JP7472393B2 - 保持装置 - Google Patents
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Description
本開示は、保持装置に関する。
保持装置の一例として、半導体を製造するためのプラズマ処理に用いられる静電チャックが知られている。基板やウェハ等のプラズマ処理を行う際には、処理対象物を上面に保持させた絶縁性の静電チャックをチャンバー（処理容器）の内部に配置し、静電チャックの下方に配した導電性の冷却ベース部材に高周波電力を印加して、ウェハ等にバイアス電圧を生じさせる。静電チャックの内部には、下面（冷却ベース部材側の面）と上面（ウェハ保持面）とを連通させるガス流路が設けられており、このガス流路を通じて、ウェハ保持面の温度制御性を高めるためのヘリウム等の熱伝導性ガスが、冷却ベース部材側からウェハ載置面側に送られる。
プラズマ処理時に印加される高周波電力によってガス流路内で異常放電（アーキング）が発生すると、ウェハ等の処理品質が悪化し歩留りが低下するため、ガスの供給を妨げることなく異常放電の発生を低減する技術が求められる。そこで、例えば下記特許文献１には、ガス流路となる細孔の一部にプラグ室を形成し、プラグ室の内部に配置した多孔質で絶縁性の通気性プラグをエポキシ系樹脂等からなる接着剤でプラグ室壁面に接着固定した静電チャックが開示されている。
ところで、近年、処理の高速化等を図るため、プラズマ処理時に印加される高周波電力が高電圧化されている。この結果、冷却ベース部材とウェハ等との間の電位差が大きくなり、ガス流路内の特に上下方向に延びる空所において異常放電が生じ易くなっている。よって、異常放電を低減するための絶縁性の多孔体は、静電チャックの上面や下面に形成したガス流出孔やガス流入孔に臨む領域まで配置することが好ましい。このように静電チャックの上面や下面に至る多孔体を配した場合、プラズマ処理時にチャンバー内を真空引きしたり、熱伝導性ガスを流通させるために一定の圧力をかけたりした際に、多孔体がガス流路から処理空間に放出される懸念がある。
多孔体をガス流路内に保持する手段として、例えば特許文献１のように樹脂接着剤層を介して多孔体をガス流路の壁面に固定することが考えられるが、樹脂接着剤層は、プラズマによって容易に損傷してパーティクルを生じるため、好ましくない。生じたパーティクルは、ウェハ等の処理品質を低下させたり、多孔体の内部に侵入してガスの流れを妨げたりする可能性があるからである。このため、樹脂接着剤を用いることなく、絶縁性の多孔体をガス流路内に保持可能な技術が希求されていた。なお、セラミック系の接着剤を用いることも考えられるが、この場合、セラミック系の接着剤に含まれるアルカリ金属類（Ｎａ成分等）が品質に悪影響を及ぼす懸念がある。
本技術は、上記状況に鑑み、樹脂接着剤等を用いることなく、異常放電の発生を低減するための多孔体をガス流路内に保持可能な保持装置を提供することを課題とする。
本開示に係る保持装置は、対象物を保持する第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有する絶縁性の板状部材を備え、前記板状部材の内部には、前記第１表面に平行に延びる面平行ガス流路と、前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第１接続孔に接続されて、前記第１表面に設けられたガス流出孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第１ガス流路と、前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第２接続孔に接続されて、前記第２表面に設けられたガス流入孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第２ガス流路と、が形成され、前記第１ガス流路又は前記第２ガス流路の少なくとも一方の内部には、前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔から前記面平行ガス流路の内部に突出する絶縁性の多孔体が配されており、前記多孔体は、前記第１表面に直交する面で切断したときの切断面における前記第１表面に平行な方向の寸法が、当該多孔体が配される前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔の孔幅よりも大きい幅広部を有し、前記幅広部は、前記面平行ガス流路の内部に配されている、保持装置である。
本開示によれば、樹脂接着剤等を用いることなく、異常放電の発生を低減するための多孔体をガス流路内に保持可能な保持装置を提供できる。
［本開示の実施形態の説明］
最初に本開示の実施態様を列記する。
＜１＞ 本開示の保持装置は、対象物を保持する第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有する絶縁性の板状部材を備え、前記板状部材の内部には、前記第１表面に平行に延びる面平行ガス流路と、前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第１接続孔に接続されて、前記第１表面に設けられたガス流出孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第１ガス流路と、前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第２接続孔に接続されて、前記第２表面に設けられたガス流入孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第２ガス流路と、が形成され、前記第１ガス流路又は前記第２ガス流路の少なくとも一方の内部には、前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔から前記面平行ガス流路の内部に突出する絶縁性の多孔体が配されており、前記多孔体は、前記第１表面に直交する面で切断したときの切断面における前記第１表面に平行な方向の寸法が、当該多孔体が配される前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔の孔幅よりも大きい幅広部を有し、前記幅広部は、前記面平行ガス流路の内部に配されている。板状部材１０の上側の第１表面Ｓ１は、ウェハＷを載置するための凸部を含む、凹凸面としてもよい。
最初に本開示の実施態様を列記する。
＜１＞ 本開示の保持装置は、対象物を保持する第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有する絶縁性の板状部材を備え、前記板状部材の内部には、前記第１表面に平行に延びる面平行ガス流路と、前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第１接続孔に接続されて、前記第１表面に設けられたガス流出孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第１ガス流路と、前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第２接続孔に接続されて、前記第２表面に設けられたガス流入孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第２ガス流路と、が形成され、前記第１ガス流路又は前記第２ガス流路の少なくとも一方の内部には、前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔から前記面平行ガス流路の内部に突出する絶縁性の多孔体が配されており、前記多孔体は、前記第１表面に直交する面で切断したときの切断面における前記第１表面に平行な方向の寸法が、当該多孔体が配される前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔の孔幅よりも大きい幅広部を有し、前記幅広部は、前記面平行ガス流路の内部に配されている。板状部材１０の上側の第１表面Ｓ１は、ウェハＷを載置するための凸部を含む、凹凸面としてもよい。
