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)等の導電性材料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、ベース部材20をZ軸方向に貫通する貫通孔26と、接合部30をZ軸方向に貫通する貫通孔36と、板状部材10をZ軸方向に貫通する貫通孔16とが互いに連通した一体の孔である。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。なお、ピン挿通孔140を構成するベース部材20の貫通孔26には、リフトピン(不図示)とベース部材20との短絡を防止するために、絶縁性材料(例えば、セラミックス)により形成されたスリーブ90が配置されている。
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。
さらに、静電チャック100は、接合部30に形成された貫通孔36(ピン挿通孔140の一部)の内周面31を保護するための保護部材120を備える。保護部材120の構成については、次の「A-2.接合部30に形成された貫通孔36の内周面31の周辺の詳細構成」において説明する。
A-2.接合部30に形成された貫通孔36の内周面31の周辺の詳細構成:
図3は、第1実施形態の静電チャック100における接合部30に形成された貫通孔36の内周面31の周辺の詳細構成を示す説明図である。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36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。
上述したように、ベース部材20の貫通孔26には、スリーブ90が配置されている。スリーブ90は、Z軸方向に延びる貫通孔98が形成された略円筒状部材であり、図示しない接着剤やボルト等によってベース部材20に固定されている。スリーブ90に形成された貫通孔98の内径は、Z軸方向の全体にわたって略一定である。本実施形態では、スリーブ90に形成された貫通孔98の内径は、板状部材10に形成された貫通孔16の内径と略同一であり、かつ、貫通孔98と貫通孔16とは、互いに略同心である。
本実施形態では、スリーブ90は、下側部分91と、上側部分92と、中間部分93とを備える。上側部分92は、Z軸方向において下側部分91より板状部材10に近い側(上側)に位置しており、中間部分93は、Z軸方向において下側部分91と上側部分92との間に位置している。上側部分92の外径D2(位置によって外径が異なる場合には最大外径。以下、同様。)は、下側部分91の外径D1より小さい。また、中間部分93の外径D3は、上側部分92の外径D2より小さい。そのため、スリーブ90を上側から見ると、下側部分91の上面S5(の内の外周側の一部)と、上側部分92の上面S6とが視認される。また、中間部分93の存在により、スリーブ90の外周面は、溝(中間部分93の外周面を底面とする溝)が形成された形状となっている。スリーブ90の下側部分91は、特許請求の範囲における第1の部分に相当し、スリーブ90の上側部分92は、特許請求の範囲における第2の部分に相当し、スリーブ90の中間部分93は、特許請求の範囲における第3の部分に相当する。
また、上述したように、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に形成された貫通孔36の内周面31を保護するための保護部材120を備える。保護部材120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120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。
保護部材120は、貫通孔128が形成された略円筒状の部材である。本実施形態では、保護部材120の外径は、Z軸方向の全体にわたって略一定であり、スリーブ90の下側部分91の外径D1と略同一であり、ベース部材20に形成された貫通孔26の内径以下である。また、保護部材120に形成された貫通孔128は、板状部材10に形成された貫通孔16とスリーブ90に形成された貫通孔98とに連通している。なお、先に、ピン挿通孔140は、ベース部材20の貫通孔26と、接合部30の貫通孔36と、板状部材10の貫通孔16とが互いに連通した一体の孔であると説明したが、より詳細には、ピン挿通孔140は、スリーブ90の貫通孔98と、保護部材120の貫通孔128と、板状部材10の貫通孔16とが互いに連通した一体の孔である。
本実施形態では、保護部材120は、下側部分121と、上側部分122と、中間部分123とを備える。上側部分122は、Z軸方向において下側部分121より板状部材10に近い側(上側)に位置しており、中間部分123は、Z軸方向において下側部分121と上側部分122との間に位置している。なお、本実施形態では、Z軸方向における保護部材120の厚さは、接合部30の厚さより厚い。そのため、保護部材120の一部分(本実施形態では、上側部分122および中間部分123の一部)のみが、接合部30の貫通孔36内に配置され、保護部材120の残りの一部分(本実施形態では、中間部分123の残りの一部および下側部分121)はベース部材20の貫通孔26内に配置されている。
