JP2021190601A

JP2021190601A - 保持装置

Info

Publication number: JP2021190601A
Application number: JP2020095839A
Authority: JP
Inventors: 太一岐部; Taichi Kibe
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2020-06-02
Filing date: 2020-06-02
Publication date: 2021-12-13

Abstract

【課題】板状部材と外側部材との間の熱伝達を抑制する。【解決手段】保持装置は、第１の表面と第２の表面とを有する板状部材と、板状部材に配置された第１のヒータと、板状部材の外周側に配置され、第３の表面と第４の表面とを有する外側部材と、外側部材に配置された第２のヒータと、外側部材の第４の表面側に位置するように配置される第５の表面を有するベース部材と、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、を備える。保持装置は、さらに、凸部を備える。凸部は、板状部材と外側部材との間に介在するようにベース部材から突出する。また、凸部は、熱伝導率が板状部材を形成する材料および外側部材を形成する材料の熱伝導率より高い材料により形成されている。【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、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部材と板状のベース部材とが接合層により接合された構成を有する。静電チャックは、内部電極を有しており、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、セラミックス部材の表面（以下、「吸着面」という）にウェハを吸着して保持する。

このような静電チャックの中には、上記板状のセラミックス部材が、円板状の板状部材と、当該板状部材の周囲を囲むように配置された円環状の外側部材とを備えて構成されたものがある（例えば、特許文献１参照）。板状部材には、吸着面に配置されるウェハを加熱するためのヒータが配置されており、外側部材には、該外側部材上に配置されるフォーカスリングを加熱するためのヒータが配置されている。

特開２０１６−２０７９７９号公報

板状部材と外側部材とを備える上述の静電チャックでは、板状部材と外側部材との間の熱伝達により、板状部材のヒータによる熱制御と外側部材のヒータによる熱制御との少なくとも一方の精度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、第１のヒータが配置された板状部材と、その外側に配置され、かつ、第２のヒータが配置された外側部材と、板状部材に接合されるベース部材と、を備え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。

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の方向に略垂直な第１の表面と、前記第１の表面とは反対側に位置する第２の表面と、を有する板状部材と、前記板状部材に配置された第１のヒータと、前記板状部材の外周側に配置される外側部材であって、前記第１の表面と同じ側に位置し、かつ、前記第１の方向に略垂直な第３の表面と、前記第３の表面とは反対側に位置する第４の表面と、を有する外側部材と、前記外側部材に配置された第２のヒータと、前記外側部材の前記第４の表面側に位置するように配置される第５の表面を有するとともに、冷却機構を有するベース部材と、前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、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であって、前記板状部材と前記外側部材との間に介在するように前記ベース部材から突出する凸部であって、熱伝導率が前記板状部材を形成する材料および前記外側部材を形成する材料の熱伝導率より高い材料により形成された凸部を備える。本保持装置では、板状部材と外側部材との間には、熱伝達率が相対的に高い凸部が介在している。このため、板状部材と外側部材との一方の部材から生じた熱は、優先的に凸部に吸収されることにより、他方の部材に伝達され難くなる。これにより、本保持装置によれば、板状部材と外側部材との間の熱伝達を抑制することができる。

（２）上記保持装置において、前記第１の方向において、前記凸部における前記第３の表面側の先端は、前記第２のヒータより前記第３の表面側に位置している、構成としてもよい。本保持装置によれば、凸部の先端が、第２のヒータより第４の表面側に位置している構成に比べて、板状部材と外側部材との間の熱伝達を、より効果的に抑制することができる。

（３）上記保持装置において、前記第１の方向において、前記凸部における前記第３の表面側の先端は、前記第１のヒータより前記第４の表面側に位置している、構成としてもよい。本保持装置によれば、凸部の先端が、第１のヒータより第３の表面側に位置している構成に比べて、例えば凸部の存在に起因して板状部材の第１の表面における温度分布に温度特異点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、前記外側部材は、前記凸部よりも前記第３の表面側に位置し、かつ、前記板状部材側に延出する延出部を有し、前記第１の方向視で、前記凸部における前記第３の表面側の先端は、前記延出部の輪郭線内に位置している、構成としてもよい。本保持装置によれば、延出部を備えない構成に比べて、凸部による吸熱効果が第１の表面や第３の表面に直接影響することに起因して温度特異点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、前記板状部材と前記外側部材とは前記延出部を介して一体形成されている、構成としてもよい。本保持装置によれば、板状部材と外側部材との配置ずれ等に起因して凸部による吸熱効果が低減することを抑制することができる。

