JP2022063594A - 保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】板状部材とベース部材との間に位置ズレが生じても、保持面において局所的な温度ムラが発生することを抑制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、板状部材１０には第１貫通孔１５が形成され、ベース部材２０には第２貫通孔２５が形成されており、Ｚ軸方向視で、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５とが自身の内周の内側に位置するように、板状部材１０とベース部材２０との間に配置された環状のシール部材５０を有し、板状部材１０の下面１２に、第１貫通孔１５を中心に外側へ向かって、鏡面領域７０、半鏡面領域７１、非鏡面領域７２の順で設けられており、鏡面領域７０内にシール部材５０が配置され、半鏡面領域７１内に接合層４０と重なるオーバーラップ領域７５が環状に連続して形成されている。【選択図】図６

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、静電チャック部（板状部材）と、ベース部（ベース部材）と、静電チャック部とベース部とを接着して一体化する接着層（接合層）とを備える保持装置が開示されている。この保持装置では、静電チャック部に第１の貫通孔が設けられ、ベース部にその第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が設けられている。これら第１の貫通孔と第２の貫通孔で構成される貫通孔にプラズマが侵入して、接着層を侵食するおそれがあるため、静電チャック部とベース部との間に、接着層を保護するためのシール部材が挟み込まれて配置されている。

そして、シール部材によるシール性能を高めるため、静電チャック部のシール部材が配置される（接触する）部分には、鏡面加工が施されている（特許文献２参照）。

国際公開第２０１７／１２６５３４号 特開平７－８６１８５号公報

ここで、上記の保持装置では、板状部材の接合層と接触する面において、鏡面加工された鏡面領域と、鏡面加工がされていない非鏡面領域（接合領域）とでは、接合層と接触する表面積が異なるため、ベース部材と板状部材との熱伝達の効率が違う。すなわち、鏡面領域の方が非鏡面領域より、表面積が小さいため、熱伝達が悪くなる。ここで、両部材の接合時に位置ズレが発生しなければ、第１の貫通孔周囲（シール部材の周囲）に位置する接合層の縁部分において、鏡面領域と接触する領域は、ほぼ均等に配置される。そのため、板状部材の保持面のうち、ベース部材の第２の貫通孔直上の特定部分において、鏡面領域と非鏡面領域との境界の上方付近に温度差は生じるが、局所的な温度ムラまでは発生しない。

しかしながら、両部材の接合時に位置ズレが発生すると、第１の貫通孔周囲に位置する接合層の縁部分において、鏡面領域と接触する領域に偏りが生じてしまう。例えば、非鏡面境域だけが接触して鏡面領域が接触しない部位ができる一方、鏡面領域と接触する領域が位置ズレなしの場合と比べて大きくなる部位ができてしまう。そうすると、接合層の縁部分において、非鏡面領域だけが接触して鏡面領域が接触しない部位では熱伝達の効率が良くなる一方、鏡面領域との接触領域が他の部位よりも大きくなった部分では熱伝達の効率が悪くなる。そのため、板状部材の保持面のうち、ベース部材の第２の貫通孔直上の特定部分において、局所的に大きめの温度差が生じて、局所的な温度ムラが発生し、保持面における温度制御性に悪影響を与えてしまうおそれがある。

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、板状部材とベース部材との間に位置ズレが生じても、保持面において局所的な温度ムラが発生することを抑制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の面とを備える板状部材と、第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面とを備えるベース部材と、前記板状部材の前記第２の面と前記ベース部材の前記第３の面との間に配置され、前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合層と、を有し、前記板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
前記板状部材には、前記第１の面と前記第２の面を貫通する第１の貫通孔が形成され、
前記ベース部材には、前記第３の面と前記第４の面を貫通し、前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が形成されており、
前記板状部材と前記ベース部材との積層方向から見たときに、
前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが自身の内周の内側に位置するように、前記第２の面と前記第３の面との間に配置された環状のシール部材を有し、
前記第２の面に、鏡面加工された鏡面領域と、鏡面加工されていない非鏡面領域と、前記鏡面領域の表面粗さよりも大きくて前記非鏡面領域の表面粗さよりも小さい表面粗さの半鏡面領域とが、前記第１の貫通孔を中心にして外側へ向かって、前記鏡面領域、前記半鏡面領域、前記非鏡面領域の順で設けられており、
前記鏡面領域内に、前記シール部材が配置され、
前記半鏡面領域内に、前記接合層と重なるオーバーラップ領域が環状に連続して形成されることを特徴とする。

