JP2017152469A - Sample holder - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a sample holder 10 having high dielectric withstanding voltage in a plasma atmosphere.SOLUTION: A sample holder 10 of the invention has: a base substance 1; an external conductor layer 4 provided on a lower surface of the base substance 1; a support medium 2 made of metal and including an upper surface that covers a lower surface of the base substance 1 together with the external conductor layer 4; and a joint layer 3 which joins the lower surface of the base substance 1 to the support medium 2 and is formed by a resin material. The joint layer 3 has: a first portion 31 which is at least partially provided at a center side; and a second portion 32 positioned at the outer periphery side of the joint layer 3. The second portion 32 contains carbon more than the first portion 31.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、半導体集積回路の製造工程などで半導体ウェハ等の各試料を保持するために用いられ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 holding each sample such as a semiconductor wafer in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit.

半導体製造装置等に用いられる試料保持具として、例えば、特許文献1に記載の基板載置装置が知られている。この基板載置装置は、一方の面に基板載置面を持つ板状のセラミックス基材と、セラミックス基材の他方の面上に形成された接合層と、セラミックス基材の他方の面に対し接合層を介して接合される基台とを有している。   As a sample holder used in a semiconductor manufacturing apparatus or the like, for example, a substrate mounting apparatus described in Patent Document 1 is known. This substrate mounting apparatus is provided with a plate-like ceramic base material having a substrate mounting surface on one surface, a bonding layer formed on the other surface of the ceramic base material, and the other surface of the ceramic base material. And a base that is bonded via a bonding layer.

特開2006−13302号公報JP 2006-13302 A

しかしながら、近年、半導体集積回路の配線の微細化に伴い、より高出力のプラズマ中でウェハの処理が行なわれている。そのため、プラズマの影響で試料保持具の接合層の外表面が帯電し易くなる。セラミックス基材の下面には、試料を加熱するための発熱抵抗体や試料を静電吸着するための吸着電極などの外部導体層が設けられている。接合層の外表面に帯電した電荷によって、この外部導体層間で絶縁破壊してしまう虞があった。   However, in recent years, with the miniaturization of wiring of a semiconductor integrated circuit, wafer processing is performed in a plasma with higher output. Therefore, the outer surface of the bonding layer of the sample holder is easily charged due to the influence of plasma. On the lower surface of the ceramic substrate, an external conductor layer such as a heating resistor for heating the sample and an adsorption electrode for electrostatically adsorbing the sample is provided. There is a possibility that dielectric breakdown occurs between the outer conductor layers due to the electric charge charged on the outer surface of the bonding layer.

本発明の試料保持具は、基体と、基体の下面に設けられた外部導体層と、金属から成り上面で前記基体の下面を前記外部導体層ごと覆う支持体と、前記基体の下面と前記支持体とを接合する樹脂材料から成る接合層とを備えており、前記接合層は、少なくとも一部が中央側に設けられた第1部分と、前記接合層の外周側に位置する第2部分を有するとともに、該第2部分は前記第1部分よりも炭素を多く含んでいることを特徴とする。   The sample holder of the present invention includes a substrate, an outer conductor layer provided on the lower surface of the substrate, a support made of metal and covering the lower surface of the substrate with the outer conductor layer on the upper surface, the lower surface of the substrate and the support A bonding layer made of a resin material that bonds the body, and the bonding layer includes a first portion at least partially provided on the center side and a second portion positioned on the outer peripheral side of the bonding layer. And the second part contains more carbon than the first part.

本発明の一態様の試料保持具によれば、接合層の外周側に位置する第2部分が炭素を多く含んでいることにより、第2部分は、導電性が高く、帯電しにくくなるので、高出力のプラズマ雰囲気中で使用しても、基体の下面に設けられた発熱抵抗体等の外部導体層間における絶縁破壊の可能性が低減された試料保持具とすることができる。   According to the sample holder of one aspect of the present invention, since the second portion located on the outer peripheral side of the bonding layer contains a large amount of carbon, the second portion has high conductivity and is difficult to be charged. Even when used in a high-power plasma atmosphere, a sample holder in which the possibility of dielectric breakdown between outer conductor layers such as a heating resistor provided on the lower surface of the substrate can be reduced.

本実施形態の一例の試料保持具を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the sample holder of an example of this embodiment. 試料保持具の実施形態の他の例を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the other example of embodiment of a sample holder. 図1または図2の要部(A部)を拡大して示す断面図である。It is sectional drawing which expands and shows the principal part (A part) of FIG. 1 or FIG. 試料保持具の変形例の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the modification of a sample holder. 試料保持具の変形例の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the modification of a sample holder. 試料保持具の変形例の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the modification of a sample holder. 試料保持具の変形例の要部を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the principal part of the modification of a sample holder.

以下、本実施形態に係る一例の試料保持具10について、図面を参照して説明する。   Hereinafter, an example sample holder 10 according to the present embodiment will be described with reference to the drawings.