（６）上記保持装置において、前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を有し、前記第１の方向視で、前記凸部と前記冷媒流路とが重なっている、構成としてもよい。本保持装置によれば、第１の方向視で凸部と冷媒流路とが重ならない構成に比べて、凸部による吸熱効果を効果的に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、例えば静電チャック、ヒータや真空チャック等の保持装置、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。

第１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。第１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。第１実施形態における静電チャック１００のＸＹ平面構成を概略的に示す説明図である。第２実施形態における静電チャック１００ａのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。

Ａ．第１実施形態：
Ａ−１．静電チャック１００の構成：
図１は、第１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、第１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第１実施形態における静電チャック１００のＸＹ平面構成を概略的に示す説明図である。なお、図３では、ベース部材２０の一部の構成が仮想線で示されている。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。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する。上下方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。

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。なお、真空チャンバー内において静電チャック１００の上方には、シャワーヘッド（図示せず）が配置されており、シャワーヘッドは、静電チャック１００に保持されたウェハＷに向けてプラズマガスを噴出する。

静電チャック１００は、全体として、円柱状の形状に形成されており、以下、静電チャック１００の径方向を、単に「チャック径方向」ということがある。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内側セラミックス部材１０およびベース部材２０を備える。内側セラミックス部材１０とベース部材２０とは、内側セラミックス部材１０の下面（以下、「内側セラミックス接合面Ｓ２」という）とベース部材２０の上面（以下、「ベース側接合面Ｓ３」という）の内側部分（以下、「ベース内側接合面Ｓ３Ａ」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、内側セラミックス部材１０の周囲を囲むように配置される外側セラミックス部材６０およびフォーカスリング７０を備える。外側セラミックス部材６０とベース部材２０とは、外側セラミックス部材６０の下面（以下、「外側セラミックス接合面Ｓ６」という）とベース部材２０のベース側接合面Ｓ３の外側部分（以下、「ベース外側接合面Ｓ３Ｂ」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。フォーカスリング７０は、外側セラミックス部材６０の上面（以下、「支持面Ｓ５」という）に配置される。

静電チャック１００は、さらに、内側セラミックス部材１０および外側セラミックス部材６０とベース部材２０との間に配置されている接合層（接着層）３０を備える。接合層３０は、内側セラミックス部材１０の内側セラミックス接合面Ｓ２とベース部材２０のベース内側接合面Ｓ３Ａとの間に配置されている円形状の内側接合層３０Ａと、外側セラミックス部材６０の外側セラミックス接合面Ｓ６とベース部材２０のベース外側接合面Ｓ３Ｂとの間に配置されている環状の外側接合層３０Ｂとを備える。内側セラミックス部材１０は、特許請求の範囲における板状部材に相当し、内側セラミックス接合面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当する。ベース部材２０のベース側接合面Ｓ３は、特許請求の範囲における第５の表面に相当する。外側セラミックス部材６０は、特許請求の範囲における外側部材に相当し、支持面Ｓ５は、特許請求の範囲における第３の表面に相当し、外側セラミックス接合面Ｓ６は、特許請求の範囲における第４の表面に相当する。

内側セラミックス部材１０は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックスにより形成されている。内側セラミックス部材１０の外周面の下側部分には、チャック径方向外側に張り出したフランジ部１２が全周にわたって形成されている。換言すれば、内側セラミックス部材１０の下側部分（フランジ部１２が形成されている部分）の直径は、内側セラミックス部材１０の上側部分の直径より大きい。内側セラミックス部材１０の上側部分の直径は、図２に示すように、ウェハＷの直径より若干小さい。このため、内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に配置されたウェハＷは、当該ウェハＷの周縁部が、全周にわたって内側セラミックス部材１０の上面（以下、「吸着面Ｓ１」という）からチャック径方向外側にはみ出した状態になる。このため、シャワーヘッドからのプラズマガスが接合層３０に侵入することが抑制される。内側セラミックス部材１０の上側部分の直径は、例えば５０ｍｍ以上、５００ｍｍ以下程度であり、内側セラミックス部材１０の厚さは、例えば２ｍｍ以上、１０ｍｍ以下程度である。

