TW557531B

TW557531B - Wafer holder for semiconductor manufacturing apparatus and semiconductor manufacturing apparatus using the same

Info

Publication number: TW557531B
Application number: TW090100935A
Authority: TW
Inventors: Akira Kuibira; Hirohiko Nakata
Original assignee: Sumitomo Electric Industries
Priority date: 2000-01-20
Filing date: 2001-01-16
Publication date: 2003-10-11
Also published as: KR100438881B1; CA2326575A1; US6554906B1; CA2326575C; JP2001274230A; JP3567855B2; KR20010076379A; EP1119026A3; EP1119026A2

Description

557531 A7 B7 _ 五、發明說明（1 ) 【發明之技術領域】本發明係關於半導體製造裝置用晶圓保持體，尤其關於具有用來加熱晶圓之加熱器，及用來以靜電力保持晶圓之靜電夾頭（electrostatic chuck)用電極，或該雙方功能之半導體製造裝置用晶圓保持體。 · 【先前技術】以往’對半導體表面加以蚀刻或進行成膜（deposition)時 ’ 向疋採用將多數之晶圓保持於晶片架（rack)而以分批 (batch)式使蝕刻或成膜用之氣體-流通，必要時則從外周以加熱器進行加熱（熱壁式）之方法。然而，近年來隨著對於半導體的高積體化、高速化之要求越來越嚴格，致起因於裝置内位置不同所致溫度或氣體流動參差不齊的蝕刻或所製得膜之品質均一性（unif〇rmity) 就成爲問題。於是，正在改換爲單晶圓處理方式（承受器 (suscepter)加熱），亦即，把複數個蝕刻裝置或成膜裝置予以排列而在這些裝置間使用裝料機（1〇ader)以自動輸送方式一片一片地處理晶圓之方式。在此種場合下，就採用以裝料機將晶圓載放於蝕刻裝置或成膜裝置的反應室内之保持體上而以靜電夾頭將之固定於保持體，或是以提高保持體晶圓支撑面之面精度而使之靜置貼緊之狀態下，由保持骨豆直接&供熱以把晶圓加熱成均等之方法。因此，保持體 ’至少其與晶圓相接觸之部分，必須以具有對於腐蝕性高的卣素氣體等之耐腐性與高的導熱係數之材料構成，且須對保持體本身賦予靜電夾頭功能或機械式固定功能，以及 -4 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公釐） i i I f請先閱讀背面之注意事項寫本頁) · · 線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 557531 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（2 ) 加熱器功能。因此，作爲保持體之材料，則以具有耐腐性、高導鼽係數之氮化受到注目。於是，—般就採取在氮化銘粉末所構成成形體間夾著Mo(细）等高融點金屬之線圈或線，將之加以熱壓燒結而埋設加熱器或靜電夾頭用導電層之方法。舉例·説明，埋設加熱器者，曾在日本專利第26〇4944號揭示一種用於以加熱面達成更加均勻加熱性之埋設加熱器構造。另如欲形成導電層，則一向是採取將含有w(鎢）或“〇之糊膠（paste)印刷於氮化鋁成形體表面，疊合該成形體而使氮化鋁燒結以製得埋設疊層了導電層之保持體之方法。在這種保持體構造之場合下，加熱器或靜電夾頭用之電力，如圖19所示保持體110，係由系統外經由收容於其中之引出線107A、107B而供應於充當加熱器或靜電夾頭用電極之導電層101、102之各個。然而，就圖19所示構造而言，爲使管1〇6接合於保持體ιι〇之背面側，其構造則不得不採取立體型構造。因此，必須分開製造圓板狀之保持體與引線收納用之管丨〇6，且也需化費經對這些塗上接合用玻璃後以擴散接合法使之接合在一起之繁雜步驟。而且，當一將管1〇6接合於保持體11〇之背面時，由於表面與为面之散熱量不同，表面與背面必然產生溫差，若予以加熱或冷卻，一定會變形。按晶圓係使之貼緊於保持體 Π 0之下進行加熱以提高傳熱效率，惟保持體若有變形，則將在這些之間產生間隙，使得傳熱不勻，以致晶圓表面溫 -5- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T d 557531 A7 B7 五、發明説明（3 度發生偏差而造成姓刻或成膜之不容易趣起，保持體也需作成d;::使之即將導致原科成本增加。上又；板，結果，再者，由於接上了管1〇6,使得孰容拎 ^ 1 1 〇具有加飫哭，、曰大，右使保持體八令加煞态功能時，對於加熱或冷夕— 外，製造管時，於經成形管後…除去：：^ 劑不容易佶夕脂始 …、除去黏結劑時，黏結列、脫掉，且因於進行脱黏結劑處理時，合、止Λ

衣開，或因進行燒結時易於發生燒結不勻或變形，= 高生產成本。除去或減少燒結裝料量，致顯著增之二：：二在採用此種構造之場合，由於須依賴管1。6 二:二Γ、，因而爲確保防漏性則須盡量擴大接合部面貝,6〈直徑不得不使用較粗者。另外，如欲使此管 1 06也兼具有支撑保持體1 1 0之功能，ϋ,Ι彡s γ Ρ ^ 月匕則肩不侍不採用粗的 β ，以致仍存在著與上述同樣問題。於是，似乎可採取-種僅擴大管106端部之凸緣型構造，惟在此種場合下’則須採取以擦出成形法先擠出較粗之管 106,然後，再予以削除凸緣部以外部分之方法。另外，如依此構造，由於其係採取接合管106之形熊，致也f法避免經接合工序後搬移時之損傷或接合時之爐内裝料量下降之問題，這些皆會成爲增加生產成本之主要原因有鑑於此，本發明之目的乃在於提供一種能抑制加敖· 冷卻引起之變形，iL容易製造之半導體製造裝置用晶圓保 -6 本纸乐尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297^ 557531 A7

經濟部中央標準局員工消費合作社印製待體【發明之總結】依fe本發明一態樣之半導包 “裝置用晶圓保持體“ 層，與用以夹住導電層之—對陶资基材，該導， “有人陶竞基材之晶圓保持面成面對面之本體部分，^ 立用以與外部連接而從本體部分引出之引出部分，且本楚邵分與引出部分實質上係体局在同一平面上。在依照本發明—紐之半導體製造裝置用晶圓保持體，則由於導電層之本體部分與引出部分係形成在同一平面上 ’可以由平板構成之-對陶t基材夾住雙方而加以保護。因此，不再需要如傳統例子般用以保護引出部分之管。因而，可不需要接合管之工序，使得製造容易，且也不致於發生設置管所造成變形。在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲陶瓷基材之材料係由選自由氮化鋁、氮化矽、氧氮化銘、及氧化铭所構成群之一種以上構成。由於此，陶瓷基材可適當地加以選擇具有耐腐性及高導熱係數之材料。在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲陶瓷基材之導熱係數爲100 W/mK以上。由於此，可提高均勻加熱性，因此，可提高晶圓處理速率 0 在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲在導電層與陶瓷基材之間具有中介層，中介層之材本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） •裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *tr d 557531 A7 B7 五、發明説明（5 經濟部中央榡準局員工消費合作社印製料係至少包含熱膨脹係數爲3 χ l〇_6/{>C以上8 χ 以下之玻璃及熱膨脹係數爲3 X ι〇·6/^以上6 χ 1〇-6/π以下之非氧化物陶資；片中任一種。由於此，便可防止中介層與陶瓷基材間之熱膨脹係數差引起之變形發生。另外，通常從室溫起直至6〇(rc<升溫時間係要求在於30分鐘以内，惟熱膨脹係數若在於該範圍内，則可滿足該要求。另方面，由於含有非氧化物陶瓷，在高溫且施加高電壓下使用之晶1M呆持體，則可得良好的耐熱性、耐腐性、耐電壓。 _ 在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲非氧化物陶瓷係包含50質量％以上之氮化鋁或氮化如此，非氧化物陶資選用氮化銘或氮化石夕，即可在高溫且犯加咼電壓下使用之晶圓保持體，使其耐熱性、耐腐性、耐電壓更加趨於良好。二在依肤上逑一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，幸乂佳爲中介層乙材料係包含鏡（Yb)、钕幻、及鈣（Ca)的氧化物’或包含經予加熱即會產生包含鏡、钕、及鈣的氧化物之化合物。由於此，基材若爲氮化銘之場合下，可使中介層之潤濕性與接合性趨於良好。二在依上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，車又佳爲中介層足材料係包含釔（γ)與鋁㈠的氧化物，或包含經予加熱即會產生包含釔與鋁的氧化物之化合物。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 7^衣_ 訂 - W— - - φί · -8 557531 經濟部中央橾準局員工消費合作社印裝五、發明説明（6 ) 由於此，基材若爲氮化鋁之場合下，可使中介層之潤湛性與接合性趨於良好。㈢ ^、在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲在陶瓷基材中形成用以佈置溫度檢測部之穴部。由於此，便可由溫度檢測部檢測欲加以處理之晶圓表面溫度。孩穴部由於須自側板部將溫度檢測部引導至本體部分預定的位置，所以，必然是呈細長之穴，但製造時:單側或兩側之基板先形成溝渠而予以貼合即可容易形成之。在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲一對陶瓷基材各自具有用以夾住本體部分之晶圓保持部，與從晶圓保持部側面延伸且用以夾住引出部分之側板邵，且側板部寬度係比晶圓保持部之寬度爲小。由於此，由於能防止晶圓保持部之熱向側板部溜出，因此，可立刻進行加熱晶圓保持部，提高晶圓處理速率。、在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲導電層係形成爲至少其本體部分之材料係由選自由 W、Mo、Ag、Pd、Pt、Ni、及心所構成群中一種以上構成〇由於此，可適當地加以選用適合於製造之導電層材料。在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲導電層爲加熱器、電漿（plasma)產生用電極及靜電夾頭用電極中之任一種。由於此，無論在加熱器、電漿產生用電極及靜電夾頭用電極中之任一種，均也可在不必使用管下保護引出部分。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁〕一裝·

