特許 7601606 保持装置

(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】2024-12-09

(45)【発行日】2024-12-17

(54)【発明の名称】保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20241210BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2020180076

(22)【出願日】2020-10-28

(65)【公開番号】P2022071240

(43)【公開日】2022-05-16

【審査請求日】2023-08-03

(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

(72)【発明者】

【氏名】山本 考史

(72)【発明者】

【氏名】平中 絢子

(72)【発明者】

【氏名】小笠原 敬太

【審査官】境 周一

(56)【参考文献】

【文献】特開２０２０－１０９８０６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１３－２４７３４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－１５７７２６（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２０１９／０６５７１０（ＷＯ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

(57)【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、前記板状部材の前記第２の面と前記ベース部材の前記第３の面との間に配置され、前記板状部材と前記ベース部材と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、
前記板状部材には、前記第１の面と前記第２の面を貫通する第１の貫通孔が形成され、
前記ベース部材には、前記第３の面と前記第４の面を貫通し、前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が形成されており、
前記第２の面に、前記第１の貫通孔の開口部周辺に凹部が設けられ、
前記接合層は、前記凹部の少なくとも一部に充填配置された他の部位よりも厚い厚層部を有し、
前記凹部は、前記第１の貫通孔に向かって徐々に前記第１の面の方向に深くなるテーパ形状をなしており、
前記厚層部は、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを連通させる第３の貫通孔が中央に形成された前記第１の面側に凸である
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、
前記板状部材は、内部に発熱抵抗体を有し、
前記発熱抵抗体は、前記板状部材と前記ベース部材との積層方向から見たときに、前記厚層部に重なるように配置されている
ことを特徴とする保持装置。

【請求項3】

請求項１又は請求項２に記載する保持装置において、
前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を備え、
前記冷媒流路は、前記板状部材と前記ベース部材との積層方向から見たときに、前記厚層部に重ならないように配置されている
ことを特徴とする保持装置。

【請求項4】

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、前記板状部材の前記第２の面と前記ベース部材の前記第３の面との間に配置され、前記板状部材と前記ベース部材と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、
前記板状部材には、前記第１の面と前記第２の面を貫通する第１の貫通孔が形成され、
前記ベース部材には、前記第３の面と前記第４の面を貫通し、前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が形成されており、
前記第２の面に、前記第１の貫通孔の開口部を取り囲むように凹部が設けられ、
前記凹部は、前記第１の面の方向に深くなる形状をなしており、
前記接合層は、前記凹部の少なくとも一部に充填配置された他の部位よりも厚い厚層部を有し、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを連通させる第３の貫通孔が中央に形成された前記第１の面側に凸であり、
第３貫通孔の直径は、前記第1の貫通孔の直径と同等である
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】

保持装置として、例えば、特許文献１に記載された静電チャックが知られている。この静電チャックは、対象物であるウエハを保持する静電チャック基板（セラミックス部材）と、冷却用のベースプレート（ベース部材）と、両部材を接合する接合層とを備えている。そして、静電チャック基板は、発熱抵抗体を内蔵している。また、このような静電チャックには、ウエハを静電チャック基板からリフトアップするためのリフトピンが挿入されるリフトピン孔や、静電チャック基板の表面（保持面）とウエハとの間にガスを充填するためのガス孔などの貫通孔が設けられている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特許第５８９１３３２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、上記のような保持装置では、発熱抵抗体の露出を防止するために、貫通孔付近においては発熱抵抗体が貫通孔から少し離れた箇所（言い換えると、貫通孔を避けるよう）に配置されている。そのため、対象物を保持する保持面において、貫通孔周辺では、他の部位に比べて低温になり易い。そのため、保持面において、貫通孔周辺まで温度を均一化することが困難であった。

