WO2023136096A1 - 保持装置 - Google Patents

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WO2023136096A1
WO2023136096A1 PCT/JP2022/047607 JP2022047607W WO2023136096A1 WO 2023136096 A1 WO2023136096 A1 WO 2023136096A1 JP 2022047607 W JP2022047607 W JP 2022047607W WO 2023136096 A1 WO2023136096 A1 WO 2023136096A1
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WO
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plate
bonding layer
holding device
base member
plate member
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PCT/JP2022/047607
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English (en)
French (fr)
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雄司 川村
貴司 山口
香里 清水
秀樹 上松
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日本特殊陶業株式会社
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/50—Substrate holders
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
    • H01L21/2003—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
    • H01L21/2015—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate the substrate being of crystalline semiconductor material, e.g. lattice adaptation, heteroepitaxy
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
    • H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
    • H01L21/30—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26
    • H01L21/302—Treatment of semiconductor bodies using processes or apparatus not provided for in groups H01L21/20 - H01L21/26 to change their surface-physical characteristics or shape, e.g. etching, polishing, cutting
    • H01L21/306—Chemical or electrical treatment, e.g. electrolytic etching
    • H01L21/3065—Plasma etching; Reactive-ion etching
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02N—ELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H02N13/00—Clutches or holding devices using electrostatic attraction, e.g. using Johnson-Rahbek effect

Definitions

  • the present disclosure relates to a holding device that holds an object.
  • the holding device described in Patent Document 1 As a holding device for holding an object, for example, the holding device described in Patent Document 1 is known.
  • the plate-like member for holding the object is composed of an upper portion (first plate-like member), a lower portion (second plate-like member), and an intermediate joint portion (first joint layer).
  • first plate-like member a lower portion
  • second plate-like member a lower portion
  • first joint layer an intermediate joint portion
  • the holding member is composed of two plate-like members (including the bonding layer)
  • the thickness of each plate-like member is small, so that the plate-like member is greatly warped. tend to become Therefore, when the plate-like member (lower part) is joined to the base member, the warp of the plate-like member is partially corrected, but the warp remains on the outer side of the plate-like member until the product is completed. There is a risk. This is because there is no bonding layer outside the outermost periphery of the plate-shaped member (lower part), so no force acts to follow the warp from the surroundings to the base member, so the warp is corrected on the outer side of the plate-shaped member. because it is difficult to
  • the thickness of the bonding layer will vary greatly in the outer portion.
  • the plate-shaped member (lower portion) is warped in a downward convex shape (convex toward the base member side)
  • the outer side of the joining layer that joins the base member and the plate-shaped member (lower portion) In this case, the thickness of the bonding layer increases toward the outer periphery, while the thickness of the bonding layer increases toward the outer periphery outside the bonding layer that bonds the plate-shaped member (upper portion) and the plate-shaped member (lower portion). It gets smaller.
  • the variation in the thickness of the bonding layer increases in this way, the variation in heat conduction in the bonding layer increases. That is, there is a large difference in heat conduction between a portion of the bonding layer with small variations in thickness and a portion with large variations in thickness, which may adversely affect temperature uniformity on the holding surface.
  • the present disclosure has been made to solve the above-described problems, and aims to provide a holding device capable of improving temperature uniformity on a first surface (holding surface) for holding an object. aim.
  • a disk-shaped first plate member having a first surface and a second surface provided on the opposite side of the first surface; a disc-shaped second plate-shaped member having a third surface, a fourth surface provided on the opposite side of the third surface, and a heating resistor, and having a diameter larger than that of the first surface; , a first bonding layer disposed between the second surface and the third surface and bonding the first plate-shaped member and the second plate-shaped member; a base member having a fifth surface and a sixth surface provided opposite to the fifth surface; a second bonding layer disposed between the fourth surface and the fifth surface and bonding the second plate member and the base member; In a holding device that holds an object on the first surface of the first plate member, When the outer periphery of at least one of the first bonding layer and the second bonding layer is viewed from the stacking direction of the first plate member, the second plate member, and the base member, the second plate member It is characterized in that it is located at
  • the outer circumference of at least one of the first bonding layer and the second bonding layer is located at a position lower than the outer circumference of the second plate member.
  • the first bonding layer or the second bonding layer is eliminated in the outer portion where variations in the thicknesses of the first bonding layer and the second bonding layer become large due to the warp of the two plate members.
  • the first bonding layer or the second bonding layer is not formed in the outer portion where the variations in the thicknesses of the first bonding layer and the second bonding layer are large. Therefore, a space (which becomes a vacuum when the device is used) is formed between the outer portion of the second plate-like member and the first plate-like member or the base member. And, heat conduction hardly occurs in this space portion.
  • the heat transfer between the second plate-like member and the first plate-like member is performed through the first bonding layer with reduced thickness variation, and the heat transfer between the second plate-like member and the base member is performed.
  • Heat transfer occurs through the second bonding layer, which has reduced thickness variations. Therefore, the heat transfer between the second plate-shaped member and the first plate-shaped member can be made uniform, or the heat transfer between the second plate-shaped member and the base member can be made uniform. It is possible to improve the temperature uniformity in the first surface holding the .
  • both the first bonding layer and the second bonding layer are arranged downward from the outer periphery of the second plate member, when viewed from the stacking direction, the outer periphery of the first bonding layer and the second bonding layer are separated from each other.
  • the outer peripheries do not coincide, that is, the outer peripheries of the first bonding layer and the outer peripheries of the second bonding layer are shifted.
  • outer peripheries of the first bonding layer and the second bonding layer are located outside the outer perimeter of the first surface when viewed from the stacking direction.
  • the outer periphery of the first bonding layer or the second bonding layer is located inside the outer periphery of the first surface when viewed from the stacking direction, it will be directly under the vicinity of the outer periphery of the first surface ( In the projected plane of the first plane), little heat transfer occurs between the second plate-like member and the first plate-like member or between the second plate-like member and the base member. Then, the temperature uniformity on the first surface deteriorates.
  • the outer peripheries of the first bonding layer and the second bonding layer are , is located inside the outer periphery of the first surface. Therefore, it is possible to reliably improve the temperature uniformity on the first surface.
  • the outer circumference of the second bonding layer is located outside the outer circumference of the first bonding layer when viewed from the stacking direction. preferably.
  • the outer circumference of the second bonding layer is positioned outside the outer circumference of the first bonding layer when viewed from the stacking direction.
