特開 2024-43851 保持装置

(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】P2024043851

(43)【公開日】2024-04-02

(54)【発明の名称】保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240326BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

【審査請求】未請求

【請求項の数】5

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022149057

(22)【出願日】2022-09-20

(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】上松 秀樹

(72)【発明者】

【氏名】清水 香里

【テーマコード（参考）】

5F131

【Ｆターム（参考）】

5F131AA02

5F131AA03

5F131CA17

5F131EB11

5F131EB25

5F131EB82

(57)【要約】

【課題】板状部材とベース部材との接合強度を向上させることができる保持装置を提供すること。
【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、板状部材１０の保持面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は、金属を主成分とする接合材３２と、互いに連通する複数の孔を有する金属部材３１とを備えており、金属部材３１の孔の少なくとも一部に接合材３２が入り込んでおり、金属部材３１は、板状部材１０とベース部材２０との配列方向から見たときに、高密度領域Ｒ１と低密度領域Ｒ２とを有する。
【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、
前記接合層は、金属を主成分とする接合材と、互いに連通する複数の孔を有する金属部材とを備えており、
前記金属部材の孔の少なくとも一部に前記接合材が入り込んでおり、
前記金属部材は、前記板状部材と前記ベース部材との配列方向から見たときに、高密度領域と低密度領域とを有する
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、
前記接合層は、厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、
前記高密度領域は、前記貫通孔の周囲に形成されている
ことを特徴とする保持装置。

【請求項3】

請求項１に記載する保持装置において、
前記高密度領域は、前記接合層の中央部分に形成されている
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に記載するいずれか１つの保持装置において、
前記接合層は、厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、
前記高密度領域は、前記貫通孔の周囲に形成される第１高密度領域と、前記接合層の中央部分に形成される第２高密度領域とを含み、
前記第１高密度領域は、前記第２高密度領域よりも前記金属部材の密度が高い
ことを特徴とする保持装置。

【請求項5】

請求項１に記載する保持装置において、
前記金属部材の熱伝達率は、前記接合材の熱伝達率の１／４倍～３倍である
ことを特徴とする保持装置。

【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に関する。

【背景技術】

【0002】

対象物を保持する保持装置として、保持部材（板状部材）と、ベース部材と、保持部材とベース部材とを接合する接合層を有するものが知られている。この種の保持装置には、表面張力が小さい金属が含まれる接合材を備える接合層を用いて、保持部材とベース部材とを接合しているものがある。例えば特許文献１に記載の静電チャック（保持装置）では、絶縁部材（板状部材）と基台（ベース部材）とを接合する接合層に、熱伝導率が高いメッシュ部材を備えている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平７－２６３５２７号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

しかしながら、上記の保持装置において、板状部材とベース部材との間に熱膨張差があるため、温度が上昇／下降する際におけるそれぞれの寸法変形量が異なり、熱膨張／収縮時において径方向の寸法に差が生じてしまう。そのため、熱膨張／収縮時に両部材間で生じる径方向の寸法差が大きいと、熱膨張／収縮時に接合層が損傷するおそれがある。そして、上記の保持装置では、接合層にメッシュ部材を備えているため、メッシュ部材が熱膨張／収縮時における接合材の変形を阻害してしまうので、接合層が損傷し易いという問題があった。

【0005】

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、接合材を含む接合層の損傷を防止しつつ、板状部材とベース部材との接合強度を向上させることができる保持装置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】

【0006】

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、
前記接合層は、金属を主成分とする接合材と、互いに連通する複数の孔を有する金属部材とを備えており、
前記金属部材の孔の少なくとも一部に前記接合材が入り込んでおり、
前記金属部材は、前記板状部材と前記ベース部材との配列方向から見たときに、高密度領域と低密度領域とを有することを特徴とする。

