(57)【要約】【課題】フォーカスリングを静電チャックに静電吸着させながら、フォーカスリングの温度制御を良好に行うことを目的とする。【解決手段】基板を載置する載置台の構造であって、前記載置台に設けられ、基板を前記載置台に静電吸着する静電チャックと、前記静電チャックの外縁部に配置され、前記静電チャックにより前記載置台に静電吸着されるフォーカスリングと、前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の外周部に配置され、所定の比誘電率を有する第１弾性体と、前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の内周部にて前記第１弾性体と所定の間隔を設けて配置され、所定の比誘電率を有する第２弾性体と、を有する載置台の構造が提供される。【選択図】図３
2017126727.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板を載置する載置台の構造であって、
前記載置台に設けられ、基板を前記載置台に静電吸着する静電チャックと、
前記静電チャックの外縁部に配置され、前記静電チャックにより前記載置台に静電吸着されるフォーカスリングと、
前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の外周部に配置され、所定の比誘電率を有する第１弾性体と、
前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の内周部にて前記第１弾性体と所定の間隔を設けて配置され、所定の比誘電率を有する第２弾性体と、
を有する載置台の構造。
【請求項２】
前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面にて前記第１弾性体及び前記第２弾性体によりシールされた空間には、伝熱ガスが供給される、
請求項１に記載の載置台の構造。
【請求項３】
前記第１弾性体の所定の誘電率及び前記第２弾性体の各弾性体の所定の誘電率は、該各弾性体へ添加した高比誘電率粉体の該各弾性体に対する体積比率で定まる値である、
請求項１又は２に記載の載置台の構造。
【請求項４】
前記第１弾性体の厚さ及び前記第２弾性体の厚さは、８０μｍ以下である、
請求項１〜３のいずれか一項に記載の載置台の構造。
【請求項５】
前記第１弾性体の厚さ及び前記第２弾性体の厚さは、４０μｍ以下である、
請求項４に記載の載置台の構造。
【請求項６】
前記第１弾性体の比誘電率及び前記第２弾性体の比誘電率は、２以上、かつ、５００以下である、
請求項１〜５のいずれか一項に記載の載置台の構造。
【請求項７】
前記第１弾性体の比誘電率及び前記第２弾性体の比誘電率は、５以上、かつ、５００以下である、
請求項６に記載の載置台の構造。
【請求項８】
前記第１弾性体が前記フォーカスリングに接触する面積及び前記第２弾性体が前記フォーカスリングに接触する面積の合計を示す第１面積の、前記第１弾性体及び前記第２弾性体の間のフォーカスリングの面積を示す第２面積に対する面積比は、１／１以下である、
請求項２〜７のいずれか一項に記載の載置台の構造。
【請求項９】
前記第１面積の前記第２面積に対する面積比は、１／２．５以下である、
請求項８に記載の載置台の構造。
【請求項１０】
所定の真空状態に保持され、基板の処理が行われる処理容器と、
前記処理容器の内部に配置され、基板を載置する載置台と、を有し、
前記載置台は、
前記載置台に設けられ、基板を前記載置台に静電吸着する静電チャックと、
前記静電チャックの外縁部に配置され、前記静電チャックにより前記載置台に静電吸着されるフォーカスリングと、
前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の外周部に配置され、所定の比誘電率を有する第１弾性体と、
前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の内周部にて前記第１弾性体と所定の間隔を設けて配置され、所定の比誘電率を有する第２弾性体と、を有する、
半導体処理装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、載置台の構造及び半導体処理装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造装置において、載置台に設置された静電チャックの静電吸着力により基板を載置台に保持させることが行われている。加えて、静電チャックによりフォーカスリングを載置台に静電吸着させ、フォーカスリングの裏面に伝熱ガスを供給することで、冷媒により温調された載置台との熱伝達を良くして、フォーカスリングの温度を制御することが提案されている（例えば、特許文献１を参照）。
【０００３】
