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(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】
(24)【登録日】2024-09-06
(45)【発行日】2024-09-17
(54)【発明の名称】保持装置、および複合部材
(51)【国際特許分類】
H01L 21/683 20060101AFI20240909BHJP
C04B 41/87 20060101ALI20240909BHJP
C04B 37/00 20060101ALI20240909BHJP
【ＦＩ】
H01L21/68 R
C04B41/87 E
C04B37/00 Z
【請求項の数】
8
(21)【出願番号】P 2021170195
(22)【出願日】2021-10-18
(65)【公開番号】P2023060542
(43)【公開日】2023-04-28
【審査請求日】2023-05-31
(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】100160691
【弁理士】
【氏名又は名称】田邊 淳也
(74)【代理人】
【識別番号】100144510
【弁理士】
【氏名又は名称】本多 真由
(72)【発明者】
【氏名】鈴木 敦
(72)【発明者】
【氏名】森 智史
【審査官】鈴木 孝章
(56)【参考文献】
【文献】特開２０１９－００９２７０（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－１１１６８８（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２０２１－０３４４１３（ＪＰ，Ａ）
【文献】米国特許出願公開第２０１０／０１７２１０１（ＵＳ，Ａ１）
【文献】韓国公開特許第１０－２０１７－００２５９６４（ＫＲ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ０１Ｌ ２１／６８３
Ｃ０４Ｂ ４１／８７
Ｃ０４Ｂ ３７／００
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
対象物を保持する保持装置であって、板状に形成され、前記対象物が載置される載置面を有する保持部と、
前記保持部に対して、前記載置面とは反対側に配置され、かつ、前記保持部を形成する材料と熱膨張率が異なる材料から形成された支持部と、
前記保持部と前記支持部との間に配置され、前記保持部と前記支持部とを接合する接合部と、
を備え、
前記接合部は、
複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が前記保持部と前記支持部との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、
接着剤を主成分とし、前記保持部と前記カーボンナノチューブ層とを接着すると共に、前記カーボンナノチューブ層と前記支持部とを接着する接着層と、
を有し、
前記接合部の最大せん断ひずみε（ｍｍ）が下記（式１）を満たすことを特徴とする、
保持装置。
ε≧｜ｄ 1 －ｄ 2 ｜ … （式１）
ここで、ｄ 1 ：最高温度における保持部の半径（ｍｍ）、ｄ 2 ：最高温度における支持部の半径（ｍｍ）である。
保持部および支持部の平面形状が円形でない場合は、最も長い対角線の半分の長さ（ｍｍ）を、それぞれ、ｄ 1 およびｄ 2 とする。
【請求項2】
対象物を保持する保持装置であって、
板状に形成され、前記対象物が載置される載置面を有する保持部と、
前記保持部に対して、前記載置面とは反対側に配置され、かつ、前記保持部を形成する材料と熱膨張率が異なる材料から形成された支持部と、
前記保持部と前記支持部との間に配置され、前記保持部と前記支持部とを接合する接合部と、
を備え、
前記接合部は、
複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が前記保持部と前記支持部との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、
接着剤を主成分とし、前記保持部と前記カーボンナノチューブ層とを接着すると共に、前記カーボンナノチューブ層と前記支持部とを接着する接着層と、
を有し、
前記カーボンナノチューブ層は、面密度が５×１０ 8 本／ｃｍ 2 以上であ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に記載の保持装置であって、前記カーボンナノチューブ層は、前記複数のカーボンナノチューブの配向方向に垂直な方向にも導電性を示すことを特徴とする、
保持装置。
【請求項4】
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の保持装置であって、前記カーボンナノチューブ層は、前記複数のカーボンナノチューブの配向方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であることを特徴とする、
保持装置。
【請求項5】
請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の保持装置であって、前記接合部のうち前記カーボンナノチューブ層は、前記支持部から前記保持部へ貫通する孔部を有することを特徴とする、
保持装置。
【請求項6】
請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の保持装置であって、前記接着層は、カーボン系の熱伝導性充填剤を含むことを特徴とする、
保持装置。
【請求項7】
第１平面を有する第１部材と、
前記第１部材と熱膨張率が異なり、前記第１部材の前記第１平面と対向する第２平面を有する第２部材と、
前記第１部材の前記第１平面と前記第２部材の前記第２平面との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記接合部は、
複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が前記第１部材と前記第２部材との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、
接着剤を主成分とし、前記第１部材の前記第１平面と前記カーボンナノチューブ層とを接着すると共に、前記カーボンナノチューブ層と前記第２部材の前記第２平面とを接着する接着層と、
を有し、
前記接合部の最大せん断ひずみε（ｍｍ）が下記（式１）を満たすことを特徴とする、
複合部材。
ε≧｜ｄ 1 －ｄ 2 ｜ … （式１）
ここで、ｄ 1 ：最高温度における保持部の半径（ｍｍ）、ｄ 2 ：最高温度における支持部の半径（ｍｍ）である。
保持部および支持部の平面形状が円形でない場合は、最も長い対角線の半分の長さ（ｍｍ）を、それぞれ、ｄ 1 およびｄ 2 とする。
【請求項8】
第１平面を有する第１部材と、前記第１部材と熱膨張率が異なり、前記第１部材の前記第１平面と対向する第２平面を有する第２部材と、
前記第１部材の前記第１平面と前記第２部材の前記第２平面との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、
を備え、
前記接合部は、
複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が前記第１部材と前記第２部材との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、
接着剤を主成分とし、前記第１部材の前記第１平面と前記カーボンナノチューブ層とを接着すると共に、前記カーボンナノチューブ層と前記第２部材の前記第２平面とを接着する接着層と、
を有し、
前記カーボンナノチューブ層は、面密度が５×１０ 8 本／ｃｍ 2 以上であることを特徴とする、
複合部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、対象物を保持する保持装置、および複合部材に関する。
【背景技術】
【0002】
