CN119968700A

CN119968700A - 晶片载放台

Info

Publication number: CN119968700A
Application number: CN202280007295.8A
Authority: CN
Inventors: 石川征树; 久野达也; 伊奈友也
Original assignee: NGK Insulators Ltd
Current assignee: NGK Insulators Ltd
Priority date: 2022-10-14
Filing date: 2022-10-14
Publication date: 2025-05-09
Also published as: JP7515017B1; WO2024079880A1; KR102699420B9; US20240128063A1; KR102699420B1; US12537174B2; TW202431468A; JPWO2024079880A1; KR20240052914A

Abstract

晶片载放台10具备：陶瓷板20，其上表面至少具有晶片载放部22；冷却板30，其接合于陶瓷板20的下表面，且具有冷媒流路32；气体通用路径51b、52b、53b，其设置成比冷媒流路32更靠上方；气体导入路径51a、52a、53a，其从冷却板30的下表面分别通至各个气体通用路径51b、52b、53b；以及气体分配路径51e、52e、53e，其相对于各个气体通用路径51b、52b、53b而设置有多个。配置于陶瓷板20的最外周的气体分配路径53e设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置。

Description

晶片载放台

技术领域

本发明涉及晶片载放台。

背景技术

以往，已知有如下晶片载放台，该晶片载放台具备：陶瓷板，在其上表面具有晶片载放部；冷却板，其接合于陶瓷板的下表面；以及冷媒流路，其设置于冷却板。例如，专利文献1的晶片载放台中，自冷却板的下表面导入的气体从设置于冷媒流路的上方的俯视呈C字状的气体通用路径经由自该气体通用路径向半径外侧延伸的多个气体分支部而从沿着上下方向贯穿陶瓷板的气体分配路径通过，向陶瓷板的上表面供给。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2021－141116号公报

发明内容

然而，在晶片载放台使用时，有时在位于晶片载放台的最外周的气体分配路径产生较大的应力，但是，专利文献1中未考虑这一点，所以，有可能在晶片载放台产生裂纹。特别是，使用高功率等离子体，对晶片进行处理的情况下，容易产生这样的裂纹。

本发明是为了解决上述课题而实施的，其主要目的在于，防止在晶片载放台产生裂纹。

本发明的晶片载放台具备：

陶瓷板，该陶瓷板的上表面至少具有晶片载放部；以及

冷却板，该冷却板接合于所述陶瓷板的下表面，且具有冷媒流路，

所述晶片载放台的特征在于，具备：

气体通用路径，该气体通用路径设置于所述晶片载放台的内部的比所述冷媒流路更靠上方的位置；

气体导入路径，该气体导入路径从所述冷却板的下表面通至所述气体通用路径；以及

气体分配路径，该气体分配路径相对于1个所述气体通用路径而设置有多个，且从所述气体通用路径通至所述陶瓷板的上表面，

所述气体分配路径中的配置于所述陶瓷板的最外周的最外周气体分配路径设置于俯视不与所述冷媒流路重叠的位置。

该晶片载放台中，气体分配路径中的配置于陶瓷板的最外周的最外周气体分配路径设置于俯视不与冷媒流路重叠的位置。晶片载放台使用时，在晶片载放台的最外周容易产生较大的应力。最外周气体分配路径俯视与冷媒流路重叠的情况下，由于冷媒流路的正上方的厚度较薄，容易变形，所以，在最外周气体分配路径附近容易产生裂纹。不过，此处，由于最外周气体分配路径设置于俯视不与冷媒流路重叠的位置，所以，最外周气体分配路径附近的应力变小，能够防止裂纹的产生。

应予说明，本说明书中，有时采用上下、左右、前后等对本发明进行说明，不过，上下、左右、前后只不过是相对的位置关系。因此，在改变了晶片载放台的朝向的情况下，有时上下变为左右，或者左右变为上下，这种情形也包括在本发明的技术范围中。

