TW202410283A - 晶圓載置台 - Google Patents

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久野達也
石川征樹
井上靖也
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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，包含上部基材20、下部基材30、貫通孔36、螺孔24及螺絲構件50。上部基材20具備內建電極22之陶瓷基材21並在陶瓷基材21之頂面具有晶圓載置面21a。下部基材30配置於上部基材20之中與晶圓載置面21a為相反側之面，並具備構成冷媒流路32之側壁及底部之冷媒流路溝34。貫通孔36以與冷媒流路32交叉之方式在上下方向貫通下部基材30。螺孔24設於上部基材20的底面之中與貫通孔36相向之位置。螺絲構件50從下部基材30之底面插入貫通孔36，並與螺孔24螺合。冷媒不會從貫通孔36漏出至下部基材30之底面。

Description

晶圓載置台
本發明係關於一種晶圓載置台。
以往，習知有一種晶圓載置台，其包含具有晶圓載置面且內建電極之陶瓷基材，以及配置於陶瓷基材之中與晶圓載置面為相反側之面之金屬板。專利文獻1中，在如此之晶圓載置台中，於金屬板設置複數之貫通孔，並在陶瓷基材的底面之中與各貫通孔相向之位置設置螺孔，並從金屬板的底面將螺絲構件插入各貫通孔並螺合於螺孔而將陶瓷基材與金屬板鎖固。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]國際公開第2018／038044號手冊
[發明欲解決之課題]
在如此構造之晶圓載置台中，為提升晶圓之冷卻效率，會在金屬板設置冷媒流路。此情況下，若避開螺絲構件設置冷媒流路，會使冷媒流路之設計自由度降低且使設置螺絲構件之位置不易冷卻。故，存在難以將晶圓之面內溫度分布設定為期望之溫度分布之問題。
本發明係為解決如此之課題而完成，主要目的在於：在將上部基材與下部基材透過螺絲構件鎖固而成之晶圓載置台中，更容易將晶圓之面內溫度分布設定為期望之溫度分布。 [解決課題之手段]
［1］本發明之晶圓載置台，包含： 上部基材，具備內建電極之陶瓷基材，並在該陶瓷基材之頂面具有晶圓載置面； 下部基材，配置於該上部基材之中與該晶圓載置面為相反側之面，並具備使冷媒流通之冷媒流路或構成該冷媒流路的側壁及底部之冷媒流路溝； 貫通孔，以與該冷媒流路或該冷媒流路溝交叉之方式，在上下方向貫通該下部基材； 螺孔，設於該上部基材的底面之中與該貫通孔相向之位置； 螺絲構件，從該下部基材之底面插入該貫通孔，並螺合於該螺孔；以及， 冷媒漏出防止構件，防止該冷媒從插入有該螺絲構件之該貫通孔漏出至該下部基材之底面。
在此晶圓載置台中，上部基材與下部基材係透過螺絲構件鎖固。下部基材具備冷媒流路或冷媒流路溝。螺絲構件從下部基材之底面插入與冷媒流路或冷媒流路溝交叉且在上下方向貫通下部基材之貫通孔並與上部基材之螺孔螺合。又，透過冷媒漏出防止構件，防止冷媒從插入有螺絲構件之貫通孔漏出。藉此，無須繞過螺絲構件設置冷媒流路，故提升冷媒流路或冷媒流路溝之設計自由度。又，透過冷媒冷卻螺絲構件，故設置螺絲構件之位置亦容易冷卻。其結果，透過本發明之晶圓載置台，易於將晶圓之面內溫度分布設定為期望之溫度分布。
又，本說明書中，可能利用上下、左右、前後等說明本發明，但上下、左右、前後僅為相對的位置關係。故，晶圓載置台之方向改變之情況下，上下可能成為左右或左右可能成為上下，該等情況亦包含於本發明之技術範圍。
