JP7413088B2

JP7413088B2 - 保持装置および半導体製造装置

Info

Publication number: JP7413088B2
Application number: JP2020038603A
Authority: JP
Inventors: 太一岐部
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2020-03-06
Filing date: 2020-03-06
Publication date: 2024-01-15
Anticipated expiration: 2040-03-06
Also published as: JP2021141228A

Description

本開示は、対象物を保持する保持装置、および、対象物を保持する保持部材を有する半導体製造装置に関する。

保持装置に関する従来技術として、特許文献１には、冷却台に冷媒流路と断熱層を有する被加工物（対象物）の処理装置が開示されている。

特開２０１８－１２５４６３号公報

特許文献１に開示される装置においては、冷却台の上面側には静電チャックと被加工物を介して真空の処理空間が設けられているが、冷却台の下面は処理装置の外部の雰囲気に開放されている。そのため、冷媒流路を流れる冷媒は、冷却台の下面から当該下面が開放される雰囲気の熱を吸収することにより、冷却台の上面側から静電チャックの熱を吸収することが抑制されてしまい、静電チャックにおける冷却効果が低下するおそれがある。

特に、上下の冷媒流路の間に断熱性能を有する伝熱空間が設けられているが、冷却台上の被加工物に対する急激な抜熱を行うために伝熱空間による断熱性能を下げた場合に、上側の冷媒流路についても、当該上側の冷媒流路を流れる冷媒は、冷却台の下面から当該下面が開放される雰囲気の熱を吸収することにより、冷却台の上面側から静電チャックの熱を吸収することが抑制されてしまい、静電チャックにおける冷却効果が低下するおそれがある。そのため、静電チャックのような対象物を保持する保持装置において、その冷却効果を向上することが望まれる。

そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、冷却効果を向上できる保持装置、および、冷却効果を向上できる保持部材を有する半導体製造装置を提供することを目的とする。

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面と、を備え、前記第１の面上にて対象物を保持するセラミックス部材と、第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面と、を備えるベース部材と、を有し、前記セラミックス部材の前記第２の面と、前記ベース部材の前記第３の面とが、熱的に接続されている保持装置において、前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を備え、前記セラミックス部材と前記ベース部材とが配列される第１の方向に沿って前記ベース部材を切り取った少なくとも１つの断面にて、前記冷媒流路に対して前記第１の方向の前記第４の面側に設けられる第１の断熱層と、前記冷媒流路に対して前記第１の方向に直交する第２の方向側に設けられる第２の断熱層と、を備え、前記第２の断熱層は、前記第１の断熱層に接続しており、前記第１の断熱層から前記第１の方向の前記第３の面側に向かって設けられること、を特徴とする。

この態様によれば、ベース部材には、冷媒流路に対して第４の面側に第１の断熱層が設けられ、冷媒流路に対して第２の方向側に第２の断熱層が設けられている。そして、第２の断熱層は、第１の断熱層に繋がっており、第１の断熱層から第１の面側（すなわち、セラミックス部材側）に向かって設けられている。

これにより、冷媒流路が、第１の断熱層と第２の断熱層により覆われて、外部の雰囲気に開放されるベース部材の第４の面から断熱される。そのため、冷媒流路の冷媒がベース部材の第４の面から外部の雰囲気の熱を吸収することが抑制される。したがって、冷媒流路の冷媒がセラミックス部材の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材の冷却が促進される。ゆえに、保持装置におけるセラミックス部材の冷却効果を向上させることができる。

上記の態様においては、前記ベース部材は、前記断面にて、複数の前記冷媒流路が、前記第２の方向に間隔を空けて設けられており、前記第２の断熱層として、前記第２の方向に隣り合う前記冷媒流路の間に設けられる流路間断熱層を備えること、が好ましい。

この態様によれば、第２の断熱層として、隣り合う冷媒流路の間の部分に設けられる流路間断熱層が設けられている。これにより、隣り合う冷媒流路の熱の干渉を抑制できる。また、ベース部材の強度維持のためにベース部材において隣り合う冷媒流路の間の部分の第４の面側に第１の断熱層が設けられていない部分が存在する場合であっても、冷媒流路は、流路間断熱層によって、外部の雰囲気に開放されるベース部材の第４の面から断熱される。そのため、冷媒流路の冷媒がベース部材の第４の面から外部の雰囲気の熱を吸収することが抑制される。したがって、より確実に、冷媒流路の冷媒がセラミックス部材の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材の冷却が促進される。ゆえに、より確実に、保持装置におけるセラミックス部材の冷却効果を向上させることができる。

