので、厚さのある円板状のものである。
冷却用ベース部３としては、例えば、その内部に水を循環させる流路３１が形成された水冷ベース等が好適である。
冷却用ベース部３を構成する材料としては、熱伝導性、導電性、加工性に優れた金属、またはこれらの金属を含む複合材であれば特に制限はなく、例えば、アルミニウム（Ａｌ）、アルミニウム合金、銅（Ｃｕ）、銅合金、ステンレス鋼（ＳＵＳ）等が好適に用いられる。この冷却用ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、絶縁処理が施されていることが好ましい。このような絶縁処理としては、アルマイト処理、あるいはアルミナ等の絶縁膜を施す絶縁膜処理が好ましい。
［接着剤層］
接着剤層４は、静電チャック部２と、冷却用ベース部３とを接着一体化するものである。
接着剤層４の厚さは、１００μｍ以上かつ２００μｍ以下であることが好ましく、１３０μｍ以上かつ１７０μｍ以下であることがより好ましい。
接着剤層４の厚さが上記の範囲内であれば、静電チャック部２と冷却用ベース部３との間の接着強度を十分に保持することができる。また、静電チャック部２と冷却用ベース部３との間の熱伝導性を十分に確保することができる。
接着剤層４は、例えば、シリコーン系樹脂組成物を加熱硬化した硬化体、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等で形成されている。
シリコーン系樹脂組成物は、シロキサン結合（Ｓｉ−Ｏ−Ｓｉ）を有するケイ素化合物であり、耐熱性、弾性に優れた樹脂であるので、より好ましい。
このようなシリコーン系樹脂組成物としては、特に、熱硬化温度が７０℃〜１４０℃のシリコーン樹脂が好ましい。
ここで、熱硬化温度が７０℃を下回ると、静電チャック部２と冷却用ベース部３とを対向させた状態で接合する際に、接合過程で硬化が十分に進まないことから、作業性に劣ることになるため好ましくない。一方、熱硬化温度が１４０℃を超えると、静電チャック部２および冷却用ベース部３との熱膨張差が大きく、静電チャック部２と冷却用ベース部３との間の応力が増加し、これらの間で剥離が生じることがあるため好ましくない。
シリコーン樹脂としては、硬化後のヤング率が８ＭＰａ以下の樹脂が好ましい。ここで、硬化後のヤング率が８ＭＰａを超えると、接着剤層４に昇温、降温の熱サイクルが負荷された際に、静電チャック部２と冷却用ベース部３との間の熱膨張差を吸収することができず、接着剤層４の耐久性が低下するため、好ましくない。
接着剤層４には、平均粒径が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であり、好ましくは１μｍ以上かつ２０μｍ以下であり、さらに好ましくは１μｍ以上かつ１０μｍ以下である無機酸化物、無機窒化物、無機酸窒化物からなるフィラー、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成された表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子が含有されていることが好ましい。
表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、シリコーン樹脂の熱伝導性を改善するために混入されたもので、その混入率を調整することにより、接着剤層４の熱伝達率を制御することができる。
すなわち、表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の混入率を高めることにより、接着剤層４を構成する有機系接着剤の熱伝達率を大きくすることができる。
また、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面に酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層が形成されているので、表面被覆が施されていない単なる窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子と比較して優れた耐水性を有している。したがって、シリコーン系樹脂組成物を主成分とする接着剤層４の耐久性を確保することができ、その結果、静電チャック装置１の耐久性を飛躍的に向上させることができる。
表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子の表面が、優れた耐水性を有する酸化ケイ素（ＳｉＯ２）からなる被覆層により被覆されているので、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）が大気中の水により加水分解されることがなく、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）の熱伝達率が低下することもなく、接着剤層４の耐久性が向上する。
なお、表面被覆窒化アルミニウム（ＡｌＮ）粒子は、半導体ウエハ等の板状試料Ｗへの汚染源となることもなく、この点からも好ましいフィラーということができる。
また、この接着剤層４は、ヤング率が１ＧＰａ以下で、柔軟性（ショア硬さがＡ１００以下）を有する熱硬化型アクリル樹脂接着剤で形成されていてもよい。この場合は、フィラーは含有していてもよく、含有していなくてもよい。
本実施形態の静電チャック装置１によれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、凸状突起部２２の頂面２２ａと板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、載置板１１の載置面１１ａと板状試料Ｗが密着した状態で、載置板１１の載置面１１ａに板状試料Ｗを吸着、固定することができ、板状試料Ｗの温度を均一性に制御することを安定して行うことができる。