＜２＞ 上記＜１＞の保持装置において、前記第１接続孔と前記第２接続孔は、前記第１表面の法線方向から視て、互いにシフトした位置に設けられている。
＜３＞ 上記＜２＞の保持装置において、前記多孔体は、当該多孔体が配された前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔から、前記面平行ガス流路において当該第１接続孔もしくは当該第２接続孔に対向する側に位置する対向側壁面に至る領域に配されている。
＜４＞ 上記＜３＞に記載の保持装置において、前記面平行ガス流路において、当該多孔体が配された前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔が形成されている側に位置する接続側壁面に至る領域に配されている。
＜５＞ 上記＜１＞から上記＜４＞の何れかに記載の保持装置において、前記多孔体は、前記板状部材と一体となっている。
＜６＞ 上記＜１＞から上記＜５＞の何れかに記載の保持装置において、前記面平行ガス流路は、前記多孔体が配された多孔体側流路と、前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔と前記多孔体側流路とを連通させる第１面平行ガス流路と、前記第１面平行ガス流路から分岐して前記第１面平行ガス流路とは異なる位置で前記多孔体側流路に接続され、前記第１面平行ガス流路と前記多孔体側流路を連通させる第２面平行ガス流路と、を含んで構成されている。
＜７＞ 上記＜６＞に記載の保持装置において、前記第２面平行ガス流路は、前記第１面平行ガス流路における前記幅広部側の端部から前記幅広部の外縁に沿って環状に形成されている。
＜８＞ 上記＜１＞から上記＜７＞の何れかに記載の保持装置において、前記板状部材の内部には、前記第１表面と前記面平行ガス流路との間に配された電極と、前記第２表面と前記面平行ガス流路との間に配された電極と、の少なくとも一方が設けられ、少なくとも一方の前記電極には、当該少なくとも一方の前記電極と前記第１ガス流路もしくは前記第２ガス流路の壁面との間に所定の間隔を空けて前記第１ガス流路もしくは前記第２ガス流路を挿通させる貫通孔が形成され、前記幅広部は、前記第１表面の法線方向から視て、前記貫通孔に重畳するように、前記面平行ガス流路の内部に配されている。
［本開示の実施形態の詳細］
本開示の保持装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。なお、各図面の一部には、直交座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図において同一方向となるように描かれている。以下の説明では、図１における紙面手前上側で図２，３，５における上側を上側とし、各図面において、複数の同一部材については、一の部材に符号を付して他の部材の符号を省略することがある。また、各図面における部材の相対的な大きさや配置は必ずしも正確ではなく、説明の便宜を考慮して一部の部材の縮尺等を変更しているものがある。以下の説明において、「平行」「直交」は必ずしも厳密にこのような位置関係にあることを要さず、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、「略平行」「略直交」であることを含むものとする。
本開示の保持装置の具体例を、以下に図面を参照しつつ説明する。本開示はこれらの例示に限定されるものではなく、特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味及び範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。なお、各図面の一部には、直交座標系ＸＹＺのＸ軸、Ｙ軸及びＺ軸を示しており、各軸方向が各図において同一方向となるように描かれている。以下の説明では、図１における紙面手前上側で図２，３，５における上側を上側とし、各図面において、複数の同一部材については、一の部材に符号を付して他の部材の符号を省略することがある。また、各図面における部材の相対的な大きさや配置は必ずしも正確ではなく、説明の便宜を考慮して一部の部材の縮尺等を変更しているものがある。以下の説明において、「平行」「直交」は必ずしも厳密にこのような位置関係にあることを要さず、本開示の要旨を逸脱しない限りにおいて、「略平行」「略直交」であることを含むものとする。
＜第１実施形態の詳細＞
以下、第１実施形態に係る保持装置１００を、図１から図４を参照しつつ説明する。保持装置１００は、対象物（例えば、半導体ウェハＷ）を所定の処理温度（例えば、５０℃～４００℃）に加熱しながら、静電引力によって吸着して保持する静電チャックである。静電チャックは、例えば減圧されたチャンバー内でプラズマを用いてエッチング等の処理を行うプロセスにおいて、ウェハＷを載置するテーブルとして使用される。
以下、第１実施形態に係る保持装置１００を、図１から図４を参照しつつ説明する。保持装置１００は、対象物（例えば、半導体ウェハＷ）を所定の処理温度（例えば、５０℃～４００℃）に加熱しながら、静電引力によって吸着して保持する静電チャックである。静電チャックは、例えば減圧されたチャンバー内でプラズマを用いてエッチング等の処理を行うプロセスにおいて、ウェハＷを載置するテーブルとして使用される。
図１は、保持装置１００の概略構成を模式的に示した図である。保持装置１００は、円板状の板状部材１０と、同じく円板状のベース部材２０と、を備える。ベース部材２０の径は板状部材１０よりも大きく、例えば板状部材１０が直径３００ｍｍ×厚み３ｍｍの円板状をなす場合、ベース部材２０は直径３４０ｍｍ×厚み２０ｍｍの円板状とすることができる。なお、板状部材１０及びベース部材２０は何れも、概ね円板状をなすものであり、これらに、位置合わせを行うための凹凸等が設けられていてもよい。板状部材１０とベース部材２０は、上下方向（Ｚ軸方向）に配列され、接合材３０によって接合されている。板状部材１０の上側の第１表面Ｓ１が、ウェハＷを吸着し保持する吸着面とされ、板状部材１０の下側の第２表面Ｓ２が、接合材３０を介してベース部材２０と接合される。
板状部材１０は、図２のＸＹ断面図に示すように、その第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２が上下方向（Ｚ軸方向）に略直交するように配される。板状部材１０は絶縁性の基板であって、例えば、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）やアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）を主成分とするセラミックスにより形成されている。なお、ここでいう主成分とは、含有割合（重量割合）の最も多い成分を意味する。
図１に示すように、板状部材１０の第１表面Ｓ１には、複数のガス流出孔６１が設けられ、第２表面Ｓ２には、ガス流入孔６２（図２参照）が設けられている。そして、板状部材１０の内部には、ガス流出孔６１及びガス流入孔６２との間を流体が移動可能に連通させるガス流路６０が形成されている。第１表面Ｓ１の外周縁部は、内周部分に比べて僅かに上方に突出するように形成されており、第１表面Ｓ１にウェハＷが吸着保持されると、図２に示すように、ウェハＷと第１表面Ｓ１との間にギャップＧが形成されるようになっている。