上記の態様においては、前記流路間断熱層の少なくとも１つは、前記第１の方向について、前記冷媒流路の高さの１／３～２／３の位置まで設けられること、が好ましい。

この態様によれば、流路間断熱層の高さ（すなわち、第１の方向の長さ）を、冷媒流路の全体ではなく、冷媒流路の１／３～２／３の高さにする。これにより、冷媒流路の冷媒は、冷媒流路における流路間断熱層に覆われていない部分からセラミックス部材の熱を吸収できる。そのため、ベース部材において隣り合う冷媒流路の間の部分から均一にセラミックス部材を冷却できるので、セラミックス部材の冷却が促進される。したがって、より確実に、セラミックス部材の冷却効果を向上させることができる。また、隣り合う冷媒流路間の熱の干渉を適度に抑制できる。

上記の態様においては、前記ベース部材は、前記断面にて、複数の前記冷媒流路が、前記第２の方向に間隔を空けて設けられており、前記第２の断熱層として、前記第２の方向の最も外側に設けられる前記冷媒流路に対して前記第２の方向の外側に設けられる外側断熱層を備えること、が好ましい。

この態様によれば、第２の断熱層として、最も外側に設けられる冷媒流路に対してさらに外側に設けられる外側断熱層を備える。これにより、最も外側の冷媒流路が、外側断熱層により覆われて、外部の雰囲気に開放されるベース部材の第４の面から断熱される。そのため、最も外側の冷媒流路の冷媒がベース部材の第４の面から外部の雰囲気の熱を吸収することが抑制される。したがって、最も外側の冷媒流路の冷媒がセラミックス部材の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材の冷却が促進される。ゆえに、より確実に、保持装置におけるセラミックス部材の冷却効果を向上させることができる。

上記の態様においては、前記外側断熱層は、前記第１の方向について、前記冷媒流路の高さの１／２よりも高い位置まで設けられること、が好ましい。

この態様によれば、外側断熱層は、冷媒流路の高さの１／２よりも高く設けられている。これにより、最も外側の冷媒流路の大部分または全体が、外側断熱層により覆われて、外部の雰囲気に開放されるベース部材の第４の面から断熱される。そのため、より確実に、最も外側の冷媒流路の冷媒がベース部材の第４の面から外部の雰囲気の熱を吸収することが抑制される。したがって、より確実に、最も外側の冷媒流路の冷媒がセラミックス部材の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材の冷却が促進される。ゆえに、より確実に、保持装置におけるセラミックス部材の冷却効果を向上させることができる。

上記課題を解決するためになされた本開示の他形態は、第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面と、を備え、前記第１の面上にて対象物を保持するセラミックス部材と、第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面と、を備えるベース部材と、を備え、前記セラミックス部材の前記第２の面と、前記ベース部材の前記第３の面とが、熱的に接続されている保持部材と、前記セラミックス部材に保持される前記対象物に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成する電極部と、を有する半導体製造装置において、前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を備え、前記セラミックス部材と前記ベース部材とが配列される第１の方向に沿って前記ベース部材を切り取った少なくとも１つの断面にて、前記冷媒流路に対して前記第１の方向の前記第４の面側に設けられる第１の断熱層と、前記冷媒流路に対して前記第１の方向に直交する第２の方向側に設けられる第２の断熱層と、を備え、前記第２の断熱層は、前記第１の断熱層に接続しており、前記第１の断熱層から前記第１の方向の前記第３の面側に向かって設けられること、を特徴とする。

この態様によれば、前記の保持装置の作用効果を得ることができると共に、対象物に対してプラズマ処理を行った後において、セラミックス部材の急冷特性（ランプダウン特性）を高めることができる。そのため、半導体製造装置において、対象物の製造における工程時間を短縮させることができる。

本開示の保持装置および半導体製造装置によれば、保持装置または保持部材における冷却効果を向上できる。

本実施形態の半導体製造装置の構成を示す概略断面図である。本実施形態の静電チャックの外観斜視図である。ベース部材のＸＹ断面（図２にて一点鎖線で示す位置のＸＹ断面）の概略図である。Ｚ軸方向に沿って静電チャックを切り取った断面図であり、図３に示すＡ－Ａの位置における断面図である。Ｚ軸方向に沿って静電チャックを切り取った断面図であり、図３に示すＢ－Ｂの位置における断面図である。第１の断熱層と第２の断熱層の変形例を示す図である。第１の断熱層と第２の断熱層の変形例を示す図である。冷媒流路の変形例を示す図である。第２の断熱層が設けられていない例を示す図である。

