JP7299805B2

JP7299805B2 - 保持装置

Info

Publication number: JP7299805B2
Application number: JP2019163607A
Authority: JP
Inventors: 要三輪
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Priority date: 2019-09-09
Filing date: 2019-09-09
Publication date: 2023-06-28
Anticipated expiration: 2039-09-09
Also published as: JP2021044307A

Description

本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。

例えば半導体製造装置の真空チャンバー内でウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、例えばセラミックスを含む材料により形成された板状部材と、例えば金属により形成されたベース部材と、例えば樹脂を含む材料により形成され、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、板状部材の内部に設けられたチャック電極とを備えている。静電チャックは、チャック電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、板状部材の表面（以下、「吸着面」という。）にウェハを吸着して保持する。

板状部材の吸着面に保持されたウェハの温度が所望の温度にならないと、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング等）の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックにはウェハの温度分布を制御する性能が求められる。そのため、例えば、板状部材に配置されたヒータ電極による加熱や、ベース部材に形成された冷媒流路に冷媒を供給することによる冷却によって、板状部材の吸着面の温度分布の制御（ひいては、吸着面に保持されたウェハの温度分布の制御）が行われる。

また、従来、板状部材とウェハとの間の伝熱特性を高めてウェハの温度分布の制御性を向上させるため、板状部材とウェハとの間の空間にヘリウムガス等の不活性ガスを供給するためのガス流路を設けた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。より具体的には、該構成では、板状部材の下面（吸着面とは反対側の表面）に凹部が形成され、板状部材の内部に、該凹部と吸着面とに開口するガス流路が形成される。また、ベース部材の内部に、ガス流路が形成され、接合部に、板状部材の凹部とベース部材のガス流路とに連通する貫通孔が形成される。ベース部材のガス流路と、接合部の貫通孔と、板状部材のガス流路とが互いに連通することにより、不活性ガスを供給するためのガス流路が構成される。なお、板状部材の凹部を経由した板状部材とベース部材との間の放電やガスの放電等の発生を抑制するために、凹部内には、板状部材より気孔率が高い多孔質部材（「通気性プラグ」とも呼ばれる。）が配置される。

特開２０１３－２３２６４１号公報

上記従来の構成では、不活性ガスを供給するためのガス流路内に侵入したプラズマやプロセスガスが、接合部に形成された貫通孔の内周面付近に侵入し、該侵入に起因して接合部が劣化するおそれがある、という課題がある。

なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、板状部材と、ベース部材と、両者を接合する接合部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。

本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。

本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。

（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有し、前記第２の表面に凹部が形成され、前記第２の表面の前記凹部と前記第１の表面とに開口する板状部材ガス流路が内部に形成され、セラミックスを含む材料により形成された板状部材と、第３の表面を有し、前記第３の表面が前記板状部材の前記第２の表面側に位置するように配置され、ベース部材ガス流路が内部に形成されたベース部材と、前記板状部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合し、前記板状部材の前記凹部と前記ベース部材ガス流路とに連通する貫通孔が形成された接合部と、を備え、前記板状部材の前記第１の表面上に対象物を保持する装置である。本保持装置は、さらに、少なくとも一部分が前記板状部材の前記凹部内に配置され、前記板状部材より気孔率が高い多孔質部材と、エラストマーにより形成された保護部材であって、前記多孔質部材を収容すると共に前記ベース部材ガス流路に連通する貫通孔が形成された筒状であり、前記板状部材の前記凹部の内周面に当接する第１の部分と、前記ベース部材の前記第３の表面に当接する部分と、少なくとも一部が前記ベース部材ガス流路内に挿入された部分と、の少なくとも一方を有する第２の部分と、を有する、保護部材と、を備える。本保持装置は、エラストマーにより形成された保護部材を備え、保護部材は、板状部材の凹部の内周面に当接する第１の部分と、ベース部材の第３の表面に当接する部分と、少なくとも一部がベース部材ガス流路内に挿入された部分と、の少なくとも一方を有する第２の部分と、を有している。そのため、保護部材の第１の部分の存在により、保護部材の貫通孔内に収容された多孔質部材を板状部材に固定することができると共に、板状部材ガス流路から接合部の貫通孔の内周面付近に至るプラズマやプロセスガスの侵入を抑止することができる。また、保護部材の第２の部分がベース部材の第３の表面に当接する部分を有する場合には、保護部材の第２の部分の存在により、板状部材ガス流路から多孔質部材を介して接合部の貫通孔の内周面付近に至るプラズマやプロセスガスの侵入を抑止することができ、保護部材の第２の部分がベース部材ガス流路内に挿入された部分を有する場合には、板状部材ガス流路を介して侵入したプラズマやプロセスガスが、多孔質部材を通過して接合部の貫通孔の内周面付近に至る経路を長くすることができるため、いずれの場合においても、接合部の貫通孔の内周面付近に至るプラズマやプロセスガスの侵入を抑止することができる。従って、本保持装置によれば、保護部材により、プラズマやプロセスガスが接合部の貫通孔の内周面付近に侵入することを確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部が劣化することを抑制することができる。

