JP6952394B2

JP6952394B2 - 試料保持具

Info

Publication number: JP6952394B2
Application number: JP2017187530A
Authority: JP
Inventors: 義浩芦原
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-09-28
Filing date: 2017-09-28
Publication date: 2021-10-20
Anticipated expiration: 2037-09-28
Also published as: JP2019062137A

Description

本開示は、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。

半導体製造装置などに用いられる試料保持具として、例えば、特許文献１に記載の半導体製造・検査装置が知られている。特許文献１に記載の半導体製造・検査装置は、セラミック基板と、その表面に設けられた抵抗発熱体とを備えている。

特開２００４−２５３７９９号公報

このような半導体製造・検査装置においては、ヒートサイクル下において抵抗発熱体が熱膨張した際に、セラミック基板と抵抗発熱体との熱膨張差に起因して、抵抗発熱体がセラミック基板から剥がれてしまうおそれがあった。その結果、半導体製造・検査装置の耐久性を高めることが困難であった。

本開示の試料保持具は、一方の主面に試料保持面を有するセラミック体と、該セラミック体の他方の主面に設けられた帯状の発熱抵抗体とを備えており、前記他方の主面は、前記発熱抵抗体に接する第１領域と、該第１領域に隣接する領域であって、凹部が設けられている第２領域とを有しており、前記凹部は、格子状の溝であることを特徴とする。
また、本開示の試料保持具は、一方の主面に試料保持面を有するセラミック体と、該セラミック体の他方の主面に設けられた帯状の発熱抵抗体とを備えており、前記他方の主面は、前記発熱抵抗体に接する第１領域と、該第１領域に隣接する領域であって、凹部が設けられている第２領域とを有しており、前記第２領域の外周のうち前記第１領域に接していない部分の形状が波状であることを特徴とする。

本開示の試料保持具によれば、試料保持具の耐久性を高めることができる。

試料保持具の一例を示す断面図である。試料保持具の別の例を示す平面図である。図１に示す試料保持具のＡの領域を拡大した断面図である。図２に示す試料保持具のＢの領域を拡大した平面図である。図２に示す試料保持具のＢの領域の別の例を示す平面図である。図２に示す試料保持具のＢの領域の別の例を示す平面図である。

試料保持具１０について、詳細に説明する。

図１は、試料保持具１０の一例を示す断面図である。図１に示すように、この試料保持具１０は、セラミック体１と、発熱抵抗体２とを備えている。

セラミック体１は、試料を保持するための部材である。セラミック体１の形状は、例えば主面が円形状の円板状である。セラミック体１は、一方の主面に試料保持面１１を有する。セラミック体１は、例えば窒化アルミニウムまたはアルミナ等のセラミック材料からなる。セラミック体１は、例えば複数のグリーンシートを積層して、これを窒素雰囲気中
で焼成することによって得ることができる。セラミック体１の内部には、必要に応じて、静電吸着用電極が設けられていてもよい。セラミック体１の寸法は、例えば形状が円板状のときは、主面の直径を２００〜５００ｍｍに、厚みを５〜２５ｍｍにすることができる。

発熱抵抗体２は、電流が流れることによって発熱する部材である。発熱抵抗体２は、試料保持面１１に保持された試料を加熱するために設けられている。発熱抵抗体２は、セラミック体１の他方の主面に設けられている。発熱抵抗体２は、帯状の部材である。図２に示すように、発熱抵抗体２は、例えば複数の折返し部分を有するパターンからなり、セラミック体１の他方の主面のほぼ全面に設けられている。これにより、発熱抵抗体２は、試料保持具１０のほぼ全面を均一に加熱することができる。

発熱抵抗体２の材質は、例えば金、銀、パラジウムまたは白金等の金属材料からなる。発熱抵抗体２は、例えば二酸化ケイ素等のガラス成分を含んでいてもよい。発熱抵抗体２の寸法は、例えば幅を２ｍｍに、厚みを０．０１〜０．１ｍｍに、長さを１〜１０ｍにすることができる。

本開示の試料保持具１０は、図３に示すように、セラミック体１の他方の主面は、発熱抵抗体２に接する第１領域１２と、第１領域１２に隣接する領域であって、凹部３が設けられている第２領域１３とを有している。これにより、第１領域１２におけるセラミック体１が、発熱抵抗体２の熱膨張に伴って第２領域１３の凹部３に向かって変形することができる。そのため、第１領域１２においてセラミック体１と発熱抵抗体２との間に生じる熱応力を吸収することができる。これにより、発熱抵抗体２がセラミック体１から剥がれてしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。なお、図３は、図１のＡの領域を拡大した断面図である。

第２領域１３とは、セラミック体１の他方の主面のうち、凹部３が設けられている部分であって、かつ第１領域１２に隣接する領域を意味している。凹部３は、他方の主面を平面視したときの形状が、たとえば楕円形状または長方形状である。凹部３は、第１領域１２に沿って設けられていてもよい。凹部３は、例えば溝状であってもよい。また、凹部３が溝状である場合は、凹部３は発熱抵抗体２が伸びる方向に対して斜めになるように設けられていてもよい。凹部３の寸法は、例えば深さが０．００２〜０．０８ｍｍで、例えば凹部３が溝状に伸びる場合においては、幅が０．０１〜０．２ｍｍで長さが０．０１〜０．５ｍｍである。凹部３は複数設けられていてもよい。また、複数の溝が重なって並ぶことで、全体として一つの凹部３となっていてもよい。凹部３は、例えばレーザートリミング等の手法で設けることができる。