【0007】

このように、接合層に互いに連通する複数の孔を有する金属部材を設けることにより、金属部材の孔の少なくとも一部に金属を主成分とする接合材が入り込むため、接合層において、接合材が板状部材及びベース部材と接合層との接合界面の全域に広がりつつ、板状部材とベース部材との間から接合材が流れ出にくくなる。これにより、接合材が、接合層に保持されるため、板状部材とベース部材との接合強度の低下を抑制することができる。なお、接合材の主成分とは、接合材に含まれる成分のうち、接合材の全重量に対して５０％以上の重量割合を示す成分を指す。

【0008】

ここで、金属部材には、密度が高い（気孔率が低い）高密度領域と、密度が低い（気孔率が高い）低密度領域とが形成されている。なお、高密度領域には、気孔率がゼロの場合も含む。そして、高密度領域においては、低密度領域よりも接合材を保持する（留める）ことができるとともに、接合材の厚みをばらつきなく一定にすることができる。高密度領域では厚みの変化が少なく、接合時の加熱・加圧による影響を受け難いからである。一方、低密度領域においては、接合材の変形を阻害しないようにすることができる。

【0009】

そのため、接合層において、熱膨張／収縮時に板状部材とベース部材との間に生じる寸法差が大きい領域に、金属部材の低密度領域を形成し、板状部材とベース部材との間から接合材を流出させたくない領域に、金属部材の高密度領域を形成することにより、熱膨張／収縮による接合層の損傷を防止しつつ、接合層の接合強度を向上させることができる。

【0010】

上記した保持装置において、
前記接合層は、厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、
前記高密度領域は、前記貫通孔の周囲に形成されていることが好ましい。

【0011】

これにより、高密度領域では接合材が保持されるため、貫通孔内への接合材の流れ込みを防止することができる。従って、貫通孔が端子孔の場合には、貫通孔への接合材の漏れ出しによる絶縁不良の発生を抑制することができる。貫通孔がリフトピン穴の場合には、貫通孔への接合材の漏れ出しによるリフトピンの動作不良の発生を抑制することができる。また、貫通孔が第１の面に不活性ガスを供給するガス穴の場合には、貫通孔への接合材の漏れ出しによる貫通孔の閉塞を抑制することができる。このように、保持装置における、絶縁不良や動作不良の発生、貫通孔の閉塞などを抑制することができるため、保持装置の機能喪失を抑制することができる。

【0012】

上記したいずれかの保持装置において、
前記高密度領域は、前記接合層の中央部分に形成されていることが好ましい。

【0013】

これにより、接合層の中央部分にて、中央部分の外側に位置する外周部分よりも金属部材の密度が高くなる。そのため、金属部材の密度が高められた中央部分では、板状部材とベース部材との間から接合材が流れ出にくくなるため、接合層の接合強度を向上させることができる。その一方、熱膨張／収縮時に、板状部材とベース部材との間で生じる径方向の寸法差が大きくなる外周部分では、金属部材の密度が低いため、接合材の変形を阻害しないようにすることができる。従って、熱膨張／収縮時における接合層の損傷を防止することができる。

【0014】

上記したいずれかの保持装置において、
前記接合層は、厚さ方向に貫通する貫通孔を有し、
前記高密度領域は、前記貫通孔の周囲に形成される第１高密度領域と、前記接合層の中央部分に形成される第２高密度領域とを含み、
前記第１高密度領域は、前記第２高密度領域よりも前記金属部材の密度が高いことが好ましい。

【0015】

このように、接合層の貫通孔周囲と中央部分に高密度領域が形成される場合には、金属部材の密度を中央部分より貫通孔周囲にて高くすることにより、接合層の接合強度を向上させつつ、接合層（接合材）の厚みを製品毎にばらつきなく一定にするとともに、貫通孔内への接合材の流れ込みを防止することができる。

