JP7064312B2

JP7064312B2 - 試料保持具

Info

Publication number: JP7064312B2
Application number: JP2017207797A
Authority: JP
Inventors: 祥平田伏
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2017-10-27
Filing date: 2017-10-27
Publication date: 2022-05-10
Anticipated expiration: 2037-10-27
Also published as: JP2019080012A

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のに好適な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に記載のパレットが知られていている。特許文献１に開示されたパレットは、Ｏリングによって接点覆いとの間の気密性が保たれている。

特開平４－１４７６４３

このようなウエハ加熱装置においては、Ｏリングとして、ゴムまたは樹脂材が使われていた。そのため、ウエハを高温に加熱する際に、耐熱性の低いＯリングが熱変形するおそれがあった。その結果、高温環境下において、パレットと接点覆いとの気密性を保つことが困難であった。

本開示の試料保持具は、セラミックスから成り、試料保持面である上面と該上面の反対側に位置する下面とに開口する貫通孔を有する基体と、前記基体より下側に位置して前記基体とは間隔をおいて配置された支持体と、前記支持体に取り付けられ、前記基体の貫通孔に下面側から嵌め合わされた筒状の流路部材と、を備えており、前記基体よりも前記流路部材の熱膨張率が大きく、前記流路部材は、外周側に張り出した鍔部を有し、該鍔部は、前記基体の下面と向かい合う第１面と、該第１面に対向する第２面とを有するとともに前記第１面が前記第２面より小さく、前記第１面が前記基体の下面に接しており、前記支持体と前記鍔部との間に弾性体が設けられているとともに、前記弾性体によって前記流路部材が前記基体に押し付けられていることを特徴とする。

本開示の一態様の試料保持具によれば、基体より熱膨張率の大きい筒状の流路部材を、基体の貫通孔に下面側から嵌め合せている。これにより、高温環境下において基体よりも流路部材が大きく熱膨張する。そのため、熱膨張した流路部材の外周面が、基体の貫通孔の内周面に密着することができる。その結果、高温環境下において、基体と流路部材との気密性を保つことができる。

本開示の一例の試料保持具を示す断面図である。図１に示す試料保持具の一実施形態を示す断面図である。他の例の試料保持具を示す断面図である。図３に示す試料保持具の流路部材を示す断面図である。他の例の試料保持具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。

本開示の試料保持具１０は、図１に示すように、貫通孔１２を有する基体１と、基体１の貫通孔１２に下面側から嵌め合わされた筒状の流路部材２とを備えている。試料保持具１０の一実施形態においては、図２に示すように、基体１の下方には例えば支持体３が設けられており、支持体３はピン５によって基体１を固定していてもよい。

基体１は試料を保持するための部材である。基体１の形状は、例えば円板状または角板状である。基体１は上面と下面とを有しており、基体１の上面は試料保持面１１である。基体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スを有している。基体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り得ることができる。基体１の内部または下面には、必要に応じて発熱抵抗体が設けられていてもよい。基体１の寸法は、例えば基体１が円板状のときは、試料保持面１１の直径を２００～５００ｍｍに、厚さを５～２５ｍｍにすることができる。

基体１は、上面と下面とに開口する貫通孔１２を有する。貫通孔１２は、例えば試料保持面１１側から平面視したときの形状が、円形状または楕円形状である。貫通孔１２は、例えば直径が１．０～３．０ｍｍの円孔である。貫通孔１２の寸法は一定でもよいし、上面と下面とで寸法が異なっていてもよい。貫通孔１２は、複数設けられていてもよい。また、貫通孔１２は、例えば上面に複数開口したものが基体１の内部で合流しており、下面に一箇所のみ開口していてもよい。

流路部材２は、基体１の貫通孔１２に下面側から嵌め合わされた筒状の部材である。流路部材２の形状は、例えば貫通孔１２を基体１の下面側から平面視したときの形状が円形状のときに、円筒形状にすることができる。これにより、貫通孔１２と流路部材２との嵌合の気密性を高めることができる。流路部材２は、ステンレスまたはチタンからなる部材である。筒状部材の寸法は、例えば外径を２．０～１１．５ｍｍに、内径を１．５～８．５ｍｍに、長さを２０～５０ｍｍにすることができる。貫通孔１２が複数設けられていている場合において、流路部材２は、複数の貫通孔１２にそれぞれ設けられていてもよい。

流路部材２は、例えば真空引きのために用いられるものであってもよい。この場合においては、流路部材２のうち基体１の貫通孔１２に嵌め合わされていない端部を真空ポンプに装着することによって、流路部材２を通じて基体１の上方の気体を吸引することができる。

本開示の試料保持具１０によれば、基体１よりも流路部材２の熱膨張率が大きい。これにより、高温環境下において基体１よりも流路部材２が大きく熱膨張する。そのため、熱膨張した流路部材２の外周面が、基体１の貫通孔１２の内周面に密着することができる。その結果、高温環境下において、基体１と流路部材２との気密性を保つことができる。

基体１の熱膨張率よりも流路部材２の熱膨張率が大きい例としては、基体１の熱膨張率が３．５×１０^－６～４．０×１０^－６（１／Ｋ）、流路部材２の熱膨張率が１６×１０^－６～１８×１０^－６（１／Ｋ）であってもよい。

また、図３に示すように、流路部材２が、外周側に張り出した鍔部２１を有しているとともに、鍔部２１と基体１の下面とが接していてもよい。これにより、高温環境下において鍔部２１が熱膨張したときに、熱膨張した流路部材２の鍔部２１が、基体１の下面に密着することができる。そのため、基体１の貫通孔１２および下面の両方において、基体１と流路部材２とを密着させることができる。その結果、高温環境下において、基体１と流路部材２との気密性を保つことができる。鍔部２１は、例えば幅が０．５～２．０ｍｍ、厚みを０．５～１．０ｍｍにすることができる。鍔部２１は、流路部材２と一体に形成されたものであってもよい。また、流路部材２に接着剤等によって固定されたものであってもよい。

