JP7398011B2 - gap pin - Google Patents
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Description
本発明は、ギャップピンに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention relates to gap pins.
従来、半導体ウェハ、LCD基板などの被処理体を載置台で熱処理するための熱処理装置が使用されている。このような熱処理装置として、特許文献1には、熱源を有する載置台と;被処理体を載置台上に隙間を持たせて支持するギャップピンと;載置台を貫通し、被処理体をギャップピン上に載置して、ギャップピン上方に移動する昇降可能な支持ピンとを備える熱処理装置が記載されている。特許文献1に記載の熱処理装置は、熱源から発せられる熱量を載置台表面から輻射して、被処理体に熱処理を施す。
2. Description of the Related Art Conventionally, heat treatment apparatuses have been used to heat-treat objects to be processed, such as semiconductor wafers and LCD substrates, on a mounting table. As such a heat treatment apparatus,
本開示に係るギャップピンは、第1面と該第1面の反対に位置する第2面とを有する基部と、前記第1面上に位置し、前記第1面に対向する第3面と該第3面の反対に位置して被支持体との接触部を含む第4面とを有する支持部とを含む。接触部は、粗さ曲線における25%の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における75%の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差(Rδc)の平均値が、第2面よりも小さい。 A gap pin according to the present disclosure includes a base having a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a third surface located on the first surface and opposite to the first surface. and a fourth surface that is located opposite to the third surface and includes a contact portion with the supported body. The contact area has an average value of the cut level difference (Rδc) representing the difference between the cut level at a load length rate of 25% in the roughness curve and the cut level at a load length rate of 75% in the roughness curve. is smaller than the second side.
本開示に係る他のギャップピンは、第1面と該第1面の反対に位置する第2面とを有する基部と、前記第1面上に位置し、前記第1面に対向する第3面と該第3面の反対に位置して被支持体との接触部を含む第4面とを有する支持部とを含む。接触部は、粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、第2面よりも小さい。 Another gap pin according to the present disclosure includes a base having a first surface and a second surface located opposite to the first surface, and a third surface located on the first surface and opposite to the first surface. and a fourth surface that is located opposite to the third surface and includes a contact portion with the supported body. The contact portion has a smaller average value of the root mean square slope (RΔq) in the roughness curve than the second surface.
本開示に係る熱処理装置は、載置台と、上記のギャップピンとを備える。被支持体が載置台上に隙間を設けて載置されるように、ギャップピンは載置台に設けられている。 A heat treatment apparatus according to the present disclosure includes a mounting table and the gap pin described above. The gap pin is provided on the mounting table so that the object to be supported is placed on the mounting table with a gap provided therebetween.
本開示に係る静電チャック装置は、載置台と、載置台の周囲に位置するフォーカスリングとを備える。フォーカスリングは、円周に沿って設けられた固定部と、固定部と同心円状に設けられ、上下方向に変位可能な可動部とを備える。ギャップピンが、固定部の上面に備えられている。 An electrostatic chuck device according to the present disclosure includes a mounting table and a focus ring located around the mounting table. The focus ring includes a fixed part provided along the circumference, and a movable part provided concentrically with the fixed part and movable in the vertical direction. A gap pin is provided on the top surface of the fixing part.
特許文献1に記載されたギャップピンを、例えば、酸化アルミニウムなどのセラミックスで形成すると、被処理体に接触することによって、被処理体に傷を付けやすいという問題がある。そのため、被処理体に接触しても、被処理体に傷を付けるおそれを低減することができるギャップピンが求められている。
If the gap pin described in
本開示に係るギャップピンは、支持部における被支持体に接する支持面の接触部の切断レベル差(Rδc)の平均値または2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が小さい。そのため、接触部から脱粒しにくくなる。したがって、本開示に係るギャップピンによれば、被支持体に接触しても、被支持体に傷を付けるおそれを低減することができる。 In the gap pin according to the present disclosure, the average value of the cutting level difference (Rδc) or the average value of the root mean square slope (RΔq) of the contact portion of the support surface in contact with the supported body in the support portion is small. Therefore, it becomes difficult for grains to fall off from the contact area. Therefore, according to the gap pin according to the present disclosure, even if it comes into contact with a supported object, it is possible to reduce the risk of damaging the supported object.
本開示の一実施形態に係るギャップピンを、図1Aおよび1Bに基づいて詳細に説明する。図1Aは、本開示の一実施形態に係るギャップピン1を示す斜視図である。図1Aに示す一実施形態に係るギャップピン1は、基部2と支持部3とを含む。
A gap pin according to an embodiment of the present disclosure will be described in detail based on FIGS. 1A and 1B. FIG. 1A is a perspective view showing a
基部2は第1面(以下では上面ともいう)と該第1面の反対に位置する第2面(以下では下面ともいう)とを有しており、例えば平板状を有する部材である。図1Aに示す基部2は、上面視した場合に円形状を有している。基部2は、後述する支持部3を固定するための部材であり、例えば、セラミックスで形成されている。セラミックスとしては限定されず、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)を主成分とするセラミックス、酸化ジルコニウム(ジルコニア)を主成分とするセラミックス、炭化珪素を主成分とするセラミックス、炭化硼素を主成分とするセラミックスなどが挙げられる。
The
本明細書において「主成分」とは、セラミックスを構成している成分の合計100質量%のうち、80質量%以上を占める成分を意味する。セラミックスを構成している成分は、CuKα線を用いたX線回折装置によって同定することができる。各成分の含有量は、例えばICP(Inductively Coupled Plasma)発光分光分析装置または蛍光X線分析装置により求めることができる。 As used herein, the term "main component" refers to a component that accounts for 80% by mass or more of the total 100% by mass of the components constituting the ceramic. Components constituting ceramics can be identified using an X-ray diffraction device using CuKα rays. The content of each component can be determined using, for example, an ICP (Inductively Coupled Plasma) emission spectrometer or a fluorescent X-ray analyzer.
