特許 6464072 基板保持装置

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6464072

(24)【登録日】2019年1月11日

(45)【発行日】2019年2月6日

(54)【発明の名称】基板保持装置

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20190128BHJP

   H02N 13/00 20060101ALI20190128BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/68 N

   H02N13/00 D

【請求項の数】4

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2015-202457(P2015-202457)

(22)【出願日】2015年10月13日

(65)【公開番号】特開2017-76675(P2017-76675A)

(43)【公開日】2017年4月20日

【審査請求日】2018年4月11日

(73)【特許権者】

【識別番号】000004547

【氏名又は名称】日本特殊陶業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000800

【氏名又は名称】特許業務法人創成国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】高橋 武一

(72)【発明者】

【氏名】菅家 篤

【審査官】 井上 和俊

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１０−１１４３５１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００９−１４８７８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０２Ｎ １３／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

一端面に基板が保持または載置される平板状の基体と、前記基体に埋設されている導電体と、前記導電体に電気的に接続される受電端子と、を備えている基板保持装置であって、
前記基体の他端面に前記導電体の一部を露出させるように窪んでいる凹部が形成され、前記凹部から離間した箇所で前記基体を貫通する貫通孔が形成され、
前記受電端子が、前記基体の前記凹部に嵌入されて前記導電体に対して接合される第１要素と、前記基体の前記貫通孔の途中まで嵌入される筒状の第２要素と、前記第１要素および前記第２要素を連続させる中間要素と、を備えていることを特徴とする基板保持装置。

【請求項2】

請求項１記載の基板保持装置において、
前記基体の前記他端面に前記凹部および前記貫通孔を連続させるように窪み、前記受電端子の前記中間要素が嵌入される溝部が形成されていることを特徴とする基板保持装置。

【請求項3】

請求項２記載の基板保持装置において、
前記基体の前記溝部が前記凹部よりも前記他端面から浅く窪むように形成されていることを特徴とする基板保持装置。

【請求項4】

請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の基板保持装置において、
前記基体において前記貫通孔に前記第２要素が嵌入されるザグリ部が形成されていることを特徴とする基板保持装置。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、導電体が埋設されている基体の表面に基板が保持または載置される装置に関する。

【背景技術】

【0002】

静電チャックの基体に埋設されている静電チャック電極に対して電圧を印加するため、次のような構成の接続端子が提案されている（特許文献１参照）。すなわち、基体において基板が吸着される吸着側とは反対側に静電チャック電極と接続するための凹部が形成されている。略円筒状の接続端子が凹部に嵌入され、その一端面が静電チャック電極に対してロウ付けされている。接続端子の内側面には雌ネジが形成されており、これに対して外部電源に接続されている取り付け金具に形成されている雄ネジが螺着される。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【特許文献1】特開平１０−１８９６９６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、基体の薄型化を図るため、単に略円筒状の接続端子が軸線方向に短縮されると、相手方の略円柱状の接続端子とのネジの噛み合い長さも短縮され、両接続端子の接続不良等が生じる可能性がある。

【0005】

そこで、本発明は、基体の薄型化を図りながらも、外部電源に接続されている給電端子に対する受電端子の接続状態の安定性向上を図りうる基板保持装置を提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明の基板保持装置は、一端面に基板が保持または載置される平板状の基体と、前記基体に埋設されている導電体と、前記導電体に電気的に接続される受電端子と、を備えている基板保持装置であって、前記基体の他端面に前記導電体の一部を露出させるように窪んでいる凹部が形成され、前記凹部から離間した箇所で前記基体を貫通する貫通孔が形成され、前記受電端子が、前記基体の前記凹部に嵌入されて前記導電体に対して接合される第１要素と、前記基体の前記貫通孔の途中まで嵌入される筒状の第２要素と、前記第１要素および前記第２要素を連続させる中間要素と、を備えていることを特徴とする。

