特許 7551888 保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B1)

(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

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240909BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240909BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

H01L21/302 101R

【請求項の数】 8

(21)【出願番号】P 2023193518

(22)【出願日】2023-11-14

【審査請求日】2024-02-06

【早期審査対象出願】

(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】110001036

【氏名又は名称】弁理士法人暁合同特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】植松 大輔

(72)【発明者】

【氏名】丹羽 啓太

(72)【発明者】

【氏名】佐成 巧

(72)【発明者】

【氏名】大原 穂波

【審査官】内田 正和

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２３／０６８０９９（ＷＯ，Ａ１）

【文献】中国特許出願公開第１１２７６８３３１（ＣＮ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０５７４６８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２１－０４８２４３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２４－０２２８５９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２３－０２１６２２（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１表面、及び前記第１表面の反対側に配される第２表面を含み、セラミックスを主成分とする板状部材と、前記板状部材の内部に形成されるガス流路と、前記ガス流路の一部に充填され、セラミックスを主成分とするガス透過性の多孔質体とを有する保持基板を備える保持装置であって、
前記ガス流路は、前記第１表面側に開口したガス流出口を含み、前記ガス流出口から前記第２表面側に延びた縦流路部と、前記縦流路部と接続し、前記第１表面に対して平行に延びた横流路部とを有し、
前記多孔質体は前記第２表面側に底面を有し、前記縦流路部に充填され、
前記多孔質体の側面部は全て前記縦流路部に配置され、
前記横流路部は、前記多孔質体に対して前記第２表面側に配されるポーラス直下空間を有し、
平面視における前記ポーラス直下空間の面積は、平面視における前記底面の面積より大きい、保持装置。

【請求項2】

前記ポーラス直下空間は、平面視において前記底面と重なる中心空間と、前記中心空間の周囲に配される周囲空間と、を有する、請求項１に記載の保持装置。

【請求項3】

前記第１表面に直交する方向の寸法を厚みと定義した場合に、前記周囲空間の厚みが前記中心空間の厚みよりも大きい、請求項２に記載の保持装置。

【請求項4】

前記第１表面に直交する方向の寸法を厚みと定義した場合に、前記周囲空間の厚みが前記中心空間の厚みよりも小さい、請求項２に記載の保持装置。

【請求項5】

前記多孔質体は、前記ガス流出口よりも前記第２表面側に配され、かつ径方向において前記ガス流出口よりも大きい幅広部を有する、請求項１に記載の保持装置。

【請求項6】

前記底面は曲面状をなしている、請求項１に記載の保持装置。

【請求項7】

上下方向から見た前記ポーラス直下空間の形状は、上下方向から見た前記多孔質体の前記底面の形状と対応する形状となっている、請求項１に記載の保持装置。

【請求項8】

前記多孔質体の側面部の全体は、前記縦流路の内周面の全体と接合されている、請求項１に記載の保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本開示は、保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体を製造する際にウェハ（半導体ウェハ）を保持する保持装置の一例として、静電チャックが挙げられる（特許文献１参照）。静電チャックは、絶縁性のセラミックス（例えば、アルミナ）を主体とした保持基板（セラミック基板）を備えており、その保持基板の表面上でウェハが静電引力により保持される。静電引力は、保持基板の内部に設けられたチャック電極に電圧が印加されることで、発生する。

【0003】

この種の静電チャックでは、プラズマエッチング等のプラズマ処理において、保持基板とウェハとの間に、ヘリウムガス等の熱伝導ガスを供給して、ウェハから熱を取り除くことが行われている。そのため、静電チャックの保持基板の内部には、外部から供給された熱伝導ガスを、ウェハに向かって流すためのガス流路が形成されている。

【0004】

なお、プラズマ処理時に印加される高周波電力により、ガス流路内で異常放電（アーキング）が発生して、その異常放電により保持基板上のウェハが損傷することがあった。そのため、このような異常放電の発生を抑制するために、ガス流路の内部に、絶縁性のセラミック材料からなるガス透過性の多孔質体が設けられていた。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【文献】特許第４９５９９０５号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

従来のような保持装置において、保持基板の表面からの熱伝導ガスの供給量を確保するためには、ガス流路内に導入される熱伝導ガスと、多孔質体の表面との接触面積を大きくすることが重要である。

【0007】

本開示は上記のような事情に基づいて完成されたものであって、ガス流路に導入される熱伝導ガスと多孔質体との接触面積を確保することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本開示の保持装置は、第１表面、及び前記第１表面の反対側に配される第２表面を含み、セラミックスを主成分とする板状部材と、前記板状部材の内部に形成されるガス流路と、前記ガス流路の一部に充填され、セラミックスを主成分とするガス透過性の多孔質体とを有する保持基板を備える保持装置であって、前記ガス流路は、前記第１表面側に開口したガス流出口を含み、前記ガス流出口から前記第２表面側に延びた縦流路部と、前記縦流路部と接続し、前記第１表面に対して平行に延びた横流路部とを有し、前記多孔質体は前記第２表面側に底面を有し、前記縦流路部に充填され、前記横流路部は、前記多孔質体に対して前記第２表面側に配されるポーラス直下空間を有し、平面視における前記ポーラス直下空間の面積は、平面視における前記底面の面積より大きい、保持装置である。

