JP2016143674A - Sample holder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、主にウエハを保持するために用いる試料保持具に関するものである。 The present invention relates to a sample holder mainly used for holding a wafer.
試料保持具として、例えば、特開2002−141288号公報(以下、特許文献1ともいう)に記載のウエハ加熱装置が知られている。特許文献1に記載のウエハ加熱装置においては、基体の上面に複数の凹部が設けられているとともに、複数の凹部のそれぞれに支持ピンが配置されている。そして、ウエハ加熱装置は支持ピンによってウエハ等の試料を支えることによって試料を保持する。近年、ウエハの位置精度に対する要求がさらに高まっている。これに伴って、支持ピンの位置精度がさらに求められている。
As a sample holder, for example, a wafer heating apparatus described in JP-A-2002-141288 (hereinafter also referred to as Patent Document 1) is known. In the wafer heating apparatus described in
特許文献1に記載のウエハ加熱装置においては、凹部の底面に支持ピンが配置されるとともに、凹部の開口面近くにリング状の固定冶具が配置されている。リング状の固定冶具の内径は支持ピンの外径よりも小さくなるように設定されている。このようにして、支持ピンが凹部の外部に脱落することを防止している。
In the wafer heating apparatus described in
しかしながら、特許文献1に記載のウエハ加熱装置においては、支持ピンが底面に固定されていない。そのため、ウエハ加熱装置が振動の影響を受ける環境下で用いられたときに、支持ピンと凹部の底面との間に異物が侵入してしまうおそれがあった。その結果、支持ピンと凹部の底面との密着性が低下してしまい、支持ピンの位置精度が悪化してしまうおそれがあった。
However, in the wafer heating apparatus described in
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、支持ピンの位置精度が向上した試料保持具を提供することにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to provide a sample holder in which the positional accuracy of the support pins is improved.
本発明の試料保持具は、セラミックスから成り上面に複数の凹部が設けられた試料保持面を有する基体と、前記凹部の底面に配置されており上面の中央に凸部を有する支持ピンと、該支持ピンの上面のうち前記凸部の周りの領域に下面を接して前記凸部を囲むように設けられた第1支持部材と、前記凹部の壁面に保持されて前記第1支持部材を押さえる第2支持部材とを備えたことを特徴とする。 The sample holder of the present invention comprises a substrate having a sample holding surface made of ceramics and provided with a plurality of recesses on the upper surface, a support pin disposed on the bottom surface of the recess and having a protrusion at the center of the upper surface, and the support A first support member provided so as to surround the convex portion with a lower surface in contact with a region around the convex portion of the upper surface of the pin, and a second that is held by the wall surface of the concave portion and presses the first support member. And a support member.
本発明の一態様の試料保持具によれば、試料保持具を振動の影響を受ける環境下で用いたとしても、支持ピンと凹部の底面との間に異物が侵入することを低減できる。 According to the sample holder of one embodiment of the present invention, even when the sample holder is used in an environment that is affected by vibration, it is possible to reduce the entry of foreign matter between the support pin and the bottom surface of the recess.
