JP2023013587A - 保持装置 - Google Patents

Abstract

【課題】保持する対象物における面内温度の均一性を向上させることができる保持装置を提供すること。【解決手段】複数の凸部１６，１７，３０ａが形成された保持面１１と、保持面１１とは反対側に設けられる下面１２とを備える板状部材１０を有し、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、保持面１１にて凸部１６，１７，３０ａ以外の凹部１８の底面１８ａに、凸部１６，１７，３０ａの底部側面ＢＳからの距離が所定距離Ａより大きい領域である第１領域１８１と、凸部１６，１７，３０ａの底部側面ＢＳからの距離が所定距離Ａ以内の領域である第２領域１８２とを有し、第１領域１８１の表面粗さが、第２領域１８２の表面粗さよりも大きくなっている。【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。

対象物を保持する保持面を凹凸面として、凹凸面の凸部を対象物を保持する保持面にするとともに、凹凸面の凹部をガス（ヘリウムなど）の供給路にする保持装置が知られている。このような保持装置では、パーティクル（微粒子）が発生すると、製品の歩留まりが低下してしまうため、パーティクルの発生を抑制する必要がある。そのため、例えば特許文献１に記載の吸着固定装置（保持装置）では、凹凸面の凸部の頂面及び側面と、凹凸面の凹部の底面とを、共に鏡面研磨することにより、パーティクルの発生を抑制している。

特開２００３－８６６６４号公報

しかしながら、上記の保持装置の保持面では、凸部は対象物に接触するが、凹部では対象物と接触せず、ガスを介して対象物との間で熱移動するため、対象物と保持装置との間における熱移動に差が生じてしまい、対象物の面内温度が不均一になってしまう。つまり、対象物において、凸部との接触域（凸部の直上部分）では熱移動が行われやすい一方、凸部との非接触域（凹部の直上部分）では熱移動が行われにくい。そして、凹部においては、凸部近傍では凸部における熱移動の影響で、凹部内のガスが温められやすい（又は冷えやすい）一方で、凸部から離れている部分では凸部における熱移動の影響がほぼない。そのため、凸部の近傍部分と凸部から離れた部分とにおいても熱移動に差が生じてしまう。このように、保持面において、保持装置と対象物との間における熱移動に差が生じてしまうため、対象物における面内温度が不均一になりやすく、面内温度の均一性が低下してしまっていた。

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、保持する対象物における面内温度の均一性を向上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、
複数の凸部が形成された第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、
前記第１の面にて前記凸部以外の凹部の底面に、
前記凸部の底部側面からの距離が所定距離より大きい領域である第１領域と、
前記凸部の底部側面からの距離が前記所定距離以内の領域である第２領域とを有し、
前記第１領域の表面粗さが、前記第２領域の表面粗さよりも大きいことを特徴とする。

第１領域と第２領域を比較すると、第２領域は凸部の周辺領域であるため、凸部を介した熱移動の影響を受けるので、第２領域は第１領域よりも、対象物と凹部によって形成される空間内に充填されるガスを介した熱移動が促進される。ここで、第１領域は第２領域よりも凸部から離れているため、凸部を介した熱移動の影響が小さく、第１領域と第２領域の底面の表面粗さが同じであれば、第１領域は第２領域よりも対象物と凹部によって形成される空間内に充填されるガスを介した熱移動の点で不利となる。

そこで、この保持装置では、第１領域の表面粗さを、第２領域の表面粗さよりも大きくしているため、第１領域において、板状部材と凹部に充填されるガスとの接触面積が大きくなり、板状部材と凹部に充填されるガスとの間における熱移動を促進させることができる。そのため、対象物の凸部との非接触部分において、凹部に充填されるガスを介しての板状部材と対象物との熱移動が促進される。また、凸部における熱移動の影響を受けやすい第２領域においては、表面粗さを第１領域よりも小さくしているため、パーティクルの発生を抑えることができる。これにより、対象物と凸部との非接触部分（凹部の第１領域と第２領域）において、板状部材と対象物との間における熱移動が改善されるため、対象物において凸部との接触部分と非接触部分（凹部の第１領域と第２領域）とにおける温度分布の不均一が緩和され、対象物における面内温度の均一性を向上させることができるとともに、パーティクルの発生を抑えることができる。

