JP7558886B2

JP7558886B2 - 保持装置

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Publication number: JP7558886B2
Application number: JP2021083254A
Authority: JP
Inventors: 貴司山口; 秀樹上松
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2021-05-17
Filing date: 2021-05-17
Publication date: 2024-10-01
Anticipated expiration: 2041-05-17
Also published as: JP2022176701A

Description

本開示は、対象物を保持する保持装置に関する。

保持装置の一例として、下記特許文献１に記載の静電チャックが知られている。この静電チャックは、裏面とチャック面とを有するチャック本体と、前記チャック本体内の電極と、前記裏面と前記チャック面との間で伸びてこれらの間を流体的に通じさせる複数の管路とを備え、各管路がその内部に前記チャック本体と一体化されて該チャック本体へと延びる多孔領域を備える。チャック面に保持されたウェハのプラズマ処理等を行う際には、チャック面の温度制御性を高めるため、熱伝導流体であるヘリウムガス等のガスが、管路を通じて裏面からチャック面に送られる。装置内でウェハ等を処理する際、ウェハ等と静電チャックに含まれる金属部材との間に位置する管路の内部において、異常放電（アーク放電）が発生する可能性があるが、特許文献１の静電チャックでは、管路内に多孔領域が設けられていることにより、異常放電の発生が低減される。

ところで、ウェハ等の対象物を保持装置に保持させたり、保持させた対象物を処理したりすることにより、装置内の不純物や、ウェハとチャック面との擦れによって発生するセラミック片等の異物が、ガスを流通させるための管路に落下することがある。上記のような静電チャックでは、管路内に落下した異物が多孔領域の内部まで侵入すると、ガス詰まりが生じて圧力が低下し、裏面からチャック面側にガスが十分に供給されなくなって、対象物の温度制御性が低下する可能性があった。

特許第４９５９９０５号公報

本技術は、上記状況に鑑み、異常放電の発生を低減しつつ、対象物の温度を高い精度で制御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、を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の前記第２表面側に配されるベース部材であって、前記セラミック基板の反対側に位置する第３表面を有するベース部材と、前記セラミック基板と前記ベース部材との間に配される接合材と、を備え、（１）前記セラミック基板及び前記ベース部材には、前記第１表面に設けられた流出孔と前記第３表面に設けられた流入孔との間を流体が移動可能に連通させる流路が形成され、又は、（２）前記セラミック基板には、前記第１表面に設けられた流出孔と前記第２表面に設けられた流入孔との間を流体が移動可能に連通させる流路が形成され、前記流路には、多孔セラミック領域が設けられており、前記多孔セラミック領域は、疎領域と、前記疎領域よりも低い空隙率を有し前記疎領域よりも前記第１表面側に配される密領域と、を備える。

本開示によれば、異常放電の発生を低減しつつ、対象物の温度を高い精度で制御可能な保持装置を提供できる。

図１は、実施形態１に係る保持装置の一部を破断して概略構成を模式的に示した斜視図である。図２は、保持装置の内部構造の概要を模式的に示した断面図である。図３は、図２の一部を拡大して示した断面図である。図４は、流路内に形成された多孔領域の様子の一例を模式的に示した断面図である。図５は、実施形態２に係る保持装置の内部構造の概要を模式的に示した断面図である。図６は、図５の一部を拡大して示した断面図である。図７は、他の実施形態に係る保持装置の一部を拡大して示した断面図である。図８は、他の実施形態の別の一例に係る保持装置の一部を拡大して示した断面図である。図９は、他の実施形態のさらに別の一例に係る保持装置の一部を拡大して示した断面図である。図１０は、他の実施形態のさらに別の一例に係る保持装置の断面図である。

［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して説明する。
＜１＞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、を有するセラミック基板と、前記セラミック基板の前記第２表面側に配されるベース部材であって、前記セラミック基板の反対側に位置する第３表面を有するベース部材と、前記セラミック基板と前記ベース部材との間に配される接合材と、を備え、（１）前記セラミック基板及び前記ベース部材には、前記第１表面に設けられた流出孔と前記第３表面に設けられた流入孔との間を流体が移動可能に連通させる流路が形成され、又は、（２）前記セラミック基板には、前記第１表面に設けられた流出孔と前記第２表面に設けられた流入孔との間を流体が移動可能に連通させる流路が形成され、前記流路には、多孔セラミック領域が設けられており、前記多孔セラミック領域は、疎領域と、前記疎領域よりも低い空隙率を有し前記疎領域よりも前記第１表面側に配される密領域と、を備える。

