(57)【要約】  板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、前記第２の貫通孔には、筒状の絶縁碍子が固定され、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、前記シール部材の径方向内側には、筒状の絶縁壁部材が位置する、静電チャック装置。
2017126534.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、
前記静電チャック部を冷却するベース部と、
前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、
前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、
前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、
前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、
前記シール部材の径方向内側には、筒状の絶縁壁部材が位置する、静電チャック装置。
【請求項２】
前記絶縁壁部材が、前記絶縁碍子の先端面に一体的に形成されている、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記絶縁壁部材が、前記絶縁碍子と別部材であり、前記絶縁壁部材の少なくとも一部が、前記絶縁碍子の径方向内側に位置する、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記シール部材の径方向外側には、筒状の外側絶縁壁部材が位置する、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記絶縁壁部材の高さは、前記シール部材の厚さより小さい、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記絶縁壁部材は、前記静電チャック部側の端面で前記静電チャック部と接触する、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項７】
前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、
前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが固定されている、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項８】
前記絶縁碍子が、前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項９】
前記静電チャック部の内部、前記ベース部の内部、および前記静電チャック部と前記ベース部の間のうち何れかに位置するヒータを備えた、請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項１０】
板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、
前記静電チャック部を冷却するベース部と、
前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、
前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、
前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、
前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、
前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、
前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが固定されている、静電チャック装置。
【請求項１１】
前記絶縁碍子が、前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する、請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１２】
前記静電チャック部の内部、前記ベース部の内部、および前記静電チャック部と前記ベース部の間のうち何れかに位置するヒータを備えた、請求項１又は２に記載の静電チャック装置。
【請求項１３】
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面が、内径側が外径側より高い、請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１４】
前記シール部材の径方向内側には、筒状の絶縁壁部材が位置する、請求項１０に記載の静電チャック装置。
【請求項１５】
板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、
前記静電チャック部を冷却するベース部と、
前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、
前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、
前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、
前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面が、内径側が外径側より高い、静電チャック装置。
【請求項１６】
前記絶縁碍子が、前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する、請求項１５に記載の静電チャック装置。
【請求項１７】
前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、
前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが固定されている、請求項１５に記載の静電チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、静電チャック装置に関する。
本願は、２０１６年１月１９日に、日本に出願された特願２０１６−００７８６１号、及び２０１６年１月１９日に、日本に出願された特願２０１６−００７８６２号に基づき優先権を主張し、その内容をここに援用する。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体製造装置においては、ウエハやガラス基板などの板状試料をチャック面に固定する静電チャック装置が使用されている。静電チャック装置は、静電吸着機構を有する静電チャック部と、静電チャック部を冷却するベース部と、静電チャック部とベース部とを接着する接着層とを有する。このような静電チャック装置には、板状試料をチャック面から離脱させるため、又は冷却ガスを導入するための貫通孔が設けられている。これらの貫通孔には、静電チャック装置の耐電圧を高めるために絶縁スリーブが配置される（例えば特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００４−３１６６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
従来の静電チャック装置では、プラズマがガス流動用の貫通孔、および板状試料をチャック面から離脱させるためピン挿通用の貫通孔から侵入して接着層を侵食する虞があった。接着層は、静電チャック部とベース部とを、絶縁を確保した状態で固定すると共に、静電チャック部と冷却ベース部との熱伝導を均一に行わせる機能を有する。このため、プラズマによる貫通孔周辺の接着層の侵食は、耐電圧を低下させ静電チャック装置の寿命を短くするのみならず、貫通孔周辺の経時的な温度変化を引き起こす原因となっていた。【０００５】
