特許 7629701 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】2025-02-05

(45)【発行日】2025-02-14

(54)【発明の名称】保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20250206BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 P

【請求項の数】 2

(21)【出願番号】P 2020161960

(22)【出願日】2020-09-28

(65)【公開番号】P2022054764

(43)【公開日】2022-04-07

【審査請求日】2023-06-21

(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】駒津 貴久

(72)【発明者】

【氏名】田中 和孝

【審査官】杢 哲次

(56)【参考文献】

【文献】特開平１０－２１８３６４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１８－７３８８６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３１３８１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平９－２６６２４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１７－２４１５０（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００６－３５１５７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００３－２３４３９８（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００８－１０８７６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－２９６７０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】国際公開第２００８／１０５２２６（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の方向に略直交する上面及び下面を有する板状の基体と、
前記基体の上面から上方に突出し、環状をなした外側凸部と、
前記基体の上面から前記外側凸部と略同一の高さで上方に突出し、前記第１の方向視で、前記外側凸部の内周側に位置する環状をなした内側凸部と、
前記第１の方向視で、前記基体の上面のうち前記外側凸部と前記内側凸部との間にある面に開口する形で設けられた吸引口と、
一端が前記吸引口に接続するように前記基体の内部に設けられ、真空引き可能な真空流路と、
前記第１の方向視で、前記基体の上面のうち前記内側凸部の内周側にある面と、前記基体の下面とを貫通する貫通孔とを備え、
前記外側凸部は、前記基体の最も外側の端部よりも内側に配置されており、
前記基体は、前記内側凸部よりも内側にある内側領域部と、前記内側領域部の外側にあり、前記内側凸部から前記外側凸部に亘った環状の外側領域部とを有し、
前記内側領域部の内部又は前記内側領域部における前記基体の下面に設けられる第１ヒータと、
前記第１ヒータと独立して温度調節が可能であり、前記外側領域部の内部又は前記外側領域部における前記基体の下面に設けられる第２ヒータとを備える保持装置。

【請求項2】

前記吸引口が複数設けられると共に、各々の一端が複数の前記吸引口にそれぞれ接続するように前記真空流路が複数設けられ、
複数の前記真空流路の他端側は、１つに集約されている請求項１に記載の保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、保持装置に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体の製造過程等において、ウェハを真空吸着して保持する保持装置が知られている。この種の保持装置としては、例えば、特許文献１に示されるように、ウェハを真空吸着させる基体の表面に、ウェハを支持するための複数の凸部が設けられた所謂、ピンチャック式の保持装置が知られている。この方式の保持装置では、複数の凸部が基体の表面上に点在する形で設けられており、各凸部によってウェハが支持された状態で、ウェハが基体に真空吸着される。なお、この種の保持装置の基体内等には、真空吸着されたウェハを加熱するためのヒータが設けられている。

【0003】

また、他の保持装置としては、例えば、特許文献２に示されるように、基体の表面の外周部に連続的又は断続的に設けられた、互いに高さの異なる第１環状凸部と、その内側にある第２環状凸部と有する保持装置が知られている。この保持装置では、第１環状凸部及び第２環状凸部のうち、外側にある第１環状凸部の高さが相対的に高い場合、その第１環状凸部上に、ウェハが載せられる。そして、その状態の第１環状凸部の内側において、ウェハの裏面と基体の表面とで挟まれた空間が減圧される。第１環状凸部と第２環状凸部の間にある領域には、真空吸引装置に接続する開口部が設けられており、その開口部から前記空間にある気体が外側へ流される。特に、ウェハの裏面と第２環状凸部の上端面との間には隙間が形成されており、その隙間において、気体が第２環状凸部の内側から外側へ流れる速度が局所的に高くなるように設定されている。この保持装置では、前記隙間を流れる気体の局所的な速度上昇により、ウェハを基体の表面側へ引き付けるようなベルヌーイ力を発生させており、その力を利用してウェハが保持される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0004】

【文献】特開２０１５－５０３００号公報

【文献】特開２０１９－６２１２８号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0005】

半導体の製造過程等で使用されるウェハには、通常、反りやうねり等の変形が存在している。このように変形したウェハを、上述した従来のピンチャック式の保持装置で保持すると、ウェハが凸部と強く接触する部分（以下、接触部）と、ウェハが凸部から離れて接触しない部分（以下、非接触部）とが形成されることがあった。接触部は、非接触部と比べて、ヒータ等からの熱が凸部を介してウェハに伝わり易くなったり、ウェハから凸部を介した抜熱がし易くなっている。このように保持装置で保持されたウェハに、接触部と非接触部が形成されると、それらの間で大きな温度ムラが発生する虞があり、問題となっていた。

