(57)【要約】【課題】複数の凸部と基板との接触面積の低減、パーティクルの発生の抑制および基板の平面度の向上を図りながら、基板の真空吸引時における負圧状態の誤認識を回避することができる基板保持部材を提供する。【解決手段】基体１の第１主面１０１から突出する複数の凸部１０のそれぞれが、第１凸要素１１１、１２１と、第１凸要素１１１、１２１の端面１１１０、１２１０から突出している、当該端面より小面積の端面１１２０、１２２０を有する第２凸要素１１２、１２２と、を備えている。複数の凸部１０のうち一部の凸部が、その他の凸部である第１凸部１１よりも第１凸要素の体積が大きい拡大凸部としての第２凸部１２として形成されている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体と、
前記基体の主面から突出する複数の凸部と、
前記基体の内部を通り、前記基体の主面に開口部を有する少なくとも１つの通気経路と、
前記基体の主面から突出し、前記複数の凸部および前記通気経路の開口部を取り囲む環状凸部と、を備える基板保持部材であって、
前記複数の凸部のそれぞれが、前記基体の主面から突出している第１凸要素と、前記第１凸要素の端面から突出している、当該第１凸要素の端面より小面積の端面を有する第２凸要素と、を備え、
前記複数の凸部のうち一部の凸部が、その他の凸部と比較して前記第１凸要素の体積が大きい拡大凸部として形成されていることを特徴とする基板保持部材。
【請求項２】
請求項１に記載の基板保持部材において、
前記基体の主面において、一または複数の前記拡大凸部が、前記通気経路の開口部の周辺に形成されていることを特徴とする基板保持部材。
【請求項３】
請求項２に記載の基板保持部材において、
前記基体の主面において、前記複数の拡大凸部が、前記通気経路の開口部を取り囲むように形成されていることを特徴とする基板保持部材。
【請求項４】
請求項３に記載の基板保持部材において、
前記基体の主面において前記複数の凸部および前記通気経路の開口部を取り囲むように延在し、前記基体の主面から突出する外側環状凸部をさらに備え、
前記基体の主面において、前記拡大凸部は、前記基体の主面から突出し、前記外側環状凸部の内側で前記通気経路の開口部を取り囲む内側環状凸部としての前記第１凸要素と前記第１凸要素の端面から突出している複数の第２凸要素とを有していることを特徴とする基板保持部材。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体ウエハなどの基板を真空吸着保持するために用いられる基板保持部材に関する。
【背景技術】
【０００２】
半導体製造プロセスなどにおいて、基板を保持するために基体の表面に多数の凸部（ピン）を有し、基板の裏面と基体の表面の空間を真空排気することにより基板を保持する基板保持部材が知られている。
基体表面に形成された凸部は基板と直接的に接触する部分であり、凸部と基板との間にパーティクルが介在してしまうと、基板に局所的な盛り上がりが生じ、基板の面精度の悪化およびデフォーカスエラーの発生を招来する。近年、半導体の微細化及び高密度化が進んでおり、基板の面精度の悪化は歩留まりの低下に直接的に影響するため基板の面精度に対して高い精度が要求されている。
そこで、基体と基板との接触を原因とするパーティクル発生を極力少なくするための対策として、凸部の数の減少または先細り形状の凸部の設計などにより凸部と基板との接触面積を低減することが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２４２２５５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、凸部の過度の細径化は、凸部の強度が低下するため、凸部の先端部の損傷によるパーティクル発生を誘発する可能性がある。さらに、凸部の数の減少および凸部の細径化の分だけ、基板保持部材とこれに載置された基板とにより画定された空間の体積が増大する。このため、当該空間における負圧状態の発現が遅延し、当該空間の真空発現状態に異常が生じたと判断されて真空吸引装置の動作が停止される場合もある。
【０００５】