板状部材１０のガス流路６０には、ヘリウムガス等の熱伝導性ガスが流される。後述するベース部材２０のガス注入路２３からガス流入孔６２に注入されたガスは、ガス流路６０を通ってガス流出孔６１から流出し、板状部材１０とウェハＷと間のギャップＧに充填される。これにより、第１表面Ｓ１の温度がウェハＷに伝わり易くなり、ウェハＷの温度制御性が向上する。ガス流路６０を含む板状部材１０の内部の構成については、後述する。
接合材３０には、例えばシリコーン系の有機接合剤、無機接合剤や、Ａｌ系の金属接着剤を含むボンディングシート等を用いることができる。接合材３０は、板状部材１０及びベース部材２０の双方に対して高い接着力を有していることに加え、高い耐熱性と熱伝導性を有していることが好ましい。接合材３０において、板状部材１０に形成されたガス流入孔６２に対向し、後述するベース部材２０に形成されたガス注入路２３に連なる位置には、穴が設けられており、ガス注入路２３に注入された気体が、接合材３０の内部の穴を通ってガス流路６０へ流通可能とされている。
ベース部材２０は、図１に示すように、接合材３０によって板状部材１０の下側すなわち第２表面Ｓ２側に接合される。ベース部材２０は導電性の基材であって、例えばアルミニウム、アルミニウム合金や、金属とセラミックスの複合体（Ａｌ－ＳｉＣ）、又はセラミックス（ＳｉＣ）を主成分として構成できる。ウェハＷのプラズマ処理を行う際には、ベース部材２０に高周波電力を印加することにより、ウェハＷにバイアス電圧を生じさせる。ベース部材２０は、既述したように板状部材１０より大径な円板状をなし、この上に板状部材１０の全体が載置される。
図１に示すように、ベース部材２０の内部には、冷媒路２１が形成されている。冷媒路２１に水やフッ素系不活性液体等の冷媒が流されることで、プラズマ熱の冷却が行われる。冷媒路２１を冷媒が流れると、ベース部材２０が冷却され、接合材３０を介した熱伝導によって板状部材１０が冷却され、さらに板状部材１０の第１表面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。冷媒の流れを調整することで、ウェハＷの温度を制御できる。
図１に示すように、ベース部材２０の内部にはまた、内部を流体が移動可能に形成されたガス注入路２３が設けられている。ガス注入路２３は、ベース部材２０の下面に開口するとともに、接合材３０の穴を経て板状部材１０のガス流路６０に連通されており、このガス注入路２３からガス流路６０に熱伝導性ガスが注入される。
続いて、板状部材１０内部の構成について、図２及び図３を参照しつつ説明する。
既述したように、板状部材１０の内部には、ガス流出孔６１とガス流入孔６２とを連通させるガス流路６０が形成されている。図２に示すように、本実施形態に係るガス流路６０は、面平行ガス流路６０Ｔと、複数の第１ガス流路６０Ｖ１と、第２ガス流路６０Ｖ２と、を含む。以下、第１ガス流路６０Ｖ１と第２ガス流路６０Ｖ２を区別する必要がない場合は、これらを合わせて、ガス流出入路６０Ｖと称することがある。
既述したように、板状部材１０の内部には、ガス流出孔６１とガス流入孔６２とを連通させるガス流路６０が形成されている。図２に示すように、本実施形態に係るガス流路６０は、面平行ガス流路６０Ｔと、複数の第１ガス流路６０Ｖ１と、第２ガス流路６０Ｖ２と、を含む。以下、第１ガス流路６０Ｖ１と第２ガス流路６０Ｖ２を区別する必要がない場合は、これらを合わせて、ガス流出入路６０Ｖと称することがある。
面平行ガス流路６０Ｔは、水平方向すなわち第１表面Ｓ１に平行に延びるトンネル状のガス流路部分である。図３に示すように、面平行ガス流路６０Ｔにおいて、上側すなわち第１表面Ｓ１側に位置する第１壁面６０ＴＳ１には、第１接続孔６０ＴＣ１が設けられ、下側すなわち第２表面Ｓ２側に位置する第２壁面６０ＴＳ２には、第２接続孔６０ＴＣ２が設けられている。以下、第１接続孔６０ＴＣ１と第２接続孔６０ＴＣ２を区別する必要がない場合は、これらを合わせて、接続孔６０ＴＣと称することがある。第１壁面６０ＴＳ１は、第２接続孔６０ＴＣ２についてはこの対向側に位置する対向側壁面であり、第１接続孔６０ＴＣ１についてはこれが形成されている側に位置する接続側壁面となる。同様に、第２壁面６０ＴＳ２は、第１接続孔６０ＴＣ１についてはこの対向側に位置する対向側壁面であり、第２接続孔６０ＴＣ２についてはこれが形成されている側に位置する接続側壁面となる。
ガス流出入路６０Ｖは、上下方向すなわち第１表面Ｓ１に垂直に延びて、ガス流出孔６１もしくはガス流入孔６２と、面平行ガス流路６０Ｔとを連通させるガス流路部分である。図３に示すように、第１ガス流路６０Ｖ１は、ガス流出孔６１と第１接続孔６０ＴＣ１に接続され、第２ガス流路６０Ｖ２は、ガス流入孔６２と第２接続孔６０ＴＣ２に接続されている。本実施形態において、第１接続孔６０ＴＣ１と第２接続孔６０ＴＣ２は、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、互いに重畳しない位置に設けられている。ガス流出孔６１やガス流入孔６２、第１接続孔６０ＴＣ１、第２接続孔６０ＴＣ２の形状、並びに、ガス流路６０の断面形状は限定されるものではないが、本実施形態では、何れも略円形に形成されている場合について例示する。本実施形態に係る第１ガス流路６０Ｖ１及び第２ガス流路６０Ｖ２は、何れも第１表面Ｓ１に平行な面で切断したときの切断面（ＸＹ断面）における断面形状が一定となるような直管状をなし、ＸＹ断面における第１ガス流路６０Ｖ１の断面が第１接続孔６０ＴＣ１と一致し、第２ガス流路６０Ｖ２の断面が第２接続孔６０ＴＣ２に一致する形状をなすように形成されている。
図２に示すように、板状部材１０の内部において、面平行ガス流路６０Ｔの上方すなわち第１表面Ｓ１側には、チャック電極５１が配されている。チャック電極５１は、例えば第１表面Ｓ１に略平行な平面状をなし、端子等を介して電源に接続されている。必要に応じてチャック電極５１に給電が行われることで静電引力が生じ、ウェハＷが第１表面Ｓ１上に吸着保持される。チャック電極５１は、例えばタングステンやモリブデン等を含む導電性材料によって形成できる。
図２に示すように、板状部材１０に形成されたガス流路６０の内部には、多孔体７０が配設されている。多孔体７０は、絶縁性材料によってこの内部を流体が流通可能に形成されており、ガス流路６０内に多孔体７０が配されることで、ガス流路６０内の当該部分において、上下方向（ウェハＷとベース部材２０とを結ぶ方向）に直線的に延びる大きな空隙が減少する。図３に示すように、本実施形態に係る保持装置１００には、多孔体７０として、第１ガス流路６０Ｖ１の内部に、第１接続孔６０ＴＣ１から面平行ガス流路６０Ｔの内部に突出するように配された第１多孔体７１と、第２ガス流路６０Ｖ２の内部に、第２接続孔６０ＴＣ２から面平行ガス流路６０Ｔの内部に突出するように配された第２多孔体７２と、が配設されている。
図３に示すように、多孔体７０は、第１表面Ｓ１に直交する面で切断したときの切断面（Ｚ軸を含む断面）において、第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ７０が、当該多孔体７０が配される接続孔６０ＴＣの孔幅Ｗ６０ＴＣよりも大きい幅広部７０Ａを有し、幅広部７０Ａは、面平行ガス流路６０Ｔの内部に配されている。具体的には、第１多孔体７１は、第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ７１が、第１接続孔６０ＴＣ１の孔幅Ｗ６０ＴＣ１よりも大きい幅広部７１Ａを有する。また、第２多孔体７２は、第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ７２が、第２接続孔６０ＴＣ２の孔幅Ｗ６０ＴＣ２よりも大きい幅広部７２Ａを有する。