［2］在本發明之晶圓載置台(該［1］所述之晶圓載置台)中，該下部基材具備該冷媒流路溝，該上部基材具備該陶瓷基材、配置於該陶瓷基材之下側並構成該冷媒流路之頂棚之頂棚基材，以及將該陶瓷基材與該頂棚基材接合之金屬接合層。
［3］在本發明之晶圓載置台(該［2］所述之晶圓載置台)中，該頂棚基材與該陶瓷基材之40～400℃之線熱膨脹係數差之絕對值為1.5×10 -6／K以下。如此，陶瓷基材與頂棚基材之熱膨脹差小，故可抑制熱應力造成上部基材翹曲或破損。又，本說明書中，將測定40℃下及400℃下之長度而求得之線熱膨脹係數稱為40～400℃之線熱膨脹係數。
［4］在本發明之晶圓載置台(該［2］或［3］所述之晶圓載置台)中，該頂棚基材可係金屬與陶瓷之複合材料製。金屬與陶瓷之複合材料，可減小與陶瓷基材之線熱膨脹係數差之絕對值，且韌性高於陶瓷材料，故即使產生熱應力亦不易破損。
［5］在本發明之晶圓載置台(該［1］～［4］中任一項所述之晶圓載置台)中，在該上部基材之底面與該下部基材之頂面之間配置散熱片。如此，藉由上部基材與下部基材透過螺絲構件鎖固，使散熱片與上部基材及下部基材確實密合，故使上部基材之熱迅速傳導至下部基材。其結果，提高將晶圓冷卻之效率。
［6］在本發明之晶圓載置台(該［1］～［5］中任一項所述之晶圓載置台)中，該下部基材係易加工性材料製。如此，容易在下部基材形成冷媒流路或冷媒流路溝，故可減低加工成本。
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之中心軸之面剖切之剖面圖)，圖2係圖1之局部放大圖，圖3係晶圓載置台10之俯視圖，圖4係從上方看將晶圓載置台10在上部基材20與下部基材30之間剖切之剖切面之剖面圖。在本說明書中表示數值範圍之「～」，包含其前後所記載之數值作為下限值及上限值。
晶圓載置台10係用於利用電漿對晶圓W進行CVD或蝕刻等，其固定於設在半導體製程用之腔室94內部之設置板96。晶圓載置台10具備上部基材20、下部基材30、散熱片40及螺絲構件50。
上部基材20具備陶瓷基材21、配置於陶瓷基材21之下側且構成冷媒流路32之頂棚之頂棚基材23，以及將陶瓷基材21與頂棚基材23接合之金屬接合層25。上部基材20之厚度，考慮到其強度，較佳為8mm以上或10mm以上，考慮到冷卻效率則較佳為25mm以下。
陶瓷基材21具備圓形之晶圓載置面21a。於晶圓載置面21a載置晶圓W。陶瓷基材21係由以氧化鋁、氮化鋁等作為代表之陶瓷材料形成。陶瓷基材21在靠近晶圓載置面21a之側內建晶圓吸附用電極22。晶圓吸附用電極22例如由含有W、Mo、WC、MoC等之材料形成。晶圓吸附用電極22係圓板狀或網狀之單極型靜電電極。陶瓷基材21之中比晶圓吸附用電極22更上側之層係作為介電體層發揮機能。於晶圓吸附用電極22經由供電端子54連接晶圓吸附用直流電源52。供電端子54通過在上下方向貫通下部基材30、頂棚基材23及金屬接合層25之孔中配置之絕緣管55，並設成從陶瓷基材21之底面到達晶圓吸附用電極22。在晶圓吸附用直流電源52與晶圓吸附用電極22之間設有低通濾波器(LPF)57。
頂棚基材23係比陶瓷基材21大一圈之圓板，其由導電材料製作。作為導電材料，例如可舉出複合材料及金屬等。作為複合材料，可舉出金屬與陶瓷之複合材料等。金屬與陶瓷之複合材料可舉出金屬基質複合材料(Metal Matrix Composite(MMC))及陶瓷基質複合材料(Ceramic Matrix Composite(CMC))等。作為如此之複合材料之具體例，可舉出包含Si、SiC及Ti之材料及在SiC多孔質體含浸Al及／或Si之材料等。包含Si、SiC及Ti之材料稱為SiSiCTi，於SiC多孔質體含浸Al之材料稱為AlSiC，於SiC多孔質體含浸Si之材料稱為SiSiC。金屬可舉出Mo等。使用於頂棚基材23之材料，其與使用於陶瓷基材21之陶瓷材料之40～400℃之線熱膨脹係數差之絕對值較佳在1.5×10 -6／K以下，更佳在1.0×10 -6／K以下，進一步更佳在0.5×10 -6／K以下。頂棚基材23之厚度，考慮到強度則較佳在3mm以上或6mm以上，考慮到冷卻效率則較佳在20mm以下。
