TWI832114B

TWI832114B - 半導體製造裝置用構件及其製造方法

Info

Publication number: TWI832114B
Application number: TW110142187A
Authority: TW
Inventors: 竹林央史; 伊藤丈予
Original assignee: 日商日本碍子股份有限公司
Priority date: 2021-02-04
Filing date: 2021-11-12
Publication date: 2024-02-11
Also published as: CN114864433B; KR102689787B1; KR20220112663A; JP7414751B2; TW202233011A; US11784068B2; JP2022119239A; CN114864433A; US20220246451A1

Abstract

半導體製造裝置用構件10包括上部板20、中間板30、以及下部板40。上部板20為陶瓷製，具有晶圓載置面22，並且內置有相互平行的靜電電極24以及上部輔助電極26。中間板30經由第一金屬接合層31而接合到與上部板20的晶圓載置面22相反側的面。下部板40經由第二金屬接合層32而接合到與中間板30的與上部板20接合的面相反側的面，並且內置有相互平行的加熱電極44以及下部輔助電極46。

Description

半導體製造裝置用構件及其製造方法

本發明關於半導體製造裝置用構件及其製造方法。

習知，作為半導體製造裝置用構件，包括內置有靜電電極以及加熱電極的陶瓷製的上部板、在上部板的與晶圓載置面相反側的表面經由第一金屬接合層而接合的金屬基材製的中間板、以及在中間板的與上部板接合的面的相反側的面經由第二金屬接合層接合的陶瓷製的下部板為習知（例如專利文獻1）。在專利文獻1中，上部背板相當於上部板，下部背板相當於中間板，底板相當於下部板。 [先前技術文獻] [專利文獻]

[專利文獻1]日本專利特表第2018-518833號公報

[發明所欲解決之問題]

因此，雖然在上述半導體製造裝置用構件中，靜電電極以及加熱電極兩者都內置在上部板中，但是也有將靜電電極內置在上部板並且將加熱電極內置在下部板的情況。在這種情況下，靜電電極內置在上部板內靠近晶圓載置面的位置，而加熱電極內置在下部板內靠近接合面的位置。又，為了製造這樣的半導體製造裝置用構件，分別製造上部板、中間板、以及下部板，然後將這些板進行金屬接合。

但是，如果將靜電電極內置在靠近上部板的晶圓載置面的位置，則在藉由燒結製作上部板之後，上部板可能會由於靜電電極與構成上部板的陶瓷之間的熱膨脹係數的差異而變形。如果將加熱電極內置在靠近下部板的接合面的位置時，則在藉由燒結製作下部板之後，下部板可能會由於加熱電極與構成下部板的陶瓷之間的熱膨脹係數的差異而變形。如果將變形的上部板以及變形的下部板與中間板金屬接合，則可能會產生偏心荷重而使接合性劣化，並且由於翹曲的回復力產生殘留應力而使板破損。

本發明是為了解決這樣的問題而完成的，主要目的為提供一種將上部板、中間板以及下部板進行金屬接合的半導體製造裝置用構件，並且接合性良好而難以破損。 [解決問題之手段]

本發明的半導體製造裝置用構件包括：上部板，為陶瓷製，具有晶圓載置面，並且內置有相互平行的靜電電極以及上部輔助電極；中間板，經由第一金屬接合層而接合到前述上部板的與前述晶圓載置面相反側的表面；下部板，經由第二金屬接合層而接合到前述中間板的與前述上部板接合的表面相反側的表面，並且內置有相互平行的加熱電極以及下部輔助電極。

在此半導體製造裝置用構件中，由於陶瓷製的上部板內置有相互平行的靜電電極以及上部輔助電極，因此與僅將靜電電極內置的情況相比，較易變得平坦。又，由於下部板內置有相互平行的加熱電極以及下部輔助電極，因此與僅將加熱電極內置的情況相比，較易變得平坦。其結果，在將上部板、中間板、以及下部板進行金屬接合時，難以產生偏心荷重，而接合性變佳。又，由於上部板以及下部板沒有或幾乎沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力，並且難以損壞。

此外，「平行」除了完全平行的情況外，即使不是完全平行，只要在公差的範圍內，也被認為是平行的（以下相同）。又，「上」「下」不代表絕對的位置關係，而是代表相對位置關係。因此，根據半導體製造裝置用構件的朝向，「上」「下」可以是「左」「右」、「前」「後」、「下」「上」（以下相同）。

在本發明的半導體製造裝置用構件中，前述上部輔助電極可以是經由內置在前述上部板的通孔而電性連接到前述靜電電極的電極，也可以是電性連接到前述中間板的電極，也可以是未電性連接到前述靜電電極或前述中間板的獨立電極。

在本發明的半導體製造裝置用構件中，所述下部輔助電極可以是經由內置在前述下部板的通孔而電性連接到前述加熱電極的電極，也可以是未電性連接到前述加熱電極或前述中間板的獨立電極。