  • the contact area between the second plate member and the second bonding layer becomes larger than the contact area between the second plate member and the first bonding layer. Therefore, the warp can be effectively corrected by allowing the second plate-like member to follow the base member having greater bending rigidity than the second plate-like member.
  • the outer circumference of the first bonding layer is larger than the outer circumference of the second bonding layer when viewed from the stacking direction. It is preferably located on the outside.
  • the outer circumference of the first bonding layer is positioned outside the outer circumference of the second bonding layer when viewed in the stacking direction.
  • the contact area between the second plate member and the first bonding layer becomes larger than the contact area between the second plate member and the second bonding layer. Therefore, the warp can be effectively corrected by allowing the second plate-like member to follow the first plate-like member having greater bending rigidity than the second plate-like member.
  • the thickness of the second bonding layer is made thicker than the thickness of the first bonding layer. is preferred.
  • the second bonding layer may be damaged due to the difference in thermal expansion coefficient. If the second bonding layer is damaged, the heat transfer between the second plate-like member and the base member through the second bonding layer becomes uneven, resulting in uneven heat transfer. uniformity deteriorates.
  • the thickness of the second bonding layer is made thicker than the thickness of the first bonding layer. Damage to the second bonding layer due to the difference in thermal expansion coefficient between the two plate members and the base member can be reliably prevented. Therefore, heat can be properly conducted between the second plate member and the base member via the second bonding layer, so that the temperature uniformity on the first surface can be reliably improved.
  • the present disclosure it is possible to provide a holding device that can improve temperature uniformity on the first surface (holding surface) that holds the object.
  • FIG. 1 is a perspective view of an electrostatic chuck according to a first embodiment
  • FIG. 2 is an XZ sectional view of the electrostatic chuck of the first embodiment
  • FIG. 2 is an XY plan view of the electrostatic chuck of the first embodiment
  • FIG. It is a figure explaining the factor which produces the variation in the thickness of a joining layer in a conventional structure.
  • It is a sectional view showing a schematic structure of an electrostatic chuck of a 1st embodiment.
  • FIG. 6 is a cross-sectional view showing a schematic configuration of an electrostatic chuck of a second embodiment;
  • a holding device that is an embodiment according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings.
  • a semiconductor manufacturing device such as a film forming device (CVD film forming device, sputtering film forming device, etc.) or an etching device (plasma etching device, etc.) is exemplified. explain.
  • the electrostatic chuck 1 of the present embodiment is a device that attracts and holds a semiconductor wafer W (object) by electrostatic attraction. be done. As shown in FIG. 1 , the electrostatic chuck 1 has a plate-like member 10 , a base member 20 , and a joining layer 30 that joins the plate-like member 10 and the base member 20 .
  • the XYZ axes are defined as shown in FIG.
  • the Z-axis is the axis in the axial direction of the electrostatic chuck 1 (vertical direction in FIG. 1)
  • the X-axis and the Y-axis are the radial axes of the electrostatic chuck 1 .
  • the plate-like member 10 is a disk-like member, and has a holding surface 11 which is the upper surface and holds the semiconductor wafer W, and a thickness direction of the plate-like member 10 (a direction coinciding with the Z-axis direction). and a lower surface 12 provided on the side opposite to the holding surface 11.
  • the plate-like member 10 includes a first plate-like member 110 , a second plate-like member 120 , and an intermediate bonding layer 15 that joins the first plate-like member 110 and the second plate-like member 120 .
  • the diameter of the plate member 10 (the portion excluding the collar portion 114 described later) is, for example, about 50 to 500 mm (usually about 200 mm to 350 mm), and the thickness of the plate member 10 is, for example, about 1 to 10 mm. be.
  • the first plate member 110 is provided on the opposite side of the holding surface 11, which is the upper surface of the plate member 10, from the holding surface 11 in the thickness direction (the direction coinciding with the Z-axis direction). a lower surface 112; Note that the holding surface 11 is an example of the "first surface” of the present disclosure, and the lower surface 12 is an example of the "second surface” of the present disclosure.
  • the first plate-like member 110 has a collar portion 114 that protrudes in the planar direction over the entire circumference of the outer periphery.
  • a chuck electrode 13 is arranged inside the first plate member 110 .
  • the chuck electrode 13 has, for example, a substantially circular shape when viewed in the Z-axis direction, and is made of a conductive material (eg, tungsten, molybdenum, etc.). Electric power is supplied from a power source (not shown) to the chuck electrode 13 to generate electrostatic attraction (adsorption force), and the semiconductor wafer W is attracted and fixed to the holding surface 11 of the plate member 10 by this electrostatic attraction. be done.
  • the chuck electrode 13 has a substantially circular shape as a whole, it may be divided into a half-moon shape or a fan shape.
  • Such a first plate member 110 is made of ceramics. Various ceramics are used as ceramics, but from the viewpoint of strength, wear resistance, plasma resistance, etc., ceramics containing aluminum oxide (alumina, Al2O3) or aluminum nitride (AlN) as a main component, for example, are used. is preferred. Also, the first plate-like member 110 preferably has a lower porosity than the second plate-like member 120 .
  • the term "main component" as used herein means a component with the highest content (for example, a component with a volume content of 90 vol % or more).
  • the second plate-like member 120 has a lower surface 12 of the plate-like member 10 and an upper surface 121 provided on the side opposite to the lower surface 12 in the thickness direction (the direction coinciding with the Z-axis direction). ing.
  • the outer diameter of the second plate member 120 (the outer diameter of the upper surface 121 or the lower surface 12) is larger than the outer diameter of the first plate member 110 excluding the flange 114 (the outer diameter of the holding surface 11).
  • the upper surface 121 is an example of the "third surface” of the present disclosure
  • the lower surface 12 is an example of the "fourth surface" of the present disclosure.
  • a heater electrode 14 is provided inside the second plate member 120 .
  • the heater electrode 14 forms, for example, a substantially spiral pattern when viewed in the Z-axis direction, and is made of a conductive material (eg, tungsten, molybdenum, platinum, etc.). Electric power is supplied to the heater electrode 14 from a power source (not shown), and the heater electrode 14 generates heat, thereby heating the holding surface 11 and thus the semiconductor wafer W. As shown in FIG. Note that the heater electrode 14 is an example of the "heating resistor" of the present disclosure.
  • the second plate member 120 is also made of ceramics.
  • Various ceramics are used as ceramics, but from the viewpoint of strength, wear resistance, plasma resistance, etc., ceramics containing aluminum oxide (alumina, Al2O3) or aluminum nitride (AlN) as a main component, for example, are used. is preferred.
