TW202329320A - 晶圓載置台 - Google Patents

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竹林央史
小島充
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日商日本碍子股份有限公司
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Abstract

本發明之晶圓載置台10包含陶瓷基材20、電極(FR吸附用電極27)、接合端子(供電端子82)及電極取出部272。陶瓷基材20於頂面具有晶圓載置面22a。FR吸附用電極27埋設於陶瓷基材20。供電端子82從陶瓷基材20之底面插入陶瓷基材20，並貫通設於FR吸附用電極27之貫通孔271。電極取出部272沿著貫通孔271之周緣空出間隔以比FR吸附用電極27更厚之方式設置2個以上，其內周面272a接合於供電端子82之側面。

Description

晶圓載置台
本發明係關於一種晶圓載置台。
以往，作為晶圓載置台，習知具備頂面具有晶圓載置面之陶瓷基材、埋設於陶瓷基材之電極，以及從陶瓷基材的底面插入陶瓷基材而接合於電極之接合端子。例如，專利文獻1中記載之晶圓載置台中，使與電極一體化之圓板狀之電極取出部在向陶瓷基材之底面開口之凹部的底面露出，並透過接合層將該電極取出部與接合端子接合。接合層亦存在於接合端子與凹部的側面之間。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特開2012－216786號公報
[發明欲解決之課題]
但，專利文獻1中記載之晶圓載置台中，特別在凹部較淺時，有電極取出部與接合端子之接合強度不足之情況。另一方面，雖然可思及使接合端子變粗以確保接合強度，但如此會損失晶圓之均熱性。
本發明係為解決如此之課題而完成，主要目的在於即使接合端子較細仍確保與電極之接合強度。 [解決課題之手段]
本發明之晶圓載置台，包含： 陶瓷基材，於頂面具有晶圓載置面； 電極，埋設於該陶瓷基材； 接合端子，從該陶瓷基材之底面插入該陶瓷基材，並貫通設於該電極之貫通孔；以及， 電極取出部，在該貫通孔之周緣設得比該電極更厚，其內周面接合於該接合端子之側面。
此晶圓載置台中，接合端子貫通設於電極之貫通孔，故相較於接合端子抵接電極之情況，接合端子插入陶瓷基材之長度較長。又，電極取出部形成得比電極更厚，故接合端子的側面與電極取出部的內周面之接合面積較大。如此，即使供電構件較細仍可確保與電極之接合強度。
又，本說明書中會以上下、左右、前後等說明本發明，但上下、左右、前後僅為相對位置關係。故，晶圓載置台之面向改變時，上下可能成為左右，或左右可能成為上下，而該等情況亦包含於本發明之技術範圍。
在本發明之晶圓載置台中，該電極取出部可沿著該貫通孔之周緣設置2個以上。如此，相較於將電極取出部環繞貫通孔的整個周緣設置之情況，較不易在陶瓷基材產生裂縫。
在本發明之晶圓載置台中，該接合端子可插入以從該陶瓷基材之底面貫通該電極之方式設置之端子孔，該電極取出部可係以該端子孔將直徑小於該端子孔之球缺形狀或圓柱形狀之導電材的一部分削去之形狀。如此，可較容易地製作電極取出部。
在本發明之晶圓載置台中，該接合端子可經由硬焊料層而與包含該貫通孔之內周面及該電極取出部之內周面之該端子孔的側面及該端子孔的底面接合，該硬焊料層可設成不到達該陶瓷基材之底面。如此，更加提高接合強度。
在本發明之晶圓載置台中，該電極取出部之該內周面可係垂直於該晶圓載置面之面。如此，相較於電極取出部之內周面傾斜之情況，可順暢地進行將接合端子安裝於電極取出部之作業。
在本發明之晶圓載置台中，該電極取出部之該內周面側之厚度可係0.1mm以上、1mm以下。此厚度在0.1mm以上時可充分抑制發熱，在1mm以下則不易在陶瓷基材產生裂縫。
在本發明之晶圓載置台中，該電極取出部可相對於該電極向下方凸出。如此，即使為了插入接合端子而設於陶瓷基材的底面之端子孔較淺，仍可接合電極取出部與接合端子。又，無須將端子孔設得較深，故亦可抑制對於端子孔之均熱性的影響。
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100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係晶圓載置台10之俯視圖，圖3係圖1之部分放大圖(供電端子82及其周邊之剖面圖)，圖4係電極取出部272之立體圖，圖5係圖3之A－A剖面圖，圖6係格柵型支持片86之立體圖。又，圖4中，為求方便，僅圖示3個電極取出部272之中的一個。
