JP2023141826A - 保持部材 - Google Patents

Abstract

【課題】対象物を保持する面の均熱性を向上させることができる保持部材を提供する。【解決手段】本開示の一態様は、静電チャック１において、発熱体４１は、一対の発熱ライン４３と、第１折り返し部４５ａと、第２折り返し部４５ｂと、を備え、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂとの間の距離である周方向ピッチ幅δＣが、一対の発熱ライン４３を構成する２つの発熱ライン４２の間の距離である径方向ピッチ幅δＲよりも大きい。【選択図】図５

Description

本開示は、対象物を保持する保持部材に関する。

保持部材に関する文献として、特許文献１には、半導体装置の製造工程における成膜装置やエッチング装置に用いられるウエハ加熱装置が開示されている。そして、この特許文献１に開示されるウエハ加熱装置は、保持面（ウエハの支持面）を備えるセラミックス部材（セラミックス基体）の内部においてウエハを加熱するための発熱ラインからなるヒータパターンが埋設されている。

特許第３４７７０６２号公報

特許文献１に開示されるウエハ加熱装置では、ヒータパターンにおいて一対の折り返し部の距離を径方向の距離よりも小さくしており、一対の折り返し部における発熱量を大きくしている。そして、このようにしてヒータパターンの一対の折り返し部の間にある領域（以下、「分離領域」という。）において、発熱量を大きくしているため、保持面における分離領域に対応する位置おいてホットスポットが発生するおそれがあり、均熱性が低下するおそれがある。また、ここで、特許文献１にはベース部材は開示されていないが、セラミックス部材の下側にベース部材が設けられている場合、このベース部材において、例えば給電用の端子などの部品を挿入するための穴が形成されている部分においては、セラミックス部材直下にベース部材が存在しないため、ベース部材による熱引き効果が低下し、温度が上昇し易くなる。そのため、このような穴が分離領域に対応する位置に形成されている場合には、この分離領域にてさらに温度が上昇し易くなる。したがって、保持面において、分離領域に対応する位置に穴がある場合には、さらにホットスポットが発生するおそれがあり、均熱性が低下するおそれがある。

そこで、本開示は上記した課題を解決するためになされたものであり、対象物を保持する面の均熱性を向上させることができる保持部材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の板状部材と、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、を備える第２の板状部材と、を有し、前記第１の板状部材の前記第２の面と、前記第２の板状部材の前記第３の面とが、熱的に接続されており、前記第１の面上にて対象物を保持する保持部材において、前記第１の板状部材の内部または前記第２面にて、線状の発熱ラインが略同心円状に形成される発熱体を有し、前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との配列方向から見たときに、前記発熱体は、前記発熱体の径方向にて隣り合う２つの前記発熱ラインから構成される一対の発熱ラインとして、前記発熱体の周方向にて所定の分離領域を挟んで離れて配置される第１発熱ライン対および第２発熱ライン対と、前記第１発熱ライン対を構成する２つの前記発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第１折り返し部と、前記第２発熱ライン対を構成する２つの前記発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第２折り返し部と、を備え、前記第１折り返し部と前記第２折り返し部との間の距離である周方向ピッチ幅が、前記一対の発熱ラインを構成する２つの前記発熱ラインの間の距離である径方向ピッチ幅よりも大きいこと、を特徴とする。

この態様によれば、周方向ピッチ幅を大きくすることにより、第１折り返し部と第２折り返し部の発熱による分離領域における温度上昇を抑制できる。そのため、対象物を保持する面、すなわち、第１の板状部材の第１面において、分離領域に対応する位置に、ホットスポット（すなわち、温度特異点であって、他の部分よりも温度が高くなる部分）が発生することを抑制できる。ゆえに、対象物を保持する面の均熱性を向上させることができる。