上記＜１＞の構成によれば、第３表面側から第１表面にガスを供給する流路に、疎領域と密領域を備える多孔セラミック領域が配される。第１表面側に位置する密領域によって、対象物の処理等に起因する異物は多孔セラミック領域の内部まで侵入し難くなり、ガス詰まりが軽減される。また、密領域よりも第３表面側に疎領域を配することによって、第３表面側から導入されるガスの圧力損失を大きく増加させることなく、対象物を処理する際の異常放電の発生を低減できる。この結果、上記構成の保持装置によれば、異常放電の発生を低減しつつ、ガスを安定的に第１表面側に供給して対象物の温度を高い精度で制御可能となる。

＜２＞上記＜１＞の保持装置において、前記第１表面から前記第３表面に向かう方向についての前記密領域の延在幅は、前記疎領域の延在幅よりも小さい。＜２＞の構成によれば、密領域の、第１表面から第３表面に向かう方向についての延在幅、すなわち厚みが、疎領域の厚みよりも小さく（薄く）形成される。この結果、多孔領域が存在することによるガスの圧力損失を比較的小さく抑えることができる。

＜３＞上記＜１＞又は＜２＞の保持装置において、前記密領域及び前記疎領域は、前記第１表面と前記第２表面との間に配されている。＜３＞の構成によれば、多孔セラミック領域である密領域及び疎領域が、第１表面と第２表面との間、すなわち多孔セラミック領域と同種の材料からなるセラミック基板中に配される。この結果、保持装置中に、周辺構造との密着性が高く耐久性に優れた密領域及び疎領域を形成可能となる。

＜４＞上記＜１＞から＜３＞の何れかの保持装置において、前記セラミック基板は、前記第１表面を含む第１の部分と、抵抗発熱体により形成されたヒータ電極及び前記第２表面を含む第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接合する接合部分と、を備える。＜４＞の構成の保持装置は、例えばヒータ電極を含む第２の部分を形成してベース部材と接合し、ヒータ電極への給電やベース部材の冷却等を行いながらヒータ電極の電気抵抗を調整した後に、第２の部分と第１の部分とを接合することによって製造できる。このような保持装置は、その製造工程においてヒータ電極の電気抵抗を容易に調整できるため、第１表面の温度分布を高精度に制御できる。このような保持装置に本技術を適用すれば、対象物の温度を非常に高い精度で制御可能な保持装置を得ることができる。

［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。なお、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、Ｚ軸方向を上下方向とし、図２の上側を上、図２の下側を下とするが、保持装置が必ずこのような姿勢で設置されることを意味するものではない。また、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は省略することがある。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。

＜実施形態１の詳細＞
（保持装置）
以下、本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、円板状のセラミック基板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の径はセラミック基板１０よりも大きく、例えばセラミック基板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、セラミック基板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。セラミック基板１０とベース部材２０は、上下方向に配列され、接合材３０によって接合されている。セラミック基板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、セラミック基板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。ベース部材２０の下側の面を、第３表面Ｓ３とする。

（セラミック基板）
図２にも示すように、セラミック基板１０は、その第１表面Ｓ１及び第２表面Ｓ２がＺ軸に略直交するように配される。セラミック基板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（Ａｌ_２Ｏ_３）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２に示すように、セラミック基板１０の内部において、上側すなわち第１表面Ｓ１側には、チャック電極４０が配され、チャック電極４０の下方すなわち第２表面Ｓ２側には、セラミック基板１０を加熱するための抵抗発熱体からなるヒータ電極５０が配されている。チャック電極４０及びヒータ電極５０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。本実施形態において、チャック電極４０は、第１表面Ｓ１に略平行な平面状をなす。また、ヒータ電極５０は、第１表面Ｓ１に略平行な平面に沿って延びる電極であって、上方から視て、例えば渦巻状や同心円状の線状パターンを形成するように配置されている。チャック電極４０及びヒータ電極５０は、それぞ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５０への給電が行われることにより、セラミック基板１０が加熱され、セラミック基板１０の第１表面Ｓ１に保持されたウェハＷが加熱される。

