JPWO2018020956A1 - 試料保持具 - Google Patents

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Abstract

試料保持具は、上面が試料を保持する試料保持面となる円板状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた吸着電極とを備え、前記セラミック体の上面には、外周に沿って突出して設けられた環状の第１の周壁部と該第１の周壁部の内側に設けられた複数の凸部とを有し、前記第１の周壁部の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、前記セラミック体を平面視による中心を通るように切断した切断面で見たときに、前記第１の周壁部における内側に位置するＲ面の曲率半径よりも外側に位置するＲ面の曲率半径のほうが小さい。

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、特開２０１０−１２３８４３号公報（以下、特許文献１ともいう）に記載の試料保持具が知られている。特許文献１に記載の試料保持具は、上面に試料保持面を有するセラミック体と、セラミック体の内部に設けられた吸着電極とを備えている。セラミック体の上面には複数の凸部および凸部を囲むように設けられた周壁部が設けられている。試料保持具は、複数の凸部の上面において試料を保持する。周壁部は、上面が試料に接触するとともに、複数の凸部を取り囲むようにリング状に設けられている。これにより、周壁部と試料とによって周壁部の内側の空間を封止している。周壁部の内側であって、複数の凸部の間にはヘリウムガス等の冷却用のガスが供給される。これにより、試料に熱が生じたときに、試料を冷却することができる。試料に熱が生じる例としては、例えば、プラズマが試料に照射される場合が挙げられる。また、試料保持具は、一般的に真空環境下で用いられることから、周壁部の外側は真空状態になっている。
本開示の試料保持具は、上面が試料を保持する試料保持面となる円板状のセラミック体と、該セラミック体に設けられた吸着電極とを備え、前記セラミック体の上面には、外周に沿って突出して設けられた環状の第１の周壁部と該第１の周壁部の内側に設けられた複数の凸部とを有し、前記第１の周壁部の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、前記セラミック体を平面視による中心を通るように切断した切断面で見たときに、前記第１の周壁部における内側に位置するＲ面の曲率半径よりも外側に位置するＲ面の曲率半径のほうが小さい。
試料保持具を示す上面図である。 図１に示した試料保持具をＡ−Ａ線で切った断面図である。 図２に示した試料保持具のうち領域Ｂを拡大した部分断面図である。 別の試料保持具を示す断面図である。 別の試料保持具を示す上面図である。 図５に示した試料保持具をＣ−Ｃ線で切った断面図である。 図６に示した試料保持具のうち領域Ｄを拡大した部分断面図である。
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、セラミック体１と、吸着電極２と、ベースプレート３とを備えている。
セラミック体１は、上面が試料を保持する試料保持面４となる円板状の部材である。セラミック体１は、試料保持面４において、例えば、シリコンウエハ等の試料を保持する。セラミック体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る。セラミック体１の寸法は、例えば、径を２００〜５００ｍｍ、厚みを２〜１５ｍｍに設定できる。
セラミック体１を用いて試料を保持する方法としては様々な方法を用いることができるが、本例の試料保持具１０は静電気力によって試料を保持する。そのため、試料保持具１０はセラミック体１の内部に吸着電極２を備えている。吸着電極２は、２つの電極から構成される。２つの電極は、一方が電源の正極に接続され、他方が負極に接続される。２つの電極は、それぞれ略半円板状に形成され、半円の弦同士が対向するように、セラミック体１の内部に配置される。それら２つの電極が合わさって、吸着電極２全体の外形が円形状となっている。この吸着電極２全体による円形状の外形の中心は、同じく円形状のセラミック体１の外形の中心と同一に設定される。吸着電極２は、例えば白金、タングステンまたはモリブデン等の金属材料を有している。
ベースプレート３は、セラミック体１の土台となる部材である。ベースプレート３は、例えば、円板状の部材である。ベースプレート３は、例えば、金属材料を有している。金属材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。ベースプレート３とセラミック体１とは、例えば、接着層５を介して接合される。接着層５としては、例えば、シリコーン接着剤を用いることができる。
セラミック体１の上面には、第１の周壁部６と、第１の周壁部６の内側に位置する凸部７とが設けられている。また、セラミック体１には、複数のガス孔８が設けられており、このガス孔８を通じて冷却ガスがセラミック体１の上面に導入される。ガス孔８は、セラミック体１を貫通するとともに、セラミック体１の下側に位置する接着層５およびベースプレート３も貫通している。
第１の周壁部６は、セラミック体１の上面において外周に沿って突出して設けられている。第１の周壁部６は、試料とともに、第１の周壁部６の内側を封止することができる。第１の周壁部６は、上面視したときの形状が環状である。具体的には、内周の形状が円形状であって、外周の形状が円形状である。第１の周壁部６は、断面視したときの形状が、四角形状であって、上面と側面との間の角部がＲ面になっている。より具体的には、上面と内周面との間の角部および上面と外周面との間の角部がＲ面になっている。これにより、第１の周壁部６の上面に接触するように試料を保持したときに、第１の周壁部６の角部と試料とが接触して第１の周壁部６の角部に欠け等が生じるおそれを低減できる。
