JP2019220595A

JP2019220595A - 保持装置

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Publication number: JP2019220595A
Application number: JP2018117495A
Authority: JP
Inventors: 要三輪; Kaname Miwa; 光慶川鍋; Mitsuyoshi Kawanabe; 友希岡田; Yuki Okada
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2018-06-21
Filing date: 2018-06-21
Publication date: 2019-12-26
Anticipated expiration: 2038-06-21
Also published as: JP7182910B2

Abstract

【課題】保持装置が備える板状部材の第１の表面の温度分布の制御性の低下を抑制する。【解決手段】保持装置は、第１の方向に略直交する第１の表面と、第１の表面とは反対側の第２の表面と有する板状部材と、ベース部材と、板状部材とベース部材とを接着する接着部とを備え、板状部材の第１の表面上に対象物を保持する装置である。保持装置は、さらに、板状部材に配置された複数のヒータ電極と、第１の方向視で各ヒータ電極に対応する板状部材の第２の表面に形成された凹部内に配置された温度検知素子と、各凹部内に充填された充填剤とを備える。各充填剤は、凹部から突出している。【選択図】図７

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。

例えば半導体を製造する際に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、所定の方向（以下、「第１の方向」という）に略直交する略平面状の表面（以下、「吸着面」という）を有する板状部材と、例えば金属により構成されたベース部材と、板状部材とベース部材とを接着する接着部と、板状部材の内部に配置されたチャック電極とを備えている。板状部材は、例えば、セラミックスにより形成されている。静電チャックは、チャック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、板状部材の吸着面にウェハを吸着して保持する。

静電チャックの吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング等）の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックにはウェハの温度分布を制御する性能が求められる。そのため、静電チャックの使用時には、板状部材に配置された複数のヒータ電極による加熱や、ベース部材に形成された冷媒流路に冷媒を供給することによる冷却によって、板状部材の吸着面の温度分布の制御（ひいては、吸着面に保持されたウェハの温度分布の制御）が行われる。

従来、板状部材の吸着面の温度分布の制御性を向上させるため、板状部材における吸着面とは反対側の表面（以下、「下面」という）の内、上記第１の方向視で各ヒータ電極に対応する部分に凹部を形成し、各凹部内にサーミスタ等の温度検知素子を配置する構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。このような構成では、各温度検知素子による温度検知結果に基づき各温度検知素子に対応するヒータ電極への印加電圧を調整することにより、板状部材の吸着面の温度分布の制御性を向上させることができる。温度検知素子による測定温度を、実際の板状部材の温度により近くするため、温度検知素子が配置される各凹部内には、例えばエポキシ樹脂やシリコーン樹脂等の充填剤が充填される。

特開２０１７−１５７６１７号公報

従来、温度検知素子が配置される各凹部内に充填剤を充填する場合には、充填剤の量が、充填剤が各凹部内の空間にぴったり収まるような量（充填剤の先端が板状部材の下面に略一致するような量）に設定される。しかしながら、実際の充填時における充填剤の量のばらつきにより、ある凹部では、充填剤が凹部内にぴったり充填されて凹部内に空間が残らない一方、他の凹部では、充填剤の量が足りずに凹部内に空間が残る、という事態が発生し得る。なお、ここで言う「空間」とは、凹部内の空間であって、充填剤と接着部との間の空間を意味する。板状部材の下面に形成された凹部内に空間が残ると、該凹部の位置において、板状部材からベース部材への伝熱性（熱引き性）が大きく低下する。そのため、従来の構成では、板状部材の各位置間での（各凹部が形成された位置間での）板状部材からベース部材への伝熱性（熱引き性）のばらつきが発生し、板状部材の吸着面の温度分布の制御性（ひいては、吸着面に保持された対象物の温度分布の制御性）が低下するおそれがある。

なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、板状部材と、ベース部材と、板状部材とベース部材とを接着する接着部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般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。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（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略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、有する板状部材と、第３の表面を有し、前記第３の表面が前記板状部材の前記第２の表面に対向するように配置され、内部に冷媒流路が形成されたベース部材と、前記板状部材の少なくとも一部を前記第１の方向に直交する方向に並ぶ複数のセグメントに仮想的に分割したときの各前記セグメント内に配置され、抵抗発熱体により構成されたヒータ電極と、前記第１の方向視で各前記ヒータ電極に対応する前記板状部材の前記第２の表面に形成された凹部内に配置された温度検知素子と、各前記凹部内に充填された充填剤と、前記板状部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接着する接着部と、を備え、前記板状部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、各前記充填剤は、前記凹部から突出している。本保持装置では、各充填剤が、凹部から突出している。そのため、充填剤の充填時における充填剤の量のばらつきがあっても、凹部内に空間（凹部内の空間であって、充填剤と接着部との間の空間）が残ることを回避することができる。その結果、凹部内の該空間の存在に起因して、該凹部の位置での板状部材からベース部材への伝熱性（熱引き性）が大きく低下することを回避することができる。そのため、本保持装置によれば、板状部材の各位置での板状部材からベース部材への伝熱性（熱引き性）のばらつきが発生することを抑制することができ、板状部材の第１の表面の温度分布の制御性（ひいては、第１の表面に保持された対象物の温度分布の制御性）の低下を抑制することができる。