内側セラミックス部材１０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、後述するベース部材２０の形成材料との関係等の観点から、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。

内側セラミックス部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等以下同じ）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ウェハＷが内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。

また、内側セラミックス部材１０の内部には、導電性材料により形成された抵抗発熱体で構成された内側ヒータ５０が設けられている。内側ヒータ５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、内側ヒータ５０が発熱することによって内側セラミックス部材１０が温められ、内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。なお、内側ヒータ５０は、内側セラミックス部材１０の吸着面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。内側ヒータ５０は、特許請求の範囲における第１のヒータに相当する。

ベース部材２０は、例えば内側セラミックス部材１０より径が大きい円形平面の板状部材であり、アルミニウム合金により形成されている。ベース部材２０の直径は、例えば２２０ｍｍ以上、５５０ｍｍ以下程度であり、ベース部材２０の厚さは、例えば２０ｍｍ以上、４０ｍｍ以下程度である。

ベース部材２０の形成材料としては、内側セラミックス部材１０の形成材料の熱伝導率より高い熱伝導率を有する材料であることが好ましい。例えば、金属材料やセラミックスとアルミニウム合金とから構成された複合材料等であってもよい。具体的には、ベース部材２０の形成材料は、炭化ケイ素（ＳｉＣ）を主成分とする多孔質セラミックスに、アルミニウムを主成分とするアルミニウム合金を溶融して加圧浸透させた複合材料であってもよい。複合材料に含まれるアルミニウム合金は、Ｓｉ（ケイ素）やＭｇ（マグネシウム）を含んでいてもよいし、性質等に影響の無い範囲でその他の元素を含んでいてもよい。

また、上述したベース部材２０のベース内側接合面Ｓ３Ａは、ベース部材２０の下面Ｓ４に略平行な円形の平面であり、該ベース内側接合面Ｓ３Ａの直径は、内側セラミックス部材１０の内側セラミックス接合面Ｓ２（フランジ部１２）の直径より小さい。また、ベース部材２０のベース外側接合面Ｓ３Ｂは、ベース部材２０のベース内側接合面Ｓ３Ａに略平行であり、Ｚ軸方向視で、ベース内側接合面Ｓ３Ａの周囲を囲む環状の平面である。ベース外側接合面Ｓ３Ｂの内径は、ベース内側接合面Ｓ３Ａの直径より大きくなっており、ベース内側接合面Ｓ３Ａとベース外側接合面Ｓ３Ｂとの間には、溝２５が形成されている。溝２５は、Ｚ軸方向視で、ベース内側接合面Ｓ３Ａの全周を囲む円環状の溝である。溝２５の下端は、後述する冷媒流路２１，２３よりも下面Ｓ４に近い側（下側）まで伸びている。これにより、冷媒流路２１，２３同士の間での伝熱が抑制されている。なお、ベース外側接合面Ｓ３Ｂは、ベース内側接合面Ｓ３Ａよりベース部材２０の下面Ｓ４に近い位置（ベース内側接合面Ｓ３Ａより下方の位置）に形成されている。

なお、ベース内側接合面Ｓ３Ａとベース外側接合面Ｓ３Ｂとの間には、ベース内側接合面Ｓ３Ａより１段低く、かつ、ベース外側接合面Ｓ３Ｂより１段高い位置に環状の第１の段差部２２が形成されている。また、ベース外側接合面Ｓ３Ｂの周縁部には、ベース外側接合面Ｓ３Ｂより１段低い位置に環状の第２の段差部２４が形成されている。

