A.第1実施形態:
A−1.静電チャック100の構成:
図1は、第1実施形態における静電チャック100の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図2は、第1実施形態における静電チャック100のXZ断面構成を概略的に示す説明図であり、図3は、第1実施形態における静電チャック100のXY平面(上面)構成を概略的に示す説明図である。各図には、方向を特定するための互いに直交するXYZ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Z軸正方向を上方向といい、Z軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック100は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。図4以降についても同様である。
静電チャック100は、対象物(例えばウェハ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ー内でウェハWを固定するために使用される。静電チャック100は、所定の配列方向(本実施形態では上下方向(Z軸方向))に並べて配置されたセラミックス板10およびベース部材20を備える。セラミックス板10とベース部材20とは、セラミックス板10の下面S2(図2参照)とベース部材20の上面S3とが上記配列方向に対向するように配置される。
セラミックス板10は、上述した配列方向(Z軸方向)に略直交する略円形平面状の上面(以下、「吸着面」という)S1を有する板状部材であり、セラミックス(例えば、アルミナや窒化アルミニウム等)により形成されている。セラミックス板10の直径は例えば50mm〜500mm程度(通常は200mm〜350mm程度)であり、セラミックス板10の厚さは例えば1mm〜10mm程度である。セラミックス板10の吸着面S1は、特許請求の範囲における第1の表面に相当し、セラミックス板10の下面S2は、特許請求の範囲における第2の表面に相当し、Z軸方向は、特許請求の範囲における第1の方向に相当する。また、本明細書では、Z軸方向に直交する方向を「面方向」という。
図2に示すように、セラミックス板10の内部には、導電性材料(例えば、タングステン、モリブデン、白金等)により形成されたチャック電極40が配置されている。Z軸方向視でのチャック電極40の形状は、例えば略円形である。チャック電極40に電源(図示しない)から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハWがセラミックス板10の吸着面S1に吸着固定される。
セラミックス板10の内部には、また、それぞれ導電性材料(例えば、タングステン、モリブデン、白金等)により形成された、第1の発熱抵抗体層50と、第1の発熱抵抗体用ドライバ51と、第2の発熱抵抗体層60と、各種ビアとが配置されている。本実施形態では、第1の発熱抵抗体層50はチャック電極40より下側に配置され、第1の発熱抵抗体用ドライバ51は第1の発熱抵抗体層50より下側に配置され、第2の発熱抵抗体層60は、第1の発熱抵抗体用ドライバ51より下側に配置されている。これらの構成については、後に詳述する。なお、このような構成のセラミックス板10は、例えば、セラミックスグリーンシートを複数枚作製し、所定のセラミックスグリーンシートにビア孔の形成やメタライズペーストの印刷等の加工を行い、これらのセラミックスグリーンシートを熱圧着し、切断等の加工を行った上で焼成することにより作製することができる。
ベース部材20は、例えばセラミックス板10と同径の、または、セラミックス板10より径が大きい円形平面の板状部材であり、例えば金属(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。ベース部材20の直径は例えば220mm〜550mm程度(通常は220mm〜350mm)であり、ベース部材20の厚さは例えば20mm〜40mm程度である。
ベース部材20は、セラミックス板10の下面S2とベース部材20の上面S3との間に配置された接着部30によって、セラミックス板10に接合されている。接着部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。接着部30の厚さは、例えば0.1mm〜1mm程度である。ベース部材20の上面S3は、特許請求の範囲における第3の表面に相当する。
ベース部材20の内部には冷媒流路21が形成されている。冷媒流路21に冷媒(例えば、フッ素系不活性液体や水等)が流されると、ベース部材20が冷却され、接着部30を介したベース部材20とセラミックス板10との間の伝熱(熱引き)によりセラミックス板10が冷却され、セラミックス板10の吸着面S1に保持されたウェハWが冷却される。これにより、ウェハWの温度制御が実現される。
A−2.第1の発熱抵抗体層50の構成および第1の発熱抵抗体層50に関連する構成:
上述したように、セラミックス板10には、第1の発熱抵抗体層50と第1の発熱抵抗体用ドライバ51とが配置されている(図2参照)。図4は、静電チャック100のセラミックス板10に配置された第1の発熱抵抗体層50および第1の発熱抵抗体用ドライバ51の構成を模式的に示す説明図である。図4の上段には、第1の発熱抵抗体層50の一部のXZ断面構成が模式的に示されており、図4の下段には、第1の発熱抵抗体用ドライバ51の一部のXY平面構成が模式的に示されている。