図３に示すように、本実施形態に係る多孔体７０は、面平行ガス流路６０Ｔにおいて、当該多孔体７０が配設された接続孔６０ＴＣから、当該接続孔６０ＴＣに対向する側に位置する対向側壁面に至る領域に配されている。具体的には、第１ガス流路６０Ｖ１の内部に配された第１多孔体７１は、第１接続孔６０ＴＣ１から、この第１接続孔６０ＴＣ１についての対向側壁面である第２壁面６０ＴＳ２に至る領域に配設されている。また、第２ガス流路６０Ｖ２の内部に配された第２多孔体７２は、第２接続孔６０ＴＣ２から、この第２接続孔６０ＴＣ２についての対向側壁面である第１壁面６０ＴＳ１に至る領域に配設されている。
図４は、本実施形態に係る板状部材１０内に形成されたガス流路６０の壁面と、多孔体７０との界面の様子を、模式的に示したイメージ断面図である。図４に示されるように、本実施形態に係る多孔体７０は、その実体部分の少なくとも一部が、板状部材１０と一体となっている。このような板状部材１０は、例えば多孔体７０を板状部材１０と同じセラミックからなるものとし、以下のように作製できる。まず、公知の方法によってチャック電極５１を含む電極やガス流路６０等を設けたセラミック基板を作製する。そして、例えば適度な粘度を有するセラミック原料ペーストからなる多孔体前駆物質を、ガス流出孔６１もしくはガス流入孔６２からガス流出入路６０Ｖに注入し、接続孔６０ＴＣから面平行ガス流路６０Ｔ内に所定量はみ出させる。注入した多孔体前駆物質を、加熱等によって硬化し多孔体を形成させると、セラミックからなる多孔体の実体部分がセラミック基板のガス流路壁面に一体形成され、上記した態様で第１多孔体７１や第２多孔体７２をガス流路６０内に配することができる。或いは、複数枚のグリーンシートのそれぞれに、ガス流路６０を構成する溝や穴を形成し、多孔体前駆物質もしくは多孔体７０を適当な位置に配置した状態で積層し、焼成等を行って、板状部材１０を作製してもよい。或いは、セラミック基板を複数個に分割したブロック体を作製し、各ブロック体においてガス流路６０を構成する溝や穴の適当な位置に予め作製した多孔体７０を配置した後に、ブロック体同士を接合することにより、板状部材１０を作製してもよい。
上記したような本実施形態に係る保持装置１００は、公知の方法によって作製したベース部材２０に、別途作製した板状部材１０を、接合材３０を介して図１に示すように接合することで、製造できる。多孔体７０が配された板状部材１０の作製方法は、特に限定されるものではなく、既述したような種々の公知の方法を適宜に採用できる。
以上記載したような保持装置１００は、例えば半導体製造装置の一部として使用される。保持装置１００を半導体製造装置のチャンバー内に設置し、板状部材１０の第１表面Ｓ１上にウェハＷを載置する。チャック電極５１への給電が行われると、静電引力が生じて第１表面Ｓ１にウェハＷが吸着される。また、チャンバー内に原料ガスが導入され、ベース部材２０に高周波電力が印加されると、プラズマが発生しウェハＷにバイアス電圧が生じて処理が行われる。
ウェハＷを処理する際、ベース部材２０の冷媒路２１に冷媒が流されると、ウェハＷは板状部材１０を介して冷却される。このようにウェハＷの温度が調整されるにあたり、ベース部材２０のガス注入路２３から板状部材１０のガス流路６０に注入された熱伝導性ガスが、第１表面Ｓ１のガス流出孔６１から流出して第１表面Ｓ１とウェハＷとの間に形成されたギャップＧに充填されることで、ウェハＷの温度が高い精度で制御される。
ウェハＷを処理する際は、上記したようにベース部材２０に高周波電力が印加されるため、ウェハＷとベース部材２０との間に位置する板状部材１０のガス流路６０内において、異常放電が生じる可能性がある。特に、ウェハＷとベース部材２０とを結ぶ方向（Ｚ軸方向）に延びるガス流出入路６０Ｖ内では、異常放電が生じ易い。この点、本実施形態に係る板状部材１０では、ガス流出入路６０Ｖの内部に絶縁性の多孔体７０が配されていることで、ガス流出入路６０Ｖ内における異常放電の発生が低減される。
ウェハＷを処理する際、チャンバーの内部は真空とされる。つまり、処理前には真空引きされ、処理後には真空から常圧に戻される。また、熱伝導性ガスを流通させるため、ガス流路６０の内部に一定の圧力がかけられる。これにより、ガス流出入路６０Ｖの内部に配された多孔体７０には、第１表面Ｓ１側もしくは第２表面Ｓ２に向かう力が作用する。
ここで、本実施形態のガス流路６０に類似する形態のガス流路が形成された板状部材において、仮に、ガス流出入路６０Ｖに相当する部分に幅広部を有しない多孔体が配されている場合、多孔体は、ガス流路の壁面に固定されていなければ、ガス流路から板状部材の外部に放出されてしまう可能性がある。これを回避するために、例えば樹脂接着剤によって多孔体をガス流路の壁面に固定することが考えられるが、樹脂接着剤はプラズマ処理によって損傷してパーティクルを生じ、処理に悪影響を与える懸念がある。
（本実施形態の効果）
本実施形態に係る保持装置１００は、ウェハ（対象物）Ｗを保持する第１表面Ｓ１と、第１表面Ｓ１の反対側に位置する第２表面Ｓ２と、を有する絶縁性の板状部材１０を備え、板状部材１０の内部には、第１表面Ｓ１に平行に延びる面平行ガス流路６０Ｔと、面平行ガス流路６０Ｔの壁面に設けられた第１接続孔６０ＴＣ１に接続されて、第１表面Ｓ１に設けられたガス流出孔６１と面平行ガス流路６０Ｔとを連通させる第１ガス流路６０Ｖ１と、面平行ガス流路６０Ｔの壁面に設けられた第２接続孔６０ＴＣ２に接続されて、第２表面Ｓ２に設けられたガス流入孔６２と面平行ガス流路６０Ｔとを連通させる第２ガス流路６０Ｖ２と、が形成され、第１ガス流路６０Ｖ１又は第２ガス流路６０Ｖ２の少なくとも一方の内部には、第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２から面平行ガス流路６０Ｔの内部に突出する絶縁性の多孔体７０が配されており、多孔体７０は、第１表面Ｓ１に直交する面で切断したときの切断面における第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ７０が、当該多孔体７０が配される第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２の孔幅Ｗ６０ＴＣよりも大きい幅広部７０Ａを有し、幅広部７０Ａは、面平行ガス流路６０Ｔの内部に配されている。
本実施形態に係る保持装置１００は、ウェハ（対象物）Ｗを保持する第１表面Ｓ１と、第１表面Ｓ１の反対側に位置する第２表面Ｓ２と、を有する絶縁性の板状部材１０を備え、板状部材１０の内部には、第１表面Ｓ１に平行に延びる面平行ガス流路６０Ｔと、面平行ガス流路６０Ｔの壁面に設けられた第１接続孔６０ＴＣ１に接続されて、第１表面Ｓ１に設けられたガス流出孔６１と面平行ガス流路６０Ｔとを連通させる第１ガス流路６０Ｖ１と、面平行ガス流路６０Ｔの壁面に設けられた第２接続孔６０ＴＣ２に接続されて、第２表面Ｓ２に設けられたガス流入孔６２と面平行ガス流路６０Ｔとを連通させる第２ガス流路６０Ｖ２と、が形成され、第１ガス流路６０Ｖ１又は第２ガス流路６０Ｖ２の少なくとも一方の内部には、第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２から面平行ガス流路６０Ｔの内部に突出する絶縁性の多孔体７０が配されており、多孔体７０は、第１表面Ｓ１に直交する面で切断したときの切断面における第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ７０が、当該多孔体７０が配される第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２の孔幅Ｗ６０ＴＣよりも大きい幅広部７０Ａを有し、幅広部７０Ａは、面平行ガス流路６０Ｔの内部に配されている。
