JP2022071241A - 保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】シール部材を常に適切な位置に配置することにより、シール部材によってプラズマの接合層への侵入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、保持面１１と下面１２を貫通する第１貫通孔１５が形成され、ベース部材２０には、上面２１と下面２２を貫通し、第１貫通孔１５に連通する第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との積層方向から見たときに、第１貫通孔１５の中心軸ＣＬ１と第２貫通孔２５の中心軸ＣＬ２とが自身の内周の内側に位置するように、下面１２と上面２１との間に配置された環状のシール部材５０を有し、下面１２に、シール部材５０が接触する傾斜したシール面１３が設けられている。【選択図】図４

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、プレートと、冷却板と、プレートと冷却板とを接着して一体化する接着層とを備え、これらを厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された保持装置が開示されている。このような保持装置では使用時に、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、接着層（接合層）を保護するためのシール部材が配置されている。

特許第６４２０９３７号公報

しかしながら、上記の保持装置では、シール部材が適切な位置に配置されていない、つまりシール部材に位置ズレ（横ズレ）が発生すると、シール部材５０がうまく変形せずに変形量が不足することにより、シール性が低下してしまうおそれがある。また、位置ズレによりシール部材が貫通孔内に飛び出してしまうと、貫通孔にリフトピンが配置される場合には、シール性の低下の他に、シール部材が損傷してしまうおそれがある。そして、シール部材のシール性低下や、シール部材の損傷が発生してしまうと、プラズマが貫通孔から接着層に侵入するため、接着層（接合層）が侵食されてしまう。

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、シール部材を常に適切な位置に配置することにより、シール部材によってプラズマの接合層への侵入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、を有し、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、
前記第２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、
前記第１部材と前記第２部材との積層方向から見たときに、前記第１の貫通孔の中心軸線と前記第２の貫通孔の中心軸線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、前記シール部材が接触する傾斜したシール面が設けられていることを特徴とする。

この保持装置では、シール面が傾斜していることにより、シール部材が第１部材と第２部材とに挟み込まれる際に、予め決められた最適な配置位置に自動的に移動させられた後、シール部材は第１部材と第２部材とによって変形させられる。そのため、シール部材の位置ズレが防止され、貫通孔内へ飛び出して配置されることを確実に防止することができる。これにより、シール部材のシール性の低下、及びシール部材が損傷することを防ぐことができる。従って、シール部材によって、第１の貫通孔に侵入したプラズマの接合層へ侵入を防止することができる。

上記した保持装置において、
前記傾斜したシール面は、鏡面であることが好ましい。

このように傾斜したシール面が鏡面であることにより、シール面とシール部材との接触面積を大きくできるため、シール性をより向上させることができる。

また、上記した保持装置において、
前記第１部材の熱膨張率は、前記第２部材の熱膨張率より小さいことが好ましい。

このように、傾斜したシール面が、熱膨張率の小さい第１部材に設けられることにより、熱膨張によるシール面の変形（広がり）を抑制することができる。そのため、シール部材の変形量の減少（変形量不足）を防ぐことができるので、熱膨張によるシール性の低下を防止することができる。

そして、上記した保持装置において、
前記傾斜したシール面は、前記第１の貫通孔の開口部を頂点とした前記第２の面側に凸となる円錐形状とすればよい。

傾斜したシール面をこのような形状にすることにより、シール部材の内径側がシール面にガイドされて、シール部材の位置が自動的に補正される。その結果として、シール部材の位置ズレが防止されて、シール性の低下を防ぐことができる。また、シール面は、第１の貫通孔に侵入したプラズマが、第２の面側の貫通孔開口部からシール面とシール部材とが接触するシール部分へと流れにくい、つまり、シール面に沿ってプラズマが流れにくい形状であるため、接合層へのプラズマの侵入を効果的に防止することができる。