（２）上記保持装置において、前記充填剤の熱伝導率は、前記板状部材の熱伝導率より低く、かつ、前記接着部の熱伝導率より高い構成としてもよい。本保持装置では、充填剤の熱伝導率を、接着部の熱伝導率と比較して、板状部材の熱伝導率に近くすることができる。従って、本保持装置によれば、凹部内に充填された充填剤の存在により、板状部材に凹部が形成されていることに起因する温度特異点の発生を抑制することができ、板状部材の第１の表面の温度分布の制御性の低下を抑制することができる。

（３）上記保持装置において、前記凹部における底面側の角部は、Ｒ形状である構成としてもよい。本保持装置では、凹部における底面側の角部に充填剤が充填されずに空間が残ることを抑制することができる。従って、本保持装置によれば、凹部内の空間の存在に起因して板状部材からベース部材への伝熱性（熱引き性）が大きく低下することを効果的に回避することができ、板状部材の第１の表面の温度分布の制御性の低下を効果的に抑制することができる。

（４）上記保持装置において、各前記充填剤間での前記凹部からの突出高さの差は、５μｍ以下である、ことを特徴とする構成としてもよい。本保持装置では、各充填剤間での凹部からの突出高さの差が比較的小さい。そのため、本保持装置によれば、各充填剤間での凹部からの突出高さの差に起因して、板状部材の各位置での板状部材からベース部材への伝熱性（熱引き性）のばらつきが発生することを抑制することができ、板状部材の第１の表面の温度分布の制御性の低下を効果的に抑制することができる。

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、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平面（上面）構成を概略的に示す説明図である。ヒータ電極層５０およびヒータ電極層５０への給電のための構成を模式的に示す説明図である。各セグメントＳＥに配置されたヒータ電極５００のＸＹ断面構成を模式的に示す説明図である。サーミスタ６００およびサーミスタ６００への給電のための構成を模式的に示す説明図である。図６のＸ１部を拡大して示す説明図である。

Ａ．本実施形態：
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平面（上面）構成を概略的に示す説明図である。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セラミックス部材１０およびベース部材２０を備える。セラミックス部材１０とベース部材２０とは、セラミックス部材１０の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが上記配列方向に対向するように配置される。

セラミックス部材１０は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略円形平面状の上面（以下、「吸着面」という）Ｓ１を有する板状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミックス部材１０の直径は例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、セラミックス部材１０の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。セラミックス部材１０は、特許請求の範囲における板状部材に相当し、セラミックス部材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、セラミックス部材１０の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」といい、図３に示すように、面方向の内、吸着面Ｓ１の中心点ＣＰを中心とする円周方向を「円周方向ＣＤ」といい、面方向の内、円周方向ＣＤに直交する方向を「径方向ＲＤ」という。

図２に示すように、セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されたチャック電極４０が配置されている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極４０にチャック用電源（図示しない）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ウェハＷがセラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。

セラミックス部材１０の内部には、また、それぞれ導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成された、ヒータ電極層５０と、ヒータ電極層５０への給電のためのヒータ用ドライバ５１および各種ビア５３，５４とが配置されている。本実施形態では、ヒータ電極層５０はチャック電極４０より下側に配置され、ヒータ用ドライバ５１はヒータ電極層５０より下側に配置されている。これらの構成については、後に詳述する。

ベース部材２０は、例えばセラミックス部材１０と同径の、または、セラミックス部材１０より径が大きい円形平面のセラミックス部材であり、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。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。ベース部材２０の上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。

ベース部材２０は、セラミックス部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接着部３０によって、セラミックス部材１０に接合されている。接着部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材により構成されている。接着部３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。

ベース部材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、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２０が冷却され、接着部３０を介したベース部材２０とセラミックス部材１０との間の伝熱（熱引き）によりセラミックス部材１０が冷却され、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度分布の制御が実現される。

