JP7628867B2

JP7628867B2 - Retaining material

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Publication number: JP7628867B2
Application number: JP2021063449A
Authority: JP
Inventors: 考史山本; 慶吾杉山; 竜馬石井; 礼佳牧野
Original assignee: NGK Spark Plug Co Ltd
Current assignee: Niterra Co Ltd
Priority date: 2021-04-02
Filing date: 2021-04-02
Publication date: 2025-02-12
Anticipated expiration: 2041-04-02
Also published as: JP2022158499A

Description

本開示は、対象物を保持する保持部材に関する。 This disclosure relates to a holding member that holds an object.

保持部材に関する従来技術として、特許文献１には、静電電極と発熱部を備えるセラミック基板を有する静電チャックが開示されている。 As a conventional technique for a holding member, Patent Document 1 discloses an electrostatic chuck having a ceramic substrate equipped with an electrostatic electrode and a heating portion.

特開２０１７－２０１６６９号公報JP 2017-201669 A

特許文献１に開示されている静電チャックは、保持する対象物である半導体ウエハを、セラミック基板の第１の主面に形成された凸部に接触させて保持している。そのため、半導体ウエハとセラミック基板との間の熱移動について、凸部の領域では起こり易いが、凸部以外の領域では起こり難くなるおそれがある。したがって、半導体ウエハの均熱性が低下するおそれがある。 The electrostatic chuck disclosed in Patent Document 1 holds the object to be held, a semiconductor wafer, in contact with a protrusion formed on the first main surface of a ceramic substrate. As a result, heat transfer between the semiconductor wafer and the ceramic substrate is likely to occur in the area of the protrusion, but may be difficult to occur in areas other than the protrusion. This may result in a decrease in the thermal uniformity of the semiconductor wafer.

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、対象物の均熱性を向上させることができる保持部材を提供することを目的とする。 Therefore, this disclosure has been made to solve the above-mentioned problems, and aims to provide a holding member that can improve the thermal uniformity of an object.

上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、複数の凸部が形成された第１の面と、第１の方向にて前記第１の面とは反対側に設けられる第２の面とを備えるセラミックス部材と、前記セラミックス部材を加熱する発熱抵抗体と、前記セラミックス部材の内部に、前記発熱抵抗体より前記第１の面側に配置された内部電極と、を有し、前記セラミックス部材の前記第１の面上に対象物を保持する保持部材において、前記第１の方向から見たときに、前記セラミックス部材は、前記内部電極を有する第１の領域と、前記内部電極を有さない第２の領域と、を備え、前記第１の方向から見たときに、前記凸部の少なくとも一部が、前記第２の領域と重なっていること、を特徴とする。 One embodiment of the present disclosure made to solve the above problem is characterized in that, in a holding member that holds an object on the first surface of the ceramic member, the holding member has a ceramic member having a first surface on which a plurality of protrusions are formed and a second surface provided on the opposite side of the first surface in a first direction, a heating resistor that heats the ceramic member, and an internal electrode disposed inside the ceramic member and closer to the first surface than the heating resistor, the ceramic member has a first region that has the internal electrode and a second region that does not have the internal electrode when viewed from the first direction, and at least a portion of the protrusions overlaps with the second region when viewed from the first direction.

この態様によれば、凸部の下方に内部電極を有さない第２の領域が配置されるため、凸部の下方に内部電極が存在しなくなる部分ができ、凸部への熱伝達が抑制される。そのため、凸部と対象物との熱移動が抑制される。従って、保持している対象物において、凸部と接触する部分と、それ以外の部分との温度差を小さくすることができ、対象物の均熱性を向上させることができる。 According to this aspect, a second region that does not have an internal electrode is disposed below the convex portion, creating a portion below the convex portion where no internal electrode exists, suppressing heat transfer to the convex portion. This suppresses heat transfer between the convex portion and the object. This reduces the temperature difference between the portion of the held object that is in contact with the convex portion and the other portion, improving the thermal uniformity of the object.

上記の態様においては、前記第１の方向から見たときに、前記複数の凸部のすべてが、前記第２の領域の少なくとも一部と重なっていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that all of the plurality of protrusions overlap at least a portion of the second region when viewed from the first direction.

この態様によれば、複数の凸部のすべてに対して第２の領域が配置されることにより、すべての凸部と対象物との熱移動が抑制されるため、保持している対象物において、凸部と接触する部分と、それ以外の部分との温度差をより小さくすることができる。これにより、対象物の均熱性をより向上させることができる。 According to this aspect, by arranging the second region on all of the multiple protrusions, heat transfer between all of the protrusions and the object is suppressed, so that the temperature difference between the parts of the held object that are in contact with the protrusions and the other parts can be made smaller. This can further improve the thermal uniformity of the object.