【0006】

なお、特許文献２に示されるように、ベルヌーイ力を利用した従来の保持装置では、第１環状凸部の高さと第２環状凸部の高さとを異ならせて、必ず、ウェハの裏面と第１環状凸部等との間にベルヌーイ力を発生させるための隙間を形成する必要がある。そのため、特許文献２には、第１環状凸部の高さと、第２環状凸部の高さとを互いに同じにする場合は、開示されていない。

【0007】

本発明の目的は、対象物との接触ムラが抑制された保持装置を提供することである。

【課題を解決するための手段】

【0008】

＜１＞ 第１の方向に略直交する上面及び下面を有する板状の基体と、前記基体の上面から上方に突出し、環状をなした外側凸部と、前記基体の上面から前記外側凸部と略同一の高さで上方に突出し、前記第１の方向視で、前記外側凸部の内周側に位置する環状をなした内側凸部と、前記第１の方向視で、前記基体の上面のうち前記外側凸部と前記内側凸部との間にある面に開口する形で設けられた吸引口と、一端が前記吸引口に接続するように前記基体の内部に設けられ、他端が前記下面に開口し、真空引き可能な真空流路と、前記第１の方向視で、前記基体の上面のうち前記内側凸部の内周側にある面と、前記基体の下面とを貫通する貫通孔とを備える保持装置。

【0009】

＜２＞ 前記基体は、前記内側凸部よりも内側にある内側領域部と、前記内側領域部の外側にあり、前記内側凸部から前記外側凸部に亘った環状の外側領域部とを有し、前記内側領域部の内部又は前記内側領域部における前記基体の下面に設けられる第１ヒータと、前記第１ヒータと独立して温度調節が可能であり、前記外側領域部の内部又は前記外側領域部における前記基体の下面に設けられる第２ヒータとを備える前記＜１＞に記載の保持装置。

【0010】

＜３＞ 前記吸引口が複数設けられると共に、各々の一端が複数の前記吸引口にそれぞれ接続するように前記真空流路が複数設けられ、複数の前記真空流路の他端側は、１つに集約されている前記＜１＞又は＜２＞に記載の保持装置。

【発明の効果】

【0011】

本発明によれば、対象物との接触ムラが抑制された保持装置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の保持装置の構成を模式的に表した縦断面図

【図2】図１に示される範囲の拡大図

【図3】保持装置の構成を模式的に表した上面図

【図4】外側凸部及び内側凸部に載せられた対象物が真空吸着される前の状態の保持装置の構成を模式的に表した縦断面図

【図5】外側凸部及び内側凸部に載せられた対象物が真空吸着された状態の保持装置の構成を模式的に表した縦断面図

【図6】保持装置に保持された状態で加熱された対象物を模式的に表した上面図

【図7】実施形態２の保持装置の構成を模式的に表した縦断面図

【発明を実施するための形態】

【0013】

＜実施形態１＞
以下、本発明の実施形態１に係る保持装置１を、図１～図６を参照しつつ説明する。図１は、実施形態１の保持装置１の構成を模式的に表した縦断面図であり、図２は、図１に示される範囲Ｍの拡大図であり、図３は、保持装置１の構成を模式的に表した上面図である。なお、各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。例えば、図１の上下方向がＺ軸方向に対応する。本明細書では、Ｚ軸方向を「第１の方向」と称する。また、説明の便宜上、Ｚ軸正方向を上方向、Ｚ軸負方向を下方向と称する場合がある。

【0014】

保持装置１は、対象物（例えば、半導体ウェハ）Ｗを真空吸着により保持しつつ所定の処理温度（例えば、２００℃以上７００℃以下程度）に加熱する装置である。保持装置１は、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置、スパッタリング成膜装置等）やエッチング装置（プラズマエッチング装置等）といった半導体製造装置の一部として使用される。このような保持装置１は、本体部２と柱状支持体３とを備えている。なお、本実施形態の保持装置１には、静電引力を発生させるチャック電極は設けられていない。

【0015】

本体部２は、対象物Ｗの保持や加熱を行う部分であり、概ね円盤状の外観形状を備えている。このような本体部２は、主として、基体２１と、外側凸部２２と、内側凸部２３と、吸引口２４と、真空流路２５と、貫通孔２６と、ヒータ２７とを備えている。

【0016】

基体２１は、第１の方向視で、円盤型の板状をなしており、第１の方向（Ｚ軸方向）に略直交する上面２１ａ及び下面２１ｂを備えている。基体２１は、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ（Ａｌ_２Ｏ_３）を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、本明細書における主成分とは、含有割合（質量割合）の最も多い成分を意味する。