  • the intermediate bonding layer 15 is arranged between the lower surface 112 of the first plate-like member 110 and the upper surface 121 of the second plate-like member 120 so as to form a bond between the first plate-like member 110 and the second plate-like member 120 .
  • 2 plate members 120 are joined together.
  • the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 is located at a position lower than the outer circumference of the second plate member 120 when viewed in the Z-axis direction (when viewed from the stacking direction).
  • the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 is located outside the outer circumference of the holding surface 11 of the first plate member 110 as viewed in the Z-axis direction. That is, the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 is located between the outer circumference of the holding surface 11 of the first plate member 110 and the outer circumference of the second plate member 120 when viewed in the Z-axis direction.
  • the intermediate bonding layer 15 is an example of the "first bonding layer" in the present disclosure. Through this intermediate bonding layer 15, the bottom surface 112 of the first plate member 110 and the top surface 121 of the second plate member 120 are thermally connected.
  • the intermediate bonding layer 15 is made of an adhesive such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin.
  • the intermediate bonding layer 15 may contain filler such as ceramic powder.
  • the thickness (dimension in the Z-axis direction) of the intermediate bonding layer 15 is, for example, approximately 0.1 to 1.0 mm.
  • the base member 20 includes an upper surface 21 and a lower surface 22 provided on the opposite side of the upper surface 21 in the thickness direction of the base member 20 (that is, the Z-axis direction). It is formed in a columnar shape.
  • the base member 20 is preferably made of metal (eg, aluminum, aluminum alloy, etc.), but may be made of materials other than metal (eg, ceramics, etc.).
  • the base member 20 of this embodiment is made of metal.
  • the diameter of the base member 20 is, for example, approximately 220 mm to 550 mm (usually approximately 220 mm to 350 mm), and the thickness (dimension in the Z-axis direction) is, for example, approximately 20 mm to 40 mm.
  • the upper surface 21 is an example of the "fifth surface” of the present disclosure
  • the lower surface 22 is an example of the "sixth surface” of the present disclosure.
  • the base member 20 is formed with a coolant channel 23 for flowing a coolant (for example, fluorine-based inert liquid, water, etc.). 20 is cooled, thereby cooling the plate member 10 via the bonding layer 30 .
  • a coolant for example, fluorine-based inert liquid, water, etc.
  • the joining layer 30 is arranged between the lower surface 12 of the plate member 10 and the upper surface 21 of the base member 20, and joins the plate member 10 and the base member 20. .
  • the thickness of this bonding layer 30 is greater than that of the intermediate bonding layer 15 .
  • the outer circumference of the bonding layer 30 is located at a position substantially coinciding with the outer circumference of the second plate member 120 when viewed in the Z-axis direction (when viewed from the stacking direction). Therefore, the outer circumference of the bonding layer 30 is located outside the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 . Also, since the outer circumference of the second plate member 120 is larger than the outer circumference of the holding surface 11 , the outer circumference of the bonding layer 30 is located outside the outer circumference of the holding surface 11 .
  • the bonding layer 30 is an example of the "second bonding layer" of the present disclosure.
  • the bonding layer 30 thermally connects the bottom surface 12 of the plate member 10 and the top surface 21 of the base member 20 .
  • the bonding layer 30 is made of an adhesive such as silicone resin, acrylic resin, or epoxy resin.
  • the thickness (dimension in the Z-axis direction) of the bonding layer 30 is, for example, about 0.1 to 1.0 mm, but is thicker than the intermediate bonding layer 15 .
  • the electrostatic chuck 1 having such a configuration is arranged so as to surround the outer periphery of the laminate of the second plate-like member 120, the intermediate bonding layer 15, and the bonding layer 30.
  • a substantially annular O-ring 40 is provided.
  • the O-ring 40 is made of an insulator such as rubber.
  • the O-ring 40 is arranged in close contact with the lower surface of the flange portion 114 of the first plate member 110 and the upper surface 21 of the base member 20 . This prevents the bonding layer 30 and the intermediate bonding layer 15 from corroding due to exposure to plasma or the like when the electrostatic chuck 1 is used.
  • the plate-like member 10 is composed of two plate-like members 110 and 120 (including the intermediate bonding layer 15), the plate-like members 110 and 120 The thickness of each sheet becomes thin. Therefore, as shown in FIG. 4, when the second plate-like member 120 is joined to the base member 20, the warpage of the second plate-like member 120 is partially corrected. There is a possibility that the warp may remain until the product is completed. This is because the bonding layer 30 does not exist outside the outermost periphery of the second plate-shaped member 120, so that no force acts on the base member 20 to follow the warp. This is because it is difficult to correct the warp.
  • the thickness of the bonding layer 30 will vary greatly in the outside portion. For example, as shown in FIG. 4, when the second plate-like member 120 warps in a downward convex shape (protruding toward the base member 20 side), the bonding layer 30 that bonds the base member 20 and the second plate-like member 120 is formed. On the outside, the thickness of the bonding layer 30 increases toward the outer periphery, while on the outer side of the intermediate bonding layer 15 that bonds the first plate member 110 and the second plate member 120, the thickness decreases toward the outer periphery. end up
  • the intermediate bonding layer 15 is positioned so that the outer periphery of the intermediate bonding layer 15 is pulled inward from the outer periphery of the second plate member 120 as viewed in the Z-axis direction. , are placed. Therefore, as shown in FIG. 5, the intermediate bonding layer 15 is eliminated in the outer portion where the variation in the thicknesses of the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 increases due to the warp of the second plate member 120 . That is, the intermediate bonding layer 15 is not formed (does not exist) in the outer portion where the variations in the thicknesses of the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 are large.
  • a space S is formed between the outer portion of the second plate member 120 and the first plate member 110 .
  • the space S becomes a vacuum when the device is used. In this space S, almost no heat conduction occurs. Therefore, heat transfer between the second plate-like member 120 and the first plate-like member 110 is performed through the intermediate bonding layer 15 with reduced thickness variation.
  • the second plate-shaped member 120 since the heat transfer between the second plate-shaped member 120 and the base member 20 is performed through the bonding layer 30 whose thickness varies greatly, the second plate-shaped member 120 whose bonding layer 30 has a large thickness Less heat is transferred in the outer portion. However, between the outer portion of the second plate-like member 120 and the first plate-like member 110, the intermediate bonding layer 15 does not exist and the space S is formed. Little heat transfer occurs between the portion and the first plate member 110 .
