JP2024057136A - 基板保持部材 - Google Patents

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Abstract

【課題】撓みや反りを有する基板であっても平坦性良く吸着できる基板保持部材を提供する。【解決手段】基板保持部材１００であって、上面１２に開口する１または複数の通気孔１６と、前記通気孔１６に連通し下面１４に開口する溝部１８と、を有する平板状の基体１０と、前記基体１０の上面１２から上方に突出して形成される複数の上面凸部２２と、前記基体の上面から上方に突出して、前記上面の外周に沿って環状に形成される上面環状凸部２４と、を備え、前記溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面積は、１．２ｍｍ２以上である。【選択図】図３

Description

本発明は、基板を吸着保持する基板保持部材に関する。
従来から、半導体製造装置等において、シリコンウエハ、ガラス基板などの基板を支持する基板保持部材が用いられている。
特許文献１は、シリコンウエハ、チャック台、真空チャック、真空ポンプ、真空経路、バルブを備え、チャック台は、真空経路を備え、シリコンウエハの下面、真空チャックの上面および土手部の内周面と、チャック台の上面、真空チャックの下面、土手部の内周面、および土手部の外周面により密閉された空間が形成され、真空ポンプによりこれらの密閉された空間を減圧することで、シリコンウエハおよび真空チャックを保持する基板保持装置が開示されている。
また、特許文献２は、上面に開口する通気孔が形成された平板状の基体に、基体の上面から上方に向って突出する複数の凸部が形成され、下面に開口し通気孔と連通する溝が基体に形成されており、溝の下方に突出する複数の凸部が形成されている、基板保持装置が開示されている。
特開２００３－１５２０６０号公報 特開２０１７－２１２３４３号公報
吸着される基板は、必ずしも平面ではなく、撓みや反り等の変形を有している場合もあり、このような基板であっても平坦に吸着する必要がある。近年は、基板の平面度に対する要求基準が高まっていることや、比較的大きな反りを有する基板を平坦性よく吸着する要求が出てきており、改善の余地があった。
しかしながら、特許文献１や特許文献２に記載の基板保持装置ではこのような基板に十分な吸着力を付与することができず不十分である場合があった。
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、撓みや反りを有する基板であっても平坦性良く吸着できる基板保持部材を提供することを目的とする。
（１）上記の目的を達成するため、本発明の基板保持部材は、基板保持部材であって、上面に開口する１または複数の通気孔と、前記通気孔に連通し下面に開口する溝部と、を有する平板状の基体と、前記基体の上面から上方に突出して形成される複数の上面凸部と、前記基体の上面から上方に突出して、前記上面の外周に沿って環状に形成される上面環状凸部と、を備え、前記溝部の流路方向に垂直な方向の断面積は、１．２ｍｍ２以上であることを特徴としている。
このように、溝部の流路方向に垂直な方向の断面積を１．２ｍｍ２以上とすることにより、流路の圧力損失が低減し、基板吸着のための負圧力がアップすることで、大きな反りを有する基板であっても平坦性良く吸着でき、位置ズレなどのバラツキの発生を抑制することができる。
（２）また、本発明の基板保持装置において、前記溝部の上端面から下方に突出して形成される複数の第１の下面凸部をさらに備えることを特徴としている。
これにより、断面積の大きい溝部によって基体が凹状に変形してしまうことが抑制され、ひいては基体に保持される基板の変形も抑制される。
（３）また、本発明の基板保持装置において、前記第１の下面凸部は、前記溝部の幅をＷとしたとき、Ｗ／２が１．０ｍｍ以上のときに配置されることを特徴としている。
このように、溝部の幅に応じて第１の下面凸部の配置の有無を決定することで、基体が凹状に変形してしまうことを抑制できると共に、第１の下面凸部を形成することによる圧力損失の影響を十分に低減することができる。