上記の態様においては、前記第１の方向から見たときに、前記凸部の全領域が、前記第２の領域と重なっていること、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the entire area of the convex portion overlaps with the second area when viewed from the first direction.

この態様によれば、第１の方向から見たときに、凸部の全領域と重なるように第２の領域を形成することにより、凸部全域において熱移動が抑制されるため、保持している対象物において、凸部と接触する部分と、それ以外の部分との温度差をより一層小さくすることができる。これにより、対象物の均熱性をより一層向上させることができる。 According to this aspect, by forming the second region so as to overlap the entire area of the protrusion when viewed from the first direction, heat transfer is suppressed throughout the entire area of the protrusion, and the temperature difference between the part of the held object that is in contact with the protrusion and the other parts can be further reduced. This can further improve the thermal uniformity of the object.

上記の態様においては、前記第１の面には、前記複数の凸部のすべてを囲むように配置された環状凸部が形成されており、前記第１の方向から見たときに、前記環状凸部は、前記第１の領域と重なっていないこと、が好ましい。 In the above aspect, it is preferable that the first surface is formed with an annular convex portion arranged so as to surround all of the plurality of convex portions, and that the annular convex portion does not overlap the first region when viewed from the first direction.

この態様によれば、第１の方向から見たときに、内部電極が環状凸部に重なり合わないように配置することにより、対象物と接触する環状凸部においても熱移動が抑制されるため、保持している対象物において、凸部及び環状凸部と接触する部分と、それ以外の部分との温度差を小さくすることができる。これにより、対象物の外周部分においても、均熱性を向上させることができる。 According to this aspect, by arranging the internal electrode so that it does not overlap the annular protrusion when viewed from the first direction, heat transfer is also suppressed in the annular protrusion that contacts the object, so that the temperature difference between the protrusion and the part of the object that contacts the annular protrusion and the other parts of the object being held can be reduced. This makes it possible to improve thermal uniformity even in the outer periphery of the object.

本開示の保持部材によれば、対象物の均熱性を向上させることができる。 The holding member disclosed herein can improve the thermal uniformity of the object.

本実施形態の静電チャックの概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view of an electrostatic chuck according to an embodiment of the present invention. 本実施形態の静電チャックのＸＺ側面（一部、断面）の概略構成図である。2 is a schematic diagram of the XZ side surface (partial cross section) of the electrostatic chuck of the present embodiment. FIG. 本実施形態の静電チャックのＸＹ平面の概略構成図である。FIG. 2 is a schematic configuration diagram of the electrostatic chuck of the present embodiment in the XY plane. 本実施形態のセラミックス部材のＸＺ断面の一部の拡大図である。FIG. 2 is an enlarged view of a portion of an XZ cross section of the ceramic member of the present embodiment. 従来のセラミックス部材のＸＺ断面の一部の拡大図である。FIG. 1 is an enlarged view of a portion of an XZ cross section of a conventional ceramic member.

本開示に係る実施形態である保持部材について説明する。本実施形態では、保持部材として、対象物である半導体ウエハＷを保持する静電チャック１を例示して説明する。 A holding member according to an embodiment of the present disclosure will be described. In this embodiment, an electrostatic chuck 1 that holds a semiconductor wafer W as an object will be described as an example of the holding member.

＜静電チャックの全体説明＞
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、セラミックス部材１０と、ベース部材２０と、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合する接合層３０とを有する。 <Overall explanation of electrostatic chuck>
The electrostatic chuck 1 of this embodiment is a device that attracts and holds a semiconductor wafer W (object) by electrostatic attraction, and is used, for example, to fix the semiconductor wafer W in a vacuum chamber of a semiconductor manufacturing device. As shown in Fig. 1, the electrostatic chuck 1 has a ceramic member 10, a base member 20, and a bonding layer 30 that bonds the ceramic member 10 and the base member 20 together.

なお、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。 For the sake of convenience, in the following explanation, the X, Y and Z axes are defined as shown in FIG. 1. Here, the Z axis is the axis in the axial direction of the electrostatic chuck 1 (the vertical direction in FIG. 1), and the X and Y axes are the radial axes of the electrostatic chuck 1.

セラミックス部材１０は、図１に示すように、円盤状の部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックスとしては、様々なセラミックスが用いられるが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム（アルミナ、Ａｌ_２Ｏ_３）または窒化アルミニウム（ＡｌＮ）を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合の最も多い成分（例えば、体積含有率が９０ｖｏｌ％以上の成分）を意味する。 The ceramic member 10 is a disk-shaped member made of ceramics, as shown in Fig. 1. Various ceramics can be used as the ceramic, but from the viewpoints of strength, wear resistance, plasma resistance, etc., it is preferable to use ceramics whose main component is, for example, aluminum oxide (alumina, _Al2O3 ) or aluminum nitride (AlN). Note that the main component here means the component with the highest content (for example, _a component with a volume content of 90 vol% or more).

