特許 6322182 保持装置および接着シート

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6322182

(24)【登録日】2018年4月13日

(45)【発行日】2018年5月9日

(54)【発明の名称】保持装置および接着シート

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20180423BHJP

   H01L 35/30 20060101ALI20180423BHJP

   H01L 35/32 20060101ALI20180423BHJP

   C04B 37/00 20060101ALI20180423BHJP

   F25B 21/02 20060101ALI20180423BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 R

   H01L35/30

   H01L35/32 A

   C04B37/00 A

   F25B21/02 R

【請求項の数】9

【全頁数】17

(21)【出願番号】特願2015-252758(P2015-252758)

(22)【出願日】2015年12月25日

(65)【公開番号】特開2017-117971(P2017-117971A)

(43)【公開日】2017年6月29日

【審査請求日】2017年3月28日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110001911

【氏名又は名称】特許業務法人アルファ国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 敦

【審査官】 山本 一郎

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１３−１０２１３５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−８２８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００３−１７２２３（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｃ０４Ｂ ３７／００

Ｆ２５Ｂ ２１／０２

Ｈ０１Ｌ ３５／３０

Ｈ０１Ｌ ３５／３２

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、
第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置されたベース板と、
前記セラミックス板の前記第２の表面と前記ベース板の前記第３の表面との間に配置され、前記セラミックス板と前記ベース板とを接着する接着層と、
を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記接着層は、
第１の波形表面を有する第１の接着層と、
前記第１の波形表面に対向する第２の波形表面であって前記第１の波形表面の形状に対応する形状の第２の波形表面を有する第２の接着層と、
を含み、
前記保持装置は、さらに、前記第１の波形表面と前記第２の波形表面との間に配置され、複数のｐ型熱電変換素子と複数のｎ型熱電変換素子とを含み、前記ｐ型熱電変換素子と前記ｎ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換モジュールを備えることを特徴とする、保持装置。

【請求項2】

請求項１に記載の保持装置において、
前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板と前記接着層との間に配置されたヒータを備え、
前記複数のｐ型熱電変換素子と前記複数のｎ型熱電変換素子との少なくとも１つは、前記接着層の厚さ方向視で前記ヒータと重ならない位置に配置されていることを特徴とする、保持装置。

【請求項3】

請求項１または請求項２に記載の保持装置において、
前記第１の接着層および前記第２の接着層は、シリコーン樹脂を含むことを特徴とする、保持装置。

【請求項4】

請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記第１の接着層および前記第２の接着層は、付加硬化型樹脂を含むことを特徴とする、保持装置。

【請求項5】

請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記第１の接着層および前記第２の接着層は、付加硬化型シリコーン樹脂を含むことを特徴とする、保持装置。

【請求項6】

請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の保持装置において、
各前記熱電変換素子は、第１の接続部分と、前記第１の接続部分より前記ベース板側に位置する第２の接続部分と、を有し、
ｐ型とｎ型との一方の型の各前記熱電変換素子において、前記第１の接続部分は、電極を介して、他方の型の前記熱電変換素子の前記第１の接続部分と接続され、前記第２の接続部分は、電極を介して、他の他方の型の前記熱電変換素子の前記第２の接続部分と接続されていることを特徴とする、保持装置。

【請求項7】

請求項１から請求項６までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記第１の接着層の表面と、前記第２の接着層の表面との内、前記セラミックス板の前記第２の表面または前記ベース板の前記第３の表面と対向する領域は、平坦形状であることを特徴とする、保持装置。

【請求項8】

請求項１から請求項７までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記ベース板の内部に、冷媒流路が形成されていることを特徴とする、保持装置。

【請求項9】

接着シートにおいて、
第１の波形表面を有する第１の接着層と、
前記第１の波形表面に対向する第２の波形表面であって前記第１の波形表面の形状に対応する形状の第２の波形表面を有する第２の接着層と、
前記第１の波形表面と前記第２の波形表面との間に配置され、複数のｐ型熱電変換素子と複数のｎ型熱電変換素子とを含み、前記ｐ型熱電変換素子と前記ｎ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換モジュールと、
を備えることを特徴とする、接着シート。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

例えば半導体製造装置において、ウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えば、セラミックス板と、ベース板と、セラミックス板とベース板とを接着する接着層とを備える。静電チャックは、内部電極を有しており、内部電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス板の表面（以下、「吸着面」という）にウェハを吸着して保持する。

【0003】

静電チャックにおいて、セラミックス板とベース板との間に、複数のｐ型熱電変換素子と複数のｎ型熱電変換素子とを含み、ｐ型熱電変換素子とｎ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換モジュールを設けた構成が知られている（例えば、特許文献１，２参照）。この構成によれば、熱電変換モジュールに通電した際に各熱電変換素子において発生する発熱反応または吸熱反応を利用して、セラミックス板の吸着面の温度制御を実現することができる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０１３−１０２１３５号公報

