(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状試料を静電吸着するための内部電極を内蔵した基体の一主面に静電吸着面を形成し、この静電吸着面に複数の突起部を設け、これら複数の突起部のうちの一部または全部の突起部の頂面に１つ以上の微小突起部を設け、
これら微小突起部の頂面における前記板状試料を載置し前記板状試料と接触する領域を載置面とするとともに、前記静電吸着面における前記載置面の総面積を、前記静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下とし、
前記静電吸着面の周縁部に沿って連続する壁部を設け、この壁部の頂面の内周側に、その周方向に沿う段差部を形成し、前記頂面の前記段差部を除く領域に前記板状試料を載置することを特徴とする静電チャック装置。
【請求項２】
前記微小突起部１つあたりの前記載置面の面積は２×１０−３ｍｍ２以上かつ０．８ｍｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記微小突起部の前記突起部の頂面からの高さは、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記微小突起部の前記一主面からの高さは、１０μｍ以上かつ６０μｍ以下であることを特徴とする請求項１または２記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記微小突起部１つあたりの前記載置面の面積は、この微小突起部が設けられた突起部の前記一主面における占有面積の０．０５％以上かつ５０％以下であることを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項６】
複数の前記突起部の前記一主面における占有面積の総面積は、前記静電吸着面の面積の１５％以上かつ６０％以下であることを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項７】
前記微小突起部の頂面の周縁部には、曲率半径が０．５μｍ以上かつ５μｍ以下の曲面部が形成されてなることを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項８】
前記突起部及び前記微小突起部は、炭化ケイ素を１重量％以上かつ１２重量％以下含む酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、前記酸化アルミニウムの平均粒子径は２μｍ以下、前記炭化ケイ素の平均粒子径は０．２μｍ以下であることを特徴とする請求項１ないし７のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項９】
前記段差部に、１つ以上の第２の微小突起部を設け、この第２の微小突起部それぞれの頂面に前記板状試料を載置することを特徴とする請求項１記載の静電チャック装置。
【請求項１０】
前記段差部に、その周方向に沿って連続する第２の壁部を設け、この第２の壁部の頂面に前記板状試料を載置することを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項記載の静電チャック装置。
【請求項１１】
前記第２の壁部の前記段差部からの高さは、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることを特徴とする請求項１０記載の静電チャック装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＩＣ、ＬＳＩ、ＶＬＳＩ等の半導体装置、液晶装置（ＬＣＤ）等を製造する際に用いられる半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料を固定する際に用いて好適な静電チャック装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、半導体装置や液晶装置等の製造工程においては、半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料の表面に各種の処理を施すことが行われており、この各種処理に際しては、板状試料を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、これまでにも様々な構造の静電チャック装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
図１３は、従来の静電チャック装置の一例を示す断面図であり、この静電チャック装置１は、絶縁体からなる静電チャック基体２の表面２ａの周縁部に所定幅及び所定高さのリング状の周縁壁３が設けられ、この周縁壁３の内側の表面２ａに周縁壁３と同一の高さの柱状突起４が複数本設けられ、柱状突起４、４、…のそれぞれの頂面４ａ、即ち板状試料Ｗとの接触面には、表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）が０．３５μｍ〜３．０μｍとなるように粗面加工が施され、周縁壁３の頂面３ａ及び柱状突起４の頂面４ａにより板状試料Ｗを支持する構成になっている。
【０００４】
この静電チャック基体２には、厚み方向に貫通する冷却ガス導入孔５が形成されるとともに、その表面２ａに平行に静電吸着力を発生させるための内部電極６が配設され、この内部電極６に電極挿入孔７に設けられた取り出し電極８により電圧を印加することにより、板状試料Ｗを静電吸着しつつ、この板状試料Ｗを冷却ガス導入孔５を流動する冷却ガスにより好ましい一定の温度に維持するようになっている。
【０００５】
また、近年、プラズマＣＶＤ装置、プラズマエッチング装置、スパッタリング装置、イオン注入装置等のプラズマを使用する装置、特にプラズマエッチング装置においては、これらの装置に搭載されている静電チャック装置の静電吸着面の汚染物やパーティクルを除去するために、静電吸着面に板状試料を静電吸着固定する前に、プラズマを用いて反応チャンバー内をクリーニングする、いわゆるウエハレスドライクリーニングを施すことが行われ始めている。
【特許文献１】特許第３１７６３０５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の静電チャック装置１においては、板状試料Ｗの処理が増加するに従って、静電チャック基体２の柱状突起４、４、…それぞれの頂面４ａが板状試料Ｗとの接触により磨耗することにより、これらの頂面４ａの表面状態が経時的に変化し、板状試料Ｗとの接触状態を一定に保つことが難しいという問題点があった。
この場合、静電チャック基体２と板状試料Ｗとの間の熱伝導度が経時的に変化し、板状試料Ｗを一定の温度に維持することが難しくなるために、板状試料Ｗ毎に均一的な処理を施すことができないという問題点があった。
また、柱状突起４の頂面４ａと板状試料Ｗの接触面との間にパーティクルが入り込み易く、このパーティクルが入り込んだ場合、静電吸着力が低下し、冷却ガスのシール性も低下するという問題点もあった。
【０００７】
一方、ウエハレスドライクリーニングでは、このドライクリーニング中に静電チャック装置の板状試料の載置面がプラズマに直接曝されるため、ウエハレスドライクリーニングが累積されるにしたがって、この載置面の表面状態が経時的に変化し、その結果、板状試料との接触状態が変化し、静電チャック装置の板状試料の載置面と板状試料との間の熱伝導性が経時的に変化し、板状試料を所定の温度に一定に維持することができなくなり、板状試料毎に均一的な処理を施すことができなくなるという問題点があった。
さらに、板状試料の面内温度の均一性も低下するために、板状試料の処理面全域にわたる均一な処理ができなくなり、パーティクルも発生し易くなるという問題点もあった。
【０００８】