ベース部材２０の内部には第１の冷媒流路２１と第２の冷媒流路２３とが形成されている。第１の冷媒流路２１は、内側セラミックス部材１０の真下に位置しており、第１の冷媒流路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の中央部が冷却される。これにより、内側接合層３０Ａを介したベース部材２０と内側セラミックス部材１０との間の伝熱により内側セラミックス部材１０が冷却され、内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。第２の冷媒流路２３は、外側セラミックス部材６０の真下に位置しており、第２の冷媒流路２３に冷媒が流されると、ベース部材２０の外周側が冷却される。これにより、外側接合層３０Ｂを介したベース部材２０と外側セラミックス部材６０との間の伝熱により外側セラミックス部材６０が冷却され、外側セラミックス部材６０の支持面Ｓ５に支持されたフォーカスリング７０が冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御とフォーカスリング７０の温度制御とが個別に実現される。冷媒流路２１，２３は、特許請求の範囲における冷却機構に相当する。

外側セラミックス部材６０は、例えば円環平面の板状部材であり、内側セラミックス部材１０と同一のセラミックスにより形成されている。図２に示すように、外側セラミックス部材６０の外径は、ベース部材２０の外径と略一致する。外側セラミックス部材６０の内周面の上側部分には、チャック径方向内側に延出した延出部６２が全周にわたって形成されている。延出部６２は、第１の延出部６２Ａと第２の延出部６２Ｂとを有する。

第１の延出部６２Ａは、ベース外側接合面Ｓ３Ｂよりもチャック径方向内側に延出している。第２の延出部６２Ｂは、第１の延出部６２Ａよりも上側に位置し、かつ、第１の延出部６２Ａよりもさらにチャック径方向内側に延出している。外側セラミックス部材６０の第２の延出部６２Ｂが形成されている部分の内径は、内側セラミックス部材１０の上側部分の直径より大きく、内側セラミックス部材１０の下側部分の直径より小さい。外側セラミックス部材６０の第１の延出部６２Ａが形成されている部分の内径は、内側セラミックス部材１０の下側部分の直径、および、ウェハＷの直径より大きい。このように、Ｚ軸方向視で、外側セラミックス部材６０の第２の延出部６２Ｂと内側セラミックス部材１０のフランジ部１２とは全周にわたって重なっている。このため、シャワーヘッドからのプラズマガスが接合層３０に侵入することが抑制されている。外側セラミックス部材６０の第１の延出部６２Ａが形成されている部分の内径は、ベース部材２０の溝２５の外径と略同一である。これにより、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間には、溝２５からの第２の延出部６２Ｂに至るまで直線状に延びる空間が形成されている（図２参照）。

外側セラミックス部材６０の内部には、導電性材料により形成された一対の内部電極６３が設けられている。一対の内部電極６３に電源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フォーカスリング７０が外側セラミックス部材６０の支持面Ｓ５に吸着固定される。

また、外側セラミックス部材６０の内部には、導電性材料により形成された抵抗発熱体で構成された外側ヒータ６５が設けられている。外側ヒータ６５に電源から電圧が印加されると、外側ヒータ６５が発熱することによって外側セラミックス部材６０が温められ、外側セラミックス部材６０の支持面Ｓ５に支持されたフォーカスリング７０が温められる。これにより、ウェハＷの内、内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１からはみ出した周縁部の温度制御が実現される。なお、外側ヒータ６５は、外側セラミックス部材６０の支持面Ｓ５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。外側ヒータ６５は、特許請求の範囲における第２のヒータに相当する。

フォーカスリング７０は、例えば円環平面の板状部材であり、内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷの周囲を囲むように配置される。フォーカスリング７０は、例えば石英等の耐熱性の高い材質により形成されている。

接合層３０は、例えば、有機系接着剤を含んでいる。接合層３０に含まれる有機系接着剤として、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種々の有機系接着剤が用いられ得るが、比較的耐熱性が高く、かつ、柔らかいシリコーン系樹脂を主成分とする有機系接着剤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、接合層３０に含まれる接着成分（有機系接着剤）における含有割合（重量割合）の最も多い成分である。接合層３０には、接着成分の他に、粉末成分（例えばアルミナやシリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等）や添加剤（カップリング剤等）が含まれていてもよい。接合層３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ以上、２．０ｍｍ以下程度である。

