WO2019022258A1 - 基板保持部材および半導体製造装置 - Google Patents

基板保持部材および半導体製造装置 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to a substrate holding member used to hold a substrate in a semiconductor manufacturing apparatus or the like.
  • an element or circuit is formed on a substrate using a semiconductor manufacturing apparatus such as an exposure apparatus, a CVD apparatus, or a dry etching apparatus.
  • a semiconductor manufacturing apparatus such as an exposure apparatus, a CVD apparatus, or a dry etching apparatus.
  • the cycle of loading the substrate into the processing unit of the device, performing the desired processing, and unloading is repeated. Since the substrate is heated during processing, it is necessary to transport the substrate at a temperature not higher than the heat resistance temperature of a member (hereinafter referred to as a substrate holding member) that holds or transports the substrate in contact with the substrate.
  • the heat resistance of the member affects the tact time.
  • Patent Document 1 describes PTFE (polytetrafluoroethylene) as a resin for coating a ceramic member.
  • the substrate holding member of the present disclosure is a substrate holding member provided with a main body made of a plate-like ceramic and a coating film that covers the surface of the main body, and the ceramic has a fracture toughness of K 1C , a thermal expansion coefficient Is ⁇ 1, thickness is t1, Young's modulus is E1, thermal expansion coefficient of the covering film is ⁇ 2, thickness is t2, Young's modulus is E2, compressive strength is ⁇ , and safety factor of the substrate holding member is Sp When t1 is 0.5 mm or more and 30 mm or less, t2 is 3 ⁇ m or more and 0.1 t1 or less, and the F value represented by Formula 1 is 1 ⁇ 10 22 or more. Further, a semiconductor manufacturing apparatus of the present disclosure includes the above-described substrate holding member.
  • FIG. 2 is a schematic view of a substrate holding member according to an embodiment of the present invention, in which (a) is a top view and (b) is a cross-sectional view taken along the line AA ′. It is the schematic which shows the model used for stress analysis. It is an example of the chemical structure of PI. It is a chemical structure of PBI.
  • the substrate holding member is a member used for holding and transporting the substrate in the semiconductor manufacturing apparatus, and for example, a processing chamber, a holding pin for holding the substrate in the load lock chamber, and a carrier for transporting the substrate in the apparatus It is an arm etc.
  • FIG. 1 is a schematic view of a substrate holding member 1 (transfer arm) according to an embodiment of the present invention.
  • the substrate holding member 1 of the present disclosure includes a main body 3 made of ceramic and a covering film 5 that covers the surface of the main body 3.
  • the thickness t1 of the main body 3 is in the range of 0.5 mm to 30 mm, the thickness t2 of the covering film 5 is 3 ⁇ m or more, and the range of 1/10 or less of the thickness t1 of the main body 3.
  • the fracture toughness of the ceramic is K 1C
  • the thermal expansion coefficient is ⁇ 1
  • the thickness is t1
  • the Young's modulus is E1
  • the Weibull coefficient is m
  • the thermal expansion coefficient of the covering film 5 is ⁇ 2
  • the F value represented by Formula 1 is 1 ⁇ 10 22 or more.
  • the compressive strength of the resin is the yield strength.
  • Sp value (it is also called a safety factor) in Formula 1 is stress analysis software which used compressive strength ⁇ of resin which forms covering film 5 using a finite element method made by Siemens as shown in Formula 2. It is a value divided by ⁇ f calculated using NX (version 11.0.0.33). This ⁇ f is the maximum value when the generated stress is calculated using a model.
  • the thicknesses of the main body 3 and the covering film 5 were changed using the model 2 of the shape shown in FIG. 2 to calculate ⁇ f. Further, the thermal expansion coefficients and Young's modulus values of the main body 3 and the covering film 5 were also changed.
  • Model 2 of FIG. 2 is a transfer arm 2 for mounting a substrate on a substrate support 2a divided into two, and the end on the opposite side of the substrate support 2a attaches the transfer arm 2 to the substrate transfer apparatus It is the attachment part 2b.
  • the covering film 5 covers the entire surface on one side of the main body 3. Then, in FIG. 2, when the covering film 5 of the substrate support portion 2a in the hatched range is 300 ° C., and the attachment portion 2b in the hatched range is 20 ° C., ⁇ f generated in the model 2 is NX Calculated.