保護部材120に形成された貫通孔128の内径は、各部分において異なっている。具体的には、貫通孔128の内径は、上側部分122において最小値(板状部材10に形成された貫通孔16の内径と略同一)となっており、中間部分123において最大値(スリーブ90の上側部分92の外径D2と略同一)となっており、下側部分121において両者の間の値(スリーブ90の中間部分93の外径D3と略同一)となっている。そのため、保護部材120を上側から見ると、保護部材120の上側部分122の一部(内周側の部分)は、スリーブ90の上側部分92と重なっており、保護部材120の中間部分123は、スリーブ90の上側部分92の外周を取り囲んでおり、保護部材120の下側部分121の一部(内周側の部分)は、スリーブ90の上側部分92と重なっている。すなわち、Z軸方向において、保護部材120の上側部分122の下面は、スリーブ90の上側部分92の上面に対向した状態となっている。また、保護部材120の下側部分121の一部(内周側の部分)がスリーブ90の外周面に形成された溝(中間部分93の外周面を底面とする溝)に入り込み、保護部材120の下側部分121とスリーブ90の上側部分92との係合によって、スリーブ90に対する保護部材120のZ軸方向への移動が規制された状態となっている。なお、保護部材120の中間部分123がスリーブ90の上側部分92の外周を取り囲んでいるとは、保護部材120の中間部分123の内周面の形状が、スリーブ90の上側部分92の外周面の形状と同一であると換言することができる。なお、ここで言う同一とは、完全同一に限定されず、概ね同一である形態を含む。
保護部材120の上側部分122の上面は、Z軸方向において板状部材10の下面S2に対向しており、上側部分122の上面の少なくとも一部分の面(例えば、図3において「当接箇所TP」と示す部分。以下、同様。)は、板状部材10の下面S2に当接している。また、保護部材120の上側部分122の下面は、Z軸方向においてスリーブ90の上側部分92の上面に対向しており、上側部分122の下面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)は、スリーブ90の上側部分92の上面に当接している。なお、本実施形態では、保護部材120の下側部分121の上面とスリーブ90の上側部分92の下面との間、および、保護部材120の下側部分121の下面とスリーブ90の下側部分91の上面との間には、隙間が存在している。
なお、保護部材120と板状部材10またはスリーブ90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。
以上説明した接合部30の貫通孔36の内周面31の周辺の構成を有する第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120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120が静電チャック100に設置された状態では、保護部材120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120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120を、スリーブ90の上端に取り付ける。具体的には、保護部材120をスリーブ90の上端に押し付けることにより、保護部材120を弾性変形させ、保護部材120の下側部分121の内周側の部分をスリーブ90の外周面に形成された溝(中間部分93の外周面を底面とする溝)に入り込ませ、保護部材120の下側部分121とスリーブ90の上側部分92との係合によってスリーブ90に対する保護部材120のZ軸方向への移動が規制された状態を形成する。また、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。具体的には、板状部材10の下面S2とベース部材20の上面S3とを、接着剤を介して貼り合わせた状態で、該接着剤を硬化させる硬化処理を行うことにより接合部30を形成する。その後、ベース部材20に形成された貫通孔26に、互いに一体化されたスリーブ90および保護部材120を、保護部材120を先頭にして挿入する。さらに、スリーブ90を上側(奥側)に押し込むことにより、保護部材120の上側部分122の上面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)を板状部材10の下面S2に当接させ、かつ、保護部材120の上側部分122の下面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)をスリーブ90の上側部分92の上面に当接させる。なお、本実施形態では、スリーブ90を上側(奥側)に押し込むことにより、板状部材10の下面S2と、スリーブ90の上側部分92の上面と、によって保護部材120の上側部分122を挟んで押圧し、保護部材120の上側部分122を上下方向に弾性変形させる。これにより、保護部材120の上側部分122の上面と板状部材10の下面S2とが密着し、かつ、保護部材120の上側部分122の下面とスリーブ90の上側部分92の上面とが密着する。このような状態で、例えば接着剤やボルトによりスリーブ90をベース部材20に固定する。
A-3.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、導電性材料により形成されたベース部材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には、ピン挿通孔140を構成する貫通孔16が形成されている。板状部材10に形成された貫通孔16は、板状部材10の下面S2と吸着面S11とに開口する内部孔である。また、ベース部材20には、ピン挿通孔140を構成する貫通孔26が形成されており、接合部30には、ピン挿通孔140を構成する貫通孔36が形成されている。
また、本実施形態の静電チャック100は、ベース部材20の貫通孔26に配置されたスリーブ90を備える。スリーブ90は、Z軸方向に延びる貫通孔98が形成された筒状部材であり、絶縁性材料により形成されている。
さらに、本実施形態の静電チャック100は、保護部材120を備える。保護部材120は、板状部材10の貫通孔16とスリーブ90の貫通孔98とに連通する貫通孔128が形成された筒状部材であり、エラストマーにより形成されている。保護部材120の少なくとも一部分は、接合部30の貫通孔36内に配置されている。Z軸方向において板状部材10に対向する保護部材120の表面(具体的には、上側部分122の上面)の少なくとも一部分の面は、板状部材10に当接している。また、Z軸方向においてスリーブ90に対向する保護部材120の表面(具体的には、上側部分122の下面)の少なくとも一部分の面は、スリーブ90に当接している。
