TW202322264A - 晶圓載置台 - Google Patents
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Abstract
本發明之晶圓載置台10具備氧化鋁基材20、冷卻基材30及延性之內螺紋構件38。氧化鋁基材20於頂面具有晶圓載置面22a,並內建電極26。冷卻基材30接合於氧化鋁基材20之底面,並於內部形成冷媒流路32。內螺紋構件38在向冷卻基材30之底面開口之收納孔36內,以軸旋轉受到限制且嵌合於收納孔36之嵌合部之狀態收納。內螺紋構件38可與從冷卻基材30之底面側插入之螺栓98之外螺紋螺合。
Description
本發明係關於一種晶圓載置台。
以往,習知有將內建有電極之陶瓷基材與內部形成有冷媒流路之冷卻基材藉由黏接材接合而成之晶圓載置台。專利文獻1中,記載將如此之晶圓載置台載於設置板之上並以螺絲固定之例。具體而言,於冷卻基材之底面設置內螺紋孔,並使從下方插入在上下方向貫通設置板之螺紋貫穿孔之螺栓的外螺紋與內螺紋孔螺合。
[先前技術文獻]
[專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2014-150104號公報
[發明欲解決之課題]
但,在冷卻基材之底面設置內螺紋孔並使貫穿設置板之螺栓的外螺紋螺合時,雖然當冷卻基材之材料為延性材料(例如鋁)時不會發生故障,但若為脆性材料(例如金屬基質複合材料)則會發生故障。具體而言,冷卻基材之內螺紋孔被螺栓以較大的力向下方局部拉扯,若為無延性之材料則有破裂的疑慮。
本發明係為了解決如此之課題而完成,其主要目的在於將具備脆性之冷卻基材之晶圓載置台無故障地鎖固於設置板。
[解決課題之手段]
[1]
本發明之晶圓載置台,包含:
氧化鋁基材,於其頂面具有晶圓載置面,並內建電極;
冷卻基材,接合於該氧化鋁基材的底面且為脆性;以及,
結合構件,在向該冷卻基材之底面開口之收納孔內,以軸旋轉受到限制且嵌合於該收納孔之嵌合部之狀態收納,並具有外螺紋部或內螺紋部且具延性。
此晶圓載置台中,具有外螺紋部或內螺紋部之結合構件,係在向冷卻基材之底面開口之收納孔內,以軸旋轉受到限制且嵌合於收納孔之嵌合部之狀態收納。結合構件之軸旋轉受到限制,故可與配置於冷卻基材之底面側之具有內螺紋部或外螺紋部之被結合構件螺合。又,即使結合構件在嵌合於收納孔之嵌合部之狀態下被設於設置板之被結合構件向設置板拉扯,亦因其具有延性而不易破裂。從而,可將具備脆性之冷卻基材之晶圓載置台無故障地鎖固於設置板。
又,本說明書中會利用上下、左右、前後等說明本發明,但上下、左右、前後僅為相對之位置關係。故,可能在晶圓載置台之方向改變時,使上下成為左右或左右成為上下等,但該等情況亦包含於本發明之技術範圍。
[2]
在上述之晶圓載置台(該[1]所述之晶圓載置台)中,該結合構件係具有該內螺紋部,並可與從該冷卻基材之底面側插入之螺栓之外螺紋螺合之構件。
[3]
在上述之晶圓載置台(該[1]或[2]所述之晶圓載置台)中,該冷卻基材係以金屬與陶瓷之複合材料或氧化鋁材料形成。金屬與陶瓷之複合材料及氧化鋁材料為脆性材料,故利用本發明之意義性高。例如,利用金屬與陶瓷之複合材料時,較佳利用具有與氧化鋁同等之熱膨脹係數之複合材料。
[4]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[3]中任一項所述之晶圓載置台)中,該嵌合部係設於該收納孔的內周面之段差部或傾斜部,該結合構件具有嵌合於該嵌合部而使該結合構件不會從該收納孔落下之被嵌合部。如此一來,可較為簡單地製作嵌合部及被嵌合部。例如,嵌合部為段差部時,可於結合構件設置卡在該段差部之被嵌合部。又,嵌合部為傾斜部時,可於結合構件設置與該傾斜部一致之傾斜面作為被嵌合部。
[5]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[4]中任一項所述之晶圓載置台)中,該結合構件可設成在軸旋轉時會碰觸該收納孔之壁面而使軸旋轉受到限制。如此一來,可由較簡單的構成限制結合構件之軸旋轉。
[6]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[5]中任一項所述之晶圓載置台)中,該冷卻基材於內部具有冷媒流路,該收納孔設在該冷卻基材之中低於該冷媒流路的底面之區域。如此一來,收納孔不會妨礙冷媒流路,故不會損及冷媒流路之設計自由度。
[7]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[6]中任一項所述之晶圓載置台)中,該結合構件在該收納孔內不與該冷卻基材接合而以自由的狀態收納於其中。如此一來,只須將結合構件放入收納孔,故不耗費工夫。
[8]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[7]中任一項所述之晶圓載置台)中,該結合構件經由楊氏係數低於該結合構件之應力緩衝構件而嵌合於該嵌合部。如此一來,即使結合構件被設於設置板之被結合構件向設置板拉扯,亦因結合構件與嵌合部之間存在應力緩衝構件,而使應力容易分散。
[9]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[8]中任一項所述之晶圓載置台)中,以填充材填充該結合構件與該收納孔之間隙。如此一來,相較於結合構件與收納孔之間隙存在空間之情況,熱傳導更佳。故,提升晶圓之均熱性。
[10]
在上述之晶圓載置台(該[1]~[9]中任一項所述之晶圓載置台)中,該收納孔具備收納該結合構件之第1收納部,以及設成從該第1收納部到達該冷卻基材的底面之第2收納部,該嵌合部係設於該第1收納部與該第2收納部之連接處之段差面。
[11]