【発明の効果】

【0009】

本開示によれば、ガス流路に導入される熱伝導ガスと多孔質体との接触面積を確保することができる。

【図面の簡単な説明】

【0010】

【図1】図１は、実施形態１にかかる保持装置の外観構成を模式的に表した斜視図である。

【図2】図２は、実施形態１にかかる保持装置の内部構造を模式的に表した断面図である。

【図3】図３は、基板側ガス流路の一部を拡大した保持基板の断面図である。

【図4】図４は、図３のＡ－Ａ断面図であって、上下方向から見て多孔質体の底面の中心とポーラス直下空間の中心が一致した状態を示す図である。

【図5】図５は、図３のＡ－Ａ断面図であって、上下方向から見て多孔質体の底面の中心とポーラス直下空間の中心がずれた状態を示す図である。

【図6】図６は、保持基板の製造方法を模式的に表した説明図である。

【図7】図７は、保持基板の製造方法を模式的に表した説明図である。

【図8】図８は、比較例にかかる保持基板の断面図であって、実施形態１の図５に対応する図である。

【図9】図９は、実施形態２にかかる保持基板の基板側ガス流路の一部を拡大した断面図である。

【図10】図１０は、実施形態３にかかる保持基板の基板側ガス流路の一部を拡大した断面図である。

【図11】図１１は、実施形態４にかかる保持基板の基板側ガス流路の一部を拡大した断面図である。

【図12】図１２は、他の実施形態にかかる保持基板の基板側ガス流路の一部を拡大した断面図である。

【図13】図１３は、他の実施形態にかかる保持基板の基板側ガス流路の一部を拡大した断面図である。

【発明を実施するための形態】

【0011】

［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施形態を列挙して説明する。
（１）本開示の保持装置は、第１表面、及び前記第１表面の反対側に配される第２表面を含み、セラミックスを主成分とする板状部材と、前記板状部材の内部に形成されるガス流路と、前記ガス流路の一部に充填され、セラミックスを主成分とするガス透過性の多孔質体とを有する保持基板を備える保持装置であって、前記ガス流路は、前記第１表面側に開口したガス流出口を含み、前記ガス流出口から前記第２表面側に延びた縦流路部と、前記縦流路部と接続し、前記第１表面に対して平行に延びた横流路部とを有し、前記多孔質体は前記第２表面側に底面を有し、前記縦流路部に充填され、前記横流路部は、前記多孔質体に対して前記第２表面側に配されるポーラス直下空間を有し、平面視における前記ポーラス直下空間の面積は、平面視における前記底面の面積より大きい。

【0012】

このような構成によると、多孔質体の底面の一部が板状部材の一部により塞がれることを抑制することができ、ガス流路に導入される熱伝導ガスと多孔質体との接触面積を確保することができる。

【0013】

（２）（１）に記載の保持装置において、前記ポーラス直下空間は、平面視において前記底面と重なる中心空間と、前記中心空間の周囲に配される周囲空間と、を有することが好ましい。

【0014】

このような構成によると、周囲空間が設けられることで、多孔質体の底面の一部が板状部材の一部により塞がれることをより一層抑制しやすくなる。

【0015】

（３）（２）に記載の保持装置において、前記第１表面に直交する方向の寸法を厚みと定義した場合に、前記周囲空間の厚みが前記中心空間の厚みよりも大きいことが好ましい。

【0016】

このような構成によると、横流路部の体積を大きくすることができるため、熱伝導ガスの流量を確保しやすくなる。

【0017】

（４）（２）に記載の保持装置において、前記第１表面に直交する方向の寸法を厚みと定義した場合に、前記周囲空間の厚みが前記中心空間の厚みよりも小さいことが好ましい。

【0018】

このような構成によると、横流路部の体積を小さくすることにより、横流路部内における異常放電を抑制しやすくなる。

【0019】

（５）（１）に記載の保持装置において、前記多孔質体は、前記ガス流出口よりも前記第２表面側に配され、かつ径方向において前記ガス流出口よりも大きい幅広部を有することが好ましい。

【0020】

このような構成によると、幅広部が設けられることにより、例えば多孔質体に外力が加わった場合に、多孔質体が縦流路部から脱落しにくくなる。

【0021】

［本開示の実施形態１の詳細］
本開示の実施形態１の具体例について、図１から図８を参照しつつ説明する。なお、本開示は、これらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。以下の説明においては、複数の同一部材については、一部の部材にのみ符号を付し、他の部材の符号を省略する場合がある。本明細書では、図２の図示上下方向を上下方向、図２の図示左右方向を水平方向として、保持装置１の構成を説明するが、保持装置１の実際の使用態様においてはこれと異なる配置であってもよい。また、本明細書において、「直交」や「平行」は実質的に直交や平行と認識される態様の配置も含まれるものとする。

【0022】

本実施形態の保持装置１は、半導体ウェハ、ガラス基板等の対象物（以下「ウェハＷ」という）を吸着保持できる静電チャックである。静電チャックは、例えば、図示しない半導体製造装置の処理チャンバに取り付けられ、プラズマを用いてウェハＷに対する各処理（成膜、エッチング等）を行うために用いられる。