（２）上記保持装置において、前記保護部材の前記第２の部分が、前記ベース部材ガス流路内に挿入された部分を有する場合、前記第１の方向に直交する方向において、前記保護部材の前記第２の部分における前記ベース部材ガス流路内に挿入された部分と、前記ベース部材ガス流路の内周面と、の間に隙間が存在する構成としてもよい。本保持装置では、仮に保護部材やベース部材ガス流路の寸法や位置のバラツキがあっても、板状部材とベース部材との接合の際に、保護部材の第２の部分がベース部材に干渉することを抑制することができる。従って、本保持装置によれば、該干渉に起因して板状部材とベース部材との間隔が不適切になることを抑制することができ、該間隔の不適切に起因する接合部の不備の発生を抑制することができる。

（３）上記保持装置において、前記保護部材の前記第２の部分は、前記第１の方向に延びる延伸部分と、前記ベース部材の前記第３の表面に当接する部分と、を有し、前記保護部材の前記第２の部分における前記ベース部材の前記第３の表面に当接する部分は、前記延伸部分から前記第１の方向に交差する方向に延びて、前記ベース部材の前記第３の表面に当接する当接部分を有する構成としてもよい。本保持装置では、保護部材の第２の部分の当接部分を弾性変形容易に構成できるため、保護部材の寸法や板状部材とベース部材との間隔にバラツキがあっても、保護部材の第２の部分の当接部分が該バラツキに追従して弾性変形することによって、保護部材をベース部材の第３の表面に確実に当接させることができる。従って、本保持装置によれば、保護部材により、プラズマやプロセスガスが接合部の貫通孔の内周面付近に侵入することをより確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部が劣化することを効果的に抑制することができる。

（４）上記保持装置において、前記多孔質部材における前記凹部の底面に対向する側の端面には、外周に沿って切り欠きが形成されており、前記保護部材の前記貫通孔の内周面は、前記多孔質部材の前記切り欠きが形成された部分の少なくとも一部を含む外周面に当接している構成としてもよい。本保持装置によれば、多孔質部材が保護部材に対して第１の方向に位置ずれすることを抑制することができる。

なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。

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第１実施形態の静電チャック１００における不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図第２実施形態の静電チャック１００におけるにおける不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図第３実施形態の静電チャック１００におけるにおける不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図第４実施形態の静電チャック１００におけるにおける不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図

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。

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半導体製造装置用部品である。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板状部材１０およびベース部材２０を備える。板状部材１０とベース部材２０とは、板状部材１０の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが、後述する接合部３０を挟んで上記配列方向に対向するように配置されている。すなわち、ベース部材２０は、ベース部材２０の上面Ｓ３が板状部材１０の下面Ｓ２側に位置するように配置されている。板状部材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、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。

板状部材１０は、Ｚ軸方向視で略円形の板状の部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）を含む材料により形成されている。なお、本実施形態では、板状部材１０は、セラミックスを主成分として含む材料により形成されている。本明細書において、主成分とは、体積含有率が最も高い成分を意味する。板状部材１０は、外周に沿って上側に切り欠きが形成された部分である外周部ＯＰと、外周部ＯＰの内側に位置する内側部ＩＰとから構成されている。板状部材１０における内側部ＩＰの厚さ（Ｚ軸方向における厚さであり、以下同様。）は、外周部ＯＰに形成された切り欠きの分だけ、外周部ＯＰの厚さより厚くなっている。すなわち、板状部材１０の外周部ＯＰと内側部ＩＰとの境界の位置で、板状部材１０の厚さが変化している。

板状部材１０の内側部ＩＰの直径は例えば５０ｍｍ～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、板状部材１０の外周部ＯＰの直径は例えば６０ｍｍ～５１０ｍｍ程度（通常は２１０ｍｍ～３６０ｍｍ程度）である（ただし、外周部ＯＰの直径は内側部ＩＰの直径より大きい）。また、板状部材１０の内側部ＩＰの厚さは例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度であり、板状部材１０の外周部ＯＰの厚さは例えば０．５ｍｍ～９．５ｍｍ程度である（ただし、外周部ＯＰの厚さは内側部ＩＰの厚さより薄い）。

板状部材１０の上面Ｓ１のうち、内側部ＩＰにおける上面（以下、「吸着面」ともいう。）Ｓ１１は、Ｚ軸方向に略直交する略円形の表面である。吸着面Ｓ１１は、特許請求の範囲における第１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。なお、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」という。

板状部材１０の上面Ｓ１のうち、外周部ＯＰにおける上面（以下、「外周上面」ともいう。）Ｓ１２は、Ｚ軸方向に略直交する略円環状の表面である。板状部材１０の外周上面Ｓ１２には、例えば、静電チャック１００を固定するための治具（不図示）が係合する。

図２に示すように、板状部材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にチャック用電源（不図示）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が板状部材１０の吸着面Ｓ１１に吸着固定される。

板状部材１０の内部には、また、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）を含む抵抗発熱体により構成されたヒータ電極５０が配置されている。ヒータ電極５０にヒータ用電源（不図示）から電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱することによって板状部材１０が温められ、板状部材１０の吸着面Ｓ１１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度分布の制御が実現される。