在上述之晶圓載置台(該[10]所述之晶圓載置台),該第1收納部向該冷卻基材之頂面開口,其開口面被接合該陶瓷基材與該冷卻基材之接合層覆蓋。如此一來,相較於將第1收納部內建於冷卻基材之內部之情況,可較為容易地製造第1收納部。如此之構造中,設置冷媒流路(或冷媒流路溝)須避開收納孔,故晶圓之中收納孔之正上方附近之均熱性容易降低。欲抑制如此之均熱性降低,較佳以填充材填充結合構件與收納孔之間隙。如此一來,收納孔周邊的熱傳導變佳,而可抑制均熱性降低。
[12]
在上述之晶圓載置台(該[10]或[11]所述之晶圓載置台)中,該段差面與該結合構件直接或間接地接觸之環狀區域的寬度,較佳在3mm以上。若如此之環狀區域之寬度在3mm以上,即使結合構件被設於設置板之被結合構件向設置板拉扯,亦因段差面與結合構件直接或間接地接觸之環狀區域較寬,而使應力容易分散。
[第1實施態樣]
以下參照圖式說明本發明之較佳實施態樣。圖1係設置於腔室94之晶圓載置台10之縱剖面圖(以包含晶圓載置台10之中心軸之面截斷時之剖面圖),圖2係表示晶圓載置台10之俯視圖,圖3係表示收納孔36及內螺紋構件38之周邊之擴大剖面圖,圖4係從上方看沿著收納孔36之頂壁面水平截斷冷卻基材30時之剖面之剖面圖。
晶圓載置台10用於利用電漿對晶圓W進行CVD及蝕刻等,並固定於設在半導體製程用之腔室94之內部之設置板96。晶圓載置台10具備氧化鋁基材20、冷卻基材30及金屬接合層40。
氧化鋁基材20在具有圓形之晶圓載置面22a之中央部22的外周,具備具有環狀之聚焦環載置面24a之外周部24。以下,會將聚焦環省略為「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。FR載置面24a相較於晶圓載置面22a低一高度差。
氧化鋁基材20之中央部22在靠近晶圓載置面22a之側內建有晶圓吸附用電極26。晶圓吸附用電極26例如由含有W、Mo、WC、MoC等之材料形成。晶圓吸附用電極26係圓板狀或網狀之單極型之靜電吸附用電極。氧化鋁基材20之中比晶圓吸附用電極26更上側之層作為介電體層發揮機能。於晶圓吸附用電極26,經由供電端子54連接晶圓吸附用直流電源52。供電端子54設成通過配置於在上下方向貫通冷卻基材30及金屬接合層40之貫通孔之絕緣管55,並從氧化鋁基材20之底面到達晶圓吸附用電極26。在晶圓吸附用直流電源52與晶圓吸附用電極26之間設有低通濾波器(LPF)53。
冷卻基材30係圓板構件。作為冷卻基材30之材料,較佳係金屬與陶瓷之複合材料等。作為如此之複合材料,可舉出金屬基質複合材料(亦稱為MMC:metal matrix composite)及陶瓷基質複合材料(亦稱為CMC:ceramic matrix composite)等。如此之複合材料係脆性材料的一種。冷卻基材30於內部具備可循環冷媒之冷媒流路32。此冷媒流路32連接於未圖示之冷媒供給路及冷媒排出路,從冷媒排出路排出之冷媒經過溫度調整後再次返回冷媒供給路。在冷媒流路32中流動之冷媒較佳為液體,且較佳為電絕緣性。作為電氣絕緣性之液體,例如可舉出氟系非活性液體等。作為金屬與陶瓷之複合材料,可舉出包含Si、SiC及Ti之材料及使SiC多孔質體含浸有Al及/或Si之材料、Al
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3與TiC之複合材料等。包含Si、SiC及Ti之材料稱為SiSiCTi,使SiC多孔質體含浸Al之材料稱為AlSiC,使SiC多孔質體含浸Si之材料稱為SiSiC。用於冷卻基材30之複合材料較佳為熱膨脹係數與氧化鋁相近之AlSiC或SiSiCTi等。冷卻基材30經由供電端子64連接於RF電源62。在冷卻基材30與RF電源62之間,配置有高通濾波器(HPF)63。冷卻基材30在底面側具有用以將晶圓載置台10夾持於設置板96之凸緣部34。
於冷卻基材30設有複數之收納孔36,於收納孔36收納內螺紋構件38(結合構件)。複數之收納孔36設在冷卻基材30之中低於冷媒流路32的底面32a之區域。複數之收納孔36沿著冷卻基材30之同心圓(例如晶圓W的1/2或1/3直徑之圓)等間隔設置複數(例如6個或8個)。亦即,複數之收納孔36如圖2所示,設在靠近晶圓載置台10之中心之區域。收納孔36如圖3所示,在冷卻基材30之底面開口。收納孔36具備第1收納部36a、第2收納部36b及段差部36c。第1收納部36a係設於收納孔36的頂部之長方體狀之空間。第2收納部36b係設於收納孔36的底部之圓柱狀之空間。段差部36c係第1收納部36a與第2收納部36b之連接處之部份。於收納孔36收納內螺紋構件38。內螺紋構件38具有長方體狀之頭部38a,以及設在頭部38a的底面之圓筒部38b,並在圓筒部38b之內周面切出螺紋。內螺紋構件38之頭部38a收納於收納孔36之第1收納部36a。內螺紋構件38之頭部38a的底面嵌合於收納孔36之段差部36c,故不會從收納孔36落下。內螺紋構件38之圓筒部38b收納於收納孔36之第2收納部36b。內螺紋構件38在進行軸旋轉時,如圖4所示,頭部38a會碰觸第1收納部36a之側壁而使軸旋轉受到限制。內螺紋構件38係以延性材料(例如Ti、Mo、W等)形成。
金屬接合層40將氧化鋁基材20之底面與冷卻基材30之頂面接合。金屬接合層40例如可係以焊錫或金屬焊材形成之層。金屬接合層40例如透過TCB(Thermal compression bonding,熱壓接合)形成。所謂TCB,係將金屬接合材夾入接合對象之2個構件之間,並在加熱至金屬接合材之固相線溫度以下之溫度之狀態下,將2個構件加壓接合之習知方法。
氧化鋁基材20之外周部24之側面、金屬接合層40之外周及冷卻基材30之側面被絕緣膜42被覆。作為絕緣膜42例如可舉出氧化鋁及氧化釔等之溶射膜。