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、プラズマによる接着層の侵食を抑制することで長寿命化を実現可能とした信頼性の高い静電チャック装置の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明は、板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、
前記静電チャック部を冷却するベース部と、
前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、
前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、
前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、かつ、
以下の（ａ）〜（ｃ）の少なくとも１つを有する、静電チャック装置を提供する。
（ａ）前記シール部材の径方向内側には、筒状の絶縁壁部材が位置する。
（ｂ）前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが固定されている。
（ｃ）前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面が、内径側が外径側より高い。
すなわち、本発明の第一の態様の静電チャック装置は、板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、前記シール部材の径方向内側には、筒状の絶縁壁部材が位置する、静電チャック装置である。【０００７】
第一の態様の装置は以下の特徴を好ましく有する。これら特徴は互いに組み合わせて使用されても良い。
前記絶縁壁部材が、前記絶縁碍子の先端面に一体的に形成されている。【０００８】
前記絶縁壁部材が、前記絶縁碍子と別部材であり、前記絶縁壁部材の少なくとも一部が、前記絶縁碍子の径方向内側に位置する。この場合、絶縁壁部材と絶縁碍子とが、耐食性、熱伝導性、電気抵抗、耐絶縁性の異なる材質であってもよい。【０００９】
前記シール部材の径方向外側には、さらに、筒状の外側絶縁壁部材が位置する。【００１０】
前記絶縁壁部材の高さは、挟み込まれる前の、前記シール部材の厚さより小さい。【００１１】
前記絶縁壁部材は、前記静電チャック部側の端面で前記静電チャック部と接触する。【００１２】
前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが固定されている。【００１３】
前記絶縁碍子が、前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する。【００１４】
前記静電チャック部の内部、前記ベース部の内部、および前記静電チャック部と前記ベース部の間のうち何れかに位置するヒータを備える。【００１５】
本発明の第二の態様の静電チャック装置は、板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、前記第２の貫通孔の前記静電チャック部側の開口には、ザグリ穴が設けられ、前記ザグリ穴の内周面には、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の端部を径方向外側から囲む絶縁リングが固定されている、静電チャック装置である。【００１６】
第二の態様の装置は以下の特徴を好ましく有する。これら特徴は互いに組み合わせて使用されても良い。
前記絶縁碍子が、前記ベース部に着脱可能に固定する固定部を有する。【００１７】
前記静電チャック部の内部、前記ベース部の内部、および前記静電チャック部と前記ベース部の間のうち何れかに位置するヒータを備える。【００１８】
前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面が、内径側が外径側より高い。【００１９】
また、本発明の第三の態様の静電チャック装置は、板状試料を載置する載置面を有するとともに静電吸着用内部電極を内蔵する静電チャック部と、前記静電チャック部を冷却するベース部と、前記静電チャック部と前記ベース部とを接着して一体化する接着層と、を備え、前記静電チャック部には、第１の貫通孔が設けられ、前記ベース部には、前記第１の貫通孔と連通する第２の貫通孔が設けれ、前記第２の貫通孔内には、筒状の絶縁碍子が固定され、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面と前記静電チャック部との間には、環状のシール部材が挟み込まれ、前記絶縁碍子の前記静電チャック部側の先端面が、内径側が外径側より高い静電チャック装置である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明によれば、プラズマによる接着層の侵食を抑制することで長寿命化を実現可能とした信頼性の高い静電チャック装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
【図１】第１実施形態の静電チャック装置の断面図。
【図２】図１に示す領域IIの拡大図。
【図３】第１実施形態の変形例１の静電チャック装置の断面拡大図。
【図４】第１実施形態の変形例２の静電チャック装置の断面拡大図。
【図５】第２実施形態の静電チャック装置の断面拡大図。
【図６】第３実施形態の静電チャック装置の断面拡大図。
【図７】第４実施形態の静電チャック装置の断面図。
【図８】図７に示す領域ＩＩの拡大図。
【図９】第５実施形態の静電チャック装置の断面拡大図。
【図１０】第６実施形態の静電チャック装置の断面拡大図。
【発明を実施するための形態】
【００２２】
以下、図面を参照しながら、本発明の好ましい例である実施形態１〜５について説明する。なお、以下の説明で用いる図面は、特徴をわかりやすくするために、便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などが実際と同じであるとは限らない。
また以下の例は、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。発明を逸脱しない範囲で、数や位置や大きさや数値などの変更や省略や追加をする事ができる。また第一、二及び三の態様は、互いの特徴や、好ましい例を、特に問題の無い限り、互いに組み合わせることができる。
【００２３】
（第一の態様の静電チャック装置）
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態の静電チャック装置１の断面図である。また、図２は、図１の領域ＩＩの拡大図である。静電チャック装置１は、板状試料Ｗを載置する載置面２ａを有するとともに静電吸着用内部電極１３を内蔵する静電チャック部２と、静電チャック部２を下側から冷却するベース部３と、静電チャック部２とベース部３とを接着して一体化する接着層４と、を備える。
なお、本明細書において、載置面２ａ側を静電チャック装置１の上側とし、ベース部３側を静電チャック装置１の下側として各構成の相対位置を説明するが、使用時の静電チャック装置１の姿勢は、この向きに限定されない。
【００２４】
（静電チャック部）
静電チャック部２は、上側から順に、載置板１１と、静電吸着用内部電極１３および前記内部電極１３の周縁部を囲む絶縁材層１４と、支持板１２と、が積層された構造を有する。また、静電チャック部２は、接着層４およびベース部３を貫通して、静電吸着用内部電極１３に電圧を印加する給電用端子１５を有する。
【００２５】
