TW202318580A - 晶圓載置台 - Google Patents

晶圓載置台 Download PDF

Info

Publication number
TW202318580A
TW202318580A TW111138328A TW111138328A TW202318580A TW 202318580 A TW202318580 A TW 202318580A TW 111138328 A TW111138328 A TW 111138328A TW 111138328 A TW111138328 A TW 111138328A TW 202318580 A TW202318580 A TW 202318580A
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
hole
socket
power supply
mounting table
wafer mounting
Prior art date
Application number
TW111138328A
Other languages
English (en)
Inventor
竹林央史
久野達也
井上靖也
Original Assignee
日商日本碍子股份有限公司
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 日商日本碍子股份有限公司 filed Critical 日商日本碍子股份有限公司
Publication of TW202318580A publication Critical patent/TW202318580A/zh

Links

Images

Classifications

    • 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
    • H01L21/6833—Details of electrostatic chucks
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32715—Workpiece holder
    • H01J37/32724—Temperature
    • 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
    • H01L21/67103—Apparatus for thermal treatment mainly by conduction
    • 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
    • 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
    • H01L21/687—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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68785—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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the mechanical construction of the susceptor, stage or support
    • H—ELECTRICITY
    • H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H05B—ELECTRIC HEATING; ELECTRIC LIGHT SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; CIRCUIT ARRANGEMENTS FOR ELECTRIC LIGHT SOURCES, IN GENERAL
    • H05B3/00—Ohmic-resistance heating
    • H05B3/20—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater
    • H05B3/22—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible
    • H05B3/28—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material
    • H05B3/283—Heating elements having extended surface area substantially in a two-dimensional plane, e.g. plate-heater non-flexible heating conductor embedded in insulating material the insulating material being an inorganic material, e.g. ceramic
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/002—Cooling arrangements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J2237/00—Discharge tubes exposing object to beam, e.g. for analysis treatment, etching, imaging
    • H01J2237/20—Positioning, supporting, modifying or maintaining the physical state of objects being observed or treated
    • H01J2237/2007—Holding mechanisms
    • 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
    • H01L21/687—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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68757—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 mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by a coating or a hardness or a material

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)
  • Chemical Vapour Deposition (AREA)

Abstract

晶圓載置台10，具備：陶瓷基材20、冷卻基材30、接合層40、埋頭孔81、埋頭絶緣管84、以及供電端子82。埋頭孔81，具有細孔徑的孔上部81a、粗孔徑的孔下部81b、以及孔段差部81c，孔上部81a通過冷媒流道31的形成區域37。埋頭絶緣管84，插入埋頭孔81，具有細孔徑的管上部84a、粗孔徑的管下部84b、以及管段差部84c。供電端子82的上端接合於電極27。