このように、本実施形態の静電チャック100では、Z軸方向において板状部材10に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、板状部材10に当接し、かつ、Z軸方向においてスリーブ90に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、スリーブ90に当接している。そのため、本実施形態の静電チャック100では、保護部材120と板状部材10およびスリーブ90とを面接触させて封止面積を大き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120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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。
なお、本実施形態の静電チャック100では、保護部材120がベース部材20の貫通孔26を通過可能な形状である。すなわち、保護部材120の外径は、ベース部材20に形成された貫通孔26の内径以下である(ただし、保護部材120を径方向に圧縮した状態での外径がベース部材20に形成された貫通孔26の内径以下であれば、保護部材120がベース部材20の貫通孔26を通過可能な形状であると言える)。そのため、板状部材10とベース部材20とを接合する接合部30を形成する際に保護部材120を設置する必要はなく、上述したように、接合部30を形成した後にベース部材20の貫通孔26を介して保護部材120を設置することができる。板状部材10とベース部材20とを接合する接合部30を形成する際に保護部材120を設置しておくものとすると、静電チャック100の使用開始後、保護部材120を容易に交換することができない。また、板状部材10とベース部材20とを接合する接合部30を形成する際に保護部材120を設置しておくものとすると、保護部材120の材料として、接合部30の形成のための熱処理等の際に接合部30の材料と同様の挙動を取る材料を選択する必要があり、保護部材120の材料選択の自由度が低下する。なぜなら、例えば、保護部材120の材料が接合部30の材料より熱膨張率が高い場合には、比較的大きく膨張した保護部材120の存在によって板状部材10とベース部材20との間隔が大きくなり、接合部30による板状部材10とベース部材20との接合に不備が発生するおそれがあり、反対に、保護部材120の材料が接合部30の材料より熱膨張率が低い場合には、保護部材120と板状部材10およびベース部材20とが確実に当接せず、保護部材120による封止性能が低下するおそれがあるからである。本実施形態の静電チャック100では、保護部材120がベース部材20の貫通孔26を通過可能な形状であるため、保護部材120を容易に交換することができると共に、保護部材120の材料選択の自由度の低下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、スリーブ90は、下側部分91と、Z軸方向において下側部分91より板状部材10に近い側(上側)に位置する上側部分92とを備える。上側部分92におけるZ軸方向に直交する方向(面方向)の外径D2は、下側部分91の外径D1より小さい。また、保護部材120は、Z軸方向視で、スリーブ90の上側部分92の外周を取り囲む部分である中間部分123を有する。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、スリーブ90に対する保護部材120の位置ずれ(面方向の位置ずれ)を抑制することができ、該位置ずれに起因して保護部材120による封止性能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によれば、保護部材120をスリーブ90に固定することができ、保護部材120の組み付けや取り外しの際の取扱いを容易化することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、スリーブ90は、さらに、Z軸方向において下側部分91と上側部分92との間に位置する中間部分93を備える。Z軸方向に直交する方向(面方向)において、中間部分93におけるZ軸方向に直交する方向(面方向)の外径D3は、上側部分92の最大外径D2より小さい。また、保護部材120は、Z軸方向に直交する方向(面方向)視でスリーブ90の中間部分93に重なり、かつ、Z軸方向視でスリーブ90の上側部分92に重なる部分(すなわち、下側部分121における内周側の部分)を有する。そのため、本実施形態の静電チャック100では、保護部材120の下側部分121における内周側の部分がスリーブ90の外周面に形成された溝(中間部分93の外周面を底面とする溝)に入り込み、保護部材120の下側部分121とスリーブ90の上側部分92との係合によって、スリーブ90に対する保護部材120のZ軸方向への移動が規制された状態となる。従って、本実施形態の静電チャック100によれば、保護部材120をスリーブ90に確実に固定することができ、保護部材120の組み付けや取り外しの際の取扱いをさらに容易化することができる。
また、本実施形態の静電チャック100では、Z軸方向における保護部材120の厚さは、接合部30の厚さより厚い。そのため、本実施形態の静電チャック100によれば、プラズマやプロセスガスが保護部材120の周囲を通って接合部30の貫通孔36の内周面31に至る侵入経路を長くすることができ、保護部材120によりプラズマやプロセスガスの侵入を一層確実に抑制することができる。なお、ここで言う保護部材120の厚さは、最大厚さを意味する。
B.第2実施形態:
図4は、第2実施形態の静電チャック100における接合部30に形成された貫通孔36の内周面31の周辺の詳細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、スリーブ90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、スリーブ90の上側部分92における板状部材10側(上側)の端部に、板状部材10に近いほど縮径する段差97が形成されている。そのため、スリーブ90の上側部分92の上面S6は、Z軸方向視でスリーブ90の貫通孔98に隣接する第1の領域S61と、Z軸方向視で第1の領域S61の外周側に位置し、かつ、Z軸方向において第1の領域S61より板状部材10から離れた側(下側)に位置する第2の領域S62と、を有している。
また、第2実施形態では、スリーブ90の構成の違いに対応して、保護部材120の構成も第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120の上側部分122に、板状部材10に近いほど貫通孔128の内径が大きくなる段差127が形成されている。そのため、保護部材120の上側部分122は、スリーブ90の上側部分92における段差97を構成する表面(上面S6)の内、上述した第1の領域S61と第2の領域S62とに当接している(図4の「当接箇所TP」参照)。
なお、図3(第1実施形態)と図4(第2実施形態)とを比較すると明らかなように、第2実施形態では、第1実施形態と比較して、保護部材120の内、ピン挿通孔140(プラズマやプロセスガスが存在する空間)に露出する部分(図4の部分P1の内周面)が小さくなっている。また、図4に示す第2実施形態においてスリーブ90の上側部分92の段差97を無くし、上側部分92における最大径の部分が上端まで延びるように変更した形態と比較して、第2実施形態では、保護部材120における厚さが薄い部分(図4の部分P1)の幅(面方向における長さ)が小さくなっている。また、図4に示す第2実施形態においてスリーブ90の上側部分92の段差97を無くし、上側部分92における最小径の部分が中間部分93との接続位置まで延びるように変更した形態と比較して、第2実施形態では、スリーブ90の上端部における厚さが薄い部分(図4の部分P2)の長さが短くなっている。
以上説明した接合部30の貫通孔36の内周面31の周辺の構成を有する第2実施形態の静電チャック100は、上側部分92に段差97を形成し、保護部材120に段差127を形成すること以外は、上述した第1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2実施形態の静電チャック100では、第1実施形態と同様に、Z軸方向において板状部材10に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、板状部材10に当接し、かつ、Z軸方向においてスリーブ90に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、スリーブ90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によれば、第1実施形態と同様に、保護部材120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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、スリーブ90の上側部分92における板状部材10側(上側)の端部には、板状部材10に近いほど縮径する段差97が形成されている。また、保護部材120は、スリーブ90の上側部分92における段差97を構成する表面(上面S6)の内、Z軸方向視でスリーブ90の貫通孔98に隣接する第1の領域S61と、Z軸方向視で第1の領域S61の外周側に位置し、かつ、Z軸方向において第1の領域S61より板状部材10から離れた側(下側)に位置する第2の領域S62とに当接している。そのため、第2実施形態の静電チャック100では、スリーブ90の端部における厚さが薄い部分(図4の部分P2)の長さを短くしつつ、かつ、保護部材120における厚さが薄い部分(図4の部分P1)の幅を小さくしつつ、保護部材120においてプラズマやプロセスガスが存在する空間(ピン挿通孔140)に露出する部分(図4の部分P1の内周面)を小さくすることができ、保護部材120の劣化を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における接合部30に形成された貫通孔36の内周面31の周辺の詳細構成を示す説明図である。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5に示すように、第3実施形態では、保護部材120の構成が第1実施形態と異なる。より詳細には、第3実施形態では、第1実施形態と同様に、保護部材120の上側部分122の上面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)は、板状部材10の下面S2に当接している。一方、第3実施形態では、第1実施形態と異なり、保護部材120の上側部分122の下面は、スリーブ90の上側部分92の上面S6に当接していない。すなわち、Z軸方向において、スリーブ90の上側部分92における上面S6と、保護部材120における板状部材10との当接部分である上側部分122との間には、隙間SPが存在する。
また、第3実施形態では、第1実施形態と同様に、保護部材120の下側部分121の上面とスリーブ90の上側部分92の下面との間には、隙間が存在している。一方、第3実施形態では、第1実施形態と異なり、保護部材120の下側部分121の下面とスリーブ90の下側部分91の上面S5との間には、隙間は存在しない。すなわち、保護部材120におけるZ軸方向においてスリーブ90の下側部分91に対向する表面(下側部分121の下面)の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)は、スリーブ90の下側部分91の上面S5に当接している。
