JP6980544B2 - 試料保持具 - Google Patents

Description

本開示は、半導体集積回路の製造工程または液晶表示装置の製造工程において、半導体ウエハ等の試料を保持する際に用いられる試料保持具に関するものである。

試料保持具として、例えば、特許文献１に記載のヒータユニットが知られている。特許文献１に開示されたヒータユニットは、ヒータ基板と、ヒータ基板の輻射熱を反射する容器と、ヒータ基板と容器とを装置架台に固定する支持体とを備えている。

特開２００５−２３５６７２号公報

このようなヒータユニットにおいて、試料保持面を冷却する目的で、容器に通気孔を設けることが考えられる。しかしながら、容器に通気孔を設けると、ヒータ基板からの輻射熱が、容器の通気孔を通って容器の下方に直接伝わってしまうおそれがおった。そのため、容器の下方に位置する耐熱性の低い部品が熱変形により破損してしまうおそれがあった。その結果、試料保持具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、一方の主面が試料保持面であって内部または他方の主面に発熱抵抗体を有する板状のセラミック体と、該セラミック体より下側において前記セラミック体から離れて位置しており、上面から下面にかけて貫通する通気孔を有する金属板と、前記セラミック体および前記金属板を、前記セラミック体の他方の主面と前記金属板の上面とが向かい合う位置に固定する固定部材と、前記金属板に設けられた温度検知装置とを備えており、該温度検知装置は、前記試料保持面に垂直な方向から見たときに、前記通気孔に部分的に重ならない部位を有しつつ、前記通気孔を横断するように設けられていることを特徴とする。

本開示の試料保持具によれば、金属板に温度検知装置が設けられている。これにより、例えば発熱抵抗体の過昇温等の異常が生じた場合に、早期に異常を検知することができる。その結果、試料保持具の耐久性を高めることができる。

さらに、温度検知装置は、試料保持面に垂直な方向から見たときに通気孔の一部に重なって設けられている。これにより、金属板が通気孔を有する場合であっても、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。 図１に示す試料保持具の通気孔近傍を金属板の上方向から見た平面図である。 試料保持具の他の例を示す断面図である。 図３に示す試料保持具の通気孔近傍を金属板の上方向から見た平面図である。 試料保持具の他の例を示す断面図である。 図５に示す試料保持具の通気孔近傍を金属板の上方向から見た平面図である。

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、セラミック体１の内部または他方の主面に設けられた発熱抵抗体２と、セラミック体１から離れて位置する金属板３と、セラミック体１と金属板３とを固定する固定部材４と、金属板３に設けられた温度検知装置５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、一方の主面が試料保持面１１である。試料保持具１０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の内部または他方の主面に設けられている。発熱抵抗体２は、複数の折返し部を有する線状のパターンからなる。これにより、発熱抵抗体２は、試料保持面１１を均等に加熱することができる。

発熱抵抗体２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、例えば二酸化珪素等の酸化物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１〜５ｍｍに、厚みを０．０１〜０．１ｍｍに、長さを１〜１０ｍｍにすることができる。

金属板３は、発熱抵抗体２の熱輻射を反射するための部材である。金属板３は、例えば円板状または角板状の部材である。金属板３は、上面と下面とを有している。金属板３は、セラミック体１よりも下側においてセラミック体１から離れて位置している。また、金属板３は、セラミック体１の下面に対して上面が向かい合うように設けられている。金属板３は、例えば、セラミック体１に対して平行に設けられていてもよい。金属板３を設けることにより、発熱抵抗体２からの熱輻射を反射することができる。そのため、金属板３の下方に熱が伝わるおそれを低減することができる。その結果、金属板３の下方に設けられた部品等が熱変形するおそれを低減することができる。

金属板３は、例えばアルミニウムまたは鉄等の部材からなる。金属板３の寸法は、例えば金属板３が円板状のときは、直径を２００〜６００ｍｍに、厚みを０．５〜３ｍｍにすることができる。金属板３の下面とセラミック体１の他方の主面との間隔は、例えば３〜２０ｍｍにすることができる。

