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靜電卡盤加熱器的制作方法

文檔序號:19837910發布日期:2020-02-04 13:22
靜電卡盤加熱器的制作方法

本發明涉及一種靜電卡盤加熱器。



背景技術:

現今,公知一種支撐晶片的晶片支撐臺。例如,如圖9所示,專利文獻1的晶片支撐臺110具備:陶瓷基體120,其用于載置晶片w;中空軸140,其安裝于陶瓷基體120的與載置晶片w的面相反一側的面;以及貫通孔142,其設置為從中空軸140的周壁的下端貫通至陶瓷基體120的外周面。供給至貫通孔142的吹掃氣體向陶瓷基體120的外周面噴出,之后通過晶片w與環狀件130之間向上方排出(圖9的一點劃線箭頭)。在由cvd在晶片w的上表面形成薄膜時,該吹掃氣體防止在晶片w的邊緣形成薄膜。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1:日本專利第5324627號公報



技術實現要素:

發明所要解決的課題

然而,在晶片w的外周緣的背面,吹掃氣體從外朝內,因而如圖10所示,在由cvd在晶片w的上表面形成有導電膜f的情況下,有時導電膜f進入陶瓷基體120的晶片接觸面122與晶片w之間。在晶片支撐臺110具有利用約翰遜-拉別克力將晶片w吸附保持于陶瓷基體120的功能的情況下,若導電膜f進入晶片接觸面122與晶片w之間,則有時吸附力降低。即,若拆下cvd處理后的晶片w來更換成新的晶片w,則由于新的晶片w與陶瓷基體120的晶片接觸面122經由導電膜f而成為相同電位,因而有時沒有發現充足的約翰遜-拉別克力,吸附力降低。并且,有時在晶片w的背面,吹掃氣體的流動變得不均勻,對晶片的均熱性產生影響。

本發明是為了解決上述的課題而完成的,其主要目的在于,穩定地吸持晶片并且提高晶片的均熱性。

用于解決課題的方案

本發明的靜電卡盤加熱器是用于在晶片上形成導電膜的約翰遜-拉別克型靜電卡盤加熱器,其具備:

圓板狀的陶瓷基體,其一個面是用于載置上述晶片的晶片載置面,并具備靜電電極和電阻發熱體;

中空軸,其安裝于上述陶瓷基體的與上述晶片載置面相反一側的面;

最外周突起組,其由多個突起構成,該多個突起在上述晶片載置面中的外徑比上述晶片的直徑小的環狀區域內沿上述陶瓷基體的同心圓排列;

圓周槽,其設于上述最外周突起組的內側;以及

貫通孔,其設置為從上述中空軸的周壁的下端貫通至上述晶片載置面中的上述圓周槽的內側的區域,并且能夠從上述中空軸的下端向由上述晶片載置面和上述最外周突起組以及載置于上述晶片載置面的上述晶片包圍的晶片下方空間供給氣體。

在使用該靜電卡盤加熱器時,在載置于構成最外周突起組的多個突起的晶片的表面形成導電膜,但同時在晶片載置面中的最外周突起組的外側的區域也附著導電膜。此處,由于排列有構成最外周突起組的多個突起的環狀區域的外徑比晶片的直徑小,所以在俯視時,成為上述突起由晶片遮蓋的狀態。因此,在與晶片的背面抵接的突起的上表面難以附著導電膜。并且,由于向晶片下方空間供給氣體,所以成為導電膜的成分難以進入突起的上表面與晶片之間的間隙,在這一方面,在突起的上表面也難以附著導電膜。因此,即使在晶片上形成導電膜后的構成最外周突起組的多個突起的上表面載置了新的晶片,晶片也與未附著導電膜的突起的上表面緊貼。因此,晶片吸持力即約翰遜-拉別克力維持為最初的狀態。因此,即使工藝次數增加,也能夠穩定地吸持晶片。并且,設于最外周突起組的內側的圓周槽使從貫通孔供給的氣體的流動均勻化,因而提高晶片的均熱性。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,也可以在上述晶片載置面中的上述圓周槽的內側的區域設有能夠與上述晶片抵接的多個凸部。這樣一來,晶片與陶瓷基體的接觸面積變大凸部的面積的量,因而晶片吸持力也變大,能夠更穩定地吸持晶片。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,上述貫通孔的在上述晶片載置面的開口部也可以由直徑比上述貫通孔的直徑小的多個小孔構成。這樣一來,通過貫通孔后的氣體分散地接觸到晶片的背面,因而與氣體和晶片背面的一點接觸的情況相比,能夠更穩定地吸持晶片,并且也能夠抑制由氣體導致的晶片的溫度降低。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,供給至上述晶片下方空間的氣體上推上述晶片的力也可以設定為比通過對上述靜電電極通電而產生的晶片吸持力與上述晶片的上方的環境氣下壓上述晶片的力的和小。這樣一來,能夠防止晶片因供給至晶片下方空間的氣體而浮起。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,上述靜電電極也可以也用作為等離子體電極。通過對靜電電極施加高頻,能夠使靜電電極也用作為等離子體電極,也能夠進行基于等離子體cvd工藝的成膜。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,也可以在上述圓周槽的內側具有與上述圓周槽連接的放射狀槽。通過在圓周槽的內側設置這樣的放射狀槽,來使晶片下方空間內的氣流變得更加均勻,因而成為導電膜的成分進一步難以進入構成最外周突起組的突起的上表面與晶片之間的間隙。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,上述突起的上表面的表面粗糙度ra也可以為1μm以上。這樣一來,晶片下方空間內的氣體從晶片中央通過構成最外周突起組的突起的粗糙的上表面并向外周流出,因而成為導電膜的成分因該流動而進一步難以進入突起的上表面與晶片之間的間隙。

