特許 7488797 ウエハ載置台

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2024-05-14

(45)【発行日】2024-05-22

(54)【発明の名称】ウエハ載置台

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/683 20060101AFI20240515BHJP

   H05B 3/03 20060101ALI20240515BHJP

【ＦＩ】

H01L21/68 R

H05B3/03

【請求項の数】 5

(21)【出願番号】P 2021097249

(22)【出願日】2021-06-10

(65)【公開番号】P2022188947

(43)【公開日】2022-12-22

【審査請求日】2023-01-19

(73)【特許権者】

【識別番号】000004064

【氏名又は名称】日本碍子株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000017

【氏名又は名称】弁理士法人アイテック国際特許事務所

(72)【発明者】

【氏名】久野 達也

(72)【発明者】

【氏名】脇坂 拓実

【審査官】湯川 洋介

(56)【参考文献】

【文献】特開２００２－１１０７７３（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－２８６３３１（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２００５－０３２８４２（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０００－０７７５０８（ＪＰ，Ａ）

【文献】米国特許出願公開第２００５／００１６９８６（ＵＳ，Ａ１）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｌ ２１／６８３

Ｈ０５Ｂ ３／０３

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ウエハ載置面を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板に埋設された第１電極と、
前記セラミック基板のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記第１電極に向かって挿入された第１給電端子と、
前記第１電極と前記第１給電端子とを接合する第１接合部と、
前記セラミック基板のうち前記ウエハ載置面と前記第１電極との間に設けられた第２電極と、
を備えたウエハ載置台であって、
前記セラミック基板の内部であって前記第１電極のうち前記第１接合部とは反対側の位置から前記ウエハ載置面に至るまでの直線状部分は、前記セラミック基板の材料で構成されており、
前記第２電極は、前記第２電極に前記第１接合部を鉛直方向に投影した位置に貫通穴を有しており、前記貫通穴の内部は、前記セラミック基板の材料で充填されていて前記直線状部分の一部をなす、
ウエハ載置台。

【請求項2】

前記第２電極は、一枚の円板電極である、
請求項１に記載のウエハ載置台。

【請求項3】

前記第１接合部は直径ｄの円形であり、前記貫通穴は丸穴であって直径がｄ／２以上２ｄ以下である、
請求項１又は２に記載のウエハ載置台。

【請求項4】

前記第１電極は、ヒータ電極又はＲＦ電極であり、
前記第１電極がヒータ電極の場合には、前記第２電極は、静電電極、ＲＦ電極又は前記第１電極とは別のヒータ電極であり、前記第１電極がＲＦ電極の場合には、前記第２電極は、静電電極、ヒータ電極又は前記第１電極とは別のＲＦ電極である、
請求項１～３のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【請求項5】

前記第１電極は、抵抗発熱体で形成されたヒータ電極であり、前記抵抗発熱体は、二次元形状であり、厚さが１μｍ以上１００μｍ以下である、
請求項１～４のいずれか１項に記載のウエハ載置台。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ウエハ載置台に関する。

【背景技術】

【0002】

半導体製造装置用部材として、ウエハ載置台が知られている。例えば、特許文献１に記載されたウエハ載置台は、ウエハ載置面を有するセラミック基板と、セラミック基板に埋設されたヒータ電極と、セラミック基板のうちウエハ載置面とヒータ電極との間にヒータ電極を覆うように埋設された静電電極と、を備えている。ヒータ電極に電力を供給するヒータ給電端子は、セラミック基板のうちウエハ載置面とは反対側の面からヒータ電極に向かって挿入され、ヒータ電極に電気的に接合されている。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0003】

【文献】特開２０１１－８６９１９号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

こうしたウエハ載置台では、ヒータ電極とヒータ給電端子との接合部に空洞が生じることがある。その場合、接合部の抵抗が大きくなるため、ヒータ給電端子を介してヒータ電極に給電したときに接合部及びその周辺の温度が高くなり、ウエハの均熱性が低下する。そのため、ウエハ載置台を破壊することなく、超音波探傷装置を使用してウエハ載置面側から接合部を検査することが望まれている。しかしながら、ヒータ電極とヒータ給電端子との接合部は、静電電極によって覆われている。そのため、超音波探傷装置から発射される超音波は静電電極に阻害されてしまい、接合部を検出することができないという問題があった。この問題は、ヒータ電極とヒータ給電端子との接合部に限らず、セラミック基板に埋設された電極とその電極に接続された給電端子との接合部についても生じる。