＜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は、本実施形態の静電チャック装置を製造する方法であって、静電チャック部と冷却用ベース部を、接着剤を介して接着する工程と、冷却用ベース部と接着した静電チャック部の載置板の載置面を、基体の厚さ方向における断面形状が載置板の載置面の中心から載置板の載置面の外周に向かって次第に湾曲する曲面状である凸面または凹面をなすように加工する工程と、を有する。
以下、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。
まず、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体または酸化イットリウム（Ｙ２Ｏ３）焼結体により、載置板１１および支持板１２となる一対の板状体を作製する。
例えば、炭化ケイ素粉末および酸化アルミニウム粉末を含む混合粉末または酸化イットリウム粉末を所望の形状に成形して成形体とし、その後、その成形体を１４００℃〜２０００℃程度の温度、非酸化性雰囲気下、好ましくは不活性雰囲気下にて所定時間、焼成することにより、一対の板状体を得ることができる。
次いで、一方の板状体に、給電用端子１５を嵌め込み保持するための固定孔を複数個形成し、この固定孔に給電用端子１５を固定する。
次いで、給電用端子１５が嵌め込まれた板状体の表面の所定領域に、給電用端子１５に接触するように、上述した導電性セラミックス等の導電材料を有機溶媒に分散した静電吸着用内部電極形成用塗布液を塗布し乾燥して、静電吸着用内部電極形成層とし、さらに、この板状体上の静電吸着用内部電極形成層を形成した領域以外の領域に、この板状体と同一組成または主成分が同一の粉末材料を含む絶縁材層を形成する。
次いで、一方の板状体上に形成した静電吸着用内部電極形成層および絶縁材層の上に、他方の板状体を重ね合わせ、これらを高温、高圧下にてホットプレスして一体化する。このホットプレスにおける雰囲気は、真空、あるいはＡｒ、Ｈｅ、Ｎ２等の不活性雰囲気が好ましい。
また、ホットプレスにおける一軸加圧の際の圧力は５ＭＰａ〜１０ＭＰａであることが好ましく、温度は１４００℃〜１８５０℃であることが好ましい。
このホットプレスにより、静電吸着用内部電極形成層が焼成されて導電性複合焼結体からなる静電吸着用内部電極１３となり、同時に、２つの板状体がそれぞれ載置板１１および支持板１２となって、静電吸着用内部電極１３および絶縁材層１４と接合一体化され、静電チャック部２となる。
次いで、冷却用ベース部３の一主面３ａの所定領域に、シリコーン系樹脂組成物からなる接着剤を塗布する。ここで、接着剤の塗布量を、静電チャック部２と冷却用ベース部３とが接合一体化できるように調整する。
この接着剤の塗布方法としては、ヘラ等を用いて手動で塗布する他、バーコート法、スクリーン印刷法等が挙げられる。
冷却用ベース部３の一主面３ａに接着剤を塗布した後、静電チャック部２と、接着剤を塗布した冷却用ベース部３とを重ね合わせる。
また、立設した給電用端子１５および碍子１６を、冷却用ベース部３中に穿孔された給電用端子収容孔（図示略）に挿入し嵌め込む。
次いで、静電チャック部２を冷却用ベース部３に対して所定の圧力にて押圧し、静電チャック部２と冷却用ベース部３を接合一体化する。これにより、静電チャック部２と冷却用ベース部３が接着剤層４を介して接合一体化されたものとなる。
次いで、静電チャック部２、接着剤層４および冷却用ベース部３からなる積層体の側面（積層体の厚さ方向に沿う面）および裏面（静電チャック部２の載置板１１の載置面１１ａとは反対側の面）に、傷が付いたり、パーティクルが付着したりすることがないように、例えば、表面保護テープを貼着して、積層体の側面および裏面をマスキングし、載置板１１の載置面１１ａのみを露出させる。
次いで、静電チャック部２の載置板１１の載置面１１ａに研削加工および研磨加工を施し、載置板１１の厚さ方向の断面形状が、凸面または凹面２３の中心２３ａ（載置面１１ａの中心１１ｂ）から凸面または凹面２３の外周２３ｂ（載置面１１ａの外周に相当）に向かって、冷却用ベース部３の一主面３ａを基準とする高さが次第に高くなるように湾曲する曲面状をなすようにする。
次いで、静電チャック部２の載置板１１の載置面１１ａの所定位置にブラスト加工等の機械加工を施し、環状突起部２１および複数の凸状突起部２２を形成するとともに、環状突起部２１および複数の凸状突起部２２を除く底面部分を、載置板１１の載置面１１ａの底面１１ｄとする。
ここで、図４〜図６を参照して、載置板１１の載置面１１ａに凸状突起部２２を形成する方法を説明する。
凸状突起部２２は、例えば、砥石加工、レーザ彫刻等の機械的加工、あるいはサンドブラスト加工等を用いて行うことができる。また、仕上げとしての研磨は、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨、または、微小砥粒と超音波とを用いた超音波研磨により、効率的に行うことができる。
また、凸状突起部２２の形成工程において、同様の工程を載置面１１ａの周縁に施すことで、環状突起部２１（図１参照）を同時に形成できる。
本実施形態においては、サンドブラスト加工を行った後に研磨工程としてバフ研磨を行う場合について、説明する。
まず、載置板１１の上面である載置面１１ａを研磨加工して平坦面とし、さらに洗浄する。洗浄は、例えば、アセトン、イソプロピルアルコール、トルエン等の有機溶剤で脱脂を行い、その後、例えば、温水で洗浄する。
