(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状セラミック体の一方の主面に、ウェハの第二の保持面となる頂面を有する外周部を残して、深さが３μｍ〜１０μｍで、周縁部を除く中央領域の底面が上記ウェハの吸着領域である第一の保持面となる凹部を備えるとともに、該凹部底面の上記周縁部にガス溝を備えてなり、上記第一の保持面の下方であって、上記第二の保持面より内側の板状セラミック体中又は板状セラミック体の他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャックであって、上記第二の保持面におけるうねりが１μｍ〜３μｍであることを特徴とする静電チャック。
【請求項２】
上記静電吸着用電極の占有領域における最外周部から上記外周部の内壁面までの距離が５ｍｍ〜１０ｍｍであることを特徴とする請求項１に記載の静電チャック。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＰＶＤ、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の成膜装置や、プラズマエッチング、光励起エッチング等のエッチング装置に使用され、半導体ウェハ等のウェハを吸着保持する静電チャックに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来、ＰＶＤ、ＣＶＤ、プラズマＣＶＤ等の成膜装置や、プラズマエッチング、光エッチング等のエッチング装置などの主に半導体製造装置においては、半導体ウェハ（以下、単にウェハという）を精度良く保持する手段として静電気力により吸着保持する静電チャックが用いられている。
【０００３】
半導体製造装置の多くは真空中での処理が多く、成膜装置では、成膜時の反応ガスによりウェハが加熱され、ウェハ表面の温度分布が不均一になり、その結果、ウェハの不良が発生するという問題があった。また、エッチング装置においても、プラズマエッチングガスや光励起エッチング時の紫外線や可視光によりウェハが加熱され、ウェハ表面の温度分布が不均一になり、その結果、エッチングレートが温度分布によりばらつき、ウェハの全面を均一にエッチングできないといった問題があった。その為、如何にウェハ表面の温度分布を均一にするかが課題となっていた。
【０００４】
そこで、特開平７−１５３８２５号公報には、図５に示すように、板状セラミック体２２中に静電吸着用電極２３を埋設してなり、上記板状セラミック体２２の上面には多数の突起２４と、これらの突起２４と同じ高さを有し、かつ突起２４を包囲するように設けられた幅ｓが１ｍｍ〜５ｍｍの環状の外周凸部２５を備えた静電チャック２１が開示されており、上記突起２４及び外周凸部２５の頂面にウェハＷを載せた状態で静電吸着用電極２３との間に電圧を印加することにより静電気力を発現させ、ウェハＷを突起２４及び外周凸部２５の頂面に吸着固定させるとともに、ウェハＷと板状セラミック体２２の上面との間に形成される空間にヘリウム等の熱伝導性ガスを供給することでウェハＷと静電チャック２１との間の熱伝導特性を高め、ウェハＷの温度分布を均一にする技術が提案されている。
【０００５】
また、特開平７−８６３８５号公報には、図６に示すように、静電吸着用電極として機能する板状金属体３２の上面に、その外周部３４を残して凹部３３を形成するとともに、上記板状金属体３２の凹部３３を含む上面及び側面に誘電体層３５を被着し、外周部３４頂面上の誘電体層表面３５ａから凹部３３底面上の誘電体層表面３５ｂまでの深さｒを数１０μｍ〜０．１乃至０．２ｍｍとした静電チャック３１が開示されており、上記外周部３４頂面上の誘電体層表面３５ａにウェハＷの周縁部を載せた状態で板状金属体３２との間に電圧を印加することにより静電気力を発現させ、ウェハＷの周縁部のみを外周部３４頂面上の誘電体層表面３５ａに吸着固定させるとともに、ウェハＷと凹部３３とで形成される空間に熱伝導性ガスを供給することでウェハＷと静電チャック３１との間の熱伝導特性を高め、ウェハＷの温度分布を均一にする技術が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、特開平７−１５３８２５号公報のように多数の突起２４と外周凸部２５の頂面でウェハＷを吸着保持するようにした静電チャック２１では、反りや変形したウェハＷを固定する際、部分的にしか吸着させることができず、吸着不足からウェハＷの位置ズレや酷い場合にはウェハＷが落下する恐れがあった。
