(57)【要約】【課題】静電チャック部に載置される板状試料の温度を精度よく調整することができる静電チャック装置の提供。【解決手段】静電チャック装置は、セラミック焼結体を形成材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である静電チャック部と、前記静電吸着用電極に印加する電圧を制御する制御部と、を有する。前記載置面には、前記板状試料を支持する複数の突起部が設けられ、前記突起部は、頂面で前記板状試料と接して前記板状試料を支持し、且つ前記頂面が湾曲部分を有する。前記制御部は、前記静電吸着用電極に印加する電圧を、前記頂面と前記板状試料とを第１の接触面積で接触させる第１の電圧と、前記第１の接触面積よりも大きい第２の接触面積で接触させる第２の電圧と、に制御する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状試料を静電吸着用電極により吸着するとともに前記板状試料を冷却する静電チャック装置であって、
セラミック焼結体を形成材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である静電チャック部と、
前記静電吸着用電極に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、
前記載置面には、前記板状試料を支持する複数の突起部が設けられ、
前記突起部は、頂面で前記板状試料と接して前記板状試料を支持し、且つ前記頂面が湾曲部分を有しており、
前記制御部は、前記静電吸着用電極に印加する電圧を、前記頂面と前記板状試料とを第１の接触面積で接触させる第１の電圧と、前記第１の接触面積よりも大きい第２の接触面積で接触させる第２の電圧と、に制御する静電チャック装置。
【請求項２】
前記静電吸着用電極は、平面視で複数の領域に配置された複数の電極を有し、
前記制御部は、前記複数の電極毎に印加する電圧を個別に制御する請求項１に記載の静電チャック装置。
【請求項３】
前記複数の突起部のうち一部の突起部は、前記頂面が湾曲している請求項１または２に記載の静電チャック装置。
【請求項４】
前記静電チャック部の前記載置面には、単位面積当たりの前記突起部の数が異なる２以上の領域が設定されている請求項１から３のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項５】
前記頂面の下端の断面積が、０．０３１４ｍｍ２以上、１２．６ｍｍ２以下である請求項１から４のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項６】
前記載置面を平面視した面積に対し、複数の前記頂面の下端における断面積の総和が占める比率を５％以上、３０％以下とする請求項１から５のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項７】
前記セラミック焼結体は、アルミナとＳｉＣとの複合材料であり、
２０Ｈｚ以下の周波数における誘電率が１５以上である請求項１から６のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項８】
前記制御部は、前記板状試料の種類に応じて予め設定された、前記電圧と前記接触面積との対応関係についての情報を記憶し、前記情報に基づいて、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを制御する請求項１から７のいずれか１項に記載の静電チャック装置。
【請求項９】
前記制御部は、少なくとも前記第１の電圧と前記第２の電圧との間において、前記静電吸着用電極に印加する電圧を任意に制御可能である請求項１から８のいずれか１項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。
【背景技術】
【０００２】
近年、半導体製造プロセスにおいては、素子の高集積化や高性能化に伴い、微細加工技術の更なる向上が求められている。半導体製造プロセスの中でもエッチング技術は、微細加工技術の重要な一つであり、近年では、エッチング技術の内でも、高効率かつ大面積の微細加工が可能なプラズマエッチング技術が主流となっている。
従来、プラズマエッチング装置等のプラズマを用いた半導体製造装置においては、試料台に簡単にウエハを取付け、固定するとともに、ウエハを所望の温度に維持する装置として静電チャック装置が使用されている。
【０００３】
静電チャック装置としては、板状試料が載置される載置面に複数の突起部が設けられた装置がある（特許文献１〜４を参照）。このような静電チャック装置では、突起部に支持された板状試料は、静電チャックの載置面に静電吸着されるとともに、板状試料と突起部との間の熱伝導により板状試料の温度が調整される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００５−１９１５６１号公報