  • the compression strength of the resin forming the covering film 5 was divided by the ⁇ f calculated in this manner to calculate the Sp value. Then, the Sp value calculated using NX was substituted into equation 1, and the thicknesses of the main body 3 and the covering film 5, the thermal expansion coefficient, and the Young's modulus were also substituted. Further, fracture toughness was substituted for the main body 3 and strength was substituted for the covering film 5.
  • This equation 1 is based on the life prediction generated from the natural defect contained in the member of the substrate holding member 1, and the variation of the natural defect inherent in the substrate holding member 1, the substrate holding member 1 and the coating The influence of parameters such as the thermal expansion coefficient difference of the film 5 on the durability of the substrate holding member 1 is quantified.
  • Each value regarding the ceramics substituted to Formula 1 is measured by the method shown in Table 1. In the simulation to be described later, the values described in Table 1 were used for the respective values of the ceramics.
  • each value regarding resin substituted to Formula 1 is measured by the method shown in Table 2.
  • each value regarding resin which forms the coating film 5 used the value described in Table 2.
  • the Young's modulus of the resin is a value calculated from the flexural modulus.
  • each value is directly measured from the substrate holding member 1 It is not possible. In such a case, a test piece may be prepared and measured separately from the substrate holding member 1.
  • data provided by a ceramic or resin supplier may be used.
  • the values described in Tables 1 and 2 may be used.
  • the value described in the second method of selecting the plastic material of the JIS usage series new edition issued by Japan Standards Association may be used.
  • the resin can be specified, for example, using infrared spectroscopy (IR), nuclear magnetic resonance (NMR), thermal decomposition gas chromatography-mass spectrometry (Py-GC-MS) or the like.
  • IR infrared spectroscopy
  • NMR nuclear magnetic resonance
  • Py-GC-MS thermal decomposition gas chromatography-mass spectrometry
  • the substrate holding member 1 of the present disclosure that satisfies the equation 1 has excellent durability.
  • the F-number satisfy 1 ⁇ 10 30 or more. It becomes the board
  • the substrate holding member 1 is excellent in heat resistance and can be used at high temperatures.
  • the resin having a high glass transition temperature include polyimide (PI) and polybenzimidazole (PBI).
  • FIG. 3 shows a typical PI chemical structure.
  • PI is a generic term for polymers containing an imide bond in the repeating unit.
  • Figure 4 shows the chemical structure of PBI.
  • Benzimidazole is an organic compound represented by a molecular formula C 7 H 6 N 2 , and is a heterocyclic compound in which a benzene ring and an imidazole ring are bonded by sharing one side.
  • the heat resistance temperature (glass transition temperature) of PBI is about 427 ° C.
  • the heat resistance temperature of PI is about 285 ° C. to 410 ° C., which is higher than the heat resistance temperature (about 260 ° C.) of tetrafluoroethylene resin (PTFE).
  • the heat resistant temperature of PI of the structure shown in FIG. 3 is 410.degree. Therefore, if PI is used as the resin, it can be used even when the temperature of the substrate exceeds 260 ° C.
  • the tensile strength of PBI is about 160 MPa, and the tensile strength of PI is about 86 MPa, which is higher than the tensile strength of PTFE (about 20 to 35 MPa). Therefore, even if there is vibration or the like of the device, peeling of resin at the contact portion between the substrate holding member 1 and the substrate is unlikely to occur.
  • a resin having conductivity may be used as the covering film 5.
  • electrostatic breakdown of the substrate can be suppressed.
  • resin which has electroconductivity what added the electroconductivity imparting agent of carbon, a metal, etc. to various resin is mentioned.
  • metal powder or carbon powder may be added to the resin.
  • Each value of the resin substituted into Formula 1 in that case may use each value of the main component of resin except metal powder and carbon powder. That is, when the resin is a matrix and the additive is dispersed in the matrix, the characteristics of the resin which is the matrix are dominant, so the influence on the calculation of the F value can be ignored.
  • the surface resistivity of the coating film 5 be 10 4 ⁇ / sq or more and 10 10 ⁇ / sq or less. If the surface resistivity is in the above range, sparks are unlikely to occur and static electricity can be sufficiently removed. When the thickness of the coating film 5 is 10 ⁇ m or more, it becomes easy to coat the main body 3.