ベース部材２０は、例えば板状部材１０の外周部ＯＰと同径の、または、板状部材１０の外周部ＯＰ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、板状部材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合部３０によって、板状部材１０に接合されている。接合部３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ～１ｍｍ程度である。本実施形態では、接合部３０は、樹脂材料（接着材料）を主成分として含んでいる。接合部３０に含まれる樹脂材料としては、シリコーン樹脂やフッ素樹脂、アクリル樹脂、エポキシ樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができるが、耐熱性が高く、かつ、柔軟な樹脂材料であるシリコーン樹脂やフッ素樹脂を用いることが好ましい。また、接合部３０は、樹脂材料に加えて、例えばセラミックスの充填材（フィラー）を含んでいてもよい。

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、接合部３０を介したベース部材２０と板状部材１０との間の伝熱（熱引き）により板状部材１０が冷却され、板状部材１０の吸着面Ｓ１１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の温度分布の制御が実現される。

また、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から板状部材１０の吸着面Ｓ１１にわたって上下方向に延びるピン挿通孔１４０が形成されている。ピン挿通孔１４０は、板状部材１０の吸着面Ｓ１１上に保持されたウェハＷを押し上げて吸着面Ｓ１１から離間させるリフトピン（不図示）を挿通するための孔である。

また、静電チャック１００は、静電チャック１００の周囲に存在するプラズマやプロセスガスから接合部３０の外周面を保護するためのＯリング１１０を備える。Ｏリング１１０は、例えばエラストマー（例えば、合成ゴム）により形成されている。Ｏリング１１０は、板状部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３とに当接しており、該当接箇所において封止機能を発揮することにより、接合部３０の外周面がプラズマやプロセスガスに晒されて劣化することを抑制する。

Ａ－２．板状部材１０の吸着面Ｓ１１の構成：
図２に示すように、板状部材１０の吸着面Ｓ１１には、凹部７９と複数の凸部７０とが形成されている。より詳細には、板状部材１０の吸着面Ｓ１１において、凸部７０が形成されていない部分が凹部７９となっている。

板状部材１０の吸着面Ｓ１１に形成された複数の凸部７０は、吸着面Ｓ１１の外周に沿って全周にわたって形成された凸部７０（以下、「外周シールバンド７２」という。）を含む。Ｚ軸方向視での外周シールバンド７２の形状は、板状部材１０の吸着面Ｓ１１の中心を中心とした略円環状である。また、図２に示すように、外周シールバンド７２の断面（Ｚ軸に平行で、かつ、吸着面Ｓ１１の中心を通る断面）の形状は、略矩形である。外周シールバンド７２の高さは、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、外周シールバンド７２の幅（Ｚ軸方向視での外周シールバンド７２の延伸方向に直交する方向の大きさ）は、例えば、０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。

また、板状部材１０の吸着面Ｓ１１に形成された複数の凸部７０は、板状部材１０の吸着面Ｓ１１における外周シールバンド７２より内側の領域に形成された複数の独立した柱状の凸部７０（以下、「柱状凸部７３」という。）を含む。Ｚ軸方向視での各柱状凸部７３の形状は、略円形である。また、Ｚ軸方向視で、複数の柱状凸部７３は、略均等間隔で配置されている。また、図２に示すように、各柱状凸部７３の断面（Ｚ軸に平行な断面）の形状は、略矩形である。柱状凸部７３の高さは、外周シールバンド７２の高さと略同一であり、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、柱状凸部７３の幅（Ｚ軸方向視での柱状凸部７３の最大径）は、例えば、０．５ｍｍ～１．５ｍｍ程度である。

ウェハＷは、板状部材１０の吸着面Ｓ１１における複数の凸部７０の頂面に支持される。すなわち、板状部材１０の吸着面Ｓ１１はウェハＷを保持する吸着面として機能すると上述したが、より詳細には、ウェハＷを保持するのは、吸着面Ｓ１１の内、複数の凸部７０の頂面である。ウェハＷが複数の凸部７０の頂面に支持された状態では、ウェハＷの表面（下面）と、板状部材１０の吸着面Ｓ１１（より詳細には吸着面Ｓ１１の凹部７９）との間に、空間が存在することとなる。後述するように、この空間には、不活性ガスが供給される。

Ａ－３．不活性ガス供給のための構成：
図２に示すように、静電チャック１００は、板状部材１０とウェハＷとの間の伝熱性を高めてウェハＷの温度分布の制御性をさらに高めるため、ウェハＷの表面（下面）と板状部材１０の吸着面Ｓ１１（吸着面Ｓ１１の凹部７９）との間に存在する空間に、不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給するための構成を備えている。図３は、第１実施形態の静電チャック１００における不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図である。図３には、図２のＸ１部のＸＺ断面構成が拡大して示されている。本実施形態の静電チャック１００は、Ｚ軸方向視での接合部３０の貫通孔３２の中心を通り、Ｚ軸方向に平行な任意の断面において、図３に示す構成と同様の構成となっている。

