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公開番号2021093428
公報種別公開特許公報(A)
公開日20210617
出願番号2019222435
出願日20191209
発明の名称試料保持具
出願人京セラ株式会社
代理人個人
主分類H01L 21/683 20060101AFI20210521BHJP(基本的電気素子)
要約【課題】 試料保持面の温度分布が不均一化することを抑制可能な試料保持具を提供すること。
【解決手段】 試料保持具100は、絶縁基体10と、発熱抵抗体11と、内部配線12と、第1貫通導体13と、第2貫通導体14と、を備える。試料保持具100は、さらに、支持体20と、接合材30とを備えていてもよい。第1貫通孔15には、平面視において、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分L上に位置する貫通孔が含まれる。内部配線12には、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを接続する接続配線17を含む。接続配線17は、第1貫通孔15を取り囲む環状の第1配線部分18と、第1配線部分18以外の第2配線部分19とを有する。
【選択図】 図2A
特許請求の範囲【請求項1】
試料保持面である第1面および該第1面と反対側の第2面を有する板状の絶縁基体であって、前記第1面から前記第2面まで貫通する貫通孔を有する絶縁基体と、
前記絶縁基体の前記第2面に設けられた発熱抵抗体と、
前記絶縁基体の内部に設けられた内部配線と、
前記内部配線と前記発熱抵抗体とを電気的に接続する第1貫通導体と、
前記内部配線と外部配線とを電気的に接続する第2貫通導体と、を備え、
平面視において、前記第1貫通導体と前記第2貫通導体とを結ぶ仮想線分上に前記貫通孔が位置しており、
前記内部配線は、前記第1貫通導体と前記第2貫通導体とを接続する接続配線を含み、
前記接続配線は、前記貫通孔を取り囲む環状の第1配線部分と、前記第1配線部分以外の第2配線部分とを有する試料保持具。
続きを表示(約 490 文字)【請求項2】
平面視において、前記第1配線部分と前記貫通孔との前記仮想線分に平行な方向の間隔が、前記仮想線分に直交する方向の間隔よりも大きい、請求項1記載の試料保持具。
【請求項3】
前記第1配線部分は、前記第1貫通導体と電気的に接続されており、
平面視において、前記第1配線部分と前記貫通孔との、前記貫通孔と前記第1貫通導体との間に位置する間隔が、前記貫通孔と前記第2貫通導体との間に位置する間隔よりも小さい、請求項1または2記載の試料保持具。
【請求項4】
前記第2配線部分の線幅が、前記第1配線部分の、前記仮想線分に直交する方向の開口幅よりも大きい、請求項1〜3のいずれか1つに記載の試料保持具。
【請求項5】
前記第1配線部分は、多角環状であり、内周の少なくとも一つの角部がR状である、請求項1〜4のいずれか1つに記載の試料保持具。
【請求項6】
前記第1配線部分は、多角環状であり、内周の隣接する2つの角部を結ぶ辺が、内方に湾曲している、請求項1〜5のいずれか1つ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、半導体ウエハ等の試料を保持する試料保持具に関するものである。
続きを表示(約 7,700 文字)【背景技術】
【0002】
半導体製造装置等に用いられる試料保持具として、例えば、特許文献1に記載の半導体製造装置用部材が知られている。特許文献1に記載の部材は、電極を内蔵したアルミナ焼結体プレートを備えており、アルミナ焼結体プレートには、厚さ方向に貫通する貫通孔を有している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
国際公開WO2018/230446号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
