(57)【要約】  【課題】  試料保持具１０の均熱性を向上させる。  【解決手段】  本開示の試料保持具１０は、板状であって一方の主面が試料保持面１１であり、他方の主面に開口する孔部１２を有する絶縁基体１と、該絶縁基体１の内部において前記試料保持面１１に対向する内部電極２とを備えており、該内部電極２は、前記絶縁基体１に全体が覆われた第１電極２１および、該第１電極２１よりも熱伝導率が小さく、該第１電極２１に隣り合っており、前記孔部１２に引き出された第２電極２２を有していることを特徴とする。【選択図】  図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
板状であって一方の主面が試料保持面であり、他方の主面に開口する孔部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の内部において前記試料保持面に対向する内部電極とを備えており、該内部電極は、前記絶縁基体に全体が覆われた第１電極および、該第１電極よりも熱伝導率が小さく、該第１電極に隣り合っており、前記孔部に引き出された第２電極を有していることを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記第２電極は、前記第１電極よりも仕事関数が大きい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電極と前記第２電極とは、前記試料保持面に垂直な方向に部分的に重なっていることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の試料保持具。
【請求項４】
前記第１電極は、金属粒子を含み、該金属粒子は、前記第２電極に含まれ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】
前記孔部の内側には、前記第２電極に電気的に接続された電極端子が設けられている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】
前記第２電極は、前記第１電極よりも厚いことを特徴とする請求項５に記載の試料保持具。
【請求項７】
前記孔部は、側面と底面とを有しており、前記第２電極は、前記側面と前記底面とに設けられていることを特徴とする請求項５または請求項６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、半導体集積回路の製造工程などで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に開示された静電チャックは、セラミック基体とセラミック基体の内部に位置する内部電極とを有している。内部電極は、静電電極とヒータ電極である。セラミック基体には内部電極が露出する孔部が設けられており、孔部には内部電極と外部とを接続する給電部材が位置している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】国際公開第２０１６／０３５８７８号
【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においては、内部電極のうち孔部に露出する領域から、外部に熱が逃げるおそれがあった。その結果、試料保持面における均熱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】
本開示の試料保持持具は、板状であって一方の主面が試料保持面であり、他方の主面に開口する孔部を有する絶縁基体と、該絶縁基体の内部において前記試料保持面に対向する内部電極とを備えており、該内部電極は、前記絶縁基体に全体が覆われた第１電極および、該第１電極よりも熱伝導率が小さく、該第１電極に隣り合っており、前記孔部に引き出された第２電極を有して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、試料保持面の均熱性を高めることができる。
【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】試料保持具の他の例を示す断面図である。
【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。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本開示の試料保持具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、内部電極２と、孔部１２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
、例えば円板状または角板状である。絶縁基体１は、例えば一方の主面が試料保持面１１である。絶縁基体１は、内部に内部電極２を有している。また、試料保持具１０を静電チャックとして用いる場合においては、絶縁基体１は、内部に静電吸着用電極を有していてもよい。絶縁基体１は、例えばセラミック材料を有する。セラミック材料としては、例えばアルミナ、窒化アルミニウム、窒化珪素またはイットリア等とすることができる。絶縁基体１の寸法は、例えば直径を２００〜５００ｍｍに、厚みを１〜１５ｍｍにすることができる。