図３に示す流路部材２を拡大した断面図を図４に示す。図４に示すように、流路部材２の鍔部２１は、基体１の下面に向かい合う第１面２２を有しているとよい。流路部材２が第１面２２を有していることにより、図３に示すように鍔部２１と基体１の下面とが接す
るように流路部材２を設けた場合において、鍔部２１と基体１の下面とを面で接触させることができる。そのため、鍔部２１をより基体１の下面に密着させることができる。その結果、高温環境下において、基体１と流路部材２との気密性を保つことができる。なお、流路部材２の鍔部２１は、図４に示すように、第１面２２に対向する第２面２３を有しているとよい。

また、基体１より下側に位置して基体１とは間隔をおいて配置された支持体３をさらに備えるとともに、流路部材２が支持体３に取り付けられていてもよい。このような場合は、高温環境下において流路部材２が熱膨張したときに、流路部材２が動けるように、流路部材２を支持体３に固定することができる。そのため、流路部材２と支持体３との間に生じる応力を低減することができる。これにより、流路部材２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。

具体的には、図３に示すように、流路部材２は、例えば固定用部材３１を介して支持体３に取り付けられていてもよい。このときに、固定用部材３１は例えばネジ３２等の部材によって支持体３に取り付けられていてもよい。固定用部材３１と支持体３とがネジ３２によって取り付けられている場合は、ネジ３２とネジ受けとの間に隙間を設けることができる。これにより、流路部材２が動けるように、流路部材２を支持体３に固定することができる。

支持体３は、基体１を固定するための部材である。支持体３は、例えば円板状または角板状の部材である。支持体３は、例えば基体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。支持体３は、例えばステンレス等の金属材料からなる。支持体３は、例えば直径を２００～５００ｍｍに、厚さを５～２５ｍｍにすることができる。また、支持体３と基体１との間隔は、例えば１５～５０ｍｍにすることができる。また、図２に示すように支持体３と基体１との間には複数のピン５が設けられており、基体１はピン５によって支持体３に固定されていてもよい。

また、支持体３と鍔部２１との間に弾性体４が設けられているとともに、弾性体４によって流路部材２が基体１に押し付けられていてもよい。これにより、ヒートサイクル下の熱膨張等によって支持体３と基体１との距離が変化した場合においても、流路部材２の鍔部２１と基体１とを密着させることができる。その結果、基体１と流路部材２との気密性を保つことができる。

弾性体４は、例えば流路部材２を囲むように、支持体３と鍔部２１との間の全体に設けられていてもよい。弾性体は、例えば支持体３と鍔部２１の第２面２３との間に設けられていてもよい。弾性体４は、例えばバネ状の部材であってもよい。弾性体４の材質は、例えばステンレスまたは硬鋼線にすることができる。

また、図５に示すように、鍔部２１は、第１面２２よりも第２面２３が大きくてもよい。これにより、鍔部２１と弾性体４との接触面積を大きくすることができる。そのため、弾性体４と鍔部２１とを接合するときに、接合の強度を高めることができる。また、第１面２２と基体１の下面との接触面積は大きくならないため、鍔部２１と基体１の下面との間に熱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、貫通孔１２のうち、下面の開口が上面の開口よりも大きくてもよい。これにより、流路部材２を通じて基体１の上方の気体を吸引する場合において、気体の入り口を小さく、出口を大きくすることができる。そのため、気体の流れを妨げにくくして吸引することができる。その結果、気体の吸引の効率を高めることができる。貫通孔１２の寸法は、例えば基体１の下面の開口の直径を２．５～３．５ｍｍに、基体１の上面の開口を０．９～１．２ｍｍにすることができる。貫通孔１２の径は、基体１の下面から基体１の上面にかけて少しずつ広がっていてもよい。

貫通孔１２のうち下面の開口が上面の開口よりも大きい例として、図３または図５に示すように、貫通孔１２の形状が、下面に開口する凹部と、凹部の底面から基体１の上面にかけて貫通する穴とを繋げた形状であってもよい。この場合においては、基体１の凹部の底面と流路部材２の端面との間に隙間があってもよい。これにより、高温環境下において流路部材２が熱膨張した場合においても、基体１の凹部の底面と流路部材２の端面との間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。

１：基体
１１：試料保持面
１２：貫通孔
２：流路部材
２１：鍔部
２２：第１面
２３：第２面
３：支持体
３１：固定用部材
３２：ネジ
４：弾性体
５：ピン
１０：試料保持具

Claims

セラミックスから成り、試料保持面である上面と該上面の反対側に位置する下面とに開口する貫通孔を有する基体と、
前記基体より下側に位置して前記基体とは間隔をおいて配置された支持体と、
前記支持体に取り付けられ、前記基体の貫通孔に下面側から嵌め合わされた筒状の流路部材と、
を備えており、
前記基体よりも前記流路部材の熱膨張率が大きく、
前記流路部材は、外周側に張り出した鍔部を有し、
該鍔部は、前記基体の下面と向かい合う第１面と、該第１面に対向する第２面とを有するとともに前記第１面が前記第２面より小さく、前記第１面が前記基体の下面に接しており、
前記支持体と前記鍔部との間に弾性体が設けられているとともに、前記弾性体によって前記流路部材が前記基体に押し付けられていることを特徴とする試料保持具。
前記貫通孔のうち、前記下面の開口が前記上面の開口よりも大きいことを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。