また、フォーカスリングと載置台との間に熱伝達材を介在させ、フォーカスリングと載置台との熱伝達を促進することが提案されている（例えば、特許文献２を参照）。また、フォーカスリングと載置台とを磁石で吸着させ、フォーカスリングと載置台との内周部と外周部とにＯリングを配し、その内部に伝熱ガスを供給することが提案されている（例えば、特許文献３を参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２０１５−６２２３７号公報
【特許文献２】特開２００２−１６１２６号公報
【特許文献２】特開２０１５−４１４５１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１の技術では、温度変化や吸着面の寸法のわずかな変化によって、フォーカスリングの吸着力が安定せず、はじめは吸着していたフォーカスリングが、経時的に載置台から剥がれてしまう場合が考えられる。この場合、フォーカスリングの裏面に供給された伝熱ガスが漏れ、フォーカスリングの温度制御を良好に行うことが困難になるという課題がある。
【０００６】
特許文献２の技術では、フォーカスリングの温度が、熱伝達材の仕様で固定されてしまうため、フォーカスリングの温度を適切に制御することが難しいという課題がある。特許文献３の技術では、フォーカスリングと載置台との密着性を高める手段に専用の磁石が使用され、基板を保持するための静電チャックの静電吸着力を利用してフォーカスリングの温度制御を行うことは考えられていない。
【０００７】
上記課題に対して、一側面では、本発明は、フォーカスリングを静電チャックに静電吸着させながら、フォーカスリングの温度制御を良好に行うことを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するために、一の態様によれば、基板を載置する載置台の構造であって、前記載置台に設けられ、基板を前記載置台に静電吸着する静電チャックと、前記静電チャックの外縁部に配置され、前記静電チャックにより前記載置台に静電吸着されるフォーカスリングと、前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の外周部に配置され、所定の比誘電率を有する第１弾性体と、前記フォーカスリングと前記静電チャックとの界面の内周部にて前記第１弾性体と所定の間隔を設けて配置され、所定の比誘電率を有する第２弾性体と、を有する載置台の構造が提供される。
【発明の効果】
【０００９】
一の側面によれば、フォーカスリングを静電チャックに静電吸着させながら、フォーカスリングの温度制御を良好に行うことができる。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】一実施形態に係る半導体製造装置の縦断面の一例を示す図。
【図２】一実施形態に係る載置台の構造の一例を示す図。
【図３】一実施形態に係る弾性体の厚さと比誘電率との関係の一例を示す図。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、本発明を実施するための形態について図面を参照して説明する。なお、本明細書及び図面において、実質的に同一の構成については、同一の符号を付することにより重複した説明を省く。
【００１２】
［半導体製造装置］
まず、本実施形態に係る半導体製造装置１の一例について、図１を参照しながら説明する。本実施形態に係る半導体製造装置１は、容量結合型の平行平板半導体製造装置であり、略円筒形の処理容器１０を有している。処理容器１０の内面には、アルマイト処理（陽極酸化処理）が施されている。
【００１３】
載置台２０は、処理容器１０の底部に設置され、半導体ウェハ（以下、「ウェハ」という。）Ｗを載置する。ウェハＷは、被処理体の一例である。載置台２０は、たとえばアルミニウム（Ａｌ）やチタン（Ｔｉ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）等から形成されている。載置台２０の上面には、ウェハＷを静電吸着するための静電チャック１０６が設けられている。静電チャック１０６は、アルミナ等の絶縁体で形成され、その間にチャック電極１０６ａを挟み込んだ構造になっている。チャック電極１０６ａには直流電圧源１１２が接続され、直流電圧源１１２からチャック電極１０６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってウェハＷが静電チャック１０６に静電吸着されるようになっている。
【００１４】
載置台２０は、支持体１０４により支持されている。支持体１０４の内部には、冷媒流路１０４ａが形成されている。冷媒流路１０４ａには、冷媒入口配管１０４ｂ及び冷媒出口配管１０４ｃが接続されている。チラーユニット１０７から出力された、例えば冷却水やブライン等の冷却媒体（以下、「冷媒」ともいう。）は、冷媒入口配管１０４ｂ、冷媒流路１０４ａ、冷媒出口配管１０４ｃ及びチラーユニット１０７と流れ、循環する。載置台２０及び静電チャック１０６は、前記のように循環する冷媒により抜熱され、冷却される。