【特許文献2】特開２０１５−８２８７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

上記従来の静電チャックの構成では、熱電変換モジュールに含まれる各熱電変換素子が、セラミックス板の厚さ方向に立てられた状態で、吸着面に平行な方向に互いに間隔を開けて並べて配置されているため、熱電変換素子同士の間に空隙が形成される。すなわち、上記従来の構成では、セラミックス板とベース板との間に空隙が存在する。セラミックス板とベース板との間に空隙が存在すると、例えば、押圧力によって空隙がつぶれて吸着面の位置や角度の精度が低下したり、ベース板とセラミックス板との間の伝熱性が低下して吸着面の温度分布の均一性が低下したりするおそれがあるため、好ましくない。また、上記従来の静電チャックの構成では、熱電変換モジュールが硬い素子からできているため、ベース板とセラミックス板との間の熱膨張率差に起因する熱応力を緩和することができず、使用中に熱電変換モジュールが破損したりセラミックス板が変形したりするおそれがあるため、好ましくない。

【0006】

なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、セラミックス板と、ベース板と、セラミックス板とベース板とを接着する接着層とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する保持装置に共通の課題である。

【0007】

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

【0009】

（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置されたベース板と、前記セラミックス板の前記第２の表面と前記ベース板の前記第３の表面との間に配置され、前記セラミックス板と前記ベース板とを接着する接着層と、を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記接着層は、第１の波形表面を有する第１の接着層と、前記第１の波形表面に対向する第２の波形表面であって前記第１の波形表面の形状に対応する形状の第２の波形表面を有する第２の接着層と、を含み、前記保持装置は、さらに、前記第１の波形表面と前記第２の波形表面との間に配置され、複数のｐ型熱電変換素子と複数のｎ型熱電変換素子とを含み、前記ｐ型熱電変換素子と前記ｎ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換モジュールを備える。本保持装置によれば、接着層が、第１の波形表面を有する第１の接着層と、第１の接着層の第１の波形表面の形状に対応する形状の第２の波形表面を有する第２の接着層とを含み、第１の接着層の第１の波形表面と第２の接着層の第２の波形表面との間に熱電変換モジュールが配置されているため、熱電変換モジュールを用いてセラミックス板の第１の表面の温度制御を実行したり、セラミックス板とベース板との間の温度差を利用した発電を実現したりすることができる。また、熱電変換モジュールを上下から挟む第１の接着層および第２の接着層は柔軟な接着剤により形成されているため、熱電変換モジュールと第１の接着層および第２の接着層との間に空隙が形成されることが抑制され、セラミックス板とベース板との間に熱電変換モジュールを配置しても、セラミックス板とベース板との間に空隙が形成されることが抑制されるため、押圧力によって空隙がつぶれて第１の表面の位置や角度の精度が低下したり、ベース板とセラミックス板との間の伝熱性が低下して第１の表面の温度分布の均一性が低下したりすることを抑制することができる。

【0010】

（２）上記保持装置において、前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板と前記接着層との間に配置されたヒータを備え、前記複数のｐ型熱電変換素子と前記複数のｎ型熱電変換素子との少なくとも１つは、前記接着層の厚さ方向視で前記ヒータと重ならない位置に配置されている構成としてもよい。本保持装置によれば、ヒータが配置されていない位置においても、熱電変換モジュールを用いてセラミックス板の第１の表面の温度制御を実行することができ、セラミックス板の第１の表面の温度制御の精度を向上させることができる。

【0011】

（３）上記保持装置において、前記第１の接着層および前記第２の接着層は、シリコーン樹脂を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、シリコーン樹脂は、比較的耐熱性が高く、かつ、柔らかいため、接着層の耐熱性を向上させることができると共に、セラミックス板とベース板との熱膨張差に起因する応力を接着層によって緩和して歪みや剥離、割れの発生を抑制することができる。

【0012】

（４）上記保持装置において、前記第１の接着層および前記第２の接着層は、付加硬化型樹脂を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の接着層および第２の接着層を硬化させる際における副生成物の発生と、副生成物に起因する泡の混入や伝熱性の不均一化を抑制することができる。

【0013】

（５）上記保持装置において、前記第１の接着層および前記第２の接着層は、付加硬化型シリコーン樹脂を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の接着層および第２の接着層を硬化させる際における副生成物の発生を抑制することができるとともに、接着層に高い耐熱性と柔軟性を付与することができる。

【0014】

（６）上記保持装置において、各前記熱電変換素子は、第１の接続部分と、前記第１の接続部分より前記ベース板側に位置する第２の接続部分と、を有し、ｐ型とｎ型との一方の型の各前記熱電変換素子において、前記第１の接続部分は、電極を介して、他方の型の前記熱電変換素子の前記第１の接続部分と接続され、前記第２の接続部分は、電極を介して、他の他方の型の前記熱電変換素子の前記第２の接続部分と接続されている構成としてもよい。本保持装置によれば、熱電変換モジュールを用いた温度制御や発電を実現することができる。

【0015】

（７）上記保持装置において、前記第１の接着層の表面と、前記第２の接着層の表面との内、前記セラミックス板の前記第２の表面または前記ベース板の前記第３の表面と対向する領域は、平坦形状である構成としてもよい。本保持装置によれば、セラミックス板とベース板との間に熱電変換モジュールを配置しつつ、セラミックス板やベース板の各表面の平坦性および平行性を確保することができる。