如此之晶圓載置台10,係隔著密封環76安裝於設在腔室94內部之設置板96之上。密封環76係金屬製或樹脂製,其外徑略小於冷卻基材30之外徑。晶圓載置台10之外周區域利用夾持構件70安裝於設置板96。夾持構件70係剖面為略倒L字形之環狀構件,並具有內周段差面70a。在將夾持構件70之內周段差面70a載置於晶圓載置台10之冷卻基材30之凸緣部34之狀態下,從夾持構件70之頂面插入螺栓72而與設在設置板96的頂面之螺紋孔螺合。螺栓72安裝於沿著夾持構件70之圓周方向等間隔設置之複數位置(例如8個位置或12個位置)。夾持構件70及螺栓72可由絕緣材料製作,亦可由導電材料(金屬等)製作。又,晶圓載置台10之中央區域利用螺栓98(被結合構件)安裝於設置板96。如圖3所示,於螺栓98之足部設置螺紋98a。螺栓98從設置板96的底面貫穿設置板96之中設於與收納孔36相向之位置之貫通孔97,並使外螺紋98a與收納孔36內之內螺紋構件38螺合。貫通孔97之頂部直徑較小而底部直徑較大,於頂部與底部之間具有段差部97a。螺栓98之頭部卡在貫通孔97之段差部97a。內螺紋構件38係以軸旋轉受到限制之狀態收納於收納孔36之第1收納部36a內,故可將螺栓98與內螺紋構件38螺合。將螺栓98與內螺紋構件38螺合後,內螺紋構件38成為在頭部38a與收納孔36之段差部36c嵌合之狀態下被向設置板96拉扯之狀態。
在晶圓載置台10之使用時,氧化鋁基材20之晶圓載置面22a側為真空,冷卻基材30之底面側為大氣狀態,故晶圓載置台10容易向上凸起。又,以高功率電漿處理晶圓W時,氧化鋁基材20之晶圓載置面22a側為高溫,底面側冷卻而為低溫,故晶圓載置面22a側容易延展,而使晶圓載置台10容易向上凸起。但,本實施態樣中,將晶圓載置台10之中央區域以螺栓98固定,故可防止晶圓載置台10向上凸起。又,即使在冷卻基材30之底面之中央區域與設置板96之頂面之間配置有未圖示之密封環,由於晶圓載置台10之中央區域係以螺栓98固定,故該密封環會確實地維持在被壓緊的狀態。
例如,如圖5所示,冷媒供給路321係由貫通設置板96之第1供給路32p、配置於設置板96與冷卻基材30之間之冷媒供給用密封環32q之內部,以及從冷卻基材30之底面到達冷媒流路32之第2供給路32r所構成。冷媒排出路322係由從冷媒流路32到達冷卻基材30的底面之第1排出路32s、配置於冷卻基材30與設置板96之間之冷媒排出用密封環32t之內部,以及貫通設置板96而到達設置板96的底面之第2排出路32u所構成。此情況下,藉由收納孔36內之內螺紋構件38與螺栓98螺合,固定晶圓載置台10之中央區域,故在將該等密封環32q、32t確實壓緊之狀態下將其維持。故,密封環32q、32t可確保足夠的密封性。
接著,利用圖6說明晶圓載置台10之製造例。圖6係晶圓載置台10之製造工程圖。首先,藉由熱壓燒製氧化鋁粉末之成形體,製作成為氧化鋁基材20的基礎之圓板狀之氧化鋁燒結體120(圖6A)。氧化鋁燒結體120內建有晶圓吸附用電極26。接著,開出從氧化鋁燒結體120之底面到晶圓吸附用電極26之孔27(圖6B),並將供電端子54插入該孔27而將供電端子54與晶圓吸附用電極26接合(圖6C)。
與此並行,製作3個MMC圓板構件131、133、135(圖6D)。然後,於上側之MMC圓板構件131的底面形成最後會成為冷媒流路32之溝132,同時於下側之MMC圓板構件135形成最後會成為收納孔36之段差孔136,再者,於3個MMC圓板構件131、133、135形成在上下方向貫通之貫通孔(圖6E)。此等貫通孔最後會成為插入供電端子54之孔。氧化鋁燒結體120為氧化鋁製時,MMC圓板構件131、133、135較佳係SiSiCTi製或AlSiC製。此係由於氧化鋁之熱膨脹係數與SiSiCTi或AlSiC之熱膨脹係數大略相同。
SiSiCTi製之圓板構件例如可透過以下方式製作。首先,混合碳化矽、金屬Si與金屬Ti而製作粉體混合物。接著,將得到的粉體混合物透過單軸加壓成形製作成圓板狀之成形體,並藉由使該成形體在非活性環境下熱壓燒結,而得到SiSiCTi製之圓板構件。
接著,將內螺紋構件38收納於下側之MMC圓板構件135之段差孔136。然後,在上側之MMC圓板構件131的底面與中間的MMC圓板構件133的頂面之間配置金屬接合材,並在中間的MMC圓板構件133的底面與下側之MMC圓板構件135的頂面之間配置金屬接合材,更在上側之MMC圓板構件131的頂面配置金屬接合材。事先於各金屬接合材之插入供電端子54之位置設置貫通孔。接著,將氧化鋁燒結體120之供電端子54插入MMC圓板構件131、133、135之貫通孔,而將氧化鋁燒結體120載於配置在上側之MMC圓板構件131的頂面之金屬接合材之上。藉此,得到從下方依序層積有MMC圓板構件135、金屬接合材、MMC圓板構件133、金屬接合材、MMC圓板構件131、金屬接合材及氧化鋁燒結體120之積層體。藉由將積層體加熱並同時加壓(TCB)而得到接合體110(圖6F)。接合體110係在成為冷卻基材30之基礎之MMC塊130的頂面經由金屬接合層40接合氧化鋁燒結體120而成。MMC塊130係經由金屬接合層接合上側之MMC圓板構件131與中間的MMC圓板構件133並經由金屬接合層接合中間的MMC圓板構件133與下側之MMC圓板構件135而成。MMC塊130於內部具有冷媒流路32及收納孔36。又,於收納孔36收納內螺紋構件38。
TCB例如透過以下方式進行。亦即,在金屬接合材之固相線溫度以下(例如在低於固相線溫度20℃之溫度以上,且在固相線溫度以下)之溫度下將積層體加壓並接合,然後回到室溫。藉此,金屬接合材成為金屬接合層。此時之金屬接合材可使用Al-Mg系接合材或Al-Si-Mg系接合材。例如,利用Al-Si-Mg系接合材進行TCB時,在真空環境下並在加熱後之狀態下加壓積層體。金屬接合材較佳使用厚度在100μm左右者。
接著,藉由切削氧化鋁燒結體120的外周並形成段差,而形成具備中央部22及外周部24之氧化鋁基材20。又,藉由切削MMC塊130的外周並形成段差,而形成具備凸緣部34之冷卻基材30。又,在設於MMC塊130及金屬接合層40之供電端子54之插入孔配置絕緣管55。再者,在氧化鋁基材20之外周部24之側面、金屬接合層40的周圍及冷卻基材30之側面,利用氧化鋁粉末進行溶射而形成絕緣膜42(圖6G)。藉此,得到晶圓載置台10。
