特開 2024-905 基板固定装置及び基板固定装置の製造方法

(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】P2024000905

(43)【公開日】2024-01-09

(54)【発明の名称】基板固定装置及び基板固定装置の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20231226BHJP

   H01L 23/36 20060101ALI20231226BHJP

   H05B 3/72 20060101ALI20231226BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L23/36 D

H05B3/72

【審査請求】未請求

【請求項の数】10

【出願形態】ＯＬ

(21)【出願番号】P 2022099888

(22)【出願日】2022-06-21

(71)【出願人】

【識別番号】000190688

【氏名又は名称】新光電気工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110002147

【氏名又は名称】弁理士法人酒井国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】春原 昌宏

(72)【発明者】

【氏名】西川 里駆

【テーマコード（参考）】

3K092

5F131

5F136

【Ｆターム（参考）】

3K092PP20

3K092QA05

3K092RF03

3K092RF11

3K092RF27

3K092SS12

3K092SS13

5F131AA02

5F131BA03

5F131BA04

5F131BA19

5F131CA03

5F131EA03

5F131EA04

5F131EB11

5F131EB81

5F131EB82

5F136BC00

5F136BC04

5F136BC05

5F136BC07

5F136CB06

5F136EA23

5F136FA02

(57)【要約】

【課題】吸着面での温度分布の制御性を向上すること。
【解決手段】基板固定装置は、ベースプレートと、セラミック板と、熱伝導部材とを有する。セラミック板は、ベースプレートに接着剤層を介して接着され、静電力によって基板を吸着する。熱伝導部材は、セラミック板の接着面、ベースプレートの接着面及び接着剤層の内部の少なくとも一つの、セラミック板の中央部と平面視で重なる中央領域又はセラミック板の外周部と平面視で重なる外周領域に配置され、ベースプレートとセラミック板との積層方向の熱伝導率が積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い。
【選択図】図２

【特許請求の範囲】

【請求項1】

ベースプレートと、
前記ベースプレートに接着剤層を介して接着され、静電力によって基板を吸着するセラミック板と、
前記セラミック板の接着面、前記ベースプレートの接着面及び前記接着剤層の内部の少なくとも一つの、前記セラミック板の中央部と平面視で重なる中央領域又は前記セラミック板の外周部と平面視で重なる外周領域に配置され、前記ベースプレートと前記セラミック板との積層方向の熱伝導率が前記積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い熱伝導部材と
を有することを特徴とする基板固定装置。

【請求項2】

前記熱伝導部材は、
長手方向が前記積層方向を向くように配置されたカーボンナノチューブと、
前記カーボンナノチューブの長手方向の両端面が露出された状態で前記カーボンナノチューブを被覆する樹脂と
を有することを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項3】

前記熱伝導部材は、
前記接着剤層の内部の前記中央領域又は前記外周領域に配置され、
前記樹脂は、
前記セラミック板の接着面に接着される第１面と、
前記ベースプレートの接着面に接着される第２面と、
前記第１面及び前記第２面を繋ぎ、前記接着剤層によって被覆される側面と
を有し、
前記カーボンナノチューブは、
一端面が前記樹脂の第１面から露出して前記セラミック板の接着面に接触し、他端面が前記樹脂の第２面から露出して前記ベースプレートの接着面に接触する
ことを特徴とする請求項２に記載の基板固定装置。

【請求項4】

前記接着剤層は、
前記セラミック板の接着面の前記中央領域又は前記外周領域に前記熱伝導部材を接着する第１接着剤と、
前記セラミック板の接着面と前記ベースプレートの接着面との間に積層され、前記熱伝導部材及び前記第１接着剤を被覆する第２接着剤と
を有することを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項5】

前記第１接着剤は、
前記第２接着剤よりも熱伝導率が高い
ことを特徴とする請求項４に記載の基板固定装置。

【請求項6】

前記セラミック板の接着面及び前記ベースプレートの接着面の少なくとも一方の前記中央領域又は前記外周領域には、凹部が形成され、
前記熱伝導部材は、
前記凹部内に配置される
ことを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項7】

前記熱伝導部材は、
前記セラミック板の接着面、前記ベースプレートの接着面及び前記接着剤層の内部の少なくとも一つの前記中央領域に配置され、
前記セラミック板は、
前記外周部に発熱する電極を内蔵する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項8】

前記熱伝導部材は、
前記セラミック板の接着面、前記ベースプレートの接着面及び前記接着剤層の内部の少なくとも一つの前記外周領域に配置され、
前記セラミック板は、
前記中央部に発熱する電極を内蔵する
ことを特徴とする請求項１に記載の基板固定装置。

【請求項9】

外周部に発熱する電極を内蔵するセラミック板を形成し、
前記セラミック板の接着面の、前記セラミック板の中央部と平面視で重なる中央領域に、ベースプレートと前記セラミック板との積層方向の熱伝導率が前記積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い熱伝導部材を第１接着剤を介して接着し、
前記ベースプレートの接着面に第２接着剤を塗布し、
前記セラミック板の接着面に前記第２接着剤を積層して前記熱伝導部材及び前記第１接着剤を被覆するとともに、前記第１接着剤及び前記第２接着剤からなる接着剤層を介して前記ベースプレートの接着面に前記セラミック板を接着する
工程を有することを特徴とする基板固定装置の製造方法。

