JP7090195B2 - 保持装置 - Google Patents

Description

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。

例えば半導体製造装置の真空チャンバー内で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、例えばセラミックス製の板状部材と、例えば金属製のベース部材と、板状部材とベース部材とを接合する接合部と、板状部材の内部に設けられたチャック電極とを備えており、チャック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、板状部材の表面（吸着面）にウェハを吸着して保持する。

このような静電チャックにおいて、例えば、板状部材の吸着面の温度を所定の温度（例えば２５０℃以上の高温）に維持してウェハを加熱する場合や、ウェハの加工中に反応熱などにより板状部材の温度が上昇する場合、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力が接合部等に生じて、静電チャックが破損するおそれがある。また、板状部材の温度を所定の温度に効率よく維持するためには、板状部材からベース部材への放熱を抑制することが好ましい。そこで、従来、静電チャックの板状部材とベース部材とを接合する接合部に、板状部材側に配置され、有機材料により形成され、耐熱性を有する第１の接合層と、ベース部材側に配置され、柔軟性が第１の接合層の柔軟性より高い第２の接合層とが含まれた構成が知られている（例えば、特許文献１参照）。

特表２０１８－５１０４９６号公報

上記従来の構成では、第１の接合層における断熱性が十分に確保できず、その結果、例えば、第２の接合層が高温となり劣化したり、板状部材からベース部材への放熱を効果的に抑制できず、板状部材の温度が低下し易くなったりする、という課題がある。

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、板状部材と、ベース部材と、接合部とを備え、板状部材の表面上に対象物を保持する保持装置一般に共通の課題である。

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。

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。
（１）本明細書に開示される保持装置は、第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状部材と、第３の表面を有し、前記第３の表面が前記板状部材の前記第２の表面側に位置するように配置され、前記板状部材の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するベース部材と、前記板状部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、を備え、前記板状部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、前記接合部は、少なくとも第１の接合層と第２の接合層とを含んでおり、前記第１の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維を含有し、かつ、断熱性が前記第２の接合層の断熱性より高く、前記第２の接合層は、前記第１の接合層と前記ベース部材との間に配置され、柔軟性が前記第１の接合層の柔軟性より高い。

本保持装置では、前記接合部は、少なくとも第１の接合層と第２の接合層とを含んでいる。第１の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維を含有し、かつ、断熱性が第２の接合層の断熱性より高い。このため、第１の接合層により、板状部材から第２の接合層への放熱が抑制され、例えば、第２の接合層の熱による劣化を抑制することができる。また、第２の接合層は、第１の接合層とベース部材との間に配置され、柔軟性が第１の接合層の柔軟性より高い。このため、第２の接合層により、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力を緩和することができる。従って、本保持装置によれば、接合部における応力緩和性を確保しつつ、接合部全体としての耐熱性を向上させることができる。

（２）上記保持装置において、さらに、前記接合部における前記第１の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が前記第１の接合層の気密性より高い保護部を備える構成としてもよい。本保持装置では、接合部における第１の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が第１の接合層の気密性より高い保護部が備えられている。そのため、保護部の存在により、半導体製造装置内部（チャンバ内部）へガスや異物が入ることや、ガスが相互に混合することを抑制することができる。

（３）上記保持装置において、前記第１の接合層に対して、前記第１の方向に隣接する他の接合層は、樹脂を含有しており、前記第１の接合層には、前記他の接合層が含有する前記樹脂の一部が前記第１の接合層の前記繊維間に入り込んでいる構成としてもよい。本保持装置では、第１の接合層には、他の接合層が含有する樹脂の一部が第１の接合層の前記繊維間に入り込んでいる。そのため、本保持装置によれば、第１の接合層と他の接合層との接合性を向上させることができる。

（４）上記保持装置において、前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、前記接合部のせん断接着ひずみは、１５％以上である構成としてもよい。本保持装置によれば、接合部の破断に起因して、破断部分で板状部材とベース部材との間の熱伝導性（熱引き特性）が低下し、板状部材の第１の表面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。

（５）上記保持装置において、前記接合部のヤング率は、１０ＭＰａ以下である構成としてもよい。本保持装置では、接合部は、ある程度以上の柔軟性を有する。そのため、本保持装置では、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本保持装置によれば、該反りに起因して対象物に対する処理速度（例えば、エッチング速度）が不均一となることや、加工深さに制限が出ることを抑制することができる。

（６）上記保持装置において、前記接合部の剛性率は、４ＭＰａ以下である構成としてもよい。接合部は、ある程度以上の柔軟性を有する。そのため、本保持装置では、板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本保持装置によれば、該反りに起因して対象物に対する処理速度（例えば、エッチング速度）が不均一となることや、加工深さに制限が出ることを抑制することができる。

（７）上記保持装置において、前記第２の接合層は、シリコーン樹脂を含む構成としてもよい。樹脂材料の中でもシリコーン樹脂は、耐寒性と断熱性と柔軟性に優れる。そのため、第２の接合層が含有する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いれば、第２の接合層の耐寒性および断熱性を向上させることができ、保持装置を広い温度範囲で使用することができるとともに、第２の接合層によって板状部材とベース部材との間の熱膨張差による応力を極めて効果的に緩和することができ、部材間の剥離や部材の変形や割れが発生することを極めて効果的に抑制することができる。

（８）上記保持装置において、前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、前記シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂である、ことを特徴とする構成としてもよい。シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂は、硬化の際に揮発性の副生成物を発生しない。そのため、第２の接合層が含有する樹脂材料として付加硬化型シリコーン樹脂を用いれば、該副生成物に起因して、気泡部分で接合部に気泡が生じることを抑制することができ、その結果、該気泡の存在に起因して板状部材とベース部材との間の熱伝導性（熱引き特性）が低下し、板状部材の第１の表面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。

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、真空チャック、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。

実施形態における静電チャック１００の外観構成を概略的に示す斜視図である。 実施形態における静電チャック１００のＸＺ断面構成を概略的に示す説明図である。 実施形態における静電チャック１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。 接合部３０における第１の接合層３１と第２の接合層３２との境界部分の構成を模式的に示す説明図である。 せん断接着ひずみの特定方法を模式的に示す説明図である。 第１の接合層３１に関する性能評価結果を示す説明図である。

Ａ．実施形態：
Ａ－１．静電チャック１００の構成：
図１は、本実施形態における静電チャック１００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１００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１００のＸＹ断面構成を概略的に示す説明図である。図３には、図２のＩＩＩ－ＩＩＩの位置における静電チャック１００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１００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。

静電チャック１００は、対象物（例えば半導体ウェハ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１００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板状部材１０およびベース部材２０を備える。板状部材１０とベース部材２０とは、板状部材１０の下面Ｓ２（図２参照）とベース部材２０の上面Ｓ３とが、後述する接合部３０を挟んで上記配列方向に対向するように配置される。すなわち、ベース部材２０は、ベース部材２０の上面Ｓ３が板状部材１０の下面Ｓ２側に位置するように配置される。