Description

晶圓載置台
本發明係有關於晶圓載置台。
於習知技術，已知有一種晶圓載置台，透過接合層而將埋設有靜電電極的陶瓷基材與內藏有冷媒流道的冷卻基材接合在一起（例如，參照專利文獻1、2）。靜電電極，可透過棒狀的供電端子而由外部電源施加直流電壓。供電端子，通過貫穿冷卻基材及接合層的孔，更進一步地通過設在陶瓷基材的孔而到達靜電電極。這樣的供電端子的端面有時會作為與外部的觸針接觸的接觸面。若考量與觸針的連接，則有加大接觸面的必要。 [習知技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第5666748號公報 [專利文獻2]日本專利第5666749號公報
[發明所欲解決的問題]
然而，由於若要加大接觸面，就要使供電端子變粗，所以有時會對晶圓的均熱性造成不良影響。例如，在設置粗的供電端子的情況下，在設置該供電端子的部位，由於對於電漿輸入熱的排熱能力會變低，所以容易成為熱點。
本發明係為解決此種課題而研發，其主要目的在於減少對於晶圓之均熱性的影響。 [解決問題之技術手段]
本發明之晶圓載置台，具備： 陶瓷基材，於頂面具有晶圓載置面，內藏有電極； 冷卻基材，於內部形成冷媒流道； 接合層，將該陶瓷基材的底面與該冷卻基材的頂面加以接合； 埋頭孔，在上下方向貫穿該接合層及該冷卻基材，具有細孔徑的孔上部、粗孔徑的孔下部、以及在該孔上部與該孔下部之間的孔段差部，該孔上部通過該冷媒流道的形成區域； 埋頭絶緣管，插入該埋頭孔，具有細孔徑的管上部、粗孔徑的管下部、以及在該管上部與該管下部之間的管段差部；以及 接合端子，上端接合於該電極，並插入該埋頭絶緣管。
於此晶圓載置台，埋頭孔具有細孔徑的孔上部，該孔上部通過冷媒流道的形成區域。也就是說，埋頭孔之粗孔徑的孔下部係設在冷媒流道的下側。因此，不致大幅損及冷媒流道的排熱能力，而能減少對於晶圓之均熱性的影響。
又，於本說明書，有時會使用上下、左右、前後等等而說明本發明，但上下、左右、前後僅為相對的位置關係。因此，有時在改變了晶圓載置台的座向時，上下會變成左右、或是左右會變成上下；而即使在該種情況下，也包含在本發明之技術的範圍內。
於本發明之晶圓載置台，較佳係使該孔上部的長度比起該孔下部更長。細孔徑的孔上部越長，越能減少對於均熱性的影響。
亦可使本發明之晶圓載置台具備插座，該插座配置在該埋頭絶緣管的該管下部內，並具有彈性支撐部，該彈性支撐部在不與該接合端子的下端面抵接的情況下，彈性支撐該接合端子的外周面。由於插座配置在埋頭絶緣管的粗孔徑的管下部內，所以可以使「插座的直徑比管上部的直徑或接合端子的直徑更粗」。其結果，插座與外部之觸點元件間的接觸面會變大，而可以抑制在該等之連接發生不便的情形。再者，即使對插座施加朝向電極方向的力量，由於插座並不與接合端子的下端面抵接，所以不會推壓接合端子。再加上插座係在不與接合端子的下端面抵接的情況下，彈性支撐接合端子的外周面。因此，在使外部的觸點元件接觸插座之際的負重，或是使接合端子連接至插座之際的負重，並不會施加在接合端子與電極的接合部位，而可以抑制在該接合部位發生缺陷的情形。
於具備插座的本發明之晶圓載置台，亦可使該插座接觸該管段差部。如此一來，即使對插座施加朝向電極方向的力量，該力量也是施加在管段差部及孔段差部，所以不會推壓接合端子。
於具備插座的本發明之晶圓載置台，亦可使該彈性支撐部具有複數個板片彈簧。如此一來，能使彈性支撐部成為比較簡單的構成。在此情況下，該彈性支撐部亦可具有沿著圓周方向隔著間隔直立設置的複數個板片彈簧。或者，該彈性支撐部亦可具備沿著圓周方向隔著間隔直立設置的複數個板片構件、以及從外側緊固該複數個板片構件的彈性構件。即使如此，也能使彈性支撐部成為比較簡單的構成。
於具備插座的本發明之晶圓載置台，亦可使該接合端子的直徑為該插座之底面的直徑之一半以下。如此一來，可以使得接合端子的直徑相對於插座之底面（接觸面）足夠小。
於具備插座的本發明之晶圓載置台，亦可使該插座的底面係朝向中心凹陷的形狀。如此一來，在使外部的觸點元件彈性接觸插座的底面的情況下，能使觸點元件的前端不易從插座的底面之中心偏離。
於具備插座的本發明之晶圓載置台，亦可使該插座具有可供插頭插入的插頭插入口。如此一來，可使用插頭以作為外部的觸點元件。
以下參照圖式說明本發明之較佳實施形態。圖1為設置於腔室100之晶圓載置台10的縱剖面圖（於包含晶圓載置台10之中心軸的面切開時的剖面圖），圖2為晶圓載置台10的俯視圖，圖3為圖1的局部擴大圖（插座85及其周邊結構的剖面圖），圖4為格柵型支持片86的立體圖。於本說明書，呈現數值範圍的「~」，用於意指：記載於其前後之數值係作為下限值及上限值而包含在內。
晶圓載置台10係用於使用電漿而對晶圓W進行CVD（化學氣相沉積）或蝕刻等等者，係固定於設在半導體製程用之腔室100之內部的設置板101。晶圓載置台10具備：陶瓷基材20、冷卻基材30、以及金屬接合層40。
陶瓷基材20，在具有圓形之晶圓載置面22a的中央部22之外周，具備外周部24，該外周部24具有環狀的聚焦環載置面24a。以下有時會將聚焦環簡寫為「FR」。於晶圓載置面22a載置晶圓W；於FR載置面24a載置聚焦環78。陶瓷基材20係以由氧化鋁、氮化鋁等等為代表的陶瓷材料所形成。FR載置面24a相較於晶圓載置面22a低了一層。
陶瓷基材20的中央部22，從靠近晶圓載置面22a側依序內藏有晶圓吸附用電極25、以及中央加熱器電極26。該等電極25、26係由含有例如W（鎢）、Mo（鉬）、WC（碳化鎢）、MoC（碳化鉬）等等的材料所形成。