Ａ−２．ヒータ電極層５０およびヒータ電極層５０への給電のための構成：
次に、ヒータ電極層５０の構成およびヒータ電極層５０への給電のための構成について詳述する。上述したように、セラミックス部材１０には、ヒータ電極層５０と、ヒータ電極層５０への給電のためのヒータ用ドライバ５１および各種ビア５３，５４とが配置されている。また、静電チャック１００には、ヒータ電極層５０への給電のための他の構成（後述するヒータ端子用孔Ｈｔ１に収容されたヒータ用給電端子７２等）が設けられている。図４は、ヒータ電極層５０およびヒータ電極層５０への給電のための構成を模式的に示す説明図である。図４の上段には、セラミックス部材１０に配置されたヒータ電極層５０の一部のＹＺ断面構成が模式的に示されており、図４の中段には、セラミックス部材１０に配置されたヒータ用ドライバ５１の一部のＸＹ平面構成が模式的に示されており、図４の下段には、ヒータ電極層５０への給電のための他の構成のＹＺ断面構成が模式的に示されている。

ここで、図３に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス部材１０に、面方向（Ｚ軸方向に直交する方向）に並ぶ複数の仮想的な領域であるセグメントＳＥ（図３において一点鎖線で示す）が設定されている。より詳細には、Ｚ軸方向視で、セラミックス部材１０が、吸着面Ｓ１の中心点ＣＰを中心とする同心円状の複数の第１の境界線ＢＬ１によって複数の仮想的な環状領域（ただし、中心点ＣＰを含む領域のみは円状領域）に分割され、さらに各環状領域が、径方向ＲＤに延びる複数の第２の境界線ＢＬ２によって円周方向ＣＤに並ぶ複数の仮想的な領域であるセグメントＳＥに分割されている。図４の上段には、一例として、セラミックス部材１０に設定された３つのセグメントＳＥが示されている。

図４の上段に示すように、ヒータ電極層５０は、複数のヒータ電極５００を含んでいる。ヒータ電極層５０に含まれる複数のヒータ電極５００のそれぞれは、セラミックス部材１０に設定された複数のセグメントＳＥの１つに配置されている。すなわち、本実施形態の静電チャック１００では、複数のセグメントＳＥのそれぞれに、１つのヒータ電極５００が配置されている。換言すれば、セラミックス部材１０において、１つのヒータ電極５００が配置された部分（主として該ヒータ電極５００により加熱される部分）が、１つのセグメントＳＥとなる。

図５は、各セグメントＳＥに配置されたヒータ電極５００のＸＹ断面構成を模式的に示す説明図である。図５に示すように、ヒータ電極５００は、Ｚ軸方向視で線状の抵抗発熱体であるヒータライン部５０２と、ヒータライン部５０２の両端部に接続されたヒータパッド部５０４とを有する。本実施形態では、ヒータライン部５０２は、Ｚ軸方向視で、セグメントＳＥ内の各位置をできるだけ偏り無く通るような形状とされている。他のセグメントＳＥに配置されたヒータ電極５００の構成も同様である。

なお、上述したように、本実施形態の静電チャック１００では、複数のセグメントＳＥのそれぞれに１つのヒータ電極５００が配置されているが、ここで言う１つのヒータ電極５００とは、独立して制御可能なヒータ電極５００の単位を意味しており、必ずしも単一のヒータ電極５００に限定されるものではない。例えば、１つのセグメントＳＥに、互いに共通に制御される複数のヒータ電極５００が配置されているとしてもよい。また、１つのセグメントＳＥに配置されたヒータ電極５００のヒータライン部５０２の構成が、Ｚ軸方向における位置が互いに異なる複数層のヒータライン部５０２の部分が互いに直列に接続された構成であるとしてもよい。

また、図４の中段に示すように、セラミックス部材１０に配置されたヒータ用ドライバ５１は、複数の導電領域（導電ライン）５１０を有している。複数のヒータ電極５００のそれぞれについて、ヒータ電極５００の一端は、ビア５３を介して、ヒータ用ドライバ５１の１つの導電領域５１０に電気的に接続されており、該ヒータ電極５００の他端は、ビア５３を介して、ヒータ用ドライバ５１の他の１つの導電領域５１０に電気的に接続されている。なお、図４に示す例のように、各ヒータ電極５００の一端については、互いに同一の導電領域５１０に電気的に接続されていてもよい。

また、図２および図４に示すように、静電チャック１００には、複数のヒータ端子用孔Ｈｔ１が形成されている。図４に示すように、各ヒータ端子用孔Ｈｔ１は、ベース部材２０を上面Ｓ３から下面Ｓ４まで貫通する貫通孔２２と、接着部３０を上下方向に貫通する貫通孔３２と、セラミックス部材１０の下面Ｓ２側に形成されたヒータ端子用凹部１２とが、互いに連通することにより構成された一体の孔である。ヒータ端子用孔Ｈｔ１の延伸方向に直交する断面形状は任意に設定できるが、例えば、円形や四角形、扇形等である。また、セラミックス部材１０の下面Ｓ２における各ヒータ端子用孔Ｈｔ１に対応する位置（Ｚ軸方向においてヒータ端子用孔Ｈｔ１と重なる位置）には、導電性材料により構成された複数のヒータ用給電パッド７０が形成されている。各ヒータ用給電パッド７０は、ビア５４を介して、ヒータ用ドライバ５１の導電領域５１０に電気的に接続されている。