また、セラミックス部材１０の直径は、例えば１５０～３００ｍｍ程度である。セラミックス部材１０の厚さは、例えば２～６ｍｍ程度である。なお、セラミックス部材１０の熱伝導率は、１０～５０Ｗ／ｍＫ（より好ましくは、１８～３０Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。 The ceramic member 10 has a diameter of, for example, about 150 to 300 mm. The ceramic member 10 has a thickness of, for example, about 2 to 6 mm. The thermal conductivity of the ceramic member 10 is preferably within a range of 10 to 50 W/mK (more preferably, 18 to 30 W/mK).

図１と図２に示すように、セラミックス部材１０は、半導体ウエハＷを保持する保持面１１と、セラミックス部材１０の厚み方向（Ｚ軸方向、上下方向）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。なお、Ｚ軸方向は本開示の「第１の方向」の一例であり、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。 As shown in Figures 1 and 2, the ceramic member 10 has a holding surface 11 that holds a semiconductor wafer W, and a bottom surface 12 that is provided on the opposite side of the holding surface 11 in the thickness direction (Z-axis direction, up-down direction) of the ceramic member 10. Note that the Z-axis direction is an example of the "first direction" in this disclosure, the holding surface 11 is an example of the "first surface" in this disclosure, and the bottom surface 12 is an example of the "second surface" in this disclosure.

セラミックス部材１０の保持面１１は、凹凸形状をなしている。具体的には、保持面１１には、図２と図３に示すように、その外縁付近に環状の環状凸部１３が形成され、環状凸部１３の内側に複数の独立した柱状の凸部１４が形成されている。このようにして、保持面１１には、複数の凸部１４のすべてを囲むように配置された環状凸部１３が形成されている。なお、環状凸部１３は、シールバンドとも呼ばれる。環状凸部１３の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。環状凸部１３の高さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば、１０μｍ～２０μｍ程度である。また、環状凸部１３の幅（Ｘ軸方向の寸法）は、例えば、０．５ｍｍ～５．０ｍｍ程度である。 The holding surface 11 of the ceramic member 10 has an uneven shape. Specifically, as shown in Figs. 2 and 3, the holding surface 11 has an annular convex portion 13 formed near its outer edge, and a plurality of independent columnar convex portions 14 formed inside the annular convex portion 13. In this way, the holding surface 11 has an annular convex portion 13 arranged so as to surround all of the plurality of convex portions 14. The annular convex portion 13 is also called a seal band. The cross section (XZ cross section) of the annular convex portion 13 has a substantially rectangular shape, as shown in Fig. 2. The height (dimension in the Z-axis direction) of the annular convex portion 13 is, for example, about 10 μm to 20 μm. The width (dimension in the X-axis direction) of the annular convex portion 13 is, for example, about 0.5 mm to 5.0 mm.

なお、不図示ではあるがセラミックス部材１０にはリフトピン用の貫通孔等が形成されており、保持面１１において各々の貫通孔を囲むように環状の凸部が形成されている。 Although not shown, the ceramic member 10 has through holes for lift pins and the like, and annular protrusions are formed on the holding surface 11 to surround each through hole.

各凸部１４は、図３に示すように、Ｚ軸方向視（平面視）で略円形をなしており、略均等間隔で配置されている。また、各凸部１４の断面（ＸＺ断面）の形状は、図２に示すように、略矩形である。凸部１４の高さは、環状凸部１３の高さと略同一であり、例えば、１０～２０μｍ程度である。また、凸部１４の幅（Ｚ軸方向視での凸部１４の最大径）は、例えば、０．５～１．５ｍｍ程度である。なお、セラミックス部材１０の保持面１１における環状凸部１３より内側において、凸部１４が形成されていない部分は、凹部１５となっている。 As shown in FIG. 3, each of the protrusions 14 has a substantially circular shape when viewed in the Z-axis direction (plan view), and is arranged at substantially equal intervals. The cross-sectional shape (XZ cross-section) of each of the protrusions 14 is substantially rectangular, as shown in FIG. 2. The height of the protrusions 14 is substantially the same as the height of the annular protrusions 13, and is, for example, about 10 to 20 μm. The width of the protrusions 14 (maximum diameter of the protrusions 14 when viewed in the Z-axis direction) is, for example, about 0.5 to 1.5 mm. The portion of the retaining surface 11 of the ceramic member 10 inside the annular protrusions 13 where the protrusions 14 are not formed is a recess 15.