板状部材１０は、上述した配列方向（Ｚ軸方向）に略直交する略円形平面状の上面（以下、「吸着面」という）Ｓ１を有する部材であり、例えばセラミックス（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。板状部材１０の直径は例えば５０ｍｍ～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１ｍｍ～１０ｍｍ程度である。板状部材１０の吸着面Ｓ１は、特許請求の範囲における第１の表面に相当し、板状部材１０の下面Ｓ２は、特許請求の範囲における第２の表面に相当し、Ｚ軸方向は、特許請求の範囲における第１の方向に相当する。また、本明細書では、Ｚ軸方向に直交する方向を「面方向」という。

図２に示すように、板状部材１０の内部には、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）により形成されたチャック電極４０が配置されている。Ｚ軸方向視でのチャック電極４０の形状は、例えば略円形である。チャック電極４０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が板状部材１０の吸着面Ｓ１に吸着固定される。

板状部材１０の内部には、また、導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）を含む抵抗発熱体により構成されたヒータ電極５０が配置されている（図２参照）。ヒータ電極５０に電源（図示せず）から電圧が印加されると、ヒータ電極５０が発熱することによって板状部材１０が温められ、板状部材１０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の温度分布の制御が実現される。

ベース部材２０は、例えば板状部材１０と同径の、または、板状部材１０より径が大きい円形平面の板状部材である。ベース部材２０の熱膨張係数（熱膨張率）は、板状部材１０の熱膨張係数とは異なる。例えば、ベース部材２０は、金属（アルミニウムやアルミニウム合金等）により形成され、板状部材１０は、セラミックスにより形成されている。この場合には、ベース部材２０の熱膨張係数は、板状部材１０の熱膨張係数より大きい。ベース部材２０の直径は例えば２２０ｍｍ～５５０ｍｍ程度（通常は２２０ｍｍ～３５０ｍｍ）であり、ベース部材２０の厚さは例えば２０ｍｍ～４０ｍｍ程度である。ベース部材２０の上面Ｓ３は、特許請求の範囲における第３の表面に相当する。

ベース部材２０は、板状部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置された接合部３０によって、板状部材１０に接合されている。接合部３０は、例えば樹脂材料（接着材料）を含んでいる。接合部３０の厚さは、例えば０．１ｍｍ～１ｍｍ程度である。接合部３０の構成については、後に詳述する。

ベース部材２０の内部には冷媒流路２１が形成されている（図２参照）。冷媒流路２１に冷媒（例えば、フッ素系不活性液体や水等）が流されると、ベース部材２０が冷却され、接合部３０を介したベース部材２０と板状部材１０との間の伝熱（熱引き）により板状部材１０が冷却され、板状部材１０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の温度分布の制御が実現される。

また、図２に示すように、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から板状部材１０の吸着面Ｓ１にわたって上下方向に延びるピン挿通孔１４０が形成されている。すなわち、ピン挿通孔１４０は、ベース部材２０をＺ軸方向に貫通する孔２６と、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３６と、板状部材１０をＺ軸方向に貫通する孔１６とが互いに連通した一体の孔である。ピン挿通孔１４０は、板状部材１０の吸着面Ｓ１上に保持されたウェハＷを押し上げて吸着面Ｓ１から離間させるためのリフトピン（図示せず）を挿通するための孔である。

また、図２に示すように、静電チャック１００は、板状部材１０とウェハＷとの間の伝熱性を高めてウェハＷの温度分布の制御性をさらに高めるため、板状部材１０の吸着面Ｓ１とウェハＷの表面との間に存在する空間に不活性ガス（例えば、ヘリウムガス）を供給する構成を備えている。すなわち、静電チャック１００には、ベース部材２０の下面Ｓ４から接合部３０の上面にわたって上下方向に延びる第１のガス流路孔１３１と、第１のガス流路孔１３１に連通すると共に板状部材１０の吸着面Ｓ１に開口する第２のガス流路孔１３２とが形成されている。第１のガス流路孔１３１は、ベース部材２０をＺ軸方向に貫通する孔２５と、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３５とが互いに連通した一体の孔である。また、第２のガス流路孔１３２の下端部は、径が拡大された拡径部１３４となっており、拡径部１３４内には、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。また、板状部材１０の内部には、第２のガス流路孔１３２と連通すると共に面方向に環状に延びる横流路１３３が形成されている。ヘリウムガス源（図示しない）から供給されたヘリウムガスが、第１のガス流路孔１３１内に流入すると、流入したヘリウムガスは、第１のガス流路孔１３１から拡径部１３４内に充填された通気性を有する充填部材１６０の内部を通過して板状部材１０の内部の第２のガス流路孔１３２内に流入し、横流路１３３を介して面方向に流れつつ、吸着面Ｓ１に形成されたガス噴出孔から噴出する。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。

Ａ－２．接合部３０の詳細構成：
次に、板状部材１０とベース部材２０とを接合する接合部３０の詳細構成について説明する。図２に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０が、第１の接合層３１と、第２の接合層３２とを含んでいる。本実施形態では、第１の接合層３１は、板状部材１０の下面Ｓ２に接触するように配置されており、第２の接合層３２は、ベース部材２０の上面Ｓ３に接触するように配置されており、第１の接合層３１と第２の接合層３２とは、上下方向に隣接するように配置されている。

（第１の接合層３１）：
図４は、接合部３０における第１の接合層３１と第２の接合層３２との境界部分の構成を模式的に示す説明図である。第１の接合層３１は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維３２１を含有する。また、第１の接合層３１の断熱性は、第２の接合層３２の断熱性より高い。ここで、繊維とは、細い糸状の物体であり、より詳細には、平均径（略円形断面の場合は直径、矩形断面の場合は該矩形断面と同じ断面積を有する円の直径）に対する平均長さの比（アスペクト比）が１０以上の物体である。繊維３２１の径は、例えば、２μｍ以上、２００μｍ以下であることが好ましく、接着シートとするためにさらに好ましくは、２μｍ以上、１００μｍ以下である。繊維３２１の長さは、例えば、２０μｍ以上、３０ｍｍ以下であることが好ましい。また、繊維３２１の素材としては、例えば、無機系繊維、金属系繊維、カーボン系繊維を用いることができる。無機系繊維としては、例えば、炭酸カルシウム、アルミナ、ソーダガラス、石英ガラス等の繊維やロックウール（二酸化ケイ素と酸化カルシウムとから構成された人造鉱物繊維）等を用いることができる。金属系繊維としては、例えば、ステンレス、アルミニウム、銅、黄銅、チタン等の繊維を用いることができる。カーボン系繊維としては、例えば、カーボンファイバーや、カーボンナノチューブ、グラフェン、グラファイトなどのカーボン類を繊維状に成形したもの等を用いることができる。