以下、本開示の保持装置および半導体製造装置の実施形態について説明する。なお、以下においては、本開示の半導体製造装置の一実施形態として半導体製造装置１を例示し、本開示の保持装置の一実施形態として静電チャック１１を例示して、説明する。

＜半導体製造装置の全体概要＞
まず、本実施形態の半導体製造装置１の全体概要について説明する。図１に示すように、半導体製造装置１は、処理容器１０と、静電チャック１１と、電極部１２と、電源部１３と、ガス供給部１４と、第１の排気部１５と、第２の排気部１６などを有する。

処理容器１０は、静電チャック１１と電極部１２を収容する容器である。この処理容器１０は、対象物である半導体のウエハＷを処理するための空間である処理空間２１と、この処理空間２１からの排気を行うための排気口２２を備えている。

静電チャック１１は、半導体のウエハＷを保持する保持装置（または、保持部材）である。この静電チャック１１は、そのベース部材４２において、ボルト１７により処理容器１０に固定されている。なお、静電チャック１１については、後で詳しく説明する。

電極部１２は、静電チャック１１における後述するベース部材４２と共に、一対の電極として機能する。すなわち、電極部１２が上部電極として機能し、ベース部材４２が下部電極として機能する。そして、後述するように、電極部１２は、静電チャック１１のセラミックス部材４１に保持されるウエハＷに対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成する。また、電極部１２は、処理ガスを流すためのガス流路３１を備えている。

電源部１３は、電極部１２に接続しており、電極部１２に電圧を印加する。

ガス供給部１４は、電極部１２のガス流路３１に接続しており、ガス流路３１へ処理ガスを供給する。

第１の排気部１５は、処理容器１０の排気口２２に接続しており、処理空間２１から排気口２２を介して排気を行う。

第２の排気部１６は、ベース部材４２の第１の断熱層６４に接続しており、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５から排気口６６を介して排気を行う。なお、ベース部材４２の第１の断熱層６４や第２の断熱層６５や排気口６６については、後で詳しく説明する。

このような構成の半導体製造装置１は、以下のように作用する。まず、ウエハＷが静電チャック１１の上に保持される。そして、処理ガスが、ガス供給部１４から電極部１２のガス流路３１を介して、処理容器１０内の処理空間２１に供給される。その一方、第１の排気部１５により処理空間２１から処理容器１０の排気口２２を介して排気がなされ、処理空間２１が所定の真空度まで減圧される。そして、このようにして処理空間２１を真空にした状態で、電源部１３から電極部１２に電圧が印加されることにより、電極部１２と静電チャック１１のベース部材４２との間に高周波電界が形成される。これにより、処理空間２１内の処理ガスが解離し、処理ガス中の分子および／または原子の活性種によって、静電チャック１１の上に保持されたウエハＷに対して、エッチングなどのプラズマ処理が行われる。

＜静電チャックについて＞
次に、本実施形態の静電チャック１１について説明する。図２に示すように、静電チャック１１は、セラミックス部材４１と、ベース部材４２と、接合層４３などを有する。なお、以下の説明においては、説明の便宜上、図２に示すようにＸＹＺ軸を定義するものとする。ここで、Ｚ軸は静電チャック１１の中心軸方向（図２の上下方向）の軸であり、Ｘ軸とＹ軸は静電チャック１１の径方向の軸である。

セラミックス部材４１は、例えば円盤状の部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックスとしては、様々なセラミックスが用いられるが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合の最も多い成分（例えば、体積含有率が９０ｖｏｌ％以上の成分）を意味する。

なお、セラミックス部材４１の熱伝導率は、例えば２０Ｗ／ｍＫである。また、セラミックス部材４１の直径は、例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍであり、セラミックス部材４１の厚さは、例えば２ｍｍ～６ｍｍである。なお、セラミックス部材４１の熱伝導率は、１０～５０Ｗ／ｍＫ（より好ましくは、１８～３０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

図１と図２に示すように、セラミックス部材４１は、上面である吸着面５１と、セラミックス部材４１の中心軸方向（すなわち、Ｚ軸方向）について吸着面５１とは反対側に設けられる下面５２と、を備えている。このセラミックス部材４１は、吸着面５１上にてウエハＷを保持する。なお、吸着面５１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面５２は本開示の「第２の面」の一例である。