ここで、図3に示すように、本実施形態の静電チャック100では、セラミックス板10が、面方向(Z軸方向に直交する方向)に並ぶ複数の(例えば100個以上の)セグメントSEに仮想的に分割されている。より具体的には、Z軸方向視で、セラミックス板10が、吸着面S1の中心点CPを中心とする同心円状の複数の第1の境界線BL1によって複数の仮想的な環状領域(ただし、中心点CPを含む領域のみは円状領域)に分割され、さらに各環状領域が、吸着面S1の径方向RDに延びる複数の第2の境界線BL2によって吸着面S1の円周方向CDに並ぶ複数の仮想的な領域であるセグメントSEに分割されている。なお、本実施形態では、ベース部材20の上面S3は、セラミックス板10の吸着面S1と中心点CPを共有する略同心円状であるため、セラミックス板10の吸着面S1の円周方向CDは、ベース部材20の上面S3の円周方向CDでもあり、セラミックス板10の吸着面S1の径方向RDは、ベース部材20の上面S3の径方向RDでもある。
図4に示すように、第1の発熱抵抗体層50は、複数の第1の発熱抵抗体500を含んでいる。複数の第1の発熱抵抗体500のそれぞれは、セラミックス板10に設定された複数のセグメントSEの1つに配置されている。すなわち、本実施形態の静電チャック100では、複数のセグメントSEのそれぞれに、1つの第1の発熱抵抗体500が配置されている。
図5は、1つのセグメントSEに配置された1つの第1の発熱抵抗体500のXY断面構成を模式的に示す説明図である。図5に示すように、第1の発熱抵抗体500は、第1の発熱抵抗体500の両端を構成する一対のパッド部504と、一対のパッド部504の間を結ぶ線状の抵抗線部502とを備える。本実施形態では、抵抗線部502は、Z軸方向視で、セグメントSE内の各位置をできるだけ偏り無く通るような形状とされている。他のセグメントSEに配置された第1の発熱抵抗体500の構成も同様である。
また、静電チャック100は、各第1の発熱抵抗体500への給電のための構成を備えている。上述した第1の発熱抵抗体用ドライバ51は、各第1の発熱抵抗体500への給電のための構成の一部である。図4に示すように、第1の発熱抵抗体用ドライバ51は、第1の導電ライン511および第2の導電ライン512から構成された複数のライン対510を含んでいる。なお、図4に示す例では、第2の導電ライン512は、複数のライン対510に共有されている。ライン対510毎に個別の第2の導電ライン512が用意されてもよい。
図4および図5に示すように、1つのライン対510を構成する第1の導電ライン511は、ビア対53を構成する一方のビア531を介して、第1の発熱抵抗体500の一端(パッド部504)に電気的に接続されており、該ライン対510を構成する第2の導電ライン512は、該ビア対53を構成する他方のビア532を介して、該第1の発熱抵抗体500の他端(パッド部504)に電気的に接続されている。
また、図2に示すように、静電チャック100には、1つまたは複数の第1の端子用孔Ht1が形成されており、各第1の端子用孔Ht1には給電端子80の一部分が収容されている。また、セラミックス板10の下面S2における第1の端子用孔Ht1に対応する位置(第1の端子用孔Ht1の延伸方向において第1の端子用孔Ht1と重なる位置)には、導電性の複数の給電パッド70が配置されている。各給電パッド70は、第1の端子用孔Ht1に挿入された給電端子80と電気的に接続されていると共に、ビア54を介して第1の発熱抵抗体用ドライバ51と電気的に接続されている。なお、本実施形態では、静電チャック100に設けられる給電パッド70の総数は、静電チャック100に設けられる第1の発熱抵抗体500の総数より多いが、第1の発熱抵抗体用ドライバ51によってまとめられるので、第1の発熱抵抗体500の総数の2倍よりは少ない。
電源(図示しない)から給電端子80、給電パッド70、ビア54、第1の発熱抵抗体用ドライバ51、および、ビア531,532を介して第1の発熱抵抗体500に電圧が印加されると、第1の発熱抵抗体500が発熱する。これにより、第1の発熱抵抗体500が配置されたセグメントSEが加熱される。セラミックス板10の各セグメントSEに配置された第1の発熱抵抗体500への印加電圧を個別に制御することにより、各セグメントSEの温度を個別に制御することができる。なお、静電チャック100における第1の端子用孔Ht1付近の構成については、後に詳述する。
A−3.第2の発熱抵抗体層60の構成および第2の発熱抵抗体層60に関連する構成:
上述したように、セラミックス板10には、第2の発熱抵抗体層60が配置されている(図2参照)。図6は、静電チャック100のセラミックス板10に配置された第2の発熱抵抗体層60のXY断面構成を模式的に示す説明図である。
図6に示すように、第2の発熱抵抗体層60は、2つの第2の発熱抵抗体600を含んでいる。各第2の発熱抵抗体600は、第2の発熱抵抗体600両端を構成する一対のパッド部604と、一対のパッド部604の間を結ぶ線状の抵抗線部602とを備える。一方の第2の発熱抵抗体600は、例えば、Z軸方向視でセラミックス板10における外周側の領域に配置され、他方の第2の発熱抵抗体600は、例えば、セラミックス板10における中心側の領域に配置される。Z軸方向視での各第2の発熱抵抗体600の形状は、例えば、略螺旋形である。第2の発熱抵抗体600は、特許請求の範囲における第2の発熱抵抗体に相当する。
