JP2023046804A - holding device - Google Patents
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Abstract
Description
本開示は、対象物を保持する保持装置に関する。 The present disclosure relates to a holding device for holding an object.
保持装置として、例えば特許文献1に、静電チャック部(第1部材)と、ベース部(第2部材)と、静電チャック部とベース部とを接着して一体化する接着層(接合層)とを備え、これらを厚さ方向に貫通する貫通孔が形成された静電チャック装置(保持装置)が開示されている。このような静電チャック装置では使用時に、貫通孔にプラズマが侵入して、接着層を侵食するおそれがあるため、貫通孔の周りに、接着層を保護するためのシール部材、及びシール部材を配置するための溝部(凹部)が設けられている。
As a holding device, for example, in
しかしながら、上記のような保持装置では、シール部材及び凹部を設けたシール部分において、第1部材と第2部材との間における熱伝達が悪化してしまう。そのため、保持面(第1の面)において貫通孔周辺と他の部分との温度差が大きくなってしまい、保持面における均熱性が低下してしまう。 However, in the holding device as described above, the heat transfer between the first member and the second member deteriorates at the sealing portion provided with the sealing member and the recess. As a result, the temperature difference between the periphery of the through hole and other portions on the holding surface (first surface) increases, and the uniformity of heat on the holding surface deteriorates.
そこで、本開示は上記した問題点を解決するためになされたものであり、貫通孔周りの保持面における均熱性を向上させることができる保持装置を提供することを目的とする。 Accordingly, the present disclosure has been made to solve the above-described problems, and an object of the present disclosure is to provide a holding device capable of improving the uniformity of heat on the holding surface around the through hole.
上記課題を解決するためになされた本開示の一形態は、
第1の面と、前記第1の面とは反対側に設けられる第2の面とを備える第1部材と、第3の面と、前記第3の面とは反対側に設けられる第4の面とを備える第2部材と、前記第1部材の前記第2の面と前記第2部材の前記第3の面との間に配置され、前記第1部材と前記第2部材とを接合する接合層と、を有し、前記第1部材の前記第1の面上に対象物を保持する保持装置において、
前記第1部材には、前記第1の面と前記第2の面を貫通する第1の貫通孔が形成され、
前記第2部材には、前記第3の面と前記第4の面を貫通し、前記第1の貫通孔に連通する第2の貫通孔が形成され、
前記接合層には、前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔に連通する第3の貫通孔が形成されており、
前記第1部材と前記第2部材との積層方向から見たときに、前記第3の貫通孔の中心軸線が自身の内周の内側に位置するように、前記第2の面と前記第3の面との間に配置された環状のシール部材を有し、
前記第2の面には、前記シール部材が配置される環状の凹部が形成され、
前記凹部の両隅部は、前記凹部の底から前記凹部の開口側に向かうに従って前記凹部の幅寸法が大きくなる形状をなしていることを特徴とする。
One aspect of the present disclosure made to solve the above problems is
A first member having a first surface and a second surface provided opposite to the first surface, a third surface, and a fourth member provided opposite to the third surface and a second member disposed between the second surface of the first member and the third surface of the second member to join the first member and the second member and a bonding layer that holds an object on the first surface of the first member,
The first member is formed with a first through hole penetrating the first surface and the second surface,
The second member is formed with a second through hole that penetrates the third surface and the fourth surface and communicates with the first through hole,
a third through-hole communicating with the first through-hole and the second through-hole is formed in the bonding layer,
When viewed from the lamination direction of the first member and the second member, the second surface and the third surface are arranged such that the center axis of the third through hole is located inside the inner circumference thereof. having an annular sealing member disposed between the surface of
An annular recess in which the seal member is arranged is formed on the second surface,
Both corners of the recess are shaped such that the width dimension of the recess increases from the bottom of the recess toward the opening side of the recess.