また、第１の接合層３１において、繊維３２１は、上下方向（Ｚ軸方向）に配向しておらず、面方向に配向していることが好ましい。また、第１の接合層３１における繊維３２１の含有量は、２％以上、３０％以下であることが好ましい。なお、第１の接合層３１における繊維３２１の含有量の測定方法は次の通りである。まず、静電チャック１００の第１の接合層３１における繊維部分を剥がし、その繊維部分のかさ密度を測定する。次に、その繊維部分を構成する繊維の形成材料を分析し、その分析結果から、その形成材料により緻密体を形成した場合における該緻密体の密度を調べる。次に、求めた繊維部分のかさ密度と緻密体の密度とから、次の式１により、第１の接合層３１における繊維３２１の含有量を求める。
含有量（％）＝（繊維３２１のかさ密度）/（繊維３２１と同じ形成材料からなる緻密体の密度）×１００ ・・・（１）
なお、繊維３２１を形成する主な材料の素材としての、すなわち、繊維の集合体ではなく緻密体としての熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））は以下の通りである。
アルミナ：２１
ソーダガラス：０．５５～０．７５
石英ガラス：１．４
ステンレス：１２
アルミニウム：２３０
銅：４０３
黄銅：１０６
チタン：２２
グラファイト：８０～２３０

第１の接合層３１の外周側に存在する第１の保護部６２に含まれる樹脂材料としては、後述の第２の接合層３２に含まれる樹脂材料３２２と同様に、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができるが、シリコーン樹脂を用いることが好ましく、シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂を用いることがさらに好ましい。

なお、接合部３０の第１の接合層３１は、繊維３２１に加えて、例えばセラミックスの充填材（フィラー）を含んでいてもよい。セラミックスの充填材としては、例えば、アルミナ、シリカ、窒化アルミニウム、窒化ホウ素、硫酸バリウム、炭酸カルシウム等が挙げられる。

図２および図３に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、Ｚ軸方向視で、接合部３０における第１の接合層３１の外周面側には、第１の保護部６２が配置されている。第１の保護部６２は、第１の接合層３１の外周面全体を全周にわたって覆っている。また、第１の保護部６２の気密性は、第１の接合層３１の気密性より高い。すなわち、第１の保護部６２は、繊維に加え、後述の第２の接合層３２と同様に、樹脂材料を主成分として含んでいる。本実施形態では、第１の保護部６２に含まれている樹脂材料は、第２の接合層３２に含まれる樹脂材料３２２と異種であってもよいが、同種である方が好ましい。第２の接合層３２に対する濡れ性が高く接着性が向上するからである。

また、図２に示すように、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０のうち、ピン挿通孔１４０の一部である孔３６の内周面側には、第２の保護部６４が配置されている。第２の保護部６４は、孔３６の内周面全体を全周にわたって覆っている。また、接合部３０のうち、第１のガス流路孔１３１の一部である孔３５の内周面側には、第３の保護部６６が配置されている。第３の保護部６６は、孔３５の内周面全体を全周にわたって覆っている。なお、図３では、接合部３０に形成された各貫通孔（孔３６や孔３５）および各保護部（第２の保護部６４、第３の保護部６６）の図示を省略している。また、第２の保護部６４および第３の保護部６６の気密性は、第１の接合層３１の気密性より高い。すなわち、第２の保護部６４および第３の保護部６６は、繊維に加え、後述の第２の接合層３２と同様に、樹脂材料を主成分として含んでいる。本実施形態では、第２の保護部６４および第３の保護部６６に含まれている樹脂材料は、第２の接合層３２に含まれる樹脂材料３２２と異種であってもよいが、同種である方が好ましい。第２の接合層３２に対する濡れ性が高く接着性が向上するからである。

（第２の接合層３２）：
第２の接合層３２は、第１の接合層３１とベース部材２０との間に配置されている。第２の接合層３２の柔軟性が第１の接合層３１の柔軟性より高い。本実施形態では、第２の接合層３２は、樹脂材料３２２を主成分として含んでいる。なお、本明細書において、主成分とは、体積含有率が５０ｖｏｌ％より大きい成分を意味する。第２の接合層３２に含まれる樹脂材料３２２としては、シリコーン樹脂やアクリル樹脂、エポキシ樹脂等の種々の樹脂材料を用いることができるが、シリコーン樹脂を用いることが好ましく、シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂を用いることがさらに好ましい。また、上述したように、第１の接合層３１の下面Ｓ５には、第２の接合層３２が上下方向に隣接するように配置されており、第２の接合層３２が含有する樹脂材料３２２の一部が、第１の接合層３１における繊維３２１同士の間に入り込んでいる。

なお、第２の接合層３２は、樹脂材料３２２に加えて、例えばセラミックスの充填材（フィラー）を含んでいてもよい。ただし、第２の接合層３２は、第１の接合層３１とは異なり、繊維３２１を含んでいない。

（接合部３０の全体）：
本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０のせん断接着ひずみは、１５％以上である。すなわち、接合部３０は、ある程度以上のせん断破断のしにくさを有する。なお、接合部３０のせん断接着ひずみは、より好ましくは４０％以上である。また、樹脂材料は、繊維材料や充填材を添加し、その添加量の増加に伴い、ヤング率や剛性率が大きくなると同時に、破断に至るまでの歪み、すなわち、せん断接着歪みが小さくなる場合が多い。このため、接合部３０のうち、繊維３２１を含有していない第２の接合層３２のせん断接着ひずみは、第１の接合層３１のせん断接着ひずみより大きく、柔軟性が高い。

接合部３０のせん断接着ひずみは、以下のように特定することができる。図５は、せん断接着ひずみの特定方法を模式的に示す説明図である。まず、図５のＡ欄およびＢ欄に示すように、せん断接着ひずみの特定対象である試料ＳＡ（初期厚さｔ）によって、２つの略平板状の被着体２０１，２０２（例えば、アルミニウム板）を接合する。例えば、被着体２０１，２０２の大きさは、幅１２．５ｍｍ×長さ１００ｍｍ×厚さ１ｍｍであり、接合部は、各被着体２０１，２０２の端の幅１２．５ｍｍ×長さ１２．５ｍｍの部分である。次に、図５のＣ欄に示すように、試料ＳＡにせん断力が作用するように、２つの被着体２０１，２０２を相対移動させる。例えば、公知の引張試験機（例えば、島津製作所製のオートグラフＡＧ－ＩＳ）を用いて、一方の被着体２０１を接着面に平行な一方の方向（例えば、図５のＣ欄における上方向）に所定速度（例えば、２ｍｍ／分）で移動させながら、荷重と移動距離とを測定する。荷重を試験前の接合部の面積で除すことにより、せん断応力を算出する。このような被着体２０１，２０２の相対移動を試料ＳＡが破断するまで継続し、せん断応力が最大になったときの距離ΔＬを測定する。最後に、以下の式（２）の通り、距離ΔＬを試料ＳＡの初期厚さｔで除して、試料ＳＡのせん断ひずみ（％）を算出する。
せん断接着ひずみ（％）＝（ΔＬ／ｔ）×１００ ・・・（２）

