JP7014821B2 - 試料保持具 - Google Patents

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Description

本開示は、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、特開2013-191626号公報(以下、特許文献1とする)に記載の半導体製造装置が知られている。特許文献1に開示された半導体製造装置は、セラミック基板と、セラミック基板の裏面に設けられた電極端子と、セラミック基板の裏面に固定されたベース部材と、ベース部材の貫通孔に固着された絶縁スリーブと、電極端子に接続されたケーブルと、絶縁スリーブとセラミック基板との隙間を、電極端子とケーブルとの接続部ごと覆う絶縁樹脂とを備えている。
本開示の試料保持具は、板状の絶縁基体と、該絶縁基体の下面に設けられた導電部材と、該導電部材に接合され前記絶縁基体より下方に伸びるリードピンと、前記絶縁基体の下面に接合され、前記リードピンを囲む筒状部材と、該筒状部材の内側に位置しており、前記導電部材と前記リードピンとの接合部を覆う第1部材と、該第1部材を覆い、前記内側に充填される第2部材と、を備えており、前記第1部材は、ゲル状であり、前記第1部材は、前記下面に垂直な断面を見たときに、前記下面から離れるにつれて形状が細くなっている。また、本開示の試料保持具は、板状の絶縁基体と、該絶縁基体の下面に設けられた導電部材と、該導電部材に接合され前記絶縁基体より下方に伸びるリードピンと、前記絶縁基体の下面に接合され、前記リードピンを囲む筒状部材と、該筒状部材の内側に位置しており、前記導電部材と前記リードピンとの接合部を覆う第1部材と、該第1部材を覆い、前記内側に充填される第2部材と、を備えており、前記第1部材は、前記第2部材よりも弾性率が小さく、前記第1部材は、前記下面に垂直な断面を見たときに、前記下面から離れるにつれて形状が細くなっている。
試料保持具の一例を示す断面図である。 試料保持具の他の例を示す断面図である。 試料保持具の他の例を示す断面図である。 試料保持具の他の例を示す断面図である。
本開示の試料保持具10の一例について、図面を用いて詳細に説明する。
図1は、本開示の一例である試料保持具10を示す断面図である。図1に示すように、試料保持具10は、絶縁基体1と、導電部材2と、リードピン3と、筒状部材4と、を備えている。
絶縁基体1は、試料を保持するための部材である。絶縁基体1は、板状の部材であって、例えば円板状または角板状である。絶縁基体1は、上面と下面とを有している。絶縁基体1は、例えば上面が試料保持面11である。絶縁基体1は、内部または下面に発熱抵抗体8を有していてもよい。また、試料保持具10を静電チャックとして用いる場合においては、絶縁基体1は、内部に静電吸着用電極を有していてもよい。絶縁基体1は、例えばセラミック材料を有する。セラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素またはイットリア等とすることができる。絶縁基体1の寸法は、例えば直径を48~460mmに、厚みを1~18mmにすることができる。
なお、ここでいう「上面」「下面」とは、説明の便宜のために用いられるものであって、発明の実施形態を限定するものではない。例えば、上面が下面よりも下方に位置するように試料保持具10を使用してもよいものとする。
導電部材2は、絶縁基体1の下面に設けられている。発熱抵抗体8が絶縁基体1の内部に設けられている場合は、導電部材2は、発熱抵抗体8に電気的に接続された部材であってもよい。この場合は、絶縁基体1は、発熱抵抗体8と導電部材2とを電気的に接続するスルーホール導体を有していてもよい。導電部材2は、例えば白金、AgPbまたはタングステン等の導電性の材料を有する。導電部材2は、例えば下面に露出する面積を400~160000mmに、厚みを0.005~0.1mmにすることができる。
なお、発熱抵抗体8を絶縁基体1の下面に設ける場合は、導電部材2自体が、発熱抵抗体8であってもよい。
リードピン3は、導電部材2と外部電源とを電気的に接続するための部材である。リードピン3の形状は、例えば棒状である。リードピン3は、例えば接合材によって一端が導電部材2に接合されている。リードピン3は、例えばFe-Ni-Co合金またはTi等の導電性の部材を有する。リードピン3の寸法は、例えば試料保持面11に垂直な断面で見たときの幅を1~10mmに、長さを3~20mmにすることができる。接合材としては、例えば半田または銀銅ろう等を用いることができる。
筒状部材4は、リードピン3と金属基体7との間の電気的な絶縁性を確保するための部材である。筒状部材4は、リードピン3を囲むように、絶縁基体1の下面に接合されている。筒状部材4は、例えば接着剤9によって、絶縁基体1の下面に接合されている。筒状部材4は、例えば円筒状の部材である。筒状部材4は、例えば内径が大きい部分と内径が小さい部分とを有していてもよい。筒状部材4は、例えばポリエーテルイミドもしくはフッ素系の樹脂、またはアルミナ等のセラミックを有する。筒状部材4は、例えば内径を1.5~8mmに、外径を4~30mmに、長さを10~50mmにすることができる。
絶縁基体1の下面には、金属基体7が設けられていてもよい。金属基体7は、絶縁基体1を支持するための部材である。金属基体7は例えば円板状の部材である。金属基体7は複数の貫通孔を有しており、貫通孔の内部に筒状部材4が位置するように設けられていてもよい。金属基体7は、例えばCuまたはFe-Ni-Co合金等の金属材料を有する。金属基体7は、例えば直径を48~460mmに、厚みを10~50mmにすることができる。
本開示のヒータにおいては、筒状部材4の内側において導電部材2とリードピン3との接合部を覆う第1部材5と、内側に充填される第2部材6とを備えており、第1部材5は、ゲル状である。これにより、筒状部材4の内側に水分が浸入することによって、導電部材2が劣化するおそれを低減することができる。さらに、第1部材5は、ゲル状であることにより、第2部材6によってリードピン3を筒状部材4に固定しつつ、導電部材2とリードピン3との接合部に外力が加わったときに、第1部材5が変形することにより外力を吸収することができる。そのため、導電部材2とリードピン3との接合部が破損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。
第1部材5は、例えば第1部材5として硬化後にゲルとなるシリコーンを用いることができる。また、第2部材6としては、硬化後に粘性を有しない固体となるエポキシまたはシリコーン等の部材を用いることができる。ここで、ゲルとは、硬化により系全体としては粘性を有する固体状になったものを意味している。
また、第1部材5は、第2部材6よりも弾性率が小さい部材であってもよい。この場合においても、導電部材2とリードピン3との接合部に生じる熱応力を、第1部材5によって緩和することができる。そのため、導電部材2とリードピン3との接合部が破損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。第1部材5が、第2部材6よりも弾性率が小さい部材である例として、例えば第2部材6がエポキシ樹脂である場合は、第1部材5をシリコーン樹脂にすることができる。
なお、第2部材6は、筒状部材4の内側の全体に充填されている必要はなく、筒状部材4の内側に水分等の異物が侵入しない程度に設けられていればよい。例えば、図1に示すように筒状部材4が内径が大きい部分と内径が小さい部分とを有しており、内径が大きい部分において導電部材2とリードピン3との接合部を囲っている場合は、少なくとも内径が大きい部分において筒状部材4の内側に第2部材6が充填されていればよいものとする。
また、図2に示すように、第1部材5は、下面に垂直な断面を見たときに、下面から離れるにつれて形状が細くなっていてもよい。これにより、絶縁基体1の下面近傍においては、第1部材5の量が多いため、導電部材2とリードピン3との接合部に生じる熱応力を、第1部材5によって緩和することができる。さらに、下面から離れるにつれて、第2部材6を設ける量を増やすことができるため、リードピン3の接着強度を高めることができる。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3に示すように、リードピン3は、筒状部材4の内側に位置する第1部分31と、筒状部材4の外側に位置する第2部分32とを有しており、第1部分31は、第2部分32よりも細い第3部分311を有していてもよい。これにより、第1部分31に応力が発生した際に、第3部分311が変形することができる。そのため、第1部分31に生じた応力を第3部分311により吸収することができる。その結果、第1部分31に生じた応力によって、導電部材2とリードピン3との接合部が破損してしまうおそれを低減することができる。さらに、第2部分32は第3部分311よりも太いため、外力に対する強度を高めることができる。その結果、試料保持具10の耐久性を高めることができる。
この場合においては、例えば第3部分311の径を1~3mmに、第2部分32の径を1.5~5mmにすることができる。また、第3部分311の長さを3~35mmに、第2部分32の長さを1~50mmにすることができる。なお、第1部分31は全体が第2部分32よりも細い第3部分311である必要は無く、第2部分32よりも太い若しくは第2部分32と同程度の太さの部分があってもよい。また、第2部分32と同じ径の部分が、筒状部材4の内側まで続いていてもよい。
また、リードピン3は、導電部材2との接合部において、第3部分311よりも広がっていてもよい。これにより、導電部材2とリードピン3との接触面積を増やすことができる。そのため、導電部材2とリードピン3との接合強度を高めることができる。
また、図4に示すように、第3部分311は、接合部近傍に位置しており、第1部材5は、導電部材2とリードピン3との接合部と、第3部分311を覆っていてもよい。これにより、特に応力が集中しやすい接合部および接合部近傍において、リードピン3が破損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。
1:絶縁基体
11:試料保持面
2:導電部材
3:リードピン
31:第1部分
311:第3部分
32:第2部分
4:筒状部材
5:第1部材
6:第2部材
7:金属基体
8:発熱抵抗体
9:接着剤
10:試料保持具