【0007】

本発明の基板保持装置によれば、外周面に雄ネジが形成されている略円柱状の部材（たとえばボルト）に、基体の一端面側（吸着面側）から貫通孔および筒状の第２要素の中空部を貫通させることができる。さらに、当該部材に基体の他端面側に接合される基台に形成された貫通孔を貫通させたうえで、内周面に雌ネジが形成されている略筒状の部材（たとえばナット）または当該基台に形成されている雌ネジに当該雄ネジを螺着させることができる。これにより、第１要素の導電体に接合している受電端子と、略円柱状の部材により構成されている給電端子との接続状態が安定に維持される。

【0008】

この状態で、外部電源に接続されている給電端子およびこれに接続されている受電端子を通じて、この基体に埋設されている導電体に対して電圧が印加される。導電体が静電チャック電極を構成する場合、当該導電体への電圧印加によって基体の一端面側に載置されているウエハなどの基板がクーロン力などによって基体に吸着保持される。導電体が抵抗発熱体を構成する場合、当該導電体への電圧印加によって基板の温度の場所によらない均一化が図られる。導電体が高周波電圧印加用電極（または接地用電極）を構成する場合、当該導電体およびこれと対をなす、基体１に埋設されているまたは基体１の外側に配置されている接地用電極（また高周波電圧印加用電極）の間に高周波電圧が印加されることによって基板の周囲にハロゲンガス等のプラズマが生成される。

【0009】

基体の他端面に形成されている凹部および貫通孔のそれぞれに嵌入される第１要素および第２要素のそれぞれが中間要素を介して連続しながら相互に離間している。このため、第１要素および第２要素が軸線方向に重なるように配置されている構成の受電端子と比較して、本発明の基板保持装置を構成する受電端子の薄型化、ひいては基体の薄型化が図られる。

【0010】

本発明の一態様の基板保持装置において、前記基体の前記他端面に前記凹部および前記貫通孔を連続させるように窪み、前記受電端子の前記中間要素が嵌入される溝部が形成されている。

【0011】

当該構成の基板保持装置によれば、基体の他端面から受電端子の中間要素の突出量を低減または解消することができる。基体の他端面から受電端子の中間要素が突出していない場合、当該突出を受容するための凹部が基台に形成される必要がなくなる。

【0012】

本発明の一態様の基板保持装置において、前記基体の前記溝部が前記凹部よりも前記他端面から浅く窪むように形成されていることが好ましい。

【0013】

当該構成の基板保持装置によれば、基体の厚さ方向に対して垂直な方向について受電端子に外力が作用しても、第１要素が凹部と溝部との段差部分に当接するので、当該外力に対する受電端子の位置安定性、ひいては第１要素と導電体との接合安定性のさらなる向上が図られる。

【0014】

本発明の一態様の基板保持装置において、前記基体において前記貫通孔に前記第２要素が嵌入されるザグリ部が形成されていることが好ましい。

【0015】

当該構成の基板保持装置によれば、基体の厚さ方向について第２要素および受電端子全体の位置のさらなる安定化が図られ、ひいては第１要素と導電体との接合安定性のさらなる向上が図られる。

【図面の簡単な説明】

【0016】

【図1】本発明の一実施形態としての基板保持装置の上面図。

【図2】本発明の一実施形態としての基板保持装置の下面図。

【図3A】図１のＩＩＩＡ−ＩＩＩＡ線断面図。

【図3B】図１のＩＩＩＢ−ＩＩＩＢ線断面図。

【図4A】図３Ａに対応する基台に対する基体の取り付け態様に関する説明図。

【図4B】図３Ｂに対応する基台に対する基体の取り付け態様に関する説明図。

【発明を実施するための形態】

【0017】

（構成）
図１〜図４に示されている本発明の一実施形態としての基板保持装置は、基体１と、第１導電体２１と、第２導電体２２と、第１受電端子４１と、第２受電端子４２と、を備えている静電チャックとして構成されている。

【0018】

基体１は、セラミックス焼結体などの絶縁性誘電体からなり、一端面（図３Ａの上面）をウエハなどの基板（図示略）が吸着保持される吸着面とする平板状に形成されている。本実施形態における基体１は略円板状であるが、多角形板状または楕円板状などのさまざまな形状であってもよい。