複数の凸部７は、第１の周壁部６の内側に設けられている。複数の凸部７は、試料を保持するために設けられている。複数の凸部７は、上面に対して垂直な方向に突出している。複数の凸部７は、第１の周壁部６の内側の全体にわたって分散して設けられている。複数の凸部７は、例えば、円柱状の部材である。複数の凸部７は、断面視したときの形状が、四角形状であって上面と側面との間の角部がＲ面である。複数の凸部７の寸法は、例えば、直径を０．５〜１．５ｍｍに、高さを５〜１５μｍに設定できる。
複数の凸部７および第１の周壁部６は、例えば、以下の方法で形成することができる。具体的には、セラミック体１の上面に対してブラストマスクを貼付または形成した後にブラスト加工を施す。これにより、複数の凸部７および第１の周壁部６となる凸状部を上面に形成することができる。そして、これらの凸状部に対してラップ機またはブラシ研磨機による加工を行なうことによって、角部をＲ面に加工する。以上のようにして、複数の凸部７および第１の周壁部６を形成できる。
図３に示すように、試料保持具１０においては、切断面を見たときに、第１のシール部における内側に位置するＲ面の曲率半径Ｒ２よりも外側に位置するＲ面の曲率半径Ｒ１のほうが小さい。言い換えると、上面と内周面との間の角部における曲率半径よりも、上面と外周面との間の角部における曲率半径のほうが小さい。この切断面は、セラミック体１を平面視したときのセラミック体１の中心を通るように切断した面である。これにより、試料の均熱性を向上させることができる。具体的には、内側に位置するＲ面の曲率半径を大きくすることによって、第１の周壁部６と試料との間の一部に冷却ガスを位置させることができる。また、外側に位置するＲ面の曲率半径を小さくすることによって、第１の周壁部６と試料との間に生じてしまう空間（真空になる部分）を小さくすることができる。
第１の周壁部６の寸法は、例えば、内周の直径を２４０〜２６０ｍｍに、外周の直径を２９０〜３１０ｍｍに、厚みを６〜１５μｍに設定できる。第１の周壁部６の上面と内周面との間の角部における曲率半径は、例えば、３〜１５μｍに、上面と外周面との間の角部における曲率半径は、例えば、２〜５μｍに設定できる。
また、図４に示すように、複数の凸部７の高さが第１の周壁部６の高さよりも低くなっていてもよい。これにより、吸着電極２による吸着によって試料の中心が下方向に撓んだときに、試料を第１の周壁部６および複数の凸部７の複数点で支持することができる。これにより、試料保持具１０および試料の特定の部位に力が集中してしまうことによって、セラミック体１または試料の表面の粒子の脱粒を低減することができる。なお、ここでいう「凸部７の高さ」とは、セラミック体１の上面のうち第１の周壁部６の内側に位置する領域であって複数の凸部７および第１の周壁部６が設けられていない領域から凸部７の頂部までの長さを示している。なお、ここでいう「長さ」とは、セラミック体１の上面に対して垂直な方向の長さを示している。このとき、複数の凸部７の高さは、例えば、第１の周壁部６の高さよりも２〜５μｍ程度低くすることができる。
なお、複数の凸部７の高さと第１の周壁部６の高さとを測定することが困難な場合には、例えば、以下の方法で複数の凸部７の高さが第１の周壁部６の高さよりも低くなっていることを確認できる。具体的には、図４に示すように、第１の周壁部６の上面を含む仮想平面Ｐよりも第１の周壁部６の上面が下側に位置していればよい。
また、図５、６に示すようにセラミック体１の上面には、第１の周壁部６よりも内側に離して設けられた環状の第２の周壁部９を有していてもよい。第２の周壁部９を設けることによって、第２の周壁部９の内側と外側とを区分けすることができるので、第２の周壁部９の内側と外側とで冷却ガスの流量を変えることができる。そのため、より精度の高い温度管理を行なうことができるので、試料の均熱性を向上できる。
そして、図７に示すように、断面視したときに、第２の周壁部９の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、第１の周壁部６の外側に位置するＲ面の曲率半径Ｒ１よりも第２の周壁部９のＲ面の曲率半径Ｒ３のほうが大きくてもよい。これにより、冷却ガスが第２のシール部と試料との間にまで供給されることになるため、均熱性をさらに向上できる。第２の周壁部９のＲ面の曲率半径は、例えば、５〜１０μｍに設定できる。なお、図７においては、第２の周壁部９は外周側と内周側とに２つのＲ面を有している。第２の周壁部９のＲ面の曲率半径Ｒ３を求めるときは、第２の周壁部９における外周側と内周側の２つのＲ面のうちどちらのＲ面を測定してもよい。
また、断面視したときに、複数の凸部７の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、第１の周壁部６の外側に位置するＲ面の曲率半径Ｒ１よりも複数の凸部７のＲ面の曲率半径Ｒ４のほうが大きくてもよい。これにより、凸部７の上面と試料との間に冷却ガスが供給されることになるため、均熱性をさらに向上できる。なお、図７においては、凸部７は外周側と内周側とに２つのＲ面を有している。凸部７のＲ面の曲率半径Ｒ４を求めるときは、凸部７における外周側と内周側の２つのＲ面のうちどちらのＲ面を測定してもよい。
また、第１の周壁部６の上面の表面粗さよりも複数の凸部７の上面の表面粗さのほうが大きくてもよい。これにより、第１の周壁部６において封止を行ないつつも、試料を吸着した後の複数の凸部７からの試料の離脱を容易に行なうことができる。凸部７の上面の表面粗さは、例えば、Ｒａ０．１５〜０．２５μｍに設定できる。第１の周壁部６の上面の表面粗さは、例えば、Ｒａ０．０５〜０．１５μｍに設定できる。
１：セラミック体
２：吸着電極
３：ベースプレート
４：試料保持面
５：接着層
６：第１の周壁部
７：凸部
８：ガス孔
９：第２の周壁部
１０：試料保持具