  • the heat transfer between the base member 20 and the first plate-shaped member 110 is limited to the portion of the bonding layer 30 where the variation in thickness is small, the portion of the second plate-shaped member 120 where warping is suppressed, and the intermediate bonding. It will be done through layer 15 . Therefore, heat transfer between the first plate member 110, the second plate member 120, and the base member 20 becomes uniform. As a result, temperature uniformity in the holding surface 11 holding the semiconductor wafer W can be improved.
  • the outer peripheries of the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 are located outside the outer perimeter of the holding surface 11 when viewed in the Z-axis direction. In other words, the outer peripheries of the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 are not positioned inside the outer periphery of the holding surface 11 . Therefore, heat is reliably transferred between the first plate member 110 (the portion of the holding surface 11 ) and the base member 20 via the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 . It can definitely improve the quality.
  • the outer circumference of the bonding layer 30 is located outside the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 when viewed in the Z-axis direction. Therefore, the contact area between the second plate member 120 and the bonding layer 30 is larger than the contact area between the second plate member 120 and the intermediate bonding layer 15 . Since the base member 20 has higher bending rigidity than the second plate-like member 120, the second plate-like member 120 can reliably follow the base member 20 to effectively correct the warp. Since the warping of the second plate-shaped member 120 is effectively corrected in this way, variations in the thicknesses of the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 can be reduced. As a result, the heat transfer between the first plate-shaped member 110 and the second plate-shaped member 120 and the heat transfer between the base member 20 and the second plate-shaped member 120 are made more uniform. The temperature uniformity at 11 can be further improved.
  • the thickness of the bonding layer 30 is greater than the thickness of the intermediate bonding layer 15 . Therefore, it is possible to reliably prevent damage to the bonding layer 30 due to the difference in thermal expansion coefficient between the second plate member 120 (made of ceramics) and the base member 20 (made of metal). Therefore, heat can be properly conducted between the second plate member 120 and the base member 20 via the bonding layer 30 . As a result, the temperature uniformity on the holding surface 11 can be reliably improved.
  • the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 is located at a position lower than the outer circumference of the second plate member 120 when viewed in the Z-axis direction. . Therefore, the space S is formed by eliminating the intermediate bonding layer 15 in the outer portion where the variations in the thicknesses of the intermediate bonding layer 15 and the bonding layer 30 are large due to the warping of the second plate member 120 . Since almost no heat conduction occurs in this space S, heat transfer between the second plate-like member 120 and the first plate-like member 110 is performed through the intermediate bonding layer 15 with reduced thickness variations. will be taken. Therefore, the heat transfer between the first plate member 110, the second plate member 120, and the base member 20 can be made uniform, so that the temperature uniformity on the holding surface 11 holding the semiconductor wafer W can be improved. be able to.
  • the second embodiment has the same basic configuration as the first embodiment, but differs from the first embodiment in that the bending rigidity of the first plate-like member 110 is made greater than that of the second plate-like member 120. is different. Although both the first plate-like member 110 and the second plate-like member 120 are made of ceramics, the first plate-like member 110 is less likely to warp (bend) than the second plate-like member 120 . Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof is omitted as appropriate, and the description will focus on the differences from the first embodiment.
  • the first plate-like member 110 is less likely to warp (bend) than the second plate-like member 120.
  • the warp of the second plate-shaped member 120 is suppressed. Therefore, in the electrostatic chuck 1a, the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 is located outside the outer circumference of the bonding layer 30 as viewed in the Z-axis direction, as shown in FIG.
  • the contact area between the second plate-shaped member 120 and the intermediate bonding layer 15 becomes larger than the contact area between the second plate-shaped member 120 and the bonding layer 30 . Therefore, the second plate-like member 120 follows the first plate-like member 110, which has greater bending rigidity than the second plate-like member 120, so that the warp can be effectively corrected.
  • the second plate member 120 is warped (or flexed).
  • the present disclosure is applicable. Furthermore, in the above-described embodiment, the case where the second plate-shaped member 120 warps in a downward convex shape (convex toward the base member 20 side) has been described as an example. The present disclosure can also be applied to a case where the shaped member 110) is warped in an upward convex shape (convex toward the holding surface 11 side).
  • the case where either the intermediate bonding layer 15 or the bonding layer 30 is pulled down from the outer periphery of the second plate-shaped member 120 (arranged inside) was illustrated, but the intermediate bonding layer 15 and Both of the bonding layers 30 can be pulled down from the outer periphery of the second plate-shaped member 120 and arranged.
  • the outer circumference of the intermediate bonding layer 15 and the outer circumference of the bonding layer 30 do not match. .
  • the first plate member 110 is provided with the flange 114 , but the first plate member 110 does not necessarily have the flange 114 .

