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WO2013051713A1 - 試料保持具 - Google Patents

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Publication number
WO2013051713A1
WO2013051713A1 PCT/JP2012/076023 JP2012076023W WO2013051713A1 WO 2013051713 A1 WO2013051713 A1 WO 2013051713A1 JP 2012076023 W JP2012076023 W JP 2012076023W WO 2013051713 A1 WO2013051713 A1 WO 2013051713A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
flow path
coating film
layer
substrate
intermediate layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Ceased
Application number
PCT/JP2012/076023
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
猛 宗石
佐藤　政宏
健治 坪川
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kyocera Corp
Original Assignee
Kyocera Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Kyocera Corp filed Critical Kyocera Corp
Priority to JP2013537576A priority Critical patent/JP5969488B2/ja
Publication of WO2013051713A1 publication Critical patent/WO2013051713A1/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Ceased legal-status Critical Current

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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67098—Apparatus for thermal treatment
    • H01L21/67109—Apparatus for thermal treatment mainly by convection
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks

Definitions

  • the present invention relates to processing such as polishing, inspection, and conveyance for each sample such as a silicon wafer or a glass substrate used in each manufacturing process in a manufacturing process of a semiconductor integrated circuit, a manufacturing process of a liquid crystal display device, and the like.
  • the present invention relates to a sample holder that holds each sample when performing the above.
  • a semiconductor wafer made of silicon or the like used for manufacturing a semiconductor integrated circuit and a plate-like sample such as a glass substrate used for manufacturing a liquid crystal display device are held on a support table of a manufacturing apparatus or an inspection apparatus in the manufacturing process. Then, processing and inspection are performed.
  • a manufacturing process it is common to use a plurality of manufacturing apparatuses and inspection apparatuses, and means for holding a sample such as a silicon wafer on a support base are the types of manufacturing apparatuses and inspection apparatuses in the manufacturing process, Various types of devices have been proposed according to the type of the conveying device for conveying to the first device.
  • Japanese Patent Laid-Open No. 3-108737 discloses an electrostatic chuck composed of a plurality of ceramic layers, and the electrostatic chuck has a coolant channel formed in an intermediate ceramic layer. Thereby, the wafer can be directly cooled by the electrostatic chuck.
  • the cross-sectional shape of the flow path provided inside the substrate is a rectangular shape.
  • the pressure due to the fluid is concentrated at the corner of the flow path. For this reason, cracks may occur at the corners of the substrate facing the flow path, and fluid leakage may occur.
  • the present invention provides a sample holder that can suppress the occurrence of cracks in the substrate when a fluid is passed through a flow path inside the substrate.
  • a sample holder includes a substrate in which a plurality of ceramic layers are laminated, a channel having a rectangular cross-sectional shape perpendicular to the longitudinal direction is provided inside, and a length of the channel. And a coating film covering the inner surface of the corner in the cross-sectional shape perpendicular to the direction.
  • the sample holder of the present embodiment it is possible to suppress the occurrence of cracks at the corners of the base body in which the flow path is formed when a fluid is passed through the flow path provided inside the base body.
  • FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a planar arrangement position of a flow path 11 inside a base body 10.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck 1 taken along a cutting plane line AA ′ shown in FIG. 2.
  • FIG. 4 is a partially enlarged sectional view in which one channel section in the sectional view shown in FIG. 3 is enlarged. It is the elements on larger scale which expanded one channel section of electrostatic chuck 1A which is other embodiments of the present invention.
  • FIG. 1A is a perspective view showing an appearance of an electrostatic chuck 1 according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 1B is a plan view showing an appearance of the electrostatic chuck 1 according to the embodiment of the present invention.
  • the electrostatic chuck 1 has a base 10, an electrode layer 20, and a coating film 30.
  • the electrostatic chuck 1 is a sample holder that holds a sample such as a silicon wafer on the main surface of the substrate 10 by an electrostatic force by applying a voltage to the electrode layer 20 formed on the substrate 10.
  • the base body 10 is composed of a laminated body in which a plurality of ceramic layers are laminated, and a flow path 11 for flowing a fluid is provided inside the laminated body.
  • the electrostatic chuck 1 can heat, cool, or keep the held sample by flowing a fluid through the flow path 11.
  • Any fluid can be used as the fluid flowing in the flow path 11 as long as it is a heat medium that can exchange heat with the held sample through the ceramic layer and the electrode layer 20 from the flow path 11 to the one main surface of the substrate 10. May be.
  • an aqueous medium such as hot water, cold water, and steam, a brine such as 50% ethylene glycol, and a gas containing air can be used as the fluid.
  • the flow path 11 has an opening 11a that communicates with the external space on the end surface of the base 10, and although not shown, an opening that communicates with the external space also on the end surface opposite to the opening 11a. have.
  • the fluid flowing in the flow path 11 flows into the flow path 11 from the opening 11a serving as the supply port, and is discharged from the opening on the opposite side of the opening 11a.
  • a supply pipe extending from a supply apparatus for supplying a fluid as a heat medium is connected to the opening 11a, and a flow path is supplied from the supply apparatus at a predetermined flow rate and flow rate. 11 is supplied with fluid.
  • a drain pipe is connected to the outlet on the opposite side of the opening 11a, and the fluid that has flowed through the flow path 11 and exchanged heat with the sample is discharged from the flow path 11.
  • a return pipe may be connected to the discharge port, and the fluid that has flowed through the flow path 11 and exchanged heat with the sample may be discharged from the flow path 11 and returned to the supply device to circulate the fluid.
  • FIG. 2 is a schematic diagram illustrating the arrangement position of the flow path 11 inside the base 10 in a plan view.
  • the heat transfer area is substantially equal to the projected area of the flow path 11 when the substrate 10 is viewed in plan from the thickness direction, the curvature of the curved portion when the width of the flow path 11 is increased or the flow path 11 is meandered.
  • the heat transfer area can be increased. Note that if the distance between the straight portions when meandering is made too short, the portion that becomes the side wall of the flow path 11 becomes thin and the mechanical strength decreases. It is preferable to arrange the flow path 11 so that the heat area is widened.
  • the flow path 11 has a meandering shape, but is not limited thereto, and may have a spiral shape, or may be a combination of a plurality of concentric circles and a straight line extending in the radial direction connecting the circles. .
  • the channel cross section is formed in a rectangular shape by the inner surface of the substrate 10, and the substrate 10 is a flat surface that connects four corners corresponding to the corners of the channel 11 and adjacent corners.
  • the inner surface of the base 10 constituting the channel 11 having a rectangular channel cross section is composed of four inner surfaces sequentially connected so as to form an annular shape.
  • the corner is an inner corner of a portion of the flow path 11 where the two inner surfaces are connected.
  • the substrate 10 is made of, for example, a ceramic sintered body or glass mainly composed of silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, or the like.
