JP7386142B2 - 保持装置 - Google Patents
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Description
本開示は、保持装置に関する。
従来、対象物を保持する保持装置として、例えば、半導体を製造する際にウェハ等の対象物を保持する静電チャックが知られている。静電チャックは、対象物が載置されるセラミック部と、冷媒流路が形成されるベース部と、セラミック部とベース部とを接合する接合部と、を備える。このような保持装置として、比較的熱膨張率が低い金属によってベース部を構成する技術、具体的には、ベース部の構成材料として広く用いられているアルミニウムよりも熱膨張率が低いチタン、コバール、インバー、スーパーインバー、ノビナイト等の金属によりベース部を形成する技術が提案されている（例えば、特許文献１参照）。
上記特許文献１に記載の技術によれば、ベース部とセラミック部との間の熱膨張率差が抑えられることにより、上記熱膨張率差によって生じる熱応力に起因して、セラミック部や接続部が損傷することを抑えることが可能になる。しかしながら、上記した熱膨張率が比較的低い金属は、アルミニウムに比べて熱伝導率が低いため、冷媒機能を有するベース部による冷却の機能が不十分になる可能性があった。そのため、ベース部とセラミック部との間の熱膨張率差に起因する応力の発生を抑えつつ、ベース部における熱伝導率を確保する技術が望まれていた。
本開示は、以下の形態として実現することが可能である。
（１）本開示の一形態は、対象物を保持する保持装置であって、セラミックを主成分とし、板状に形成されるセラミック部と、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含み、板状に形成されたベース部と、前記セラミック部と前記ベース部との間に配置され、前記セラミック部と前記ベース部とを接合する接合部と、を備え、前記ベース部は、アルミニウムおよびマグネシウムよりも熱膨張率の低いセラミックである低熱膨張率セラミックを含有し、熱膨張率が４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする。
この形態の保持装置によれば、ベース部が低熱膨張率セラミックを含有することにより、ベース部の熱膨張率が低減される。そして、ベース部の熱膨張率が４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることにより、ベース部とセラミック部との間の熱膨張率差が小さくなり、ベース部とセラミック部との間の熱膨張率差に起因して保持装置内で生じる熱応力や、セラミック部等の変形が抑えられる。このとき、ベース部がアルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含むため、熱伝導率が比較的低い低熱膨張率セラミックをベース部が含有するにもかかわらず、ベース部における熱伝導率の低下を抑えることができる。
（２）上記形態の保持装置において、前記低熱膨張率セラミックは、負の熱膨張率を有することとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部の熱膨張率を低減するためにベース部に含有させる低熱膨張率セラミックの含有率を抑えることができる。このように、ベース部における低熱膨張率セラミックの含有率を低減できることにより、ベース部に関する熱伝導率や電気抵抗などの熱膨張率以外の物性が、低熱膨張率セラミックを混合することに起因して変化する程度を抑えることができる。
（３）上記形態の保持装置において、前記低熱膨張率セラミックは、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ2Ｏ8）、リン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2ＷＯ4（ＰＯ4）2）、β－ユークリプタイト（β－ＬｉＡｌＳｉＯ4）、ビスマスニッケル鉄酸化物（ＢｉＮｉ1-xＦｅxＯ3（ｘ＜１）：ＢＮＦＯ）、ビスマスランタンニッケル酸化物（Ｂｉ1-xＬａxＮｉＯ3（ｘ＜１））、ルテニウム酸化物（Ｃａ2ＲｕＯ4-x（ｘ＜０．４）、Ｃａ2Ｒｕ1-xＦｅxＯ4-y（ｘ、ｙ＜０．４））、ＬａＣｕ3Ｆｅ4Ｏ12、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物および逆ペロブスカイト型マンガン窒化物の窒素の一部が炭素に置換されたもの（Ｍｎ3ＡＮ1-xＣx（０≦ｘ＜０．２）、ただしＡは亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれか）から成る群から選択される少なくとも一種のセラミックであることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部の熱膨張率を低減するためにベース部に含有させる低熱膨張率セラミックの含有率を抑えることができる。このように、ベース部における低熱膨張率セラミックの含有率を低減できることにより、ベース部に関する熱伝導率や電気抵抗などの熱膨張率以外の物性が、低熱膨張率セラミックを混合することに起因して変化する程度を抑えることができる。
（４）上記形態の保持装置において、前記ベース部は、該ベース部を構成する金属から成り連続的に形成された金属相中に、前記低熱膨張率セラミックの粒子が分散していることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部は、連続的に形成された金属相を有することになるため、この金属相によってベース部における熱伝導性を確保することができる。そのため、熱伝導率が比較的低い低熱膨張率セラミックをベース部が含有するにもかかわらず、ベース部における熱伝導率の低下を抑えることができる。
（５）上記形態の保持装置において、前記ベース部における前記低熱膨張率セラミックの含有率は、１０体積％以上６０体積％以下であることとしてもよい。このような構成とすれば、低熱膨張率セラミックを混合することによってベース部の熱膨張率を低減する効果と、ベース部中の金属によってベース部における熱伝導性を確保する効果とを両立することが容易になる。
（６）上記形態の保持装置において、さらに、前記ベース部の表面に設けられ、前記保持装置の使用環境において許容される材料として予め選択された金属またはセラミックによって形成される第１コート層を備えることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部の表面に第１コート層が設けられているため、ベース部が低熱膨張率セラミックを含有することに起因する影響、例えば、保持装置が使用される装置内部の環境に与える影響や当該装置で実行される処理に対する影響を、抑えることができる。
（７）上記形態の保持装置において、さらに、前記ベース部の表面のうちの前記接合部と接する面に設けられ、セラミックによって構成される第２コート層を備えることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部が含有する低熱膨張率セラミックに起因して、接合部を構成する接着剤とベース部との間の接着性が局所的に低下する場合であっても、接合部とベース部との間の接着性を高めることができる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、保持装置を含む半導体製造装置、保持装置の製造方法などの形態で実現することができる。