又,圖1之冷卻基材30係一體化,但亦可係如圖6G所示之以金屬接合層接合3個構件之構造,亦可係以金屬接合層接合2個或4個以上之構件之構造。
接著,利用圖1說明晶圓載置台10之使用例。如上所述將晶圓載置台10之外周區域透過夾持構件70固定於腔室94之設置板96,同時將晶圓載置台10之中央區域透過螺栓98固定。於腔室94之頂壁面,配置從多個氣體噴射孔向腔室94之內部放出製程氣體之噴淋頭95。設置板96例如係以氧化鋁等絕緣材料形成。
於晶圓載置台10之FR載置面24a載置聚焦環78,於晶圓載置面22a載置圓盤狀之晶圓W。聚焦環78沿著頂端部之內周具備段差,以不與晶圓W互相干涉。在此狀態下,向晶圓吸附用電極26施加晶圓吸附用直流電源52之直流電壓,而使晶圓W吸附於晶圓載置面22a。然後,將腔室94之內部設定為既定之真空環境(或減壓環境),並一邊從噴淋頭95供給製程氣體,一邊向冷卻基材30施加來自RF電源62之RF電壓。如此一來,在晶圓W與噴淋頭95之間產生電漿。然後,利用該電漿對晶圓W實施CVD成膜或實施蝕刻。又,隨著晶圓W受到電漿處理,聚焦環78亦被消耗,但聚焦環78比晶圓W厚,故聚焦環78之替換係在處理複數片晶圓W後進行。
以高功率電漿對晶圓W進行處理時,必須有效率地冷卻晶圓W。晶圓載置台10中。作為氧化鋁基材20與冷卻基材30之接合層,使用熱傳導率高之金屬接合層40,而非熱傳導率低之樹脂層。故,從晶圓W將熱引出之能力(除熱能力)高。又,氧化鋁基材20與冷卻基材30之熱膨脹差小,故即使金屬接合層40之應力緩和性較低,亦不易發生故障。
以上說明之晶圓載置台10中,內螺紋構件38在向冷卻基材30之底面開口之收納孔36內,以軸旋轉受到限制且嵌合於收納孔36之段差部36c(嵌合部)而不會從收納孔36落下之狀態收納。內螺紋構件38之軸旋轉受到限制,故可將從冷卻基材30之底面側插入之螺栓98之外螺紋98a與內螺紋構件38螺合。又,即使內螺紋構件38在嵌合於收納孔36之段差部36c之狀態下被貫穿設置板96之螺栓98向設置板96拉扯,亦因其具有延性而不易破裂。從而,可將具備脆性之冷卻基材30之晶圓載置台10無故障地鎖固於設置板96。
又,冷卻基材30係以MMC形成。MMC係脆性材料,故利用本發明之意義性高。
再者,收納孔36具備段差部36c作為嵌合部,內螺紋構件38具備頭部38a作為被嵌合部。故,可較為簡單地製作嵌合部及被嵌合部。
又,內螺紋構件38在軸旋轉時會碰觸收納孔36之第1收納部36a之側壁而使軸旋轉受到限制。故,可透過較簡單的構成限制內螺紋構件38之軸旋轉。
然後,收納孔36設於冷卻基材30之中低於冷媒流路32的底面32a之區域。故,收納孔36不會妨礙冷媒流路32。從而,不會損及冷媒流路32之設計自由度。
又,內螺紋構件38在收納孔36內未與冷卻基材30接合而以自由的狀態收納。在製造晶圓載置台10時,只須將內螺紋構件38放入收納孔36,故不耗費工夫。
又,本發明不限於上述之任一實施態樣,而可在本發明之技術範圍內以各種態樣實施,自不待言。
上述之第1實施態樣中,將收納孔36設於冷卻基材30之中低於冷媒流路32的底面32a之區域,但不限於此。例如,如圖7所示,收納孔36的頂壁面36d可設成高於冷媒流路32的底面32a。圖7中,對與上述之第1實施態樣相同之構成要素標示相同符號。圖7中,收納孔36之第1收納部36a與上述之第1實施態樣為相同大小,但第2收納部36b之上下方向的長度大於上述之第1實施態樣。又,內螺紋構件38之頭部38a與上述之第1實施態樣為相同大小,但圓筒部38b之上下方向的長度大於上述之第1實施態樣。如此,仍能得到與上述之第1實施態樣大略相同之效果。但,冷媒流路32之設計自由度相較於上述之第1實施態樣受到限制。
上述之第1實施態樣中,在收納孔36之內周面設置段差部36c,但不限於此。例如,如圖8所示,可將內螺紋構件38之頭部38a之中相互相向之側面設為傾斜面38c,並在收納孔36之內周面設置與該傾斜面38c一致之傾斜部36e。此情況下,內螺紋構件38之傾斜面38c嵌合於收納孔36之傾斜部36e,故內螺紋構件38不會從收納孔36落下。又,將螺栓98與內螺紋構件38螺合後,內螺紋構件38成為在傾斜面38c嵌合於收納孔36之傾斜部36e之狀態下被向設置板96拉扯之狀態。
上述之第1實施態樣中,內螺紋構件38之頭部38a的形狀在俯視下為長方形,但不特別限定於此。例如,頭部38a之形狀在俯視下亦可為三角形或五邊形等多邊形,亦可為加號(+)形狀,亦可為橢圓形。收納孔36之第1收納部36a之形狀,只須設成內螺紋構件38在軸旋轉時頭部38a會碰觸側壁之形狀即可。此點對於後述之第2實施態樣之內螺紋構件538亦相同。
上述之第1實施態樣中,採用內螺紋構件38作為結合構件,並採用螺栓98作為被結合構件,但亦可如圖9所示,採用外螺紋構件80作為結合構件,並採用螺帽82作為被結合構件。圖9中,對與上述之第1實施態樣相同之構成要素標示相同符號。外螺紋構件80係以延性材料形成。外螺紋構件80具有與頭部38a相同形狀之頭部80a、設於頭部80a的背面中央之足部80b,以及設於足部80b之前端之外螺紋部80c。頭部80a收納於收納孔36之第1收納部36a。足部80b貫穿第2收納部36b及設置板96之貫通孔97。外螺紋部80c與螺帽82螺合。螺帽82卡在貫通孔97之段差部97a。外螺紋構件80之頭部80a的底面嵌合於收納孔36之段差部36c,故不會從收納孔36落下。外螺紋構件80在軸旋轉時,頭部80a碰觸第1收納部36a之側壁而使軸旋轉受到限制。故,可將螺帽82與外螺紋構件80之外螺紋部80c螺合。將螺帽82與外螺紋構件80之外螺紋部80c螺合後,外螺紋構件80成為在頭部80a嵌合於收納孔36之段差部36c之狀態下被向設置板96拉扯之狀態。採用圖9之構成時,亦可得到與上述之第1實施態樣相同之效果。在後述之第2實施態樣中,亦可採用外螺紋構件作為結合構件而代替內螺紋構件538,並採用螺帽作為被結合構件而代替螺栓98。