晶圓吸附用電極25是圓板狀或網眼狀的單極型靜電電極。陶瓷基材20當中，比晶圓吸附用電極25更為上側的那一層具有介電體層的功能。未圖示的晶圓吸附用直流電源經由供電端子（接合端子）62及供電棒63而連接至晶圓吸附用電極25。供電端子62插穿於埋頭絶緣管64。埋頭絶緣管64插入於貫穿冷卻基材30及接合層40的埋頭孔。供電端子62的頂面接合於晶圓吸附用電極25的底面。於埋頭絶緣管64之擴徑的管下部配置有插座65。供電端子62的下部插入了格柵型支持片66而與插座65電性連接，該格柵型支持片66係配置於設在插座65之頂面的有底孔。插座65的底面與被彈簧63a朝上推壓的供電棒63之頂面接觸。
中央加熱器電極26係從一端到另一端一筆劃地將電阻發熱體配線，俾使得俯視觀察下中央加熱器電極26會遍及晶圓載置面22a的整面。未圖示的中央加熱器電源經由供電端子72及供電棒73而連接至中央加熱器電極26的一端。供電端子72的頂面接合於中央加熱器電極26之一端的底面。供電端子72插穿於埋頭絶緣管74。埋頭絶緣管74插入於貫穿冷卻基材30及接合層40的埋頭孔。於埋頭絶緣管74之擴徑的管下部配置有插座75。供電端子72的下部插入了格柵型支持片76而與插座75電性連接，該格柵型支持片76係配置於設在插座75之頂面的有底孔。插座75的底面與被彈簧73a朝上推壓的供電棒73之頂面接觸。中央加熱器電極26的另一端雖未圖示，但也與中央加熱器電極26的一端同樣地，經由供電端子及供電棒而連接至中央加熱器電源。
陶瓷基材20的外周部24，從靠近FR載置面24a側依序內藏有FR吸附用電極27、以及外周加熱器電極28。該等電極27、28係由含有例如W、Mo、WC、MoC等等的材料所形成。
FR吸附用電極27是圓環板狀或網眼狀的單極型靜電電極。陶瓷基材20當中，比FR吸附用電極27更為上側的那一層具有介電體層的功能。未圖示的FR吸附用直流電源經由供電端子82及供電棒83而連接至FR吸附用電極27。供電端子82的頂面接合於FR吸附用電極27的底面。供電端子82插穿於埋頭絶緣管84。埋頭絶緣管84插入於貫穿冷卻基材30及接合層40的埋頭孔。於埋頭絶緣管84之擴徑的管下部配置有插座85。供電端子82的下部插入了格柵型支持片86而與插座85電性連接，該格柵型支持片86係配置於設在插座85之頂面的有底孔。插座85的底面與被彈簧83a朝上推壓的供電棒83之頂面接觸。
外周加熱器電極28係從一端到另一端一筆劃地將電阻發熱體配線，俾使得俯視觀察下外周加熱器電極28會遍及FR載置面24a的整面。未圖示的外周加熱器電源經由供電端子92及供電棒93而連接至外周加熱器電極28的一端。供電端子92的頂面接合於外周加熱器電極28之一端的底面。供電端子92插穿於埋頭絶緣管94。埋頭絶緣管94插入於貫穿冷卻基材30及接合層40的埋頭孔。於埋頭絶緣管94之擴徑的管下部配置有插座95。供電端子92的下部插入了格柵型支持片96而與插座95電性連接，該格柵型支持片96係配置於設在插座95之頂面的有底孔。插座95的底面與被彈簧93a朝上推壓的供電棒93之頂面接觸。外周加熱器電極28的另一端雖未圖示，但也與外周加熱器電極28的一端同樣地，經由供電端子及供電棒而連接至外周加熱器電源。
又，埋頭絶緣管64、74、84、94，可由例如氧化鋁等等的陶瓷材料形成。
冷卻基材30是導電性的圓板構件，係以導電接合層30c接合下方構件30a與上方構件30b而成。導電接合層30c可以採用相同於後述之金屬接合層40者。冷卻基材30在內部具備可使冷媒循環的冷媒流道31。冷媒流道31係從一端到另一端一筆劃地形成，俾使得俯視觀察下冷媒流道31會遍及陶瓷基材20的整面。冷媒流道31係由形成於上方構件30b之底面的流道溝、以及從下方包覆該流道溝的導電接合層30c而形成。冷媒流道31的一端連通至冷媒供給路32，另一端則連通至冷媒排出路33。冷媒循環器34係具有溫度調節功能的循環泵，將調節至希望溫度的冷媒導入冷媒供給路32，再使得從冷媒流道31的冷媒排出路33排出的冷媒調節至希望溫度後，再度導入冷媒供給路32。冷卻基材30係以含有金屬的導電材料製成。作為導電材料者可列舉：複合材料或金屬等等。作為複合材料者可列舉金屬基複合材料（亦稱為Metal Matrix Composite（MMC））等等；作為MMC者可列舉含有Si（矽）、SiC（碳化矽）及Ti（鈦）的材料，或在SiC多孔質體預浸了Al（鋁）及／或Si的材料等等。含有Si、SiC及Ti的材料稱為SiSiCTi，在SiC多孔質體預浸了A1的材料稱為AlSiC（鋁碳化矽），在SiC多孔質體預浸了Si的材料稱為SiSiC（反應鍛燒碳化矽）。作為金屬者可列舉Mo。冷卻基材30，連接至用以產生電漿的射頻電源36，而用作為射頻電極。
金屬接合層40係將陶瓷基材20的底面與冷卻基材30的頂面加以接合。金屬接合層40亦可係例如以軟焊料或金屬硬焊料形成的薄層。金屬接合層40，例如係以TCB（Thermal Compression Bonding；熱壓接合）而形成。所謂TCB係指一種周知的方法，是將金屬接合材料夾進所要接合的2個構件之間，而在加熱至金屬接合材料的固相線溫度以下的溫度之狀態下，使2個構件加壓接合。
晶圓載置台10具有BS氣體通路42，用以將背面氣體（BS氣體）供給至晶圓W的背面。BS氣體通路42係由埋頭孔42a及貫穿孔42b所構成，該埋頭孔42a係在上下方向貫穿冷卻基材30及金屬接合層40，該貫穿孔42b則連通至該埋頭孔42a，並在上下方向貫穿陶瓷基材20。BS氣體通路42連接至BS氣體供給源43。作為BS氣體者可列舉熱傳導氣體（例如：氦氣）。
接著，針對晶圓載置台10的供電端子62、72、82、92及其周邊結構進行說明。由於該等為共通的結構，所以以下就針對供電端子82及其周邊結構，使用圖3以進行說明。