在本發明的靜電卡盤加熱器中,上述貫通孔也可以在上述晶片載置面中的上述圓周槽的內側的區域內的中央部和外周部的雙方開口。這樣一來,從晶片載置面的外周部的開口進入到晶片下方空間的氣體離最外周突起組的距離較近,因而更容易防止成為導電膜的成分進入突起的上表面與晶片之間的間隙。

附圖說明

圖1是靜電卡盤加熱器10的立體圖。

圖2是靜電卡盤加熱器10的俯視圖。

圖3是圖2的a-a剖視圖。

圖4是形成導電膜f后的靜電卡盤加熱器10的局部剖視圖。

圖5是具備帶有插入件50的貫通孔42的靜電卡盤加熱器的局部剖視圖。

圖6是在圓周槽內側區域20c設有放射狀的槽24a的靜電卡盤加熱器的俯視圖。

圖7是具備具有開口42a、42b的貫通孔42的靜電卡盤加熱器的俯視圖。

圖8是圖7的b-b剖視圖。

圖9是現有的晶片支撐臺110的剖視圖。

圖10是形成導電膜f后的晶片支撐臺110的局部剖視圖。

具體實施方式

以下,參照附圖對本發明的優選的實施方式進行說明。圖1是靜電卡盤加熱器10的立體圖,圖2是靜電卡盤加熱器10的俯視圖,圖3是圖2的a-a剖視圖。

靜電卡盤加熱器10用于由cvd等在晶片w上形成導電膜,具備陶瓷基體20和中空軸40。

陶瓷基體20是氮化鋁制的圓板。陶瓷基體20的直徑沒有特別限定,但例如為300mm左右。陶瓷基體20具有載置晶片w的晶片載置面20a和晶片載置面20a的相反側的背面20b。在陶瓷基體20的晶片載置面20a具有最外周突起組22。最外周突起組22由在晶片載置面20a中的外徑比晶片w的直徑小的環狀區域21(圖2的雙點劃線包圍的區域)內沿陶瓷基體20的同心圓排列的多個突起23構成。多個突起23呈扁平的圓柱形狀,與陶瓷基體20形成為一體。突起23的直徑優選為1mm以上且5mm以下。突起23的高度優選為10μm以上且30μm以下。突起23的間距(相鄰的突起23的中心間距)優選為5mm以上且10mm以下。在晶片載置面20a的緊鄰最外周突起組22的內側設有圓周槽24。圓周槽24的寬度優選為2mm以上且5mm以下。圓周槽24的深度優選為50μm以上且100μm以下。在晶片載置面20a的圓周槽24的內側的區域(圓周槽內側區域)20c,空開間隔設有多個扁平的圓柱形狀的凸部25。凸部25與最外周突起組22的突起23一起接觸晶片w的背面來支撐晶片w。凸部25也可以形成為與突起23相同的形狀、相同的尺寸。突起23、凸部25例如能夠通過壓花加工來形成。

在陶瓷基體20埋設有靜電電極26和電阻發熱體28。靜電電極26是直徑比陶瓷基體20的直徑稍小的圓形的薄層電極,例如由將較細的金屬線編織成網狀并形成為片狀的網狀物形成。靜電電極26連接有未圖示的供電棒,供電棒經由中空軸40的內部空間而與未圖示的外部電源連接。若由外部電源對靜電電極施加電壓,則靜電電極26對載置于晶片載置面20a的晶片w進行吸持。由于形成陶瓷基體20的氮化鋁的體積電阻率是1×108~1×1013ωcm,所以此時的吸持力是約翰遜-拉別克力。電阻發熱體28是以“一筆寫成”的要領將導電性的線圈布設于陶瓷基體20的整個面而成的。在電阻發熱體28的兩端分別連接有未圖示的供電棒,并且供電棒經由中空軸40的內部空間而與未圖示的加熱電源連接。若從加熱電源供給電力,則電阻發熱體28發熱來對載置于晶片載置面20a的晶片w進行加熱。電阻發熱體28不限定于線圈,例如可以是帶狀物(細長的薄板),也可以是網狀物。