【００１５】
フォーカスリング１０８は、静電チャック１０６の外縁部に配置され、処理容器１０にて生成されるプラズマのウェハＷに対する面内均一性を高めるように機能する。フォーカスリング１０８は、シリコンから形成されてもよい。チャック電極１０６ａに直流電圧が印加されることにより、クーロン力によってフォーカスリング１０８は静電チャック１０６に吸着される。
【００１６】
第１伝熱ガス供給源８５は、Ｈｅガス（ヘリウムガス）又はＡｒガス（アルゴンガス）等の伝熱ガスを第１ガス供給ライン１３０に通して静電チャック１０６上のウェハＷの裏面に供給する。かかる構成により、ウェハＷの温度は、冷媒流路１０４ａを循環する冷媒と、ウェハＷの裏面に供給する伝熱ガスとによって制御される。
【００１７】
第２伝熱ガス供給源９０は、Ｈｅガス又はＡｒガス等の伝熱ガスを第２ガス供給ライン１３１及びガス流路１３２に通して静電チャック１０６上のフォーカスリング１０８の裏面に供給する。かかる構成により、フォーカスリング１０８の温度は、冷媒流路１０４ａを循環する冷媒と、フォーカスリング１０８の裏面に供給する伝熱ガスとによって制御される。
【００１８】
載置台２０には、２周波重畳電力を供給する電力供給装置３０が接続されている。電力供給装置３０は、第１周波数のプラズマ生成用の高周波電力ＨＦを供給する第１高周波電源３２と、第１周波数よりも低い第２周波数の、バイアス電圧発生用の高周波電力ＬＦを供給する第２高周波電源３４とを有する。第１高周波電源３２は、第１整合器３３を介して載置台２０に電気的に接続される。第２高周波電源３４は、第２整合器３５を介して載置台２０に電気的に接続される。第１高周波電源３２は、例えば、６０ＭＨｚの高周波電力ＨＦを載置台２０に印加する。第２高周波電源３４は、例えば、１３．５６ＭＨｚの高周波電力ＬＦを載置台２０に印加する。なお、本実施形態に係る第１高周波電源３２は、第１高周波電力を載置台２０に印加するが、これに限らず、第１高周波電力をガスシャワーヘッド２５に印加してもよい。なお、上記は、２周波重畳電力を供給する例について説明したが、２周波重畳電力に限定されるものではなく、３周波重畳電力でもよいし、１周波の高周波を供給してもよい。
【００１９】
第１整合器３３は、処理容器１０内にプラズマが生成されているときに第１高周波電源３２の内部（または出力）インピーダンスと負荷インピーダンスとを見かけ上一致するように機能する。第２整合器３５は、処理容器１０内にプラズマが生成されているときに第２高周波電源３４の内部（または出力）インピーダンスと負荷インピーダンスとを見かけ上一致するように機能する。
【００２０】
処理容器１０の天井部には、ガスシャワーヘッド２５が取り付けられている。ガスシャワーヘッド２５は、その周縁部を被覆するシールドリング４０を介して処理容器１０の天井部の開口を閉塞する。ガスシャワーヘッド２５には、可変直流電源７０が接続され、可変直流電源７０から負のＤＣ（直流電圧）が出力される。ガスシャワーヘッド２５は、シリコンにより形成されている。
【００２１】
ガスシャワーヘッド２５には、ガスを導入するガス導入口４５が形成されている。ガスシャワーヘッド２５の内部にはガス導入口４５から分岐したセンター部の拡散室５０ａ及びエッジ部の拡散室５０ｂが設けられている。ガス供給源１５から出力されたガスは、ガス導入口４５を介して拡散室５０ａ、５０ｂに供給され、拡散室５０ａ、５０ｂにて拡散されて多数のガス供給孔５５からウェハＷに向けて導入される。
【００２２】
処理容器１０の底面には排気口６０が形成されており、排気口６０に接続された排気装置６５によって処理容器１０内が排気される。これにより、処理容器１０の内部は、所定の真空状態に維持される。処理容器１０の側壁にはゲートバルブＧが設けられている。ゲートバルブＧは、処理容器１０からウェハＷの搬入及び搬出を行う際に開閉される。
【００２３】
半導体製造装置１には、装置全体の動作を制御する制御部１００が設けられている。制御部１００は、ＣＰＵ（Central  Processing  Unit）１０５、ＲＯＭ（Read  Only  Memory）１１０及びＲＡＭ（Random  Access  Memory）１１５等を有している。ＣＰＵ１０５は、これらの記憶領域に格納された各種レシピに従って、エッチング等の所望の処理を実行する。レシピにはエッチング条件等のプラズマ処理条件に対する装置の制御情報であるプロセス時間、圧力（ガスの排気）、高周波電力や電圧、各種ガス流量、処理容器内温度（上部電極温度、処理容器の側壁温度、ウェハＷ温度、静電チャック温度等）、チラーユニット１０７から出力される冷媒の温度などが記載されている。なお、これらのプログラムや処理条件を示すレシピは、ハードディスクや半導体メモリに記憶されてもよい。また、レシピは、ＣＤ−ＲＯＭ、ＤＶＤ等の可搬性のコンピュータにより読み取り可能な記憶媒体に収容された状態で所定位置にセットされ、読み出されるようにしてもよい。
