JP2022024328A - 保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】接合層を保護するシール部材へのリフトピンの接触を防止することができる保持装置を提供すること。【解決手段】静電チャック１において、セラミックス部材１０には、半導体ウエハＷを吸着面１１から押し上げるリフトピン６０が挿通される第１貫通孔１５が形成され、ベース部材２０には、第１貫通孔１５と連通し、リフトピン６０が挿通される第２貫通孔２５が形成されており、セラミックス部材１０とベース部材２０とに挟み込まれ、平面視で第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５を囲むように配置される環状のシール部材５０を少なくとも１つ有し、接合層４０は、シール部材５０の外側に配置されており、シール部材５０のうち、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５との最も近くに配置されるものは、その内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５のそれぞれの周面１５ｂ，２５ｂより外側に位置するように配置されている。【選択図】図２

Description

本開示は、対象物を保持する保持装置に関する。

保持装置として、例えば、特許文献１に、第１面と、第１面とは反対側に設けられる第２面とを備える第１部材（静電チャック）と、第３面と第３面とは反対側に設けられる第４面とを備える第２部材（基台）とを有し、第１部材の第１面上に対象物を保持するものが開示されている。第１部材と第２部材とは、第２面と第３面とが対向するようにして上下方向に積み重ねられている。そして、第１部材には、第１面と第２面との間を貫通し、対象物を第１面上から押し上げるリフトピンが挿通される第１貫通孔が形成されている。また、第２部材には、第３面と第４面との間を貫通し、前記リフトピンが挿通される第２貫通孔が形成されている。

さらに、この保持装置は、第５面と第５面とは反対側に設けられる第６面とを備える第３部材（基台）を備えている。この第３部材は、第５面が第２部材の第４面と対向するようにして、第１部材及び第２部材と共に上下方向に積み重ねられている。そして、第２部材の第４面と第３部材の第５面との間には、ガス流路が設けられている。また、第３部材には、リフトピンが挿通される第３貫通孔が形成されている。なお、第１貫通孔と第２貫通孔と第３貫通孔とは、リフトピンが移動する第１方向（上下方向）に連なって配置されている。

そして、ガス流路と第３貫通孔との間には、ガスが第３貫通孔に漏出するのを防止するために、環状のＯリングが、径方向に２つ並んで（２重に）配置されている。２つのＯリングのうち、第３貫通孔の近くに（内側に）配置されるＯリングは、その内周縁が、第３貫通孔の周面より内側に位置するように（第３貫通孔に露出するように）配置されている。

特開２０１９－１３５７３７号公報

ここで、第１部材と第２部材とは、例えば、第１部材の第２面と第２部材の第３面との間に配置された接合層によって接合されている。この接合層には、第１貫通孔と第２貫通孔との間に位置し、リフトピンが挿通される中間貫通孔が形成されている。そのため、上記の保持装置では、第１貫通孔を通じて保持装置内にプラズマ等が流入し、このプラズマ等が接合層に接触した場合に、接合層が腐食するおそれがある。このような接合層の腐食を防止するため、環状のシール部材（Ｏリング等）が、貫通孔を囲むようにして第１部材の第２面と第２部材の第３面との間に挟まれて配置されている。

しかしながら、上記のＯリングと同様に、少なくとも１つ（１または複数）のシール部材のうち、第１貫通孔及び第２貫通孔の最も近くに配置されるシール部材（最内シール部材とする）について、その内周縁が、第１貫通孔及び第２貫通孔のそれぞれの周面より内側に位置するように配置されると、上下動するリフトピンが、最内シール部材に接触するおそれがあった。そして、最内シール部材が損傷してしまうと、接合層の腐食を適切に防止することができなくなる。

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、接合層を保護するシール部材へのリフトピンの接触を防止することができる保持装置を提供することを目的とする。

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、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備える第１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の面とを備える第２部材と、
、前記第１部材の前記第２の面と前記第２部材の前記第３の面との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合層と備え、
前記第１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、
前記第１部材には、前記対象物を前記第１の面上から押し上げるリフトピンが挿通される第１の貫通孔が形成され、
前記第２部材には、前記第１の貫通孔と連通し、前記リフトピンが挿通される第２の貫通孔が形成されており、
前記第１部材と前記第２部材とに挟み込まれ、平面視で前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を囲むように配置される環状のシール部材を少なくとも１つ有し、
前記接合層は、前記シール部材の外側に配置されており、
前記シール部材のうち、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との最も近くに配置されるものは、その内周縁が、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔のそれぞれの周面より外側に位置するように配置されていることを特徴とする。

この保持装置では、第１部材と第２部材とに挟まれて、平面視で（つまり保持装置を平面視したときに）第１貫通孔及び第２貫通孔を囲むように環状のシール部材（例えば、Ｏリング）が少なくとも１つ配置されている。そして、１つの貫通孔に対して配置されるシール部材のうち、第１の貫通孔及び第２の貫通孔の最も近くに配置されるシール部材（以下、「最内シール部材」ともいう）は、その内周縁が、第１の貫通孔及び第２の貫通孔のそれぞれの周面よりも外側に位置するように配置されている。すなわち、平面視で、最内シール部材の内周縁が、第１の貫通孔及び第２の貫通孔の内側に位置することなく、第１の貫通孔及び第２の貫通孔の外側（中心から見て遠い側）に配置されている。そのため、シール部材にリフトピンが接触することを防止することができる。