【０００７】
また、同公報には外周凸部２５の内側領域が吸着領域であると記載され、外周凸部２５の下方にまで静電吸着用電極２３が埋設されていないことから、外周凸部２５とウェハＷとの間には静電気力が発生しておらず、その結果、反りや変形したウェハＷを固定すると、外周凸部２５の頂面との間に多数の隙間ができ、これらの隙間より熱伝導性ガスが漏れ出して半導体製造装置内の真空度を低下させ、成膜精度やエッチング精度に悪影響を与える恐れがあった。
【０００８】
一方、特開平７−８６３８５号公報のように中央部に大きな凹部３３を設け、その外周部３４の凸部のみでウェハＷを吸着保持するようにした静電チャック３１では、吸着力が小さいため、ウェハＷと凹部３３とで形成される空間に供給される熱伝導性ガスの供給圧によってウェハＷの周縁と外周部３４の頂面との間に部分的に隙間ができ、この隙間より熱伝導性ガスが漏れて加工中の真空度を低下させ、その結果、各種加工精度に悪影響を与えるといった課題があった。
【０００９】
【発明の目的】
本発明の目的は、反りや変形したウェハでも強固に吸着し、ウェハ表面の温度分布を均一にすることができるとともに、冷却ガスのガス漏れが少なく、さらにはウェハの離脱応答性に優れた静電チャックを提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
そこで、上記課題に鑑み、本発明の静電チャックは、板状セラミック体の一方の主面に、ウェハの第二の保持面となる頂面を有する外周部を残して、深さが３μｍ〜１０μｍで、周縁部を除く中央領域の底面が上記ウェハの吸着領域である第一の保持面となる凹部を形成し、該凹部底面の上記周縁部にガス溝を備えてなり、上記第一の保持面の下方であって、上記第二の保持面より内側の板状セラミック体中又は板状セラミック体の他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャックであって、上記第二の保持面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとするとともに、上記凹部底面の周縁部にガス溝を設け、上記凹部底面下方の板状セラミック体中又は板状セラミック体の他方の主面に静電吸着用電極を配置したことを特徴とする。
【００１１】
また、好ましくは、静電吸着用電極の占有領域における最外周部から上記外周部の内壁面までの距離を５〜１０ｍｍとすることが良い。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施形態について説明する。
【００１３】
図１は本発明の静電チャックの一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。また図２は図１（ｂ）のＡ部を拡大した断面図である。
【００１４】
この静電チャック１は、ウェハと略同じ大きさを有する円板状をした板状セラミック体２の一方の主面に、その外周部４を残して平面形状が円形をした凹部３を有し、上記外周部４の頂面を第二の保持面４ａとするとともに、上記凹部底面の周縁部にガス溝５を備え、ガス溝５で囲まれた凹部底面を第一の保持面３ａとしたもので、凹部底面下方の板状セラミック体２の他方の主面６には一対の半円状をした静電吸着用電極７を配置してある。
【００１５】