図１及び図２に示すように、セラミック基板１０の第１表面Ｓ１には、複数の流出孔６１が設けられている。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。セラミック基板１０には、流出孔６１に連通して第２表面Ｓ２に開口する（セラミック基板１０の内部を上下方向に貫通する）セラミック側流路６０Ｃが形成されている。

本実施形態において、セラミック側流路６０Ｃは、水平方向（第１表面Ｓ１に平行）に延びる面並行流路部分６０ＣＴを含む。セラミック側流路６０Ｃはまた、上下方向（第１表面Ｓ１に垂直）に延びて流出孔６１と面並行流路部分６０ＣＴとを接続する第１接続部分６０ＣＶ１と、上下方向（第１表面Ｓ１に垂直）に延びて面並行流路部分６０ＣＴと後述する接合材内流路６０Ｊとを接続する第２接続部分６０ＣＶ２と、を含む。本実施形態では、面並行流路部分６０ＣＴは、上下方向について、ヒータ電極５０と第２表面Ｓ２との間に配されている。流出孔６１や第２表面Ｓ２における開口の形状、並びに、セラミック側流路６０Ｃの断面形状は限定されるものではないが、例えば略円形とすることができる。なお、本実施形態において、流出孔６１の径はセラミック側流路６０Ｃの大半部分における断面の径より小さく形成されており、１つのセラミック側流路６０Ｃに複数の流出孔６１が連通されている（図３等参照）。

（接合材）
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、セラミック基板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、セラミック基板１０に形成された第２接続部分６０ＣＶ２下端の開口に対向する位置には穴が設けられており、図２に示すように、接合材３０の内部を上下方向に貫通する接合材内流路６０Ｊが形成されている。

（ベース部材）
図２等に示すように、ベース部材２０は、接合材３０により、セラミック基板１０の下側すなわち第２表面Ｓ２側に接合される。セラミック基板１０の反対側に位置する第３表面Ｓ３は、Ｚ軸に略直交するように配される。ベース部材２０は、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。ベース部材２０は、既述したようにセラミック基板１０より大径な円板状をなし、この上にセラミック基板１０の全体が載置される。

図１及び図２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セラミック基板１０が冷却され、さらにセラミック基板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により、ウェハＷの温度を制御できる。

図１及び図２に示すように、ベース部材２０の第３表面Ｓ３には、ガスが流入する複数の流入孔６３が設けられている。そして、ベース部材２０の内部には、上下方向（第１表面Ｓ１に垂直）に延びて、接合材内流路６０Ｊと流入孔６３とを連通する（ベース部材２０の内部を上下方向に貫通する）ベース側流路６０Ｂが形成されている。

（流路）
保持装置１００には、上記したセラミック側流路６０Ｃ、接合材内流路６０Ｊ、及びベース側流路６０Ｂにより、この保持装置１００の内部を上下方向に貫通して第１表面Ｓ１及び第３表面Ｓ３に開口する流路６０が形成される。流路６０は、全長に亘ってこの内部を流体が移動可能に形成されている。流路６０には、熱伝導流体であるヘリウムガス等の不活性ガスが流される。第３表面Ｓ３の流入孔６３から流入したガスは、流路６０を通って第１表面Ｓ１の流出孔６１から流出し、セラミック基板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。

（多孔セラミック領域）
図２に示すように、保持装置１００において、流路６０の内部、第１表面Ｓ１と第３表面Ｓ３との間には、多孔セラミック領域６５が形成されている。図３に示すように、本実施形態では、多孔セラミック領域６５は、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間、すなわちセラミック側流路６０Ｃに形成されている。より詳しくは、第１接続部分６０ＣＶ１のうち上下方向についてチャック電極４０とヒータ電極５０との間に位置する部分が、第１接続部分６０ＣＶ１の他の部分よりも大径に形成されており、この大径部分に、多孔セラミック領域６５が形成されている。流路６０に多孔セラミック領域６５が形成されていることで、後述するように、ウェハＷを処理する際の異常放電の発生が低減される。