【特許文献２】特開２００３−８６６６４号公報
【特許文献３】特開２００２−３２９７７６号公報
【特許文献４】特開２０１４−２７２０７号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
従来の静電チャック装置では、静電チャック部に載置される板状試料の温度を精度よく調整するのは容易ではなかった。例えば、板状試料の面内における温度の偏りを小さくするのは難しかった。
【０００６】
本発明は、上記の事情に鑑みてなされたものであって、静電チャック部に載置される板状試料の温度を精度よく調整することができる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】
【０００７】
本発明の静電チャック装置は、板状試料を静電吸着用電極により吸着するとともに前記板状試料を冷却する静電チャック装置であって、セラミック焼結体を形成材料とし、一主面が前記板状試料を載置する載置面である静電チャック部と、前記静電吸着用電極に印加する電圧を制御する制御部と、を有し、前記載置面には、前記板状試料を支持する複数の突起部が設けられ、前記突起部は、頂面で前記板状試料と接して前記板状試料を支持し、且つ前記頂面が湾曲部分を有しており、前記制御部は、前記静電吸着用電極に印加する電圧を、前記頂面と前記板状試料とを第１の接触面積で接触させる第１の電圧と、前記第１の接触面積よりも大きい第２の接触面積で接触させる第２の電圧と、に制御する。
この構成によれば、制御部によって、静電吸着用電極に印加する電圧を制御することで、板状試料と突起部との接触面積を変化させることができるため、板状試料の温度制御を安定して行うことができる。
【０００８】
前記静電吸着用電極は、平面視で複数の領域に配置された複数の電極を有し、前記制御部は、前記複数の電極毎に印加する電圧を個別に制御することが好ましい。
前記複数の突起部のうち一部の突起部は、前記頂面が湾曲していることが好ましい。
前記静電チャック部の前記載置面には、単位面積当たりの前記突起部の数が異なる２以上の領域が設定されていることが好ましい。
前記頂面の下端の断面積が、０．０３１４ｍｍ２以上、１２．６ｍｍ２以下であることが好ましい。
前記載置面を平面視した面積に対し、複数の前記頂面の下端における断面積の総和が占める比率を５％以上、３０％以下とすることが好ましい。
前記セラミック焼結体は、アルミナとＳｉＣとの複合材料であり、２０Ｈｚ以下の周波数における誘電率が１５以上であることが好ましい。
前記制御部は、前記板状試料の種類に応じて予め設定された、前記電圧と前記接触面積との対応関係についての情報を記憶し、前記情報に基づいて、前記第１の電圧と前記第２の電圧とを制御することが好ましい。
前記制御部は、少なくとも前記第１の電圧と前記第２の電圧との間において、前記静電吸着用電極に印加する電圧を任意に制御可能であることが好ましい。
【発明の効果】
【０００９】
本発明の静電チャック装置によれば、制御部によって、静電吸着用電極に印加する電圧を制御することで、板状試料と突起部との接触面積を変化させることができるため、板状試料の温度制御を安定して行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】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。
【図２】本発明の一実施形態の静電チャック装置を示す平面図である。
【図３】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および板状試料を模式的に示す断面図である。
【図４】（ａ）本発明の一実施形態の静電チャック装置において、静電吸着力が低いときの突起部と板状試料を模式的に示す断面図である。（ｂ）静電吸着力が高いときの突起部および板状試料を模式的に示す断面図である。
【図５】（ａ）本発明の一実施形態の静電チャック装置の突起部を示す平面図である。（ｂ）突起部の側面図である。
【図６】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第１の変形例および板状試料を模式的に示す断面図である。
【図７】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第２の変形例および板状試料を模式的に示す断面図である。
【図８】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第２の変形例の突起部および板状試料を模式的に示す断面図である。
