特開 2023-170942 保持装置及び静電チャック

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】公開特許公報(A)

(11)【公開番号】P2023170942

(43)【公開日】2023-12-01

(54)【発明の名称】保持装置及び静電チャック

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231124BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】7

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022083061

(22)【出願日】2022-05-20

(71)【出願人】

【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】110000291

【氏名又は名称】弁理士法人コスモス国際特許商標事務所

(72)【発明者】

【氏名】川鍋 光慶

(72)【発明者】

【氏名】鈴木 隆太郎

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA03

5F131CA06

5F131EA03

5F131EB14

5F131EB52

5F131EB78

5F131EB81

5F131EB82

5F131EB85

(57)【要約】

【課題】保持面における均熱性を向上させることができる保持装置及び静電チャックを提供すること。
【解決手段】保持面１１と、保持面１１とは反対側に設けられる下面１２とを備え、保持面１１と下面１２との間に、ＸＹ方向に延びる第１上トンネル４４及び下トンネル４２と、第１上トンネル４４と下トンネル４２を繋ぎＺ軸方向に延びる縦穴４３とを含む鍔部用ガス通路４０ａが形成されている板状部材１０と、上面２１と、上面２１とは反対側に設けられる下面２２とを備えるベース部材２０と、下面１２と上面２１との間に配置されて板状部材１０とベース部材２０を接合する接合層３０と、を有し、保持面１１上に半導体ウエハＷを保持する静電チャック１において、接合層３０には、第１領域Ｒ１と第１領域Ｒ１より熱伝導率が小さい第２領域Ｒ２とが形成されており、第２領域Ｒ２は、Ｚ軸方向視で縦穴４３と重なる位置に形成されている。
【選択図】図３

【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備え、前記第１の面と前記第２の面との間に、ガス通路が形成されている板状部材と、
第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面とを備えるベース部材と、
前記第２の面と前記第３の面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材を接合する接合層と、を有し、
前記板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
前記ガス通路は、
平面方向に延び、かつ、厚さ方向において異なる高さに配置される第１の横穴および第２の横穴と、
前記第１の横穴および前記第２の横穴とを繋ぎ厚さ方向に延びる縦穴とを含み、
前記接合層には、第１の領域と前記第１の領域より熱伝導率が小さい第２の領域とが形成されており、
前記第２の領域は、厚さ方向視で前記縦穴と重なる位置に形成されている
ことを特徴とする保持装置。

【請求項2】

請求項１に記載する保持装置において、
前記第２の領域は、空間である
ことを特徴とする保持装置。

【請求項3】

請求項２に記載する保持装置において、
前記空間は、前記接合層を厚さ方向に貫通する貫通穴である
ことを特徴とする保持装置。

【請求項4】

請求項３に記載する保持装置において、
前記貫通穴は、前記縦穴と同軸に配置されており、その直径が前記縦穴の直径の３．５倍以下である
ことを特徴とする保持装置。

【請求項5】

請求項１又は請求項３に記載する保持装置において、
前記板状部材は、内部に発熱抵抗体を備えており、
前記発熱抵抗体は、前記縦穴と交差する面内に配置されている
ことを特徴とする保持装置。

【請求項6】

請求項１又は請求項３に記載する保持装置において、
前記板状部材は、外側へ張り出す鍔部を備えており、
前記縦穴は、前記ガス通路のうち前記鍔部へ不活性ガスを供給するための通路の一部である
ことを特徴とする保持装置。

【請求項7】

請求項１又は請求項３に記載する保持装置を備え、
前記板状部材は、対象物を前記第１の面に固定するための静電引力を発生させる静電電極を有する
ことを特徴とする静電チャック。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、対象物を保持する保持装置及び静電チャックに関する。

【背景技術】

【0002】

対象物を保持する装置として、例えば、対象物を保持するセラミック板（板状部材）と、ベース板（ベース部材）と、セラミックス板とベース板とを接着する接着層（接合層）とを有する保持装置が知られている（特許文献１参照）。この種の保持装置では、保持面における均熱性が要求されている。そのため、特許文献１に記載の保持装置では、接着層の内部に、接着層を厚さ方向に貫通しない少なくとも１つの空間を形成することにより、保持面における均熱性を確保するようにしている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開２０１７－１４３１８２号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