また、図１に示すように、セラミックス部材４１は、その内部にチャック電極５３を備えている。チャック電極５３は、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成されている。そして、このチャック電極５３に電源（不図示）から電圧が印加されて発生する静電引力によって、ウエハＷが吸着面５１に吸着されて保持される。

また、図１に示すように、セラミックス部材４１は、その内部にヒータ５４を備えている。このヒータ５４は、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）を含む抵抗発熱体により構成されている。そして、このヒータ５４に電源（不図示）から電圧が印加されてヒータ５４が発熱することによって、セラミックス部材４１が温められ、吸着面５１に保持されるウエハＷが温められる。

ベース部材４２は、例えば図２に示すように円柱状（詳しくは、直径の異なる２つの円柱が中心軸を共通にして重なるようにして（大きな直径の円柱状の下段部の上に小さな直径の円柱状の上段部が載せられるようにして）形成される段付きの円柱状）に形成されている。このベース部材４２は、金属（例えば、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ことが好ましいが、金属以外であってもよい。

そして、図１や図２に示すように、ベース部材４２は、上面６１と、ベース部材４２の中心軸Ｃａ（図３参照）方向（すなわち、Ｚ軸方向）について上面６１とは反対側に設けられる下面６２と、を備えている。ここで、図１に示すように、下面６２は、大気（処理容器１０の外部の雰囲気の一例）に開放されている。なお、上面６１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面６２は本開示の「第４の面」の一例である。

なお、ベース部材４２の熱伝導率は、例えば２３０Ｗ／ｍＫある。また、ベース部材４２の直径は、上段部が例えば１５０ｍｍ～３００ｍｍであり、下段部が例えば１８０ｍｍ～３５０ｍｍである。また、ベース部材４２の厚さは、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍである。なお、ベース部材４２（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、１８０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。

また、図１に示すように、ベース部材４２は、冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）を流すための冷媒流路６３を備えている。冷媒は、半導体製造装置１の使用時においてベース部材４２よりも温度が低い。そのため、この冷媒流路６３に冷媒を流すことにより、ベース部材４２が冷却され、これにより、接合層４３を介してセラミックス部材４１が冷却される。そして、ヒータ５４によるセラミックス部材４１の加熱と併せて、冷媒流路６３を流れる冷媒によるセラミックス部材４１の冷却が行われることにより、セラミックス部材４１の吸着面５１に保持されるウエハＷの温度を一定に維持することができる。また、ヒータ５４に加える電力を調整してウエハＷの温度が制御される。また、後述するウエハＷに対するプラズマ処理を行った後、冷媒流路６３を流れる冷媒によるセラミックス部材４１の冷却が行われることにより、ウエハＷを冷却できる。

ベース部材４２の冷媒流路６３について、さらに説明する。図３に示すように、冷媒流路６３は、ベース部材４２の下面６２に設けられる供給口７１と排出口７２とに接続している。そして、図３に示すように、Ｚ軸方向から見たときに、供給口７１と排出口７２はともにベース部材４２の径方向の外側の部分に設けられており、冷媒流路６３はベース部材４２の中心軸Ｃａ付近で折り返されるようにして螺旋形状に形成されている。この冷媒流路６３において、冷媒は、図３にて矢印で示すように、供給口７１から排出口７２へ向かって流れる。なお、Ｚ軸方向（すなわち、ベース部材４２の中心軸Ｃａ方向）は、本開示の「第１の方向」の一例である。

図４や図５に示すように、Ｚ軸方向に沿ってベース部材４２を切り取った断面にて、複数の冷媒流路６３が、ベース部材４２の径方向（図４や図５の左右方向）に間隔を空けて設けられている。なお、冷媒流路６３の高さＨ（すなわち、ベース部材４２の中心軸Ｃａ方向（Ｚ軸方向）の寸法）は、例えば、１５ｍｍである。また、冷媒流路６３の幅Ｗｃは、例えば、１０ｍｍである。また、ベース部材４２の径方向は、本開示の「第２の方向」の一例である。また、図４や図５に示す例では、複数の冷媒流路６３の大きさは同一であるが、これに限定されず、異なっていてもよい。

本実施形態では、ベース部材４２は、さらに、第１の断熱層６４と、第２の断熱層６５を備えている。なお、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５については、後で詳しく説明する。

図１や図２などに示すように、接合層４３は、セラミックス部材４１の下面５２とベース部材４２の上面６１との間に配置され、セラミックス部材４１とベース部材４２とを接合している。そして、このようにして、セラミックス部材４１の下面５２と、ベース部材４２の上面６１とが、熱的に接続されている。接合層４３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形成されている。