各ヒータ端子用孔Ｈｔ１には、導電性材料により構成された複数のヒータ用給電端子７２が収容されている。各ヒータ用給電端子７２は、例えばろう付けによりヒータ用給電パッド７０に接合されている。また、各ヒータ端子用孔Ｈｔ１内において、各ヒータ用給電端子７２は、ヒータ用コネクタ９０を介して、ヒータ用電源（図示しない）に接続されたヒータ用配線８０に電気的に接続されている。

このような構成において、各ヒータ電極５００は、ヒータ用電源に対して互いに並列に接続されている。ヒータ用電源からヒータ用配線８０、ヒータ用コネクタ９０、ヒータ用給電端子７２、ヒータ用給電パッド７０、ビア５４、ヒータ用ドライバ５１の導電領域５１０およびビア５３を介して、ヒータ電極５００に電圧が印加されると、ヒータ電極５００が発熱する。これにより、ヒータ電極５００が配置されたセグメントＳＥが加熱され、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御（ひいては、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度分布の制御）が実現される。本実施形態では、各ヒータ電極５００がヒータ用電源に対して互いに並列に接続されているため、各ヒータ電極５００単位で（すなわち、各セグメントＳＥ単位で）ヒータ電極５００の発熱量を制御することができ、セグメントＳＥ単位でのセラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御（すなわち、よりきめ細かい単位での温度分布制御）を実現することができる。

Ａ−３．サーミスタ６００およびサーミスタ６００への給電のための構成：
図２に示すように、本実施形態の静電チャック１００は、温度検知素子としてのサーミスタ６００と、サーミスタ６００への給電のための構成（例えば、サーミスタ用ドライバ６１）とを備える。図６は、サーミスタ６００およびサーミスタ６００への給電のための構成を模式的に示す説明図である。図６の上段には、図４の上段と同様に、セラミックス部材１０に配置されたヒータ電極層５０の一部のＹＺ断面構成が模式的に示されており、図６の中段には、セラミックス部材１０に配置されたサーミスタ用ドライバ６１の一部のＸＹ平面構成が模式的に示されており、図６の下段には、サーミスタ６００の構成およびサーミスタ６００への給電のための他の構成のＹＺ断面構成が模式的に示されている。また、図７は、図６のＸ１部を拡大して示す説明図である。

図２、図６および図７に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス部材１０の下面Ｓ２に複数のサーミスタ用凹部１４が形成されており、各サーミスタ用凹部１４内に１つのサーミスタ６００が配置されている。各サーミスタ用凹部１４は、Ｚ軸方向視で各ヒータ電極５００に対応するセラミックス部材１０の下面Ｓ２に形成されている。換言すれば、各サーミスタ用凹部１４は、セラミックス部材１０の各セグメントＳＥにおける下面Ｓ２に形成されている。すなわち、本実施形態では、サーミスタ用凹部１４の個数、すなわち、サーミスタ６００の個数は、ヒータ電極５００の個数（セラミックス部材１０に設定されたセグメントＳＥの個数）と同一である。なお、各サーミスタ用凹部１４は、Ｚ軸方向視で、対応するヒータ電極５００と重なっていてもよいし、重なっていなくてもよい。ただし、各サーミスタ用凹部１４は、Ｚ軸方向視で、複数のヒータ電極５００と重なっていることはない。サーミスタ用凹部１４は、特許請求の範囲における凹部に相当する。

各サーミスタ用凹部１４内に配置されたサーミスタ６００は、温度が変化すると抵抗値が変化する導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されており、抵抗値に基づき温度を測定することができる。サーミスタ６００は、サーミスタ用凹部１４の底面１５に配置された一対のサーミスタ用電極６０４に、例えば半田付けにより接合されている。

また、図６の中段に示すように、セラミックス部材１０に配置されたサーミスタ用ドライバ６１は、複数の導電領域（導電ライン）６１０を有している。複数のサーミスタ６００のそれぞれについて、サーミスタ６００に接続された一方のサーミスタ用電極６０４は、ビア６３を介して、サーミスタ用ドライバ６１の１つの導電領域６１０に電気的に接続されており、該サーミスタ６００に接続された他方のサーミスタ用電極６０４は、ビア６３を介して、サーミスタ用ドライバ６１の他の１つの導電領域６１０に電気的に接続されている。なお、各サーミスタ６００に接続された一方のサーミスタ用電極６０４については、互いに同一の導電領域６１０に電気的に接続されていてもよい。

