(57)【要約】  【課題】  試料保持具１０の耐久性を向上させる。  【解決手段】  本開示の試料保持具１０は、板状の絶縁基体１と、該絶縁基体１の下面に設けられた接合層２と、該接合層２を介して前記絶縁基体１の下面に接合された支持体３と、前記絶縁基体１の内部もしくは下面または前記支持体３の上面もしくは内部に設けられた発熱抵抗体４とを備えており、前記接合層２は、互いに間隔をあけて位置する複数の異方性熱伝導体５を有する熱伝導層２２と、該熱伝導層の上面および下面に設けられた接着層２１とを有しており、前記熱伝導層２２のうち前記複数の異方性熱伝導体５以外の部分は、前記接着層２１と主成分が同じであることを特徴とする。【選択図】  図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状の絶縁基体と、該絶縁基体の下面に設けられた接合層と、該接合層を介して前記絶縁基体の下面に接合された支持体と、前記絶縁基体の内部もしくは下面または前記支持体の上面もしくは内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、
前記接合層は、互いに間隔をあけて位置する複数の異方性熱伝導体を有する熱伝導層と、該熱伝導層の上面および下面に設けられた接着層とを有しており、
前記熱伝導層のうち前記複数の異方性熱伝導体以外の部分は、前記接着層と主成分が同じであることを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記複数の異方性熱伝導体は、それぞれが中心を同じくする、円形状または円環形状であ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】
前記異方性熱伝導体は少なくとも３つ以上設けられており、
前記異方性熱伝導体同士の間隔は、前記熱伝導層の中心から外周に向かうにつれて大きくな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】
前記複数の異方性熱伝導体は、前記熱伝導層の外周面に露出していない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】
前記接着層は、前記熱伝導層の下面に位置する部分よりも上面に位置する部分のほうが薄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。
【請求項６】
前記発熱抵抗体は、前記絶縁基体の内部もしくは下面に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載の試料保持具。
【請求項７】
前記発熱抵抗体は、前記支持体の上面もしくは内部に設けられていることを特徴とする請求項１乃至請求項５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】
本開示は、プラズマエッチング等の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において、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に記載の静電チャックが知られている。特許文献１に開示された静電チャックは、吸着用基板と、吸着用基板の下方に設けられたヒータ部材と、吸着用基板とヒータ部材との間において接着剤層を介して設けられたグラファイトシートとを備えている。グラファイトシートは、中心側に配置された第１のグラファイトシートと、その外周側に同芯上に配置された第２のグラファイトシートとを有しており、両グラファイトシートの間には、断熱部が設けられている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１３０９０８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
このような静電チャックは、接着剤層と断熱部との間の接着性に不安があった。また、ヒートサイクル下において接着剤層と断熱部との熱膨張差により、接着剤層と断熱部との間に剥離が生じるおそれがあった。その結果、静電チャックの耐久性を高め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、板状の絶縁基体と、該絶縁基体の下面に設けられた接合層と、該接合層を介して前記絶縁基体の下面に接合された支持体と、前記絶縁基体の内部もしくは下面または前記支持体の上面もしくは内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、前記接合層は、互いに間隔をあけて位置する複数の異方性熱伝導体を有する熱伝導層と、該熱伝導層の上面および下面に設けられた接着層とを有しており、前記熱伝導層のうち前記複数の異方性熱伝導体以外の部分は、前記接着層と主成分が同じであ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、試料保持具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】試料保持具の一例を示す断面図である。
【図２】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【図３】他の例の試料保持具における熱伝導層の横断面図である。
【図４】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【図５】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【図６】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【図７】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【図８】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本実施形態の試料保持具１０の一例について、図面を用いて詳細に説明する。
【０００９】
図１は、本開示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、絶縁基体１と、接合層２と、支持体３と、発熱抵抗体４とを備えている。
【００１０】
絶縁基体１は、試料を保持するための部材である。絶縁基体１は、板状の部材であって、例えば円板状である。絶縁基体１は、例えば上面が試料保持面１１であって、下面が接合層２を介して支持体３に接合されている。なお、ここでいう「上面」「下面」とは、説明の便宜のため用いるものであって、試料保持具１０の実施の形態を限定するものではない。絶縁基体１は、例えば窒化アルミニウムまたはアルミナ等の部材からなる。絶縁基体１は、例えば内部に静電吸着用の電極を有していてもよい。絶縁基体１の寸法は、例えば絶縁基体１が円板状のときは、厚みを２〜１０ｍｍに、直径を１００〜５００ｍｍにすることができる。
【００１１】
支持体３は、絶縁基体１を支持するための部材である。支持体３は、例えば円板状の部材であって、上面が接合層２を介して絶縁基体１の下面に接合されている。支持体３は、例えばアルミニウムまたはマグネシウム等の金属からなる部材であり、内部に流路を有していてもよい。また、支持体３は、例えばセラミックス等の絶縁材料からなり、下面に金属基体８をさらに有していてもよい。支持体３の寸法は、例えば支持体３が円板状のときは、厚みを３〜１００ｍｍに、直径を１００〜５００ｍｍにすることができる。支持体３には、リード端子７を設けるための貫通孔を複数有していてもよい。
【００１２】
発熱抵抗体４は、試料を加熱するための部材である。発熱抵抗体４は、絶縁基体１の内部もしくは下面または支持体３の上面もしくは内部に設けられている。発熱抵抗体４は、例えば複数の折返し部を有する線状の部材である。発熱抵抗体４は、例えば銀またはパラジウム等の金属材料からなる。発熱抵抗体４は、ガラス成分を含んでいてもよい。発熱抵抗体４は、例えば厚みを１０〜１００μｍｍに、幅を１〜５ｍｍに、長さを１００００〜２００００ｍｍにすることができる。発熱抵抗体４は、リード端子７に電気的に接続されていてもよい。
【００１３】
接合層２は、絶縁基体１と支持体３とを接合するための部材である。接合層２は、複数の異方性熱伝導体５を有する熱伝導層２２と、熱伝導層２２の上面および下面に設けられた接着層２１とを有している。接合層２が複数の異方性熱伝導体５を有する熱伝導層２２を有していることにより、発熱抵抗体４で生じた熱を、試料保持面１１に対して平行な方向に拡散させることができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００１４】
熱伝導層２２は、複数の異方性熱伝導体５と複数の異方性熱伝導体５以外の部分（以下、接続部分６とも呼ぶ）を有している。複数の異方性熱伝導体５は、互いに間隔をあけて配置されている。異方性熱伝導体５は、例えば板状またはシート状の部材である。異方性熱伝導体５は、例えばグラファイトシート等の異方性の熱伝導率を有する部材である。異方性熱伝導体５は、例えば表面にメッキ等のコーティングがされていてもよい。この場合は、メッキ等のコーティングを含めて異方性熱伝導体５とする。異方性熱伝導体５は、例えば異方性熱伝導体５が発熱抵抗体４よりも下方に位置している場合は、リード端子７を設けるための複数の貫通孔を有していてもよい。
【００１５】
複数の異方性熱伝導体５は、例えば試料保持面１１が円形状であるときは、直径１００〜５００ｍｍの一枚のシートを複数のシートに分割したものの各部分であってもよい。複数の異方性熱伝導体５は、互いに間隔をあけて配置されていることによって、シートが熱
膨張した時に熱応力が集中するおそれを低減することができる。また、複数の異方性熱伝導体５は、部分的に接触していてもよいものとする。
【００１６】
ここで、熱伝導層２２とは、接合層２のうち複数の異方性熱伝導体５の全てを含む層状の領域である。具体的には、図２に示すように複数の異方性熱伝導体５がシート状の部材であって、段違いに設けられている場合は、熱伝導層２２は、上方に位置する異方性熱伝導体５の上面および下方に位置する異方性熱伝導体５の下面によって囲まれる領域である。熱伝導層２２の厚みは、例えば１〜１０ｍｍにすることができる。
【００１７】
また、図２に示すように複数の異方性熱伝導体５がシート状の部材であって、段違いに設けられている場合は、接合層２と複数の異方性熱伝導体５とのそれぞれの境界面を試料保持面１１に垂直な方向にずらすことができる。そのため、接合層２と複数の異方性熱伝導体５との境界面に応力が集中し、境界面において接合層２と複数の異方性熱伝導体５とが剥離するおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。なお、ここでいう「段違い」とは、熱伝導層２２の下面に露出する異方性熱伝導体５と熱伝導層２２の上面に露出する異方性熱伝導体５とが交互に位置していることを意味している。
【００１８】
接着層２１は、例えばエポキシまたはシリコーン等からなる部材である。接着層２１の厚みは、それぞれ０．１〜５ｍｍにすることができる。ここで、例えば絶縁基体１の下面に発熱抵抗体４が設けられている場合は、絶縁基体１の下面から熱伝導層２２の上面までの距離を、接着層２１の厚みとする。また、例えば支持体３の上面に発熱抵抗体４が設けられている場合は、支持体３の上面から熱伝導層２２の下面までの距離を、接着層２１の厚みとする。
【００１９】
本開示の試料保持具１０によれば、熱伝導層２２のうち複数の異方性熱伝導体５以外の部分（接続部分６）は、接着層２１と主成分が同じである。これにより、接続部分６の接着性を高めることができる。さらに、接続部分６の熱膨張率と、接着層２１の熱伝導率との差を低減することができる。そのため、ヒートサイクル下において接続部分６と接着層２１との間に熱応力が生じるおそれを低減することができる。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。
【００２０】
なお、ここでいう「主成分」とは、その部材を構成する成分のうち、最も割合が多い成分を意味している。接着層２１および接続部分６の成分分析には、島津製作所社のフーリエ変換赤外分光光度計（型番：Ｐｒｅｓｔｉｇｅ−２１）を用いることができる。具体的には、主成分を構成する原子間振動が固有の波長の赤外線を吸収し、構成（官能基）を推測することによって、主成分を調べることができる。接続部分６は、試料保持具１０のうち絶縁基体１や支持体３を研削加工により除去し、または接着層２１をワイヤーカッター等で切断することによって、接着層２１から切り出すことができる。