この保持装置では、板状部材の第２の面に、鏡面領域と非鏡面領域との間に半鏡面領域を設けている。そして、板状部材とベース部材との積層方向から見たときに、半鏡面領域内に、接合層と重なるオーバーラップ領域が環状に連続して形成されている。そのため、板状部材とベース部材との接合時に位置ズレが発生しても、第１の貫通孔周囲に位置する接合層の縁部分において、半鏡面領域を必ず接触させることができる。これにより、両部材の接合時に位置ズレが発生し、接合層の縁部分周辺において、鏡面領域と接触する領域に偏りが生じてしまっても、接合層の縁部分周辺に接触するのが非鏡面領域だけになることがなくなり、内側から鏡面領域と半鏡面領域と非鏡面領域が接触する、又は半鏡面領域と非鏡面領域とが接触することになる。これにより、鏡面領域と非鏡面領域との間に半鏡面領域が設けられていることにより、各領域における板状部材とベース部材との熱伝達の効率差が小さくなっている。

これらのことから、両部材の接合時に位置ズレが発生しても、接合層の縁部分において、従来のように熱伝達の効率が局所的に大きく変化することを回避できる。そのため、第１の面のうち、ベース部材の第２の貫通孔直上の特定部分において、温度差が小さくなり、局所的な温度ムラが発生することを抑制できる。また、両部材の接合時に位置ズレが発生しても、シール部材の全周に対して必ず鏡面領域が接触するため、高いシール性を確保することができる。

上記した保持装置において、
前記鏡面領域及び前記半鏡面領域は、環状に形成されており、
前記鏡面領域の外径は、前記シール部材の外径に、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との位置ズレの最大許容値を加算した大きさであり、
前記半鏡面領域の幅寸法は、前記位置ズレの最大許容値より大きく、かつ前記鏡面領域の幅寸法より小さいことが好ましい。

このように鏡面領域及び半鏡面領域の大きさを設定することにより、両部材の接合時に位置ズレが発生しても、確実に、鏡面領域をシール部材の全周に接触させられるとともに、半鏡面領域内に接合層と接触する部分を環状に形成することができる。従って、貫通孔付近のシール性を確保しながら、第１の面のうち、ベース部材の第２の貫通孔直上の特定部分に局所的な温度ムラが発生することを抑制できる。

また、鏡面領域及び半鏡面領域が、必要最小限の領域（面積）に抑えられるため、第１の貫通孔周辺において、非鏡面領域と接合層とが接触する領域（面積）の減少を最小限にすることができる。これにより、接合層による両部材の接合性の低下を抑制することができる。従って、両部材に挟み込まれているシール部材が、適正に変形するため高いシール性を確保することができる。

なお、第１の貫通孔と第２の貫通孔との位置ズレの最大許容値は、例えば、各貫通孔の中心軸のずれ量で規定することができる。この場合、各貫通孔の中心軸が一致、つまり各貫通孔が同軸である位置関係を標準状態（基準）として最大許容値が定義される。