絶縁基体には、保持した試料を加熱するための発熱抵抗体が設けられる場合がある。発熱抵抗体に通電するための内部配線が、貫通孔の近傍に配置されるときは、貫通孔を迂回するように配置される。内部配線において、幅方向一方側の貫通孔に近い部分では、貫通孔へと熱が伝導することで、当該部分と幅方向他方側の部分との温度差が生じ、内部配線の温度分布が不均一になる。内部配線の温度分布の不均一化は、絶縁基体の試料保持面における温度分布の不均一化を生じさせる。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本開示の試料保持具は、試料保持面である第1面および該第1面と反対側の第2面を有する板状の絶縁基体であって、前記第1面から前記第2面まで貫通する貫通孔を有する絶縁基体と、
前記絶縁基体の前記第2面に設けられた発熱抵抗体と、
前記絶縁基体の内部に設けられた内部配線と、
前記内部配線と前記発熱抵抗体とを電気的に接続する第1貫通導体と、
前記内部配線と外部配線とを電気的に接続する第2貫通導体と、を備え、
平面視において、前記第1貫通導体と前記第2貫通導体とを結ぶ仮想線分上に前記貫通孔が位置しており、
前記内部配線は、前記第1貫通導体と前記第2貫通導体とを接続する接続配線を含み、
前記接続配線は、前記貫通孔を取り囲む環状の第1配線部分と、前記第1配線部分以外の第2配線部分とを有する。
【発明の効果】
【0006】
本開示の試料保持具によれば、試料保持面の温度分布が不均一化することを抑制することができる。
【図面の簡単な説明】
【0007】
第1実施形態の試料保持具の断面図である。
絶縁基体の内部配線を示す平面図である。
絶縁基体の発熱抵抗体を示す平面図である。
第2実施形態の内部配線を示す部分拡大図である。
第3実施形態の内部配線を示す部分拡大図である。
第4実施形態の内部配線を示す部分拡大図である。
第5実施形態の内部配線を示す部分拡大図である。
第6実施形態の内部配線を示す部分拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、試料保持具100について、図面を参照して説明する。図1は、第1実施形態の試料保持具を示す断面図である。図2Aは、絶縁基体の内部配線を示す平面図である。図2Bは、絶縁基体の発熱抵抗体を示す平面図である。試料保持具100は、絶縁基体10と、発熱抵抗体11と、内部配線12と、第1貫通導体13と、第2貫通導体14と、を備える。試料保持具100は、さらに、支持体20と、接合材30とを備えていてもよい。
【0009】
絶縁基体10は、第1面10aおよび該第1面10aと反対側の第2面10bを有するセラミック体であり、第1面10aが、試料を保持する試料保持面である。絶縁基体10は、板状の部材であって、外形状は限定されず、例えば円板状または角板状であってもよい。
【0010】
絶縁基体10は、例えばセラミック材料で構成される。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10の外形寸法は、例えば直径(または辺長)を200〜500mm、厚みを2〜15mmにすることができる。
【0011】
試料保持具100は、図2Bに示すように、絶縁基体10の第2面10bに発熱抵抗体11が設けられており、内部には、図2Aに示すように、内部配線12が設けられている。発熱抵抗体11と内部配線12とは、第1貫通導体13によって電気的に接続される。また、内部配線12は、通電のために、第2貫通導体14によって、外部電源などと接続するための外部配線21と接続される。本実施形態では、第1貫通導体13が外方に外周側に位置しており、第2貫通導体14が中央側に位置している。第2貫通導体14を中央側に集めて、外部との接続を容易にしている。発熱抵抗体11は、第2面10b全体にわたって設けられており、発熱抵抗体11が発熱することで、試料保持面である第1面10a全体にわたって加熱される。発熱抵抗体11および内部配線12は、例えば、金属材料を有する。金属材料としては、例えば、白金、タングステンまたはモリブデン等の金属材料を有する。
【0012】
試料保持具100は、例えば、試料保持面である絶縁基体10の第1面10aよりも上方においてプラズマを発生させて用いられる。プラズマは、例えば、外部に設けられた複数の電極間に高周波を印加することによって、電極間に位置するガスを励起させ、発生させることができる。
【0013】