（４）また、本発明の基板保持装置は、前記溝部の縁に沿って前記溝部を取り囲むように前記基体の下面から下方に突出して形成される第１の下面環状凸部と、前記第１の下面環状凸部を取り囲むように前記基体の下面から下方に突出して形成される第２の下面環状凸部と、少なくとも前記第１の下面環状凸部と前記第２の下面環状凸部の間の領域に配置され、前記基体の下面から下方に突出して形成される複数の第２の下面凸部と、をさらに備えることを特徴としている。
これにより、基板保持部材とステージとの接触面積を低減し、パーティクル等の挟み込みによる平面度の悪化を抑制することができる。
本発明の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。 本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の一例を示した模式図である。 図１および図２のＩ－Ｉ線における断面を示した基板保持部材の断面図である。 図３の部分的な拡大図である。 （ａ）は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の溝部の変形例を示した部分的な模式図である。（ｂ）は、（ａ）のＩＩ－ＩＩ線における断面を示した基板保持部材の部分的な断面図である。 （ａ）、（ｂ）、それぞれ本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の溝部の変形例を示した部分的な模式図である。 本発明の実施形態の変形例に係る基板保持部材の下面の一例を示した模式図である。 図７のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面を示した基板保持装置の断面図である。 図８の部分的な拡大図である。 実施例および比較例の溝部の条件および評価結果を示す表である。
次に、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。説明の理解を容易にするため、各図面において同一の構成要素に対しては同一の参照番号を付し、重複する説明は省略する。なお、構成図において、各構成要素の大きさは概念的に表したものであり、必ずしも実際の寸法比率を表すものではない。
［実施形態］
本発明の実施形態に係る基板保持部材について、図１から図３を参照して説明する。図１は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の上面の一例を示した模式図である。図２は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の一例を示した模式図である。図３は、図１および図２のＩ－Ｉ線における断面を示した基板保持部材の断面図である。図３は、基板保持部材１００を載置するステージ４０および載置された基板も示されている。
基板保持部材１００は、基板（ウエハ）を吸着保持するための基体１０を備えている。基体１０は、セラミックス焼結体により略平板状に形成されている。基体１０は略円板状のほか、多角形板状または楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。後述する凸部や溝部を除く基体１０の厚みは、１．０ｍｍ以上３．０ｍｍ以下であることが好ましい。
基体１０は、上面１２に開口する１または複数の通気孔１６を有する。通気孔１６は、下面１４に開口する溝部１８と連通する。通気孔１６および溝部１８は基体１０の内部を通る通気路を介して連通してもよい。溝部１８は、接続部２０にステージ４０の吸引孔（図示略）が接続され、これを介して真空吸引装置（図示略）に接続される。通気孔１６の幅または径は、０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることが好ましい。
図１から図３では、基体１０の上面１２に、通気孔１６の開口が２０個存在し、円環状に配置されている。ただし、通気孔１６の開口の個数および配置はこれに限定されず、例えば、基体１０の中心に位置するものがあってもよい。
基体１０に線状の溝部１８が形成されることで、基板保持部材１００に基板を吸着する系統とステージ４０に基板保持部材１００を吸着する系統を仕切ることができる。これにより、吸着後の基板表面の撓みや位置ズレを低減することができる。
図１から図３では、溝部１８は、基体１０の周方向に形成された円弧状の２本で構成されているが、溝部１８の数は、１本でも３本以上でもよい。また、その配置および形状は、基体１０の中心付近から径方向に延びる直線状、周方向に延びる円弧状、その他の直線状、曲線状、またはそれらの組み合わせであってもよい。また、溝部１８は、途中で分岐していてもよい。
溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面積は、１．２ｍｍ２以上である。また、溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面積は、１．８ｍｍ２以上であることが好ましい。このように、溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面積を１．２ｍｍ２以上とすることにより、流路の圧力損失が低減し、基板吸着のための負圧力がアップすることで、大きな撓みや反りを有する基板であっても平坦性良く吸着でき、位置ズレなどのバラツキの発生を抑制することができる。
図４は、図３の部分的な拡大図である。例えば、図４に示されるように、基体１０の下面１４とステージ４０の上面が当接し、溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面が略矩形である場合、溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面積は、溝部１８の幅Ｗと溝部１８の深さの積で算出することができる。また、溝部１８の流路方向に垂直な方向の断面形状が矩形以外の場合、溝部の上端面１８ａと溝部１８の側面とステージ４０の上面で囲まれる空間の断面の面積を溝部１８の断面積とする。
溝部１８の深さは、基体１０の厚みに対し０．４～０．６の比率の範囲に含まれるように設計されることが好ましい。例えば、基体１０の厚さが１ｍｍである場合、溝部１８の深さは０．４ｍｍ～０．６ｍｍの範囲に含まれるように設計することが好ましい。これより溝部１８が浅いときは、撓みや反りを有する基板を十分に吸着できるほどの負圧力を出すことが困難になる場合がある。一方で、溝部１８が深い場合は、基体１０の強度低下に繋がり、基体１０の破損のリスクが大きくなる。そのため、上述した範囲で設計されることが好ましい。溝部１８の深さは、接続部２０等を除いて、一定の値であることが好ましい。
溝部１８の断面積を上述のような値とするには、溝部１８の幅Ｗを調整することが好ましい。溝部１８の幅Ｗは、１．７ｍｍ以上４．０ｍｍ以下であることが好ましく、２．０ｍｍ以上３．５ｍｍ以下であることがより好ましい。これより溝部１８の幅Ｗが狭い場合は、上述した好ましい溝部１８の深さとの組み合わせで、狙いの断面積を達成できず、撓みや反りを有する基板を十分に吸着できるほどの負圧力を出すことが困難となる場合がある。一方で、溝部１８の幅が大きすぎる場合は、肉薄部分の体積増加による基体１０の強度低下に繋がり、基体１０の破損のリスクが大きくなる。これらから、溝部１８の断面積は、２．８ｍｍ２以下とすることが好ましい。溝部１８の幅Ｗは、端部や分岐を除いて、一定の値であることが好ましい。基体１０の下面１４を平面視した面積に対する溝部１８の開口部の面積の割合は、溝部１８の幅Ｗや長さ、通気孔１６の数や配置によって異なるが、例えば、１％以上であることが好ましく、３％以上であることがより好ましい。また、基体１０の下面１４を平面視した面積に対する溝部１８の開口部の面積の割合は、例えば、２０％以下であることが好ましく、１０％以下であることがより好ましい。これは、多すぎる溝部１８は基板の平面度を悪化させる虞があるためである。
基体１０には、複数の上面凸部２２が基体１０の上面１２から上方に突出して形成される。複数の上面凸部２２は、基板を支持する。複数の上面凸部の上端２２ａ（頂上の点または面）は、略面一に形成される。これにより、上面凸部の上端２２ａと基板とが当接し、基板が支持される。なお、複数の上面凸部２２のうち、上端が基板と当接しないものがあってもよい。これは、そのような凸部があっても、周りの上面凸部２２の配置によっては、基板を支持することが可能だからである。なお、図３では、上面凸部の上端２２ａの全面が基板と当接しているが、上面凸部の上端２２ａの一部のみが基板と当接していてもよい。
上面凸部２２の形状は、円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形などであってもよいし、下部よりも上部の断面積が小さくなるような段差付き形状となっていてもよい。また、上面凸部２２は、高アスペクト比の急峻な円錐台形状であってもよい。上面凸部２２は、例えば、ブラスト加工、レーザ加工またはこれらの組み合わせにより形成することができる。