図４は、多孔セラミック領域６５のＸＹ断面の一例を模式的に示した図である。セラミック側流路６０Ｃの内部に形成された多孔セラミック領域６５には、絶縁性のセラミック材料からなる多孔体Ｍが配されていることによって、多数の空隙Ｐが形成されている。流体が多孔セラミック領域６５を上下方向に移動可能である限り、多孔体Ｍによって形成される空隙Ｐの形状・寸法・配置は、特に限定されるものではなく、例えば図４に示すように、様々な大きさで不定形状の空隙Ｐがランダムに配置されていてもよい。多孔セラミック領域６５において空隙Ｐが占める割合である空隙率は、例えば多孔セラミック領域６５断面の電子顕微鏡画像を解析し、単位面積あたりに占める空隙Ｐの面積に基づいて算出できる。第３表面Ｓ３側から第１表面Ｓ１側へのガス供給をスムーズに行うためには、多孔セラミック領域６５の空隙率は高いことが好ましい。また、後述する異常放電の発生及び異物の侵入を低減するためには、多孔セラミック領域６５内の空隙Ｐは小さいことが好ましい。

図３に示すように、多孔セラミック領域６５の下側の領域は、比較的空隙率が高い疎領域６５Ａとされる。このようにすることで、ガスの圧力損失を抑えながら異常放電の発生を効果的に低減できる。一方、多孔セラミック領域６５の上側（第１表面Ｓ１側）の領域は、疎領域６５Ａよりも空隙率が低い密領域６５Ｂとされる。密領域の空隙率は、疎領域の空隙率の０．５０倍以上０．９０倍以下とする。このようにすることで、ガスの供給を大きく阻害することなく多孔セラミック領域６５内部への異物の侵入を効果的に低減できる。なお、多孔セラミック領域６５の全体の空隙率は、３０％以上７０％以下とすることが好ましく、４０％以上６０％以下とすることがより好ましい。このような範囲にすることで、多孔セラミック領域６５について十分な強度を確保しながら、第３表面Ｓ３側から第１表面Ｓ１にガスを供給できる。

図３に示すように、本実施形態では、多孔セラミック領域６５において、密領域６５Ｂの厚み（上下方向の延在幅）ＴＢは、疎領域６５Ａの厚みＴＡよりも小さくなるように設定されている（ＴＢ＜ＴＡ）。このように設定することで、ガスの圧力損失を抑えながら異常放電の発生を効果的に低減できる。また、密領域６５Ｂの厚みＴＢは、疎領域６５Ａの厚みＴＡの０．１倍以上０．９倍以下とする。このような範囲であれば、ガスの供給を大きく阻害することなく多孔セラミック領域６５内部への異物の侵入を効果的に低減できる。

多孔セラミック領域６５の形成方法は、特に限定されるものではなく、種々の方法を採用できる。本実施形態の多孔セラミック領域６５は、例えば軸方向について異なる空隙率を有する円筒形状の多孔体Ｍを作製し、セラミック基板１０の製造工程において、第１接続部分６０ＣＶ１に設けられた大径部分に嵌め込むことにより、形成できる。

（保持装置の使用）
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。半導体製造装置のチャンバー内に設置された保持装置１００の第１表面Ｓ１上にウェハＷが載置され、電源からチャック電極４０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。チャンバー内に原料ガスが導入され電圧が印加されると、プラズマが発生してウェハＷの処理が行われる。

ウェハＷを処理する際、電源からヒータ電極５０への給電が行われると、ウェハＷはセラミック基板１０を介して加熱される。他方、冷媒路２１に冷媒が流されると、ウェハＷは冷却される。このとき、第３表面Ｓ３の流入孔６３から熱伝導ガスが導入され、流路６０を流れたガスが第１表面Ｓ１の流出孔６１から流出し、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ようになっている。

上記のようにプラズマを発生させてウェハＷの処理を行う際、電圧を印加することにより、保持装置に含まれる金属部材と、ウェハＷとの間に位置する流路内において、異常放電（アーク放電）が生じる可能性がある。例えば、金属製のベース部材を用いる場合はウェハＷとベース部材との間、金属接着剤を含む接合材でセラミック基板とベース部材とを接合している場合はウェハＷと接合材との間に存在する空間で、放電が生じ得る。保持装置１００では、ガスの流路６０内に絶縁性の多孔セラミック領域６５が配されていることにより、流路６０内における異常放電の発生が低減されるようになっている。