晶圓載置台10係用於利用電漿對晶圓W進行CVD或蝕刻等，並固定於設在半導體製程用之腔室100內部之設置板101。晶圓載置台10具備陶瓷基材20、冷卻基材30及金屬接合層40。
陶瓷基材20在包含圓形之晶圓載置面22a之中央部22之外周，具備包含環狀之聚焦環載置面24a之外周部24。以下，亦將聚焦環略稱為「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、氮化鋁等為代表之陶瓷材料形成。FR載置面24a相對於晶圓載置面22a低一階段。
陶瓷基材20之中央部22從靠近晶圓載置面22a之側依序內建晶圓吸附用電極25及中央加熱器電極26。此等電極25、26例如由含有W、Mo、Ru、WC、MoC等之材料形成。
晶圓吸附用電極25係圓板狀或圓形網狀之單極型靜電電極。陶瓷基材20之中比晶圓吸附用電極25更上側之層係作為介電體層發揮機能。陶瓷基材20之中，從晶圓吸附用電極25之頂面到晶圓載置面22a為止之厚度係1mm以下。於晶圓吸附用電極25經由供電端子62及供電棒63連接未圖示之晶圓吸附用直流電源。供電端子62係設成不與中央加熱器電極26接觸。供電端子62插入埋頭絕緣管64。供電端子62之頂面經由球台形狀(將球以2個平行之平面截斷時之中間的形狀)之電極取出部252接合於晶圓吸附用電極25之底面。電極取出部252以與供電端子62為略同軸之方式，以與晶圓吸附用電極25相同之材料形成。埋頭絕緣管64插入貫通冷卻基材30及金屬接合層40之埋頭孔。於埋頭絕緣管64之直徑較大的管底部配置插座65。供電端子62之底部，插入設於插座65的頂面之有底孔中配置之格柵型支持片66，而與插座65電性連接。插座65之底面與受到彈簧63a賦予向上勢能之供電棒63的頂面接觸。
中央加熱器電極26係以在俯視下橫跨整個晶圓載置面22a之方式，將細長平板狀(帶體形狀)之阻抗發熱體一筆劃地從一端配線至到另一端。中央加熱器電極26之一端經由供電端子72及供電棒73連接未圖示之中央加熱器電源。供電端子72之頂部貫通設於形成中央加熱器電極26之一端之平板部之貫通孔261。於貫通孔261之周緣，電極取出部262以向下方凸出之方式設置。電極取出部262在貫通孔261之周緣，以與中央加熱器電極26相同之材料形成得比中央加熱器電極26更厚。電極取出部262沿著貫通孔261之周緣空出間隔設置2個以上。供電端子72之頂部之側面接合於貫通孔261之內周面及電極取出部262之內周面。供電端子72插入埋頭絕緣管74。埋頭絕緣管74插入貫通冷卻基材30及金屬接合層40之埋頭孔。於埋頭絕緣管74之直徑較大之管底部配置插座75。供電端子72之底部，插入設於插座75之頂面之有底孔中配置之格柵型支持片76，而與插座75電性連接。插座75之底面與被彈簧73a賦予向上勢能之供電棒73的頂面接觸。形成中央加熱器電極26之另一端之平板部雖未圖示，但亦與形成中央加熱器電極26之一端之平板部同樣經由供電端子及供電棒而連接於中央加熱器電源。
陶瓷基材20之外周部24從靠近FR載置面24a之側依序內建FR吸附用電極27及外周加熱器電極28。此等電極27、28例如由含有W、Mo、Ru、WC、MoC等之材料形成。
FR吸附用電極27係圓環板狀或圓環網狀之單極型靜電電極。陶瓷基材20之中比FR吸附用電極27更上側之層係作為介電體層發揮機能。於FR吸附用電極27經由供電端子82及供電棒83連接未圖示之FR吸附用直流電源。供電端子82之頂部貫通設於FR吸附用電極27之貫通孔271。於貫通孔271之周緣，電極取出部272以向下方凸出之方式設置。電極取出部272在貫通孔271之周緣以與FR吸附用電極27相同之材料形成得比FR吸附用電極27更厚。電極取出部272沿著貫通孔271之周緣空出間隔設置2個以上。供電端子82之頂部之側面接合於貫通孔271之內周面及電極取出部272之內周面。供電端子82插入埋頭絕緣管84。埋頭絕緣管84插入貫通冷卻基材30及金屬接合層40之埋頭孔。於埋頭絕緣管84之直徑較大之管底部配置插座85。供電端子82之底部插入設於插座85之頂面之有底孔中配置之格柵型支持片86，而與插座85電性連接。插座85之底面與被彈簧83a賦予向上勢能之供電棒83之頂面接觸。