静電チャック部２は、上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２ａとする円形状の載置板１１と、この載置板１１の下面側に対向配置された円形状の支持板１２と、を有する。静電チャック部２はさらに、これら載置板１１と支持板１２との間に挟持され載置板１１および支持板１２より径の小さい円形状の静電吸着用内部電極１３と、前記内部電極１３の下面に接続されて直流電圧を印加する給電用端子１５と、を有する。
【００２６】
載置板１１および支持板１２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焼結体からなることが好ましい。
特に、載置板１１は、上側に載置面２ａを有することから、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、すなわち不純物と判断されない、材料から構成されることが好ましい。このような観点から、載置板１１の構成材料として、炭化ケイ素を４重量％以上かつ２０重量％以下含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体を採用することが好ましい。
【００２７】
図２に示すように、載置板１１の載置面２ａには、直径が板状試料Ｗの厚みより小さい突起部１６が複数個形成される。これらの突起部１６が板状試料Ｗを支える。
載置板１１は、上側に載置面２ａを有し、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材料から構成される。
【００２８】
静電吸着用内部電極１３は、載置板１１の下側に位置する。前記内部電極１３は、電荷を発生させて静電吸着力で板状試料Ｗ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。前記内部電極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える。例えば、静電吸着用内部電極１３は、前記内部電極１３が形成される階層に、所定のパターンを有する電極として設けられることができる。なお、静電吸着用内部電極１３は、パターンを有しない、いわゆるベタ電極として設けられていても良く、好ましく機能する。
【００２９】
静電吸着用内部電極１３は任意の方法で形成することができる。例えばスパッタや蒸着により、支持板１２に金属箔を成膜することで、前記内部電極を形成できる。他にも、静電吸着用内部電極１３の形成材料である導電性材料と、有機物との複合材料を、スクリーン印刷等の塗工法を用いて塗布することにより形成することができる。
【００３０】
静電吸着用内部電極１３は任意に選択される材料から形成することができる。例えば、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、形成することができる。また、静電吸着用内部電極１３は、銅（Ｃｕ）、アルミニウム（Ａｌ）、及び／又は、炭素（Ｃ）により形成することもできる。静電吸着用内部電極１３の厚さは、任意に選択でき、特に限定されるものではないが、０．１μｍ以上かつ５０μｍ以下が好ましい。
【００３１】
絶縁材層１４は、載置板１１及び支持板１２を接合一体化するとともに、静電吸着用内部電極１３をプラズマから保護するための層である。
この絶縁材層１４を構成する材料は任意に選択でき、例えば、載置板１１及び支持板１２と主成分が同一の絶縁性材料が好ましい。例えば、載置板１１及び支持板１２が炭化ケイ素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている場合には、材料を酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）とすることが好ましい。
【００３２】
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端子である。給電用端子１５の形成材料としては、耐熱性に優れた導電性材料であれば任意に選択でき、特に制限されるものではない。金属材料や導電性有機材料を好ましく選択して用いることができる。給電用端子１５は、ベース部３に対して絶縁されている。
【００３３】
（ベース部）
ベース部３は、静電チャック部２の下側に設けられて、この静電チャック部２の温度を所望の温度に制御する。また、ベース部３は、高周波発生用電極の機能を兼ね備えている。ベース部３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２１が形成されている。この構造により、静電チャック部２を冷却し、載置面２ａ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。ベース部３は、アルミニウム（Ａｌ）又はアルミニウム合金からなることが好ましい。ベース部３の少なくともプラズマに曝される面は、アルマイト処理が施されているか、あるいはアルミナ等の絶縁膜が成膜されていることが好ましい。このような構造により、耐プラズマ性が向上する他、異常放電が防止され、したがって、耐プラズマ安定性が向上した構成となる。また、表面に傷が付き難くなるので、傷の発生を防止することができる。なお、ベース部３は、熱伝導性のよい金属材料であればその材質が限定されることはない。例えば、銅（Ｃｕ）、銅合金、及び／又はステンレス鋼（ＳＵＳ） 等を採用しもよい。
【００３４】
（接着層）
接着層４は、静電チャック部２の下面２ｂと、ベース部３の上面３ａとの間に介在する。接着層４は、静電チャック部２とベース部３とを接着一体化する。接着層４は、任意に選択される材料から構成できるが、−２０℃〜１５０℃の温度範囲で耐熱性を有する接着剤から形成されることが好ましい。接着層としては、例えば、アクリル系樹脂、シリコン系樹脂、及びエポキシ系樹脂等が好適である。特に、酸素系プラズマを用いる場合には、酸素系プラズマに対して耐プラズマ性に優れているシリコン系樹脂の使用が好ましい。
この接着層４の形状は任意に選択できる。例えば、液状の熱硬化性接着剤を塗布して得られた塗膜を加熱することにより硬化させた、任意の形状のシート状またはフィルム状の接着剤を、熱圧着等の方法により硬化した、硬化膜であってもよい。
【００３５】
（冷却ガス導入孔およびピン挿通孔）
静電チャック部２、ベース部３および接着層４には、これらを上下に貫通する冷却ガス導入孔３０Ａと、ピン挿通孔３０Ｂとが、それぞれ複数設けられている。冷却ガス導入孔３０Ａは、静電チャック部２に載置された板状試料Ｗに向かってヘリウム（Ｈｅ）等の冷却ガスＧを供給するために設けられている。また、ピン挿通孔３０Ｂには、載置面２ａに吸着された板状試料Ｗの離脱を補助するリフトピン２２が挿通される。リフトピン２２の下端には、図示略の駆動部が接続され、ピン挿通孔３０Ｂの貫通方向に沿って、リフトピン２２を上下に駆動する。
【００３６】
冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂとは、同様の構成を有する。以下の説明においては、冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂを包含して、単に貫通孔３０と呼ぶ。
貫通孔３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２の貫通孔３２と、を有する。すなわち、静電チャック部２には第１の貫通孔３１が設けられ、ベース部３には第２の貫通孔３２が設けられ、第１および第２の貫通孔３１、３２は、互いに連通して貫通孔３０を構成する。
【００３７】
第１の貫通孔３１および第２の貫通孔３２は、互いに中心軸が一致している。第２の貫通孔３２の内周面３２ａには、接着剤４９により筒状の絶縁碍子４０が固定されている。第２の貫通孔３２の内径は、第１の貫通孔３１の内径より、絶縁碍子４０による肉厚部分の分だけ、大きい。