、1T d -9- 557531 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（在依照上述一態樣之半導體製造 R <衣置用晶@保持# ，較佳爲全體之厚度爲5 m m以下。 a 由於此，便可提高晶圓之加熱.冷卻速晶圓處理速率。 j $疋冋在依照上述一態樣之半導體製造衣k衮置用晶圓保持#中，

較佳爲導電層係金屬線。 a T 如上所述，對於金屬線也可適用本發明之構成。在依照上述-態樣之半導體製造裝置用晶圓保持㈣爲在夬住引出部分之一對陶宠基材之側板部佈二形環0 由於此’便可在半導體製造裝置裝上保持體時，空容器内之眞空。〃在依照上述-態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲在用以夾住引出部分之一對陶资基材中至少一方之側板部，設有絕熱用之頸部。由於此’因側板部具有絕熱功能，可防止熱從晶圓保持部向側板部溜出。因而可提高均勻加熱性，且可防止安裝於側板部的0形環因熱而退化’且也可縮短側板部長度。在依照上述一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲在由側板部之一對陶資:基材所失住區域，形成加熱器之本體部分。由於此，也可自熱容易溜出之側板部發熱，因此，可防止在側板部附近之溫度下降。在依照本發明另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

-10- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 557531 A7 ------------B7_ 五、發明説明（8 ) ，係包含：陶瓷基材，形成在該陶瓷基材上之導電層，以及用=被覆導電層之保護層，該導電層係具有與陶瓷基材之晶圓保持面成面對面之本體部分，以及爲與外部相連接而從本體部分引出之引出部分，且本體部分與引出部分實貝上係佈局在同一平面上。在依照本發明另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體，則由於導電層之本體部分與引出部分係形成在同一平面上，因此，以保護層予以被覆即可保護導電層。因此，不再需要如傳統例子般用以保護引出部分之管。因而，可不，要接合管之工序，使得製造容易，且也不致於發生設置管所造成變形。在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中幸又佳爲陶瓷基材之材料係由選自由氮化鋁、氮化矽、氧氮化銘、及氧化鋁所構成群之一種以上構成。由於此，陶瓷基材可適當地加以選擇具有耐腐性及高導熱係數之材料。在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中 ’較佳爲陶瓷基材之導熱係數爲100 W/mK以上。由於此，可提高均勾加熱性，因此，可提高晶圓處理速〇在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲保護層之材料係至少包含熱膨脹係數爲3 X 以上8 X 1 (T6/。〇以下之玻璃及熱膨脹係數爲3 χ丨〇·6/。^以上 6 X 1 (T6/°C以下之非氧化物陶瓷片中任一種。 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) ^衣· 訂 -11 . 557531 五、發明説明（9 ) 由於此’便可防止保護層與陶资基材間之熱膨脹引起之變形發生。另外，通常從室溫起直至6〇(rc(升溫二間係以30分鐘以内爲準，惟熱膨服係數若在於該 2 · 則可滿足該要求。另方面，由於含有非氧化物陶资，在: 溫且施加高電壓下使用之晶圓保持體，則可得良好的耐= 性、耐腐性、耐電壓。 .心在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲非氧化物陶瓷係包含5〇質量％以上之氮化鋁或卞化石夕。 _ 人如此，非氧化物陶瓷選用氮化鋁或氮化矽，即可在高溫且施加高電壓下使用之晶圓保持體，使其耐熱性、耐腐性、耐電壓更加趨於良好。在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中‘ ’幸父佳爲保護層之材料係包含鏡、钕、及鈣之氧化物，或包含經予加熱即可產生含有镱、钕、及鈣之氧化物之化合物。由於此’基材若爲氮化銘之場合下，可使保護層之潤溼性與接合性趨於良好。經濟部中央榡準局員工消費合作、社印製在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中較佳爲保護層之材料係包含纪與铭之氧化物，或包含經予加熱即可產生含有釔與鋁之氧化物之化合物。由於此’基材若爲氮化鋁之場合下，可使保護層之潤溼性與接合性趨於良好。在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中 -12

557531 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（1〇) ，較佳爲在陶瓷基材中形成用以佈置溫度檢測部之穴部。由於此，便可由溫度檢測部檢測欲加以處理之晶圓表面溫度。該穴部由於須自側板部將溫度檢測部引導至立刀預定的位置，所以，必然是呈細長之穴，但製造時在單側或兩側之基板先形成溝渠而予以貼合即可容易形成之早在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持=°中，較佳爲導電層係形成爲至少其本體部分之材料係由=自由W、Mo、Ag、Pd、Pt'川、及心所構成群中之」' 構成。 _ 上由於此，可適當地加以選用適合於製造之導電層材料在依照上述另一態樣之半導體製造纟置用晶圓 ’較佳爲導電層爲加熱器、電装產生用電極及靜電極中之任一種。人々用由於此，無論在使用加熱器、電衆產生用電極及靜 ::用電極中之任一種，均也可在不必使用管下保護;丨：部在依照上述另-態樣之半導體製造裝“晶圓保 ’較佳爲全體之厚度爲5 m m以下。、把由於此’便可提高晶圓之加熱·冷卻♦ 1 k千，所以可接古晶圓處理速率。阿在依照上述一態樣之半導體製造裝置衣直用晶圓保持體中，較佳爲導電層係金屬線。如上所述，對於金屬線也可適用本發明之構成在依照上述另-態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中 -13- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 訂 d 557531