そこで、本発明者は、静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性が大きく変化することがなく、パーティクルの発生も少なく、板状試料の裏面へのパーティクルの付着を防止することが可能であり、さらに、静電吸着力が変動したり、電圧印加中止後の離脱性が変化することもない静電チャック装置を提案した（特願２００４−２２３９９５号）。
この静電チャック装置は、基体の一主面に複数の突起部を設け、これらの突起部それぞれの頂面に複数の微小突起部を設け、これら微小突起部それぞれの頂面を板状試料を載置する載置面とし、さらに、前記突起部における前記複数の微小突起部の前記一主面に沿う面積の合計を、前記突起部の頂面の面積の１％以上かつ４０％以下としたものである。
【０００９】
この静電チャック装置では、突起部それぞれの頂面に設けられた微小突起部それぞれの頂面を板状試料を載置する載置面としたことにより、静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることが可能になる。
しかしながら、この静電チャック装置においても、冷却ガスの圧力を制御することで板状試料の温度を所望の一定の温度に制御することが可能な温度範囲の拡大、及び静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動をより小さなものとすることが望まれている。
【００１０】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、静電チャック装置に載置された板状試料の温度を冷却ガスの圧力を制御することで所望の一定の温度に制御する際の温度範囲を拡大（以下、「温度制御性を改善する」と記すこともある。）することができ、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動をより小さくすることができる静電チャック装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明者等は、上記課題を解決するために鋭意検討した結果、板状試料を静電吸着するための内部電極を内蔵した基体の一主面に静電吸着面を形成し、この静電吸着面に複数の突起部を設け、これら複数の突起部のうちの一部または全部の突起部の頂面に１つ以上の微小突起部を設け、これら微小突起部の頂面では、前記板状試料を載置し前記板状試料と接触する領域を載置面とするとともに、前記静電吸着面における前記載置面の総面積を、静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下とすれば、上記の課題を効率的に解決し得ることを知見し、本発明を完成するに至った。
【００１２】
すなわち、本発明の静電チャック装置は、板状試料を静電吸着するための内部電極を内蔵した基体の一主面に静電吸着面を形成し、この静電吸着面に複数の突起部を設け、これら複数の突起部のうちの一部または全部の突起部の頂面に１つ以上の微小突起部を設け、これら微小突起部の頂面における前記板状試料を載置し前記板状試料と接触する領域を載置面とするとともに、前記静電吸着面における前記載置面の総面積を、前記静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下とし、前記静電吸着面の周縁部に沿って連続する壁部を設け、この壁部の頂面の内周側に、その周方向に沿う段差部を形成し、前記頂面の前記段差部を除く領域に前記板状試料を載置することを特徴とする。
【００１３】
なお、本発明の静電チャック装置における「静電吸着面」とは、静電吸着するための内部電極が内蔵された基体の一主面の全領域のうち、現に板状試料が搭載されている領域（面）を指し、例えば、板状試料によって前記一主面の全領域が全て覆われている場合は、前記一主面の全面を静電吸着面と称し、また、板状試料によって前記一主面の全領域が覆われていない場合は、板状試料により覆われた面を静電吸着面と称する。
また、本発明の静電チャック装置における「板状試料を載置し板状試料と接する領域」とは、各突起部の頂面から、この突起部に設けられた微小突起部の頂点（最高点）までの高さの５０％に相当する高さの位置で突起部頂面に平行に切り取られる切り口の面積に相当する領域を指す。
【００１４】
この静電チャック装置では、複数の突起部のうちの一部または全部の突起部の頂面に１つ以上の微小突起部を設け、これら微小突起部の頂面における前記板状試料を載置し前記板状試料と接触する領域を載置面とするとともに、前記静電吸着面における前記載置面の総面積を、前記静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下としたことにより、板状試料の温度を冷却ガスの圧力を制御することで所望の一定の温度に制御する際の温度範囲を拡大することが可能になる。よって、静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることが可能になる。
また、静電吸着面の周縁部に沿って連続する壁部を設け、この壁部の頂面の内周側に、その周方向に沿う段差部を形成し、頂面の段差部を除く領域に板状試料を載置する構成としたことにより、静電吸着面と板状試料との隙間に冷却ガスをシールすることが可能となり、壁部近傍における板状試料の温度制御性が改善される。
【００１５】
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部１つあたりの前記載置面の面積は２×１０−３ｍｍ２以上かつ０．８ｍｍ２以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、微小突起部１つあたりの載置面の面積が２×１０−３ｍｍ２未満であると、板状試料により微小突起部の頂面が摩耗し易くなり、特に、静電吸着面にウエハレスドライクリーニングを施した場合には、処理時間が増大するに伴ってプラズマに曝されることにより、微小突起部の側面からの摩耗により微小突起部が消耗するからである。
一方、上記の面積が０．８ｍｍ２を越えると、この微小突起部と板状試料との接触部と非接触部との間に熱伝導性に差異が生じてしまい、板状試料の面内温度が一定にならなくなるからである。
【００１６】
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部の前記突起部の頂面からの高さは、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、微小突起部の突起部の頂面からの高さが１μｍ未満であると、微小突起部と板状試料との磨耗により微小突起部の高さが減少し、これら微小突起部における磨耗がさらに加速されるからである。
一方、上記の高さが１０μｍを越えると、静電吸着力の低下が生じ、また、加工コストが増加するからである。
【００１７】
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部の前記一主面からの高さは、１０μｍ以上かつ６０μｍ以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、微小突起部の一主面からの高さが１０μｍ未満であると、板状試料が一主面、すなわち突起部と突起部との間に形成される平坦部に接触する可能性があるからであり、一方、上記の高さが６０μｍを超えると、静電吸着力が低下する原因となるからである。
【００１８】
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部１つあたりの載置面の面積は、この微小突起部が設けられた突起部の前記一主面における占有面積の０．０５％以上かつ５０％以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、微小突起部１つあたりの載置面の面積が突起部の一主面における占有面積の０．０５％未満であると、微小突起部と板状試料との接触圧が高くなり、微細突起部および板状試料の磨耗、スクラッチ傷の発生、これらに伴うパーティクルの発生等の不具合が生じ易くなるからである。