本開示によれば、板状部材とベース部材との間に位置ズレが生じても、保持面において局所的な温度ムラが発生することを抑制できる保持装置を提供することができる。

実施形態の静電チャックの概略斜視図である。 実施形態の静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。 実施形態の静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。 貫通孔付近における、板状部材の下面に形成された各領域と接合層との位置関係を示す図である。 図４に示すＶ－Ｖ断面図である。 貫通孔付近における、位置ズレが発生したときの板状部材の下面に形成された各領域と接合層との位置関係を示す図である。 図６に示すＶＩＩ－ＶＩＩ断面図である。

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。そこで、本実施形態の静電チャック１について、図１～図４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、板状部材１０と、ベース部材２０と、板状部材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、以下の説明においては、説明の便宜上、図１に示すようにＸＹＺ軸を定義する。ここで、Ｚ軸は、静電チャック１の軸線方向（図１において上下方向）の軸であり、Ｘ軸とＹ軸は、静電チャック１の径方向の軸である。そして、Ｚ軸方向は、本開示の「積層方向」の一例である。

板状部材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。

また、板状部材１０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。板状部材１０の厚さは、例えば２～６ｍｍ程度である。なお、板状部材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。

図１、図２に示すように、板状宇部材１０は、半導体ウエハＷを保持する保持面１１と、板状部材１０の厚み方向（Ｚ軸方向に一致する方向、上下方向）について保持面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、保持面１１と下面１２との間を厚み方向（Ｚ軸方向、図２において上下方向）に貫通する円筒形状の第１貫通孔１５ａ，１５ｂが形成されている。なお、保持面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。

板状部材１０の保持面１１は、凹凸形状をなしている。具体的には、保持面１１には、図２、図３に示すように、その外縁付近に環状の環状凸部１６が形成され、環状凸部１６の内側に複数の独立した柱状の凸部１７が形成されている。なお、環状凸部１６は、シールバンドとも呼ばれる。環状凸部１６の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。環状凸部１６の高さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、環状凸部１６の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。

各凸部１７は、図３に示すように、Ｚ軸方向視（平面視）で略円形をなしており、略均等間隔で配置されている。また、各凸部１７の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。凸部１７の高さは、環状凸部１６の高さと略同一であり、例えば、１０～２０μｍ程度である。また、凸部１７の幅（Ｚ軸方向視での凸部１７の最大径）は、例えば、０．５～１．５ｍｍ程度である。なお、板状部材１０の保持面１１における環状凸部１６より内側において、凸部１７が形成されていない部分は、凹部１８となっている。

そして、半導体ウエハＷは、板状部材１０の保持面１１における環状凸部１６と複数の凸部１７とに支持されて、静電チャック１に保持される。半導体ウエハＷが静電チャック１に保持された状態では、半導体ウエハＷの表面（下面）と、板状部材１０の保持面１１（詳細には、保持面１１の凹部１８）との間に、空間Ｓが存在することとなる（図２参照）。この空間Ｓには、後述するガス孔３０ｂを介して不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が供給されるようになっている。

このような板状部材１０には、保持面１１と下面１２との間を厚み方向（Ｚ軸方向、図２において上下方向）に貫通する円筒形状の第１貫通孔１５ａ，１５ｂ（以下、「第１貫通孔１５」と表記する場合もある）とが形成されている。そして、板状部材１０の下面１２には、図４、図５に示すように、第１貫通孔１５を中心に外側へ向かって、鏡面領域７０、半鏡面領域７１、非鏡面領域７２が順に設けられている。鏡面領域７０は、鏡面加工が施された領域（表面粗さがＲａ０．２μｍ以下）であり、非鏡面領域７２は、鏡面加工が施されていない領域である。また、半鏡面領域７１は、鏡面領域７０の表面粗さよりも大きくて非鏡面領域７２の表面粗さよりも小さい表面粗さに加工された領域である。半鏡面領域７１の表面粗さは、例えば、Ｒａ０．２～０．４μｍであればよい。