上記構成によれば、ガス流出入路６０Ｖに配された多孔体７０に、これをガス流路６０から面平行ガス流路６０Ｔとは反対側に押し出そうとする力が作用した場合、幅広部７０Ａが、当該多孔体７０が配される接続孔６０ＴＣの孔縁に引っ掛かる。具体的には、第１ガス流路６０Ｖ１内に配された第１多孔体７１に、これを第１表面Ｓ１側に押し出そうとする力がかかった場合は、幅広部７１Ａが第１接続孔６０ＴＣ１の孔縁に引っ掛かる。第２ガス流路６０Ｖ２内に配された第２多孔体７２に、これを第２表面Ｓ２側に押し出そうとする力がかかった場合は、幅広部７２Ａが第２接続孔６０ＴＣ２の孔縁に引っ掛かる。よって、多孔体７０に上記のような比較的大きい力が作用したとしても、多孔体７０は、破壊等しない限り、面平行ガス流路６０Ｔの反対側の表面から板状部材１０の外部に押し出されることはない。この結果、樹脂接着剤等を用いなくとも、多孔体７０をガス流路６０内に保持することができる。
また、本実施形態に係る保持装置１００において、第１接続孔６０ＴＣ１と第２接続孔６０ＴＣ２は、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、互いにシフトした位置に設けられている。
上記構成によれば、面平行ガス流路６０Ｔにおいて接続孔６０ＴＣに対向する位置には、壁面（第１壁面６０ＴＳ１もしくは第２壁面６０ＴＳ２）が存在することとなる。よって、ガス流出入路６０Ｖ内に配された多孔体７０に、これを面平行ガス流路６０Ｔ側に押し出そうとする力が作用しても、面平行ガス流路６０Ｔにおいて当該多孔体７０が配された接続孔６０ＴＣに対向する壁面によって、多孔体７０の放出が規制される。具体的には、第１ガス流路６０Ｖ１内に配された第１多孔体７１に、これを第２表面Ｓ２側に押し出そうとする力がかかった場合は、第１接続孔６０ＴＣ１に対向する第２壁面６０ＴＳ２によって、第１多孔体７１の下方への放出が規制される。第２ガス流路６０Ｖ２内に配された第２多孔体７２に、これを第１表面Ｓ１側に押し出そうとする力がかかった場合は、第２接続孔６０ＴＣ２に対向する第１壁面６０ＴＳ１によって、第２多孔体７２の上方への放出が規制される。このため、多孔体７０が破損等しない限り、面平行ガス流路６０Ｔ側の表面から板状部材１０の外部に押し出されることはない。この結果、樹脂接着剤等を用いなくとも、多孔体７０のガス流路６０からの放出を回避できる。
また、本実施形態に係る保持装置１００において、多孔体７０は、当該多孔体７０が配された第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２から、面平行ガス流路６０Ｔにおいて当該第１接続孔６０ＴＣ１もしくは当該第２接続孔６０ＴＣ２に対向する側に位置する対向側壁面（第２壁面６０ＴＳ２もしくは第１壁面６０ＴＳ１）に至る領域に配されている。換言すれば、多孔体７０は、面平行ガス流路６０Ｔの内部において、当該多孔体７０が配される接続孔６０ＴＣについての対向側壁面に接して一体化するように設けられている。
上記構成によれば、ガス流出入路６０Ｖ内に配された多孔体７０を、面平行ガス流路６０Ｔ側に動かそうとする力が作用した場合、当該多孔体７０が配された接続孔６０ＴＣに対向する壁面（第１壁面６０ＴＳ１もしくは第２壁面６０ＴＳ２）によって、多孔体７０の移動が規制される。具体的には、第１ガス流路６０Ｖ１内に配された第１多孔体７１に、これを第２表面Ｓ２側に動かそうとする力がかかった場合は、第１接続孔６０ＴＣ１の対向側壁面である第２壁面６０ＴＳ２によって、第１多孔体７１の下方への移動が規制される。第２ガス流路６０Ｖ２内に配された第２多孔体７２に、これを第１表面Ｓ１側に動かそうとする力がかかった場合は、第２接続孔６０ＴＣ２の対向側壁面である第１壁面６０ＴＳ１によって、第２多孔体７２の上方への移動が規制される。よって、このような力が比較的大きくても、多孔体７０は、圧潰等しない限り移動することはない。この結果、樹脂接着剤等を用いなくとも、ガス流路６０内部における多孔体７０の面平行ガス流路６０Ｔ側への変位が起こり難くなり、多孔体７０をガス流路６０内に安定的に保持可能となる。
また、本実施形態に係る保持装置１００において、多孔体７０は、板状部材１０と一体となっている。
上記構成によれば、多孔体７０が板状部材１０と一体となっていることで、ガス流路６０内において、多孔体７０が、第１表面Ｓ１側や第２表面Ｓ２側へだけでなく、他の方向へも変位し難くなる。この結果、多孔体７０の擦れ等によるパーティクルの発生を一層低減できる。樹脂接着剤層を介することなく多孔体７０と板状部材１０を一体とするには、多孔体７０と板状部材１０とが同種の材料から形成されていることが好ましい。具体的には、多孔体７０と板状部材１０を何れもセラミック材料からなるものとできる。
＜第２実施形態の詳細＞
以下、第２実施形態に係る保持装置を構成する板状部材２１０について、図５を参照しつつ説明する。板状部材２１０は、この内部に形成されたガス流路６０に配される多孔体２７０の形状が、第１実施形態に係る板状部材１０と異なっている。その他の構成は、第１実施形態の板状部材１０と同じであるため、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
以下、第２実施形態に係る保持装置を構成する板状部材２１０について、図５を参照しつつ説明する。板状部材２１０は、この内部に形成されたガス流路６０に配される多孔体２７０の形状が、第１実施形態に係る板状部材１０と異なっている。その他の構成は、第１実施形態の板状部材１０と同じであるため、同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
図５に示すように、本実施形態に係る多孔体２７０は、面平行ガス流路６０Ｔにおいて、当該多孔体２７０が配設された接続孔６０ＴＣから、当該接続孔６０ＴＣが形成されている側に位置する接続側壁面に至る領域に配されている。換言すれば、多孔体２７０は、面平行ガス流路６０Ｔの内部において、当該多孔体２７０が配される接続孔６０ＴＣが形成されている壁面に接して一体化するように設けられている。具体的には、第１ガス流路６０Ｖ１の内部に配された第１多孔体２７１の幅広部２７１Ａは、第１接続孔６０ＴＣ１から、この第１接続孔６０ＴＣ１についての接続側壁面である第１壁面６０ＴＳ１に至る領域に配設されている。また、第２ガス流路６０Ｖ２の内部に配された第２多孔体２７２の幅広部２７２Ａは、第２接続孔６０ＴＣ２から、この第２接続孔６０ＴＣ２についての接続側壁面である第２壁面６０ＴＳ２に至る領域に配設されている。
（本実施形態の効果）
以上記載したように、本実施形態に係る保持装置において、多孔体２７０は、面平行ガス流路６０Ｔにおいて、当該多孔体２７０が配された第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２が形成されている側に位置する接続側壁面（第１壁面６０ＴＳ１もしくは第２壁面６０ＴＳ２）に至る領域に配されている。
以上記載したように、本実施形態に係る保持装置において、多孔体２７０は、面平行ガス流路６０Ｔにおいて、当該多孔体２７０が配された第１接続孔６０ＴＣ１もしくは第２接続孔６０ＴＣ２が形成されている側に位置する接続側壁面（第１壁面６０ＴＳ１もしくは第２壁面６０ＴＳ２）に至る領域に配されている。
上記構成によれば、ガス流出入路６０Ｖ内に配された多孔体２７０を面平行ガス流路６０Ｔとは反対側に動かそうとする力が作用した場合、当該多孔体２７０が配された接続孔６０ＴＣが形成された壁面（第１壁面６０ＴＳ１もしくは第２壁面６０ＴＳ２）によって、多孔体２７０の移動が規制される。具体的には、第１ガス流路６０Ｖ１内に配された第１多孔体２７１に、これを第１表面Ｓ１側に動かそうとする力がかかった場合は、第１接続孔６０ＴＣ１の接続側壁面である第１壁面６０ＴＳ１によって、第１多孔体２７１の上方への移動が規制される。第２ガス流路６０Ｖ２内に配された第２多孔体２７２に、これを第２表面Ｓ２側に動かそうとする力がかかった場合は、第２接続孔６０ＴＣ２の接続側壁面である第２壁面６０ＴＳ２によって、第２多孔体２７２の下方への移動が規制される。よって、このような力が比較的大きくても、多孔体２７０が圧潰等しない限り、この力によって多孔体２７０が移動することはない。この結果、樹脂接着剤等を用いなくとも、ガス流路６０内部における多孔体２７０の面平行ガス流路６０Ｔとは反対側への変位が起こり難くなり、多孔体２７０をガス流路６０内に安定的に保持可能となる。
