JP2023105609A - 保持部材及び静電チャック - Google Patents

Abstract

【課題】保持する対象物との熱交換効率を向上させることができる保持部材及び静電チャックを提供すること。【解決手段】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であって、保持面１１に開口する複数のガス孔１６と、保持面１１から突出して形成される複数の凸部１３，１４と、を有し、複数の凸部１３，１４は、保持面面の外周に沿って環状に形成される環状凸部１３と、環状凸部１３の内側に形成された複数のピン状凸部１４と、を備え、保持面１１のうち、ガス孔１６と環状凸部１３との間における領域Ｒの少なくとも一部に複数の凸部１３，１４の高さより低い高さの突起５０を含むテクスチャパターンＴＰが形成されている。【選択図】図２

Description

本開示は、対象物を保持する保持部材及び静電チャックに関する。

対象物を保持する保持部材や静電チャックとして、例えば、対象物との接触部分を少なくなるために、対象物を保持する保持面を凹凸面にするとともに、保持面の外周縁部に環状凸部を形成したものがある（特許文献１参照）。そして、このような保持部材や静電チャックでは、凹凸面の凹部に不活性ガス（ヘリウムなど）を供給して、保持部材と対象物との非接触部分における熱交換を補助し、保持部材と対象物との間における熱交換効率の悪化を防いでいる。

特開２０１７－１９９７９０号公報

しかしながら、凹部に供給される不活性ガスは、環状凸部から一定量がリークするので、ガス孔から環状凸部へ向うガスの流れが発生するが、このガスの流れは層流であるため、不活性ガスと対象物との間における熱交換効率が良くない。そのため、対象物と不活性ガスひいては保持部材との間における熱交換が促進されず、対象物の抜熱や加熱を迅速に行うことが困難であった。

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、保持する対象物との熱交換効率を向上させることができる保持部材及び静電チャック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の面とを備える保持部材であって、
前記第１の面に開口する複数の通気孔と、
前記第１の面から突出して形成される複数の凸部と、を有し、
前記複数の凸部は、
前記第１の面の外周に沿って環状に形成される環状凸部と、
前記環状凸部の内側に形成された複数のピン状凸部と、を備え、
前記第１の面のうち、前記通気孔と前記環状凸部との間における領域の少なくとも一部に前記複数の凸部の高さより低い高さの突起を含むテクスチャパターンが形成されていることを特徴とする。

このような保持部材では、保持部材と保持部材に保持する対象物との非接触部分における熱交換を補助するために、第１の面に開口する複数の通気孔から第１の面（より正確には第１の面に保持される対象物と第１の面との間）に不活性ガスが供給される。通気孔から第１の面に供給される不活性ガスは、環状凸部の内側に充填されていくが、不活性ガスの一部（一定量）は環状凸部の外側へリークする。そのため、第１の面において、通気孔と環状凸部との間における領域では、通気孔から環状凸部へ向う不活性ガスの流れが発生する。

そして、この保持部材では、通気孔と環状凸部との間における領域の少なくとも一部に突起を含むテクスチャパターンが形成されている。なお、テクスチャパターンとは、規則的に凹凸形状が配列されたパターンであり、例えば、格子形状や周期構造等を挙げることができる。そのため、通気孔から環状凸部へ向う不活性ガスの流れは、テクスチャパターンに衝突する。そうすると、不活性ガスの流れは、テクスチャパターンとの衝突により乱されて乱流となる。これにより、不活性ガスと保持部材が保持する対象物との接触頻度が高まるため、不活性ガスと保持部材が保持する対象物の間における熱交換を促進することができ、熱交換効率を向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記テクスチャパターンは、前記第１の面の全域に形成されていることが好ましい。

ここで、環状凸部から外部への不活性ガスのリーク量は全周域でほぼ均等であるため、第１の面において、通気孔よりも内側の領域ではガスの流れがほとんど生じない。ところが、何らかの原因（例えば、製品バラツキや環状凸部の摩耗等）で環状凸部の特定部分からの不活性ガスのリーク量が増えてしまことがある。こうなると、第１の面の通気孔よりも内側の領域においても不活性ガスの流れが生じてしまう。