【0023】

図１に示すように、保持装置１は、保持基板１０とベース部材２０とを備える。保持基板１０は円板状であって、例えば、３００ｍｍ程度の直径と３ｍｍ程度の厚みを有する形状に成形することができる。ベース部材２０は保持基板１０より直径の大きい円板状であって、例えば３４０ｍｍ程度の直径と２０ｍｍ程度の厚みを有する形状に成形することができる。なお、保持基板１０及びベース部材２０には、それぞれ、互いの位置合わせを行うための位置決め部（凹凸等）が設けられてもよい。

【0024】

保持基板１０及びベース部材２０は、保持基板１０が上側に配され、かつベース部材２０が下側に配された状態で、上下方向に互いに重ねられる。保持基板１０及びベース部材２０は、それらの間に介在される接合材３０により、互いに接合される。

【0025】

図２に示すように、保持基板１０は、上側に配される略円形状の第１表面Ｓ１と、その第１表面Ｓ１の反対側（つまり、下側）に配され、かつベース部材２０と対向する略円形状の第２表面Ｓ２とを有する。ベース部材２０は、上側に配され、かつ保持基板１０の第２表面Ｓ２と対向する略円形状の第３表面Ｓ３と、その第３表面Ｓ３の反対側（つまり、下側）に配される略円形状の第４表面Ｓ４とを有する。上述した接合材３０は、保持基板１０の第２表面Ｓ２とベース部材２０の第３表面Ｓ３との間で挟まれつつ、層状に広がった状態となっている。

【0026】

保持基板１０は、円板状の板状部材１１と、その板状部材１１の内部に形成された基板側ガス流路１２（ガス流路の一例）とを有する。板状部材１１の上側の表面が、保持基板１０の第１表面Ｓ１となる。また、板状部材１１の下側の表面が、保持基板１０の第２表面Ｓ２となる。

【0027】

板状部材１１は、セラミックスを主成分とする板状（円板状）をなした絶縁性の部材である。本明細書において、「主成分」とは、含有割合の最も多い成分を意味する。本実施形態の板状部材１１は、アルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）からなる。なお、他の実施形態においては、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）等の他のセラミックスからなるものであってもよい。

【0028】

基板側ガス流路１２は、保持装置１に形成される流路６０の一部である。流路６０には、例えばヘリウムガス等の熱伝導ガスが流される。基板側ガス流路１２は、保持基板１０の板状部材１１の内部に形成される。基板側ガス流路１２は、保持基板１０の第２表面Ｓ２に開口した入口１２Ａと、第１表面Ｓ１に開口したガス流出口１２Ｂとを含む、保持基板１０内を貫通する孔からなる。入口１２Ａから熱伝導ガスが供給されると、熱伝導ガスは、基板側ガス流路１２内を通って最終的にガス流出口１２Ｂから外部に排出される。

【0029】

図３は、基板側ガス流路１２の一部を拡大した保持基板１０の断面図であり、図４は、図３のＡ－Ａ線断面図である。図３には、保持基板１０を厚み方向に沿って切断した断面構造が示されている。基板側ガス流路１２は、図３に示すように、第１縦流路部１３（縦流路部の一例）と、横流路部１４と、第２縦流路部１７とを有する。

【0030】

第１縦流路部１３は、第１表面Ｓ１側に開口したガス流出口１２Ｂを含み、ガス流出口１２Ｂから第２表面Ｓ２側へと、板状部材１１の厚み方向（上下方向）に延びている。第１縦流路部１３は、ガス流出口１２Ｂの反対側に、第１縦流路部１３の入口である開口部１２Ｃを含む。開口部１２Ｃは、ガス流出口１２Ｂと略同径に設けられている。なお、第１縦流路部１３は、基板側ガス流路１２におけるガス流出口１２Ｂと開口部１２Ｃとの間の区間からなる。

【0031】

第１縦流路部１３内には、多孔質体７０が充填されている。多孔質体７０は、絶縁性のセラミックスを主成分とする、多数の気孔を含むガス透過性の部材である。多孔質体７０は、基板側ガス流路１２における複数の第１縦流路部１３に対して、それぞれ充填される。多孔質体７０は、全体的には、上下方向（保持基板１０の厚み方向）に延びた円柱状をなしている。多孔質体７０の内部には、不活性ガスを通過させる通気経路が網目状に形成されている。通気経路は、多孔質体７０内において、多数の気孔が互いに連なったものからなる。気孔は、多孔質体７０の製造時（焼成時）に、粒子状の造孔材が焼失（消失）した痕として形成される。造孔材としては、例えば、合成樹脂製のビーズや炭素粉末等が利用される。

【0032】

多孔質体７０は、円形状の上面７０Ａがガス流出口１２Ｂから露出し、かつ円形状の底面７０Ｂが開口部１２Ｃから横流路部１４側に露出する形で、第１縦流路部１３内に充填される。本実施形態の場合、第１表面Ｓ１及び上面７０Ａは、互いに同一平面をなすように配されている。また、底面７０Ｂは、第１表面Ｓ１と平行であり、開口部１２Ｃと同じ高さに配されている。なお、多孔質体７０と、第１縦流路部１３を構成する内周面とは、互いに焼結して接合されている。

【0033】

多孔質体７０の底面７０Ｂは、横流路部１４に面しており、基板側ガス流路１２の上流側から供給された熱伝導ガスが、この底面７０Ｂから多孔質体７０内に供給される。底面７０Ｂは、多孔質状であり、その底面７０Ｂが熱伝導ガスの入口となる。