【0019】

基体１の吸着面には、当該吸着面から突出する略円柱状、略半球状または略円錐台状の複数のピン１０が、三角格子状に配置されるように形成されている。なお、ピン１０の配置態様は正方格子状または同心円状など変更されてもよく、ピン１０が部分的にまたは全体的に省略されてもよい。

【0020】

基体１の吸着面とは反対側の他端面（図２の下面）に第１導電体２１の一部を（第１受電端子４１が存在しない状態で）露出させるように窪んでいる略円柱状の第１凹部１１１が形成され、第１凹部１１１から離間した箇所で基体１を貫通する断面円形状の第１貫通孔１１が形成されている（図３Ａ参照）。本実施形態では、基体１の中心から第２指定距離だけ離間し、かつ、基体１の周方向に約９０°だけ相互に離間している２つの箇所に２組の第１凹部１１１および第１貫通孔１１が形成されている。本実施形態では第１貫通孔１１が第１凹部１１１から基体１の径方向外側に離間しているが、離間方向は基体１の径方向内側または周方向など異なる方向であってもよい。

【0021】

基体１の他端面に第１凹部１１１および第１貫通孔１１を連続させるように窪んでいる第１溝部１１０が形成されている（図３Ａ参照）。すなわち、第１溝部１１０は、第１貫通孔１１および第１凹部１１１の離間方向に延在している。第１溝部１１０が第１凹部１１１よりも他端面から浅く窪むように形成されている。第１貫通孔１１には、下部を上部よりも拡径させるように第１ザグリ部１１２が形成されている（図３Ａ参照）。

【0022】

同様に、基体１の吸着面とは反対側の他端面に第２導電体２２の一部を（第２受電端子４２が存在しない状態で）露出させるように窪んでいる略円柱状の第２凹部１２１が形成され、第２凹部１２１から離間した箇所で基体１を貫通する断面円形状の第２貫通孔１２が形成されている（図３Ｂ参照）。本実施形態では、基体１の中心から第２指定距離だけ離間し、かつ、基体１の周方向に約１８０°だけ相互に離間している２つの箇所に２組の第２凹部１２１および第２貫通孔１２が形成されている。本実施形態では第２貫通孔１２が第２凹部１２１から基体１の径方向外側に離間しているが、離間方向は基体１の径方向内側または周方向など異なる方向であってもよい。

【0023】

基体１の他端面に第２凹部１２１および第２貫通孔１２を連続させるように窪んでいる第２溝部１２０が形成されている（図３Ｂ参照）。すなわち、第２溝部１２０は、第２貫通孔１２および第２凹部１２１の離間方向に延在している。第２溝部１２０が第２凹部１２１よりも他端面から浅く窪むように形成されている。第２貫通孔１２には、下部を上部よりも拡径させるように第２ザグリ部１２２が形成されている（図３Ｂ参照）。

【0024】

第１導電体２１は、基体１において吸着面に対して平行な姿勢で埋設されている薄板状または薄膜状の金属からなり、静電チャック電極を構成する。本実施形態では独立した２個の第１導電体２１が基体１に埋設されており、２個の第１受電端子４１のそれぞれが当該２個の第１導電体２１のそれぞれに対して接続されている。第２導電体２２は、基体１において第１導電体２１よりも吸着面から離れた高さ位置に、吸着面に対して平行な姿勢で埋設されている薄板状または薄膜状の金属からなり、発熱抵抗体を構成する。本実施形態では１個の第２導電体２２が基体１に埋設されており、２個の第２受電端子４２のそれぞれが第２導電体２２の両端部のそれぞれに対して接続されている。

【0025】

第１受電端子４１は、略円柱状の第１要素４１１と、第１要素４１１よりも短い略円筒状の第２要素４１２と、第１要素４１１および第２要素４１２をその基端部で連続させる略平板状の中間要素４１０と、を備えている（図３Ａ参照）。第１要素４１１は、基体１の第１凹部１１１に嵌入されて第１導電体２１に対して接合（たとえばロウ付け）されている。第２要素４１２は、基体１の第１貫通孔１１の第１ザグリ部１１２に嵌入され、その端面を当該第１ザグリ部１１２により形成されている第１貫通孔１１の段差部に当接させている。中間要素４１０は、基体１の第１溝部１１０に嵌入されている。第１受電端子４１の下端面は平坦であり、基体１の下面とその高さ位置が同じである（図３Ａ参照）。