この保持装置では、シール部材が配置される環状の凹部における両隅部が、凹部の底から開口に向かうに従って凹部の幅寸法が大きくなる形状をなしている。そのため、凹部の両隅における第1部材の体積(垂直方向、つまり第1部材と第2部材の積層方向における体積)が増加する。従って、凹部付近における積層方向の熱伝導が平均化される、つまり熱伝導が向上する。これにより、貫通孔周りのシール部分において、第1の面(保持面)における温度分布の変化(温度勾配)を緩やかにすることができ、第1の面(保持面)における均熱性を向上させることができる。 In this holding device, both corners of the annular recess in which the seal member is arranged have a shape in which the width dimension of the recess increases from the bottom of the recess toward the opening. Therefore, the volume of the first member (the volume in the vertical direction, that is, the stacking direction of the first member and the second member) increases at both corners of the recess. Therefore, the heat conduction in the stacking direction is averaged in the vicinity of the concave portion, that is, the heat conduction is improved. As a result, the temperature distribution change (temperature gradient) on the first surface (holding surface) can be moderated in the sealing portion around the through hole, and the uniformity of heat on the first surface (holding surface) can be improved. be able to.
また、隅部が円弧(R)形状やテーパ形状を含む場合には、凹部の両隅に発生しやすい応力集中が緩和される。そのため、第1部材の損傷を防げるので、保持装置の信頼性向上および高寿命化も図ることができる。 In addition, when the corners include an arc (R) shape or a tapered shape, stress concentration that tends to occur at both corners of the concave portion is alleviated. Therefore, since damage to the first member can be prevented, it is possible to improve the reliability and extend the life of the holding device.
上記した保持装置において、
前記凹部は、幅寸法が開口部で最小になっており、その最小寸法が前記シール部材の幅寸法より小さいことが好ましい。
In the holding device described above,
It is preferable that the width dimension of the recess is the smallest at the opening, and that the minimum dimension is smaller than the width dimension of the seal member.
凹部をこのような形状にすることにより、シール部材が配置される付近における第1部材の体積(垂直方向、つまり第1部材と第2部材の積層方向における体積)が更に増加する。従って、凹部付近における積層方向の熱伝導がより平均化される(つまり、熱伝導がより向上する)ため、第1の面における均熱性をより向上させることができる。 By forming the recess in such a shape, the volume of the first member (the volume in the vertical direction, ie, the direction in which the first member and the second member are laminated) in the vicinity of the seal member is further increased. Therefore, the heat conduction in the stacking direction is more evenly distributed (that is, the heat conduction is further improved) in the vicinity of the concave portion, so that the uniformity of heat on the first surface can be further improved.
また、凹部の開口部でシール部材を固定することができるため、凹部内でのシール部材の偏りを抑制することができる。そのため、第1部材と第2部材との間における熱伝導を悪化させるシール部材が、常に同じ位置に存在する。これにより、シール部材の偏りによる第1の面における温度分布の変化がなくなる。従って、第1の面における温度制御性が向上して均熱性の安定化を図ることができる。 In addition, since the seal member can be fixed at the opening of the recess, it is possible to suppress the unevenness of the seal member within the recess. Therefore, the sealing member that deteriorates the heat conduction between the first member and the second member always exists at the same position. This eliminates the change in temperature distribution on the first surface due to the bias of the seal member. Therefore, the temperature controllability on the first surface is improved, and the temperature uniformity can be stabilized.
さらに、凹部の開口部でシール部材が固定されるため、熱膨張時にシール部材からの反力を抑えることができる。そのため、接合層の破断による第1部材と第2部材との接合不良の発生も防止することができる。 Furthermore, since the seal member is fixed at the opening of the recess, it is possible to suppress the reaction force from the seal member during thermal expansion. Therefore, it is possible to prevent the occurrence of poor bonding between the first member and the second member due to breakage of the bonding layer.
また、上記した保持装置において、
前記第1部材および前記第2部材を、セラミックス部材としてもよい。
Further, in the holding device described above,
The first member and the second member may be ceramic members.
こうすることにより、第1部材と第2部材とが異種材である場合に比べ、第1部材と第2部材との熱膨張差が小さくなるため、シール部材に作用する応力が小さくなる。そのため、シール部材の劣化を防止することができ、接合層の耐腐食性を向上させることができる。また、シール部材に作用する応力が小さくなるため、第1部材が受けるシール部材からの反力が抑えられる。そのため、凹部の両隅に発生しやすい応力集中を緩和することができる。従って、第1部材の損傷を効果的に防止することができるため、保持装置の信頼性および耐久性の一層の向上を図ることができる。 By doing so, the difference in thermal expansion between the first member and the second member is smaller than when the first member and the second member are made of different materials, so the stress acting on the sealing member is smaller. Therefore, deterioration of the sealing member can be prevented, and corrosion resistance of the bonding layer can be improved. Moreover, since the stress acting on the seal member is reduced, the reaction force from the seal member that the first member receives can be suppressed. Therefore, stress concentration that tends to occur at both corners of the recess can be alleviated. Therefore, since damage to the first member can be effectively prevented, the reliability and durability of the holding device can be further improved.
