JP6905882B2 - Substrate holding device and its manufacturing method - Google Patents
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Description
本発明は、電極が埋設された基材を備える基板保持装置およびその製造方法に関する。 The present invention relates to a substrate holding device including a base material in which electrodes are embedded and a method for manufacturing the same.
従来、半導体製造用のウエハ等の基板が載置される基材に発熱抵抗体が埋設された基板保持装置が知られている(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, there is known a substrate holding device in which a heat generating resistor is embedded in a substrate on which a substrate such as a wafer for semiconductor manufacturing is placed (see, for example, Patent Document 1).
基板保持装置においては、基板を適切に加温すべく基材の表面の温度分布の均一化が求められる。 In the substrate holding device, it is required to make the temperature distribution on the surface of the substrate uniform in order to appropriately heat the substrate.
本発明は、以上の点に鑑み、基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる基板保持装置を提供することを目的とする。 In view of the above points, an object of the present invention is to provide a substrate holding device capable of making the temperature distribution on the surface of the base material uniform.
[1]上記目的を達成するため、本発明の基板保持装置は、
表面(例えば、実施形態の表面2a。以下同一。)と、裏面(例えば、実施形態の裏面2b。以下同一。)とを有する板状のセラミックスからなる基材(例えば、実施形態の基材2。以下同一。)と、
前記基材に埋設された複数の電極(例えば、実施形態の第1から第3の電極3〜5。以下同一。)と、
前記基材の裏面に開口し、前記複数の電極を露出させる穴部(例えば、実施形態の第1穴部6、第2穴部8。以下同一。)と、
前記穴部から露出する、前記複数の電極のうちの少なくとも2つの電極同士を電気的に接続し、前記穴部に配置された接続部材(例えば、実施形態の第1接続部材7、第2接続部材9。以下同一。)と、
を備え、前記基材の表面上に基板(例えば、実施形態の基板。以下同一。)が保持されることを特徴とする。
[1] In order to achieve the above object, the substrate holding device of the present invention is
A base material made of plate-shaped ceramics having a front surface (for example, the
A plurality of electrodes embedded in the base material (for example, the first to
A hole portion (for example, the
At least two of the plurality of electrodes exposed from the hole are electrically connected to each other, and a connecting member arranged in the hole (for example, the first connecting
The substrate (for example, the substrate of the embodiment; the same applies hereinafter) is held on the surface of the substrate.
本発明によれば、基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる。 According to the present invention, the temperature distribution on the surface of the base material can be made uniform.
[2]また、本発明の基板保持装置は、
表面(例えば、実施形態の表面2a。以下同一。)と、裏面(例えば、実施形態の裏面2b。以下同一。)とを有する板状のセラミックスからなる基材(例えば、実施形態の基材2。以下同一。)と、
前記基材に埋設された一つ又は複数の電極(例えば、実施形態の第1から第3の電極3〜5。以下同一。)と、
前記基材の裏面に開口し、前記一つ又は複数の電極を露出させる穴部(例えば、実施形態の第1穴部6、第2穴部8。以下同一。)と、
前記穴部から露出する、前記一つの電極における離隔した部分同士又は前記複数の電極のうちの少なくとも2つの電極同士を電気的に接続し、前記穴部に配置された接続部材(例えば、実施形態の第1接続部材7、第2接続部材9。以下同一。)と、
を備え、前記基材の表面上に基板(例えば、実施形態の基板。以下同一。)が保持され、
前記接続部材は、前記穴部の深さ方向に沿って延びて前記電極と接続される複数の第1の部分(例えば、実施形態の第1の部分7a,9a。以下同一。)と、前記電極から間隔を存して前記複数の第1の部分同士を接続する第2の部分(例えば、実施形態の第2の部分7b,9b。以下同一。)と、を有することを特徴とする。
[2] Further, the substrate holding device of the present invention is
A base material made of plate-shaped ceramics having a front surface (for example, the
With one or more electrodes embedded in the base material (for example, the first to
A hole portion (for example, the
A connecting member (for example, an embodiment) arranged in the hole portion by electrically connecting the separated portions of the one electrode or at least two electrodes of the plurality of electrodes exposed from the hole portion.
(For example, the substrate of the embodiment; the same shall apply hereinafter) is held on the surface of the substrate.
The connecting member includes a plurality of first portions (for example,
かかる構成によれば、第2の部分の発熱の影響が基材の表面に伝達され難く、更なる基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる。 According to such a configuration, the influence of heat generation in the second portion is difficult to be transmitted to the surface of the base material, and the temperature distribution on the surface of the base material can be further made uniform.
[3]また、本発明においては、前記基材の前記穴部には、前記基材の裏面側から見たときに前記接続部材を覆い隠す蓋部材(例えば、実施形態の蓋部材10。以下同一。)が設けられていることが好ましい。
[3] Further, in the present invention, the hole portion of the base material has a lid member that covers the connecting member when viewed from the back surface side of the base material (for example, the
かかる構成によれば、接続部材を絶縁性部材で覆うことができ、半導体製造プロセスにおいて使用した場合に予期せぬ異常放電の防止とメンテナンス作業時の安全性の向上を図ることができる。 According to such a configuration, the connecting member can be covered with an insulating member, and when used in a semiconductor manufacturing process, unexpected abnormal discharge can be prevented and safety during maintenance work can be improved.
[4]また、本発明においては、前記基材の裏面の外縁よりも内側に筒状のシャフト(例えば、実施形態のシャフト11。以下同一。)が接続され、前記電極と電気的に接続される端子(例えば、実施形態の端子12。以下同一。)が、前記シャフトの内周面により画定される内部空間に収容され、前記基材の裏面のうち前記シャフトの外周よりも外側の領域に設けられた前記穴部に前記接続部材が設けられていることが好ましい。
[4] Further, in the present invention, a tubular shaft (for example, the
かかる構成によれば、電極が接続部材によって、シャフトの外周よりも外側の領域で接続されるため、シャフト内に新たな端子を配置する必要がなく、シャフトが比較的小径であっても電極に接続される端子の空間を十分に確保することができる。 According to such a configuration, since the electrodes are connected by the connecting member in the region outside the outer circumference of the shaft, it is not necessary to arrange new terminals in the shaft, and even if the shaft has a relatively small diameter, the electrodes can be connected. Sufficient space can be secured for the connected terminals.
[5]また、本発明においては、前記接続部材は、ろう材を介して前記電極に接合されていることが好ましい。 [5] Further, in the present invention, it is preferable that the connecting member is joined to the electrode via a brazing material.
かかる構成によれば、端子と電極とをろう材で接合する場合に、同様に接続部材も同一工程内でろう材を用いて電極に接合することができ、基板保持装置の製造作業効率の向上を図ることができる。 According to this configuration, when the terminal and the electrode are joined with a brazing material, the connecting member can also be joined to the electrode with the brazing material in the same process, and the manufacturing work efficiency of the substrate holding device is improved. Can be planned.
[6]また、本方法の発明は、前記基板保持装置の製造方法であって、セラミックス成形体を焼成する焼成工程を経て、前記穴部を有するセラミックス焼結体からなる前記基材を形成する基材形成工程と、前記焼成工程の後に、前記穴部に前記接続部材を挿入し前記接続部材を介して前記一つの電極の離隔した部分同士、又は前記複数の電極のうち少なくとも2つの電極同士を電気的に接続する電極間接続工程と、を備えることを特徴とする。 [6] Further, the present invention is a method for manufacturing the substrate holding device, in which the base material made of the ceramic sintered body having the holes is formed through a firing step of firing the ceramic molded body. After the base material forming step and the firing step, the connecting member is inserted into the hole and the separated portions of the one electrode are separated from each other via the connecting member, or at least two of the plurality of electrodes are separated from each other. It is characterized by comprising an electrode-to-electrode connection step of electrically connecting the ceramics.
本方法の発明によれば、従来よりも基材の表面の温度分布の均一化を図ることができる基板保持装置を製造することができる。 According to the invention of this method, it is possible to manufacture a substrate holding device capable of making the temperature distribution on the surface of the base material more uniform than before.
図を参照して、実施形態の基板保持装置を説明する。本実施形態の基板保持装置1(例えば、実施形態の基板保持装置1。以下同一。)は、表面2a及び裏面2bを有する円板状のセラミックス焼結体からなる基材2と、基材2に埋設されたメッシュ状又は箔状の金属体からなる第1から第3の3つの電極3,4,5(発熱抵抗体)と、を備え、基材2の表面2aに半導体ウエハなどの基板を加熱保持するものである。基材2は、窒化アルミニウムの焼結体である。第1から第3の3つの電極3,4,5は、基材2の表面2aからの距離が互いに異なる位置に埋設された層状の電極である。
The substrate holding device of the embodiment will be described with reference to the figure. The substrate holding device 1 of the present embodiment (for example, the substrate holding device 1 of the embodiment; the same applies hereinafter) is a
基材2には、裏面2bに開口し、第1電極3及び第2電極4の一部を露出させる第1穴部6が基材2の基材2の中心を挟んで対称に2か所に形成されている。第1穴部6は、第1電極3、第2電極4の一部をそれぞれ裏面2bに露出させる縦穴部分6aと、第1電極3及び第2電極4から裏面2b側に間隔を存して、縦穴部分6a同士を接続する横穴部分6bとで構成されている。横穴部分6bも裏面2bに開口している。第2電極4を露出させる縦穴部分6aは第1電極3を露出させる縦穴部分6aよりも深く形成されている。
In the
第1穴部6には、略J字状の第1接続部材7が配置されている。第1接続部材7は、モリブデン、又はタングステン、鉄にニッケル、コバルトを配合したコバール等の金属体で形成されるもので、基材2の裏面2b側から表面2a側に向かって第1穴部6の深さ方向へ延びる柱状の一対の第1の部分7a,7aを備える。一対の第1の部分7a,7aの裏面2b側の端部は、柱状の第2の部分7bによって接続されている。一対の第1の部分7a,7aの一方は長く、他方は一方に比べて短く形成されている。そして、短い方の第1の部分7aは、第1電極3の露出部分に接続されている。また、長い方の第1の部分7aは、第2電極4の露出部分に接続されている。即ち、第2電極4の露出部分に接続される第1の部分7aの軸線方向の長さは、第1電極3の露出部分に接続される第1の部分7aの軸線方向の長さよりも大きい。
A substantially J-shaped first connecting
更に、基材2には、第1穴部6とは90度だけ周方向に位置をずらして、裏面2bに開口し、第1電極3及びの第3電極5の一部を露出させる第2穴部8が基材2の基材2の中心を挟んで対称に2か所に形成されている。即ち、基材2の裏面には、周方向に向かって等間隔で第1穴部6と第2穴部8とが交互に配置されている。
Further, the
第2穴部8は、第1電極3、第3電極5の一部をそれぞれ裏面2bに露出させる縦穴部分8aと、第1電極3及び第3電極5から裏面2b側に間隔を存して、縦穴部分8a同士を接続する横穴部分8bとで構成されている。横穴部分8bも裏面2bに開口している。第3電極5を露出させる縦穴部分8aは第1電極3を露出させる縦穴部分8aよりも深く形成されている。
The
第2穴部8には、略J字状の第2接続部材9が配置されている。第2接続部材9は、モリブデン、又はタングステン、コバール等の金属体で形成されるもので、基材2の裏面2b側から表面2a側に向かって第2穴部8の深さ方向へ延びる柱状の一対の第1の部分9a,9aを備える。一対の第1の部分9a,9aの裏面2b側の端部は、柱状の第2の部分9bによって接続されている。一対の第1の部分9a,9aの一方は長く、他方は一方に比べて短く形成されている。そして、短い方の第1の部分9aは、第1電極3の露出部分に接続されている。また、長い方の第1の部分9aは、第3電極5の露出部分に接続されている。即ち、第3電極5の露出部分に接続される第1の部分9aの軸線方向の長さは、第1電極3の露出部分に接続される第1の部分9aの軸線方向の長さよりも大きい。
A substantially J-shaped second connecting
第1穴部6及び第2穴部8には、それぞれ基材2の裏面2b側から見たときに第1接続部材7又は第2接続部材9を覆い隠す蓋部材10が無機接着剤により取り付けられている。このように、第1接続部材7又は第2接続部材9を絶縁性部材としての蓋部材10で覆い隠すことにより、基板保持装置1を半導体製造プロセスにおいて使用した場合に予期せぬ異常放電の防止とメンテナンス作業時の安全性の向上を図ることができる。
A
基材2の裏面2bには、裏面2bの外縁よりも径方向内側に位置させて、基材2よりも小さい筒状のシャフト11が接続されている。シャフト11は窒化アルミニウムの焼結体からなる。
A
また、第2電極4及び第3電極5は、基材2の径方向内側に向かって延びる延長部4a,5aを2つずつ有し、延長部4a,5aにおける基材2の中心側の端部には、シャフト11内に挿通された端子12が夫々接続されている。即ち、シャフト11内には合計4つの端子が挿通されている。
Further, the
第1穴部6及び第2穴部8は、シャフト11の外周11aよりも外側の領域に設けられており、第1接続部材7及び第2接続部材9も、シャフト11の外周11aよりも外側の領域に位置している。
The
第1接続部材7及び第2接続部材9は、例えば銀ろうなどのろう材を介して第1電極3、第2電極4、第3電極5に夫々接合されている。
The first connecting
図7から明らかなように、実施形態の基板保持装置1では、3つの電極3〜5を結線して6つの発熱抵抗体R1〜R6に4つの端子12から電力を入力している。
As is clear from FIG. 7, in the substrate holding device 1 of the embodiment, the three
次に、本実施形態の基板保持装置1の製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the substrate holding device 1 of the present embodiment will be described.
まず、基材形成工程として、発熱抵抗体となる所定のパターンに形成されたモリブデン製のメッシュからなる電極3〜5を窒化アルミニウム粉末原料中に埋設し、1800℃で円盤状のセラミックス成形体をホットプレス焼成する焼成工程を経て、第1穴部6及び第2穴部8を有するセラミックス焼結体からなる基材2を形成する。第1穴部6及び第2穴部8は、焼成工程の前にセラミックス成形体に形成してもよく、又は焼成工程後に、セラミックス焼結体に形成してもよい。
First, as a base material forming step,
焼成工程においては、端子位置に電極と一体化したタングステン製の円板体を埋設しておく。円板体を埋設しておくことにより、焼成工程後に穴開け加工するときに電極を突き抜けてしまうことを防止することができる。 In the firing step, a tungsten disk integrated with the electrode is embedded at the terminal position. By embedding the disk body, it is possible to prevent the electrode from penetrating during the drilling process after the firing step.
そして、基材形成工程の後に(即ち、焼成工程の後に)、第1穴部6に第1接続部材7を挿入し第1接続部材7の両端を夫々第1電極3と第2電極4とにろう材を介して接合して、第1電極3と第2電極4とを電気的に接続する(電極間接続工程)。また、第2穴部8に第2接続部材9を挿入し、第2接続部材9の両端を夫々第1電極3と第3電極5とにろう材を介して接合して、第1電極3と第3電極5とを電気的に接続する(電極間接続工程)。端子12と第2電極4及び第3電極5とをろう材で接合する場合に、同様に第1接続部材7及び第2接続部材9も同一工程内でろう材を用いて電極3〜5に接合することができ、基板保持装置1の製造作業効率の向上を図ることができる。
Then, after the base material forming step (that is, after the firing step), the first connecting
本実施形態の基板保持装置1によれば、第2の部分7b,9bが電極3〜5に対して裏面2b側に向かい間隔を存しており、第1接続部材7及び第2接続部材9の電気抵抗が第1電極3、第2電極4及び第3電極5の電気抵抗よりも十分に小さいため、第1接続部材7及び第2接続部材9からの意図しない発熱を抑制することができる。また、第1接続部材7及び第2接続部材9が発熱したとしても、発熱の影響が基材2の表面2aに伝達され難く、更なる基材2の表面2aの温度分布の均一化を図ることができる。
According to the substrate holding device 1 of the present embodiment, the
また、第1電極3と第2電極4とが第1接続部材7によってシャフト11の外周11aよりも外側の領域で接続され、且つ、第1電極3と第3電極5とが第2接続部材9によってシャフト11の外周よりも外側の領域で接続される。このため、シャフト11内に第1電極3、第2電極4及び第3電極5の夫々に個別に給電する新たな端子を設ける必要がなく、第1電極3、第2電極4及び第3電極5に給電する端子の数を減らすことができる。また、シャフト11内で第1電極3と第2電極4、及び第1電極3と第3電極5を接続する必要がなく、シャフト11が比較的小径であっても第2電極4及び第3電極5に接続される端子12の空間を十分に確保することができる。
Further, the
[比較例]
図8は、比較例として、第1電極3’を、第1接続部材7及び第2接続部材9で第2電極4及び第3電極5に接続することなく、シャフト11の内部まで一部を延ばした延長部3a’を設けて構成したものである。この図8に示す比較例の如く第1電極3’を構成した場合には、基材2の表面2a側から透視したときに第1電極3’の延長部3a’が、第2電極4及び第3電極5の延長部4a,5aと部分的に重なるとともに、延長部3a’における基材2の中心側の端部が延長部4a,5aと重ならない。即ち、第1電極3’、第2電極4及び第3電極5の夫々に端子12が2つずつ接続され、合計6つの端子12がシャフト11内に挿通されている。このため、当該重なった部分の基材2の表面2aの温度が比較的高くなり、表面2aの温度分布の均一化を図るためには限界がある。また、複数の電極の夫々に接続された端子をシャフト11内に挿通する必要があるため、シャフト11の小径化には限界がある。
[Comparison example]
In FIG. 8, as a comparative example, the first electrode 3'is partially connected to the inside of the
[その他の実施形態]
上記実施形態においては、3つの電極3,4,5を備える基板保持装置1を用いて説明したが、本発明の基板保持装置の電極は、3つに限らず、一つ又は複数(二つ又は四つ以上)の電極を備えていてもよい。電極が一つの場合には、同一電極内で離隔した部分同士をバイパスさせる個所の接続に接続部材を用いて接続すればよい。
[Other Embodiments]
In the above embodiment, the substrate holding device 1 provided with the three
1…基板保持装置、2…基材、2a…表面、2b…裏面、3…第1電極、4…第2電極、4a…延長部、5…第3電極、5a…延長部、6…第1穴部、6a…縦穴部分、6b…横穴部分、7…第1接続部材、7a…第1の部分、7b…第2の部分、8…第2穴部、8a…縦穴部分、8b…横穴部分、9…第2接続部材、9a…第1の部分、9b…第2の部分、10…蓋部材、11…シャフト、11a…外周、12…端子。 1 ... Substrate holding device, 2 ... Base material, 2a ... Front surface, 2b ... Back surface, 3 ... First electrode, 4 ... Second electrode, 4a ... Extension part, 5 ... Third electrode, 5a ... Extension part, 6 ... 1 hole part, 6a ... vertical hole part, 6b ... horizontal hole part, 7 ... first connecting member, 7a ... first part, 7b ... second part, 8 ... second hole part, 8a ... vertical hole part, 8b ... horizontal hole Part, 9 ... 2nd connecting member, 9a ... 1st part, 9b ... 2nd part, 10 ... lid member, 11 ... shaft, 11a ... outer circumference, 12 ... terminal.
Claims (6)
前記基材に埋設された複数の電極と、
前記基材の裏面に開口し、前記複数の電極を露出させる穴部と、
前記穴部から露出する、前記複数の電極のうちの少なくとも2つの電極同士を電気的に接続し、前記穴部に配置された接続部材と、
を備え、前記基材の表面上に基板が保持されることを特徴とする基板保持装置。 A base material made of plate-shaped ceramics having a front surface and a back surface,
A plurality of electrodes embedded in the base material and
A hole that opens on the back surface of the base material and exposes the plurality of electrodes,
Exposed from the hole portion, and a connecting member electrically connected, which is arranged in the hole at least two electrodes of the plurality of electrodes,
A substrate holding device comprising the above, wherein the substrate is held on the surface of the base material.
前記基材に埋設された一つ又は複数の電極と、
前記基材の裏面に開口し、前記一つ又は複数の電極を露出させる穴部と、
前記穴部から露出する、前記一つの電極における離隔した部分同士又は前記複数の電極のうちの少なくとも2つの電極同士を電気的に接続し、前記穴部に配置された接続部材と、
を備え、前記基材の表面上に基板が保持され、
前記接続部材は、前記穴部の深さ方向に沿って延びて前記電極と接続される複数の第1の部分と、前記電極から間隔を存して前記複数の第1の部分同士を接続する第2の部分と、を有することを特徴とする基板保持装置。 A base material made of plate-shaped ceramics having a front surface and a back surface,
With one or more electrodes embedded in the substrate,
A hole that opens on the back surface of the base material and exposes the one or more electrodes.
A connecting member that electrically connects the separated portions of the one electrode or at least two of the plurality of electrodes that are exposed from the hole and is arranged in the hole.
The substrate is held on the surface of the substrate,
The connecting member connects a plurality of first portions extending along the depth direction of the hole portion and connected to the electrode, and the plurality of first portions at intervals from the electrode. A substrate holding device comprising a second portion.
前記基材の前記穴部には、前記基材の裏面側から見たときに前記接続部材を覆い隠す蓋部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding device according to claim 1 or 2.
A substrate holding device characterized in that a lid member that covers the connecting member when viewed from the back surface side of the base material is provided in the hole portion of the base material.
前記基材の裏面の外縁よりも内側に筒状のシャフトが接続され、
前記電極と電気的に接続される端子が、前記シャフトの内周面により画定される内部空間に収容され、
前記基材の裏面のうち前記シャフトの外周よりも外側の領域に設けられた前記穴部に前記接続部材が設けられていることを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding device according to any one of claims 1 to 3.
A tubular shaft is connected inside the outer edge of the back surface of the base material, and the tubular shaft is connected.
The terminals electrically connected to the electrodes are housed in an internal space defined by the inner peripheral surface of the shaft.
A substrate holding device, wherein the connecting member is provided in a hole provided in a region of the back surface of the base material outside the outer circumference of the shaft.
前記接続部材は、ろう材を介して前記電極に接合されていることを特徴とする基板保持装置。 The substrate holding device according to any one of claims 1 to 4.
A substrate holding device, wherein the connecting member is joined to the electrode via a brazing material.
セラミックス成形体を焼成する焼成工程を経て、前記穴部を有するセラミックス焼結体からなる前記基材を形成する基材形成工程と、
前記焼成工程の後に、前記穴部に前記接続部材を挿入し前記接続部材を介して前記一つの電極の離隔した部分同士、又は前記複数の電極のうち少なくとも2つの電極同士を電気的に接続する電極間接続工程と、を備えることを特徴とする基板保持装置の製造方法。 The method for manufacturing a substrate holding device according to any one of claims 1 to 5.
A base material forming step of forming the base material made of the ceramics sintered body having the hole portion through a firing step of firing the ceramic molded body, and a base material forming step.
After the firing step, the connecting member is inserted into the hole portion, and the separated portions of the one electrode or at least two of the plurality of electrodes are electrically connected to each other via the connecting member. A method for manufacturing a substrate holding device, which comprises an electrode-to-electrode connection step.
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