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Abstract

第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備える円板状の第１板状部材と、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、発熱抵抗体とを備え、前記第１の面より大きな径の円板状の第２板状部材と、前記第２の面と前記第３の面との間に配置されて前記第１板状部材と前記第２板状部材を接合する第１接合層と、第５の面と、前記第５の面とは反対側に設けられる第６の面とを備えるベース部材と、前記第４の面と前記第５の面との間に配置されて前記第２板状部材と前記ベース部材を接合する第２接合層と、を有し、前記第１板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、前記第１接合層又は前記第２接合層の少なくとも一方の外周が、前記第１板状部材、前記第２板状部材及び前記ベース部材の積層方向から見たときに、前記第２板状部材の外周より内側に引き下がったところに位置している。

Description

保持装置
　本開示は、対象物を保持する保持装置に関する。
　対象物を保持する保持装置として、例えば特許文献１に記載の保持装置が知られている。このような保持装置において、保持する対象物の温度制御を精度良く行うためには、保持面における温度を均一にすることが重要である。そのため、この保持装置では、対象物を保持する板状部材を、上側部分（第１板状部材）と、下側部分（第２板状部材）と、中間接合部（第１接合層）とで構成し、上側部分と下側部分を接合する前に、下側部分に備わるヒータ電極の一部を除去して、ヒータ電極の電気抵抗の調整を行う。その後、下側部分と上側部分とを中間接合部によって接合することにより、板状部材の保持面における温度を均一にしている。
国際公開第２０２０／２１３３６８号
　しかしながら、上記の保持装置では、保持部材を２枚の板状部材（接合層を含む）で構成しているため、１枚当たりの厚さが薄くなってしまうので、板状部材の反りが大きくなる傾向がある。そのため、板状部材（下側部分）をベース部材に接合する際に、板状部材の反りは部分的には矯正されるが、板状部材の外側には製品完成時まで反りが残ってしまうおそれがある。これは、板状部材（下側部分）の最外周では、それより外側に接合層が存在しないので周りからベース部材へ反りを追従させる力が作用しないため、板状部材の外側では反りが矯正され難いからである。
　そして、板状部材（下側部分）の外側に反りが残っていると、その外側部分において接合層の厚みのバラツキが大きくなってしまう。例えば、板状部材（下側部分）が下凸状（ベース部材側に凸状）に反っている場合であれば、ベース部材と板状部材（下側部分）とを接合する接合層の外側では外周に向かって接合層の厚みが大きくなってしまう一方、板状部材（上側部分）と板状部材（下側部分）とを接合する接合層の外側では外周に向かって接合層の厚みが小さくなってしまう。
　このように接合層の厚みのバラツキが大きくなると、接合層における熱伝導のバラツキが大きくなってしまう。すなわち、接合層の厚みのバラツキが小さい部分と厚みのバラツキが大きい部分とにおける熱伝導に大きな差が生じてしまうため、保持面における温度均一性に悪影響を及ぼすおそれがあった。
　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、対象物を保持する第１の面（保持面）における温度均一性を向上させることができる保持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の面とを備える円板状の第１板状部材と、
　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、発熱抵抗体とを備え、前記第１の面より大きな径の円板状の第２板状部材と、
　前記第２の面と前記第３の面との間に配置されて前記第１板状部材と前記第２板状部材を接合する第１接合層と、
　第５の面と、前記第５の面とは反対側に設けられる第６の面とを備えるベース部材と、
　前記第４の面と前記第５の面との間に配置されて前記第２板状部材と前記ベース部材を接合する第２接合層と、を有し、
　前記第１板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
　前記第１接合層又は前記第２接合層の少なくとも一方の外周が、前記第１板状部材、前記第２板状部材及び前記ベース部材の積層方向から見たときに、前記第２板状部材の外周より内側に引き下がったところに位置していることを特徴とする。
　このように、積層方向から見たときに、第１接合層又は第２接合層の少なくとも一方の外周が、第２板状部材の外周より内側に引き下がったところに位置していることにより、第２板状部材の反りによって第１接合層及び第２接合層の厚みのバラツキが大きくなる外側部分において、第１接合層又は第２接合層が排除される。言い換えると、第１接合層及び第２接合層の厚みのバラツキが大きくなってしまう外側部分には、第１接合層又は第２接合層が形成されなくなる。そのため、第２板状部材の外側部分において、第１板状部材又はベース部材との間に、空間（装置使用時には真空となる）が形成される。そして、この空間部分では熱伝導がほとんど生じない。
　そのため、第２板状部材と第１板状部材との間の熱移動は、厚みのバラツキが小さくなった第１接合層を介して行われ、第２板状部材とベース部材との間の熱移動は、厚みのバラツキが小さくなった第２接合層を介して行われる。従って、第２板状部材と第１板状部材との間における熱移動を均一化する、又は第２板状部材とベース部材との間における熱移動を均一化することができるため、対象物を保持する第１の面における温度均一性を向上させることができる。
　なお、第１接合層及び第２接合層の両方を第２板状部材の外周より引き下げて配置する場合には、積層方向から見たときに、第１接合層の外周と第２接合層の外周とが一致しない、つまり第１接合層の外周と第２接合層の外周とをずらして配置すればよい。
　上記した保持装置において、
　前記第１接合層及び前記第２接合層の外周は、前記積層方向から見たときに、前記第１の面の外周より外側に位置していることが好ましい。
　ここで、積層方向から見たときに、第１接合層又は第２接合層の外周が、第１の面の外周よりも内側に位置してしまうと、第１の面の外周付近の直下（第１の面の投影面内）において、第２板状部材と第１板状部材との間又は第２板状部材とベース部材との間における熱移動が、ほとんど生じなくなってしまう。そうすると、第１の面における温度均一性が悪化してしまう。
　そこで、積層方向から見たときに、第１接合層及び第２接合層の外周を、第１の面の外周より外側に位置させることにより、第１接合層及び前記第２接合層の外周が、第１の面の外周よりも内側に位置することがなくなる。そのため、第１の面における温度均一性を確実に向上させることができる。
　上記した保持装置において、
　前記ベース部材が前記第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい場合には、前記積層方向から見たときに、前記第２接合層の外周が、前記第１接合層の外周よりも外側に位置していることが好ましい。
　このように、ベース部材が第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい場合には、積層方向から見たときに、第２接合層の外周を、第１接合層の外周よりも外側に位置させることにより、第２板状部材と第２接合層の接触面積を、第２板状部材と第１接合層の接触面積よりも大きくなる。そのため、第２板状部材よりも曲げ剛性が大きいベース部材に、第２板状部材を追従させて反りを効果的に矯正することができる。