  • the conductivity imparting additive (hereinafter also referred to as an additive) imparts conductivity to the resin by being added to the resin.
  • the additive is an inorganic material such as carbon, metal, metal oxide, metal salt or the like, the conductivity can be easily adjusted as compared with the organic material, and deterioration and degassing are less even if the temperature rises.
  • the additive itself is conductive, such as carbon and metal, the conductivity becomes high.
  • metals to be added titanium, zinc, tin, alkali metals, alkaline earth metals, and alloys thereof are preferable.
  • the amount of the metal additive to the total amount of the resin so that the surface resistivity of the coating film 5 is 10 4 ⁇ / ⁇ or more and 10 10 ⁇ / ⁇ or less, it has an elimination effect of static electricity. Can.
  • the covering film 5 may cover the entire surface of the main body 3 but may be disposed at least at a part of the substrate support 2a. Furthermore, when the covering film 5 has conductivity, it is possible to suppress electrostatic breakdown of the substrate.
  • alumina-based ceramics also described as Al 2 O 3
  • silicon carbide-based ceramics also described as SiC
  • cordierite-based ceramics also described as 2MgO ⁇ 2Al 2 O 3 ⁇ 5SiO 2 , CO
  • silicon nitride Ceramics also described as Si 3 N 4
  • alumina ceramics, silicon carbide ceramics, and cordierite ceramics may be used. The use of these ceramics results in the substrate holding member 1 having excellent durability.
  • the ceramic may be conductive for the same reason as the coating film 5.
  • the thickness of the main body is changed in the range of 0.5 to 30 mm, and the thickness of the covering film 5 is changed in the range of 0.003 mm (3 ⁇ m) to 3 mm
  • Tables 3 to 11 show F values in the formula 1 of I omitted some of the combinations. Also, in the table, 1 ⁇ 10 22 is written as 1.0E + 22.
  • one combination (frame) of t1 and t2 is expressed as one area in the table.
  • the F value was 1 ⁇ 10 22 or more in the five regions in the table.
  • the F value of 1 ⁇ 10 22 or more is indicated in bold in the table.
  • a combination having an F value of 1 ⁇ 10 22 or more will have durability superior to that of a substrate holding member coated with ceramics, which has been conventionally used.
  • PI When PI is used as a resin and considered in combination with four types of ceramics, when PI is used as a resin, a substrate having excellent durability by combining Al 2 O 3 , SiC, and CO as ceramics. It becomes the holding member 1.
  • the F value As shown in Table 8, when PBI was used as the resin and Al 2 O 3 was used as the ceramic, the F value became 1 ⁇ 10 22 or more in the 17 region in the table. Further, as shown in Table 9, when PBI was used as the resin and SiC was used as the ceramic, the F value was 1 ⁇ 10 22 or more in all the regions in the table. In addition, as shown in Table 10, when PBI was used as the resin and Si 3 N 4 was used as the ceramic, the F value was 1 ⁇ 10 22 or more in the 15 region in the table. As shown in Table 11, when PI was used as the resin and cordierite was used as the ceramic, the F value was 1 ⁇ 10 22 or more in all of the amount ranges in the table.
  • the width of the combination of the thickness of the main body 3 and the thickness of the resin 5 which can improve the durability of the substrate holding member 1 widens.
  • the substrate holding member 1 of the present disclosure can be used as a transfer arm.
  • PBI or PI which is excellent in heat resistance, is used as a resin
  • handling can be performed without waiting for the temperature of the substrate heated by various processes to drop to normal temperature, and therefore the tact time can be shortened.
  • a semiconductor manufacturing apparatus using the above substrate holding member 1 is excellent in durability.
  • the semiconductor manufacturing apparatus is used in the manufacturing process of semiconductor elements and liquid crystal display devices.
  • Examples of the semiconductor manufacturing apparatus include an exposure apparatus, a CVD apparatus, and a dry etching apparatus. In these apparatuses, after the substrate is carried into the processing unit of the apparatus, subjected to desired processing, and then taken out, the element and circuit are formed on the substrate by repeating the cycle.