次いで、図４に示すように、載置面１１ａに所定のパターン形状のマスク５１を形成する。マスク５１のパターン形状は、図１に示す凸状突起部２２および環状突起部２１を平面視したときのパターンと同一とする。マスク５１としては、感光性樹脂や板状マスクが好適に用いられる。
次いで、図５に示すように、サンドブラスト加工を行い、マスク５１によって覆われていない部分に凹部５２を形成する。その結果として、マスク５１によって覆われている部分が残って凸部５３となる。凸部５３の間であって凹部５２の底には底面１１ｄが形成される。
次いで、マスク５１を除去する。マスク５１が感光性樹脂からなる場合には、例えば、塩化メチレン等の剥離液を用いてマスク５１を除去できる。
次いで、載置面１１ａの全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行う。また、バフ研磨を行った後には、載置面１１ａを洗浄する。洗浄は、例えば、アセトン等の有機溶剤で行い、脱脂する。脱脂後には、例えば、温水で洗浄する。
バフ研磨工程を経ることで、載置面１１ａの凸部５３が、図６に示すよう凸状突起部２２となる。
前工程であるサンドブラスト工程は、載置面１１ａの表面にダメージを与えて、マスク５１の形成されていない部分を掘削するように除去する工程である。したがって、サンドブラスト工程により形成された凸部５３の特に角部５３ａ近傍には、表層部から内部に向かう表層クラックが残留している。表層クラックは、小さな応力で進行して剥離の起点となるため、パーティクル発生の原因となる。
バフ研磨を行うことで、サンドブラスト工程で形成された表層クラックを強制的に進行、剥離させ、表層クラックを除去できる。表層クラックを起点として剥離が進むことで、凸部５３の上面５３ｂおよび角部５３ａが丸くなり、図６に示すように、Ｒ面２２ｃが形成される。
また、バフ研磨を載置面１１ａの全体に行うことで、頂面２２ａを含む凸状突起部２２の全体、および載置面１１ａの底面１１ｄを同時に研磨できる。これにより、頂面２２ａの表面粗さＲａを０．０５μｍ以下とするとともに、凸状突起部２２の柱部２２Ａおよび裾野部２２Ｂの周面、並びに底面１１ｄを頂面２２ａの表面粗さに準ずる表面粗さとすることができる。頂面２２ａは、バフ研磨工程においてバフ材が均一に当たるが、底面１１ｄは、バフ材が届き難い部分があるため、部分的に表面性状が粗くなる場合がある。このような部分も含めて、バフ研磨工程により、底面１１ｄの表面粗さＲａを０．０５μｍ以下とすることができる。
サンドブラスト加工の条件、およびバフ研磨の条件について説明する。
サンドブラスト加工に使用されるメディアとしては、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズ等が好ましく、メディアの粒径は、４００メッシュアンダー（３００メッシュを通過したもの）とすることが好ましい。
サンドブラスト加工におけるメディアの吐出圧力は、例えば、０．１ＭＰａ以下とすることが好ましく、０．０５ＭＰａ以下とすることがより好ましい。
従来のサンドブラスト工程では加工効率を考慮し、メディアの粒径を１７０メッシュアンダー、メディアの吐出圧力を０．２ＭＰａ程度としていた。従来と比較して本実施形態のサンドブラスト工程は、メディアの粒径を小さくし、吐出圧力を抑制して行うことが好ましい。
メディアの粒径を小さくし、かつメディアの吐出圧力を０．１ＭＰａ以下（より好ましくは０．０５ＭＰａ以下）とすることで、表層クラックの発生を抑制することができる。
表層クラックは、バフ研磨工程により除去されるが、表層クラックが大量に発生していると考えられる場合には、バフ研磨工程を丹念に行う必要が生じ、柱部２２Ａの傾きが大きくなり高さ方向に沿った断面積の変化が大きくなることがある。
メディアの粒径を小さくし、かつメディアの吐出圧力を０．１ＭＰａ以下（より好ましくは０．０５ＭＰａ以下）とすることで、表層クラックの発生を抑制し、バフ研磨工程を簡素化できる。これにより、バフ研磨における凸状突起部２２の研磨量が少なくなる。したがって、柱部２２Ａの傾きを小さくすることができる。すなわち、凸状突起部２２の頂面２２ａから下方への断面積の増加率を小さくすることができる。
バフ研磨に用いる微小砥粒としては、粒径が、０．１２５μｍ以下のものを用いることが好ましい。これにより、よりソフトな条件で研磨工程を行い凸状突起部２２の頂面２２ａから下方への断面積の増加率を小さくすることができる。また、前記のバフ材としては、特に限定されるものではなく、例えば、樹脂製のバフ材を用いることができる。
バフ研磨に際しては、段階を踏む毎に、より微小な砥粒を用いて多段階に研磨することが好ましい。例えば、８００メッシュの微小砥粒、１０００メッシュの微小砥粒、１５００メッシュの微小砥粒、の順にバフ研磨を行う等、段階を踏んで多段階に研磨するのが好ましい。
次いで、静電チャック部２、接着剤層４および冷却用ベース部３からなる積層体から表面保護テープを除去する。
次いで、超純水中にて、超音波洗浄により、静電チャック部２の凸面２３および載置板１１の載置面１１ａに残留するパーティクル（載置板１１の加工屑）を除去する。さらに、アルコールによるワイピングにより、上記の積層体の側面や裏面に残留する粘着剤を除去した後、乾燥機により乾燥する。
以上により、静電チャック部２および冷却用ベース部３は、接着剤層４を介して接合一体化され、静電チャック部２の載置板１１の載置面１１ａに環状突起部２１および複数の凸状突起部２２が形成され、載置板１１の厚さ方向の断面形状が、凸面または凹面２３の中心２３ａから凸面または凹面２３の外周２３ｂに向かって、冷却用ベース部３の一主面３ａを基準とする高さが次第に高くなるように湾曲する曲面状をなす本実施形態の静電チャック装置１が得られる。