特に、ギャップピン1が酸化アルミニウム(アルミナ)を主成分とするセラミックスからなる場合、酸化アルミニウム(アルミナ)の含有量は99.6質量%以上であるとよい。
In particular, when the
基部2の大きさは、例えば、ギャップピン1を備える装置の大きさなどに応じて、適宜設定される。図1Aに示すように、上面視で基部2が円形状を有している場合、基部2の直径(図1B)のD1)は、例えば、3.5mm以上6.5mm以下程度である。基部2の高さ(図1BのH1)は、例えば、0.5mm以上1.1mm以下程度である。
The size of the
支持部3は、基部2の第1面(上面)に対向する第3面と該第3面の反対に位置する第4面とを有しており、例えば柱状を有する部材である。図1Aに示す支持部3は円柱状を有している。支持部3は、被支持体を支持するための部材であり、例えば、セラミックスで形成されている。セラミックスとしては、上述の基部2と同様、例えば、酸化アルミニウム(アルミナ)を主成分とするセラミックス、酸化ジルコニウム(ジルコニア)を主成分とするセラミックス、炭化珪素を主成分とするセラミックス、炭化硼素を主成分とするセラミックスなどが挙げられる。
The
基部2の大きさは、例えば、ギャップピン1を備える装置の大きさなどに応じて、適宜設定される。図1Aに示すように、円柱状を有する支持部3の場合、支持部3の直径(図1BのD2)は、例えば、2mm以上3mm以下程度である。支持部3の高さ(図1BのH2)は、例えば、1.2mm以上1.8mm以下程度である。
The size of the
一実施形態に係るギャップピン1において、支持部3における被支持体に接する第4面(以下、「支持面」と記載する場合がある)の接触部3aは、基部2の下面(基部2において、支持部3が設けられている面(上面)と対向する面)よりも切断レベル差(Rδc)の平均値が小さい。ここで「切断レベル差(Rδc)」とは、粗さ曲線における25%の負荷長さ率での切断レベルと、粗さ曲線における75%の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差(Rδc)を意味する。
In the
切断レベル差(Rδc)は、JIS B 0601:2001に準拠し、レーザー顕微鏡((株)キーエンス製、超深度カラー3D形状測定顕微鏡(VK-X1000またはその後継機種))を用いて測定することができる。測定条件としては、照明方式を同軸照明、測定倍率を480倍、カットオフ値λsを無し、カットオフ値λcを0.08mm、終端効果の補正を有り、測定範囲を710μm×533μmとして、設定すればよい。測定範囲に、測定対象とする線を略等間隔に4本引いて、線粗さ計測を行えばよい。計測の対象とする線1本当たりの長さは、560μmである。切断レベル差(Rδc)の平均値は、各線毎に得られる切断レベル差(Rδc)の測定値を対象に算出すればよい。 The cutting level difference (Rδc) can be measured using a laser microscope (manufactured by Keyence Corporation, ultra-deep color 3D shape measuring microscope (VK-X1000 or its successor model)) in accordance with JIS B 0601:2001. can. The measurement conditions were as follows: the illumination method was coaxial lighting, the measurement magnification was 480 times, there was no cutoff value λs, the cutoff value λc was 0.08 mm, the end effect was corrected, and the measurement range was 710 μm x 533 μm. Bye. Line roughness measurement may be performed by drawing four lines to be measured at approximately equal intervals in the measurement range. The length of each line to be measured is 560 μm. The average value of the cutting level difference (Rδc) may be calculated using the measured values of the cutting level difference (Rδc) obtained for each line.
支持部3の接触部3aにおける切断レベル差(Rδc)の平均値が、基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値よりも小さい、すなわち、接触部3aにおける切断レベル差(Rδc)の平均値が比較的小さいため、支持面の接触部3aが被支持体に接触しても、接触部3aから脱粒しにくくなる。その結果、接触部3aが被支持体と接触しても、被支持体に傷を付けるおそれを低減することができる。さらに、基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値が比較的大きいため、例えば、ギャップピン1を装置などに接合する場合、十分なアンカー効果が発揮される。その結果、昇温および降温を繰り返し行っても、剥離しにくく接合信頼性を高めることができる。
The average value of the cutting level difference (Rδc) at the contact part 3a of the
支持部3の接触部3aにおける切断レベル差(Rδc)の平均値と、基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値との差は、例えば0.05μm以上であるのがよい。この差が0.05μm以上であると、支持部3の接触部3aにおける切断レベル差(Rδc)の平均値が十分に小さくなる。その結果、接触部3aからより脱粒しにくくなり、被支持体に傷を付けるおそれをより低減することができる。
The difference between the average value of the cutting level difference (Rδc) at the contact portion 3a of the
基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値は、0.2μm以上0.37μm以下であるのがよい。基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値がこのような範囲であると、より高いアンカー効果が発揮され、接合信頼性をより高めることができる。さらに、ギャップピン1を装置などの凹部に接合する場合、基部2の下面から生じる脱粒が不安定な状態で凹部の内底面との間に挟まれると、凹部の内底面と基部2の下面とが平行にならない。このような脱粒が生じにくくなるため、脱粒の影響がより少なくなり、凹部の内底面に対する支持部3の軸心が損なわれにくくなる。その結果、被支持体に傷を付けるおそれをより低減することができる。このような効果は、凹部に接合する場合に限定されず、例えば、凹部ではない平坦な場所に接合する場合にも、このような効果は発揮される。
The average value of the cutting level difference (Rδc) on the lower surface of the
支持部3における被支持体に接する支持面は、焼成面であってもよく、研磨面であってもよい。支持面が焼成面であると、支持面に破砕層が存在せず、破砕層に起因して生じる脱粒が減少する。一方、支持面が研磨面であると、焼成面よりも算術平均粗さRaが小さくなる。そのため、被支持体に接触しても、大きな脱粒が発生しにくくなる。その結果、被支持体に傷を付けるおそれをより低減することができる。
The support surface of the
ギャップピン1において、切断レベル差(Rδc)に関係なく、支持部3における被支持体に接する支持面の接触部3aは、基部2の下面よりも、粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が小さくてもよい。
In the
2乗平均平方根傾斜(RΔq)は、切断レベル差(Rδc)の測定条件と同じである。2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値は、各線毎に得られる切断レベル差(Rδc)の測定値を対象に算出すればよい。 The root mean square slope (RΔq) is the same as the measurement condition for the cutting level difference (Rδc). The average value of the root mean square slope (RΔq) may be calculated using the measured values of the cutting level difference (Rδc) obtained for each line.