上記した保持装置において、
前記第１領域における表面粗さは、Ｒａ（Ｓａ）１．０μｍ以下であり、
前記第２領域における表面粗さは、Ｒａ（Ｓａ）０．５μｍ未満であることが好ましい。

表面粗さを大きくするほど、凹部において対象物と板状部材との間における、凹部に充填されるガスを介した熱移動を促進することができる一方、パーティクルが発生するおそれが高まる。そこで、第１領域と第２領域のそれぞれの表面粗さをこのように設定することにより、対象物における面内温度の均一性の向上とパーティクルの発生防止の両立を図ることができる。

上記した保持装置において、
前記第２領域の前記凸部の底部側面からの大きさは、隣接する前記凸部間の距離の１／３より小さいことが好ましい。

ここで、第２領域の大きさを、隣接する凸部間の距離の１／３以上にすると、凹部の底面の大半が第２領域となって第１領域が非常に小さくなる。そうすると、凹部において、対象物と凹部によって形成される空間内に充填されるガスを介した熱移動を促進することができなくなって、対象物における面内温度の均一性を向上させることが困難になるおそれがある。

そこで、このように第２領域の大きさを、隣接する凸部間の距離の１／３より小さくなるように設定することにより、対象物と凹部によって形成される空間内に充填されるガスを介した熱移動を確実に促進させることができる。これにより、対象物において、凸部と非接触の部分（凹部）における凹部に充填されるガスを介しての板状部材との熱移動が確実に促進される。従って、対象物における温度分布の不均一が緩和されるため、対象物における面内温度の均一性を確実に向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記凸部の縦断面形状は、上面側寸法が底面側寸法より小さい台形状であることが好ましい。

凸部をこのような形状にすることにより、対象物において凸部との接触部分周辺における温度分布の変化（温度勾配）を緩やかにすることができる。その結果として、対象物における面内温度の均一性を更に向上させることができる。

本開示によれば、保持する対象物における面内温度の均一性を向上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側面（一部は断面）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。 板状部材の凸部付近の一部を拡大して示すＸＺ断面の拡大図である。 従来構造において半導体ウエハの面内温度の均一性が低下する要因を説明する図である。 第１実施形態の静電チャックにおける熱移動の様子を模式的に示す図である。 第２実施形態の静電チャックにおける熱移動の様子を模式的に示す図である。 第３実施形態の静電チャックの凸部付近の一部を拡大して示すＸＺ断面の拡大図である 実施形態における静電チャックの変形例を示す図である。

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、保持装置として、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置など）やエッチング装置（プラズマエッチング装置など）といった半導体製造装置に使用され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、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。

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。

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、例えば１５０～３００ｍｍ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）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の内部には、図２に示すように、チャック電極５０とヒータ電極５２を備えている。チャック電極５０は、Ｚ軸方向視で、例えば略円形をなしており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。ヒータ電極５２は、Ｚ軸方向視で、例えば略螺旋状に延びるパターンを構成しており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン、白金等）により形成されている。

そして、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、ヒータ電極５２に対して図示しない電源から電力が供給されてヒータ電極５２が発熱することによって、保持面１１ひいては半導体ウエハＷが加熱される。

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、略矩形状である。このような環状凸部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、略矩形状である。このような凸部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。そして、隣接する凸部１７間の距離Ｂ（図４参照）は、１０ｍｍ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が、凹部１８となっている。

板状部材１０には、図３に示すように、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が形成されている。このリフトピン挿入孔３０の周囲には、保持面１１においてリフトピン挿入孔３０を囲むように環状の凸部３０ａが形成されている。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（不図示）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、板状部材１０には、図３に示すように、静電チャック１をＺ軸方向に貫通するガス孔３１が形成されている。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。