本開示によれば、貫通孔周りの保持面における均熱性を向上させることができる保持装置を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this indication, the holding|maintenance apparatus which can improve the uniformity of heat in the holding|maintenance surface around a through-hole can be provided.
本開示に係る実施形態である保持装置について、図面を参照しながら詳細に説明する。本実施形態では、対象物である半導体ウエハを保持する静電チャックを例示して説明する。 A holding device that is an embodiment according to the present disclosure will be described in detail with reference to the drawings. In this embodiment, an electrostatic chuck that holds a semiconductor wafer, which is an object, will be described as an example.
[第1実施形態]
まず、第1実施形態の静電チャック1について、図1~図4を参照しながら説明する。 本実施形態の静電チャック1は、半導体ウエハW(対象物)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半導体ウエハWを固定するために使用される。図1に示すように、静電チャック1は、板状部材10と、ベース部材20と、板状部材10とベース部材20とを接合する接合層40とを有する。なお、本実施形態では、板状部材10が本開示の「第1部材」の一例であり、ベース部材20が本開示の「第2部材」の一例である。
[First embodiment]
First, the
以下の説明においては、説明の便宜上、図1に示すようにXYZ軸を定義する。ここで、Z軸は、静電チャック1の軸線方向(図1において上下方向)の軸であり、X軸とY軸は、静電チャック1の径方向の軸である。なお、本実施形態では、Z軸方向が本開示の「積層方向」の一例である。
In the following description, the XYZ axes are defined as shown in FIG. 1 for convenience of explanation. Here, the Z-axis is the axis in the axial direction of the electrostatic chuck 1 (vertical direction in FIG. 1), and the X-axis and the Y-axis are the radial axes of the
板状部材10は、図1に示すように、円盤状の部材であり、セラミックスにより形成されている。セラミックスとしては、様々なセラミックスが用いられるが、強度や耐摩耗性、耐プラズマ性等の観点から、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ、Al2O3)または窒化アルミニウム(AlN)を主成分とするセラミックスが用いられることが好ましい。なお、ここでいう主成分とは、含有割合の最も多い成分(例えば、体積含有率が90vol%以上の成分)を意味する。なお、板状部材10の直径は、150mm~350mm程度であり、板状部材10の厚さは、例えば2mm~6mm程度である。
As shown in FIG. 1, the plate-
図1、図2に示すように、板状部材10は、半導体ウエハWを保持する保持面11と、板状部材10の厚み方向(Z軸方向に一致する方向、上下方向)について保持面11とは反対側に設けられる下面12とを備えている。そして、保持面11と下面12との間を厚み方向(Z軸方向、図2において上下方向)に貫通する円筒形状の第1貫通孔15a,15bが形成されている。なお、保持面11は本開示の「第1の面」の一例であり、下面12は本開示の「第2の面」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the plate-
板状部材10の保持面11は、凹凸形状をなしている。具体的には、保持面11には、図2、図3に示すように、その外縁付近に環状の環状凸部16(いわゆるシールバンド)が形成され、環状凸部16の内側に複数の独立した柱状の凸部17が形成されている。環状凸部16の断面(XZ断面)の形状は、図2に示すように、略矩形である。環状凸部16の高さ(Z軸方向の寸法)は、例えば、10μm~20μm程度である。また、環状凸部16の幅(X軸方向の寸法)は、例えば、0.5mm~5.0mm程度である。
A
各凸部17は、図3に示すように、Z軸方向視(平面視)で略円形をなしており、略均等間隔で配置されている。また、各凸部17の断面(XZ断面)の形状は、図2に示すように、略矩形である。凸部17の高さは、環状凸部16の高さと略同一であり、例えば、10μm~20μm程度である。また、凸部17の幅(Z軸方向視での凸部17の最大径)は、例えば、0.5mm~1.5mm程度である。なお、板状部材10の保持面11における環状凸部16より内側において、凸部17が形成されていない部分は、凹部18となっている。