そこで、第１の面の全域にテクスチャパターンを形成することにより、通気孔から環状凸部へ向う不活性ガスの流れの他に、通気孔より内側の領域で生じた不活性ガスの流れもテクスチャパターンに衝突させて乱流にすることができる。すなわち、第１の面上で生じた不活性ガスの流れをすべて乱流にすることができる。従って、不活性ガスと保持部材に保持される対象物との接触頻度が高まる領域が増えるため、不活性ガスと保持部材に保持される対象物の間における熱交換がさらに促進され、熱交換効率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、
前記突起は、等方的な形状であることが好ましい。
なお、等方的な形状としては、例えば、円柱、ディンプル形状、半球、ドーム形状、円錐等を挙げることができる。

突起をこのような形状にすることにより、どの方向からの不活性ガスの流れに対しても、テクスチャパターンに備わる突起に衝突させて乱流を発生させるのに必要とされる、ガスの流れを遮蔽するための有効な面積を一定にすることができる。これにより、どの方向からの不活性ガスの流れであっても確実に乱流を発生させることができる。従って、不活性ガスが保持部材に保持される対象物に接触する頻度を確実に高めることができる。よって、不活性ガスと保持部材に保持される対象物の間における熱交換をより促進することができ、熱交換効率を一層向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記突起は、ドーム形状であることが好ましい。

突起をドーム形状にすることにより、どの方向からの不活性ガスの流れに対しても、保持部材に保持される対象物に向かう流れを含む乱流を確実に発生させることができる。従って、不活性ガスが保持部材に保持される対象物に接触する頻度を確実に高めることができる。よって、不活性ガスと保持部材に保持される対象物の間における熱交換を一層促進することができ、熱交換効率をより一層向上させることができる。

上記した保持装置において、
前記突起の高さは、前記複数の凸部の高さの１０％以上９５％以下であることが好ましい。

ここで、突起の高さが、複数の凸部の高さの９５％より大きいと、突起が保持部材に保持される対象物に接触するおそれがある一方、複数の凸部の高さの１０％より小さいと、不活性ガスの流れを乱流にすることができないおそれがある。なお、複数の凸部に高さが異なる凸部がある場合には、突起の高さは、複数の凸部のうち高さが一番低い凸部と比較した場合の高さとなる。

そこで、突起の高さを、このような範囲内に設定することにより、突起と保持部材に保持される対象物との接触を確実に防止しながら、テクスチャパターンにより不活性ガスの流れを確実に乱流にして、不活性ガスが保持部材に保持される対象物に接触する頻度を高めることができる。

また、上記課題を解決するためになされた本開示の別形態は、
上記した保持装置のいずれか１つの保持部材を備え、
前記保持部材は、対象物を前記第１の面に固定するための静電引力を発生させる静電電極を有する静電チャックである。

この静電チャックによれば、不活性ガスと対象物との熱交換、ひいては対象物と保持部材（ベース部材を備える場合にはベース部材）との熱交換を促進することができるため、対象物の抜熱や加熱を迅速に行うことができる。従って、対象物に対して実施される各種の処理を効率良く行うことができ、生産性を向上させることができる。

本開示によれば、保持する対象物との熱交換効率を向上させることができる保持部材及び静電チャック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概略断面図である。 第１実施形態の静電チャックの概略平面図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 テクスチャパターンの一例を示す図である。 第１実施形態における突起の概略斜視図である。 不活性ガスの流れを模式的に示すである。 第２実施形態の静電チャックの概略断面図である。 第３実施形態の静電チャックの概略断面図である。 第４実施形態の静電チャックの概略断面図である。

本開示に係る実施形態である保持部材及び静電チャックについて、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、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１２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、半導体ウエハＷを保持する保持面１１を備える円盤状の板状部材１０と、半導体ウエハＷを保持面１１に吸着固定するためのチャック電極４０とを有する。

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、図１では上下方向）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。

この板状部材１０は、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１５０ｍｍ～３５０ｍｍ程度である。板状部材１０の厚さは、例えば２ｍｍ～６ｍｍ程度である。なお、板状部材１０の熱伝導率は、１０Ｗ／ｍＫ～２００Ｗ／ｍＫ（より好ましくは、１８Ｗ／ｍＫ～１８０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