【００２４】
かかる構成の半導体製造装置では、ウェハＷに対してエッチング等のプラズマ処理が実行される際、まず、ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷが処理容器１０に搬入され、載置台２０に載置される。直流電圧源１１２からチャック電極１０６ａに直流電圧が印加されることでウェハＷ及びフォーカスリング１０８が静電チャック１０６に静電吸着され、載置台２０に保持される。
【００２５】
次いで、処理ガス、第１及び第２高周波電力が処理容器１０内に供給され、プラズマが生成される。生成されたプラズマによりウェハＷにプラズマエッチング等のプラズマ処理が施される。プラズマ処理後、直流電圧源１１２からチャック電極１０６ａにウェハＷの吸着時とは正負が逆の直流電圧が印加されることでウェハＷの電荷が除電され、ウェハＷを静電チャック１０６から離脱させる。ゲートバルブＧの開閉が制御され、ウェハＷが処理容器１０から搬出される。
【００２６】
［載置台の構造］
次に、本実施形態に係る載置台２０の構造の一例について、図１及び図２を参照しながら説明する。図２（ａ）は、本実施形態に係る載置台２０の構造のうちのフォーカスリング１０８及びその周辺構造を拡大して示す。図２（ｂ）は、図１及び図２（ａ）のＡ−Ａ断面を示す。
【００２７】
図２（ａ）に示すように、本実施形態に係る静電チャック１０６とフォーカスリング１０８との界面には、第１弾性体１０９ａと第２弾性体１０９ｂとが設けられている。図２（ａ）及び図２（ｂ）に示すように、第１弾性体１０９ａは、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面の外周部に環状に配置されている。第２弾性体１０９ｂは、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面の内周部に環状に配置されている。第１弾性体１０９ａの径方向の幅Ｂ１と、第２弾性体１０９ｂの径方向の幅Ｂ２とは同じでもよいし、異なってもよい。第１弾性体１０９ａと第２弾性体１０９ｂとは、間隔Ｃを設けて設置されている。これにより、図２（ａ）に示すように、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面に、第１弾性体１０９ａと第２弾性体１０９ｂとによりシールされた空間Ｕが形成される。空間Ｕには、ガス流路１３２からＨｅガス等の伝熱ガスが供給される。
【００２８】
フォーカスリング１０８と静電チャック１０６とは硬い無機物で形成されている。一方、第１弾性体１０９ａと第２弾性体１０９ｂとは、無機物よりも柔らかい樹脂等で形成されている。よって、第１弾性体１０９ａと第２弾性体１０９ｂとは、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面にてクッション材及びシール材として機能する。これにより、空間Ｕから伝熱ガスが漏れることを抑制することができる。この結果、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との伝熱効果を高め、フォーカスリング１０８の温度制御性を高めることができる。
【００２９】
静電チャック１０６は、冷媒の温度により所定の温度に制御され、かつ、アルミニウムで形成されているため、フォーカスリング１０８よりも熱膨張が大きい。よって、特に、静電チャック１０６を低温帯（例えば２０℃）と高温帯（例えば５０℃）との異なる温度に調整して各温度で交互に処理を行うプラズマプロセスにおいて、フォーカスリング１０８の近傍にて静電チャック１０６の形状に歪が生じる。これにより、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面において、シール性が下がり、伝熱ガスの漏れ量が多くなる。また、ウェハＷの厚さは０．８ｍｍ程であり、撓みやすいのに対して、フォーカスリング１０８の厚さは、３ｍｍ以上であり、撓みにくい。よって、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面では、静電チャック１０６の形状の歪みとフォーカスリング１０８の撓み難さによって伝熱ガスの漏れが生じ易い状態となる。
【００３０】