【0017】

基体２１の直径は、例えば、２００ｍｍ以上４５０ｍｍ以下であり、基体２１の厚みは、例えば、５ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。

【0018】

外側凸部２２及び内側凸部２３は、対象物Ｗを真空吸着する際に、対象物Ｗの周縁部が載せられる部分である。外側凸部２２は、基体２１の上面２１ａから上方に突出しつつ、第１の方向視で、円環状（環状の一例）をなしている。このような外側凸部２２は、上面２１ａから凸状に盛り上がった形をなしている。

【0019】

内側凸部２３は、基体２１の上面２１ａから外側凸部２２と略同一の高さで上方に突出し、第１の方向視で、外側凸部２２の内周側に位置する円環状（環状の一例）をなしている。内側凸部２３は、外側凸部２２と同様、上面２１ａから凸状に盛り上がった形をなしている。外側凸部２２及び内側凸部２３は、基体２１に対して一体的に形成されており、基体２１と同様のセラミックスからなる。

【0020】

外側凸部２２は、所定の厚みを有する円環状の壁からなり、その上面２２ａは、略一定の線幅を有する円環状をなしている。内側凸部２３は、所定の厚みを有する、外側凸部２２よりも一回り小さな円環状の壁からなり、その上面２３ａは、外側凸部２２の上面２２ａと略同じ線幅を有する円環状をなしている。外側凸部２２及び内側凸部２３は、基体２１の上面２１ａにおいて、同心円状に配置されている。外側凸部２２及び内側凸部２３の各中心位置は、円形状をなした上面２１ａの中心位置Ｏに設定されている。図１には、基体２１の上面２１ａの中心位置Ｏを通るＺ軸方向（第１の方向）に延びた仮想的な軸線ＡＸが示されている。

【0021】

外側凸部２２の厚み（線幅）は、例えば、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に設定され、内側凸部２３の厚み（線幅）は、例えば、０．２ｍｍ以上２．０ｍｍ以下に設定される。外側凸部２２の厚みと、内側凸部２３の厚みは、互いに同じであってもよいし、互いに異なっていてもよい。

【0022】

基体２１の上面２１ａは、Ｘ軸及びＹ軸（ＺＹ平面）に沿った略平坦な面であり、そのような上面２１ａから外側凸部２２の上面２２ａまでの高さ（つまり、外側凸部２２の高さ）と、上面２１ａから内側凸部２３の上面２３ａまでの高さ（つまり、内側凸部２３の高さ）とは、互いに同じ（略同じ）となるように設定されている。

【0023】

外側凸部２２及び内側凸部２３の各高さは、互いに同じ（略同じ）であり、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、０．０２ｍｍ以上１．０ｍｍ以下に設定されることが好ましい。外側凸部２２及び内側凸部２３の各高さがこのような範囲であると、外側凸部２２及び内側凸部２３を利用して、対象物Ｗを確実に真空吸着によって保持することができる。

【0024】

なお、本明細書において、外側凸部２２の高さと内側凸部２３の高さとが略同一の高さであるか否かは、以下の方法で判断することができる。先ず、外側凸部２２及び内側凸部２３を、第１の方向視で、四等分するように切断する。この場合、第１の方向に延びた軸線ＡＸを通ると共に、互いに直交する２つの面で、外側凸部２２及び内側凸部２３が切断されることになる。得られた外側凸部２２の４箇所の切断面から外側凸部２２の上端部の平均高さが求められ、内側凸部２３の４箇所の切断面から内側凸部２３の上端部の平均高さが求められる。外側凸部２２の上端部の平均高さと、内側凸部２３の上端部の平均高さの差が、０．５μｍ未満の場合、外側凸部２２の高さと内側凸部２３の高さとは、略同一の高さであると判断される。

【0025】

外側凸部２２と内側凸部２３との間には、第１の方向視で環状（円環状）をなした環状空間（隙間）Ｓ１が形成されている。環状空間Ｓ１は、外側凸部２２の内周面２２ｃと、内側凸部２３の外周面２３ｂとの間に形成されている。なお、基体２１の上面２１ａのうち、外側凸部２２と内側凸部２３との間にある円環状をなした面を、特に「環状面２１ａ１」と称する場合がある。環状空間Ｓ１は、外側凸部２２の内周面２２ｃと、内側凸部２３の外周面２３ｂと、環状面２１ａ１とで囲まれている。対象物Ｗが載せられる前の状態では、環状空間Ｓ１の上方（つまり、外側凸部２２と内側凸部２３との間における上方）は、開放されている。