在上述之第1實施態樣中,可設置從冷卻基材30之底面到達晶圓載置面22a而貫通晶圓載置台10之孔。作為如此之孔,可舉出用以向晶圓W的背面供給熱傳導氣體(例如He氣體)之氣體供給孔,以及用以插入使晶圓W相對於晶圓載置面22a上下移動之升降銷之升降銷孔等。熱傳導氣體係供給至由設於晶圓載置面22a之未圖示之多個小突起(支撐晶圓W)與晶圓W形成之空間。升降銷孔在以例如3根升降銷支撐晶圓W之情況係設於3處。在冷卻基材30之底面與設置板96之頂面之間,在與如此之孔相向之位置配置樹脂製或金屬製之密封環(例如O型環)。晶圓載置台10之中央區域被螺栓98固定,故可在將該等密封環確實壓緊之狀態下將其維持。從而,該等密封環可確保足夠的密封性。此點對於後述之第2實施態樣亦相同。
上述之第1實施態樣中,以MMC製作冷卻基材30,但亦可由MMC以外之脆性材料(例如氧化鋁材料)製作。此點對於後述之第2實施態樣之冷卻基材530亦相同。
上述之第1實施態樣中,氧化鋁基材20之中央部22內建有晶圓吸附用電極26,但亦可作為其替代或額外附加地內建用以產生電漿之RF電極,亦可內建加熱器電極(阻抗發熱體)。又,亦可於氧化鋁基材20之外周部24內建聚焦環(FR)吸附用電極,亦可內建RF電極或加熱器電極。此點對於後述之第2實施態樣亦相同。
上述之第1實施態樣中,圖6A之氧化鋁燒結體120係藉由熱壓燒製氧化鋁粉末之成形體而製作,但此時之成形體亦可層積複數片帶狀成形體而製作,亦可透過模鑄造法製作,亦可藉由將氧化鋁粉末壓實而製作。此點對於後述之第2實施態樣亦相同。
上述之第1實施態樣中,以金屬接合層40接合氧化鋁基材20與冷卻基材30,但亦可利用樹脂接合層代替金屬接合層40。此點對於後述之第2實施態樣亦相同。
在上述之第1實施態樣中,可在內螺紋構件38與收納孔36之第1收納部36a之間隙填充填充材。如此一來,相較於此間隙形成空間之情況,熱傳導更佳。故,提升晶圓W之均熱性。作為填充材,例如,可舉出黏接性樹脂及非黏接性樹脂,以及在此等樹脂中添加熱傳導性粉末(金屬粉末等)者。於內螺紋構件38,較佳設置在上下方向貫通內螺紋構件38之貫通孔(從圓筒部38b之內部空間到達頭部38a的頂面之貫通孔)。如此一來,在圖6F之階段,可容易地經由貫通孔,將具流動性之填充材注入內螺紋構件38與收納孔36之第1收納部36a之間隙。
[第2實施態樣]
圖10係設置於腔室94之晶圓載置台510之縱剖面圖(從包含晶圓載置台510之中心軸之面截斷時之剖面圖),圖11係表示收納孔536及內螺紋構件538的周邊之擴大剖面圖。
晶圓載置台510同樣係用於利用電漿對晶圓W進行CVD及蝕刻等者,並固定於設在半導體製程用之腔室94內部之設置板96。關於腔室94已在第1實施態樣中說明完畢,故對相同之構成要素標示相同之符號並省略其說明。晶圓載置台510具備氧化鋁基材20、冷卻基材530及金屬接合層540。
氧化鋁基材20已在第1實施態樣中說明完畢,故對相同之構成要素標示相同符號並省略其說明。
冷卻基材530係圓板構件,並以與冷卻基材30相同之材料形成。此處,冷卻基材530係MMC製之圓板構件。冷卻基材530具有冷媒流路溝582。冷媒流路溝582以從其中一端到另一端一筆畫之方式形成,並以向冷卻基材530之底面開口之方式設於冷卻基材530。藉由以腔室94之設置板96之頂面閉塞冷媒流路溝582之開口而形成冷媒流路532。故,冷媒流路溝582構成冷媒流路532之側壁及頂壁面。冷媒流路532亦與上述之第1實施態樣之冷媒流路32相同,連接於未圖示之冷媒供給路及冷媒排出路,從冷媒排出路排出之冷媒經過溫度調整後再回到冷媒供給路。冷卻基材530之中比冷媒流路溝582更上側之厚度較佳在5mm以下,更佳在3mm以下。又,冷媒流路溝582之上側的角部(側壁與頂壁面交叉之角部)較佳形成為R面,R面之曲率半徑較佳為例如0.5~2mm。冷卻基材530經由供電端子64連接於RF電源62。於冷卻基材530與RF電源62之間配置HPF63。冷卻基材530具有用於夾持於設置板96之凸緣部534。
於冷卻基材530設有複數之收納孔536,於收納孔536收納內螺紋構件538(結合構件)。複數之收納孔536與第1實施態樣之收納孔36相同,沿著冷卻基材530之同心圓等間隔設置複數。收納孔536如圖11所示,具備第1收納部536a、第2收納部536b及段差部536c。第1收納部536a係設於收納孔536的頂部之空間,並向冷卻基材530之頂面開口。第1收納部536a之開口面(頂面)被金屬接合層540覆蓋。第2收納部536b係設成從第1收納部536a到達冷卻基材530的底面且比第1收納部536a更細之通道。段差部536c係設於第1收納部536a與第2收納部536b之連接處之段差面。於第1收納部536a收納內螺紋構件538。內螺紋構件538係中央具有螺紋孔(內螺紋)之長方體形狀(俯視下為長方形狀)之螺帽。第1收納部536a亦為長方體形狀(俯視下為略長方形狀)之空間,並留有間隙而收納內螺紋構件538。內螺紋構件538與第1收納部536a之間隙以填充材539進行填充。具體而言,以填充材539填充由內螺紋構件538之頂面及側面、第1收納部536a之內周面與金屬接合層540圍出之間隙。作為填充材539,例如可舉出黏接性樹脂及非黏接性樹脂,以及在此等樹脂中添加熱傳導性粉末(金屬粉末等)者等。填充材539之熱傳導率較佳為1×10
- 4W/mm・K以上,更佳為1×10
- 3W/mm・K以上,再更佳為1×10