經濟部中央標準局員工消費合作社印製馬—對料基材與保護層各自具有用以夹住本體部 …圓保持部，與從晶圓保持部側面延伸且用以央住引出邵分之側板部’且側板部寬度係比晶圓保持部之寬度爲小〇由於此’由於能防止晶圓保持部之熱向側板部溜出，因此’可立刻進行加熱晶圓保持部，提高晶圓處理速率。在依知上述另—態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中 ’較佳爲在夾住引出部分之_對陶资基材之側板部佈局0 形環。由於此，便可在半導體製造裝置裝上保持體時，保持眞空容器内之眞空。在依照上述另-態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲在用以夾住引出部分之一對陶瓷基材與保護層中至少一方之側板部，設有絕熱用之頸部。叹曰由於此，因側板部具有絕熱功能，可防止熱從晶圓保持邵向側板邵溜出。因而可提高均勻加熱性，且可防止安裝於側板部的0形環因熱而退化，且也可縮短側板部長度。在依照上述另一態樣之半導體製造裝置用晶圓保持體中，較佳爲在由側板部之陶瓷基材與保護層失住之區域，形成加熱器本體邵分。由於此，也可自熱容易溜出之側板部發熱，因此，可防止側板部附近之溫度下降。【圖式之簡要説明】圖1係概略顯示本發明一實施形態之具有晶圓保持體的 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） --------------IT------φ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 557531 A7 B7 五、發明説明（12 半導體製造裝置之構成剖面圖。圖2係沿圖1之200-200線之概略剖面圖。圖3係概略顯示本發明一實施米綠、斜視圖。〜〈晶圓保持體之構成圖4係概略顯示本發明一實施來，能、俯視圖。、〜、〈晶圓保持體之構成圖5係沿圖4之500-500線之概略剖面圖圖6係由圖5之朝箭頭600所指的方向電極之俯視圖。 _ 所看的靜電夾頭用 (請先閱讀背面之注意事 J· -項再填· 圖 7係由圖5之朝箭頭700所指的方向下部電極之俯視圖。圖8係由圖5之朝箭頭800所指的方向所看略俯視圖。所看的電漿產生的加熱器之概圖9係由圖5之朝箭頭900所指的方 ^、πθ 厅看的熱電偶插入用溝槽足俯視圖。圖1 0係用以説明晶圓保持體之其他支樘又详万法又剖面圖。圖導電層爲兩層時之晶圓保持體之構成概略剖面圖裝-- 寫本頁) 訂經濟部中央標隼局員工消費合作社印製面圖圖12係顯示導電層爲單層時之晶圓保持體之構成概略剖圖13係用以説明側板部端面係呈一個面之概略剖面圖。圖14係顯示玻璃層係僅形成在圖案間之構成概略剖面圖圖1 5係顯示加熱器之發熱部係形成至側板部之構成俯視 -15 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐）五、發明説明（13) 圖。圖16係用以説明晶圓保持部係具有夕，圖17係顯示使用本發明—杂二二从夕形狀之斜視圖。體製造裝置之其他例子概略=圖怨《晶圓保持體的半導圖18係顯示保護層覆蓋了導電 f將本發明之實施形態根據附圖説明如下。凊參閱圖1及圖2,在半導體製哭S (1 ώ 士 *，rt 士· 0 t k ’貝1】例如在直空完夺50内王要設有晶圓保持體1〇，電在-工今 y]L Ά St ^ ^ ：il 'ξζ λ η „ 用上邵電極 3 0，以及m“40。晶圓保持體ι〇係用要具有用以加熱晶圓20之加熱器】，電 .印一，王，以及用以保持晶圓20之靜電夾頭用電極3。 Τ邵電極2 該晶圓保持體！〇係載置保持係設在眞空容器5。之内壁面全該支撑部。 (doughnut)形狀。，、有例如油煎圈餅 :==。，：圖3之斜視圖所示，具有例如大致呈圓面延伸之側另外，側板邵之端部係如以及圖2所示突出於眞々容器版 ^口’。其係供作與外部電互連之部分。此外，側㈣與眞 i今态50之間配置〇形環（丨丨），以便保持眞空容哭π之眞☆ 接著，就晶圓保持體1 〇之具體構成說明如下。請參閲圖4及圖5’晶圓保持體10具有將如熱器】與電聚產 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（匸犯）八4規格（210'乂297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 557531 A7 - --— B7 五、發明説明（14) — --~~ ，下/ ^極2與靜電夾頭用電極3各自以陶资基材4夾住 2 丁以S層〈構成。另外，各陶资基材4係爲接合層5所接石。孩接合層5係由例如玻璃層等氧化物層構成。另外，、側板邵〈端邵係呈階梯狀，其係以能使加熱器1 與電浆產生用下部電極2與靜電夹頭用電極3之各焊接點 (pad)# lB、2B、3B露出之方式而構成。加熱器i，電装產生用下部電極2，以；5轉兩+ m二，、肖私爽頭用電極3各自經由該露出之烊接點邵1B、2B、3B與外部成電互連。、另外’供作由外部插入用以測定晶圓表面溫度的熱電偶之穴邵，即溝槽4A係設在陶瓷基材4。請參閲圖6,靜電夹頭用電極3具有形成在晶圓保持部大致全面之本體部分3A，與焊接點部3B，以及心連接這此〈引出部3C，且各部3八、38、3(：實質上係形成在上。請參閱圖7,電漿產生用下部電極2具有形成在晶圓保持 7大致全面之本體部分2A，與焊接點部2B,以及用以連接這些之引出部2C，且各部2A ' 2B、2C實質上係形成在同一平面上。請參閱圖8，加熱器丨具有形成在晶圓保持部大致全面之本體部分1A，與烊接點部1B，以及用以連接這些之引出部 1C，且各部1A、1B、1C實質上係形成在同一平面上。該^ 熱器1，爲在本體部分1A使晶圓受到均勻的加熱，係^以電性分割成五個區域之五區型。由於每區需要各兩個焊接點1B，因此，共具有1〇個焊接點1B。另外，加熱器1並 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