上面凸部２２の配置は、三角格子上、正方格子状、同心円状など規則的な配置のほか、局部的に疎密が生じているような不規則的な配置であってもよい。上面凸部２２の高さは、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。なお、上面凸部２２の高さとは、上面１２から上面凸部の上端２２ａまでの距離をいう。また、上面凸部の上端２２ａの最大径は、５００μｍ以下であることが好ましい。隣接する上面凸部２２の間隔は、中心間の距離が８ｍｍ以下であることが好ましい。
基体１０には、上面環状凸部２４が基体１０の上面１２から上方に突出して、上面１２の外周に沿って環状に形成される。上面環状凸部２４は、複数の上面凸部２２を取り囲む。図１では、上面環状凸部２４は、基体１０の外周面から少し中心側に寄って、上方から見たとき円環状に連続して形成されている。上面環状凸部２４の外側に一部の上面凸部２２が配置されてもよい。上面環状凸部の上端面２４ａは、上面凸部の上端２２ａよりも基体１０の上面１２に近い位置に形成されてもよい。すなわち、上面環状凸部２４の高さは、上面凸部２２の高さより低くてもよい。このとき、上面環状凸部２４の高さは、上面凸部２２の高さより１～５μｍ低いことが好ましい。これにより、基体１０と基板との接触面積が低減されるため、パーティクルの発生および噛み込みによる面精度低下のリスクを低減することができる。また、上面環状凸部２４の高さは、上面凸部２２の高さと略面一の関係であってもよい。上面環状凸部２４が複数の上面凸部２２と略面一の場合、負圧空間が密閉状態となるため、吸引力が高まる。そのため、撓みや反りのより大きい基板を平坦性よく吸着することができる。
図５（ａ）は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の溝部の変形例を示した部分的な模式図である。図５（ｂ）は、図５（ａ）のＩＩ－ＩＩ線における断面を示した基板保持部材の部分的な断面図である。図５（ａ）および（ｂ）に示されるように、溝部１８の内部に、溝部の上端面１８ａから下方に突出して形成される複数の第１の下面凸部３２が形成されることが好ましい。このとき、複数の第１の下面凸部の下端３２ａ（頂上の点または面）は、下面１４と略面一になる高さで形成されることが好ましい。これにより、溝部１８の間でも第１の下面凸部３２により基体１０とステージ４０とが当接し支持されるため、基体１０の局所的な変形が抑制され、基板の平坦性精度を向上させることができる。なお、後述する複数の第２の下面凸部３４が形成される場合、複数の第１の下面凸部の下端３２ａは、複数の第２の下面凸部の下端３４ａと略面一になる高さで形成されることが好ましい。
第１の下面凸部３２は、溝部１８内での真空引きの妨げとならないような形状であることが好ましい。例えば、第１の下面凸部３２は、底角が７０°以上８５°以下、好ましくは７５°以上８０°以下である高アスペクト比の急峻な円錐台形状で形成されることが好ましい。このような第１の下面凸部３２はレーザ加工によって形成することができる。ただし、第１の下面凸部３２は、円錐台形状に限定されず、円柱、角錐などの形状であってもよい。溝部１８に第１の下面凸部３２が形成される場合、溝部１８の幅Ｗは、第１の下面凸部３２が形成されていない位置で求めることとする。
第１の下面凸部３２は、溝部１８の幅をＷとしたとき、Ｗ／２が１．０ｍｍ以上のときに配置されることが好ましい。すなわち、溝部１８の側面と第１の下面凸部３２の中心との溝部１８の幅Ｗ方向の距離を１．０ｍｍ以上とすることができる場合に第１の下面凸部３２を形成することが好ましい。このように、溝部１８の幅に応じて第１の下面凸部３２の配置の有無を決定することで、基体１０が凹状に変形してしまうことを抑制できると共に、第１の下面凸部３２を形成することによる圧力損失の影響を十分に低減することができる。また、第１の下面凸部３２の形成が容易になる。
