(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、
第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置され、冷媒流路が形成されたベース板と、
前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板の前記ベース板側に配置されたヒータと、
前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、前記セラミックス板と前記ヒータとの少なくとも一方と前記ベース板とを接着する第１の接着層と、
を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記ベース板の内部には、前記ベース板の前記第３の表面に開口するガス供給孔に連通するガス供給路が形成されており、
前記第１の接着層には、前記ガス供給孔に連通し、前記第１の接着層を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記セラミックス板の前記第２の表面側には、前記貫通孔に連通し、底面と側面とを有する凹部が形成されており、
前記セラミックス板の内部には、前記凹部の前記底面と、前記セラミックス板の前記第１の表面に開口するガス噴出孔と、を接続するガス噴出流路が形成されており、
前記保持装置は、さらに、
絶縁材料により形成され、前記凹部内に充填された通気性を有する充填部材と、
前記充填部材と前記凹部の前記側面との間に配置され、前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する第２の接着層と、
を備え、
前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する前記第２の接着層は、前記充填部材と前記凹部の前記側面との間にのみ配置されていることを特徴とする、保持装置。
【請求項２】
第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、
第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置され、冷媒流路が形成されたベース板と、
前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板の前記ベース板側に配置されたヒータと、
前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、前記セラミックス板と前記ヒータとの少なくとも一方と前記ベース板とを接着する第１の接着層と、
を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記ベース板の内部には、前記ベース板の前記第３の表面に開口するガス供給孔に連通するガス供給路が形成されており、
前記第１の接着層には、前記ガス供給孔に連通し、前記第１の接着層を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記セラミックス板の前記第２の表面側には、前記貫通孔に連通し、底面と側面とを有する凹部が形成されており、
前記セラミックス板の内部には、前記凹部の前記底面と、前記セラミックス板の前記第１の表面に開口するガス噴出孔と、を接続するガス噴出流路が形成されており、
前記保持装置は、さらに、
絶縁材料により形成され、前記凹部内に充填された通気性を有する充填部材と、
前記充填部材と前記凹部の前記側面との間に配置され、前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する第２の接着層と、
を備え、
前記充填部材は、前記凹部の前記底面と接していることを特徴とする、保持装置。
【請求項３】
第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、
第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置され、冷媒流路が形成されたベース板と、
前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板の前記ベース板側に配置されたヒータと、
前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、前記セラミックス板と前記ヒータとの少なくとも一方と前記ベース板とを接着する第１の接着層と、
を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
前記ベース板の内部には、前記ベース板の前記第３の表面に開口するガス供給孔に連通するガス供給路が形成されており、
前記第１の接着層には、前記ガス供給孔に連通し、前記第１の接着層を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、
前記セラミックス板の前記第２の表面側には、前記貫通孔に連通し、底面と側面とを有する凹部が形成されており、
前記セラミックス板の内部には、前記凹部の前記底面と、前記セラミックス板の前記第１の表面に開口するガス噴出孔と、を接続するガス噴出流路が形成されており、
前記保持装置は、さらに、
絶縁材料により形成され、前記凹部内に充填された通気性を有する充填部材と、
前記充填部材と前記凹部の前記側面との間に配置され、前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する第２の接着層と、
を備え、
前記凹部の深さ方向の寸法は、前記凹部の径方向の寸法より大きいことを特徴とする、保持装置。
【請求項４】
請求項１から請求項３までのいずれか一項に記載の保持装置の製造方法において、
前記充填部材の側面に接着剤を塗布する工程と、
前記接着剤が塗布された前記充填部材を前記セラミックス板の前記凹部内に挿入する工程と、
前記接着剤を硬化させて前記第２の接着層を形成する工程と、