【請求項10】

中央部に発熱する電極を内蔵するセラミック板を形成し、
前記セラミック板の接着面の、前記セラミック板の外周部と平面視で重なる外周領域に、ベースプレートと前記セラミック板との積層方向の熱伝導率が前記積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い熱伝導部材を第１接着剤を介して接着し、
前記ベースプレートの接着面に第２接着剤を塗布し、
前記セラミック板の接着面に前記第２接着剤を積層して前記熱伝導部材及び前記第１接着剤を被覆するとともに、前記第１接着剤及び前記第２接着剤からなる接着剤層を介して前記ベースプレートの接着面に前記セラミック板を接着する
工程を有することを特徴とする基板固定装置の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、基板固定装置及び基板固定装置の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

一般に、例えば半導体部品を製造する場合などにウエハを吸着して保持する基板固定装置は、静電チャック（ＥＳＣ：Electrostatic Chuck）とも呼ばれ、電極を内蔵するセラミック板を備える。基板固定装置は、セラミック板がベースプレートに接着された構造を有し、セラミック板に内蔵された電極に電圧を印加することにより、静電力を利用してセラミック板にウエハを吸着する。セラミック板にウエハを吸着して保持することにより、ウエハに対する例えば微細加工やエッチングなどのプロセスが効率的に行われる。

【0003】

かかる基板固定装置においては、セラミック板は、例えばシリコーン樹脂系の接着剤によってベースプレートに接着される。セラミック板とベースプレートとが接着剤によって接着される場合、接着剤の厚み方向における熱抵抗が比較的に大きいため、ウエハを吸着するセラミック板からベースプレートへの熱の移動が阻害され、ウエハの温度調節の迅速性が低下することがある。これに対し、セラミック板からベースプレートへの熱伝達性を向上させるために、接着剤に代えて、長手方向の熱伝導率が高いカーボンナノチューブの集合体からなる接着層によってセラミック板をベースプレートに接着する技術が提案されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【特許文献1】特開２０２１－１１１６８８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

ところで、最近では、ウエハに対する加工の微細化が進んでおり、ウエハを吸着するセラミック板の吸着面での温度分布を局所的に制御することが求められている。例えば、セラミック板の吸着面の中央領域及び外周領域を異なる温度に制御することが求められている。

【0006】

しかしながら、カーボンナノチューブの集合体からなる接着層が用いられる場合、接着層を介してセラミック板全体からベースプレートへ熱が均等に移動し、セラミック板の吸着面の中央領域及び外周領域を異なる温度に制御することが困難であるという問題がある。具体的には、セラミック板とベースプレートとを接着する接着層全体にカーボンナノチューブが配置されることにより、セラミック板からベースプレートへの熱の移動が均等化され、セラミック板の吸着面全体における温度分布の制御性の向上には限界がある。

【0007】

開示の技術は、上記に鑑みてなされたものであって、吸着面での温度分布の制御性を向上することができる基板固定装置及び基板固定装置の製造方法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】

【0008】

本願の開示する基板固定装置は、一つの態様において、ベースプレートと、セラミック板と、熱伝導部材とを有する。セラミック板は、ベースプレートに接着剤層を介して接着され、静電力によって基板を吸着する。熱伝導部材は、セラミック板の接着面、ベースプレートの接着面及び接着剤層の内部の少なくとも一つの、セラミック板の中央部と平面視で重なる中央領域又はセラミック板の外周部と平面視で重なる外周領域に配置され、ベースプレートとセラミック板との積層方向の熱伝導率が積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い。

【発明の効果】

【0009】

本願の開示する基板固定装置の一つの態様によれば、吸着面での温度分布の制御性を向上することができる、という効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、第１実施形態に係る基板固定装置の構成を示す斜視図である。

【図2】図２は、第１実施形態に係る基板固定装置の断面を示す模式図である。

【図3】図３は、熱伝導部材及びヒーター電極の配置の具体例を示す平面図である。

【図4】図４は、第１実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図5】図５は、セラミック板の具体例を示す図である。

【図6】図６は、熱伝導部材接着工程の具体例を示す図である。

【図7】図７は、第２接着剤塗布工程の具体例を示す図である。

【図8】図８は、第１実施形態に係る基板固定装置の第１変形例を示す図である。

【図9】図９は、第１実施形態に係る基板固定装置の第２変形例を示す図である。

【図10】図１０は、第１実施形態に係る基板固定装置の第３変形例を示す図である。

【図11】図１１は、第２実施形態に係る基板固定装置の断面を示す模式図である。

【図12】図１２は、熱伝導部材及びヒーター電極の配置の具体例を示す平面図である。

【図13】図１３は、第２実施形態に係る基板固定装置の製造方法を示すフローチャートである。

【図14】図１４は、セラミック板の具体例を示す図である。

【図15】図１５は、熱伝導部材接着工程の具体例を示す図である。

【図16】図１６は、第２実施形態に係る基板固定装置の第１変形例を示す図である。

【図17】図１７は、第２実施形態に係る基板固定装置の第２変形例を示す図である。

【図18】図１８は、第２実施形態に係る基板固定装置の第３変形例を示す図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

以下に、本願の開示する基板固定装置及び基板固定装置の製造方法の実施形態を図面に基づいて詳細に説明する。なお、この実施形態により開示技術が限定されるものではない。

【0012】

（第１実施形態）
図１は、第１実施形態に係る基板固定装置１００の構成を示す斜視図である。図１に示す基板固定装置１００は、ベースプレート１１０にセラミック板１２０が接着された構造を有する。