ここで、保持装置において、板状部材の上面にガスを供給するために、板状部材の内部に縦穴と横穴で構成されるガス通路を設ける場合がある。このようなガス通路を備える保持装置では、保持面において、複数の横穴を繋ぐ縦穴が存在する部分の上方に位置する領域では、ガス通路内を流れるガスが流路内面に衝突することにより、他の領域よりも温度が低くなる温度特異点が形成されやすい。

【0005】

そして、上記の保持装置では、接着層の内部に厚さ方向に貫通しない空間を形成することにより、保持面における均熱性を確保するようにしているが、セラミックス板（板状部材）にガス通路を設けた場合については何ら開示されていない。そのため、板状部材にガス通路が設けられている場合には、保持面における均熱性を十分に向上させることができないおそれがある。

【0006】

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、保持面における均熱性を向上させることができる保持装置及び静電チャックを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0007】

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備え、前記第１の面と前記第２の面との間に、ガス通路が形成されている板状部材と、
第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面とを備えるベース部材と、
前記第２の面と前記第３の面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材を接合する接合層と、を有し、
前記板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
前記ガス通路は、
平面方向に延び、かつ、厚さ方向において異なる高さに配置される第１の横穴および第２の横穴と、
前記第１の横穴および前記第２の横穴とを繋ぎ厚さ方向に延びる縦穴とを含み、
前記接合層には、第１の領域と前記第１の領域より熱伝導率が小さい第２の領域とが形成されており、
前記第２の領域は、厚さ方向視で前記縦穴と重なる位置に形成されていることを特徴とする。

【0008】

このように接合層において、第１の領域と第１の領域より熱伝導率が小さい第２の領域とを形成することにより、第２の領域では、第１の領域と比べて、板状部材とベース部材との間の熱移動（板状部材からベース部材への熱引き）が抑制される。そして、接合層における第２の領域を、厚さ方向視で縦穴と重なる位置に形成することにより、第１の面において縦穴の上方付近では、ベース部材への熱引きを制限することができるため、他の領域との温度差が小さくなる。従って、第１の面において、縦穴の上方付近に温度特異点が形成されることを防ぐことができるため、第１の面における均熱性を向上させることができる。

【0009】

上記した保持装置において、
前記第２の領域は、空間であることが好ましい。

【0010】

このように接合層における第２の領域を空間で形成することにより、第１の領域よりも熱伝導率が小さい領域を簡単に設けることができる。そして、第１の面で縦穴の上方付近にて、他の領域との温度差が小さくなるため、第１の面において温度特異点が形成されなくなり、第１の面における均熱性を向上させることができる。

【0011】

上記した保持装置において、
前記空間は、前記接合層を厚さ方向に貫通する貫通穴であることが好ましい。

【0012】

このように接合層における第２の領域として形成する空間を貫通穴にすることにより、熱伝導率が小さい領域を非常に簡単に設けることができるとともに、接合時に空間が埋まることを確実に防止することができるため、第２の領域における熱伝導率を第１の領域より確実に小さくすることができる。そのため、第１の面で縦穴の上方付近にて、他の領域との温度差を更に小さくすることができ、第１の面における均熱性をより向上させることができる。

【0013】

なお、第２の領域としての空間を貫通穴にしても、板状部材とベース部材はともに硬い部材であるため、貫通穴の部分において、板状部材とベース部材とが接触することはなく、絶縁性に関する問題は生じない。

【0014】

上記した保持装置において、
前記貫通穴は、前記縦穴と同軸に配置されており、その直径が前記縦穴の直径の３．５倍以下であることが好ましい。

【0015】

貫通穴を大きくするにしたがって板状部材とベース部材との間の熱移動が制限される領域が大きくなっていくため、第１の面において縦穴の上方付近では、他の領域との温度差が小さくなっていくが、貫通穴の直径が大きくなりすぎると、他の領域より高温になってしまって他の領域との温度差が大きくなるおそれがある。

【0016】

そこで、このように貫通穴の直径を、縦穴の直径の３．５倍以下にすることにより、第１の面において縦穴の上方付近で、他の領域との温度差を確実に小さくすることができる。これにより、第１の面において温度特異点が形成されなくなり、第１の面における均熱性を向上させることができる。

