JP5950164B2

JP5950164B2 - 基板ホルダ

Info

Publication number: JP5950164B2
Application number: JP2012221455A
Authority: JP
Inventors: 和紀飛川
Original assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Current assignee: Nissin Ion Equipment Co Ltd
Priority date: 2012-10-03
Filing date: 2012-10-03
Publication date: 2016-07-13
Anticipated expiration: 2032-10-03
Also published as: JP2014075436A

Description

本発明は、半導体製造装置で用いられる基板ホルダに関する。

従来から、半導体製造装置では基板を処理する際に、基板を保持するための基板ホルダが用いられている。この例が、特許文献１に記載されている。

特許文献１に記載の基板ホルダは、基板の熱膨張を考慮した構成であり、基板の面方向と面に垂直な方向において、微小なギャップを空けてボルトを用いて固定金具とホルダ本体を接続する構成が記載されている。

特開２００５−１８７８４０号公報

特許文献１に記載の構成では、固定金具をホルダ本体に取り付けるまでに、基板の位置が定まらない。基板が載置されるホルダ本体の表面は面一であるため、固定金具の取り付けを行っている最中に、基板がホルダ本体よりずれ落ちてしまうといった問題がある。また、基板の位置が定まっていないので、固定金具の下面で基板を挟んでしまうといった問題もある。このような問題によって、基板が破損することが懸念される。

そこで、本発明では基板を基板ホルダに固定する際の作業性を改善することを主たる目的とする。

本発明の基板ホルダは、表面に基板が載置されるホルダ本体部と、前記ホルダ本体部の表面から突出し、前記基板の移動を規制する位置規制部と、前記位置規制部上に設けられ、前記基板が載置される側に向けて延出した端部と当該端部に連設されて前記ホルダ本体部の表面に向けて突出した突起部を有する固定部材と、を具備していて、前記ホルダ本体部の裏面側から視て、前記位置規制部には大径部と小径部からなる貫通孔が形成されているとともに、頭部と軸部を備えた締め付け部材が前記貫通孔を通して挿通されて、前記軸部が前記固定部材に螺合されている。

ホルダ本体に位置規制部が設けられているので、基板位置の最終的な固定の前に、位置規制部によってある程度の範囲で基板位置を固定しておくことができる。その後、固定部材により基板の固定を行うので、基板位置を固定する際にホルダ本体より基板がずれ落ちるという問題が生じない。また、ホルダ本体部より突出した位置規制部上に固定部材が設けられているので、基板位置を固定する際に、固定部材の下面に基板を挟んでしまうといった問題も生じない。よって、基板をホルダに固定する際の作業性を格段に改善することができる。

また、前記固定部材はネジ部が形成された貫通孔を有しているとともに、前記締め付け部材の軸部の先端面には、前記締付部材の締付力を調整するための治具を取り付ける治具取り付け部が形成されていてもよい。

このような構成であれば、ホルダ本体部の表面側から締め付け部材の締め付け作業を行うことができる。特に、ホルダ本体部の下側に基板ホルダを支持する静電チャックや真空チャック等のホルダ支持手段を設ける場合、これらのホルダ支持手段に基板ホルダを載せた状態で固定部材の位置調整作業を行うことができるので、作業性が格段に向上する。

また、前記固定部材と前記締め付け部材は非金属製であることが望ましい。

固定部材と締め付け部材が金属製の部材の場合、両部材を螺合させる際に発生した金属の粉塵が基板に混入し、基板が製造不良となることが懸念される。これに対して、両部材を非金属の部材で構成しておくと、金属の粉塵が発生することがないので、金属の混入による基板の製造不良を防止することができる。

一方で、前記締め付け部材の頭部の先端面には、前記締付部材の締付力を調整するための治具を取り付ける治具取り付け部が形成されていていてもよい。

このような構成であれば、ホルダ本体の裏面側からも締め付け部材の締め付け作業を行うことができる。

さらに、前記基板はオリエンテーションフラット部を有する略円形の基板であって、前記ホルダ本体部の表面には前記オリエンテーションフラット部と当接する凸部が形成されていてもよい。

略円形の基板は結晶軸の方向の位置合わせを行うためのオリエンテーションフラットと呼ばれる直線状の部位を有している場合がある。このような場合、このオリエンテーションフラットの位置合わせができるような凸部を設けておくと、基板の結晶軸を所定のものにした上で、基板への処理を行うことができる。

本発明の基板ホルダの一例である。図１のＡ−Ａ線断面である。締め付け部材の一例である。（ａ）は締め付け部材を示す概略図である。（ｂ）は（ａ）に記載の締め付け部材を図示されるＹ方向から視たときの様子を表す。（ｃ）は（ａ）に記載の締め付け部材を図示されるＸ方向から視たときの様子を表す。固定部材の一例である。（ａ）は固定部材を示す概略図である。（ｂ）は（ａ）に記載の固定部材を図示されるＹ方向から視たときの様子を表す。（ｃ）は（ａ）に記載の固定部材を図示されるＸ方向から視たときの様子を表す。図１に記載の例で、固定部材を取り除いたときの様子を表す。（ａ）はホルダ本体部を表面側から視たときの様子を表す。（ｂ）は（ａ）に記載のＢ−Ｂ線断面である。（ｃ）はホルダ本体部を裏面側から視たときの様子を表す。オリエンテーション部を有する略円形の基板の位置決めに関する図である。（ａ）は図５（ａ）に記載のＣ−Ｃ線断面である。（ｂ）はオリエンテーション部を有する略円形の基板外形を表す。

図１には本発明に係る基板ホルダＨが記載されている。この例では、基板ホルダＨの略中央部に基板１が位置固定されている。基板１は、半導体基板で、例えば、シリコンやシリコンカーバイド、ガリウム砒素、ガリウム窒素からなる基板である。

ホルダ本体部７は、ホルダ本体部７の表面（基板１が載置されている面）より突出した位置規制部２と凸部６を有している。位置規制部２と凸部６は、ホルダ本体部７の面内での基板１の移動を規制する役割を有している。

位置規制部２は、基板１の外縁に当接するように形成しておいてもいいが、基板１の熱膨張や位置規制部２の熱膨張を考慮すると、基板１をホルダ本体部７の所定の場所に載置した際、基板１の外縁との間に若干の隙間を有するような位置に設けられている方がよい。

位置規制部２の上には固定部材３が設けられている。この固定部材３は、締め付け部材４が螺合されることで、基板１をホルダ本体部７の表面に押し圧する役割を有している。なお、締め付け部材４の締め付けについては、図示される治具取り付け部４３に治具（例えば、ドライバー）を取り付けて行われる。

図１に記載のＡ−Ａ線の断面図が図２に記載されている。この図をもとに各部の関係について、説明する。

位置規制部２には、ホルダ本体部７の裏面から表面に向けて、大径部２１２と小径部２１１からなる貫通孔２１が形成されている。また、固定部材３にも貫通孔３１が形成されており、この貫通孔３１には、例えばその全域に渡ってネジ部が形成されている。締め付け部材４（例えば、ボルト）は頭部４１と軸部４２を有していて、軸部４２にネジ部が形成されている。

固定部材３は、基板１が載置される側に向けて延出された端部３２を有している。また、端部３２には、ホルダ本体部７の表面側に突出した突起部３３が形成されている。

固定部材３の取り付けと固定部材３の基板１への押し圧については、次のようにして行われる。

まず、基板１をホルダ本体部７の所定の場所に載置しておく。この際、位置規制部２によって、基板１はその面方向での移動が所定領域内に規制される。ホルダ本体部７の表面に垂直な方向において、位置規制部２の寸法は特に制限はないが、同方向における基板１の寸法（厚み）よりもやや大きい寸法にしておく。

ホルダ本体部７の裏面側から、位置規制部２に形成された貫通孔２１に締め付け部材４を挿通し、締め付け部材４の軸部４２に形成されたネジ部と固定部材３の貫通孔３１内に形成されたネジ部とを螺合させる。

ある程度まで螺合が進むと、締め付け部材４の頭部４１の下面（軸部４２側に形成された面）が、位置規制部２に形成された貫通孔２１の大径部２１２の端面に接触する。この状態から更に螺合を進めると、固定部材３の端部３２の下方に形成された突起部３３が基板１を押し圧する。後は、基板１や位置規制部２、固定部材３の強度の関係から、ある程度の基板１への押し圧力が得られた段階で、螺合を停止させる。これにより、固定部材３の取り付けと固定部材３の基板１への押し圧が行われる。

上述したように、ホルダ本体７に位置規制部２が設けられているので、基板位置の最終的な位置固定の前に、位置規制部２によってある程度の範囲で基板位置を固定しておくことができる。その後、固定部材３により基板１の固定を行うので、特許文献１で問題にした基板位置を固定する際に基板がホルダ本体よりずれ落ちてしまうという問題が生じない。