  • a ceramic sintered body or glass mainly composed of silicon carbide, silicon nitride, aluminum nitride, aluminum oxide, or the like.
  • an aluminum nitride sintered body or a silicon carbide sintered body is preferable. Since the aluminum nitride sintered body and the silicon carbide sintered body have a thermal conductivity at room temperature of 180 W / (m ⁇ K) or more, which is higher than that of other materials, locally heat is applied to the held sample. Even when is added, the heat of the sample can be conducted and dissipated, and the sample is hardly distorted due to thermal expansion.
  • the thermal conductivity at room temperature is a value measured with the measured atmospheric temperature within the range of 22 ° C. to 24 ° C., and the thermal conductivity measured at any set temperature within this temperature range is 180 W / ( m ⁇ K) or more. Furthermore, even in an environment exceeding room temperature, the thermal conductivity can be maintained at a high value, and for example, the thermal conductivity of 60 W / (m ⁇ K) or higher can be maintained even at an ambient temperature of 600 ° C. or higher.
  • the aluminum nitride sintered body and the silicon carbide sintered body preferably have an average crystal grain size in the range of 3 to 10 ⁇ m.
  • the average particle size is 3 ⁇ m or more, the crystal particles in the aluminum nitride sintered body are filled relatively well, and the mechanical properties of the sintered body are made relatively good.
  • the average crystal grain size is preferably in the range of 3 to 10 ⁇ m, more preferably in the range of 3 to 7 ⁇ m.
  • the electrode layer 20 is provided in the base 10 and is composed of two separated electrodes 21 and 22.
  • One of the electrodes 21 and 22 is connected to the positive electrode of the power supply, and the other is connected to the negative electrode.
  • the electrode connected to the positive electrode is referred to as electrode 21 (hereinafter referred to as “positive electrode 21”)
  • electrode 22 the electrode connected to the negative electrode
  • the electrode 21 may be connected to the negative electrode
  • the electrode 22 may be connected to the positive electrode.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are each formed in a substantially semicircular shape, and are disposed inside the base body 10 so that the semicircular strings face each other.
  • the two electrodes of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are combined to form a substantially circular outer shape of the entire electrode layer 20.
  • the circular shape that is the outer shape of the electrode layer 20 and the circular shape that is the outer shape of the substrate 10 are concentric circles, and the circular diameter of the outer shape of the electrode layer 20 is smaller than the circular diameter of the outer shape of the substrate 10.
  • the outer shape of the silicon wafer is circular. Therefore, it is preferable that the outer shape of the electrode layer 20 be substantially circular according to the outer shape of the sample.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are each provided with a connection terminal for electrical connection with an external power source.
  • each of the positive electrode 21 and the negative electrode 22 is provided with a connection terminal at a portion where the arc and the string intersect to extend along the string.
  • the connection terminal 21a of the positive electrode 21 and the connection terminal 22a of the negative electrode 22 are provided so as to be adjacent to each other with the same distance as the distance between the strings of the positive electrode 21 and the negative electrode 22, and along the string 10 It extends to the end face of.
  • the connection terminal 21a and the connection terminal 22a are provided so that a part thereof is exposed on the end surface of the base body 10.
  • the positive electrode 21 and the negative electrode 22 are connected to an external power source through this exposed portion.
  • the electrode layer 20 is made of a conductive material such as tungsten or molybdenum, and is formed so as to be an inner layer between the ceramic layers of the base 10 by, for example, paste screen printing.
  • the thickness of the electrode layer 20 of this embodiment is, for example, about 1 to 5 ⁇ m.
  • the covering film 30 is provided in the flow path 11 and covers the inner surface of the corner 10 a corresponding to the corner of the flow path 11.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view of the electrostatic chuck 1 taken along a cutting plane line AA ′ shown in FIG.
  • FIG. 4 is a partial enlarged cross-sectional view in which one flow path cross-section in the cross-sectional view shown in FIG. 3 is enlarged.
  • the base 10 is made of a laminate in which four ceramic layers 12, 13, 14, and 15 are laminated, and an electrode layer 20 is disposed therein.
  • the electrode layer 20 is provided on the one main surface side that holds the sample with respect to the flow path 11.
  • the outermost ceramic layer 15 is the outermost layer 15, the ceramic layer 12 is provided with the electrode layer 20 between the outermost layer 15, and the upper layer 12 is the ceramic provided on the opposite side of the ceramic layer 13.
  • the layer 14 is referred to as a lower layer 14, and the ceramic layer 13 sandwiched between the upper layer 12 and the lower layer 14 is referred to as an intermediate layer 13.
  • the names of these layers are given for the sake of convenience of explanation, and the upper layer 12 is not necessarily positioned on the upper side in the vertical direction, and the lower layer 14 is not positioned on the lower side in the vertical direction.
  • the fluid flows from the opening 11a serving as the supply port to the opening 11b serving as the discharge port. Therefore, in FIGS. 3 and 4, the flow direction of the fluid is a direction perpendicular to the paper surface. Therefore, the flow path cross section of the flow path 11 is a cross section in a plane parallel to the paper surface, and is formed in a rectangular shape. Although the flow path 11 in this embodiment is provided in a meandering shape, the cross-sectional shape of the flow path is uniform in the fluid flow direction, and the cross-sectional area of the flow path is also constant.
  • the coating film 30 is preferably provided so as to cover all the inner surfaces of the four corners 10a. More specifically, the coating film 30 is bonded to the inner surface of the corner portion 10a constituting the corner on the four inner surfaces of the base body 10 constituting the flow path 11, and covers the inner surface of this portion. Provided.
  • the base body 10 of the present embodiment is a laminate in which four layers of the outermost layer 15, the upper layer 12, the intermediate layer 13, and the lower layer 14 are laminated as described above.
  • the base 10 is formed by applying and laminating four green sheets previously formed into a predetermined shape by applying a metal paste serving as the electrode layer 20 between the green sheet serving as the outermost layer 15 and the green sheet serving as the upper layer 12. It is obtained by firing.
  • the green sheets that become the outermost layer 15, the upper layer 12, and the lower layer 14 after firing have the same disc shape, and the green sheets that become the intermediate layer 13 after firing become green whose outer shapes become the outermost layer 15, the upper layer 12, and the lower layer 14. Although it has the same circular shape as the sheet, a cutout is provided along the shape of the flow path 11.
  • the surface facing the notch provided in the green sheet serving as the intermediate layer 13 among the surface of the green sheet serving as the upper layer 12 in contact with the intermediate layer 13 becomes the lower layer 14.
  • a surface facing the notch provided in the green sheet serving as the intermediate layer 13 and two end surfaces facing the notch of the green sheet serving as the intermediate layer 13 It becomes four inner surfaces constituting the flow path 11 after firing. That is, the four inner surfaces constituting the flow path 11 are inner surfaces 131 and 132 that are two end surfaces of the inner surface 121 on the upper layer 12 side, the inner surface 141 on the lower layer 14 side, and the intermediate layer 13.