金属板３は、上面から下面にかけて貫通する通気孔３１を有している。これにより、通気孔３１を通じてセラミック体１と金属板３の間に空気を流入することによって、試料保持具１０を効率的に冷却することができる。通気孔３１の形状は、例えば円形状であってもよい。このときに、通気孔３１の寸法は、例えば直径が２５〜７５ｍｍにすることができる。また、通気孔３１は必要に応じて金属板３に複数設けられていてもよい。この場合は、例えば複数の通気孔３１のうちの一つを空気の流入口とし、他の一つを空気の排出口
とすることができる。

なお、ここでいう「上面」、「下面」とは、説明の便宜のために用いるものであって、発明の実施の形態を限定するものではない。例えば、本開示の試料保持具１０を、下面が上面よりも上方向に位置するように用いてもよいものとする。

固定部材４は、セラミック体１と金属板３とを固定するための部材である。固定部材４は、例えば棒状の部材である。固定部材４は、例えば、セラミック体１と金属板３との間に複数設けられている。固定部材４は、例えば金属板３の上面に対し垂直に設けられている。固定部材４は、例えばネジまたはナット等の金具４１を有しており、金具４１によって金属板３に固定されていてもよい。

温度検知装置５は、試料保持具１０の温度を検知するための装置である。温度検知装置５を金属板３に設けることにより、例えば発熱抵抗体２の過昇温等の異常が生じた場合に、発熱抵抗体２で生じた熱輻射を温度検知装置５が検知することによって、早期に異常を検知することができる。温度検知装置５は、例えばバイメタルを用いた装置またはＰＴＣサーミスタ等の温度制御装置等を用いることができる。温度検知装置５は、例えば接着剤または金属部材６等によって金属板３に固定されている。

温度検知装置５の表面は、例えば金属性の膜が設けられていてもよい。これにより、温度検知装置５の表面に金属性の膜が設けられていない場合と比較して、温度検知装置５の表面における反射率を高めることができる。そのため、温度制御装置によって、発熱抵抗体２で生じた熱輻射を反射することができる。その結果、金属板３の下方に設けられた部品等が熱変形するおそれを低減することができる。

なお、金属製の膜は、温度検知装置５の表面の全面に設けられている必要はなく、一部分に設けられていてもよい。例えば、図１に示す実施形態のように、温度検知装置５が金属板３の上面に位置している場合においては、通気孔３１に対向する面以外の面に金属製の膜が設けられていればよい。また、例えば図３に示す実施形態のように、温度検知装置５が金属板３の下面に位置している場合においては、通気孔３１に対向する面に少なくとも設けられていればよい。

本開示の試料保持具１０によれば、図１および図２に示すように、温度検知装置５は、試料保持面１１に垂直な方向から見たときに通気孔３１の一部に重って設けられている。これにより、温度検知装置５が発熱抵抗体２からの輻射熱を反射または吸収することができる。そのため、金属板３の通気孔３１を通って金属板３の下方に伝わる輻射熱の量を低減することができる。これにより、金属板３の下方に位置する耐熱性の低い部品が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、金属板３が通気孔３１を有する場合であっても、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

図２に示すように、試料保持具１０の通気孔３１を金属板３の上方向から見たときに、温度検知装置５は、例えば通気孔３１の３０％〜５０％と重なっているとよい。これにより、温度検知装置５と通気孔３１とが部分的に重なる部位において輻射熱を反射しつつ、温度検知装置５と通気孔３１とが部分的に重ならない部位において空気を流入もしくは排出することができる。その結果、加熱時においては金属板の下面に熱が伝わるおそれを低減しつつ、冷却時においては試料保持具１０を冷却することができる。温度検知装置５が長手方向を有する形状である場合は、長手方向が通気孔３１を横断するように位置していてもよい。