-17- 經濟部中夬標準局員工消費合作社印製 557531 、發明説明（15) 局限於五區型。請參閱圖9,熱電偶插入用溝槽4A係例如設有兩個， fe測晶圓之中心部與外周部之溫度。該晶圓保持體10之各陶资基材4之材料，從對於耐叙性以及含“體電漿的耐腐性之觀點來考慮，則以由選自由氮化銘、、乳切、氧氮化、以及氧化㈣構成群之一種以上構成爲宜。另外，各陶資基材4之導熱係數則以1〇〇以上爲宜。另外4乍馬接合層之玻璃層5，則以至少包含其熱膨脹係數馬3 X ! 〇-VC以上8 x i ο，。。以下之非氧化物陶瓷中任一種之材料爲宜。此外上述非氧化物陶瓷則以包含5 0質量％以上之氮化鋁或氮化矽爲宜。人，陶瓷基材4之材料，若係由氮化鋁構成時，接合層5之材料則以包含鏡、钕、及鈣之氧化物，或經予加熱即會產生包含鏡、钕、及鈣之氧化物的化合物爲宜。另方面，陶瓷基材4之材料，若係由氮化矽構成時，接合層$之材料則以包含釔與鋁之氧化物，或包含經予加熱即會產生包含釔與銘之氣化物的化合物爲宜。〜另外，如圖4所示，與側板部之引出方向成正交的方向之寬度W2,係以較之晶圓保持部之寬度Wl爲小爲宜。另外，加熱器1，電漿產生用下部電極2 ,及靜電夾頭用電極3之至少本體部分ία、2A、3A之材料，則以由選自由 W、Mo、Ag' Pd、Pt、犯及心所構成群之一種以上構成爲 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ί裝· d 18- 557531 五、發明説明（16) 宜。另外，如圖5所示，晶圓位a ^ 以下爲宜。口保持#豆10之全體厚度丁，則以5 mm 另外’加熱器1，電带荔用電極3也可各自使用金用下：電極2’以及靜電央頭板部，則以設有例如由溝二】二在晶圓罐該頸部並非局限於溝::也成= 加工法形成《。 Θ纟了猎由侧板部寬度之拉延、另外、，用以料晶圓保持體1()之支撑^，可不一定使 2大出於呉艾容器50之内壁全周，如圖10所示，也可使用局邵性地突出之構成。 & 另外，前面之説明係針對於將所有加熱器丨與電下部卿靜電爽頭用電極3予以設置之場合加以説明，准導電層也可構成爲如圖"所示由加熱器i與電漿產生用下邵電極2或靜電夾頭用電極3構成之雙層構造。另外，在此種場合下，一個導電層也可使之兼作電裝產生用下部電極2和靜電夾頭用電極3之用。另外，導電層係如圖12所示也可採用由加熱器丨，電漿產經濟部中央標準局員工消費合作杜印製生用下部電極2，以及靜電夾頭用電極3中任一種構成之層構造。另外，晶圓保持體1 〇側板部之端部，也可使其成爲如圖5 所示之階梯狀，但也可構成爲如圖13所示之一個面。在此種場合下，加熱器1，電漿產生用下部電極2，以及靜電爽頭用電極3各自從側板部之端部露出。 19 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) M規格（2lGx2·楚五、發明説明（17) 極及If圖5 ’係針對使接合層5介於電漿產生用下部電明：·兒“颈用電極3各自與陶瓷基材4之間的構成加以説 …如圖14所示接合層$也可使之僅設在加埶器1等導電 ’ <圖案間。 … 斜^外’如圖15所示，加熱器1的發熱區之本體部分（加註 :、泉區）1A’不僅是晶圓保持部也可使之形成至側板部處另外，晶圓保持部之形狀，其平面形狀不僅是圓形，也形成馬如圖16所示之多角形（例·如四角形）。、生另外，在圖1中，係針對具備電漿產生用電極之半導體製 2裝置加以説明，惟如圖17所示，本實施形態之晶圓保持 10也可使 <適用於不具備電漿產生用電極之半導體製造裝置。在此種場合下，在晶圓保持體10就不必設$電聚產生用下部電極。接耆，就本實施形態之晶圓保持體製造方法說明如下。陶瓷基材4可依傳統方法製造，亦即，在陶瓷粉末中必要時加添燒結用助劑，並且必要時則再加添黏結劑，然後，將其成形體加以燒結即可製造之。陶變基材4之材料則以使經濟部中央標準局員工消費合作社印製用如上所述優於耐熱性及對於含齒氣體電漿之耐腐性化鋁等材料爲宜。 Λ 該燒結體可使用刮漿刀（doct〇r blade)法、擠壓法、以及加壓成形法等習知片材成形法製造之。對於陶瓷基材4而士，從上述耐腐性之觀點來考慮，則以上述主成分以外之: 要成分較少者爲宜，因而，鑑於在這種情況下之細欵化， -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21〇>< 297公楚） 557531 五、發明説明（18) 也不妨採用熱壓成形法。經成形及乾燥後，访7 4〜 .. + 丁打牙或沖切加工成爲經加以考慮燒結時之收縮率的大小。# & 开^狀係作成爲如圖3所示在圓板 (或方形板）側面接合太形& ~ , y板（側板）而成之形狀。圓板部係充當用以載放晶圓而予以加匈、、、以加熱心邵分，側板部則具有從敦系統或氣系統氣體保護料加熱器！或電聚產生用下部電極2 或靜電夾頭用電極3供應電力的引出線之作用。將之施予脱黏結劍虛^ . Li /t 、，更里後，貫施燒結。燒結固以常壓燒。去爲佳仁並然特別限制。燒結體必要時也可施加研磨或切斷加工’ ％果尺寸或勉曲在於預定範圍内，則可維持其原有狀態。爲在此燒結體上形成相當於加熱器i或電漿產生用下邵電極子或靜電夾頭用電極3之電極，則予以塗布包口 W(鎢）Mo(细）等南融點金屬或這些之混合物，或^(銀） -Pd(鈀）、Ni(鎳）-Cr(鉻）等發熱電阻物質之糊膠，然後，細實施該糊膠中揮發成分之脱黏結劑處理後，予以燒附在二起0 經濟部中央標準局員工消費合作社印製前面所述係針對事後金屬化（p〇st-metanize)法加以說明，但也可使用共燒結（C0-fire)法，其係爲在片材上形成相當於加熱咨1或電漿產生用下部電極2或靜電夾頭用電極3之電極，予以印刷W、Mo等高融點金屬或這些之混合物，經施予脱黏結劑處理後，同時進行氮化鋁之燒結與高融點金屬之燒附步驟之方法。上述金屬化基板彼此或金屬化基板與非金屬化基板，係於塗上接合成分後使之疊合而接合之。或是如欲作成爲加 21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 557531 A7 B7 五、發明説明（19 ) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製熱器層時，則也可夾住由這些發熱物質構成之金屬線而接合之。在此種場合下，加熱器層之厚度則以盡可能作薄爲宜。用於接合之接合材料，則配合製品使用環境（溫度、環境氣氛等）而決定即可。比較低溫時，雖也不妨使用有機質接合劑，但在高溫下使用時，則以使用較之使用溫度具有高的耐熱性之無機質玻璃或非氧化物陶瓷等爲宜。爲減少接合後之熱應力，玻璃之熱膨脹係數應以與陶瓷基材4具有大致同等級者爲宜。例如，陶瓷基材4若以氮化鋁或氮化矽爲其王成分，雖依接合溫度而有所不同，但熱膨脹係數乃以 3.〇xHT6/°C以上6.0Χ10ΛΧ以下爲宜，另方面，若以氧化銘或氧氮化鋁爲其主成分，則以6.0x 1〇·6厂C以上8 〇χ 1〇·6/^ 以下爲宜。若欲使引出線端部露出以便與外部佈線相連接，則將要疊層之陶瓷基材4之一邊的側板部長度予以縮短而接=便可。如在佈線端部形成焊接點部，則可容易進行佈線接人〇對於熱因易於從側板部溜失而不易使保持部得到均勺力熱之問題，則以採取如圖15所示將加熱器丨之本體部分加影線區）1A延伸至側板部之一部分，以使晶圓保持;容7 得均勻加熱，或在從其本體部分丨八靠端部側之處步2 是 4所示之溝槽丨〇A，或把寬度縮小以盡可能 y 、如圖法爲宜。了-防止熱擴散之方另外，上述實施形態係針對加熱器1，叫黾極2，以及 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝、11 4 -22 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 557531 五、發明説明（2〇士私夾頑用電極3等導電層係爲_對陶瓷基材4所夾住之構乂况明，但即使導體層1、2、3並不使其爲陶瓷基材4 二住也可採取如圖丨8所示使其形成在陶瓷基材4上並以保謾層6加以被覆之方式。貫知开〉怨’由於導體層i、2、3之本體部分1A、2 A 、二引出$分1 C、2 C、3 c係形成在同一平面上，因此，以^隻層6加以保護即可保護導體層1、2、3。由於此，不再而要如傳統方式用以保護引出部分1C、2C、3C之管。因此，不而要官之接合工序，可使製造變得容易，也不致於發生因設置管所引起之變形。 4保叹層6之材料，則以至少包含熱膨脹係數爲3 X 1 〇'乇以上8 〇·6/Χ以下之玻璃及熱膨脹係數爲3 X 1 〇·6/τ以上 1 〇 / C以下之非氧化物陶瓷中任一種爲宜。另外，該非氧化物陶究則以使用包含50質量％以上之氮化链或氮化矽之材料爲宜。另外，右陶瓷基材4之材料係由氮化鋁構成，保護層6之材料則以包含鏡、#、及鈣之氧化物，或包含經予加熱即會產生包含镱、钕、及鈣之氧化物的化合物爲宜。另外，經濟部中央標隼局員工消費合作社印製若Π瓷基材4之材料係由氮化石夕構成，保護層6之材料則以包含釔與鋁之氧化物，或包含經予加熱即會產生包含釔與鋁之氧化物的化合物爲宜。另外，即使在如圖1 8所示設置了保護層6的情況下，也可如圖5及圖9所示在陶瓷基材4中形成用以佈局溫度檢測部的穴部之溝槽4Α。另外，陶瓷基材4與保護層6,係各自如 -23 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公麥） 557531 發明説明（21 經濟部中央標準局員工消費合作社印製圖18所示可使其具有用 w曰Π # ii irw 1 文住本髂邵分之晶圓保持部，與 «日田圓保持邵側面延伸Ώ m 、、…伸且用以夾住引出部分之側板部，且認側板邵之I度可爲較之晶，平又 < 日曰®保持邵之寬度爲小。另外，在用以夾住引屮立、、出4刀 < 陶訖基材4與保護層6之側板邵’也可如圖3所示& 丁乂佈局0形環11。另外，在用以夾住引出部分之陶瓷基材4盥保確、 π %、保谩層6中至少在一方之側板邵 ’也可如圖1 8所示予以势罟ρ為、丁乂叹置繩熱用之頸部10Α。另外，在爲側板部之陶瓷基材4盥俣確風 ^ /、休κ層6所夾住（區域，也可如圖 1 5所示予以形成加熱器i之本體部分。另卜々圖1 8所示在使用保護層6之情況下，全體之厚度 T1」以在方、5 mm以下爲罝。另外，導體層1、2、3，則以至少使其本體部分之材料形成爲由選自由W、M。、Ag、Pc 、Pt、NACr所構成群之一種以上構成爲宜。另外，導體層1、2、3也可使用金屬線。茲將經做實驗的結果説明如下。 (實施例1) 在氮化鋁粉末中加添作爲燒結助劑之5質量％ Y2〇3(三氧化二釔）與黏結劑並予以分散混合，然後，以刮漿刀法成形爲經結束燒結後能使其厚度成爲丨.0 mm。經將之加以乾燥後’以沖模沖製兩片經結束燒結後能使其成爲圓板部（晶圓保持邵）直徑300 mm +側板部寬度50 mm X長度100 mm之圓扇狀（圖3之形狀）。將這些在800°C氮氣氣流中予以脱月旨，以1 80(TC下施予4小時燒結。然後，將經製得之燒結體以金剛石磨料研磨其上下面。結果，氮化鋁燒結體之導熱係 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) i裝· -5 d -24- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 557531 五、發明説明（22)數爲175 W/mK，熱膨脹係數爲4·5χΐ〇_6/。。以黏結劑捏和W粉末與燒成助劑後將之印刷於—片基板上。印刷圖案馬W線寬爲〇·5 _，線間隔爲〇 5 _之線狀圖案，將之以渦形狀形成於圓板部，並設計成經由側板部即可與外部電極接合之方式。將之以剛。^氣中予以脱脂 ’夕火接，以，。在另一片燒結挤末。將之以然後，以ι_τ氮氣中予以燒附在一起體上印刷熱膨脹係數爲5 〇 χ 1〇·6/τ之玻瑀 5〇〇°C下？以脱贼，與經予形成電極之燒結體相疊合，以 -·,日伙，興經予形成電極之燒嬸，阶· 1 口，Μ Mo製夾具加以固定，載放壓重物而以65(/C氮氣中使之接合〇茲將依如上述方法製得晶圓保持體之構造，均勻加熱性，降溫速率，耐腐性，以及熱循環（H/C)之結采顯示於表1 。另也將以下所説明實施例2〜15之結果/析顯示於表1。 (請先閲讀背面之注意事 1· 項再填. 裝-- :寫本頁) 、11 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -25 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 557531 A7 B7 五、發明説明（23) 經濟部中央標準局員工消費合作社印裝