  • the inner surface of the corner portion 10a corresponding to the corner of the flow path 11 is, for example, a first inner surface 121a having a certain width on the inner surface 121 side, the inner surface 121 and the inner surface 131 being connected to each other at an intersecting line perpendicular to each other.
  • the second inner surface 131a having a constant width on the inner surface 131 side.
  • the fixed width is not particularly limited as long as it is a width that can suppress the occurrence of cracks in the substrate 10 which is an effect of the present invention.
  • it can be represented by a ratio with respect to the length of the side in the rectangle of the channel cross section.
  • the width dimension of one inner surface of the corner 10a may be 5 to 50% with respect to the length of the side in the rectangle.
  • the length of the side included in the upper layer 12 among the sides in the rectangle is the width dimension of the inner surface 121 in the flow direction, and is 5 mm in the present embodiment.
  • the width of the first inner surface 121a is 1 mm.
  • middle layer 13 among the sides in a rectangle is the thickness dimension of the intermediate
  • the width of the second inner surface 131a is 0.6 mm.
  • the coating film 30 is provided so as to cover these two inner surfaces, and a portion covering one inner surface and a portion covering the other inner surface are connected and provided integrally.
  • a fluid such as water flows in the flow path 11
  • an outward force is applied to each of the two inner surfaces of the corner 10 a by the flowing fluid.
  • Tensile stress concentrates on the connection location of the two inner surfaces, causing peeling between the upper layer 12 and the intermediate layer 13 or cracking.
  • the coating film 30 the force from the fluid is not directly applied to the two inner surfaces of the corner 10a.
  • the coating film 30 is not provided on the inner surface constituting the flow path 11, and a force from the fluid is applied to this portion, but it is transmitted to the connection location by the coating film 30. Since the force is attenuated, the concentration of stress at the connection point can be greatly reduced.
  • the shape of the coating film 30 is not particularly limited as long as it covers the two inner surfaces of the corner 10a.
  • the channel cross section may have an L-shaped cross section along the corner.
  • a triangular prism having a right-angled triangular cross section in which the portions joined to the two inner surfaces of the corner 10a have two sides sandwiching a right angle may be used.
  • the surface on the opposite side to the side to be joined to the two inner surfaces of the corner portion 10a is a concave curved surface.
  • the material of the coating film 30 is not particularly limited as long as a sufficient bonding force with the substrate 10 can be obtained.
  • a ceramic material similar to that of the base 10 may be used, or a metal material may be used, but a metal material is desirable from the viewpoint of strength. If it is a metal material, it should be a refractory metal having a melting point higher than the sintering temperature of the ceramic material, such as tungsten and molybdenum, so that it can be fired simultaneously with the substrate 10 from the viewpoint of the manufacturing method. More preferably, the material is the same as that of the electrode layer 20.
  • a slurry is prepared by mixing an organic binder, ceramic particles, additives, and the like in the same manner as the green sheet. This slurry is partially applied by printing or the like to a portion where the coating film 30 is to be provided, for example, before the step of laminating the green sheets or during the laminating step.
  • the coating film 30 made of a ceramic material may be formed in the flow path 11 by firing.
  • a metal paste in which an organic binder and metal powder are mixed is prepared in advance.
  • a metal paste is partially applied by printing or the like to a portion where the coating film 30 is to be provided before the step of laminating the green sheets or during the step of laminating, and the green sheet and the metal paste And the coating film 30 made of a metal material may be formed in the flow path 11.
  • a metal film may be formed by plating in the flow path 11 in the base 10 after baking, in addition to simultaneously baking the metal paste with the green sheet. Since the inner surface of the flow path 11 is the surface of the ceramic material, first, a metal thin film is formed by electroless plating, and an electric current is passed through the formed thin film to perform electrolytic plating. When it is desired to provide the coating film 30 only on the corner portion 10a, by selectively depositing a catalyst metal such as palladium on the portion where the coating film 30 is to be provided in advance and performing electroless plating, the corner portion 10a is selectively coated. A thin film can be formed by electroless plating. When the coating film 30 is provided by plating, it is not necessary to consider the sintering temperature of the ceramic material, and a metal material such as copper, silver, gold, nickel, aluminum, or chromium can be used.
  • the coating film 30 When a metal material is used as the coating film 30, it is provided so that a part of the coating film 30 is exposed to the outside from the opening 11a of the flow path 11 and the like, and exposed to a member that becomes an external ground potential.
  • the coating film 30 may be electrically connected.
  • the coating film 30 ⁇ / b> A is provided so as to further cover a portion other than the inner surface of the corner portion 10 a on the inner surface constituting the flow path 11. That is, in addition to the four corners 10a in the flow path 11, the four flat portions 10b are also provided with the coating film 30A so as to further cover the inner surfaces thereof.
  • FIG. 5 is a partial enlarged cross-sectional view in which one flow path cross section of an electrostatic chuck 1A according to another embodiment of the present invention is enlarged.
  • the electrostatic chuck 1A of the present embodiment differs from the electrostatic chuck 1 of the above-described embodiment shown in FIGS. 1 to 4 only in the configuration of the coating film 30A.
  • the arrangement of the flow path 11 corresponding to FIG. 2 and the entire cross-sectional view corresponding to FIG. 3 are omitted, and the flow path 11 corresponding to FIG.
  • the present embodiment will be described using an enlarged cross-sectional view.
  • Electrostatic chucks can be broadly classified into two types of adsorption, the Coulomb force type and the Johnson-Labeck force type, depending on the adsorption method.
  • the Coulomb force type electrostatic chuck uses an insulating material as the base 10 and uses a Coulomb force (electrostatic adsorption force) generated by an electric charge induced between the electrode layer 20 and the object to be processed. Adsorb and hold.
  • the Johnson-Labeck force type electrostatic chuck slightly imparts conductivity to the substrate 10 and uses the Johnson-Labeck force generated by charge transfer in the substrate 10 to attract and hold the object to be processed.
  • the material of the substrate 10 is a non-oxide ceramic material such as aluminum nitride and silicon carbide
  • the fluid flowing in the flow channel 11 is water
  • the flow channel is A voltage is applied to the flowing water, causing water ionization.
  • Oxygen ions generated by ionization move to the positively charged inner surface of the inner surface constituting the flow channel 11 to cause oxidation on the inner surface, so-called anodic oxidation, and the peripheral portion of the substrate 10 around the flow channel 11
  • the electrical characteristics of the other parts will be different. Such a partial difference in electrical characteristics causes a variation in characteristics of the substrate 10, which is not preferable.
  • the coating film 30A by providing the coating film 30A so as to cover all four inner surfaces constituting the flow path 11, even when water is used as the fluid, the occurrence of anodization is suppressed. be able to. More preferably, the coating film 30A is made of a metal material, and the coating film 30A is set to the ground potential.
