(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
セラミックスから成り、主面に試料保持面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の内部に前記試料保持面に対向して設けられた静電吸着用電極と、該静電吸着用電極に電気的に接続された給電端子とを備えており、
該静電吸着用電極は前記セラミックスが入り込んだ複数の貫通孔を有しており、複数の該貫通孔は、前記静電吸着用電極における前記給電端子との接続部から離れる方向に長い形状であり、
前記貫通孔は、前記接続部から離れる方向に直交する断面で見たときに、一対の開口部の幅よりも該一対の開口部の間の部分の幅が小さいことを特徴とする試料保持具。
【請求項２】
複数の前記貫通孔は、一部が前記接続部から離れる方向に並んで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】
前記貫通孔は、前記接続部から離れる方向に直交する断面で見たときに、前記一対の開口部から幅が最も小さい部分に近付くにしたがってそれぞれ幅が小さく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。
【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】
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、半導体ウェハ等の各試料を保持するための部品として試料保持具が知られている。試料保持具としては、例えば、国際公開第２００７／００７６７４（以下、特許文献１という）に開示された静電チャック装置が挙げられる。特許文献１に開示された静電チャック装置は、セラミックスから成る絶縁基板と、絶縁基板の内部に設けられた静電吸着用電極とを備えている。
【０００３】
静電吸着用電極には、円形状の貫通孔が複数設けられており、この貫通孔に絶縁基板を構成するセラミックスが入り込んでいる。これにより、ヒートサイクル下において、絶縁基板と静電吸着用電極との間に剥がれが生じるおそれが低減されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】国際公開第２００７／００７６７４
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、特許文献１に開示された静電チャック装置は、静電吸着用電極が複数の円形状の貫通穴を有することによって、高周波電流を流したときに電流が流れにくくなってしまうおそれがあった。その結果、静電チャック装置の電力効率が低下してしまうという問題点があった。
【０００６】
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、絶縁基板と静電吸着用電極との間に剥がれが生じるおそれを低減しつつ、電力効率を向上させることができる試料保持具を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明の一態様の試料保持具は、セラミックスから成り、主面に試料保持面を有する絶縁基板と、該絶縁基板の内部に前記試料保持面に対向して設けられた静電吸着用電極と、該静電吸着用電極に電気的に接続された給電端子とを備えており、該静電吸着用電極は前記セラミックスが入り込んだ複数の貫通孔を有しており、複数の該貫通孔は、前記静電吸着用電極における前記給電端子との接続部から離れる方向に長い形状であり、前記貫通孔は、前記接続部から離れる方向に直交する断面で見たときに、一対の開口部の幅よりも該一対の開口部の間の部分の幅が小さいことを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の一態様の試料保持具によれば、複数の貫通孔が静電吸着用電極における給電端子との接続部から離れる方向に長い形状であることによって、給電端子から流れる電流を妨げにくくすることができる。これにより、絶縁基板と静電吸着用電極との間に剥がれが生じるおそれを低減しつつ、電力効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】（ａ）は本発明の試料保持具の一実施形態を示す部分縦断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す試料保持具の部分横断面図である。
【図２】本発明の試料保持具の変形例を示す部分縦断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下、本発明の一実施形態に係る試料保持具について、図面を参照して説明する。
【００１１】
図１は、本発明の一実施形態に係る試料保持具１０を示す断面図である。図１に示すように、本発明の一実施形態の試料保持具１０は、主面に試料保持面１１を有する絶縁基板１と、絶縁基板１の内部に試料保持面１１に対向して設けられた静電吸着用電極２とを備えている。