そして、最内シール部材の全体を、第１部材の第２の面と第２部材の第３の面との間に配置して挟み込むことにより、シール部材と第２の面及び第３の面との接触面（シール面）を大きく確保することができる。これにより、シール部材によるシール性を高めることができる。

ここで、最内シール部材の内周縁が第１の貫通孔及び第２の貫通孔のそれぞれの内周縁よりも内側に位置する場合は、最内シール部材の一部が、第１部材のうち第１の貫通孔の周面と第２面との角部、又は第２部材のうち第２の貫通孔の周面と第３面との角部に押さえつけられることによって、最内シール部材の当該部位に応力が集中して亀裂などが発生するおそれがある。

これに対し、この保持装置では、最内シール部材は、その内周縁が、第１の貫通孔及び第２の貫通孔のそれぞれの周面よりも内側に位置することなく、第１の貫通孔及び第２の貫通孔のそれぞれの内周縁よりも外側に位置するように配置されている。そのため、最内シール部材が、第１部材のうち第１の貫通孔の周面と第２の面との角部、又は第２部材のうち第２貫通孔の周面と第３の面との角部に接触して変形することを防止できる。これにより、最内シール部材を均一に弾性変形させることができ、最内シール部材に亀裂等が発生することを防止することができるため、最内シール部材の耐久性も向上させることができる。従って、この保持装置によれば、シール部材によって、接合層を腐食させるガスやプラズマの貫通孔から接合層へのリークを確実に防止することができる。

上記した保持装置において、
前記第２部材は、
前記第２の貫通孔が形成された内側部材と、
前記内側部材の外側に配置されて前記接合層により前記第１部材に接合された外側部材とを備え、
前記内側部材と前記第１部材との間に前記シール部材が配置されていることが好ましい。

このようにすることにより、第１部材と第２部材の外側部材とを接合層により接合した後に、第１部材と第２部材の内側部材とでシール部材を挟み込んで、第１部材と第２部材との間にシール部材を配置することができる。そのため、第１部材と第２部材の内側部材とで、位置ズレすることなくシール部材を挟み込んで、シール部材をしっかりと弾性変形させることができる。このようにシール部材の位置ズレが抑制されるため、シール部材によるシール性が良好となり、貫通孔から接合層へのガスやプラズマのリークを確実に防止することができる。

上記した保持装置において、
前記第１部材と前記第２部材は、ともにセラミックス部材であることが好ましい。

このようにセラミックス部材同士を接合層により接合する場合にも、１つの貫通孔内に対して配置されたシール部材のうち、第１貫通孔及び第２貫通孔の最も近くに配置されるシール部材（最内シール部材）は、その内周縁が、第１貫通孔及び第２貫通孔のそれぞれの周面より外側に位置するように配置されている。そのため、シール部材にリフトピンが接触することを防止することができる。

また、セラミックス部材である第１部材とセラミックス部材である第２部材とでシール部材をしっかりと挟んで固定するため、セラミックス部材である第１部材とセラミックス部材である第２部材との間のシール性を高めることができる。従って、接合層を腐食させるガスやプラズマの貫通孔から接合層へのリークを確実に防止することができる。

この場合には、第２部材の第３の面に発熱抵抗体が配置されていることが好ましい。例えば、第１部材として、複数のグリーンシートを圧着して焼成することで、発熱抵抗体を内部に有するセラミックス部材を製造する場合、１枚のグリーンシートの表面に、予め所定パターンの発熱抵抗体を形成しておき、他のグリーンシートとともに圧着して焼成する。このため、発熱抵抗体の発熱による第１部材の第１の面（対象物を保持する保持面）の温度分布が所望の温度分布になっていない場合に、発熱抵抗体はセラミックス部材の内部に埋設されているため、発熱抵抗体自体を加工（トリミング）して温度分布を調整することができない。

これに対し、上記のようにすることにより、第１の面（対象物を保持する保持面）が所望の温度分布となるように、発熱抵抗体自体を簡単に加工（トリミング）することができる。具体的には、まず、第２部材の第３の面に、所定のパターンの発熱抵抗体を設ける（例えば、発熱抵抗体を印刷する）。その後、発熱抵抗体を発熱させたときの第２部材の第３の面における温度分布を確認しながら、第３の面が所望の温度分布（例えば、第３面全体にわたって均一な温度分布）となるように、発熱抵抗体自体をトリミングする（削る）。このようにして、発熱抵抗体を発熱させたときの第２部材の第３の面を、所望の温度分布に調整した後、第１部材と第２部材とを接合層によって接合して、保持装置を製造すればよい。このように製造した保持装置によれば、発熱抵抗体への通電によって、第１面（対象物を保持する保持面）を精度良く所望の温度分布にすることができる。

ここで、シール部材が配置されている箇所では、第１部材と第２部材との間には、シール部材が介在するため、接合層が介在しないことになる。そして、シール部材は、接合層よりも熱伝導率が低いため、１つの貫通孔に対して配置するシール部材の個数を多くするほど、第１部材と第２部材との間の熱伝導が悪化して、第１の面において貫通孔周辺の温度が他と比べて高くなってしまう。

そこで、上記した保持装置において、
１つの前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔に対して、前記シール部材が１つ配置されていることが好ましい。