（１）本開示の一形態は、対象物を保持する保持装置であって、セラミックを主成分とし、板状に形成されるセラミック部と、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含み、板状に形成されたベース部と、前記セラミック部と前記ベース部との間に配置され、前記セラミック部と前記ベース部とを接合する接合部と、を備え、前記ベース部は、アルミニウムおよびマグネシウムよりも熱膨張率の低いセラミックである低熱膨張率セラミックを含有し、熱膨張率が４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする。
この形態の保持装置によれば、ベース部が低熱膨張率セラミックを含有することにより、ベース部の熱膨張率が低減される。そして、ベース部の熱膨張率が４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることにより、ベース部とセラミック部との間の熱膨張率差が小さくなり、ベース部とセラミック部との間の熱膨張率差に起因して保持装置内で生じる熱応力や、セラミック部等の変形が抑えられる。このとき、ベース部がアルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含むため、熱伝導率が比較的低い低熱膨張率セラミックをベース部が含有するにもかかわらず、ベース部における熱伝導率の低下を抑えることができる。
（２）上記形態の保持装置において、前記低熱膨張率セラミックは、負の熱膨張率を有することとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部の熱膨張率を低減するためにベース部に含有させる低熱膨張率セラミックの含有率を抑えることができる。このように、ベース部における低熱膨張率セラミックの含有率を低減できることにより、ベース部に関する熱伝導率や電気抵抗などの熱膨張率以外の物性が、低熱膨張率セラミックを混合することに起因して変化する程度を抑えることができる。
（３）上記形態の保持装置において、前記低熱膨張率セラミックは、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ2Ｏ8）、リン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2ＷＯ4（ＰＯ4）2）、β－ユークリプタイト（β－ＬｉＡｌＳｉＯ4）、ビスマスニッケル鉄酸化物（ＢｉＮｉ1-xＦｅxＯ3（ｘ＜１）：ＢＮＦＯ）、ビスマスランタンニッケル酸化物（Ｂｉ1-xＬａxＮｉＯ3（ｘ＜１））、ルテニウム酸化物（Ｃａ2ＲｕＯ4-x（ｘ＜０．４）、Ｃａ2Ｒｕ1-xＦｅxＯ4-y（ｘ、ｙ＜０．４））、ＬａＣｕ3Ｆｅ4Ｏ12、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物および逆ペロブスカイト型マンガン窒化物の窒素の一部が炭素に置換されたもの（Ｍｎ3ＡＮ1-xＣx（０≦ｘ＜０．２）、ただしＡは亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれか）から成る群から選択される少なくとも一種のセラミックであることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部の熱膨張率を低減するためにベース部に含有させる低熱膨張率セラミックの含有率を抑えることができる。このように、ベース部における低熱膨張率セラミックの含有率を低減できることにより、ベース部に関する熱伝導率や電気抵抗などの熱膨張率以外の物性が、低熱膨張率セラミックを混合することに起因して変化する程度を抑えることができる。
（４）上記形態の保持装置において、前記ベース部は、該ベース部を構成する金属から成り連続的に形成された金属相中に、前記低熱膨張率セラミックの粒子が分散していることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部は、連続的に形成された金属相を有することになるため、この金属相によってベース部における熱伝導性を確保することができる。そのため、熱伝導率が比較的低い低熱膨張率セラミックをベース部が含有するにもかかわらず、ベース部における熱伝導率の低下を抑えることができる。
（５）上記形態の保持装置において、前記ベース部における前記低熱膨張率セラミックの含有率は、１０体積％以上６０体積％以下であることとしてもよい。このような構成とすれば、低熱膨張率セラミックを混合することによってベース部の熱膨張率を低減する効果と、ベース部中の金属によってベース部における熱伝導性を確保する効果とを両立することが容易になる。
（６）上記形態の保持装置において、さらに、前記ベース部の表面に設けられ、前記保持装置の使用環境において許容される材料として予め選択された金属またはセラミックによって形成される第１コート層を備えることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部の表面に第１コート層が設けられているため、ベース部が低熱膨張率セラミックを含有することに起因する影響、例えば、保持装置が使用される装置内部の環境に与える影響や当該装置で実行される処理に対する影響を、抑えることができる。
（７）上記形態の保持装置において、さらに、前記ベース部の表面のうちの前記接合部と接する面に設けられ、セラミックによって構成される第２コート層を備えることとしてもよい。このような構成とすれば、ベース部が含有する低熱膨張率セラミックに起因して、接合部を構成する接着剤とベース部との間の接着性が局所的に低下する場合であっても、接合部とベース部との間の接着性を高めることができる。
本開示は、上記以外の種々の形態で実現可能であり、例えば、保持装置を含む半導体製造装置、保持装置の製造方法などの形態で実現することができる。
Ａ．第１実施形態：
（Ａ－１）静電チャックの構造：
図１は、第１実施形態における静電チャック１０の外観の概略を表す斜視図である。図２は、静電チャック１０の断面の様子を模式的に表す断面図である。図１では、静電チャック１０の一部を破断して示している。また、図１、図２、および後述する図６および図７には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸を示している。各図に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ同じ向きを表す。本願明細書においては、Ｚ軸は鉛直方向を示し、Ｘ軸およびＹ軸は水平方向を示している。なお、図１および図２は、各部の配置を模式的に表しており、各部の寸法の比率を正確に表すものではない。
（Ａ－１）静電チャックの構造：