【0016】

（８）上記保持装置において、前記ベース板の内部に、冷媒流路が形成されている構成としてもよい。本保持装置によれば、冷媒流路に冷媒が流されることにより、ベース板が冷却され、接着層を介したベース板からセラミックス板への熱伝達によりセラミックス板が冷却され、セラミックス板の第１の表面が冷却される際に、ベース板とセラミックス板との間の伝熱性が低下して第１の表面の温度分布の均一性が低下したりすることを抑制することができる。

【0017】

（９）本明細書に開示される接着シートは、第１の波形表面を有する第１の接着層と、前記第１の波形表面に対向する第２の波形表面であって前記第１の波形表面の形状に対応する形状の第２の波形表面を有する第２の接着層と、前記第１の波形表面と前記第２の波形表面との間に配置され、複数のｐ型熱電変換素子と複数のｎ型熱電変換素子とを含み、前記ｐ型熱電変換素子と前記ｎ型熱電変換素子とが交互に直列に接続された熱電変換モジュールと、を備えることを特徴とする。本接着シートによれば、２つの部材が接着され、かつ、２つの部材の間に熱電変換モジュールが配置された装置をより容易に製造することができる。

【0018】

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

【図面の簡単な説明】

【0019】

【図1】第１実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。

【図2】第１実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。

【図3】第１実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。

【図4】第１実施形態の静電チャック１００における接着層３００付近の詳細構成を示す説明図である。

【図5】薄膜熱電変換モジュール７０の構成を概略的に示す説明図である。

【図6】第２実施形態における静電チャック１００ａにおける接着層３００ａ付近の詳細構成を示す説明図である。

【図7】第３実施形態における静電チャック１００ｂにおける接着層３００ｂ付近の詳細構成を示す説明図である。

【発明を実施するための形態】

【0020】

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、第１実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、第１実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、第１実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、図３のＩＩ−ＩＩの位置におけるＸＺ断面構成が示されており、図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置におけるＸＹ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図４以降についても同様である。

【0021】

静電チャック１００は、対象物（例えばウェハＷ）を静電引力により吸着して保持する装置であり、例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス板１０およびベース板２０を備える。セラミックス板１０とベース板２０とは、セラミックス板１０の下面（以下、「セラミックス側接着面Ｓ２」という）とベース板２０の上面（以下、「ベース側接着面Ｓ３」という）とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック１００は、さらに、セラミックス板１０のセラミックス側接着面Ｓ２とベース板２０のベース側接着面Ｓ３との間に配置された接着層３００を備える。セラミックス板１０のセラミックス側接着面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、ベース板２０のベース側接着面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。

【0022】

セラミックス板１０は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミックス板１０の直径は例えば２００ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常、２００ｍｍ〜３３０ｍｍ）であり、セラミックス板１０の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。

【0023】

セラミックス板１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された一対の内部電極４０が設けられている。一対の内部電極４０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミックス板１０の上面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。セラミックス板１０の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。

【0024】

また、セラミックス板１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ５０が設けられている。ヒータ５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ５０が発熱することによってセラミックス板１０が温められ、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。なお、図３に示すように、ヒータ５０は、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１をできるだけ満遍なく温めるため、Ｚ方向視で略同心円状に配置されている。

【0025】

ベース板２０は、例えばセラミックス板１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、金属（例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成されている。ベース板２０の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常、２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ）であり、ベース板２０の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。

【0026】

ベース板２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素化液や水等）が流されると、ベース板２０が冷却され、接着層３００を介したベース板２０からセラミックス板１０への熱伝達によりセラミックス板１０が冷却され、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。

【0027】

接着層３００は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着剤を含んでおり、セラミックス板１０とベース板２０とを接着している。接着層３００の厚さは例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。

【0028】

Ａ−２．接着層３００付近の詳細構成：
図４は、第１実施形態の静電チャック１００における接着層３００付近の詳細構成を示す説明図である。図４には、静電チャック１００における接着層３００付近の一部のＸＺ断面構成が示されている。なお、図４には、説明の便宜上、Ｘ方向に直交する第１の仮想平面ＶＳ（１）および第２の仮想平面ＶＳ（２）も示されている。

【0029】

図４に示すように、接着層３００は、セラミックス板１０に隣接するセラミックス側接着層３１０と、ベース板２０に隣接するベース側接着層３２０とを備える。セラミックス側接着層３１０の上面３１１（セラミックス板１０に対向する表面）は平坦形状であり、セラミックス側接着層３１０の下面３１２は波形である。一方、ベース側接着層３２０の上面３２１は波形であり、ベース側接着層３２０の下面３２２（ベース板２０に対向する表面）は平坦形状である。ここで、波形とは、輪郭曲線のうねりの振幅が０．１ｍｍ以上の形状を意味する。また、平坦形状とは、輪郭曲線のうねりの振幅が０．１ｍｍ未満（望ましくは０．０５ｍｍ未満、より望ましくは０．０２ｍｍ未満）の形状を意味する。換言すると、平坦形状とは、平面度が０．２ｍｍ未満（望ましくは０．１ｍｍ未満、より望ましくは０．０４ｍｍ未満）の形状を意味する。第１実施形態の静電チャック１００において、セラミックス側接着層３１０とベース側接着層３２０との組合せは、特許請求の範囲における第１の接着層と第２の接着層との組合せに相当し、セラミックス側接着層３１０の下面３１２とベース側接着層３２０の上面３２１との組合せは、特許請求の範囲における第１の波形表面と第２の波形表面との組合せに相当する。