また、静電チャック100は、各第2の発熱抵抗体600への給電のための構成を備えている。具体的には、図2に示すように、静電チャック100には、1つまたは複数の第2の端子用孔Ht2が形成されており、第2の端子用孔Ht2には給電端子180の一部分が収容されている。また、セラミックス板10の下面S2における第2の端子用孔Ht2に対応する位置(第2の端子用孔Ht2の延伸方向において第2の端子用孔Ht2と重なる位置)には、導電性の給電パッド170が配置されている。給電パッド170は、第2の端子用孔Ht2に挿入された給電端子180と電気的に接続されていると共に、ビア対63を構成するビア631,632(図6参照)を介して第2の発熱抵抗体600と電気的に接続されている。
電源(図示しない)から給電端子180、給電パッド170、および、ビア631,632を介して第2の発熱抵抗体600に電圧が印加されると、第2の発熱抵抗体600が発熱する。これにより、第2の発熱抵抗体600が配置されたセラミックス板10が加熱される。本実施形態では、第2の発熱抵抗体600は、セラミックス板10の全体または比較的大きな領域単位での吸着面S1の温度制御に用いられ、上述した第1の発熱抵抗体500は、セラミックス板10のセグメントSE単位での吸着面S1の温度制御に用いられる。
A−4.静電チャック100における第1の端子用孔Ht1付近の詳細構成:
次に、静電チャック100における第1の端子用孔Ht1付近の詳細構成について説明する。図7は、静電チャック100における1つの第1の端子用孔Ht1付近のXY平面構成を示す説明図であり、図8は、静電チャック100における1つの第1の端子用孔Ht1付近のXZ断面構成を示す説明図であり、図9は、静電チャック100における1つの第1の端子用孔Ht1付近のYZ断面構成を示す説明図であり、図10は、静電チャック100における1つの第1の端子用孔Ht1付近のXY断面構成を示す説明図である。図7には、静電チャック100を下側(ベース部材20の下面S4側)から見たときの第1の端子用孔Ht1付近のXY平面構成が示されており、図8には、図2のX1部のXZ断面構成(図10のVIII−VIIIの位置の断面構成)が拡大されて、かつ、一部省略されて示されており、図9には、図2のX1部のYZ断面構成(図10のIX−IXの位置の断面構成)が拡大されて、かつ、一部省略されて示されており、図10には、図8および図9のX−Xの位置におけるXY断面構成が一部省略されて示されている。
図8および図9に示すように、ベース部材20には、ベース部材20の上面S3に開口し、かつ、ベース部材20の下面S4に至るまで延びるベース部材貫通孔22が形成されている。また、接着部30には、ベース部材貫通孔22に連通する接着部貫通孔32が形成されている。さらに、本実施形態では、セラミックス板10の下面S2に、接着部貫通孔32に連通する凹部12が形成されている。第1の端子用孔Ht1は、互いに連通するベース部材貫通孔22と接着部貫通孔32と凹部12とから構成されている。本実施形態では、第1の端子用孔Ht1は、Z軸方向に略平行に延びる形状である。また、本実施形態では、ベース部材貫通孔22と接着部貫通孔32と凹部12との径(Z軸方向に直交する方向の大きさ)は、略同一である。ただし、ベース部材貫通孔22と接着部貫通孔32と凹部12とが互いに連通している限り、それらの径が互いに異なっていてもよい。ベース部材貫通孔22は、特許請求の範囲における第1の貫通孔に相当し、接着部貫通孔32は、特許請求の範囲における第2の貫通孔に相当する。
また、図7に示すように、第1の端子用孔Ht1のZ軸方向に直交する断面(XY断面)の形状は、比較的細長い形状である。具体的には、第1の端子用孔Ht1のXY断面の形状は、所定の方向(例えばX方向)の長さL1に対する、該所定の方向に直交する方向(例えばY方向)の長さL2の比(L2/L1)が、3以上である形状である。
さらに、図7に示すように、第1の端子用孔Ht1のXY断面の形状は、ベース部材20の上面S3の円周方向CDに略平行な方向に沿って湾曲した形状である。また、第1の端子用孔Ht1は、Z軸方向視で、第2の発熱抵抗体600と重ならない位置(例えば、径方向RDにおいて第2の発熱抵抗体600の一部分と第2の発熱抵抗体600の他の一部分との間の位置)に配置されている。
上述したように、セラミックス板10の下面S2における第1の端子用孔Ht1に対応する位置(第1の端子用孔Ht1の延伸方向において第1の端子用孔Ht1と重なる位置であり、本実施形態では凹部12の位置)には、導電性の複数の給電パッド70が配置されている。給電パッド70は、上述した第1の発熱抵抗体用ドライバ51や各ビアを介して第1の発熱抵抗体500と電気的に接続されている。本実施形態では、給電パッド70は、セラミックス板10の製造の際に、所定のセラミックスグリーンシートに印刷されたメタライズペーストが、その後にセラミックスグリーンシートと同時に焼成されることにより形成される。このようにすれば、セラミックス板10に強固に接合された給電パッド70を形成することができる。なお、セラミックス板10の焼成の後に、給電パッド70を形成してもよい。
各給電パッド70には、接続部材72が取り付けられている。本実施形態では、接続部材72は、ろう材78により、給電パッド70に接合されている。接続部材72は、給電パッド70上に配置された導電性の基部74と、基部74からセラミックス板10の下面S2から遠ざかる方向(例えば下方向)に延びる導電性の棒状部76とを有する。面方向(Z軸に直交する方向)において、接続部材72の基部74は、給電パッド70より小さい。また、面方向において、接続部材72の棒状部76は、基部74より小さい(細い)。