しかしながら、本実施形態に係る載置台２０の構造によれば、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との界面にて、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂがクッション材及びシール材として機能する。このため、空間Ｕから伝熱ガスが漏れることを抑制することができ、この結果、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との伝熱効果を高めることができる。
【００３１】
加えて、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂを構成する樹脂には、後述される所定の範囲の比誘電率を有する誘電体が用いられる。このため、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂ自体が、静電チャック１０６に静電吸着する。これにより、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との静電吸着力をより高めることで、フォーカスリング１０８を載置台２０に安定して保持することができる。
【００３２】
例えば、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの材料には、Ｏリング等に用いられるパーフロロエラストマー材等を用いることができる。パーフロロエラストマー材又はその他の材料の中にはそれ自体が静電吸着力をもつものがある。この静電吸着力により、フォーカスリング１０８と第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂとを一体的に機能させることができ、フォーカスリング１０８を載置台２０に保持する際の安定性をさらに高めることができる。
【００３３】
［弾性体］
第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂは、フォーカスリング１０８を静電チャック１０６に静電吸着させながら、フォーカスリング１０８の温度制御を良好に行うために所定の厚さ以下に形成され、かつ、所定の比誘電率を有する。第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂは、封止効果を高め、伝熱ガスを十分に空間Ｕに供給するための厚さが必要である。また、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂは、静電吸着力によりフォーカスリング１０８を安定して保持するために、所定の比誘電率を有する必要がある。
【００３４】
よって、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂにより、所定の伝熱効果と静電効果とが得られるように、各弾性体の厚さ及び比誘電率を定義する。
【００３５】
前提として、図２（ａ）に示す第１弾性体１０９ａの幅Ｂ１及び第２弾性体１０９ｂの幅Ｂ２を狭くすると、空間Ｕが大きくなるが、相対的に第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの体積が小さくなり、静電効果が低下する。この結果、フォーカスリング１０８を静電チャック１０６に安定して保持することが困難になる。他方、第１弾性体１０９ａの幅Ｂ１及び第２弾性体１０９ｂの幅Ｂ２を広くすると、空間Ｕが小さくなり、空間Ｕに供給可能な伝熱ガス量が少なくなって伝熱効果が下がる。この結果、フォーカスリング１０８の冷却作用が低下する。よって、所定の伝熱効果と静電効果とが得られるように、空間Ｕの体積を定めることが重要である。
【００３６】
図３は、弾性体の厚さと比誘電率との関係の一例を示す。横軸は、誘電体の厚さを示し、縦軸は、誘電体の比誘電率を示す。ここで、図２（ｂ）に示す、第１弾性体１０９ａがフォーカスリング１０８に接触する面積Ｓａ１と第２弾性体１０９ｂがフォーカスリング１０８に接触する面積Ｓａ２との合計を、弾性体面積Ｓａと定義する。また、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの間のフォーカスリング１０８の面積を、伝熱ガス面積Ｓｇと定義する。弾性体面積Ｓａは、第１面積に相当し、伝熱ガス面積Ｓｇは、第２面積に相当する。
【００３７】
図３の２つの直線のうち、実線の直線は、弾性体面積Ｓａの伝熱ガス面積Ｓｇに対する面積比（Ｓａ／Ｓｇ）が１／１のときの伝熱ガス封止限界線を示す。一点鎖線の直線は、面積比（Ｓａ／Ｓｇ）が１／２．５のときの伝熱ガス封止限界線を示す。伝熱ガス封止限界線は、伝熱ガスを空間Ｕ内に封止できる限界を示し、図３の伝熱ガス封止限界線よりも上方の領域は、伝熱ガス封止可能領域である。つまり、伝熱ガス封止限界線よりも下方の領域では、伝熱ガスの圧力によって、フォーカスリング１０８が静電チャック１０６から剥がれ、伝熱ガスを空間Ｕの内部に封止できなくなる。
【００３８】