  • the substrate holding member 1 can have the function of removing static electricity by the coating film 5 being electrically connected to the ground.
  • the covering film 5 does not have to cover the entire surface of the main body 3, and the thicknesses of the main body 3 and the covering film 5 may also be changed depending on the position.
  • the thicknesses of the main body 3 and the covering film 5 of the portion of the substrate support 2a in contact with the substrate may be controlled within the range of the present disclosure.
  • the thicknesses of the main body 3 and the covering film 5 are changed, the thicknesses of the main body 3 and the covering film 5 of the portion in contact with the substrate are used in the substrate support portion 2a Just do it.
  • Substrate holding member 2 Model 2a: Substrate supporting portion 2b: Mounting portion 3: Main body 5: Coating film

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Abstract

本開示の基板保持部材は、板状のセラミックスからなる本体と、前記本体の表面を被覆する被覆膜とを備えた基板保持部材であって、前記セラミックスの破壊靱性をＫ１Ｃ、熱膨張係数をα１、厚みをｔ１、ヤング率をＥ１とし、前記被覆膜の熱膨張係数をα２、厚みをｔ２、ヤング率をＥ２、圧縮強度をσとし、前記基板保持部材の安全率をＳｐとしたとき、ｔ１は、０．５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であり、ｔ２は、３μｍ以上、０．１ｔ１以下であり、式１で表されるＦ値が、１×１０２２以上である。また、本開示の半導体製造装置は、上記の基板保持部材を備える。

Description

基板保持部材および半導体製造装置
　本発明は、半導体製造装置などで、基板の保持に使用される基板保持部材に関する。
　半導体素子や液晶表示装置の製造工程では、露光装置、ＣＶＤ装置、ドライエッチング装置などの半導体製造装置を用いて、基板に素子や回路を形成する。これらの装置では、基板を装置の処理部に搬入し、所望の処理を施した後、搬出するというサイクルを繰り返す。処理の際、基板が加熱されることから、基板の温度を、基板に接触して保持、または搬送する部材（以下、基板保持部材という）の耐熱温度以下にして搬送する必要があり、基板保持部材の耐熱性がタクトタイムに影響する。特許文献１には、セラミックス部材をコートするための樹脂として、ＰＴＦＥ(ポリテトラフルオロエチレン)が記載されている。
特開２０００－１８３１３３号公報
　本開示の基板保持部材は、板状のセラミックスからなる本体と、前記本体の表面を被覆する被覆膜とを備えた基板保持部材であって、前記セラミックスの破壊靱性をＫ１Ｃ、熱膨張係数をα１、厚みをｔ１、ヤング率をＥ１とし、前記被覆膜の熱膨張係数をα２、厚みをｔ２、ヤング率をＥ２、圧縮強度をσとし、前記基板保持部材の安全率をＳｐとしたとき、ｔ１は、０．５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であり、ｔ２は、３μｍ以上、０．１ｔ１以下であり、式１で表されるＦ値が、１×１０２２以上である。また、本開示の半導体製造装置は、上記の基板保持部材を備えたものである。