なお、接合層４３の厚さ（すなわち、ベース部材４２の中心軸Ｃａ方向（Ｚ軸方向）の高さ）は、例えば０．１ｍｍ～１．０ｍｍである。また、接合層４３の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層４３（シリコーン系樹脂を想定）の熱伝導率は、０．１～２．０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、０．５～１．５Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。

＜断熱層について＞
次に、本実施形態の第１の断熱層６４と第２の断熱層６５について説明する。本実施形態では、ベース部材４２は、当該ベース部材４２における図４や図５に示す断面にて、複数の冷媒流路６３が、ベース部材４２の径方向（図４や図５の左右方向）に間隔を空けて設けられており、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５を備えている。

ここで、図４に示す断面と図５に示す断面は、セラミックス部材４１とベース部材４２とが配列されるＺ軸方向に沿ってベース部材４２を切り取った断面である点で共通するが、ベース部材４２の中心軸Ｃａを中心とする周方向について異なる位置の断面である点で相違する。すなわち、図４に示す断面は図３に示すＡ－Ａの位置での断面であり、図５に示す断面は図３に示すＢ－Ｂの位置での断面である。

図４や図５に示すように、第１の断熱層６４は、冷媒流路６３に対してＺ軸方向の下面６２側に設けられている。詳しくは、図４に示す断面では、第１の断熱層６４は、冷媒流路６３の下側にて冷媒流路６３に対向する部分とともに、隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの下側の部分にも設けられている。一方、図５に示す断面では、第１の断熱層６４は、冷媒流路６３の下側の部分に設けられているが、隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの下側の部分には設けられていない。

このように、Ｚ軸方向に沿ってベース部材４２を切り取った断面のうち図５に示す断面においては、隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの下側の部分に第１の断熱層６４が設けられておらず、隣り合う冷媒流路６３間の部分αがベース部材４２の下面６２と接続している。このようにして、ベース部材４２において隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの下側の部分に第１の断熱層６４を設けないようにして隣り合う冷媒流路６３間の部分αがベース部材４２の下面６２と接続している部分が設けられていることにより、ベース部材４２の強度を維持している。

なお、ベース部材４２において隣り合う冷媒流路６３間の部分αがベース部材４２の下面６２と接続している部分は、ベース部材４２の中心軸Ｃａを中心とする周方向について、ベース部材４２に要求される強度に応じて、複数設けられていてもよい。

第１の断熱層６４と第２の断熱層６５は、ベース部材４２の材料よりも熱伝導率が低くなるように形成されている。ここでは、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５は、第１の断熱層６４に接続する第２の排気部１６（図５参照）により排気口６６を介して排気されて真空となるものとしている。なお、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５は、ベース部材４２の材料よりも熱伝導率が低い断熱材が充填されるものとしてもよい。なお、第１の断熱層６４の熱伝導率は、例えば１．０ｗ／ｍＫ（シリコーンを想定、真空なら０）である。また、第２の断熱層６５の熱伝導率は、例えば１．０ｗ／ｍＫ（シリコーンを想定、真空なら０）である。また、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５の熱伝導率は、２０Ｗ／ｍＫ以下が望ましく、好ましくは１０Ｗ／ｍＫ以下、より好ましくは５Ｗ／ｍＫ以下である。さらに、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５が真空である場合には、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５における圧力は５Ｐａ以下が望ましく、好ましくは３Ｐａ以下、より好ましくは１Ｐａ以下である。

図４や図５に示すように、第２の断熱層６５は、冷媒流路６３に対向している位置に設けられ、冷媒流路６３に対してベース部材４２の中心軸Ｃａ方向（Ｚ軸方向）に直交する径方向側に設けられている。この第２の断熱層６５は、第１の断熱層６４に接続しており、第１の断熱層６４からＺ軸方向の上面６１側に向かって設けられている。

また、第２の断熱層６５は、図３に示すように冷媒流路６３に沿って連続して形成されているが、これに限定されず、冷媒流路６３に沿って断続的に形成されていてもよい。

なお、図４や図５に示す第１の断熱層６４の厚みＴ１（すなわち、ベース部材４２の中心軸Ｃａ方向（Ｚ軸方向）の高さ）は、例えば２ｍｍである。また、図５に示す第１の断熱層６４の幅Ｗ１（すなわち、ベース部材４２の径方向の寸法）は、例えば２ｍｍである。また、図４や図５に示す第２の断熱層６５の厚みＴ２は、例えば２ｍｍである。また、第２の断熱層６５の高さＨ２（すなわち、Ｚ軸方向の寸法、詳しくは、Ｚ軸方向について第１の断熱層６４との接続部から上面６１側の端部までの長さ）は、例えば５ｍｍである。