【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、対象物を保持する保持面において、貫通孔周辺まで温度を均一化す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、前記板状部材の前記第２の面と前記ベース部材の前記第３の面との間に配置され、前記板状部材と前記ベース部材と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、
前記板状部材には、前記第１の面と前記第２の面を貫通する第１の貫通孔が形成され、
前記ベース部材には、前記第３の面と前記第４の面を貫通し、前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が形成されており、
前記第２の面に、前記第１の貫通孔の開口部周辺に凹部が設けられ、
前記接合層は、前記凹部の少なくとも一部に充填配置された他の部位よりも厚い厚層部を有し、
前記凹部は、前記第１の貫通孔に向かって徐々に前記第１の面の方向に深くなるテーパ形状をなしており、
前記厚層部は、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを連通させる第３の貫通孔が中央に形成された前記第１の面側に凸であることを特徴とする。

【0007】

この保持装置では、板状部材の第２の面に、第１の貫通孔の開口部周辺に凹部が設けられており、接合層が凹部の少なくとも一部に充填配置された他の部位よりも厚い厚層部を有している。つまり、板状部材の貫通孔周辺に接合層の厚さが他の部位よりも大きい厚層部が設けられている。これにより、第１の面において低温になりやすい貫通孔周辺に、接合層の厚層部が配置される。そのため、厚層部によってベース部材と板状部材との熱伝達（ベース部材による冷却）が抑制されるので、貫通孔周辺の温度低下を抑制することができる。従って、第１の面において、貫通孔周辺まで温度を均一化することができる。

【0008】

また、ベース部材側ではなく板状部材側に厚層部を設けているため、ベース部材と板状部材との熱伝達がより抑制されるとともに、厚層部が第１の面により近い位置に配置される。そのため、第１の面において低温になりやすい貫通孔周辺の温度制御が容易になるので、第１の面の温度制御性を向上させることができる。
さらに、厚層部を、第１の貫通孔と第２の貫通孔とを連通させる第３の貫通孔が中央に形成された第１の面側に凸にすることにより、貫通孔周辺において、接合層に厚層部を簡単に形成することができる。また、厚層部の厚さが徐々に変化するため、第１の面における貫通孔周辺の温度分布に応じて厚さの変化率を調整することによって、第１の面において低温になりやすい貫通孔周辺の温度を更に均一化することができる。

【0009】

上記した保持装置において、
前記板状部材は、内部に発熱抵抗体を有し、
前記発熱抵抗体は、前記板状部材と前記ベース部材との積層方向から見たときに、前記厚層部に重なるように配置されていることが好ましい。

【0010】

このように、発熱抵抗体を、板状部材とベース部材との積層方向から見たときに、厚層部に重なるように配置することにより、発熱抵抗体からの熱がベース部材へ伝達され難くなる。その結果として、発熱抵抗体からの熱は、厚層部の上方（第１の面側）へ効率良く伝達される。従って、厚層部が配置されている貫通孔周辺の温度低下を抑制することができるため、第１の面において、貫通孔周辺まで温度をより均一化することができる。

【0011】

上記した保持装置において、
前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を備え、
前記冷媒流路は、前記板状部材と前記ベース部材との積層方向から見たときに、前記厚層部に重ならないように配置されていることが好ましい。

【0012】

このように、ベース部材に備わる冷媒流路を、板状部材とベース部材との積層方向から見たときに、厚層部に重ならないように配置することにより、厚層部が冷却され難くなる。その結果として、厚層部が配置されている貫通孔周辺の温度低下を抑制することができるため、第１の面において、貫通孔周辺まで温度をより均一化することができる。

【0015】

上記課題を解決するためになされた本開示の別形態として、
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、前記板状部材の前記第２の面と前記ベース部材の前記第３の面との間に配置され、前記板状部材と前記ベース部材と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、
前記板状部材には、前記第１の面と前記第２の面を貫通する第１の貫通孔が形成され、
前記ベース部材には、前記第３の面と前記第４の面を貫通し、前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が形成されており、
前記第２の面に、前記第１の貫通孔の開口部を取り囲むように凹部が設けられ、
前記凹部は、前記第１の面の方向に深くなる形状をなしており、
前記接合層は、前記凹部の少なくとも一部に充填配置された他の部位よりも厚い厚層部を有し、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とを連通させる第３の貫通孔が中央に形成された前記第１の面側に凸であり、
第３貫通孔の直径は、前記第1の貫通孔の直径と同等であることを特徴するものであってもよい。

