TWI480972B - A wafer holding body for improving the connection method of the high-frequency electrode, and a semiconductor manufacturing apparatus comprising the same - Google Patents

A wafer holding body for improving the connection method of the high-frequency electrode, and a semiconductor manufacturing apparatus comprising the same Download PDF

Info

Publication number
TWI480972B
TWI480972B TW099108407A TW99108407A TWI480972B TW I480972 B TWI480972 B TW I480972B TW 099108407 A TW099108407 A TW 099108407A TW 99108407 A TW99108407 A TW 99108407A TW I480972 B TWI480972 B TW I480972B
Authority
TW
Taiwan
Prior art keywords
wafer
conductive connecting
wafer holding
holding portion
wafer holder
Prior art date
Application number
TW099108407A
Other languages
English (en)
Other versions
TW201036103A (en
Inventor
Akira Mikumo
Yoshihiro Nishimoto
Kouichi Kimura
Hirohiko Nakata
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Electric Industries filed Critical Sumitomo Electric Industries
Publication of TW201036103A publication Critical patent/TW201036103A/zh
Application granted granted Critical
Publication of TWI480972B publication Critical patent/TWI480972B/zh

Links

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4581—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber characterised by material of construction or surface finish of the means for supporting the substrate
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/6831—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using electrostatic chucks
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C16/00—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes
    • C23C16/44—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating
    • C23C16/458—Chemical coating by decomposition of gaseous compounds, without leaving reaction products of surface material in the coating, i.e. chemical vapour deposition [CVD] processes characterised by the method of coating characterised by the method used for supporting substrates in the reaction chamber
    • C23C16/4582—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs
    • C23C16/4583—Rigid and flat substrates, e.g. plates or discs the substrate being supported substantially horizontally
    • C23C16/4586—Elements in the interior of the support, e.g. electrodes, heating or cooling devices
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01J—ELECTRIC DISCHARGE TUBES OR DISCHARGE LAMPS
    • H01J37/00—Discharge tubes with provision for introducing objects or material to be exposed to the discharge, e.g. for the purpose of examination or processing thereof
    • H01J37/32—Gas-filled discharge tubes
    • H01J37/32431—Constructional details of the reactor
    • H01J37/32532—Electrodes
    • H01J37/32577—Electrical connecting means
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/683—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping
    • H01L21/687—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches
    • H01L21/68714—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support
    • H01L21/68792—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere for supporting or gripping using mechanical means, e.g. chucks, clamps or pinches the wafers being placed on a susceptor, stage or support characterised by the construction of the shaft
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/67—Apparatus specially adapted for handling semiconductor or electric solid state devices during manufacture or treatment thereof; Apparatus specially adapted for handling wafers during manufacture or treatment of semiconductor or electric solid state devices or components ; Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67005—Apparatus not specifically provided for elsewhere
    • H01L21/67011—Apparatus for manufacture or treatment
    • H01L21/67017—Apparatus for fluid treatment
    • H01L21/67063—Apparatus for fluid treatment for etching
    • H01L21/67069—Apparatus for fluid treatment for etching for drying etching

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Metallurgy (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Plasma & Fusion (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Container, Conveyance, Adherence, Positioning, Of Wafer (AREA)