絶縁碍子４０の静電チャック部２側（すなわち上側）の先端面４１ａと静電チャック部２との間には、環状のシール部材であるオーリング５０が挟み込まれている。オーリング５０の径方向内側には、筒状の絶縁壁部材４３が設けられている。絶縁壁部材４３は、絶縁碍子４０の先端面４１ａに一体的に形成されている。
【００３８】
（絶縁碍子）
絶縁碍子４０は、例えばセラミックからなる。絶縁碍子４０は、プラズマに対する耐久性を有する。絶縁碍子４０を構成するセラミックスは任意に選択できる。例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）、窒化ケイ素（Ｓｉ３Ｎ４）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯ２）、サイアロン、窒化ホウ素（ＢＮ）、及び炭化ケイ素（ＳｉＣ）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を採用できる。
【００３９】
絶縁碍子４０は、静電チャック部２側に位置する第１の端部４１（上端部）と、その反対側に位置する第２の端部４２（下端部）とを有する。
絶縁碍子４０の内径は、第１の貫通孔３１の内径と略等しい。第１の貫通孔３１の内周面３１ａと絶縁碍子４０の内周面４０ａとは、段差なく連なることが好ましい。しかしながら、貫通孔３０が冷却ガス導入孔３０Ａである場合は、絶縁碍子４０の内径が第１の貫通孔３１より大きくてもよい。
【００４０】
絶縁碍子４０の外周面４０ｂと第２の貫通孔３２の内周面３２ａとの間には、接着剤４９が介在し、これらを接着固定している。接着剤４９としては、プラズマに対して耐久性を示し、かつ可撓性を有する有機系樹脂が好ましい。接着剤４９は接着層４と接触していることも好ましい。
【００４１】
絶縁碍子４０の先端面４１ａ（上端面１）には、筒状の絶縁壁部材４３が一体的に形成されている。
絶縁壁部材４３の中心軸と絶縁碍子４０の中心軸とは、一致している。絶縁壁部材４３の内径は、絶縁碍子４０の内径と一致している。また、絶縁壁部材４３の外径は、絶縁壁部材４３の外径より小さい。本実施形態において、絶縁壁部材４３の端面４１ｂ（上端面２）は、静電チャック部２の下面２ｂと接触する。しかしながら、端面４１ｂは、静電チャック部２の下面２ｂに対して離間していてもよい。
本発明において、絶縁碍子の先端面４１ａは、平面や斜面であってもよく、又は、第六実施形態に例として示したような、断面が弧を描いていたり、上に膨らんだ曲面であってもよい。これらは、突出部（筒状の絶縁壁部材）を有してもよい。
【００４２】
（オーリング（シール部材））
オーリング（シール部材）５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａと静電チャック部２の間に挟み込まれている。オーリング５０は、プラズマが絶縁碍子４０の外周側に回り込むことを遮り、その結果、プラズマによる接着層４および接着剤４９の侵食を抑制する。オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａおよび静電チャック部２の下面２ｂと接触する。また、オーリング５０は、絶縁壁部材４３の外周面４３ｂと接触してもよく、ベース部３の第２の貫通孔３２の内周面３２ａと接着剤４９を介して接触してもよい。
【００４３】
オーリング５０は、任意に選択される材料、例えばゴム又はエラストマー樹脂などの弾性体からなる、環状や管状のシール部材である。サイズも必要に応じて選択してよい。なお、本実施形態においてシール部材として、断面が円形のオーリングを採用する場合を例示するが、本発明に使用されるオーリングの断面形状は、この形状に限定されない。断面の形状は、四角や楕円であっても良い。特に、本実施形態に示すようにシール部材が収容される空間の断面形状が矩形状である場合には、断面が矩形状のパッキンを用いることで、接触面積を増加させて、プラズマの侵入をより効果的に抑制してもよい。
【００４４】
オーリング５０は、図に示されるように、先端面４１ａと静電チャック部２の下面２ｂとの間に挟み込まれて、上下に圧縮されている。オーリング５０は、上側接点Ｐ１で静電チャック部２の下面２ｂと環状に接触し、下側接点Ｐ２で絶縁碍子４０の先端面４１ａと環状に接触する。オーリング５０は、上側接点Ｐ１と下側接点Ｐ２により、絶縁碍子４０の内径側と外径側とをシールする。
【００４５】
圧縮前のオーリング５０の厚さ（上下方向の寸法）は任意に選択されるが、絶縁壁部材４３の高さＨよりは大きい。言い換えると、絶縁壁部材４３の高さＨは、シール部材の厚さ（圧縮前）より小さい。これにより、絶縁壁部材の端面４１ｂを静電チャック部２の下面２ｂに接触させることで、確実にオーリング５０を圧縮できる。
【００４６】
オーリング５０は、圧縮後の厚さが圧縮前に対して、０．５倍以上、０．８倍以下となるように圧縮されていることが好ましい。これにより、上側接点Ｐ１および下側接点Ｐ２において、オーリング５０により、絶縁碍子４０の内周側と外周側とのシールの確実性、すなわち密封の確実性を高めることができる。
【００４７】
本実施形態において、絶縁壁部材４３の端面４１ｂは、静電チャック部２の下面２ｂと接触する。このため、絶縁壁部材４３の高さＨが、圧縮後のオーリング５０の厚さとなる。したがって、オーリング５０の圧縮率を絶縁壁部材４３の高さＨの加工精度に依存させることができ、絶縁碍子４０の固定時に、オーリングのつぶし代を調整する必要なく、シールの信頼性を高めることができる。
【００４８】
オーリング５０は、径方向に圧縮されていても、又は圧縮されていなくてもよい。
オーリング５０が径方向に圧縮される場合、オーリング５０は、絶縁壁部材４３の外周面４３ｂと第２の貫通孔３２の内周面３２ａとの間に挟み込まれる。これにより、プラズマの侵入経路を狭めてプラズマの侵入を効果的に抑制できる。
一方で、オーリング５０が径方向に圧縮されない場合、オーリング５０は、上下方向のみから圧縮されるため、捻れなどの無理な負荷が加わりにくい。したがってオーリング５０によるシールの信頼性を高めることができる。絶縁壁部材４３の外周面と絶縁碍子４０の外周面の、径方向距離幅Ｗ１は、圧縮前のオーリング５０の径方向の幅に対して、０．８倍以上１．２倍以下とすることが好ましい。これにより、捻れなどの無理な応力を生じさせることなく、オーリング５０を絶縁碍子４０の先端面４１ａと静電チャック部２との間に介在させることができる。
【００４９】
本実施形態の静電チャック装置１によれば、静電チャック部２の下面２ｂと絶縁碍子４０の先端面４１ａとの間にオーリング５０を介在させたことで、プラズマが絶縁碍子４０の外周側に回り込むことを遮ることができる。この構成により、接着層４および接着剤４９が、プラズマにより侵食されることを抑制でき、静電チャック装置１の長寿命化を図ることができる。
また本実施形態によれば、接着層４および接着剤４９のプラズマ暴露が抑制されるため、接着層４および接着剤４９の材料として求められる耐プラズマ性を低くすることができる。すなわち、本実施形態によれば、プラズマに対する耐性を考慮して接着層４および接着剤４９の材料を選択する必要がなく材料選定の自由度を高めることができる。一例として、接着層４および接着剤４９としてプラズマに対する耐性の有無を問わず、熱弾性に優れた材料を採用し、静電チャック部２とベース部３の熱膨張の差を緩和する構成とすることができる。
【００５０】
本実施形態の静電チャック装置１によれば、オーリング５０の径方向内側に、オーリング５０の露出を制限する絶縁壁部材４３が設けられている。この構成により、オーリング５０がプラズマに暴露される面積を制限して、オーリング５０の寿命を長くすることができる。
また、絶縁壁部材４３は、オーリング５０が絶縁碍子４０の内周側にはみ出すことを抑制する。すなわち、絶縁壁部材４３が設けられることで、オーリング５０の姿勢を維持させ、オーリング５０によるシールの確実性を高めることができる。