図２および図３に示すように、ベース部材２０には、ベース部材２０の下面Ｓ４から上面Ｓ３にわたって上下方向に延びるベース部材ガス流路１３１が形成されている。また、板状部材１０の下面Ｓ２には凹部１８が形成されており、板状部材１０の内部には、凹部１８と吸着面Ｓ１１とに開口する板状部材ガス流路１３０が形成されている。本実施形態では、板状部材ガス流路１３０は、凹部１８の底面に連通すると共に上方に延びる縦流路１３８と、縦流路１３８に連通すると共に面方向に延びる横流路１３３と、横流路１３３から吸着面Ｓ１１まで上方に延びて吸着面Ｓ１１に開口するガス噴出流路１３２とから構成されている。また、接合部３０には、貫通孔３２が形成されている。貫通孔３２は、板状部材１０に形成された凹部１８と、ベース部材２０に形成されたベース部材ガス流路１３１と、に連通している。ベース部材２０に形成されたベース部材ガス流路１３１と、接合部３０に形成された貫通孔３２と、板状部材１０に形成された板状部材ガス流路１３０とが互いに連通することにより、不活性ガスを供給するためのガス流路が構成されている。

また、板状部材１０の凹部１８を経由した板状部材１０とベース部材２０との間の放電やガスの放電等の発生を抑制するために、凹部１８内には、通気性プラグ１６０が配置されている。通気性プラグ１６０は、絶縁性材料により形成された略円柱状の部材であり、板状部材１０より気孔率が高い多孔質部材である。通気性プラグ１６０の形成材料としては、例えばセラミックス多孔質体やグラスファイバー、耐熱性ポリテトラフルオロエチレン樹脂スポンジ等を用いることができる。なお、本実施形態では、通気性プラグ１６０における凹部１８の底面に対向する側の端面（上面）には、外周に沿って切り欠き１６２が形成されている。通気性プラグ１６０は、特許請求の範囲における多孔質部材に相当する。

ガス源（不図示）から供給された不活性ガスが、ベース部材ガス流路１３１内に流入すると、流入した不活性ガスは、ベース部材ガス流路１３１から凹部１８内に配置された通気性プラグ１６０の内部を通過して、板状部材１０の内部に形成されたベース部材ガス流路１３１に流入する。より詳細には、不活性ガスは、ベース部材ガス流路１３１を構成する縦流路１３８内に流入し、その後、横流路１３３を介して面方向に流れつつガス噴出流路１３２内に流入し、ガス噴出流路１３２の吸着面Ｓ１１における各開口から噴出する。このようにして、ウェハＷの表面と板状部材１０の吸着面Ｓ１１（吸着面Ｓ１１の凹部７９）との間に存在する空間に、不活性ガスが供給される。

ここで、本実施形態の静電チャック１００は、プラズマやプロセスガスから接合部３０（接合部３０に形成された貫通孔３２の内周面３１）を保護するための保護部材１７０を備える。保護部材１７０は、エラストマー（例えば、合成ゴム）により形成されている。なお、保護部材１７０の形成材料は、弾性を有し、かつ、耐プラズマ性、耐熱性、耐薬品性に優れた材料であることが好ましい。

図３に示すように、保護部材１７０は、Ｚ軸方向視で貫通孔１７８が形成された略円筒状の部材である。保護部材１７０の貫通孔１７８には、通気性プラグ１６０が収容されている。また、保護部材１７０の貫通孔１７８は、ベース部材２０のベース部材ガス流路１３１に連通している。

より詳細には、保護部材１７０は、上側部分１７１と、上側部分１７１の下側に位置する下側部分１７２とを有する。保護部材１７０の上側部分１７１は、比較的大径の略円筒状部分である。ただし、上側部分１７１の上面および下面には、外周に沿ってテーパー１７９が形成されている。上側部分１７１の外周面は、板状部材１０の凹部１８の内周面に当接している。なお、本実施形態では、上側部分１７１は、径方向に圧縮されて弾性変形した状態となっており、上側部分１７１の外周面は、板状部材１０の凹部１８の内周面に密着している。これにより、通気性プラグ１６０を収容する保護部材１７０は、板状部材１０に固定されている。また、本実施形態では、保護部材１７０の貫通孔１７８の内、主として上側部分１７１に形成された部分に、通気性プラグ１６０が収容されている。また、保護部材１７０における上側部分１７１の貫通孔１７８の内周面は、通気性プラグ１６０の切り欠き１６２が形成された部分の少なくとも一部を含む外周面に当接している。上側部分１７１は、特許請求の範囲における第１の部分に相当し、下側部分１７２は、特許請求の範囲における第２の部分に相当する。

なお、保護部材１７０と板状部材１０または通気性プラグ１６０とが当接していることは、静電チャック１００の断面（Ｚ軸方向に平行な断面）を露出させ、該断面を観察することにより確認することができる。後述する保護部材１７０とベース部材２０との当接についても同様である。

保護部材１７０の下側部分１７２は、上側部分１７１より小径の略円筒状部分であり、上側部分１７１の下端部に連続している。下側部分１７２の少なくとも一部（本実施形態では、下端部）は、ベース部材２０に形成されたベース部材ガス流路１３１内に挿入されている。本実施形態では、下側部分１７２の外径は、ベース部材ガス流路１３１の内径より小さくなっており、面方向において、下側部分１７２におけるベース部材ガス流路１３１内に挿入された部分と、ベース部材ガス流路１３１の内周面３８との間には、隙間ＧＰが存在している。