As shown in FIG. 3, each
そして、半導体ウエハWは、板状部材10の保持面11における環状凸部16と複数の凸部17とに支持されて、静電チャック1に保持される。半導体ウエハWが静電チャック1に保持された状態では、半導体ウエハWの表面(下面)と、板状部材10の保持面11(詳細には、保持面11の凹部18)との間に、空間Sが存在することとなる(図2参照)。この空間Sには、後述するガス孔30bを介して不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)が供給されるようになっている。
The semiconductor wafer W is supported by the
このような板状部材10には、保持面11と下面12との間を厚み方向(Z軸方向、図2において上下方向)に貫通する円筒形状の第1貫通孔15a,15b(以下、「第1貫通孔15」と表記する場合もある)が形成されている。そして、下面12の第1貫通孔15a,15bの周りには、図2、図4に示すように、後述する環状のシール部材50を配置するための環状凹部13が形成されている。
The
この環状凹部13の両隅部13aは、図4に示すように、環状凹部13の底から開口に向かうに従って環状凹部13の幅寸法が大きくなる形状をなしている。本実施形態では、両隅部13aは、例えば円弧(R)形状に加工されており、円弧(半径R)の大きさはR=0.05mm~5.0mm程度であり、さらに好ましくはR=0.1mm~0.5mmである。なお、環状凹部13の幅寸法とは、環状凹部13のZX断面におけるX軸方向の寸法である。
As shown in FIG. 4, both
ベース部材20は、図1に示すように円柱状、詳しくは、直径の異なる2つの円柱が、大きな直径の円柱状の上面部の上に小さな直径の円柱状の下面部が載せられるようにして、中心軸Ca(図2参照)を共通にして重ねられて形成された段付きの円柱状である。このベース部材20は、金属(例えば、アルミニウムやアルミニウム合金等)により形成されていることが好ましいが、金属以外であってもよい。
As shown in FIG. 1, the
そして、図1、図2に示すように、ベース部材20は、上面21と、ベース部材20(板状部材10)の中心軸Ca(図2参照)方向(すなわち、Z軸方向)について上面21とは反対側に設けられる下面22と、を備えている。なお、上面21は本開示の「第3の面」の一例であり、下面22は本開示の「第4の面」の一例である。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
ベース部材20の直径は、上段部が例えば150mm~300mm程度であり、下段部が例えば180mm~350mm程度である。また、ベース部材20の厚さ(Z軸方向の寸法)は、例えば20mm~50mm程度である。
The diameter of the
また、図2に示すように、ベース部材20には、冷媒(例えば、フッ素系不活性液体や水等)を流すための冷媒流路23が形成されている。そして、冷媒流路23は、ベース部材20の下面22に設けられた不図示の供給口と排出口とに接続しており、供給口からベース部材20に供給された冷媒が、冷媒流路23内を流れて排出口からベース部材20の外へ排出される。このようにして、ベース部材20の冷媒流路23内に冷媒を流すことにより、ベース部材20が冷却され、これにより、接合層40を介して板状部材10が冷却される。
Further, as shown in FIG. 2, the
そして、ベース部材20には、上面21と下面22との間を厚み方向(Z軸方向、図2において上下方向)に貫通する円筒形状の第2貫通孔25a,25b(以下、「第2貫通孔25」と表記する場合もある)が形成されている。なお、第2貫通孔25a,25bは、第1貫通孔15a,15bと同軸(中心軸CLが一致)であり、第2貫通孔25a,25bの径は、第1貫通孔15a,15bの径とほぼ同じである。
In the
接合層40は、板状部材10の下面12とベース部材20の上面21との間に配置され、板状部材10とベース部材20とを接合している。この接合層40を介して、板状部材10の下面12とベース部材20の上面21とが熱的に接続されている。接合層40は、例えばシリコーン系樹脂やアクリル系樹脂、エポキシ系樹脂等の接着材により構成されている。なお、接合層40の厚さ(Z軸方向の寸法)は、例えば0.1~1.0mm程度である。
The joining
この接合層40には、図2に示すように、第1貫通孔15a,15bと第2貫通孔25a,25bとを連通させる第3貫通孔45a,45b(以下、「第3貫通孔45」と表記する場合もある)が形成されている。つまり、第1貫通孔15a,15bと第2貫通孔25a,25bとの間に、円筒形状の第3貫通孔45a,45bが形成されている。第3貫通孔45a,45bは、第1貫通孔15a,15b及び第2貫通孔25a,25bと同軸(中心軸CLが一致)である。第3貫通孔45a,45bの直径は、第1貫通孔15a,15b及び第2貫通孔25a,25bよりも大きい。第1貫通孔15a,15bと第3貫通孔45a,45bと第2貫通孔25a,25bとは、Z軸方向(静電チャック1の軸線方向)に連なって配置されている。
As shown in FIG. 2, the