Claims (4)

  1. 板状の絶縁基体と、
    該絶縁基体の下面に設けられた導電部材と、
    該導電部材に接合され前記絶縁基体より下方に伸びるリードピンと、
    前記絶縁基体の下面に接合され、前記リードピンを囲む筒状部材と、
    該筒状部材の内側に位置しており、
    前記導電部材と前記リードピンとの接合部を覆う第1部材と、
    該第1部材を覆い、前記内側に充填される第2部材と、を備えており、
    前記第1部材は、ゲル状であり、
    前記第1部材は、前記下面に垂直な断面を見たときに、前記下面から離れるにつれて形状が細くなっている試料保持具。
  2. 板状の絶縁基体と、
    該絶縁基体の下面に設けられた導電部材と、
    該導電部材に接合され前記絶縁基体より下方に伸びるリードピンと、
    前記絶縁基体の下面に接合され、前記リードピンを囲む筒状部材と、
    該筒状部材の内側に位置しており、
    前記導電部材と前記リードピンとの接合部を覆う第1部材と、
    該第1部材を覆い、前記内側に充填される第2部材と、を備えており、
    前記第1部材は、前記第2部材よりも弾性率が小さく、
    前記第1部材は、前記下面に垂直な断面を見たときに、前記下面から離れるにつれて形状が細くなっている試料保持具。
  3. 前記リードピンは、前記筒状部材の内側に位置する第1部分と、前記筒状部材の外側に位置する第2部分とを有しており、
    前記第1部分は、前記第2部分よりも細い第3部分を有する請求項1または2に記載の試料保持具。
  4. 前記リードピンは、前記導電部材との接合部において、前記第3部分よりも広がっている請求項に記載の試料保持具。
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