外周加熱器電極28係在俯視下以橫跨整個FR載置面24a之方式，將細長平板狀(帶體形狀)之阻抗發熱體一筆劃地從一端配線至另一端。於外周加熱器電極28之一端經由供電端子92及供電棒93連接未圖示之外周加熱器電源。供電端子92之頂部貫通設於形成外周加熱器電極28之一端之平板部之貫通孔281。於貫通孔281之周緣，電極取出部282以向下方凸出之方式設置。電極取出部282在貫通孔281之周緣以與外周加熱器電極28相同之材料形成得比外周加熱器電極28更厚。電極取出部282沿著貫通孔281之周緣空出間隔設置2個以上。供電端子92之頂部之側面接合於貫通孔281之內周面及電極取出部282之內周面。供電端子92插入埋頭絕緣管94。埋頭絕緣管94插入貫通冷卻基材30及金屬接合層40之埋頭孔。於埋頭絕緣管94之直徑較大之管底部配置插座95。供電端子92之底部插入設於插座95之頂面之有底孔中配置之格柵型支持片96，而與插座95電性連接。插座95之底面與被彈簧93a賦予向上勢能之供電棒93之頂面接觸。形成外周加熱器電極28之另一端之平板部雖未圖示，但亦與形成外周加熱器電極28之一端之平板部同樣經由供電端子及供電棒而連接於外周加熱器電源。
又，埋頭絕緣管64、74、84、94例如可由氧化鋁等陶瓷材料形成。
冷卻基材30係導電性之圓板構件，其係透過導電接合層30c將下方構件30a及上方構件30b接合而成。導電接合層30c可採用與後述之金屬接合層40相同者。冷卻基材30具備可在內部循環冷媒之冷媒流路31。冷媒流路31在俯視下以橫跨陶瓷基材20的整個面之方式，一筆劃地從一端形成至另一端。冷媒流路31由形成於上方構件30b的底面之流路溝以及從下方覆蓋該流路溝之導電接合層30c形成。冷媒流路31之一端連通於冷媒供給路32，另一端連通於冷媒排出路33。冷媒循環器34係具有溫度調節機能之循環泵，其將調節至期望之溫度之冷媒導入冷媒供給路32，並將從冷媒流路31之冷媒排出路33排出之冷媒調節至期望之溫度後再次導入冷媒供給路32。冷卻基材30係由含有金屬之導電材料製作。作為導電材料，例如可舉出複合材料或金屬等。作為複合材料，可舉出金屬基複合材料(亦稱為Metal Matrix Composite(MMC))等，作為MMC，可舉出含有Si、SiC及Ti之材料，以及使Al及／或Si含浸於SiC多孔質體之材料等。含有Si、SiC及Ti之材料稱為SiSiCTi，使Al含浸於SiC多孔質體之材料稱為AlSiC，使Si含浸於SiC多孔質體之材料稱為SiSiC。作為金屬，可舉出Mo。冷卻基材30連接於用以產生電漿之射頻電源36，並作為射頻電極使用。
金屬接合層40接合陶瓷基材20之底面與冷卻基材30之頂面。金屬接合層40例如可係由軟焊料或硬焊料形成之層。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。
晶圓載置台10具有將背面氣體(BS氣體)供給至晶圓W之背面之BS氣體通路42。BS氣體通路42由在上下方向貫通冷卻基材30及金屬接合層40之埋頭孔42a，以及連通於該埋頭孔42a並在上下方向貫通陶瓷基材20之貫通孔42b構成。BS氣體通路42連接於BS氣體供給源43。作為BS氣體，可舉出熱傳導氣體(例如He氣體)。
接著，說明晶圓載置台10之供電端子62、72、82、92及其周邊之構造。此等之構造為共通，故以下利用圖3～圖6說明供電端子82及其周邊之構造。
埋頭孔81係在上下方向貫通金屬接合層40及冷卻基材30之圓形剖面之孔，並具有細直徑之孔頂部81a、粗直徑之孔底部81b，以及孔頂部81a與孔底部81b之間的孔段差部81c。孔頂部81a貫通金屬接合層40、冷卻基材30之上方構件30b及導電接合層30c，並到達下方構件30a。孔頂部81a在上下方向通過冷卻基材30之中的冷媒流路31之形成區域37(冷卻基材30之中將冷媒流路31彼此分隔之壁面部分)。孔底部81b以從孔段差部81c之外周位置到達下方構件30a之底面之方式形成。孔頂部81a之長度比孔底部81b長。藉此，可充分確保冷媒流路31之高度(上下方向之長度)，而提高冷媒流路31之排熱能力。
埋頭絕緣管84插入埋頭孔81，並透過矽氧樹脂製之接合層88而與埋頭孔81之內側面接合。埋頭絕緣管84之外形與埋頭孔81之形狀一致。埋頭絕緣管84於其內部具有細直徑之管頂部84a、粗直徑之管底部84b，以及管頂部84a與管底部84b之間的管段差部84c。管頂部84a位於孔頂部81a，管底部84b位於孔底部81b。管段差部84c之外側面經由接合層88接合於孔段差部81c。