図１は、第１実施形態における静電チャック１０の外観の概略を表す斜視図である。図２は、静電チャック１０の断面の様子を模式的に表す断面図である。図１では、静電チャック１０の一部を破断して示している。また、図１、図２、および後述する図６および図７には、方向を特定するために、互いに直交するＸＹＺ軸を示している。各図に示されるＸ軸、Ｙ軸、Ｚ軸は、それぞれ同じ向きを表す。本願明細書においては、Ｚ軸は鉛直方向を示し、Ｘ軸およびＹ軸は水平方向を示している。なお、図１および図２は、各部の配置を模式的に表しており、各部の寸法の比率を正確に表すものではない。
静電チャック１０は、対象物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、対象物であるウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１０は、セラミック部２０と、ベース部３０と、接合部４０と、を備える。これらは、－Ｚ軸方向（鉛直下方）に向かって、セラミック部２０，接合部４０、ベース部３０の順に積層されている。本実施形態における静電チャック１０を、「保持装置」とも呼ぶ。
セラミック部２０は、略円形の板状部材であり、セラミック（例えば、酸化アルミニウムや窒化アルミニウム等）を主成分として形成されている。セラミック部２０の構成材料として、酸化アルミニウムは、耐プラズマ性に優れるため好ましい。また、セラミック部２０の構成材料として、窒化アルミニウムは、熱伝導性が高いため好ましい。本願明細書において、特定成分が「主成分である」とは、当該特定成分の含有率が、５０体積％以上であることを意味する。セラミック部２０の直径は、例えば、５０ｍｍ～５００ｍｍ程度とすればよく、通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度である。セラミック部２０の厚さは、例えば１ｍｍ～１０ｍｍ程度とすればよい。
図２に示すように、セラミック部２０の内部には、チャック電極２２が配置されている。チャック電極２２は、例えば、タングステンやモリブデンなどの導電性材料により形成されている。チャック電極２２に対して図示しない電源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がセラミック部２０の載置面Ｓ１に吸着固定される。チャック電極２２は、双極型であってもよく、単極型であってもよい。また、セラミック部２０の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成されて、載置面Ｓ１に吸着固定されたウェハＷを加熱するための、図示しないヒータ電極を設けてもよい。
ベース部３０は、略円形の板状部材であり、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含むと共に、アルミニウムおよびマグネシウムよりも熱膨張率の低いセラミックである「低熱膨張率セラミック」をさらに含有する。なお、本願明細書において、「熱膨張率」は、「線膨張率」を指す。ベース部３０の直径は、例えば、２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度とすればよく、通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍである。ベース部３０の厚さは、例えば、２０ｍｍ～４０ｍｍ程度とすればよい。ベース部３０の構成については、後に詳しく説明する。
ベース部３０の内部には、複数の冷媒流路３２がＸＹ平面に沿うように形成されている。冷媒流路３２に、例えばフッ素系不活性液体や水等の冷媒を流すことにより、ベース部３０が冷却される。そして、接合部４０を介したベース部３０とセラミック部２０との間の伝熱によりセラミック部２０が冷却され、セラミック部２０の載置面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。ベース部３０の内部に冷媒流路３２を有する形態の他、ベース部３０の外部からベース部３０を冷却することにより、ベース部３０に冷却機能を持たせてもよい。
接合部４０は、セラミック部２０とベース部３０との間に配置されて、セラミック部２０とベース部３０とを接合する。接合部４０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剤により構成される。接合部４０は、例えばセラミック粉末等の無機フィラーを含んでいてもよい。具体的には、シリカ、アルミナ、アルミ、酸化イットリウム、フッ化イットリウム、窒化アルミニウム、炭化珪素、窒化珪素、酸化鉄、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等のフィラーを含んでいてもよい。接合部４０の厚さは、例えば０．１ｍｍ～１ｍｍ程度とすることができる。
静電チャック１０には、さらに、複数のガス供給路５０が形成されている。ガス供給路５０は、セラミック部２０、接合部４０，およびベース部３０をＺ方向に貫通して設けられており、載置面Ｓ１において、ガス吐出口５２として開口している。ガス供給路５０は、図示しないガス供給装置から、例えばヘリウムガス等の不活性ガスを供給されて、載置面Ｓ１とウェハＷとの間の空間に対して、ガス吐出口５２から不活性ガスを供給する。これにより、セラミック部２０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がさらに高められる。なお、ガス供給路５０は必須ではなく、静電チャック１０にガス供給路５０を設けないこととしてもよい。
（Ａ－２）ベース部の構成：
既述したように、ベース部３０は、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含むと共に、アルミニウムおよびマグネシウムよりも熱膨張率の低いセラミックである低熱膨張率セラミックをさらに含有する。ベース部３０の構成金属として、アルミニウムは、熱伝導性が高いため望ましい。また、ベース部３０の構成金属として、マグネシウムは、密度が低いため静電チャック１０の軽量化が容易となり、また、比熱が低いため、静電チャック１０やウェハＷの温度制御が容易となって望ましい。なお、アルミニウムの熱膨張率は２３．１ｐｐｍ／Ｋ（２０℃）であり、マグネシウムの熱膨張率は２４．８ｐｐｍ／Ｋ（２０℃）である。本実施形態では、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有することで、ベース部３０における熱膨張率を低減して、ベース部３０とセラミック部２０との間の熱膨張率差を抑えている。
既述したように、ベース部３０は、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含むと共に、アルミニウムおよびマグネシウムよりも熱膨張率の低いセラミックである低熱膨張率セラミックをさらに含有する。ベース部３０の構成金属として、アルミニウムは、熱伝導性が高いため望ましい。また、ベース部３０の構成金属として、マグネシウムは、密度が低いため静電チャック１０の軽量化が容易となり、また、比熱が低いため、静電チャック１０やウェハＷの温度制御が容易となって望ましい。なお、アルミニウムの熱膨張率は２３．１ｐｐｍ／Ｋ（２０℃）であり、マグネシウムの熱膨張率は２４．８ｐｐｍ／Ｋ（２０℃）である。本実施形態では、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有することで、ベース部３０における熱膨張率を低減して、ベース部３０とセラミック部２０との間の熱膨張率差を抑えている。
