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TWI774550B - 載台及其製作方法 - Google Patents

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TWI774550B
TWI774550B TW110133317A TW110133317A TWI774550B TW I774550 B TWI774550 B TW I774550B TW 110133317 A TW110133317 A TW 110133317A TW 110133317 A TW110133317 A TW 110133317A TW I774550 B TWI774550 B TW I774550B
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spraying
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橫山響
木田直哉
二口谷淳
金田教良
曾根通介
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日商日本發條股份有限公司
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Abstract

[課題]提供包含密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜之絕緣性能及可靠性優異的載台及其製作方法。[解決手段]載台包含:基材,包含段差,所述段差包含自頂面凹陷之第1面及自側面凹陷之第2面;以及絕緣膜,包含設置於第1面上之多個第1層及設置於第2面上之多個第2層;其中在段差中,第1層之第1端部與第2層之第2端部交互堆疊。第1面與第2面亦可中介轉角部而連接,於轉角部上,第1端部與第2端部交互堆疊。

Description

載台及其製作方法
本發明之一實施型態係關於載台及其製作方法,舉例而言,係關於用以載置基板的載台及其製作方法。
半導體器件搭載於幾乎所有的電子儀器,對於電子儀器之功能擔任重要的角色。半導體器件係利用了矽等所具有之半導體特性的器件。半導體器件係藉由將半導體膜、絕緣膜及導電膜堆疊於基板上且將此等膜體圖案化來構成。此等膜體係利用蒸鍍法、濺射法、化學氣相沉積(CVD)法或基板的化學反應等來堆疊,藉由光微影處理將此等膜體圖案化。光微影處理包含:在供於圖案化之此等膜體之上形成光阻、利用光阻之曝光、顯影來形成光阻遮罩、利用蝕刻來去除此等膜體之部分及去除光阻遮罩。
於上已述之膜體的特性,大幅受將膜體成膜之條件或將膜體蝕刻之條件所左右。前述條件之一係施加於用以載置基板之載置台(以下稱作載台)的電壓。伴隨著近年之半導體器件的微細化,所加工之孔洞之徑與所加工之膜體之厚度的比變大,故有例如施加於蝕刻裝置所包含之載台的電壓增加的傾向。伴隨著施加於載台的電壓增加,要求載台所包含之部件之耐受電壓的提升。載台所包含之部件係例如冷卻板、靜電卡盤等。專利文獻1及專利文獻2揭示了一種載台,藉由係為熔射法之一的陶瓷熔射將絕緣膜形成於表面,提升絕緣膜的耐受電壓。
『專利文獻』 《專利文獻1》:日本專利第6027407號公報 《專利文獻2》:日本註冊新型第2600558號公報
根據以往之熔射法,於一個面上形成具有指定之膜厚的膜體之後,使熔射機移動,於另一個面上形成具有指定之膜厚的膜體。在此熔射法中,熔射材難以附著於所熔射之一個面與另一個面的邊界(以下有時亦稱作銜接處、角部或轉角部),尤其有於轉角部生成有間隙或空隙的問題。若於轉角部生成有間隙或空隙,則膜體之耐受電壓(亦稱作絕緣破壞電壓)會變低。作為抑制在轉角部生成間隙或空隙的方法,有對於轉角部直接熔射的方法。舉例而言,若在使熔射機自一個面連續移動至另一個面的同時進行熔射,則變得亦可對於轉角部進行熔射,可抑制在轉角部生成間隙或空隙。然而,在此方法中,相比於一個面或另一個面之膜厚,轉角部之膜厚有變大的問題。若形成於轉角部的膜體之膜厚變大,則在轉角部中的膜體之密合強度會下降,故就結果而言,載台之可靠性會變低。因此,在利用熔射法之載台的製作中,不僅形成於面的膜體,形成於轉角部的膜體亦控制成呈指定之膜厚(亦即,將膜體之膜厚均勻化),有望提升膜體之密合強度及耐受電壓。
本發明之一實施型態有鑑於上述問題,其目的之一在於提供包含密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜之絕緣性能及可靠性優異的載台。並且,本發明之一實施型態之目的之一在於提供形成密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜之絕緣性能及可靠性優異的載台之製作方法。
本發明之一實施型態相關之載台包含:基材,包含段差,所述段差包含自頂面凹陷之第1面及自側面凹陷之第2面;以及絕緣膜,包含設置於第1面上之多個第1層及設置於第2面上之多個第2層;其中在段差中,第1層之第1端部與第2層之第2端部交互堆疊。
本發明之一實施型態相關之載台之製作方法進行至少2次以上之循環,所述循環包含:在使熔射機沿相對於基材之頂面略為平行之面移動的同時於自頂面凹陷之第1面形成由來自熔射機之熔射所致之第1層的步驟;以及在使熔射機沿相對於基材之側面略為平行之面移動的同時於自側面凹陷之第2面形成由來自熔射機之熔射所致之第2層的步驟;其中於基材之包含第1面及第2面的段差,形成第1層之第1端部與第2層之第2端部交互堆疊的絕緣膜。
循環亦可更包含:在使熔射機沿相對於基材之底面略為平行之面移動的同時於底面形成由來自熔射機之熔射所致之第3層的步驟。
亦可在循環之外,在使熔射機沿相對於基材之底面略為平行之面移動的同時於底面形成由來自熔射機之熔射所致之第3層。
亦可在循環中,多次進行形成第1層的步驟及形成第2層的步驟之至少一者。
在形成第1層的步驟及形成第2層的步驟之至少一者中,熔射機亦可僅單向移動並熔射。