【図９】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第３の変形例を示す平面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下に、本発明の一実施形態である静電チャック装置１について、図面に基づき説明する。
なお、以下の説明で用いる図面は、特徴部分を強調する目的で、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、同様の目的で、特徴とならない部分を省略して図示している場合がある。
【００１２】
図１は、静電チャック装置１の断面図であり、図２は、静電チャック装置１の平面図である。
図１に示すように、静電チャック装置１は、円板状の静電チャック部２と、静電チャック部２の温度を調整する円板状の冷却ベース部３と、静電チャック部２の下面（他の主面）に設けられた接着材４と、接着材４の下面に接着されたヒータエレメント５と、冷却ベース部３の上面に接着材６を介して接着された絶縁部材７と、有機系接着剤等からなる樹脂層８と、静電チャック部２の静電吸着用内部電極１３（後述）に印加する電圧を制御する制御部９と、を有している。
静電チャック装置１は、冷却ベース部３、樹脂層８、静電チャック部２がこの順に図１の＋Ｚ方向（高さ方向）に積層された構造を有する。
【００１３】
静電チャック装置１には、静電チャック部２、樹脂層８、絶縁部材７、接着材６、並びに冷却ベース部３を貫通する冷却ガス導入孔１８が形成されている。冷却ガス導入孔１８からは、Ｈｅ等の冷却ガスが供給される。冷却ガスは、静電チャック部２の載置面１９と板状試料Ｗの下面との隙間を流れて、板状試料Ｗの温度を下げる働きをする。冷却ガス（Ｈｅガス等）は、その圧力を制御することにより、静電チャック部２と板状試料Ｗとの間の熱移動のしやすさを調節し、これにより板状試料Ｗの温度を調整することができる。
【００１４】
＜静電チャック部＞
静電チャック部２は、上面が半導体ウエハ等の板状試料Ｗを載置する載置面１９とされた載置板１１と、載置板１１と一体化され該載置板１１を支持する支持板１２と、静電吸着用内部電極１３と、静電吸着用内部電極１３の周囲を絶縁する絶縁材層１４と、支持板１２を貫通して設けられ静電吸着用内部電極１３に直流電圧を印加する給電用端子１５と、を有している。
【００１５】
図１および図２に示すように、静電チャック部２の載置面１９には、突起部３０が複数個形成されている。複数の突起部３０は、板状試料Ｗを支える。突起部３０の形状については、後段において詳細に説明する。
【００１６】
また載置面１９の周縁には、周縁壁１７が形成されている。周縁壁１７は、突起部３０と同じ高さに形成されており、突起部３０とともに板状試料Ｗを支持する。周縁壁１７は、載置面１９と板状試料Ｗとの間に導入される冷却ガスが漏れ出すことを抑制するために設けられている。
【００１７】
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、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、かつ腐食性ガス及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焼結体からなるものである。
特に、酸化アルミニウム−炭化ケイ素（Ａｌ２Ｏ３−ＳｉＣ）複合焼結体（アルミナとＳｉＣとの複合材料）が好ましい。
【００１８】
セラミック焼結体からなる搭載板（載置板１１および支持板１２）は、２０Ｈｚ以下の周波数における誘電率が１５以上で、耐電圧が１０ｋｖ／ｍｍ以上であることが好ましい。
クーロン力型の静電チャック装置においては、静電チャック部２における静電吸着力は、搭載板の直流の誘電率、突起部３０の高さ、静電吸着用内部電極１３に印加する電圧、および、突起部３０の頂面と静電吸着用内部電極１３との距離、などに依存する。
板状試料Ｗと突起部３０との間に間隙が生じていても、この間隙が狭く、かつ、搭載板の誘電率が高く、しかも搭載板が十分な耐電圧を有する場合、静電吸着力は板状試料Ｗに有効に作用する。
セラミック焼結体中のセラミックス粒子の平均粒径は１０μｍ以下が好ましく、２μｍ以下がより好ましい。
【００１９】
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もので、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−ＴａＣ）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は、載置板１１と支持板１２との間に設けられる。
【００２０】
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及びそのプラズマから静電吸着用内部電極１３を保護する。また、絶縁材層１４は、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及び支持板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。