本実施形態の静電チャック装置の製造方法によれば、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても、凸状突起部２２の頂面２２ａと板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さいため、耐摩耗性に優れるため、載置板１１の載置面１１ａと板状試料Ｗが密着した状態で、載置板１１の載置面１１ａに板状試料Ｗを吸着、固定することができ、板状試料Ｗの温度を均一性に制御することを安定して行うことができる静電チャック装置１が得られる。
以下、実施例および比較例により本発明をさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
［実施例１Ａ］
図１Ａおよび図２〜図６に示すような静電チャック装置１を製造した。
まず、従来の方法で、載置板１１の載置面１１ａに凸状突起部２２が形成されていない静電チャック部２を作製した。
静電チャック部２は、内部に厚み約１０μｍの静電吸着用内部電極１３が埋設されている。また、静電チャック部２の載置板１１は、炭化ケイ素を７．８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは０．５ｍｍの円板状であった。
また、支持板１２も載置板１１と同様、炭化ケイ素を７．８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは２ｍｍの円板状であった。これら載置板１１および支持板１２を接合一体化することにより、静電チャック部２の全体の厚みは２．５ｍｍであった。
次に、載置板１１の上面である載置面１１ａを研磨加工して凸面または凹面２３とし、さらに洗浄した。
次いで、載置面１１ａに凸状突起部２２および環状突起部２１の形状に対応するマスク５１を形成した（図４参照）。
次いで、サンドブラスト加工を行い、凸部５３および凹部５２を形成した（図５参照）。
次いで、マスク５１を除去した（図６参照）。
次いで、載置面１１ａの全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行った。
次いで、載置面１１ａをアセトンで脱脂した後、温水で洗浄した。
以上の工程を経て、載置面１１ａに約１万個の凸状突起部２２を形成し、実施例１Ａの静電チャック部２を得た。
得られた静電チャック部２について、載置面１１ａの中心１１ｂに位置する凸状突起部２２の頂面２２ａの高さと環状突起部２１の上面２１ａの高さとの差（表１において、「高さの差Δｈ」と示す。）を測定した。この高さの差を、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）により測定した。結果を表１に示す。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１に対する凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２の比（表１において、「ｄ２／ｄ１」と示す。）を測定した。この直径ｄ１および直径ｄ２を、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）の測定結果より算出した。結果を表１に示す。
載置面１１ａにおいて、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％以下の領域を、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部とした。また、載置板１１の載置面１１ａにおいて、内周部の外側の領域を、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部とした。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の頂面２２ａと側面２２ｂのなす角度θ（表１において、「角度θ」と示す。）、およびＲ面２２ｃを、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）の測定結果を解析することにより得た。結果を表１に示す。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の頂面２２ａの中心線平均表面粗さＲａ（表１において、「中心線平均表面粗さＲａ１」と示す。）および環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａ（表１において、「中心線平均表面粗さＲａ２」と示す。）を測定した。凸状突起部２２の頂面２２ａの中心線平均表面粗さＲａおよび環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａをＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠し、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）を用いて測定した。結果を表１に示す。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２（表１において、「直径ｄ」と示す。）を測定した。凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２は、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）により測定した。結果を表１に示す。
