CN109119372A - 基板保持构件 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种能够谋求长期以良好的平面度保持基板的基板保持构件。基板保持构件(1)包括：基台(10)；以及多个凸部(20)，该多个凸部(20)形成于基台(10)的上表面且能够在顶面(20a)保持基板。各凸部(20)具有自基台(10)的上表面起延伸的根部(21)和形成在根部(21)之上且包含顶面(20a)的顶部(22)。对于凸部(20)而言，根部(21)的截面积(S1)大于顶部(22)的截面积(S2)，顶部(22)的包含顶面(20a)的至少一部分由保持构件(30)形成，该保持构件(30)由杨氏模量比用于形成基台(10)的材质的杨氏模量大的材质形成，各保持构件(30)相互分开。

Description

基板保持构件
技术领域
本发明涉及一种基板保持构件，特别涉及一种用于保持晶圆等基板的真空吸盘等基板保持构件。
背景技术
在半导体制造装置中，作为用于保持晶圆等基板的构件而使用基板保持构件。这样的基板保持构件在基台的表面形成有多个凸部，利用凸部的顶面(顶端面)来保持晶圆。
为了使凸部与基板的接触面积尽量较小，需要使凸部的顶面的面积较小。另外，为了真空吸附基板，需要使凸部具有某一程度的高度。由此，凸部形成为细长的圆柱形状。
并且，提出了一种在细长的圆柱形状的凸部的顶端形成覆膜的方案(参照专利文献1)。另外，还提出一种在包含凸部(突出部)的基台(基体)的整个表面形成覆膜(保护层)的方案，在该情况下，还具有防止微粒自基台脱落这样的效果(参照专利文献2)。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特许第6001675号公报
专利文献2：日本特许第5063797号公报
发明内容
发明要解决的问题
然而，如专利文献1那样，若凸部为细长的圆柱形状，则存在在反复作用于凸部与基台的接触面的滑动力的作用下凸部破损的情况，存在难以长期以良好的平面度保持基板的问题。
另一方面，如专利文献2那样，若在基台的整个表面形成保护膜，则存在因基台与保护膜之间的物理属性的差别而当长期使用时在基体与保护膜之间产生剥离、裂缝的情况。可以认为原因在于，线膨胀系数、弹性模量、密度、硬度、结晶性等物理属性稍微不同，伴随着温度变化的、膨胀率的差异所引起的应力、进行晶圆的吸附和脱附时产生的应力导致了这种情况。该应力传播至保护膜的下部的基体，导致剥离、裂缝。这样的保护膜的剥离、裂缝有时导致产生微粒，从而存在难以长期以良好的平面度保持基板的问题。
本发明是鉴于上述以往的问题而做出的，其目的在于，提供一种能够谋求长期以良好的平面度保持基板的基板保持构件。
用于解决问题的方案
本发明提供一种基板保持构件，其包括：基台；以及多个凸部，该多个凸部形成于所述基台的上表面且能够在顶面保持基板，该基板保持构件的特征在于，所述多个凸部具有自所述基台的上表面起延伸的根部和形成在所述根部之上且包含所述顶面的顶部，对于所述多个凸部而言，所述根部的在沿着所述基台的上表面延伸的水平方向上的截面积大于所述顶部的在所述水平方向上的截面积，对于所述多个凸部而言，所述顶部的包含顶面的至少一部分由保持构件形成，该保持构件由杨氏模量比用于形成所述基台的材质的杨氏模量大的材质形成，构成所述多个凸部的各所述保持构件相互分开。
采用本发明的基板保持构件，凸部的包含与基板相接触的顶面在内的至少一部分由保持构件形成，该保持构件由与用于形成基台的材质相比杨氏模量较大的材质形成。由此，与凸部由与基台相同的材质形成的情况相比，能够提高与基板相接触的顶面处的耐磨损性，且能够抑制自顶面产生微粒。
