TWI240985B - Wafer holder for semiconductor manufacturing device and semiconductor manufacturing device in which it is installed - Google Patents

Description

1240985 故、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明有關運用在半導體製造裝置的晶圓固持器，例如 電漿辅助CVD、低壓CVD、金屬CVD、介電層CVD、離子植 入、蝕刻、低K層熱處理、排氣熱處理裝置、以及進一步到 复私腔與有安裝晶圓固持器之半導體製造裝置。 【先前技術】 傳統上，在半導體製造過程中有許多不同的製程如膜沉 積製程和㈣製程是在被處理目標的半導體基板上完成的 。支撐該半導體基板的陶瓷懸浮器為了對他們加熱被使用 在元成半導體基板上製程的製程裝置中。 日本專利申請公開編號H〇4_78 1 3 8為揭露一這種傳統陶 €懸浮器的例子m懸浮器包括··—由陶乾做的加熱 邯’其内埋藏一電阻加熱元件並具有一晶圓加熱表面，被 /且在l内，圓柱支撐邵被提供在一遠離加熱段晶圓加 熱表面的表面上，並且在它和腔之間形成一氣密的封合； 以及連接到電阻加熱元件的電極，並引出腔外以便必須不 用接觸到腔内的空間。 雖然這個發明適用於去除污染物和不良的熱效率，其已 在具有金屬製的加熱器中見到—本發明之前的加熱器—它 /又有楗到製程中半導體基板内的溫度分佈。但是，半導體 基板的/m度分佈是關鍵的，它證明密切的和前述完成的許 夕製私的良率有關。在已知溫度分佈的重要性了，例如日 本專利申巧公開編號2001 ] 1 8664揭露一陶堯懸浮器能夠使 86223 1240985 瓮基板的溫度相等。就這個發明而言，實際上在陶瓷基 板表面内的取尚溫與最低溫之間的溫差可忍受數個。，。以内。 然而，近幾年半導體基板的放大已向前行進中。例如’ 以妙⑻晶圓為例’從8叶過渡到12忖正在進展中。隨之發 生令人印象深刻的半導體基板的直徑放大，在陶㈣浮： 上半導體基板的支撐加熱表面内的溫度分佈變得必須在土 ι·〇%之内；而且在±0 5%之内成為一種期待。 【發明内容】 本餐明、已被帶來對付前 了刀」叫疋，个I明的 目的是要韓實現半導體製造裝置的—晶_持器在其 晶圓支撐表面内具有提升等溫特性，而且一安裝它壤 體製造裝置。 、導 精由發表於日本專射請公開編號刪_ 7 8丨3 8 :造裝置晶圓固持器的發現來達到本發明，晶圓固持器： 晶圓承載表面内的溫度分佈變得不均勻， 〇 、 為在加敎雪 路產生的熱被傳送到電極，因此直接在電極 : ^ 乃'^日曰圓承 載表面内的溫度相對其餘的表面下降。 換言之’在本發明中’在晶圓固持器内有—晶圓承載表 :，而二提供電源給不是形成在除了晶圓固持器晶圓 表面以外的表面上就是在它的内部的電氣電路之電 内熱谷里，應為相對應於軸之晶圓固持”、 更佳地，應為5%或更％。形成在晶圓固持 斋义内的電乳電路最妤至少為一電阻加哉，、 在-半導體製造裝置中安裝一如前述的t。固持器，證 86223 1240985 明製程ψ·曰P7 / l ㈣製造“以㈣㈣更均勾’做出更佳良率的半 、二下::述結合伴隨的圖式’前迷和本發明的其他目的 ;Μ站和優點對熟諳此藝者將變得 【實施方式】 兄 本毛明者發現為了得到晶圓支撐表面内的W戶八佑 1.0%^^ , . ^ &+ 闽円的/皿度分佈在土 ^ 在一軸4内又電極2的熱容 電源給形成在曰@ g^电極作為提供 抽她Ϊ 内的電氣電路3,應為相對應於 少圍'内邱之晶圓固持器之區域5的熱容量的1。