特許 7613848 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】2025-01-06

(45)【発行日】2025-01-15

(54)【発明の名称】保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20250107BHJP

   H01L 21/3065 20060101ALI20250107BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20250107BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 N

H01L21/302 101G

H02N13/00 D

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2020107814

(22)【出願日】2020-06-23

(65)【公開番号】P2022003667

(43)【公開日】2022-01-11

【審査請求日】2023-04-26

(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】小笠原 敬太

(72)【発明者】

【氏名】山本 考史

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開２００６－２６１５４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５２６２８９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０２０－１７７００（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２０１６－５０３９６２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１１－１９２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－４１６２８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特表２００９－５１２１９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００７－３１１６１３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－８４５２３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－１８９４２５（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０１Ｌ ２１／３０６５

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

第１の面と、第１の方向にて前記第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、を備え、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の面とが、熱的に接続され、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、
前記ベース部材は、
冷媒を流すための冷媒流路と、
前記第１の方向から見て前記第３の面から前記第４の面に向かって延びる環状の第１断熱部とを有し、
前記板状部材は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部に重なるように配置されている第２断熱部を内部に有し、
前記第２断熱部は、ガストンネルであって、ガスの供給口と前記供給口から当該第２断熱部に向かって延びる供給路を備えており、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部全体の５％以上に重なっており、
前記供給口は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部に重なっていない、
ことを特徴とする保持装置。

【請求項2】

第１の面と、第１の方向にて前記第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、を備え、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の面とが、熱的に接続され、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、
前記ベース部材は、
冷媒を流すための冷媒流路と、
前記第１の方向から見て前記第３の面から前記第４の面に向かって延びる環状の第１断熱部とを有し、
前記板状部材は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部に重なるように配置されている第２断熱部を内部に有し、
前記第２断熱部は、ガストンネルであって、ガスの供給口と前記供給口から当該第２断熱部に向かって延びる供給路を備えており、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部全体の５％以上に重なっており、
前記第１の面に、複数の凸部が形成されており、
前記凸部は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部と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3】

第１の面と、第１の方向にて前記第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、を備え、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の面とが、熱的に接続され、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、
前記ベース部材は、
冷媒を流すための冷媒流路と、
前記第１の方向から見て前記第３の面から前記第４の面に向かって延びる環状の第１断熱部とを有し、
前記板状部材は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部に重なるように配置されている第２断熱部を内部に有し、
前記第２断熱部は、ガストンネルであって、ガスの供給口と前記供給口から当該第２断熱部に向かって延びる供給路を備えており、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部全体の５％以上に重なっており、
前記第２断熱部は、前記第１の面上に形成された溝、又は前記第１の方向にて前記第２の面から前記板状部材の厚みの１／３の位置よりも前記第１の面側に配置された内部空洞である
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に記載するいずれか１つの保持装置において、
前記板状部材の前記第１の面は、
前記第１の方向から見たときに前記第２断熱部の内側に位置する内側領域と、前記第１の方向から見たときに前記第２断熱部の外側に位置する外側領域とを有し、
前記冷媒流路には、前記内側領域を冷却するための内側冷媒流路と、前記外側領域を冷却するための外側冷媒流路とが独立して設けられている
ことを特徴とする保持装置。

【請求項5】

第１の面と、第１の方向にて前記第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、を備え、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の面とが、熱的に接続され、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、
前記ベース部材は、
冷媒を流すための冷媒流路と、
前記第１の方向から見て前記第３の面から前記第４の面に向かって延びる環状の第１断熱部とを有し、
前記板状部材は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部に重なるように配置されている第２断熱部を内部に有し、
前記第２断熱部は、ガストンネルであって、ガスの供給口と前記供給口から当該第２断熱部に向かって延びる供給路を備えており、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部全体の５％以上に重なっており、
前記第１の面に、複数の凸部が形成されており、
前記第２断熱部は、前記第１の面上に形成された溝、又は前記第１の方向にて前記第２の面から前記板状部材の厚みの１／３の位置よりも前記第１の面側に配置された内部空洞であり、
前記凸部は、前記第１の方向から見たときに、前記内部空洞の配置領域より前記内部空洞の非配置領域の方が多く配置されている
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】