このようにすることにより、１つの貫通孔に対して、シール部材を複数配置する場合に比べて、第１部材と第２部材との間に介在するシール部材の数が少なくなるとともに、接合層を貫通孔周辺まで配置することができるため、貫通孔周辺において第１部材と第２部材との間における熱伝導を高めることができる。これにより、第１部材の第１の面における均熱性を向上させることができる。

本開示によれば、接合層を保護するシール部材へのリフトピンの接触を防止することができる保持装置を提供することができる。

第１実施形態、第２実施形態及び第４実施形態の静電チャックを示す斜視図である。 第１実施形態の静電チャックを示す断面図である。 第１実施形態の静電チャックを第１方向に平面視したときの部分拡大図である。 第２実施形態の静電チャックを示す断面図である。 第２実施形態の静電チャックを第１方向に平面視したときの部分拡大図である。 第３実施形態の静電チャックを示す斜視図である。 第３実施形態の静電チャックを示す断面図である。 図７の部分拡大図である。 第３実施形態の静電チャックを第１方向に平面視したときの部分拡大図である。 第４実施形態の静電チャックを示す断面図である。 第４実施形態の静電チャックを第１方向に平面視したときの拡大図である。

［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、対象物である半導体ウエハＷを保持する静電チャック１を例示して説明する。本実施形態の静電チャック１について、図１～図３を参照しながら説明する。

本実施形態の静電チャック１は、半導体ウエハＷ（対象物）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エハＷを固定するために使用される。図１に示すように、静電チャック１は、セラミックス部材１０と、ベース部材２０と、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する接合層４０とを有する。なお、セラミックス部材１０は本開示の「第１部材」の一例であり、ベース部材は本開示の「第２部材」の一例である。

セラミックス部材１０は、図１に示すように、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。

このセラミックス部材１０は、図１、図２に示すように、半導体ウエハＷを吸着して保持する吸着面１１（上面）と、セラミックス部材１０の厚み方向（第１方向Ｄ１に一致する方向、図中上下方向）について吸着面１１とは反対側に設けられる下面１２とを備えている。そして、セラミックス部材１０には、吸着面１１と下面１２との間を第１方向Ｄ１（図２において上下方向、静電チャック１の厚み方向に一致する方向）に貫通する円筒形状の第１貫通孔１５が形成されている。なお、吸着面１１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面１２は本開示の「第２の面」の一例である。また、第１方向とは、後述するリフトピン６０が移動する方向である。

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

ベース部材２０は、図１に示すように、円柱状の部材である。具体的には、ベース部材２０は、直径の異なる２つの円柱が中心軸を共通にして重なる（詳細には、大きな直径を有する円柱状の下段部の上に、小さな直径を有する円柱状の上段部が重なる形態の）段付きの円柱状をなしている。このベース部材２０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。

このベース部材２０は、図１、図２に示すように、上面２１と、ベース部材２０の厚み方向（第１方向Ｄ１に一致する方向、図中上下方向）について上面２１とは反対側に設けられる下面２２とを備えている。そして、ベース部材２０には、上面２１と下面２２との間を第１方向Ｄ１に貫通する円筒形状の第２貫通孔２５が形成されている。この第２貫通孔２５は、第１貫通孔１５と同軸で同等の内径を有している。なお、上面２１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面２２は本開示の「第４の面」の一例である。

そして、ベース部材２０の直径は、上段部が例えば１５０～３００ｍｍ程度であり、下段部が例えば１８０～３５０ｍｍ程度である。また、ベース部材２０の厚さ（第１方向Ｄ１の寸法）は、例えば２０～５０ｍｍ程度である。なお、ベース部材２０（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、１８０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

なお、ベース部材２０には、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すための冷媒流路（不図示）が形成されている。冷媒流路は、ベース部材２０の下面２２に設けられた不図示の供給口と排出口とに接続しており、供給口からベース部材２０に供給された冷媒が、冷媒流路内を流れて排出口からベース部材２０外へ排出される。このようにして、ベース部材２０の冷媒流路に冷媒を流すことにより、ベース部材２０が冷却され、これにより、接合層４０を介してセラミックス部材１０が冷却される。

接合層４０は、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置され、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する。この接合層４０を介して、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１とが熱的に接続されている。この接合層４０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。この接合層４０には、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５との間に位置する円筒形状の中間貫通孔４５が形成されている。なお、中間貫通孔４５は、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５と同軸であり、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５よりも大きな内径を有している。

そして、接合層４０の厚さ（第１方向Ｄ１の寸法）は、例えば０．１～１．０ｍｍ程度である。また、接合層４０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層４０（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。

ここで、上記の第１貫通孔１５と中間貫通孔４５と第２貫通孔２５とは、第１方向Ｄ１に連なって配置されて、静電チャック１を第１方向Ｄ１（厚み方向）に貫通するリフトピン挿入孔３５を形成している。このリフトピン挿入孔３５（第１貫通孔１５と中間貫通孔４５と第２貫通孔２５）には、半導体ウエハＷを吸着面１１上から押し上げるリフトピン６０が、ベース部材２０の下面２２側から挿入されている。このリフトピン６０は、円柱形状（丸棒形状）をなしており、リフトピン挿入孔３５内を第１方向Ｄ１に移動する。リフトピン６０が第１方向Ｄ１の一方側（図２では上側）に移動して、リフトピン６０の先端部（上端部）がセラミックス部材１０の吸着面１１から外部に突出することで、吸着面１１上に載置されている半導体ウエハＷを吸着面１１から離間させる（リフトピン６０によって半導体ウエハＷを持ち上げる）ようになっている。

