JP2016143674A

JP2016143674A - 試料保持具

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Publication number: JP2016143674A
Application number: JP2015015739A
Authority: JP
Inventors: 内山　京治; Kyoji Uchiyama; 京治内山
Original assignee: Kyocera Corp
Current assignee: Kyocera Corp
Priority date: 2015-01-29
Filing date: 2015-01-29
Publication date: 2016-08-08
Anticipated expiration: 2035-01-29
Also published as: JP6396818B2

Abstract

【課題】支持ピンと凹部の底面との間に異物が侵入することを低減する。【解決手段】試料保持具１０は、セラミックスから成り上面に複数の凹部１２が設けられた試料保持面１１を有する基体１と、前記凹部１２の底面に配置されており上面の中央に凸部２１を有する支持ピン２と、該支持ピン２の上面のうち前記凸部２１の周りの領域に下面を接して前記凸部２１を囲むように設けられた第１支持部材５と、前記凹部１２の壁面に保持されて前記第１支持部材５を押さえる第２支持部材６とを備えている。【選択図】図２

Description

本発明は、主にウエハを保持するために用いる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、特開２００２−１４１２８８号公報（以下、特許文献１ともいう）に記載のウエハ加熱装置が知られている。特許文献１に記載のウエハ加熱装置においては、基体の上面に複数の凹部が設けられているとともに、複数の凹部のそれぞれに支持ピンが配置されている。そして、ウエハ加熱装置は支持ピンによってウエハ等の試料を支えることによって試料を保持する。近年、ウエハの位置精度に対する要求がさらに高まっている。これに伴って、支持ピンの位置精度がさらに求められている。

特開２００２−１４１２８８号公報

特許文献１に記載のウエハ加熱装置においては、凹部の底面に支持ピンが配置されるとともに、凹部の開口面近くにリング状の固定冶具が配置されている。リング状の固定冶具の内径は支持ピンの外径よりも小さくなるように設定されている。このようにして、支持ピンが凹部の外部に脱落することを防止している。

しかしながら、特許文献１に記載のウエハ加熱装置においては、支持ピンが底面に固定されていない。そのため、ウエハ加熱装置が振動の影響を受ける環境下で用いられたときに、支持ピンと凹部の底面との間に異物が侵入してしまうおそれがあった。その結果、支持ピンと凹部の底面との密着性が低下してしまい、支持ピンの位置精度が悪化してしまうおそれがあった。

本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、支持ピンの位置精度が向上した試料保持具を提供することにある。

本発明の試料保持具は、セラミックスから成り上面に複数の凹部が設けられた試料保持面を有する基体と、前記凹部の底面に配置されており上面の中央に凸部を有する支持ピンと、該支持ピンの上面のうち前記凸部の周りの領域に下面を接して前記凸部を囲むように設けられた第１支持部材と、前記凹部の壁面に保持されて前記第１支持部材を押さえる第２支持部材とを備えたことを特徴とする。

本発明の一態様の試料保持具によれば、試料保持具を振動の影響を受ける環境下で用いたとしても、支持ピンと凹部の底面との間に異物が侵入することを低減できる。

本発明の一実施形態の試料保持具を示す断面図である。本発明の一実施形態の試料保持具を示す部分断面図である。本発明の試料保持具の変形例を示す部分断面図である。

以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具１０について説明する。図１に示すように、試料保持具１０は、基体１と、基体１に設けられた支持ピン２と、発熱抵抗体３とを備えている。なお、図１においては便宜上、支持ピン２を拡大して記載している。

基体１は上面に試料保持面１１を有する部材である。基体１は、例えば、円板状の部材である。基体１の試料保持面１１には、複数の凹部１２が設けられている。基体１はセラミックスから成る。セラミックスとしては、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスを用いることができる。基体１の寸法は、例えば、主面の径を２００〜５００ｍｍ、厚みを１〜７ｍｍに設定できる。

発熱抵抗体３は、ウエハ等の試料（被保持物Ｗ）を加熱するための部材である。発熱抵抗体３は、基体１の下面に設けられている。発熱抵抗体３は、例えば、帯状に形成されている。発熱抵抗体３は、例えば、金、銀、パラジウムまたは白金等の金属材料から成る。発熱抵抗体３には給電部３１が形成されており、給電部３１に導通端子３２を押圧して接触させることにより、導通が確保されている。

筺体４は、基体１が固定される部材である。筺体４は、内部に導通端子３２等を収納する空間を有しており、上端に基体１が取り付けられている。基体１と筺体４とは、ボルトによって固定されている。筺体４は、例えば、ステンレスまたはアルミ合金等から成る。

試料保持面１１の凹部１２は、支持ピン２を収納するために設けられている。凹部１２は、試料保持面１１に、例えば、略同心円状に複数設けられている。これにより、凹部１２に配置される支持ピン２によって被保持物Ｗを安定して載置できる。

それぞれの凹部１２は、底面と壁面とを有しており、底面には支持ピン２が配置されている。凹部１２の形状は、例えば、円柱状である。凹部１２の寸法は、例えば、直径を３〜７ｍｍ、深さを０．５〜５ｍｍに設定できる。

支持ピン２は、被保持物Ｗを支えるための部材である。支持ピン２は、凹部１２の底面に配置されている。図２に示すように、支持ピン２は、中央に凸部２１を有している。より具体的には、支持ピン２は、底面に接する第１部分２２と、第１部分２２上に位置する第２部分２３とを有しており、第１部分２２よりも第２部分２３の径が小さい。これにより、中央に凸部２１を有した形状になっている。支持ピン２の形状は、適宜、設定できるが、例えば、第１部分２２および第２部分２３を円板状に形成することができる。支持ピン２は、第１部分２２の径を２〜７ｍｍ、厚みを０．５〜４ｍｍ、第２部分２３の径を１〜５ｍｍ、厚みを０．５〜４ｍｍに設定できる。支持ピン２は、例えば、アルミナまたは炭化珪素等のセラミック材料から成る。

支持ピン２は、基体１を上面視したときに、略同心円上に配置するのが好ましい。これはウエハＷを安定して載置する為である。そして、支持ピン２の試料保持面１１からの突出高さは、０．０７〜０．１３ｍｍに調整されている。

支持ピン２は、第１支持部材５および第２支持部材６によって固定されている。第１支持部材５が支持ピン２に直接接触し、この第１支持部材５を第２支持部材６によって押さえることによって、支持ピン２を固定している。第１支持部材５は、支持ピン２の上面のうち凸部２１の周りの領域に下面を接して凸部２１を囲むように設けられている。本実施形態の試料保持具１０における第１支持部材５は、中心に貫通孔を有する円盤状の部材であって、凸部２１の周りの領域（第１部分２２の上面）および支持ピン２の側面（第１部分２２の側面）に接するように、下面が屈曲している。さらに、第１支持部材５の上面も
下面に沿って屈曲している。つまり、第１支持部材５の上面のうち外周側の領域は、中心側の領域よりも下側に位置している。第１支持部材５は、例えば、ステンレスまたはニッケル合金等の金属材料から成る。

第２支持部材６は、凹部１２の壁面に保持されて第１支持部材５を押さえている。第２支持部材６は、リング状の部材であって、凹部１２の壁面に押し込まれている。このとき、第２支持部材６の下側部分が第１支持部材５の上面を押した状態で、第２支持部材６を凹部１２の壁面に固定することによって、第１支持部材５を介して支持ピン２を固定できる。第２支持部材６は、弾性力によって凹部１２の壁面に固定されていることが好ましい。そのため、第２支持部材６は、例えば、スリットが入ったリング状であることが好ましい。これにより、径が小さくなるように第２支持部材６を撓ませた状態で凹部１２に挿入しておけば、径が大きくなる方向に広がろうとする第２支持部材６が凹部１２の壁面によって押し込まれることによって、弾性力によって第２支持部材６を固定できる。

以上の通り、本実施形態における試料保持具１０においては、支持ピン２の上面のうち凸部２１の周りの領域に下面を接して凸部２１を囲むように設けられた第１支持部材５と、凹部１２の壁面に保持された第２支持部材６とを備えており、第２支持部材６が第１支持部材５を押さえている。これにより、支持ピン２を凹部１２に強固に固定でき、試料保持具１０を振動の影響を受ける環境下で用いたとしても、支持ピン２と凹部１２の底面との間に異物が侵入することを低減できる。

さらに、第１支持部材５が凸部２１の全周を囲んでいてもよい。これにより、凹部１２に侵入した異物が凹部１２の底面に到達するおそれを低減できる。そのため、支持ピン２と凹部１２の底面との間に異物が侵入することをさらに低減できる。第１支持部材５が凸部２１の全周を囲んでいる場合には、前述したようなスリットが入ったリング状である場合と比較して、弾性変形がしにくくなるおそれがある。この場合には、第１支持部材５の材料として、例えば、ばね用のステンレス鋼材等を用いればよい。

さらに、支持ピン２が、下面の周辺部で凹部１２の底面に接していることが好ましい。具体的には、例えば、図３に示すように、支持ピン２が、底面の中央部に窪み２４を有していることが好ましい。これにより、仮に支持ピン２と凹部１２の底面との間に異物が侵入したとしても、この異物を窪み２４に入り込ませることができるので、異物が支持ピン２を押し上げてしまうおそれを低減することができる。支持ピン２の底面の窪み２４は、例えば、円柱状にすることが好ましい。

特に、窪み２４の側面と支持ピン２の底面とから成る角（窪み２４の開口部）がＣ面またはＲ面であることが好ましい。言い換えると、窪み２４の側面と支持ピン２の底面とから成る角が丸みを帯びていることが好ましい。これにより、振動によって支持ピン１２が動いてしまったときに、窪み２４の開口部の角が欠けて、異物となってしまうおそれを低減できる。さらに、支持ピン２と凹部１２の底面との間に異物が侵入したときに、異物が窪み２４に入り込みやすくなる。そのため、異物が支持ピン２と凹部１２の底面との間に挟まって、支持ピン２を押し上げてしまうおそれを低減することができる。

さらに、第１支持部材５は、下面が支持ピン２側よりも周辺部で低くなる段差を有しており、段差の側面が支持ピン２の側面に接している。これにより、第１支持部材５が支持ピン２を横方向からも押さえることができるので、振動によって、支持ピン２の下面が凹部１２の底面に対して傾いてしまうおそれを低減できる。その結果、支持ピン２と凹部１２の底面との間に異物が侵入することをさらに低減できる。

さらに、第１支持部材５は、上面が支持ピン２側よりも周辺部で低くなっている。これ
により、第１支持部材５を撓ませやすくすることができるので、支持ピン２を安定して押さえることができる。

さらに、第１支持部材５は、支持ピン２よりもヤング率が小さい材料から成ることが好ましい。これにより、ヒートサイクル下において熱応力が発生したとしても、これを第１支持部材５が撓むことで吸収することができる。そのため、第１支持部材５によって支持ピン２を安定して押さえることができる。支持ピン２がアルミナ（ヤング率：３６０ＧＰａ）から成る場合には、第１支持部材５としては、例えば、ステンレス（ヤング率：１９０ＧＰａ）を用いることができる。

また、第１支持部材５と第２支持部材６とが同じ材料から成ることが好ましい。第１支持部材５と第２支持部材６とが異なる材料から成る場合には、ヒートサイクル下において、繰り返し使用したときに、第１支持部材５と第２支持部材６との熱膨張率差に起因して、第１支持部材５と第２支持部材６との間に働く応力が増減することになる。そうすると、第２支持部材６が次第に疲労してしまい、第２支持部材６が第１支持部材５を押さえる力が徐々に低下していくおそれがある。これに対して、第１支持部材５と第２支持部材６とが同じ材料から成ることによって、第１支持部材５と第２支持部材６とが同様に熱膨張することから、第２支持部材６が第１支持部材５を押さえる力が低下していくことを低減できる。その結果、長期にわたって支持ピン２と凹部１２の底面との間に異物が侵入することを低減できる。

１０：試料保持具
１：基体
１１：試料保持面
２：支持ピン
２１：凸部
２２：第１部分
２３：第２部分
３：発熱抵抗体
１２：凹部
３１：給電部
３２：導通端子
４：筺体
５：第１支持部材
６：第２支持部材

Claims

セラミックスから成り上面に複数の凹部が設けられた試料保持面を有する基体と、前記凹部の底面に配置されており上面の中央に凸部を有する支持ピンと、該支持ピンの上面のうち前記凸部の周りの領域に下面を接して前記凸部を囲むように設けられた第１支持部材と、前記凹部の壁面に保持されて前記第１支持部材を押さえる第２支持部材とを備えたことを特徴とする試料保持具。
前記第１支持部材が前記凸部の全周を囲んでいることを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
前記支持ピンが、下面の周辺部で前記凹部の底面に接してい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。
前記第１支持部材は、下面が前記支持ピン側よりも周辺部で低くなる段差を有しており、該段差の側面が前記支持ピンの側面に接し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。
前記第１支持部材は、上面が前記支持ピン側よりも周辺部で低くなっていることを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の試料保持具。
前記第１支持部材は、前記支持ピンよりもヤング率が小さい材料から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項５に記載の試料保持具。
前記第１支持部材と前記第２支持部材とが同じ材料から成ることを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれかに記載の試料保持具。