【0016】

上記したいずれかの保持装置において、
前記金属部材の熱伝達率は、前記接合材の熱伝達率の１／４倍～３倍であることが好ましい。

【0017】

接合層全体における熱伝導は、金属部材と接合材の組み合わせによって決まる。そのため、金属部材の熱伝達率が、接合材の熱伝達率の１／４倍より小さくなると、接合層全体の熱伝導率が低くなってしまい、第１の面における均熱性が低下するおそれがある。

【0018】

その一方、多孔質体の熱伝達率が、接合材の熱伝達率の３倍より大きくなると、接合層における熱伝導のほとんどが金属部材を介して行われる。そのため、第１の面における温度分布に金属部材の形状が転写されて、第１の面における均熱性が低下するおそれがある。

【0019】

そこで、金属部材の熱伝達率を、接合材の熱伝達率の１／４倍～３倍にすることにより、接合層全体して適切な熱伝導率を確保することができるため、第１の面における温度分布を均一にすることができる。好ましくは、金属部材の熱伝達率を、接合材の熱伝達率の１～２倍にするとよい。これにより、接合層全体における熱伝導率を適切に高めることができるため、第１の面における温度分布の均熱性を向上させることができる。

【発明の効果】

【0020】

本開示によれば、接合材を含む接合層の損傷を防止しつつ、板状部材とベース部材との接合強度を向上させることができる保持装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0021】

【図1】第１実施形態の静電チャックの概略斜視図である。

【図2】第１実施形態の静電チャックの部分断面図である。

【図3】金属部材（接合層）を示す平面図である。

【図4】図３に示すＡ部の拡大図である。

【図5】金属部材と接合材の組み合わせ例を示す図である。

【図6】第１実施形態における変形例を示す図である。

【図7】第２実施形態における金属部材（接合層）を示す平面図である。

【図8】第２実施形態における変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0022】

本開示に係る実施形態である保持装置について、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する。

【0023】

［第１実施形態］
まず、第１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。

【0024】

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）の軸であり、Ｘ軸とＹ軸は、静電チャック１の径方向の軸である。なお、Ｚ軸方向は、本開示の「板状部材とベース部材と配列方向」や「厚さ方向」の一例である。

【0025】

板状部材１０は、図１に示すように、円形の部材であり、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。

【0026】

また、板状部材１０の直径は、例えば１５０～３５０ｍｍ程度である。板状部材１０の厚さは、例えば１～６ｍｍ程度である。なお、板状部材１０の熱伝導率は、１０～２００Ｗ／ｍＫの範囲内が望ましい。

【0027】

図１、図２に示すように、板状部材１０は、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軸方向に一致する方向）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。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。

【0028】

板状部材１０の内部には、図２に示すように、チャック電極４０を備えている。チャック電極４０は、Ｚ軸方向視で、例えば略円形をなしており、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。そして、チャック電極４０に対して図示しない外部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。

【0029】

そして、板状部材１０の下面１２には、凹部１３が形成されている。この凹部１３には、図示しない外部電源からの電力をチャック電極４０などの内部電極に供給する電極端子１５の端部１５ａが配置されている。また、板状部材１０には、貫通孔１６，１７が形成されている。貫通孔１６は、Ｚ軸方向に板状部材１０を貫通しており、リフトピン１８が挿入されている。貫通孔１７は、保持面１１に半導体ウエハＷが保持されているときに、保持面１１と半導体ウエハＷとの間に供給される不活性ガス（例えばヘリウムガス）が流れるガス流路となる。

【0030】

ベース部材２０は、図１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。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、金属以外であってもよい。

【0031】

ベース部材２０の直径は、例えば１８０ｍｍ～３５０ｍｍ程度である。また、ベース部材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。なお、ベース部材２０（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、１００～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

【0032】

このベース部材２０には、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（不図示）が形成されている。これにより、接合層３０を介して板状部材１０が冷却され、板状部材１０に保持された半導体ウエハＷが冷却されるようになっている。