また、被着体に接合済みの接合材料のせん断ひずみを測定する場合は、例えば以下のように行う。まず、レーザーカット等の加工方法により、接合部を被着体ごと切り出す。切り出す試験片の形状は、引張試験機の治具で保持することができ、かつ、接合されている２つの被着体を、図５に示されるように互いに逆方向に引っ張ることができる形状であればよい。引張試験を行う前に、切り出した試験片における接合部の面積と、接合部の厚さとを測定する。その後は、上述した方法と同様に引っ張り試験を行い、せん断応力が最大になったときの距離ΔＬを接合部の初期厚さｔで除すことにより、せん断ひずみ（％）を算出する。

また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０のヤング率は、１０ＭＰａ以下である。すなわち、接合部３０は、ある程度以上の柔軟性を有する。なお、接合部３０の第２の接合層３２は、繊維３２１を含有していないため、第２の接合層３２のヤング率は、第１の接合層３１のヤング率より低い。

接合部３０のヤング率は、公知の特定方法（例えば、下記のように、公知の引張試験機（例えば、島津製作所製のオートグラフＡＧ－ＩＳ）による引張試験を行う方法）を用いて特定することができる。試験片は、シート状に成形し、材料に応じて加熱・硬化した後、所定の大きさに切り出すことにより作製することができる。試験片の大きさは、例えば、幅１０ｍｍ×長さ７０ｍｍである。試験片の両端の長さ２０ｍｍの部分を治具で保持し、中間の長さ３０ｍｍの部分をサンプル長とする。試験片が破断するまで、例えば５０ｍｍ／分の速度で長さ方向に引っ張りながら、移動距離とその時の荷重とを測定する。荷重を、試験前の試験片の断面積で除すことにより、引張応力を算出し、引張応力－ひずみ線図の原点付近の傾きからヤング率（弾性率）を算出する。なお、試験片の形状は、ＪＩＳ Ｋ ６２５１：２０１０で定められたダンベル形状としてもよい。

また、被着体に接合済みの接合材料のヤング率を測定する場合には、ナイフ等を用いて被着体から接合材料をそぎ落とし、例えば上記と同じ幅１０ｍｍ×長さ７０ｍｍに切り出して試験片を作製し、上記と同様の方法でヤング率を算出することができる。

また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０の剛性率は、４ＭＰａ以下である。すなわち、接合部３０は、特にせん断方向に対して、ある程度以上の柔軟性を有する。なお、接合部３０の第２の接合層３２は、繊維３２１を含有していないため、第２の接合層３２の剛性率は、第１の接合層３１の剛性率より低い。

接合部３０の剛性率は、以下のように特定することができる。すなわち、上述したせん断接着ひずみの特定方法と同様に、剛性率の特定対象である試料ＳＡ（初期厚さｔ）によって、２つの略平板状の被着体２０１，２０２（例えば、アルミニウム板）を接合し（図５のＡ欄およびＢ欄参照）、次に、試料ＳＡにせん断力が作用するように、２つの被着体２０１，２０２を相対移動させる（図５のＣ欄参照）。例えば、公知の引張試験機（例えば、島津製作所製のオートグラフＡＧ－ＩＳ）を用いて、一方の被着体２０１を接着面に平行な一方の方向（例えば、図５のＣ欄における上方向）に所定速度（例えば、２ｍｍ／分）で移動させながら、荷重と移動距離ΔＬ’とを測定する。荷重を試験前の接合部の面積で除すことにより、せん断応力を算出する。以下の式（３）の通り、移動距離ΔＬ’を試料ＳＡの初期厚さｔで除すことにより、ひずみ（％）を算出する。せん断接着応力－ひずみ線図における原点付近の傾きから剛性率を算出する。
ひずみ（％）＝（ΔＬ’／ｔ）×１００ ・・・（３）

また、被着体に接合済みの接合材料の剛性率を測定する場合は、例えば以下のように行う。まず、レーザーカット等の加工方法により、接合部を被着体ごと切り出す。切り出す試験片の形状は、引張試験機の治具で保持することができ、かつ、接合されている２つの被着体を、図５に示されるように互いに逆方向に引っ張ることができる形状であればよい。引張試験を行う前に、切り出した試験片における接合部の面積と、接合部の厚さとを測定する。その後は、上述した方法と同様に引っ張り試験を行い、せん断接着応力－ひずみ線図における原点付近の傾きから剛性率を算出する。

（第１の接合層３１の熱伝導率および厚さ）：
第１の接合層３１の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍＫ）以下であることが好ましく、０．１Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましく、０．０５Ｗ／（ｍＫ）以下であることがさらに好ましい。

熱伝導率は、ＪＩＳ Ｒ１６１１、ＪＩＳ Ａ１４１２－１、ＪＩＳ Ａ１４１２－２、ＪＩＳ Ａ１４１２－３等を参考にして測定することができ、第１の接合層３１等の熱伝導率は、例えば、レーザフラッシュ法により求めることができる。具体的には、例えば、第１の接合層３１を切り出して、第１の接合層３１におけるＺ軸方向（厚み方向）および面方向が分かるように、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１ｍｍの略直方体の試料を作製する。レーザフラッシュ法では、当該作製された試料の表面をパルスレーザ光により瞬間的に均一加熱し、試料の裏面の温度変化を放射温度計で測定することにより、厚み方向の熱拡散率を得る。レーザのエネルギーの吸収および輻射率を良くするために、試料の表面に前処理としてカーボンスプレーによる黒化処理や金蒸着またはそれらの両方を施してもよい。第１の接合層３１の面方向における熱伝導率は、第１の接合層３１から縦１０ｍｍ×幅１ｍｍ×厚さ１ｍｍの試料を１０本切り出し、幅１ｍｍの部分がレーザフラッシュ測定における厚み方向になるように１０本を配置し束ねることで、縦１０ｍｍ×横１０ｍｍ×厚さ１ｍｍの略直方体の試料を作製する。その後、上記厚み方向における測定方法と同様の方法で測定することにより、面方向の熱拡散率を得る。レーザフラッシュ法による測定は、測定温度 室温、大気中にて行うことができる。以下の式（４）の通り、上記得られた比熱および熱拡散率と、試料の密度とを乗算して熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））を算出する。密度は、例えば、アルキメデス法により、比熱は公知の示差走査熱量計（ＤＳＣ）により測定できる。
Ｋ＝Ｃｐ×α×ρ ・・・（４）
（ここで、Ｋは試料の熱伝導率（Ｗ／（ｍ・Ｋ））、Ｃｐは試料の比熱（Ｊ／（ｋｇ・Ｋ））、αは試料の熱拡散率（ｍ^２／ｓ）、ρは試料の密度（ｋｇ／ｍ^３）を表す。）