【0017】

なお、貫通穴の直径は、縦穴の直径に対して、好ましくは０．８倍～３．４倍程度、より好ましくは１．５倍～３．２倍程度であるとよい。こうすることにより、第１の面において縦穴の上方付近で、他の領域との温度差をより小さくすることができるため、第１の面における均熱性をより向上させることができるからである。

【0018】

上記したいずれかの保持装置において、
前記板状部材は、内部に発熱抵抗体を備えており、
前記発熱抵抗体は、前記縦穴と交差する面内に配置されていることが好ましい。

【0019】

板状部材内に発熱抵抗体を備えている場合、その発熱抵抗体が縦穴と交差する面内に配置されていると、縦穴が形成される部分付近には発熱抵抗体を配置することができない。そのため、第１の面で縦穴の上方付近において、他の領域との温度差が更に大きくなってしまう。

【0020】

そこで、発熱抵抗体が縦穴と交差する面内に配置されている場合、このように接合層のうち、厚さ方向視で縦穴と重なる位置に、第２の領域を形成することにより、第１の面において縦穴の上方付近では、他の領域との温度差を小さくすることができる。そのため、発熱抵抗体が縦穴と交差する面内に配置されている場合でも、第１の面における均熱性を向上させることができる。

【0021】

上記したいずれかの保持装置において、
前記板状部材は、外側へ張り出す鍔部を備えており、
前記縦穴は、前記ガス通路のうち前記鍔部へ不活性ガスを供給するための通路の一部であることが好ましい。

【0022】

ガス通路を構成する縦穴が、板状部材の鍔部へ不活性ガスを供給するガス通路の一部である場合には、発熱抵抗体が縦穴と交差する面内に配置されることが多い。そこで、このように、接合層のうち、厚さ方向視で縦穴と重なる位置に、第２の領域を形成することにより、第１の面において縦穴の上方付近では、他の領域との温度差を小さくすることができる。従って、第１の面における均熱性を向上させることができる。

【0023】

上記課題を解決するためになされた本開示の別形態は、
上記したいずれかの保持装置に備え、
前記板状部材は、対象物を前記第１の面に固定するための静電引力を発生させる静電電極を有する静電チャックであることが好ましい。

【0024】

このような静電チャックによれば、板状部材の第１の面における均熱性が向上するため、第１の面に保持される対象物の温度を均一に維持することができる。その結果として、対象物に対して実施される各種の処理を精度良く行うことができる。

【発明の効果】

【0025】

本開示によれば、保持面における均熱性を向上させることができる保持装置及び静電チャックを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0026】

【図1】実施形態の静電チャックの概略斜視図である。

【図2】実施形態の静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。

【図3】図２に示すＡ－Ａにおける静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。

【図4】実施形態の接合層の平面図である。

【図5】接合層の貫通穴の直径と保持面の温度差の関係を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0027】

本開示に係る実施形態である保持装置及び静電チャックについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置など）やエッチング装置（プラズマエッチング装置など）といった半導体製造装置に使用される静電チャックを例示して説明する。

【0028】

そこで、本実施形態の静電チャック１について、図１～図４を参照しながら説明する。本実施形態の静電チャック１は、半導体ウエハＷ（対象物）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半導体ウエハＷを固定するために使用される。図１に示すように、静電チャック１は、板状部材１０と、ベース部材２０と、板状部材１０とベース部材２０とを接合する接合層３０とを有する。

【0029】

以下の説明においては、説明の便宜上、図１に示すようにＸＹＺ軸を定義する。ここで、Ｚ軸は、静電チャック１の軸線方向（図１において上下方向）の軸で、Ｚ軸方向が本開示の「厚さ方向」の一例である。また、Ｘ軸とＹ軸は、静電チャック１の径方向の軸である。さらに、本開示の「平面方向」とは、Ｚ軸方向対して垂直に広がるＸＹ平面の方向を意味する。