半導体を製造する際にウェハ等の対象物を保持する保持装置として、例えば、静電チャックが用いられる。静電チャックは、対象物が載置される保持部と、保持部を支持する支持部と、保持部と支持部とを接合する接合部と、を備える。静電チャックにおいて、支持部は、保持部を冷却する機能も有する場合がある。このような静電チャックにおいて、従来、樹脂性の接着剤からなる接合部が用いられており、接合部の熱抵抗が大きいため、保持部と支持部との間の熱伝達に時間を要し、対象物の冷却に時間がかかる場合があった。この問題に対し、接合部として、接着剤を用いずカーボンナノチューブ（以下、ＣＮＴとも呼ぶ）を用い、ＣＮＴの分子間力を用いて保持部と支持部と接合することにより、保持部と支持部との間の熱伝導性を向上させ、静電チャックの冷却性能を向上させる技術が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】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】
【0004】
しかしながら、上記特許文献に記載の静電チャックにおいて、例えば、静電チャックの搬送、据え付け時や、ウェハの取り外し時等、保持部が接合部に対して角度をつけて引っ張られるような状態になる場合には、接合部による接着性が弱く、保持部と支持部とが剥離する可能性がある。
【0005】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、対象物を保持する保持装置において、保持部と支持部との間の良好な熱伝導性を有すると共に、保持部と支持部との剥離を抑制する技術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】
本発明は、上述の課題を解決するためになされたものであり、以下の形態として実現することが可能である。
【0007】
（１）本発明の一形態によれば、対象物を保持する保持装置が提供される。この保持装置は、板状に形成され、前記対象物が載置される載置面を有する保持部と、前記保持部に対して、前記載置面とは反対側に配置され、かつ、前記保持部を形成する材料と熱膨張率が異なる材料から形成された支持部と、前記保持部と前記支持部との間に配置され、前記保持部と前記支持部とを接合する接合部と、を備え、前記接合部は、複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が前記保持部と前記支持部との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、接着剤を主成分とし、前記保持部と前記カーボンナノチューブ層とを接着すると共に、前記カーボンナノチューブ層と前記支持部とを接着する接着層と、を有する。
【0008】
カーボンナノチューブの軸方向の熱伝導率は、樹脂や、充填剤により高熱伝導化した高熱伝導樹脂シートと比較して、非常に大きい。この構成によれば、保持装置の接合部が、複数のカーボンナノチューブが自身の長手方向が保持部と支持部との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層を有するため、樹脂や、充填剤により高熱伝導化した高熱伝導樹脂シートにより形成された接合部と比較して、保持部と支持部との間の熱伝導性を向上させることができる。また、この構成によれば、接合部が、接着剤を主成分とする接着層を有するため、保持部が接合部に対して角度をつけて引っ張られるような状態になる場合にも、接着性を維持することができる。そのため、接着剤を用いずカーボンナノチューブの分子間力を用いて保持部と支持部と接合する場合と比較して、接着性を向上させることができる。
【0009】
（２）上記形態の保持装置であって、前記カーボンナノチューブ層は、前記複数のカーボンナノチューブの配向方向に垂直な方向にも導電性を示してもよい。このようにすると、保持部の載置面の面方向の熱伝導性が良好になるため、載置面の面方向の温度の不均一を抑制することができる。
【0010】
（３）上記形態の保持装置であって、前記接合部の最大せん断ひずみε（ｍｍ）が下記（式１）を満たすことを特徴とする、
保持装置。
ε≧｜ｄ1－ｄ2｜ … （式１）
ここで、ｄ1：最高温度における保持部の半径（ｍｍ）、ｄ2：最高温度における支持部の半径（ｍｍ）である。保持部および支持部の平面形状が円形でない場合は、最も長い対角線の半分の長さ（ｍｍ）を、それぞれ、ｄ1およびｄ2とする。
保持装置。
ε≧｜ｄ1－ｄ2｜ … （式１）
ここで、ｄ1：最高温度における保持部の半径（ｍｍ）、ｄ2：最高温度における支持部の半径（ｍｍ）である。保持部および支持部の平面形状が円形でない場合は、最も長い対角線の半分の長さ（ｍｍ）を、それぞれ、ｄ1およびｄ2とする。
【0011】
このようにすると、保持部、冷却部と接合部との間の剥離を抑制することができる。また、接合部における破断を抑制することができ、高い信頼性を持つ保持装置とできる。
【0012】
（４）上記形態の保持装置であって、前記カーボンナノチューブ層は、面密度が５×１０8本／ｃｍ2以上であってもよい。このようにすると、例えば、対象物を加工する際に用いられるプラズマからの入熱により、保持部材の載置面が２５０℃以上等の高温になる場合も、保持部から支持部材に急速に伝熱することができる。
【0013】
（５）上記形態の保持装置であって、前記カーボンナノチューブ層は、前記複数のカーボンナノチューブの配向方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であってもよい。このようにしても、例えば、対象物を加工する際に用いられるプラズマからの入熱により、保持部材の載置面が２５０℃以上等の高温になる場合も、保持部から支持部材に急速に伝熱することができる。
【0014】
（６）上記形態の保持装置であって、前記接合部のうち前記カーボンナノチューブ層は、前記支持部から前記保持部へ貫通する孔部を有してもよい。このようにすると、接合部が支持部から保持部へ貫通する孔部を有する場合に、孔部の周りにカーボンナノチューブが配置される。孔部内にはガスが在り熱伝導率が低く、孔部の周りは冷却され難いため、孔部の周りにカーボンナノチューブを配置することにより、孔部の周りの熱伝導性を向上させることができる。そのため、保持部の載置面の温度分布のばらつきを低減させることができる。
【0015】
（７）上記形態の保持装置であって、前記接着層は、カーボン系の熱伝導性充填剤を含んでもよい。カーボンナノチューブ層と同様のカーボン系の熱伝導性充填剤を用いると、熱を伝える媒体が共通のため、接触界面での熱伝導が良好となるため、接合部の熱伝導性がより効率的に向上される
【0016】
（８）本発明の一形態によれば、複合部材が提供される。複合部材は、第１平面を有する第１部材と、前記第１部材と熱膨張率が異なり、前記第１部材の前記第１平面と対向する第２平面を有する第２部材と、前記第１部材の前記第１平面と前記第２部材の前記第２平面との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合部と、を備え、前記接合部は、複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が前記第１部材と前記第２部材との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、接着剤を主成分とし、前記第１部材の前記第１平面と前記カーボンナノチューブ層とを接着すると共に、前記カーボンナノチューブ層と前記第２部材の前記第２平面とを接着する接着層と、を有する。
【0017】
この構成によれば、複合部材の接合部が、複数のカーボンナノチューブが自身の長手方向が保持部と支持部との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層を有するため、樹脂や、充填剤により高熱伝導化した高熱伝導樹脂シートにより形成された接合部と比較して、第１部材と第２部材との間の熱伝導性を向上させることができる。また、この構成によれば、接合部が、接着剤を主成分とする接着層を有するため、第１部材または第２部材が接合部に対して角度をつけて引っ張られるような状態になる場合にも、接着性を維持することができる。そのため、接着剤を用いずカーボンナノチューブの分子間力を用いて第１部材と第２部材と接合する場合と比較して、接着性を向上させることができる。
【0018】
なお、本発明は、種々の態様で実現することが可能であり、例えば、保持装置を含む半導体製造装置、保持装置の製造方法、複合部材を含む半導体製造装置、複合部材の製造方法などの形態で実現することができる。