【0026】

第２受電端子４２は、略円柱状の第１要素４２１と、第１要素４２１と同程度またはそれよりも若干長い略円筒状の第２要素４２２と、第１要素４２１および第２要素４２２をその基端部で連続させる略平板状の中間要素４２０と、を備えている（図３Ｂ参照）。第１要素４２１は、基体１の第２凹部１２１に嵌入されて第２導電体２２に対して接合（たとえばロウ付け）されている。第２要素４２２は、基体１の第２貫通孔１２の第２ザグリ部１２２に嵌入され、その端面を当該第２ザグリ部１２２により形成されている第２貫通孔１２の段差部に当接させている。中間要素４２０は、基体１の第２溝部１２０に嵌入されている。第２受電端子４２の下端面は平坦であり、基体１の下面とその高さ位置が同じである（図３Ｂ参照）。

【0027】

（作製方法）
前記構成の静電チャック（基板保持装置）は、たとえば特開２０１３−１５７５７０号公報に記載されている方法にしたがって製造される。すなわち、第１導電体２１（静電チャック電極）が埋設されている第１原料粉末の成形体と、第２導電体２２（発熱抵抗体）が埋設されている第２原料粉末の成形体とが重ね合わせられた状態で、まとめてホットプレス焼結される。その上で、当該焼結体にピン１０、第１貫通孔１１、第２貫通孔１２、第１凹部１１１および第２凹部１２１等がブラスト加工または機械加工などの適当な加工法にしたがって形成されることにより静電チャックが製造される。

【0028】

第１原料粉末および第２原料粉末としては、たとえば高純度（例えば純度９９．９％以上）の窒化アルミニウム粉末、必要に応じてこれに適量の酸化イットリウム粉末などの焼結助剤が添加された混合原料粉末が用いられる。そのほか、アルミナ粉末等、他のセラミックス粉末が原料粉末として用いられてもよい。第１導電体２１および第２導電体２２としては、たとえばＭｏ箔（例えば厚さ０．１［ｍｍ］）が用いられる。

【0029】

そのほか、第１導電体２１およびこれを挟む一対の第１原料粉末の成形体と、第２導電体２２及びこれを挟む一対の第２原料粉末の成形体とが重ね合わせられた状態で、まとめてホットプレス焼結されることにより静電チャックが製造されてもよい。また、第１導電体２１が埋設されている第１原料粉末の成形体と、第２導電体２２が埋設されている第２原料粉末の成形体とが別個にホットプレス焼結されることにより第１基体部分および第２基体部分が作製された上で、両基体部分が接合されることにより静電チャックが製造されてもよい。この場合、窒化アルミニウム焼結体の接合材としてアルミナ−酸化イットリウム系の接合材が用いられ、そのほかガラス系接合材が用いられてもよい。ガラス系材料としては、石英、ソーダ石灰ガラス、硼珪酸ガラスなどが採用される。

【0030】

（機能）
前記構成の静電チャックによれば、図４Ａに示されているようにボルトＸ１に、基体１の一端面側（吸着面側）から第１貫通孔１１および第１受電端子４１の筒状の第２要素４１２の中空部４１４を貫通させることができる。さらに、ボルトＸ１に、基体１の他端面側に接合されている平板状の基台５に形成された貫通孔を貫通させたうえで、ナットＹ１（または当該基台５に形成されている雌ネジ）に螺着させることができる。第１受電端子４１と、外部電源に接続されているボルトＸ１（またはそのボルトヘッド）により構成されている第１給電端子との接続状態が安定に保持される。

【0031】

図４Ｂに示されているようにボルトＸ２に、基体１の一端面側（吸着面側）から第２貫通孔１２および第２受電端子４２の筒状の第２要素４２２の中空部４２４を貫通させることができる。さらに、ボルトＸ２に、基体１の他端面側に接合されている平板状の基台５に形成された貫通孔を貫通させたうえで、ナットＹ２（または当該基台５に形成されている雌ネジ）に螺着させることができる。第２受電端子４２と、外部電源に接続されているボルトＸ２（またはそのボルトヘッド）により構成されている第２給電端子との接続状態が安定に保持される。