なお、ベース部材４２の径方向に並ぶ複数の冷媒流路６３は、図３に示すように、Ｚ軸方向から見たときには連通しており、同じ冷媒が流れる流路となっている。

本実施形態では、ベース部材４２は、図４や図５に示す断面にて、第２の断熱層６５として、流路間断熱層９１と外側断熱層９２を備えている。

流路間断熱層９１は、ベース部材４２の径方向に隣り合う冷媒流路６３の間に設けられている。このようにして、第２の断熱層６５として、隣り合う冷媒流路６３の間に設けられる流路間断熱層９１が設けられている。

また、図４や図５に示すように、流路間断熱層９１は、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／２の位置まで設けられている。なお、流路間断熱層９１は、複数設けられているが、高さが異なっていてもよく、また、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／３～２／３の位置まで設けられていてもよい。このようにして、流路間断熱層９１の少なくとも１つは、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／３～２／３の位置まで設けられている。

外側断熱層９２は、ベース部材４２の径方向の最も外側に設けられる冷媒流路６３ａに対して、さらにベース部材４２の径方向の外側に設けられている。このようにして、第２の断熱層６５として、最も外側に設けられる冷媒流路６３に対してさらに外側に設けられる外側断熱層９２を備える。

また、図４や図５に示すように、外側断熱層９２は、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／２の位置まで設けられている。しかしながら、外側断熱層９２は、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／２よりも高い位置まで設けられていてもよい。

＜本実施形態の作用効果＞
図９に示すように、図５に示す断面において第２の断熱層６５がない場合には、冷媒流路６３の冷媒が、図９にて破線の矢印で示すように、ベース部材４２の下面６２から大気の熱を吸収することにより、セラミックス部材４１の熱を吸収することが抑制され、セラミックス部材４１の冷却効果が低下するおそれがある。

そこで、本実施形態の静電チャック１１および半導体製造装置１は、Ｚ軸方向に沿ってベース部材４２を切り取った少なくとも１つの断面にて、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５とを備えている。そして、第１の断熱層６４は、冷媒流路６３に対してＺ軸方向の下面６２側に設けられている。また、第２の断熱層６５は、冷媒流路６３に対してベース部材４２の径方向側に設けられている。この第２の断熱層６５は、第１の断熱層６４に接続しており、第１の断熱層６４からＺ軸方向の上面６１側に向かって設けられている。

このように、ベース部材４２には、冷媒流路６３に対して下面６２側（具体的には、大気側、下面側）に第１の断熱層６４が設けられ、冷媒流路６３に対してベース部材４２の径方向側（具体的には、冷媒流路６３の側面側）に第２の断熱層６５が設けられている。そして、第２の断熱層６５は、第１の断熱層６４に繋がっており（すなわち、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５との間が離れておらず）、第１の断熱層６４から上面６１側（具体的には、セラミックス部材４１側）に向かって設けられている。

これにより、図４や図５に示すように、冷媒流路６３の下部（すなわち、冷媒流路６３の下面８２と、冷媒流路６３の側面８３における少なくとも下側の部分８４）が、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５により覆われて、大気に開放されるベース部材４２の下面６２から断熱される。そのため、冷媒流路６３の冷媒がベース部材４２の下面６２から冷媒流路６３の下部を介して大気の熱を吸収することが抑制される。したがって、図４や図５にて破線の矢印で示すように、冷媒流路６３の冷媒が冷媒流路６３の上部（すなわち、冷媒流路６３の上面８１や側面８３）からセラミックス部材４１の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材４１の冷却が促進される。ゆえに、セラミックス部材４１の冷却効果と、セラミックス部材４１に保持されるウエハＷの冷却効果を向上させることができる。

さらに、静電チャック１１に保持されているウエハＷに対してプラズマ処理を行った後において、セラミックス部材４１の急冷特性（ランプダウン特性）を高めて、プラズマ処理を行った後のウエハＷを急冷することができる。そのため、半導体製造装置１において、ウエハＷをプラズマ処理した後に短時間で冷却して取り出すことができので、ウエハＷの製造における歩留まりを向上させることができる。