【００１１】
絶縁基体１は、他方の主面に孔部１２を有する。孔部１２は、絶縁基体１の内部に設けられた内部電極２を通電するために設けられている。孔部１２の内側には、電極端子３が設けられて、内部電極２に電気的に接続されていてもよい。孔部１２の寸法は、例えば直径が１〜１０ｍｍの円形で、深さが０．５〜１４．５ｍｍであってもよい。孔部１２は、絶縁基体１に複数設けられていてもよい。孔部１２は、絶縁基体１の中心に設けられていてもよい。この場合は、電極端子３を中心に引き出すことができるので、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００１２】
内部電極２は、絶縁基体１の内部に設けられている。内部電極２は、絶縁基体１の内部において、試料保持面１１に対向して設けられている。内部電極２は、一部が絶縁基体１の孔部１２に引き出されている。内部電極２は、孔部１２に引き出された部位において、電極端子３に電気的に接続されていてもよい。
【００１３】
内部電極２は、例えば静電吸着用電極または発熱抵抗体である。内部電極２が静電吸着用電極である場合は、発熱抵抗体は例えば絶縁基体１の他方の主面に設けられていてもよい。このときに、内部電極２の寸法は、例えば内部電極２が静電吸着用電極である場合は、厚みを０．０１ｍｍ〜０．５ｍｍに、面積を３００００ｍｍ２〜１９００００ｍｍ２にすることができる。また、発熱抵抗体は、銀パラジウム等の金属成分と、ケイ素、ビスマス、カルシウム、アルミニウムおよびホウ素等の材料の酸化物からなるガラス成分とを含んでいてもよい。このときに、発熱抵抗体の寸法は、例えば厚みを０．０１ｍｍ〜０．１ｍｍに、幅を０．５ｍｍ〜５ｍｍに長さを１０００ｍｍ〜５００００ｍｍにすることができる。
【００１４】
本開示の試料保持具１０によれば、内部電極２は、絶縁基体１に全体が覆われた第１電極２１および、第１電極２１よりも熱伝導率が小さく、第１電極２１に隣り合っており、孔部１２に引き出された第２電極２２を有している。これにより、内部電極２の熱が、孔部１２から外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の均熱性を高めることができる。
【００１５】
第１電極２１は、図１に示すように、孔部１２まで引き出されていてもよい。また、図２に示すように、孔部１２の側面１２１まで引き出されていていなくてもよい。この場合は、第２電極２２が部分的に絶縁基体１の内部に入り込んでいてもよい。
【００１６】
第１電極２１は、例えばタングステンまたは白金等の部材であってもよい。第１電極２１がタングステンである場合は、第２電極２２は、例えば白金またはイリジウム等の部材であってもよい。
【００１７】
また、第２電極２２は、第１電極２１よりも仕事関数が大きくてもよい。これにより、孔部１２に引き出された第２電極２２が酸化することにより、第２電極２２が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。このときに、第２電極２２をイリジウムまたは白金に、第１電極２１をタングステンまたは白金にすることができる。
【００１８】
それぞれの材料の仕事関数については、例えば、化学便覧等の文献に記載されている。例えば、第１電極２１をタングステンとした場合の仕事関数は４．６ｅＶであり、第２電極２２を白金とした場合の仕事関数は５．７ｅＶ、第２電極２２をイリジウムとした場合の仕事関数は５．３ｅＶである。
【００１９】
また、図３または図４に示すように、第１電極２１と第２電極２２とは、試料保持面１１に垂直な方向に部分的に重なっていてもよい。これにより、ヒートサイクル下において、内部電極２に熱膨張が生じた場合に、第１電極２１と第２電極２２との間に熱応力が生じ、第１電極２１と第２電極２２とが剥離してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。この場合、第２電極２２のうち、第１電極２１と重なっている部分の面積を３０〜９０ｍｍ２にすることができる。
【００２０】
また、第２電極２２の全体が、第１電極２１に対して試料保持面１１に垂直な方向に重なっていてもよい。これにより、第１電極２１と第２電極２２とが剥離してしまうおそれをより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。これに対して、第２電極２２の一部分が、第１電極２１に対して試料保持面１１に垂直な方向に重なっている場合は、第１電極２１と第２電極２２との接触面積を減らすことができる。そのため、第１電極２１の熱が第２電極２２に伝わるおそれを低減することができる。これにより、第１電極２１の熱が、孔部１２から外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の均熱性を高めることができる。
【００２１】
また、図４に示すように、第１電極２１と第２電極２２とは、試料保持面１１に垂直な方向および平行な方向の両方で重なっていてもよい。これにより、試料保持面１１に垂直な方向および平行な方向の両方において、第１電極２１と第２電極２２とが剥離してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。
【００２２】
また、第１電極２が金属粒子を含み、第２電極２２が同じ金属粒子を含んでいてもよい。これにより、第１電極２１と第２電極２２との接触抵抗を低減することができる。その結果、試料保持面１１における均熱性を高めることができる。この場合は、例えば第１電極２１および第２電極２２に含まれる金属粒子はタングステンまたは白金であってもよい。また、第２電極２２に、第１電極２１に含まれる金属粒子が含まれていることは、ＥＰＭＡ（ＥｌｅｃｔｒｏｎＰｒｏｂｅＭｉｃｒｏＡｎａｌｙｚｅｒ）を用いて、各金属粒子に関するカラーマッピングを行なうことで、確認することができる。
【００２３】
また、第１電極２１に含まれる金属粒子が、第２電極２２のうち第１電極２１と第２電極２２との接触する部位の近傍において、第２電極２２に含まれていてもよい。この場合は、第１電極２１と第２電極２２との接触抵抗をより低減することができる。具体的には、金属粒子は、第１電極２１と接触する部位から０．０５ｍｍ〜３ｍｍの領域に含まれていてもよい。
【００２４】
また、図５に示すように、孔部１２の内側には、第２電極２２に電気的に接続された電極端子３が設けられていてもよい。これにより、第２電極２２からの熱引きを抑えつつ、外部との電気的な接続を行うことができる。その結果、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００２５】
電極端子３は、内部電極２と外部電源とを電気的に接続するための部材である。電極端子３は、例えば棒状の部材であってもよい。電極端子３は、第２電極２２よりも熱伝導率が低い部材であってもよい。これにより、内部電極２の熱が電極端子３から外部に逃げて
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の均熱性を高めることができる。この場合、電極端子３としては、例えばＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金等の部材を用いることができる。
【００２６】
また、図６に示すように、電極端子３と第２電極２２とは、ロウ材等の接合材４により接合されていてもよい。このときに、接合材４は、第２電極２２と同じ成分を含んでいてもよい。これにより、接合材４の熱伝導率を低減することができる。そのため、内部電極２の熱が、接合材４を介して外部に逃げ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。また、孔部１２には、接合材４が充填されていてもよい。
【００２７】
また、図６に示すように、第２電極２２は、第１電極２１よりも厚くてもよい。これにより、第２電極２２に電極端子３を接続する際に、第２電極２２が破損してしまうおそれを低減することができる。また、第１電極２１が第２電極２２よりも薄いことにより、第１電極２１と絶縁基体１の熱膨張差により、絶縁基体１が破損してしまうおそれを低減することができる。その結果、試料保持具１０の耐久性を高めることができる。
【００２８】
このときに、第１電極２１の厚みの定義としては、試料保持具１０を試料保持面１１に垂直な縦断面で見たときに、第１電極２１の厚みをランダムに５箇所測定したときの平均値を、第１電極２１の厚みとすることができる。また、焼結後の絶縁基体１における電極の厚みを測定する場合は、絶縁基体１を厚み方向に切断し、絶縁基体１の側面に内部電極２を露出させる。そうすることにより、マイクロスコープで内部電極２の露出面を観察し、内部電極２の厚みを測定できる。第２電極２２が第１電極２１よりも厚い例としては、第１電極２１の厚みを０．０１〜０．０５ｍｍに、第２電極２２の厚みを０．０６ｍｍ〜０．５ｍｍにすることができる。
【００２９】
また、図７に示すように、孔部１２は、側面１２１と底面１２２とを有しており、第２電極２２は、側面１２１と底面１２２とに設けられていてもよい。これにより、第２電極２２と電極端子３との接触面積を大きくすることができる。これにより、第２電極２２と電極端子３との導電性を高め、第２電極２２と電極端子３との間の発熱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。
【００３０】
この場合に、第２電極２２のうち、孔部１２の側面１２１に設けられた部分の厚みを０．０２〜３ｍｍに、孔部１２の底面１２２に設けられた部分の厚みを０．０２〜３ｍｍにすることができる。
【符号の説明】
【００３１】
１：絶縁基体
１１：試料保持面
１２：孔部
１２１：側面
１２２：底面
２：内部電極
２１：第１電極
２２：第２電極
３：電極端子
４：接合材
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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