JP2017117936A - Sample holder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、ウエハを加熱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 used for heating a wafer.
試料保持具として、例えば、特開2001−237166号公報(以下、特許文献1ともいう)に記載の均熱板が知られている。特許文献1に記載の均熱板は、均熱板を支持する支持体と組み合わされることによってウエハ加熱装置として用いられている。均熱板の一方の主面はウエハを載せる載置面であり、他方の主面には発熱抵抗体が形成されている。均熱板は、中心側に設けられたコイルバネからなる弾性体によって支持体側から押し上げられるとともに、外周側に設けられたボルトからなる弾性体によって支持体側に抑えつけることによって、固定されている。
As a sample holder, for example, a heat equalizing plate described in JP-A-2001-237166 (hereinafter also referred to as Patent Document 1) is known. The soaking plate 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、ヒートサイクル下において均熱板に変形が生じる場合があった。これにより、均熱板とその表面のウエハとの距離が変化すことによって、ウエハの均熱が悪くなるおそれがあった。
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、均熱板(試料保持具)の均熱性を向上させことにある。 The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to improve the soaking property of the soaking plate (sample holder).
本発明の試料保持具は、セラミックスから成り、一方の主面に試料保持面を有する円板状の試料保持具であって、縦断面を見たときに、前記一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域と、該中央領域を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である2つの周縁領域を有することを特徴とする。 The sample holder of the present invention is a disc-shaped sample holder made of ceramics and having a sample holding surface on one main surface, and when one longitudinal surface is viewed, the one main surface is the other side A central region having a convex arc shape, and two peripheral regions having an arc shape which is located on one side and is located across the central region.
本発明の一態様の試料保持具によれば、一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域と、中央領域を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である2つの周縁領域を有することによって、試料保持具を支持体と組み合わせて用いたときに、ヒートサイクル下において生じる試料保持具の変形を低減できる。具体的には、試料保持具を支持体と組み合わせたときに、他方側(支持体側)に凸な弧状である中央領域を他方側から押し上げて変形させることによって平坦にするとともに、一方側(試料保持面側)に凸な形状である周縁領域を一方側から押し下げて変形させることによって平坦にする。このように、試料保持具を支持体に組み合わせたときに、あらかじめ外力を加えて変形させた状態で全体を平坦にしておくことによって、ヒートサイクル下において熱応力が加わった場合に生じる変形を低減できる。 According to the sample holder of one aspect of the present invention, one main surface has an arc shape that is convex on the other side, and two peripheral edges that are located across the central region and are arc shape that are convex on one side By having a region, when the sample holder is used in combination with a support, deformation of the sample holder that occurs under a heat cycle can be reduced. Specifically, when the sample holder is combined with the support, it is flattened by pushing up and deforming the arc-shaped central region convex to the other side (support side) from one side (sample). The peripheral area, which is a convex shape on the holding surface side), is pushed down from one side and deformed to be flattened. In this way, when the sample holder is combined with the support body, the deformation that occurs when thermal stress is applied under the heat cycle is reduced by preliminarily deforming the whole with external force applied. it can.
以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具1およびこれを備えたウエハ加熱装置10について説明する。図1に示すように、ウエハ加熱装置10は、試料保持具1と、試料保持具1に設けられた発熱抵抗体9と、試料保持具1の下側に位置して試料保持具1を支持する支持体2と、試料保持具1と支持体2とを固定する複数の留め具3とを備えている。ウエハ加熱装置10はさらに、試料保持具1と支持体2との間に位置する押圧部材8を備えている。なお、図1においては、便宜上、留め具3および押圧部材8を拡大して示している。
Hereinafter, a
試料保持具1は、上面に試料保持面11を有する部材である。本実施形態においては、試料保持具1の上面の全体が試料保持面11である。試料保持具1は、例えば、円板状の部材である。試料保持具1はセラミックスから成る。セラミックスとしては、熱伝導率が高くウエハを汚染する可能性が低い元素から構成されるセラミックスが好ましい。具体的には、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。特に、熱伝導率の観点から、炭化珪素または窒化アルミニウムを用いることが好ましい。試料保持具1の寸法は、例えば、平面視したときの上面(試料保持面11)の径を、例えば、200〜500mm、厚みを1〜7mmに設定できる。本実施形態においては、試料保持面11を平面視したときの径が300mmに設定されている。
The
発熱抵抗体9は、ウエハ等の試料(被保持物)を加熱するための部材である。発熱抵抗体9は、試料保持具1の内部または下面に設けられている。本実施形態のウエハ加熱装置10においては、発熱抵抗体9は試料保持具1の下面に設けられている。発熱抵抗体9は、例えば、帯状に形成されている。発熱抵抗体9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。
The
支持体2は、試料保持具1を支持するための部材である。支持体2は、試料保持具1の下側に位置して試料保持具1を支持する。試料保持具1と支持体2とは、それぞれ複数設けられた、押圧部材8と留め具3とによって固定されている。押圧部材8は、例えば、ウエハ加熱装置10の下面の中心に1つ、中心と外周との間に円状に8つ、外周に沿って8つ設けられている。押圧部材8は、例えば、コイルバネから成る。留め具3は、例えば、ウエハ加熱装置10の外周側に、周方向に等間隔に設けられている。試料保持具1は、押圧部材8によって支持体2側から押し上げられるとともに、外周側に設けられた留め具3によって支持体2側に抑えつけることによって、固定されている。このように、試料保持具1を上下方向から押圧することによって、均熱板に生じる変形を低減している。なお、図1においては、押圧部材8が試料保持具1を押し上げる力と、支持体2を抑えつける力とを白抜きの矢印で示している。
The
留め具3は、試料保持具1を支持体2側に抑えつけるための部材である。本実施形態のウエハ加熱装置10においては、留め具3は、バネによる弾性力を利用して試料保持具1と支持体2とを抑えつけている。
The
ここで、本実施形態の試料保持具1は、支持体2から取り外した状態で縦断面を見たときに、一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域12と、中央領域12を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である2つの周縁領域13を有する。より具体的には、試料保持具1は、試料保持面11を見たときに、中央領域12が凹んでいるとともに、周縁領域13が中央領域12を取り囲んで盛り上がっている。
Here, when the
図2は、本実施形態の試料保持具1を支持体2から外した状態で、試料保持面11の平面度を測定した結果を示すグラフである。横軸は、試料保持面11における位置を示している。具体的には、横軸の値が0の箇所が、試料保持面11における中心位置に対応しており、他の箇所はこの中心位置からの距離を意味している。本実施形態においては試料保持面11の径が300μmであるため、横軸の値が150の箇所および−150の箇所が、試料保持面11の端部を意味している。縦軸は、試料保持面11における高低差を相対的に示すことを目的として、試料保持面11の全体の平均的な高さ位置に対する平面度を示している。なお、ここでいう「平面度」とは、試料保持面11の部位による高低差を明確に表現するために便宜上用いている表現である。そのため、一般的に用いられるような何かしらの基準値に対する公差を意味しているわけではない。
FIG. 2 is a graph showing the result of measuring the flatness of the
図2から分かるとおり、試料保持面11は、中央領域12において大よそ10μm程度の高低差を有する他方側に凸な弧状になっており、周縁領域13においておおよそ10μm程度の高低差を有する一方側に凸な弧状になっている。
As can be seen from FIG. 2, the
これにより、試料保持具1を支持体2と組み合わせて用いたときに、ヒートサイクル下において生じる試料保持具1の変形を低減できる。具体的には、試料保持具1を支持体2と組み合わせたときに、他方側(支持体2側)に凸な弧状である中央領域12を他方側から押圧部材8によって押し上げて変形させることによって平坦にする。また、一方側(試料保持面11側)に凸な形状である周縁領域13を一方側から留め具3によって押し下げて変形させることによって平坦にする。本実施形態の試料保持具1においては、周縁領域13に、押し下げる方向に力を加える留め具3だけではなく、押し上げる方向に力を加える押圧部材8も設けられているが、留め具3による力を周縁領域13に設けられた押圧部材8による力よりも大きくすることによって、周縁領域13を押し下げることができる。
Thereby, when the
このように、試料保持具1を支持体2に組み合わせたときに、あらかじめ外力(押圧卯材8による力および留め具3による力)を加えて変形させた状態で全体を平坦にしておくことによって、ヒートサイクル下において熱応力が加わった場合に生じる変形を低減できる。
In this way, when the
また、縦断面を見たときに、試料保持具1を支持体2から外した状態で、他方の主面の全体が、他方側に凸な弧状であることが好ましい。試料保持具1の他方の面と支持体2とを組み合わせた際に、試料保持具1の他方の主面の全体が他方側に凸な弧状であることによって、中央領域12を押圧部材8によって押し上げやすくすることができる。特に、試料保持具1と支持体2とを組み合わせたときに、試料保持面11を平坦にするためには、中央領域12の中でも特に中心部分を他方側から強く押し上げる必要があるが、試料保持具1の他方の主面の全体が他方側に凸な弧状であることによって、同様の押圧部材8を支持体2と試料保持具1との間に複数配置するだけで、自然に中央領域12の中の中心部分において押圧部材8による試料保持具1を押し上げる力を大きく働かせることができる。そのため、試料保持具1を支持体2に組み合わせたときに、容易に試料保持面11を平坦にすることができる。
In addition, when the vertical cross section is viewed, it is preferable that the other main surface has an arc shape convex to the other side in a state where the
また、縦断面を見たときに、試料保持具1は、中心において厚みが最も薄くなっていることが好ましい。図3は、本実施形態の試料保持具1を支持体2から外した状態で、試料保持面11の厚みを測定した結果を示すグラフである。横軸は、図2の場合と同様に試料保持面11における位置を示している。また、縦軸は、試料保持具1の全体の厚みの平均に対する、各箇所における相対的な厚みの大きさを示している。図3から分かるように、試料保持具1は、周縁領域13において厚みが大きくなっている。また、中央領域12においては、中心に向かうにつれて厚みが薄くなっている。そして、試料保持具1は、中心
において厚みが最も薄くなっている。試料保持具1は、支持体2に取り付ける前と取り付けた後で変形することになるが、試料保持具1の中心は特に大きく変形する部分である。この中心を薄く形成しておくことによって、中央領域12を変形しやすくすることができるので、試料保持具1を支持体2に取り付けたときに試料保持面11を容易に平坦にすることができる。
Moreover, it is preferable that the
また、縦断面を見たときに、一方の主面における中央領域12の幅が2つの周縁領域13の幅の合計よりも大きい。中央領域12を広くしておくことによって、より広い範囲に押圧部材8を配置することができる。押圧部材8を取り付けた箇所は熱引きが大きくなることから、押圧部材8が部分的に偏って存在する場合には均熱性を向上させることが困難になる。これに対して、中央領域12の幅を大きくすることによって、中央領域12を押し上げるための押圧部材8を広範囲に配置することができるようになることから、熱引けを制御しやすくなる。その結果、試料保持面11における均熱性を向上できる。なお、ここでいう中央領域12は他方側に弧状になっている部分を意味しており、周縁領域13は中央領域12よりも外周側に位置する領域の全体を意味している。
Further, when the longitudinal section is viewed, the width of the central region 12 on one main surface is larger than the total width of the two peripheral regions 13. By making the central region 12 wide, the pressing
なお、本実施形態のように、周縁領域13にも押圧部材8が設けられている場合には、中央領域12を広くしなくとも押圧部材8を広範囲に配置することができるとの見方も考えられるが、これは誤りである。すなわち、周縁領域13に押圧部材8を設ける場合には、常に留め具3との力関係を考慮した上で押圧部材8を設ける必要があることから、周縁領域13における押圧部材8の取り付けには大きな制限がある。したがって、中央領域12を周縁領域13よりも広範囲に設定し、中央領域12に押圧部材8を広範囲に配置することが、均熱性を向上させる観点から好ましい。
In addition, when the
1 :試料保持具
11:試料保持面
12:中央領域
13:周縁領域
2 :支持体
3 :留め具
8 :押圧部材
9 :発熱抵抗体
10:ウエハ加熱装置
1: Sample holder 11: Sample holding surface 12: Central region 13: Peripheral region 2: Support body 3: Fastener 8: Pressing member 9: Heating resistor 10: Wafer heating device
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