於陶瓷基材20，有底筒狀之端子孔821從陶瓷基材20之底面貫通FR吸附用電極27之底面。端子孔821與埋頭絕緣管84之管頂部84a大致同軸。
供電端子82之頂部插入端子孔821，並貫通設於FR吸附用電極27之圓柱狀之貫通孔271。貫通孔271形成端子孔821之一部分。電極取出部272沿著貫通孔271之周緣空出間隔設置複數(此處如圖5所示等間隔設置3個)。電極取出部272係以端子孔821將球缺形狀(以水平面將球切下之形狀)的一部分削去之形狀(圖4)。將電極取出部272以垂直面截斷之剖面中，內周面272a側之厚度t2比FR吸附用電極27之厚度t1厚(圖3)。厚度t2較佳為0.1mm以上、1mm以下。厚度t1較佳為0.005mm以上、0.03mm以下。厚度t2較佳為厚度t1之20倍以上。電極取出部272之底面272b形成向下方膨起成凸狀之形狀。供電端子82透過硬焊料層BR接合於FR吸附用電極27。具體而言，硬焊料層BR設於端子孔821之底面與供電端子82之頂面之間隙，以及端子孔821之側面與供電端子82之側面之間隙。硬焊料層BR之底端以不到達陶瓷基材20的底面之方式，位於端子孔821之底端開口之更上方。設於FR吸附用電極27之貫通孔271之內周面及電極取出部272之內周面272a經由硬焊料層BR接合於供電端子82之側面。內周面272a係垂直於晶圓載置面22a之面。硬焊料層BR例如由Au－Ge、Al、Ag、Ag－Cu－Ti等形成。供電端子82之底部到達埋頭絕緣管84之管底部84b之內部。
插座85係金屬製(例如Cu製)之圓柱構件，並嵌入埋頭絕緣管84之管底部84b。插座85於頂面中央具備有底孔85a。插座85之環狀之頂面85b與埋頭絕緣管84之管段差部84c抵接。插座85之圓形之底面85c之直徑φ與埋頭絕緣管84之管底部84b之內徑幾乎一致。底面85c形成從外周朝向中心凹陷之凹面。凹面之推拔角θ較佳為90°以上、未滿180°。於插座85之有底孔85a配置金屬製(例如鈹銅製)之格柵型支持片86。格柵型支持片86於上下分別具有環部86a，並具備沿著環部86a之圓周方向空出間隔直立設置之複數之細板部86b(圖6)。環部86a與插座85之有底孔85a之內周壁接觸。環部86a可係環狀，亦可係C字狀。細板部86b連結上下之環部86a，並形成朝向格柵型支持片86之中心軸彎曲之形狀。供電端子82之底部插入格柵型支持片86。供電端子82之外周面與複數之細板部86b接觸，供電端子82之底端面不與有底孔85a之底面抵接而彼此分離。細板部86b成為被供電端子82向半徑方向外側推壓而彈性變形之狀態。亦即，格柵型支持片86使供電端子82之底端面不與插座85之有底孔85a之底面抵接，並彈性支持供電端子82之下方的外周面。插座85之底面之直徑φ與供電端子82之直徑ψ之關係較佳為ψ≧φ／2。
接著，利用圖7～圖9說明晶圓載置台10之製造例。圖7～圖9係晶圓載置台10之製造步驟圖。
首先，利用帶狀成形法製作陶瓷粉末之成形體亦即圓板狀之第1～第4陶瓷成形體121～124，並在第1～第3陶瓷成形體121～123之頂面形成球缺形狀之孔253、263、273、283(圖7A)。具體而言，於第1陶瓷成形體121之頂面，在從後續形成之端子孔921之軸921a偏移之位置，透過切削加工形成球缺形狀之孔283。於第2陶瓷成形體122之頂面，在從後續形成之端子孔721之軸721a偏移之位置，透過切削加工形成球缺形狀之孔263，並在從後續形成之端子孔821之軸821a偏移之位置透過切削加工形成球缺形狀之孔273。於第3陶瓷成形體123之頂面，以使中心與後續形成之端子孔621之軸621a一致之方式，透過切削加工形成球缺形狀之孔253。
接著，於第1～第3陶瓷成形體121～123之頂面將導電膠印刷成既定之圖案(圖7B)。具體而言，於第1陶瓷成形體121之頂面，形成最終會成為外周加熱器電極28之外周加熱器電極前驅體284。此時，孔283被導電膠填充。於第2陶瓷成形體122之頂面，形成最終會成為中央加熱器電極26之中央加熱器電極前驅體264及最終會成為FR吸附用電極27之FR吸附用電極前驅體274。此時，孔263、273被導電膠填充。於第3陶瓷成形體123之頂面，形成最終會成為晶圓吸附用電極25之晶圓吸附用電極前驅體254。此時，孔253被導電膠填充。