実線の直線で示す面積比（Ｓａ／Ｓｇ）が１／１のときの伝熱ガス封止限界線と、一点鎖線で示す面積比（Ｓａ／Ｓｇ）が１／２．５のときの伝熱ガス封止限界線とを比較すると、弾性体面積Ｓａの伝熱ガス面積Ｓｇに対する面積比（Ｓａ／Ｓｇ）が小さくなる程、弾性体の比誘電率を高くする必要があることがわかる。これは、面積比（Ｓａ／Ｓｇ）が小さくなると、弾性体の体積小さくなり、静電吸着力が低下するため、弾性体による静電吸着力を高くする必要が生じるためである。
【００３９】
図３の実線で示す伝熱ガス封止限界線から、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの厚さは、８０μｍ以下にする必要があり、４０μｍ以下にするとより好ましい。つまり、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの比誘電率εは２以上にする必要があり、５以上にするとより好ましい。
【００４０】
また、図３の実線で示す伝熱ガス封止限界線から、弾性体面積Ｓａは、伝熱ガス面積Ｓｇの１／１以下である必要があり、図３の一点鎖線で示す伝熱ガス封止限界線から、弾性体面積Ｓａは、伝熱ガス面積Ｓｇの１／２．５以下であることがより好ましい。
【００４１】
ここで、伝熱ガスを空間Ｕ内に封止できる限界（伝熱ガス封止限界）について説明する。
【００４２】
まず、伝熱ガス封止限界の計算式は、以下の式（１）で定義される。
Ｆａ−Ｆｇ＞０・・・・（式１）
ここで、Ｆａは、弾性体の静電吸着力（Ｎ）を示し、Ｆｇは、伝熱ガスの圧力による反力（Ｎ）を示す。伝熱ガスの反力により、フォーカスリング１０８は静電チャック１０６から剥がれる方向に押圧される。
【００４３】
伝熱ガスの反力Ｆｇの計算式は、以下の式（２）で定義される。
Ｆｇ＝Ｐｇ×Ｓｇ・・・・（式２）
ここで、Ｐｇは、伝熱ガスを封止する圧力（Ｐａ）を示す。また、Ｓｇは、伝熱ガスの面積（ｍ２）を示す。
【００４４】
弾性体の静電吸着力Ｆａの計算式は、以下の式（３）で定義される。
Ｆａ＝１／２×ε０×εｒ×Ｓａ×（Ｖ／ｄ）２・・・・（式３）
ここで、Ｓａは、弾性体の面積（ｍ２）、ε０は、真空の誘電率、εｒは、弾性体の比誘電率、Ｖは、弾性体の静電吸着電圧（Ｖ）、ｄは、弾性体の厚み（ｍ）を示す。
【００４５】
図３は、静電チャック１０６に２５００Ｖを印加し、伝熱ガスの圧力を６６６７Ｐａに設定した場合の伝熱ガス封止限界線を示している。
（弾性体の比誘電率の下限値）
図３の実線で示す伝熱ガス封止限界線から、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの厚さが８０μｍの場合、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂによる静電効果を得るためには、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの比誘電率εは５以上である必要がある。
【００４６】
また、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの厚さが４０μｍの場合、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂによる静電効果を得るためには、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの比誘電率εは２以上である必要がある。つまり、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの比誘電率εは２以上であり、５以上であることが好ましい。
【００４７】
（弾性体の比誘電率の上限値）
最後に、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの比誘電率εの上限値について説明する。第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂの比誘電率εの上限値は、５００であることが好ましい。各弾性体の比誘電率εが５００以下となる主な理由としては、製造上の理由、各弾性体のパーフロロエラストマーとしての性能を保持する観点、及び各弾性体に必要な膜厚の観点が挙げられる。
【００４８】
まず、製造上の理由について説明する。第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂが有する比誘電率は、各弾性体へ添加した高比誘電率粉体の各弾性体に対する体積比率で定まる値である。弾性体を形成するパーフロロエラストマー中に、高比誘電率粉体を添加する場合、パーフロロエラストマーと高比誘電率粉体との濡れ性、高比誘電率粉体自体の凝集を考慮すると、各弾性体へ添加した高比誘電率粉体の各弾性体に対する体積比率は、約５０％が製造上の限界となる。
【００４９】