【0033】

そして、ベース部材２０には、貫通孔２５，２６，２７が形成されている。貫通孔２５，２６，２７のそれぞれは、図２に示すように、Ｚ軸方向にベース部材２０を貫通している。貫通孔２５には、電極端子１５が挿通され、貫通孔２６には、リフトピン１８が挿入されており、貫通孔２７は、不活性ガスを流すガス流路となっている。

【0034】

接合層３０は、図１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、互いに連通する複数の孔を有する金属部材３１と、金属を主成分とする接合材３２とを備えている。

【0035】

金属部材３１は、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置されている。金属部材３１は、略円形平面状のメッシュ部材であり、例えばモリブデン（Ｍｏ）からなる複数の線材を用いて網目を形成するように編まれている。これにより、金属部材３１には、互いに連通する複数の孔が形成される。なお、金属部材３１は、メッシュ部材に限定されず、ポーラス材や網目構造材であってもよい。金属部材３１を形成する材料は、モリブデンに限定されず、タングステン（Ｗ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、これらの合金などから形成されてもよい。

【0036】

金属部材３１（接合層３０）には、厚さ方向（Ｚ軸方向）に貫通する貫通孔３５，３６，３７が形成されている。貫通孔３５は、板状部材１０の凹部１３と、ベース部材２０の貫通孔２５とを連通している。貫通孔３６は、板状部材１０の貫通孔１６と、ベース部材２０の貫通孔２６を連通している。貫通孔３７は、板状部材１０の貫通孔１７と、ベース部材２０の貫通孔２７とを連通している。

【0037】

これにより、静電チャック１において、凹部１３と貫通孔３５，２５貫通孔によって電極端子１５が配置される端子孔が形成されている。また、貫通孔１６，３６，２６によってリフトピン１８が配置されるリフトピン孔が形成されている。また、貫通孔１７，３７，２７によって不活性ガスを流すガス孔が形成されている。本実施形態における金属部材３１（接合層３０）には、例えば図３に示すように、貫通孔３５（端子孔の一部）が７個、貫通孔３６（リフトピン孔の一部）が３個、貫通孔３７（ガス孔の一部）が２個設けられている。

【0038】

そして、金属部材３１には、図３、図４に示すように、高密度領域Ｒ１と低密度領域Ｒ２とが形成されている。高密度領域Ｒ１は、その他（高密度領域Ｒ１以外）の領域よりも密度が高い領域であり、低密度領域Ｒ２は、高密度領域Ｒ１よりも密度が低い領域である。本実施形態では、貫通孔３５，３６，３７の周囲に高密度領域Ｒ１が形成され、それ以外に低密度領域Ｒ２が形成されている。つまり、金属部材３１の大部分が低密度領域Ｒ２であり、貫通孔３５，３６，３７の周囲が高密度領域Ｒ１となっている。なお、本実施形態では、高密度領域Ｒ１が例えば５０メッシュのメッシュ部材で形成され、低密度領域Ｒ２が例えば２０メッシュのメッシュ部材で形成されている。図４では、１つの貫通孔３６の周囲を例示しているが、他の貫通孔３５，３６，３７の周囲の構造も図４に示す構造と同じである。

【0039】

接合材３２は、金属を主成分とする接合材である。接合材の主成分とは、接合材に含まれる成分のうち、接合材の全重量に対して５０％以上の重量割合を示す成分を指す。接合材の主成分は、走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）のエネルギー分散型Ｘ線分光器（ＥＤＳ）を用いることで特定される。接合材３２として、例えば、インジウム（Ｉｎ）、スズ（Ｓｎ）、金スズ（ＡｕＳｎ）、これらの合金などの金属を主成分とするものを使用することができる。このような接合材３２は、接合層３０において、金属部材３１の板状部材１０側とベース部材２０側とのそれぞれに位置しており、金属部材３１が有する複数の孔の少なくとも一部に入り込んでいる。なお、本実施形態では、接合材３２の全重量に対するインジウムの重量割合は、１００％である。