【００２１】
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、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制限されるものではない。給電用端子１５は、熱膨張係数が静電吸着用内部電極１３及び支持板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。
【００２２】
給電用端子１５は、絶縁性を有する碍子２３により冷却ベース部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及び絶縁材層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。
【００２３】
冷却ベース部３は、静電チャック部２を所望の温度に調整するためのもので、厚みのある円板状のものである。
冷却ベース部３は、例えば、その内部に水や有機溶媒などの冷却用媒体を循環させる流路５１を有する構造を採用できる。符号５２は冷却用媒体の供給部である。
冷却ベース部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。冷却ベース部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。
【００２４】
接着材４は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有し後述するヒータエレメント５と同一のパターン形状のシート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、厚みは５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
【００２５】
ヒータエレメント５は、支持板１２の下面に接着材４により接着固定されている。ヒータエレメント５は、幅の狭い帯状の金属材料を蛇行させた１つの連続した帯状のヒータパターンである。帯状のヒータエレメント５の両端部には、図１に示す給電用端子２２が接続され、給電用端子２２は、絶縁性を有する碍子２３により冷却ベース部３に対して絶縁されている。
【００２６】
ヒータエレメント５のヒータパターンは、１つのヒータパターンにより構成してもよいが、相互に独立した２つ以上のヒータパターンにより構成してもよい。相互に独立した複数のヒータパターンを個々に制御することにより、処理中の板状試料Ｗの温度を自由に制御できる。
【００２７】
また、ヒータエレメント５を非磁性金属で形成すると、静電チャック装置１を高周波雰囲気中で用いてもヒータエレメント５が高周波により自己発熱せず、したがって、板状試料Ｗの面内温度を所望の一定温度または一定の温度パターンに維持することが容易となるので好ましい。
また、一定の厚みの非磁性金属薄板を用いてヒータエレメント５を形成することで、ヒータエレメント５の厚みが加熱面全域で一定となる。これにより、ヒータエレメント５の発熱量を加熱面全域で一定とすることができ、静電チャック部２の載置面１９における温度分布を均一化できる。
【００２８】
接着材６は、冷却ベース部３の上面に絶縁部材７を接着するためのもので、接着材４と同様、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の耐熱性及び絶縁性を有するシート状またはフィルム状の接着性樹脂であり、厚みは５μｍ〜１００μｍが好ましく、より好ましくは１０μｍ〜５０μｍである。
【００２９】
絶縁部材７は、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂等の絶縁性及び耐電圧性を有するフィルム状またはシート状の樹脂である。
【００３０】
樹脂層８は、有機系接着剤等からなり、静電チャック部２の下面と冷却ベース部３の上面との間に介在する。樹脂層８は、ヒータエレメント５が接着された静電チャック部２と冷却ベース部３とを接着一体化するとともに、熱応力の緩和作用を有する。
樹脂層８は、その内部や、静電チャック部２の下面、ヒータエレメント５の下面、並びに冷却ベース部３の上面との界面に空隙や欠陥が少ないことが望まれる。空隙や欠陥が形成されていると、熱伝導性が低下して板状試料Ｗの均熱性が阻害される虞がある。
【００３１】
樹脂層８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またはアクリル樹脂で形成されている。樹脂層８は、流動性ある樹脂組成物を静電チャック部２と冷却ベース部３の間に充填した後に加熱硬化させることで形成することが好ましい。冷却ベース部３の下面にはヒータエレメント５が設けられており、これにより凹凸が形成されている。