本実施形態の静電チャック１では、リフトピン挿入孔３５が３個（すなわち、第１貫通孔１５と中間貫通孔４５と第２貫通孔２５が３個ずつ）形成されており、各々のリフトピン挿入孔３５内にリフトピン６０が挿入されている。なお、３個のリフトピン挿入孔３５は、静電チャック１の周方向に等間隔で形成されている（図１参照）。

そして、このような静電チャック１には、各中間貫通孔４５（接合層４０の貫通孔）内に、セラミックス部材１０とベース部材２０とに挟まれる態様（より詳細には、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に挟まれる態様）で、第１方向Ｄ１の平面視で第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５を囲むようにして、円環状のシール部材５０（例えば、Ｏリング）が配置されている（図２、図３参照）。このシール部材５０は、接合層４０を保護し、接合層４０の腐食を防止するためのものである。

すなわち、静電チャック１を半導体製造装置の真空チャンバー内で半導体ウエハＷを固定するために使用する場合、半導体ウエハＷに回路パターンを形成する際に使用する処理ガスやプラズマ等が、第１貫通孔１５を通じて静電チャック１内に流入する。そして、そのプラズマ等が接合層４０に侵入して接触すると、接合層４０が腐食してしまうため、シール部材５０を設けている。シール部材５０を設けることにより、中間貫通孔４５内に露出するセラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間が気密に封止され、第１貫通孔１５を通じて静電チャック１内に流入したプラズマ等が、中間貫通孔４５を通じて接合層４０へ侵入して接合層４０に接触することを防止できる。

本実施形態では、１つの中間貫通孔４５内に、１つのシール部材５０が配置されている。なお、「第１方向Ｄ１の平面視で」とは、「第１方向Ｄ１に静電チャック１を平面視したときに」という意味であり、具体的には、「セラミックス部材１０の吸着面１１側から第１方向Ｄ１に沿って静電チャック１を平面視したときに」という意味である。

ここで、シール部材５０について、その内周縁５１が、第１貫通孔１５の周面１５ｂ及び第２貫通孔２５の周面２５ｂよりも内側（中心線ＣＬ側）に位置するように配置されると、第１方向Ｄ１に移動（上下動）するリフトピン６０が、シール部材５０に接触するおそれがある。特に、本実施形態の静電チャック１では、第１貫通孔１５の周面１５ｂ及び第２貫通孔２５の周面２５ｂが、それぞれ、リフトピン６０の外周面に近接しているため、シール部材５０の内周縁５１が第１貫通孔１５の周面１５ｂ及び第２貫通孔２５の周面２５ｂよりも内側に位置する場合には、第１方向Ｄ１に移動するリフトピン６０がシール部材５０に接触する可能性が極めて高くなる。リフトピン６０がシール部材５０に接触して、シール部材５０が損傷した場合には、接合層４０の腐食を適切に防止できなくなるとともにパーティクルが発生するおそれがある。

そのため、本実施形態では、各々のシール部材５０を、その内周縁５１が、第１貫通孔１５の周面１５ｂ及び第２貫通孔２５の周面２５ｂよりも外側（径方向外側）に位置するように配置している（図２、図３参照）。すなわち、図３に示すように、第１方向Ｄ１の平面視で、シール部材５０の内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５の内側に位置することなく、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５よりも外側（中心線ＣＬから見て遠い側）に配置している。これにより、接合層４０の中間貫通孔４５内に配置されたシール部材５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止することができる。

そして、このように配置された各々のシール部材５０は、その全体が、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置されることになる。これにより、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１とによって、シール部材５０をしっかりと挟んで均等に弾性変形させて固定できるととともに、下面１２及び上面２１に対するシール部材５０の接触面（シール面）を大きく確保することができる。従って、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間のシール性（気密性）を高めることができ、接合層４０を腐食させるプラズマ等の接合層へのリークを確実に防止することができる。

ここで、シール部材５０の内周縁５１が第１貫通孔１５の周面１５ｂ及び第２貫通孔２５の周面２５ｂよりも内側（径方向内側）に位置してしまうと、シール部材５０の一部が、セラミックス部材１０のうち第１貫通孔１５の周面１５ｂ（第１貫通孔１５を構成する孔構成面１５ｃ）と下面１２との角部１７、または、ベース部材２０のうち第２貫通孔２５の周面２５ｂ（第２貫通孔２５を構成する孔構成面２５ｃ）と上面２１との角部２７に押さえつけられることによって、シール部材５０の当該部位に応力が集中して亀裂などが発生するおそれがある。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、前述のように、シール部材５０を、その内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５のそれぞれの周面１５ｂ,２５ｂよりも内側（径方向内側）に位置することなく、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５のそれぞれの周面１５ｂ,２５ｂよりも外側に位置するように配置している。これにより、シール部材５０が、セラミックス部材１０のうち第１貫通孔１５の周面１５ｂ（第１貫通孔１５を構成する孔構成面１５ｃ）と下面１２との角部１７、又はベース部材２０のうち第２貫通孔２５の周面２５ｂ（第２貫通孔２５を構成する孔構成面２５ｃ）と上面２１との角部２７に接触することを防止できる。従って、シール部材５０に、上記のような亀裂等が発生することを防止することができる。なお、本実施形態の静電チャック１では、１つの中間貫通孔４５内にシール部材５０が１つだけ配置されているので、各々のシール部材５０が「最内シール部材」となる。そして、この最内シール部材の耐久性を向上させることができる。