　そして、第２板状部材の反りが矯正されると、第１接合層及び第２接合層におけるそれぞれの厚みのバラツキが小さくなる。そのため、第２板状部材と第１板状部材又はベース部材との間における熱移動がより均一化されるので、第１の面における温度均一性をより向上させることができる。
　上記した保持装置において、
　前記第１板状部材が前記第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい場合には、前記積層方向から見たときに、前記第１接合層の外周が、前記第２接合層の外周よりも外側に位置していることが好ましい。
　このように、第１板状部材が第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい場合には、積層方向から見たときに、第１接合層の外周を、第２接合層の外周よりも外側に位置させることにより、第２板状部材と第１接合層の接触面積が、第２板状部材と第２接合層の接触面積よりも大きくなる。そのため、第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい第１板状部材に、第２板状部材を追従させて反りを効果的に矯正することができる。
　そして、第２板状部材の反りが矯正されて小さくなると、第１接合層及び第２接合層におけるそれぞれの厚みのバラツキがより小さくなる。そのため、第２板状部材と第１板状部材又はベース部材との間における熱移動がより均一化されるので、第１の面における温度均一性をより向上させることができる。
　上記した保持装置において、
　前記第２板状部材と前記ベース部材とが異種材料で形成されて熱膨張率差がある場合には、前記第２接合層の厚みが、前記第１接合層の厚みよりも厚くされていることが好ましい。
　ここで、第２板状部材とベース部材が異種材料の場合、熱膨張率差に起因して第２接合層が損傷するおそれがある。そして、第２接合層が損傷すると、第２接合層を介する第２板状部材とベース部材との間における熱伝導にバラツキが生じて熱移動が不均一になるため、第１の面における温度均一性が悪化してしまう。
　そこで、第２板状部材とベース部材とが異種材料で形成されて熱膨張率差がある場合には、第２接合層の厚みを、第１接合層の厚みよりも厚くすることにより、第２板状部材とベース部材との熱膨張率差に起因する第２接合層の損傷を確実に防ぐことができる。そのため、第２板状部材とベース部材との間における第２接合層を介した熱伝導を適切に行うことができるので、第１の面における温度均一性を確実に向上させることができる。
　本開示によれば、対象物を保持する第１の面（保持面）における温度均一性を向上させることができる保持装置を提供することができる。
第１実施形態の静電チャックの斜視図である。 第１実施形態の静電チャックのＸＺ断面図である。 第１実施形態の静電チャックのＸＹ平面図である。 従来構造において接合層の厚みにバラツキが生じる要因を説明する図である。 第１実施形態の静電チャックの概略構成を示す断面図である。 第２実施形態の静電チャックの概略構成を示す断面図である。
　本開示に係る実施形態である保持装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、保持装置として、例えば、成膜装置（ＣＶＤ成膜装置やスパッタリング成膜装置など）やエッチング装置（プラズマエッチング装置など）といった半導体製造装置に使用される静電チャックを例示して説明する。
［第１実施形態］
　まず、第１実施形態の静電チャック１について、図１～図３を参照しながら説明する。本実施形態の静電チャック１は、半導体ウエハＷ（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ー内で半導体ウエハＷを固定するために使用される。図１に示すように、静電チャック１は、板状部材１０と、ベース部材２０と、板状部材１０とベース部材２０とを接合する接合層３０とを有する。
　以下の説明においては、説明の便宜上、図１に示すようにＸＹＺ軸を定義する。ここで、Ｚ軸は、静電チャック１の軸線方向（図１において上下方向）の軸であり、Ｘ軸とＹ軸は、静電チャック１の径方向の軸である。
　板状部材１０は、図１に示すように、円盤状の部材であり、上面であり半導体ウエハＷを保持する保持面１１と、板状部材１０の厚み方向（Ｚ軸方向に一致する方向）について保持面１１とは反対側に設けられる下面１２とを備えている。この板状部材１０は、第１板状部材１１０と、第２板状部材１２０と、第１板状部材１１０と第２板状部材１２０を接合する中間接合層１５とを備えている。板状部材１０（後述の鍔部１１４を除いた部分）の直径は、例えば５０～５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、板状部材１０の厚さは、例えば１～１０ｍｍ程度である。
　第１板状部材１１０は、図２に示すように、板状部材１０の上面となる保持面１１と、厚み方向（Ｚ軸方向に一致する方向）について保持面１１とは反対側に設けられる下面１１２とを備えている。なお、保持面１１は本開示の「第１の面」の一例であり、下面１２は本開示の「第２の面」の一例である。そして、第１板状部材１１０は、外周の全周にわたって面方向に突出する鍔部１１４を有している。
　この第１板状部材１１０の内部には、チャック電極１３が配置されている。チャック電極１３は、Ｚ軸方向視で、例えば略円形をなしており、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。このチャック電極１３に対して図示しない電源から電力が供給されることによって、静電引力（吸着力）が発生し、この静電引力により半導体ウエハＷが板状部材１０の保持面１１に吸着固定される。なお、チャック電極１３は全体として略円形でありながらも、半月状や扇形状に分割されていてもよい。
　このような第１板状部材１１０は、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、Ａｌ２Ｏ３）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。また、第１板状部材１１０は、第２板状部材１２０よりも気孔率が低いことが好ましい。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。
　第２板状部材１２０は、図２に示すように、板状部材１０の下面１２と、厚み方向（Ｚ軸方向に一致する方向）について下面１２とは反対側に設けられる上面１２１とを備えている。第２板状部材１２０の外径（上面１２１又は下面１２の外周径）は、第１板状部材１１０の鍔部１１４を除いた部分の外径（保持面１１の外周径）よりも大きい。なお、上面１２１は本開示の「第３の面」の一例であり、下面１２は本開示の「第４の面」の一例である。
　この第２板状部材１２０の内部には、ヒータ電極１４を備えている。ヒータ電極１４は、Ｚ軸方向視で、例えば略螺旋状に延びるパターンを構成しており、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン、白金等）により形成されている。このヒータ電極１４に対して図示しない電源から電力が供給されてヒータ電極１４が発熱することによって、保持面１１ひいては半導体ウエハＷが加熱される。なお、ヒータ電極１４は本開示の「発熱抵抗体」の一例である。
　このような第２板状部材１２０も、第１板状部材１１０と同様、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、Ａｌ２Ｏ３）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。
　中間接合層１５は、図１、図２に示すように、第１板状部材１１０の下面１１２と第２板状部材１２０の上面１２１との間に配置され、第１板状部材１１０と第２板状部材１２０とを接合している。そして、中間接合層１５の外周は、図３に示すように、Ｚ軸方向視で（積層方向から見たときに）、第２板状部材１２０の外周より内側に引き下がったところに位置している。また、中間接合層１５の外周は、Ｚ軸方向視で、第１板状部材１１０の保持面１１の外周より外側に位置している。つまり、中間接合層１５の外周は、Ｚ軸方向視で、第１板状部材１１０の保持面１１の外周と第２板状部材１２０の外周との間に位置していることなる。