図６（ａ）、（ｂ）は、それぞれ本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の溝部の変形例を示した部分的な模式図である。図６（ａ）または（ｂ）に示されるように、溝部１８の幅Ｗが十分に広い場合、溝部１８の内部に第１の下面凸部３２を２列以上形成してもよい。第１の下面凸部３２を２列以上形成する場合、図６（ａ）のように溝部１８の幅Ｗ方向に第１の下面凸部３２が並ぶ配置としてもよいし、図６（ｂ）のように溝部１８の幅Ｗ方向に第１の下面凸部３２が並ばない配置としてもよい。なお、図５（ａ）、または図６（ａ）、（ｂ）では、第１の下面凸部３２は溝部１８の中心線方向に整列しているが、第１の下面凸部３２の配置は、後述する第２の下面凸部３４の配置に基づいた配置であってもよいし、ランダムな配置であってもよい。
図７は、本発明の実施形態に係る基板保持部材の下面の変形例を示した模式図である。図８は、図７のＩＩＩ－ＩＩＩ線における断面を示した基板保持部材の断面図である。図８は、基板保持部材１００を載置するステージ４０も示されている。
図７または図８に示されるように、基体１０には、複数の第２の下面凸部３４が基体１０の下面１４から下方に突出して形成されていることが好ましい。複数の第２の下面凸部の下端３４ａ（頂上の点または面）は、略面一に形成される。これにより、第２の下面凸部の下端３４ａが、ステージ４０の上面と当接し、基板保持部材１００がステージ４０上で支持される。なお、複数の第２の下面凸部３４のうち、下端がステージ４０と当接しないものがあってもよい。これは、そのような凸部があっても、周りの第２の下面凸部３４の配置によっては、基板保持部材１００を支持することが可能だからである。なお、図８では、第２の下面凸部の下端３４ａの全面がステージ４０と当接しているが、第２の下面凸部の下端３４ａの一部のみがステージ４０と当接していてもよい。
第２の下面凸部３４の形状は、円柱形、角柱形、円錐台形、角錐台形などであってもよいし、基体１０の下面１４側よりも先端側の断面積が小さくなるような段差付き形状となっていてもよい。また、第２の下面凸部３４は、高アスペクト比の急峻な円錐台形状であってもよい。第２の下面凸部３４は、例えば、ブラスト加工、レーザ加工またはこれらの組み合わせにより形成することができる。
第２の下面凸部３４の配置は、三角格子上、正方格子状、同心円状など規則的な配置のほか、局部的に疎密が生じているような不規則的な配置であってもよい。第２の下面凸部３４の高さは、５０μｍ以上２００μｍ以下であることが好ましい。なお、第２の下面凸部３４の高さとは、基体１０の下面１４から第２の下面凸部の下端３４ａまでの距離をいう。また、第２の下面凸部の下端３４ａの最大径は、５００μｍ以下であることが好ましい。隣接する第２の下面凸部３４の間隔は、中心間の距離が８ｍｍ以下であることが好ましい。
第２の下面凸部３４が形成される場合、基体１０には、溝部１８の縁に沿って、溝部１８を取り囲むように基体１０の下面１４から下方に突出する第１の下面環状凸部３６が形成されることが好ましい。図７では、第１の下面環状凸部３６は、溝部１８の略円弧状の開口の縁に沿って、下方から見たとき端部が丸みを帯びた形状となるように環状に連続して形成されている。溝部１８に角部がある場合、第２の下面凸部３４の対応する角部は丸みを帯びていることが好ましい。第１の下面環状凸部３６は、基本的には溝部１８の縁に沿って形成されるが、溝部１８または通気孔１６の形状等に応じて様々な形状で形成することができ、部分的に溝部１８の縁に沿っていなくてもよい。例えば、溝部１８がステージ４０の真空吸引装置に接続される接続部２０に対応する第１の下面環状凸部３６は、ステージ４０の真空吸引装置の接続部の形状に合わせた形状に形成してもよい。また、第１の下面環状凸部３６の幅は、０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下であることが好ましい。
第１の下面環状凸部の下端面３６ａは、第２の下面凸部の下端３４ａよりも基体１０の下面１４に近い位置に形成されてもよい。すなわち、第１の下面環状凸部３６の高さは、第２の下面凸部３４の高さより低くてもよい。このとき、第１の下面環状凸部３６の高さは、第２の下面凸部３４の高さより１～５μｍ低いことが好ましい。これにより、パーティクルの噛み込みによる平面度低下のリスクを低減させることができる。このとき、第１の下面環状凸部３６は、２重以上に形成されていてもよい。これにより、溝部１８内の圧力損失を低減することができる。また、第１の下面環状凸部３６の高さは、第２の下面凸部３４の高さと略面一の関係であってもよい。第１の下面環状凸部３６が複数の第２の下面凸部３４と略面一の場合、溝部１８内の負圧空間が密閉状態となるため、吸引力が高まる。そのため撓みや反りの大きい基板を平坦性よく吸着することができる。
