JP2022161231A - 保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】持面における均熱性を向上させるとともに吸着力を増加させることができる保持装置を提供すること。【解決手段】板状部材１０の保持面１１上に半導体ウエハＷを保持する静電チャック１において、板状部材１０には、保持面１１と下面１２を貫通する第１貫通孔１５ａ，１５ｂ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２５ａ，２５ｂが形成され、板状部材１０の内部には、半導体ウエハＷを吸着するためのチャック電極５０と、半導体ウエハＷを加熱するためのヒータ電極５１と、ヒータ電極５１に電気的に接続された導電層５２，５３とが設けられており、チャック電極５０の端部５０ｅは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂに近接して配置され、導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅは、第１貫通孔１５ａ，１５ｂからチャック電極５０の端部５０ｅよりも離れて配置されている少なくとも一部分を含んでいる。【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に記載された静電チャックが知られている。この静電チャックは、表面（保持面）に対象物を保持するセラミックス製プレート（板状部材）と、プレートに接合された金属製の支持台（ベース部材）とを備えており、プレートの内部に、チャック電極やヒータ電極などの内部電極が配置されている。そして、このような静電チャックには、複数の貫通孔が設けられている。この貫通孔としては、プレートに載置された半導体ウエハを持ち上げるリフトピンを配置するためのリフトピン孔や、冷却ガスを半導体ウエハの裏面に供給するためのガス孔などがある。

特開２０１７－１５２１３７号公報

しかしながら、上記の静電チャックにおいて貫通孔の周囲では、他の部分と比較すると、板状部材とベース部材との間における熱伝達の効率が悪いため、他の部分との温度差が大きくなって局所的な温度特異点になりやすい。そのため、貫通孔の周囲と他の部分との温度差を小さくして保持面の温度を均一に制御することが困難となり、保持面における均熱性が低下するおそれがある。

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、保持面における均熱性を向上させるとともに吸着力を増加させ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、第１の方向にて前記第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１の方向にて前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面とを備え、冷却機能を備え、前記第２の面側に配置され、前記板状部材と熱的に接続されるベース部材と、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貫通孔に連通する第２貫通孔が形成され、
前記板状部材の内部には、前記対象物を吸着するためのチャック電極と、前記対象物を加熱するためのヒータ電極と、前記ヒータ電極に電気的に接続された導電層とが設けられており、
前記チャック電極の端部は、前記第１貫通孔に近接して配置され、
前記導電層の端部は、前記第１貫通孔から前記チャック電極の端部よりも離れて配置されている少なくとも一部分を含むことを特徴とする。

ここで、第１貫通孔の周りは、ベース部材からの熱伝達が他の部分よりも小さくなるため、元々、温度が上昇しやすい。また、ヒータ電極に接続される導電層が、発熱する可能性がある。第１貫通孔の周辺に配置される導電層の発熱により、第１貫通孔の周りだけが高温になって他の部分との温度差が大きくなってしまい、第１の面（保持面）における均熱性が低下してしまう。

そこで、この保持装置では、第１貫通孔の周り全周に配置される導電層が、第１貫通孔からチャック電極よりも離れて配置されているため、導電層による発熱によって第１貫通孔の周辺が温度特異点となってしまうことが抑制される。また、ヒータ電極が複数の場合、グランドを共通化する際に、一つの導電層に複数のヒータ電極が接続されるため、導電層に電流が集中する場合がある。よって、第１貫通孔の周辺の温度上昇を抑制するために、導電層を第１貫通孔よりも比較的離れた位置に配置することにより、第１の面における温度の均一化を図るのに効果的である。このようにして、この保持装置では、第１貫通孔の周りにおける温度上昇を抑えることができるため、第１の面における均熱性を向上させることができる。

さらに、この保持装置では、チャック電極の端部が、第１貫通孔に近接して配置されているので、チャック電極の面積がその分だけ大きくなるため、吸着力を増加させることができる。

従って、この保持装置によれば、第１の面における均熱性を向上させるとともに吸着力を増加させることができる。

上記した保持装置において、
前記第１貫通孔を含む前記第１の方向の断面視で、前記チャック電極の端部は、前記導電層の端部よりも前記第１貫通孔に近い位置に配置されていることが好ましい。

