特許 7559195 保持装置、及び緻密層付き多孔質体

(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】2024-09-20

(45)【発行日】2024-10-01

(54)【発明の名称】保持装置、及び緻密層付き多孔質体

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240924BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20240924BHJP

   C04B 38/00 20060101ALI20240924BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H01L21/302 101G

C04B38/00 303Z

【請求項の数】 3

(21)【出願番号】P 2023216578

(22)【出願日】2023-12-22

【審査請求日】2024-02-22

【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】井上 志郎

(72)【発明者】

【氏名】大原 穂波

(72)【発明者】

【氏名】佐成 巧

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】国際公開第２０２１／２２０９４３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特許第７３９７９７４（ＪＰ，Ｂ２）

【文献】国際公開第２０２０／０９０６１３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】特開２００９－２４６０１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－２００９７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５６１２４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００４－３５２５１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３４３００（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｃ０４Ｂ ３８／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１表面、前記第１表面の反対側に配される第２表面を含む板状部材と、前記第１表面側に開口したガス流出口、及び前記第２表面側に開口したガス流入口を含み、前記板状部材の内部に形成されるガス流路と、前記ガス流路内に配される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、
前記多孔質体は、絶縁性の材料を主成分とする骨格基材を備えており、前記骨格基材は、複数の連通孔からなる連通孔群が形成されており、
前記連通孔群は、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピークを有する保持装置。

【請求項2】

前記多孔質体の気孔率が、７０％以上９０％以下である請求項１に記載の保持装置。

【請求項3】

５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピークを有する連通孔群を含む柱状の多孔質体と、前記多孔質体の周囲に配される筒状の、前記多孔質体よりも気孔率が小さい緻密層とを備え、前記多孔質体はセラミックスを主成分とする、静電チャック用の緻密層付き多孔質体。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保持装置、及び緻密層付き多孔質体に関する。

【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。保持基板の表面には、ガス流路の終端に位置するガス流出口が複数設けられており、各ガス流出口から、ウェハに向かって熱伝導ガスが供給される。

【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、ガス流路内に、ガス透過性の多孔質体が設けられていた。多孔質体は、絶縁性のセラミック材料からなる骨格基材と、その骨格基材の内部に形成される三次元網目状の複数の連通孔とからなる。このような多孔質体に、ガス流路の上流側から熱伝導ガスが供給されると、熱伝導ガスは、多孔質体内の三次元網目状の連通孔を通過してガス流路の下流側へ移動する。

【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】

多孔質体の強度と、多孔質体内を通過可能なガス流量との間には、所謂、トレードオフの関係があるため、それらを好適に両立させることが難しく、問題となっていた。

【0007】

本発明の目的は、必要なガス流量を保持しつつ、強度を向上させた多孔質体を備える保持装置等を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

前記課題を解決するための手段は、以下の通りである。即ち、
＜１＞ 第１表面、前記第１表面の反対側に配される第２表面を含む板状部材と、前記第１表面側に開口したガス流出口、及び前記第２表面側に開口したガス流入口を含み、前記板状部材の内部に形成されるガス流路と、前記ガス流路内に配される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、前記多孔質体は、絶縁性の材料を主成分とする骨格基材を備えており、前記骨格基材は、複数の連通孔からなる連通孔群が形成されており、 前記連通孔群は、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピークを有する保持装置。

【0009】

＜２＞ 前記多孔質体の気孔率が、７０％以上９０％以下である前記＜１＞に記載の保持装置。

【0010】

＜３＞ ５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピークを有する連通孔群を含む柱状の多孔質体と、前記多孔質体の周囲に配される筒状の、前記多孔質体よりも気孔率が小さい緻密層とを備える緻密層付き多孔質体。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、必要なガス流量を保持しつつ、強度を向上させた多孔質体を備える保持装置等を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【0012】