そして、図2に示すように、第1貫通孔15aと第3貫通孔45aと第2貫通孔25aとによって、静電チャック1をZ軸方向に貫通するリフトピン挿入孔30aを形成している。このリフトピン挿入孔30aには、半導体ウエハWを保持面11上から押し上げるリフトピン60が、ベース部材20の下面22側から挿入されている。このリフトピン60は、円柱形状(丸棒形状)をなしており、リフトピン挿入孔30a内をZ軸方向に移動する。リフトピン60がZ軸方向の一方側(図2では上側)に移動して、リフトピン60の先端部(上端部)が板状部材10の保持面11から外部に突出することで、保持面11上に載置されている半導体ウエハWを保持面11から離間させる(リフトピン60によって半導体ウエハWを持ち上げる)ようになっている。
As shown in FIG. 2, the first through
なお、本実施形態の静電チャック1では、リフトピン挿入孔30aが3個形成されており、各々のリフトピン挿入孔30a内にリフトピン60が挿入されている。なお、3個のリフトピン挿入孔30aは、静電チャック1の周方向に等間隔で形成されている(図3参照)。
In the
また、第1貫通孔15bと第3貫通孔45bと第2貫通孔25bとによって、静電チャック1をZ軸方向に貫通するガス孔30bを形成している。このガス孔30bは、不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)が流通するガス流路である。これにより、ベース部材20の下面22側からガス孔30b内に不活性ガス(例えば、ヘリウムガス)を供給することで、半導体ウエハWの下面と板状部材10の保持面11(凹部18)との間の空間S内に、この不活性ガスを充填することができるようになっている。なお、以下の説明では、リフトピン挿入孔30aとガス孔30bを、単に「貫通孔30」と表記する場合もある。
A
そして、このような静電チャック1には、各第3貫通孔45(接合層40の貫通孔)内に、板状部材10とベース部材20とに挟まれて、Z軸方向視で第1貫通孔15と第2貫通孔25を囲む、言い換えると、第3貫通孔45が自身の内周の内側に位置するようにして、円環状のシール部材50が配置されている(図2、図4参照)。このシール部材50は、接合層40を保護し、接合層40の腐食を防止するためのものである。
In the
すなわち、静電チャック1を半導体製造装置の真空チャンバー内で半導体ウエハWを固定するために使用する場合、半導体ウエハWに回路パターンを形成する際に使用する処理ガスやプラズマ等が、第1貫通孔15を通じて静電チャック1内に流入する。そして、そのプラズマ等が接合層40に侵入して接触すると、接合層40が腐食してしまうため、シール部材50を設けている。シール部材50は、環状や管状をなし、任意に選択される材料、例えばゴム又はエラストマー樹脂等の弾性体で構成されている。
That is, when the
このようなシール部材50を設けることにより、板状部材10の下面12とベース部材20の上面21との間が気密に封止される。これにより、シール部材50によって、第1貫通孔15を通じて静電チャック1内に流入したプラズマ等が、第3貫通孔45を通じて接合層40へ侵入して接合層40に接触することを防止できるようになっている。
By providing such a
ところが、シール部材50及び環状凹部13を設けたシール部分において、板状部材10とベース部材20との間における熱伝達が悪化してしまう。そのため、保持面11において貫通孔30の周辺と他の部分との温度差が大きくなってしまい、貫通孔30の周辺にて保持面11における均熱性が低下してしまう。
However, the heat transfer between the plate-
そこで、本実施形態の静電チャック1では、図4に示すように、環状凹部13の両隅部13aを、環状凹部13の底から開口に向かうに従って環状凹部13の幅寸法が大きくなる円弧(R)形状にしている。また、環状凹部13は、図5に示すように、両隅部13a、底部13bおよび側壁部13cからなり、両隅部13aは、底部13bの延長線と側壁部13cの延長線とが交わる部分よりも内側に形成されている。そのため、底部13bの延長線と側壁部13cの延長線とが交わるとき(隅部を設けない場合)に比べ、環状凹部13の底から開口に向かうに従って環状凹部13の幅寸法が大きくなる両隅部13aが形成されている方が環状凹部13の両隅部13aにおける板状部材10の体積(Z軸方向における体積)が増加する。つまり、図5に示す斜線部分において板状部材10の体積が増加する。これにより、板状部材10において、環状凹部13の付近におけるZ軸方向の熱伝導が平均化される、つまり熱伝導が向上する。従って、貫通孔30の周囲のシール部分において、保持面11における温度分布の変化(温度勾配)を緩やかにすることができ、保持面11における均熱性を向上させることができる。環状凹部13には、隅部が片側だけでなく、両側に両隅部13aとして形成されているため、板状部材10の体積(Z軸方向における体積)をより増加させやすくなる。
Therefore, in the
また、環状凹部13の両隅部13aが円弧形状になっているため、環状凹部13の両隅部13aに発生しやすい応力集中を緩和することもできる。そのため、板状部材10の損傷を防止することができる結果、静電チャック1の信頼性向上および高寿命化を図ることができる。
In addition, since both
以上のように、本実施形態の静電チャック1によれば、シール部材50を配置する環状凹部13における両隅部13aが、円弧(R)形状をなしているため、環状凹部13の両隅部13aにおける熱伝導が平均化され、熱伝導が向上する。従って、貫通孔30の周りのシール部分において、保持面11における温度分布の変化(温度勾配)を緩やかにすることができ、保持面11における均熱性を向上させることができる。