以上説明した接合部30の貫通孔36の内周面31の周辺の構成を有する第3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5に示す断面形状を有する保護部材120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120が静電チャック100に設置された状態では、保護部材120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120の断面形状は、図5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120を、スリーブ90の上端に取り付ける。また、板状部材10とベース部材20とを接合部30により接合した後、ベース部材20に形成された貫通孔26に、互いに一体化されたスリーブ90および保護部材120を挿入する。さらに、スリーブ90を上側(奥側)に押し込むことにより、保護部材120の上側部分122の上面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)を板状部材10の下面S2に当接させ、かつ、保護部材120の下側部分121の下面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)をスリーブ90の下側部分91の上面S5に当接させる。なお、本実施形態では、スリーブ90を上側(奥側)に押し込むことにより、板状部材10の下面S2と、スリーブ90の下側部分91の上面S5と、によって保護部材120を挟んで押圧し、保護部材120を上下方向に弾性変形させる。これにより、保護部材120の上側部分122の上面と板状部材10の下面S2とが密着し、かつ、保護部材120の下側部分121の下面とスリーブ90の下側部分91の上面S5とが密着する。このような状態で、例えば接着剤やボルトによりスリーブ90をベース部材20に固定する。
以上説明したように、第3実施形態の静電チャック100では、第1実施形態と同様に、Z軸方向において板状部材10に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、板状部材10に当接し、かつ、Z軸方向においてスリーブ90に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、スリーブ90に当接している。そのため、第3実施形態の静電チャック100によれば、第1実施形態と同様に、保護部材120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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3実施形態の静電チャック100では、Z軸方向において、スリーブ90の上側部分92における上面S6と、保護部材120における板状部材10との当接部分(上側部分122)との間に隙間SPが存在する。そのため、第3実施形態の静電チャック100では、該隙間SPの存在により、保護部材120における板状部材10との当接部分(上側部分122)を弾性変形容易に構成できる。これにより、保護部材120やスリーブ90に寸法バラツキがあっても、保護部材120の該当接部分(上側部分122)が該寸法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120を板状部材10に確実に当接させることができる。従って、第3実施形態の静電チャック100によれば、保護部材120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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が劣化することをより効果的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における接合部30に形成された貫通孔36の内周面31の周辺の詳細構成を示す説明図である。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6に示すように、第4実施形態では、保護部材120の構成が第1実施形態と異なる。より詳細には、第4実施形態では、保護部材120の上側部分122が、板状部材側部分P3と、板状部材側部分P3より下側に位置し、スリーブ90の上側部分92の上面S6に対向するスリーブ側部分P4とを有する。保護部材120の上側部分122の板状部材側部分P3の上面の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)は、板状部材10の下面S2に当接している。一方、保護部材120の上側部分122の板状部材側部分P3の下面は、スリーブ90の上側部分92の上面S6に当接していない。すなわち、Z軸方向において、スリーブ90の上側部分92における上面S6と、保護部材120における板状部材10との当接部分である板状部材側部分P3との間には、隙間SPが存在する。なお、第4実施形態では、該隙間SPは、保護部材120の上側部分122の板状部材側部分P3とスリーブ側部分P4との間の内周面に形成された溝129である。この溝129は、板状部材10との当接部分である板状部材側部分P3より板状部材10から離れた側(下側)に位置し、Z軸方向視におけるスリーブ90の上側部分92の最外周線の位置より凹んでいる。
また、第4実施形態では、第1実施形態と同様に、保護部材120の下側部分121の上面とスリーブ90の上側部分92の下面との間には、隙間が存在している。一方、第4実施形態では、第1実施形態と異なり、保護部材120の下側部分121の下面とスリーブ90の下側部分91の上面S5との間には、隙間は存在しない。すなわち、保護部材120におけるZ軸方向においてスリーブ90の下側部分91に対向する表面(下側部分121の下面)の少なくとも一部分の面(当接箇所TP)は、スリーブ90の下側部分91の上面S5に当接している。