を備えることを特徴とする、保持装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本明細書に開示される技術は、対象物を保持する保持装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
例えば半導体を製造する際にウェハを保持する保持装置として、静電チャックが用いられる。静電チャックは、セラミックス板とベース板とが接着層（以下、「第１の接着層」という）により接合された構成を有する。静電チャックは、内部電極を有しており、内部電極に電圧が印加されることにより発生する静電引力を利用して、セラミックス板の表面（以下、「吸着面」という）にウェハを吸着して保持する。
【０００３】
静電チャックに保持されたウェハの温度分布が不均一になると、ウェハに対する各処理（成膜、エッチング、露光等）の精度が低下するおそれがあるため、静電チャックにはウェハの温度分布を均一にする性能が求められる。そのため、静電チャックの使用時には、セラミックス板の内部またはセラミックス板のベース板側に配置されたヒータによる加熱や、ベース板に形成された冷媒流路に冷媒を供給することによる冷却によって、セラミックス板の吸着面の温度制御が行われる。
【０００４】
また、セラミックス板とウェハとの間の伝熱性を高めてウェハの温度分布の均一性をさらに高めるため、セラミックス板の吸着面とウェハの表面との間の空間にヘリウム等のガスを供給する技術が知られている（例えば、特許文献１参照）。この技術では、ベース板の内部に、ベース板におけるセラミックス板側の表面に開口するガス供給孔に連通するガス供給路が形成される。また、第１の接着層に、ベース板のガス供給孔に連通し、第１の接着層を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成される。また、セラミックス板におけるベース板側の表面に、上記貫通孔に連通しする凹部が形成され、セラミックス板の内部に、上記凹部の底面（吸着面に近い側の表面）と吸着面に開口するガス噴出孔とを接続するガス噴出流路が形成される。ベース板のガス供給路にガスが供給されると、供給されたガスは、ベース板のガス供給孔、第１の接着層の貫通孔、セラミックス板の凹部およびガス噴出流路を経てガス噴出孔から噴出し、セラミックス板の吸着面とウェハの表面との間の空間に供給される。
【０００５】
また、この技術では、セラミックス板に形成された凹部内を経由したセラミックス板とベース板との間の放電やガスの放電の発生を抑制するため、上記凹部内に、絶縁材料により形成され、通気性を有する充填部材（通気性プラグ）が充填される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２０１３−２３２６４０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上記従来の技術では、凹部に充填された充填部材は、充填部材と凹部の底面との間に配置された接着層（以下、「第２の接着層」という）によってセラミックス板と接着されており、充填部材と凹部の側面との間には第２の接着層は配置されていない。そのため、第２の接着層による耐電圧を確保するために、凹部の径方向（吸着面に平行な方向）の寸法を比較的大きくして、第２の接着層の面積を大きくする必要がある。
【０００８】
ここで、セラミックス板における凹部が形成された領域は、セラミックス板が第１の接着層に接しないため、この領域では、凹部が形成されていない領域と比較して、ベース板とセラミックス板との間の伝熱性が低下し、その結果、ベース板に形成された冷媒流路に供給される冷媒によるセラミックス板の冷却効果が低下する。上記従来の技術では、凹部の径方向の寸法を比較的大きくする必要があるため、ベース板とセラミックス板との間の伝熱性が低下する領域、すなわち、冷媒によるセラミックス板の冷却効果が低下する領域が大きくなり、セラミックス板の吸着面における温度分布の均一性が低下するおそれがあるという問題がある。
【０００９】
なお、このような課題は、静電引力を利用してウェハを保持する静電チャックに限らず、セラミックス板とベース板とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する保持装置に共通の課題である。
【００１０】
本明細書では、上述した課題を解決することが可能な技術を開示する。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本明細書に開示される技術は、例えば、以下の形態として実現することが可能である。
【００１２】
（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置され、冷媒流路が形成されたベース板と、前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板の前記ベース板側に配置されたヒータと、前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、前記セラミックス板と前記ヒータとの少なくとも一方と前記ベース板とを接着する第１の接着層と、を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記ベース板の内部には、前記ベース板の前記第３の表面に開口するガス供給孔に連通するガス供給路が形成されており、前記第１の接着層には、前記ガス供給孔に連通し、前記第１の接着層を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記セラミックス板の前記第２の表面側には、前記貫通孔に連通し、底面と側面とを有する凹部が形成されており、前記セラミックス板の内部には、前記凹部の前記底面と、前記セラミックス板の前記第１の表面に開口するガス噴出孔と、を接続するガス噴出流路が形成されており、前記保持装置は、さらに、絶縁材料により形成され、前記凹部内に充填された通気性を有する充填部材と、前記充填部材と前記凹部の前記側面との間に配置され、前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する第２の接着層と、を備える。