鏡面領域７０、半鏡面領域７１および非鏡面領域７２の表面粗さは、例えば、接触式表面粗さ計を用いて計測することが出来る。詳細な測定方法はＪＩＳ規格に基づく。例えば、ＪＩＳ Ｂ ０６０１：２０１３、ＪＩＳ Ｂ ０６３２：２００１、ＪＩＳ Ｂ ０６３３：２００１、ＪＩＳ Ｂ ０６５１：２００１が挙げられる。各領域内で互いに離れた５つ以上の地点を測定点として、８割以上の箇所で各領域の表面粗さＲａの大小関係を満たすかどうかを確認する。また、当該測定方法は、既製品において、一体となっている板状部材１０と接合層４０とを分離させて、板状部材１０の下面１２の測定に適用することも可能である。

ここで、鏡面領域７０は、第１貫通孔１５を囲むように円環状に形成されている。この鏡面領域７０の外径Ｄｍは、後述するシール部材５０の外径ｄに、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５との位置ズレの最大許容値Ａを加算した大きさである（Ｄｍ＝ｄ+Ａ）。また、半鏡面領域７１は、鏡面領域７０を囲むように円環状に形成されている。この半鏡面領域７１の幅Ｂｈは、位置ズレの最大許容値Ａより大きく、かつ鏡面領域７０の幅Ｂｍより小さい（Ａ＜Ｂｈ＜Ｂｍ）。なお、鏡面領域７０の幅Ｂｍ、半鏡面領域７１の幅Ｂｈ幅は、それぞれの領域における外径と内径との差である。また、本実施形態において、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５との位置ズレの最大許容値Ａは、例えば、各貫通孔１５，２５の中心軸ＣＬ１，ＣＬ２のずれ量で規定することができる。この場合、各貫通孔１５，２５の中心軸ＣＬ１，ＣＬ２が一致、つまり各貫通孔が同軸である位置関係を標準状態（図４、図５に示す状態）として最大許容値Ａが定義されることになる。

本実施形態の静電チャック１では、例えば、鏡面領域７０の外径Ｄｍ＝２０ｍｍ、シール部材５０の外径ｄ＝１９ｍｍ、位置ズレの最大許容値Ａ＝２ｍｍとなっている。また、半鏡面領域７１の幅Ｂｈ＝３ｍｍ、鏡面領域７０の幅Ｂｍ＝６ｍｍとなっている。

そして、非鏡面領域７２は、鏡面領域７０及び半鏡面領域７１を除いた領域となっている。つまり、板状部材１０の下面１２において、非鏡面領域７２が大部分を占めており、第１貫通孔１５の周囲に鏡面領域７０と半鏡面領域７１とが円環状に形成されている。

ベース部材２０は、図１に示すように円柱状、詳しくは、直径の異なる２つの円柱が、大きな直径の円柱状の上面部の上に小さな直径の円柱状の下面部が載せられるようにして、中心軸Ｃａを共通にして重ねられて形成された段付きの円柱状である。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。

そして、図１、図２に示すように、ベース部材２０は、上面２１と、ベース部材２０（板状部材１０）の中心軸Ｃａ（図２参照）方向（すなわち、Ｚ軸方向）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。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。

ベース部材２０の直径は、上段部が例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍ程度であり、下段部が例えば１８０ｍｍ～３５０ｍｍ程度である。また、ベース部材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～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、板状部材１０よりも大きく、１８０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

また、図２に示すように、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２３が形成されている。そして、冷媒流路２３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２３内を流れて排出口からベース部材２０の外へ排出される。このようにして、ベース部材２０の冷媒流路２３内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を介して板状部材１０が冷却される。

そして、ベース部材２０には、上面２１と下面２２との間を厚み方向（Ｚ軸方向、図２において上下方向）に貫通する円筒形状の第２貫通孔２５ａ，２５ｂ（以下、「第２貫通孔２５」と表記する場合もある）が形成されている。なお、第２貫通孔２５ａ，２５ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと同軸であり、第２貫通孔２５ａ，２５ｂの径は、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの径とほぼ同じである。