【0034】

横流路部１４は、第１縦流路部１３と接続し、第１表面Ｓ１に対して平行に延びている。横流路部１４の下流側が、第１縦流路部１３の上流側にある開口部１２Ｃと接続している。なお、基板側ガス流路１２において、入口１２Ａ側が上流側であり、ガス流出口１２Ｂ側が下流側である。

【0035】

図４に示すように、横流路部１４は、ポーラス直下空間１５と本体横流路部１６とを有する。ポーラス直下空間１５は横流路部１４の下流側の端部に位置する。本体横流路部１６は、ポーラス直下空間１５と第２縦流路部１７との間を繋いでいる。ポーラス直下空間１５には、本体横流路部１６の下流側と接続する開口部１５Ｃが設けられている。

【0036】

ポーラス直下空間１５は、第１縦流路部１３内に充填された多孔質体７０に対して第２表面Ｓ２側（下方）に配されている。ポーラス直下空間１５は上下方向に延びる略円柱状の空間とされている。上下方向から見たポーラス直下空間１５の面積は、上下方向から見た多孔質体７０の底面７０Ｂの面積よりも大きくなっている。言い換えると、平面視のポーラス直下空間１５の面積は、平面視の多孔質体７０の底面７０Ｂの面積よりも大きくなっている。なお、図４及び図５において、二点鎖線は底面７０Ｂの外形を示している。また、この二点鎖線は、後述する中心空間１５Ａと周囲空間１５Ｂの境界を示している。

【0037】

上下方向から見たポーラス直下空間１５の形状は、上下方向から見た多孔質体７０の底面７０Ｂの形状と対応する形状となっていることが好ましい。より詳細には、上下方向から見たポーラス直下空間１５の形状は、上下方向から見た多孔質体７０の底面７０Ｂの形状を拡大した形状であることが好ましい。例えば、本実施形態では、上下方向から見たポーラス直下空間１５の形状、及び上下方向から見た多孔質体７０の底面７０Ｂの形状は、略円形状となっている。

【0038】

ポーラス直下空間１５は、上下方向から見て（平面視において）底面７０Ｂと重なる中心空間１５Ａと、中心空間１５Ａの周囲に配される周囲空間１５Ｂと、を有する。周囲空間１５Ｂは中心空間１５Ａに対して水平方向について中心空間１５Ａの外側に広がっている。図４に示すように、平面視における底面７０Ｂの中心Ｃ１は、平面視におけるポーラス直下空間１５の中心Ｃ２と一致していてもよい。また、図５に示すように、平面視における底面７０Ｂの中心Ｃ１は、平面視におけるポーラス直下空間１５の中心Ｃ２とずれていてもよい。底面７０Ｂの全体がポーラス直下空間１５に面して配置されていることが好ましい。

【0039】

本体横流路部１６の下流側はポーラス直下空間１５の開口部１５Ｃと接続されている。本体横流路部１６は、第１表面Ｓ１に対して平行に細長く延びている。図３に示すように、本体横流路部１６の上流側は第２縦流路部１７と接続されている。

【0040】

第２縦流路部１７は、第２表面Ｓ２に開口した入口１２Ａを含み、入口１２Ａから第１表面Ｓ１側へと、板状部材１１の厚み方向に延びている。第２縦流路部１７の下流側は、横流路部１４の上流側と接続している。なお、入口１２Ａは、基板側ガス流路１２の入口をなす。

【0041】

保持基板１０は、更に、電極部材であるチャック電極４０を備える。チャック電極４０は、全体的には、第１表面Ｓ１に略平行な平面状（層状）をなしている。チャック電極４０は、例えば、タングステン、モリブデン、白金等の導電性材料から形成される。チャック電極４０は、図２に示すように、保持基板１０（板状部材１１）の内部において、第１表面Ｓ１側に配されている。チャック電極４０は、端子等を介して外部の電源に接続されており、チャック電極４０に対して給電が行われると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷが、保持基板１０の第１表面Ｓ１に吸着保持される。なお、チャック電極４０には、厚み方向（上下方向）に貫通する貫通孔４１が形成されている。なお、他の実施形態において、電極部材として高周波電極やヒータ電極が設けられてもよい。

【0042】

図１及び図２に示すように、保持基板１０の第１表面Ｓ１には、複数のガス流出口１２Ｂが設けられている。第１表面Ｓ１の外周縁部は、それよりも内側の部分と比べて僅かに上方に突出しつつ、円環状に形成されている。そのため、第１表面Ｓ１にウェハＷが吸着保持されると、図２に示すように、ウェハＷと第１表面Ｓ１の内側の部分との間に隙間Ｇが形成される。

【0043】

ベース部材２０は、例えば、金属（アルミニウム、アルミニウム合金等）、金属とセラミックスの複合体（Ａｌ－ＳｉＣ）、又はセラミックス（ＳｉＣ）を主成分として構成される。

【0044】

ベース部材２０の内部には、冷媒流路２１が設けられている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体、水等）が流されることで、プラズマ熱の冷却が行われる。具体的には、冷媒流路２１に冷媒が流されると、ベース部材２０が冷却され、接合材３０を介したベース部材２０と保持基板１０との間の伝熱（熱引き）により、保持基板１０が冷却される。その結果、保持基板１０の第１表面Ｓ１で保持されたウェハＷが冷却される。なお、冷媒流路２１における冷媒の流量を適宜、調整することにより、第１表面Ｓ１で保持されたウェハＷの温度を制御することができる。