また、図２および図６に示すように、静電チャック１００には、複数のサーミスタ端子用孔Ｈｔ２が形成されている。図６に示すように、各サーミスタ端子用孔Ｈｔ２は、ベース部材２０を上面Ｓ３から下面Ｓ４まで貫通する貫通孔２３と、接着部３０を上下方向に貫通する貫通孔３３と、セラミックス部材１０の下面Ｓ２側に形成されたサーミスタ端子用凹部１３とが、互いに連通することにより構成された一体の孔である。サーミスタ端子用孔Ｈｔ２の延伸方向に直交する断面形状は任意に設定できるが、例えば、円形や四角形等である。また、セラミックス部材１０の下面Ｓ２における各サーミスタ端子用孔Ｈｔ２に対応する位置（Ｚ軸方向においてサーミスタ端子用孔Ｈｔ２と重なる位置）には、導電性材料により構成された複数のサーミスタ用給電パッド１７０が形成されている。各サーミスタ用給電パッド１７０は、ビア６４を介して、サーミスタ用ドライバ６１の導電領域６１０に電気的に接続されている。

各サーミスタ端子用孔Ｈｔ２には、導電性材料により構成された複数のサーミスタ用給電端子１７２が収容されている。各サーミスタ用給電端子１７２は、例えばろう付けによりサーミスタ用給電パッド１７０に接合されている。また、各サーミスタ端子用孔Ｈｔ２内において、各サーミスタ用給電端子１７２は、サーミスタ用コネクタ１９０を介して、サーミスタ用電源（図示しない）に接続されたサーミスタ用配線１８０に電気的に接続されている。

このような構成において、各サーミスタ６００は、サーミスタ用電源に対して互いに並列に接続されている。サーミスタ用電源からサーミスタ用配線１８０、サーミスタ用コネクタ１９０、サーミスタ用給電端子１７２、サーミスタ用給電パッド１７０、ビア６４、サーミスタ用ドライバ６１の導電領域６１０、ビア６３およびサーミスタ用電極６０４を介して、サーミスタ６００に電圧が印加されると、サーミスタ６００に電流が流れる。静電チャック１００は、各サーミスタ６００に印加された電圧と各サーミスタ６００に流れる電流とを測定するための構成（例えば、電圧計や電流計（いずれも図示しない））を有しており、各サーミスタ６００の電圧および電流の測定値に基づき、各サーミスタ６００の抵抗値から、各サーミスタ６００の温度、すなわち、各サーミスタ６００が配置されたセラミックス部材１０の部分（各サーミスタ６００が配置されたセグメントＳＥ）の温度をリアルタイムで個別に測定することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００では、該温度測定結果に基づき各ヒータ電極５００への印加電圧を個別に制御することにより、セラミックス部材１０の各部分（各セグメントＳＥ）の温度を精度良く制御することができ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性（ひいては、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの温度分布の制御性）を向上させることができる。なお、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性が高いとは、吸着面Ｓ１全体の温度分布が均一に近いことと、セグメントＳＥ毎に吸着面Ｓ１の温度分布が均一に近いこととの少なくとも一方の意味を含む。

Ａ−４．充填剤６０２の構成：
図６および図７に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、セラミックス部材１０の下面Ｓ２に形成された各サーミスタ用凹部１４の内部に、充填剤６０２が充填されている。充填剤６０２は、樹脂接着剤（例えば、エポキシ樹脂やシリコーン樹脂）やセラミックス（例えば、アルミナ）等により構成されている。なお、充填剤６０２を樹脂接着剤により構成する場合には、例えば、樹脂接着剤にセラミックス等のフィラーを添加したものがサーミスタ用凹部１４内に充填される。また、充填剤６０２をセラミックスにより構成する場合には、例えば、セラミックス材料にバインダを添加したペーストがサーミスタ用凹部１４内に充填されるとしてもよいし、セラミックス材料をサーミスタ用凹部１４内に溶射したり３Ｄプリンタにより造形したりすることにより充填剤６０２が形成されるとしてもよい。

本実施形態では、充填剤６０２の熱伝導率は、セラミックス部材１０（本実施形態ではセラミックスの焼結体）の熱伝導率より低く、かつ、接着部３０（本実施形態では樹脂接着剤）の熱伝導率より高い。サーミスタ用凹部１４内に充填剤６０２が配置されていることにより、サーミスタ６００による測定温度を、実際のセラミックス部材１０の温度により近くすることができ、サーミスタ６００によるセラミックス部材１０の温度測定の精度が向上し、ひいては、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性が向上する。

