(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
上側主面と下側主面とを有し前記上側主面に試料保持面を有するセラミック体と、該セラミック体の前記下側主面に接合された鍔部および該鍔部から下方に向かう筒部を有する金属部材と、前記筒部を囲むように前記鍔部に設けられた第１セラミックリングと、前記セラミック体の前記下側主面のうち前記筒部よりも内側に設けられた第２セラミックリングとを備え、前記第２セラミックリングの熱膨張率が前記セラミック体の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
前記下側主面に垂直な方向で断面視したときに、前記第１セラミックリングが前記第２セラミックリングよりも幅広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】
上側主面と下側主面とを有し前記上側主面に試料保持面を有するセラミック体と、該セラミック体の前記下側主面に接合された鍔部および該鍔部から下方に向かう筒部を有する金属部材と、前記筒部を囲むように前記鍔部に設けられた第１セラミックリングと、前記セラミック体の前記下側主面のうち前記筒部よりも内側に設けられた第２セラミックリングとを備え、前記下側主面に垂直な方向で断面視したときに、前記第１セラミックリングが前記第２セラミックリングよりも幅広であることを特徴とする試料保持具。
【請求項４】
前記第１セラミックリングと前記第２セラミックリングとが同心円状であ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】
請求項１乃至請求項４のいずれかに記載の試料保持具と、貫通孔を有する筐体とを備えており、前記セラミック体および前記金属部材が前記貫通孔を塞ぐように前記筐体に取り付けられていることを特徴とする試料処理装置。
【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、半導体ウエハ等の各試料を保持する際に用いられる試料保持具およびこれを備えた試料処理装置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に記載の試料保持具が知られている。特許文献１に記載の試料保持具は、上面に試料保持面を有するセラミック体と、セラミック体の下面に接合された筒状の金属部材とを備えている。試料保持具は貫通孔を有する筐体に取り付けられることによって試料処理装置として用いられる。具体的には、セラミック体および金属部材が貫通孔を塞ぐように取り付けられて用いられる。試料処理装置は、筐体の内部を真空にして用いられる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２１９５７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
近年、セラミック体の薄型化が求められている。しかしながら、特許文献１に記載された試料保持具においてセラミック体を薄くしてしまうと、試料保持具を使用する際にセラミック体に変形が生じてしまうおそれがあった。具体的には、試料処理装置の内部を真空にしたときには、セラミック体の上面は真空環境下におかれるとともに、セラミック体の下面のうち金属部材に囲まれた領域は大気環境下におかれることになる。そのため、セラミック体の上面側と下面側との間に生じる圧力差によって、セラミック体のうち金属部材に囲まれた領域が上方向へ押されることによって、セラミック体に変形が生じてしまうおそれがあった。その結果、試料保持面に配置された試料が試料保持面から剥がれてしまうおそれがあった。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明の一態様の試料保持具は、上側主面と下側主面とを有し前記上側主面に試料保持面を有するセラミック体と、該セラミック体の前記下側主面に接合された鍔部および該鍔部から下方に向かう筒部を有する金属部材と、前記筒部を囲むように前記鍔部に設けられ
た第１セラミックリングと、前記セラミック体の前記下側主面のうち前記筒部よりも内側に設けられた第２セラミックリングとを備え、前記第２セラミックリングの熱膨張率が前記セラミック体の熱膨張率よりも小さいことを特徴とする。
また、本発明の他の一態様の試料保持具は、上側主面と下側主面とを有し前記上側主面に試料保持面を有するセラミック体と、該セラミック体の前記下側主面に接合された鍔部および該鍔部から下方に向かう筒部を有する金属部材と、前記筒部を囲むように前記鍔部に設けられた第１セラミックリングと、前記セラミック体の前記下側主面のうち前記筒部よりも内側に設けられた第２セラミックリングとを備え、前記下側主面に垂直な方向で断面視したときに、前記第１セラミックリングが前記第２セラミックリングよりも幅広であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の一態様の試料保持具によれば、第２セラミックリングが設けられていることによって、セラミック体の変形を低減することができる。その結果、試料保持面に配置された試料が試料保持面から剥がれてしまうおそれを低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本発明の一実施形態の試料保持具およびこれを用いた試料処理装置の断面図である。