（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、前記第１表面Ｓ１の反対側に位置する第２表面Ｓ２と、を有するセラミック基板１０と、前記セラミック基板１０の前記第２表面Ｓ２側に配されるベース部材２０であって、前記セラミック基板１０の反対側に位置する第３表面Ｓ３を有するベース部材２０と、セラミック基板１０とベース部材２０との間に配される接合材３０と、を備え、前記セラミック基板１０及び前記ベース部材２０には、前記第１表面Ｓ１に設けられた流出孔６１と前記第３表面Ｓ３に設けられた流入孔６３との間を流体が移動可能に連通させる流路６０が形成され、前記流路６０には、多孔セラミック領域６５が設けられており、前記多孔セラミック領域６５は、疎領域６５Ａと、前記疎領域６５Ａよりも低い空隙率を有し前記疎領域６５Ａよりも前記第１表面Ｓ１側に配される密領域６５Ｂと、を備える。

ウェハＷを処理する際、チャンバー内の不純物やセラミック片等の異物が流路６０に落下すると、多孔セラミック領域６５でガス詰まりが生じてギャップＧへのガスの供給が不足し、温度制御性が低下する可能性がある。この点、本実施形態に係る保持装置１００では、第１表面Ｓ１側に密領域６５Ｂが配されていることによって、ウェハＷ等の対象物の処理等に起因する異物が多孔セラミック領域６５の内部まで入り込み難くなっている。より詳しくは、異物が流出孔６１から流路６０内に落下した場合でも、異物の多くが密領域６５Ｂの上面に留まる。ウェハＷの処理中は流路６０の内部を第３表面Ｓ３側から第１表面Ｓ１側に向けてガスが流されており、密領域６５Ｂの上面に存在する異物の多孔セラミック領域６５内部に侵入は抑制される。この結果、異物の侵入による多孔セラミック領域６５のガス詰まりが軽減される。

ここで、異常放電の発生を低減するための多孔セラミック領域６５の全域を、異物が浸入し難い密領域６５Ｂとすると、多孔セラミック領域６５におけるガスの圧力損失が大きくなり、第１表面Ｓ１とウェハＷとの間のギャップＧに十分なガスが供給されなくなる可能性がある。この点、本実施形態に係る保持装置１００は、密領域６５Ｂよりも第３表面Ｓ３側の領域を、空隙率の大きな疎領域６５Ａとすることによって、多孔セラミック領域６５によるガスの圧力損失をできるだけ小さく抑えながら、ウェハＷを処理する際の異常放電の発生を低減できるように構成されている。

以上の結果、保持装置１００によれば、異常放電の発生を低減しつつ、ガスを安定的に第１表面Ｓ１側に供給してウェハ（対象物）Ｗの温度を高い精度で制御可能となる。

また、本実施形態に係る保持装置１００において、前記第１表面Ｓ１から前記第３表面Ｓ３に向かう方向についての前記密領域６５Ｂの延在幅（密領域６５Ｂの厚みＴＢ）は、前記疎領域６５Ａの延在幅（疎領域６５Ａの厚みＴＡ）よりも小さい。

本実施形態の保持装置１００では、密領域６５Ｂの上下方向（第１表面Ｓ１から第３表面Ｓ３に向かう方向）についての延在幅すなわち厚みＴＢが、疎領域６５Ａの厚みＴＡよりも小さく（薄く）形成される。これにより、多孔セラミック領域６５が存在することによるガスの圧力損失を比較的小さく抑えることができる。

また、本実施形態に係る保持装置１００において、前記密領域６５Ｂ及び前記疎領域６５Ａは、前記第１表面Ｓ１と前記第２表面Ｓ２との間に配されている。

本実施形態の保持装置１００では、多孔セラミック領域６５である密領域６５Ｂ及び疎領域６５Ａが、第１表面Ｓ１と第２表面Ｓ２との間、すなわち多孔セラミック領域６５と同種の材料からなるセラミック基板１０中に配される。これにより、周辺構造との密着性が高く耐久性に優れた密領域６５Ｂ及び疎領域６５Ａを、保持装置１００の内部に形成可能となる。

＜実施形態２の詳細＞
以下、本実施形態に係る保持装置２００を、図５及び図６を参照しつつ説明する。本実施形態に係る保持装置２００は、セラミック基板２１０の構造と、多孔セラミック領域２６５を含む流路２６０の構造が、実施形態１に係る保持装置１００と相違している。以下の説明では、実施形態１と同様の構成については説明を割愛する。