本発明の一実施形態である基板保持部材の概略図であり、（ａ）は上面図、（ｂ）はＡ－Ａ´における断面図である。 応力解析に用いたモデルを示す概略図である。 ＰＩの化学構造の一例である。 ＰＢＩの化学構造である。
　以下、本発明の実施形態について説明する。
　基板保持部材は、半導体製造装置で基板の保持、搬送に使用される部材であり、例えば、処理室、ロードロック室で基板を保持するための保持ピン、装置内で基板を搬送するための搬送アームなどである。図１に本発明の一実施形態である基板保持部材１（搬送アーム）の概略図を示す。
　本開示の基板保持部材１は、セラミックスからなる本体３と、本体３の表面を被覆する被覆膜５とを備えている。そして、本体３の厚みｔ１は、０．５ｍｍ～３０ｍｍの範囲であり、被覆膜５の厚みｔ２は、３μｍ以上であり、本体３の厚みｔ１の１／１０以下の範囲である。
　本体３の厚みを０．５ｍｍ以上としたのは基板保持部材１の機械的な強度、剛性を維持できるからである。また、本体３の厚みｔ１を３０ｍｍ以下としたのは、基板保持部材１の重量を比較的小さくすることができるからである。
　被覆膜５の厚みｔ２を３μｍ以上としたのは、被覆膜５の破損を抑制することができるからである。また、被覆膜５の厚みｔ２を本体３の厚みｔ１の１／１０以下としたのは、基板保持部材１の重量の増加を抑制できるからである。
　また、本開示の基板保持部材１は、セラミックスの破壊靱性をＫ１Ｃ、熱膨張係数をα１、厚みをｔ１、ヤング率をＥ１、ワイブル係数をｍとし、被覆膜５の熱膨張係数をα２、厚みをｔ２、ヤング率をＥ２、圧縮強度をσとしたとき、式１で表されるＦ値が、１×１０２２以上となる。なお、樹脂の圧縮強度は、降伏強度である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000002
　なお、式１中のＳｐ値（安全率ともいう）は、式２に示すように、被覆膜５を形成する樹脂の圧縮強度σを、シーメンス社製の有限要素法を用いた応力解析ソフトであるＮＸ（バージョン１１．０．０．３３）を用いて算出したσｆで割った値である。このσｆは、モデルを用いて、発生する応力を計算したときの最大値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-M000003
　図２に示す形状のモデル２を用いて、本体３と被覆膜５の厚みを変化させて、σｆを算出した。また、本体３と被覆膜５の熱膨張係数、ヤング率の値もそれぞれ変化させた。
　図２のモデル２は、２つに分かれた基板支持部２ａの上に基板を載置する搬送アーム２であり、基板支持部２ａと反対側の端部が搬送アーム２を基板搬送装置に取り付ける取り付け部２ｂである。
　図２におけるモデル２では、被覆膜５は、本体３の片面の全面を覆っている。そして、図２において、斜線で示す範囲の基板支持部２ａの被覆膜５が３００℃であり、斜線で示す範囲の取り付け部２ｂを２０℃としたとき、モデル２に発生するσｆをＮＸで算出した。
　ＮＸの設定は、メッシュタイプとして３Ｄ四面体を選択し、メッシュパラメータの要素サイズは４ｍｍとした。また、フリーマップドメッシュの試行を選択した。重力加速度は９．８１０ｍｍ／ｓｅｃ２とした。多角形ジオメトリの高解像度化、接点の接続は、使わなかった。
　このようにして算出したσｆで、被覆膜５を形成する樹脂の圧縮強度を割って、Ｓｐ値を算出した。そして、さらに、ＮＸを用いて算出したＳｐ値を式１に代入し、あわせて、本体３と被覆膜５の厚み、熱膨張係数、ヤング率の値も代入した。また、本体３については、破壊靱性を代入し、被覆膜５については、強度を代入した。
　この式１から算出したＦ値が大きいほど、基板保持部材１の寿命が長くなることを意味する。
　この式１は、基板保持部材１の部材中に含まれる自然欠陥から発生した寿命予測を基礎とするものであり、基板保持部材１に内在する自然欠陥のバラツキや、基板保持部材１と被覆膜５の熱膨張係数差等のパラメータが基板保持部材１の耐久性に与える影響を数値化したものである。
　なお、式１の関係を充足するとき、基板保持部材１の構成要素のうち最初に樹脂からなる被覆膜５が壊れる。そこで、式を単純化するため、破壊しないセラミックスの強度は数１から除外した。また、同様の理由から、セラミックスのワイブル係数ｍは、セラミックスの種類によらず１５として計算した。
　式１に、代入するセラミックスに関する各値は、表１に示す方法で測定する。なお、後述するシミュレーションでは、セラミックスに関する各値は表１に記載した値を用いた。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000004