なお、レーザフラッシュ法以外に、熱拡散率・熱伝導率測定装置 ａｉ－Ｐｈａｓｅ Ｍｏｂｉｌｅ １ｕ（株式会社 日立ハイテクサイエンス製）や熱伝導率測定装置 ＴＣｉ（株式会社リガク製）を用いて測定してもよい。

また、第１の接合層３１の上下方向（Ｚ軸方向）の厚さ（以下、単に「厚さ」という）は、接合部３０の厚さ（第１の接合層３１の厚さと第２の接合層３２の厚さとの合計）の２０％以上であることが好ましく、接合部３０の厚さの５０％以上であることがより好ましい。以下、具体的に説明する。

静電チャック１００を対象として、以下に説明する性能評価を行った。図６は、第１の接合層３１に関する性能評価結果を示す説明図である。同図中の「第１の接合層３１の厚さ割合」は、接合部３０の厚さに対する、第１の接合層３１の厚さの割合を意味する。性能評価には、静電チャック１００の３つのグループのサンプルを用いた。第１のグループに属するサンプルは、接合部３０の厚さが１ｍｍであり（図６の上段参照）、第２のグループに属するサンプルは、接合部３０の厚さが０．５ｍｍであり（図６の中段参照）、第３のグループに属するサンプルは、接合部３０の厚さが０．２５ｍｍである（図６の下段参照）。各グループに属する複数のサンプルは、第１の接合層３１の熱伝導率と第１の接合層３１の厚さとの少なくとも１つが互いに異なる。

そして、以下の共通の条件の下で、各サンプルにおける第１の接合層３１と第２の接合層３２との間の温度（第２の接合層３２の最高温度）を測定し、その測定結果に基づき、第１の接合層３１に関する性能評価を行った。
＜共通の条件＞
・ヒータ電極５０の温度が２５０℃であり、ベース部材２０の冷媒流路２１に流す冷媒の温度が１５０℃である。
・ヒータ電極５０から第１の接合層３１までの距離（ヒータ電極５０と板状部材１０の下面Ｓ２との上下方向の距離）が１ｍｍである。
・冷媒流路２１から第２の接合層３２までの距離（ベース部材２０の上面Ｓ３と、冷媒流路２１の上下方向の中心位置との上下方向の距離）が１５ｍｍである。
・板状部材１０の熱伝導率が３０Ｗ／（ｍＫ）であり、第２の接合層３２の熱伝導率が０．９Ｗ／（ｍＫ）であり、ベース部材２０の熱伝導率が１６０Ｗ／（ｍＫ）である。

図６における各温度は、各サンプルにおける第２の接合層３２の最高温度の測定結果である。また、各温度に付された「◎」「○」「Ｘ」は、判定結果を示す。「◎」は、第２の接合層３２の最高温度が１８０℃未満であることを意味する。第２の接合層３２の最高温度が１８０℃未満であれば、第１の接合層３１により、第２の接合層３２に対して十分な断熱性が確保されており、第２の接合層３２が、通常のシリコーン樹脂によって形成されている場合でも、接合部３０全体として劣化せず、静電チャックとして使用できる。「○」は、第２の接合層３２の最高温度が、１８０℃以上、２００℃未満であることを意味する。第２の接合層３２の最高温度が、１８０℃以上、２００℃未満であれば、第１の接合層３１により、第２の接合層３２に対してある程度の断熱性が確保されており、第２の接合層３２が、耐熱性の高いシリコーン樹脂や、より耐熱性が高いポリイミド、ポリベンズイミダゾール、フッ素系ポリマ―等の樹脂材料によって形成されている場合に、接合部３０全体としての耐熱性が確保されており、静電チャックとして使用できる。「Ｘ」は、第２の接合層３２の最高温度が２００℃以上であることを意味する。第２の接合層３２の最高温度が２００℃以上である場合、第１の接合層３１により、第２の接合層３２に対して十分な断熱性が確保されず、第２の接合層３２が２００℃以上の高温に晒され、長期間使用される中で劣化してしまうため、接合部３０全体としての耐熱性がなく、静電チャックとして使用できない。

図６の上段に示すように、第１のグループの評価結果によれば、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの１０％以下である場合、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．０５Ｗ／（ｍＫ）以下であることが好ましく、０．０２Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましい。また、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの１０％より高く、かつ、接合部３０の厚さの２０％以下である場合、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍＫ）以下であることが好ましく、０．０５Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましい。また、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの２０％より高く、かつ、接合部３０の厚さの５０％以下である場合、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましい。なお、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの９０％以上であれば、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．４Ｗ／（ｍＫ）以上であってもよい。また、接合部３０の厚さが１ｍｍである場合、第１の接合層３１の厚さは、０．２ｍｍ以上であることが好ましく、０．５ｍｍ以上であることがより好ましい。

図６の中段に示すように、第２のグループの評価結果によれば、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの２０％以下である場合、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍＫ）以下であることが好ましく、０．０５Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましい。また、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの２０％より高く、かつ、接合部３０の厚さの４０％以下である場合、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．２Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましい。なお、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの８０％以上であれば、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．４Ｗ／（ｍＫ）以上であってもよい。また、接合部３０の厚さが０．５ｍｍである場合、第１の接合層３１の厚さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましい。

図６の下段に示すように、第３のグループの評価結果によれば、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの４０％以下である場合、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．１Ｗ／（ｍＫ）以下であることがより好ましい。なお、第１の接合層３１の厚さが、接合部３０の厚さの８０％以上であれば、第１の接合層３１の熱伝導率は、０．４Ｗ／（ｍＫ）以上であってもよい。また、接合部３０の厚さが０．２５ｍｍである場合、第１の接合層３１の厚さは、０．１ｍｍ以上であることが好ましく、０．２ｍｍ以上であることがより好ましい。なお、コストや実際的に実現可能性を考慮した組合せは、第１の接合層３１の熱伝導率が０．１Ｗ／（ｍＫ）、第１の接合層３１の厚さが０．５ｍｍ、接合部３０の厚さが０．６ｍｍ以上、０．９ｍｍ以下である。

Ａ－３．静電チャック１００の製造方法：
本実施形態の静電チャック１００の製造方法は、例えば以下の通りである。まず、公知の方法により、板状部材１０を作製する。例えば、セラミックスグリーンシートを複数枚作製し、所定のセラミックスグリーンシートに所定の加工を行う。所定の加工としては、例えば、チャック電極４０やヒータ電極５０等の形成のためのメタライズペーストの印刷、各種ビアの形成のための孔空けおよびメタライズペーストの充填等が挙げられる。これらのセラミックスグリーンシートを積層して熱圧着し、切断等の加工を行うことにより、セラミックスグリーンシートの積層体を作製する。作製されたセラミックスグリーンシートの積層体を焼成することにより、セラミックス焼成体である板状部材１０を作製する。また、公知の方法により、ベース部材２０を作製する。