- 2W/mm・K以上。填充材539之熱傳導率例如可透過添加於樹脂之熱傳導性粉末的量而調節。內螺紋構件538與第1收納部536a之間隙的寬度d,考慮到在此間隙注入具流動性之未硬化填充材,較佳為0.2mm以上。段差部536c配置於冷媒流路溝582之頂壁面以下。內螺紋構件538嵌合於收納孔536之段差部536c。內螺紋構件538在軸旋轉時,碰觸第1收納部536a之側壁而使軸旋轉受到限制。本實施態樣中存在填充材539,故亦透過填充材539限制內螺紋構件538之軸旋轉。內螺紋構件538以延性材料(例如Ti、Mo、W等)形成。
金屬接合層540接合氧化鋁基材20的底面與冷卻基材530的頂面。金屬接合層540與第1實施態樣之金屬接合層40相同,故省略其說明。
氧化鋁基材20之外周部24的側面、金屬接合層540之外周及冷卻基材530的側面被絕緣膜542被覆。作為絕緣膜542,例如可舉出氧化鋁及氧化釔等之溶射膜。
如此之晶圓載置台510,隔著大直徑之密封環576及小直徑之密封環577~579,安裝於設在腔室94內部之設置板96之上。密封環576~579係金屬製或樹脂製。密封環576配置於冷卻基材530之外緣之略內側,以防止冷媒向密封環576之外側漏出。密封環577配置成包圍螺栓98之足部周圍,以防止冷媒進入密封環577之內側。密封環578配置於絕緣管55之開口邊緣,以防止冷媒進入密封環578之內側。密封環579配置成包圍供電端子64之周圍,以防止冷媒進入密封環579之內側。
設於冷卻基材530之外周之凸緣部534,利用夾持構件70及螺栓72安裝於設置板96。關於夾持構件70、螺栓72及夾持方法,已在第1實施態樣說明完畢,故省略其說明。又,冷卻基材530之中央區域利用螺栓98(被結合構件)安裝於設置板96。如圖11所示,於螺栓98之足部設有外螺紋98a。螺栓98從設置板96的底面貫穿設置板96之中設於與收納孔536相向之位置之貫通孔97,並使外螺紋98a與第1收納部536a內之內螺紋構件538螺合。貫通孔97之頂部為小直徑,底部為大直徑,在頂部與底部之間具有段差部97a。螺栓98之頭部卡在貫通孔97之段差部97a。內螺紋構件538在軸旋轉受到限制之狀態下收納於第1收納部536a內,故可將螺栓98與內螺紋構件538螺合。將螺栓98與內螺紋構件538螺合後,內螺紋構件538成為在嵌合於收納孔536之段差部536c之狀態下被向設置板96拉扯之狀態。
本實施態樣中,晶圓載置台510之中央區域被螺栓98固定,故可防止晶圓載置台510向上凸起,並可在確實將密封環576~578壓緊之狀態下將其維持。
又,對於冷媒流路582之冷媒的供給與排出,係採用與在第1實施態樣說明之圖5相同的構造進行。
接著,利用圖12說明晶圓載置台510之製造例。圖12係晶圓載置台510之製造工程圖。首先,與第1實施態樣相同,製作具備供電端子54之氧化鋁燒結體120(圖12A~C)。
與此並行,製作MMC圓板構件630(圖12D),並在MMC圓板構件630之底面形成冷媒流路溝582,同時形成在上下方向貫通MMC圓板構件630之收納孔536(第1收納部536a、第2收納部536b及段差部536c)及用以插入供電端子54之貫通孔(圖12E)。此時,MMC圓板構件630較佳係SiSiCTi製或AlSiC製。此係由於氧化鋁之熱膨脹係數與SiSiCTi及AlSiC之熱膨脹係數大致相同。
接著,將內螺紋構件538收納於第1收納部536a後,在MMC圓板構件630的頂面配置金屬接合材。於金屬接合材預先設置用以插入供電端子54之貫通孔。接著,將氧化鋁燒結體120之供電端子54插入金屬接合材之貫通孔及MMC圓板構件630之貫通孔,並將氧化鋁燒結體120載置於金屬接合材之上。藉此,得到從下依序層積MMC圓板構件630、金屬接合材及氧化鋁燒結體120之積層體。藉由將此積層體一邊加熱一邊加壓(TCB),得到接合體610(圖12F)。接合體610係以金屬接合層540接合氧化鋁燒結體120及MMC圓板構件630而成。於接合體610之第1收納部536a收納內螺紋構件538。又,關於金屬接合材及TCB已在第1實施態樣說明完畢,故在此省略其說明。
接著,經由第2收納部536b及內螺紋構件538之螺紋孔,向內螺紋構件538與第1收納部536a之間隙注入具流動性之未硬化填充材。此間隙考慮到未硬化填充材的注入容易性,較佳為0.2mm以上。藉由使注入之未硬化填充材硬化而形成填充材539。接著,藉由切削氧化鋁燒結體120的外周並形成段差,而形成具備中央部22及外周部24之氧化鋁基材20。又,藉由切削MMC圓板構件630的外周並形成段差,而形成具備凸緣部534之冷卻基材530。又,於供電端子54之插入孔配置絕緣管55。再者,藉由利用氧化鋁粉末溶射氧化鋁基材20之外周部24的側面、金屬接合層540的周圍及冷卻基材530的側面,形成絕緣膜542(圖12G)。藉此,得到晶圓載置台510。
關於晶圓載置台510的使用例,與上述之第1實施態樣之晶圓載置台10的使用例相同,故省略其說明。
以上所說明之晶圓載置台510中,內螺紋構件538在軸旋轉受到限制且嵌合於收納孔536之段差部536c(嵌合部)而不會從收納孔536落下之狀態下,收納於向冷卻基材530之底面開口之收納孔536內。內螺紋構件538之軸旋轉受到限制,故可將從冷卻基材530之底面側插入之螺栓98之外螺紋98a與內螺紋構件38螺合。又,即使內螺紋構件538在嵌合於收納孔536之段差部536c之狀態下被貫穿設置板96之螺栓98向設置板96拉扯,亦因其具有延性而不易破裂。從而,可將具備脆性之冷卻基材530之晶圓載置台510無故障地鎖固於設置板96。
又,冷卻基材530係以MMC形成。MMC係脆性材料,故利用本發明之意義性高。
再者,收納孔536具備段差部536c作為嵌合部,內螺紋構件538之底面作為被嵌合部發揮機能。故,可較簡單地製作嵌合部及被嵌合部。
又,內螺紋構件538在軸旋轉時會碰觸收納孔536之第1收納部536a之側壁而使軸旋轉受到限制。故,可透過較簡單的構成限制內螺紋構件538之軸旋轉。又,亦透過填充材539限制內螺紋構件538之軸旋轉。