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及び凸部３０ａ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、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。

ここで、保持面１１における凸部１６，１７，３０ａの頂面は（場合によっては側面（周面）も）、鏡面加工されている。これにより、半導体ウエハＷと凸部１６，１７，３０ａとが摺動して半導体ウエハＷの表面および凸部１６，１７，３０ａの表面が細かく削れてパーティクル（微粒子）が発生することを防止している。

一方、保持面１１における凹部１８の底面１８ａには、凸部１６，１７，３０ａの頂面及び側面よりも表面粗さが大きく、それぞれの表面粗さが異なる２つの領域が形成されている。すなわち、図４に示すように、凸部１６，１７（３０ａ）の底部側面ＢＳからの距離が所定距離Ａより大きい領域である第１領域１８１と、凸部１６，１７（３０ａ）の底部側面ＢＳからの距離が所定距離Ａ以内の領域である第２領域１８２とが設けられている。具体的には、凸部１６，１７（３０ａ）の周辺に第２領域１８２が凸部１６，１７（３０ａ）を囲むように環状に形成され、第２領域１８２以外の部分に第１領域１８１が形成されている。なお、凸部１６，１７（３０ａ）の底部側面ＢＳとは、凸部１６，１７（３０ａ）の側面のうち凹部１８の底面１８ａ（第２領域１８２）と繋がる箇所を意味する。第１領域１８１と第２領域１８２は、それぞれの領域に対して条件の異なる研磨加工またはサンドブラスト加工を行うことにより設けることができる。

そして、第２領域１８２の凸部１６，１７（３０ａ）の底部側面ＢＳからの大きさ（幅寸法）である所定距離Ａは、半導体ウエハＷにおける面内温度を所望の温度分布とするように、適宜設定すれば良いが、隣接する凸部間の距離Ｂ（本実施形態では、例えば１０ｍｍ程度）の１／３より小さく設定されている。なお、距離Ｂは、隣接する凸部における底部側面間の最短距離である。本実施形態では、第２領域１８２の大きさ（幅寸法）に相当する所定距離Ａは、例えば１～２ｍｍ程度である。そして、第１領域１８１の表面粗さが、第２領域１８２の表面粗よりも大きい。例えば、第１領域１８１の表面粗さはＲａ（Ｓａ）１．０μｍ以下であり、第２領域１８２の表面粗さはＲａ（Ｓａ）０．５μｍ未満となっている。本実施形態では、例えば、第１領域１８１の表面粗さがＲａ（Ｓａ）０．８μｍであり、第２領域１８２における表面粗さがＲａ（Ｓａ）０．５μｍとなっている。また、第１領域１８１と第２領域１８２との表面粗さの差は、０．１μｍ以上あればよく０．３μｍ以上あればより好ましい。

なお、表面粗さの測定方法としては、「接触式測定」や「非接触式」があり、詳細な測定方法は以下に基づき測定、計測を行うことができる。
接触式：ＪＩＳ Ｂ ０６３３：２００１
非接触式：ＩＳＯ２５１７８

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の厚さ方向（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、円柱状に形成されている。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。

ベース部材２０の直径は、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）が形成されており、この冷媒流路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が冷却されるようになっている。

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。

ここで、本実施形態の静電チャック１の保持面１１において、凸部１６，１７，３０ａと凹部１８とでは、半導体ウエハＷと板状部材１０との間における熱移動に差が生じてしまう。つまり、凸部１６，１７，３０ａでは半導体ウエハＷに直接接触するため、半導体ウエハＷと板状部材１０との間で熱移動が行われやすい。一方、凹部１８では半導体ウエハＷと接触しないため、凹部１８（空間Ｓ）に充填されるガスを介して半導体ウエハＷと板状部材１０との間で熱の授受が行われるため、両者間での熱移動が行われにくくなる。そして、従来の静電チャックでは、図５に示すように、凹部１８において、凸部１６，１７，３０ａの近傍では、凸部１６，１７，３０ａにおける熱移動が生じるため、凸部１６，１７，３０ａの近傍以外の凹部１８に比べて、半導体ウエハＷと板状部材１０との間での熱移動が促進される。つまり、板状部材１０と半導体ウエハＷとの非接触部分である凹部１８においても、熱移動に差が生じてしまう。