【００１２】
絶縁基板１は、主面の少なくとも一部が試料保持面１１とされた板状の部材である。絶縁基板１は、主面の試料保持面１１において、例えばシリコンウェハ等の試料を保持する。絶縁基板１は、平面視したときの形状が円形状の部材である。絶縁基板１は、例えばアルミナ、窒化アルミニウムまたは窒化ケイ素等のセラミック材料からなる。絶縁基板１の寸法は、例えば、直径を２００〜５００ｍｍに、厚みを２〜１５ｍｍに設定できる。
【００１３】
絶縁基板１を用いて試料を保持する方法としては様々な方法を用いることができるが、本実施形態の試料保持具１０は静電気力によって試料を保持する。そのため、試料保持具１０は絶縁基板１の内部に静電吸着用電極２を備えている。静電吸着用電極２は、２つの電極（図１には一方の電極しか図示していない。）から構成される。２つの電極は、一方が電極の正極に接続され、他方が負極に接続される。２つの電極は、それぞれ略半円形状に形成され、半円の弦同士が隙間を空けて対向するように、絶縁基板１の内部に配置される。これら２つの電極の弧によって静電吸着用電極２の全体の外形が円形状となっている。この静電吸着用電極２の全体による円形状の外形の中心は、同じく円形状の絶縁基板１の外形の中心と同一に設定される。静電吸着用電極２は、例えばタングステンまたはモリブデン等の金属材料から成る。
【００１４】
静電吸着用電極２は、セラミックスが入り込んだ複数の貫通孔２１を有している。図１（ｂ）に示すように、複数の貫通孔２１は、静電吸着用電極２における給電端子３との接続部３１から離れる方向に長い形状になっている。なお、図１（ｂ）におけるＡ−Ａ´線で切断した断面が図１（ａ）に対応している。具体的には、複数の貫通孔２１は、楕円形状または長円形状等に形成されている。本実施形態の静電吸着用電極２は、複数の貫通孔２１が静電吸着用電極２における給電端子３との接続部３１から離れる方向に長い形状であることによって、給電端子３から流れる電流を妨げにくくすることができる。これにより、絶縁基板１と静電吸着用電極２との間に剥がれが生じるおそれを低減しつつ、電力効率を向上させることができる。貫通孔２１の寸法は、貫通孔２１が長円形状から成る場合には、例えば長径を６ｍｍに、短径を２．５ｍｍに設定できる。
【００１５】
さらに、複数の貫通孔２１が楕円形状または長円形状であることによって、局所的な発熱が生じることを低減できる。これは、以下の理由によるものである。例えば、複数の貫通孔２１が長方形または三角形のように角部を有する形状の場合には、貫通孔２１を避けて流れようとする電流が角部の周囲に集中して、電流密度が上昇してしまうおそれがある。このように電流密度が局所的に高くなることから、局所的な発熱が生じてしまうおそれがある。これに対して、貫通孔２１が楕円形状または長円形状であることによって、角部を有する形状の場合と比較して、電流密度が上昇してしまうおそれを低減できる。これにより、局所的な発熱が生じることを低減できる。
【００１６】
さらに、静電吸着用電極２の貫通孔２１は、少なくとも一部が接続部３１から離れる方向に並んでいる。本実施形態の試料保持具１０においては、貫通孔２１が、楕円形状または長円形状であって、貫通孔２１の長軸の方向に並んでいる。このように、貫通孔２１が
接続部３１から離れる方向に並んでいることによって、貫通孔２１が設けられていない領域を通る電流が、接続部３１から離れるように直線状に流れることができる。これにより、給電端子３から流れる電流をさらに妨げにくくすることができる。本実施形態の試料保持具１０においては、貫通孔２１の一部が接続部３１から離れる方向に沿って並んでいるが、貫通孔２１の全てが接続部３１から離れる方向に並んでいてもよい。なお、ここでいう、「離れる方向に並んでいる」とは、接続部３１を通る仮想直線を引いたときに、この仮想直線上に貫通孔２１の少なくとも一部が存在して並んでいることを意味している。
【００１７】
また、貫通孔２１は全体が接続部３１から放射状に広がるように配置されている。これにより、静電吸着用電極２の全体において、給電端子３から流れる電流を妨げにくくできる。
【００１８】
さらに、図２に示すように、貫通孔２１は、接続部３１から離れる方向に直交する断面で見たときに、一対の開口部の幅Ｌ１よりも一対の開口部の間の部分の幅Ｌ２が小さいことが好ましい。言いかえると、貫通孔２１は一対の開口部よりも径が小さくなっている部分を有していることが好ましい。そのため、静電吸着用電極２の貫通孔２１の周辺部の厚みが薄くなることから、電流が流れにくくなる。そのため、貫通孔２１の周辺に局所的な発熱が生じるおそれを低減できるので、均熱性を向上できる。具体的には、貫通孔２１の周辺部の厚みが他の領域と同じ厚みである場合には、電流が貫通孔２１を避けるように周囲を流れることによって、貫通孔２１の周辺部における電流密度が高くなる。これにより、貫通孔２１の周辺に局所的な発熱が生じるおそれがある。図２に示すように、あらかじめ貫通孔２１の周辺部の厚みを薄くしておくことによって、貫通孔２１の周辺部を流れる電流を少なくできるので、局所的に電流密度が大きくなることを低減できる。