また、接合部３０の各部分（第１の接合層３１、第２の接合層３２、各保護部６２～６６）を形成するためのシート状接着剤を作製する。具体的には、第１の接合層３１は、繊維３２１を積層しプレスするなどしてシート状に成形した繊維シートを使用する。繊維３２１を溶媒中に分散させた後、ろ過、乾燥してシート状に成形してもよい。第１の接合層３１を形成する各繊維３２１は部分的に互いに絡まっていてもよい。各繊維３２１を絡ませる方法としては繊維シートを叩いたり、繊維シートに細いピンや針を何度も通したりする方法などがある。第２の接合層３２は、例えば液状の樹脂材料を、例えば離型シート上に膜状に載置した後、所定の硬化処理によって半硬化させることにより作製できる。液状の樹脂材料にはあらかじめ充填材を加えておいてもよい。もしくは、必要に応じて充填材を加えた液状の樹脂材料層のペーストを、第１の接合３１となる繊維シートの上に膜状に塗布した後、所定の硬化処理によって半硬化させることにより、接合部３０となる積層されたシート状接着剤を作製してもよい。繊維３２１の含有量、ペーストの粘度、硬化処理の条件など種々の条件を調整することによって、第１の接合層３１の厚さ方向からみて部分的に樹脂材料を含ませることができる。また、液状の樹脂材料に充填材を加えて作製したペーストを、繊維シートに平面方向に見て部分的に浸透させることにより、各保護部６２～６６となる部分を備えた樹脂シートを作製することができる。各シート状接着剤に対して、例えば打ち抜き加工を行うことにより、各シート状接着剤の形状を所望の形状（例えば、略円環状および略円形）にする。

その後、第１の接合層３１用、第２の接合層３２用および保護部６２～６６用のシート状接着剤を用いて、板状部材１０とベース部材２０とを接合する。具体的には、板状部材１０の下面Ｓ２に、第１の接合層３１用および保護部６２～６６用のシート状接着剤を所定の位置関係で面方向に並べて配置する。所定の位置関係は、例えば、略円環状の第１の保護部６２用のシート状接着剤が外周側に位置し、その内側に、略円形の第１の接合層３１用のシート状接着剤が位置し、第２の保護部６４と第３の保護部６６とが、それぞれ、第１の接合層３１用のシート状接着剤に形成された各孔内に位置する位置関係である。また、ベース部材２０の上面Ｓ３上に、第２の接合層３２用のシート状接着剤を配置する。なお、板状部材１０の下面Ｓ２上に配置された第１の接合層３１用および保護部６２～６６用のシート状接着剤の上に、さらに、第２の接合層３２用のシート状接着剤を配置してもよいし、ベース部材２０の上面Ｓ３上に配置された第２の接合層３２用のシート状接着剤の上に、さらに、第１の接合層３１用および保護部６２～６６用のシート状接着剤を配置してもよい。次に、板状部材１０とベース部材２０とを各シート状接着剤を介して貼り合わせ、各シート状接着剤を硬化させる硬化処理を行うことにより、接合部３０（第１の接合層３１、第２の接合層３２および保護部６２～６６）を形成する。主として以上の工程により、本実施形態の静電チャック１００が製造される。

なお、板状部材１０（セラミックス）と第１の接合層３１（繊維）とを、合金や無機系接着材（セラミックス系接着剤）を用いて接合することができる。ただし、無機系接着材を用いることが好ましい。無機系接着剤は、合金や半田等の金属材料に比べて、半導体製造装置内のプラズマへの影響が小さく、高温やプラズマに対する耐久性が高いからである。無機系接着剤としては、例えばセラミックスと無機ポリマーとを主成分とした接着剤があり、より具体的には、例えば、株式会社スリーボンド製耐熱性無機接着剤３７１３Ｂ、３７３２、東亜合成株式会社製アロンセラミックＣ、アロンセラミックＤ，アロンセラミックＥ、旭化学工業株式会社製スミセラムＳなどがある。合金としては、公知の共晶はんだや鉛フリーはんだのような合金、すなわちＳｎ－Ａｇ、Ｓｎ－Ａｇ－Ｃｕ、Ｓｎ－Ｂｉ、Ｓｎ、Ａｕ－ＳｎなどＳｎやＡｇを主体とした合金、ＡｇやＣｕなどの微粉末からなる金属ペーストなどが使用できる。合金を用いる場合、合金の濡れ性を高めるため、板状部材１０と第１の接合層３１とのそれぞれの表面にめっきやスパッタなど公知の方法でＮｉ膜やＣｕ膜を形成し、その上にＡｕ膜を形成する。Ｎｉ膜やＣｕ膜の厚さは通常５ｕｍ以下、Ａｕ膜の厚さは通常１ｕｍ以下であることが好ましい。その後、公知のはんだや合金材料で接合できる。Ｎｉ膜、Ｃｕ膜と板状部材１０や繊維３２１との接合強度を高めるため、必要に応じてＮｉ膜やＣｕ膜と板状部材１０や繊維３２１との間にＴｉ、Ｃｒ、Ｐｄなどの膜を形成してもよい。板状部材１０と第１の接合層３１とを接合するための部分は、厚みが１００ｕｍ以下の膜状であることが好ましい。板状部材１０と合金の濡れ性を高めるために、板状部材１０の表面に導電性材料（例えば、タングステン、モリブデン、白金等）を形成してもよい。ヒータ電極５０の形成と同様に塗布し、同時焼成することで形成できる。その後、めっきなどの方法により導電性材料の上にＡｕ膜を形成してもよい。

Ａ－４．本実施形態の効果：
以上説明したように、本実施形態の静電チャック１００は、板状部材１０と、ベース部材２０と、接合部３０とを備える。板状部材１０は、Ｚ軸方向に略直交する吸着面Ｓ１と、吸着面Ｓ１とは反対側の下面Ｓ２とを有する。ベース部材２０は、上面Ｓ３を有し、上面Ｓ３が板状部材１０の下面Ｓ２側に位置するように配置されている。ベース部材２０の熱膨張係数は、板状部材１０の熱膨張係数と異なる。接合部３０は、板状部材１０の下面Ｓ２とベース部材２０の上面Ｓ３との間に配置されて板状部材１０とベース部材２０とを接合する。また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０は、少なくとも第１の接合層３１と第２の接合層３２とを含んでいる。