【0005】

本発明はこのような課題を解決するためになされたものであり、ウエハ載置台においてセラミック基板に埋設された第１電極とその第１電極に給電する第１給電端子との第１接合部の検査を非破壊で行えるようにすることを主目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0006】

本発明のウエハ載置台は、
ウエハ載置面を有するセラミック基板と、
前記セラミック基板に埋設された第１電極と、
前記セラミック基板のうち前記ウエハ載置面とは反対側の面から前記第１電極に向かって挿入された第１給電端子と、
前記第１電極と前記第１給電端子とを接合する第１接合部と、
前記セラミック基板のうち前記ウエハ載置面と前記第１電極との間に設けられた第２電極と、
を備えたウエハ載置台であって、
前記セラミック基板の内部であって前記第１電極のうち前記第１接合部とは反対側の位置から前記ウエハ載置面に至るまでの直線状部分は、前記セラミック基板の材料で構成されている、
ものである。

【0007】

このウエハ載置台では、セラミック基板の内部であって第１電極のうち第１接合部とは反対側の位置からウエハ載置面に至るまでの直線状部分は、セラミック基板の材料で構成されている。つまり、直線状部分には、金属などが存在しない。そのため、超音波探傷装置を使用してウエハ載置面側から第１接合部の非破壊検査を行う場合、ウエハ載置面から直線状部分に入射された超音波は第１電極のうち第１接合部とは反対側の位置まで金属などに遮られることなく到達し、その後反射した超音波は遮られることなくウエハ載置面側に戻ってくる。したがって、第１接合部の非破壊検査を行うことができる。

【0008】

本発明のウエハ載置台において、前記第２電極は、前記第２電極に前記第１接合部を鉛直方向に投影した位置に貫通穴を有していてもよく、前記貫通穴の内部は、前記セラミック基板の材料で充填されていて前記直線状部分の一部をなすものとしてもよい。こうすれば、セラミック基板のうちウエハ載置面と第１電極との間に第１電極を覆う第２電極が設けられていたとしても、第１接合部の非破壊検査を行うことができる。

【0009】

ここで、前記接合部は直径ｄの円形であることが好ましく、前記貫通穴は丸穴であって直径がｄ／２以上２ｄ以下であることが好ましい。貫通穴の直径がｄ／２以上であれば、超音波はウエハ載置面側から第１電極のうち第１接合部とは反対側の位置まで到達したあと反射してウエハ載置面側に確実に戻ってくることができる。また、貫通穴の直径が２ｄ以下であれば、第２電極の機能を良好に維持することができる。

【0010】

本発明のウエハ載置台において、前記第２電極は、前記直線状部分を避けるように設けられていてもよい。こうすれば、セラミック基板のうちウエハ載置面と第１電極との間に第２電極が設けられていたとしても、第１接合部の非破壊検査を行うことができる。

【0011】

本発明のウエハ載置台において、前記第１電極は、ヒータ電極又はＲＦ電極であってもよい。第１電極がヒータ電極の場合、第２電極は、静電電極、ＲＦ電極又は第１電極とは別のヒータ電極であってもよい。また、第１電極がＲＦ電極の場合、第２電極は、静電電極、ヒータ電極又は第１電極とは別のＲＦ電極であってもよい。例えば、第２電極が単極型の静電電極又はＲＦ電極の場合には、第２電極に第１接合部を鉛直方向に投影した位置に貫通穴を設けてその貫通穴をセラミック基板の材料で充填することが好ましい。第２電極が双極型の静電電極かヒータ電極の場合には、直線状部分を避けるように第２電極を設けることが好ましい。

【0012】

本発明のウエハ載置台において、前記第１電極は、抵抗発熱体で形成されたヒータ電極であってもよく、前記抵抗発熱体は、二次元形状（例えば平らで細長いリボン形状）であり、厚さが１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。こうすれば、第１電極（抵抗発熱体）と第１給電端子との第１接合部をウエハ載置面側から非破壊で検査する精度が高くなる。

【図面の簡単な説明】

【0013】

【図1】静電チャックヒータ１０の斜視図。

【図2】図１のＡ－Ａ断面図。

【図3】静電チャックヒータ１０をヒータ電極１４に沿って水平に切断した切断面を上から見たときの断面図。

【図4】静電チャックヒータ１０を静電電極１８に沿って水平に切断した切断面を上から見たときの断面図。

【図5】櫛歯電極１１８，１１８を示す断面図。

【発明を実施するための形態】

【0014】

本発明の実施の形態を図面に基づいて説明する。図１は本実施形態の静電チャックヒータ１０の斜視図、図２は図１のＡ－Ａ断面図、図３は静電チャックヒータ１０をヒータ電極１４に沿って水平に切断した切断面を上から見たときの断面図、図４は静電チャックヒータ１０を静電電極１８に沿って水平に切断した切断面を上から見たときの断面図である。図２には、１点鎖線の円内を拡大した部分拡大図も示した。以下の説明において、上下、左右、前後を使う場合があるが、これらは相対的な位置関係を表すものに過ぎない。なお、本明細書において数値範囲を示す「～」は、その前後に記載される数値を下限値及び上限値として含む意味として使用される。