一方、微小突起部１つあたりの載置面の面積が突起部の一主面における占有面積の５０％を越えると、冷却ガスの圧力や流量制御による板状試料の温度制御性が低下し、さらには、微小突起部へのパーティクルの付着により載置面と板状試料との間の熱伝導性が低下し、突起部の頂面に微小突起部を設ける効果が十分に発現されなくなるからである。
【００１９】
本発明の静電チャック装置においては、複数の前記突起部の前記一主面における占有面積の総面積は、前記静電吸着面の面積の１５％以上かつ６０％以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、複数の突起部の一主面における占有面積の総面積が上記の範囲内であると、基体と板状試料との隙間に冷却ガスを迅速に充填させることが可能となり、静電吸着面における冷却ガスの圧力分布差に起因する温度斑を抑制することが可能となる。
なお、上記の占有面積の総面積が静電吸着面の面積の１５％未満では、十分な静電吸着力が得られず、一方、この総面積が静電吸着面の面積の６０％を越えると、静電吸着面における冷却ガスの圧力分布に斑が生じる。
【００２０】
本発明の静電チャック装置においては、前記微小突起部の頂面の周縁部には、曲率半径が０．５μｍ以上かつ５μｍ以下の曲面部が形成されてなることが好ましい。
この静電チャック装置では、微小突起部の頂面の周縁部に、曲率半径が０．５μｍ以上かつ５μｍ以下の曲面部を形成したことにより、微小突起部の外周部の欠け、微小突起部周辺と板状試料との接触による板状試料の損傷、およびパーティクルの発生を抑制することにより、微小突起部の頂面の形状変化を抑制し、板状試料の載置面と板状試料との間の熱伝導性の変化を防止する。
【００２１】
本発明の静電チャック装置においては、前記突起部及び前記微小突起部は、炭化ケイ素を１重量％以上かつ１２重量％以下含む酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体であり、前記酸化アルミニウムの平均粒子径は２μｍ以下、前記炭化ケイ素の平均粒子径は０．２μｍ以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体における炭化ケイ素の含有量が１重量％未満であると酸化アルミニウムの平均粒子径が２μｍより大きくなり、この粗大化した酸化アルミニウムにより酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体がプラズマエッチングされ易くなるからであり、一方、上記の含有量が１２重量％を越えると、基体の固有抵抗値が１×１０８Ω・ｃｍより小さくなり、絶縁性の良好な基体が得られなくなるからである。
【００２２】
また、酸化アルミニウムの平均粒子径を２μｍ以下とすることにより、酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体がプラズマエッチングされてスパッタ痕が形成されることを防止する。
また、炭化珪素の平均粒子径を０．２μｍ以下とすることにより、プラズマ照射時の電場が酸化アルミニウム−炭化ケイ素複合焼結体中の炭化珪素粒子に集中して炭化珪素粒子の周辺が損傷することを防止する。
【００２５】
本発明の静電チャック装置においては、前記段差部に、１つ以上の第２の微小突起部を設け、この第２の微小突起部それぞれの頂面に前記板状試料を載置する構成としたことが好ましい。
この静電チャック装置では、段差部に１つ以上の第２の微小突起部を設け、この第２の微小突起部それぞれの頂面に前記板状試料を載置する構成としたことにより、前記壁部近傍における板状試料の温度制御性が改善され、さらに、静電吸着力も高まる。
【００２６】
本発明の静電チャック装置においては、前記段差部に、その周方向に沿って連続する第２の壁部を設け、この第２の壁部の頂面に前記板状試料を載置する構成としたことが好ましい。
この静電チャック装置では、段差部の周方向に沿って設けられた連続する第２の壁部の頂面に前記板状試料を載置する構成としたことにより、前記壁部近傍における板状試料の温度制御性が改善され、さらに、静電吸着力も高まる。
【００２７】
本発明の静電チャック装置においては、前記第２の壁部の前記段差部からの高さは、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であることが好ましい。
この静電チャック装置では、第２の壁部の段差部からの高さが１μｍ未満であると、板状試料の裏面にパーティクルが付着し易くなり、また、パーティクルが付着した際の熱伝導率の変化が大きくなるからであり、一方、第２の壁部の段差部からの高さが１０μｍを越えると、パーティクルの付着を防止する効果や熱伝導性の変化を防止する効果の増大が望めず、吸着力が低下するからであり、また、微小突起部の加工時に形状崩れ等が生じ易く、加工コストの増加をもたらすからである。
【発明の効果】
【００２８】
本発明の静電チャック装置によれば、静電吸着面に複数の突起部を設け、これら複数の突起部のうちの一部または全部の突起部の頂面に１つ以上の微小突起部を設け、これら微小突起部の頂面における前記板状試料を載置し前記板状試料と接触する領域を載置面とするとともに、前記静電吸着面における前記載置面の総面積を、前記静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下としたので、静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることができ、よって、板状試料毎に均一な処理を施すことができる。
また、冷却ガスの圧力を制御することで板状試料の温度を所望の一定温度に制御する際の制御可能な温度範囲を拡大することができる。したがって、板状試料の温度制御性に優れたものとすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２９】
本発明の静電チャック装置を実施するための最良の形態について説明する。
なお、以下の各実施の形態は、発明の趣旨をより良く理解させるために具体的に説明するものであり、特に指定のない限り、本発明を限定するものではない。
【００３０】
［第１の実施形態］
図１は、本発明の第１の実施形態の静電チャック装置を示す断面図、図２は同静電チャック装置の周縁部近傍を示す拡大平面図、図３は図２のＡ−Ａ線に沿う断面図であり、この静電チャック装置１１は、円板状の基体１２と、この基体１２の下面側にシリコン樹脂系接着剤１３を介して接着一体化された金属製の温度調節ベース部材１４とを主体として構成されている。
【００３１】
基体１２は、上面（一主面）２１ａ側が半導体ウエハ、金属ウエハ、ガラス板等の板状試料Ｗを載置するための載置面とされた円形状の誘電体板２１と、この誘電体板２１の下面（他の一主面）２１ｂ側に対向配置された円板状の絶縁部材２２と、誘電体板２１と絶縁部材２２との間に挟持された面状の内部電極２３と、内部電極２３の外周側にこれを囲む様に設けられた環状の絶縁部材２４とを主体として構成されている。
【００３２】
一方、温度調節ベース部材１４には、その内部に水や有機溶媒等の冷却用媒体を循環させる流路２５が形成されている。
そして、これら基体１２及び温度調節ベース部材１４の中央部には、誘電体板２１に静電吸着された板状試料Ｗを脱着するために、板状試料Ｗを図中下方から押圧する押圧部材（図示略）を挿通させるための貫通孔２６が形成されている。
【００３３】
また、絶縁部材２２及び温度調節ベース部材１４の中央部近傍には、電極挿入孔２７が形成され、この電極挿入孔２７には内部電極２３に電圧を印加するための取り出し電極２８が装填されている。この取り出し電極２８の上端部は内部電極２３に電気的に接続されている。
【００３４】
また、誘電体板２１、絶縁部材２２、内部電極２３及び温度調整ベース部材１４には、これらを貫通する冷却ガス導入孔２９が形成され、この冷却ガス導入孔２９により絶縁部材２１と板状試料Ｗの下面との隙間にＨｅ等の冷却ガスが供給されるようになっている。
【００３５】
