JP2018181865A

JP2018181865A - 保持装置

Info

Publication number: JP2018181865A
Application number: JP2017073410A
Authority: JP
Inventors: 翔太齊藤; Shota Saito; 要三輪; Kaname Miwa
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2017-04-03
Filing date: 2017-04-03
Publication date: 2018-11-15
Anticipated expiration: 2037-04-03
Also published as: JP6882040B2

Abstract

【課題】異方性熱伝達体から被膜が剥離することを抑制する。【解決手段】保持装置は、第１の表面と第２の表面とを有するセラミックス層と、ヒータ層と、セラミックス層の第１の表面とヒータ層との間に配置された熱伝達層であって、第１の方向の熱伝達率よりも第１の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置された異方性熱伝達体を含む熱伝達層とを備える。異方性熱伝達体には第１の貫通孔が形成され、熱伝達層は、さらに、被膜と、連結部とを含み、被膜は、異方性熱伝達体の第３の表面を覆い、かつ、第１の貫通孔の開口を塞ぐように第３の表面に被覆された第１のカバー部分と、異方性熱伝達体の第４の表面を覆い、かつ、第１の貫通孔の開口を塞ぐように第４の表面に被覆された第２のカバー部分とを含み、連結部は、第１の貫通孔内に位置し、第１のカバー部分と第２のカバー部分とを連結する。【選択図】図２

Description

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。

例えば半導体製造装置において、半導体ウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えば、板状のセラミックス層と、セラミックス層の内部に設けられた内部電極とを備えており、内部電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス層の表面（以下、「吸着面」という）に半導体ウェハを吸着して保持する。

静電チャックに保持された半導体ウェハの温度分布が不均一になると、半導体ウェハに対する各処理（成膜、エッチング、露光等）の精度が低下するため、静電チャックには半導体ウェハの温度分布を均一にする性能が求められる。そのため、静電チャックには、導電性の抵抗発熱体を有するヒータ層が設けられ、ヒータ層による加熱によってセラミックス層の吸着面の温度制御が行われる。

このような静電チャックの中には、セラミックス層の吸着面における面方向の温度ムラを抑制するために、セラミックス層とヒータ層との間に、例えばグラファイトシート等の異方性熱伝達体が備えられた静電チャックが知られている（例えば、特許文献１参照）。異方性熱伝達体は、セラミックス層の吸着面に略直交する第１の方向の熱伝達率よりも該第１の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置されている。これにより、吸着面における面方向の温度ムラを抑制することができる。また、例えば異方性熱伝達体からの異物（例えば異方性熱伝達体に含まれる炭素）の放出を抑制するために、異方性熱伝達体の表面を覆うように被膜が形成されている。

国際公開第２０１５／１９８９４２号

被膜が形成された異方性熱伝達体を備える従来の保持装置では、単に異方性熱伝達体の表面上に被膜が形成されているだけなので、例えば異方性熱伝達体と被膜との熱膨張率の差に起因して発生する応力によって異方性熱伝達体の表面から被膜が剥離し易いという問題があった。