支持面の接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値よりも小さい、すなわち、接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が比較的小さいため、支持面の接触部3aが被支持体に接触しても、接触部3aから脱粒しにくくなる。その結果、接触部3aが被支持体と接触しても、被支持体に傷を付けるおそれを低減することができる。さらに、基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が比較的大きいため、例えば、ギャップピン1を装置などに接合する場合、十分なアンカー効果が発揮される。その結果、昇温および降温を繰り返し行っても、剥離しにくく接合信頼性を高めることができる。
The average value of the root mean square slope (RΔq) at the contact portion 3a of the support surface is smaller than the average value of the root mean square slope (RΔq) at the lower surface of the
支持面の接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値と、基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値との差は、例えば0.08以上であるのがよい。この差が0.08以上であると、支持面の接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)が十分に小さくなる。その結果、接触部3aからより脱粒しにくくなり、被支持体に傷を付けるおそれをより低減することができる。
The difference between the average value of the root mean square slope (RΔq) at the contact portion 3a of the support surface and the average value of the root mean square slope (RΔq) at the lower surface of the
基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値は、0.17以上0.48以下であるのがよい。基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値がこのような範囲であると、より高いアンカー効果が発揮され、接合信頼性をより高めることができる。さらに、ギャップピン1を装置などの凹部に接合する場合、上述のように脱粒の影響がより少なくなるため、凹部の内底面に対する支持部3の軸心が損なわれにくくなる。その結果、被支持体に傷を付けるおそれをより低減することができる。
The average value of the root mean square slope (RΔq) on the lower surface of the
支持面の接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値よりも小さい場合であっても、上述のように、支持部における被支持体に接する支持面は、焼成面であってもよく、研磨面であってもよい。
Even if the average value of the root mean square slope (RΔq) at the contact portion 3a of the support surface is smaller than the average value of the root mean square slope (RΔq) at the lower surface of the
接触部3aは、被支持体に向かって凸状に湾曲していてもよい。湾曲した接触部3aの曲率半径Rは、例えば、以下の式(1)を用いて計算すると、3m以上8m以下である。
R=((W/2)2+h2)/2h・・・(1)The contact portion 3a may be curved in a convex shape toward the supported object. The radius of curvature R of the curved contact portion 3a is, for example, 3 m or more and 8 m or less when calculated using the following equation (1).
R=((W/2) 2 +h 2 )/2h...(1)
ここで、接触部3aの幅Wは、切断レベル差(Rδc)および2乗平均平方根傾斜(RΔq)の測定範囲の横方向の長さ710μmであり、高さhは前記測定範囲内の測定断面曲線の両端を結ぶ直線に対する、測定断面曲線の最大高さである。 Here, the width W of the contact portion 3a is 710 μm, which is the length in the lateral direction of the measurement range of the cutting level difference (Rδc) and the root mean square slope (RΔq), and the height h is the measurement cross section within the measurement range. This is the maximum height of the measured cross-sectional curve with respect to the straight line connecting both ends of the curve.
接触部3aの曲率半径Rが3m以上であると、接触部3aはなだらかな凸状になるため、被支持体に接触しても、接触部3aから生じやすい大きな脱粒のおそれを低減することができる。曲率半径Rが8m以下であると、被支持体に対する接触面積を減らすことができるため、接触部3aから生じやすい脱粒の量を抑制することができる。 When the radius of curvature R of the contact portion 3a is 3 m or more, the contact portion 3a has a gentle convex shape, so even if it contacts the supported object, it is possible to reduce the risk of large grain shedding that is likely to occur from the contact portion 3a. can. When the radius of curvature R is 8 m or less, the contact area with the supported body can be reduced, so the amount of grain shedding that tends to occur from the contact portion 3a can be suppressed.