また、冷却ベース部３の上面及び静電チャック部２の下面は必ずしも平坦ではない。流動性の樹脂組成物を冷却ベース部３と静電チャック部２の間に充填させた後に硬化させて樹脂層８を形成することで、静電チャック部２と冷却ベース部３の凹凸に起因して樹脂層８に空隙が生じることを抑制できる。これにより、樹脂層８の熱伝導特性を面内に均一にすることができ、静電チャック部２の均熱性を高めることができる。
【００３２】
＜突起部＞
図１および図３に示すように、突起部３０は、載置板１１の上面である載置面１９に、載置面１９の底面１９ａから上方に突出して形成されている。突起部３０は、概ね円筒形状または円錐台形状とされ、底面１９ａに沿う断面は円形状である。
複数の突起部３０の高さは互いに等しいことが望ましい。
突起部３０の高さＨ（即ち、底面１９ａから頂点４１までの距離）は、６μｍ以上７０μｍ以下が好ましく、２０μｍ以上４０μｍ以下がより好ましい。
なお、突起部３０の形状は、円筒形状、円錐台形状に限定されず、矩形筒状、三角筒状などとしてもよい。突起部３０の断面形状は、円形状に制限されず、矩形状、三角形状であってもよい。
【００３３】
図２に示すように、複数の突起部３０は、静電チャック部２を平面視したときに、中心Ｃ１を有する複数の円環状に配列されている。円環状に配列した複数の突起部３０からなる群を突起部群５０という。
複数の突起部群５０は、径方向に間隔をおいて、中心Ｃ１を有する略同心円状に配置されている。
【００３４】
以下、突起部３０の詳しい形状について説明する。
図５（ａ）は、突起部３０の平面図であり、図５（ｂ）は、板状試料Ｗを支持する突起部３０の側面図である。なお、図５（ａ）および図５（ｂ）は、特徴部分を強調する目的で、実際の形状とは異なる寸法比率で図示されている。
突起部３０は、先端に位置する先端部３１と、略一定の傾きで先端側に向かって断面直径を小さくしていく柱部３２と、柱部３２と底面１９ａとを緩やかな曲率で接続する裾野部３４と、を有している。
【００３５】
先端部３１は、上方に凸となる緩やかな湾曲面であり、先端部３１の最先端（最上端）は頂点４１である。先端部３１の表面は、先端部３１の周縁において柱部３２と滑らかに接続される角曲面３１ａと、角曲面３１ａの内側に位置する緩曲面３１ｂと、を含む。
【００３６】
後述するように、先端部３１は板状試料Ｗと当接し、先端部３１と当接した板状試料Ｗは、緩やかな曲面に追従して変形した状態となり得る。先端部３１の頂面４０は、板状試料Ｗと接触可能である。頂面４０は、頂点４１から下方に距離ｈ１の範囲の領域である。
頂面４０は、上方（突起部３０の突出方向）に凸となる湾曲面である。頂面４０を湾曲面とすることによって、先端部３１の周縁における欠け摩耗を抑制することができる。
湾曲面とは、一定曲率の湾曲面、曲率が漸変する湾曲面、共通接線をもって接続された複数の湾曲面などである。湾曲面は、例えば球面、楕円球面などである。
【００３７】
突起部３０は、頂面４０の下端４０ａ（即ち、突起部３０と板状試料Ｗの接触領域の境界）における形状が円形である。頂面４０の下端４０ａにおける直径ｄ１は、２００μｍ以上、４０００μｍ以下であることが好ましく、４００μｍ以上、２０００μｍ以下であることがより好ましい。頂面４０の下端４０ａにおける断面積は、直径ｄ１を用いて、π×（ｄ１／２）２として表される。したがって、頂面４０の下端４０ａにおける断面積は、０．０３１４ｍｍ２以上、１２．６ｍｍ２以下であることが好ましく、０．１２６ｍｍ２以上、３．１４ｍｍ２以下であることがより好ましい。
【００３８】
頂面４０の下端４０ａにおける断面積を０．０３１４ｍｍ２以上とすることで、突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積を確保し、突起部３０による板状試料Ｗの温度制御を容易にすることができる。また、頂面４０の下端４０ａにおける断面積を１２．６ｍｍ２以下とすることで、板状試料Ｗに対する突起部３０の接触状態のばらつきを少なくし、温度制御の精度を高めることができる。
【００３９】
柱部３２は、底面１９ａ側から先端部３１に向かって、断面積が漸減するように形成されている。柱部３２の断面積の変化率、すなわち柱部３２の周面の傾きは高さ方向に沿って一定であってもよく、変化率（傾き）が高さ方向に沿って変わってもよい。
【００４０】
突起部３０の頂面４０の下端４０ａにおける断面積の総和は、載置面１９を平面視した面積に対して占める比率が、５％以上、３０％以下であることが好ましく、１０％以上、２０％以下であることがより好ましい。
【００４１】
突起部３０の頂面の下端における断面積の総和の占める比率を５％以上とすることで、突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積を確保し、板状試料Ｗの温度制御を容易にすることができる。