そして、半導体ウエハＷは、セラミックス部材１０の保持面１１における環状凸部１３と、複数の凸部１４と、リフトピン用の貫通孔等を囲むように形成された環状の凸部（不図示）に支持されて、静電チャック１に保持される。半導体ウエハＷが静電チャック１に保持された状態では、半導体ウエハＷの表面（下面）と、セラミックス部材１０の保持面１１（詳細には、保持面１１の凹部１５）との間に、空間Ｓが存在することとなる（図２参照）。この空間Ｓには、図３に示すガス孔１６を介して不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）が供給されるようになっている。 The semiconductor wafer W is supported by the annular convex portion 13, the multiple convex portions 14, and the annular convex portion (not shown) formed to surround the through holes for the lift pins on the holding surface 11 of the ceramic member 10, and is held by the electrostatic chuck 1. When the semiconductor wafer W is held by the electrostatic chuck 1, a space S exists between the surface (lower surface) of the semiconductor wafer W and the holding surface 11 of the ceramic member 10 (more specifically, the recess 15 of the holding surface 11) (see FIG. 2). An inert gas (e.g., helium gas) is supplied to this space S through a gas hole 16 shown in FIG. 3.

また、セラミックス部材１０は、図２に示すように、その内部に、ヒータ層１７と内部電極部１８を備えている。ヒータ層１７は、セラミックス部材１０を加熱して、セラミックス部材１０の保持面１１に保持される半導体ウエハＷの温度を調整する。なお、ヒータ層１７は、セラミックス部材１０の下面１２に形成されていてもよい。また、ヒータ層１７は、本開示の「発熱抵抗体」の一例である。 As shown in FIG. 2, the ceramic member 10 has a heater layer 17 and an internal electrode portion 18 therein. The heater layer 17 heats the ceramic member 10 to adjust the temperature of the semiconductor wafer W held on the holding surface 11 of the ceramic member 10. The heater layer 17 may be formed on the lower surface 12 of the ceramic member 10. The heater layer 17 is an example of a "heating resistor" in the present disclosure.

内部電極部１８は、セラミックス部材１０の内部において、ヒータ層１７よりも保持面１１側の位置に配置されている。 The internal electrode portion 18 is disposed inside the ceramic member 10, closer to the holding surface 11 than the heater layer 17.

本実施形態では、内部電極部１８は、板状に形成されており、電極が形成される内部電極４１と、内部電極部１８をその厚み方向に貫通するように形成される貫通孔４２と、を備えている。この内部電極４１と貫通孔４２は、セラミックス部材１０の内部において、ヒータ層１７よりも保持面１１側の位置に配置されている。 In this embodiment, the internal electrode portion 18 is formed in a plate shape and includes an internal electrode 41 in which an electrode is formed, and a through hole 42 formed to penetrate the internal electrode portion 18 in its thickness direction. The internal electrode 41 and the through hole 42 are disposed inside the ceramic member 10, at a position closer to the holding surface 11 than the heater layer 17.

内部電極４１は、例えば、チャック電極や、ＲＦ電極や、ランド電極などである。内部電極４１は、金属により構成されており、内部電極４１の金属材料は、例えばタングステンまたはモリブデン、またはそれらの合金である。 The internal electrode 41 is, for example, a chuck electrode, an RF electrode, or a land electrode. The internal electrode 41 is made of a metal, and the metal material of the internal electrode 41 is, for example, tungsten, molybdenum, or an alloy thereof.

貫通孔４２は、セラミックス部材１０をＺ軸方向から見たときに、例えば、外形が円形である丸孔に形成されている。また、貫通孔４２は、例えば、シート部材を積層してセラミックス部材１０を形成するときに、マスクをして形成される。 When the ceramic member 10 is viewed from the Z-axis direction, the through-hole 42 is formed, for example, as a round hole with a circular outer shape. In addition, the through-hole 42 is formed, for example, by using a mask when the sheet members are laminated to form the ceramic member 10.

また、本実施形態では、内部電極部１８の外周部１８ａは、セラミックス部材１０の径方向について、最も外側の凸部１４よりも外側にある環状凸部１３の内周面１３ａの位置、または、その位置からわずかに内側の位置に形成されている。これにより、セラミックス部材１０をＺ軸方向から見たときに、内部電極部１８の外周部１８ａよりも内側に、すべての凸部１４と凹部１５が形成されている。 In addition, in this embodiment, the outer periphery 18a of the internal electrode portion 18 is formed at a position on the inner periphery 13a of the annular convex portion 13 that is located outside the outermost convex portion 14 in the radial direction of the ceramic member 10, or at a position slightly inside from that position. As a result, when the ceramic member 10 is viewed from the Z-axis direction, all of the convex portions 14 and concave portions 15 are formed inside the outer periphery 18a of the internal electrode portion 18.