さらに、ベース部材２０の第２貫通孔２５ａ，２５ｂには、貫通孔を有する筒状の絶縁性のスリーブを嵌合していてもよい。このとき、第２貫通孔はスリーブの貫通孔のことを指す。

接合層４０は、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置され、板状部材１０とベース部材２０とを接合している。この接合層４０を介して、板状部材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。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。なお、接合層４０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）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。

この接合層４０には、図２に示すように、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとを連通させる中間貫通孔４５ａ，４５ｂが形成されている。つまり、第１貫通孔１５ａ，１５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとの間に、円筒形状の中間貫通孔４５ａ，４５ｂ（以下、「中間貫通孔４５」と表記する場合もある）が形成されている。中間貫通孔４５ａ，４５ｂは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ及び第２貫通孔２５ａ，２５ｂと同軸である。中間貫通孔４５ａ，４５ｂの直径は、第１貫通孔１５ａ，１５ｂ及び第２貫通孔２５ａ，２５ｂよりも大きい。第１貫通孔１５ａ，１５ｂと中間貫通孔４５ａ，４５ｂと第２貫通孔２５ａ，２５ｂとは、Ｚ軸方向（静電チャック１の軸線方向）に連なって配置されている。

このような中間貫通孔４５のうち、板状部材１０の下面１２側の開口端は、Ｚ軸方向視で、鏡面領域７０内または半鏡面領域７１内に配置されている。すなわち、図４、図５に示すように、半鏡面領域７１内には、Ｚ軸方向視で、接合層４０と重なるオーバーラップ領域７５（図４の網掛け部分）が環状に連続して形成されている。なお、オーバーラップ領域７５は、図４、図５に示すように、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５とに位置ズレがない標準状態では、半鏡面領域７１と一致しており最大となる。一方、図６、図７に示すように、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５とに位置ズレが発生すると、オーバーラップ領域７５は、位置ズレがない標準状態と比べて減少し、最大許容値Ａの位置ズレが発生している状態で最小となる。しかしながら、最大許容値Ａ内の位置ズレであれば、オーバーラップ領域７５（図６の網掛け部分）は環状に連続して形成される。

そして、図２に示すように、第１貫通孔１５ａと中間貫通孔４５ａと第２貫通孔２５ａとによって、静電チャック１をＺ軸方向に貫通するリフトピン挿入孔３０ａを形成している。このリフトピン挿入孔３０ａには、半導体ウエハＷを保持面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３０ａ内をＺ軸方向に移動する。リフトピン６０がＺ軸方向の一方側（図２では上側）に移動して、リフトピン６０の先端部（上端部）が板状部材１０の保持面１１から外部に突出することで、保持面１１上に載置されている半導体ウエハＷを保持面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。

なお、本実施形態の静電チャック１では、リフトピン挿入孔３０ａが３個形成されており、各々のリフトピン挿入孔３０ａ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３０ａ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３参照）。

また、第１貫通孔１５ｂと中間貫通孔４５ｂと第２貫通孔２５ｂとによって、静電チャック１をＺ軸方向に貫通するガス孔３０ｂを形成している。このガス孔３０ｂは、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が流通するガス流路である。これにより、ベース部材２０の下面２２側からガス孔３０ｂ内に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給することで、半導体ウエハＷの下面と板状部材１０の保持面１１（凹部１８）との間の空間Ｓ内に、この不活性ガスを充填することができるようになっている。なお、以下の説明では、リフトピン挿入孔３０ａとガス孔３０ｂを、単に「貫通孔３０」と表記する場合もある。

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、板状部材１０とベース部材２０とに挟まれて（より詳細には、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に挟まれて）、Ｚ軸方向視で第１貫通孔１５及び第２貫通孔２５を囲む、言い換えると、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５とが自身の内周の内側に位置するようにして、円環状のシール部材５０が鏡面領域７０内に配置されている（図２、図４、図５参照）。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は、環状や管状をなし、任意に選択される材料、例えばゴム又はエラストマー樹脂等の弾性体で構成されている。