図7に示すように、本実施形態では、1つの第1の端子用孔Ht1について、1列に並んだ6個の接続部材72の組が2組配置されている。そのため、接続部材72が取り付けられた給電パッド70についても、1つの第1の端子用孔Ht1について、1列に並んだ6個の給電パッド70の組が2組配置されている。
また、上述したように、第1の端子用孔Ht1には給電端子80の一部分が収容されている。本実施形態では、給電端子80は、複数の導電領域84(図9参照)を有するフレキシブルプリント配線板(FPC)により構成されている。FPCは、絶縁材料(例えば、ポリイミド)により形成されたベースフィルム上に導電性材料(例えば銅)により形成された導電領域84が設けられ、その上に絶縁材料(例えば、ポリイミド)により形成されたカバーフィルムが配置された配線板である。FPCにより構成された給電端子80は、非常に薄く、かつ、自在に折り曲げ可能である。
給電端子80は、第1の端子部分81と、第2の端子部分82と、第3の端子部分83とを有する。第1の端子部分81は、第1の端子用孔Ht1内に配置され、Z軸方向に略平行な方向に延びる部分である。
給電端子80の第2の端子部分82は、第1の端子部分81におけるセラミックス板10の下面S2に近い側の端部から延びる部分である。本実施形態では、第2の端子部分82は、第1の端子部分81の延伸方向(Z軸方向)に略直交する方向に延びている。第2の端子部分82の導電領域84の部分には複数の孔85が形成されており、各孔85には接続部材72の棒状部76が挿通されている。これにより、給電端子80の導電領域84が、接続部材72と電気的に接続され、ひいては、給電パッド70と電気的に接続される。また、給電端子80の孔85付近の部分は、はんだ88によって接続部材72に接合されている。
給電端子80の第3の端子部分83は、第1の端子用孔Ht1の外に配置され、ベース部材20の上面S3の径方向RDに沿って外周側に延びる部分である。第3の端子部分83における第1の端子部分81との接続部分とは反対側の端部には、コネクタ(不図示)が設けられている。
なお、図7に示すように、給電端子80は、少なくとも径方向RDに沿った外周側の端部において、円周方向CDに略平行な方向に沿って複数に分割されている。具体的には、給電端子80が完全に複数に分割されているか、または、給電端子80の上記外周側の端部に1つまたは複数のスリットが形成されている。本実施形態では、給電端子80が2つに分割されており、給電端子80の2つの部分のそれぞれに6つの接続部材72が接続されている。
また、本実施形態の静電チャック100は、給電端子80とセラミックス板10の下面S2との間において、互いに隣り合う2つの給電パッド70の間に配置された絶縁性のスペーサー90を備える。スペーサー90は、例えば、耐熱性のある樹脂(ポリイミド樹脂、エポキシ樹脂、ポリエーテルエーテルケトン樹脂等)により形成されている。
図10に示すように、スペーサー90は、Z軸方向視で、各給電パッド70を取り囲むように一体的に形成されている。従って、1つの給電パッド70(以下、「第1の給電パッド70(1)」という)と、第1の給電パッド70(1)を挟んで隣り合う2つの給電パッド70(以下、「第2の給電パッド70(2)」および「第3の給電パッド70(3)」という)との合計3つの給電パッド70に注目すると、スペーサー90は、第1の給電パッド70(1)と第1の給電パッド70(1)の一方側に隣り合う第2の給電パッド70(2)との間である第1の位置P1と、第1の給電パッド70(1)と第1の給電パッド70(1)の他方側に隣り合う第3の給電パッド70(3)との間である第2の位置P2との両方に配置されている。
なお、本実施形態では、スペーサー90は、セラミックス板10の下面S2(凹部12)上に配置されている。スペーサー90におけるセラミックス板10の下面S2に対向する側とは反対側の表面は、Z軸方向に略直交するような平面となっている。給電端子80の第2の端子部分82は、スペーサー90の上記平面に沿って延びている。すなわち、スペーサー90は、Z軸方向において、セラミックス板10の下面S2から給電端子80の第2の端子部分82の表面に至るまで延びている。
また、本実施形態では、スペーサー90(例えば、第1の位置P1に配置されたスペーサー90)とスペーサー90(例えば、第2の位置P2に配置されたスペーサー90)との間に、絶縁性樹脂92が充填されている(図9参照)。絶縁性樹脂92は、例えば、耐熱性があり、かつ、弾性があるシリコーン樹脂により形成されている。絶縁性樹脂92は、給電パッド70と、該給電パッド70上に設けられた接続部材72における基部74と棒状部76における基部74側の一部分と、を覆っている。なお、本実施形態では、スペーサー90が、各給電パッド70を取り囲むように一体的に形成されているため、絶縁性樹脂92は、一体形成されたスペーサー90における一部分と他の一部分との間に充填されていると言える。
なお、本実施形態における静電チャック100の第1の端子用孔Ht1付近の構成の製造方法は、例えば、以下の通りである。はじめに、セラミックス板10の下面S2に形成された各給電パッド70に、接続部材72をろう付けする。次に、各給電パッド70の周りに、例えば耐熱性樹脂材料によってスペーサー90を形成する。次に、スペーサー90における一部分と他の一部分との間に、絶縁性樹脂92を充填する。次に、第1の端子用孔Ht1内に給電端子80を挿入し、給電端子80に形成された各孔85に接続部材72の棒状部76を挿通し、その状態で、給電端子80と接続部材72とを半田付けする。以上の製造方法により、上述した第1の端子用孔Ht1付近の構成が実現される。