そのため、従来の静電チャックの保持面においては、半導体ウエハＷと板状部材１０との間における熱移動の生じやすさの順番が、凸部１６，１７，３０ａ、凹部１８の凸部１６，１７，３０ａ近傍（第２領域１８２付近）、凹部１８の凸部１６，１７，３０ａから離れた部分（第１領域１８１付近）の順となっている。つまり、凸部１６，１７，３０ａから離れた部分（第１領域１８１付近）が、熱移動で最も不利な領域となっている。このように従来の静電チャックでは、保持面において、半導体ウエハＷと板状部材１０との間における熱移動に差が生じてしまうため、半導体ウエハＷに温度差が生じやすく面内温度が不均一になりやすかった。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、凹部１８の底面１８ａの表面粗さを、凸部１６，１７，３０ａの頂面及び側面よりも大きくし、凹部１８の底面１８ａにおいて、第１領域１８１より表面粗さが小さい第２領域１８２を、凸部１６，１７，３０ａの周辺に凸部１６，１７，３０ａを囲むように環状に形成している。これにより、凹部１８では、凹部１８（空間Ｓ）に充填されるガスとの接触面積が大きくなるため、板状部材１０と凹部１８に充填されるガスとの熱移動が促進される。その結果として、凹部１８に充填されるガスを介しての板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動が促進される。

そして、第１領域１８１の表面粗さを、第２領域１８２の表面粗さよりも大きくしているため、図６に示すように、熱移動で最も不利な第１領域１８１において、凹部１８（空間Ｓ）に充填されるガスとの接触面積が第２領域１８２よりも大きくなる。その結果、第１領域１８１において、凹部１８に充填されるガスを介しての板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動がより促進される。このようにして、保持面１１において、半導体ウエハＷと非接触の部分で、凹部１８（空間Ｓ）に充填されるガスを介しての板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動が改善される。つまり、半導体ウエハＷでは、凸部１６，１７，３０ａとは非接触の部分（凹部１８の直上部分）における加熱が均一かつ効率良く行われる。従って、半導体ウエハＷにおいて、凸部１６，１７，３０ａとの接触部分と非接触部分（凹部１８の第１領域１８１及び第２領域１８２）とにおける熱移動（加熱量）の差を小さくすることができる。これにより、半導体ウエハＷにおける温度差を緩和することができ、面内温度の均一性を向上させることができる。

ここで、凹部１８の底面１８ａの表面粗さを大きくするほど、凹部１８に充填されるガスを介しての半導体ウエハＷと板状部材１０との間における熱移動を促進することができる一方、パーティクルが発生するおそれが高まる。そのため、本実施形態の静電チャック１では、第１領域１８１における表面粗さをＲａ（Ｓａ）１．０μｍ以下に、第２領域１８２における表面粗さをＲａ（Ｓａ）０．５μｍ未満にそれぞれ設定している。これにより、パーティクルの発生を防止することができるため、半導体ウエハＷにおける面内温度の均一性の向上とパーティクルの発生防止の両立を図ることができる。特に、凸部１６，１７，３０ａにおける熱移動の影響を受けやすい第２領域１８２においては、表面粗さを第１領域１８１よりも小さくしているため、パーティクルの発生を効果的に抑えることができる。