【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の外観構成を概略的に示す説明図である。
【図2】静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図3】カーボンナノチューブ層の配向方向の熱伝導率と保持部の降温速度との関係を示す説明図である。
【図4】カーボンナノチューブ層の面密度とカーボンナノチューブ層の配向方向の熱伝導率の関係を示す説明図である。
【図5】第２実施形態における静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図6】第３実施形態の静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図7】第４実施形態における静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図8】第５実施形態における静電チャックの平面構成を概略的に示す説明図である。
【図9】静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図10】第６実施形態におけるカーボンナノチューブ層の平面構成を概略的に示す説明図である。
【図11】第７実施形態における静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図12】第８実施形態における静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図13】第９実施形態における静電チャックのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【0020】
＜第１実施形態＞
図１は、第１実施形態における静電チャック１０の外観構成を概略的に示す説明図である。図２は、静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図１、図２には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。図２において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。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１０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１は、第１実施形態における静電チャック１０の外観構成を概略的に示す説明図である。図２は、静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図１、図２には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。図２において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。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１０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。
【0021】
静電チャック１０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１０は、上下方向（Ｚ軸方向）に並べて配置された保持部１００、支持部２００、および保持部１００と支持部２００とを接合する接合部３００を備える。本実施形態における静電チャック１０を、「保持装置」とも呼ぶ。
【0022】
保持部１００は、略円形平面状の載置面Ｓ１を有する板状部材であり、セラミック（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。保持部１００の直径は、例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、保持部１００の厚さは例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。
【0023】
保持部１００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）により形成された吸着電極４００（図２）が配置されている。Ｚ軸方向視での吸着電極４００の形状は、例えば略円形である。吸着電極４００に電源（不図示）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が保持部１００の載置面Ｓ１に吸着固定される。
【0024】
支持部２００は、保持部１００より径が大きい略円形平面状の板状部材である。支持部２００は、保持部１００を形成する材料と熱膨張率が異なる材料から形成されており、本実施形態では例えばアルミニウムやアルミニウム合金等の金属により形成され、保持部１００を冷却する機能を有している。支持部２００の直径は、例えば、２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ）であり、支持部２００の厚さは、例えば、２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。
【0025】
支持部２００の内部には冷媒流路２１０（図２）が形成されている。静電チャック１０の保持部１００に保持されたウェハＷを、プラズマを利用して加工する際、ウェハＷに対してプラズマから入熱され、ウェハＷの温度が上昇する。支持部２００に形成された冷媒流路２１０に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、支持部２００が冷却され、接合部３００を介した支持部２００と保持部１００との間の伝熱により保持部１００が冷却され、保持部１００の載置面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。
【0026】
接合部３００は、保持部１００の径と等しい略円形平面状の板状部材であり、保持部１００と支持部２００とを接合する。
【0027】
上述の通り、静電チャック１０が晒される温度の変化に伴い、保持部１００および支持部２００が変形するものの、保持部１００を形成する材料と支持部２００を形成する材料とは、熱膨張率が異なるためその変形量が異なる。そうすると、接合部３００に対してせん断力が加わる。静電チャック１０において、接合部３００の最大せん断ひずみε（ｍｍ）が下記の通りであるため、静電チャック１０が晒される温度の変化に伴い接合部３００にせん断力が加わっても、接合部３００で破断を生じないため、高い信頼性を持つ静電チャック１０とすることができる。
【0028】
最大せん断ひずみは、接合部３００の柔軟性や応力緩和性能を表す指標となる値であり、接合部３００にせん断力を加えたときに接合部３００で発生するせん断応力が最大になるとき、すなわち、接合部３００で最大せん断応力が発生するときに、接合部３００で生じるひずみの大きさ（せん断力方向の変位量）である。
【0029】
接合部３００の最大せん断ひずみε（ｍｍ）は、下記（式１）を満たす。
ε≧｜ｄ1－ｄ2｜ … （式１）
ここで、ｄ1：最高温度における保持部の半径（ｍｍ）、ｄ2：最高温度における支持部の半径（ｍｍ）である。
ε≧｜ｄ1－ｄ2｜ … （式１）
ここで、ｄ1：最高温度における保持部の半径（ｍｍ）、ｄ2：最高温度における支持部の半径（ｍｍ）である。
【0030】
ｄ1、ｄ2は、以下の（式２）、（式３）により求めることができる。
ｄ1＝ｄ｛１＋α1（ＴH－ＴL）｝… （式２）
ｄ2＝ｄ｛１＋α2（ＴH－ＴL）｝… （式３）
ここで、ｄ：室温（例えば、２５℃）における接合部３００の半径、α1：保持部１００の線膨張率（１／Ｋ）、α2：支持部２００の線膨張率（１／Ｋ）、ＴH：静電チャック１０が晒される最高温度（℃）、ＴL：静電チャック１０が晒される最低温度（℃）、とする。
ｄ1＝ｄ｛１＋α1（ＴH－ＴL）｝… （式２）
ｄ2＝ｄ｛１＋α2（ＴH－ＴL）｝… （式３）
ここで、ｄ：室温（例えば、２５℃）における接合部３００の半径、α1：保持部１００の線膨張率（１／Ｋ）、α2：支持部２００の線膨張率（１／Ｋ）、ＴH：静電チャック１０が晒される最高温度（℃）、ＴL：静電チャック１０が晒される最低温度（℃）、とする。
【0031】