  • the coating film 30 ⁇ / b> A of the present embodiment includes a first coating film 31 that covers the entire end face facing the flow path 11 of the intermediate layer 13, an intermediate layer 13 between the upper layer 12 and the intermediate layer 13, and the lower layer 14.
  • the second coating film 32 is provided over the entire area, that is, the entire main surface of the upper layer 12 on the intermediate layer 13 side and the entire main surface of the lower layer 14 on the intermediate layer 13 side.
  • the second coating film 32 does not have to be provided on the entire main surface of the upper layer 12 on the intermediate layer 13 side and on the entire main surface of the lower layer 14 on the intermediate layer 13 side, and faces the flow paths 11 of the upper layer 12 and the lower layer 14. You may provide so that only an inner surface may be coat
  • the second coating film 32 is exposed on the outer peripheral end face of the base body 10, and the exposed member and the second coating film 32 are electrically connected to each other.
  • the first coating film 31 and the second coating film 32 are joined at the corner of the flow path 11, and the first coating film 30A is set to the ground potential by setting the second coating film 32 to the ground potential.
  • the coating film 31 also has a ground potential.
  • the intermediate layer 13 is composed of a plurality of layers, and in the example shown in FIG. 5, the intermediate layer 13 is composed of two layers of a first intermediate layer 13a and a second intermediate layer 13b.
  • each layer has the same shape and is laminated in the thickness direction to form the intermediate layer 13.
  • the end surface of the intermediate layer 13 facing the flow path 11 is formed by connecting end surfaces of a plurality of layers in the thickness direction.
  • the intermediate layer 13 when only the inner surface of the corner 10a is covered and the other inner surface where the flow path 11 is desired is exposed, when the intermediate layer 13 is composed of a plurality of layers, the fluid flows into the flow path 11. , The end face of the intermediate layer 13 may be peeled off or cracked at the interface where a plurality of layers are joined.
  • the present embodiment by covering the entire end face of the intermediate layer 13 with the first coating film 31, no force from the fluid is directly applied to the end face of the intermediate layer 13 facing the flow path 11. Occurrence of peeling or cracking at the interface to be bonded or the interface between the first intermediate layer 13a and the second intermediate layer 13b can be suppressed.
  • an aluminum nitride powder having an average particle diameter of 1.5 ⁇ m, an oxygen content of 0.8%, and a carbon content of 300 ppm manufactured by an alumina reduction nitriding method was used. Then, without adding a sintering aid to the aluminum nitride powder, an organic binder and a solvent were mixed and mixed, and then dried at 60 ° C. to produce granulated powder.
  • this granulated powder was filled in a mold, and one disk-shaped molded body having a thickness of 1 mm and three disk-shaped molded bodies having a thickness of 3 mm were molded at a molding pressure of 98 MPa. Thereafter, a notch was formed by cutting on a single molded body having a thickness of 3 mm to be the intermediate layer 13.
  • a metal paste in which an organic binder and tungsten powder were mixed was applied to each of two main surfaces having a thickness of 3 mm in the molded body not cut by a screen printing method to a thickness of 10 ⁇ m.
  • the molded body in which the notch was formed was arranged on the surface to which this metal paste was applied. The same metal paste was applied to the side surface of the finished groove.
  • the molded body on which another metal paste was applied was arranged so that the surface on which the paste was applied was in contact with the molded body on which grooves were formed.
  • the finished laminate was press-molded with a molding pressure of 98 MPa and adhered.
  • the electrode layer 20 is formed by screen-printing the tungsten powder paste on the one main surface of the formed compact. On top of that, a 1 mm-thick disk molded body was placed, and press-molded with a molding pressure of 98 MPa to be adhered.
  • degreasing is performed in a nitrogen atmosphere, followed by firing at 1900 ° C. for 2 hours to produce a disk-shaped sintered body (aluminum nitride base) having a radius of 50 mm and a thickness of 8 mm.
  • the provided substrate 10 was obtained.
  • the configuration in which the electrode layer 20 is provided on the one main surface side with respect to the flow path 11 inside the base body 10 has been described.
  • the structure which provides a layer may be sufficient.
  • the external shape of the electrostatic chucks 1 and 1A is a disk shape, the shape is not limited to this, and may be a rectangular plate shape or other polygonal shape as long as the sample can be held with a sufficient holding force. There may be.
  • the intermediate layer 13 may have a plurality of layers, the upper layer 12, the lower layer 14, and the outermost layer 13 may have a plurality of layers in the same manner as the intermediate layer 13.
  • the present invention is not limited to this, and the present invention can also be applied to a vacuum chuck by vacuum suction without providing the electrode layer 20.
  • another flow path is provided inside the base body 10, and opens toward one main surface of the base body 10, and a plurality of suction holes communicating with the other flow paths are provided.
  • the other channel may be connected to a vacuum pump and the other channel may be in a vacuum state.
  • the flow path 11 is configured to flow a heat medium that exchanges heat with the sample in order to cool or heat the sample held by vacuum suction.
  • a through hole that penetrates the substrate 10 in the thickness direction is provided at a position other than the flow path 11 without providing another flow path, and connected to the vacuum pump through an opening facing the surface opposite to the surface that holds the sample.
  • the inside of the through hole may be in a vacuum state.