板状部材１０の保持面１１には複数の凸部が形成されており、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１３が形成され、環状凸部１３の内側に複数の独立した柱状のピン状凸部１４が形成されている。このようにして、保持面１１には、ピン状凸部１４のすべてを囲むように配置された環状凸部１３が形成されている。なお、環状凸部１３は、シールバンドとも呼ばれる。環状凸部１３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１３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１３の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。

各々のピン状凸部１４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、各々のピン状凸部１４の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。ピン状凸部１４の高さは、環状凸部１３の高さより若干低くなっており、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、ピン状凸部１４の幅（Ｚ軸方向視でのピン状凸部１４の最大径）は、例えば、０．５ｍｍ～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１３より内側において、ピン状凸部１４が形成されていない部分は、凹部１５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における複数のピン状凸部１４に支持されて、静電チャック１に保持される。これにより、板状部材１０では、半導体ウエハＷとの接触箇所を少なくしている。そのため、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１５）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、静電チャック１内に形成された円環流路１７及び導入流路１８（詳細は項後述する）を介して、保持面１１に開口するガス孔１６から不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が供給される。このようにして、板状部材１０では、半導体ウエハＷとの接触箇所を少なくしたことによる熱交換効率の低下を防止している。本実施形態では、ガス孔１６が、円周状に等間隔で６個設けられている。なお、ガス孔１６は、本開示の「通気孔」の一例である。

また、凹部１５のうち、ガス孔１６と環状凸部１３との間における領域Ｒの少なくとも一部には、突起５０を含むテクスチャパターンＴＰが形成されている。このテクスチャパターンＴＰは、ガス孔１６から空間Ｓ（保持面１１上）に供給された不活性ガスの流れを遮蔽することにより乱流にする。つまり、空間Ｓに供給された不活性ガスがテクスチャパターンＴＰを通過することにより、不活性ガスの流れが乱流にされる。なお、領域Ｒは、図３に網掛けで示すように、円周状に配置された各ガス孔１６の中心を通る仮想円（図中の一点鎖線）と、環状凸部１３の内側（内周面）との間に形成される環状領域である。

ここで、本実施形態の静電チャック１では、領域Ｒだけではなく、凹部１５の全域、つまり保持面１１において環状凸部１３の内側でピン状凸部１４が配置されていない領域に、テクスチャパターンＴＰが形成されている。このテクスチャパターンＴＰは、多数の突起５０が規則性をもつ周期的な配列パターンで密集して配置されており幾何学模様状になっている。このテクスチャパターンＴＰは、複数の突起が連続して配置されており、ピン状凸部１４の配列と比較してより狭い間隔で密集して配列されている。例えば、テクスチャパターンＴＰとしては、図４、図５、図６、図７に示すような格子溝形状や、図８、図９、図１０に示すような周期構造等を挙げることができる。

このようなテクスチャパターンＴＰは、ブラスト加工やレーザ加工により形成することができるが、特に比熱レーザにより加工することが好ましい。比熱レーザによって加工すれば、環状凸部１３及びピン状凸部１４の形成と、テクスチャパターンＴＰの形成とを一度に（同時に）行うことができるため、静電チャック１の生産性が向上するからである。

テクスチャパターンＴＰの突起５０の高さは、保持面１１に形成されている複数の凸部である環状凸部１３及びピン状凸部１４の高さの１０％以上９５％以下となっている。より詳細には、環状凸部１３の高さはピン状凸部１４の高さよりも若干低いため、突起５０の高さは、環状凸部１３の高さの１０％以上９５％以下に設定されている。好ましくは、突起５０の高さを、環状凸部１３の高さの３０％以上６０％以下に設定するとよい。これにより、突起５０が半導体ウエハＷに接触することを確実に防止しつつ、テクスチャパターンＴＰによって不活性ガスの流れを確実に乱流することができる。

