(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスから成り、一方の主面に試料保持面を有する円板状の試料保持具であって、縦断面を見たときに、前記一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域と、該中央領域を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である２つの周縁領域を有し、前記他方の主面の全体が、他方側に凸な弧状であることを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
セラミックスから成り、一方の主面に試料保持面を有する円板状の試料保持具であって、縦断面を見たときに、前記一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域と、該中央領域を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である２つの周縁領域を有し、前記一方の主面における前記中央領域の幅が前記２つの周縁領域の幅の合計よりも大きいことを特徴とする試料保持具。
【請求項３】
前記縦断面を見たときに、前記他方の主面の全体が、他方側に凸な弧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。
【請求項４】
前記縦断面を見たときに、中心において厚みが最も薄くなっ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。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ウエハを加熱するために用い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、特開２００１−２３７１６６号公報（以下、特許文献１ともいう）に記載の均熱板が知られている。特許文献１に記載の均熱板は、均熱板を支持する支持体と組み合わされることによってウエハ加熱装置として用いられている。均熱板の一方の主面はウエハを載せる載置面であり、他方の主面には発熱抵抗体が形成されている。均熱板は、中心側に設けられたコイルバネからなる弾性体によって支持体側から押し上げられるとともに、外周側に設けられたボルトからなる弾性体によって支持体側に抑えつけることによって、固定されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００１−２３７１６６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に記載のウエハ加熱装置においては、ヒートサイクル下において均熱板に変形が生じる場合があった。これにより、均熱板とその表面のウエハとの距離が変化すことによって、ウエハの均熱が悪くなるおそれがあった。
【０００５】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたものであり、その目的は、均熱板（試料保持具）の均熱性を向上させことにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の試料保持具は、セラミックスから成り、一方の主面に試料保持面を有する円板状の試料保持具であって、縦断面を見たときに、前記一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域と、該中央領域を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である２つの周縁領域を有し、前記他方の主面の全体が、他方側に凸な弧状であることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の一態様の試料保持具によれば、一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域と、中央領域を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である２つの周縁領域を有することによって、試料保持具を支持体と組み合わせて用いたときに、ヒートサイクル下において生じる試料保持具の変形を低減できる。具体的には、試料保持具を支持体と組み合わせたときに、他方側（支持体側）に凸な弧状である中央領域を他方側から押し上げて変形させることによって平坦にするとともに、一方側（試料保持面側）に凸な形状である周縁領域を一方側から押し下げて変形させることによって平坦にする。このように、試料保持具を支持体に組み合わせたときに、あらかじめ外力を加えて変形させた状態で全体を平坦にしておくことによって、ヒートサイクル下において熱応力が加わった場合に生じる変形を低減できる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本発明の一実施形態の試料保持具およびこれを備えたウエハ加熱装置を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す試料保持具を支持体から取り外した状態で、試料保持面の平面度を測定した結果を示すグラフである。
【図３】図１に示す試料保持具の厚みの分布を測定した結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具１およびこれを備えたウエハ加熱装置１０について説明する。図１に示すように、ウエハ加熱装置１０は、試料保持具１と、試料保持具１に設けられた発熱抵抗体９と、試料保持具１の下側に位置して試料保持具１を支持する支持体２と、試料保持具１と支持体２とを固定する複数の留め具３とを備えている。ウエハ加熱装置１０はさらに、試料保持具１と支持体２との間に位置する押圧部材８を備えている。なお、図１においては、便宜上、留め具３および押圧部材８を拡大して示している。
【００１０】
試料保持具１は、上面に試料保持面１１を有する部材である。本実施形態においては、試料保持具１の上面の全体が試料保持面１１である。試料保持具１は、例えば、円板状の部材である。試料保持具１はセラミックスから成る。セラミックスとしては、熱伝導率が高くウエハを汚染する可能性が低い元素から構成されるセラミックスが好ましい。具体的には、炭化珪素、炭化硼素、窒化硼素、窒化珪素または窒化アルミニウムを主成分とするセラミックスを用いることができる。特に、熱伝導率の観点から、炭化珪素または窒化アルミニウムを用いることが好ましい。試料保持具１の寸法は、例えば、平面視したときの上面（試料保持面１１）の径を、例えば、２００〜５００ｍｍ、厚みを１〜７ｍｍに設定できる。本実施形態においては、試料保持面１１を平面視したときの径が３００ｍｍに設定されている。
【００１１】
発熱抵抗体９は、ウエハ等の試料（被保持物）を加熱するための部材である。発熱抵抗体９は、試料保持具１の内部または下面に設けられている。本実施形態のウエハ加熱装置１０においては、発熱抵抗体９は試料保持具１の下面に設けられている。発熱抵抗体９は、例えば、帯状に形成されている。発熱抵抗体９は、例えば、金、銀、パラジウムまたは白金等の金属材料から成る。
【００１２】
支持体２は、試料保持具１を支持するための部材である。支持体２は、試料保持具１の下側に位置して試料保持具１を支持する。試料保持具１と支持体２とは、それぞれ複数設けられた、押圧部材８と留め具３とによって固定されている。押圧部材８は、例えば、ウエハ加熱装置１０の下面の中心に１つ、中心と外周との間に円状に８つ、外周に沿って８つ設けられている。押圧部材８は、例えば、コイルバネから成る。留め具３は、例えば、ウエハ加熱装置１０の外周側に、周方向に等間隔に設けられている。試料保持具１は、押圧部材８によって支持体２側から押し上げられるとともに、外周側に設けられた留め具３によって支持体２側に抑えつけることによって、固定されている。このように、試料保持具１を上下方向から押圧することによって、均熱板に生じる変形を低減している。なお、図１においては、押圧部材８が試料保持具１を押し上げる力と、支持体２を抑えつける力とを白抜きの矢印で示している。
【００１３】
留め具３は、試料保持具１を支持体２側に抑えつけるための部材である。本実施形態のウエハ加熱装置１０においては、留め具３は、バネによる弾性力を利用して試料保持具１と支持体２とを抑えつけている。
【００１４】
ここで、本実施形態の試料保持具１は、支持体２から取り外した状態で縦断面を見たときに、一方の主面が、他方側に凸な弧状である中央領域１２と、中央領域１２を挟んで位置するとともに一方側に凸な弧状である２つの周縁領域１３を有する。より具体的には、試料保持具１は、試料保持面１１を見たときに、中央領域１２が凹んでいるとともに、周縁領域１３が中央領域１２を取り囲んで盛り上がっている。
【００１５】
図２は、本実施形態の試料保持具１を支持体２から外した状態で、試料保持面１１の平面度を測定した結果を示すグラフである。横軸は、試料保持面１１における位置を示している。具体的には、横軸の値が０の箇所が、試料保持面１１における中心位置に対応しており、他の箇所はこの中心位置からの距離を意味している。本実施形態においては試料保持面１１の径が３００μｍであるため、横軸の値が１５０の箇所および−１５０の箇所が、試料保持面１１の端部を意味している。縦軸は、試料保持面１１における高低差を相対的に示すことを目的として、試料保持面１１の全体の平均的な高さ位置に対する平面度を示している。なお、ここでいう「平面度」とは、試料保持面１１の部位による高低差を明確に表現するために便宜上用いている表現である。そのため、一般的に用いられるような何かしらの基準値に対する公差を意味しているわけではない。
【００１６】
図２から分かるとおり、試料保持面１１は、中央領域１２において大よそ１０μｍ程度の高低差を有する他方側に凸な弧状になっており、周縁領域１３においておおよそ１０μｍ程度の高低差を有する一方側に凸な弧状になっている。
【００１７】
これにより、試料保持具１を支持体２と組み合わせて用いたときに、ヒートサイクル下において生じる試料保持具１の変形を低減できる。具体的には、試料保持具１を支持体２と組み合わせたときに、他方側（支持体２側）に凸な弧状である中央領域１２を他方側から押圧部材８によって押し上げて変形させることによって平坦にする。また、一方側（試料保持面１１側）に凸な形状である周縁領域１３を一方側から留め具３によって押し下げて変形させることによって平坦にする。本実施形態の試料保持具１においては、周縁領域１３に、押し下げる方向に力を加える留め具３だけではなく、押し上げる方向に力を加える押圧部材８も設けられているが、留め具３による力を周縁領域１３に設けられた押圧部材８による力よりも大きくすることによって、周縁領域１３を押し下げることができる。
【００１８】
このように、試料保持具１を支持体２に組み合わせたときに、あらかじめ外力（押圧卯材８による力および留め具３による力）を加えて変形させた状態で全体を平坦にしておくことによって、ヒートサイクル下において熱応力が加わった場合に生じる変形を低減できる。
【００１９】
また、縦断面を見たときに、試料保持具１を支持体２から外した状態で、他方の主面の全体が、他方側に凸な弧状であることが好ましい。試料保持具１の他方の面と支持体２とを組み合わせた際に、試料保持具１の他方の主面の全体が他方側に凸な弧状であることによって、中央領域１２を押圧部材８によって押し上げやすくすることができる。特に、試料保持具１と支持体２とを組み合わせたときに、試料保持面１１を平坦にするためには、中央領域１２の中でも特に中心部分を他方側から強く押し上げる必要があるが、試料保持具１の他方の主面の全体が他方側に凸な弧状であることによって、同様の押圧部材８を支持体２と試料保持具１との間に複数配置するだけで、自然に中央領域１２の中の中心部分において押圧部材８による試料保持具１を押し上げる力を大きく働かせることができる。そのため、試料保持具１を支持体２に組み合わせたときに、容易に試料保持面１１を平坦にすることができる。
【００２０】
また、縦断面を見たときに、試料保持具１は、中心において厚みが最も薄くなっていることが好ましい。図３は、本実施形態の試料保持具１を支持体２から外した状態で、試料保持面１１の厚みを測定した結果を示すグラフである。横軸は、図２の場合と同様に試料保持面１１における位置を示している。また、縦軸は、試料保持具１の全体の厚みの平均に対する、各箇所における相対的な厚みの大きさを示している。図３から分かるように、試料保持具１は、周縁領域１３において厚みが大きくなっている。また、中央領域１２においては、中心に向かうにつれて厚みが薄くなっている。そして、試料保持具１は、中心
において厚みが最も薄くなっている。試料保持具１は、支持体２に取り付ける前と取り付けた後で変形することになるが、試料保持具１の中心は特に大きく変形する部分である。この中心を薄く形成しておくことによって、中央領域１２を変形しやすくすることができるので、試料保持具１を支持体２に取り付けたときに試料保持面１１を容易に平坦にすることができる。
【００２１】
また、縦断面を見たときに、一方の主面における中央領域１２の幅が２つの周縁領域１３の幅の合計よりも大きい。中央領域１２を広くしておくことによって、より広い範囲に押圧部材８を配置することができる。押圧部材８を取り付けた箇所は熱引きが大きくなることから、押圧部材８が部分的に偏って存在する場合には均熱性を向上させることが困難になる。これに対して、中央領域１２の幅を大きくすることによって、中央領域１２を押し上げるための押圧部材８を広範囲に配置することができるようになることから、熱引けを制御しやすくなる。その結果、試料保持面１１における均熱性を向上できる。なお、ここでいう中央領域１２は他方側に弧状になっている部分を意味しており、周縁領域１３は中央領域１２よりも外周側に位置する領域の全体を意味している。
【００２２】
なお、本実施形態のように、周縁領域１３にも押圧部材８が設けられている場合には、中央領域１２を広くしなくとも押圧部材８を広範囲に配置することができるとの見方も考えられるが、これは誤りである。すなわち、周縁領域１３に押圧部材８を設ける場合には、常に留め具３との力関係を考慮した上で押圧部材８を設ける必要があることから、周縁領域１３における押圧部材８の取り付けには大きな制限がある。したがって、中央領域１２を周縁領域１３よりも広範囲に設定し、中央領域１２に押圧部材８を広範囲に配置することが、均熱性を向上させる観点から好ましい。
【符号の説明】
【００２３】
１  ：試料保持具
１１：試料保持面
１２：中央領域
１３：周縁領域
２  ：支持体
３  ：留め具
８  ：押圧部材
９  ：発熱抵抗体
１０：ウエハ加熱装置
【図１】
0006605947.tif 000002
【図２】
0006605947.tif 000003
【図３】
0006605947.tif 000004