TWI811075B - 晶圓載置台 - Google Patents

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Abstract

本發明之晶圓載置台10，具備陶瓷基材20、冷卻基材30、以及金屬接合層40。陶瓷基材20，在頂面具有能夠載置晶圓的晶圓載置面22a，並內建晶圓吸附用電極26。冷卻基材30，具有冷媒流道32。金屬接合層40，將陶瓷基材20和冷卻基材30接合。冷媒流道32當中，在俯視觀察下和晶圓載置面22a重疊的區域的最上游部32U和最下游部32L的冷媒流道32之剖面積，係最下游部32L比最上游部32U小。

Description

晶圓載置台
本發明係關於晶圓載置台。
過去，已知具備了：「具有晶圓載置面並內建電極的陶瓷基材、具有冷媒流道的冷卻基材、以及將陶瓷基材和冷卻基材接合的接合層」的晶圓載置台。例如，在專利文獻1、2中記載了：在這樣的晶圓載置台中，使用「以線熱膨脹係數係和陶瓷基材相同程度的金屬基複合材料所製作者」作為冷卻基材。又，也記載了：在晶圓載置台設置「插入穿通用以供電給電極的供電端子的端子孔、或用以供給氦氣到晶圓背面的氣孔、或用以插入穿通從晶圓載置面抬起晶圓的升降銷的升降銷孔」。 [先前技術文獻] [專利文獻]
[專利文獻1]日本特許第5666748號公報 [專利文獻2]日本特許第5666749號公報
﹝發明所欲解決之問題﹞
然而，冷媒從入口流到出口溫度會上升，但因為冷媒流道的剖面形狀從冷媒流道的入口到出口是固定的，故晶圓有在冷媒流道的入口附近容易冷卻而在出口附近不容易冷卻的傾向，結果而言，無法充分得到晶圓的均熱性。
本發明係為了解決如此之課題而成者，並以提高晶圓的均熱性作為主要目的。 ﹝解決問題之技術手段﹞
本發明的晶圓載置台具備：陶瓷基材，在頂面具有能夠載置晶圓的晶圓載置面，且內建電極；冷卻基材，具有冷媒流道；以及接合層，將該陶瓷基材和該冷卻基材接合；並且，該冷媒流道當中，在俯視觀察下和該晶圓載置面重疊的區域中的最上游部和最下游部的該冷媒流道之剖面積，係該最下游部比該最上游部小。
在此晶圓載置台中，冷媒流道當中在俯視觀察下和晶圓載置面重疊的區域的最上游部和最下游部的冷媒流道之剖面積，係最下游部較最上游部小。使用晶圓載置台時，因為冷媒係從冷媒流道的最上游部向最下游部，一邊從高溫的晶圓奪取熱量一邊流動，所以流動在冷媒流道的冷媒的溫度係最下游部的溫度變得比最上游部高。另一方面，因為冷媒流道的剖面積係和冷媒流道的最上游部相比在最下游部較小，所以和最上游部相比在最下游部的壓力損失會變得較大，且和最上游部相比在最下游部之冷媒和晶圓的熱交換受到促進。因此，總結而言，能夠將晶圓載置面當中「與冷媒流道的最上游部對向的位置和與最下游部對向的位置」的溫度差縮小。因此，晶圓的均熱性會提高。
在本發明的晶圓載置台中，該冷媒流道的剖面積亦可從該冷媒流道的該最上游部向該最下游部變小。如此一來，晶圓的均熱性會變得更高。
在本發明的晶圓載置台中，該冷媒流道的剖面積亦可藉由設置於該冷媒流道之鰭片的數量、該鰭片的厚度和該鰭片的長度之至少一者而調整。
在本發明的晶圓載置台中，在該最下游部的該冷媒流道的剖面積，亦可為在該最上游部的該冷媒流道的剖面積的60~90%。此比率在90%以下的話，晶圓W的均熱性會變得足夠高。另外，此比率在60%以上的話，壓力損失不會變得太大，而可以以足夠的流量使冷媒流動。
在本發明的晶圓載置台中，該冷卻基材亦可以金屬基複合材料來製作；該接合層亦可為金屬接合層。在冷卻基材是金屬基複合材料且接合層是金屬接合層的構造中，因為從冷媒流道到晶圓載置面的熱阻小，所以晶圓溫度容易受到冷媒的溫度梯度的影響。因此利用本發明的價值很高。又，因為金屬接合層的熱傳導率高故適合除熱。再者，因為陶瓷基材和金屬基複合材料製的冷卻基材係可將熱膨脹差縮小，故即使金屬接合層的應力鬆弛性很低，也不容易產生問題。