【0016】

このようにすることにより、貫通孔周辺において、接合層に厚層部をより簡単に形成することができる。また、凹部がテーパ形状の場合と比べて厚層部の体積が大きくなるため、貫通孔に侵入したプラズマや腐食性ガスによる接合層の浸食を抑制し易くなる。これにより、接合層の保護性能と第１の面における温度均一性の両立を図ることができる。

【発明の効果】

【0017】

本開示によれば、対象物を保持する保持面において、貫通孔周辺まで温度を均一化す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】

【0018】

【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ＸＺ断面の概略構成図である。

【図3】第１実施形態の静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。

【図4】ヒータ電極の配置図である。

【図5】第２実施形態の静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。

【図6】第２実施形態の静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0019】

［第１実施形態］
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、対象物である半導体ウエハＷを保持する静電チャック１を例示して説明する。本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。

【0020】

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４０とを有する。

【0021】

なお、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。そして、Ｚ軸方向は、本開示の「積層方向」の一例である。

【0022】

板状部材１０は、図１に示すように、円盤状の部材であり、材料としてはセラミックスを用いてもよい。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。

【0023】

また、板状部材１０の直径は、上段部が例えば１５０～３００ｍｍ程度であり、下段部が例えば１８０～３５０ｍｍ程度である。板状部材１０の厚さは、例えば２～６ｍｍ程度である。なお、板状部材１０の熱伝導率は、１０～５０Ｗ／ｍＫ（より好ましくは、１８～３０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。また、板状部材１０は、板状部材１０の熱伝導率が接合層４０の熱伝導率よりも高くなるように形成される。

【0024】

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、上下方向）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。

【0025】

板状部材１０の保持面１１は、凹凸形状をなしている。具体的には、保持面１１には、図２、図３に示すように、その外縁付近に環状の環状凸部１６が形成され、環状凸部１６の内側に複数の独立した柱状の凸部１７が形成されている。なお、環状凸部１６は、シールバンドとも呼ばれる。環状凸部１６の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。環状凸部１６の高さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、環状凸部１６の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。

【0026】

各凸部１７は、図３に示すように、Ｚ軸方向視（平面視）で略円形をなしており、略均等間隔で配置されている。また、各凸部１７の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。凸部１７の高さは、環状凸部１６の高さと略同一であり、例えば、１０～２０μｍ程度である。また、凸部１７の幅（Ｚ軸方向視での凸部１７の最大径）は、例えば、０．５～１．５ｍｍ程度である。なお、板状部材１０の保持面１１における環状凸部１６より内側において、凸部１７が形成されていない部分は、凹部１８となっている。

【0027】

そして、半導体ウエハＷは、板状部材１０の保持面１１における環状凸部１６と複数の凸部１７とに支持されて、静電チャック１に保持される。半導体ウエハＷが静電チャック１に保持された状態では、半導体ウエハＷの表面（下面）と、板状部材１０の保持面１１（詳細には、保持面１１の凹部１８）との間に、空間Ｓが存在することとなる（図２参照）。この空間Ｓには、後述するガス孔３１を介して不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が供給されるようになっている。

【0028】

このような板状部材１０には、保持面１１と下面１２との間を厚み方向（Ｚ軸方向、図２において上下方向）に貫通する円筒形状の第１貫通孔１５ａ，１５ｂが形成されている。そして、板状部材１０の下面１２には、第１貫通孔１５ａの開口部周辺に凹部１３ａが形成され、第１貫通孔１５ｂの開口部周辺に凹部１３ｂが形成されている。本実施形態の凹部１３ａ、１３ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂに向かって徐々に保持面１１の方向に深くなるテーパ形状をなしている。