【００１９】
一対の開口部の幅Ｌ１は、例えば、０．５〜２５ｍｍに設定できる。また、一対の開口部の間の部分の幅Ｌ２は、例えば０．２〜２４ｍｍに設定できる。さらに、厚みが薄くなっている部分を断面視したときの先端部分が鋭角状になっていることが好ましい。具体的には、厚みが薄くなっている部分の角度が８０°以下であることが望ましい。これにより、貫通孔２１の周辺部において電流密度が高くなることによって局所的な発熱が生じるおそれを低減できる。
【００２０】
さらに、試料保持具１０は、貫通孔２１が接続部３１から離れる方向に直交する断面で見たときに、一対の開口部から幅が最も小さい部分に近付くにしたがってそれぞれ幅が小さくなっていることが好ましい。これにより、ヒートサイクル下において、貫通孔２１に入り込んだセラミックスと静電吸着用電極２との間で熱応力が生じたときに、応力が局所的に集中してしまうおそれを低減できる。
【００２１】
本実施形態の試料保持具１０は、さらに、発熱抵抗体４を備えている。発熱抵抗体４は、試料保持面１１に対向するように、絶縁基体に埋設されている。発熱抵抗体４は、静電吸着用電極２よりも下方に位置している。発熱抵抗体４は、例えばタングステンまたはモリブデン等の金属材料から成る。
【００２２】
以下、本発明の試料保持具１０の製造方法について説明する。なお、絶縁基板１のセラミック材料が窒化アルミニウムセラミックスの場合を例に説明するが、アルミナセラミックス等の他のセラミック材料の場合であっても同様の方法で作製できる。
【００２３】
まず、主原料となる窒化アルミニウム粉末を所定量秤量し、ボールミル中でイオン交換水、有機溶媒等または有機分散剤と金属またはセラミックスからなるボールと共に２４〜７２時間湿式粉砕混合をする。
【００２４】
こうして粉砕混合した原料スラリー中に、ポリビニルアルコール、ポリビニルブチラールまたはアクリル樹脂等の有機バインダーおよび補助的な有機材料として可塑剤ならびに消泡剤を所定量添加し、さらに２４〜４８時間混合する。混合された有機−無機混合スラリーを、ドクターブレード法、カレンダーロール法、プレス成形法または押出成形法などによってセラミックグリーンシートに成形する。
【００２５】
そして、絶縁基板１を形成するセラミックグリーンシートに静電吸着用電極２およびヒータを形成するためのペースト状電極材料を印刷成形する。ペースト状電極材料としては、白金、タングステンまたはモリブデン等を用いることができる。ここで、ペースト状電極材料の印刷成形に用いる印刷製版に、所望の形状および配置で、電極材料が通過できないようにレジストでパターンを形成しておく。これにより、所望の形状および配置の貫通孔２１を有する静電吸着用電極２となる印刷成形体を形成できる。このとき、後に給電電極を取り付ける部分を予め定めておき、この部分から離れる方向に貫通孔２１が長い形状になるようにレジストのパターンを形成する。
【００２６】
ここで、絶縁基板１における所定の位置に静電吸着用電極２が形成されるように、ペースト状電極材料が印刷されていないセラミックグリーンシートとペースト状電極材料が印刷された電極形成グリーンシートとを重ねて積層する。ここで、積層されたセラミックグリーンシート同士を密着させるために、電気またはオイル等で加熱したプレス面を用いて、加圧プレスを行なう。このとき、グリーンシート中の有機バインダーおよび可塑剤の量を調整して、グリーンシートの積層体とプレス面との間でに緩衝材を挿入して、適当な温度と圧力とで一定時間の加圧を行なうことによって、貫通孔２１の一対の開口部の幅よりも一対の貫通孔２１の間の部分の幅が小さい形状にすることができる。具体的には、例えば、プレス面の温度は３５〜１４０℃に、プレス面による圧力は０．２〜２０ＭＰａに設定できる。
【００２７】
次に、得られた積層体を所定の温度、雰囲気中にて焼成して、静電吸着用電極２が埋設された絶縁基板１を作製する。次に、絶縁基板１をマシニングセンター、ロータリー加工機または円筒研削盤を用いて所定の形状、厚みに加工する。
【００２８】
絶縁基板１の試料保持面１１とは異なる他面に、マシニングセンターまたはボール盤などで静電吸着用電極２２一部が露出するような凹部を設ける。そして、凹部に給電用の給電端子３を挿入して、給電端子３を静電吸着用電極２２にろう付けする。
【００２９】
以上のようにして、本実施形態の試料保持具１０を作製することができる。
【符号の説明】
【００３０】
１：絶縁基板
１１：試料保持面
２：静電吸着用電極
２１；貫通孔
３：給電端子
３１：接続部
４：発熱抵抗体
１０：試料保持具
【図１】
0006334338.tif 000002
【図２】
0006334338.tif 000003