【0015】

静電チャックヒータ１０は、ウエハ載置台であり、セラミック基板１２の内部にヒータ電極１４と静電電極１８とが埋設されたものである。

【0016】

セラミック基板１２は、セラミックス製（例えばアルミナ製や窒化アルミニウム製）の円板である。セラミック基板１２の表面には、ウエハＷを載置可能なウエハ載置面１２ａが設けられている。

【0017】

ヒータ電極１４は、ウエハ載置面１２ａに平行な面に形成された帯状（平らで細長いリボン形状）の抵抗発熱体１５によって形成されている。「平行」とは、完全に平行な場合のほか、実質的に平行な場合（例えば公差の範囲に入る場合など）も含む。帯状の抵抗発熱体１５は、特に限定するものではないが、例えば幅０．１～１０ｍｍ、厚み１～１００μｍ、線間距離０．１～５ｍｍに設定されていてもよい。ヒータ電極１４は、抵抗発熱体１５の一対の端部１５ａ，１５ａのうちの一方から他方まで一筆書きの要領でセラミック基板１２の全体にわたって交差しないように配線したものである。こうしたヒータ電極１４は、例えば導電ペーストを印刷することにより形成することができる。抵抗発熱体１５の端部１５ａには、円柱形のヒータ給電端子１６が接合部１７によって接合されている。つまり、接合部１７はヒータ電極１４とヒータ給電端子１６とを接合している。ヒータ給電端子１６の直径は、特に限定するものではないが、１～１０ｍｍが好ましく、３～７ｍｍがより好ましい。接合部１７の直径は、ヒータ給電端子１６の直径と概ね同じである。ヒータ給電端子１６は、セラミック基板１２のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂから抵抗発熱体１５の端部１５ａの下面に至る端子穴に挿入されている。接合部１７は、例えば金属ろう材によって形成された円形部材であり、直径はヒータ給電端子１６と同じである。一対のヒータ給電端子１６，１６は、図示しないヒータ電源が接続されている。抵抗発熱体１５の材料としては、例えば炭化タングステン、金属タングステン、炭化モリブデン、金属モリブデンなどが挙げられ、このうち、セラミック基板１２に使用するセラミックスと熱膨張係数の近いものを選ぶことが好ましく、セラミック基板１２に使用するセラミックスを添加してもよい。ヒータ給電端子１６の材料としては、例えば金属タングステン、金属モリブデン、金属ニッケル、ニッケル合金などが挙げられる。

【0018】

静電電極１８は、ウエハ載置面１２ａに平行な円形の導電性薄膜である。静電電極１８は、ウエハ載置面１２ａとヒータ電極１４との間に設けられた電極である。静電電極１８には、円柱形の棒状端子１９がろう材によって電気的に接続されている。棒状端子１９は、セラミック基板１２のウエハ載置面１２ａとは反対側の面１２ｂから静電電極１８の下面に至る端子穴に挿入されている。棒状端子１９は、ヒータ電極１４と短絡しないように絶縁距離を保って配置されている。棒状端子１９には、図示しない直流電源が接続されている。セラミック基板１２のうち静電電極１８とウエハ載置面１２ａとの間の部分は、誘電体層として機能する。静電電極１８の材料としては、例えば炭化タングステン、金属タングステン、炭化モリブデン、金属モリブデンなどが挙げられ、このうち、セラミック基板１２に使用するセラミックスと熱膨張係数の近いものを選ぶことが好ましく、セラミック基板１２に使用するセラミックスを添加してもよい。棒状端子１９の材料としては、例えば金属タングステン、金属モリブデン、金属ニッケル、ニッケル合金などが挙げられる。

【0019】

静電電極１８は、静電電極１８に接合部１７を鉛直上向きに投影した位置に貫通穴１８ａを有している。貫通穴１８ａの内部は、セラミック基板１２と同じ材料で充填されている。その結果、セラミック基板１２の内部であってヒータ電極１４のうち接合部１７とは反対側の位置（抵抗発熱体１５の端部１５ａの上面）からウエハ載置面１２ａに至るまでの直線状部分Ｐ（図２の部分拡大図参照）は、セラミック基板１２の材料で構成されている。貫通穴１８ａの内部は、直線状部分Ｐの一部をなしている。貫通穴１８ａは、丸穴であってその直径Ｄがｄ／２以上２ｄ以下であることが好ましい（ｄは接合部１７の直径）。あるいは、貫通穴１８ａの直径は、ヒータ給電端子１６の直径（単位：ｍｍ）に０～５ｍｍを加えた値としてもよい。

【0020】

次に、静電チャックヒータ１０の使用例について説明する。この静電チャックヒータ１０のウエハ載置面１２ａにウエハＷを載置し、静電電極１８とウエハＷとの間に図示しない直流電源の電圧を印加することによりウエハＷを静電気的な力によってウエハ載置面１２ａに吸着する。この状態で、ウエハＷにプラズマＣＶＤ成膜を施したりプラズマエッチングを施したりする。また、抵抗発熱体１５の両端部１５ａ，１５ａに図示しないヒータ電源の電圧を印加してウエハＷを加熱することにより、ウエハＷの温度を一定に制御する。

【0021】

次に、静電チャックヒータ１０の接合部１７を超音波探傷装置によって検査する場合について説明する。ウエハ載置面１２ａのうち接合部１７の真上に当たる位置に超音波探傷装置の探触子を配置し、探触子から接合部１７に向かって発信した超音波Ｕ（図２の部分拡大図参照）が反射して探触子に戻ってくるまでの時間と戻ってきた超音波の強度を測定し、接合部１７に空洞が生じているか否かを評価する。

【0022】

ここで、本実施形態の構成要素と本発明の構成要素との対応関係を明らかにする。本実施形態の静電チャックヒータ１０が本発明のウエハ載置台に相当し、ヒータ電極１４が第１電極に相当し、ヒータ給電端子１６が第１給電端子に相当し、接合部１７が第１接合部に相当し、静電電極１８が第２電極に相当し、直線状部分Ｐが直線状部分に相当する。

【0023】

以上説明した本実施形態の静電チャックヒータ１０では、セラミック基板１２の内部であってヒータ電極１４のうち接合部１７とは反対側の位置からウエハ載置面１２ａに至るまでの直線状部分Ｐは、セラミック基板１２の材料で構成されている。つまり、直線状部分Ｐには、金属などが存在しない。そのため、超音波探傷装置を使用してウエハ載置面１２ａ側から接合部１７の非破壊検査を行う場合、ウエハ載置面１２ａから直線状部分Ｐに入射された超音波はヒータ給電端子１６と接合されている抵抗発熱体１５の端部１５ａまで金属などに遮られることなく到達し、その後反射した超音波は遮られることなくウエハ載置面１２ａ側に戻ってくる。したがって、ヒータ電極１４とヒータ給電端子１６との接合部１７の非破壊検査を行うことができる。

【0024】

また、静電電極１８は、静電電極１８にヒータ電極１４とヒータ給電端子１６との接合部１７を鉛直方向に投影した位置に貫通穴１８ａを有しており、貫通穴１８ａの内部は、セラミック基板１２の材料で充填されていて直線状部分Ｐの一部をなしている。そのため、ヒータ電極１４が静電電極１８に覆われていたとしても、接合部１７の非破壊検査を行うことができる。

【0025】

更に、接合部１７は直径ｄの円形であることが好ましく、貫通穴１８ａは丸穴であってその直径Ｄがｄ／２以上２ｄ以下であることが好ましく、直径Ｄがｄ以上２ｄ以下であることがより好ましい。貫通穴１８ａの直径Ｄがｄ／２以上であれば、超音波はウエハ載置面１２ａ側から抵抗発熱体１５の端部１５ａまで到達したあと反射してウエハ載置面１２ａ側に確実に戻ってくることができる。また、貫通穴１８ａの直径Ｄが２ｄ以下であれば、静電電極１８の機能を良好に維持することができる。

【0026】

更にまた、抵抗発熱体１５の厚さは、１μｍ以上１００μｍ以下であることがより好ましい。こうすれば、接合部１７をウエハ載置面１２ａ側から非破壊で検査する精度が高くなる。