なお、静電チャック100における第2の端子用孔Ht2付近の構成は、第1の端子用孔Ht1付近の構成と同様であるため、説明を省略する。
A−5.本実施形態の効果:
以上説明したように、本実施形態の静電チャック100は、Z軸方向に略直交する略平面状の吸着面S1と吸着面S1とは反対側の下面S2とを有するセラミックス板10と、上面S3がセラミックス板10の下面S2に対向するように配置され、冷媒流路21と、上面S3に開口するベース部材貫通孔22と、が形成されたベース部材20と、セラミックス板10の下面S2とベース部材20の上面S3との間に配置され、ベース部材貫通孔22と連通し、ベース部材貫通孔22と共に第1の端子用孔Ht1を構成する接着部貫通孔32が形成された接着部30とを備え、セラミックス板10の吸着面S1上にウェハW等の対象物を保持する保持装置である。
また、本実施形態の静電チャック100では、セラミックス板10の少なくとも一部がZ軸方向に直交する方向に並ぶ複数のセグメントSEに仮想的に分割されており、各セグメントSE内に第1の発熱抵抗体500が配置されている。また、静電チャック100は、セラミックス板10の下面S2における第1の端子用孔Ht1に対応する位置に配置され、複数の第1の発熱抵抗体500と電気的に接続された導電性の複数の給電パッド70と、複数の給電パッド70のそれぞれについて設けられた接続部材72と、複数の導電領域84を有するFPCにより構成され、第1の端子用孔Ht1内において各導電領域84が各接続部材72と電気的に接続された給電端子80とを備える。
さらに、本実施形態の静電チャック100は、給電端子80とセラミックス板10の下面S2との間において、互いに隣り合う2つの給電パッド70の間に配置された絶縁性のスペーサー90を備える(図8〜図10参照)。そのため、本実施形態の静電チャック100では、2つの給電パッド70の間の絶縁性が向上する(すなわち、短絡の可能性が低下する)。従って、スペーサー90が配置されていない構成と比較して、給電パッド70同士の間隔を短くすることができ、その結果、第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)を小さくすることができる。第1の端子用孔Ht1の位置では、ベース部材20とセラミックス板10との間の伝熱性が低下するため、ベース部材20に形成された冷媒流路21に供給される冷媒によるセラミックス板10の冷却効果が低下し、セラミックス板10の吸着面S1における対応する箇所が温度特異点となり、吸着面S1の温度分布の均一性が低下するおそれがある。本実施形態の静電チャック100によれば、第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)を小さくすることができるため、第1の端子用孔Ht1の存在に起因したセラミックス板10の吸着面S1の温度特異点により吸着面S1の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、接続部材72は、給電パッド70上に配置された導電性の基部74と、基部74からセラミックス板10の下面S2から遠ざかる方向に延びる導電性の棒状部76とを有する(図8〜図10参照)。また、セラミックス板10の下面S2における第1の端子用孔Ht1に対応する位置に、第1の給電パッド70(1)と、第1の給電パッド70(1)を挟んで隣り合う第2および第3の給電パッド70(2),70(3)とを含む3つ以上の給電パッド70が配置されている。また、スペーサー90は、第1の給電パッド70(1)と第2の給電パッド70(2)との間である第1の位置P1と、第1の給電パッド70(1)と第3の給電パッド70(3)との間である第2の位置P2とに配置される。また、本実施形態の静電チャック100は、さらに、第1の位置P1に配置されたスペーサー90と第2の位置P2に配置されたスペーサー90との間に充填され、第1の給電パッド70(1)と、第1の給電パッド70(1)について設けられた接続部材72における基部74と棒状部76における基部74側の一部分と、を覆う絶縁性樹脂92を備える。上述したように、本実施形態の静電チャック100はスペーサー90を備えるが、スペーサー90とセラミックス板10との間やスペーサー90と給電端子80との間に隙間が存在するおそれがあり、絶縁性の点で向上の余地がある。本実施形態の静電チャック100では、絶縁性樹脂92の存在により、第1の給電パッド70(1)と第2および第3の給電パッド70(2),70(3)との間の絶縁性、および、各給電パッド70に設けられた接続部材72の間の絶縁性が向上する(すなわち、短絡の可能性が低下する)。従って、絶縁性樹脂92が充填されていない構成と比較して、各給電パッド70の間隔をさらに短くすることができ、その結果、第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)をさらに小さくすることができる。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、第1の端子用孔Ht1の存在に起因したセラミックス板10の吸着面S1の温度特異点により吸着面S1の温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。