また、ベース部材４２は、図４や図５に示す断面にて、複数の冷媒流路６３が、ベース部材４２の径方向に間隔を空けて設けられており、第２の断熱層６５として、ベース部材４２の径方向に隣り合う冷媒流路６３の間に設けられる流路間断熱層９１を備えている。

このようにして、第２の断熱層６５として、隣り合う冷媒流路６３の間の部分αに設けられる流路間断熱層９１が設けられている。これにより、隣り合う冷媒流路６３の熱の干渉を抑制できる。また、ベース部材４２の強度維持のために図５に示すようにベース部材４２において隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの下側に第１の断熱層６４が設けられていない部分が存在する場合であっても、冷媒流路６３の側面８３は、流路間断熱層９１によって、大気に開放されるベース部材４２の下面６２から断熱される。そのため、冷媒流路６３の冷媒が冷媒流路６３の側面８３を介してベース部材４２の下面６２から大気の熱を吸収することが抑制される。したがって、より確実に、冷媒流路６３の冷媒が冷媒流路６３の上部からセラミックス部材４１の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材４１の冷却が促進される。ゆえに、より確実に、セラミックス部材４１とウエハＷの冷却効果を向上させることができる。

また、流路間断熱層９１の少なくとも１つは、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／３～２／３の位置まで設けられている。

このようにして、流路間断熱層９１の高さＨ２を、冷媒流路６３の全体ではなく、冷媒流路６３の１／３～２／３の高さにする。これにより、冷媒流路６３の冷媒は、冷媒流路６３の側面８３における流路間断熱層９１に覆われていない部分（すなわち、セラミックス部材４１側の部分）からセラミックス部材４１の熱を効率良く吸収できる。そのため、ベース部材４２において隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの上部から迅速かつ均一にセラミックス部材４１を冷却できるので、セラミックス部材４１の冷却が促進される。したがって、より確実に、セラミックス部材４１とウエハＷの冷却効果を向上させることができる。また、隣り合う冷媒流路６３間の熱の干渉を適度に抑制できる。

また、ベース部材４２は、第２の断熱層６５として、ベース部材４２の径方向の最も外側に設けられる冷媒流路６３に対してベース部材４２の径方向の外側に設けられる外側断熱層９２を備えている。

このようにして、第２の断熱層６５として、最も外側に設けられる冷媒流路６３に対してさらに外側に設けられる外側断熱層９２を備える。これにより、最も外側の冷媒流路６３における外側の側面８３が、外側断熱層９２により覆われて、大気に開放されるベース部材４２の下面６２から断熱される。そのため、最も外側の冷媒流路６３ａの冷媒が冷媒流路６３ａにおける外側の側面８３を介してベース部材４２の下面６２から大気の熱を吸収することが抑制される。したがって、より確実に、冷媒流路６３の冷媒が冷媒流路６３の上部からセラミックス部材４１の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材４１の冷却が促進される。ゆえに、より確実に、セラミックス部材４１とウエハＷの冷却効果を向上させることができる。

また、外側断熱層９２は、Ｚ軸方向について、冷媒流路６３の高さＨの１／２よりも高い位置まで設けられていてもよい。

このようにして、外側断熱層９２は、冷媒流路６３の高さＨの１／２よりも高く設けられている。これにより、最も外側の冷媒流路６３ａにおける外側の側面８３の大部分または全体が、外側断熱層９２により覆われて、大気に開放されるベース部材４２の下面６２から断熱される。そのため、より確実に、最も外側の冷媒流路６３ａの冷媒が冷媒流路６３ａにおける外側の側面８３を介してベース部材４２の下面６２から大気の熱を吸収することが抑制される。したがって、より確実に、冷媒流路６３の冷媒が冷媒流路６３の上部からセラミックス部材４１の熱を吸収することが促進されるので、セラミックス部材４１の冷却が促進される。ゆえに、より確実に、セラミックス部材４１とウエハＷの冷却効果を向上させることができる。

＜変形例について＞
また、以下のような変形例も考えられる。例えば、図６に示すように、全ての冷媒流路６３ではなく任意の冷媒流路６３について第２の断熱層６５を設けるようにして、複数の冷媒流路６３の下部をまとめて第１の断熱層６４と第２の断熱層６５で覆うようにしてもよい。このとき、第２の断熱層６５は、冷媒流路６３に沿って、連続的に、または、断続的に形成されている。そして、このようにして、ベース部材４２の強度を最低限維持できる部分だけ、隣り合う冷媒流路６３の間の部分αの下側の部分に第１の断熱層６４が設けられておらず、隣り合う冷媒流路６３間の部分αがベース部材４２の下面６２と接続していてもよい。