上記の態様においては、前記周方向ピッチ幅は、前記径方向ピッチ幅の４倍以下であること、が好ましい。

この態様によれば、周方向ピッチ幅が大きくなり過ぎないので、第１折り返し部と第２折り返し部の発熱による分離領域における温度上昇が不足することを抑制できる。そのため、対象物を保持する面において、分離領域に対応する位置に、コールドスポット（すなわち、温度特異点であって、他の部分よりも温度が低くなる部分）が発生することを抑制できる。したがって、より確実に、対象物を保持する面の均熱性を向上させることができる。

上記の態様においては、前記第１折り返し部および前記第２折り返し部を形成する前記発熱ラインの単位長さあたりの抵抗値は、前記一対の発熱ラインを形成する前記発熱ラインの単位長さあたりの抵抗値よりも大きいこと、が好ましい。

この態様によれば、第１折り返し部および第２折り返し部における発熱量が大きくなるので、対象物を保持する面において、分離領域に対応する位置に、コールドスポットが発生することを抑制できる。そのため、さらに、対象物を保持する面の均熱性を向上させることができる。

上記の態様においては、前記第１の板状部材および前記第２の板状部材の少なくとも一方には、貫通孔が形成され、前記配列方向から見たときに、前記貫通孔は、前記第１折り返し部と前記第２折り返し部との間にある前記分離領域の位置に形成されており、前記周方向ピッチ幅は、前記貫通孔の周方向の幅以上の大きさであること、が好ましい。

この態様によれば、貫通孔が分離領域の位置に形成されているので、この分離領域にて温度が上昇し易くなるが、周方向ピッチ幅が貫通孔の周方向の幅以上の大きさであるので、第１折り返し部と第２折り返し部との間の距離が大きくなり、分離領域にて温度が上昇することを抑制できる。

また、第１の板状部材に貫通孔が形成されている場合には、周方向ピッチ幅を貫通孔の周方向の幅以上の大きさとすることにより、構造上、発熱体（第１折り返し部と第２折り返し部）が貫通孔の部分に形成されることを防止できるとともに、貫通孔に挿入される部品と発熱体の絶縁距離を確保することができる。

上記の態様においては、前記保持部材は、前記対象物を保持するための静電引力を発生させるチャック電極を有する静電チャックであること、が好ましい。

この態様によれば、静電チャックにおける対象物を保持する面にて、均熱性を向上させることができる。

本開示の保持部材によれば、対象物を保持する面の均熱性を向上させることができる。

本実施形態の静電チャックの概略斜視図である。 本実施形態の静電チャックのＸＹ平面図である。 本実施形態のセラミックス部材のＸＺ断面図である。 本実施形態の発熱体の上面図である。 本実施形態における発熱体の一対の折り返し部とその周辺の拡大図（図４における領域αの部分の拡大図）である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、周方向ピッチ幅を２．５ｍｍにした場合を示す図である。 周方向ピッチ幅を２．５ｍｍにした場合における保持面の一部（すなわち、保持面においてベース部材の穴に対応する位置と、その周辺の部分）の温度分布の評価結果である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、周方向ピッチ幅を５．０ｍｍにした場合を示す図である。 周方向ピッチ幅を５．０ｍｍにした場合における保持面の一部の温度分布の評価結果である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、周方向ピッチ幅を６．０ｍｍにした場合を示す図である。 周方向ピッチ幅を６．０ｍｍにした場合における保持面の一部の温度分布の評価結果である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、周方向ピッチ幅を８．０ｍｍにした場合（かつ、線幅の割合を１００％にした場合）を示す図である。 周方向ピッチ幅を８．０ｍｍにした場合（かつ、線幅の割合を１００％にした場合）における保持面の一部の温度分布の評価結果である。 周方向ピッチ幅に対する保持面の温度差の評価結果を示すグラフである。 周方向ピッチ幅に対する保持面の温度差の評価結果を示す一覧表である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、線幅の割合を７５％にした場合を示す図である。 線幅の割合を７５％にした場合における保持面の一部の温度分布の評価結果を示す図である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、線幅の割合を５０％にした場合を示す図である。 線幅の割合を５０％にした場合における保持面の一部の温度分布の評価結果を示す図である。 発熱体の一対の折り返し部とその周辺の図であって、線幅の割合を２５％にした場合を示す図である。 線幅の割合を２５％にした場合における保持面の一部の温度分布の評価結果を示す図である。 線幅の割合に対する保持面の温度差の評価結果を示すグラフである。 線幅の割合に対する保持面の温度差の評価結果を示す一覧表である。 第１変形例を示す図である。 第２変形例を示す図である。