於頂棚基材23之底面設有複數之螺孔24。螺孔24設於與後述之貫通孔36相向之位置。螺孔24係在頂棚基材23之底面設置圓柱孔並直接在該圓柱孔切出螺紋溝而形成，但未特別限定於此。例如，螺孔24亦可藉由在圓柱孔插入螺旋狀之螺紋插入件而形成，亦可在圓柱孔插入專利文獻1之附內螺紋之端子(例如銜螺帽等)並進行焊接。相鄰之2個螺孔24之中心之間的間隔未特別限定，例如較佳在100mm以下。如此，可將上部基材20與下部基材30更加緊密地鎖固，進而提升散熱片40之熱傳導性能。
金屬接合層25將陶瓷基材21之底面與頂棚基材23之頂面接合。金屬接合層25例如可係由軟焊料或硬焊料形成之層。金屬接合層25例如透過TCB(Thermal compression bonding，熱壓接合)形成。所謂TCB，係在接合對象之2個構件之間夾入金屬接合材，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。
下部基材30係易加工性材料製之圓板構件。本實施態樣中，下部基材30之外徑與頂棚基材23之外徑相同。於下部基材30之頂面設有冷媒流路溝34。冷媒流路溝34構成冷媒流路32之側壁及底部。冷媒流路溝34以橫跨配置陶瓷基材21的整個區域之方式，從冷媒流路32之入口32a一筆畫地以螺旋狀形成至出口32b(圖4)。冷媒流路32之入口32a及出口32b貫通下部基材30之底面及冷媒流路溝34之底面。冷媒流路32之入口32a及出口32b連接於未圖示之冷媒冷卻裝置，從出口32b排出之冷媒在冷媒冷卻裝置經過溫度調整後再次返回入口32a並向冷媒流路32內供給。在冷媒流路32流動之冷媒較佳為液體，且較佳為電絕緣性。作為電絕緣性之液體，例如可舉出氟系非活性液體等。使用於下部基材30之易加工性材料較佳比頂棚基材23更易於加工。作為加工性之指標，例如可使用JISB0170(2020)所示之切削性指數。作為易加工性材料，較佳為切削性指數在40以上之材料，更佳為100以上之材料，進一步更佳為140以上之材料。作為易加工性材料，例如可舉出鋁、鋁合金、不鏽鋼(SUS材)等。
下部基材30經由供電端子64連接於RF電源62。故，下部基材30亦作為產生電漿用之射頻(RF)電極發揮機能。在下部基材30與RF電源62之間配置有高通濾波器(HPF)63。
下部基材30具有複數之貫通孔36。貫通孔36以與冷媒流路32(冷媒流路溝34)交叉之方式在上下方向貫通下部基材30。具體而言，貫通孔36如圖2所示，係貫通下部基材30之底面及冷媒流路32之底部之段差孔。貫通孔36具有收納螺絲構件50之頭部50a之大直徑部36a，以及螺絲構件50之腳部50b可通過但頭部50a無法通過之小直徑部36b。