【図1】実施形態１に係る保持装置の外観構成を模式的に表した斜視図

【図2】実施形態１に係る保持装置の内部構造を模式的に表した断面図

【図3】基板側ガス流路の一部を拡大した保持基板の断面図

【図4】保持基板の製造方法を模式的に表した説明図

【図5】保持基板の製造方法を模式的に表した説明図

【図6】実施形態２に係る保持基板の基板側ガス流路の一部を拡大した断面図

【図7】実施例１等の各サンプルにおける多孔質体の気孔径分布を示すグラフ

【図8】実施例１の多孔質体の切断面のＳＥＭ画像

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜実施形態１＞
以下、実施形態１に係る保持装置１００を、図１～図５を参照しつつ説明する。保持装置１００は、対象物（例えば、ウェハＷ）を、静電引力によって吸着して保持する静電チャックである。静電チャックは、例えば、減圧されたチャンバー内でプラズマを用いてエッチングを行うプロセスにおいて、ウェハＷを載置するテーブルとして使用される。

【0014】

図１は、実施形態１に係る保持装置１００の外観構成を模式的に表した斜視図であり、図２は、実施形態１に係る保持装置１００の内部構造を模式的に表した断面図である。保持装置１００は、円板状の保持基板（セラミック基板）１０と、その保持基板１０よりも大きな円板状のベース部材２０とを備える。例えば、保持基板１０が、直径３００ｍｍ及び厚み３ｍｍの円板状をなす場合、ベース部材２０は、直径３４０ｍｍ及び厚み２０ｍｍの円板状に設定される。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。

【0015】

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。

【0016】

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。

【0017】

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とを備える。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。

【0018】

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。

【0019】

基板側ガス流路（ガス流路の一例）１２は、保持装置１００が備える不活性ガス（例えば、熱伝導ガスであるヘリウムガス）を流すための流路６０の一部を構成する。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から不活性ガスが供給されると、不活性ガスは、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。

【0020】

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２及び図３に示されるように、第１縦流路部１２０と、横流路部１３０と、第２縦流路部１４０とを備える。

【0021】

第１縦流路部１２０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、板状部材１１の厚み方向に沿って延びた有底の流路である。この第１縦流路部１２０内に、後述する多孔質体７０が充填される。

【0022】

横流路部１３０は、第１縦流路部１２０と接続し、第１表面Ｓ１に対して平行に延びた流路である。横流路部１３０の下流側の端部は、第１縦流路部１２０の上流側の端部と接続している。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が下流側である。

【0023】

第２縦流路部１４０は、図２に示されるように、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側に、板状部材１１の厚み方向に沿って延びた流路である。第２縦流路部１４０の下流側の端部は、横流路部１３０の上流側の端部と接続している。なお、入口１２ａは、基板側ガス流路１２の入口をなしている。

【0024】

また、保持基板１０は、基板側ガス流路１２の一部である第１縦流路部１２０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を備える。多孔質体７０の詳細は、後述する。

【0025】

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に示されるように、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。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、ヒータ電極を備えていてもよい。

【0026】

図１及び図２に示されるように、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に示されるように、ウェハＷと第１表面Ｓ１の内側の部分との間に隙間（ギャップ）Ｇが形成される。

【0027】

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。

【0028】

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。また、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。

【0029】

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とを備える。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１００に設けられた流路６０全体の入口をなしている。

【0030】

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。

【0031】

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。

【0032】

流路６０は、保持装置１００の第１表面Ｓ１側に、不活性ガス（ヘリウムガス等）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から不活性ガスが排出される形で、第１表面Ｓ１側に不活性ガスが供給される。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（ガス流路）１２とを備える。

【0033】

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から不活性ガス（図２中の矢印Ｈ）が供給されると、その不活性ガスは、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（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。

【0034】

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（ガス流路）１２の入口１２ａと接続する。基板側ガス流路（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。

【0035】

このような基板側ガス流路（ガス流路）１２の入口１２ａを含む第２縦流路部１４０は、その下流側で、複数の横流路部１３０と接続する。そして、各横流路部１３０には、それぞれ第１縦流路部１２０が接続されている。つまり、基板側ガス流路（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。