なお、このような課題は、静電チャックに限らず、真空チャックや加熱装置など、セラミックス層の表面上に対象物を保持する保持装置に共通の課題である。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有し、セラミックスにより形成されたセラミックス層と、前記セラミックス層の内部、または、前記セラミックス層の前記第２の表面側に配置され、抵抗発熱体を有するヒータ層と、前記セラミックス層の前記第１の表面と前記ヒータ層との間の位置、および、前記ヒータ層に対して前記セラミックス層の前記第１の表面とは反対側の位置の少なくとも一方に配置された熱伝達層であって、前記第１の方向の熱伝達率よりも前記第１の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置された異方性熱伝達体を含む熱伝達層と、を備え、前記セラミックス層の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記異方性熱伝達体には、前記異方性熱伝達体の前記第１の方向の一方側の第３の表面から他方側の第４の表面まで貫通する第１の貫通孔が形成されており、前記熱伝達層は、さらに、被膜と、連結部とを含み、前記被膜は、前記異方性熱伝達体の前記第３の表面を覆い、かつ、前記第３の表面に形成された前記第１の貫通孔の開口を塞ぐように前記第３の表面に被覆された第１のカバー部分と、前記異方性熱伝達体の前記第４の表面を覆い、かつ、前記第４の表面に形成された前記第１の貫通孔の開口を塞ぐように前記第４の表面に被覆された第２のカバー部分と、を含み、前記連結部は、前記第１の貫通孔内に位置し、前記第１のカバー部分と前記第２のカバー部分とを連結することを特徴する。本保持装置によれば、異方性熱伝達体には、第１の方向の第３の表面から第４の表面まで貫通する第１の貫通孔が形成されている。被膜は、第１のカバー部分と、第２のカバー部分とを含む。第１のカバー部分は、異方性熱伝達体の第３の表面を覆い、かつ、第３の表面に形成された第１の貫通孔の開口を塞ぐように第３の表面に被覆されている。第２のカバー部分は、異方性熱伝達体の第４の表面を覆い、かつ、第４の表面に形成された第１の貫通孔の開口を塞ぐように第４の表面に被覆されている。連結部は、第１の貫通孔内に位置し、第１のカバー部分と第２のカバー部分とを連結する。これにより、被膜が単に異方性熱伝達体の表面に被覆された従来の保持装置に比べて、異方性熱伝達体から被膜が剥離することを抑制することができる。

（２）上記保持装置において、前記異方性熱伝達体には、さらに、前記第３の表面から前記第４の表面まで貫通し、前記第１の貫通孔より内径が大きい第２の貫通孔が形成されており、前記第１のカバー部分と前記第２のカバー部分とのそれぞれには、前記第２の貫通孔を介して連通する連通孔が形成されていることを特徴する構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の貫通孔の内径が第２の貫通孔の内径より大きい場合に比べて、第１の貫通孔に温度分布の特異点が形成されることによって第１の表面に温度ムラが生じることを抑制することができる。

（３）上記保持装置において、前記異方性熱伝達体には、前記第１の貫通孔が複数形成されており、前記複数の第１の貫通孔は、前記第１の方向視で互いに略均等間隔に配置されている構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の貫通孔の配置のバラツキに起因して第１の表面に温度ムラが生じることを抑制することができる。

（４）上記保持装置において、前記連結部は、前記被膜より熱伝達率が低い材料を含む構成としてもよい。本保持装置によれば、連結部が、被膜と熱伝達率が同等以上の材料で形成された構成に比べて、第１の貫通孔に温度分布の特異点が形成されることによって第１の表面に温度ムラが生じることを抑制することができる。

（５）上記保持装置において、前記連結部と前記被膜とは同一材料により形成されていることを特徴とする構成としてもよい。本保持装置によれば、連結部と被膜とが互いに異なる材料により形成されている構成に比べて、第１のカバー部分と第２のカバー部分との連結力を向上させることができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、ヒータ、真空チャック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。本実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図２のＸ１部分を拡大したＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。図２のＸ２部分を拡大したＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。熱伝達層６０の製造工程を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、本実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、図３のＩＩ−ＩＩの位置における静電チャック１００のＸＺ断面構成が示されており、図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１００のＸＹ断面構成が示されている。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。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１００は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。

静電チャック１００は、対象物（例えば半導体ウェハ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半導体ウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１００は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置された保持板１０およびベース板２０を備える。保持板１０とベース板２０とは、保持板１０の下面（以下、「セラミックス側接合面Ｓ２」という）とベース板２０の上面（以下、「ベース側接合面Ｓ３」という）とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック１００は、さらに、保持板１０のセラミックス側接合面Ｓ２とベース板２０のベース側接合面Ｓ３との間に配置された接合層３０を備える。なお、静電チャック１００は、特許請求の範囲における保持装置に相当し、配列方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