散熱片40配置在上部基材20之底面與下部基材30之頂面之間。本實施態樣中，散熱片40配置在頂棚基材23之底面與下部基材30之頂面之中未設置冷媒流路溝34亦未設置密封構件42、44之部分之間。散熱片40被夾在上部基材20與下部基材30之間並被上下方向壓縮。藉此，散熱片40與上部基材20之底面及下部基材30之頂面確實密合，故使上部基材20之熱迅速傳導至下部基材30。散熱片40之熱阻較佳為0.35K・cm 2／W以下，更佳為0.1K・cm 2／W以下。散熱片40之楊氏係數較佳為100MPa以下，更佳為20MPa以下，進一步更佳為5MPa以下。熱阻例如可依照ASTMD5470進行測定。散熱片40具體而言較佳為包含碳及樹脂之片材。碳可舉出石墨及碳纖維、奈米碳管等，樹脂可舉出矽氧樹脂等。石墨之情況，較佳以使構成石墨之石墨烯之面方向沿著上下方向之方式配置，碳纖維或奈米碳管之情況，較佳以軸方向沿著上下方向之方式配置。作為散熱片40之材料，例如可使用熱界面材料(TIM)。散熱片40之具體例可舉出EX20000C4S(Dexerials公司製)、GraphitePAD及GraphiteTIM(註冊商標，皆為Panasonic公司製)等。散熱片40之蒲松比較佳為0.4以下，更佳為0.3以下，進一步更佳為0.2以下。散熱片40之蒲松比愈小，螺絲構件50之鎖固力在散熱片40的整個面更為均等地傳播，而不易傳向橫方向，故散熱片40在其整個面與頂棚基材23及下部基材30確實密合。故，可將晶圓W更均勻地冷卻。散熱片40之肖氏硬度(ShoreOO)可設為50以上、80以下。散熱片40之厚度例如較佳為0.05mm以上、1mm以下，更佳為0.1mm以上、0.3mm以下。
螺絲構件50如圖2所示，具有大直徑之頭部50a及小直徑之腳部50b。螺絲構件50從下部基材30之底面插入貫通孔36，並通過冷媒流路32(冷媒流路溝34)並螺合於頂棚基材23之螺孔24。螺絲構件50之材料較佳為導電性及熱傳導性良好之材料，例如較佳為不鏽鋼。在螺絲構件50之頭部50a與貫通孔36之段差部(大直徑部36a與小直徑部36b之交界)之間配置有O形環51。螺絲構件50之頭部50a以不從下部基材30之底面向下方凸出之方式收納於大直徑部36a。藉由將螺絲構件50螺合於螺孔24，將上部基材20與下部基材30在夾著散熱片40及密封構件42、44之狀態下鎖固。藉此，將散熱片40及密封構件42、44向上下方向壓縮。密封構件42係外徑些微小於下部基材30之直徑之金屬製或樹脂製之環，藉由向上下方向壓縮，發揮密封性而防止冷媒從冷媒流路32向外周側漏出。密封構件44係插入絕緣管55之外側之金屬製或樹脂製之環，藉由向上下方向壓縮而發揮密封性。O形環51在螺絲構件50之頭部50a與貫通孔36之段差部之間被向上下方向壓縮而發揮密封性。藉此，O形環51防止冷媒流路32內之冷媒從插入有螺絲構件50之貫通孔36漏出至下部基材30之底面。冷媒流路32(冷媒流路溝34)之寬度設定為冷媒之流動不會因腳部50b而阻滯之大小。
又，金屬接合層25之側面(外周面)、頂棚基材23之頂面及側面，以及下部基材30之側面可因應所需以絕緣膜被覆。作為絕緣膜，例如可舉出氧化鋁及氧化釔等之濺鍍膜。
接著，利用圖5～圖7說明晶圓載置台10之製造例。圖5～圖7係晶圓載置台10之製造步驟圖，圖5表示上部基材20之製造步驟，圖6表示下部基材30之製造步驟，圖7表示晶圓載置台10之組裝步驟。
上部基材20例如透過以下方式製作。首先，藉由將陶瓷粉末之成形體熱壓燒製而製作陶瓷基材21(圖5A)。陶瓷基材21內建晶圓吸附用電極22。接著，從陶瓷基材21之底面至晶圓吸附用電極22開出孔21b(圖5B)，並將供電端子54插入該孔21b而將供電端子54與晶圓吸附用電極22接合(圖5C)。
與此並行，製作圓板狀之頂棚基材23(圖5D)，並在頂棚基材23形成在上下方向貫通之貫通孔23b，並在頂棚基材23之底面之既定位置形成螺孔24(圖5E)。陶瓷基材21為氧化鋁製之情況，頂棚基材23較佳為SiSiCTi製或AlSiC製。原因在於，若為SiSiCTi或AlSiC，其熱膨脹係數與氧化鋁之熱膨脹係數大致相同。