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Abstract

　基体内部の流路に流体を流したときの基体の亀裂の発生を抑制することができる試料保持具が提供される。本発明の一実施形態にかかる試料保持具である静電チャック（１）は、複数のセラミック層が積層されてなり、長手方向に垂直な断面形状が矩形である流路（１１）が内部に設けられた基体（１０）と、前記流路（１１）の長手方向に垂直な断面形状における隅部（１０ａ）の内表面を被覆する被覆膜（３０）とを有する。

Description

試料保持具
　本発明は、半導体集積回路の製造工程、液晶表示装置の製造工程などにおいて、それぞれの製造工程に用いられるシリコンウエハ、またはガラス基板などの各試料に対して、研磨加工、検査、搬送などの処理を施す際に各試料を保持する試料保持具に関する。
　半導体集積回路の製造に用いられるシリコンなどを原料とする半導体ウエハ、および液晶表示装置の製造に用いられるガラス基板などの板状試料は、その製造工程において製造装置または検査装置の支持台上に保持されて、加工処理および検査などが施される。製造工程では、複数の製造装置および検査装置を使用することが一般的であり、シリコンウエハなどの試料を支持台に保持するための手段は、製造工程中の製造装置および検査装置の種類、次の装置にまで搬送するための搬送装置の種類に応じて様々な形態のものが提案されている。
　半導体集積回路を例にとると、半導体集積回路の微細化、高密度化、および集積回路の製造時間の短縮化の要求は、近年さらに高まっている。このような要求に伴い、試料保持具に求められる性能として、たとえば、ウエハに熱処理を施す場合、露光によってエネルギーを注入するときに、試料の温度均一性および温度変化の抑制などが要求される。
　特開平３－１０８７３７号公報には、複数のセラミック層からなる静電チャックが開示されており、この静電チャックは、中間のセラミック層に冷媒流路が形成されている。これによって、静電チャックによってウエハを直接冷却することができる。
　特開平３－１０８７３７号公報記載の静電チャックのように、セラミック層が積層された基体で構成される場合、基体の内部に設けられた流路の断面形状は矩形状となるので、流路に流体を流すと、特に流路の隅に流体による圧力が集中してしまう。このため、流路に臨む基体の隅部には、亀裂が発生し、流体の漏れなどが発生することがある。
　本発明は、基体内部の流路に流体を流したときの基体の亀裂の発生を抑制することができる試料保持具を提供するものである。
　本発明の一実施形態にかかる試料保持具は、複数のセラミック層が積層されてなり、長手方向に垂直な断面形状が矩形である流路が内部に設けられた基体と、前記流路の長手方向に垂直な断面形状における隅部の内表面を被覆する被覆膜と、を有する。
　本実施形態の試料保持具によれば、基体の内部に設けられた流路に流体を流したときに、流路が形成されている基体の隅部における亀裂の発生を抑制することができる。
　本発明の目的、特色、および利点は、下記の詳細な説明と図面とからより明確になるであろう。
本発明の実施形態である静電チャック１の外観を示す斜視図である。 本発明の実施形態である静電チャック１の外観を示す平面図である。 基体１０内部の流路１１の配置位置を平面的に示す模式図である。 図２に示す切断面線Ａ－Ａ′における静電チャック１の断面図である。 図３に示す断面図における１つの流路断面を拡大した部分拡大断面図である。 本発明の他の実施形態である静電チャック１Ａの１つの流路断面を拡大した部分拡大断面図である。
　以下、図面を参考にして本発明の好適な実施形態を詳細に説明する。
　図１Ａは、本発明の実施形態である静電チャック１の外観を示す斜視図である。図１Ｂは、本発明の実施形態である静電チャック１の外観を示す平面図である。
　静電チャック１は、基体１０と電極層２０と被覆膜３０とを有する。静電チャック１は、基体１０に内層された電極層２０に電圧を印加することで、たとえば、シリコンウエハなどの試料を、静電気力によって基体１０の主面に保持する試料保持具である。
　本実施形態では、基体１０は、セラミック層が複数積層された積層体からなり、積層体の内部には、流体を流すための流路１１が設けられている。静電チャック１は、流路１１に流体を流すことにより、保持した試料を加熱、冷却または保温することができる。流路１１に流す流体は、基体１０の流路１１から一方主面までのセラミック層と電極層２０とを介して、保持した試料と熱交換可能な熱媒体であればどのような流体を用いてもよい。たとえば、温水、冷水およびスチームなどの水系媒体、５０％エチレングリコールなどのブライン、および空気を含む気体なども流体として用いることができる。
　流路１１は、図１Ａに示すように、基体１０の端面に、外部空間に通じる開口１１ａを有しており、図示していないが、開口１１ａの反対側の端面にも外部空間に通じる開口を有している。流路１１内を流れる流体は、たとえば、供給口となる開口１１ａから流路１１へと流入し、開口１１ａの反対側の開口から排出される。静電チャック１を製造装置または検査装置などに用いる場合は、熱媒体である流体を供給するための供給装置から延びる供給管を開口１１ａに接続し、供給装置から所定の流量、流速で流路１１内に流体を供給する。開口１１ａと反対側の排出口には、排水管を接続し、流路１１を流れて試料と熱交換を行った流体を流路１１から排出する。または、排出口に戻り管を接続し、流路１１を流れて試料と熱交換を行った流体を流路１１から排出するとともに、供給装置に戻して流体を循環させるようにしてもよい。
　図２は、基体１０内部の流路１１の配置位置を平面的に示す模式図である。
　流路１１を流れる流体が、保持された試料と効率よく熱交換するためには、伝熱面積をより広くすることが有効である。供給口となる開口１１ａから排出口となる開口１１ｂまでを直線的に繋いでしまうと、伝熱面積が狭くなってしまうので、図２に示すように、開口１１ａから開口１１ｂまでの流路を蛇行形状とすることが好ましい。伝熱面積は、基体１０を厚み方向から平面視したときの流路１１の投影面積とほぼ等しくなるので、流路１１の幅を大きくしたり、流路１１を蛇行させるときの湾曲部の曲率半径を小さくしたりすることで、伝熱面積をより大きくすることができる。なお、蛇行させた場合の直線部分と直線部分との間の距離を短くし過ぎると、流路１１の側壁となる部分が細くなり、機械的強度が低下するので、強度を考慮してより伝熱面積が広くなるように流路１１を配置することが好ましい。
　図２に示す例では、流路１１を蛇行形状としているが、これに限らず渦巻き状としてもよく、複数の同心円と、円同士を繋ぐ径方向に延びる直線との組合せなどであってもよい。
　このような流路１１は、基体１０の内表面によって流路断面が矩形状に形成され、基体１０は、流路１１の隅に相当する４つの隅部と隣り合う隅部同士を接続する平坦部とを有する。このように流路断面が矩形状である流路１１を構成する基体１０の内表面は、環状になるように順次接続した４つの内面からなる。また、隅部は、流路１１における、２つの内面が接続する箇所の内方の隅である。