以上説明した構成を有する第１実施形態の静電チャック１００は、例えば、以下のように製造することができる。すなわち、図３に示す断面形状を有する保護部材１７０を、例えば型による成形により作製する。なお、本実施形態では、後述するように、保護部材１７０が静電チャック１００に設置された状態では、保護部材１７０が弾性変形しているため、厳密に言えば、作製する保護部材１７０の断面形状は、図３に示す断面形状とは当該変形分だけ異なっている。また、作製された保護部材１７０の貫通孔１７８内に、通気性プラグ１６０を配置する。具体的には、保護部材１７０の貫通孔１７８における上側の開口から通気性プラグ１６０を押し込むことにより、通気性プラグ１６０を貫通孔１７８内に入り込ませる。通気性プラグ１６０が保護部材１７０の貫通孔１７８内に入り込んだ状態では、通気性プラグ１６０の切り欠き１６２と保護部材１７０の貫通孔１７８の内周面との係合によって、保護部材１７０に対する通気性プラグ１６０のＺ軸方向への移動が規制された状態となる。次に、通気性プラグ１６０を収容した状態の保護部材１７０を、板状部材１０の下面Ｓ２に形成された凹部１８内に押し込んで配置する。このとき、保護部材１７０の上側部分１７１が径方向に圧縮されて弾性変形し、保護部材１７０の上側部分１７１の外周面が、凹部１８の内周面に密着した状態となり、通気性プラグ１６０を収容する保護部材１７０が板状部材１０に固定される。なお、本実施形態では、保護部材１７０の上面にはテーパー１７９が形成されているため、保護部材１７０の凹部１８内への挿入を円滑に行うことができる。

その後、板状部材１０とベース部材２０とを接合部３０により接合する。このとき、板状部材１０に取り付けられた保護部材１７０における下側部分１７２の下端部が、ベース部材２０に形成されたベース部材ガス流路１３１内に挿入された状態となる。上述したように、本実施形態では、保護部材１７０の下側部分１７２の外径がベース部材ガス流路１３１の内径より小さくされており、静電チャック１００の製造完了時に、面方向において、保護部材１７０の下側部分１７２におけるベース部材ガス流路１３１内に挿入された部分と、ベース部材ガス流路１３１の内周面３８との間に、隙間ＧＰが存在するようになっている。そのため、仮に保護部材１７０やベース部材ガス流路１３１の寸法や位置のバラツキがあっても、板状部材１０とベース部材２０との接合の際に、保護部材１７０の下側部分１７２がベース部材２０に干渉することを抑制することができ、該干渉に起因して板状部材１０とベース部材２０との間隔（Ｚ軸方向における間隔）が不適切になることを抑制することができ、該間隔の不適切に起因する接合部３０の不備の発生を抑制することができる。その後、Ｏリング１１０の取り付け等の残りの製造工程を行う。

Ａ－４．第１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吸着面Ｓ１１と、吸着面Ｓ１１とは反対側の下面Ｓ２と、を有し、セラミックスを含む材料により形成された板状部材１０と、上面Ｓ３を有し、上面Ｓ３が板状部材１０の下面Ｓ２側に位置するように配置されたベース部材２０と、板状部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置されて板状部材１０とベース部材２０とを接合する接合部３０とを備え、板状部材１０の吸着面Ｓ１１上に対象物であるウェハＷを保持する装置である。板状部材１０の下面Ｓ２には、凹部１８が形成され、板状部材１０の内部には、凹部１８と吸着面Ｓ１１とに開口する板状部材ガス流路１３０が形成されている。また、ベース部材２０には、ベース部材ガス流路１３１が形成されており、接合部３０には、板状部材１０の凹部１８とベース部材２０のベース部材ガス流路１３１とに連通する貫通孔３２が形成されている。

また、本実施形態の静電チャック１００は、少なくとも一部分が板状部材１０の凹部１８内に配置された通気性プラグ１６０を備える。通気性プラグ１６０は、板状部材１０より気孔率が高い多孔質部材である。

さらに、本実施形態の静電チャック１００は、エラストマーにより形成された保護部材１７０を備える。保護部材１７０は、貫通孔１７８が形成された筒状部材である。保護部材１７０の貫通孔１７８には、通気性プラグ１６０が収容されている。また、保護部材１７０の貫通孔１７８は、ベース部材ガス流路１３１に連通している。保護部材１７０は、上側部分１７１と、下側部分１７２とを有する。保護部材１７０の上側部分１７１は、板状部材１０の凹部１８の内周面に当接している。保護部材１７０の下側部分１７２の少なくとも一部は、ベース部材２０のベース部材ガス流路１３１内に挿入されている。