板状セラミック体２を形成する材質としては、アルミナ質焼結体、窒化珪素質焼結体、窒化アルミニウム質焼結体、イットリウム−アルミニウム−ガーネット質焼結体（以下、ＹＡＧ質焼結体という）、単結晶アルミナ（サファイア）を用いることができ、これらの中でも窒化アルミニウム質焼結体は熱伝達率が５０Ｗ／ｍ・ｋ以上、高いものでは熱伝達率１００Ｗ／ｍ・ｋ以上を有し、熱伝導性に優れることから、ウエハの均熱性を高める点で好ましい。また、単結晶アルミナ（サファイア）を用いれば、セラミック焼結体と違いボイドや脱粒がないため、パーティクルの発生を極力嫌う場合に好適である。
【００１６】
第一の保持面３ａは板状セラミック体２の他方の主面６と平行な平坦面としてあり、静電気力に影響を与える第一の保持面３ａから静電吸着用電極７までの距離が一定となるようにしてある。
【００１７】
凹部３の深さｈ（第二の保持面４ａから第一の保持面３ａまでの距離）は３μｍ〜１０μｍとし、板状セラミック体２の一方の主面外周に微小凸部を形成するとともに、第二の保持面４ａである外周部４の頂面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとしてある。
【００１８】
さらに、板状セラミック体２にはガス溝５に開口する複数個のガス導入孔８を穿孔してあり、これらのガス導入孔８よりガス溝５を介してヘリウムガス等の熱伝達性ガスをウェハと凹部３とで形成される空間に供給するようになっている。
【００１９】
また、この静電チャック１には、板状セラミック体２の他方の主面側にガラスや樹脂系接着剤からなる絶縁性の接合層１４を介してアルミニウムやステンレス等の金属からなるベース部材９を接合してあり、このベース部材９には、板状セラミック体２のガス導入孔８とそれぞれ連通するガス供給孔１０を備えるとともに、一対の静電吸着用電極７と電気的に接続された給電端子１２を取り出すための電極取出孔１１を備えている。なお、１３は電極取出孔１１内に設けられた絶縁管で、細長い給電端子１２が金属製のベース部材９と接触し、短絡を起こすのを防止してある。
【００２０】
この静電チャック１によりウェハＷを固定するには、図３（ａ）に示すように、ウェハＷの周縁部が板状セラミック体２の外周部４の頂面である第二の保持面４ａと当接するように載せた状態で、給電端子１２間に通電すると、静電吸着用電極７とウェハＷとの間に静電気力が発現し、図３（ｂ）に示すように、ウェハＷの周縁を板状セラミック体２の外周部４の頂面である第二の保持面４ａと当接させた状態で、ウェハＷの中央を板状セラミック体２の凹部底面である第一の保持面３ａと接触するように吸着させることができ、反りや変形したウェハＷでも同様に吸着させることができる。
【００２１】
そして、ガス導入孔８よりガス溝５を介してヘリウムガス等の熱伝達性ガスをウェハＷと凹部３とで形成される空間に供給することにより、ウェハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間からの熱伝導性ガスの漏れを抑え、かつウェハＷ表面の温度分布を均一にすることができ、この状態で成膜加工を施せば、ウェハＷ上に均一な膜厚を有し、かつ均質な薄膜を形成することができ、また、エッチング加工を施せば、ウェハＷ上の薄膜を精度良く加工することができるというように各種加工精度を高めることができる。
【００２２】
即ち、本発明によれば、板状セラミック体２の一方の主面における外周部４を残してその大部分を凹部３とし、この凹部底面を吸着領域としたことから、反りや変形したウェハＷでも強固に吸着固定することができる。そして、吸着時にはウェハＷの中央を第一の保持面３ａと接触させ、ウェハＷの周縁を第二の保持面４ａと接触させるとともに、ウェハＷと凹部３とで形成される空間には熱伝導性ガスを供給することができるため、ウェハＷの中央及び周縁の熱伝達特性を近似させることができ、ウェハＷ表面の温度分布を均一にすることができる。しかも、ウェハＷの中央は第二の保持面４ａより低い位置にある第一の保持面３ａに吸着されるため、ウェハＷを第二の保持面４ａの内周エッジ部に密着させることができるとともに、第二の保持面４ａとも接触させることができるため、ウェハＷと凹部３とで形成される空間に供給した熱伝導性ガスがウェハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間から漏れることを効果的に防止することができるため、加工中の真空度を低下させるようなことがない。