　基体１０は、たとえば、炭化珪素、窒化珪素、窒化アルミニウム、酸化アルミニウムなどを主成分とするセラミック焼結体またはガラスからなる。これらの中でも特に、窒化アルミニウム焼結体または炭化珪素焼結体からなることが好ましい。窒化アルミニウム焼結体および炭化珪素焼結体は、室温における熱伝導率を１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上と、他の材料に比べて高くすることができるので、保持した試料に局所的に熱が加わった場合でも試料の熱を伝導させて放熱させることができ、熱膨張に伴う試料の歪みが生じにくい。これによって、半導体製造工程のうち、露光工程において、発熱による試料の歪みに起因する露光精度の劣化を低減することができる。なお、室温における熱伝導率とは、測定雰囲気温度を２２℃から２４℃の範囲内として測定した値であり、この温度範囲内のうち何れかの設定温度で測定した熱伝導率が１８０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上であることを示す。さらに、室温を超える環境においても、熱伝導率を高い値で保持することができ、例えば６００℃以上での雰囲気温度でも、熱伝導率６０Ｗ／（ｍ・Ｋ）以上を保つことができる。
　この窒化アルミニウム焼結体および炭化珪素焼結体は、平均結晶粒径が３～１０μｍの範囲が好ましい。平均粒径が３μｍ以上であると、窒化アルミニウム焼結体中の結晶粒子が比較的十分に充填され、焼結体の機械的特性が比較的良好にされる。また、平均結晶粒径が１０μｍ以下のサイズの結晶とすることで、結晶間に存在するボイドの残留を比較的少なくし、例えば、ボイドへのパーティクルの残留を良好に抑制することもできる。したがって、平均結晶粒径は３～１０μｍの範囲が好ましく、より好ましくは３～７μｍの範囲である。
　図１Ａ，１Ｂに戻って、電極層２０は、基体１０の内部に設けられ、２つの分離された電極２１と電極２２とから構成される。電極２１および電極２２は、一方が電源の正極に接続され、他方が負極に接続される。一例として、正極に接続される側の電極を電極２１（以下では「正電極２１」とよぶ）とし、負極に接続される側の電極を電極２２（以下では「負電極２２」とよぶ）とする。電極層２０としては、電極２１を負極に接続し、電極２２を正極に接続してもよい。
　正電極２１および負電極２２は、それぞれ略半円板状に形成され、半円の弦同士が対向するように、基体１０の内部に配置される。正電極２１および負電極２２の２つの電極が合わさって、電極層２０全体の外形が略円形状を成す。電極層２０の外形となる円形状と、基体１０の外形となる円形状とは、同心円であり、電極層２０外形の円形状の直径が、基体１０外形の円形状の直径よりも小さい。
　静電チャック１が保持しようとする試料を、たとえばシリコンウエハとすると、シリコンウエハの外形は円形状であるので、試料の外形に合わせて電極層２０の外形を略円形状とすることが好ましい。
　正電極２１および負電極２２には、それぞれ外部電源と電気的に接続するための接続端子が設けられる。本実施形態では、正電極２１および負電極２２のいずれも、円弧と弦とが交差する部分に、弦に沿って延びるように接続端子が設けられる。正電極２１の接続端子２１ａと、負電極２２の接続端子２２ａとは、正電極２１および負電極２２の弦同士の間隔と同じ間隔を空けて隣り合うように設けられ、弦に沿って基体１０の端面にまで延びて設けられる。接続端子２１ａおよび接続端子２２ａは、基体１０の端面にその一部が露出するように設けられる。正電極２１および負電極２２は、この露出した部分を介して外部電源と接続される。
　電極層２０は、たとえばタングステンまたはモリブデンなどの導電性材料からなり、たとえばペーストのスクリーン印刷などによって、基体１０のセラミック層の層間に内層するように形成される。本実施形態の電極層２０の厚みは、たとえば１～５μｍ程度である。
　被覆膜３０は、流路１１内に設けられ、流路１１の隅に対応する隅部１０ａの内表面を被覆する。
　図３は、図２に示す切断面線Ａ－Ａ′における静電チャック１の断面図である。図４は、図３に示す断面図における１つの流路断面を拡大した部分拡大断面図である。基体１０は、４つのセラミック層１２，１３，１４，１５を積層した積層体からなり、内部に電極層２０が配置される。本実施形態では、電極層２０は流路１１よりも試料を保持する一方主面側に設けられる。
　以下では、最外層のセラミック層１５を最外層１５、最外層１５との間に電極層２０が設けられるセラミック層１２を上層１２、上層１２とはセラミック層１３を挟んで反対側に設けられるセラミック層１４を下層１４、上層１２と下層１４とに挟まれるセラミック層１３を中間層１３という。これら各層の名称は説明をわかり易くするために便宜上付したものであって、必ずしも上層１２が鉛直方向上側に位置するものではなく、下層１４が鉛直方向下側に位置するものではない。
　図２に示したように、流体は供給口となる開口１１ａから排出口となる開口１１ｂまで流れるので、図３および図４において、流体の流れ方向は紙面に垂直な方向となる。したがって、流路１１の流路断面は、紙面に平行な面における断面であり、矩形状に形成される。本実施形態における流路１１は、蛇行形状に設けられるが、流路断面の形状は流体の流れ方向に一様であり、流路断面積も一定である。
　このような形状の流路においては、４つの隅が存在し、本実施形態では被覆膜３０がこれら４つの隅部１０ａの内表面全てを被覆するように設けられることが好ましい。さらに詳細には、被覆膜３０は、流路１１を構成する基体１０の４つの内面において、隅を構成する隅部１０ａの内表面に接合して、この部分の内表面を被覆するように設けられる。
　ここで、流路１１を構成する４つの内面を説明するために、基体１０の製造方法について簡単に述べる。
　本実施形態の基体１０は、前述のように最外層１５、上層１２、中間層１３および下層１４の４層が積層された積層体である。基体１０は、所定の形状に予め成形した４枚のグリーンシートを、最外層１５となるグリーンシートと上層１２となるグリーンシートとの間に電極層２０となる金属ペーストを塗布して積層し、焼成して得られるものである。焼成後に最外層１５、上層１２および下層１４となるグリーンシートは、同一の円板形状であり、焼成後に中間層１３となるグリーンシートは、外形が最外層１５、上層１２および下層１４となるグリーンシートと同一の円形状であるが、流路１１形状に沿った切欠きが設けられる。
　これら４枚のグリーンシートを積層すると、上層１２となるグリーンシートの中間層１３に接する側の表面のうち、中間層１３となるグリーンシートに設けられた切欠きに臨む面と、下層１４となるグリーンシートの中間層１３に接する側の表面のうち、中間層１３となるグリーンシートに設けられた切欠きに臨む面と、中間層１３となるグリーンシートの切欠きに臨む２つの端面とが、焼成後に流路１１を構成する４つの内面となる。すなわち、流路１１を構成する４つの内面は、上層１２側の内面１２１、下層１４側の内面１４１および中間層１３の２つの端面である内面１３１，１３２である。
　流路１１の隅に対応する隅部１０ａの内表面は、たとえば、内面１２１と内面１３１とが直交する交線で互いに接続した、内面１２１側に一定の幅を持つ第１の内表面１２１ａと、内面１３１側に一定の幅を持つ第２の内表面１３１ａとからなる。