【0030】

ベース側接着層３２０の上面３２１の波形は、セラミックス側接着層３１０の下面３１２の波形に対応した形状である。具体的には、図４に示す第１の仮想平面ＶＳ（１）の位置において、ベース側接着層３２０の上面３２１における凸部は、Ｚ方向視でセラミックス側接着層３１０の下面３１２の凹部と重なっている。また、第２の仮想平面ＶＳ（２）の位置において、ベース側接着層３２０の上面３２１における凹部は、Ｚ方向視でセラミックス側接着層３１０の下面３１２の凸部と重なっている。このように、ベース側接着層３２０の上面３２１の波形はセラミックス側接着層３１０の下面３１２の波形に対応した形状であるため、セラミックス側接着層３１０の下面３１２とベース側接着層３２０の上面３２１との間には、Ｚ方向の厚さが略一定で、断面が波形の空間が存在する。なお、ベース側接着層３２０の上面３２１の波形やセラミックス側接着層３１０の下面３１２の波形における振幅や周期は、接着層３００の平面的な大きさや厚さに応じて適宜設定すればよく、例えば、振幅は０．１ｍｍ〜０．５ｍｍ程度に設定され、周期は１ｍｍ〜３０ｍｍ程度に設定される。

【0031】

セラミックス側接着層３１０の下面３１２とベース側接着層３２０の上面３２１との間に存在する上述の空間には、薄膜熱電変換モジュール７０が配置されている。図５は、薄膜熱電変換モジュール７０の構成を概略的に示す説明図である。図５には、薄膜熱電変換モジュール７０の一部のＸＹ平面構成が、図４に示された第１の仮想平面ＶＳ（１）および第２の仮想平面ＶＳ（２）と共に示されている。

【0032】

図５に示すように、薄膜熱電変換モジュール７０は、複数のｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐと、複数のｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎとを含む。以下の説明では、ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐおよびｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎを、まとめて「薄膜熱電変換素子７６」という。薄膜熱電変換素子７６は、ゼーベック効果およびペルチェ効果を利用して、熱エネルギーから電気エネルギーへの変換、および、電気エネルギーから熱エネルギーへの変換を行う素子であり、２種類の異なる金属または半導体、例えばビスマス・テルルや鉛・テルル、シリコン・ゲルマニウム等の熱電変換材料を薄膜状に製膜し、接続したものである。なお、薄膜とは、厚さ０．１ｍｍ以下の膜を意味する。

【0033】

ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐとｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎとは交互に直列に接続されている。具体的には、ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐにおける一方の端部である第１の接続部分７１ｐは、導電性材料を薄膜化した電極７８を介して、ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎにおける一方の端部である第１の接続部分７１ｎと接続されている。また、該ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐにおける他方の端部である第２の接続部分７２ｐは、電極７８を介して、他のｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎにおける他方の端部である第２の接続部分７２ｎと接続されている。

【0034】

図４および図５に示すように、薄膜熱電変換モジュール７０に含まれる各薄膜熱電変換素子７６は、セラミックス側接着層３１０の下面３１２およびベース側接着層３２０の上面３２１の波形に沿って配置されている。具体的には、各ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐは、第１の接続部分７１ｐが第１の仮想平面ＶＳ（１）側に位置し、第２の接続部分７２ｐが第２の仮想平面ＶＳ（２）側に位置するような姿勢で配置されている。すなわち、各ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐは、第１の接続部分７１ｐがセラミックス板１０側に位置し、第２の接続部分７２ｐがベース板２０側に位置するように、ＸＹ平面に対して斜めの姿勢で配置されている。

【0035】

同様に、各ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎは、第１の接続部分７１ｎが第１の仮想平面ＶＳ（１）側に位置し、第２の接続部分７２ｎが第２の仮想平面ＶＳ（２）側に位置するような姿勢で配置されている。すなわち、各ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎは、第１の接続部分７１ｎがセラミックス板１０側に位置し、第２の接続部分７２ｎがベース板２０側に位置するように、ＸＹ平面に対して斜めの姿勢で配置されている。

【0036】

薄膜熱電変換モジュール７０を構成する各薄膜熱電変換素子７６や電極７８は厚さが極めて薄い膜状であり、また、薄膜熱電変換モジュール７０を上下から挟むセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０は柔軟な接着剤により形成されているため、薄膜熱電変換モジュール７０とセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０との間には、空隙はほぼ存在しない。