【0013】

ベースプレート１１０は、例えばアルミニウムなどの金属製の円形部材である。ベースプレート１１０は、セラミック板１２０を固定する基材である。ベースプレート１１０は、例えば半導体製造装置などに取り付けられ、基板固定装置１００を、ウエハを保持する半導体保持装置として機能させる。

【0014】

セラミック板１２０は、絶縁性のセラミックからなる円形部材である。セラミック板１２０の径はベースプレート１１０の径よりも小さく、セラミック板１２０は、ベースプレート１１０の中央に固定される。すなわち、セラミック板１２０の下面がベースプレート１１０に接着される接着面となり、接着面がベースプレート１１０に接着されることによりセラミック板１２０が固定される。セラミック板１２０の上面は、例えばウエハのような吸着される対象物を吸着する吸着面である。

【0015】

セラミック板１２０は、導電性の電極を内蔵し、かかる電極に電圧が印加される場合に発生する静電力を利用して例えばウエハ等の対象物を吸着面に吸着する。また、セラミック板１２０は、ヒーター電極を内蔵し、電圧が印加される場合に発熱するヒーター電極によって、セラミック板１２０及びセラミック板１２０に吸着されるウエハなどの対象物の温度を調節する。

【0016】

図２は、第１実施形態に係る基板固定装置１００の断面を示す模式図である。図２には、図１のＩＩ－ＩＩ線における矢視断面が示されている。図２に示すように、基板固定装置１００は、ベースプレート１１０とセラミック板１２０とが接着剤層１３０によって接着されて構成される。

【0017】

ベースプレート１１０は、例えば厚さ２０～５０ｍｍ程度の金属製の円形部材である。ベースプレート１１０の内部には、例えば冷却水や冷却ガスなどの冷媒の通路となる冷媒通路１１１が形成されている。冷媒通路１１１を冷媒が通過することにより、セラミック板１２０が冷却される。セラミック板１２０が冷却される結果、セラミック板１２０の吸着面に吸着される例えばウエハなどの対象物が冷却される。ベースプレート１１０の上面１１０ａは、セラミック板１２０に接着される接着面であり、接着剤層１３０によってセラミック板１２０の下面１２０ａに接着されている。

【0018】

セラミック板１２０は、例えば厚さ４～６ｍｍのセラミックからなる円形板である。セラミック板１２０は、例えば酸化アルミニウムを用いて作製されたグリーンシートを焼成することにより得られる。セラミック板１２０の下面１２０ａは、ベースプレート１１０に接着される接着面であり、接着剤層１３０によってベースプレート１１０の上面１１０ａに接着されている。セラミック板１２０の内部には、電極１２１及びヒーター電極１２２が形成されている。

【0019】

電極１２１は、セラミック板１２０の内部に配置され、電圧が印加されることにより静電力を発生させる。この静電力により、セラミック板１２０は、吸着面となる上面１２０ｂに例えばウエハ等の対象物を吸着する。

【0020】

ヒーター電極１２２は、セラミック板１２０の内部において電極１２１よりも下方に配置され、電圧が印加されることにより発熱する。このヒーター電極１２２の発熱により、セラミック板１２０は、セラミック板１２０及びセラミック板１２０の上面１２０ｂに吸着されるウエハ等の対象物を加熱する。

【0021】

接着剤層１３０は、例えばシリコーン樹脂系の接着剤又はエポキシ樹脂系の接着剤等からなる、例えば厚さ０．０５ｍｍ～３．０ｍｍ程度の層であり、ベースプレート１１０の上面１１０ａにセラミック板１２０の下面１２０ａを接着している。接着剤層１３０の内部には、熱伝導部材１４０が配置されている。

【0022】

熱伝導部材１４０は、ベースプレート１１０とセラミック板１２０との積層方向（以下、単に「積層方向」と表記する場合がある）の熱伝導率が該積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い性質（以下適宜「熱的異方性」と呼ぶ）を有する。具体的には、熱伝導部材１４０は、樹脂１４２に、長手方向の熱伝導率が他の方向の熱伝導率よりも高い複数のカーボンナノチューブ１４１が埋め込まれた構造を有している。カーボンナノチューブ１４１は、炭素からなる線状の結晶であり、長手方向が積層方向を向くように互いに隣接した状態で配置されている。カーボンナノチューブ１４１の長手方向の熱伝導率は、セラミック板１２０及び接着剤層１３０の熱伝導率よりも高い。樹脂１４２は、カーボンナノチューブ１４１の長手方向の両端面が露出された状態でカーボンナノチューブ１４１を被覆している。樹脂１４２としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。

【0023】

ここで、熱伝導部材１４０及びヒーター電極１２２の配置の具体例について図３を参照して説明する。図３は、熱伝導部材１４０及びヒーター電極１２２の配置の具体例を示す平面図である。図３においては、セラミック板１２０の吸着面（つまり、上面１２０ｂ）側から見た熱伝導部材１４０及びヒーター電極１２２の配置を示している。

【0024】

図３に示すように、熱伝導部材１４０は、接着剤層１３０（図２参照）の内部の、セラミック板１２０の中央部と平面視で重なる中央領域Ｒ１に配置される。中央領域Ｒ１は、接着剤層１３０の内部の、セラミック板１２０の外周部と平面視で重なる環状の外周領域Ｒ２によって囲まれる円板状の領域である。熱伝導部材１４０は、中央領域Ｒ１に対応して円板状に形成されている。