【0026】

外側凸部２２の外周面２２ｂは、外側を向いており、その外周面２２ｂよりも更に外側に、基体２１の外周縁部２１ｃが配置している。つまり、本実施形態の場合、外側凸部２２は、基体２１の最も外側の端部（外周縁部２１ｃ）ではなく、それよりも内側に配置されている。外側凸部２２の内周面２２ｃは、環状空間Ｓ１を間に置きつつ内側凸部２３の外周面２３ｂと対向している。内側凸部２３の内側には、空間（内側空間）Ｓ２があり、その空間Ｓ２の周りを取り囲むように、内側凸部２３の内周面２３ｃが配置されている。本実施形態の場合、基体２１の上面２１ａのうち、内側凸部２３の内側にある上面２１ａを、特に、内側上面２１ａ２と称する場合がある。内側上面２１ａ２は、平坦（略平坦）であり、凸状に盛り上がった部分等は形成されていない。

【0027】

なお、基体２１の上面２１ａにおける中心位置Ｏから、基体２１の外周縁部２１ｃまでの長さＲと、前記中心位置Ｏから内側凸部２３の内周面２３ｃまでの長さｒとの間には、０．８≦ｒ／Ｒ≦０．９のような関係式が成り立つことが好ましい。

【0028】

吸引口２４は、第１の方向視で、基体２１の上面２１ａのうち、外側凸部２２と内側凸部２３との間にある面（つまり、環状面２１ａ１）に開口する形で設けられている。吸引口２４は、第１の方向視で、円形状をなしており、外側凸部２２と内側凸部２３との間に収まるような大きさに設定されている。なお、他の実施形態においては、吸引口は、第１の方向視で、楕円状、長円状等の他の形状であってもよい。吸引口２４は、環状面２１ａ１に複数個設けられており、それらの吸引口２４は、互いに間隔（等間隔）を保ちつつ、環状に一列に並ぶように、環状面２１ａ１に設けられている。つまり、複数の吸引口２４は、環状面２１ａ１の周方向において、均等に配置されている。なお、吸引口２４は、後述する真空流路２５の一端に接続している。

【0029】

真空流路２５は、環状空間Ｓ１内を真空引きするために基体２１の内部に設けられた流路である。真空流路２５は、外側凸部２２及び内側凸部２３に対象物Ｗが載せられた状態において、環状空間Ｓ１内が負圧になるように真空引きを行う（図４及び図５参照）。真空流路２５の一端は、吸引口２４に接続している。真空流路２５は、複数あり、１つの吸引口２４に対して、１つの真空流路２５が割り当てられている。本実施形態の場合、吸引口２４は５つあり、それらに接続する形で、５つの真空流路２５が基体２１内に設けられている。

【0030】

図３に示されるように、５つの真空流路２５は、各吸引口２４側から、１つの中心位置Ｏに向かって集まるような形で設けられている。つまり、各真空流路２５は、吸引口２４の反対側にある他端側が、１つに集約されており、１つの流路を構成している。このように、複数の真空流路２５が１つに集約されていると、環状空間Ｓ１内が負圧になるように効率的に真空引きすることができる。なお、真空流路２５の他端は、基体２１の下面２１ｂに開口する形で設けられている。

【0031】

真空流路２５は、吸引口２４から下方に向かって延びる第１流路２５ａと、第１流路２５ａに接続しつつ、第１の方向に直交する方向に延びる第２流路２５ｂと、第２流路２５ｂに接続しつつ、第１の方向に延びる第３流路２５ｃとを備えている。第３流路２５ｃは、複数の真空流路２５において共通化されており、１つの第３流路２５ｃに対して、複数の真空流路２５の各第２流路２５ｂが他端側で接続している。

【0032】

なお、真空流路２５の前記他端は、後述する柱状支持体３内の真空流路３２に接続されている。このような真空流路２５は、柱状支持体３内の真空流路３２を介して、外部に配置された真空ポンプ（不図示）に接続されている。この真空ポンプが作動すると、吸引口２４から環状空間Ｓ１内の空気（気体）が吸い出され、その吸い出された空気が真空流路２５等を通って、最終的に外部へ排出される。

【0033】

貫通孔２６は、基体２１を厚み方向（Ｚ軸方向）に貫通する形で設けられている。このような貫通孔２６は、第１の方向視で、基体２１の上面２１ａのうち内側凸部２３の内周側にある面２１ａ２（つまり、内側上面２１ａ２）と、基体２１の下面２１ｂとを貫通するように設けられている。

