JP6995016B2

JP6995016B2 - 試料保持具

Info

Publication number: JP6995016B2
Application number: JP2018103431A
Authority: JP
Inventors: 雄亮西岡
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2018-05-30
Filing date: 2018-05-30
Publication date: 2022-01-14
Anticipated expiration: 2038-05-30
Also published as: JP2019207969A

Description

本開示は、半導体集積回路の製造工程等で半導体ウエハ等の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に記載の静電チャック装置が知られている。特許文献１に記載の静電チャック装置は、静電チャック部と、静電チャック部の下方に設けられたベース部と、静電チャック部およびベース部を接着する接着層と、発熱抵抗体とを備えている。ベース部にはウエハ冷却用の貫通孔が設けられている。

特表２０１６－１７１１８５号公報

特許文献１に記載の静電チャックにおいては、貫通孔の近傍において発熱抵抗体を設けることが困難であった。そのため、貫通孔の近傍において、部分的に温度が低下するおそれがあった。その結果、静電チャックの均熱性を向上させることが困難であった。

本開示の試料保持具は、セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の内部または他方の主面に設けられた発熱抵抗体と、金属からなり一方の主面が前記基体の他方の主面を覆う支持体と、前記基体の他方の主面および前記支持体の一方の主面を接合する接合層とを備えており、前記基体、前記支持体および前記接合層は、前記基体の一方の主面から前記接合層を通って前記支持体の他方の主面まで貫通する複数の貫通孔を有しているとともに、前記接合層は、複数の前記貫通孔のそれぞれを囲むリング状の複数の第１部分および複数の該第１部分を囲む第２部分を有しており、前記第１部分は、前記基体または前記支持体に面する凹部を有し、複数の前記第１部分を平面視したときに、前記凹部は、それぞれが複数の前記貫通孔に対して同じ方向に偏って広がっている。また、本開示の試料保持具は、セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の内部または他方の主面に設けられた発熱抵抗体と、金属からなり一方の主面が前記基体の他方の主面を覆う支持体と、前記基体の他方の主面および前記支持体の一方の主面を接合する接合層とを備えており、前記基体、前記支持体および前記接合層は、前記基体の一方の主面から前記接合層を通って前記支持体の他方の主面まで貫通する貫通孔を有しているとともに、前記接合層は、前記貫通孔を囲むリング状の第１部分および該第１部分を囲む第２部分を有しており、前記第１部分は、前記基体または前記支持体に面する凹部を有し、前記凹部の表面は、前記第１部分の内周面に連続し、前記第１部分を平面視したときに、前記凹部は、前記貫通孔を囲むとともに前記貫通孔に対して一方向に偏って広がっている。

本開示の一例の試料保持具によれば、第１部分は、基体または支持体に面する凹部を有している。これにより、試料保持面の均熱性を高めることができる。

試料保持具の一例を示す縦断面図である。図１の第１部分近傍の部分断面図である。試料保持具の他の例を示す部分断面図である。試料保持具の他の例を示す部分断面図である。試料保持具の他の例を示す部分断面図である。図５に示す試料保持具のＡ－Ａ断面を示す横断面図である。試料保持具の他の例を示す横断面図である。試料保持具の他の例を示す横断面図である。試料保持具の他の例を示す横断面図である。試料保持具の他の例を示す横断面図である。試料保持具の他の例を示す横断面図である。

以下、試料保持具１０について、図面を参照して説明する。

図１、２に示すように、試料保持具１０は、基体１と、支持体２と、基体１と支持体２とを接合する接合層４とを有している。

基体１は、試料を保持するための部材である。基体１は、例えば円板状または角板状の部材である。基体１は、一方の主面が試料保持面１１である。基体１は、内部または他方の主面に発熱抵抗体３を有している。また、基体１は、試料を吸着保持するために、クーロン力を発生するための静電電極を内部に有していてもよい。

基体１は、例えば絶縁性のセラミック材料からなる。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を有していてもよい。基体１の寸法は、例えば厚みを０．１ｍｍ～２０ｍｍに、幅を１０ｍｍ～４００ｍｍにすることができる。

支持体２は、基体１を支持するための部材である。支持体２は、金属部材である。支持体２は、例えば板状の部材であって、一方の主面と他方の主面とを有している。支持体２は、一方の主面が基体１の他方の主面を覆っている。支持体２は、例えば内部に冷却媒体を流す流路を設けることにより、クーラーとして機能させることができる。支持体２は、例えば静電チャックとして使用する場合、絶縁性を付加するために支持体２表面に酸化処理がされていてもよい。

支持体２は、例えばアルミニウムまたはその合金等の、緻密な酸化皮膜を形成する金属であってもよい。支持体２の寸法は、例えば厚みを５ｍｍ～５０ｍｍに、幅を１０ｍｍ～４５０ｍｍにすることができる。