図９は、図８の部分的な拡大図である。例えば、図９に示されるように、基体１０の下面１４に第２の下面凸部３４および第１の下面環状凸部３６が形成される場合、溝部の上端面１８ａ、溝部１８の側面と第１の下面環状凸部の側面、ステージ４０の上面で囲まれる空間の断面の面積を溝部１８の断面積とする。このとき、第１の下面環状凸部の下端面３６ａがステージ４０の上面に当接していない場合であっても、基体１０の下面１４からステージ４０の上面までの長さを溝部１８の断面積を求めるための第１の下面環状凸部の側面の長さとみなす。これらは、実質的に流路となる部分の断面積を求めることを目的としているためである。
第２の下面凸部３４が形成される場合、基体１０には、第２の下面凸部３４を取り囲む第２の下面環状凸部３８が基体１０の下面１４から下方に突出して形成されることが好ましい。図７では、第２の下面環状凸部３８は、基体１０の外周面から少し中心側に寄って、下方から見たとき円環状に連続して形成されている。第２の下面環状凸部３８の外側に一部の第２の下面凸部３４が配置されてもよい。
第２の下面環状凸部の下端面３８ａは、第２の下面凸部の下端３４ａよりも基体１０の下面１４に近い位置に形成されてもよい。すなわち、第２の下面環状凸部３８の高さは、第２の下面凸部３４の高さより低くてもよい。このとき、第２の下面環状凸部３８の高さは、第２の下面凸部３４の高さより１～５μｍ低いことが好ましい。これにより、基体１０とステージ４０との接触面積が低減されるため、パーティクルの発生および噛み込みによる面精度低下のリスクを低減することができる。また、第２の下面環状凸部３８の高さは、第２の下面凸部３４の高さと略面一の関係であってもよい。第２の下面環状凸部３８が複数の第２の下面凸部３４と略面一の場合、基体１０の下面１４内の負圧空間が密閉状態となるため、基体１０をステージ４０に吸引する吸引力が高まり、基板保持部材１００の位置ズレを防ぐことができる。
第１の下面環状凸部の下端面３６ａと、第２の下面環状凸部の下端面３８ａとは、同一の面を形成してもよいし、異なる面を形成してもよい。すなわち、第１の下面環状凸部３６、および第２の下面環状凸部３８は、同一の高さであってもよいし、異なる高さであってもよい。ただし、第１の下面環状凸部の下端面３６ａ、および第２の下面環状凸部の下端面３８ａは、それぞれ略面一であることが好ましい。
［基板保持装置の製造方法］
周知の方法により、原料粉末から円板形状の成形体が作成され、この成形体を焼成することによりセラミック焼結体が得られる。本発明の基板保持装置はセラミック焼結体により平板状の円板形状からなるが、多角形形状、楕円形状など、どんな形状でもよい。セラミック焼結体としては、炭化珪素、酸化アルミニウム、窒化珪素、窒化アルミニウムなどが用いられる。
基板保持部材の設計に応じて、セラミック焼結体の上面または下面となる面に複数の凸部（上面凸部、第１の下面凸部、第２の下面凸部）、環状凸部（上面環状凸部、第１の下面環状凸部、第２の下面環状凸部）、通気孔を形成し、さらに、下面の通気孔を取り囲む溝部を形成する。形成方法としては、ブラスト加工、ミリング加工、レーザ加工等によって形成することが可能である。
下面に形成される溝部は、ステージを介して真空吸引装置に接続されており、基体の上面に開口する少なくとも１つの通気孔と連通している。溝部の流路方向に垂直な方向の断面積が１．２ｍｍ２以上に形成される。溝部の流路方向に垂直な方向の断面積は、２．８ｍｍ２以下であることが好ましい。溝部の幅は１．７ｍｍ以上４．０ｍｍ以下、深さは基体の厚みに対し０．４～０．６の比率の範囲に含まれるように形成されることが好ましい。
複数の上面凸部または複数の第２の下面凸部の配置、形状、突出高さなどは特に限定されず、既知の形態またはそれに類似する形態であればよい。例えば、配置は、三角格子上、正方格子状、同心円状など規則的な配置のほか、局部的に疎密が生じているような不規則的な配置であってもよい。また、形状は、柱形状、錐形状であればよく、さらに下部（基体の上面側または下面側）よりも上部（上端または下端）の断面積が小さくなるような段差付き形状となっていてもよい。また、高さ等は、例えば、突出量は５０μｍ～２００μｍ、径は５００μｍ以下、凸部間隔は８ｍｍ以下の範囲で、吸着する基板等の条件に応じて設計することができる。