ベース部材２０は、図１に示すように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、金属以外であってもよい。 The base member 20 is formed in a cylindrical shape as shown in FIG. 1. The base member 20 is preferably formed from a metal (e.g., aluminum or an aluminum alloy), but may be formed from a material other than metal.

ベース部材２０の直径は、例えば１８０ｍｍ～３５０ｍｍ程度である。また、ベース部材２０の厚さ（Ｚ軸方向の寸法）は、例えば２０ｍｍ～５０ｍｍ程度である。なお、ベース部材２０（アルミニウムを想定）の熱伝導率は、セラミックス部材１０よりも大きく、１８０～２５０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、２３０Ｗ／ｍＫ程度）の範囲内が望ましい。 The diameter of the base member 20 is, for example, about 180 mm to 350 mm. The thickness of the base member 20 (dimension in the Z-axis direction) is, for example, about 20 mm to 50 mm. The thermal conductivity of the base member 20 (assumed to be aluminum) is greater than that of the ceramic member 10, and is desirably within the range of 180 to 250 W/mK (preferably about 230 W/mK).

接合層３０は、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０との間に配置され、セラミックス部材１０とベース部材２０とを接合している。この接合層３０を介して、セラミックス部材１０の下面１２とベース部材２０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。また、接合層３０の熱伝導率は、例えば１．０Ｗ／ｍＫである。なお、接合層３０（シリコーン系樹脂を想定）の熱伝導率は、０．１～２．０Ｗ／ｍＫ（好ましくは、０．５～１．５Ｗ／ｍＫ）の範囲内が望ましい。 The bonding layer 30 is disposed between the lower surface 12 of the ceramic member 10 and the base member 20, and bonds the ceramic member 10 and the base member 20. The lower surface 12 of the ceramic member 10 and the base member 20 are thermally connected via the bonding layer 30. The bonding layer 30 is made of an adhesive material 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. The thermal conductivity of the bonding layer 30 is, for example, 1.0 W/mK. The thermal conductivity of the bonding layer 30 (assuming silicone resin) is preferably within the range of 0.1 to 2.0 W/mK (preferably, 0.5 to 1.5 W/mK).

＜半導体ウエハの均熱性を向上させる手段について＞
次に、半導体ウエハＷの均熱性を向上させる手段について説明する。 <Methods for improving thermal uniformity of semiconductor wafers>
Next, a method for improving the temperature uniformity of the semiconductor wafer W will be described.

図５に示すように、セラミックス部材１０の保持面１１において、凸部１４と環状凸部１３の領域では、半導体ウエハＷが直接接しているので、半導体ウエハＷとセラミックス部材１０との間で熱移動が起こり易い。一方、凸部１４と環状凸部１３以外の領域、すなわち、凹部１５の領域では、不活性ガスが充填されているが、半導体ウエハＷが直接接していないので、半導体ウエハＷとセラミックス部材１０との間で熱移動が起こり難い。そのため、従来では、凸部１４と環状凸部１３の領域から半導体ウエハＷへヒータ層１７の熱が伝わり易い一方で、凹部１５の領域からヘリウムガスを介して半導体ウエハＷへヒータ層１７の熱が伝わり難かった。したがって、半導体ウエハＷの温度分布が悪化して、半導体ウエハＷの均熱性が低下するおそれがあった。 5, in the region of the convex portion 14 and the annular convex portion 13 on the holding surface 11 of the ceramic member 10, the semiconductor wafer W is in direct contact with the semiconductor wafer W, so heat transfer is likely to occur between the semiconductor wafer W and the ceramic member 10. On the other hand, in the region other than the convex portion 14 and the annular convex portion 13, i.e., the region of the concave portion 15, an inert gas is filled, but the semiconductor wafer W is not in direct contact with the region, so heat transfer is unlikely to occur between the semiconductor wafer W and the ceramic member 10. Therefore, in the conventional method, while the heat of the heater layer 17 is easily transferred from the region of the convex portion 14 and the annular convex portion 13 to the semiconductor wafer W, the heat of the heater layer 17 is not easily transferred from the region of the concave portion 15 to the semiconductor wafer W via the helium gas. Therefore, there was a risk that the temperature distribution of the semiconductor wafer W would deteriorate, and the thermal uniformity of the semiconductor wafer W would decrease.

そこで、本実施形態では、セラミックス部材１０の内部の構造を工夫して、半導体ウエハＷの均熱性を向上させている。 Therefore, in this embodiment, the internal structure of the ceramic member 10 is devised to improve the thermal uniformity of the semiconductor wafer W.