また、絶縁壁部材４３を設けることで、静電チャック装置１の耐電圧を高めることができる。絶縁壁部材４３の端面４１ｂが、静電チャック部２の下面２ｂと接触する場合には、放電経路を塞いで耐電圧を高めることができる。また、絶縁壁部材４３の端面４１ｂが、静電チャック部２の下面２ｂと接触しない場合であっても、絶縁壁部材４３により放電経路を狭めることができる。これにより、放電に至るための経路を長くして静電チャック装置１の耐電圧を高めることができる。
【００５１】
本実施形態の静電チャック装置１において、絶縁碍子４０は、絶縁壁部材４３の端面４１ｂを静電チャック部２の下面２ｂに接触させ、絶縁碍子４０の先端面４１ａと静電チャック部２の下面２ｂとの間でオーリング５０を圧縮した状態で、接着剤４９を硬化させることで、固定される。また、端面４１ｂを静電チャック部２の下面２ｂと離間させる場合には、絶縁碍子４０は、先端面４１ａにおけるオーリング５０のつぶし代をダイアルゲージ等で調整しながら接着剤４９を硬化させることで固定される。
【００５２】
第１実施形態の静電チャック装置１は、図２に二点鎖線で示すように、ヒータエレメント９を有していてもよい。ヒータエレメント９は、静電チャック部２の下面２ｂに図示略の接着剤を介して固定されている。また、ヒータエレメント９は、静電チャック部２の下面２ｂとベース部３の上面３ａの間において、接着層４に埋め込まれている。ヒータエレメント９は、任意に選択される形状や材料からなることができ、本例では幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させた導電部材から構成される。ヒータエレメント９は、両端に給電用端子が接続され、電流が流されることで発熱し、静電チャック部２の温度を制御してもよい。
【００５３】
（変形例１）
図３は、第１実施形態の変形例１の静電チャック装置１Ａの拡大断面図である。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。本変形例の静電チャック装置１Ａは、第１実施形態の静電チャック装置１と比較して、絶縁碍子４０Ａおよび絶縁壁部材４３Ａは、別部材であり、絶縁碍子４０Ａの内側に、絶縁壁部材４３Ａが入れ子状に配されている点が主に異なる。
【００５４】
絶縁壁部材４３Ａは、円筒形状を有している。絶縁壁部材４３Ａ（の少なくとも一部）は、絶縁碍子４０Ａの径方向内側に位置する。絶縁壁部材４３Ａは、絶縁碍子４０Ａの内周面に接着固定されている。絶縁壁部材４３Ａの外径は、絶縁碍子４０Ａの内径より若干小さい。また、絶縁碍子４０Ａより若干長い。絶縁壁部材４３Ａの上端部４３ａは、絶縁碍子４０Ａの先端面４１ａから上側に突出している。上端部４３ａは、径方向内側に位置している。
【００５５】
本変形例の静電チャック装置１Ａによれば、絶縁碍子４０Ａと絶縁壁部材４３Ａとが、互いに別部材である。このため、絶縁碍子４０Ａと絶縁壁部材４３Ａとを別材料から構成することができる。一例として、絶縁壁部材４３Ａを耐プラズマ性が高い材料（例えばセラミックス）とし、絶縁碍子４０Ａを低熱伝導性の材料（例えば樹脂）とすることで、耐プラズマ性を高めると共に、貫通孔３０の周囲からベース部３への熱引きを軽減することができる。
【００５６】
なお、本変形例において、絶縁壁部材４３Ａは、絶縁碍子４０Ａに接着固定されているが、その他の構成であってもよい。例えば、絶縁碍子４０Ａの下端に径方向内側に延びる凸部を設け、前記凸部と静電チャック部２の下面２ｂとの上下方向の間に絶縁壁部材４３Ａを挟み込むことで、絶縁壁部材４３Ａを固定してもよい。また、絶縁壁部材４３Ａをセラミックスとし絶縁碍子４０Ａを樹脂部材とする場合には、一体成形により、これらを互いに固定して形成してもよい。さらに絶縁碍子４０Ａを熱収縮樹脂材料から構成し、絶縁壁部材４３Ａと接触させて加熱することで、絶縁壁部材４３Ａと絶縁碍子４０Ａとを互いに固定してもよい。
【００５７】
（変形例２）
図４は、第１実施形態の変形例２の静電チャック装置１Ｂの拡大断面図である。なお、上述の実施形態および変形例１と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。本変形例の静電チャック装置１Ｂは、変形例１の静電チャック装置１Ａと比較して、絶縁碍子４０Ｂの先端面４１ａに筒状の外側絶縁壁（外側絶縁壁部材）４４Ｂが一体的に形成されている。すなわち、本変形例によれば、オーリング５０の径方向外側には、絶縁碍子４０Ｂの一部である、筒状の外側絶縁壁４４が位置する。
【００５８】
本変形例の静電チャック装置１Ｂによれば、オーリング５０の径方向内側には、絶縁壁部材４３Ａの上端部４３ａが位置し、径方向外側には外側絶縁壁４４が設けられている。これにより、静電チャック装置１Ｂは、放電経路、すなわちプラズマの侵入経路、をさらに長くして、耐電圧を高めることができる。
【００５９】
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態の静電チャック装置１０１の断面拡大図である。第２実施形態の静電チャック装置１０１は、第１実施形態と比較して、絶縁碍子４０の第１の端部４１を径方向外側から囲む絶縁リング１４５を有する点が主に異なる。
なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６０】
静電チャック装置１０１は、静電チャック部２とベース部１０３と接着層４とを備える。また、静電チャック装置１０１において、静電チャック部２、ベース部１０３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の貫通孔１３０が設けられている。貫通孔１３０は、冷却ガス導入又はリフトピンの挿通に用いられる。貫通孔１３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部１０３を貫通する部分である第２の貫通孔１３２と、を有する。
【００６１】
第２の貫通孔１３２の内周面１３２ａには、接着剤１４９により絶縁碍子４０が固定されている。第２の貫通孔１３２の静電チャック部２側（上側）の開口には、ザグリ穴１３３が設けられている。ザグリ穴１３３は、第２の貫通孔１３２より大径であり同心の円形状である。ザグリ穴１３３の内周面１３３ａには、絶縁リング１４５が固定されている。
【００６２】
絶縁リング１４５は、環状に形成された絶縁部材からなる。絶縁リング１４５は、任意に選択される材料から構成されることができ、絶縁碍子４０と同材料（例えばセラミックス）からなっていても、異なる材料（例えば樹脂材料）から構成されていてもよい。絶縁リング１４５の外径は、ザグリ穴１３３の内径より若干小さい。絶縁リング１４５の外周面１４５ｂとザグリ穴１３３の内周面１３３ａとの間には、接着剤１４９が介在しこれらを互いに接着固定している。
【００６３】
絶縁リング１４５の内径は、第２の貫通孔１３２の内径より若干小さく、絶縁碍子４０の外径と略同一である。絶縁リング１４５の内周面１４５ａは、絶縁碍子４０の外周面４０ｂと接触する。絶縁リング１４５は、絶縁碍子４０の第１の端部４１を径方向外側から囲む。
【００６４】
絶縁碍子４０の先端面４１ａには、第１実施形態と同様に、絶縁碍子４０より外径が小さい絶縁壁部材４３が一体的に形成されている。絶縁碍子４０の先端面４１ａと静電チャック部２の下面２ｂとの間には、オーリング５０が挟み込まれている。絶縁壁部材４３は、オーリング５０の径方向内側に位置する。絶縁壁部材４３の端面４１ｂは、静電チャック部２の下面２ｂと接触する。
【００６５】
本実施形態の静電チャック装置１０１によれば、絶縁碍子４０と絶縁リング１４５とからなる、２重の絶縁構造を有する。これにより、静電チャック装置１０１の耐電圧を高めることができる。
【００６６】