あるいは、上記した保持装置において、
前記傾斜したシール面は、前記第１の貫通孔の開口部を頂点とした前記第１の面側に凸となる円錐形状としてもよい。

傾斜したシール面をこのような形状にすることにより、シール部材の外径側がシール面にガイドされて、シール部材の位置が自動的に補正される、その結果として、シール部材の位置ズレが防止されて、シール性の低下を防ぐことができる。

本開示によれば、シール部材を常に適切な位置に配置することにより、シール部材によってプラズマの接合層への侵入を防止できる保持装置を提供することができる。

第１実施形態の静電チャックの概略斜視図である。 第１実施形態の静電チャックのＸＺ断面の概略構成図である。 第１実施形態の静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。 第１実施形態の静電チャックにおける貫通孔付近のＸＺ断面の概略構成図である。 第２実施形態の静電チャックにおける貫通孔付近のＸＺ断面の概略構成図である。 第１変形例の静電チャックにおける貫通孔付近のＸＺ断面の概略構成図である。 第２変形例の静電チャックにおける貫通孔付近のＸＺ断面の概略構成図である。 第３変形例の静電チャックにおける貫通孔付近のＸＺ断面の概略構成図である。

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を例示して説明する。

［第１実施形態］
まず、第１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、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。

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。

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。

また、セラミックス部材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。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。セラミックス部材１０の熱膨張率は、８×１０^－６／Ｋ程度である。熱膨張率の計測は、例えばＪＩＳ Ｒ １６１８に基づき、熱機械分析装置を用いて実施する。所定の大きさ（例えば、幅４ｍｍ×高さ３ｍｍ×長さ１８ｍｍ）のサンプルを用意し、温度変化によるサンプルの寸法の変化を測定する。変化させる温度の範囲は、例えば３０℃～３００℃である。

図１、図２に示すように、セラミックス部材１０は、半導体ウエハＷを保持する保持面１１と、セラミックス部材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。

セラミックス部材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、セラミックス部材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、セラミックス部材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、セラミックス部材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。

このようなセラミックス部材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、下面１２の第１貫通孔１５ａ，１５ｂの周りには、図４に示すように、後述するシール部材５０が接触する傾斜したシール面１３が形成されている。本実施形態のシール面１３は、第１貫通孔１５ａ，１５ｂの開口部を頂点とした下面１２側に凸となる円錐形状（図２に示す断面ではＶ字形状）をなしている。このシール面１３に対して、鏡面加工が施されており、表面粗さがＲａ０．２μｍ以下となっている。また、下面１２に対するシール面１３の傾斜角は、鋭角であることが好ましい。なお、下面１２の表面粗さは、シール面１３の表面粗さよりも大きい。これにより、下面１２の表面粗さが大きいため、下面１２の表面積を広くできるので、セラミックス部材１０と接合層４０との接着性を損なうことなく、シール部材５０のシール性を向上させることができる。

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（セラミックス部材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、セラミックス部材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。ベース部材２０の熱膨張率は、２３．６×１０^－６／Ｋ程度であり、セラミックス部材１０の熱膨張率よりも大きい。

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を介してセラミックス部材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。

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とを接合している。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。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。

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）がセラミックス部材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の下面とセラミックス部材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、セラミックス部材１０とベース部材２０とに挟まれて（より詳細には、セラミックス部材１０の下面１２に形成されたシール面１３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が配置されている（図２、図４参照）。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接合層４０よりも耐食性のある弾性体で構成されている。シール部材５０として、具体的には、Ｏリングを用いてもよい。

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内に露出するセラミックス部材１０の下面１２に形成されたシール面１３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、シール面１３は鏡面加工されている。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、シール部材５０が適正位置に配置されずに、シール部材５０の位置ズレが発生すると、シール部材５０の変形量が不足してシール性が低下してしまうおそれがある。また、位置ズレによりシール部材５０が貫通孔３０内に飛び出してしまうと、貫通孔３０がリフトピン挿入孔３０ａの場合には、シール性の低下の他に、シール部材５０が損傷してしまうおそれがある。そして、シール部材５０のシール性低下や、シール部材５０の損傷が発生してしまうと、プラズマ等が貫通孔３０から接合層４０に侵入するため、接合層４０が侵食されてしまう。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、図４に示すように、セラミックス部材１０の下面１２において、第１貫通孔１５の周りにシール部材５０が接触するシール面１３を設けている。そして、シール面１３を第１貫通孔１５の開口部を頂点とした下面１２側に凸となる円錐形状にして傾斜させるとともに鏡面加工している。