【0036】

次いで、基板側ガス流路１２に充填される多孔質体７０について、詳細に説明する。多孔質体７０は、絶縁性のセラミックスを主成分とする、多数の気孔からなる連通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１２０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おり、このような多孔質体７０は、絶縁性のセラミックスを主成分とする骨格基材を備えており、その骨格基材の内部に、複数の連通孔からなる連通孔群が形成されている。

【0037】

連通孔群は、複数の小径の連通孔と、複数の大径の連通孔とを備えている。連通孔群は、連通孔同士が互いに連なることで、全体的には、三次元網目状をなしている。連通孔群を構成する各連通孔は、例えば、多孔質体７０の製造時に、造孔材として使用されるカーボン粉末等の焼失した痕や、後述する骨格基材を形成するための粉末状のセラミック材料（例えば、アルミナ粉末）が存在していない部分等からなる。

【0038】

多孔質体７０を構成する骨格基材は、例えば、アルミナ粉末等の粉末状のセラミック材料の焼結体からなる。多孔質体７０に使用する粉末状のセラミックス材料としては、互いに異なる中心粒径を有するものを使用することが好ましい。例えば、大径のセラミックス材料と、小径のセラミックス材料とを混ぜて併用する場合、大径のセラミックス材料の割合が小径のセラミックス材料よりも多くなるように調整することが好ましい。

【0039】

大径のセラミックス材料（例えば、大径のアルミナ粉末）としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、１．０μｍ以上５．０μｍ以下の範囲に、中心粒径を有するものが好ましい。

【0040】

小径のセラミックス材料（例えば、小径のアルミナ粉末）としては、本発明の目的を損なわない限り、特に制限はないが、例えば、０．１μｍ以上０．８μｍ以下の範囲に、中心粒径を有するものが好ましい。

【0041】

本実施形態の多孔質体７０は、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲（好ましくは、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲）とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーター（水銀圧入式ポロシメーター）で測定された気孔径分布のピーク（ピークトップ、極大値）を有する連通孔群を備える。Ｈｇポロシメーターによる多孔質体７０の気孔分布の測定方法は、後述する。

【0042】

なお、多孔質体７０（骨格基材）に形成される小径の連通孔は、Ｈｇポロシメーターで測定された気孔径分布において、５μｍ未満の範囲にピーク（ピークトップ、極大値）を有する連通孔として定義される。また、骨格基材に形成される大径の連通孔は、Ｈｇポロシメーターで測定された気孔径分布において、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲（好ましくは、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲）にピーク（ピークトップ、極大値）を有する連通孔として定義される。

【0043】

多孔質体７０の気孔率は、本発明の目的を損なわない限り特に制限はないが、例えば、７０％以上９０％以下であることが好ましい。また、保持装置１００の第１表面Ｓ１に対して略直交する方向において前記気孔が１２０μｍ以上の長さで繋がってなる過大空間を含まないことが好ましい。

【0044】

多孔質体７０は、その下側に空間Ｖが形成されるように、第１縦流路部１２０に充填される。多孔質体７０は、円形状の上端面７０ａがガス流出口１２ｂから露出し、かつ円形状の下端面７０ｂが開口部１２ｃから空間Ｖ側に露出する形で、円筒状の第１縦流路部１２０内に充填される。本実施形態の場合、第１表面Ｓ１及び上端面７０ａは、互いに同一平面をなすように配されている。

【0045】

多孔質体７０の下端面７０ｂは、横流路部１３０内の空間Ｖに面しており、基板側ガス流路（ガス流路）１２の上流側から供給された不活性ガスが、この下端面７０ｂから多孔質体７０内に供給される。下端面７０ｂは、多孔質状であり、その下端面７０ｂが不活性ガスの入口となる。

【0046】

また、多孔質体７０の周面７０ｃは、上下方向に真っ直ぐに延びた円筒状をなしている。多孔質体７０と、第１縦流路部１２０を構成する周壁部１１１とは、互いに焼結して接合されている。

