JP5025576B2 - 静電チャック及び基板温調固定装置 - Google Patents

Description

本発明は、静電チャック及び基板温調固定装置に係り、特に基体上に載置された吸着対象物を吸着する静電チャック及び基板温調固定装置に関する。

従来、ＩＣやＬＳＩ等の半導体装置を製造する際に使用される成膜装置（例えば、ＣＶＤ装置やＰＶＤ装置等）やプラズマエッチング装置は、基板（例えば、シリコンウエハ）を真空の処理室内に精度良く保持するためのステージを有する。このようなステージとして、例えば、静電チャックを有する基板温調固定装置が提案されている。基板温調固定装置は、静電チャックにより基板を吸着保持し、吸着保持された基板が所定の温度となるように温度制御を行う装置である。

図１は、従来の基板温調固定装置を簡略化して例示する平面図である。図２は、従来の基板温調固定装置を簡略化して例示する図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。図１及び図２を参照するに、基板温調固定装置１００は、静電チャック１０１と、接着層１０５と、ベースプレート１０６とを有する。

静電チャック１０１は、基体１０２と、静電電極１０３とを有するクーロン力型静電チャック又はジョンソンラーベリック型静電チャックである。基体１０２は、ベースプレート１０６上に接着層１０５を介して固定されている。基体１０２は、セラミックスにより構成されている。ベースプレート１０６は、Ａｌにより構成されている。接着層１０５は、基体１０２とベースプレート１０６とを固定する。接着層１０５としては、シリコン接着剤が用いられる。

基体１０２の上面１０２ａの外縁部には平面視円環状の突起部である外周シールリング１０２ｂが設けられている。外周シールリング１０２ｂの平面視内側には、円柱形状の多数の突起部１０２ｃが平面視水玉模様状に点在するように設けられている。

静電電極１０３は、薄膜静電電極であり、基体１０２に内蔵されている。静電電極１０３は、基板温調固定装置１００の外部に設けられた直流電源（図示せず）に接続され、所定の電圧が印加されると、基板等の吸着対象物（図示せず）を外周シールリング１０２ｂ及び多数の突起部１０２ｃの上面に吸着保持する。吸着保持力は、静電電極１０３に印加される電圧が高いほど強くなる。

ベースプレート１０６は、静電チャック１０１を支持するためのものである。ベースプレート１０６には、発熱体（図示せず）や水路１０４が設けられており、基体１０２の温度制御を行う。発熱体（図示せず）は、電圧を印加されることで発熱し、接着層１０５を介して基体１０２を加熱する。

水路１０４は、ベースプレート１０６の下面１０６ｂに形成された冷却水導入部１０４ａと、冷却水排出部１０４ｂとを有する。冷却水導入部１０４ａ及び冷却水排出部１０４ｂは、基板温調固定装置１００の外部に設けられた冷却水制御装置（図示せず）に接続されている。冷却水制御装置（図示せず）は、冷却水を冷却水導入部１０４ａから水路１０４に導入し、冷却水排出部１０４ｂから排出する。冷却水を循環させベースプレート１０６を冷却することで、接着層１０５を介して基体１０２を冷却する。

基体１０２，接着層１０５，ベースプレート１０６には、これらを貫通するガス路１０８が形成されている。ガス路１０８は、ベースプレート１０６の下面１０６ｂに形成された複数のガス導入部１０８ａと基体１０２の上面１０２ａに形成された複数のガス排出部１０８ｂとを有する。複数のガス導入部１０８ａは、基板温調固定装置１００の外部に設けられたガス圧力制御装置（図示せず）に接続されている。ガス圧力制御装置（図示せず）は、不活性ガスの圧力を、例えば、０〜５０Ｔｏｒｒの範囲で可変し、不活性ガスをガス導入部１０８ａからガス路１０８に導入することができる。

図３は、従来の基板温調固定装置が基板を吸着保持した状態を簡略化して例示する断面図である。同図中、図１及び図２と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。図３において、１０７は基板、１０９は不活性ガスが充填されるガス充填部である。図３を参照するに、基板１０７は、基体１０２の外周シールリング１０２ｂ及び多数の突起部１０２ｃの上面に吸着保持されている。基板１０７は、ベースプレート１０６に内蔵されている発熱体（図示せず）や水路１０４により温度制御される。