【0037】

薄膜熱電変換モジュール７０に電力を供給して、直列に接続された複数の薄膜熱電変換素子７６に一方向の電流を流すと、各薄膜熱電変換素子７６の第１の接続部分７１側（各ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐの第１の接続部分７１ｐ側および各ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎの第１の接続部分７１ｎ側）において発熱作用が発生し、第２の接続部分７２側（各ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐの第２の接続部分７２ｐ側および各ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎの第２の接続部分７２ｎ側）において吸熱作用が発生する。上述したように、各薄膜熱電変換素子７６の第１の接続部分７１はセラミックス板１０側に位置し、第２の接続部分７２はベース板２０側に位置している。そのため、各薄膜熱電変換素子７６の第１の接続部分７１側で発生した発熱作用によってセラミックス板１０が温められ、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。

【0038】

また、直列に接続された複数の薄膜熱電変換素子７６に逆方向の電流を流すと、各薄膜熱電変換素子７６の第１の接続部分７１側において吸熱作用が発生し、第２の接続部分７２側において発熱作用が発生する。そのため、各薄膜熱電変換素子７６の第１の接続部分７１側で発生した吸熱作用によってセラミックス板１０が冷却され、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。

【0039】

このようにして、薄膜熱電変換モジュール７０を用いて、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御（ウェハＷの温度制御）を実現することができる。なお、本実施形態では、薄膜熱電変換モジュール７０に含まれる複数のｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐと複数のｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎとの少なくとも１つは、Ｚ方向視でヒータ５０と重ならない位置（図３に示す領域ＮＡ内の位置）に配置されている。そのため、ヒータ５０が配置されていない位置においても、薄膜熱電変換モジュール７０を用いてセラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御を実行することができ、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御の精度を向上させることができる。

【0040】

また、一般に、静電チャック１００の使用中には、ヒータ５０の発熱やプラズマ熱の影響によりセラミックス板１０は高温になりやすく、反対に、冷媒流路２１を流れる冷却媒体の作用によってベース板２０は低温になりやすいため、セラミックス板１０とベース板２０との間に温度差が発生する。セラミックス板１０とベース板２０との間に温度差が発生すると、薄膜熱電変換モジュール７０に含まれる各薄膜熱電変換素子７６のセラミックス板１０に近い側（第１の接続部分７１側）とベース板２０に近い側（第２の接続部分７２側）との間にも温度差が発生するため、各薄膜熱電変換素子７６において発電反応が起こる。このようにして、薄膜熱電変換モジュール７０を用いて、発電を行うこともできる。

【0041】

Ａ−３．静電チャック１００の製造方法：
次に、第１実施形態における静電チャック１００の製造方法を説明する。はじめに、セラミックス板１０とベース板２０とを準備する。なお、セラミックス板１０およびベース板２０は、公知の製造方法によって製造可能であるため、ここでは製造方法の説明を省略する。

【0042】

次に、ベース板２０のベース側接着面Ｓ３に、ベース側接着層３２０を形成するために、ペースト状接着剤を塗布する。ペースト状接着剤は、接着成分（例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等）と粉末成分（例えばアルミナやシリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等）とを混合して作製したペースト状の接着剤である。ペースト状接着剤は、カップリング剤等の添加剤を含んでいてもよい。ペースト状接着剤のベース側接着面Ｓ３側の表面は、ベース側接着面Ｓ３の形状に合わせて平坦形状になる。ベース板２０のベース側接着面Ｓ３にペースト状接着剤を塗布した後、塗布済みのペースト状接着剤の表面を、例えばブレードを用いて波形に整える。

【0043】

次に、塗布済みのペースト状接着剤の波形の表面に、蒸着や印刷等によって薄膜熱電変換モジュール７０を構成する各薄膜熱電変換素子７６や電極７８を形成する。その後、塗布済みのペースト状接着剤および薄膜熱電変換モジュール７０の上に、セラミックス側接着層３１０を形成するために、ペースト状接着剤を再塗布する。ペースト状接着剤は比較的粘度が高いため、再塗布された分のペースト状接着剤（セラミックス側接着層３１０）における塗布済みのペースト状接着剤（ベース側接着層３２０）側の表面は、塗布済みのペースト状接着剤の表面の波形に対応した波形となる。なお、再塗布されたペースト状接着剤の反対側の表面は、平坦形状に成形する。

【0044】

次に、再塗布されたペースト状接着剤の平坦形状の表面にセラミックス板１０を配置して、ペースト状接着剤を硬化させる硬化処理を行うことにより、接着層３００を形成する。硬化処理の内容は、使用する接着剤の種類に応じて異なり、熱硬化型の接着剤であれば硬化処理として熱を付与する処理が行われ、水分硬化型の接着剤であれば硬化処理として加湿などの方法により水分を付与する処理が行われる。以上の工程により、静電チャック１００の製造が完了する。