このような配置にすることにより、第１の面における均熱性を向上させるとともに吸着力を増加させることができることに加えて、第１貫通孔の周辺にて、各電極の端部がずれて配置されるため、板状部材でデラミネーションが発生すること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、
前記導電層は、前記第１貫通孔の周辺にて、前記第１の方向に直交する第２の方向における、一方の前記第１貫通孔から前記導電層までの距離と、他方の前記第１貫通孔から前記導電層までの距離とが異なるように、配置されていることが好ましい。

ここで、第１貫通孔の周囲において温度上昇が発生しやすいが、その温度上昇は第１貫通孔の周囲で均一ではなく不均一である。

そこで、このように導電層を配置することにより、例えば、温度上昇が大きい部分では、温度上昇が低い部分に比べて、第１貫通孔からの距離を大きくすることができる。その結果、第１貫通孔の周辺において、温度上昇が大きい部分では導電層による加熱が抑えられる一方、温度上昇が小さい部分では導電層による加熱が促進されるため、第１貫通孔の周辺における均熱性をより向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記第１貫通孔の周辺にて、前記ヒータ電極の端部は、前記第１貫通孔から前記チャック電極の端部よりも離れて配置されている少なくとも一部分を含むことが好ましい。

このようにヒータ電極を配置することにより、第１貫通孔の周辺におけるヒータ電極による加熱が抑制されるため、第１貫通孔の周りにおける温度上昇を効果的に抑えることができる。そのため、第１の面における均熱性をより向上させることができる。よって、この保持装置によれば、吸着力を増加させるとともに、第１の面における均熱性をより向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記導電層は、複数層設けられており、
前記第１貫通孔の周辺にて、各層の前記導電層における端部同士が、前記第１の方向視で重なり合わないようにずれて配置されていることが好ましい。

このように、導電層を複数層設けて、各導電層の端部同士が、第１の方向視で重なり合わないようにずらして配置することにより、第１貫通孔からの距離を導電層ごとに任意に決定することができる。そのため、各導電層の加熱によって、第１の面における第１貫通孔の周辺での温度制御性を向上させる（温度調整を精度良く行う）ことができる。

上記した保持装置において、
前記ヒータ電極は、第１のヒータ電極と、前記第１の方向において前記第１のヒータ電極とは異なる位置に配置される第２のヒータ電極とを備え、
前記第１貫通孔の周辺にて、前記第１のヒータ電極、前記第２のヒータ電極、前記第１のヒータ電極に電気的に接続する前記導電層、及び前記第２のヒータ電極に電気的に接続する前記導電層のそれぞれの端部同士が、前記第１の方向視で重なり合わないようにずれて配置されていることが好ましい。

多くの内部電極が板状部材内に設けられる場合でも、各電極の配置関係をこのようにすることにより、吸着力を増加させるとともに、第１の面における均熱性を向上させながら、板状部材でデラミネーションが発生すること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熱伝導性を有する接合層を備えることが好ましい。

このように熱伝導性を有する接合層を備えることにより、ベース部材と板状部材との間の熱伝達が促進され、ベース部材の温度が板状部材の第２の面に一様に伝達されるため、第１の面における均熱性を一層向上させることができる。

本開示によれば、第１の面（保持面）における均熱性を向上させるとともに吸着力を増加させ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。 ヒータ電極の配置図である。 板状部材の第１貫通孔付近の拡大断面図である。 第１実施形態において導電層の配置を変えた変形例を示す図である。 第２実施形態の静電チャックにおける板状部材の第１貫通孔付近の拡大断面図である。

［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５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「第１の方向」の一例であり、径方向（Ｘ軸方向とＹ軸方向）は、本開示の「第２の方向」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、材料としてはセラミックスを用いてもよい。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。また、板状部材１０は、板状部材１０の熱伝導率が接合層４０の熱伝導率よりも高くなるように形成されている。なお、板状部材１０の熱伝導率はＪＩＳ Ｒ １６５０－３：２００２に基づいて測定し、接合層４０の熱伝導率はＪＩＳ Ａ １４１２－２に基づいて測定する。

図１、図２に示すように、板状部材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。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３１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（まとめて第１貫通孔１５と表記する場合もある）が形成されている。第１貫通孔１５ａは、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３０の一部分を構成している。第１貫通孔１５ｂは、静電チャック１をＺ軸方向に貫通するガス孔３１の一部分を構成している。