また、突起５０の形状は、図４や図８に示すようなリブ形状（板形状）、図５に示すような多角柱形状、図６や図７に示すような円錐形状、図９や図１０に示すような多角錐形状など、保持面１１から突出して不活性ガスの流れを遮蔽できる形であれば特に限定されないが、等方的な形状であることが好ましい。等方的な形状としては、例えば、円柱、ディンプル形状、半球、ドーム形状、円錐等を挙げることができる。突起５０を等方的な形状にすることにより、どの方向からの不活性ガスの流れに対しても、乱流を発生させるために必要となる、ガスの流れを遮蔽するための有効な面積を一定にすることができ、どの方向からの不活性ガスの流れであっても確実に乱流を発生させることができるからである。

本実施形態では、突起５０は、図１１に示すようなドーム形状となっている。そのため、突起５０は、どの方向からの不活性ガスの流れに対しても、半導体ウエハＷに向かう流れ（Ｚ軸方向への流れ）を含む乱流を確実に発生させることができるようになっている。

このような保持面１１を備える板状部材１０の内部には、図２、図３に示すように、ガス孔１６に連通する円環流路１７と導入流路１８とが設けられている。円環流路１７は、各ガス孔１６同士を接続する流路である。導入流路１８は、Ｚ軸方向に延びて設けられており、一端が下面１２に開口し、他端が円環流路１７に連通する流路である。これにより、板状部材１０の下面１２側から導入流路１８を介して円環流路１７に供給された不活性ガスが、各ガス孔１６を介して空間Ｓ（保持面１１上）に排出されるようになっている。

そして、チャック電極４０は、図２に示すように、板状部材１０の内部に設けられている。詳細には、チャック電極４０は、板状部材１０の保持面１１側に配置されている。このチャック電極４０は、Ｚ軸方向視で、例えば略円板形をなしており、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。なお、チャック電極４０は、本開示の「静電電極」の一例である。このチャック電極４０に対して図示しない外部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に吸着固定されるようになっている。

上記の構成を有する静電チャック１では、使用時つまり半導体ウエハＷを保持した状態において、外部から導入流路１８、円環流路１７、及びガス孔１６を介して不活性ガスが空間Ｓ（保持面１１上）に供給される。このとき、環状凸部１３は半導体ウエハＷに接触しておらず、環状凸部１３と半導体ウエハＷとの間に微小な隙間が形成されているため、空間Ｓに供給された不活性ガスは、環状凸部１３から外部へ一定量がリークする。そのため、保持面１１上において、ガス孔１６から環状凸部１３へ向う不活性ガスの流れが発生する。

そして、本実施形態の静電チャック１には、凹部１５の全域にテクスチャパターンＴＰが形成されている。そのため、ガス孔１６から環状凸部１３へ向う不活性ガスは、テクスチャパターンＴＰを通過する。このとき、ガス孔１６から供給された不活性ガスは、図１２に矢印で示すように、テクスチャパターンＴＰの突起５０に衝突しながら環状凸部１３（外周側）へ流れていくため、流れが乱されて乱流となる。これにより、静電チャック１において、不活性ガスと半導体ウエハＷとの接触頻度が高まるため、不活性ガスと半導体ウエハＷの間における熱交換を促進することができ、熱交換効率を向上させることができる。

ここで、環状凸部１３と半導体ウエハＷとの隙間からの不活性ガスのリーク量は全周域でほぼ均等である。そのため、保持面１１において、ガス孔１６よりも内側の領域では不活性ガスの流れはほとんど生じない。ところが、何らかの原因（例えば、製品バラツキや環状凸部１３やピン状凸部１４の摩耗等）で環状凸部１３の特定部分からの不活性ガスのリーク量が増えてしまことがある。こうなると、保持面１１において、ガス孔１６よりも内側の領域においても不活性ガスの流れが生じてしまう。

そこで、本実施形態の静電チャック１では、凹部１５（保持面１１）の全域にテクスチャパターンＴＰを形成している。そのため、ガス孔１６から環状凸部１３へ向う不活性ガスの流れの他に、ガス孔１６より内側の領域で生じた不活性ガスの流れもテクスチャパターンＴＰに衝突させて乱流にすることができる。これにより、不活性ガスと半導体ウエハＷとの接触頻度が高まる領域が増えるため、不活性ガスと半導体ウエハＷの間における熱交換効率をさらに向上させることができる。