【0045】

Ａ−４．第１実施形態の効果：
以上説明したように、第１実施形態の静電チャック１００では、接着層３００が、波形の下面３１２を有するセラミックス側接着層３１０と、セラミックス側接着層３１０の下面３１２の形状に対応する波形の上面３２１を有するベース側接着層３２０とを含み、セラミックス側接着層３１０の下面３１２とベース側接着層３２０の上面３２１との間に薄膜熱電変換モジュール７０が配置されている。そのため、薄膜熱電変換モジュール７０を用いてセラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御を実行したり、セラミックス板１０とベース板２０との間の温度差を利用した発電を実現したりすることができる。また、薄膜熱電変換モジュール７０を構成する各薄膜熱電変換素子７６や電極７８は厚さが極めて薄い膜状であり、また、薄膜熱電変換モジュール７０を上下から挟むセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０は柔軟な接着剤により形成されているため、薄膜熱電変換モジュール７０とセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０との間には空隙はほぼ存在しない。そのため、セラミックス板１０とベース板２０との間に薄膜熱電変換モジュール７０を配置しても、セラミックス板１０とベース板２０との間に空隙が形成されることが抑制される。そのため、押圧力によって空隙がつぶれて吸着面Ｓ１の位置や角度の精度が低下したり、ベース板２０とセラミックス板１０との間の伝熱性が低下して吸着面Ｓ１の温度分布の均一性が低下したりすることを抑制することができる。

【0046】

また、本実施形態の静電チャック１００では、薄膜熱電変換モジュール７０に含まれる複数のｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐと複数のｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎとの少なくとも１つが、Ｚ方向視でヒータ５０と重ならない位置に配置されているため、ヒータ５０が配置されていない位置においても、薄膜熱電変換モジュール７０を用いてセラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御を実行することができ、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御の精度を向上させることができる。

【0047】

また、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス側接着層３１０とベース側接着層３２０との表面の内、セラミックス板１０のセラミックス側接着面Ｓ２またはベース板２０のベース側接着面Ｓ３と対向する領域、すなわち、セラミックス側接着層３１０の上面３１１の全域およびベース側接着層３２０の下面３２２の全域が平坦形状である。そのため、セラミックス板１０とベース板２０との間に薄膜熱電変換モジュール７０を配置しつつ、セラミックス板１０やベース板２０の各表面の平坦性および平行性を確保することができる。

【0048】

なお、接着層３００を構成するセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０は、接着成分としてシリコーン樹脂を含むことが好ましい。シリコーン樹脂は、比較的耐熱性が高く、かつ、柔らかいため、セラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０がシリコーン樹脂を含むように構成すれば、接着層３００の耐熱性を向上させることができると共に、セラミックス板１０とベース板２０との熱膨張差に起因する応力を接着層３００によって緩和して歪みや剥離、割れの発生を抑制することができる。

【0049】

また、接着層３００を構成するセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０は、接着成分として付加硬化型樹脂を含むことが好ましい。このようにすれば、セラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０の硬化処理中における副生成物の発生と、副生成物に起因する泡の混入や伝熱性の不均一化を抑制することができる。

【0050】

また、接着層３００を構成するセラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０は、接着成分として付加硬化型シリコーン樹脂を含むことが好ましい。このようにすれば、セラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０の硬化処理中における副生成物の発生を抑制することができるとともに、接着層３００に高い耐熱性と柔軟性を付与することができる。

【0051】

また、セラミックス側接着面Ｓ２およびベース側接着面Ｓ３は平坦かつ互いに平行であること、すなわち、接着層３００の厚さが均一であることが好ましい。この構成によれば、セラミックス板１０とベース板２０との間の伝熱を均等にすることができる。

【0052】

Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態における静電チャック１００ａにおける接着層３００ａ付近の詳細構成を示す説明図である。以下では、第２実施形態における静電チャック１００ａの構成の内、上述した第１実施形態における静電チャック１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0053】

第２実施形態における静電チャック１００ａでは、接着層３００ａが、セラミックス側接着層３１０およびベース側接着層３２０に加えて、セラミックス側接着層３１０とベース側接着層３２０との間に配置された中間接着層３３０を備える。中間接着層３３０の上面３３１は、セラミックス側接着層３１０の下面３１２の波形に対応した波形形状である。そのため、セラミックス側接着層３１０の下面３１２と中間接着層３３０の上面３３１との間には、Ｚ方向の厚さが略一定で、断面が波形の空間が存在する。また、中間接着層３３０の下面３３２は、ベース側接着層３２０の上面３２１の波形に対応した波形形状である。そのため、中間接着層３３０の下面３３２とベース側接着層３２０の上面３２１との間にも、Ｚ方向の厚さが略一定で、断面が波形の空間が存在する。

【0054】

これらの波形の空間には、薄膜熱電変換モジュール７０が配置されている。すなわち、第２実施形態の静電チャック１００ａは、２つの薄膜熱電変換モジュール７０を備える。各薄膜熱電変換モジュール７０の構成は、第１実施形態の薄膜熱電変換モジュール７０と同様である。すなわち、各薄膜熱電変換モジュール７０は、複数のｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐと複数のｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎとを備えており、ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐとｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎとは交互に直列に接続されている。また、各薄膜熱電変換モジュール７０において、各薄膜熱電変換素子７６の第１の接続部分７１はセラミックス板１０側に位置し、第２の接続部分７２はベース板２０側に位置している。そのため、第２実施形態の静電チャック１００ａにおいても、各薄膜熱電変換モジュール７０を用いて、セラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御（ウェハＷの温度制御）を実現することができると共に、発電を行うことができる。第２実施形態における静電チャック１００ａのその他の構成は、第１実施形態における静電チャック１００の構成と同様である。