中空軸40與陶瓷基體20相同,由氮化鋁形成,上端面通過固相接合或者擴散接合而安裝于陶瓷基體20的背面20b。在中空軸40的周壁,沿周向等間隔地設有四個貫通孔42。貫通孔42從中空軸40的下端沿上下方向貫通至陶瓷基體20的圓周槽內側區域20c。貫通孔42在圓周槽內側區域20c中的中空軸40的周壁的正上方開口。貫通孔42的開口42a設于圓周槽內側區域20c中的不與凸部25干涉的位置。貫通孔42連接有未圖示的氣體供給源。

接下來,對靜電卡盤加熱器10的使用例進行說明。在未圖示的cvd用的腔室內配置靜電卡盤加熱器10,在構成最外周突起組22的多個突起23以及設于圓周槽內側區域20c的多個凸部25上載置晶片w。此時,將由晶片載置面20a、最外周突起組22以及晶片w包圍的空間稱作晶片下方空間s。而且,通過對靜電電極26施加電壓,來利用約翰遜-拉別克力對晶片w進行吸持。并且,基于未圖示的熱電偶的檢測信號來求解晶片w的溫度,以使該溫度成為目標溫度的方式控制對電阻發熱體28施加的電壓。另外,從氣體供給源向貫通孔42供給氣體。作為氣體,例如可以舉出n2、ar、he等。由此,供給至貫通孔42的氣體從圓周槽內側區域20c的開口42a進入晶片下方空間s,并通過凸部25與凸部25之間,朝向外周流動(圖3的點劃線箭頭)。圓周槽24起到使該氣體的流動變得均勻的作用。在該狀態下,由cvd在晶片w的上表面形成導電膜f(參照圖4)。

此時,供給至晶片下方空間s的氣體上推晶片w的力設定為比通過對靜電電極26通電而產生的晶片吸持力與晶片w上方的環境氣下壓晶片w的力的和小。因此,能夠防止晶片w因供給至晶片下方空間s的氣體而浮起。

在晶片w的表面形成導電膜f時,同時在陶瓷基體20的表面中的最外周突起組22的外側也附著導電膜f(參照圖4)。此處,由于最外周突起組22的環狀區域21的外徑比晶片w的直徑小,所以在俯視時,成為構成最外周突起組22的多個突起23由晶片w遮蓋的狀態。因此,在與晶片w的背面抵接的突起23的上表面難以附著導電膜f。并且,由于向晶片下方空間s供給氣體,所以成為導電膜f的成分難以進入突起23與晶片w之間的間隙,在這一方面,在突起23的上表面也難以附著導電膜f。

根據以上說明的靜電卡盤加熱器10,在晶片w的表面形成導電膜f時,可防止導電膜f向構成最外周突起組22的多個突起23的上表面附著。因此,即使在晶片w形成導電膜f后的突起23的上表面載置了新的晶片w,新的晶片w也與未附著導電膜f的突起23的上表面緊貼,約翰遜-拉別克力維持為最初的狀態。因此,即使工藝次數增加,也能夠穩定地吸持晶片w。并且,設于最外周突起組22的內側的圓周槽24使從貫通孔42供給的氣體的流動均勻話,提高晶片w的均熱性。

并且,若在突起23的上表面附著有導電膜f,則需要用于將附著于突起23的上表面的導電膜f除去的清潔。這樣的清潔使生產效率降低。在本實施方式中,由于在突起23的上表面不附著導電膜f,所以不需要這樣的清潔,提高生產效率。

另外,由于在圓周槽內側區域20c設有多個能夠與晶片w抵接的凸部25,所以晶片w與陶瓷基體20的接觸面積變大凸部25的面積的量。因此,晶片吸持力也變大,能夠更穩定地吸持晶片。

又且,由于供給至晶片下方空間s的氣體上推晶片w的力設定為,比通過對靜電電極26通電而產生的晶片吸持力與晶片w上方的環境氣下壓晶片w的力的和小,所以能夠防止晶片w因供給至晶片下方空間s的氣體而浮起。

此外,本發明不限定于上述的任一實施方式,當然在屬于本發明的技術范圍內能夠以各種方式來實施。

例如,在上述的實施方式中,也可以使構成最外周突起組22的多個突起23的上表面的表面粗糙度ra粗糙化為1μm以上。這樣一來,晶片下方空間s內的氣體從晶片w的中央通過突起23的粗糙的上表面并向外周流出,因而成為導電膜f的成分因該流動而進一步難以進入突起23的上表面與晶片w之間的間隙。