そして、本実施形態の静電チャック１では、第２領域１８２の凸部１６，１７，３０ａの底部側面ＢＳからの所定距離Ａ（つまり第２領域１８２の大きさ）が、隣接する凸部１６，１７，３０ａ間の距離Ｂの１／３より小さく設定されている。これにより、凹部１８の底面１８ａの大半が第２領域１８２となって第１領域１８１が非常に小さくなることがない。従って、熱移動で最も不利な第１領域１８１において、半導体ウエハＷと凹部１８に充填されるガスとの熱移動を確実に促進させることができる。その結果、凹部１８において、凹部１８に充填されるガスを介しての板状部材１０と半導体ウエハＷとの熱移動が確実に促進される。これにより、半導体ウエハＷにおける温度差が確実に緩和されるため、半導体ウエハＷにおける面内温度の均一性を確実に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、保持面１１にて凹部１８の底面１８ａに、第１領域１８１と、凸部１６，１７，３０ａの周辺にて第１領域１８１より表面粗さが小さい第２領域１８２とを設けている。そのため、凹部１８において、第１領域１８１では第２領域１８２と比べて、凹部１８に充填されるガスとの接触面積が大きくなるので、半導体ウエハＷと凹部１８に充填されるガスを介した熱移動が促進される。従って、半導体ウエハＷと凸部１６，１７，３０ａとの非接触部分である凹部１８において、板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動が改善される。これにより、半導体ウエハＷにおいて凸部１６，１７，３０ａとの接触部分と非接触部分とにおける温度分布の不均一が緩和されるため、半導体ウエハＷにおける面内温度の均一性を向上させることができる。また、凸部１６，１７，３０ａにおける熱移動の影響を受けやすい第２領域１８２においては、表面粗さを第１領域１８１よりも小さくしているため、パーティクルの発生を効果的に抑えることができる。

［第２実施形態］
次に、第２実施形態について、図７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、ヒータ電極を備えていない点が第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１ａでは、図７に示すように、板状部材１０の内部に、ヒータ電極がなく、チャック電極５０だけが設けられている。つまり、静電チャック１ａでは、半導体ウエハＷを加熱することができなくて、半導体ウエハＷを冷却（半導体ウエハＷから熱引き）することのみ可能となっている。このような静電チャック１ａでは、例えばプロセス実施中に、プラズマからの入熱により加熱された半導体ウエハＷから熱引きを行って半導体ウエハＷを冷却する。

この静電チャック１ａでも、凹部１８の底面１８ａの表面粗さを凸部１６，１７，３０ａの頂面及び側面よりも大きくし、凹部１８の底面１８ａにおいて、第１領域１８１より表面粗さが小さい第２領域１８２を、凸部１６，１７，３０ａの周辺に凸部１６，１７，３０ａを囲むように環状に形成している。そして、第１領域１８１の表面粗さを、第２領域１８２の表面粗さよりも大きくしているため、図７に示すように、熱移動で最も不利な第１領域１８１において、凹部１８（空間Ｓ）に充填されるガスとの接触面積が第２領域１８２よりも大きくなる。その結果、第１領域１８１において、凹部１８に充填されるガスを介しての板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動がより促進される。

従って、保持面１１において、半導体ウエハＷと非接触の部分で、凹部１８（空間Ｓ）に充填されるガスを介しての板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動が改善される。つまり、半導体ウエハＷにおいて、凸部１６，１７，３０ａと非接触の部分（凹部１８の直上部分）での冷却が均一かつ効率良く行われる。そのため、半導体ウエハＷにおいて、凸部１６，１７，３０ａとの接触部分と非接触部分（凹部１８の第１領域１８１及び第２領域１８２）とにおける熱移動（熱引き量）の差を小さくすることができる。これにより、半導体ウエハＷにおける温度差を緩和することができ、面内温度の均一性を向上させることができる。

ここで、第１実施形態のように静電チャック１内にヒータ電極５２がある場合、半導体ウエハＷにおける面内温度が不均一の際には、ヒータ電極５２の配置や抵抗値の調整により、面内温度を調整することも可能であるが、本実施形態の静電チャック１ａのように、ヒータ電極を備えていない場合には、このようなヒータ電極による温度制御を行うことができない。そこで、ヒータ電極を備えていない場合には、本実施形態の静電チャック１ａのような構成にすることにより、半導体ウエハＷにおける面内温度を均一にすることが可能となる。