表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）の測定結果から、静電チャック部２について、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部の面積の総和に対する載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和の比Ａ１１と、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部の面積の総和に対する載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和の比Ｂ１１と、中間部を有するときは載置板１１の載置面１１ａ上の中間部の面積の総和に対する載置板１１の載置面１１ａ上の中間部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和の比Ｃ１１を、算出した。結果を表１に示す。
凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２は、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ：東京精密社製）の測定結果から、静電チャック部２について、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｂ２２と、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ａ２２を、算出した。接触面積の総和の比（Ｂ２２／Ａ２２）を表１に示す。
［評価］
「経時的なウエハ面の面温変化の評価」
赤外線サーモグラフィーを用いて、実施例１Ａで得られた静電チャック部２を有する静電チャック装置１を半導体製造装置に実装し、初期と１０００枚の板状試料Ｗを処理した後の面内温度分布の最大値と最小値の差を比較した。実施例１Ａにおける、初期における板状試料Ｗの面内の温度最大値と最小値差（以下、「初期の温度範囲」という。）は２．６℃であった。
初期の温度範囲と比較して差が３℃未満であった場合を「Ａ」、初期の温度範囲と比較して差が３℃以上４℃未満の場合を「Ｂ」、初期の温度範囲と比較して差が４℃以上５℃未満の場合を「Ｃ」、初期の温度範囲と比較して差が５℃以上の場合を「Ｄ」として評価した。
［実施例２Ａ］
凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比ｄ２／ｄ１を０．８０ならびに、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｂと、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ａ１１の比Ｂ１１／Ａ１１を１．６に設定したこと以外は実施例１Ａと同様にして、図１Ａおよび図２〜図４に示すような実施例２の静電チャック装置１を製造した。
得られた静電チャック部２について、実施例１Ａと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表１に示す。
また、得られた静電チャック装置１について、実施例１Ａと同様にして、板状試料Ｗの面内の温度の変化を測定した。なお、初期の温度範囲は２．８℃であった。結果を表１に示す。
［実施例３Ａ］
載置板１１の載置面１１ａにおいて中間部を有し、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の３０％以上かつ４０％未満の領域を載置板１１の載置面１１ａ上の内周部とし、載置面１１ａにおいて、内周部の外側で載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％未満の領域を載置板１１の載置面１１ａ上の中間部とし、載置面１１ａの中間部とし、中間部より外側の領域を載置板１１の載置面１１ａ上の外周部とし、凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比ｄ２／ｄ１を０．８０、並びに、載置板１１の載置面１１ａ上の中間部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｃ１１としたとき、中間部の接触面積の総和Ｃと内周部の接触面積の総和Ａの比Ａ１１／Ｃ１１を２．１、外周部の接触面積の総和Ｂ１１と中間部の接触面積の総和Ｃの比Ｃ１１／Ａ１１を５．０と設定したこと以外は実施例１Ａと同様にして、図１Ａおよび図２〜図４に示すような実施例３Ａの静電チャック装置１を製造した。
得られた静電チャック部２について、実施例１Ａと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表１に示す。なお、初期の温度範囲は２．８℃であった。
また、得られた静電チャック装置１について、実施例１Ａと同様にして、板状試料Ｗの面内の温度の変化を測定した。結果を表１に示す。
［比較例１Ａ］
凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比ｄ２／ｄ１を０．５５、並びに、Ｂ１１／Ａ１１を５．９、頂面２２ａと側面２２ｂのなす角θを１７０°より大きくし、Ｒ面の曲率を８０μｍに設定したこと以外は実施例１Ａと同様にして、図１Ａ、および図２〜図４に示すような比較例の静電チャック装置１を製造した。
得られた静電チャック部２について、実施例１Ａと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表１に示す。なお、初期の温度範囲は２．７℃であった。
