CN110235237A - 晶圆支撑台 - Google Patents

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Abstract

晶圆支撑台(20)在具有晶圆载置面(22a)的圆板状的陶瓷基体(22)的内部从晶圆载置面(22a)侧依次埋设有RF电极(23)和加热电极(30)。RF电极(23)由形成于同一平面上的每个熔区的多个RF熔区电极(24、25)构成。多个RF熔区电极(24、25)及加热电极(30)分别独立地连接于设于陶瓷基体(22)的背面(22b)的外侧的多个RF熔区电极用导体(34、35)及配线部件(38、38)。

Description

晶圆支撑台
技术领域
本发明涉及晶圆支撑台。
背景技术
作为晶圆支撑台，已知在具有晶圆载置面的圆板状的陶瓷基体的内部将RF电极和加热电极从晶圆载置面侧按照该顺序埋设而成的技术方案。例如，专利文献1中，作为这种晶圆支撑台，公开了在陶瓷基体内具有以相距晶圆搭载面的深度互相不同的方式埋设的圆形状RF电极及圆环状RF电极的技术方案。在与该晶圆支撑台的晶圆载置面对置的位置配置有平板上部电极。然后，对由该平板上部电极和晶圆支撑台的两RF电极构成的平行平板电极间施加高频电力，产生等离子。专利文献1中说明了，在产生等离子时，对圆形状RF电极和圆环状RF电极分别施加不同的高频电力，从而能够将等离子的密度分布控制得良好。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本专利第5896595号公报
发明内容
发明所要解决的课题
但是，在产生等离子时，平板上部电极与圆形状RF电极的距离及平板上部电极与圆环状RF电极的距离不同，晶圆载置面与圆形状RF电极之间的介电体层(陶瓷基体)的厚度和晶圆载置面与圆环状RF电极之间的介电体层的厚度也不同。因此，难以将等离子的密度分布控制得良好。
本发明为了解决这样的课题而完成，其目的之一在于，能够容易地控制等离子的密度分布。
用于解决课题的方案
为了实现上述的目的的至少一个，本发明的晶圆支撑台采用以下的结构。
即，本发明的晶圆支撑台在具有晶圆载置面的圆板状的陶瓷基体的内部从上述晶圆载置面侧依次埋设有RF电极和加热电极，
上述RF电极由形成于同一平面上的每个熔区的多个RF熔区电极构成，
上述多个RF熔区电极及上述加热电极分别独立地连接于设于上述陶瓷基体的与上述晶圆载置面相反的一侧的面的外侧的多个RF熔区电极用导体及加热电极用导体。
在该晶圆支撑台中，多个RF熔区电极及加热电极分别独立连接于设于陶瓷基体的与晶圆载置面相反的一侧的面的外侧的多个RF熔区电极用导体及加热电极用导体。因此，能够对每个RF熔区电极供给不同的高频电力，能够将等离子的密度分布控制得良好。在此，RF电极由形成于同一平面上的每个熔区的多个RF熔区电极构成。因此，配置于晶圆支撑台的上方的平板上部电极与各RF熔区电极的距离完全相同，晶圆载置面与各RF熔区电极之间的陶瓷基体的厚度(介电体层的厚度)也完全相同。因此，能够容易地控制，以使等离子的密度分布良好。此外，RF熔区电极的形状、数量能够任意地决定。
本发明的晶圆支撑台中，也可以是，就上述RF电极而言，作为多个上述RF熔区电极，包含与上述陶瓷基体同心圆状的圆形电极或将上述圆形电极分割成多个而成的电极，还包括在上述圆形电极的外侧与上述陶瓷基体同心圆的一个以上的圆环电极或将上述圆环电极的至少一个分割成多个而成的电极。在陶瓷基体的内周部分和外周部分，等离子的密度分布大多不同，因此，优选这样分成圆形电极(或将圆形电极分割成多个而成的电极)和一个以上的圆环电极(或将圆环电极分割成多个而成的电极)。例如，作为RF熔区电极，也可以设置与陶瓷基体同心圆状的圆形电极和在该圆形电极的外侧与陶瓷基体同心圆的一个以上的圆环电极。或者，也可设置将与陶瓷基体同心圆状的圆形电极分成一半而成的一对半圆形电极和在该两半圆形电极的外侧与陶瓷基体同心圆的一个以上的圆环电极。或者，也可以将圆环电极分割成多个。