SiSiCTi製之頂棚基材23，例如可透過以下方式製作。首先，將碳化矽與金屬Si與金屬Ti混合而製作粉體混合物。接著，將取得之粉體混合物透過單軸加壓成形製作圓板狀之成形體，並將該成形體在非活性環境下熱壓燒結，而取得SiSiCTi製之頂棚基材23。
接著，在頂棚基材23之頂面配置圓形之金屬接合材。於金屬接合材預先設置連通於頂棚基材23之貫通孔23b之貫通孔。然後，將陶瓷基材21之供電端子54插入金屬接合材之貫通孔及頂棚基材23之貫通孔23b，並將陶瓷基材21載置於金屬接合材之上。藉此，取得從下方依序積層頂棚基材23、金屬接合材及陶瓷基材21之積層體。藉由將此積層體加熱並加壓(TCB)，取得上部基材20(圖5F)。上部基材20係在頂棚基材23之頂面經由金屬接合層25接合陶瓷基材21而成。
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，從固相線溫度減去20℃之溫度以上、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(或導電接合層)。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，在真空環境下加熱之狀態下將積層體加壓。金屬接合材較佳使用厚度在100μm左右者。
又，與上部基材20之製作並行，利用易加工性材料製作圓板狀之下部基材30(圖6A)。接著，形成在上下方向貫通下部基材30之端子孔30b並在下部基材30之頂面形成冷媒流路溝34。又，在冷媒流路溝34之一端及另一端形成冷媒流路32之入口32a及出口32b，並在冷媒流路溝34之期望之位置形成具有大直徑部36a及小直徑部36b之貫通孔36(圖6B)。
接著，將上部基材20與下部基材30透過螺絲構件50鎖固而製作晶圓載置台10。具體而言，首先，如圖7A所示，在下部基材30之頂面配置散熱片40。散熱片40係從與下部基材30為相同直徑之圓形片切除與冷媒流路溝34之開口一致之部分而成。散熱片40之中更切除配置密封構件42、44之部分。接著，沿著下部基材30之外周配置密封構件42，並沿著端子孔30b之開口邊緣配置密封構件44。接著，將上部基材20之供電端子54插入端子孔30b，並將上部基材20載置於下部基材30之頂面上配置之散熱片40及密封構件42、44之上。接著，對於各貫通孔36，將螺絲構件50從下部基材30之底面插入並與上部基材20之螺孔24螺合。藉此，散熱片40在上部基材20與下部基材30之間被壓縮而發揮高熱傳導性能。又，密封構件42、44在上部基材20與下部基材30之間被壓縮而發揮密封性。然後，於端子孔30b配置插入供電端子54之絕緣管55(圖7B)。如上，可取得晶圓載置台10。
接著，利用圖1說明晶圓載置台10之使用例。首先，將晶圓載置台10設置於腔室94之設置板96。具體而言，首先在設置板96之頂面與下部基材30之底面之間配置密封構件80、82a、82b。密封構件80係外徑些微小於下部基材30之直徑之金屬製或樹脂製之環，並可向上下方向壓縮。密封構件82a、82b係沿著冷媒流路32之入口32a及出口32b之開口邊緣配置之金屬製或樹脂製之環，並可向上下方向壓縮。接著，將螺絲構件70從設置板96之底面經由螺絲插入孔97與設於下部基材30之底面之螺孔38螺合。藉此，將密封構件82a、82b向上下方向壓縮而發揮密封性，以防止冷媒從密封構件82a、82b向外側漏出。