支持面はDLC膜からなるとよい。プラズマ処理空間がギャップピン1の支持面側に位置するような場合、支持面の熱伝導率が高いと、ギャップピン1の支持部3の周囲に設置された部材は、支持面の輻射熱により、膨張しやすくなる。プラズマ処理によって、プラズマ処理空間で200℃~400℃程度の熱が生じても、DLC膜の熱伝導率は低い(例えば、20℃における熱伝導率は1W/(m・K)以下)ため、支持面がDLC膜からなると、支持面の輻射熱が小さくなるので、支持部3の周囲に設置された部材の膨張を抑制することができる。
The supporting surface may be made of a DLC film. When the plasma processing space is located on the side of the support surface of the
支持部3の側面はDLC膜からなるとよい。上述した効果と同じ効果を得ることができる。支持面のDLC膜の厚みは、支持部3の側面のDLC膜の厚みよりも大きくてもよい。このような構成であると、支持面による遮熱効果は高くなる。ここで、支持部3が円柱状である場合、支持部3の側面は曲面となる。支持部3が角柱状である場合、支持部3の側面同士が交わる交線を有する。いずれの場合も、支持部3の側面のDLC膜は支持面のDLC膜よりも、内部応力が蓄積しやすくなる。支持部3の側面のDLC膜が支持面のDLC膜の厚みよりも小さければ、内部応力の蓄積の増加が抑制されるので、長期間に亘って用いることができる。
The side surface of the
支持面のDLC膜の厚みは、例えば、1μm以上10μm以下である。支持面のDLC膜の厚みと、支持部3の側面のDLC膜の厚みとの差は、例えば、0.2μm以上0.8μm以下である。上述した理由と同じ理由で、基部2の上面はDLC膜からなるとよい。
The thickness of the DLC film on the support surface is, for example, 1 μm or more and 10 μm or less. The difference between the thickness of the DLC film on the support surface and the thickness of the DLC film on the side surface of the
基部2の側面はDLC膜からなるとよい。基部2の側面のDLC膜の厚みは、上面のDLC膜の厚みよりも小さくてもよい。このような構成であると、上面による遮熱効果は高くなる。ここで、基部2が円板状である場合、基部2の側面は曲面となる。基部2が角柱状である場合、基部2の側面同士が交わる交線を有する。いずれの場合も、基部2の側面のDLC膜は上面のDLC膜よりも、内部応力が蓄積しやすくなる。基部2の側面のDLC膜が上面のDLC膜の厚みよりも小さければ、内部応力の蓄積の増加が抑制されるので、長期間に亘って用いることができる。
The side surface of the
上面のDLC膜の厚みは、例えば、1μm以上10μm以下である。上面のDLC膜の厚みと、基部2の側面のDLC膜の厚みとの差は、例えば、0.2μm以上0.8μm以下である。
The thickness of the DLC film on the upper surface is, for example, 1 μm or more and 10 μm or less. The difference between the thickness of the DLC film on the top surface and the thickness of the DLC film on the side surface of the
支持部3がDLC膜を有する場合、支持部3は炭化珪素を主成分とするセラミックスからなるとよい。同様に、基部2がDLC膜を有する場合、基部2は炭化珪素を主成分とするセラミックスからなるとよい。DLC膜は、炭化珪素との密着性が良好であるため、炭化珪素を主成分とするセラミックスに対する密着強度を高くすることができる。
When the
上述したDLC膜は、アルゴン、ヘリウムおよび水素の少なくともいずれかを含んでいてもよい。特に、水素を含んでいると、耐熱性と耐食性が向上したDLC膜とすることができる。DLC膜は、ラマン分光分析装置を用いて同定すればよい。 The DLC film described above may contain at least one of argon, helium, and hydrogen. In particular, when hydrogen is included, the DLC film can have improved heat resistance and corrosion resistance. The DLC film may be identified using a Raman spectrometer.
一実施形態に係るギャップピン1を製造する方法は限定されず、例えば次のような手順で製造される。ギャップピン1を形成しているセラミックスの主成分が酸化アルミニウムである場合、例えば、酸化アルミニウム(純度が99.9質量%以上)と、水酸化マグネシウム、酸化珪素、炭酸カルシウムおよび酸化クロムの各粉末と溶媒(イオン交換水)とを、粉砕用ミルに投入する。
The method for manufacturing the
次いで、粉末の平均粒径(D50)が1.5μm以下になるまで粉砕した後、有機結合剤と酸化アルミニウム粉末を分散させる分散剤とを添加し、混合してスラリーを得る。有機結合剤としては、例えば、アクリルエマルジョン、ポリビニールアルコール、ポリエチレングリコール、ポリエチレンオキサイドなどが挙げられる。 Next, after pulverizing the powder until the average particle size (D50) becomes 1.5 μm or less, an organic binder and a dispersant for dispersing the aluminum oxide powder are added and mixed to obtain a slurry. Examples of the organic binder include acrylic emulsion, polyvinyl alcohol, polyethylene glycol, and polyethylene oxide.
上記粉末の合計100質量%における水酸化マグネシウム粉末の含有量は0.3質量%以上0.42質量%以下、酸化珪素粉末の含有量は0.5質量%以上0.8質量%以下、炭酸カルシウム粉末の含有量は0.06質量%以上0.1質量%以下、残部が酸化アルミニウム粉末および不可避不純物である。不可避不純物の含有量の合計は、0.1質量%以下とする。 The content of magnesium hydroxide powder in the total 100% by mass of the above powder is 0.3% by mass or more and 0.42% by mass or less, the content of silicon oxide powder is 0.5% by mass or more and 0.8% by mass or less, carbonate The content of calcium powder is 0.06% by mass or more and 0.1% by mass or less, and the remainder is aluminum oxide powder and inevitable impurities. The total content of unavoidable impurities is 0.1% by mass or less.