＜第３実施形態の詳細＞
以下、第３実施形態に係る保持装置を構成する板状部材３１０について、図６と図７を参照しつつ説明する。板状部材３１０は、この内部に形成されたガス流路３６０の形状が、第１実施形態に係る板状部材１０と異なっている。第１実施形態の板状部材１０と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
以下、第３実施形態に係る保持装置を構成する板状部材３１０について、図６と図７を参照しつつ説明する。板状部材３１０は、この内部に形成されたガス流路３６０の形状が、第１実施形態に係る板状部材１０と異なっている。第１実施形態の板状部材１０と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
板状部材３１０の内部には、ガス流出孔６１とガス流入孔６２とを連通させるガス流路３６０が形成されている。図６に示すように、本実施形態に係るガス流路３６０は、面平行ガス流路３６０Ｔと、第１ガス流路３６０Ｖ１と、第２ガス流路３６０Ｖ２と、を含む。以下、第１ガス流路３６０Ｖ１と第２ガス流路３６０Ｖ２を区別する必要がない場合
は、これらを合わせて、ガス流出入路３６０Ｖと称することがある。
は、これらを合わせて、ガス流出入路３６０Ｖと称することがある。
面平行ガス流路３６０Ｔは、水平方向すなわち第１表面Ｓ１に平行に延びるトンネル状のガス流路部分である。面平行ガス流路３６０Ｔにおいて、上側すなわち第１表面Ｓ１側に位置する第１壁面３６０ＴＳ１には、第１接続孔３６０ＴＣ１が設けられ、下側すなわち第２表面Ｓ２側に位置する第２壁面３６０ＴＳ２には、第２接続孔３６０ＴＣ２が設けられている。以下、第１接続孔３６０ＴＣ１と第２接続孔３６０ＴＣ２を区別する必要がない場合は、これらを合わせて、接続孔３６０ＴＣと称することがある。第１壁面３６０ＴＳ１は、第２接続孔３６０ＴＣ２の対向側に位置する対向側壁面であり、第１接続孔３６０ＴＣ１が形成されている側に位置する接続側壁面となる。同様に、第２壁面３６０ＴＳ２は、第１接続孔３６０ＴＣ１の対向側に位置する対向側壁面であり、第２接続孔３６０ＴＣ２が形成されている側に位置する接続側壁面となる。
ガス流出入路３６０Ｖは、上下方向すなわち第１表面Ｓ１に垂直に延びて、ガス流出孔６１もしくはガス流入孔６２と面平行ガス流路３６０Ｔとを連通させるガス流路部分である。第１ガス流路３６０Ｖ１は、ガス流出孔６１と第１接続孔３６０ＴＣ１に接続され、第２ガス流路３６０Ｖ２は、ガス流入孔６２と第２接続孔３６０ＴＣ２に接続されている。本実施形態において、第１接続孔３６０ＴＣ１と第２接続孔３６０ＴＣ２は、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、互いに重畳しない位置に設けられている。ガス流出孔６１やガス流入孔６２、第１接続孔３６０ＴＣ１、第２接続孔３６０ＴＣ２の形状、並びに、ガス流路３６０の断面形状は限定されるものではないが、本実施形態では、いずれも略円形に形成されている場合について例示する。本実施形態に係る第１ガス流路３６０Ｖ１及び第２ガス流路３６０Ｖ２は、いずれも第１表面Ｓ１に平行な面で切断したときの切断面（ＸＹ断面）における断面形状が一定となるような直管状をなし、ＸＹ断面における第１ガス流路３６０Ｖ１の断面が第１接続孔３６０ＴＣ１と一致し、第２ガス流路３６０Ｖ２の断面が第２接続孔３６０ＴＣ２に一致する形状をなすように形成されている。本実施形態では第１ガス流路３６０Ｖ１が第２ガス流路３６０Ｖ２よりも大きい内径を有しているが、第１ガス流路３６０Ｖ１は第２ガス流路３６０Ｖ２と同じ内径を有してもよく、あるいは第２ガス流路３６０Ｖ２よりも小さい内径を有してもよい。
板状部材３１０の内部において、面平行ガス流路３６０Ｔの上方すなわち第１表面Ｓ１側には、第１電極３５１が配され、面平行ガス流路３６０Ｔの下方すなわち第２表面Ｓ２側には、第２電極３５２が配されている。これにより、面平行ガス流路３６０Ｔは、第１電極３５１と第２電極３５２によって、上下から挟まれている。第１電極３５１及び第２電極３５２は、例えば、タングステンやモリブデン等を含む導電性材料によって形成されている。本実施形態では、第１電極３５１が、第１表面Ｓ１に略平行な平面状をなし、ウェハＷ等を第１表面Ｓ１上に吸着するための静電引力を発現するチャック電極として機能する場合について例示する。この場合、第１電極３５１は、端子等を介して電源に接続され、必要に応じて第１電極３５１に給電が行われることで、ウェハＷが第１表面Ｓ１上に吸着保持される。本実施形態ではまた、第２電極３５２も、第１表面Ｓ１に略平行な平面状をなすものとする。第２電極３５２は、例えば、発熱抵抗体からなり、端子等を介して電源に接続されるヒータ電極でもよい。
平面状をなす第１電極３５１には、この下方に位置する面平行ガス流路３６０Ｔの第１接続孔３６０ＴＣ１の真上となる位置に、第１接続孔３６０ＴＣ１より一回り大きな第１貫通孔３５１Ｈが設けられており、この第１貫通孔３５１Ｈの中央部に、第１ガス流路３６０Ｖ１が挿通される。第１貫通孔３５１Ｈの孔縁は、第１ガス流路３６０Ｖ１の壁面から所定の間隔Ｄ１だけ離れている。換言すれば、第１電極３５１は、第１ガス流路３６０Ｖ１の壁面から所定の間隔Ｄ１を空けるように設けられている。導電性材料からなる第１電極３５１が、第１ガス流路３６０Ｖ１内に露出したり近接したりすると、高周波電力が印加されたときの放電対象となるため、第１電極３５１と第１ガス流路３６０Ｖ１の壁面との間は、一定間隔だけ離れている必要がある。第１電極３５１、第２電極３５２、及び板状部材３１０の形成材料は、想定されるプラズマ処理条件等に応じて適宜設定できる。
板状部材３１０に形成されたガス流路３６０の内部には、多孔体３７０が配設されている。多孔体３７０は、絶縁性材料によってこの内部を熱伝導性ガスが流通可能に形成されており、ガス流路３６０内に多孔体３７０が配されることで、ガス流路３６０内の当該部分において、上下方向（ウェハＷとベース部材２０とを結ぶ方向）に直線的に延びる大きな空隙が減少する。本実施形態に係る保持装置３００には、多孔体３７０として、第１ガス流路３６０Ｖ１の内部に、第１接続孔３６０ＴＣ１から面平行ガス流路３６０Ｔの内部に突出するように配されている。
多孔体３７０は、第１ガス流路３６０Ｖ１の内部に配された流出入路内多孔体部３７０Ｖと、面平行ガス流路３６０Ｔの内部に配された平行流路内多孔体部３７０Ｔと、を有する。平行流路内多孔体部３７０Ｔが請求の範囲に記載された「幅広部」に対応している。本実施形態では、流出入路内多孔体部３７０Ｖと平行流路内多孔体部３７０Ｔは、一体的に形成されている。流出入路内多孔体部３７０Ｖから連なる部分が、第１接続孔３６０ＴＣ１から面平行ガス流路３６０Ｔの内部に突出することによって、平行流路内多孔体部３７０Ｔが形成されている。平行流路内多孔体部３７０Ｔは、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、第１電極３５１の第１貫通孔３５１Ｈに重畳するように形成されている。また、本実施形態では、面平行ガス流路３６０Ｔのうち、第１表面Ｓ１の法線方向から視て第１貫通孔３５１Ｈに重畳しない位置には、多孔体３７０が配されていない空領域ＥＲが残されている。
平行流路内多孔体部３７０Ｔは、第１表面Ｓ１に直交する面で切断したときの切断面（Ｚ軸を含む断面）において、第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ３７０Ｔが、第１接続孔３６０ＴＣ１の孔幅Ｗ３６０ＴＣ１よりも大きい。