内側セラミックス部材１０の内側セラミックス接合面Ｓ２とベース部材２０の第１の段差部２２との間に形成される環状の空間には、環状の第１の保護材８２が配置されている。また、後述の凸部９０と外側接合層３０Ｂとの間に形成される環状の空間には、環状の第２の保護材８４が配置されている。さらに、ベース部材２０の第２の段差部２４と外側セラミックス部材６０との間に形成される環状の空間には、環状の第３の保護材８６が配置されている。各保護材８２，８４，８６は、耐ガス腐食性の材料により形成されており、各接合層３０へのプラズマガスの侵入を抑制する。

Ａ−２．内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０とを断熱するための構成：
静電チャック１００は、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０とを断熱するための構成を備える。すなわち、図２に示すように、静電チャック１００は、凸部９０を備える。凸部９０は、少なくとも次の第１の要件（（１）かつ（２））を満たしている。
＜第１の要件＞
（１）凸部９０は、チャック径方向（第１の方向に直交する方向）において内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間に介在するようにベース部材２０から突出している。
（２）凸部９０は、熱伝導率が内側セラミックス部材１０を形成する材料の熱伝導率より高く、かつ、外側セラミックス部材６０を形成する材料の熱伝導率より高い材料により形成されている。
具体的には、凸部９０は、ベース部材２０のベース外側接合面Ｓ３Ｂにおける内縁側からベース内側接合面Ｓ３Ａよりも上側（支持面Ｓ５側）に向かって直線状に突出するように形成されている。凸部９０のＺ軸方向視での形状は、ベース部材２０のベース内側接合面Ｓ３Ａの全周を囲む環状（円環状）である。凸部９０は、ベース部材２０と同一材料により形成されており、凸部９０とベース部材２０とは一体形成されている。

凸部９０は、さらに、次の第２の要件を満たしている。
＜第２の要件＞
Ｚ軸方向において、凸部９０の上端（支持面Ｓ５側の先端）は、外側ヒータ６５より支持面Ｓ５側に位置している。
具体的には、凸部９０は、Ｚ軸方向視で、外側ヒータ６５よりもチャック径方向内側であって、かつ、溝２５よりもチャック径方向外側に位置している。凸部９０の上端は、外側ヒータ６５より上側に位置している。なお、凸部９０の上端は、０．５ｍｍ以上、外側ヒータ６５よりも上側に位置していることが好ましい。また、凸部９０の上端は、内部電極６３より下側に位置している。

凸部９０は、さらに、次の第３の要件を満たしている。
＜第３の要件＞
Ｚ軸方向において、凸部９０の上端は、内側ヒータ５０より外側セラミックス接合面Ｓ６側に位置している。
具体的には、凸部９０は、Ｚ軸方向視で、内側ヒータ５０よりもチャック径方向外側に位置している。凸部９０の上端は、内側ヒータ５０より下側に位置している。

凸部９０は、さらに、次の第４の要件を満たしている。
＜第４の要件＞
Ｚ軸方向視で、凸部９０の上端は、外側セラミックス部材６０の延出部６２の輪郭線Ｌ内に位置している。
具体的には、本実施形態では、図３に示すように、Ｚ軸方向視で、凸部９０の上端の全体が延出部６２に覆われている。凸部９０の上端は、外側セラミックス部材６０における第１の延出部６２Ａの下面にＺ軸方向で対向している。

なお、本実施形態では、凸部９０は、Ｚ軸方向視で、ベース部材２０における第１の冷媒流路２１と第２の冷媒流路２３との間に配置されている。また、凸部９０の外周面と外側セラミックス部材６０の内周面との間に空間が形成されている。また、凸部９０の上端と外側セラミックス部材６０における延出部６２の下面との間に空間が形成されている。これにより、凸部９０の存在により吸着面Ｓ１等における温度分布の温度特異点が生じることを効果的に抑制できる。

Ａ−３．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、凸部９０を備える。凸部９０は、チャック径方向において内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間に介在するようにベース部材２０から突出している。また、凸部９０は、熱伝導率が内側セラミックス部材１０を形成する材料の熱伝導率より高く、かつ、外側セラミックス部材６０を形成する材料の熱伝導率より高い材料により形成されている（第１の要件）。すなわち、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間には、熱伝導率が相対的に高い凸部９０が介在している。このため、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との一方の部材から生じた熱は、優先的に凸部９０に吸収されることにより、他方の部材に伝達され難くなる。これにより、本実施形態によれば、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間の熱伝達を抑制することができる。