【0025】

接着剤層１３０の内部の全体ではなく中央領域Ｒ１に熱的異方性を有する熱伝導部材１４０が配置されることにより、中央領域Ｒ１においてセラミック板１２０からベースプレート１１０への熱の移動を局所的に促進させることができる。このため、セラミック板１２０の中央部の温度をセラミック板１２０の外周部の温度よりも低くすることができる。結果として、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を発生させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0026】

また、図３に示すように、ヒーター電極１２２は、セラミック板１２０の外周部に内蔵されている。ヒーター電極１２２は、例えばセラミック板１２０の中央部を囲む環状に形成されており、接着剤層１３０の内部の中央領域Ｒ１に配置される熱伝導部材１４０とは平面視で重ならない。セラミック板１２０の外周部に内蔵されるヒーター電極１２２による加熱によってセラミック板１２０の外周部の温度を調整することができ、セラミック板１２０の中央部とセラミック板１２０の外周部との温度差を拡大させることができる。結果として、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を拡大させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性をより向上することができる。

【0027】

図２の説明に戻る。接着剤層１３０は、第１接着剤１３１と、第２接着剤１３２とを有する。第１接着剤１３１は、円板状をなし、セラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）に円板状の熱伝導部材１４０を接着している。第２接着剤１３２は、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）とセラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）との間に積層され、熱伝導部材１４０及び第１接着剤１３１を被覆している。第２接着剤１３２は、第１接着剤１３１を構成する樹脂と同じ樹脂によって構成されてもよく、第１接着剤１３１を構成する樹脂と異なる樹脂によって構成されてもよい。このように、セラミック板１２０の下面１２０ａに第１接着剤１３１を介して熱伝導部材１４０が接着されるとともに、熱伝導部材１４０及び第１接着剤１３１が第２接着剤１３２によって被覆されることで、熱伝導部材１４０の位置が接着剤層１３０内に固定される。これにより、簡便な工程で熱伝導部材１４０を接着剤層１３０の内部に配置することができ、基板固定装置１００の製造効率を向上することができる。

【0028】

次に、上記のように構成された基板固定装置１００の製造方法について、図４を参照しながら説明する。図４は、第１実施形態に係る基板固定装置１００の製造方法を示すフローチャートである。

【0029】

まず、ウエハ等の対象物を吸着するセラミック板１２０が形成される（ステップＳ１０１）。具体的には、例えば酸化アルミニウムを主材料とする複数のグリーンシートが作製され、適宜、グリーンシートの一面に電極１２１が形成されるとともに、他のグリーンシートの一面にヒーター電極１２２が形成される。電極１２１及びヒーター電極１２２は、例えばグリーンシートの表面に金属ペーストをスクリーン印刷することにより、形成することができる。そして、複数のグリーンシートが積層され焼成されることにより、セラミック板１２０が形成される。セラミック板１２０は、例えば図５に示すように、電極１２１の層及びヒーター電極１２２の層を内蔵する。図５は、セラミック板１２０の具体例を示す図である。電極１２１は、セラミック板１２０の中央部及び外周部に内蔵されており、ヒーター電極１２２は、セラミック板１２０の外周部のみに内蔵されている。なお、必要に応じて、ヒーター電極１２２は、省略されてもよい。

【0030】

セラミック板１２０が形成されると、熱伝導部材１４０がセラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）の、セラミック板１２０の中央部と平面視で重なる中央領域に接着される（ステップＳ１０２）。具体的には、例えば図６に示すように、セラミック板１２０よりも径が小さい円板状の熱伝導部材１４０が、セラミック板１２０の下面１２０ａの中央領域に第１接着剤１３１を介して接着される。図６は、熱伝導部材接着工程の具体例を示す図である。熱伝導部材１４０が接着される時点では、第１接着剤１３１を構成する樹脂は半硬化状態である。熱伝導部材１４０は、カーボンナノチューブ１４１の長手方向がベースプレート１１０とセラミック板１２０との積層方向（換言すれば、セラミック板１２０の厚み方向）と一致するように、セラミック板１２０の下面１２０ａに接着される。このとき、カーボンナノチューブ１４１は、樹脂１４２を厚み方向に貫通しており、カーボンナノチューブ１４１の上端面が第１接着剤１３１に接触するとともに、カーボンナノチューブ１４１の下端面が樹脂１４２の下面から露出している。

【0031】

また、第１接着剤１３１は、第１接着剤１３１を構成する樹脂と第２接着剤１３２を構成する樹脂とが異なる場合、第２接着剤１３２よりも熱伝導率が高いことが好ましい。これにより、セラミック板１２０から熱伝導部材１４０への熱の移動を円滑化することが可能となる。

【0032】

そして、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）に第２接着剤が塗布される（ステップＳ１０３）。具体的には、例えば図７に示すように、ベースプレート１１０の上面１１０ａの全面に第２接着剤１３２が塗布される。図７は、第２接着剤塗布工程の具体例を示す図である。ベースプレート１１０の上面１１０ａの全面に第２接着剤１３２が塗布される時点では、第２接着剤１３２を構成する樹脂は半硬化状態である。