【0047】

続いて、本実施形態の保持装置１００の製造方法の一例を説明する。ここで、先ず図４及び図５を参照しつつ、保持装置１００を構成する保持基板１０の製造方法について説明する。図４及び図５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４及び図５において、保持基板１０の下側（第２表面Ｓ２側）が各図の上側に対応し、かつ保持基板１０の上側（第１表面Ｓ１側）が各図の下側に対応するように示される。

【0048】

先ず、図４（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９が形成されており、そのようなグリーンシートが、他のグリーンシートに積層される。

【0049】

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。

【0050】

また、導体層９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９が形成される。

【0051】

次いで、図４（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１２０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を厚み方向に貫通する形で円筒状に設けられる。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。

【0052】

次いで、図４（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７が充填される。多孔質体用ペースト７は、例えば、アルミナ粉末、２種類の造孔材（カーボン粉末、樹脂ビーズ）、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７の詳細は、後述する実施例において説明する。

【0053】

多孔質体用ペースト７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７が充填された第１積層物８０ａは、適宜、乾燥される。

【0054】

その後、図５（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１４０を形成するための孔部８２や、横流路部１３０を形成するための溝部８３が設けられている。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。

【0055】

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５（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。

【0056】

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７（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。

【0057】

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。

【0058】

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。このようにして、保持装置１００が製造される。

【0059】

以上のような本実施形態の保持装置１００に使用される多孔質体７０は、強度を保持しつつ、ガス流量を向上させたものとなっている。

【0060】

＜実施形態２＞
次いで、実施形態２に係る保持装置が備える保持基板１０Ａを、図６を参照しつつ説明する。図６は、実施形態２に係る保持基板１０Ａの基板側ガス流路１２Ａの一部を拡大した断面図である。本実施形態の保持基板１０Ａの基本的な構成は、実施形態１と同じである。そのため、図６では、実施形態１と対応する部分について、実施形態１と同一の符号に更に符号「Ａ」を追加した符号を付し、詳細な説明を省略する。

【0061】

保持基板１０Ａは、円板状の板状部材１１Ａと、その内部に形成された基板側ガス流路１２Ａとを備える。基板側ガス流路１２Ａは、図６に示されるように、第１縦流路部１２０Ａと、横流路部１３０Ａと、第２縦流路部１４０Ａとを備える。そして、第１縦流路部１２０Ａに、セラミックスを主成分とするガス透過性の多孔質体７０Ａが充填される。多孔質体７０Ａの構成は、実施形態１の多孔質体７０と同様である。多孔質体７０Ａは、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲（好ましくは、５μｍ以上１０μｍ以下の範囲）とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピーク（ピークトップ、極大値）を有する連通孔群を含む柱状をなしている。

【0062】

板状部材１１Ａの上側の表面が、保持基板１０Ａの第１表面ＳＡ１となり、板状部材１１Ａの下側の表面が、保持基板１０Ａの第２表面ＳＡ２となる。保持基板１０Ａの内部には、チャック電極４０Ａが設けられている。

【0063】

本実施形態の板状部材１１Ａには、複数の取付孔部１５０Ａが設けられており、各取付孔部１５０Ａに、取付体（緻密層付き多孔質体）９０Ａが接着剤を利用して固定されている。図６には、説明の便宜上、１つの取付孔部１５０Ａと、それに固定される１つの取付体（緻密層付き多孔質体）９０Ａとが示される。取付孔部１５０Ａは、第１開口部（取付口）１５１Ａ側から第２表面ＳＡ２側に真っ直ぐに延びた円筒状をなしている。

【0064】

取付体（緻密層付き多孔質体）９０Ａは、上下方向に延びた円柱状（柱状）の多孔質体７０Ａと、多孔質体７０Ａの周囲に配される上下方向に延びた円筒状（筒状）の取付枠部（緻密層）５０Ａとからなる。多孔質体７０Ａ及び取付枠部（緻密層）５０Ａは、同時焼成により、互いに固相接合されて一体化されている。多孔質体７０Ａの気孔率は、取付枠部（緻密層）５０Ａの気孔率よりも高くなっている。取付枠部（緻密層）５０Ａは、ガス不透過性で（例えば、気孔率５％以下、相対密度９５％以上）ある。

