JP6957375B2 - Sample holder - Google Patents
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Description
本開示は、プラズマエッチング等の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において、半導体ウエハ等の試料を保持する際に用いられる試料保持具に関するものである。 The present disclosure relates to a sample holder used when holding a sample such as a semiconductor wafer in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit such as plasma etching or a manufacturing process of a liquid crystal display device.
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、吸着用基板と、吸着用基板の下方に設けられたヒータ部材と、吸着用基板とヒータ部材との間において接着剤層を介して設けられたグラファイトシートとを備えている。グラファイトシートは、中心側に配置された第1のグラファイトシートと、その外周側に同芯上に配置された第2のグラファイトシートとを有しており、両グラファイトシートの間には、断熱部が設けられている。
As a sample holder, for example, the electrostatic chuck described in
このような静電チャックは、接着剤層と断熱部との間の接着性に不安があった。また、ヒートサイクル下において接着剤層と断熱部との熱膨張差により、接着剤層と断熱部との間に剥離が生じるおそれがあった。その結果、静電チャックの耐久性を高めることが困難であった。 In such an electrostatic chuck, there was concern about the adhesiveness between the adhesive layer and the heat insulating portion. Further, under the heat cycle, the difference in thermal expansion between the adhesive layer and the heat insulating portion may cause peeling between the adhesive layer and the heat insulating portion. As a result, it was difficult to improve the durability of the electrostatic chuck.
本開示の試料保持具は、板状の絶縁基体と、該絶縁基体の下面に設けられた接合層と、該接合層を介して前記絶縁基体の下面に接合された支持体と、前記絶縁基体の内部もしくは下面または前記支持体の上面もしくは内部に設けられた発熱抵抗体とを備えており、
前記接合層は、互いに間隔をあけて位置する複数の異方性熱伝導体を有する熱伝導層と、該熱伝導層の上面および下面に設けられた接着層とを有しており、前記熱伝導層のうち前記複数の異方性熱伝導体以外の部分は、前記接着層と主成分が同じであり、前記複数の異方性熱伝導体は、それぞれが中心を同じくする、円形状または円環形状であり、前記異方性熱伝導体は、少なくとも3つ以上設けられており、前記異方性熱伝導体同士の間隔は、前記熱伝導層の中心から外周に向かうにつれて大きくなることを特徴とする。
The sample holder of the present disclosure includes a plate-shaped insulating substrate, a bonding layer provided on the lower surface of the insulating substrate, a support bonded to the lower surface of the insulating substrate via the bonding layer, and the insulating substrate. It is provided with a heat generating resistor provided inside or below the surface of the support or above or inside the support.
The bonding layer has a heat conductive layer having a plurality of anisotropic heat conductors located at intervals from each other, and an adhesive layer provided on the upper surface and the lower surface of the heat conductive layer, and the heat. wherein the plurality of portions other than the anisotropic thermal conductor of the conductive layer, the adhesive layer and the main component Ri same der, the plurality of anisotropic heat conductor, each similarly a central, circular Alternatively, it has a ring shape, and at least three or more of the anisotropic heat conductors are provided, and the distance between the anisotropic heat conductors increases from the center of the heat conductive layer toward the outer periphery. It is characterized by that.
本開示の試料保持具によれば、試料保持具の耐久性を向上させることができる。 According to the sample holder of the present disclosure, the durability of the sample holder can be improved.
本実施形態の試料保持具10の一例について、図面を用いて詳細に説明する。 An example of the sample holder 10 of the present embodiment will be described in detail with reference to the drawings.