第１の接合層３１は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維３２１を含有している。第１の接合層３１の断熱性は、第２の接合層の断熱性より高い。このため、第１の接合層３１により、板状部材１０から第２の接合層３２への放熱が抑制され、例えば、第２の接合層３２の熱による劣化を抑制することができる。また、第２の接合層３２は、第１の接合層３１とベース部材２０との間に配置されている。第２の接合層３２の柔軟性は、第１の接合層３１の柔軟性より高い。このため、第２の接合層３２により、板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力を緩和することができる。従って、本保持装置によれば、接合部３０全体における応力緩和性を確保しつつ、接合部３０全体としての耐熱性を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１００では、接合部３０の第１の接合層３１が、金属および無機材料の少なくとも一種を、繊維（不織布でもよい）の形態で含有している。そのため、接合部３０の第１の接合層３１は、ある程度の柔軟性を有する。すなわち、第１の接合層３１では、各繊維３２１が樹脂材料３２２の変形に追随してスライドできるため、第１の接合層３１全体として柔軟性と、加熱・冷却の繰り返しによる膨張や収縮の繰り返しの変形に対する耐久性を有する。この点で、接合部３０の第１の接合層３１は、変形しにくく、繰り返しの変形により疲労破壊しやすい金属多孔体とは異なる。従って、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０により、板状部材１０とベース部材２０との接合性を確保しつつ、板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力を効果的に緩和することができ、熱応力により板状部材１０に反りなどの変形が発生することを抑制することができ、また、部材間の剥離や部材の割れが発生することを抑制することができる。本静電チャック１００によれば、該反りに起因して対象物に対する処理速度（例えば、エッチング速度）が不均一となることや、加工深さに制限が出たりすることを抑制することができる。また、部材間の剥離に伴い、その部分の熱伝導性が低下することによる温度分布の均一性の低下を抑制することができる。

また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０における第１の接合層３１の外周面を覆い、かつ、気密性が第１の接合層３１の気密性より高い第１の保護部６２が備えられている。そのため、第１の保護部６２の存在により、半導体製造装置内部（チャンバー内部）にガス（ヘリウムガス）や異物が入ることを抑制することができる。また、仮に、静電チャック１００が、第１の保護部６２を備えない構成である場合、チャンバー内部の真空状態を効果的に維持できなくなるおそれがある。具体的には、第１の接合層３１は、比較的に緻密性が低い。このため、真空状態のチャンバー内部とベース部材２０に形成され孔２５，２６とが第１の接合層３１を介して連通し、チャンバー内に第１の接合層３１および孔２５，２６を介して、ベース部材２０の下面Ｓ４側の大気が漏れ出て、チャンバー内部の真空度が低下するおそれがある。これに対して、本実施形態の静電チャック１００によれば、第１の保護部６２の存在により、ガスが緻密性の低い第１の接合層３１を通過することが抑制されることにより、チャンバー内部の真空状態を効果的に維持することができる。なお、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０のうち、接合部３０をＺ軸方向に貫通する孔３５，３６であって、板状部材１０における吸着面Ｓ１と下面Ｓ２とに開口する孔１３２，１６と連通している孔３５，３６の内周面側には、繊維３２１を含有しない第２の保護部６４や第３の保護部６６が配置されている。これにより、半導体製造装置内部（チャンバー内部）にガス（ヘリウムガス）や異物が入ることや、異なる役割の孔の間で、異なるガスすなわち大気やヘリウムガスなどが相互に混合してしまうことを、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１００では、第１の接合層３１には、該第１の接合層３１に隣接する第２の接合層３２が含有する樹脂材料３２２の一部が第１の接合層３１の繊維３２１間に入り込んでいる。そのため、本実施形態の静電チャック１００によれば、第１の接合層３１と第２の接合層３２との接合性を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１００では、ベース部材２０に冷媒流路２１が形成されている。また、接合部３０のせん断接着ひずみは、１５％以上である。すなわち、接合部３０は、ある程度以上のせん断破断のしにくさを有する。このような高いせん断接着ひずみの値は、上述したように、第１の接合層３１において、各繊維３２１が樹脂材料３２２の変形に追随してスライドでき、第１の接合層３１全体として十分な柔軟性を有するために実現することができる。しかも、第１の接合層３１とベース部材２０との間には、第２の接合層３２が配置されており、第２の接合層３２の柔軟性は第１の接合層３１の柔軟性より高い。そのため、本実施形態の静電チャック１００では、板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力によって接合部３０が破断することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、接合部３０の破断に起因して板状部材１０とベース部材２０との間の熱伝導性（熱引き特性）が低下し、板状部材１０の吸着面Ｓ１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。例えば、板状部材１０の直径が３６０ｍｍであり、接合部３０の厚さが１ｍｍであり、板状部材１０がアルミナ（熱膨張係数：８．２ｐｐｍ／Ｋ）により形成され、ベース部材２０がアルミニウム（熱膨張係数：２３ｐｐｍ／Ｋ）により形成され、応力ゼロとなる温度を１００℃（硬化温度）とし、使用時温度を板状部材１０では２５０℃、ベース部材２０では１５０℃としたとき、接合部３０のせん断接着ひずみが１５％以上であれば、接合部３０が破断することがない。また、使用時温度を板状部材１０では１５０℃、ベース部材２０では２０℃としたとき、接合部３０のせん断接着ひずみが４０％以上であれば、接合部３０が破断することがない。

また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０のヤング率は、１０ＭＰａ以下である。すなわち、接合部３０は、ある程度以上の柔軟性を有する。このような低いヤング率の値は、上述したように、第１の接合層３１において、各繊維３２１が樹脂材料３２２の変形に追随してスライドでき、第１の接合層３１全体として十分な柔軟性を有するために実現することができる。しかも、第１の接合層３１とベース部材２０との間には、第２の接合層３２が配置されており、第２の接合層３２の柔軟性は第１の接合層３１の柔軟性より高い。そのため、本実施形態の静電チャック１００では、板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、該反りに起因してウェハＷに対する処理速度（例えば、エッチング速度）が不均一となったり、加工深さに制限が出たりすることを抑制することができる。

また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０の剛性率は、４ＭＰａ以下である。すなわち、接合部３０は、特にせん断方向に対して、ある程度以上の柔軟性を有する。このような低い剛性率の値は、上述したように、第１の接合層３１において、各繊維３２１が樹脂材料３２２の変形に追随してスライドでき、第１の接合層３１全体として十分な柔軟性を有するために実現することができる。しかも、第１の接合層３１とベース部材２０との間には、第２の接合層３２が配置されており、第２の接合層３２の柔軟性は第１の接合層３１の柔軟性より高い。そのため、本実施形態の静電チャック１００では、板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力によって反りなどの変形が発生することを抑制することができる。従って、本実施形態の静電チャック１００によれば、該反りに起因してウェハＷに対する処理速度（例えば、エッチング速度）が不均一となったり、加工深さに制限が出たりすることを抑制することができる。

また、本実施形態の静電チャック１００では、接合部３０が樹脂材料を含んでいる。そのため、本実施形態の静電チャック１００によれば、接合部３０により、板状部材１０とベース部材２０との間の接合性を効果的に確保しつつ、板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力を効果的に緩和することができ、部材間の剥離や部材の割れが発生することを効果的に抑制することができる。

