陶瓷加热器的制作方法

本发明涉及一种陶瓷加热器。

背景技术：

以往，作为陶瓷加热器，已知具备具有用于吸附晶片的吸附面的圆板状的陶瓷绝缘板的陶瓷加热器(例如专利文献1)。陶瓷绝缘板具备圆板状的中心部和经由中心部的外侧的圆环状的隔热用槽从中心部分离的圆环状的外周部。并且，在中心部以及外周部埋设有能够分别独立地进行温度控制的主加热器以及外周加热器。另外，在外周部的上表面配置有外周环。外周环设计为，在外周部的上表面配置有外周环时，外周环的上表面成为与吸附面相同的高度，在配置晶片时，晶片与吸附面和外周环的上表面接触。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2014-72355号公报

技术实现要素：

发明所要解决的课题

然而，由于能够从晶片外周部大量生产最终的半导体芯片，因此在成膜等工序中期望提高晶片外周部的成品率。为了改善晶片外周部的芯片的成品率，有时需要晶片外周部的陡峭的温度控制。但在专利文献1的晶片载置台中，由于经由外周环来进行晶片外周部的温度控制，因此无法进行晶片外周部的陡峭的温度控制。

本发明是为了解决上述课题而完成的，其主要目的在于能够进行晶片外周部的陡峭的温度控制。

用于解决课题的手段

本发明的陶瓷加热器，是在具有晶片载置面的圆板状的陶瓷基体的内部埋设有基体内加热电极的陶瓷加热器，其具备：沿着所述陶瓷基体的外周以包围所述晶片载置面的方式设置且高度比所述晶片载置面高的圆环状的台阶部；以及埋设于所述台阶部且与上述基体内加热电极独立地被供给电力的台阶内加热电极。

在该陶瓷加热器中，以包围晶片载置面的方式设有高度比晶片载置面高的圆环状的台阶部，埋设有与基体内加热电极独立地被供给电力的台阶内加热电极。因此，若使台阶内加热电极发热，则能够对载置于晶片载置面的晶片的外周部从晶片的外周部的横向或斜上方选择性地进行加热。因此，能够进行晶片的外周部的陡峭的温度控制。

在本发明的陶瓷加热器中，所述台阶内加热电极可以由台阶内加热区域电极构成，该台阶内加热区域电极设于在周向上将所述台阶部分割成多个的每个区域。各所述台阶内加热区域电极独立地被供给电力，这样一来，能够进行晶片外周部中的想要进行温度控制的部位的陡峭的温度控制。

在本发明的陶瓷加热器中，所述台阶部可以在所述区域彼此之间设置分割槽。这样一来，能够由分割槽抑制各区域彼此之间的导热，因此能够高精度地进行晶片外周部中的想要进行温度控制的部位的陡峭的温度控制。

在本发明的陶瓷加热器中，可以在所述台阶部内且在所述台阶内加热电极的外侧设置圆环槽。这样一来，由于由圆环槽进行绝热，因此能够抑制台阶内加热电极产生的热量向外部的散出，能够高效地进行晶片外周部的陡峭的温度控制。

在本发明的陶瓷加热器中，所述陶瓷基体可以是氮化铝制成。氮化铝的导热率高，基体内加热电极产生的热容易向陶瓷基体的外部散出，难以进行晶片外周部的陡峭的温度控制。因此，应用本发明的意义很大。

在本发明的陶瓷加热器中，可以具备埋设于所述陶瓷基体内的rf电极。这样一来，在等离子cvd等的等离子处理中能够使用本发明的陶瓷加热器，即使在晶片外周部等离子体的密度分布不均，也能够通过进行晶片外周部的陡峭的温度控制来修正等离子体的密度分布。

在本发明的陶瓷加热器中，可以具备埋设于所述陶瓷基体内的静电电极。这样一来，能够将本发明的陶瓷加热器用作静电卡盘，即使在晶片外周部由于吸附不均而导致晶片温度不均，也能够修正晶片外周部的温度。

附图说明

图1是陶瓷加热器10的立体图。

图2是图1的a-a剖视图。

图3是图1的b-b剖视图。

图4是比较陶瓷加热器10和以往的陶瓷加热器的情况下的晶片w的径向的温度分布的图。

图5是陶瓷加热器10的另一例的剖视图。

图6是陶瓷加热器10的另一例的剖视图。

图7是陶瓷加热器10的另一例的剖视图。

图8是图7的c-c剖视图。

具体实施方式

以下，参照附图对本发明的合适的实施方式进行说明。图1是陶瓷加热器10的立体图，图2是图1的a-a的剖视图，图3是图1的b-b的剖视图(从上方观察以台阶内加热电极24的高度将台阶部21水平切断的状态下的图)，图4是比较陶瓷加热器10和以往的陶瓷加热器的情况下的晶片w的径向的温度分布的图。

陶瓷加热器10用于支撑并加热利用等离子体进行cvd或蚀刻的晶片w，安装于未图示的半导体加工用的腔室的内部。该陶瓷加热器10具备陶瓷基体20和中空的陶瓷轴60。

如图1所示，陶瓷基体20是陶瓷制(例如氮化铝制)的圆板状部件。陶瓷基体20的直径没有特别限定，例如为300mm左右。如图1和图2所示，该陶瓷基体20具有能够在表面载置晶片w的晶片载置面20a。在陶瓷基体20上以沿着陶瓷基体20的外周包围晶片载置面20a的方式设有台阶部21。台阶部21具有与晶片载置面20a平行的圆环状的上表面21a，上表面21a设置为，高度比晶片载置面20a高。在陶瓷基体20的与晶片载置面20a相反一侧的面(背面)20b的中央接合有陶瓷轴60。如图2和图3所示，在陶瓷基体20埋设有基体内加热电极23。另外，在台阶部21埋设有台阶内加热电极24。基体内加热电极23以及台阶内加热电极24由例如钼、钨或其碳化物为主要成分的线圈构成。

陶瓷轴60是由与陶瓷基体20相同的陶瓷构成的圆筒状部件。陶瓷轴60的上部端面通过扩散接合或tcb(thermalcompressionbonding：热压接合)接合于陶瓷基体20的背面20b。tcb是指将金属接合材料夹入作为接合对象的两个部件之间，以加热到金属接合材料的固相线温度以下的温度的状态将两个部件加压接合的公知方法。

如图3所示，基体内加热电极23形成为，从与电极端子33a连接的一端23a以一笔划要领在多个折返部折返，并且在陶瓷基体20内部的大致整个区域进行布线之后，到达与电极端子33b连接的另一端23b。一对电极端子33a、33b设于陶瓷基体20的背面20b中的陶瓷轴60的内侧的区域(轴内区域)20c。一对电极端子33a、33b分别接合有金属制(例如ni制)的供电棒43a、43b。另外，电极端子33a、33b经由供电棒43a、43b与基体内加热电源53连接。此外，供电棒43a、43b插通于未图示的绝缘管内。

台阶内加热电极24形成为，从一端24a以一笔划要领在多个折返部折返并在台阶部21内的区域的大致整个区域配线之后到达另一端24b。台阶内加热电极24的一端24a与形状为在上下方向上较长的连接插头25a的上端连接，连接插头25a的下端经由形状为在水平方向上较长的引出线22a与电极端子34a连接。台阶内加热电极24的另一端24b与在上下方向上较长形状的连接插头25b的上端连接，连接插头25b的下端经由在水平方向上较长形状的引出线22b与电极端子34b连接。一对电极端子34a、34b设于陶瓷基体20的背面20b的轴内区域20c。一对电极端子34a、34b分别接合有金属制(例如ni制)的供电棒44a、44b。另外，电极端子33a、33b经由供电棒44a、44b与台阶内加热电源54连接。此外，供电棒44a、44b插通于未图示的绝缘管内。

接着，对陶瓷加热器10的制造例进行说明。首先，准备含有氮化铝作为陶瓷成分的多个未烧成的陶瓷生片。然后，在各陶瓷生片上进行形成各种需要的图案的图案印刷处理、干燥处理。具体而言，形成的图案是台阶内加热电极24、连接插头25a、25b、引出线22a、22b、基体内加热电极23、电极端子33a、33b、34a、34b等图案。通过以下方式进行图案印刷：利用公知的丝网印刷技术将根据各自的形成对象所要求的特性而准备的图案形成用导电性糊料涂敷于生片上。干燥处理也是使用公知的干燥单元来进行。进行如下的压接处理：将如上得到的生片按照预定的顺序层叠，通过施加预定的温度、压力条件进行压接，成为一个层叠体。然后，在预定的烧成温度下对层叠体进行烧成。并且，通过切削加工或喷砂加工，形成晶片载置面20a及上表面21a，得到陶瓷基体20。陶瓷轴60例如通过利用模铸造法来制作陶瓷成形体，并对陶瓷成形体进行烧成而得到。接着，将陶瓷基体20与陶瓷轴60进行接合。最后，在轴内区域20c中的与电极端子33a、33b、34a、34b对应的位置设置贯通孔，使电极端子33a、33b、34a、34b在轴内区域20c露出。然后，用焊料将电极端子33a、33b、34a、34b和供电棒43a、43b、44a、44b进行接合。

接着，对陶瓷加热器10的使用例进行说明。首先，在未图示的腔室内配置陶瓷加热器10，将晶片w载置于晶片载置面20a。然后，控制由基体内加热电源53施加于基体内加热电极23的电压，使基体内加热电极23发热而加热晶片w。并且，对晶片w的表面进行成膜处理。然后，利用未图示的膜厚测定器测定在晶片w的表面成膜的膜的膜厚。在晶片w的外周部的膜厚比其他部分薄时，根据经验可知，晶片w的外周部的温度比其他部分低。由于上述这一原因，在其以后的成膜处理中，以晶片w的外周部的膜厚与其他部分相同的方式对晶片w的外周部进行陡峭的温度控制。针对晶片w的外周的陡峭的温度控制，通过调整由台阶内加热电源54施加于台阶内加热电极24的电压，控制台阶内加热电极24的发热量来进行。在陶瓷加热器10中，如图4所示，与以往的陶瓷加热器相比，能够进行晶片w的外周部的陡峭的温度控制。图4的图表的横轴表示从晶片w的中心到测定点的长度(直径)。

在以上说明的本实施方式的陶瓷加热器10中，以包围晶片载置面20a的方式设有高度比晶片载置面20a高的圆环状的台阶部21，埋设有与基体内加热电极23独立地被供给电力的台阶内加热电极24。因此，若使台阶内加热电极24发热，则能够对载置于晶片载置面20a的晶片w的外周部从晶片w的外周部的横向或斜上方选择性地进行加热。因此，能够进行晶片w的外周部的陡峭的温度控制。

另外，在本实施方式的陶瓷加热器10中，陶瓷基体20为氮化铝制，因此导热率高，基体内加热电极23产生的热容易向陶瓷基体20的外部散出，难以进行晶片w的外周部的陡峭的温度控制。因此，设置如上所述的独立地被供给电力的台阶内加热电极24的意义很大。

另外，本发明完全不限定于上述实施方式，只要属于本发明的技术范围，则能够以各种方式实施。

例如，在上述实施方式中，台阶内加热电极24形成为在台阶部21内的区域的大致整个区域配线，但不限于此。例如，如图5所示，台阶内加热电极24可以由设置于在周向上将台阶部21分割成多个的每个区域z1～z6上的台阶内加热区域电极241～246构成。台阶内加热区域电极241形成为，从一端241a以一笔划要领在多个折返部折返并在z1内的区域的大致整个区域配线之后到达另一端241b。台阶内加热区域电极241的一端241a与形状为在上下方向上较长的连接插头的上端连接，连接插头的下端经由形状为在水平方向上较长的引出线221a与电极端子341a连接。台阶内加热区域电极241的另一端241b与形状为在上下方向上较长的连接插头的上端连接，连接插头的下端经由形状为在水平方向上较长的引出线221b与电极端子341b连接。其他的台阶内加热区域电极242～246与台阶内加热区域电极241相同的结构，因此省略其说明。在该情况下，各台阶内加热区域电极241～246单独地被供给电力。这样一来，能够进行晶片w的外周部中的想要进行温度控制的部位的陡峭的温度控制。另外，在图5中，对与上述实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记。另外，如图6所示，可以在区域z1～z6中相邻的区域彼此之间设置分割槽28a～28f。这样一来，能够由分割槽28a～28f抑制在各区域彼此之间的导热，因此能够高精度地进行晶片w的外周部中的想要进行温度控制的部位的陡峭的温度控制。另外，在图6中，对与上述实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记。

在上述实施方式中，台阶部21埋设有台阶内加热电极24，但不限于此。例如图7及图8所示，可以在台阶部21且在台阶内加热电极24的外侧设置圆环槽29。这样一来，由于由圆环槽29进行绝热，因此能够抑制台阶内加热电极24产生的热量向外部散出，能够高效地进行晶片w的外周部的陡峭的温度控制。另外，在图7以及图8中，对与上述实施方式相同的构成要素标注相同的附图标记。

在上述实施方式中，在陶瓷基体20的内部埋设有基体内加热电极23和台阶内加热电极24，但不限于此。例如，在陶瓷基体20中，除了基体内加热电极23和台阶内加热电极24之外，还可以埋设有rf电极。这样一来，能够在等离子cvd等的等离子处理中使用陶瓷加热器10，即使在晶片w的外周部等离子体的密度分布不均，也能够通过进行晶片w的外周部的陡峭的温度控制来修正等离子体的密度分布。另外，除了基体内加热电极23和台阶内加热电极24以外，还可以在陶瓷基体20中埋设静电电极。这样一来，能够将陶瓷加热器10作为静电卡盘使用，即使在晶片w的外周部由于吸附不均而导致晶片w温度不均，也能够对晶片w的外周部的温度进行修正。

在上述实施方式中，基体内加热电极23及台阶内加热电极24为线圈形状，但不限于此。例如既可以是印刷图案，也可以是带形状、网眼形状等。

在上述实施方式中，基体内加热电极23形成为在陶瓷基体20的内部的大致整个区域进行布线，但不限于此。例如，基体内加热电极23可以由分别设置于与陶瓷基体20同心的内周侧区域和位于内周侧区域的外侧的圆环状的外周侧区域的基体内加热区域电极构成。在该情况下，各基体内加热区域电极分开被供给电力。另外，内周侧区域和/或外周侧区域可以分割为扇形。

本申请将2020年2月4日申请的日本专利申请第2020-016784号作为优先权主张的基础，通过引用将其内容全部包含在了本说明书中。