板状部材１０の内部には、図２に示すように、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン、白金等）により形成されたチャック電極５０が設けられている。Ｚ軸方向視でのチャック電極５０の形状は、例えば略円形である。なお、チャック電極５０には、第１貫通孔１５ａ，１５ｂに電極が露出しないように抜き孔が形成されている。つまり、チャック電極５０には、第１貫通孔１５（１５ａ，１５ｂ）の周囲に、周状の端部５０ｅが形成されている（図５参照）。このチャック電極５０に対して図示しない電源から電力が供給されることによって、静電引力（吸着力）が発生し、この静電引力により半導体ウエハＷが板状部材１０の保持面１１に吸着固定される。

また、板状部材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、白金等）により形成された線状のヒータ電極５１が設けられている。ヒータ電極５１は、例えば、図４に示すように、Ｚ軸方向視で略螺旋状に延びるパターンを構成している。そして、ヒータ電極５１は、Ｚ軸方向視で第１貫通孔１５ａ，１５ｂ付近において、ヒータ電極１４が露出しないように第１貫通孔１５ａ，１５ｂを迂回して（第１貫通孔１５ａ，１５ｂから離れて）配置されている。

なお、ヒータ電極５１の線幅は、例えば、０．１～１０ｍｍ程度、ヒータ電極１４の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば、０．０２～３ｍｍ程度である。このようなヒータ電極１４に図示しない電源から電極が供給されることによって、ヒータ電極５１が発熱し、保持面１１が加熱されることにより、保持面１１の保持された半導体ウエハＷが加熱される。

さらに、板状部材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、白金等）により形成された導電層５２と導電層５３が設けられている。すなわち、本実施形態では、導電層が複数層（ここでは２層）設けられている。導電層５２，５３は、ヒータ電極５１に電力を供給する給電経路（ランドパターン）である。導電層５２及び導電層５３は平板状であり、全体として見れば板状部材１０のＺ軸方向における投影形状（円形状）であるが、個々はその円形状が複数に分割された形状（例えば、扇形状など）をなしている。この導電層５２及び導電層５３も、チャック電極５０と同様に、第１貫通孔１５ａ，１５ｂに導電層が露出しないように抜き孔が形成されている。つまり、導電層５２及び導電層５３には、第１貫通孔１５（１５ａ，１５ｂ）の周囲に、周状の端部５２ｅ及び５３ｅが形成されている（図５参照）。

ここで、第１貫通孔１５（１５ａ，１５ｂ）の周辺における、チャック電極５０、ヒータ電極５１、および導電層５２，５３の配置関係について、図５を参照しながら説明する。本実施形態では、図５に示すように、チャック電極５０は、端部５０ｅが第１貫通孔１５に近接して（内部電極のうちで第１貫通孔１５の最も近くに）位置するように配置されている。なお、本開示において「近接」とは、第１貫通孔１５からの距離が、例えば５．０ｍｍ以内を意味する。

また、導電層５２，５３は、端部５２ｅ，５３ｅが第１貫通孔１５からチャック電極５０の端部５０ｅよりも離れて位置する少なくとも一部分を含むように配置されている。すなわち、チャック電極５０の端部５０ｅと導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅを比較（互いのどこか一部を比較）したときに、チャック電極５０の端部５０ｅが、導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅよりも第１貫通孔１５に近くに配置されている。例えば、図５に示すように、第１貫通孔１５を含むＺ軸方向の断面視で、チャック電極５０の端部５０ｅは、導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅよりも第１貫通孔１５に近い位置に配置されていればよい。

そして、導電層５２，５３は、第１貫通孔１５の周辺にて、Ｘ軸（Ｙ軸）方向における、一方の第１貫通孔１５から導電層５２，５３までの距離Ｄ２ａ，Ｄ３ａと、他方の第１貫通孔１５から導電層５２，５３までの距離Ｄ２ｂ，Ｄ３ｂとが異なるように、配置されている。つまり、第１貫通孔１５の中心と導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅを形成するための各抜き孔の中心を意図的に一致しないように（第１貫通孔１５周りに非対称になるように）、導電層５２，５３が配置されている。また、導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅ同士は、第１貫通孔１５の周辺にて、Ｚ軸方向視で重なり合わないようにずれて配置されている。