As described above, according to the
[第2実施形態]
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態と基本的な構造は同じであるが、シール部材を配置する環状凹部の形状が、第1実施形態とは異なる。すなわち、第2実施形態では、環状凹部の断面形状が、幅寸法が開口部で最小となる形状になっている(図6参照)。そこで、第1実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、第1実施形態との相違点を中心に説明する。
[Second embodiment]
Next, a second embodiment will be described. The second embodiment has the same basic structure as the first embodiment, but differs from the first embodiment in the shape of the annular recess in which the sealing member is arranged. That is, in the second embodiment, the cross-sectional shape of the annular recess is such that the width dimension is the smallest at the opening (see FIG. 6). Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof is omitted as appropriate, and the description will focus on the differences from the first embodiment.
本実施形態の静電チャック1aでは、図6に示すように、環状凹部73が、幅寸法が開口部で最小になっており、その最小寸法がシール部材50の幅寸法より小さい形状に加工されている。本実施形態では、環状凹部73が、例えばいわゆるアリ溝形状になっている。
In the
そのため、静電チャック1aでは、シール部材50が配置される付近における板状部材10の体積(Z軸方向における体積)が更に増加する。これにより、環状凹部73の付近における熱伝導がより平均化され、熱伝導がより向上するため、保持面11における均熱性をより向上させることができる。
Therefore, in the
また、環状凹部73の開口部でシール部材50を固定することができるため、環状凹部73内でのシール部材50の偏りを抑制することができる。言い換えると、環状凹部73においてシール部材50を常に同じ位置に配置することができる。そのため、板状部材10とベース部材20との間における熱伝導を悪化させるシール部材50が、常に同じ位置に存在することになる。これにより、シール部材50の偏りによる保持面11における温度分布の変化がなくなるため、保持面11における温度制御性が向上し、均熱性の安定化を図ることができる。環状凹部13には、隅部が片側だけでなく、両側に両隅部13aとして形成されているため、板状部材10の体積(Z軸方向における体積)をより増加させやすくなる点や、シール部材50の偏りを抑制する点で有利である。
Moreover, since the
さらに、環状凹部73の開口部でシール部材50が固定されるため、熱膨張時にシール部材50からの反力を抑えることができる。そのため、環状凹部73の両隅部73aに発生しやすい応力集中を一層緩和することができ、板状部材10の損傷を防止することができる結果、静電チャック1aの更なる信頼性向上および高寿命化を図ることができる。また、接合層40の破断による板状部材10とベース部材20との接合不良の発生も防止することができる。
Furthermore, since the
[第3実施形態]
最後に、第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態と基本的な構造は同じであるが、板状部材の構成が第1実施形態とは異なる。そこで、第1実施形態と同様の構成については同符号を付して説明を適宜省略し、上記実施形態との相違点を中心に説明する。
[Third Embodiment]
Finally, a third embodiment will be described. The third embodiment has the same basic structure as the first embodiment, but differs from the first embodiment in the configuration of the plate member. Therefore, the same reference numerals are given to the same configurations as in the first embodiment, and the description thereof will be omitted as appropriate, and the description will focus on the points of difference from the above-described embodiment.
第3実施形態の静電チャック1bでは、図7に示すように、板状部材100が、第1セラミックス部材110と、第2セラミックス部材120と、第1セラミックス部材110と第2セラミックス部材120とを接合する接合層140とを備えている。なお、第1セラミックス部材110は本開示の「第1部材」の一例であり、第2セラミックス部材120は本開示の「第2部材」の一例である。
In the
また、静電チャック1bは、第1実施形態と同様のベース部材20と、板状部材100(第2セラミックス部材120)とを接合する接合層40とを備えている。さらに、静電チャック1bは、第1実施形態と同様に、第3貫通孔45内に、第2セラミックス部材120の下面122とベース部材20の上面21との間に挟まれる態様で、円環状のシール部材50が配置されている。なお、シール部材50は、第1実施形態と同様、板状部材100(第2セラミックス部材120)の下面122に形成された環状凹部123内に配置されている。環状凹部123は、第1実施形態の環状凹部13と同一形状である。
The
ここで、板状部材100を構成する第1セラミックス部材110には、保持面111と下面112との間をZ軸方向に貫通する円筒形状の第1貫通孔115が形成されている。保持面111は本開示の「第1の面」の一例であり、下面112は本開示の「第2の面」の一例である。また、第2セラミックス部材120には、上面121と下面122との間をZ軸方向に貫通する円筒形状の第2貫通孔125が形成されている。上面121は本開示の「第3の面」の一例であり、下面122は本開示の「第4の面」の一例である。なお、第2貫通孔125は、第1貫通孔115と同軸(中心軸CLが一致)で同等の内径を有している。これら第1貫通孔115と第3貫通孔145と第2貫通孔125とは、Z軸方向に連なって配置されて、静電チャック1bをZ軸方向に貫通する貫通孔30の一部を形成している。
Here, the first
また、第1セラミックス部材110の下面112には、第1貫通孔115の周りに、シール部材150を配置するための環状凹部113が形成されている。この環状凹部113の両隅部113aは、第1実施形態と同様、環状凹部113の底から開口に向かうに従って環状凹部113の幅寸法が大きくなる円弧(R)形状をなしている。なお、環状凹部113(隅部113a)の寸法は、環状凹部13(隅部13a)の寸法と同じである。
An
接合層140には、第1貫通孔115と第2貫通孔125との間に位置する円筒形状の第3貫通孔145が形成されている。なお、第3貫通孔145は、第1貫通孔115及び第2貫通孔125と同軸(中心軸CLが一致)であり、第1貫通孔115及び第2貫通孔125よりも大きな内径を有している。
A cylindrical third through
この接合層140を保護するために、シール部材150が、環状凹部113に配置されている。シール部材150は、Z軸方向視で、第1貫通孔115及び第2貫通孔125を囲むように、第3貫通孔145の中心軸CLが自身の内周の内側に位置し、第1セラミックス部材110の下面112と第2セラミックス部材120の上面121との間に挟まれている。これにより、シール部材150によって、第3貫通孔145内に露出する第1セラミックス部材110の下面112と第2セラミックス部材120の上面121との間が気密に封止される。従って、シール部材150によって、第1貫通孔115を通じて静電チャック1b内に流入したプラズマ等が、第3貫通孔145を通じて接合層140へ侵入して接合層40に接触することを防止できる。
A sealing
そして、環状凹部113の両隅部113aを、第1実施形態と同様の円弧(R)形状にしているため、環状凹部113の両隅部113aにおける第1セラミックス部材110の体積(Z軸方向における体積)が増加する。これにより、第1セラミックス部材110において、環状凹部113の付近におけるZ軸方向の熱伝導が平均化される。そのため、シール部材150及び環状凹部113が配置されるシール部分にて、第1セラミックス部材110と第2セラミックス部材120との間における熱伝導を向上させることができる。従って、貫通孔30の周囲のシール部分において、保持面111における温度分布の変化(温度勾配)を緩やかにすることができ、保持面111における均熱性を向上させることができる。
Since both
また、環状凹部113の両隅部113aが円弧形状になっているため、環状凹部113の両隅部113aに発生しやすい応力集中を緩和することもできる。さらに、第1セラミックス部材110と第2セラミックス部材120の熱膨張差が小さいため、シール部材150に作用する応力が小さくなる。そのため、シール部材150の劣化を防止することができ、接合層140の耐腐食性を向上させることができる。また、シール部材150に作用する応力が小さくなるため、第1セラミックス部材110が受けるシール部材150からの反力が抑えられる。そのため、環状凹部113の両隅部113aに発生しやすい応力集中を更に緩和することができる。従って、第1セラミックス部材110(板状部材100)の損傷を効果的に防止することができるため、静電チャック1bの信頼性および耐久性の一層の向上を図ることができる。
Moreover, since both
なお、上記の実施形態は単なる例示にすぎず、本開示を何ら限定するものではなく、その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形が可能であることはもちろんである。例えば、上記の実施形態では、本開示を静電チャックに適用した場合を例示したが、本開示は、静電チャックに限られることなく、保持面に対象物を保持する保持装置全般について適用することができる。 It should be noted that the above-described embodiment is merely an example and does not limit the present disclosure in any way, and of course various improvements and modifications are possible without departing from the gist of the present disclosure. For example, in the above embodiments, the case where the present disclosure is applied to an electrostatic chuck is illustrated, but the present disclosure is not limited to electrostatic chucks, and is applicable to general holding devices that hold an object on a holding surface. be able to.
また、上記の実施形態では、シール部材50,150として断面が円形のものを例示したが、シール部材50,150の断面形状は、この形状に限定されることはなく、四角や楕円などであってもよい。
In the above-described embodiment, the sealing
また、上記の実施形態では、環状凹部13,113の両隅部13a,113aが円弧形状である場合を例示したが、両隅部13a,113aは、環状凹部13,113の底から開口に向かうに従って環状凹部13,113の幅寸法が大きくなっていればよく、円弧形状に限られることはなく、テーパ形状や多角形状などであってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the
1 静電チャック
1a 静電チャック
1b 静電チャック
10 板状部材
11 保持面
12 下面
13 環状凹部
13a 隅部
15 第1貫通孔
20 ベース部材
21 上面
22 下面
25 第2貫通孔
40 接合層
45 第3貫通孔
50 シール部材
73 環状凹部
73a 隅部
110 第1セラミックス部材
113 環状凹部
120 第2セラミックス部材
150 シール部材
CL 中心軸
W 半導体ウエハ
1
Claims (3)
前記第1部材には、前記第1の面と前記第2の面を貫通する第1の貫通孔が形成され、
前記第2部材には、前記第3の面と前記第4の面を貫通し、前記第1の貫通孔に連通する第2の貫通孔が形成され、
前記接合層には、前記第1の貫通孔及び前記第2の貫通孔に連通する第3の貫通孔が形成されており、
前記第1部材と前記第2部材との積層方向から見たときに、前記第3の貫通孔の中心軸線が自身の内周の内側に位置するように、前記第2の面と前記第3の面との間に配置された環状のシール部材を有し、
前記第2の面には、前記シール部材が配置される環状の凹部が形成され、
前記凹部の両隅部は、前記凹部の底から前記凹部の開口側に向かうに従って前記凹部の幅寸法が大きくなる形状をなしている
ことを特徴とする保持装置。 A first member having a first surface and a second surface provided opposite to the first surface, a third surface, and a fourth member provided opposite to the third surface and a second member disposed between the second surface of the first member and the third surface of the second member to join the first member and the second member and a bonding layer that holds an object on the first surface of the first member,
The first member is formed with a first through hole penetrating the first surface and the second surface,
The second member is formed with a second through hole passing through the third surface and the fourth surface and communicating with the first through hole,
a third through-hole communicating with the first through-hole and the second through-hole is formed in the bonding layer,
When viewed from the lamination direction of the first member and the second member, the second surface and the third surface are arranged such that the center axis of the third through hole is located inside the inner circumference thereof. having an annular sealing member disposed between the surface of
An annular recess in which the seal member is arranged is formed on the second surface,
The holding device, wherein both corners of the recess are shaped such that the width of the recess increases from the bottom of the recess toward the opening of the recess.
前記凹部は、幅寸法が開口部で最小になっており、その最小寸法が前記シール部材の幅寸法より小さい
ことを特徴とする保持装置。 A holding device according to claim 1,
The holding device according to claim 1, wherein the width of the recess is the smallest at the opening, and the minimum dimension is smaller than the width of the seal member.
前記第1部材および前記第2部材は、セラミックス部材である
ことを特徴とする保持装置。 In the holding device according to claim 1 or claim 2,
The holding device, wherein the first member and the second member are ceramic members.
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