JP7027135B2 - 試料保持具 - Google Patents

Description

本開示は、半導体ウエハや液晶基板あるいは回路基板等のウエハ上に半導体薄膜を生成する、もしくは、前記ウエハ上に塗布されたレジスト液の乾燥・焼付を行い、レジスト膜を形成するために用いられるウエハ加熱装置などの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は、ヒータ基板と容器との間に熱がこもることによって、容器に設けられた部材が熱変形するおそれがあった。そのため、ヒータユニット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、上面が試料保持面であって内部または下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、前記セラミック体の下面に対して上面が向かい合うように設けられており、該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、前記セラミック体と前記金属板とを固定する固定部材と、前記金属板の下面に端面が接する筒状部材とを備えており、前記通気孔は、前記筒状部材の内側の空間に繋がっており、前記金属板は、複数の通気
孔を有しており、該複数の通気孔は、平面視したときに前記セラミック体の中心に対して６０度または９０度回転させると重なるように配置されていることを特徴とする。

本開示の一形態の試料保持具によると、通気孔を有する金属板と、金属板の下面に端面が接する筒状部材とを備えており、通気孔は、筒状部材の内側の空間に繋がっている。これにより、通気孔および筒状部材を通じて、セラミック体と金属板との間の熱がこもった空気を吸引することができる。そのため、セラミック体と金属板との間に熱がこもるおそれを低減することができる。これにより、金属板が熱変形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。 試料保持具の他の例の通気孔近傍を示す拡大断面図である。 試料保持具の他の例の通気孔近傍を示す平面図である。 試料保持具の他の例の通気孔近傍を示す拡大断面図である。 試料保持具の他の例の通気孔を示す平面図である。 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の内部または下面に設けられた発熱抵抗体２と、セラミック体１とは間隔をおいて配置された金属板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の下面に設けられた筒状部材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の内部または下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の下面との間隔は、例えば３～２０ｍｍにすることができる。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、上面から下面にかけて貫通する通気孔３１を有している。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３～７４ｍｍにすることができる。

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と金属体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。

筒状部材５は、セラミック体１と金属板３との間の空気を吸引するための部材である。筒状部材５は、端面が金属板３の下面に接している。筒状部材５は、例えば円筒状の部材である。筒状部材５の材質は、例えば鉄またはステンレス等にすることができる。筒状部材５の寸法は、例えば、例えば、内径を２０～７４ｍｍに、外径を２５～７５ｍｍに、長
さを１０～１００ｍｍにすることができる。筒状部材５と金属板３とは、例えばろう材または樹脂等の部材によって接合されていてもよい。

本開示の試料保持具１０において、通気孔３１は、筒状部材５の内側の空間に繋がっている。これにより、通気孔３１および筒状部材５を通じて、セラミック体１と金属板３との間の熱がこもった空気を吸引することができる。そのため、セラミック体１と金属板３との間に熱がこもるおそれを低減することができる。これにより、金属板３が熱変形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２に示すように、通気孔３１の内径は筒状部材５の内径よりも小さく、筒状部材５の開口部の一部が金属板３によって塞がれていてもよい。これにより、通気孔３１から空気を吸引することによってセラミック体１と金属板３との間に熱がこもるおそれを低減しつつ、金属板３によって発熱抵抗体２からの輻射熱をより反射することができる。そのため、金属板３が熱変形するおそれを低減しつつ、金属板３の下面に熱が伝わ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３に示すように、通気孔３１の内径は筒状部材５の内径よりも小さく、通気孔３１が、筒状部材５から離れていてもよい。これにより、通気孔３１から空気を吸引する場合に応力が加わりやすい通気孔３１の縁と、筒状部材５と金属板３との接合部とをずらすことができる。そのため、筒状部材５と金属板３との接合部に応力が加わることによって筒状部材５と金属板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。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は平面図であるが、理解のしやすさを優先して、筒状部材５にハッチングをして示している。

また、図４に示すように、金属板３は、複数の通気孔３１を有していることにより、金属板３が通気孔３１を一つだけ有している場合と比較して、金属板３が熱膨張したときに通気孔３１に生じる応力を分散させることができる。そのため、金属板３の耐久性を高めることができる。