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、接合層2と、支持体3と、発熱抵抗体4とを備えている。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a sample holder 10 which is an example of the present disclosure. As shown in FIG. 1, the sample holder 10 includes an
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、例えば円板状である。絶縁基体1は、例えば上面が試料保持面11であって、下面が接合層2を介して支持体3に接合されている。なお、ここでいう「上面」「下面」とは、説明の便宜のため用いるものであって、試料保持具10の実施の形態を限定するものではない。絶縁基体1は、例えば窒化アルミニウムまたはアルミナ等の部材からなる。絶縁基体1は、例えば内部に静電吸着用の電極を有していてもよい。絶縁基体1の寸法は、例えば絶縁基体1が円板状のときは、厚みを2〜10mmに、直径を100〜500mmにすることができる。
The
支持体3は、絶縁基体1を支持するための部材である。支持体3は、例えば円板状の部材であって、上面が接合層2を介して絶縁基体1の下面に接合されている。支持体3は、例えばアルミニウムまたはマグネシウム等の金属からなる部材であり、内部に流路を有していてもよい。また、支持体3は、例えばセラミックス等の絶縁材料からなり、下面に金属基体8をさらに有していてもよい。支持体3の寸法は、例えば支持体3が円板状のときは、厚みを3〜100mmに、直径を100〜500mmにすることができる。支持体3には、リード端子7を設けるための貫通孔を複数有していてもよい。
The
発熱抵抗体4は、試料を加熱するための部材である。発熱抵抗体4は、絶縁基体1の内部もしくは下面または支持体3の上面もしくは内部に設けられている。発熱抵抗体4は、例えば複数の折返し部を有する線状の部材である。発熱抵抗体4は、例えば銀またはパラジウム等の金属材料からなる。発熱抵抗体4は、ガラス成分を含んでいてもよい。発熱抵抗体4は、例えば厚みを10〜100μmmに、幅を1〜5mmに、長さを10000〜20000mmにすることができる。発熱抵抗体4は、リード端子7に電気的に接続されていてもよい。
The
接合層2は、絶縁基体1と支持体3とを接合するための部材である。接合層2は、複数の異方性熱伝導体5を有する熱伝導層22と、熱伝導層22の上面および下面に設けられた接着層21とを有している。接合層2が複数の異方性熱伝導体5を有する熱伝導層22を有していることにより、発熱抵抗体4で生じた熱を、試料保持面11に対して平行な方向に拡散させることができる。その結果、試料保持面11の均熱性を高めることができる。
The
熱伝導層22は、複数の異方性熱伝導体5と複数の異方性熱伝導体5以外の部分(以下、接続部分6とも呼ぶ)を有している。複数の異方性熱伝導体5は、互いに間隔をあけて配置されている。異方性熱伝導体5は、例えば板状またはシート状の部材である。異方性熱伝導体5は、例えばグラファイトシート等の異方性の熱伝導率を有する部材である。異方性熱伝導体5は、例えば表面にメッキ等のコーティングがされていてもよい。この場合は、メッキ等のコーティングを含めて異方性熱伝導体5とする。異方性熱伝導体5は、例えば異方性熱伝導体5が発熱抵抗体4よりも下方に位置している場合は、リード端子7を設けるための複数の貫通孔を有していてもよい。
The heat
複数の異方性熱伝導体5は、例えば試料保持面11が円形状であるときは、直径100〜500mmの一枚のシートを複数のシートに分割したものの各部分であってもよい。複数の異方性熱伝導体5は、互いに間隔をあけて配置されていることによって、シートが熱
膨張した時に熱応力が集中するおそれを低減することができる。また、複数の異方性熱伝導体5は、部分的に接触していてもよいものとする。
The plurality of
ここで、熱伝導層22とは、接合層2のうち複数の異方性熱伝導体5の全てを含む層状の領域である。具体的には、図2に示すように複数の異方性熱伝導体5がシート状の部材であって、段違いに設けられている場合は、熱伝導層22は、上方に位置する異方性熱伝導体5の上面および下方に位置する異方性熱伝導体5の下面によって囲まれる領域である。熱伝導層22の厚みは、例えば1〜10mmにすることができる。
Here, the heat
また、図2に示すように複数の異方性熱伝導体5がシート状の部材であって、段違いに設けられている場合は、接合層2と複数の異方性熱伝導体5とのそれぞれの境界面を試料保持面11に垂直な方向にずらすことができる。そのため、接合層2と複数の異方性熱伝導体5との境界面に応力が集中し、境界面において接合層2と複数の異方性熱伝導体5とが剥離する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。なお、ここでいう「段違い」とは、熱伝導層22の下面に露出する異方性熱伝導体5と熱伝導層22の上面に露出する異方性熱伝導体5とが交互に位置していることを意味している。
Further, as shown in FIG. 2, when a plurality of
接着層21は、例えばエポキシまたはシリコーン等からなる部材である。接着層21の厚みは、それぞれ0.1〜5mmにすることができる。ここで、例えば絶縁基体1の下面に発熱抵抗体4が設けられている場合は、絶縁基体1の下面から熱伝導層22の上面までの距離を、接着層21の厚みとする。また、例えば支持体3の上面に発熱抵抗体4が設けられている場合は、支持体3の上面から熱伝導層22の下面までの距離を、接着層21の厚みとする。
The