そのため、シール部材５０がセラミックス部材１０とベース部材２０とに挟み込まれる際に、シール部材５０の内径側がシール面１３にガイドされて、予め決められた最適な配置位置に自動的に移動させられた後、シール部材５０がセラミックス部材１０とベース部材２０とによって適正に変形させられる。従って、シール部材５０の位置ズレが防止され、貫通孔３０内へ飛び出して配置されることを確実に防止することができる。これにより、シール部材５０のシール性の低下、及びシール部材５０が損傷することを防ぐことができる。その結果、シール部材５０によって、第１貫通孔１５に侵入したプラズマ等の接合層４０への侵入を防止することができる。また、シール面１３が鏡面加工されているため、シール面１３とシール部材５０との接触面積が大きくなるので、シール性をより向上させることができる。

さらに、シール面１３は、第１貫通孔１５の開口部を頂点とした下面１２側に凸となる円錐形状であるため、第１貫通孔１５に侵入したプラズマ等が、下面１２側の貫通孔開口部からシール面１３とシール部材５０とが接触するシール部分へと流れ難い、つまり、シール面１３に沿ってプラズマ等が流れ難くなっている。従って、接合層４０へのプラズマ等の侵入を効果的に防止することができる。

そして、このような傾斜したシール面１３を、ベース部材２０ではなく、熱膨張率の小さい方のセラミックス部材１０に設けている。そのため、熱膨張によるシール面１３の変形（広がり）を抑制することができる。これにより、シール部材５０の変形量の減少（変形不足）を防ぐことができるので、熱膨張によるシール性の低下を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１によれば、熱膨張率が小さい方のセラミックス部材１０の下面１２において貫通孔３０の周囲に、 第１貫通孔１５の開口部を頂点とした下面１２側に凸となる円錐形状のシール面１３が形成されている。そのため、シール部材５０は、シール面１３にガイドされて予め決められた最適な配置位置に自動的に移動させられた後、シール部材５０がセラミックス部材１０とベース部材２０とによって適正に変形させられる。これにより、シール部材５０のシール性の低下、及びシール部材５０が損傷することを防ぐことができるため、シール部材５０によって、第１貫通孔１５に侵入したプラズマ等の接合層４０への侵入を確実に防止することができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態は、第１実施と基本的な構造は同じであるが、セラミックス部材の下面に形成するシール面の形状が、第１実施形態とは異なる。すなわち、第２実施形態では、シール面１１３が、断面Ｖ字形状ではなく断面ハ字形状になっている（図５参照）。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では、図５に示すように、セラミックス部材１１０の下面１２に設けるシール面１１３が、第１貫通孔１５の開口部を頂点とした保持面１１側に凸となる円錐形状となっている。そして、シール面１１３に対して鏡面加工が施されている。

そのため、静電チャック１０１では、シール部材５０がセラミックス部材１１０とベース部材２０とに挟み込まれる際に、シール部材５０の外径側がシール面１１３にガイドされて、シール部材５０の位置が自動的に補正される。その結果として、シール部材５０の位置ズレが防止されて、シール性の低下やシール部材５０の損傷を防ぐことができるため、第１貫通孔１５に侵入したプラズマ等の接合層４０への侵入を確実に防止することができる。

＜変形例＞
続いて、上記実施形態の変形例について説明する。まず、第１変形例について説明する。第１変形例は、上記実施形態と基本的な構造は同じであるが、ベース部材の構成が上記実施形態とは異なる。そこで、上記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、上記実施形態との相違点を中心に説明する。