本发明的晶圆支撑台也可以具备接合于上述陶瓷基体的与上述晶圆载置面相反的一侧的面的中央区域的中空的陶瓷轴，上述多个RF熔区电极用导体及上述加热电极用导体配置于上述陶瓷轴的内部，上述多个RF熔区电极中，在设于偏离了向上述陶瓷基体投影上述陶瓷轴而得到的中央区域的位置的RF熔区电极与对应自身的上述RF熔区电极用导体经由跳线连接，上述跳线设于上述陶瓷基体的内部且比设有上述RF电极的平面远离上述晶圆载置面的平面上。如果这样，对于偏离陶瓷基体的中央区域的位置的RF熔区电极，能够利用跳线配线于与该RF熔区电极对应的RF熔区电极用导体。该情况下，也可以上述多个RF熔区电极中二个以上的RF熔区电极设于偏离上述中央区域的位置，在上述二个以上的RF熔区电极的每一个上所设置的上述跳线设于同一平面上。如果这样，相比将各跳线设于不同的深度的情况，陶瓷基体的厚度变薄。若陶瓷基体的厚度变薄，则由于其热容量变小，因此，能够迅速地进行陶瓷基体的温度调整，乃至晶圆的温度调整。另外，上述跳线也可以以与上述加热电极不接触的状态设置在与上述加热电极同一的平面。如果这样，能够使陶瓷基体的厚度变薄。
本发明的晶圆支撑台中，也可以是，上述加热电极由与上述RF熔区电极的数量相同或不同的数量的多个加热熔区电极构成，上述加热电极用导体由加热熔区电极用导体构成，所述加热熔区电极用导体与上述多个加热熔区电极的每一个独立地连接。如果这样，能够对每个加热熔区电极供给不同的电力，因此，能够对每个熔区的制膜性的偏差通过加热器温度的调整进行补偿、调整。该情况下，也可以是，在从上述晶圆载置面观察上述陶瓷基体时，在上述RF熔区电极彼此间的缝隙配置有至少一个上述加热熔区电极。在增大了施加的RF电力的情况下，若增大缝隙间隔，则能够抑制RF的干涉，是有利的，但在不存在RF电极的缝隙部分，有时等离子密度减少，面内的等离子密度变得不均匀。因此，通过在该缝隙熔区域配置加热熔区电极，能够对因等离子密度的不均匀而产生的制膜性的偏差通过温度分布即加热器温度的调整进行补偿、调整，是有效的。或者，也可以是，在从上述晶圆载置面观察上述陶瓷基体时，上述多个RF熔区电极和上述多个加热熔区电极配置成一致。如果这样，能够对各RF熔区电极通过与之对应的加热熔区电极单独地进行温度控制。
附图说明
图1是表示等离子发生装置10的概略结构的立体图。
图2是图1的A－A剖视图。
图3是图1的B－B剖视图。
图4是表示RF电极23、跳线27以及加热电极30的配置的立体图。
图5是表示RF电极123、跳线127、128以及加热电极30的配置的立体图。
图6是表示其它例的RF电极23、跳线27以及加热电极30的配置的立体图。
图7是加热电极130的立体图。
图8是表示RF电极23及加热电极130的配置的立体图。
图9是表示RF电极23及加热电极130的配置的立体图。
图10是表示RF电极23的其它例的俯视图。
图11是表示RF电极23的其它例的俯视图。
图12是表示跳线27的其它例的剖视图。
具体实施方式
以下，参照附图，对本发明的优选的实施方式进行说明。图1是等离子发生装置10的立体图，图2是图1的A－A剖视图，图3是图1的B－B剖视图，图4是表示RF电极23、跳线27以及加热电极30的配置的立体图。
如图1所示，等离子发生装置10具备晶圆支撑台20和上部电极50。
晶圆支撑台20是为了对利用等离子进行CVD、蚀刻等的晶圆W进行支撑并加热而使用的，安装于未图示的半导体工艺用的腔室的内部。该晶圆支撑台20具备陶瓷基体22和中空的陶瓷轴29。