【0034】

本実施形態の貫通孔２６は、外側凸部２２及び内側凸部２３に載せられた対象物Ｗをリフトピン（不図示）で持ち上げる際に、そのリフトピンを通すための孔である。貫通孔２６は、基体２１に複数設けられている。これらの貫通孔２６は、内側凸部２３の内側にある空間（ウェハを吸着した際に形成される内部空間）Ｓ２と、基体２１の下面２１ｂの外側にある外部空間とを連通する機能を備えている。

【0035】

また、基体２１の内部には、基体２１等を加熱するための複数のヒータ２７が設けられている。各ヒータ２７は、ヒータ電極としての抵抗発熱体を備えている。抵抗発熱体は、例えば、タングステン、モリブデン、これらの合金又はこれらの炭化物を主成分として構成される。このような抵抗発熱体としては、例えば、導体ペーストを印刷した導体層が焼結したメタライズが使用されてもよい。各ヒータ２７は、第１の方向視で、略同心円状に延びる線状のパターンを構成しており、それらは基体２１内において仮想的な同一平面上に配置されている。

【0036】

基体２１は、ヒータ２７による加熱の観点等より、２つの領域部に分けられる。１つは、基体２１のうち、内側凸部２３よりも内側にある内側領域部Ｈ１であり、もう１つは、内側領域部Ｈ１の外側にあり、内側凸部２３から外側凸部２２に亘った環状の外側領域部Ｈ２である。

【0037】

本実施形態のヒータ２７は、主に内側領域部Ｈ１を加熱するための第１ヒータ２７１と、主に外側領域部Ｈ２を加熱するための第２ヒータ２７２とに分けられる。第１ヒータ２７１と第２ヒータ２７２は、互いに独立して温度調節できるように構成されている。本実施形態の場合、第１ヒータ２７１は、内側領域部Ｈ１の内部に設けられており、第２ヒータ２７２は、外側領域部Ｈ２の内部に設けられている。

【0038】

第１ヒータ２７１は、複数からなり、各々の抵抗発熱体が、内側領域部Ｈ１において、同心円状に延びる線状のパターンをなすように配置されている。各第１ヒータ２７１には、外部に設置された所定の電源装置（不図示）から所定の電圧が供給される。本実施形態の場合、第１ヒータ２７１は、真空流路２５（第２流路２５ｂ）よりも上方に配置されている。

【0039】

第２ヒータ２７２も、複数からなり、各々の抵抗発熱体が、外側領域部Ｈ２において、同心円状に延びる線状のパターンをなすように配置されている。各第２ヒータ２７２には、外部に設定された所定の電源装置（不図示）から所定の電圧が供給される。なお、第２ヒータ２７２は、第１の方向視で、真空流路２５（第１流路２５ａ）と重ならないように、適宜、配置されている。

【0040】

外側領域部Ｈ２には、加熱時に対象物Ｗと接触する外側凸部２２及び内側凸部２３が設けられている。そのため、ヒータ２７からの熱が外側凸部２２及び内側凸部２３を伝って対象物Ｗへ移動し易い。これに対して、内側領域部Ｈ１には、加熱時に対象物Ｗに直に接触する構造はないため、外側領域部Ｈ２と比べて、ヒータからの熱が対象物Ｗへ相対的に伝わり難くなっている。このように、外側凸部２２及び内側凸部２３の有無により、対象物Ｗに対する熱の伝わり易さに差が生じるため、内側領域部Ｈ１に配置される第１ヒータ２７１と、外側領域部Ｈ２に配置される第２ヒータ２７２とが、互いに独立して印加電圧を制御できるように構成されている。例えば、第２ヒータ２７２の方が、第１ヒータ２７１よりも発熱量が小さくなるように、第１ヒータ２７１及び第２ヒータ２７２に対してそれぞれ適切な電圧が印加される。

【0041】

なお、内側領域部Ｈ１を、更に複数の領域部に分割し、分割された領域部毎に第１ヒータ２７１を適宜、配置することで、前記領域毎に独立した印加電圧の制御を行ってもよい。また、外側領域部Ｈ２についても同様に、更に複数の領域部に分割し、分割された領域部毎に第２ヒータ２７２を適宜、配置することで、前記領域毎に独立した印加電圧の制御を行ってもよい。

【0042】

柱状支持体３は、Ｚ軸方向（第１の方向）に延びる略円柱状部材である。柱状支持体３は、本体部２の基体２１等と同様、例えば、窒化アルミニウムやアルミナを主成分とするセラミックスにより形成されている。柱状支持体３の外径は、本体部２よりも小さく、例えば、４０ｍｍ以上９０ｍｍ以下に設定されてもよい。柱状支持体３の高さ（上下方向における長さ）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、１００ｍｍ以上２００ｍ以下に設定されてもよい。