【００２１】
また、図３に示すように、複数の異方性熱伝導体５は、それぞれが中心を同じくする、円形状または円環形状であってもよい。これにより、試料保持面１１の周方向の均熱性を高めることができる。
【００２２】
また、複数の異方性熱伝導体５は、円形状または円環形状のものが、複数に分割されたものであってもよい。これにより、複数の異方性熱伝導体５のそれぞれの部位を小さくすることができる。そのため、各異方性熱伝導体５に生じる熱応力を低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。
【００２３】
また、図３に示すように、異方性熱伝導体５は少なくとも３つ以上設けられており、異
方性熱伝導体５同士の間隔は、熱伝導層２２の中心から外周に向かうにつれて大きくなっていてもよい。円環形状の異方性熱伝導体５は内側よりも外側の方が大きく熱膨張するため、このような構成によって、異方性熱伝導体５の外側の熱膨張により生じる応力を低減することができる。そのため、異方性熱伝導体５の近傍において破損が起こるおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。
【００２４】
具体的には、図３に示すように複数の異方性熱伝導体５が３つの円環形状の部材であるときは、最も中心に近い円環の外径を９１ｍｍ、２番目に中心に近い円環の内径を１００ｍｍ、２番目に中心に近い円環の外径を１９１ｍｍ、最も中心から遠い円環の内径を２００ｍｍにすることができる。
【００２５】
また、図４に示すように、複数の異方性熱伝導体５は、熱伝導層２２の外周面に露出していなくてもよい。これにより、発熱抵抗体４で生じた熱が異方性熱伝導体５を介して外部に逃げてしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持面１１の加熱の効率を高めることができる。具体的には、熱伝導層２２の外周面に露出する部分は、接続部分６であるとよい。
【００２６】
また、図４に示すように、異方性熱伝導体５が貫通孔を有している場合においては、熱伝導層２２のうち貫通孔に露出する部分が、接続部分６に覆われていてもよい。これにより、貫通孔から熱引きが生じるおそれを低減することができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００２７】
さらに、図４に示すように、発熱抵抗体４が複数の異方性熱伝導体５よりも上方に位置しており、発熱抵抗体４に電気的に接続されたリード端子７が、異方性熱伝導体５に設けられた貫通孔を通って支持体３の下方に引き出されており、熱伝導層２２のうち貫通孔の内側に露出する部分が接続部分６に覆われていてもよい。これにより、接続部分６よりも熱を伝えやすい異方性熱伝導体５が貫通孔に露出しない構成にすることができる。そのため、リード端子７から熱引きが生じるおそれを低減することができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００２８】
また、図５に示すように、接着層２１は、熱伝導層２２の下面に位置する部分よりも上面に位置する部分のほうが薄くてもよい。これにより、接合層２全体の厚みを確保しつつ、異方性熱伝導体５と試料保持面１１との距離を近づけることができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めつつ、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。具体的な接着層２１の厚みとしては、熱伝導層２２の下面に位置する部分を２ｍｍに、熱伝導層２２の上面に位置する部分を０．１ｍｍにすることができる。特に、発熱抵抗体４が異方性熱伝導体５と試料保持面１１との間に位置する場合においては、発熱抵抗体４と異方性熱伝導体５との距離を近づけることができるため、より試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００２９】
また、図５に示すように、発熱抵抗体４は、絶縁基体１の内部もしくは下面に設けられていてもよい。これにより、発熱抵抗体４が支持体３の上面もしくは内部に設けられている場合と比較して、発熱抵抗体４と試料保持面１１との距離を近づけることができる。そのため、発熱抵抗体４で生じた熱を、効率的に試料保持面１１に伝えることができる。その結果、試料の加熱の効率を高めることができる。また、試料保持具１０は、支持体３の下面に金属基体８を更に有していてもよい。金属基体８の寸法は、例えば金属基体８が円板状のときは、厚みを１０〜１００ｍｍに、直径を１００〜５００ｍｍにすることができる。
【００３０】
また、図６および図７に示すように、発熱抵抗体４は、支持体３の上面もしくは内部に
設けられていてもよい。これにより、発熱抵抗体４と試料保持面１１との間に異方性熱伝導体５を設けることができる。そのため、発熱抵抗体４で生じた熱を、異方性熱伝導体５により効率的に面方向に拡散させて、試料保持面１１まで伝えることができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００３１】
また、図８に示すように、異方性熱伝導体５は、側面が曲面状であってもよい。この場合は、異方性熱伝導体５のうち特に応力が集中しやすい角部から剥離が生じるおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。
【符号の説明】
【００３２】
１：絶縁基体
１１：試料保持面
２：接合層
２１：接着層
２２：熱伝導層
３：支持体
４：発熱抵抗体
５：異方性熱伝導体
６：接続部分
７：リード端子
８：金属基体
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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