-26- --------•裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 d 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 557531 五、發明説明（24 ) 從形成於側板端部之電極端子以2〇〇 V(伏特）電壓通電流，以使圓板部表面升溫至·。C。結果，充t晶圓保持部的圓板邵之溫度分布爲。另外，雖使之暴露於· c氟氣中1000小時，但並未發生腐蝕現象。。另外’使電源關斷後降溫至赃以下所需時間爲兩分鐘另外，雖從室溫（RT)實施80(rc之熱循環測試，但在3〇〇次以上也未發生裂紋或龜裂。 (實施例2) . 訂外f氮化鋁粉末中加添作爲燒結助劑之5質量％乙03與夏質量。/0 Ca〇,另再加添黏結劑並予以分散混合，然後到漿刀法成形爲經結束燒結後能使其厚度成爲Μ麵。經將《加以乾燥後，以沖模沖製兩片經結束燒結後能使並成 ^板邵(晶圓保持部)直徑300 mm+側板部寬度5〇 ^ 長度100 mm之圓扇狀。，將W粉末與燒成助劑用黏結劑加以捏和而印刷於一片成形體上。印刷圖案係經燒完後其W線寬爲0.5 _、線間隔爲〇_5随之線圖案，將之以利狀形成於圓板部，並設計局使其經由側板部即可與外部電極相連接。蚨後舻另一 ^㈣疊合料上面，以熱壓使之相接合。將這些㈣乱乳乳泥中加以脱脂，並以18〇(rc下進行4小時之 Μ士。結果，燒結體之導熱係數爲175 W/mK。 ·疋… =形，於側板端部之電極端子以電壓通電流，以使因板邵表面升溫至霞。結果，充當晶圓保持部的圓板部 -27- 本乂張尺度適用中國國豕標準（CNS ) A4規格（2丨㈣別公餐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 557531 五、發明説明（π) 之 >皿度为布爲土 10°c。另外， 1〇〇〇 , 乂雖使又暴露於70(TC氟氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至3(rc 。 υ u以下所需時間爲兩分鐘另外，雖從室溫實施80(rc之 ,u ^ 4僱娘測試，但在300次以上也未各生裂紋或龜裂。 (實施例3) 與實施例1相同方法製作燒結體。 =結劑捏和Ag-Pd粉末與燒成助劑後將之印刷於_ 片印刷圖案爲W線寬爲。·5 mm，線間隔爲。.5 _ 形狀形成於圓板部，並設計成經由側板邵即可與外部電極接合之方式。將之以幫c大氣氣中丁以脱脂’然後’以峨氮氣中予以燒附在一起。在另— 片燒結體上印刷熱膨脹係數爲5Gxl(rVc之玻璃粉末。將 (以5〇GC下予以脱脂後，與料形成電極之燒結體相疊合、M〇製夾具加以固定’載放壓重物而以65〇。。氮氣中之接合。攸形成於側板端部之電極端子以2〇〇乂電壓通電流，以使圓板部表面升溫至航。結果’充當晶圓保持部的圓板部之溫度分布爲+ L 5 °C 〇另夕卜，/击、θ ^ 另外雖使< 暴露於700°C氟氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至3(rc以下所需時間爲4分鐘。另外，雖從室溫實施之熱循環測試，但在300次以上也未發生裂紋或龜裂。 --------0^ —丨 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} 、11 4 -28 - A7 B7 557531 五、發明説明（26) (貫施例4) 璃2=1相同方法製作接合體。其中只使接合所使用滅二、〉服係數使用不相同的2·〇 X 1 〇·6/。。者，形：於側板端部之電極端子以200 v電壓通電流，以值囫板:表面升溫至70(rc。結果，充當晶圓保持部的圓板部 =度：布爲贿。另外，雖使之暴露於腻氣氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外’使電源關斷後降溫至赃以下所需時間爲5分鐘£ 另外，雖從室溫實施80(TC之熱-循環測試，但直至1〇〇次並未發生裂紋或龜裂。 (實施例5) 與實施例1相同方法製作接合體。其中只使接合所使用玻璃之熱膨脹係數使用不相同的9 〇 X 1(r6rc者。從形成於側板端部之電極端子以200 v電壓通電流，以使圓板部表面升溫至鑛。結果，充當晶圓保持部的圓板部之溫度分布爲士〇.5»C。另外，雖使之暴露於·。C氟氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至3(TC以下所需時間爲4分鐘。另外，雖從室溫實施80(TC之熱循環測試，但直至1〇〇次並未發生裂紋或龜裂。 (實施例6) 與實施例1相同方法製作一片…金屬化基板及五片非金屬化基板。然後，將非金屬化基板隔著…金屬化基板在上面疊合三片在下面疊合兩片而以與實施例1相同方法使之 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公楚） --------0^-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

，1T 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 557531 五、發明説明（27) 相接合。從形成於側板端部之電極端子圓板部表面升溫至700°c。处果，# 私壓通電流，以使之溫度分布爲士㈣。另：，二“"圓保持部的圓板部 + 、卜雖使之暴露於700〇C氟氣中 1 000小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至3(rc , U以下所需時間爲9分鐘。另外，雖從室溫實施80〇。(：之埶德，、，2 ,, 測試，但在300次以上也未發生裂紋或龜裂。 (實施例7) 、在氮化鋁粉末中加添作爲燒結助劑之5質量％ Υ2〇3與2 質量％ Al2〇3,再加添黏結劑並予以分散混合，然後，以刮聚刀法成形爲經結束燒結後能使其厚度能成爲i 〇職。經將（加以乾燥後’以沖模沖製兩片經結束燒結後能使其成爲圓板部（晶圓保持部）直徑3〇〇 mm+側板部寬度5〇出爪父長度100 mm之圓扇狀。將這些在8〇〇r氮氣氣流中予以脱脂，以1750°C下施予4小時燒結。然後，將經製得之燒結體以金剛石磨料研磨其上下面。結果，所製得燒結體之導熱係數爲30 W/mK，熱膨脹係數爲3 〇χ 1〇-6/Ό。經濟部中央標準局員工消費合作社印製以黏結劑捏和W粉末與燒成助劑後將之印刷於一片基板上。印刷圖案爲W線寬爲〇.5 mm，線間隔爲〇·5 mm之線狀圖案’將之以渦形狀形成於圓板部，並設計成經由側板部即可與外邵電極接合之方式。將之以8〇〇〇c氮氣中予以脱脂 ’然後’以1 600°C氮氣中予以燒附在一起。在另一片燒結體上印刷熱膨脹係數爲5 〇 X 1 〇 - 6/。〇之玻璃粉末。將之以 -30 本紙張尺度適用中@國家標準（CNS ) A4規格（21()><297公楚） 557531 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（28) 500°C下予以脱脂後，與經予形成電極之燒結體相疊合，以