ところで、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間のうち、シール部材５０が配置される箇所では、接合層４０が存在しないことになる。また、本実施形態の静電チャック１では、シール部材５０（これを構成する材料）は、接合層４０（これを構成する材料）よりも熱伝導率が低い。このため、１つの中間貫通孔４５内に配置するシール部材５０の数を多くするほど、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間の熱伝導性が低下することになる。

そのため、本実施形態の静電チャック１では、１つの中間貫通孔４５内にシール部材５０が１つだけ配置している。これにより、１つの中間貫通孔４５内にシール部材５０を複数配置する場合に比べて、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に介在するシール部材５０の数が少なくなるとともに、接合層４０を貫通孔周辺まで配置することができるため、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１に接触する接合層４０の面積を大きくすることができる。従って、リフトピン挿入孔３５周辺において、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間における熱伝導を高めることができ、吸着面１１における均熱性を向上させることができる。

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、１つの第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５を囲むように環状のシール部材５０が１つ配置され、平面視で、そのシール部材５０の内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５の内側に位置することなく、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５の外側（中心から見て遠い側）に配置されている。これにより、シール部材５０にリフトピン６０が接触することを確実に防止することができるとともに、リフトピン挿入孔３５周辺における熱伝導を高めることができるため、吸着面１１における均熱性を向上させることができる。

また、シール部材５０を均一に弾性変形させることができ、シール部材５０に亀裂等が発生することを防止することができるため、シール部材５０の耐久性を向上させることができる。従って、シール部材５０によって、接合層４０を腐食させるプラズマ等の接合層４０へのリークを確実に防止することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図４、図５を参照しながら説明する。第２実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、ベース部材の構成が第１実施形態とは異なる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の静電チャック１０１は、図４に示すように、第１実施形態と同様のセラミックス部材１０と、第１実施形態と同様の接合層４０と、第１実施形態とは異なるベース部材１２０とを有する。ベース部材１２０は、第２貫通孔１２５が形成された円筒状の内側部材１２０Ａと、この内側部材１２０Ａの外側（径方向外側）に配置された外側部材１２０Ｂとを備えている。

また、接合層４０は、外側部材１２０Ｂとセラミックス部材１０との間に配置されている。すなわち、接合層４０は、セラミックス部材１０と内側部材１２０Ａとの間には配置されることなく、セラミックス部材１０と外側部材１２０Ｂとの間に配置されている。従って、ベース部材１２０のうち外側部材１２０Ｂが、接合層４０によってセラミックス部材１０に接合されている。

ここで、内側部材１２０Ａは、外側部材１２０Ｂに固定されている。本実施形態では、例えば、外側部材１２０Ｂに、第１方向Ｄ１に貫通する雌ねじ孔１２３が形成されている。この雌ねじ孔１２３は、本実施形態では、セラミックス部材１０の第１貫通孔１５と同軸となるように、外側部材１２０Ｂに３個形成されている。一方、内側部材１２０Ａの外周面には、雌ねじ孔１２３の雌ねじに螺合する雄ねじ１２６が形成されている。従って、内側部材１２０Ａの雄ねじ１２６を、外側部材１２０Ｂの雌ねじ孔１２３の雌ねじに螺合させつつ、内側部材１２０Ａを外側部材１２０Ｂの雌ねじ孔１２３内に挿入することで、内側部材１２０Ａが外側部材１２０Ｂに固定される。本実施形態では、３個の雌ねじ孔１２３のそれぞれに、内側部材１２０Ａが配置されている。従って、本実施形態のベース部材１２０は、１個の外側部材１２０Ｂと３個の内側部材１２０Ａとによって構成されている。

このようなベース部材１２０では、内側部材１２０Ａの第２貫通孔１２５が、ベース部材１２０の上面１２１と下面１２２との間を第１方向Ｄ１に貫通している。第２貫通孔１２５は、セラミックス部材１０の第１貫通孔１５と同軸で同等の内径を有している。セラミックス部材１０の第１貫通孔１５と接合層４０の中間貫通孔４５とベース部材１２０の第２貫通孔１２５とは、第１方向Ｄ１に連なって配置され、静電チャック１０１を第１方向Ｄ１に貫通するリフトピン挿入孔１３５を形成している。

そして、本実施形態の静電チャック１０１では、各々の中間貫通孔４５内に、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材１２０の上面１２１（詳細には、内側部材１２０Ａの上面１２７）との間に挟まれる態様で、第１方向Ｄ１の平面視で第１貫通孔１５及び第２貫通孔１２５を囲むようにして、円環状のシール部材５０が配置されている（図４、図５参照）。これにより、シール部材５０によって、中間貫通孔４５内に露出するセラミックス部材１０の下面１２とベース部材１２０の上面１２１との間が気密に封止されている。従って、第１貫通孔１５を通じて静電チャック１０１内に流入したプラズマ等が、接合層４０へ侵入して接合層４０に接触することを防止できる。