具体的には、図４に示すように、セラミックス部材１０は、その内部の凸部１４と凹部１５の下方にて、ＸＹ面方向に配列されるようにして、内部電極部１８の内部電極４１を有する第１の領域１０ａと、内部電極４１を有さない第２の領域１０ｂと、を備えている。すなわち、セラミックス部材１０は、内部電極４１が形成される第１の領域１０ａと、貫通孔４２が形成される第２の領域１０ｂと、を備えている。このようにして、Ｚ軸方向から見たときに、セラミックス部材１０は、第１の領域１０ａと第２の領域１０ｂとを備えている。 Specifically, as shown in FIG. 4, the ceramic member 10 has a first region 10a having an internal electrode 41 of the internal electrode portion 18 and a second region 10b having no internal electrode 41, arranged in the XY plane direction below the internal convex portion 14 and concave portion 15. That is, the ceramic member 10 has the first region 10a in which the internal electrode 41 is formed, and the second region 10b in which the through hole 42 is formed. In this way, when viewed from the Z-axis direction, the ceramic member 10 has the first region 10a and the second region 10b.

そして、図４に示すように、凸部１４の下方（下面１２方向）の位置に、第２の領域１０ｂ、すなわち、貫通孔４２が配置されている。このようにして、セラミックス部材１０をＺ軸方向（図４の上方）から見たときに、凸部１４が、貫通孔４２と重なっている。 As shown in FIG. 4, the second region 10b, i.e., the through hole 42, is disposed below the protrusion 14 (toward the lower surface 12). In this way, when the ceramic member 10 is viewed from the Z-axis direction (from above in FIG. 4), the protrusion 14 overlaps with the through hole 42.

本実施形態では、このように凸部１４の下方に貫通孔４２が配置されるため、凸部１４の下方に、内部電極４１が存在しない部分、すなわち、内部電極４１を形成する金属よりも熱伝導率の低いセラミックで形成される部分が形成され、ヒータ層１７から凸部１４への熱伝達が抑制される。そのため、凸部１４と半導体ウエハＷとの間の熱移動が抑制される。したがって、保持している半導体ウエハＷにおいて、凸部１４と接触する部分と、それ以外の部分との温度差を小さくすることができ、半導体ウエハＷの均熱性を向上させることができる。 In this embodiment, since the through hole 42 is arranged below the protrusion 14 in this manner, a portion where the internal electrode 41 is not present is formed below the protrusion 14, i.e., a portion formed of ceramic having a lower thermal conductivity than the metal forming the internal electrode 41, and heat transfer from the heater layer 17 to the protrusion 14 is suppressed. This suppresses heat transfer between the protrusion 14 and the semiconductor wafer W. Therefore, the temperature difference between the portion of the held semiconductor wafer W that is in contact with the protrusion 14 and the other portions can be reduced, and the thermal uniformity of the semiconductor wafer W can be improved.

ここで、図４に示す例では、セラミックス部材１０の径方向（すなわち、図４ではＸ軸方向）について、各凸部１４の全領域の下方に、貫通孔４２が配置されている。このようにして、Ｚ軸方向から見たときに、各凸部１４の全領域を孔内に含むように貫通孔４２が形成されており、各凸部１４の全領域が貫通孔４２と重なっている。これにより、各凸部１４の全領域において熱移動が抑制されるため、保持している半導体ウエハＷにおいて、凸部１４と接触する部分と、それ以外の部分との温度差をより一層小さくすることができる。これにより、半導体ウエハＷの均熱性をより一層向上させることができる。 Here, in the example shown in FIG. 4, a through hole 42 is arranged below the entire area of each protrusion 14 in the radial direction of the ceramic member 10 (i.e., the X-axis direction in FIG. 4). In this way, when viewed from the Z-axis direction, the through hole 42 is formed so that the entire area of each protrusion 14 is included within the hole, and the entire area of each protrusion 14 overlaps with the through hole 42. This suppresses heat transfer over the entire area of each protrusion 14, so that the temperature difference between the part of the held semiconductor wafer W that is in contact with the protrusion 14 and the other parts can be further reduced. This makes it possible to further improve the thermal uniformity of the semiconductor wafer W.

また、貫通孔４２は凸部１４のすべてに対して１対１で形成されており、Ｚ軸方向から見たときに、複数の凸部１４のすべてが、貫通孔４２と重なっている。すなわち、すべての凸部１４の総面積の１００％に対して、貫通孔４２が形成されている。これにより、複数の凸部１４のすべてに対して貫通孔４２が形成されることにより、すべての凸部１４と半導体ウエハＷとの熱移動が抑制されるため、保持している半導体ウエハＷにおいて、凸部１４と接触する部分と、それ以外の部分との温度差をより小さくすることができる。これにより、半導体ウエハＷの均熱性をより向上させることができる。 In addition, the through holes 42 are formed one-to-one for all of the protrusions 14, and when viewed from the Z-axis direction, all of the multiple protrusions 14 overlap with the through holes 42. That is, the through holes 42 are formed for 100% of the total area of all of the protrusions 14. As a result, by forming the through holes 42 for all of the multiple protrusions 14, heat transfer between all of the protrusions 14 and the semiconductor wafer W is suppressed, and the temperature difference between the parts of the held semiconductor wafer W that come into contact with the protrusions 14 and the other parts can be further reduced. This can further improve the thermal uniformity of the semiconductor wafer W.