また、得られた静電チャック装置１について、実施例１Ａと同様にして、板状試料Ｗの面内の温度の変化を測定した。結果を表１に示す。
Figure 2020170514
表１の結果から、実施例１Ａ〜実施例３Ａの静電チャック装置１は、比較例の静電チャック装置１よりも、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、板状試料Ｗへ面内の温度均一性が向上することが確認された。頂面２２ａと側面２２ｂのなす角θを９０°以上１６０°以下にして、凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比を０．７５以上に大きくし、Ｒ面２２ｃの曲率を小さくすることにより、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗しても板状試料Ｗとの接触面積の変化が小さく、載置板１１の載置面１１ａと板状試料Ｗが密着した状態で、載置板１１の載置面１１ａに板状試料Ｗを吸着、固定することができ、板状試料Ｗの温度を均一性に制御することを安定して行うことができることが確認された。また、実施例１Ａ、実施例２Ａから板状試料Ｗの外周部の面積の総和に対する接触面積の総和の比Ｂ１と内周部の面積の総和に対する接触面積の総和の比Ａ１との比Ｂ１／Ａ１が２より大きい方が、長時間使用後の板状試料Ｗの面内温度均一性が向上していることが確認された。さらに、内周部と外周部の間に中間部を設けた場合の方が、長時間使用後の板状試料Ｗの面内温度均一性の変化が小さいことが確認された。
［実施例１Ｂ］
図１Ｂおよび図２〜図６に示すような静電チャック装置１を製造した。
まず、従来の方法で、載置板１１の載置面１１ａに凸状突起部２２が形成されていない静電チャック部２を作製した。
静電チャック部２は、内部に厚み約１０μｍの静電吸着用内部電極１３が埋設されている。また、静電チャック部２の載置板１１は、炭化ケイ素を７．８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは０．５ｍｍの円板状であった。
また、支持板１２も載置板１１と同様、炭化ケイ素を７．８質量％含有する酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、直径は２９８ｍｍ、厚みは２ｍｍの円板状であった。これら載置板１１および支持板１２を接合一体化することにより、静電チャック部２の全体の厚みは２．５ｍｍであった。
次に、載置板１１の上面である載置面１１ａを研磨加工して凸面または凹面２３とし、さらに洗浄した。
次いで、載置面１１ａに凸状突起部２２および環状突起部２１の形状に対応するマスク５１を形成した（図４参照）。
次いで、サンドブラスト加工を行い、凸部５３および凹部５２を形成した（図５参照）。
次いで、マスク５１を除去した（図６参照）。
次いで、載置面１１ａの全体に対し、微小砥粒とバフ材を用いたバフ研磨を行った。
次いで、載置面１１ａをアセトンで脱脂した後、温水で洗浄した。
以上の工程を経て、載置面１１ａに約１万個の凸状突起部２２を形成し、実施例１Ｂの静電チャック部２を得た。
得られた静電チャック部２について、載置面１１ａの中心１１ｂに位置する凸状突起部２２の頂面２２ａの高さと環状突起部２１の上面２１ａの高さとの差（表１において、「高さの差Δｈ」と示す。）を測定した。この高さの差を、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）により測定した。結果を表２に示す。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の底面２２ｄの直径ｄ１に対する凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２の比（表１において、「ｄ２／ｄ１」と示す。）を測定した。この直径ｄ１および直径ｄ２を、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）の測定結果より算出した。結果を表１に示す。
載置面１１ａにおいて、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％以下の領域を、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部とした。また、載置板１１の載置面１１ａにおいて、内周部の外側の領域を、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部とした。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の頂面２２ａと側面２２ｂのなす角度θ（表１において、「角度θ」と示す。）、およびＲ面２２ｃを、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）の測定結果を解析することにより得た。結果を表２に示す。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の頂面２２ａの中心線平均表面粗さＲａ（表２において、「中心線平均表面粗さＲａ１」と示す。）および環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａ（表２において、「中心線平均表面粗さＲａ２」と示す。）を測定した。凸状突起部２２の頂面２２ａの中心線平均表面粗さＲａおよび環状突起部２１の上面２１ａの中心線平均表面粗さＲａをＪＩＳ Ｂ ０６０１に準拠し、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）を用いて測定した。結果を表２に示す。