静電チャック１０が晒される温度が変化した場合、保持部１００と支持部２００の半径は、それぞれ上記のｄ1、ｄ2になり、これらの差が、接合部３００の最大せん断ひずみε（ｍｍ）以下の場合、接合部３００で破断を生じず、高い信頼性を持つ静電チャック１０とできる。
【0032】
上記（式２）、（式３）を、（式１）に代入すると、下記の通りである。
ε≧｜ｄ1－ｄ2｜
＝｜ｄ｛１＋α1（ＴH－ＴL）｝－ｄ｛１＋α2（ＴH－ＴL）｝｜
＝｜ｄ（α1－α2）（ＴH－ＴL）｜
ε≧｜ｄ1－ｄ2｜
＝｜ｄ｛１＋α1（ＴH－ＴL）｝－ｄ｛１＋α2（ＴH－ＴL）｝｜
＝｜ｄ（α1－α2）（ＴH－ＴL）｜
【0033】
すなわち、接合部３００の最大せん断ひずみε（ｍｍ）は、下記（式４）を満たすともいえる。
ε≧｜ｄ（α1－α2）（ＴH－ＴL）｜… （式４）
ε≧｜ｄ（α1－α2）（ＴH－ＴL）｜… （式４）
【0034】
接合部３００の最大せん断ひずみε（ｍｍ）は、公知の引張試験機（例えば、島津製作所製オートグラフＡＧＳー５ｋＮＸ）を使用し、引張試験によって測定することができる。引張試験において、せん断応力が最大になったときのひずみを、最大せん断ひずみとする。
【0035】
例えば、保持部１００の主成分がアルミナ、支持部２００の主成分がアルミニウムであって、保持部１００の半径が１５０ｍｍ、支持部２００の半径が１５０ｍｍの場合には、最大せん断ひずみは、０．５ｍｍ以上であることが好ましい。
【0036】
接合部３００は、上記（式１）を満たすため、静電チャック１０が晒される温度が変化しても接合部３００の破断等が生じ難く、保持部１００と支持部２００との剥離を抑制することができる。
【0037】
接合部３００は、複数のカーボンナノチューブ３１２を有するカーボンナノチューブ層３１０と、接着剤を主成分とする接着層３２０と、を有する。
【0038】
カーボンナノチューブ層３１０は、複数のカーボンナノチューブ３１２の集合体であり、自身の長手方向（繊維方向）が保持部１００と支持部２００との積層方向（図面におけるＺ軸方向）に沿うように、配向している。カーボンナノチューブの軸方向の熱伝導率は、樹脂や、充填剤により高熱伝導化した高熱伝導樹脂シートと比較して、非常に大きい。カーボンナノチューブ層３１０において、複数のカーボンナノチューブ３１２が自身の長手方向（軸方向）が保持部１００と支持部２００との積層方向に沿って配向するように配置されているため、樹脂や、充填剤により高熱伝導化した高熱伝導樹脂シートにより形成された接合部と比較して、保持部１００と支持部２００との間の熱伝導性を向上させることができる。
【0039】
「カーボンナノチューブ３１２の長手方向が保持部１００と支持部２００との積層方向に沿うように、配向する」とは、カーボンナノチューブ３１２の長手方向と積層方向とのなす角（以下、「傾き」とも呼ぶ）が、以下の範囲を含む概念である。カーボンナノチューブ３１２の長手方向がＺ軸に平行な場合を０度して、Ｚ軸となす角が３０度以下となることが好ましい。これより傾きが大きい場合、熱伝導率が低下したり、接合部３００の柔軟性や応力緩和性能が低下するためである。特に、カーボンナノチューブの傾きの方向と、応力緩和の際の歪みの方向とが逆になっていた場合、顕著に応力緩和性能が低下するため、３０度以上の傾きは好ましくない。
【0040】
カーボンナノチューブの配向方向は、以下の方法により確認することができる。静電チャック１０を割断し、その断面を走査電子顕微鏡（ＳＥＭ）などで観察することで、配向方向を確認できる。電子顕微鏡の中でも、電界放出型走査電子顕微鏡（ＦＥ－ＳＥＭ）が、汎用性が高くかつ比較的高倍率での観察が可能なため好ましい。拡大倍率は、全体の配向方向や１本ごとの形状が確認できるよう適宜設定すればよい。
【0041】
カーボンナノチューブの熱伝導率は、カーボンナノチューブの配向方向（図におけるＺ軸方向）に、５Ｗ／ｍＫ以上である。本実施形態において、カーボンナノチューブ層３１０は、複数のカーボンナノチューブ３１２の配向方向（図におけるＺ軸方向）に垂直な方向にも導電性を示す。複数のカーボンナノチューブ３１２が相互に接するほど高い密度で、複数のカーボンナノチューブ３１２を配置することにより、カーボンナノチューブ３１２の配向方向に垂直な方向にも導電性を示すことができる。例えば、多層カーボンナノチューブアレイを、カーボンナノチューブ層３１０として用いることができる。本実施形態において、カーボンナノチューブ層３１０層は、カーボンナノチューブの面密度が５×１０8本／ｃｍ2以上である。
【0042】
カーボンナノチューブ層３１０が複数のカーボンナノチューブ３１２の配向方向に垂直な方向にも導電性を示すため、保持部１００の載置面Ｓ１の面方向の熱伝導性が良好になり、載置面Ｓ１の面方向の均熱性にも寄与することができる。
【0043】
カーボンナノチューブ層３１０の熱伝導率は、カーボンナノチューブ３１２の面密度を変更することにより変更することができる。カーボンナノチューブ３１２の面密度は、カーボンナノチューブ層３１０を作製する際の触媒の量、カーボンナノチューブ成長時の圧力やガスの流量を変更することで調整できる。面密度は電子顕微鏡画像にて面積当たりのカーボンナノチューブの本数を数えることで推定することができる。
【0044】
図３は、カーボンナノチューブ層の配向方向の熱伝導率と保持部１００の降温速度との関係を示す説明図である。図３（Ａ）に評価結果（表）を示し、図３（Ｂ）に、カーボンナノチューブ層の配向方向の熱伝導率を横軸、保持部１００の降温速度を縦軸とするグラフを示す。
【0045】
図３に示す例では、配向方向の熱伝導率が互いに異なるカーボンナノチューブ層を用いて静電チャックのサンプル（サンプル１～８）を作製し、各静電チャックの保持部１００の降温速度を調べた。サンプル１～８は、カーボンナノチューブ層の熱伝導率が互いに異なるものの、他の構成は同一である。サンプル１～８において、保持部１００はアルミナを主成分とし、支持部２００はアルミニウムを主成分とし、接着層３２０はシリコーン系接着剤と主成分とする。カーボンナノチューブ層の厚みは１ｍｍである。
【0046】
保持部１００の初期温度を１００℃、支持部２００の温度を２０℃とし、保持部１００の表面温度が１００℃から３０℃まで冷却されるのに要する時間から降温速度を算出した。ここで、降温速度（℃／ｓ）＝（１００℃－３０℃）／（１００℃から３０℃まで冷却される時間（ｓ））である。
【0047】
図３（Ａ）に示すように、サンプル４～８は降温速度が４．０℃／ｓ以上であり、静電チャックの冷却性能が良好であると言える。また、図３（Ｂ）に示すように、熱伝導率が１Ｗ／ｍＫから５Ｗ／ｍＫまで上昇する間は降温速度が大きく上昇し、熱伝導率の上昇の効果が大きく発現し、５Ｗ／ｍＫ以上になると降温速度の変化は緩やかになるものの、カーボンナノチューブ層の熱伝導率が高くなると降温速度が速くなる。以上の結果から、カーボンナノチューブ層の熱伝導率は５Ｗ／ｍＫ以上が好ましい。
【0048】
図４は、カーボンナノチューブ層の面密度とカーボンナノチューブ層の配向方向の熱伝導率の関係を示す説明図である。カーボンナノチューブ層の配向方向が確認できるよう、Ｚ軸に平行な方向でカーボンナノチューブ層を破断し、走査電子顕微鏡で観察し、５μｍ角の範囲に何本のカーボンナノチューブが存在するか数えることで、面密度を算出した。図示するように、面密度が大きくなるにつれてカーボンナノチューブ層３１０の配向方向の熱伝導率が大きくなる。上述の通り、カーボンナノチューブ層３１０の配向方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上の場合に保持部１００の冷却性能が良好になるため、カーボンナノチューブ層３１０の配向方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましい。そのため、カーボンナノチューブの面密度が５×１０8本／ｃｍ2以上であることが好ましい。
【0049】
カーボンナノチューブの熱分解温度は、大気中で５００℃～６００℃程度であり、通常の樹脂の熱分解温度よりも高く、耐熱性に優れる。そのため、保持部１００の耐熱性を向上させることができる。
【0050】
接合部３００の厚みは、特に限定されないが、０．１ｍｍ～２ｍｍが好ましい。保持部１００と支持部２００の熱膨張率が異なるときに、接合部３００の厚みを上記の範囲内にすると、温度変化による保持部１００と支持部２００の熱膨張差を良好に緩和することができ、保持部１００と支持部２００の剥離や反りを抑制することができる。