本開示の試料保持具10によれば、熱伝導層22のうち複数の異方性熱伝導体5以外の部分(接続部分6)は、接着層21と主成分が同じである。これにより、接続部分6の接着性を高めることができる。さらに、接続部分6の熱膨張率と、接着層21の熱伝導率との差を低減することができる。そのため、ヒートサイクル下において接続部分6と接着層21との間に熱応力が生じるおそれを低減することができる。その結果、試料保持具10の耐久性を向上させることができる。
According to the sample holder 10 of the present disclosure, the portions (connecting portions 6) of the heat
なお、ここでいう「主成分」とは、その部材を構成する成分のうち、最も割合が多い成分を意味している。接着層21および接続部分6の成分分析には、島津製作所社のフーリエ変換赤外分光光度計(型番:Prestige−21)を用いることができる。具体的には、主成分を構成する原子間振動が固有の波長の赤外線を吸収し、構成(官能基)を推測することによって、主成分を調べることができる。接続部分6は、試料保持具10のうち絶縁基体1や支持体3を研削加工により除去し、または接着層21をワイヤーカッター等で切断することによって、接着層21から切り出すことができる。
The "main component" here means the component having the largest proportion among the components constituting the member. A Fourier transform infrared spectrophotometer (model number: Prestige-21) manufactured by Shimadzu Corporation can be used for component analysis of the
また、図3に示すように、複数の異方性熱伝導体5は、それぞれが中心を同じくする、円形状または円環形状であってもよい。これにより、試料保持面11の周方向の均熱性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 3, the plurality of
また、複数の異方性熱伝導体5は、円形状または円環形状のものが、複数に分割されたものであってもよい。これにより、複数の異方性熱伝導体5のそれぞれの部位を小さくすることができる。そのため、各異方性熱伝導体5に生じる熱応力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。
Further, the plurality of
また、図3に示すように、異方性熱伝導体5は少なくとも3つ以上設けられており、異
方性熱伝導体5同士の間隔は、熱伝導層22の中心から外周に向かうにつれて大きくなっていてもよい。円環形状の異方性熱伝導体5は内側よりも外側の方が大きく熱膨張するため、このような構成によって、異方性熱伝導体5の外側の熱膨張により生じる応力を低減することができる。そのため、異方性熱伝導体5の近傍において破損が起こる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。
Further, as shown in FIG. 3, at least three
具体的には、図3に示すように複数の異方性熱伝導体5が3つの円環形状の部材であるときは、最も中心に近い円環の外径を91mm、2番目に中心に近い円環の内径を100mm、2番目に中心に近い円環の外径を191mm、最も中心から遠い円環の内径を200mmにすることができる。
Specifically, as shown in FIG. 3, when the plurality of
また、図4に示すように、複数の異方性熱伝導体5は、熱伝導層22の外周面に露出していなくてもよい。これにより、発熱抵抗体4で生じた熱が異方性熱伝導体5を介して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の加熱の効率を高めることができる。具体的には、熱伝導層22の外周面に露出する部分は、接続部分6であるとよい。
Further, as shown in FIG. 4, the plurality of
また、図4に示すように、異方性熱伝導体5が貫通孔を有している場合においては、熱伝導層22のうち貫通孔に露出する部分が、接続部分6に覆われていてもよい。これにより、貫通孔から熱引きが生じ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。
Further, as shown in FIG. 4, when the
さらに、図4に示すように、発熱抵抗体4が複数の異方性熱伝導体5よりも上方に位置しており、発熱抵抗体4に電気的に接続されたリード端子7が、異方性熱伝導体5に設けられた貫通孔を通って支持体3の下方に引き出されており、熱伝導層22のうち貫通孔の内側に露出する部分が接続部分6に覆われていてもよい。これにより、接続部分6よりも熱を伝えやすい異方性熱伝導体5が貫通孔に露出しない構成にすることができる。そのため、リード端子7から熱引きが生じ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。
Further, as shown in FIG. 4, the