Mo製夾具加以固定，載放壓重物而以65〇τ氮氣中使之接合。從形成於側板端部之電極端子以200 V電壓通電流，以使圓板邵表面升溫至700°C。結果，充當晶圓保持部的圓板部之溫度分布爲土4.0°C。另外，雖使之暴露於7〇〇。(：氟氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外’使電源關斷後降溫至3 0 C以下所需時間爲7分鐘。另外，雖從室溫實施800。(：之熱-循環測試，但在3〇〇次以上也未發生裂紋或龜裂。 (實施例8)· 在氧氮化鋁（ALON)粉末中加添作爲燒結助劑之2質量％

MgO，再加添黏結劑並予以分散混合，然後，以刮漿刀法成形爲厚度1 ·2 mm。經將之加以乾燥後，以沖模沖製兩片經結束燒結後能使其成爲圓板部（晶圓保持部）直徑3〇〇 +側板部寬度50 mmx長度1〇〇 mm之圓扇狀。將這些在8〇(rc 氮氣氣’瓦中予以脱脂，以1 7 7 0 °C下施予4小時燒結。然後，將經製得之燒結體以金剛石磨料研磨其上下面。結果，所製得燒結體之導熱係數爲50 W/mK，熱膨脹係數爲5.0 x 10·6/。。。以黏結劑捏和w粉末與燒成助劑後將之印刷於一片基板上。印刷圖案爲W線寬爲0.5 mm，線間隔爲0.5 mm之線狀圖案’將之以渦形狀形成於圓板部，並設計成經由側板部即可與外邵電極接合之方式。將之以800°C氮氣中予以脱脂 -31 本紙張尺用中國國家標準（CNS ) M規格（2獻29 --------^裝-- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁} 、11 557531 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（四），然後，以謂τ氮氣中予以燒附在—起。在另_片燒社體上印刷熱膨脹係數爲5.0 χ 1(Γ6/Ί： σ ,ηη〇Γ ^ ^ U /匕之玻璃粉末。將之以二下丁以脱脂後，與經予形成電極之燒結體相叠合，以夾具加以固定’載放壓重物而以㈣。C氮氣中使之接從形成於側板端部之電極$子以200 ν電壓通電流，以使圓板邵表面升溫至70(rc。結*，充當晶圓保持部的圓板部之溫度分布爲±5抓。另外，雖使之暴露於·。c氣氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象Ό 另外，使電源關斷後降溫至3(rc以下所需時間爲8分鐘。另外，雖從1：溫實施800。(：之熱循環測#，但在3⑼次以上也未發生裂紋或龜裂。 (實施例9) 在Zr〇2粕末中加添作爲燒結助劑之2質量％心〇3，與i質量。化〇，再加添黏結劑並予以分散混合，然後，以刮漿。夬成形爲，纟二予燒結後厚度能成爲丨· 〇⑺出。經將之加以乾燥後’以沖楔沖製兩片經結束燒結後能使其成爲圓板部 (晶圓保持部)直徑300 _+側板部寬度5〇 _χ長度1〇〇 mm之扇狀。將這些在8〇〇χ：氮氣氣流中予以脱脂，以丨45〇 C下施予4小時燒結。然後，將經製得之燒結體以金剛石磨料研磨其上下面。結果，所製得燒結體之導熱係數爲⑺ W/mK ’熱膨脹係數爲8.5 X 1〇-6厂(：。以黏結劑捏和W粉末與燒成助劑後將之印刷於—片基板上。印刷圖案爲W線寬爲〇.5 mm，線間隔爲〇·5 mm之線狀 (請先閱讀背面之注意事 J· 項再填. 裝-- 寫本頁) 、11 d. 32 557531 A7 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製五、發明説明（3〇) 圖木’知之以渦形狀形成於圓板部，並設計成經由側板部即可與外邵電極接合之方式。將之以8〇〇〇c氮氣中予以脱脂，然後，以160〇。〇氮氣中予以燒附在一起。在另一片燒結體上印刷熱膨脹係數爲5·0 X l(rV°C之玻璃粉末。將之以 5 00 C下予以脱脂後，與經予形成電極之燒結體相疊合，以 Μ〇製夾具加以固定，載放壓重物而以650Ό氮氣中使之接合0 從形成於側板端部之電極端子以200 V電壓通電流，以使圓板部表面升溫至70(rc。結果，充當晶圓保持部的圓板部之溫度分布爲± 7.0°c。另外，使電源關斷後降溫至3〇°C以下所需時間爲1 〇分鐘〇另外，雖從室溫實施80(TC之熱循環測試，但在3〇〇次以上也未發生裂紋或龜裂。 (實施例10) 在氮化鋁粉末中加添作爲燒結助劑之5皙旦貝里/〇 Υ2〇3，再加添黏結劑並予以分散混合，然後，以沖 τ误/甲製兩片經結束燒結後能使其成爲圓板部（晶圓保持部）亩 / 既 k j〇〇 mm + 例板邵寬度5〇 mm X長度100 mm之圓扇狀。炊 ’ ^ jry a, _ Λ 、俊’以 2 mm 間距开> 成冰度馬0.5 m m、寬度爲1 · 5 m m之滿形狀、、岳成形體之渦形，係各自以互爲相反渦形方向下 ' 曰。兩片形體彼此相疊合時能使其渦形圖案一致。彳成元馬將成香，以、Ά壯使線圈卷繞直徑爲1 · 〇 m m之Μ 〇爬嵌於_太 " > ' 4成形f #之：墓才接 ’蓋上另一方成形體，以1 8 5 0 C施予教壓惊 &結而製得厚度 f請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. 、11 4 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 557531 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（31 ) 馬4 mm又燒結體。結果，所製得 w/ ^ ^ , 衣于乂、、·口岐< 導熱係數爲173 W/mK，熱膨脹係數爲4.5xl〇-6rc。從形成於側板端部之電極端子以2〇 ^ ^ v %峻通電流，以使 0板邵表面升溫至7〇〇°c。結果，充去日问，、、无田日曰®保持部的圓板部 (溫度分布爲土 9.0°C。另外，雖传令異+ 1ηΛΛί 土力Γ维使又暴露於700Ό氟氣中 1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至赃以下所需時間爲15分鐘。 ,另外’雖從室溫實施800。。之熱循環測試，但直至1〇〇次並未發生裂紋或龜裂。 - (實施例1 1) 與實施例1相同方法製作w金屬化基板一片，非金屬化基板一片。隔著W金屬化基板下與非金屬化基板相疊合，二塗上在A1N中加添3% Y-Ca_0而成之層，使基板疊合，在N2中以1600。(：加以燒成而使之接合。將金屬化面的背面當做晶圓保持面而予以加熱，結果晶圓保持面爲7〇〇r 土 2_〇°C。另雖使之暴露於75(rc氟氣中1〇〇〇小時，但並未發生腐蚀現象。另外，使電源關斷後降溫至3 0°C以下所需時間爲2分鐘。另外’雖從室溫實施800°C之熱循環測試，但直至3〇〇次並未發生裂紋或龜裂。 (實施例12) 與實施例1相同方法製作一片W金屬化基板。然後，塗上在A1N加添3% Yb— Nd — Ca — 0而成之糊膠（paste)，在仏中以1 600°C下加以燒成而形成保護層。將金屬化面的背面 -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X；297公釐） n« mi ml In ml l_ll —^ι_· m^i I c请先閱讀背面之注意事項存填寫本寅〕訂 4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 557531 五、發明説明（32) 當做晶圓保持面 7 2.5°C。另雖使之晨^ ’結果晶圓保持面爲川代土生腐蚀現象 ^於7赃減中咖小時，但並未發另外使％源關斷後降溫至3〇°C以下辦兩土另外，雖产&、下所品時間爲2分鐘。为外雖仗至溫實施8〇0。(：之鼽循並未發生裂紋或龜裂。則試，但直至3〇〇次 (實施例13) 與貫施例相同方法製作兩片蜱社岭布Mo糊q 豆。除在一片燒結體塗安，並在間隔分別成爲〇·5贿及〇·5隱之圖二、、—虱虱丁以燒附在一起以形成導電層之外，其餘骨·，以斑®保持體。於該晶圓保持另m暴露於7⑽。c氟氣中麵小時 ’但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至赃以下所需時間爲2分鐘。 ::，雖從室溫實施峨之熱循環測試，但直至次並未發生裂紋或龜裂。 (實施例14) 與實施例相同方法製作兩片燒結體。除在一片燒结體塗布Ag-pd糊膠使線寬與，線間隔分別成狀5 _及〇5 _ 之圖案，並在氮氣中予以燒附在—起以形成導電層之外，其餘則以與實施例相同條件大製作晶圓保持體。於該晶圓以與實施⑴相同條件下測定晶圓表面之溫度分布 ’結果得70(TC±rC。另外’使之暴露於谓。c氟氣中1〇〇〇 -35 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐 m« m ml i fll^i — ·ϋ.ϋ ϋϋ «ϋ>— (讀先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 、1Τ 4 經濟部中央標率局員工消費合作社印製 557531 五、發明説明（33) 小時，但並未發生腐蝕現象。另源關斷後降溫至3〇。。以下所广雖…實施噴之熱循直並未發生裂紋或龜裂。彳-直至300,人 (實施例15) 與實施例相同方法製作兩片燒結體。除在—…體塗膠使線寬與線間隔分別成狀5咖及。5續之圖木，並在氮氣中予以燒附在一疋w社起以形成導電層之外，其餘划以與貫施例相同絛件大製作晶圓保。曰持體，以與實施例丨相同修件矣把日曰員 # 70〇r + 4^C 〇 ,7 7^1," 04 ^ ^ ^ ^ ' 另外使之暴硌於70(TC氟氣中1000小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關㈣降溫至赃以下户斤需時間爲2分鐘。另外，雖從室溫實施_χ;之熱循環測試，但直至3〇〇次並未發生裂紋或龜裂。 (實施例16)〜（實施例2〇) 與實施⑷相同方法製作一片燒結體，及具有線寬與線間隔分別爲0.5 mm及〇.5 mm的w圖案之一片w金屬化基板。將該燒結體與w金屬化基板以熱膨脹係數各自爲2·5χΐ〇·6/ :C、3.0 X 10-Vc、5·〇 x 10-Vc、7 9 χ 1〇·6/τ、以及 1〇 χ ι〇·6/ 。。之玻璃’在700。(:氮氣中使之接合。升溫速率目標雖訂爲 30分鐘/60(TC以内，但如表2所示，所得結果分別爲：35分叙.τ尤裂開，6分鐘就裂開，6分鐘以下無裂開，8分鐘就裂開，以及80分鐘就裂開。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 11— - i 11 II - 1 I - I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ,ιτ ·_ 557531 五、發明説明（μ 表2】 NO. 實施例 —----- ~ΤΓ 實施例 17 貫施例 18 實施例 19 實施例 20