【0033】

第２接着剤１３２が塗布されると、セラミック板１２０は、熱伝導部材１４０を被覆する第１接着剤１３１及び第２接着剤１３２からなる接着剤層１３０によってベースプレート１１０に接着される（ステップＳ１０４）。セラミック板１２０の下面１２０ａに半硬化状態の第２接着剤１３２が熱伝導部材１４０及び第１接着剤１３１を被覆するように積層され、加熱及び加圧によって、第１接着剤１３１及び第２接着剤１３２が硬化する。この結果、第１接着剤１３１及び第２接着剤１３２からなる接着剤層１３０の内部の中央領域Ｒ１に熱伝導部材１４０が配置されるとともに、ベースプレート１１０の上面１１０ａに、セラミック板１２０の下面１２０ａが接着剤層１３０によって接着される。このとき、樹脂１４２の下面から露出しているカーボンナノチューブ１４１の下端面が第２接着剤１３２を介してベースプレート１１０の上面１１０ａに接続され、ベースプレート１１０の上面１１０ａと熱的に導通する。これにより、セラミック板１２０からベースプレート１１０への熱の移動を円滑化することが可能となる。ベースプレート１１０にセラミック板１２０が接着されることにより、基板固定装置１００が完成する。なお、カーボンナノチューブ１４１の上端面及び下端面は、樹脂１４２又は接着剤層１３０に埋没していてもよい。

【0034】

以上のように、第１実施形態に係る基板固定装置（例えば、基板固定装置１００）は、ベースプレート（例えば、ベースプレート１１０）と、セラミック板（例えば、セラミック板１２０）と、熱伝導部材（例えば、熱伝導部材１４０）とを有する。セラミック板は、ベースプレートに接着剤層（例えば、接着剤層１３０）を介して接着され、静電力によって基板を吸着する。熱伝導部材は、接着剤層の内部の、セラミック板の中央部と平面視で重なる中央領域（例えば、中央領域Ｒ１）に配置され、ベースプレートとセラミック板との積層方向の熱伝導率が積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い。これにより、第１実施形態に係る基板固定装置によれば、吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0035】

また、熱伝導部材は、カーボンナノチューブ（例えば、カーボンナノチューブ１４１）と、樹脂（例えば、樹脂１４２）とを有してもよい。カーボンナノチューブは、長手方向が積層方向を向くように配置されてもよい。樹脂は、カーボンナノチューブの長手方向の両端面が露出された状態でカーボンナノチューブを被覆してもよい。これにより、第１実施形態に係る基板固定装置によれば、ベースプレートとセラミック板との積層方向に沿った熱の移動を円滑化させることができる。

【0036】

また、接着剤層は、第１接着剤（例えば、第１接着剤１３１）と、第２接着剤（例えば、第２接着剤１３２）とを有してもよい。第１接着剤は、セラミック板の接着面の中央領域に熱伝導部材を接着する。第２接着剤は、ベースプレートの接着面とセラミック板の接着面との間に積層され、熱伝導部材及び第１接着剤を被覆する。これにより、第１実施形態に係る基板固定装置によれば、簡便な工程で熱伝導部材を接着剤層の内部に配置することができ、基板固定装置の製造効率を向上することができる。

【0037】

また、第１接着剤は、第２接着剤よりも熱伝導率が高くてもよい。これにより、第１実施形態に係る基板固定装置によれば、セラミック板から熱伝導部材への熱の移動を円滑化することが可能となる。

【0038】

なお、本実施形態においては、熱伝導部材１４０が接着剤層１３０の内部に配置される場合を例に説明したが、熱伝導部材１４０の配置はこれに限定されず適宜変更することが可能である。

【0039】

図８は、第１実施形態に係る基板固定装置１００の第１変形例を示す図である。図８において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。

【0040】

図８に示す変形例では、熱伝導部材１４０が、接着剤層１３０の内部の中央領域Ｒ１に代えて、セラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）の、セラミック板１２０の中央部と平面視で重なる中央領域に配置される。具体的には、セラミック板１２０の下面１２０ａの中央領域には、凹部１２０ｃが形成されており、かかる凹部１２０ｃ内に熱伝導部材１４０が配置されている。熱伝導部材１４０は、例えば接着剤１４５を介して凹部１２０ｃの底面に接着されてもよい。このように、セラミック板１２０の下面１２０ａの中央領域に熱伝導部材１４０が配置される場合でも、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を発生させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0041】

図９は、第１実施形態に係る基板固定装置１００の第２変形例を示す図である。図９において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。

【0042】

図９に示す変形例では、熱伝導部材１４０が、接着剤層１３０の内部の中央領域Ｒ１に代えて、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）の、セラミック板１２０の中央部と平面視で重なる中央領域に配置される。具体的には、ベースプレート１１０の上面１１０ａの中央領域には、凹部１１０ｂが形成されており、かかる凹部１１０ｂ内に熱伝導部材１４０が配置されている。熱伝導部材１４０は、例えば接着剤１４５を介して凹部１１０ｂの底面に接着されてもよい。このように、ベースプレート１１０の上面１１０ａの中央領域に熱伝導部材１４０が配置される場合でも、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を発生させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0043】

また、本実施形態においては、熱伝導部材１４０の樹脂１４２の全面が接着剤層１３０によって被覆される場合を例に説明したが、樹脂１４２の側面のみが接着剤層１３０によって被覆されてもよい。

【0044】

図１０は、第１実施形態に係る基板固定装置１００の第３変形例を示す図である。図１０において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。

【0045】

図１０に示す変形例では、熱伝導部材１４０の樹脂１４２の側面のみが接着剤層１３０によって被覆されており、樹脂１４２の上面（第１面の一例）及び下面（第２面の一例）は、接着剤層１３０から露出している。接着剤層１３０から露出する樹脂１４２の上面は、セラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）に接着されており、接着剤層１３０から露出する樹脂１４２の下面は、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）に接着されている。そして、熱伝導部材１４０のカーボンナノチューブ１４１は、上端面が樹脂１４２の上面から露出してセラミック板１２０の下面１２０ａに接触しており、下端面が樹脂１４２の下面から露出してベースプレート１１０の上面１１０ａに接触している。このようにすることにより、熱伝導部材１４０を介したセラミック板１２０からベースプレート１１０への熱の移動を円滑化することができ、セラミック板１２０の吸着面での温度分布の制御性をより向上することができる。