保持装置に関する従来技術として、例えば、特許文献１に、対象物の保持面（ウエハ保持面）の内周部と外周部とで、それぞれ異なる温度に制御して明確な温度分布を得るために、電極ブロックに同心円状のスリットを設けて、内周部と外周部との間での熱伝達が抑制されるようにしたプラズマ処理装置が開示されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２００３－２４３３７１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、上記の装置では、誘電体膜（セラミックス）内部における径方向への熱伝達を抑制することができない。そのため、誘電体膜内部での径方向への熱伝達によって、対象物の保持面の内周部と外周部との温度境界（温度差）が不明確になり、明確な温度分布を得ることができないおそれがある。

【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、対象物の保持面の内周部と外周部とで明確な温度分布を得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、第１の方向にて前記第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、を備え、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の面とが、熱的に接続され、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、
前記ベース部材は、
冷媒を流すための冷媒流路と、
前記第１の方向から見て前記第３の面から前記第４の面に向かって延びる環状の第１断熱部とを有し、
前記板状部材は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部に重なるように配置されている第２断熱部を内部に有し、
前記第２断熱部は、ガストンネルであって、ガスの供給口と前記供給口から当該第２断熱部に向かって延びる供給路を備えており、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部全体の５％以上に重なっていることを特徴とする。

【0007】

この保持装置では、第１の方向から見たときに、板状部材に第２断熱部が配置されるため、板状部材内で第２の方向（径方向）への熱伝達を抑制して第１の方向への熱伝達を促進することができる。そして、ベース部材では第１断熱部を境界として内周部と外周部との間の第２の方向への熱伝達が抑制されている。さらに、第１の方向から見たときに、第１断熱部の周辺に第２断熱部が配置されるため、ベース部材で形成される温度域がほぼそのままの状態で板状部材の内部を第１の方向へ伝達されるので、第１の面において、内周部と外周部とで明確な温度分布を得ることができる。
そして、第１断熱部と前記第２断熱部とが重なるように配置されているので、第１断熱部の直上に第２断熱部が配置されるため、ベース部材における内側領域と外側領域が、第１の面における内側領域と外側領域にほぼ一致する。そのため、ベース部材における内側領域と外側領域とでそれぞれ制御された温度域が、そのまま第１の面に反映される。従って、第１の面における温度分布制御の制御性が更に向上するため、第１の面において、内周部と外周部とでより一層明確な温度分布を得ることができる。

【0008】

上記した保持装置において、
前記第１の面に、複数の凸部が形成されており、
前記凸部は、前記第１の方向から見たときに、前記第１断熱部と重ならないように配置されていることが好ましい。

【0009】

この保持装置では、凸部が対象物に接触して対象物を保持する。この凸部は、第１断熱部の直上には配置されないため、第１の面（対象物との接触面）において、内周部と外周部との温度分布がより明確になる。そして、板状部材と対象物との間の熱伝達は、凸部と、凸部が配置されていない第１断熱部の直上部分とを比較すると、凸部が配置されていない第１断熱部の直上部分の方が熱伝達しにくい。これにより、板状部材の内周部と外周部とで温度差が生じる境界がはっきりとわかるため、第１の面において、内周部と外周部とでより明確な温度分布を得ることができる。

【0010】

上記した保持装置において、
前記第２断熱部は、前記第１の面上に形成された溝、又は前記第１の方向にて前記第２の面から前記板状部材の厚みの１／３の位置よりも前記第１の面側に配置された内部空洞であることが好ましい。

【0011】

このように、第２断熱部を、第１の面に形成された溝、又は厚みの１／３より上方に位置する内部空洞で形成することにより、板状部材において、第１の面の近傍での第２の方向（径方向）への熱伝達を効果的に抑制することができる。そのため、第１の方向への熱伝達がより促進される。従って、ベース部材の内周部と外周部とでそれぞれ制御された温度が、そのまま板状部材の内部を第１の方向へ伝達されるので、第１の面において、内周部と外周部とで明確に温度差が生じるため、内周部と外周部とでより明確な温度分布を得ることができる。

【0012】

また、溝や内部空洞によって第２断熱部を構成することにより、板状部材に第２断熱部を非常に簡単に設けることができる。そして、例えば、内部空洞として従来から板状部材に形成されているガストンネルを利用することにより、ガストンネルの形状や配置を変更するだけで、板状部材に第２断熱部を設けることができる。

【0013】

上記した保持装置において、
前記板状部材の前記第１の面は、
前記第１の方向から見たときに前記第２断熱部の内側に位置する内側領域と、前記第１の方向から見たときに前記第２断熱部の外側に位置する外側領域とを有し、
前記冷媒流路には、前記内側領域を冷却するための内側冷媒流路と、前記外側領域を冷却するための外側冷媒流路とが独立して設けられていることが好ましい。