　なお、中間接合層１５は本開示の「第１接合層」の一例である。この中間接合層１５を介して、第１板状部材１１０の下面１１２と第２板状部材１２０の上面１２１とが熱的に接続されている。中間接合層１５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材により構成されている。中間接合層１５は、セラミックス粉末等のフィラーを含んでいてもよい。なお、中間接合層１５の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．１～１．０ｍｍ程度である。
　ベース部材２０は、図１、図２に示すように、上面２１と、ベース部材２０の厚さ方向（すなわち、Ｚ軸方向）について上面２１とは反対側に設けられる下面２２とを備え、円柱状に形成されている。このベース部材２０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（例えば、セラミックス等）であってもよい。なお、本実施形態のベース部材２０は金属製である。ベース部材２０の直径は、例えば２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ程度）であり、ベース部材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。また、上面２１は本開示の「第５の面」の一例であり、下面２２は本開示の「第６の面」の一例である。
　なお、ベース部材２０には、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２３が形成されており、この冷媒流路２３内に冷媒を流すことにより、ベース部材２０が冷却され、これにより、接合層３０を介して板状部材１０が冷却されるようになっている。
　接合層３０は、図１、図２に示すように、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１との間に配置され、板状部材１０とベース部材２０とを接合している。この接合層３０の厚みは、中間接合層１５よりも厚くなっている。そして、接合層３０の外周は、図３に示すように、Ｚ軸方向視で（積層方向から見たときに）、第２板状部材１２０の外周とほぼ一致するところに位置している。そのため、接合層３０の外周は、中間接合層１５の外周よりも外側に位置していることになる。また、第２板状部材１２０の外周は保持面１１の外周よりも大きいため、接合層３０の外周は、保持面１１の外周より外側に位置していることになる。
　なお、接合層３０は本開示の「第２接合層」の一例である。この接合層３０を介して、板状部材１０の下面１２とベース部材２０の上面２１とが熱的に接続されている。接合層３０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材により構成されている。なお、接合層３０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば０．１～１．０ｍｍ程度であるが、中間接合層１５よりも厚くなっている。
　このような構成を有する静電チャック１は、図１、図２に示すように、第２板状部材１２０及び中間接合層１５と接合層３０との積層体の外周を取り囲むように配置された略円環状のＯリング４０を備えている。Ｏリング４０は、例えばゴム等の絶縁体により形成されている。このＯリング４０は、第１板状部材１１０の鍔部１１４の下面とベース部材２０の上面２１とに密着して配置されている。これにより、静電チャック１の使用時に、接合層３０及び中間接合層１５がプラズマ等に晒されて腐食することを防止している。
　ここで、本実施形態の静電チャック１では、板状部材１０が、２枚の板状部材１１０，１２０（中間接合層１５を含む）で構成されているため、板状部材１１０，１２０の１枚当たりの厚さが薄くなってしまう。そのため、図４に示すように、第２板状部材１２０をベース部材２０に接合する際に、第２板状部材１２０の反りは部分的に矯正されるが、第２板状部材１２０の外側には製品完成時まで反りが残ってしまうおそれがある。これは、第２板状部材１２０の最外周では、それより外側に接合層３０が存在しないので周りからベース部材２０へ反りを追従させる力が作用しないため、第２板状部材１２０の外側では反りが矯正され難いからである。
　そして、第２板状部材１２０の外側に反りが残っていると、その外側部分において接合層３０の厚みのバラツキが大きくなってしまう。例えば図４に示すように、第２板状部材１２０が下凸状（ベース部材２０側に凸状）に反った場合、ベース部材２０と第２板状部材１２０とを接合する接合層３０の外側では外周に向かって接合層３０の厚みが大きくなってしまう一方、第１板状部材１１０と第２板状部材１２０とを接合する中間接合層１５の外側では外周に向かって厚みが小さくなってしまう。
　このように接合層１５，３０の厚みのバラツキが大きくなると、接合層１５，３０における熱伝導のバラツキが大きくなってしまう。すなわち、接合層１５，３０の厚みのバラツキが小さい部分と厚みのバラツキが大きい部分とにおける熱伝導に大きな差が生じてしまうため、保持面１１における温度均一性に悪影響を及ぼすおそれがあった。
　そこで、本実施形態の静電チャック１では、Ｚ軸方向視で、中間接合層１５を、中間接合層１５の外周が第２板状部材１２０の外周より内側に引き下がったところに位置するように、配置している。そのため、図５に示すように、第２板状部材１２０の反りによって中間接合層１５及び接合層３０の厚みのバラツキが大きくなる外側部分において、中間接合層１５が排除される。すなわち、中間接合層１５及び接合層３０の厚みのバラツキが大きくなってしまう外側部分には、中間接合層１５が形成されなくなる（存在しない）。
　従って、第２板状部材１２０の外側部分において、第１板状部材１１０との間に、空間Ｓが形成される。なお、空間Ｓは、装置使用時に真空となる。そして、この空間Ｓでは熱伝導がほとんど生じない。そのため、第２板状部材１２０と第１板状部材１１０との間の熱移動は、厚みのバラツキが小さくなった中間接合層１５を介して行われる。
　ここで、第２板状部材１２０とベース部材２０との間の熱移動は、厚みのバラツキが大きい接合層３０を介して行われるため、接合層３０の厚みが大きい第２板状部材１２０の外側部分では熱移動量が少なくなる。しかしながら、第２板状部材１２０の外側部分と第１板状部材１１０との間には、中間接合層１５が存在せずに空間Ｓが形成されているため、第２板状部材１２０の外側部分と第１板状部材１１０との間では熱移動がほとんど行われない。
　そのため、ベース部材２０と第１板状部材１１０との間における熱移動は、接合層３０のうち厚みのバラツキが小さい部分、第２板状部材１２０のうち反りが抑制された部分、及び中間接合層１５を介して行われることになる。従って、第１板状部材１１０と第２板状部材１２０及びベース部材２０との間における熱移動が均一になる。その結果、半導体ウエハＷを保持する保持面１１における温度均一性を向上させることができる。
　そして、本実施形態の静電チャック１では、中間接合層１５及び接合層３０の各外周は、Ｚ軸方向視で、保持面１１の外周より外側に位置している。つまり、中間接合層１５及び接合層３０の各外周が、保持面１１の外周よりも内側に位置していない、言い換えると、中間接合層１５及び接合層３０は保持面１１よりも表面積が大きい。そのため、第１板状部材１１０（保持面１１の部分）とベース部材２０との間で、中間接合層１５及び接合層３０を介して確実に熱移動が行われるので、保持面１１における温度均一性を確実に向上させることができる。