ガス圧力制御装置（図示せず）は、不活性ガスを複数のガス導入部１０８ａからガス路１０８に導入する。導入された不活性ガスが、ガス排出部１０８ｂから排出され、基板１０７と基体１０２の上面１０２ａとの間に形成された空間であるガス充填部１０９に充填されると、基体１０２と基板１０７との間の熱伝導性が向上する。外周シールリング１０２ｂは、ガス充填部１０９に充填された不活性ガスが、ガス充填部１０９外に漏れることを防止するために設けられている。

以上のように、従来の基板温調固定装置１００は、静電チャック１０１の基体１０２の外周シールリング１０２ｂ及び多数の突起部１０２ｃの上面に基板１０７を吸着保持する。又、従来の基板温調固定装置１００の基体１０２の上面１０２ａの外縁部に設けられた平面視円環状の突起部である外周シールリング１０２ｂは、基体１０２と基板１０７との間の熱伝導性を向上するためにガス充填部１０９に充填された不活性ガスがガス充填部１０９外に漏れることを防止する。又、従来の基板温調固定装置１００のベースプレート１０６に内蔵されている発熱体（図示せず）や水路１０４は、基板１０７の温度を制御する（例えば、特許文献１、２参照）。
特開２０００−３１７７６１号公報 特開２０００−３３２０９１号公報

しかしながら、従来の基板温調固定装置１００をプラズマ中で使用すると、接着層１０５を構成するシリコン接着剤は耐プラズマ性が低いため、プラズマに曝されることによって侵食される。接着層１０５が侵食されると、侵食された部分から不活性ガスが漏れることにより、基体１０２と基板１０７との間の熱伝導性が低下する。又、基体１０２の上面１０２ａに堆積する付着物を除去するためにプラズマクリーニングを行うが、クリーニングの際にプラズマは付着物を除去するのみならず、基体１０２の上面１０２ａをも侵食する。

接着層１０５や基体１０２の上面１０２ａがプラズマに侵食されることにより基板温調固定装置１００が劣化した場合には、基体１０２の上面１０２ａに再生研磨や薬剤等による洗浄を施したり、基板温調固定装置１００全体を新品と交換したりするメンテナンスが実施されていた。しかし、メンテナンスの実施には所定の費用が生じ、装置稼働率が低下するという問題があった。

本発明は、上記に鑑みてなされたもので、メンテナンス性に優れた静電チャック、及び、静電チャックを有する基板温調固定装置を提供することを目的とする。

上記目的を達成するため、第１の発明は、静電電極が内蔵されている基体を有し、前記静電電極に電圧を印加することで吸着対象物を吸着保持する静電チャックであって、前記基体の上面には誘電体を含んで構成される載置部が機械的に固定されていない状態で載置されており、前記載置部は、前記静電電極に電圧が印加されると前記基体に吸着保持され、前記吸着対象物は、前記載置部の上面に載置されることを特徴とする。

第２の発明は、本発明に係る静電チャックと、前記静電チャックを支持するベースプレートとを有し、前記静電チャックは、前記ベースプレート上に接着層を介して固定されている基板温調固定装置である。

本発明によれば、メンテナンス性に優れた静電チャック、及び、静電チャックを有する基板温調固定装置を提供することができる。

以下、図面を参照して、本発明を実施するための最良の形態の説明を行う。

〈第１の実施の形態〉
図４は、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する平面図である。図５は、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。図４及び図５を参照するに、基板温調固定装置１０は、静電チャック１１と、接着層１５と、ベースプレート１６とを有する。

静電チャック１１は、基体１２と、静電電極１３と、載置部２０とを有するクーロン力型静電チャック又はジョンソンラーベリック型静電チャックである。基体１２は誘電体であり、ベースプレート１６上に接着層１５を介して固定されている。基体１２としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を含むセラミックスを用いることができる。基体１２の厚さは、例えば、１．０〜３．０ｍｍ、基体１２の比誘電率（１ＫＨｚ）は、例えば、９〜１０、基体１２の体積抵抗率は、例えば、１０^１１〜１０^１３Ωｃｍとすることができる。

基体１２の上面１２ａには、載置部２０が着脱可能な状態で搭載されている。着脱可能な状態とは、静電電極１３に電圧が印加され、載置部２０が基体１２の上面１２ａにクーロン力により吸着保持されているときは取り外すことができないが、静電電極１３に電圧が印加されていなければ、容易に取り外すこと又は取り付けることができることを意味する。このようにすることで、載置部２０が劣化等した場合には、容易に交換することができ、メンテナンス性に優れた静電チャックを実現できる。

