(57)【要約】  【課題】  発熱抵抗体と給電パッドとの接合部の耐久性を向上させる。  【解決手段】  本発明の試料保持具１０は、一方の主面が試料保持面１１であるセラミック基体と１、該セラミック基体１の他方の主面に設けられた発熱抵抗体２と、該発熱抵抗体２の少なくとも一部に重ねて設けられた給電パッド３と、該給電パッド３に接合された給電端子４とを備えており、前記発熱抵抗体２は、前記給電パッド３が重ねて設けられている部位において穴部２１を有しており、前記給電パッド３の一部は、前記発熱抵抗体２の前記穴部２１に入り込んでいることを特徴とする。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方の主面が試料保持面であるセラミック基体と、該セラミック基体の他方の主面に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体の少なくとも一部に重ねて設けられた給電パッドと、該給電パッドに接合された給電端子とを備えており、
前記発熱抵抗体は、前記給電パッドが重ねて設けられている部位において穴部を有しており、
前記給電パッドの一部は、前記発熱抵抗体の前記穴部に入り込んでいることを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記穴部は、前記給電パッド側から前記セラミック基体側に貫通しており、
前記給電パッドのうち前記穴部に入り込んでいる部分は、前記セラミック基体に接していることを特徴とする請求項１に記載の試料保持具。
【請求項３】
前記セラミック基体は、他方の主面において前記穴部に繋がる凹部を有しており、
前記給電パッドの一部は、前記凹部まで入り込んでいることを特徴とする請求項２に記載の試料保持具。
【請求項４】
前記給電端子を囲むように位置しており、前記給電パッドを前記発熱抵抗体ごと覆う樹脂層をさらに備え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。
【請求項５】
前記発熱抵抗体および前記給電パッドは、それぞれ銀とパラジウムとを含んでおり、
前記発熱抵抗体は、前記給電パッドよりも銀の含有率が高い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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、半導体集積回路の製造工程または液晶表示装置の製造工程等において用いられる、半導体ウエハ等の試料を保持する際に用いられる試料保持具に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
試料保持具として、例えば、特許文献１に記載の半導体製造・検査装置用セラミック基板が知られている。特許文献１に開示された半導体製造・検査装置用セラミック基板は、セラミックス基体と、セラミックス基体の下面に引き回された抵抗発熱体と、抵抗発熱体の酸化を防ぐために、抵抗発熱体を覆うように設けられていた金属被覆層と、半田によって金属被覆層に接合された外部端子ピンとを備えている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−３１９８４１号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような半導体製造・検査装置用セラミック基板において、セラミックス基体と、抵抗発熱体と、金属被覆膜とがそれぞれ材量が異なる。そのため、ヒートサイクル下において抵抗発熱体が熱膨張する場合に、抵抗発熱体の熱膨張が熱膨張率の低いセラミックス基体によって抑制されることにより、抵抗発熱体は金属被覆層よりも熱膨張が生じにくくなる場合がある。この場合に、抵抗発熱体と金属被覆層との間で、熱膨張差による熱応力が発生し、抵抗発熱体と金属被覆層との接合部に剥がれが生じるおそれがあった。その結果、抵抗発熱体と金属被覆層との接合部の耐久性を向上させることが困難であった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本開示の試料保持具は、一方の主面が試料保持面であるセラミック基体と、該セラミック基体の他方の主面に設けられた発熱抵抗体と、該発熱抵抗体に重ねて設けられた給電パッドと、該給電パッドに接合された給電端子とを備えており、前記発熱抵抗体は、前記給電パッドが重ねて設けられている部位において穴部を有しており、前記給電パッドの一部は、前記発熱抵抗体の前記穴部に入り込んでいることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本開示の試料保持具によれば、発熱抵抗体と給電パッドとの接合部の耐久性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本実施形態の試料保持具の一実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【図３】他の実施例の試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【図４】他の実施例の試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【図５】他の実施例の試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【図６】他の実施例の試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【図７】他の実施例の試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【図８】他の実施例の試料保持具の穴部近傍を示す拡大断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態の試料保持具の一例について、図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本実施形態の一例である試料保持具１０を示す断面図である。図１に示すように、試料保持具１０は、一方の主面が試料保持面１１であるセラミック基体１と、セラミック基体１の他方の主面に設けられた発熱抵抗体２と、発熱抵抗体２に重ねて設けられた給電パッド３と、給電パッド３に接合された給電端子４とを備えている。
【００１０】
セラミック基体１は、試料を保持するための部材である。セラミック基体１は、円板状の部材である。セラミック基体１は、一方の主面に試料保持面１１を有する。セラミック基体１は、例えば窒化アルミニウムまたはアルミナ等のセラミック材料からなる。セラミック基体１は、例えば、複数のグリーンシートを積層して、これを窒素雰囲気中で焼成することによって得ることができる。セラミック基体１の内部には、必要に応じて、静電吸着用電極が設けられていてもよい。このような構成にするためには、上述した焼成前の複数のグリーンシートのうち所望のグリーンシートに、スクリーン印刷法によって静電吸着用電極となるパターンを印刷しておけばよい。セラミック基体１の寸法は、例えば、主面の直径を１５０〜４００ｍｍに、厚みを１．５〜１５ｍｍにすることができる。
【００１１】
発熱抵抗体２は、セラミック基体１の試料保持面１１に保持された試料を加熱するための部材である。発熱抵抗体２は、セラミック基体１の他方の主面に設けられている。発熱抵抗体２に電圧を印加することによって、発熱抵抗体２を発熱させることができる。発熱抵抗体２で発せられた熱は、セラミック基体１の内部を伝わって、試料保持面１１に到達する。これにより、試料保持面１１に保持された試料を加熱することができる。発熱抵抗体２は、複数の折り返し部を有する線状のパターンである。発熱抵抗体２は、導体成分のみを含んでいてもよいし、導体成分およびセラミック成分を含んでいてもよい。発熱抵抗体２は、導体成分として、例えば銀とパラジウムからなる金属材料を含んでいる。発熱抵抗体２は、セラミック成分として、例えば、窒化アルミニウム等のセラミック基体１と同じ成分からなる粉末を含んでいる。発熱抵抗体２の寸法は、例えば厚みを０．０１〜０．１ｍｍに、幅を１〜５ｍｍに、全長を１００００〜２００００ｍｍにすることができる。
【００１２】
給電パッド３は、発熱抵抗体２と給電端子４との接合の強度を高めつつ、発熱抵抗体２と給電端子４とを電気的に接続するための部材である。本実施形態の試料保持具１０において、給電パッド３は、所望の引き回しパターンに形成された発熱抵抗体２の端部に重ねて設けられている。給電パッド３が発熱抵抗体２に重ねて設けられていることにより、発熱抵抗体２と給電端子４との接合部分の厚みを大きくすることができる。そのため、給電端子４がセラミック基体１の他方の主面側に押されたときに、発熱抵抗体２にクラックが生じるおそれを低減することができる。その結果、給電端子４の接合の信頼性を高めることができる。給電パッド３は、例えば、銀とパラジウムからなる。給電パッド３の寸法は、例えば厚みを０．０１〜０．１ｍｍに、幅を１〜１０ｍｍにすることができる。給電パッド３は、例えば銀とパラジウム等からなる金属材料を含んでいる。
【００１３】
給電端子４は、給電パッド３を介して発熱抵抗体２と外部電源（図示せず）とを電気的に接続することを目的として設けられている。給電端子４は、例えば接合材によって一端が給電パッド３に接合されている。給電端子４の形状は、例えば棒状である。
【００１４】
また、給電端子４は、給電パッド３に接合される部分と、セラミック基体１から離れる方向に伸びる部分とを有していてもよい。さらに、給電端子４のうち給電パッド３に接合される部分は、給電端子４のうちセラミック基体１から離れる方向に伸びる部分よりも、幅広であってもよい。これにより、給電パッド３と接する部分の面積を広くすることができる。その結果、給電パッド３と給電端子４との接合強度を向上させることができる。給電端子４は、例えば銅またはＦｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金からなる。給電端子４の寸法は、例え
ば試料保持面１１に垂直な断面で見たときの幅を１〜１０ｍｍに、長さを３〜２０ｍｍにすることができる。接合材としては、例えば半田または銀銅ろう等を用いることができる。
【００１５】
本実施形態の試料保持具１０において、図２に示すように、発熱抵抗体２は給電パッド３が重ねて設けられている部位において穴部２１を有しており、給電パッド３の一部は、発熱抵抗体２の穴部２１に入り込んでいる。穴部２１は、給電パッド３が設けられている側に開口するように設けられている。穴部２１の形状は、例えば試料保持面１１に垂直な断面で見たときに、幅が一定であってもよいし、開口部からセラミック基体１側に向かうにつれて、幅が狭くなっていてもよい。また、穴部２１の形状は、例えば試料保持面１１に平行な断面で見たときに、四角形状または円形状である。穴部２１の寸法は、例えば試料保持面１１に垂直な断面で見たときの穴部２１の幅が一定のときに、幅を０．５〜５ｍｍ、深さを０．００８〜０．０８ｍｍにすることができる。ここで、穴部２１の幅は、試料保持面１１に垂直な断面で見たときの給電パッド３の幅の例えば５〜５０％とされる。
【００１６】
給電パッド３の一部が発熱抵抗体２の穴部２１に入り込んでいることにより、ヒートサイクル下において、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部に熱応力が加わったときに、給電パッド３が発熱抵抗体２に入り込んでいる部分において、ひっかかりが生じる。そのため、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部に剥がれが生じる可能性を低減することができる。その結果、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部の耐久性を向上させることができる。
【００１７】
また、図２に示すように、試料保持面１１に垂直な断面で見たときに、給電パッド３のうち穴部２１に入り込んでいる部分より、給電端子４のうち給電パッド３に接合される部分のほうが、幅広であってもよい。ヒートサイクル下においては、給電パッド３のうち、発熱抵抗体２の穴部２１の壁面と接する部分と、給電端子４の外周に接合される部分とに、応力が集中しやすい傾向がある。試料保持面１１に垂直な断面で見たときに、給電パッド３のうち穴部２１に入り込んでいる部分より、給電端子４のうち給電パッド３に接合される部分のほうが、幅広であることにより、給電パッド３のうち、発熱抵抗体２の穴部２１の壁面と接する部分と、給電端子４の外周に接合される部分とを、試料保持面１１に平行な方向にずらすことができる。そのため、給電パッド３のうち応力が集中しやすい部分をずらすことができる。その結果、給電パッド３と給電端子４との接合の信頼性を高めることができる。
【００１８】
また、別の実施形態の試料保持具１０においては、図３に示すように、穴部２１は、給電パッド３側からセラミック基体１側に貫通しており、給電パッド３のうち穴部２１に入り込んでいる部分は、セラミック基体１に接している。穴部２１が給電パッド３側からセラミック基体１側に貫通していることにより、給電パッド３のうち穴部２１に入り込んでいる部分がセラミック基体１に接する位置まで入り込むことができる。給電パッド３がセラミック基体１に接していることにより、ヒートサイクル下において熱応力が働いたときに、給電パッド３のうち穴部２１に入り込んでいる部分とセラミック基体１との間にひっかかりが生じる。これにより、給電パッド３のうち穴部２１に入り込んでいる部分が、セラミック基体１に接していない場合と比べて、発熱抵抗体２と給電パッド３との間にずれが生じる可能性をより低減することができる。その結果、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部の耐久性をより向上させることができる。
【００１９】
また、別の実施形態の試料保持具１０においては、図４に示すように、セラミック基体１は、他方の主面において穴部２１に繋がる凹部１２を有しており、給電パッド３の一部は、凹部１２まで入り込んでいる。凹部１２の形状は、例えば試料保持面１１に垂直な断面で見たときに、四角形状または半楕円形状である。また、凹部１２の形状は、例えば試
料保持面１１に平行な断面で見たときに、四角形状または円形状である。凹部１２の寸法は、例えば試料保持面１１に垂直な断面で見たときの凹部１２の形状が四角形状のときに、幅を２ｍｍ、深さを１〜５ｍｍにすることができる。なお、ここでいう凹部１２とは、他方の主面に開口してさえいれば、凹部１２とみなすことができる。すなわち、例えば凹部１２がセラミック基体１の内部を貫通して、他方の主面および他の表面に開口していてもよい。
【００２０】