埋頭孔81，係在上下方向貫穿金屬接合層40及冷卻基材30、剖面為圓形的孔，具有細孔徑的孔上部81a、粗孔徑的孔下部81b、以及在孔上部81a與孔下部81b之間的孔段差部81c。孔上部81a貫穿金屬接合層40、冷卻基材30的上方構件30b、以及導電接合層30c，而到達下方構件30a。孔上部81a在上下方向通過冷卻基材30當中的冷媒流道31之形成區域37（冷卻基材30當中，區隔冷媒流道31彼此之間的壁體部分）。孔下部81b形成為從孔段差部81c的外周位置到達下方構件30a的底面。孔上部81a的長度比孔下部81b更長。藉此，由於可以充分取得冷媒流道31的高度（上下方向的長度），所以冷媒流道31的排熱能力會提高。
埋頭絶緣管84插入於埋頭孔81，並藉由矽氧樹脂製的黏合層88而與埋頭孔81的內面黏合。埋頭絶緣管84的外形與埋頭孔81的形狀一致。埋頭絶緣管84在其內部具有：細孔徑的管上部84a、粗孔徑的管下部84b、以及在管上部84a與管下部84b之間的管段差部84c。管上部84a位在孔上部81a；管下部84b位在孔下部81b。管段差部84c的外表面透過黏合層88而黏合於孔段差部81c。
在陶瓷基材20，從FR吸附用電極27的底面到陶瓷基材20的底面為止，設有端子孔27a。
供電端子82，插穿端子孔27a及埋頭絶緣管84的管上部84a，並藉由矽氧樹脂製的黏合層89而黏合於管上部84a的內表面。供電端子82的頂面，藉由金屬硬銲層27b而接合於FR吸附用電極27；供電端子82的下部，到達埋頭絶緣管84的管下部84b之內部。
插座85係金屬製（例如銅製）的圓柱構件，嵌入埋頭絶緣管84的管下部84b。插座85於頂面中央具備有底孔85a。插座85的環狀之頂面85b，抵接埋頭絶緣管84的管段差部84c。插座85的圓形之底面85c的直徑φ，與埋頭絶緣管84的管下部84b之內徑幾乎一致。底面85c係由外周朝向中心凹陷的凹面。凹面的錐角θ較佳係90°以上、不到180°。在插座85的有底孔85a配置有金屬製（例如鈹銅製）的格柵型支持片86。格柵型支持片86，於上下各自具有環圈部86a，並具備沿著環圈部86a的圓周方向隔著間隔直立設置的複數個細板部86b（參照圖4）。環圈部86a接觸於插座85的有底孔85a之內周壁。環圈部86a可以為環狀，亦可為C字形。細板部86b，將上下的環圈部86a彼此加以連結，並朝向格柵型支持片86的中心軸呈彎曲形狀。供電端子82的下部插入於格柵型支持片86。供電端子82的外周面與複數個細板部86b接觸；供電端子82的下端面係不抵接於有底孔85a的底面，而是彼此隔開。細板部86b，由於供電端子82而成為被推往半徑外側方向並彈性變形的狀態。也就是說，格柵型支持片86使得供電端子82的下端面在不抵接插座85的有底孔85a的底面之情況下，彈性支撐供電端子82的下方之外周面。插座85之底面的直徑φ、與供電端子82的直徑ψ之間的關係，較佳為ψ≦φ／2。
接著，使用圖5及圖6以說明晶圓載置台10的製造例。圖5及圖6係晶圓載置台10的製造步驟圖。首先，製作「成為陶瓷基材20之基礎的圓板狀陶瓷鍛燒體120」（圖5A）。具體而言，熱壓鍛燒出陶瓷粉末的成形體，接下來以切削加工而形成各種孔，以製作陶瓷鍛燒體120。陶瓷鍛燒體120內藏有晶圓吸附用電極25、中央加熱器電極26、FR吸附用電極27、以及外周加熱器電極28。上述各種孔係：構成BS氣體通路42之部分的貫穿孔42b，或用以插入供電端子62、72、82、92的孔。
與此同時，製作下方構件30a及上方構件30b（圖5A）。藉由切削加工，於下方構件30a除了形成冷媒供給路32及冷媒排出路33以外，還有構成埋頭孔42a、61、71、81、91之部分的孔。藉由切削加工，於上方構件30b除了形成會成為冷媒流道31之基礎的流道溝131以外，還有構成埋頭孔42a、61、71、81、91之部分的孔。在陶瓷鍛燒體120係氧化鋁製的情況下，下方構件30a及上方構件30b較佳係SiSiCTi製或AlSiC製。此乃由於氧化鋁的熱膨脹係數與SiSiCTi或AlSiC的熱膨脹係數大致相同之故。在陶瓷鍛燒體120為AlN製的情況下，下方構件30a及上方構件30b為Mo製較佳。此乃由於AlN的熱膨脹係數與Mo的熱膨脹係數大致相同之故。
SiSiCTi製的圓板構件例如可以如下方式製作。首先，混合碳化矽、金屬Si、以及金屬Ti以製作粉體混合物。接著，將所製得的粉體混合物以單軸加壓成形製成圓板狀的成形體，再使該成形體在惰性氣體環境下熱壓鍛燒，藉以製得SiSiCTi製的圓板構件。
在下方構件30a與上方構件30b之間，配置「在所需部位設有貫穿孔的金屬接合材130c」，同時在上方構件30b與陶瓷鍛燒體120之間，配置「在所需部位設有貫穿孔的金屬接合材140」（圖5A）。然後，將上述物層積在一起，而製得積層體。
接下來，藉由對此積層體一邊加熱、一邊加壓（TCB），以製得接合體110（圖5B）。接合體110係在透過導電接合層30c而接合下方構件30a與上方構件30b的冷卻基材30之頂面，透過金屬接合層40而接合陶瓷鍛燒體120者。在冷卻基材30的內部，藉由以導電接合層30c及下方構件30a覆蓋上方構件30b的流道溝131之開口，以形成冷媒流道31。在金屬接合層40及冷卻基材30，形成有埋頭孔42a、61、71、81、91。
TCB例如會以如下方式進行。亦即，以金屬接合材之固相線溫度以下（例如，從固相線溫度減去20°C之溫度以上、固相線溫度以下）的溫度加壓積層體而使其接合，之後降回室溫。藉此，金屬接合材就會成為金屬接合層。作為金屬接合材可以使用Al-Mg系接合材、或Al-Si-Mg系接合材。例如，在使用Al-Si-Mg系接合材進行TCB的情況下，就在真空環境下加熱的狀態對積層體加壓。金屬接合材較佳係使用厚度為100μm左右者。
接下來，藉由切削陶瓷鍛燒體120之外周以形成段差，而製成具備中央部22及外周部24的陶瓷基材20（圖5C）。