このようなシール部材５０を設けることにより、中間貫通孔４５内に露出する板状部材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ている。そして、静電チャック１では、Ｚ軸方向視で、鏡面領域７０内にシール部材５０が配置されている。これにより、シール部材５０によるシール性能が高められており、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に接触することを確実に防止できるようになっている。

ここで、板状部材１０とベース部材２０との接合時に位置ズレが発生、つまり第１貫通孔１５の中心軸ＣＬ１と第２貫通孔２５の中心軸ＣＬ２とが一致せずにずれてしまうと、第１貫通孔１５の周囲に位置する接合層４０の縁部分（中間貫通孔４５の開口端部）において、鏡面領域７０と接触する領域に偏りが生じてしまう。そうすると、板状部材１０の保持面１１のうち、ベース部材２０の第２貫通孔２５直上の特定部分において、局所的に大きめの温度差が生じて、局所的な温度ムラが発生し、保持面１１における温度制御性に悪影響を与えてしまうおそれがある。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、板状部材１０の下面１２において、Ｚ軸方向視で、第１貫通孔１５を中心にして外側へ向かって、鏡面領域７０、半鏡面領域７１、非鏡面領域７２の順で設け、鏡面領域７０内にシール部材５０を配置している。そして、鏡面領域７０または半鏡面領域７１内に、中間貫通孔４５が配置され、接合層４０と重なるオーバーラップ領域７５が環状に連続して形成されている（図４～図７参照）。

そのため、図６、図７に示すように、板状部材１０とベース部材２０との接合時に位置ズレが発生、つまり第１貫通孔１５の中心軸ＣＬ１と第２貫通孔２５の中心軸ＣＬ２が最大許容値Ａ内でずれても、第１貫通孔１５周囲に位置する接合層４０の縁部分において、半鏡面領域７１を必ず接触させることができる。これにより、両部材１０，２０の接合時に位置ズレが発生し、接合層４０の縁部分において、鏡面領域７０と接触する領域に偏りが生じてしまっても、接合層４０の縁部分周辺に接触するのが非鏡面領域７２だけになることがなくなり、内側から鏡面領域７０と半鏡面領域７１と非鏡面領域７２とが接触する、又は半鏡面領域７１と非鏡面領域７２とが接触することになる。そして、鏡面領域７０と非鏡面領域７２との間に半鏡面領域７１が設けられていることにより、各領域間における板状部材１０とベース部材２０との熱伝達の効率差が小さくなっている。

従って、両部材１０，２０の接合時に位置ズレが発生しても、接合層４０の縁部分において、従来のように熱伝達の効率が局所的に大きく変化することを確実に回避することができる。そのため、保持面１１のうち、ベース部材２０の第２貫通孔２５直上の特定部分において、温度差が小さくなり、局所的な温度ムラの発生を抑制することができる。また、両部材１０，２０の接合時に位置ズレが発生しても、シール部材５０の全周に対して必ず鏡面領域７０が接触するため、高いシール性を確保することができる。

そして、鏡面領域７０及び半鏡面領域７１は、環状に形成され、鏡面領域７０の外径Ｄｍは、シール部材５０の外径ｄに、第１貫通孔１５と第２貫通孔２５との位置ズレの最大許容値Ａを加算した大きさとなっている。また、半鏡面領域７１の幅Ｂｈは、位置ズレの最大許容値Ａより大きく、かつ鏡面領域７０の幅Ｂｍより小さく設定されている。

これにより、両部材１０，２０の接合時に位置ズレが発生しても、確実に、鏡面領域７０をシール部材５０の全周に接触させられるとともに、半鏡面領域７１内に接合層４０と接触する部分であるオーバーラップ領域７５を環状に形成することができる。従って、貫通孔３０付近のシール性を確保しながら、保持面１１のうち、ベース部材２０の第２貫通孔２５直上の特定部分に局所的な温度ムラが発生することを抑制できる。