在本發明的半導體製造裝置用構件中，前述靜電電極的厚度、前述上部輔助電極的厚度、前述靜電電極在前述上部板內的配置位置、以及前述上部輔助電極在前述上部板的配置位置可以以使前述上部板平坦的方式設定，前述加熱電極的厚度、前述下部輔助電極的厚度、前述加熱電極在前述下部板內的配置位置、以及前述下輔助電極在前述下部板的配置位置可以以使前述下部板平坦的方式設定。此外，「平坦」除了完全平坦的情況外，即使不是完全平坦，只要在公差範圍內，也被認為是平坦的（以下相同）。

在本發明的半導體製造裝置用構件中，前述靜電電極以及前述上部輔助電極的材質以及厚度可以相同，從前述上部板的前述晶圓載置面到前述靜電電極的距離與從前述晶圓載置面的相反側的表面到前述上部輔助電極的距離可以相同，前述加熱電極以及前述下部輔助電極的材質以及厚度可以相同，從前述下部板的接合面到前述加熱電極的距離與從前述接合面的相反側的表面到前述下部輔助電極的距離可以相同。這樣一來，上部板以及下部板較易變得平坦。

在本發明的半導體製造裝置用構件中，前述靜電電極的外徑與前述上部輔助電極的外徑可以相同，前述加熱電極的外徑與前述下部輔助電極的外徑可以相同。此外，「相同」除了完全相同的情況外，即使不是完全相同，只要在公差範圍內，也被認為是相同的（以下相同）。

在本發明的半導體製造裝置用構件中，前述中間板可以為金屬與陶瓷的複合材料製或為金屬製，前述下部板可以為與前述上部板相同的陶瓷製。

本發明的半導體製造裝置用構件的製造方法包括：（A）製備具有晶圓載置面並且內置有相互平行的靜電電極以及上部輔助電極的陶瓷製的上部板、內置有相互平行的加熱電極以及下部輔助電極的下部板、以及中間板的步驟；以及（B）藉由將第一金屬接合材料配置在前述中間板的上表面與前述上部板的與前述晶圓載置面相反側的面之間，並且將第二金屬接合材料配置在前述中間板的下表面與前述下部板的上表面之間，並且在此狀態下加壓加熱之後恢復到室溫，而得到接合體的步驟。

此半導體製造裝置用構件的製造方法適用於製造上述半導體製造裝置用構件。

以下參考附圖描述本發明較佳的實施例。第1圖是半導體製造裝置用構件10的剖面圖（在以通過半導體製造裝置用構件10的中心的垂直面切斷時的剖面圖），第2圖是晶圓載置面22的俯視圖，第3圖是示出靜電電極24的一例的俯視圖，第4圖至第6圖是示出上部輔助電極26的一例的俯視圖，第7圖是示出加熱電極44的一例的俯視圖。

如第1圖所示，半導體製造裝置用構件10包括上部板20、中間板30、下部板40、第一金屬接合層31、以及第二金屬接合層32。

上部板20是與施行電漿處理的矽製的晶圓W具有相同直徑的圓盤狀陶瓷（例如氧化鋁或氮化鋁）製板，並且內置有靜電電極24以及上部輔助電極26。因此，上部板20作為靜電吸座而發揮作用。上部板20的直徑沒有特別限定，例如可以為250～350mm。上部板20的上表面是晶圓載置面22。在晶圓載置面22，如第2圖所示，沿著外緣形成有密封帶22a，在整個表面形成有複數個圓形突起22b。密封帶22a以及圓形突起22b為相同的高度，其高度例如為數微米至數十微米。

如第3圖所示，靜電電極24為與上部板20同心圓狀的圓形的面電極，其直徑略小於上部板20的直徑。可以藉由外部電源經由給電端子（未圖示）將直流電壓施加到靜電電極24。上部板20內的晶圓載置面22與靜電電極24之間的部分作為電介質層27（參考第1圖）而發揮作用。考慮到吸附晶圓W的力，將電介質層27的厚度調整為預定厚度（例如，50至500μm）。當對此靜電電極24施加直流電壓時，載置在晶圓載置面22的晶圓W被吸附固定在晶圓載置面22，當解除施加的直流電壓時，晶圓W往晶圓載置面22的吸附固定被解除。吸附在晶圓載置面22的晶圓W的背面接觸於密封帶22a的上表面以及圓形突起22b的上表面。又，在晶圓W的背面與晶圓載置面22內未設置密封帶22a或圓形突起22b的部分之間形成空間。通過將半導體製造裝置用構件10在上下方向貫通的氣體供給路徑（未圖示）而向此空間供給導熱氣體（例如氦氣）。藉由此導熱氣體而可以效率良好地進行上部板20與晶圓W的熱交換。

上部輔助電極26在俯視時與靜電電極24具有相同（或幾乎相同）形狀的電極。例如，上部輔助電極26可以在俯視時與靜電電極24具有相同圓形的面電極，此圓形的面電極也可以具有藉由一個以上的同心圓狀的圓周而分割的形狀（例如，第4圖的同心環形狀），此圓形的面電極也可以具有藉由一個以上的半徑而分割成相等或不等的複數個扇形（例如，第5圖的蛋糕切片形狀），也可以具有螺旋形狀（例如，第6圖）。在本實施例中，上部輔助電極26為獨立電極，未與靜電電極24或中間板30電性連接。上部輔助電極26可以接地。