【0029】

また、板状部材１０は、その内部にヒータ電極１４（発熱抵抗体）を備えている。ヒータ電極１４は、例えば、図４に示すように、Ｚ軸方向視で略螺旋状に延びるパターンを構成しており、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されている。そして、ヒータ電極１４は、Ｚ軸方向視で第１貫通孔１５ａ，１５ｂ付近において、ヒータ電極１４が露出しないように第１貫通孔１５ａ，１５ｂを迂回して（第１貫通孔１５ａ，１５ｂから離れて）配置されている。また、ヒータ電極１４は、Ｚ軸方向視で後述する接合層４０の厚層部４２ａ，４２ｂに重なるように配置されている（図２参照）。

【0030】

なお、ヒータ電極１４の線幅は、例えば、０．１～１０ｍｍ程度、ヒータ電極１４の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば、０．０２～３ｍｍ程度である。このようなヒータ電極１４に図示しない電源から電圧が印加されることによって、ヒータ電極１４が発熱し、保持面１１が加熱されることにより、保持面１１の保持された半導体ウエハＷが加熱される。

【0031】

ベース部材２０は、図１に示すように円柱状、詳しくは、直径の異なる２つの円柱が、大きな直径の円柱状の上面部の上に小さな直径の円柱状の下面部が載せられるようにして、中心軸Ｃａを共通にして重ねられて形成された段付きの円柱状である。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。

【0032】

そして、図１、図２に示すように、ベース部材２０は、上面２１と、ベース部材２０（板状部材１０）の中心軸Ｃａ（図２参照）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、を備えている。なお、上面２１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面２２は本開示の「第４の面」の一例である。

【0033】

ベース部材２０の直径は、上段部が例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度であり、下段部が例えば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、板状部材１０よりも大きく、１８０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

【0034】

また、図２に示すように、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２３が形成されている。この冷媒流路２３は、Ｚ軸方向視で凹部１３ａ，１３ｂ（つまり、後述する接合層４０の厚層部４２ａ，４２ｂ）に重ならないように配置されている。そして、冷媒流路２３は、ベース部材２０の下面２２に設けられた不図示の供給口と排出口とに接続しており、供給口からベース部材２０に供給された冷媒が、冷媒流路２３内を流れて排出口からベース部材２０の外へ排出される。このようにして、ベース部材２０の冷媒流路２３内に冷媒を流すことにより、ベース部材２０が冷却され、これにより、接合層４０を介して板状部材１０が冷却される。

【0035】

また、ベース部材２０には、上面２１と下面２２との間を厚み方向（Ｚ軸方向、図２において上下方向）に貫通する円筒形状の第２貫通孔２５ａ，２５ｂが形成されている。なお、第２貫通孔２５ａ，２５ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと同軸であり、第２貫通孔２５ａ，２５ｂの径が、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの径より大きい。

【0036】

さらに、ベース部材２０の第２貫通孔２５ａ，２５ｂには、貫通孔を有する絶縁性のスリーブを嵌合してもよい。このとき、第２貫通孔２５ａ，２５ｂは、ベース部材２０の第２貫通孔ではなくスリーブの貫通孔を指す。

【0037】

接合層４０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、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４０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。

【0038】

この接合層４０は、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺にて板状部材１０の下面１２に設けられた凹部１３ａ，１３ｂに充填配置された厚層部４２ａ，４２ｂと、厚層部４２ａ，４２ｂより厚さが薄い薄層部４１を備えている。つまり、接合層４０のうち凹部１３ａ，１３ｂに配置されたものが厚層部４２ａ，４２ｂであり、接合層４０のうち凹部１３ａ，１３ｂ以外に配置されたものが薄層部４１となる。そして、厚層部４２ａ，４２ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとを連通させる第３貫通孔４５ａ，４５ｂが中央に形成された保持面１１側に凸形状になっている。また、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺とは、静電チャック１の軸線方向視で、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの外縁部から板状部材１０の下面１２の平面方向に１０．０ｍｍ離れた地点までの領域を指す。

【0039】

接合層４０は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されている。なお、接合層４０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．１～１．０ｍｍ程度である。また、接合層４０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層４０（シリコーン系樹脂を想定）の熱伝導率は、０．１～２．０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、０．５～１．５Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