そこで、本発明は、複数の凸部と基板との接触面積の低減およびパーティクルの発生の抑制を図りながら、基板の真空吸引時における真空発現状態の誤認識を回避することができる基板保持部材を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の基板保持部材は、基体と、前記基体の主面から突出する複数の凸部と、前記基体の内部を通り、前記基体の主面に開口部を有する少なくとも１つの通気経路と、前記基体の主面から突出し、前記複数の凸部および前記通気経路の開口部を取り囲む環状凸部と、を備える基板保持部材であって、前記複数の凸部のそれぞれが、前記基体の主面から突出している第１凸要素と、前記第１凸要素の端面から突出している、当該第１凸要素の端面より小面積の端面を有する第２凸要素と、を備え、前記複数の凸部のうち一部の凸部が、その他の凸部と比較して前記第１凸要素の体積が大きい拡大凸部として形成されていることを特徴とする。
【０００７】
当該構成の基板保持部材によれば、基板が基板保持部材の主面側に載置され、基体の主面と基板の裏面とにより画定される空間が通気経路を通じて真空吸引されて負圧領域が形成されることにより、基板の裏面が複数の凸部のそれぞれの端面に接触した状態で基板が基板保持部材により保持される。各凸部が、基体の主面から突出している第１凸要素と、第１凸要素の端面から突出し、第１凸要素の端面よりも小面積の端面を有している第２凸要素と、により構成されている。このため、基板と各凸部との接触面積の低減を図りながら、各凸部の強度の向上が図られている。
【０００８】
複数の凸部のうち一部の凸部が選択的に拡大凸部、すなわち他の凸部と比較して第１凸要素の体積が大きい凸部として形成されている。このため、凸部と基板との接触面積のさらなる低減のために複数の凸部の数の減少を図りながらも、基体の主面と基板の裏面とにより画定される空間の体積の増大が抑制または回避され、当該空間の真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態が回避される。
【０００９】
本発明の基板保持部材において、前記基体の主面において、一または複数の前記拡大凸部が、前記通気経路の開口部の周辺に形成されていることが好ましい。ここで、通気経路の開口部の周辺とは、例えば、開口部の開口縁から４ｍｍ以内の領域を意味する。
【００１０】
当該構成の基板保持部材によれば、通気経路の開口部の周辺に配置された複数の拡大凸部、特に当該拡大凸部を構成する第１凸要素によって、基体の主面と基板の裏面とにより画定される空間のうち、通気経路の開口部の周囲の少なくとも一の方位範囲の流体抵抗の増大が図られる。このため、当該空間の真空吸引時、特に初期段階において、当該空間の流体抵抗が過小であることに由来して真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態が回避される。
【００１１】
本発明の基板保持部材において、前記基体の主面において、前記複数の拡大凸部が、前記通気経路の開口部を取り囲むように形成されていることが好ましい。
【００１２】
当該構成の基板保持部材によれば、通気経路の開口部を取り囲むように配置された複数の拡大凸部、特に当該拡大凸部を構成する第１凸要素によって、基体の主面と基板の裏面とにより画定される空間のうち、通気経路の開口部の周囲の複数の方位範囲の流体抵抗の増大が図られる。このため、当該空間の真空吸引時、特に初期段階において、当該空間の流体抵抗が過小であることに由来して真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態がより確実に回避される。
【００１３】
本発明の基板保持部材において、前記基体の主面において前記複数の凸部および前記通気経路の開口部を取り囲むように延在し、前記基体の主面から突出する外側環状凸部をさらに備え、前記基体の主面において、前記拡大凸部は、前記基体の主面から突出し、前記外側環状凸部の内側で前記通気経路の開口部を取り囲む内側環状凸部としての前記第１凸要素と前記第１凸要素の端面から突出している複数の第２凸要素とを有していることが好ましい。
【００１４】
当該構成の基板保持部材によれば、通気経路の開口部の周辺に配置された複数の拡大凸部、特に複数の拡大凸部に共有の第１凸要素としての内側環状凸部によって、基体の主面と基板の裏面とにより画定される空間のうち、通気経路の開口部の周囲の全方位範囲の流体抵抗の増大が図られる。このため、当該空間の真空吸引時、特に初期段階において、当該空間の流体抵抗が過小であることに由来して真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態がさらに確実に回避される。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の一実施形態としての基板保持部材の上面図。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った基板保持部材の縦断面図。
【図３】拡大凸部およびその他の凸部の構成に関する説明図。
【図４】通気経路の開口部に対する拡大凸部の配置態様に関する説明図。
【図５】拡大凸部の変形例に関する説明図。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
（第１実施形態）
【００１７】
（構成）
図１および図２に示されている本発明の一実施形態としての基板保持部材は、基体１と、基体１の第１主面１０１から突出する複数の凸部１０と、基体１の内部を通り、基体１の第１主面に開口部２０を有する通気経路２と、基体１の第１主面１０１から突出する複数の凸部１０および通気経路２の開口部２０を取り囲む外側環状凸部１４と、を備えている。
【００１８】
基体１は、略円板形状のＳｉＣ、ＡｌＮまたはＡｌ2Ｏ3等のセラミックス焼結体からなる。複数の凸部１０、外側環状凸部１４および通気経路２のそれぞれは、研削加工、ブラスト加工、ミリング加工もしくはレーザー加工またはこれらの組み合わせにより形成される。基体１の第１主面１０１および第２主面１０２のそれぞれは略平面状に形成されている。
【００１９】
複数の凸部１０のそれぞれは、大径の円柱の上に小径の円柱が同心に重なったような形状である。複数の凸部１０は、基体１の第１主面１０１において三角格子もしくは正方格子等の格子の格子点を構成するように配置されるほか、複数の同心円のそれぞれに沿って配置され、あるいは、中心から延在する複数の放射線のそれぞれに沿って規則的に配置される等、規則的に配置されてもよく、不規則的に配置されていてもよい。複数の凸部１０のうち、一の凸部群を構成する凸部１０（例えば、通気経路２の開口部２０の周囲に近接して配置された複数の凸部１０）の配置態様または規則性と、当該一の群とは異なる他の凸部群（例えば、通気経路２の開口部２０の周囲から離間して配置された複数の凸部１０）を構成する凸部１０の配置態様または規則性と、が相違していてもよい。
【００２０】
複数の凸部１０のそれぞれは、第１凸部１１および第２凸部１２に区分されて形成されている（図３参照）。第１凸部１１は、基体１の第１主面１０１から突出している略円柱状の第１凸要素１１１と、第１凸要素１１１の端面１１１０から突出し、当該第１凸要素１１１の端面１１１０より小面積の端面１１２０を有する略円柱状の第２凸要素１１２と、を備えている。第２凸部１２は、基体１の第１主面１０１から突出している略円柱状の第１凸要素１２１と、第１凸要素１２１の端面１２１０から突出し、当該第１凸要素１２１の端面１２１０より小面積の端面１２２０を有する略円柱状の第２凸要素１２２と、を備えている。
【００２１】
第１凸部１１の第１凸要素１１１の高さＨ１１１および第２凸要素１１２の高さＨ１１２のそれぞれと、第２凸部１２の第１凸要素１２１の高さＨ１２１および第２凸要素１２２の高さＨ１２２のそれぞれと、は等しい。すなわち、第１凸部１１の高さＨ１１（第１主面１０１からの突出量）と、第２凸部１２の高さＨ１２と、は等しい。
【００２２】
第１凸部１１の第２凸要素１１２の径Ｗ１１２と、第２凸部１２の第２凸要素１２２の径Ｗ１２２と、は等しい。その一方、第１凸部１１の第１凸要素１１１の径Ｗ１１１は、第２凸部１２の第１凸要素１２１の径Ｗ１２１よりも小さい。これにより、拡大凸部としての第２凸部１２の第１凸要素１２１の体積（＝π（Ｗ１２１）2×（Ｈ１２１））は、その他の凸部としての第１凸部１１の第１凸要素１１１の体積（＝π（Ｗ１１１）2×（Ｈ１１１））よりも大きい。
【００２３】
「Ｗ１１１＜Ｗ１２１かつＨ１１１＝Ｈ１２１」という関係のほか、「Ｗ１１１＝Ｗ１２１かつＨ１１１＜Ｈ１２１」、「Ｗ１１１＜Ｗ１２１かつＨ１１１＜Ｈ１２１」、「Ｗ１１１＜Ｗ１２１かつＨ１１１＞Ｈ１２１」または「Ｗ１１１＞Ｗ１２１かつＨ１１１＜Ｈ１２１」という関係にしたがって、第２凸部１２の第１凸要素１２１の体積が第１凸部１１の第１凸要素１１１の体積よりも大きくされてもよい。
【００２４】
第１凸部１１および第２凸部１２のそれぞれは、大径の円柱（第１凸要素１１１、１２１）の上に小径の円柱（第２凸要素１１２、１２２）が同心に重ねられたような形状のほか、円柱、角柱、円錐台および角錐台が任意に組み合わせられて重ねられたようなその他の形状など様々な形状であってもよい。第１凸部１１の第１凸要素１１１の上端面と、略錐台状の第２凸要素１１２の下端面とが同一であって、第１凸要素１１１および第２凸要素１１２の連続箇所において、第１凸部１１が段差を有していなくてもよい。第２凸部１２の第１凸要素１２１の上端面と、略錐台状の第２凸要素１２２の下端面とが同一であって、第１凸要素１２１および第２凸要素１２２の連続箇所において、第２凸部１２が段差を有していなくてもよい。
【００２５】
図４に示されているように、基体１の第１主面１０１において、通気経路２の開口部２０を基準として広がる略円形の第１領域Ｓ１に含まれている複数（例えば６個）の凸部１０のうち少なくとも１つが第２凸部１２として形成されている。基体１の第１主面１０１において、通気経路２の開口部２０を基準として広がる第１領域Ｓ１よりも大径の略円形の第２領域Ｓ２に含まれている複数（１８個）の凸部１０のうち少なくとも１つが第２凸部１２として形成されていてもよい。
【００２６】
基板保持部材の縦断面図において外側環状凸部１４の形状が略矩形状のほか、略台形状、半楕円形状、半円形状、または、矩形と当該矩形の一辺を直径とする半円形とが組み合わせられた形状など、様々な形状であってもよい。なお、外側環状凸部１４が省略されてもよい。基体１の第１主面１０１を基準とした外側環状凸部１４の上端面１４０の高さ位置（第１主面１０１からの突出量）が、第１凸部１１の上端面１１２０および第２凸部１２の上端面１２２０の高さ位置よりも低くまたは同一に設計されている。
【００２７】
基体１には、中心に配置された１つの通気経路２の開口部２０と、その外側で中心を基準とした６回対称性を有するように配置されている６つの通気経路２の開口部２０と、が形成されている。通気経路２０は、基体１の第１主面１０１から第２主面１０２に達するまで、基体１を貫通する略円柱状の孔により構成されている。通気経路２の個数および配置態様ならびに延在態様は任意に設計変更されてもよい。例えば、通気経路２が、基体１の第１主面１０１に垂直な平面を基準とした鏡像対称性を有するように配置されてもよく、回転対称性または鏡像対称性を有しないように非対称的に配置されてもよい。
【００２８】
なお、図面では基板保持部材が概略的に表されており、当該基板保持部材の構成要素のアスペクト比、間隔、個数などは、原則的に実際の設計値とは異なっている。これは、すべての実施形態において同様である。
【００２９】
（機能）
本発明の一実施形態としての基板保持部材によれば、基板Ｗが基板保持部材の第１主面１０１の側に載置され、基体１の第１主面１０１と基板Ｗの裏面とにより画定される空間が通気経路２を通じて真空吸引されて負圧領域が形成されることにより、基板Ｗの裏面が複数の凸部１０のそれぞれの端面に接触した状態で基板Ｗが基板保持部材により保持される（図１および図２参照）。第１凸部１１が、基体１の第１主面１０１から突出している第１凸要素１１１と、第１凸要素１１１の端面１１１０から突出し、第１凸要素１１１の端面１１１０よりも小面積の端面１１２０を有している第２凸要素１１２と、により構成されている（図３参照）。第２凸部１２が、基体１の第１主面１０１から突出している第１凸要素１２１と、第１凸要素１２１の端面１２１０から突出し、第１凸要素１２１の端面１２１０よりも小面積の端面１２２０を有している第２凸要素１２２と、により構成されている（図３参照）。このため、基板Ｗと各凸部１１、１２との接触面積の低減を図りながら、各凸部１１、１２の強度の向上が図られている。凸部１０の上端面に基板Ｗを均一に当接させることができ、基板保持部材に吸着保持されている際の基板Ｗの平面度の向上が図られる。そして、基板Ｗの表面（上面）において、所望のパターンの回路形成のための露光処理など、所定の処理が実施されうる。
【００３０】
複数の凸部１０のうち一部の凸部である第２凸部１２（拡大凸部）の第１凸要素１２１の体積が、他の凸部である第１凸部１１の第１凸要素１１１の体積よりも大きい。このため、凸部１０と基板Ｗとの接触面積のさらなる低減のために複数の凸部１０の数の減少を図りながらも、基体１の第１主面１０１と基板Ｗの裏面とにより画定される空間の体積の増大が抑制または回避され、当該空間の真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態が回避される。特に、通気経路２の開口部２０の周辺に配置された複数の第２凸部１２（図４参照）、特に当該第２凸部１２を構成する第１凸要素１２１によって、基体１の第１主面１０１と基板Ｗの裏面とにより画定される空間のうち、通気経路２の開口部２０の周囲の一または複数の方位範囲の流体抵抗の増大が図られる。このため、当該空間の真空吸引時、特に初期段階において、当該空間の流体抵抗が過小であることに由来して真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態が回避される。
【００３１】
（実施例）
【００３２】
（実施例１）
基体１として、径φ３００ｍｍ、厚さ５ｍｍの略円盤状の炭化珪素焼結体からなる基体が準備された。基体１の第１主面１０１には、基体１の第１主面１０１の全体にわたり均一の密度となるように、間隔２．０ｍｍの三角格子状に１９９００個の凸部１０が配置された。第１凸部１１は、径φ０．５ｍｍ、高さ０．２５ｍｍの略円柱状の第１凸要素１１１の上に、径φ０．２ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの略円柱状の第２凸要素１１２が同心に重ねられたような段差付き円柱状に形成された。第２凸部１２は、径φ１．０ｍｍ、高さ０．２５ｍｍの略円柱状の第１凸要素１２１の上に、径φ０．２ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの略円柱状の第２凸要素１２２が同心に重ねられたような段差付き円柱状に形成された。
【００３３】
基体１の第１主面１０１において、複数の凸部１０を取り囲む内径φ２９９ｍｍ、幅０．５ｍｍ、高さ０．３ｍｍの外側環状凸部１４が形成された。基体１の第１主面１０１において、中心からの距離が異なる３つの円環状のそれぞれに沿って中心を基準として６回対称性を有するように配置された１８個の径φ１．０ｍｍの通気経路２の開口部２０が形成された。ここで、各通気経路２の開口部２０を基準とする略円形状の第１領域Ｓ１（図４  参照）に含まれ、当該開口部２０を取り囲むように同心円上に配置されている６個（合計  １０８個）の凸部１０のみが第２凸部１２として形成された。
これにより、実施例１の基板保持装置が作製された。この場合、径φ３００ｍｍの円盤状の基板Ｗの裏面の面積に対する、複数の凸部１０の上端面の面積の比率である接触面積比率は０．９０％であった。真空ポンプを作動させ、基板保持部材の第１主面１０１と基板Ｗとの間の空間が真空吸引されることにより、複数の凸部１０の先端部が損傷することなく当該基板Ｗが高い平面度で基板保持部材により吸着保持された。真空ポンプの作動開始から０．３秒経過しても圧力が−５０ｋＰａよりも大きいときに真空発現状態に異常が発生したと検知されるが、実施例１では真空吸引の際に異常が検知されることはなかった。
【００３４】
（実施例２）