ここで、静電チャック１００においては、例えばウェハレスクリーニング時等に、吸着面Ｓ１１の側から板状部材ガス流路１３０内に侵入したプラズマが、板状部材１０（の凹部１８の内周面）と通気性プラグ１６０との間や通気性プラグ１６０の内部を通って、接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に至ることにより、接合部３０が劣化するおそれがある。また、静電チャック１００においては、例えばウェハのデチャック時等に、吸着面Ｓ１１の側から板状部材ガス流路１３０内に侵入したプロセスガスが、板状部材１０（の凹部１８の内周面）と通気性プラグ１６０との間や通気性プラグ１６０の内部を通って、接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に至ることにより、接合部３０が劣化するおそれがある。しかしながら上述したように、本実施形態の静電チャック１００は、エラストマーにより形成された保護部材１７０を備え、保護部材１７０は、板状部材１０の凹部１８の内周面に当接する上側部分１７１と、少なくとも一部がベース部材２０のベース部材ガス流路１３１内に挿入された下側部分１７２とを有している。そのため、保護部材１７０の上側部分１７１の存在により、保護部材１７０の貫通孔１７８内に収容された通気性プラグ１６０を板状部材１０に固定することができると共に、板状部材ガス流路１３０から接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に至るプラズマやプロセスガスの侵入を抑止することができる。すなわち、保護部材１７０が配置されていない構成では、板状部材１０と通気性プラグ１６０との間の密着性が低いため、板状部材１０と通気性プラグ１６０との間を通ってプラズマやプロセスガスが侵入するおそれがある。しかし、保護部材１７０が配置された構成では、エラストマーにより形成された保護部材１７０と板状部材１０との間の密着性は、上述した板状部材１０と通気性プラグ１６０との間の密着性より高いため、板状部材１０と通気性プラグ１６０との間を通ってプラズマやプロセスガスが侵入することを抑制することができる。また、保護部材１７０の下側部分１７２の存在により、上方から縦流路１３８を介して侵入したプラズマやプロセスガスが、通気性プラグ１６０を通過して接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に至る経路を長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、保護部材１７０により、プラズマやプロセスガスが接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に侵入することを確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部３０が劣化することを抑制することができる。なお、接合部３０がセラミックス等の充填材（フィラー）を含んでいる場合には、該侵入に起因して該フィラーが飛散し、真空チャンバー内にパーティクルが発生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、Ｚ軸方向に直交する方向（面方向）において、保護部材１７０の下側部分１７２におけるベース部材ガス流路１３１内に挿入された部分と、ベース部材ガス流路１３１の内周面３８との間に、隙間ＧＰが存在している。そのため、本実施形態の静電チャック１００では、仮に保護部材１７０やベース部材ガス流路１３１の寸法や位置のバラツキがあっても、板状部材１０とベース部材２０との接合の際に、保護部材１７０の下側部分１７２がベース部材２０に干渉することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、該干渉に起因して板状部材１０とベース部材２０との間隔が不適切になることを抑制することができ、該間隔の不適切に起因する接合部３０の不備の発生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、通気性プラグ１６０における板状部材１０の凹部１８の底面に対向する側の端面（上面）に、外周に沿って切り欠き１６２が形成されている。また、保護部材１７０の貫通孔１７８の内周面は、通気性プラグ１６０の切り欠き１６２が形成された部分の少なくとも一部を含む外周面に当接している。そのため、本実施形態の静電チャック１００によれば、通気性プラグ１６０が保護部材１７０に対してＺ軸方向に位置ずれすることを抑制することができる。

Ｂ．第２実施形態：
図４は、第２実施形態の静電チャック１００におけるにおける不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図である。以下では、第２実施形態の静電チャック１００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４に示すように、第２実施形態では、保護部材１７０の構成が第１実施形態と異なる。より詳細には、第２実施形態では、保護部材１７０の下側部分１７２が、Ｚ軸方向に延びる延伸部分１７３と、延伸部分１７３からＺ軸方向に交差する方向に延びて、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接する当接部分１７４とを有する。本実施形態では、延伸部分１７３は、上側部分１７１の外周の位置から下方に延びている。また、当接部分１７４は、延伸部分１７３との境界からＺ軸方向視での保護部材１７０の中心軸側に傾いた方向に延びている。

以上説明した構成を有する第２実施形態の静電チャック１００は、例えば、以下のように製造することができる。すなわち、図４に示す断面形状を有する保護部材１７０を、例えば型による成形により作製する。なお、本実施形態では、後述するように、保護部材１７０が静電チャック１００に設置された状態では、保護部材１７０が弾性変形しているため、厳密に言えば、作製する保護部材１７０の断面形状は、図４に示す断面形状とは当該変形分だけ異なっている。より具体的には、作製された保護部材１７０における下側部分１７２の当接部分１７４は、延伸部分１７３からＺ軸方向に略平行に延びている。また、作製された保護部材１７０の貫通孔１７８内に、通気性プラグ１６０を配置し、通気性プラグ１６０を収容した状態の保護部材１７０を、板状部材１０の下面Ｓ２に形成された凹部１８内に押し込んで配置する。その後、板状部材１０とベース部材２０とを接合部３０により接合する。このとき、板状部材１０に取り付けられた保護部材１７０における下側部分１７２の当接部分１７４が、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接して押圧されることにより、当接部分１７４が保護部材１７０の中心軸側に傾くように弾性変形する。そのため、仮に保護部材１７０の寸法や板状部材１０とベース部材２０との間隔にバラツキがあっても、保護部材１７０の下側部分１７２の当接部分１７４が該バラツキに追従して弾性変形することによって、ベース部材２０の上面Ｓ３に確実に当接する。その後、Ｏリング１１０の取り付け等の残りの製造工程を行う。