保持板１０は、例えば円形平面の板状部材であり、保持板１０の直径は、例えば５０（ｍｍ）〜５００（ｍｍ）程度であり、保持板１０の厚さは、例えば１（ｍｍ）〜１０（ｍｍ）程度である。保持板１０は、セラミックス層１２と、ヒータ層５０と、セラミックス層１２とヒータ層５０との間に配置された熱伝達層６０とを含む。

セラミックス層１２は、例えば円形平面のシート状であり、セラミックスにより形成されている。セラミックス層１２の形成材料としては、種々のセラミックスが用いられ得るが、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（重量割合）の最も多い成分を意味する。

保持板１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された一対の内部電極４０が設けられている。一対の内部電極４０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によって半導体ウェハＷが保持板１０の上面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。保持板１０の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、保持板１０の吸着面Ｓ１とは反対側の下面Ｓ４は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。

ヒータ層５０は、例えば円形平面のシート状であり、セラミックス層１２と同様に、セラミックスにより形成されている。ヒータ層５０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ５２が設けられている。ヒータ５２は、吸着面Ｓ１をできるだけ満遍なく温めるため、例えばＺ方向視で略同心円状に配置されている。ヒータ５２に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ５２が発熱することによって保持板１０が温められ、保持板１０の吸着面Ｓ１に保持された半導体ウェハＷが温められる。これにより、半導体ウェハＷの温度制御が実現される。熱伝達層６０の構成については後述する。

ベース板２０は、例えば保持板１０と同径の、または、保持板１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属（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。ベース板２０の直径は、例えば２２０（ｍｍ）〜５５０（ｍｍ）程度であり、ベース板２０の厚さは、例えば２０（ｍｍ）〜４０（ｍｍ）程度である。

ベース板２０の内部には冷媒流路２１が形成されている。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素化液や水等）が流されると、ベース板２０が冷却され、接合層３０を介したベース板２０と保持板１０との間の伝熱により保持板１０が冷却され、保持板１０の吸着面Ｓ１に保持された半導体ウェハＷが冷却される。これにより、半導体ウェハＷの温度制御が実現される。

接合層３０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剤を含んでおり、保持板１０とベース板２０とを接合している。接合層３０の厚さは例えば０．１（ｍｍ）〜１（ｍｍ）程度である。

また、静電チャック１００には、ベース板２０から保持板１０の吸着面Ｓ１にわたって上下方向に延びる複数の（本実施形態では３つの）ピン挿通孔１４が形成されている。ピン挿通孔１４は、保持板１０上に配置される半導体ウェハＷを押し上げて保持板１０の吸着面Ｓ１から離間させるためのリフトピン（図示せず）を移動可能に挿通するための孔である。

Ａ−２．熱伝達層６０の詳細構成：
図４は、図２のＸ１部分を拡大したＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図５は、図２のＸ２部分を拡大したＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。熱伝達層６０は、グラファイトシート７０と、金属膜８０と、連結部９０とを含む。グラファイトシート７０は、例えば円形平面のシート状であり、グラファイトにより形成されている。また、グラファイトシート７０は、セラミックス層１２の吸着面Ｓ１に略直交する上記配列方向（Ｚ軸方向）の熱伝達率より、該上下方向に直交する面方向（ＸＹ平面方向）の熱伝達率が高くなるように配置されている。

図２および図３に示すように、グラファイトシート７０には、第１の貫通孔７２が形成されている。第１の貫通孔７２は、該グラファイトシート７０の上下方向の一方の側の表面であるグラファイト上面７０Ａから、他方側の表面であるグラファイト下面７０Ｂまで上下方向に貫通する孔である。本実施形態では、グラファイトシート７０に複数の第１の貫通孔７２が形成されており、これらの複数の第１の貫通孔７２は、上下方向視で、次述するピン挿通孔１４の形成位置とは関係なく、互いに略均等間隔に配置されている。具体的には、複数の第１の貫通孔７２は、グラファイトシート７０の径方向において互いに略均等間隔であり、かつ、グラファイトシート７０の周方向において互いに略均等間隔に配置されている。