　ここで、一定の幅は特に限定されず、本発明の効果である、基体１０の亀裂の発生を抑制できる幅であればよい。一例として、流路断面の矩形における側辺の長さに対する割合によって表わすことができる。矩形における側辺の長さに対して、隅部１０ａの内表面の１つの内表面の幅寸法を５～５０％とすればよい。具体的には、矩形における側辺のうち、上層１２に含まれる側辺の長さは、内面１２１の流れ方向の幅寸法であり、本実施形態では、５ｍｍである。これに対して第１の内表面１２１ａの幅は、１ｍｍである。また、矩形における側辺のうち、中間層１３に含まれる側辺の長さは、中間層１３の厚み寸法であり、本実施形態では、３ｍｍである。これに対して第２の内表面１３１ａの幅は、０．６ｍｍである。
　被覆膜３０は、これら２つの内表面を被覆するように設けられており、一方の内表面を被覆する部分と他方の内表面を被覆する部分とが連なり、一体的に設けられる。被覆膜３０が設けられていない場合は、流路１１内を水などの流体が流れると、流れる流体によって、隅部１０ａの２つの内表面のそれぞれに、外方に向かう力が加わり、２つの内表面の接続箇所に引っ張り応力が集中して、上層１２と中間層１３との間で剥がれが生じたり、亀裂が生じてしまう。被覆膜３０を設けることにより、隅部１０ａの２つの内表面に流体からの力が直接加わることはない。また、流路１１を構成する内表面には、被覆膜３０が設けられていない部分があり、この部分には流体からの力が加わることになるが、被覆膜３０によって接続箇所に伝わる力は減衰されるので、接続箇所への応力の集中を大幅に緩和することができる。
　これにより、基体１０の内部に設けられた流路１１に流体を流したときに、基体１０の隅部１０ａにおける亀裂の発生を抑制することができる。
　被覆膜３０は、隅部１０ａの２つの内表面を被覆するものであればその形状は、特に限定されない。たとえば、図４に示すように、流路断面において、隅に沿うように、Ｌ字状の断面を有する形状であってもよい。その他、流路断面において、隅部１０ａの２つの内表面に接合する部分を、直角を挟む２辺とする直角三角形の断面を有する三角柱状などであってもよい。特に、応力緩和の観点から、隅部１０ａの２つの内表面に接合する側とは反対側の表面が、凹曲面状であることが望ましい。
　被覆膜３０の材質は、基体１０との接合力が十分に得られるものであれば、特に限定されない。たとえば、基体１０と同様のセラミック材料であってもよく、金属材料であってもよいが、強度の観点から、金属材料であることが望ましい。金属材料である場合は、製造方法の観点から、基体１０と同時焼成が可能となるように、タングステンおよびモリブデンのような、セラミック材料の焼結温度よりも融点が高い高融点金属であることが好ましく、さらには、電極層２０を構成する材料と同じであることが好ましい。
　被覆膜３０としてセラミック材料を用いる場合は、グリーンシートを作製するのと同様に有機系バインダーとセラミック粒子と添加剤などを混合してスラリーを作製する。このスラリーを、たとえば、グリーンシートを積層する工程よりも前の工程、または積層する工程中に、被覆膜３０を設けたい箇所に、印刷などによって部分的に塗布しておき、グリーンシートと一緒に焼成して、セラミック材料から成る被覆膜３０を、流路１１内に形成すればよい。
　また、被覆膜３０として金属材料を用いる場合は、有機系のバインダーと金属粉末とを混合した金属ペーストを予め作製しておく。たとえば、グリーンシートを積層する工程よりも前の工程、または積層する工程中に、被覆膜３０を設けたい箇所に金属ペーストを、印刷などによって部分的に塗布しておき、グリーンシートと金属ペーストとを同時焼成して、金属材料から成る被覆膜３０を、流路１１内に形成すればよい。このように金属ペーストを用いて被覆膜３０を形成することによって、被覆膜３０を厚膜にして、強度を高めるとともに、後述するように接地電位にする際に導通を良好にすることができる。
　被覆膜３０として金属材料を用いる場合は、金属ペーストをグリーンシートと同時焼成する以外に、焼成後の基体１０において、流路１１内にめっきにより金属膜を形成してもよい。流路１１の内表面はセラミック材料表面であるので、まずは無電解めっきによって金属薄膜を形成し、形成した薄膜に電流を流して電解めっきを施せばよい。隅部１０ａにのみ被覆膜３０を設けたい場合は、被覆膜３０を設けたい部分に、予めパラジウムなどの触媒金属を付着させて無電解めっきを行うことで、隅部１０ａに選択的に無電解めっきによる薄膜を形成することができる。めっきによって被覆膜３０を設ける場合は、セラミック材料の焼結温度を考慮する必要がないので、銅、銀、金、ニッケル、アルミニウム、クロムなどの金属材料を用いることができる。
　なお、被覆膜３０として金属材料を用いる場合は、流路１１の開口１１ａなどから被覆膜３０の一部が外部に露出するように設けておき、外部の接地電位となる部材と露出した被覆膜３０とを電気的に接続してもよい。
　次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態では、被覆膜３０Ａが、流路１１を構成する内表面の、隅部１０ａの内表面以外の部分をさらに被覆するように設けられる。すなわち、流路１１における４つの隅部１０ａ以外に、さらに４つの平坦部１０ｂにおいても、その内表面をさらに被覆するように被覆膜３０Ａが設けられる。
　図５は、本発明の他の実施形態である静電チャック１Ａの１つの流路断面を拡大した部分拡大断面図である。本実施形態の静電チャック１Ａは、図１～図４で示した上記の実施形態の静電チャック１に対して、被覆膜３０Ａの構成が異なるだけであるので、図１に相当する全体図、図２に相当する流路１１の配置図、図３に相当する全体の断面図などは省略し、本実施形態の被覆膜３０Ａの構成が最も表れる図４に相当する流路１１の拡大断面図を用いて本実施形態を説明する。
　図５に示す例では、流路１１を構成する４つの内面を全て被覆するように設けられており、より好ましい形態を示している。
　静電チャックは、吸着方式の違いによって、クーロン力型と、ジョンソン・ラベック力型との、２つの吸着方式に大きく分類される。クーロン力型の静電チャックは、基体１０として絶縁材料を使用し、電極層２０と被処理体との間に誘起された電荷により生じるクーロン力（静電吸着力）を用いて、被処理体を吸着保持する。一方、ジョンソン・ラベック力型の静電チャックは、基体１０にわずかに導電性を付与し、基体１０内での電荷移動により生じるジョンソン・ラベック力を用いて、被処理体を吸着保持する。
　特に、ジョンソン・ラベック力型の静電チャックであって、基体１０の材質が窒化アルミニウムおよび炭化珪素などの非酸化物セラミック材料であり、流路１１に流れる流体が水である場合、流路を流れる水に電圧が印加されて水の電離が生じる。電離によって発生した酸素イオンが、流路１１を構成する内表面のうち正に帯電した内表面に移動することで、当該内表面で酸化が生じる、いわゆる陽極酸化によって基体１０の流路１１周辺部分の電気特性が他の部分と異なってしまう。このような部分的な電気特性の異なりは、基体１０の特性のばらつきを生じさせることになり、好ましくない。