各通気経路２の開口部２０を基準とする略円形状の第２領域Ｓ２（図４参照）に含まれ、当該開口部２０を取り囲むように、中心からの距離が異なる３つの同心円上に６個ずつ配置されている１８個（合計３２４個）の凸部１０のみが第２凸部１２として形成された。各吸引経路２の開口部２０を取り囲むように配置されている１８個の第２凸部１２のうち、開口部２０に最も近い（第１領域Ｓ１に含まれる）円上に配置されている６個の第２凸部１２は、径φ１．０ｍｍ、高さ０．２５ｍｍの略円柱状の第１凸要素１２１の上に、径φ０．２ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの略円柱状の第２凸要素１２２が同心に重ねられたような段差付き円柱状に形成された。開口部２０に２番目に近い円上に配置されている６個の第２凸部１２は、径φ０．９ｍｍ、高さ０．２５ｍｍの略円柱状の第１凸要素１２１の上に、径φ０．２ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの略円柱状の第２凸要素１２２が同心に重ねられたような段差付き円柱状に形成された。開口部２０から最も遠い円上に配置されている６個の第２凸部１２は、径φ０．８ｍｍ、高さ０．２５ｍｍの略円柱状の第１凸要素１２１の上に、径φ０．２ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの略円柱状の第２凸要素１２２が同心に重ねられたような段差付き円柱状に形成された。
【００３５】
そのほかは実施例１と同様の条件で実施例２の基板保持部材２が作製された。実施例１と同様に、真空ポンプを作動させ、基板保持部材の第１主面１０１と基板Ｗとの間の空間が真空吸引されることにより、複数の凸部１０の先端部が損傷することなく当該基板Ｗが高い平面度で基板保持部材により吸着保持された。また、実施例２では真空吸引の際に異  常が検知されることはなかった。
【００３６】
（比較例）
第１凸部１１および第２凸部１２の区別なく、すべての凸部１０が、径φ０．５ｍｍ、高さ０．２５ｍｍの略円柱状の第１凸要素１１１の上に、径φ０．２ｍｍ、高さ０．０５ｍｍの略円柱状の第２凸要素１１２が同心に重ねられたような段差付き円柱状に形成された。そのほかは実施例１と同様の条件で比較例１の基板保持部材２が作製された。真空ポンプを作動させ、基板保持部材の第１主面１０１と基板Ｗとの間の空間が真空吸引された際、負圧形成の遅延に由来すると推察される異常が検知され、真空ポンプの作動が停止された。
【００３７】
（本発明の他の実施形態）
図５に示されているように、基体１の第１主面１０１から突出し、基体１の第１主面１０１において、外側環状凸部１４の内側で通気経路２の開口部２０を取り囲むように延在する内側環状凸部１２０が形成され、拡大凸部が、当該内側環状凸部１２０である第１凸要素と、当該内側環状凸部１２０（第１凸要素）の端面から突出している複数の第２凸要素１２２と、を有していてもよい。
【００３８】
当該構成の基板保持部材によれば、通気経路２の開口部２０の周辺に配置された内側環状凸部１２０によって、基体１の第１主面１０１と基板Ｗの裏面とにより画定される空間のうち、通気経路２の開口部２０の周囲の全方位範囲の流体抵抗の増大が図られる。このため、当該空間の真空吸引時、特に初期段階において、当該空間の流体抵抗が過小であることに由来して真空発現状態に異常が生じたと誤認識される事態がさらに確実に回避される。
【符号の説明】
【００３９】
１‥基体、２‥通気経路、１０‥凸部、１１‥第１凸部、１２‥第２凸部（拡大凸部）、１４‥外側環状凸部、２０‥通気経路の開口部、１０１‥第１主面（上面）、１０２‥第２主面（下面）、１１１‥第１凸部の第１凸要素、１１２‥第１凸部の第２凸要素、１２０‥内側環状凸部、１２１‥第２凸部の第１凸要素、１２２‥第２凸部の第２凸要素、１２００‥内側環状凸部の端面、１１１０‥第１凸部の第１凸要素の端面、１１２０‥第１凸部の第２凸要素の端面、１２１０‥第２凸部の第１凸要素の端面、１２２０‥第２凸部の第２凸要素の端面、Ｗ‥基板（ウエハ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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