【0040】

そのため、接合層３０において、接合材３２が板状部材１０及びベース部材２０と接合層３０との接合界面の全域に広がりつつ、板状部材１０とベース部材２０との間から接合材３２が流れ出にくくなる。これにより、接合材３２が、接合層３０に保持されるため、板状部材１０とベース部材２０との接合強度の低下を抑制することができる。

【0041】

ここで、接合層３０における熱伝導は、金属部材３１と接合材３２の組み合わせによって決まる。そのため、接合材３２の熱伝導率が低い場合には、金属部材３１の熱伝導率が高い方がよい。ところが、金属部材３１の目開きが大きい（例えば３ｍｍ以上）、又はメッシュの線径が大きい（例えば３ｍｍ以上）場合、金属部材３１の高密度領域Ｒ１と低密度領域Ｒ２において熱伝導率の差が大きくなり、保持面１１における均熱性が低下するおそれがある。

【0042】

そのため、金属部材３１の熱伝達率は、接合材３２の熱伝達率の１／４倍～３倍（熱伝達率比２５％～３００％）であることが好ましい。このような熱伝達率比になるように、金属部材３１と接合材３２との組み合わせを選別するとよい。金属部材３１の熱伝達率が、接合材３２の熱伝達率の１／４倍より小さくなると、接合層３０における熱伝導率が低くなってしまうため、保持面１１における均熱性が低下するおそれがあるからである。その一方、金属部材３１の熱伝達率が、接合材３２の熱伝達率の３倍より大きくなると（例えば、接合材がインジウム（熱伝達率：８２Ｗ／ｍ・Ｋ）、金属部材が銀（熱伝達率：４２９Ｗ／ｍ・Ｋ）の場合（熱伝達率比：５２３％））、接合層３０における熱伝導のほとんどが金属部材３１を介して行われるため、保持面１１における温度分布に金属部材３１の形状が転写されて、保持面１１における均熱性が低下するおそれがあるからである。

【0043】

このように金属部材３１の熱伝達率が、接合材３２の熱伝達率の１／４倍～３倍（熱伝達率比２５％～３００％）の範囲、より好ましくは１倍～２倍の範囲となるように、金属部材３１と接合材３２との組み合わせを選別することにより、接合層３０全体して適切な熱伝導率を確保することができるため、保持面１１における温度分布を均一にすることができる。本実施形態では、金属部材３１がモリブデン（熱伝達率：１３８Ｗ／ｍ・Ｋ）、接合材３２がインジウム（熱伝達率：８２Ｗ／ｍ・Ｋ）であるため、熱伝達率比が１６８％となっている。

【0044】

なお、金属部材３１と接合材３２の組み合わせは、モリブデンとインジウムに限られることはなく、例えば図５に示すように、タングステンとインジウム、アルミニウムとインジウム、チタンとスズ、モリブデンとスズ、タングステンとスズ等であってもよい。このような組み合わせにすることにより、接合層３０全体して適切な熱伝導率を確保することができるため、保持面１１における温度分布を均一にすることができる。

【0045】

ここで、静電チャック１の使用時には、温度が上昇／下降する。そのため、板状部材１０とベース部材２０との熱膨張差によって、温度が上昇／下降する際、それぞれの寸法変形量が異なるため、熱膨張／収縮時において径方向の寸法に差が生じてしまう。そのため、熱膨張／収縮時に両部材間で生じる径方向の寸法差が大きいと、熱膨張／収縮時に接合層３０が損傷するおそれがある。そして、接合層３０に金属部材３１を備えているため、金属部材３１が、熱膨張／収縮時における接合材３２の変形を阻害してしまうと、接合層３０が損傷するおそれが高まる。