本發明的晶圓載置台，具備在上下方向上貫通該冷卻基材的孔亦可；該冷媒流道中，該冷媒流道的剖面積在該孔的周邊區域比在偏離了該孔的周邊區域的區域小亦可。一般而言，晶圓當中如此之孔的正上方周邊容易成為熱點，但在此處，如此之孔的周邊區域，和偏離了孔的周邊區域的區域相比，冷媒流道的剖面積變得較小。因此，促進孔的周邊區域的除熱。所以，晶圓的均熱性會變得更高。
以下一邊參照圖面一邊說明本發明之適合的實施態樣。圖1係設置在腔室94的晶圓載置台10的縱剖面圖(切斷在包含晶圓載置台10的中心軸的面時的剖面圖)，圖2係從上方來看「在通過冷媒流道32的水平面將冷卻基材30切斷後的剖面」時的剖面圖。此外，在圖2省略了端子孔51、供電端子54以及絕緣管55等。
晶圓載置台10係為了利用電漿對晶圓W進行CVD(chemical vapor deposition，化學氣相沉積)或蝕刻等而使用者，且被固定在設置於半導體製程用的腔室94內部的設置板96。晶圓載置台10具備：陶瓷基材20、冷卻基材30、以及金屬接合層40。
陶瓷基材20在具有圓形的晶圓載置面22a的中央部22的外周，具備：具有環狀的對焦環載置面24a的外周部24。以下，有時將對焦環簡稱為「FR」。晶圓W載置在晶圓載置面22a，對焦環78載置在FR載置面24a。陶瓷基材20係以氧化鋁、氮化鋁等所代表的陶瓷材料所形成。FR載置面24a相對於晶圓載置面22a低了一段。
陶瓷基材20的中央部22，在接近晶圓載置面22a的一側內建晶圓吸附用電極26。晶圓吸附用電極26係藉由含有例如W、Mo、WC、MoC等的材料所形成。晶圓吸附用電極26係圓盤狀或是網眼狀的單極型的靜電吸附用電極。陶瓷基材20當中比晶圓吸附用電極26更上側的層係作為介電體層而發揮功能。晶圓吸附用直流電源52透過供電端子54而連接於晶圓吸附用電極26。供電端子54在「晶圓載置台10當中設置於晶圓吸附用電極26的底面和冷卻基材30的底面之間的端子孔51」插入穿通。供電端子54係設置成：通過配置在「端子孔51當中在上下方向上貫通冷卻基材和金屬接合層40的貫通孔」的絕緣管55，而從陶瓷基材20的底面到達晶圓吸附用電極26。在晶圓吸附用直流電源52和晶圓吸附用電極26之間，設置有低通濾波器(LPF)53。
冷卻基材30係金屬基複合材料(亦稱metal matrix composite，MMC)製的圓盤構件。冷卻基材30具備:冷媒可以在內部循環的冷媒流道32。此冷媒流道32，和冷媒供給通道36及冷媒排出通道38連接；從冷媒排出通道38排出的冷媒，在溫度調整完後再回到冷媒供給通道36。以MMC而言，可列舉含有Si、SiC及Ti的材料，或是在SiC多孔質體浸滲Al及/或Si之材料等。含有Si、SiC及Ti的材料稱為SiSiCTi，在SiC多孔質體浸滲Al的材料稱為AlSiC，在SiC多孔質體浸滲Si的材料稱為SiSiC。陶瓷基材20是氧化鋁基材的情況下，以熱膨脹係數和氧化鋁相近的AlSiC或SiSiCTi等作為使用於冷卻基材30的MMC為佳。冷卻基材30透過供電端子64和RF(radio frequency，射頻)電源62連接。在冷卻基材30和RF電源62之間配置有高通濾波器(HPF)63。冷卻基材30，在底面側具有用來將晶圓載置台10夾在設置板96的凸緣部34。
冷媒流道32係如圖2所示，以「在從上方來看將冷媒流道32在水平面切斷的剖面時，遍及冷卻基材30當中除了凸緣部34以外的區域的整體從入口32a到出口32s一筆畫」的要領而形成。在本實施態樣中冷媒流道32係形成為鋸齒狀。具體而言，冷媒流道32係以「從和冷媒供給通道36連接的入口32a，經過圓弧部32b、折返部32c、直線部32d、折返部32e、直線部32f、折返部32g、直線部32h、折返部32i、直線部32j、折返部32k、直線部32l、折返部32m、直線部32n、折返部32o、直線部32p、折返部32q及圓弧部32r，到達和冷媒排出通道38連接的出口32s」的方式形成為鋸齒狀。在此，在冷媒流道32當中以俯視觀察下與晶圓載置面22a重疊的區域，規定最上游部32U和最下游部32L時，最上游部32U和最下游部32L係在圖2所示的位置。冷媒流道32的寬度w，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得較窄，且從最上游部32U向最下游部32L漸漸地變窄。換言之，冷媒流道32的流道剖面積，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得比較小，且從最上游部32U向最下游部32L漸漸地變小。因此，冷媒流道32的壓力損失，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得比較大，且從最上游部32U向最下游部32L漸漸地變大。在本實施態樣中，冷媒流道32的高度(從底部面到頂部面的長度)是均等的。此外，在最下游部32L的流道剖面積，較佳為在最上游部32U的流道剖面積的60~90%。
將冷媒流道32的位置和流道剖面積的關係用圖表示時，冷媒流道32的流道剖面積從最上游部32U向最下游部32L連續地變小亦可，階梯狀地變小亦可，但以連續地變小為佳。作為從最上游部32U向最下游部32L連續地變小的情況，例如，以固定的梯度(傾斜度)連續地變小亦可，向下畫出凸的曲線而變小亦可，向上畫出凸的曲線而變小亦可。
金屬接合層40將陶瓷基材20的底面和冷卻基材30的頂面接合。金屬接合層40亦可係例如以銲錫或金屬焊材所形成的層。金屬接合層40係藉由例如TCB(thermal compression bonding，熱壓接合)來形成。所謂TCB，係指「在接合對象的兩個構件之間夾入金屬接合材料，並在加熱至金屬接合材料的固相線溫度以下的溫度之狀態下，加壓接合兩個構件」之為人所知的方法。
陶瓷基材20的外周部24的側面、金屬接合層40的外周及冷卻基材30的側面，係以絕緣膜42所覆蓋。作為絕緣膜42，可列舉例如氧化鋁或氧化釔等噴敷膜。
如此之晶圓載置台10，係用夾具70而安裝在腔室94的內部所設置的設置板96。夾具70，係剖面為略逆L字狀的環狀構件，且具有內周段差面70a。晶圓載置台10和設置板96係藉由夾具70而一體化。在晶圓載置台10的冷卻基材30的凸緣部34載置了夾具70的內周段差面70a的狀態下，從夾具70的頂面插入螺栓72而與在設置板96的頂面所設置的螺孔螺合。螺栓72安裝在沿著夾具70的圓周方向等間隔設置的複數處(例如8處或是12處)。夾具70或螺栓72可以用絕緣材料製作也可以用導電材料(金屬等)製作。
接著，用圖3來說明晶圓載置台10的製造示例。圖3係晶圓載置台10的製造程序圖。首先，藉由將陶瓷粉末的成形體熱壓鍛燒，而製作做為陶瓷基材20的原料的圓盤狀的陶瓷燒結體120(圖3A)。陶瓷燒結體120內建晶圓吸附用電極26。接著，將端子孔上部151a形成在從陶瓷燒結體120的底面到晶圓吸附用電極26之間(圖3B)。然後，在端子孔上部151a插入供電端子54，將供電端子54和晶圓吸附用電極26接合(圖3C)。
於此並行地，製作兩個MMC圓盤構件131、136(圖3D)。然後，在MMC圓盤構件131、136雙方開出在上下方向上貫通的孔，同時在上側的MMC圓盤構件131的底面形成最終成為冷媒流道32的溝132(圖3E)。具體而言，對於上側的MMC圓盤構件131，開出端子孔中間部151b作為孔，同時藉由機械加工而形成溝132。又，對於下側的MMC圓盤構件136，開出端子孔下部151c、冷媒供給用的貫通孔133及冷媒排出用的貫通孔134作為孔。在陶瓷燒結體120是氧化鋁的情況下，MMC圓盤構件131、136以SiSiCTi製或AlSiC製為佳。這是因為氧化鋁的熱膨脹係數和SiSiCTi或AlSiC的熱膨脹係數大致上是相同的。
SiSiCTi製的圓盤構件能夠例如像以下例子一般製作。首先，將碳化矽和金屬Si和金屬Ti混合，製作粉體混合物。接著，藉由「利用將得到的粉體混合物單軸加壓成形而製作出圓盤狀的成形體，並使此成形體在非活性環境氣體下熱壓燒結」，而得到SiSiCTi製的圓盤構件。
接著，在上側的MMC圓盤構件131的底面和下側的MMC圓盤構件136的頂面之間配置金屬接合材料，同時在上側的MMC圓盤構件131的頂面配置金屬接合材料。在各金屬接合材料中，在與各孔相對的位置預先設置貫通孔。然後，在端子孔中間部151b及端子孔下部151c插入陶瓷燒結體120的供電端子54，使陶瓷燒結體120乘載於在上側的MMC圓盤構件131的頂面所配置好的金屬接合材料上。藉此，得到將下側的MMC圓盤構件136、金屬接合材料、上側的MMC圓盤構件131、金屬接合材料、陶瓷燒結體120從下堆疊成此順序的堆疊體。藉由將此堆疊體一邊加熱一邊加壓(TCB)，得到接合體110(圖3F)。接合體110，係在成為冷卻基材30的原料之MMC塊130的頂面，透過金屬接合層40接合了陶瓷燒結體120者。MMC塊130，係透過金屬接合層135接合了上側的MMC圓盤構件131和下側的MMC圓盤構件136者。MMC塊130具有：冷媒流道32、冷媒供給通道36、冷媒排出通道38、以及端子孔51。端子孔51係端子孔上部151a和端子孔中間部151b和端子孔下部151c相連後的孔。
TCB係例如像以下一般進行。亦即，在金屬接合材料的固相線溫度以下(例如，從固相線溫度減去20℃後的溫度以上、固相線溫度以下)的溫度將堆疊體加壓而接合，其後回到室溫。藉此，金屬接合材料變成金屬接合層。作為此時的金屬接合材料，能夠使用Al-Mg系列接合材料或Al-Si-Mg系列接合材料。例如，在使用Al-Si-Mg系列接合材料進行TCB的情況下，以在真空環境下加熱後的狀態將堆疊體加壓。金屬接合材料以使用厚度在100微米左右者為佳。
接著，藉由切削陶瓷燒結體120的外周而形成段差，做成具備中央部22和外周部24的陶瓷基材20。又，藉由切削MMC塊130的外周而形成段差，做成具備凸緣部34的冷卻基材30。又，端子孔51當中從陶瓷基材20的底面到冷卻基材30的底面，配置插入穿通供電端子54的絕緣管55。進而，藉由使用陶瓷粉末將陶瓷基材20的外周部24的側面、金屬接合層40的周圍及冷卻基材30的側面噴敷，而形成絕緣膜42(圖3G)。藉此得到晶圓載置台10。
此外，雖然圖1的冷卻基材30係作為一體成形的物品而記載，但如圖3G所示，亦可為將兩個構件以金屬接合層接合的構造，亦可為將三個以上的構件以金屬接合層接合的構造。
接著，針對晶圓載置台10的使用例，使用圖1來加以說明。在腔室94的設置板96，如上述般，藉由夾具70而固定了晶圓載置台10。在腔室94的頂部面，配置了將製程氣體從多個氣體噴射孔向腔室94的內部排放的噴淋頭98。
在晶圓載置台10的FR載置面24a載置對焦環78，而在晶圓載置面22a載置圓盤狀的晶圓W。對焦環78，沿著上端部的內周而具備段差，以便不干擾到晶圓W。在此狀態下，對晶圓吸附用電極26施加晶圓吸附用直流電源52的直流電壓，而使晶圓W吸附在晶圓載置面22a。然後，將腔室94的內部設定成既定的真空環境(或是減壓環境)，並一邊從噴淋頭98供給製程氣體一邊向冷卻基材30施加來自RF電源62的RF電壓。如此一來，在晶圓W和噴淋頭98之間產生電漿。然後，利用此電漿對晶圓W實施CVD成膜或是實施蝕刻。又，雖然伴隨著晶圓W受到電漿處理，對焦環78也會消耗，但因為對焦環78比晶圓W還厚，所以對焦環78的更換係在處理了複數枚晶圓W後進行。
以高功率電漿處理晶圓W的情況下，有效率地冷卻晶圓W是有必要的。在晶圓載置台10中，作為陶瓷基材20和冷卻基材30的接合層，並不是使用熱傳導率低的樹脂層而是使用熱傳導率高的金屬接合層40。因此，從晶圓W除去熱的能力(除熱能力)高。又，因為陶瓷基材20和冷卻基材30的熱膨脹差小，故即使金屬接合層40的應力鬆弛性低，也不容易產生問題。再者，冷媒流道32的寬度w，係和冷媒流道32的最上游部32U相比在最下游部32L變得較窄。換言之，冷媒流道32的剖面積，係和冷媒流道32的最上游部32U相比在最下游部32L較小。因此，冷媒流道32的壓力損失，係和冷媒流道32的最上游部32U相比在最下游部32L較大。因為使用晶圓載置台10時，冷媒係從冷媒流道32的最上游部32U向最下游部32L，一邊從高溫的晶圓W奪取熱量一邊流動，故在冷媒流道32流動的冷媒的溫度，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得較高。另一方面，因為冷媒流道32的壓力損失，係和冷媒流道32的最上游部32U相比在最下游部32L變得較大，故冷媒和晶圓的熱交換，係和最上游部32U相比在最下游部32L受到促進。因此，總結而言，能夠將晶圓載置面22a當中「與冷媒流道32的最上游部32U對向的位置和與最下游部32L對向的位置」的溫度差縮小。在冷媒流道32流動的冷媒的流速，以設定成15~50L/min為佳，設定成20~40L/min為更佳。
在以上所說明的本實施態樣之晶圓載置台10中，因為冷媒流道32的剖面積，係和冷媒流道32的最上游部32U相比在最下游部32L較小，所以晶圓W的均熱性變高。
又，冷媒流道32的剖面積係從冷媒流道32的最上游部32U向最下游部32L漸漸地變小。因此，晶圓W的均熱性變得更高。
再者，冷媒流道32的剖面積係藉由冷媒流道32的寬度w而受到調整。因此，能夠比較容易調整冷媒流道32的剖面積。
又再者，在俯視觀察冷卻基材30時冷媒流道32會形成為鋸齒狀。因此，變得容易遍及冷卻基材30的整體迴繞冷媒流道32。
然後，在最下游部32L的冷媒流道的剖面積，以在最上游部32U的冷媒流道的剖面積的60~90%為佳。這個比率在90%以下的話，晶圓W的均熱性會變得足夠高。又，這個比率在60%以上的話，壓力損失不會變得太大，而可以以足夠的流量使冷媒流動。
另外，冷卻基材30是以MMC所製作，並透過金屬接合層40和陶瓷基材20接合。因為在冷卻基材是MMC材質且接合層是金屬接合層40的構造中，從冷媒流道32到晶圓載置面22a的熱阻小，故晶圓溫度容易受到冷媒的溫度梯度的影響。因此，利用本發明的價值很高。又，因為金屬接合層40係熱傳導率高，所以適合除熱。再者，因為陶瓷基材20和MMC製的冷卻基材30能縮小熱膨脹差，所以即使金屬接合層40的應力鬆弛性低也不容易產生問題。
又，自不待言，本發明並沒有受到上述實施態樣的任何限定，只要屬於本發明的技術範圍，便能以各種態樣實施。
在上述實施態樣中，亦可如圖4所示，採用在俯視觀察下漩渦狀的冷媒流道82，代替在俯視觀察下鋸齒狀的冷媒流道32。冷媒流道82係以「從設置於中心部的入口82a到設置於外周部的出口82b一筆畫」的要領，在冷卻基材30之除了凸緣部34以外的部分的整體，形成為漩渦狀。這個情況下，在冷媒流道82當中以俯視觀察下和晶圓載置面22a重疊的區域，規定最上游部82U和最下游部82L時，最上游部82U和最下游部82L係在圖4所示的位置。冷媒流道82的寬度w(流道剖面積)，係和最上游部82U相比在最下游部82L變得較短。寬度w係從最上游部82U向最下游部82L漸漸地變短。又，亦可將冷媒流道82的外周部作為入口，將中心部作為出口。
在上述實施態樣中，如圖5所示，冷媒流道32亦可在端子孔51的周邊區域設置「和偏離了端子孔51的周邊區域的區域相比，冷媒流道32的寬度w(流道剖面積)變窄的部位32x」。又，在圖5中，除了在冷媒流道32具備了部位32x以外，其餘係和上述實施態樣相同。寬度w，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得較窄。又，寬度w，除了端子孔51的周邊區域，係從冷媒流道32的最上游部32U向最下游部32L漸漸地變窄。雖然一般而言，晶圓載置面22a當中，如此之端子孔51的正上方周邊係容易成為熱點，但是在此處，在如此之端子孔51的周邊區域，和偏離了端子孔51的周邊區域的區域相比，寬度w(流道剖面積)變得較窄。因此，促進了端子孔51的周邊區域的除熱。所以，晶圓W的均熱性變得更高。又，在部位32x的流道剖面積，較佳為在最上游部32U的流道剖面積的60~90%。
在上述的實施態樣中，如圖6所示，陶瓷基材20亦可具有晶圓載置面22a但不具有FR載置面。這個情形下，在冷媒流道32當中以俯視觀察下和晶圓載置面22a重疊的區域，規定最上游部32U和最下游部32L時，最上游部32U及最下游部32L係各自與入口32a及出口32s一致。
在上述的實施態樣中，雖然藉由冷媒流道32的寬度w調整冷媒流道32的剖面積，但並不特別受此所限定。例如，亦可藉由冷媒流道32的高度(從底部面到頂部面的長度)調整冷媒流道32的剖面積。此時，從冷媒流道32的頂部面到晶圓載置面22a的距離或冷媒流道32的寬度w係設為從入口32a到出口32s固定，而調整冷媒流道32的底部面的位置。即便如此，冷媒流道32的流道剖面積，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得較小；而冷媒流道32的壓力損失，係和最上游部32U相比在最下游部32L變得較大。
或是如圖7所示，亦可藉由設置於冷媒流道232的內面的鰭片233的數量調整冷媒流道232的剖面積。又，在圖7中，除了設置了付有鰭片233的冷媒流道232來代替冷媒流道32以外，係和上述的實施態樣相同。俯視觀察冷媒流道232時的形狀，和圖2一樣，是從入口232a到出口232s為鋸齒狀。雖然冷媒流道232的寬度或高度(從底部面到頂部面的長度)係流道整體從頭至尾相同，但鰭片233的數量，係和最上游部232U相比在最下游部232L變得較多。鰭片233的數量，係從最上游部232U向最下游部232L漸漸地變多。又，各鰭片233的剖面形狀係設為全部相同。即便如此，仍可將冷媒流道232的剖面積做成最下游部232L比最上游部232U小，且從最上游部232U向最下游部232L漸漸地縮小。鰭片233的數量越多處越容易產生擾流，而促進與晶圓W的熱交換。鰭片233的數量，亦可設成和最上游部232U相比在最下游部232L變多10~40%。換言之，亦可設成最下游部232L的鰭片233的數量為最上游部232U的鰭片233的數量的110~140%。
或是如圖8所示，亦可藉由設置於冷媒流道332的內面的鰭片333的長度調整冷媒流道332的剖面積。又，在圖8中，除了設置了付有鰭片333的冷媒流道332來代替冷媒流道32以外，係和上述的實施態樣相同。俯視觀察冷媒流道332時的形狀，和圖2一樣，是從入口332a到出口332s為鋸齒狀。冷媒流道332的寬度或高度(從底部面到頂部面的長度)，係流道整體從頭至尾相同。雖然鰭片333的數量係流道整體從頭至尾相同(在此處為一個)，但鰭片333的長度，係和最上游部332U相比在最下游部332L變得較長。鰭片333的長度，係從最上游部332U向最下游部332L漸漸地變長。又，各鰭片333的厚度係設為全部相同。即便如此，仍可將冷媒流道332的剖面積做成最下游部332L比最上游部332U小，且從最上游部332U向最下游部332L漸漸地縮小。鰭片333的長度越長處越容易產生擾流，而促進與晶圓W的熱交換。鰭片333的長度，亦可設成和最上游部332U相比在最下游部332L變長10~40%。換言之，亦可設成最下游部332L的鰭片333的長度為最上游部332U的鰭片333的長度的110~140%。在圖7及圖8中，俯視觀察冷媒流道232、332時的形狀，並不限定於鋸齒狀，亦可為例如漩渦狀(參照圖4)。
在上述的實施態樣中，雖然冷媒流道32的寬度w係做成從最上游部32U向最下游部32L漸漸地變窄，但不限於此。只要寬度w係和最上游部32U相比在最下游部32L較窄的話，最上游部32U和最下游部32L之間係無論如何地形成皆可。例如，在最上游部32U和最下游部32L之間，亦可有寬度w固定的區間，亦可有從最上游部32U向最下游部32L寬度w漸漸地變長的區間，亦可有寬度w不規則變化的區間。
在上述的實施態樣中，亦可做成在晶圓載置面22a，沿著外緣形成密封環帶(seal band)，並在整面形成複數之小突起，而以密封環帶之頂面及複數之小突起的頂面支撐晶圓W。
在上述實施態樣中，晶圓載置台10亦可具有複數之在上下方向上貫通晶圓載置台10的孔。作為如此的孔，有「開口於晶圓載置面22a之複數之氣孔或是用以插入穿通使晶圓W相對於晶圓載置面22a上下移動的升降銷的升降銷孔」。氣孔，係被設置了複數個於「在俯視觀察晶圓載置面22a時之適當的位置」。對氣孔供給像氦氣的熱傳導氣體。通常，氣孔係設置成開口在「前述之設置有密封環帶或小突起的晶圓載置面22a當中，沒有設置密封環帶或小突起處」。對氣孔供給熱傳導氣體的話，熱傳導氣體被填充在載置於晶圓載置面22a的晶圓W的背面側的空間。升降銷孔，係在俯視觀察晶圓載置面22a時沿著晶圓載置面22a的同心圓，而等間隔地設置了複數個。在晶圓載置台10具有氣孔或升降銷孔的情況下，亦可如圖5的部位32x，在孔的周邊區域設置「和偏離了孔的周邊區域的區域相比，冷媒流道32的寬度w變得較窄的部位」。如此一來，晶圓W的均熱性會更加提高。
雖然在上述的實施態樣中，係以MMC製作了冷卻基材30，但不特別限定於此。亦可用金屬(例如鋁或鈦、鉬、鎢及該等之合金)製作冷卻基材30。
雖然在上述實施態樣中，係透過金屬接合層40接合了陶瓷基材20和冷卻基材30，但不特別限定於此。例如，亦可使用樹脂接合層代替金屬接合層40。
雖然在上述實施態樣中，在陶瓷基材20的中央部22內建了晶圓吸附用電極26，但作為將此替代、或另外追加，可以內建產生電漿用的RF電極，亦可內建加熱電極(電阻發熱體)。又，亦可在陶瓷基材20的外周部24內建對焦環(FR)吸附用電極，亦可內建RF電極或加熱電極。
雖然在上述實施態樣中，圖3A的陶瓷燒結體120是藉由將陶瓷粉末的成形體熱壓鍛燒而製作的，但此時的成形體，亦可以堆疊複數枚帶狀成形體的方式製作，亦可藉由模具鑄造法製作，亦可藉由壓固陶瓷粉末製作。
本申請案係以2021年11月10日於日本提出申請的日本專利申請第2021-183241號作為主張優先權的基礎，並通過引用而將其內容全部包含在本說明書中。
10:晶圓載置台 20:陶瓷基材 22:中央部 22a:晶圓載置面 24:外周部 24a:對焦環載置面(FR載置面) 26:晶圓吸附用電極 30:冷卻基材 32,82,232,332:冷媒流道 32L,82L,232L,332L:最下游部 32U,82U,232U,332U:最上游部 32a,82a,232a,332a:入口 32b,32r:圓弧部 32c,32e,32g,32i,32k,32m,32o,32q:折返部 32d,32f,32h,32j,32l,32n,32p:直線部 32s,82b,232s,332s:出口 32x:部位 34:凸緣部 36:冷媒供給通道 38:冷媒排出通道 40,135:金屬接合層 42:絕緣膜 51:端子孔 52:晶圓吸附用直流電源 53:低通濾波器 54,64:供電端子 55:絕緣管 62:RF電源 63:高通濾波器 70:夾具 70a:內周段差面 72:螺栓 78:對焦環 82:冷媒流道 94:腔室 96:設置板 98:噴淋頭 110:接合體 120:陶瓷燒結體 130:MMC塊 131,136:MMC圓盤構件 132:溝 133,134:貫通孔 151a:端子孔上部 151b:端子孔中間部 151c:端子孔下部 233,333:鰭片 W:晶圓 w:寬度
[圖1]設置在腔室94的晶圓載置台10的縱剖面圖。 [圖2]從上方來看「在通過冷媒流道32的水平面將冷卻基材30切斷後的剖面」時的剖面圖。 [圖3]晶圓載置台10的製造程序圖。 [圖4]從上方來看「在通過冷媒流道82的水平面將冷卻基材30切斷後的剖面時」的剖面圖。 [圖5]在冷媒流道32的中途設置了寬度w較窄的部位32x的例子的縱剖面圖。 [圖6]使用了不具有FR(對焦環)載置面的陶瓷基材20的例子的縱剖面圖。 [圖7]具備了冷媒流道232的晶圓載置台的縱剖面圖。 [圖8]具備了冷媒流道332的晶圓載置台的縱剖面圖。
10:晶圓載置台
20:陶瓷基材
22:中央部
22a:晶圓載置面
24:外周部
24a:對焦環載置面(FR載置面)
26:晶圓吸附用電極
30:冷卻基材
32:冷媒流道
32L:最下游部
32U:最上游部
32a:入口
32d,32f,32h,32j,32l,32n,32p:直線部
32s:出口
34:凸緣部
36:冷媒供給通道
38:冷媒排出通道
40:金屬接合層
42:絕緣膜
51:端子孔
52:晶圓吸附用直流電源
53:低通濾波器
54,64:供電端子
55:絕緣管
62:RF電源
63:高通濾波器
70:夾具
70a:內周段差面
72:螺栓
78:對焦環
94:腔室
96:設置板
98:噴淋頭
W:晶圓

Claims (6)

  1. 一種晶圓載置台，具備： 陶瓷基材，在頂面具有能夠載置晶圓的晶圓載置面，且內建電極； 冷卻基材，具有冷媒流道；以及 接合層，將該陶瓷基材和該冷卻基材接合； 該冷媒流道當中，在俯視觀察下和該晶圓載置面重疊的區域中的最上游部和最下游部的該冷媒流道之剖面積，係該最下游部比該最上游部小。
  2. 如請求項1所述之晶圓載置台，其中， 該冷媒流道的剖面積，係從該冷媒流道的該最上游部向該最下游部變小。
  3. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 該冷媒流道的剖面積，係藉由設置於該冷媒流道的鰭片的數量、該鰭片的厚度及該鰭片的長度之至少一者而調整。
  4. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 在該最下游部的該冷媒流道的剖面積，係在該最上游部的該冷媒流道的剖面積的60~90%。
  5. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，其中， 該冷卻基材，係以金屬基複合材料所製作； 該接合層係金屬接合層。
  6. 如請求項1或2所述之晶圓載置台，更具備： 在上下方向上貫通該冷卻基材的孔； 該冷媒流道中，該冷媒流道的剖面積在該孔的周邊區域比在偏離了該孔的周邊區域的區域小。
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