第１変形例の静電チャック２０１では、図６に示すように、ベース部材２２０が、第２貫通孔２２５が形成された円筒状の内側部材２２０Ａと、この内側部材２２０Ａの外側（径方向外側）に配置された外側部材２２０Ｂとを備えている。内側部材２２０Ａは樹脂製であり、外側部材２２０Ｂよりも熱膨張率が大きい。例えば、内側部材２２０Ａの熱膨張率は３０×１０^－６／Ｋである。そして、内側部材２２０Ａは、外側部材２２０Ｂに固定されている。本実施形態では、内側部材２２０Ａ及び外側部材２２０Ｂにねじ孔をそれぞれ形成して、内側部材２２０Ａを外側部材２２０Ｂにねじ固定しているが、固定方法はこれに限らず、例えば接着剤によって固定することもできる。

このようなベース部材２２０では、内側部材２２０Ａの第２貫通孔２２５が、ベース部材２２０の上面２２１と下面２２２との間をＺ軸方向に貫通している。第２貫通孔２２５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２２０の第２貫通孔２２５とは、Ｚ軸方向に連なって配置され、静電チャック２０１をＺ軸方向に貫通する貫通孔３０を形成している。

そして、第１変形例の静電チャック２０１では、シール部材５０は、Ｚ軸方向視で、第１貫通孔１５及び第２貫通孔２２５を囲むようにして、セラミックス部材１０の下面１２（詳細には、シール面１３）とベース部材２２０の上面２２１（詳細には、内側部材２２０Ａの上面）との間に挟まれて配置されている。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に形成されたシール面１３とベース部材２２０の上面２２１（詳細には、内側部材２２０Ａの上面）との間が気密に封止されている。

そのため、第１変形例の静電チャック２０１でも、第１実施形態と同様に、シール部材５０は、シール面１３にガイドされて予め決められた最適な配置位置に自動的に移動させられた後、シール部材５０がセラミックス部材１０とベース部材２２０（内側部材２２０Ａ）とによって適正に変形させられる。これにより、シール部材５０のシール性の低下、及びシール部材５０が損傷することを防ぐことができるため、シール部材５０によって、第１貫通孔１５に侵入したプラズマ等の接合層４０への侵入を確実に防止することができる。

次に、第２変形例について説明する。第２変形例は、上記実施形態と基本的な構造は同じであるが、セラミックス部材の構成が上記実施形態とは異なる。そこで、上記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、上記実施形態との相違点を中心に説明する。

第２変形例の静電チャック３０１では、図７に示すように、第１セラミックス部材３１０と、第２セラミックス部材３２０と、第１セラミックス部材３１０と第２セラミックス部材３２０とを接合する接合層３４０とを備えている。そして、第１セラミックス部材３１０の熱膨張率が、第２セラミックス部材３２０の熱膨張率よりも小さい。例えば、第１セラミックス部材３１０の熱膨張率は８．５×１０^－６／Ｋであり、第２セラミックス部材３２０の熱膨張率は８．０×１０^－６／Ｋである。なお、第１セラミックス部材３１０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３２０は本開示の「第２部材」の一例である。

また、静電チャック３０１は、第１実施形態と同様のベース部材２０と、ベース部材２０と第２セラミックス部材３２０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３０１は、第１実施形態と同様に、中間貫通孔４５内に、第２セラミックス部材３２０の下面３２２に形成されたシール面３２３とベース部材２０の上面２１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３１０には、保持面３１１と下面３１２との間をＺ軸方向に貫通する円筒形状の第１貫通孔３１５が形成されている。保持面３１１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面３１２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３２０には、上面３２１と下面３２２との間をＺ軸方向に貫通する円筒形状の第２貫通孔３２５が形成されている。上面３２１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面３２２は本開示の「第４の面」の一例である。なお、第２貫通孔３２５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３４０には、第１貫通孔３１５と第２貫通孔３２５との間に位置する円筒形状の中間貫通孔３４５が形成されている。なお、中間貫通孔３４５は、第１貫通孔３１５及び第２貫通孔３２５と同軸であり、第１貫通孔３１５及び第２貫通孔３２５よりも大きな内径を有している。