上記したように板状部材３１０のガス流路３６０には、ヘリウムガス等の熱伝導性ガスが流される。多孔体３７０の内部には熱伝導性ガスが通気可能とされているが、流速が大きくなると、その分だけ圧力損失も大きくなり、温度制御性が低下することが予想される。そこで、図７に示すように、本実施形態の面平行ガス流路３６０Ｔは、多孔体３７０の平行流路内多孔体部３７０Ｔが配された多孔体側流路３６０Ｔ３と、第２接続孔３６０ＴＣ２と多孔体側流路３６０Ｔ３とを連通させる第１面平行ガス流路３６０Ｔ１と、第１面平行ガス流路３６０Ｔ１から分岐して第１面平行ガス流路３６０Ｔ１とは異なる位置で多孔体側流路３６０Ｔ３に接続され、第１面平行ガス流路３６０Ｔ１と多孔体側流路３６０Ｔ３を連通させる第２面平行ガス流路３６０Ｔ２と、を含んで構成されている。
第１面平行ガス流路３６０Ｔ１は直線状に形成されているのに対して、第２面平行ガス流路３６０Ｔ２は略門形に形成され、第１面平行ガス流路３６０Ｔ１の両側に一対設けられている。一対の第２面平行ガス流路３６０Ｔ２は第１面平行ガス流路３６０Ｔ１を中心として左右対称となるように配されている。第１面平行ガス流路３６０Ｔ１は、第２接続孔３６０ＴＣ２と多孔体側流路３６０Ｔ３を連通させ、第２面平行ガス流路３６０Ｔ２は、第１面平行ガス流路３６０Ｔ１と多孔体側流路３６０Ｔ３を連通させる。
多孔体側流路３６０Ｔ３は、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、第１ガス流路３６０Ｖ１と同軸で、かつ第１ガス流路３６０Ｖ１よりも一回り大きい円形とされている。各面平行ガス流路３６０Ｔ１，３６０Ｔ２と多孔体側流路３６０Ｔ３との接続部は、多孔体側流路３６０Ｔ３の中心から視て９０°間隔で配されている。多孔体側流路３６０Ｔ３における図７の図示上側と下側に一対の第２面平行ガス流路３６０Ｔ２の端部がそれぞれ接続され、図７の図示左側に第１面平行ガス流路３６０Ｔ１の端部が接続されている。平行流路内多孔体部３７０Ｔの一部は、各面平行ガス流路３６０Ｔ１，３６０Ｔ２の内部に入り込んでいる。
このような構成によると、第１面平行ガス流路３６０Ｔ１のみが形成されている場合に比べて、一対の第２面平行ガス流路３６０Ｔ２が形成された分だけ流路の断面積が増えることになるため、圧力損失を低下させ、温度制御性を向上できることになる。
また、流出入路内多孔体部３７０Ｖにより、第１ガス流路３６０Ｖ１の内部における異常放電の発生が低減される。そして、平行流路内多孔体部３７０Ｔにより面平行ガス流路３６０Ｔのうち、電極の絶縁性を確保するために上下に電極を配することができない領域においても異常放電の発生が低減される。これにより、面平行ガス流路３６０Ｔについて、第１接続孔３６０ＴＣ１の近傍には内部に多孔体３７０が配され、その他の領域には上下に第１電極３５１及び第２電極３５２が配されて、面平行ガス流路３６０Ｔの全域に亘って異常放電の発生を低減できる。ただし、電極が必ずしも上下一対設けられている必要はなく、第１電極３５１及び第２電極３５２のいずれか一方のみが設けられている場合でも異常放電の発生を低減できる。
＜第４実施形態の詳細＞
以下、第４実施形態に係る保持装置を構成する板状部材４１０について、図８と図９を参照しつつ説明する。板状部材４１０は、この内部に形成された面平行ガス流路４６０Ｔの形状が、第３実施形態に係る板状部材３１０と異なっている。第３実施形態の板状部材３１０と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
以下、第４実施形態に係る保持装置を構成する板状部材４１０について、図８と図９を参照しつつ説明する。板状部材４１０は、この内部に形成された面平行ガス流路４６０Ｔの形状が、第３実施形態に係る板状部材３１０と異なっている。第３実施形態の板状部材３１０と同じ構成については同じ符号を付して説明を省略する。
本実施形態の面平行ガス流路４６０Ｔは、第１面平行ガス流路４６０Ｔ１と、第２面平行ガス流路４６０Ｔ２と、多孔体側流路４６０Ｔ３と、を含んで構成されている。多孔体４７０は、第１ガス流路３６０Ｖ１の内部に配された流出入路内多孔体部４７０Ｖと、面平行ガス流路４６０Ｔの内部に配された平行流路内多孔体部４７０Ｔと、を有する。平行流路内多孔体部４７０Ｔが請求の範囲に記載された「幅広部」に対応している。平行流路内多孔体部４７０Ｔは、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、第１電極３５１の第１貫通孔３５１Ｈに重畳するように形成されている。平行流路内多孔体部４７０Ｔは、第１表面Ｓ１に直交する面で切断したときの切断面（Ｚ軸を含む断面）において、第１表面Ｓ１に平行な方向の寸法Ｗ４７０Ｔが、第１接続孔３６０ＴＣ１の孔幅Ｗ３６０ＴＣ１よりも大きい。図９に示すように、第２面平行ガス流路４６０Ｔ２は、第１面平行ガス流路４６０Ｔ１における平行流路内多孔体部４７０Ｔ側の端部から平行流路内多孔体部４７０Ｔの外縁に沿って円環状に形成されている。
このような構成によると、ヘリウムガス等の熱伝導性ガスが平行流路内多孔体部４７０Ｔの全周に亘って通気可能となり、第３実施形態の面平行ガス流路３６０Ｔよりも平行流路内多孔体部４７０Ｔとの接触面積が増えることになるため、圧力損失をさらに低下させ、温度制御性をさらに向上できることになる。
＜他の実施形態＞
（１）上記実施形態１，２では、複数の第１ガス流路６０Ｖ１と、第２ガス流路６０Ｖ２のすべてに、多孔体７０が配設されている例について示したが、これに限定されない。複数のガス流出入路６０Ｖの一部に多孔体を配するだけでも、このような多孔体を有しない保持装置と比較してガス流路内における異常放電の発生を低減でき、多孔体を本開示に従った形状とすることで、ガス流路６０からの放出を抑制できる。
（１）上記実施形態１，２では、複数の第１ガス流路６０Ｖ１と、第２ガス流路６０Ｖ２のすべてに、多孔体７０が配設されている例について示したが、これに限定されない。複数のガス流出入路６０Ｖの一部に多孔体を配するだけでも、このような多孔体を有しない保持装置と比較してガス流路内における異常放電の発生を低減でき、多孔体を本開示に従った形状とすることで、ガス流路６０からの放出を抑制できる。
（２）ベース部材は、その内部にガス注入路が形成されているものに限定されない。例えば、板状部材１０の第２表面Ｓ２に、ガス流入孔６２から外周に延びる溝が形成され、この溝から熱伝導性ガスが注入されて、ガス流路６０内に導入されるように構成されていてもよい。また、ベース部材は、その内部に冷媒路が形成されているものに限定されない。ベース部材は、熱伝導性の高い材料で形成されているもの、放冷フィン等の何らかの冷却機構を備えているもの、が好ましい。
（３）上記実施形態１，２において、板状部材１０の内部には、発熱抵抗体からなり、端子等を介して電源に接続されるヒータ電極が設けられていてもよい。ヒータ電極は、面平行ガス流路６０Ｔの上方においてチャック電極５１との間に配されていてもよく、面平行ガス流路６０Ｔの下方すなわち第２表面Ｓ２側に配されていてもよく、複数の層に配されていてもよい。ヒータ電極は、第１表面Ｓ１の法線方向から視て、例えば同心円状や渦巻状の線状をなすように形成され、端子等を介して電源に接続される。必要に応じてヒータ電極への給電が行われることにより、板状部材１０が加熱され、板状部材１０の第１表面Ｓ１に保持されたウェハＷが加熱される。ヒータ電極への給電を調整することで、ウェハＷの温度を制御できる。ヒータ電極は、チャック電極５１と同様に、例えばタングステンやモリブデン等を含む導電性材料によって形成できる。
（４）上記実施形態の保持装置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、上記実施形態における保持装置等の製造方法は、あくまで一例であって、種々に変更可能である。