接下來，藉由對埋頭孔61、71、81、91安裝所需構件，以製得晶圓載置台10。在此，以對於埋頭孔81安裝所需構件的情況為例進行說明。又，對於其他埋頭孔61、71、91也同樣地安裝所需構件。
首先，對於從陶瓷基材20的底面到達FR吸附用電極27的端子孔27a，藉由使用金屬硬焊料以接合供電端子82的頂面，而使供電端子82與FR吸附用電極27透過金屬硬焊料27b而接合在一起（圖6A及圖6B）。例如，對於WC製或Mo製的FR吸附用電極27，使用金屬硬焊料（例如Au-Ge、Al、Ag等等）而接合Mo製的供電端子82。
接下來，在對埋頭絶緣管84的外周面及細孔徑的管上部84a的內周面塗佈矽氧樹脂製的黏合劑以後，一邊使供電端子82插入埋頭絶緣管84的內部、一邊將埋頭絶緣管84插入埋頭孔81，再使黏合劑硬化而成為黏合層88、89（圖6B及圖6C）。供電端子82的下端，會是突出至粗孔徑的管下部84b之內部的狀態。
接下來，準備附設格柵型支持片86的插座85，一邊將供電端子82插入格柵型支持片86，一邊將插座85組裝至埋頭絶緣管84的粗孔徑之管下部84b（圖6C及圖6D）。此時，即使對插座85施加朝向FR吸附用電極27之方向的力量，由於插座85並不與供電端子82的下端面抵接，所以該力量會施加在管段差部84c及孔段差部81c。因此，插座85不會推壓供電端子82。再者，插座85的格柵型支持片86係在不與供電端子82的下端面抵接的情況下，彈性支撐供電端子82的外周面。因此，在連接供電端子82與插座85的格柵型支持片86之際的負重，並不會施加在供電端子82與FR吸附用電極27之接合部位的金屬硬銲層27b。
對於其他埋頭孔61、71、91也同樣地安裝所需構件。藉此，可製得晶圓載置台10。
接著，使用圖1說明晶圓載置台10的使用例。如上所述，在腔室100的設置板101設置有晶圓載置台10。在腔室100的頂棚面配置有噴淋頭100a，由噴淋頭100a的許多氣體噴射孔，對腔室100的內部釋出處理氣體。
於晶圓載置台10的FR載置面24a載置有聚焦環78；於晶圓載置面22a載置有圓盤狀的晶圓W。聚焦環78，為了不造成對晶圓W的干涉，故沿著上端部之內周而具備段差。在此狀態下，對晶圓吸附用電極25施加直流電壓以使晶圓W被吸附至晶圓載置面22a，同時對FR吸附用電極27施加直流電壓以使聚焦環78被吸附至FR載置面24a。再者，從BS氣體通路42對晶圓W的背面供給BS氣體（例如：氦氣），並對中央加熱器電極26及外周加熱器電極28通電，而將晶圓W控制成變為高溫。然後，對腔室100的內部進行設定以成為既定的真空環境（或減壓環境），而一邊從噴淋頭100a供給處理氣體，一邊對冷卻基材30施加來自射頻電源36的射頻電壓。如此一來，就可在冷卻基材30與噴淋頭100a之間產生電漿。然後，利用該電漿對晶圓W施行處理。再者，視需要而使冷媒在冷媒流道31循環，以調整晶圓W的溫度。
在以上所說明的本實施形態之晶圓載置台10，埋頭孔81具有細孔徑的孔上部81a，該孔上部81a通過冷媒流道31的形成區域37（冷卻基材30當中，在冷媒流道31彼此之間加以區隔的壁體部分）。也就是說，埋頭孔81之粗孔徑的孔下部81b係設在冷媒流道31的下側。因此，不致大幅損及冷媒流道31的排熱能力，而能減少對於晶圓W之均熱性的影響。
再者，由於孔上部81a的長度比起孔下部81b更長，所以更能減少對於均熱性的影響。
再者，由於插座85配置在埋頭絶緣管84的粗孔徑的管下部84b內，所以可以使插座85之底面的直徑φ比管上部84a的直徑、或供電端子82的直徑ψ更粗。其結果，插座85的底面與作為外部之觸點元件的供電棒83間的接觸面會變大，而可以抑制在該等之連接發生不便的情形。更進一步地，即使對插座85施加朝向FR吸附用電極27之方向的力量，由於插座85並不與供電端子82的下端面抵接，所以不會推壓供電端子82。再加上插座85的格柵型支持片86係在不與供電端子82的下端面抵接的情況下，彈性支撐供電端子82的外周面。因此，在使供電棒83接上插座85之際的負重、或是使供電端子82與插座85連接之際的負重，並不會施加在供電端子82與FR吸附用電極27間之接合部位的金屬硬銲層27b，而可以抑制在金屬硬銲層27b發生缺陷的情形。
再者，由於插座85接觸管段差部84c，所以即使對插座85施加朝向FR吸附用電極27之方向的力量，該力量也是施加在管段差部84c及孔段差部81c，所以不會推壓供電端子82。
再者，作為彈性支撐部係使用複數個細板部86b（板片彈簧）。具體而言，作為彈性支撐部，採用了具有沿著圓周方向而隔著間隔直立設置之複數個細板部86b（板片彈簧）的格柵型支持片86。因此，能使彈性支撐部成為比較簡單的構成。
更進一步地，較佳係使供電端子82的直徑ψ，為插座85之底面85c的直徑φ之一半以下（也就是ψ≦φ／2）。如此一來，可以使得供電端子82相對於插座85之底面85c（接觸面）的直徑足夠小。其結果，藉由供電端子82就可以充分抑制晶圓W之均熱性下降的情形。
更進一步地，又使插座85的底面85c係由外周朝向中心凹陷的形狀。因此，在藉由彈簧83a而使外部的供電棒83彈性接觸插座85的底面85c的情況下，能使供電棒83的前端不易從插座85的底面85c之中心偏離。
上述各種效果，不只來自圖3所示之供電端子82及其周邊結構，藉由與此同樣結構之其他供電端子62、72、92及其周邊結構亦可獲得。
又，本發明並不受上述實施形態限定，只要是屬於本發明之技術的範圍，則可以各種態樣來實施，自不待贅言。