上述的晶片载放台(上述[1]中记载的晶片载放台)中，所述气体分配路径可以借助气体分支部而与所述气体通用路径连接。据此，例如俯视时气体分支部从气体通用路径横穿过冷媒流路且到达不与冷媒流路重叠的位置，能够将气体分配路径比较容易地设置于不与冷媒流路重叠的位置。

上述的晶片载放台(上述[1]或[2]中记载的晶片载放台)中，所述气体通用路径可以按同心圆的方式设置有多个，所述最外周气体分配路径可以与多个所述气体通用路径中的位于最外周的所述气体通用路径连接。据此，能够使在陶瓷板的上表面呈开口的气体分配路径的数量增加。另外，与位于最外周的气体通用路径连接的气体分配路径容易产生较大的应力，因此，应用本发明的意义重大。

上述的晶片载放台(上述[1]～[3]中的任一项记载的晶片载放台)中，所述气体分配路径中的至少与所述气体通用路径连接的部分的宽度可以比所述气体通用路径的宽度宽。这种情况下，在气体分配路径中的与气体通用路径连接的宽度较宽的部分容易产生比较大的应力，因此，应用本发明的意义重大。

上述的晶片载放台(上述[1]～[4]中的任一项记载的晶片载放台)中，所述冷却板可以由金属与陶瓷的复合材料形成。该复合材料为比较脆弱且容易产生裂纹的材料，因此，应用本发明的意义重大。

上述的晶片载放台(上述[1]～[5]中的任一项记载的晶片载放台)中，在所述陶瓷板的上表面可以设置有圆形的晶片载放部和将所述晶片载放部包围的环状的聚焦环载放部，所述最外周气体分配路径可以为从所述气体通用路径至所述聚焦环载放部的路径。

上述的晶片载放台(上述[1]～[5]中的任一项记载的晶片载放台)中，在所述陶瓷板的上表面可以设置有圆形的晶片载放部，所述最外周气体分配路径可以为从所述气体通用路径至所述晶片载放部的路径。

附图说明

图1是晶片载放台10的纵截面图。

图2是图1的A－A截面图。

图3是晶片载放台10的平面图。

图4是图3的局部放大图。

图5是冷却板30的气体中转沟53d附近的立体图。

图6是气体供给路径53的变形例的说明图。

图7是气体供给路径53的变形例的说明图。

图8是晶片载放台110的纵截面图。

具体实施方式

接下来，采用附图，对本发明的优选实施方式进行说明。图1是晶片载放台10的纵截面图(以包含晶片载放台10的中心轴在内的面将晶片载放台10切断时的截面图)，图2是图1的A－A截面图，图3是晶片载放台10的平面图，图4是图3的局部放大图，图5是冷却板30的气体中转沟53d附近的立体图。应予说明，图2中省略了除冷媒流路32以外的构成要素的图示。

晶片载放台10是为了利用等离子体对晶片W进行CVD、蚀刻等而采用的部件。晶片载放台10具备：陶瓷板20、冷却板30、以及金属接合层40。

陶瓷板20由以氧化铝、氮化铝等为代表的陶瓷材料形成，在上表面具有圆形的晶片载放部22。在晶片载放部22载放有晶片W。在晶片载放部22沿着外缘而形成有密封带22a，且在整面形成有多个圆形小突起22b。密封带22a及圆形小突起22b为相同高度，其高度为例如数μm～数十μm。电极23为用作静电电极的平面状的网状电极，能够施加直流电压。当对该电极23施加直流电压时，晶片W利用静电吸附力而吸附固定于晶片载放部22(具体的为密封带22a的上表面及圆形小突起22b的上表面)；当将直流电压的施加解除时，晶片W在晶片载放部22的吸附固定得以解除。应予说明，将晶片载放部22的未设置密封带22a或圆形小突起22b的部分称为基准面22c。图3中示出了在晶片载放部22的由单点划线包围的区域所设置的圆形小突起22b，不过，实际上，圆形小突起22b设置于晶片载放部22的由密封带22a包围的区域的整面。

在陶瓷板20的上表面，除了设置有晶片载放部22以外，还在晶片载放部22的周围设置有环状的聚焦环载放部24。以下，聚焦环有时简称为“FR”。FR载放部24比晶片载放部22低一级。在FR载放部24载放有圆环状的聚焦环60。在聚焦环60的内侧面的上方设置有圆周沟60a，以使其不与晶片W接触。FR载放部24具有：环状的凹沟24a、以及在凹沟24a的内周侧及外周侧所设置的FR支撑面24b。凹沟24a的深度为例如数μm～数十μm。FR支撑面24b为形成为环状的面，与聚焦环60直接接触而对聚焦环60进行支撑。

冷却板30为脆性导电材料制的圆板部件。冷却板30在内部具备可供冷媒循环的冷媒流路32。如图2所示，冷媒流路32俯视从一端(入口)至另一端(出口)以一笔画的要领设置于陶瓷板20的整面。本实施方式中，冷媒流路32形成为俯视呈旋涡状。例如，可以参照日本特许第5666748号公报来制作该冷却板30。冷媒从未图示的冷媒循环装置向冷媒流路32的一端(入口)供给，从冷媒流路32通过后，自冷媒流路32的另一端(出口)排出，返回冷媒循环装置。冷媒循环装置能够将冷媒调节为所期望的温度。冷媒优选为液体，且优选为电绝缘性。作为电绝缘性的液体，例如可以举出氟系非活性液体等。

作为脆性导电材料，可以举出金属与陶瓷的复合材料等。作为金属与陶瓷的复合材料，可以举出：金属基复合材料(MMC)、陶瓷基复合材料(CMC)等。作为该复合材料的具体例，可以举出：包含Si、SiC及Ti的材料、使Al和/或Si含浸于SiC多孔质体得到的材料、Al₂O₃与TiC的复合材料等。将包含Si、SiC及Ti的材料称为SiSiCTi，将使Al含浸于SiC多孔质体得到的材料称为AlSiC，将使Si含浸于SiC多孔质体得到的材料称为SiSiC。

作为用于冷却板30的导电材料，优选热膨胀系数接近于陶瓷板20的材料。陶瓷板20为氧化铝制的情况下，冷却板30优选为SiSiCTi制或AlSiC制。这是因为：SiSiCTi、AlSiC的热膨胀系数能够与氧化铝的热膨胀系数大致相同。例如，可以如下制作SiSiCTi制的圆板部件。首先，将碳化硅、金属Si及金属Ti混合，制作粉体混合物。接下来，对得到的粉体混合物进行单轴加压成型，制作圆板状的成型体，使该成型体在非活性气氛下热压烧结，由此得到SiSiCTi制的圆板部件。

金属接合层40将陶瓷板20的下表面和冷却板30的上表面接合。金属接合层40可以为例如由焊料或金属钎料形成的层。例如，利用TCB(Thermal compression bonding)形成金属接合层40。TCB是指：将金属接合材料夹入于待接合的2个部件之间，以加热到金属接合材的固相线温度以下的温度的状态对2个部件进行加压接合的公知方法。

晶片载放台10具有气体供给路径51、52、53。其中，气体供给路径51、52是用于向由晶片W、密封圈22a、圆形小突起22b以及基准面22c包围的空间供给气体的路径。气体供给路径53是用于向由聚焦环60和凹沟24a包围的空间供给气体的路径。气体供给路径51由气体导入路径51a、气体通用路径51b、气体分支部51c、气体中转沟51d及气体分配路径51e构成。气体供给路径52由气体导入路径52a、气体通用路径52b、气体分支部52c、气体中转沟52d及气体分配路径52e构成。气体供给路径53由气体导入路径53a、气体通用路径53b、气体分支部53c、气体中转沟53d及气体分配路径53e构成。

气体通用路径51b、52b、53b为俯视呈直径不同的同心圆的圆环状路径，形成于晶片载放台10的内部的比冷媒流路32更靠上方的位置，本实施方式中，形成于冷却板30与金属接合层40的界面、具体的为冷却板30的上表面。气体通用路径51b设置于最内周，气体通用路径53b设置于最外周。气体导入路径51a、52a、53b设置成自冷却板30的下表面按不与冷媒流路32交叉的方式通至各个气体通用路径51b、52b、53b。

最外周的气体通用路径53b具有向半径外侧延伸出来的多个气体分支部53c。在各气体分支部53c连接有沿着上下方向贯穿陶瓷板20的气体分配路径53e。气体分支部53c与气体分配路径53e的连接部分为由圆沟形成的气体中转沟53d。气体中转沟53d的直径(宽度)大于气体分配路径53e的宽度及气体通用路径53b的宽度，例如为它们的1.5～2.5倍。最内周的气体通用路径51b与气体通用路径53b同样地，也借助气体分支部51c及气体中转沟51d而与气体分配路径51e连接。气体通用路径52b与气体通用路径53b同样地，也借助气体分支部52c及气体中转沟52d而与气体分配路径52e连接。

如图3及图4所示，多个气体分配路径51e、52e、53e中的配置于陶瓷板20的最外周的气体分配路径53e(最外周气体分配路径)设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置。气体中转沟53d也设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置。俯视不与冷媒流路32重叠的位置处，冷却板30的厚度较厚。因此，即便在该位置设置有直径较大的气体中转沟53d，也能够将在气体中转沟53d产生的应力抑制在较小程度。与此相对，俯视与冷媒流路32重叠的位置处，冷却板30的厚度较薄。因此，如果在该位置设置了气体中转沟53d，则在气体中转沟53d产生较大的应力。

在气体中转沟51d、52d产生的应力小于在设置于最外周的气体中转沟53d产生的应力。因此，气体中转沟51d、52d或气体分配路径51e、52e可以设置于俯视与冷媒流路32重叠的位置，不过，优选设置于不与冷媒流路32重叠的位置。另外，气体通用路径51b、52b、53b的宽度较窄，因此，可以设置于俯视与冷媒流路32重叠的位置，不过，优选设置于不与冷媒流路32重叠的位置。

接下来，对晶片载放台10的使用例进行说明。将晶片载放台10固定于半导体工艺用的腔室(未图示)的内部。在FR载放部24载放有聚焦环60，并在晶片载放部22载放有晶片W。该状态下，向电极23施加直流电压，使晶片W吸附于晶片载放部22。与此同时，向气体供给路径51、52、53供给气体(此处为He等热传导气体)。据此，晶片W与陶瓷板20的上表面的热传导、聚焦环60与陶瓷板20的上表面的热传导变得良好。然后，将腔室的内部设定为规定的真空气氛(或减压气氛)，一边从设置于腔室顶部的喷头供给工艺气体，一边向冷却板30施加RF电压。于是，在晶片W与喷头之间产生等离子体。然后，利用该等离子体，对晶片W实施CVD成膜或蚀刻。应予说明，随着晶片W的等离子体处理，聚焦环60也有所消耗，不过，聚焦环60比晶片W厚，因此，在对多块晶片W进行处理之后更换聚焦环60。

利用高功率等离子体对晶片W进行处理的情况下，需要将晶片W高效冷却。晶片载放台10中，作为陶瓷板20与冷却板30的接合层，使用热传导率较高的金属接合层40而不是热传导率较低的树脂层。因此，从晶片W除去热的能力(除热能力)较高。另外，由于陶瓷板20与冷却板30之间的热膨胀差较小，所以，即便金属接合层40的应力缓和性较低，也不易产生障碍。此外，由于陶瓷板20的上表面成为高温、下表面被冷却而成为低温，所以，陶瓷板20的上表面容易延展，从而晶片载放台10容易朝上而呈凸状。因此，在晶片载放台10的最外周，变形增大，容易产生应力。本实施方式中，最外周的气体分配路径53e设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置(冷却板32的厚度较厚的位置)，因此，该气体分配路径53e附近的应力变小。

以上说明的晶片载放台10中，配置于陶瓷板20的最外周的气体分配路径53e设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置。晶片载放台10使用时，在晶片载放台10的最外周容易产生较大的应力。最外周的气体分配路径53e俯视与冷媒流路32重叠的情况下，由于冷媒流路32的正上方的冷却板30的厚度较薄，容易变形，所以，在气体分配路径53e附近容易产生裂纹。不过，本实施方式中，由于气体分配路径53e设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置(冷却板30的厚度较厚的位置)，所以，气体分配路径53e附近的应力变小，能够防止裂纹的产生。

另外，最外周的气体分配路径53e中的与气体通用路径53b的气体分支部53c连接的气体中转沟53d的直径(宽度)大于气体通用路径53b的宽度及气体分支部53c的宽度。因此，在气体中转沟53d容易产生比较大的应力，不过，通过应用本发明，能够将应力抑制在较小程度。

此外，最外周的气体分配路径53e借助沿着半径方向延伸的气体分支部53c而与气体通用路径53b连接。因此，即便在气体通用路径53b附近设置有冷媒流路32的情况下，通过俯视时气体分支部53c横穿过冷媒流路32且到达不与冷媒流路32重叠的位置，也能够将气体分配路径53e及气体中转沟53d比较容易地设置于不与冷媒流路32重叠的位置。

另外，气体通用路径51b、52b、53b按同心圆的方式设置，分别与多个气体分配路径51e、52e、53e连接，因此，能够从陶瓷板20的上表面的许多位置供给气体。另外，由于与位于最外周的气体通用路径53b连接的气体分配路径53e容易产生较大的应力，所以，应用本发明的意义重大。

另外，冷却板30由金属与陶瓷的复合材料形成。该复合材料为比较脆弱且容易产生裂纹的材料，因此，应用本发明的意义重大。

此外，在陶瓷板20的上表面设置有圆形的晶片载放部22和将晶片载放部22包围的环状的FR载放部24，最外周的气体分配路径53e为从气体通用路径53b至FR载放部24的路径。这样的具备FR载放部24的陶瓷板20中，向FR载放部24供给气体的路径处于最外周。

应予说明，本发明不受上述实施方式的任何限定，当然只要属于本发明的技术范围就可以以各种方案进行实施。

上述的实施方式中，借助自气体通用路径53b向半径外侧延伸的气体分支部53c而将气体通用路径53b和气体分配路径53e(气体中转沟53d)连接，但不特别限定于此。例如，如图6所示，可以借助自圆环状的气体通用路径53b向半径内侧延伸的气体分支部53c而将气体通用路径53b和气体分配路径53e(气体中转沟53d)连接。这种情况下，气体分配路径53e(气体中转沟53d)也设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置。或者，如图7所示，可以将俯视呈圆环状的气体通用路径53b的至少一部分设置于不与冷媒流路32重叠的位置，并在此直接连接有气体中转沟53d及气体分配路径53e。图6及图7中，对与上述的实施方式相同的构成要素标记相同的符号。

上述的实施方式中，例示了陶瓷板20的上表面具有晶片载放部22和FR载放部24的情形，但不特别限定于此。例如，像图8所示的晶片载放台110那样，陶瓷板20的上表面可以具有晶片载放部22，但不具有FR载放部。晶片载放台110具有2个气体供给路径51、52。气体供给路径51与上述的实施方式同样地由气体导入路径51a、气体通用路径51b、气体分支部51c、气体中转沟51d及气体分配路径51e构成。气体供给路径52也与上述的实施方式同样地由气体导入路径52a、气体通用路径52b、气体分支部52c、气体中转沟52d及气体分配路径52e构成。不过，此处，由于气体分配路径52e为最外周气体分配路径，所以，气体分配路径52e及气体中转沟52d设置于俯视不与冷媒流路32重叠的位置。据此，能够防止在晶片载放台110产生裂纹。图8中，对与上述的实施方式相同的构成要素标记相同的符号。

上述的实施方式中，将气体通用路径51b、52b、53b、气体分支部51c、52c、53c及气体中转沟51d、52d、53d设置于冷却板30与金属接合层40的界面(具体的为冷却板30的上表面)，但不特别限定于此。例如，可以将气体通用路径51b、52b、53b、气体分支部51c、52c、53c及气体中转沟51d、52d、53d设置于金属接合层40，也可以设置于陶瓷板20与金属接合层40的界面(具体的为陶瓷板20的下表面)。

上述的实施方式中，使气体通用路径51b、52b、53b的形状为俯视呈圆环状，但不特别限定于此。例如，可以使上述气体通用路径51b、52b、53b的形状为俯视呈圆弧状(例如C字状)，也可以呈直线状，还可以呈折线状(例如沿着多边形的边的形状)。

上述的实施方式中，在气体通用路径51b、52b、53b分别连接有气体导入路径51a、52a、53a各1条，但不特别限定于此。例如，可以在气体通用路径51b、52b、53b分别连接有气体导入路径51a、52a、53a各多条。不过，该条数优选比与1个气体通用路径连接的气体分配路径的数量少。

上述的实施方式中，冷媒流路32形成为俯视呈旋涡状，但不特别限定于此。例如，冷媒流路32可以形成为俯视呈锯齿状。

上述的实施方式中，冷却板30由金属与陶瓷的复合材料制作，不过，可以由除此以外的材料(例如铝、铝合金等)制作。

上述的实施方式中，作为内置于陶瓷板20的电极23，例示了静电电极，但不特别限定于此。例如，代替电极23或除了电极23以外，在陶瓷板20可以内置有加热器电极(电阻发热体)，也可以内置有RF电极。

上述的实施方式中，将陶瓷板20和冷却板30以金属接合层40接合，不过，可以使用树脂粘接层来代替金属接合层40。

产业上的可利用性

本发明可利用于对例如晶片进行等离子体处理的装置。

符号说明

10、110晶片载放台，20陶瓷板，22晶片载放部，22a密封带，22b圆形小突起，22c基准面，23电极，24FR载放部，24a凹沟，24b聚焦环支撑面，30冷却板，32冷媒流路，40金属接合层，51、52、53气体供给路径，51a、52a、53a气体导入路径，51b、52b、53b气体通用路径，51c、52c、53c气体分支部，51d、52d、53d气体中转沟，51e、52e、53e气体分配路径，60聚焦环，60a圆周沟，W晶片。

Claims

1.一种晶片载放台，其具备：

陶瓷板，该陶瓷板的上表面至少具有晶片载放部；以及

所述晶片载放台的特征在于，具备：

2.根据权利要求1所述的晶片载放台，其特征在于，

所述气体分配路径借助气体分支部而与所述气体通用路径连接。

3.根据权利要求1或2所述的晶片载放台，其特征在于，

所述气体通用路径按同心圆的方式设置有多个，

所述最外周气体分配路径与多个所述气体通用路径中的位于最外周的所述气体通用路径连接。

4.根据权利要求1或2所述的晶片载放台，其特征在于，

所述气体分配路径中的至少与所述气体通用路径连接的部分的宽度比所述气体通用路径的宽度宽。

5.根据权利要求1或2所述的晶片载放台，其特征在于，

所述冷却板由金属与陶瓷的复合材料形成。

6.根据权利要求1或2所述的晶片载放台，其特征在于，

在所述陶瓷板的上表面设置有圆形的晶片载放部和将所述晶片载放部包围的环状的聚焦环载放部，

所述最外周气体分配路径为从所述气体通用路径至所述聚焦环载放部的路径。

7.根据权利要求1或2所述的晶片载放台，其特征在于，

在所述陶瓷板的上表面设置有圆形的晶片载放部，

所述最外周气体分配路径为从所述气体通用路径至所述晶片载放部的路径。