在形成第1層的步驟及形成第2層的步驟之至少一者中,熔射機亦可鋸齒狀移動並熔射。
第1面與第2面亦可中介轉角部而連接,於轉角部上形成第1端部與第2端部交互堆疊的絕緣膜。在轉角部中之絕緣膜之膜厚,亦可為第1面上之絕緣膜之膜厚及第2面上之絕緣膜之膜厚之各者的1倍以上且2倍以下。
第1端部亦可設置成相對於第1面隆起成凸狀且相對於第1面傾斜。第2端部亦可設置成相對於第2面隆起成凸狀且相對於第2面傾斜。
在垂直於第1面及第2面之面上的轉角部之截面形狀,亦可包含彎曲形狀。
第1層及前述第2層之至少一者,亦可具有堆疊結構。
基材亦可包含流通液體的流道。
亦可於基材之頂面的絕緣膜之上包含靜電卡盤。
本發明之一實施型態相關之載台由於包含密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜,故絕緣性能及可靠性優異。
以下參照圖式說明在本申請中揭示之發明的各實施型態。惟本發明可在不脫離其要旨的範圍中以各式各樣之型態實施,並非限定解釋於以下示例之實施型態的記載內容。
圖式為使說明更為明確,相比於實際之態樣,針對各部之幅寬、厚度、形狀等有示意表示的情形,但終究只係一例,並非限定本發明之解釋者。並且,在本說明書與各圖中,有時會對具備與已針對既有之圖說明者相同功能的要件標註相同的符號,省略重複的說明。
在本發明中,在將某一膜體加工以形成多個膜體的情況下,此等膜體有時會具有相異的功能、角色。然而,此等膜體源自於以相同工序形成作為相同層體的膜體,具有相同的層體結構、相同的材料。因此,此等膜體係定義為存在於相同層體。
在本說明書及圖式中,於各自區別表述一個構造中的多個部分時,有時會使用相同的符號,進一步使用連字符與自然數或小寫字母。
〈第1實施型態〉
參照圖1~圖7,說明本發明之一實施型態相關之載台100的構造及載台100的製作方法。
[1.載台100之構造]
圖1係本發明之一實施型態相關之載台100的立體示意圖及剖面示意圖。具體而言,圖1之(A)係載台100的立體示意圖,圖1之(B)係沿圖1之(A)所示之線A-A′剖切之載台100的剖面示意圖。
如圖1之(A)及圖1之(B)所示,載台100具有基材110及絕緣膜120。絕緣膜120設置成覆蓋基材110的頂面101、側面102及底面103。此外,絕緣膜120可設置成覆蓋基材110的頂面101之整面、側面102之整面或底面103之整面,亦可設置於基材110的頂面101之一部分、側面102之一部分或底面103之一部分。
基材110具有2個大小相異之圓形平板結合的結構。亦即,基材110具有於大的圓形平板上配置有小的圓形平板的結構。基材110可為藉由2個部件(大的圓形平板與小的圓形平板)的接合來構成,亦可為由1個部件所構成。換言之,基材110包含具有自頂面101(或將頂面101延長的面)凹陷之第1面111及自側面102(或將側面102延長的面)凹陷之第2面112的段差150。並且,基材110之外周部亦可包含具有第1面111及第2面112的段差150。絕緣膜120亦設置於段差150之第1面111及第2面112上。
將基材110之頂面101延長之面與將第2面112延長之面、將基材110之側面102延長之面與將第1面111延長之面、將第1面111延長之面與將第2面112延長之面,以及將基材110之側面102延長之面與將基材110之底面103延長之面,雖設置成以例如約90°交叉,但各面彼此交叉的角度不限於此。於此,約90°係謂90°附近,舉例而言,係謂80°以上且100°以下。
基材110之頂面101與第2面112的角部、基材110之側面102與第1面111的角部、第1面111與第2面112的轉角部,以及基材110之側面102與基材110之底面103的角部,各自可為經取倒角的角部或轉角部,亦可為經取圓角的角部或轉角部。亦即,第1面111與第2面112亦可中介經取角的轉角部而連接。在此情況下,在垂直於第1面111及第2面112之面上的轉角部之截面形狀具有直線形狀或彎曲形狀。基材110之頂面101與第2面112的角部、基材110之側面102與第1面111的角部,以及基材110之側面102與基材110之底面103的角部亦然。
舉例而言,可使用金屬或陶瓷作為基材110的材料。更具體而言,可使用鈦(Ti)、鋁(Al)或不鏽鋼,或者包含此等之氧化物等作為基材110的材料。
絕緣膜120可使用滿足期望之耐受電壓特性且能藉由熔射法熔射的材料。舉例而言,可使用包含鹼土金屬、稀土金屬、鋁(Al)、鉭(Ta)及矽(Si)之中的至少1種以上之元素的氧化物作為絕緣膜120的材料。更具體而言,可使用氧化鋁(Al 2O 3)或氧化鎂(MgO)等作為絕緣膜120的材料。
使用於絕緣膜120的材料亦可包含無機絕緣體。舉例而言,無機絕緣體係氧化鋁、氧化鈦、氧化鉻、氧化鋯、氧化鎂或氧化釔或者此等之複合氧化物等。
參照圖2,詳細說明段差150的構造。
圖2係將本發明之一實施型態相關之載台100之段差150之一部分放大的剖面示意圖。具體而言,圖2係圖1之(B)所示之區域B的放大剖面圖。
如圖2所示,在段差150中,第1面111與第2面112中介轉角部113而連接。第1面111上之絕緣膜120包含多個第1層121。亦即,於第1面111上設置有堆疊的第1層121-1、121-2、……、121-n。同理,第2面112上之絕緣膜120包含多個第2層122。亦即,於第2面112上設置有堆疊的第2層122-1、122-2、……、122-n。此外,第1層121的數量及第2層122的數量不特別受限。
在段差150中,絕緣膜120藉由多個第1層121與多個第2層122接觸,成為在轉角部113上連續形成的膜體。第1層121-1、121-2、……、121-n分別具有第1端部131-1、131-2、……、131-n。同理,第2層122-1、122-2、……、122-n分別具有第2端部132-1、132-2、……、132-n。在轉角部113上,第1端部131與第2端部132交互堆疊。並且,在轉角部113中,第1端部131設置成相對於第1面111隆起成凸狀且相對於第1面111傾斜。同理,在轉角部113中,第2端部132設置成相對於第2面112隆起成凸狀且相對於第2面112傾斜。如圖2所示,在段差150之轉角部113取圓角的情況下(亦即,在轉角部113之截面形狀具有彎曲形狀的情況下),第1端部131之曲率半徑及第2端部132之曲率半徑以較轉角部113之曲率半徑(取圓角的半徑)還大為佳。於此,轉角部113之曲率半徑為例如0.1 mm以上且10 mm以下。