また、鏡面領域７０及び半鏡面領域７１が、必要最小限の領域（面積）に抑えられるため、第１貫通孔１５周辺において、非鏡面領域７２と接合層４０とが接触する領域（面積）の減少を最小限にすることができる。これにより、接合層４０による両部材１０，２０の接合力の低下を抑制することができる。従って、両部材１０，２０に挟み込まれているシール部材５０が、適正に変形するため、高いシール性を確保することができる。

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、板状部材１０の下面１２の平面方向において、鏡面領域７０と非鏡面領域７２との間に半鏡面領域７１が設けられ、鏡面領域７０内にシール部材５０が配置されて、半鏡面領域７１内に接合層４０と重なるオーバーラップ領域７５が環状に連続して形成される。そのため、板状部材１０とベース部材２０との間に位置ズレが生じても、接合層４０の縁部分において、接合層４０の縁部分周辺に接触するのが非鏡面領域７２だけになることがなくなるとともに、シール部材５０の全周に対して鏡面領域７０が接触する。これにより、保持面１１のうち、ベース部材２０の第２貫通孔２５直上の特定部分辺において、局所的な温度ムラが発生することを抑制できるとともに、シール部材５０によって優れたシール性を確保することができる。

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、シール部材５０として断面が円形のものを例示したが、シール部材５０の断面形状は、この形状に限定されることはなく、四角や楕円などであってもよい。

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１１ 保持面
１２ 下面
１５ 第１貫通孔
２０ ベース部材
２１ 上面
２２ 下面
２５ 第２貫通孔
３０ 貫通孔
４０ 接合層
４５ 中間貫通孔
５０ シール部材
７０ 鏡面領域
７１ 半鏡面領域
７２ 非鏡面領域
７５ オーバーラップ領域
Ａ 位置ズレの最大許容値
Ｂｍ 鏡面領域の幅
Ｂｈ 半鏡面領域の幅
Ｄｍ 鏡面領域の外径
Ｄｈ 半鏡面領域の外径
ｄ シール部材の外径
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (2)

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の面とを備える板状部材と、第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面とを備えるベース部材と、前記板状部材の前記第２の面と前記ベース部材の前記第３の面との間に配置され、前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合層と、を有し、前記板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
   前記板状部材には、前記第１の面と前記第２の面を貫通する第１の貫通孔が形成され、
   前記ベース部材には、前記第３の面と前記第４の面を貫通し、前記第１の貫通孔に連通する第２の貫通孔が形成されており、
   前記板状部材と前記ベース部材との積層方向から見たときに、
   前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔とが自身の内周の内側に位置するように、前記第２の面と前記第３の面との間に配置された環状のシール部材を有し、
   前記第２の面に、鏡面加工された鏡面領域と、鏡面加工されていない非鏡面領域と、前記鏡面領域の表面粗さよりも大きくて前記非鏡面領域の表面粗さよりも小さい表面粗さの半鏡面領域とが、前記第１の貫通孔を中心にして外側へ向かって、前記鏡面領域、前記半鏡面領域、前記非鏡面領域の順で設けられており、
   前記鏡面領域内に、前記シール部材が配置され、
   前記半鏡面領域内に、前記接合層と重なるオーバーラップ領域が環状に連続して形成される
   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、
   前記鏡面領域及び前記半鏡面領域は、環状に形成されており、
   前記鏡面領域の外径は、前記シール部材の外径に、前記第１の貫通孔と前記第２の貫通孔との位置ズレの最大許容値を加算した大きさであり、
   前記半鏡面領域の幅寸法は、前記位置ズレの最大許容値より大きく、かつ前記鏡面領域の幅寸法より小さい
   ことを特徴とする保持装置。

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