以上説明したように、第２実施形態の静電チャック１００は、エラストマーにより形成された保護部材１７０を備える。保護部材１７０は、板状部材１０の凹部１８の内周面に当接する上側部分１７１と、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接する下側部分１７２とを有している。そのため、保護部材１７０の上側部分１７１の存在により、保護部材１７０の貫通孔１７８内に収容された通気性プラグ１６０を板状部材１０に固定することができると共に、板状部材ガス流路１３０から接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に至るプラズマやプロセスガスの侵入を抑止することができる。また、保護部材１７０の下側部分１７２の存在により、板状部材ガス流路１３０から通気性プラグ１６０を介して接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に至るプラズマやプロセスガスの侵入を抑止することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、保護部材１７０により、プラズマやプロセスガスが接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に侵入することを確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部３０が劣化することを抑制することができる。

また、第２実施形態の静電チャック１００では、保護部材１７０の下側部分１７２が、Ｚ軸方向に延びる延伸部分１７３と、当接部分１７４とを有している。保護部材１７０の下側部分１７２における当接部分１７４は、延伸部分１７３からＺ軸方向に交差する方向に延びて、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接している。そのため、第２実施形態の静電チャック１００では、保護部材１７０の下側部分１７２の当接部分１７４を弾性変形容易に構成できるため、保護部材１７０の寸法や板状部材１０とベース部材２０との間隔にバラツキがあっても、保護部材１７０の下側部分１７２の当接部分１７４が該バラツキに追従して弾性変形することによって、保護部材１７０をベース部材２０の上面Ｓ３に確実に当接させることができる。従って、第２実施形態の静電チャック１００によれば、保護部材１７０により、プラズマやプロセスガスが接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に侵入することをより確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部３０が劣化することを効果的に抑制することができる。

Ｃ．第３実施形態：
図５は、第３実施形態の静電チャック１００におけるにおける不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図である。以下では、第３実施形態の静電チャック１００の構成の内、上述した第２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５に示すように、第３実施形態では、保護部材１７０の構成が第２実施形態と異なる。より詳細には、第３実施形態では、第２実施形態と同様に、保護部材１７０の下側部分１７２が、Ｚ軸方向に延びる延伸部分１７３と、延伸部分１７３からＺ軸方向に交差する方向に延びて、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接する当接部分１７４とを有する。ただし、第３実施形態では、第２実施形態と異なり、延伸部分１７３は、上側部分１７１の外周部より内側の位置（貫通孔１７８の外縁の位置）から下方に延びている。また、当接部分１７４は、延伸部分１７３との境界から、面方向に平行（Ｚ軸方向視での保護部材１７０の中心軸から離れる方向）に延びている。

以上説明した構成を有する第３実施形態の静電チャック１００は、板状部材１０とベース部材２０との接合時における保護部材１７０の下側部分１７２の当接部分１７４を変形させる方向以外は、上述した第２実施形態の静電チャック１００の製造方法と同様の方法により製造することができる。

以上説明したように、第３実施形態の静電チャック１００は、第２実施形態と同様に、エラストマーにより形成された保護部材１７０を備え、保護部材１７０は、板状部材１０の凹部１８の内周面に当接する上側部分１７１と、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接する下側部分１７２とを有している。また、第３実施形態の静電チャック１００では、第２実施形態と同様に、保護部材１７０の下側部分１７２が、Ｚ軸方向に延びる延伸部分１７３と、延伸部分１７３からＺ軸方向に交差する方向に延びて、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接する当接部分１７４とを有している。そのため、第３実施形態の静電チャック１００によれば、第２実施形態と同様に、保護部材１７０により、プラズマやプロセスガスが接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に侵入することをより確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部３０が劣化することを効果的に抑制することができる。

なお、第３実施形態の静電チャック１００では、保護部材１７０の下側部分１７２の当接部分１７４が面方向に平行に延びているため、保護部材１７０の下側部分１７２とベース部材２０の上面Ｓ３との接触面積を容易に大きくすることができ、保護部材１７０により、プラズマやプロセスガスが接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に侵入することを一層確実に抑制することができる。

Ｄ．第４実施形態：
図６は、第４実施形態の静電チャック１００におけるにおける不活性ガスを供給するための構成を詳細に示す説明図である。以下では、第４実施形態の静電チャック１００の構成の内、上述した第２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６に示すように、第４実施形態では、保護部材１７０の構成が第２実施形態と異なる。より詳細には、第４実施形態では、第２実施形態と同様に、保護部材１７０の下側部分１７２が、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接している。ただし、第４実施形態では、第２実施形態と異なり、保護部材１７０の下側部分１７２が、Ｚ軸方向に延びる円筒状部分として構成されており、Ｚ軸方向に交差する方向に延びる部分を有していない。

以上説明した構成を有する第４実施形態の静電チャック１００は、板状部材１０とベース部材２０との接合時において、保護部材１７０の下側部分１７２の一部分がＺ軸方向に交差する方向に延びる状態となるように変形するのではなく、下側部分１７２が単純にＺ軸方向に圧縮変形すること以外は、上述した第２実施形態の静電チャック１００の製造方法と同様の方法により製造することができる。