如图2所示，陶瓷基体22是陶瓷制(例如，氧化铝制或氮化铝制)的圆板状部件。该陶瓷基体22具备可载置晶圆W的晶圆载置面22a。在陶瓷基体22的与晶圆载置面22a相反的一侧的面(背面)22b的中央接合有陶瓷轴29。如图2～图4所示，在陶瓷基体22上，RF电极23、跳线27以及加热电极30分别以分离的状态被埋设。RF电极23、跳线27以及加热电极30从靠近晶圆载置面22a的一方依次埋设。
RF电极23设置为与晶圆载置面22a平行(包括实质上平行的情况，以下同样)。RF电极23包括：在从陶瓷基体22的中心到预定半径(在此，陶瓷基体22的半径的一半以上)的圆21(参照图3)的内侧的熔区所设置的第一RF熔区电极24；以及设于该圆21的外侧的熔区的第二RF熔区电极25。第一RF熔区电极24为与陶瓷基体22同心圆状的圆形电极。第二RF熔区电极25分离地设于第一RF熔区电极24的外侧，且为与陶瓷基体22同心圆状的圆环电极。第一RF熔区电极24设置为与向陶瓷基体22投影陶瓷轴29而得到的圆形的中央区域22c(图2及图3的双点划线)重复，但第二RF熔区电极25设置于偏离了中央区域22c的位置。第一及第二RF熔区电极24、25均由导电性的网格片材构成。
如图2所示，第一RF熔区电极24在背面中央连接有电极端子24a。电极端子24a设置为从陶瓷基体22的背面22b向外部露出。第一RF熔区电极24经由电极端子24a连接于第一RF熔区电极用导体34。第一RF熔区电极用导体34经过陶瓷轴29的中空内部及下部开口连接于第一交流电源44。
如图2所示，第二RF熔区电极25经由跳线27与对应自身(第二RF熔区电极25)的第二RF熔区电极用导体35连接。具体而言，在第二RF熔区电极25的背面中，在稍微偏离直径方向的两点连接有圆柱状的内部端子25a、25a的上端。跳线27是与晶圆载置面22a平行的具有导电性且带状的网格片材，且以与电极端子24a、第一RF熔区电极用导体34不干涉的方式配置于陶瓷基体22的内部中的RF电极23与加热电极30之间。跳线27的电极端子27a连接于背面中央。电极端子27a设置为从陶瓷基体22的背面22b向外部露出。跳线27经由电极端子27a连接于第二RF熔区电极用导体35。第二RF熔区电极用导体35经过陶瓷轴29的中空内部及下部开口连接于第二交流电源45。
加热电极30被设为与晶圆载置面22a平行。加热电极30在比陶瓷基体22的直径稍小的直径的圆内从配置于该圆的中心附近的两个电极端子30a、30b中的一方的电极端子30a遍及该圆内的大致整个面以一笔划线的要领到另一方的电极端子30b配置线圈。各电极端子30a、30b经由配线部件38、38(加热电极用导体)连接于电源48。
RF电极23、跳线27以及加热电极30的材质可以相同，也可以不同。作为材质，只要具有导电性就不特别限定，例如，可以列举Mo、W、Nb、Mo化合物、W化合物或Nb化合物。其中，优选与陶瓷基体22的热膨胀系数差小的材料。
陶瓷轴29是由与陶瓷基体22相同的陶瓷构成的圆筒状部件。陶瓷轴29的上部端面通过扩散接合、TCB(Thermal compression bonding)而接合于陶瓷基体22的背面22b。TCB是指在接合对象的两个部件之间夹入金属接合材，在加热至金属接合材的固相线温度以下的温度的状态下将两个部件加压接合的公知的方法。
如图1所示，上部电极50固定于与陶瓷基体22的晶圆载置面22a对置的上方位置(例如，未图示的腔室的顶面)。该上部电极50接地。
接下来，对等离子发生装置10的使用例进行说明。在未图示的腔室内配置等离子发生装置10，在晶圆载置面22a载置晶圆W。然后，对第一RF熔区电极24从第一交流电源44供给高频电力，对第二RF熔区电极25从第二交流电源45供给高频电力。由此，在由上部电极50和埋设于陶瓷基体22的RF电极23构成的平行平板电极间产生等离子，利用该等离子对晶圆W实施CVD成膜、实施蚀刻。另外，基于未图示的热电偶的检测信号求出晶圆W的温度，控制对加热电极30施加的电压，以使该温度成为设定温度(例如，350℃或300℃)。