在設置於設置板96之晶圓載置台10之晶圓載置面21a，載置圓盤狀之晶圓W。在此狀態下，向晶圓吸附用電極22施加晶圓吸附用直流電源52之直流電壓以使晶圓W吸附於晶圓載置面21a。又，將經過溫度調節後之冷媒供給至冷媒流路32之入口32a，並從出口32b將冷媒排出。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98供給製程氣體，一邊向下部基材30施加來自RF電源62之RF電壓。如此，在晶圓W與噴淋頭98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。
以上說明之晶圓載置台10中，上部基材20與下部基材30係透過螺絲構件50鎖固。下部基材30具備冷媒流路溝34。螺絲構件50以與冷媒流路32(冷媒流路溝34)交叉之方式，從下部基材30之底面插入在上下方向貫通下部基材30之貫通孔36，並與上部基材20之螺孔24螺合。又，透過O形環51(冷媒漏出防止構件)，防止冷媒從插入有螺絲構件50之貫通孔36漏出。藉此，無須繞過螺絲構件50設置冷媒流路32，故提升冷媒流路32(冷媒流路溝34)之設計自由度。又，以冷媒冷卻螺絲構件50，故設置螺絲構件50之位置亦容易冷卻。其結果，透過晶圓載置台10，易於將晶圓W之面內溫度分布設定為期望之溫度分布。
又，頂棚基材23與陶瓷基材21之40～400℃之線熱膨脹係數差之絕對值較佳在1.5×10 -6／K以下。如此，陶瓷基材21與頂棚基材23之熱膨脹差較小，故可抑制熱應力造成上部基材20翹曲及破損，亦可抑制將陶瓷基材21與頂棚基材23接合之金屬接合層25破損。又，金屬接合層25相較於樹脂，使陶瓷基材21與頂棚基材23之熱傳導更加良好。
再者，頂棚基材23較佳係金屬與陶瓷之複合材料製。金屬與陶瓷之複合材料可減小與陶瓷基材21之線熱膨脹係數差之絕對值，且韌性高於陶瓷材料，故即使產生熱應力亦不易破損。又，如此之複合材料具導電性，故亦可作為RF電極使用。
再者，在上部基材20之底面與下部基材30之頂面之間配置有散熱片40。藉由將上部基材20與下部基材30透過螺絲構件50鎖固，使散熱片40與上部基材20及下部基材30確實密合。故，易於使上部基材20之熱迅速傳導至下部基材30。其結果，提高晶圓W之冷卻效率。
並且，下部基材30係易加工性材料製。如此，可容易地在下部基材30形成冷媒流路溝34，故可減低加工成本。又，相較於以金屬與陶瓷之複合材料(例如MMC或CMC)形成下部基材30之情況，可將材料成本抑制得較低。
又，散熱片40具有導電性。藉此，下部基材30與頂棚基材23及金屬接合層25成為同電位，故可將頂棚基材23及金屬接合層25作為RF電極使用，而易於在晶圓W之上方生成電漿。又，亦可使用導電性之螺絲構件50，並透過螺絲構件50使下部基材30與頂棚基材23成為同電位。
又，本發明不限於上述之實施態樣，可在屬於本發明之技術範圍之前提下以各種態樣實施，自不待言。
上述實施態樣中，在螺絲構件50之頭部50a與貫通孔36之段差部之間配置O形環51作為冷媒漏出防止構件，但冷媒漏出防止構件不限於O形環51。例如，如圖8所示，可將O形環53配置在貫通孔36之小直徑部36b之內周面與螺絲構件50之腳部50b之外周面之間。此情況下，O形環53被夾在貫通孔36之小直徑部36b之內周面與螺絲構件50之腳部50b之外周面之間並受到壓縮而發揮密封性。故，O形環53防止冷媒從貫通孔36向外部漏出。或者，如圖9所示，亦可在下部基材30的底面之中的貫通孔36之大直徑部36a之開口邊緣配置O形環58，並將覆蓋下部基材30之底面之圓板構件56以螺絲固定於下部基材30。此情況下，O形環58被夾在下部基材30之底面與圓板構件56之頂面之間並受到壓縮而發揮密封性。故，O形環58防止冷媒從貫通孔36向外部漏出。