特に、本実施形態の静電チャック100では、面方向において、接続部材72の棒状部76は基部74より小さい(細い)。そのため、絶縁性樹脂92が給電パッド70と、接続部材72の基部74と、棒状部76における基部74側の一部分とを覆っていると、給電パッド70と接続部材72との組合せについて、互いに隣り合う2つの組合せ間の絶縁距離が棒状部76間の距離で決まることになり、各給電パッド70の間隔をさらに短くしても絶縁性を確保することができる。従って、第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)をさらに小さくすることができ、第1の端子用孔Ht1の存在に起因したセラミックス板10の吸着面S1の温度特異点により吸着面S1の温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、給電端子80は、はんだ88によって接続部材72に接合されている(図8および図9参照)。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、給電端子80と接続部材72の棒状部76との間の電気的接続を確保した強固な接合を実現することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、第1の端子用孔Ht1のZ軸方向に直交する断面形状は、所定の方向の長さL1に対する、該所定の方向に直交する方向の長さL2の比(L2/L1)が、3以上である形状である(図7参照)。すなわち、第1の端子用孔Ht1の断面形状は、比較的長細い形状である。そのため、本実施形態の静電チャック100では、一般に比較的長細い断面形状を有するFPCにより構成された給電端子80が配置される第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)を小さくすることができる。従って、本実施形態の静電チャック100によれば、第1の端子用孔Ht1の存在に起因したセラミックス板10の吸着面S1の温度特異点により吸着面S1の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、ベース部材20の上面S3は略円形であり、第1の端子用孔Ht1のZ軸方向に直交する断面形状は、ベース部材20の上面S3の円周方向CDに略平行な方向に沿って湾曲した形状であり、給電端子80は、少なくともベース部材20の上面S3の径方向RDに沿って外周側の端部において、円周方向CDに略平行な方向に沿って複数に分割されている(図7参照)。そのため、本実施形態の静電チャック100では、Z軸方向視でベース部材20の冷媒流路21の形状が湾曲していたとしても、第1の端子用孔Ht1を冷媒流路21の形状に沿わせるように湾曲した形状とすれば、冷媒流路21と第1の端子用孔Ht1との間の距離を略均一にすることができる。従って、本実施形態の静電チャック100によれば、第1の端子用孔Ht1の存在に起因したセラミックス板10の吸着面S1の温度特異点により吸着面S1の温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。また、本実施形態の静電チャック100では、第1の端子用孔Ht1を、Z軸方向視でベース部材20の冷媒流路21と重ならない位置に配置することが容易になるため、第1の端子用孔Ht1の存在に起因してセラミックス板10の吸着面S1の温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。さらに、本実施形態の静電チャック100では、給電端子80が複数に分割されているため、第1の端子用孔Ht1を湾曲した形状に形成した場合であっても、給電端子80の断面積を維持したまま、給電端子80を第1の端子用孔Ht1内に配置することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、給電端子80は、第1の端子用孔Ht1の外に配置され、径方向RDに沿って外周側に延びる第3の端子部分83を有する(図7〜図9参照)。本実施形態の静電チャック100によれば、給電端子80における第3の端子部分83同士が重なることを抑制することができ、給電端子80の取り回しを容易にすることができる。
また、本実施形態の静電チャック100は、さらに、セラミックス板10に配置され、Z軸方向における位置が第1の発熱抵抗体500とは異なる第2の発熱抵抗体600を備え、第1の端子用孔Ht1は、Z軸方向視で、第2の発熱抵抗体600と重ならない位置に配置されている(図7参照)。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、第1の端子用孔Ht1の存在に起因して第2の発熱抵抗体600の温度特異点が生ずることを抑制できるため、セラミックス板10の吸着面S1の温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。
B.第2実施形態:
図11は、第2実施形態の静電チャック100aにおける1つの第1の端子用孔Ht1付近のXZ断面構成を示す説明図である。以下では、第2実施形態の静電チャック100aの構成の内、上述した第1実施形態の静電チャック100の構成と同一の構成については、同一の符号を付すことによってその説明を適宜省略する。