以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具10について説明する。図1に示すように、試料保持具10は、基体1と、基体1に設けられた支持ピン2と、発熱抵抗体3とを備えている。なお、図1においては便宜上、支持ピン2を拡大して記載している。
Hereinafter, a
基体1は上面に試料保持面11を有する部材である。基体1は、例えば、円板状の部材である。基体1の試料保持面11には、複数の凹部12が設けられている。基体1はセラミックスから成る。セラミックスとしては、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスを用いることができる。基体1の寸法は、例えば、主面の径を200〜500mm、厚みを1〜7mmに設定できる。
The
発熱抵抗体3は、ウエハ等の試料(被保持物W)を加熱するための部材である。発熱抵抗体3は、基体1の下面に設けられている。発熱抵抗体3は、例えば、帯状に形成されている。発熱抵抗体3は、例えば、金、銀、パラジウムまたは白金等の金属材料から成る。発熱抵抗体3には給電部31が形成されており、給電部31に導通端子32を押圧して接触させることにより、導通が確保されている。
The
筺体4は、基体1が固定される部材である。筺体4は、内部に導通端子32等を収納する空間を有しており、上端に基体1が取り付けられている。基体1と筺体4とは、ボルトによって固定されている。筺体4は、例えば、ステンレスまたはアルミ合金等から成る。
The
試料保持面11の凹部12は、支持ピン2を収納するために設けられている。凹部12は、試料保持面11に、例えば、略同心円状に複数設けられている。これにより、凹部12に配置される支持ピン2によって被保持物Wを安定して載置できる。
The
それぞれの凹部12は、底面と壁面とを有しており、底面には支持ピン2が配置されている。凹部12の形状は、例えば、円柱状である。凹部12の寸法は、例えば、直径を3〜7mm、深さを0.5〜5mmに設定できる。
Each
支持ピン2は、被保持物Wを支えるための部材である。支持ピン2は、凹部12の底面に配置されている。図2に示すように、支持ピン2は、中央に凸部21を有している。より具体的には、支持ピン2は、底面に接する第1部分22と、第1部分22上に位置する第2部分23とを有しており、第1部分22よりも第2部分23の径が小さい。これにより、中央に凸部21を有した形状になっている。支持ピン2の形状は、適宜、設定できるが、例えば、第1部分22および第2部分23を円板状に形成することができる。支持ピン2は、第1部分22の径を2〜7mm、厚みを0.5〜4mm、第2部分23の径を1〜5mm、厚みを0.5〜4mmに設定できる。支持ピン2は、例えば、アルミナまたは炭化珪素等のセラミック材料から成る。
The
支持ピン2は、基体1を上面視したときに、略同心円上に配置するのが好ましい。これはウエハWを安定して載置する為である。そして、支持ピン2の試料保持面11からの突出高さは、0.07〜0.13mmに調整されている。
The
支持ピン2は、第1支持部材5および第2支持部材6によって固定されている。第1支持部材5が支持ピン2に直接接触し、この第1支持部材5を第2支持部材6によって押さえることによって、支持ピン2を固定している。第1支持部材5は、支持ピン2の上面のうち凸部21の周りの領域に下面を接して凸部21を囲むように設けられている。本実施形態の試料保持具10における第1支持部材5は、中心に貫通孔を有する円盤状の部材であって、凸部21の周りの領域(第1部分22の上面)および支持ピン2の側面(第1部分22の側面)に接するように、下面が屈曲している。さらに、第1支持部材5の上面も
下面に沿って屈曲している。つまり、第1支持部材5の上面のうち外周側の領域は、中心側の領域よりも下側に位置している。第1支持部材5は、例えば、ステンレスまたはニッケル合金等の金属材料から成る。
The
第2支持部材6は、凹部12の壁面に保持されて第1支持部材5を押さえている。第2支持部材6は、リング状の部材であって、凹部12の壁面に押し込まれている。このとき、第2支持部材6の下側部分が第1支持部材5の上面を押した状態で、第2支持部材6を凹部12の壁面に固定することによって、第1支持部材5を介して支持ピン2を固定できる。第2支持部材6は、弾性力によって凹部12の壁面に固定されていることが好ましい。そのため、第2支持部材6は、例えば、スリットが入ったリング状であることが好ましい。これにより、径が小さくなるように第2支持部材6を撓ませた状態で凹部12に挿入しておけば、径が大きくなる方向に広がろうとする第2支持部材6が凹部12の壁面によって押し込まれることによって、弾性力によって第2支持部材6を固定できる。
The
以上の通り、本実施形態における試料保持具10においては、支持ピン2の上面のうち凸部21の周りの領域に下面を接して凸部21を囲むように設けられた第1支持部材5と、凹部12の壁面に保持された第2支持部材6とを備えており、第2支持部材6が第1支持部材5を押さえている。これにより、支持ピン2を凹部12に強固に固定でき、試料保持具10を振動の影響を受ける環境下で用いたとしても、支持ピン2と凹部12の底面との間に異物が侵入することを低減できる。