得られた静電チャック部２について、凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２（表１において、「直径ｄ」と示す。）を測定した。凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２は、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（商品名：ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ、東京精密社製）により測定した。結果を表２に示す。
凸状突起部２２の頂面２２ａの直径ｄ２は、表面粗さ・輪郭形状複合測定機（ＳＵＲＦＣＯＭ ＮＥＸ：東京精密社製）の測定結果から、静電チャック部２について、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｂ２２と、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ａ２２を、算出した。接触面積の総和の比（Ｂ２２／Ａ２２）を表２に示す。
［評価］
「経時的なウエハ面の面温変化の評価」
赤外線サーモグラフィーを用いて、実施例１Ｂで得られた静電チャック部２を有する静電チャック装置１を半導体製造装置に実装し、初期と１０００枚の板状試料Ｗを処理した後の面内温度分布の最大値と最小値の差を比較した。実施例１Ｂにおける、初期における板状試料Ｗの面内の温度の最大値と最小値差（以下、「初期の温度範囲」という。）は２．８℃であった。
初期の温度範囲と比較して差が３℃未満であった場合を「Ａ」、初期の温度範囲と比較して差が３℃以上４℃未満の場合を「Ｂ」、初期の温度範囲と比較して差が４℃以上５℃未満の場合を「Ｃ」、初期の温度範囲と比較して差が５℃以上の場合を「Ｄ」として評価した。
［実施例２Ｂ］
凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比ｄ２／ｄ１を０．８０ならびに、載置板１１の載置面１１ａ上の外周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｂ２２と、載置板１１の載置面１１ａ上の内周部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ａ２２の比Ｂ２２／Ａ２２を１．７に設定したこと以外は実施例１と同様にして、図１Ｂおよび図２〜図４に示すような実施例２Ｂの静電チャック装置１を製造した。
得られた静電チャック部２について、実施例１Ｂと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表２に示す。
また、得られた静電チャック装置１について、実施例１Ｂと同様にして、板状試料Ｗの面内の温度の変化を測定した。なお、初期の温度範囲は２．６℃であった。結果を表２に示す。
［実施例３Ｂ］
載置板１１の載置面１１ａにおいて中間部を有し、載置面１１ａの中心１１ｂから、載置面１１ａの半径の３０％以上かつ４０％未満の領域を載置板１１の載置面１１ａ上の内周部とし、載置面１１ａにおいて、内周部の外側で載置面１１ａの半径の５５％以上かつ６５％未満の領域を載置板１１の載置面１１ａ上の中間部とし、載置面１１ａの中間部とし、中間部より外側の領域を載置板１１の載置面１１ａ上の外周部とし、凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比ｄ２／ｄ１を０．８０、並びに、載置板１１の載置面１１ａ上の中間部に位置する凸状突起部２２と板状試料Ｗとの接触面積の総和Ｃとしたとき、中間部の接触面積の総和Ｃと内周部の接触面積の総和Ａの比Ａ/Ｃを２．１、外周部の接触面積の総和Ｂと中間部の接触面積の総和Ｃの比Ｃ／Ａを５．０と設定したこと以外は実施例１Ｂと同様にして、図１Ｂおよび図２〜図４に示すような実施例３Ｂの静電チャック装置１を製造した。
得られた静電チャック部２について、実施例１Ｂと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表２に示す。なお、初期の温度範囲は２．７℃であった。
また、得られた静電チャック装置１について、実施例１Ｂと同様にして、板状試料Ｗの面内の温度の変化を測定した。結果を表２に示す。
［比較例１Ｂ］
凸状突起部の頂面ｄ２と底面ｄ１の比ｄ２／ｄ１を０．５５、並びに、Ｂ／Ａを５．９、頂面２２ａと側面２２ｂのなす角θを１７０°より大きくし、Ｒ面の曲率を８０μｍに設定したこと以外は実施例１と同様にして、図１Ｂおよび図２〜図４に示すような比較例の静電チャック装置１を製造した。
得られた静電チャック部２について、実施例１Ｂと同様にして、各部の寸法等を測定した。結果を表２に示す。なお、初期の温度範囲は２．７℃であった。
また、得られた静電チャック装置１について、実施例１Ｂと同様にして、板状試料Ｗの面内の温度の変化を測定した。結果を表２に示す。
Figure 2020170514
表２の結果から、実施例１Ｂ〜実施例３Ｂの静電チャック装置１は、比較例１Ｂの静電チャック装置１よりも、載置板１１の載置面１１ａへの板状試料Ｗの載置を繰り返しても、凸状突起部２２の頂面２２ａが摩耗し難く、耐摩耗性に優れるため、載置板１１の載置面１１ａと板状試料Ｗが密着した状態で、載置板１１の載置面１１ａに板状試料Ｗを吸着、固定することができ、板状試料Ｗの温度を均一性に制御することを安定して行うことができることが確認された。