又，圖8及圖9中，對於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，上部基材20係將陶瓷基材21與頂棚基材23透過金屬接合層25接合而成，但未特別限定於此。例如，如圖10所示之晶圓載置台110，可將上部基材120設為陶瓷基材單層。又，圖10中，對於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，將透過螺絲構件50鎖固上部基材20與下部基材30之晶圓載置台10設置於腔室94之設置板96，但未特別限定於此。例如，如圖11所示之晶圓載置台210，可將下部基材30兼用為腔室94之設置板96。又，圖11中，對於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，無論有無螺絲構件50之腳部50b，皆將將冷媒流路32(冷媒流路溝34)之寬度設為固定，但未特別限定於此。例如，可使冷媒流路32(冷媒流路溝34)之中存在螺絲構件50之腳部50b之部分之寬度變寬(參照圖12A)或變窄(參照圖12B)，以將晶圓W之面內溫度分布設為期望之溫度分布。
上述之實施態樣中，下部基材30於頂面具備冷媒流路溝34，但未特別限定於此。例如，下部基材30亦可內建冷媒流路32。
上述之實施態樣中，在上部基材20之底面與下部基材30之頂面之間隙配置散熱片40，但未特別限定於此。例如，亦可省略散熱片40之配置。此情況下，使冷媒進入而取代散熱片40，但流入上部基材20之底面與下部基材30之頂面之間隙之冷媒不易流動而容易在該處阻滯。故，難以利用該間隙使上部基材20之熱流向下部基材30。從而，如上述實施態樣，較佳在該間隙配置低熱阻(熱傳導良好)之散熱片40。
上述之實施態樣中，將全部的螺絲構件50設於冷媒流路32內，但亦可將一部分的螺絲構件50設於冷媒流路32內，並將剩餘的螺絲構件50設於冷媒流路32之外側。
上述之實施態樣中，將散熱片40例示為具有導電性者，但散熱片40亦可係絕緣性。
上述之實施態樣中，於陶瓷基材21內建晶圓吸附用電極22，但亦可取代性或附加性地內建產生電漿用之RF電極。此情況下，射頻電源連接於RF電極而非下部基材30。又，陶瓷基材21亦可內建加熱器電極(阻抗發熱體)。此情況下，於加熱器電極連接加熱器電源。陶瓷基材21可內建1層電極，亦可內建2層以上。
上述之實施態樣中，將冷媒流路32從入口32a至出口32b設成漩渦狀，但冷媒流路32之形狀未特別限定。又，上述之實施態樣中設置1條冷媒流路32，但亦可設置複數條冷媒流路32。
上述之實施態樣中，藉由將陶瓷粉末之成形體熱壓燒製而製作陶瓷基材21，但此時之成形體可積層複數片帶狀成形體而製作，亦可透過模鑄法製作，亦可透過將陶瓷粉末壓實而製作。
上述之實施態樣中，下部基材30由易加工性材料製作，但未特別限定於此。例如，可透過金屬與陶瓷之複合材料製作下部基材30。但，若考量材料成本，較佳使用鋁或鋁合金等易加工性材料。
在上述之實施態樣之晶圓載置台10中，可設置從下部基材30之底面至晶圓載置面21a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之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21a升降之升降銷之升降銷孔等。 [產業上之可利用性]
本發明之晶圓載置台例如用於半導體製造裝置。