并且，对于凸部而言，由于根部的截面积大于顶部的截面积，因此，与整体的截面积相同的、上述专利文献1记载的凸部(突起部)相比，即使使顶面的面积与专利文献1中的顶面的面积相同，也能够谋求凸部的高刚性化。
并且，由于各保持构件相互分开，因此，与保持构件(覆膜)形成于基台(基体)的整个表面的、上述专利文献2记载的情况相比，能够谋求抑制保持构件的剥离、裂缝等。
由此，能够谋求长期以良好的平面度保持基板。
在本发明的基板保持构件中，优选的是，所述多个凸部包括：第1凸部，其构成自所述基台的上表面起延伸的所述根部，且具有上端面；以及第2凸部，其形成在所述第1凸部的上端面的一部分之上，且构成所述顶部，所述保持构件构成所述第2凸部的至少一部分。
在该情况下，由于第1凸部自基台的上表面起延伸，因此能够使第1凸部和基台一体地形成。由此，能够谋求提高第1凸部与基台之间的密合性，从而能够谋求抑制在第1凸部与基台之间产生剥离、裂缝等破损。
另外，在本发明的基板保持构件中，优选的是，所述保持构件构成所述第2凸部和至少所述第1凸部的包含所述上端面的上端顶部。
在该情况下，由于保持构件构成第1凸部的上端顶部和第2凸部，因此能够使第2凸部和第1凸部一体地形成。由此，能够谋求提高第1凸部与第2凸部之间的密合性，从而能够谋求抑制在第1凸部与第2凸部之间产生剥离、裂缝等破损。
另外，保持构件构成第1凸部的上端顶部，由此能以较大的面积来使保持构件和第1凸部的下部密合。因此，能够谋求提高保持构件与第1凸部的下部之间的密合性，从而能够谋求抑制在保持构件与第1凸部的下部之间产生剥离、裂缝等破损。
另外，在本发明的基板保持构件中，优选的是，所述多个凸部具有自所述基台起与所述基台连续地形成且由用于形成所述基台的材质形成的部分，在由用于形成所述基台的材质形成的部分处形成有凹部，至少在所述凹部内形成有所述保持构件。
在该情况下，在凸部的由用于形成基台的材质形成的部分形成有凹部，在该凹部内形成有保持构件，因此能够谋求抑制保持构件自凸部的由用于形成基台的材质形成的部分剥离。
另外，在本发明的基板保持构件中，还优选的是，所述保持构件构成所述多个凸部的整体。
在该情况下，由于保持构件构成整个凸部，因此，不需要形成自基台起与基台连续的部分来作为凸部的一部分，因此不需要形成该部分的工序，能够谋求简化制造工序。
并且，在本发明的基板保持构件中，优选的是，在所述基台的上表面形成凹部，所述保持构件至少形成于所述凹部内。
在该情况下，在基台的上表面形成有凹部，在该凹部内形成有保持构件，因此，能够谋求抑制保持构件自基台剥离。
附图说明
图1是本发明的第1实施方式的基板保持构件的示意剖视图。
图2是本发明的第1实施方式的基板保持构件的凸部的放大示意纵剖视图。
图3是本发明的第1实施方式的基板保持构件的凸部的放大截面照片。
图4是表示本发明的第1实施方式的基板保持构件的制造工序的放大示意纵剖视图，示出在基台的表面形成保持层且在保持层的区域载置了掩模的状态。
图5是本发明的第2实施方式的基板保持构件的凸部的放大示意纵剖视图。
图6是本发明的第3实施方式的基板保持构件的凸部的放大示意纵剖视图。
图7是本发明的第4实施方式的基板保持构件的凸部的放大示意纵剖视图。
图8是本发明的第5实施方式的基板保持构件的凸部的放大示意纵剖视图。
附图标记说明
1、1A、1B、1C、1D、基板保持构件；10、10A、10B、10C、10D、基台；10Da、凹部、11、真空抽吸用路径；20、20A、20B、20C、20D、凸部；20a、20Aa、20Ba、20Ca、20Da、顶面；21、21A、21B、21C、21D、根部；22、22A、22B、22C、22D、顶部；23、23A、23B、下部(第1凸部)；23Aa、凹部；24、24A、24B、上部(第2凸部)；30、30A、30B、30C、30D、保持构件；40、保持层；M、掩模。
具体实施方式