本開示の保持部材の実施形態について説明する。本実施形態では、保持部材として静電チャック１を例示して説明する。

＜静電チャックの全体説明＞
本実施形態の静電チャック１は、半導体ウエハＷ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内で半導体ウエハＷを固定するために使用される。なお、半導体ウエハＷは、本開示の「対象物」の一例である。

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３０とを有する。なお、セラミックス部材１０は本開示の「第１の板状部材」の一例であり、ベース部材２０は本開示の「第２の板状部材」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の中心軸Ｃａ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。

セラミックス部材１０は、図１に示すように、板状、詳しくは、円盤状の部材であり、セラミックス（セラミックス基板）により形成されている。具体的には、セラミックス部材１０は、直径の異なる２つの円盤が中心軸Ｃａ（図２参照）を共通にして重なる（詳細には、大きな直径を有する円盤状の下段部１０ｂの上に、小さな直径を有する円盤状の上段部１０ａが重なる形態の）段付きの円盤状をなしている。

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。

図１～図３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（上面）と、セラミックス部材１０の厚み方向（すなわち、Ｚ軸方向）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。

また、セラミックス部材１０の直径は、下段部１０ｂが上段部１０ａよりも大きく、上段部１０ａが例えば１５０～３００ｍｍ程度であり、下段部１０ｂが例えば１８０～４００ｍｍ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。

また、セラミックス部材１０は、その内部に不図示のチャック電極（吸着電極）を備えている。このチャック電極に図示しない電源から電圧が印加されることによって、チャック電極に静電引力が発生し、この静電引力によって半導体ウエハＷが保持面１１に吸着されて保持される。

ベース部材２０は、セラミックス部材１０に対し保持面１１側とは反対側に配置されている。このベース部材２０は、例えば円柱状に形成されている。また、ベース部材２０は、例えば金属（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が、金属以外であってもよい。

そして、ベース部材２０は、図１に示すように、上面２１と、ベース部材２０の厚み方向（すなわち、Ｚ軸方向）にて上面２１とは反対側に設けられる下面２２と、を備えている。そして、ベース部材２０の上面２１は、セラミックス部材１０の下面１２と、接合層３０を介して、熱的に接続されている。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、例えば１８０～４００ｍｍ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２０～５０ｍｍ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、１６０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

接合層３０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とを熱伝達可能に接合する。

この接合層３０は、熱伝導性を有するフィラーを含む樹脂（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０．１～１．５ｍｍ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。

以上のような静電チャック１においては、ベース部材２０に備わる冷媒流路（不図示）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を介してセラミックス部材１０からベース部材２０に熱が引かれて、セラミックス部材１０が冷却される。そして、セラミックス部材１０が冷却されることにより、保持面１１に保持される半導体ウエハＷを冷却できるようになっている。

＜発熱体について＞
本実施形態では、図３に示すように、セラミックス部材１０の上段部１０ａの内部に、発熱体４１が設けられている。すなわち、発熱体４１が、セラミックス部材１０の上段部１０ａに埋設されている。なお、発熱体４１は、半導体ウエハＷを加熱するために発熱するものである。発熱体４１は、例えばタングステンやモリブデン合金等により形成されているが、その他の金属であってもよい。また、発熱体４１は、セラミックス部材１０の下段部１０ｂに埋設されていてもよい。さらに、発熱体４１は、セラミックス部材１０の下面１２に形成されていてもよい。