ここで、図７に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、各充填剤６０２は、サーミスタ用凹部１４から突出している。すなわち、各充填剤６０２の先端（下端）は、セラミックス部材１０の下面Ｓ２（より詳細には、下面Ｓ２の内のサーミスタ用凹部１４周りの部分）より、ベース部材２０の上面Ｓ３側（すなわち、下側）に位置している。その結果、各充填剤６０２における先端（下端）側の一部分は、接着部３０内に食い込んでいる。

本実施形態では、各充填剤６０２におけるサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１は、互いに略同一である。具体的には、各充填剤６０２間でのサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１の差は、５μｍ以下である。なお、各充填剤６０２におけるサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１は、３０μｍ以下であることが好ましい。各充填剤６０２におけるサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１が接着部３０μｍを超えると、例えば、充填剤６０２の外周付近におけるセラミックス部材１０と接着部３０との界面に空間が形成されて伝熱性に悪影響を及ぼすおそれがあるため、好ましくない。

また、図７に示すように、本実施形態では、サーミスタ用凹部１４における底面１５側の角部１６は、Ｒ形状である。そのため、充填剤６０２は、サーミスタ用凹部１４における底面１５側の角部１６においても、隙間無く充填されている。

Ａ−５．静電チャック１００の製造方法：
本実施形態の静電チャック１００の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、セラミックスグリーンシートを複数枚作製し、所定のセラミックスグリーンシートに所定の加工を行う。所定の加工としては、例えば、ヒータ電極層５０やヒータ用ドライバ５１、ヒータ用給電パッド７０、サーミスタ用ドライバ６１、サーミスタ用給電パッド１７０、サーミスタ用電極６０４等の形成のためのメタライズペーストの印刷、各種ビア５３，５４，６３，６４の形成のための孔空けおよびメタライズペーストの充填等が挙げられる。これらのセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着し、切断等の加工を行うことにより、セラミックスグリーンシートの積層体を作製する。なお、この熱圧着の際には、セラミックス部材１０の下面Ｓ２の各種凹部（サーミスタ用凹部１４等）となる位置にスペーサが配置される。このとき、角部の形状がＲ形状であるスペーサを用いることにより、サーミスタ用凹部１４における底面１５側の角部１６をＲ形状とすることができる。作成されたセラミックスグリーンシートの積層体を焼成することにより、セラミックス部材１０を作製する。

次に、セラミックス部材１０に形成されたヒータ用給電パッド７０およびサーミスタ用給電パッド１７０に、それぞれ、ヒータ用給電端子７２およびサーミスタ用給電端子１７２を、例えばろう付けにより接合する。次に、セラミックス部材１０のサーミスタ用凹部１４内に形成されたサーミスタ用電極６０４に、サーミスタ６００を、例えば半田付けにより接合する。次に、セラミックス部材１０のサーミスタ用凹部１４内に充填剤６０２を充填する。このとき、充填剤６０２の充填量を、充填剤６０２がサーミスタ用凹部１４から必ず突出するような量（サーミスタ用凹部１４内の空間容積に対して多めの量）に設定する。次に、各充填剤６０２の先端部（下端部）に対して例えばマシニング加工を施すことにより、各充填剤６０２におけるセラミックス部材１０の下面Ｓ２からの突出高さＨ１が互いに略同一となるようにする。次に、例えばシート状の接着部３０を用いて、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する。主として以上の工程により、本実施形態の静電チャック１００が製造される。

Ａ−６．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は、Ｚ軸方向に略直交する略平面状の吸着面Ｓ１と、吸着面Ｓ１とは反対側の下面Ｓ２とを有する板状のセラミックス部材１０と、上面Ｓ３を有し、上面Ｓ３がセラミックス部材１０の下面Ｓ２に対向するように配置されたベース部材２０と、セラミックス部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置されてセラミックス部材１０とベース部材２０とを接着する接着部３０とを備え、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１上にウェハＷ等の対象物を保持する保持装置である。ベース部材２０の内部には、冷媒流路２１が形成されている。また、本実施形態の静電チャック１００は、セラミックス部材１０の少なくとも一部をＺ軸方向に直交する方向（面方向）に並ぶ複数のセグメントＳＥに仮想的に分割したときの各セグメントＳＥ内に配置され、抵抗発熱体により構成されたヒータ電極５００と、Ｚ軸方向視で各ヒータ電極５００に対応するセラミックス部材１０の下面Ｓ２に形成されたサーミスタ用凹部１４内に配置されたサーミスタ６００と、各サーミスタ用凹部１４内に充填された充填剤６０２とを備える。また、本実施形態の静電チャック１００では、各充填剤６０２は、サーミスタ用凹部１４から突出している。