例如，在上述實施形態，採用了組裝有格柵型支持片86的插座85，但亦可採用圖7及圖8所示之插座185以取而代之。圖7係插座185及其周邊結構的剖面圖，圖8係插座185的立體圖。於圖7，對於與上述實施形態相同之構成要素係標注相同符號，而省略其說明。埋頭絶緣管184係插入埋頭孔81，其外形與埋頭孔81的形狀一致，而於內部具有：細孔徑的管上部184a、粗孔徑的管下部184b、以及在管上部184a與管下部184b之間的管段差部184c。管段差部184c抵接於插座185的頂面185b。在管上部184a與管段差部184c間的邊界，設有容納彈性支撐部185d的空間184d。彈性支撐部185d具備：沿著圓周方向隔著間隔直立設置的複數個板片構件185e；以及從外側緊固複數個板片構件185e的外彈簧（彈性構件）185f。板片構件185e係金屬製，且係以上下方向的細縫將圓筒分割成複數個（在此為4個）而使剖面呈圓弧狀的構件（圖8）。板片構件185e的下端與插座185一體化而成為固定端；板片構件185e的上端為自由端。外彈簧185f係金屬製，較佳係以非磁性的金屬材料（例如：英高鎳）、或是在高溫下不會磁化的金屬材料形成。複數個板片構件185e排列而成的圓形之直徑，比起供電端子82的直徑略小。因此，一旦供電端子82插入彈性支撐部185d的中央空間，複數個板片構件185e就會被推往徑向外側的方向，而外彈簧185f會從外側緊固複數個板片構件185e與供電端子82。其結果，供電端子82會被彈性支撐部185d彈性支撐。此時，供電端子82的下端面與插座185的頂面185b是分開的（不抵接於插座185的頂面185b）。插座185的底面185c係由外周朝向中心凹陷的形狀，供電棒83抵接於其中心。在採用此種構成的情況下，也會得到與上述實施形態相同的效果。又，彈性支撐部185d，在即使沒有外彈簧185f也能彈性支撐供電端子82的情況下，也可省略外彈簧185f。關於供電端子62、72、92及其周邊結構，亦可採用與圖7相同的結構。
於上述實施形態，例示了使供電棒83彈性接觸插座85之底面85c的結構，但亦可如圖9所示，在插座85當中，在與有底孔85a為相反側之處設置插頭插入口85d，而使供電插頭（例如：香蕉插頭）作為外部的觸點元件而插入於插頭插入口85d。如此也能得到與上述實施形態相同的效果。
於上述實施形態，記載著在陶瓷基材20內藏有晶圓吸附用電極25、中央加熱器電極26、FR吸附用電極27、以及外周加熱器電極28的例子，但並不特別限定於此，亦可係使該等電極當中之至少1個內藏於陶瓷基材20。再者，亦可將射頻電極內藏於陶瓷基材20。在此情況下，只要使連接至射頻電極的供電端子及供電棒等等的結構係與圖3相同的結構即可。
上述實施形態之晶圓載置台10亦可具有頂銷孔，該頂銷孔係在上下方向貫穿晶圓載置台10的孔。「使晶圓W相對於晶圓載置面22a而上下移動之未圖示的頂銷」可以插穿該頂銷孔。
於上述實施形態，係以金屬接合層40接合陶瓷基材20與冷卻基材30，但亦可使用樹脂接合層以取代金屬接合層40。在此情況下，埋頭絶緣管64、74、84、94的管上部可以插入樹脂接合層的孔，亦可不插入。但是，若考量熱傳導性，則以金屬接合層40較樹脂接合層更佳。
於上述實施形態，亦可使供電端子82的下端為平坦的形狀，而在插座85設置一對平坦的彈簧以取代格柵型支持片86，並以該平坦的彈簧夾入供電端子82的下端。
本發明係以2021年10月19日提出申請之日本專利申請第2021-171041號作為優先權主張的基礎，而在本說明書中援用其所有內容。
10:晶圓載置台 20:陶瓷基材 22:中央部 22a:晶圓載置面 24:外周部 24a:聚焦環載置面 25,26,27,28:電極 27a:端子孔 27b:金屬硬銲層 30:冷卻基材 30a:下方構件 30b:上方構件 30c:導電接合層 31:冷媒流道 32:冷媒供給路 33:冷媒排出路 34:冷媒循環器 36:射頻電源 37:形成區域 40:金屬接合層 42:BS氣體通路 42a,61,71,81,91:埋頭孔 42b:貫穿孔 43:BS氣體供給源 62,72,82,92:供電端子 63,73,83,93:供電棒 63a,73a,83a,93a:彈簧 64,74,84,94,184:埋頭絶緣管 65,75,85,95,185:插座 66,76,86,96:格柵型支持片 73:供電棒 78:聚焦環 81a:孔上部 81b:孔下部 81c:孔段差部 84a,184a:管上部 84b,184b:管下部 84c,184c:管段差部 85:插座 85a:有底孔 85b:頂面 85c:底面 85d:插頭插入口 86a:環圈部 86b:細板部 88,89:黏合層 100:腔室 100a:噴淋頭 101:設置板 110:接合體 120:陶瓷鍛燒體 130c,140:金屬接合材 131:流道溝 184d:空間 185b:頂面 185c:底面 185d:彈性支撐部 185e:板片構件 185f:外彈簧 W:晶圓 ψ,φ:直徑 θ:錐角
[圖1]設置於腔室100之晶圓載置台10的縱剖面圖。 [圖2]晶圓載置台10的俯視圖。 [圖3]圖1的局部擴大圖。 [圖4]格柵型支持片86的立體圖。 [圖5]A~C晶圓載置台10的製造步驟圖。 [圖6]A~D晶圓載置台10的製造步驟圖。 [圖7]插座185及其周邊結構的剖面圖。 [圖8]插座185的立體圖。 [圖9]繪示插座85之另一實施形態的剖面圖。
10:晶圓載置台
20:陶瓷基材
27:電極
27a:端子孔
27b:金屬硬銲層
30:冷卻基材
30a:下方構件
30b:上方構件
30c:導電接合層
31:冷媒流道
37:形成區域
40:金屬接合層
81:埋頭孔
81a:孔上部
81b:孔下部
81c:孔段差部
82:供電端子
83:供電棒
84:埋頭絕緣管
84a:管上部
84b:管下部
84c:管段差部
88,89:黏合層
85:插座
85a:有底孔
85b:頂面
85c:底面
86:格柵型支持片
86a:環圈部
86b:細板部
ψ,φ:直徑
θ:錐角