スラリーを噴霧造粒して顆粒を得た後、1軸プレス成形装置あるいは冷間静水圧プレス成形装置を用いて、成形圧を78Mpa以上128MPa以下として加圧してギャップピン1の元となる成形体を得る。この成形体を、大気雰囲気中、1500℃以上1700℃以下および4時間以上6時間以下の条件で焼成することによってギャップピン1が得られる。
After spraying and granulating the slurry to obtain granules, a uniaxial press molding device or a cold isostatic press molding device is used to pressurize the molding pressure at 78 MPa or more and 128 MPa or less to form a molded product that will become the basis of the
このようにして得られたギャップピン1において、支持面の接触部3aおよび基部2の下面がいずれも焼成面である場合、接触部3aにおける切断レベル差(Rδc)の平均値を求めると0.2091μmであり、基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値を求めると0.2682μmであった。さらに、支持面の接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値を求めると0.2121であり、基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値を求めると0.3041であった。測定はいずれも上述した測定方法を用いた。
In the
必要に応じて、得られたギャップピン1において、支持部3における被支持体に接する支持面を、研磨加工に供してもよい。研磨は、例えば、ブラシ研磨、バフ研磨などによって行われる。
If necessary, in the obtained
支持面をブラシ研磨する場合、ギャップピン1を固定した状態で、10mm程度の長さのブラシを束ねたロールを50rpm~200rpm程度で回転させながら、30分~60分研磨する。研磨剤は、ダイヤモンド粉末を油脂類に添加して得られるペーストを用い、このペーストを予めブラシに塗布しておく。ダイヤモンド粉末の平均粒径は、例えば、0.5μm以上6μm以下である。
When polishing the supporting surface with a brush, polishing is performed for 30 to 60 minutes with the
支持面の接触部3aと基部2の下面との切断レベル差(Rδc)の平均値の差が、0.05μm以上であるギャップピン1を得るには、ロールの回転速度と研磨時間は、例えば上述した通りとすればよい。ダイヤモンド粉末の平均粒径は、例えば、0.5μm以上4μm以下とすればよい。
In order to obtain a
支持面の接触部3aと基部の下面との2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値の差が、0.08以上であるギャップピン1を得るには、ロールの回転速度と研磨時間は、例えば上述した通りとすればよい。ダイヤモンド粉末の平均粒径は、例えば、0.5μm以上3μm以下とすればよい。
In order to obtain a
支持面をバフ研磨する場合、バフの基材は限定されず、例えば、フェルト、綿帯体、木綿帯体などが挙げられる。研磨剤としては、例えば、ダイヤモンド粉末、グリーンカーボランダム(GC)粉末などが挙げられる。これらの研磨剤を油脂類に添加し、ペースト状態で使用すればよい。 When buffing the support surface, the base material for the buff is not limited, and examples thereof include felt, cotton strips, cotton strips, and the like. Examples of the abrasive include diamond powder, green carborundum (GC) powder, and the like. These abrasives may be added to oils and fats and used in the form of a paste.
研磨剤の平均粒径は、例えば、0.5μm以上6μm以下である。基材の外径は150mmであり、その回転速度は、例えば、28m/分以上170m/分以下である。研磨時間は、例えば、0.5分以上5分以下である。 The average particle size of the abrasive is, for example, 0.5 μm or more and 6 μm or less. The outer diameter of the base material is 150 mm, and the rotation speed thereof is, for example, 28 m/min or more and 170 m/min or less. The polishing time is, for example, 0.5 minutes or more and 5 minutes or less.
支持面がブラシ研磨面、基部2の下面が焼成面である場合、接触部3aにおける切断レベル差(Rδc)の平均値を求めると0.0474μmであり、基部2の下面における切断レベル差(Rδc)の平均値を求めると0.2982μmであった。さらに、支持面の接触部3aにおける2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値を求めると0.0761であり、基部2の下面における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値を求めると0.3223であった。測定はいずれも上述した測定方法を用いた。
When the support surface is a brush-polished surface and the lower surface of the
ギャップピンを形成しているセラミックスの主成分が炭化珪素である場合、まず、炭化珪素粉末として、粗粒状粉末および微粒状粉末を準備し、水と、必要に応じて分散剤とを、ボールミルまたはビーズミルにより40~60時間粉砕混合してスラリーとする。ここで、粉砕混合した後の微粒状粉末および粗粒状粉末のそれぞれの粒径の範囲は0.4μm以上4μm以下、11μm以上34μm以下である。次に、得られたスラリーに、炭化硼素粉末および非晶質状の炭素粉末またはフェノール樹脂からなる焼結助剤と、バインダとを添加して混合した後、噴霧乾燥することで主成分が炭化珪素からなる顆粒を得る。 When the main component of the ceramic forming the gap pin is silicon carbide, first prepare a coarse powder and a fine powder as silicon carbide powder, and add water and a dispersant if necessary to a ball mill or The mixture is ground and mixed using a bead mill for 40 to 60 hours to form a slurry. Here, the particle size range of each of the fine powder and the coarse powder after pulverization and mixing is 0.4 μm or more and 4 μm or less, and 11 μm or more and 34 μm or less. Next, a sintering aid consisting of boron carbide powder, amorphous carbon powder or phenolic resin, and a binder are added to the resulting slurry and mixed, and then spray-dried to carbonize the main components. Granules consisting of silicon are obtained.