さらに、ヒータ電極５１は、第１貫通孔１５の周辺にて、第１貫通孔１５からチャック電極５０よりも離れて配置されている。

このような配置関係により、第１貫通孔１５の周辺では、チャック電極５０、ヒータ電極５１、導電層５２，５３の各端部のそれぞれが、Ｚ軸方向視で重なり合わないようにＸ軸（Ｙ軸）方向にずれて配置される。また、図２に示すように、チャック電極５０、ヒータ電極５１、導電層５２，５３の外周端部（一番外側に位置する部分）のそれぞれも、Ｚ軸方向視で重なり合わないようにＸ軸（Ｙ軸）方向にずれて配置されている。そのため、板状部材１０におけるデラミネーションの発生を確実に防止することができる。

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、同軸に（中心軸を共通にして）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。なお、ベース部材２０の熱伝導率はＪＩＳ Ｈ ７９０３：２００８に基づいて測定し、板状部材１０の熱伝導率はＪＩＳ Ｒ １６５０－３：２００２に基づいて測定する。

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が形成されている。これらの第２貫通孔２５ａ，２５ｂは、板状部材１０の第１貫通孔１５ａ，１５ｂにそれぞれ連通している。

接合層４０は、図１、図２に示すように、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。この接合層４０により、ベース部材２０と板状部材１０との間の熱伝達が促進され、ベース部材２０の温度が板状部材１０の下面１２に一様に伝達されるため、接合層４０を設けることにより、保持面１１における均熱性に寄与することができる。

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熱伝導性を有する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。なお、接合層４０の熱伝導率はＪＩＳ Ａ １４１２－２に基づいて測定する。

また、接合層４０には、図２に示すように、接合層４０をＺ軸方向に貫通する貫通孔４５ａ，４５ｂが形成されている。この貫通孔４５ａ，４５ｂを介して、ベース部材２０の第２貫通孔２５ａ，２５ｂと第１貫通孔１５ａ，１５ｂとが連通している。なお、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。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と同等である。第１貫通孔１５ａ，１５ｂと貫通孔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、第１貫通孔１５ａと貫通孔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３０を形成している。このリフトピン挿入孔３０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７０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７０は、円柱形状（丸棒形状）をなしており、リフトピン挿入孔３０内をＺ軸方向に移動する。リフトピン７０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７０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７０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３０が３個形成されており、各々のリフトピン挿入孔３０内にリフトピン７０が挿入されている。なお、３個のリフトピン挿入孔３０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３１を形成している。このガス孔３１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３１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。

上記のような構成を有する静電チャック１では、保持面１１において、第１貫通孔１５の周囲では、他の部分と比較すると、板状部材１０とベース部材２０との間における熱伝達の効率が悪いため、他の部分との温度差が大きくなって局所的な温度特異点になりやすい。

そのため、本実施形態の静電チャック１では、第１貫通孔１５を含むＺ軸方向の断面視で、第１貫通孔１５の周り全周に配置される導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅが、第１貫通孔１５からチャック電極５０の端部５０ｅよりも離れて配置されている。これにより、第１貫通孔１５の周辺における導電層５２，５３による加熱が抑制される。

なお、導電層５２，５３は、各端部５２ｅ，５３ｅが、第１貫通孔１５からチャック電極５０の端部５０ｅよりも離れて配置されていればよいため、例えば、図６に示すように、導電層５２を、ヒータ電極５１よりも第１貫通孔１５に近づけて配置してもよい。

そして、導電層５２，５３では、グランドを共通化する際に、導電層５２，５３に複数の端子が配置され、電流が集中する場合がある。そのため、第１貫通孔１５の周辺の温度上昇を抑制するために、導電層５２，５３を第１貫通孔１５よりも比較的離れた位置に配置することにより、保持面１１における温度の均一化を図るのに効果的である。このようにして、静電チャック１では、第１貫通孔１５の周りにおける温度上昇を抑えることができるため、保持面１１における均熱性を向上させることができる。

また、静電チャック１では、ヒータ電極５１が、第１貫通孔１５の周辺において、第１貫通孔１５からチャック電極５０よりも離れて配置されている。これにより、第１貫通孔１５の周辺におけるヒータ電極５１による加熱が抑制されるため、第１貫通孔１５の周りにおける温度上昇を効果的に抑えることができる。そのため、保持面１１における均熱性をより向上させることができる。