【0051】
カーボンナノチューブは、単層カーボンナノチューブ（ＳＷＮＴ：Ｓｉｎｇｌｅ－ｗａｌｌｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）、２層カーボンナノチューブ（ＤＷＮＴ：Ｄｏｕｂｌｅ－ｗａｌｌｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）、および多層カーボンナノチューブ（ＭＷＮＴ：Ｍｕｌｔｉ－ｗａｌｌｅｄ ｃａｒｂｏｎ ｎａｎｏｔｕｂｅ）のいずれでも良い。カーボンナノチューブは多層カーボンナノチューブであることが好ましい。多層カーボンナノチューブは、一本一本の強度が高く、全体として強度が高くかつバンドルするためである。バンドルすることで、面内の意図しない温度の不均一性が低下する。
【0052】
カーボンナノチューブは、ラマン散乱測定において、Ｇピーク（１５８０ｃｍ-1）とＤピーク（１３５０ｃｍ-1）の比（ＩG／ＩD）は２以上であることが好ましい。Ｇピークはグラフェン構造に起因し、Ｄピークはその欠陥に起因するため、その比を３以上にすることにより、カーボンナノチューブの結晶性が高く、高い熱伝導性とその面内均一性が得られる。
【0053】
本実施形態のカーボンナノチューブ層３１０は、自身の表面に金属層（金属触媒薄膜）を有さない。そのため、静電チャック１０に保持されたウェハＷ（対象物）のプラズマ処理に伴う金属層によるウェハＷの汚染を抑制することができる。
【0054】
接着層３２０は、接着剤を主成分とし、保持部１００とカーボンナノチューブ層３１０層とを接着すると共に、カーボンナノチューブ３１２層と支持部２００とを接着する。詳しくは、接着層３２０は、持部１００とカーボンナノチューブ層３１０層とを接着する第１接着層３２１と、カーボンナノチューブ３１２層と支持部２００とを接着する第２接着層３２２と、を有する。
【0055】
図２に示すように、第１接着層３２１と第２接着層３２２は、それぞれ、自身の一部が、カーボンナノチューブ層３１０の複数のカーボンナノチューブ３１２の間の隙間に入り込んでいる。接着層３２０の一部がカーボンナノチューブ層３１０の隙間に入り込んでいることにより、接着強度を上昇させることができる。また、接着剤は空気より熱伝導率が高いため、接着層３２０がカーボンナノチューブ層３１０の隙間に入り込んでいない場合と比較して熱伝導性を向上させることができる。
【0056】
液状の接着剤を、カーボンナノチューブ層３１０に含浸させ、硬化させることにより、自身の一部がカーボンナノチューブ層３１０の隙間に入り込んだ第１接着層３２１および第２接着層３２２を形成することができる。
【0057】
接着層３２０の主成分である接着剤は、特に限定されないが、例えば、シリコーン系接着剤を用いることができる。シリコーン系接着剤は、耐熱性、接着性、および柔軟性が高いため、好ましい。
【0058】
また、カーボンナノチューブとの接触角が６０度以下の接着剤が好ましい。このようにすると、濡れ性がよく、良好な接着性を得ることができる。カーボンナノチューブシートに接着剤を滴下し、液滴とカーボンナノチューブシートのなす角（接触角）を、公知の装置により測定することができる。公知の装置としては、例えば、協和界面科学製の接触角計ＤＭｏ－５０２などがある。
【0059】
接合部３００は、例えば、以下の方法により製造することができる。
多層カーボンナノチューブアレイ等のカーボンナノチューブシートにスクリーン印刷など公知の手法で接着剤を塗布する、もしくは液状の接着剤中に含浸するなどの方法により、接着剤を含んだカーボンナノチューブシートを作製する。気泡を除去する場合など、必要に応じて真空引きを行ってもよい。その後、接着剤を含んだカーボンナノチューブシートを、支持部２００の上に配置し、接着剤を含んだカーボンナノチューブシートの上に保持部を配置した後、所定の硬化条件で接着剤を硬化させる。これにより、カーボンナノチューブ層３１０と接着層３２０とを有する接合部３００が形成され、保持部１００と支持部２００とが接合部３００により接合される。
多層カーボンナノチューブアレイ等のカーボンナノチューブシートにスクリーン印刷など公知の手法で接着剤を塗布する、もしくは液状の接着剤中に含浸するなどの方法により、接着剤を含んだカーボンナノチューブシートを作製する。気泡を除去する場合など、必要に応じて真空引きを行ってもよい。その後、接着剤を含んだカーボンナノチューブシートを、支持部２００の上に配置し、接着剤を含んだカーボンナノチューブシートの上に保持部を配置した後、所定の硬化条件で接着剤を硬化させる。これにより、カーボンナノチューブ層３１０と接着層３２０とを有する接合部３００が形成され、保持部１００と支持部２００とが接合部３００により接合される。
【0060】
なお、カーボンナノチューブシートにカップリング剤を塗布した後に、接着剤を塗布等してもよい。このようにすると、カーボンナノチューブシートの表面にカップリング剤が多く存在するため、接着剤が馴染みやすく、接着強度および熱伝導性を向上させることができる。カップリング剤は、無機材料と有機材料とを結合する化合物であり、有機材料に反応する官能基と無機材料に反応する官能基を分子内に持つ。有機材料に反応する官能基にはアミノ基、エポキシ基、アクリレート基、メタクリレート基、メルカプト基、ビニル基などがあり、無機材料と結合する官能基にはアルコキシ基など加水分解性基がある。
【0061】
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１０によれば、接合部３００が、複数のカーボンナノチューブ３１２が自身の長手方向が保持部１００と支持部２００との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層３１０層を有するため、樹脂や、充填剤により高熱伝導化した高熱伝導樹脂シートにより形成された接合部と比較して、保持部１００と支持部２００との間の熱伝導性を向上させることができる。
【0062】
また、接合部３００が、接着剤を主成分とする接着層３２０を有するため、静電チャック１０の搬送時、据え付け時、デチャック時等、保持部１００が接合部３００に対して角度をつけて引っ張られるような状態になる場合にも、接着性を維持することができる。そのため、接着剤を用いずカーボンナノチューブの分子間力を用いて保持部１００と支持部２００と接合する場合と比較して、接着性を向上させることができる。
【0063】
また、接合部３００は、上記（式１）を満たすため、静電チャック１０が晒される温度が変化しても接合部３００の破断等が生じ難く、保持部１００と支持部２００との剥離を抑制することができる。
【0064】
また、カーボンナノチューブ層３１０が、複数のカーボンナノチューブ３１２の配向方向に垂直な方向にも導電性を示すため、保持部１００の載置面Ｓ１の面方向の熱伝導性が良好になり、載置面Ｓ１の面方向の温度の不均一を抑制することができる。
【0065】
カーボンナノチューブ層３１０は、面密度が５×１０8本／ｃｍ2以上であるため、例えば、対象物を加工する際に用いられるプラズマからの入熱により、保持部材の載置面が２５０℃以上等の高温になる場合も、保持部から支持部材に急速に伝熱することができる。
【0066】
さらに、カーボンナノチューブ層３１０層は、複数のカーボンナノチューブ３１２の配向方向の熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であるため、例えば、対象物を加工する際に用いられるプラズマからの入熱により、保持部材の載置面が２５０℃以上等の高温になる場合も、保持部から支持部材に急速に伝熱することができる。
【0067】
＜第２実施形態＞
図５は、第２実施形態における静電チャック１０ＡのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図３において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。本実施形態の静電チャック１０Ａは、接合部３００Ａの構成が第１実施形態の静電チャック１０Ａと異なるものの、他の構成は第１実施形態の静電チャック１０Ａと同一である。以下に説明する実施形態において、第１実施形態の静電チャック１０と同一の構成には同一の符号を付し、先行する説明を参照する。