【００２３】
さらに、本発明によれば、凹部底面下方の板状セラミック体２の他方の主面６にのみ静電吸着用電極７を配置し、凹部底面を吸着領域としたことから、第二の保持面４ａとウェハＷとの間には静電気力が働かず、静電吸着用電極７への通電を止めた時の残留吸着力が少なく、また、強制的に下凸に湾曲させられていたウェハＷの弾性力によってウェハＷを直ちに離脱させることができる。
【００２４】
なお、本発明の静電チャック１を用いてウェハＷを吸着させると、図３（ｂ）に示すように、ウェハＷはその中央が下凸となるように湾曲した状態で固定されることになるが、本件発明者の研究によれば、吸着時のウェハＷの平面度を高めるよりも、ウェハＷ表面の温度分布を一様にする方が重要であることを突き止め、本発明に至った。
【００２５】
ところで、このような作用効果を奏するためには、前述したように、凹部３の深さｈを３μｍ〜１０μｍとするとともに、第二の保持面４ａである外周部４の頂面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとすることが重要である。
【００２６】
即ち、凹部３の深さｈが１０μｍを超えると、吸着時におけるウェハＷの平面度が悪くなりすぎるため、成膜時には膜厚みが不均一となり、エッチング時には形状悪化を引き起こすなど各種加工精度に悪影響を与えるとともに、ウェハＷを吸着保持するのに十分な静電吸着力が得られなくなるからであり、逆に凹部３の深さｈが３μｍ未満となると、第二の保持面４ａにおけるうねりが３μｍである場合、第二の保持面４ａの最も窪んだ箇所の高さが第一の保持面３ａと同等程度となり、吸着時にウェハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間に大きな隙間ができ、熱伝導性ガスの漏れ量が多くなり過ぎて成膜時やエッチング時における真空度を低下させてしまうため、成膜精度やエッチング精度に悪影響を与えてしまうからである。
【００２７】
また、外周部４の頂面におけるうねりが１μｍ未満になると、吸着時にウェハＷが貼り付き、ウェハＷの離脱時には直ちに切り離すことができなくなるからであり、逆に、外周部４の頂面におけるうねりが３μｍを超えると、ウェハＷの周縁を外周部４のうねりに沿って変形させることができないために部分的な隙間ができ、熱伝導性ガスが漏れ易くなるからである。
【００２８】
なお、外周部４の頂面におけるうねりとは、真円度測定器で第二の保持面４ａである外周部４の頂面全周の変位を測定し、この変位の最大値と最小値の差のことである。
【００２９】
さらに、外周部４の幅ｔは１ｍｍ〜１０ｍｍとすることが好ましい。なぜなら、外周部４の幅ｔが１ｍｍ未満となると、凹部３の形成時に外周部４の頂面内周エッジ部に欠けや割れが生じ易く、また、欠けや割れが生じると幅ｔが狭いことからウェハＷとの間に隙間ができ、この隙間より熱伝導性ガスが漏れ易くなるからであり、逆に、外周部４の幅ｔが１０ｍｍを超えると、吸着時にウェハＷの中央が下凸に湾曲し難くなり、第一の保持面３ａである凹部底面に吸着させることができなくなり、ウェハＷの保持力が小さくなるとともに、ウェハＷと凹部３とで形成される空間に供給された熱伝導性ガスがウェハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間より漏れ易くなるからである。ただし、外周部４の幅ｔは全周にわたって必ずしも一様である必要性はなく、部分的に狭い箇所や広い箇所があっても良いが、このような場合、外周部４の狭い箇所の幅ｔは１ｍｍ以上、外周部４の広い箇所の幅ｔは１０ｍｍ以下となるようにすれば良い。
【００３０】