%或更 電乱電路可以是電阻的熱產生（加熱）電路或是用於 蚪十# 次疋用於靜電維持晶圓的靜電吸 附电路。這樣的電路最好 配備土少一電阻的熱產生電路， 仁同時可配備其他電路。如- .„ , ^, 如圖2所不，作為提供電源給電路 的廷些電極2被配置在軸4内。 一晶圓經歷業已決定的芻 甘一 版和'以日曰®固持器對該晶圓加熱 ’八精由一不是形成在晶圓 日日W固持备内邵就是在除了晶圓承 載面以外的表面上的加敎开 ^ ^ …、牛。但疋要是軸内電極的熱容 !唣過相對應於軸之晶圓闽姓 '口持σσ疋區域的熱容量的1 0%，則 由電阻加熱元件產生的鈦 …、將粒勿經由電極脫離，以致晶圓 承載表面内的溫度分佈容易 勿夂仔不均勻。事實上被承載晶 回的溫度將偶爾地掉落，要 ,,_ 要疋曰日回承載表面的溫度是偶爾 掉洛的話，當一膜形成製程 广、 可在日曰®上貫施時，產生形成膜 厚度和特質的變動。例如， 在#刻t程中將產生蝕刻速度的 86223 1240985 變動。 這就是為什麼現在晶圓承載表面内的溫度分佈要可能的 餐微讓等溫等級在±議之内’正在尋找—具有在像土〇 5% ’等溫等級。我們發現為了得到沿著這些線的等溫等 二轴内電極的熱容量應為相對應於細之晶圓固持器之區 或的熱容量的1 0 Q/。或更少。 到浮器產生的熱不只對晶圓承載表面加熱也擴散 ^圓承載面以外的表面上。在這樣的環境下發現， 大量的熱被傳送料㈣電極，則直接在電柄上方 二:載表面的溫度將下降。而且’由於 =巧隔絕並且通常在正常壓力τ，藉由對流將二 竿π疋很有可能的。因此在軸内 載面的溫度下降有顯著的影響。 為極對晶圓承 軸内熱傳到電極的量將跟隨一較大的電極數 的電極尺寸而變大。 或—較大 熱傳到電極的量备越大疋’电極的熱容量越大’則 大。要是晶圓承載面的;:而：晶：承載面的溫度分佈會越 的溫度分佈也會變大二度刀“大，則被承載晶圓表面 的等溫等級之内，目,/=晶圓表面的溫度分佈達到幻卿。 晶圓固持器之區域的的熱容量應為相對應於輪之 少是較佳的，因為日Γ 0%或更少。而且，5%或更 或更少的等溫等较:曰回承載面的溫度分佈會達到-±。_5% ::解當電極較柏短 的熱容量，但是要ei日j ”、、合里疋整個電極 疋电極較軸長時，則電極的熱容量會増 86223 I240985 f的末端部1了解當構成的電極是多數個時，則熱 ▲里是多數個電極的總合。 ，^:為根據本發明一晶圓固持器的物質是絕緣的陶瓷 =們'又有特別的限制，但以氮化鋁（A1N)是較佳的由於它 子：：傳導率與優越的抗腐蝕性。接著根據本發明以A1N例 製造一晶圓固持器的方法將詳細的說明。 σ A1N原材粉末它的比表面積是2.0到5.0 m2/g為較佳。要 疋比,面積小於2 〇 m2/g則氮化鋁的燒結性會下降。另一方 :要是比声面積大於5W/g則處理證實會是一個問題，因 的”：凝聚力變得極端強壯。而且，包含在原材粉末内 ^聽量較佳為2wt%或更少。在燒結物的成形中，要是 2數量較超過2wt_它的熱傳導率會衰減。包含在原材 ::内的金屬不純物量除了铭以外應為2〇〇〇啊或更少亦 的。要是金屬不純物量超過這㈣圍則在燒結物的 形中粉末的熱傳㈣會衰減。更特別的是，第四族元素 例如鐵家族元素例如㈣分別含量建議為_啊或更 少’因其對燒結物的熱傳導率有—嚴重惡化的影響。 '因為細不是-個容易燒結的材料，建議添加二堯結促進 劑到A1N原材粉末中。添加的燒結促進劑最好為—稀有驗土 表面的氧化鋁或氮氧化鋁反應叫乍用來提升氣化 密性並作用來消除氧，其為惡化氣化銘燒結物的熱 導率的引起因予，他們使得氮化鋁燒結物的熱傳導率沪 夠提升。 把 86223 -10 - 1240985 乾化合物他們的消除氧作用是特別的顯著，為較佳的稀 · 有驗土元素化合物。添加量最好為〇 〇1到5 wt%。要是少於 Q·0 1 Wt% ’則會產生超細燒結物的問題，跟隨著燒結物的熱 傳導率會衰減。另一方面要是添加量超過5 wt%則會導致燒 …促進劑存在氮化鋁燒結物的晶粒邊界，因此，要是在一 腐蝕氣氛下使用氮化鋁燒結物，則沿著晶粒邊界存在的燒 結促進劑會被餘刻，變成一釋放晶粒和微粒的源頭。更佳 的添加燒結促進劑量是1 wt%或更少。要是少於1 wt%則燒 、、、口促進劑舞不會存在縱使晶粒邊界的三重點，增進抗腐蝕 性。 - 進一步說明稀有鹼土化合物的特性：氧化物、氮化物、 氟化物、和硬脂氧化物化合物可被使用。在這些氧化物中 "不Φ貝且容易得到的是較佳的。按照相同的說法，硬脂 氧^物化合#是特別白勺適合，因4他們冑於有；f幾溶劑有- 上门的親合性’並且要是氮化鋁原材粉末、燒結促進劑等 ^ 有機'合彳中被混合在一起，則事實上燒結促進劑為

一硬脂氧化物化合物將提高可溶混性。 接著，氮化鋁原材粉末、燒結促進劑作為一粉末、一 已決定體積的溶劑、„黏結劑、而且需要時添加_懸浮 或一聯合劑被混合在_起。可能的混合技術包括球-磨白 合和超音波混合。從而該混合可產生_原材泥聚。 該得到的泥漿可被壓模，並藉由燒結壓模的製品來製 一=銘燒結物。共燒結和後金屬化是二個可能的方法, 首先說明金屬化。以一例如乾式散佈的技術 86223 -11 - 1240985 細粒。細粒被塞入一預弁、、表a λΑ y 2丄 、无夬疋的挺子中並接受壓模。理相 的擠入壓力為01 "⑽2或更大。在小於(M tW的壓力下心 在大部分的狀況下不能產出有足夠強度的壓模塊，使得它 在處理中易於破裂。 雖然壓模塊的密度將依據所含黏結劑的量和所添加燒結 促進劑的量而不同，它為15 g/cm3或更大是較佳的。密2小 於1.5 g/cm3將意味著在原材粉末微粒之間有一相對較大的 距離，其將妨礙燒結的進展。同時，壓模塊的密度最好是 15 g/cm3或更小。密度大於2 5 g/cm3將使得它很難來充足的 消除一後續步騾去油污製程中來自壓模塊内的黏結劑。因 此表示很難來產生一如稍早說明的超細燒結物。 接著，加熱和去油污製程是在一無氧化氣氛内的壓模塊上 進行的。在一氧化就氛例如空氣下進行去油污製程將減少燒 結物的熱傳導率，因為A1N粉末將變成表面氧化。較佳的無 氧化環境氣體是氮氣和氬氣。在去油污製程中的加熱溫度最 好為50(TC或更高並且為1〇〇〇它或更低。在低於5〇〇它的溫度 下’在去油污製程後過剩的碳殘留在薄片内因為黏結劑無 法充足的被消除，其妨礙後續燒結步驟中的燒結。另一方 面’在高於1 000 °C的溫度下，從存在A1N粉末表面的氧化被 覆消除氧的能力會衰減，使得殘留碳的量太少以致降低燒 結物的熱傳導率。 在去油污製程之後壓模塊内殘留碳的量最好為丨.〇 wt%或 更少。要是碳超過1.0 wt%它將妨礙燒結，其意味著無法產 出超細燒結物。 86223 -12- 1240985 接著，進行燒結。