発熱抵抗体３は、通電することによって発熱する部材である。発熱抵抗体３は、例えば帯状の部材である。発熱抵抗体３は、例えばタングステンまたは白金－パラジウム等の材料からなる。発熱抵抗体３の寸法は、例えば幅を０．５ｍｍ～５ｍｍに、長さを５０００ｍｍ～２００００ｍｍに、厚みを０．０１ｍｍ～０．１ｍｍにすることができる。

接合層４は、基体１と支持体２とを接合する部材である。接合層４は、基体１の他方の主面と、支持体２の一方の主面とを接合している。接合層４は、例えばエポキシまたはシリコーン等の耐熱性が高い樹脂であってもよい。接合層４は、例えば基板との熱膨張差が問題となる場合は、弾性を持つシリコーン樹脂にすることができる。接合層４は、高い熱伝導率が要求される場合は、アルミナまたは窒化アルミニウムのフィラーを有していてもよい。接合層４の寸法は、例えば厚みを０．０５ｍｍ～２ｍｍにすることができる。

基体１と支持体２と接合層４とは、貫通孔５を有している。具体的には、基体１と支持体２と接合層４とは、基体１の一方の主面から、接合層４を通って、支持体２の他方の主面まで貫通する貫通孔５を有している。貫通孔５は、例えば試料保持面１１に垂直な方向から見たときに、円形状または四角形状であってもよい。貫通孔５の寸法は、例えば貫通孔５が円形状であるときは、直径を０．５ｍｍ～５ｍｍにすることができる。また、基体１と支持体２と接合層４とは、貫通孔５を複数有していてもよい。具体的に、基体１と支持体２と接合層４とは、２～１０個の貫通孔５を有していてもよい。

接合層４は、貫通孔５を囲むリング状の第１部分４１および第１部分４１を囲む第２部分４２を有している。第１部分４１と第２部分４２とは、例えば別々に形成されていても
よい。第１部分４１と第２部分４２とは、例えば異なる樹脂材料を含んでいてもよい。第１部分４１の寸法は、例えば内径を０．５ｍｍ～６ｍｍ、外径を２ｍｍ～３０ｍｍにすることができる。第２部分４２は、例えば基体１と支持体２との間のうち、貫通孔５および第１部分４１以外の部位の全体に設けられていてもよい。また、貫通孔５が複数設けられている場合においては、第１部分４１は、複数の貫通孔５のそれぞれを覆うように、複数設けられていてもよい。

本開示の試料保持具１０によれば、第１部分４１は、基体１または支持体２に面する凹部６を有している。これにより、凹部６が断熱層として機能するため、基体１の熱が支持体２に伝わるおそれを低減することができる。これにより、貫通孔５周辺で熱引き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。

凹部６は、例えば図２に示すように、第１部分４１のうち、基体１に面する位置に設けられていてもよい。また、例えば図３に示すように、第１部分４１のうち、支持体２に面する位置に設けられていてもよい。凹部６の深さは、例えば０．０１ｍｍ～０．５ｍｍにすることができる。凹部６は、例えば複数設けられていてもよい。凹部６の表面は、例えば底面および壁面を有していてもよい。また、凹部６は、例えば長手方向を有する溝状であってもよい。このときに、凹部６の幅を０．０１ｍｍ～０．５ｍｍに、長さを０．５ｍｍ～５ｍｍにすることができる。

また、図４に示すように、凹部６の表面は、第１部分４１の内周面に連続していてもよい。これにより、より貫通孔５に近い部位において、基体１の熱が支持体２に伝わるおそれを低減することができる。これにより、より貫通孔５に近い部位において、熱引きを小さくすることができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。

ここで、凹部６の表面が、「第１部分４１の内周面に連続して」いる状態とは、図４（ａ）に示すように、凹部６の表面が底面と側面とを有しており、凹部６の底面と第１部分４１の内周面とが連続している状態であってもよい。また、凹部６の表面が底面と側面とを有しており、凹部６の側面と第１部分４１の内周面とが連続している状態であってもよい。また、図４（ｂ）に示すように、凹部６の表面と第１部分４１の内周面とが滑らかに連続している状態であってもよい。なお、ここでいう「滑らかに連続している」とは、凹部６の表面と第１部分４１の内周面とが、曲面を形成するように連続していることを意味している。

また、図５および図６に示すように、第１部分４１を平面視したときに、凹部６は、貫通孔５を囲んでいてもよい。これにより、凹部６の表面を周方向に連続させることができる。そのため、仮に異物が貫通孔５を通って凹部６の中に侵入したとしても、異物が凹部６の表面に引っかかり、凹部６の表面に付着するおそれを低減することができる。そのため、付着した異物が熱伝導媒体となり、凹部６近傍における熱伝導率が高くなるおそれを低減することができる。これにより、貫通孔５周辺で熱引き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。