上記の誘電体板２１の上面２１ａは、１枚の板状試料Ｗを搭載し、この板状試料Ｗを静電吸着力により静電吸着している静電吸着面とされ、この上面２１ａ（静電吸着面）には、上面２１ａに沿う断面が略円形状の円柱状の突起部３１が複数個設けられ、これらの突起部３１各々の頂面３１ａには、この頂面３１ａに沿う断面が略円形状の円柱状の微小突起部３２が１つ以上（図２及び図３では３個）設けられ、これらの微小突起部３２各々の頂面３２ａは、頂面３１ａ、すなわち上面２１ａ（静電吸着面）に平行とされている。
【００３６】
なお、微小突起部３２は全ての突起部３１の頂面３１ａに設ける必要はなく、これらの突起部３１の一部、例えば、これらの突起部３１のうちの１０％以上、好ましくは３０％以上の突起部３１の頂面３１ａのみに微小突起部３２を設けてもよい。ここで、微小突起部３２を設ける突起部３１の個数を突起部３１全体の１０％以上としたのは、１０％未満であると、突起部３１の頂面３１ａに微小突起部３２を設ける技術的意味が無くなってしまい、本願発明の効果を奏することができなくなってしまうからである。
この微小突起部３２の形状は、特に制限されないが、上記の円柱状の他、角柱状、円錐台状、角錐台状等が好適に用いられる。
また、微小突起部３２が設けられた突起部３１は、静電吸着面の中心部、あるいは周縁部に集中していてもよい。要するに、微小突起部３２が設けられた突起部３１を静電吸着面上に部分的に集中して設けることにより、この部分における板状試料の温度制御性を高めることができる。さらに、突起部３１は、必ずしも１段である必要はなく、２段等の多段構造としてもよい。
【００３７】
この微小突起部３２は、図４に示すように、中央部の平坦な頂面３２ａと、この頂面３２ａの外周部に形成されたＲ形状の曲面部３２ｂとを有しており、この頂面３２ａにおける板状試料Ｗを載置し板状試料Ｗと接触する領域が載置面とされている。
この突起部３１の頂面３１ａに設けられる微小突起部３２の数は、１つ以上であれば、特に制限されるものではないが、通常１〜２０個である。
【００３８】
また、この上面２１ａの周縁部には、Ｈｅ等の冷却ガスが漏れないように、この周縁部に沿って連続し、かつ突起部３１と微小突起部３２との合計高さと同じ高さの壁部３３が、この上面２１ａの周縁部を一巡する様に形成されている。
この静電チャック装置では、微小突起部３２各々の頂面３２ａ上に板状試料Ｗを載置し、内部電極２３に所定の電圧を印加することにより、静電気力を利用して板状試料Ｗを吸着固定することが可能な構造となっている。
【００３９】
次に、この静電チャック装置の各構成要素についてさらに詳しく説明する。
各突起部３１の上面２１ａにおける占有面積は、２０ｍｍ２以下が好ましく、より好ましくは３ｍｍ２以上かつ１５ｍｍ２以下である。
ここで、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積が２０ｍｍ２を超えると、板状試料Ｗの吸着時および離脱時の板状試料Ｗの変形に伴い、突起部３１の周辺部にて該突起部３１と板状試料Ｗが接することにより、板状試料Ｗへの異物の付着量が増加し、また、静電チャック装置の静電吸着面と板状試料Ｗとの間にヘリウム等の冷却ガスを導入する際に、板状試料Ｗの突起部３１上の部分と突起部３１上以外の部分とで温度差が生じるからである。
【００４０】
また、誘電体板２１の上面２１ａを静電吸着面とすると、この静電吸着面における微小突起部３２の載置面の総面積は、この静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下が好ましく、より好ましくは０．０５％以上かつ０．６％以下である。
ここで、微小突起部３２の載置面の総面積を静電吸着面の面積の０．０１％以上かつ２％以下としたのは、上記の総面積が０．０１％未満では、十分な静電吸着力が得られず、さらには、微小突起部３２と板状試料Ｗとの接触圧が高くなることにより、微小突起部３２の磨耗、板状試料Ｗの傷の発生、これらに伴うパーティクルの発生、等が生じ易くなるからである。
【００４１】
一方、上記の総面積が２％を越えると、微小突起部３２と板状試料Ｗとの間の接触面積が増加するのに伴って、静電チャック装置の静電吸着面と板状試料Ｗとの間の熱伝導のうち、微小突起部３２と板状試料Ｗとの接触による熱伝導が占める割合が増大するとともに、板状試料Ｗと静電吸着面との隙間に導入される冷却ガスによる熱伝導が占める割合が低下し、冷却ガスの圧力及び流量制御による板状試料の温度制御性が低下するからである。
板状試料Ｗの温度制御性が低下した場合、板状試料Ｗを所望の一定温度に制御することができる制御可能な温度範囲が狭まることとなる。
【００４２】
この微小突起部３２における載置面の面積は、２×１０−３ｍｍ２以上かつ０．８ｍｍ２以下が好ましく、より好ましくは８×１０−３ｍｍ２以上かつ７×１０−２ｍｍ２以下である。
ここで、微小突起部３２の載置面の面積を上記の様に限定した理由は、載置面の面積が２×１０−３ｍｍ２未満であると、微小突起部３２に板状試料Ｗによる摩耗が生じ、特に静電吸着面にウエハレスドライクリーニングを施した場合では、処理時間が増大するに伴い、プラズマに曝されて主として微小突起部３２の側面部がエッチングされることにより、微小突起部３２が消耗し、したがって、微小突起部３２の板状試料Ｗに対向する面の表面状態が経時的に大きく変化し、静電チャック装置の熱特性が変動するからである。一方、載置面の面積が０．８ｍｍ２を越えると、この微小突起部３２、３２間に形成される平坦部３５との間に熱伝導性に差異が生じるために板状試料Ｗに局所的な温度差が生じるからである。
【００４３】
これにより、誘電体板２１の静電吸着面がウエハレスドライクリーニング中、直接プラズマに曝されてウエハドライクリーニングの累積時間が増加しても、微小突起部３２の表面状態における表面粗さの変動が軽微であり、もって、板状試料Ｗとの間の熱伝導特性が変化することはなく、板状試料Ｗごとに均一な処理を施すことができる。したがって、ウエハレスドライクリーニングを繰り返し行っても何らの支障はない。
【００４４】
微小突起部３２の、突起部３１の頂面３１ａからの高さは、１μｍ以上かつ１０μｍ以下が好ましく、より好ましくは３μｍ以上かつ６μｍ以下である。
微小突起部３２の高さが１μｍ未満であると、微小突起部３２と板状試料Ｗとの摩耗により、微小突起部３２の高さが減少するからであり、一方、微小突起部３２の高さが１０μｍを越えると、静電吸着力が低下し、加工コストの増加をもたらすからである。
【００４５】
微小突起部３２の上面２１ａからの高さ、すなわち微小突起部３２の高さと突起部３１の高さとの和は、１０μｍ以上かつ６０μｍ以下が好ましく、より好ましくは３０μｍ以上かつ４５μｍ以下である。
ここで、微小突起部３２の上面２１ａからの高さが１０μｍ未満であると、板状試料Ｗが上面２１ａに接触する可能性があるからであり、一方、微小突起部３２の上面２１ａからの高さが６０μｍを超えると、静電吸着力が低下する虞があるからである。
また、Ｈｅガス等の冷却ガスによる冷却効果を考慮すると、微小突起部３２の上面２１ａからの高さを特に３０μｍ以上かつ４５μｍ以下とすることにより、冷却ガス圧の均一化を達成することができ、板状試料Ｗの面内温度を均一化することができる。
【００４６】
この微小突起部３２における載置面の面積は、この微小突起部３２が設けられた突起部３１の上面２１ａにおける占有面積の０．０５％以上かつ５０％以下が好ましく、より好ましくは０．１％以上かつ２％以下である。
この静電チャック装置では、載置面の面積が突起部３１の占有面積の０．０５％未満であると、微小突起部３２と板状試料Ｗとの接触圧が高いことにより、微細突起部３２および板状試料Ｗの磨耗、スクラッチ傷の発生、またそれらに伴うパーティクルの発生が生じ易くなるからであり、一方、載置面の面積が突起部３１の占有面積の５０％を越えると、冷却ガス圧の板状試料Ｗの温度制御性が低下し、微小突起部３２への異物の付着により静電チャック装置と板状試料Ｗとの間の熱伝導性が低下し、微小突起部３２を設けた効果が十分に発現されなくなるからである。
【００４７】
この微小突起部３２の頂面３２ａのＲａ（中心線平均粗さ）は０．００１μｍ〜０．３μｍが好ましく、より好ましくは０．００１μｍ〜０．１μｍであり、また、曲面部３２ｂの曲率（Ｒ）は０．５μｍ〜５μｍが好ましく、より好ましくは１μｍ〜２μｍである。