図1は本実施形態の一例の試料保持具10を示す断面図である。図1に示すように、試料保持具10は、基体1と、基体1の下面に設けられた外部導体層4と、金属から成り上面で基体1の下面を外部導体層4ごと覆う支持体2と、基体1の下面と支持体2とを接合する樹脂材料から成る接合層3とを備えている。なお、ここでいう「上面」および「下面」とは、説明の都合上、用いた表現であって、試料保持具10の使用方法を限定するものではない。すなわち、試料保持具10は、例えば、上面を下側になるようにして(下面を上側になるようにして)用いてもよいし、上面が横側になるようにして用いてもよい。   FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sample holder 10 as an example of the present embodiment. As shown in FIG. 1, the sample holder 10 includes a base body 1, an external conductor layer 4 provided on the lower surface of the base body 1, and a support 2 that is made of metal and covers the lower surface of the base body 1 together with the outer conductor layer 4. And a bonding layer 3 made of a resin material for bonding the lower surface of the base 1 and the support 2 to each other. The “upper surface” and “lower surface” here are expressions used for convenience of explanation, and do not limit the method of using the sample holder 10. That is, the sample holder 10 may be used, for example, with the upper surface on the lower side (with the lower surface on the upper side), or with the upper surface on the horizontal side.

基体1は、上面に試料保持面を有する板状の部材である。基体1は、上面の試料保持面において、例えば、シリコンウエハ等の試料を保持する。試料保持具10は、平面視したときの形状が円形状の部材である。基体1は、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化ケイ素またはイットリア等のセラミック材料、あるいはアルミニウム、ステンレス鋼等の金属材料から成る。基体1の寸法は、例えば、径を200mm〜500mm、厚みを0.5mm〜15mmに設定することができる。   The substrate 1 is a plate-like member having a sample holding surface on the upper surface. The substrate 1 holds a sample such as a silicon wafer on the upper sample holding surface. The sample holder 10 is a member having a circular shape when viewed from above. The substrate 1 is made of, for example, a ceramic material such as alumina, aluminum nitride, silicon nitride, or yttria, or a metal material such as aluminum or stainless steel. The dimensions of the substrate 1 can be set, for example, to a diameter of 200 mm to 500 mm and a thickness of 0.5 mm to 15 mm.

基体1の下面には、外部導体層4が設けられている。外部導体層4は、基体1がセラミックス材料から成る場合であれば吸着電極または発熱抵抗体であり、基体1が金属材料から成る場合であれば発熱抵抗体である。図2は本実施形態の他の例の試料保持具10を示す断面図である。この例では、試料保持具10は、外部導体層4に加えて基体1の内部に内部導体層5が設けられている。この場合の内部導体層5は例えば吸着電極であり、外部導体層4は例えば発熱抵抗体であり、図2はそのような例を示している。   An outer conductor layer 4 is provided on the lower surface of the substrate 1. The external conductor layer 4 is an adsorption electrode or a heating resistor when the substrate 1 is made of a ceramic material, and is a heating resistor when the substrate 1 is made of a metal material. FIG. 2 is a cross-sectional view showing a sample holder 10 of another example of the present embodiment. In this example, the sample holder 10 is provided with an inner conductor layer 5 inside the base 1 in addition to the outer conductor layer 4. In this case, the inner conductor layer 5 is, for example, an adsorption electrode, the outer conductor layer 4 is, for example, a heating resistor, and FIG. 2 shows such an example.

基体1を用いて試料を保持する方法としては様々な方法を用いることができるが、1つの方法としては静電気力によって試料を保持する方法がある。吸着電極はそのためのものである。吸着電極は、2つの電極から構成される。2つの電極は、一方が電源の正極に接続され、他方が負極に接続される。2つの電極は、平面視の形状がそれぞれ略半円状に形成され、半円の弦同士が対向するように配置される。それら2つの電極が合わさって、吸着電極全体の外形が円形状となっている。この吸着電極全体による円形状の外形の中心は、同じく円形状の基体1の外形の中心と同一に設定される。吸着電極は、セラミックス材料から成る基体1の下面、あるいは基体1の内部において試料保持面である上面に平行に設けられていてもよい。   Various methods can be used as a method of holding the sample using the substrate 1, and one method is a method of holding the sample by electrostatic force. The adsorption electrode is for that purpose. The adsorption electrode is composed of two electrodes. One of the two electrodes is connected to the positive electrode of the power source, and the other is connected to the negative electrode. The two electrodes are each formed so that the shape in plan view is substantially semicircular, and the semicircular chords oppose each other. These two electrodes are combined to form a circular outer shape of the adsorption electrode. The center of the circular outer shape of the entire suction electrode is set to be the same as the center of the outer shape of the circular substrate 1. The adsorption electrode may be provided in parallel to the lower surface of the substrate 1 made of a ceramic material, or the upper surface that is the sample holding surface inside the substrate 1.