燒結是在—無氧化氮氣、氬氣、或類 似的氣氛内以1700到200(TC的溫度下進行的。其中環境氣 體例如最好利用的氮氣内所含的溼度—在已知3〇充或更低 下的露.點。要是它包含超過這的逵度，則燒、结物的熱傳導 率將很可能下降，因為A1N會和在燒結與形成氮化物期間： 環境氣體内的澄度反應。另一個較佳的條件是環境氣體内 氧的體積為Q.GG1 vol%或更少。—較大體積的氧將可能導致 A1N被氧化，削弱燒結物的熱傳導率。 當在燒結期間的另-個條件時，使用治具適合為氮化删 (BN)壓模的部品。由於治具作為氮化硼（bn)壓模的部品將 可充分地防止熱對抗燒結溫度，而且表面具有固態潤滑， 當薄片在燒結期間縮收時，治具和薄片間的摩擦將會減少 ’其使得做出的燒結物具有較少的扭曲。 該獲得的燒結物受到根據需.求製程的管制。在接續步驟 中用網版印刷將一導電膠印到燒結物上的例子中，表面粗 键度最好為5 _或更少Ra。要是超過5 _以網版印刷形成 的電路，B案中諸如污潰或針孔的缺陷很可能增加。更合 適的是一 1 μιη或更少Ra的表面粗糙度。 對上述所提表面粗糙度拋光，雖然在燒結物的二側是網 版印刷的例子，縱使在網版印刷只影響—㈣，抱光製程最 好在網版印刷面對側的面上進行。這是因m網版印 刷面意味著在網版印刷其月間]堯結物將以非減面支撐著 ，而且毛邊和碎片將存在非据光面上，使得燒結物的固定 性不穩定，以致由網版印刷產生的電路圖案沒有晝好。 86223 -13 - 1240985 而且’在已處理面之間的厚度均勾性（平行度）最好為〇 f mm或更少厚度均勻性超過0.5 mm會導致網版印刷期間導 電膠厚度的大變動。另一較佳條件是網版印刷面的平坦度 為0.5 mm或更少。要是平坦度超過〇5 mm，則也會有網版 印刷期間導電膠厚度的大變動。特別合適的為一 〇丨mm或 更少的平坦度。 使用網版印刷來散佈一導電膠並形成電氣電路在一歷經 拋光製程的燒結物上。根據需求藉由將一金屬粉末一氧化 粉末、一黏結劑、和一溶劑混合在一起來得到導電膠。該 金屬粉末最好為鎢、鉬或姮，因為他們的熱膨脹係數與陶 堯的熱膨脹係數一致。 添加氧化粉末到導電膠也是要來增加它鍵結到A：[N的強 度。該氧化粉末最好為一 IIa族或nia族元素的氧化物、或是 Al2〇3、Si〇2、或是一類似的氧化物。釔氧化物是特別的適 合因為它對應A1N有一非常好的潤濕性。這類氧化物的添加 量最好為0.1到30 wt%。要是量少於(M wt%，則A1N和已形 成電路的金屬層之間的鍵結強度會衰減。另一方面，要是 量超過30 wt%則會使得電路金屬層的電氣電阻提高。 導電膠的厚度最好為5 μπι或更多並且為1〇〇 μιη或更少， 就它後·乾燥的厚度而言。要是厚度小於5 μΓη則電氣電阻將 會太高而且鍵結強度會下滑。同樣地，要是超過1〇〇 μπι則 键結強度也會衰減。 較佳的已形成電路的圖案是加熱器電路（電阻加熱元件電 路）的例子’圖案間距為0 1 mm或更多。在一小於〇 1 mm的 86223 -14- j24〇985 間距下，當電流流入電阻加熱元件時會發生短路，而且隨 著施加電壓和溫度會產生漏電流。特別是在50(rc或更高-溫 之下利用電路的例子，圖案間距較佳應為〗mm或更多；更 往應為3 mm或更多。 在導電膠去油污之後’接著烘烤。去油污是在一無氧化氮 氣、氬氣、或類似氣氛内進行的。去油污溫度最好為5〇〇c或 更高。在小於500°C之下，對消除來自導電膠的黏結劑是不 利的’在金屬層内留下碳’其在烘烤期間將與金屬形成碳 化物，因、此增加金屬層的電氣電阻。 