【図２】図１に示す試料保持具の拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
本発明の一実施形態の試料保持具１０およびこれを備えた試料処理装置１００について詳細に説明する。
【０００９】
図１に示すように、試料処理装置１００は、筐体２０と筐体２０の内部に設けられた試料保持具１０とを備えている。試料処理装置１００は、例えば、半導体製造装置として用いられる。この場合には、筐体２０はいわゆるチャンバーとして用いられ、試料保持具１０には、例えば、シリコンウエハ等の試料が保持される。
【００１０】
筐体２０は、下側に開口する貫通孔３０を有しており、この貫通孔３０を塞ぐように試料保持具１０が取り付けられている。具体的には、試料保持具１０のうち金属部材２が筐体２０の貫通孔３０を囲んでいるとともに、金属部材２とセラミック体１とによって貫通孔３０を塞いでいる。金属部材２は、筐体２０に接合されるとともに、セラミック体１の試料保持面１１が露出する筐体２０内の空間４０を筐体２０およびセラミック体１と共に封止している。
【００１１】
図２に示すように、試料保持具１０は、上側主面に試料保持面１１を有したセラミック体１と、セラミック体１の下側主面に設けられた金属部材２と、金属部材２に取り付けられた第１セラミックリング３と、セラミック体１の下側主面のうち金属部材２の内側に設けられた第２セラミックリング４とを備えている。
【００１２】
セラミック体１は、試料を保持するための部材である。セラミック体１は、例えば、円板状の部材である。セラミック体１は上側主面に試料保持面１１を有する。
【００１３】
セラミック体１は、例えば、窒化アルミニウム等のセラミック材料から成る。セラミック体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。必要に応じて、セラミック体１の内部に、静電吸着用電極が設けられていてもよい。また、セラミック体１の内部に発熱抵抗体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等を用いて、焼成後に静電吸着用電極または発熱抵抗体と成るパターンを予め印刷しておけばよい。セラミック体１の寸法は、例えば、上側主面の直径を３０〜５００ｍｍ程度に、厚みを５〜２５ｍｍ程度に設定できる。
【００１４】
金属部材２は、セラミック体１を保持するための部材である。図２に示すように、金属部材２は、セラミック体１の下側主面に設けられた鍔部２１および鍔部２１からセラミック体１から離れるように伸びる筒部２２を有する。鍔部２１はセラミック体１の下側主面に接合されている。鍔部２１および筒部２２は一体的に形成することができる。鍔部２１および筒部２２は、例えば、Ｆｅ−Ｎｉ−Ｃｏ等の耐熱性および生産性に優れた金属材料から成る。
【００１５】
金属部材２において、鍔部２１は、セラミック体１の下側主面に接合される部位である。鍔部２１は、環状の部位であって、セラミック体１の下側主面に接合されている。より詳しくは、鍔部２１は円環状の部位である。鍔部２１の寸法は、例えば、内径を２０〜４５０ｍｍ程度に、円環の幅を２〜２０ｍｍ程度に設定できる。鍔部２１と筒部２２の厚みは、例えば、０．２〜２ｍｍに設定できる。なお、鍔部２１の内径は、セラミック体１の下側主面に配置される各種の端子（図示せず）の配置および試料処理装置１００の内部にガスを導入するためにセラミック体１に設けられるガス供給孔（図示せず）等の配置等を踏まえて設定される。また、鍔部２１の円環の幅は、セラミック体１と金属部材２との接合強度を十分に確保できるように設定される。
【００１６】
鍔部２１とセラミック体１とはろう材によって接合されている。ろう材としては、例え
ば、銀ろう、または、銀銅ろうを用いることができる。鍔部２１とセラミック体１との接合をより良好に行なうために、セラミック体１の下側主面にはメタライズ層（図示せず）が設けられている。メタライズ層は、鍔部２１の形状に対応して設けられている。具体的には、円環状の鍔部２１に対応するように、メタライズ層も円環状である。メタライズ層としては、例えば、Ａｇ−Ｃｕ−Ｔｉ系具金等を用いることができる。
【００１７】
第１セラミックリング３は、鍔部２１を固定するための部材である。第１セラミックリング３は、セラミック体１の下側主面に接合された鍔部２１の下面にろう材によって接合されている。第１セラミックリング３は筒部２２を囲むように設けられている。第１セラミックリング３は、鍔部２１の全周に沿った円環状の部材である。より具体的には、第１セラミックリング３は、例えば、平面視したときの形状が円環状であって、断面視したときの形状が長方形である。第１セラミックリング３とセラミック体１とによって鍔部２１を挟むことによって、より強固に鍔部２１を固定することができる。この第１セラミックリング３は、セラミック体１と同じセラミック材料から成ることが好ましい。これにより、第１セラミックリング３とセラミック体１との熱膨張率とを近づけることができるので、両者に挟まれた鍔部２１について、ヒートサイクル下における変形を抑制することができる。ろう材によって第１セラミックリング３と鍔部２１との接合を良好に行なうために、第１セラミックリング３の上面には、セラミック体１の下側主面にメタライズ層を設ける場合と同様にメタライズ層が設けられていることが好ましい。
【００１８】
第１セラミックリング３の寸法は、例えば、平面視したときの内径を２２〜４６０ｍｍ程度に円環の幅を２〜８ｍｍ程度に、断面視したときの厚みを２〜８ｍｍに設定できる。
【００１９】
本実施形態の試料保持具１０は、セラミック体１の下側主面のうち筒部２２よりも内側に設けられた第２セラミックリング４を備えている。これにより、セラミック体１の上側と下側との間に圧力差が生じたとしても、セラミック体１に生じる変形を低減することができる。その結果、試料保持面１１に配置された試料が試料保持面１１から剥がれてしまうおそれを低減できる。
【００２０】
また、第２セラミックリング４の形状がリング状であることにより、セラミック体１の変形を面内でより均一に低減することができる。そのため、セラミック体１に局所的な変形が生じることを低減できる。より具体的には、第２セラミックリング４は、例えば、平面視したときの形状が円環状であって、断面視したときの形状が長方形状である。第２セラミックリング４の寸法は、例えば、平面視したときの内径を８〜２２０ｍｍ程度に円環の幅を２〜４ｍｍ程度に、断面視したときの厚みを２〜４ｍｍに設定できる。
【００２１】
また、第１セラミックリング３と第２セラミックリング４とが同心円状であってもよい。セラミック体１に生じようとする変形は、２つが同心円状にあることによって、第１セラミックリング３と第２セラミックリング４とに熱膨張または熱収縮が生じたときにセラミック体１のうち特定の部位に熱応力が集中することを低減できる。
【００２２】
また、第２セラミックリング４と金属部材２の筒部２２とが同心円状にあってもよい。試料処理装置１００を使用する際にセラミック体１に生じる変形は、金属部材２の筒部２２の中心において最も大きくなる。そこで、第２セラミックリング４を金属部材２の筒部２２と同心円状になるように配置することによって、セラミック体１に生じる変形を効果的に低減できる。
【００２３】
また、第２セラミックリング４の熱膨張率が、セラミック体１の熱膨張率よりも小さくてもよい。これにより、ヒートサイクル下におけるセラミック体１の変形を低減することができる。具体的には、セラミック体１として窒化アルミニウムを用いることによってセ
ラミック体１の熱膨張率を４．６×１０−６／Ｋに、第２セラミックリング４として炭化珪素を用いることによって第２セラミックリング４の熱膨張率を３．７×１０−６／Ｋに設定できる。
【００２４】
また、セラミック体１および第２セラミックリング４を主成分が同じセラミックスから形成するとともに、副成分として添加する物質の種類または量を変えることによって、熱膨張率を調整してもよい。具体的には、セラミック体１および第２セラミックリング４の主成分として窒化アルミニウムを用いるとともに副成分としてアルミナを用いる場合であれば、窒化アルミニウム単体よりも熱膨張率を大きくすることができる。具体的には、セラミック体１の材料として、アルミナを１〜５質量パーセント添加した窒化アルミニウムを用いることによって、セラミック体１の熱膨張率を４．８×１０−６／Ｋに設定することができる。また、第２セラミックリング４の材料として、アルミナを添加していない窒化アルミニウム単体を用いることによって、第２セラミックリング４の熱膨張率を４．６×１０−６／Ｋに設定できる。このように、セラミック体１と第２セラミックリング４の主成分を同じにすることによって、セラミック体１と第２セラミックリング４の熱伝導率を同程度にすることができるので、試料保持面１１の均熱性を高めることができる。
【００２５】
また、下側主面に垂直な方向で断面視したときに、第１セラミックリング３が第２セラミックリング４よりも幅広であってもよい。セラミック体１が熱膨張または熱収縮するときには、セラミック体１の外側に向かうにつれて、その変形量が大きくなる。そのため、第２セラミックリング４よりも外側に位置する第１セラミックリング３には、第２セラミックリング４よりも大きな熱応力が加わることになる。このような第１セラミックリング３を第２セラミックリング４よりも幅広にしておくことで、セラミック体１の変形をより効果的に低減できる。
【符号の説明】
【００２６】
１：セラミック体
１１：試料保持面
２：金属部材
２１：鍔部
２２：筒部
３：第１セラミックリング
４：第２セラミックリング
１０：試料保持具
２０：筐体
３０：貫通孔
４０：空間
１００：試料処理装置
【図１】
0006525791.tif 000002
【図２】
0006525791.tif 000003