また、本実施形態の静電チャック１０１でも、各々のシール部材５０は、その内周縁５１が、第１貫通孔１５の周面１５ｂ及び第２貫通孔１２５の周面１２５ｂよりも外側（径方向外側）に位置するように配置されている（図４、図５参照）。すなわち、図５に示すように、第１方向Ｄ１の平面視で、シール部材５０の内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔１２５の内側に位置することなく、第１貫通孔１５及び第２貫通孔１２５よりも外側（中心線ＣＬから見て遠い側）に配置されている。これにより、シール部材５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止することができる。

ここで、このような静電チャック１０１は、次のようにして製造される。すなわち、まず、セラミックス部材１０とベース部材１２０の外側部材１２０Ｂとを接合層４０によって接合して、セラミックス部材１０に対する外側部材１２０Ｂの位置を固定する。その後、セラミックス部材１０とベース部材１２０の内側部材１２０Ａとの間にシール部材５０を挟むようにして、外側部材１２０Ｂに対して内側部材１２０Ａを固定する。具体的には、内側部材１２０Ａの雄ねじ１２６を、外側部材１２０Ｂの雌ねじ孔１２３の雌ねじに螺合させつつ、内側部材１２０Ａを外側部材１２０Ｂの雌ねじ孔１２３内に挿入する。そして、外側部材１２０Ｂに内側部材１２０Ａを固定することによって、ベース部材１２０が形成されるとともに、セラミックス部材１０とベース部材１２０（内側部材１２０Ａ）との間にシール部材５０を配置することができる。

そのため、シール部材５０を、所定の位置に配置し易くなるので、シール部材５０の位置ズレを抑制することができる。このようにシール部材５０の位置ズレが抑制されるため、シール部材５０をしっかりと弾性変形させることができ、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材１２０の上面１２１との間のシール性が良好になり、接合層４０へのプラズマ等のリークをより確実に防止することができる。

以上のように、本実施形態の静電チャック１０１によれば、シール部材５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止することができるとともに、シール部材５０によるシール性が良好となり、接合層４０へのプラズマ等のリークをより確実に防止することができる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について、図６～図９を参照しながら説明する。第３実施形態は、第２実施形態と基本的な構成は同じであるが、セラミックス部材の構成が第２実施形態とは異なる。そこで、第２実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第２実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の静電チャック２０１は、図６、図７に示すように、第１セラミックス部材２１０と、第２セラミックス部材２２０と、第１セラミックス部材２１０と第２セラミックス部材２２０とを接合する接合層２４０とを備えている。なお、第１セラミックス部材２１０は本開示の「第１部材」の一例であり、第２セラミックス部材２２０は本開示の「第２部材」の一例である。

また、静電チャック２０１は、第２実施形態と同様のベース部材１２０と、ベース部材１２０と第２セラミックス部材２２０とを接合する接合層４０とを備えている。さらに、静電チャック２０１は、第２実施形態と同様に、各々の中間貫通孔４５内に、第２セラミックス部材２２０の下面２２２とベース部材１２０の上面１２１（詳細には、内側部材１２０Ａの上面１２７）との間に挟まれる態様で、円環状のシール部材５０が配置されている。

第１セラミックス部材２１０には、吸着面２１１と下面２１２との間を第１方向Ｄ１に貫通する円筒形状の第１貫通孔２１５が形成されている（図７、図８参照）。吸着面２１１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面２１２は本開示の「第２の面」の一例である。また、第２セラミックス部材２２０には、上面２２１と下面２２２との間を第１方向Ｄ１に貫通する円筒形状の第２貫通孔２２５が形成されている。上面２２１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面２２２は本開示の「第４の面」の一例である。なお、第２貫通孔２２５は、第１貫通孔２１５と同軸で同等の内径を有している。

接合層２４０には、第１貫通孔２１５と第２貫通孔２２５との間に位置する円筒形状の中間貫通孔２４５が形成されている。なお、中間貫通孔２４５は、第１貫通孔２１５及び第２貫通孔２２５と同軸であり、第１貫通孔２１５及び第２貫通孔２２５よりも大きな内径を有している。

これら第１貫通孔２１５と中間貫通孔２４５と第２貫通孔２２５とは、第１方向Ｄ１に連なって配置されて、静電チャック２０１を第１方向Ｄ１（厚み方向）に貫通するリフトピン挿入孔２３５の一部を形成している。リフトピン挿入孔２３５には、半導体ウエハＷを吸着面２１１上から押し上げるリフトピン６０が、ベース部材１２０の下面１２２側から挿入されている。

そして、各々の中間貫通孔２４５内に、第１セラミックス部材２１０の下面２１２と第２セラミックス部材２２０の上面２２１との間に挟まれる態様で、第１方向Ｄ１の平面視で第１貫通孔２１５及び第２貫通孔２２５を囲むようにして、円環状のシール部材２５０（例えば、Ｏリング）が配置されている（図７、図８参照）。これにより、シール部材２５０によって、中間貫通孔２４５内に露出する第１セラミックス部材２１０の下面２１２と第２セラミックス部材２２０の上面２２１との間が気密に封止され、第１貫通孔２１５を通じて静電チャック２０１内に流入したプラズマ等が、接合層２４０へ侵入して接合層に２４０に接触することを防止できる。