【0014】

このようにすることにより、内側領域と外側領域とを独立した冷媒流路、つまり通路入口と通路出口とがそれぞれ別に設けられ、冷媒の温度や流速を別々に変更できる内側冷媒流路と外側冷媒流路とによって冷却することができ、第１断熱部により内側領域と外側領域とが分けられているため、第１の面の内側領域と外側領域とにおける温度分布制御の精度を一層向上させることができる。従って、第１の面において、内周部と外周部とで一層明確な温度分布を得ることができる。

【0017】

上記した保持装置において、
前記第１の面に、複数の凸部が形成されており、
前記第２断熱部は、前記第１の面上に形成された溝、又は前記第１の方向にて前記第２の面から前記板状部材の厚みの１／３の位置よりも前記第１の面側に配置された内部空洞であり、
前記凸部は、前記第１の方向から見たときに、前記内部空洞の配置領域より前記内部空洞の非配置領域の方が多く配置されていることが好ましい。なお、凸部の数の比較は、単位面積当たりの凸部の配置数で行えばよい。

【0018】

こうすることにより、内部空洞の配置領域（第１段熱部の配置領域でもある）には凸部が少なく（あるいは無し）、内部空洞の非配置領域（第１段熱部の非配置領域でもある）には凸部が多く配置される。そのため、凸部が多く配置される部分では、対象物との接触面積が大きくなるので、熱伝達が良くなり温度制御性を向上させられる。従って、内部空洞の非配置領域を境界にして、第１の面において、内側領域と外側領域とにおける制御温度を精度良く変化させることができるため、第１の面において、内周部と外周部とで明確な温度分布を得ることができる。

【発明の効果】

【0019】

本開示によれば、対象物の保持面の内周部と外周部とで明確な温度分布を得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】

【0020】

【図1】第１実施形態に係る静電チャックの概略斜視図である。

【図2】第１実施形態に係る静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。

【図3】第１実施形態に係る静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。

【図4】第２実施形態に係る静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。

【図5】（Ａ）～（Ｅ）は、第２実施形態に係る静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。

【発明を実施するための形態】

【0021】

［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、半導体のウエハを保持する静電チャックに対して適用した場合について説明する。

【0022】

＜静電チャックの全体構成＞
本実施形態の静電チャックについて、図１～図３を参照しながら説明する。静電チャック１０は、対象物（例えばウエハ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エハＷを固定するために使用される。静電チャック１０は、図１に示すように、板状部材であるセラミックス部材４１と、ベース部材４２と、接合層４３などを有する。

【0023】

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軸を定義するものとする。ここで、Ｚ軸は静電チャック１０の中心軸Ｃａ方向（図１の上下方向）の軸であり、Ｘ軸とＹ軸は静電チャック１０の径方向の軸である。そして、Ｚ軸方向（すなわち中心軸Ｃａ方向）は、本開示の「第１の方向」の一例であり、Ｘ軸方向とＹ軸方向（すなわち、静電チャック１０の径方向）は、本開示の「第２の方向」の一例である。

【0024】

セラミックス部材４１は、例えば円盤状の部材であり、セラミックスにより形成されている。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。

【0025】

また、セラミックス部材４１の直径は、例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度であり、セラミックス部材４１の厚さは、例えば２ｍｍ～６ｍｍ程度である。なお、セラミックス部材４１の熱伝導率は、１０～５０Ｗ／ｍＫ（より好ましくは、１８～３０Ｗ／ｍＫ、例えば２０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

【0026】

図１、図２に示すように、セラミックス部材４１は、上面である吸着面５１と、セラミックス部材４１の中心軸方向（すなわち、Ｚ軸方向）について吸着面５１とは反対側に設けられる下面５２と、を備えている。このセラミックス部材４１は、吸着面５１上にてウエハＷを保持する。なお、吸着面５１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面５２は本開示の「第２の面」の一例である。

【0027】

吸着面５１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７１が形成され、環状凸部７１の内側に複数の独立した柱状の凸部７２が形成されている。なお、環状凸部７１は、シールバンドとも呼ばれる。環状凸部７１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７１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７１の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。