また、１つの凸部１４の面積よりも大きい貫通孔４２としてもよい。これにより、セラミックス部材１０の製作時における凸部１４と貫通孔４２の位置ずれにも対応できる。但し、貫通孔４２の面積が大きすぎると、凹部１５の下方まで貫通孔４２が設けられてしまうことになり、本願の半導体ウエハＷの均熱性を向上させる効果が低減してしまうので、貫通孔４２の面積の大きさには上限がある。例えば、１つの凸部１４の径が１ｍｍならば、貫通孔４２の外周が凸部１４の外周よりも１ｍｍ以下の範囲内で外側に形成されるような貫通孔４２の面積の大きさを上限とする。 The through hole 42 may be larger than the area of one of the protrusions 14. This allows for misalignment between the protrusions 14 and the through hole 42 during the manufacture of the ceramic member 10. However, if the area of the through hole 42 is too large, the through hole 42 will be provided below the recess 15, reducing the effect of improving the thermal uniformity of the semiconductor wafer W of the present application, so there is an upper limit to the area of the through hole 42. For example, if the diameter of one of the protrusions 14 is 1 mm, the upper limit is set to the area of the through hole 42 such that the outer periphery of the through hole 42 is formed outside the outer periphery of the protrusion 14 within a range of 1 mm or less.

さらに、図４に示すように、セラミックス部材１０の径方向について環状凸部１３の内周面１３ａの位置、または、その位置よりもわずかに内側の位置に、内部電極部１８の外周部１８ａが形成されている。これにより、凸部１４と同様に、環状凸部１３の下方の位置に、内部電極４１が存在していない。このようにして、Ｚ軸方向から見たときに、環状凸部１３は、第１の領域１０ａ、すなわち、内部電極４１と重なっていない。なお、ヒータ層１７は、環状凸部１３の下方にも配置されている。 Furthermore, as shown in FIG. 4, the outer peripheral portion 18a of the internal electrode portion 18 is formed at the position of the inner peripheral surface 13a of the annular convex portion 13 in the radial direction of the ceramic member 10, or at a position slightly inside that position. As a result, similar to the convex portion 14, the internal electrode 41 is not present below the annular convex portion 13. In this way, when viewed from the Z-axis direction, the annular convex portion 13 does not overlap the first region 10a, i.e., the internal electrode 41. The heater layer 17 is also disposed below the annular convex portion 13.

このようにして、環状凸部１３の下方に内部電極４１が存在していないため、環状凸部１３の下方に、内部電極４１を形成する金属よりも熱伝導率の低いセラミックで形成される部分が形成され、ヒータ層１７から環状凸部１３への熱伝達が抑制される。そのため、環状凸部１３と半導体ウエハＷとの間の熱移動も抑制される。したがって、保持している半導体ウエハＷにおいて、凸部１４及び環状凸部１３と接触する部分と、それ以外の部分との温度差を小さくすることができる。これにより、半導体ウエハＷの外周部分においても、均熱性を向上させることができる。 In this way, since the internal electrode 41 is not present below the annular convex portion 13, a portion formed of ceramic with a lower thermal conductivity than the metal forming the internal electrode 41 is formed below the annular convex portion 13, and heat transfer from the heater layer 17 to the annular convex portion 13 is suppressed. Therefore, heat transfer between the annular convex portion 13 and the semiconductor wafer W is also suppressed. Therefore, the temperature difference between the portion of the held semiconductor wafer W that is in contact with the convex portion 14 and the annular convex portion 13 and the other portions can be reduced. This can improve thermal uniformity even in the outer periphery of the semiconductor wafer W.

また、Ｚ軸方向から見たときに、凸部１４の少なくとも一部が貫通孔４２と重なっていればよく、凸部１４の全領域ではなくその一部が貫通孔４２と重なっていてもよい。 In addition, when viewed from the Z-axis direction, it is sufficient that at least a portion of the protrusion 14 overlaps with the through-hole 42, and it is also acceptable for only a portion of the protrusion 14 to overlap with the through-hole 42, rather than the entire area of the protrusion 14.

