TWI749231B - 晶圓基座 - Google Patents

Abstract

絕緣管30係絕緣管30的抵接面34a抵觸到冷卻板20的擋止器面27a。藉此，絕緣管30係被阻止而無法更加進入螺孔26，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，係在不與板體12相接觸之既定位置上被定位，同時O型環40係在絕緣管30的階梯面32a與板體12的下表面之間，被加壓以變形既定量。

Description

晶圓基座

本發明係有關於一種使用於半導體製造裝置之晶圓基座。

被使用於半導體製造裝置之晶圓基座，已知有靜電夾頭及真空夾頭等。例如記載於專利文獻1之靜電夾頭，係使埋設有產生靜電吸著力之電極之陶瓷製板體，透過樹脂層接著於金屬製之冷卻板者，其具有貫穿板體及冷卻板之貫穿孔。貫穿孔係用於貫穿提起載置於板體上之晶圓之升降銷，或者，供給氣體到晶圓內面與板體之間。貫穿孔之中，於貫穿冷卻板之部分（冷卻板貫穿部分），插入有絕緣管。絕緣管係藉中介於冷卻板貫穿部分的內壁與絕緣管的外周面間之接著劑，被接著於冷卻板上。 [專利文獻]

[專利文獻1]日本新型第3154629號公報

但是，當以接著劑接著絕緣管與冷卻板貫穿部分時，欲無間隙地填充接著劑係很困難。當在絕緣管與冷卻板貫穿部分之間存在有間隙時，該間隙成為導通旁通，而有無法確保絕緣性之問題。又，在絕緣管內外有氣壓差之情形下，因為該氣壓差，有時接著劑會剝離。而且，在靜電夾頭使用中，因為反覆施加振動或力矩，有時絕緣管與冷卻板貫穿部分會剝離。

本發明係為解決這種課題所研發出者，其主要目的係在於確實分離絕緣管之內外，同時做電氣絕緣。

本發明之晶圓基座係包括： 板體，其係陶瓷製，可吸著晶圓； 導電性構件，被安裝在前述板體的載置前述晶圓之面之相反側之面上； 貫穿孔，貫穿前述板體及前述導電性構件； 螺孔，被設於前述貫穿孔之中，貫穿前述導電性構件之導電性構件貫穿部分上； 擋止器面，被設於前述導電性構件上，與前述螺孔的中心軸交叉； 絕緣管，具有抵接在前述擋止器面上之抵接面，被螺合在前述螺孔上；以及 密封構件，其具有絕緣性，被在前述絕緣管的板體相向面上，被設成凸起狀之密封構件支撐部貫穿，被配置於前述絕緣管的板體相向面與前述板體之間， 前述絕緣管係前述絕緣管的前述抵接面，抵觸到前述導電性構件的前述擋止器面，藉此，阻止其無法再往前述螺孔進入，前述絕緣管的前述密封構件支撐部的尖端面，係在不與前述板體接觸之既定位置被定位，同時前述密封構件係在前述絕緣管的前述板體相向面與前述板體之間被加壓。

在此晶圓基座中，絕緣管的抵接面係抵觸到導電性構件的擋止器面，藉此，阻止絕緣管，使其無法更進入螺孔。又，在絕緣管的密封構件支撐部的尖端面不與板體相接觸之既定位置上被定位，同時密封構件係在絕緣管的板體相向面與板體之間被加壓。因此，藉被加壓後之密封構件，可確實分離絕緣管之內外，同時做電氣絕緣。又，絕緣管的密封構件支撐部的尖端面係不與板體相接觸，所以，沒有板體被絕緣管破壞之虞。而且，可反覆使絕緣管自螺孔卸下，或者，螺合到螺孔，所以，可很容易更換密封構件。

在本發明之晶圓基座中，前述絕緣管的前述密封構件支撐部的尖端面，也可以位於比前述被加壓後之前述密封構件的剖面中心，還要靠近前述板體之側之位置。如此一來，可防止被加壓後之密封構件，越過絕緣管的密封構件支撐部的尖端面，以產生位置偏移之情形。此外，可抑制密封構件暴露到腐蝕性氣體之情形。

在本發明之晶圓基座中，前述絕緣管也可以具有延伸到前述導電性構件外側之延伸部。當絕緣管變得較長時，較大之力矩施加在絕緣管與導電性構件之間，但是，藉絕緣管的抵接面與導電性構件的擋止器面承受該力矩，所以，密封性被保持。

在本發明之晶圓基座中，前述螺孔之中，於前述板體側的開口，也可以設有容許前述被加壓之前述密封構件變形之空間。如此一來，密封構件被加壓而變形之情事，不被冷卻板妨礙。此時，前述空間之寬度，也可以大於前述螺孔之內徑。如此一來，構成金屬製冷卻板之空間之壁體，可充分離開絕緣管內之導電性流體。

在本發明之晶圓基座中，前述密封構件支撐部，也可以當作被設置使得前述絕緣管與中心軸係一致之環狀凸起部。藉設置這種環狀凸起部，可比較簡單地實現本發明之構造。

在本發明之晶圓基座中，前述螺孔也可以塗佈有螺絲防鬆接著劑。如此一來，可防止螺孔與絕緣管之鬆動。

依據圖面說明本發明之實施形態。第1圖係做為本發明晶圓基座一例之靜電夾頭10之立體圖；第2圖係第1圖之A-A剖面圖；第3圖係第2圖之絕緣管30周邊之放大圖；第4圖係環狀凸起部33之放大立體圖；第5圖係表示安裝絕緣管30到螺孔26之情況之剖面圖。而且，在第3圖及第5圖中，係省略靜電電極14、電阻發熱體16及冷媒通路22。

靜電夾頭10係包括板體12、冷卻板20、複數貫穿孔24、被插入及固定到各貫穿孔24之絕緣管30（參照第2圖及第3圖），板體12的上表面係成為晶圓W的載置面。

如第2圖所示，板體12係陶瓷製（例如氧化鋁製或氮化鋁製），內建有靜電電極14與電阻發熱體16。靜電電極14係形成為圓形之薄膜形狀。當透過自靜電夾頭10的下表面以被插入之供電端子（未圖示），施加電壓到靜電電極14時，藉產生於板體12表面與晶圓W間之靜電力，晶圓W被板體12吸著。電阻發熱體16係例如以單筆劃的方式，使得綿延板體12的全表面以被配線，而形成線路，當透過自靜電夾頭10的下表面以被插入之供電端子（未圖示），被施加電壓時，係發熱以加熱晶圓W。

冷卻板20係透過由矽膠樹脂所構成之接著層18，被安裝在板體12的下表面上。接著層18也可以由鑞銲材所構成接合層取代。此冷卻板20係以導電性材料（例如鋁或鋁合金、金屬與陶瓷之複合材料）所製作之導電性構件，內建有冷媒（例如水）可通過之冷媒通路22。此冷媒通路22係形成為綿延板體12的全表面，通過冷媒。而且，在冷媒通路22係設有冷媒的供給口與排出口（皆未圖示）。

貫穿孔24係在厚度方向上貫穿板體12、接著層18及冷卻板20。但是，靜電電極14或電阻發熱體16係被設計，使得不露出到貫穿孔24的內周面。貫穿孔24之中，貫穿冷卻板20之部分（冷卻板貫穿部分），係成為直徑大於貫穿板體12之部分之螺孔26。螺孔26之中，於接著層18之相反側之開口，係設有第3圖所示之法蘭承受部27。法蘭承受部27係被設於冷卻板20上之圓形之凹部。法蘭承受部27的上底，係成為與螺孔26的中心軸直交之擋止器面27a。螺孔26之中，於接著層18側的開口，係設有直徑大於螺孔26之空間28。

絕緣管30係由絕緣性材料（例如氧化鋁或莫來石、PEEK、PTFE）所形成。如第3圖所示，絕緣管30係具有沿著中心軸，在上下方向上貫穿之軸孔31。此軸孔31之內徑，係與貫穿孔24之中，貫穿板體12之板體貫穿部分之內徑相同或大概相同。絕緣管30係具有本體部32、環狀凸起部33、法蘭部34及延伸部35。本體部32係在外周面切削有螺紋之圓筒。此螺紋係螺合到冷卻板20的螺孔26。如第4圖所示，環狀凸起部33係圓筒形狀，在本體部32的上表面（相向於板體12之板體相向面），被設成凸起狀，使得本體部32係與中心軸一致。環狀凸起部33的尖端面33a係成為絕緣管30的尖端面，本體部32的上表面係成為階梯面32a。環狀凸起部33的尖端面33a與板體12之間隔，最好被設計成實質上為零（例如當公差為d（mm）之時，其成為d（mm））。環狀凸起部33之外徑，係小於本體部32之外徑。在環狀凸起部33貫穿有O型環40。法蘭部34係被設於本體部32之下方。此法蘭部34係被嵌入螺孔26的法蘭承受部27，做為法蘭部34上表面之抵接面34a係與擋止器面27a相抵接。延伸部35係延伸到冷卻板20之外側下方。

O型環40係絕緣性之密封構件，如第3圖所示，被配置於絕緣管30的階梯面32a與板體12的下表面之間。O型環40係由例如氟系樹脂（例如鐵氟龍（註冊商標）等）所製作。當安裝絕緣管30時，如第5圖所示，在貫穿O型環40到絕緣管30的環狀凸起部33後之狀態下，使絕緣管30的本體部32螺合到螺孔26。之後，當絕緣管30的法蘭部34係嵌入法蘭承受部27，而絕緣管30的抵接面34a抵觸到法蘭承受部27的擋止器面27a時，絕緣管30更加進入螺孔26之情事係被阻止。在此狀態下，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，係在與板體12不相接觸之既定位置（第3圖之位置）上被定位，同時O型環40係在絕緣管30的階梯面32a與板體12的下表面之間被加壓以變形。O型環40之變形程度，係由絕緣管30的階梯面32a（與O型環下表面之接觸面）與板體12的下表面（與O型環上表面之接觸面）之距離所決定，此距離係由絕緣管30的階梯面32a與絕緣管30的抵接面34a與冷卻板20的擋止器面27a之位置關係所決定。因此可使被加壓變形後之O型環40之潰退量（變形量）為一定。絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，最好位於比被加壓變形後之O型環40的剖面中心40c，還要接近板體12之側。

貫穿孔24之中，貫穿板體12及接著層18之部分與絕緣管30的軸孔31，係在上下方向上連通，藉此，構成氣體供給孔或升降銷孔。氣體供給孔係用於自冷卻板20之下方，供給冷卻氣體（例如氦氣）之孔，被供給到氣體供給孔之冷卻氣體，係被吹到被載置於板體12表面上之晶圓W的下表面，以冷卻晶圓W。升降銷孔係用於使未圖示之升降銷，可上下移動地插入之孔，藉上推升降銷，提起被載置於板體12表面上之晶圓W。

接著，說明本實施形態靜電夾頭10之使用例。載置晶圓W到此靜電夾頭10的板體12表面上，施加電壓到靜電電極14，藉此，使晶圓W藉靜電力吸著到板體12上。在此狀態下，施加電漿CVD成膜或電漿蝕刻到晶圓W。在此情形下，施加電壓到電阻發熱體16以加熱，或者，循環冷媒到冷卻板20的冷媒通路22，或者，供給冷卻氣體往氣體供給孔，藉此，控制晶圓W之溫度為一定。而且，在晶圓W之處理結束後，使靜電電極14之電壓為零，使靜電力消失，推高被插入升降銷孔之升降銷（未圖示），以使晶圓W自板體12表面往上方，藉升降銷提起。之後，被升降銷提起之晶圓W，係被搬運裝置（未圖示）搬運往另一處所。之後，在板體12表面未載置有晶圓W之狀態下，進行電漿清潔。此時，在氣體供給孔及升降銷孔存在有電漿。

在以上詳述過之本實施形態靜電夾頭10中，絕緣管30的抵接面34a係抵觸到冷卻板20的擋止器面27a，藉此，絕緣管30係被阻止而無法更加進入螺孔26。在此狀態下，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，係在不與板體12相接觸之既定位置上被定位，同時O型環40係在絕緣管30的階梯面32a與板體12之間被加壓以變形。如此一來，藉被加壓變形後之O型環40，可確實分離絕緣管30之內外，同時做電氣絕緣。尤其，可確保絕緣管30內之導電性流體（例如電漿）與金屬製冷卻板20之絕緣性。

又，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a係不與板體12相接觸，所以，板體12沒有被絕緣管30破壞之虞。尤其，當環狀凸起部33的尖端面33a與板體12之間隔係實質上被設計為零時，O型環40被絕緣管30的環狀凸起部33所保護，所以，可延長O型環40之壽命。

而且，可反覆地使絕緣管30自螺孔26卸下，或者，螺合到螺孔26，所以，可很容易更換O型環40。

而且，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，係位於比被加壓變形後之O型環40的剖面中心40c還要接近板體12之側之位置。因此，可防止被加壓變形後之O型環40，越過環狀凸起部33的尖端面33a之情事。此外，可抑制O型環40暴露到腐蝕性氣體之情事。

而且，絕緣管30係具有延伸到冷卻板20外側之延伸部35。當絕緣管30變得較長時，較大之力矩係施加在絕緣管30與冷卻板20之間，但是，藉絕緣管30的抵接面34a與冷卻板20的擋止器面27a承受該力矩，所以，密封性係被保持。

而且，螺孔26之中，在板體12側的開口，係設有容許O型環40之加壓變形之空間28，所以，O型環40之加壓變形不被冷卻板20妨礙。

而且，空間28之內徑（寬度）係大於螺孔26之內徑，所以，可使構成導電性材料製冷卻板20的空間28之壁體，充分離開絕緣管30內的導電性流體（例如電漿），可更加提高絕緣性。

而且，本發明並不侷限於上述實施形態，當然，只要係屬於本發明之技術性範圍，可藉種種態樣實施。

例如在上述實施形態中，如第6圖所示，也可以在冷卻板20的下表面更接合塊體50，使絕緣管30的延伸部35，為在上下方向上貫穿塊體50之長度。而且，在第6圖中，與上述實施形態相同之構成要素，係賦予相同編號。如此一來，當延伸部35較長時，雖然較大之力矩施加在絕緣管30與冷卻板20之間，但是，藉絕緣管30的抵接面34a與冷卻板20的擋止器面27a承受該力矩，所以，密封性係被保持。

在上述實施形態中，係將包圍空間28之壁體當作垂直壁，但是，也可以將包圍空間28之壁體，當作第7圖所示之推拔壁（自下方往上方變寬之形狀之壁體）。而且，第7圖之編號，係表示與上述實施形態相同之構成要素。藉此，可使構成導電性材料製冷卻板20的空間28之壁體，更離開絕緣管30內的導電性流體（例如電漿），所以，可更加提高絕緣性。

在上述實施形態中，雖然將法蘭承受部27的上底當作擋止器面27a，但是，也可以省略法蘭承受部27，以採用第8圖之構成。在第8圖中，與上述實施形態相同之構成要素，係賦予相同編號。在第8圖中，冷卻板20的下表面（板體12側之相反側之面）之中，係將螺孔26的開口周邊當作擋止器面127a。絕緣管30的抵接面34a係抵觸到冷卻板20的擋止器面127a，藉此，絕緣管30係被阻止而無法更加進入螺孔26。在此狀態下，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，係在不與板體12相接觸之既定位置上被定位，同時O型環40係在絕緣管30與板體12之間被加壓變形。因此，即使當採用第8圖之構造時，也可獲得與上述實施形態同樣之效果。

在上述實施形態中，係將法蘭承受部27的上底當作擋止器面27a，但是，也可以省略法蘭承受部27及法蘭部34，以採用第9圖之構造。在第9圖中，與上述實施形態相同之構成要素，係賦予相同編號。在第9圖中，係使螺孔26的板體12側的開口之直徑，小於螺孔26之直徑，將螺孔26的上底當作擋止器面227a。又，絕緣管30的階梯面32a（發揮本發明之抵接面之功能）係與擋止器面227a相抵接。此絕緣管30的階梯面32a係抵觸到冷卻板20的擋止器面227a，藉此，絕緣管30係被阻止而無法更加進入螺孔26。在此狀態下，絕緣管30的環狀凸起部33的尖端面33a，係在不與板體12相接觸之既定位置上被定位，同時O型環40係在絕緣管30與板體12之間被加壓變形。因此，即使採用第9圖之構造時，也可獲得與上述實施形態同樣之效果。

在上述實施形態中，絕緣管30係包括自法蘭部34更往下方延伸之延伸部35，但是，也可以省略延伸部35。在此情形下，法蘭部34的下表面，也可以成為與冷卻板20的下表面為同一平面。

在上述實施形態中，於螺孔26也可以塗佈有螺絲防鬆接著劑。螺絲防鬆接著劑可例舉例如LOCTITE（註冊商標）。如此一來，可以防止螺孔26與絕緣管30鬆弛。螺絲防鬆接著劑之強度，最好係設定為藉施加既定之扭力在絕緣管30上時，可自螺孔26強制性卸下絕緣管30之程度。

在上述實施形態中，雖然使絕緣管30的延伸部35之直徑小於法蘭部34之直徑，但是，也可以使延伸部35之直徑與法蘭部34之直徑相同。此點也與第8圖之延伸部35相同。又，也可以使第9圖之延伸部35之直徑與本體部32之直徑相同。

在上述實施形態中，係於絕緣管30設置當作密封構件支撐部之環狀凸起部33（參照第4圖），但是，並未特別侷限於環狀凸起部33。例如也可以採用第10圖或第11圖所示之密封構件支撐部133,233。第10圖之密封構件支撐部133，係使環狀凸起部33分割成複數（在此係四個）者。第11圖之密封構件支撐部233，係使複數（在此係四個）之圓柱體234，沿著軸孔31的開口周緣等間隔並列者。在各密封構件支撐部133,233皆貫穿有O型環40（參照第3圖及第5圖）。但是，與密封構件支撐部133,233相比較下，環狀凸起部33係較容易使O型環40自腐蝕性氣體隔離，所以很好。

在上述實施形態中，靜電夾頭10係在板體12，包括靜電電極14與電阻發熱體16者，但是，也可以省略電阻發熱體16。

在上述實施形態中，晶圓基座之一例係例示靜電夾頭10，但是，並未特別侷限於靜電夾頭，也可以適用本發明到真空夾頭等。

本申請案係將2017年5月25日申請過之日本專利申請第2017-103767號，當作優先權主張之基礎，因為引用而其內容之全部，係包含在本專利說明書中。

［產業上之利用可能性］ 本發明係可利用在例如半導體製造裝置。

10‧‧‧靜電夾頭12‧‧‧板體14‧‧‧靜電電極16‧‧‧電阻發熱體18‧‧‧接著層20‧‧‧冷卻板22‧‧‧冷媒通路24‧‧‧貫穿孔26‧‧‧螺孔27‧‧‧法蘭承受部27a‧‧‧擋止器面28‧‧‧空間30‧‧‧絕緣管31‧‧‧軸孔32‧‧‧本體部32a‧‧‧階梯面33‧‧‧環狀凸起部33a‧‧‧尖端面34‧‧‧法蘭部34a‧‧‧抵接面35‧‧‧延伸部40‧‧‧環體40c‧‧‧中心50‧‧‧塊體127a、227a‧‧‧擋止器面133、233‧‧‧密封構件支撐部234‧‧‧圓柱體

第1圖係靜電夾頭10之立體圖。 第2圖係第1圖之A-A剖面圖。 第3圖係第2圖絕緣管30周邊之放大圖。 第4圖係環狀凸起部33之放大立體圖。 第5圖係表示安裝絕緣管30到螺孔26之情形之剖面圖。 第6圖係安裝塊體50到冷卻板20下表面後之剖面圖。 第7圖係包圍空間28之壁為推拔壁時之剖面放大圖。 第8圖係另一實施形態絕緣管30周邊之放大圖。 第9圖係另一實施形態絕緣管30周邊之放大圖。 第10圖係密封構件支撐部133之放大立體圖。 第11圖係密封構件支撐部233之放大立體圖

10‧‧‧靜電夾頭

12‧‧‧板體

20‧‧‧冷卻板

24‧‧‧貫穿孔

Claims (7)

1. 一種晶圓基座，其包括：板體，其係陶瓷製，可吸著晶圓；導電性構件，被安裝在前述板體的載置前述晶圓之面之相反側之面上；貫穿孔，貫穿前述板體及前述導電性構件；螺孔，被設於前述貫穿孔之中，貫穿前述導電性構件之導電性構件貫穿部分上；擋止器面，被設於前述導電性構件上，與前述螺孔的中心軸交叉；絕緣管，具有抵接在前述擋止器面上之抵接面，被螺合在前述螺孔上；以及密封構件，其具有絕緣性，在前述絕緣管的板體相向面上，被設成凸起狀之密封構件支撐部貫穿，被配置於前述絕緣管的板體相向面與前述板體之間，前述絕緣管係前述絕緣管的前述抵接面，抵觸到前述導電性構件的前述擋止器面，藉此，阻止其無法再往前述螺孔進入，前述絕緣管的前述密封構件支撐部的尖端面，係在不與前述板體接觸之既定位置被定位，同時前述密封構件係在前述絕緣管的前述板體相向面與前述板體之間被加壓。
2. 如申請專利範圍第1項所述之晶圓基座，其中，前述絕緣管的前述密封構件支撐部的尖端面，係位於比前述被加壓後之前述密封構件的剖面的中心，還要接近前述板體之側之位置。
3. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓基座，其中，前述絕緣管係具有延伸到前述導電性構件之外側之延伸部。
4. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓基座，其中，在前述螺孔中 之前述板體側的開口，設有容許前述被加壓後之前述密封構件變形之空間。
5. 如申請專利範圍第4項所述之晶圓基座，其中，前述空間之寬度，係大於前述螺孔之內徑。
6. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓基座，其中，前述密封構件支撐部係被設置使得中心軸與前述絕緣管一致之環狀凸起部。
7. 如申請專利範圍第1或2項所述之晶圓基座，其中，在前述螺孔塗佈有螺絲防鬆接著劑。

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