【0028】

各凸部７２は、Ｚ軸方向視で、図３に示すように、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７２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７２の高さは、環状凸部７１の高さと略同一であり、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、凸部７２の幅（Ｚ軸方向視での凸部７２の最大径）は、例えば、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。なお、セラミックス部材４１の吸着面５１における環状凸部７１より内側において、凸部７２が形成されていない部分は、凹部７３となっている。

【0029】

そして、ウエハＷは、セラミックス部材４１の吸着面５１における環状凸部７１と複数の凸部７２とに支持されて、静電チャック１０に保持される。ウエハＷが静電チャック１０に保持された状態では、ウエハＷの表面（下面）と、セラミックス部材４１の吸着面５１（より詳細には吸着面５１の凹部７３）との間に、空間が存在することとなる。この空間には、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。

【0030】

なお、セラミックス部材４１は、その内部に、Ｚ軸方向視で、例えば略円形をなすチャック電極（不図示）を備える。そして、チャック電極は、電源（不図示）から電圧が印加されることによって静電引力を発生し、その静電引力により、ウエハＷは吸着面５１に吸着して保持される。

【0031】

ベース部材４２は、例えば図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４２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４２は、上面６１と、ベース部材４２（セラミックス部材４１）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６１とは反対側に設けられる下面６２と、を備えている。なお、上面６１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面６２は本開示の「第４の面」の一例である。

【0033】

ベース部材４２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４２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４２（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、セラミックス部材４１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】

このベース部材４２は、セラミックス部材４１の下面５２とベース部材４２の上面６１との間に配置された接合層４３によって、セラミックス部材４１に接合されている。接合層４３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４３の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度である。また、接合層４３の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層４３（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。

【0035】

ベース部材４２には、図２に示すように、半径方向の略中間位置の上面６１から、中心軸Ｃａ（図２参照）（すなわち、Ｚ軸）に沿って下面５２方向に延びる溝部６３が備えられている。また、溝部６３は、図３に示すように、ベース部材４２の中心軸Ｃａを中心として環状に延びている。したがって、ベース部材４２は、溝部６３よって、溝部６３より内側に位置する内側領域６４と、溝部６３より外側に位置する外側領域６５とに区画される。

【0036】

また、溝部６３の深さ、つまり、ベース部材４２の上面６１から、中心軸Ｃａに沿って溝部６３の底面までの長さは、ベース部材４２の厚さの１／１０程度、好ましくは、１／３程度が望ましい。具体的には、例えば、ベース部材４２の厚さが２０ｍｍ程度であれば、２ｍｍ～７ｍｍ程度、また、ベース部材４２の厚さが５０ｍｍ程度であれば、５ｍｍ～１７ｍｍ程度が望ましい。

【0037】

また、溝部６３の径方向（つまり、Ｘ軸方向またはＹ軸方向）の幅は、５ｍｍ～３５ｍｍ程度が望ましい。なお、溝部６３は本開示の「第１断熱部」の一例である。

【0038】

また、ベース部材４２の内側領域６４には、図２に示すように、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すための内側冷媒通路６６を備える。この内側冷媒通路６６はＺ軸方向視で、中心軸Ｃａ（すなわち、Ｚ軸）を中心として、ベース部材４２の内側領域６４において螺旋状に配置されている。さらに、内側冷媒通路６６は、ベース部材４２の下面６２に設けられた不図示の供給口と排出口とに接続されており、したがって、供給口からベース部材４２に供給された冷媒は、内側冷媒通路６６内を流れて排出口からベース部材４２外へ排出される。このようにして内側冷媒通路６６に冷媒を流すことにより、ベース部材４２の内側領域６４を冷却することができる。

【0039】

また、ベース部材４２の外側領域６５には、図２に示すように、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すための外側冷媒通路６７を備える。この外側冷媒通路６７は、Ｚ軸方向視で、ベース部材４２の外側領域６５において螺旋状に配置されている。つまり、外側冷媒通路６７は、内側冷媒通路６６の外側において、環状の溝部６３を挟んで位置している。また、外側冷媒通路６７は、ベース部材４２の下面６２に設けられた不図示の供給口と排出口とに接続されており、供給口からベース部材４２に供給された冷媒は、外側冷媒通路６７内を流れて排出口からベース部材４２外へ排出される。このようにして外側冷媒通路６７に冷媒を流すことにより、ベース部材４２の外側領域６５を冷却することができる。