Claims (5)

  1. 上面が試料を保持する試料保持面となる円板状のセラミック体と、該セラミック体の内部に設けられた吸着電極とを備え、
    前記セラミック体の上面には、外周に沿って突出して設けられた環状の第１の周壁部と該第１の周壁部の内側に設けられた複数の凸部とを有し、前記第１の周壁部の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、
    前記セラミック体を平面視による中心を通るように切断した切断面で見たときに、前記第１の周壁部における内側に位置するＲ面の曲率半径よりも外側に位置するＲ面の曲率半径のほうが小さい試料保持具。
  2. 前記複数の凸部の高さが前記第１の周壁部の高さよりも低くなっている請求項１に記載の試料保持具。
  3. 前記セラミック体の上面には、前記第１の周壁部よりも内側に離して設けられた環状の第２の周壁部を有し、該第２の周壁部の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、前記第１の周壁部の外側に位置するＲ面の曲率半径よりも前記第２の周壁部のＲ面の曲率半径のほうが大きい請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
  4. 前記複数の凸部の上面と側面との間の角部がＲ面になっており、前記第１の周壁部の外側に位置するＲ面の曲率半径よりも前記複数の凸部のＲ面の曲率半径のほうが大きい請求項１乃至請求項３のうちのいずれかに記載の試料保持具。
  5. 前記第１の周壁部の上面の表面粗さよりも前記複数の凸部の上面の表面粗さのほうが大きい請求項１乃至請求項４のうちのいずれかに記載の試料保持具。
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