接著，製得將第1～第4陶瓷成形體121～124從下依序積層之積層體125(圖7C)。將此積層體125熱壓鍛燒後，透過切削加工形成成為BS氣體通路42的一部分之貫通孔42b及端子孔621、721、821、921，並藉由進行外形加工及厚度加工，得到作為陶瓷基材20之前身之圓板狀之陶瓷燒結體120(圖7D)。各電極前驅體254、264、274、284在熱壓鍛燒後分別成為電極25、26、27、28。形成端子孔621時，將填充於球缺形狀之孔253之導電材之底端削去而形成球台形狀之電極取出部252。形成端子孔721、821、921時，將填充於球缺形狀之孔263、273、283之導電材之一部分削去而形成電極取出部262、272、282，並在電極26、27、28形成貫通孔。例如，於FR吸附用電極27形成貫通孔271。
與陶瓷燒結體120之製作並行，製作下方構件30a及上方構件30b(圖8A)。於下方構件30a，除了冷媒供給路32及冷媒排出路33，透過切削加工形成成為埋頭孔42a、61、71、81、91的一部分之孔。於上方構件30b，除了冷媒流路31的前身之流路溝131，透過切削加工形成成為埋頭孔42a、61、71、81、91的一部分之孔。陶瓷燒結體120係氧化鋁製時，下方構件30a及上方構件30b較佳係SiSiCTi製或AlSiC製。因為氧化鋁之熱膨脹係數與SiSiCTi及AlSiC之熱膨脹係數大致相同。陶瓷燒結體120係AlN製時，下方構件30a及上方構件30b較佳係Mo製。因為AlN之熱膨脹係數與Mo之熱膨脹係數大致相同。
SiSiCTi製之圓板構件例如可由以下方式製作。首先，將碳化矽、金屬Si及金屬Ti混合而製作粉體混合物。接著，藉由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，並在非活性氣體環境下將該成形體熱壓燒結，而得到SiSiCTi製之圓板構件。
在下方構件30a與上方構件30b之間，配置在必要的位置設有貫通孔之金屬接合材130c，並在上方構件30b與陶瓷燒結體120之間，配置在必要的位置設有貫通孔之金屬接合材140(圖8A)。然後，將該等構件積層而得到積層體。
接著，一邊將此積層體加熱一邊進行加壓(TCB)，藉此得到接合體110(圖8B)。接合體110係在經由導電接合層30c接合下方構件30a與上方構件30b而成之冷卻基材30的頂面，經由金屬接合層40接合陶瓷燒結體120而成。於冷卻基材30之內部，藉由以導電接合層30c及下方構件30a覆蓋上方構件30b之流路溝131之開口而形成冷媒流路31。於金屬接合層40及冷卻基材30形成埋頭孔42a、61、71、81、91。
TCB例如由以下方式進行。亦即，以金屬接合材之固相線溫度以下(例如，從固相線溫度減少20℃之溫度以上且固相線溫度以下)之溫度將積層體加壓接合，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，於在真空環境下加熱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，切削陶瓷燒結體120之外周而形成段差，藉此形成具備中央部22及外周部24之陶瓷基材20(圖8C)。
接著，藉由將必要之構件安裝於埋頭孔61、71、81、91，而得到晶圓載置台10。此處，舉將必要之構件安裝於埋頭孔81之情況為例說明。又，對於其他埋頭孔61、91，亦同樣安裝必要之構件。對於埋頭孔71，依照此方式安裝必要之構件。
首先，於從陶瓷基材20之底面貫通FR吸附用電極27之端子孔821，利用硬焊料接合供電端子82，藉此經由硬焊料層BR接合供電端子82與FR吸附用電極27(圖9A及B)。例如，於WC製或Mo製之FR吸附用電極27，利用硬焊料(例如Au－Ge、Al、Ag等)接合Mo製之供電端子82。藉此，將設於FR吸附用電極27之貫通孔271之內周面及電極取出部272之內周面272a經由硬焊料層BR接合於供電端子82之側面。
接著，在埋頭絕緣管84之外周面及細直徑之管頂部84a之內周面塗布矽氧樹脂製之接合劑後，將供電端子82插入埋頭絕緣管84之內部，並將埋頭絕緣管84插入埋頭孔81，再使接合劑硬化而形成接合層88、89(圖9B及C)。供電端子82之底端成為向粗直徑之管底部84b之內部突出之狀態。
接著，準備附有格柵型支持片86之插座85，並將供電端子82插入格柵型支持片86而將插座85安裝於埋頭絕緣管84之粗直徑之管底部84b(圖9C及D)。此時，即使對插座85施加朝向FR吸附用電極27之方向之力，因插座85未抵接供電端子82之底端面，故該力施加於管段差部84c及孔段差部81c。故，插座85不會推壓供電端子82。又，插座85之格柵型支持片86不抵接供電端子82之底端面，而彈性支持供電端子82之外周面。故，連接供電端子82與插座85之格柵型支持片86時之負重不會施加於供電端子82與FR吸附用電極27之接合位置亦即硬焊料層BR。