【0040】

このように本実施形態では、内側領域６４に設けられた内側冷媒通路６６と、外側領域６５に設けられた外側冷媒通路６７とは、制御系統的に独立して設けられており、それぞれで冷媒の温度を調整したり、冷媒の流速などを調整することができる。そして、ベース部材４２は、内側領域６４と外側領域６５との間に溝部６３を備えている。したがって、外側冷媒通路６７に冷媒を流すと、ベース部材４２の外側領域６５が、また、内側冷媒通路６６に冷媒を流すと、ベース部材４２の内側領域６４が、それぞれ独立して冷却されることとなる。この際に、ベース部材４２には、環状の溝部６３が設けられているので、内側領域６４は、外側領域６５の温度の影響を受けることなく、また、外側領域６５は、内側領域６４の温度の影響を受けることなく、冷却することができる。したがって、ベース部材４２の内側領域６４と外側領域６５とでは、所望の明確な温度分布を得ることができる。

【0041】

図２に示すように、セラミックス部材４１の内部には、断熱空間７４を備える。また、断熱空間７４は、図３に示すように、中心軸Ｃａ（すなわち、Ｚ軸）を中心として、環状に延びている。したがって、セラミックス部材４１は、断熱空間７４よって、断熱空間７４より内側に位置する内側領域７５と、断熱空間７４より外側に位置する外側領域７６とに区画される。

【0042】

また、断熱空間７４は、図３に示すように、ベース部材４２に接合層４３を介してセラミックス部材４１に接合されている状態において、Ｚ軸方向視で、図３に示すように、溝部６３と重なるように、つまり、周方向のほぼ全周（例えば、９０％以上）に亘って沿うように配置されている。すなわち、本実施形態では、Ｚ軸方向視で、断熱空間７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、周方向のほぼ全周に亘って一致するように配置されている。

【0043】

なお、本実施形態では、Ｚ軸方向視で、断熱空間７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、周方向のほぼ全周に亘って一致するように配置されているが、それに限定されるものではない。すなわち、例えば、Ｚ軸方向視で、断熱空間７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、内側方向にずれていても差し支えないし、また、外側方向にずれていても差し支えないことは、言うまでもない。

【0044】

また、断熱空間７４の中心軸Ｃａ方向の長さは、セラミックス部材４１の厚さの１／４～１／２程度、好ましくは、１／３程度が望ましい。具体的には、例えば、セラミックス部材４１の厚さが２ｍｍ程度であれば、０．５ｍｍ～１ｍｍ程度、また、セラミックス部材４１の厚さが６ｍｍ程度であれば、１．５ｍｍ～３ｍｍ程度が望ましい。

【0045】

また、図２に示すように、断熱空間７４は、その底部が、セラミックス部材４１の下面５２から、セラミックス部材４１の厚さの１／３の長さ分だけ、吸着面５１側に間隔をおいて配置されている。

【0046】

また、断熱空間７４の径方向（つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向）の幅は、溝部６３の幅より広く設定され、１５ｍｍ～３５ｍｍ程度が望ましい。なお、断熱空間７４は本開示の「第２断熱部」の一例である。

【0047】

図２に示すように、セラミックス部材４１の、内側領域７５および外側領域７６における下面５２と、ベース部材４２の、内側領域６４および外側領域６５の上面６１とは、その間に配置された接合層４３によって、熱的に接続されている。

【0048】

一方、溝部６３の、ベース部材４２の上面６１における環状の開口部分には、接合層４３が配置されていないので、溝部６３の、ベース部材４２の上面６１における開口部分においては、セラミックス部材４１の下面５２と、ベース部材４２の上面６１とが、熱的に接続されることはない。

【0049】

また、セラミックス部材４１の、Ｚ軸方向視で、内側領域７５および外側領域７６に対応する吸着面５１には、図２、図３に示すように、多数の柱状の凸部７２が設けられている。したがって、ウエハＷが、セラミックス部材４１の吸着面５１における環状凸部７１と複数の凸部７２、つまり吸着面５１に形成されたすべての凸部に支持された状態では、セラミックス部材４１の、内側領域７５および外側領域７６における吸着面５１と、ウエハＷとは、環状凸部７１と複数の凸部７２と介して熱的に接続されている。

【0050】

一方、セラミックス部材４１の、Ｚ軸方向視で、溝部６３と重なる、つまり、断熱空間７４と重なる吸着面５１部分には、柱状の凸部７２が設けられていない。したがって、ウエハＷと、セラミックス部材４１とが、熱的に接続されることはない。

【0051】

以上のように構成された静電チャック１０においては、供給口から内側冷媒通路６６および外側冷媒通路６７に冷媒を供給し、それによって、ベース部材４２の温度を制御することができる。具体的には、供給口から内側冷媒通路６６に供給される冷媒の温度や冷媒の流速を変えることにより、ベース部材４２の内側領域６４の温度を制御することが可能となる。また、供給口から外側冷媒通路６７に供給される冷媒の温度や冷媒の流速を変えることにより、ベース部材４２の外側領域６５の温度を制御することが可能となる。

【0052】

この際、本実施形態では、ベース部材４２の内側領域６４と外側領域６５との間に、環状の溝部６３を備えるので、ベース部材４２では溝部６３を境界として内側領域６４と外側領域６５との間の径方向への熱伝達が抑制される。それにより、内側領域６４と外側領域６５とにおける温度分布制御の制御性が更に向上し、したがって、ベース部材４２の、内側領域６４の上面６１と、外側領域６５の上面６１とでより一層明確な温度分布を得ることができる。

【0053】

また、ベース部材４２の、内側領域６４の上面６１の温度は、中心軸Ｃａ方向に延びる第１の熱伝達経路、具体的には、接合層４３、セラミックス部材４１の内側領域７５および多数の柱状の凸部７２を介してウエハＷに熱伝達される。したがって、ウエハＷの内側領域、言い換えれば、セラミックス部材４１の内側領域７５に対応する吸着面５１の温度は、供給口から内側冷媒通路６６に供給される冷媒の温度や冷媒の流速を変えることにより、容易に温度制御することが可能となる。

【0054】

また、ベース部材４２の、外側領域６５の上面６１の温度は、第１の熱伝達経路の外側において、中心軸Ｃａ方向に環状に延びる第２の熱伝達経路、具体的には、環状の接合層４３、セラミックス部材４１の環状の外側領域７６および多数の柱状の凸部７２を介してウエハＷに熱伝達される。したがって、ウエハＷの外側領域、言い換えれば、セラミックス部材４１の外側領域７６に対応する吸着面５１の温度は、供給口から外側冷媒通路６７に供給される冷媒の温度や冷媒の流速を変えることにより、容易に温度制御することが可能となる。

【0055】

この際、本実施形態では、セラミックス部材４１の、溝部６３と重なる部分には、断熱空間７４が備えられ、また、Ｚ軸方向視で、溝部６３と重なる、つまり、断熱空間７４と重なる吸着面５１部分には、柱状の凸部７２が形成されておらず、さらに、溝部６３の、ベース部材４２の上面６１における環状の開口部分には、接合層４３が配置されていないので、第１の熱伝達経路と第２の熱伝達経路との間の径方向の熱伝達が抑制される。そのため、ベース部材４２の上面６１で形成される温度がほぼそのままの状態でウエハＷに熱伝達され、したがって、ウエハＷの内側領域と外側領域とで明確な温度分布を得ることができる。

【0056】

また、供給口から内側冷媒通路６６および外側冷媒通路６７に供給される冷媒の温度や冷媒の流速を変えることにより、ウエハＷの内側領域と外側領域とで、精度良く温度制御をすることができる。

【0057】

［第２実施形態］
続いて、本開示の第２実施形態に係る保持装置について、図４及び図５（Ａ）～（Ｅ）を参照しながら詳細を説明する。なお、その説明中、第１実施形態と同じ作用効果を奏するものには、同じ符号を付して説明する。

【0058】

すなわち、第１実施形態では、セラミックス部材４１に備えられた断熱空間７４は、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制するために設けられていたが、本実施形態では、図４に示すように、断熱空間７４が、ガストンネル（Ｈｅトンネル）７４によって構成されている点で異なる。このようなガストンネル７４によって吸着面５１にＨｅガスが吐出され、ウエハＷと吸着面５１との間にＨｅガスが充填されることにより、凸部７２がない箇所においてもＨｅガスを介して、ウエハＷと吸着面５１との間での熱伝達が可能になっている。なお、図４では、第２実施形態に係る保持装置の断面図の一例として、図５（Ｂ）の保持装置の断面図を示している。

【0059】

ガストンネルを断熱空間７４と兼用させるためには、ガストンネルの形状や配置を工夫する必要があり、以下に、図５を参照して、その詳細について説明する。なお、以下の説明においては、断熱空間７４をガストンネル７４として説明する。また、図５（Ａ）～（Ｅ）においては、ベース部材４２に形成された溝部６３と、セラミックス部材４１に形成されたガストンネル７４とを１本の線によって概略的に示している。

【0060】

まず、図５（Ａ）に示すように、ガストンネル７４は、ガスの供給口７４Ａと、供給口７４Ａからガストンネル７４に向かって延びる供給路７４Ｂとを有する。また、ガストンネル７４は、供給路７４Ｂが接続する部分とは反対側において、途切れるようにして配置されている。したがって、ガストンネル７４は、溝部６３の周方向の全周に亘って配置されておらず、一部において、溝部６３の周方向に沿ってガストンネル７４が配置されていない部分が存在する。

【0061】

この場合、ガストンネル７４の周方向の長さが、溝部６３の全周方向の長さの５％以上であれば、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制することが可能である。

【0062】

なお、図５（Ａ）では、ベース部材４２に形成された溝部６３に対して、セラミックス部材４１に形成されたガストンネル７４が内周側に配置されているが、Ｚ軸方向視で、ガストンネル７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、周方向の全周に亘って一致するように配置されていてもよいし、外周側に配置されていてもよい。以下の図５（Ｂ）～（Ｅ）についても同様である。

【0063】

また、図５（Ｂ）に示すように、ガストンネル７４は、溝部６３の周方向において、４分割して配置されている。また、４分割された各ガストンネル７４の中央部分には、供給口７４Ａから供給路７４Ｂが接続されている。また、４分割された各ガストンネル７４の両端部分には、排出口７４Ｃがそれぞれ形成されている。したがって、分割されたあるガストンネル７４の各端部においては、隣接するガストンネル７４の端部との間に間隔が生じている。それにより、４分割されたガストンネル７４は、溝部６３の周方向の全周に亘って存在せず、ガストンネル７４の各端部と、隣接するガストンネル７４の端部との間では、溝部６３の周方向に沿ってガストンネル７４が配置されていない。

【0064】

この場合、ガストンネル７４の周方向の長さが、溝部６３の全周方向の長さの５％以上であれば、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制することが可能である。

【0065】

なお、図５（Ｂ）では、ベース部材４２に形成された溝部６３に対して、セラミックス部材４１に形成されたガストンネル７４が内周側に配置されているが、Ｚ軸方向視で、ガストンネル７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、周方向の全周に亘って一致するように配置されていてもよいし、外周側に配置されていてもよい。

【0066】

また、図５（Ｃ）に示すように、ガストンネル７４は、溝部６３の内周側から、溝部６３を跨ぐようにして、溝部６３の外周側に蛇行した後、再び、溝部６３を跨ぐようにして、溝部６３の内周側に蛇行して配置されている。したがって、ガストンネル７４が、内周側や外周側に大きく張り出した部分では、ガストンネル７４は、溝部６３に沿って配置されていない。

【0067】

この場合、ガストンネル７４が、溝部６３の全周に亘って配置されているので、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制することが可能であるが、溝部６３の蛇行の幅によっては、ベース部材４２の、内側領域６４および外側領域６５と、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６とが、Ｚ軸方向視で、一致しなくなる可能性がある。しかし、溝部６３の蛇行の幅に応じて、ガストンネル７４の径方向（つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向）の幅を、第１実施形態の断熱空間７４の幅より狭くしたり、或いは、溝部６３の径方向（つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向）の幅を、第１実施形態の溝部６３の径方向（つまり、Ｘ軸方向とＹ軸方向）の幅より広くすることにより解消可能である。

【0068】

また、図５（Ｄ）に示すように、ガストンネル７４は、溝部６３の内周側において、溝部６３の周方向の全周に亘って延びている。また、溝部６３の外周側に配置された供給口７４Ａから、供給路７４Ｂが溝部６３を跨ぐようにして延びた後、ガストンネル７４に接続されている。

【0069】

このように供給口７４Ａが溝部６３の外周側に配置されても、ガストンネル７４が、溝部６３の全周に亘って配置されているので、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制することが可能である。なお、図５（Ｄ）でも、ベース部材４２に形成された溝部６３に対して、セラミックス部材４１に形成されたガストンネル７４が内周側に配置されているが、Ｚ軸方向視で、ガストンネル７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、周方向の全周に亘って一致するように配置されていてもよいし、外周側に配置されていてもよい。