再者,第1收納部536a向冷卻基材530之頂面開口,且其開口面被金屬接合層540覆蓋。故,相較於如第1實施態樣般將第1收納部36a內建於冷卻基材30之內部之情況,可較為容易地製造第1收納部536a。如此之構造中,設置冷媒流路532(冷媒流路溝582)須避開收納孔536,故晶圓W之中收納孔536之正上方附近之均熱性容易降低。為抑制如此之均熱性降低,以填充材539填充內螺紋構件538與收納孔536之第1收納部536a之間隙。藉此,收納孔536周邊的熱傳導變佳,故可抑制均熱性降低。
又,本發明不限於上述之任一實施態樣,可在本發明之技術範圍內以各種態樣實施,自不待言。
在上述之第2實施態樣中,如圖13所示,內螺紋構件538可經由楊氏係數低於內螺紋構件538之應力緩衝構件537而嵌合於收納孔536之段差部536c。例如,可將內螺紋構件538設為Ti合金,並將應力緩衝構件537設為純Al。如此一來,即使內螺紋構件538被設於設置板96之螺栓98向設置板96拉扯,亦因內螺紋構件538與段差部536c之間存在應力緩衝構件537,而使應力容易分散。欲減低第1收納部536a中之應力,第一,段差部536c與內螺紋構件538間接接觸之環狀區域的寬度w較佳為3mm以上,更佳為5mm以上。第二,內螺紋構件538之螺紋孔的內徑x較佳為10mm以下,更佳為7mm以下。第三,將第1收納部536a之底面與側面的角落設為R面(圓角面)時之曲率半徑r較佳為0.3mm以上,更佳為0.5mm以上。第一~第三表示應力減低效果之順位,第一條件之應力減低效果最高。又,內螺紋構件538之底面與側面之角落較佳為R面或C面。從段差部536c到冷卻基材530之底面之厚度t較佳為3mm以上、10mm以下。關於此等數值範圍,在無應力緩衝構件537之情況及第1實施態樣中亦相同。
上述之第2實施態樣中,於冷卻基材530之底面設置冷媒流路溝582,於冷卻基材530之下方配置設置板96(下方基材),並在冷卻基材530之底面與設置板96之間配置將冷媒流路溝582液密地閉鎖之密封環,但未特別限定於此。例如,可將冷媒流路溝設於設置板之頂面而非冷卻基材之底面,並在冷卻基材之底面與設置板之間配置將該冷媒流路溝液密地閉鎖之密封環。冷卻基材係脆性之MMC或氧化鋁等,並於此冷卻基材設置第1收納部。
上述之第2實施態樣中,作為內螺紋構件538,如圖14A所示,可利用三角柱形狀(俯視為三角形)且中央具有螺紋孔之螺帽。此情況下,收納孔536可形成為如圖14B般。圖14B係從冷卻基材530之下方看收納孔536的周邊時之部份擴大圖。圖14B中,將第2收納部536b設為內螺紋構件538可通過之俯視為三角形之孔,並將第1收納部536a設為使內螺紋構件538可軸旋轉既定之角度之空間(俯視為三角形與圓之複合圖形)。內螺紋構件538插入第2收納部536b並收納於第1收納部536a之後的狀態以2點鍊線表示,將收納於第1收納部536a之內螺紋構件538向箭頭方向軸旋轉既定之角度之狀態以1點鍊線表示。此時之段差部536c,係第1收納部536a之外緣之內側且係第2收納部536b之開口邊緣之外側之部份,此部份與內螺紋構件538嵌合。透過如此之構造,可在將氧化鋁基材20與冷卻基材530接合後再將內螺紋構件538收納於第1收納部536a。例如,首先,不將內螺紋構件538收納於第1收納部536a而將氧化鋁基材20與冷卻基材530以金屬接合層540接合。接著,使冷卻基材30之底面朝上並向第1收納部536a注入具流動性之未硬化填充材。接著,將內螺紋構件538從第2收納部536b收納至第1收納部536a,然後使內螺紋構件538軸旋轉既定之角度。藉此,使未硬化填充材遍布填充於內螺紋構件538與第1收納部536a之間。然後,使未硬化填充材硬化而形成填充材539。又,如此之構造不限於三角柱形狀之螺帽,亦可適用於多角柱形狀(四角柱形狀及六角柱形狀等)之螺帽。
作為上述之第2實施態樣之內螺紋構件538之替代,亦可採用第1實施態樣之內螺紋構件38(圖3、圖7或圖8)。此情況下,較佳於內螺紋構件38設置在上下方向貫通內螺紋構件38之貫通孔(從圓筒部38b之內部空間到達頭部38a的頂面之貫通孔)。此係由於利用此貫通孔較易於向頭部38a與收納孔之第1收納部之間隙填充具流動性之未硬化填充材。
在上述之第2實施態樣中,如圖15所示,作為將冷媒流路溝582(冷媒流路532)設於冷卻基材530之替代,亦可於設置板96的頂面設置冷媒流路溝91,並藉由以冷卻基材530閉塞冷媒流路溝91之頂部開口而形成冷媒流路92。圖15中,對與上述之第2實施態樣相同之構成要素標示相同符號。又,在第1實施態樣中,亦可如圖15般在設置板96的頂面設置冷媒流路溝,並藉由以冷卻基材30閉塞冷媒流路溝之頂部開口形成冷媒流路,而取代將冷媒流路32設於冷卻基材30。
本案將2021年11月15日提出申請之日本專利申請第2021-185369號作為主張優先權之基礎,並於本說明書引用而包含其全部內容。
10:晶圓載置台
20:氧化鋁基材
22:中央部
22a:晶圓載置面
24:外周部
24a:聚焦環載置面
26:電極
27:孔
30:冷卻基材
32:冷媒流路
32a:底面
32p:第1供給路
32q:冷媒供給用密封環
32r:第2供給路
32s:第1排出路
32t:冷媒排出用密封環
32u:第2排出路
34:凸緣部
36:收納孔
36a:第1收納部
36b:第2收納部
36c:段差部
36d:頂壁面
38:內螺紋構件
38a:頭部
38b:圓筒部
40:金屬接合層
42:絕緣膜
52:晶圓吸附用直流電源
53:低通濾波器(LPF)
54:供電端子
55:絕緣管
62:RF電源
63:高通濾波器(HPF)
64:供電端子
70:夾持構件
70a:內周段差面
72:螺栓
76:密封環
78:聚焦環
80:外螺紋構件
80a:頭部
80b:足部
80c:外螺紋部
82:螺帽
91:冷媒流路溝
92:冷媒流路
94:腔室
95:噴淋頭
96:設置板
97:貫通孔
97a:段差部
98:螺栓
98a:外螺紋