例えば、図７に示すように、第１の断熱層６４と第２の断熱層６５とがＵ字（垂直に交わっていないもの）の形状に形成されていてもよい。

また、例えば、隣り合う冷媒流路６３間に１つだけ第２の断熱層６５が設けられていてもよい。

また、例えば、図８に示すように、Ｚ軸方向から見たときに、供給口７１がベース部材４２の径方向の外側の部分に設けられ、排出口７２がベース部材４２の中心の部分に設けられており、冷媒流路６３は供給口７１と排出口７２に接続するようにして螺旋形状に形成されていてもよい。

また、例えば、接合層４３が設けられていなくてもよい。具体的には、接合層４３の代わりに別の層が設けられていたり、セラミックス部材４１とベース部材４２とがそれらの周縁部でボルトで固定されていてもよい。

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。

１半導体製造装置
１１静電チャック
４１セラミックス部材
４２ベース部材
４３接合層
５１吸着面
５２下面
６１上面
６２下面
６３冷媒流路
６３ａ最も外側の冷媒流路
６４第１の断熱層
６５第２の断熱層
８１上面
８２下面
８３側面
８４下側の部分
９１流路間断熱層
９２外側断熱層
Ｗウエハ
Ｈ（冷媒流路の）高さ
α 隣り合う冷媒流路の間の部分

Claims

第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面と、を備え、前記第１の面上にて対象物を保持するセラミックス部材と、
第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面と、を備えるベース部材と、を有し、
前記セラミックス部材の前記第２の面と、前記ベース部材の前記第３の面とが、熱的に接続されている保持装置において、
前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を備え、
前記セラミックス部材と前記ベース部材とが配列される第１の方向に沿って前記ベース部材を切り取った少なくとも１つの断面にて、
前記冷媒流路に対して前記第１の方向の前記第４の面側に設けられる第１の断熱層と、
前記冷媒流路に対して前記第１の方向に直交する第２の方向側に設けられる第２の断熱層と、
を備え、
前記第２の断熱層は、前記第１の断熱層に接続しており、前記第１の断熱層から前記第１の方向の前記第３の面側に向かって設けられること、
を特徴とする保持装置。
請求項１の保持装置において、
前記ベース部材は、
前記断面にて、
複数の前記冷媒流路が、前記第２の方向に間隔を空けて設けられており、
前記第２の断熱層として、前記第２の方向に隣り合う前記冷媒流路の間に設けられる流路間断熱層を備えること、
を特徴とする保持装置。
請求項２の保持装置において、
前記流路間断熱層の少なくとも１つは、前記第１の方向について、前記冷媒流路の高さの１／３～２／３の位置まで設けられること、
を特徴とする保持装置。
請求項１乃至３のいずれか１つの保持装置において、
前記ベース部材は、
前記断面にて、
複数の前記冷媒流路が、前記第２の方向に間隔を空けて設けられており、
前記第２の断熱層として、前記第２の方向の最も外側に設けられる前記冷媒流路に対して前記第２の方向の外側に設けられる外側断熱層を備えること、
を特徴とする保持装置。
請求項４の保持装置において、
前記外側断熱層は、前記第１の方向について、前記冷媒流路の高さの１／２よりも高い位置まで設けられること、
を特徴とする保持装置。
第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面と、を備え、前記第１の面上にて対象物を保持するセラミックス部材と、第３の面と、前記第３の面とは反対側に設けられる第４の面と、を備えるベース部材と、を備え、前記セラミックス部材の前記第２の面と、前記ベース部材の前記第３の面とが、熱的に接続されている保持部材と、
前記セラミックス部材に保持される前記対象物に対してプラズマ処理を行うためのプラズマを生成する電極部と、
を有する半導体製造装置において、
前記ベース部材は、冷媒を流すための冷媒流路を備え、
前記セラミックス部材と前記ベース部材とが配列される第１の方向に沿って前記ベース部材を切り取った少なくとも１つの断面にて、
前記冷媒流路に対して前記第１の方向の前記第４の面側に設けられる第１の断熱層と、
前記冷媒流路に対して前記第１の方向に直交する第２の方向側に設けられる第２の断熱層と、
を備え、
前記第２の断熱層は、前記第１の断熱層に接続しており、前記第１の断熱層から前記第１の方向の前記第３の面側に向かって設けられること、
を特徴とする半導体製造装置。