　また、本実施形態の静電チャック１では、Ｚ軸方向視で、接合層３０の外周が、中間接合層１５の外周よりも外側に位置している。そのため、第２板状部材１２０と接合層３０の接触面積が、第２板状部材１２０と中間接合層１５の接触面積よりも大きくなる。そして、第２板状部材１２０よりもベース部材２０の方が曲げ剛性が大きいため、第２板状部材１２０をベース部材２０に確実に追従させて反りを効果的に矯正することができる。このように、第２板状部材１２０の反りが効果的に矯正されるため、中間接合層１５及び接合層３０におけるそれぞれの厚みのバラツキを小さくすることができる。その結果、第１板状部材１１０と第２板状部材１２０との間における熱移動、及びベース部材２０と第２板状部材１２０との間における熱移動がより均一化されるので、保持面１１における温度均一性をより向上させることができる。
　さらに、本実施形態の静電チャック１では、接合層３０の厚みが、中間接合層１５の厚みよりも厚くなっている。そのため、第２板状部材１２０（セラミックス製）とベース部材２０（金属製）との熱膨張率差に起因する接合層３０の損傷を確実に防ぐことができる。従って、第２板状部材１２０とベース部材２０との間における接合層３０を介した熱伝導を適切に行うことができる。その結果として、保持面１１における温度均一性を確実に向上させることができる。
　以上のように、本実施形態の静電チャック１によれば、Ｚ軸方向視で、中間接合層１５の外周が、第２板状部材１２０の外周より内側に引き下がったところに位置している。そのため、第２板状部材１２０の反りによって中間接合層１５及び接合層３０の厚みのバラツキが大きくなる外側部分において、中間接合層１５が排除されて空間Ｓが形成される。そして、この空間Ｓでは熱伝導がほとんど生じないため、第２板状部材１２０と第１板状部材１１０との間の熱移動は、厚みのバラツキが小さくなった中間接合層１５を介して行われることになる。従って、第１板状部材１１０と第２板状部材１２０及びベース部材２０との間における熱移動を均一化することができるので、半導体ウエハＷを保持する保持面１１における温度均一性を向上させることができる。
［第２実施形態］
　次に、第２実施形態について、図６を参照しながら説明する。第２実施形態は、第１実施形態と基本的な構成は同じであるが、第１板状部材１１０の曲げ剛性を、第２板状部材１２０より大きくしている点が第１実施形態とは異なる。なお、第１板状部材１１０、第２板状部材１２０は、ともにセラミックス製であるが、第１板状部材１１０が第２板状部材１２０より反り（撓み）難くなっている。そこで、第１実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第１実施形態との相違点を中心に説明する。
　本実施形態の静電チャック１ａでは、第１板状部材１１０が第２板状部材１２０より反り（撓み）難くいため、第２板状部材１２０をベース部材２０ではなく第１板状部材１１０に追従させて、第２板状部材１２０の反りを抑制するようになっている。そのため、静電チャック１ａにおいては、図６に示すように、Ｚ軸方向視で、中間接合層１５の外周が、接合層３０の外周よりも外側に位置している。
　これにより、第２板状部材１２０と中間接合層１５の接触面積が、第２板状部材１２０と接合層３０の接触面積よりも大きくなる。そのため、第２板状部材１２０よりも曲げ剛性が大きい第１板状部材１１０に対して、第２板状部材１２０を追従させて反りを効果的に矯正することができるのである。
　このようにして第２実施形態では、第２板状部材１２０の反りが矯正されて小さくなるため、中間接合層１５及び接合層３０におけるそれぞれの厚みのバラツキをより小さくすることができる。従って、ベース部材２０と第２板状部材１２０の間、及び第２板状部材１２０と第１板状部材１１０の間における熱移動がより均一化される。その結果として、保持面１１における温度均一性をより向上させることができる。
　なお、上記の実施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。例えば、上記の実施形態では、本開示を静電チャックに適用した場合を例示したが、本開示は、静電チャックに限られることなく、表面に対象物を保持する保持装置全般について適用することができる。
　また、上記の実施形態では、第２板状部材１２０に反り（又は撓み）が生じた場合を例示して説明したが、第１板状部材１１０に反り（又は撓み）が生じた場合にも本開示を適用することができる。さらに、上記の実施形態では、第２板状部材１２０が下凸状（ベース部材２０側に凸状）に反った場合を例示して説明したが、第２板状部材１２０（又は第１板状部材１１０）が上凸状（保持面１１側に凸状）に反った場合にも本開示を適用することができる。
　また、上記の実施形態では、中間接合層１５又は接合層３０のいずれか一方を第２板状部材１２０の外周より引き下げて配置（内側に配置）する場合を例示したが、中間接合層１５及び接合層３０の両方を第２板状部材１２０の外周より引き下げて配置することもできる。この場合には、Ｚ軸方向視で、中間接合層１５の外周と接合層３０の外周とが一致しない、つまり中間接合層１５の外周と接合層３０の外周とをずらして配置する必要がある。
　また、上記の実施形態において、第１板状部材１１０として鍔部１１４を備えるものを例示したが、第１板状部材１１０は、必ずしも鍔部１１４を備えている必要はない。
１　　静電チャック
１１　保持面
１５　中間接合層
２０　ベース部材
３０　接合層
１１０　第１板状部材
１２０　第２板状部材
Ｗ　半導体ウエハ

Claims (5)

  1. 　第１の面と、前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備える円板状の第１板状部材と、
    　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、発熱抵抗体とを備え、前記第１の面より大きな径の円板状の第２板状部材と、
    　前記第２の面と前記第３の面との間に配置されて前記第１板状部材と前記第２板状部材を接合する第１接合層と、
    　第５の面と、前記第５の面とは反対側に設けられる第６の面とを備えるベース部材と、
    　前記第４の面と前記第５の面との間に配置されて前記第２板状部材と前記ベース部材を接合する第２接合層と、を有し、
    　前記第１板状部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持装置において、
    　前記第１接合層又は前記第２接合層の少なくとも一方の外周が、前記第１板状部材、前記第２板状部材及び前記ベース部材の積層方向から見たときに、前記第２板状部材の外周より内側に引き下がったところに位置している
    ことを特徴とする保持装置。
  2. 　請求項１に記載する保持装置において、
    　前記第１接合層及び前記第２接合層の外周は、前記積層方向から見たときに、前記第１の面の外周より外側に位置している
    ことを特徴とする保持装置。
  3. 　請求項１又は請求項２に記載する保持装置において、
    　前記ベース部材が前記第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい場合には、前記積層方向から見たときに、前記第２接合層の外周が、前記第１接合層の外周よりも外側に位置している
    ことを特徴とする保持装置。
  4. 　請求項１又は請求項２に記載する保持装置において、
    　前記第１板状部材が前記第２板状部材よりも曲げ剛性が大きい場合には、前記積層方向から見たときに、前記第１接合層の外周が、前記第２接合層の外周よりも外側に位置している
    ことを特徴とする保持装置。
  5. 　請求項１から請求項４に記載するいずれか１つの保持装置において、
    　前記第２板状部材と前記ベース部材とが異種材料で形成されて熱膨張率差がある場合には、前記第２接合層の厚みが、前記第１接合層の厚みよりも厚くされている
    ことを特徴とする保持装置。
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