第２実施形態の静電チャック装置１０１は、第１実施形態と同様に、ヒータエレメント９を有していてもよい。一般的に、静電チャック部２は、貫通孔１３０の近傍でベース部１０３からの冷却が行われないため温度が高くなりやすい。本実施形態の静電チャック装置１０１によれば、貫通孔１３０の内面が２重構造の絶縁碍子４０および絶縁リング１４５により断熱状態で保護されている。これにより、貫通孔１３０の近傍でヒータエレメント９による発熱の影響を受け難くなり、貫通孔１３０の近傍の温度上昇を抑制し、静電チャック部２を均熱化することができる。
なお、静電チャック装置１０１において、材質および寸法に依存する絶縁リング１４５の熱伝導性は、ヒータエレメント９の有無およびその発熱性能に応じて設定することが好ましい。静電チャック装置１０１がヒータエレメント９を有する場合、絶縁リング１４５の熱伝導性を小さくすることが好ましい。これにより、絶縁リングの断熱性能を高めることができ、静電チャック部２の均熱化を促進できる。一方で、静電チャック装置１０１がヒータエレメント９を有しない場合、絶縁リング１４５の熱伝導性を大きくすることが好ましい。これにより、他の領域と比較して冷却が不十分となりやすい貫通孔１３０の近傍から効率的に熱を逃がすことが可能となり、静電チャック部２の均熱化を促進できる。
【００６７】
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の静電チャック装置２０１の断面拡大図である。第３実施形態の静電チャック装置２０１は、第２実施形態と比較して、絶縁碍子２４０の固定方法が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００６８】
静電チャック装置２０１は、静電チャック部２とベース部２０３と接着層４とを備える。また、静電チャック装置２０１において、静電チャック部２、ベース部２０３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の貫通孔２３０が設けられている。貫通孔２３０は、冷却ガス導入又はリフトピンの挿通に用いられる。貫通孔２３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部２０３を貫通する部分である第２の貫通孔２３２と、を有する。
【００６９】
第２の貫通孔２３２の内周面２３２ａには、絶縁碍子２４０が挿入されている。第２の貫通孔２３２の静電チャック部２側（上側）の開口には、第２実施形態と同様に、ザグリ穴２３３が設けられて、ザグリ穴２３３の内周面２３３ａには、絶縁リング１４５が固定されている。また、第２の貫通孔２３２の静電チャック部２と反対側（下側）の開口には、下側ザグリ穴２３４が設けられている。下側ザグリ穴２３４には、下側を向く固定面２３４ａが設けられている。固定面２３４ａには、絶縁碍子２４０を固定するネジ２４６が挿入されるネジ孔２３４ｂが形成されている。
【００７０】
絶縁碍子２４０は、静電チャック部２側に位置する第１の端部２４１とその反対側に位置する第２の端部２４２とを有する。絶縁碍子２４０の第１の端部２４１に位置する先端面２４１ａには、第１および第２実施形態と同様に、絶縁碍子２４０より外径が小さい絶縁壁部材２４３が一体的に形成されている。絶縁碍子２４０の先端面２４１ａと静電チャック部２の下面２ｂとの間には、オーリング５０が挟み込まれている。絶縁壁部材２４３は、オーリング５０の径方向内側に位置する。絶縁壁部材２４３の端面２４１ｂは、静電チャック部２の下面２ｂと接触する。
【００７１】
絶縁碍子２４０の第２の端部２４２には、径方向外側に延びるフランジ部２４２ａが設けられている。フランジ部２４２ａには、上下方向に貫通する貫通孔２４２ｂが形成されている。フランジ部２４２ａは、下側ザグリ穴２３４内に収容される。作業者は、ネジ２４６をフランジ部２４２ａの貫通孔２４２ｂに挿通するとともに、ベース部２０３のネジ孔２３４ｂに締結することで、絶縁碍子２４０をベース部２０３に固定できる。フランジ部２４２ａとネジ２４６とは、絶縁碍子２４０の固定部２４８を構成する。すなわち、絶縁碍子２４０は、固定部２４８により着脱可能にベース部２０３に固定されている。
【００７２】
本実施形態の静電チャック装置２０１によれば、絶縁碍子２４０が、ベース部２０３に機械的に固定され着脱可能である。これにより、絶縁碍子２４０の第１の端部２４１と静電チャック部２との間に挟み込まれたオーリング５０を容易に交換することができる。オーリング５０は、絶縁碍子２４０と静電チャック部２との間をシールしてプラズマの侵入を防ぐためプラズマにより侵食されやすい。オーリング５０を交換可能に構成することで、静電チャック装置２０１の使用寿命を更に長くすることができる。
なお、本実施形態において絶縁碍子２４０は、フランジ部２４２ａにおいて、ベース部２０３にネジ２４６によって固定されている。しかしながら、絶縁碍子２４０の固定方法は、これに限られない。例えばフランジ部２４２ａの外周面にオネジを形成し、ベース部２０３の下側ザグリ穴２３４の内周面にメネジを形成し、これらを螺合することで絶縁碍子２４０を固定してもよい。この場合、フランジ部２４２ａと絶縁碍子２４０とは、別体としてもよい。
【００７３】
以上に、本発明の第一の態様の静電チャックの様々な例を説明したが、各例における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、趣旨から逸脱しない範囲内で、変更が可能である。また、上述した実施形態では、絶縁碍子と絶縁壁部材とは、一体部材であるが、これらは別部材であってもよい。
【００７４】
（第二の態様の静電チャック装置）
第二の態様の静電チャック装置は、第一の態様の静電チャック装置と比較して、第一の態様で述べられた筒状の絶縁壁部材を必須の部材としては有しない点、及び、第２の貫通孔の静電チャック部側の開口に設けられたザグリ穴中に設けられる絶縁リングを必須の部材として有する点が、主に異なる。
問題のない限り、第二の態様の装置は、第一や第三の態様で述べられる特徴を有していても良い。第２及び３実施形態や、後述する第６実施形態は、前記絶縁リングを有する場合、第二の態様の静電チャック装置に含まれると考えても良い。
以下に、第二の態様の静電チャック装置の好ましい例を説明する。
上述の第一の態様の第１の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。
＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態の静電チャック装置１の断面図である。また、図８は、図７の領域ＩＩの拡大図である。静電チャック装置１は、板状試料Ｗを載置する載置面２ａを有するとともに静電吸着用内部電極１３を内蔵する静電チャック部２と、静電チャック部２を下側から冷却するベース部３と、静電チャック部２とベース部３とを接着して一体化する接着層４と、を備える。
静電チャック装置１において、静電チャック部２、ベース部３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の貫通孔が設けられている。貫通孔は、冷却ガス導入又はリフトピンの挿通に用いられる。貫通孔は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部３を貫通する部分である第２の貫通孔３２と、を有する。
【００７５】
（静電チャック部、ベース部、及び接着層）
静電チャック部２は、第１の実施形態で述べた静電チャック部２と基本的に同じであるので、同一符号を付し、その説明を省略する。    ベース部３は、第２の貫通孔に関する点以外は、第１の実施形態で述べたベース部３と基本的に同じであるので、同一符号を付し、その説明を省略する。
接着層４は、第１の実施形態で述べた接着層４と基本的に同じであるので、同一符号を付し、その説明を省略する。
【００７６】
（冷却ガス導入孔およびピン挿通孔）