発熱抵抗体は、基体1の上面の試料保持面に保持された試料を加熱するためのものである。発熱抵抗体に電圧を印加することによって、発熱抵抗体2を発熱させることができる。発熱抵抗体で発せられた熱は、基体1の内部を伝わって、試料保持面である基体1の上面に到達する。これにより、試料保持面に保持された試料を加熱することができる。発熱抵抗体は、複数の折り返し部を有する線状のパターンであって、基体1の下面のほぼ全面に設けられている。これにより、試料保持具10の上面において熱分布にばらつきが生じることを抑制できる。なお、発熱抵抗体は、基体1の内部において試料保持面に平行に設けられていてもよい。すなわち、外部導体層4および内部導体層5の両方が発熱抵抗体であってもよい。   The heating resistor is for heating the sample held on the sample holding surface on the upper surface of the substrate 1. By applying a voltage to the heating resistor, the heating resistor 2 can generate heat. The heat generated by the heating resistor is transmitted through the inside of the substrate 1 and reaches the upper surface of the substrate 1 which is a sample holding surface. Thereby, the sample held on the sample holding surface can be heated. The heating resistor is a linear pattern having a plurality of folded portions, and is provided on almost the entire lower surface of the base 1. Thereby, it can suppress that dispersion | variation arises in heat distribution in the upper surface of the sample holder 10. FIG. Note that the heating resistor may be provided in the substrate 1 in parallel to the sample holding surface. That is, both the outer conductor layer 4 and the inner conductor layer 5 may be heating resistors.

基体1がセラミックス材料から成る場合であれば、外部導体層4(発熱抵抗体または吸着電極)は、導体成分に加えてガラス成分を含んでいてもよい。導体成分としては、例えば銀パラジウム、白金、アルミニウムまたは金等の金属材料を含んでいる。ガラス成分が発泡してしまうことを抑制するために、金属材料としては大気中で焼結可能な金属を選択することが好ましい。また、ガラス成分としては、ケイ素、アルミニウム、ビスマス、カルシウム、ホウ素および亜鉛等の材料の酸化物を含んでいる。また発熱抵抗体が基体1の内部に設けられる場合は、導体成分はタングステン、モリブデン、または炭化タングステン等であってもよい。基体1となるセラミックス材料を主成分とするグリーンシートに外
部導体層4となる成分を含むペーストで外部導体層4のパターンを形成して、これらの同時焼成で形成することができる。あるいは、セラミックス材料から成る基体1を作製した後に、基体1の下面にペーストを焼き付けることでも作製することができる。
If the substrate 1 is made of a ceramic material, the external conductor layer 4 (heating resistor or adsorption electrode) may contain a glass component in addition to the conductor component. As a conductor component, metal materials, such as silver palladium, platinum, aluminum, or gold | metal | money, are contained, for example. In order to suppress the foaming of the glass component, it is preferable to select a metal that can be sintered in the atmosphere as the metal material. The glass component includes oxides of materials such as silicon, aluminum, bismuth, calcium, boron, and zinc. When the heating resistor is provided inside the substrate 1, the conductor component may be tungsten, molybdenum, tungsten carbide, or the like. A pattern of the external conductor layer 4 can be formed on a green sheet mainly composed of a ceramic material to be the base 1 with a paste containing a component to be the external conductor layer 4, and these can be formed by simultaneous firing. Alternatively, the substrate 1 made of a ceramic material can be manufactured, and then the paste can be baked on the lower surface of the substrate 1.

基体1が金属から成る場合は、外部導体層4は発熱抵抗体であり、例えばニッケルをベースとし、鉄、クロム、ニオブ、モリブデン等を含有した合金から成る。基体1の一方の面にポリイミドフィルムを貼り、その上に上記のような合金を上記したような線状のパターン形状としたものを配置し、更にその上にポリイミドフィルムを被せることで外部導体層4(発熱抵抗体)を備える基体1を作製することができる。   When the substrate 1 is made of metal, the outer conductor layer 4 is a heating resistor, and is made of, for example, an alloy containing nickel, base, iron, chromium, niobium, molybdenum or the like. An outer conductor layer is formed by attaching a polyimide film on one surface of the substrate 1, placing the above-described alloy in a linear pattern shape as described above, and further covering the polyimide film thereon. A substrate 1 having 4 (heating resistor) can be produced.

支持体2は、基体1を支持するために設けられている。支持体2は、金属から成り、上面で基体1の下面を覆っている。基体1の下面と支持体2の上面とは接合層3によって接合されている。また、支持体2は基体1を冷却するための冷却板としても機能させることができる。そのため、支持体2は熱伝導率が比較的大きい金属から成る。支持体2を構成する金属は特に制限されない。ここでいう「金属」とは、セラミックスと金属との複合材料および繊維強化金属等の、金属から成る複合材料も含んでいる。一般的に、ハロゲン系の腐食性ガス等に曝される環境下において試料保持具10を用いる場合には、支持体2を構成する金属として、アルミニウム(Al)、銅(Cu)、ステンレス鋼またはニッケル(Ni)あるいはこれらの金属の合金を使用することが好ましい。また、支持体2の構造は、特に限定されるものではないが、気体または液体等の熱媒体を循環させるための冷却用の流路を備えていてもよい。この場合には、熱媒体として水またはシリコーンオイル等の液体あるいはヘリウム(He)または窒素(N)等の気体を用いることができる。 The support 2 is provided to support the base 1. The support 2 is made of metal, and covers the lower surface of the substrate 1 with the upper surface. The lower surface of the substrate 1 and the upper surface of the support 2 are bonded by the bonding layer 3. The support 2 can also function as a cooling plate for cooling the substrate 1. Therefore, the support 2 is made of a metal having a relatively high thermal conductivity. The metal constituting the support 2 is not particularly limited. The term “metal” as used herein includes composite materials made of metal, such as composite materials of ceramics and metal and fiber reinforced metals. In general, when the sample holder 10 is used in an environment exposed to a halogen-based corrosive gas or the like, aluminum (Al), copper (Cu), stainless steel, It is preferable to use nickel (Ni) or an alloy of these metals. Further, the structure of the support 2 is not particularly limited, but may be provided with a cooling flow path for circulating a heat medium such as gas or liquid. In this case, a liquid such as water or silicone oil, or a gas such as helium (He) or nitrogen (N 2 ) can be used as the heat medium.