【0045】

ベース部材２０の内部には、流路６０の一部を構成するベース側ガス流路２２が設けられている。ベース側ガス流路２２は、全体的には、ベース部材２０の厚み方向に延びた貫通孔状をなしており、ベース部材２０の第４表面Ｓ４に開口した入口２２Ａと、第３表面Ｓ３に開口した出口２２Ｂとを有する。入口２２Ａは、ベース側ガス流路２２の入口をなすと共に、保持装置１に設けられた流路６０全体の入口をなす。

【0046】

接合材３０は、例えば、シリコーン系の有機接合剤、無機接合剤、又はＡｌ系の金属接着剤を含むボンディングシート等により構成される。接合材３０としては、保持基板１０及びベース部材２０の双方に対して高い接着力を備えつつ、高い耐圧性及び熱伝導性を備えるものが好ましい。

【0047】

接合材３０にも、流路６０の一部を構成する接合側ガス流路３１が形成されている。接合側ガス流路３１は、層状の接合材３０を厚み方向に貫通する孔からなる。

【0048】

流路６０は、保持装置１の第１表面Ｓ１側に、熱伝導ガスを供給するものである。第１表面Ｓ１には、上述したように、流路６０の出口であるガス流出口１２Ｂが多数設けられており、各ガス流出口１２Ｂから熱伝導ガスが排出される形で、第１表面Ｓ１側に熱伝導ガスが供給される。このような流路６０は、上述したように、ベース側ガス流路２２と、接合側ガス流路３１と、基板側ガス流路１２とを有する。

【0049】

流路６０の入口２２Ａは、ベース部材２０の第４表面Ｓ４に複数設けられている。各入口２２Ａから熱伝導ガス（図２中の矢印Ｈ）が供給されると、その熱伝導ガスは、各入口２２Ａに接続したベース側ガス流路２２、接合側ガス流路３１及び基板側ガス流路１２を順次通過し、最終的に、第１表面Ｓ１に設けられた複数のガス流出口１２Ｂから排出される。

【0050】

ベース側ガス流路２２の出口２２Ｂは、接合側ガス流路３１の下側（ベース部材２０側）の開口部と接続する。また、接合側ガス流路３１の上側（保持基板１０側）の開口部は、基板側ガス流路１２の入口１２Ａと接続する。基板側ガス流路１２の入口１２Ａは、保持基板１０の第２表面Ｓ２に複数設けられている。

【0051】

このような基板側ガス流路１２の入口１２Ａを含む第２縦流路部１７は、その下流側で、複数の横流路部１４と接続する。そして、各横流路部１４には、それぞれ第１縦流路部１３が接続されている。つまり、基板側ガス流路１２は、保持基板１０（板状部材１１）の内部において、上流側から下流側に向かって複数に分岐した形をなしている。

【0052】

熱伝導ガスは、横流路部１４のポーラス直下空間１５から第１縦流路部１３内に配置された多孔質体７０の通気経路を通り、ガス流出口１２Ｂから排出される。このとき、熱伝導ガスは、ポーラス直下空間１５に面する底面７０Ｂの気孔から多孔質体７０内へと進入する。換言すると、底面７０Ｂは、ポーラス直下空間１５から流れてくる熱伝導ガスに接触し、多孔質体７０内へと熱伝導ガスを導入する部分となっている。したがって、底面７０Ｂの面積が大きいほど、基板側ガス流路１２における熱伝導ガスの圧損を抑制することができる。

【0053】

続いて、本実施形態の保持装置１の製造方法の一例を説明する。ここで、まず図６及び図７を参照しつつ、保持基板１０の製造方法について説明する。図６及び図７は、保持基板１０の製造方法を模式的に表した説明図である。この保持基板１０の製造方法は、グリーンシート（セラミックグリーンシート）を利用するシート積層法を応用したものである。なお、図６及び図７においては、保持基板１０の下側（第２表面Ｓ２側）がその他の図の上側に対応し、かつ保持基板１０の上側（第１表面Ｓ１側）がその他の図の下側に対応するように示される。

【0054】

まず、図６（Ａ）に示されるように、保持基板１０の板状部材１１を形成するためのグリーンシートを複数枚積層して、第１積層物８０Ａが形成される。なお、第１積層物８０Ａを構成する所定のグリーンシートには、導体層Ｍが形成されている。

【0055】

グリーンシート用のスラリーは、例えば、アルミナ粉末、アクリル系バインダ、分散剤、可塑剤等を含む混合物に、更に有機溶剤を加えたものを、ボールミルを用いて混合することで得られる。このスラリーを、キャスティング装置でシート状に成形し、その後、得られた成形物を乾燥させることで、複数枚のグリーンシートが得られる。

【0056】

また、導体層Ｍを形成するためのメタライズペーストは、例えば、アルミナ粉末、アクリル系バインダ、有機溶剤の混合物に、タングステンやモリブデン等の導電性粉末を添加して混錬することで得られる。このメタライズペーストを、例えばスクリーン印刷装置を用いて印刷することにより、特定のグリーンシート上に、導体層Ｍが形成される。