図７に示すように、静電チャック部２、ベース部３および接着層４には、これらを上下に貫通する冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂとがそれぞれ複数設けられている。冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂは、第１や３の実施形態で述べた冷却ガス導入孔３０Ａとピン挿通孔３０Ｂと基本的に同じであり、同じである箇所についてはその説明を省略する。
【００７７】
図８に示すように、第２の貫通孔３２の内周面３２ａには、接着剤４９により筒状の絶縁碍子４０が固定されている。第２の貫通孔３２の内径は、第１の貫通孔３１の内径より絶縁碍子４０の肉厚部分だけ大きい。
絶縁碍子４０の静電チャック部２側（すなわち上側）の先端面４１ａと静電チャック部２との間には、環状のシール部材であるオーリング５０が挟み込まれている。
図８に示すように、第２の貫通孔３２の静電チャック部２側（上側）の開口には、ザグリ穴３３が設けられている。ザグリ穴３３は、第２の貫通孔３２より大径であり同心の円形状である。ザグリ穴３３の内周面３３ａには、絶縁リング４５が固定されている。
【００７８】
（絶縁碍子）
絶縁碍子４０は、第１の実施形態で述べた絶縁碍子４０と、同じ材料から形成されることができる。
【００７９】
絶縁碍子４０は、静電チャック部２側に位置する第１の端部４１とその反対側に位置する第２の端部４２とを有する。絶縁碍子４０の内径は、第１の貫通孔３１の内径と略等しい。第１の貫通孔３１の内周面３１ａと絶縁碍子４０の内周面４０ａとは、段差なく連なることが好ましい。しかしながら、貫通孔３０が冷却ガス導入孔３０Ａである場合は、絶縁碍子４０の内径が第１の貫通孔３１より大きくてもよい。
【００８０】
絶縁碍子４０の外周面４０ｂと第２の貫通孔３２の内周面３２ａとの間には、接着剤４９が介在しこれらを接着固定している。接着剤４９としては、プラズマに対して耐久性を示し可撓性を有する有機系樹脂が好ましい。
【００８１】
（絶縁リング）
絶縁リング４５は、環状に形成された絶縁部材からなる。絶縁リング４５は、絶縁碍子４０と同材料（例えばセラミックス）からなっていても異なる材料（例えば樹脂材料）から構成されていてもよい。絶縁リング４５の外径は、ザグリ穴３３の内径より若干小さい。絶縁リング４５の外周面４５ｂとザグリ穴３３の内周面３３ａとの間には、接着剤４９が介在しこれらを互いに接着固定している。
【００８２】
絶縁リング４５の内径は、第２の貫通孔３２の内径より若干小さく、絶縁碍子４０の外径と略同一である。絶縁リング４５の内周面４５ａは、絶縁碍子４０の外周面４０ｂと接触する。絶縁リング４５は、絶縁碍子４０の第１の端部４１を径方向外側から囲む。
【００８３】
（オーリング（シール部材））
図８に示すように、オーリング（シール部材）５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａと静電チャック部２の間に挟み込まれている。オーリング５０は、絶縁碍子４０の外周側にプラズマが絶縁碍子４０の外周側に回り込むことを遮り、プラズマによる接着層４および接着剤４９の侵食を抑制する。オーリング５０は、絶縁碍子４０の先端面４１ａおよび静電チャック部２の下面２ｂと接触する。
【００８４】
オーリング５０は、任意の材料から形成されることができ、ゴム又はエラストマー樹脂などの弾性体からなる管状や環状のシール部材である。なお、本実施形態においてシール部材として、断面が円形のオーリングを採用する場合を例示するが、断面形状はこれに限定されない。四角や楕円形であってもよい。例えば、シール部材として断面矩形状のパッキンを用いてもよい。
【００８５】
オーリング５０は、先端面４１ａと静電チャック部２の下面２ｂとの間に挟み込まれて上下に圧縮されている。オーリング５０は、上側接点Ｐ１で静電チャック部２の下面２ｂと環状に接触し、下側接点Ｐ２で絶縁碍子４０の先端面４１ａと環状に接触する。オーリング５０は、上側接点Ｐ１と下側接点Ｐ２において、絶縁碍子４０の内径側と外径側とをシールする。
【００８６】
オーリング５０は、圧縮後の厚さが圧縮前に対して、０．５倍以上、０．８倍以下となるように圧縮されていることが好ましい。これにより、上側接点Ｐ１および下側接点Ｐ２において、オーリング５０により絶縁碍子４０の内周側と外周側とのシールの確実性を高めることができる。
【００８７】
本実施形態の静電チャック装置１によれば、静電チャック部２の下面２ｂと絶縁碍子４０の先端面４１ａとの間にオーリング５０を介在させたことで、プラズマが絶縁碍子４０の外周側に回り込むことを遮ることができる。これにより、接着層４および接着剤４９が、プラズマにより侵食されることを抑制でき、静電チャック装置１の長寿命化を図ることができる。
また本実施形態によれば、接着層４および接着剤４９のプラズマ暴露が抑制されるため、接着層４および接着剤４９の材料として求められる耐プラズマ性を低くすることができる。すなわち、本実施形態によれば、プラズマに対する耐性を考慮して接着層４および接着剤４９の材料を選択する必要がなく材料選定の自由度を高めることができる。一例として、接着層４および接着剤４９としてプラズマに対する耐性の有無を問わず、熱弾性に優れた材料を採用し、静電チャック部２とベース部３の熱膨張の差を緩和する構成とすることができる。
【００８８】
本実施形態の静電チャック装置１によれば、絶縁碍子４０と絶縁リング４５とからなる２重の絶縁構造を有する。２重の絶縁構造の絶縁碍子４０および絶縁リング４５により、接着層４および接着剤４９をプラズマから保護することができる。加えて、２重の絶縁構造の絶縁碍子４０および絶縁リング４５により、ベース部３へ放電経路を長くすることができ、静電チャック装置１の耐電圧を高めることができる。
【００８９】
本実施形態の静電チャック装置１において、絶縁碍子４０は、先端面４１ａにおけるオーリング５０のつぶし代をダイアルゲージ等で調整しながら接着剤４９を硬化させることで固定される。
【００９０】
第４実施形態の静電チャック装置１は、図８に二点鎖線で示すように、ヒータエレメント９を有していてもよい。ヒータエレメント９は、第１の実施形態で述べたような構成をとる事が出来る。
一般的に、ヒータエレメント９を備えた静電チャック装置１によれば、貫通孔３０の周辺にはヒータを配することができないため、貫通孔３０の近傍の温度は低くなりやすいが、２重構造の絶縁碍子４０および絶縁リング４５により冷却ベースへの熱逃げを抑えることで貫通孔３０の近傍の温度低下を抑制し、静電チャック部２を均熱化することができる。
なお、静電チャック装置１において、材質および寸法に依存する絶縁リング４５の熱伝導性は、ヒータエレメント９の有無およびその発熱性能に応じて設定することが好ましい。静電チャック装置１がヒータエレメント９を有する場合、絶縁リング４５の熱伝導性を小さくすることが好ましい。これにより、絶縁リングの断熱性能を高めることができ、静電チャック部２の均熱化を促進できる。一方で、静電チャック装置１がヒータエレメント９を有さない場合、絶縁リング４５の熱伝導性を大きくすることが好ましい。これにより、他の領域と比較して冷却が不十分となりやすい貫通孔３０の近傍から効率的に熱を逃がすことが可能となり、静電チャック部２の均熱化を促進できる。
【００９１】
＜第５実施形態＞
図９は、第５実施形態の静電チャック装置１０１の断面拡大図である。第５実施形態の静電チャック装置１０１は、第４実施形態と比較して、絶縁碍子１４０の固定方法が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。なお第５実施形態は、第３実施形態にも類似するが、筒状の絶縁壁部材が無い点で異なる。
【００９２】
静電チャック装置１０１は、静電チャック部２とベース部１０３と接着層４とを備える。また、静電チャック装置１０１において、静電チャック部２、ベース部１０３および接着層４には、これらを上下に貫通する複数の貫通孔１３０が設けられている。貫通孔１３０は、冷却ガス導入又はリフトピンの挿通に用いられる。貫通孔１３０は、静電チャック部２を貫通する部分である第１の貫通孔３１と、ベース部１０３を貫通する部分である第２の貫通孔１３２と、を有する。