在以上详述的晶圆支撑台20中，能够对第一及第二RF熔区电极24、25分别供给不同的高频电力(例如，相同的频率且不同的瓦数的电力，或者不同的频率且相同的瓦数的电力，或者不同的频率且不同的瓦数的电力等)，能够将等离子的密度分布控制得良好。在此，第一及第二RF熔区电极24、25形成于同一平面上。因此，配置于晶圆支撑台20的上方的上部电极50与各RF熔区电极24、25的距离完全相同，晶圆载置面22a与各RF熔区电极24、25之间的陶瓷基体22的厚度(介电体层的厚度)也完全相同。因此，能够容易地进行控制，以使等离子的密度分布良好。
另外，在陶瓷基体22的内周部分和外周部分，等离子的密度分布大多不同，因此，优选如上所述地将RF电极23分成内周侧的圆形电极(第一RF熔区电极24)和外周侧的圆环电极(第二RF熔区电极25)。
而且，对于偏离向陶瓷基体22投影陶瓷轴29而得到的中央区域22c的第二RF熔区电极25，能够利用跳线27向与该第二RF熔区电极25对应的RF熔区电极用导体35配线。
此外，本发明丝毫不限定于上述的实施方式，只要属于本发明的技术性范围，就可以以各种方式实施。
例如，在上述的实施方式中，将RF电极23由同一平面上的第一及第二RF熔区电极24、25构成，但是也可以将RF电极由同一平面上的三个以上的RF熔区电极构成。图5表示由同一平面上的第一～第三RF熔区电极124～126构成RF电极123的例。图5中，对与上述的实施方式相同的结构要素标注相同的符号。此外，在图5中省略了加热器30的配线部件38、38、电源48。第一RF熔区电极124是与陶瓷基体22同心圆状的圆形电极，第二及第三RF熔区电极125、126为与陶瓷基体22同心圆的圆环电极。第一RF熔区电极124设置为与向陶瓷基体22投影陶瓷轴29而得到的圆形的中央区域22c(图2及图3的双点划线)重复。第一RF熔区电极124经由连接于背面中央的电极端子124a而连接于第一RF熔区电极用导体134，并进一步连接于第一交流电源144。第二及第三RF熔区电极125、126设置于偏离了中央区域22c的位置。第二RF熔区电极125经由两个内部端子125a连接于跳线127，跳线127经由电极端子127a连接于第二RF熔区电极用导体135，并进一步连接于第二交流电源145。第三RF熔区电极126经由两个内部端子126a连接于跳线128，跳线128经由电极端子128a连接于第三RF熔区电极用导体136，并进一步连接于第三交流电源146。两个跳线127、128设于同一平面上。设有两个跳线127、128的平面位于设有RF电极123的平面与设有加热电极30的平面之间。在该图5的结构中，也能够得到与上述的实施方式相同的效果。特别是由于能够对第一～第三RF熔区电极124～126分别供给不同的高频电力，因此能够将等离子的密度分布控制得更良好。另外，由于将各跳线127、128设于同一平面上，因此相比将各跳线127、128设置于不同的深度的情况，使陶瓷基体22的后部更薄。若陶瓷基体22的厚度变薄，则其热容量变小，因此能够迅速地进行陶瓷基体22的温度调整，乃至晶圆的温度调整。
在上述的实施方式中，将跳线27和加热电极30设于陶瓷基体22的不同的深度，但是，也可以如图6所示地将跳线27和加热电极30设于陶瓷基体22内的同一平面上。对图6中与上述的实施方式相同的结构要素标注相同的符号。此外，在图6中，省略了加热器30的配线部件38、38、电源48。如果这样，能够使陶瓷基体22的厚度更薄。