参照附图来说明本发明的第1实施方式的基板保持构件1。
如图1的剖视图所示，基板保持构件1包括：基台10，其为圆盘状；以及多个凸部(突起部、销)20，其形成于基台10的上表面，该多个凸部在顶面20a处保持未图示的晶圆(基板)。
在基板保持构件1中，如图2的局部放大剖视图所示，各凸部20具有自基台10的上表面起延伸的根部21和形成在根部21之上且包含顶面20a的顶部22。并且，对于凸部20而言，根部21的在沿着基台10的上表面延伸的水平方向(图2中的左右方向)上的截面积S1大于顶部22的在所述水平方向上的截面积S2。
凸部20的包含顶部22的顶面20a在内的至少一部分由保持构件30构成，该保持构件30由杨氏模量比用于形成基台10的材质的杨氏模量大的材质形成。优选的是，包含顶部22的顶面20a在内的至少一部分由气孔率比用于形成基台10的材质的气孔率小(气孔较少)的材质构成。各保持构件30相互分开。
在本实施方式中，凸部20包括圆柱状的下部23和向下部23的上方突出且直径比下部23的直径小的圆柱形状的上部24。下部23自基台10的表面突出并与基台10一体地形成，下部23的材质与基台10的材质相同。也就是说，下部23自基台10起与基台10连续地形成。
整个上部24由保持构件30构成。由此，凸部20的根部21是下部23的根部(下端部)，凸部20的顶部22成为上部24的顶部(上端部)。
并且，保持构件30的上端面即凸部20的顶面20a形成为平坦。此外，下部23相当于本发明的第1凸部，上部24相当于本发明的第2凸部。
下部23的高度优选为0.15mm～0.35mm，例如为0.25mm。下部23的直径优选为1.0mm～1.5mm，例如为1.25mm。上部24的高度优选为0.02mm～0.06mm，例如为0.02mm。上部24的直径优选为0.02mm～0.2mm，例如为0.02mm。
此外，在图1、2中，未考虑实际的形状和尺寸比，而以夸张的方式描绘出了基台10、凸部20、保持构件30等。因而，实际的形状和尺寸比未必一致。后述的图4～图8也是同样的。
另外，记载了下部23和上部24均为圆柱状，但由于制造方法等因素，导致角部成为曲面状，在侧面等也产生凹凸或者侧面倾斜等，而没有成为严格的圆柱状。
关于基台10和下部23的材质，可举出碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)等，为了防止静电导致的电路破坏而优选为导电性且高刚性的材质，因此，基台10和下部23的材质优选为碳化硅(SiC)质烧结体。基台10和下部23的气孔还会导致产生微粒灰尘等，因此基台10和下部23的气孔越少越好，基台10和下部23的气孔率为5％以下，更优选为2％以下。
从强度的观点考虑，基台10和下部23的气孔直径优选为较小，基台10和下部23的平均气孔直径为1μm～5μm。平均气孔直径只要通过以下方式算出即可：对使用扫描型电子显微镜(SEM)将基台10和下部23放大至2000倍后的截面进行拍摄，对于得到的截面照片的任意的30μm见方的区域，使用截距法进行计算。
基台10和下部23的杨氏模量(纵弹性系数)为400GPa～440GPa，更优选为420GPa～440GPa。另外，基台10和下部23的维氏硬度为22GPa～26GPa(负荷0.5kgf)。
关于保持构件30的材质，可举出碳化硅(SiC)、氧化铝(Al2O3)等，优选为主要成分与基台10和下部23的主要成分相同的材质，优选为碳化硅质。由于保持构件30包含与晶圆等基板直接接触的部分，因此优选保持构件30的气孔更少。保持构件30的气孔率小于基台10和下部23的气孔率，为1％以下，更优选为0.5％以下。保持构件30的杨氏模量大于基台10和下部23的杨氏模量，为450GPa～480GPa，更优选为460GPa～480GPa。在此，保持构件30、基台10以及下部23的杨氏模量能够以使用了纳米压痕法的试验方法即ISO14577为基准来测量。另外，保持构件30的维氏硬度为28GPa～31GPa(负荷0.5kgf)。