複数の上面凸部が形成される上面、または複数の第２の下面凸部が形成される下面には、これらを取り囲む上面環状凸部、または第２の下面環状凸部が形成される。環状凸部（上面環状凸部、第２の下面環状凸部）は、基板保持部材の設計に応じて、複数の下面凸部の高さより１μｍ以上５μｍ以下低く形成されるか、または複数の凸部と面一で形成されることが好ましい。また、環状凸部の幅は０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で形成されることが好ましい。
溝部の上端面から複数の第１の下面凸部が形成されることが好ましい。これにより基体の変形による基板の平坦性の悪化が抑制される。複数の第１の下面凸部は、複数の第２の下面凸部が形成されるかどうかに応じて、基体の下面または複数の第２の下面凸部と略面一になる高さで形成される。
下面に複数の第２の下面凸部が形成される場合、溝部の周囲に溝部を取り囲む第１の下面環状凸部が形成されることが好ましい。第１の下面環状凸部は、基板保持部材の設計に応じて、複数の第２の下面凸部の高さより１μｍ以上５μｍ以下低く形成されるか、または複数の第２の下面凸部と面一で形成されることが好ましい。また、第１の下面環状凸部の幅は０．２ｍｍ以上０．５ｍｍ以下で形成されることが好ましい。
このようにして、本発明の基板保持部材を製造することができる。
［実施例および比較例］
（実施例１）
実施例１の基板保持部材として、炭化珪素の焼結体からなる、径φ３１０ｍｍ、厚さｔ１．２ｍｍの略円板形状の基体の上面（基板保持面）に複数の上面凸部および複数の上面凸部を取り囲む略円環状のリブ（上面環状凸部）を形成した。複数の上面凸部の高さは１５０μｍ、径はφ３００μｍで、各上面凸部間の間隔は４．０ｍｍの三角格子状とした。複数の上面凸部を取り囲む略円環状の上面環状凸部は、複数の上面凸部の高さより３μｍ低い高さで形成した。
基体の下面に周方向に延びる円弧状の長さ３００ｍｍの溝部を２本形成した。２本の溝部は、それぞれ幅２．０ｍｍ、深さ０．６ｍｍとした。すなわち、溝部の流路方向に垂直な方向の断面積を１．２ｍｍ２とした。さらに、それぞれの溝部に、穴径がφ０．６ｍｍの通気孔を１０カ所、２５ｍｍピッチで形成し、実施例１の基板保持部材を作製した。
（実施例２）
溝部に第１の下面凸部を形成したことを除き、実施例１と同様の条件で実施例２の基板保持部材を作製した。このとき、第１の下面凸部は、溝幅の中心線上に第１の下面凸部の中心が来るように配置され、溝長さ方向の凸部間の間隔は４ｍｍとした。なお、第１の下面凸部の径は上面に形成した複数の凸部と同様であり、高さは溝深さと同様である。
（実施例３）
溝部の周囲を取り囲む第１の下面環状凸部、第１の下面環状凸部を環状に取り囲む第２の下面環状凸部、および第１の下面環状凸部と第２の下面環状凸部との間に第２の下面凸部を形成したことを除き、実施例２と同様の条件で実施例３の基板保持部材を作製した。このとき、第２の下面凸部は、ステージの上面に当接するように、第１の下面凸部の下端と面一とし、第１の下面環状凸部および第２の下面環状凸部は、第１の下面凸部および第２の下面凸部より３μｍ低い高さで形成した。
（実施例４）
溝部の幅３．２ｍｍ、深さ０．６ｍｍ（断面積１．９２ｍｍ２）としたこと、および第１の下面凸部を２列形成したことを除き、実施例２と同様の条件で実施例４の基板保持部材を作製した。このとき、第１の下面凸部は、溝部の幅方向における第１の下面凸部の中心間の間隔が１．５ｍｍとなるように２列とした。
（実施例５）
溝部の幅４．１ｍｍ、深さ０．６ｍｍ（断面積２．４６ｍｍ２）としたこと、および第１の下面凸部を２列形成したことを除き、実施例２と同様の条件で実施例４の基板保持部材を作製した。このとき、第１の下面凸部は、溝部の幅方向における第１の下面凸部の中心間の間隔が１．５ｍｍとなるように２列とした。
（比較例１）
溝部の幅１．６ｍｍ、深さ０．６ｍｍ（断面積０．９６ｍｍ２）としたことを除き、実施例１と同様の条件で比較例１の基板保持部材を作製した。
（評価方法）
吸着する基板として、φ３００ｍｍ、厚さ０．７ｍｍの基板（シリコンウエハ）を準備した。なお、吸着する基板は０．４ｍｍおよび０．８ｍｍの平面度（反り）を有する基板を準備した。作製したそれぞれの基板保持部材にそれぞれの基板を吸着し、吸着の可否を確認した。また、吸着された基板の平面度を非接触式のレーザ干渉計を用いて確認を行った。平面度は、保持された基板の任意の一辺２０ｍｍの正方形の領域のＰＶ値を測定し、このＰＶ値をローカルフラットネス（ＬＦ）とした。ＬＦが０．１μｍ以下だった場合を特に良好な平面度を有すると判断し（◎）、ＬＦが０．１μｍを超え０．３μｍ以下だった場合を良好な平面度を有すると判断し（〇）、ＬＦが０．３μｍを超えた場合は平面度が悪いと判断した（×）。図１０は、実施例および比較例の溝部の条件および評価結果を示す表である。