また、突起部３０の頂面の下端における断面積の総和の占める比率を３０％以下とすることで、突起部３０間に十分な間隔をとることができる。そのため、板状試料Ｗをたわみ変形しやすくし、板状試料Ｗの温度制御を容易にすることができる。
【００４２】
図１に示すように、制御部９は、制御信号を電源１６に出力することができる。電源１６は、例えばＤＣ（直流）電源であって、制御部９からの制御信号に基づいて、給電用端子１５を介して静電吸着用内部電極１３に電圧を印加する。
【００４３】
制御部９は、第１の電圧と、第１の電圧より高い第２の電圧、に前記電圧を制御することができる。
第１の電圧は、図４（ａ）に示すように、突起部３０の頂面４０と板状試料Ｗとを第１の接触面積Ｓ１（後述）で接触させる程度の静電吸着力を静電チャック部２に与えることができる。
第２の電圧は、図４（ｂ）に示すように、突起部３０の頂面４０と板状試料Ｗとを第１の接触面積Ｓ１より大きい第２の接触面積Ｓ２（後述）で接触させる程度の静電吸着力を静電チャック部２に与えることができる。
制御部９は、前記電圧を、第１の電圧と第２の電圧とに切替可能に設定できる。
【００４４】
制御部９は、第１の電圧と第２の電圧との間において、静電吸着用内部電極１３に印加する電圧を任意に制御可能としてもよい。これによって、突起部３０の頂面４０と板状試料Ｗとの接触面積を、第１の接触面積Ｓ１と第２の接触面積Ｓ２との間の任意の値に設定できる。このため、突起部３０と板状試料Ｗとの間の熱の移動しやすさを調整するのが容易になる。
【００４５】
制御部９は、ヒータエレメント５または静電チャック部２に設けられた温度センサからの測定信号に基づいて制御信号を電源２０に出力する。この制御信号に基づいて、電源２０は、給電用端子２２を介してヒータエレメント５に電圧を印加する。電源２０は、例えばＤＣ（直流）電源である。
【００４６】
次に、静電チャック装置１を用いた制御方法の一例について説明する。
図１および図３に示すように、制御部９によって第１の制御信号を電源１６に出力する。電源１６は、第１の制御信号に基づいて、給電用端子１５を介して静電吸着用内部電極１３に第１の電圧を印加する。
図４（ａ）に示すように、第１の電圧の印加によって、静電チャック部２には静電吸着力が与えられる。突起部３０の頂面４０は、頂点４１を含む狭い第１領域４０ｂにおいて板状試料Ｗに接触する。第１領域４０ｂは、例えば平面視において頂点４１を中心とする円形の領域である。
このときの頂面４０と板状試料Ｗとの接触面積を、第１の接触面積Ｓ１という。なお、図４（ａ）では、板状試料Ｗは、ほとんどたわみ変形していない。
【００４７】
この状態では、頂面４０のうち第１領域４０ｂのみが板状試料Ｗと接触するため、頂面４０と板状試料Ｗとの接触面積（第１の接触面積Ｓ１）は比較的小さくなる。そのため、頂面４０と板状試料Ｗとの間の熱移動は抑制される。
【００４８】
図４（ｂ）に示すように、板状試料Ｗの温度変動が起こりやすい場合には、制御部９によって第２の制御信号を電源１６に出力する。電源１６は、第２の制御信号に基づいて、静電吸着用内部電極１３に、第１の電圧より高い第２の電圧を印加する。
第２の電圧の印加によって、静電チャック部２には強い静電吸着力が与えられる。この静電吸着力により板状試料Ｗは、頂面４０に沿って厚さ方向にわずかにたわみ変形し、第２領域４０ｃで頂面４０に接触する。
【００４９】
第２領域４０ｃは、第１領域４０ｂを含む、第１領域４０ｂより広い領域である。第２領域４０ｃは、例えば平面視において頂点４１を中心とする円形の領域である。
図４（ｂ）では、第２領域４０ｃは、頂面４０の全領域である。なお、第２領域４０ｃは、頂面４０の一部の領域であってもよい。
このときの頂面４０と板状試料Ｗとの接触面積を第２の接触面積Ｓ２という。第２の接触面積Ｓ２は第１の接触面積Ｓ１より大きい。
【００５０】
この状態では、頂面４０のうち、第１領域４０ｂより広い第２領域４０ｃが板状試料Ｗと接触するため、第１領域４０ｂのみが板状試料Ｗと接触する場合と比べて、大きな熱量の移動が可能となる。
【００５１】
このように、静電チャック装置１によれば、制御部９によって、静電吸着用内部電極１３に印加する電圧を制御することで、板状試料Ｗと突起部３０との接触面積を変化させるので、板状試料Ｗの温度制御を行うことができる。
【００５２】
制御部９は、板状試料Ｗの種類に応じて予め設定された、前記電圧と前記接触面積との対応関係についての情報を記憶し、前記情報に基づいて、第１〜第３の電圧を制御するように構成することもできる。
具体的には、制御部９は、例えば、静電吸着用内部電極１３に印加される電圧と、前記接触面積（板状試料Ｗと突起部３０との接触面積）との対応関係についての情報を記憶する記憶部を備えている構成としてよい。制御部９は、この記憶部に記憶された情報に基づいて、静電吸着用内部電極１３に印加する電圧を制御することができる。