【0065】

第１縦流路部１２０Ａは、第１表面ＳＡ１側に開口したガス流出口１２Ａｂを含み、ガス流出口１２Ａｂから第２表面ＳＡ２側に、板状部材１１Ａの厚み方向に沿って延びている。第１縦流路部１２０Ａは、上下方向に延びた略円筒状をなしており、ガス流出口１２Ａｂの反対側に、第１縦流路部１２０Ａの入口であり、ガス流出口１２Ａｂと略同径の開口部１２Ａｃが設けられている。この開口部１２Ａｃから、多孔質体７０Ａの下端面７０Ａｂが空間ＶＡ側に露出している。

【0066】

多孔質体７０Ａは、その下側に空間ＶＡが形成されるように、第１縦流路部１２０Ａに充填される。多孔質体７０Ａの上端面７０Ａａは平坦であり、平面視で円形状をなしている。この上端面７０Ａａは、ガス流出口１２Ａｂから露出している。本実施形態の場合、第１表面ＳＡ１及び上端面７０Ａａは、互いに同一平面をなすように配されている。

【0067】

以上のように、本実施形態の保持装置では、取付孔部１５０Ａに、取付体（緻密層付き多孔質体）９０Ａが、接着剤を使用して取り付けられる構成となっている。そのため、本実施形態の保持装置では、保持基板１０Ａにおける基板側ガス流路１２Ａ内の多孔質体７０Ａの修理が容易な構造となっている。

【0068】

以下、実施例に基づいて本発明を更に詳細に説明する。なお、本発明はこれらの実施例により何ら限定されるものではない。

【0069】

〔実施例１〕
中心粒径が２．２μｍのアルミナ粉末１と、中心粒径が０．４μｍのアルミナ粉末２とを用意し、それらを７５：２５の割合（体積比）で混ぜ合わせることで、混合アルミナ粉末を得た。また、造孔材として、中心粒径が４０μｍの樹脂ビーズと、中心粒径が５μｍのカーボン粉末とを用意し、それらを７０：３０の割合（体積比）で混ぜ合わせることで、混合造孔材を得た。そして、混合アルミナ粉末と混合造孔材とを、２０：８０の割合（体積比）で混ぜ合わせることで、混合粉末を得た。更に、得られた混合粉末と、射出成形用のバインダ（市販品）とを、７８：２２の割合（体積比）で混ぜ合わせることで、多孔質体用のペースト状の未焼成組成物（多孔質体用ペースト）を得た。

【0070】

得られた多孔質体用の未焼成組成物を、グリーンシート上に加工された直径約４ｍｍ、深さ約５ｍｍの孔部に射出成形し、それを所定サイズに切り取った後、脱脂、焼成することで、実施例１の多孔質体を含むサンプルを得た。

【0071】

〔実施例２、実施例３及び比較例１〕
各材料の混合割合（体積比）を、表１に示される値に変更したこと以外は、実施例１と同様にして、実施例２、実施例３及び比較例１の各サンプルを作製した。

【0072】

【表1】

【0073】

〔気孔分布〕
ＪＩＳ Ｒ１６５５－２００３に準拠して、Ｈｇポロシメーター（水銀圧入式ポロシメーター）を用いて、実施例１等の各サンプルにおける多孔質体の気孔径分布を測定した。結果は、図７に示した。図７は、実施例１等の各サンプルにおける多孔質体の気孔径分布を示すグラフである。図７に示されるグラフの縦軸は、Ｌｏｇ微分細孔容積（Log Differential Intrusion）（mL／ｇ）を表し、横軸は、気孔径（ｎｍ）を表す。

【0074】

図７に示されるように、実施例１～３の気孔径分布のグラフには、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつピーク（ピークトップ、極大値）を有していた。これにより、実施例１～３の多孔質体は、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピーク（ピークトップ、極大値）を有する連通孔群を備えることが確かめられた。

