[发明专利]晶圆支撑装置

说明书

[问题]：提供一种能够防止颗粒产生的同时不降低吸附力的晶圆支撑装置。[解决方案]：在晶圆支撑装置中，卡盘电极(3)以预定的图案形成在绝缘基板的表面，并所述卡盘电极被由PBN或C‑PBN制成的绝缘覆膜层(5)覆盖，每个卡盘电极的表面具有带有凸部(3a)，以呈现出凸起和凹陷的形状，绝缘覆膜层的表面形成为与卡盘电极表面凸起和凹陷形状一致的凸起和凹陷。绝缘覆膜层的凸部(5a)的顶面彼此齐平而形成晶圆载置面(9)。

技术领域

本发明涉及在半导体和液晶制造过程中使用的晶圆支撑装置。

背景技术

在半导体和液晶的制造过程中，静电卡盘已被广泛作为进行干蚀刻或PVD(物理气相沉积)中的用于固定晶圆的装置。

现有技术中的静电卡盘的设计如图6所示，其中，用于静电卡盘的导电电极3以预定图案布置在绝缘基板的顶面，该绝缘基板具有由比如热解氮化硼(PBN)制成的绝缘层2覆盖的石墨板1，并且用于加热的另一个电极4以预定图案布置在绝缘基板的底面，这两个电极3、4被绝缘覆膜层5覆盖。虽然图中没有示出，但是电极3、4的相对端均通过端子连接到电源。

在上述设计的静电卡盘中，将绝缘覆膜层5的顶面6作为晶圆载置面9，待被静电吸附的工件7(比如晶圆)被置于晶圆载置面9，并且在电极3的端子之间施加电压以产生库仑力，其将静电吸附工件7。图6的结构中还具有加热电极4，其能够在将工件7均匀加热至产生期望吸附力的最佳温度的同时，吸附工件7。

图6为双极性静电卡盘的设计示例。设计单极性静电卡盘，以使得在绝缘基板上布置单个导电电极(卡盘电极3)后由绝缘覆膜层5覆盖。在卡盘电极3和放置在绝缘覆膜层5顶面6上的工件7之间施加电压，进而吸附工件7。

绝缘覆膜层5的电阻率范围应优选为10⁸-10¹³Ω·cm。在该电阻率范围内的绝缘覆膜层5允许电极和工件之间流过非常小的电流，并基于约翰逊-拉贝克(Johnson-Rahbek)效应，吸附力大幅增加。

基于该观点，本申请人提出了通过CVD(化学的气相沉积法)在PBN中掺入微量碳产生C-PBN，形成了包括C-PBN的绝缘覆膜层5来获取上述电阻率范围的方法(专利文献1)。具体地，通过在PBN成形的反应气体(例如三氯化硼+氨)中混合碳掺入所需的另一种气体(例如甲烷)，并导入到减压、高温CVD炉内，形成的绝缘覆膜层5包含含有少量碳的PBN成形体。

含有PBN(包括含有少量碳的C-PBN，下同)的绝缘覆膜层5的静电卡盘已经被发现能提供几乎令人满意的性能。但是，PBN具有层状晶体结构，所以PBN晶体会脱离PBN绝缘覆膜层5产生颗粒或粉尘，这些颗粒或粉尘会沉积在晶圆的底面导致其产品价值明显降低。

对于这个问题，发明人进行实验并证实了静电卡盘的卡盘电极图案上沉积有许多颗粒。由此可以得出，直接放置在绝缘覆膜层5的顶面6上的工件7(比如晶圆)被卡盘电极3吸附时，会刮擦包含柔软的PBN材料的顶面6而产生颗粒。

为了解决上述现有技术中的缺陷和问题，提供一种能够防止颗粒产生的晶圆支撑装置，本申请人反复地进行了研究和实验，然后在专利文献2中提出了一种新的卡盘设计。具体地，作为对图6的卡盘设计的一种变形或改进，新的结构设计如图7所示，通过比如凸点加工(をエンボス加工)，在PBN绝缘覆膜层5的顶面6上，形成包含PG(PG是比PBN更硬的材料)的部分凸部8，凸部8的顶面限定出晶圆载置面。在这种设计中，晶圆7与PBN绝缘覆膜层5的顶面不接触，而是被支撑在比PBN更硬的材料PG制成的凸部8上。接触面积的减小能大幅减少颗粒的产生，并能有效地防止由于颗粒沉积在晶圆底面而导致其产品价值下降问题。

现有技术：专利文献

专利文献1：日本特许第2756944号

专利文献2：日本特开第2017-034042(A)号

发明内容