給電パッド３の一部が発熱抵抗体２の穴部２１を通ってセラミック基体１の凹部１２まで入り込んでいることにより、ヒートサイクル下において、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部に熱応力が加わったときに、給電パッドのうち発熱抵抗体２の穴部２１に入り込んでいる部分だけでなく、給電パッドのうちセラミック基体１の凹部１２に入り込んでいる部分においても、引っかかりが生じる。そのため、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部に剥がれが生じる可能性をより低減することができる。その結果、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合部の耐久性をより向上させることができる。
【００２１】
また、図５に示すように、試料保持面１１に垂直な断面で見たときに、穴部２１の壁面と凹部１２の壁面とが、試料保持面１１に平行な方向にずれていてもよい。これにより、試料保持面１１に垂直な断面で見たときに、穴部２１の壁面と凹部１２の壁面とが、一直線に繋がらなくなる。そのため、穴部２１の壁面と給電パッド３との間にクラックが生じた場合に、クラックが凹部１２まで一直線に進展するおそれを低減することができる。その結果、給電パッド３の耐久性をより向上させることができる。
【００２２】
また、図６に示すように、凹部１２の底面と給電パッド３との間に隙間があってもよい。これにより、ヒートサイクル下において給電パッド３が熱膨張したときに、給電パッド３のうち膨張した部分が凹部１２の底面と給電パッド３との間の隙間に入り込むことができる。そのため、給電パッド３が熱膨張することによってセラミック基体１に加わる熱応力を、低減することができる。その結果、給電パッド３の耐久性を向上させることができる。
【００２３】
また、別の実施形態の試料保持具１０においては、図７に示すように、給電端子４を囲むように位置しており、給電パッド３を発熱抵抗体２ごと覆う樹脂層５をさらに備えている。樹脂層５としては、例えばエポキシまたはシリコーン等を用いることができる。なお、樹脂層５の広がり度合いは、例えば試料保持具１０の他方の主面を見たときに、給電端子４から１〜１０ｍｍ広がる程度に設けることができる。給電パッド３を発熱抵抗体２ごと覆うように樹脂層５が設けられていることによって、給電パッド３が発熱抵抗体２から剥がれるおそれを低減することができる。そのため、発熱抵抗体２と給電パッド３との接合強度を向上させることができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を向上させることができる。
【００２４】
また、図８に示すように、樹脂層５は、発熱抵抗体２および給電パッド３を覆っており、給電端子４まで濡れ広がっていてもよい。さらに、給電パッド３と給電端子４との接合部を、給電端子４の周方向に囲んでいてもよい。これにより、給電端子４が給電パッド３から剥がれにくくすることができ、給電パッド３と給電端子４との接合強度を向上させることができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を向上させることができる。
【００２５】
また、別の実施形態の試料保持具１０においては、発熱抵抗体２および給電パッド３が、それぞれ銀とパラジウムとを含んでおり、発熱抵抗体２は、給電パッド３よりも銀の含有率が高い。銀は体積抵抗率が低い金属であるため、発熱抵抗体２における銀の含有率を給電パッド３よりも高くすることによって、発熱抵抗体２の体積抵抗率を下げ、発熱抵抗体２に電流が流れやすくすることができる。これにより、発熱抵抗体２の幅をより小さくすることができる。そのため、発熱抵抗体２のパターンをより細かく引くことができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を向上させることができる。さらに、給電パッド３は発熱抵抗体２よりもパラジウムの含有率が高い。これにより、給電パッド３と接合材との濡れ性を向上させることができる。その結果、接合材をより広範囲に濡れ広げることができるので、給電パッド３と給電端子４との接合強度を向上させることができる。
【００２６】
なお、銀とパラジウムとを含む材質としては、例えば銀パラジウム合金がある。発熱抵抗体２および給電パッド３の材質を銀パラジウム合金とした場合には、例えば発熱抵抗体２における銀とパラジウムとの比を９：１に、給電パッド３における銀とパラジウムとの比を７：３にすることができる。
【符号の説明】
【００２７】
１：セラミック基体
１１：試料保持面
１２：凹部
２：発熱抵抗体
２１：穴部
３：給電パッド
４：給電端子
５：樹脂層
１０：試料保持具
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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