このように、本実施形態の静電チャック１００では、各充填剤６０２が、サーミスタ用凹部１４から突出している。そのため、充填剤６０２の充填時における充填剤６０２の量のばらつきがあっても、サーミスタ用凹部１４内に空間（サーミスタ用凹部１４内の空間であって、充填剤６０２と接着部３０との間の空間）が残ることを回避することができる。その結果、サーミスタ用凹部１４内の該空間の存在に起因して、該サーミスタ用凹部１４の位置でのセラミックス部材１０からベース部材２０への伝熱性（熱引き性）が大きく低下することを回避することができる。そのため、本実施形態の静電チャック１００によれば、セラミックス部材１０の各位置でのセラミックス部材１０からベース部材２０への伝熱性（熱引き性）のばらつきが発生することを抑制することができ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性（ひいては、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷ等の対象物の温度分布の制御性）の低下を抑制することができる。なお、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性の低下を抑制することができるとは、吸着面Ｓ１全体の温度分布にばらつきが発生することを抑制することができることと、セグメントＳＥ毎に吸着面Ｓ１の温度分布にばらつきが発生することを抑制することができることとの少なくとも一方の意味を含む。

また、本実施形態の静電チャック１００では、充填剤６０２の熱伝導率は、セラミックス部材１０の熱伝導率より低く、かつ、接着部３０の熱伝導率より高い。そのため、本実施形態の静電チャック１００では、充填剤６０２の熱伝導率を、接着部３０の熱伝導率と比較して、セラミックス部材１０の熱伝導率に近くすることができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、サーミスタ用凹部１４内に充填された充填剤６０２の存在により、セラミックス部材１０にサーミスタ用凹部１４が形成されていることに起因する温度特異点の発生を抑制することができ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性（ひいては、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷ等の対象物の温度分布の制御性）の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の静電チャック１００では、サーミスタ用凹部１４における底面１５側の角部１６は、Ｒ形状である。そのため、本実施形態の静電チャック１００では、サーミスタ用凹部１４における底面１５側の角部１６に充填剤６０２が充填されずに空間が残ることを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、サーミスタ用凹部１４内の空間の存在に起因してセラミックス部材１０からベース部材２０への伝熱性（熱引き性）が大きく低下することを効果的に回避することができ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性（ひいては、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷ等の対象物の温度分布の制御性）の低下を効果的に抑制することができる。

また、本実施形態の静電チャック１００では、各充填剤６０２間でのサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１の差は、５μｍ以下である。すなわち、本実施形態の静電チャック１００では、各充填剤６０２間でのサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１の差が比較的小さい。そのため、本実施形態の静電チャック１００によれば、各充填剤６０２間でのサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１の差に起因して、セラミックス部材１０の各位置でのセラミックス部材１０からベース部材２０への伝熱性（熱引き性）のばらつきが発生することを抑制することができ、セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１の温度分布の制御性（ひいては、吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷ等の対象物の温度分布の制御性）の低下を効果的に抑制することができる。

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、Ｚ軸方向視で各ヒータ電極５００に対応するセラミックス部材１０の下面Ｓ２にサーミスタ用凹部１４が形成されており（すなわち、セラミックス部材１０の各セグメントＳＥにおける下面Ｓ２にサーミスタ用凹部１４が形成されており）、サーミスタ用凹部１４の個数（すなわち、サーミスタ６００の個数）がヒータ電極５００の個数（すなわち、セラミックス部材１０に設定されたセグメントＳＥの個数）と同一であるとしているが、必ずしもすべてのヒータ電極５００に対応して（すなわち、すべてのセグメントＳＥに対応して）サーミスタ６００が設けられる必要はなく、一部のヒータ電極５００に対応するサーミスタ６００が存在しない（すなわち、一部のセグメントＳＥにはサーミスタ６００が配置されていない）としてもよい。

また、上記実施形態では、充填剤６０２の熱伝導率は、セラミックス部材１０の熱伝導率より低く、かつ、接着部３０の熱伝導率より高いとしているが、各部材間の熱伝導率の関係は、これに限られない。また、上記実施形態では、各充填剤６０２間でのサーミスタ用凹部１４からの突出高さＨ１の差は５μｍ以下であるとしているが、必ずしもこのような構成である必要はない。また、上記実施形態では、サーミスタ用凹部１４における底面１５側の角部１６はＲ形状であるが、該角部１６の形状は他の形状であってもよい。

また、上記実施形態では、サーミスタ用ドライバ６１のＺ軸方向における位置に関し、サーミスタ用ドライバ６１の全体が同一位置にある（すなわち、サーミスタ用ドライバ６１が単層構成である）としているが、サーミスタ用ドライバ６１の一部が異なる位置にある（すなわち、サーミスタ用ドライバ６１が複数層構成である）としてもよい。また、上記実施形態では、各サーミスタ６００はサーミスタ用ドライバ６１を介してサーミスタ用給電端子１７２に電気的に接続されているが、各サーミスタ６００がサーミスタ用ドライバ６１を介さずにサーミスタ用給電端子１７２に電気的に接続されるとしてもよい。これらの点は、ヒータ用ドライバ５１についても同様である。