在基台10和下部23的材质为碳化硅质烧结体的情况下，保持构件30优选为利用热CVD(化学气相沉淀)法形成的碳化硅质。其原因在于，采用热CVD法，保持构件30的气孔非常少，在利用SEM观察保持构件30的放大至2000倍的截面时，未发现气孔，保持构件30的气孔率实质上成为0％，容易使气孔率和杨氏模量在所述范围内，且能够容易使保持构件30的厚度厚至1mm左右。
图3是使用了扫描型电子显微镜(SEM)得到的、在下部23上利用热CVD法形成了由SiC构成的保持构件30的部分的放大截面照片，该下部23是通过对作为烧结助剂成分而添加了B4C和C的SiC进行常压烧结而得到的。可以确认到：在下部23的碳化硅质烧结体上分布有一定的气孔，相对于此，在利用热CVD法形成的、由SiC形成的保持构件30上，未发现气孔，实质上气孔率为0％。对于保持构件30、基台10以及下部23的气孔的数量、气孔率的大小，能够通过观察使用SEM得到的放大截面照片来进行评价。
此外，说明了下部23和上部24分别为圆柱形状的情况，但只要凸部的根部21的截面积S1大于顶部22的截面积S2，则不限定于此。例如，下部23和上部24既可以分别为圆锥台形状，下部23和上部24也可以在整体上成为1个圆锥台形状。另外，下部23和上部24的形状只要为自上朝下扩展那样的形状即可，除了为圆柱状之外，也可以为棱柱、圆锥台、棱台等。另外，上部24和下部23中的至少一者也可以是将多个圆柱形状、圆锥台形状等在上下方向上堆积而成的形状。
在基板保持构件1中，晶圆以抵接于多个凸部20的各顶面20a的方式被基板保持构件1支承。并且，例如，通过利用与形成于基台10的真空抽吸用路径11连接的未图示的真空泵等真空抽吸装置来对由基板保持构件1和晶圆划分出的空间内的空气进行抽吸，从而晶圆在该抽吸力的作用下被吸附保持于基板保持构件1，对此未图示。
接下来，参照图4说明基板保持构件1的制造方法。
首先，制作由碳化硅形成的大致圆盘状的成形体，以1900℃～2100℃并在Ar气体气氛下对该成形体进行烧结，由此制作大致圆盘状的碳化硅质烧结体。此外，作为烧结助剂成分而向碳化硅的粉末材料添加B4C、C等含碳物。
接着，通过对碳化硅质烧结体的上侧表面实施磨削加工、喷射加工、放电加工、磨石加工、激光束等的高能量束照射加工等来形成多个凸部20中的下部23。
并且，例如，利用热CVD法、等离子体CVD法、离子镀法等将由碳化硅形成的保持层40形成为覆盖包含下部23的表面在内的基台10的整个上侧表面。保持层40优选利用热CVD法来形成，但若能够使保持层40的气孔率和杨氏模量在保持构件30的所述范围内，则也可以利用等离子体CVD法、离子镀法等方法来形成保持层40。如此形成的保持层40成为覆盖基台10的整个上侧表面和下部23的整个表面的状态。
接着，以覆盖要成为上部24的部分的区域的方式设置掩模M，通过对除了由该掩模M覆盖的区域以外的区域实施喷射加工等来去除保持层40。此外，也可以利用磨削加工、放电加工、磨石加工、激光束等的高能量束照射加工等来去除保持层40。由此，保持层40残留于要成为上部24的部分而形成保持构件30。并且，对保持构件30的顶面实施研磨加工，以使至少凸部20的顶面变得平坦。
采用以上说明的基板保持构件1，凸部20的包含与晶圆相接触的顶面20a在内的至少一部分由保持构件30形成，该保持构件30由与用于形成基台10的材质相比气孔率较小(气孔较少)且杨氏模量较大的材质形成。由此，与凸部20由与基台10相同的材质形成的情况相比，能够提高与晶圆相接触的顶面20a处的耐磨损性，且能够抑制自顶面20a产生微粒。