【0030】

板状部材１０は、図１に示すように、円板状の部材であり、上面であって半導体ウエハＷを保持する保持面１１と、板状部材１０の厚み方向（Ｚ軸方向）について保持面１１とは反対側に設けられる下面１２とを備えている。この板状部材１０は、中心部分に形成された載置部１１０と、その載置部１１０から径方向外側へ張り出す鍔部１２０とを有している。そして、載置部１１０の上面が保持面１１になっており、載置部１１０に半導体ウエハＷが固定されるようになっている。また、鍔部１２０の上面１２１には、環状リング（フォーカスリング）が配置されるようになっている。このような板状部材１０の直径は、例えば５０～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、板状部材１０の厚さは、例えば１～１０ｍｍ程度である。なお、保持面１１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面１２は本開示の「第２の面」の一例である。

【0031】

板状部材１０は、セラミックスにより形成されている。セラミックスとしては、様々なセラミックスが用いられるが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合の最も多い成分（例えば、体積含有率が９０ｖｏｌ％以上の成分）を意味する。

【0032】

そして、板状部材１０は、内部にチャック電極１３を備えている。チャック電極１３は、Ｚ軸方向視で、例えば略円板形をなしており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。このチャック電極１３に対して図示しない電源から電力が供給されることによって、静電引力（吸着力）が発生し、この静電引力により半導体ウエハＷが板状部材１０の保持面１１に吸着固定される。

【0033】

また、板状部材１０は、内部にヒータ電極１４を備えている。ヒータ電極１４は、Ｚ軸方向視で、例えば略螺旋状に延びるパターンを構成しており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン、白金等）により形成されている。このヒータ電極１４に対して図示しない電源から電力が供給されてヒータ電極１４が発熱することによって、保持面１１ひいては半導体ウエハＷが加熱される。

【0034】

ここで、保持面１１に保持している半導体ウエハＷの表面温度を均一にするために、半導体ウエハＷと保持面１１との微小隙間、及び鍔部１２０の上面に保持される環状リングと鍔部１２０の上面１２１との微小隙間に不活性ガス（例えばヘリウムガス等）を供給するためのガス通路４０が板状部材１０の内部に形成されている。ガス通路４０は、鍔部１２０の上面１２１に不活性ガスを供給する鍔部用ガス通路４０ａと、保持面１１に不活性ガスを供給する載置部用ガス通路４０ｂとを備えている。

【0035】

鍔部用ガス通路４０ａは、図２、図３に示すように、複数の鍔部ガス穴４１と、下トンネル４２と、縦穴４３と、第１上トンネル４４と、ガス導入路４５とを有する。鍔部ガス穴４１は、Ｚ軸方向に延びて鍔部１２０の上面１２１に開口しており、本実施形態では、上面１２１においてほぼ等間隔に８個形成されている。下トンネル４２は、板状部材１０の下面１２側に配置され、ＸＹ面方向に延びて鍔部ガス穴４１と縦穴４３を連通する複数（本実施形態では８個）の通路で構成されている。縦穴４３は、板状部材１０を貫通することなくＺ軸方向に延びて下トンネル４２と第１上トンネル４４を連通させている。第１上トンネル４４は、板状部材１０の保持面１１側に配置され、ＸＹ面方向に延びて縦穴４３とガス導入路４５を連通する通路であり、円環路４４ａと、円環路４４ａと縦穴４３とを連通する連通路４４ｂと、円環路４４ａとガス導入路４５とを連通する連通路４４ｃとを備えている。なお、下トンネル４２及び第１上トンネル４４（連通路４４ｂ）は、本開示の「第１の横穴」および「第２の横穴」の一例である。

【0036】

これにより、鍔部用ガス通路４０ａでは、ガス導入路４５に不活性ガスが供給されると、その不活性ガスが、連通路４４ｃから円環路４４ａへ流れ、円環路４４ａから各連通路４４ｂへと分岐して、各縦穴４３へ流れる。そして、各縦穴４３へ流れ込んだ不活性ガスは、下トンネル４２を介して各鍔部ガス穴４１から鍔部１２０の上面１２１へ供給される。