また、上記実施形態におけるサーミスタ用給電端子１７２やサーミスタ用コネクタ１９０、サーミスタ用配線１８０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。同様に、上記実施形態におけるヒータ用給電端子７２やヒータ用コネクタ９０、ヒータ用配線８０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。

また、上記実施形態におけるセグメントＳＥの設定態様（セグメントＳＥの個数や、個々のセグメントＳＥの形状等）は、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、各セグメントＳＥが吸着面Ｓ１の円周方向ＣＤに並ぶように複数のセグメントＳＥが設定されているが、各セグメントＳＥが格子状に並ぶように複数のセグメントＳＥが設定されてもよい。また、例えば、上記実施形態では、静電チャック１００の全体が複数のセグメントＳＥに仮想的に分割されているが、静電チャック１００の一部分が複数のセグメントＳＥに仮想的に分割されていてもよい。

また、上記実施形態において、各ビアは、単数のビアにより構成されてもよいし、複数のビアのグループにより構成されてもよい。また、上記実施形態において、各ビアは、ビア部分のみからなる単層構成であってもよいし、複数層構成（例えば、ビア部分とパッド部分とビア部分とが積層された構成）であってもよい。

また、上記実施形態では、セラミックス部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。

また、上記実施形態の静電チャック１００の各部材（セラミックス部材１０、ベース部材２０、接着部３０、ヒータ電極５００、サーミスタ６００、充填剤６０２等）の形成材料は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、静電チャック１００が、セラミックスにより形成されたセラミックス部材１０を備えているが、静電チャック１００が、セラミックス部材１０の代わりに、セラミックス以外の材料（例えば、樹脂材料）により形成された同様の板状部材を備えるとしてもよい。

また、本発明は、セラミックス部材１０とベース部材２０とを備え、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１００に限らず、板状部材と、ベース部材と、板状部材とベース部材とを接着する接着部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、ＣＶＤヒータ等のヒータ装置や真空チャック等）にも適用可能である。

１０：セラミックス部材１２：ヒータ端子用凹部１３：サーミスタ端子用凹部１４：サーミスタ用凹部１５：底面１６：角部２０：ベース部材２１：冷媒流路２２：貫通孔２３：貫通孔３０：接着部３２：貫通孔３３：貫通孔４０：チャック電極５０：ヒータ電極層５１：ヒータ用ドライバ５３：ビア５４：ビア６１：サーミスタ用ドライバ６３：ビア６４：ビア７０：ヒータ用給電パッド７２：ヒータ用給電端子８０：ヒータ用配線９０：ヒータ用コネクタ１００：静電チャック１７０：サーミスタ用給電パッド１７２：サーミスタ用給電端子１８０：サーミスタ用配線１９０：サーミスタ用コネクタ５００：ヒータ電極５０２：ヒータライン部５０４：ヒータパッド部５１０：導電領域６００：サーミスタ６０２：充填剤６０４：サーミスタ用電極６１０：導電領域ＢＬ１：第１の境界線ＢＬ２：第２の境界線ＣＤ：円周方向ＣＰ：中心点Ｈ１：突出高さＨｔ１：ヒータ端子用孔Ｈｔ２：サーミスタ端子用孔ＲＤ：径方向Ｓ１：吸着面Ｓ２：下面Ｓ３：上面Ｓ４：下面ＳＥ：セグメントＷ：ウェハ

Claims

第１の方向に略直交する略平面状の第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、有する板状部材と、
第３の表面を有し、前記第３の表面が前記板状部材の前記第２の表面に対向するように配置され、内部に冷媒流路が形成されたベース部材と、
前記板状部材の少なくとも一部を前記第１の方向に直交する方向に並ぶ複数のセグメントに仮想的に分割したときの各前記セグメント内に配置され、抵抗発熱体により構成されたヒータ電極と、
前記第１の方向視で各前記ヒータ電極に対応する前記板状部材の前記第２の表面に形成された凹部内に配置された温度検知素子と、
各前記凹部内に充填された充填剤と、
前記板状部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接着する接着部と、
を備え、前記板状部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
各前記充填剤は、前記凹部から突出している、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１に記載の保持装置において、
前記板状部材は、セラミックスにより形成されており、
前記充填剤の熱伝導率は、前記板状部材の熱伝導率より低く、かつ、前記接着部の熱伝導率より高い、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１または請求項２に記載の保持装置において、
前記凹部における底面側の角部は、Ｒ形状である、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の保持装置において、
各前記充填剤間での前記凹部からの突出高さの差は、５μｍ以下である、
ことを特徴とする保持装置。