（セラミック基板）
図５に示すように、本実施形態に係るセラミック基板２１０は、第１表面Ｓ１を含む第１の部分２１１と、下側の面である第２表面Ｓ２を含む第２の部分２１２を備える。なお、第１表面Ｓ１は、セラミック基板２１０の上側の面であって、ウェハＷ等の対象物を静電引力によって吸着し保持する吸着面であり、第２表面Ｓ２は、セラミック基板２１０の下側の面であって、接合材２３０を介してベース部材２２０に接合される接合面である。第１の部分２１１と第２の部分２１２は、上下方向に配列され、接合部分２１３によって接合されている。第１の部分２１１の内部には、チャック電極２４０が配される一方、第２の部分２１２の内部には、ヒータ電極２５０が配されている。なお、図５に表されているように、セラミック基板２１０の外周にはシール材ＯＲが嵌装される。

（流路）
図５に示すように、保持装置２００には、セラミック側流路２６０Ｃ、接合材内流路２６０Ｊ、及びベース側流路２６０Ｂにより、この保持装置２００の内部を上下方向に貫通して、第１表面Ｓ１の流出孔２６１と第３表面Ｓ３の流入孔２６３とを連通する流路２６０が形成されている。本実施形態に係る流路２６０のうち、セラミック側流路２６０Ｃ及び接合材内流路２６０Ｊは、セラミック基板２１０もしくは接合材２３０をそれぞれ上下方向に貫通している。また、ベース側流路２６０Ｂは、水平方向（第１表面Ｓ１に平行）に延びる面並行流路部分２６０ＢＴと、上下方向（第１表面Ｓ１に垂直）に延びて接合材内流路２６０Ｊと面並行流路部分２６０ＢＴとを接続する第１接続部分２６０ＢＶ１と、上下方向（第１表面Ｓ１に垂直）に延びて流入孔２６３と面並行流路部分２６０ＢＴとを接続する第２接続部分２６０ＢＶ２と、を含む。本実施形態では、面並行流路部分２６０ＢＴは、上下方向について、ベース部材２２０の上側の面と、冷媒路２２１との間に配されている。

（多孔セラミック領域）
図６に示すように、本実施形態では、多孔セラミック領域２６５は、流路２６０のうちセラミック側流路２６０Ｃに形成されている。より詳しくは、セラミック基板２１０の第１の部分２１１に形成された第１流路２６０Ｃ１に、空隙率が比較的低い密領域２６５Ｂが、第２の部分２１２に形成された第２流路２６０Ｃ２に、空隙率が比較的高い疎領域２６５Ａが、それぞれ配されている。本実施形態では、接合部分２１３に形成された接合部流路２６０Ｃ３には多孔セラミック領域２６５は配されておらず、疎領域２６５Ａと密領域２６５Ｂは互いに分離した状態でセラミック側流路２６０Ｃ内に配されている。

（保持装置の製造）
本実施形態に係る保持装置２００は、例えば下記のように製造できる。
まず、所定のパターンに形成されたヒータ電極２５０を含む第２の部分２１２と、冷媒路２２１が形成されたベース部材２２０を作製し、接合材２３０により、これらを接合させる。この状態で、ヒータ電極２５０への給電による第２の部分２１２の加熱と、冷媒を流すことによるベース部材２２０の冷却とを行いながら、第２の部分２１２の上側表面の温度分布を測定する。測定結果に応じて、第２の部分２１２の上方からヒータ電極２５０を部分的に除去するなどして電気抵抗を調整する。しかる後に、別途作製した第１の部分２１１を、接合部分２１３を介して第２の部分２１２の上側の面に接合させ、保持装置２００を得る。

上記のように保持装置２００を製造するにあたり、多孔セラミック領域２６５は、例えば、第２の部分２１２及び第１の部分２１１を作製する際に形成できる。具体的には、予め作製しておいた多孔体を第２流路２６０Ｃ２もしくは第１流路２６０Ｃ１の大径部分に嵌め込むことで、疎領域２６５Ａ及び密領域２６５Ｂを形成できる。

（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２００において、セラミック基板２１０は、第１表面Ｓ１を含む第１の部分２１１と、抵抗発熱体により形成されたヒータ電極２５０及び第２表面Ｓ２を含む第２の部分２１２と、前記第１の部分２１１と前記第２の部分２１２とを接合する接合部分２１３と、を備える。