對於其他埋頭孔61、71、91亦同樣安裝必要之構件。藉此，得到晶圓載置台10。
接著，利用圖1說明晶圓載置台10之使用例。於腔室100之設置板101如上所述設置晶圓載置台10。於腔室100之頂蓋面，配置將製程氣體從多個氣體噴射孔向腔室100之內部噴出之噴淋頭100a。
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互相干擾。在此狀態下，在向晶圓吸附用電極25施加直流電壓而使晶圓W吸附於晶圓載置面22a的同時，向FR吸附用電極27施加直流電壓而使聚焦環78吸附於FR載置面24a。又，以從BS氣體通路42向晶圓W之背面供給BS氣體(例如氦氣)，並向中央加熱器電極26及外周加熱器電極28通電而使晶圓W成為高溫之方式進行控制。然後，將腔室100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100a供給製程氣體，一邊向冷卻基材30施加來自射頻電源36之射頻電壓。如此，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實施處理。又，因應所需，於冷媒流路31循環冷媒而調整晶圓W之溫度。
此處，說明本實施態樣之構成要素與本發明之構成要素之對應關係。本實施態樣之陶瓷基材20相當於本發明之陶瓷基材，中央加熱器電極26、FR吸附用電極27及外周加熱器電極28相當於電極，供電端子72、82、92相當於接合端子，電極取出部272、282、292相當於電極取出部。
以上詳述之本實施態樣之晶圓載置台10中，供電端子82貫通設於FR吸附用電極27之貫通孔271，故相較於供電端子82抵接於FR吸附用電極27之底面之情況，供電端子82插入陶瓷基材20之長度更長。又，電極取出部272形成得比FR吸附用電極27更厚，故供電端子82之側面與電極取出部272之內周面272a之接合面積較大。如此，即使供電端子82較細，仍可確保其與FR吸附用電極27之接合強度。再者，電極取出部272沿著貫通孔271之周緣設置3個，故相較於以環繞貫通孔271的整個周緣之方式設置之情況，陶瓷基材20不易產生裂縫。關於上述內容，供電端子72、92及電極取出部262、282亦相同。
又，電極取出部272沿著貫通孔271之周緣等間隔設置3個。如此，電極取出部272並非環繞貫通孔271的整個周緣設置，而以等間隔之方式分散設置，故更易於抑制陶瓷基材20產生裂縫。關於上述內容，電極取出部262、282亦相同。
再者，電極取出部272係以端子孔821將直徑小於包含貫通孔271之端子孔821之球缺形狀之導電材的一部分削去而成之形狀(圖4)，故可較為容易地製作電極取出部272(圖7C及圖7D)。關於上述內容，電極取出部262、282亦相同。
又，供電端子82焊接於端子孔821之側面的一部分及底面。故，更加提高接合強度。關於上述內容，供電端子72、92亦相同。
又，電極取出部272之內周面272a係垂直於晶圓載置面22a之面，故相較於電極取出部272之內周面272a傾斜之情況，可順暢地進行將供電端子82安裝於電極取出部272之作業。關於上述內容，電極取出部262、282亦相同。
再者，陶瓷基材20之中，晶圓吸附用電極25之頂面與晶圓載置面22a之距離小至1mm以下，故若以貫通晶圓吸附用電極25之方式設置供電端子62，會變得無法確保介電體層。因此，不在晶圓吸附用電極25設置貫通供電端子62之貫通孔，而將供電端子62之頂面焊接於設在晶圓吸附用電極25的底面之電極取出部252。
此外，電極取出部272之內周面272a側之厚度t2較佳為0.1mm以上、1mm以下。此厚度t2若在0.1mm以上則可充分抑制發熱，若在1mm以下，則陶瓷基材20不易產生裂縫。關於上述內容，電極取出部262、282亦相同。
又，電極取出部272相對於FR吸附用電極27向下凸出。藉此，即使端子孔821較淺，仍可接合電極取出部272與供電端子82。又，因無須將端子孔821設得較深，故亦可抑制對於端子孔821之均熱性之影響。關於上述內容，電極取出部262、282亦相同。
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。