烘烤是適當在一典氧化氮氣、氬氣、或類似氣氛内在15〇〇 °C或更高溫之下進行的。在小於1 5〇〇它的溫度之下，烘烤 後主屬層的電氣電阻變知太鬲因為膠内金屬粉末的烘烤沒 有進展到晶粒成長階段。進一步的烘烤參數是烘烤溫度不 應超過製造陶瓷；的燒結溫度。要是在一超過陶瓷燒結溫度 的溫度下烘烤導電膠’則燒結促進劑的懸浮揮發性併入陶 瓷的開始，而且，加速導電膠内金屬粉末的晶粒成長，削 弱陶瓷和金屬層之間的強度。 為了確足金屬層疋電氣隔絕的，一絕緣被覆可形成在金 屬層上。較佳的絕緣被覆物質是和其上有金屬層形成的陶 瓷為相同的物質。例如來自熱膨脹係數差異所產生的後燒 結翹曲問題將會發生，要是陶瓷和絕緣被覆物質有顯著的 差異的話。例如，陶瓷是A1N的例子中，一 Ha族元素或^^ 叙—素之氧化物/峡化物的預先決定量被加入並與A1N粉末 I此3，加入一黏結劑和一溶劑且混合液變成一膠液， 86223 -15- 1240985 且該膠液可被網版印刷來分散它到金屬層上。 在那個例子，所添加燒处彳 &、、、°促進劑的量最好為0.01 wt%或更 夕。以一小於〇. 〇 1 wt〇/0的量續多 里、、，巴、豕被覆沒有緻密化，使得它很 難來穩足金屬層的電氣絕緣。 &、促進刎的量不超過2 0 wt%是更佳的。大於3〇糾％導致旧夕 〇幸致過多的燒結促進劑侵入金屬 層’其會結束改變金屬層的兩今十 層0包虱電阻。雖然沒有特別的限 制’散佈厚度最好為5 μπι或更多。 又夕坆疋因為在小於5 μπι之 下要有穩定的電氣絕緣被證實是一個問題。 進-步，據本方法，根據需求作為基板的陶资可被貼片 。可透過-黏著劑來完成貼片。黏著劑—是—⑴族元素或 Ilia族兀素的化合物，和一黏結劑與一溶劑被加入到一鋁氧 化物粉末或减化物粉末中並做成_膠液，以—如網版印 刷的技術將該膠液散佈到結合面上。所使用黏著劑的厚度 沒有特別的限制，但最好為5 _或更多。要是厚度小於5 _ ，則接合的缺陷如針孔和接合的不平整易於產生在黏著層 中。 陶瓷基板上已散布的黏著劑在一無氧化氣氛内在5〇〇 t 或更高的溫度下去油污。然後藉由堆疊陶瓷基板在一起將 陶瓷基板彼此接合，施加一預先決定的負載到該堆疊，並 在一無氧化氣氛内對它加熱。此負載最好為〇 〇5 kg/cm2或更 多。要是負載小於0.05 kg/cm2則得不到足夠的黏著強度，而 且其他接合的缺陷也可能發生。 雖然接合的加熱溫度沒有特別的限制，只要在該溫度下 陶瓷基板可透過黏著劑可適當的彼此接合，較佳是〗5〇〇t： 86223 -16- 1240985 或更高。在小於1 500°C證實很困難獲得足夠的黏著強度， 以致接合處的缺陷易於產生。在剛討論到去油污和接合期 間最好使用氮氣或氬氣作為無氧化氣氛。 一陶資貼片的燒結物適合用於一如前述製造的晶圓固持 器。只要涉及到電氣電路，就應了解到假如它們是加熱電 路的例子，則可利用一鉬線圈，以及在靜電吸附電極和rf 兒極的情況下，可以用鉬或鵪網目而不用導電膠。 在這個例子中，鉬線圈或網目可建立在Am原材粉末中， ，且晶11固持器可以熱擠壓製得。同時熱擠壓的溫度和氣 汛可能和A1N燒結的溫度和氣氛相同，合意的熱擠壓施加一 10 kg/cm2或更多的壓力。在小於1〇 kg/cm2的壓力下，晶圓 固持器無法展現它的能力，因為間隙在剔和4目線圈或網目 之間產生。 現在說明 。藉由整治刀片將稍早提及的原材泥漿灌 =薄片巾。