発熱体４１は、図４に示すように、セラミックス部材１０の厚み方向（すなわち、図１のＺ軸方向）から見たときに、線状の発熱ライン４２が略同心円状に形成されるものであり、発熱ライン４２の線幅ＬＷは０．１ｍｍ～１．０ｍｍ程度であり、発熱体４１の径方向にて（少なくとも一部が）隣り合うようにして並んでいる２つの発熱ライン４２から構成される一対の発熱ライン４３を備えている。この一対の発熱ライン４３を構成する２つの発熱ライン４２は、同じ円形状に形成されている。なお、発熱体４１は、図４に示す例では多数の一対の発熱ライン４３を備えているが、少なくとも２つの一対の発熱ライン４３を備えていればよい。なお、「略同心円状」には、周方向の一部が繋がっていない同心円状（例えば、扇状に複数並ぶ形状）も含む。

図５（図４における領域αの部分の拡大図）に示すように、発熱体４１は、一対の発熱ライン４３として、第１発熱ライン対４３ａおよび第２発熱ライン対４３ｂを備えている。この第１発熱ライン対４３ａおよび第２発熱ライン対４３ｂは、発熱体４１の周方向にて所定の分離領域４４を挟んで離れて配置されている。

また、発熱体４１は、一対の折り返し部４５として、第１折り返し部４５ａおよび第２折り返し部４５ｂを備えている。この第１折り返し部４５ａおよび第２折り返し部４５ｂは、発熱体４１の周方向にて所定の分離領域４４を挟んで離れて配置されている。第１折り返し部４５ａは、第１発熱ライン対４３ａを構成する２つの発熱ライン４２の分離領域４４側の端部４２ａ同士を接続する。第２折り返し部４５ｂは、第２発熱ライン対４３ｂを構成する２つの発熱ライン４２の分離領域４４側の端部４２ｂ同士を接続する。

＜保持面の均熱性を向上させるための手段＞
ベース部材２０には、例えば給電用の端子や温度センサなどを挿入するための穴Ｈｏ（本開示の「貫通孔」の一例）が形成されている。そして、このように穴Ｈｏが形成されている部分では、ベース部材２０の体積が減少するため、セラミックス部材１０からベース部材２０へ熱が引かれ難くなるそのため、セラミックス部材１０の保持面１１における穴Ｈｏに対応する位置では、温度が上昇し易い。

本実施形態では、図５に示すように、セラミックス部材１０とベース部材２０の配列方向（すなわち、図１のＺ軸方向）から見たときに、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂとの間にある分離領域４４の位置に、穴Ｈｏが形成されている。そのため、分離領域４４において、セラミックス部材１０からベース部材２０へ熱が引かれ難くなっており、温度が上昇し易くなっている。なお、図５に示す例では、穴Ｈｏは、その中心が分離領域４４の中心に位置するようにして形成されている。

そして、このとき、周方向ピッチ幅δＣ（図５参照）が小さく、分離領域４４が狭い場合には、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂの発熱により分離領域４４において温度が大きく上昇して、保持面１１において分離領域４４に対応する位置、すなわち、穴Ｈｏに対応する位置にて、ホットスポットＨＳ（すなわち、温度特異点であって、他の部分よりも温度が高くなる部分）が発生するおそれがある。

なお、「周方向ピッチ幅δＣ」とは、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂとの間の距離であり、さらに詳しくは、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂとの周方向における最大長さである。

本実施形態では、周方向ピッチ幅δＣを、径方向ピッチ幅δＲよりも大きくし、さらに詳しくは、穴Ｈｏの直径Ｄｈ（周方向の幅）以上の大きさとしている。このようにして、本実施形態では、周方向ピッチ幅δＣを大きくしているので、分離領域４４が広くなり、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂの発熱により分離領域４４において温度が上昇し難くなる。そのため、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置にて、ホットスポットＨＳが発生することを抑制できる。