粗粒状粉末と微粒状粉末との質量比率としては、例えば、粗粒状粉末が6質量%以上15質量%以下であり、微粒状粉末が85質量%以上94質量%以下である。 As for the mass ratio of the coarse granular powder and the fine granular powder, for example, the coarse granular powder is 6% by mass or more and 15% by mass or less, and the finely granular powder is 85% by mass or more and 94% by mass or less.
次に、顆粒を所定の成形型に充填し、49~147MPaの範囲で適宜選択される圧力で厚み方向から加圧、成形してギャップピンの前駆体である成形体を得る。そして、得られた成形体を窒素雰囲気中、温度を450~650℃、保持時間を2~10時間として脱脂して、脱脂体を得る。 Next, the granules are filled into a predetermined mold, and pressed and molded from the thickness direction at a pressure appropriately selected in the range of 49 to 147 MPa to obtain a molded body that is a gap pin precursor. Then, the obtained molded body is degreased in a nitrogen atmosphere at a temperature of 450 to 650° C. for a holding time of 2 to 10 hours to obtain a degreased body.
次に、この脱脂体を、不活性ガスの減圧雰囲気中、最高温度を1800℃以上2200℃以下、保持時間を3時間以上6時間以下として保持し、焼成することによってギャップピン1が得られる。ギャップピンが炭化珪素を主成分とする場合、上述したように、焼結助剤が炭化硼素粉末および非晶質状の炭素粉末またはフェノール樹脂であってもよく、焼結助剤は酸化アルミニウム粉末および希土類酸化物粉末であってもよい。希土類酸化物粉末は、例えば、酸化イットリウム粉末である。
Next, the
酸化アルミニウム粉末および酸化イットリウム粉末が焼結助剤である場合、焼結すると、炭化珪素を主成分とし、アルミニウムおよびイットリウムを酸化物として含むセラミックスとなる。このセラミックスは、炭化珪素を主成分とし、アルミニウムを酸化物換算で1質量%以上10質量%以下、イットリウムを酸化物換算で1質量%以上10質量%以下含んでいるとよい。 When aluminum oxide powder and yttrium oxide powder are sintering aids, sintering results in a ceramic containing silicon carbide as a main component and aluminum and yttrium as oxides. This ceramic preferably contains silicon carbide as a main component, aluminum in an oxide equivalent of 1 to 10 mass %, and yttrium in an oxide equivalent of 1 to 10 mass %.
酸化アルミニウム粉末および酸化イットリウム粉末が焼結助剤であると、焼結は液相焼結となり、粒界相が形成される。アルミニウムおよびイットリウムを酸化物に換算した含有量が上記範囲であれば、熱伝導率を50W/(m・K)以上70W/(m・K)以下と、比較的低くすることができる。 When aluminum oxide powder and yttrium oxide powder are sintering aids, sintering becomes liquid phase sintering and a grain boundary phase is formed. If the content of aluminum and yttrium in terms of oxides is within the above range, the thermal conductivity can be made relatively low, at 50 W/(m·K) or more and 70 W/(m·K) or less.
このようにして得られたギャップピン1にDLC膜を形成する場合、例えば、プラズマイオン注入成膜法を用いればよい。プラズマイオン注入成膜法は、パルス生成用の高周波パルスとイオン注入用の負の高電圧パルスとを重畳させ、支持部の周囲にプラズマを生成させるとともに、プラズマ中のイオン種を高電圧パルスによって支持部に引き込む方式である。
When forming a DLC film on the
具体的には、まず、低圧炭化水素ガス雰囲気中に配置された成膜前のギャップピンに、13.56MHzのパルス高周波放電電圧を印加することによって、炭化水素ガスプラズマ中のイオン種を発生させる。その後、アフターグロープラズマ中においてギャップピンに負の高電圧パルス放電電圧を印加して、ギャップピンにイオンの衝撃を与えることによって、DLC膜からなる支持面、支持部の側面、基部の上面、基部の側面などを得ることができる。 Specifically, first, ion species in the hydrocarbon gas plasma are generated by applying a pulsed high-frequency discharge voltage of 13.56 MHz to a gap pin before film formation that is placed in a low-pressure hydrocarbon gas atmosphere. . After that, by applying a negative high voltage pulse discharge voltage to the gap pin in afterglow plasma and bombarding the gap pin with ions, the supporting surface made of the DLC film, the side surface of the supporting part, the upper surface of the base, and the base are You can get aspects such as.
炭化水素ガスプラズマ中のイオン種を発生させる前に、アルゴン、ヘリウム、水素などのイオンを用いて、プラズマクリーニング処理を行うとよい。このプラズマクリーニング処理によって、支持部や基部に付着している不純物などを除去することができるので、支持部や基部に対して、より密着性の高いDLC膜を得ることができる。 Before generating the ion species in the hydrocarbon gas plasma, it is preferable to perform a plasma cleaning process using ions such as argon, helium, hydrogen, or the like. By this plasma cleaning treatment, impurities adhering to the support portion and the base portion can be removed, so that a DLC film with higher adhesion to the support portion and the base portion can be obtained.