【0032】

この状態で、外部電源によって第１給電端子を構成するボルトＸ１および第１受電端子４１を通じて、基体１に埋設されている静電チャック電極を構成する第１導電体２１に対して電圧が印可されることにより、基体１の一端面側に載置されているウエハなどの基板がクーロン力などによって基体１に吸着保持される。外部電源によって第２給電端子を構成するボルトＸ２および第２受電端子４２を通じて、基体１に埋設されている発熱抵抗体を構成する第２導電体２２に対して電圧が印可または電流が供給されることにより、基板の温度の場所によらない均一化が図られる。

【0033】

基体１の他端面に形成されている第１凹部１１１および第１貫通孔１１（またはその第１ザグリ部１１２）のそれぞれに嵌入される第１受電端子４１の第１要素４１１および第２要素４１２のそれぞれが中間要素４１０を介して連続しながら基体１の厚さ方向に対して垂直な方向に相互に離間している（図４Ａ参照）。基体１の他端面に形成されている第２凹部１２１および第２貫通孔１２（またはその第２ザグリ部１２２）のそれぞれに嵌入される第２受電端子４２の第１要素４２１および第２要素４２２のそれぞれが中間要素４２０を介して連続しながら基体１の厚さ方向に対して垂直な方向に相互に離間している（図４Ｂ参照）。このため、第１要素および第２要素が軸線方向に重なるように配置されている構成の接続端子と比較して、第１受電端子４１および第２受電端子４２の薄型化または軸線方向への短縮）、ひいては基体１の薄型化が図られる。

【0034】

（本発明の他の実施形態）
前記実施形態における基板保持装置（静電チャック）において、第２導電体２２が省略され、これに対応して第２貫通孔１２、第２凹部１２１および第２溝部１２０が省略されてもよい。

【0035】

前記実施形態における基板保持装置において、第１導電体２１および第２導電体２２に加えてまたは第１導電体２１もしくは第２導電体２２に代えて、高周波電圧印加用電極または接地用電極を構成する導電体が基体１に埋設され、当該導電体に対応する貫通孔、凹部および溝部が基体１に形成され、そこに受電端子が設けられていてもよい。

【0036】

基体１において第１溝部１１０および第２溝部１２０のうち一方または両方が省略されてもよい。この場合、第１受電端子４１の下端面および第２受電端子４２の下端面のうち一方または両方が基体１の他端面（下面）よりも下方に突出するが、基台５に当該突出部分を受容する凹部が形成されることにより、基体１の下端面を全体的に基台５の上端面に対して接合させることができる（図４Ａおよび図４Ｂ参照）。

【0037】

第１溝部１１０および第１凹部１１１の基体１の下端面からの深さが一致していてもよい（図３Ａ参照）。第２溝部１２０および第２凹部１２１の基体１の下端面からの深さが一致していてもよい（図３Ｂ参照）。

【0038】

第１貫通孔１１において第１ザグリ部１１２が省略され、第１貫通孔１１が略円柱状に形成されてもよい。第２貫通孔１２において第２ザグリ部１２２が省略され、第２貫通孔１２が略円柱状に形成されてもよい。

【符号の説明】

【0039】

１‥基体、１０‥ピン、１１‥第１貫通孔、１２‥第２貫通孔、２１‥第１導電体（静電チャック電極）、２２‥第２導電体（発熱抵抗体）、４１‥第１受電端子、４２‥第２受電端子、１１０‥第１溝部、１１１‥第１凹部、１１２‥第１ザグリ部、１２０‥第２溝部、１２１‥第２凹部、１２２‥第２ザグリ部、４１０‥中間要素、４１１‥第１要素、４１２‥第２要素、４２０‥中間要素、４２１‥第１要素、４２２‥第２要素。

【図1】

【図2】

【図3A】

【図3B】

【図4A】

【図4B】