また、熱伝導性ガスの漏れをより効果的に防止するには、第二の保持面４ａである外周部４の頂面における表面粗さを滑らかに仕上げ、ウェハＷが吸着保持された時に隙間ができないようにすることが良く、具体的には算術平均表面粗さ（Ｒａ）で０．６μｍ以下とすることが良い。
【００３１】
一方、第一の保持面３ａである凹部底面はウェハＷと接することから、できるだけ平滑に仕上げることが好ましく、具体的には算術平均表面粗さ（Ｒａ）で１．２μｍ以下とすることが良い。
【００３２】
また、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋは５〜１０ｍｍとすることが好ましい。なぜなら、この距離ｋが５ｍｍ未満となると、静電吸着用電極７が外周部４の下方近傍にまで位置することになり、ウエハＷを吸着させるとウェハＷと第二の保持面４ａとの間にも静電気力が発生し、ウエハＷの離脱時における残留吸着力が大きくなるために、ウエハＷの離脱応答性が損なわれるからであり、逆に上記距離ｋが１０ｍｍを超えると、ウエハＷと第一の保持面３ａとの距離が離れすぎるために大きな静電気力が得られず、ウエハＷの周縁を第二の保持面４ａに押し付ける力が小さくなるため、ウェハＷと凹部３とで構成される空間に供給される熱伝導性ガスの供給圧によってウエハＷの周縁と第二の保持面４ａとの間に部分的に隙間ができ、この隙間より熱伝導性ガスが漏れ易くなるからである。
【００３３】
ところで、図１に示す静電チャック１を製作するには、上下面が平滑に仕上げられた板状セラミック体２を用意し、板状セラミック体２の他方の主面６に、イオンプレーティング法、ＰＶＤ法、ＣＶＤ法、スパッタリング法、メッキ法等の膜形成手段により、Ｔｉ、Ｗ、Ｍｏ、Ｎｉ等の金属やその炭化物等からなる導体層を被着し、次いでエッチング加工により不要な箇所を除去することにより、半円状した一対の静電吸着用電極７を形成する。
【００３４】
この時、後述する凹部３形成時に、静電吸着用電極７の占有領域の最外周部が外周部４の内壁面より５ｍｍ〜１０ｍｍ離れた距離ｋに位置するようにすることが好ましい。
【００３５】
次に、板状セラミック体２の一方の主面の所定位置にマシニング加工やブラスト加工によってガス溝５及びガス導入孔８を形成するとともに、静電吸着用電極７には給電端子１２を導電性接着剤等で接着固定する。
【００３６】
そして、板状セラミック体２の他方の主面側にガラスや樹脂系接着剤等の絶縁性を有する接合層１４を介してベース部材９を接合した後、板状セラミック体２の一方の主面に、その外周部４を残して深さｈが３μｍ〜１０μｍの凹部３を形成するとともに、外周部４の頂面におけるうねりが１μｍ〜３μｍとなるように仕上げることにより図１に示す静電チャック１を得ることができる。
【００３７】
ここで、板状セラミック体２に凹部３を形成する手段としては、ブラスト加工やエッチング加工にて形成することができるが、ロータリー加工機を用いた研削加工にて製作することが好ましい。なぜなら、ロータリー加工機を用いれば、研磨代が残った粗加工の状態から外周部４と凹部３を同時に仕上げ加工まで一貫して加工することができ、また、精度良く仕上げることができる。
【００３８】
また、外周部４は凹部３を仕上げ加工する際に、外周部４の仕上げ代を残しておき、外周部４のみラップ研磨により加工することができる。このラップ研磨条件としては、板状セラミック体２が窒化アルミニウム質焼結体からなる場合、平面度１０μｍ以下の鋳鉄のラップ盤を用い、１０μｍ以下のダイヤモンド砥粒を用いることで、外周部４の頂面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとすることができる。
【００３９】
以上、本実施形態では板状セラミック体２の他方の主面６に静電吸着用電極７を備えた静電チャック１を例にとって説明したが、図４に示すように、凹部底面下方の板状セラミック体２中に静電吸着用電極７を埋設した静電チャック１にも適用できることは言う迄もない。
【００４０】
また、本発明は前述した実施形態だけに限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲で、改良や変更したものでも良いことは言う迄もない。