一実施形態に係るギャップピン1は、種々の産業用装置の一部材として採用される。このような産業用装置としては、例えば、熱処理装置、静電チャック装置、半導体基板の検査装置、現像装置などが挙げられる。
The
熱処理装置は、例えば、載置台と一実施形態に係るギャップピン1とを備える。被支持体が載置台上に隙間を設けて載置されるように、一実施形態に係るギャップピン1は載置台に設けられている。熱処理装置について、図2Aおよび2Bに基づいてより具体的に説明する。図2Aは、本開示の一実施形態に係る熱処理装置を示す断面図であり、図2Bは図2AのA部を拡大した断面図である。
The heat treatment apparatus includes, for example, a mounting table and a
熱処理装置10は、ウエハWを加熱処理する処理室11を有する。処理室11は、ウエハWを載置する載置台12と、載置台12上でウエハWを昇降させるリフトピン13と、外気を遮断するシャッタ14と、を有している。
The
シャッタ14は、シリンダ15の作動により上昇または下降する。シャッタ14が上昇すると、シャッタ14は、カバー16の下部に取り付けられたストッパ17に接触して、処理室11は閉じた空間となる。ストッパ17には給気口(図示しない)が設けられており、この給気口から処理室11内に流入した空気は、処理室11の上部中央に形成された排気口18から排出される。給気口から流入した空気はウエハWに直接触れることなく、ウエハWを所定の温度で加熱処理することができる。
The
載置台12は、ウエハWより大きい円板状であり、ウエハWを加熱するヒータ19が内蔵されている。ウエハWが載置台12上に隙間を設けて載置されるように、ギャップピン1が載置台12に設けられており、載置台12の載置面から発生するパーティクルのウエハWへの付着を抑制する。
The mounting table 12 has a disk shape larger than the wafer W, and has a built-in
図2Bに示すように、ギャップピン1は、載置台12の載置面に設けられた凹部12a内に取り付けられる基部2と、この基部2の上面に設けられ、ウエハWを支持する支持部3と、を含み、ギャップピン1からウエハWに与えられる熱と載置台12の載置面からウエハWに与えられる熱との差が小さくなるようにされている。
As shown in FIG. 2B, the
具体的には、凹部12a内の基部2の上方の空間Sに保持部材20を埋設し、載置台12とギャップピン1との間の熱勾配が小さくなるようにされている。保持部材20は、載置台12と同じ材料で形成するとよい。載置台12と同程度の熱伝導率を有するものであれば、他の材料を用いてもよい。載置台12とウエハWとの隙間は、例えば、0.1mm以上0.3mm以下である。
Specifically, the holding
リフトピン13は、下部を連結ガイド22に固定されており、連結ガイド22はタイミングベルト23に連結されている。タイミングベルト23は、ステッピングモータ24により駆動される駆動プーリ25と、駆動プーリ25の上方に配置される従動プーリ26とに掛けられている。ステッピングモータ24の回転方向を変えることによって、リフトピン13は、載置台12の円周方向に設けられた貫通孔21内を上昇あるいは下降し、ウエハWを2点鎖線で示す位置で支持したり、ウエハWを載置台12上に載置したりすることができる。
The lower part of the
本開示に係る静電チャック装置は、例えば、載置台とフォーカスリングと一実施形態に係るギャップピン1とを備える。フォーカスリングは、載置台の周囲に位置している。フォーカスリングは、円周に沿って設けられた固定部と、この固定部と同心円状に設けられ、上下方向に変位可能な可動部とを備えている。この固定部の上面に一実施形態に係るギャップピン1が備えられている。本開示に係る静電チャック装置について、図3Aおよび3Bに基づいてより具体的に説明する。
The electrostatic chuck device according to the present disclosure includes, for example, a mounting table, a focus ring, and a
図3Aは、本開示の一実施形態に係る静電チャック装置を示す斜視図であり、被支持体が載置台に載置されている状態を示す。図3Bは、本開示の一実施形態に係る静電チャック装置を示す斜視図であり、被支持体が載置台から持ち上げられている状態を示す。 FIG. 3A is a perspective view of an electrostatic chuck device according to an embodiment of the present disclosure, showing a state in which a supported object is placed on a mounting table. FIG. 3B is a perspective view of an electrostatic chuck device according to an embodiment of the present disclosure, showing a state in which a supported object is lifted from a mounting table.
図3Aおよび3Bに示す静電チャック装置30は、載置台31を搭載する保持部32を有する。載置台31はウエハWを載置する載置面31aを有する。
The
保持部32は、円板状であり、載置台31側とは反対側(静電吸着用電極(図示しない)の下方)に配置される。保持部32は、載置台31を冷却して、所望の温度に調整する。保持部32は、その内部に水を循環させる流路(図示しない)を備えている。保持部32は、例えば、アルミニウム、アルミニウム合金、銅、銅合金、ステンレス鋼(SUS)、チタンなどからなる。静電チャック装置30がプラズマ空間で用いられる場合、保持部32の少なくともプラズマに曝される面は、酸化アルミニウムなどの絶縁膜が成膜されているとよい。
The holding
図3Aに示すように、フォーカスリング33は上側に位置する上部リング34と、上部リング34の下側に位置する下部リング35とを有する。上部リング34は、円周に沿って設けられた固定部37と、該固定部と同心円上に設けられ、上下方向に変位可能な可動部36とを備えている。
As shown in FIG. 3A, the
図3Bに示すように、リフトピン38が上昇すると、可動部36は上昇してウエハWを持ち上げる。可動部36の下面には、下部リング35の上面に設けられたギャップピン1に嵌合する位置決め孔(図示しない)が設けられている。ギャップピン1および位置決め孔が設けられることにより、リフトピン38とともに可動部36が下降すると、可動部36は下部リング35に位置決めされる。一方、固定部37は、下部リング35に固定されている。
As shown in FIG. 3B, when the lift pins 38 rise, the
可動部36は、その両端で開口する開口部36bを有し、平面視してC字状である。固定部37は、可動部36が移動しないとき、平面視して、開口部36b内に位置する。図3Aに示す静電チャック装置30は、可動部36が周方向の両端部で固定部37に接している。図3Bに示す静電チャック装置30は、可動部36の開口部36bが開放している。図3Bに示す状態では、ウェハWを搬送する搬送アームなどの搬送機構(図示しない)を、径方向の外側から開口部36bに挿入することができる。可動部36は、周方向の両端部に、いずれも下側を向いて傾斜する第5面36aを有する。
The
固定部37は、周方向の両端部に、いずれも上側を向いて傾斜する第6面37aを有する。定常状態において、第5面36aと第6面37aとは、互いの傾斜面によって上下方向に互いに重なる。第5面36aと第6面37aとがこのように重なると、可動部36と固定部37との接触部は、斜めに向かって延びた状態となる。接触部が斜めに向かって延びると、プラズマが侵入する経路が長くなるため、可動部36と固定部37との隙間へのプラズマの侵入が抑制される。