前記情報とは、例えば、板状試料Ｗの特性（材料、厚み等）ごとに、電吸着用内部電極１３に印加される電圧と、前記接触面積（板状試料Ｗと突起部３０との接触面積）との関係を示す計測データ、関係式などである。
【００５３】
図６は、静電チャック部２の第１の変形例である静電チャック部１０２を模式的に示す断面図である。
なお、以下の説明では、図１等に示す静電チャック装置１における構成と同じ構成については、同じ符号を付してその説明を省略する。
静電チャック部１０２の載置板１１１の載置面１１９には、単位面積当たりの突起部３０の数が異なる２つの領域６１，６２が設定されている。詳しくは、第１領域６１では、単位面積当たりの突起部３０の数が、第２領域６２における単位面積当たりの突起部３０の数に比べて多い。
【００５４】
制御部９によって第１の制御信号が電源１６に出力され、静電吸着用内部電極１３に第１の電圧が印加されると、領域６１，６２の突起部３０の頂面４０は、第１の接触面積Ｓ１で板状試料Ｗに接触する。
制御部９によって第２の制御信号が電源１６に出力され、静電吸着用内部電極１３に第２の電圧が印加されると、板状試料Ｗは頂面４０に沿ってたわみ変形し、第１の接触面積Ｓ１より大きい第２の接触面積Ｓ２で頂面４０に接触する。
【００５５】
突起部３０の数が第２領域６２に比べて多い第１領域６１では、第２の電圧が静電吸着用内部電極１３に印加されたときの突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積の増加分は、第２領域６２における接触面積の増加分に比べて大きくなる。
よって、第１領域６１では、突起部３０と板状試料Ｗとの間の熱移動のしやすさが、第２領域６２に比べて大きく増加する。
このため、板状試料Ｗの温度変動が起こりやすい領域（例えば静電チャック部１０２の中央領域）を第１領域６１とすることで、この領域の板状試料Ｗから突起部３０への熱移動を、第２領域６２より大きくすることができる。
このように、静電チャック部１０２は、単位面積当たりの突起部３０の数が異なる２つの領域６１，６２を有するため、領域６１，６２ごとの温度制御が可能となる。よって、板状試料Ｗの面内の温度分布を調整するのが容易となる。
【００５６】
なお、上述のように、載置面１９と板状試料Ｗとの隙間を流れる冷却ガス（Ｈｅガス等）の圧力を制御することにより、静電チャック部２と板状試料Ｗとの間の熱移動のしやすさを調整することによって、板状試料Ｗの全体の温度を調節することができる。
この手法（冷却ガスの圧力制御による温度調整）と、本実施形態の温度調整方法、すなわち、板状試料Ｗと突起部３０との接触面積を増減させて板状試料Ｗの温度を調整する手法とを併用することによって、板状試料Ｗの領域ごとの温度調整が可能となる。
【００５７】
図７は、静電チャック部２の第２の変形例である静電チャック部２０２を模式的に示す断面図である。
静電チャック部２０２の載置板２１１の載置面２１９には、２つの領域１６１，１６２が設定されている。
第１領域１６１では、図３に示す静電チャック部２と同様に、複数の突起部３０が形成されている。
第２領域１６２では、突起部３０に代えて、複数の突起部１３０が形成されている。図８に示すように、突起部１３０は、頂面１４０が、突起部１３０の高さ方向に対して垂直な平坦面である点で突起部３０と異なる。
【００５８】
制御部９によって第１の制御信号が電源１６に出力され、静電吸着用内部電極１３に第１の電圧が印加されると、第１領域１６１の突起部３０の頂面４０は、第１の接触面積Ｓ１で板状試料Ｗに接触する。
図８に示すように、第２領域１６２の突起部１３０の頂面１４０は、全領域が板状試料Ｗに接触する。
【００５９】
制御部９によって第２の制御信号が電源１６に出力され、静電吸着用内部電極１３に第２の電圧が印加されると、第１領域１６１では、板状試料Ｗは頂面４０に沿ってたわみ変形し、第１の接触面積Ｓ１より大きい第２の接触面積Ｓ２で頂面４０に接触する。
第２領域１６２の突起部１３０では、すでに頂面１４０の全面が板状試料Ｗに接触しているため、頂面１４０と板状試料Ｗとの接触面積は変化しない。
【００６０】
突起部３０を有する第１領域１６１では、第２の電圧が静電吸着用内部電極１３に印加されたときに、突起部３０と板状試料Ｗとの間の熱移動のしやすさが、第２領域１６２に比べて大きく増加する。
このため、板状試料Ｗの温度変動が起こりやすい領域を第１領域１６１とすることによって、この領域における温度変動を抑えることができる。
このように、静電チャック部２０２では、領域ごとの温度制御が可能となる。よって、板状試料Ｗの面内の温度分布を調整するのが容易となる。
【００６１】