また、ホルダ本体部７より突出した位置規制部２上に固定部材３が設けられるので、特許文献１で問題にした基板位置を固定する際に、固定部材３の基板押し圧面以外の場所に基板１を挟んでしまうといった問題も生じない。よって、基板１を基板ホルダＨに固定する際の作業性を格段に改善することができる。

なお、締め付け部材４の軸部４２の端面と頭部４１の端面にはそれぞれ治具取り付け部４３が形成されている。上述した螺合は、いずれかの治具取り付け部４３に図示されない治道を取り付けて、締め付け部材４を回転させることで行われる。

基板ホルダＨを静電チャックや真空チャック上に支持させる場合、基板ホルダＨをこれらの支持部材上に載置した後で、基板ホルダＨの裏面側から締め付け部材４の締め付け作業をすることは困難である。しかしながら、軸部４２の端面に治具取り付け部４３を形成しておくと、ホルダ本体部７の表面側から簡単に締め付け作業を行うことができる。

この例では、締め付け部材４の頭部４１の端面にも治具取り付け部４３が形成されているが、両端面に形成しておく必要はない。例えば、基板ホルダＨの表面側あるいは裏面側のいずれか一方側からのみ、締め付け作業を行う場合には、締め付け部材４の軸部４２と頭部４１のいずれか一方の端面に、治具取り付け部４３が形成されていればいい。

また、締め付け部材４の頭部４１の下面を位置規制部２に形成された貫通孔２１の大径部２１２の端面に接触させて、貫通孔２１の小径部２１１を塞ぐようにしておくと、締め付け部材４と固定部材３とを螺合させた際に発生する粉塵を、締め付け部材４の頭部４１の下面で受けることができる。

このような構成によって、粉塵が基板ホルダＨの下方に飛散しない。基板ホルダＨの下面を静電チャックで支持する場合、上述した構成を用いると静電チャックの吸着面に粉塵が飛散しないので、基板ホルダＨの静電チャックへの吸着を確実に行うことができる。

図３には、締め付け部材４のより詳細な構成が記載されている。図３（ａ）に記載されているように、締め付け部材４は頭部４１と軸部４２を有していて、各部の端面には治具取り付け部４３が形成されている。また、軸部４２にはネジ部が形成されている。

図３（ａ）に記載の締め付け部４をＹ方向から視た様子が図３（ｂ）に、Ｘ方向から視た様子が図３（ｃ）に記載されている。

図３（ｂ）と図３（ｃ）に記載されているように、両端面に形成されている治具取り付け部４３の形状は、同一のものにしておく方がよい。これは、どちらの治具取り付け部４３にも同じ治具を取り付けるようにすることができるからである。もちろん、両端面に形成される治具取り付け部４３の形状を異ならせて、各々の治具取り付け部４３に合う専用の治具を用意しておいてもよい。

図４には、固定部材３のより詳細な構成が記載されている。図４（ａ）に記載されているように、固定部材３はネジ部が形成された貫通孔３１と基板１が載置される側に延出した端部３２を有していて、端部３２の下方には突起部３３が形成されている。

図４（ａ）に記載の固定部材３をＹ方向から視た様子が図４（ｂ）に、Ｘ方向から視た様子が図４（ｃ）に記載されている。図３（ｃ）に記載されているように突起部３３の形状としては、略半円形状のものであってもいいし、円形状やその他の形状をしていてもいい。また、固定部材３の上面および下面は、図３（ｂ）や図３（ｃ）に記載されているような楕円形状の外形を有するものであってもいいし、長方形状のものであってもいい。

図３で説明した締め付け部材４と図４で説明した固定部材３は、非金属製であることが望ましい。これは、両部材を螺合させた際に発生する粉塵に金属が含まれないようにするためである。粉塵に金属が含まれた場合、これが半導体基板に混入すると、基板の製造不良を引き起こしてしまう。このような基板の製造不良を予防する観点から、非金属製のものが使用されることが望ましい。また、高温条件下で基板ホルダが使用される場合には、これらの材料としては、カーボンやシリコンあるいはシリコンカーバイド等が用いられる。

図５には、図１から固定部材３を取り除いたときの様子が記載されている。図５（ａ）にはホルダ本体７を表面側から視たときの様子が記載されており、図５（ｂ）は図５（ａ）に記載のＢ−Ｂ線による断面の様子が記載されている。また、図５（ｃ）はホルダ本体７を裏面側から視たときの様子が記載されている。

位置規制部２の基板１側の形状は、おおよそ基板１の外縁形状と一致しているが、この位置規制部２はおおよその基板位置を決めるための部材であるため、この部分の形状は基板１の外縁にぴったりと沿うような形状でなくてもよい。