図５は、第２実施形態における静電チャック１０ＡのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図３において、Ｙ軸正方向は、紙面裏側に向かう方向である。本実施形態の静電チャック１０Ａは、接合部３００Ａの構成が第１実施形態の静電チャック１０Ａと異なるものの、他の構成は第１実施形態の静電チャック１０Ａと同一である。以下に説明する実施形態において、第１実施形態の静電チャック１０と同一の構成には同一の符号を付し、先行する説明を参照する。
【0068】
本実施形態の接合部３００Ａは、第１実施形態の接合部３００と同様に、カーボンナノチューブ層３１０と、接着層３２０Ａと、を有する。接合部３００Ａにおいて、カーボンナノチューブ層３１０は保持部１００と支持部２００との両方に当接しており、接着層３２０Ａは、カーボンナノチューブ層３１０を構成する複数のカーボンナノチューブ３１２の間に充填されている。
【0069】
本実施形態の静電チャック１０Ａによれば、接合部３００Ａにおいて、カーボンナノチューブ層３１０が保持部１００と支持部２００との両方に当接しているため、保持部１００と支持部２００との間の熱伝導性をさらに向上させることができる。
【0070】
＜第３実施形態＞
図６は、第３実施形態の静電チャック１０ＢのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｂにおいて、接着層３２０Ｂは第１実施形態と同様に第１接着層３２１Ｂと第２接着層３２２Ｂとを有する。但し、本実施形態では、図示するように、第１接着層３２１Ｂと第２接着層３２２Ｂとは、カーボンナノチューブ層３１０の隙間に入り込んで一体的に繋がっている。換言すると、保持部１００と支持部２００との間で接着層３２０Ｂは隙間なく、かつ積層の境界面なく連続している。
図６は、第３実施形態の静電チャック１０ＢのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｂにおいて、接着層３２０Ｂは第１実施形態と同様に第１接着層３２１Ｂと第２接着層３２２Ｂとを有する。但し、本実施形態では、図示するように、第１接着層３２１Ｂと第２接着層３２２Ｂとは、カーボンナノチューブ層３１０の隙間に入り込んで一体的に繋がっている。換言すると、保持部１００と支持部２００との間で接着層３２０Ｂは隙間なく、かつ積層の境界面なく連続している。
【0071】
本実施形態の静電チャック１０Ｂによれば、第１接着層３２１Ｂと第２接着層３２２Ｂとの境界面の存在による熱伝導の低下を防ぎ、第１実施形態の静電チャック１０より熱伝導性を向上させることができ、温度分布の均一化に資することができる。また、このようにすると、気密性、ガスバリア性を向上させることができる。
【0072】
＜第４実施形態＞
図７は、第４実施形態における静電チャック１０ＣのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｃは、第３実施形態の静電チャック１０Ｂの構成に加え、さらに、支持部２００と接合部３００との間に配置されるカーボンを主成分とする第１カーボン膜３３１と、接合部３００と支持部２００との間に配置されるカーボンを主成分とする第２カーボン膜３３２と、をさらに備える。第１カーボン膜３３１と第２カーボン膜３３２とを区別しないときは、単に、カーボン膜３３０とも呼ぶ。
図７は、第４実施形態における静電チャック１０ＣのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｃは、第３実施形態の静電チャック１０Ｂの構成に加え、さらに、支持部２００と接合部３００との間に配置されるカーボンを主成分とする第１カーボン膜３３１と、接合部３００と支持部２００との間に配置されるカーボンを主成分とする第２カーボン膜３３２と、をさらに備える。第１カーボン膜３３１と第２カーボン膜３３２とを区別しないときは、単に、カーボン膜３３０とも呼ぶ。
【0073】
カーボン膜３３０は、支持部２００と接合部３００、それぞれの表面を、物理蒸着（ＰＶＤ）、化学蒸着（ＣＶＤ）、ＰＶＤ法のひとつであるアークイオンプレーティング、スパッタリングなどの方法によりコーティングすることにより形成することができる。
【0074】
本実施形態の静電チャック１０Ｃによれば、カーボンナノチューブ層３１０と同じカーボンを主成分とするカーボン膜３３０が、保持部１００および支持部２００の表面に配置されているため、熱の伝導性をさらに向上させることができる。
【0075】
＜第５実施形態＞
図８は、第５実施形態における静電チャック１０Ｄの平面構成を概略的に示す説明図である。図８において、Ｚ軸正方向は、紙面表側に向かう方向である。図９は、静電チャック１０ＤのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図９は、図８におけるＡ－Ａ断面を示す。
図８は、第５実施形態における静電チャック１０Ｄの平面構成を概略的に示す説明図である。図８において、Ｚ軸正方向は、紙面表側に向かう方向である。図９は、静電チャック１０ＤのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図９は、図８におけるＡ－Ａ断面を示す。
【0076】
本実施形態の静電チャック１０Ｄは、保持部１００Ｄの載置面Ｓ１から支持部２００Ｄの下面２０２（Ｚ軸負方向の面）に至る貫通孔である冷却用ガス孔１０６を、備える。冷却用ガス孔１０６には、例えば、ヘリウムガス等の冷却用ガスが供給される。これにより、ウェハＷの均熱性を向上させることができる。また、静電チャック１０Ｄは、保持部１００Ｄ内の吸着電極４００の裏側から支持部２００Ｄの下面２０２に至る貫通孔であり、吸着電極４００に電圧を印加するための端子孔１０４を、備える。冷却用ガス孔１０６および端子孔１０４は、共に、接合部３００Ｄを貫通している。すなわち、接合部３００Ｄは、積層方向（Ｚ軸方向）に自身を貫通する孔部３０６と孔部３０４を備える。換言すると、冷却用ガス孔１０６は孔部３０６を含み、端子孔１０４は孔部３０４を含む。また、カーボンナノチューブ層３１０Ｄは、自身の厚み方向に貫通する孔部３１４と孔部３１６とを有する。
【0077】
静電チャック１０Ｄにおいて、カーボンナノチューブ層３１０Ｄは、端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６の周りにのみ形成されている。端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６の内部にはガスが在り、熱伝導性が低いため、端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６の周りは冷却され難い。カーボンナノチューブ層３１０Ｄを端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６の周りに配置することにより、端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６の周りの熱伝導性を向上させることができ、保持部１００Ｄの表面の温度分布のばらつきを抑制することができる。
【0078】
また、図７に示すように、本実施形態の静電チャック１０Ｄにおいても、接着層３２０Ｄはカーボンナノチューブ層３１０Ｄの隙間に入り込んでおり、また、接合部３００の外周部は接着層３２０が形成されているため、ガスバリア性が得られ、冷却用ガス孔１０６内のガスのリークを抑制することができ、効果的に静電チャック１０Ｄの保持部１００Ｄの載置面Ｓ１に冷却ガスを導入することができる。また、静電チャック１０Ｄは、孔部３０４の外周に接着層３２０が配置されているため、端子孔１０４を介した半導体製造装置内への外部の大気の侵入を抑制することができ、半導体装置内の状態（例えば、真空状態）の変化を抑制することができる。
【0079】
＜第６実施形態＞
図１０は、第６実施形態におけるカーボンナノチューブ層３１０Ｅの平面構成を概略的に示す説明図である。図１０において、Ｚ軸正方向は、紙面表側に向かう方向である。本実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｅは、第５実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｄと異なり、接合部３００Ｄの全面に亘って形成されている。また、本実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｅは、第５実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｄと同様に、積層方向（Ｚ軸方向）に自身を貫通する孔部３１６と孔部３１４を備える。カーボンナノチューブ層３１０Ｅは、孔部３１６と孔部３１４の外周に形成され、カーボンナノチューブの密度が他の部分より高い緻密部３１９を備える。