本発明の静電チャック装置は、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体を製造する半導体製造装置にて半導体ウエハ等の板状試料を静電気力により吸着固定し、この板状試料に成膜処理、エッチング処理、露光処理等の各種処理を施す際に好適に用いられる。
１・・・静電チャック装置、２・・・静電チャック部、３・・・冷却用ベース部、４・・・接着剤層、１１・・・載置板（基体）、１２・・・支持板、１３・・・静電吸着用内部電極、１４・・・絶縁材層、１５・・・給電用端子、２１・・・環状突起部、２２・・・凸状突起部、２３・・・凸面、５１・・・マスク、５２・・・凹部、５３・・・凸部。

Claims (13)

  1. 基体の一主面に板状試料を静電吸着する静電チャック装置であって、
    前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面または凹状曲面をなし、
    前記一主面上の周縁部には、前記周縁部を一周するように、縦断面が略四角形状の環状突起部が設けられ、
    前記一主面上の前記環状突起部に囲まれた領域には、横断面が円形または多角形状であり、かつ縦断面が略四角形状の複数の凸状突起部が設けられ、
    前記一主面の中心に位置する前記凸状突起部の頂面の高さと前記環状突起部の上面の高さとの差が１μｍ以上かつ３０μｍ以下であり、
    前記凸状突起部は、前記板状試料と接する前記頂面、側面、および前記頂面と前記側面を連接するＲ面を有し、かつ、底面の直径に対する前記頂面の直径の比が０．７５以上であり、
    前記凸状突起部は、前記頂面と前記側面のなす角度が９０°以上かつ１６０°以下である静電チャック装置。
  2. 前記凸状突起部の前記頂面の中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下である請求項１に記載の静電チャック装置。
  3. 前記環状突起部の前記上面の中心線平均表面粗さＲａは０．０５μｍ以下である請求項１または２に記載の静電チャック装置。
  4. 前記凸状突起部の前記頂面の直径は１００μｍ以上かつ１０００μｍ以下である請求項１〜３のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
  5. 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凸状曲面をなし、
    前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
  6. 前記内周部の面積の総和に対する前記内周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比Ａ１は、前記外周部の面積の総和に対する前記外周部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比Ｂ１よりも大きい請求項５に記載の静電チャック装置。
  7. 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい請求項６に記載の静電チャック装置。
  8. 前記比Ａ１と、前記比Ｂ１と、前記中間部の面積の総和に対する前記中間部に位置する前記凸状突起部と前記板状試料との接触面積の総和の比Ｃ１とは、下記の式（１）を満たす請求項６又は７に記載の静電チャック装置。
    Ａ１＞Ｃ１＞Ｂ１ （１）
  9. 前記基体の厚さ方向の断面形状は、前記一主面の中心から前記一主面の外周に向かって次第に湾曲する凹状曲面をなし、
    前記一主面上の外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比は、前記一主面上の内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径に対する前記頂面の直径の比よりも大きい請求項１〜４のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
  10. 前記外周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和Ｂ２２は、前記内周部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和Ａ２２よりも大きい請求項９に記載の静電チャック装置。
  11. 前記外周部と前記内周部の間に中間部を有し、前記中間部に位置する前記凸状突起部の底面の直径は、前記内周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より大きく、かつ、前記外周部に位置する前記凸状突起部の底面の直径より小さい請求項１０に記載の静電チャック装置。
  12. 前記総和Ａ２２と、前記総和Ｂ２２と、前記中間部に位置する前記凸状突起部が前記板状試料と接触する面積の総和Ｃ２２が、下記の式（３）を満たす請求項１０又は１１に記載の静電チャック装置。
    Ｂ２２＞Ｃ２２＞Ａ２２ （３）
  13. 前記一主面は、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体、酸化アルミニウム焼結体、窒化アルミニウム焼結体または酸化イットリウム焼結体から構成される請求項１〜１２のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
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