また、金属板３は、複数の通気孔３１を有していることにより、金属板３が通気孔３１を一つだけ有しており通気孔３１全体の面積が同じである場合と比較して、通気孔３１によって金属板３が発熱抵抗体２からの熱輻射を反射することができない部位を分散させることができる。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、通気孔３１は、金属板３の中心部に設けられていてもよい。これにより、セラミック体１と金属板３との間の熱がこもった空気を、周方向に均等に吸引することができる。そのため、通気孔３１が試料保持面１１の周方向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の周方向の均熱性を高めることができる。

ここで、金属板３の中心部とは、例えば金属板３が円径状のときは、金属板３のうち金属板３と中心が同じであって、直径が８分の１の円の内側の領域を意味している。また、例えば金属板３が四角形状のときは、金属板３のうち金属板３と中心が同じであって、一辺の長さが８分の１の四角形の内側の領域を意味している。

また、金属板３は複数の通気孔３１を有しており、複数の通気孔３１のうち少なくとも一つは、平面視したときの形状が円形状であってもよい。これにより、金属板３が熱膨張した場合において、通気孔３１の一部に応力が集中するおそれを低減することができる。
そのため、金属板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。さらに、図５に示すように、複数の通気孔３１の全ては、平面視したときの形状が円形状であってもよい。これにより、金属板３が熱膨張した場合において、金属板３が破損するおそれをより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。

複数の通気孔３１は、図５に示すように、規則的に並んでいてもよい。これにより、金属板３が熱膨張したときに、複数の通気孔３１のうち一部分に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。具体的には、複数の通気孔３１は、例えば格子状に配置していてもよい。

複数の通気孔３１は、例えば図５に示すように、セラミック体１の中心に対して点対称に配置されていてもよい。これにより、通気孔３１によって金属板３が発熱抵抗体２からの熱輻射を反射することができない部位を点対称に設けることができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。

具体的には、複数の通気孔３１は、例えば図５（ａ）に示すように、セラミック体１の中心に対して９０度回転させると重なるように配置されていてもよい。また、複数の通気孔３１は、例えば図５（ｂ）に示すように、セラミック体１の中心に対して６０度回転させると重なるように配置されていてもよい。これにより、図５（ａ）に示すように複数の通気孔３１がセラミック体１の中心に対して９０度回転させると重なるように配置されている場合と比較して、通気孔３１を密に設けることができる。そのため、セラミック体１と金属板３との間の空気を吸引しやすくすることができる。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、試料保持具１０は、金属板３より下側に設けられており、セラミック体１および金属板３を支える支持体６をさらに備えており、支持体６は、貫通孔を有しており、筒状部材５は、貫通孔の中を通っていてもよい。これにより、筒状部材５を貫通孔の内周で支えることができる。そのため、支持体６によって筒状部材５を固定することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。

支持体６は、セラミック体１を支持するための部材である。支持体６は、金属板３の下方に位置している。支持体６は、例えば固定部材４によって金属板３およびセラミック体１を支持している。支持体６は、例えば板状であって、セラミック体１および金属板３に対向するように設けられている。支持体６は、例えば、鉄またはステンレス等の金属材料からなる。支持体６の寸法は、例えば主面の径を２００～５００ｍｍにすることができる。

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：筒状部材
６：支持体
１０：試料保持具

Claims (4)

1. 上面が試料保持面であって内部または下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、前記セラミック体の下面に対して上面が向かい合うように設けられており、該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、前記セラミック体と前記金属板とを固定する固定部材と、前記金属板の下面に端面が接する筒状部材とを備えており、前記通気孔は、前記筒状部材の内側の空間に繋がっており、
   前記金属板は、複数の通気孔を有しており、
   該複数の通気孔は、平面視したときに前記セラミック体の中心に対して６０度または９０度回転させると重なるように配置されていることを特徴とする試料保持具。
2. 前記複数の通気孔にうち少なくとも一つは、前記金属板の中心部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. 前記複数の通気孔のうち少なくとも一つは、平面視したときの形状が円形状であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
4. 前記金属板より下側に設けられており、前記セラミック体および前記金属板を支える支持体をさらに備えており、該支持体は、貫通孔を有しており、前記筒状部材は、前記貫通孔の中を通っている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。

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