さらに、グラファイトシート７０には、第２の貫通孔７４が形成されている。第２の貫通孔７４は、グラファイト上面７０Ａからグラファイト下面７０Ｂまで上下方向に貫通する孔である。図４および図５に示すように、第２の貫通孔７４の内径Ｄ２は、第１の貫通孔７２の内径Ｄ１より大きい。第１の貫通孔７２の内径Ｄ１は、０．５（ｍｍ）より大きく、３（ｍｍ）より小さいことが好ましい。第２の貫通孔７４の内径Ｄ２は、１．５（ｍｍ）より大きく、１５（ｍｍ）より小さいことが好ましい。各貫通孔７２，７４の内径に対する上下方向の深さの比（＝深さ／内径）は、０．５以上、３０以下であることが好ましい。ただし、各貫通孔７２，７４の形状は、円形に限らず、例えば楕円形などもよい。なお、グラファイトシート７０は、特許請求の範囲における異方性熱伝達体に相当する。また、グラファイト上面７０Ａは、特許請求の範囲における第３の表面に相当し、グラファイト下面７０Ｂは、特許請求の範囲における第４の表面に相当する。

金属膜８０は、例えばアルミニウムやチタンなどの金属により形成されている。金属膜８０は、上カバー部分８２と、下カバー部分８４と、外側カバー部分８６と、内側カバー部分８８とを含む。上カバー部分８２は、グラファイトシート７０のグラファイト上面７０Ａの全体を覆い、かつ、各第１の貫通孔７２の上側開口を塞ぐようにグラファイト上面７０Ａに被覆（形成）されている。また、上カバー部分８２には、第２の貫通孔７４に対応する位置に第１の連通孔８２Ａが形成されている（図５参照）。下カバー部分８４は、グラファイトシート７０のグラファイト下面７０Ｂの全体を覆い、かつ、各第１の貫通孔７２の下側開口を塞ぐようにグラファイト下面７０Ｂに被覆されている。また、下カバー部分８４には、第２の貫通孔７４に対応する位置に第２の連通孔８４Ａが形成されている（図５参照）。すなわち、第１の連通孔８２Ａと第２の連通孔８４Ａとが第２の貫通孔７４を介して連通している。外側カバー部分８６は、グラファイトシート７０の外周を全周にわたって覆い、かつ、上カバー部分８２の周縁と下カバー部分８４の周縁とに全周にわたって繋がっている。内側カバー部分８８は、略円筒状であり、各第２の貫通孔７４を構成する内周壁を全周にわたって覆い、かつ、上カバー部分８２と下カバー部分８４とに全周にわたって繋がっている。すなわち、グラファイトシート７０は、外部に露出する全ての表面が金属膜８０によって覆われている。なお、第１の連通孔８２Ａおよび第２の連通孔８４Ａは、特許請求の範囲における連通孔に相当する。

このように、グラファイトシート７０が金属膜８０により被覆されているため、グラファイトシート７０に含まれる異物（例えば炭素）が拡散し、例えば半導体ウェハＷに付着したりすることを抑制することができる。また、グラファイトシート７０の表面全体が金属膜８０により被覆されている。このため、異物の拡散をより効果的に抑制することができる。また、グラファイトシート７０の表面の一部が金属膜８０により被覆されていない構成に比べて、グラファイトシート７０から金属膜８０が剥離することをより効果的に抑制することができる。また、グラファイトシート７０は、他の部材（例えばセラミックス層１２、ヒータ層５０やベース板２０）との接合性が低い。これに対して、本実施形態では、グラファイトシート７０が、金属膜８０を介して他の部材に接合されるため、他の部材との接合強度を向上させることができる。なお、金属膜８０の厚みは、例えば５０（μｍ）以上、３００（μｍ）以下である。金属膜８０は、特許請求の範囲における被膜に相当し、上カバー部分８２は、特許請求の範囲における第１のカバー部分に相当し、下カバー部分８４は、特許請求の範囲における第２のカバー部分に相当する。