【0055】

なお、第２実施形態の静電チャック１００ａにおいて、セラミックス側接着層３１０と中間接着層３３０との組合せは、特許請求の範囲における第１の接着層と第２の接着層との組合せに相当し、セラミックス側接着層３１０の下面３１２と中間接着層３３０の上面３３１との組合せは、特許請求の範囲における第１の波形表面と第２の波形表面との組合せに相当する。また、第２実施形態の静電チャック１００ａにおいて、中間接着層３３０とベース側接着層３２０との組合せは、特許請求の範囲における第１の接着層と第２の接着層との組合せに相当し、中間接着層３３０の下面３３２とベース側接着層３２０の上面３２１との組合せは、特許請求の範囲における第１の波形表面と第２の波形表面との組合せに相当する。

【0056】

第２実施形態の静電チャック１００ａでは、接着層３００ａが、波形の下面３１２を有するセラミックス側接着層３１０と、波形の上面３３１および下面３３２を有する中間接着層３３０とを含み、セラミックス側接着層３１０の下面３１２と中間接着層３３０の上面３３１との間に薄膜熱電変換モジュール７０が配置されている。また、接着層３００ａが、さらに、波形の上面３２１を有するベース側接着層３２０を含み、中間接着層３３０の下面３３２とベース側接着層３２０の上面３２１との間にも薄膜熱電変換モジュール７０が配置されている。そのため、静電チャック１００の平面形状（Ｚ方向に直交する方向の形状）を大きくすることなく、複数の薄膜熱電変換モジュール７０を配置することができ、薄膜熱電変換モジュール７０による吸着面Ｓ１の温度制御能力を向上させたり、薄膜熱電変換モジュール７０による発電能力を向上させたりすることができる。

【0057】

また、第２実施形態の静電チャック１００ａでは、第１実施形態における静電チャック１００と同様に、セラミックス板１０とベース板２０との間に薄膜熱電変換モジュール７０を配置しても、セラミックス板１０とベース板２０との間に空隙が形成されることが抑制され、押圧力によって空隙がつぶれて吸着面Ｓ１の位置や角度の精度が低下したり、ベース板２０とセラミックス板１０との間の伝熱性が低下して吸着面Ｓ１の温度分布の均一性が低下したりすることを抑制することができる。

【0058】

また、第２実施形態の静電チャック１００ａでは、セラミックス側接着層３１０とベース側接着層３２０と中間接着層３３０との表面の内、セラミックス板１０のセラミックス側接着面Ｓ２またはベース板２０のベース側接着面Ｓ３と対向する領域、すなわち、セラミックス側接着層３１０の上面３１１の全域およびベース側接着層３２０の下面３２２の全域が平坦形状であるため、セラミックス板１０とベース板２０との間に薄膜熱電変換モジュール７０を配置しつつ、セラミックス板１０やベース板２０の各表面の平坦性および平行性を確保することができる。

【0059】

Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態における静電チャック１００ｂにおける接着層３００ｂ付近の詳細構成を示す説明図である。以下では、第３実施形態における静電チャック１００ｂの構成の内、上述した第１実施形態における静電チャック１００の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。

【0060】

第３実施形態における静電チャック１００ｂでは、ヒータ５０ｂが、セラミックス板１０の内部ではなく、セラミックス板１０と接着層３００ｂとの間に配置されている。第３実施形態における静電チャック１００ｂのその他の構成は、第１実施形態における静電チャック１００の構成と同様である。

【0061】

第３実施形態の静電チャック１００ｂでは、第１実施形態における静電チャック１００と同様に、接着層３００ｂが、波形の下面３１２を有するセラミックス側接着層３１０ｂと、波形の上面３２１を有するベース側接着層３２０とを含み、セラミックス側接着層３１０ｂの下面３１２とベース側接着層３２０の上面３２１との間に薄膜熱電変換モジュール７０が配置されているため、薄膜熱電変換モジュール７０を用いてセラミックス板１０の吸着面Ｓ１の温度制御を実行したり、セラミックス板１０とベース板２０との間の温度差を利用した発電を実現したりすることができる。

【0062】

また、第３実施形態の静電チャック１００ｂでは、第１実施形態における静電チャック１００と同様に、セラミックス板１０とベース板２０との間に薄膜熱電変換モジュール７０を配置しても、セラミックス板１０とベース板２０との間に空隙が形成されることが抑制され、押圧力によって空隙がつぶれて吸着面Ｓ１の位置や角度の精度が低下したり、ベース板２０とセラミックス板１０との間の伝熱性が低下して吸着面Ｓ１の温度分布の均一性が低下したりすることを抑制することができる。