さらに、静電チャック１では、チャック電極５０の端部５０ｅが、第１貫通孔１５に近接して配置されているので、チャック電極５０の面積がその分だけ大きくなる。そのため、半導体ウエハＷを保持面１１に保持するための吸着力を増加させることができる。このように、静電チャック１によれば、保持面１１における均熱性を向上させるとともに吸着力を増加させることができる。

また、静電チャック１では、第１貫通孔１５の周りにおいて、チャック電極５０の端部５０ｅ、ヒータ電極５１の端部、導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅが、Ｚ軸方向視で、ずれて（一致しないように）配置されている。同様に、チャック電極５０、ヒータ電極５１、導電層５２，５３の外周端部（一番外側に位置する部分）のそれぞれも、Ｚ軸方向視で、ずれて（一致しないように）配置されている。そのため、板状部材１０でデラミネーションの発生を確実に防止することができる。

ここで、第１貫通孔１５の周囲において温度上昇が発生しやすいが、その温度上昇は第１貫通孔１５の周囲で均一ではなく不均一である。そこで、静電チャック１では、導電層５２，５３を、第１貫通孔１５の周辺にて、第１貫通孔１５の中心と導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅを形成するための各抜き孔の中心を意図的に一致しないよう（第１貫通孔１５周りに非対称）に、導電層５２，５３が配置されている。これにより、例えば、温度上昇が大きい部分では、温度上昇が低い部分に比べて、第１貫通孔１５からの距離を大きくすることができる。その結果、第１貫通孔１５の周辺において、温度上昇が大きい部分では導電層５２，５３による加熱が抑えられる一方、温度上昇が小さい部分では導電層５２，５３による加熱が促進されるため、第１貫通孔１５の周辺における均熱性をより向上させることができる。

そして、導電層５２，５３の端部５２ｅ，５３ｅ同士を、Ｚ軸方向視で重なり合わないようにずらして配置することにより、第１貫通孔１５からの距離を導電層５２，５３ごとに任意に決定することができる。従って、導電層５２，５３の加熱によって、保持面１１における第１貫通孔１５の周辺での温度制御性を向上させる（温度調整を精度良く行う）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、第１貫通孔１５の周り全周に配置される導電層５２，５３が、第１貫通孔１５からチャック電極５０よりも離れて配置されているため、第１貫通孔１５の周辺における導電層５２，５３による加熱が抑制される。また、ヒータ電極５１が、第１貫通孔１５からチャック電極５０よりも離れて配置されている。これにより、導電層５２，５３及びヒータ電極５１が、第１貫通孔１５から比較的離れた位置に配置される一方、チャック電極５０が第１貫通孔１５に比較的近い位置に配置される。従って、第１貫通孔１５の周辺の温度上昇が抑制されて、保持面１１における均熱性を向上させるとともに、吸着力を向上させることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について説明する。第２実施形態では、ヒータ電極を複数備える点が第１実施形態とは異なる。すなわち、第２実施形態では、ヒータ電極として、メインとサブの２つのヒータ電極を備えている。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では、図７に示すように、メインヒータである第１ヒータ電極６１と、サブヒータである第２ヒータ電極６５とを備えている。第１ヒータ電極６１と第２ヒータ電極６５は、Ｚ軸方向において異なる位置（異なる層）に配置されている。すなわち、第１ヒータ電極６１は、第２ヒータ電極６５よりも保持面１１側に配置されている。

また、第１ヒータ電極６１への給電経路として導電層６２，６３が設けられ、第２ヒータ電極６５への給電経路として導電層６６，６７が設けられている。これら導電層６２，６３，６６，６７の端部６２ｅ，６３ｅ，６６ｅ，６７ｅ同士は、Ｚ軸方向視で重なり合わないようにずれて、第１貫通孔１５からチャック電極５０よりも離れて配置されている。そのため、第１貫通孔１５の周辺における導電層６２，６３，６６，６７による加熱が抑制される。

そして、第１ヒータ電極６１が、第２ヒータ電極６５よりも第１貫通孔１５に近い位置に配置され、第１ヒータ電極６１及び第２ヒータ電極６５は、第１貫通孔１５の周辺において、第１貫通孔１５からチャック電極５０よりも離れて配置されている。そのため、第１貫通孔１５の周辺におけるヒータ電極６１，６５による加熱が抑制される。