【0040】

また、接合層４０には、上記のように、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとの間に位置する円筒形状の第３貫通孔４５ａ，４５ｂが形成されている（図２参照）。つまり、本実施形態のように、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの開口部が凹部１３ａ，１３ｂの内部に形成されている場合には、凹部１３ａ，１３ｂのうち、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとを連通する空間（第３貫通孔４５ａ，４５ｂ）には、接合層４０が配置されていない。

【0041】

なお、第３貫通孔４５ａ，４５ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ及び第２貫通孔２５ａ，２５ｂと同軸である。第３貫通孔４５ａ，４５ｂの直径は、第１貫通孔１５ａ，１５ｂよりも大きく、第２貫通孔２５ａ，２５ｂと同等である。第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第３貫通孔４５ａ，４５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとは、Ｚ軸方向（静電チャック１の軸線方向）に連なって配置されている。

【0042】

そして、第１貫通孔１５ａと第３貫通孔４５ａと第２貫通孔２５ａとによって、静電チャック１をＺ軸方向に貫通するリフトピン挿入孔３０を形成している。このリフトピン挿入孔３０には、半導体ウエハＷを保持面１１上から押し上げるリフトピン６０が、ベース部材２０の下面２２側から挿入されている。このリフトピン６０は、円柱形状（丸棒形状）をなしており、リフトピン挿入孔３０内をＺ軸方向に移動する。リフトピン６０がＺ軸方向の一方側（図２では上側）に移動して、リフトピン６０の先端部（上端部）が板状部材１０の保持面１１から外部に突出することで、保持面１１上に載置されている半導体ウエハＷを保持面１１から離間させる（リフトピン６０によって半導体ウエハＷを持ち上げる）ようになっている。

【0043】

なお、本実施形態の静電チャック１では、リフトピン挿入孔３０が３個形成されており、各々のリフトピン挿入孔３０内にリフトピン６０が挿入されている。なお、３個のリフトピン挿入孔３０は、静電チャック１の周方向に等間隔で形成されている（図３参照）。

【0044】

また、第１貫通孔１５ｂと第３貫通孔４５ｂと第２貫通孔２５ｂとによって、静電チャック１をＺ軸方向に貫通するガス孔３１を形成している。このガス孔３１は、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が流通するガス流路である。これにより、ベース部材２０の下面２２側からガス孔３１内に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給することで、半導体ウエハＷの下面と板状部材１０の保持面１１（凹部１８）との間の空間Ｓ内に、この不活性ガスを充填することができるようになっている。

【0045】

ここで、静電チャック１に対する要望の１つとして、保持面１１における温度の均一化がある。ところが、静電チャック１では、ヒータ電極１４が第１貫通孔１５ａ，１５ｂから少し離れた箇所に配置されている（図４参照）。そのため、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺では、ベース部材２０による冷却が他の部位よりも促進される。その結果、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺が、他の部位に比べて低温になり易く、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺まで温度を均一化することができないおそれがある。また、第１貫通孔１５ａ，１５ｂから少し離れた箇所とは、静電チャック１の軸線方向視で、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの外縁部から板状部材１０の下面１２の平面方向に１．０ｍｍ離れた地点から、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの外縁部から板状部材１０の下面１２の平面方向に７．０ｍｍ離れた地点までの領域を指す。ヒータ電極１４のうち第１貫通孔１５ａ，１５ｂに最も近い部分が、この領域内に配置されている。

【0046】

そこで、静電チャック１では、図２に示すように、板状部材１０の下面１２に、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの開口部周辺に凹部１３ａ，１３ｂを設け、その凹部１３ａ，１３ｂに接合層４０の厚層部４２ａ，４２ｂを形成している。つまり、板状部材１０の第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺に厚層部４２ａ，４２ｂを設けている。これにより、接合層４０の厚みが、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺が他の部分と比べて大きくなっている。

【0047】

そのため、厚層部４２ａ，４２ｂによって、ベース部材２０と板状部材１０との熱伝達（ベース部材２０による冷却）が抑制される。従って、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度低下を抑制することができるので、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度を均一化することができる。

【0048】

そして、厚層部４２ａ，４２ｂを、ベース部材２０側ではなく板状部材１０側に設けているため、ベース部材２０と板状部材１０との熱伝達がより抑制されるとともに、厚層部４２ａ，４２ｂが保持面１１により近い位置に配置される。そのため、保持面１１において低温になりやすい第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度制御が容易になるので、保持面１１における温度制御性を向上させることができる。さらに、板状部材１０の熱膨張率がベース部材２０の熱膨張率よりも小さい場合、板状部材１０の方がベース部材２０よりも温度変化による変形量が小さい。そのため、厚層部４２ａ，４２ｂをベース部材２０側に設けたときに比べて、板状部材１０側に設けた方が、厚層部４２ａ，４２ｂの変形を抑制することができるので、厚層部４２ａ，４２ｂの変形による保持面１１の温度均一性の低下を抑制することができる。

【0049】

また、静電チャック１では、凹部１３ａ，１３ｂが保持面１１の方向へ徐々に深くなるテーパ形状をなし、厚層部４２ａ，４２ｂが第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとを連通させる第３貫通孔４５ａ，４５ｂが中央に形成された保持面１１側に凸になっている。そのため、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺において、接合層４０に厚層部４２ａ，４２ｂを簡単に形成することができる。そして、厚層部４２ａ，４２ｂの厚さが徐々に変化するため、保持面１１における第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度分布に応じて厚さの変化率を調整することにより、保持面１１において低温になりやすい第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度を更に均一化することができる。

【0050】

さらに、静電チャック１では、ヒータ電極１４が、Ｚ軸方向視で、厚層部４２ａ，４２ｂに重なるように配置されているため、ヒータ電極１４からの熱がベース部材２０へ伝達され難い。そのため、ヒータ電極１４からの熱は、厚層部４２ａ，４２ｂの上方（保持面１１側）へ効率良く伝達される。従って、厚層部４２ａ，４２ｂが配置されている第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度低下を効果的に抑制することができるため、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度をより均一化することができる。

【0051】

また、静電チャック１では、ベース部材２０に備わる冷媒流路２３を、Ｚ軸方向視で、厚層部４２ａ，４２ｂに重ならないように配置されているため、厚層部４２ａ，４２ｂが冷却され難くなる。そのため、厚層部４２ａ，４２ｂが配置されている第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度低下を抑制することができる。従って、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度をより均一化することができる。

【0052】

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周囲に凹部１３ａ，１３ｂを設け、凹部１３ａ，１３ｂに厚層部４２ａ，４２ｂを形成することにより、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度を均一化することができる。

【0053】

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施と基本的な構造は同じであるが、板状部材の下面に設ける凹部、及び接合層に備わる厚層部の各形状が、第１実施形態とは異なる。すなわち、第２実施形態では、凹部１１３ａ，１１３ｂ、及び厚層部１４２ａ，１４２ｂがテーパ形状ではなく、円柱形になっている。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。

【0054】

本実施形態の静電チャック１０１では、図５に示すように、板状部材１１０の下面１２に設ける凹部１１３ａ，１１３ｂが、下面１２に段差を作る沈め穴、本実施形態では円柱形の空間となっている。凹部１１３ａは、第１貫通孔１５ａの開口部周辺に設けられ、凹部１１３ｂは、第１貫通孔１５ｂの開口部周辺に設けられている。

【0055】

そして、これら凹部１１３ａ，１１３ｂ内に接合層１４０が充填されて、厚層部１４２ａ，１４２ｂが形成されている。このように、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの開口部周辺において、接合層１４０に厚層部１４２ａ，１４２ｂを非常に簡単に形成することができる。

【0056】

このように、静電チャック１０１では、図５に示すように、板状部材１１０の下面１２に、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの開口部周辺に凹部１１３ａ，１１３ｂを設け、その凹部１１３ａ，１１３ｂに接合層１４０の厚層部１４２ａ，１４２ｂを形成している。つまり、板状部材１１０の第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺に厚層部１４２ａ，１４２ｂを設けている。これにより、接合層１４０の厚みが、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周辺が他の部分と比べて大きくなっている。

