(57)【要約】  【課題】  接合層に生じた亀裂の進展を低減する。  【解決手段】  試料保持具は、セラミックスからなり上面に試料保持面を有する基体と、金属から成り上面で前記基体の下面を覆う支持体と、前記基体の下面および前記支持体の上面を接合する接合層とを備えており、前記基体、前記支持体および前記接合層が、前記基体の上面から前記接合層を通って前記支持体の下面まで貫通する貫通孔を有しているとともに、前記接合層が、高分子材料から成るとともに前記貫通孔を形成するリング状の第１部分および該第１部分と同じ材料から成り前記第１部分を囲む第２部分を有しており、前記第１部分の高分子鎖が前記第２部分に入り込んでおらず、前記第２部分の高分子鎖が前記第１部分に入り込んでいない。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスからなり上面に試料保持面を有する基体と、金属から成り上面で前記基体の下面を覆う支持体と、前記基体の下面および前記支持体の上面を接合する接合層とを備えており、前記基体、前記支持体および前記接合層が、前記基体の上面から前記接合層を通って前記支持体の下面まで貫通する貫通孔を有しているとともに、前記接合層が、高分子材料から成るとともに前記貫通孔を形成するリング状の第１部分および該第１部分と同じ材料から成り前記第１部分を囲む第２部分を有しており、前記第１部分の高分子鎖が前記第２部分に入り込んでおらず、前記第２部分の高分子鎖が前記第１部分に入り込んでいないことを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記第１部分の外周が前記基体から前記支持体に向かって傾斜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】
前記第１部分の外周が前記基体から前記支持体に向かって広がった形状であることを特徴とする請求項２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等において半導体ウェハ等の各試料を保持するため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に記載の静電チャックが知られている。特許文献１に記載の静電チャックにおいては、基体とベースプレートとが接着層によって固定されている。静電チャックは、基体の上面から接合層を通ってベースプレートの下面に貫通する貫通孔を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−１５８６６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、特許文献１に記載の静電チャックにおいては、接着層のうち貫通孔に面する領域を基点として、クラックが生じるおそれがあった。このクラックが接着層を進展してしまうと、接着層による基体からの熱引きが不均一になる場合があった。その結果、基体の上面における均熱性が低下してしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の試料保持具は、セラミックスからなり上面に試料保持面を有する基体と、金属から成り上面で前記基体の下面を覆う支持体と、前記基体の下面および前記支持体の上面を接合する接合層とを備えており、前記基体、前記支持体および前記接合層が、前記基体の上面から前記接合層を通って前記支持体の下面まで貫通する貫通孔を有しているとともに、前記接合層が、高分子材料から成るとともに前記貫通孔を形成するリング状の第１部分および該第１部分と同じ材料から成り前記第１部分を囲む第２部分を有しており、前記第１部分の高分子鎖が前記第２部分に入り込んでおらず、前記第２部分の高分子鎖が前記第１部分に入り込んでいない。
【発明の効果】
【０００６】
接合層のうち貫通孔に面する領域にクラックが生じたとしても、このクラックが接合層を進展してしまうおそれを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】試料保持具の例を示す断面図である。
【図２】図１に示す試料保持具のうち貫通孔の近傍を拡大して示す部分断面図である。
【図３】図２に示す試料保持具をα−α線で切った部分断面図である。
【図４】試料保持具の例を示す断面図である。
【図５】試料保持具の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、試料保持具１０について、図面を参照して説明する。
【０００９】
図１に示すように、試料保持具１０は、基体１と支持体２とを備えている。基体１と支
持体２とは接合層３によって接合されている。試料保持具１０は、例えば、静電チャックである。試料保持具１０は、例えば、シリコンウェハ等の被保持物Ｘを保持する。基体１は、被保持物Ｘと同程度の径を有する円盤状に形成されている。基体１は、上面に被保持物Ｘを保持する試料保持面１１を有している。基体１は、例えば、セラミックスを有している。セラミックスとしては、アルミナ、サファイア、アルミナ−チタニア複合材またはチタン酸バリウムのような酸化物系セラミックスあるいは窒化アルミニウム等の窒化物系セラミックスを用いることができる。
【００１０】
基体１は、内部に静電吸着用電極４を有する。静電吸着用電極４は、例えば、白金またはタングステン等の材料を有している。静電吸着用電極４にはリード線が接続されている。静電吸着用電極４は、このリード線を介して、電源５に接続されている。一方、試料保持面１１に吸着される被保持物Ｘは、アースに接続されている。これにより、静電吸着用電極４と被保持物Ｘとの間に静電吸着力が発生して、被保持物Ｘを試料保持面１１に吸着固定できる。
【００１１】
支持体２は、基体１を支持するために設けられている。支持体２は、金属を有している。支持体２は、上面で基体１の下面を覆っている。基体１の下面と支持体２の上面とは接合層３によって接合されている。ここでいう「金属」とは、セラミックスと金属との複合材料および繊維強化金属等の、金属から成る複合材料も含んでいる。一般的に、ハロゲン系の腐食性ガス等に曝される環境下において試料保持具１０を用いる場合には、支持体２を構成する金属として、アルミニウム（Ａｌ）、銅（Ｃｕ）、ステンレス鋼またはニッケル（Ｎｉ）あるいはこれらの金属の合金を使用することができる。また、支持体２は、図１に示すように、気体または液体等の熱媒体を循環させるための流路６を備えていてもよい。この場合には、熱媒体として水またはシリコーンオイル等の液体あるいはヘリウム（Ｈｅ）または窒素（Ｎ２）等の気体を用いることができる。
【００１２】
接合層３は、基体１と支持体２とを接合するために設けられている。接合層３は、基体１の下面および支持体２の上面を接合している。ここで、試料保持具１０は、基体１の上面から接合層３を通って支持体２の下面まで貫通する貫通孔１２を有している。貫通孔１２の形状は、例えば、円柱状である。接合層３の厚みは、例えば、０．０５〜０．５ｍｍに設定できる。この場合には、貫通孔１２の直径は、例えば、０．１〜１０ｍｍに設定できる。
【００１３】
接合層３は、高分子材料を有している。高分子材料として、例えば、エポキシ樹脂、シリコーン樹脂を有している。接合層３は、高分子材料以外に、高分子材料中に分散されたフィラーを有していてもよい。フィラーとしては、例えば、セラミック粒子を用いることができる。セラミック粒子としては、例えば、アルミナまたは窒化アルミニウム等を用いることができる。
【００１４】
貫通孔１２は、例えば、ガス導入孔として用いられる。この場合には、ガス導入孔は、ガス導入孔のうち試料保持面１１に開口する端部が試料保持面１１の広範囲に分散されて位置するように、試料保持具１０の全体に複数設けられている。このとき、試料保持面１１にはガス流路が形成されており、このガス流路はガス導入孔と繋がっている。そして、試料保持面１１に被保持物Ｘを吸着したときに、ガス導入孔から被保持物Ｘとガス流路とで構成される空間にヘリウムガス等の冷却ガスを供給することで、ガス流路と被保持物Ｘとの間および試料保持面１１と被保持物Ｘとの間の熱伝達を良好にし、被保持物Ｘの均熱性を高めることができる。
【００１５】
ここで、試料保持面１１に対してプラズマクリーニングを行なった際に、プラズマが貫通孔１２（ガス導入孔）に進入する場合がある。このとき、接合層３のうち貫通孔１２の
内表面にクラックが生じるおそれがある。また、接合層３のうち貫通孔１２に面する領域は接合層３の他の部分と比較して応力が集中しやすい傾向にあることから、プラズマクリーニング以外の用途でも、クラックが生じるおそれがある。
【００１６】
そこで、本実施形態の試料保持具１０においては、図２、３に示すように、接合層３が、貫通孔１２を形成するリング状の第１部分３１および第１部分３１と同じ材料から成り第１部分３１を囲む第２部分３２を有している。第１部分３１の高分子鎖が第２部分３２に入り込んでおらず、第２部分３２の高分子鎖が第１部分３１に入り込んでいない。
【００１７】
これにより、第１部分３１にクラックが生じたとしても、第１部分３１と第２部分３２との間に界面が存在することによって、第２部分３２にクラックを進展しにくくすることができる。これにより、接合層３中でクラックが拡大してしまうことを低減できる。その結果、基体１の上面における均熱性を向上させることができる。
【００１８】
高分子鎖が互いに入り込んでいないことは、例えば、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）またはＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）で確認できる。高分子鎖が互いに入り込んでいない場合には、樹脂の組織は連なっていない断裂した境界を有する。この境界を確認することによって、高分子鎖が互いに入り込んでいないことを確認できる。
【００１９】
また、他の方法として、電子線マイクロアナライザ（Electron Probe Micro Analyzer
）による元素マッピング分析を用いても、上記の境界を確認できる。上記の境界には、大気由来の窒素または酸素のピークと分布が生じる。この、大気由来の窒素または酸素のピークと分布を確認することによっても、高分子鎖が互いに入り込んでいないことを確認できる。
【００２０】
また、図４に示すように、第１部分３１の外周が基体１から支持体２に向かって傾斜していてもよい。試料保持具１０は、基体１と支持体２とで温度差が生じることから、基体１と支持体２との熱膨張差によって生じたせん断応力が、基体１と接合層３との界面、および、支持体２と接合層３との界面に生じることになる。このとき、第１部分３１の外周が傾斜していることによって、仮に上記の界面にクラックが生じたとしても、このクラックが進展する方向をせん断応力が加わる方向に対して傾けることができるので、クラックを進展しにくくすることができる。
【００２１】
また、図５に示すように、第１部分３１の外周が基体１から支持体２に向かって広がった形状であってもよい。これにより、第１部分３１に生じたクラックが第１部分３１と第２部分３１との界面に到達したときに、このクラックが支持体２側に誘導されることになる。接合層３のうち支持体側２にクラックが誘導されることにより、基体１側にクラックが生じた場合と比較して、基体１の均熱性の低下を低減できる。
【００２２】
第１部分３１および第２部分３２は、例えば、以下の方法で形成できる。まず、支持体２の貫通孔１２を覆うようにポリイミドテープでマスキングする。ポリイミドテープの上とその周辺を第１部分３１になるシリコーン樹脂で覆い、硬化させる。硬化後にシリコーン樹脂を研磨および切削することによって、貫通孔１２を有する第１部分３１を形成する。図４、５に示すように、第１部分３２の外周を傾斜させる場合も切削加工を用いることができる。切削屑は、例えば、イソプロピルアルコールを用いて除去できる。マスキングに用いたポリイミドテープも除去する。第１部分３１を形成した後に、支持体２の上側に基体１を配置し、支持体２と基体１との間にシリコーン樹脂を流し込む。このシリコーン樹脂を硬化させることで第２部分３２を形成できる。
【符号の説明】
【００２３】
１：基体
１１：試料保持面
１２：貫通孔
２：支持体
３：接合層
３１：第１部分
３２：第２部分
４：静電吸着用電極
５：電源
１０：試料保持具
Ｘ：被保持物
【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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