Description

改善高頻電極之連接方法之晶圓保持體及載其之半導體製造裝置
本發明係關於一種於半導體製造製程中為了保持晶圓並進行加熱處理而使用之晶圓保持體，特別係關於一種為了對晶圓藉由CVD等進行成膜或蝕刻、或者為了對抗蝕劑等進行熱處理而使用之晶圓保持體、以及裝載其之半導體裝置。
一直以來，在半導體製造製程中，為了於晶圓載置面上保持晶圓並進行加熱處理，使用有包含電阻發熱體電路、高頻電極電路等之電性電路之各種晶圓保持體。於該晶圓保持體之晶圓保持部上保持晶圓並進行加熱處理時，重要的是晶圓保持部不會變形或破損。因此，於晶圓保持部之面內溫度分布、用於支持晶圓保持部之管狀支持構件之機械的固定方法或接合方法等方面考慮很多辦法。
又，於晶圓保持部中，埋設有電阻發熱體電路、高頻電極電路，進而視需要埋設有靜電夾頭用之電極，該等電極端子可從晶圓載置面之相反側取出。於該等電極端子上，分別連接有導電性之連接零件作為導通線。含有該導電性連接零件之導通線係可經由管狀支持構件之內部及其腔室連接用之金屬或陶瓷之突緣而取出至反應容器之系統外，並視需要而連接於電源系統。
作為如此之晶圓保持體之通常的使用方法，有平行平板型之電漿CVD裝置。其係於反應容器上部設置電漿上部電極，於晶圓保持部之內部設置電漿下部電極，藉以於該等之間產生電漿。利用該電漿來促進反應，於晶圓上沈積、生成必要之膜。下部電極兼具靜電夾頭功能，故為了吸附晶圓亦可對下部電極施加偏壓電壓，但通常較多情況下，將下部電極連接於接地零件，且接地零件藉由被固定於腔室內而保持為零電位。
該高頻電極電路上有時會施加有最大數kW之大功率，若不進行牢固的電性連接，則連接部分會發生燒損。然而，電漿CVD用途之晶圓保持體一般用於300~600℃，視情形亦可用在700℃以上之溫度，因此晶圓保持體整體會發生熱膨脹。此時，當管狀支持構件為陶瓷製時，藉由該管狀支持構件與從晶圓保持部之背面取出之電極端子及連接於其之金屬製的導電性連接零件之間的熱膨脹差，而會產生應力集中。
例如，在導電性連接零件之熱膨脹量大於陶瓷製之管狀支持構件、且於管狀支持構件之下部剛硬地固定有導電性連接零件時，由於熱膨脹差，該導電性連接零件會使晶圓保持部自晶圓載置面之相反側之面上頂，最壞之情形會導致晶圓保持體之變形或破損。
又，關於高頻電極電路之導通線，為了緩和因導電性連接零件之熱膨脹所產生之應力，形成使導電性連接零件與接地零件或腔室之接地部分之連接部分可滑動之結構。例如，於專利文獻1中，提出一種使用線圈狀之彈簧接點而使金屬突緣部分與導電性連接零件之連接可自由滑動之連接器內部的耦合結構。
然而，上述先前之耦合結構中，導電性連接零件與接地零件之連接點兼帶進行用以緩和由熱膨脹引起之應力之滑動及電性連接，故在使高頻電極電路經由接地零件而與地連接時，無論如何亦無法獲得牢固且可靠性較高之電性連接，熱膨脹時之滑動所引起之摩擦會產生微粒，並且因滑動而導致連接不完全從而電性通路受限，因此會產生於該部分流動有偏流電流而導致異常過熱或燒損之故障。
先行技術文獻 專利文獻
專利文獻1：日本專利特開2002-141403號公報
本發明係鑒於上述先前之情形而完成，其目的在於提供一種含有可靠性較高之高頻電極電路之晶圓保持體、及裝載於該晶圓保持體上之半導體製造裝置，該晶圓保持體係以不存在滑動部分之牢固之電性連接方法將高頻電極電路經由接地零件而與地連接，藉此可防止連接部分產生異常過熱或微粒。
為達成上述目的，本發明提供之晶圓保持體包含：晶圓保持部，其設置於腔室內，並埋設有高頻電極電路；支持構件，其自與該晶圓載置面相反之側之面對該晶圓保持部予以支持；接地零件，其係相對於該支持構件設置於與晶圓保持部相反之側；及導電性連接零件，其被插通至該支持構件之內部，電性連接該高頻電極電路與該接地零件；該導電性連接零件於鉛直方向具有變形能，且做為該導電性連接零件之主要電流通路而使用之連接部分係藉由面接觸而固著。
於上述的本發明提供之晶圓保持體中，較好的是導電性連接零件包含：連接於高頻電極電路之沿鉛直方向朝下延伸之金屬製的剛性構件、及連接於該剛性構件之可撓性構件。該可撓性構件係可藉由沿鉛直方向朝下延伸之螺旋形構件或板簧狀構件、或者於水平方向延伸之平板狀構件而構成。
又，於上述的本發明提供之晶圓保持體中，較好的是導電性連接零件與接地零件之連接部分係可在支持構件與接地零件連接之同時進行連接、或可在其後進行連接之結構。本發明進而提供一種半導體製造裝置，其裝載有具有該等特徵之晶圓保持體。
根據本發明，可使晶圓保持體之高頻電極電路與接地零件之電性連接之部分不存在滑動部分，從而牢固且可靠性較高，因此可防止該連接部分產生異常過熱或微粒。由此可提供一種含有可靠性較高之高頻電極電路之晶圓保持體、及裝載於該晶圓保持體上之半導體製造裝置。
以下，一邊參照圖1，一邊說明本發明之晶圓保持體之一具體例。圖1所示之晶圓保持體10係裝載於未圖示的電漿CVD裝置等半導體製造裝置之腔室內者，其包含：載置半導體晶圓之圓盤狀之晶圓保持部1；自該晶圓載置面1a之相反側之面(以下，亦稱為背面1b)對該晶圓保持部1予以支持之支持構件2，該支持構件2為陶瓷製，宜具有管形狀；及於該支持構件2上設置於晶圓保持部1之相反側之接地零件3。
於晶圓保持部1中，埋設有電阻發熱體電路4及高頻電極電路5。電阻發熱體電路4具有1對電極端子(未圖示)，此處，為了使下述之導電性連接零件可進行連接，各自之一端部自晶圓保持部1之背面1b露出。同樣地，高頻電極電路5之電極端子(未圖示)之一端部亦自晶圓保持部1之背面1b露出。另外，對於具備晶圓保持部1之該等電極端子，可使用對鎢實施鍍鎳(Ni)而成者。
於自上述晶圓保持部1之背面1b露出之電阻發熱體電路4之電極端子之一端部，預先設有螺桿部。以與該螺桿部螺合之方式，於電阻發熱體電路4用之導電性連接零件6上亦預先設置螺釘部。藉此，電阻發熱體電路4用之導電性連接零件6與電阻發熱體電路4電性連接。同樣地，高頻電極電路5用之導電性連接零件7亦經由相互螺合之螺桿部而與高頻電極電路5電性連接。
電阻發熱體電路4用之導電性連接零件6之結構並無特別限定，其係經由支持構件2之內部及設置於接地零件3中之貫通孔3a而與腔室系統外之電源系統(未圖示)連接。另一方面，高頻電極電路5用之導電性連接零件7之一部分亦可具備例如日本專利特開2007-281161號公報所揭示之中空的管狀電極結構。為了避免與其他的電極電路、例如與電阻發熱體電路4用之導電性連接零件6之電性干擾，該高頻電極電路5用之導電性連接零件7較理想的是被含有陶瓷等絕緣材料之絕緣管(未圖示)所包圍。
高頻電極電路5用之導電性連接零件7之下部係經由接地零件3而與地連接。此時，若將導電性連接零件7以無變形能之狀態、即以剛硬(剛性)之狀態直接固定於設置於鉛直方向下部之接地零件3上，則在晶圓保持部1被加熱時導電性連接零件7會發生熱膨脹，導致晶圓保持部1自背面上頂。為了避免此情形，本具體例中，使導電性連接零件7保持鉛直方向之變形能，且將導電性連接零件7之一端藉由面接觸而固著於接地零件3。
此處，所謂面接觸，係指導電性連接零件7與接地零件3之連接部分並非經由點或線而係經由面彼此接觸，所謂固著，係指該等面彼此之接觸部分並不滑動而是相互牢固地固定。作為如此之藉由面接觸而固著之方法，具體而言，可舉出例如螺絲固定、焊接、熔接等。
為了保持導電性連接零件7之變形能，可利用包含自與電極端子之連接部沿鉛直方向朝下延伸之金屬製的剛性構件、及與其電性連接之金屬製的可撓性構件之2種構件來構成導電性連接零件7。例如，圖1所示之導電性連接零件7係藉由沿鉛直方向朝下延伸之金屬桿7a、及安裝於該金屬桿7a下部之於水平方向延伸之具有可撓性之平板狀的金屬導線7b而構成。
作為於金屬桿7a之下部安裝金屬導線7b之方法，較好的方法為：形成使金屬桿7a之下端部螺刻有外螺紋或內螺紋之結構，使預先已於兩端部開洞之金屬導線7b之一個洞對準該金屬桿7a之下端部，並以螺帽或螺釘來固定。又，金屬導線7b之另一個洞較好的是螺絲固定於設置於支持構件2下部之接地零件3上，藉此，可將設有該另一個洞之金屬導線7b之端部與接地零件3之上表面維持面接觸狀態。