【００４８】
この微小突起部３２では、頂面３２ａのＲａを０．００１μｍ〜０．３μｍとしたことにより、板状試料Ｗとの接触によって板状試料Ｗが損傷することを防止すると共に、板状試料Ｗのズレによる突起部３１の頂面３１ａの表面粗さの変化を抑制し、板状試料Ｗの載置面である微小突起部３２の頂面３２ａと板状試料Ｗとの間の熱伝導性の変化を防止することができる。また、曲面部３２ｂの曲率（Ｒ）を０．５μｍ〜５μｍとしたことにより、微小突起部３２の外周部の欠け、板状試料Ｗとの接触による板状試料Ｗの損傷、パーティクルの発生等を抑制することができる。
【００４９】
複数の突起部３１の上面２１ａにおける占有面積の総面積は、静電吸着面、すなわち上面２１ａの面積の１５％以上かつ６０％以下が好ましく、より好ましくは２０％以上かつ４０％以下である。
複数の突起部３１の総面積が上面２１ａの面積の１５％以上かつ６０％以下の範囲内であると、基体１２と板状試料Ｗとの隙間に冷却ガスを迅速に充填することが可能となり、よって、上面２１ａにおける冷却ガスの圧力分布差に起因する温度むらを抑制することができる。なお、上記の総面積が１５％未満では、十分な静電吸着力が得られず、一方、上記の総面積が６０％を越えると、静電吸着面内における冷却ガスの圧力分布に斑が生じる。
【００５０】
誘電体板２１、突起部３１及び微小突起部３２は、ともに、セラミックスからなるものである。
このセラミックスとしては、窒化アルミニウム、酸化アルミニウム、窒化珪素、酸化ジルコニウム、サイアロン、窒化ホウ素、炭化珪素から選択された１種からなるセラミックス、あるいは２種以上を含む複合セラミックスが好ましい。
【００５１】
また、これらを構成する材料は、単一であっても混合物であってもよいが、熱膨張係数が可能な限り内部電極２３の熱膨張係数に近似したもので、しかも焼結し易いものが好ましい。また、誘電体板２１の上面２１ａ側は静電吸着面となるから、特に誘電率が高い材質であって、静電吸着する板状試料Ｗに対して不純物とならないものを選択することが好ましい。
以上のことを考慮すれば、誘電体板２１、突起部３１及び微小突起部３２は、実質的に１重量％〜１２重量％の炭化珪素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体が好ましい。
【００５２】
この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体は、室温（２５℃）における体積固有抵抗値が１×１０８Ω・ｃｍ〜１×１０１５Ω・ｃｍ程度であるから、静電チャック装置の絶縁部材（誘電体板）として好適であり、しかも、耐プラズマ性も向上したものとなっている。
【００５３】
ここで、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化珪素の含有量が１重量％未満であると、誘電体板２１に含有される酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が２μｍより大きくなり、よって、粗大化した酸化アルミニウム粒子がプラズマエッチングされ易くなるからであり、一方、１２重量％を越えると、誘電体板２１の体積固有抵抗値が１×１０８Ω・ｃｍより小さくなり、静電チャック装置として好ましい体積固有抵抗値とならないからである。
この複合焼結体においては、少量の不純物は許容される。しかしながら、アルミニウム（Ａｌ）、珪素（Ｓｉ）以外の金属不純物が０．１重量％を越えると、ウエハ等の板状試料を汚染する可能性が高くなるとともに、電気抵抗の温度依存性が大きくなるので好ましくない。
【００５４】
また、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体における炭化珪素粒子の平均粒子径は０．２μｍ以下が好ましい。
炭化珪素粒子の平均粒子径が０．２μｍを超えると、プラズマ照射時の電場が炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体中の炭化珪素粒子の部分に集中し、炭化珪素粒子の周辺が損傷を受け易くなるからである。
【００５５】
また、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体における酸化アルミニウム粒子の平均粒子径は２μｍ以下が好ましい。
酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が２μｍを超えると、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体がプラズマエッチングされ、スパッタ痕が形成され易くなり、表面粗さが粗くなるからである。
【００５６】
このような構造的、組成的特徴を有する本実施形態の静電チャック装置は、板状試料Ｗに接する単位面積あたりの静電吸着力が従来の静電チャック装置に比較して３００倍程度の静電吸着力を有している。
このように、本実施形態の静電チャック装置が、板状試料Ｗとの接触面である微小突起部３２の載置面の総面積が静電吸着面、すなわち上面２１ａの面積の０．０１％以上かつ２％以下であるにも拘わらず充分な静電吸着力を備えている理由は、以下の通りである。
【００５７】
すなわち、炭化ケイ素を含む酸化アルミニウム焼結体は、炭化ケイ素を含まない酸化アルミニウム焼結体に比較して比誘電率が大きい。例えば、通常の酸化アルミニウム焼結体の誘電率が７程度であるのに対して、炭化ケイ素を含む酸化アルミニウム焼結体の誘電率は１０〜１７程度である。したがって、本実施形態の静電チャック装置では、静電吸着力はクーロン力が支配的になる。
このようなクーロン力型の静電チャック装置では、板状試料Ｗと誘電体板２１との間に間隙が生じていても、この間隙が狭い場合には、空間を介して静電吸着力が板状試料Ｗに有効に作用する。本実施形態の静電チャック装置では、微小突起部３２以外の突起部３１の頂面３１ａと板状試料Ｗの間にも静電吸着力が有効に作用している。
【００５８】
なお、誘電体板２１、突起部３１及び微小突起部３２が共に、１重量％〜１２重量％の炭化珪素を含み、残部を酸化アルミニウムとする炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されている必要はなく、少なくとも突起部３１及び微小突起部３２のみが１重量％〜１２重量％の炭化珪素を含む炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体により構成されていてもよい。
【００５９】
また、絶縁部材２２は、誘電体板２１と異なる構造を有する絶縁部材からなっていても良いが、誘電体板２１と同じ構造を有する複合焼結体からなっていることが望ましい。誘電体板２１と同じ構造を有する複合焼結体であれば、ハロゲンガスやプラズマに対する耐食性に優れ、高い強度及び硬度を有し、耐熱性、耐熱衝撃性に優れたものにすることができるとともに、静電チャック装置の製造工程を簡略化することができるので望ましい。
【００６０】
次に、本実施形態の静電チャック装置の製造方法について説明する。
ここでは、誘電体板２１、絶縁部材２２，突起部３１及び微小突起部３２を、実質的に１重量％〜１２重量％の炭化珪素を含む炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体を用いて製造する場合を例にとり説明する。
用いる炭化珪素粒子の原料粉末としては、平均粒子径が０．１μｍ以下の炭化珪素粉末を用いることが好ましい。
【００６１】
その理由は、炭化珪素粉末の平均粒子径が０．１μｍを越えると、得られた炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体は、炭化珪素粒子の平均粒子径が０．２μｍを超えることとなり、誘電体板２１及び絶縁部材２２の強度向上の効果が小さくなるからである。
また、この炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体からなる誘電体板２１は、プラズマに曝されたときに電場が炭化珪素粒子の部分に集中して大きな損傷を受け易くなり、プラズマ耐性が低く、プラズマ損傷後の静電吸着力が低下する虞があるからである。
【００６２】
この炭化珪素粉末としては、プラズマＣＶＤ法により得られた粉末が好ましく、特に、非酸化性雰囲気のプラズマ中に、シラン化合物またはハロゲン化珪素と炭化水素の原料ガスを導入し、反応系の圧力を１×１０５Ｐａ（１気圧）未満から１．３３×１０Ｐａ（０．１Ｔｏｒｒ）の範囲で制御しつつ気相反応させることにより得られた平均粒子径が０．１μｍ以下の超微粉末が、焼結性に優れ、高純度であり、粒子形状が球状であるために成形時の分散性が良好であるので、好ましい。
【００６３】
一方、酸化アルミニウム粒子の原料粉末としては、平均粒子径が１μｍ以下の酸化アルミニウム粉末を用いることが好ましい。
その理由は、平均粒子径が１μｍを越える酸化アルミニウム粉末を用いて得られた炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体においては、複合焼結体中の酸化アルミニウム粒子の平均粒子径が２μｍを越えるために、誘電体板２１の板状試料を載置する側の上面２１ａがプラズマによりエッチングされ易くなるために、スパッタ痕が形成されることとなり、この上面２１ａの表面粗さが粗くなり、静電チャック装置１１の静電吸着力が低下する虞があるからである。
なお、使用する酸化アルミニウム粉末としては、平均粒子径が１μｍ以下のものであれば特段限定されず、高純度のものであればよい。
【００６４】
次いで、上記の炭化珪素粉末と酸化アルミニウム粉末とを、炭化珪素粉末が１〜１２重量％、残部が酸化アルミニウム粉末となるように秤量、混合する。
次いで、得られた混合粉を、金型を用いて所定形状に成形し、その後、得られた成形体を、例えば、ホットプレス（ＨＰ）を用いて、加圧しながら焼成し、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体を得る。
【００６５】
ホットプレス（ＨＰ）の条件としては、加圧力は、特に制限されるものではないが、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体を得る場合には、例えば、５〜４０ＭＰａが好ましい。加圧力が５ＭＰａを下回ると、充分な焼結密度の複合焼結体が得られず、一方、加圧力が４０ＭＰａを超えると、黒鉛等からなる治具が変形損耗するからである。
【００６６】
また、焼成する際の温度としては、１６５０〜１８５０℃が好ましい。焼成温度が１６５０℃未満であると、充分緻密な炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体を得ることができず、一方、１８５０℃を超えると、焼成過程にて焼結体の分解や粒成長が生じ易くなるからである。
また、焼成時の雰囲気としては、アルゴン雰囲気、窒素雰囲気等の不活性雰囲気が炭化珪素の酸化を防止するので好ましい。
【００６７】
この様にして得られた２枚の炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体のうち、一方の複合焼結体の所定位置に電極挿入孔２７を機械加工により形成し、絶縁部材２２とする。
また、この絶縁部材２２の内部電極を形成する領域内に、導電性フィラーを含むペーストを塗布して導電層を形成し、この導電層を形成した領域の外側の領域に、絶縁性フィラーを含むペーストを塗布し、絶縁層を形成する。
一方、上記の２枚の複合焼結体のうち、他方の複合焼結体の表面（板状試料の載置面となる面）をＲａ（中心線平均粗さ）が０．３μｍ以下となるように研磨して平坦面とし、誘電体板２１とする。
【００６８】
次いで、電極挿入孔２７に取り出し電極２８を挿入し、この絶縁部材２２の導電層及び絶縁層が形成されている面と、誘電体板２１の研磨されていない面とを対向して重ね合わせ、次いで、これら誘電体板２１及び絶縁部材２２を、例えば、１６００℃以上に加熱しながら加圧し、上記の導電層により内部電極２３を形成するとともに、絶縁層により接合層となる絶縁部材２４を形成し、誘電体板２１及び絶縁部材２２を内部電極２３及び絶縁部材２４を介して接合する。
突起部３１、微小突起部３２及び壁部３３は、例えば、砥石加工、レーザ彫刻等の機械的加工、あるいはブラスト加工を用いて形成することができる。
【００６９】
以下、ブラスト加工法を用いて製造する方法について、図５に基づき説明する。
まず、図５（ａ）に示すように、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体４１の板状試料の載置面となる平坦な面を再研磨し、Ｒａ（中心線平均粗さ）が、例えば、０．００１〜０．３μｍの表面４１ａとし、この表面４１ａを脱脂・洗浄する。
洗浄は、例えば、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノール等の有機溶剤を用い、脱脂を行う。その後、温水等にて洗浄を行う。
【００７０】
洗浄後、この表面４１ａ上に、所定のパターンを有するマスク４２を載置する。このマスク４２のパターンは、図１〜図３に示す突起部３１のパターンと同一形状とする。このマスク４２としては、紫外線や可視光に感光する感光性樹脂（レジスト）やメタルマスク等の板状マスクが用いられる。
【００７１】
次いで、このマスク４２を用いて複合焼結体４１の表面４１ａにブラスト加工を施す。これにより、図５（ｂ）に示すように、マスク４２によって覆われている部分が研削されずに残って突起部３１となり、マスク４２によって覆われていない部分（露出部分）が研削されて平坦部３６となる。
このブラスト加工に使用される粒子としては、アルミナ、炭化珪素、ガラスビーズ等が好適に用いられる。これらの粒径としては、粒度分布における累積百分率が５０％（Ｄ５０）で８．５μｍ〜６０μｍ程度が好ましい。
【００７２】
次いで、図５（ｃ）に示すように、マスク４２を除去する。この際、マスク４２が感光性樹脂からなる場合には、塩化メチレン等の剥離液を用いる。
これにより、炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体４１の表面４１ａに、突起部３１及び平坦部３６が同時に形成される。
【００７３】
次いで、図５（ｄ）に示すように、突起部３１、３１、…それぞれの頂面３１ａにマスク４３を設ける。このマスク４３のパターンは、微小突起部３２のパターンと同一形状とする。
このマスク４３としては、紫外線や可視光に感光する感光性樹脂（レジスト）やメタルマスク等の板状マスクが用いられる。
【００７４】
次いで、このマスク４３を用いて突起部３１、３１、…それぞれの頂面３１ａにブラスト加工を施す。これにより、図５（ｅ）に示すように、マスク４３によって覆われている部分が研削されずに残って微小突起部３２となり、マスク４３によって覆われている部分が研削されて平坦部３５となる。
この際、平坦部３６がブラスト加工により研削されないように、この平坦部３６を耐ブラスト性の高い有機高分子（レジスト）等で覆っておくのが望ましい。
このブラスト加工に使用される粒子の粒径としては、粒度分布における累積百分率が５０％（Ｄ５０）で６μｍ〜１７μｍ程度が好ましい。
【００７５】
次いで、突起部３１、３１、…及び微小突起部３２、３２、…が形成された複合焼結体４１の脱脂を行う。この脱脂は、アセトン、メタノール、エタノール、２−プロパノール等の有機溶剤を用いて行う。その後、温水等にて洗浄を行う。
これにより、表面に突起部３１、３１、…及び微小突起部３２、３２、…が形成される。
その後、基体１２の下面側にシリコン樹脂系接着剤１３を介して温度調節ベース部材１４を接着一体化することにより、本実施形態の静電チャック装置を得る。
【００７６】