載置部２０は誘電体であり、比誘電率（１ＫＨｚ）は、例えば、９〜１０、体積抵抗率は、例えば、１０^１１〜１０^１３Ωｃｍとすることができる。又、載置部２０の厚さｔ_１は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとすることができる。載置部２０としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を含んで構成されるセラミックスを用いることができる。酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を添加しても構わない。又、載置部２０としては、例えば、ポリエステル、ポリイミド等からなる誘電体のフィルムを用いても構わない。

載置部２０において、２０ａは上面を、２０ｂは上面２０ａの外縁部を示している。載置部２０は、吸着対象物（図示せず）と対向する上面２０ａに設けられた突起部２０ｃを備え、突起部２０ｃは、載置部２０の上面２０ａの外縁部２０ｂを除く領域に形成されている。外縁部２０ｂの上面は、突起部２０ｃの上面と略面一である。

突起部２０ｃは、例えば円柱形状をしており、多数の突起部２０ｃが、載置部２０の上面２０ａの外縁部２０ｂを除く領域に平面視水玉模様状に点在するように設けられている。このように、載置部２０の上面２０ａに多数の突起部２０ｃを設けることにより、吸着対象物の裏面側に付着するパーティクルを低減することができる。

多数の突起部２０ｃの上面の高さｈ_１は略同一であり、高さｈ_１は、例えば、３〜５μｍとすることができる。突起部２０ｃの上面の直径φ_１は、例えば、０．１〜２．０ｍｍとすることができる。突起部２０ｃは、円柱形状（平面視円形）以外に、平面視楕円形、平面視６角形等の平面視多角形、直径の異なる複数の円柱を組み合わせた形状、これらの組み合わせ等でも構わない。なお、突起部２０ｃが、円柱形状（平面視円形）以外の場合も含めて、本願では「平面視水玉模様状」と表現する。

突起部２０ｃは、例えば、サンドブラスト加工により形成される。具体的には、載置部２０の上面２０ａの突起部２０ｃを形成したい部分をマスクし、細かい粒子を気体の圧力により載置部２０の上面２０ａに打ち付け、マスクされてない部分を削ることにより形成される。なお、突起部２０ｃは、載置部２０の上面２０ａに略均一に設けられていれば、どのような規則性に従って配置されても構わない。

静電電極１３は、薄膜電極であり、基体１２に内蔵されている。静電電極１３は、基板温調固定装置１０の外部に設けられた直流電源（図示せず）に接続され、所定の電圧が印加されると、基板等の吸着対象物（図示せず）との間にクーロン力を発生させ、吸着対象物（図示せず）を吸着保持する。吸着保持力は、静電電極１３に印加される電圧が高いほど強くなる。静電電極１３は、単極形状でも、双極形状でも構わない。静電電極１３の材料としては、例えば、タングステン、モリブデン等を用いることができる。

接着層１５は、基体１２を、ベースプレート１６上に固定するために設けられている。接着層１５としては、例えば、柔軟性に優れ、熱伝導率の良いシリコン接着剤等を用いることができる。

ベースプレート１６は、静電チャック１１を支持するためのものである。ベースプレート１６には、発熱体（図示せず）や水路１４が設けられており、基体１２及び載置部２０の温度制御を行う。ベースプレート１６の材料としては、例えば、Ａｌ等を用いることができる。発熱体（図示せず）は、電圧を印加されることで発熱し、接着層１５を介して基体１２及び載置部２０を加熱する。

水路１４は、ベースプレート１６の下面１６ｂに形成された冷却水導入部１４ａと、冷却水排出部１４ｂとを有する。冷却水導入部１４ａ及び冷却水排出部１４ｂは、基板温調固定装置１０の外部に設けられた冷却水制御装置（図示せず）に接続されている。冷却水制御装置（図示せず）は、冷却水を冷却水導入部１４ａから水路１４に導入し、冷却水排出部１４ｂから排出する。冷却水を循環させベースプレート１６を冷却することで、接着層１５を介して基体１２を冷却する。

基体１２，接着層１５，ベースプレート１６には、これらを貫通するガス路１８が形成されている。又、載置部２０には、載置部２０を貫通するガス路２１が形成されている。ガス路１８は、ベースプレート１６の下面１６ｂに形成された複数のガス導入部１８ａと基体１２の上面１２ａに形成された複数のガス排出部１８ｂとを有する。ガス路２１は、載置部２０の下面２０ｄに形成された複数のガス導入部２１ａと載置部２０の上面２０ａに形成された複数のガス排出部２１ｂとを有する。複数のガス排出部１８ｂと複数のガス導入部２１ａとは対応する位置に形成されている。