金屬導線7b較好的是安裝成於水平方向延伸，藉此可應對高頻電極電路5用之導電性連接零件7於鉛直方向之熱膨脹或熱收縮而於鉛直方向自由地彎曲。因此，可提供一種無需於導電性連接零件7之連接部分設置滑動部分而可在電性通路(導通路徑)上維持牢固的固定狀態、且可長期維持較高之可靠性的結構。
再者，導電性連接零件7之連接部分之面接觸可為平面彼此之面接觸，亦可為含有大致相同形狀之部分之曲面彼此之面接觸。例如可為如下方法：由圓柱形之桿構成導電性連接零件7之連接部分，並以將具有與其大概相同之內徑之環狀構件裂開一半所成者來夾住該圓柱形之桿。
在將上述平板狀之金屬導線7b固定於接地零件3時，順序較好的是，在將支持構件2連接於接地零件3時，可與其同時或在其之後，自支持構件2之外側連接。其原因在於，若不如此操作，則估計在將接地零件3安裝於支持構件2上之前將金屬導線7b連接於接地零件3實際上會較困難，或者成為非常複雜的作業。
作為具體的安裝方法，並無特別限定，例如可舉出以下方法：如圖2所示，一邊將設於金屬導線7b端部之洞與支持構件2之突緣部之洞對準，一邊以該突緣部與接地零件3夾住金屬導線7b之該端部，利用連接支持構件2與接地零件3之螺釘8將金屬導線7b之端部連接於接地零件3。
上述平板狀之金屬導線7b必需於鉛直方向彎曲，因此與圖1之紙面平行之剖面之縱橫比較好的是，水平方向/鉛直方向為3以上，更佳者為5以上。平板狀之金屬導線7b之厚度若過薄，則因熱膨脹、熱收縮而有可能導致斷裂，若過厚，則難以彎曲，因此宜為0.3 mm以上、1.5 mm以下。
近幾年來，使用於電漿等之高頻之頻率變得越來越高，例如已使用13.56 MHz以上之頻率。因此，特別於頻率較高之區域，為了能不發熱地使用高頻線，宜增大其表面積。對於高頻電極電路而言，由於電極中流動之高頻係僅於電極表面附近流動，故為了於相同剖面積下增大表面積，扁平形為佳，由此亦認為平板具有優勢。
又，上述金屬導線7b可為大致完全的扁平，亦可於中途具有屈曲部或彎曲部。又，於高頻電極電路5用之導電性連接零件7熱膨脹、熱收縮時，為了使金屬導線7b能沿鉛直方向容易地彎曲而去除與構成接地零件3之金屬突緣部之連接部分，以確保金屬導線7b上下之空間。
如圖3A所示，例如較好的是，於接地零件3上設置嵌有金屬桿7a之下端部之有底的孔3b，進而，於接地零件3之上表面中之金屬導線7b與接地零件3對向之區域上，去除金屬導線7b與接地零件3之連接部，形成朝該孔3b逐漸變深之傾斜槽3c。或者如圖3B所示，亦可於接地零件3上設置嵌有金屬桿7a之下端部及於水平方向延伸之金屬導線7b整體之有底的孔3b，以使金屬導線7b之上表面與接地零件3面接觸之方式連接。於此情形時，宜將接地零件3與金屬導線7b之連接部分形成為懸伸狀。
於上述具體例中，金屬導線7b係使用平板狀之構件，但並不限定於該構件，只要可於鉛直方向變形，則亦可使用其它形狀之構件。如圖4所示，例如亦可包含使導電性連接零件7沿鉛直方向朝下延伸之金屬桿17a、及除兩端部以外整體性彎曲之沿鉛直方向延伸之板簧狀之金屬導線17b。
作為用以使高頻電極電路5用之導電性連接零件7具有變形能之此外其他的方法，亦可使導電性連接零件7之一部分或全體形成為螺旋狀。如圖5所示，例如亦可包含使導電性連接零件7沿鉛直方向朝下延伸之金屬桿27a、及除與接地零件3之連接部分以外形成為螺旋狀之金屬導線27b。
如此一來，自埋設於晶圓保持部1之高頻電極電路5引出螺旋狀之高頻線作為導電性連接零件7，藉此可吸收鉛直方向之熱膨脹。於此情形時，為了不使螺旋部分相對於鉛直方向沿橫向完全伸長，如圖5所示，例如較好的是將螺旋狀部分收納於陶瓷製之管狀支持管9之內部，或沿棒狀構件捲繞螺旋狀部分。再者，螺旋狀部分之剖面可為圓狀或平角狀等任意之形狀，但為了形成最精簡之結構，較理想的是使用薄的金屬箔製作平角狀之導線，並將其捲繞成螺旋狀。
金屬導線之材質較好的是能反覆抗疲勞、難以產生微粒者，例如宜為鎳、鎳鉻合金、不鏽鋼、科伐合金、鐵-鎳合金。其中，科伐合金、鐵-鎳合金宜預先進行鍍鎳。另外，銅作為CVD晶座，因金屬汚染而為忌諱之材料，故不佳。另一方面，為了避免產生微粒，接地零件3之材質一般會使用鋁合金或不鏽鋼，但為了實現輕量化而以鋁合金為佳。
如此，本發明之晶圓保持體10之特徵在於，自所埋設高頻電極電路5經由導電性連接零件7直至接地零件3為止之主要電流通路係藉由面接觸而連接。進而其特徵在於，作為上述高頻線之主要電流通路而使用之導通線路不具有點接觸部分或滑動部分。藉此，可防止該連接部分產生異常過熱或微粒，從而可提高高頻電極電路5之可靠性。再者，為了確保面接觸所形成之導通線路，亦可另外設置從上述電流通路分支的導通線路。
且說，用以對作為加熱用加熱器之電阻發熱體電路4進行通電之電流導線，可選擇剖面積相對較大、且具有可撓性之結構之撚線。另一方面，當自埋設於晶圓保持部1之高頻電極電路5直至接地零件3為止流通有高頻電流之情形時，於導電性連接零件7之表面會集中性地流動有高頻電流，因此該撚線結構較多地承擔點接觸部分，故各剖面上電流向其他素線之分流並不容易，由此導致一部分素線產生異常發熱等，從而無法長期持續高頻通電。
又，於高頻電極電路5中，重要的是高頻系統全體之L成分、C成分、R成分之平衡，必需使用匹配箱(Matching box)，採取阻抗整合，因此隨著時間之經過或每次換裝裝置，若高頻導通線於支持構件2之內部發生物理性移動，則於電漿施加時會產生錯誤模式。因此，僅以具有可撓性之理由來使用撚線等可撓性之電線進行連接，從再現性之觀點而言不佳。即，必需形成可長期維持一定特性之結構。
考慮到該等情形，為了解決高頻電極電路用之導電性連接零件之熱膨脹、熱收縮之問題，一直以來研討了諸多之對策，但其等對策主要多為僅針對鉛直方向之對策，且常存在以下問題：於連接部分因滑動而產生微粒，或連接狀態變得不穩定。對此，以上說明之本發明之結構係未陷於上述先前之對策而能解決該等問題者。
作為一例，本發明之結構係基於以下新穎之想法：將導電性連接零件7與接地零件3之固定點相對於導電性連接零件7之熱膨脹、熱收縮之方向而於水平方向錯開，經由可撓性構件進行固定，更實際的固定方法為以下獨創性之優質之結構：集中我等之智慧，在將管狀之支持構件2固定於接地零件3時，與此同時或在其之後，以螺釘擰緊導電性連接零件7與接地零件3。
又，關於本發明之晶圓保持體10，亦可向支持構件2之內部供給惰性氣體。藉此，特別可防止高溫部之電極部分之劣化。又，支持晶圓保持部1之支持構件2於形狀上並無特別制約，可採用任意之形狀，但從簡易之結構、且具有高機械強度之點而言，更理想的是管狀。
該支持構件2可物理性固定於晶圓保持部1，亦可化學性接合於晶圓保持部1。當減少晶圓保持部1上之作用應力時，較好的是不使用蠟材或玻璃等將支持構件2化學性接合，而是例如以螺絲固定等之方法進行物理性固定。一般而言，支持構件2於晶圓保持部1附近溫度較高，反之，於其相反側溫度低，因此支持構件2會因該溫度差而易變形。若此時之支持構件2與晶圓保持部1進行化學性接合，則支持構件2之變形會對晶圓保持部1造成影響，晶圓保持部1上之作用應力變大，故不佳。
相對於此，在螺絲固定等之物理性固定方法之情形時，在晶圓保持部1與支持構件2之間會產生尺寸上之若干「餘裕」，反之，若不存在尺寸上之「餘裕」，則無法固定。因此，晶圓保持部1與支持構件2之間產生之應力係以其「餘裕」不減少之方式吸收，故與進行化學性接合之情形相比，可使應力相對較小，故較佳。
作為晶圓保持部1及支持構件2所使用之材料，並無特別制約，可使用氧化鋁、氮化鋁、氮化矽、碳化矽等之陶瓷材料或者其複合體。該等材料之選定要要考慮使用溫度、費用、耐蝕性等而適宜決定即可。於該等材料之中，特別好的是氮化鋁。
其次，關於本發明之晶圓保持體10之製造方法，以氮化鋁(AlN)之晶座為例進行說明。所使用之AlN之原料粉末較好的是比表面積為2.0~10.0 m2 /g者。當比表面積未滿2.0 m2 /g時，氮化鋁之燒結性降低，又，當超過10.0 m2 /g時，粉末之凝聚變得非常強，故難以操作。另外，原料粉末中含有之氧量宜為2重量%以下。若氧量超過2重量%，則燒結體之熱傳導率會降低。