As described above, in the
さらに、第1支持部材5が凸部21の全周を囲んでいてもよい。これにより、凹部12に侵入した異物が凹部12の底面に到達するおそれを低減できる。そのため、支持ピン2と凹部12の底面との間に異物が侵入することをさらに低減できる。第1支持部材5が凸部21の全周を囲んでいる場合には、前述したようなスリットが入ったリング状である場合と比較して、弾性変形がしにくくなるおそれがある。この場合には、第1支持部材5の材料として、例えば、ばね用のステンレス鋼材等を用いればよい。
Further, the
さらに、支持ピン2が、下面の周辺部で凹部12の底面に接していることが好ましい。具体的には、例えば、図3に示すように、支持ピン2が、底面の中央部に窪み24を有していることが好ましい。これにより、仮に支持ピン2と凹部12の底面との間に異物が侵入したとしても、この異物を窪み24に入り込ませることができるので、異物が支持ピン2を押し上げてしまうおそれを低減することができる。支持ピン2の底面の窪み24は、例えば、円柱状にすることが好ましい。
Furthermore, it is preferable that the
特に、窪み24の側面と支持ピン2の底面とから成る角(窪み24の開口部)がC面またはR面であることが好ましい。言い換えると、窪み24の側面と支持ピン2の底面とから成る角が丸みを帯びていることが好ましい。これにより、振動によって支持ピン12が動いてしまったときに、窪み24の開口部の角が欠けて、異物となってしまうおそれを低減できる。さらに、支持ピン2と凹部12の底面との間に異物が侵入したときに、異物が窪み24に入り込みやすくなる。そのため、異物が支持ピン2と凹部12の底面との間に挟まって、支持ピン2を押し上げてしまうおそれを低減することができる。
In particular, it is preferable that the corner (opening portion of the depression 24) formed by the side surface of the
さらに、第1支持部材5は、下面が支持ピン2側よりも周辺部で低くなる段差を有しており、段差の側面が支持ピン2の側面に接している。これにより、第1支持部材5が支持ピン2を横方向からも押さえることができるので、振動によって、支持ピン2の下面が凹部12の底面に対して傾いてしまうおそれを低減できる。その結果、支持ピン2と凹部12の底面との間に異物が侵入することをさらに低減できる。
Further, the
さらに、第1支持部材5は、上面が支持ピン2側よりも周辺部で低くなっている。これ
により、第1支持部材5を撓ませやすくすることができるので、支持ピン2を安定して押さえることができる。
Furthermore, the upper surface of the
さらに、第1支持部材5は、支持ピン2よりもヤング率が小さい材料から成ることが好ましい。これにより、ヒートサイクル下において熱応力が発生したとしても、これを第1支持部材5が撓むことで吸収することができる。そのため、第1支持部材5によって支持ピン2を安定して押さえることができる。支持ピン2がアルミナ(ヤング率:360GPa)から成る場合には、第1支持部材5としては、例えば、ステンレス(ヤング率:190GPa)を用いることができる。
Further, the
また、第1支持部材5と第2支持部材6とが同じ材料から成ることが好ましい。第1支持部材5と第2支持部材6とが異なる材料から成る場合には、ヒートサイクル下において、繰り返し使用したときに、第1支持部材5と第2支持部材6との熱膨張率差に起因して、第1支持部材5と第2支持部材6との間に働く応力が増減することになる。そうすると、第2支持部材6が次第に疲労してしまい、第2支持部材6が第1支持部材5を押さえる力が徐々に低下していくおそれがある。これに対して、第1支持部材5と第2支持部材6とが同じ材料から成ることによって、第1支持部材5と第2支持部材6とが同様に熱膨張することから、第2支持部材6が第1支持部材5を押さえる力が低下していくことを低減できる。その結果、長期にわたって支持ピン2と凹部12の底面との間に異物が侵入することを低減できる。
Moreover, it is preferable that the
10:試料保持具
1:基体
11:試料保持面
2:支持ピン
21:凸部
22:第1部分
23:第2部分
3:発熱抵抗体
12:凹部
31:給電部
32:導通端子
4:筺体
5:第1支持部材
6:第2支持部材
10: Sample holder 1: Substrate 11: Sample holding surface 2: Support pin 21: Convex part 22: First part 23: Second part 3: Heating resistor 12: Concave part 31: Feeding part 32: Conducting terminal 4: Housing 5: First support member 6: Second support member
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