具体的には、本実施形態では、内側ヒータ５０の発熱と第１の冷媒流路２１の吸熱とによって、内側セラミックス部材１０の吸着面Ｓ１における温度分布が所定の分布（例えば略均一）になるように温度制御される。また、外側ヒータ６５の発熱と第２の冷媒流路２３の吸熱とによって、外側セラミックス部材６０の支持面Ｓ５の温度が所定の温度（例えば吸着面Ｓ１の温度よりも高い温度）になるように温度制御される。ここで、仮に、凸部９０を備えない構成では、外側セラミックス部材６０から生じた熱が内側セラミックス部材１０に伝達されやすい。このため、外側セラミックス部材６０からの伝熱が影響して、吸着面Ｓ１における温度制御を精度よく行うことが困難になるおそれがある。また、内側セラミックス部材１０への伝熱により、外側セラミックス部材６０の支持面Ｓ５の温度を所定の温度にするのが困難になったり、支持面Ｓ５における温度制御のための電力量が増大したりするおそれがある。これに対して、本実施形態では、凸部９０の断熱効果により内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間の熱伝達が抑制されるため、吸着面Ｓ１における温度制御と支持面Ｓ５における温度制御とを、互いに独立かつ精度良くに行うことができる。

本実施形態では、Ｚ軸方向において、凸部９０の上端は、外側ヒータ６５より支持面Ｓ５側に位置している（第２の要件）。これにより、凸部９０の上端が、外側ヒータ６５より下側に位置している構成に比べて、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０との間の熱伝達を、より効果的に抑制することができる。具体的には、吸着面Ｓ１における温度制御が、外側ヒータ６５の発熱によって影響を受けることを抑制できる。

本実施形態では、Ｚ軸方向において、凸部９０の上端は、内側ヒータ５０より外側セラミックス接合面Ｓ６側に位置している（第３の要件）。ここで、仮に、凸部９０の上端が内側ヒータ５０より上側に位置している構成では、凸部９０が吸着面Ｓ１に近接することに起因して、凸部９０自体が吸着面Ｓ１における低温の温度特異点になったり、凸部９０による吸熱効果が過度に影響して吸着面Ｓ１に低温の温度特異点を生じさせたりするおそれがある。これに対して、本実施形態では、凸部９０の上端を内側ヒータ５０より下側に配置することにより、凸部９０による吸着面Ｓ１の温度分布への影響が、内側ヒータ５０による吸着面Ｓ１の温度分布への影響より低減されるため、凸部９０の存在に起因して吸着面Ｓ１における温度分布に温度特異点が生じることを抑制することができる。

本実施形態では、Ｚ軸方向視で、凸部９０の上端は、外側セラミックス部材６０の延出部６２の輪郭線Ｌ内に位置している（第４の要件）。これにより、延出部６２を備えない構成に比べて、凸部９０による吸熱効果が吸着面Ｓ１や支持面Ｓ５に直接影響することに起因して温度特異点が生じることを抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態における静電チャック１００ａのＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。第２実施形態の静電チャック１００ａの構成の内、上述した第１実施形態の静電チャック１００と同一の構成（処理）については、同一符号を付すことによって、その説明を省略する。

上記第１実施形態では、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０とは別体であったが、第２実施形態では、内側セラミックス部材１０ａと外側セラミックス部材６０ａとは一体である。具体的には、図４に示すように、内側セラミックス部材１０ａと外側セラミックス部材６０ａとは、延出部６４（第２の延出部６４Ｂ）を介して一体形成されている。このため、内側接合層３０Ａや外側接合層３０Ｂの内周面に面する空間は、静電チャック１００の外部空間に連通しておらず、閉塞空間になっている。このため、上記第１実施形態における第１の保護材８２や第２の保護材８４を備える必要がない。また、内側セラミックス部材１０ａと外側セラミックス部材６０ａとの配置ずれや外気の流入等に起因して凸部９０による吸熱効果が低減することを抑制することができる。