【００９３】
第２の貫通孔１３２の内周面１３２ａには、絶縁碍子１４０が挿入されている。第２の貫通孔１３２の静電チャック部２側（上側）の開口には、第４実施形態と同様に、ザグリ穴１３３が設けられて、ザグリ穴１３３の内周面１３３ａには、絶縁リング４５が固定されている。また、第２の貫通孔１３２の静電チャック部２と反対側（下側）の開口には、下側ザグリ穴１３４が設けられている。下側ザグリ穴１３４には、下側を向く固定面１３４ａが設けられている。固定面１３４ａには、絶縁碍子１４０を固定するネジ１４６が挿入されるネジ孔１３４ｂが形成されている。
【００９４】
絶縁碍子１４０は、静電チャック部２側に位置する第１の端部１４１とその反対側に位置する第２の端部１４２とを有する。絶縁碍子１４０の先端面１４１ａと静電チャック部２の下面２ｂとの間には、オーリング５０が挟み込まれている。
【００９５】
絶縁碍子１４０の第２の端部１４２には、径方向外側に延びるフランジ部１４２ａが設けられている。フランジ部１４２ａには、上下方向に貫通する貫通孔１４２ｂが形成されている。フランジ部１４２ａは、下側ザグリ穴１３４内に収容される。作業者は、ネジ２４６をフランジ部１４２ａの貫通孔１４２ｂに挿通するとともに、ベース部１０３のネジ孔１３４ｂに締結することで、絶縁碍子１４０をベース部１０３に固定できる。フランジ部１４２ａとネジ１４６とは、絶縁碍子１４０の固定部１４８を構成する。すなわち、絶縁碍子１４０は、固定部１４８により着脱可能にベース部１０３に固定されている。
【００９６】
本実施形態の静電チャック装置１０１によれば、絶縁碍子１４０が、ベース部１０３に機械的に固定され着脱可能である。これにより、絶縁碍子１４０の第１の端部１４１と静電チャック部２との間に挟み込まれたオーリング５０を容易に交換することができる。オーリング５０は、絶縁碍子１４０と静電チャック部２との間をシールしてプラズマの侵入を防ぐためプラズマにより侵食されやすい。オーリング５０を交換可能に構成することで、静電チャック装置１０１の使用寿命を更に長くすることができる。
なお、本実施形態において絶縁碍子１４０は、フランジ部１４２ａにおいてベース部１０３にネジ１４６によって固定されている。しかしながら、絶縁碍子１４０の固定方法は、これに限られない。例えばフランジ部１４２ａの外周面にオネジを形成し、ベース部１０３の下側ザグリ穴１３４の内周面にメネジを形成し、これらを螺合することで絶縁碍子１４０を固定してもよい。この場合、フランジ部１４２ａと絶縁碍子１４０とは、別体としてもよい。
【００９７】
（第三の態様の静電チャック装置）
＜第６実施形態＞
図１０は、本発明の第６実施形態の静電チャック装置２０１の断面拡大図である。第６実施形態の静電チャック装置２０１は、第４実施形態や第２実施形態と比較して、絶縁碍子２４０の構成が主に異なる。なお、上述の実施形態と同一態様の構成要素については、同一符号を付し、その説明を省略する。なお問題のない限り、第三の態様の装置は、第一や第二の態様で述べられる特徴を有しても良い。
【００９８】
絶縁碍子２４０の静電チャック部２側（すなわち上側）の先端面２４１ａと静電チャック部２との間には、環状のシール部材であるオーリング５０が挟み込まれている。絶縁碍子２４０の先端面２４１ａは、径方向内側から径方向外側に向かって下側に傾斜している。したがって、絶縁碍子２４０の先端面２４１ａは、内径側が外径側より高い。
先端面２４１ａは、内径側が外径側より高ければ、形状は任意に選択できる。内径側や外径側とは、内径側端部や外径側端部と理解しても良い。例えば、先端面２４１ａは、上側に突出した曲面であり、径方向内側の端部が、径方向外側の端部より高い位置にある面であっても良い。断面が弧や円弧を描き、径方向内側の端部が、径方向外側の端部より高い位置にある面であっても良い。先端面２４１ａは、内径側端部が外径側端部より高い位置にある、傾斜を有する平らな平面（斜面）であっても良い。第１実施形態において、絶縁壁部材が、絶縁碍子の先端面に一体的に形成されている場合、先端面２４１ａの内径側が外径側より高いので、第三の態様の静電チャック装置の絶縁碍子の先端面の範囲に含まれ得る。
【００９９】
本実施形態の静電チャック装置２０１によれば、絶縁碍子４０の先端面が、内径側が外径側より高い位置にある構造とすることで、圧縮されたオーリング５０が絶縁碍子２４０の外周側に押される。このことで、圧縮されたオーリング５０が、貫通孔３０にはみ出すことを抑制できる。すなわち、オーリング５０の姿勢を維持させ、オーリング５０によるシールの確実性を高めることができる。
なお、本実施形態において、静電チャック装置２０１には、絶縁碍子２４０の静電チャック部２側の端部を径方向外側から囲む絶縁リング４５が設けられている。しかしながら、先端面２４１ａの内径側が外径側より高いことによる上述の効果は、絶縁リング４５の有無に関わらず奏することができる。
【０１００】
以上に、本発明の様々な実施形態を説明したが、各実施形態における各構成およびそれらの組み合わせ等は一例であり、本発明の趣旨から逸脱しない範囲内で、構成の付加、省略、置換およびその他の変更が可能である。また、本発明は実施形態によって限定されることはない。
例えば、上述した実施形態で、静電チャック装置は、静電チャック部とベース部の間の接着層４に埋め込まれたヒータエレメント９を備えた例を説明した。しかしながら、ヒータエレメントは、静電チャック部の内部又はベース部の内部に位置していてもよい。
【産業上の利用可能性】
【０１０１】
プラズマによる接着層の侵食を抑制することで長寿命化を実現可能とした信頼性の高い静電チャック装置を提供できる。
【符号の説明】
【０１０２】
１、１Ａ、１Ｂ、１０１、２０１  静電チャック装置
２  静電チャック部
２ａ  載置面
２ｂ  静電チャック部の下面
３、１０３、２０３  ベース部
３ａ、１０３ａ  ベース部の上面
４  接着層
９  ヒータエレメント
１１  載置板
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
１６  突起部
２１  流路
２２  リフトピン
３０、１３０、１４２ｂ、２３０、２４２ｂ  貫通孔
３０Ａ  冷却ガス導入孔
３０Ｂ  ピン挿通孔
３１  第１の貫通孔
３１ａ、３２ａ，３３ａ、４０ａ，４５ａ、１３２ａ、１３３ａ、１４５ａ、２３２ａ、１３２ａ、２３３ａ  内周面
３２、１３２、２３２  第２の貫通孔
３３、１３３、２３３  サグリ穴
４０、４０Ａ、４０Ｂ、１４０、２４０  絶縁碍子
４０ａ  絶縁碍子の内周面
４０ｂ  絶縁碍子の外周面
４１、１４１、２４１  第１の端部
４１ａ、１４１ａ、２４１ａ  先端面
４１ｂ、２４１ｂ  端面
４２、２４２  第２の端部、
４３、４３Ａ、２４３  絶縁壁部材
４３ａ  絶縁壁部材の上端部
４３ｂ  絶縁壁部材の外周面
４４Ｂ  外側絶縁壁（外側絶縁壁部材）
４５、１４５  絶縁リング
４９  接着剤
５０  オーリング（シール部材）
４５ａ、１４５ａ  絶縁リングの内周面
４５ｂ、１４５ｂ  絶縁リングの外周面
１３４、２３４  下側ザグリ穴
１３４ａ、２３４ａ  固定面
１３４ｂ、２３４ｂ  ネジ孔
１４２  第２の端部
１４２ａ、２４２ａ  フランジ部
１４２ｂ  貫通孔
１４６、２４６  ネジ
１４８、２４８  絶縁碍子の固定部
１４８  固定部
Ｇ  冷却ガス
Ｐ１  上側接点
Ｐ２  下側接点
Ｗ  板状試料
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【国際調査報告】
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2017126534.tif 000014
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