　また、式１に代入する樹脂に関する各値は、表２に示す方法で測定する。なお、後述するシミュレーションでは、被覆膜５を形成する樹脂に関する各値は表２に記載した値を用いた。樹脂のヤング率は、曲げ弾性率から算出した値である。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000005
　なお、式１に代入する各値を求めるにあたり、表１、２に示す測定方法に定められている大きさなどの試験条件を満たさない場合には、各値を基板保持部材１から直接測定することはできない。その様な場合、基板保持部材１とは別に試験片を準備して測定してもよい。
　また、セラミックスや樹脂の供給元から提供されたデータを用いてもよい。あるいは、例えば、表１、２に記載した値を用いてもよい。また、例えば、財団法人日本規格協会が発行するＪＩＳ使い方シリーズ新版プラスチック材料選択のポイント第２版に記載された値を用いてもよい。また、これらに記載されていない材料を用いる場合には、朝倉書店が出版しているプラスチック事典のデータを用いてもよい。
　なお、セラミックスの特定は、例えば、ＸＲＤを用いて行うことができる。また、樹脂の特定は、例えば、赤外分光法（ＩＲ）、核磁気共鳴法（ＮＭＲ）、熱分解ガスクロマトグラフ-質量分析法（Ｐｙ－ＧＣ－ＭＳ）などを用いて行うことができる。
　式１を充足する本開示の基板保持部材１は優れた耐久性を有している。
　さらに、Ｆ値が１×１０３０以上を充足するとよい。このような構成であるとさらに優れた耐久性を有する基板保持部材１となる。
　また、被覆膜５としてガラス転移温度が２７０℃以上の樹脂を用いると、耐熱性に優れ、高温での使用が可能な基板保持部材１となる。ガラス転移温度が高い樹脂として、例えば、ポリイミド（ＰＩ）やポリベンゾイミダゾール（ＰＢＩ）が挙げられる。
　図３に代表的なＰＩの化学構造を示す。ＰＩは、繰り返し単位にイミド結合を含む高分子の総称である。
　図４にＰＢＩの化学構造を。ベンゾイミダゾールは分子式Ｃ７Ｈ６Ｎ２で表される有機化合物で、ベンゼン環とイミダゾール環が一辺を共有して結合した複素環式化合物である。
　これらの樹脂は強度、耐熱性に優れるため、耐久性に優れた基板保持部材１となる。
　ＰＢＩの耐熱温度（ガラス転移温度）は約４２７℃、ＰＩの耐熱温度は約２８５℃～４１０℃であり、テトラフルオロエチレン樹脂（ＰＴＦＥ）の耐熱温度（約２６０℃）よりも高い。図３に示す構造のＰＩの耐熱温度は４１０℃である。そのため、樹脂としてＰＩを用いると、基板が２６０℃を越える温度となっても使用可能である。
　ＰＢＩの引張強度は、約１６０ＭＰａ、ＰＩの引張強度は約８６ＭＰａであり、ＰＴＦＥの引張強度（約２０～３５ＭＰａ）よりも高い。そのため、装置の振動などがあっても、基板保持部材１と基板との接触部での樹脂はがれが起こりにくい。
　また、被覆膜５として、導電性を有する樹脂を用いてもよい。このような樹脂を用いると、基板の静電破壊を抑制することができる。導電性を有する樹脂としては、種々の樹脂にカーボンや金属などの導電性付与剤を添加したものが挙げられる。
　被覆膜５に導電性を付与する場合、例えば、金属粉末や炭素粉末を樹脂に添加すればよい。その場合の式１に代入する樹脂の各値は、金属粉末や炭素粉末を除く、樹脂の主成分の各値を用いればよい。つまり、樹脂がマトリックスで添加物がマトリックス中に分散している場合には、マトリックスである樹脂の特性が支配的となるため、Ｆ値の算出に与える影響は無視することができる。
　被覆膜５の表面抵抗率が１０４Ω／□以上１０１０Ω／□以下であれば好適である。表面抵抗率が上記範囲であれば、スパークが生じにくく、かつ、静電気を充分に除去できる。被覆膜５の厚みを、１０μｍ以上とすると、本体３を被覆することが容易となる。
　導電性付与添加物（以下、添加物ともいう）は、樹脂に添加することで、樹脂に導電性を付与する。添加物が、炭素、金属、金属酸化物、金属塩などの無機材料であると、有機材料と比べて、導電率調整がし易く、温度が上がっても変質および脱ガスが少ない。特に添加物が、炭素、金属のように、添加物自体が導電性を有していると導電率が高くなる。添加する金属としては、チタン、亜鉛、錫、アルカリ金属、アルカリ土類金属、およびそれらの合金などが好適である。そして、被覆膜５の表面抵抗率が１０４Ω／□以上１０１０Ω／□以下となるように、樹脂の総量に対する金属添加物の量を調整することで、静電気の除去作用を有することができる。