また、本実施形態の静電チャック２０１でも、各々のシール部材２５０は、その内周縁２５１が、第１貫通孔２１５の外周面２１５ｂ及び第２貫通孔２２５の外周面２２５ｂよりも外側（径方向外側）に位置するように配置されている（図８参照）。すなわち、図９に示すように、第１方向Ｄ１の平面視で、シール部材２５０の内周縁２５１が、第１貫通孔２１５及び第２貫通孔２２５の内側に位置することなく、第１貫通孔２１５及び第２貫通孔２２５よりも外側（中心線ＣＬから見て遠い側）に配置されている。これにより、接合層２４０の中間貫通孔２４５内に配置されたシール部材２５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止することができる。

さらに、第１セラミックス部材２１０の下面２１２と第２セラミックス部材２２０の上面２２１とでシール部材２５０をしっかりと挟んで固定できるとともに、第１セラミックス部材２１０の下面２１２及び第２セラミックス部材２２０の上面２２１に対するシール部材２５０の接触面（シール面）を大きく確保することができる。そのため、第１セラミックス部材２１０の下面２１２と第２セラミックス部材２２０の上面２２１との間のシール性を高めることができる。従って、中間貫通孔２４５内に配置されたシール部材２５０によって、プラズマ等が接合層２４０へ侵入して接合層２４０に接触することを確実に防止できる。

ここで、本実施形態の静電チャック２０１には、図８に示すように、第２セラミックス部材２２０の上面２２１に、発熱抵抗体２７０が設けられている。発熱抵抗体２７０は、第２セラミックス部材２２０の上面２２１の全体にわたって渦巻き状に配置されている。この発熱抵抗体２７０に電源（不図示）から電圧が印加されて、発熱抵抗体２７０が発熱することによって、第１セラミックス部材２１０の吸着面２１１が温められ、吸着面２１１に保持される半導体ウエハＷが温められる。

ところで、例えば、複数のグリーンシートを圧着して焼成することで、発熱抵抗体を内部に有するセラミックス部材を製造する場合、グリーンシート圧着体の表面に予め所定パターンの発熱抵抗体を形成して、他のグリーンシート圧着体を重ね合わせて圧着した後に焼成する。このため、発熱抵抗体の発熱によるセラミックス部材の吸着面（第１の面）の温度分布が所望の温度分布になっていない場合、発熱抵抗体はセラミックス部材の内部に埋設されているため、発熱抵抗体自体を加工（トリミング）することができない。

これに対し、本実施形態の静電チャック２０１では、製造時に、吸着面２１１が所望の温度分布となるように、発熱抵抗体２７０を加工しつつ温度分布を調整することができる。すなわち、第２セラミックス部材２２０の上面２２１に、所定のパターンで設けられた発熱抵抗体２７０を発熱させて、第２セラミックス部材２２０の上面２２１の温度分布を確認し、上面２２１が所望の温度分布（例えば、上面２２１の全体にわたって略均一な温度分布）となるように、発熱抵抗体２７０をトリミングする（削る）ことができる。

そして、発熱抵抗体２７０をトリミングして調整した後、第１セラミックス部材２１０と第２セラミックス部材２２０とを接合層２４０によって接合することにより、第２セラミックス部材２２０の上面２２１を精度良く所望の温度分布にすることができる。これにより、接合層２４０を介して第２セラミックス部材２２０に接合する第１セラミックス部材２１０の吸着面２１１も、精度良く所望の温度分布にすることができる。従って、本実施形態の静電チャック２０１によれば、吸着面２１１における温度制御性を向上させることができる。なお、シール部材２５０は、第１セラミックス部材２１０と第２セラミックス部材２２０との接合時に、第１セラミックス部材２１０の下面２１２と第２セラミックス部材２２０の上面２２１との間に挟み込まれて、各々の中間貫通孔２４５内に配置される。

以上のように、本実施形態の静電チャック２０１によれば、シール部材２５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止することができるとともに、シール部材２５０により、接合層４０へのプラズマ等のリークを確実に防止することができる。また、製造時に、吸着面２１１が所望の温度分布となるように発熱抵抗体２７０をトリミングする（削る）ことができるため、吸着面２１１における温度制御性を向上させることができる。

［第４実施形態］
最後に、第４実施形態について、図１０、図１１を参照しながら説明する。第４実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、１つの貫通孔に対して複数のシール部材を備える点が第１実施形態とは異なる。すなわち、本開示は、１つの貫通孔に対して１つのシール部材が配置される静電チャックへの適用に限定されることなく、１つの貫通孔に対して少なくとも１つのシール部材（すなわち、１または複数のシール部材）が配置される静電チャックにも適用することができる。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。

本実施形態の静電チャック３０１では、図１０、図１１に示すように、１つの中間貫通孔２４５内に、２つのシール部材（シール部材５０とシール部材３５０）が配置されている。具体的には、静電チャック３０１は、図１０に示すように、第１実施形態と同様のセラミックス部材１０と、第１実施形態とは異なる接合層２４０と、第１実施形態と同様のベース部材２０とを有する。なお、本実施形態における接合層２４０は、第１実施形態の接合層４０と比較して、中間貫通孔の直径のみが異なっている。具体的には、本実施形態における接合層２４０の中間貫通孔２４５は、２つのシール部材を配置するため、第１実施形態における接合層４０の中間貫通孔４５よりも直径が大きくされている。

これらのシール部材５０と円環状のシール部材３５０とは、各々の中間貫通孔２４５内に、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に挟まれる態様で、第１方向Ｄ１の平面視で第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５を囲むようにして、径方向に隣接して配置されている（図１１参照）。なお、シール部材３５０は、シール部材５０に比べて内径及び外径が大きく、シール部材５０を囲むように配置されている。