【0057】

そのため、厚層部１４２ａ，１４２ｂによって、ベース部材２０と板状部材１１０との熱伝達（ベース部材２０による冷却）が抑制される。従って、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度低下を抑制することができるので、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度を均一化することができる。

【0058】

また、厚層部１４２ａ，１４２ｂを、ベース部材２０側ではなく板状部材１１０側に設けているため、ベース部材２０と板状部材１１０との熱伝達がより抑制されるとともに、厚層部１４２ａ，１４２ｂが保持面１１により近い位置に配置される。そのため、保持面１１において低温になりやすい第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度制御が容易になるので、保持面１１における温度制御性を向上させることができる。

【0059】

さらに、本実施形態では、凹部が第１実施形態のようにテーパ形状の場合と比べて、厚層部１４２ａ，１４２ｂの体積が大きくなるため、静電チャック１０１の使用中に、第１貫通孔１５ａ，１５ｂに侵入したプラズマや腐食性ガスによる接合層１４０の浸食を抑制し易くなる。従って、接合層１４０の保護性能と保持面１１における温度均一性の両立を図ることができる。

【0060】

以上のように、本実施形態の静電チャック１０１でも、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周囲に凹部１１３ａ，１１３ｂを設け、凹部１１３ａ，１１３ｂに厚層部１４２ａ，１４２ｂを形成することにより、保持面１１において、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度を均一化することができる。

【0061】

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、本開示を静電チャックに適用した場合を例示したが、本開示は、静電チャックに限られることなく、表面に対象物を保持する保持装置全般について適用することができる。

【0062】

また、上記第２実施形態では、板状部材１１０の下面１２に設けられた凹部１１３ａ，１１３ｂ内に、第１貫通孔１５ａ，１５ｂが形成されているが、凹部１１３ａ，１１３ｂと第１貫通孔１５ａ，１５ｂとの配置位置はこれに限られない。すなわち、凹部１１３ａ，１１３ｂは第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周囲に設けられていればよく、例えば図６に示すように、凹部１１３ａ，１１３ｂが形成された部位で凹部１１３ａ，１１３ｂに近接して第１貫通孔１５ａ，１５ｂが配置されていてもよい。このような場合でも、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度低下を抑制することができるため、保持面１１において第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺まで温度を均一化することができる。

【0063】

また、上記の実施形態では、厚層部４２ａ，４２ｂ，１４２ａ，１４２ｂは、ベース部材２０の上面２１から凹部１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１１３ｂの上面に接するまで接合層４０を充填して形成しているが、厚層部４２ａ，４２ｂ，１４２ａ，１４２ｂは、薄層部４１，１４１よりも厚ければよく、接合層４０が凹部１３ａ，１３ｂ，１１３ａ，１１３ｂの上面に接しないように充填され形成されていてもよい。さらに、温度分布に応じて、厚層部４２ａ，４２ｂ，１４２ａ，１４２ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂまたは第２貫通孔２５ａ，２５ｂの側面と同一面にならないように充填してもよい。これにより、第３貫通孔４５ａ，４５ｂに空間が生じて断熱層となるため、板状部材１０から熱が逃げにくくなり、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ周辺の温度低下を抑制することができる。

【符号の説明】

【0064】

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１１ 保持面
１２ 下面
１３ａ 凹部
１３ｂ 凹部
１４ ヒータ電極
１５ａ 第１貫通孔
１５ｂ 第１貫通孔
２０ ベース部材
２１ 上面
２２ 下面
２３ 冷媒流路
２５ａ 第２貫通孔
２５ｂ 第２貫通孔
４０ 接合層
４２ａ 厚層部
４２ｂ 厚層部
１０１ 静電チャック
１１０ 板状部材
１１３ａ 凹部
１１３ｂ 凹部
１４０ 接合層
１４２ａ 厚層部
１４２ｂ 厚層部
Ｗ 半導体ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】