【0043】

柱状支持体３と本体部２とは、柱状支持体３の上面３ａと、本体部２（基体２１）の下面２１ｂとが上下方向で対向するように配置されている。柱状支持体３は、本体部２（基体２１）の下面２１ｂの中心部付近に、公知の接合材料（不図示）を介して接合されている。

【0044】

柱状支持体３の内部には、上下方向に延びた孔からなる真空流路３２が設けられている。なお、柱状支持体３の内部には、真空流路３２以外に、ヒータ２７等に電力を供給するための各種の端子（不図示）が設けられている。

【0045】

次いで、図４～図６を参照しつつ、保持装置１が対象物Ｗを保持して加熱する動作を説明する。図４は、外側凸部２２及び内側凸部２３に載せられた対象物Ｗが真空吸着される前の状態の保持装置１の構成を模式的に表した縦断面図である。対象物（例えば、シリコン製の半導体ウェハ）の理想的な形状は、平坦な板状（円板状）であるものの、実際に使用される対象物Ｗには、通常、反りやうねり等の変形が生じている。そのため、対象物Ｗの上面Ｗａや下面Ｗｂは、通常、平坦ではなく、歪んでいる。

【0046】

対象物Ｗを保持装置１で保持させる場合、対象物Ｗは、図４に示されるように、第１の方向視で、周縁部Ｗ１が外側凸部２２及び内側凸部２３と重なるように、保持装置１に載せられる。その際、対象物Ｗの周縁部Ｗ１における下面Ｗｂは、外側凸部２２の上面２２ａや内側凸部２３の上面２３ａと対向した形となる。ただし、上述したように、対象物Ｗには変形が生じているため、対象物Ｗの周縁部Ｗ１における下面Ｗｂには、外側凸部２２及び内側凸部２３の各上面２２ａ，上面２３ａと密着する部分と、外側凸部２２の上面２２ａや内側凸部２３の上面２３ａから離れて浮き上がった部分とがある。このように、対象物Ｗが真空吸着される前の状態では、周縁部Ｗ１の一部に浮き上がりが見られる。

【0047】

図５は、外側凸部２２及び内側凸部２３に載せられた対象物Ｗが真空吸着された状態の保持装置１の構成を模式的に表した縦断面図である。対象物Ｗが、外側凸部２２及び内側凸部２３に載せられた後、真空ポンプ（真空吸引装置）が作動することにより、外側凸部２２と内側凸部２３との間にある環状空間Ｓ１内の空気（ガス）が吸引口２４から吸い出され、その吸い出された空気が基体２１内の真空流路２５等を通って外部へ排出さる。このように環状空間Ｓ１内の空気が外部へ排出されると、環状空間Ｓ１内が負圧となり、対象物Ｗの周縁部Ｗ１における下面Ｗｂ全体が、外側凸部２２の上面２２ａ及び内側凸部２３の上面２３ａに対して吸着される（つまり、真空吸着される）。なお、本実施形態の保持装置１は、従来品のようなベルヌーイ力を利用して、対象物Ｗを保持するものではない。

【0048】

内側凸部２３の内側には、内側凸部２３の内周面２３ｃと、内側上面２１ａ２と、対象物Ｗの下面Ｗｂとで囲まれた空間（内部空間）Ｓ２が存在している。環状空間Ｓ１内の空気が吸引口２４から吸い出された際に、仮に、空間Ｓ２内の空気が内側凸部２３の上面２３ａと対象物Ｗの下面Ｗｂとの間にある極僅かな隙間から環状空間Ｓ１内へ吸い出されて空間Ｓ２内が負圧になると、対象物Ｗの中央部Ｗ２が内側上面２１ａ２側に吸い寄せられて近付くように撓んだ形となる。このように対象物Ｗが撓むと、対象物Ｗの周縁部Ｗ１に、外側凸部２２の上面２２ａや内側凸部２３の上面２３ａから離れて浮き上がろうとする力が作用し、環状空間Ｓ１内の負圧が弱くなって対象物Ｗを保持する力が弱くなる虞がある。しかしながら、本実施形態の保持装置１では、空間Ｓ２内と保持装置１の外部とを繋ぐ貫通孔２６が基体２１に設けられているため、空間Ｓ２内の圧力は、負圧とならず、しかも環状空間Ｓ１内の圧力よりも大きくなるため、上述したような対象物Ｗの撓みが防止される。