ベース部材２０ａには、冷媒流路２１ａが形成されており、Ｚ軸方向視で、凸部９０の少なくとも一部は、冷媒流路２１ａに重なっている。本実施形態では、Ｚ軸方向視で、凸部９０の全体が冷媒流路２１ａに重なっている。これにより、Ｚ軸方向視で凸部９０と冷媒流路２１ａとが重ならない構成に比べて、凸部９０による吸熱効果を効果的に向上させることができる。

なお、第２実施形態では、ベース部材２０ａには、溝２５が形成されていない。ベース部材２０ａは、共通の冷媒流路２１ａによって、ベース部材２０ａ全体を冷却する構成である。

Ｃ．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各部材の構成は、あくまで一例であり、各部材の構成は他の構成に変更可能である。例えば、上記実施形態において、内側セラミックス部材１０は、円形平面の板状部材に限定されず、例えば多角形（矩形など）平面の板状部材でもよい。また、外側セラミックス部材６０は、円環平面の板状部材に限定されず、例えば矩形環平面の板状部材でもよく、さらには、環状の板状部材でなくてもよく、例えば、内側セラミックス部材１０の外周形状に応じた円弧状部材でもよい。要するに、外側セラミックス部材６０は、内側セラミックス部材１０から離間した位置において内側セラミックス部材１０の外周に沿って配置されたものであればよい。また、内側セラミックス部材１０と外側セラミックス部材６０とが接合層等によって接合されていてもよい。

上記実施形態において、内側セラミックス部材１０，１０ａは、フランジ部１２を有しない構成であってもよい。

上記実施形態では、外側セラミックス部材６０，６０ａは、フォーカスリング７０の全体を支持する構成であったが、外側セラミックス部材６０，６０ａは、フォーカスリング７０の少なくとも一部を支持する構成であればよい。

上記実施形態では、接合部として、接着剤による接合層３０を例示したが、例えば締結部材による接合等、他の接合手段により内側セラミックス部材１０，１０ａ（外側セラミックス部材６０，６０ａ）とベース部材２０，２０ａとが接合された構成であってもよい。

上記実施形態では、第１のヒータとして、内側ヒータ５０を例示したが、第１のヒータは、第１の方向において互いに異なる位置に配置される複数のヒータを備える構成（例えば上下２層のそれぞれに配置されたヒータ（サブヒータとメインヒータ））であってもよい。この場合、凸部における第３の表面側の先端は、複数のヒータのうち、第４の表面に最も近いヒータよりも第４の表面側に位置してもよい。

上記実施形態では、内側セラミックス部材１０，１０ａ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、内側セラミックス部材１０，１０ａ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、上記実施形態では、外側セラミックス部材６０，６０ａの内部に一対の内部電極６３が設けられた双極方式が採用されているが、外側セラミックス部材６０，６０ａの内部に１つの内部電極６３が設けられた単極方式が採用されてもよい。内側セラミックス部材１０，１０ａと外側セラミックス部材６０，６０ａの少なくとも一方は、内部電極４０，６３を備えない構成であってもよい。

上記第１実施形態において、凸部９０は、第２の要件から第４の要件の少なくとも１つを満たさなくてもよい。例えば、凸部９０の上端が、内側ヒータ５０よりも上側に位置していてもよいし、外側ヒータ６５より下側に位置してもよい。また、上記各実施形態において、凸部９０は、直線状に延びた形状に限らず、例えばクランク状に曲がった形状であってもよい。また、凸部９０は、ベース部材２０のベース内側接合面Ｓ３Ａの外周の一部分の外側だけに形成された構成であってもよいし、環状に形成されていてもよい。

また、上記実施形態では、冷却機構として、冷媒流路２１，２３，２１ａがベース部材２０，２０ａの内部に形成された構成を例示したが、これに限らず、例えばベース部材が、冷媒流路を有しておらず、かつ、板状部材より熱伝導率が高い材料により形成されているとともに、図示しない放熱機構に接触して配置される構成などであってもよい。また、上記第１実施形態において、ベース部材２０は、第１の冷媒流路２１が形成された中央部分と第２の冷媒流路２３が形成された外側部分とが別体である構成であってもよい。