連結部９０は、各第１の貫通孔７２内に位置し、各第１の貫通孔７２の上側開口を覆う上カバー部分８２と、各第１の貫通孔７２の下側開口を覆う下カバー部分８４とを連結している。連結部９０は、金属膜８０と同様の金属により形成されており、金属膜８０と一体的に形成されている。

Ａ−３．静電チャック１００の製造方法：
次に、本実施形態における静電チャック１００の製造方法を説明する。図６は、熱伝達層６０の製造工程を示す説明図である。

はじめに、例えばアルミナを主成分とするセラミックスグリーンシートを複数準備し、各セラミックスグリーンシートに対して、内部電極４０の形成のための電極用インクの塗布等の必要な加工を行う。なお、電極用インクとしては、例えばアルミナを主成分とするセラミックスグリーンシート用の原料粉末にタングステン粉末を混合してスラリー状としたメタライズインクが用いられる。次に、１つのセラミックスグリーンシート上に、ヒータ５２の形成材料であるメタライズペーストを塗工機等を用いて一様に塗布する。メタライズペーストは、例えば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作製される。次に、電極用インクが塗布されたセラミックスグリーンシートを含む複数のセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着することにより、焼結前のセラミックス層１２を作製する。また、メタライズペーストが塗布されたセラミックスグリーンシートを含む複数のセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着することにより、焼結前のヒータ層５０を作製する。

熱伝達層６０は次のように作製される。図６に示すように、まず、第１の貫通孔７２および第２の貫通孔７４が形成されたグラファイトシート７０を準備する（Ｓ１１０）。次に、金属溶射により、グラファイトシート７０の表面全体に金属被膜を形成するとともに、各第１の貫通孔７２内および各第２の貫通孔７４内のそれぞれの空間全体に金属を充填させる（Ｓ１２０）。次に、金属が充填された各第２の貫通孔７４内に、ピン挿通孔１４となる孔を形成する（Ｓ１３０）。これにより、熱伝達層６０を作製する。

次に、焼結前のセラミックス層１２と焼結前のヒータ層５０とをそれぞれ、還元雰囲気中で焼成（例えば、１４００〜１８００℃で５時間の焼成）を行う。その後、焼結後のセラミックス層１２と焼結後のヒータ層５０との間に熱伝達層６０を配置し、セラミックス層１２と熱伝達層６０と接着剤を介して接合するとともに、熱伝達層６０とヒータ層５０とを接着剤を介して接合する。これにより、保持板１０を作製することができる。なお、特に、セラミックス層１２の熱膨張率と熱伝達層６０の熱膨張率との差が大きいため、接着剤の熱膨張率は、セラミックス層１２の熱膨張率と熱伝達層６０の熱膨張率との間の値であることが好ましく、また、接着剤は、緩衝材としての機能を有する弾性変形可能（柔軟）な樹脂材料等により形成されたものが好ましい。

次に、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剤を用いて、保持板１０とベース板２０とを接合する。これにより、上述した構成の静電チャック１００の製造が完了する。

Ａ−４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１００によれば、グラファイトシート７０には、第１の貫通孔７２が形成されている。金属膜８０は、上カバー部分８２と、下カバー部分８４とを含む。上カバー部分８２は、グラファイトシート７０のグラファイト上面７０Ａを覆い、かつ、グラファイト上面７０Ａに形成された第１の貫通孔７２の開口を塞ぐようにグラファイト上面７０Ａに被覆されている。下カバー部分８４は、グラファイトシート７０のグラファイト下面７０Ｂを覆い、かつ、グラファイト下面７０Ｂに形成された第１の貫通孔７２の開口を塞ぐようにグラファイト下面７０Ｂに被覆されている。連結部９０は、第１の貫通孔７２内に位置し、上カバー部分８２と下カバー部分８４とを連結する。すなわち、上カバー部分８２と下カバー部分８４とが連結部９０を介して連結されることにより、上カバー部分８２がグラファイト上面７０Ａから離間することが抑制されるとともに、下カバー部分８４がグラファイト下面７０Ｂから離間することが抑制される。これにより、単に異方性熱伝達体の表面上に被膜が形成された従来の保持装置に比べて、グラファイトシート７０から金属膜８０が剥離することを抑制することができる。