以上説明したように、本実施形態の静電チャック装置によれば、基体１２を構成する誘電体板２１の上面２１ａに突起部３１を複数個設け、これら複数の突起部３１のうちの一部または全部の突起部３１の頂面３１ａに１つ以上の微小突起部３２を設け、これら微小突起部３２の頂面３２ａを板状試料Ｗを載置する載置面とするとともに、上面２１ａにおける頂面３２ａの総面積を、この上面２１ａ（静電吸着面）の面積の０．０１％以上かつ２％以下としたので、板状試料Ｗを繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、誘電体板２１と板状試料Ｗとの間の熱伝導特性の経時的変動を抑えることができ、さらに、板状試料Ｗの温度を所望の一定の温度に制御することが容易であり、板状試料Ｗの温度制御性に優れている。
【００７７】
［第２の実施形態］
図６は、本発明の第２の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図、図７は図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図であり、この静電チャック装置５１が第１の実施形態の静電チャック装置１１と異なる点は、壁部３３の頂面３３ａの内周側に、その周方向に沿う断面矩形状の段差部５２を形成し、残った環状の壁部３３Ｂ上の頂面にて板状試料Ｗを載置する構成とし，これら段差部５２及び壁部３３ＢによりＨｅ等の冷却ガスの流出を抑制するように構成した点である。
残った壁部３３Ｂの幅は１０μｍ〜５０μｍ、その高さは１μｍ〜１０μｍである。
【００７８】
ここで、壁部３３Ｂの幅が１０μｍ未満であると、ウエハレスドライクリーニングの処理時間数の増加に伴って壁部３３Ｂのコーナ部が消耗し、冷却ガスのシール性が大幅に低下する他、壁部３３Ｂの加工時に形状崩れ等が生じ易く、加工コストの増加をもたらすからであり、一方、壁部３３Ｂの幅が５０μｍを超えると、壁部３３Ｂの頂面３３ａの表面状態の変化に伴う接触熱伝導特性の経時変化を抑制することが困難となるからである。
この静電チャック装置５１にあっては、段差部５２を形成したことにより、壁部３３Ｂ近傍における板状試料Ｗの温度制御性を改善することができる。
【００７９】
［第３の実施形態］
図８は、本発明の第３の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図、図９は図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図であり、この静電チャック装置６１が第２の実施形態の静電チャック装置５１と異なる点は、段差部５２上に、微小突起部３２を複数個設け、残った環状の壁部３３Ｂ上の頂面及び微小突起部３２の頂面３２ａにて板状試料Ｗを載置し、段差部５２及び壁部３３ＢによりＨｅ等の冷却ガスの流出を抑制するように構成した点である。
微小突起部３２の断面積は８×１０−５ｍｍ２以上かつ２×１０−３ｍｍ２以下が好ましい。
【００８０】
本実施形態の静電チャック装置６１においても、第２の実施形態の静電チャック装置５１と全く同様の効果を奏することができる。
特に、段差部５２上に微小突起部３２を複数個設けたので、十分な静電吸着力を確保することができる。
【００８１】
［第４の実施形態］
図１０は、本発明の第４の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図、図１１は図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図であり、この静電チャック装置７１が第２の実施形態の静電チャック装置５１と異なる点は、段差部５２上に、この段差部５２の周方向に沿って連続しかつ壁部３３Ｂと同心円状の壁部３３Ｃを形成し，環状の壁部３３Ｂ，３３Ｃ上の頂面及び微小突起部３２の頂面３２ａにて板状試料Ｗを載置し、段差部５２及び壁部３３Ｂ、３３ＣによりＨｅ等の冷却ガスの流出を抑制するように構成した点である。
【００８２】
この壁部３３Ｃの段差部５２からの高さは、１μｍ以上かつ１０μｍ以下であり、この壁部３３Ｃの頂面の幅は、１０μｍ以上かつ５０μｍ以下であることが好ましい。
【００８３】
本実施形態の静電チャック装置７１においても、第２の実施形態の静電チャック装置５１と全く同様の効果を奏することができる。
特に、段差部５２上に、この段差部５２の周方向に沿って連続しかつ壁部３３Ｂと同心円状の壁部３３Ｃを形成したので、十分な静電吸着力を確保することができる。
【実施例】
【００８４】
以下、実施例及び比較例を挙げ、本発明をさらに詳しく説明する。ここでは、第４の実施形態に係る静電チャック装置、すなわち図１０及び図１１に示す静電チャック装置７１を作製した。ただし、突起部３１の頂面３１ａ各々に形成する微小突起部３２の個数を１個とした。
【００８５】
「実施例１」
（静電チャック装置の作製）
平均粒子径０．０６μｍの炭化珪素超微粒子をプラズマＣＶＤ法により気相合成し、この炭化珪素超微粒子と、平均粒子径０．１５μｍの酸化アルミニウム粉末とを、炭化珪素超微粒子／酸化アルミニウム粉末が重量比で９／９１となるように秤量し、均一に混合した。
この混合粉末を粉末成形機を用いて円板状に成形し、次いで、ホットプレス（ＨＰ）を用いて、アルゴン雰囲気中、１８００℃の温度で４時間、加圧しながら焼成し、直径３２０ｍｍ、厚み５ｍｍの円板状の複合焼結体を２枚作製した。加圧力は４０ＭＰａとした。
【００８６】
得られた複合焼結体の炭化珪素粒子、酸化アルミニウム粒子それぞれの平均粒子径を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）を用いて測定したところ、それぞれ０．０７μｍ、０．０８μｍであった。また、この複合焼結体の体積固有抵抗値を、静電チャック装置の使用温度である２０℃にて測定したところ、２×１０１５Ω・ｃｍであった。
【００８７】
次いで、この２枚の複合焼結体のうち、一方の複合焼結体を直径３２０ｍｍ、厚み４ｍｍに加工し、この複合焼結体の中心より１００ｍｍ離れた位置に内径５ｍｍの電極挿入孔２７を、また、中心より１２０ｍｍ離れた位置に内径３ｍｍの冷却ガス導入孔２９を、機械加工により形成し、絶縁部材２２とした。
【００８８】
また、この絶縁部材２２の内部電極を形成する領域内（中心から半径１４５ｍｍ内の領域）に、スクリーン印刷法により導電性ペースト（導電性フィラーを含むペースト）を塗布し、導電層を形成した。
導電性ペーストとしては、炭化モリブデン粉末と酸化アルミニウム粉末とを、炭化モリブデン粉末／酸化アルミニウム粉末が体積比で３５／６５となるように秤量し、有機溶媒等を加えて混練したものを用いた。
【００８９】
また、この絶縁部材２２の導電層を形成した領域の外側の領域（中心から半径１４５〜１４９ｍｍの領域）に、スクリーン印刷法により酸化アルミニウム粉末を含むペーストを塗布し、絶縁層を形成した。
一方、上記の２枚の複合焼結体のうち、他方の複合焼結体の表面（板状試料の載置面となる面）をＲａ（中心線平均粗さ）が０．３μｍとなるように研磨して平坦面とし、また、中心より１２０ｍｍ離れた位置に内径３ｍｍの冷却ガス導入孔２９を、機械加工により形成し、誘電体板２１とした。
【００９０】
次いで、上記の電極挿入孔２７に炭化タンタルからなる取り出し電極２８を挿入し、この絶縁部材２２の導電層及び絶縁層が形成されている面と、誘電体板２１の研磨されていない面とを対向し、かつ、冷却ガス導入孔２９が連通するように重ね合わせ、次いで、これら誘電体板２１及び絶縁部材２２を、１７００℃に加熱しながら１０ＭＰａに加圧し、導電層により内部電極２３を形成するとともに、絶縁層により接合層となる絶縁部材２４を形成し、誘電体板２１及び絶縁部材２２を内部電極２３及び絶縁部材２４を介して接合した。
【００９１】
次いで、この接合体を、外周径が２９８ｍｍ、絶縁部材２４の厚みが１ｍｍ、誘電体板２１の厚みが０．５ｍｍとなるように機械加工し、さらに、誘電体板２１の平坦面（板状試料の載置面となる面）を、Ｒａ（中心線平均粗さ）が０．０５μｍとなるように研磨した。
その後、ブラスト加工により、誘電体板２１の上面２１ａに複数の突起部３１（上面２１ａにおける占有面積が４．９ｍｍ２）、及び突起部３１の頂面３１ａに１個の微小突起部３２（載置面の面積が０．００８ｍｍ２）をそれぞれ形成した。