進而，原料粉末中含有之鋁以外之金屬雜質量共計宜為2000 ppm以下。若金屬雜質量超過上述範圍，則燒結體之熱傳導率會降低。特別對於作為金屬雜質之Si等之4族元素、Fe等之鐵族元素，使燒結體之熱傳導率降低之作用較高，故含量分別宜為1000 ppm以下。
AlN係難燒結性材料，故宜於AlN原料粉末中添加燒結助劑。作為所添加之燒結助劑，較好的是稀土類元素化合物或鹼土類金屬化合物。該等化合物會在燒結過程中與存在於氮化鋁粉末微粒表面之氧化鋁或氧氮化鋁發生反應，促進氮化鋁之緻密化，並且亦有去除導致氮化鋁燒結體之熱傳導率降低之氧的作用，故可使氮化鋁燒結體之熱傳導率提高。
燒結助劑之添加量宜為0.01~5重量%之範圍。在添加量未滿0.01重量%時，難以獲得緻密之燒結體，並且燒結體之熱傳導率會降低。又，在添加量超過5重量%時，於氮化鋁燒結體之粒界中存在燒結助劑，故於腐蝕性環境下使用時，存在於該粒界之燒結助劑會被蝕刻，從而成為脫粒或產生微粒之原因。更好的是，燒結助劑之添加量為1重量%以下。在添加量為1重量%以下時，於粒界之3相點上亦不存在燒結助劑，故燒結體之耐蝕性進一步提高。
上述燒結助劑中，較好的是稀土類元素化合物，尤其好的是去除氧之作用顯著之釔化合物。又，作為稀土類元素化合物，可使用氧化物、氮化物、氟化物、硬脂氧化合物等。其中，從容易廉價地獲得之點而言，較好的是氧化物。又，由於硬脂氧化合物與有機溶劑之親和性較高，故於以有機溶劑混合AlN原料粉末與燒結助劑等時，混合性變高，因而較適宜。
於該等AlN原料粉末及燒結助劑粉末中，添加特定量之溶劑、黏合劑、進而視需要而添加分散劑、膠溶劑並混合。混合方法並無特別制約，可為球磨機混合或超音波之混合等。藉由如此之混合而可獲得原料漿料。成形所獲得之原料漿料並燒結，由此可獲得成為晶圓保持部之AlN燒結體。該方法中，可有共燒法與後金屬化法之2種方法。
首先，對後金屬化法進行說明。以由上述原料漿料進行噴霧乾燥等之手法而製作顆粒。將該顆粒填充於特定之模具中，實施壓製成形。此時，壓製壓力較理想的是9.8 MPa以上。當壓力未滿9.8 MPa時，多數情況下無法充分獲得成形體之強度，因操作等而易破損。
又，成形體之密度隨黏合劑之含量或燒結助劑之添加量而不同，較好的是1.5 g/cm3 以上。若未滿1.5 g/cm3 ，則原料粉末微粒間之距離會相對變大，從而難以進行燒結。又，成形體密度宜為2.5 g/cm3 以下。若超過2.5 g/cm3 ，則難以利用下一步驟之脫脂處理而充分去除成形體內之黏合劑，故難以獲得如上所述之緻密之燒結體。
所獲得之成形體於氮或氬等非氧化性環境中加熱而進行脫脂處理。若於大氣等之氧化性環境中進行脫脂處理，則AlN粉末之表面會被氧化，故燒結體之熱傳導率降低。脫脂處理之加熱溫度宜為500~1000℃。在溫度未滿500℃時，無法充分去除黏合劑，於脫脂處理後之成形體中過剩地殘存有碳，從而阻礙其後之燒結步驟中之燒結。
又，在溫度超過1000℃時，殘存之碳之量變得過少，因此去除存在於AlN粉末表面之氧化被膜之氧之能力下降，燒結體之熱傳導率降低。殘存於脫脂處理後之成形體中之碳量宜為1.0重量%以下。若殘存之碳超過1.0重量%，則燒結受到阻礙，因此無法獲得緻密之AlN燒結體。
對脫脂後之成形體進行接下來的燒結。該燒結係於氮或氬等非氧化性環境中，以1700~2000℃之溫度進行。此時使用之氮等環境氣體中所含之水分之露點宜為-30℃以下。在含有較其更多之水分時，於燒結時AlN會與環境氣體中之水分發生反應而形成氧氮化物，從而有可能導致熱傳導率降低。又，環境氣體中之氧量宜為0.001體積%以下。在氧量超過0.001體積%時，AlN之表面會被氧化，從而有可能導致熱傳導率降低。
進而，於燒結時用以載置成形體之治具宜為氮化硼(BN)成形體。該BN成形體對於上述燒結溫度具有充分之耐熱性，並且其表面具有固體潤滑性，故於燒結時可使成形體收縮時之治具與成形體之間之摩擦變小，從而可獲得應變較少的AlN燒結體
所獲得之AlN燒結體視需要而實施表面之研磨加工等機械加工。於下一步驟中網版印刷導電膏時，燒結體之表面粗糙度Ra宜為5 μm以下。若超過5 μm，則在以網版印刷而形成電路時，容易產生圖案滲透或氣泡(pin hole)等之缺陷。更好的是，表面粗糙度Ra為1 μm以下。
在研磨加工至上述之表面粗糙度為止時，當然於燒結體之兩面進行網版印刷之情形時自不必說，即便僅於單面實施網版印刷時，網版印刷之面與相反側之面亦宜實施研磨加工。於僅研磨加工網版印刷之面時，在網版印刷時，會以未研磨加工之面來支持燒結體。此時，於未研磨加工之面上存在有突起或異物，故燒結體之固定變得不穩定，因此在網版印刷中不能正確地描繪出電路圖案。
又，關於該研磨加工，兩加工面之平行度宜為0.5 mm以下。若平行度超過0.5 mm，則於網版印刷時導電膏之厚度之不均會變大。平行度若為0.1 mm以下則特佳。進而，網版印刷之面之平面度宜為0.5 mm以下。在平面度超出0.5 mm時，導電膏之厚度之不均亦會變大。該平面度若為0.1 mm以下則特佳。
對已實施研磨加工之AlN燒結體藉由網版印刷而塗佈導電膏，形成電氣電路圖案。導電膏係藉由向金屬粉末中混合黏合劑及溶劑而獲得。作為金屬粉末，自與陶瓷之熱膨脹係數之匹配之角度而言，較好的是鎢、鉬、或鉭。
又，為了提高與AlN之密著強度，亦可於上述導電膏中添加氧化物粉末。作為氧化物粉末，較好的是3A族元素或3A族元素之氧化物、Al2 O3 、SiO2 等。特別是氧化釔，其對於AlN之濡潤性非常好，故較佳。該等氧化物粉末之添加量宜為0.1~30重量%。於未滿0.1重量%之情形時，作為所形成之電氣電路之金屬層與AlN之密著強度會降低。反之，若超過30重量%，則作為電氣電路之金屬層之電氣電阻值會變高。
關於導電膏之厚度，乾燥後之厚度宜為5 μm以上、100 μm以下。在厚度未滿5 μm時，不僅電氣電阻值會變得過高，而且密著強度會降低。又，在厚度超過100 μm時，密著強度會降低。另外，於所形成之電路圖案為電阻發熱體電路時，圖案之間隔宜為0.1 mm以上。在上述間隔未滿0.1 mm時，當電阻發熱體中流過電流時，藉由施加電壓及溫度而會產生洩漏電流，從而有短路之危險。特別在500℃以上之溫度下使用時，圖案之間隔較好的是1 mm以上，更好的是3 mm以上。
其次，在導電膏脫脂後進行燒成。脫脂係於氮或氬等之非氧化性環境中進行。脫脂溫度宜為500℃以上。在脫脂溫度未滿500℃時，導電膏中之黏合劑之去除會不充分，從而於金屬層內殘留有碳，在燒成時形成金屬之碳化物，從而金屬層電氣電阻值變高。
脫脂後之導電膏之燒成係適合在氮或氬等之非氧化性環境中以1500℃以上之溫度而進行。在溫度未滿1500℃時，導電膏中之金屬粉末不進行粒成長，因此燒成後之金屬層之電氣電阻值會變得過高。又，燒成溫度不超過陶瓷之燒結溫度為宜。其原因在於，若以超過陶瓷燒結溫度之溫度來燒成導電膏，則陶瓷中含有之燒結助劑等會開始昇華，進而促進導電膏中之金屬粉末之粒成長，陶瓷與金屬層之密著強度會降低。
為了確保作為所形成之電氣電路之金屬層的絕緣性，可於金屬層之上形成絕緣性塗層。絕緣性塗層之材質只要與金屬層之反應性小、且與AlN之熱膨脹係數差為5.0×10-6 /K以下，則並無特別制約，例如可使用結晶化玻璃或AlN等。將該等材料形成為例如膏狀以進行特定之厚度之網版印刷，並視需要而進行脫脂後，以特定之溫度進行燒成，藉此可形成絕緣性塗層。
此時，添加至膏中之燒結助劑量宜為0.01重量%以上。在未滿0.01重量%時，絕緣性塗層無法緻密化，難以確保金屬層之絕緣性。又，燒結助劑量宜不超過20重量%。若超過20重量%，則過剩之燒結助劑會浸透於金屬層中，從而引起金屬層之電氣電阻值發生變化。膏之塗佈厚度並無特別限定，但較好的是5 μm以上。其原因在於，當未滿5 μm時，難以確保絕緣性。
又，亦可使用銀、鈀、鉑等之混合物或合金來作為上述導電膏。對於該等金屬，藉由相對於銀之含有量添加鈀或鉑而可使導體之體積電阻率增加，故根據電路圖案來調整其添加量即可。又，該等添加物具有防止電路圖案間之遷移之效果，因此較好的是相對於銀100重量份而添加0.1重量份以上。