なお、接合部３０（第２の接合層３２や保護部６２～６６）が含有する樹脂材料は、シリコーン樹脂であることが好ましい。樹脂材料の中でもシリコーン樹脂は、耐寒性と耐熱性と柔軟性に優れる。そのため、接合部３０が含有する樹脂材料としてシリコーン樹脂を用いれば、接合部３０の耐寒性および耐熱性を向上させることができ、静電チャック１００を広い温度範囲で使用することができるとともに、接合部３０によって板状部材１０とベース部材２０との間の熱膨張差による応力を極めて効果的に緩和することができ、部材間の剥離や部材の割れが発生することを極めて効果的に抑制することができる。

また、接合部３０が含有する樹脂材料は、付加硬化型シリコーン樹脂であることがさらに好ましい。シリコーン樹脂の中でも付加硬化型シリコーン樹脂は、硬化の際に揮発性の副生成物を発生しない。そのため、接合部３０が含有する樹脂材料として付加硬化型シリコーン樹脂を用いれば、該副生成物に起因して接合部３０に気泡が生じることを抑制することができ、その結果、該気泡の存在に起因して板状部材１０とベース部材２０との間の熱伝導性（熱引き特性）が低下し、板状部材１０の吸着面Ｓ１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。

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。

上記実施形態における静電チャック１００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、板状部材１０と接合部３０との間における第１の接合層３１と第２の接合層３２との上下方向の配置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、板状部材１０と第１の接合層３１との間に、他の接合層（例えば無機系若しくは金属系の接合層）が配置された構成であってもよいし、第１の接合層３１と第２の接合層３２との間に、他の接合層が配置された構成であってもよいし、第２の接合層３２とベース部材２０との間に、他の接合層が配置された構成であってもよい。

上記実施形態では、接合部３０のせん断接着ひずみは１５％以上であり、接合部３０のヤング率は１０ＭＰａ以下であり、接合部３０の剛性率は４ＭＰａ以下であるとしているが、これらの物性値の数値範囲は好ましい範囲であり、これらの物性値の数値範囲を満たすことは必ずしも必須ではない。

上記実施形態では、板状部材１０の内部にヒータ電極５０が配置されているが、必ずしも板状部材１０の内部にヒータ電極５０が配置されている必要はない。また、上記実施形態では、ベース部材２０に冷媒流路２１が形成されているが、必ずしもベース部材２０に冷媒流路２１が形成されている必要はない。

上記実施形態では、板状部材１０の内部に１つのチャック電極４０が設けられた単極方式が採用されているが、板状部材１０の内部に一対のチャック電極４０が設けられた双極方式が採用されてもよい。

上記実施形態の静電チャック１００における各部材の形成材料は、あくまで一例であり、任意に変更可能である。例えば、上記実施形態では、板状部材１０が、セラミックスにより形成されているが、板状部材１０が、セラミックス以外の材料（例えば、樹脂材料）により形成されるとしてもよい。また、上記実施形態において、第１の接合層３１が、金属により形成された繊維と無機材料により形成された繊維との両方を含有する構成であってもよい。また、上記実施形態において、接合部３０の第１の保護部６２、第２の保護部６４や第３の保護部６６に含まれる樹脂材料と第２の接合層３２に含まれる樹脂材料とは、同種でも異種でもよい。ただし、それらの樹脂材料が同種であれば、熱膨張係数が互いに近くなることや、相互の濡れ性が高まり接着性が良好となるため、好ましい。また、上記実施形態では、接合部３０の３２、第１の保護部６２、第２の保護部６４や第３の保護部６６が樹脂材料を主成分として含んでいるが、接合部３０の３２、第１の保護部６２、第２の保護部６４や第３の保護部６６の少なくとも１つが樹脂材料を副成分として含むとしてもよい。

上記実施形態の静電チャック１００の製造方法は、あくまで一例であり、種々変形可能である。

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１００に限らず、板状部材と、ベース部材と、接合部とを備え、板状部材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）にも同様に適用可能である。

１０：板状部材 １６：孔 ２０：ベース部材 ２１：冷媒流路 ２５，２６：孔 ３０：接合部 ３１：第１の接合層 ３２：第２の接合層 ３５，３６：孔 ４０：チャック電極 ５０：ヒータ電極 ６２：第１の保護部 ６４：第２の保護部 ６６：第３の保護部 １００：静電チャック １３１：第１のガス流路孔 １３２：第２のガス流路孔 １３３：横流路 １３４：拡径部 １４０：ピン挿通孔 １６０：充填部材 ２０１，２０２：被着体 ３２１：繊維 ３２２：樹脂材料 Ｌ：距離Δ Ｓ１：吸着面 Ｓ２：下面 Ｓ３：上面 Ｓ４：下面 Ｓ５：下面 Ｗ：ウェハ ｔ：初期厚さ

Claims (8)

1. 第１の方向に略直交する第１の表面と、前記第１の表面とは反対側の第２の表面と、を有する板状部材と、
   第３の表面を有し、前記第３の表面が前記板状部材の前記第２の表面側に位置するように配置され、前記板状部材の熱膨張係数とは異なる熱膨張係数を有するベース部材と、
   前記板状部材の前記第２の表面と前記ベース部材の前記第３の表面との間に配置されて前記板状部材と前記ベース部材とを接合する接合部と、
   を備え、前記板状部材の前記第１の表面上に対象物を保持する保持装置において、
   前記接合部は、少なくとも第１の接合層と第２の接合層とを含んでおり、
   前記第１の接合層は、金属および無機材料の少なくとも一種により形成された繊維と、前記板状部材と前記繊維とを接合する無機系接着材と、を含有し、かつ、断熱性が前記第２の接合層の断熱性より高く、
   前記第２の接合層は、前記第１の接合層と前記ベース部材との間に配置され、柔軟性が前記第１の接合層の柔軟性より高い、
   ことを特徴とする保持装置。
2. 請求項１に記載の保持装置において、さらに、
   前記接合部における前記第１の接合層の外周面を覆い、かつ、気密性が前記第１の接合層の気密性より高い保護部を備える、
   ことを特徴とする保持装置。
3. 請求項１または請求項２に記載の保持装置において、
   前記繊維は、無機系繊維である、
   ことを特徴とする保持装置。
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において、
   前記第１の接合層における前記繊維の含有量は、２％以上、３０％以下である、
   ことを特徴とする保持装置。
5. 請求項１から請求項４までのいずれか一項に記載の保持装置において、
   前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、
   前記接合部のせん断接着ひずみは、１５％以上である、
   ことを特徴とする保持装置。
6. 請求項１から請求項５までのいずれか一項に記載の保持装置において、
   前記接合部の剛性率は、４ＭＰａ以下である、
   ことを特徴とする保持装置。
7. 請求項６に記載の保持装置において、
   前記第２の接合層は、シリコーン樹脂を含む、
   ことを特徴とする保持装置。
8. 請求項７に記載の保持装置において、
   前記ベース部材には、冷媒流路が形成されており、
   前記シリコーン樹脂は、付加硬化型シリコーン樹脂である、
   ことを特徴とする保持装置。

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