支持体20は、金属製であり、絶縁基体10を支持するための部材である。金属材料としては、例えば、アルミニウムを用いることができる。支持体20の外形状は特に限定されず、円形状または四角形状であってもよい。支持体20の外形寸法は、例えば直径(または辺長)を200〜500mmに、厚さを10〜100mmにすることができる。支持体20は、絶縁基体10と同じ外形状であってもよく、異なる外形状であってもよく、同じ外形寸法であってもよく、異なる外形寸法であってもよい。
【0014】
支持体20と絶縁基体10とは、接合材30を介して接合されている。具体的には、支持体20の第1面20aと絶縁基体10の第2面10bとが、接合材30によって接合されている。接合材30としては、例えば、樹脂材料の接着剤を用いることができる。樹脂材料としては、例えば、シリコーン樹脂などを用いることができる。
【0015】
図1に示すように、絶縁基体10は、第1面10aから第2面10bまで貫通する貫通孔である第1貫通孔15を有している。また、支持体20は、第1面20aから第1面20aと反対側の第2面20bまで貫通する第2貫通孔16を有している。第2貫通孔16と第1貫通孔15とは連通しており、絶縁基体10の第1面10aから、接合材30を通って、支持体20の第2面20bまで連続した孔となっている。第2貫通孔16および第1貫通孔15は、例えば、ヘリウム等のプラズマ発生用ガスを、支持体20の第2面20b側から試料保持面である絶縁基体10の第1面10a側に流入させるためのガス流入孔として設けられている。なお、支持体20の中央部には、絶縁基体10の第2貫通導体14と接続した外部配線21を外部に導出するための貫通孔22が設けられている。
【0016】
上記のように、絶縁基体10の内部には、内部配線12が設けられるが、第1貫通孔15を有するために、内部配線12には、第1貫通孔15の近傍に位置する配線も含まれる。また、図2Aに示すように、第1貫通孔15には、平面視において、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分L上に位置する貫通孔が含まれる。内部配線12には、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを接続する接続配線17を含む。接続配線17は、第1貫通孔15を取り囲む環状の第1配線部分18と、第1配線部分18以外の第2配線部分19とを有する。なお、環状とは、円環状を含み、さらに矩形環状などの多角環状も含む。
【0017】
本実施形態では、第1貫通孔15の開口形状が円形状であり、第1配線部分18は、これを取り囲む円環状である。第1貫通孔15の円形開口と、第1配線部分18の円環とは同心である。第1配線部分18から第1貫通孔15へと熱が伝導する場合であっても、第1配線部分18が、環状であるので、環状の内周側から均一に第1貫通孔15へと伝熱し、接続配線17における温度分布の不均一化が抑制される。これにより、絶縁基体10の試料保持面における温度分布の不均一化が抑制される。
【0018】
次に、第2実施形態について説明する。第2実施形態は、第1実施形態と接続配線の構成が異なるだけである。図3は、第2実施形態の接続配線を示す部分拡大図である。第1実施形態では、接続配線17の第1配線部分18が円環状であるのに対して、第2実施形態では、接続配線17Aの第1配線部分18Aが四角環状、より具体的には菱形環状である。菱形の対角線が、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行または垂直となっている。第1貫通孔15の開口形状は、第1実施形態と同様に円形状である。
【0019】
第1配線部分18Aが菱形環状で、第1貫通孔15の開口形状が円形状で、これらが異なった形状であるので、第1配線部分18Aと第1貫通孔15との間隔は、一定ではなく異なっている。第1配線部分18Aと第1貫通孔15との間隔とは、第1配線部分18Aの内周と第1貫通孔15の開口との距離である。本実施形態では、平面視において、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行な方向の間隔が、仮想線分Lに直交する方向の間隔よりも大きい。すなわち、第1配線部分18Aと第1貫通孔15との間隔のうち、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行な方向の間隔をG1とし、仮想線分Lに直交する方向の間隔をG2としたとき、G1>G2である。