このように、１つの中間貫通孔２４５内に２つのシール部材（シール部材５０とシール部材３５０）が配置されているため、他の実施形態の静電チャックと比べて、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間の気密性を高めることができる。これにより、第１貫通孔１５を通じて静電チャック３０１内に流入したプラズマ等が、中間貫通孔２４５に侵入して接合層２４０に接触することをより確実に防止できる。

そして、１つの中間貫通孔２４５内に配置されたシール部材５０，３５０のうち、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５の最も近くに配置されるシール部材５０（最内シール部材）は、その内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５のそれぞれの周面１５ｂ,２５ｂよりも外側に位置するように配置されている（図１０参照）。すなわち、図１１に示すように、第１方向Ｄ１の平面視で、最内シール部材であるシール部材５０の内周縁５１が、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５の内側に位置することなく、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５の外側（中心線ＣＬから見て遠い側）に配置されている。従って、シール部材５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止できる。

以上のように、本実施形態の静電チャック３０１によれば、最内シール部材であるシール部材５０に、リフトピン６０が接触することを確実に防止することができるとともに、二重に配置したシール部材５０，３５０により、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間の気密性を高めることができ、接合層４０へのプラズマ等のリークをより確実に防止することができる。

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、上記の実施形態では、本開示を静電チャックに適用した場合を例示したが、本開示は、静電チャックに限られることなく、表面に対象物を保持する保持装置全般について適用することができる。

また、上記の実施形態では、接合層４０の中間貫通孔４５にシール部材５０を配置する静電チャックを例示したが、セラミックス部材１０の下面にザグリ穴を設けてそこにシール部材５０を配置する静電チャックに対しても本開示を適用することができる。

また、上記の第２実施形態では、外側部材１２０Ｂに雌ねじ孔１２３、内側部材１２０Ａに雄ねじ１２６をそれぞれ形成して、雄ねじ１２６を雌ねじ孔１２３の雌ねじに螺合させることにより、内側部材１２０Ａを外側部材１２０Ｂに固定している場合を例示している。しかしながら、内側部材１２０Ａの外側部材１２０Ｂに対する固定方法はこれに限られることはなく、例えば、内側部材１２０Ａの下端に貫通孔を設けたフランジを形成するとともに、外側部材１２０Ｂの下面にボルト孔（ねじ孔）を形成して、ボルトにより内側部材１２０Ａを外側部材１２０Ｂに固定してもよい。あるいは、接着剤を用いて、内側部材１２０Ａを外側部材１２０Ｂに固定することもできる。

また、上記の第３実施形態では、ベース部材として、内側部材１２０Ａと外側部材１２０Ｂを備えるベース部材１２０を例示したが、第１実施形態と同様のベース部材２０を使用することもできる。

１ 静電チャック
１０ セラミックス部材
１１ 吸着面
１２ 下面
１５ 第１貫通孔
１５ｂ 周面
１７ 角部
２０ ベース部材
２１ 上面
２２ 下面
２５ 第２貫通孔
２５ｂ 周面
２７ 角部
４０ 接合層
５０ シール部材
５１ 内周縁
６０ リフトピン
１０１ 静電チャック
１２０ ベース部材
１２０Ａ 内側部材
１２０Ｂ 外側部材
１２５ 第２貫通孔
１２５ｂ 周面
２０１ 静電チャック
２１０ 第１セラミックス部材
２１５ 第１貫通孔
２１５ｂ 周面
２２０ 第２セラミックス部材
２２５ 第２貫通孔
２２５ｂ 周面
２４０ 接合層
２５０ シール部材
２５１ 内周縁
３０１ 静電チャック
３５０ シール部材
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (4)

1. 第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備える第１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の面とを備える第２部材と、
   、前記第１部材の前記第２の面と前記第２部材の前記第３の面との間に配置され、前記第１部材と前記第２部材とを接合する接合層と備え、
   前記第１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、
   前記第１部材には、前記対象物を前記第１の面上から押し上げるリフトピンが挿通される第１の貫通孔が形成され、
   前記第２部材には、前記第１の貫通孔と連通し、前記リフトピンが挿通される第２の貫通孔が形成されており、
   前記第１部材と前記第２部材とに挟み込まれ、平面視で前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔を囲むように配置される環状のシール部材を少なくとも１つ有し、
   前記接合層は、前記シール部材の外側に配置されており、
   前記シール部材のうち、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との最も近くに配置されるものは、その内周縁が、前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔のそれぞれの周面より外側に位置するように配置されている
   ことを特徴とする保持装置。
2. 請求項１に記載する保持装置において、
   前記第２部材は、
   前記第２の貫通孔が形成された内側部材と、
   前記内側部材の外側に配置されて前記接合層により前記第１部材に接合された外側部材とを備え、
   前記内側部材と前記第１部材との間に前記シール部材が配置されている
   ことを特徴とする保持装置。
3. 請求項１に記載する保持装置において、
   前記第１部材と前記第２部材は、ともにセラミックス部材である
   ことを特徴とする保持装置。
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、
   １つの前記第１の貫通孔及び前記第２の貫通孔に対して、前記シール部材が１つ配置されている
   ことを特徴とする保持装置。

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