靜電電極24以及上部輔助電極26被設置平行於晶圓載置面22。雖然靜電電極24以及上部輔助電極26可以為不同材質或相同材質，但為相同材料較佳。作為材質可以舉出例如鎢、鉬、鉭、鉑、錸、鉿、以及其合金等的高熔點金屬、碳化鎢、碳化鉬等的高熔點金屬碳化物、高熔點金屬與陶瓷的混合物、以及高熔點金屬碳化物與陶瓷的混合物等。靜電電極24以及上部輔助電極26可以印刷導電膏而形成，或者可以利用導電板而形成。當上部板20的厚度為t1[mm]、從晶圓載置面22到靜電電極24的距離為a1[mm]、從與晶圓載置面22相反側的面23到上輔助電極26的距離為b1[mm]、靜電電極24的厚度為x1[μm]、上部輔助電極26的厚度為y1[μm]時，滿足以下的關係式（1）～（4）較佳。 4*a1≧b1≧a1 ...（1） 0.5*t1≧a1 ...（2） 0.75*t1≧b1 ...（3） 5*x1≧y1≧x1 ...（4）

中間板30為圓盤狀的板，其直徑大於上部板20以及下部板40的直徑。中間板30經由第一金屬接合層31而接合於上部板20的與晶圓載置面22相反側的面23。作為中間板30的材料可以舉出複合材料以及金屬等。作為複合材料可以舉出金屬複合材料（也稱為金屬基材複合材料（metal matrix composite, MMC））。作為MMC可以舉出將Al以及/或Si浸漬在包含Si、SiC以及Ti的材料（也稱為SiSiCTi）或SiC多孔體的材料等。作為金屬可以舉出Ti以及Mo等。

下部板40為與上部板20相同直徑的圓板狀陶瓷製的板，並且內置有加熱電極44以及下部輔助電極46。下部板40經由第二金屬接合層32而接合到中間板30內的與上部板20接合的面相反側的面。

如第7圖所示，加熱電極44在俯視時橫跨下部板40的區域的幾乎整個表面從一端44a到另一端44b以一筆畫的方式被圖案化形成，當施加電壓時發熱而加熱晶圓W。加熱電極44的配線區域在俯視時為圓形區域。加熱電極44可以經由連接到一端44a以及另一端44b的給電端子（未圖示）而由加熱電源施加電壓。

在俯視時，下部輔助電極46具有與加熱電極44相同（或幾乎相同）的形狀。例如，下部輔助電極46可以是在俯視時具有與加熱電極44配線的圓形區域相同的圓形的面電極，也可以是作為上部輔助電極26的一例而示出的同心環狀（第4圖）、蛋糕切片形狀（第5圖）、或螺旋形狀（第6圖）。在本實施例中，下部輔助電極46為獨立電極，未與加熱電極44或中間板30電性連接。下部輔助電極46可以接地。在這種情況下，下部輔助電極46可以用作將加熱電極44與電漿屏蔽的電極。

加熱電極44以及下部輔助電極46被設置平行於下部板40的上表面42。雖然加熱電極44以及下部輔助電極46可以為不同材質或相同材質，但為相同材料較佳。作為材質可以舉出例如鎢、鉬、鉭、鉑、錸、鉿、以及其合金等的高熔點金屬、碳化鎢、碳化鉬等的高熔點金屬碳化物、高熔點金屬與陶瓷的混合物、以及高熔點金屬碳化物與陶瓷的混合物等。加熱電極44以及下部輔助電極46為印刷導電膏而形成較佳。當下部板40的厚度為t2[mm]、從上表面42到加熱電極44的距離為a2[mm]、從下表面43到下輔助電極46的距離為b2[mm]、加熱電極44的厚度為x2[μm]、下部輔助電極46的厚度為y2[μm]時，滿足以下的關係式（5）～（8）較佳。 4*a2≧b2≧a2 ...（5） 0.5*t2≧a2 ...（6） 0.75*t2≧b2 ...（7） 5*x2≧y2≧x2 ...（8）

在上部板20以及下部板40的材料為氧化鋁的情況下，中間板30的材料為SiSiCTi或金屬Ti較佳。在上部板20以及下部板40的材料是氮化鋁的情況下，中間板30的材料為將Si浸漬在SiC多孔體的材料或金屬Mo較佳。

第一金屬接合層31以及第二金屬接合層32由例如Al-Si-Mg基或Al-Mg基材料的含有Al的材料構成。雖然第一金屬接合層31以及第二金屬接合層32的厚度沒有特別限定，但1～300μm較佳，50～150μm更佳。又，第一金屬接合層31的外周不從上部板20的外周突出較佳，第二金屬接合層32的外周不從下部板40的外周突出較佳。第一金屬接合層31以及第二金屬接合層32例如藉由熱壓接合（thermal compression bonding, TCB）形成。熱壓接合是一種習知的方法，將金屬接合材夾在兩個接合對象的構件之間，並且在加熱到金屬接合材的固相線溫度以下的溫度的狀態下，將兩個構件加壓接合。

接著，說明關於半導體製造裝置用構件10的使用例。第8圖是示出將半導體製造裝置用構件10安裝於冷卻裝置50的狀態的剖面圖。首先，將半導體製造裝置用構件10安裝在設置於真空腔室（未圖示）內的冷卻裝置50。冷卻裝置50是鋁等金屬製的圓盤構件，在內部具有可以循環冷媒的冷媒通路52。在冷卻裝置50的上表面中央設置有圓形溝54。下部板40插入到圓形溝54。冷卻裝置50具有圍繞圓形溝54的周圍的環狀面56。半導體製造裝置用構件10在中間板30的下表面的外周部與環狀面56之間配置有環狀的密封構件57，並且在下部板40插入圓形溝54的狀態下，藉由夾持環60而被固定在冷卻裝置50。密封構件57的外徑大於圓形溝54的直徑並且小於中間板30的直徑。作為密封構件57可以舉出例如金屬墊圈等。夾持環60配置在冷卻裝置50的環形面56。在夾持環60的內周面設置有段差62，此段差62從上方按壓中間板30的外周部的上表面。又，夾持環60具有可插入螺釘65的豎直孔64以及可擰入螺釘67的螺釘孔66。螺釘65從上方插入豎直孔64，並且擰入設置在冷卻裝置50的環形面56的螺釘孔58。螺釘67從下方插入到在上下方向貫通冷卻裝置50的螺釘插入孔59，並且擰入設置在夾持環60的背面的螺釘孔66。複數個（例如，八個）這樣的螺釘65、67在夾持環60的圓周方向等間隔地設置。由此，藉由圓形溝54、下部板40、以及密封構件57而包圍的空間S被密封。密封的空間S填充有導熱片或導熱氣體。這樣一來，從半導體製造裝置用構件10的中間板30內的上部板20以及下部板40向外側突出的部分用作為裝設在冷卻裝置50的凸緣。

在將半導體製造裝置用構件10安裝在冷卻裝置50之後，將晶圓W載置在晶圓載置面22。然後，藉由真空泵將真空腔室內減壓而調整為預定的真空度，對靜電電極24施加直流電壓而將晶圓W吸附固定在晶圓載置面22。晶圓W與晶圓載置面22的密封帶22a以及圓形突起22b（參考第2圖）無間隙地緊貼。由此，在晶圓W的背面與晶圓載置面22內未設置密封帶22a或圓形突起22b的部分之間的空間被密封。向此空間供給導熱氣體。由於導熱氣體被封入，因此在上部板20與晶圓W之間可以效率良好地進行熱傳導。接著，將真空腔室內設為預定壓力（例如數十至數百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的表面蝕刻。控制器（未圖示）控制供給到加熱電極44的電力，以使晶圓W的溫度成為預先設定的目標溫度。

接著，說明關於半導體製造裝置用構件10的製造例。第9A圖至第9D圖是上部板20的製造步驟圖，第10A圖至第10D圖是半導體製造裝置用構件10的製造步驟圖。以下，以上部板20以及下部板40的材料為氧化鋁、中間板30的材質為SiSiCTi的情況為例進行說明。

首先，製備上部板20、中間板30、以及下部板40（參考第10A圖）。此步驟稱為步驟（a）。

上部板20可以如以下的方式製造。這裡，使用第9A圖至第9D圖說明關於氧化鋁製的上部板20的製造例。首先，準備圓盤狀的氧化鋁製的第一MC片71至第三MC片73。MC是模射（Mold Cast）的簡稱，將含有陶瓷原料粉末（這裡為氧化鋁原料粉末）以及模化劑的陶瓷漿料注入成型模具內，模化劑在此成型模具內發生化學反應而經由將陶瓷漿料模化而得到成型體為習知的方法。作為模化劑可以是例如包括異氰酸酯以及多元醇，並且藉由氨基甲酸酯反應而模化的材料。接著，在第二MC片72的表面形成靜電電極24，在第三MC片73的表面形成上部輔助電極26（參考第9A圖）。作為靜電電極24以及上部輔助電極26的形成方法，例如可以使用絲網印刷、PVD、CVD、電鍍等。接著，在第三MC片73的形成有上部輔助電極26的面，以靜電電極24在上的方式積層第二MC片72，並且在其上積層第一MC片71而完成積層體70（見第9B圖）。接著，藉由熱壓法燒成積層體70，得到埋設有靜電電極24以及上部輔助電極26的氧化鋁燒結體76（參考第9C圖）。藉由在得到的氧化鋁燒結體76的兩面施行研磨加工或噴砂加工等而調整形狀以及厚度，而得到平板狀的上部板20（參考第9D圖以及第10A圖）。此時，雖然將電介質層27的厚度加工為預定的所定厚度，但是在晶圓載置面22未形成密封帶22a以及圓形突起22b。此外，可以使用生胚（green sheet）代替氧化鋁製的MC片。