在上述的实施方式中，也可以取代加热电极30而使用由与RF熔区电极的数量相同或不同的多个加热熔区电极构成的加热电极。例如，图7的加热电极130包括：设于距离陶瓷基体22的中心预定半径(例如陶瓷基体22的半径的一半以上)的圆133的内侧的圆形熔区的第一加热熔区电极131；以及设于该圆133的外侧的圆环熔区的第二加热熔区电极132。第一加热熔区电极131从配置于陶瓷基体22的中心附近的两个电极端子131a、131b中的一方的电极端子131a遍及该圆形熔区的大致整个面地以一笔划线的要领到另一方的电极端子131b配置线圈。各电极端子131a、131b经由配线部件连接于第一电源141。第二加热熔区电极132从配置于陶瓷基体22的中心附近的两个电极端子132a、132b中的一方的电极端子132a在伸出该圆环熔区后遍及该圆环熔区的大致整个面地以一笔划线的要领配置线圈，并返回到另一方的电极端子132b。各电极端子132a、132b经由配线部件连接于第二电源142。如果这样，能够对第一及第二加热熔区电极131、132的每一个供给不同的电力，因此能够对每个熔区的制膜性的偏差通过加热器温度的调整进行补偿、调整。
这样地在上述的实施方式中，取代加热电极30而采用了加热电极130的情况下，也可以如图8所示地，在从晶圆载置面22a观察陶瓷基体22时，在第一及第二RF熔区电极24、25彼此之间的缝隙G配置有第一及第二加热熔区电极131、132的一方(图8中，第二加热熔区电极132)。在增大了施加的RF电力的情况下，若缝隙G的间隔大，则能够抑制RF的干涉，是有利的，但在不存在RF电极的缝隙G的部分，有时等离子密度减少，面内的等离子密度变得不均匀。因此，通过在该缝隙G的熔区域配置加热熔区电极131、132的一方，能够对因等离子密度的不均匀而产生的制膜性的偏差通过温度分布即加热器温度的调整进行补偿、调整，是有效的。
或者，在上述的实施方式中取代加热电极30而采用了加热电极130的情况下，也可以如图9所示地配置成，在从晶圆载置面W观察陶瓷基体22时，第一RF熔区电极24与第一加热熔区电极131一致，第二RF熔区电极25与第二加热熔区电极132一致。这样，能够对各RF熔区电极24、25通过与之对应的加热熔区电极131、132独立地进行温度控制。
在上述的实施方式中，RF电极23由圆形电极的第一RF熔区电极24和圆环电极的第二RF熔区电极25构成，但也可以将作为圆环电极的第二RF熔区电极25分割成多个，并对各分割电极独立地连接交流电源，也可以将作为圆形电极的第一RF熔区电极24分割成多个，并对各分割电极独立地连接交流电源。这样，能够容易地控制，以使等离子的密度分布更良好。图10示例将构成RF电极23的第二RF熔区电极25分割成三个圆弧状电极251～253的情况。图11示例将构成RF电极23的第二RF熔区电极25分割成三个圆弧状电极251～253，还将第一RF熔区电极24分割成两个半圆形电极241、242的情况。
在上述的实施方式中，将连接第二RF熔区电极25和跳线27的两个内部端子25a、25a设置于稍微偏离陶瓷基体22的直径的位置，但也可以设于陶瓷基体22的直径上。该情况下，如图12所示，只要以使跳线27与电极端子24a不干涉的方式弯曲跳线27即可。
在上述的实施方式中，经由内部端子25a、25a连接第二RF熔区电极25和跳线27，但也可以经由一个内部端子25a连接第二RF熔区电极25和跳线27。这样，能够将跳线27的长度设为与陶瓷基体22的半径同程度的长度(比之更短)。
在上述的实施方式中，第一及第二RF熔区电极24、25、跳线27均由导电性的网格片材构成，但不特别限定于网格片材，例如，也可以使用导电性的均匀的片材(金属箔等)。
在上述的实施方式中，也可通过对RF电极23施加电压将晶圆W吸引于晶圆载置面22a。另外，也可以在陶瓷基体22还埋设静电电极，通过对该静电电极施加电压而将晶圆W吸引于晶圆载置面22a。
在上述的实施方式中示出了晶圆支撑台20的制造方法的一例，但晶圆支撑台20的制造方法不特别地限定于此，也可以通过其它公知的制造方法来制造晶圆支撑台20。例如，也可以基于日本特开2012－89694号公报记载的制造方法制造晶圆支撑台20。