また、本実施形態の静電チャック１では、テクスチャパターンＴＰに備わる突起５０を、等方的な形状の１つであるドーム形状にしている。そのため、どの方向からの不活性ガスの流れに対しても、テクスチャパターンＴＰに備わる突起５０に衝突させて乱流を発生させるために必要となる、不活性ガスの流れを遮蔽するための有効な面積を一定にすることができる。従って、どの方向からの不活性ガスの流れであっても確実に乱流を発生させることができる。そして、本実施形態では、突起５０がドーム形状であるため、どの方向からの不活性ガスの流れに対しても、半導体ウエハＷに向かう流れ（Ｚ軸方向の流れ）を含む乱流を確実に発生させることができる。これにより、不活性ガスが半導体ウエハＷに接触する頻度を確実に高めることができるため、不活性ガスと半導体ウエハＷとの間における熱交換効率をより一層向上させることができる。

そして、本実施形態では、突起５０の高さが、環状凸部１３の高さの１０％以上９５％以下に設定されている。そのため、突起５０が半導体ウエハＷに接触することを確実に防止しつつ、テクスチャパターンＴＰによって不活性ガスの流れを確実に乱流することができる。これにより、静電チャック１では、このような突起５０を備えるテクスチャパターンＴＰが設けることにより、半導体ウエハＷに悪影響を与えることなく不活性ガスとの接触頻度を確実に高めることができる。

以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、凹部１５に突起５０を備えるテクスチャパターンＴＰを設けている。そのため、凹部１５に供給され保持面１１上を流れる不活性ガスは、テクスチャパターンＴＰに衝突する。そして、テクスチャパターンＴＰとの衝突により、不活性ガスの流れは乱されて乱流となる。これにより、不活性ガスと半導体ウエハＷとの接触頻度が高まるため、不活性ガスと半導体ウエハＷの間における熱交換を促進することができ、不活性ガスと半導体ウエハＷとの間における熱交換効率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、図１３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、テクスチャパターンＴＰを設ける領域が第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１３に示すように、凹部１５（保持面１１）の全域ではなく、領域ＲにのみテクスチャパターンＴＰが設けられている。これにより、静電チャック１ａの使用時には常に不活性ガスの流れが生じる領域Ｒにおいて、不活性ガスの流れが乱流となる。従って、静電チャック１ａでは、領域Rにおいて、不活性ガスと半導体ウエハＷとの接触頻度が高まるため、不活性ガスと半導体ウエハＷの間における熱交換を促進することができ、熱交換効率を向上させることができる。

特に、保持面１１において、外周に位置する領域Ｒでは、領域Ｒより内側の領域と比べると、半導体ウエハＷが板状部材１０（ピン状凸部１４）に接触する接触部分と、半導体ウエハＷが板状部材１０（ピン状凸部１４）に接触しない非接触部分とで、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やすい。そのため、領域ＲにのみテクスチャパターンＴＰを設けることにより、領域Ｒにおいて非接触部分で、凹部１５（空間Ｓ）に供給される不活性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。

従って、本実施形態の静電チャック１ａによれば、領域Ｒと領域Ｒより内側の領域とで生じやすい、板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱移動の差を小さくすることができる。その結果として、保持面１１の全域において、半導体ウエハＷとの熱交換を均一かつ効率良く行うことができるようになる。このように領域ＲにのみテクスチャパターンＴＰを設けた場合でも、板状部材１０と半導体ウエハＷとの間における熱交換効率を向上させるとともに、半導体ウエハＷの面内温度の均一性を向上させることができる。

［第３実施形態］
続いて、第３実施形態について、図１４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、ヒータ電極を備える点が第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１ｂでは、図１４に示すように、板状部材１０にヒータ電極４２が設けられている。ヒータ電極４２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、ヒータ電極４２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４２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が加熱されるようになっている。

そして、静電チャック１ｂには、第１実施形態と同様、 凹部１５にテクスチャパターンＴＰが形成されている。そのため、凹部１５に供給され保持面１１上を流れる不活性ガスは、テクスチャパターンＴＰに衝突するので、不活性ガスの流れは乱されて乱流となる。これにより、不活性ガスと半導体ウエハＷとの接触頻度が高まるため、不活性ガスと半導体ウエハＷの間における熱交換を促進することができ、不活性ガスと半導体ウエハＷとの間における熱交換効率を向上させることができる。その結果として、本実施形態の静電チャック１ｂによれば、半導体ウエハＷからの抜熱（熱引き）を効率良く行うことができることに加えて、半導体ウエハＷの全域を効率良く均一に加熱することができる。