【００４１】
【実施例】
（実施例１）
図１に示す静電チャック１を製作し、凹部の深さｈを異ならせた時のウェハ表面の温度バラツキ、熱伝導性ガスの漏れ量、及び離脱応答性について調べる実験を行った。
【００４２】
本実験では、窒化アルミニウム質焼結体からなる直径２００ｍｍ、厚み１ｍｍの円板状をした板状セラミックス体２を用意し、この板状セラミック体２の他方の主面にメッキ法にてＮｉ膜を被着した後、エッチング加工により不要箇所を除去することにより、一対の半円状をした静電吸着用電極７を円を構成するように形成した。
【００４３】
次に、各静電吸着用電極７に給電端子１２を導電性接着剤によって固着した後、板状セラミック体２の他方の主面側にアルミニウム製のベース部材９をシリコン系接着剤からなる接合層１４を介して接合した。
【００４４】
次いで、板状セラミック体２の一方の主面の所定位置にブラスト加工にてガス溝５と、このガス溝５に連通するガス導入口８を形成した後、板状セラミック体２の一方の主面の外周部４を残して深さｈを異ならせた凹部３を形成することにより各試料としての静電チャックを製作した。
【００４５】
なお、外周部４の頂面の幅ｔは４ｍｍ、ガス溝５で囲まれた凹部底面の直径は１９０ｍｍ、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋは５ｍｍとした。
【００４６】
そして、得られた静電チャック１を真空容器内に設置し、図３（ａ）に示すように、８インチのシリコンウェハを外周部４の頂面の載せた後、一対の静電吸着用電極７に通電することにより静電気力を発現させ、図３（ｂ）に示すようにシリコンウェハを静電チャック１に吸着させるようにした状態で、ガス導入孔８から熱伝導性ガスとしてヘリウムガスを２６６６Ｐａの圧力で供給し、ヘリウムガスの漏れ量をヘリウムの供給量と真空容器内の差圧で測定した。また、その時のシリコンウェハ表面の温度バラツキを測定した。ただし、ウェハ表面の設定温度は１００℃とし、また温度バラツキは、任意に選んだウェハ表面の測定点１０点の最高温度と最低温度の温度差ΔＴとして測定した。
【００４７】
さらに、ヘリウムガスを供給してから６０秒後に静電吸着用電極７への通電を止め、ウェハが離脱するまでの時間、つまり離脱応答時間を測定し、離脱応答性を評価した。ただし、ウェハが離脱するまでの時間はウェハが離脱した瞬間にヘリウムの漏れ量が急激に増大し始めることから、静電吸着用電極７への通電を止めてからヘリウムガスの漏れ量が急激に増大し、１０ＳＣＣＭとなるまでの時間を測定し評価した。
【００４８】
それぞれの結果は表１に示す通りである。
【００４９】
【表１】
0003810300.tif 000002
【００５０】
表１より判るように、まずいずれの試料もウェハの離脱時間が１０秒以下と離脱応答性は良好であることが判る。
【００５１】
ただし、ヘリウムガスの漏れ具合について見てみると、凹部３の深さｈが０μｍである試料Ｎｏ．１は、ウェハを吸着固定した際に、凹部底面と外周部４の頂面との間に段差が無いため、ウェハの周縁を外周部４の頂面に強く密着させることができず、８．３ＳＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生した。
【００５２】
また、凹部３の深さｈが１５μｍである試料Ｎｏ．５は、ウェハから凹部底面までの距離が離れすぎているため、静電吸着用電極７に通電しても大きな静電気力を発生させることができず、強固に吸着させることができないため、ヘリウムガスの供給圧によりウェハと外周部４の頂面との間に隙間ができ、この隙間より７．８ＳＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生した。
【００５３】
一方、ウェハ表面の温度バラツキについて見てみると、凹部３の深さｈが０μｍである試料Ｎｏ．１は、ヘリウムガスの漏れのためにウェハの中央まで充分に行き渡らず、ウェハの中央における熱伝達特性を高めることができなかった。その結果、ウェハ表面の温度バラツキが１２℃と大きいかった。