并且，对于凸部20而言，由于根部21的截面积S1大于顶部22的截面积S2，因此，与整个截面积相同的、上述专利文献1记载的细长圆柱状的凸部(突起)相比，即使使顶面20a的面积与专利文献1中的顶面的面积相同，也能够谋求凸部20的高刚性化。
并且，由于各保持构件30相互分开，因此，与保持构件(覆膜)形成于基台(基体)的整个表面的、上述专利文献2记载的情况相比，能够谋求抑制保持构件30的剥离、裂缝等。
由此，能够谋求长期以良好的平面度保持晶圆。
并且，由于下部23自基台10的上表面起延伸，因此能够使下部23和基台10一体地形成。由此，能够谋求提高下部23与基台10之间的密合性，从而能够谋求抑制在下部23与基台10之间产生剥离、裂缝等破损。
接下来，参照附图来说明本发明的第2实施方式的基板保持构件1A。如图5所示，该基板保持构件1A与上述基板保持构件1相比仅在保持构件30A还形成于在下部23A的上表面形成的凹部23Aa内这点上不同。
由此，保持构件30A形成为使在下部23A的凹部23Aa内形成的部分和全部上部24A一体化而成的形状。凹部23Aa的纵向上的截面形状为半圆状、半椭圆状、矩形状等，并未特别限定，也可以为内侧部比开口向侧部扩大的形状。优选的是，凹部23Aa的深度为0.01mm～0.2mm，凹部23Aa的开口部的宽度为0.02mm～0.2mm。
这样的保持构件30A只要以如下方式形成即可：在形成了下部23A时，通过实施磨削加工、喷射加工、放电加工、磨石加工、高能量束照射等而在下部23A的上表面形成凹部23Aa，在该状态下形成保持层40。
采用以上说明的基板保持构件1A，与上述基板保持构件1同样地，能够谋求良好地长期维持晶圆的平面度。
并且，在凸部20A的由用于形成基台10A的材质形成的下部23A的上表面形成有凹部23Aa，在该凹部23Aa内形成有保持构件30A，因此能够谋求抑制保持构件30A自下部23A剥离。
接下来，参照附图来说明本发明的第3实施方式的基板保持构件1B。如图6所示，该基板保持构件1B与上述基板保持构件1相比，仅在下部23B的上部由与构成保持构件30B的一部分的上部24B相同的原材料形成这点上不同。
由此，保持构件30B形成为使下部23B的上部和全部上部24B一体化而成的形状。下部23B的下部自基台10B起与基台10B连续地形成。保持构件30B的下部23B的上部的厚度优选为0.01mm～0.2mm。
采用以上说明的基板保持构件1B，与上述基板保持构件1同样地，能够谋求长期以良好的平面度保持晶圆。
并且，由于保持构件30B构成上部24B和下部23B的上端顶部，因此能够使上部24B和下部23B一体地形成。由此，能够谋求提高下部23B与上部24B之间的密合性，从而能够谋求抑制在下部23B与上部24B之间产生剥离、裂缝等破损。
另外，保持构件30B构成下部23B的上端顶部，由此能以比上部24B的截面大的面积来使保持构件30B和下部23B的下部密合。因此，能够谋求提高保持构件30B与下部23B的下部之间的密合性，从而能够谋求抑制在保持构件30B与下部23B的下部之间产生剥离、裂缝等破损。
接下来，参照附图来说明本发明的第4实施方式的基板保持构件1C。
如图7所示，该基板保持构件1C与上述基板保持构件1相比在整个凸部20C由保持构件30C构成这点上不同。并且，该凸部20C与凸部20不同，该凸部20C整体成为圆锥台形状。另外，凸部20C的形状只要为自上朝下扩展那样的形状即可，除了为圆锥台状以外，也可以是棱台、具有侧面朝向外侧凸起或凹陷而成的曲面的类似圆锥台的形状。
凸部20C的高度优选为0.15mm～0.35mm，例如为0.25mm。凸部20C的根部21C的直径优选为0.2mm～1.5mm，例如为0.25mm。凸部20C的顶部22C的直径优选为0.02mm～0.2mm，例如为0.05mm。