Claims (10)

  1. 一種晶圓載置台，包括： 陶瓷基材，於頂面具有晶圓載置面，內藏有電極； 冷卻基材，於內部形成冷媒流道； 接合層，將該陶瓷基材的底面與該冷卻基材的頂面加以接合； 埋頭孔，在上下方向貫穿該接合層及該冷卻基材，具有細孔徑的孔上部、粗孔徑的孔下部、以及在該孔上部與該孔下部之間的孔段差部，該孔上部通過該冷媒流道的形成區域； 埋頭絶緣管，插入該埋頭孔，具有細孔徑的管上部、粗孔徑的管下部、以及在該管上部與該管下部之間的管段差部；以及 接合端子，上端接合於該電極，並插入該埋頭絶緣管。
  2. 如請求項1之晶圓載置台，其中， 該孔上部的長度比起該孔下部更長。
  3. 如請求項1或2之晶圓載置台，更包括： 插座，配置在該埋頭絶緣管的該管下部內，並具有彈性支撐部，該彈性支撐部在不與該接合端子的下端面抵接的情況下，彈性支撐該接合端子的外周面。
  4. 如請求項3之晶圓載置台，其中， 該插座接觸該管段差部。
  5. 如請求項3之晶圓載置台，其中， 該彈性支撐部具有複數個板片彈簧。
  6. 如請求項5之晶圓載置台，其中， 該複數個板片彈簧沿著圓周方向隔著間隔直立設置。
  7. 如請求項3之晶圓載置台，其中， 該彈性支撐部具有沿著圓周方向隔著間隔直立設置的複數個板片構件、以及從外側緊固該複數個板片構件的彈性構件。
  8. 如請求項3之晶圓載置台，其中， 該接合端子的直徑為該插座之底面的直徑之一半以下。
  9. 如請求項3之晶圓載置台，其中， 該插座的底面係朝向中心凹陷的形狀。
  10. 如請求項3之晶圓載置台，其中， 該插座具有可供插頭插入的插頭插入口。
TW111138328A 2021-10-19 2022-10-11 晶圓載置台 TW202318580A (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2021171041A JP2023061196A (ja) 2021-10-19 2021-10-19 ウエハ載置台
JP2021-171041 2021-10-19

Publications (1)

Publication Number Publication Date
TW202318580A true TW202318580A (zh) 2023-05-01

Family

ID=85981284

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW111138328A TW202318580A (zh) 2021-10-19 2022-10-11 晶圓載置台

Country Status (5)

Country Link
US (1) US20230123870A1 (zh)
JP (1) JP2023061196A (zh)
KR (1) KR20230055957A (zh)
CN (1) CN115995374A (zh)
TW (1) TW202318580A (zh)

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6182082B2 (ja) 2013-03-15 2017-08-16 日本碍子株式会社 緻密質複合材料、その製法及び半導体製造装置用部材
JP6182084B2 (ja) 2013-03-25 2017-08-16 日本碍子株式会社 緻密質複合材料、その製法、接合体及び半導体製造装置用部材

Also Published As

Publication number Publication date
US20230123870A1 (en) 2023-04-20
JP2023061196A (ja) 2023-05-01
CN115995374A (zh) 2023-04-21
KR20230055957A (ko) 2023-04-26

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TW202318580A (zh) 晶圓載置台
JP7483121B2 (ja) 半導体製造装置用部材
TWI826124B (zh) 半導體製造裝置用構件
TWI836924B (zh) 晶圓載置台
JP7514817B2 (ja) 半導体製造装置用部材
KR102665928B1 (ko) 반도체 제조 장치용 부재
US20230317430A1 (en) Wafer placement table
JP7503708B1 (ja) 半導体製造装置用部材
TW202329320A (zh) 晶圓載置台
US20240186170A1 (en) Member for semiconductor manufacturing apparatus
KR20230151880A (ko) 웨이퍼 배치대
JP7496343B2 (ja) ウエハ載置台
JP7515018B1 (ja) 半導体製造装置用部材
WO2024047858A1 (ja) ウエハ載置台
WO2024047857A1 (ja) ウエハ載置台
KR20240052914A (ko) 웨이퍼 적재대
TW202314928A (zh) 晶圓放置座
KR20230141466A (ko) 웨이퍼 배치대
KR20240070453A (ko) 반도체 제조 장치용 부재
TW202420479A (zh) 半導體製造裝置用構件