従って、本実施形態でも、第１貫通孔１５の周りにおける温度上昇を効果的に抑えることができ、保持面１１における均熱性を向上させることができる。

そして、本実施形態でも、チャック電極５０が、第１貫通孔１５に最も近い位置に配置されている。そのため、チャック電極５０の面積をその分だけ大きくすることができるので、半導体ウエハＷを保持面１１に保持するための吸着力を増加させることができる。

また、本実施形態でも、第１貫通孔１５の周りにおいて、チャック電極５０の端部５０ｅ、ヒータ電極６１，６５の端部、導電層６２，６３，６６，６７の端部６２ｅ，６３ｅ，６６ｅ，６７ｅが、Ｚ軸方向視で、ずれて（一致しないように）配置されている。なお、チャック電極５０、ヒータ電極６１，６５、導電層６２，６３，６６，６７の外周端部（一番外側に位置する部分）のそれぞれは、第１実施形態と同様に、Ｚ軸方向視で、ずれて（一致しないように）配置されている。従って、本実施形態のように、多くの内部電極を板状部材１０内に配置する場合であっても、板状部材１０でデラミネーションの発生を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によれば、メインとサブのヒータ電極６１，６５を設けて、板状部材１０内に多くの内部電極を配置する場合でも、吸着力を増加させるとともに、保持面１１における均熱性を向上させながら、板状部材１０でデラミネーションが発生することを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、複数層の導電層５２，５３を備える静電チャック１を例示したが、単層の導電層（例えば、導電層５２のみ）を備える静電チャックにも本開示を適用することができる。

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
１５ａ 第１貫通孔
１５ｂ 第１貫通孔
２０ ベース部材
２５ａ 第２貫通孔
２５ｂ 第２貫通孔
４０ 接合層
５０ チャック電極
５０ｅ 端部
５１ ヒータ電極
５２ 導電層
５２ｅ 端部
５３ 導電層
５３ｅ 端部
６１ 第１ヒータ電極
６５ 第２ヒータ電極
Ｄ２ａ，Ｄ２ｂ 第１貫通孔１５から導電層５２までの距離
Ｄ３ａ，Ｄ３ｂ 第１貫通孔１５から導電層５３までの距離
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (7)

1. 第１の面と、第１の方向にて前記第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１の方向にて前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面とを備え、冷却機能を備え、前記第２の面側に配置され、前記板状部材と熱的に接続されるベース部材と、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貫通孔に連通する第２貫通孔が形成され、
   前記板状部材の内部には、前記対象物を吸着するためのチャック電極と、前記対象物を加熱するためのヒータ電極と、前記ヒータ電極に電気的に接続された導電層とが設けられており、
   前記チャック電極の端部は、前記第１貫通孔に近接して配置され、
   前記導電層の端部は、前記第１貫通孔から前記チャック電極の端部よりも離れて配置されている少なくとも一部分を含む
   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１貫通孔を含む前記第１の方向の断面視で、前記チャック電極の端部は、前記導電層の端部よりも前記第１貫通孔に近い位置に配置されている
   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、
   前記導電層は、前記第１貫通孔の周辺にて、前記第１の方向に直交する第２の方向における、一方の前記第１貫通孔から前記導電層までの距離と、他方の前記第１貫通孔から前記導電層までの距離とが異なるように、配置されている
   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、
   前記第１貫通孔の周辺にて、前記ヒータ電極の端部は、前記第１貫通孔から前記チャック電極の端部よりも離れて配置されている少なくとも一部分を含む
   ことを特徴とする保持装置。
5. 請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの保持装置において、
   前記導電層は、複数層設けられており、
   前記第１貫通孔の周辺にて、各層の前記導電層における端部同士が、前記第１の方向視で重なり合わないようにずれて配置されている
   ことを特徴とする保持装置。
6. 請求項５に記載する保持装置において、
   前記ヒータ電極は、第１のヒータ電極と、前記第１の方向において前記第１のヒータ電極とは異なる位置に配置される第２のヒータ電極とを備え、
   前記第１貫通孔の周辺にて、前記第１のヒータ電極、前記第２のヒータ電極、前記第１のヒータ電極に電気的に接続する前記導電層、及び前記第２のヒータ電極に電気的に接続する前記導電層のそれぞれの端部同士が、前記第１の方向視で重なり合わないようにずれて配置されている
   ことを特徴とする保持装置。
7. 請求項１から請求項６に記載するいずれか１つの保持装置において、
   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熱伝導性を有する接合層を備える
   ことを特徴とする保持装置。

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