另一方面,在段差150之轉角部113取倒角的情況下(亦即,在轉角部之截面形狀具有直線形狀的情況下)亦然。在此情況下,第1端部131之曲率半徑及第2端部之曲率半徑以較轉角部113之取倒角的尺寸還大為佳。於此,轉角部113之取倒角的尺寸為例如0.1 mm以上且10 mm以下。
在圖2中,第1端部131-1接觸於轉角部113,第2端部132-1接觸於第1端部131-1,但轉角部113的構造不受限於此。亦可第2端部132-1接觸於轉角部113,第1端部131-1接觸於第2端部132-1。
第1面111上之絕緣膜120之膜厚t 1(亦即,多個第1層121之膜厚)及第2面112上之絕緣膜120之膜厚t 2(亦即,多個第2層122之膜厚)為例如50 μm以上且1500 μm以下。並且,轉角部113上之絕緣膜120之膜厚t 3為第1面111上之絕緣膜120之膜厚t 1及第2面112上之絕緣膜120之膜厚t 2之各者的1倍以上且2倍以下,以1倍以上且1.5倍以下為佳,以1倍以上且1.3倍以下為更佳。
第1層121之膜厚與第2層122之膜厚可相同,亦可相異。
在本實施型態相關之載台100中,由於段差150之轉角部113上之絕緣膜120之膜厚t 3控制於第1面111上之絕緣膜120之膜厚t 1及第2面112上之絕緣膜120之膜厚t 2之各者的1倍以上且2倍以下,故抑制了轉角部113上之絕緣膜120之密合強度的降低。亦即,轉角部113上之絕緣膜120具有與第1面111及第2面112上之絕緣膜120相同程度的密合強度。並且,在段差150中,絕緣膜120具有均勻的膜厚,不含大的間隙或空隙。尤其,轉角部113上之絕緣膜120具有第1層121之第1端部131與第2層122之第2端部132交互堆疊的結構,成為緻密的膜體,不易包含大的間隙或空隙。是故,絕緣膜120之耐受電壓提升。因此,本實施型態相關之載台100包含密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜120,絕緣性能及可靠性優異。
[2.載台100之製作方法]
圖3係繪示本發明之一實施型態相關之載台100之製作方法的流程圖。具體而言,圖3係在係為載台100之製作工序中之一的熔射工序中的流程圖。
如圖3所示,載台100之製作方法包含:對於基材110之頂面101熔射的第1熔射步驟(S110)、對於基材110之側面102熔射的第2熔射步驟(S120),以及對於基材110之底面熔射的第3熔射步驟(S130)。本實施型態相關之載台100係重複第1熔射步驟(S110)、第2熔射步驟(S120)及第3熔射步驟(S130)來製作。
作為在本說明書等中使用之熔射法,亦可為例如Rokide熔射法或電漿熔射法,或者組合此等的熔射法。
圖4、圖5及圖6係在本發明之一實施型態相關之載台100之製作方法中,分別說明第1熔射步驟(S110)、第2熔射步驟(S120)及第3熔射步驟(S130)的立體示意圖。
在第1熔射步驟(S110)中,如圖4所示,在使基材110旋轉的同時,使熔射裝置所包含之熔射機500沿相對於基材110之頂面101略為平行之面自基材110之一端單向移動至另一端。於基材110之頂面101,藉由自熔射機500吹出之熔射材來形成第1層121。基材110之頂面101與熔射機500的距離(熔射距離)為例如60 mm以上且130 mm以下。若熔射距離短,則附著於基材110之熔射材的能量高,在熔射材為氧化物的情況下缺氧變得容易生成。並且,若照射距離變長,則會變得難以形成緻密的膜體。是故,熔射距離以上述範圍為佳。此外,為使第1層121之膜厚均勻化,熔射機500以通過基材110的旋轉中心為佳。
熔射機500亦可自基材110的旋轉中心單向移動至另一端。並且,熔射機500之移動不僅為單向,亦可使之往返。再者,在將熔射機500吹出熔射材之方向定為熔射方向的情況下,熔射方向可為相對於基材110之頂面101垂直的方向,亦可為自垂直方向具有一定角度的方向。亦即,若將相對於基材110之頂面101垂直的方向定為0°,則熔射方向可為0°,亦可為0°以外。作為0°以外之熔射方向,可為例如大於0°且10°以下。藉由改變熔射方向的角度,可在熔射機500之1次的移動中調整形成於基材110之頂面101上的第1層121之膜厚。
若使熔射機500自基材110之一端移動至另一端,則自熔射機500吹出之熔射材亦會到達段差150之第1面111,故不僅於基材110之頂面101,於第1面111上亦形成有第1層121。
其次,實施第2熔射步驟(S120)。在第2熔射步驟(S120)中,如圖5所示,在使基材110旋轉的同時,使熔射機500沿相對於基材110之側面102略為平行之面自基材110之頂端單向移動至底端。於基材110之側面102,藉由自熔射機500吹出之熔射材來形成第2層122。基材110之側面102與熔射機500的距離以60 mm以上且130 mm以下為佳。
熔射機500亦可自基材110之底端單向移動至頂端。並且,熔射機500之移動不僅為單向,亦可使之往返。再者,熔射方向可為相對於基材110之側面102垂直的方向,亦可為自垂直方向具有一定角度的方向。亦即,若將相對於基材110之側面102垂直的方向定為0°,則熔射方向可為0°,亦可為0°以外。作為0°以外之熔射方向,可為例如大於0°且10°以下。藉由改變熔射方向的角度,可在熔射機500之1次的移動中調整形成於基材110之側面102上的第2層122之膜厚。在第2熔射步驟(S120)中之熔射方向的角度可與在第1熔射步驟(S110)中之熔射方向的角度相同,亦可相異。
若使熔射機500自基材110之頂端移動至底端,則自熔射機500吹出之熔射材亦會到達段差150之第2面112,故不僅於基材110之側面102,於第2面112上亦形成有第2層122。
其次,實施第3熔射步驟(S130)。在第3熔射步驟(S130)中,如圖6所示,在使基材110旋轉的同時,使熔射機500沿相對於基材110之底面103略為平行之面自基材110之一端單向移動至另一端。於基材110之底面103,藉由自熔射機500吹出之熔射材來形成第3層123。基材110之底面103與熔射機500的距離以60 mm以上且130 mm以下為佳。
第3層123亦可形成於基材110之底面103之一部分。亦即,熔射機500不僅於基材110之底面103之整體,亦可自底面103之一部分的一端單向移動至另一端。並且,熔射機500之移動不僅為單向,亦可使之往返。再者,熔射方向可為相對於基材110之底面103垂直的方向,亦可為自垂直方向具有一定角度的方向。亦即,若將相對於基材110之底面103垂直的方向定為0°,則熔射方向可為0°,亦可為0°以外。作為0°以外的熔射方向,可為例如大於0°且10°以下。藉由改變熔射方向的角度,可在熔射機500之1次的移動中調整形成於基材110之底面103上的第2層122之膜厚。在第3熔射步驟(S130)中之熔射方向的角度可與在第1熔射步驟(S110)或第2熔射步驟(S120)中之熔射方向的角度相同,亦可相異。
若將第1熔射步驟(S110)、第2熔射步驟(S120)及第3熔射步驟(S130)定為1次之循環,則載台100係重複至少2次以上之循環來製作。在段差150中,由於在1次之循環中形成有1層第1層121及1層第2層122,故藉由多次之循環形成有多個第1層121及多個第2層122。
圖7係將本發明之一實施型態相關之載台100之段差150之一部分放大的剖面示意圖。具體而言,圖7之(A)係相當於在1次之循環後之圖1之(B)所示之區域B之段差150的放大剖面圖,圖7之(B)係相當於在2次之循環後之圖1之(B)所示之區域B之段差150的放大剖面圖。此外,下面為了方便,雖以段差150之轉角部113取圓角之形式來說明,但轉角部113即使取倒角亦然。
在第1次之循環之第1熔射步驟(S110)中,於基材110之頂面101及第1面111上形成有第1層121-1。熔射機500之熔射方向由於與第2面112呈略為平行,故自熔射機500吹出之熔射材不會到達第2面112。是故,於第2面112上幾乎不會形成第1層121-1,於第1面111上選擇性形成有第1層121-1。並且,在轉角部113上,自第1面111朝向第2面112,自熔射機500吹出之熔射材之到達的量會減少。是故,在轉角部113上,伴隨著熔射材之到達的量之減少,第1層121-1之膜厚會減少,形成有相對於第1面111隆起成凸狀且相對於第1面111傾斜的第1端部131-1。
在第1次之循環之第2熔射步驟(S120)中,於基材110之側面102及第2面112上形成有第2層122-1。熔射機500之熔射方向由於與第1面111呈略為平行,故自熔射機500吹出之熔射材不會到達第1面111。是故,於第1面111上幾乎不會形成第2層122-1,於第2面112上選擇性形成有第2層122-1。並且,在轉角部113上,自第2面112朝向第1面111,自熔射機500吹出之熔射材之到達的量會減少。是故,在轉角部113上,伴隨著熔射材之到達的量之減少,第2層122-1之膜厚會減少,形成有相對於第2面112隆起成凸狀且相對於第2面112傾斜的第2端部132-1。並且,第2端部132-1形成於第1端部131-1上。亦即,在轉角部113上,第2端部132-1與第1端部131-1重疊。
第2次之循環亦然。藉由第1熔射步驟(S110),於第1面111上選擇性形成有第1層121-2,藉由第2熔射步驟(S120),於第2面112上選擇性形成有第2層122-2。其結果,藉由2次之循環,於第1面111上形成有2層第1層121,於第2面112上形成有2層第2層122。並且,在轉角部113上,藉由第2次之循環,形成有第1端部131-2及第2端部132-2。其結果,藉由2次之循環,於轉角部113上形成有依序堆疊第1端部131-1、第2端部132-1、第1端部131-2及第2端部132-2的結構。
藉由重複多次之循環,於段差150形成有包含多個第1層121及多個第2層122的絕緣膜120。並且,於段差150之轉角部113形成有第1端部131與第2端部132交互堆疊的結構。
熔射工序之循環不受限於第1熔射步驟(S110)、第2熔射步驟(S120)及第3熔射步驟(S130)的順序。熔射工序之循環亦可為第3熔射步驟(S130)、第2熔射步驟(S120)及第1熔射步驟(S110)的順序。
在第1熔射步驟(S110)及第2熔射步驟(S120)中包含對於段差150的熔射,但在第3熔射步驟(S130)中不含對於段差150的熔射。是故,亦可將熔射工序之循環定為第1熔射步驟(S110)及第2熔射步驟(S120)。在此情況下,亦可在重複實施第1熔射步驟(S110)及第2熔射步驟(S120)前後,另僅實施第3熔射步驟(S130)。在別於循環之外實施之第3熔射步驟(S130)中,亦可多次進行熔射機500的往返移動。
並且,針對熔射機500的移動,亦可以鋸齒狀使熔射機500掃描而不使基材110旋轉。
根據本實施型態相關之載台100之製作方法,於段差150之轉角部113上,形成有具有第1層121之第1端部131與第2層122之第2端部132交互堆疊之結構的絕緣膜120。第1端部131及第2端部132由於以膜厚變小的方式形成,故轉角部113上之絕緣膜120之膜厚t 3可控制於第1面111上之絕緣膜120之膜厚t 1及第2面112上之絕緣膜120之膜厚t 2之各者的1倍以上且2倍以下。其結果,轉角部113上之絕緣膜120可具有與第1面111及第2面112上之絕緣膜120相同程度的密合強度。並且,在段差150中,絕緣膜120之膜厚均勻化,故絕緣膜120不含大的間隙。尤其,轉角部113上之絕緣膜120具有第1層121之第1端部131與第2層122之第2端部132交互堆疊的結構,成為緻密的膜體,不易包含大的間隙或空隙。是故,絕緣膜120之耐受電壓提升。因此,根據本實施型態相關之載台100之製作方法,即使在載台100之基材110具有段差150的情況下,亦可形成密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜120,故可製作絕緣性能及可靠性優異的載台100。
〈變形例1〉
參照圖8及圖9,說明係為第1實施型態相關之載台100之絕緣膜120之變形例的絕緣膜120A之構造。此外,下面針對與於上已述之第1實施型態相關之載台100的構造相同的構造,有省略說明的情形。
圖8係繪示本發明之一實施型態相關之載台100之製作方法的流程圖。具體而言,圖8係在係為載台100之製作工序中之一的熔射工序中的流程圖。
在參照圖3說明之載台100之製作方法中,雖已說明於1次之循環之中第1熔射步驟(S110)~第3熔射步驟(S130)各自進行1次之例,但載台100之製作方法不受限於此。在1次之循環之中,第1熔射步驟(S110)~第3熔射步驟(S130)各自亦可進行多次。並且,在1次之循環之中進行之第1熔射步驟(S110)~第3熔射步驟(S130)可為相同次數,亦可為相異次數。依在第1熔射步驟(S110)~第3熔射步驟中之基材110與熔射機500的距離之差異、熔射機500之移動速度或熔射方向的角度,有在第1熔射步驟(S110)~第3熔射步驟中形成之各層之膜厚相異的情形。在此情況下,亦可調整在1次之循環之中進行之第1熔射步驟(S110)~第3熔射步驟的次數。
舉例而言,於在第1熔射步驟(S110)中形成之層體之膜厚為在第2熔射步驟(S120)及第3熔射步驟(S130)中形成之層體之膜厚之3倍的情況下,如圖8所示,可在1次之循環之中進行1次之第1熔射步驟(S110)、3次之第2熔射步驟(S120a~S120c)及3次之第3熔射步驟(S130a~S130c)。具體而言,於第1熔射步驟(S110)之後,進行第1次之第2熔射步驟(S120a)及第3熔射步驟(S130a)。接下來,於進行第2次之第2熔射步驟(S120b)及第3熔射步驟(S130b)之後,進行第3次之第2熔射步驟(S120c)及第3熔射步驟(S130c)。
圖9係將本發明之一實施型態相關之載台100之段差150之一部分放大的剖面示意圖。具體而言,圖9係圖8所示之熔射工序重複2次之循環而製作的載台100之段差150的剖面圖。
如圖9所示,第1面111上之絕緣膜120A包含多個第1層121A。亦即,於第1面111上設置有堆疊的第1層121A-1及121A-2。第2面112上之絕緣膜120A包含多個第2層122A。亦即,於第2面112上設置有堆疊的第2層122A-1及122A-2。並且,第2層122A-1及122A-2之各者具有堆疊結構(層狀結構)。具體而言,第2層122A-1具有包含3個層體122A-1a、122A-1b及122A-1c的堆疊結構,第2層122A-2具有包含3個層體122A-2a、122A-2b及122A-2c的堆疊結構。
第1層121A-1及121A-2分別藉由第1次之循環的第1熔射步驟(S110)及第2次之循環的第1熔射步驟(S110)來形成。並且,在轉角部113上,由於自熔射機500吹出之熔射材之到達的量減少,故第1層121A-1及121A-2之各者的膜厚減少。是故,於轉角部113上,藉由第1次之循環及第2次之循環分別形成第1端部131A-1及131A-2。
第2層122A-1所包含之3個層體122A-1a、122A-1b及122A-1c分別藉由在第1次之循環中之第1次之第2熔射步驟(S120a)、第2次之第2熔射步驟(S120b)及第3次之第2熔射步驟(S120c)來形成。並且,第2層122A-2所包含之3個層體122A-2a、122A-2b及122A-2c分別藉由在第2次之循環中之第1次之第2熔射步驟(S120a)、第2次之第2熔射步驟(S120b)及第3次之第2熔射步驟(S120c)來形成。
於此,說明第2層122A之堆疊結構的形成。雖於第1次之第2熔射步驟(S120a)之後進行第1次之第3熔射步驟(S130a),但第1次之第3熔射步驟(S130a)並非對於段差150的熔射工序。是故,在第1次之第3熔射步驟(S130a)中,於段差150不形成層體。第2次之第3熔射步驟(S130b)及第3次之第3熔射步驟(S130c)亦然。因此,藉由在第1次之循環中之3次之第2熔射步驟(S120a~S120c)形成依序堆疊3個層體122A-1a、122A-1b及122A-1c的堆疊結構。並且,藉由在第2次之循環中之3次之第2熔射步驟(S120a~S120c)形成依序堆疊3個層體122A-2a、122A-2b及122A-2c的堆疊結構。在轉角部113上,由於自熔射機500吹出之熔射材之到達的量減少,故於轉角部113上,藉由第1次之循環及第2次之循環分別形成第2端部132A-1及132A-2。此外,第2端部132A-1及132A-2亦具有堆疊結構。
在上述中,雖示例第2端部132A具有堆疊結構之例,但絕緣膜120A只要第1端部131A及第2端部132A之至少一者具有堆疊結構即可。
若重複多次之循環,則於轉角部113上會形成第1端部131A與第2端部132A交互堆疊的結構。並且,藉由調整1次之循環中之第1熔射步驟(S110)及第2熔射步驟(S120)的次數,可於第1面111及第2面112上形成膜厚均勻的絕緣膜120A。並且,可控制轉角部113上之絕緣膜120A之膜厚。
本變形例相關之絕緣膜120A於轉角部113上具有第1層121A之第1端部131A與第2層122A之第2端部132A交互堆疊的結構,同時第1端部131A及第2端部132A之至少一者具有堆疊結構,故成為緻密的膜體,不易包含大的間隙或空隙。是故,絕緣膜120A之耐受電壓提升。因此,包含絕緣膜120A之載台100之絕緣性及可靠性優異。
〈第2實施型態〉
參照圖10,說明係為本發明之一實施型態相關之載台200及其變形例之載台200A的構造。此外,下面針對與第1實施型態相關之載台100的構造相同之載台200及載台200A的構造,有省略說明的情形。
圖10之(A)及圖10之(B)係本發明之一實施型態相關之載台200及載台200A的剖面示意圖。
如圖10之(A)所示,載台200具有基材210及絕緣膜220。基材210包含第1基材210-1及第2基材210-2。絕緣膜220設置成覆蓋基材210的頂面201(第1基材210-1的頂面201)、側面202(第1基材210-1及第2基材210-2的側面202)及底面203(第2基材210-2的底面203)。此外,絕緣膜220可設置成覆蓋基材210的頂面201之整面、側面202之整面或底面203之整面,亦可設置於基材210的頂面201之一部分、側面202之一部分或底面203之一部分。
基材210(更具體而言為第1基材210-1)包含具有自頂面201凹陷之第1面211及自側面202凹陷之第2面212的段差250。絕緣膜220亦設置於段差250之第1面211及第2面212上。
絕緣膜220藉由與第1實施型態之絕緣膜120相同的熔射法來形成。是故,於基材210上形成有密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜220。並且,載台200之段差250的構造與第1實施型態相關之載台100之段差150的構造相同。是故,段差250之轉角部之絕緣膜220的密合強度的降低受到抑制。並且,在段差250中,絕緣膜220具有經均勻化的膜厚,不含大的間隙或空隙。是故,絕緣膜之耐受電壓提升。
於基材210之底面203設置有開口260。於開口260可設置例如熱電偶等溫度感測器。絕緣膜220可設置於開口260之內壁之整面,亦可設置於開口260之內壁之一部分。
於基材210之內部設置有用以將介質環流的溝(流道)262,所述介質係用以控制載置於載台200上之基板之溫度者。作為介質,可使用水、異丙醇或乙二醇等醇,或者矽油等液體之介質。於第1基材210-1與第2基材210-2之其中一者或二者形成有溝262,之後第1基材210-1與第2基材210-2藉由焊接等接合。介質在將載台200冷卻之情形及加熱之情形之任一情形中皆可使用。將藉由於後所述之圖13所示之溫度控制器328來控制溫度的介質流通於溝262,藉此可控制載台200之溫度。
並且,載台200亦可具有將基材210貫通的貫通孔264。貫通孔264之數量不受限於1個,亦可為多個。舉例而言,在於後所述之圖13所示之腔體302設置氣體導入管,可於貫通孔264流通由氣體導入管所供應之氣體。藉由於貫通孔264流通氦等熱傳導率高的氣體,氣體可流經載台200與基板的間隙,以高效率將載台200之熱能傳向基板。絕緣膜220可設置於貫通孔264之內壁之整面,亦可設置於貫通孔264之內壁之一部分。
圖10之(B)所示之載台200A更包含靜電卡盤270作為用以將基板固定於載台200A上的機構。靜電卡盤270亦可為例如以絕緣性之膜體274覆蓋靜電卡盤電極272的結構。藉由於靜電卡盤電極272施加高電壓(數百V至數千V),可透過於靜電卡盤電極272產生之電荷以及於基板背面產生且與於靜電卡盤電極272產生之電荷相反極性之電荷的庫侖力將基板固定。作為絕緣性之膜體274的絕緣體,可使用例如氧化鋁、氮化鋁或氮化硼等的陶瓷。此外,絕緣性之膜體274不必為完全絕緣性,亦可具有一定的導電性(例如10 9Ω·cm~10 12Ω·cm等級的電阻率)。在此情況下,膜體274亦可在於上已述之陶瓷添加氧化鈦、氧化鋯或氧化鉿等金屬氧化物。於靜電卡盤270之周邊亦可設置有用以決定基板之位置的肋276。
靜電卡盤270對於基材210之頂面之絕緣膜220的接合,可藉由例如熔接或螺接或者焊接來進行。作為在焊接中使用之焊料,可使用包含銀、銅及鋅之合金、包含銅及鋅之合金、包含微量磷之銅、鋁及其合金、包含鈦、銅及鎳之合金、包含鈦、鋯及銅之合金,或者包含鈦、鋯、銅及鎳之合金等。
在本實施型態相關之載台200或載台200A中,段差250之轉角部之絕緣膜220之密合強度的降低受到抑制,絕緣膜220之密合強度提升。並且,在段差250中,絕緣膜220具有均勻的膜厚,不含大的間隙或空隙,故絕緣膜220之耐受電壓提升。因此,本實施型態相關之載台200或載台200A包含密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜220,絕緣性能及可靠性優異。
〈變形例2〉
參照圖11及圖12,說明係為本發明之一實施型態相關之載台200之再一變形例的載台200B及載台200C。此外,下面針對與於上已述之第2實施型態相關之載台200或載台200A的構造相同之載台200B及載台200C的構造,有省略說明的情形。
圖11係本發明之一實施型態相關之載台200B的立體示意圖及剖面示意圖。具體而言,圖11之(A)係載台200B的立體示意圖,圖11之(B)係沿圖11之(A)所示之線C-C′剖切之載台200B的剖面示意圖。
如圖11之(A)及圖11之(B)所示,載台200B包含基材210、絕緣膜220及加熱層280。亦即,載台200B的構造與載台200的構造相比,包含加熱層280這點相異。加熱層280設置於已設置在基材210之頂面201的絕緣膜220上。
在載台200B中,將藉由於後所述之圖13所示之溫度控制器328控制溫度之介質流通於溝262,藉此可控制載台200B之溫度。惟利用液體之介質的溫度控制其反應緩慢,並且精密的溫度控制相對較難。因此,以使用介質粗略控制載台200B之溫度,使用加熱層280內之加熱線284精密控制基板之溫度為佳。藉此,不僅能夠精密的溫度控制,亦能夠以高速進行載台200B之溫度調整。
加熱層280包含3個層體。具體而言,加熱層280包含第1絕緣膜282、第1絕緣膜282上之加熱線284及加熱線284上之第2絕緣膜286。加熱線284藉由第1絕緣膜282及第2絕緣膜286電性絕緣。於加熱層280內可設置1條加熱線284,亦可設置多條加熱線284。於在加熱層280內設置有多個加熱線284的情況下,多個加熱線284各自亦可藉由於後所述之圖13所示之加熱電源330獨立控制。藉由自加熱電源330供應之電力加熱加熱線284,藉此控制載台200B之溫度。
第1絕緣膜282及第2絕緣膜286可包含無機絕緣體。無機絕緣體由於在第1實施型態中已說明,故於此之說明省略。並且,第1絕緣膜282及第2絕緣膜286可使用熔射法來形成。熔射法由於在第1實施型態中已說明,故於此之說明省略。
加熱線284可包含藉由通電而發熱的金屬。具體而言,加熱線284可包含選自鎢、鎳、鉻、鈷及鉬的金屬。金屬亦可為包含此等金屬的合金,亦可為例如鎳與鉻之合金、包含鎳、鉻及鈷之合金。
加熱線284以藉由將使用濺射法、有機金屬CVD(MOCVD)法、蒸鍍法、印刷法或電鍍法等而形成之金屬膜或金屬箔蝕刻來另外加工並將其配置於第1絕緣膜282上而形成為佳。此係因在使用熔射法形成加熱線284的情況下,難以在加熱線284之整體皆確保均勻的密度、厚度或寬度,相對於此,在藉由將金屬膜或金屬箔蝕刻來加工的情況下,可形成此等物理參數之參差小的加熱線284。藉此,能夠精密控制載台200B之溫度且能夠減低溫度分布。
再者,於上已述之合金若要與金屬單體相比,體積電阻率高,故在加熱線284之佈置亦即平面形狀相同的情況下,與使用金屬單體的情形相比,可加大加熱線284之厚度。是故,可減小加熱線284之厚度之參差,可實現更小的溫度分布。
圖12係本發明之一實施型態相關之載台200C的剖面示意圖。圖12所示之載台200C更包含靜電卡盤270作為用以將基板固定於載台200C上的機構。靜電卡盤270由於係與上述相同的構造,故於此之說明省略。
在本變形例相關之載台200B或載台200C中,段差250之轉角部之絕緣膜220之密合強度的降低亦受到抑制,絕緣膜220之密合強度亦提升。並且,在段差250中,絕緣膜220具有均勻的膜厚,不含大的間隙或空隙,故絕緣膜220之耐受電壓提升。因此,本實施型態相關之載台200B或載台200C包含密合強度及耐受電壓提升之絕緣膜220,絕緣性能及可靠性優異。
〈第3實施型態〉
參照圖13,說明本發明之一實施型態相關之膜體加工裝置300的構造。膜體加工裝置300包含載台100。是故,下面針對第1實施型態相關之載台100的構造,有省略說明的情形。
圖13係本發明之一實施型態相關之膜體加工裝置300的剖面示意圖。膜體加工裝置300係所謂的蝕刻裝置,但膜體加工裝置300不受限於此。
膜體加工裝置300可對於各種膜體進行乾蝕刻。膜體加工裝置300具有腔體302。腔體302提供對於在基板上形成之導電體、絕緣體或半導體等膜體進行蝕刻的空間。
於腔體302連接有排氣裝置304,藉此可將腔體302內設定成減壓氣體環境。於腔體302進一步設置有用以將反應氣體導入的導入管306,中介閥門308於腔體內導入蝕刻用的反應氣體。作為反應氣體,可列舉例如:四氟化碳(CF 4)、八氟環丁烷(c-C 4F 8)、十氟環戊烷(c-C 5F 10)或六氟丁二烯(C 4F 6)等含氟有機化合物。
於腔體302上部可中介波導管310而設置微波源312。微波源312具有用以供應微波的天線等,輸出例如2.45 GHz之微波或13.56 MHz之無線電波(RF)等高頻之微波。以微波源312產生之微波藉由波導管310往腔體302之上部傳播,中介包含石英或陶瓷等的窗314往腔體302內部導入。藉由微波,反應氣體電漿化,藉由電漿所包含之電子或離子、自由基進行膜體之蝕刻。
於腔體302之下部設置有用以載置基板的載台100。於載台100連接有電源324,相當於高頻電力之電壓施加於載台100,由微波所致之電場沿相對於載台100之表面、基板表面垂直的方向形成。於腔體302之上部或側面可進一步設置磁鐵316、磁鐵318及磁鐵320。作為磁鐵316、磁鐵318及磁鐵320可為永久磁鐵,亦可為具有電磁線圈的電磁鐵。藉由磁鐵316、磁鐵318及磁鐵320,於載台100及基板表面生成平行的磁場分量,藉由與由微波所致之電場的合作,電漿中之電子承受勞侖茲力而共振,束縛於載台100及基板表面。其結果,可使高密度的電漿產生於基板表面。
舉例而言,在載台100具備護套加熱器的情況下,連接有控制護套加熱器的加熱電源330。於載台100亦可進一步連接有用以將基板固定於載台100的靜電卡盤用之電源326、進行環流於載台100內部之介質之溫度控制的溫度控制器328或用以使載台100旋轉的旋轉控制裝置(省略繪示)作為任意的構造。
本實施型態相關之膜體加工裝置300包含載台100。藉由使用載台100,可將基板均勻加熱且精密控制加熱溫度。並且,藉由使用絕緣性能優異之載台100,對於施加於基板之電壓的耐受電壓提升。是故,藉由使用膜體加工裝置300,可形成長寬比高之接觸件或形成長寬比高之膜體。因此,藉由膜體加工裝置300,變得能夠將設置於基板上之各種膜體均勻蝕刻。再者,藉由使用可靠性優異之載台100,可減少膜體加工裝置300之維護次數。
作為本發明之實施型態於上已述之各實施型態,只要不相互矛盾,即可適當組合而實施。並且,只要具備本發明之要旨,本發明所屬技術領域中具有通常知識者依據各實施型態適當進行構成要件之追加、刪除或設計變更者,亦含於本發明之範圍。
並且,即使係與由於上已述之各實施型態所促成之作用效果相異的其他作用效果,關於自本說明書之記載顯而易見者或對於本發明所屬技術領域中具有通常知識者而言得輕易預測者,理當理解為由本發明所促成者。
100:載台 101:頂面 102:側面 103:底面 110:基材 111:第1面 112:第2面 113:轉角部 120,120A:絕緣膜 121,121-1,121-2,121-n,121A,121A-1,121A-2:第1層 122,122-1,122-2,122-n,122A,122A-1,122A-2:第2層 123:第3層 131,131-1,131-2,131-n,131A,131A-1,131A-2:第1端部 132,132-1,132-2,132-n,132A,132A-1,132A-2:第2端部 150:段差 200,200A,200B,200C:載台 201:頂面 202:側面 203:底面 210:基材 210-1:第1基材 210-2:第2基材 211:第1面 212:第2面 220:絕緣膜 250:段差 260:開口 262:溝 264:貫通孔 270:靜電卡盤 272:靜電卡盤電極 274:膜體 276:肋 280:加熱層 282:第1絕緣膜 284:加熱線 286:第2絕緣膜 300:膜體加工裝置 302:腔體 304:排氣裝置 306:導入管 308:閥門 310:波導管 312:微波源 314:窗 316,318,320:磁鐵 324,326:電源 328:溫度控制器 330:加熱電源 500:熔射機
〈圖1〉係本發明之一實施型態相關之載台的立體示意圖及剖面示意圖。
〈圖2〉係將本發明之一實施型態相關之載台之段差之一部分放大的剖面示意圖。
〈圖3〉係繪示本發明之一實施型態相關之載台之製作方法的流程圖。
〈圖4〉係在本發明之一實施型態相關之載台之製作方法中說明第1熔射步驟的立體示意圖。
〈圖5〉係在本發明之一實施型態相關之載台之製作方法中說明第2熔射步驟的立體示意圖。
〈圖6〉係在本發明之一實施型態相關之載台之製作方法中說明第3熔射步驟的立體示意圖。
〈圖7〉係將本發明之一實施型態相關之載台之段差之一部分放大的剖面示意圖。
〈圖8〉係繪示本發明之一實施型態相關之載台之製作方法的流程圖。
〈圖9〉係將本發明之一實施型態相關之載台之段差之一部分放大的剖面示意圖。
〈圖10〉係本發明之一實施型態相關之載台的剖面示意圖。
〈圖11〉係本發明之一實施型態相關之載台的立體示意圖及剖面示意圖。
〈圖12〉係本發明之一實施型態相關之載台的剖面示意圖。
〈圖13〉係具備本發明之實施型態相關之載台之膜體加工裝置的剖面示意圖。
110:基材
111:第1面
112:第2面
113:轉角部
120:絕緣膜
121-1,121-2,121-n:第1層
122-1,122-2,122-n:第2層
131-1,131-2,131-n:第1端部
132-1,132-2,132-n:第2端部
B:區域
t1,t2,t3:膜厚

Claims (22)

  1. 一種載台,其包含:基材,包含段差,所述段差包含自頂面凹陷之第1面及自側面凹陷之第2面;以及絕緣膜,包含設置於前述第1面上之多個第1層及設置於前述第2面上之多個第2層;其中在前述段差中,前述第1層之第1端部與前述第2層之第2端部交互堆疊。
  2. 如請求項1所述之載台,其中前述第1面與前述第2面中介轉角部而連接,於前述轉角部上,前述第1端部與前述第2端部交互堆疊。
  3. 如請求項2所述之載台,其中在前述轉角部中之前述絕緣膜之膜厚為前述第1面上之前述絕緣膜之膜厚及前述第2面上之前述絕緣膜之膜厚之各者的1倍以上且2倍以下。
  4. 如請求項2所述之載台,其中前述第1端部設置成相對於前述第1面隆起成凸狀且相對於前述第1面傾斜。
  5. 如請求項2所述之載台,其中前述第2端部設置成相對於前述第2面隆起成凸狀且相對於前述第2面傾斜。
  6. 如請求項2所述之載台,其中在垂直於前述第1面及前述第2面之面上的前述轉角部之截面形狀包含彎曲形狀。
  7. 如請求項1所述之載台,其中前述第1層及前述第2層之至少一者具有堆疊結構。
  8. 如請求項1至請求項7之任一項所述之載台,其中前述基材包含流通液體的流道。
  9. 如請求項1至請求項7之任一項所述之載台,其於前述基材之前述頂面的前述絕緣膜之上包含靜電卡盤。
  10. 一種載台之製作方法,其進行至少2次以上之循環,所述循環包含:在使熔射機沿相對於基材之頂面略為平行之面移動的同時於自前述頂面凹陷之第1面形成由來自前述熔射機之熔射所致之第1層的步驟;以及在使前述熔射機沿相對於前述基材之側面略為平行之面移動的同時於自前述側面凹陷之第2面形成由來自前述熔射機之熔射所致之第2層的步驟;其中於前述基材之包含前述第1面及前述第2面的段差,形成前述第1層之第1端部與前述第2層之第2端部交互堆疊的絕緣膜。
  11. 如請求項10所述之載台之製作方法,其中前述循環更包含:在使前述熔射機沿相對於前述基材之底面略為平行之面移動的同時於前述底面形成由來自前述熔射機之熔射所致之第3層的步驟。
  12. 如請求項10所述之載台之製作方法,其中在前述循環之外,在使前述熔射機沿相對於前述基材之底面略為平行之面移動的同時於前述底面形成由來自前述熔射機之熔射所致之第3層。
  13. 如請求項10所述之載台之製作方法,其中在前述循環中多次進行形成前述第1層的步驟及形成前述第2層的步驟之至少一者。
  14. 如請求項10所述之載台之製作方法,其中在形成前述第1層的步驟及形成前述第2層的步驟之至少一者中,前述熔射機僅單向移動並熔射。
  15. 如請求項10所述之載台之製作方法,其中在形成前述第1層的步驟及形成前述第2層的步驟之至少一者中,前述熔射機鋸齒狀移動並熔射。
  16. 如請求項10所述之載台之製作方法,其中前述第1面與前述第2面中介轉角部而連接,於前述轉角部上形成前述第1端部與前述第2端部交互堆疊的前述絕緣膜。
  17. 如請求項16所述之載台之製作方法,其中在前述轉角部中之前述絕緣膜之膜厚為前述第1面上之前述絕緣膜之膜厚及前述第2面上之前述絕緣膜之膜厚之各者的1倍以上且2倍以下。
  18. 如請求項16所述之載台之製作方法,其中前述第1端部設置成相對於前述第1面隆起成凸狀且相對於前述第1面傾斜。
  19. 如請求項16所述之載台之製作方法,其中前述第2端部設置成相對於前述第2面隆起成凸狀且相對於前述第2面傾斜。
  20. 如請求項16所述之載台之製作方法,其中在垂直於前述第1面及前述第2面之面上的前述轉角部之截面形狀包含彎曲形狀。
  21. 如請求項10至請求項20之任一項所述之載台之製作方法,其中前述基材包含流通液體的流道。
  22. 如請求項10至請求項20之任一項所述之載台之製作方法,其中於前述基材之前述頂面的前述絕緣膜之上配置靜電卡盤。
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