次に、パーフロロエラストマーとしての性能保持について説明する。弾性体を形成するパーフロロエラストマーに対する高比誘電率粉体の添加率が高くなっていくと、パーフロロエラストマーの性質は、誘電体としての性質よりも高比誘電率粉体の性質が勝り、無機的になる。このため、弾性体としてのクッション性、ガスのシール性、密着性、強度などが低下する懸念がある。つまり、パーフロロエラストマーとしての性能保持の観点からも、添加する高比誘電率粉体の弾性体に対する体積比率の上限値は、約５０％が限界となる。
【００５０】
最後に、弾性体に必要な膜厚について説明する。高比誘電率粉体の粒径は、数μｍ〜十数μｍの範囲が一般的である。よって、弾性体のトータルの膜厚が４０μｍの場合、十数μｍの粒径の高比誘電率粉体は、２層分混入させるとほぼ弾性体のトータルの膜厚になるため、１層分しか添加できないことになる。以上からも、添加する高比誘電率粉体の弾性体に対する体積比率の上限値は、約５０％が限界となる。
【００５１】
以上のような理由に基づき、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂが有する比誘電率は、５００が限界となる。つまり、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂが有する比誘電率は、２以上、かつ、５００以下の範囲内の値になる。さらに、第１弾性体１０９ａ及び第２弾性体１０９ｂが有する比誘電率は、５以上、かつ、５００以下であることが好ましい。
【００５２】
高比誘電率粉体の一例としては、比誘電率が１１４の酸化チタン（ルチル）、比誘電率が２０００のチタン酸バリウム、比誘電率が５０００のＰＺＴが挙げられる。高比誘電率粉体を添加した弾性体の製造方法の一例としては、上記材料のいずれかの高比誘電率粉体を弾性体に数〜数十％添加し、弾性体の比誘電率εが２以上であって５００以下、好ましくは５以上であって５００以下になるようにする例が一例として挙げられる。
【００５３】
以上、本実施形態にかかる載置台２０の構造によれば、フォーカスリング１０８と静電チャック１０６との静電吸着力を高めることでフォーカスリング１０８を静電チャック１０６に安定して保持しながら、フォーカスリング１０８の温度制御を良好に行うことができる。
【００５４】
以上、載置台の構造及び半導体処理装置を上記実施形態により説明したが、本発明にかかる載置台の構造及び半導体処理装置は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の範囲内で種々の変形及び改良が可能である。上記複数の実施形態に記載された事項は、矛盾しない範囲で組み合わせることができる。
【００５５】
例えば、本発明に係る載置台を備える半導体処理装置は、容量結合型プラズマ（ＣＣＰ:Capacitively Coupled Plasma)の平行平板半導体製造装置だけでなく、その他の半導体製造装置に適用可能である。その他の半導体製造装置としては、誘導結合型プラズマ(ＩＣＰ:Inductively Coupled Plasma)、ラジアルラインスロットアンテナを用いた半導体製造装置、ヘリコン波励起型プラズマ（ＨＷＰ：Helicon Wave Plasma）装置、電子サイクロトロン共鳴プラズマ（ＥＣＲ：Electron Cyclotron Ｒesonance Plasma）装置等であってもよい。
【００５６】
また、本明細書では、被処理体としてウェハＷを例に挙げて説明した。しかし、被処理体は、これに限らず、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）、ＦＰＤ（Flat Panel Display）等に用いられる各種基板や、フォトマスク、ＣＤ基板、プリント基板等であっても良い。
【符号の説明】
【００５７】
１        半導体製造装置
１０      処理容器
２０      載置台
２５      ガスシャワーヘッド
３０      電力供給装置
３２      第１高周波電源
３４      第２高周波電源
６５      排気装置
８５      第１伝熱ガス供給源
９０      第２伝熱ガス供給源
１００    制御部
１０４ａ  冷媒流路
１０６    静電チャック
１０６ａ  チャック電極
１０７    チラーユニット
１０８    フォーカスリング
１０９ａ  第１弾性体
１０９ｂ  第２弾性体
１１２    直流電圧源
１３０    第１ガス供給ライン
１３１    第２ガス供給ライン
【図１】
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【図２】
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【図３】
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