また、Ｚ軸方向から見たときに、複数の凸部１４のすべてが貫通孔４２の少なくとも一部と重なっていればよく、複数の凸部１４のすべてが貫通孔４２の一部と重なっていてもよい。例えば、貫通孔４２は、すべての凸部１４の総面積の３０％以上に対して形成されていることが好ましく、より好ましくはすべての凸部１４の総面積の５０％以上に対して形成されているとよい。具体的な一例として、すべての凸部１４の総面積の５０％の範囲に貫通孔４２が形成されている場合には、２個の凸部１４のうちの１個の凸部１４の全体に、または、２個の凸部１４の個々の凸部１４の半分ずつに、貫通孔４２が形成されていてもよい。 Also, when viewed from the Z-axis direction, all of the multiple protrusions 14 may overlap at least a portion of the through hole 42, and all of the multiple protrusions 14 may overlap a portion of the through hole 42. For example, the through holes 42 are preferably formed in 30% or more of the total area of all the protrusions 14, and more preferably, in 50% or more of the total area of all the protrusions 14. As a specific example, when the through holes 42 are formed in a range of 50% of the total area of all the protrusions 14, the through holes 42 may be formed in the entirety of one of the two protrusions 14, or in half of each of the two protrusions 14.

また、貫通孔４２は、その中心軸がＺ軸方向に対して斜めになるようにして、斜めに形成されていてもよい。この場合、Ｚ軸方向から見たときに、凸部１４の少なくとも一部が、貫通孔４２のＺ軸方向で貫通している部分と重なっているようにする。 The through hole 42 may also be formed at an angle such that its central axis is oblique to the Z-axis direction. In this case, when viewed from the Z-axis direction, at least a portion of the protrusion 14 overlaps with the portion of the through hole 42 that penetrates in the Z-axis direction.

また、貫通孔４２は、Ｚ軸方向から見たときに、線状の孔に形成されていてもよいが、丸孔に形成されている方が半導体ウエハＷの均熱性の向上を図る点でより好ましい。 In addition, the through holes 42 may be formed as linear holes when viewed from the Z-axis direction, but it is more preferable to form them as circular holes in order to improve the thermal uniformity of the semiconductor wafer W.

また、Ｚ軸方向から見たときに、リフトピン用の貫通孔等を囲むように形成された環状の凸部（不図示、本開示の「凸部」の一例）の少なくとも一部が、内部電極部１８の第２の領域１０ｂ、すなわち、貫通孔４２と重なっていてもよい。 In addition, when viewed from the Z-axis direction, at least a portion of the annular protrusion (not shown, an example of a "protrusion" in this disclosure) formed to surround the through hole for the lift pin or the like may overlap the second region 10b of the internal electrode portion 18, i.e., the through hole 42.

なお、上記した実施の形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。 The above-described embodiments are merely examples and do not limit the present disclosure in any way. Needless to say, various improvements and modifications are possible without departing from the spirit of the present disclosure.

１静電チャック
１０セラミックス部材
１０ａ第１の領域
１０ｂ第２の領域
１１保持面
１２下面
１３環状凸部
１３ａ内周面
１４凸部
１５凹部
１６ガス孔
１７ヒータ層
１８内部電極部
１８ａ外周部
２０ベース部材
３０接合層
４１内部電極
４２貫通孔
Ｗ半導体ウエハ
Ｓ空間
Ｃａ中心軸 Reference Signs List 1: Electrostatic chuck 10: Ceramic member 10a: First region 10b: Second region 11: Holding surface 12: Lower surface 13: Annular convex portion 13a: Inner peripheral surface 14: Convex portion 15: Concave portion 16: Gas hole 17: Heater layer 18: Internal electrode portion 18a: Outer peripheral portion 20: Base member 30: Bonding layer 41: Internal electrode 42: Through hole W: Semiconductor wafer S: Space Ca: Central axis

Claims

A ceramic member including a first surface on which a plurality of protrusions are formed and a second surface provided on an opposite side to the first surface in a first direction;
A heating resistor for heating the ceramic member;
an internal electrode disposed inside the ceramic member on the first surface side of the heating resistor;
A holding member for holding an object on the first surface of the ceramic member,
When viewed from the first direction, the ceramic member includes a first region having the internal electrode and a second region not having the internal electrode,
When viewed from the first direction, at least a portion of the protrusion overlaps with the second region ,
When viewed from the first direction, the convex portion has a circular shape, and the second region has a circular shape ;
A holding member comprising:

The holding member according to claim 1,
When viewed from the first direction, all of the plurality of protrusions overlap at least a portion of the second region;
A holding member comprising:

The holding member according to claim 1 or 2,
When viewed from the first direction, an entire area of the protrusion overlaps with the second area;
A holding member comprising:

4. The holding member according to claim 1,
an annular convex portion is formed on the first surface so as to surround all of the plurality of convex portions;
When viewed from the first direction, the annular convex portion does not overlap with the first region;
A holding member comprising:

The holding member according to claim 1,
the second region has an area larger than that of the protrusion;
A holding member comprising: