TWI802982B - 半導體製造裝置用部件及其製造方法 - Google Patents

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竹林央史
伊藤丈予
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日商日本碍子股份有限公司
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Abstract

半導體製造裝置用部件10具備含有凹形的晶圓載置面22，並內置有靜電電極24之陶瓷製的上板20、經由第一金屬接合層31接合至上板20之與晶圓載置面22相反的表面之中間板30、以及經由第二金屬接合層32接合至中間板30之與上板20接合的表面相反的表面之下板40。中間板30的熱膨脹係數大於上板20及下板40的熱膨脹係數。

Description

半導體製造裝置用部件及其製造方法
本發明關於半導體製造裝置用部件及其製造方法。
以往，已知半導體製造裝置用部件具備含有晶圓載置面之陶瓷製的靜電吸盤和支持基板，其中靜電吸盤金屬接合至具有中央比周邊凹陷的形狀的凹面（例如參照專利文獻1）。在此半導體製造裝置用部件中，靜電吸盤在變形成與支持基板的凹面相同形狀的狀態下接合。另外，靜電吸盤的陶瓷與構成支持基板的複合材料之熱膨脹係數差的絕對值為0.2×10 -6/K以下。根據這樣的半導體製造裝置用部件，由於靜電吸盤的晶圓載置面為凹面，能夠將晶圓穩定地保持在晶圓載置面上。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本專利第6741548號公報
[發明欲解決的課題]
然而，在專利文獻1中，難以精度良好地完成支持基板的凹面。因此，難以得到高尺寸精度之凹形的晶圓載置面。
本發明係為解決前述課題而完成者，主要目的在於提供具備高尺寸精度的凹形或凸形的晶圓載置面之半導體製造裝置用部件。 [用以解決課題的手段]
本發明的半導體製造裝置用部件具備： 上板，含有凹形或凸形的晶圓載置面，內置有靜電電極且為陶瓷製； 中間板，經由第一金屬接合層接合至前述上板之與前述晶圓載置面相反的表面；以及 下板，經由第二金屬接合層接合至前述中間板之與前述上板接合的表面相反的表面， 其中前述中間板的熱膨脹係數大於前述上板及前述下板的熱膨脹係數。
在此半導體製造裝置用部件中，中間板的熱膨脹係數大於上板及下板的熱膨脹係數。因此，利用中間板與上板之間的熱膨脹差以及中間板與下板之間的熱膨脹差，可以將晶圓載置面製成高尺寸精度的凹形或凸形。
在本發明的半導體製造裝置用部件中，前述中間板可以由金屬和陶瓷的複合材料製成或由金屬製成，前述下板由與前述上板相同的陶瓷製成，並且可以與前述上板具有不同的厚度。如此一來，容易使中間板的熱膨脹係數大於上板及下板的熱膨脹係數。此外，由於上板和下板由相同的陶瓷製成但具有不同的厚度，容易使晶圓載置面成為凹形或凸形。
在此情況下，前述晶圓載置面可以具有凹形，並且前述上板可以比前述下板薄。或者，前述晶圓載置面可以具有凸形，並且前述上板可以比前述下板厚。
此外，前述上板及前述下板中的至少一個可以內置有電阻發熱體。如此一來，半導體製造裝置用部件可以作為靜電吸盤加熱器使用。前述下板可以內置有電阻發熱體，並且前述電阻發熱體的配線區的直徑可以是前述上板的直徑以上。如此一來，由於電阻發熱體能夠加熱上板的整個晶圓載置面，提高晶圓的均熱性。
本發明的半導體製造裝置用部件的製造方法含有： （a）準備下板、具有晶圓載置面和內置有靜電電極之陶瓷製的上板、及熱膨脹係數大於前述上板和前述下板之中間板的步驟；以及 （b）將第一金屬接合材配置在前述中間板的上表面與前述上板之與前述晶圓載置面相反的表面之間，並將第二金屬接合材配置在前述中間板的下表面與前述下板的上表面之間，藉由在此狀態下加壓加熱然後回到室溫來得到接合體的步驟。
根據此半導體製造裝置用部件的製造方法，利用步驟（b）產生的中間板與上板之間的熱膨脹差、中間板與下板之間的熱膨脹差等，可以使晶圓載置面成為精度良好的凹形或凸形。
在本發明的半導體製造裝置用部件的製造方法中，在前述步驟（a）中，在準備前述下板時，可以將前述下板的厚度加工為預定目標厚度。藉由以這種方式在得到接合體之前將下板的厚度設為目標厚度，能夠使晶圓載置面精度良好地成為凹形或凸形。
在本發明的半導體製造裝置用部件的製造方法中，在前述步驟（b）中，在得到前述接合體之後，可以加工前述下板，使前述下板的厚度是與前述上板的厚度不同之預定目標厚度。藉由以這種方式在得到接合體之後將下板的厚度設為目標厚度，能夠使晶圓載置面精度良好地成為凹形或凸形。
在本發明的半導體製造裝置用部件的製造方法中，在前述步驟（b）中，在得到前述接合體之後，可以調整前述下板的厚度，使前述上板的形狀成為預定的凹形或凸形。如此一來，能夠使晶圓載置面精度更佳地成為凹形或凸形。
以下將參照圖式描述本發明的合適實施形態。圖1是半導體製造裝置用部件10的剖面圖（在通過部件10的中心之垂直面上切割時的剖面圖），圖2是晶圓載置面22的平面圖，圖3是晶圓載置面22的放大剖面圖。
半導體製造裝置用部件10具備上板20、中間板30、下板40以及第一金屬接合層31和第二金屬接合層32。
上板20是與要進行電漿處理的矽製的晶圓W相同直徑之圓盤狀陶瓷（例如氧化鋁、氮化鋁等）製的板，並內置有靜電電極24和電阻發熱體26。因此，上板20具有作為靜電吸盤的機能並具有作為加熱器的機能。上板20的直徑沒有特別限制，可以是例如250～350 mm。上板20的上表面是晶圓載置面22。
如圖3所示，晶圓載置面22呈凹形（中央部比外周部凹陷的形狀）。載置於此晶圓載置面22的晶圓W採用凹形。亦即，晶圓載置面22跟隨凹形的晶圓W形成。晶圓載置面22中的最凹陷處的深度（晶圓載置面22的最大高度與最小高度之差，也稱為平面度）以1～500 μm為佳，以30～300 μm為更佳。如圖2和圖3所示，密封帶22a沿著晶圓載置面22的外緣形成，並且多個圓形突起22b形成在整個晶圓載置面22上。密封帶22a和圓形突起22b具有相同的高度，其高度例如為數μm～數10 μm。
靜電電極24是圓形表面電極，可以由外部電源經由未繪示之電源端子向其施加直流電壓。上板20中的晶圓載置面22和靜電電極24之間的部分具有作為介電層28的機能。考慮到吸附晶圓W的力，介電層28的厚度被調整為預定厚度（例如50～500 μm）。當對靜電電極24施加直流電壓時，載置在晶圓載置面22上的晶圓W被吸附固定在晶圓載置面22上，當解除直流電壓的施加時，晶圓向晶圓載置面22的吸附固定被解除。如圖3所示，吸附在晶圓載置面22上的晶圓W的背面接觸密封帶22a的上表面和圓形突起22b的上表面。此外，在晶圓W的背面與晶圓載置面22中的未設置密封帶22a、圓形突起22b等部分之間產生空間S1。傳熱氣體（例如He氣）通過在垂直方向上貫穿半導體製造裝置用部件10之未繪示的氣體供應路徑供應到此空間S1。藉由此傳熱氣體有效地在上板20和晶圓W之間進行熱交換。電阻發熱體26以單程的方式形成圖案以配線在上板20的整個表面，並在施加電壓時產生熱量以加熱晶圓W。電阻發熱體26的配線區在平面圖中是圓形的。靜電電極24和電阻發熱體26皆與晶圓載置面22平行設置。此外，「平行」除了指完全平行的情況，即使非完全平行，只要在公差範圍內，也視為平行。
中間板30為圓盤狀板，其直徑大於上板20和下板40的直徑。中間板30經由第一金屬接合層31接合至上板20之與晶圓載置面22相反的表面。中間板30的熱膨脹係數大於上板20和下板40的熱膨脹係數。在此，熱膨脹係數可以是例如40～570°C的線性熱膨脹係數。作為中間板30的材料，可以列舉複合材料、金屬等。作為複合材料，可以列舉陶瓷／金屬複合材料（也稱為金屬基複合材料（metal matrix composite，MMC））。作為MMC，可以列舉含有Si、SiC和Ti的材料（也稱為SiSiCTi）、在SiC多孔體含浸Al及/或Si的材料等。作為金屬，可以列舉Ti、Mo等。選擇中間板30的材料以使其熱膨脹係數大於上板20和下板40的熱膨脹係數。
下板40經由第二金屬接合層32接合至中間板30之與上板20接合的表面相反的表面。下板40可以由金屬、MMC或陶瓷製成，以陶瓷製為佳。在本實施形態中，下板40由與上板20的陶瓷相同的材料製成，並且上板20比下板40薄。如此一來，上板20的晶圓載置面22具有凹形。此外，中間板30以比上板20、下板40等厚為佳。舉例來說，上板20的厚度可以為1 mm以上且3 mm以下，下板40的厚度可以為6 mm以上且10 mm以下，中間板30的厚度可以超過10 mm且20 mm以下。
當上板20和下板40的材料為氧化鋁時，中間板30的材料以SiSiCTi或金屬Ti為佳。當上板20和下板40的材料為氮化鋁時，中間板30的材料以在SiC多孔體含浸Si的材料或金屬Mo為佳。然而，只要是滿足中間板30的熱膨脹係數大於上板20和下板40的熱膨脹係數的關係之材料的組合，就沒有特別限定。
第一金屬接合層31和第二金屬接合層32例如由Al-Si-Mg類或Al-Mg類材料等含Al材料構成。第一金屬接合層31和第二金屬接合層32的厚度沒有特別限定，以1～300 μm為佳，以50～150 μm為更佳。此外，以第一金屬接合層31的外周不從上板20的外周突出為佳，並以第二金屬接合層32的外周不從下板40的外周突出為佳。第一金屬接合層31和第二金屬接合層32例如由熱壓接合（Thermal comporession bonding，TCB）形成。TCB是一種公知的方法，其將金屬接合材夾在待接合的兩個部件之間，並在加熱至金屬接合材的固相線溫度以下之溫度的狀態下加壓接合兩個部件。
接著，說明半導體製造裝置用部件10的使用例。圖4是顯示半導體製造裝置用部件10附接在冷卻裝置50上的狀態的剖面圖。首先，將半導體製造裝置用部件10附接至設置在未繪示之真空腔室中的冷卻裝置50。冷卻裝置50是鋁等金屬製的圓盤部件，具有能夠使冷媒在內部循環的冷媒通路52。冷卻裝置50的上表面中央設有圓形溝槽54。下板40插入圓形溝槽54中。冷卻裝置50具有環繞圓形溝槽54的環狀面56。半導體製造裝置用部件10在中間板30的背面的外周部與環狀面56之間配置環狀的密封部件57，在下板40插入圓形溝槽54的狀態下，藉由夾緊圈60固定於冷卻裝置50。密封部件57的外徑大於圓形溝槽54的直徑且小於中間板30的直徑。作為密封部件57，列舉例如金屬墊片等。夾緊圈60配置在冷卻裝置50的環狀面56上。在夾緊圈60的內周面上設有段差62，此段差62從上方按壓中間板30的外周部的上表面。此外，夾緊圈60具有可以插入螺釘71的垂直孔64、可以旋入螺釘72的螺釘孔66等。螺釘71從上方插入垂直孔64並旋入設置在冷卻裝置50的環狀面56上的螺釘孔58中。螺釘72從下方插入在垂直方向上貫穿冷卻裝置50的螺釘插入孔59中，並旋入設置在夾緊圈60的背面上的螺釘孔66中。這樣的螺釘71、72在夾緊環60的圓周方向上以等間隔設置多個（例如八個）。藉此，由圓形溝槽54、下板40和密封部件57圍繞的空間S2被密封。在被密封的空間S2填充傳熱片或傳熱氣體。如此一來，半導體製造裝置用部件10之中間板30中的從上板20、下板40等向外突出的部分作為安裝在冷卻裝置50上的凸緣。
在將半導體製造裝置用部件10附接至冷卻裝置50之後，將凹形的晶圓W載置在晶圓載置面22上。然後，藉由真空泵對真空腔室減壓來調整到規定的真空度，對靜電電極24施加直流電壓，將晶圓W吸附固定在晶圓載置面22上。由於晶圓載置面22為凹形，凹形的晶圓W與晶圓載置面22的密封帶22a、圓形突起22b等無間隙地密接，空間S1被密封。將傳熱氣體供應到此空間S1。由於傳熱氣體被密封，上板20和晶圓W之間有效率地進行熱傳導。接著，將真空腔室內設定為規定壓力（例如數10～數100 Pa）的反應氣體環境，在此狀態下產生電漿。然後，藉由產生的電漿進行晶圓W表面的蝕刻。未繪示的控制器控制提供給電阻發熱體26的電力，使晶圓W的溫度成為預設目標溫度。
接著，說明半導體製造裝置用部件10的製造例。圖5是半導體製造裝置用部件10的製造步驟圖。以下，列舉上板20和下板40的材料為氧化鋁、中間板30的材料為SiSiCTi的情況為例進行說明。
首先，準備上板20、中間板30和下板40（參照圖5（a））。此步驟稱為步驟（a）。
上板20可以如下製造。在此說明氧化鋁製的上板20的製造例。首先，準備圓盤狀的氧化鋁製的第一生坯片和第二生坯片，在第一生坯片的表面形成靜電電極24，在第二生坯片的表面形成電阻發熱體26。作為形成靜電電極24、電阻發熱體26等的方法，例如可以使用網版印刷、PVD、CVD、鍍覆等。接著，在第一生坯片之形成有靜電電極24的表面上積層另一氧化鋁製的生坯片（第三生坯片），在其上以電阻發熱體26與第三生坯片相接的方式積層第二生坯片而形成積層體。或者，亦可在模具以靜電電極24朝上的方式配置第一生坯片，在其形成有靜電電極24的表面，將造粒後的氧化鋁顆粒全面舖成預定厚度，以電阻發熱體26與氧化鋁顆粒之層相接的方式在其上積層第二生坯片，進行單次衝壓而形成為積層體。接著，藉由以熱壓法燒製積層體得到埋設有靜電電極24和電阻發熱體26的氧化鋁燒結體。對所得的氧化鋁燒結體的兩面進行研削加工或噴砂加工等，藉此調整形狀、厚度等，得到平板狀的上板20（參照圖5（a））。此時，將介電層28的厚度加工成預定厚度，但在晶圓載置面22上沒有形成密封帶22a、圓形突起22b等。此外，也可以用由鑄造法（例如模鑄法）製造之氧化鋁成形體取代氧化鋁製的生坯片。或者，可以用氧化鋁燒結體取代第一和第二生坯片，也可以用氧化鋁燒結體取代第三生坯片。上板20的具體製造條件可以參考例如日本專利公開第2006-196864號公報記載的條件來設定。
中間板30可以如下製造。在此說明SiSiCTi製的中間板30的製造例。首先，製作SiSiCTi製的圓盤部件。舉例來說，製作粉體混合物，其含有39～51質量%之平均粒徑為10 μm以上且25 μm以下的碳化矽原料粒子，並含有為了包含Ti及Si而選擇的一種以上的原料，關於來自碳化矽以外的原料之Si及Ti，Si／（Si+Ti）的質量比為0.26～0.54。作為原料，例如可以使用碳化矽、金屬Si和金屬Ti。此時，以混合39～51質量%的碳化矽、16～24質量%的金屬Si、26～43質量%的金屬Ti為佳。接著，將所得的粉體混合物藉由單軸加壓成形製作成圓盤狀的成形體，在惰性環境中1370～1460°C下以熱壓燒結此成形體而得到SiSiCTi製的圓盤部件。此外，熱壓時的壓力設定為例如50～300 kgf/cm 2。接著，藉由研削加工等調整所得的圓盤部件的形狀、厚度等來得到中間板30（參照圖5（a））。當上板20是氧化鋁製時，氧化鋁在40～570°C下的線性熱膨脹係數為7.7×10 -6/K。因此，製作在40～570℃的線性熱膨脹係數超過7.7×10 -6/K的板作為中間板30。中間板30的具體製造條件可以參考例如日本專利公告第5666748號公報記載的條件來設定。
下板40可以如下製造。在此說明氧化鋁製的下板40的製造例。首先，製作圓盤狀的氧化鋁成形體，將此氧化鋁成形體燒成氧化鋁燒結體，對所得的氧化鋁燒結體的兩面進行研削加工或噴砂加工等，藉此調整形狀、厚度等，得到平板狀的下板40（參照圖5（a））。在本實施形態中，將下板40的厚度調整為預定目標厚度（厚度超過上板20的厚度）。
接著，將直徑與下板40相同之平板狀的第二金屬接合材302放在下板40的上表面上，將中間板30放在其上，並進一步將直徑與上板20相同之平板狀的第一金屬接合材301放在中間板30的上表面上，將上板20之與晶圓載置面22相反的表面放置成接觸第一金屬接合材301。結果，能夠得到中間板30經由金屬接合材301和302夾在上板20和下板40之間的夾層積層體。接著，在第一金屬接合材301和第二金屬接合材302的固相線溫度以下（例如從固相線溫度減去20°C的溫度以上的固相線溫度以下）的溫度加壓夾層積層體，TCB接合上板20、中間板30和下板40（參照圖5（b）），然後回到室溫。結果，能夠得到第一金屬接合材301成為第一金屬接合層31且第二金屬接合材302成為第二金屬接合層32的接合體80（參照圖5（c））。此步驟稱為步驟（b）。作為第一金屬接合材301和第二金屬接合材302，可以使用Al-Mg類接合材、Al-Si-Mg類接合材等。舉例來說，在TCB接合使用Al-Si-Mg類接合材（含88.5重量%的Al、10重量%的Si、1.5重量%的Mg，固相線溫度約為560°C）的情況下，在真空環境中加熱至540～560°C（例如550°C）的狀態下，將上板20以0.5～2.0 kg/mm 2（例如1.5 kg/mm 2）的壓力加壓數小時。第一金屬接合材301和第二金屬接合材302以使用約100 μm的厚度為佳。由於中間板30的熱膨脹係數大於上板20和下板40的熱膨脹係數，並且上板20比下板40薄，接合體80的上板20之晶圓載置面22成為凹形。
接著，在接合體80的上板20的晶圓載置面22貼附在形成密封帶22a和圓形突起22b的部分開孔的圖案遮罩，並且噴射噴砂介質以進行噴砂加工（參照圖5（c））。藉由噴砂加工在晶圓載置面22上形成密封帶22a、圓形突起22b等。之後，移除遮罩以得到半導體製造裝置用部件10（參照圖5（d））。也可以根據需要將下板40的底面加工成平面，也可以藉由研削加工調整下板40的厚度以使晶圓載置面22的凹形成為目標凹形。
根據以上詳述之半導體製造裝置用部件10，由於中間板30的熱膨脹係數大於上板20和下板40的熱膨脹係數，利用中間板30與上板20之間的熱膨脹差以及中間板30與下板40之間的熱膨脹差，可以使晶圓載置面22成為高尺寸精度的凹形。
此外，由於中間板30由金屬和陶瓷的複合材料製成或由金屬製成，並且上板20和下板40由相同的陶瓷製成，容易使中間板30的熱膨脹係數大於上板20和下板40的熱膨脹係數。另外，由於上板20比下板40薄，容易使晶圓載置面22具有凹形。
進一步地，上板20內置有靜電電極24和電阻發熱體26。因此，可以利用半導體製造裝置用部件10作為靜電吸盤加熱器。此外，可以藉由內置在上板20中的靜電電極24和電阻發熱體26來調整晶圓載置面22的凹形。
進一步地，半導體製造裝置用部件10的製造方法包含（a）準備下板40、具有晶圓載置面22和內置有靜電電極24之陶瓷製的上板20、與熱膨脹係數大於上板20及下板40的中間板30的步驟；以及（b）將第一金屬接合材301配置在中間板30的上表面與上板20之與晶圓載置面22相反的表面之間，並將第二金屬接合材302配置在中間板30的下表面與下板40的上表面之間，藉由在此狀態下加壓加熱然後回到室溫來得到接合體的步驟。如此一來，利用步驟（b）產生的中間板30與上板20之間的熱膨脹差、中間板30與下板40之間的熱膨脹差等，能夠使晶圓載置面22精度良好地成為凹形。
另外，在步驟（a）中，在準備下板40時，將下板40的厚度加工為目標厚度。藉由以這種方式在得到接合體80之前將下板40的厚度設為目標厚度，能夠使晶圓載置面22精度良好地成為凹形。
另外，本發明不限於前述實施形態，只要屬於本發明的技術範圍，就可以用各種態樣來實施獲得，自不待言。
舉例來說，雖然在前述實施形態中，在步驟（a）中將下板40的厚度調整成目標厚度，但也可以在步驟（a）中將下板40的厚度形成為比目標厚度厚，並在步驟（b）中得到接合體80之後，加工下板40，使下板40的厚度成為目標厚度。即使如此，也能夠使晶圓載置面22精度良好地成為凹形。或者，也可以在步驟（b）中得到接合體80之後，調整下板40的厚度，使晶圓載置面22成為預定的凹形。如此一來，可以使晶圓載置面22精度更佳地成為凹形。
在前述實施形態中，雖然在步驟（a）中準備的上板20沒有形成密封帶22a和圓形突起22b，但也可以在此階段藉由噴砂加工在上板20形成密封帶22a和圓形突起22b。
在前述實施形態中，晶圓載置面22具有凹形，上板20和下板40由相同的陶瓷製成且上板20比下板40薄，但本發明並非特別限定於此。舉例來說，如圖6和圖7所示之半導體製造裝置用部件110，上板120的晶圓載置面122具有凸形（中央部比外周部突出的形狀），上板120和下板140由相同的陶瓷製成且上板120可以比下板140厚。此外，在圖6和圖7中，以相同的符號標示與前述實施形態相同的構成要素。在此情況下，載置在晶圓載置面122上的晶圓W具有凸形。亦即，晶圓載置面122跟隨凸形的晶圓W形成。因此，凸形的晶圓W與晶圓載置面122之密封帶22a、圓形突起22b等無間隙地密接，空間S1被密封。在半導體製造裝置用部件110中，舉例來說，上板120的厚度可以為3 mm以上且5 mm以下，下板140的厚度可以為1 mm以上且3 mm以下，中間板30的厚度可以超過10 mm且20 mm以下。
在此，可以根據前述實施形態的製造方法製造具有凸形的晶圓載置面122之半導體製造裝置用部件110。具體而言，在步驟（a）中，當準備下板140時，加工下板40以使下板40的厚度成為預定目標厚度（比上板120薄的值）。藉由以這種方式在得到接合體之前將下板140的厚度設為目標厚度，能夠使晶圓載置面122精度良好地成為凸形。或者，在步驟（b）中，也可以在得到接合體之後，加工下板140，使下板140的厚度成為目標厚度（比上板120薄的值）。即使如此，也能夠使晶圓載置面122精度良好地成為凸形。進一步地，在步驟（b）中，也可以在得到接合體之後，調整下板140的厚度，使晶圓載置面122具有預定的凸形。如此一來，能夠使晶圓載置面122精度更佳地成為凸形。另外，下板140的下表面也可以最後被加工成平坦的。
雖然在前述實施例中，在上板20埋設電阻發熱體26，但也可以如圖8所示之半導體製造裝置用部件210，上板220沒有埋設電阻發熱體26，而是在下板240埋設電阻發熱體226。在此情況下，埋設電阻發熱體226的區域（平面圖中的圓形區域）的直徑D2，以上板220的直徑D1以上為佳。如此一來，能夠均勻地加熱與上板220的直徑D1相同直徑的晶圓W。
雖然在前述實施例中，上板20的直徑與晶圓W的直徑相同，但上板20的直徑也可以大於晶圓W的直徑，並且上板20的直徑也可以小於晶圓W的直徑。 [實施例]
以下說明本發明的合適實施例。本發明不限於以下實施例。實驗例1、3～6、8～11、13～15相當於本發明的實施例，實驗例2、7、12相當於比較例。結果如表1所示。
[表1]
Figure 02_image001
[實驗例1] 準備Al 2O 3製的上板20和下板40以及SiSiCTi製的中間板30，藉由前述製造方法製造前述實施形態的半導體製造裝置用部件10。Al 2O 3在40～570℃的線性熱膨脹係數為7.7×10 -6/K，SiSiCTi在40～570℃的線性熱膨脹係數為7.8×10 -6/K。使用Al-Si-Mg類接合材作為第一金屬接合材301和第二金屬接合材302，並藉由TCB接合上板20、中間板30和下板40。在接合前將上板20的厚度調整為2 mm。此外，在所有實驗例中，介電層28的厚度和從晶圓載置面22到電阻發熱體26的距離是相同的值。在接合之前，中間板30的厚度和下板40的厚度分別調整為15 mm和8 mm。結果，得到的半導體製造裝置用部件10具有凹形的晶圓載置面22，晶圓載置面22的平面度（晶圓載置面22的最大高度與最小高度之差）為0.06 mm。
[實驗例2] 在實驗例1中，除了接合前的上板和下板的厚度都變更為4 mm之外，以與實驗例1相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有平坦的晶圓載置面，其平面度為0.00 mm。
[實驗例3] 在實驗例1中，除了接合前的上板的厚度變更為4 mm且下板的厚度變更為2 mm之外，以與實驗例1相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凸形的晶圓載置面，其平面度為0.03 mm。
[實驗例4] 在實驗例1中，除了接合前的下板的厚度變更為10 mm，並在接合後將下板的厚度研削成8 mm之外，以與實驗例1相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凹形的晶圓載置面，其平面度為0.06 mm。
[實驗例5] 在實驗例3中，除了接合前的下板的厚度變更為4 mm，並在接合後研削下板的底面使下板的厚度變成2 mm之外，以與實驗例3相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凸形的晶圓載置面，其平面度為0.03 mm。
[實驗例6] 在實驗例1中，除了中間板變更為金屬Ti製之外，以與實驗例1相同的方式製造半導體製造裝置用部件。金屬Ti在40～570°C的線性熱膨脹係數為11.1×10 -6/K。得到的半導體製造裝置用部件具有凹形的晶圓載置面，其平面度為0.30 mm。
[實驗例7] 在實驗例2中，除了中間板變更為金屬Ti製之外，以與實驗例2相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有平坦的晶圓載置面，其平面度為0.00 mm。
[實驗例8] 在實驗例3中，除了中間板變更為金屬Ti製之外，以與實驗例3相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凸形的晶圓載置面，其平面度為0.15 mm。
[實驗例9] 在實驗例4中，除了中間板變更為金屬Ti製之外，以與實驗例4相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凹形的晶圓載置面，其平面度為0.30 mm。
[實驗例10] 在實驗例5中，除了中間板變更為金屬Ti製之外，以與實驗例5相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凸形的晶圓載置面，其平面度為0.15 mm。
[實驗例11] 在實驗例1中，除了上板和下板變更為AlN製且中間板變更為金屬Mo製之外，以與實驗例1相同的方式製造半導體製造裝置用部件。AlN在40～570°C的線性熱膨脹係數為5.9×10 -6/K，金屬Mo在40～570°C的線性熱膨脹係數為6.1×10 -6/K。得到的半導體製造裝置用部件具有凹形的晶圓載置面，其平面度為0.18 mm。
[實驗例12] 在實驗例2中，除了上板和下板變更為AlN製且中間板變更為金屬Mo製之外，以與實驗例2相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有平坦的晶圓載置面，其平面度為0.00 mm。
[實驗例13] 在實驗例3中，除了上板和下板變更為AlN製且中間板變更為金屬Mo製之外，以與實驗例3相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凸形的晶圓載置面，其平面度為0.09 mm。
[實驗例14] 在實驗例4中，除了上板和下板變更為AlN製且中間板變更為金屬Mo製之外，以與實驗例4相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凹形的晶圓載置面，其平面度為0.18 mm。
[實驗例15] 在實驗例5中，除了上板和下板變更為AlN製且中間板變更為金屬Mo製之外，以與實驗例5相同的方式製造半導體製造裝置用部件。結果，得到的半導體製造裝置用部件具有凸形的晶圓載置面，其平面度為0.09 mm。
本案係以2020年12月11日申請之日本專利申請第2020-205755號為優先權主張之基礎，藉由引用，其全部內容包含在本說明書中。
10,110,210:半導體製造裝置用部件 20,120:上板 22,122:晶圓載置面 22a:密封帶 22b:圓形突起 24:靜電電極 26:電阻發熱體 28:介電層 30:中間板 31:第一金屬接合層 32:第二金屬接合層 40,140:下板 50:冷卻裝置 52:冷媒通路 54:圓形溝槽 56:環狀面 57:密封部件 58,66:螺釘孔 59:螺釘插入孔 60:夾緊圈 62:段差 64:垂直孔 71,72:螺釘 80:接合體 301:第一金屬接合材 302:第二金屬接合材 D1,D2:直徑 S1:空間 S2:密封空間 W:晶圓
圖1是半導體製造裝置用部件10的剖面圖。 圖2是晶圓載置面22的平面圖。 圖3是晶圓載置面22的放大剖面圖。 圖4是顯示半導體製造裝置用部件10附接在冷卻裝置50上的狀態的剖面圖。 圖5是半導體製造裝置用部件10的製造步驟圖。 圖6是半導體製造裝置用部件110的剖面圖。 圖7是晶圓載置面122的放大剖面圖。 圖8是半導體製造裝置用部件210的剖面圖。
10:半導體製造裝置用部件
20:上板
22:晶圓載置面
24:靜電電極
26:電阻發熱體
28:介電層
30:中間板
31:第一金屬接合層
32:第二金屬接合層
40:下板

Claims (9)

  1. 一種半導體製造裝置用部件，包括：上板，含有凹形或凸形的晶圓載置面，內置有靜電電極且為陶瓷製；中間板，經由第一金屬接合層接合至該上板之與該晶圓載置面相反的表面；以及下板，經由第二金屬接合層接合至該中間板之與該上板接合的表面相反的表面，其中該中間板的熱膨脹係數大於該上板及該下板的熱膨脹係數，其中該中間板由金屬和陶瓷的複合材料製成或由金屬製成，並且該下板與該上板由相同的陶瓷製成並具有與該上板不同的厚度。
  2. 如請求項1之半導體製造裝置用部件，其中該晶圓載置面為凹形，且該上板比該下板薄。
  3. 如請求項1之半導體製造裝置用部件，其中該晶圓載置面為凸形，且該上板比該下板厚。
  4. 如請求項1至3中任一項之半導體製造裝置用部件，其中該上板和該下板中的至少一個內置有電阻發熱體。
  5. 如請求項1至3中任一項之半導體製造裝置用部件，其中該下板內置有電阻發熱體，且該電阻發熱體的配線區的直徑是該上板的直徑以上。
  6. 一種半導體製造裝置用部件的製造方法，包括：(a)準備下板、具有晶圓載置面和內置有靜電電極之陶瓷製的上板、及熱膨脹係數大於該上板和該下板之中間板的步驟；以及(b)將第一金屬接合材配置在該中間板的上表面與該上板之與該晶圓載置面相反的表面之間，並將第二金屬接合材配置在該中間板的下表面與該下板的上表面之間，藉由在此狀態下加壓加熱然後回到室溫來得到接合體的步驟。
  7. 如請求項6之半導體製造裝置用部件的製造方法，其中在該步驟(a)中，在準備該下板時，將該下板的厚度加工為預定目標厚度。
  8. 如請求項6或7之半導體製造裝置用部件的製造方法，其中在該步驟(b)中，在得到該接合體之後，加工該下板，使該下板的厚度是與該上板的厚度不同之預定目標厚度。
  9. 如請求項6或7之半導體製造裝置用部件的製造方法，其中在該步驟(b)中，在得到該接合體之後，調整該下板的厚度，使該上板的形狀成為預定的凹形或凸形。
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