【0057】

次いで、図６（Ｂ）に示されるように、第１積層物８０Ａの所定箇所に、第１縦流路部１３を形成するための孔部８１が形成される。孔部８１は、第１積層物８０Ａを厚み方向に貫通している。孔部８１は、公知の加工装置（ルーター等）を利用して、第１積層物８０Ａの所定箇所に形成される。

【0058】

次いで、図６（Ｃ）に示されるように、第１積層物８０Ａの孔部８１に対して、多孔質体７０を形成するための多孔質体用ペーストＰが充填される。多孔質体用ペーストＰは、例えば、アルミナ粉末、造孔材、バインダ、有機溶剤等を含む混合物を混錬することで得られる。多孔質体用ペーストＰを孔部８１に充填する方法としては、例えば、射出成型装置を用いる方法、スクリーン印刷装置を用いる方法等が挙げられる。なお、孔部８１に多孔質体用ペーストＰが充填された第１積層物８０Ａは、適宜、乾燥される。

【0059】

その後、図７（Ｄ）に示されるように、第１積層物８０Ａと、第２積層物８０Ｂとが積層される。第２積層物８０Ｂは、複数枚のグリーンシートが積層されたものからなる。なお、第２積層物８０Ｂの所定箇所には、第２縦流路部１７を形成するための孔部８２や、横流路部１４を形成するための溝部８３、孔部８２及び溝部８３に充填される充填材８４が設けられている。充填材８４は、例えばカーボンペースト等であって、焼成時に焼失（消失）する材料である。第１積層物８０Ａ及び第２積層物８０Ｂからなる積層物は、例えば、２０枚のグリーンシートの積層物からなり、それらは互いに熱圧着される。前記積層物の外周は、適宜、切断されてもよい。そして、前記積層物をマシニングによって切削加工して円板状の成形体を作製する。その後、得られた成形体を脱脂焼成し、更に、脱脂焼成後の成形体を焼成（本焼成）することで焼成体が得られる。

【0060】

その後、焼成体の表面に、凸状の外周縁部に対応する部分を遮蔽するマスクを配置し、例えばセラミックス等の粒体を投射するショットブラストを行うことにより、焼成体の表面に凸状の外周縁部を形成する。その後、この焼成体の表面を研磨加工等することにより、図７（Ｅ）に示されるような、板状部材１１を有する保持基板１０が得られる。

【0061】

なお、上述した脱脂焼成及び本焼成は、保持基板１０の第１表面Ｓ１側が上側に、かつ第２表面Ｓ２側が下側となるように、第１積層物８０Ａ及び第２積層物８０Ｂの積層物を配置して行われる。このような脱脂焼成及び本焼成において、孔部８１に充填された多孔質体用ペーストＰ（未焼成組成物）と、板状部材１１等を形成するためのグリーンシートの積層物とが、同時に焼成される。

【0062】

ベース部材２０の製造方法は、基本的に従来品の製造方法と同じである。そのため、その詳細説明は省略する。

【0063】

保持基板１０及びベース部材２０がそれぞれ作製された後、それらを、接合材３０を利用して接合する。接合材３０による保持基板１０及びベース部材２０の接合は、基本的には、従来品における接合と同じである。そのため、その詳細説明は省略する。以上のように、保持装置１が製造される。

【0064】

ところで、図７（Ｄ）に示す第１積層物８０Ａと第２積層物８０Ｂとの積層工程においては、例えば製造公差等により、平面視における底面７０Ｂの中心Ｃ１と平面視におけるポーラス直下空間１５の中心Ｃ２が互いに水平方向にずれた状態で第１積層物８０Ａと第２積層物８０Ｂとが積層される場合がある。図８は、本実施形態と異なる比較例にかかる保持基板７１０の構成を示す断面図であって、本実施形態の図５に対応している。保持基板７１０においては、平面視におけるポーラス直下空間７１５の面積が、平面視における底面７０Ｂの面積と等しくなっている。図８に示すように、平面視における底面７０Ｂの中心Ｃ１と平面視におけるポーラス直下空間７１５の中心Ｃ２が互いに水平方向にずれた状態では、網掛け部分で示される底面７０Ｂの一部がポーラス直下空間７１５に面しておらず、板状部材１１によって塞がれている。よって、底面７０Ｂと熱伝導ガスとの接触面積が減少し、熱伝導ガスの圧損に繋がる。

【0065】

一方、本実施形態では、平面視におけるポーラス直下空間１５の面積は、平面視における底面７０Ｂの面積より大きく設定されている。このため、第１積層物８０Ａと第２積層物８０Ｂとの積層工程において、平面視における底面７０Ｂの中心Ｃ１と平面視におけるポーラス直下空間１５の中心Ｃ２が互いに水平方向にずれた場合でも、底面７０Ｂの全体をポーラス直下空間１５に面するように配置しやすくなっている（図５参照）。すなわち、底面７０Ｂの全体を熱伝導ガスと接触可能に配置しやすくなっている。この結果、熱伝導ガスの圧損を抑制することができる。