本申请将2017年3月6日申请的美国临时申请第62/467430号作为优先权主张的基础，并通过引用将其全部内容包含于本说明书。
生产上的可利用性
本发明可在对晶圆进行等离子处理时使用。
符号说明
10—等离子发生装置，20—晶圆支撑台，21—圆，22—陶瓷基体，22a—晶圆载置面，22b—背面，22c—中央区域，23—RF电极，24—第一RF熔区电极，24a—电极端子，25—第二RF熔区电极，25a—内部端子，27—跳线，27a—电极端子，29—陶瓷轴，30—加热电极，30a、30b—电极端子，34—第一RF熔区电极用导体，35—第二RF熔区电极用导体，38—配线部件，44—第一交流电源，45—第二交流电源，48—电源，50—上部电极，123—RF电极，124—第一RF熔区电极，124a—电极端子，125—第二RF熔区电极，125a—内部端子，126—第三RF熔区电极，126a—内部端子，127、128—跳线，127a、128a—电极端子，130—加热电极，131—第一加热熔区电极，131a、131b—电极端子，132—第二加热熔区电极，132a、132b—电极端子，133—圆，134—第一RF熔区电极用导体，135—第二RF熔区电极用导体，136—第三RF熔区电极用导体，141—第一电源，142—第二电源，144—第一交流电源，145—第二交流电源，146—第三交流电源，241、242—半圆形电极，251～253—圆弧状电极。

Claims (8)

1.一种晶圆支撑台，其在具有晶圆载置面的圆板状的陶瓷基体的内部从上述晶圆载置面侧依次埋设有RF电极和加热电极，
上述晶圆支撑台的特征在于，
上述RF电极由形成于同一平面上的每个熔区的多个RF熔区电极构成，
上述多个RF熔区电极及上述加热电极分别独立地连接于设于上述陶瓷基体的与上述晶圆载置面相反的一侧的面的外侧的多个RF熔区电极用导体及加热电极用导体。
2.根据权利要求1所述的晶圆支撑台，其特征在于，
就上述RF电极而言，作为上述多个RF熔区电极，包含与上述陶瓷基体同心圆状的圆形电极或将上述圆形电极分割成多个而成的电极，还包括在上述圆形电极的外侧与上述陶瓷基体同心圆的一个以上的圆环电极或将上述圆环电极的至少一个分割成多个而成的电极。
3.根据权利要求1或2所述的晶圆支撑台，其特征在于，
具备接合于上述陶瓷基体的与上述晶圆载置面相反的一侧的面的中央区域的中空的陶瓷轴，
上述多个RF熔区电极用导体及上述加热电极用导体配置于上述陶瓷轴的内部，
在上述多个RF熔区电极中，在设于偏离了向上述陶瓷基体投影上述陶瓷轴而得到的中央区域的位置的RF熔区电极与对应自身的上述RF熔区电极用导体经由跳线连接，
上述跳线设于上述陶瓷基体的内部且比设有上述RF电极的平面远离上述晶圆载置面的平面上。
4.根据权利要求3所述的晶圆支撑台，其特征在于，
上述多个RF熔区电极中二个以上的RF熔区电极设于偏离上述中央区域的位置，
在上述二个以上的RF熔区电极的每一个上所设置的上述跳线设于同一平面上。
5.根据权利要求3或4所述的晶圆支撑台，其特征在于，
上述跳线以与上述加热电极不接触的状态设在与上述加热电极同一的平面。
6.根据权利要求1～5中任一项所述的晶圆支撑台，其特征在于，
上述加热电极由与上述RF熔区电极的数量相同或不同的数量的多个加热熔区电极构成，
上述加热电极用导体由加热熔区电极用导体构成，所述加热熔区电极用导体与上述多个加热熔区电极的每一个独立地连接。
7.根据权利要求6所述的晶圆支撑台，其特征在于，
在从上述晶圆载置面观察上述陶瓷基体时，在上述RF熔区电极彼此间的缝隙配置有至少一个上述加热熔区电极。
8.根据权利要求6所述的晶圆支撑台，其特征在于，
在从上述晶圆载置面观察上述陶瓷基体时，上述多个RF熔区电极和上述多个加热熔区电极配置成一致。
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