【0063】

また、第３実施形態の静電チャック１００ｂでは、セラミックス側接着層３１０ｂとベース側接着層３２０との表面の内、セラミックス板１０のセラミックス側接着面Ｓ２またはベース板２０のベース側接着面Ｓ３と対向する領域、すなわち、セラミックス側接着層３１０ｂの上面３１１の内のヒータ５０ｂに対向する領域以外の領域、および、ベース側接着層３２０の下面３２２の全域が平坦形状である。そのため、セラミックス板１０とベース板２０との間に薄膜熱電変換モジュール７０を配置しつつ、セラミックス板１０やベース板２０の各表面の平坦性および平行性を確保することができる。

【0064】

Ｄ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

【0065】

上記各実施形態における７０の構成はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記各実施形態では、薄膜熱電変換モジュール７０において、各ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐおよび各ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎが電極７８を介して接続されているが、各ｐ型薄膜熱電変換素子７６ｐおよび各ｎ型薄膜熱電変換素子７６ｎが電極７８を介さずに直接接続されるとしてもよい。また、薄膜熱電変換モジュール７０を構成する各薄膜熱電変換素子７６の配置は、図４および図５等に示された配置に限られない。

【0066】

また、上記各実施形態では、静電チャック１００が１つまたは２つの薄膜熱電変換モジュール７０を備えるとしているが、静電チャック１００が３つ以上の薄膜熱電変換モジュール７０を備えるとしてもよい。静電チャック１００が３つ以上の薄膜熱電変換モジュール７０を備えるとしても、各薄膜熱電変換モジュール７０が波形表面を有する２つの接着層の間に配置される構成とすれば、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。

【0067】

また、上記各実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。また、上記各実施形態において、必ずしも静電チャック１００がヒータ５０を備える必要は無く、また、必ずしもベース板２０に冷媒流路２１が形成されている必要は無い。また、上記各実施形態では、セラミックス板１０の内部に一対の内部電極４０が設けられた双極方式が採用されているが、セラミックス板１０の内部に１つの内部電極４０が設けられた単極方式が採用されてもよい。

【0068】

また、上記各実施形態における１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記第１実施形態では、ベース板２０のベース側接着面Ｓ３にペースト状接着剤を塗布した後に表面を波形に成形し、その上に薄膜熱電変換モジュール７０を形成し、ペースト状接着剤を再塗布し、セラミックス板１０を配置して硬化処理を行うとしているが、反対に、セラミックス板１０のセラミックス側接着面Ｓ２にペースト状接着剤を塗布した後に表面を波形に成形し、その上に薄膜熱電変換モジュール７０を形成し、ペースト状接着剤を再塗布し、ベース板２０を配置して硬化処理を行うとしてもよい。上記第２実施形態や第３実施形態においても、同様の変形が可能である。

【0069】

また、上記各実施形態では、塗布済みのペースト状接着剤の波形の表面に、蒸着や印刷等によって、薄膜熱電変換モジュール７０を構成する各薄膜熱電変換素子７６や電極７８を形成するとしているが、例えばフィルム上に薄膜熱電変換モジュール７０を構成する各薄膜熱電変換素子７６や電極７８を予め形成しておき、形成された各薄膜熱電変換素子７６や電極７８を、フィルムごと、あるいはフィルムから剥離させて、ペースト状接着剤の波形の表面に貼り付けるものとしてもよい。

【0070】

また、内部に薄膜熱電変換モジュール７０が配置された接着シートを予め製造し、該接着シートを用いてセラミックス板１０とベース板２０とを接着するものとしてもよい。具体的には、例えばフィルム上にペースト状接着剤を塗布し、その表面を波形に成形した後、薄膜熱電変換モジュール７０を配置し、その上にさらにペースト状接着剤を塗布し、硬化処理よって半硬化させたものを接着シートして製造する。該接着シートをセラミックス板１０とベース板２０との間に配置し、接着シートに対する硬化処理によって接着シートを完全硬化させることにより、接着層３００を形成するものとしてもよい。このような接着シートを用いることにより、２つの部材が接着され、かつ、２つの部材の間に薄膜熱電変換モジュール７０が配置された装置（例えば、上記各実施形態の静電チャック１００）を、より容易に製造することができる。

【0071】

本発明は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、セラミックス板と、ベース板と、セラミックス板とベース板とを接着する接着層とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、真空チャック等）にも適用可能である。

【符号の説明】

【0072】

１０：セラミックス板 ２０：ベース板 ２１：冷媒流路 ４０：内部電極 ５０：ヒータ ７０：薄膜熱電変換モジュール ７１ｎ，７１ｐ：第１の接続部分 ７２ｎ，７２ｐ：第２の接続部分 ７６ｎ：ｎ型薄膜熱電変換素子 ７６ｐ：ｐ型薄膜熱電変換素子 ７８：電極 １００：静電チャック ３００：接着層 ３１０：セラミックス側接着層 ３１１：上面 ３１２：下面 ３２０：ベース側接着層 ３２１：上面 ３２２：下面 ３３０：中間接着層 ３３１：上面 ３３２：下面

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】