図１０は、第６実施形態におけるカーボンナノチューブ層３１０Ｅの平面構成を概略的に示す説明図である。図１０において、Ｚ軸正方向は、紙面表側に向かう方向である。本実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｅは、第５実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｄと異なり、接合部３００Ｄの全面に亘って形成されている。また、本実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｅは、第５実施形態のカーボンナノチューブ層３１０Ｄと同様に、積層方向（Ｚ軸方向）に自身を貫通する孔部３１６と孔部３１４を備える。カーボンナノチューブ層３１０Ｅは、孔部３１６と孔部３１４の外周に形成され、カーボンナノチューブの密度が他の部分より高い緻密部３１９を備える。
【0080】
緻密部３１９は、例えば、特開２０２１－１１１６８８号公報に記載の方法により形成することができる。
【0081】
このようにしても、端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６の周りの熱伝導性を向上させることができ、保持部の表面温度の温度分布のばらつきを抑制することができる。
【0082】
＜第７実施形態＞
図１１は、第７実施形態における静電チャック１０ＦのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｆは、第３実施形態図の静電チャック１０Ｂ（図６）の接着層３２０Ｂに替えて接着層３２０Ｆを備える。接着層３２０Ｆは、第３実施形態の接着層３２０Ｂに対して熱伝導性充填剤３２４が添加されている。
図１１は、第７実施形態における静電チャック１０ＦのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｆは、第３実施形態図の静電チャック１０Ｂ（図６）の接着層３２０Ｂに替えて接着層３２０Ｆを備える。接着層３２０Ｆは、第３実施形態の接着層３２０Ｂに対して熱伝導性充填剤３２４が添加されている。
【0083】
熱伝導性充填剤３２４としては、例えば、カーボンナノチューブ、黒鉛、カーボンブラック等のカーボン系の熱伝導性充填材、アルミナ、窒化アルミ等の無機系の熱伝導性充填剤を用いることができる。これらを併用してもよい。特に、カーボンナノチューブ層３１０と同様のカーボン系の熱伝導性充填剤を用いると、熱を伝える媒体が共通のため、接触界面での熱伝導が良好となるため、接合部３００の熱伝導性がより効率的に向上されるため、好ましい。中でも、カーボンブラックは、異方性がないため、より好ましい。
【0084】
また、カーボン系材料を熱伝導性充填剤として用いると、シリコーン系接着剤の耐熱性を向上させることができる。カーボン系材料がラジカルトラップ材として機能し、分解を抑制するためと考えられる。
【0085】
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１０Ｆによれば、第３実施形態図の静電チャック１０Ｂよりさらに、熱伝導性と耐熱性を向上させることができる。
【0086】
＜第８実施形態＞
図１２は、第８実施形態における静電チャック１０ＧのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｇは、第１実施形態図の静電チャック１０（図２）に加え、接合部３００の外周面の全面を覆うように形成された外周保護部材５００を備える。
図１２は、第８実施形態における静電チャック１０ＧのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｇは、第１実施形態図の静電チャック１０（図２）に加え、接合部３００の外周面の全面を覆うように形成された外周保護部材５００を備える。
【0087】
本実施形態の外周保護部材５００は、略円環平面状に形成されており、厚みが接合部３００の厚みと同一である。外周保護部材５００は、接合部３００の外周面の上に形成されていればよく、接合部３００の外周面と外周保護部材５００との間に空隙が形成されていてもよい。他の実施形態では、外周保護部材５００は接合部３００の外周面の一部に形成されていてもよい。外周保護部材５００は、カーボンより耐プラズマ性が高い材料から成る。耐プラズマ性が高い材料としては、例えば、フッ素系のゴム材料を用いることができる。また、熱収縮チューブを用いてもよい。
【0088】
本実施形態の静電チャック１０Ｇによれば、外周保護部材５００を備えるため、静電チャック１０Ｇに保持されたウェハＷ（対象物）のプラズマ処理による接合部３００の劣化を抑制することができ、静電チャック１０Ｄの耐久性を向上させることができる。
【0089】
また、静電チャック１０Ｇが外周保護部材５００を備えることにより、接合部３００の気密性を確保することができる。
【0090】
＜第９実施形態＞
図１３は、第９実施形態における静電チャック１０ＨのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｈは、第５実施形態の静電チャック１０Ｄの接合部３００Ｄに替えて接合部３００Ｈを備える。すなわち、本実施形態の静電チャック１０Ｈは、第５実施形態の静電チャック１０Ｄと同様に、冷却用ガス孔１０６および端子孔１０４を備える。但し、接合部３００Ｈにおいて、孔部３０４Ｈおよび孔部３０６Ｈは、保持部１００Ｄに形成されている端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６より径が大きく、孔部３０４Ｈおよび孔部３０６Ｈの内周に、内周保護部材６００が設けられている。内周保護部材６００は、保持部１００Ｄに形成されている端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６と略同一の内径の略円環平面状に形成されており、厚みが接合部３００Ｈの厚みと同一である。
図１３は、第９実施形態における静電チャック１０ＨのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態の静電チャック１０Ｈは、第５実施形態の静電チャック１０Ｄの接合部３００Ｄに替えて接合部３００Ｈを備える。すなわち、本実施形態の静電チャック１０Ｈは、第５実施形態の静電チャック１０Ｄと同様に、冷却用ガス孔１０６および端子孔１０４を備える。但し、接合部３００Ｈにおいて、孔部３０４Ｈおよび孔部３０６Ｈは、保持部１００Ｄに形成されている端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６より径が大きく、孔部３０４Ｈおよび孔部３０６Ｈの内周に、内周保護部材６００が設けられている。内周保護部材６００は、保持部１００Ｄに形成されている端子孔１０４および冷却用ガス孔１０６と略同一の内径の略円環平面状に形成されており、厚みが接合部３００Ｈの厚みと同一である。
【0091】
内周保護部材６００としては、例えば、ベローズ（伸縮管）を用いてもよい。ベローズは、伸縮性を有するため、保持部１００Ｄと支持部２００Ｄとの熱膨張差に伴う接合部３００Ｈの変形に追従して、面方向に動くことができるため、好ましい。なお、第８実施形態において示した外周保護部材５００と同様に、フッ素系のゴム材料を用いて形成されてもよい。
【0092】
接合部３００Ｈにおいて、接着層３２０Ｈはカーボンナノチューブ層３１０Ｈの保持部１００Ｄ側の面と、支持部２００Ｄ側の面とに当接しており、カーボンナノチューブ層３１０Ｈの隙間に入り込んでいない。すなわち、カーボンナノチューブ層３１０Ｈの複数のカーボンナノチューブ３１２の間は空隙である。
【0093】
本実施形態の静電チャック１０Ｈによれば、接合部３００Ｈにおいて孔部３０６Ｈの内周に内周保護部材６００が形成されているため、ヘリウムガス等の冷却ガスの漏れを抑制することができ、効果的に静電チャック１０Ｈの保持部１００Ｄの載置面Ｓ１に冷却ガスを導入することができる。また、静電チャック１０Ｈは、孔部３０４Ｈの内周面にも内周保護部材６００を備えるため、端子孔１０４を介した半導体製造装置内への外部の大気の侵入を抑制することができ、半導体装置内の状態（例えば、真空状態）の変化を抑制することができる。