ここで、「径方向ピッチ幅δＲ」とは、一対の発熱ライン４３を構成する２つの発熱ライン４２の間の距離であり、さらに詳しくは、外形が円形に形成される保持面１１の中心から径方向に延びる直線Ｌａ上における２つの発熱ライン４２の間の距離である。なお、径方向ピッチ幅δＲは、発熱体４１の全体に亘って略一定であり、例えば、１．５ｍｍ～３．５ｍｍである。

ここで、周方向ピッチ幅δＣの大きさと保持面１１の温度分布との関係についての評価を行った。具体的には、穴Ｈｏの直径Ｄｈを５．０ｍｍとし、径方向ピッチ幅δＲを２．５ｍｍとし、線幅ＬＷを０．５ｍｍとする条件のもと、周方向ピッチ幅δＣを２．５ｍｍ（図６参照）、５．０ｍｍ（図８参照）、６．０ｍｍ（図１０参照）、８．０ｍｍ（図１２参照）として、保持面１１の温度分布の評価を行った。

評価結果として、まず、周方向ピッチ幅δＣを２．５ｍｍにした場合（図６参照）、すなわち、周方向ピッチ幅δＣを径方向ピッチ幅δＲと等しくした場合には、図７に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置にホットスポットＨＳが発生した。そして、図１４と図１５に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは、１５．７℃であった。

なお、「保持面１１の温度差ΔＴ」とは、保持面１１における穴Ｈｏの中心に対応する位置とその他の位置（すなわち、穴Ｈｏに対応しない位置）との間の温度の差である。

また、周方向ピッチ幅δＣを５．０ｍｍにした場合（図８参照）、すなわち、周方向ピッチ幅δＣを、径方向ピッチ幅δＲよりも大きくして、穴Ｈｏの直径Ｄｈと等しくした場合には、図９に示すような結果が得られた。図９に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置に発生したホットスポットＨＳの大きさが、周方向ピッチ幅δＣを２．５ｍｍにした場合（図７参照）よりも小さくなった。そして、図１４と図１５に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは２．７℃となった。このように、周方向ピッチ幅δＣを、径方向ピッチ幅δＲよりも大きくすることにより、保持面１１においてホットスポットＨＳの発生が抑制される結果を得ることができた。

また、周方向ピッチ幅δＣを６．０ｍｍにした場合（図１０参照）、すなわち、周方向ピッチ幅δＣを、穴Ｈｏの直径Ｄｈよりも大きく場合には、図１１に示すような結果が得られた。図１１に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置に、わずかにコールドスポットＣＳ（すなわち、温度特異点であって、他の部分よりも温度が低くなる部分）が発生したが、ホットスポットＨＳは発生しなかった。そして、図１４と図１５に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは－０．９℃となった。このように、周方向ピッチ幅δＣを穴Ｈｏの直径Ｄｈよりも大きくした場合には、保持面１１においてホットスポットＨＳが発生しない結果を得ることができた。

また、周方向ピッチ幅δＣを８．０ｍｍにした場合（図１２参照）、すなわち、周方向ピッチ幅δＣを、穴Ｈｏの直径Ｄｈよりもさらに大きく場合には、図１３に示すような結果が得られた。図１３に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置に、小さいコールドスポットＣＳが発生したが、ホットスポットＨＳは発生しなかった。そして、図１４と図１５に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは－５．１℃となった。このように、周方向ピッチ幅δＣを穴Ｈｏの直径Ｄｈよりもさらに大きくした場合には、保持面１１においてホットスポットＨＳが発生しない結果を得ることができた。

ここで、周方向ピッチ幅δＣを８．０ｍｍにした場合（図１２参照）に、図１３に示すように保持面１１にて小さなコールドスポットＣＳが発生した。そのため、周方向ピッチ幅δＣを８．０ｍｍよりもさらに大きくしていくと、さらに大きなコールドスポットＣＳが発生するおそれがある。