对于这样的保持构件30C而言，不需要如制造上述基板保持构件1时那样形成下部23，因此，不需要形成下部的工序，能够谋求简化制造工序。
此外，圆锥台形状的保持构件30C只要以如下方式形成即可：以覆盖基台10C的整个上侧表面的方式形成保持层40，去除要成为保持构件30C的部分以外的保持层40。关于保持层40的去除，特别优选利用在加工中不伴随有气流的激光束加工来进行。若利用喷射加工那样的伴随有粉体流动的加工，则会在形成为圆锥台形状的保持构件30C的下部与基台10C之间形成曲面。然而，若利用激光束加工，则能够抑制形成这样的曲面。
采用以上说明的基板保持构件1C，与上述基板保持构件1同样地，能够谋求长期以良好的平面度保持晶圆。
接下来，参照附图来说明本发明的第5实施方式的基板保持构件1D。
如图8所示，该基板保持构件1D与上述基板保持构件1C相比，仅在保持构件30D还形成于在基台10D的上表面形成的凹部10Da内这点上不同。
由此，保持构件30D构成为使形成于基台10D的凹部10Da内的部分和凸部20D一体化而成的形状。凹部10Da的纵向截面形状为半圆状、半椭圆状、矩形状等，并未特别限定，凹部10Da的纵向截面形状也可以为内侧部比开口向侧部扩大的形状。优选的是，凹部10Da的深度为0.01mm～0.2mm，凹部10Da的开口部的宽度为0.02mm～0.2mm。
这样的凹部10Da只要如下那样形成即可：在形成了上表面平坦的基台10D之后，实施磨削加工、喷砂加工、放电加工、磨石加工、激光束等高能量束照射加工等，由此在基台10D的上表面上形成凹部10Da。
采用以上说明的基板保持构件1D，与上述基板保持构件1同样地，能够谋求长期以良好的平面度保持晶圆。
并且，由于在基台10D的上表面形成的凹部10Da内形成有保持构件30D，因此能够谋求抑制保持构件30D自基台10D剥离。

Claims (6)

1.一种基板保持构件，其包括：基台；以及多个凸部，该多个凸部形成于所述基台的上表面且能够在顶面保持基板，该基板保持构件的特征在于，
所述多个凸部具有自所述基台的上表面起延伸的根部和形成在所述根部之上且包含所述顶面的顶部，
对于所述多个凸部而言，所述根部的在沿着所述基台的上表面延伸的水平方向上的截面积大于所述顶部的在所述水平方向上的截面积，
对于所述多个凸部而言，所述顶部的包含顶面的至少一部分由保持构件形成，该保持构件由杨氏模量比用于形成所述基台的材质的杨氏模量大的材质形成，
构成所述多个凸部的各所述保持构件相互分开。
2.根据权利要求1所述的基板保持构件，其特征在于，
所述多个凸部包括：第1凸部，其构成自所述基台的上表面起延伸的所述根部，且具有上端面；以及第2凸部，其形成在所述第1凸部的上端面的一部分之上，且构成所述顶部，
所述保持构件构成所述第2凸部的至少一部分。
3.根据权利要求2所述的基板保持构件，其特征在于，
所述保持构件构成所述第2凸部和至少所述第1凸部的包含所述上端面的上端顶部。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的基板保持构件，其特征在于，
所述多个凸部具有自所述基台起与所述基台连续地形成且由用于形成所述基台的材质形成的部分，
在由用于形成所述基台的材质形成的部分处形成有凹部，至少在所述凹部内形成有所述保持构件。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的基板保持构件，其特征在于，
所述保持构件构成所述多个凸部的整体。
6.根据权利要求5所述的基板保持构件，其特征在于，
在所述基台的上表面形成凹部，所述保持构件至少形成于所述凹部内。
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