また、仮に、グラファイトシート７０の第１の貫通孔７２に対応する位置に金属膜８０を上下に貫通する孔が形成されている場合、グラファイトシート７０の第１の貫通孔７２の開口を形成するエッジに応力が集中して、例えば金属膜８０が剥離し易くなるおそれがある。これに対して、図４に示すように、本実施形態では、上カバー部分８２と下カバー部分８４とが、連結部９０によって第１の貫通孔７２を介して連結されるとともに、上カバー部分８２と下カバー部分８４とが、それぞれ、第１の貫通孔２２の開口を塞ぐように配置されている。このため、金属膜８０を第１の貫通孔７２の開口の外周側に引っ張る第１の力Ｆ１と、金属膜８０を第１の貫通孔７２内に引き込む第２の力Ｆ２と、それらに加えて、金属膜８０を第１の力Ｆ１とは逆向きに引っ張る第３の力Ｆ３とが生じることによって、第１の貫通孔７２に対応する位置に金属膜８０を上下に貫通する孔が形成された構成に比べて、エッジに応力が集中することを抑制することができる。なお、図５に示すように、グラファイトシート７０の第２の貫通孔７４に対応する位置には、金属膜８０を上下に貫通するピン挿通孔１４が形成されている。しかし、金属膜８０の内側カバー部分８８は十分な厚みがあり、また、連結部９０によって上カバー部分８２と下カバー部分８４とがグラファイトシート７０から剥離することが抑制されるため、ピン挿通孔１４付近においてグラファイトシート７０から金属膜８０が剥離することが抑制されている。

また、本実施形態の静電チャック１００によれば、静電チャック１００の製造段階においても、グラファイトシート７０から金属膜８０が剥離することが抑制される。すなわち、上述したように溶射によって金属膜８０をグラファイトシート７０に形成する際（図６のＳ１２０）、溶射による熱によって金属膜８０とグラファイトシート７０とがそれぞれ熱膨張する。その後、金属膜８０により被膜されたグラファイトシート７０の温度を室温まで低下させる冷却処理が行われる。ここで、金属膜８０の形成材料（金属）の熱膨張率は、グラファイトシート７０の形成材料（炭素）の熱膨張率に比べて大きい。このため、特に冷却処理の開始当初において、金属膜８０の単位時間あたりの収縮量が、グラファイトシート７０の単位時間あたりの収縮量より大きくなる。すなわち、グラファイトシート７０に対して金属膜８０が急激に収縮する。このため、金属膜８０に引っ張り応力が働く。しかし、本実施形態によれば、上カバー部分８２と下カバー部分８４とが連結部９０を介して連結されるため、静電チャック１００の製造段階（冷却処理）において、グラファイトシート７０から金属膜８０が剥離することを抑制することができる。

また、上述したように、第２の貫通孔７４に対応する位置には、金属膜８０を上下に貫通するピン挿通孔１４が形成されている。このように、保持板１０には、機能上形成せざるを得ない空洞が存在することがある。このような保持板１０に空洞が存在する場合、保持板１０において、空洞が存在する箇所と空洞が存在しない箇所との熱伝達率の差により、空洞が存在する箇所が温度分布の特異点になるおそれがある。しかし、通常、空洞が存在する箇所が温度分布の特異点になることを抑制するように、ヒータ５２の配置パターンや温度制御が調整されていることが多い。一方、グラファイトシート７０において、金属が充填される第１の貫通孔７２が存在する箇所（金属）と第１の貫通孔７２が存在しない箇所（炭素）との熱伝達率の差により、第１の貫通孔７２が存在する箇所が温度分布の特異点になるおそれがある。そこで、本実施形態では、グラファイトシート７０において、第１の貫通孔７２の内径Ｄ１は、空洞（ピン挿通孔１４）が形成される第２の貫通孔７４の内径Ｄ２より小さい。これにより、第１の貫通孔７２の内径Ｄ１が第２の貫通孔７４の内径Ｄ２より大きい場合に比べて、第１の貫通孔７２に温度分布の特異点が形成されることによって吸着面Ｓ１に温度ムラが生じることを抑制することができる。