【0066】

＜実施形態１の効果＞
以上のように、実施形態１の保持装置１は、第１表面Ｓ１、及び第１表面Ｓ１の反対側に配される第２表面Ｓ２を含み、セラミックスを主成分とする板状部材１１と、板状部材１１の内部に形成されるガス流路（基板側ガス流路１２）と、ガス流路の一部に充填され、セラミックスを主成分とするガス透過性の多孔質体７０とを有する保持基板１０を備える保持装置１であって、ガス流路は、第１表面Ｓ１側に開口したガス流出口１２Ｂを含み、ガス流出口１２Ｂから第２表面Ｓ２側に延びた縦流路部（第１縦流路部１３）と、縦流路部と接続し、第１表面Ｓ１に対して平行に延びた横流路部１４とを有し、多孔質体７０は第２表面Ｓ２側に底面７０Ｂを有し、縦流路部に充填され、横流路部１４は、多孔質体７０に対して第２表面Ｓ２側に配されるポーラス直下空間１５を有し、平面視におけるポーラス直下空間１５の面積は、平面視における底面７０Ｂの面積より大きい。

【0067】

このような構成によると、多孔質体７０の底面７０Ｂの一部が板状部材１１の一部により塞がれることを抑制することができ、ガス流路に導入される熱伝導ガスと多孔質体７０との接触面積を確保することができる。

【0068】

実施形態１では、ポーラス直下空間１５は、平面視において底面７０Ｂと重なる中心空間１５Ａと、中心空間１５Ａの周囲に配される周囲空間１５Ｂと、を有することが好ましい。

【0069】

このような構成によると、周囲空間１５Ｂが設けられることで、多孔質体７０の底面７０Ｂの一部が板状部材１１の一部により塞がれることをより一層抑制しやすくなる。

【0070】

［本開示の実施形態２の詳細］
本開示の実施形態２の具体例について、図９を参照しつつ説明する。実施形態２の保持装置が備える保持基板１１０は、ポーラス直下空間１１５の構成を除いて、実施形態１の保持基板１０と同様に構成されている。以下、実施形態１と同一の部材に対しては、同一の符号を付して説明を省略する。

【0071】

実施形態２の保持基板１１０には、基板側ガス流路１１２が設けられている。基板側ガス流路１１２は、第１縦流路部１３と、横流路部１１４と、第２縦流路部１７と、を有する。実施形態２のポーラス直下空間１１５は、中心空間１５Ａと周囲空間１１５Ｂとを有する。周囲空間１１５Ｂの少なくとも一部の上下方向の寸法（厚み）は、中心空間１５Ａの厚みよりも大きくなっている。なお、中心空間１５Ａの下端と周囲空間１１５Ｂの下端とは上下方向について同じ位置に配されていてもよい。このような構成では、実施形態１と比較して横流路部１１４の体積を大きくすることができるから、熱伝導ガスの流量を確保しやすくなる。

【0072】

＜実施形態２の効果＞
実施形態２では、第１表面Ｓ１に直交する方向（上下方向）の寸法を厚みと定義した場合に、周囲空間１１５Ｂの厚みが中心空間１５Ａの厚みよりも大きいことが好ましい。

【0073】

このような構成によると、横流路部１１４の体積を大きくすることができるため、熱伝導ガスの流量を確保しやすくなる。

【0074】

［本開示の実施形態３の詳細］
本開示の実施形態３の具体例について、図１０を参照しつつ説明する。実施形態３の保持装置が備える保持基板２１０は、ポーラス直下空間２１５の構成を除いて、実施形態１の保持基板１０と同様に構成されている。以下、実施形態１と同一の部材に対しては、同一の符号を付して説明を省略する。

【0075】

実施形態３の保持基板２１０には、基板側ガス流路２１２が設けられている。基板側ガス流路２１２は、第１縦流路部１３と、横流路部２１４と、第２縦流路部１７と、を有する。実施形態３のポーラス直下空間２１５は、中心空間１５Ａと周囲空間２１５Ｂとを有する。周囲空間２１５Ｂの少なくとも一部の厚みは、中心空間１５Ａの厚みよりも小さくなっている。例えば、周囲空間２１５Ｂの上端は水平方向に延びており、周囲空間２１５Ｂの下端は外側（中心空間１５Ａから離れる方向）に向かうにつれて上端に近づくように傾斜していてもよい。このような構成では、実施形態１と比較して横流路部２１４の体積を小さくすることができるから、例えば保持装置にウェハＷを保持して、プラズマ処理を行う際に、横流路部２１４内における異常放電を抑制しやすくなる。

【0076】

＜実施形態３の効果＞
実施形態３では、第１表面Ｓ１に直交する方向の寸法を厚みと定義した場合に、周囲空間２１５Ｂの厚みが中心空間１５Ａの厚みよりも小さいことが好ましい。

【0077】

このような構成によると、横流路部２１４の体積を小さくすることにより、横流路部２１４内における異常放電を抑制しやすくなる。

【0078】

［本開示の実施形態４の詳細］
本開示の実施形態４の具体例について、図１１を参照しつつ説明する。実施形態４の保持装置が備える保持基板３１０は、第１縦流路部３１３及び多孔質体３７０の構成を除いて、実施形態１の保持基板１０と同様に構成されている。以下、実施形態１と同一の部材に対しては、同一の符号を付して説明を省略する。

【0079】

実施形態４の保持基板３１０には、基板側ガス流路３１２が設けられている。基板側ガス流路３１２は、第１縦流路部３１３と、横流路部１４と、第２縦流路部１７と、を有する。第１縦流路部３１３は、ガス流出口１２Ｂを含む小径部３１３Ａと、大径部３１３Ｂと、小径部３１３Ａ及び大径部３１３Ｂを接続する拡径部３１３Ｃと、を有する。小径部３１３Ａは、第１縦流路部３１３の上端に配されている。大径部３１３Ｂは、第１縦流路部３１３の下端に配されている。拡径部３１３Ｃは、小径部３１３Ａと大径部３１３Ｂとの間に配されている。