また、図７に示すように、第１部分４１を平面視したときに、凹部６の内周の形状が波状であってもよい。これにより、貫通孔５にガスを流した場合に、凹部６でガスを乱流にすることができる。これにより、凹部６において熱を持ったガスが溜まるおそれを低減することが出きる。そのため、凹部６において熱を持ったガスが熱伝導媒体となり、凹部６近傍における熱伝導率が高くなるおそれを低減することができる。これにより、貫通孔５周辺で熱引き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。

また、図８に示すように、第１部分４１を平面視したときに、凹部６は、貫通孔５に対して一方向に偏って広がっていてもよい。これにより、仮に異物が貫通孔５内部に侵入したとしても、異物を凹部６の偏って広がった部位に付着させることができる。そのため、付着した異物を熱伝導媒体とみなした場合に、貫通孔５周辺の周方向の均熱性を高めることができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。

ここで、「一方向に偏って広がって」いる状態とは、図８に示すように、凹部６の表面の形状が丸みを帯びている状態に限られず、凹部６が貫通孔５の中心から最も離れる特定の方向を有していればよいものとする。具体的には、図９に示すように、凹部６の表面の形状が尖っている状態であってもよい。

また、図１０に示すように、基体１、支持体２および接合層４は、複数の貫通孔５を有しており、接合層４は、複数の貫通孔５のそれぞれを囲む、複数の第１部分４１を有しており、複数の第１部分４１を平面視したときに、凹部６は、それぞれが複数の貫通孔５に対して同じ方向に偏って広がっていてもよい。これにより、複数の凹部６が偏って広がる方向が、互いに向かい合わなくすることができる。そのため、複数の凹部６が偏って広がる方向が互いに向かい合う場合と比較して、接合層４内部に局所的に応力が生じるおそれを低減することができる。その結果、接合層４と基体１または支持体２との界面において、剥離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。

ここで、「同じ方向に偏って広がって」いる状態とは、各凹部６が貫通孔５の中心から最も離れる特定の方向を有しており、その特定の方向が、３０度以下の範囲に収まっている状態を意味している。また、図１１に示すように、凹部６は、それぞれが複数の貫通孔５に対して同じ方向に偏って広がっており、凹部６の表面の形状が尖っていてもよい。

１：基体
１１：試料保持面
２：支持体
３：発熱抵抗体
４：接合層
４１：第１部分
４２：第２部分
５：貫通孔
６：凹部
１０：試料保持具

Claims

セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の内部または他方の主面に設けられた発熱抵抗体と、金属からなり一方の主面が前記基体の他方の主面を覆う支持体と、前記基体の他方の主面および前記支持体の一方の主面を接合する接合層とを備えており、
前記基体、前記支持体および前記接合層は、前記基体の一方の主面から前記接合層を通って前記支持体の他方の主面まで貫通する複数の貫通孔を有しているとともに、
前記接合層は、複数の前記貫通孔のそれぞれを囲むリング状の複数の第１部分および複数の該第１部分を囲む第２部分を有しており、
前記第１部分は、前記基体または前記支持体に面する凹部を有し、
複数の前記第１部分を平面視したときに、
前記凹部は、それぞれが複数の前記貫通孔に対して同じ方向に偏って広がっていることを特徴とする試料保持具。
前記凹部の表面は、前記第１部分の内周面に連続していることを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
前記第１部分を平面視したときに、
前記凹部は、前記貫通孔を囲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。
前記第１部分を平面視したときに、
前記凹部の外周の形状が波状であることを特徴とする請求項３に記載の試料保持具。
前記第１部分を平面視したときに、
前記凹部は、前記貫通孔に対して一方向に偏って広がっていることを特徴とする請求項３または請求項４に記載の試料保持具。
セラミックスからなり一方の主面に試料保持面を有する基体と、該基体の内部または他方の主面に設けられた発熱抵抗体と、金属からなり一方の主面が前記基体の他方の主面を覆う支持体と、前記基体の他方の主面および前記支持体の一方の主面を接合する接合層とを備えており、
前記基体、前記支持体および前記接合層は、前記基体の一方の主面から前記接合層を通って前記支持体の他方の主面まで貫通する貫通孔を有しているとともに、
前記接合層は、前記貫通孔を囲むリング状の第１部分および該第１部分を囲む第２部分を有しており、
前記第１部分は、前記基体または前記支持体に面する凹部を有し、
前記凹部の表面は、前記第１部分の内周面に連続し、
前記第１部分を平面視したときに、
前記凹部は、前記貫通孔を囲むとともに前記貫通孔に対して一方向に偏って広がっていることを特徴とする試料保持具。