また、本実施形態によれば、複数の第１の貫通孔７２は、上下方向視で、互いに略均等間隔に配置されている。これにより、複数の第１の貫通孔７２が不均一に配置された構成に比べて、第１の貫通孔７２の配置のバラツキに起因して吸着面Ｓ１に温度ムラが生じることを抑制することができる。

また、本実施形態によれば金属膜８０と連結部９０とは同一材料（金属）により形成されている。これにより、金属膜８０と連結部９０とが互いに異なる材料により形成されている構成に比べて、上カバー部分８２と下カバー部分８４との連結力を向上させることができる。

Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。

上記実施形態における静電チャック１００の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、ヒータ層５０（ヒータ５２）は、セラミックス層１２とベース板２０との間に配置されていたが、これに限らず、ヒータ層５０（ヒータ５２）は、セラミックス層１２の内部、ベース板２０の表面や内部に配置されているとしてもよい。また、上記実施形態では、ヒータ層５０（ヒータ５２）の絶縁部分がセラミックスにより形成されていたが、これに限らず、例えばポリイミド樹脂などの耐熱性を有する樹脂材料により形成されたものでもよい。

上記実施形態では、熱伝達層６０は、セラミックス層１２の下面Ｓ４とヒータ層５０との間に配置されていたが、これに限らず、熱伝達層６０は、セラミックス層１２の内部に配置されているとしてもよいし、ヒータ層５０とベース板２０との間に配置されているとしてもよい。また、上記実施形態では、熱伝達層６０（グラファイトシート７０）は、１つであったが、これに限らず、保持板１０における熱分布において、熱伝達層６０の径方向や周方向に複数に分割された形態であるとしてもよい。

上記実施形態において、グラファイトシート７０に、第１の貫通孔７２が１つだけ形成されているとしてもよい。また、グラファイトシート７０に、第２の貫通孔７４が１つだけ形成されているとしてもよいし、第２の貫通孔７４が形成されていないとしてもよい。また、第２の貫通孔７４は、ピン挿通孔１４を構成したが、これに限らず、例えば保持板１０に形成されたガス孔や電極端子の収容孔などを構成するものでもよい。

また、上記実施形態では、複数の第１の貫通孔７２は、グラファイトシート７０の径方向において互いに略均等間隔であり、かつ、グラファイトシート７０の周方向において互いに略均等間隔に配置されているとしたが、該径方向および該周方向の少なくとも一方が不均等に配置されていてもよい。

上記実施形態では、被膜として、金属膜８０を例示したが、これに限らず、金属以外の材料により形成された膜でもよい。また、上記実施形態において、金属膜８０は、外側カバー部分８６および内側カバー部分８８の少なくとも一方を含まないとしてもよい。

上記実施形態では、連結部９０は、第１の貫通孔７２を構成する内周壁に全周にわたって接触していたが（図４等参照）、これに限定されず、連結部９０は、第１の貫通孔７２を構成する内周壁の少なくとも一部に接触していないとしてもよい。また、上記実施形態では、連結部９０は、金属膜８０と同一材料により一体的に形成されているとしたが、これに限定されず、連結部９０に代えて、金属膜８０とは別の材料により独立に形成された独立連結部としてもよい。独立連結部の熱伝達率は、金属膜８０の熱伝達率より低いことが好ましい。独立連結部の形成材料の例としては、金属チタン、ポリイミド樹脂、シリコーン樹脂が挙げられる。これにより、独立連結部の熱伝達率が金属膜８０の熱伝達率以上である場合に比べて、第１の貫通孔７２に温度分布の特異点が形成されることによって吸着面Ｓ１に温度ムラが生じることを抑制することができる。また、独立連結部の熱伝達率は、グラファイトシート７０の上下方向（Ｚ軸方向）の熱伝達率と略同一であることが好ましい。