また、図３および図４に示すように、温度検知装置５は、金属板３の下面に設けられて
いてもよい。これにより、金属板３の上面において反射された輻射熱を、温度検知装置５において検出してしまうおそれを低減することができる。その結果、温度検知装置５の精度を高めることができる。さらに、温度検知装置５が金属板３の上面に設けられている場合と比較して、金属板３の上面のうち、発熱抵抗体２からの熱輻射を反射できる領域を広くすることができる。そのため、発熱抵抗体２で生じた熱輻射をより多く反射することができる。その結果、金属板３の下方に設けられた部品等が熱変形するおそれをより低減することができる。

また、試料保持面１１に垂直な方向から見たときに、通気孔３１は、セラミック体１の中心に重なっていてもよい。これにより、通気孔３１を通じてセラミック体１と金属板３の間に空気を流入もしくは排出する場合において、セラミック体１の中心から空気を流入もしくは排出することができる。そのため、空気の流れがセラミック体１の周方向に対して均等に近づけることができる。その結果、試料保持面１１を周方向の均熱性を高めることができる。

また、試料保持面１１に垂直な方向から見たときに、温度検知装置５は、セラミック体１の中心に重なっていてもよい。これにより、発熱抵抗体２からの熱輻射が最も強いセラミック体１の中心部分の温度を、温度検知装置５によって検知することができる。そのため、発熱抵抗体２の過昇温等の異常が生じた場合に、早期に異常を検知することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。このような場合においては、温度検知装置５の検知機能を有する部分が、セラミック体１の中心と重なっているとよい。これにより、温度検知装置５による検知の精度を高めることができる。

また、図５および図６に示すように、金属板３の下面に温度検知装置５が設けられており、温度検知装置５の下面に、金属板３の上方から平面視したときに、通気孔３１の一部に重なる金属部材６が設けられていてもよい。これにより、温度検知装置５によって反射できない部分においては、金属部材６によって発熱抵抗体２からの輻射熱を反射または吸収することができる。そのため、金属部材６の下方に位置する耐熱性の低い部品が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、金属板３が通気孔３１を有する場合であっても、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

具体的には、温度検知装置５および金属部材６が長手方向を有する形状であって、それぞれの長手方向が交差する位置に設けられていてもよい。温度検知装置５の長手方向と金属部材６の長手方向とは、垂直に交差していてもよい。

また、温度検知装置５は、金属部材６によって金属板３に固定されていてもよい。これにより、金属部材６によって発熱抵抗体２からの輻射熱を反射または吸収しつつ、温度検知装置５が位置ずれするおそれを低減することができる。そのため、温度検知装置５の位置ずれによって温度を検知する点がずれてしまうおそれを低減することができる。その結果、温度を検知する精度を高めることができる。

１：セラミック体
１１：試料保持面
２：発熱抵抗体
３：金属板
３１：通気孔
４：固定部材
４１：金具
５：温度検知装置
６：金属部材
１０：試料保持具

Claims (4)

1. 一方の主面が試料保持面であって内部または他方の主面に発熱抵抗体を有する板状のセラミック体と、該セラミック体より下側において前記セラミック体から離れて位置しており、上面から下面にかけて貫通する通気孔を有する金属板と、前記セラミック体および前記金属板を、前記セラミック体の他方の主面と前記金属板の上面とが向かい合う位置に固定する固定部材と、前記金属板に設けられた温度検知装置とを備えており、
   該温度検知装置は、前記試料保持面に垂直な方向から見たときに、前記通気孔に部分的に重ならない部位を有しつつ、前記通気孔を横断するように設けられていることを特徴とする試料保持具。
2. 前記温度検知装置は、前記金属板の下面に設けられていることを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
3. 前記試料保持面に垂直な方向から見たときに、前記通気孔は、前記セラミック体の中心に重なっている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。
4. 前記試料保持面に垂直な方向から見たときに、前記温度検知装置は、前記セラミック体の中心に重なっていることを特徴とする請求項３に記載の試料保持具。

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