本実施形態に係る保持装置２００は、ヒータ電極及びチャック電極を含むセラミック基板を作製した後にベース部材と接合して製造される従来の保持装置と比較して、ヒータ電極２５０の電気抵抗を高い精度で容易に調整可能である。また、セラミック基板製造時の焼成に起因するヒータ電極の電気抵抗の変動を考慮した上で、調整を行える。よって、保持装置２００では、従来の保持装置と比較して、温度制御性の向上を図ることができる。このような保持装置２００に本技術を適用すれば、ウェハＷの温度を非常に高い精度で制御可能な保持装置を得ることができる。

＜他の実施形態＞
（１）多孔セラミック領域は、セラミック基板の第１表面Ｓ１に設けられた流出孔を含む領域に形成されていてもよい。例えば図７に示すセラミック基板３１０のように、面並行流路部分３６０ＣＴと流出孔３６１とを接続する第１の接続部分３６０ＣＶ１に多孔セラミック領域３６５を形成する場合、第１表面Ｓ１寄りの位置に設けられた大径部分に疎領域３６５Ａと密領域３６５Ｂを配すると共に、大径部分から流出孔３６１に至るまでの小径部分にも、密領域３６５Ｂを配することができる。このようにすれば、第１表面Ｓ１側からの異物の侵入が流路３６０上端の入口において抑制されるため、多孔セラミック領域３６５のガス詰まりを一層効果的に軽減できる。なお、このように流出孔３６１に至る小径部分にも多孔セラミック領域３６５を形成する場合には、ガスの圧力損失が増大するのを回避するため、流出孔３６１の面積及び小径部分の断面積をできるだけ大きく設定することが好ましい。

（２）多孔セラミック領域は、疎領域の第１表面Ｓ１側に、疎領域に対して十分に低い空隙率を有する密領域が配されていればよく、疎領域と密領域との間の構成は問わない。実施形態１に記載したように、疎領域６５Ａと密領域６５Ｂとが互いに接する態様で形成されていてもよく、実施形態２に記載したように、疎領域２６５Ａと密領域２６５Ｂとが分離して形成されていてもよい。また、疎領域と密領域との境界が明確である必要もない。例えば図８に示すセラミック基板４１０のように、セラミック側流路４６０Ｃに設けられた大径部分に多孔セラミック領域４６５を配する場合、所定の空隙率を有する疎領域４６５Ａから、この疎領域４６５Ａ上方（第１表面Ｓ１側）に位置する密領域４６５Ｂに向かって空隙率が徐々に低下するように、多孔セラミック領域４６５を形成してもよい。

（３）多孔セラミック領域は、その一部もしくは全部が、ベース部材の内部に形成されていてもよい。例えば図９に示すセラミック基板５１０のように、ベース部材５２０の内部に設けられたベース部材側流路５６０Ｂの一部に疎領域５６５Ａを形成し、この疎領域５６５Ａの上方（第１表面Ｓ１側）に位置し、セラミック基板５１０の内部に設けられたセラミック側流路５６０Ｃに、密領域５６５Ｂを形成してもよい。或いは、ベース部材側流路に、疎領域及び密領域の両方を形成しても構わない。

（４）流路は、ベース部材に形成されていなくてもよい。例えば、図１０に示す保持装置６００では、セラミック基板６１０の第１表面Ｓ１に設けられた流出孔６６１と、第２表面Ｓ２に設けられた流入孔６６２とを連通する流路６６０が形成されており、ベース部材６２０に流路は形成されていない。セラミック基板６１０の第２表面Ｓ２には、流入孔６６２から外周に向けて溝６６４が形成され、溝６６４の端部が保持装置６００の側面に開口して、この開口からガスが導入されるようになっている。このような保持装置６００にも本技術を適用し、疎領域と密領域とを備える多孔セラミック領域６６５を流路６６０に形成することで、本技術の効果を得ることができる。

（５）ベース部材は、冷媒路が形成されているものに限定されない。ベース部材としては、熱伝導性の高い材料で形成されているもの、放冷フィン等の冷却機構を備えているもの、が好ましい。

（６）上記実施形態は、適宜組み合わせることができる。例えば、実施形態１に記載したセラミック基板１０の一部に、図７や図８に記載した態様の多孔セラミック領域が設けられていてもよい。或いは、実施形態２に記載した構成の保持装置２００に、実施形態１や、図７から図９に記載した態様の多孔セラミック領域が設けられていてもよい。