上述之實施態樣中，電極取出部272係以端子孔821將直徑小於端子孔821之球缺形狀之導電材的一部分削去之形狀，但並未特別限定於此。例如，如圖10及圖11所示之電極取出部372，亦可設為以端子孔821將直徑小於端子孔821之圓柱形狀之導電材的一部分削去之形狀。又，在圖10及圖11中對與上述實施態樣相同之構成要素標示相同符號。
上述之實施態樣中，說明在陶瓷基材20內建晶圓吸附用電極25、中央加熱器電極26、FR吸附用電極27及外周加熱器電極28之例，但並未特別限定於此，亦可在陶瓷基材20內建該等電極之中的至少一個。又，亦可在陶瓷基材20內建RF電極。此情況下，連接於RF電極之供電端子及供電棒等構造設為與圖3相同之構造即可。
上述之實施態樣中，如圖5所示將電極取出部272沿著貫通孔271之周緣設置3個，但並未特別限於3個，亦可設置2個或4個以上。又，電極取出部272係沿著貫通孔271之周緣等間隔設置，但亦可設成非等間隔。又，亦可將電極取出部272環繞貫通孔271之全周設置。關於上述內容，電極取出部262、282亦相同。
上述實施態樣中，作為將供電端子82連接於未圖示之加熱器電源之構成，說明在插入埋頭孔81之埋頭絕緣管84之管底部84b配置具備格柵型支持片86之插座85之例，但並未特別限定於此。例如亦可採用如下構造：以直線形狀之孔代替埋頭孔81，並以直線形狀之絕緣管代替埋頭絕緣管84，且不設置插座85而使供電端子82之底端到達冷卻基材30之底面。
上述實施態樣中，透過帶狀成形法製作第1～第4陶瓷成形體121～124，但並未特別限定於此，例如可透過模鑄法製作，亦可藉由將陶瓷粉末壓實而製作。
上述之實施態樣之晶圓載置台10，可更具有升降銷孔，用以插入使晶圓W相對於晶圓載置面22a升降之未圖示之升降銷。升降銷孔係在上下方向貫通晶圓載置台10之孔。
上述之實施態樣中，以金屬接合層40將陶瓷基材20與冷卻基材30接合，但亦可利用樹脂接合層代替金屬接合層40。此情況下，埋頭絕緣管64、74、84、94之管頂部可插入樹脂接合層之孔，亦可不插入。但，考慮到熱傳導性，金屬接合層40比樹脂接合層更佳。
上述實施態樣中，說明供電端子62、72、82、92與冷卻基材30絕緣之例，但依據不同情況，亦可使供電端子62、72、82、92中的至少一個與冷卻基材30連接而與冷卻基材30成為同電位，亦可使供電端子62、72、82、92中的至少一個穿過冷卻基材30而使全體接地。
除了上述之實施態樣，亦可採用圖12及圖13之實施態樣。圖12中，陶瓷基材45在高度相異之層埋設複數(此處為2個)之電極46。端子孔47貫通複數之電極46。接合端子48插入端子孔47。電極取出部49在電極46之貫通孔之周邊形成得比電極46更厚，其內周面經由硬焊料層BR而接合於接合端子48之側面。圖13中，陶瓷基材50在高度相異之層埋設複數(此處為2個)之電極51、52。端子孔53貫通最頂部之電極51以外之電極52，電極51之電極取出部54之底面在端子孔53之底面露出。接合端子55插入端子孔53。電極52具備電極取出部56。電極取出部56在電極52之貫通孔之周邊形成得比電極52更厚，其內周面經由硬焊料層BR而接合於接合端子55之側面。接合端子55之頂面經由硬焊料層BR而與電極51之電極取出部54之底面接合。
本發明主張2022年1月12日提出申請之日本專利申請案第2022－002885號之優先權，並以引用形式將其全部內容包含於本說明書。
10:晶圓載置台 100:腔室 100a:噴淋頭 101:設置板 110:接合體 120:陶瓷燒結體 121~124:陶瓷成形體 125:積層體 130c:金屬接合材 131:流路溝 140:金屬接合材 20:陶瓷基材 22:中央部 22a:晶圓載置面 24:外周部 24a:載置面 25:電極(晶圓吸附用電極) 26:電極(中央加熱器電極) 27:電極(FR吸附用電極) 28:電極(外周加熱器電極) 252:電極取出部 253,263,273,283:孔 254:電極前驅體(晶圓吸附用電極前驅體) 264:電極前驅體(中央加熱器電極前驅體) 274:電極前驅體(FR吸附用電極前驅體) 284:電極前驅體(外周加熱器電極前驅體) 261:貫通孔 262,272,282,292:電極取出部 271:貫通孔 272a:內周面 272b:底面 281:貫通孔 30:冷卻基材 30a:下方構件 30b:上方構件 30c:導電接合層 