本保持装置によれば、充填部材とセラミックス板とを接着する第２の接着層が、充填部材と凹部の側面との間に配置され、この第２の接着層により耐電圧を確保することによって、凹部内を経由したセラミックス板とベース板との間の放電や凹部内でのガスの放電の発生が抑制されるため、耐電圧確保のために凹部の径方向の寸法を大きくする必要はない。従って、本保持装置によれば、凹部の径方向の寸法を比較的小さくすることができ、冷媒によるセラミックス板の冷却効果が低下する領域を比較的小さくすることができ、その結果、セラミックス板の第１の表面における温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
【００１３】
（２）上記保持装置において、前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する前記第２の接着層は、前記充填部材と前記凹部の前記側面との間にのみ配置されている構成としてもよい。本保持装置によれば、充填部材と凹部の底面との間に第２の接着層が配置されていないため、凹部の底面におけるガス噴出流路との接続孔が第２の接着層によって塞がれることを抑制することができ、保持対象物の温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
【００１４】
（３）上記保持装置において、前記充填部材は、前記凹部の前記底面と接している構成としてもよい。本保持装置によれば、充填部材が凹部の底面と接しており、充填部材の回りの空間を低減することができるため、充填部材が配置された位置におけるベース板とセラミックス板との間の伝熱性の低下を抑制することができ、セラミックス板の第１の表面における温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。また、本保持装置によれば、充填部材と凹部の底面とが接しているため、充填部材と凹部の底面との間に空間が存在する構成と比較して、凹部内を経由したセラミックス板とベース板との間の放電を効果的に抑制することができる。
【００１５】
（４）上記保持装置において、前記凹部の深さ方向の寸法は、前記凹部の径方向の寸法より大きい構成としてもよい。本保持装置によれば、凹部の深さ方向の寸法を比較的大きくすることによって、充填部材と凹部の側面との間に配置される第２の接着層の面積を比較的大きくすることができ、凹部内を経由したセラミックス板とベース板との間の放電をより確実に抑制することができる。また、本保持装置によれば、凹部の径方向の寸法を比較的小さくすることにより、セラミックス板における第１の接着層に接しない領域を低減することができ、セラミックス板の第１の表面における温度分布の均一性が低下することをより効果的に抑制することができる。
【００１６】
（５）本明細書に開示される保持装置の製造方法は、第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状のセラミックス板と、第３の表面を有する板状であり、前記第３の表面が前記セラミックス板の前記第２の表面に対向するように配置され、冷媒流路が形成されたベース板と、前記セラミックス板の内部、または、前記セラミックス板の前記ベース板側に配置されたヒータと、前記セラミックス板と前記ベース板との間に配置され、前記セラミックス板と前記ヒータとの少なくとも一方と前記ベース板とを接着する第１の接着層と、を備え、前記セラミックス板の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置であって、前記ベース板の内部には、前記ベース板の前記第３の表面に開口するガス供給孔に連通するガス供給路が形成されており、前記第１の接着層には、前記ガス供給孔に連通し、前記第１の接着層を厚さ方向に貫通する貫通孔が形成されており、前記セラミックス板の前記第２の表面側には、前記貫通孔に連通し、底面と側面とを有する凹部が形成されており、前記セラミックス板の内部には、前記凹部の前記底面と、前記セラミックス板の前記第１の表面に開口するガス噴出孔と、を接続するガス噴出流路が形成されており、さらに、絶縁材料により形成され、前記凹部内に充填された通気性を有する充填部材と、前記充填部材と前記凹部の前記側面との間に配置され、前記充填部材と前記セラミックス板とを接着する第２の接着層と、を備える保持装置の製造方法において、前記充填部材の側面に接着剤を塗布する工程と、前記接着剤が塗布された前記充填部材を前記セラミックス板の前記凹部内に挿入する工程と、前記接着剤を硬化させて前記第２の接着層を形成する工程と、を備えることを特徴とする。本保持装置の製造方法によれば、第２の接着層が、充填部材と凹部の側面との間に配置され、かつ、充填部材と凹部の底面との間には配置されないように、第２の接着層を形成することができる。
【００１７】
なお、本明細書に開示される技術は、種々の形態で実現することが可能であり、例えば、保持装置、静電チャック、それらの製造方法等の形態で実現することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】実施形態における静電チャック１０の外観構成を概略的に示す斜視図である。
【図２】実施形態における静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図３】実施形態における静電チャック１０のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。
【図４】図２のＸ１部を拡大して示す説明図である。
【図５】実施形態における静電チャック１０の製造方法を示すフローチャートである。
【図６】実施形態における静電チャック１０の製造方法を概略的に示す説明図である。
【図７】比較例の静電チャック１０ａの構成を概略的に示す説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
Ａ．実施形態：
Ａ−１．静電チャック１０の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１０の外観構成を概略的に示す斜視図であり、図２は、本実施形態における静電チャック１０のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図であり、図３は、本実施形態における静電チャック１０のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図２には、図３のＩＩ−ＩＩの位置における静電チャック１０のＸＺ断面構成が示されており、図３には、図２のＩＩＩ−ＩＩＩの位置における静電チャック１０のＸＹ断面構成が示されている。各図には、方向を特定するための互いに直交するＸＹＺ軸が示されている。本明細書では、便宜的に、Ｚ軸正方向を上方向といい、Ｚ軸負方向を下方向というものとするが、静電チャック１０は実際にはそのような向きとは異なる向きで設置されてもよい。
【００２０】
静電チャック１０は、対象物（例えばウェハＷ）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ウェハＷを固定するために使用される。静電チャック１０は、所定の配列方向（本実施形態では上下方向（Ｚ軸方向））に並べて配置されたセラミックス板１００およびベース板２００を備える。セラミックス板１００とベース板２００とは、セラミックス板１００の下面（以下、「セラミックス側接着面Ｓ２」という）とベース板２００の上面（以下、「ベース側接着面Ｓ３」という）とが上記配列方向に対向するように配置されている。静電チャック１０は、さらに、セラミックス板１００のセラミックス側接着面Ｓ２とベース板２００のベース側接着面Ｓ３との間に配置された第１の接着層３００を備える。セラミックス板１００のセラミックス側接着面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、ベース板２００のベース側接着面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。
【００２１】
セラミックス板１００は、例えば円形平面の板状部材であり、セラミックス（例えば、アルミナや窒化アルミニウム等）により形成されている。セラミックス板１００の直径は例えば５０ｍｍ〜５００ｍｍ程度（通常は２００ｍｍ〜３５０ｍｍ程度）であり、セラミックス板１００の厚さは例えば１ｍｍ〜１０ｍｍ程度である。
【００２２】
セラミックス板１００の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された一対の内部電極４００が設けられている。一対の内部電極４００に電源（図示せず）から電圧が印加されると、静電引力が発生し、この静電引力によってウェハＷがセラミックス板１００の上面（以下、「吸着面Ｓ１」という）に吸着固定される。なお、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１には複数の微小な突起が形成されており、ウェハＷが吸着面Ｓ１に吸着固定された状態では、吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間にわずかな空間が存在する。セラミックス板１００の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当する。また、本明細書では、吸着面Ｓ１に平行な方向を「面方向」という。
【００２３】
セラミックス板１００の内部には、導電性材料（例えば、タングステンやモリブデン等）により形成された抵抗発熱体で構成されたヒータ５００が設けられている。ヒータ５００に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ５００が発熱することによってセラミックス板１００が温められ、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが温められる。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。
【００２４】
ベース板２００は、例えばセラミックス板１００と同径の、または、セラミックス板１００より径が大きい円形平面の板状部材であり、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。ベース板２００の直径は例えば２２０ｍｍ〜５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ〜３５０ｍｍ）であり、ベース板２００の厚さは例えば２０ｍｍ〜４０ｍｍ程度である。
【００２５】
ベース板２００の内部には冷媒流路２１０が形成されている。冷媒流路２１０に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース板２００が冷却され、第１の接着層３００を介したベース板２００とセラミックス板１００との間の伝熱によりセラミックス板１００が冷却され、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１に保持されたウェハＷが冷却される。これにより、ウェハＷの温度制御が実現される。
【００２６】
第１の接着層３００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を含んでおり、セラミックス板１００とベース板２００とを接着している。第１の接着層３００の厚さは例えば０．１ｍｍ〜１ｍｍ程度である。
【００２７】
また、静電チャック１０は、セラミックス板１００とウェハＷとの間の伝熱性を高めてウェハＷの温度分布の均一性をさらに高めるため、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間にガスを供給する構成を備えている。なお、本実施形態では、このようなガスとして、ヘリウムガス（Ｈｅガス）が用いられる。以下、ヘリウムガスを供給するための構成について、図１〜図３、および、図２のＸ１部を拡大して示す図４を参照して説明する。
【００２８】
図２および図４に示すように、ベース板２００の下面には、図示しないヘリウムガス源と接続されるガス源接続孔２２１が形成されており、ベース板２００のベース側接着面Ｓ３には、ガス供給孔２２２が開口している。ベース板２００の内部には、ガス源接続孔２２１とガス供給孔２２２とを連通するガス供給路２２０が形成されている。
【００２９】
また、図２および図４に示すように、第１の接着層３００には、ベース板２００に形成されたガス供給孔２２２に連通すると共に、第１の接着層３００を厚さ方向（上下方向）に貫通する貫通孔３１０が形成されている。
【００３０】
また、図２および図４に示すように、セラミックス板１００のセラミックス側接着面Ｓ２側には、底面１４４と側面１４２とを有する凹部１４０が形成されている。凹部１４０は、第１の接着層３００に形成された貫通孔３１０に連通している。なお、凹部１４０が貫通孔３１０に連通しているとは、凹部１４０内に他の部材（例えば、後述の充填部材１６０および第２の接着層１７０）が存在しない状態において凹部１４０が貫通孔３１０に連通していることを意味する。具体的には、凹部１４０は、第１の接着層３００の厚さ方向視で、貫通孔３１０と重なるように形成されている。
【００３１】
本実施形態では、凹部１４０は、深さＤ１にわたって直径Ｒ１の略円形断面（面方向に平行な断面）を有する形状である。凹部１４０の底面１４４は、凹部１４０における吸着面Ｓ１に近い側の表面であり、本実施形態では、略円形状である。また、凹部１４０の側面１４２は、第１の接着層３００の厚さ方向（上下方向）に平行な表面であり、本実施形態では、円筒の内周面のような形状である。なお、本実施形態では、凹部１４０の深さ方向の寸法Ｄ１は、凹部１４０の径方向の寸法Ｒ１より大きい。
【００３２】
図１および図２に示すように、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１には、８つのガス噴出孔１０２が開口している。また、セラミックス板１００の内部には、セラミックス板１００に形成された凹部１４０の底面１４４（図４)と、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１に開口するガス噴出孔１０２とを接続するガス噴出流路が形成されている。より詳細には、このガス噴出流路は、凹部１４０の底面１４４から上方に延びる第１の縦流路１３２（図２〜図４）と、第１の縦流路１３２と連通すると共に面方向に環状に延びる横流路１１２（図２および図３）と、横流路１１２から上方に延びてガス噴出孔１０２に連通する第２の縦流路１２２（図２）とから構成されている。
【００３３】
なお、本実施形態の静電チャック１０では、ヘリウムガスの供給経路が２系統存在する。すなわち、図３に示すように、セラミックス板１００の内部には２つの横流路１１２が形成されている。図２および図３に示すように、２つの横流路１１２の内のセラミックス板１００の中心に近い方の横流路１１２は、第１の縦流路１３２を介して、図示する凹部１４０と連通しており、また第２の縦流路１２２を介して、吸着面Ｓ１に開口する８つのガス噴出孔１０２の内のセラミックス板１００の中心に近い４つのガス噴出孔１０２と連通している。また、２つの横流路１１２の内のセラミックス板１００の中心から遠い方の横流路１１２は、第１の縦流路１３２を介して、図示しない凹部１４０と連通しており、また第２の縦流路１２２を介して、吸着面Ｓ１に開口する８つのガス噴出孔１０２の内のセラミックス板１００の中心から遠い４つのガス噴出孔１０２と連通している。なお、上記図示しない凹部１４０も、図示する凹部１４０と同様に、第１の接着層３００に形成された貫通孔３１０（不図示）と連通しており、この貫通孔３１０にはガス供給路２２０が連通している。
【００３４】
図２および図４に示すように、セラミックス板１００に形成された各凹部１４０には、通気性を有する充填部材（通気性プラグ）１６０が充填されている。充填部材１６０は、絶縁材料により形成されている。充填部材１６０の形成材料としては、例えば、セラミックス多孔質体やグラスファイバー、耐熱性ポリテトラフルオロエチレン樹脂スポンジ等を用いることができる。
【００３５】
本実施形態では、充填部材１６０は略円柱形状であり、充填部材１６０の径は、凹部１４０の径Ｒ１より小さい。これにより、充填部材１６０を凹部１４０内にスムーズに挿入することができる。また、充填部材１６０の側面と凹部１４０の側面１４２との間には、第２の接着層１７０が配置されている。第２の接着層１７０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を含んでいる。第２の接着層１７０によって、充填部材１６０はセラミックス板１００と接合される。
【００３６】
また本実施形態では、充填部材１６０の上面は、凹部１４０の底面１４４と接している。すなわち、充填部材１６０の上面と凹部１４０の底面１４４との間には、充填部材１６０とセラミックス板１００とを接着する第２の接着層１７０は配置されていない。また、充填部材１６０の高さは、凹部１４０の深さＤ１と略同一である。そのため、上下方向において、充填部材１６０の下面の位置は、セラミックス板１００の下面の位置と略同一である。
【００３７】
このように、凹部１４０内に絶縁材料により形成された充填部材１６０が充填され、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に第２の接着層１７０が配置されることにより、凹部１４０内を経由したセラミックス板１００とベース板２００との間の放電や凹部１４０内でのヘリウムガスの放電の発生が抑制される。
【００３８】
図２および図４に示すように、図示しないヘリウムガス源から供給されたヘリウムガスが、ガス源接続孔２２１からベース板２００内部のガス供給路２２０内に流入すると、流入したヘリウムガスは、ガス供給孔２２２から第１の接着層３００の貫通孔３１０内に流入し、さらに、凹部１４０内に充填された通気性を有する充填部材１６０の内部を通過してセラミックス板１００内部の第１の縦流路１３２内に流入し、さらに、横流路１１２および第２の縦流路１２２を経て、吸着面Ｓ１に形成された各ガス噴出孔１０２から噴出する。このようにして、吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間に、ヘリウムガスが供給される。
【００３９】
Ａ−２．静電チャック１０の製造方法：
図５は、本実施形態における静電チャック１０の製造方法を示すフローチャートである。また、図６は、本実施形態における静電チャック１０の製造方法を概略的に示す説明図である。はじめに、セラミックス板１００とベース板２００とを準備する（Ｓ１１０）。セラミックス板１００およびベース板２００は、公知の製造方法によって製造可能である。
【００４０】
例えば、セラミックス板１００は以下の方法で製造される。すなわち、複数のセラミックスグリーンシート（例えばアルミナグリーンシート）を準備し、各セラミックスグリーンシートに、内部電極４００やヒータ５００、各ガス流路等を構成するための孔開け加工やメタライズインクの印刷等を行い、その後、複数のセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着し、所定の円板形状にカットした上で焼成し、最後に研磨加工等を行うことにより、セラミックス板１００が製造される。なお、本実施形態では、上述した凹部１４０の底面１４４と吸着面Ｓ１に開口する各ガス噴出孔１０２とを接続するガス噴出流路（第１の縦流路１３２、横流路１１２、第２の縦流路１２２）は、セラミックスグリーンシートへの上記孔開け加工を行うことにより形成される。
【００４１】
また、ベース板２００には、上述したガス源接続孔２２１やガス供給路２２０、ガス供給孔２２２が形成されている。
【００４２】
次に、セラミックス板１００のセラミックス側接着面Ｓ２側に、凹部１４０を形成する（Ｓ１２０、図６参照）。凹部１４０は、例えば研磨加工によって形成される。凹部１４０は、上記ガス噴出流路を構成する第１の縦流路１３２に連通するように形成される。
【００４３】
次に、絶縁材料により形成された充填部材１６０の側面に接着剤Ａｄ２を塗布し（Ｓ１３０、図６参照）、充填部材１６０をセラミックス板１００に形成された凹部１４０内に挿入する（Ｓ１４０）。このとき、充填部材１６０は、充填部材１６０の上面が凹部１４０の底面１４４に接触するまで押し込まれる。ここで、凹部１４０の側面１４２には接着剤が塗布されていないため、充填部材１６０を挿入する際に接着剤が奥側に押し込まれて凹部１４０の底面１４４に付着することがない。従って、充填部材１６０の挿入が完了した時点では、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に接着剤Ａｄ２が配置され、充填部材１６０と凹部１４０の底面１４４との間には接着剤が存在しない状態となる。
【００４４】
なお、接着剤Ａｄ２としては、接着成分（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）と粉末成分（例えばアルミナやシリカ、炭化ケイ素、窒化ケイ素等）とを混合して作製したペースト状接着剤や、ペースト状接着剤を、例えば離型シート上に膜状に塗布した後、硬化処理によって半硬化させてゲル状としたシート状接着剤が用いられる。接着剤Ａｄ２は、カップリング剤等の添加剤を含んでいてもよい。
【００４５】
次に、接着剤Ａｄ２を硬化させて、第２の接着層１７０を形成する（Ｓ１５０）。硬化処理の内容は、使用する接着剤の種類に応じて異なり、熱硬化型の接着剤であれば硬化処理として熱を付与する処理が行われ、水分硬化型の接着剤であれば硬化処理として加湿などの方法により水分を付与する処理が行われる。これにより、充填部材１６０がセラミックス板１００に接着される。
【００４６】
次に、セラミックス板１００のセラミックス側接着面Ｓ２とベース板２００のベース側接着面Ｓ３とを、接着剤Ａｄ１を介して貼り合わせた状態で、接着剤Ａｄ１を硬化させる硬化処理を行うことにより、第１の接着層３００を形成する（Ｓ１６０）。なお、接着剤Ａｄ１は、上述した接着剤Ａｄ２と同様に、ペースト状接着剤またはシート状接着剤である。また、硬化処理としては、上述したように、使用する接着剤の種類に応じた処理（熱を付与する処理や水分を付与する処理）が行われる。また、セラミックス板１００とベース板２００との間に接着剤Ａｄ１を配置する際には、上述した貫通孔３１０に対応する孔を設け、接着剤Ａｄ１の硬化処理によってできる第１の接着層３００に貫通孔３１０が形成されるようにする。なお、Ｓ１６０の工程の内の少なくともセラミックス板１００とベース板２００とを貼り合わせる作業は、真空状態の密閉容器内にセラミックス板１００およびベース板２００を収容した状態で実行されると、第１の接着層３００内に気泡が生じにくいという点で好ましい。以上の工程により、上述した構成の静電チャック１０の製造が完了する。
【００４７】
Ａ−３．実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１０では、ベース板２００の内部に、ベース板２００の第３の表面Ｓ３に開口するガス供給孔２２２に連通するガス供給路２２０が形成されている。また、第１の接着層３００には、ベース板２００の上記ガス供給孔２２２に連通し、第１の接着層３００を厚さ方向に貫通する貫通孔３１０が形成されている。また、セラミックス板１００の第２の表面Ｓ２側には、第１の接着層３００の上記貫通孔３１０に連通し、底面１４４と側面１４２とを有する凹部１４０が形成されている。また、セラミックス板１００の内部には、上記凹部１４０の底面１４４と、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１に開口するガス噴出孔１０２と、を接続するガス噴出流路（第１の縦流路１３２、横流路１１２、第２の縦流路１２２）が形成されている。また、本実施形態の静電チャック１０は、さらに、絶縁材料により形成され、凹部１４０内に充填された通気性を有する充填部材１６０と、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に配置され、充填部材１６０とセラミックス板１００とを接着する第２の接着層１７０とを備える。
【００４８】
このように、本実施形態の静電チャック１０では、充填部材１６０とセラミックス板１００とを接着する第２の接着層１７０が、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に配置されるため、以下に説明するように、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１における温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
【００４９】
図７は、比較例の静電チャック１０ａの構成を概略的に示す説明図である。図７には、比較例の静電チャック１０ａの構成の内、図４に示す部分（Ｘ１部）と同等の部分の構成が拡大して示されている。比較例の静電チャック１０ａでは、充填部材１６０ａとセラミックス板１００ａとを接着する第２の接着層１７０ａが、充填部材１６０ａと凹部１４０ａの側面１４２ａとの間ではなく、充填部材１６０ａと凹部１４０ａの底面１４４ａとの間に配置されている。また、比較例の静電チャック１０ａにおいても、充填部材１６０ａを凹部１４０ａ内にスムーズに挿入するため、充填部材１６０ａの径は凹部１４０ａの径Ｒ１より小さく設定されている。そのため、充填部材１６０ａの側面と凹部１４０ａの側面１４２ａとの間には、空間Ｓｐが存在する。なお、比較例の静電チャック１０ａでは、凹部１４０ａの深さ方向の寸法Ｄ１は、凹部１４０ａの径方向の寸法Ｒ１より小さい。
【００５０】
図７に示す比較例の静電チャック１０ａでは、充填部材１６０ａと凹部１４０ａの底面１４４ａとの間に配置された第２の接着層１７０ａによって耐電圧を確保するため、凹部１４０ａの径方向の寸法Ｒ１を比較的大きくして、第２の接着層１７０ａの面積を大きくする必要がある。ここで、セラミックス板１００ａにおける凹部１４０ａが形成された領域は、第１の接着層３００に接しないため、この領域ではベース板２００とセラミックス板１００ａとの間の伝熱性が低下し、その結果、ベース板２００に形成された冷媒流路２１０に供給される冷媒によるセラミックス板１００ａの冷却効果が低下する。比較例の静電チャック１０ａでは、セラミックス板１００ａに形成される凹部１４０ａの径方向の寸法Ｒ１を比較的大きくする必要があるため、ベース板２００とセラミックス板１００ａとの間の伝熱性が低下する領域、すなわち、冷媒によるセラミックス板１００ａの冷却効果が低下する領域が比較的大きくなり、セラミックス板１００ａの吸着面Ｓ１における温度分布の均一性が低下するおそれがある。
【００５１】
これに対し、本実施形態の静電チャック１０では、充填部材１６０とセラミックス板１００とを接着する第２の接着層１７０が、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に配置される。この第２の接着層１７０によって耐電圧を確保することによって、凹部１４０内を経由したセラミックス板１００とベース板２００との間の放電や凹部１４０内でのヘリウムガスの放電の発生が抑制される。そのため、本実施形態の静電チャック１０では、耐電圧確保のために凹部１４０の径方向の寸法を大きくする必要はない。従って、本実施形態の静電チャック１０では、凹部１４０の径方向の寸法を比較的小さくすることができるため、冷媒によるセラミックス板１００の冷却効果が低下する領域を比較的小さくすることができ、その結果、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１における温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
【００５２】
また、比較例の静電チャック１０ａでは、充填部材１６０ａとセラミックス板１００ａとを接着する第２の接着層１７０ａが、充填部材１６０ａと凹部１４０ａの底面１４４ａとの間に配置されているため、例えばセラミックス板１００ａの焼成時における割りかけが設計値からずれたり、凹部１４０ａの加工ずれが発生したりすることにより、凹部１４０ａの底面１４４ａにおけるガス噴出流路（第１の縦流路１３２）との接続孔が第２の接着層１７０ａによって塞がれるおそれがある。このような閉塞が発生すると、セラミックス板１００ａの吸着面Ｓ１側へのヘリウムガスの噴出が阻害されたりヘリウムガス噴出量の均一性が低下したりして、セラミックス板１００ａとウェハＷとの間の伝熱の均一性が低下し、ウェハＷの温度分布の均一性が低下するおそれがある。なお、第２の接着層１７０ａを形成する際の接着剤Ａｄ２の塗布量を少なくすることにより、このような閉塞が発生することを防止することは可能であるが、その場合には、第２の接着層１７０ａの面積が局所的に小さくなる箇所が発生し、耐電圧が低下するおそれがある。
【００５３】
これに対し、本実施形態の静電チャック１０では、充填部材１６０とセラミックス板１００とを接着する第２の接着層１７０が、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間にのみ配置されており、充填部材１６０と凹部１４０の底面１４４との間には配置されていない。そのため、本実施形態の静電チャック１０では、凹部１４０の底面１４４におけるガス噴出流路（第１の縦流路１３２）との接続孔が第２の接着層１７０によって塞がれることを抑制することができ、ウェハＷの温度分布の均一性が低下することを抑制することができる。
【００５４】
また、比較例の静電チャック１０ａでは、充填部材１６０ａの側面と凹部１４０ａの側面１４２ａとの間に空間Ｓｐが存在するため、充填部材１６０ａが配置された位置において、ベース板２００とセラミックス板１００ａとの間の伝熱性が大きく低下し、セラミックス板１００ａの吸着面Ｓ１における温度分布の均一性が大きく低下するおそれがある。
【００５５】
これに対し、本実施形態の静電チャック１０では、充填部材１６０が凹部１４０の底面１４４と接しているため、充填部材１６０の回りに空間Ｓｐが存在しない。そのため、本実施形態の静電チャック１０では、充填部材１６０が配置された位置におけるベース板２００とセラミックス板１００との間の伝熱性の低下を抑制することができ、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１における温度分布の均一性が低下することをさらに効果的に抑制することができる。また、本実施形態の静電チャック１０では、充填部材１６０と凹部１４０の底面１４４とが接しているため、充填部材１６０と凹部１４０の底面１４４との間に空間Ｓｐが存在する構成と比較して、凹部１４０内を経由したセラミックス板１００とベース板２００との間の放電を効果的に抑制することができる。
【００５６】
また、本実施形態の静電チャック１０では、凹部１４０の深さ方向の寸法Ｄ１は、凹部１４０の径方向の寸法Ｒ１より大きい。そのため、本実施形態の静電チャック１０では、凹部１４０の深さ方向の寸法Ｄ１を比較的大きくすることによって、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に配置される第２の接着層１７０の面積を比較的大きくすることができ、凹部１４０内を経由したセラミックス板１００とベース板２００との間の放電をより確実に抑制することができる。また、本実施形態の静電チャック１０では、凹部１４０の径方向の寸法Ｒ１を比較的小さくすることにより、セラミックス板１００における第１の接着層３００に接しない領域を低減することができ、セラミックス板１００の吸着面Ｓ１における温度分布の均一性が低下することをより効果的に抑制することができる。
【００５７】
また、本実施形態の静電チャック１０の製造方法は、充填部材１６０の側面に接着剤Ａｄ２を塗布する工程（図５のＳ１３０）と、充填部材１６０をセラミックス板１００の凹部１４０内に挿入する工程（同Ｓ１４０）と、接着剤Ａｄ２を硬化させて第２の接着層１７０を形成する工程（同Ｓ１５０）とを備える。この製造方法によれば、第２の接着層１７０が、充填部材１６０と凹部１４０の側面１４２との間に配置され、かつ、充填部材１６０と凹部１４０の底面１４４との間には配置されないように、第２の接着層１７０を形成することができる。
【００５８】
Ｂ．変形例：
本明細書で開示される技術は、上述の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の形態に変形することができ、例えば次のような変形も可能である。
【００５９】
上記実施形態における静電チャック１０の構成は、あくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態において、ヘリウムガス供給のための構成（ガス源接続孔２２１、ガス供給路２２０、ガス供給孔２２２、貫通孔３１０、凹部１４０、第１の縦流路１３２、横流路１１２、第２の縦流路１２２、ガス噴出孔１０２等）の形状や位置、個数等は任意に設定することができる。
【００６０】
また、上記実施形態では、充填部材１６０の上面は凹部１４０の底面１４４と接するとしているが、充填部材１６０の上面と凹部１４０の底面１４４との間に空間が存在するとしてよい。また、この空間の全部または一部に、接着層が配置されているとしてもよい。
【００６１】
また、上記実施形態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、上記実施形態では、ヒータ５００がセラミックス板１００の内部に配置されるとしているが、ヒータ５００が、セラミックス板１００の内部ではなく、セラミックス板１００のベース板２００側（セラミックス板１００と第１の接着層３００との間）に配置されるとしてもよい。この場合には、第１の接着層３００は、セラミックス板１００とヒータ５００との少なくとも一方と、ベース板２００とを接着することになる。
【００６２】
また、上記実施形態では、冷媒流路２１０がベース板２００の内部に形成されるとしているが、冷媒流路２１０が、ベース板２００の内部ではなく、ベース板２００の表面（例えばベース板２００と第１の接着層３００との間）に形成されるとしてもよい。また、上記実施形態では、セラミックス板１００の内部に一対の内部電極４００が設けられた双極方式が採用されているが、セラミックス板１００の内部に１つの内部電極４００が設けられた単極方式が採用されてもよい。
【００６３】
また、上記実施形態における静電チャック１０の製造方法はあくまで一例であり、種々変形可能である。例えば、上記実施形態では、凹部１４０が、セラミックス板１００の製造後の研磨加工によって形成されるとしているが、凹部１４０が、焼成前のセラミックスグリーンシートへの孔開け加工によって形成されるとしてもよい。
【００６４】
本発明は、静電引力を利用してウェハＷを保持する静電チャック１０に限らず、セラミックス板とベース板とを備え、セラミックス板の表面上に対象物を保持する他の保持装置（例えば、真空チャック等）にも適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１０：静電チャック  １００：セラミックス板  １０２：ガス噴出孔  １１２：横流路  １２２：第２の縦流路  １３２：第１の縦流路  １４０：凹部  １４２：側面  １４４：底面  １６０：充填部材  １７０：第２の接着層  ２００：ベース板  ２１０：冷媒流路  ２２０：ガス供給路  ２２１：ガス源接続孔  ２２２：ガス供給孔  ３００：第１の接着層  ３１０：貫通孔  ４００：内部電極  ５００：ヒータ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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