以上説明したように、第４実施形態の静電チャック１００は、第２実施形態と同様に、エラストマーにより形成された保護部材１７０を備え、保護部材１７０は、板状部材１０の凹部１８の内周面に当接する上側部分１７１と、ベース部材２０の上面Ｓ３に当接する下側部分１７２とを有している。そのため、第４実施形態の静電チャック１００によれば、第２実施形態と同様に、保護部材１７０により、プラズマやプロセスガスが接合部３０の貫通孔３２の内周面３１付近に侵入することを確実に抑制することができ、該侵入に起因して接合部３０が劣化することを抑制することができる。

Ｅ．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、上記実施形態における保護部材１７０や通気性プラグ１６０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、通気性プラグ１６０に切り欠き１６２が形成されているが、切り欠き１６２は無くてもよい。また、上記実施形態では、保護部材１７０にテーパー１７９が形成されているが、テーパー１７９は無くてもよい。

また、上記実施形態では、Ｚ軸方向視での接合部３０の貫通孔３２の中心を通り、Ｚ軸方向に平行な任意の断面において、保護部材１７０等が図３等に示す構成と同様の構成となっているが、Ｚ軸方向視での接合部３０の貫通孔３２の中心を通り、Ｚ軸方向に平行な少なくとも１つの断面において、保護部材１７０等が図３等に示す構成と同様の構成となっていればよい。

また、上記実施形態では、板状部材１０に、不活性ガスの流通のためのトンネル流路（図２に示す横流路１３３および縦流路１３８）が形成されているが、これらのトンネル流路の少なくとも一部がベース部材２０に形成されているとしてもよい。

また、上記実施形態では、板状部材１０の上面側の外周に沿って上側に切り欠きが形成されているが、該切り欠きは形成されていなくてもよい。また、上記実施形態では、板状部材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、板状部材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の各部材（板状部材１０、ベース部材２０、接合部３０、保護部材１７０、通気性プラグ１６０等）の形成材料は、あくまで一例であり、種々変更可能である。例えば、上記実施形態では、接合部３０は樹脂材料（接着材料）を主成分として含んでいるが、接合部３０は金属材料等の他の材料を主成分として含んでいてもよい。

また、本発明は、静電チャック１００に限らず、板状部材と、ベース部材と、両者を接合する接合部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する他の保持装置にも適用可能である。

１０：板状部材１８：凹部２０：ベース部材２１：冷媒流路３０：接合部３１：内周面３２：貫通孔３８：内周面４０：チャック電極５０：ヒータ電極７０：凸部７２：外周シールバンド７３：柱状凸部７９：凹部１００：静電チャック１１０：Ｏリング１３０：板状部材ガス流路１３１：ベース部材ガス流路１３２：ガス噴出流路１３３：横流路１３８：縦流路１４０：ピン挿通孔１６０：通気性プラグ１６２：切り欠き１７０：保護部材１７１：上側部分１７２：下側部分１７３：延伸部分１７４：当接部分１７８：貫通孔１７９：テーパーＧＰ：隙間ＩＰ：内側部ＯＰ：外周部Ｓ１１：吸着面Ｓ１２：外周上面Ｓ１：上面Ｓ２：下面Ｓ３：上面Ｓ４：下面Ｗ：ウェハ

Claims

第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有し、前記第２の表面に凹部が形成され、前記第２の表面の前記凹部と前記第１の表面とに開口する板状部材ガス流路が内部に形成され、セラミックスを含む材料により形成された板状部材と、
第３の表面を有し、前記第３の表面が前記板状部材の前記第２の表面側に位置するように配置され、ベース部材ガス流路が内部に形成されたベース部材と、
前記板状部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合し、前記板状部材の前記凹部と前記ベース部材ガス流路とに連通する貫通孔が形成された接合部と、
を備え、前記板状部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、さらに、
少なくとも一部分が前記板状部材の前記凹部内に配置され、前記板状部材より気孔率が高い多孔質部材と、
エラストマーにより形成された保護部材であって、前記多孔質部材を収容すると共に前記ベース部材ガス流路に連通する貫通孔が形成された筒状であり、
前記板状部材の前記凹部の内周面に当接する第１の部分と、
前記ベース部材の前記第３の表面に当接する部分と、少なくとも一部が前記ベース部材ガス流路内に挿入された部分と、の少なくとも一方を有する第２の部分と、
を有する、保護部材と、
を備える、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１に記載の保持装置において、
前記保護部材の前記第２の部分が、前記ベース部材ガス流路内に挿入された部分を有する場合、
前記第１の方向に直交する方向において、前記保護部材の前記第２の部分における前記ベース部材ガス流路内に挿入された部分と、前記ベース部材ガス流路の内周面と、の間に隙間が存在する、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１に記載の保持装置において、
前記保護部材の前記第２の部分は、前記第１の方向に延びる延伸部分と、前記ベース部材の前記第３の表面に当接する部分と、を有し、
前記保護部材の前記第２の部分における前記ベース部材の前記第３の表面に当接する部分は、前記延伸部分から前記第１の方向に交差する方向に延びて、前記ベース部材の前記第３の表面に当接する当接部分を有する、
ことを特徴とする保持装置。
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置において、
前記多孔質部材における前記凹部の底面に対向する側の端面には、外周に沿って切り欠きが形成されており、
前記保護部材の前記貫通孔の内周面は、前記多孔質部材の前記切り欠きが形成された部分の少なくとも一部を含む外周面に当接している、
ことを特徴とする保持装置。