【００５４】
これに対し、凹部３の深さｈが３μｍ〜１０μｍの範囲にある試料Ｎｏ．２〜４は、ヘリウムガスの漏れ量を５ＳＣＣＭ以下に抑えることができるとともに、ウェハ表面の温度バラツキを５℃以下と均一にすることができ、優れていた。
【００５５】
この結果、凹部３の深さｈは３〜１０μｍとすれば良いことが判る。
（実施例２）
次に、凹部３の深さｈを５μｍに固定し、外周部４の頂面におけるうねりを異ならせる以外は実施例１と同様の条件にてウェハ表面の温度バラツキ、熱伝導性ガスの漏れ量、及び離脱応答性について調べる実験を行った。
【００５６】
結果は表２に示す通りである。
【００５７】
【表２】
0003810300.tif 000003
【００５８】
表２より判るように、外周部４の頂面におけるうねりが０．５μｍである試料Ｎｏ.６は、離脱応答時間が１３．５秒と長かった。この原因は、外周部４の頂面のうねりが小さいため、吸着時にウェハの周縁が外周部４の頂面に押し付けられ、その結果、真空密着したリンギング状態となり、離脱し難くなったものと思われる。
【００５９】
また、外周部４の頂面におけるうねりが５μｍである試料Ｎｏ.９は、吸着時にうねりに沿ってウェハを密着させることができないため、ウェハと外周部４の頂面との間に隙間ができ、この隙間より１２．７ＳＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生した。
【００６０】
これに対し、外周部４の頂面におけるうねりが１μｍ〜３μｍの範囲にある試料Ｎｏ.７，８は、ヘリウムガスの漏れ量を５ＳＣＣＭ以下に抑えることができるとともに、ウェハ表面の温度バラツキを５℃以下と均一にすることができ、さらにはウェハの離脱応答性にも優れていた。
【００６１】
この結果、外周部４の頂面におけるうねりは１μｍ〜３μｍとすれば良いことが判る。
【００６２】
そして、実施例１及び実施例２の結果より、凹部３の深さｈを３μｍ〜１０μｍとするとともに、外周部４の頂面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとし、凹部底面下方の板状セラミック体２の他方の主面６に静電吸着用電極７を配置することにより、熱伝導性ガスのガス漏れを抑えつつ、ウェハ表面の温度分布を均一にすることができるとともに、ウェハの離脱応答性にも優れた静電チャック１を提供できることが判る。また、このような静電チャック１は大きな吸着力が得られるため、反りや変形したウェハでも強固に吸着して固定することができる。
（実施例３）
さらに、凹部３の深さｈを５μｍ、外周部４の頂面におけるうねりを１μｍに固定し、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋを異ならせる以外は実施例１と同様の条件にてウェハ表面の温度バラツキ、熱伝導性ガスの漏れ量、及び離脱応答性について調べる実験を行った。
【００６３】
結果は表３に示す通りである。
【００６４】
【表３】
0003810300.tif 000004
【００６５】
表３より判るように、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋが３ｍｍである試料Ｎｏ．１０は、ウェハの離脱応答性が１５．３秒と長かった。この原因としては、静電吸着用電極７が外周部４の下方近くまで形成されていることにより、静電気力が外周部４にまで影響し、ウェハの離脱時に外周部４に残留吸着力が働き、離脱にかかる時間がかかったものと思われる。
【００６６】
また、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋが１５ｍｍである試料Ｎｏ．１３は、静電吸着用電極７の占有領域が狭くなり過ぎるために凹部底面でのウェハの吸着力が小さく、ウェハの周縁を外周部４の頂面に押し付ける力が弱くなり、その結果、ヘリウムガスの圧力により、ウェハの周縁と外周部４の頂面との間に部分的な隙間ができ、７．７ＳＣＣＭものヘリウムガスの漏れが発生した。