ベース部３０において、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属の含有率は、ベース部３０の熱伝導性を確保する観点からは、４０体積％を超えることが望ましく、５０体積％を超えることがより望ましく、６０体積％を超えることがさらに望ましい。また、ベース部３０において、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属の含有率は、低熱膨張率セラミックの含有率を確保する観点からは、９０体積％未満であることが望ましく、８５体積％未満であることがより望ましく、８０体積％未満であることがさらに望ましい。ただし、ベース部３０におけるアルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属の含有率は、４０体積％以下としてもよく、９０体積％以上としてもよい。
ベース部３０を構成する金属として、アルミニウムとマグネシウムのうちの少なくとも一方を含む合金を用いる場合には、この合金は、アルミニウムおよびマグネシウム以外の元素として、亜鉛、ジルコニウム、銅、希土類元素、イットリウム、ケイ素等、種々の元素を含むことができる。ベース部３０を構成する金属に含まれる元素の種類およびその含有率は、静電チャック１０を使用する半導体製造装置の真空チャンバ内部の環境に対する影響（例えば、半導体素子製造の工程において汚染の原因になるか否かなど）や、真空チャンバ内で発生させるプラズマに対する影響が、許容範囲となるように設定されていればよい。
ベース部３０は、後述するように、ベース部３０を構成する金属から成り連続的に形成された金属相を備える。ベース部３０の金属相は、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を主成分として含んでいる。ベース部３０の金属相が、「アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を主成分として含む」とは、ベース部３０の金属相がアルミニウムを５０体積％以上含む場合と、ベース部３０の金属相がマグネシウムを５０体積％以上含む場合と、ベース部３０の金属相におけるアルミニウムおよびマグネシウムの各々の含有率が５０体積％未満であっても、アルミニウムとマグネシウムの含有率の合計が５０体積％以上である場合と、を含む。ベース部３０の金属相におけるアルミニウムとマグネシウムの含有率の合計は、５０体積％以上であればよいが、８０体積％以上であることがより望ましく、９０体積％以上であることがさらに望ましい。アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属のみにより、ベース部３０の金属相が形成されていてもよい。
本実施形態では、既述したように、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有することで、ベース部３０における熱膨張率を、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有しない場合に比べて低下させて、ベース部３０とセラミック部２０との間の熱膨張率差を抑えている。具体的には、ベース部３０の熱膨張率を、４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下にして、ベース部３０の熱膨張率を、セラミック部２０の熱膨張率に近づけている。例えば、熱膨張率が７．２ｐｐｍ／Ｋの酸化アルミニウムを主成分とするセラミック部２０を設ける場合には、ベース部３０の熱膨張率は、６．５ｐｐｍ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下とすることが望ましい。なお、各材料の熱膨張率は、温度によって変化し得るため、本願明細書においては、熱膨張率は、静電チャック１０の一般的な使用温度範囲や、加熱硬化による接合部４０の形成など、静電チャック１０を生産する上で影響する温度範囲と重なる、５０～１００℃の温度範囲における熱膨張率を指すものとする。
ベース部３０の熱膨張率の測定方法について、以下に説明する。ベース部３０の熱膨張率は、公知の熱膨張率測定装置（例えば、株式会社リガク製のＴｈｅｒｍｏ ｐｌｕｓ ＥＶＯ２）により測定できる。具体的には、測定のための試験片として、ベース部３０から切り出した角柱（例えば長さ１５ｍｍ×幅５ｍｍ×厚み５ｍｍ）を用意する。そして、上記試験片に圧縮荷重（例えば１０ｍＮ）を付与しつつ、予め設定した昇温速度（例えば１０℃／分）で昇温し、予め設定した時間間隔（例えば１秒間隔）で、上記試験片の温度と長さの変化を測定する。測定の温度範囲は、対象となる静電チャックの使用温度や製造工程にかかる温度に応じて決定することができる。例えば、５０～１００℃の温度範囲における熱膨張率は、以下の（１）式により算出することができる。
熱膨張率＝（１００℃の試験片長さ－５０℃の試験片長さ）÷（５０℃の試験片長さ）÷（１００－５０） …（１）
図３は、本実施形態の静電チャック１０のベース部３０の様子を模式的に表す説明図である。本実施形態の静電チャック１０のベース部３０は、ベース部３０を構成する金属から成り連続的に形成された金属相３７中に、低熱膨張率セラミックから成る複数の低熱膨張率粒子３８が分散する構造を有している。図３では、ベース部３０内で低熱膨張率粒子３８が３次元的に分散している様子が示されている。図３では、低熱膨張率粒子３８は模式的に球状で図示したが、必ずしも球状に限らず、例えば、板状や不定形状であってもよい。
以上のように構成された本実施形態の静電チャック１０によれば、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有することにより、ベース部３０の熱膨張率が低減されて、ベース部３０とセラミック部２０との間の熱膨張率差が抑えられている。そのため、ベース部３０とセラミック部２０との間の熱膨張率差に起因して静電チャック１０内で生じる熱応力を抑え、熱応力に起因するセラミック部２０等の変形（曲がりや反り等）や、接合部４０の剥離や破断を抑えることができる。特に、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有することにより、ベース部３０の熱膨張率を、４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下にすることで、ベース部３０とセラミック部２０との間の熱膨張率差を小さくして、上記効果を高めることができる。また、ベース部３０が、アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含むため、熱伝導率が比較的低い低熱膨張率セラミックをベース部３０が含有するにもかかわらず、ベース部３０における熱伝導率の低下を抑えることができる。