【0075】

これに対して、比較例１の気孔径分布のグラフには、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲に、１つだけピークを有していた。比較例１の場合、多孔質体の製造時に、造孔材として樹脂ビーズのみを使用し、カーボン粉末を使用しなかったため、このような結果になったと推測される。

【0076】

〔ＳＥＭ画像〕
実施例１のサンプルに含まれる多孔質体を切断し、その切断面を、走査電子顕微鏡（SEM：Scanning Electron Microscope）で撮影した（倍率：１０００倍）。得られたＳＥＭ画像は、図８に示した。図８は、実施例１の多孔質体の切断面のＳＥＭ画像である。図８に示されるように多孔質体７０の骨格基材７１の内部に、多数の連通孔７２からなる連通孔群７２０が形成されている。図８には、気孔径の小さい小径の連通孔７２ａと、気孔径の大きい大径の連通孔７２ｂとが示されている。また、多孔質体７０の骨格基材７１には、球状の樹脂ビーズが焼失（消失）した痕７３も形成されている。図８に示されるように、各連通孔７２は、樹脂ビーズの痕７３と比べて小さい。

【0077】

〔透過量〕
実施例１等の各サンプルが備える多孔質体について、以下に示される方法で、ガス透過量を測定した。サンプルを、Ｈｅガス導入ユニットにセットし、５０Ｔｏｒｒの圧力下におけるＨｅガスの透過量を測定した。結果は、表１に示した。なお、表１の実施例１～３の透過量の結果は、比較例１の結果に対する倍率で示した。

【0078】

〔強度〕
実施例１等の各サンプルが備える多孔質体について、ＩＳＯ１４５７７に準拠してマルテンス硬さを測定した。結果は、表１に示した。なお、表１の実施理１～３の強度の結果は、比較例１の結果に対する倍率で示した。

【0079】

表１に示されるように、実施例１は、比較例１に対して透過量を犠牲にするものの、強度を３．７２倍向上させることができた。なお、実施例１の透過量は、実施品において、必要な流量を十分確保できるものであった。

【0080】

また、実施例２は、造孔材として樹脂ビーズとカーボン粉末とを、７：３の割合で配合した場合である。このような実施例２は、造孔材として樹脂ビーズのみを使用した比較例１と比べて、透過量は１割下がるものの、強度が１．７１倍向上する結果となった。

【0081】

なお、実施例１は、実施例２に対して造孔材の比率が少ないため透過量が下がるものの、強度は向上した。

【0082】

また、実施例３の場合、比較例１に対して、アルミナ粉末のうち、小径のアルミナ粉末１の比率を少なくすることで、強度は下がるものの、透過量は向上する結果となった。

【符号の説明】

【0083】

１００…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）、１２ｂ…ガス流出口、１２０…第１縦流路部、１３０…横流路部、１４０…第２縦流路部、７０…多孔質体、７１…骨格基材、７２…連通孔、７２ａ…小径の連通孔、７２ｂ…大径の連通孔、７２０…連通孔群、Ｖ…空間、Ｓ１…第１表面、Ｓ２…第２表面、Ｗ…ウェハ（対象物）

【要約】

【課題】強度を保持しつつ、ガス流量を向上させた多孔質体を備える保持装置等の提供。
【解決手段】本発明の保持装置１００は、第１表面Ｓ１、第１表面Ｓ１の反対側に配される第２表面Ｓ２を含む板状部材１１と、第１表面Ｓ１側に開口したガス流出口１２ｂ、及び第２表面Ｓ２側に開口したガス流入口１２ａを含み、板状部材１１の内部に形成されるガス流路１２０と、ガス流路１２０内に配される多孔質体７０とを有する保持基板１０を備える保持装置１００であって、多孔質体７０は、絶縁性の材料を主成分とする骨格基材７１を備えており、骨格基材７１は、複数の連通孔７２からなる連通孔群７２０が形成されており、連通孔群７２０は、５μｍ未満の範囲と、５μｍ以上１５μｍ以下の範囲とに、それぞれ１つずつＨｇポロシメーターで測定された気孔径分布のピークを有する。
【選択図】図７

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】

【図8】