【0094】
＜第１０実施形態＞
第１０実施形態は、複合部材である。複合部材は、第１平面を有する第１部材と、第１部材と熱膨張率が異なり、第１部材の第１平面と対向する第２平面を有する第２部材と、第１部材の第１平面と第２部材の第２平面との間に配置され、第１部材と第２部材とを接合する接合部と、を備え、接合部は、複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が第１部材と第２部材との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、接着剤を主成分とし、第１部材の第１平面とカーボンナノチューブ層とを接着すると共に、カーボンナノチューブ層と第２部材の第２平面とを接着する接着層と、を有する。
第１０実施形態は、複合部材である。複合部材は、第１平面を有する第１部材と、第１部材と熱膨張率が異なり、第１部材の第１平面と対向する第２平面を有する第２部材と、第１部材の第１平面と第２部材の第２平面との間に配置され、第１部材と第２部材とを接合する接合部と、を備え、接合部は、複数のカーボンナノチューブが、自身の長手方向が第１部材と第２部材との積層方向に沿って配向するように配置されたカーボンナノチューブ層と、接着剤を主成分とし、第１部材の第１平面とカーボンナノチューブ層とを接着すると共に、カーボンナノチューブ層と第２部材の第２平面とを接着する接着層と、を有する。
【0095】
複合部材の一例としてのプロジェクタにおいて、蛍光体素子（紫外線レーザを可視光に変換する素子）が第１部材、ヒートシンクが第２部材に、それぞれ相当する。
【0096】
複合部材の他の例としてのヘッドランプ等の光源において、ＬＥＤ素子等の発光素子を実装したセラミックパッケージが第１部材、ヒートシンクが第２部材に、それぞれ相当する。
【0097】
上記の複合部材において、接合部として上述の第１～第９実施形態の接合部を用いることができる。
【0098】
このような複合部材においても、上述の接合部を備えるため、第１部材の熱を第２部材に効率よく移動させて、急速に第１部材を冷却することができる。
【0099】
＜本実施形態の変形例＞
本発明は上記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態様において実施することが可能であり、上記した実施形態を組み合わせても良い。例えば、次のような変形も可能である。
本発明は上記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態様において実施することが可能であり、上記した実施形態を組み合わせても良い。例えば、次のような変形も可能である。
【0100】
・カーボンナノチューブ層は、複数のカーボンナノチューブの配向方向に垂直な方向には導電性を示さなくてもよい。このようにしても、複数のカーボンナノチューブの配向方向の熱伝導性を良好に維持することができる。
【0101】
・接合部は上記実施形態に限定されず、接合部の最大せん断ひずみε（ｍｍ）が上記（式１）を満たさなくてもよい。
【0102】
・上記実施形態において、略円形平面の板状部材である保持部および支持部を例示したが、保持部の平面形状は上記実施形態に限定されない。例えば、矩形平面、多角形平面等の板状部材であってもよい。保持部および支持部の平面形状が円形でない場合は、最も長い対角線の半分の長さ（ｍｍ）を、それぞれ、上記（式１）におけるｄ１およびｄ２とする。
【0103】
・カーボンナノチューブ層の面密度、および配向方向の熱伝導率は、上記実施形態に限定されない。
【0104】
・接合部が備える貫通孔の数は、上記実施形態に限定されない。例えば、１つでも、２つよいし、８つ以上でもよい。静電チャックがヒータを備える場合に、ヒータに接続する配線を通すための配線挿通孔を有してもよいし、対象物（例えば、ウェハ）を脱着するためのピンなどが配置されるピン挿通孔を有してもよい。また、接合部が貫通孔を備えなくてもよい。
【0105】
・静電チャックを構成する各部、各層の形成材料は上記実施形態に限定されない。例えば、保持部は、セラミック以外の絶縁性材料により形成されてもよい。例えば、高耐熱樹脂や高耐熱ガラスを用いることができる。高耐熱樹脂の例としてはポリイミド、ポリベンズイミダゾールなどが挙げられる。また、支持部は、金属以外の熱伝導性の高い材料により形成されてもよい。例えば、アルミナや窒化アルミニウムなどのセラミックを用いることができる。
【0106】
・接合部において、保持部や支持部自体の温度分布に応じて、カーボンナノチューブの分布に疎密を設けてもよい。このようにすると、温度分布の均一性を高めることができる。具体的には、保持部において、ヒータを内蔵する場合、ヒータ部の直上は温度が上昇しやすいので、カーボンナノチューブの分布を密にし、ヒータ部の熱引きを高めてもよい。また、支持部において、冷媒流路２１０の直上は温度が低下しやすいので、カーボンナノチューブの分布を疎にし、熱引きを抑制してもよい。なお、保持部と支持部の間の全面にカーボンナノチューブが配置されており、かつ保持部や支持部自体の温度分布に応じてカーボンナノチューブの分布に疎密を設けるのが好ましい。仮に、カーボンナノチューブが配置されない部分があると、その部分は放熱できず、極高温になる可能性があるためである。
【0107】
・上記実施形態において、保持装置として静電チャックを例示したが、保持装置は、静電チャックに限定されない。例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＰＬＤ（Ｐｕｌｓｅｄ Ｌａｓｅｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等の真空装置用ヒータ装置、サセプタ、載置台として構成することができる。
【0108】
以上、実施形態、変形例に基づき本発明について説明してきたが、上記した態様の実施の形態は、本発明の理解を容易にするためのものであり、本発明を限定するものではない。本発明は、その趣旨並びに特許請求の範囲を逸脱することなく、変更、改良され得ると共に、本発明にはその等価物が含まれる。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することができる。
【符号の説明】
【0109】
Ｓ１…載置面
Ｗ…ウェハ
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ…静電チャック
１００、１００Ｄ…保持部
１０４…端子孔
１０６…冷却用ガス孔
２００、２００Ｄ…支持部
２０２…下面
２１０…冷媒流路
３００、３００Ａ、３００Ｄ、３００Ｈ…接合部
３０４、３０４Ｈ…孔部
３０６、３０６Ｈ…孔部
３１０、３１０Ｄ、３１０Ｅ、３１０Ｈ…カーボンナノチューブ層
３１２…カーボンナノチューブ
３１４、３１６…孔部
３１９…緻密部
３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｄ、３２０Ｆ、３２０Ｈ…接着層
３２１、３２１Ｂ…第１接着層
３２２、３２２Ｂ…第２接着層
３２４…熱伝導性充填剤
３３０…カーボン膜
３３１…第１カーボン膜
３３２…第２カーボン膜
４００…吸着電極
５００…外周保護部材
６００…内周保護部材
Ｗ…ウェハ
１０、１０Ａ、１０Ｂ、１０Ｃ、１０Ｄ、１０Ｆ、１０Ｇ、１０Ｈ…静電チャック
１００、１００Ｄ…保持部
１０４…端子孔
１０６…冷却用ガス孔
２００、２００Ｄ…支持部
２０２…下面
２１０…冷媒流路
３００、３００Ａ、３００Ｄ、３００Ｈ…接合部
３０４、３０４Ｈ…孔部
３０６、３０６Ｈ…孔部
３１０、３１０Ｄ、３１０Ｅ、３１０Ｈ…カーボンナノチューブ層
３１２…カーボンナノチューブ
３１４、３１６…孔部
３１９…緻密部
３２０、３２０Ａ、３２０Ｂ、３２０Ｄ、３２０Ｆ、３２０Ｈ…接着層
３２１、３２１Ｂ…第１接着層
３２２、３２２Ｂ…第２接着層
３２４…熱伝導性充填剤
３３０…カーボン膜
３３１…第１カーボン膜
３３２…第２カーボン膜
４００…吸着電極
５００…外周保護部材
６００…内周保護部材
【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】