セラミック部２０が変形すると、セラミック部２０の載置面Ｓ１と、載置面Ｓ１上に保持されるウェハＷとの間の平行度が低下するため、載置面Ｓ１上にウェハＷを吸着する程度が損なわれる可能性があり、また、載置面Ｓ１とウェハＷとの間の空間に供給されるヘリウムガス等がリークする可能性がある。ヘリウムガス等がリークすると、セラミック部２０とウェハＷとの間の伝熱状態が損なわれ、ウェハＷの温度が変化したり、ウェハＷの温度にばらつきが生じる可能性がある。また、接合部４０が剥離すると、セラミック部２０とベース部３０の伝熱状態が損なわれ、ウェハＷの温度が変化したり、ウェハＷの温度にばらつきが生じる可能性がある。本実施形態によれば、セラミック部２０とベース部３０との間の熱膨張率差に起因するセラミック部２０の変形や接合部４０の剥離が抑制されることにより、上記した不都合を抑えることができる。
さらに、本実施形態では、ベース部３０は、図３に示すように、ベース部３０を構成する金属から成り連続的に形成された金属相３７中に、低熱膨張率セラミックから成る複数の低熱膨張率粒子３８が分散する構造を有している。このように、金属相３７が連続的に形成されているため、熱伝導率が比較的低い低熱膨張率セラミックをベース部３０が含有するにもかかわらずベース部３０における熱伝導率の低下を抑える効果を、より高めることができる。すなわち、ベース部３０が、 金属相３７中に低熱膨張率粒子３８が分散する構造を有することにより、ベース部３０の熱伝導率の低下を抑え、ベース部３０において熱膨張率の低減と熱伝導率の確保とを両立することが、より容易になる。
なお、金属相３７中に分散する低熱膨張率粒子３８の平均粒径は、低熱膨張率粒子３８を配合して分散させる工程を容易化する観点から、１μｍ以上とすることが好ましく、５μｍ以上とすることがさらに好ましい。また、低熱膨張率粒子３８の分散状態が不均一になることを抑え、ベース部３０全体で特性を均一化することを容易化する観点から、低熱膨張率粒子３８の平均粒径は、１００μｍ以下とすることが好ましく、５０μｍ以下とすることがさらに好ましい。
図４は、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率とベース部３０の熱伝導率との関係を概念的に表すグラフである。図４において、横軸は低熱膨張率セラミックの含有率を示し、縦軸はベース部３０の熱伝導率を示す。図４では、一例として、ベース部３０に含まれるベース部分（金属相３７）がアルミニウムによって構成される場合を示している。図４に示すように、ベース部３０では、連続的な金属相３７により熱伝導性が確保されるため、金属に比べて熱伝導率が低い低熱膨張率セラミックの含有率を増加させても、低熱膨張率セラミックの含有率をある程度増加させるまではベース部３０の熱伝導率はあまり低下しない。そのため、例えばベース部３０の熱膨張率がセラミック部２０の熱膨張率に十分に近づくまで低熱膨張率セラミックの含有率を増加させても、低熱膨張率セラミックの混合に起因してベース部３０の熱伝導率が低下する程度を抑えることができる。ベース部３０の熱膨張率を低減する方法として、アルミニウムやマグネシウムよりも熱膨張率が低い低熱膨張率金属（例えば、チタン、コバール、インバー、スーパーインバー、ノビナイト等）によってベース部全体を構成する方法も考えられる。しかしながら、このような低熱膨張率金属は、一般に、アルミニウムやマグネシウムに比べて熱伝導率が低いため、ベース部３０の熱伝導率が望ましくない程度に低下する可能性がある。本実施形態の静電チャック１０によれば、ベース部３０の熱膨張率を低減すると共に熱伝導率を確保することで、例えば、冷媒流路３２が形成されるベース部３０による冷却の機能を確保することが可能になる。ただし、低熱膨張率セラミックを混合することによるベース部３０における熱伝導率の低下の程度が許容範囲であれば、ベース部３０は、図３に示すように連続的な金属相３７中に低熱膨張率粒子３８が分散する構造とは異なる構造を有していてもよい。
ベース部３０において、低熱膨張率セラミックを混合することによる熱膨張率の低減の効果を得るためには、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率は、１０体積％以上とすることが望ましく、１５体積％以上とすることがより望ましく、２０体積％以上とすることがさらに望ましい。また、ベース部３０において、ベース部３０に含まれる金属によってベース部３０の熱伝導性を確保する効果を得るためには、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率は、６０体積％以下とすることが望ましく、５０体積％以下とすることがより望ましく、４０体積％以下とすることがさらに望ましい。ただし、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率は、１０体積％未満としてもよく、６０体積％を超えることとしてもよい。
ベース部３０の製造方法について、以下に説明する。アルミニウムやマグネシウムなどの金属と低熱膨張率セラミックとを複合化した複合物は、例えば、溶融させた上記金属中に低熱膨張率セラミックを混合する方法、あるいは、鋳型内に低熱膨張率セラミックを入れた後に上記金属の溶湯を鋳込む方法により、作ることができる。ベース部３０は、アルミニウムやマグネシウムなどの金属と低熱膨張率セラミックとを複合化した複合物から、切削加工など通常用いられる公知の機械加工により作ることができる。
ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率（体積％）は、例えば、ベース部３０の断面について走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）の反射電子像観察を行い、明部と暗部の面積割合を算出することにより求めることができる。倍率は、一つの視野の中に多くの低熱膨張率セラミック粒子が確認できるよう、例えば１０００倍程度と比較的低い倍率で観察を行うことが好ましい。広い視野で観察することで、平均化された含有率を求めることができるためである。走査型電子顕微鏡の反射電子像観察において、反射電子はサンプルを構成する元素により発生量が異なり、原子番号が大きいほど発生量が多くなる性質を有するため、原子番号の大きい元素ほど明るく観察される。したがって、例えば、低熱膨張率セラミックとしてタングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ2Ｏ8）を用いる場合には、アルミニウムやマグネシウムから成る金属相３７は、原子番号が比較的小さいため暗く観察され、ジルコニウムやタングステンなどの原子番号が比較的大きい元素を含む低熱膨張率粒子３８は明るく観察される。上記のようにして算出した走査型電子顕微鏡の反射電子像における低熱膨張率セラミックの部分の面積割合は、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率に等しいと考えることができる。ベース部３０における組成がある程度不均一であると考えられる場合には、上記した面積割合を求める断面の数を増やして、断面ごとに求めた低熱膨張率セラミックの面積割合の平均を求めればよい。含まれている低熱膨張率セラミックの組成は、走査型電子顕微鏡に備え付けることができるエネルギー分散型Ｘ線分析（EDX: Energy Dispersive X-ray Spectroscopy）により、元素に固有の特性Ｘ線と、その強度とを測定することにより確認できる。また、Ｘ線回折法（XRD: X-ray Diffraction）により、結晶状態を測定し、データベースと比較することによっても確認できる。