【0046】

なお、上記第１実施形態及びその各変形例では、熱伝導部材１４０が、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面又は接着剤層１３０の内部に配置される場合を例に説明したが、熱伝導部材１４０の配置位置は、適宜変更することが可能である。例えば、熱伝導部材１４０は、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面及び接着剤層１３０の内部のいずれか二つに配置されてもよい。また、熱伝導部材１４０は、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面及び接着剤層１３０の内部に配置されてもよい。要するに、熱伝導部材１４０は、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面及び接着剤層１３０の内部の少なくとも一つに配置されてもよい。

【0047】

（第２実施形態）
第２実施形態は、主として熱伝導部材及びヒーター電極の配置が第１実施形態と異なる。

【0048】

図１１は、第２実施形態に係る基板固定装置１００の断面を示す模式図である。図１１において、図２と同じ部分には同じ符号を付す。図１１に示す基板固定装置１００は、熱伝導部材１４０に代えて、熱伝導部材２４０を有する。

【0049】

熱伝導部材２４０は、接着剤層１３０の内部に配置されている。熱伝導部材２４０は、熱伝導部材１４０と同様に熱的異方性を有する。具体的には、熱伝導部材２４０は、樹脂２４２に、長手方向の熱伝導率が他の方向の熱伝導率よりも高い複数のカーボンナノチューブ２４１が埋め込まれた構造を有している。カーボンナノチューブ２４１は、炭素からなる線状の結晶であり、長手方向が積層方向を向くように互いに隣接した状態で配置されている。カーボンナノチューブ２４１の長手方向の熱伝導率は、セラミック板１２０及び接着剤層１３０の熱伝導率よりも高い。樹脂２４２は、カーボンナノチューブ２４１の長手方向の両端面が露出された状態でカーボンナノチューブ２４１を被覆している。樹脂２４２としては、例えば、エポキシ樹脂等の熱硬化性樹脂又はポリエチレン樹脂等の熱可塑性樹脂等を用いることができる。

【0050】

また、熱伝導部材２４０及びヒーター電極１２２の配置の具体例について図１２を参照して説明する。図１２は、熱伝導部材２４０及びヒーター電極１２２の配置の具体例を示す平面図である。図１２においては、セラミック板１２０の吸着面（つまり、上面１２０ｂ）側から見た熱伝導部材２４０及びヒーター電極１２２の配置を示している。

【0051】

図１２に示すように、熱伝導部材２４０は、接着剤層１３０（図１１参照）の内部の、セラミック板１２０の外周部と平面視で重なる外周領域Ｒ２に配置される。外周領域Ｒ２は、接着剤層１３０の内部の、セラミック板１２０の中央部と重なる円板状の中央領域Ｒ１を囲む環状の領域である。熱伝導部材２４０は、外周領域Ｒ２に対応して環状に形成されている。

【0052】

接着剤層１３０の内部の全体ではなく外周領域Ｒ２に熱的異方性を有する熱伝導部材２４０が配置されることにより、外周領域Ｒ２においてセラミック板１２０からベースプレート１１０への熱の移動を局所的に促進させることができる。このため、セラミック板１２０の外周部の温度をセラミック板１２０の中央部の温度よりも低くすることができる。結果として、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を発生させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0053】

また、図１２に示すように、ヒーター電極１２２は、セラミック板１２０の中央部に内蔵されている。ヒーター電極１２２は、例えば環状の熱伝導部材２４０よりも径が小さい三重の同心円状に形成されており、接着剤層１３０の内部の外周領域Ｒ２に配置される熱伝導部材２４０とは平面視で重ならない。セラミック板１２０の中央部に内蔵されるヒーター電極１２２による加熱によってセラミック板１２０の中央部の温度を調整することができ、セラミック板１２０の中央部とセラミック板１２０の外周部との温度差を拡大させることができる。結果として、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を拡大させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性をより向上することができる。

【0054】

図１１の説明に戻る。接着剤層１３０は、第１接着剤１３１と、第２接着剤１３２とを有する。第１接着剤１３１は、環状をなし、セラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）に環状の熱伝導部材２４０を接着している。第２接着剤１３２は、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）とセラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）との間に積層され、熱伝導部材２４０及び第１接着剤１３１を被覆している。第２接着剤１３２は、第１接着剤１３１を構成する樹脂と同じ樹脂によって構成されてもよく、第１接着剤１３１を構成する樹脂と異なる樹脂によって構成されてもよい。このように、セラミック板１２０の下面１２０ａに第１接着剤１３１を介して熱伝導部材２４０が接着されるとともに、熱伝導部材２４０及び第１接着剤１３１が第２接着剤１３２によって被覆されることで、熱伝導部材２４０の位置が接着剤層１３０内に固定される。これにより、簡便な工程で熱伝導部材２４０を接着剤層１３０の内部に配置することができ、基板固定装置１００の製造効率を向上することができる。

【0055】

次に、上記のように構成された基板固定装置１００の製造方法について、図１３を参照しながら説明する。図１３は、第２実施形態に係る基板固定装置１００の製造方法を示すフローチャートである。なお、図１３において、図４と同じ部分には同じ符号を付す。