The fixing
したがって、プラズマの侵食による可動部36と固定部37との隙間の広がりを抑制でき、長期間に亘って静電チャック装置1を用いることができる。水平方向に対する第5面36aおよび第6面37aの傾斜角は、45°以下とすることが好ましい。第5面36aおよび第6面37aの傾斜角をこの範囲にすることにより、可動部36と固定部37との隙間に、プラズマはさらに侵入しにくくなる。
Therefore, widening of the gap between the
本開示に係るギャップピンは、上述の一実施形態に限定されない。例えば、上述のギャップピン1において、上面視した場合に、基部2は円形状を有している。しかし、基部2は円形状に限定されない。例えば、所望の用途などに応じて、基部2は、上面視した場合に楕円形状であってもよく、三角形状、四角形状、五角形状、六角形状などの多角形状を有していてもよい。支持部3についても、円柱状に限定されない。例えば、所望の用途などに応じて、支持部3は、楕円柱状であってもよく、三角柱状、四角柱状、五角柱状、六角柱状などの角柱状を有していてもよい。
The gap pin according to the present disclosure is not limited to the above-described embodiment. For example, in the
さらに、上述のギャップピン1の製造方法は、基部2と支持部3とを一体成形する方法を説明している。しかし、本開示に係るギャップピンは、基部2と支持部3とを別々に成形し、焼成した後、基部2と支持部3とを接合して製造してもよい。接合方法は限定されず、例えば、拡散接合などが挙げられる。
Furthermore, the method for manufacturing the
1 ギャップピン
2 基部
3 支持部
3a 接触部
10 熱処理装置
11 処理室
12 載置台
12a 凹部
13 リフトピン
14 シャッタ
15 シリンダ
16 カバー
17 ストッパ
18 排気口
19 ヒータ
20 保持部材
21 貫通孔
22 連結ガイド
23 タイミングベルト
24 ステッピングモータ
25 駆動プーリ
26 従動プーリ
30 静電チャック装置
31 載置台
32 保持部
33 フォーカスリング
34 上部リング
35 下部リング
36 可動部
36a 第5面
36b 開口部
37 固定部
37a 第6面
38 リフトピン1
Claims (15)
前記第1面上に位置し、前記第1面に対向する第3面と該第3面の反対に位置して被支持体との接触部を含む第4面とを有する支持部と、
を含み、
前記接触部は、粗さ曲線における25%の負荷長さ率での切断レベルと、前記粗さ曲線における75%の負荷長さ率での切断レベルとの差を表す切断レベル差(Rδc)の平均値が、前記第2面よりも小さい、
ギャップピン。a base having a first surface and a second surface located opposite the first surface;
a support portion located on the first surface and having a third surface opposite to the first surface and a fourth surface located opposite to the third surface and including a contact portion with the supported body;
including;
The contact portion has a cut level difference (Rδc) representing the difference between the cut level at a load length rate of 25% in the roughness curve and the cut level at a load length rate of 75% in the roughness curve. the average value is smaller than the second surface;
gap pin.
前記第1面上に位置し、前記第1面に対向する第3面と該第3面の反対に位置して被支持体との接触部を含む第4面とを有する支持部と、
を含み、
前記接触部は、粗さ曲線における2乗平均平方根傾斜(RΔq)の平均値が、前記第2面よりも小さい、
ギャップピン。a base having a first surface and a second surface located opposite the first surface;
a support portion located on the first surface and having a third surface opposite to the first surface and a fourth surface located opposite to the third surface and including a contact portion with the supported body;
including;
The contact portion has an average value of a root mean square slope (RΔq) in the roughness curve that is smaller than that of the second surface.
gap pin.
被支持体が前記載置台上に隙間を設けて載置されるように、前記ギャップピンが前記載置台に設けられている、
熱処理装置。comprising a mounting table and a gap pin according to any one of claims 1 to 13,
The gap pin is provided on the mounting table so that the supported object is placed on the mounting table with a gap provided therebetween.
Heat treatment equipment.
該フォーカスリングが、円周に沿って設けられた固定部と、該固定部と同心円上に設けられ、上下方向に変位可能な可動部とを備えた上部リングと、該上部リングの下側に位置する下部リングとを有し、
請求項1~14のいずれかに記載のギャップピンが、前記下部リングの上面に備えられている、静電チャック装置。comprising a mounting table and a focus ring located around the mounting table,
The focus ring includes an upper ring including a fixed part provided along the circumference, a movable part provided concentrically with the fixed part and movable in the vertical direction, and a lower part of the upper ring. and a lower ring located in the
An electrostatic chuck device, wherein the gap pin according to any one of claims 1 to 14 is provided on the upper surface of the lower ring.
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