そこで、本実施形態では、周方向ピッチ幅δＣを、径方向ピッチ幅δＲの４倍以下とすることにより、保持面１１においてコールドスポットＣＳの発生を抑制する。

また、発熱ライン４２は、その線幅ＬＷを小さくすると、その抵抗値が大きくなって、発熱量が大きくなる。そこで、コールドスポットＣＳが発生し易い場合には、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を、一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷよりも小さくしてもよい。そして、このようにして、一対の折り返し部４５を形成する発熱ライン４２の単位長さあたりの抵抗値を、一対の発熱ライン４３を形成する発熱ライン４２の単位長さあたりの抵抗値よりも大きくしてもよい。これにより、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂの発熱量を大きくして、保持面１１においてコールドスポットＣＳの発生を抑制できる。

なお、「一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１」とは、第１折り返し部４５ａおよび第２折り返し部４５ｂを形成する発熱ライン４２の線幅である。また、「一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷ」とは、一対の発熱ライン４３を形成する２つの発熱ライン４２の線幅である。

なお、一対の折り返し部４５を形成する発熱ライン４２の単位長さあたりの抵抗値を、一対の発熱ライン４３を形成する発熱ライン４２の単位長さあたりの抵抗値よりも大きくする手法としては、その他、一対の折り返し部４５を形成する発熱ライン４２の厚みを一対の発熱ライン４３を形成する発熱ライン４２の厚みよりも小さくすることや、一対の折り返し部４５を形成する発熱ライン４２の材質を一対の発熱ライン４３を形成する発熱ライン４２の材質よりも比抵抗値が大きい材質にすることも考えられる。

ここで、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１と保持面１１の温度分布との関係についての評価を行った。具体的には、径方向ピッチ幅δＲを２．５ｍｍとし、周方向ピッチ幅δＣを８．０ｍｍとする条件のもと、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を変えて、保持面１１の温度分布の評価を行った。より詳しくは、線幅ＬＷを０．５ｍｍとする条件のもと、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１の大きさを表す線幅の割合ＬＲを、１００％（前記の図１２参照）、７５％（図１６参照）、５０％（図１８参照）、２５％（図２０参照）として評価を行った。なお、「線幅の割合ＬＲ」とは、一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷに対する一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１の割合であり、（ＬＷ１／ＬＷ）×１００％の数式にて示される。

評価結果として、まず、線幅の割合ＬＲを１００％にした場合（前記の図１２参照）には、前記の図１３に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置には、コールドスポットＣＳが発生した。そして、図２２と図２３に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは、－５．１℃であった。

また、線幅の割合ＬＲを７５％にした場合（図１６参照）、すなわち、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷよりも小さくした場合には、図１７に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置に発生したコールドスポットＣＳは、線幅の割合ＬＲを１００％にした場合（図１３参照）よりも小さくなった。そして、図２２と図２３に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは－２．２℃であった。このように、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷよりも小さくすると、保持面１１においてコールドスポットＣＳの発生が抑制される結果を得ることができた。

また、線幅の割合ＬＲを５０％にした場合（図１８参照）、および、線幅の割合ＬＲを２５％にした場合（図２０参照）、すなわち、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷよりもさらに小さくした場合には、図１９と図２１に示すように、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置には、ホットスポットＨＳが発生したが、コールドスポットＣＳは発生しなかった。そして、図２２と図２３に示すように、保持面１１の温度差ΔＴは１．７℃および１６．０℃であった。

なお、第１変形例として、図２４に示すように、一対の折り返し部４５は分離領域４４から離れるようにして（穴Ｈｏから離れるようにして）湾曲する円弧状に形成されていてもよい。このとき、周方向ピッチ幅δＣは、第１折り返し部４５ａにおける径方向の中央部４５ｃと第２折り返し部４５ｂにおける径方向の中央部４５ｃとの間の直線距離であり、言い換えると、第１折り返し部４５ａの円弧の頂点と第２折り返し部４５ｂの円弧の頂点との間の直線距離である。

また、穴Ｈｏがセラミックス部材１０に形成されている場合には、穴Ｈｏに挿入される部品と発熱体４１の一対の折り返し部４５との間の絶縁距離を確保するため、周方向ピッチ幅δＣを穴Ｈｏの直径Ｄｈよりも余裕を持たせて大きくする。このとき、例えば、穴Ｈｏの直径Ｄｈが５ｍｍである場合には、周方向ピッチ幅δＣを７ｍｍ以上とする。

また、穴Ｈｏがセラミックス部材１０に形成されている場合に、このようにして周方向ピッチ幅δＣを大きくしても保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置にてホットスポットＨＳの発生を抑制できない場合には、第２変形例として、図２５に示すように、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷよりも大きくしてもよい。そして、これにより、一対の折り返し部４５を形成する発熱ライン４２の抵抗値を小さくして、一対の折り返し部４５の発熱量を少なくすることにより、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置にて、ホットスポットＨＳの発生を抑制できる。

＜本実施形態の効果＞
以上のように本実施形態の静電チャック１では、セラミックス部材１０の発熱体４１において、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂとの間の距離である周方向ピッチ幅δＣが、一対の発熱ライン４３を構成する２つの発熱ライン４２の間の距離である径方向ピッチ幅δＲよりも大きい。

このようにして、周方向ピッチ幅δＣを大きくすることにより、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂの発熱による分離領域４４における温度上昇を抑制できる。そのため、分離領域４４に対応する位置にベース部材２０の穴Ｈｏが形成されている場合であっても、分離領域４４における温度上昇を抑制できる。したがって、保持面１１において分離領域４４に対応する位置、すなわち、穴Ｈｏに対応する位置にホットスポットＨＳが発生することを抑制できる。ゆえに、保持面１１の均熱性を向上させることができる。

また、穴Ｈｏが分離領域４４の位置に形成されているので、この分離領域４４にて温度が上昇し易くなる。しかしながら、本実施形態では、周方向ピッチ幅δＣは、穴Ｈｏの直径Ｄｈ以上の大きさとしているで、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂとの間の距離が大きくなり、分離領域４４にて温度が上昇することを抑制できる。

また、セラミックス部材１０に穴Ｈｏが形成されている場合には、周方向ピッチ幅δＣを穴Ｈｏの直径Ｄｈ以上の大きさとすることにより、構造上、発熱体４１（第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂ）が穴Ｈｏの部分に形成されることを防止できるとともに、穴Ｈｏに挿入される部品と発熱体４１の絶縁距離を確保することができる。

また、周方向ピッチ幅δＣは、径方向ピッチ幅δＲの４倍以下である。

このようにして、周方向ピッチ幅δＣが大きくなり過ぎないので、第１折り返し部４５ａと第２折り返し部４５ｂの発熱による分離領域４４における温度上昇が不足することを抑制できる。そのため、保持面１１において分離領域４４に対応する位置、すなわち、穴Ｈｏに対応する位置にコールドスポットＣＳが発生することを抑制できる。したがって、より確実に保持面１１の均熱性を向上させることができる。

また、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置にコールドスポットＣＳが発生するおそれがある場合には、一対の折り返し部４５の線幅ＬＷ１を一対の発熱ライン４３の線幅ＬＷよりも小さくしてもよい。そして、このようにして、一対の折り返し部４５を形成する発熱ライン４２の単位長さあたりの抵抗値を、一対の発熱ライン４３を形成する発熱ライン４２の単位長さあたりの抵抗値よりも大きくしてもよい。

これにより、第１折り返し部４５ａおよび第２折り返し部４５ｂにおける発熱量を大きくして、分離領域４４における温度上昇を大きくすることにより、保持面１１において穴Ｈｏに対応する位置にコールドスポットＣＳが発生することを抑制できる。