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。例えば、上記実施形態において、凸部９０の形成材料は、ベース部材２０の形成材料とは異なってもよい。要するに、凸部は、熱伝導率が板状部材を形成する材料および外側部材を形成する材料の熱伝導率より高い材料により形成されていればよい。なお、各部材の熱伝導率の特定方法は次の通りである。外側セラミックス部材６０，６０ａおよび内側セラミックス部材１０，１０ａの熱伝導率は、例えば公知のレーザフラッシュ法を用いて特定が可能である。具体的には、レーザフラッシュ法では、試料の一方の表面にレーザ光を瞬間的（フラッシュ状）に照射して加熱し、試料の反対の表面側の温度挙動から試料の熱的特性（熱拡散率および比熱容量）を測定する。そして、該熱的特性と、試料の既知の密度とを用いて、試料の熱伝導率を算出して特定する。ベース部材２０，２０ａの熱伝導率も、同様に、例えばレーザフラッシュ法を用いて特定が可能である。接合層３０を形成する接着剤の熱伝導率は、例えばレーザフラッシュ法やホットワイヤ法を用いて特定が可能である。なお、外側セラミックス部材６０，６０ａおよび内側セラミックス部材１０，１０ａの熱伝導率は、例えば１０Ｗ／ｍ・Ｋ以上、４０Ｗ／ｍ・Ｋ以下であり、ベース部材２０，２０ａの熱伝導率は、例えば１５Ｗ／ｍ・Ｋ以上、２５０Ｗ／ｍ・Ｋ以下である。

本発明は、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、第１のセラミックス部材と、該第１のセラミックス部材の外周に沿って配置された第２のセラミックス部材と、ベース部材とを備え、第１のセラミックス部材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）にも適用可能である。

１０，１０ａ：内側セラミックス部材１２：フランジ部２０，２０ａ：ベース部材２１，２３，２１ａ：冷媒流路２２：第１の段差部２４：第２の段差部２５：溝３０：接合層３０Ａ：内側接合層３０Ｂ：外側接合層４０，６３：内部電極５０：内側ヒータ６０，６０ａ：外側セラミックス部材６２，６４：延出部６２Ａ：第１の延出部６２Ｂ，６４Ｂ：第２の延出部６５：外側ヒータ７０：フォーカスリング８２，８４，８６：保護材９０：凸部１００，１００ａ：静電チャックＳ１：吸着面Ｓ２：内側セラミックス接合面Ｓ３：ベース側接合面Ｓ３Ａ：ベース内側接合面Ｓ３Ｂ：ベース外側接合面Ｓ４：下面Ｓ５：支持面Ｓ６：外側セラミックス接合面Ｗ：ウェハ

Claims

第１の方向に略垂直な第１の表面と、前記第１の表面とは反対側に位置する第２の表面と、を有する板状部材と、
前記板状部材に配置された第１のヒータと、
前記板状部材の外周側に配置される外側部材であって、前記第１の表面と同じ側に位置し、かつ、前記第１の方向に略垂直な第３の表面と、前記第３の表面とは反対側に位置する第４の表面と、を有する外側部材と、
前記外側部材に配置された第２のヒータと、
前記外側部材の前記第４の表面側に位置するように配置される第５の表面を有するとともに、冷却機構を有するベース部材と、
前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、
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であって、
前記板状部材と前記外側部材との間に介在するように前記ベース部材から突出する凸部であって、熱伝導率が前記板状部材を形成する材料および前記外側部材を形成する材料の熱伝導率より高い材料により形成された凸部を備える、
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、
前記第１の方向において、前記凸部における前記第３の表面側の先端は、前記第２のヒータより前記第３の表面側に位置している、
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、
前記第１の方向において、前記凸部における前記第３の表面側の先端は、前記第１のヒータより前記第４の表面側に位置している、
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、
前記外側部材は、前記凸部よりも前記第３の表面側に位置し、かつ、前記板状部材側に延出する延出部を有し、
前記第１の方向視で、前記凸部における前記第３の表面側の先端は、前記延出部の輪郭線内に位置している、
ことを特徴とする、保持装置。
請求項４に記載の保持装置において、
前記板状部材と前記外側部材とは前記延出部を介して一体形成されている、
ことを特徴とする、保持装置。
請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を有し、前記第１の方向視で、前記凸部と前記冷媒流路とが重なっている、
ことを特徴とする、保持装置。