#片壓模的參數沒有特別的限制，但是薄片乾 紐後的厚度合意的為3 _或更少。薄片厚度大於〗_導致乾 鉍泥漿的大縮收’增加在薄片中產生裂缝的可能性。 使用一如網版印刷的技術來散布導電膠將—事先決定外 形適於作為電氣電路的金屬層形成在上述的薄片上：所使 用的導電膠可以和後金屬化方法下說明的相同。然而，沒 有加入一氧化粉末到導電膠不會妨礙共燒結法。 接著，有經過電路形成的，笨巧 ^入 〜乂成的溥片和沒有經過電路形成的薄 。貼合是楮由設定每一薄片到位置來將他們堆疊在 -起。其中根據需纟，一溶劑被散佈在薄片之間。在這堆 86223 -17- 1240985 疊狀態中，料片加熱可能是需要的心 狀態下，加熱溫度最好為150V J玄：、、文熱的 對貼合薄片會產生很π ^ 力❻超過這個溫度 万曰屋玍很大a形。然後施加壓力到該堆 起的薄片使他們成為—整體。施加壓力： 觀的範圍内。要是壓力小wMPa，則不^夠使薄片= 一整體而且在後續製程期間會剝 r•丄 θ刮離開來，同樣地，要是施 加壓力超過1〇〇 MPa，則薄片變形的程度會變得太大。 該貼合經過一去油污製程以及 人Μ Aσ 心、.、口，其和稍早說明的後 至屬化法〜疋相同的方式。參數如去 一 . 去油/了和燒結中的溫度以 及碳的量是和後金屬化中的相同。 … ^ U 在先則說明用網版印刷 將一導電膠印到薄片中，晶圓固持 U U秤奋具有一多個電氣電路 可藉由分別印刷加熱電路、靜電吸附電極電路等到一多個 薄片上和貼合它們而輕易的製得。以此方式可製得適合作 為一晶圓固持器的陶瓷貼合燒結物。 該得到的陶€貼合燒結物根據需求來接受處理。慣常的 半導體製造裝置’在燒結狀態中陶逢貼合燒結物通常無法 得到準確的要求。晶圓承載表面的平面度作為一加工精度 的例子最好為0.5 mm或更少；而且〇1 mm*更少是特別好 的。平面度大於0.5 mm易於增加晶圓和晶圓固持器之間的 間隙，避免晶圓固持器的熱被均勻地傳到晶圓並且很可能 使得晶圓内不規則溫度的產生。 更好條件疋晶圓承載表面的表面粗糖度為5 pm Ra。要 是粗糙度大於5 pmRa，則由於在晶圓固持器和晶圓之間的 摩擦而釋放自A1N的晶粒會成長很多。這樣釋放的微粒變成 86223 -18- 1240985 對晶圓上諸如膜沉積和！虫刻的製程有負面影響的污染物。 而且，一:I μπι或更小Ra的表面粗糙度是理想的。 -晶圓固持器底部可以前述方法製得。當需要時可將一軸 黏到晶圓固持器上。雖然軸物質沒有特別的限制，只要它的 熱膨脹係數不是明顯的不同於晶圓固持器_的，在轴物質 和晶圓固持器之間熱膨脹係數的差異最好為5χΐ〇_6 κ或更 少 〇 要疋熱膨脹係數的差異超過5χ1 〇·6 κ，則裂缝會緊鄰著晶 圓固持器—和車由之間的接合處產生；但是當二者結合時縱使 衣邊’又有產生，當它經過重覆使用的熱循環裂缝和裂痕會 喪生在接合處。在晶圓固持器是Α1Ν的例子中，軸物質最佳 為Α1Ν，但是也可使用氮化矽、碳化矽、或耐火矽酸鋁。 透過一黏著層來結合鑲覆。該黏著層的成分最好由Α1Ν和 Ah〇3以及稀有鹼土氧化物構成的。這些成分是較佳的因為 他們和陶瓷之間的喜好潤濕性，例如a1n是晶圓固持器和軸 的物質’其使得接合強度相對的高並容易製造一氣密的接 合表面。 車由和晶圓固持器個別接合面的平面度最好為〇 5 mm或 更少。平面度大於這個使得間隙可能發生在接合面，妨礙 〃、有足夠氣法、接合的產生。一 q 1 m m或更小的平面度是 更合適的。在此，一 〇.〇2 mm或更小晶圓固持器之接合面 的平面度是更合適的。同樣地，個別接合面的表面粗糙度 最好為5 μπι或更少Ra。表面粗糙度超過這個將意味著間隙 可能發生在接合面。一 1 μιη或更小Ra的表面粗糙度是更合 86223 -19- 1240985 通的。 接著’附著電極到晶圓固持器 可完成該附著。例如，^承載表面對面二已知的技術 邊，可透過電氣電路相對 ^圓固持器側 或沒有金屬化、使用—主=且在電路上進行金屬化， 直接連接到它。當需要:二=焊接材料蝴的電極等可 能力。以此方式：=可：=來增加它們的抗氧化 器。 “ 導體製造裝置用之晶圓固持 而且，雄據本發明半導髀曰 工，組裝進-半導體製固持器上被加 口口 罝由於根據本發明晶圓固梏 R晶圓承載表面的溫度是均勻@，所以晶圓内的 :傳統的更均，，以產生沉積膜、熱製程等方面： 具體實施例 具體實施例1 將重量99份的氮化鋁粉末和重量i份的γ〗〇3粉末混八、、 和重量10份的聚乙烯縮丁醛作為一黏結劑以及和重量^ = 的苯二甲酸二丁酯作為一溶劑數種混合，而且整治刀片二 入一直徑43 0 mm和厚度1.0 mm的生薄片中。這裡， 不』用—^ 具有平均粒徑0·6 μιη和比表面積3.4 m2/g的氮化鋁粉末。 外’使用重量100份平均粒徑是2.0 μιη的鎢粉末來調製— 膠；重量1份的Y2〇3和重量5份的纖維素乙酯作為_點、择 ^ 4 ， 以及Carbito 1ΤΜ系列的丁酯作為一溶劑。使用一坩麵研 吓和 一三輪研磨來混合。藉由在生薄片上網版印刷將鹤膠形成在 86223 -20· 1240985 加熱電路圖案中。 多個厚度1.0 mm的個別生薄片被貼合到印有加熱電路-的 生薄片上，來產生總厚度是在三個種類的貼合物。藉由在 模中原位堆璺薄片，並以1 〇 MPa的壓力同時保持5 〇它的溫 度下熱加壓2分鐘來完成該貼合。然後在600 下一氮氣氣 氛内對該貼合物去油污，並在3小時與1 8 〇 〇 °c的時間與溫度 下一氮氣氣氛内進行燒結，從而產生晶圓固持器。這裡， 在晶圓承載表面上進行一拋光製程以致他們將是丨或更 J Ra而~且以致在軸接合囬是5 μιη或更小Ra。晶圓固持器 亦被加工到實際他們的外徑。晶圓固持器加工後的尺寸是 3 40 mm的外徑與16 mm的厚度。 一 80 mm外徑、60 mm内徑、且3〇〇 111111長八以做成的軸， 被附著到晶圓固持器之晶圓承載表面對側的表面。黏著劑 疋5〇/〇A12〇3-30%Y2〇3-20%A1N。實際上軸的外徑是8〇顏 而且晶圓固持器的厚度是丨6 mm，表示相對應於軸之晶圓固 持备之區域的熱容量是53.88 J/gK。 藉由穿過晶圓承載表面對側面到加熱電路的二個位置， 來暴路邵分晶圓固持器内的加熱電路。利用一主動金屬焊 接材料將鉬做的電極直接連接到加熱電路暴露的部分。藉 由傳送包流經過電極將晶圓固持器加熱，並量測他們的等 μ等級。這裡，電極的直徑是4 mm且長度是3〇〇。而且 ’在每一例子中裝上表I所列的電極數目。 、等溫等級的量測是透過安裝一 12吋晶圓溫度計在晶圓承 載表面上並量測他們的溫度分佈。應清楚調整電源供應使 86223 -21 - 1240985 結果被提出在表 顯示為電極熱容| 圓固持器的熱容量 得晶圓溫度計中央部位的溫度是55『c。 。逞裡’表1所示是電極的總熱容量列表 ，並且正比於應為相對應於軸部位之晶 列表顯示為熱容量百分比。

表I

/員似於具體實施例!準備34〇議外徑、且19 _厚 成的晶圓固持器。像具體實施例卜由ain做成的軸， ?於具體實施例1的方式被附著到每一晶圓固持器上。目 日曰圓固持器被做成j 9 _的厚度，所以相對應㈤ 持备，區域的熱容量是63 98 J/gK。此外，類似於具體實施 例1裝上表Π所列的電極數目，而且以相同於具體實施：丨 的方式量到55(TC下的溫度分佈。結果得到在表11内。

表II 編號 電極數目 電極熱容量 (J/gK) 熱容量分比 (%) 等溫等級 (%) 6 2 1.01 1.5 \ ^ / ±0.35 86223 -22- 1240985 7 4 2.02 3.1 + 0.39 8 6 3.03 4.7 ±0.48 ^ 9 8 4.04 6.3 ±0.68 10 10 ~. -____1 5.05 7.8 士 0.75 具體實施例3 類似於具體實施例1準備340 mm外徑、且19 mm厚A1N做 成的晶圓固持器。像具體實施例i 一由A1N做成的轴，以相 同於具體實施例1的方式被附著到每一晶圓固持器上。此外 ’類似於具體實施例丨裝上表川所列的電極外徑和數目，而 且以相同於具體實施例i的方式量到5 5 〇它下的溫度分佈。 結果得到在表IΠ内。 表iii 電極外徑電極數目 (mm) 電極熱容熱容量百等溫等級 量（J/gK)分比（％) (〇/〇)

^L-—— \2Ί .21 42.6__ 表至J表III可明白，藉由使得轴内電極的熱容量為相 ±5.38 編號 應於軸之晶圓固持器之區域的熱容量的i 0 %或更少，則晶 表面的溫度分你可去 了達到±1.0%的等溫等級之内。而且，要 軸内電極的熱容量為人 為相對應於軸 < 晶圓固持器之區域的 86223 -23 - 91240985 容量的5%或更少，則晶圓表面的溫度分铈可達到土〇 5%的 等溫等級之内。 表I到表II的晶圓固持器被安裝到一半導體製造裝置内， 其中ΊΊΝ膜被形成在12吋直徑的矽晶圓上。要是使用來自該 表編號1 2到1 6的晶圓固持器，則TlN膜厚度的變動為一較大 的1 5%或更多，·但是要是使用除了這些以外的晶圓固持器， 則ΤιΝ膜厚度的變動為_較小的1〇%或更少， 優越的T i N膜。 而且可形成極 根據前顧本發明，使㈣内電極的熱容量為相對 軸4晶圓固持器之區域的熱容量的10%或更少，則能夠：應具有優越等溫等級的半導體製造裝£和晶圓固持^。、‘。 【圖式簡單說明】 ·· 圖1表示根據本發明一 x 印0固持益剖面結構的一 J 圖2疋；口著圖1晶圓固持器下矣ri0 P ㈤口疗斋下表面取仔的平面视圖 圖式代表符號說明】 Μ 丁 及 ? 4 晶圓固持器 電極 電氣電路 軸

區域 86223 -24-

Claims (1)

1240985 .麵·旬:'ji3日 第092116976號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(94年4月） 拾、申請專利範園： 1。一種半導體製造裝置用之晶圓固持器，該晶圓固持器有 一晶圓承載表面並包括： 一軸被接合到晶圓固持器用來支撐該晶圓固持器； 一電氣電路不是形成在除了晶圓承載表面以外的表面 上就是在它的内部；以及 該軸内的電極，用來提供電源給該電氣電路，該軸内 電極的熱容量，應為相對應於該軸外周圍内部之晶圓固 持器之區域的熱容量的10%或更少。 2。如申請專利範圍第1項之晶圓固持器，其中形成在晶圓固 持器之内的電氣電路最好至少為一電阻加熱元件。 86223-940413.doc