　被覆膜５は、本体３の表面全体を被覆していてもよいが、少なくとも、基板支持部２ａの一部に配置されているとよい。さらに、基板支持部２ａから取り付け部２ｂまで連続して配置されており、被覆膜５が導電性を有する場合には、基板の静電破壊を抑制することができる。
　本体３を構成するセラミックスとして、種々の材質を用いることができる。例えば、アルミナ質セラミックス（Ａｌ２Ｏ３とも表記する）、炭化珪素質セラミックス（ＳｉＣとも表記する）、コージェライト質セラミックス（２ＭｇＯ・２Ａｌ２Ｏ３・５ＳｉＯ２、ＣＯとも表記する）、窒化珪素質セラミックス（Ｓｉ３Ｎ４とも表記する）が挙げられる。特に、アルミナ質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、コージェライト質セラミックスを用いてもよい。これらのセラミックスを用いると耐久性に優れた基板保持部材１となる。
　また、セラミックスは、被覆膜５と同様の理由により、導電性を有するものとしてもよい。
　以下に、数１を用いたシミュレーションについて、説明する。
　セラミックスとして、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＣＯ、樹脂として、ＰＴＦＥ、ＰＩ、ＰＢＩを組み合わせ、表１、２に記載した、それぞれの特性に基づいて、有限要素法に基づく基板保持部材１の耐久性との関係を調査した。
　表１のセラミックスと表２の樹脂とを組み合わせ、本体の厚みを０．５～３０ｍｍの範囲で変化させ、被覆膜５の厚みを０．００３ｍｍ（３μｍ）から３ｍｍの範囲で変化させた場合の式１におけるＦ値を表３～表１１に示す。なお、一部の組み合わせについては割愛した。また、表中において、１×１０２２は、１．０Ｅ＋２２と表記している。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000006
　表３に示すように、樹脂としてＰＴＦＥを用い、セラミックスとしてＡｌ２Ｏ３を用いた場合、ｔ１とｔ２の全ての組み合わせでＦ値は１×１０２２未満となった。同様に、セラミックスとして、ＳｉＣ、Ｓｉ３Ｎ４、ＣＯを用い、樹脂としてＰＴＦＥを用いた場合、ｔ１とｔ２の全ての組み合わせでＦ値は１×１０２２未満となったため、Ａｌ２Ｏ３とＰＴＦＥ以外の組み合わせについては、表を割愛した。
　なお、以下では、表中でｔ１とｔ２の一つの組み合わせ（枠）を一つの領域と表現する。
　次に、樹脂として、ＰＩを用い、４種のセラミックスと組み合わせた場合のＦ値を表４～７に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000007
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000008
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000009
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000010
　表４に示すように、樹脂としてＰＩを用い、セラミックスとしてＡｌ２Ｏ３を用いた場合、表中の５つの領域でＦ値が１×１０２２以上となった。なお、１×１０２２以上のＦ値は、表中において太字で表記した。
　また、表５に示すように、樹脂としてＰＩを用い、セラミックスとしてＳｉＣを用いた場合、表中の１０の領域でＦ値が１×１０２２以上となった。また、表６に示すように、樹脂としてＰＩを用い、セラミックスとしてＳｉ３Ｎ４を用いた場合は、Ｆ値が１×１０２２以上の領域はなかった。表７に示すように樹脂としてＰＩを用い、セラミックスとしてＣＯを用いた場合は、表中の１０の量域でＦ値が１×１０２２以上となった。
　Ｆ値が１×１０２２以上の組み合わせは、従来、用いられていたＰＴＦＥでセラミックスを被覆した基板保持部材よりも優れた耐久性を有することになる。
　樹脂としてＰＩを用い、４種のセラミックスと組み合わせた場合について検討すると、樹脂として、ＰＩを用いた場合には、セラミックスとしてＡｌ２Ｏ３、ＳｉＣ、ＣＯを組み合わせることによって、耐久性の優れた基板保持部材１となる。
　次に、樹脂として、ＰＢＩを用い、４種のセラミックスと組み合わせた場合のＦ値を表８～１１に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000011