接合層3は、基体1と支持体2とを接合するために設けられている。接合層3は、基体1の下面と支持体2の上面とを接合している。   The bonding layer 3 is provided for bonding the base 1 and the support 2. The bonding layer 3 bonds the lower surface of the substrate 1 and the upper surface of the support 2.

ここで、接合層3は、少なくとも一部が中央側に設けられた第1部分31と、接合層3の外周側に位置する第2部分32を有するとともに、第2部分32は第1部分31よりも炭素を多く含んでいる。炭素を多く含む第2部分32は導電性が高くなり、接合層3の外表面に帯電しにくくなるので、高出力のプラズマ雰囲気中で使用しても、基体1の下面に設けられた発熱抵抗体等の外部導体層4間における絶縁破壊の可能性が低減されたものとなる。   Here, the bonding layer 3 includes a first portion 31 at least a part of which is provided on the center side, and a second portion 32 located on the outer peripheral side of the bonding layer 3, and the second portion 32 is the first portion 31. Contains more carbon than Since the second portion 32 containing a large amount of carbon has high conductivity and is difficult to be charged on the outer surface of the bonding layer 3, even if it is used in a high-power plasma atmosphere, the heating resistance provided on the lower surface of the substrate 1. The possibility of dielectric breakdown between the outer conductor layers 4 such as the body is reduced.

また、接合層3の外周側に位置する第2部分32が内周側に位置する第1部分31よりも炭素を多く含んでいることで、接合層3の外周部は基体1の表面の均熱性が向上する。プラズマは試料保持具10(基体1)の上面だけでなく側方にも回り込んでくるので、回り込んだプラズマによって接合層3の外周面の表面温度が上がりやすい。一方、接合層3の外周面を含む外周部である第2部分32は、炭素を多く含むので熱伝導率が高くなるので、接合層3の外周部から支持体2へ熱が逃げやすい。そのため、接合層3の熱伝導率が中央側と外周側とで同じであれ場合に比較すると、接合層3の外周部における温度上昇が抑えられるので、基体1の表面全体としては均熱性が向上する。   In addition, since the second portion 32 located on the outer peripheral side of the bonding layer 3 contains more carbon than the first portion 31 located on the inner peripheral side, the outer peripheral portion of the bonding layer 3 is uniform on the surface of the substrate 1. Thermal properties are improved. Since the plasma circulates not only to the upper surface of the sample holder 10 (base 1) but also to the side, the surface temperature of the outer peripheral surface of the bonding layer 3 tends to rise due to the circulated plasma. On the other hand, the second portion 32, which is the outer peripheral portion including the outer peripheral surface of the bonding layer 3, contains a large amount of carbon and thus has a high thermal conductivity. Therefore, heat easily escapes from the outer peripheral portion of the bonding layer 3 to the support 2. Therefore, as compared with the case where the thermal conductivity of the bonding layer 3 is the same between the central side and the outer peripheral side, the temperature rise at the outer peripheral portion of the bonding layer 3 can be suppressed, so that the thermal uniformity of the entire surface of the substrate 1 is improved. To do.

接合層3の寸法は、例えば、直径を基体1と同じく200mm〜500mm程度に、また、厚みを例えば、0.1mm〜2.0mm程度に設定することができる。第2部分32は、例えば、接合層3のうちの、外周から0.5mm〜40mm程度の幅の円環状の部分に設定することができる。言い換えれば、第2部分32は、外径が200mm〜500mmで、内径が120mm〜499mmの円環状に設定することができる。第2部分32の幅は接合層3の厚み方向で異なる場合があるが、厚み方向の中心で測定されるものを第2部分32の幅とする。第1部分31は、接合層3のうち第2部分32の内側に位置する。   The dimensions of the bonding layer 3 can be set, for example, to a diameter of about 200 mm to 500 mm, as in the case of the substrate 1, and the thickness can be set to, for example, about 0.1 mm to 2.0 mm. The 2nd part 32 can be set to the annular | circular shaped part of the width | variety of about 0.5 mm-40 mm from the outer periphery among the joining layers 3, for example. In other words, the second portion 32 can be set in an annular shape having an outer diameter of 200 mm to 500 mm and an inner diameter of 120 mm to 499 mm. Although the width of the second portion 32 may differ in the thickness direction of the bonding layer 3, the width measured at the center in the thickness direction is the width of the second portion 32. The first portion 31 is located inside the second portion 32 of the bonding layer 3.

接合層3は樹脂材料から成るものであり、例えば、シリコーン樹脂、エポキシ樹脂を用いることができる。第1部分31と第2部分32とは同じ種類の樹脂材料で炭素の含有量が異なるものであってもよいし。異なる樹脂材料で炭素の含有量が異なるものあってもよい。また、接合層3は、熱伝導率を向上させるために、セラミックス粒子等のフィラー成分を含んでいてもよい。   The bonding layer 3 is made of a resin material, and for example, a silicone resin or an epoxy resin can be used. The first portion 31 and the second portion 32 may be the same type of resin material and different in carbon content. Different resin materials may have different carbon contents. The bonding layer 3 may contain a filler component such as ceramic particles in order to improve the thermal conductivity.

ここで、「第2部分32は第1部分31よりも炭素を多く含む」ことは、EPMA(Electron Probe Micro Analyzer)を用いることで確認できる。炭素(C)に関するカラーマッピングを行なうことで、炭素量の多い第2部分32と炭素量の少ない第1部分31とを確認することができる。また、EPMAに付属のWDS(Wavelength Dispersive X−ray Spectrometer)を用いて炭素量を定量分析することができる。例えば、接合層3の外周面から0.3mmの領域内の任意の箇所で測定した炭素量を第2部分32の炭素量とし、外周面からの距離が50mm〜60mmの領域内の任意の箇所で測定した炭素量を第1部分31の炭素量とすればよい。測定箇所は、接合層3の厚み方向の中心とすればよい。第1部分31の炭素量は0.5質量%以下、第2部分32の炭素量は2〜10質量%であればよい。特に第2部分32の炭素量が2質量%以上であれば、接合層3の外表面が帯電し難くなる。より好ましくは、が第2部分32の炭素量は5質量%以上である。また、第2部分32の炭素量10質量%以下であると、外部導体層4が第2部分32に覆われている場合であっても、外部導体層4間や外部導体層4と支持体2との間で絶縁性が低下して短絡するおそれがない。また、基体1が金属材料から成る場合であっても、基体1と支持体2との間で絶縁性が低下し、短絡するおそれがない。そして、接合層3の中央側より外周側の方が熱伝導率が大きくなり、基体1の表面の均熱性がよくなる。   Here, “the second portion 32 contains more carbon than the first portion 31” can be confirmed by using EPMA (Electron Probe Micro Analyzer). By performing color mapping for carbon (C), it is possible to confirm the second portion 32 having a large amount of carbon and the first portion 31 having a small amount of carbon. Further, the amount of carbon can be quantitatively analyzed using a WDS (Wavelength Dispersive X-ray Spectrometer) attached to EPMA. For example, the carbon amount measured at an arbitrary location in the region of 0.3 mm from the outer peripheral surface of the bonding layer 3 is the carbon amount of the second portion 32, and the arbitrary location within the region whose distance from the outer peripheral surface is 50 mm to 60 mm. The carbon amount measured in step 1 may be the carbon amount of the first portion 31. The measurement location may be the center of the bonding layer 3 in the thickness direction. The carbon content of the first portion 31 may be 0.5% by mass or less, and the carbon content of the second portion 32 may be 2 to 10% by mass. In particular, if the amount of carbon in the second portion 32 is 2% by mass or more, the outer surface of the bonding layer 3 is difficult to be charged. More preferably, the carbon content of the second portion 32 is 5% by mass or more. Further, when the carbon content of the second portion 32 is 10% by mass or less, even when the outer conductor layer 4 is covered by the second portion 32, the outer conductor layer 4 and the outer conductor layer 4 and the support body are supported. There is no risk of short circuit due to a decrease in insulation between the two. Even if the substrate 1 is made of a metal material, the insulation between the substrate 1 and the support 2 is lowered, and there is no possibility of short circuit. In addition, the thermal conductivity is larger on the outer peripheral side than on the central side of the bonding layer 3, and the thermal uniformity of the surface of the substrate 1 is improved.

また、図4に示す例のように、基体1の下面に垂直な断面を見たときに、第2部分32が第1部分31と基体1との間および第1部分31と支持体2との間に入り込むとともに、第2部分32が入り込んでいる部分において、第2部分32が凹むように弧状に曲がっていてもよい。言い換えれば、基体1の下面に垂直な断面を見たときに、第1部分31と第2部分32との境界は外側に凸の曲線状(孤状)であってもよい。これにより、第1部分31と第2部分32との間で熱伝導率が異なっていても第1部分31と第2部分32との境界付近における温度勾配を緩やかにでき、試料保持面である基体1の上面における均熱性が向上する。また、第1部分31と第2部分32との境界を弧状にしておくことによって、ヒートサイクル下において境界において熱応力が生じたときに、クラック等が生じるおそれを低減できる。特に、外部への熱引きが大きいような環境で用いる際には、第1部分31が第2部分32と比較して大きく熱膨張することになるので、境界を第2部分32が凹むような弧状にしておくことによって、第1部分31の熱膨張で生じた応力を第2部分32で吸収しやすくできる。   Further, as in the example shown in FIG. 4, when the cross section perpendicular to the lower surface of the base 1 is viewed, the second portion 32 is between the first portion 31 and the base 1 and between the first portion 31 and the support 2. And the second portion 32 may be bent in an arc shape so that the second portion 32 is recessed. In other words, when the cross section perpendicular to the lower surface of the substrate 1 is viewed, the boundary between the first portion 31 and the second portion 32 may be an outwardly convex curved shape (an isolated shape). Thereby, even if the thermal conductivity is different between the first portion 31 and the second portion 32, the temperature gradient in the vicinity of the boundary between the first portion 31 and the second portion 32 can be moderated, which is a sample holding surface. The soaking property on the upper surface of the substrate 1 is improved. In addition, by forming the boundary between the first portion 31 and the second portion 32 in an arc shape, it is possible to reduce the possibility that a crack or the like is generated when thermal stress is generated at the boundary under a heat cycle. In particular, when used in an environment where there is a large amount of heat to the outside, the first portion 31 expands significantly compared to the second portion 32, so that the second portion 32 is recessed at the boundary. By making the arc shape, the stress generated by the thermal expansion of the first portion 31 can be easily absorbed by the second portion 32.

また、図5に示す例のように、外部導体層4が発熱抵抗体である場合には、第2部分32が、第1部分31と支持体2との間よりも、第1部分31と基体1との間に深く入り込んでいてもよい。言い換えれば、第2部分32は、第1部分31との境界が凹状であり、支持体2側の内端よりも基体1側の内端ほうがより内側に位置していてもよい。これにより、発熱抵抗体が設けられた基体1の下面側は、第1部分31と第2部分32とが接合層3の厚み方向に重なる領域が大きくなるため、発熱抵抗体の設けられた基体1の下面の直下における温度勾配をより緩やかにできるので、試料保持面である基体1の上面における均熱性が向上する。   Further, as in the example shown in FIG. 5, when the external conductor layer 4 is a heating resistor, the second portion 32 is more closely connected to the first portion 31 than between the first portion 31 and the support 2. It may enter deeply between the base 1. In other words, the boundary between the second portion 32 and the first portion 31 may be concave, and the inner end on the base 1 side may be located more inside than the inner end on the support 2 side. Thereby, since the area where the first portion 31 and the second portion 32 overlap in the thickness direction of the bonding layer 3 is increased on the lower surface side of the substrate 1 provided with the heating resistor, the substrate provided with the heating resistor. Since the temperature gradient immediately below the lower surface of 1 can be made more gradual, the thermal uniformity on the upper surface of the substrate 1 which is the sample holding surface is improved.

図4および図5に示す例の場合における、基体1の下面に垂直な方向で見たときに第1部分31と第2部分32とが重なっている領域の幅は0.1〜10mm程度に設定することができる。図5に示す例のように、第2部分32が、第1部分31と支持体2との間よ
りも、第1部分31と基体1との間に深く入り込んでいる場合には、例えば、基体1側の端部(内端)の位置は支持体2側の端部(内端)の位置より0.05mm〜5mm程度内側に入り込んでいればよい。
In the case of the example shown in FIGS. 4 and 5, the width of the region where the first portion 31 and the second portion 32 overlap when viewed in the direction perpendicular to the lower surface of the substrate 1 is about 0.1 to 10 mm. Can be set. When the second portion 32 is deeper between the first portion 31 and the base body 1 than between the first portion 31 and the support 2 as in the example shown in FIG. The position of the end portion (inner end) on the substrate 1 side only needs to enter the inside of about 0.05 mm to 5 mm from the position of the end portion (inner end) on the support 2 side.

また、図6に示す例のように、本発明の試料保持具10は、第1部分31と第2部分32とが隣接しているとともに、第1部分31と第2部分32との境界が凹凸形状であってもよい。これにより、アンカー効果で第1部分31と第2部分32との密着力が向上し、基体1と支持体2との接着強度が向上する。凹凸の程度は、例えば山と谷の差が0.02mm〜2mm程度で、山と山の間隔が0.01mm〜0.3mm程度に設定することができる。   Further, as in the example shown in FIG. 6, the sample holder 10 of the present invention has the first portion 31 and the second portion 32 adjacent to each other, and the boundary between the first portion 31 and the second portion 32. An uneven shape may be used. Thereby, the adhesive force between the first portion 31 and the second portion 32 is improved by the anchor effect, and the adhesive strength between the base 1 and the support 2 is improved. The degree of unevenness can be set, for example, such that the difference between peaks and valleys is about 0.02 mm to 2 mm, and the interval between peaks and peaks is about 0.01 mm to 0.3 mm.

また、図1〜図7に示す例のように、外部導体層4が、第1部分31に覆われた部分と、第2部分32に覆われた部分とを有していてもよい。これにより、外部導体層4のうち基体1の外周側に位置する部分は、第2部分32に覆われることになる。第1部分31より炭素を多く含んでいる第2部分32は、第1部分31より熱伝導率が大きい。外部導体層4の外周側に位置する部分はプラズマの影響で温度が上昇しやすいが、熱伝導率の大きい第2部分32を介して支持体2へ放熱し易いので、全体的な均熱性が良くなる。   1 to 7, the outer conductor layer 4 may have a portion covered by the first portion 31 and a portion covered by the second portion 32. As a result, a portion of the outer conductor layer 4 located on the outer peripheral side of the base body 1 is covered with the second portion 32. The second portion 32 containing more carbon than the first portion 31 has a higher thermal conductivity than the first portion 31. The portion located on the outer peripheral side of the outer conductor layer 4 is likely to rise in temperature due to the influence of plasma, but since it is easy to dissipate heat to the support 2 through the second portion 32 having a high thermal conductivity, the overall thermal uniformity is high. Get better.

また、図7に示す例のように、接合層3が、第1部分31と第2部分32との間に位置する第3部分33を有するとともに、第3部分33の密度が第1部分31の密度および第2部分32の密度よりも小さくてもよい。第2部分32と第1部分31とがこれらより密度の小さい第3部分33で接続されていることから、第2部分32と第1部分31との間の熱膨張差による応力を第3部分33で緩和されるので、接合層3の耐久性が向上する。   In addition, as in the example illustrated in FIG. 7, the bonding layer 3 includes the third portion 33 positioned between the first portion 31 and the second portion 32, and the density of the third portion 33 is the first portion 31. And the density of the second portion 32 may be smaller. Since the second portion 32 and the first portion 31 are connected by the third portion 33 having a lower density than these, the stress caused by the difference in thermal expansion between the second portion 32 and the first portion 31 is applied to the third portion. Therefore, the durability of the bonding layer 3 is improved.

第3部分33の材料としては、例えば、第1部分31および第2部分32と同じ樹脂材料で、第1部分31および第2部分32よりも気孔を多く含むものを用いることができる。気孔(空気)を多く含むことで第1部分31および第2部分32よりも密度が小さいものとなる。第1部分31、第2部分32および第3部分33のそれぞれの密度の測定は、それぞれの部分を切り出した試料を用いてアルキメデス法(JIS K 7112のA法)により測定できる。第3部分33の密度は、第1部分31、第2部分32と比較して5〜30%程度小さく設定することができる。また、接合層3の断面を観察して得られる、第3部分33の気孔率と第1部分31の気孔率および第2部分32の気孔率との大小関係を、第3部分33の密度と第1部分31の密度および第2部分32の密度との大小関係とみなしてもよい。接合層3の断面観察による気孔率は、断面画像における気孔の面積比率を気孔率とすればよい。この気孔率が、例えば、第1部分31は1%以下で、第2部分32は5%〜30%程度であればよい。画像処理ソフト等を用いて測定することもできる。また、気孔率はアルキメデス法によって求めることもできる。   As the material of the third portion 33, for example, a material that is the same resin material as the first portion 31 and the second portion 32 and has more pores than the first portion 31 and the second portion 32 can be used. By including many pores (air), the density is smaller than that of the first portion 31 and the second portion 32. The density of each of the first part 31, the second part 32, and the third part 33 can be measured by Archimedes method (Method A of JIS K 7112) using a sample obtained by cutting out each part. The density of the third portion 33 can be set to be 5 to 30% smaller than that of the first portion 31 and the second portion 32. In addition, the magnitude relationship between the porosity of the third portion 33 and the porosity of the first portion 31 and the porosity of the second portion 32 obtained by observing the cross section of the bonding layer 3 is expressed by the density of the third portion 33. It may be regarded as a magnitude relationship between the density of the first portion 31 and the density of the second portion 32. The porosity by the cross-sectional observation of the bonding layer 3 may be the porosity in the cross-sectional image. For example, the porosity may be about 1% or less for the first portion 31 and about 5% to 30% for the second portion 32. It can also be measured using image processing software or the like. The porosity can also be determined by the Archimedes method.