複数のガス導入部１８ａは、基板温調固定装置１０の外部に設けられたガス圧力制御装置（図示せず）に接続されている。ガス圧力制御装置（図示せず）は、不活性ガスの圧力を、例えば、０〜５０Ｔｏｒｒの範囲で可変し、不活性ガスをガス導入部１８ａからガス路１８に導入することができる。

図６は、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置が基板を吸着保持した状態を簡略化して例示する断面図である。同図中、図４及び図５と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する。図６において、１７は基板、１９は不活性ガスが充填されるガス充填部である。

図６を参照するに、基板１７は、載置部２０の多数の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に吸着保持されている。すなわち、静電電極１３には、基板温調固定装置１０の外部に設けられた直流電源（図示せず）から所定の電圧が印加されている。これにより静電電極１３を内蔵する基体１２と載置部２０との間にクーロン力が発生し、載置部２０は、基体１２の上面１２ａに吸着保持される。

前述のように、載置部２０の厚さｔ_１は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍと大変薄いため、静電電極１３に所定の電圧が印加されることで発生したクーロン力は、載置部２０を介して、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に載置されている基板１７にも及び、基板１７は載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に吸着保持される。つまり、静電電極１３に所定の電圧が印加されることによりクーロン力が発生し、そのクーロン力により、基体１２の上面１２ａに載置部２０及び基板１７が吸着保持される。

なお、前述のように、載置部２０は、基体１２の上面１２ａに着脱可能な状態で搭載されているため、静電電極１３に所定の電圧が印加されてなく、クーロン力が発生してない場合には、載置部２０を基体１２の上面１２ａから容易に取り外すことができる。

基板１７は、ベースプレート１６に設けられている発熱体（図示せず）や水路１４により温度制御される。基板１７は、例えば、シリコンウエハ等である。基板１７の厚さは、例えば、７００μｍ〜１０００μｍである。基体１２や載置部２０等の形状及び寸法により、これ以外の厚さの基板に対しても本発明を適用することができる。

ガス圧力制御装置（図示せず）は、不活性ガスを複数のガス導入部１８ａからガス路１８に導入する。導入された不活性ガスは、ガス排出部１８ｂからガス導入部２１ａに導入され、基板１７の下面と載置部２０の上面２０ａとの間に形成された空間であるガス充填部１９に充填される。その結果、基体１２、載置部２０と基板１７との間の熱伝導性が向上する。不活性ガスとしては、例えば、ＨｅやＡｒ等を用いることができる。

続いて、静電電極１３に印加される電圧と、載置部２０、基板１７に対して発生する吸着力との関係について調べた。以下の実験１〜４において結果を示す。

［実験１］
始めに、基体１２の上面１２ａに載置部２０のみを載置して静電電極１３に電圧を印加した場合に、基体１２と載置部２０との間に発生する吸着力について調べた。

より詳しくは、載置部２０として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍである２０Ｌ１、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１３Ωｃｍである２０Ｍ１、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１５Ωｃｍである２０Ｈ１の３種類を用意し、静電電極１３に印加する電圧を可変した場合に、基体１２と載置部２０との間に発生する吸着力について調べた。なお、体積抵抗率は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を添加することで調整することができる。

図７は、静電電極に印加される電圧と、基体と載置部との間に発生する吸着力との関係を例示する図である。図７において横軸の「印加電圧［ＫＶ］」は、静電電極１３に基板温調固定装置１０の外部に設けられた直流電源から印加される直流電圧を示している。縦軸の「吸着力［Ｋｇ］」は、載置部２０の側面にテンションゲージを当てることで測定した、基体１２と載置部２０との間に発生する吸着力を示している。

基体１２と載置部２０との間に必要な吸着力は、５Ｋｇ以上であることが好ましいが、図７に示すように、載置部２０として２０Ｌ１、２０Ｍ１、２０Ｈ１の何れを用いた場合においても、印加電圧とともに基体１２と載置部２０との間に発生する吸着力が増加している。印加電圧は２ＫＶよりも更に高くすることも可能である。

すなわち、静電電極１３に適切な電圧を印加することにより、基体１２と載置部２０との間に必要な吸着力を得られることが確認された。なお、実験１で用いた基体１２は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍである。