（評価結果）
実施例１から実施例５のいずれの基板保持部材においても、０．４ｍｍの平面度（反り）を有する基板を吸着できることを確認した。また、平面度については、実施例１の基板保持部材は溝部の直上部分において、他の部分より平面度の悪い部分が確認されたが、基板の全ての位置で平面度が０．３μｍ以下であった。
これに対し、比較例１の基板保持部材は、いずれの基板も吸着することができなかった。これは、溝部の断面積が小さく、０．４ｍｍの平面度（反り）を有する基板を吸着できるほどの吸着力をかけることができなかったためであると推定される。
実施例２から実施例４の基板保持部材は、基板の全ての位置で平面度が０．１μｍ以下となり、実施例１よりも全体的な平面度に優れていた。これは、実施例１は幅の広い溝部を形成したことで、溝部の直上で基体の若干の撓みが基板の平坦性に影響を与えたのに対し、実施例２から実施例４では、第１の下面凸部により溝部の直上での基体の撓みが十分に抑制され、基体の平坦性が良くなったためであると推定される。
実施例５の基板保持部材は、基板を吸着できることを確認したが、溝部の幅が大きかったことから、溝部直上の肉薄部の体積が大きく、一部で撓みによる平面度の悪い部分が確認された。このことから、溝部の幅は４．０ｍｍ以下であることがよいことが確認された。
また、実施例４の基板保持部材では、０．８ｍｍの平面度（反り）を有する基板であっても平面度にも優れ、吸着できることを確認した。このことから、溝部の断面積拡大により、撓みや反りを有する基板の吸着効果が確認できた。
以上の結果により、本発明の基板保持部材は、撓みや反りを有する基板であっても平坦性良く吸着できることが分かった。
本発明は上記実施形態に限定されず、本発明の思想と範囲に含まれる様々な変形および均等物に及ぶことはいうまでもない。また、各図面に示された構成要素の構造、形状、数、位置、大きさ等は説明の便宜上のものであり、適宜変更しうる。
１０ 基体
１２ 上面
１４ 下面
１６ 通気孔
１８ 溝部
１８ａ 溝部の上端面
２２ 上面凸部
２２ａ 上面凸部の上端
２４ 上面環状凸部
２４ａ 上面環状凸部の上端面
３２ 第１の下面凸部
３２ａ 第１の下面凸部の下端
３４ 第２の下面凸部
３４ａ 第２の下面凸部の下端
３６ 第１の下面環状凸部
３６ａ 第１の下面環状凸部の下端面
３８ 第２の下面環状凸部
３８ａ 第２の下面環状凸部の下端面
４０ ステージ
１００ 基板保持部材

Claims (4)

  1. 基板保持部材であって、
    上面に開口する１または複数の通気孔と、前記通気孔に連通し下面に開口する溝部と、を有する平板状の基体と、
    前記基体の上面から上方に突出して形成される複数の上面凸部と、
    前記基体の上面から上方に突出して、前記上面の外周に沿って環状に形成される上面環状凸部と、を備え、
    前記溝部の流路方向に垂直な方向の断面積は、１．２ｍｍ２以上であることを特徴とする基板保持部材。
  2. 前記溝部の上端面から下方に突出して形成される複数の第１の下面凸部をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の基板保持部材。
  3. 前記第１の下面凸部は、前記溝部の幅をＷとしたとき、Ｗ／２が１．０ｍｍ以上のときに配置されることを特徴とする請求項２に記載の基板保持部材。
  4. 前記溝部の縁に沿って前記溝部を取り囲むように前記基体の下面から下方に突出して形成される第１の下面環状凸部と、
    前記第１の下面環状凸部を取り囲むように前記基体の下面から下方に突出して形成される第２の下面環状凸部と、
    少なくとも前記第１の下面環状凸部と前記第２の下面環状凸部の間の領域に配置され、前記基体の下面から下方に突出して形成される複数の第２の下面凸部と、をさらに備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の基板保持部材。
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