なお、図３においては、第２領域１３は第１領域１２に隣接して設けられているが、第２領域１３は、断面視したときに、必ずしも第１領域１２に隣接していなくてもよい。セラミック体１の他方の主面のうち、凹部３が設けられている部分であって、平面視したときに第１領域１２に隣接している部分から繋がっていれば、第２領域１３とする。

また、第２領域１３は、第１領域１２よりも表面が粗いとよい。例えば図３に示すように凹部３が底面を有する場合は、凹部３の底面が、第１領域１２の表面よりも粗いとよい。これにより、隣り合う発熱抵抗体２間におけるセラミック体１の表面の距離を長くすることができる。そのため、第１領域１２に設けられた発熱抵抗体２と、隣り合う第１領域１２に設けられた発熱抵抗体２とが、セラミック体１の他方の主面を介してショートしてしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

また、第１領域１２は、第２領域１３よりも表面が滑らかであることによって、第１領域１２に接する発熱抵抗体２の厚みのばらつきを低減することができる。そのため、発熱抵抗体２の単位長さ辺りの抵抗値を調整しやすくすることができる。その結果、発熱抵抗体２の均熱性を高めることができる。

第１領域１２および第２領域１３の表面の粗さは、例えばセラミック体１の他方の主面の断面を、ＺＹＧＯ社の光干渉膜厚計（型番ＮＶ７３００）を用いて分析することで、比較できる。

また、図３に示すように、他方の主面に垂直な断面を見たときに、第２領域１３は、第１領域１２よりも幅が小さいとよい。ここでいう第２領域１３の幅とは、他方の主面に垂直な断面を見たときに、第２領域１３のうち第１領域１２側の端部から第１領域１２に接していない側の端部までの距離を示している。第２領域１３においては、凹部３の影響でセラミック体１の厚みが変化するため、試料保持面１１の均熱性を高めることが困難であった。第２領域１３の幅が第１領域１２よりも小さいことによって、第２領域１３が試料保持面１１の均熱性に与える影響を低減することができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。第１領域１２の幅が０．３〜４ｍｍのときに、第２領域１３の幅を０．０１〜０．５ｍにすることができる。

また、発熱抵抗体２および凹部３の表面には、同じ物質であって、セラミック体１の内部に含まれる粒子とは異なる物質からなる粒子が存在しているとよい。これにより、発熱抵抗体２および第２領域１３の熱膨張係数を近づけることもできる。そのため、発熱抵抗体２と第２領域１３との熱膨張差を低減することもできる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。この場合、粒子の種類は、例えば銀またはパラジウム等にすることができる。

また、粒子は、発熱抵抗体２を形成する構成元素の酸化物であるとよい。これにより、粒子が絶縁体として機能するため、発熱抵抗体２がセラミック体１の他方の主面を介して隣り合う発熱抵抗体２とショートしてしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。この場合、粒子の種類は、例えば酸化銀またはシリカ等にすることができる。

また、図４に示すように、凹部３は、並んで配置された複数の溝であるとよい。図４は、図２のＢに示す領域を拡大した平面図である。凹部３が並んで配置された複数の溝であることにより、発熱抵抗体２で生じた熱が複数の溝である凹部３に沿って伝わるため、試料保持具１０の均熱性を高めることができる。このときに、複数の溝が重なって設けられて凹部３を形成していてもよい。

また、図５に示すように、凹部３は、格子状の溝であるとよい。これにより、溝が伸びる特定の方向に熱応力が生じるおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

また、図５に示すように、発熱抵抗体２の表面に格子状の溝が設けられており、凹部３は、発熱抵抗体２の表面に設けられた格子状の溝と同じパターンの格子状の溝であってもよい。これにより、発熱抵抗体２の表面の形状と、発熱抵抗体２に隣接するセラミック体１の他方の主面の表面の形状とを近づけることができる。そのため、発熱抵抗体２とセラミック体１との間において、応力が集中するおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

また、図６に示すように、第２領域１３の外周のうち第１領域１２に接していない部分
の形状が波状であるとよい。これにより、第２領域１３の外周のうち第１領域１２に接していない部分に加わる応力を分散させることができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

１：セラミック体
１１：試料保持面
１２：第１領域
１３：第２領域
２：発熱抵抗体
３：凹部
１０：試料保持具

Claims

一方の主面に試料保持面を有するセラミック体と、
該セラミック体の他方の主面に設けられた帯状の発熱抵抗体とを備えており、
前記他方の主面は、前記発熱抵抗体に接する第１領域と、該第１領域に隣接する領域であって、凹部が設けられている第２領域とを有しており、
前記凹部は、格子状の溝であることを特徴とする試料保持具。
一方の主面に試料保持面を有するセラミック体と、
該セラミック体の他方の主面に設けられた帯状の発熱抵抗体とを備えており、
前記他方の主面は、前記発熱抵抗体に接する第１領域と、該第１領域に隣接する領域であって、凹部が設けられている第２領域とを有しており、
前記第２領域の外周のうち前記第１領域に接していない部分の形状が波状であることを特徴とする試料保持具。
前記第２領域は、前記第１領域よりも表面が粗いことを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
前記他方の主面に垂直な断面を見たときに、前記第２領域は、前記第１領域よりも幅が小さいことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載の試料保持具。
前記発熱抵抗体および前記凹部の表面には、同じ物質であって、前記セラミック体の内部に含まれる粒子とは異なる物質からなる粒子が存在してい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。
前記粒子は、前記発熱抵抗体を形成する構成元素の酸化物であることを特徴とする請求項５に記載の試料保持具。
前記凹部は、並んで配置された複数の溝であることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の試料保持具。