10:晶圓載置台 20:上部基材 21:陶瓷基材 21a:晶圓載置面 21b:孔 22:晶圓吸附用電極 23:頂棚基材 23b:貫通孔 24:螺孔 25:金屬接合層 30:下部基材 30b:端子孔 32:冷媒流路 32a:入口 32b:出口 34:冷媒流路溝 36:貫通孔 36a:大直徑部 36b:小直徑部 38:螺孔 40:散熱片 42,44:密封構件 50:螺絲構件 50a:頭部 50b:腳部 51:O形環 52:晶圓吸附用直流電源 53:O形環 54:供電端子 55:絕緣管 56:圓板構件 57:低通濾波器(LPF) 58:O形環 62:RF電源 63:高通濾波器(HPF) 64:供電端子 70:螺絲構件 80,82a,82b:密封構件 94:腔室 96:設置板 97:螺絲插入孔 98:噴淋頭 110:晶圓載置台 120:上部基材 210:晶圓載置台 W:晶圓
圖1係設置於腔室94之晶圓載置台10之縱剖面圖。 圖2係圖1之局部放大圖。 圖3係晶圓載置台10之俯視圖。 圖4係從上方看將晶圓載置台10在上部基材20與下部基材30之間剖切之剖切面之剖面圖。 圖5(A)~(F)係晶圓載置台10之製造步驟圖(上部基材20之製造步驟)。 圖6(A)、(B)係晶圓載置台10之製造步驟圖(下部基材30之製造步驟)。 圖7(A)、(B)係晶圓載置台10之製造步驟圖(晶圓載置台10之組裝步驟)。 圖8係以O形環53密封螺絲構件50時之縱剖面圖。 圖9係以O形環58密封螺絲構件50時之縱剖面圖。 圖10係晶圓載置台110之縱剖面圖。 圖11係晶圓載置台210之縱剖面圖。 圖12(A)、(B)係表示冷媒流路32之中螺絲構件50所在之部分之示意圖。
10:晶圓載置台
20:上部基材
21:陶瓷基材
21a:晶圓載置面
22:晶圓吸附用電極
23:頂棚基材
24:螺孔
25:金屬接合層
30:下部基材
32:冷媒流路
32a:入口
32b:出口
34:冷媒流路溝
36:貫通孔
38:螺孔
40:散熱片
42,44:密封構件
50:螺絲構件
52:晶圓吸附用直流電源
54:供電端子
55:絕緣管
57:低通濾波器(LPF)
62:RF電源
63:高通濾波器(HPF)
64:供電端子
70:螺絲構件
80,82a,82b:密封構件
94:腔室
96:設置板
97:螺絲插入孔
98:噴淋頭
W:晶圓

Claims (6)

  1. 一種晶圓載置台，包含： 上部基材，具備內建電極之陶瓷基材，並在該陶瓷基材之頂面具有晶圓載置面； 下部基材，配置於該上部基材之中與該晶圓載置面為相反側之面，並具備使冷媒流通之冷媒流路或構成該冷媒流路之側壁及底部之冷媒流路溝； 貫通孔，以與該冷媒流路或該冷媒流路溝交叉之方式在上下方向貫通該下部基材； 螺孔，設於該上部基材的底面之中與該貫通孔相向之位置； 螺絲構件，從該下部基材之底面插入該貫通孔，並與該螺孔螺合；以及， 冷媒漏出防止構件，防止該冷媒從插入有該螺絲構件之該貫通孔漏出至該下部基材之底面。
  2. 如請求項1所述之晶圓載置台，其中， 該下部基材包含該冷媒流路溝； 該上部基材包含： 該陶瓷基材； 頂棚基材，配置於該陶瓷基材之下側並構成該冷媒流路之頂棚；以及， 金屬接合層，將該陶瓷基材與該頂棚基材接合。
  3. 如請求項2所述之晶圓載置台，其中， 該頂棚基材與該陶瓷基材之40～400℃之線熱膨脹係數差之絕對值在1.5×10 -6／K以下。
  4. 如請求項3所述之晶圓載置台，其中， 該頂棚基材係金屬與陶瓷之複合材料製。
  5. 如請求項1～4中任一項所述之晶圓載置台，其中， 在該上部基材之底面與該下部基材之頂面之間配置有散熱片。
  6. 如請求項1～4中任一項所述之晶圓載置台，其中， 該下部基材係易加工性材料製。
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