［実験２］
次いで、基体１２の上面１２ａに載置部２０を載置し、更に載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を載置して静電電極１３に電圧を印加した場合に、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力について調べた。載置部２０として、実験１と同様の２０Ｌ１、２０Ｍ１、２０Ｈ１を用意した。

図８は、静電電極に印加される電圧と、載置部と基板との間に発生する吸着力との関係を例示する図である。図８において横軸の「印加電圧［ＫＶ］」は、静電電極１３に基板温調固定装置１０の外部に設けられた直流電源から印加される直流電圧を示している。縦軸の「吸着力［Ｋｇ］」は、基板１７の側面にテンションゲージを当てることで測定した、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力を示している。

載置部２０と基板１７との間に必要な吸着力は、１Ｋｇ以上であることが好ましいが、図８に示すように、載置部２０として２０Ｈ１を用いた場合には、印加電圧を上げても載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力はほとんど増加しない。すなわち、載置部２０が厚さ１ｍｍで体積抵抗率１０^１５Ωｃｍである場合には、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を吸着保持することはできない。

一方、図８に示すように、載置部２０として２０Ｌ１、２０Ｍ１を用いた場合においては、印加電圧とともに、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力が増加している。印加電圧は２ＫＶよりも更に高くすることも可能である。すなわち、載置部２０が厚さ１ｍｍで体積抵抗率１０^１１Ωｃｍ〜１０^１３Ωｃｍである場合には、静電電極１３に適切な電圧を印加することにより、載置部２０と基板１７との間に必要な吸着力を得られることが確認された。なお、実験２で用いた基体１２は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍである。

［実験３］
次いで、基体１２の上面１２ａに載置部２０を載置し、更に載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を載置して静電電極１３に電圧を印加した場合に、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力について調べた。載置部２０として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが０．５ｍｍで体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍである２０Ｌ２、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが０．５ｍｍで体積抵抗率が１０^１３Ωｃｍである２０Ｍ２、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが０．５ｍｍで体積抵抗率が１０^１５Ωｃｍである２０Ｈ２の３種類を用意した。

図９は、静電電極に印加される電圧と、載置部と基板との間に発生する吸着力との関係を例示する図である。図９において横軸の「印加電圧［ＫＶ］」は、静電電極１３に基板温調固定装置１０の外部に設けられた直流電源から印加される直流電圧を示している。縦軸の「吸着力［Ｋｇ］」は、基板１７の側面にテンションゲージを当てることで測定した、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力を示している。

図９に示すように、載置部２０として２０Ｌ２、２０Ｍ２、２０Ｈ２の何れを用いた場合においても、印加電圧とともに、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力が増加している。印加電圧は２ＫＶよりも更に高くすることも可能である。すなわち、載置部２０が厚さ０．５ｍｍで体積抵抗率１０^１１Ωｃｍ〜１０^１５Ωｃｍである場合には、静電電極１３に適切な電圧を印加することにより、載置部２０と基板１７との間に必要な吸着力を得られることが確認された。

但し、図９から確認できるように、２０Ｈ２の場合には、印加電圧を大幅に高く設定しないと必要な吸着力（１Ｋｇ以上）が得られないため、実用的であるとはいえない。すなわち、載置部２０が厚さ０．５ｍｍの場合にも、印加電圧と吸着力との関係（図９における２０Ｌ２、２０Ｍ２、２０Ｈ２の各直線の傾斜）を考慮すれば、載置部２０の体積抵抗率は１０^１１Ωｃｍ〜１０^１３Ωｃｍであることが好ましい。なお、実験３で用いた基体１２は、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍである。

［実験４］
次いで、基体１２の上面１２ａに載置部２０を載置し、更に載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を載置して静電電極１３に電圧を印加した場合に、載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力について調べた。載置部２０として前述の２０Ｌ１、２０Ｍ１、２０Ｈ１及び２０Ｌ２、２０Ｍ２、２０Ｈ２を用意した。

又、基体１２として、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍである１２Ｌ、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１３Ωｃｍである１２Ｍ、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）を含んで構成され厚さが１ｍｍで体積抵抗率が１０^１５Ωｃｍである１２Ｈの３種類を用意した。

基体１２（１２Ｌ、１２Ｍ、１２Ｈ）と載置部２０（２０Ｌ１、２０Ｍ１、２０Ｈ１及び２０Ｌ２、２０Ｍ２、２０Ｈ２）とを順番に組み合わせて、静電電極１３に電圧を印加したときに載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力をテンションゲージで測定した。結果を表１に示す。

表１において、○は実用可、△は印加電圧を上げれば実用可、×は実用不可を示している。表１より、基体１２の種類が１２Ｌ又は１２Ｍで、かつ、載置部２０の種類が２０Ｍ１、２０Ｍ２、２０Ｌ１又は２０Ｌ２であれば、静電電極１３に適切な電圧を印加することにより、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を吸着保持できることが確認された。

すなわち、基体１２の体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍ〜１０^１３Ωｃｍであり、かつ、載置部２０の厚さが１．０ｍｍ以下で体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍ〜１０^１３Ωｃｍであれば、静電電極１３に適切な電圧を印加することにより、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を吸着保持することができる。

更に好ましい条件を挙げるとすれば以下に示す如くである。第１に、載置部２０の厚さは０．２ｍｍ〜１．０ｍｍが好ましく、０．５ｍｍ以下であればより好ましい。静電電極１３に電圧を印加したときに載置部２０と基板１７との間に発生する吸着力は、載置部２０の厚さが薄いほど大きくなるからである。

第２に、静電電極１３のパターン幅はブロード（１ｃｍ〜２ｃｍ程度）である方が好ましい。静電電極１３から出る電気力線にロスが生じにくく強い吸着力が得られるからである。なお、静電電極１３のパターン幅とは、図５において基体１２の上面１２ａと略平行方向の静電電極１３の長さを指す。

第３に、基体１２の上面１２ａ及び載置部２０の下面２０ｄの粗さはＲａ０．１μｍ〜１．０μｍ程度が好ましく、Ｒａ０．４μｍ以下であればより好ましい。基体１２の上面１２ａと載置部２０の下面２０ｄとの密着性が向上するからである。

本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０によれば、静電電極１３を内蔵する基体１２の上面１２ａに載置部２０を着脱可能な状態で搭載する。更に、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を搭載する。この状態で、静電電極１３に適切な電圧を印加することにより、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に基板１７を吸着保持することができる。

従って、例えば、付着物等により載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面の状態が改質したとしても、載置部２０を容易に交換できるため、メンテナンス性に優れた静電チャック、及び、静電チャックを有する基板温調固定装置を提供することが可能となり、メンテナンス費用の発生や、装置稼働率の低下を防止することができる。

又、定期的に載置部２０を交換することにより、載置部２０の突起部２０ｃ及び外縁部２０ｂの上面に載置される基板１７等の歩留まり向上を図ることができる。

特に、基体１２の体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍ〜１０^１３Ωｃｍであり、かつ、載置部２０の厚さが１．０ｍｍ以下で体積抵抗率が１０^１１Ωｃｍ〜１０^１３Ωｃｍであれば、良好な吸着保持性能を確保することができる。

〈第１の実施の形態の変形例１〉
図１０は、本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する断面図である。同図中、図６と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。図１０を参照するに、基板温調固定装置３０は、図６における静電チャック１１が静電チャック３１に置換した以外は、図６に示す基板温調固定装置１０と同様に構成される。図１０において、３２ａは基体３２の上面を示している。以下、基板温調固定装置１０と異なる部分についてのみ説明する。

図１０において、静電チャック３１を構成する基体３２は、静電チャック１１を構成する基体１２と比較すると厚くなっている。なお、基板１７から静電電極１３までの距離は変わっていない。基板１７から静電電極１３までの距離が長くなると基板１７に対する吸着力が弱くなるからである。すなわち、基体３２は、静電電極１３よりも下側（接着層１５に近い側）が基体１２よりも厚くなっている。

このように基体３２を厚くすることで、基板１７と接着層１５との距離が遠くなる。その結果、プラズマが接着層１５に当たる確率を下げることができる。なお、基体３２が厚いほど効果は大きい。

本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る基板温調固定装置３０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の効果を奏する。更に、基体３２を厚くすることにより、プラズマが接着層１５に当たる確率を下げることが可能となり、接着層１５がプラズマに浸食されることを防止できる。

〈第１の実施の形態の変形例２〉
図１１は、本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する断面図である。同図中、図６と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。図１１を参照するに、基板温調固定装置４０は、図６における静電チャック１１が静電チャック４１に置換した以外は、図６に示す基板温調固定装置１０と同様に構成される。図１１において、１２ｂは基体１２の側面を、１６ｃはベースプレート１６の側面の一部（段差よりも上の部分）を示している。以下、基板温調固定装置１０と異なる部分についてのみ説明する。