本実施形態では、既述したように、ベース部３０が含有する低熱膨張率セラミックとして、アルミニウムおよびマグネシウムよりも低い熱膨張率を示す低熱膨張率セラミックを混合することにより、ベース部３０の熱膨張率を低減している。ベース部３０の熱膨張率は、セラミック部２０の熱膨張率に近づけることが望ましいため、低熱膨張率セラミックは、セラミック部２０を構成するセラミックの熱膨張率よりも低い熱膨張率を示すことが望ましい。これにより、ベース部３０の熱膨張率をセラミック部２０の熱膨張率に近づけることが容易になる。アルミニウムおよびマグネシウムよりも低い熱膨張率を示す低熱膨張率セラミックとしては、例えば、酸化ジルコニウム（ジルコニア：ＺｒＯ2）や酸化イットリウム（イットリア：Ｙ2Ｏ3）を挙げることができる。また、セラミック部２０を酸化アルミニウム（アルミナ：Ａｌ2Ｏ3）で形成する場合には、セラミック部２０を構成するセラミックよりも低い熱膨張率を示す低熱膨張率セラミックとしては、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、炭化ケイ素（ＳｉＣ）、窒化ケイ素（Ｓｉ3Ｎ4）、コージライトを挙げることができる。
ベース部３０の熱膨張率を効率良く低減できるという観点から、低熱膨張率セラミックは、特に、負の熱膨張率を有することが望ましい。ベース部３０が含有する負の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックは、例えば、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ2Ｏ8）、リン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ2ＷＯ4（ＰＯ4）2）、β－ユークリプタイト（β－ＬｉＡｌＳｉＯ4）、ビスマスニッケル鉄酸化物（ＢｉＮｉ1-xＦｅxＯ3（ｘ＜１）：ＢＮＦＯ）、ビスマスランタンニッケル酸化物（Ｂｉ1-xＬａxＮｉＯ3（ｘ＜１））、ペロブスカイト型複合酸化物であるルテニウム酸化物（Ｃａ2ＲｕＯ4-x（ｘ＜０．４）、Ｃａ2Ｒｕ1-xＦｅxＯ4-y（ｘ、ｙ＜０．４））、ペロブスカイト型複合酸化物のうちＡサイト秩序型ペロブスカイト型酸化物（ＬａＣｕ3Ｆｅ4Ｏ12）、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物および逆ペロブスカイト型マンガン窒化物の窒素の一部が炭素に置換されたもの（Ｍｎ3ＡＮ1-xＣx（０≦ｘ＜０．２）、ただしＡは亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれか）から成る群から選択される少なくとも一種のセラミックとすることができる。
上記した負の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックの中でも、タングステン酸ジルコニウム、β－ユークリプタイト、および、ビスマスランタンニッケル酸化物であるＢｉ0.95Ｌａ0.05ＮｉＯ3が、特に好ましい。タングステン酸ジルコニウムは、－２００℃以下あるいは４００℃以上であっても負の熱膨張を示し、－２００℃～４００℃を超える広い温度範囲において、熱膨張率－９ｐｐｍ／Ｋを示す。また、β－ユークリプタイトは、２０℃以下あるいは４００℃以上であっても負の熱膨張を示し、２０℃～４００℃を超える広い温度範囲において、熱膨張率－７．６ｐｐｍ／Ｋを示す。Ｂｉ0.95Ｌａ0.05ＮｉＯ3は、４７℃～１０７℃という温度範囲において、熱膨張率－８２ｐｐｍ／Ｋを示す。
これら３種の低熱膨張率セラミックは、負の熱膨張が大きいため、少量の添加でベース部３０の熱膨張率をセラミック部２０の熱膨張率に整合させることが可能となる。ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率は、既述したように１０体積％以上６０体積％以下とすることが好ましいが、低熱膨張率セラミックとしてタングステン酸ジルコニウムやβ－ユークリプタイトを用いる場合には、特に、３０体積％以上６０体積％以下とすることが好ましい。このような含有率を採用することで、ベース部３０の熱膨張率をセラミック部２０の熱膨張率に効果的に近づけることができる。また、低熱膨張率セラミックとしてＢｉ0.95Ｌａ0.05ＮｉＯ3を用いる場合には、Ｂｉ0.95Ｌａ0.05ＮｉＯ3は特に負の熱膨張が大きいため、ベース部３０におけるＢｉ0.95Ｌａ0.05ＮｉＯ3の含有率を１０体積％以上３０体積％以下とすることが好ましい。
また、上記した３種の低熱膨張率セラミックは、負の熱膨張率を示す温度範囲が広いため、静電チャック１０の使用温度範囲が制限されることを抑えることができる。中でも、タングステン酸ジルコニウムおよびβ－ユークリプタイトは、静電チャックの一般的な使用温度範囲をカバーできる温度範囲において、負の熱膨張を示すため望ましい。特に、タングステン酸ジルコニウムは、０℃以下を含む広い温度範囲で負の熱膨張率を示すため、０℃以下で使用する低温用の静電チャックにおいても好適に用いることができる。
静電チャック１０における要求性能等を考慮して、静電チャック１０の構成材料の望ましい組み合わせとしては、セラミック部２０の構成材料、ベース部３０の金属相の構成材料、低熱膨張率セラミックの構成材料の順で、例えば、酸化アルミニウム、アルミニウム、タングステン酸ジルコニウムの組み合わせ、窒化アルミニウム、アルミニウム、タングステン酸ジルコニウムの組み合わせ、酸化アルミニウム、マグネシウム、タングステン酸ジルコニウムの組み合わせ、窒化アルミニウム、マグネシウム、タングステン酸ジルコニウムの組み合わせ、を挙げることができる。
図５は、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率と、ベース部３０の熱膨張率との関係を模式的に表す説明図である。図５において、横軸は低熱膨張率セラミックの含有率を示し、縦軸はベース部３０の熱膨張率を示す。図５では一例として、ベース部３０に含まれるベース部分がアルミニウムによって構成される場合を示している。また、図５では、低熱膨張率セラミックとして正の熱膨張率（ＣＴＥ）を有する低熱膨張率セラミックを用いる場合と、負の熱膨張率（ＣＴＥ）を有する低熱膨張率セラミックを用いる場合とについて、併せて示している。図５に示すように、低熱膨張率セラミックの種類にかかわらず、低熱膨張率セラミックの含有率を増やすほど、ベース部３０の熱膨張率はほぼ一定の傾きで低下する。これは、ベース部３０の内部の組織に異方性がなく、全体的に十分に均質な場合、連続的な相か、分散している相かといった内部組織の構造によらず、連続的な相も分散している相も熱膨張率には同等に寄与し、ベース部３０全体として膨張・収縮するためである。そして、負の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックの方が正の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックよりも、傾きが大きくなる。図５では、セラミック部２０の熱膨張率をＣＴＥ0、ベース部３０の熱膨張率の目標とする下限値をＣＴＥL、ベース部３０の熱膨張率の目標とする上限値をＣＴＥUとして示している。図５に示すように、ベース部３０の熱膨張率を下限値ＣＴＥLと上限値ＣＴＥUとの間の値にするためには、負の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックを用いる場合には、低熱膨張率セラミックの含有率をＡ～Ｂ体積％とすればよく、正の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックを用いる場合には、低熱膨張率セラミックの含有率をＣ～Ｄ体積％とすれば良い（Ａ＜Ｃ、Ｂ＜Ｄ。特に、図５では、Ａ＜Ｂ＜Ｃ＜Ｄとなる様子を示している）。