【0046】

そこで、本実施形態の静電チャック１では、金属部材３１に高密度領域Ｒ１と低密度領域Ｒ２を設けている。すなわち、静電チャック１では、金属部材３１の貫通孔３５，３６，３７の周囲において密度を高めて高密度領域Ｒ１を形成している。この高密度領域Ｒ１では、低密度領域Ｒ２よりも接合材３２を保持する（留める）ことができる。そのため、貫通孔３５，３６，３７内への接合材３２の流れ込みを抑制することができる。これにより、貫通孔３５への接合材３２の漏れ出しによる端子孔での絶縁不良の発生を抑制することができる。また、貫通孔３６への接合材３２の漏れ出しによるリフトピン１８の動作不良の発生を抑制することができる。さらに、貫通孔３７への接合材３２の漏れ出しによるガス孔の閉塞を抑制することができる。従って、静電チャック１における、絶縁不良や動作不良の発生、貫通孔の閉塞などを抑制することができるため、静電チャック１の機能喪失を抑制することができる。

【0047】

ここで、金属部材３１の貫通孔３５，３６，３７の周囲における高密度領域Ｒ１として、５０メッシュのメッシュ部材を例示したが、図６に示すように、高密度領域Ｒ１をメッシュ部材でない（孔のない：気孔率ゼロ）金属体で形成することもできる。これにより、貫通孔３５，３６，３７内への接合材３２の流れ込みを確実に防止することができる。このような気孔率ゼロの高密度領域Ｒ１と２０メッシュの低密度領域Ｒ２とを備える金属部材は、エッチングにより容易に製作することができる。

【0048】

また、高密度領域Ｒ１においては、金属部材３１の厚みの変化が少なく、接合時の加熱・加圧による影響を受け難いため、接合材３２（接合層３０）の厚みをばらつきなく一定にすることができる。一方、低密度領域Ｒ２においては、接合材３２の変形を阻害しないようにすることができる。

【0049】

そして、静電チャック１では、接合層３０に形成された多数の貫通孔３５，３６，３７の周囲に高密度領域Ｒ１が形成されているため、接合層３０の厚みをばらつきなく一定にすることができ、接合層３０における接合強度を向上させることができる。また、貫通孔３５，３６，３７の周囲以外に低密度領域Ｒ２が形成されているため、使用時の熱膨張／収縮による接合層３０の損傷を防止することができる。従って、本実施形態の静電チャック１によれば、熱膨張／収縮による接合層３０の損傷を防止しつつ、接合層３０の接合強度を向上させることができる。高密度領域Ｒ１の気孔率と、低密度領域Ｒ２の気孔率とは、２０％以上の差があることが好ましい。

【0050】

さらに、静電チャック１では、金属部材３１の熱伝達率が、接合材３２の熱伝達率の１／４倍～３倍（熱伝達率比２５％～３００％）となるように、金属部材３１と接合材３２の組み合わせを決定している。これにより、接合層３０全体して適切な熱伝導率を確保することができ、保持面１１における温度分布を均一にすることができる。

【0051】

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、金属部材３１の貫通孔３５，３６，３７の周囲に高密度領域Ｒ１が形成され、それ以外に低密度領域Ｒ２が形成されている。これにより、板状部材１０とベース部材２０との接合を、接合層３０による高品質な金属接合で行うことができるため、熱膨張／収縮による接合層３０の損傷を防止しつつ、接合層３０の接合強度を向上させることができる。

【0052】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、金属部材３１における高密度領域Ｒ１と低密度領域Ｒ２の形成領域が第１実施形態とは異なる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