　そこで、本実施形態では、流路１１を構成する４つの内面を全て被覆するように、被覆膜３０Ａを設けることで、流体に水を用いる場合であっても、陽極酸化の発生を抑制することができる。また、被覆膜３０Ａを金属材料で構成し、被覆膜３０Ａを接地電位とすることがより好ましい。
　本実施形態の被覆膜３０Ａは、中間層１３の流路１１に臨む端面全面を被覆する第１被覆膜３１と、上層１２と中間層１３との間および下層１４との中間層１３との間の全体にわたって、すなわち上層１２の中間層１３側の主面全面および下層１４の中間層１３側の主面全面に設けられる第２被覆膜３２からなる。なお、第２被覆膜３２は、上層１２の中間層１３側の主面全面および下層１４の中間層１３側の主面全面に設ける必要はなく、上層１２および下層１４の流路１１に臨む内表面のみを被覆するように設けてもよい。
　これにより、基体１０の外周端面に第２被覆膜３２を露出させ、外部の接地電位となる部材と露出した第２被覆膜３２とを電気的に接続する。被覆膜３０Ａは、第１被覆膜３１と、第２被覆膜３２とが、流路１１の隅において接合されており、第２被覆膜３２を接地電位とすることで、第１被覆膜３１も接地電位となる。
　さらに、本実施形態では、中間層１３が複数層からなり、図５に示す例では、第１中間層１３ａと第２中間層１３ｂとの２層からなる。中間層１３が複数層からなる場合、各層は同一形状であって、厚み方向に積層されて中間層１３となる。このような構成では、流路１１を臨む中間層１３の端面は、複数の層の端面が厚み方向に連なって形成される。
　上記の実施形態のように、隅部１０ａの内表面のみを被覆し、流路１１を望む他の内表面は、露出している場合、中間層１３が複数層からなると、流体が流路１１を流れたときに、中間層１３の端面において、複数層が接合する界面での剥がれまたは亀裂などが生じるおそれがある。本実施形態では、中間層１３の端面全面を第１被覆膜３１で被覆することによって、中間層１３の流路１１を臨む端面に流体からの力が直接加わることがないので、複数層が接合する界面あるいは、第１中間層１３ａと第２中間層１３ｂとの界面での剥がれまたは亀裂などの発生を抑制することができる。
　以下では、図５に示した静電チャック１Ａの製造方法の一例について説明する。
　出発原料として、アルミナ還元窒化法により製造された平均粒径１．５μｍ、酸素含有量０．８％、炭素含有量３００ｐｐｍの窒化アルミニウム粉末を用いた。そして、この窒化アルミニウム粉末に対して焼結助剤を加えずに、有機系のバインダーと溶剤を混ぜて混合したあと、６０℃で乾燥させて造粒粉を製作した。
　次に、この造粒粉を型内に充填して９８ＭＰａの成形圧にて厚み１ｍｍの円板状の成形体１枚と３ｍｍの円板状の成形体を３枚成形した。しかる後、中間層１３となる３ｍｍ厚の１枚の成形体に対して切削加工にて切欠きを形成した。切削加工していない成形体のうち３ｍｍ厚の２枚の主面それぞれに有機系のバインダーとタングステン粉末とを混ぜた金属ペーストをスクリーン印刷法にて厚み１０μｍで塗布した。次に、切欠きを形成した成形体を、この金属ペーストを塗布した面に配置した。出来上がった溝部の側面には同じ金属ペーストを塗布した。さらに、もう１枚の金属ペーストを塗布した成形体を、ペーストを塗布した面が溝加工した成形体と接触するように配置した。出来上がった積層体は９８ＭＰａの成形圧でプレス成形して密着させた。さらに、密着させた成形体の一方主面に上記タングステン粉末のペーストをスクリーン印刷して電極層２０を形成する。その上に１ｍｍ厚の円板成形体を配置し、９８ＭＰａの成形圧でプレス成形して密着させた。次に、窒素雰囲気中で脱脂し、次いで１９００℃で２時間かけて焼成して、半径５０ｍｍ、厚み８ｍｍの円板状の焼結体（窒化アルミニウム質基体）を作製し、被覆膜３０Ａが設けられた基体１０を得た。
　上記では、基体１０内部の流路１１よりも一方主面側に電極層２０を設ける構成について説明したが、これに限らず、基体１０内部の流路１１よりも他方主面側にもさらに電極層を設ける構成であってもよい。また、静電チャック１，１Ａの外形を円板状としたが、これに限らず、十分な保持力で試料を保持することができれば、矩形板状であってもよく、その他の多角形状であってもよい。また、中間層１３については複数層からなる構成でもよいことを説明したが、上層１２、下層１４および最外層１３も中間層１３と同様に複数層からなる構成であってもよい。
　上記では、本発明の実施形態として静電チャックについて説明したが、これに限らず、電極層２０を設けずに、真空吸着による真空チャックにも本発明を適用することができる。真空チャックに適用する態様では、流路１１以外に他の流路を基体１０の内部に設けるとともに、基体１０の一方主面に臨んで開口するとともに、他の流路に連通する吸着孔を複数設け、他の流路を真空ポンプに接続して他の流路を真空状態とすればよい。流路１１には、静電チャックの態様と同様に、真空吸着保持される試料を冷却または加熱するために、試料と熱交換する熱媒体を流すように構成される。他の流路を設けず、流路１１以外の位置に基体１０を厚み方向に貫通する貫通孔を設け、試料を保持する面とは反対側の面に臨む開口を介して真空ポンプに接続し、貫通孔内を真空状態としてもよい。
　本発明は、その精神または主要な特徴から逸脱することなく、他のいろいろな形態で実施できる。したがって、前述の実施形態はあらゆる点で単なる例示に過ぎず、本発明の範囲は請求の範囲に示すものであって、明細書本文には何ら拘束されない。さらに、請求の範囲に属する変形や変更は全て本発明の範囲内のものである。
　１，１Ａ　静電チャック
　１０　基体
　１０ａ　隅部
　１０ｂ　平坦部
　１１　流路
　１１ａ，１１ｂ　開口
　１２　上層
　１３　中間層
　１３ａ　第１中間層
　１３ｂ　第２中間層
　１４　下層
　１５　最外層
　２０　電極層
　２１　正電極
　２２　負電極
　３０，３０Ａ　被覆膜
　３１　第１被覆膜
　３２　第２被覆膜
　１２１，１３１，１３２，１４１　内面

Claims (7)

  1. 　複数のセラミック層が積層されてなり、長手方向に垂直な断面形状が矩形である流路が内部に設けられた基体と、
    前記流路の長手方向に垂直な断面形状における隅部の内表面を被覆する被覆膜と、を有することを特徴とする試料保持具。
  2. 　前記被覆膜は、前記流路における内表面の、前記隅部の内表面以外の部分をさらに被覆するように設けられていることを特徴とする請求項１記載の試料保持具。
  3. 　前記基体の内部に設けられた電極層をさらに有することを特徴とする請求項１記載の試料保持具。
  4. 　前記被覆膜は、金属材料からなることを特徴とする請求項１記載の試料保持具。
  5. 　前記被覆膜の一部は、前記基体の外部に露出していることを特徴とする請求項４記載の試料保持具。
  6. 　前記被覆膜の一部は、前記流路の開口から前記基体の外部に露出していることを特徴とする請求項５記載の試料保持具。
  7. 　前記被覆膜の一部は、前記複数のセラミック層の間に位置するとともに前記基体の外周端面にて前記基体の外部に露出していることを特徴とする請求項５記載の試料保持具。
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