［第４実施形態］
最後に、第４実施形態について、図１５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、ベース部材を備える点が第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１ｃは、図１５に示すように、板状部材１０の他に、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３０とを有する。すなわち、静電チャック１ｃは、板状部材１０に対して、冷却機能を有するベース部材２０が接合されており、静電チャック１ｃが保持する半導体ウエハＷを効率的に冷却（半導体ウエハＷから熱引き）することができるようになっている。例えば、静電チャック１ｃでは、半導体ウエハＷに対するプロセス実施中に、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を短時間で冷却することができる。

ベース部材２０は、図１５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。

そして、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が形成されており、この冷媒流路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３０を介して板状部材１０が効率良く冷却される。

なお、ベース部材２０には、板状部材１０の導入流路１８に連通する貫通孔２６が形成されている。

また、接合層３０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３０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３０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３０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３０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層３０（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３０には、板状部材１０の導入流路１８とベース部材の貫通孔２６とを連通させる貫通孔が形成されている。

そして、静電チャック１ｃには、第１実施形態と同様、 凹部１５にテクスチャパターンＴＰが形成されている。そのため、凹部１５に供給され保持面１１上を流れる不活性ガスは、テクスチャパターンＴＰに衝突するので、不活性ガスの流れは乱されて乱流となる。これにより、不活性ガスと半導体ウエハＷとの接触頻度が高まるため、不活性ガスと半導体ウエハＷの間における熱交換を促進することができ、不活性ガスと半導体ウエハＷとの間における熱交換効率を向上させることができる。その結果として、本実施形態の静電チャック１ｃによれば、半導体ウエハＷからの抜熱（熱引き）を非常に効率良く短時間で行うことができる。

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、上記の第３実施形態では、ヒータ電極４２が板状部材１０に内蔵されている場合を例示したが、ヒータ電極４２は板状部材１０に内蔵されずに下面１２に設けられていてもよい。

また、上記の第４実施形態では、板状部材１０にヒータ電極を備えていない場合を例示したが、板状部材１０にヒータ電極を設けることもできる。

また、上記の第３、第４実施形態では、凹部１５の全域にテクスチャパターンＴＰを設けた場合を例示したが、第２実施形態のように領域ＲにのみにテクスチャパターンＴＰを設けてもよい。

１ 静電チャック
１０ 板状部材
１１ 保持面
１２ 下面
１３ 環状凸部
１４ ピン状凸部
１５ 凹部
１６ ガス孔
４０ チャック電極
５０ 突起
Ｒ 領域
ＴＰ テクスチャパターン

Claims (6)

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の面とを備える保持部材であって、
   前記第１の面に開口する複数の通気孔と、
   前記第１の面から突出して形成される複数の凸部と、を有し、
   前記複数の凸部は、
   前記第１の面の外周に沿って環状に形成される環状凸部と、
   前記環状凸部の内側に形成された複数のピン状凸部と、を備え、
   前記第１の面のうち、前記通気孔と前記環状凸部との間における領域の少なくとも一部に前記複数の凸部の高さより低い高さの突起を含むテクスチャパターンが形成されている
   ことを特徴とする保持部材。
2. 請求項１に記載する保持部材において、
   前記テクスチャパターンは、前記第１の面の全域に形成されている
   ことを特徴とする保持部材。
3. 請求項１又は請求項２に記載する保持部材において、
   前記突起は、等方的な形状である
   ことを特徴とする保持部材。
4. 請求項３に記載する保持部材において、
   前記突起は、ドーム形状である
   ことを特徴とする保持部材。
5. 請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの保持部材において、
   前記突起の高さは、前記複数の凸部の高さの１０％以上９５％以下である
   ことを特徴とする保持部材。
6. 請求項１から請求項５に記載するいずれか１つの保持部材を備え、
   前記保持部材は、対象物を前記第１の面に固定するための静電引力を発生させる静電電極を有する
   ことを特徴とする静電チャック。
   
   
   

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