為了確保與AlN之密著性，該等金屬粉末中宜添加金屬氧化物。例如，可添加氧化鋁、氧化矽、氧化銅、氧化硼、氧化鋅、氧化鉛、稀土類氧化物、遷移金屬元素氧化物、鹼性土類金屬氧化物等。作為添加量，較好的是0.1重量%以上50重量%以下。若含量較其更少，則與氮化鋁之密著性會降低，故不佳。又，若含量較其更多，則銀等金屬成分之燒結受到阻礙，故不佳。
混合上述金屬粉末與金屬氧化物粉末，進而添加有機溶液或黏合劑，形成膏狀之後，與上述相同地以網版印刷而形成電路圖案。此時，對所形成之電路圖案，於氮等惰性氣體環境中或大氣中，在700℃至1000℃之溫度範圍內進行燒成。
於此情形時，為了確保電路間之絕緣，可藉由塗佈結晶化玻璃或釉玻璃、有機樹脂等並燒成或使其硬化而形成絕緣層。作為玻璃之種類，可使用硼矽酸玻璃、氧化鉛、氧化鋅、氧化鋁、氧化矽等。於該等粉末中添加有機溶劑或黏合劑，形成膏狀，以網版印刷進行塗佈。
塗佈之厚度並無特別限定，但較好的是5 μm以上。其原因在於，當未滿5 μm時，難以確保絕緣性。又，作為燒成溫度，較好的是較上述電路形成時之溫度更低。若以較上述電路燒成時之溫度更高之溫度進行燒成，則電路圖案之電阻值會變大，故不佳。
接不來，視需要進而積層陶瓷基板。陶瓷基板之積層可經由接合劑而進行。作為接合劑，係使用於氧化鋁粉末或氮化鋁粉末中添加2A族元素化合物或3A族元素化合物與黏合劑或溶劑並膏化者，於接合面上以網版印刷等之手法進行塗佈。所塗佈之接合劑之厚度並無特別制約，但較好的是5 μm以上。在厚度未滿5 μm時，容易於接合層上產生氣泡或接合不均等之接合缺陷。
塗佈有接合劑之陶瓷基板於非氧化性環境中以500℃以上之溫度進行脫脂。其後，疊合所要積層之陶瓷基板，施加特定之負重，於非氧化性環境中進行加熱，藉此將陶瓷基板彼此接合。施加之負重較好的是5 kPa以上。在負重未滿5 kPa時，無法獲得充分之接合強度，或容易產生接合缺陷。
接合時之加熱溫度只要為可使陶瓷基板彼此經由接合層而充分密著之溫度，則無特別制約，但較好的是1500℃以上。在未滿1500℃以時，難以獲得充分之接合強度，容易產生接合缺陷。上述脫脂及接合時之非氧化性環境宜使用氮或氬等。
以上述方式，可獲得成為晶圓保持體之晶圓保持部之陶瓷積層燒結體。再者，作為上述電氣電路，可不使用導電膏，例如為電阻發熱體電路時可使用鉬線(線圈)，於靜電夾頭用電極電路或高頻電極電路等情形時可使用鉬或鎢之網(網狀體)。
此時，可使上述鉬線圈或網內置於AlN原料粉末中並以熱壓法而製作。熱壓之溫度或環境只要遵循AlN之燒結溫度或環境即可，熱壓壓力較理想的是施加1.0MPa以上。在熱壓壓力未滿1.0MPa時，鉬線圈或網與AlN之間會產生間隙，因而發揮不出加熱器之性能。
其次，對共燒法進行說明。以刮刀法片材成形上述原料漿料。關於片材成形並無特別制約，但片材之厚度於乾燥後宜為3mm以下。若片材之厚度超過3mm，則漿料之乾燥收縮量變大，故片材上產生龜裂之概率變高。於所獲得片材上以網版印刷等之手法塗佈導體膏，藉此形成特定形狀之電氣電路圖案。導電膏可使用與上述後金屬化法中與所說明之導電膏為相同者。但是，共燒法中，於導電膏中即使不添加氧化物粉末亦無妨。
將已形成上述電路圖案之片材與未形成電路圖案之片材進行積層。積層之方法係將各片材置於特定之位置並疊合。此時，視需要而於各片材間塗佈溶劑。於疊合之狀態下視需要進行加熱。於加熱時，加熱溫度宜為150℃以下。若以超過150℃溫度來加熱片材，則所積層之片材會發生較大變形。然後，對疊合之片材施加壓力使其一體化。施加之壓力較好的是1~100MPa之範圍。在壓力未滿1MPa時，無法使片材充分地一體化，於其後之步驟中會發生剝離。又，若施加超過100MPa之壓力，則片材之變形量會變得過大。
與上述後金屬化法同樣地，將該積層體進行脫脂處理及燒結。脫脂處理及燒結之溫度、碳量等與後金屬化法之情形相同。於片材上印刷上述導電膏時，於複數之片材上分別印刷電阻發熱體電路或者高頻電極電路，靜電夾頭用電極電路等，並將其等積層，藉此可容易地製作具有複數之電氣電路之通電發熱加熱器。以此方式，可獲得成為晶圓保持體之晶圓保持部之陶瓷積層燒結體。
再者，當電阻發熱體電路等之電氣電路形成於陶瓷積層體之最外層時，為了確保電氣電路之保護及確保絕緣性，與上述後金屬化法情形同樣地可於電氣電路上形成絕緣性塗層。所獲得之陶瓷積層燒結體視需要而實施加工。其原因在於，通常，於燒結之狀態下，多數情況下無法取得半導體製造裝置所要求之精度。
對於加工精度而言，例如，關於晶圓載置面之平面度，與環狀凸部或壓印晶圓之接觸部宜為0.1 mm以下。若該平面度超過0.5 mm，則於存在被處理物之晶圓與晶圓保持部之間易產生間隙，晶圓保持部之熱不會被均勻地傳達至被處理物，因而易產生被處理物之溫度不均。
又，晶圓載置面之面粗糙度Ra較好的是5 μm以下。若Ra超過5 μm，則因晶圓保持部與晶圓之間的摩擦而導致AlN之脫粒現象會變多。此時，脫粒之粒子成為微粒，對在晶圓上之成膜或蝕刻等之處理造成惡劣影響。進而，表面粗糙度Ra更好的是1 μm以下。以上述方式，可製作出晶圓保持體之晶座之晶圓保持部。
於以此製作之晶圓保持部上安裝支持構件。作為支持構件之材質，只要其熱膨脹係數與晶圓保持部之陶瓷之熱膨脹係數無較大不同，則無特別制約，但與晶圓保持部之熱膨脹係數之差較好的是5×10-6 /K以下。若熱膨脹係數之差超過5×10-6 /K，則特別於化學性接合之情形之接合時，在晶圓保持部與支持構件之安裝部附近易產生龜裂等，即便接合時不產生龜裂，於反覆使用中亦會在接合部上施加熱循環而產生破損或龜裂。例如，當晶圓保持部為AlN時，支持構件之材質以AlN為最佳，但亦可使用氮化矽、碳化矽或莫來石等。
上述支持構件可經由接合層而進行化學性接合。於化學性接合時，接合層之成分較好的是包含AlN及Al2 O3 以及稀土類氧化物。該等成分與晶圓保持部或作為支持構件之材質之AlN等陶瓷的濡潤性良好，故接合強度變得相對較高，且亦容易獲得接合面之氣密性，因此較佳。
接合之支持構件及晶圓保持部各自之接合面之平面度宜為0.5 mm以下。若超過0.5 mm，則接合面上易產生間隙，從而難以獲得具有充分氣密性之接合。平面度較佳者為0.1 mm以下。再者，晶圓保持部之接合面之平面度若為0.02 mm以下則更佳。另外，各個接合面之面粗糙度Ra宜為5 μm以下。在面粗糙度超過5 μm時，仍易於接合面上產生間隙。接合面之面粗糙度Ra更佳者為1 μm以下。
又，上述支持構件亦可借由螺絲固定等之物理性(機械性)手法而安裝。例如，當支持構件為筒形狀時，於支持構件之內側或外側形成突緣部，形成複數之、可能之情形時形成3處以上之貫通孔或螺絲孔，於晶圓保持部側亦形成螺絲孔。於此，藉由將以與晶圓保持部或支持構件之熱膨脹係數較為接近之材質所形成之外螺紋擰入而可於晶圓保持部上安裝支持構件。該安裝方法中，可根據其用途而於支持構件之內側或外側以上述方式進行固定，但為了使晶圓保持部上之作用應力較小，較好的是於支持構件之內側進行固定。
以上，根據實施形態說明了本發明之晶圓保持體，但本發明並不限定於上述實施形態，於不脫離本發明之主旨之範圍內可實施種種形態。即，本發明之技術性範圍涉及申請專利範圍及其均等物。
實施例
[實施例1]
於氮化鋁粉末99.5重量份中添加氧化釔0.5重量份作為燒結助劑，進而添加黏合劑、有機溶劑並進行球磨混合，藉此製作漿料。對所獲得之漿料進行噴霧乾燥而製作顆粒，並對其壓製成形而製作成形體。其次，將該成形體於氮環境中於700℃之條件下進行脫脂後，於氮環境中以1850℃進行燒結而獲得氮化鋁燒結體。將所獲得之燒結體加工成直徑330 mm、厚度10 mm。此時之表面粗糙度Ra為0.8 μm，平面度為50 μm。
於該氮化鋁燒結體上網版印刷鎢(W)膏而進行塗佈，在氮環境中以700℃進行脫脂後，於氮環境中以1830℃進行燒成，藉此，於一個面上形成電阻發熱體電路且於另一個面上形成高頻電極電路。進而，於高頻電極電路側配置厚度1 mm、於電阻發熱體電路側配置厚度9 mm之氮化鋁基板，經由以接著所需之氮化鋁作為主成分之材料而進行必要的脫脂燒成製程後，進行接合，製成晶圓保持基板。