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000012
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000013
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000014
　表８に示すように、樹脂としてＰＢＩを用い、セラミックスとしてＡｌ２Ｏ３を用いた場合、表中の１７の領域でＦ値が１×１０２２以上となった。また、表９に示すように、樹脂としてＰＢＩを用い、セラミックスとしてＳｉＣを用いた場合、表中の全ての領域でＦ値が１×１０２２以上となった。また、表１０に示すように、樹脂としてＰＢＩを用い、セラミックスとしてＳｉ３Ｎ４を用いた場合は、表中の１５の領域でＦ値が１×１０２２以上となった。表１１に示すように樹脂としてＰＩを用い、セラミックスとしてコージェライトを用いた場合は、表中の全ての量域でＦ値が１×１０２２以上となった。
　樹脂としてＰＢＩを用いると、ＰＩを用いた場合よりも、Ｆ値が１×１０２２以上の領域が増加した。
　以上説明したとおり、樹脂としてＰＩ、ＰＢＩを用いると、基板保持部材１の耐久性を向上させることができる本体３および樹脂５の厚みの組み合わせの幅が広がることがわかる。
　本開示の基板保持部材１は、搬送アームとして用いることができる。樹脂として、耐熱性に優れるＰＢＩやＰＩを用いると、種々の加工により加熱された基板の温度が常温に下がるまで待つことなく、取り扱うことができるためタクトタイムを短くすることができる。
　上記の基板保持部材１を用いた半導体製造装置は、耐久性に優れたものとなる。
　半導体製造装置は、半導体素子や液晶表示装置の製造工程で使用される。半導体製造装置として、例えば露光装置、ＣＶＤ装置、ドライエッチング装置などがある。これらの装置では、基板を装置の処理部に搬入し、所望の処理を施した後、搬出するというサイクルを繰り返して、基板に素子や回路を形成する。半導体製造装置において、被覆膜５が、アースと電気的に接続されることで、基板保持部材１は静電気の除去作用を有することができる。
　以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、各種の改良および変更を行なってもよい。例えば、被覆膜５は本体３の全面を覆う必要はなく、本体３および被覆膜５の厚みも位置によって変化させてもよい。例えば、基板支持部２ａにおいて基板と接触する部分の本体３および被覆膜５の厚みを本開示の範囲に制御すればよい。本体３や被覆膜５の厚みが変化している形態では、数１、２を用いた計算では、基板支持部２ａにおいて、基板と接触する部分の本体３および被覆膜５の厚みを用いればよい。
１　：基板保持部材
２　：モデル
２ａ：基板支持部
２ｂ：取り付け部
３　：本体
５　：被覆膜
 
 

Claims (8)

  1. 　板状のセラミックスからなる本体と、
    　前記本体の表面を被覆する被覆膜とを備えた基板保持部材であって、
    　前記セラミックスの破壊靱性をＫ１Ｃ、熱膨張係数をα１、厚みをｔ１、ヤング率をＥ１とし、
    　前記被覆膜の熱膨張係数をα２、厚みをｔ２、ヤング率をＥ２、圧縮強度をσとし、
    　前記基板保持部材の安全率をＳｐとしたとき、
    　ｔ１は、０．５ｍｍ以上、３０ｍｍ以下であり、
    　ｔ２は、３μｍ以上、０．１ｔ１以下であり、
    　式１で表されるＦ値が、１×１０２２以上である、基板保持部材。
    Figure JPOXMLDOC01-appb-M000001
  2. 　上記Ｆ値が、１×１０３０以上である、請求項１に記載の基板保持部材。
  3. 　前記被覆膜は、ガラス転移温度が２７０℃以上である、請求項１または２に記載の基板保持部材。
  4. 　前記被覆膜は、ＰＢＩまたはＰＩである、請求項１乃至３のいずれかに記載の基板保持部材。
  5. 　前記被覆膜は、導電性を有する、請求項１乃至４のいずれかに記載の基板保持部材。
  6. 　前記セラミックスは、アルミナ質セラミックス、炭化珪素質セラミックス、コージェライト質セラミックスから選ばれるいずれかである、請求項１乃至５のいずれかに記載の基板保持部材。
  7. 　前記セラミックスは、導電性を有する、請求項１乃至６のいずれかに記載の基板保持部材。
  8. 　請求項１～７に記載の基板保持部材を備えた半導体製造装置。
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