升溫速率目標S 30分/600°C 熱膨脹係婁丈 X10·6/。。2.;77 7.9 升溫速率分/600。。 35 6 ^ 6 8 80 結果裂開裂開無裂開裂開裂開 (請先閲讀背面之注意事- 1· 項再填- 裝-- 寫本瓦) (比較例1) 訂 4 在氮化鋁粉末中加添作爲燒結助劑之5質量％ γ2〇3，再加添黏結劑予以分散混合並經乾燥後，以模具沖|成形兩片經予燒結後能使其成爲直徑300 χ厚度5 mm之圓板。在此上面使直徑0.5 mm，線圈卷繞徑5 mmiM〇以1〇阳⑺節距趴嵌成渦形狀，而後施予185(TC熱壓燒結。結果，燒結體之導熱係數爲173 W/mK，熱膨脹係數爲4.5χ 1(Γ6/χ：。' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製將直徑80 mm璧厚5 mm之氮化鋁管以擴散接合法接入在圓板背面。然後，將Mo製佈線穿過管内而以銀焊法烊接於 Mo線圈之電極端子。、 «形成於側板端邵之電極端子以2 0 0 V電壓通電流，以使圓板邵表面升溫至7 0 0 C。結果’充當晶圓保持部的圓板部之溫度分布爲± 1 2 ·(TC。另外，雖使之暴露於75〇°c氟氣中 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 557531 五、發明説明（35) 1000小時，但並未發生腐ϋ現象。另外，使電源關斷後降溫至3 。〇〜下所需時間爲40分鐘另外，雖從室溫實施:之熱_ 在管接合部發生龜裂現象。 ^過75次就炫知依如上述方法所製得晶圓保持體之構造，與熱性、升溫速率、耐腐性、以及熱循環（H/c)測試4 = 不於表3。另外，後述之比較例2及3之結果也一併顯示於表 --------0^------1Τ------Mm (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 38- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4g ( 210Χ297公釐） 557531 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（36) U) to Η—^ > § > > |·~| W 後金屬化 W 後金屬化 W線圈/HP 金屬化構造金屬管 (徑80壁厚2) 背面銀焊接合 t s · 命W % ^ ^ 命W _ 引出線取自 K) K) 3徊_ B ^ p： Ln 1 接合玻璃熱膨脹係數 X 1〇-6〇C Η—» 〇 b H—^ 〇 b H—» K) b 均勻加熱性土。C Κ) 從700〇C 之降溫時間min 700°Cx lOOOh OK 750〇Cx lOOOh OK 750〇Cx lOOOh OK 耐腐性 H/C前之接合後就已裂開 90次管接合部裂開 5 45 5| H/C結果 RT 〜800〇C -39- (請先閱讀背面之注意事 d •項再填. 裝— :寫本頁) 訂 •d. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 557531 、發明説明（37) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (比較例2) 在氮化鋁粉末中加添作爲燒結助劑之5質量％丫2〇3，再杜=、、黏結劑予以分散混合，然後，以刮漿刀法成形爲經燒 :後把使其成爲1 ·0 mm厚度。將之加以乾燥後，以沖模沖 =兩片經燒結後能使其大小成爲直徑3〇〇之圓板。將這 —以800 C氮氣氣流中加以脱脂，以丨8〇〇。〇下施予燒結4小時。然後，以金剛石磨料研磨經製得燒結體之上下面。結果:燒結體之導熱係數爲175 w/mK，熱膨脹係數5χ lO.Vc 〇知w叔末與燒成助劑以黏結劑加以捏和而印刷於基板上安印刷圖案係W線寬爲〇·5 mm，線間隔爲〇5賴之線狀圖知之以渦形狀形成於圓板部，並使電極端子位於中央邵背面。6將直徑爲8〇mm壁厚爲5mm之管且熱膨脹係數爲 / C又玻璃接合於圓板背面側。然後，將Mo製佈線過管内並以銀焊焊接於W金屬化之電極端子。，形成㈣板端部之電極端子❹Qv電壓通電流，以使 :::表面升溫至戰、结果’充當晶圓保持部的圓板部疋h度分布爲土 10.0。〇〇另外，跆你4 e 1 100ΠΙ A 、雖使 < 暴露於7〇〇°C氟氣中小時’但並未發生腐蝕現象。 =，使電源關斷後降溫至抓以下所需時間爲20分鐘。 =雖從室溫實施卿C之熱循環測試，但經過在&接合部發生龜裂現象。尤 (比較例3) 與比較例2相同方法製作了圓板接合體。 (請先閲讀背面之注意事' I# •項再填· 裝---- :寫本頁) 4 40- Μ氏張尺度顧家辟（CNS ) Α4· (2丨Gx297公楚- 557531 、發明説明（38) 知直仫80 mm壁厚5 mm之日本工業規格sus 31〇製管以，烊法焊接於®板背㈣，並將M。製佈線穿過管内而以銀 'V法焊接於W金屬化之電極端子。处形成於側板端邵之電極端子以200 V電壓通電流，以使圓板部表面升溫至戴。結果，充當晶圓保持部的圓板部〈/皿度刀布爲± 10.0 c。另外，雖使之暴露於7〇〇。。氟氣中 10 0 0小時，但並未發生腐蝕現象。另外，使電源關斷後降溫至3(rc以下所需時間爲25分鐘。另外/、進行上述降溫操作，但在氮化鋁圓板與管接人部就己發生裂紋。 " 按前面所揭示實施形態及實施例理應視爲僅用以舉例視明而非用以局限本發明。本發明之範圍並非限於上述説明訂當應包括申請專利範圍中所界定且與申請專利範圍且均等意義範圍内之所有變更，乃至爲顯明。、經濟部中央橾準員工消費合作社印製综上所述，在依照本發明之—態樣及另—態樣之製造裝置用晶圓保持體，由於其導電層之本體部分與^ 邵分實質上係形成在同一平面上，因此，以由平板構成之了對陶竞基材士住其雙方便可加以保護，或是以保護層加以被覆即可保護導體層。因而，不再需要如傳統方護引出部分而使用管子，致可不需要接合管之工序，可製造容易，且也可消除因設置管子所發生之變形。σ{ 因此，可製造作爲因晶圓直徑大徑化致需要均勾加姓刻或成膜用半導體製造裝置之晶圓保持體而兼具加執哭功能或靜電夾頭功能’且均勻加熱性高，趣曲少，且優於量產性之製品。 41 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐）