図１１において、静電チャック４１は、基体１２と、静電電極１３と、載置部５０とを有するクーロン力型静電チャックである。載置部５０は載置部２０と異なり、基体１２の上面１２ａ及び側面１２ｂ、接着層１５の側面（基体１２及びベースプレート１６から露出している部分）、及び、ベースプレート１６の側面の一部１６ｃを覆うように載置されている。載置部５０は載置部２０と同様に着脱可能な状態で搭載されている。

載置部５０は誘電体であり、比誘電率（１ＫＨｚ）は、例えば、９〜１０、体積抵抗率は、例えば、１０^１１〜１０^１３Ωｃｍとすることができる。又、載置部５０の基体１２の上面１２ａに対応する部分の厚さｔ_１は、例えば、０．２ｍｍ〜１．０ｍｍとすることができる。載置部５０としては、例えば、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等を含んで構成されるセラミックスを用いることができる。酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）等に二酸化チタン（ＴｉＯ_２）等を添加しても構わない。又、載置部５０としては、例えば、ポリエステル、ポリイミド等からなる誘電体のフィルムを用いても構わない。

載置部５０における５０ａ、５０ｂ、５０ｃ、５０ｄ、５１、５１ａ、５１ｂは、載置部２０における２０ａ、２０ｂ、２０ｃ、２０ｄ、２１、２１ａ、２１ｂに対応しており同様の機能を有するため、その説明は省略する。このように接着層１５の側面を載置部５０により覆うことで、プラズマが接着層１５に当たることを防止できる。

本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る基板温調固定装置４０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の効果を奏する。更に、接着層１５の側面を載置部５０により覆うことにより、プラズマが接着層１５に当たらなくなるため、接着層１５がプラズマに浸食されることを防止できる。

〈第１の実施の形態の変形例３〉
図１２は、本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する断面図である。同図中、図６と同一部品については、同一符号を付し、その説明は省略する場合がある。図１２を参照するに、基板温調固定装置５０は、図６における静電チャック１１が静電チャック５１に、基体１２が基体５２に、接着層１５が接着層５５に、ベースプレート１６がベースプレート５６にそれぞれ置換した以外は、図６に示す基板温調固定装置１０と同様に構成される。

図１２において、５２ａは基体５２の上面を、５２ｂは基体５２の位置決め部を、５６ｂはベースプレート５６の底面を示している。以下、基板温調固定装置１０と異なる部分についてのみ説明する。

図１２において、接着層５５及びベースプレート５６は、接着層１５及びベースプレート１６よりも径が大きい点以外は接着層１５及びベースプレート１６と同様である。静電チャック５１は、基体５２と、静電電極１３と、載置部２０とを有するクーロン力型静電チャックである。基体５２は基体１２よりも径が大きく、外縁部に平面視円環状の位置決め部５２ｂが設けられている。外縁部を位置決め部５２ｂにより囲まれている基体５２の上面５２ａには、載置部２０が着脱可能な状態で搭載されている。

このように、基体５２の外縁部に位置決め部５２ｂを設け、外縁部を位置決め部５２ｂにより囲まれている基体５２の上面５２ａに載置部２０を載置することにより、基体５２と載置部２０との位置合わせ精度を向上することができる。

なお、位置決め部５２ｂは、基体５２と載置部２０との位置合わせ精度を向上することを目的としており、その目的を達成できればどのような形態でも構わず、必ずしも外縁部に平面視円環状に設ける必要はない。例えば、位置決め部５２ｂとして、複数の円柱状の突起部を外縁部に適当な間隔で配置しても良い。又、例えば、これらに代えて、或いは、これらと共に、基体５２の上面５２ａに凹部及び／又は凸部を設け、載置部２０の下面２０ｄの対応する位置に、これらと嵌合する凸部及び／又は凹部を設けてもよい。

本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る基板温調固定装置５０によれば、本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置１０と同様の効果を奏する。更に、基体５２に位置決め部５２ｂを設け、外縁部を位置決め部５２ｂにより囲まれている基体５２の上面５２ａに載置部２０を載置することにより、基体５２と載置部２０との位置合わせ精度を向上することができる。

以上、本発明の好ましい実施の形態及びその変形例について詳説したが、本発明は、上述した実施の形態及びその変形例に制限されることはなく、本発明の範囲を逸脱することなく、上述した実施の形態及びその変形例に種々の変形及び置換を加えることができる。

例えば、第１の実施の形態の変形例１の図１０で示した基板温調固定装置３０を、第１の実施の形態の変形例３で示したような基体と載置部との位置合わせ精度を向上することができる形態にしても構わない。又、第１の実施の形態の変形例２の図１１で示した基板温調固定装置４０において基体１２を厚くしても構わない。

又、基板に対するパーティクルの付着等の問題が生じない場合には、載置部の上面に突起部を設けず平坦にしても構わない。

従来の基板温調固定装置を簡略化して例示する平面図である。 従来の基板温調固定装置を簡略化して例示する図１のＡ−Ａ線に沿う断面図である。 従来の基板温調固定装置が基板を吸着保持した状態を簡略化して例示する断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する平面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する図４のＢ−Ｂ線に沿う断面図である。 本発明の第１の実施の形態に係る基板温調固定装置が基板を吸着保持した状態を簡略化して例示する断面図である。 静電電極に印加される電圧と、基体と載置部との間に発生する吸着力との関係を例示する図である。 静電電極に印加される電圧と、載置部と基板との間に発生する吸着力との関係を例示する図である。 静電電極に印加される電圧と、載置部と基板との間に発生する吸着力との関係を例示する図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例１に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する断面図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例２に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する断面図である。 本発明の第１の実施の形態の変形例３に係る基板温調固定装置を簡略化して例示する断面図である。

符号の説明

１０，３０，４０，５０，１００ 基板温調固定装置
１１，３１，４１，５１，１０１ 静電チャック
１２，３２，５２，１０２ 基体
１２ａ，３２ａ，５２ａ，１０２ａ 基体の上面
１２ｂ 基体１２の側面
１３，１０３ 静電電極
１４，１０４ 水路
１４ａ，１０４ａ 冷却水導入部
１４ｂ，１０４ｂ 冷却水排出部
１５，，５５，１０５ 接着層
１６，５６，１０６ ベースプレート
１６ｂ，５６ｂ，１０６ｂ ベースプレートの下面
１６ｃ ベースプレート１６の側面の一部
１７，１０７ 基板
１８，２１，１０８ ガス路
１８ａ，２１ａ，１０８ａ ガス導入部
１８ｂ，２１ｂ，１０８ｂ ガス排出部
１９，１０９ ガス充填部
２０，５０ 載置部
２０ａ，５０ａ 載置部の上面
２０ｂ，５０ｂ 載置部の上面の外縁部
２０ｃ，５０ｃ，１０２ｃ 多数の突起部
２０ｄ，５０ｄ 載置部の下面
ｈ_１ 高さ
φ_１ 直径
ｔ_１ 厚さ

Claims (9)

1. 静電電極が内蔵されている基体を有し、前記静電電極に電圧を印加することで吸着対象物を吸着保持する静電チャックであって、
   前記基体の上面には誘電体を含んで構成される載置部が機械的に固定されていない状態で載置されており、
   前記載置部は、前記静電電極に電圧が印加されると前記基体に吸着保持され、
   前記吸着対象物は、前記載置部の上面に載置されることを特徴とする静電チャック。
2. 前記載置部がセラミックスからなることを特徴とする請求項１記載の静電チャック。
3. 前記静電電極に電圧が印加されると、前記載置部及び前記載置部の上面に載置される前記吸着対象物が、クーロン力により前記基体の上面に吸着保持されることを特徴とする請求項１又は２記載の静電チャック。
4. 前記載置部は、前記基体の上面に設けられた位置決め部により位置決めされていることを特徴とする請求項１乃至３の何れか一項記載の静電チャック。
5. 前記位置決め部は、前記基体の上面の外縁部に平面視において円環状に設けられていることを特徴とする請求項４記載の静電チャック。
6. 前記載置部の上面には、複数の突起部が平面視水玉模様状に点在するように設けられていることを特徴とする請求項１乃至５の何れか一項記載の静電チャック。
7. 請求項１乃至６の何れか一項記載の静電チャックと、前記静電チャックを支持するベースプレートとを有し、
   前記静電チャックは、前記ベースプレート上に接着層を介して固定されている基板温調固定装置。
8. 前記載置部は、前記基体の上面及び側面、並びに、前記接着層の側面を覆うように設けられていることを特徴とする請求項７記載の基板温調固定装置。
9. 前記ベースプレートは、前記静電チャックに不活性ガスを導入するガス路と、前記静電チャックを加熱する発熱体と、前記静電チャックを冷却する水路とを内蔵することを特徴とする請求項７又は８記載の基板温調固定装置。

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