110:接合體
120:氧化鋁燒結體
130:MMC塊
131:MMC圓板構件
132:溝
133:MMC圓板構件
135:MMC圓板構件
136:段差孔
321:冷媒供給路
322:冷媒排出路
510:晶圓載置台
530:冷卻基材
532:冷媒流路
534:凸緣部
536:收納孔
536a:第1收納部
536b:第2收納部
536c:段差部
537:應力緩衝構件
538:內螺紋構件
539:填充材
540:金屬接合層
542:絕緣膜
576:密封環
577:密封環
578:密封環
579:密封環
582:冷媒流路
610:接合體
630:MMC圓板構件
W:晶圓
d:寬度
w:寬度
t:厚度
x:內徑
r:曲率半徑
圖1係設置於腔室94之晶圓載置台10之縱剖面圖。
圖2係晶圓載置台10之俯視圖。
圖3係表示收納孔36及內螺紋構件38的周邊之擴大剖面圖。
圖4係從上方看沿著收納孔36之頂壁面水平截斷冷卻基材30時之剖面之剖面圖。
圖5係表示冷媒供給路321及冷媒排出路322之擴大剖面圖。
圖6(A)~(G)係晶圓載置台10之製造工程圖。
圖7係表示收納孔36及內螺紋構件38之其他例之擴大剖面圖。
圖8係表示收納孔36及內螺紋構件38之其他例之擴大剖面圖。
圖9係採用外螺紋構件80作為結合構件時之擴大剖面圖。
圖10係設置於腔室94之晶圓載置台510之縱剖面圖。
圖11係表示收納孔536及內螺紋構件538之周邊之擴大剖面圖。
圖12(A)~(G)係晶圓載置台510之製造工程圖。
圖13係用以說明收納孔536及內螺紋構件538之尺寸之剖面圖。
圖14(A)~(B)係採用三角柱形狀之螺帽作為內螺紋構件538時之說明圖。
圖15係晶圓載置台510之其他例之縱剖面圖。
10:晶圓載置台
20:氧化鋁基材
22:中央部
22a:晶圓載置面
24:外周部
24a:聚焦環載置面
26:電極
30:冷卻基材
32:冷媒流路
32a:底面
34:凸緣部
36:收納孔
38:內螺紋構件
40:金屬接合層
42:絕緣膜
52:晶圓吸附用直流電源
53:低通濾波器(LPF)
54:供電端子
55:絕緣管
62:RF電源
63:高通濾波器(HPF)
64:供電端子
70:夾持構件
70a:內周段差面
72:螺栓
76:密封環
78:聚焦環
94:腔室
95:噴淋頭
96:設置板
98:螺栓
W:晶圓
Claims (12)
- 一種晶圓載置台,包含: 氧化鋁基材,於頂面具有晶圓載置面,並內建電極; 冷卻基材,接合於該氧化鋁基材之底面,並為脆性;以及, 結合構件,在向該冷卻基材之底面開口之收納孔內,以軸旋轉受到限制且嵌合於該收納孔之嵌合部之狀態受到收納,並具有外螺紋部或內螺紋部且具延性。
- 如請求項1所述之晶圓載置台,其中, 該結合構件係具有該內螺紋部,並可與從該冷卻基材之底面側插入之螺栓的外螺紋螺合之構件。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該冷卻基材係以金屬與陶瓷之複合材料或氧化鋁材料形成。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該嵌合部係設於該收納孔之內周面之段差部或傾斜部; 該結合構件具有嵌合於該嵌合部而使該結合構件不會從該收納孔落下之被嵌合部。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該結合構件在軸旋轉時會碰觸該收納孔之壁面而使軸旋轉受到限制。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該冷卻基材於內部具有冷媒流路; 該收納孔設於該冷卻基材之中低於該冷媒流路的底面之區域。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該結合構件在該收納孔中未與該冷卻基材接合而以自由的狀態受到收納。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該結合構件,經由楊氏係數低於該結合構件之應力緩衝構件而嵌合於該嵌合部。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 以填充材填充該結合構件與該收納孔之間隙。
- 如請求項1或2所述之晶圓載置台,其中, 該收納孔具備收納該結合構件之第1收納部,以及設成從該第1收納部到達該冷卻基材的底面之第2收納部; 該嵌合部係設於該第1收納部與該第2收納部的連接處之段差面。
- 如請求項10所述之晶圓載置台,其中, 該第1收納部向該冷卻基材之頂面開口,其開口面被接合該陶瓷基材與該冷卻基材之接合層覆蓋。
- 如請求項10所述之晶圓載置台,其中, 該段差面與該結合構件直接或間接接觸之環狀區域之寬度為3mm以上。
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KR20080091072A (ko) * | 2006-05-24 | 2008-10-09 | 에스이아이 하이브리드 가부시키가이샤 | 웨이퍼 유지체와 그 제조 방법 및 반도체 제조 장치 |
JP6080571B2 (ja) | 2013-01-31 | 2017-02-15 | 東京エレクトロン株式会社 | 載置台及びプラズマ処理装置 |
JP6172301B2 (ja) * | 2014-11-20 | 2017-08-02 | 住友大阪セメント株式会社 | 静電チャック装置 |
US20210225619A1 (en) * | 2018-06-29 | 2021-07-22 | Hokuriku Seikei Industrial Co., Ltd. | Electrostatic chuck |
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