これら第１貫通孔３１５と中間貫通孔３４５と第２貫通孔３２５とは、Ｚ軸方向に連なって配置されて、静電チャック３０１をＺ軸方向に貫通する貫通孔３０の一部を形成している。

そして、第２変形例の静電チャック３０１において、シール部材３５０は、Ｚ軸方向視で、第１貫通孔３１５及び第２貫通孔３２５を囲むようにして、第１セラミックス部材３１０の下面３１２（詳細には、シール面３１３）と第２セラミックス部材３２０の上面３２１との間に挟まれて配置されている。これにより、シール部材３５０によって、中間貫通孔３４５内に露出する第１セラミックス部材３１０の下面３１２に形成されたシール面３１３と第２セラミックス部材３２０の上面３２１との間が気密に封止されている。

そのため、第２変形例の静電チャック３０１でも、第１実施形態と同様に、シール部材３５０は、シール面３１３にガイドされて予め決められた最適な配置位置に自動的に移動させられた後、シール部材３５０が第１セラミックス部材３１０と第２セラミックス部材３２０とによって適正に変形させられる。これにより、シール部材３５０のシール性の低下、及びシール部材３５０が損傷することを防ぐことができるため、シール部材３５０によって、第１貫通孔３１５に侵入したプラズマ等の接合層３４０への侵入を確実に防止することができる。

さらに、第３変形例について説明する。第３変形例は、上記実施形態と基本的な構造は同じであるが、シール部材の配置される位置が上記実施形態とは異なる。そこで、上記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、上記実施形態との相違点を中心に説明する。

第３変形例の静電チャック４０１では、図８に示すように、シール部材５０が、セラミックス部材１１０の下面１２とシール面１１３とを跨るように配置されている。このとき、接合層４０の端部（つまり、中間貫通孔４５の内周面）は、セラミックス部材１０の下面１２とシール面１１３との境界から貫通孔３０より遠ざかる方向に引き下がって配置されている。

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、保持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。

また、上記の実施形態では、接合層４０は、傾斜したシール面１３，１１３には充填（配置）されていないが、シール面１３，１１３まで、詳細にはシール部材５０の最外径付近まで充填（配置）されていてもよい。

また、上記変形例では、第１実施形態のシール面（断面Ｖ字形状）を例示しているが、上記変形例において第２実施形態のシール面（断面ハ字形状）を適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 保持面
１２ 下面
１３ シール面
１５ 第１貫通孔
２０ ベース部材
２１ 上面
２２ 下面
２５ 第２貫通孔
４０ 接合層
５０ シール部材
１０１ 静電チャック
１１０ セラミックス部材
１１３ シール面
２０１ 静電チャック
２２０ ベース部材
２２５ 第２貫通孔
３０１ 静電チャック
３１０ 第１セラミックス部材
３１３ シール面
３１５ 第１貫通孔
３２０ 第２セラミックス部材
３２３ シール面
３２５ 第２貫通孔
３４０ 接合層
３５０ シール部材
４０１ 静電チャック
ＣＬ１ 中心軸
ＣＬ２ 中心軸
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (5)

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、を有し、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、
   前記第２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、
   前記第１部材と前記第２部材との積層方向から見たときに、前記第１の貫通孔の中心軸線と前記第２の貫通孔の中心軸線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、前記シール部材が接触する傾斜したシール面が設けられている
   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、
   前記傾斜したシール面は、鏡面である
   ことを特徴とする保持装置。
3. 請求項１又は請求項２に記載する保持装置において、
   前記第１部材の熱膨張率は、前記第２部材の熱膨張率より小さい
   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、
   前記傾斜したシール面は、前記第１の貫通孔の開口部を頂点とした前記第２の面側に凸となる円錐形状である
   ことを特徴とする保持装置。
5. 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、
   前記傾斜したシール面は、前記第１の貫通孔の開口部を頂点とした前記第１の面側に凸となる円錐形状である
   ことを特徴とする保持装置。

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