【００６７】
これに対し、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋが５ｍｍ〜１０ｍｍの範囲にある試料Ｎｏ．１１，１２は、ヘリウムガスの漏れ量が５ＳＣＣＭ以下と少なく、ウェハの離脱にかかる時間も１０秒以下と短かく良好な結果であった。また、ウェハ表面の温度バラツキも５℃以下と良好であった。
【００６８】
この結果、静電吸着用電極７の占有領域における最外周部から外周部４の内壁面までの距離ｋは５ｍｍ〜１０ｍｍとすれば良いことが判る。
【００６９】
【発明の効果】
以上のように、本発明の静電チャックは、板状セラミック体の一方の主面に、ウェハの第二の保持面となる頂面を有する外周部を残して、深さが３μｍ〜１０μｍで、周縁部を除く中央領域の底面が上記ウェハの吸着領域である第一の保持面となる凹部を形成し、該凹部底面の上記周縁部にガス溝を備えてなり、上記第一の保持面の下方であって、上記第二の保持面より内側の板状セラミック体中又は板状セラミック体の他方の主面に静電吸着用電極を備えた静電チャックであって、上記第二の保持面におけるうねりを１μｍ〜３μｍとするとともに、上記凹部底面の周縁部にガス溝を設け、上記凹部底面下方の板状セラミック体中又は板状セラミック体の他方の主面に静電吸着用電極を配置したことによって、反りや変形したウェハでも強固に吸着固定することができる。
【００７０】
また、吸着時にはウェハの中央を第一の保持面である凹部底面と接触させ、ウェハの周縁を第二の保持面である外周部の頂面と接触させるとともに、ウェハと凹部とで形成される空間には熱伝導性ガスを供給することができるため、ウェハの中央及び周縁の熱伝達特性を近似させることができ、ウェハ表面の温度分布を均一にすることができる。
【００７１】
しかも、ウェハの中央は第二の保持面より低い位置にある第一の保持面に吸着されるため、ウェハを第二の保持面の内周エッジ部に密着させることができるとともに、第二の保持面とも接触させることができるため、ウェハと凹部とで形成される空間に供給した熱伝導性ガスがウェハの周縁と第二の保持面との間から漏れることを効果的に防止することができ、各種加工中の真空度を低下させることがない。
【００７２】
その為、本発明の静電チャックを成膜加工やエッチング加工等の各種加工に用いれば、ウェハに対して精度の高い加工を施すことができる。
【００７３】
その上、静電吸着用電極は凹部底面の下方にしか配置していないことから、静電吸着用電極への通電を止めれば、残留吸着力が小さく、かつ強制的に下凸に湾曲させられていたウェハの弾性力によってウェハを保持面より直ちに離脱させることができるため、静電チャックからの離脱応答性を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の静電チャックの一例を示す図で、（ａ）は平面図、（ｂ）は断面図である。
【図２】図１のＡ部を拡大した断面図である。
【図３】（ａ）（ｂ）は本発明の静電チャックを用いてウェハを吸着する時の過程を示す断面図である。
【図４】本発明の静電チャックの他の例を示す断面図である。
【図５】従来の静電チャックの一例を示す断面図である。
【図６】従来の静電チャックの他の例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：静電チャック  ２：板状セラミック体、３：凹部、３ａ：第一の保持面
４：外周部、４ａ：第二の保持面  ５：ガス溝  ６：他方の主面
７：静電吸着用電極  ８：ガス導入孔  ９：ベース部材  １０：ガス供給孔
１１：電極取出孔  １２：給電端子  １３：絶縁管  １４：接合層
Ｗ：ウェハ
【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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