在上述的實施方式中,如圖5所示,也可以在貫通孔42中的在晶片載置面的圓周槽內側區域20c開口的開口部嵌入有具備直徑比貫通孔42的直徑小的多個小孔52的芯棒50。在該情況下,貫通孔42的開口部會由多個小孔52構成。這樣一來,通過貫通孔42后的氣體因小孔52而分散到晶片w的背面,因而與氣體集中地接觸到晶片w的背面的情況相比,能夠更穩定地吸持晶片w,并且也能夠抑制由氣體導致的晶片w的溫度降低。

在上述的實施方式中,如圖6所示,也可以在陶瓷基體20的圓周槽內側區域20c設置與貫通孔42的開口42a連接的放射狀的四條槽24a,并且各槽24a的外周端與圓周槽24連接。圖6中,對與上述的實施方式相同的構成要素標注有相同的符號,但省略了凸部25。這樣一來,利用槽24a,容易使晶片下方空間內的氣流變得更加均勻,因而成為導電膜的成分進一步難以進入構成最外周突起組22的多個突起23與晶片之間的間隙。

在上述的實施方式中,如圖7及圖8所示,貫通孔42也可以具有在陶瓷基體20的內部向半徑外側延伸的多個(此處為四個)分支路46。圖7及圖8中,對與上述的實施方式相同的構成要素標注有相同的符號,但省略了凸部25。分支路46的外周側的端部與設置為與陶瓷基體20成為同心圓的圓周孔47連通。圓周孔47的外徑比圓周槽24的內徑稍小。圓周孔47與沿周向等間隔地設置的多個(此處為八個)鉛直孔48連通。鉛直孔48在圓周槽內側區域20c的圓周槽24的旁邊開口。由此,貫通孔42具有在圓周槽內側區域20c中的晶片載置面20a的中央部開口的開口42a和在外周部開口的開口42b(鉛直孔48的開口)的雙方。這樣一來,從開口42b進入晶片下方空間s的氣體離最外周突起組22的距離較近,因而更容易防止成為導電膜f的成分進入最外周突起組22與晶片w之間的縫隙。

在上述的實施方式中,靜電電極26也可以用作為等離子體電極。通過對靜電電極26施加高頻,能夠使靜電電極26也用作為等離子體電極,也能夠進行基于等離子體cvd工藝的成膜。

在上述的實施方式中,在中空軸40的周壁沿周向等間隔地設有四個貫通孔42,但貫通孔42的個數不不限定于四個,可以是兩個,也可以是三個,并且也可以是五個以上。

在上述的實施方式中,在圓周槽內側區域20c設有多個凸部25,但也可以不設置凸部25。圖5~圖8中也同樣,可以設置凸部25,也可以不設置凸部25。

(實施例)

作為實施例1,制成上述的實施方式的靜電卡盤加熱器10,作為實施例2,制成不具有圓周槽內側區域20c的凸部25但除此以外與靜電卡盤加熱器10相同的靜電卡盤加熱器。表1示出實施例1、2的具體尺寸。

表1

※1節圓(圖2的一點劃線的圓)的直徑

※2圓周槽的中心線的圓的直徑

使用實施例1、2的靜電卡盤加熱器,連續地進行了300個由cvd在晶片w的上表面形成導電膜f的處理。晶片吸持時的晶片背面側壓力(氣壓)為10torr,腔室壓力為4torr。其結果,實施例1、2均在構成最外周突起組22的多個突起23的上表面不附著導電膜,始終良好地吸持晶片w。并且,制作不具有圓周槽24但除此以外與靜電卡盤加熱器10相同的靜電卡盤加熱器作為比較例,在進行了相同的處理后,對于評價溫度為550℃時的晶片均熱性而言,如表2所示,實施例1、2比比較例優異。晶片均熱性是將晶片控制為評價溫度時的晶片整體的溫度的最大值與最小值的差。

表2

本申請主張基于在2018年3月26日申請的美國臨時申請第62/647,965號的優先權,并通過引用將其全部內容包括在本說明書中。

工業上的可利用性

本發明能夠利用于在晶片上形成導電膜的靜電卡盤加熱器。

符號的說明

10—靜電卡盤加熱器,20—陶瓷基體,20a—晶片載置面,20b—背面,20c—圓周槽內側區域,21—環狀區域,22—最外周突起組,23—突起,24—圓周槽,24a—槽,25—凸部,26—靜電電極,28—電阻發熱體,40—中空軸,42—貫通孔,42a、42b—開口,46—分支路,47—圓周孔,48—鉛直孔,50—插入件,52—小孔,110—晶片支撐臺,120—陶瓷基體,122—晶片接觸面,130—環狀件,140—中空軸,142—貫通孔,f—導電膜,s—晶片下方空間,w—晶片。

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