相對於該晶圓保持基板，形成到達電阻發熱體電路為止的鍃孔，與為了對電阻發熱體電路供電而已實施鍍Ni之W製的電極零件接觸，確保供電電極線。而且同樣地，與對以高頻施加為目的之基礎電路之高頻電極電路已實施鍍Ni之W製的電極零件接觸，確保高頻電極線。該等電極零件成為沿鉛直方向朝下之M3之螺釘端子結構，將具有M3內螺紋結構之直徑4 mm之Ni製的導電性連接零件擰入其中而連接。
又，於該晶圓保持基板之被處理面之相反面上，如特願2008-018874號公報所揭示，開設用以固定陶瓷製之管狀支持構件之金屬螺釘裝填用的M6有底內螺紋孔，將已實施鍍Ni之W製之附突緣的金屬螺釘擰入之後，為了防止金屬螺釘止轉，使用氮化鋁製之固定用零件壓入金屬螺釘之突緣，並使用玻璃預型體而使固定用零件與晶圓保持基板接合。
相對於埋設有以此製作之金屬螺釘之晶圓保持部，在預先設置於陶瓷製之管狀支持構件之突緣部的貫通洞中插通金屬螺釘，使用金屬螺帽將陶瓷製之支持構件固定於晶圓支持部。
於管狀支持構件之另一端，安裝用以與腔室連接之鋁製的接地零件。該接地零件係於鉛直方向上開設一孔，2個供電用之導電性連接零件通過安裝於該孔之氣密用連接器端子而電性取出至腔室系統外。又，來自高頻電極電路之導電性連接零件形成為與該接地零件電性連接之結構。
此處，來自高頻電極電路之直徑4 mm之導電性連接零件形成為沿鉛直方向朝下之M3之螺釘結構。另一方面，準備長度35 mm、寬度6 mm、厚度0.5 mm之平板狀之Ni製的金屬導線作為高頻線連接用，於其上穿孔直徑3.2 mm之2個孔。於金屬導線上穿孔之該等直徑3.2 mm之孔之一個孔中，插通上述導電性連接零件之M3螺釘部分，並使用M3螺帽夾入來固定。
於朝該水平方向突出之平板狀之電流導線上穿孔之另一個直徑3.2 mm之孔中，插通另外的M3螺釘並與上述接地零件連接。以此，製作出如圖3A所示之晶圓保持體。該晶圓保持體形成為，高頻電極電路用之導通線、與自導電性連接零件之下部朝水平方向延伸之平板狀之金屬導線連接的結構，因此於高頻電極線之導電性連接零件發生熱膨脹時平板狀之金屬導線會彎曲，可吸收熱膨脹。於已穿孔之孔上，如圖中3c所示設置有傾斜槽，故易使平板狀之金屬導線彎曲，從而可容易吸收熱膨脹。
於使用上述結構之晶圓保持體來作為平行平板型之高輸出電漿CVD晶座時，對上述電阻發熱體電路之電極線供給電力並加溫至550℃為止之狀態下形成電漿。具體而言，將層狀地埋設於晶圓保持部之高頻電極電路作為平行平板之下部電極，在高頻電極線經由接地零件而接地連接之該下部電極、與上部電極之簇射頭之間施加13.56 MHz、100 V、2 kW之高頻並且流通反應氣體，藉此可形成電漿，且可於晶圓上沈積所需之成膜。
該電漿施加條件取決於CVD處理，但於下述之長期可靠性試驗中，對於每1晶圓處理，使電漿施加時間為1分鐘。又，於長期可靠性試驗中無需沈積，故使用N2 代替反應氣體僅施加電漿。
於上述條件下進行長期可靠性試驗後得知，對於構成高頻電極線之鉛直方向之導電性連接零件而言，因其上部連接於晶圓保持部而會產生熱膨脹，與陶瓷製之管狀支持構件相比，產生有更多的熱膨脹。於此狀況下，與導電性連接零件之熱膨脹對應地，朝水平方向突出之平板狀之金屬導線會彎曲，故即便一直進行100,000發之實驗，亦可穩定地持續施加高輸出電漿。
[實施例2]
取代實施例1之平板狀之金屬導線，準備寬度8 mm、厚度0.3 mm之不鏽鋼箔作為高頻電極電路用之導電性連接零件，將棒狀之外徑5 mm之治具作為芯材，以於其周圍不鏽鋼箔彼此不會相互重疊之方式預先捲繞之後，去除治具，沿著於下側具有開口部之外徑10 mm、內徑6 mm之電極保護用陶瓷管的內壁進行安裝，自其下部開口部取出不鏽鋼箔之端部並於其上開孔，於作為接地部之接地零件上直接進行螺絲固定，由此製作出如圖5所示之結構之晶圓保持體。對其進行與上述實施例1相同之長期可靠性試驗。其結果為，可穩定地持續施加100,000發之電漿。
[實施例3]
取代實施例1之平板狀之金屬導線，將寬度8 mm、厚度1 mm之不鏽鋼平板之兩端部去除，形成整體性彎曲之板簧作為高頻電極電路用之導電性連接零件，使其於鉛直方向延伸並將一端部連接於電極零件，且將另一端部於成為接地部之接地零件上直接進行螺絲固定，製作出如圖4所示之結構之晶圓保持體。對其進行與實施例1相同之長期可靠性試驗。其結果為，可穩定地持續施加100,000發之電漿。
[實施例4]
使平板狀之金屬導線為下表1所示之各種材料及尺寸，除此之外以與實施例1相同之方法製作晶圓保持體。對該等試樣1~11以與實施例1相同之電漿施加條件進行100次的電漿施加，觀察是否產生問題。其結果獲得下表1所示之觀察結果。
[比較例1]
將如圖6所示之金屬桿57直接固定於接地零件3上，除此之外以與實施例1相同之方法製作晶圓保持體。對該晶圓保持體，以與實施例1相同之電漿施加條件進行電漿施加後，在進行第32片之晶圓處理之階段下，金屬桿57會將晶圓保持部1上頂，產生晶圓保持部1破損之故障。
認為其係於高溫狀態下，作為高頻電極電路用之導電性連接零件之金屬桿57引起熱膨脹，為了消除因與晶圓保持部1之熱膨脹差而產生之應力，將晶圓保持部1自下方上頂之應力會發揮作用，進而，由於反覆施加高輸出電漿而導致晶圓保持部1破損。
[比較例2]
於如圖7所示之金屬桿67之下部設置狹縫，其中插有被稱為線圈狀彈簧接點之接觸子67a，與接地零件3進行電性、機械性接觸，除此之外以與實施例1相同之方法製作晶圓保持體。此時，作為材質，使用可高電力通電之鈹銅型、及強度上具有斥力之不鏽鋼型之2種。對該等晶圓保持體進行電漿施加。
任一情形時，於500W左右之電漿施加中不會斷線，但若進行2kW之電漿施加，則在第37,510發、第69,399發時無法進行穩定的電漿施加。若拆開觀察其內部，則會發現鈹銅型中螺旋彈簧磨耗，一部分線圈斷線而產生電漿閃爍之現象。另一方面，於不鏽鋼型中，推測螺旋彈簧燒損而無法產生電漿。其原因認為，於任一情形下，由於長時間之電漿施加，因此均難以使由螺旋彈簧部分期待之熱膨脹所引起之滑動與高輸出通電之兩者並存。
鈹銅型與不鏽鋼型之不同之處認為，鈹銅型會較早產生磨耗，但因其電氣電阻較低，故被分流到其他的線圈部分。但是，認為當接觸部分為不完全時可看見電漿之閃爍現象。對於不鏽鋼型之情形，則認為與鈹銅相比，較難產生磨耗，若一旦開始磨耗，則電氣電阻較高之部分無法分流到其他的線圈部分，從而產生雪崩現象，螺旋彈簧整體會燒損而無法進行電漿施加。
[比較例3]
使用如圖8所示之兩端上安裝有壓接端子之撚線77，於接地零件3上直接進行螺絲固定，除此之外以與實施例1相同之方法製作晶圓保持體。對該晶圓保持體，以與實施例1相同之電漿施加條件進行100次的電漿施加，觀察是否產生問題。其結果為，若進行2 kW之電漿施加，則於100發中可看見3次左右之閃爍，無法進行穩定的電漿施加。認為其產生之原因在於，撚線77之結構多具有於主要電流通路中僅進行點接觸之部分。
1．．．晶圓保持部
2．．．支持構件
3．．．接地零件
4．．．電阻發熱體電路
5．．．高頻電極電路
6．．．電阻發熱體電路用之導電性連接零件
7．．．高頻電極電路用之導電性連接零件
7a、17a、27a．．．金屬桿
7b、17b、27b．．．金屬導線
10．．．晶圓保持體
圖1係表示本發明之晶圓保持體之一具體例之剖面圖；
圖2係表示具備本發明之晶圓保持體之導電性連接零件之安裝方法之一具體例的剖面圖；
圖3A係表示具備本發明之晶圓保持體之導電性連接零件之具體例的部分剖面圖；
圖3B係表示具備本發明之晶圓保持體之導電性連接零件之具體例的部分剖面圖；
圖4係表示具備本發明之晶圓保持體之導電性連接零件之另一具體例的部分剖面圖；
圖5係表示具備本發明之晶圓保持體之導電性連接零件之又一具體例的部分剖面圖；
圖6係表示具備比較例1之晶圓保持體之導電性連接零件的部分剖面圖；
圖7係表示具備比較例2之晶圓保持體之導電性連接零件的部分剖面圖；及
圖8係表示具備比較例3之晶圓保持體之導電性連接零件的部分剖面圖。
1．．．晶圓保持部
1a．．．晶圓載置面
1b．．．背面
2．．．支持構件
3．．．接地零件
3a．．．貫通孔
4．．．電阻發熱體電路
5．．．高頻電極電路
6．．．電阻發熱體電路用之導電性連接零件
7．．．高頻電極電路用之導電性連接零件
7a．．．金屬桿
7b．．．金屬導線
10．．．晶圓保持體

Claims (5)

  1. 一種晶圓保持體，其特徵在於：包含：晶圓保持部，其設置於腔室內，並埋設有高頻電極電路；支持構件，其自與該晶圓載置面相反之側之面對該晶圓保持部予以支持；接地零件，其係相對於該支持構件設置於與晶圓保持部相反之側；及導電性連接零件，其被插通至該支持構件之內部，電性連接該高頻電極電路與該接地零件；該導電性連接零件於鉛直方向具有變形能，且作為導電性連接零件之主要電流通路而使用之連接部分係藉由面接觸而固著。
  2. 如請求項1之晶圓保持體，其中上述導電性連接零件包含：連接於上述高頻電極電路之沿鉛直方向朝下延伸之金屬製的剛性構件、及連接於該剛性構件之可撓性構件。
  3. 如請求項2之晶圓保持體，其中上述可撓性構件係沿鉛直方向朝下延伸之螺旋狀構件或板簧狀構件、或者於水平方向延伸之平板狀構件。
  4. 如請求項1至3中任一項之晶圓保持體，其中上述導電性連接零件與上述接地零件之連接部分係可在上述支持構件與上述接地零件連接之同時進行連接、或可在其後進行連接之結構。
  5. 一種半導體製造裝置，其特徵在於：裝載有如請求項1至4中任一項之晶圓保持體。
TW099108407A 2009-03-27 2010-03-22 A wafer holding body for improving the connection method of the high-frequency electrode, and a semiconductor manufacturing apparatus comprising the same TWI480972B (zh)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009080166A JP2010232532A (ja) 2009-03-27 2009-03-27 高周波電極の接続方法を改善したウエハ保持体及びそれを搭載した半導体製造装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
TW201036103A TW201036103A (en) 2010-10-01
TWI480972B true TWI480972B (zh) 2015-04-11

Family

ID=42780829

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
TW099108407A TWI480972B (zh) 2009-03-27 2010-03-22 A wafer holding body for improving the connection method of the high-frequency electrode, and a semiconductor manufacturing apparatus comprising the same

Country Status (5)

Country Link
JP (1) JP2010232532A (zh)
KR (1) KR20110128722A (zh)
CN (1) CN102047383A (zh)
TW (1) TWI480972B (zh)
WO (1) WO2010110137A1 (zh)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5891953B2 (ja) * 2012-05-31 2016-03-23 新東工業株式会社 支持部材、加熱プレート支持装置及び加熱装置
US9088085B2 (en) * 2012-09-21 2015-07-21 Novellus Systems, Inc. High temperature electrode connections
WO2014175425A1 (ja) * 2013-04-26 2014-10-30 京セラ株式会社 試料保持具
KR101773749B1 (ko) * 2015-01-20 2017-08-31 엔지케이 인슐레이터 엘티디 샤프트 단부 부착 구조
KR102099382B1 (ko) * 2015-10-07 2020-04-13 주식회사 원익아이피에스 기판처리장치
JP2017216287A (ja) * 2016-05-30 2017-12-07 日本特殊陶業株式会社 基板支持部材及び給電端子
JP7038496B2 (ja) * 2017-07-06 2022-03-18 日本特殊陶業株式会社 半導体製造装置用部品、および、半導体製造装置用部品の製造方法
CN111066135B (zh) * 2017-08-28 2023-08-22 株式会社创意科技 静电式工件保持方法及静电式工件保持系统
JP2020092195A (ja) * 2018-12-06 2020-06-11 東京エレクトロン株式会社 プラズマ処理装置及びプラズマ処理方法
CN113402281A (zh) * 2021-08-03 2021-09-17 合肥商德应用材料有限公司 发热体及其制备方法和应用
JP2023088622A (ja) * 2021-12-15 2023-06-27 日本碍子株式会社 ウエハ載置台
KR102595913B1 (ko) 2022-08-01 2023-10-31 주식회사 미코세라믹스 세라믹 서셉터

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002356382A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Kyocera Corp 窒化アルミニウム質焼結体とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とのロウ付け接合体及びウエハ支持部材
TW556283B (en) * 2000-05-26 2003-10-01 Nisshin Spinning Silicon/graphite composite ring for supporting silicon wafer, and dry etching apparatus equipped with the same
WO2006090730A1 (ja) * 2005-02-23 2006-08-31 Kyocera Corporation 接合体とウェハ保持部材及びその取付構造並びにウェハの処理方法
JP2008270400A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置用ウエハ保持体及びそれを搭載した半導体製造装置

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0774234A (ja) * 1993-06-28 1995-03-17 Tokyo Electron Ltd 静電チャックの電極構造、この組み立て方法、この組み立て治具及び処理装置
JP2003086519A (ja) * 2001-09-11 2003-03-20 Sumitomo Electric Ind Ltd 被処理物保持体およびその製造方法ならびに処理装置
JP4089820B2 (ja) * 2003-04-02 2008-05-28 日本発条株式会社 静電チャック
US7354288B2 (en) * 2005-06-03 2008-04-08 Applied Materials, Inc. Substrate support with clamping electrical connector

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW556283B (en) * 2000-05-26 2003-10-01 Nisshin Spinning Silicon/graphite composite ring for supporting silicon wafer, and dry etching apparatus equipped with the same
JP2002356382A (ja) * 2001-05-31 2002-12-13 Kyocera Corp 窒化アルミニウム質焼結体とＦｅ−Ｎｉ−Ｃｏ合金とのロウ付け接合体及びウエハ支持部材
WO2006090730A1 (ja) * 2005-02-23 2006-08-31 Kyocera Corporation 接合体とウェハ保持部材及びその取付構造並びにウェハの処理方法
JP2008270400A (ja) * 2007-04-18 2008-11-06 Sumitomo Electric Ind Ltd 半導体製造装置用ウエハ保持体及びそれを搭載した半導体製造装置

Also Published As

Publication number Publication date
KR20110128722A (ko) 2011-11-30
TW201036103A (en) 2010-10-01
CN102047383A (zh) 2011-05-04
WO2010110137A1 (ja) 2010-09-30
JP2010232532A (ja) 2010-10-14

Similar Documents

Publication Publication Date Title
TWI480972B (zh) A wafer holding body for improving the connection method of the high-frequency electrode, and a semiconductor manufacturing apparatus comprising the same
KR100704220B1 (ko) 산화이트륨 소결체, 산화 이트륨 소결체를 이용한 세라믹부재, 및 산화이트륨 소결체의 제조 방법
WO2001062686A1 (fr) Piece frittee en nitrure d'aluminium, substrat en ceramique, corps chauffant en ceramique et mandrin electrostatique
EP1418160A1 (en) CERAMIC CONNECTION BODY, METHOD OF CONNECTING THE CERAMIC BODIES, AND CERAMIC STRUCTURAL BODY
WO2001091166A1 (fr) Dispositif de fabrication et de controle d'un semi-conducteur
JP2006128603A (ja) セラミックス部材及びその製造方法
JP2006196864A (ja) アルミナ部材及びその製造方法
WO2002042241A1 (fr) Corps fritte de nitrure d'aluminium, procede de production d'un corps fritte de nitrure d'aluminium, substrat ceramique et procede de production d'un substrat ceramique
JP2004296254A (ja) セラミックスヒータおよびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置
JP2005317749A (ja) 半導体製造装置用保持体及びそれを搭載した半導体製造装置
JP2006332068A (ja) セラミックスヒータおよびそれを搭載した半導体あるいは液晶製造装置
WO2001006559A1 (en) Wafer prober
JP4331983B2 (ja) ウェハ支持部材およびその製造方法
JP2007281161A (ja) 半導体製造装置用ウエハ保持体及び半導体製造装置
JP2000243821A (ja) ウエハ支持部材
JP4596883B2 (ja) 環状ヒータ
JP3771722B2 (ja) ウエハ支持部材
JP3906087B2 (ja) ウエハ支持部材
JP2005056881A (ja) 半導体製造装置用サセプタおよびそれを搭載した半導体製造装置
JP3152898B2 (ja) 窒化アルミニウム質セラミックヒータ
JP3854145B2 (ja) ウエハ支持部材
JP3568194B2 (ja) 半導体熱処理用セラミックヒーター
JP3821075B2 (ja) セラミックスヒータ及びその製造方法
JP2005197393A (ja) プラズマ発生装置用電極埋設部材
JP4111013B2 (ja) 半導体製造装置用ウェハ保持体およびそれを搭載した半導体製造装置

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A Annulment or lapse of patent due to non-payment of fees