［第３実施形態］
次に、第３実施形態について、図８を参照しながら説明する。第３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、凸部の形状が第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１ｂでは、図８に示すように、板状部材１１０の保持面１１に設けられる環状凸部１１６と凸部１１７の断面（ＸＺ断面）の形状が矩形ではなく台形状になっている。すなわち、環状凸部１１６の断面（ＸＺ断面）の形状は、上面側寸法が底面側寸法より小さい台形状になっている。より詳細には、環状凸部１１６の内周側の側面のみが傾斜している台形状になっている。また、各凸部１１７の断面（ＸＺ断面）の形状は、上面側寸法が底面側寸法より小さい台形状になっている。より詳細には、凸部１１７の周面（側面）全体が傾斜面となっている。なお、凸部１１６，１１７の頂面の大きさ（面積）は、第１実施形態の凸部１６，１７と同じである。また、所定距離Ａの基準点となる凸部１１６，１１７の底部側面ＢＳは、凸部１１６，１１７の側面のうち凹部１８の底面１８ａ（第２領域１８２）と繋がる箇所となる。

このような静電チャック１ｂでは、第１実施形態と同様の効果が得られることに加えて、半導体ウエハＷにおいて、凸部１１６，１１７との接触部分の周辺における温度分布の変化（温度勾配）を緩やかにすることができる。これにより、半導体ウエハＷにおいて、凸部１１６，１１７との接触部分と非接触部分との境界で生じる急激な温度変化を緩和することができるため、面内温度の均一性を更に向上させることができる。

＜変形例＞
ここで、上記の実施形態における変形例について、図９を参照しながら説明する。第１実施形態から第３実施形態においては、凹部１８の底面１８ａが平坦、つまり第１領域１８１と第２領域１８２との境界に段差がない場合を例示したが、図９に示すように、第１領域１８１と第２領域１８２との境界に段差が形成されていてもよい。より詳細には、第１領域１８１と第２領域１８２との境界に、凹部１８の底面１８ａにおいて表面粗さが大きい方の第２領域１８２が下段となり、表面粗さが小さい方の第１領域が上段となるような段差が形成されていてもよい。図９には、断面形状が略矩形状の凸部を例示しているが、凸部の断面形状は、第２実施形態のように台形状であってもよい。なお、所定距離Ａの基準となる凸部１６，１７（３０ａ）の底部側面ＢＳは、凸部１６，１７（３０ａ）の側面のうち凹部１８の底面１８ａの上段（第２領域１８２）と繋がる箇所となる。

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、ベース部材を備える静電チャックを例示したが、ベース部材を備えない保持装置（例えば、セラミックヒータなど）にも本開示を適用することができる。このようなベース部材がない保持装置でヒータ電極を備える場合には、ヒータ電極は、板状部材に内蔵されていてもよいし、板状部材に内蔵されずに下面（保持面とは反対側の面）に設けられていてもよい。

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１１ 保持面
１２ 下面
１６ 環状凸部
１７ 凸部
１８ 凹部
１８ａ 底面
３０ａ 凸部
４０ 接合層
１８１ 第１領域
１８２ 第２領域
Ａ 所定距離（第２領域の大きさ）
Ｂ 隣接する凸部間距離
ＢＳ 底部側面
Ｗ 半導体ウエハ

Claims (4)

1. 複数の凸部が形成された第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、
   前記第１の面にて前記凸部以外の凹部の底面に、
   前記凸部の底部側面からの距離が所定距離より大きい領域である第１領域と、
   前記凸部の底部側面からの距離が前記所定距離以内の領域である第２領域とを有し、
   前記第１領域の表面粗さが、前記第２領域の表面粗さよりも大きい
   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領域における表面粗さは、Ｒａ（Ｓａ）１．０μｍ以下であり、
   前記第２領域における表面粗さは、Ｒａ（Ｓａ）０．５μｍ未満である
   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、
   前記所定距離は、隣接する前記凸部間の距離の１／３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、
   前記凸部の縦断面形状は、上面側寸法が底面側寸法より小さい台形状である
   ことを特徴とする保持装置。

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