【0037】

載置部用ガス通路４０ｂは、図２、図３に示すように、複数の載置部ガス穴５１と、第２上トンネル５４と、ガス導入路５５とを有する。載置部ガス穴５１は、Ｚ軸方向に延びて保持面１１に開口しており、本実施形態では、保持面１１においてほぼ等間隔に８個形成されている。第２上トンネル５４は、板状部材１０の保持面１１側（第１上トンネル４４と同一面）に配置され、ＸＹ面方向に延びて載置部ガス穴５１とガス導入路５５を連通する通路であり、円環路５４ａと、円環路５４ａと載置部ガス穴５１とを連通する連通路５４ｂと、円環路５４ａとガス導入路５５とを連通する連通路５４ｃとを備えている。

【0038】

これにより、載置部用ガス通路４０ｂでは、ガス導入路５５に不活性ガスが供給されると、その不活性ガスが、連通路５４ｃから円環路５４ａへ流れ、円環路５４ａから各連通路５４ｂへと分岐して、各載置部ガス穴５１から保持面１１へ供給される。

【0039】

なお、ガス通路４０は、板状部材１０の内部に設けられる他部品と干渉しないように配置されていればよく、その配置や個数は例示したものに限られることはなく、適宜変更することができる。

【0040】

ベース部材２０は、図１、図３に示すように、上面２１と、ベース部材２０の厚さ方向（すなわち、Ｚ軸方向）について上面２１とは反対側に設けられる下面２２とを備え、円柱状に形成されている。なお、上面２１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面１２は本開示の「第４の面」の一例である。このベース部材２０は、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ことが好ましいが、金属以外（例えば、セラミックス等）であってもよい。なお、本実施形態のベース部材２０は金属製である。ベース部材２０の直径は、例えば２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、ベース部材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。

【0041】

そして、ベース部材２０には、図３に示すように、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すための冷媒流路２３が形成されており、この冷媒流路２３内に冷媒を流すことにより、ベース部材２０が冷却され、これにより、接合層３０を介して板状部材１０が冷却されるようになっている。

【0042】

また、ベース部材２０には、Ｚ軸方向に延びてベース部材２０を貫通し、上面２１及び下面２２に開口する貫通穴２６ａ，２６ｂが形成されている。Ｚ軸方向視で、貫通穴２６ａは、ガス導入路４５と重なる（中心軸が一致する）位置に配置され、貫通穴２６ｂは、ガス導入路５５と重なる（中心軸が一致する）位置に配置されている。

【0043】

接合層３０は、図１、図３に示すように、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置され、板状部材１０とベース部材２０とを接合している。この接合層３０を介して、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１とが熱的に接続されている。接合層３０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材により構成されている。なお、接合層３０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．１～１．０ｍｍ程度である。

【0044】

接合層３０には、ガス導入路４５と貫通穴２６ａを連通させる連通穴３６ａが形成されている。連通穴３６ａは、ガス導入路４５及び貫通穴２６ａと同軸に配置されている。そして、連通穴３６ａは、ガス導入路４５及び貫通穴２６ａよりも大きな内径を有しており、連通穴３６ａ内に接合層３０を保護するためのＯリング３７が配置されている。このＯリング３７により、鍔部用ガス通路４０ａを介して静電チャック１内に侵入するプラズマやプロセスガス等が接合層３０に接触しないようにされており、接合層３０が腐食しないようになっている。

【0045】

また、接合層３０には、ガス導入路５５と貫通穴２６ｂを連通させる連通穴３６ｂが形成されている。連通穴３６ｂは、ガス導入路５５及び貫通穴２６ｂと同軸に配置されている。そして、連通穴３６ｂは、ガス導入路５５及び貫通穴２６ｂよりも大きな内径を有しており、連通穴３６ｂ内に接合層３０を保護するためのＯリング３７が配置されている。このＯリング３７により、載置部用ガス通路４０ｂを介して静電チャック１内に侵入するプラズマやプロセスガス等が接合層３０に接触しないようにされており、接合層３０が腐食しないようになっている。

【0046】

そして、接合層３０には、図３、図４に示すように、第１領域Ｒ１と第１領域Ｒ１より熱伝導率が小さい第２領域Ｒ２とが形成されており、第２領域Ｒ２は、Ｚ軸方向視で各縦穴４３と重なる位置に配置されている。本実施形態では、第２領域Ｒ２は、接合層３０をＺ軸方向に貫通する貫通穴３１（空間）になっており、その貫通穴３１が同一円周状に８個設けられている。貫通穴３１は、縦穴４３と同軸に配置されており、その直径が縦穴４３の直径の３．５倍以下である。なお、第１領域Ｒ１は、接合層３０において、貫通穴３１及び連通穴３６ａ，３６ｂを除いた部分である。