【0049】

なお、空間Ｓ２内の圧力は、保持装置１の外部の圧力（例えば、大気圧）と略同じになる。このように、対象物Ｗが外側凸部２２及び内側凸部２３に載せられた状態で真空吸着されると、図５に示されるように、対象物Ｗは概ね真っ直ぐに延ばされた状態なり、しかも対象物Ｗの周縁部Ｗ１における下面Ｗｂと外側凸部２２の上面２２ａとの間の密着や、対象物Ｗの周縁部Ｗ１における下面Ｗｂと内側凸部２３の上面２３ａとの間における密着が、それぞれ均一に確保される。このように真空吸着を利用して対象物Ｗを保持する保持装置１では、対象物Ｗと、それを支持する外側凸部２２及び内側凸部２３との間の接触ムラが抑制される。

【0050】

対象物Ｗが保持装置１によって保持された状態で、各ヒータ２７（各第１ヒータ２７１、各第２ヒータ２７２）の抵抗発熱体に所定の電圧が印加されることにより、各ヒータ２７が発熱して、対象物Ｗが所定の温度で加熱される。図６は、保持装置１に保持された状態で加熱された対象物Ｗを模式的に表した上面図である。図６において、対象物Ｗの周縁部Ｗ１と中央部Ｗ２とが、仮想的な円形状の境界線Ｌ１によって分けられている。境界線Ｌ１は、第１の方向視で、対象物Ｗと内側凸部２３の内周面２３ｃとが重なった部分に対応している。対象物Ｗのうち、境界線Ｌ１よりも内側の部分が、平面視で円形状をなした中央部Ｗ２であり、境界線Ｌ１から外側の部分が平面視で円環状をなした周縁部Ｗ１である。

【0051】

中央部Ｗ２は、外側凸部２２や内側凸部２３と接触していない部分であり、主として、保持装置１の内側領域部Ｈ１に配置された第１ヒータ２７１よって加熱される部分である。これに対して、周縁部Ｗ１は、外側凸部２２と内側凸部２３と接触する部分であり、主として、外側領域部Ｈ２に配置された第２ヒータ２７２によって加熱される部分である。

【0052】

本実施形態の保持装置１では、対象物Ｗのうち、少なくとも中央部Ｗ２は、保持装置１の本体部２（外側凸部２２、内側凸部２３等）と接触しないため、対象物Ｗを支える部分との接触ムラが発生しない。そのため、保持装置１で保持された対象物Ｗのうち、特に、中央部Ｗ２は、均一に加熱し易い環境となっている。また、周縁部Ｗ１は、対象物Ｗを支えるための外側凸部２２や内側凸部２３が接触する部分となっており、中央部Ｗ２と比べて、本体部２側から熱が移動し易い環境となっている。しかしながら、本実施形態の保持装置１では、上述したように、周縁部Ｗ１を加熱するための第２ヒータ２７２を、中央部Ｗ２を加熱するための第１ヒータ２７１と独立して作動させることができる。したがって、本実施形態の保持装置１では、第２ヒータ２７２の印加電圧や第１ヒータ２７１の印加電圧を適宜、調節することによって、周縁部Ｗ１の温度と、中央部Ｗ２の温度とが互いに同じになるように容易に制御することができる。

【0053】

ここで、保持装置１の製造方法を説明する。保持装置１（本体部２及び柱状支持体３）の製造方法は、例えば、以下の通りである。先ず、本体部２と柱状支持体３とを作製する。

【0054】

本体部２の作製方法は、例えば以下の通りである。先ず、窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）粉末と、アクリル系バインダと、適量の分散剤及び可塑剤とを加えた混合物に、更に有機溶剤を加えたものを、ボールミルにて混合し、グリーンシート用スラリーを作製する。このグリーンシート用スラリーを、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て、グリーンシートを複数枚作製する。

【0055】

また、窒化アルミニウム粉末、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練することにより、メタライズペーストを作製する。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、特定の各グリーンシートに、後に第１ヒータ２７１や第２ヒータ２７２等となる未焼結導体層を形成する。さらに、グリーンシートに予め吸引口２４となる孔部と、真空流路２５となる溝部と、貫通孔２６となる孔部とを設ける。

【0056】

続いて、これらのグリーンシートを複数枚（例えば、２０枚）熱圧着し、必要に応じて外周を切断して、グリーンシート積層体を作製する。このグリーンシート積層体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し、この成形体を脱脂し、さらに脱脂後の成形体を焼成して、焼成体を作製する。次に、得られた焼成体の平面状の表面に、外側凸部２２及び内側凸部２３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、外側凸部２２及び内側凸部２３を形成する。その後、この焼成体の表面を研磨加工することにより、本体部２が得られる。