【0027】

なお、本発明は上述した実施形態に何ら限定されることはなく、本発明の技術的範囲に属する限り種々の態様で実施し得ることはいうまでもない。

【0028】

上述した実施形態では、１つの静電電極１８を備えた単極型の静電チャックを例示したが、図５に示すように１対の櫛歯電極１１８，１１８を備えた双極型の静電チャックを採用してもよい。この場合、１対の櫛歯電極１１８，１１８に所定の電圧を印加することにより、ウエハ載置面１２ａにウエハＷを吸着することができる。図５では、櫛歯電極１１８，１１８には貫通穴を設けず、直線状部分Ｐが櫛歯電極１１８，１１８の隙間に配置されるようにしている。換言すれば、第２電極である１対の櫛歯電極１１８，１１８は、直線状部分Ｐを避けるように設けられている。これにより、直線状部分Ｐはセラミック基板１２の材料で構成される。このようにしても、ウエハ載置面１２ａのうち直線状部分Ｐの直上位置に超音波探傷装置の探触子を配置して接合部１７に空洞が生じているか否かを評価することができる。なお、直線状部分Ｐの直上位置が櫛歯電極１１８，１１８の隙間に配置されるようにする代わりに、直線状部分Ｐの直上位置が櫛歯電極１１８，１１８の面に当たるようにし、その当たった位置に上述した実施形態の貫通穴１８ａと同様の貫通穴を設け、その貫通穴の内部をセラミック基板１２と同じ材料で充填してもよい。

【0029】

上述した実施形態では、静電電極１８に直流電圧を印加してウエハＷをウエハ載置面１２ａに吸着したが、静電電極１８をプラズマを発生させるためのＲＦ電極（高周波電極）と兼用してもよい。あるいは、静電電極１８をウエハＷの静電吸着に用いるのではなく、ＲＦ電極として用いてもよい。

【0030】

上述した実施形態では、セラミック基板１２に１層のヒータ電極１４を設けたが、ヒータ電極１４とは異なる層（例えば静電電極１８とヒータ電極１４との間）に別のヒータ電極を設けてもよい。その場合、別のヒータ電極を形成する抵抗発熱体の線間を直線状部分Ｐが通過するようにすればよい。

【0031】

上述した実施形態の静電チャックヒータ１０において、セラミック基板１２の下面に冷却板を取り付けてもよい。冷却板としては、金属製（例えばアルミニウム製又はアルミニウム合金製）の円板であって、冷媒（例えば水）が通過可能な冷媒通路を内蔵しているものが好ましい。冷却板には、ヒータ給電端子１６や棒状端子１９が貫通するように貫通穴が設けられている。この場合、ヒータ給電端子１６や棒状端子１９は、冷却板と電気的に絶縁されている。

【0032】

上述した実施形態の静電チャックヒータ１０において、セラミック基板１２を上下方向に貫通するリフトピン穴やガス穴を設けてもよい。リフトピン穴は、リフトピンを挿通する穴であり、リフトピンは、ウエハ載置面１２ａに載置されたウエハＷを持ち上げたり、持ち上げたウエハＷをウエハ載置面１２ａに載置したりする。ガス穴は、ウエハ載置面１２ａに載置されたウエハＷの裏面に向かってガス（例えばＨｅガス）を供給する穴である。また、ウエハ載置面１２ａに多数の円形突起を設け、円形突起の上面でウエハＷを支持するようにしてもよい。その場合、ウエハ載置面１２ａの外縁に沿って円形突起と同じ高さの環状突起をシールバンドとして設けてもよい。

【0033】

上述した実施形態において、本発明の第１電極としてヒータ電極１４を採用し、第２電極として静電電極１８を採用したが、特にこれに限定されない。例えば、本発明の第１電極としてＲＦ電極を採用し、第２電極として静電電極、ヒータ電極又はＲＦ電極を採用してもよい。第１電極と第２電極の両方にＲＦ電極を採用する場合、ＲＦ電極は２層（多層）に形成されるが、両方のＲＦ電極を上下方向のスルーホール導体で接続して同電位になるようにしてもよい。また、第１電極としてのＲＦ電極を円環状に形成し、第２電極としてのＲＦ電極を円板状に形成してもよい。

【符号の説明】

【0034】

１０ 静電チャックヒータ、１２ セラミック基板、１２ａ ウエハ載置面、１２ｂ ウエハ載置面とは反対側の面、１４ ヒータ電極、１５ 抵抗発熱体、１５ａ 端部、１６ ヒータ給電端子、１７ 接合部、１８ 静電電極、１８ａ 貫通穴、１９ 棒状端子、１１８ 櫛歯電極、Ｐ 直線状部分、Ｕ 超音波、Ｗ ウエハ。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】