【0070】

また、図５（Ｅ）に示すように、ガストンネル７４は、溝部６３の内周側において、溝部６３の周方向に亘って延びているが、ガストンネル７４の一部において、溝部６３と交差するようにして溝部６３の外周側にて延びている。したがって、溝部６３と交差するようにして溝部６３の外周側にて延びているガストンネル７４は、溝部６３に沿って配置されていない。

【0071】

この場合、溝部６３の外周側にて延びている部分を除くガストンネル７４の周方向の長さが、溝部６３の全周方向の長さの５％以上であれば、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制することが可能である。

【0072】

なお、図５（Ｅ）では、ベース部材４２に形成された溝部６３に対して、セラミックス部材４１に形成されたガストンネル７４が内周側に配置されているが、Ｚ軸方向視で、ガストンネル７４の幅方向の中心は、溝部６３の幅方向の中心に対して、周方向の全周に亘って一致するように配置されていてもよいし、外周側に配置されていてもよい。この場合には、図５（Ｅ）において溝部６３の外周側にて延びている部分を、内周側に延びるようにしてもよい。

【0073】

このように本実施形態では、ガストンネル７４を、断熱空間と兼用させるために、ガストンネル７４の形状や配置を工夫しているが、以上説明したいずれの場合においても、ガストンネル７４は、セラミックス部材４１の内側領域７５と外側領域７６との間の熱伝達を抑制することが可能である。

【0074】

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、本実施形態では、ウエハＷを吸着面５１に吸着して保持する内部電極として、チャック電極を例示したが、内部電極はチャック電極に限らず、高周波電極になる場合もある。

【0075】

また、本実施形態では、セラミックス部材４１に、セラミックス部材４１を加熱するためのヒータを備えていないが、ヒータを備えても差し支えない。この場合には、セラミックス部材４１内で、断熱空間７４よりも下面６２側における内側領域７５と外側領域７６とにおいて、それぞれ制御系統が異なる別個のヒータをそれぞれ配置するのが望ましい。

【0076】

また、本実施形態では、第１断熱部として、ベース部材４２の上面６１から、中心軸Ｃａに沿って下面６２に向けて延びる環状の溝部６３によって構成したが、これに限定されるものではない。例えば、ベース部材４２の内部に形成した環状の断熱空間であったり、また、ベース部材４２の下面６２から、中心軸Ｃａに沿って上面６１に向けて延びる環状の溝部によって構成しても差し支えない。この場合、断熱空間の底面は、ベース部材４２の厚さの１／３の長さ分だけ、上面６１側に間隔をおいて配置されているのが望ましい。また、環状の溝部は、下面６２から、ベース部材４２の厚さの１／３の長さ分だけ、中心軸Ｃａに沿って上面６１側に向かって延びているのが望ましい。

【0077】

また、本実施形態では、第２断熱部として、セラミックス部材４１内に形成された断熱空間７４によって構成したが、これに限定されるものではない。例えば、セラミックス部材４１の吸着面５１から中心軸Ｃａに沿って下面５２に向けて延びる環状の溝部によって構成しても差し支えない。この場合、環状の溝部は、吸着面５１から、ベース部材４２の厚さの１／３の長さ分だけ、中心軸Ｃａに沿って下面５２側に向かって延びているのが望ましい。

【0078】

また、本実施形態では、セラミックス部材４１の、Ｚ軸方向視で、内側領域７５および外側領域７６に対応する吸着面５１には、多数の柱状の凸部７２が設けられ、また、溝部６３と重なる、つまり、断熱空間７４と重なる吸着面５１部分には、柱状の凸部７２が設けられていないが、これに限定されるものではない。例えば、Ｚ軸方向視で、内側領域７５および外側領域７６に対応する吸着面５１には、多数の柱状の凸部７２を設け、また、溝部６３と重なる、つまり、断熱空間７４と重なる吸着面５１部分には、単位面積当たりの個数が、内側領域７５および外側領域７６に対応する吸着面５１に設けられた凸部７２の個数よりも少なくなるように、凸部７２を設けても差し支えない。

【符号の説明】

【0079】

１０ 静電チャック
４１ セラミックス部材
４２ ベース部材
５１ 吸着面
５２ 下面
６１ 上面
６２ 下面
６３ 溝部
６６ 内側冷媒通路
６７ 外側冷媒通路
７２ 凸部
７４ 断熱空間（ガストンネル）
７５ 内側領域（セラミックス部材）
７６ 外側領域（セラミックス部材）
Ｗ ウエハ

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】