31:冷媒流路 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 372:電極取出部 40:接合層 42:氣體通路 42a:埋頭孔 42a,61,71,81,91:埋頭孔 42b:貫通孔 43:氣體供給源 45:陶瓷基材 46:電極 47:端子孔 48:接合端子 49:電極取出部 50:陶瓷基材 51,52:電極 53:端子孔 54:電極取出部 55:接合端子 56:電極取出部 62,72,82,92:供電端子 621a:軸 621,721,821,921:端子孔 63:供電棒 63a:彈簧 64,74,84,94:埋頭絕緣管 65:插座 66:格柵型支持片 71:埋頭孔 721a:軸 721,821,921:端子孔 73:供電棒 73a:彈簧 75:插座 76:格柵型支持片 78:聚焦環 81:埋頭孔 81a:孔頂部 81b:孔底部 81c:孔段差部 821a:軸 83:供電棒 83a:彈簧 84a:管頂部 84b:管底部 84c:管段差部 85:插座 85a:底孔 85b:頂面 85c:底面 86:格柵型支持片 86a:環部 86b:細板部 88,89:接合層 921a:軸 93:供電棒 93a:彈簧 95:插座 96:格柵型支持片 BR:硬焊料層 W:晶圓 t1,t2:厚度 φ:直徑 ψ:直徑 θ:推拔角
圖1係設置於腔室100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係圖1之部分放大圖。 圖4係電極取出部272之立體圖。 圖5係圖3之A－A剖面圖。 圖6係格柵型支持片86之立體圖。 圖7A～7D係晶圓載置台10之製造步驟圖。 圖8A～8C係晶圓載置台10之製造步驟圖。 圖9A～9D係晶圓載置台10之製造步驟圖。 圖10係電極取出部372及其周邊之部分放大圖。 圖11係電極取出部372之立體圖。 圖12係另一實施態樣之部分縱剖面圖。 圖13係另一實施態樣之部分縱剖面圖。
10:晶圓載置台
20:陶瓷基材
27:電極(FR吸附用電極)
272:電極取出部
271:貫通孔
272a:內周面
272b:底面
30:冷卻基材
30a:下方構件
30b:上方構件
30c:導電接合層
31:冷媒流路
37:形成區域
40:接合層
82:供電端子
821:端子孔
84:埋頭絕緣管
81:埋頭孔
81a:孔頂部
81b:孔底部
81c:孔段差部
83:供電棒
84a:管頂部
84b:管底部
84c:管段差部
85:插座
85a:底孔
85b:頂面
85c:底面
86:格柵型支持片
86a:環部
86b:細板部
88,89:接合層
BR:硬焊料層
t1,t2:厚度
φ:直徑
ψ:直徑
θ:推拔角

Claims (7)

  1. 一種晶圓載置台，包含： 陶瓷基材，於頂面具有晶圓載置面； 電極，埋設於該陶瓷基材； 接合端子，從該陶瓷基材之底面插入該陶瓷基材，並貫通設於該電極之貫通孔；以及， 電極取出部，在該貫通孔之周緣設得比該電極更厚，其內周面接合於該接合端子之側面。
  2. 如請求項1所述之晶圓載置台，其中， 該電極取出部沿著該貫通孔之周緣設置2個以上。
  3. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 該接合端子插入以從該陶瓷基材之底面貫通該電極之方式設置之端子孔； 該電極取出部，係以該端子孔將直徑小於該端子孔之球缺形狀或圓柱形狀之導電材的一部分削去後之形狀。
  4. 如請求項3所述之晶圓載置台，其中， 該接合端子，經由金屬硬焊料層而與包含該貫通孔之內周面及該電極取出部之內周面之該端子孔的側面及該端子孔的底面接合； 該硬焊料層以未到達該陶瓷基材之底面之方式設置。
  5. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 該電極取出部之該內周面係垂直於該晶圓載置面之面。
  6. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 該電極取出部之該內周面側之厚度係0.1mm以上、1mm以下。
  7. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 該電極取出部相對於該電極向下凸出。
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