また、図5に示すように、接着層21は、熱伝導層22の下面に位置する部分よりも上面に位置する部分のほうが薄くてもよい。これにより、接合層2全体の厚みを確保しつつ、異方性熱伝導体5と試料保持面11との距離を近づけることができる。その結果、試料保持具10の耐久性を高めつつ、試料保持面11の均熱性を高めることができる。具体的な接着層21の厚みとしては、熱伝導層22の下面に位置する部分を2mmに、熱伝導層22の上面に位置する部分を0.1mmにすることができる。特に、発熱抵抗体4が異方性熱伝導体5と試料保持面11との間に位置する場合においては、発熱抵抗体4と異方性熱伝導体5との距離を近づけることができるため、より試料保持面11の均熱性を高めることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、図5に示すように、発熱抵抗体4は、絶縁基体1の内部もしくは下面に設けられていてもよい。これにより、発熱抵抗体4が支持体3の上面もしくは内部に設けられている場合と比較して、発熱抵抗体4と試料保持面11との距離を近づけることができる。そのため、発熱抵抗体4で生じた熱を、効率的に試料保持面11に伝えることができる。その結果、試料の加熱の効率を高めることができる。また、試料保持具10は、支持体3の下面に金属基体8を更に有していてもよい。金属基体8の寸法は、例えば金属基体8が円板状のときは、厚みを10〜100mmに、直径を100〜500mmにすることができる。
Further, as shown in FIG. 5, the
また、図6および図7に示すように、発熱抵抗体4は、支持体3の上面もしくは内部に
設けられていてもよい。これにより、発熱抵抗体4と試料保持面11との間に異方性熱伝導体5を設けることができる。そのため、発熱抵抗体4で生じた熱を、異方性熱伝導体5により効率的に面方向に拡散させて、試料保持面11まで伝えることができる。その結果、試料保持面11の均熱性を高めることができる。
Further, as shown in FIGS. 6 and 7, the
また、図8に示すように、異方性熱伝導体5は、側面が曲面状であってもよい。この場合は、異方性熱伝導体5のうち特に応力が集中しやすい角部から剥離が生じる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。
Further, as shown in FIG. 8, the
1:絶縁基体
11:試料保持面
2:接合層
21:接着層
22:熱伝導層
3:支持体
4:発熱抵抗体
5:異方性熱伝導体
6:接続部分
7:リード端子
8:金属基体
10:試料保持具
1: Insulating substrate 11: Sample holding surface 2: Bonding layer 21: Adhesive layer 22: Heat conduction layer 3: Support 4: Heat generation resistor 5: Anisotropic heat conductor 6: Connection part 7: Lead terminal 8: Metal Base 10: Sample holder
Claims (5)
前記接合層は、互いに間隔をあけて位置する複数の異方性熱伝導体を有する熱伝導層と、該熱伝導層の上面および下面に設けられた接着層とを有しており、
前記熱伝導層のうち前記複数の異方性熱伝導体以外の部分は、前記接着層と主成分が同じであり、
前記複数の異方性熱伝導体は、それぞれが中心を同じくする、円形状または円環形状であり、前記異方性熱伝導体は、少なくとも3つ以上設けられており、前記異方性熱伝導体同士の間隔は、前記熱伝導層の中心から外周に向かうにつれて大きくなることを特徴とする試料保持具。 A plate-shaped insulating substrate, a bonding layer provided on the lower surface of the insulating substrate, a support bonded to the lower surface of the insulating substrate via the bonding layer, and the inside or lower surface of the insulating substrate or the support. It is equipped with a heat generating resistor provided on the upper surface or inside of the
The bonding layer has a heat conductive layer having a plurality of anisotropic heat conductors located at intervals from each other, and an adhesive layer provided on the upper surface and the lower surface of the heat conductive layer.
Wherein the plurality of portions other than the anisotropic heat conductor of the heat conducting layer, the adhesive layer and the main component Ri same der,
The plurality of anisotropic heat conductors have a circular shape or an annular shape, each having the same center, and at least three or more of the anisotropic heat conductors are provided, and the anisotropic heat is provided. interval conductor each other, the sample holder, wherein greater Do Rukoto toward the outer periphery from the center of the heat conducting layer.
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