【００９２】
ここでは、微小突起部３２の載置面の総面積の上面２１ａ（静電吸着面）の面積に対する比を０．０５％とし、微小突起部３２の載置面の面積の突起部３１の上面２１ａにおける占有面積に対する比を０．１６％とし、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積の総面積の、上面２１ａ（静電吸着面）の面積に対する比を３３％とした。
また、平坦部３６からの外周壁部３３の頂面までの高さを４０μｍ、突起部３１の平坦部３６からの高さを３５μｍ、微小突起部３２の頂面３１ａからの高さを５μｍとした。
このようにして製造された基体１２の下部に、内部に冷却用媒体を循環させる流路２５が形成された金属製の温度調整ベース部材１４をシリコーン系接着剤１３にて接着一体化し、実施例１の静電チャック装置を得た。
【００９３】
（静電チャック装置の特性評価）
この静電チャック装置をプラズマエッチング装置に搭載し、静電チャック装置の載置面に直径３００ｍｍ（１２インチ）のシリコンウエハーを、直流２５００Ｖ印加による静電吸着により固定しつつ、圧力３．３Ｐａのエッチングガス（Ｃ５Ｆ８：２９ｓｃｃｍ、Ａｒ：７５０ｓｃｃｍ、Ｏ２：４７ｓｃｃｍの混合ガス）を用いて発生させたプラズマ雰囲気下にて、冷却ガス導入孔２９より、静電チャック装置の誘電体板２１とシリコンウエハーとの隙間に所定の圧力（１５torr）のＨｅガスを流しつつ、また、温度調整ベース部材１４の流路２５に２０℃の冷却水を流しつつ、シリコンウエハーの表面に所定のエッチング処理を施した。
【００９４】
ここでは、シリコンウエハーの処理毎に所定のウエハレスドライクリーニング（ＷＬＤＣ）処理（処理条件：Ｏ２、６００ｓｃｃｍ）を施し、エッチング処理の累積時間が０時間及び１００時間それぞれにて、上記のプラズマ雰囲気下、冷却ガス導入孔２９より静電チャック装置の誘電体板２１とシリコンウエハーとの隙間に所定の圧力（１０、３０torrの２点）のＨｅガスを供給しつつ、また、温度調整ベース部材１４の流路２５に２０℃の冷却水を流しつつ、シリコンウエハーの表面温度を測定し、差分を記録した。
シリコンウエハーの表面温度は、図１２に示すように、シリコンウエハー８１の表面８２の中心点から半径１００ｍｍの円周上に等間隔に設けられた測定点８３（図１２では８箇所）の温度を測定し、これらの測定値の平均値を表面温度とした。
測定結果を表１に示す。
【００９５】
「実施例２」
実施例１と同様にして静電チャック装置を得た。
ただし、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積を１．５ｍｍ２、微小突起部３２の載置面の面積を０．０８ｍｍ２、微小突起部３２の載置面の総面積の上面２１ａ（静電吸着面）の面積に対する比を０．１７％、微小突起部３２の載置面の面積の突起部３１の上面２１ａにおける占有面積に対する比を０．５％、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積の総面積の、上面２１ａ（静電吸着面）の面積に対する比を３４％とした。
そして、この実施例２の静電チャック装置の各種特性を実施例１に準じて測定・評価した。測定結果を表１に示す。
【００９６】
「実施例３」
実施例１と同様にして静電チャック装置を得た。
ただし、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積を０．２ｍｍ２、微小突起部３２の載置面の面積を０．０８ｍｍ２、微小突起部３２の載置面の総面積の上面２１ａ（静電吸着面）の面積に対する比を０．５９％、微小突起部３２の載置面の面積の突起部３１の上面２１ａにおける占有面積に対する比を４．０％、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積の総面積の、上面２１ａ（静電吸着面）の面積に対する比を１５％とした。
そして、この実施例３の静電チャック装置の各種特性を実施例１に準じて測定・評価した。測定結果を表１に示す。
【００９７】
「比較例１」
実施例１と同様にして静電チャック装置を得た。
ただし、上面２１ａにおける占有面積が０．２ｍｍ２の突起部３１のみを形成し、微小突起部３２は形成しなかった。また、突起部３１の上面２１ａにおける占有面積の総面積の、上面２１ａの面積に対する比を１５％とした。
そして、この比較例１の静電チャック装置の各種特性を実施例１に準じて測定・評価した。測定結果を表１に示す。
【００９８】
「比較例２」
比較例１と同様にして静電チャック装置を得た。
ただし、突起部３１の頂面３１ａの表面粗さＲａ（中心線平均粗さ）を０．２５μｍとした。
そして、この比較例２の静電チャック装置の各種特性を実施例１に準じて測定・評価した。測定結果を表１に示す。
【００９９】
【表１】
0004739039.tif 000002
【０１００】
「評価結果」
上記の評価結果から、次のことが分かった。
（１）実施例１〜３と比較例１との対比により、冷却ガスの圧力を制御して板状試料の温度を所望の一定温度に制御することが可能な温度範囲が拡大しており、板状試料の温度制御性に優れていることが分かった。
（２）実施例１と比較例２との対比により、静電チャック装置に板状試料を繰り返し載置した場合においても、また、ウエハレスドライクリーニング処理時間が増大した場合においても、静電チャック装置と板状試料との間の熱伝導性の経時的変動を抑えることができ、よって、板状試料毎に均一な処理を施すことができることが分かった。
【図面の簡単な説明】
【０１０１】
【図１】本発明の第１の実施形態の静電チャック装置を示す断面図である。
【図２】本発明の第１の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す拡大平面図である。
【図３】図２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態の静電チャック装置の微小突起部を示す断面図である。
【図５】本発明の第１の実施形態の複合焼結体をブラスト加工法を用いて製造する方法を示す過程図である。
【図６】本発明の第２の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図である。
【図７】図６のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。
【図８】本発明の第３の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図である。
【図９】図８のＣ−Ｃ線に沿う断面図である。
【図１０】本発明の第４の実施形態の静電チャック装置の周縁部近傍を示す平面図である。
【図１１】図１０のＤ−Ｄ線に沿う断面図である。
【図１２】シリコンウエハーの表面温度の測定点を示す平面図である。
【図１３】従来のサセプタ装置の一例を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０２】
１１、５１、６１、７１  静電チャック装置
１２  基体
１３  シリコン樹脂系接着剤
１４  温度調節ベース部材
２１  誘電体板
２１ａ  上面
２１ｂ  下面
２２  絶縁部材
２３  内部電極
２４  絶縁部材
２５  流路
２６  貫通孔
２７  電極挿入孔
２８  取り出し電極
２９  冷却ガス導入孔
３１  突起部
３１ａ  頂面
３２  微小突起部
３２ａ  頂面
３３、３３Ｂ、３３Ｃ  壁部
４１  炭化珪素−酸化アルミニウム複合焼結体
４１ａ  表面
４２、４３  マスク
５２  段差部
８１  シリコンウエハー
８２  表面
８３  測定点
【図１】
0004739039.tif 000003
【図２】
0004739039.tif 000004
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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