【0080】

上下方向から見た場合、小径部３１３Ａ及び大径部３１３Ｂは円形をなし、小径部３１３Ａの中心と大径部３１３Ｂの中心とは同じ位置に配されている。大径部３１３Ｂの内径は小径部３１３Ａの内径よりも大きい。すなわち、大径部３１３Ｂは、小径部３１３Ａよりも径方向に大きくなっている。拡径部３１３Ｃは、下方に向かうにつれて徐々に内径が大きくなっている。拡径部３１３Ｃは、小径部３１３Ａから径方向の外側に広がっている。例えば、拡径部３１３Ｃは円錐台状をなす空間となっている。

【0081】

第１縦流路部３１３には多孔質体３７０が充填されている。多孔質体３７０は、小径部３１３Ａに配される第１部分３７１と、大径部３１３Ｂに配される第２部分３７２と、拡径部３１３Ｃに配される第３部分３７３と、を備える。第２部分３７２と第３部分３７３とは、幅広部３７４を構成している。幅広部３７４は、ガス流出口１２Ｂ（小径部３１３Ａ）よりも第２表面Ｓ２側（下側）に配されている。幅広部３７４は、径方向においてガス流出口１２Ｂよりも大きくなっている。本実施形態によれば、例えば多孔質体３７０に何らかの外力が加えられた場合に、幅広部３７４と第１縦流路部３１３の内壁とが係止することで、多孔質体３７０が第１縦流路部３１３から第１表面Ｓ１側に脱落しにくくなる。

【0082】

なお、上記と異なり、拡径部３１３Ｃを形成せず、小径部３１３Ａと大径部３１３Ｂとから第１縦流路部３１３を構成してもよい。この場合、小径部３１３Ａと大径部３１３Ｂとは直接的に接続される。また、多孔質体３７０は、第１部分３７１と、第２部分３７２のみから構成される幅広部３７４と、を備える。

【0083】

＜実施形態４の効果＞
実施形態４では、多孔質体３７０は、ガス流出口１２Ｂよりも第２表面Ｓ２側に配され、かつ径方向においてガス流出口１２Ｂよりも大きい幅広部３７４を有することが好ましい。

【0084】

このような構成によると、幅広部３７４が設けられることにより、例えば多孔質体３７０に外力が加わった場合に、多孔質体３７０が縦流路部（第１縦流路部３１３）から脱落しにくくなる。

【0085】

＜他の実施形態＞
（１）多孔質体の底面は第１表面に平行でなくてもよい。また、底面は、第１縦流路部の開口部と同じ高さに配されていなくてもよい。例えば、図１２に示すように、他の実施形態にかかる保持基板４１０は多孔質体４７０を備え、多孔質体４７０の底面４７０Ｂは曲面状をなして開口部１２Ｃ（破線部）より下方に突出していてもよい。また、図１３に示すように、他の実施形態にかかる保持基板５１０は多孔質体５７０を備え、多孔質体５７０の底面５７０Ｂは曲面状をなして開口部１２Ｃ（破線部）より上方に凹んでいてもよい。

【0086】

（２）多孔質体は第１縦流路部の一部に充填されていてもよい。

【0087】

（３）多孔質体の上面は、第１表面よりも下側に配されてもよい。

【0088】

（４）平面視におけるポーラス直下空間の形状、及び平面視における多孔質体の底面の形状は、略円形状でなくてもよく、例えば多角形状や楕円状であってもよい。

【符号の説明】

【0089】

１…保持装置 １０…保持基板 １１…板状部材 １２…基板側ガス流路（ガス流路の一例） １２Ｂ…ガス流出口 １３…第１縦流路部（縦流路部の一例） １４…横流路部 １５…ポーラス直下空間 １５Ａ…中心空間 １５Ｂ…周囲空間 ７０…多孔質体 ７０Ｂ…底面 Ｓ１…第１表面 Ｓ２…第２表面 Ｗ…ウェハ

【要約】

【課題】ガス流路に導入される熱伝導ガスと多孔質体との接触面積を確保する。
【解決手段】保持装置１は、第１表面Ｓ１、及び第１表面Ｓ１の反対側に配される第２表面Ｓ２を含み、セラミックスを主成分とする板状部材１１と、板状部材１１の内部に形成されるガス流路と、ガス流路の一部に充填され、セラミックスを主成分とするガス透過性の多孔質体７０とを有する保持基板１０を備える。ガス流路は、第１表面Ｓ１側に開口したガス流出口１２Ｂを含み、ガス流出口１２Ｂから第２表面Ｓ２側に延びた縦流路部と、縦流路部と接続し、第１表面Ｓ１に対して平行に延びた横流路部１４とを有し、多孔質体７０は第２表面Ｓ２側に底面７０Ｂを有し、縦流路部に充填され、横流路部１４は、多孔質体７０に対して第２表面Ｓ２側に配されるポーラス直下空間１５を有し、平面視におけるポーラス直下空間１５の面積は、平面視における底面７０Ｂの面積より大きい。
【選択図】図３

【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】