第1部分31および第2部分32を有する接合層3は例えば以下のようにして形成することができる。まず、基体1の下面全体と支持体2とを第1部分31となる樹脂材料で接着して、硬化する。この硬化した樹脂材料の外周から0.5〜10.0mmの深さまでを削り取るなどの方法で除去して、中央側の第1部分31を形成する。次に、この第1部分31の外周面と基体1と支持体2とで囲まれた空間に第2部分32となる樹脂材料を充填して硬化させることで第2部分32を形成する。第1部分31と第2部分32との境界の形状は、外周部を除去する際に第1部分31の外周面の形状を調整することでできる。あるいは、例えば、基体1の下面の中央部に第1部分31となる樹脂材料を塗布し、支持体2の上面に載置して樹脂を硬化させて接着した後に、この第1部分31の外周面と基体1と支持体2とで囲まれた空間に第2部分32となる樹脂材料を充填して硬化させることで第2部分32を形成する。さらには、基体1の下面の中央部に第1部分31となる樹脂材料を塗布し、これを完全に硬化させる前に、その外側に第2部分32となる樹脂材料を塗
布し、これを支持体2の上面に載置して2つの樹脂を硬化させて接着してもよい。第1部分31の外周面の形状は用いる樹脂の粘度で調整することもできるし、型を用いてもよいし、硬化した第1部分31の外周面を研削してもよい。第3部分33は、例えば、液状の樹脂材料を攪拌するなどして気泡(空気)を含ませ、これを完全に脱泡せずに第1部分31と第2部分32との間に位置するように塗布して硬化させることによって気孔を多く含むものとすることができる。気孔率は攪拌条件や脱泡条件によって調整することができる。
The bonding layer 3 having the first portion 31 and the second portion 32 can be formed as follows, for example. First, the entire lower surface of the substrate 1 and the support 2 are bonded with a resin material to be the first portion 31 and cured. The first portion 31 on the center side is formed by removing the cured resin material from the outer periphery to a depth of 0.5 to 10.0 mm. Next, the second part 32 is formed by filling a resin material that becomes the second part 32 into a space surrounded by the outer peripheral surface of the first part 31, the base 1, and the support 2 and curing the resin material. The shape of the boundary between the first portion 31 and the second portion 32 can be adjusted by adjusting the shape of the outer peripheral surface of the first portion 31 when the outer peripheral portion is removed. Alternatively, for example, a resin material that becomes the first portion 31 is applied to the central portion of the lower surface of the base body 1, placed on the upper surface of the support 2, the resin is cured and bonded, and then the outer periphery of the first portion 31. The space surrounded by the surface, the substrate 1 and the support 2 is filled with a resin material to be the second portion 32 and cured to form the second portion 32. Further, a resin material to be the first portion 31 is applied to the central portion of the lower surface of the base 1, and the resin material to be the second portion 32 is applied to the outer side of the resin material before it is completely cured. It may be placed on the upper surface of the body 2 and the two resins may be cured and bonded. The shape of the outer peripheral surface of the first portion 31 can be adjusted by the viscosity of the resin used, a mold may be used, and the outer peripheral surface of the cured first portion 31 may be ground. The third portion 33 is located between the first portion 31 and the second portion 32 without containing bubbles (air) by stirring the liquid resin material, for example. By applying and curing in this manner, a large number of pores can be included. The porosity can be adjusted by stirring conditions and defoaming conditions.

1:基体
2:支持体
3:接合層
31:第1部分
32:第2部分
33:第3部分
4:外部導体層
5:内部導体層
10:試料保持具
1: Substrate 2: Support 3: Bonding layer 31: First part 32: Second part 33: Third part 4: External conductor layer 5: Internal conductor layer 10: Sample holder

Claims (6)

基体と、基体の下面に設けられた外部導体層と、金属から成り上面で前記基体の下面を前記外部導体層ごと覆う支持体と、前記基体の下面と前記支持体とを接合する樹脂材料から成る接合層とを備えており、前記接合層は、少なくとも一部が中央側に設けられた第1部分と、前記接合層の外周側に位置する第2部分を有するとともに、該第2部分は前記第1部分よりも炭素を多く含んでいることを特徴とする試料保持具。   A base, an outer conductor layer provided on the lower surface of the base, a support made of metal and covering the lower surface of the base with the outer conductor layer on the upper surface, and a resin material that joins the lower surface of the base and the support The bonding layer has a first portion at least a part of which is provided on the center side, and a second portion located on the outer peripheral side of the bonding layer, and the second portion is The sample holder characterized by containing more carbon than the said 1st part. 前記基体の下面に垂直な断面を見たときに、前記第2部分が前記第1部分と前記基体との間および前記第1部分と前記支持体との間に入り込むとともに、前記第2部分が入り込んでいる部分において、前記第2部分が凹むように弧状に曲がっていることを特徴とする請求項1に記載の試料保持具。   When the cross section perpendicular to the lower surface of the base is viewed, the second part enters between the first part and the base and between the first part and the support, and the second part is 2. The sample holder according to claim 1, wherein the second portion is bent in an arc shape so that the second portion is recessed. 前記外部導体層が発熱抵抗体であり、前記第2部分が、前記第1部分と前記支持体との間よりも、前記第1部分と前記基体との間に深く入り込んでいることを特徴とする請求項2に記載の試料保持具。   The outer conductor layer is a heating resistor, and the second portion is deeper between the first portion and the base body than between the first portion and the support. The sample holder according to claim 2. 前記第1部分と前記第2部分とが隣接しているとともに、前記第1部分と前記第2部分との境界が凹凸形状であることを特徴とする請求項1に記載の試料保持具。   2. The sample holder according to claim 1, wherein the first portion and the second portion are adjacent to each other, and a boundary between the first portion and the second portion is an uneven shape. 前記外部導体層が、前記第1部分に覆われた部分と、前記第2部分に覆われた部分とを有することを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の試料保持具。   The sample holder according to any one of claims 1 to 4, wherein the outer conductor layer has a portion covered with the first portion and a portion covered with the second portion. . 前記接合層が、前記第1部分と前記第2部分との間に位置する第3部分を有するとともに、該第3部分の密度が前記第1部分の密度および前記第2部分の密度よりも小さいことを特徴とする請求項1に記載の試料保持具。   The bonding layer has a third portion positioned between the first portion and the second portion, and the density of the third portion is smaller than the density of the first portion and the density of the second portion. The sample holder according to claim 1.
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