Claims

557531 第〇9〇10〇935號專利申請案中文申睛專利範圍修正本(91年6月）、申請專利範

A8 B8 C8 D8 1· 一種半導體製造裝置用日’ m . , ·印®保持體，其特徵在於：包本導姐層，與用以夾住該導體層之陶資基材；且一材之晶圓料面成 :體部分，及為與外部相連接而從該本體：出邵分，〜Ή 上述本體部分與引出部分實質上係佈局在同一平面上 2·如申叫專利範圍第i項之半導體製造裝置用晶圓保持體 :其中之嶋材之材料係由選自由氮化銘、氮切、虱虱化鋁、及氧化鋁所構成群中-種以上構成。 3·如申請專·圍第2項之半導㈣造裝置用晶圓保持體 ’其中 < 陶瓷基材之導熱係數為100 W/mK以上。 4·如申凊專利範圍第丨項之半導體製造裝置用晶圓保持體其中在導电層與陶瓷基材之間具有中介層，該中介層之材料係至少包含熱膨脹係數為3 X丨〇-6/Qc以上8 χ丨〇·6/ C以下之玻璃及熱膨脹係數為3><1 〇·"艺以上6 χ丨〇-6/c>c 以下之非氧化物陶瓷片中任一種。 5·如申請專利範圍第4項之半導體製造裝置用晶圓保持體 ’其中之非氧化物陶瓷係包含5〇質量❶/。以上之氮化鋁或氮化矽。 6.如申請專利範圍第4項之半導艟製造裝置用晶圓保持體 ’其中之中介層之材料係包含镱、钕、及鈣的氧化物，或包含經予加熱即會產生包含镱、钕、及鈣的氧化物之化合物。本紙張尺度適財s @家標準(CNS) M規格(21G χ 297公爱)

裝訂、申請專利範園 .如申清專利範圍第4項之，其中之中介声之材料裝置用曰9 51保持體 .. 胃 < 材科係包含釔與鋁的氧化物，或白么 :丁加熱即會產生包含釔與鋁的氧化物之化合物。 .利範園第1項之半導體製造裝置用晶圓保持體、在陶«材中形成用以#置溫度檢測部之其申：專:=^ 其中-對陶竞基材各具有用以央住本體部分之晶圓保待邵，與從晶圓保持部侧面延伸且用以夾住引出部分之側板部’且側板部寬度係比晶圓保持部之寬度為小。心申請專利範圍第i項之半導體製造裝置用晶圓保持體 ’其中之季電層係形成為至少其本體部分之材料係由選自由W、Mo ' Ag、Pd、pt、Ni、及Cr所構成群中—種以上構成。 H·如申請專利範圍第i項之半導體製造裝置用晶圓保持體，其中之導電層為加熱器、電漿產生用電極及 = 用電極中任一種。 12·如申請專利範圍第！項之半導體製造裝置用晶圓保持體 ’其中全體之厚度為5 mm以下。 13·如申請專利s ®第12項之半導體製造裝置用晶圓保持體’其中之導體層係金屬線。 14. 如申請專利範圍第1項之半導齄-製造裝置用晶圓保持體，其中在夾住引出部分之一對陶瓷基材之側板部佈局〇形環。 15. 如申請專利範圍第}項之半導體製造裝置用晶圓保持體六、申請專利範園，其中在之側板部用以夾住引出部分之_對陶資基材中至少一方 ’設有絕熱用之頸部。 16.如：：專利範園第”之半導體製造裝置用晶圓保持體 j中在由侧板部之一對陶资基材所夹住區域，形成加熱器之本體部分。 17. :種半導體製造裝置，其特徵在於内裝了中請專利範圍矛1項所記述之半導體製造裝置用晶圓保持體。 18. 如申請專利範圍第17項之半導體製造裝置，其用途係選自蝕刻裝置、CVD裝置、以及電漿CVD裝置。 19.-種半導體製造裝.置用晶圓保持體，其特徵在於包含：陶瓷基材，形成在該陶瓷基材上之導電層，以及用以被覆該導電層之保護層；且、上述導電層係具有與陶瓷基材之晶圓保持面成面對面之本δ豆部刀，以及為與外部相連接而從本體部分引出之引出部分，且本體部分與引出部分實質上係佈局在同一平面上。 20·如申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持體，其中之陶瓷基材之材料係由選自由氮化鋁、氮化矽、氧氮化銘、及氧化鋁所構成群中一種以上構成。 21.如申請專利範圍第2〇項之半導體製造裝置用晶圓保持體’其中之陶资基材之導熱係數為1 〇〇 W/mK以上。 22·如申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持體’其中之保護層之材料係至少包含熱膨脹係數為3 X丨 °C以上8X lO't：以下之玻璃及熱膨脹係數為3>< 1〇·6/^ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 557531 A8 B8 C8 -*----------D8 六、申請專利範圍二~ 以上6 χ 1 〇 / c以下之非氧化物陶瓷片中任一種。 23·:申叫專利範圍第22項之半導體製造裝置用晶圓保持月且"其中又非氧化物陶瓷係包含50質量％以上之氮化鋁或斑*化。 24· 2申明專利範圍第2 2項之半導體製造裝置用晶圓保持把/其中之保護層之材料係包含鏡、敍、及鈣的氧化物，或包含經予加熱即會產生包含鏡、钕、及鈣的氧化物之化合物。 25·=申請專利範圍第22項之半導體製造裝置用晶圓保持 ^其中之保護層之材料係包含釔與鋁的氧化物，或包含經予加熱即會產生包含釔與鋁的氧化物之化合物。 26· 2申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持體，其中在陶瓷基材中形成用以佈置溫度檢測部之穴部〇 27·=申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持缸，其中之導電層係形成為至少其本體部分之材料係由選自由W、Mo、Ag、Pd、Pt、Ni、及心所構成群中一種以上構成。 28·如申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持體，其中之導電層為加熱器、電漿產生用電極及靜電夾頭用電極中任一種。〜 29.如申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持體’其中全體之厚度為 5 mm以下。 30·如申請專利範圍第29項之半導體製造裝置用晶圓保持 -4- 、申請專利範固體’其中之導電層係金屬線。. 31·如申睛專利範圍第19項之體，其中陶資基材與保護層之各且二:置：9圓保持之晶圓保持部，與從晶圓保持部侧=且夹2 =分 ::分之侧板部，且侧板部寬度係，保 32·Π中專:=9 偉局丨㈣分之料基材與保護層之側板部 33. :申請專利範圍第19項之半導體製造裝置用晶圓保持二丄其中在用以夾住引出部分之陶竞基材與保護層中至 ^ 一方之側板部，設有絕熱用之頸部。 34. :申fr圍第31項之半導體製造裝置用晶圓保持姐’，其中在由側板部之陶资基材與保護層所夾住區域，形成加熱器之本體部分。 35二種半導體製造裝置，其特徵在於内裝了申請專利範圍第19項所記述之半導體製造裝置用晶圓保持體。 36·如申請專利範圍第35項之半導體製造裝置，其用途係選自姓刻裝置、CVD裝置、以及電漿（^^裝置。、 -5- 本纸張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐)