半导体制造装置用部件的制作方法

1.本发明涉及一种半导体制造装置用部件。


背景技术：

2.以往，作为半导体制造装置用部件，已知有如下的半导体制造装置用部件，其具备在上表面具有晶片载放面的静电卡盘。例如，关于专利文献1的静电卡盘，公开如下，该静电卡盘具备：陶瓷板，其对晶片进行吸附保持；贯通孔，其形成于陶瓷板；以及多孔质插塞，其配置于贯通孔。在制造该静电卡盘时，首先，将内置有静电电极的生片烧成，由此制作陶瓷板，在该陶瓷板形成贯通孔。接下来，将包含陶瓷粒子、燃烧消失粒子的糊料状的陶瓷混合物填充于贯通孔，之后，加热到规定温度，由此将混合物中的陶瓷粒子烧成，并且，使燃烧消失粒子消失。据此，在贯通孔内形成有多孔质插塞，得到上述静电卡盘。在该静电卡盘中，在使晶片静电吸附于晶片载放面的状态下，从外部向多孔质插塞导入氦气。于是，氦气向晶片的背面侧供给而使晶片与陶瓷板的热传导呈现良好。此时，氦气从多孔质插塞的气孔通过，因此，与从不存在有多孔质插塞的贯通孔通过的情形相比，能够抑制在晶片的背面侧发生电弧放电。如果没有多孔质插塞，则随着氦电离而产生的电子加速，碰撞其他氦，从而发生电弧放电，不过，如果具有多孔质插塞，则电子碰撞其他氦之前，会撞到多孔质插塞，因此，电弧放电得以抑制。如果在晶片的背面侧发生电弧放电，则晶片会变质，无法作为器件加以利用，故不理想。
3.现有技术文献
4.专利文献
5.专利文献1：日本特开2019-29384号公报


技术实现要素：

6.然而，对于上述静电卡盘，需要2次烧成工序。即，在制作陶瓷板的工序和制作多孔质插塞的工序分别需要烧成。因此，存在着制造成本升高的问题。
7.本发明是为了解决上述课题而实施的，其主要目的在于，提供一种具备容许气体流通的多孔质插塞的廉价的半导体制造装置用部件。
8.本发明的半导体制造装置用部件具备：
9.陶瓷板，该陶瓷板在上表面具有晶片载放面；以及
10.树脂多孔质插塞，该树脂多孔质插塞的上表面在所述晶片载放面露出，压入固定于沿着上下方向贯穿所述陶瓷板的插塞插入孔，并容许气体流通。
11.在该半导体制造装置用部件中，在沿着上下方向贯穿陶瓷板的插塞插入孔压入固定有：容许气体流通的树脂多孔质插塞。因此，不需要为了将树脂多孔质插塞固定于插塞插入孔而进行的烧成。另外，即便树脂多孔质插塞因使用而出现劣化，也能够将劣化的树脂多孔质插塞容易地更换为新的树脂多孔质插塞。所以，能够廉价地提供一种具备多孔质插塞的半导体制造装置用部件。
12.应予说明，本说明书中，有时采用上下、左右、前后等来说明本发明，不过，上下、左右、前后只不过是相对的位置关系。因此，改变了半导体制造装置用部件的朝向的情况下，有时上下变成左右，或者左右变成上下，这种情形也包括在本发明的技术范围中。
13.在本发明的半导体制造装置用部件中，所述陶瓷板可以在下表面具有导电性基材，所述树脂多孔质插塞可以与所述导电性基材抵接。在树脂多孔质插塞未与导电性基材抵接的情况下，有时在多孔质插塞与导电性基材之间发生电弧放电，与此相对，在树脂多孔质插塞与导电性基材抵接的情况下，能够抑制发生该电弧放电。
14.在本发明的半导体制造装置用部件中，所述树脂多孔质插塞可以内置有：直径比所述树脂多孔质插塞的直径小的致密质圆柱部件。据此，由于致密质圆柱部件发挥出芯材的作用，所以，能够容易将树脂多孔质插塞压入于插塞插入孔，并且，能够将树脂多孔质插塞的上表面的高度精度良好地定位。
15.在本发明的半导体制造装置用部件中，所述树脂多孔质插塞可以以从所述树脂多孔质插塞的下表面插入而不贯穿所述树脂多孔质插塞的上表面的状态，而内置有直径比所述树脂多孔质插塞的直径小的致密质圆筒部件。据此，由于致密质圆筒部件发挥出芯材的作用，所以，能够容易将树脂多孔质插塞压入于插塞插入孔，并且，能够将树脂多孔质插塞的上表面的高度精度良好地定位。另外，气体主要从树脂多孔质插塞的上部(比致密质圆筒部件更靠上方的部分)通过，因此，能够减小气体压损。
16.在本发明的半导体制造装置用部件中，所述树脂多孔质插塞可以内置有：气孔率比所述树脂多孔质插塞的气孔率高的多孔质圆柱部件。据此，气体主要从多孔质圆柱部件通过，因此，能够减小气体压损。
17.在本发明的半导体制造装置用部件中，所述晶片载放面可以具有对晶片进行支撑的多个小突起，所述树脂多孔质插塞的上表面可以处于比所述小突起的上表面更低的位置。据此，不会因树脂多孔质插塞的上表面而将晶片抬起。这种情况下，所述树脂多孔质插塞的上表面可以处于：与所述晶片载放面的未设置所述小突起的基准面相同的高度，也可以处于比所述基准面低0.5mm以下的范围的位置。据此，由于将晶片的背面与树脂多孔质插塞的上表面之间的空间的高度抑制在较低水平，所以，能够防止在该空间发生电弧放电。应予说明，基准面的高度可以针对各小突起而为不同的高度。另外，基准面的高度可以为：与距离插塞插入孔最近的小突起的底面相同的高度。
附图说明
18.图1是半导体制造装置用部件10的纵向截面图。
19.图2是陶瓷板20的俯视图。
20.图3是图1的局部放大图。
21.图4是半导体制造装置用部件10的制造工序图。
22.图5是树脂多孔质插塞150的纵向截面图。
23.图6是树脂多孔质插塞250的纵向截面图。
24.图7是树脂多孔质插塞350的纵向截面图。
25.图8是树脂多孔质插塞350的另一例的纵向截面图。
26.图9是树脂多孔质插塞550的纵向截面图。
27.图10是树脂多孔质插塞650的纵向截面图。
28.图11是树脂多孔质插塞50的另一例的纵向截面图。
29.符号说明
30.10半导体制造装置用部件，20陶瓷板，21晶片载放面，21a密封带，21b圆形小突起，21c基准面，22电极，24贯通孔，30冷却板，32冷媒流路，34气体孔，34a孔上部，34b孔下部，34c台阶部，40金属接合层，50树脂多孔质插塞，50a上表面，50b下表面，54插塞插入孔，90金属接合材料，92贯通孔，94接合体，150、250、350、550、650树脂多孔质插塞，150a、250a、350a、550a、650a上表面，150b、250b、350b、550b、650b下表面，152致密质圆柱部件，252致密质圆筒部件，352多孔质圆柱部件，650c中间位置。
具体实施方式
31.接下来，使用附图，对本发明的优选实施方式进行说明。图1是半导体制造装置用部件10的纵向截面图，图2是陶瓷板20的俯视图，图3是图1的局部放大图。
32.半导体制造装置用部件10具备：陶瓷板20、冷却板30、金属接合层40、以及树脂多孔质插塞50。
33.陶瓷板20为：氧化铝烧结体、氮化铝烧结体等陶瓷制的圆板(例如直径300mm、厚度5mm)。陶瓷板20的上表面为晶片载放面21。陶瓷板20内置有电极22。如图2所示，在陶瓷板20的晶片载放面21，沿着外缘形成有密封带21a，在整面形成有多个圆形小突起21b。密封带21a及圆形小突起21b为相同高度，其高度为例如数μm～数十μm。电极22为：用作静电电极的平面状的网状电极，能够施加直流电压。当向该电极22施加直流电压时，晶片w利用静电吸附力而被吸附固定于晶片载放面21(具体的为密封带21a的上表面及圆形小突起21b的上表面)，当将直流电压的施加解除时，晶片w在晶片载放面21的吸附固定得以解除。应予说明，将晶片载放面21的未设置密封带21a及圆形小突起21b的部分称为基准面21c。
34.冷却板30为：热传导率良好的圆板(直径为陶瓷板20的直径以上的圆板)。在冷却板30的内部形成有：供冷媒循环的冷媒流路32、将气体向树脂多孔质插塞50供给的气体孔34。冷媒流路32是俯视时在冷却板30的整个面，从入口至出口而以一笔画的要领来形成的。气体孔34为带台阶孔，在上部开口缘具备台阶部34c。冷却板30的材料可以举出例如金属材料、金属基复合材料(mmc)等。作为金属材料，可以举出：al、ti、mo或它们的合金等。作为mmc，可以举出：包含si、sic及ti的材料(也称为sisicti)、使al和/或si含浸于sic多孔质体得到的材料等。作为冷却板30的材料，优选选择：热膨胀系数与陶瓷板20的材料接近的材料。冷却板30还用作rf电极。具体而言，在晶片载放面21的上方配置有上部电极(未图示)，如果向由该上部电极和冷却板30构成的平行平板电极之间施加高频电力，则产生等离子体。
35.金属接合层40将陶瓷板20的下表面和冷却板30的上表面接合。金属接合层40利用例如tcb(thermal compression bonding)形成。tcb是指：将金属接合材料夹入于待接合的2个部件之间，以加热到金属接合材料的固相线温度以下的温度的状态而对2个部件进行加压接合的公知方法。本实施方式的金属接合层40及冷却板30相当于本发明的导电性基材。
36.树脂多孔质插塞50被压入固定于插塞插入孔54。插塞插入孔54是：沿着上下方向贯穿陶瓷板20及金属接合层40，并达到在冷却板30的气体孔34的上部开口缘所设置的环状
的台阶部34c的圆柱状孔。插塞插入孔54设置于陶瓷板20的多个部位(例如沿着周向以等间隔设置的多个部位)。树脂多孔质插塞50为：容许气体沿着上下方向流通的电绝缘性的树脂多孔质圆柱部件。作为树脂多孔质插塞50，例如可以利用ptfe、pps、peek、pekk等市售的树脂多孔质体。树脂多孔质插塞50的上表面50a在插塞插入孔54的上部开口露出，与基准面21c为相同平面。应予说明，所谓“相同”，除了包括完全相同的情形以外，还包括实质上相同的情形(例如落入公差范围内的情形等)(以下相同)。树脂多孔质插塞50从插塞插入孔54的上部开口被压入至：下表面50b碰到形成插塞插入孔54下表面的环状的台阶部34c，并被固定。
37.接下来，对上述构成的半导体制造装置用部件10的使用例进行说明。首先，在将半导体制造装置用部件10设置于未图示的腔室内的状态下，将晶片w载放于晶片载放面21。然后，将腔室内利用真空泵进行减压，调整为规定的真空度，对陶瓷板20的电极22施加直流电压，使其产生静电吸附力，将晶片w吸附固定于晶片载放面21(具体的为密封带21a的上表面、圆形小突起21b的上表面)。接下来，使腔室内为规定压力(例如数十～数百pa)的反应气体气氛，在该状态下，向腔室内的顶部部分所设置的未图示的上部电极与半导体制造装置用部件10的冷却板30之间施加高频电压，使其产生等离子体。利用所产生的等离子体，对晶片w的表面进行处理。在冷却板30的冷媒流路32中冷媒进行循环。从未图示的气瓶向气体孔34导入背面气体。作为背面气体，使用热传导气体(例如氦等)。背面气体从气体孔34及树脂多孔质插塞50通过，向晶片w的背面与晶片载放面21的基准面21c之间的空间供给，并被封入。因该背面气体的存在，效率良好地进行晶片w与陶瓷板20的热传导。
38.接下来，基于图4，对半导体制造装置用部件10的制造例进行说明。图4是半导体制造装置用部件10的制造工序图。首先，准备出陶瓷板20、冷却板30、以及金属接合材料90(图4(a))。陶瓷板20内置有电极22，具备：构成插塞插入孔54的一部分的贯通孔24。冷却板30内置有冷媒流路32，具备：沿着上下方向贯穿的气体孔34。气体孔34具备：粗径的孔上部34a、细径的孔下部34b、以及形成孔上部34a与孔下部34b的边界的台阶部34c。金属接合材料90具备：最终构成插塞插入孔54的一部分的贯通孔92。
39.然后，将陶瓷板20的下表面和冷却板30的上表面利用tcb进行接合，得到接合体94(图4(b))。tcb如下进行。首先，将金属接合材料90夹入于陶瓷板20的下表面与冷却板30的上表面之间(图4(a))，制成层叠体。此时，使陶瓷板20的贯通孔24、金属接合材料90的贯通孔92以及冷却板30的气体孔34以同轴的方式进行层叠。然后，以金属接合材料90的固相线温度以下(例如、固相线温度减去20℃得到的温度以上且固相线温度以下)的温度，将层叠体加压接合，之后，返回室温。据此，金属接合材料90成为金属接合层40，贯通孔24、92及气体孔34的孔上部34a成为插塞插入孔54，得到：将陶瓷板20和冷却板30以金属接合层40进行接合的接合体94。作为此时的金属接合材料，可以使用al-mg系接合材料、al-si-mg系接合材料。例如，在使用al-si-mg系接合材料进行tcb的情况下，以在真空气氛下加热的状态，将层叠体加压。金属接合材料90优选使用厚度100μm左右的接合材料。
40.接下来，准备出树脂多孔质插塞50。树脂多孔质插塞50的直径稍大于插塞插入孔54的直径。将该树脂多孔质插塞50从插塞插入孔54的上部开口压入至：下表面50b碰到形成插塞插入孔54下表面的环状的台阶部34c，并进行固定。树脂多孔质插塞50的弹性高于陶瓷材料的弹性，因此，能够被压入固定。树脂多孔质插塞50设计成：在下表面50b碰到台阶部
34c的状态下，上表面50a成为与晶片载放面21的基准面21c(参照图3)相同的平面。据此，得到半导体制造装置用部件10(图4(c))。
41.在沿着上下方向贯穿陶瓷板20的插塞插入孔54压入固定有：容许气体流通的树脂多孔质插塞50。因此，不需要为了将树脂多孔质插塞50固定于插塞插入孔54而进行的烧成。另外，即便树脂多孔质插塞50因使用而出现劣化，也能够将劣化的树脂多孔质插塞50容易地更换为新的树脂多孔质插塞50。所以，能够廉价地提供一种具备多孔质插塞的半导体制造装置用部件10。
42.另外，制造工序中，在最后将树脂多孔质插塞50压入固定的情况下，可以省略之后的树脂多孔质插塞50的清洗工序。
43.此外，树脂多孔质插塞50与导电性基材(金属接合层40及冷却板30)抵接。在树脂多孔质插塞50未与导电性基材抵接的情况下，有时在树脂多孔质插塞50与导电性基材之间发生电弧放电，与此相对，在树脂多孔质插塞50与导电性基材抵接的情况下，能够抑制发生该电弧放电。
44.进而，树脂多孔质插塞50的上表面50a处于比密封带21a的上表面及圆形小突起21b的上表面更低的位置。因此，不会因树脂多孔质插塞50的上表面50a而将晶片w抬起。
45.并且，树脂多孔质插塞50的上表面50a为：与晶片载放面21的基准面21c相同的高度。因此，由于将晶片w的下表面与树脂多孔质插塞50的上表面50a之间的空间的高度抑制在较低水平。所以，能够防止在该空间发生电弧放电。
46.应予说明，本发明不受上述实施方式的任何限定，当然只要属于本发明的技术范围就能够以各种方案进行实施。
47.可以使用图5～图8所示的树脂多孔质插塞150～350来代替上述实施方式的树脂多孔质插塞50。
48.图5的树脂多孔质插塞150内置有：直径比树脂多孔质插塞150的直径小的致密质圆柱部件152。致密质圆柱部件152与树脂多孔质插塞150为同轴，从树脂多孔质插塞150的上表面150a贯穿至下表面150b。这种情况下，由于致密质圆柱部件152发挥出芯材的作用，所以，容易将树脂多孔质插塞150压入于插塞插入孔，并且，能够将树脂多孔质插塞150的上表面的高度精度良好地定位。应予说明，致密质圆柱部件152可以以不沿着上下方向贯穿树脂多孔质插塞150的状态进行内置。只要致密质圆柱部件152的材料为致密质即可，没有特别限定，例如可以为陶瓷，也可以为树脂(例如硬质树脂)。
49.图6的树脂多孔质插塞250以从树脂多孔质插塞250的下表面250b插入而不贯穿树脂多孔质插塞250的上表面250a的状态，内置有：直径比树脂多孔质插塞250的直径小的致密质圆筒部件252。致密质圆筒部件252与树脂多孔质插塞250为同轴。这种情况下，由于致密质圆筒部件252发挥出芯材的作用，所以，容易将树脂多孔质插塞250压入于插塞插入孔，并且，能够将树脂多孔质插塞250的上表面的高度精度良好地定位。另外，气体主要从树脂多孔质插塞250的上部(比致密质圆筒部件252更靠上方的部分)通过，因此，能够减小气体压损。只要致密质圆筒部件252的材料为致密质即可，没有特别限定，例如可以为陶瓷，也可以为树脂(例如硬质树脂)。
50.图7的树脂多孔质插塞350内置有：气孔率比树脂多孔质插塞350的气孔率高的多孔质圆柱部件352。多孔质圆柱部件352与树脂多孔质插塞350为同轴，从树脂多孔质插塞
350的上表面350a贯穿至下表面350b。这种情况下，气体主要从多孔质圆柱部件352通过，因此，能够减小气体压损。应予说明，如图8所示，多孔质圆柱部件352可以以不沿着上下方向贯穿树脂多孔质插塞350的状态，此处为从下表面350b插入以不贯穿上表面350a的状态，进行内置。只要多孔质圆筒部件352的材料为多孔质即可，没有特别限定，例如可以为陶瓷，也可以为树脂。
51.上述实施方式中，使用了圆柱状的树脂多孔质插塞50，不过，取而代之，可以使用图9～图10所示的形状的树脂多孔质插塞550、650。
52.图9的树脂多孔质插塞550是：下表面550b的面积小于上表面550a的面积的倒圆锥台形状的插塞。在使用该树脂多孔质插塞550的情况下，插塞插入孔也变更为与之匹配的形状。
53.图10的树脂多孔质插塞650是：从下表面650b至中间位置650c(规定的高度)呈圆柱形状，中间位置650c至上表面650a呈倒圆锥台形状的插塞。在使用该树脂多孔质插塞650的情况下，插塞插入孔也变更为与之匹配的形状。
54.应予说明，可以如图5～图8所示，可以对图9、图10的形状的树脂多孔质插塞550、650进行变形。
55.上述实施方式中，树脂多孔质插塞50的上表面50a为：与晶片载放面21的基准面21c相同的高度，但不特别限定于此。例如，如图11所示，晶片载放面21的基准面21c的高度减去树脂多孔质插塞50的上表面50a的高度得到的差值δh可以为0.5mm以下(优选为0.2mm以下，更优选为0.1mm以下)的范围。换言之，可以将树脂多孔质插塞50的上表面50a配置于比晶片载放面21的基准面21c低0.5mm以下(优选为0.2mm以下，更优选为0.1mm以下)的范围的位置。即便如此，也能够将晶片w的下表面与树脂多孔质插塞50的上表面50a之间的空间的高度抑制在比较低的水平。因此，能够防止在该空间发生电弧放电。
56.在上述实施方式中，作为在陶瓷板20内置的电极22，例示了静电电极，但不特别限定于此。例如，可以在陶瓷板20内置有加热器电极(电阻发热体)来代替电极22，或者，除了电极22以外还可以在陶瓷板20内置有加热器电极(电阻发热体)。
57.在上述实施方式中，将陶瓷板20和冷却板30以金属接合层40进行接合，不过，可以使用树脂粘接层代替金属接合层40。这种情况下，冷却板30相当于本发明的导电性基材。

技术特征：
1.一种半导体制造装置用部件，其中，该半导体制造装置用部件具备：陶瓷板，该陶瓷板在上表面具有晶片载放面；以及树脂多孔质插塞，该树脂多孔质插塞的上表面在所述晶片载放面露出，被压入固定于沿着上下方向贯穿所述陶瓷板的插塞插入孔，并容许气体流通。2.根据权利要求1所述的半导体制造装置用部件，其中，所述陶瓷板在下表面具有导电性基材，所述树脂多孔质插塞与所述导电性基材抵接。3.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置用部件，其中，所述树脂多孔质插塞内置有：直径比所述树脂多孔质插塞的直径小的致密质圆柱部件。4.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置用部件，其中，所述树脂多孔质插塞以从所述树脂多孔质插塞的下表面插入而不贯穿所述树脂多孔质插塞的上表面的状态，内置有：直径比所述树脂多孔质插塞的直径小的致密质圆筒部件。5.根据权利要求1或2所述的半导体制造装置用部件，其中，所述树脂多孔质插塞内置有：气孔率比所述树脂多孔质插塞的气孔率高的多孔质圆柱部件。6.根据权利要求1～5中的任一项所述的半导体制造装置用部件，其中，所述晶片载放面具有对晶片进行支撑的多个小突起，所述树脂多孔质插塞的上表面处于比所述小突起的上表面更低的位置。7.根据权利要求6所述的半导体制造装置用部件，其中，所述树脂多孔质插塞的上表面处于与所述晶片载放面的未设置所述小突起的基准面相同的高度，或者处于比所述基准面低0.5mm以下的范围的位置。

技术总结
本发明提供一种具备容许气体流通的多孔质插塞的廉价的半导体制造装置用部件。半导体制造装置用部件(10)具备：陶瓷板(20)，其上表面具有晶片载放面(21)；以及树脂多孔质插塞(50)，其上表面(50a)在晶片载放面(21)露出。树脂多孔质插塞(50)被压入固定于：沿着上下方向贯穿陶瓷板(20)的插塞插入孔(54)，并容许气体流通。流通。流通。


技术研发人员：井上靖也 久野达也 平田夏树
受保护的技术使用者：日本碍子株式会社
技术研发日：2022.08.24
技术公布日：2023/7/22