以上説明した接合部30の貫通孔36の内周面31の周辺の構成を有する第4実施形態の静電チャック100は、保護部材120を成形する形状以外は、上述した第3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では、第1実施形態と同様に、Z軸方向において板状部材10に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、板状部材10に当接し、かつ、Z軸方向においてスリーブ90に対向する保護部材120の表面の少なくとも一部分の面が、スリーブ90に当接している。そのため、第4実施形態の静電チャック100によれば、第1実施形態と同様に、保護部材120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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4実施形態の静電チャック100では、第3実施形態と同様に、Z軸方向において、スリーブ90の上側部分92における上面S6と、保護部材120における板状部材10との当接部分(上側部分122の板状部材側部分P3)との間に隙間SPが存在するため、保護部材120における板状部材10との当接部分(上側部分122の板状部材側部分P3)を弾性変形容易に構成でき、保護部材120を板状部材10に確実に当接させることができる。従って、第4実施形態の静電チャック100によれば、第3実施形態と同様に、保護部材120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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が劣化することをより効果的に抑制することができる。
また、第4実施形態の静電チャック100では、保護部材120において、板状部材10との当接部分(上側部分122の板状部材側部分P3)より板状部材10から離れた側(下側)の位置の内周面に、Z軸方向視におけるスリーブ90の上側部分92の最外周線の位置より凹んだ溝129が形成されている。そのため、第4実施形態の静電チャック100では、溝129の存在により、保護部材120における板状部材10との当接部分(上側部分122の板状部材側部分P3)を確実に内周面側に弾性変形させられるため、保護部材120やスリーブ90に寸法バラツキがあっても、保護部材120の該当接部分(上側部分122の板状部材側部分P3)が該寸法バラツキに追従して確実に内周面側に弾性変形することによって、保護部材120を板状部材10に一層確実に当接させることができる。従って、第4実施形態の静電チャック100によれば、保護部材120により、プラズマやプロセスガスがピン挿通孔140から接合部30の貫通孔36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、該侵入に起因して接合部30が劣化することを極めて効果的に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120と板状部材10およびスリーブ90との当接/離間の関係は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記第1実施形態では、保護部材120の下側部分121の上面とスリーブ90の上側部分92の下面との間、および、保護部材120の下側部分121の下面とスリーブ90の下側部分91の上面との間には隙間が存在しているが、これらの箇所において両部材が当接していてもよい。
また、上記実施形態における保護部材120やスリーブ90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、Z軸方向における保護部材120の厚さは接合部30の厚さより厚いとしているが、保護部材120の厚さが接合部30の厚さ以下であるとしてもよい。この場合において、保護部材120の外周側の一部分が、Z軸方向におけるベース部材20と板状部材10との間に位置していてもよい。このような構成においても、板状部材10とベース部材20とを接合する接合部30を形成した後に、保護部材120を径方向に圧縮した状態で、ベース部材20の貫通孔26を介して保護部材120を設置することは可能である。
また、例えば、上記実施形態では、スリーブ90が中間部分93を有し、保護部材120の下側部分121の一部(内周側の部分)がスリーブ90の外周面に形成された溝(中間部分93の外周面を底面とする溝)に入り込んでスリーブ90に対する保護部材120のZ軸方向への移動が規制された状態となっているが、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、Z軸方向視での接合部30の貫通孔36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120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36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120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、静電チャック100にピン挿通孔140が複数存在する場合には、少なくとも1つのピン挿通孔140において保護部材120が設けられていればよい。
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120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、ピン挿通孔140以外の用途のために接合部30に形成された貫通孔(例えば、ガス流路を構成するための貫通孔)の内周面を保護するための構成についても同様に適用可能である。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。