このように、低熱膨張率セラミックとして、負の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックを用いることにより、正の熱膨張率を有する低熱膨張率セラミックを用いる場合に比べて、ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率を、さらに抑えることができる。ベース部３０における低熱膨張率セラミックの含有率を低減できることにより、ベース部３０に関する熱伝導率や電気抵抗などの熱膨張率以外の物性が、低熱膨張率セラミックを混合することによって、ベース部３０を構成する金属の物性から変化する程度を抑えることができる。
Ｂ．第２実施形態：
図６は、第２実施形態の静電チャック１１０の断面の様子を、図２と同様にして示す説明図である。第２実施形態の静電チャック１１０は、ベース部３０の表面に第１コート層３４を備えること以外は第１実施形態と同様の構成を有している。第２実施形態の静電チャック１１０において、第１実施形態の静電チャック１０と共通する部分には同じ参照番号を付す。
図６は、第２実施形態の静電チャック１１０の断面の様子を、図２と同様にして示す説明図である。第２実施形態の静電チャック１１０は、ベース部３０の表面に第１コート層３４を備えること以外は第１実施形態と同様の構成を有している。第２実施形態の静電チャック１１０において、第１実施形態の静電チャック１０と共通する部分には同じ参照番号を付す。
第１コート層３４は、ベース部３０の表面のうちの外部に露出する露出面を覆うように設けられており、静電チャック１０の使用環境において許容される材料として予め選択された金属またはセラミックによって形成される。静電チャック１０の使用環境において許容される材料とは、当該材料を用いて第１コート層３４を形成したときに、静電チャック１０が使用される装置（例えば、半導体製造装置の真空チャンバ）内部の環境に与える影響や、当該装置で実行される処理に対する影響（例えば、半導体素子製造の工程において汚染の原因になるか否か、あるいは真空チャンバ内のプラズマに望ましくない影響を与えるか否か等）が、許容範囲内となる材料を指す。
第１コート層３４が金属層を備える場合には、この金属層を構成する金属は、例えば、セラミック部２０に含まれる金属元素から成る金属、あるいは、ベース部３０に含まれる金属と同種の金属とすることができる。また、第１コート層３４がセラミック層を備える場合には、このセラミック層を構成するセラミックは、例えば、セラミック部２０を構成するセラミックと同種のセラミックとすることができる。セラミック部２０を構成するセラミックは、静電チャック１０の使用環境において許容される材料として予め選択されているためである。例えば、セラミック部２０が酸化アルミニウムにより形成される場合には、上記金属層はアルミニウム層とすることができる。また、セラミック部２０が酸化アルミニウムにより形成される場合には、上記セラミック層は酸化アルミニウムの層とすることができる。ただし、静電チャック１０の使用環境において許容される材料であれば、セラミック部２０に含まれない成分からなる金属層やセラミック層を設けてもよい。例えば、静電チャック１０の使用環境において酸化イットリウムが許容される材料であれば、上記セラミック層は、酸化イットリウムの層とすることができる。このような金属層あるいはセラミック層は、例えば溶射により形成することができる。また、金属層は、電解めっき、あるいは無電解めっきにより形成してもよい。
第２実施形態の静電チャック１１０によれば、ベース部３０の表面のうちの外部に露出する露出面を覆うように第１コート層３４が設けられている。そのため、ベース部３０が低熱膨張率セラミックを含有することに起因する影響、例えば、静電チャック１０が使用される装置（例えば、半導体製造装置の真空チャンバ）内部の環境に与える影響や、当該装置で実行される処理に対する影響（例えば、半導体素子製造の工程において汚染の原因になるか否か、あるいは真空チャンバ内のプラズマに望ましくない影響を与えるか否か等）が、第１コート層３４を設けない場合には許容範囲を超える場合であっても、低熱膨張率セラミックに起因する上記した望ましくない影響を抑えることができる。
第１コート層３４によってベース部３０中の低熱膨張率セラミックの影響を抑える観点からは、第１コート層３４の厚みは、５μｍ以上とすることが望ましく、１０μｍ以上とすることがより望ましく、３０μｍ以上とすることがさらに望ましい。また、静電チャック１１０の生産性を高める観点からは、第１コート層３４の厚みは、３００μｍ以下とすることが望ましく、２５０μｍ以下とすることがより望ましく、２００μｍ以下とすることがさらに望ましい。
Ｃ．第３実施形態：
図７は、第３実施形態の静電チャック２１０の断面の様子を、図２と同様にして示す説明図である。第３実施形態の静電チャック１１０は、ベース部３０の表面に第２コート層３６を備えること以外は第１実施形態と同様の構成を有している。第３実施形態の静電チャック１１０において、第１実施形態の静電チャック１０と共通する部分には同じ参照番号を付す。
図７は、第３実施形態の静電チャック２１０の断面の様子を、図２と同様にして示す説明図である。第３実施形態の静電チャック１１０は、ベース部３０の表面に第２コート層３６を備えること以外は第１実施形態と同様の構成を有している。第３実施形態の静電チャック１１０において、第１実施形態の静電チャック１０と共通する部分には同じ参照番号を付す。
第２コート層３６は、ベース部３０の表面のうちの接合部４０と接する面に設けられ、セラミックによって構成される。第２コート層３６は、ベース部３０の表面のうちの接合部４０と接する面に設けられ、セラミックによって構成される。第２コート層３６は、ベース部３０の表面において、接合部４０と接する領域の一部に形成してもよいが、接合部４０と接する領域全体にわたって形成することが望ましい。第２コート層３６を構成するセラミックとしては、例えば、酸化アルミニウムや酸化イットリウムを挙げることができる。第２コート層３６は、例えば、溶射により形成することができる。ベース部３０の表面において、接合部４０と接する領域のみ第２コート層３６を設ける場合には、第２コート層３６を設けない領域をマスキングして第２コート層３６を形成すればよい。また、第２コート層３６と共に、第３実施形態の第１コート層３４としてのセラミック層を設け、第２コート層３６と上記セラミック層を同種のセラミックにより形成する場合には、第２コート層３６と第１コート層３４とを一体で形成してもよい。