中間板30可以如下製造。這裡，說明關於SiSiCTi製的中間板30的製造例。首先，製造SiSiCTi製的圓盤構件。例如，含有質量百分濃度39～51％的平均粒徑為10μm以上並且25μm以下的碳化矽原料粒子，並且含有以包含Ti以及Si的方式選擇的一種以上的原料，製作相對於來源於除碳化矽以外的原料的Si和Ti的質量比Si/(Si+Ti)為0.26～0.54的粉體混合物。作為原料，例如可以使用碳化矽、金屬Si、金屬Ti。在這種情況下，混合質量百分濃度39～51％的碳化矽、質量百分濃度16～24％的金屬Si、質量百分濃度26～43％的金屬Ti較佳。接著，將得到的粉體混合物藉由一軸加壓成型而製作圓盤狀的成型體，藉由將此成型體在惰性環境下藉由熱壓在1370～1460℃下燒結，而得到SiSiCTi製的圓盤構件。此外，熱壓時的按壓力例如設定為50～300kgf/cm ²。接著，藉由將得到的圓板構件研磨加工等而調整形狀以及厚度，進而得到中間板30（參考第10A圖）。關於中間板30的具體製造條件例如可以參考日本專利第5666748號公報所記載的條件而設定。

下部板40可以如下製造。這裡，說明關於氧化鋁製的下部板40的製造例。首先，與製造上部板20的情況相同，準備圓盤狀的氧化鋁製的第一至第三MC片。接著，在第二MC片的表面形成加熱電極44，在第三MC片的表面形成下部輔助電極46。作為加熱電極44以及下部輔助電極46的形成方法，例如可以使用絲網印刷、PVD、CVD、電鍍等。接著，在第三MC片的形成有下部輔助電極46的面，將第二MC片以加熱電極44在上的方式積層，並且在其上積層第一MC片而形成積層體。接著，藉由以熱壓法燒成積層體，得到埋設有加熱電極44以及下部輔助電極46的氧化鋁燒結體。藉由在得到的氧化鋁燒結體的兩面施行研磨加工或噴砂加工而調整形狀以及厚度，進而得到平板狀的下部板40（參考第10A圖）。此外，可以使用生胚代替氧化鋁製的MC片。

接著，將與下部板40相同直徑的平板狀的第二金屬接合材料302載放於下部板40的上表面，並且於其上載放中間板30，然後將與上部板20相同直徑的平板狀的第一金屬接合材料301載放在中間板30的上表面30，以上部板20的下表面與第一金屬接合材料301接觸的方式載放。由此，可以得到中間板30經由第一金屬接合材料301、第二金屬接合材料302而夾在上部板20與下部板40之間的三明治積層體。接著，在第一接合材料301以及第二金屬接合材料302的固相線溫度以下（例如，從固相線溫度減去20℃的溫度以上固相線溫度以下）的溫度，加壓三明治積層體，將上部板20、中間板30、以及下部板40熱壓接合（參考第10B圖），在這之後恢復到室溫。由此，得到第一金屬接合材料301成為第一金屬接合層31、第二金屬接合材料302成為第二金屬接合層32的接合體80（參考第10C圖）。此步驟稱為步驟（b）。作為第一金屬接合材料301以及第二金屬接合材料302，可以使用Al-Mg基接合材料或Al-Si-Mg基接合材料。例如，在使用Al-Si-Mg基接合材料（含有重量百分濃度88.5％的Al、重量百分濃度10％的Si、重量百分濃度1.5％的Mg，固相線溫度約為560℃）而熱壓接合的情況下，在真空環境下，在540至560℃（例如，550℃）加熱的狀態，將上部板20在0.5至2.0kg/mm ²（例如，1.5kg/mm ²）的壓力花幾個小時加壓。使用厚度約100μm的第一金屬接合材料301以及第二金屬接合材料302較佳。

接著，在接合體80的上部板20的晶圓載置面22，在未形成密封帶22a以及圓形突起22b的部分將開孔的圖案遮罩貼附，噴射噴砂介質而進行噴砂加工。密封帶22a以及圓形突起22b藉由噴砂加工形成在晶圓載置面22。此步驟稱為步驟（c）。在這之後，去除遮罩以得到半導體製造裝置用構件10（參考第10D圖）。

在以上詳述的半導體製造裝置用構件10中，由於陶瓷製的上部板20內置有相互平行的靜電電極24以及上部輔助電極26，因此與僅內置有靜電電極的情況相比，較易變得平坦。又，由於陶瓷製的下部板40內置有相互平行的加熱電極44以及下部輔助電極46，因此與僅內置有加熱電極的情況相比，較易變得平坦。其結果，當上部板20、中間板30、以及下部板40進行金屬接合時，偏心荷重難以產生，而接合性變佳。又，由於上部板20以及下部板40沒有或幾乎沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力，並且難以損壞。

又，由於中間板30為金屬與陶瓷的複合材料製，並且上部板20與下部板40為相同的陶瓷製，因此半導體製造裝置用構件10難以發生翹曲。

另外，半導體製造裝置用構件10的製造方法包括（a）製備上部板20、下部板40、以及中間板30的步驟，以及（b）藉由將第一金屬接合材料301配置在中間板30的上表面與上部板20的與晶圓載置面22相反側的面23之間，並且將第二金屬接合材料302配置在中間板30的下表面與下部板40的上表面之間，並且在此狀態下加壓加熱之後恢復到室溫，而得到接合體80的步驟。此製造方法適用於製造上述半導體製造裝置用構件10。