【0047】

このような本実施形態の静電チャック１では、外部（ベース部材２０の下面２２側）からガス導入路４５，５５に供給された不活性ガスが、静電チャック１内でガス通路４０ａ，４０ｂを介して各ガス穴４１，５１に流れていき、鍔部ガス穴４１から鍔部１２０の上面１２１に供給され、載置部ガス穴５１から保持面１１に供給される。

【0048】

ここで、保持面１１において、縦穴４３が存在する上方部分１１ａでは、鍔部用ガス通路４０ａ内を流れる不活性ガスが通路内面に衝突することにより、他の領域よりも温度が低くなる温度特異点が形成されやすい。そして、縦穴４３は、下トンネル４２と第１上トンネル４４の複数の横穴と接続しているため、不活性ガスの通路内面への衝突が他の通路より多い。これにより、１つの横穴と接続される縦穴と比較して、複数の横穴と接続される縦穴４３は、他の領域よりも温度が低くなる温度特異点が形成されやすい。また、ヒータ電極１４が縦穴４３と交差する面内に配置されているため、縦穴４３が形成される部分付近にはヒータ電極１４が存在しない。そのため、保持面１１において縦穴４３の上方部分１１ａでは、他の領域との温度差が更に大きくなってしまう。そのため、保持面１１における均熱性が低下するおそれがある。

【0049】

そこで、本実施形態の静電チャック１では、接合層３０において、Ｚ軸方向視で各縦穴４３と重なる位置に貫通穴３１を設けることにより、第１領域Ｒ１（貫通穴３１及び連通穴３６ａ，３６ｂを除いた部分）と第１領域Ｒ１より熱伝導率が小さい第２領域Ｒ２（貫通穴３１の部分）とを形成している。これにより、貫通穴３１が存在する第２領域Ｒ２では、第１領域Ｒ１と比べて、板状部材１０とベース部材２０との間の熱移動（板状部材１０からベース部材２０への熱引き）が抑制される。そして、接合層３０における第２領域Ｒ２である貫通穴３１は、Ｚ軸方向視で縦穴４３と重なる位置に配置されているため、保持面１１において縦穴４３の上方部分１１ａでは、ベース部材２０への熱引きが制限されるので、他の領域との温度差が小さくなる。従って、保持面１１において、縦穴４３の上方部分１１ａに温度特異点が形成されることを防ぐことができるため、保持面１１における均熱性を向上させることができる。

【0050】

そして、接合層３０において、第１領域Ｒ１より熱伝導率が小さい第２領域Ｒ２として貫通穴３１を設けることにより形成しているため、熱伝導率が小さい第２領域Ｒ２を非常に簡単に設けることができる。なお、接合層３０における第２領域Ｒ２は、貫通穴３１でなく有穴であってもよいが、有底穴の場合、板状部材１０とベース部材２０との接合時に、有底穴が埋まるおそれがある。そのため、接合層３０に有底穴ではなく貫通穴３１を設けて第２領域Ｒ２を形成することが好ましい。なお、接合層３０に貫通穴３１を設けても、板状部材１０とベース部材２０はとも硬い部材であるため、貫通穴３１の部分において、板状部材１０とベース部材２０とが接触することはなく、絶縁性に関する問題が生じることはない。

【0051】

ここで、接合層３０の第２領域Ｒ２として設ける貫通穴３１の直径を大きくするにしたがって板状部材１０とベース部材２０との間の熱移動が制限される領域が大きくなっていく。そのため、保持面１１において縦穴４３の上方部分１１ａでは、他の領域との温度差が小さくなっていくが、貫通穴３１の直径が大きくなりすぎると、他の領域よりも高温になってしまって他の領域との温度差が大きくなるおそれがある。