【0056】

まず、ウエハ等の対象物を吸着するセラミック板１２０が形成される（ステップＳ２０１）。具体的には、例えば酸化アルミニウムを主材料とする複数のグリーンシートが作製され、適宜、グリーンシートの一面に電極１２１が形成されるとともに、他のグリーンシートの一面にヒーター電極１２２が形成される。電極１２１及びヒーター電極１２２は、例えばグリーンシートの表面に金属ペーストをスクリーン印刷することにより、形成することができる。そして、複数のグリーンシートが積層され焼成されることにより、セラミック板１２０が形成される。セラミック板１２０は、例えば図１４に示すように、電極１２１の層及びヒーター電極１２２の層を内蔵する。図１４は、セラミック板１２０の具体例を示す図である。電極１２１は、セラミック板１２０の中央部及び外周部に内蔵されており、ヒーター電極１２２は、セラミック板１２０の中央部のみに内蔵されている。なお、必要に応じて、ヒーター電極１２２は、省略されてもよい。

【0057】

セラミック板１２０が形成されると、熱伝導部材２４０がセラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）の、セラミック板１２０の外周部と平面視で重なる外周領域に接着される（ステップＳ２０２）。具体的には、例えば図１５に示すように、セラミック板１２０よりも径が小さい環状の熱伝導部材２４０が、セラミック板１２０の下面１２０ａの外周領域に第１接着剤１３１を介して接着される。図１５は、熱伝導部材接着工程の具体例を示す図である。熱伝導部材２４０が接着される時点では、第１接着剤１３１を構成する樹脂は半硬化状態である。熱伝導部材２４０は、カーボンナノチューブ２４１の長手方向がベースプレート１１０とセラミック板１２０との積層方向（換言すれば、セラミック板１２０の厚み方向）と一致するように、セラミック板１２０の下面１２０ａに接着される。このとき、カーボンナノチューブ２４１は、樹脂２４２を厚み方向に貫通しており、カーボンナノチューブ２４１の上端面が第１接着剤１３１に接触するとともに、カーボンナノチューブ２４１の下端面が樹脂２４２の下面から露出している。

【0058】

また、第１接着剤１３１は、第１接着剤１３１を構成する樹脂と第２接着剤１３２を構成する樹脂とが異なる場合、第２接着剤１３２よりも熱伝導率が高いことが好ましい。これにより、セラミック板１２０から熱伝導部材２４０への熱の移動を円滑化することが可能となる。

【0059】

そして、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）に第２接着剤が塗布される（ステップＳ１０３）。具体的には、ベースプレート１１０の上面１１０ａの全面に第２接着剤１３２が塗布される。ベースプレート１１０の上面１１０ａの全面に第２接着剤１３２が塗布される時点では、第２接着剤１３２を構成する樹脂は半硬化状態である。

【0060】

第２接着剤１３２が塗布されると、セラミック板１２０は、熱伝導部材２４０を被覆する第１接着剤１３１及び第２接着剤１３２からなる接着剤層１３０によってベースプレート１１０に接着される（ステップＳ１０４）。セラミック板１２０の下面１２０ａに半硬化状態の第２接着剤１３２が熱伝導部材２４０及び第１接着剤１３１を被覆するように積層され、加熱及び加圧によって、第１接着剤１３１及び第２接着剤１３２が硬化する。この結果、第１接着剤１３１及び第２接着剤１３２からなる接着剤層１３０の内部の外周領域Ｒ２に熱伝導部材２４０が配置されるとともに、ベースプレート１１０の上面１１０ａに、セラミック板１２０の下面１２０ａが接着剤層１３０によって接着される。このとき、樹脂２４２の下面から露出しているカーボンナノチューブ２４１の下端面が第２接着剤１３２を介してベースプレート１１０の上面１１０ａに接続され、ベースプレート１１０の上面１１０ａと熱的に導通する。これにより、セラミック板１２０からベースプレート１１０への熱の移動を円滑化することが可能となる。ベースプレート１１０にセラミック板１２０が接着されることにより、基板固定装置１００が完成する。なお、カーボンナノチューブ２４１の上端面及び下端面は、樹脂２４２又は接着剤層１３０に埋没していてもよい。

【0061】

以上のように、第２実施形態に係る基板固定装置（例えば、基板固定装置１００）は、ベースプレート（例えば、ベースプレート１１０）と、セラミック板（例えば、セラミック板１２０）と、熱伝導部材（例えば、熱伝導部材２４０）とを有する。セラミック板は、ベースプレートに接着剤層（例えば、接着剤層１３０）を介して接着され、静電力によって基板を吸着する。熱伝導部材は、接着剤層の内部の、セラミック板の外周部と平面視で重なる外周領域（例えば、外周領域Ｒ２）に配置され、ベースプレートとセラミック板との積層方向の熱伝導率が積層方向に垂直な平面方向の熱伝導率よりも高い。これにより、第２実施形態に係る基板固定装置によれば、吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0062】

また、熱伝導部材は、カーボンナノチューブ（例えば、カーボンナノチューブ２４１）と、樹脂（例えば、樹脂２４２）とを有してもよい。カーボンナノチューブは、長手方向が積層方向を向くように配置されてもよい。樹脂は、カーボンナノチューブの長手方向の両端面が露出された状態でカーボンナノチューブを被覆してもよい。これにより、第２実施形態に係る基板固定装置によれば、ベースプレートとセラミック板との積層方向に沿った熱の移動を円滑化させることができる。