図11に示すように、第2実施形態の静電チャック100aの構成は、上述した第1実施形態の静電チャック100の構成と比較して、スペーサー90aと給電端子80aの構成が異なっている。具体的には、第2実施形態の静電チャック100aでは、スペーサー90aにおけるセラミックス板10の下面S2に対向する側とは反対側の表面(以下、「スペーサー下面SS」という)は、Z軸方向に対して0度より大きく90度より小さい傾きθ1(例えば、45度程度の傾き)を有する斜めの略平面状の領域(本実施形態ではスペーサー下面SSの全領域であり、特許請求の範囲における第1の領域に相当する)を有している。
また、第2実施形態の静電チャック100aでは、給電端子80aの第1の端子部分81は、第1実施形態の静電チャック100と同様に、第1の端子用孔Ht1内に配置され、Z軸方向に略平行な方向に延びている。一方、第2実施形態の静電チャック100aでは、給電端子80aの第2の端子部分82aは、第1の端子部分81におけるセラミックス板10の下面S2に近い側の端部から、スペーサー下面SSに沿って、セラミックス板10の下面S2に近づく方向に斜めに延びている。
このように、第2実施形態の静電チャック100aでは、スペーサー90aにおけるセラミックス板10の下面S2に対向する側とは反対側の表面であるスペーサー下面SSは、Z軸方向に対して0度より大きく90度より小さい傾きθ1を有する略平面状の領域を有している。また、給電端子80aは、第1の端子部分81と第2の端子部分82aとを有する。第1の端子部分81は、第1の端子用孔Ht1内に配置され、Z軸方向に略平行な方向に延びている。また、第2の端子部分82aは、第1の端子部分81におけるセラミックス板10の下面S2に近い側の端部から、スペーサー下面SSに沿って、セラミックス板10の下面S2に近づく方向に延びている。ここで、上記第1実施形態の静電チャック100のように、給電端子80の第2の端子部分82がZ軸方向に略直交する方向に延びる構成では(図8参照)、給電端子80が、第1の端子部分81と第2の端子部分82との接続箇所で比較的大きく(深く)折り曲げられることとなる。また、上記接続箇所では、折り曲げに伴う導電領域84の破損を抑制するために、ある程度以上のR(曲率半径)を確保して折り曲げられる。そのため、このような構成では、Z軸方向に直交する方向における上記接続箇所の大きさ(図8のL11)が比較的大きくなり、その結果、給電端子80を収容する第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)が比較的大きくなる。これに対し、第2実施形態の静電チャック100aでは、給電端子80aの第2の端子部分82aが、第1の端子部分81におけるセラミックス板10の下面S2に近い側の端部からスペーサー下面SSに沿ってセラミックス板10の下面S2に近づく方向に延びているため、給電端子80aにおける第1の端子部分81と第2の端子部分82aとの接続箇所での折り曲げの程度が比較的小さく(浅く)なる。そのため、第2実施形態の静電チャック100aでは、Z軸方向に直交する方向における上記接続箇所の大きさ(図11のL21)が比較的小さくなり、その結果、給電端子80aを収容する第1の端子用孔Ht1の大きさ(径)をさらに小さくすることができる。従って、第2実施形態の静電チャック100aによれば、第1の端子用孔Ht1の存在に起因したセラミックス板10の吸着面S1の温度特異点により吸着面S1の温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。
C.変形例:
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
上記実施形態における静電チャック100の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、静電チャック100が、第1の発熱抵抗体500への給電のための構成として、第1の発熱抵抗体用ドライバ51を備えているが、静電チャック100が第1の発熱抵抗体用ドライバ51を備えていないとしてもよい。そのような構成では、例えば、電源から給電端子80、給電パッド70、および、ビアを介して第1の発熱抵抗体500に電圧が印加される。また、上記実施形態では、静電チャック100が、第2の発熱抵抗体600への給電のための構成として、第1の発熱抵抗体用ドライバ51のようなドライバを備えていないが、静電チャック100が第2の発熱抵抗体600への給電のための構成として第1の発熱抵抗体用ドライバ51と同様のドライバを備えていてもよい。そのような構成では、例えば、電源から給電端子180、給電パッド170、ビア、ドライバ、および、ビアを介して第2の発熱抵抗体600に電圧が印加される。
また、上記実施形態では、静電チャック100が第2の発熱抵抗体層60を備えているが、静電チャック100が第2の発熱抵抗体層60を備えていないとしてもよい。
また、上記実施形態では、セラミックス板10の下面S2に凹部12が形成されているが、セラミックス板10の下面S2に凹部12が形成されていなくてもよい。この場合には、第1の端子用孔Ht1は、互いに連通するベース部材貫通孔22と接着部貫通孔32とから構成される。なお、セラミックス板10の下面S2に凹部12が形成されていると、給電パッド70の損傷を回避しつつ、セラミックス板10の下面S2を研磨することができるため、好ましい。
また、上記実施形態では、1つの第1の端子用孔Ht1について12個の給電パッド70が1列に並べて配置されているが、1つの第1の端子用孔Ht1について設けられる給電パッド70の個数は任意に変更可能であるし、1つの第1の端子用孔Ht1について給電パッド70が2列以上に並べて配置されるとしてもよい。