【0052】

そこで、貫通穴３１の直径と保持面１１における温度分布との関係についての評価を行った。具体的には、縦穴４３の直径を１．６ｍｍとして、貫通穴３１の直径を変化させて、保持面１１における温度分布の評価を行った。その結果を図５に示す。図５は、貫通穴３１の直径と保持面１１の温度差ΔＴとの関係を示すグラフである。なお、「保持面１１の温度差ΔＴ」とは、保持面１１における縦穴４３の上方部分１１ａ（第２領域Ｒ２（貫通穴３１）に対応する部分）の中心位置とその他の位置（第１領域Ｒ１に対応する位置）との間の温度の差である。つまり、この保持面１１の温度差ΔＴが小さくなるほど、保持面１１の均熱性が向上することになる。

【0053】

図５からわかるように、貫通穴３１を設けて貫通穴３１の直径を大きくしていくと、貫通穴３１の直径が４．０ｍｍまでは、保持面１１の温度差ΔＴが小さくなっていく。そして、貫通穴３１の直径が４．０ｍｍを超えると、直径が大きくなるにしたがって、保持面１１の温度差ΔＴが大きくなっていき、貫通穴３１の直径が５．６ｍｍ（縦穴４３の直径の３．５倍程度）を超えると、貫通穴３１がない状態よりも保持面１１の温度差ΔＴが大きくなる。つまり、貫通穴３１の直径が５．６ｍｍ（縦穴４３の直径の３．５倍程度）を超えると、保持面１１における均熱性を低下させてしまう。

【0054】

そして、貫通穴３１の直径を１．４ｍｍ～５．５ｍｍ（縦穴４３の直径の０．８７倍～３．４倍程度）に設定することにより、保持面１１の温度差ΔＴを２．０℃以下にすることができる。さらに、貫通穴３１の直径を２．４ｍｍ～５．２ｍｍ（縦穴４３の直径の１．５倍～３．２倍程度）に設定することにより、保持面１１の温度差ΔＴを１．５℃以下にすることができる。

【0055】

そのため、本実施形態の静電チャック１では、貫通穴３１の直径を、縦穴４３の直径の３．５倍以下に設定している。このような貫通穴３１を、接合層３０において、Ｚ軸方向視で縦穴４３と重なる位置を設けることにより、保持面１１の温度差ΔＴを小さくすることができるため、保持面１１における均熱性を向上させることができる。

【0056】

そして、貫通穴３１の直径は、好ましくは縦穴４３の直径の０．８倍～３．４倍程度、より好ましくは１．５倍～３．２倍程度に設定するとよい。こうすることにより、保持面１１の温度差ΔＴをより小さくすることができるため、保持面１１における均熱性をより向上させることができるからである。

【0057】

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、接合層３０において、Ｚ軸方向視で、鍔部用ガス通路４０ａの一部である縦穴４３と重なる位置に貫通穴３１を設けている。この貫通穴３１の部分では、板状部材１０とベース部材２０との間の熱移動（板状部材１０からベース部材２０への熱引き）が抑制される。そのため、保持面１１において縦穴４３の上方付近では、ベース部材２０への熱引きが制限されるので、保持面１１の温度差が小さくなる。これにより、保持面１１における均熱性を向上させることができる。その結果、保持面１１に保持される半導体ウエハＷの温度を均一に維持することができるので、半導体ウエハＷに対して実施される各種の処理を精度良く行うことができる。

【0058】

なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、本開示を静電チャックに適用した場合を例示したが、本開示は、静電チャックに限られることなく、表面に対象物を保持する保持装置全般について適用することができる。

【0059】

また、上記の実施形態では、接合層３０の貫通穴３１には何も配置されていないが、貫通穴３１に板状部材１０に接続するようにサーミスタ等の温度計測機を配置してもよい。

【符号の説明】

【0060】

１ 静電チャック
１０ 板状部材
２０ ベース部材
３０ 接合層
３１ 貫通穴
４０ ガス通路
４０ａ 鍔部用ガス通路
４０ｂ 載置部用ガス通路
４１ 鍔部ガス穴
４２ 下トンネル
４３ 縦穴
４４ 第１上トンネル
４５ ガス導入路
５１ 載置部ガス穴
５４ 第２上トンネル
５５ ガス導入路
１１０ 載置部
１２０ 鍔部
Ｒ１ 第１領域
Ｒ２ 第２領域
Ｗ 半導体ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】