【0020】
第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lは、電流の流れ方向を示している。第1配線部分18Aにおいて、仮想線分Lに直交する方向に位置する内周の角部では、電流密度が相対的に密になり、仮想線分Lに平行な方向に位置する内周の角部では、電流密度が相対的に疎になる。仮想線分Lに直交する方向に位置する内周の角部では、相対的に発熱量が多く、仮想線分Lに平行な方向に位置する内周の角部では、相対的に発熱量が少ない。仮想線分Lに平行な方向の間隔G1を相対的に大きくすることで、発熱量が少ない角部から第1貫通孔15への伝熱を少なくし、仮想線分Lに直交する方向の間隔G2を相対的に小さくすることで、発熱量が多い角部から第1貫通孔15への伝熱を多くして、接続配線17における温度分布の不均一化を抑制することができる。これにより、絶縁基体10の試料保持面における温度分布の不均一化が抑制される。
【0021】
次に、第3実施形態について説明する。第3実施形態は、第1実施形態と接続配線の構成が異なるだけである。図4は、第3実施形態の接続配線を示す部分拡大図である。第1実施形態では、接続配線17の第1配線部分18が円環状であるのに対して、第3実施形態では、第1配線部分18Bが四角環状、より具体的には菱形環状である。菱形の対角線が、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行または垂直となっている。第1貫通孔15の開口形状は、第1実施形態と同様に円形状である。
【0022】
第1配線部分18Bが菱形環状で、第1貫通孔15の開口形状が円形状で、これらが異なった形状であるので、第1配線部分18Bと第1貫通孔15との間隔は、一定ではなく異なっている。本実施形態では、第1配線部分18Bは、第1貫通導体13と直接的に電気的に接続されている。例えば、菱形環状の第1配線部分18Bの頂点部において、第1貫通導体13と接続されている。また、第1配線部分18Bは、第2貫通導体14とは直接的に接続されていない。第1配線部分18Bの第1貫通導体13と接続されている頂点部に対向する頂点部は、第2配線部分19と接続されており、第2配線部分19は、第1配線部分18Bと反対側において第2貫通導体14と接続されている。本実施形態では、平面視において、第1配線部分18Bと第1貫通孔15との、第1貫通孔15と第1貫通導体13との間に位置する間隔が、第1貫通孔15と第2貫通導体14との間に位置する間隔よりも小さい。すなわち、第1配線部分18Bと第1貫通孔15との間隔のうち、第1貫通孔15と第1貫通導体13との間に位置する間隔をG3とし、これと対向する位置にあって、第1貫通孔15と第2貫通導体14との間に位置する間隔をG4としたとき、G3<G4である。本実施形態の第1配線部分18Bは、菱形環状であって、いわゆる凧形となっている。
【0023】
第1配線部分18Bにおいて、第1貫通導体13と接続している頂点部では、電流密度が相対的に密になり、反対側の頂点部であって、貫通導体とは接続しておらず、第2配線部分19と接続している頂点部では、電流密度が相対的に疎になる。第1貫通導体13と接続している頂点部では、発熱量が相対的に多く、反対側の頂点部では、発熱量が相対的に少ない。第1貫通孔15と第1貫通導体13との間に位置する間隔G3を相対的に小さくすることで、発熱量が多い頂点部から第1貫通孔15への伝熱を多くし、第1貫通孔15と第2貫通導体14との間に位置する間隔G4を相対的に大きくすることで、発熱量が少ない頂点部から第1貫通孔15への伝熱を少なくして、接続配線17における温度分布の不均一化を抑制することができる。これにより、絶縁基体10の試料保持面における温度分布の不均一化が抑制される。
【0024】