また、上記実施形態における第1の端子用孔Ht1の形状は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、第1の端子用孔Ht1のZ軸方向に直交する断面(XY断面)の形状は、比較的細長い形状(L2/L1が3以上である形状)であり、かつ、ベース部材20の上面S3の円周方向CDに略平行な方向に沿って湾曲した形状であるとしているが、第1の端子用孔Ht1のXY断面の形状は必ずしもそのような形状である必要はない。また、上記実施形態では、第1の端子用孔Ht1は、Z軸方向視で第2の発熱抵抗体600と重ならない位置に配置されているとしているが、必ずしもそのような配置である必要はない。
また、上記実施形態では、第1の端子用孔Ht1に配置されたスペーサー90は一体形成されているとしているが、第1の端子用孔Ht1においてスペーサー90が複数の部分に分割されているとしてもよい。また、上記実施形態では、第1の端子用孔Ht1に絶縁性樹脂92が充填されているが、必ずしも絶縁性樹脂92が充填されている必要はない。
また、上記第2実施形態では、スペーサー90aにおけるセラミックス板10の下面S2に対向する側とは反対側の表面(スペーサー下面SS)の全領域が、Z軸方向に対して0度より大きく90度より小さい傾きθ1を有する略平面状であり、給電端子80aの第2の端子部分82aが、スペーサー下面SSに沿ってセラミックス板10の下面S2に近づく方向に斜めに延びているとしているが、スペーサー下面SSの一部の領域のみがZ軸方向に対して0度より大きく90度より小さい傾きθ1を有する略平面状であり、第2の端子部分82aが、スペーサー下面SSにおける上記一部の領域に沿ってセラミックス板10の下面S2に近づく方向に斜めに延びているとしてもよい。
また、上記実施形態における給電端子80の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、給電端子80が複数に分割されたりスリットが設けられたりしているが、必ずしもそのような構成である必要はない。また、上記実施形態では、給電端子80がFPCにより構成されているが、給電端子80が実装コネクタにより構成されているとしてもよい。また、上記実施形態では、接続部材72が、基部74と棒状部76とを有するとしているが、接続部材72の構成は、給電端子80と電気的に接続可能な限りにおいて任意に変更可能である。
また、静電チャック100に形成されたすべての第1の端子用孔Ht1付近について、上記実施形態において説明した構成が採用される必要はなく、少なくとも1つの第1の端子用孔Ht1付近について、上記実施形態において説明した構成が採用されればよい。また、上記実施形態では、静電チャック100における第2の端子用孔Ht2付近の構成は、第1の端子用孔Ht1付近の構成と同様であるとしているが、第2の端子用孔Ht2付近の構成は、他の公知の構成であってもよい。
また、上記実施形態では、静電チャック100の内部に配置された各導電性部材のZ軸方向における位置に関し、上側(吸着面S1に近い側)から順に、チャック電極40、第1の発熱抵抗体層50、第1の発熱抵抗体用ドライバ51、第2の発熱抵抗体層60の順に配置されているが、これらの内の少なくとも2つの層の位置関係が逆になってもよい。例えば、上記実施形態では、第2の発熱抵抗体層60が第1の発熱抵抗体層50より下側に位置する(その結果、各セグメントSEにおいて第2の発熱抵抗体600が第1の発熱抵抗体500より下側に位置する)が、第2の発熱抵抗体層60が第1の発熱抵抗体層50より上側に位置する(その結果、各セグメントSEにおいて第2の発熱抵抗体600が第1の発熱抵抗体500より上側に位置する)としてもよい。
また、上記実施形態において、第2の発熱抵抗体600への給電のための構成の一部(例えば、給電端子、ビア、導電ライン等)が、第1の発熱抵抗体500への給電ためにも利用されるとしてもよく、反対に、第1の発熱抵抗体500への給電のための構成の一部(例えば、給電端子、ビア、導電ライン等)が、第2の発熱抵抗体600への給電ためにも利用されるとしてもよい。また、上記実施形態において、各ビアは、単数のビアにより構成されてもよいし、複数のビアのグループにより構成されてもよい。
また、上記実施形態におけるセグメントSEの設定態様は、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、各セグメントSEが吸着面S1の円周方向に並ぶように複数のセグメントSEが設定されているが、各セグメントSEが格子状に並ぶように複数のセグメントSEが設定されてもよい。また、例えば、上記実施形態では、静電チャック100の全体が複数のセグメントSEに仮想的に分割されているが、静電チャック100の一部分が複数のセグメントSEに仮想的に分割されていてもよい。
また、上記実施形態では、セラミックス板10の内部に1つのチャック電極40が設けられた単極方式が採用されているが、セラミックス板10の内部に一対のチャック電極40が設けられた双極方式が採用されてもよい。また、上記実施形態の静電チャック100における各部材を形成する材料は、あくまで例示であり、各部材が他の材料により形成されてもよい。
また、本発明は、静電引力を利用してウェハWを保持する静電チャック100に限らず、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置(例えば、CVDヒータ等のヒータ装置や真空チャック等)にも適用可能である。