（５）本開示は、上記実施形態で例示した静電チャックに限らず、セラミック基材の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、加熱装置等）にも同様に適用可能である。
（６）上記実施形態３，４において、板状部材３１０，４１０の内部には、第１電極３５１、第２電極３５２とは別に、発熱抵抗体からなり、端子等を介して電源に接続されるヒータ電極が設けられていてもよい。必要に応じてヒータ電極への給電が行われることにより、板状部材３１０，４１０が加熱され、板状部材３１０，４１０の第１表面Ｓ１に保持されたウェハＷが加熱される。ヒータ電極への給電を調整することにより、ウェハＷの温度を制御できる。また、上記実施形態３，４では、第１電極３５１がチャック電極として機能している場合について例示したが、これに限定されない。チャック電極は、第１電極３５１とは別に設けられていてもよい。
（７）上記実施形態３，４において、多孔体３７０，４７０は第１ガス流路３６０Ｖ１に多孔体３７０，４７０が配設されている例について示したが、これに限定されない。多孔体３７０，４７０は第２ガス流路３６０Ｖ２に配設されているものでもよいし、第１ガス流路３６０Ｖ１と第２ガス流路３６０Ｖ２の双方に配設されているものでもよい。
１００…保持装置
１０，２１０，３１０，４１０…板状部材
２０…ベース部材
２１…冷媒路
２３…ガス注入路
３０…接合材
５１…チャック電極
６０，３６０，４６０…ガス流路
６０Ｔ，３６０Ｔ，４６０Ｔ…面平行ガス流路
６０ＴＳ１…第１壁面（第２接続孔の対向側壁面、第１接続孔の接続側壁面）
６０ＴＳ２…第２壁面（第１接続孔の対向側壁面、第２接続孔の接続側壁面）
６０ＴＣ，３６０ＴＣ…接続孔
６０ＴＣ１，３６０ＴＣ１…第１接続孔
６０ＴＣ２，３６０ＴＣ２…第２接続孔
６０Ｖ，３６０Ｖ…ガス流出入路
６０Ｖ１，３６０Ｖ１…第１ガス流路
６０Ｖ２，３６０Ｖ２…第２ガス流路
６１…ガス流出孔
６２…ガス流入孔
７０，２７０，３７０，４７０…多孔体
７１，２７１…第１多孔体
７２，２７２…第２多孔体
７０Ａ，７１Ａ，７２Ａ，２７０Ａ，２７１Ａ…幅広部
３５１…第１電極
３５１Ｈ…貫通孔
３５２…第２電極
３６０Ｔ１，４６０Ｔ１…第１面平行ガス流路
３６０Ｔ２，４６０Ｔ２…第２面平行ガス流路
３６０Ｔ３，４６０Ｔ３…多孔体側流路
３７０Ｔ，４７０Ｔ…平行流路内多孔体部（幅広部）
３７０Ｖ，４７０Ｖ…流出入路内多孔体部
Ｓ１…第１表面
Ｓ２…第２表面
Ｇ…ギャップ
Ｗ７０…（切断面における第１表面に平行な方向の多孔体の）寸法
Ｗ７１…（切断面における第１表面に平行な方向の第１多孔体の）寸法
Ｗ７２…（切断面における第１表面に平行な方向の第２多孔体の）寸法
Ｗ…ウェハ（対象物）
１０，２１０，３１０，４１０…板状部材
２０…ベース部材
２１…冷媒路
２３…ガス注入路
３０…接合材
５１…チャック電極
６０，３６０，４６０…ガス流路
６０Ｔ，３６０Ｔ，４６０Ｔ…面平行ガス流路
６０ＴＳ１…第１壁面（第２接続孔の対向側壁面、第１接続孔の接続側壁面）
６０ＴＳ２…第２壁面（第１接続孔の対向側壁面、第２接続孔の接続側壁面）
６０ＴＣ，３６０ＴＣ…接続孔
６０ＴＣ１，３６０ＴＣ１…第１接続孔
６０ＴＣ２，３６０ＴＣ２…第２接続孔
６０Ｖ，３６０Ｖ…ガス流出入路
６０Ｖ１，３６０Ｖ１…第１ガス流路
６０Ｖ２，３６０Ｖ２…第２ガス流路
６１…ガス流出孔
６２…ガス流入孔
７０，２７０，３７０，４７０…多孔体
７１，２７１…第１多孔体
７２，２７２…第２多孔体
７０Ａ，７１Ａ，７２Ａ，２７０Ａ，２７１Ａ…幅広部
３５１…第１電極
３５１Ｈ…貫通孔
３５２…第２電極
３６０Ｔ１，４６０Ｔ１…第１面平行ガス流路
３６０Ｔ２，４６０Ｔ２…第２面平行ガス流路
３６０Ｔ３，４６０Ｔ３…多孔体側流路
３７０Ｔ，４７０Ｔ…平行流路内多孔体部（幅広部）
３７０Ｖ，４７０Ｖ…流出入路内多孔体部
Ｓ１…第１表面
Ｓ２…第２表面
Ｇ…ギャップ
Ｗ７０…（切断面における第１表面に平行な方向の多孔体の）寸法
Ｗ７１…（切断面における第１表面に平行な方向の第１多孔体の）寸法
Ｗ７２…（切断面における第１表面に平行な方向の第２多孔体の）寸法
Ｗ…ウェハ（対象物）
Claims (8)
- 対象物を保持する第１表面と、前記第１表面の反対側に位置する第２表面と、を有する絶縁性の板状部材を備え、
前記板状部材の内部には、
前記第１表面に平行に延びる面平行ガス流路と、
前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第１接続孔に接続されて、前記第１表面に設けられたガス流出孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第１ガス流路と、
前記面平行ガス流路の壁面に設けられた第２接続孔に接続されて、前記第２表面に設けられたガス流入孔と前記面平行ガス流路とを連通させる第２ガス流路と、が形成され、
前記第１ガス流路又は前記第２ガス流路の少なくとも一方の内部には、前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔から前記面平行ガス流路の内部に突出する絶縁性の多孔体が配されており、
前記多孔体は、前記第１表面に直交する面で切断したときの切断面における前記第１表面に平行な方向の寸法が、当該多孔体が配される前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔の孔幅よりも大きい幅広部を有し、
前記幅広部は、前記面平行ガス流路の内部に配されている、保持装置。 - 前記第１接続孔と前記第２接続孔は、前記第１表面の法線方向から視て、互いにシフトした位置に設けられている、請求項１に記載の保持装置。
- 前記多孔体は、当該多孔体が配された前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔から、前記面平行ガス流路において当該第１接続孔もしくは当該第２接続孔に対向する側に位置する対向側壁面に至る領域に配されている、請求項２に記載の保持装置。
- 前記多孔体は、前記面平行ガス流路において、当該多孔体が配された前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔が形成されている側に位置する接続側壁面に至る領域に配されている、請求項３に記載の保持装置。
- 前記多孔体は、前記板状部材と一体となっている、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の保持装置。
- 前記面平行ガス流路は、
前記多孔体が配された多孔体側流路と、
前記第１接続孔もしくは前記第２接続孔と前記多孔体側流路とを連通させる第１面平行ガス流路と、
前記第１面平行ガス流路から分岐して前記第１面平行ガス流路とは異なる位置で前記多孔体側流路に接続され、前記第１面平行ガス流路と前記多孔体側流路を連通させる第２面平行ガス流路と、を含んで構成されている、請求項１から請求項５の何れか一項に記載の保持装置。 - 前記第２面平行ガス流路は、前記第１面平行ガス流路における前記幅広部側の端部から前記幅広部の外縁に沿って環状に形成されている、請求項６に記載の保持装置。
- 前記板状部材の内部には、前記第１表面と前記面平行ガス流路との間に配された電極と、前記第２表面と前記面平行ガス流路との間に配された電極と、の少なくとも一方が設けられ、
少なくとも一方の前記電極には、当該少なくとも一方の前記電極と前記第１ガス流路もしくは前記第２ガス流路の壁面との間に所定の間隔を空けて前記第１ガス流路もしくは前記第２ガス流路を挿通させる貫通孔が形成され、
前記幅広部は、前記第１表面の法線方向から視て、前記貫通孔に重畳するように、前記面平行ガス流路の内部に配されている、請求項１から請求項７の何れか一項に記載の保持装置。
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