（７）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の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。

（８）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。

１００，２００，６００…保持装置
１０，２１０，３１０，４１０，５１０，６１０…セラミック基板
２０，２２０，５２０，６２０…ベース部材
２１，２２１…冷媒路
３０，２３０…接合材
４０，２４０…チャック電極
５０，２５０…ヒータ電極
６０，２６０，３６０，６６０…流路
６０Ｂ，２６０Ｂ，５６０Ｂ…ベース側流路
６０Ｃ，２６０Ｃ，４６０Ｃ，５６０Ｃ…セラミック側流路
６０ＣＴ，３６０ＣＴ…面並行流路部分（セラミック側流路）
６０ＣＶ１，３６０ＣＶ１…第１接続部分（セラミック側流路）
６０ＣＶ２…第２接続部分（セラミック側流路）
６０Ｊ，２６０Ｊ…接合材内流路
６１，２６１，３６１，６６１…流出孔
６３，２６３，６６２…流入孔
６６４…溝
６５，２６５，３６５，４６５，６６５…多孔セラミック領域
６５Ａ，２６５Ａ，３６５Ａ，４６５Ａ，５６５Ａ…疎領域
６５Ｂ，２６５Ｂ，３６５Ｂ，４６５Ｂ，５６５Ｂ…密領域
２１１…第１の部分
２１２…第２の部分
２１３…接合部分
２６０ＢＴ…面並行流路部分（ベース側流路）
２６０ＢＶ１…第１接続部分（ベース側流路）
２６０ＢＶ２…第２接続部分（ベース側流路）
２６０Ｃ１…第１流路（セラミック側流路）
２６０Ｃ２…第２流路（セラミック側流路）
２６０Ｃ３…接合部流路（セラミック側流路）
Ｇ…ギャップ
Ｍ…多孔体
Ｐ…空隙
Ｓ１…第１表面
Ｓ２…第２表面
Ｓ３…第３表面
ＴＡ，ＴＢ…厚み（上下方向の延在幅）
Ｗ…ウェハ（対象物）
ＯＲ…シール材

Claims

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、を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板の前記第２表面側に配されるベース部材であって、前記セラミック基板の反対側に位置する第３表面を有するベース部材と、前記セラミック基板と前記ベース部材との間に配される接合材と、を備え、
（１）前記セラミック基板及び前記ベース部材には、前記第１表面に設けられた流出孔と前記第３表面に設けられた流入孔との間を流体が移動可能に連通させる流路が形成され、又は
（２）前記セラミック基板には、前記第１表面に設けられた流出孔と前記第２表面に設けられた流入孔との間を流体が移動可能に連通させる流路が形成され、
前記流路には、多孔セラミック領域が設けられており、
前記多孔セラミック領域は、疎領域と、前記疎領域よりも低い空隙率を有し前記疎領域よりも前記第１表面側に配される密領域と、を備え、
前記流路は、前記第１表面側に、前記流出孔に連通する流出孔側流路を有し、
前記疎領域は、前記流出孔側流路に直接接続されていない、保持装置。
前記第１表面から前記第３表面に向かう方向についての前記密領域の延在幅は、前記疎領域の延在幅よりも小さい、請求項１に記載の保持装置。
前記密領域及び前記疎領域は、前記第１表面と前記第２表面との間に配されている、請求項１又は請求項２に記載の保持装置。
前記セラミック基板は、前記第１表面を含む第１の部分と、抵抗発熱体により形成されたヒータ電極及び前記第２表面を含む第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とを接合する接合部分と、を備える、請求項１から請求項３の何れか一項に記載の保持装置。
前記密領域は、前記流出孔側流路に充填された部分を有する、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の保持装置。
前記多孔セラミック領域は、前記疎領域と、前記密領域と、前記疎領域と前記密領域との境界と、を備え、
前記境界の空隙率は、前記疎領域の空隙率以下、前記密領域の空隙率以上であり、かつ前記疎領域から前記密領域に向かうにしたがって徐々に低下する、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の保持装置。
前記セラミック基板に配された密領域と前記ベース部材に配された前記疎領域との間に隙間が形成されている、請求項１から請求項４の何れか一項に記載の保持装置。