第３実施形態の静電チャック２１０によれば、ベース部３０の表面における接合部４０と接する領域に第２コート層３６を設けている。そのため、ベース部３０が含有する低熱膨張率セラミックに起因して、接合部４０を構成する接着剤とベース部３０との間の接着性が局所的に低下する場合であっても、接合部４０とベース部３０との間の接着性を高めることができる。これは、接着剤により実現される接着力の少なくとも一部は、分子間力（ファンデルワールス力）等の物理的相互作用によると考えられ、極性が高い部位を有するセラミックによって第２コート層３６を構成することにより、接着性が高まるためである。例えば、静電チャック２１０の使用温度範囲や、静電チャック２１０の使用環境において許容されるか否か等に基づいて望ましい接着剤を選択したときに、当該接着材とマグネシウムとの接着性が不十分になる場合であっても、第２コート層３６を設けることにより、安定した接着が可能になる。
第２実施形態の第１コート層３４および第３実施形態の第２コート層３６（以下では、単に「コート層」とも呼ぶ）の組織、組成、厚みなどは、以下の方法により測定することができる。コート層の組織は、走査型電子顕微鏡（SEM: Scanning Electron Microscope）による観察で評価できる。コート層の組成は、ベース部３０の断面におけるコート層の部分、あるいは、コート層の表面について、例えば走査型電子顕微鏡に備え付けることができるエネルギー分散型Ｘ線分析（EDX）装置による分析、あるいはＸ線光電子分光法（XPS: X-ray Photoelectron Spectroscopy）による分析を行って、構成する元素を特定することにより測定できる。コート層の厚みは、例えば、ベース部３０の断面におけるコート層の部分の走査型電子顕微鏡による観察、あるいはＸ線光電子分光法による測定により求めることができる。また、コート層の厚みは、コート層の表面からコート層を厚み方向にエッチングしながら、組成をＸ線光電子分光法により測定していくことでも求めることができる。より具体的には、コート層の表面から深さ方向へのエッチングは、例えばアルゴンイオン（Ａｒ+）をコート層の表面に当てて、イオンスパッタリング効果を利用することで可能になる。エッチングとＸ線光電子分光の測定とを交互に繰り返して行うことにより、厚み方向の組成の変化を測定することができるため、コート層の厚みを測定できる。
Ｄ．他の実施形態：
本開示は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャックに限らず、セラミック部と、ベース部と、セラミックス部とベース部とを接合する接合部と、を備え、セラミック部の表面上に対象物を保持する他の保持装置、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＰＬＤ等の真空装置用ヒータ装置や、真空チャック等にも同様に適用可能である。
本開示は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャックに限らず、セラミック部と、ベース部と、セラミックス部とベース部とを接合する接合部と、を備え、セラミック部の表面上に対象物を保持する他の保持装置、例えば、ＣＶＤ、ＰＶＤ、ＰＬＤ等の真空装置用ヒータ装置や、真空チャック等にも同様に適用可能である。
本開示は、上述の実施形態等に限られるものではなく、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の構成で実現することができる。例えば、発明の概要の欄に記載した各形態中の技術的特徴は、上述の課題の一部又は全部を解決するために、あるいは、上述の効果の一部又は全部を達成するために、適宜、差し替えや、組み合わせを行うことが可能である。また、その技術的特徴が本明細書中に必須なものとして説明されていなければ、適宜、削除することが可能である。
１０，１１０，２１０…静電チャック
２０…セラミック部
２２…チャック電極
３０…ベース部
３２…冷媒流路
３４…第１コート層
３６…第２コート層
３７…金属相
３８…低熱膨張率粒子
４０…接合部
５０…ガス供給路
５２…ガス吐出口
Ｓ１…載置面
Ｗ…ウェハ
２０…セラミック部
２２…チャック電極
３０…ベース部
３２…冷媒流路
３４…第１コート層
３６…第２コート層
３７…金属相
３８…低熱膨張率粒子
４０…接合部
５０…ガス供給路
５２…ガス吐出口
Ｓ１…載置面
Ｗ…ウェハ
Claims (6)
- 対象物を保持する保持装置であって、
セラミックを主成分とし、板状に形成されるセラミック部と、
アルミニウムおよびマグネシウムのうちの少なくとも一種の金属を含み、板状に形成されたベース部と、
前記セラミック部と前記ベース部との間に配置され、前記セラミック部と前記ベース部とを接合する接合部と、
を備え、
前記ベース部は、アルミニウムおよびマグネシウムよりも熱膨張率が低く、負の熱膨張率を有するセラミックである低熱膨張率セラミックを含有し、５０～１００℃の温度範囲における熱膨張率が４ｐｐｍ／Ｋ以上１０ｐｐｍ／Ｋ以下であることを特徴とする
保持装置。 - 請求項１に記載の保持装置であって、
前記低熱膨張率セラミックは、タングステン酸ジルコニウム（ＺｒＷ２Ｏ８）、リン酸タングステン酸ジルコニウム（Ｚｒ２ＷＯ４（ＰＯ４）２）、β－ユークリプタイト（β－ＬｉＡｌＳｉＯ４）、ビスマスニッケル鉄酸化物（ＢｉＮｉ１－ｘＦｅｘＯ３（ｘ＜１）：ＢＮＦＯ）、ビスマスランタンニッケル酸化物（Ｂｉ１－ｘＬａｘＮｉＯ３（ｘ＜１））、ルテニウム酸化物（Ｃａ２ＲｕＯ４－ｘ（ｘ＜０．４）、Ｃａ２Ｒｕ１－ｘＦｅｘＯ４－ｙ（ｘ、ｙ＜０．４））、ＬａＣｕ３Ｆｅ４Ｏ１２、逆ペロブスカイト型マンガン窒化物および逆ペロブスカイト型マンガン窒化物の窒素の一部が炭素に置換されたもの（Ｍｎ３ＡＮ１－ｘＣｘ（０≦ｘ＜０．２）、ただしＡは亜鉛（Ｚｎ）、ガリウム（Ｇａ）、ゲルマニウム（Ｇｅ）のいずれか）から成る群から選択される少なくとも一種のセラミックであることを特徴とする
保持装置。 - 請求項１または２に記載の保持装置であって、
前記ベース部は、該ベース部を構成する金属から成り連続的に形成された金属相中に、前記低熱膨張率セラミックの粒子が分散していることを特徴とする
保持装置。 - 請求項１から３までのいずれか一項に記載の保持装置であって、
前記ベース部における前記低熱膨張率セラミックの含有率は、１０体積％以上６０体積％以下であることを特徴とする
保持装置。 - 請求項１から４までのいずれか一項に記載の保持装置であって、さらに、
前記ベース部の表面に設けられ、前記保持装置の使用環境において許容される材料として予め選択された金属またはセラミックによって形成される第１コート層を備えることを特徴とする
保持装置。 - 請求項１から５までのいずれか一項に記載の保持装置であって、さらに、
前記ベース部の表面のうちの前記接合部と接する面に設けられ、セラミックによって構成される第２コート層を備えることを特徴とする
保持装置。
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