なお、上記した実施の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、本開示の発明は、穴Ｈｏの外形が円形以外である場合にも適用できる。この場合、周方向ピッチ幅δＣは、穴Ｈｏの周方向の幅以上の大きさであればよい。

また、穴Ｈｏは、セラミックス部材１０およびベース部材２０の少なくとも一方に形成されていればよく、セラミックス部材１０とベース部材２０との両方に亘って形成されていてもよい。

１ 静電チャック
１０ セラミックス部材
１１ 保持面
１２ 下面
２０ ベース部材
２１ 上面
２２ 下面
４１ 発熱体
４２ 発熱ライン
４２ａ 端部
４２ｂ 端部
４３ 一対の発熱ライン
４３ａ 第１発熱ライン対
４３ｂ 第２発熱ライン対
４４ 分離領域
４５ 一対の折り返し部
４５ａ 第１折り返し部
４５ｂ 第２折り返し部
４５ｃ 中央部
Ｗ 半導体ウエハ
ＬＷ 線幅
Ｈｏ 穴
δＣ 周方向ピッチ幅
ＨＳ ホットスポット
δＲ 径方向ピッチ幅
Ｄｈ （穴の）直径
ΔＴ （保持面の）温度差
ＣＳ コールドスポット
ＬＷ１ （第１折り返し部や第２折り返し部の）線幅
ＬＲ 線幅の割合

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の板状部材と、
   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、を備える第２の板状部材と、
   を有し、
   前記第１の板状部材の前記第２の面と、前記第２の板状部材の前記第３の面とが、熱的に接続されており、
   前記第１の面上にて対象物を保持する保持部材において、
   前記第１の板状部材の内部または前記第２の面にて、線状の発熱ラインが略同心円状に形成される発熱体を有し、
   前記第１の板状部材と前記第２の板状部材との配列方向から見たときに、
   前記発熱体は、
   前記発熱体の径方向にて隣り合う２つの前記発熱ラインから構成される一対の発熱ラインとして、前記発熱体の周方向にて所定の分離領域を挟んで離れて配置される第１発熱ライン対および第２発熱ライン対と、
   前記第１発熱ライン対を構成する２つの前記発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第１折り返し部と、
   前記第２発熱ライン対を構成する２つの前記発熱ラインの前記分離領域側の端部同士を接続する第２折り返し部と、
   を備え、
   前記第１折り返し部と前記第２折り返し部との間の距離である周方向ピッチ幅が、前記一対の発熱ラインを構成する２つの前記発熱ラインの間の距離である径方向ピッチ幅よりも大きいこと、
   を特徴とする保持部材。
2. 請求項１の保持部材において、
   前記周方向ピッチ幅は、前記径方向ピッチ幅の４倍以下であること、
   を特徴とする保持部材。
3. 請求項１または２の保持部材において、
   前記第１折り返し部および前記第２折り返し部を形成する前記発熱ラインの単位長さあたりの抵抗値は、前記一対の発熱ラインを形成する前記発熱ラインの単位長さあたりの抵抗値よりも大きいこと、
   を特徴とする保持部材。
4. 請求項１乃至３のいずれか１つの保持部材において、
   前記第１の板状部材および前記第２の板状部材の少なくとも一方には、貫通孔が形成され、
   前記配列方向から見たときに、
   前記貫通孔は、前記第１折り返し部と前記第２折り返し部との間にある前記分離領域の位置に形成されており、
   前記周方向ピッチ幅は、前記貫通孔の周方向の幅以上の大きさであること、
   を特徴とする保持部材。
5. 請求項１乃至４のいずれか１つの保持部材において、
   前記保持部材は、前記対象物を保持するための静電引力を発生させるチャック電極を有する静電チャックであること、
   を特徴とする保持部材。

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