また、上記実施形態では、冷媒流路２１がベース板２０の内部に形成されるとしているが、冷媒流路２１が、ベース板２０の内部ではなく、ベース板２０の表面（例えばベース板２０と接合層３０との間）に形成されるとしてもよい。また、上記実施形態では、保持板１０の内部に一対の内部電極４０が設けられた双極方式が採用されているが、保持板１０の内部に１つの内部電極４０が設けられた単極方式が採用されてもよい。また、上記実施形態における各部材を形成する材料は、あくまで一例であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。

また、上記実施形態における静電チャック１００の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。

また、本発明は、静電引力を利用して半導体ウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、真空チャックやヒータ等）や加熱装置にも適用可能である。

１０：保持板１２：セラミックス層１４：ピン挿通孔２０：ベース板２１：冷媒流路２２：貫通孔３０：接合層４０：内部電極５０：ヒータ層５２：ヒータ６０：熱伝達層７０：グラファイトシート７０Ａ：グラファイト上面７０Ｂ：グラファイト下面７２：第１の貫通孔７４：第２の貫通孔８０：金属膜８２：上カバー部分８２Ａ：連通孔８４：下カバー部分８４Ａ：第１の連通孔８６：外側カバー部分８８：内側カバー部分９０：第２の連結部１００：静電チャックＤ１，Ｄ２：内径Ｆ１〜Ｆ３：力Ｓ１：吸着面Ｓ２：セラミックス側接合面Ｓ３：ベース側接合面Ｓ４：下面Ｗ：半導体ウェハ

Claims

第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有し、セラミックスにより形成されたセラミックス層と、
前記セラミックス層の内部、または、前記セラミックス層の前記第２の表面側に配置され、抵抗発熱体を有するヒータ層と、
前記セラミックス層の前記第１の表面と前記ヒータ層との間の位置、および、前記ヒータ層に対して前記セラミックス層の前記第１の表面とは反対側の位置の少なくとも一方に配置された熱伝達層であって、前記第１の方向の熱伝達率よりも前記第１の方向に直交する面方向の熱伝達率が高くなるように配置された異方性熱伝達体を含む熱伝達層と、を備え、前記セラミックス層の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記異方性熱伝達体には、前記異方性熱伝達体の前記第１の方向の一方側の第３の表面から他方側の第４の表面まで貫通する第１の貫通孔が形成されており、
前記熱伝達層は、さらに、被膜と、連結部とを含み、
前記被膜は、
前記異方性熱伝達体の前記第３の表面を覆い、かつ、前記第３の表面に形成された前記第１の貫通孔の開口を塞ぐように前記第３の表面に被覆された第１のカバー部分と、
前記異方性熱伝達体の前記第４の表面を覆い、かつ、前記第４の表面に形成された前記第１の貫通孔の開口を塞ぐように前記第４の表面に被覆された第２のカバー部分と、を含み、
前記連結部は、前記第１の貫通孔内に位置し、前記第１のカバー部分と前記第２のカバー部分とを連結することを特徴する、保持装置。
請求項１に記載の保持装置において、
前記異方性熱伝達体には、さらに、前記第３の表面から前記第４の表面まで貫通し、前記第１の貫通孔より内径が大きい第２の貫通孔が形成されており、
前記第１のカバー部分と前記第２のカバー部分とのそれぞれには、前記第２の貫通孔を介して連通する連通孔が形成されていることを特徴する、保持装置。
請求項２に記載の保持装置において、
前記異方性熱伝達体には、前記第１の貫通孔が複数形成されており、
前記複数の第１の貫通孔は、前記第１の方向視で互いに略均等間隔に配置されていることを特徴とする、保持装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記連結部は、前記被膜より熱伝達率が低い材料を含むことを特徴とする、保持装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記連結部と前記被膜とは同一材料により形成されていることを特徴とする、保持装置。