図７に示す静電チャック部２０２では、第１領域１６１および第２領域１６２における突起部３０，１３０の単位面積当たりの数は特に限定されない。第１領域１６１における突起部３０の単位面積当たりの数は、第１の電圧における第１領域１６１での突起部３０と板状試料Ｗとの接触面積が、第１の電圧における第２領域１６２での突起部１３０と板状試料Ｗとの接触面積よりも小さい範囲で選択するのが好ましい。
第１領域１６１における突起部３０の単位面積当たりの数は、静電吸着用内部電極１３に印加される電圧を変えたときの、第１領域１６１での板状試料Ｗの温度変化の度合いに影響する。例えば、第１領域１６１における突起部３０の単位面積当たりの数が少ないと、静電吸着用内部電極１３への印加電圧を変えたときの第１領域１６１での板状試料Ｗの温度の変動は小さくなる。第１領域１６１における突起部３０の単位面積当たりの数が多いと、静電吸着用内部電極１３への印加電圧を変えたときの第１領域１６１での板状試料Ｗの温度の変動は大きくなる。このため、第１領域１６１での突起部３０の単位面積当たりの数によって、第１領域１６１における板状試料Ｗの設定温度を調整できる。
【００６２】
図９は、静電チャック部２の第３の変形例である静電チャック部３０２を示す平面図である。
静電チャック部３０２は、静電吸着用内部電極３１３が、平面視で複数の領域に配置された２つの電極３１３Ａ，３１３Ｂを有する点で、図１に示す静電チャック部２と異なる。
第１の電極３１３Ａは、平面視において静電チャック部２の中央に位置する円形の中央領域に配置されている。第２の電極３１３Ｂは、平面視において第１の電極３１３Ａの外周側にある略円環状の外周領域に配置されている。電極３１３Ａ，３１３Ｂは、相互に独立して設けられている。
【００６３】
第１の電極３１３Ａには、第１の電源３１６Ａ（例えばＤＣ電源）が接続されている。第２の電極３１３Ｂには、第２の電源３１６Ｂ（例えばＤＣ電源）が接続されている。
制御部３０９は、第１の電源３１６Ａと第２の電源３１６Ｂとに、個別に制御信号を出力することができる。これにより、電極３１３Ａ，３１３Ｂごとに、印加する電圧を個別に制御することができる。
【００６４】
静電チャック部３０２は、異なる領域に配置された２つの電極３１３Ａ，３１３Ｂを有するので、領域ごとの温度制御が可能となる。よって、板状試料Ｗの面内の温度分布を調整するのが容易となる。
なお、静電チャック部３０２の静電吸着用内部電極３１３は、２つの電極３１３Ａ，３１３Ｂを有するが、静電吸着用内部電極を構成する電極の数は３以上の任意の数であってもよい。
【００６５】
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及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、及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、図１に示す静電チャック装置１は、ヒータエレメント５を有するが、本発明の静電チャック装置はヒータ機構がなくてもよい。上述の温度調整方法、すなわち、板状試料Ｗと突起部３０との接触面積を増減させて板状試料Ｗの温度を調整する手法を採用すれば、ヒータ機構がない静電チャック装置においても板状試料Ｗの温度制御を安定して行うことができる。
また、図３および図４に示す突起部３０は、頂面４０の全面が湾曲面であるが、本発明では、少なくとも１つの突起部の頂面が湾曲部分を有していればよい。例えば、頂面の一部が湾曲面であり、他部が平坦面であってもよい。頂面は、例えば、平面視円形の平坦な中央部と、これを囲む平面視円環状かつ湾曲凸面である外周部とからなる形状であってもよい。
また、静電チャック部１０２，２０２では、単位面積当たりの突起部３０の数が異なる領域の数は２であるが、この数は３以上の任意の数であってもよい。
【符号の説明】
【００６６】
１…静電チャック装置、２…静電チャック部、３…冷却ベース部、４、６…接着材、５…ヒータエレメント、７…絶縁部材、８…樹脂層、９，３０９…制御部、１１…載置板、１２…支持板、１３，３１３…静電吸着用内部電極、１４…絶縁材層、１５、２２…給電用端子、１６…電源、１７…周縁壁、１８…冷却ガス導入孔、１９…載置面、１９ａ…底面、２０…電源、２３…碍子、３０，１３０…突起部、３１…先端部、４０，１４０…頂面、４０ａ…下端、４０ｂ…第１領域、４０ｃ…第２領域、３１３Ａ…第１の電極、３１３Ｂ…第２の電極、Ｓ１…第１の接触面積、Ｓ２…第２の接触面積、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】
2016139650.tif 000009
【図８】
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【図９】
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