次に、第4実施形態について説明する。第4実施形態は、第1実施形態と接続配線の構成が異なるだけである。図5は、第4実施形態の接続配線を示す部分拡大図である。第1実施形態では、接続配線17の第1配線部分18が円環状であるのに対して、第4実施形態では、第1配線部分18Aが四角環状、より具体的には菱形環状である。菱形の対角線が、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行または垂直となっている。第1貫通孔15の開口形状は、第1実施形態と同様に円形状である。なお、本実施形態の第1配線部分を、第2実施形態の第1配線部分18Aと同じ形状としているが、第3実施形態の第1配線部分18Bと同じ形状としてもよい。
【0025】
本実施形態では、第2配線部分19Aの線幅が、第1配線部分18Bの、仮想線分Lに直交する方向の開口幅よりも大きい。第1配線部分18Aが菱形環状であるので、開口形状は菱形形状である。仮想線分Lに直交する方向の開口幅は、菱形開口の仮想線分Lに直交する対角線長さと同じである。第2配線部分19Aの線幅をW1とし、第1配線部分18Aの、仮想線分Lに直交する方向の開口幅をW2としたとき、W1>W2である。
【0026】
第2配線部分19の線幅W1が、第1配線部分18Aの開口幅W2よりも小さい場合、第2配線部分19を流れる電流が、第1配線部分18Aにおいて、第1配線部分18Aの開口を迂回するために、電流経路の屈曲点が多くなる。電流経路の屈曲点は、電流密度の疎密を生じさせる。接続配線17において、電流経路の屈曲点が多いと、電流密度の疎密が多くなり、温度分布が不均一なものとなる。第2配線部分19Aの線幅W1を、第1配線部分18Aの開口幅W2よりも大きくすることで、第2配線部分19Aを流れる電流が、第1配線部分18Aにおいて、第1配線部分18Aの開口を迂回することなく、電流経路の屈曲点を少なくすることができる。電流経路の屈曲点を少なくすることで、接続配線17における温度分布の不均一化を抑制することができる。これにより、絶縁基体10の試料保持面における温度分布の不均一化が抑制される。
【0027】
次に、第5実施形態について説明する。第5実施形態は、第1実施形態と接続配線の構成が異なるだけである。図6は、第5実施形態の接続配線を示す部分拡大図である。第1実施形態では、接続配線17の第1配線部分18が円環状であるのに対して、第5実施形態では、第1配線部分18Cが、多角環状の一つである四角環状、より具体的には菱形環状である。菱形の対角線が、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行または垂直となっている。第1貫通孔15の開口形状は、第1実施形態と同様に円形状である。
【0028】
第1配線部分18が、多角環状である場合、内周に複数の角部が存在する。内周の角部は、電流密度が相対的に密となる部分であり、角部以外は、電流密度が相対的に疎となる部分であり、電流密度の疎密が生じる。本実施形態では、菱形環状である第1配線部分18Cにおいて、内周の少なくとも一つの角部CがR状、言い換えると曲線状である。R状とすることで、電流密度が相対的に密となる部分を少なくすることで、接続配線17における温度分布の不均一化を抑制することができる。これにより、絶縁基体10の試料保持面における温度分布の不均一化が抑制される。
【0029】
第2実施形態において、説明したように、菱形環状である第1配線部分18Cにおいて、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに直交する方向に位置する内周の角部では、電流密度が相対的に密になる。本実施形態では、仮想線分Lに直交する方向に位置する内周の角部CをR状としており、接続配線17における温度分布の不均一化をさらに抑制することができる。
【0030】
次に、第6実施形態について説明する。第6実施形態は、第1実施形態と接続配線の構成が異なるだけである。図7は、第6実施形態の接続配線を示す部分拡大図である。第1実施形態では、接続配線17の第1配線部分18が円環状であるのに対して、第6実施形態では、第1配線部分18Dが、多角環状の一つである四角環状、より具体的には菱形環状である。菱形の対角線が、第1貫通導体13と第2貫通導体14とを結ぶ仮想線分Lに平行または垂直となっている。第1貫通孔15の開口形状は、第1実施形態と同様に円形状である。
(【0031】以降は省略されています)

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