また、位置規制部２は基板１の周囲に沿って略等間隔に離間した状態で配置されている。これは、位置規制部２に固定部材３を配置し、この固定部材３により基板１を押し圧する際、押し圧力が基板１に均等にかかるようにするためである。

本発明の構成では、固定部材３にネジ部が設けられていて、ホルダ本体部７にネジ部が設けられていないので、ホルダ本体部７の材料としては、耐熱性があるが靭性や延性の低いシリコンやシリコンカーバイドを用いることができる。もちろん、これらの材料に代えて、カーボンを使用してもよい。また、ホルダ本体部７にネジ部を設けないので、ホルダ本体部７の厚みを薄くすることができる。ホルダ本体部７の厚みが薄くなると、例えば、高温条件下であっても、ホルダ本体部７の熱膨張を十分に小さくすることができるといったメリットがある。

図６にはオリエンテーション部５を有する略円形の基板１の位置決めに関する図が記載されている。図６（ａ）には、図５（ａ）に記載のＣ−Ｃ線による断面の様子が記載されており、図６（ｂ）にはオリエンテーション部５を有する略円形の基板１が記載されている。

オリエンテーション部５は基板の結晶軸の方向を位置合わせする際の目印として設けられている。結晶軸の方向の位置合わせをして基板に対して処理を行う際、基板ホルダＨ上でのオリエンテーションフラット部５の位置合わせをしておく必要がある。このようなオリエンテーション部５の位置合わせ用として、ホルダ本体部７に凸部６を設けておくと、結晶軸の方向を所定のものにした上で、基板１への処理を行うことができる。

なお、全ての基板にオリエンテーション部５が形成されているとは限らない。その為、凸部６は必要に応じてホルダ本体部７に形成しておけばいい。また、凸部６をホルダ本体部７に一体形成しておく必要はない。凸部６とホルダ本体部７とを個別に設けておき、必要に応じて凸部６をホルダ本体部７に勘合させるように構成しておいてもいい。

上述した実施形態では、基板ホルダＨよりも外形が小さい寸法を有する１枚の基板を取り扱うものであったが、基板の枚数は１枚に限らず、複数枚であってもよい。この場合、先に説明した実施形態と同様に、各基板の周囲に位置規制部を形成しておき、この上に固定部材を取り付けるようにする。

また、基板の形状は略円形に限られない。例えば、取り扱う基板の形状としては矩形状のものであってもよい。さらに、基板ホルダＨの外形についても、同様に、略円形ではなく矩形状であってもいいし、楕円形であってもよい。

前述した以外に、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行っても良いのはもちろんである。

１．基板
２．位置規制部
２１．貫通孔
２１１．小径部
２１２．大径部
３．固定部材
３１．貫通孔
３２．端部
３３．突起部
４．締め付け部材
４１．頭部
４２．軸部
４３．治具取り付け部
５．オリエンテーションフラット部
６．凸部
７．ホルダ本体部
Ｈ．基板ホルダ

Claims

表面に基板が載置されるホルダ本体部と、
前記ホルダ本体部の表面から突出し、前記基板の移動を規制する位置規制部と、
前記位置規制部上に設けられ、前記基板が載置される側に向けて延出した端部と当該端部に連設されて前記ホルダ本体部の表面に向けて突出した突起部を有する固定部材と、を具備していて、
前記ホルダ本体部の裏面側から視て、前記ホルダ本体部に設けられた大径部と前記位置規制部に設けられた小径部からなる貫通孔が形成されているとともに、前記大径部よりも小さく前記小径部よりも大きい頭部と前記小径部よりも小さい軸部を備えた締め付け部材が前記貫通孔を通して挿通されて、前記軸部が前記固定部材に螺合されていることを特徴とする基板ホルダ。
前記固定部材はネジ部が形成された貫通孔を有しているとともに、前記締め付け部材の軸部の先端面には、前記締付部材の締付力を調整するための治具を取り付ける治具取り付け部が形成されていることを特徴とする請求項１記載の基板ホルダ。
前記固定部材と前記締め付け部材は非金属製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の基板ホルダ。
前記締め付け部材の頭部の先端面には、前記締付部材の締付力を調整するための治具を取り付ける治具取り付け部が形成されていることを特徴とする請求項２または請求項３記載の基板ホルダ。
前記基板はオリエンテーションフラット部を有する略円形の基板であって、前記ホルダ本体部の表面には前記オリエンテーションフラット部と当接する凸部が設けられていることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか一項に記載の基板ホルダ。