【0057】

また、柱状支持体３の作製方法は、例えば以下の通りである。先ず、窒化アルミニウム粉末に、酸化イットリウム粉末と、ＰＶＡ（ポリビニルアルコール）バインダと、適量の分散剤及び可塑剤とを加えた混合物に、更に有機溶剤を加えたものを、ボールミルにて混合し、スラリーを得る。このスラリーをスプレードライヤーにて顆粒化し、原料粉末を作製する。次に、真空流路３２に対応する中子が配置されたゴム型に原料粉末を充填し、ゴム型内の原料粉末を冷間静水圧プレスすることにより、成形体を得る。得られた成形体を脱脂し、脱脂後の成形体を焼成することにより、柱状支持体３が得られる。

【0058】

次いで、本体部２と柱状支持体３とを接合する。本体部２の裏面２１ｂ及び柱状支持体３の上面に対して、必要に応じてラッピング加工を行った後、本体部２の裏面２１ｂと柱状支持体３の上面との少なくとも一方に、例えば希土類や有機溶剤等を混合してペースト状にした公知の接合剤を均一に塗布すると共に、その塗布物（接合剤）の脱脂処理を行う。その後、本体部２の裏面２１ｂと柱状支持体３の上面とを重ね合わせ、焼成を行うことにより、本体部２と柱状支持体３とを接合する。以上のような製造方法により、上述した構成の保持装置１が得られる。

【0059】

＜実施形態２＞
次いで、本発明の実施形態２の保持装置１Ａを、図７を参照しつつ説明する。図７は、実施形態２の保持装置１Ａの構成を模式的に表した縦断面図である。本実施形態の保持装置１Ａは、基本的な構成は、上記実施形態１の保持装置１と同じであり、本体部２Ａと柱状支持体３Ａとを備えている。ただし、本実施形態の保持装置１Ａでは、ヒータ２７Ａの位置が、実施形態１とは異なり、本体部２Ａが備える基体２１Ａの外側となっている。より具体的には、ヒータ２７Ａは、本体部２Ａの下面２１Ａｂ側に設けられている。

【0060】

本体部２Ａは、実施形態１と同様、外側凸部２２Ａと内側凸部２３Ａを備えている。また、本体部２Ａの内部には、実施形態１と同様、真空流路２５Ａが形成されており、その一端に吸引口２４Ａが接続されている。また、柱状支持体３Ａの内部には、真空流路２５Ａと接続する真空流路３２Ａが設けられている。

【0061】

ヒータ２７Ａは、複数からなり、実施形態１と同様、複数の第１ヒータ２７１Ａと、複数の第２ヒータ２７２Ａとからなる。ヒータ２７Ａは、セラミックス等からなる母材層２７０Ａの中に埋設されており、そのような母材層２７０Ａが、基体２１Ａの下面２１Ａｂに公知の接着剤等を利用して貼り付けられている。このようなヒータ２７Ａのうち、第１ヒータ２７１Ａは、保持装置１Ａの内側領域部ＨＡ１における基体２１Ａの下面２１Ａｂ１に配置され、第２ヒータ２７２Ａは、保持装置１Ａの外側領域部ＨＡ２における基体２１Ａの下面２１Ａｂ２に配置される。なお、貫通孔２６Ａは、実施形態１と同様、リフトピンが通される孔であり、基体２１Ａと母材層２７０Ａを貫通する形で設けられている。本実施形態の保持装置１Ａのように、ヒータ２７Ａを、基体２１Ａの下面２１Ａｂ側に配置してもよい。

【0062】

＜他の実施形態＞
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施形態に限定されるものではなく、例えば次のような実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

【0063】

（１）上記各実施形態では、貫通孔としては、リフトピンが通される孔が利用されていたが、本発明はこれに限られず、他の実施形態においては、内側凸部の内側にある空間内の圧力を調節するために、専用の貫通孔が基体に設けられてもよい。

【0064】

（２）上記各実施形態では、第１ヒータ及び第２ヒータが、同一平面上に並ぶように形成されているが、本発明はこれに限られず、他の実施形態においては、例えば、第１ヒータと第２ヒータとを、第１の方向（Ｚ軸方向）において、異なる高さでそれぞれ平面上に形成されてもよい。

【符号の説明】

【0065】

１…保持装置、２…本体部、２１…基体、２１ａ…上面、２１ａ１…環状面、２１ａ２内側上面、２１ｂ…下面、２２…外側凸部、２３…内側凸部、２４…吸引口、２５…真空流路、２６…貫通孔、２７…ヒータ、２７１…第１ヒータ、２７２…第２ヒータ、３…柱状支持体、Ｓ１…環状空間、Ｓ２…空間（内側空間）、Ｈ１…内側領域部、Ｈ２…外側領域部、Ｗ…対象物、Ｗ１…周縁部、Ｗ２…中央部

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】