此外，不用說，本發明不限於上述實施例，並且可以在屬於本發明的技術範圍內以各種方式實施而得到。

在上述實施例中，雖然上部輔助電極26是不與靜電電極24或中間板30電性連接的獨立電極，但是並不特別限定於此。例如，如第11圖所示，上部輔助電極26可以經由內置在上部板20的通孔28而電性連接到靜電電極24。在這種情況下，上部輔助電極26可以用作為靜電電極24的跳線。或者，如第12圖所示，上部輔助電極26可以經由通孔29電性連接到中間板30。在這種情況下，上部輔助電極26可以經由向中間板30供給RF功率而用作為RF電極。此外，在第11圖以及第12圖中，關於與上述實施例中相同的構成元件標註相同的符號。

在上述實施例中，雖然下部輔助電極46是不與加熱電極44或中間板30電性連接的獨立電極，但是並不特別限定於此。例如，如第13圖所示，下部輔助電極46可以經由內置在下部板40的通孔48電性連接到加熱電極44。在這種情況下，下部輔助電極46可以用作為加熱電極44的跳線。此外，在第13圖中，關於與上述實施例中相同的構成元件標註相同的符號。

在上述實施例中，靜電電極24的厚度x1[μm]、上部輔助電極26的厚度y1[μm]、在靜電電極24的上部板20內的配置位置（距離a1[mm]）、以及在上部輔助電極26的上部板20的配置位置（距離b1[mm]）以使上部板20變得平坦的方式設定較佳。又，加熱電極44的厚度x2[μm]、下部輔助電極46的厚度y2[μm]、在加熱電極44的下部板40內的配置位置（距離a2[mm]）、以及在下部輔助電極46的下部板40的配置位置（距離b2[mm]）以使下部板40變得平坦的方式設定較佳。

在上述實施例中，靜電電極24以及上部輔助電極26為相同的材質以及厚度較佳，並且距離a1與距離b1相同較佳。又，加熱電極44以及下部輔助電極46為相同的材質以及厚度較佳，並且距離a2與距離b2相同較佳。這樣一來，上部板20以及下部板40較易變得平坦。

在上述實施例中，雖然在步驟（a）中未將密封帶22a以及圓形突起22b形成在製備的上部板20，但是可以在這個階段，將密封帶22a以及圓形突起22b藉由噴砂加工而形成在上部板20。上部板20。在這種情況下，則不需要步驟（c）。

在上述實施例中，雖然上部板20的直徑與晶圓W的直徑相同，但是上部板20的直徑可以大於晶圓W的直徑，並且上部板20的直徑也可以小於晶圓W的直徑。

在上述實施例中，雖然加熱電極44被設置為在俯視時覆蓋下部板40的區域的幾乎整個表面，但是可以在俯視時將下部板40的區域分為中心圓形區與其外側的環狀區，並且將加熱電極設置於每個區。又，可以將環狀區更進一步分割為複數個區，並且將加熱電極設置於每個分割的區。

在上述實施例中，在俯視上部板20時，靜電電極24以及上部輔助電極26可以具有重疊的形狀。又，在俯視下部板40時，加熱電極44以及下部輔助電極46可以具有重疊的形狀。

在上述實施例中，可以在第一金屬接合層31以及第二金屬接合層32的側面、中間板30內的露出於外部的部分、以及露出於中間板30內的在上下方向貫通半導體製造裝置用構件10的貫通孔（例如，升降銷孔或氣孔等）的部分等設置耐腐蝕保護膜，用以防止由於環境氣氛而引起的腐蝕。作為耐腐蝕保護膜可以舉出例如陶瓷噴塗膜等。

在上述實施例中，雖然將加熱電極44埋設在下部板40內的靠近上表面的一側，將下部輔助電極46埋設在靠近下表面的一側，但是不特別限於此。例如，可以將下部輔助電極埋設在下部板40內的靠近上表面的一側，並且將加熱電極埋設在靠近下表面的一側。在這種情況下，可以將中間板30連接到RF電源（即，將中間板30使用作為RF電極），並且將下部輔助電極接地。這樣一來，由於防止下部輔助電極的RF電流從中間板30流到加熱電極，所以可以避免RF電流流入加熱電極並且不利地影響加熱電極的溫度控制。 [實施例]

以下說明關於本發明的較佳實施例。本發明關於以下實施例並無特別限定。實驗例1～5、7～9相當於本發明的實施例，實驗例6相當於比較例。其結果如表1所示。

[表1]

[實驗例1] 上述實施例的半導體製造裝置用構件10是藉由上述製造方法製造的。上部板20以及下部板40為Al ₂O ₃製，各電極（靜電電極24、上部輔助電極26、加熱電極44、下部輔助電極46）為WC（碳化鎢）製，中間板30為SiSiCTiC製。各材料的熱膨脹係數CTE（40～570℃）如表1所示。

關於上部板20，當使用第一MC片71至第三MC片73而製作積層體70時，使從上表面到靜電電極24的距離與從下表面到上部輔助電極26的距離為相同。因此，即使是在將積層體70燒成而得到的氧化鋁燒結體76中，從上表面到靜電電極24的距離與從下表面到上部輔助電極26的距離也相同。又，在將此氧化鋁燒結體76的上表面以及下表面切削加工時，使從上表面到靜電電極24的距離a1與從下表面到上部輔助電極26的距離b1為相同。上部板20的具體尺寸以及電極形狀如表1所示。得到的上部板20的形狀是平坦的。此外，上部板20的外徑為300mm，靜電電極24的外徑以及上部輔助電極26的外徑均為296mm。

關於下部板40，也使與上部板20同樣而製作。在使用第1MC片至第3MC片製作積層體時，從上表面到加熱電極44的距離與從下表面到下部輔助電極46的距離相同。因此，即使在將積層體燒成而得到的氧化鋁燒結體中，從上表面到加熱電極44的距離與從下表面到下部輔助電極46的距離也相同。又，在將此氧化鋁燒結體的上表面以及下表面切削加工時，使從上表面到加熱電極44的距離a2與從下表面到下部輔助電極46的距離b2為相同。下部板40的具體尺寸以及電極形狀如表1所示。得到的下部板40的形狀為平坦的。此外，下部板40的外徑為300mm，加熱電極44的外徑以及下部輔助電極46的外徑均為296mm。

將第一金屬接合材料301配置在上部板20與中間板30之間，並且將第二金屬接合材料302配置在下部板40與中間板30之間，藉由熱壓接合將上部板20、中間板30、與下部板40接合。作為第一接合材料301以及第二金屬接合材料302，使用Al-Si-Mg基接合材料。

由於上部板20、中間板30、以及下部板40皆為平坦的形狀，因此金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於上部板20以及下部板40沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

[實驗例2] 採用表1的實驗例2所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。由於上部板20、中間板30、以及下部板40皆為平坦的形狀，所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於上部板20以及下部板40沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。此外，在實驗例2中，在將上部輔助電極26的形狀變更為同心環形狀（參考第4圖）的情況下，也得到與實驗例2同樣的結果。

[實驗例3] 採用表1的實驗例3所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。由於上部板20、中間板30、以及下部板40皆為平坦的形狀，所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於上部板20以及下部板40沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。此外，在實驗例3中，在將上部輔助電極26的形狀從圓板變更為同心環形狀（參考第4圖）以及螺旋形狀（參考第6圖）的情況下，也得到與實驗例3同樣的結果

[實驗例4] 採用表1的實驗例4所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。雖然上部板20為凸形狀（最大高度與最小高度之差Δh1為0.1mm），下部板40也為凸形狀（最大高度與最小高度之差Δh2為0.1mm），但是由於Δh1、Δh2在允許範圍內（0.1mm以內），所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好接合。又，由於Δh1、Δh2在允許範圍內，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

[實驗例5] 採用表1的實驗例5所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。由於上部板20、中間板30、以及下部板40皆為平坦的形狀，所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於上部板20以及下部板40沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

[實驗例6] 採用表1的實驗例6所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。由於上部板20以及下部板40均為凹形狀，並且Δh1、Δh2均為0.2mm，超出允許範圍，所以金屬接合時產生偏荷重，無法良好地接合。又，無法防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

[實驗例7] 採用表1的實驗例7所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。雖然上部板20以及下部板40均為凹形狀，但是由於Δh1、Δh2均為0.1mm而在允許範圍內（0.1mm以內），所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於Δh1、Δh2在允許範圍內，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

[實驗例8] 採用表1的實驗例8所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。由於上部板20、中間板30、以及下部板40皆為平坦的形狀，所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於上部板20以及下部板40沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

[實驗例9] 採用表1的實驗例9所示的條件，與實驗例1同樣地製造半導體製造裝置用構件10。由於上部板20、中間板30、以及下部板40皆為平坦的形狀，所以金屬接合時難以產生偏荷重，可以良好地接合。又，由於上部板20以及下部板40沒有翹曲，因此可以防止由於翹曲的回復力而產生殘留應力。

本申請以2021年2月4日申請的日本專利申請第2021-016206號作為優先權主張的基礎，並且其所有內容經由引用包含在本說明書中。

10:半導體製造裝置用構件 20:上部板 22:晶圓載置面 22a:密封帶 22b:圓形突起 23:面 24:靜電電極 26:上部輔助電極 27:電介質層 28,29,48:通孔 30:中間板 31:第一金屬接合層 32:第二金屬接合層 40:下部板 42:上表面 43:下表面 44:加熱電極 44a:一端 44b:另一端 46:下部輔助電極 50:冷卻裝置 52:冷媒通路 54:圓形溝 56:環狀面 57:密封構件 58:螺釘孔 59:螺釘插入孔 60:夾持環 62:段差 64:豎直孔 65,67:螺釘 66:螺釘孔 70:積層體 71:第一MC片 72:第二MC片 73:第三MC片 76:氧化鋁燒結體 80:接合體 301:第一金屬接合材料 302:第二金屬接合材料 a1,a2,b1,b2:距離 S:空間 t1,t2,x1,x2,y1,y2:厚度 W:晶圓