【0053】

図７に示すように、第２実施形態の静電チャックでは、金属部材３１（接合層３０）の中央部分に高密度領域Ｒ１ｂが形成され、金属部材３１（接合層３０）の外周部分（高密度領域Ｒ１の外側）に低密度領域Ｒ２が形成されている。そして、貫通孔３５，３６，３７の周囲に高密度領域Ｒ１ａが形成されている。高密度領域Ｒ１ａの構成はすべて同じであるため、図７では、１つの貫通孔３７の周辺を拡大して例示している。高密度領域Ｒ１ａは、高密度領域Ｒ１ｂよりも密度が高い。本実施形態では、例えば、高密度領域Ｒ１ａは金属体で形成し、高密度領域Ｒ１ｂは５０メッシュのメッシュ部材で形成し、低密度領域Ｒ２は２０メッシュのメッシュ部材で形成している。なお、高密度領域Ｒ１ａは本開示の「第１高密度領域」の一例であり、高密度領域Ｒ１ｂは本開示の「第２高密度領域」の一例である。

【0054】

このように第２実施形態の静電チャックによれば、金属部材３１（接合層３０）の中央部分（高密度領域Ｒ１ｂ）が外周部分（低密度領域Ｒ２）よりも密度が高くなっている。そのため、金属部材３１の密度が高められた高密度領域Ｒ１ｂにて、接合層３０の接合強度を向上させることができる。また、熱膨張／収縮時に、板状部材１０とベース部材２０との間で生じる径方向の寸法差が大きくなる外周部分に低密度領域Ｒ２が形成されているため、接合材３２の変形を阻害しないようにすることができる。そのため、熱膨張／収縮時に接合層３０が損傷することを防止することができる。

【0055】

そして、貫通孔３５，３６，３７の周囲には最も密度が高い高密度領域Ｒ１ａが形成されているため、貫通孔３５，３６，３７内への接合材３２の流れ込みを防止すことができる。また、多数の貫通孔３５，３６，３７の周囲、及び中央部分に高密度領域Ｒ１ａ，Ｒ１ｂが形成されているため、接合時の加熱・加圧による影響を受け難く、接合材３２の厚みをばらつきなく一定にすることができる。このような接合層３０により、板状部材１０とベース部材２０とを、高品質な金属接合によって接合することができる。高密度領域Ｒ１ａは、貫通孔３５，３６，３７の外縁部から１ｍｍ～５ｍｍの大きさで形成されるのが好ましい。

【0056】

ここで、上記の実施形態では、低密度領域Ｒ２における密度は一定である場合を例示したが、低密度領域Ｒ２において、外側に向かって密度を段階的又は連続的に小さくするように変化させてもよい。例えば図８に示すように、低密度領域Ｒ２ａを２０メッシュのメッシュ部材で形成し、低密度領域Ｒ２ａより外側の低密度領域Ｒ２ｂを１０メッシュのメッシュ部材で形成することができる。これにより、熱膨張／収縮時に、板状部材１０とベース部材２０との間で生じる径方向の寸法差がより大きくなる外周部分で、接合材３２の変形をより阻害しないようにすることができるため、熱膨張／収縮時における接合層３０の損傷を防止することができる。

【0057】

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、接合材３２の全重量に対するインジウムの重量割合が１００％の場合を例示したが、インジウムの重量割合はこれに限定されることはなく、接合材３２の全重量に対する重量割合は５０％以上であればよい。

【0058】

また、上記の実施形態では、低密度領域Ｒ２において密度を変化させる場合として、低密度領域Ｒ２における密度変化が２段階のものを例示したが、低密度領域Ｒ２における密度変化は、３段階以上であってもよい。また、低密度領域Ｒ２における密度変化は、段階的に変化させる場合に限られず、連続的に変化させることもできる。さらに、低密度領域Ｒ２ｂ（接合層３０の最外周部分）にメッシュ部材を設けずに、この領域を接合材３２のみで構成することもできる。

【符号の説明】

【0059】

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１１ 保持面
１２ 下面
２０ ベース部材
２１ 上面
２２ 下面
３０ 接合層
３１ 金属部材
３２ 接合材
３５ 貫通孔
３６ 貫通孔
３７ 貫通孔
Ｒ１ 高密度領域
Ｒ１ａ 高密度領域
Ｒ１ｂ 高密度領域
Ｒ２ 低密度領域
Ｗ 半導体ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】