【0063】

また、接着剤層は、第１接着剤（例えば、第１接着剤１３１）と、第２接着剤（例えば、第２接着剤１３２）とを有してもよい。第１接着剤は、セラミック板の接着面の外周領域に熱伝導部材を接着する。第２接着剤は、ベースプレートの接着面とセラミック板の接着面との間に積層され、熱伝導部材及び第１接着剤を被覆する。これにより、第２実施形態に係る基板固定装置によれば、簡便な工程で熱伝導部材を接着剤層の内部に配置することができ、基板固定装置の製造効率を向上することができる。

【0064】

また、第１接着剤は、第２接着剤よりも熱伝導率が高くてもよい。これにより、第２実施形態に係る基板固定装置によれば、セラミック板から熱伝導部材への熱の移動を円滑化することが可能となる。

【0065】

なお、本実施形態においては、熱伝導部材２４０が接着剤層１３０の内部に配置される場合を例に説明したが、熱伝導部材２４０の配置はこれに限定されず適宜変更することが可能である。

【0066】

図１６は、第２実施形態に係る基板固定装置１００の第１変形例を示す図である。図１６において、図１１と同じ部分には同じ符号を付す。

【0067】

図１６に示す変形例では、熱伝導部材２４０が、接着剤層１３０の内部の外周領域Ｒ２に代えて、セラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）の、セラミック板１２０の外周部と平面視で重なる外周領域に配置される。具体的には、セラミック板１２０の下面１２０ａの外周領域には、凹部１２０ｃが形成されており、かかる凹部１２０ｃ内に熱伝導部材２４０が配置されている。熱伝導部材２４０は、例えば接着剤２４５を介して凹部１２０ｃの底面に接着されてもよい。このように、セラミック板１２０の下面１２０ａの外周領域に熱伝導部材２４０が配置される場合でも、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を発生させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0068】

図１７は、第２実施形態に係る基板固定装置１００の第２変形例を示す図である。図１７において、図１１と同じ部分には同じ符号を付す。

【0069】

図１７に示す変形例では、熱伝導部材２４０が、接着剤層１３０の内部の外周領域Ｒ２に代えて、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）の、セラミック板１２０の外周部と平面視で重なる外周領域に配置される。具体的には、ベースプレート１１０の上面１１０ａの外周領域には、凹部１１０ｂが形成されており、かかる凹部１１０ｂ内に熱伝導部材２４０が配置されている。熱伝導部材２４０は、例えば接着剤２４５を介して凹部１１０ｂの底面に接着されてもよい。このように、ベースプレート１１０の上面１１０ａの外周領域に熱伝導部材２４０が配置される場合でも、セラミック板１２０の吸着面において、中央領域と外周領域との温度差を発生させることができ、かかる吸着面での温度分布の制御性を向上することができる。

【0070】

また、本実施形態においては、熱伝導部材２４０の樹脂２４２の全面が接着剤層１３０によって被覆される場合を例に説明したが、樹脂２４２の側面のみが接着剤層１３０によって被覆されてもよい。

【0071】

図１８は、第２実施形態に係る基板固定装置１００の第３変形例を示す図である。図１８において、図１１と同じ部分には同じ符号を付す。

【0072】

図１８に示す変形例では、熱伝導部材２４０の樹脂２４２の側面のみが接着剤層１３０によって被覆されており、樹脂２４２の上面（第１面の一例）及び下面（第２面の一例）は、接着剤層１３０から露出している。接着剤層１３０から露出する樹脂２４２の上面は、セラミック板１２０の接着面（つまり、下面１２０ａ）に接着されており、接着剤層１３０から露出する樹脂２４２の下面は、ベースプレート１１０の接着面（つまり、上面１１０ａ）に接着されている。そして、熱伝導部材２４０のカーボンナノチューブ２４１は、上端面が樹脂２４２の上面から露出してセラミック板１２０の下面１２０ａに接触しており、下端面が樹脂２４２の下面から露出してベースプレート１１０の上面１１０ａに接触している。このようにすることにより、熱伝導部材２４０を介したセラミック板１２０からベースプレート１１０への熱の移動を円滑化することができ、セラミック板１２０の吸着面での温度分布の制御性をより向上することができる。

【0073】

なお、上記第２実施形態及びその各変形例では、熱伝導部材２４０が、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面又は接着剤層１３０の内部に配置される場合を例に説明したが、熱伝導部材２４０の配置位置は、適宜変更することが可能である。例えば、熱伝導部材２４０は、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面及び接着剤層１３０の内部のいずれか二つに配置されてもよい。また、熱伝導部材２４０は、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面及び接着剤層１３０の内部に配置されてもよい。要するに、熱伝導部材２４０は、セラミック板１２０の接着面、ベースプレート１１０の接着面及び接着剤層１３０の内部の少なくとも一つに配置されてもよい。

【符号の説明】

【0074】

１００ 基板固定装置
１１０ ベースプレート
１１０ａ 上面
１１０ｂ 凹部
１１１ 冷媒通路
１２０ セラミック板
１２０ａ 下面
１２０ｂ 上面
１２０ｃ 凹部
１２１ 電極
１２２ ヒーター電極
１３０ 接着剤層
１３１ 第１接着剤
１３２ 第２接着剤
１４０、２４０ 熱伝導部材
１４１、２４１ カーボンナノチューブ
１４２、２４２ 樹脂
Ｒ１ 中央領域
Ｒ２ 外周領域

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】

【図9】

【図10】

【図11】

【図12】

【図13】

【図14】

【図15】

【図16】

【図17】

【図18】