第1圖是半導體製造裝置用構件10的剖面圖。第2圖是晶圓載置面22的俯視圖。第3圖是示出埋設於上部板20的靜電電極24的一例的俯視圖。第4圖是示出埋設於上部板20的上部輔助電極26的一例的俯視圖。第5圖是示出埋設於上部板20的上部輔助電極26的一例的俯視圖。第6圖是示出埋設於上部板20的上部輔助電極26的一例的俯視圖。第7圖是示出埋設於下部板40的加熱電極44的一例的俯視圖。第8圖是示出將半導體製造裝置用構件10安裝於冷卻裝置50的狀態的剖面圖。第9A圖至第9D圖是上部板20的製造步驟圖。第10A圖至第10D圖是半導體製造裝置用構件10的製造步驟圖。第11圖是示出上部板20的另一例的局部剖面圖。第12圖是示出上部板20的另一例的局部剖面圖。第13圖是示出下部板40的另一例的局部剖面圖。

10:半導體製造裝置用構件

20:上部板

22:晶圓載置面

23:面

24:靜電電極

26:上部輔助電極

27:電介質層

30:中間板

31:第一金屬接合層

32:第二金屬接合層

40:下部板

42:上表面

43:下表面

44:加熱電極

46:下部輔助電極

a1,a2,b1,b2:距離

t1,t2,x1,x2,y1,y2:厚度

Claims

一種半導體製造裝置用構件，包括：上部板，為陶瓷製，具有晶圓載置面，並且內置有相互平行的靜電電極以及上部輔助電極；中間板，經由第一金屬接合層而接合到與前述上部板的前述晶圓載置面相反側的表面；下部板，經由第二金屬接合層而接合到與前述中間板的與前述上部板接合的表面相反側的表面，並且內置有相互平行的加熱電極以及下部輔助電極，其中前述中間板的直徑大於前述上部板以及前述下部板的直徑，其中前述中間板連接於RF電源，前述下部輔助電極埋設在前述下部板內的靠近上表面的一側並且接地，前述加熱電極埋設在前述下部板內的靠近下表面的一側。
如請求項1所述之半導體製造裝置用構件，其中前述上部輔助電極是經由內置在前述上部板的通孔而電性連接到前述靜電電極的電極，或是電性連接到前述中間板的電極，或是未電性連接到前述靜電電極也未電性連接到前述中間板的獨立的電極。
如請求項1所述之半導體製造裝置用構件，其中前述下部輔助電極是未電性連接到前述加熱電極也未電性連接到前述中間板的獨立的電極。
如請求項1至3中之任一項所述之半導體製造裝置用構件，其中前述靜電電極的厚度、前述上部輔助電極的厚度、前述靜電電極在前述上部板內的配置位置、以及前述上部輔助電極在前述上部板的配置位置以使前述上部板平坦的方式設定；其中前述加熱電極的厚度、前述下部輔助電極的厚度、前述加熱電極在前述下部板內的配置位置、以及前述下部輔助電極在前述下部板的配置位置以使前述下部板平坦的方式設定。
如請求項1至3中之任一項所述之半導體製造裝置用構件，其中前述靜電電極以及前述上部輔助電極的材質以及厚度相同，從前述上部板的前述晶圓載置面到前述靜電電極的距離與從前述晶圓載置面的相反側的表面到前述上部輔助電極的距離相同；其中前述加熱電極以及前述下部輔助電極的材質以及厚度相同，從前述下部板的接合面到前述加熱電極的距離與從前述接合面的相反側的表面到前述下部輔助電極的距離相同。
如請求項1至3中之任一項所述之半導體製造裝置用構件，其中前述靜電電極的外徑與前述上部輔助電極的外徑相同；其中前述加熱電極的外徑與前述下部輔助電極的外徑相同。
如請求項1至3中之任一項所述之半導體製造裝置用構件，其中前述中間板為金屬與陶瓷的複合材料製或金屬製，前述下部板為與前述上部板相同的陶瓷製。
一種半導體製造裝置用構件的製造方法，包括：(a)製備具有晶圓載置面並且內置有相互平行的靜電電極以及上部輔助電極的陶瓷製的上部板、內置有相互平行的加熱電極以及下部輔助電極的下部板、以及中間板，並且前述中間板的直徑大於前述上部板以及前述下部板的直徑的步驟；(b)藉由將第一金屬接合材料配置在前述中間板的上表面與前述上部板的與前述晶圓載置面相反側的面之間，並且將第二金屬接合材料配置在前述中間板的下表面與前述下部板的上表面之間，並且在此狀態下加壓加熱之後恢復到室溫，而得到接合體的步驟；以及 (c)前述中間板連接於RF電源，並且前述下部輔助電極接地的步驟，其中前述下部板在靠近上表面的一側具有前述下部輔助電極，並且在靠近下表面的一側具有前述加熱電極。